KR102630346B1 - Plasma reactor for multi-controlling temperature - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응 본체와 마그네틱 코어의 온도를 개별적으로 제어할 수 있는 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 내부에 플라즈마 발생 공간이 형성되는 반응 본체; 상기 반응 본체에 결합되고, 일차 권선을 이용하여 상기 반응 본체에 플라즈마 발생을 위한 유도기전력을 형성하는 마그네틱 코어; 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 온도를 조절하는 온도 조절 장치; 및 플라즈마 중단시 상기 반응 본체 또는 상기 마크네틱 코어의 과냉을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 히팅 제어 신호를 인가할 수 있고, 플라즈마 점화시 상기 반응 본체 또는 상기 마크네틱 코어의 과열을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 냉각 제어 신호를 인가할 수 있는 제어부;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a multi-temperature controlled plasma reactor capable of individually controlling the temperatures of the reaction body and the magnetic core, comprising: a reaction body in which a plasma generation space is formed; A magnetic core coupled to the reaction body and forming an induced electromotive force for generating plasma in the reaction body using a primary winding; a temperature control device that controls the temperature of the reaction body or the magnetic core; And a heating control signal can be applied to the temperature control device to prevent overcooling of the reaction body or the magnetic core when the plasma is stopped, and to prevent overheating of the reaction body or the magnetic core when the plasma is ignited. It may include a control unit capable of applying a cooling control signal to the temperature control device.
Description
본 발명은 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응 본체와 마그네틱 코어의 온도를 개별적으로 제어할 수 있는 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-temperature controlled plasma reactor, and more specifically, to a multi-temperature controlled plasma reactor capable of individually controlling the temperatures of the reaction body and the magnetic core.
플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다.Plasma is a highly ionized gas containing equal numbers of positive ions and electrons. Plasma discharge is used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, and molecules.
활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각(etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용될 수 있다.Activated gases are widely used in various fields and can be used in a variety of representative semiconductor manufacturing processes, such as etching, deposition, cleaning, and ashing.
이러한, 플라즈마는 직류(DC)방전, 고주파(RF)방전, 및 극초단파방전을 포함하는 다양한 방법으로 생성될 수 있다. 직류 방전은 가스 내의 두 전극 사이에 전위를 인가하여 발생되며, 고주파 방전은 전력 공급원으로부터의 에너지를 플라즈마에 용량적으로(capacitively) 또는 유도적으로 결합시킴으로써 발생될 수 있다.Such plasma can be generated by various methods including direct current (DC) discharge, radio frequency (RF) discharge, and microwave discharge. Direct current discharge is generated by applying a potential between two electrodes in a gas, and high frequency discharge can be generated by capacitively or inductively coupling energy from a power source to the plasma.
유도 결합 플라즈마 소스는 프로세스 챔버의 외부에서 발생된 플라즈마를 프로세스 챔버로 주입하는 원격 플라즈마(또는 다운스트림) 구조, 마그네틱 코어가 결합된 외부 방전 브리지를 구비한 구조, 프로세스 챔버의 상부에 플라즈마 방전 챔버가 결합된 구조 등의 여러 형태가 사용되고 있다.The inductively coupled plasma source has a remote plasma (or downstream) structure that injects plasma generated outside the process chamber into the process chamber, a structure with an external discharge bridge coupled with a magnetic core, and a plasma discharge chamber at the top of the process chamber. Various forms, such as combined structures, are being used.
대한민국 특허공개 제10-2016-0129304호에 기재된 바와 같이, 종래의 플라즈마 반응기는, 유도기전력이 발생되는 마그네틱 코어에 냉각키트를 구비하여 마그네틱 코어의 과열을 방지하고 전력 손실을 줄일 수 있는 기술이 개발된 바 있다. As described in Korean Patent Publication No. 10-2016-0129304, a technology has been developed in a conventional plasma reactor to prevent overheating of the magnetic core and reduce power loss by equipping the magnetic core where induced electromotive force is generated with a cooling kit. It has been done.
그러나, 이러한 종래의 플라즈마 반응기는, 마그네틱 코어와 반응 본체의 온도를 각각 개별적으로 제어할 수 없어서 플라즈마 반응 중단시 반응 본체의 급격한 냉각으로 인하여 내부에서 파티클이 발생되거나 플라즈마 점화시 반응 본체의 온도 저하에 따른 점화 실패 현상이나 플라즈마 유지 실패 현상이 발생되는 등 많은 문제점들이 있었다.However, in such a conventional plasma reactor, the temperatures of the magnetic core and the reaction body cannot be controlled individually, so when the plasma reaction is stopped, particles are generated inside due to rapid cooling of the reaction body, or the temperature of the reaction body decreases when plasma ignition occurs. There were many problems, such as ignition failure or plasma maintenance failure.
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 최적의 온도 상태에서 플라즈마 반응을 유도할 수 있고, 플라즈마 점화를 용이하게 하며, 플라즈마 유지를 안정적으로 하여 제품의 성능을 크게 향상시킬 수 있게 하는 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기를 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The idea of the present invention is to solve these problems, and it is possible to induce a plasma reaction at an optimal temperature, facilitate plasma ignition, and stably maintain plasma to greatly improve product performance. To provide a multi-temperature controlled plasma reactor. However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기는, 내부에 플라즈마 발생 공간이 형성되는 반응 본체; 상기 반응 본체에 결합되고, 일차 권선을 이용하여 상기 반응 본체에 플라즈마 발생을 위한 유도기전력을 형성하는 마그네틱 코어; 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 온도를 조절하는 온도 조절 장치; 및 플라즈마 중단시 상기 반응 본체 또는 상기 마크네틱 코어의 과냉을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 히팅 제어 신호를 인가할 수 있고, 플라즈마 점화시 상기 반응 본체 또는 상기 마크네틱 코어의 과열을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 냉각 제어 신호를 인가할 수 있는 제어부;를 포함할 수 있다.A multi-temperature controlled plasma reactor according to the spirit of the present invention for solving the above problems includes a reaction body in which a plasma generation space is formed; A magnetic core coupled to the reaction body and forming an induced electromotive force for generating plasma in the reaction body using a primary winding; a temperature control device that controls the temperature of the reaction body or the magnetic core; And a heating control signal can be applied to the temperature control device to prevent overcooling of the reaction body or the magnetic core when the plasma is stopped, and to prevent overheating of the reaction body or the magnetic core when the plasma is ignited. It may include a control unit capable of applying a cooling control signal to the temperature control device.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 온도 조절 장치는, 제 1 열교환 장치를 이용하여 상기 반응 본체의 온도를 조절할 수 있는 제 1 온도 조절 장치; 및 제 2 열교환 장치를 이용하여 상기 마그네틱 코어의 온도를 조절할 수 있는 제 2 온도 조절 장치;를 포함할 수 있다.Additionally, according to the present invention, the temperature control device includes: a first temperature control device capable of controlling the temperature of the reaction body using a first heat exchange device; and a second temperature control device capable of controlling the temperature of the magnetic core using a second heat exchange device.
또한, 본 발명에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기는, 상기 반응 본체의 온도를 측정할 수 있는 제 1 온도 센서; 상기 마그네틱 코어의 온도를 측정할 수 있는 제 2 온도 센서; 및 상기 제 1 온도 센서로부터 제 1 온도 신호를 인가받아 상기 제 1 온도 조절 장치에 제 1 온도 제어 신호를 인가할 수 있고, 상기 제 2 온도 센서로부터 제 2 온도 신호를 인가받아 상기 제 2 온도 조절 장치에 제 2 온도 제어 신호를 인가할 수 있는 제어부;를 더 포함할 수 있다.In addition, the multi-temperature controlled plasma reactor according to the present invention includes a first temperature sensor capable of measuring the temperature of the reaction body; a second temperature sensor capable of measuring the temperature of the magnetic core; And a first temperature control signal may be applied to the first temperature control device by receiving a first temperature signal from the first temperature sensor, and a second temperature signal may be received from the second temperature sensor to control the second temperature. It may further include a control unit capable of applying a second temperature control signal to the device.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 열교환 장치 및 상기 제 2 열교환 장치는, 열매체를 수용할 수 있는 열교환 자켓이고, 상기 제 1 온도 조절 장치 및 상기 제 2 온도 조절 장치는, 상기 열교환 자켓에 상기 열매체를 공급하는 열매체 공급 라인; 상기 열교환 자켓으로부터 상기 열매체를 회수하는 열매체 회수 라인; 및 상기 열매체 공급 라인 또는 상기 열매체 회수 라인에 설치되는 밸브;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the first heat exchange device and the second heat exchange device are heat exchange jackets capable of accommodating a heat medium, and the first temperature control device and the second temperature control device include the heat exchange jacket. A heat medium supply line that supplies heat medium; a heat medium recovery line that recovers the heat medium from the heat exchange jacket; and a valve installed in the heat medium supply line or the heat medium recovery line.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 반응 본체의 온도를 제 1 기준치로 유지시키는 제 1 온도 유지 제어부; 및 상기 마그네틱 코어의 온도를 제 2 기준치로 유지시키는 제 2 온도 유지 제어부;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the control unit includes a first temperature maintenance control unit that maintains the temperature of the reaction body at a first reference value; and a second temperature maintenance control unit that maintains the temperature of the magnetic core at a second reference value.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 반응 본체의 온도와 상기 마그네틱 코어의 온도를 동기시키는 동기 제어부; 플라즈마 반응 중단시, 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 냉각으로 인한 파티클 발생 현상을 방지할 수 있도록 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 온도를 파티클 발생 온도 이상으로 유지시키는 파티클 방지 온도 제어부; 및 플라즈마 점화시, 플라즈마 점화를 용이하게 할 수 있도록 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 온도를 점화 최적 온도로 유지시키는 점화 온도 제어부;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the control unit includes a synchronization control unit that synchronizes the temperature of the reaction body and the temperature of the magnetic core; When the plasma reaction is stopped, a particle prevention temperature control unit that maintains the temperature of the reaction body or the magnetic core above the particle generation temperature to prevent particle generation due to cooling of the reaction body or the magnetic core; and an ignition temperature control unit that maintains the temperature of the reaction body or the magnetic core at an optimal ignition temperature to facilitate plasma ignition during plasma ignition.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 반응 본체와 마그네틱 코어의 온도를 최적의 상태로 개별 제어하거나 정밀하게 동기화하여 최적의 상태에서 플라즈마 반응을 유도할 수 있고, 플라즈마 점화를 용이하게 하며, 플라즈마 유지를 안정적으로 하여 제품의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention as described above, the temperatures of the reaction body and the magnetic core can be individually controlled or precisely synchronized to an optimal state to induce a plasma reaction in an optimal state and facilitate plasma ignition. This has the effect of significantly improving product performance by stably maintaining plasma. Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기를 개념적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기의 제어부를 나타내는 블록도이다.1 is a conceptual diagram conceptually showing a multi-temperature controlled plasma reactor according to some embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the multi-temperature controlled plasma reactor of FIG. 1.
FIG. 3 is a block diagram showing a control unit of the multi-temperature controlled plasma reactor of FIG. 1.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
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.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Additionally, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
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.The terms used herein are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Additionally, when used herein, “comprise” and/or “comprising” means specifying the presence of stated features, numbers, steps, operations, members, elements and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, members, elements and/or groups.
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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will now be described with reference to drawings that schematically show ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, for example, depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the area shown in this specification, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
이하, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the multi-temperature controlled
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)를 개념적으로 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram conceptually illustrating a multi-temperature controlled
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)는, 웨이퍼(W)를 가공할 수 있는 공정 챔버(1)의 내부에 세정 가스나 공정 가스를 공급할 수 있는 플라즈마 반응기(100)로서, 크게 반응 본체(10)와, 마그네틱 코어(20)와, 온도 조절 장치 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 1, the multi-temperature controlled
예컨대, 도 1에 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.For example, as shown in FIG. 1, the
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 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.More specifically, as shown in FIG. 1, the
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.In addition, for example, as shown in FIG. 1, the
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.Here, the reason for forming the
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.That is, the first part may be an upper branch pipe formed in the upper part of the
따라서, 세정 가스 또는 정화전 배기 가스는 상기 제 1 부분의 입구를 통해 상기 반응 본체(10)로 유입되고, 상기 반응 본체(10)의 내부에서 플라즈마 이온화되거나 또는 배기 가스가 정화되어 상기 제 2 부분의 출구를 통해 세정 가스 또는 정화된 배기 가스가 배출될 수 있다.Accordingly, the cleaning gas or the exhaust gas before purification flows into the
즉, 본 발명의 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)는 공정 챔버의 세정용도로 사용되거나, 또는 배기 가스의 정화용도로도 사용될 수 있다.That is, the multi-temperature controlled
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마그네틱 코어(20)는, 상기 반응 본체(10)에 결합되고, 일차 권선(21)을 이용하여 상기 반응 본체(10)에 플라즈마 발생을 위한 유도기전력을 형성할 수 있다.In addition, for example, as shown in FIG. 1, the
따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)의 작동 과정을 설명하면, 상기 일차 권선(21)에 의해 상기 마그네틱 코어(20)에 유도기전력이 형성되면, 상기 반응 본체(10)에 환형의 플라즈마 방전 루프가 발생될 수 있다. 여기서, 상기 반응 본체(10)의 내부로 별도의 반응 가스가 공급될 수 있다.Therefore, when explaining the operation process of the multi-temperature controlled
이 때, 챔버의 반응 가스 또는 챔버의 배기 가스가 상기 반응 본체(10)로 유입되면, 플라즈마 에너지를 인가받아 플라즈마 상태로 여기되거나 또는 유해한 성분들이 산화 등의 반응으로 인해 연소되거나 정화될 수 있다.At this time, when the reaction gas of the chamber or the exhaust gas of the chamber flows into the
이 때, 이러한 상기 챔버는 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.At this time, the chamber may be, for example, an ashing chamber to remove photoresist, a CVD (Chemical Vapor Deposition) chamber configured to deposit an insulating film, and a chemical vapor deposition (CVD) chamber configured to deposit an insulating film, and to form interconnect structures. It may be an etching chamber configured to etch apertures or openings. Alternatively, it may be a PVD chamber configured to deposit a barrier film, or it may be a PVD chamber configured to deposit a metal film.
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(50)는, 플라즈마 중단시 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마크네틱 코어(20)의 과냉을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 히팅 제어 신호를 인가할 수 있고, 플라즈마 점화시 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마크네틱 코어(20)의 과열을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 냉각 제어 신호를 인가할 수 있다.In addition, for example, as shown in FIG. 1, the
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 온도 조절 장치는, 제 1 온도 조절 장치(30) 및 제 2 온도 조절 장치(40)를 포함할 수 있는 것으로서, 상기 제 1 온도 조절 장치(30)는, 제 1 열교환 장치(31)를 이용하여 상기 반응 본체(10)의 온도를 조절할 수 있는 장치일 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, the temperature control device may include a first
그리고, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 온도 조절 장치(40)는, 제 2 열교환 장치(41)를 이용하여 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 조절할 수 있는 장치일 수 있다.And, for example, as shown in FIG. 1, the second
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)는, 상기 반응 본체(10)의 온도를 측정할 수 있는 제 1 온도 센서(S1)와, 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 측정할 수 있는 제 2 온도 센서(S2) 및 상기 제 1 온도 센서(S1)로부터 제 1 온도 신호를 인가받아 상기 제 1 온도 조절 장치(30)에 제 1 온도 제어 신호를 인가할 수 있고, 상기 제 2 온도 센서(S2)로부터 제 2 온도 신호를 인가받아 상기 제 2 온도 조절 장치(40)에 제 2 온도 제어 신호를 인가할 수 있는 제어부(50)를 더 포함할 수 있다.More specifically, for example, as shown in FIG. 1, the multi-temperature controlled
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)의 작동 과정을 설명하면, 상기 제어부(50)는 상기 제 1 온도 센서(S1)를 이용하여 상기 반응 본체(10)의 온도를 측정할 수 있고, 이를 기반으로 상기 제 1 온도 조절 장치(30)를 제어하여 플라즈마 점화시나 플라즈마 반응시 또는 플라즈마 반응 중단 이후에도, 상기 반응 본체(10)의 온도를 기준 범위 이내의 최적 상태로 유지시킬 수 있다.Therefore, when describing the operation process of the multi-temperature controlled
또한, 상기 제어부(50)는, 상기 제 2 온도 센서(S2)를 이용하여 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 측정할 수 있고, 이를 기반으로 상기 제 2 온도 조절 장치(40)를 제어하여 플라즈마 점화시나 플라즈마 반응시 또는 플라즈마 반응 중단 이후에도, 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 기준 범위 이내의 최적 상태로 유지시킬 수 있다.In addition, the
이 때, 보다 효율적인 온도 유지를 위해서는 상기 반응 본체(10)와 상기 마그네틱 코어(20)의 온도는 서로 동기화시킬 수도 있다. 즉, 상기 반응 본체(10)와 상기 마그네틱 코어(20)는 서로 열교환이 될 수 있기 때문에 서로 보완적일 수 있는 것으로서, 이러한 온도 제어는 상기 반응 본체(10)와 상기 마그네틱 코어(20)의 크기, 구조, 환경, 재질 등에 따라 복합적으로 최적화될 수 있다. 이러한 최적화 알고리즘은 반복적인 실험과, 시뮬레이션 등을 통해 결정될 수 있는 것으로서, 여기서 상세한 설명은 생략한다.At this time, for more efficient temperature maintenance, the temperatures of the
도 2는 도 1의 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)의 일례를 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view showing an example of the multi-temperature controlled
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)의 상기 제 1 열교환 장치(31) 및 상기 제 2 열교환 장치(41)는, 열매체를 수용할 수 있고, 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마그네틱 코어(20)와 열접촉될 수 있는 열교환 자켓일 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the first
이러한 열교환 자켓은, 내부에 열매체를 수용할 수 있는 공간 또는 유로가 형성되는 것으로서, 매우 다양한 형상과 종류의 열교환기 구조가 모두 적용될 수 있다.This heat exchange jacket is one in which a space or flow path capable of accommodating a heat medium is formed, and a wide variety of shapes and types of heat exchanger structures can be applied.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 온도 조절 장치(30) 및 상기 제 2 온도 조절 장치(40)는, 상기 열교환 자켓에 상기 열매체를 공급하는 열매체 공급 라인(L1) 상기 열교환 자켓으로부터 상기 열매체를 회수하는 열매체 회수 라인(L2) 및 상기 열매체 공급 라인(L1) 또는 상기 열매체 회수 라인(L2)에 설치되는 유량 제어 밸브(V)를 포함할 수 있다.In addition, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the first
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 열매체가 냉매라면, 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마그네틱 코어(20)의 온도가 기준치를 초과하는 경우, 상기 제어부(50)가 상기 유량 제어 밸브(V)에 개방 신호를 인가하여 냉매의 유량을 증대시켜서 상기 열교환 자켓의 온도를 냉각시킬 수 있고, 이로 인하여, 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 떨어뜨릴 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 1, for example, if the heating medium is a refrigerant, when the temperature of the
도 3은 도 1의 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)의 제어부(50)를 나타내는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram showing the
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기(100)의 제어부(50)는, 상기 반응 본체(10)의 온도를 제 1 기준치로 유지시키는 제 1 온도 유지 제어부(51)와, 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 제 2 기준치로 유지시키는 제 2 온도 유지 제어부(52)와, 상기 반응 본체(10)의 온도와 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 동기시키는 동기 제어부(53)와, 플라즈마 반응 중단시, 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마그네틱 코어(20)의 급격한 냉각으로 인한 파티클 발생 현상을 방지할 수 있도록 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 파티클 발생 온도 이상으로 유지시키는 파티클 방지 온도 제어부(54) 및 플라즈마 점화시, 플라즈마 점화를 용이하게 할 수 있도록 상기 반응 본체(10) 또는 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 점화 최적 온도로 유지시키는 점화 온도 제어부(55)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
여기서, 이러한 상기 제 1 기준치, 상기 제 2 기준치, 파티클 발생 온도, 점화 최적 온도 등의 각종 수치들은 반응 환경이나, 종류나, 부품들의 형태나, 스팩 등에 따라 최적화될 수 있다.Here, various values such as the first reference value, the second reference value, particle generation temperature, and optimal ignition temperature can be optimized according to the reaction environment, type, shape of parts, specifications, etc.
이러한 상기 제어부들은 마이크로 프로세서나, 중앙 처리 장치나, CPU, 기판 등 각종 전자 부품 형태나, 각종 회로 형태나 각종 프로그램 형태나, 전기적인 신호의 형태로 이루어질 수 있는 것으로서, 상세한 설명은 생략한다.These control units may be in the form of various electronic components such as microprocessors, central processing units, CPUs, and boards, or in the form of various circuits, various programs, or in the form of electrical signals, and detailed descriptions thereof will be omitted.
그러므로, 상기 반응 본체(10)와 상기 마그네틱 코어(20)의 온도를 최적의 상태로 개별 제어하거나 정밀하게 동기화하여 최적의 상태에서 플라즈마 반응을 유도할 수 있고, 플라즈마 점화를 용이하게 하며, 플라즈마 유지를 안정적으로 하여 제품의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.Therefore, the temperatures of the
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.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
W: 웨이퍼
1: 공정 챔버
10: 반응 본체
20: 마그네틱 코어
21: 일차 권선
30: 제 1 온도 조절 장치
31: 제 1 열교환 장치
40: 제 2 온도 조절 장치
41: 제 2 열교환 장치
S1: 제 1 온도 센서
S2: 제 2 온도 센서
L1: 열매체 공급 라인
L2: 열매체 회수 라인
V: 유량 제어 밸브
50: 제어부
51: 제 1 온도 유지 제어부
52: 제 2 온도 유지 제어부
53: 동기 제어부
54: 파티클 방지 온도 제어부
55: 점화 온도 제어부
100: 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기W: wafer
1: Process chamber
10: Reaction body
20: magnetic core
21: primary winding
30: first thermostat
31: first heat exchange device
40: second temperature control device
41: second heat exchange device
S1: first temperature sensor
S2: second temperature sensor
L1: Heat medium supply line
L2: Heat medium recovery line
V: flow control valve
50: control unit
51: first temperature maintenance control unit
52: second temperature maintenance control unit
53: synchronous control unit
54: anti-particle temperature control unit
55: Ignition temperature control unit
100: Multi-temperature controlled plasma reactor
Claims (6)
상기 반응 본체에 결합되고, 일차 권선을 이용하여 상기 반응 본체에 플라즈마 발생을 위한 유도기전력을 형성하는 마그네틱 코어;
상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 온도를 조절하는 온도 조절 장치; 및
플라즈마 중단시 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 과냉을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 히팅 제어 신호를 인가할 수 있고, 플라즈마 점화시 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 과열을 방지할 수 있도록 상기 온도 조절 장치에 냉각 제어 신호를 인가할 수 있는 제어부; 를 포함하고,
상기 제어부는,
플라즈마 점화시, 플라즈마 점화를 용이하게 할 수 있도록 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 온도가 점화 최적 온도로 유지되도록 가열시키는 점화 온도 제어부;
를 포함하는, 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기.A reaction body in which a plasma generation space is formed;
A magnetic core coupled to the reaction body and forming an induced electromotive force for generating plasma in the reaction body using a primary winding;
a temperature control device that controls the temperature of the reaction body or the magnetic core; and
A heating control signal can be applied to the temperature control device to prevent overcooling of the reaction body or the magnetic core when the plasma is stopped, and the temperature is adjusted to prevent overheating of the reaction body or the magnetic core when the plasma is ignited. a control unit capable of applying a cooling control signal to the regulating device; Including,
The control unit,
During plasma ignition, an ignition temperature control unit that heats the reaction body or the magnetic core to maintain the temperature at an optimal ignition temperature to facilitate plasma ignition;
A multi-temperature controlled plasma reactor comprising:
상기 온도 조절 장치는,
제 1 열교환 장치를 이용하여 상기 반응 본체의 온도를 조절할 수 있는 제 1 온도 조절 장치; 및
제 2 열교환 장치를 이용하여 상기 마그네틱 코어의 온도를 조절할 수 있는 제 2 온도 조절 장치;를 포함하는, 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기.According to claim 1,
The temperature control device is,
a first temperature control device capable of controlling the temperature of the reaction body using a first heat exchange device; and
A multi-temperature controlled plasma reactor comprising a second temperature control device capable of controlling the temperature of the magnetic core using a second heat exchange device.
상기 반응 본체의 온도를 측정할 수 있는 제 1 온도 센서;
상기 마그네틱 코어의 온도를 측정할 수 있는 제 2 온도 센서; 및
상기 제 1 온도 센서로부터 제 1 온도 신호를 인가받아 상기 제 1 온도 조절 장치에 제 1 온도 제어 신호를 인가할 수 있고, 상기 제 2 온도 센서로부터 제 2 온도 신호를 인가받아 상기 제 2 온도 조절 장치에 제 2 온도 제어 신호를 인가할 수 있는 제어부;
를 더 포함하는, 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기.According to claim 2,
a first temperature sensor capable of measuring the temperature of the reaction body;
a second temperature sensor capable of measuring the temperature of the magnetic core; and
A first temperature control signal may be applied to the first temperature control device by receiving a first temperature signal from the first temperature sensor, and a second temperature signal may be applied to the second temperature control device by receiving a second temperature signal from the second temperature sensor. a control unit capable of applying a second temperature control signal to;
A multi-temperature controlled plasma reactor further comprising:
상기 제 1 열교환 장치 및 상기 제 2 열교환 장치는, 열매체를 수용할 수 있는 열교환 자켓이고,
상기 제 1 온도 조절 장치 및 상기 제 2 온도 조절 장치는,
상기 열교환 자켓에 상기 열매체를 공급하는 열매체 공급 라인;
상기 열교환 자켓으로부터 상기 열매체를 회수하는 열매체 회수 라인; 및
상기 열매체 공급 라인 또는 상기 열매체 회수 라인에 설치되는 밸브;
를 포함하는, 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기.According to claim 2,
The first heat exchange device and the second heat exchange device are heat exchange jackets capable of accommodating a heat medium,
The first temperature control device and the second temperature control device,
a heat medium supply line supplying the heat medium to the heat exchange jacket;
a heat medium recovery line that recovers the heat medium from the heat exchange jacket; and
A valve installed in the heat medium supply line or the heat medium recovery line;
Including, a multi-temperature controlled plasma reactor.
상기 제어부는,
상기 반응 본체의 온도를 제 1 기준치로 유지시키는 제 1 온도 유지 제어부; 및
상기 마그네틱 코어의 온도를 제 2 기준치로 유지시키는 제 2 온도 유지 제어부;
를 포함하는, 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기.According to claim 2,
The control unit,
a first temperature maintenance control unit that maintains the temperature of the reaction body at a first reference value; and
a second temperature maintenance control unit that maintains the temperature of the magnetic core at a second reference value;
A multi-temperature controlled plasma reactor comprising:
상기 제어부는,
상기 반응 본체의 온도와 상기 마그네틱 코어의 온도를 동기시키는 동기 제어부; 및
플라즈마 반응 중단시, 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 급격한 냉각으로 인한 파티클 발생 현상을 방지할 수 있도록 상기 반응 본체 또는 상기 마그네틱 코어의 온도를 파티클 발생 온도 이상으로 유지시키는 파티클 방지 온도 제어부;
를 포함하는, 다중 온도 제어형 플라즈마 반응기.According to claim 2,
The control unit,
a synchronization control unit that synchronizes the temperature of the reaction body and the temperature of the magnetic core; and
A particle prevention temperature control unit that maintains the temperature of the reaction body or the magnetic core above the particle generation temperature to prevent particle generation due to rapid cooling of the reaction body or the magnetic core when the plasma reaction is stopped;
A multi-temperature controlled plasma reactor comprising:
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