KR101394669B1 - 가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치 - Google Patents

가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치 Download PDF

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KR101394669B1
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etching gas
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gas
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정선욱
홍진
이주일
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명에 따르면, 에칭(etching) 가스가 유입되는 유입부; 유입된 상기 에칭 가스 중 일부가 분류(分流)되어 이동하는 제1 이동관; 유입된 상기 에칭 가스의 나머지가 이동하는 제2 이동관; 및 상기 제1 이동관에 병렬로 연결되어 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관으로 각각 이동되는 상기 에칭 가스의 유량비를 조절하는 유량 조절관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 유량 분류기가 제공된다. 또한, 에칭(etching) 가스가 유입되는 유입부; 유입된 상기 에칭 가스 중 일부가 분류(分流)되어 이동하는 제1 이동관; 유입된 상기 에칭 가스의 나머지가 이동하는 제2 이동관; 및 상기 제1 이동관에 병렬로 연결되어 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관으로 각각 이동되는 상기 에칭 가스의 유량비를 조절하는 유량 조절관을 포함하는 가스 유량 분류기; 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관을 통과한 상기 에칭 가스가 공급되는 챔버; 상기 챔버 내부에 식각을 위한 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 챔버의 상부에 설치되어, 상기 제1 이동관을 통과한 상기 에칭 가스를 상기 기판의 중앙부를 향하여 분사하는 제1 인젝터; 및 상기 챔버의 상부에 설치되어, 상기 제2 이동관을 통과한 상기 에칭 가스를 기판의 가장자리부를 향하여 분사하는 복수의 제2 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치를 제공한다.

Description

가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치{GAS FLUX DISPENSER AND ETCHING APPARATUS FOR SUBSTRATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치에 관한 것이다.
반도체의 웨이퍼 에칭(etching) 공정에서는 중앙 공급부(center injection)를사용하여 웨이퍼(wafer)에 에칭 가스를 공급한다.
에칭 가스의 공급을 위하여 종래 3-Way 밸브(Valve)를 사용하여 웨이퍼에 분사되는 에칭 가스의 유량비를 조절하였다.
종래 3-way 밸브는 인렛(Inlet) 1 포트(Port)와 아웃렛(Outlet) 2 포트(Port)로 구성되어 있고 온/오프(On/Off) 밸브가 2개가 아웃렛 포트에 구성되어 있다.
온/오프 밸브의 구동에 따라서 아웃렛 포트로의 공급 또는 차단의 기능만이 있고, 아웃렛 포트로의 각각 토출되는 유량 비율을 조절하는 기능이 없다.
따라서, 유량 비율을 기능을 위해서는 추가적인 시스템을 설치하여 조절할 필요가 있다.
관련한 기술로는 대한민국 특허공개공보 제2010-0092651호(2010.08.23 공개, 로켓 추진제 유량 조절 장치)가 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 아웃렛 포트에 유량 조절관을 병렬로 연결하여, 아웃렛 포트로 토출되는 에칭 가스의 유량비를 조절할 수 있는 가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에칭(etching) 가스가 유입되는 유입부; 유입된 상기 에칭 가스 중 일부가 분류(分流)되어 이동하는 제1 이동관; 유입된 상기 에칭 가스의 나머지가 이동하는 제2 이동관; 및 상기 제1 이동관에 병렬로 연결되어 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관으로 각각 이동되는 상기 에칭 가스의 유량비를 조절하는 유량 조절관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 유량 분류기가 제공된다.
상기 유량 조절관은 각각의 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관에 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제1 이동관에 연결되어 상기 제1 이동관을 개폐하는 제1 온/오프(ON/OFF)밸브; 및 상기 제2 이동관에 연결되어 상기 제2 이동관을 개폐하는 제2 온/오프(ON/OFF)밸브를 더 포함하여, 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관으로 이동되는 상기 에칭 가스의 유량비를 조절할 수 있다.
상기 유량 조절관은 단면적의 넓이가 다른 유량 조절관으로 교체 가능할 수 있다.
상기 유량 조절관은 오리피스일 수 있다.
상기 유입부로 유입되는 상기 가스의 이동통로를 개폐하는 제3 온/오프(ON/OFF)밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 에칭(etching) 가스가 유입되는 유입부; 유입된 상기 에칭 가스 중 일부가 분류(分流)되어 이동하는 제1 이동관; 유입된 상기 에칭 가스의 나머지가 이동하는 제2 이동관; 및 상기 제1 이동관에 병렬로 연결되어 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관으로 각각 이동되는 상기 에칭 가스의 유량비를 조절하는 유량 조절관을 포함하는 가스 유량 분류기; 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관을 통과한 상기 에칭 가스가 공급되는 챔버; 상기 챔버 내부에 식각을 위한 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 챔버의 상부에 설치되어, 상기 제1 이동관을 통과한 상기 에칭 가스를 상기 기판의 중앙부를 향하여 분사하는 제1 인젝터; 및 상기 챔버의 상부에 설치되어, 상기 제2 이동관을 통과한 상기 에칭 가스를 기판의 가장자리부를 향하여 분사하는 복수의 제2 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치를 제공한다.
상기 유량 조절관은 각각의 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치.
상기 유량 조절관은 각각의 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관에 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제1 이동관에 연결되어 상기 제1 이동관을 개폐하는 제1 온/오프(ON/OFF)밸브; 및 상기 제2 이동관에 연결되어 상기 제2 이동관을 개폐하는 제2 온/오프(ON/OFF)밸브를 더 포함하여, 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관으로 이동되는 상기 에칭 가스의 유량비를 조절할 수 있다.
상기 유량 조절관은 단면적의 넓이가 다른 유량 조절관으로 교체 가능할 수 있다.
상기 유량 조절관은 오리피스일 수 있다.
상기 유입부로 유입되는 상기 가스의 이동통로를 개폐하는 제3 온/오프(ON/OFF)밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치를 이용하여 아웃렛 포트에 유량 조절관을 병렬로 연결하여, 아웃렛 포트로 토출되는 에칭 가스의 유량비를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유량 조절기를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 식각 장치를 나타낸 개략도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유량 분류기는 유입부(400), 제1 이동관(100), 제2 이동관(200), 및 유량 조절관(300)을 포함한다.
유입부(400)는 기판(S)의 에칭 공정에서 에칭을 위한 에칭 가스가 챔버(20)로 공급되어야 하는데, 이를 위한 에칭 가스가 유입되는 곳이다.
유입된 에칭 가스는 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류(分流)되어 챔버(20)로 공급될 수 있다.
제1 이동관(100)으로 유입된 에칭 가스의 일부가 분류되어 이동하고, 제2 이동관(200)으로 유입된 에칭 가스 중 나머지가 분류되어 이동하게 된다.
본 발명의 유량 조절관(300)은 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되는 에칭 가스의 유량비를 조절할 수 있게된다.
이때, 유량 조절관(300)은 제1 이동관(100) 또는 제2 이동관(200) 중 어느 하나에 연결되거나, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200) 모두에 연결될 수 도 있다.
또한, 유량 조절관(300)은 교체 가능하게 설치되어, 다른 유량 조절관(300)으로 교체할 수 있게 된다.
제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)의 관의 사이즈가 고정되어 있는 경우, 유량 조절관(300)이 설치되지 않은 경우 유입부(400)로 유입된 에칭 가스는 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되는 유량비는 고정되어 있다.
이때, 다양한 사이즈의 유량 조절관(300)을 사용자의 요구에 따라 제1 이동관(100) 또는 제2 이동관(200)에 병렬로 설치함으로써, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되는 에칭 가스의 유량비를 변경할 수 있게된다.
예를 들어, 제1 이동관(100)의 사이즈 및 제2 이동관(200)의 사이즈가 동일하고, 유량 조절관(300)이 설치되지 않은 경우, 유입부(400)로 유입된 에칭 가스는 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 1:1으로 나누어져 분류될 것이다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유량 조절기(10)의 제1 이동관(100)과 동일한 사이즈의 유량 조절관(300)을 제1 이동관(100)에 병렬로 연결하게 되면, 제1 이동관(100)으로 분류되어 이동하는 전체 에칭 가스 및 제2 이동관(200)으로 이동하는 에칭 가스의 유량비는 2:1이 될 것이다.
즉, 유량 조절관(300)의 설치만으로 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되어 이동하는 에칭 가스의 유량비를 조절할 수 있게 된다.
또한, 유량 조절관(300)이 교체 가능하여, 다양한 크기의 유량 조절관(300)을 교체로 사용함으로써 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되어 이동하는 에칭 가스의 유량비를 다양하게 조절할 수 있게 된다.
또한, 유량 조절관(300)은 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에 각각에 병렬로 연결될 수 도 있다.
이때, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에 연결되는 유량 조절관(300)의 사이즈를 다르게 함으로써, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되어 이동하는 에칭 가스의 유량비를 다양하게 조절할 수 있게 된다.
다음으로, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에 연결되는 유량 조절관(300)의 사이즈가 동일한 경우에는 후술하는 제1 온/오프 밸브(110) 및 제2 온/오프 밸브(210)를 이용하여 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)을 개폐하여 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되어 이동하는 에칭 가스의 유량비를 조절할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에 모두 유량 조절부가 결합될 수 있다.
이때, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에는 각각 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)을 개폐할 수 있는 제1 온/오프 밸브(110) 및 제2 온/오프 밸브(210)가 설치될 수 있다.
제1 온/오프 밸브(110) 또는 제2 온/오프 밸브(210)를 선택적으로 개폐함으로써, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되어 이동하는 에칭 가스의 유량비가 조절된다.
예를 들면, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)의 사이즈가 동일하고, 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200) 각각에 모두 동일한 사이즈의 유량 조절부가 설치될 수 있다.
이때, 제1 온/오프 밸브(110)를 개방하고, 제2 온/오프 밸브(210)를 폐쇄함으로써 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되는 에칭 가스의 유량비를 조절할 수 있게 되는 것이다.
또한, 필요에 따라 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에 설치되는 유량 조절관(300)의 사이즈가 동일하지 않게 하여, 제1 온/오프 밸브(110) 및 제2 온/오프 밸브(210)의 선택적 개폐에 따라서 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되어 이동하는 에칭 가스의 유량비를 다양하게 조절할 수 있게 된다.
이때 유량 조절관(300)은 오리피스로 형성될 수 있다.
다양한 사이즈의 오리피스를 교체 사용함으로써, 작업자가 필요로 하는 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 이동하는 에칭 가스의 유량비를 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유량 분류기는 유입부(400)로 에칭 가스의 이동통로를 개폐하는 제3 온/오프 밸브(410)를 더 포함할 수 있다.
제3 온/오프 밸브(410)를 개폐함으로써, 기판(S)의 에칭을 위한 에칭 가스의 공급 및 차단을 할 수 있게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 가스 유량 분류기를 포함한 기판(S) 식각 장치가 제공된다.
상술한 가스 유량 분류기와 동일한 구성은 이하 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 기판(S) 식각 장치는 가스 유량 분류기, 챔버(20), 기판 지지대(30), 제1 인젝터 및 제2 인젝터(50)를 포함한다.
챔버(20)는 기판 지지대(30) 및 에칭 가스를 수용하여 기판(S)을 식각하는 장소를 제공한다.
상술한 가스 유량 분류기를 통하여 분류된 에칭 가스를 공급하여 기판 지지대(30) 위에 놓여지는 기판(S)을 식각하게 된다.
이때, 기판 지지대(30)는 정전력에 의하여 기판(S)을 고정 지지하는 정전척 일 수 있다.
또한, 가스 유량 분류기의 제1 이동관(100)을 통과한 에칭 가스는 기판(S)의 중앙부를 향하여 분사될 수 있고, 제2 이동관(200)을 통과한 에칭 가스는 기판(S)의 가장자리부를 향하여 분사될 수 있다.
기판(S)의 사이즈에 따라 에칭 가스가 중앙부에 집중될 필요가 있을 수 있고, 에칭의 진행 정도에 따라 에칭 가스가 기판(S)의 가장자리부에 집중될 필요가 있을 수 있다.
제1 이동관(100)을 통과한 에칭 가스는 제1 이동관(100)과 연결된 제1 연결관(41)을 통하여 제1 인젝터로 공급되어 챔버(20) 내로 분사되고, 제2 이동관(200)을 통과한 에칭 가스는 제2 이동관(200)과 연결된 제2 연결관(51)을 통하여 제2 인젝터(50)로 공급되어 챔버(20)내로 분사될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1 인젝터(40)는 에칭 가스를 기판(S)의 중앙부를 향하여 수직하게 분사하고, 제2 인젝터(50)는 에칭 가스를 기판(S)의 가장자리부를 향하여 경사지게 분사한다.
이때, 가스 유량 분류기의 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에 분류되어 유입되는 에칭가스의 유량비를 조절함으로써, 제1 인젝터로 공급되어 챔버(20)내로 분사되는 유량 및 제2 인젝터(50)로 공급되어 챔버(20) 내로 분사되는 유량의 비가 조절될 수 있다.
작업자는 필요에 따라, 기판(S)의 중앙부에 분사되는 에칭 가스의 유량을 증가시키거나 또는 가장자리부에 분사되는 에칭 가스의 유량을 증가시킬 필요가 있고, 이때 가스 유량 분류기의 유동 조절관의 크기 또는 제1 온/오프 밸브(110) 및 제2 온/오프 밸브(210)의 선택적 개폐를 통하여 이러한 목적을 달성할 수 있게 된다.
제1 이동관(100) 또는 제2 이동관(200)에 병렬로 연결되는 유량 조절관(300) 또는 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)에 설치되는 제1 온/오프 밸브(110) 및 제2 온/오프 밸브(210)의 개폐를 통하여 유입된 에칭 가스의 제1 이동관(100) 및 제2 이동관(200)으로 분류되어 이동하는 에칭 가스의 유량비를 조절하고, 결국 제1 이동관(100)과 연결된 제1 인젝터 및 제2 이동관(200)과 연결된 제2 인젝터(50)에서 기판(S)의 중앙부 및 기판(S)의 가장자리부로 분사되는 에칭 가스의 유량비가 조절되게 된다.
기판(S)의 중앙부 및 기판(S)의 가장자리부로 분사되는 에칭 가스의 유량비를 조절함으로써, 기판(S)의 균일한 식각을 통하여 기판(S)의 식각 불량률을 크게 감소시킬 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기판(S) 식각 장치는 챔버(20)의 하단부에 가스 배출구(60)를 더 포함할 수 있다.
제1 인젝터 및 제2 인젝터(50)를 통하여 챔버(20) 내로 분사된 에칭 가스는 가스 배출구(60)를 통하여 외부로 배출될 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
S: 기판
10: 가스 유량 조절기
20: 챔버
30: 기판 지지대
40: 제1 인젝터
41; 제1 연결관
50: 제2 인젝터
51: 제2 연결관
60: 가스 배출구
100: 제1 이동관
110: 제1 온/오프 밸브
200: 제2 이동관
210: 제2 온/오프 밸브
300: 유량 조절관
400: 유입부
410: 제3 온/오프 밸브

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 에칭(etching) 가스가 유입되는 유입부와,
    상기 유입부에서 분기되고 유입된 상기 에칭 가스 중 일부가 분류(分流)되어 이동하는 제1 이동관;
    상기 유입부에서 분기되고 유입된 상기 에칭 가스의 나머지가 이동하는 제2 이동관;
    상기 제1 이동관에 연결되어 상기 제1 이동관을 개폐하는 제1 온/오프(ON/OFF)밸브;
    상기 제2 이동관에 연결되어 상기 제2 이동관을 개폐하는 제2 온/오프(ON/OFF)밸브;
    상기 제1 이동관에 병렬로 연결되어 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관으로 각각 이동되는 상기 에칭 가스의 유량비를 조절하는 유량 조절관을 포함하는 가스 유량 분류기;
    상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관을 통과한 상기 에칭 가스가 공급되는 챔버;
    상기 챔버 내부에 식각을 위한 기판을 지지하는 기판 지지대;
    상기 챔버의 상부에 설치되어, 상기 제1 이동관을 통과한 상기 에칭 가스를 상기 기판의 중앙부를 향하여 수직하게 분사하는 제1 인젝터; 및
    상기 챔버의 상부에 설치되어, 상기 제2 이동관을 통과한 상기 에칭 가스를 기판의 가장자리부를 향하여 경사지게 분사하는 복수의 제2 인젝터를 포함하되,
    상기 유량 조절관은 오리피스인 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유량 조절관은 각각의 상기 제1 이동관 및 상기 제2 이동관에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유량 조절관은 단면적의 넓이가 다른 유량 조절관으로 교체 가능한 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 유입부로 유입되는 상기 가스의 이동통로를 개폐하는 제3 온/오프(ON/OFF)밸브를 더 포함하는 기판 식각 장치.
KR1020120150190A 2012-12-21 2012-12-21 가스 유량 분류기 및 이를 포함한 기판 식각 장치 KR101394669B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08158072A (ja) * 1994-12-02 1996-06-18 Nippon Soken Inc ドライエッチング装置
KR100781407B1 (ko) * 2004-06-22 2007-12-03 동경 엘렉트론 주식회사 기판 처리 장치
KR101089973B1 (ko) * 2008-05-22 2011-12-05 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 처리 가스 공급 장치

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