KR100684902B1 - 온도 조절 장치 및 이를 가지는 기판 처리 장치, 그리고상기 장치의 온도를 제어하는 방법 - Google Patents

온도 조절 장치 및 이를 가지는 기판 처리 장치, 그리고상기 장치의 온도를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 처리실 내 공정 조건의 변화에 따라 냉각수의 온도를 조절하는 칠러의 작동 조건을 용이하게 조절할 수 있는 장치를 제공한다. 칠러는 냉각기와 조절기를 가진다. 냉각기는 압축기, 응축기, 팽창기, 그리고 증발기를 가지며, 팽창기는 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창밸브들을 가진다. 또한, 냉각기는 압축된 냉매증기를 증발기로 직접 공급하도록 서로 병렬로 연결된 복수의 냉매증기 공급관들을 가진다. 공정 진행시 사용되는 팽창밸브 및 냉매증기 공급관의 수 또는 종류는 조절기에 의해 조절되며, 제어기는 이들에 대한 제어 정보를 조절기로 전송한다. 제어기에는 복수의 설정 데이터들이 저장되며, 작업자가 처리실에서 수행되는 공정에 관한 정보인 공정 데이터를 입력하면, 이에 해당되는 설정 데이터가 검색되고 조절기로 전송된다.
냉각기, 팽창 밸브, 냉매 증기, 칠러, 식각, 고주파 전력

Description

온도 조절 장치 및 이를 가지는 기판 처리 장치, 그리고 상기 장치의 온도를 제어하는 방법{TEMPERATURE ADJUSTING UNIT, APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE HAVING THE ADJUSTING UNIT, AND METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE OF THE APPARATUS}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도;
도 2는 도 1의 온도 조절 장치의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면;
도 3은 도 1의 제어기의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면;
도 4는 도 3의 설정 데이터의 일 예를 보여주는 도면;
도 5는 도 3의 설정 데이터의 다른 예를 보여주는 도면;
도 6은 기판 처리 장치의 온도를 제어하는 방법의 바람직한 일 예를 보여주는 플로어차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 처리실 110 : 챔버
120 : 지지 부재 140 : 분사 부재
182, 184 : 냉각 라인 200 : 냉각 유체 공급관
300 : 온도 조절 장치 302 : 조절기
304 : 냉각기 332 : 팽창 밸브
352 : 냉매증기 공급관 400 : 제어기
420 : 설정부 422 : 설정 데이터
440 : 입력부 460 : 검색부
본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉각 유체의 온도를 조절하는 온도 조절 장치 및 이를 가지는 기판 처리 장치, 그리고, 상기 장치의 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.
반도체 칩을 제조하기 위해 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 증착, 노광, 식각, 연마 등과 같은 수많은 공정들이 반복하여 행해진다. 각 공정들은 그 공정에 적합한 공정 조건을 가진다. 여기서 공정 조건은 처리실 내 또는 공정 진행 중 웨이퍼의 공정 환경을 의미한다. 주요 공정 조건으로는 공정 진행시 웨이퍼의 온도, 처리실 내 온도, 처리실 내 압력, 전극판에 가해지는 고주파 전력, 처리실 내로 공급되는 공정가스의 량 등이 있다. 각각의 공정 조건들이 안정적으로 제공된 상태에서 공정이 수행되지 않으면 웨이퍼의 불량률이 높아진다. 예컨대, 건식 식각 공정의 경우, 설정된 공정 조건에서 벗어난 상태에서 공정이 수행되면 식각률과 식각 균일도 등이 저하된다.
이들 공정 조건들 중 온도에 관한 공정 조건을 충족시키기 위해 칠러 (chiller)와 같은 온도 조절 장치가 사용된다. 칠러는 냉각수의 온도를 조절하여,공정 진행 중 과도한 열이 발생되는 전극판이나 챔버를 냉각하여 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지함으로써 고온으로 인해 웨이퍼가 파손되거나 공정 불량이 발생되는 것을 방지한다.
칠러는 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 그리고 증발기를 가지고, 증발기에서 냉매와 냉각수간 열교환이 이루어진다. 팽창 밸브의 종류에 따라 증발기로 공급되는 냉매의 공급량이 상이하며, 냉매의 공급량은 냉각수의 온도에 큰 영향을 미친다. 공정의 종류에 따라 처리실에서 요구하는 공정 온도는 상이하다. 예컨대, 식각 공정을 수행하는 경우 식각되는 물질막의 종류에 따라 공정 온도는 상이하다. 식각되는 물질막이 산화막(oxide layer)인 경우 웨이퍼는 약 -30℃의 저온으로 유지되어야 하고, 식각되는 물질막이 폴리실리콘막(polysilicone layer)인 경우 웨이퍼는 약 20℃의 중온으로 유지되어야 하며, 식각되는 물질막이 금속막(metal layer)인 경우 웨이퍼는 약 60℃의 고온으로 유지되어야 한다. 또한, 상술한 바와 같이 하나의 완성된 칩을 제조하기 위해 각각의 산화막, 폴리실리콘막, 메탈막 등은 복수회 증착되며, 식각되는 물질막의 종류가 동일한 경우에도 그 물질막이 증착된 단계 및 하부막과의 관계 등에 따라 식각을 위한 공정 온도가 상이하다. 또한, 노광, 증착 ,식각 등과 같은 공정의 종류에 따라 처리실에서 요구하는 공정 온도는 크게 다르다.
일반적인 장치 사용시 식각하고자 하는 물질막의 종류가 변화되면, 작업자는 칠러의 조정 작업(tuning)을 통해 이에 해당되는 공정 온도를 충족시킬 수 있는 팽 창 밸브로 교체하여야 한다. 그러나 조정 작업이 작업자간 편차에 의해 상이하게 이루어지므로, 일관성이 없고 신뢰도가 저하된다. 따라서 조정 작업이 공정 요구 조건에 맞게 이루어졌는지 여부를 검사한 후 실제 공정을 수행하여야 하며, 이로 인해 설비의 가동률이 저하된다.
또한, 처리실 내 고주파 전력이 인가되는 경우, 처리실 내 온도는 고주파 전력에 의해 영향을 받는다. 그러나 칠러 내 조정 작업은 이들 공정에 영향을 미치는 인자들을 고려하지 않고 수행되므로, 웨이퍼가 설정된 공정 온도를 유지하지 못한 상태에서 공정이 수행된다.
또한, 공정 진행시 팽창 밸브를 통해 증발기로 공급되는 냉매 량의 변화에 의해서만 온도 조절이 이루어지므로, 냉각수의 온도를 미세하게 조절하기 어렵다.
본 발명은 처리실에서 수행되는 공정의 공정 조건에 적합하도록 냉각기의 작동 조건을 용이하고 신속하게 조절될 수 있는 온도 조절 장치를 가지는 기판 처리 장치와 온도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 동일 공정 조건에 대해 항상 동일한 조건으로 작동되어 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 온도 조절 장치를 가지는 기판 처리 장치와 온도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉각수의 온도를 미세 조절할 수 있는 온도 조절 장치를 가지는 기판 처리 장치와 온도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 공정온도 범위를 가지는 복수의 공정들에 호환하여 사용할 수 있는 온도 조절 장치를 가지는 기판 처리 장치와 온도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 냉각 유체에 의해 냉각이 요구되는 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 제공된다. 본 발명의 장치는 반도체 기판을 수용하며 공정이 수행되는 처리실, 상기 처리실 내에 제공된 냉각라인으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급관, 그리고 상기 냉각 유체 공급관으로 공급되는 냉각 유체의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 포함한다. 상기 온도 조절 장치에는 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기, 상기 냉각 유체 공급관을 흐르는 냉각 유체와의 열교환을 통해 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 가지는 순환 사이클을 제공하는 냉각기가 제공된다. 본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 팽창기는 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창밸브들을 가진다. 각각의 상기 팽창 밸브들은 냉매의 공급량 범위가 서로 상이하거나 동일할 수 있다. 본 발명의 기판 처리 장치는 사용되는 팽창 밸브의 수 및 종류를 다양하게 선택할 수 있으므로 매우 넓은 온도 범위(고온영역, 중온영역, 저온영역 등)에서 냉각수를 처리실로 제공할 수 있다. 따라서 처리실 내에서 다양한 공정을 수행할 수 있어 공정 호환성이 우수하다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 냉각기는 상기 압축된 냉매증기의 일부를 상기 증발기로 직접 공급하는 냉매증기 공급관을 가진다. 일 예에 의하면, 상기 냉매증기 공급관은 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 연결관으로부터 분기되 어 상기 팽창기와 상기 증발기를 연결하는 연결관에 직접 연결된다. 상기 냉매증기 공급관은 복수개가 제공되며 서로 병렬로 연결되는 것이 바람직하다. 각각의 상기 냉매증기 공급관은 냉매증기의 공급량이 동일하거나 상이할 수 있다. 상술한 구조로 인해, 본 발명의 기판 처리 장치는 사용되는 냉매증기 공급관의 종류 또는 수를 다양하게 선택할 수 있으므로, 처리실로 공급되는 냉각수의 온도를 미세 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 장치는 각각의 상기 팽창밸브와 상기 응축기를 연결하는 분기관에 설치된 밸브 및 상기 냉매증기 공급관에 설치된 밸브를 조절하는 조절기를 가진다. 상기 처리실 내에서 수행되는 공정 레시피가 변화되면, 조절기에 의해 사용되는 팽창밸브 및 냉매증기 공급관의 종류 또는 수가 조절되므로 작업자가 직접 냉각기를 조정(tuning)할 필요가 없다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 장치에는 상기 조절기로 제어 정보를 전송하는 제어기가 제공된다. 상기 제어기는 설정부, 입력부, 그리고 검색부를 가진다. 상기 설정부는 공정 조건들 및 이들 각각의 경우에 상기 냉각기를 제어하기 위한 제어 정보들이 설정된 설정 데이터들을 저장한다. 상기 입력부는 상기 처리실에서 수행되는 공정에 관한 정보인 공정 데이터를 입력받는다. 상기 검색부는 상기 공정 조건들 중 상기 공정 데이터에 대응하는 공정 조건이 저장된 설정 데이터를 검색한다. 상기 검색부에서 검색된 설정 데이터에 저장된 제어 정보는 상기 조절기로 전송된다. 상기 처리실에서 수행될 수 있는 다양한 공정들 각각에 대해 상기 냉각기의 동작 조건 등을 미리 설정함으로써, 공정 변화에 따라 상기 냉각기 의 동작 조건을 용이하게 변경할 수 있도록 한다. 작업자가 직접 상기 냉각기의 조정 작업 수행시 작업자 간 조정 작업의 편차로 인해 신뢰성이 저하되나, 본 발명은 동일 공정 수행시 상기 냉각기의 동작 조건을 항상 동일하게 제공할 수 있으므로 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 공정 조건은 공정 온도를 포함한다. 상기 공정 온도는 공정이 수행되는 반도체 기판의 온도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 처리실은 그 내부에 제공된 전극으로 고주파 전력을 인가하는 전력 공급부를 포함하고, 상기 공정 조건은 공정 진행시 인가되는 고주파 전력에 대한 정보를 포함한다. 상기 고주파 전력에 대한 정보는 고주파 전력의 크기, 고주파 전력의 인가 횟수, 그리고 고주파 전력의 총 인가시간 중 적어도 어느 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 제어 정보는 상기 팽창 밸브들 중 공정 진행시 사용되는 팽창 밸브의 종류에 관한 정보와 상기 냉매증기 공급관들 중 공정 진행시 사용되는 냉매증기 공급관의 종류에 관한 정보를 포함한다.
또한, 상기 장치는 상기 냉각 유체 공급관과 연결되어 냉각 유체를 수용하는 탱크와 상기 탱크에 열을 제공하는 히터를 포함하고, 상기 증발기는 상기 탱크 내에 또는 상기 탱크와 인접하게 배치되며, 상기 제어 정보는 공정 진행이 경과됨에 따라 상기 히터로부터 상기 탱크로 제공되는 열량에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치는 상기 처리실 내의 실제 공정 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제어 정보는 공정 허용온도의 범위에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 온도 센서에 의해 측정된 공정 온도가 상기 공정 허용온도의 범위를 벗어나는 경우, 공정 진행은 중단될 수 있다.
본 발명의 일 예에 의하면, 상기 처리실은 반도체 기판이 수용되는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되며 반도체 기판이 놓여지고 상기 냉각라인이 형성된 지지 부재를 포함한다. 상기 온도 센서는 상기 지지 부재에 놓여진 반도체 기판의 온도를 측정하고, 상기 조절기는 상기 온도 센서로부터 측정된 값에 따라 상기 반도체 기판이 설정된 공정 온도를 유지하도록 폐루프 제어(closed loop control) 방식에 의해 상기 히터를 제어한다. 상기 폐루프 제어 방식은 비례미적분 제어(proportional integral derivative control) 방식인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 예에 의하면, 상기 처리실은 반도체 기판이 수용되는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되며 반도체 기판이 놓여지고 내부에 냉각라인 및 상기 고주파 전력이 인가되는 전극이 제공된 지지 부재, 상기 챔버 내로 공정가스를 분사하며 내부에 냉각라인 및 고주파 전력을 인가하는 상부전극이 제공된 분사 부재를 포함하고, 상기 온도 조절 장치는 상기 지지 부재에 제공된 냉각라인으로 흐르는 냉각 유체의 온도를 조절하는 제 1온도 조절 장치와 상기 분사 부재에 제공된 냉각라인으로 흐르는 냉각 유체의 온도를 조절하는 제 2온도 조절 장치를 포함한다.
또한, 본 발명은 공정 조건이 변화되는 경우에 신속하고 용이하게 냉각기의 동작 조건을 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 기판 처리 장치는 반도체 기판을 수용하며 공정이 수행되는 처리실, 상기 처리실 내에 제공된 냉각라 인으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급관, 냉각 유체와 열교환을 통해 상기 냉각 유체의 온도를 조절하는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 그리고 증발시키도록 순환사이클을 제공하는 냉각기, 상기 냉각기의 동작 조건을 조절하는 조절기, 공정 조건들 및 이들 각각의 경우에 상기 냉각기의 동작 조건의 조절에 사용되는 복수의 제어 정보들을 저장하는 제어기를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치에 사용되는 냉각수의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 제공한다. 상기 온도 조절기는 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축된 냉매를 팽창시키며 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창 밸브들, 그리고 상기 기판 처리 장치로 공급되는 냉각수와 열교환이 이루어지며, 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하고, 요구되는 냉각수의 온도에 따라 상기 복수의 팽창 밸브들 중 사용되는 팽창 밸브는 다양하게 선택된다.
상기 온도 조절 장치는 상기 압축된 냉매증기의 일부를 상기 증발기로 직접 공급할 수 있도록 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 연결관으로부터 분기되어 상기 팽창기와 상기 증발기를 연결하는 연결관을 직접 연결하는 적어도 하나의 냉매증기 공급관을 포함할 수 있다. 상기 온도 조절 장치는 서로 병렬로 연결된 상기 냉매증기 공급관을 복수개 구비하여, 요구되는 냉각수의 온도에 따라 상기 복수의 냉매증기 공급관들 중 사용되는 냉매증기 공급관은 선택 가능할 수 있다. 상기 냉매증기 공급관들은 동일한 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 상기 팽창밸브들은 냉매 공급량이 서로 상이할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치의 온도를 제어하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 공정 조건 및 각각의 공정 조건에 대해 처리실로 공급되는 냉각 유체의 온도를 제어하기 위한 제어 정보가 저장된 설정 데이터들을 설정하는 단계, 상기 처리실에서 수행되는 공정에 사용되는 공정 데이터를 입력하는 단계, 상기 공정 조건들 중 상기 공정 데이터와 대응되는 공정 조건에 해당되는 설정 데이터를 검색하는 단계, 상기 검색된 설정 데이터의 제어 정보를 냉각기를 조절하는 조절기로 전송하는 단계, 상기 전송된 제어 정보에 따라 상기 냉각기의 작동 조건을 조절하는 단계, 그리고 상기 냉각기의 냉매와 열교환이 이루어진 냉각 유체를 상기 처리실로 공급하고 상기 처리실 내에서 반도체 기판에 대해 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 냉각기는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 그리고 증발시키는 압축기, 응축기, 팽창기, 그리고 증발기를 포함하고, 상기 팽창기는 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창 밸브들을 포함하며, 상기 공정 조건은 공정 진행시 공정 온도에 관한 조건을 포함하고, 상기 제어 정보는 상기 복수의 팽창 밸브들 중 사용되는 팽창 밸브의 종류에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 팽창 밸브들은 상기 증발기로 공급되는 냉매의 공급유량 범위가 서로 상이할 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 냉매증기 공급관들의 직경은 서로 동일하고, 상기 사용되는 냉매증기 공급관의 종류에 관한 정보는 냉매증기 공급관의 수에 관한 정보를 포함한다. 상기 공정 조건은 상기 처리실 내로 제공되는 고주파 전력에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 6을 참조하면서 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석돼서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 실시예에서는 기판 처리 장치(1)로 식각 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 챔버(110) 또는 웨이퍼(W)를 공정 온도로 유지하기 위해 냉각 유체를 사용하는 노광, 증착 등과 같이 다른 종류의 공정을 수행하는 장치에도 사용가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 기판 처리 장치(1)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 장치(1)는 처리실(process room)(100), 냉각 유체 공급관(cooling fluid supply pipe)(200), 그리고 온도 조절 장치(temperature adjusting unit)(300)를 가진다.
처리실(100)은 웨이퍼(W)와 같은 반도체 기판으로부터 물질막을 식각하는 식각 공정을 수행한다. 처리실(100)은 챔버(chamber)(110), 지지 부재(supporter member)(120), 그리고 분사 부재(injection member)(140)를 가진다. 챔버(110)는 내부에 외부로부터 밀폐되고 웨이퍼(W)가 수용되는 공간을 제공한다.
지지 부재(120)는 챔버(110) 내 하부에 배치되며, 공정 진행시 웨이퍼(W)를 고정한다. 지지 부재(120)는 웨이퍼(W)가 놓이는 지지판(122)과 그 하부면으로부터 아래로 연장되며 모터(126)에 의해 회전가능한 지지축(124)을 가진다. 지지판(122)은 원판 형상을 가지며, 웨이퍼(W)는 클램프와 같은 기계적 메커니즘, 진공 흡착, 또는 정전기력 등과 같은 다양한 방법에 의해 지지판(122)에 고정될 수 있다.
분사 부재(140)는 챔버(110) 내 상부에 지지 부재(120)와 대향 되는 위치에 제공된다. 분사 부재(140)는 챔버(110)의 상부벽과의 사이에 가스 도입 공간(146)이 제공되도록 챔버(110)에 결합한다. 일 예에 의하면, 분사 부재(140)는 챔버(110)의 상부벽과 결합하는 링 형상의 측벽(142)과, 측벽(142) 하단에 위치되며 복수의 분사구들(144a)이 형성된 분사판(144)을 가진다.
지지 부재(120) 내에는 하부 전극(162)이 제공되고, 분사 부재(140)에는 고주파 전력이 인가되는 상부 전극(164)이 제공된다. 하부 전극(162)으로는 판 형상의 금속판이 사용되고, 상부 전극(164)으로는 상술한 분사판이 사용될 수 있다. 전력 공급원(172, 174)은 하부 전극(162)과 상부 전극(164) 각각에 고주파 전력을 인가하여 챔버(110) 내로 공급된 공정가스로부터 플라즈마를 생성하고 생성된 플라즈마를 웨이퍼(W)로 유도한다. 고주파 전력으로는 라디오 주파수(radio frequency)가 사용될 수 있다.
식각되는 물질막의 특성에 따라 식각 공정 진행 중 요구되는 웨이퍼(W)의 온도, 상부 전극(164)과 하부 전극(162) 각각에 인가되는 고주파 전력의 크기, 인가 회수, 그리고 총 인가 시간은 상이하다. 여기에서 식각되는 물질막의 특성은 물질막의 종류, 동일 종류의 물질막인 경우 물질막이 형성된 단계 및 하부막의 종류 등에 따라 상이하다. 예컨대, 물질막은 산화막, 폴리 실리콘막 또는 금속막 일 수 있 으며, 동일 종류의 물질막인 경우에도 웨이퍼(W) 상에 형성된 다층의 물질막 중 형성 단계가 서로 상이할 수 있다.
공정 진행시 웨이퍼(W) 또는 챔버(110)가 요구되는 공정 온도를 만족하도록 분사 부재(140) 및 지지 부재(120)에는 냉각 유체가 흐르는 냉각 라인(182, 184)이 각각 제공된다. 냉각 유체로는 냉각수가 사용될 수 있다. 분사 부재(140) 또는 지지 부재(120)에 냉각 라인이 제공된다는 것은 냉각 라인이 분사 부재(140) 또는 지지 부재(120) 내에 위치되거나 이들과 인접하여 위치되는 것을 포함한다. 일 예에 의하면, 분사 부재(140)와 함께 가스 도입 공간(146)을 형성하는 챔버(110)의 상부벽에 냉각 라인(184)이 제공되고, 지지 부재(120) 내에서 하부 전극(162)의 상부 위치에 냉각 라인(182)이 제공될 수 있다. 냉각수는 공정 온도를 충족시키기 위해 일정 온도로 조절된 후 냉각 라인(182, 184)으로 공급된다.
냉각수의 온도는 온도 조절 장치(300)에 의해 조절된다. 온도 조절 장치(300)는 지지 부재(120)에 제공된 냉각 라인(182)으로 공급되는 냉각수의 온도를 조절하는 제 1온도 조절 장치(300a)와 분사 부재(140)에 제공된 냉각 라인(184)으로 공급되는 냉각수의 온도를 조절하는 제 2온도 조절 장치(300b)를 가진다. 이 외에 챔버(110)의 외벽의 온도를 조절하기 위해 챔버(110)에 냉각 라인이 제공되고, 그 내부로 공급되는 냉각수의 온도를 조절하는 제 3온도 조절 장치가 제공될 수 있다. 제 2온도 조절 장치(300b)와 제 1온도 조절 장치(300a)는 각각 동일한 구조를 가진다. 온도 조절 장치(300)로는 칠러(chiller)가 사용될 수 있으며, 이하, 본 실시예에 따른 칠러의 구조를 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 온도 조절 장치(300)의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다. 온도 조절 장치(300)는 조절기(adjuster)(302)와 냉각기(cooler)(304)를 가진다. 냉각기(304)는 압축기(compressor)(310), 응축기(condenser)(320), 팽창기(expansion unit)(330), 그리고 증발기(evaporator)(340)를 가진다. 압축기(310), 응축기(320), 팽창기(330), 그리고 증발기(340)는 순차적으로 폐루프(closed loop)를 제공하도록 배열되고, 냉매를 이들을 연결하는 연결관들(372, 374, 376, 378)을 통해 압축기(310), 응축기(320), 팽창기(330), 증발기(340)를 순환한다. 냉매는 압축기(310)에서 외부로부터 일을 받아 고온 고압으로 압축되며, 압축기(310)로부터 온 고온고압의 냉매가스는 응축기(320)에서 응축열을 방출하여 액화된다. 이후, 응축된 냉매는 팽창 밸브(332)를 지나면서 교축 작용(throttling) 에 의해 냉매 일부가 기화하여 저온 저압의 냉매액으로 된다. 이후 증발기(340)에서 냉매액이 기화하면서 주위의 잠열을 빼앗아 냉동효과를 내고 압축기(310)로 유입된다. 냉매로는 불화 탄화 수소(fluorohydrocarbon,HFC)가 사용될 수 있다.
냉각수는 냉각 유체 공급관(200)을 통해 냉각 라인(182, 184)으로 공급되고, 냉각 유체 공급관(200)에는 탱크(260)가 연결된다. 증발기(340)는 탱크(260) 내 냉각수로부터 잠열을 취하기 위해 탱크(260)에 제공된다. 증발기(340)는 탱크(260) 내에 또는 탱크(260)와 인접하게 위치된다. 증발기(340)를 통해 흐르는 냉매와의 열교환에 의해 탱크(260) 내 냉각수의 온도가 매우 많이 저하되는 경우, 냉각수의 온도를 조절하기 위해 탱크(260) 내 냉각수로 열을 가하는 히터(360)가 제공된다.
히터(360)는 처리실(100) 내 공정 온도가 일정하게 유지되도록 처리실(100) 내 공정 온도에 따라 가변되는 열을 제공한다. 이를 위해 처리실(100)에는 실제 처리실(100) 내 공정 온도를 측정하는 온도 센서(190)가 설치된다. 일 예에 의하면, 공정 온도로는 웨이퍼(W)의 온도가 사용되며, 온도 센서(190)는 웨이퍼(W)의 온도를 측정하기 위해 지지 부재(120) 내 웨이퍼(W)와 인접한 위치에 설치된다. 온도 센서(190)는 웨이퍼(W)의 영역별(예컨대, 중앙부와 가장자리부) 온도를 각각 측정하도록 복수개 제공될 수 있다. 히터(360)는 폐루프 제어 방식에 의해 제어되며, 폐루프 제어 방식으로는 비례미적분 제어(proportional integral derivative control) 방식이 사용되는 것이 바람직하다.
압축기(310), 응축기(320), 그리고 증발기(340)의 구조는 당업계에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예에 의하면, 팽창기(330)는 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창 밸브들(332)을 가진다. 각각의 팽창 밸브(332)와 응축기(320)를 연결하는 분기관들(336)에는 그 내부 통로를 개폐하는 밸브(334)가 설치된다. 밸브(334)는 전기적 신호에 의해 조절이 가능한 솔레노이드 밸브(solenoid valve)가 사용되는 것이 바람직하다. 일 예에 의하면, 증발기(340)로 공급할 수 있는 냉매 유량 범위가 상이한 종류의 팽창 밸브들(332)이 사용된다. 이 경우, 공정 진행시 처리실(100)에서 식각되는 물질막의 특성에 따라 사용되는 팽창 밸브(332)의 종류가 상이할 수 있다. 공정 진행시 팽창 밸브(332)는 하나만 사용될 수 있으며 선택적으로 복수개가 동시에 사용될 수 있다.
예컨대, 팽창기(330)는 많은 량의 냉매를 공급할 수 있는 제 1팽창 밸브 (332a), 중간 량의 냉매를 공급할 수 있는 능력을 가지는 제 2팽창 밸브(332b), 적은 량의 냉매를 공급할 수 있는 능력을 가지는 제 3팽창 밸브(332c)를 가진다. 산화막의 식각과 같이 저온 범위에서 공정이 수행되는 경우 많은 량의 냉매를 공급할 수 있는 제 1팽창 밸브(332a)가 사용되고, 폴리 실리콘 물질막의 식각과 같이 중온 범위에서 공정이 수행되는 경우 중간 량의 냉매를 공급할 수 있는 제 2팽창 밸브(332b)가 사용되고, 금속막과 같이 고온 범위에서 공정이 수행되는 경우 많은 량의 냉매를 공급할 수 있는 제 3팽창 밸브(332c)가 사용될 수 있다.
선택적으로 증발기(340)로 공급할 수 있는 냉매 유량 범위가 동일한 종류의 팽창 밸브들(332)이 사용될 수 있다. 이 경우, 공정 진행시 물질막의 특성에 따라 사용되는 팽창 밸브(332)의 수는 상이하다.
예컨대, 팽창기(330)는 동일한 량의 냉매를 공급할 수 있는 3개의 팽창 밸브들(332)을 가진다. 저온 범위에서 공정이 수행되는 경우 3개의 팽창 밸브들(332)이 모두 사용되고, 중온 범위에서 공정이 수행되는 경우 2개의 팽창 밸브(332)가 동시에 사용되며, 고온 범위에서 공정이 수행되는 경우 1개의 팽창 밸브(332)만이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압축기(310)와 응축기(320)를 연결하는 연결관(372) 및 팽창기(330)와 증발기(340)를 연결하는 연결관(376)을 직접 연결하는 냉매증기 공급관(352)이 제공된다. 냉매증기 공급관(352)은 압축기(310)에서 압축된 냉매증기의 일부가 응축기(320) 및 팽창기(330)를 거치지 않고 직접 증발기(340)로 공급되도록 한다. 냉매증기 공급관(352)을 통해 공급되는 냉매증기의 량은 증발기 (340)에서 냉매와 열교환된 냉각수의 온도에 영향을 미친다. 즉, 증발기(340)로 공급되는 냉매증기의 량이 많을수록 냉각수로부터 냉매로 제공되는 잠열은 줄어들게 되므로, 열교환 후 냉각수의 온도 감소는 작다.
냉매증기 공급관(352)은 복수개가 제공되며, 이들은 서로 병렬로 배치된다. 각각의 냉매증기 공급관들(352)에는 그 내부 통로를 개폐하는 밸브(354)가 설치된다. 밸브(354)는 전기적으로 조절이 가능한 솔레노이드 밸브가 사용되는 것이 바람직하다.
일 예에 의하면, 각각의 냉매증기 공급관들(352)은 모두 동일한 직경을 가지고, 공정 종류에 따라 사용되는 냉매증기 공급관들(352)의 수가 조절된다. 예컨대, 냉각수의 온도를 낮출 필요가 있을 때(즉, 요구되는 공정 온도가 높을 때)에는 사용되는 냉매증기 공급관(352)의 수를 감소하고, 냉각수의 온도를 올릴 필요가 있을 때(즉, 요구되는 공정 온도가 낮을 때)에는 사용되는 냉매증기 공급관(352)의 수를 증대한다.
다른 예에 의하면, 각각의 냉매증기 공급관(352)들은 서로 상이한 직경을 가지고 공정 종류에 따라 사용되는 냉매증기 공급관(352)의 종류가 조절된다. 냉매증기 공급관(352)은 사용되지 않거나, 하나 또는 복수개가 동시에 사용될 수 있다. 예컨대, 냉각수의 온도를 낮출 필요가 있을 때에는 직경이 적은 냉매증기 공급관(352)이 사용되고, 냉각수의 온도를 올릴 필요가 있을 때에는 직경이 큰 냉매증기 공급관(352)이 사용된다.
사용되는 팽창 밸브(332)의 수 또는 종류에 따라 냉각수의 온도를 큰 범위에 서 조절할 수 있고, 사용되는 냉매증기 공급관(352)의 수 또는 종류에 따라 냉각수의 온도를 작은 범위에서 조절할 수 있다.
조절기(302)는 각각의 팽창 밸브(332)와 응축기(320)를 연결하는 분기관들(336)에 설치된 밸브(334) 및 냉매증기 공급관(352)들에 설치된 밸브(354)의 개폐를 제어한다. 또한, 조절기(302)는 탱크(260)에 수용된 냉각수를 가열하기 위해 히터(360)로부터 탱크(260)로 제공되는 열량을 제어한다.
상술한 구조로 인해 본 발명의 칠러는 넓은 온도 범위(즉, 고온영역, 중온영역, 저온영역 모두)에서 사용이 가능하므로, 요구되는 공정 온도의 범위가 상이한 다양한 종류의 물질막 식각에 모두 사용될 수 있다. 따라서 공정 호환성이 우수하다.
또한, 본 발명은 처리실(100)에서 요구되는 공정 온도, 또는 공정 종류에 따라 냉각기(304)의 동작 조건을 자동으로 선택할 수 있는 수단을 제공한다. 공정 온도는 챔버(110)의 온도 또는 웨이퍼(W)의 온도 등을 포함하고, 공정 종류는 식각되는 물질막의 특성 등에 관한 데이터를 포함한다. 또한, 냉각기(304)의 동작 조건은 증발기(340)로 공급되는 냉매의 량 또는 증발기(340)로 공급되는 냉매의 특성(property)을 포함한다. 이를 위해 공정 온도에 따라 냉각기(304)의 동작 조건에 관한 제어 정보(422b)를 조절기(302)로 전송하는 제어기(400)가 제공된다. 제어기(400)는 제 2온도 조절 장치(300b)에 제공된 조절기(302)와 제 1온도 조절 장치(300a)에 제공된 조절기(302)로 해당되는 제어 정보(422b)를 전송한다.
도 3은 제어기(400)의 일 예를 개략적으로 보여준다. 도 3을 참조하면, 제어 기(400)는 설정부(set part)(420), 입력부(input part)(440), 그리고 검색부(search part)(460)를 가진다.
설정부(420)는 복수의 설정 데이터들(setting data)(422)을 가지며 각각의 설정 데이터(422)에는 공정 조건(process condition)(422a)과 그 공정 조건(422a)에서 냉각기의 동작 조건 조절을 위한 냉각기(304)의 제어 정보(control information)(422b)가 저장된다. 도 4와 도 5는 각각 설정 데이터(422, 422′)의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
공정 조건(422a)은 공정 진행시 공정 온도와 관련된 정보를 포함한다. 공정 온도는 공정 챔버(110) 내 특정 위치의 온도이거나 특정 구성의 온도일 수 있다. 본 실시예에서 웨이퍼(W)의 온도가 공정 온도로 제공된다. 공정 조건(422a)은 공정 진행시 요구되는 웨이퍼(W)의 온도에 관한 항목과 공정 진행시 공급되는 고주파 전력에 관한 항목을 포함한다. 고주파 전력에 관한 항목은 인가되는 고주파 전력의 크기에 관한 항목, 공정 진행 동안 고주파 전력의 인가 횟수에 대한 항목, 그리고 공정 진행 동안 고주파 전력의 총인가 시간에 관한 항목을 포함한다. 상술한 항목들은 처리실(100) 내에서 공정 진행시 처리실(100) 내 온도에 영향을 미치는 항목의 일 예를 나타낸 것으로, 이 외에 새로운 항목들이 더 추가되거나 일부 항목이 제거될 수 있다. 고주파 전력에 관한 정보는 상부 전극(164)에 인가되는 고주파 전력과 하부 전극(162)에 인가되는 고주파 전력에 관한 정보를 각각 포함한다.
제어 정보(422b)는 제 2온도 조절 장치(300b) 및 제 1온도 조절 장치(300a) 각각에서 사용되는 팽창 밸브(332)에 관한 항목, 사용되는 냉매증기 공급관(352)에 관한 항목, 히터(360)로부터 가해지는 열량에 관한 항목을 포함한다.
처리실(100)에서 고주파 전력은 온/오프 횟수가 반복된다. 고주파 전력이 오프되는 동안 처리실(100) 내 온도가 저하된다. 이 경우 웨이퍼(W)의 온도를 일정하게 유지하기 위해 냉각수의 온도가 증가되는 것이 바람직하다. 온도 센서(190)에 의해 측정된 처리실(100)의 실제 공정 온도에 따라 히터(360)가 비례미적분 제어되므로 웨이퍼(W)의 온도는 요구되는 온도로 조절된다. 그러나 고주파 전력이 오프 되는 순간 처리실(100) 내 실제 공정 온도는 요구되는 공정 온도로부터 크게 벗어나고, 웨이퍼(W)의 온도가 설정 온도로 유지되기까지 많은 시간이 소요된다. 히터(360)로부터 가해지는 열량에 관한 항목은 상술한 문제를 방지하기 위한 것으로 공정 진행의 경과시점에 따라 히터(360)로부터 공급되는 열량의 크기 변화에 관한 정보를 가진다. 즉, 히터(360)로부터 가해지는 열량은 고주파 전력이 온/오프되는 시점 전에 미리 조절되어, 고주파 전력의 온/오프로 인해 웨이퍼(W)의 온도가 높은 폭으로 변화되는 것을 방지한다. 각각의 공정 조건(422a)과 대응되는 제어 정보(422b)는 실험 등을 통해서 미리 정해진다.
또한, 공정진행시 다양한 원인으로 인해 실제 웨이퍼(W)의 온도가 요구되는 웨이퍼(W)의 온도와 크게 차이가 공정 불량이 발생할 수 있다. 제어 정보(422b)는 공정 진행을 인터록(interlock) 시키기 위한 공정 진행 온도 범위에 관한 항목을 더 포함할 수 있다.
각각의 설정 데이터(422)는 서로 상이한 공정 조건(422a)을 가진다. 일 예에 의하면, 팽창기(330)가 3개의 팽창 밸브(332)를 구비하고, 냉매증기 공급관(352)이 4개가 제공될 때, 설정 데이터(422)들 중 어느 하나는 도 4와 같은 공정 조건(422a)과 제어 정보(422b)를 저장할 수 있다. 도 4에서는 제어 정보(422b) 중 사용되는 팽창 밸브(332)와 사용되는 냉매증기 공급관(352)만을 구체적으로 기재하였으나, 실질적으로는 공정 조건(422a) 및 공정 허용 온도도 구체적으로 저장될 것이다. 도 4의 설정 데이터(422)에 저장된 공정 조건(422a)의 범위에서 공정이 수행되는 경우, 제 1온도 조절 장치(300a)에서는 제 2팽창 밸브(332b)를 통해서만 냉매의 팽창이 이루어지고, 제 1냉매증기 공급관과 제 2냉매증기 공급관을 통해 압축기(310)를 통과한 냉매의 일부가 직접 증발기(340)로 공급된다. 또한, 제 2온도 조절 장치(300b)에서는 제 3팽창 밸브(332c)를 통해서만 냉매의 팽창이 이루어지고, 제 1냉매증기 공급관, 제 2냉매증기 공급관, 그리고 제 3냉매증기 공급관을 통해 압축기(310)를 통과한 냉매의 일부가 직접 증발기(340)로 공급된다. 공정 진행 중 공정 온도가 Tmin보다 적거나 Tmax보다 크면 공정 진행이 중단된다.
설정 데이터(422)는 도 4에 도시된 바와 같이 일정범위로서 제공된 공정 조건(422a)을 저장할 수 있다. 그러나 이와 달리 설정 데이터(422′)는 도 5에 도시된 바와 같이 특정값으로서 제공된 공정 조건(422a′)을 저장할 수 있다.
입력부(440)는 식각되는 물질막의 변화로 인해 처리실(100) 내 공정 조건(422a)이 변화된 경우 변화된 공정 조건(422a)에 관한 데이터(이하, 공정 데이터)를 입력받는다. 공정 데이터(process data)는 설정 데이터(422)의 공정 조건(422a)에 포함된 항목들을 포함한다. 공정 데이터는 설정 데이터(422)의 공정 조건(422a) 에 포함된 항목들을 모두 포함하는 것이 바람직하나, 일부만을 포함할 수 있다. 상술한 예의 경우, 공정 조건(422a)의 변화가 생긴 경우 작업자는 변화된 공정 조건(422a)에 따라 공정 온도, 고주파 전력의 크기, 고주파 전력 인가 횟수, 고주파 전력 총 인가 시간에 관한 공정 데이터를 입력부(440)에 기재한다.
검색부(460)는 입력부(440)에 입력된 공정 데이터에 따라 복수의 설정 데이터(422)들 중 냉각기(304) 조절에 사용될 설정 데이터(422)를 검색한다. 도 4와 같이 공정 조건(422a)의 항목이 범위로 저장된 경우, 각 공정 데이터를 포함하는 범위를 가지는 공정 조건(422a)이 저장된 설정 데이터(422)를 검색한다. 입력된 공정 데이터를 포함하는 범위를 가지는 공정 조건(422a)이 저장된 설정 데이터(422)가 없는 경우 입력된 공정 데이터와 가장 근접한 공정 조건(422a)이 저장된 설정 데이터(422)를 검색한다. 선택적으로 검색부(460)는 "해당 공정 조건(422a)을 가진 설정 데이터(422)가 없음"이라는 메시지를 표시부로 제공할 수 있다. 도 5와 같이 공정 조건(422a)의 항목이 특정값으로 저장된 경우, 검색부(460)는 입력된 공정 데이터와 일치하는 공정 조건(422a)이 저장된 설정 데이터(422)를 검색하고, 일치하는 공정 조건(422a)이 없는 경우 가장 근접한 공정 조건(422a)이 저장된 설정 데이터(422)를 검색한다.
작업자는 식각이 이루어지는 물질막의 특성이 다양화됨에 따라 설정 데이터(422)의 수를 증설할 수 있다. 이와 함께, 공정 온도 범위의 확대 및 각각의 공정 온도 범위에서 미세한 온도 조절을 위해 팽창 밸브(332) 및 냉매증기 공급관(352)의 수 또는 종류를 증가시킬 수 있다.
상술한 구조로 인해 식각이 이루어지는 물질막의 변화 등으로 인해 처리실(100)에서 요구되는 공정 온도가 변화되는 경우에도 작업자가 팽창 밸브(332)의 교체 등과 같은 조정 작업(tuning)을 직접 수행할 필요가 없다.
다음에는 도 6을 참조하여, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)의 온도를 제어하는 방법을 설명한다. 처음에 실험 등을 통해 공정 조건들(422a) 및 각각의 공정 조건(422a)에 대응되는 제어 정보들(422b)이 저장된 복수의 설정 데이터(422)들을 설정한다(스텝 S10). 작업자는 공정 진행시 처리실(100)에서 수행되는 공정의 공정 정보에 관한 데이터들을 입력한다(스텝 S20). 검색부(460)는 작업자가 입력한 공정 데이터와 일치하거나 가장 근접한 공정 조건(422a)이 저장된 설정 데이터(422)를 검색한다(스텝 S30). 검색된 설정 데이터(422)에 저장된 제어 정보(422b)는 제 1온도 조절 장치(300a)와 제 2온도 조절 장치(300b)의 조절기(302)로 전송된다(스텝 S40).
조절기(302)는 전송된 제어 정보(422b)에 따라 사용되는 팽창 밸브(332)의 종류와 사용되는 냉매증기 공급관(352)의 종류가 선택되도록 냉각기(304)를 조절한다(스텝 S50). 처리실(100) 내에서 웨이퍼(W)에 대해 식각 공정이 수행된다(스텝 S60). 온도 센서(190)는 웨이퍼(W)의 온도를 실시간으로 측정하며, 측정된 데이터는 조절기(302)로 전송된다. 조절기(302)는 웨이퍼(W)의 온도가 공정 온도를 유지할 수 있도록 냉각수로 공급되는 히터(360)의 열량을 미세 변화시킨다. 공정 진행 중 웨이퍼(W)의 온도가 공정 허용 온도를 벗어나면 공정 진행을 중단시킨다. 이와 함께 경고음, 에러메시지를 작업자에게 알린다.
하나의 웨이퍼(W) 또는 그룹 지어진 복수의 웨이퍼(W)들에 대해 식각 공정이 완료되면, 다음 웨이퍼(W) 또는 다른 그룹의 웨이퍼(W)들에 대해서 공정 데이터의 변화가 있는지 여부를 검사한다(스텝 S70). 공정 데이터의 변화가 없으면 냉각기(304)의 작동 조건의 변화 없이 공정 진행을 계속 수행하고, 공정 데이터의 변화가 있으면 상술한 스텝 S20의 공정 데이터 입력 과정을 수행한다.
본 발명에 의하면, 넓은 온도 범위(즉, 고온영역, 중온영역, 저온영역 모두)에서 온도 조절 장치의 사용이 가능하므로, 요구되는 공정 온도의 범위가 상이한 다양한 종류의 물질막 식각에 모두 사용할 수 있어 공정 호환성이 우수하다.
또한, 본 발명의 온도 조절 장치는 넓은 온도 범위에서 온도 조절이 가능하므로, 식각, 증착, 포토 등과 같은 다양한 종류의 공정을 수행하는 장치에 적용 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 식각이 이루어지는 물질막의 변화 등으로 인해 처리실에서 요구되는 공정 온도가 변화되는 경우에도 작업자가 팽창 밸브의 교체 등과 같은 조정 작업(tuning)을 직접 수행할 필요가 없어 설비 가동률이 향상되고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 냉매 증기 공급관들의 사용으로 인해 냉각수 온도의 미세 조절이 가능하므로, 냉각수의 온도를 더욱 정밀하게 조절할 수 있다.

Claims (41)

  1. 반도체 기판을 수용하며 공정이 수행되는 처리실과;
    상기 처리실 내에 제공된 냉각라인으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급관과;
    상기 냉각 유체 공급관으로 공급되는 냉각 유체의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 포함하되,
    상기 온도 조절 장치는,
    냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축된 냉매를 팽창시키며 병렬로 연결된 복수의 팽창밸브들을 가지는 팽창기, 상기 냉각 유체 공급관을 흐르는 냉각 유체와의 열교환을 통해 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 가지는 순환 사이클을 제공하는 냉각기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 각각의 상기 팽창밸브와 상기 응축기를 연결하는 분기관에 설치된 밸브를 조절하는 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각기는 상기 압축된 냉매증기의 일부를 상기 증발기로 직접 공급할 수 있도록 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 연결관으로부터 분기되어 상기 팽창기와 상기 증발기를 연결하는 연결관을 직접 연결하는 냉매증기 공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 냉매증기 공급관을 복수개 구비하며,
    상기 냉매증기 공급관들은 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 각각의 상기 팽창밸브와 상기 응축기를 연결하는 분기관에 설치된 밸브 및 각각의 상기 냉매증기 공급관 상에 설치된 밸브를 조절하는 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 조절기로 제어 정보를 전송하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는,
    공정 조건들 및 이들 각각의 경우에 상기 냉각기의 동작 조건 조절에 사용되는 제어 정보들이 설정된 설정 데이터들이 저장된 설정부와;
    상기 처리실에서 수행되는 공정에 관한 정보인 공정 데이터를 입력받는 입력부와; 그리고
    상기 공정 조건들 중 상기 공정 데이터에 대응하는 공정 조건이 저장된 설정 데이터를 검색하는 검색부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공정 조건은 공정 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 공정 온도는 공정이 진행되는 반도체 기판의 온도인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 처리실은 그 내부에 제공된 전극으로 고주파 전력을 인가하는 전력 공급부를 포함하고,
    상기 공정 조건은 공정 진행시 인가되는 고주파 전력에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 고주파 전력에 대한 정보는 고주파 전력의 크기, 고주파 전력의 인가 횟수, 그리고 고주파 전력의 총 인가시간 중 어느 하나에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 제어 정보는 상기 팽창 밸브들 중 공정 진행시 사용되는 팽창 밸브의 종류에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 제어 정보는 상기 냉매증기 공급관들 중 공정 진행시 사용되는 냉매증기 공급관의 종류에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 냉각 유체 공급관과 연결되어 냉각 유체를 수용하는 탱크와;
    상기 탱크에 열을 제공하는 히터를 포함하고,
    상기 증발기는 상기 탱크 내에 또는 상기 탱크와 인접하게 배치되며,
    상기 제어 정보는 공정 진행이 경과됨에 따라 상기 히터로부터 상기 탱크로 제공되는 열량에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 6항에 있어서,
    상기 장치는 상기 처리실 내의 실제 공정 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하며,
    상기 제어 정보는 공정 허용온도의 범위에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 처리실은,
    반도체 기판이 수용되는 공간을 제공하는 챔버와;
    상기 챔버 내에 배치되며 반도체 기판이 놓여지는, 그리고 상기 냉각라인이 형성된 지지 부재와;
    상기 지지 부재에 놓여진 반도체 기판의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하되,
    상기 조절기는 상기 온도 센서로부터 측정된 값에 따라 상기 반도체 기판이 공정 온도를 유지하도록 폐루프 제어(closed loop control) 방식에 의해 상기 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 폐루프 제어 방식은 비례미적분 제어(proportional integral derivative control) 방식인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제 6항에 있어서,
    상기 처리실은,
    반도체 기판이 수용되는 공간을 제공하는 챔버와;
    상기 챔버 내에 배치되며 반도체 기판이 놓여지는, 그리고 내부에 냉각라인 및 상기 고주파 전력이 인가되는 전극이 제공된 지지 부재와;
    상기 챔버 내로 공정가스를 분사하며, 내부에 냉각라인 및 고주파 전력을 인가하는 상부전극이 제공된 분사 부재를 포함하고,
    상기 온도 조절 장치는,
    상기 지지 부재에 제공된 냉각라인으로 흐르는 냉각 유체의 온도를 조절하는 제 1온도 조절 장치와;
    상기 분사 부재에 제공된 냉각라인으로 흐르는 냉각 유체의 온도를 조절하는 제 2온도 조절 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 팽창 밸브들은 냉매의 공급량 범위가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제 4항에 있어서,
    각각의 상기 냉매증기 공급관은 냉매증기의 공급량이 동일한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 처리실에서 수행되는 공정은 식각 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 반도체 기판을 수용하며 공정이 수행되는 처리실과;
    상기 처리실 내에 제공된 냉각라인으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급관과;
    냉각 유체와 열교환을 통해 상기 냉각 유체의 온도를 조절하는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 그리고 증발시키도록 순환사이클을 제공하는 냉각기와;
    상기 냉각기의 동작 조건을 조절하는 조절기와;
    공정 조건들 및 이들 각각의 경우에 상기 냉각기의 동작 조건 조절에 사용되는 복수의 제어 정보들을 가지며, 상기 제어 정보들 중 상기 처리실 내에서 수행될 공정에 적합한 제어 정보를 상기 조절기로 전송하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 공정 조건들 및 상기 제어 정보들이 입력된 설정 데이터들이 저장된 설정부와;
    상기 처리실에서 수행되는 공정에 관한 정보인 공정 데이터를 입력받는 입력부와; 그리고
    상기 설정 데이터들 중 상기 공정 데이터에 대응하는 공정 조건을 저장하는 설정 데이터를 검색하는 검색부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 냉각기는 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기, 상기 냉각 유체 공급관을 흐르는 냉각 유체와의 열교환을 통해 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하되,
    상기 팽창기는 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창밸브들을 포함하고,
    상기 공정 조건은 상기 처리실 내 공정 온도를 포함하고, 상기 제어 정보는 상기 복수의 팽창밸브들 중 공정 진행시 사용되는 팽창밸브에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 냉각기는 상기 압축된 냉매증기의 일부를 상기 증발기로 직접 공급할 수 있도록 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 연결관으로부터 분기되어 상기 팽창기와 상기 증발기를 연결하는 연결관을 직접 연결하는, 그리고 서로 병렬로 연결되는 복수의 냉매증기 공급관들을 더 포함하되,
    상기 제어 정보는 상기 냉매증기 공급관들 중 공정 진행시 사용되는 냉매증 기 공급관에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 냉각 유체 공급관과 연결되어 냉각 유체를 수용하는 탱크와;
    상기 탱크에 열을 제공하는 히터를 포함하고,
    상기 증발기는 상기 탱크 내에 또는 상기 탱크와 인접하게 배치되며,
    상기 제어 정보는 상기 처리실에서 공정이 진행됨에 따라 상기 히터로부터 상기 탱크로 제공되는 열량에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  26. 제 22항에 있어서,
    상기 처리실은 그 내부에 제공된 전극으로 고주파 전력을 인가하는 전력 공급부를 포함하고,
    상기 공정 조건은 공정 진행시 인가되는 고주파 전력에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  27. 제 23항에 있어서,
    상기 고주파 전력에 대한 정보는 고주파 전력의 크기, 고주파 전력의 인가 횟수, 그리고 고주파 전력의 총 인가시간 중 적어도 어느 하나에 관한 정보를 포함 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  28. 제 21항에 있어서,
    각각의 상기 팽창 밸브들은 상기 증발기로 공급되는 냉매의 공급유량 범위가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  29. 제 22항에 있어서,
    상기 장치는 상기 처리실 내의 실제 공정 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하며,
    상기 제어 정보는 공정 허용온도의 범위에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  30. 공정 조건 및 각각의 공정 조건에 대해 처리실로 공급되는 냉각 유체의 온도를 조절하는 냉각기의 동작 조건에 관한 제어 정보가 저장된 설정 데이터들을 설정하는 단계와;
    상기 처리실에서 수행되는 공정에 사용되는 공정 데이터를 입력하는 단계와;
    상기 설정 데이터들 중 상기 공정 데이터와 대응되는 공정 조건이 저장된 설정 데이터를 검색하는 단계와;
    상기 검색된 설정 데이터의 제어 정보를 상기 냉각기를 조절하는 조절기로 전송하는 단계와;
    상기 전송된 제어 정보에 따라 상기 냉각기의 동작 조건을 조절하는 단계와;
    상기 냉각기의 냉매와 열교환이 이루어진 냉각 유체를 상기 처리실로 공급하고 상기 처리실 내에서 반도체 기판에 대해 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 온도 제어 방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 냉각기는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 그리고 증발시키는 압축기, 응축기, 팽창기, 그리고 증발기를 포함하고, 상기 팽창기는 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창 밸브들을 포함하며,
    상기 공정 조건은 공정 진행시 공정 온도에 관한 조건을 포함하고, 상기 제어 정보는 상기 복수의 팽창 밸브들 중 사용되는 팽창 밸브의 종류에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 온도 제어 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 팽창 밸브들은 상기 증발기로 공급되는 냉매의 공급유량 범위가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 온도 제어 방법.
  33. 제 31항에 있어서,
    상기 온도 조절 장치는 상기 압축된 냉매증기의 일부를 상기 증발기로 직접 공급할 수 있도록 상기 압축기로부터 상기 응축기로 냉매가 공급되는 연결관으로부 터 분기되어 상기 팽창기로부터 상기 증발기로 냉매가 공급되는 연결관과 연결되는 복수의 냉매증기 공급관들을 더 포함하며,
    상기 제어 정보는 상기 복수의 냉매증기 공급관들 중 사용되는 냉매증기 공급관의 종류에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 온도 제어 방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 냉매증기 공급관들의 직경은 서로 동일하고,
    상기 사용되는 냉매증기 공급관의 종류에 관한 정보는 냉매증기 공급관의 수에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 온도 제어 방법.
  35. 제 31항에 있어서,
    상기 공정 조건은 상기 처리실 내로 제공되는 고주파 전력에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 온도 제어 방법.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 고주파 전력에 대한 정보는 고주파 전력의 크기, 고주파 전력의 인가 횟수, 그리고 고주파 전력의 총 인가시간 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 온도 제어 방법.
  37. 기판 처리 장치에 사용되는 온도 조절 장치에 있어서,
    냉매를 압축하는 압축기와;
    상기 압축된 냉매를 응축하는 응축기와;
    상기 응축된 냉매를 팽창시키며 서로 병렬로 연결된 복수의 팽창 밸브들과;
    상기 기판 처리 장치로 공급되는 냉각수와 열교환이 이루어지며, 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하되,
    요구되는 냉각수의 온도에 따라 상기 복수의 팽창 밸브들 중 사용되는 팽창 밸브는 선택 가능한 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 온도 조절 장치는 상기 압축된 냉매증기의 일부를 상기 증발기로 직접 공급할 수 있도록 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 연결관으로부터 분기되어 상기 팽창기와 상기 증발기를 연결하는 연결관을 직접 연결하는 적어도 하나의 냉매증기 공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 온도 조절 장치는 서로 병렬로 연결된 상기 냉매증기 공급관을 복수개 구비하여,
    요구되는 냉각수의 온도에 따라 상기 복수의 냉매증기 공급관들 중 사용되는 냉매증기 공급관은 선택 가능한 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  40. 제 39항에 있어서,
    상기 냉매증기 공급관들은 동일한 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  41. 제 37항에 있어서,
    상기 팽창밸브들은 냉매 공급량이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
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