KR101612806B1 - A method of making remote plasma seramic effector and remote plasma seramic effector - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리모트 플라즈마 세라믹 반응기에 관한 것으로, 내구성이 향상되고 오염물질 발생이 감소된 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법이다.
이를 위해, 상기 리모트 플라즈마 세라믹 반응기는 이트리아, 알루미나 또는 YAG(이트륨석류석)중 한가지 이상을 혼합한 후 챔버형상으로 형성한 후 열소성하여 완성하게 되며, 그 제조방법은 소재분말을 혼합하는 단계(S10)와 혼합된 소재분말을 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계(S20)와 성형된 반응기를 저온열처리 단계(S30) 및 저온열처리를 거친 반응기를 소결열처리 하는 단계(S40)으로 구성된다.The present invention relates to a remote plasma-ceramic reactor, and a method of manufacturing a remote plasma-ceramic reactor in which durability is improved and pollutant generation is reduced.
To this end, the remote plasma-ceramic reactor is formed by mixing at least one of yttria, alumina or YAG (yttrium garnet), forming a chamber shape, and thermally firing the mixture, (S20) of forming a chamber-shaped reactor by mixing the raw powder mixed with the raw material powder (S10), a low temperature heat treatment step (S30) and a sintering heat treatment step (S40) of the reactor subjected to the low temperature heat treatment.

Description

리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법{A METHOD OF MAKING REMOTE PLASMA SERAMIC EFFECTOR AND REMOTE PLASMA SERAMIC EFFECTOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a remote plasma ceramic reactor,

본 발명은 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법에 관한 것으로, 내구성이 향상되고 오염물질 발생이 감소된 리모트 플라즈마 세라믹 반응기를 제조할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a remote plasma-ceramic reactor, and is capable of manufacturing a remote plasma-ceramic reactor having improved durability and reduced pollutant generation.

일반적으로 반도체 부품 제조에서 사용되는 설비중 반도체 웨이퍼에 화학적인 처리를 위한 작업을 위한 장비로서 챔버가 구비된다.In general, a chamber is provided as an equipment for a chemical processing of semiconductor wafers among facilities used in the manufacture of semiconductor parts.

이러한 챔버의 경우 플라즈마 소스를 발생시켜 반도체 웨이퍼를 가공하게 된다.In such a chamber, a plasma source is generated to process the semiconductor wafer.

이와 같은 플라즈마 소스는 이온이나 free radical, 원자, 분자를 포함하는 기체를 만들기 위하여 기체를 excite시키는데 사용된다. 이렇게 활성화 된 기체는 산업적 ,과학적 목적으로 다양하게 활용되고 있는데 반도체 웨이퍼, 분말이나 여러 가지 기체의 물질을 처리하는 과정도 포함하고 있다. 플라즈마의 여러변수와 플라즈마의 조건은 플라즈마에 처리되는 물질에 따라 다양하고 광범위하게 변화할 수 있다. Such a plasma source is used to excite the gas to create a gas containing ions, free radicals, atoms, and molecules. These activated gases are widely used for industrial and scientific purposes, including processes for processing semiconductor wafers, powders and various gases. The various parameters of the plasma and the conditions of the plasma can vary widely and vary depending on the material to be treated in the plasma.

처리되는 소재가 약한 경우에는 1-2 전자볼트의 이온이 응용되며 이방성의 에칭이나 dielectric deposition(유전체 증착) 같은 경우에는 높은 전자볼트의 이온을 활용하기도 한다. 또 경우에 따라 소재를 높은 에너지의 플라즈마에 직접 노출시켜 반응시키는 경우도 있는데 그의 한예가 ion activated chemical reaction (이온 활성화에 의한 화학반응) 을 발생시키는 것이며 증착된 물질을 높은 aspect ratio의 복잡한 구조로 에칭하는 경우를 포함한다.
If the material to be processed is weak, 1-2 electron volts of ions are applied. In case of anisotropic etching or dielectric deposition (dielectric deposition), ions of high electron volts are used. In some cases, the material is directly exposed to a high-energy plasma to cause an ion-activated chemical reaction (an ion-activated chemical reaction). The deposited material is etched into a complex structure having a high aspect ratio .

이런 응용을 위하여 플라즈마를 발생시키는 소스가 필요하며 플라즈마를 발생기키기 위하여 DC discharge, RF discharge 와 마이크로웨이브 discharge 돠 같이 다양한 방법을 이용하여 발생시키게 된다. For this application, a source for generating the plasma is required, and in order to generate the plasma, various methods such as DC discharge, RF discharge and microwave discharge are used.

RF discharge, DC discharge 는 일반적으로 고에너지의 이온을 발생시키므로 소재 물질이 플라즈마에 직접노출되어 반응되는 경우에 주로 사용하게 된다. 또한 마이크로 웨이브 discharge는 고밀도의 낮은 에너지 플라즈마를 발생하게되므로 후단부 의 공정에 주로 이용된다. 그러므로 마이크로 웨이브 discharge는 낮은 에너지의 이온이 요구되고 부가된 전압으로 표면을 처리하기 위하여 이온을 가속시키는 것이 필요한 곳에 활용된다. Since RF discharge and DC discharge generally generate high energy ions, they are mainly used when the material is directly exposed to the plasma. Microwave discharge is also used in the process of the rear end because it generates a high density, low energy plasma. Microwave discharges are therefore used where low energy ions are required and where it is necessary to accelerate the ions to process the surface with an added voltage.

그러나 마이크로 웨이브와 inductively coupled plasma(유도결합 플라즈마) 는 고가의 복잡한 동력전달 시스템을 필요로하는 단점이 있다. 이러한 플라즈마 소스는 정밀한 RF 혹은 마이크로웨이브 동력 발생장치와 플라즈마소스와 발생장치의 임피던스를 맞추기위하여 복잡한 MATCHING NETWORKS를 필요로 하며 또한 플라즈마발생에 필요한 실제 동력을 조절하고 유지하는데 필요한 정밀한 계기를 필요로하는 단점이 있다. Microwave and inductively coupled plasma, however, have the drawback of requiring expensive and complex power delivery systems. These plasma sources require complicated MATCHING NETWORKS to match the impedance of the RF or microwave power generator, the plasma source and the generator, and also require a precise instrument to control and maintain the actual power required to generate the plasma. .

RF 유도결합 플라즈마는 특히 반도체 웨이퍼 공정에 유용하게 사용되고 있으나 RF 유도결합 플라즈마는 비효율적이며 드리이브 코일에 고전압을 필요로하고 있으며 이렇게 사용되는 고전압은 반응기 쳄버에 고전압의 이온이 충돌하게 만든다. 이러한 고전압의 이온이 충돌하게되면 반응기가 상하게 되며 오염의 원인이 될 수도 있으며 공정중의 제품을 상하게 할 수 있다. RF inductively coupled plasma is especially useful for semiconductor wafer processing, but RF inductively coupled plasma is inefficient and requires a high voltage in the drive coil, which causes high voltage ions to collide with the reactor chamber. If such high voltage ions collide, the reactor will be damaged, cause contamination, and damage the product during the process.

이를 방지하기위하여 FARADAY SHIELDS 가 유도결합 플라즈마소스에서 높은 정전기장을 가두기 위하여 사용되기도 하였으나 비교적 약한 드라이브 코일 커런트 커플링으로 인하여 큰 에디커런트가 형성되어 상당한 동력의 손실이 발생되어 경제적 손실, 복잡성, 그리고 감소된 효율로 인하여 Faraday shield는 매력을 잃게되었다. To prevent this, FARADAY SHIELDS has been used to trap high static fields in inductively coupled plasma sources, but due to the relatively weak drive coil current coupling, large eddy currents are formed, resulting in considerable power loss, resulting in economic losses, Faraday shields are no longer attractive due to their efficiency.

이를 개선하기위하여 여러 가지 개선점이 시도되었다. 별개의 스위칭 파워 공급장치를 사용하기도 하고 플라즈마 쳄버의 온도를 조절하기위하여 냉각장치를 사용하거나, 쿼츠재질의 플라즈마 쳄버, 혹은 아노다이즈드 알루미늄을 사용하기도 하였다. Several improvements have been made to improve this. A separate switching power supply may be used, a cooling device may be used to control the temperature of the plasma chamber, a quartz plasma chamber, or anodized aluminum may be used.

그러나 이러한 개량된 기술에도 불구하고 반도체를 비롯한 회로의 선폭이 좁아지면서 이전에 문제가 되지 않던 크기의 입자에 의한 불량과 양산기술에 따른 플라즈마 출력의 증가로 인해 내부 식각이 문제가 되면서 새로운 대안이 요구되고 있다.
However, despite these improved techniques, as the line width of circuits including semiconductors becomes narrower, due to defects due to particles of size that have not been a problem before, and plasma output due to mass production technology, internal etching becomes a problem and a new alternative .

상기와 같은 문제점을 극복하기 위해, 내구성이 우수하며, 플라즈마 소스에 의해 오염물질이 발생율을 감소시킬 수 있는 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a remote plasma ceramic reactor having excellent durability and capable of reducing the rate of generation of contaminants by a plasma source in order to overcome the above problems.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 내구성 및 오염물질 발생이 감소된 리모트 플라즈마 세라믹 반응기는 내플라즈마성의 조성물을 성형 소결체로 형성하여 반응기의 수명을 연장하고 오염물 발생율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법을 제공함으로써 가능하다.
In order to achieve the object of the present invention, a remote plasma-enhanced ceramic reactor in which durability and pollutant generation is reduced is characterized in that a plasma-resistant composition is formed into a sintered body to extend the life of the reactor and reduce the rate of generation of contaminants. By providing a method for producing a reactor.

이때, 상기 내플라즈마성의 조성물을 성형 소결체로 형성하는 방법은 소재분말을 혼합하는 단계(S10)와 혼합된 소재분말을 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계(S20)와 성형된 반응기를 저온열처리 단계(S30) 및 저온열처리를 거친 반응기를 소결열처리 하는 단계(S40)로 구성된다.
At this time, the method of forming the plasma-resistant composition with a molding sintered body includes a step (S10) of mixing a raw material powder and a step (S20) of forming a chamber-shaped reactor by mixing the raw material powder and a step S30) and sintering heat treatment of the reactor subjected to the low-temperature heat treatment (S40).

또한, 상기 소재분말을 혼합하는 단계(S10)는 이트리아, 알루미나 또는 이트륨석류석중 한가지 이상을 혼합하며, 상기 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계(S20)는 반응기 형상의 틀을 이용하는 압축성형방법, 젤캐스팅 또는 슬립캐스팅 중 한가지 방법을 적용하게 된다.
In addition, the step (S10) of mixing the raw material powders may be performed by mixing at least one of yttria, alumina or yttrium garnet, and forming the chamber-shaped reactor (S20) includes a compression molding method using a reactor- Gel casting or slip casting.

상기와 같은 제조방법을 적용하여, 내구성 및 오염물질 발생이 감소된 리모트 플라즈마 세라믹 반응기에 있어서, 내플라즈마성의 조성물을 성형 소결체로 형성하여 반응기의 수명을 연장하고 오염물 발생율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 세라믹 반응기를 완성할 수 있는 것이다.A remote plasma-ceramic reactor in which durability and generation of pollutants are reduced by applying the above-described manufacturing method, wherein a plasma-resistant composition is formed into a molded sintered body to prolong the life of the reactor and reduce the generation rate of pollutants. Thereby completing the plasma ceramic reactor.

본 발명의 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법을 제공함으로써, 내구성이 우수하며, 플라즈마 소스에 의해 오염물질이 발생율을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.By providing the method of manufacturing the remote plasma-ceramic reactor of the present invention, the durability is excellent and the generation rate of contaminants can be reduced by the plasma source.

도 1은 본 발명의 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 좌측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 우측면도이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a remote plasma-ceramic reactor according to the present invention.
2 is a left side view of a remote plasma-ceramic reactor according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of a remote plasma-ceramic reactor according to the present invention.
4 is a right side view of a remote plasma-ceramic reactor according to the present invention.

이하에서 당업자가 본 발명의 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법을 용이하게 실시할 수 있도록 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a person skilled in the art will be described in detail with reference to the drawings so as to facilitate the method of manufacturing the remote plasma-ceramic reactor of the present invention.

도 1은 본 발명의 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법에 대한 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 좌측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 단면도이며, 4는 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 우측면도이다.2 is a left side view of a remote plasma-enhanced-ceramics reactor according to the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of a remote plasma-enhanced-ceramic reactor according to the present invention, and FIG. Is a right side view of a remote plasma-ceramic reactor according to the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 세라믹 반응기는 내플라즈마성이 우수한 조성물로 제조된 소결체로 사용된다.1 to 4, the remote plasma-ceramic reactor according to the present invention is used as a sintered body made of a composition having excellent plasma resistance.

이때, 상기 리모트 플라즈마 세라믹 반응기는 이트리아, 알루미나 또는 YAG(이트륨석류석)중 한가지 이상을 혼합한 후 챔버형상으로 형성한 후 열소성하여 완성하게 된다.
At this time, the remote plasma-ceramic reactor is formed by mixing at least one of yttria, alumina or YAG (yttrium garnet), forming a chamber shape, and thermally firing the mixture.

상기와 같은 리모트 플라즈마 세라믹 반응기는 소재분말을 혼합하는 단계(S10)와 혼합된 소재분말을 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계(S20)와 성형된 반응기를 저온열처리 단계(S30) 및 저온열처리를 거친 반응기를 소결열처리 하는 단계(S40)으로 구성된다.
In the remote plasma-ceramic reactor as described above, the step (S10) of mixing the raw material powders and the step (S20) of forming the chamber-shaped reactor with the raw powder mixed with the raw powder, the reactor subjected to the low temperature heat treatment step (S30) And sintering heat treatment of the reactor (S40).

상기 소재분말을 혼합하는 단계(S10)는 내플라즈마성이 우수한 물질을 혼합하는 과정으로, 희토류인 이트륨산화물의 일종인 이트리아와 이트륨석회석(YAG) 및 알루미나 중 한가지 이상을 혼합하여 반응기를 성형하기 위한 소재분말을 완성하게 된다.
The step S10 of mixing the raw material powders is a step of mixing a material having excellent plasma resistance and mixing at least one of yttria and yttrium limestone (YAG) and alumina, which are one kind of rare earth yttrium oxide, Thereby completing the material powder.

상기 소재분말을 혼합하는 단계(S10)에서 혼합되어 완성된 소재분말을 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계(S20)는 반응기 형상의 틀을 이용하는 압축성형방법, 젤캐스팅 또는 슬립캐스팅 중 한가지 방법을 적용하게 된다.
In the step S20 of mixing the material powders mixed in the material powders and forming the chamber-shaped reactor with the completed material powders, one of a compression molding method using a reactor shape frame, a gel casting method or a slip casting method is applied .

여기서 상기 압축성형방법은 소재분말을 결합제가 용해된 용매에 분사시킨 슬러리를 스프레이 드라이어에서 분무건조시켜 압축성형이 용이하도록 제조한 후 이를 반응기 형상의 틀에 장입하여 성형하는 것이다.
In the compression molding method, a slurry obtained by spraying a raw material powder into a solvent in which a binder is dissolved is spray-dried by a spray dryer to facilitate compression molding, and then the slurry is charged into a reactor-shaped mold.

또한, 상기 젤캐스팅의 경우 소재분말을 경화가능한 용매에 분산시켜 정밀하게 만들어진 틀에 주입하여 경화시켜 성형하는 것이다.
In the case of gel casting, the powder of the material is dispersed in a curable solvent, injected into a precisely formed mold, and cured to form the mold.

또한, 상기 슬립캐스팅의 방법은 틀에 소재분말이 잘 분산된 슬러리를 부어 성형하는 것이다.
The slip casting method is a method of pouring a slurry in which a material powder is well dispersed into a mold.

상기와 같은 성형하는 단계(S20)을 거쳐 성형된 반응기를 저온열처리 단계(S30)는 1차적으로 저온열처리를 통하여 경화시키는 공정을 거치게 된다.The low temperature heat treatment step (S30) of the reactor molded through the above-described molding step (S20) is firstly subjected to a process of curing through a low temperature heat treatment.

여기서 상기 경화시키는 공정은 성형단계(S20)에서 챔버 즉, 반응기의 형상만을 형성하였기 때문에 강도가 약한 문제가 발생하고, 이를 극복하기 위한 것이다.
In this case, since only the shape of the chamber, that is, the shape of the reactor, is formed in the molding step S20, the problem of weak strength is generated and overcome the problem.

상기 저온열처리단계(S30)를 거친 성형물은 소결열처리 하는 단계(S40)를 거치게 된다.The molded product subjected to the low temperature heat treatment step (S30) is subjected to a sintering heat treatment step (S40).

이때에는 고온의 열처리를 통하여 성형물을 소결하여 반응기를 완성하는 것이다.At this time, the molded product is sintered through high-temperature heat treatment to complete the reactor.

상기와 같이 형성된 반응기는 내측에 작업공간을 형성하는 챔버형태로 형성된다.
보다 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 반응기는 세라믹 재질로 내측에 관형태의 반응챔버(10)가 형성되고, 우측상부에는 상기 반응챔버(10)와 연결되고 외부에서 반응가스를 공급하기 위한 제1가스주입구(20)가 형성되며, 상기 제1가스주입구(20)의 타측에는 촉매제 등의 기타가스를 공급하기 위한 제2가스주입구(30)가 형성되며, 하단부 일측에는 반응챔버(10)와 연결되며, 반응 후의 가스 및 플라즈마 등이 배출되는 배출구(40)가 형성된다.
이는 통상의 플라즈마 반응기가 챔버내부에 반응가스 및 기타 가스 등을 주입한 후 반응시켜 배출구를 통하여 배출시키는 형태를 취하기 때문인 것이다.The reactor thus formed is formed in the form of a chamber forming a working space inside.
More specifically, the reactor according to the present invention is formed of a ceramic material, a tube-shaped reaction chamber 10 is formed on the inner side thereof, a reaction chamber 10 connected to the reaction chamber 10 on the upper right side thereof, A second gas inlet 30 for supplying a gas such as a catalyst or the like is formed on the other side of the first gas inlet 20 and a reaction chamber 10 And a discharge port 40 through which gas, plasma, etc. after the reaction is discharged is formed.
This is because a conventional plasma reactor takes the form of injecting a reaction gas and other gases into the chamber, reacting it, and discharging the gas through the outlet.

이와 같은 반응기는 내플라즈마성을 유지하기 때문에, 플라즈마 소스를 이용하여 반도체 웨이퍼 가공공정시 내부가 식각되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있으며, 내부가 식각되며 발생되는 불순물에 의해 반도체 웨이퍼 가공시 발생되는 불량율을 현저하게 저감시킬 수 있는 것이다.
Since the plasma reactor maintains the plasma resistance, it is possible to prevent the inside of the semiconductor wafer from being etched during the semiconductor wafer fabrication process, thereby improving the durability. The inside of the reactor is etched, It is possible to remarkably reduce the defective ratio.

S10 : 소재분말을 혼합하는 단계
S20 : 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계
S30 : 저온열처리 단계
S40 : 소결열처리 하는 단계S10: Step of mixing the material powder
S20: molding the chamber-shaped reactor
S30: Low temperature heat treatment step
S40: Step of sintering heat treatment

Claims (6)

내구성 및 오염물질 발생이 감소된 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법에 있어서,
내플라즈마성의 조성물을 성형 소결체로 형성하여 반응기의 수명을 연장하고 오염물 발생율을 감소시키기 위해 소재분말을 혼합하는 단계(S10)와 혼합된 소재분말을 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계(S20)와 성형된 반응기를 저온열처리 단계(S30) 및 저온열처리를 거친 반응기를 소결열처리 하는 단계(S40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법.
A method of manufacturing a remote plasma ceramic reactor in which durability and pollutant generation are reduced,
(S20) of forming a chamber-shaped reactor by mixing a raw material powder mixed with a raw material powder to form a plasma-resistant composition of a molding sintered body so as to extend the life of the reactor and reduce the pollutant generation rate, (S30), and a step (S40) of sintering the reactor subjected to the low-temperature heat treatment. The method for producing a remote plasma-enhanced-ceramics reactor according to claim 1,
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 소재분말을 혼합하는 단계(S10)는 이트리아, 알루미나 또는 이트륨석류석중 한가지 이상을 혼합하는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (S10) of mixing the raw material powders is performed by mixing at least one of yttria, alumina or yttrium garnet.
제 1항에 있어서,
상기 챔버형상의 반응기를 성형하는 단계(S20)는 반응기 형상의 틀을 이용하는 압축성형방법, 젤캐스팅 또는 슬립캐스팅 중 한가지 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 세라믹 반응기의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of forming the chamber-shaped reactor (S20) comprises applying one of a compression molding method using a frame of a reactor shape, a gel casting method, and a slip casting method. 삭제delete 삭제delete
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