KR100872312B1 - 에칭가스 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 집적회로의 제작 공정중 식각(에칭:etching) 공정에 사용되는 에칭장비의 에칭가스 제어시스템에 관한 것으로서, 내부에 웨이퍼가 설치된 챔버 내측으로 에칭가스를 분사하는 가스인젝터와 가스공급관을 구비하고, 유량분배기가 설치된 가스공급부를 구비하되, 가스인젝터는 챔버의 상부와 측면에 각각 설치되는 상부인젝터와 사이드인젝터로 구성함으로써, 에칭가스가 웨이퍼의 상측방향은 물론 측면방향에서도 공급될 수 있게 하고, 챔버 내의 플라즈마 상태를 활성화시키기 위한 별도의 보조가스공급부를 더 구비하여 보조가스의 흐름을 독립적으로 제어할 수 있게 하며, 또한, 에칭가스와 보조가스가 공급되는 가스공급관을 상호 연결 배치시킴으로써 에칭가스와 보조가스의 분사량과 흐름을 다양하게 조절할 수 있게 함으로써 챔버 내의 가스의 이온 밀도와 분포도를 제어하여 웨이퍼 표면의 에칭율(etching rate)과 에칭의 균일도를 향상시킬 수 있는 에칭가스 제어시스템에 관한 것이다.
에칭, 웨이퍼, 챔버, 에칭가스, 유량분배기

Description

에칭가스 제어시스템{A control system for ecthing gas}
도 1은 본 발명의 에칭가스 제어시스템을 나태낸 개략도,
도 2는 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 일 실시예의 가스공급관의 배치도,
도 3은 도 2의 가스공급부에 보조가스공급부가 더 구비된 상태의 배치도,
도 4는 도 2,3의 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 가스인젝터의 단면도,
도 5는 도 4의 본 발명의 가스공급관에 개폐밸브가 각각 구비된 상태의 배치도,
도 6은 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 제1공급관과 제3공급관에 연결관이 구비된 상태의 배치도,
도 7은 도 6의 보조가스공급부와 상부인젝터를 연결하는 가스공급관의 배치도,
도 8은 도 7의 보조가스공급부에 사이드인젝터가 더 연결된 상태의 가스공급관의 배치도,
도 9는 도 8의 보조가스공급부에 연결된 가스공급관에 개폐밸브가 각각 설치된 상태의 배치도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 챔버 5 : 웨이퍼
10 : 상부인젝터 11 : 내측유입공
12,16 : 밀폐커버 13,17 : 노즐
15 : 외측유입공 20 : 가스인젝터
25 : 사이드인젝터 30 : 제1공급관
32 : 분기점'B'
39,46,49,69,99,109,119,129 : 개폐밸브
40 : 제2공급관 42 : 분기점'A'
45 : 제3공급관 48 : 제4공급관
50 : 가스공급관 60 : 가스공급부
61 : 에칭가스공급부 65 : 보조가스공급부
66 : 유량조절기 70 : 유량분배기
90 : 연결관 92 : 분기점'C'
100 : 제5공급관 102 : 분기점'D'
103 : 분기점'E' 110 : 제6공급관
112 : 분기점'F' 120 : 제7공급관
122 : 분기점'G'
본 발명은 반도체 집적회로의 제작 공정 중 식각 공정에 사용되는 에칭장비의 에칭가스 제어시스템에 관한 것으로서, 내부에 웨이퍼가 설치된 챔버의 상측부와 측면부에 가스인젝터를 설치하여 에칭가스가 웨이퍼의 상측방향과 측면방향에서 공급될 수 있게 하고, 에칭가스와 보조가스를 가스인젝터에 공급하는 가스공급관을 상호 연결 배치시켜 챔버에 공급되는 가스의 분사량과 흐름을 선택적으로 다양하게 조절할 수 있게 함으로써 챔버 내의 에칭가스의 이온 밀도와 분포도를 제어하여 웨이퍼 표면의 에칭율(etching rate)과 에칭의 균일도를 향상시킬 수 있는 에칭가스 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 집적회로 소자는 웨이퍼 또는 웨이퍼 위에 증착된 박막의 일부분만을 선택적으로 제거함으로써, 표면에 원하는 형태의 초미세 구조물이 형성되게 하여 복잡한 구조의 회로가 형성되게 한 것으로서, 이때 박막제조는 세척공정, 증착공정, 포토리소그래피(photolithography)공정, 도금공정, 식각(etching)공정 등 많은 제조공정을 통해 이루어지게 된다.
상기와 같은 다양한 공정 중 식각(etching)공정은 내부에 웨이퍼가 설치된 챔버 내측으로 가스인젝터를 이용하여 에칭가스(CF₄,CI₂,HBr 등)를 분사시킴으로써 화학반응을 통해 웨이퍼 표면에서 원하는 물질을 제거하는 공정으로서, 포토리소그래피공정에 의해 형성된 포토레지스트(photoresist) 패턴을 마스크로 하여 포토레지스트로 덮여 있지 않은 부분을 선택적으로 제거함으로써, 기판 상에 미세회로를 형성하는 공정이다.
따라서 웨이퍼의 전체 표면에서의 동일한 에칭율을 유지하고, 또한 에칭의 단면모양이 완벽하게 수직으로 형성되어 포토레지스트에 형성된 패턴과 동일한 패턴으로 박막이 형성되게 하는 것이 중요하다.
그러나 에칭공정은 화학적 반응에 의해 에칭속도에 차이가 발생되어 에칭이 부분적으로 과도하게 발생되어 웨이퍼의 전체 표면의 에칭율이 균일하지 못하게 되거나, 또는 플라즈마 내의 이온들의 산란 등에 의해 포토레지스트 하부의 박막이 에칭되는 언더컷(undercut) 현상이 많이 발생한다.
따라서, 종래에는 이를 해결하기 위하여 에칭장비의 챔버의 상부에 가스인젝터를 설치하고 가스공급부에 연결된 유량분배기를 통해 가스인젝터에 에칭가스를 공급함으로써 챔버 내부로 투입되는 에칭가스의 양을 조절하여 에칭을 실시하였다.
그러나 상기와 같은 종래의 에칭가스 제어장치는 다음과 같은 문제점들이 있었다.
첫째, 챔버 내부에 공급되는 에칭가스가 챔버 상부에만 설치된 가스인젝터를 통해 분사되고, 가스공급관에 연결된 유량분배기에 의해 분사량이 조절됨으로써 최근의 12인치(300mm)로 대구경화 되는 웨이퍼의 넓은 표면에 대해 에칭율과 에칭 균일도를 최적으로 형성하는 데 한계가 있었고, 둘째, 플라즈마 활성화 가스인 보조가스(Ar,He,Xe 등)를 독립적으로 제어할 수 없을 뿐 아니라, 에칭가스의 분사량과 흐름 방향을 다양하게 제어할 수 없어 챔버 내의 에칭가스의 이온 밀도나 분포도를 최적으로 유지시킬 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 내부에 웨이퍼가 설치된 챔버의 상측부에는 물론 측면에도 가스인젝터를 설치하여 웨이퍼의 상측방향과 측면방향에서 분사되는 에칭가스의 분사량과 흐름을 선택적으로 다양하게 조절할 수 있게 하는 에칭가스 제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 독립적으로 제어할 수 있는 보조가스공급부를 구비하고 에칭가스와 보조가스를 공급하는 가스공급관을 상호 연결 배치시킴으로써 에칭가스와 보조가스의 분사량과 흐름을 다양하게 제어할 수 있게 함으로써 챔버 내의 에칭가스의 이온 밀도와 분포도를 제어하여 웨이퍼 표면의 에칭율(etching rate)과 에칭의 균일도를 최적화 시킬 수 있는 에칭가스 제어시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼가 내부에 설치된 챔버 내측으로 가스를 공급할 수 있게 챔버에 설치되는 가스인젝터, 상기 가스인젝터에 가스를 공급할 수 있게 연결되는 가스공급관, 상기 가스공급관에 연결되어 가스의 공급량을 조절하는 유량분배기 및 상기 유량분배기에 가스를 공급하는 가스공급부로 구성된 에칭가스 제어시스템에 있어서,
상기 가스인젝터는 상기 웨이퍼의 상측 방향에서 가스가 공급될 수 있게 상기 챔버의 상부에 설치되는 상부인젝터와 상기 웨이퍼의 측면 방향에서 가스가 공급될 수 있게 상기 챔버의 측면에 설치되는 사이드인젝터를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 상기 가스공급관은 상기 상부인젝터와 사이드인젝터에 각각 연결되는 제1공급관과 제2공급관으로 구성된다.
또, 본 발명의 상기 가스공급부는 에칭가스공급부와 보조가스공급부로 구성하되, 상기 보조가스공급부에는 보조가스가 독립적으로 제어될 수 있게 유량조절기와 개폐밸브가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 상부인젝터는 가스를 전방으로 분사시키는 내측노즐과 가스를 측방으로 분사시키는 외측노즐이 각각 형성되고 상기 제1공급관은 상기 내측노즐에 연결되며, 상기 제2공급관은 분기관이 설치된 분기점'A'를 설치하여 상기 외측노즐에 연결되는 제3공급관과 상기 사이드인젝터에 연결되는 제4공급관이 구비된다.
또, 상기 제1공급관과 제3공급관 및 제4공급관에는 가스의 통로를 개폐시킬 수 있는 개폐밸브가 각각 구비될 수 있다.
또, 상기 제1공급관에는 상기 개폐밸브와 유량분배기 사이에 분기점'B'를 설치하되, 상기 제3공급관에는 상기 개폐밸브와 상부인젝터 사이에 분기점'C'를 설치하여 상기 분기점'B'와 분기점'C'를 연결하는 연결관이 구비될 수 있다.
또한, 상기 연결관에는 가스의 통로를 개폐시키는 개폐밸브가 구비될 수 있다.
또, 본 발명의 상기 제1공급관에는 상기 개폐밸브와 상부인젝터 사이에 분기점'E'를 설치하고 상기 유량조절기와 분기점'E'를 연결하는 제5공급관을 구비하되, 상기 제5공급관에는 분기점'D'를 설치하고 상기 제3공급관의 분기점'C'와 상부인젝 터 사이에 분기점'F'를 설치하여 상기 분기점'D'와 분기점'F'를 연결하는 제6공급관이 구비된다.
또, 본 발명의 상기 제4공급관에는 개폐밸브와 사이드인젝터 사이에 분기점'G'를 설치하고, 상기 제5공급관에는 상기 분기점'D'와 상기 분기점'G'를 연결하는 제7공급관이 더 구비된다.
또한, 본 발명의 상기 제6공급관 및 상기 제5공급관의 분기점'D'와 분기점'E' 사이에는 개폐밸브가 각각 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 제7공급관에는 가스의 통로를 개폐시킬 수 있는 개폐밸브가 구비될 수 있다.
또, 상기 제5공급관에는 상기 보조가스공급부의 유량조절기와 분기점'D'의 사이에 가스의 통로를 개폐시킬 수 있는 개폐밸브가 더 구비될 수 있다.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 에칭가스 제어시스템은 가스인젝터(20), 가스공급관(50), 유량분배기(FRC:flow ratio controller)(70) 및 가스공급부(60)로 구성된다.
가스인젝터(20)는 웨이퍼가 내부에 설치된 챔버(1) 내측으로 에칭가스를 분사시키는 것으로서, 챔버(1)의 상측 중앙부에 설치되는 상부인젝터(10)와 측면부에 설치되는 사이드인젝터(25)로 구성된다.
이때, 사이드인젝터(25)는 챔버(1)의 측면부 외주면을 따라 다수개가 이격되 게 설치될 수 있다.
한편 가스공급관(50)은 제1공급관(30)과 제2공급관(40)으로 구성되며, 일단은 상부인젝터(10)와 사이드인젝터(25)에 가스가 공급될 수 있게 각각 연결되며 타단은 유량분배기(70)에 연결된다.
가스공급부(60)와 연결되는 유량분배기(70)는 가스공급부(60)로부터 유입되는 가스를 제1공급관(30)과 제2공급관(40)을 통해 상부인젝터(10)와 사이드인젝터(25)에 각각 공급하는 것으로서, 상부인젝터(10)와 사이드인젝터(25)에 공급되는 가스의 양을 서로 다르게 하여 다양하게 조절된 상태로 공급하게 된다.
도 2는 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 일 실시 예의 가스공급관의 배치도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 가스공급부에 보조가스공급부가 더 구비된 상태의 배치도이며, 도 4는 도 2,3의 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 상부인젝터의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부인젝터(10)는 중앙부에 형성되는 내측가스유입공(11)의 하측부에는 내측노즐(13)이 관통 형성되고, 내측가스유입공(11)의 둘레를 따라 격리된 상태의 일정 두께로 형성되는 외측가스유입공(15)의 하측부에는 측방향으로 가스가 분사될 수 있게 외측노즐(17)이 관통 형성된다.
이때 내측노즐(13)과 외측노즐(17)은 복수로 형성될 수 있고 일정 방향으로 경사지게 형성될 수도 있으며, 외측노즐(17)은 외주면을 따라 다수개가 이격되게 형성될 수도 있다.
한편, 내측가스유입공(11)과 외측가스유입공(15)의 상부에는 밀폐커 버(12,16)가 각각 결합된다.
제1공급관(30)은 상부인젝터(10)의 내측가스유입공(11)으로 가스가 공급될 수 있게 내측가스유입공(11) 상부에 결합되는 밀폐커버(12)에 결합된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2공급관(40)에는 분기관이 설치된 분기점'A'(42)를 설치하여 분기점'A'(42)로부터 분기된 제3공급관(45)과 제4공급관(48)이 구비되며, 제3공급관(45)은 상부인젝터(10)의 외측가스유입공(15)으로 가스가 공급될 수 있게 외측가스유입공(15) 상부에 결합되는 밀폐커버(16)에 결합되고, 제4공급관(48)은 사이드인젝터(25)에 연결된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스공급부(60)는 에칭가스공급부(61)와 챔버(1) 내의 플라즈마 상태를 활성화시키기 위한 보조가스를 공급하는 보조가스공급부(65)로 구성된다.
이때, 에칭가스공급부(61)와 보조가스공급부(65)는 각각 유량분배기(70)에 가스를 공급할 수 있게 연결되며, 보조가스공급부(65)에는 유량조절기(MFC:mass flow controller)(66)와 개폐밸브(69)가 구비된다.
따라서, 에칭가스는 유량분배기(70)에 의해 제1공급관(30)과 제2공급관(40)에 공급되는 양이 상대적으로 조절됨으로써 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17) 및 사이드인젝터(25)로 공급되는 양이 다양하게 조절되는 것이 가능하고, 또한, 보조가스는 유량조절기(66)와 개폐밸브(69)에 의해 독립적으로 조절되어 유량분배기(70)에 공급됨으로써 에칭가스와 혼합되어 공급될 수 있게 된다.
한편 도 5는 제1,3,4공급관(30,45,48)에 개폐밸브(39,46,49)가 각각 구비된 상태를 나타낸 것으로서, 개폐밸브(39,46,49)는 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17) 및 사이드인젝터(25)로 공급되는 에칭가스와 보조가스의 혼합가스를 차단 또는 통과시키게 된다.
따라서 챔버(1) 내로 공급되는 가스는 개폐밸브(39,46,49)의 조작에 의해 가스의 양과 공급방향이 선택적으로 조절될 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 제1공급관과 제3공급관을 연결하는 연결관이 구비된 상태의 가스공급관의 배치도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 제1공급관(30)에는 유량분배기(70)와 개폐밸브(39) 사이에 분기관이 설치된 분기점'B'(32)를 설치하고, 제3공급관(45)에는 상부인젝터(10)와 개폐밸브(46) 사이에 분기관이 설치된 분기점'C'(92)를 설치하며, 분기점'B'(32)와 분기점'C'(92)에는 제1,3공급관(30,45)을 연결하는 연결관(90)이 더 구비된다.
따라서, 독립적으로 가스를 공급하는 제1,3공급관(30,45)이 연결관(90)에 의해 연통됨으로써, 챔버(1) 내로 공급되는 가스는 제1,3공급관(30,45)에 각각 설치된 개폐밸브(39,46)를 조작하여 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17)로 공급되는 가스의 흐름이 변경될 수 있을 뿐 아니라, 공급량이 다양하게 조절되는 것이 가능하게 된다.
이때 연결관(90)에 설치된 개폐밸브(99)를 이용하여 가스의 흐름을 차단시킬 수도 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 보조가스공급부와 상부인젝 터를 연결하는 가스공급관이 별도로 구비된 다른 실시 예의 배치도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 보조가스공급부(65)에 구비된 유량조절기(66)와 개폐밸브(69) 사이에는 분기관이 설치된 분기점'H'(62)를 설치하고, 제1공급관(30)에는 개폐밸브(39)와 상부인젝터(10) 사이에 분기관이 설치된 분기점'E'(103)를 설치하며, 분기점'H'(62)와 분기점'E'(103)에는 유량조절기(66)와 제1공급관(30)이 연결될 수 있게 제5공급관(100)이 구비된다.
또한, 제5공급관(100)에는 분기관이 설치된 분기점'D'(102)를 설치하고, 제3공급관(45)의 개폐밸브(46)와 상부인젝터(10) 사이에 분기관이 설치된 분기점'F'(112)를 설치하며, 분기점'D'(102)와 분기점'F'(112)에는 제5공급관(100)과 제3공급관(45)을 연결하는 제6공급관(110)이 구비된다.
따라서, 플라즈마 활성화 가스인 보조가스는 유량분배기(70)에서 에칭가스와 혼합되어 공급되지 않고 유량조절기(66)에 의해 독립적으로 조절되어 제1공급관(30)과 제3공급관(45)으로 직접 공급됨으로써, 유량조절기(66)에 의해 독립적으로 조절된 상태에서 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17)로만 공급될 수 있게 된다.
한편, 도 8은 도 7의 본 발명의 제5공급관과 제4공급관이 연결된 상태의 배치도를 나타낸 것이고, 도 9는 도 8의 보조가스공급부에 연결되는 제5,6,7공급관에 개폐밸브가 각각 설치된 상태의 배치도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 제4공급관(48)의 개폐밸브(49)와 사이드인젝터(25) 사이 에 분기관이 설치된 분기점'G'(122)를 설치하고, 제5공급관(100)에는 분기점'D'(102)와 분기점'G'(122)를 연결하는 제7공급관(120)이 더 구비된다.
따라서 보조가스는 유량조절기(66)에 의해 독립적으로 조절되어 상부인젝터(10)에는 물론 사이드인젝터(25)에도 공급되게 할 수 있다.
또한, 보조가스는 유량조절기(66)에 의해 독립적으로 조절될 수 있을 뿐 아니라, 제5,6,7공급관(100,110,120)에 각각 설치된 개폐밸브(109,119,129)를 이용하여 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17) 및 사이드인젝터(25)에 공급되는 가스의 양과 흐름을 다양하게 조절하여 선택적으로 공급되게 할 수 있다.
한편, 분기점'H'(62)와 분기점'D'(102) 사이에 개폐밸브(도시하지 않음)를 더 구비하여 제5,6,7공급관(100,110,120)으로 공급되는 보조가스를 일시에 차단시킬 수 있게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 에칭가스 제어시스템의 에칭가스와 보조가스의 공급을 조절하는 일 실시 예를 하기 [표1]을 참조하여 설명한다.
split 유량분배기 에칭가스 보조가스
제1 공급관 제2 공급관 상부인젝터 사이드 인젝터 상부인젝터 사이드 인젝터
제1 공급관 제3 공급관 연결관 제4 공급관 제5 공급관 제6 공급관 제7 공급관
1 1~9 1~9 ON ON
2 1~9 1~9 ON ON ON
3 1~9 1~9 ON
4 1~9 1~9 ON
5 1~9 1~9 ON
6 1~9 1~9 ON ON
7 1~9 1~9 ON
8 1~9 1~9 ON ON ON
9 1~9 1~9 ON ON
10 1~9 1~9 ON ON ON
11 1~9 1~9 ON ON
12 1~9 1~9 ON ON ON
13 1~9 1~9 ON ON ON
14 1~9 1~9 ON ON
15 1~9 1~9 ON ON
16 1~9 1~9 ON ON ON
17 1~9 1~9 ON ON ON
18 1~9 1~9 ON ON ON
19 1~9 1~9 ON ON
20 1~9 1~9 ON ON
상기 [표1]은 유량분배기(70)와 각 가스공급관에 설치된 개폐밸브(39,46,49,69,99,109,119,129)를 이용하여 에칭가스와 보조가스가 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17) 및 사이드인젝터(25)에 선택적으로 공급되는 상태의 20개 패턴의 대표적인 실시 예를 나타낸 것이다.
먼저, 유량분배기(70)는 가스공급부(60)로부터 유입되는 가스를 제1공급관(30)과 제2공급관(40)에 상대적으로 서로 상이한 비율로 분배하여 공급시킬 수 있다.
즉, 유입되는 가스가 '10'이라고 할 때 제1공급관(30)에는 '1'을 공급하고 제2공급관(40)에는 '9'를 공급하거나, 또는 제1공급관(30)에는 '2'을 공급하고 제2공급관(40)에는 '8'을 공급하여 제1공급관(30)과 제2공급관(40)에 공급되는 가스의 양을 상대적으로 다양하게 조절하여 공급할 수 있다.
상기 [표1]의 20개의 패턴에 대해 에칭가스와 보조가스에 해당되는 부분에 기재된 'ON'은 각 공급관에 설치되는 개폐밸브(39,46,49,69,99,109,119,129)가 개방되어 가스가 공급되는 상태를 나타낸 것이고, 기재가 없는 공백상태는 개폐밸브(39,46,49,69,99,109,119,129)가 'OFF'된 상태를 나타낸 것으로서, 가스의 흐름이 차단된 것을 나타낸다.
이하, 상기 20개의 패턴 중 '1'과 '2' 및 '9'의 패턴을 예를 들어 설명한다.
상기 [표1]의 '1'의 경우에는 제1공급관(30)과 제3공급관(45)이 개방되고, 제4,5,6,7(48,100,110,120)공급관및 연결관(90)은 차단된 상태로서, 이때 에칭가스는 제1공급관(30)을 통해 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)로 공급되고, 또한, 제2공급관(40)과 제3공급관(45)을 통해 외측노즐(17)로 공급된다.
따라서 에칭가스는 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17)로만 공급되게 되며, 보조가스는 공급되지 않게 된다.
이때 유량분배기(70)를 이용하여 제1,2공급관(30,40)에 공급되는 가스의 양을 상대적으로 조절함으로써 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17)로 공급되는 가스의 양도 다양하게 조절 가능하게 된다.
상기 [표1]의 '2'의 경우에는 제1,4공급관(30,48)과 연결관(90)만이 개방된 상태를 나타낸 것으로서, 에칭가스는 제1공급관(30)을 통해 내측노즐(13)로 1/2이 공급되고, 개방된 연결관(90)을 통해 나머지 1/2이 외측노즐(17)로 공급되게 된다.
또한, 제2공급관(40)으로 공급되는 가스는 제4공급관(48)을 통해 사이드인젝터(25)로 직접 공급되게 된다.
이때, 상기 '1'의 경우와 마찬가지로 유량분배기(70)를 이용하여 제1,2공급관(30,40)으로 공급되는 가스의 양을 다양하게 조절시킬 수도 있다.
한편, 상기 [표1]의 '9'의 경우에는 제3공급관(45)과 제5공급관(100)만이 개방되기 때문에 에칭가스는 제2공급관(40)과 제3공급관(45)을 통해 상부인젝터(10)의 외측노즐(17)로만 공급되고, 보조가스는 제5공급관(100)을 통해 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)로만 공급되게 된다.
또한 유량분배기(70)와 유량조절기(66)를 이용하여 에칭가스와 보조가스의 양을 조절시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 상기 [표1]에서와 같이 상부인젝터(10)의 내측노즐(13)과 외측노즐(17) 및 사이드인젝터(25)로 공급되는 에칭가스와 보조가스의 양 및 흐름을 다양하게 조절하여 공급시킬 수 있게 됨으로써, 챔버(1) 내의 가스의 이온 밀도나 분포도가 최적으로 유지될 수 있는 환경을 구축하여 웨이퍼(5) 표면의 에칭율과 에칭 균일도 및 에칭단면을 최적으로 형성시킬 수 있게 하여 웨이퍼(5)의 품질향상은 물론 불량률을 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.
이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 에칭가스가 챔버의 상측부에는 물론 측면방향에서도 공급될 수 있게 하고, 에칭가스와 보조가스가 상호 연결 배치된 가스공급관을 통해 가스의 양과 흐름이 다양하게 조절될 수 있어 챔버 내의 에칭가스와 보조가스의 이온 밀도와 분포도를 제어하여 최적의 에칭조건을 형성할 수 있게 함으로써 웨이퍼 표면의 에칭율(etching rate)과 에칭의 균일도를 향상시켜 웨이퍼의 불량률을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 챔버 내에 최적의 에칭 조건을 형성하여 포토레지스트 하부의 박막이 에칭되는 언더컷(undercut) 현상을 방지함으로써 에칭의 단면모양이 완벽하게 수직으로 형성되어 포토레지스트에 형성된 패턴과 동일한 패턴으로 박막에 형성되게 하여 반도체 집적회로 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 웨이퍼가 내부에 설치된 챔버 내측으로 가스를 공급할 수 있게 챔버에 설치되는 가스인젝터,
    상기 가스인젝터에 가스를 공급할 수 있게 연결되는 가스공급관,
    상기 가스공급관에 연결되어 가스의 공급을 분배하는 유량분배기,
    상기 유량분배기에 가스를 공급하는 가스공급부로 구성된 에칭가스 제어시스템에 있어서,
    상기 가스인젝터는 상기 웨이퍼의 상측 방향에서 가스가 공급될 수 있게 상기 챔버의 상부에 설치되는 상부인젝터와 상기 웨이퍼의 측면 방향에서 가스가 공급될 수 있게 상기 챔버의 측면에 설치되는 사이드인젝터를 포함하여 구성하되,
    상기 가스공급관은 상기 상부인젝터와 사이드인젝터에 각각 연결되는 제1공급관과 제2공급관으로 구성되고,
    상기 상부인젝터는 가스를 전방으로 분사시키는 내측노즐과 가스를 측방으로 분사시키는 외측노즐이 각각 형성되고 상기 제1공급관은 상기 내측노즐에 연결되며, 상기 제2공급관은 분기관이 설치된 분기점'A'를 설치하여 상기 외측노즐에 연결되는 제3공급관과 상기 사이드인젝터에 연결되는 제4공급관이 구비되는 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스공급부는 에칭가스공급부와 보조가스공급부로 구성하되, 상기 보조가스공급부에는 보조가스가 독립적으로 제어될 수 있게 유량조절기와 개폐밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1공급관과 제3공급관 및 제4공급관에는 가스의 통로를 개폐시킬 수 있는 개폐밸브가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1공급관에는 상기 개폐밸브와 유량분배기 사이에 분기점'B'를 설치하되, 상기 제3공급관에는 상기 개폐밸브와 상부인젝터 사이에 분기점'C'를 설치하여 상기 분기점'B'와 분기점'C'를 연결하는 연결관이 구비된 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연결관에는 가스의 통로를 개폐시키는 개폐밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1공급관에는 상기 개폐밸브와 상부인젝터 사이에 분기점'E'를 설치하고 상기 유량조절기와 분기점'E'를 연결하는 제5공급관을 구비하되, 상기 제5공급관에는 분기점'D'를 설치하고 상기 제3공급관의 분기점'C'와 상부인젝터 사이에 분기점'F'를 설치하여 상기 분기점'D'와 분기점'F'를 연결하는 제6공급관이 구비된 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제4공급관에는 개폐밸브와 사이드인젝터 사이에 분기점'G'를 설치하고, 상기 제5공급관에는 상기 분기점'D'와 상기 분기점'G'를 연결하는 제7공급관이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제6공급관 및 상기 제5공급관의 분기점'D'와 분기점'E' 사이에는 개폐밸브가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제7공급관에는 가스의 통로를 개폐시킬 수 있는 개폐밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5공급관에는 상기 보조가스공급부의 유량조절기와 분기점'D'의 사이에 가스의 통로를 개폐시킬 수 있는 개폐밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 에칭가스 제어시스템.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8771537B2 (en) * 2009-08-20 2014-07-08 Tokyo Electron Limited Plasma treatment device and plasma treatment method
KR101048193B1 (ko) * 2009-08-28 2011-07-08 주식회사 디엠에스 에칭가스 제어시스템
WO2012002232A1 (ja) * 2010-06-28 2012-01-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び方法
US20180166300A1 (en) * 2016-12-13 2018-06-14 Lam Research Ag Point-of-use mixing systems and methods for controlling temperatures of liquids dispensed at a substrate
CN106711066A (zh) * 2016-12-27 2017-05-24 武汉华星光电技术有限公司 干蚀刻反应设备及用于干蚀刻反应的气体喷嘴
KR102088210B1 (ko) * 2020-01-31 2020-03-12 (주)아이솔루션 반도체 공정 챔버의 벤트 조절 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066855A (ja) * 2004-07-30 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100332313B1 (ko) * 2000-06-24 2002-04-12 서성기 Ａｌｄ 박막증착장치 및 증착방법
US6333272B1 (en) * 2000-10-06 2001-12-25 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing
JP3403181B2 (ja) * 2001-03-30 2003-05-06 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及び熱処理方法
US6418954B1 (en) * 2001-04-17 2002-07-16 Mks Instruments, Inc. System and method for dividing flow
US20030070620A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-17 Cooperberg David J. Tunable multi-zone gas injection system
US7169231B2 (en) * 2002-12-13 2007-01-30 Lam Research Corporation Gas distribution system with tuning gas
JP4895167B2 (ja) * 2006-01-31 2012-03-14 東京エレクトロン株式会社 ガス供給装置，基板処理装置，ガス供給方法
JP2007211326A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Nec Electronics Corp 成膜装置および成膜方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066855A (ja) * 2004-07-30 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置

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