KR101904274B1 - Substrate Processing Apparatus and Plasma Processing Method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하는 챔버; 내부에 공정가스가 이동하는 경로를 형성하고, 상기 챔버의 외측에 위치하여 유입되는 공정가스를 활성화하는 반응기; 공정가스가 이동하는 경로를 형성하며, 일단이 상기 반응기에 연결되고 타단이 상기 챔버에 연결되는 연결관; 및 공정가스가 이동하는 경로에 설치되고, 복수의 위치에서 공정가스의 온도를 조절하는 온도 조절기를; 포함하고, 챔버로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하여 플라즈마 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, comprising: a chamber for forming a space in which a substrate is processed; A reactor for forming a path through which a process gas moves in the inside of the chamber and activating a process gas introduced into the chamber; A connecting pipe forming a path through which the process gas moves, one end connected to the reactor and the other end connected to the chamber; And a temperature regulator provided in a path through which the process gas moves, the temperature regulator adjusting the temperature of the process gas at a plurality of positions; And the efficiency of the plasma process can be improved by controlling the temperature of the process gas supplied to the chamber.
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하여 플라즈마 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a plasma processing method using the same, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of adjusting a temperature of a process gas supplied to a chamber to improve a plasma processing efficiency and a plasma processing method using the same .
플라즈마는 대략 같은 수의 양이온(Positive Ions)과 전자(Elctrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용된다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 반도체 제조 공정 예를 들어, 식각(Eching), 증착(Deposition), 세정(Cleaning), 에싱(Ashing) 등에 사용된다.Plasma is a highly ionized gas containing approximately the same number of positive ions and electrons. Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases including ions, free radicals, atoms, and molecules. Active gases are widely used in a variety of fields and are used in semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, and ashing.
플라즈마를 발생하는 방식은 크게 두 가지로 구분될 수 있는데, 예를 들어 챔버 내부에 상부 전극과 하부 전극을 구성하여 챔버 내부에서 플라즈마를 발생시키는 방식과, 챔버의 외부에서 플라즈마를 발생시켜 챔버 내부로 공급하는 원격 플라즈마 방식이 있다. 원격 플라즈마 방식의 기판 처리 장치는, 가스 공급원, 플라즈마 발생기, 및 챔버를 포함하여 구성된다. There are two methods of generating plasma, for example, a method of generating plasma in the chamber by forming an upper electrode and a lower electrode in the chamber, and a method of generating plasma from the outside of the chamber, And a remote plasma method in which the plasma is supplied. The substrate processing apparatus of the remote plasma type includes a gas supply source, a plasma generator, and a chamber.
종래에는 플라즈마 처리공정의 효율을 향상시키기 위해 플라즈마 발생기로 공급되는 전력이나 처리공간의 크기를 증가시켰다. 그러나 공급되는 전력의 양을 상승시키거나 처리공간을 증대시키는데 한계가 있기 때문에, 플라즈마 처리공정의 효율을 향상시키기가 어려운 문제가 있다.Conventionally, the power supplied to the plasma generator or the size of the processing space has been increased to improve the efficiency of the plasma processing process. However, there is a problem that it is difficult to improve the efficiency of the plasma processing process because there is a limit in raising the amount of supplied power or increasing the processing space.
본 발명은 챔버 내부로 공급되는 공정가스의 온도를 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법을 제공한다.The present invention provides a substrate processing apparatus capable of controlling a temperature of a process gas supplied into a chamber, and a plasma processing method using the same.
본 발명은 플라즈마 처리공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법을 제공한다.The present invention provides a substrate processing apparatus capable of improving the efficiency of a plasma processing process and a plasma processing method using the same.
본 발명은, 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하는 챔버; 내부에 공정가스가 이동하는 경로를 형성하고, 상기 챔버의 외측에 위치하여 유입되는 공정가스를 활성화하는 반응기; 공정가스가 이동하는 경로를 형성하며, 일단이 상기 반응기에 연결되고 타단이 상기 챔버에 연결되는 연결관; 및 공정가스가 이동하는 경로에 설치되고, 복수의 위치에서 공정가스의 온도를 조절하는 온도 조절기를; 포함한다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, comprising: a chamber for forming a space in which a substrate is processed; A reactor for forming a path through which a process gas moves in the inside of the chamber and activating a process gas introduced into the chamber; A connecting pipe forming a path through which the process gas moves, one end connected to the reactor and the other end connected to the chamber; And a temperature regulator provided in a path through which the process gas moves, the temperature regulator adjusting the temperature of the process gas at a plurality of positions; .
상기 온도 조절기는, 상기 반응기에 설치되는 제1 온도 조절유닛; 및 상기 연결관에 설치되는 제2 온도 조절유닛을; 포함한다.The temperature controller includes: a first temperature control unit installed in the reactor; And a second temperature control unit installed on the connection pipe; .
상기 제1 온도 조절유닛은, 상기 반응기로 유입되는 공정가스의 온도를 조절하도록 상기 반응기의 일측에 설치되는 제1 몸체; 및 유체가 이동하는 경로를 형성하고, 상기 제1 몸체의 내부에 설치되는 제1 유로를; 포함한다.The first temperature control unit may include a first body installed at one side of the reactor to regulate a temperature of a process gas flowing into the reactor; And a first flow path formed inside the first body to form a path through which the fluid moves; .
상기 제2 온도 조절유닛은, 상기 연결관의 둘레를 감싸도록 설치되는 제2 몸체; 및 유체가 이동하는 경로를 형성하고, 상기 제2 몸체의 내부에 설치되는 제2 유로를; 포함한다.The second temperature adjusting unit may include: a second body installed to surround the periphery of the connection pipe; And a second flow path formed inside the second body to form a path through which the fluid moves; .
상기 제2 몸체는 상기 연결관의 적어도 일부 영역을 감싸고, 상기 제2 몸체는 상기 챔버보다 상기 반응기에 근접하게 배치된다.The second body surrounds at least a portion of the connection tube and the second body is disposed closer to the reactor than the chamber.
상기 제2 온도 조절유닛은, 상기 연결관을 감싸는 단열재를 더 포함한다.The second temperature control unit further includes a heat insulating material surrounding the connector.
상기 제2 유로의 유체 유입단은 상기 제2 유로의 유체 배출단보다 상기 챔버에 근접하게 배치된다.The fluid inlet end of the second flow path is disposed closer to the chamber than the fluid outlet end of the second flow path.
상기 제2 유로는, 상기 제2 몸체의 내부에서 상기 연결관을 감싸도록 나선형으로 형성되거나, 상기 제2 몸체 내부에 유체가 채워지는 공간을 형성한다.The second flow path may be spirally formed to enclose the connection pipe inside the second body, or may form a space filled with fluid in the second body.
상기 온도 조절기는, 유체가 이동하는 경로를 형성하며 일단이 상기 제1 온도 조절유닛에 연결되고 타단이 상기 제2 온도 조절유닛에 연결되는 순환라인을 더 포함하고,Wherein the temperature regulator further comprises a circulation line forming a path through which the fluid moves, one end of which is connected to the first temperature regulating unit and the other end of which is connected to the second temperature regulating unit,
상기 제1 온도 조절유닛 및 상기 제2 온도 조절유닛 중 적어도 어느 하나와 연결되어 열에너지를 가지는 유체를 공급하는 유체 공급유닛을 더 포함한다.And a fluid supply unit connected to at least one of the first temperature control unit and the second temperature control unit to supply a fluid having thermal energy.
온도 조절기에 열에너지를 가지는 유체를 공급하는 유체 공급유닛을 더 포함하고, 상기 유체 공급기는, 상기 제1 온도 조절유닛과 연결되는 제1 공급라인, 및 상기 제2 온도 조절유닛과 연결되는 제2 공급라인을 포함한다.And a fluid supply unit for supplying a fluid having thermal energy to the temperature regulator, wherein the fluid supply unit includes a first supply line connected to the first temperature regulation unit, and a second supply line connected to the second temperature regulation unit, Line.
본 발명은 플라즈마 처리공정을 수행하는 방법으로서, 챔버 외측의 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정; 상기 반응기 내부에서 플라즈마로 공정가스를 활성화하는 과정; 상기 반응기에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정; 및 상기 공정가스를 챔버 내부로 공급하는 과정을; 포함한다.The present invention provides a method of performing a plasma processing process, comprising: controlling a temperature of a process gas supplied to a reactor outside a chamber; Activating the process gas with plasma in the reactor; Controlling the temperature of the process gas discharged from the reactor; And supplying the process gas into the chamber; .
상기 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정은, 상기 공정가스의 온도를 30~70℃로 조절하는 과정을 포함한다.The step of controlling the temperature of the process gas supplied to the reactor includes a step of controlling the temperature of the process gas to 30 to 70 ° C.
상기 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정과 상기 반응기에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정은, 서로 다른 온도로 공정가스의 온도를 조절한다.The process of controlling the temperature of the process gas supplied to the reactor and the process of controlling the temperature of the process gas discharged from the reactor adjust the temperature of the process gas at different temperatures.
상기 플라즈마 처리공정은, 상기 챔버 내부를 세정하는 공정, 박막 증착 공정, 에싱 공정, 및 에칭 공정 중 적어도 어느 하나를 포함한다.The plasma treatment process includes at least one of a process of cleaning the inside of the chamber, a thin film deposition process, an ashing process, and an etching process.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 공정가스가 이동하는 경로에 온도 조절기를 설치하여 복수의 위치에서 챔버 내부로 공급되는 공정가스의 온도를 조절할 수 있다. 이에, 반응기로 유입되는 공정가스의 온도를 조절하여 공정가스의 해리 속도를 향상시킬 수 있고, 반응기에서 챔버로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하여 공정가스의 활성화 상태를 유지시켜줄 수 있다. 따라서, 챔버 내부로 공급된 공정가스의 식각 속도가 향상되어 플라즈마 처리공정의 효율이 향상될 수 있다.According to embodiments of the present invention, a temperature controller may be installed in a path through which a process gas moves to control a temperature of a process gas supplied into the chamber at a plurality of positions. Accordingly, the dissociation rate of the process gas can be improved by controlling the temperature of the process gas flowing into the reactor, and the temperature of the process gas supplied to the chamber from the reactor can be controlled to maintain the process gas activation state. Therefore, the etching rate of the process gas supplied into the chamber can be improved, and the efficiency of the plasma processing process can be improved.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 조절기의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 조절기의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 온도 조절기의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공정가스의 식각 효율과 비교예에 따른 공정가스의 시각 효율을 비교한 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a structure of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; Fig.
2 illustrates a structure of a temperature controller according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a structure of a temperature controller according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing a structure of a temperature controller according to another embodiment of the present invention.
5 is a flow chart illustrating a plasma processing method in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph comparing etch efficiencies of process gases according to an embodiment of the present invention and visual efficiencies of process gases according to comparative examples. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. To illustrate the invention in detail, the drawings may be exaggerated and the same reference numbers refer to the same elements in the figures.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 조절기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 조절기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 온도 조절기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공정가스의 식각 효율과 비교예에 따른 공정가스의 식각 효율을 비교한 그래프이다.FIG. 1 is a view showing a structure of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing the structure of a temperature controller according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a view illustrating a structure of a temperature controller according to another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a flowchart illustrating a plasma processing method according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a graph comparing etch efficiencies of process gases according to an embodiment of the present invention and etch efficiencies of process gases according to comparative examples.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 내부에 기판(S)이 처리되는 공간을 형성하는 챔버(110), 내부에 공정가스가 이동하는 경로를 형성하고, 챔버(110)의 외측에 위치하여 유입되는 공정가스를 활성화하는 반응기(140), 공정가스가 이동하는 경로를 형성하며, 일단이 반응기(140)에 연결되고 타단이 챔버(110)에 연결되는 연결관(140), 및 공정가스가 이동하는 경로에 설치되고, 복수의 위치에서 공정가스의 온도를 조절하는 온도 조절기(170)를 포함한다. 또한, 기판 처리 장치(100)는, 챔버(110) 내부에서 기판(S)을 지지하는 지지 플레이트(121), 및 챔버(110) 내부에서 공정가스를 분사하는 분사기(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
이때, 기판 처리 장치(100)는 플라즈마 처리 장치일 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치(100)는 플라즈마를 이용하여 챔버(110) 내부를 세정하는 공정, 기판(S) 상에 박막 증착 공정, 에싱 공정, 및 에칭 공정 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다. 예를 들어, 챔버(110)에서 기판(S) 상에 박막을 증착하는 경우, 증착물이 기판(S)뿐만 아니라 챔버(110)의 내벽이나 지지 플레이트(121) 등에 축적될 수 있다. 따라서, 챔버(110) 내부를 세정하는 공정은 지지 플레이트(121) 상에 기판(S)을 안착하지 않은 상태에서 챔버(110) 내부로 공정가스를 분사하여 챔버(110)의 내벽이나 지지 플레이트(121) 등에 부착된 증착물을 제거하는 공정이다. At this time, the
챔버(110)는 내부공간을 갖는 통 형상으로 제작된다. 챔버(110)의 일측에는 기판(S)이 출입하는 출입구(미도시)가 형성되고, 이러한 출입구를 개폐하는 개폐밸브(미도시)가 구비될 수 있다. 챔버(110)는 챔버 몸체와 챔버 리드로 분리되도록 제작될 수 있다. 이에, 챔버(110)와 챔버(110) 내부에 설치된 장치들을 용이하게 유지보수할 수 있다. The
또한, 챔버(110)는 진공펌프(115)와 연결될 수 있다. 진공펌프(115)는 챔버(110) 내부공간의 가스를 흡입하여 챔버(110) 내부의 부산물을 외부로 배출하거나, 챔버(110)의 내부에 진공 분위기를 형성할 수 있다. 그러나 챔버(110)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. In addition, the
지지 플레이트(121)는 챔버(110)의 내부에 위치하고, 기판(S)의 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 지지 플레이트(121)의 상부면에는 기판(S)이 안착될 수 있고, 하부는 샤프트(122)와 연결된다. 지지 플레이트(121)에는 히터(미도시)가 설치되어 상부면에 안착된 기판(S)을 가열할 수 있다. 또한, 지지 플레이트(121)는 샤프트(122)에 의해 상하로 이동하거나 회전할 수 있다. 그러나 지지 플레이트(121)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.The
분사기(130)는 지지 플레이트(121)의 상부면에 안착된 기판(S) 또는 챔버의 내부공간으로 공정가스를 분사하는 역할을 한다. 분사기(130)는 챔버(110)의 내부에서 지지 플레이트(121)의 상측에 이격되어 배치된다. 예를 들어, 분사기(130)는 샤워헤드 형태로 형성될 수 있다. 이에, 분사기(130)에서 분사되는 공정가스가 기판(S)의 상부면 전체로 균일하게 공급될 수 있다. 그러나 분사기(130)의 형태는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.The
공정가스 공급기(150)는 저장된 공정가스를 챔버(110)로 공급하는 역할을 한다. 공정가스 공급기(150)는, 공정가스를 저장하는 저장탱크, 및 공정가스의 이동경로를 형성하며 일단이 저장탱크에 연결되고 타단이 반응기(140)의 상부에 연결되는 공급배관(151)을 포함할 수 있다. 따라서, 저장탱크 내부에 저장된 공정가스가 공급배관(151)을 통해 반응기(140)로 이동할 수 있다. The
공정가스는 식각가스일 수 있다. 예를 들어, 공정가스는 F(플로오린)를 포함하는 가스일 수 있다. 또한, 공정가스는 불활성 가스를 포함할 수도 있다. 이에 챔버(110)로 F와 Ar(아르곤) 가스를 포함하는 공정가스가 공급될 수 있다. 그러나 공정가스가 포함하는 가스의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.The process gas may be an etch gas. For example, the process gas may be a gas comprising F (fluorine). In addition, the process gas may include an inert gas. A process gas containing F and Ar (argon) gas may be supplied to the
반응기(140)는 공정가스 공급기(150)에서 공급되는 공정가스를 활성화시키는 역할을 한다. 반응기(140)의 내부에는 공정가스가 이동하는 경로가 형성될 수 있다. 따라서, 반응기(140)의 내부의 이동경로를 따라 이동하는 공정가스는 플라즈마 방전에 의해 활성화될 수 있다. The
또한, 반응기(140)는 챔버(110)의 상측에 설치될 수 있다. 예를 들어, 챔버(110)의 상부에는 반응기(140)가 지지될 수 있는 지지대(미도시)가 설치될 수 있고, 반응기(140)는 챔버(110)의 상측에 위치할 수 있도록 크기가 작아질 수 있다. 따라서, 반응기(140)와 챔버(110) 사이의 거리가 근접해져 공정가스의 이동거리가 짧아질 수 있다. 이에, 반응기(140)에서 활성화된 가스가 활성화 상태를 유지하면서 용이하게 챔버(110)로 공급될 수 있다.In addition, the
이때, 반응기(140)와 전원을 공급하는 전원 공급기(미도시)는 분리된 구조로 제작될 수 있다. 반응기(140)는 전원 공급기와 분리되기 때문에 크기가 작아질 수 있다. 따라서, 반응기(140)를 챔버(110)의 상측에 설치할 수 있고, 장치의 공간활용성이 향상되어 장치의 유지보수가 용이해질 수 있다. 그러나 반응기(140)의 구조와 위치 및 전원 공급기와의 연결관계는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.At this time, the
연결관(160)은 공정가스가 이동하는 경로를 형성하는 배관일 수 있다. 연결관(160)은 일단이 반응기(140)의 하부에 연결되고, 타단이 챔버(110)의 상부를 관통하여 분사기(130)와 연결될 수 있다. 반응기(140)에서 활성화된 공정가스가 연결관(160)을 통해 분사기(130)로 공급되어 분사기(130)를 통해 챔버(110) 내부로 분사될 수 있다. The
온도 조절기(170)는 공정가스의 이동경로에 설치되어 복수의 위치에서 공정가스의 온도를 조절하는 역할을 한다. 도 2를 참조하면, 온도 조절기(170)는, 반응기(140)에 설치되는 제1 온도 조절유닛(171), 및 연결관(160)에 설치되는 제2 온도 조절유닛(172)을 포함한다. 또한, 온도 조절기(170)는, 유체 공급유닛(173), 온도 측정유닛(미도시), 및 제어유닛(176)을 포함할 수 있다. 그러나 온도 조절기(170)가 구비하는 온도 조절유닛의 개수는 이에 한정되지 않고 3개, 4개 등 다양할 수 있다.The
제1 온도 조절유닛(171)은 반응기(140)로 유입되는 공정가스의 온도를 조절하여 공정가스의 활성화를 도와주는 역할을 한다. 예를 들어, 공급배관(151)은 반응기(140)의 상부와 연결될 수 있다. 이때, 제1 온도 조절유닛(171)은 반응기(140)의 상부에 설치될 수 있고, 공급배관(151)의 둘레를 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, 제1 온도 조절유닛(171)은 공급배관(151)을 통해 반응기(140)로 공급되는 공정가스의 온도를 조절할 수 있고, 온도가 조절된 공정가스는 해리 속도가 빨라져 반응기(140) 내에서 활성화가 용이하게 진행될 수 있다. 즉, 제1 온도 조절유닛(171)에 의해 공정가스의 활성화 효율이 향상될 수 있다.The first
제1 온도 조절유닛(171)은, 반응기(140)로 유입되는 공정가스의 온도를 조절하도록 상기 반응기(140)의 일측에 설치되는 제1 몸체(171a), 및 유체가 이동하는 경로를 형성하고, 제1 몸체(171a)의 내부에 설치되는 제1 유로(171b)를 포함한다.The first
제1 몸체(171a)는 플레이트 형태로 형성될 수 있고, 반응기(140)의 상부면에 설치될 수 있다. 제1 몸체(171a)는 공급배관(151)의 연장방향을 따라 연장형성될 수 있고, 공급배관(151)은 제1 몸체(171a)의 중심부를 관통하여 반응기(140)의 상부와 연결될 수 있다. 즉, 제1 몸체(171a)는 공급배관(151)의 둘레를 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, 제1 몸체(171a) 내부의 제1 유로(171b)를 이동하는 유체와 공급배관(151)을 이동하는 공정가스 사이에 열교환이 용이하게 발생할 수 있다.The
이러한 제1 몸체(171a)는 공급배관(171a)과 일체형으로 제작될 수도 있고, 별도로 제작되어 용접 등의 방법으로 공급배관과 접합될 수도 있다. 제1 몸체(171a)가 연결관(151)과 별도로 제작되는 경우, 기존의 연결관(160)에도 제1 몸체(171a)를 설치하여 공정가스의 온도를 조절할 수 있다. 그러나 제1 몸체(171a)의 구조 및 공급배관(151)에 연결되는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.The
제1 유로(171b)는 열에너지를 가지는 유체가 이동하는 경로를 형성한다. 제1 유로(171b)는 제1 몸체(171a)의 내부에 설치된다. 예를 들어, 제1 유로(171b)는 공급배관의 둘레를 감싸도록 링형으로 형성될 수도 있고, 제1 몸체(171a)의 내부에서 유체가 채워지는 공간을 형성할 수도 있다. 이에, 제1 몸체(171) 내에서 제1 유로(171b)가 공급배관(151)의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 유로(171b)를 따라 이동하는 유체가 공급배관(151)을 통과하는 공정가스에 열에너지를 공급하거나, 공정가스의 열에너지를 빼앗아 공정가스의 온도가 조절될 수 있다. The
제2 온도 조절유닛(172)은 반응기(140)에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하도록 반응기(140)와 챔버(110) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 제2 온도 조절유닛(172)을 통과하는 공정가스의 온도를 조절하여 챔버(110)로 공급되는 공정가스의 온도를 유지시켜주거나 더 상승시켜주는 역할을 할 수 있다. 이에, 공정가스가 활성화된 상태를 유지하면서 챔버(110)로 공급되어 식각 효율이 향상될 수 있다.The second
제2 온도 조절유닛(172)은, 연결관(160)의 둘레를 감싸도록 설치되는 제2 몸체(172a), 및 유체가 이동하는 경로를 형성하고, 제2 몸체(172a)의 내부에 설치되는 제2 유로(172b)를 포함한다. The second
제2 몸체(172a)는 중공형의 파이프 형태로 형성될 수 있고, 연결관(160)의 연장방향을 따라 연장형성될 수 있다. 연결관(160)이 제2 몸체(172a)의 중심부를 관통하여 제2 몸체(172a)가 연결관(160)의 둘레를 감쌀 수 있다. 제2 몸체(172a)는 연결관의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 즉, 제2 몸체(172a)는 연결관(160)의 전체 영역을 감쌀 수도 있고, 연결관(160)보다 짧게 연장형성되어 연결관(160)의 일부 영역만 감쌀 수도 있다. The
예를 들어, 제2 몸체(172a)의 길이가 길어지면 제2 몸체(172a)가 연결관(160)을 감싸는 영역도 증가한다. 제2 몸체(172a)가 길이가 길어지면, 제2 몸체(172a) 내의 제2 유로(172b)가 연결관(160)을 감싸는 영역도 증가할 수 있다. 이에, 공정가스가 반응기(140)에서 챔버(110)까지 이동하는 동안 공정가스와 유체 사이에 열교환이 계속 이루어지기 때문에, 연결관(160) 전체 영역에서 공정가스의 온도를 조절할 수 있다.For example, if the length of the
반대로, 제2 몸체(172a)의 길이가 짧아지면 제2 몸체(172a)가 연결관(160)을 감싸는 영역도 감소한다. 제2 몸체(172a)의 길이가 짧아지면 제2 몸체(172a) 내의 제2 유로(172b)가 연결관(160)을 감싸는 영역도 감소할 수 있다. 유체는 이동하면서 열에너지를 계속 빼앗기기 때문에, 제2 유로(172b)의 길이가 길어지면 제2 유로(172b)로 처음 유입된 유체와 배출되는 유체 사이의 온도 차이가 커질 수 있다. 따라서, 연결관(160)의 전체 영역의 온도가 균일해지지 못할 수 있다. 이에, 제2 유로(172b)의 길이를 짧게 형성하여 원하는 영역의 공정가스 온도를 정밀하게 조절할 수 있다.On the contrary, if the length of the
또한, 제2 몸체(172a)는 연결관(160)과 일체형으로 제작될 수도 있고, 별도로 제작되어 용접 등의 방법으로 연결관(160)과 접합될 수도 있다. 제2 몸체(172a)가 연결관(160)과 별도로 제작되는 경우, 기존의 연결관(160)에도 제2 몸체(172a)를 설치하여 공정가스의 온도를 조절할 수 있다. 그러나 제2 몸체(172a)가 연결관(160)에 연결되는 방법 및 제2 몸체(172a)가 연결관(160)을 감싸는 영역도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.The
또한, 제2 몸체(172a)가 연결관(160)의 일부 영역을 감싸는 경우, 제2 몸체(172a)는 챔버(110)보다 반응기(140)에 근접하게 배치될 수 있다. 제2 몸체(172a)가 챔버(110)에 근접하게 배치되면 반응기(140)에서 배출된 공정가스의 온도가 낮아졌다가 제2 몸체(172a)를 통과하면서 다시 온도가 조절된다. 따라서, 제2 몸체(172a)가 반응기(140)에서 멀어질수록 공정가스의 온도가 쉽게 낮아져 제2 몸체(172a)를 통과하는 공정가스의 온도를 상승시키기가 어려워질 수 있다.The
이에, 반응기(140)에서 배출된 공정가스가 챔버(110)로 이동하면서 온도가 낮아지기 전에 반응기(140)에서 배출되는 공정가스의 온도를 곧바로 조절하여 공정가스의 온도를 유지시키거나 상승시킬 수 있다. 즉, 제2 몸체(172a)를 챔버(110)보다 반응기(140)에 근접하게 위치시켜 공정가스의 온도를 용이하게 조절할 수 있다.Accordingly, the temperature of the process gas discharged from the
또한, 제2 몸체(172a)는 연결관(160)의 일부 영역을 감싸는 경우, 제2 몸체(172a)의 길이는 연결관(160)의 길이 대비 0.25~0.75 배로 형성될 수 있다. 제2 몸체(172a)의 길이가 연결관(160)의 길이 대비 0.25배 미만인 경우, 유체와 공정가스 사이의 열교환이 이루어지는 영역이 너무 작아져 공정가스의 온도가 조절되지 못할 수 있다. The length of the
반대로, 제2 몸체(172a)의 길이가 연결관(160)의 길이 대비 0.75배 이상인 경우, 유체의 이동경로가 너무 길어져 제2 몸체(172a)로 처음 유입된 유체와 접촉하는 공정가스와 제2 몸체(172a)에서 배출되는 유체와 접촉하는 공정가스가 서로 다른 온도로 조절될 수 있다. 따라서, 유체가 공정가스의 온도를 효과적으로 조절할 수 있도록 제2 몸체(172a)의 길이가 연결관(160)의 길이 대비 0.25~0.75 배로 형성될 수 있다. 그러나 제2 몸체(172a)의 길이는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.In contrast, when the length of the
제2 유로(172b)는 열에너지를 가지는 유체가 이동하는 경로를 형성한다. 제2 유로(172b)는 제2 몸체(172a)의 내부에 설치된다. 예를 들어, 제2 유로(172b)는 공급배관(151)의 둘레를 감싸도록 나선형으로 형성될 수도 있고, 제2 몸체(172a)의 내부에서 유체가 채워지는 공간을 형성할 수도 있다. 이에, 제2 유로(172b)가 연결관의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다. 따라서, 제2 유로(172b)를 따라 이동하는 유체가 연결관(160)을 통과하는 공정가스에 열에너지를 공급하거나, 공정가스의 열에너지를 빼앗아 공정가스의 온도가 조절될 수 있다. The
이때, 제2 유로의 유체 유입단이 유체 배출단보다 챔버(110)에 근접하게 배치될 수 있다. 즉, 제2 유로(172b)의 유체가 유입되는 유입단은 제2 몸체(172a)의 공정가스가 진입하는 부분보다 공정가스가 통과하는 부분에 근접하게 위치할 수 있고, 제2 유로(172b)의 유체가 배출되는 배출단은 제2 몸체(172a)의 공정가스가 통과하는 부분보다 공정가스가 진입하는 부분에 근접하게 위치할 수 있다. 예를 들어, 유체는 제2 몸체(172a)의 하부를 통해 제2 유로(172b)로 공급되어 제2 몸체(172a)의 상부로 배출될 수 있다. 이에, 유체가 제2 유로(172b)를 따라 제2 몸체(172a)의 연장방향으로 이동하면서 연결관(160)의 내부 온도를 용이하게 조절할 수 있다.At this time, the fluid inflow end of the second flow path may be disposed closer to the
유체는 제2 유로(172b)를 따라 이동하면서 열에너지를 계속 빼앗긴다. 따라서, 유입단을 통해 제2 유로(172b)로 유입된 유체의 온도가 배출단을 통해 제2 유로(172b) 외부로 배출되는 유체의 온도보다 높을 수 있다. 제2 몸체(172a)를 통과하는 공정가스의 온도가 낮아지는 것을 억제하거나 방지하기 위해, 공정가스가 통과하는 영역의 제2 유로(172b)로 가장 높은 온도의 유체를 공급할 수 있다. 이에, 공정가스가 제2 몸체(172a)를 통과하는 동안 온도가 증가할 수 있고, 제2 몸체(172a)를 통과했을 때 온도가 최대로 상승할 수 있다. 챔버(110)로 공급되는 공정가스가 제2 온도 조절기(170)에 의해 높은 온도를 유지할 수 있다.The fluid moves along the
또한, 반응기(140) 내부의 소자들이 열에 의해 손상될 수 있기 때문에, 제2 유로(172b)의 온도가 낮은 유체가 배출되는 배출단을 반응기(140) 측에 근접시킬 수 있다. 따라서, 제2 유로(172b)의 유체가 반응기(140)에 열에너지를 공급하는 것을 최소화할 수 있고, 반응기(140) 내부의 온도가 제2 유로(172b)를 이동하는 유체에 의해 상승하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.In addition, since the elements in the
이때, 제1 온도 조절유닛(171)과 제2 온도 조절유닛(172)은 유체가 이동하는 경로를 형성하는 순환라인에 연결될 수 있다. 순환라인은 유체가 이동하는 경로를 형성하고, 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 순환라인 중 제1 온도 조절유닛(171)의 유체를 제2 온도 조절유닛(172)으로 전달해주는 제1 순환라인(174a)은 일단이 제1 몸체(171a)를 관통하여 제1 몸체(171a) 내부의 제1 유로(171b)와 연결되고, 타단이 제2 몸체(172a)의 공정가스가 통과하는 부분에 연결될 수 있다. 예를 들어, 공정가스는 제2 몸체(172a)의 하부로 통과될 수 있고, 제1 순환라인(174a)은 제2 몸체(172a)의 하부에 연결될 수 있다.At this time, the first
한 쌍의 순환라인 중 제2 온도 조절유닛(172)의 유체를 제1 온도 조절유닛(171)으로 전달해주는 제2 순환라인(174b)은 일단이 제2 몸체(172a)의 공정가스가 진입하는 부분(예를 들어, 제2 몸체(172a)의 상부)을 관통하여 제2 유로(172b)와 연결되고, 타단이 제1 몸체(171a)를 관통하여 제1 유로(171b)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 유로(171b)와 제2 유로(172b)가 한 쌍의 순환라인을 통해 서로 연결될 수 있고, 유체가 제1 유로(171b)에서 제2 유로(172b) 측으로 또는 제2 유로(172b)에서 제1 유로(171b) 측으로 순환할 수 있다. 이에, 제1 유로(171b) 및 제2 유로(172b) 중 어느 하나로 유체를 공급하면 제1 유로(171b)와 제2 유로(172b) 모두에 유체가 공급될 수 있다. 그러나 순환라인의 구조와 연결되는 부분은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.The
유체 공급유닛(173)은 제1 온도 조절유닛(171), 및 제2 온도 조절유닛(172) 중 적어도 어느 하나와 연결되어 열에너지를 가지는 유체를 공급할 수 있다. 유체 공급유닛(173)은, 유체가 저장되는 유체 저장탱크(미도시), 및 유체가 이동하는 경로를 형성하며 일단이 유체 저장탱크에 연결되고 타단이 제1 유로(171b) 및 제2 유로(172b) 중 어느 하나와 연결되는 유체 공급배관(151)을 포함할 수 있다. 이때, 유체는 액체 또는 기체일 수 있고, 열에너지를 공정가스에 제공하거나 공정가스의 열을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 유체는 냉각수(coolant)일 수 있다.The
유체 저장탱크는 내부에 유체가 저장되는 공간을 형성한다. 유체 저장탱크는 유체를 가열하여 유체의 온도를 상승시키거나 유체를 냉각하여 유체의 온도를 낮출 수 있다. 이에, 유체 저장탱크는 제1 온도 조절유닛(171) 및 제2 온도 조절유닛(172)으로 공급되는 유체의 온도를 조절할 수 있다.The fluid storage tank forms a space in which the fluid is stored. The fluid storage tank may heat the fluid to raise the temperature of the fluid or cool the fluid to lower the temperature of the fluid. Accordingly, the fluid storage tank can control the temperature of the fluid supplied to the first
유체 공급배관(151)은 유체 저장탱크 내부의 유체를 제1 온도 조절유닛(171) 및 제2 온도 조절유닛(172)으로 전달해주는 역할을 한다. 예를 들어, 유체 공급배관(151)은 제1 유로(171b)와 연결될 수 있다. 따라서, 제1 유로(171b)로 공급된 유체가 제1 순환라인(174a)을 통해 제2 유로(172b)로 공급될 수 있다. 또한, 제2 유로(172b)를 통과한 유체는 제2 순환라인(174b)을 통해 제1 유로(171b)로 공급된 후 배출될 수 있다. 이에, 유체 공급유닛(173)에서 공급하는 유체가 제1 유로(171b) 및 제2 유로(172b)를 통과하면서 공정가스의 온도를 조절할 수 있다.The
한편, 도 3의 (a)를 참조하면, 제2 온도 조절유닛(172)은 연결관(160)을 감싸는 단열재(172c)를 더 포함할 수도 있다. 단열재(172c)는 연결관(160)의 제2 몸체(172a)가 감싸지 않은 영역의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 단열재(172c)는 중공형의 파이프 형태로 형성될 수 있고, 연결관(160)은 단열재(172c)의 중심부를 관통할 수 있다. 이에, 단열재(172c)가 연결관(160)의 둘레를 감싸 반응기(140)를 통과한 공정가스 또는 제2 온도 조절유닛(172)을 통과한 공정가스의 온도가 저하되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 공정가스가 조절된 온도를 유지한 상태에서 챔버(110)로 공급될 수 있다. 그러나 단열재(172c)가 연결관(160)을 감싸는 영역은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.3 (a), the second
또는, 도 3의 (b)와 같이, 온도 조절기(170)는, 제1 몸체(171a)를 감싸는 제1 보조 단열재(172e)와 제2 몸체(172a)를 감싸는 제2 보조 단열재(172d)를 더 포함할 수도 있다. 제1 보조 단열재(172e)와 제2 보조 단열재(172d)는 제1 유로(171b) 또는 제2 유로(172b)를 따라 이동하는 유체와 외기 사이에 열교환이 이루어지는 것을 억제하거나 방지하는 역할을 한다. 3B, the
제1 보조 단열재(172e)는 제1 몸체(171a)의 둘레를 감싸도록 부착되어 제1 유로(171b)의 유체가 외부로 열에너지를 빼앗기는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 제1 몸체(171a) 내부의 제1 유로(171b)를 이동하는 유체와 공급배관(151)을 이동하는 공정가스 사이에서만 열교환이 이루어져 유체가 공정가스의 온도를 용이하게 조절할 수 있다.The first
제2 보조 단열재(172d)는 제2 몸체(172a)의 둘레를 감싸도록 부착되어 제2 유로(172b)의 유체가 외부로 열에너지를 빼앗기는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 제2 몸체(172a) 내부의 제2 유로(172b)를 이동하는 유체와 연결관(160)을 이동하는 공정가스 사이에서만 열교환이 이루어져 유체가 공정가스의 온도를 용이하게 조절할 수 있다. 그러나 제1 보조 단열재가 제1 몸체(171a)를 감싸는 영역이나 제2 보조 단열재(172d)가 제2 몸체(172a)를 감싸는 영역은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 또한, 단열재(172c), 제1 보조 단열재(172e), 및 제2 보조 단열재(172d)는 다양하게 조합될 수 있다.The second
또는, 도 4와 같이 유체 공급유닛(173)이, 제1 온도 조절유닛(171)과 연결되는 제1 공급라인(177a), 및 제2 온도 조절유닛(172)과 연결되는 제2 공급라인(178a)을 포함할 수도 있다. 제1 공급라인(177a)과 제2 공급라인(178a)이 공급되는 유체는 동일한 온도의 유체일 수도 있고, 서로 다른 온도의 유체일 수도 있다. 즉, 제1 온도 조절유닛(171)으로 공급되는 유체의 온도와 제2 온도 조절유닛(172)으로 공급되는 유체의 온도는 독립적 또는 개별적으로 조절될 수 있다. 4, the
제1 온도 조절유닛(171)은, 제1 공급라인(177a)과, 제1 유체 저장탱크(173a)를 포함하고, 제2 온도 조절유닛(172)은, 제2 공급라인(178a)과, 제2 유체 저장탱크(173b)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 유체 저장탱크(173a)와 제2 유체 저장탱크(173b)는 서로 다른 온도로 유체를 저장할 수 있고, 제1 공급라인(177a)과 제2 공급라인(178a)을 통해 공급되는 유체의 온도가 서로 달라지게 조절할 수 있다. The first
이에, 제1 공급라인(177a)으로 제1 유로(171b)로 공급된 유체는 제1 유로(171b)를 따라 이동한 후 제1 배출관(177b)을 통해 제1 유로(171b) 외부로 배출되고, 제2 공급라인(178a)으로 제2 유로(172b)로 공급된 유체는 제2 유로(172b)를 따라 이동한 후 제2 배출관(178b)을 통해 제2 유로(172b) 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제1 온도 조절유닛(171)과 제2 온도 조절유닛(172)은 개별적으로 유체가 이동하는 경로를 가지고, 서로 연결되지 않을 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 유체 공급유닛(173)의 구조는 다양할 수 있다.The fluid supplied to the
온도 측정유닛(미도시)은 공정가스의 온도를 측정하는 역할을 한다. 온도 측정유닛은 반응기(140) 또는 연결관(160)에 설치되어 공정가스의 온도를 측정할 수 있다. 따라서, 온도 측정유닛은 제1 온도 조절유닛(171) 또는 제2 온도 조절유닛(172)에 의해 조절되는 공정가스의 온도를 모니터링할 수 있다. 그러나 온도 측정유닛이 구비되는 개수 및 온도를 측정하는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.A temperature measurement unit (not shown) serves to measure the temperature of the process gas. The temperature measurement unit may be installed in the
제어유닛(176)은 온도 측정유닛과 연결되어 유체 공급유닛(173)의 작동을 제어하는 역할을 한다. 즉, 제어유닛(176)은 반응기(140) 내부의 온도 또는 연결관(160) 내부의 온도에 따라 제1 유로(171b) 또는 제2 유로(172b)로 공급되는 유체의 온도를 조절할 수 있다. 제어유닛(176)은 송수신부, 및 비교부, 및 제어부를 포함할 수 있다.The
송수신부는 온도 측정유닛과 연결되어 반응기(140) 또는 연결관(160) 내부의 온도 정보를 수신하고, 이를 비교부로 송신하는 역할을 한다. The transceiver unit is connected to the temperature measuring unit to receive temperature information in the
비교부는 송수신부에서 전달받은 측정 온도값과 미리 설정된 설정 온도값을 비교하는 역할을 한다. 예를 들어, 설정 온도값은 30~70℃의 온도값들 중 하나가 선택될 수 있다. 반응기(140) 내부의 온도가 70℃를 초과하면 반응기(140) 내부의 소자들이 열 데미지를 받아 손상될 수 있다. 공정가스의 온도가 30℃ 미만이면 공정가스가 온도가 낮아 활성화되기가 어려워질 수 있다. 따라서, 공정가스의 해리 속도를 향상시키면서 반응기(140) 내부의 소자가 손상되지 않는 온도로 공정가스의 온도를 조절할 수 있다.The comparator compares the measured temperature value received from the transmitter / receiver with a preset temperature value. For example, one of the temperature values of 30 to 70 占 폚 may be selected as the set temperature value. If the temperature inside the
측정 온도값이 설정 온도값보다 작으면, 유체의 온도가 낮다고 판단할 수 있고, 측정 온도값이 설정 온도값보다 크면, 유체의 온도가 너무 높다고 판단할 수 있다. 그러나 측정 온도값과 비교하는 수치는 이에 한정되지 않고 범위로 설정될 수도 있다.If the measured temperature value is smaller than the set temperature value, it can be determined that the fluid temperature is low. If the measured temperature value is larger than the set temperature value, it can be determined that the fluid temperature is too high. However, the numerical value to be compared with the measured temperature value is not limited to this and may be set in a range.
제어부는 비교부에서 비교한 결과에 따라 유체 공급유닛(173)의 작동을 제어하는 역할을 한다. 예를 들어, 측정 온도값이 설정 온도값보다 작으면 제어부는 유체 공급유닛(173)이 공급하는 유체를 온도를 상승시키고, 측정 온도값이 설정 온도값보다 크면 제어부는 유체 공급유닛(173)이 공급하는 유체의 온도를 낮출 수 있다. 이에, 공정가스의 온도가 설정 온도값과 동일하거나 유사하게 유지될 수 있다.The control unit controls the operation of the
이처럼 공정가스가 이동하는 경로에 온도 조절기(170)를 설치하여 복수의 위치에서 챔버(110) 내부로 공급되는 공정가스의 온도를 조절할 수 있다. 이에, 반응기(140)로 유입되는 공정가스의 온도를 조절하여 공정가스의 해리 속도를 향상시켜 수 있고, 반응기(140)에서 챔버(110)로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하여 공정가스의 활성화 상태를 유지시켜줄 수 있다. 따라서, 챔버(110) 내부로 공급된 공정가스의 식각 속도가 향상되어 플라즈마 처리공정의 효율이 향상될 수 있다.In this way, the
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a plasma processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마 처리공정을 수행하는 방법으로서, 챔버 외측의 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정(S100), 반응기 내부에서 플라즈마로 공정가스를 활성화하는 과정(S200), 반응기에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정(S300), 및 공정가스를 챔버 내부로 공급하는 과정(S400)을 포함한다. 이때, 플라즈마 처리공정은, 챔버(110) 내부를 세정하는 공정, 박막 증착 공정, 에싱 공정, 및 에칭 공정 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a plasma processing method according to an embodiment of the present invention is a method of performing a plasma processing process, including the steps of adjusting a temperature of a process gas supplied to a reactor outside a chamber (S100) A process of activating the process gas (S200), a process of controlling the temperature of the process gas discharged from the reactor (S300), and a process of supplying the process gas into the chamber (S400). At this time, the plasma treatment process may include at least one of a process of cleaning the interior of the
공정가스 공급기(150)가 반응기(140)로 공정가스를 공급한다. 공정가스는 플라즈마에 의해 반응기(140) 내부에서 활성화되고, 챔버(110) 내부로 분사된다. 이때, 공정가스 공급기(150)에서 반응기(140)로 이동하는 공정가스, 및 반응기(140)에서 챔버(110)로 이동하는 공정가스의 온도를 조절할 수 있다.A
먼저, 공정가스 공급기(150)에서 반응기(140)로 공급되는 공정가스의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 조절유닛(171)을 통해 공정가스가 이동하는 경로 주변으로 열에너지를 가지는 유체를 공급하여, 유체와 공정가스에 열교환이 이루어질 수 있다. 따라서, 유체의 온도를 조절하여 공정가스의 온도를 조절할 수 있다.First, the temperature of the process gas supplied from the
예를 들어, 공정가스 공급기(150)에서 공급하는 공정가스의 온도는 약 20℃일 수 있다. 즉, 반응기(140)가 열 데미지를 받지 않도록 공정가스 공급기(173)는 낮은 온도의 공정가스를 반응기(140)로 공급할 수 있다. 그러나 공정가스의 온도가 너무 낮으면 반응기(140) 내에서 활성화가 원활하게 이루어지지 못할 수 있다. 따라서, 공정가스의 온도를 30~70℃로 조절할 수 있다. 공급되는 유체의 온도를 30~70℃로 조절하면, 유체와 공정가스 사이에 열교환이 이루어지면서 공정가스의 온도가 유체의 온도와 동일하거나 유사해질 수 있다. 이에, 공정가스의 온도가 상승하여 해리 속도가 향상될 수 있다.For example, the temperature of the process gas supplied by the
즉, 공정가스의 온도가 30℃ 이상일 때 해리 속도가 향상되고, 공정가스의 온도가 70℃를 초과하면 반응기(140) 내부의 소자들이 손상될 수 있다. 따라서, 공정가스의 온도를 30~70℃로 조절할 수 있다. 이에, 공정가스의 해리 속도는 향상시키면서 반응기(140) 내부의 소자들이 손상되는 것은 방지할 수 있다.That is, the dissociation rate is improved when the temperature of the process gas is 30 ° C or higher, and the devices inside the
그 다음, 반응기(140)에서 활성화된 공정가스의 온도를 2차로 조절할 수 있다. 예를 들어, 제2 온도 조절유닛(172)을 통해 반응기(140)와 챔버(110) 사이에 위치한 연결관(160) 주변으로 열에너지를 가지는 유체를 공급하여 연결관(160) 내부를 이동하는 공정가스 온도를 조절할 수 있다. The temperature of the process gas activated in the
제2 온도 조절유닛(172)도 제1 온도 조절유닛(171)과 동일하게 공정가스의 온도를 30~70℃의 온도로 조절할 수 있다. 따라서, 제1 온도 조절유닛(171)에서 조절된 공정가스의 온도가 제2 온도 조절유닛(172)에 의해 유지될 수 있다. 이에, 공정가스가 활성화된 상태를 유지하면서 챔버(110)로 공급될 수 있다.The second
이때, 온도 측정유닛이 반응기(140) 또는 연결관(160) 내부를 이동하는 공정가스의 온도를 측정하고, 제어유닛(176)이 측정된 공정유닛의 온도를 모니터링하면서 제1 온도 조절유닛(171) 및 제2 온도 조절유닛(172)으로 공급되는 유체의 온도를 30~70℃의 온도로 조절할 수 있다.At this time, the temperature measurement unit measures the temperature of the process gas moving inside the
한편, 반응기(140)로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정과 반응기(140)에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정은, 서로 다른 온도로 공정가스의 온도를 조절할 수도 있다. 즉, 제1 온도 조절유닛(171)과 제2 온도 조절유닛(172)은 서로 다른 온도로 공정가스의 온도를 조절할 수 있다.Meanwhile, the temperature of the process gas supplied to the
예를 들어, 제1 온도 조절유닛(171)으로 공급되는 유체의 온도가 제2 온도 조절유닛(172)으로 공급되는 유체의 온도보다 높을 수 있다. 즉, 제1 온도 조절유닛(171)에서 온도가 조절된 공정가스의 온도를 제2 온도 조절유닛(172)이 유지시켜주는 역할을 할 수 있다. 이에, 반응기(140)에서 배출되어 챔버(110)로 이동하는 동안 공정가스의 온도가 감소하는 것을 제2 온도 조절유닛(172)이 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 공정가스가 챔버(110)에 공급될 때까지 일정한 온도를 유지하여 공정가스의 식각속도가 향상될 수 있다.For example, the temperature of the fluid supplied to the first
또는, 제2 온도 조절유닛(172)으로 공급되는 유체의 온도가 제1 온도 조절유닛(171)으로 공급되는 유체의 온도보다 높을 수 있다. 즉, 제1 온도 조절유닛(171)을 통과한 공정가스는 반응기(140)로 유입되기 때문에, 반응기(140) 내부의 소자들을 고려하여 상승시킬 수 있는 온도에 한계가 있다. 하지만, 제2 온도 조절유닛(172)을 통과하는 공정가스는 챔버(110)로 공급된다. 따라서, 제1 온도 조절유닛(171)보다 더 높은 온도로 공정가스의 온도를 상승시켜 챔버(110)로 공급할 수 있다. 그러나 공정가스의 온도를 조절하는 방법은 이에 한정되지 않고, 열선 등 다양한 열교환기를 사용할 수 있다.Alternatively, the temperature of the fluid supplied to the second
한편, 공정가스의 온도에 따른 식각 속도의 관계를 확인하기 위해 비교예에 따른 공정가스와 실시예에 따른 공정가스의 식각률(Etch Rate)을 비교하였다. 비교예는 20℃의 공정가스의 온도를 조절하지 않고 식각률을 3차례 측정한 것이다. 실시예 1은 40℃로 공정가스의 온도를 조절하고 식각률을 3차례 측정한 것이고, 실시예 2는 60℃로 공정가스의 온도를 조절하고 식각률을 3차례 측정한 것이다.On the other hand, the etch rate of the process gas according to the comparative example and the process gas according to the embodiment was compared to confirm the relationship of the etch rate with the temperature of the process gas. In the comparative example, the etch rate was measured three times without adjusting the temperature of the process gas at 20 캜. In Example 1, the temperature of the process gas was adjusted to 40 ° C. and the etching rate was measured three times. In Example 2, the temperature of the process gas was adjusted to 60 ° C. and the etching rate was measured three times.
표 1 및 도 6을 참조하면, 실시예 1의 평균 식각속도가 비교예보다 약 20% 상승했다. 실시예 2의 평균 식각속도는 비교예보다 약 30% 상승했다. 즉, 공정가스의 온도와 식각 속도는 비례 관계인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 공정가스의 온도를 상승시키면 식각 효율이 향상되어, 플라즈마 공정을 신속하게 수행할 수 있다.Referring to Table 1 and FIG. 6, the average etching rate of Example 1 was increased by about 20% over the comparative example. The average etching rate in Example 2 was about 30% higher than that in the comparative example. That is, the temperature of the process gas and the etching rate are proportional to each other. Therefore, if the temperature of the process gas is raised, the etching efficiency is improved, and the plasma process can be performed quickly.
이처럼 공정가스가 이동하는 경로에 온도 조절기(170)를 설치하여 복수의 위치에서 챔버(110) 내부로 공급되는 공정가스의 온도를 조절할 수 있다. 이에, 반응기(140)로 유입되는 공정가스의 온도를 조절하여 공정가스의 해리 속도를 향상시켜 수 있고, 반응기(140)에서 챔버(110)로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하여 공정가스의 활성화 상태를 유지시켜줄 수 있다. 따라서, 챔버(110) 내부로 공급된 공정가스의 식각 속도가 향상되어 플라즈마 처리공정의 효율이 향상될 수 있다.In this way, the
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail with reference to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be defined by the appended claims, as well as the appended claims.
100: 기판 처리 장치 110: 챔버
140: 반응기 150: 공정가스 공급기
160: 연결관 170: 온도 조절기
171: 제1 온도 조절유닛 172: 제2 온도 조절유닛
173: 유체 공급유닛 176: 제어유닛100: substrate processing apparatus 110: chamber
140: Reactor 150: Process gas feeder
160: connector 170: thermostat
171: first temperature control unit 172: second temperature control unit
173: fluid supply unit 176: control unit
Claims (14)
내부에 공정가스가 이동하는 경로를 형성하고, 상기 챔버의 외측에 위치하여 유입되는 공정가스를 활성화하는 반응기;
공정가스가 이동하는 경로를 형성하며, 일단이 상기 반응기에 연결되고 타단이 상기 챔버에 연결되는 연결관; 및
공정가스가 이동하는 경로에 설치되고, 복수의 위치에서 공정가스의 온도를 조절하는 온도 조절기를; 포함하며,
상기 온도 조절기는,
상기 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하도록, 상기 반응기에 설치되는 제1 온도 조절유닛, 및
상기 반응기에서 배출되어 상기 챔버로 공급되는 공정가스의 온도를 유지하거나 상승시키도록, 상기 연결관에 설치되고, 유체 유입단이 유체 배출단보다 상기 챔버에 근접하게 배치되는 제2 온도 조절유닛을 포함하는 기판 처리 장치.A chamber defining a space in which a substrate is processed;
A reactor for forming a path through which a process gas moves in the inside of the chamber and activating a process gas introduced into the chamber;
A connecting pipe forming a path through which the process gas moves, one end connected to the reactor and the other end connected to the chamber; And
A temperature regulator provided in a path through which the process gas moves and regulating a temperature of the process gas at a plurality of positions; ≪ / RTI &
The temperature controller includes:
A first temperature control unit installed in the reactor for controlling the temperature of the process gas supplied to the reactor,
And a second temperature control unit installed in the connection pipe to maintain or raise the temperature of the process gas discharged from the reactor and supplied to the chamber, the fluid inlet end being disposed closer to the chamber than the fluid outlet end .
상기 제1 온도 조절유닛은,
상기 반응기로 유입되는 공정가스의 온도를 조절하도록 상기 반응기의 일측에 설치되는 제1 몸체; 및
유체가 이동하는 경로를 형성하고, 상기 제1 몸체의 내부에 설치되는 제1 유로를; 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first temperature adjustment unit comprises:
A first body installed at one side of the reactor to regulate a temperature of a process gas flowing into the reactor; And
A first flow path formed inside the first body to form a path through which the fluid moves; And the substrate processing apparatus.
상기 제2 온도 조절유닛은,
상기 연결관의 둘레를 감싸도록 설치되는 제2 몸체; 및
유체가 이동하는 경로를 형성하고, 상기 제2 몸체의 내부에 설치되는 제2 유로를; 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the second temperature adjustment unit comprises:
A second body installed to surround the periphery of the connection pipe; And
A second flow path formed in the second body to form a path through which the fluid moves; And the substrate processing apparatus.
상기 제2 몸체는 상기 연결관의 적어도 일부 영역을 감싸고,
상기 제2 몸체는 상기 챔버보다 상기 반응기에 근접하게 배치되는 기판 처리 장치.The method of claim 4,
The second body surrounds at least a portion of the connection tube,
Wherein the second body is disposed closer to the reactor than the chamber.
상기 제2 온도 조절유닛은,
상기 연결관을 감싸는 단열재를 더 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 4,
Wherein the second temperature adjustment unit comprises:
And a heat insulating member surrounding the connector.
상기 제2 유로의 유체 유입단은 상기 제2 유로의 유체 배출단보다 상기 챔버에 근접하게 배치하는 기판 처리 장치.The method of claim 4,
And the fluid inlet end of the second flow path is disposed closer to the chamber than the fluid discharge end of the second flow path.
상기 제2 유로는, 상기 제2 몸체의 내부에서 상기 연결관을 감싸도록 나선형으로 형성되거나, 상기 제2 몸체 내부에 유체가 채워지는 공간을 형성하는 기판 처리 장치.The method of claim 4,
Wherein the second flow path is spirally formed to enclose the connection tube inside the second body or forms a space filled with fluid in the second body.
상기 온도 조절기는, 유체가 이동하는 경로를 형성하며 일단이 상기 제1 온도 조절유닛에 연결되고 타단이 상기 제2 온도 조절유닛에 연결되는 순환라인을 더 포함하고,
상기 제1 온도 조절유닛 및 상기 제2 온도 조절유닛 중 적어도 어느 하나와 연결되어 열에너지를 가지는 유체를 공급하는 유체 공급유닛을 더 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the temperature regulator further comprises a circulation line forming a path through which the fluid moves, one end of which is connected to the first temperature regulating unit and the other end of which is connected to the second temperature regulating unit,
And a fluid supply unit connected to at least one of the first temperature control unit and the second temperature control unit to supply a fluid having thermal energy.
온도 조절기에 열에너지를 가지는 유체를 공급하는 유체 공급유닛을 더 포함하고,
상기 유체 공급유닛은, 상기 제1 온도 조절유닛과 연결되는 제1 공급라인, 및 상기 제2 온도 조절유닛과 연결되는 제2 공급라인을 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a fluid supply unit for supplying a fluid having heat energy to the temperature regulator,
Wherein the fluid supply unit includes a first supply line connected to the first temperature regulation unit and a second supply line connected to the second temperature regulation unit.
챔버 외측의 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정;
상기 반응기 내부에서 플라즈마로 공정가스를 활성화하는 과정;
상기 반응기에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정; 및
상기 공정가스를 챔버 내부로 공급하는 과정을; 포함하고,
상기 반응기에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정은,
상기 반응기와 상기 챔버를 연결하는 연결관에 설치되는 온도 조절유닛에 대해, 상기 챔버에 근접한 부분으로 유체를 공급하고 상기 반응기에 근접한 부분으로 상기 유체를 배출시켜, 상기 연결관 내부를 이동하는 공정가스의 온도를 유지시키거나 상승시키는 과정을 포함하는 플라즈마 처리 방법.1. A method of performing a plasma treatment process,
Controlling the temperature of the process gas supplied to the reactor outside the chamber;
Activating the process gas with plasma in the reactor;
Controlling the temperature of the process gas discharged from the reactor; And
Supplying the process gas into the chamber; Including,
The process of controlling the temperature of the process gas discharged from the reactor includes:
And a temperature control unit installed in a connection pipe connecting the reactor and the chamber to supply a fluid to a portion close to the chamber and discharge the fluid to a portion close to the reactor, The temperature of the plasma is maintained or raised.
상기 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정은,
상기 공정가스의 온도를 30~70℃로 조절하는 과정을 포함하는 플라즈마 처리 방법.The method of claim 11,
The process of controlling the temperature of the process gas supplied to the reactor includes:
And adjusting the temperature of the process gas to 30 to 70 ° C.
상기 반응기로 공급되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정과 상기 반응기에서 배출되는 공정가스의 온도를 조절하는 과정은, 서로 다른 온도로 공정가스의 온도를 조절하는 플라즈마 처리 방법.The method of claim 11,
Wherein the temperature of the process gas supplied to the reactor is controlled and the temperature of the process gas discharged from the reactor is controlled by controlling the temperature of the process gas at different temperatures.
상기 플라즈마 처리공정은, 상기 챔버 내부를 세정하는 공정, 박막 증착 공정, 에싱 공정, 및 에칭 공정 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 처리 방법.The method according to any one of claims 11 to 13,
Wherein the plasma processing step includes at least one of a step of cleaning the inside of the chamber, a thin film deposition step, an ashing step, and an etching step.
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