KR20200048984A - 하이브리드 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오존 가스나 세정 가스나 공정 가스 등 대용량 라디칼을 발생시킬 수 있는 하이브리드 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로서, 내부에 용량 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 제 1 패널과 제 2 패널을 포함하는 반응 본체; 및 일차 권선을 이용하여 상기 반응 본체 내부에 변압기 결합 플라즈마(TCP: Transformer Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 상기 반응 본체에 결합되는 마그네틱 코어;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 플라즈마 발생 장치{Hybrid plasma generator}
본 발명은 하이브리드 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오존 가스나 세정 가스나 공정 가스 등 대용량 라디칼을 발생시킬 수 있는 하이브리드 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
플라즈마 방전은 이온, 자유 라디칼, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정, 에싱 등 다양하게 사용되고 있다.
최근, 반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 LCD 글라스 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있다. 그럼으로 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고, 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 플라즈마 소스가 요구되고 있다.
플라즈마를 이용한 반도체 제조 공정에서 원격 플라즈마의 사용은 매우 유용한 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 공정 챔버의 세정이나 포토레지스트 스트립을 위한 에싱 공정에서 유용하게 사용되고 있다. 그런데, 피처리 기판의 대형화에 따라 공정 챔버의 볼륨도 증가되고 있어서 고밀도의 활성 가스를 충분히 원격으로 공급할 수 있는 플라즈마 소스가 요구되고 있다.
한편, 원격 플라즈마 반응기(또는 원격 플라즈마 발생기라 칭함)는 변압기 결합 플라즈마 소스(transformer coupled plasma source)를 사용한 것과 유도 결합 플라즈마 소스(inductively coupled plasma source)과 용량 결합 플라즈마 소스(capacitively coupled plasma source)를 사용한 것이 있다.
이들 중에서, 변압기 결합 플라즈마 소스를 사용한 원격 플라즈마 반응기는 토로이달 구조의 반응기 몸체에 일차 권선 코일을 갖는 마그네틱 코어가 장착된 구조를 갖는다.
또한, 용량 결합 플라즈마 소스를 이용한 원격 플라즈마 반응기는 전위치를 발생시키는 2개의 패널이 장착된 구조를 갖는다.
이러한, 변압기 결합 플라즈마 소스를 갖는 원격 플라즈마 반응기의 경우에는 그 특성상 비교적 고압 분위기에서 동작하기 때문에 저압 분위기에서는 플라즈마 점화나 점화된 플라즈마를 유지하기가 어렵다. 또한, 유도 결합 플라즈마 소스와 용량 결합 플라즈마 플라즈마 소스를 갖는 원격 플라즈마 반응기의 경우에는 그 특성상 비교적 저압 분위기에서 동작이 가능하나 고압 분위기에서 동작하기 위해서는 공급 전력을 높게 하여야 하고 이러한 경우 반응기 몸체의 내부가 아크나 이온 충격에 의해 손상될 수도 있다.
최근 들어 반도체 제조 공정의 다양한 요구에 따라 저압 또는 고압에서 효율적으로 동작하는 원격 플라즈마 반응기가 요구되고 있으나 변압기 결합 플라즈마 소스나 유도 결합 플라즈마 소스 중 어느 하나를 채용한 종래의 원격 플라즈마 반응기는 적절하게 대응할 수 없었다.
종래에는 이러한 요구에 대응하기 위해서, 대한민국 등록특허 제10-1364578호에 기재된 바와 같이, 변압기 결합 플라즈마 소스와 유도 결합 플라즈마 소스를 병합한 형태의 하이브리드 플라즈마 반응기가 개발된 바 있다.
그러나, 이러한 종래의 하이브리드 플라즈마 반응기는 환형의 제 1 플라즈마 챔버(반응 본체) 공간과 연결되는 제 2 플라즈마 챔버를 별도로 형성하여 하이브리드 소스를 인가하는 것으로서, 반응 본체의 영역을 이용하지 못하여 에너지 효율이 높지 않고, 구조적으로 열에너지가 제 2 플라즈마 챔버에 집중되어 냉각이 원활하지 못했었던 문제점들이 있었다.
한편, 종래의 오존 발생기 중 플라즈마를 이용하는 오존 발생기는, 플라즈마 환경에 산소를 노출시켜서 산소를 오존화하는 장치로서, 주로 용량 결합 플라즈마를 이용하여 오존을 발생시켰었다.
그러나, 이러한 오존 발생 장치 역시, 저압 또는 고압에서 효율적으로 동작하지 못하여 오존 발생 성능이 떨어지는 문제점들이 있었다.
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 변압기 결합 플라즈마와 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생시킬 수 있고, 폭넓은 동작 영역으로 운용이 가능하며, 저압 영역에서도 쉽게 플라즈마 점화를 발생하고 유지하며 고압 영역에서도 반응기 내부 손상 없이 대용량의 플라즈마를 생성할 수 있고, 오존 발생 장치에 적용되어 고효율로 대용량의 오존을 생성할 수 있게 하는 하이브리드 플라즈마 발생 장치를 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치는, 내부에 용량 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 제 1 패널과 제 2 패널을 포함하는 반응 본체; 및 일차 권선을 이용하여 상기 반응 본체 내부에 변압기 결합 플라즈마(TCP: Transformer Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 상기 반응 본체에 결합되는 마그네틱 코어;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 반응 본체는, 제 1 관통부가 형성되는 적어도 하나의 상기 제 1 패널; 제 2 관통부가 형성되고, 상기 제 1 패널과 일정한 거리로 이격되게 설치되는 적어도 하나의 상기 제 2 패널; 및 일측에 유입구가 형성되고, 타측에 배출구가 형성되며, 상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널 사이에 플라즈마 발생 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 1 패널의 테두리부와 상기 제 2 패널의 테두리부 사이에 설치되는 적어도 하나의 절연 벽부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널은 전체적으로 C자 형상을 이루도록 일측에 형성된 개방부에 절연부가 충전될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치는, 상기 절연 벽부의 유입구에 설치되는 유입관; 및 상기 절연 벽부의 배출구에 설치되는 배출관;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널의 대향면에 서로 어긋나게 배치되는 돌기 또는 돌출판이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 패널은 복수개가 서로 이격되게 적층되는 형상으로 설치되고, 상기 제 2 패널은 상기 제 1 패널들 사이 사이에 복수개가 적층되는 형상으로 설치되며, 상기 제 1 패널들 또는 상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널이 전기적으로 서로 연결되고, 상기 제 2 패널들 또는 상기 제 2 패널과 상기 제 1 패널이 전기적으로 서로 연결될 수 있도록 각각 연결 회로가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 마그네틱 코어는, 상기 제 1 패널의 상기 제 1 관통부와 상기 제 2 패널의 상기 제 2 관통부를 관통하고, 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 일부분에 권취되는 적어도 하나의 제 1 코어; 및 상기 제 1 패널의 상기 제 1 관통부와 상기 제 2 패널의 상기 제 2 관통부를 관통하고, 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 타부분에 권취되는 적어도 하나의 제 2 코어;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 코어는 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 일부분에 복수개가 배치되고, 상기 제 2 코어는 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 타부분에 복수개가 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 코어는, 복수개의 상기 제 1 패널들의 일부분과 복수개의 상기 제 2 패널들의 일부분을 감싸는 형상으로 권취될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 유입관을 통해 유입된 가스가 복수개의 상기 유입구들로 분기되고, 복수개의 상기 배출구들을 통해 배출된 상기 가스가 상기 배출관을 통해 합기되어 배출될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치는, 상기 반응 본체에 전력을 인가하는 제 1 전원; 및 상기 마그네틱 코어의 상기 일차 권선에 전력을 인가하는 제 2 전원;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 반응 본체는 유입구로 산소가 유입되고, 배출구로 오존이 배출되는 오존 발생용일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 변압기 결합 플라즈마와 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생할 수 있고, 저압 영역에서 고압 영역까지 폭넓은 동작 영역으로 운용이 가능하며, 저압 영역에서도 쉽게 플라즈마 점화를 발생하고 유지하며 고압 영역에서도 반응기 내부 손상 없이 대용량의 플라즈마를 생성할 수 있고, 오존 발생 장치에 적용되어 고효율로 대용량의 오존을 생성할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 부품 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 횡단면도이다.
도 4는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 5는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 다른 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 6은 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 또 다른 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 또 다른 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 9는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 또 다른 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
이하, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)(200)(300)를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)를 나타내는 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)의 부품 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)의 횡단면도이고, 도 4는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)의 일례를 나타내는 종단면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)는, 크게 반응 본체(10) 및 마그네틱 코어(20)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반응 본체(10)는, 내부에 용량 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 제 1 패널(11)과 제 2 패널(12)을 포함하는 구조체일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반응 본체(10)는, 제 1 관통부(W1)가 형성되는 적어도 하나의 상기 제 1 패널(11)과, 제 2 관통부(W2)가 형성되고, 상기 제 1 패널(11)과 일정한 거리로 이격되게 설치되는 적어도 하나의 상기 제 2 패널(12) 및 일측에 유입구(13a)가 형성되고, 타측에 배출구(13b)가 형성되며, 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12) 사이에 플라즈마 발생 공간(A)이 형성될 수 있도록 상기 제 1 패널(11)의 테두리부와 상기 제 2 패널(12)의 테두리부 사이에 설치되는 적어도 하나의 절연 벽부(13)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)는 상기 반응 본체(10)에 전력을 인가하는 제 1 전원(E1)을 더 포함할 수 있다.
이러한, 상기 제 1 전원(E1)은 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12) 사이의 상기 플라즈마 발생 공간(A)에서 용량 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 전위차를 조성하는 RF 파워나 마이크로 웨이브 등의 고주파 전력을 발생시킬 수 있는 전원 장치일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12) 사이에 전하량(Q)는 정전 용량(C)와 전위차(V)의 곱으로 나타낼 수 있고, 이로 인하여 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12) 사이의 전자기장에 의해 용량 결합 플라즈마가 생성될 수 있다.
이 때, 상술된 상기 절연 벽부(13)에 의해 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12)은 서로 평행한 판 형상으로 대치될 수 있고, 이로 인하여 플라즈마 밀도가 전영역에 걸쳐서 균일하게 형성될 수 있다.
또한, 예컨대, 고주파 전력이 일정한 패스를 통해 균일하게 흐를 수 있도록 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12)은 전체적으로 C자 형상을 이루도록 일측에 형성된 개방부에 절연부(16)가 충전될 수 있다.
따라서, 예컨대, 전력이 넓은 면적에 인가될 때, 한 부분에만 집중되는 전력 집중 현상을 방지하고, 전체적으로 균일한 플라즈마 밀도를 구현할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)는, 상기 절연 벽부(13)의 유입구(13a)에 설치되는 유입관(14) 및 상기 절연 벽부(13)의 배출구(13b)에 설치되는 배출관(15)을 더 포함할 수 있다.
이러한 상기 유입관(14)과 상기 배출관(15)은 상술된 고주파 전력 인가시 전자기장에 영향을 주지 않도록 절연 재질로 이루어지거나 절연 코팅될 수 있다.
이와 동시에, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반응 본체(10)는, 토로이달 형태, 즉 변압기 결합 형태의 리모트 플라즈마 발생 장치(RPG, remote plasma generator)를 이용할 수 있는 것으로서, 내부에 플라즈마 발생 공간이 형성될 수 있도록 전체적으로 속이 빈 중공관 형태로 이루어질 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반응 본체(10)는 중공형 형상이고, 환형의 플라즈마 방전 루프가 좌측 및 우측 또는 상측 및 하측에 각각 형성되도록 분기된 분기관이 형성될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응 본체(10)는, 상기 반응 본체(10)의 일부분에 형성되는 제 1 부분(상부) 및 상기 반응 본체(10)의 타부분에 형성되고, 점화 기전력이 형성되도록 상기 제 1 부분과 대응되게 형성되는 제 2 부분(하부)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반응 본체(10)를 상술된 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분, 즉 2 피스로 형성하는 이유는, 상기 반응 본체(10)의 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에 플라즈마 방전을 점화시키고, 이를 유지시키기 위한 점화 기전력 또는 유지 기전력을 형성하기 위해서 일 수 있다.
즉, 상기 제 1 부분은 상기 반응 본체(10)의 상부에 형성된 상부 분지관이고, 상기 제 2 부분은 상기 반응 본체(10)의 하부에 형성되는 하부 합지관일 수 있다. 이러한 상기 상부 분지관과 상기 하부 합지관 사이에는, 도시하지 않았지만, 별도의 절연 부재 또는 실링 부재가 설치될 수 있다.
따라서, 공정 가스 또는 세정 가스는 상기 제 1 부분의 입구를 통해 상기 반응 본체(10)로 유입되고, 상기 반응 본체(10)의 내부에서 플라즈마 이온화되어 상기 제 2 부분의 출구를 통해 배출될 수 있다.
즉, 본 발명의 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)의 상기 반응 본체(10)는 유입구(13a)로 산소가 유입되고, 배출구(13b)로 오존이 배출되는 오존 발생 용도로 사용될 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고, 공정 챔버의 세정 용도로 사용되거나, 또는 공정 가스 공급 용도로도 사용될 수 있다.
이외에도, 본 발명의 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)는 각종 라디칼을 생성할 수 있는 것으로서, 이에 반드시 국한되지 않는다.
한편, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 마그네틱 코어(20)는, 일차 권선(23)을 이용하여 상기 반응 본체(10) 내부에 변압기 결합 플라즈마(TCP: Transformer Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 상기 반응 본체(10)에 결합되어 상술된 용량 결합 플라즈마와 병합될 수 있는 변압기 결합 플라즈마 발생을 위한 유도기전력을 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 마그네틱 코어(20)는, 상기 제 1 패널(11)의 상기 제 1 관통부(W1)와 상기 제 2 패널(12)의 상기 제 2 관통부(W2)를 관통하고, 상기 제 1 패널(11) 및 상기 제 2 패널(12)의 일부분에 권취되는 적어도 하나의 제 1 코어(21) 및 상기 제 1 패널(11)의 상기 제 1 관통부(W1)와 상기 제 2 패널(12)의 상기 제 2 관통부(W2)를 관통하고, 상기 제 1 패널(11) 및 상기 제 2 패널(12)의 타부분에 권취되는 적어도 하나의 제 2 코어(22)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)는 상기 마그네틱 코어(20)에 전력을 인가하는 제 2 전원(E2)을 더 포함할 수 있다.
이러한, 상기 제 2 전원(E2)은 상기 반응 본체(10)의 상기 플라즈마 발생 공간(A)에서 변압기 결합 플라즈마(TCP: Transformer Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 유도기전력을 발생시키는 RF 파워나 마이크로 웨이브 등의 고주파 전력을 발생시킬 수 있는 전원 장치일 수 있다.
따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 상술된 바와 같이 상기 반응 본체(10)의 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12)을 이용하여 용량 결합 플라즈마가 발생되는 동시에, 상기 일차 권선(21)에 의해 상기 마그네틱 코어(20)에 유도기전력이 형성되어 상기 반응 본체(10)에 환형의 플라즈마 방전 루프가 발생되고, 이로 인하여, 상기 반응 본체(10)의 내부에는 2가지 종류의 플라즈마가 병합된 형태로 발생될 수 있다. 여기서, 상기 반응 본체(10)의 내부로 별도의 산소 가스나 기타 세정 가스 또는 반응 가스가 공급될 수 있다.
즉, 상기 반응 본체(10)에 산소 가스가 공급되면, 하이브리드 형태의 플라즈마로 인해 고효율로 높은 밀도의 오존 가스를 생성할 수 있고, 상기 반응 본체(10)에 세정 가스나 공정 가스가 공급되면, 플라즈마 에너지를 인가받아 플라즈마 상태로 여기 되어 각종 공정 챔버로 공급될 수 있다.
예컨대, 이러한 상기 공정 챔버는, 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판(W)을 가공할 수 있는 것으로서, 예를 들어, 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 챔버일 수 있고, 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD(Chemical Vapor Deposition) 챔버일 수 있고, 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에칭하도록 구성된 에칭 챔버일 수 있다. 또는 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
그러므로, 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 변압기 결합 플라즈마와 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생할 수 있고, 저압 영역에서 고압 영역까지 폭넓은 동작 영역으로 운용이 가능하며, 저압 영역에서도 쉽게 플라즈마 점화를 발생하고 유지하며 고압 영역에서도 반응기 내부 손상 없이 대용량의 플라즈마를 생성할 수 있고, 오존 발생 장치에 적용되어 고효율로 대용량의 오존을 생성할 수 있다.
도 5는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 다른 일례를 나타내는 종단면도이고, 도 6은 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 또 다른 일례를 나타내는 종단면도이고, 도 7은 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 또 다른 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12)의 대향면에 서로 어긋나게 배치되는 도 6의 돌기(T) 또는 도 5 및 도 7의 돌출판(P)이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 패널(11)과 상기 제 2 패널(12)의 표면적을 넓게 하여 플라즈마 밀도를 더욱 향상시킬 수 있고, 오존 가스나 세정 가스나 공정 가스 등 각종 라디칼의 대용량 발생이 가능하다.
도 8은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(200)를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(200)는, 상기 제 1 패널(11)은 복수개가 서로 이격되게 적층되는 형상으로 설치되고, 상기 제 2 패널(12)은 상기 제 1 패널(11)들 사이 사이에 복수개가 서로 이격되게 적층되는 형상으로 설치되며, 상기 제 1 패널(11)들이 전기적으로 서로 연결되고, 상기 제 2 패널(12)들이 전기적으로 서로 연결될 수 있도록 각각 연결 회로(C)가 형성될 수 있다.
예컨대, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 패널(11)은 제 1-1 패널(11-1)과 제 1-2 패널(11-2)로 이루어지고, 상기 제 2 패널(12)은 제 2-1 패널(12-1)과 제 2-2 패널(12-2)로 이루어지는 경우, 상기 연결 회로(C)는, 상기 제 1-1 패널(11-1)과 상기 제 1-2 패널(11-2)을 전기적으로 연결하는 제 1 연결 회로(C1) 및 상기 제 2-1 패널(12-1)과 상기 제 2-2 패널(12-2)을 전기적으로 연결하는 제 2 연결 회로(C2)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제 1-1 패널(11-1)과 상기 제 2-1 패널(12-1) 사이에서 제 1 플라즈마 발생 공간이 형성되고, 상기 제 2-1 패널(12-1)과 상기 제 1-2 패널(11-2) 사이에서 제 2 플라즈마 발생 공간이 형성되며, 상기 제 1-2 패널(11-2)과 상기 제 2-2 패널(12-2) 사이에서 제 3 플라즈마 발생 공간이 형성될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 유입관(14)을 통해 유입된 가스가 복수개(도면에서는 3개)의 상기 유입구(13a)들로 분기되고, 복수개(도면에서는 3개)의 상기 배출구(13b)들을 통해 배출된 상기 가스가 상기 배출관(15)을 통해 합기되어 배출될 수 있다.
또한, 예컨대, 이러한 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 코어(21)는, 복수개의 상기 제 1 패널(11)들, 즉 상기 제 1-1 패널(11-1) 및 상기 제 1-2 패널(11-2)의 일부분과 복수개의 상기 제 2 패널(12)들, 즉 상기 제 2-1 패널(12-1) 및 상기 제 2-2 패널(12-2)의 일부분을 감싸는 형상으로 권취될 수 있다.
도 9는 도 1의 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 또 다른 일례를 나타내는 종단면도이고, 도 10은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(300)를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
예컨대, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 패널(11)은 제 1-1 패널(11-1)과 제 1-2 패널(11-2)로 이루어지고, 상기 제 2 패널(12)은 제 2-1 패널(12-1)과 제 2-2 패널(12-2)로 이루어지는 경우, 또 다른 연결 방법으로서, 상기 연결 회로(C)는, 상기 제 1-1 패널(11-1)과 상기 제 2-1 패널(12-1)을 연결하는 제 3 연결 회로(C3), 상기 2-1 패널(12-1)과 상기 제 1-2 패널(11-2)을 전기적으로 연결하는 제 4 연결 회로(C4) 및 상기 제 1-2 패널(11-2)과 상기 제 2-2 패널(12-2)을 전기적으로 연결하는 제 5 연결 회로(C5)를 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 상기 제 3 연결 회로(C3), 상기 제 4 연결 회로(C4) 및 상기 제 5 연결 회로(C5)를 이용하여 일종의 소용돌이치는 하나의 코일 형태의 전류를 형성하여 플라즈마 발생 공간을 형성하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 상기 연결 회로들은 도면에 국한되지 않고 매우 다양한 방법으로 회로를 형성할 수 있다.
그러나, 이에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 상기 연결 회로는 생략되는 것도 가능하다.
도 11은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 하이브리드 플라즈마 발생 장치(400)를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 코어(21)는 상기 제 1 패널(11) 및 상기 제 2 패널(12)의 일부분, 즉 환형의 상기 반응 본체(10)의 좌측에 복수개(도면에서는 3개)가 등각도로 배치될 수 있고, 상기 제 2 코어(22)는 상기 제 1 패널(11) 및 상기 제 2 패널(12)의 타부분, 즉 환형의 상기 반응 본체(10)의 우측에 복수개(도면에서는 3개)가 등각도로 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 상술된 바와 같이, 적층되는 패널들의 개수를 늘려서 용량 결합 플라즈마의 강도와 세기를 쉽게 증대시킬 수 있는 동시에, 마그네틱 코어의 개수를 늘려서 변압기 결합 플라즈마의 강도와 세기 역시 쉽게 증대시킬 수 있고, 이들 플라즈마의 하이브리드 병합으로 대용량 라디칼 발생이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 반응 본체
11: 제 1 패널
11-1: 제 1-1 패널
11-2: 제 1-2 패널
12: 제 2 패널
12-1: 제 2-1 패널
12-2: 제 2-2 패널
13: 절연 벽부
13a: 유입구
13b: 배출구
A: 플라즈마 발생 공간
14: 유입관
15: 배출관
16: 절연부
T: 돌기
P: 돌출판
20: 마그네틱 코어
21: 제 1 코어
22: 제 2 코어
W1: 제 1 관통부
W2: 제 2 관통부
C: 연결 회로
C1: 제 1 연결 회로
C2: 제 2 연결 회로
C3: 제 3 연결 회로
C4: 제 4 연결 회로
C5: 제 5 연결 회로
E1: 제 1 전원
E2: 제 2 전원
100, 200, 300, 400: 하이브리드 플라즈마 발생 장치

Claims (12)

  1. 내부에 용량 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 제 1 패널과 제 2 패널을 포함하는 반응 본체; 및
    일차 권선을 이용하여 상기 반응 본체 내부에 변압기 결합 플라즈마(TCP: Transformer Coupled Plasma)가 발생될 수 있도록 상기 반응 본체에 결합되는 마그네틱 코어;
    를 포함하는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 본체는,
    제 1 관통부가 형성되는 적어도 하나의 상기 제 1 패널;
    제 2 관통부가 형성되고, 상기 제 1 패널과 일정한 거리로 이격되게 설치되는 적어도 하나의 상기 제 2 패널; 및
    일측에 유입구가 형성되고, 타측에 배출구가 형성되며, 상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널 사이에 플라즈마 발생 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 1 패널의 테두리부와 상기 제 2 패널의 테두리부 사이에 설치되는 적어도 하나의 절연 벽부;
    를 포함하는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널은 전체적으로 C자 형상을 이루도록 일측에 형성된 개방부에 절연부가 충전되는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 벽부의 유입구에 설치되는 유입관; 및
    상기 절연 벽부의 배출구에 설치되는 배출관;
    을 더 포함하는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널의 대향면에 서로 어긋나게 배치되는 돌기 또는 돌출판이 형성되는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 패널은 복수개가 서로 이격되게 적층되는 형상으로 설치되고, 상기 제 2 패널은 상기 제 1 패널들 사이 사이에 복수개가 적층되는 형상으로 설치되며,
    상기 제 1 패널들 또는 상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널이 전기적으로 서로 연결되고, 상기 제 2 패널들 또는 상기 제 2 패널과 상기 제 1 패널들이 전기적으로 서로 연결될 수 있도록 각각 연결 회로가 형성되는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어는,
    상기 제 1 패널의 상기 제 1 관통부와 상기 제 2 패널의 상기 제 2 관통부를 관통하고, 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 일부분에 권취되는 적어도 하나의 제 1 코어; 및
    상기 제 1 패널의 상기 제 1 관통부와 상기 제 2 패널의 상기 제 2 관통부를 관통하고, 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 타부분에 권취되는 적어도 하나의 제 2 코어;
    를 포함하는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 코어는 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 일부분에 복수개가 배치되고, 상기 제 2 코어는 상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 타부분에 복수개가 배치되는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 코어는, 복수개의 상기 제 1 패널들의 일부분과 복수개의 상기 제 2 패널들의 일부분을 감싸는 형상으로 권취되는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유입관을 통해 유입된 가스가 복수개의 상기 유입구들로 분기되고, 복수개의 상기 배출구들을 통해 배출된 상기 가스가 상기 배출관을 통해 합기되어 배출되는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 본체에 전력을 인가하는 제 1 전원; 및
    상기 마그네틱 코어의 상기 일차 권선에 전력을 인가하는 제 2 전원;
    을 더 포함하는, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 본체는 유입구로 산소가 유입되고, 배출구로 오존이 배출되는 오존 발생용인, 하이브리드 플라즈마 발생 장치.
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