KR20120064867A

KR20120064867A - Plasma generation apparatus

Info

Publication number: KR20120064867A
Application number: KR1020100126123A
Authority: KR
Inventors: 엄세훈; 김재현; 이상원; 이용관
Original assignee: 주식회사 플라즈마트
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-20

Abstract

본 발명은 플라즈마 발생 장치, 기판 처리 장치, 및 활성종 생성 방법을 제공한다. 이 플라즈마 발생 장치는 내부에 폐곡선(closed loop)을 형성하는 방전 공간을 포함하고 제1 평면에 배치되는 방전관, 방전관의 중심축 상에 배치된 코일, 코일에 교류 전류를 인가하는 전원, 방전관에 가스를 공급하는 가스 공급 라인, 및 방전관에서 활성종을 추출하는 배기 라인을 포함한다. 코일에 의하여 유도된 전계는 상기 방전관에 플라즈마를 형성한다.The present invention provides a plasma generating apparatus, a substrate processing apparatus, and a method for generating active species. The plasma generator includes a discharge space having a closed loop therein and is disposed on a first plane, a coil disposed on a central axis of the discharge tube, a power supply for applying an alternating current to the coil, and a gas to the discharge tube. It includes a gas supply line for supplying, and an exhaust line for extracting the active species from the discharge tube. The electric field induced by the coil forms a plasma in the discharge vessel.

Description

Plasma Generator {PLASMA GENERATION APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 활성종을 생성하는 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating device, and more particularly to a plasma generating device for generating active species.

플라즈마 발생 장치는 축전 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 초고주파 플라즈마 등이 있다.The plasma generating apparatus includes a capacitively coupled plasma, an inductively coupled plasma, an ultrahigh frequency plasma, and the like.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 대용량 및 고전력의 활성종을 생성하는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved of the present invention is to provide a plasma generating device for generating a large capacity and high power active species.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 내부에 폐곡선(closed loop)을 형성하는 방전 공간을 포함하고 제1 평면에 배치되는 방전관, 상기 방전관의 중심축 상에 배치된 코일, 상기 코일에 교류 전류를 인가하는 전원, 상기 방전관에 가스를 공급하는 가스 공급 라인, 및 상기 방전관에서 활성종을 추출하는 배기 라인을 포함하고, 상기 코일에 의하여 유도된 전계는 상기 방전관에 플라즈마를 형성한다.A plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a discharge tube having a discharge space forming a closed loop therein and disposed in a first plane, a coil disposed on a central axis of the discharge tube, and alternating current into the coil. A power supply for applying a current, a gas supply line for supplying gas to the discharge tube, and an exhaust line for extracting active species from the discharge tube, the electric field induced by the coil forms a plasma in the discharge tube.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 내부에 토로이드 형태의 방전 영역을 포함하는 제1 방전관, 상기 제1 방전관의 중심축 상에 배치되고 상기 제1 방전관이 배치되는 평면에 수직하게 배치된 솔레노이드 형태의 제1 코일, 상기 제1 방전관에 이웃하여 배치되고 내부에 토로이드를 형태의 방전 영역을 포함하는 제2 방전관, 및 상기 제2 방전관의 중심축 상에 배치되고 상기 제2 방전관이 배치되는 평면에 수직하게 배치된 솔레노이드 형태의 제2 코일를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a plasma generating apparatus includes a first discharge tube including a toroidal discharge region therein, and is disposed on a central axis of the first discharge tube and perpendicular to a plane on which the first discharge tube is disposed. A first coil in the form of a solenoid, a second discharge tube disposed adjacent to the first discharge tube and including a toroidal discharge region therein, and disposed on a central axis of the second discharge tube, It includes a second coil in the form of a solenoid disposed perpendicular to the plane to be disposed.

본 발명의 일 실시예에 플라즈마 발생장치는 내부에 폐곡선(closed loop)을 형성하는 방전 공간을 포함하고 제1 평면에 배치되는 방전관, 상기 방전관의 중심축 상에 배치되고 상기 제1 평면에 수직하게 배치되고 교류 전력을 공급받는 코일, 및 상기 방전관에 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 포함한다. 상기 장치의 활성종 생성 방법은 상기 방전관에 케리어 가스를 제공하고 상기 방전관의 일부에 장착된 축전 전극 또는 유전체 창문을 통하여 초고주파에 의하여 초기 방전을 수행하는 단계, 상기 방전관에 플로린을 포함하는 공정 가스를 제공하고 상기 코일에 전력을공급하여 유도 전계에 의하여 플라즈마 및 활성종을 생성하는 단계, 및 상기 활성종을 공정 챔버에 제공하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a plasma generator includes a discharge tube including a discharge space defining a closed loop therein and disposed on a first plane, disposed on a central axis of the discharge tube and perpendicular to the first plane. A coil disposed and supplied with alternating current power, and a gas supply line supplying gas to the discharge tube. The method for generating active species of the device comprises providing a carrier gas to the discharge vessel and performing initial discharge by ultra-high frequency through a storage electrode or a dielectric window mounted to a portion of the discharge vessel, and applying a process gas containing florin to the discharge vessel. Providing and powering the coil to generate plasma and active species by an induction field, and providing the active species to a process chamber.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 고효율 및 대용량의 가스를 처리할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 발생 장치는 오옴익 가열(ohmic heating) 에 의한 방전관의 열화 및 유도 전계의 의한 스퍼터링이 감소할 수 있고, 대용량의 활성종을 생성하여 세정 공정에 이용할 수 있다.Plasma generator according to an embodiment of the present invention can process a gas of high efficiency and large capacity. In addition, the plasma generating apparatus can reduce the deterioration of the discharge tube due to ohmic heating and the sputtering due to the induction electric field, and generate a large amount of active species to be used in the cleaning process.

도 1은 통상적인 토로이달 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다. 1 is a perspective view illustrating a conventional toroidal plasma generator.
2 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
4A, 4B, and 4C are perspective views illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 4A, and FIG. 4C is FIG. 4A. Sectional view taken along the line II-II '.
5 is a perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a perspective view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.
8A and 8B are cross-sectional views illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.
9 is a perspective view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
10 is a perspective view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1은 통상적인 토로이달 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a conventional toroidal plasma generator.

도 1을 참조하면, 자성체 코어(31)는 토로이드 형태의 방전관(32)의 일부를 감싸도록 배치된다. 상기 자성체 코어(31)는 토로이드 형태이다. 상기 자성체 코어(31)의 일부에 코일(33)이 감긴다. 상기 코일(33)에 교류 전류(I)가 흐르면, 상기 자성체 코어(31)의 내부에 자기장(B)이 형성된다. 상기 자기장(B)이 시간에 따라 변하여, 유도 전계(E)가 상기 자성체 코어(31)의 주위에 생성된다. 상기 유도 전계(E)의 방향은 상기 자성체 코어(31)의 배치 평면에서 상기 배치 평면에 수직하게 발생할 수 있다. 한편, 상기 배치 평면에서 떨어지는 경우, 상기 유도 전계(E)는 발산하는 형태를 가질 수 있다. 상기 유도 전계(E)는 상기 방전관(32)의 내측벽에 경사 입사(oblique incident)할 수 있다. 따라서, 상기 유도 전계(E)에 의한 플라즈마 발생 효율은 감소되고, 상기 유도 전계(E)는 상기 방전관에 의하여 오옴익 가열(Ohmic heating)에 의하여 열로 손실될 수 있다. 상기 유도 전계(E)가 상기 방전관(32)의 내측벽에 입사하는 경우, 상기 유도 전계(E)에 의하여 가속된 하전 입자는 상기 내측벽을 스퍼터링할 수 있다. 이에 따라, 상기 방전관(32)의 수명은 단축될 수 있다.Referring to FIG. 1, the magnetic core 31 is disposed to surround a part of the toroidal discharge tube 32. The magnetic core 31 is in the form of a toroid. A coil 33 is wound around a part of the magnetic core 31. When an alternating current I flows through the coil 33, a magnetic field B is formed inside the magnetic core 31. The magnetic field B changes with time so that an induction electric field E is generated around the magnetic core 31. The direction of the induction field E may occur perpendicular to the placement plane in the placement plane of the magnetic core 31. On the other hand, when falling from the placement plane, the induction field (E) may have a shape that diverges. The induction electric field E may oblique incident on an inner wall of the discharge tube 32. Therefore, the plasma generation efficiency by the induction electric field E is reduced, and the induction electric field E may be lost as heat by ohmic heating by the discharge tube. When the induction electric field E is incident on the inner wall of the discharge tube 32, the charged particles accelerated by the induction electric field E may sputter the inner wall. Accordingly, the life of the discharge tube 32 can be shortened.

또한, 자성체 코어(31)는 상기 방전관을 감싸도된 토로이드 형태이다. 유도 전계(E)는 상기 자성체 코어(31)의 내부에도 형성될 수 있으며, 상기 유도 전계(E)는 도전성의 자성체 코어(31)를 가열한다. 이에 따라, 상기 코일(33)에 많은 전류가 인가되는 경우, 상기 자성체 코어(31)는 열화될 수 있다. 한편, 상기 자성체 코어(31)는 토로이드 형태를 가지고 있다. 상기 자성체 코어는 상당히 긴 형상을 가지고 있어, 히스테리시스에 의한 열 손실이 상당히 크다. 와전류(eddy current)에 의한 전력 소모를 최소화하는 구조 설계가 매우 어렵다. 따라서, 히스테리시스에 의한 열 손실을 감소시키기 위하여, 자성체 코어의 체적이 감소될 필요가 있다.In addition, the magnetic core 31 has a toroidal shape which may surround the discharge tube. An induction electric field E may also be formed inside the magnetic core 31, and the induction electric field E heats the conductive magnetic core 31. Accordingly, when a large amount of current is applied to the coil 33, the magnetic core 31 may deteriorate. On the other hand, the magnetic core 31 has a toroidal form. The magnetic core has a fairly long shape, so that the heat loss due to hysteresis is quite large. It is very difficult to design a structure that minimizes power consumption by eddy currents. Thus, in order to reduce heat loss due to hysteresis, the volume of the magnetic core needs to be reduced.

특히, 대용량의 활성종을 생성하는 경우, 상기 플라즈마 발생 장치는 많은 문제점을 가지고 있다.In particular, when generating a large amount of active species, the plasma generating apparatus has a number of problems.

또한, 상기 자성체 코어(31)가 상기 방전관(32)에 장착되기 위하여, 상기 방전관은 필수적으로 직선 부위를 가지며, 상기 자성체 코어(31)는 상기 직선 부위에 장착된다. 따라서, 상기 자성체 코어(31)가 장착되는 직선 부위는 국부적으로 오옴익 가열에 의하여 가열된다. 전원(30)에 의하여 고전력이 상기 코일(31)에 인가되는 경우, 상기 직선 부위의 가열에 의한 열변형, 실링의 손상, 및 임피던스의 변동 등이 문제된다. 또한, 상기 방전관(32)의 전 공간에 플라즈마가 형성되어 변압기의 2차 코일의 기능을 수행하기 위하여, 상기 직선 부위는 복수 개 필요하다. 또한, 각 직선 부위에 자성체 코어가 배치된다. 따라서, 직선 부위들 사이의 영역은 심하게 구부러지며, 효율적인 플라즈마가 발생하지 않는 구조이다. 또한, 복수 개의 자성체 코어들을 사용하는 경우, 상기 자성체 코어들에 의한 자기장들의 위상은 별도의 수단을 통하여 조절되어야 한다.In addition, in order for the magnetic core 31 to be mounted on the discharge tube 32, the discharge tube has a linear portion essentially, and the magnetic core 31 is mounted on the linear portion. Therefore, the linear portion on which the magnetic core 31 is mounted is locally heated by ohmic heating. When high power is applied to the coil 31 by the power supply 30, thermal deformation, damage to the sealing, variation in impedance, etc. due to heating of the straight portion are problematic. In addition, in order to form a plasma in the entire space of the discharge tube 32 to perform the function of the secondary coil of the transformer, a plurality of linear portions are required. In addition, a magnetic core is disposed at each straight portion. Therefore, the area between the straight portions is severely bent and does not generate an efficient plasma. In addition, when using a plurality of magnetic cores, the phase of the magnetic fields by the magnetic cores must be adjusted through separate means.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 위에서 설명한 문제점들을 극복할 수 있다. 솔레이드 코일 또는 N 턴 코일에 의하여 교류 전류가 인가되는 경우, 준정전 근사(Quasi-static approximation)에 의하면, 방위각 방향(azimuthal direction)의 유도 전계가 상기 코일의 외측에 발생한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 이러한 솔레이드 코일 또는 N 턴 코일에 의한 유도 전계를 이용하여 플라즈마를 형성한다. 즉, 상기 솔레노이드 코일의 주위를 감싸는 토로이드 형태의 방전관이 배치되면, 상기 방전관은 변압기의 이차 코일과 같은 기능을 수행한다.The plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention can overcome the problems described above. When an alternating current is applied by the solaid coil or the N turn coil, according to quasi-static approximation, an induction field in the azimuthal direction is generated outside of the coil. Plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention forms a plasma by using an induction electric field by the solade coil or N turn coil. That is, when a toroidal discharge tube surrounding the solenoid coil is disposed, the discharge tube performs the same function as the secondary coil of the transformer.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 내부에 폐곡선(closed loop, 12)을 형성하는 방전 공간을 포함하고 제1 평면에 배치되는 방전관(110), 상기 방전관(110)의 중심축 상에 배치된 코일(122), 상기 코일(122)에 교류 전류를 인가하는 전원(152), 상기 방전관(110)에 가스를 공급하는 가스 공급 라인(112), 및 상기 방전관(110)에서 활성종을 추출하는 배기 라인(114)을 포함한다. 상기 코일(122)에 의하여 유도된 전계(E)는 상기 방전관(110)에 플라즈마를 형성한다.Referring to FIG. 2, the plasma generating apparatus includes a discharge space forming a closed loop 12 therein and is disposed on a center axis of the discharge tube 110 and the discharge tube 110 disposed in a first plane. Extracted active species from the coil 122, the power source 152 for applying an alternating current to the coil 122, the gas supply line 112 for supplying gas to the discharge tube 110, and the discharge tube 110. To an exhaust line 114. The electric field E induced by the coil 122 forms a plasma in the discharge tube 110.

상기 방전관(110)은 도넛츠(donut) 형태 또는 토로이드(toroid) 형태일 수 있다. 상기 방전관은 구부러진 튜브의 양단이 서로 연결된 구조를 가질 수 있다. 상기 방전관(110)은 폐루프를 형성하는 한 다양하게 변형될 수 있다. 상기 방전관(110)의 단면은 원형, 타원형, 또는 다각형일 수 있다. 상기 방전관(110)은 폐경로(closed path)를 형성할 수 있다. 상기 방전관(110)은 방위각 대칭성을 가질 수 있다. 또한, 상기 방전관에 유도되는 유도 전계는 방위각 대칭성을 가진다. 따라서, 상기 유도 전계가 상기 방전관에 경사 입사하지 않아, 방전 효율이 극대화된다. The discharge tube 110 may be in a donut form or a toroid form. The discharge tube may have a structure in which both ends of the bent tube are connected to each other. The discharge tube 110 may be variously modified as long as it forms a closed loop. The cross section of the discharge tube 110 may be circular, elliptical, or polygonal. The discharge tube 110 may form a closed path. The discharge tube 110 may have azimuth symmetry. In addition, the induction field induced in the discharge tube has azimuth symmetry. Therefore, the induction electric field does not obliquely enter the discharge tube, thereby maximizing the discharge efficiency.

상기 방전관(110)은 폐 루프를 형성하는 방전 공간을 제공할 수 있는 한 다양하게 변형될 수 있다. 상기 폐루프는 변압기의 이차코일과 같은 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 발생 효율이 극대화될 수 있다. 또한, 상기 코일(122)은 변압기의 일차 코일과 같은 기능을 수행할 수 있다. 상기 방전관(110)의 단면은 직사긱형, 원형, 타원형, 또는 다각형일 수 있다. 상기 방전관(110)은 원형 토로이드, 타원형 토로이드, 또는 다각형 토로이드일 수 있다. 상기 방전관(110)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방전관(110)은 알루미늄으로 형성되고, 내부면은 알루미늄산화막 또는 알루미나로 코팅될 수 있다. 또한, 상기 방전관(110)은 2중 벽 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 내부 벽은 알루미늄 산화막으로 코딩된 알루미늄 재질, 쿼츠, 세라믹으로 형성되고, 외부 벽은 전기 전도도가 나쁜 스테인레스 스틸 등과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 알루미늄 산화막은 불소와 같은 활성종에 내부식성을 제공할 수 있다. 상기 코일이 원형 코일인 경우, 상기 방전관(110)은 중심측에 대하여 방위각 대칭성을 가진 원통 형상이 바람직하다. 이에 따라, 상기 방전관 내부의 유도 전계는 상기 방전관에 입사하지 않아, 방전 효율을 극대화시킬 수 있다.The discharge tube 110 may be modified in various ways as long as it can provide a discharge space to form a closed loop. The closed loop may perform the same function as the secondary coil of the transformer. Accordingly, the plasma generation efficiency can be maximized. In addition, the coil 122 may perform the same function as the primary coil of the transformer. The cross section of the discharge tube 110 may be rectangular, circular, elliptical, or polygonal. The discharge tube 110 may be a circular toroid, an elliptical toroid, or a polygonal toroid. The discharge tube 110 may be formed of a conductive material. Specifically, the discharge tube 110 is formed of aluminum, the inner surface may be coated with an aluminum oxide film or alumina. In addition, the discharge tube 110 may have a double wall structure. For example, the inner wall may be formed of an aluminum material, quartz, or ceramic coded with an aluminum oxide film, and the outer wall may be formed of a conductive material such as stainless steel having poor electrical conductivity. The aluminum oxide film may provide corrosion resistance to active species such as fluorine. When the coil is a circular coil, the discharge tube 110 is preferably a cylindrical shape having azimuth symmetry with respect to the center side. Accordingly, the induction electric field inside the discharge tube does not enter the discharge tube, thereby maximizing the discharge efficiency.

상기 가스 공급 라인(112)은 상기 방전관(110)에 공정 가스를 공급하는 수단일 수 있다. 상기 공정 가스는 NF3, CF4, CHF3 등과 같은 불소를 포함하는 가스, 염소를 포함하는 가스, 산소를 포함하는 가스일 수 있다. 상기 공정 가스는 질소, 아르곤, 헬륨과 같은 케리어(carrier) 가스를 포함할 수 있다. 상기 케리어 가스는 상기 공정 가스와 동시에 또는 순차적으로 상기 방전관(110)에 공급될 수 있다. 상기 케리어 가스는 방전 초기에 상기 방전관(110)에 공급될 수 있다. 상기 공정 가스는 플라즈마에 의하여 분해되어 활성종(radicals)을 형성할 수 있다. 상기 활성종은 공정 챔버(170)에 제공될 수 있다. 상기 활성종은 세정 공정, 증착 공정 또는 식각 공정에 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 공정 가스가 NF3인 경우, 활성종은 불소(F)를 포함할 수 있고, 상기 활성종은 증착 공정을 수행하는 공정 챔버(170)에 제공되어 세정 기능을 수행할 수 있다.The gas supply line 112 may be a means for supplying a process gas to the discharge tube 110. The process gas may be a gas containing fluorine such as NF 3, CF 4, CHF 3, a gas containing chlorine, or a gas containing oxygen. The process gas may include a carrier gas such as nitrogen, argon, and helium. The carrier gas may be supplied to the discharge tube 110 simultaneously or sequentially with the process gas. The carrier gas may be supplied to the discharge tube 110 at the beginning of discharge. The process gas may be decomposed by plasma to form radicals. The active species may be provided to the process chamber 170. The active species may be used in a cleaning process, a deposition process or an etching process. For example, when the process gas is NF 3, the active species may include fluorine (F), and the active species may be provided to the process chamber 170 performing the deposition process to perform a cleaning function.

상기 배기 라인(114)은 상기 방전관(110)과 상기 공정 챔버(170)를 연결하는 수단일 수 있다. 상기 배기 라인(114)과 상기 가스 공급 라인(112)은 상기 방전관의 대각선 상에 배치될 수 있다.The exhaust line 114 may be a means for connecting the discharge tube 110 and the process chamber 170. The exhaust line 114 and the gas supply line 112 may be disposed on a diagonal line of the discharge tube.

상기 코일(122)은 솔레로이드 코일 또는 적어도 하나의 권선수(turn)을 가진 코일일 수 있다. 상기 코일(122)에 교류가 흐르면, 상기 코일(122)은 자기장을 형성한다. 상기 자기장이 시간에 따라 변하면, 유도 전계(E)가 형성된다. 예를 들어, 무한 솔레이드 코일의 경우, 솔레노이드 코일의 외부에서 유도 전계(E)는 방위각 성분을 가지고, 거리에 따라 반비례하면서 감소할 수 있다. 상기 코일(122)은 상기 방전관(122)의 중심축 상에 배치될 수 있다. 한편, 소정의 반경(r)에서의 유도 전계(E)의 세기는 소정의 반경에 의하여 형성된 면적을 통과하는 자속(magnetic flux)에 비례한다. 따라서, 상기 코일은 축방향으로 충분히 길게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 코일(122)의 길이가 짧으면, 누설 자속에 의하여 상기 면적을 통과하여, 유도 전계의 세기가 감소할 수 있다.The coil 122 may be a solenoid coil or a coil having at least one turn. When alternating current flows through the coil 122, the coil 122 forms a magnetic field. When the magnetic field changes over time, an induction field E is formed. For example, in the case of an infinite solaid coil, the induction electric field E outside the solenoid coil has an azimuth component and may decrease in inverse proportion with distance. The coil 122 may be disposed on a central axis of the discharge tube 122. On the other hand, the intensity of the induced electric field E at the predetermined radius r is proportional to the magnetic flux passing through the area formed by the predetermined radius. Therefore, the coil is preferably formed long enough in the axial direction. That is, if the length of the coil 122 is short, it may pass through the area by the leakage magnetic flux, and the intensity of the induction electric field may decrease.

또한, 상기 유도 전계(E)는 상기 방전관(110)의 회전 방향인 방위각 방향을 가진다. 따라서, 상기 유도 전계(E)는 상기 방전관(110)에 수직 입사 또는 경사입사하지 않는다. 따라서, 상기 방전관(110)은 상기 유도 전계에 의하여 가속된 이온에 의하여 스퍼터링되지 않아 수명이 연장되고, 방전 효율이 상승할 수 있다. In addition, the induction electric field E has an azimuth direction which is a rotation direction of the discharge tube 110. Therefore, the induction electric field E does not vertically incline or incline the discharge tube 110. Therefore, the discharge tube 110 may not be sputtered by the ions accelerated by the induction electric field, thereby extending its life and increasing the discharge efficiency.

또한, 상기 방전관(110)의 방위각을 따라, 모든 위치에서 유도 전계(E)가 상기 방전관(110)의 방위각 성분을 가질 수 있다. 상기 방전관(110) 내에 형성된 플라즈마는 연속적으로 가속되어 플라즈마 발생 효율이 증가할 수 있다. 따라서, 복수의 자성체 코어를 사용하지 않고서도, 변압기의 2차 코일의 기능을 수행할 수 있다.In addition, the induction electric field E may have an azimuth component of the discharge tube 110 at all positions along the azimuth angle of the discharge tube 110. The plasma formed in the discharge tube 110 may be continuously accelerated to increase the plasma generation efficiency. Therefore, it is possible to perform the function of the secondary coil of the transformer without using a plurality of magnetic cores.

또한, 상기 코일(122)은 상기 방전관(110)의 중심축에 삽입되는 구조를 가져, 분해 및 결합이 용이하다. 따라서, 수선 및 부품의 교체가 용이하다.In addition, the coil 122 has a structure that is inserted into the central axis of the discharge tube 110, it is easy to disassemble and combine. Therefore, repair and replacement of parts are easy.

자성체 코어(126)는 상기 코일(122)의 내부에 중심축을 따라 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 코일(122)에 의하여 형성된 자속(magnetic flux)이 증가한다. 따라서, 유도 전계(E)의 세기가 증가한다. 상기 자성체 코어(126)의 축 방향 길이는 상기 코일(122)의 축 방향의 길이보다 큰 것이 바람직할 수 있다. 한편, 상기 자성체 코어(126)의 중심 부위는 상기 방전관(120)의 배치 평면에 배치될 수 있다. 상기 코일(122)은 상기 자성체 코어(126)에 대칭적으로 촘촘히 감길 수 있다. 상기 자성체 코어(126)는 도전성을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 자성체 코어(126)는 오옴익 가열(Ohmic heating)을 유발할 수 있다. 상기 오옴익 가열을 감소시키기 위하여, 상기 자성체 코어(126)는 유도 전계(E)를 가로지르는 방향으로 절단될 수 있다. 상기 자성체 코어(126)는 토로이드 형상을 가지지 않고 봉 형상을 가진다. 따라서, 상기 자성체 코어(126)는 용이하게 절연된 복수의 필라멘트들로 구성되어, 전력 소모를 최소화할 수 있다. 따라서, 발열에 의한, 상기 자성체 코어(126)의 안정성 및 신뢰성이 향상된다. 특히, 상기 코일(122)에 공급되는 10 KW(킬로 와트)이상의 고전력이 인가되는 경우, 상기 자성체 코어(126)의 가열 문제가 용이하게 해결될 수 있다. The magnetic core 126 may be disposed along a central axis inside the coil 122. As a result, the magnetic flux generated by the coil 122 increases. Therefore, the intensity of the induced electric field E increases. The axial length of the magnetic core 126 may be larger than the axial length of the coil 122. On the other hand, the central portion of the magnetic core 126 may be disposed in the placement plane of the discharge tube (120). The coil 122 may be wound symmetrically on the magnetic core 126. The magnetic core 126 may have conductivity. Accordingly, the magnetic core 126 may cause ohmic heating. In order to reduce the ohmic heating, the magnetic core 126 may be cut in a direction crossing the induction field (E). The magnetic core 126 does not have a toroidal shape but has a rod shape. Therefore, the magnetic core 126 is composed of a plurality of easily insulated filaments, it is possible to minimize the power consumption. Therefore, stability and reliability of the magnetic core 126 due to heat generation are improved. In particular, when a high power of 10 KW (kilowatts) or more supplied to the coil 122 is applied, a heating problem of the magnetic core 126 may be easily solved.

또한, 상기 자성체 코어(126)는 토로이드 형태를 가지지 않아, 상기 자성체 코어(126)의 체적이 상대적으로 적다. 이에 따라, 상기 자성체 코어(126)에 의한 히스테리시스에 의한 열 손실이 최소화될 수 있다. 또한, 상기 방전관과 접촉하는 면적이 상대적으로 적어 상기 방전관으로부터 열 전달에 가열이 적다. In addition, the magnetic core 126 does not have a toroidal shape, so that the volume of the magnetic core 126 is relatively small. Accordingly, heat loss due to hysteresis by the magnetic core 126 may be minimized. In addition, the area in contact with the discharge tube is relatively small, so that less heat is transferred to heat transfer from the discharge tube.

또한, 상기 오옴익 가열은 도전성을 가진 상기 방전관(110)을 가열할 수 있다. 따라서, 상기 방전관의 오옴익 가열을 감소시키도록, 상기 방전관은 유도 전계를 가로지르는 방향으로 절단될 수 있다. 이에 따라, 상기 방전관(110)은 복수의 방전 튜브들(110a,110b)을 포함할 수 있다. 상기 방전 튜브들(110a,110b)은 서로 전기적으로 절연되어, 유도 전류가 흐르는 경로가 차단될 수 있다. 상기 방전 튜브들이 서로 연결되는 절연 부위(116)가 형성될 수 있다.In addition, the ohmic heating may heat the discharge tube 110 having conductivity. Thus, to reduce ohmic heating of the discharge vessel, the discharge vessel can be cut in a direction crossing the induction field. Accordingly, the discharge tube 110 may include a plurality of discharge tubes 110a and 110b. The discharge tubes 110a and 110b may be electrically insulated from each other so that a path through which an induced current flows may be blocked. An insulating portion 116 may be formed to connect the discharge tubes to each other.

다시, 도 1을 참조하면, 종래의 토로이드형 플라즈마 발생 장치는 자성체 코어가 배치되는 영역에 절연 부위가 배치되기 어렵다. 왜냐하면, 자성체 코어가 배치되는 영역에 집중적으로 오옴익 가열이 발생하여 실링 부위가 용이하게 손상되기 때문이다. 따라서, 실질적으로 상기 오옴익 가열에 의한 전력 손실에 대한 영향이 적은 다른 부위에 절연부위가 배치된다.Referring back to FIG. 1, in the conventional toroidal plasma generating apparatus, an insulation portion is hardly disposed in a region where a magnetic core is disposed. This is because ohmic heating occurs intensively in the region where the magnetic core is disposed, and the sealing portion is easily damaged. Thus, the insulating portion is disposed at another portion substantially less affected by the power loss due to the ohmic heating.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 국부적인 가열이 발생하지 않아, 방전 튜브들(110a,110b)이 연결되는 위치에 제한이 없다. 따라서, 상기 오옴익 가열은 효율적으로 억제될 수 있고, 방전 효율이 증가할 수 있다.Again, referring to FIG. 2, the plasma generating apparatus according to the present invention does not generate local heating, and there is no limitation in the position where the discharge tubes 110a and 110b are connected. Therefore, the ohmic heating can be efficiently suppressed, and the discharge efficiency can be increased.

한편, 상기 방전관(110)의 오옴익 가열을 감소시키기 위하여, 상기 방전관(110)은 전기 전도도가 낮은 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 방전관(110)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 주석 합금, 텅스텐, 철, 주철, 탄소강, 청동, 황동,또는 타이타늄 합금일 수 있다. 상기 방전관(110)은 상기 코일에 인접하는 내측면과 상기 코일에서 떨어진 외측면을 포함할 수 있다. 상기 내측면의 두께는 상기 외측면의 두께보다 얇을 수 있다. 내측면에 유도되는 유도 전계의 세기는 상기 외측면에 유도되는 유도 전계의 세기보다 클 수 있다. 또한, 상기 외측면에 냉각 라인이 설치되거나, 상기 외측면에 냉각 채널이 설치되어 효율적인 냉각이 가능하다. 상기 냉각 채널은 방위각 방향으로 형성될 수 있다.On the other hand, in order to reduce ohmic heating of the discharge tube 110, the discharge tube 110 may be a material of low electrical conductivity. For example, the discharge tube 110 may be aluminum, aluminum alloy, tin alloy, tungsten, iron, cast iron, carbon steel, bronze, brass, or titanium alloy. The discharge tube 110 may include an inner surface adjacent to the coil and an outer surface away from the coil. The thickness of the inner side may be thinner than the thickness of the outer side. The strength of the induced electric field induced on the inner side may be greater than the strength of the induced electric field induced on the outer side. In addition, a cooling line is installed on the outer side, or a cooling channel is installed on the outer side to enable efficient cooling. The cooling channel may be formed in the azimuth direction.

또한, 상기 방전관(110)의 오옴익 가열은 국부적으로 발생하지 않고, 상기 방전관의 전부에 관하여 균일하게 발생한다. 따라서, 국부적인 가열에 의한 열 손상이 극복될 수 있다. Ohmic heating of the discharge tube 110 does not occur locally, but occurs uniformly with respect to all of the discharge tube. Thus, thermal damage due to local heating can be overcome.

최근 LCD 화학기상 증착 공정은 공정 후 세정 공정이 중요해지고 있다. 이를 위하여 공정 가스인 NF3의 처리 용량이 분당 10 리터(litter) 이상이 요구된다. 따라서, 이러한 고용량의 공정가스를 활성종으로 변환하기 위하여, 10 KW 이상의 고전력이 요구된다. 그러나, 종래의 플라즈마 발생 장치는 고용량을 처리하기 위하여 모든 시스템의 변경이 필수적이다. 그러나, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 상기 방전관(110)의 단면적의 증가 및 전력의 증가만으로 고용량의 활성종을 생성할 수 있다.Recently, the cleaning process after the LCD chemical vapor deposition process has become important. For this purpose, the processing capacity of the process gas, NF3, is required at least 10 liters per minute. Therefore, in order to convert such a high capacity process gas into active species, a high power of 10 KW or more is required. However, in the conventional plasma generating apparatus, it is necessary to change all systems in order to handle high capacity. However, the plasma generating apparatus according to the present invention may generate high capacity active species only by increasing the cross-sectional area of the discharge tube 110 and increasing the power.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 코일(122)은 상기 자성체 코어(126)에 일단에 감길 수 있다. 이 경우, 유도 전계(E)는 상기 코일의 전류(I) 및 상기 자성체 코어에 흐르는 자화 전류 밀도(magnetization current density)에 의하여 주어질 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the coil 122 may be wound around the magnetic core 126 at one end. In this case, the induction field E may be given by the current I of the coil and the magnetization current density flowing through the magnetic core.

상기 전원(152)은 교류 전원일 수 있다. 상기 전원(152)은 정현파를 출력할 수 있다. 상기 전원(152)의 주파수는 1Khz 내지 1 Mhz일 수 있다. 교류 전류에 의하여 형성된 자기장은 도전체를 투과할 수 있고, 상기 자기장의 시간에 따른 변화는 유도 전계(E)를 형성할 수 있다. 한편, 상기 전원(152)의 주파수가 수 Mhz 이상이고, 상기 방전관(110)이 도전체인 경우, 상기 유도 전계(E)는 상기 방전관의 표피 깊이(skin depth) 이내에서 모두 열로 소모될 수 있다. 한편, 상기 전원(152)의 주파수가 수백 hz 이내인 경우, 플라즈마 발생 효율이 감소할 수 있다. 따라서, 상기 전원(152)의 주파수는 400 Khz 정도가 바람직할 수 있다. 한편, 상기 방전관(110)이 유전체인 경우, 상기 전원(110)의 주파수는 수백 Mhz 영역까지 확장될 수 있다.The power source 152 may be an AC power source. The power source 152 may output a sine wave. The frequency of the power source 152 may be 1 kHz to 1 Mhz. The magnetic field formed by the alternating current may pass through the conductor, and the change of the magnetic field over time may form an induction electric field E. On the other hand, when the frequency of the power source 152 is a few Mhz or more, and the discharge tube 110 is a conductor, all of the induction electric field E may be consumed as heat within the skin depth of the discharge tube. On the other hand, when the frequency of the power source 152 is within several hundred hz, plasma generation efficiency may decrease. Accordingly, the frequency of the power source 152 may be about 400 Khz. On the other hand, when the discharge tube 110 is a dielectric, the frequency of the power source 110 can be extended to several hundred Mhz region.

공정 챔버(170)는 증착 공정, 식각 공정 등을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 공정 챔버(170)는 화학 기상 증착 방법을 사용하여 기판(174) 상에 실리콘을 증착할 수 있다. 이 경우, 상기 공정 챔버(170)의 내벽은 오염물질에 의하여 오염될 수 있다. 상기 오염 물질을 제거하기 위하여, 상기 공정 챔버(170)에 상기 방전관(110)에서 생성된 활성종이 공급될 수 있다. 상기 공정 챔버(170)는 반도체 공정, LCD 공정, LED 공정, 또는 태양 전지 공정 등을 수행할 수 있다. 상기 오염물질에 따라, 상기 활성종은 다를 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(170)는 상기 활성종이 공급되는 동안 내부에 별도의 플라즈마를 형성할 수 있다.The process chamber 170 may perform a deposition process, an etching process, or the like. For example, the process chamber 170 may deposit silicon on the substrate 174 using a chemical vapor deposition method. In this case, the inner wall of the process chamber 170 may be contaminated by contaminants. In order to remove the contaminants, the active species generated in the discharge tube 110 may be supplied to the process chamber 170. The process chamber 170 may perform a semiconductor process, an LCD process, an LED process, or a solar cell process. Depending on the contaminant, the active species may be different. In addition, the process chamber 170 may form a separate plasma therein while the active species is supplied.

가스 분배부(172)는 가스 공급 라인(178)을 통하여 상기 공정 챔버(170)에 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 공정 가스는 상기 공정 챔버(170)에서 수행되는 공정에 따라 다를 수 있다. 상기 방전관(110)의 상기 배기 라인(114)은 상기 가스 분배부(172)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스 분배구(172)가 상기 공정 챔버(170) 내부에 활성종을 공급할 수 있다. 상기 활성종은 상기 공정 챔버(170)의 내벽을 세정할 수 있다.The gas distributor 172 may supply process gas to the process chamber 170 through a gas supply line 178. The process gas may vary depending on the process performed in the process chamber 170. The exhaust line 114 of the discharge tube 110 may be connected to the gas distribution part 172. Accordingly, the gas distribution port 172 may supply active species to the process chamber 170. The active species may clean the inner wall of the process chamber 170.

기판 홀더(176)는 상기 기판(174)을 장착하고 에너지 인가 수단을 포함할 수 있다. 상기 기판(174)은 반도체 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 또는 금속 기판일 수 있다.The substrate holder 176 may mount the substrate 174 and include energy applying means. The substrate 174 may be a semiconductor substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or a metal substrate.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다. 도 2에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.3 is a perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIG. 2 will be omitted.

도 3을 참조하면, 코일은 코일 프레임에 감길 수 있다. 상기 코일 프레임은 유전체일 수 있다. 예를 들어, 상기 코일 프렘임은 플라스틱, 테프론 또는 세라믹 재질일 수 있다. 상기 코일 프레임은 봉 형상 또는 파이프 형상일 수 있다. Referring to FIG. 3, the coil may be wound around the coil frame. The coil frame may be a dielectric. For example, the coil frame may be made of plastic, teflon or ceramic. The coil frame may have a rod shape or a pipe shape.

도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다. 도 2에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.4A, 4B, and 4C are perspective views illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 4A, and FIG. 4C is FIG. 4A. Sectional view taken along the line II-II '. Descriptions overlapping with those described in FIG. 2 will be omitted.

도 4a, 도 4b, 및 도 4c를 참조하면, 상기 코일은 코일 프레임에 감길 수 있다. 상기 코일 프레임은 유전체일 수 있다. 상기 코일 프레임(124) 내부에 자성체 코어(126)가 배치될 수 있다. 상기 자성체 코어(126)는 절연된 복수의 필라멘트 형상을 가질 수 있다. 상기 자성체 코어(126)의 길이는 상기 코일(122)의 길이보다 클 수 있다. 냉각 채널(103)은 방전관(110)의 외측벽에 형성될 수 있다. 상기 코일(122)의 반경이 a인 경우, 유도 전계는 반경(a)에서 최대를 가질 수 있다.4A, 4B, and 4C, the coil may be wound around a coil frame. The coil frame may be a dielectric. The magnetic core 126 may be disposed in the coil frame 124. The magnetic core 126 may have a plurality of insulated filament shapes. The length of the magnetic core 126 may be greater than the length of the coil 122. The cooling channel 103 may be formed on an outer wall of the discharge tube 110. When the radius of the coil 122 is a, the induction field may have a maximum at the radius (a).

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 자속 분산부(132)는 상기 방전관(110)의 외측을 감싸는 토로이드 형태일 수 있다. 상기 자속 분산부(132)는 상기 코일(122)의 일단 및 타단에 인접하도록 배치될 수 있다. 상기 코일(122)에 의하여 형성된 자로(magntic path,13a,13b)는 상기 방전관(110)의 단면을 감싸도록 형성된다.Referring to FIG. 5, the magnetic flux dispersing unit 132 may have a toroidal shape surrounding the outside of the discharge tube 110. The magnetic flux dispersing unit 132 may be disposed to be adjacent to one end and the other end of the coil 122. Magnetic paths 13a and 13b formed by the coil 122 are formed to surround the cross section of the discharge tube 110.

상기 자성체 코어(126)의 길이가 감소하는 경우, 상기 자성체 코어(126)에 의한 누설 자속은 상기 방전관(110)이 위치한 영역에 악영향을 미칠 수 있다. 상기 자성체 코어(126)에 의한 자속이 상기 방전관(110)을 통과하지 않도록, 상기 자속 분산부(132)는 상기 방전관(110)의 일부를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 코일(122)의 내부에 자성체 코어(126)가 배치될 수 있다.When the length of the magnetic core 126 is reduced, leakage magnetic flux by the magnetic core 126 may adversely affect a region where the discharge tube 110 is located. The magnetic flux dispersing unit 132 may be disposed to surround a portion of the discharge tube 110 such that the magnetic flux by the magnetic core 126 does not pass through the discharge tube 110. The magnetic core 126 may be disposed in the coil 122.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다. 6 is a perspective view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제1 자속 분산부(134)는 상기 코일(122)의 일단의 주위에 배치될 수 있다. 제2 자속 분산부(136)는 상기 코일(122)의 타단의 주위에 배치될 수 있다. 상기 코일(122)에 의하여 형성된 자속은 상기 제1 자속 분산부(134) 또는 상기 제2 자속 분산부(136)에 의하여 상기 방전관(110)을 관통하는 폐 자로(closed magnetic path)의 형성을 억제할 수 있다.Referring to FIG. 6, the first magnetic flux dispersing unit 134 may be disposed around one end of the coil 122. The second magnetic flux dispersing unit 136 may be disposed around the other end of the coil 122. The magnetic flux formed by the coil 122 suppresses the formation of a closed magnetic path passing through the discharge tube 110 by the first magnetic flux dispersing unit 134 or the second magnetic flux dispersing unit 136. can do.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 플라즈마 발생 장치는 내부에 폐곡선(closed loop)을 형성하는 제1 방전 공간을 포함하고 제1 평면에 배치되는 제1 방전관(210a), 상기 제1 평면 상의 제2 평면에 배치된 제2 방전관(210b), 상기 제2 평면 상에 배치된 제3 방전관(210c)을 포함할 수 있다. 코일(122)은 제1 내지 제3 방전관(210a~210c)의 중심축 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 7, the plasma generating apparatus includes a first discharge space that forms a closed loop therein and is disposed on a first plane 210a disposed in a first plane, and disposed on a second plane on the first plane. The second discharge tube 210b may include a third discharge tube 210c disposed on the second plane. The coil 122 may be disposed on the central axis of the first to third discharge tubes 210a to 210c.

상기 자성체 코어(126)는 상기 코일(122)의 내부에 배치될 수 있다. 제1 자속 분산부(134)는 상기 자성체 코어(126)의 일단에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 제2 자속 분산부(136)는 상기 자성체 코어(126)의 타단에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 제1 방전관(210a)은 제1 가스 공급 라인(212a) 및 제1 배기 라인(214a)을 포함할 수 있다. 상기 제2 방전관(210b)은 제2 가스 공급 라인(212b) 및 제2 배기 라인(214b)을 포함할 수 있다. 상기 제3 방전관(210c)은 제3 가스 공급 라인(212c) 및 제3 배기 라인(214c)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 시스템의 변형을 주지 않으면서, 단순히 방전관의 개수 및 전력을 증가시키어 처리 용량을 증가시킬 수 있다.The magnetic core 126 may be disposed inside the coil 122. The first magnetic flux dispersing unit 134 may be disposed adjacent to one end of the magnetic core 126. The second magnetic flux dispersing unit 136 may be disposed adjacent to the other end of the magnetic core 126. The first discharge tube 210a may include a first gas supply line 212a and a first exhaust line 214a. The second discharge tube 210b may include a second gas supply line 212b and a second exhaust line 214b. The third discharge tube 210c may include a third gas supply line 212c and a third exhaust line 214c. The plasma generating apparatus according to the present embodiment can increase the processing capacity by simply increasing the number and power of discharge tubes without modifying the system.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다. 8A and 8B are cross-sectional views illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 방전관(110)은 외측 방전관(111b) 및 내측 방전관(111a)을 포함할 수 있다. 상기 외측 방전관(111b)은 상기 내측 방전관(111a)을 둘러싸는 구조일 수 있다. 상기 내측 방전관(111a)은 쿼츠, 세라믹, 아노다이징된(anodized) 얇은 알루미늄으로 형성될 수 있다. 상기 외측 방전관(111b)은 진공을 유지하는 도전성 물질로 형성될 수 있다.8A and 8B, the discharge tube 110 may include an outer discharge tube 111b and an inner discharge tube 111a. The outer discharge tube 111b may have a structure surrounding the inner discharge tube 111a. The inner discharge tube 111a may be formed of quartz, ceramic, or anodized thin aluminum. The outer discharge tube 111b may be formed of a conductive material that maintains a vacuum.

상기 플라즈마 발생 장치가 대용량의 공정 가스를 처리하기 위하여, 상기 방전관(110)의 단면은 제1 길이(h)를 가지는 상기 중심축 방향의 제1 변 및 상기 제1 변에 수직하고 제2 길이(w)를 가지는 제2 변으로 근사될 수 있다. 상기 제1 변의 제1 길이(h)는 상기 제2 변의 제2 길이(w)보다 클 수 있다.In order for the plasma generating apparatus to process a large amount of process gas, the cross section of the discharge tube 110 is perpendicular to the first side and the first side of the central axis direction having a first length h and a second length ( can be approximated to a second side having w). The first length h of the first side may be greater than the second length w of the second side.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다. 9 is a perspective view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 내부에 토로이드 형태의 방전 영역을 포함하는 제1 방전관(310a), 상기 제1 방전관(310a)의 중심축 상에 배치되고 상기 제1 방전관(310a)이 배치되는 평면에 수직하게 배치된 솔레노이드 형태의 제1 코일(322a), 상기 제1 방전관(310a)에 이웃하여 배치되고 내부에 토로이드를 형태의 방전 영역을 포함하는 제2 방전관(310b), 및 상기 제2 방전관(310b)의 중심축 상에 배치되고 상기 제2 방전관(310b)이 배치되는 평면에 수직하게 배치된 솔레노이드 형태의 제2 코일(322b)를 포함한다. Referring to FIG. 9, the plasma generating apparatus includes a first discharge tube 310a including a toroidal discharge region therein and a central axis of the first discharge tube 310a and the first discharge tube 310a. A solenoid-shaped first coil 322a disposed perpendicular to the plane in which the plane is disposed, a second discharge tube 310b disposed adjacent to the first discharge tube 310a and including a toroidal discharge region therein; And a second coil 322b having a solenoid shape disposed on a central axis of the second discharge tube 310b and disposed perpendicular to a plane on which the second discharge tube 310b is disposed.

상기 제1 방전관(310a)과 상기 제2 방전관(310b)은 같은 평면에 배치될 수 있다. 상기 제1 방전관(310a)은 제1 가스 공급 라인(312a) 및 제1 배기라인(314a)을 포함할 수 있다. 상기 제2 방전관(310b)은 상기 제2 가스 공급 라인(312b) 및 제2 배기라인(314b)을 포함할 수 있다.The first discharge tube 310a and the second discharge tube 310b may be disposed on the same plane. The first discharge tube 310a may include a first gas supply line 312a and a first exhaust line 314a. The second discharge tube 310b may include the second gas supply line 312b and the second exhaust line 314b.

상기 제1 코일(322a)에 의한 자속의 방향과 상기 제2 코일(322b)에 의한 자속의 방향은 서로 반대일 수 있다. 즉, 전원(352)은 상기 제1 코일(322a) 및 제2 코일(322b)에 서로 다른 방향의 전류를 제공할 수 있다. 상기 제1 코일(322a)은 제1 코일 프레임(324a)에 감길 수 있다. 또한, 상기 제2 코일(322b)은 제2 코일 프레임(324b)에 감길 수 있다.The direction of the magnetic flux by the first coil 322a and the direction of the magnetic flux by the second coil 322b may be opposite to each other. That is, the power source 352 may provide currents in different directions to the first coil 322a and the second coil 322b. The first coil 322a may be wound around the first coil frame 324a. In addition, the second coil 322b may be wound around the second coil frame 324b.

제1 자성체 코어(326a)는 상기 제1 코일(322a)의 내부에 배치될 수 있다. 제2 자성체 코어(326b)는 상기 제2 코일(322b)의 내부에 배치될 수 있다. 제1 자속 분산부(334)는 상기 제1 코일(322a)의 일단 및 상기 제2 코일(322b)의 일단의 주위에 배치될 수 있다. 제2 자속 분산부(336)는 상기 제1 코일(322a)의 타단 및 상기 제2 코일(322b)의 타단의 주위에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 코일(322a)에 의하여 형성된 자기장(B1)은 상기 제1 자성체 코어(326a), 상기 제1 자석 분산부(334), 상기 제2 자성체 코어(326b), 및 상기 제2 자석 분산부(336)를 통하여 자로(magnetic path)를 형성할 수 있다.The first magnetic core 326a may be disposed inside the first coil 322a. The second magnetic core 326b may be disposed inside the second coil 322b. The first magnetic flux dispersing unit 334 may be disposed around one end of the first coil 322a and one end of the second coil 322b. The second magnetic flux dispersing unit 336 may be disposed around the other end of the first coil 322a and the other end of the second coil 322b. Accordingly, the magnetic field B1 formed by the first coil 322a may include the first magnetic core 326a, the first magnet dispersion 334, the second magnetic core 326b, and the second magnetic core 326a. A magnetic path may be formed through the magnet dispersion unit 336.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 사시도이다. 10 is a perspective view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 방전관(110)은 외측 측면에 유전체 창문(119)을 포함할 수 있다. 상기 유전체 창문에 도파관(118)이 연결될 수 있다. 초고주파는 상기 도파관(118)을 통하여 상기 방전관(110)의 내부에 초고주파 전력을 공급할 수 있다. 상기 초고주파는 상기 방전관(110)의 초기 방전을 유발할 수 있다. 상기 초고주파는 마그네트론을 통하여 제공될 수 있다. 코일(122)은 자성체 코어(126)의 일단에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 10, the discharge tube 110 may include a dielectric window 119 on an outer side surface thereof. A waveguide 118 may be connected to the dielectric window. Ultra-high frequency may supply ultra-high frequency power to the inside of the discharge tube 110 through the waveguide 118. The ultra-high frequency may cause initial discharge of the discharge tube 110. The ultra-high frequency may be provided through a magnetron. The coil 122 may be disposed at one end of the magnetic core 126.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 초기 방전 수단은 상기 방전관(110) 내부에 배치된 축전 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 축전 전극은 교류 전원 또는 RF 전원에 의하여 전력이 공급될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the initial discharge means may include a storage electrode (not shown) disposed inside the discharge tube (110). The power storage electrode may be supplied with AC power or RF power.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다. 11 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 코일(122)은 코일 프레임(124)에 감길 수 있다. 보조 방전관(144)이 상기 코일(122)의 중심축 상에 배치될 수 있다. 상기 보조 방전관(144)은 금속 또는 유전체로 형성될 수 있다. 가스 공급부(142)는 불활성 가스 또는 질소 가스를 상기 보조 방전관(144)에 제공하여 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 보조 방전관(144)은 보조 라인(146)을 통하여 상기 방전관(110)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 방전관(144)은 초기 방전 수단으로 사용될 수 있다.Referring to FIG. 11, the coil 122 may be wound around the coil frame 124. The auxiliary discharge tube 144 may be disposed on the central axis of the coil 122. The auxiliary discharge tube 144 may be formed of a metal or a dielectric. The gas supply unit 142 may provide an inert gas or nitrogen gas to the auxiliary discharge tube 144 to form a plasma. The auxiliary discharge tube 144 may be connected to the discharge tube 110 through an auxiliary line 146. Accordingly, the auxiliary discharge tube 144 may be used as the initial discharge means.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be implemented without departing from the spirit.

12: 폐곡선
110: 방전관
122: 코일
152: 전원
112: 가스 공급 라인
114: 배기 라인
126: 자성체 코어
124: 코일 프레임12: closed curve
110: discharge tube
122: coil
152: power
112: gas supply line
114: exhaust line
126: magnetic core
124: coil frame

Claims

A discharge tube including a discharge space defining a closed loop therein and disposed on the first plane;
A coil disposed on a central axis of the discharge tube;
A power supply for applying an alternating current to the coil;
A gas supply line supplying gas to the discharge tube; And
An exhaust line for extracting active species from the discharge tube,
The electric field induced by the coil forms a plasma in the discharge tube.

The method according to claim 1,
And the discharge tube is formed of a conductor.

The method according to claim 1,
The discharge tube includes a plurality of discharge tube, characterized in that the discharge tube is electrically insulated from each other.

The method according to claim 1,
The frequency of the power supply is a plasma generator, characterized in that 100 Khz to 1 Mhz.

The method according to claim 1,
Plasma generator further comprises a magnetic core disposed inside the coil.

6. The method of claim 5,
The magnetic core includes a plurality of sub-magnetic cores extending in the direction of the central axis of the coil.

The method according to claim 1,
A first magnetic flux dispersing unit disposed around one end of the coil; And
Further comprising at least one of the second magnetic flux dispersion unit disposed around the other end of the coil,
The magnetic flux formed by the coil suppresses the formation of a closed magnetic path passing through the discharge tube by the first magnetic flux dispersing portion or the second magnetic flux dispersing portion.

The method according to claim 1,
Further comprising a magnetic flux dispersing portion of the toroidal shape surrounding the outer side of the discharge tube,
The magnetic flux dispersing portion is disposed to be adjacent to one end and the other end of the coil,
The magnetic path (magntic path) formed by the coil is formed to surround the cross section of the discharge tube.

The method according to claim 1,
The discharge vessel includes an inner side disposed adjacent to the coil and an outer side disposed away from the coil,
And the thickness of the inner side is smaller than the thickness of the inner side.

The method according to claim 1,
A cross section of the discharge tube is approximated by a first side in the central axis direction having a first length and a second side perpendicular to the first side and having a second length, wherein the first length of the first side is defined by the second side. A plasma generating device, characterized in that greater than the second length.

The method according to claim 1,
And an auxiliary discharge tube disposed on a central axis of the coil.

The method of claim 11, wherein
And the auxiliary discharge tube is connected to the discharge tube.

A first discharge tube including a toroidal discharge region therein;
A first coil having a solenoid shape disposed on a central axis of the first discharge tube and disposed perpendicular to a plane in which the first discharge tube is disposed;
A second discharge tube disposed adjacent to the first discharge tube and including a toroidal discharge region therein; And
And a solenoid-type second coil disposed on a central axis of the second discharge tube and disposed perpendicular to a plane in which the second discharge tube is disposed.

The method of claim 13,
The direction of the magnetic flux by the first coil and the direction of the magnetic flux by the second coil is opposite to each other.

The method of claim 13,
A first distributed magnetic core disposed around one end of the first coil and one end of the second coil; And
And at least one of a second distributed magnetic core disposed around the other end of the first coil and the other end of the second coil.

The method of claim 12,
A first magnetic core disposed inside the first coil; And
And at least one of a second magnetic core disposed inside the second coil.

A discharge tube including a discharge space defining a closed loop therein and disposed on the first plane;
A coil disposed on a central axis of the discharge tube and disposed perpendicular to the first plane and receiving AC power; And
A gas supply line for supplying gas to the discharge tube,
The electric field induced by the coil forms a plasma in the discharge tube.

The method of claim 17,
And the coil is a solenoid coil.

A discharge tube including a discharge space forming a closed loop therein and disposed in a first plane, a coil disposed on a central axis of the discharge tube and disposed perpendicular to the first plane, and receiving AC power; and In the active species generation method of the plasma generator comprising a gas supply line for supplying gas to the discharge tube,
Providing a carrier gas to the discharge tube and performing initial discharge by ultra-high frequency through a storage electrode or a dielectric window mounted to a portion of the discharge tube;
Providing a process gas including florin to the discharge tube and supplying power to the coil to generate plasma and active species by an induction electric field; And
Providing the active species to a process chamber.

A plasma generating device; And
It includes a process chamber supplied with the active species in the plasma generating device,
The plasma generating device is:
A discharge tube including a discharge space defining a closed loop therein and disposed on the first plane; And
A solenoid coil disposed on a central axis of the discharge tube and disposed perpendicular to the first plane,
The electric field induced by the solenoid coil forms a plasma in the discharge tube.