KR101322545B1 - 딥 트렌치 실리콘 식각 장치 및 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 가스 흡입 시스템 - Google Patents

딥 트렌치 실리콘 식각 장치 및 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 가스 흡입 시스템 Download PDF

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Abstract

반응 챔버 및 가스 소스 캐비넷을 포함하는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치로서, 가스 소스 캐비넷은 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로를 통하여 반응 챔버에 연결되고, 제1 가스 경로가 가스 소스 캐비넷으로부터 반응 챔버 내로 식각 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 제2 가스 경로가 가스 소스 캐비넷으로부터 반응 챔버 내로 증착 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용된다. 본 발명은 공정 단계가 전환될 때 발생하는 가스 혼합 및 가스 지연의 문제점을 해결하는데 사용된다.

Description

딥 트렌치 실리콘 식각 장치 및 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 가스 흡입 시스템{DEEP-TRENCH SILICON ETCHING APPARATUS AND GAS INLET SYSTEM THEREOF}
본 발명은 반도체 제조 분야에 관한 것으로, 특히, 딥 트렌치(deep-trench) 실리콘 식각 장치 및 반도체 웨이퍼 가공에 사용되는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치용 가스 흡입 시스템에 관한 것이다.
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)가 자동차 및 가전제품 분야에서 널리 사용되어 왔고, TSV(Through Silicon Vias) 기술이 미래 패키지 분야에서 광범위하게 적용되기 때문에, 건식 플라즈마를 구비한 딥 트렌치 실리콘 식각 공정은 MEMS의 주요 가공 기술이 되었다.
현재, 전형적인 딥 트렌치 실리콘 식각 공정은 완전한 식각 공정이 식각 단계와 증착 단계 사이에서 교대로 순환하는 것을 특징으로 하는 보슈법(Bosch process)이다. 식각 단계에서 사용되는 공정 가스는 SF6(sulphur hexafluoride)(6플로우린화 황)이다. 이러한 공정 가스는 매우 높은 식각율로 실리콘 기질을 식각할 수 있지만, 이러한 종류의 식각은 등방성(isotropic)이기 때문에, 따라서 측벽 형태(sidewall morphology)를 제어하는 것이 어렵다. 측벽을 식각하는 것을 감소시키기 위해서, 증착 단계가 이러한 공정에 추가된다. 즉, 측벽이 식각되는 것을 방지하기 위하여 중합 보호 필름 층이 측벽 상에 증착되고, 따라서 수직면에서만 식각된다. 도 1을 참조하면, 보슈법의 전형적인 식각 공정이 예로써 도시된다. 도 1a는 식각되지 않은 실리콘 칩의 형태를 도시하고, 포토레지스트 층(phtoresist layer)(101) 및 식각된 실리콘 바디(102)를 포함하고, 도 1b, 1d 및 1f는 SF6로 등방성 식각하는 식각 단계에서 실리콘 칩의 형태를 도시하고, 도 1c 및 도 1e는 C4F8(perfluoro-2-butene)(8플로우린화 부텐)이 측벽을 보호하기 위해 증착 층을 형성하는데 사용되는 증착 단계 동안의 실리콘 칩의 형태를 도시하고, 도 1에서, 식각 단계 및 증착 단계는 교대로 실행되고, 도 1g는 식각 단계와 증착 단계 사이의 수차례 사이클 후의 실리콘 칩의 최종 형태이다.
도 2를 참조하면, 전형적인 실리콘 식각 장치가 도시된다. 앞서 언급된 보슈법이 실행될 때, 실리콘 칩(202)이 공정 챔버(201) 내로 삽입되고, 정전 척(electrostatic chuck)(ESC)(203) 상에 배치된다. 정전 척(203)이 실리콘 칩(202)을 흡착하는 것을 완료한 후, 공정 가스가 가스 소스 캐비넷(207)으로부터 가스 경로(206) 및 노즐(204)을 통하여 공정 챔버(201)로 유입되고, 플라즈마(205)를 발생시키는 RF(Radio Frequency)(무선주파수) 전력으로 인가되고, 따라서 실리콘 칩(202)의 식각을 달성하게 된다.
도 2의 장치에서 모든 공정 가스는 동일한 가스 경로(206) 및 동일한 노즐(204)을 통하여 공정 챔버(201)로 유입되기 때문에, 식각 단계가 완료될 때, 식각 가스의 일부가 가스 경로(206)에 남아있을 것이다. 이후의 증착 단계가 시작될 때, 증착 가스는 가스 경로(206)에 남아있는 식각 가스를 공정 챔버(210) 내로 가압하는 것이 필요하고, 그 후에 증착 가스가 공정 챔버(201) 내로 유입될 수 있다. 따라서 증착 단계가 시작될 때, 공정 챔버(201) 내로 먼저 유입되는 가스는 증착 가스가 아니라 식각 가스이다. 유사하게, 식각 단계가 시작될 때, 공정 챔버(201) 내로 먼저 유입되는 가스는 식각 가스가 아니라 증착 가스이다. 따라서 식각 단계와 증착 단계가 전환될 때, 가스 혼합 문제가 있고, 공정의 정밀한 제어에 부정적인 영향을 미친다.
게다가, 모든 공정 가스는 동일한 가스 유입 파이프라인 및 동일한 노즐을 통하여 공정 챔버(201) 내로 유입되고, 따라서 식각 가스는 식각 단계에서 일정 지연이 생기고, 증착 가스는 증착 단계에서 일정 지연이 생긴다. 딥 트렌치 실리콘 식각 공정에서 식각 단계와 증착 단계 사이의 빈번한 전환이 수행될 필요가 있고, 두 개의 연속적인 전환 사이의 시간 간격은 매우 짧기 때문에, 두 단계 사이의 전환에 따른 이러한 가스 지연은 공정 정밀도 및 공정 효율성에 상당히 영향을 미칠 것이다.
요컨대, 통상의 기술자에 의해 즉시 해결되어야 하는 문제점은 종래의 가스 흡입 시스템을 향상시키는 방법이고, 따라서 공정 단계가 전환될 때 발생하는 가스 혼합 및 가스 지연을 해결하는 것이다.
본 발명에 의해 해결되는 기술적인 문제점은 공정 단계가 전환될 때 발생하는 가스 혼합 및 가스 지연의 문제를 해결하여, 이에 따라 딥 트렌치 실리콘 식각 공정에서 공정 가스 유동의 정밀한 제어를 달성하고, 따라서 딥 트렌치 실리콘 식각 공정의 정밀도 및 효율성을 더욱 향상시키는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치 및 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 가스 흡입 시스템을 제공하는 것이다.
앞서 언급된 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 반응 챔버 및 가스 소스 캐비넷을 포함하는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치를 개시하고, 가스 소스 캐비넷은 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로를 통하여 반응 챔버에 연결되고, 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로는 두 개의 가스 흡입 파이프라인 및 하나의 가스 흡입 노즐을 포함하고, 두 개의 가스 흡입 파이프라인은 각각 식각 단계용 공정 가스와 증착 단계용 공정 가스로 연결되어, 둘 모두 가스 흡입 노즐을 통하여 반응 챔버에 연결되고, 제1 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 식각 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 제2 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 증착 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 가스 흡입 노즐은 중간 노즐 및 유동 균질화 보드를 포함하고, 중간 노즐의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 중간 노즐의 타 단부는 반응 챔버 내로 연결되고, 유동 균질화 보드에는 가스 흡입 구멍, 균질화 챔버, 및 균질화 챔버 상의 가스 배출 구멍이 제공되고, 가스 흡입 구멍은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결된다.
삭제
바람직하게는, 가스 흡입 노즐은 내층 노즐 및 외층 노즐을 포함하고, 내층 노즐 및 외층 노즐은 두 개의 가스 흡입 파이프라인에 각각 연결된다.
바람직하게는, 내층 노즐은 가스 흡입 노즐 내의 중앙 관통 구멍이고, 중앙 관통 구멍의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 중앙 관통 구멍의 타 단부는 반응 챔버 내로 연결되고, 외층 노즐은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 가스 흡입 구멍, 가스 흡입 구멍에 연결되는 균질화 챔버, 균질화 챔버에 연결되는 유동 분할 구멍, 및 유동 분할 구멍에 연결되는 가스 배출 채널을 포함한다.
바람직하게는, 외층 노즐의 가스 흡입 구멍의 축이 내층 노즐의 관통 구멍의 축에 수직이고, 외층 노즐의 균질화 챔버는 내층 노즐의 관통 구멍을 둘러싸는 중공 링이고, 외층 노즐의 가스 배출 채널은 내층 노즐의 관통 구멍을 둘러싸는 또 다른 중공 링으로 반응 챔버에 연결된다.
삭제
본 발명의 일 실시예는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 가스 흡입 시스템을 개시하고, 가스 흡입 시스템은 반응 챔버와 가스 소스 캐비넷 사이에 연결되어 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로를 포함하고, 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로는 두 개의 가스 흡입 파이프라인 및 하나의 가스 흡입 노즐을 포함하고, 두 개의 가스 흡입 파이프라인은 각각 식각 단계용 공정 가스와 증착 단계용 공정 가스로 연결되어, 둘 모두 가스 흡입 노즐을 통하여 반응 챔버에 연결되고, 제1 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 식각 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 제2 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 증착 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 가스 흡입 노즐은 중간 노즐 및 유동 균질화 보드를 포함하고, 중간 노즐의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 중간 노즐의 타 단부는 반응 챔버 내로 연결되고, 유동 균질화 보드에는 가스 흡입 구멍, 균질화 챔버, 및 균질화 챔버 상의 가스 배출 구멍이 제공되고, 가스 흡입 구멍은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결된다.
삭제
바람직하게는, 가스 흡입 노즐은 내층 노즐 및 외층 노즐을 포함하고, 내층 노즐 및 외층 노즐은 두 개의 가스 흡입 파이프라인에 각각 연결된다.
바람직하게는, 내층 노즐은 가스 흡입 노즐 내의 중앙 관통 구멍이고, 중앙 관통 구멍의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 중앙 관통 구멍의 타 단부는 반응 챔버 내로 연결되고, 외층 노즐은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 가스 흡입 구멍, 가스 흡입 구멍에 연결되는 균질화 챔버, 균질화 챔버에 연결되는 유동 분할 구멍, 및 유동 분할 구멍에 연결되는 가스 배출 채널을 포함한다.
바람직하게는, 외층 노즐의 가스 흡입 구멍의 축이 내층 노즐의 관통 구멍의 축에 수직이고, 외층 노즐의 균질화 챔버는 내층 노즐의 관통 구멍을 둘러싸는 중공 링이고, 외층 노즐의 가스 배출 채널은 내층 노즐의 관통 구멍을 둘러싸는 또 다른 중공 링으로 반응 챔버에 연결된다.
삭제
종래 기술과 비교하여, 본 발명은 이하의 장점을 제공한다.
식각 단계용 공정 가스 및 증착 단계용 공정 가스가 두 개의 다른 가스 경로로 반응 챔버 내로 유입되기 때문에, 따라서, 식각 단계가 완료될 때, 식각 단계용 공정 가스는 제1 가스 경로에 남아있을 수 있고, 이 후의 증착 단계가 시작될 때, 증착 단계용 공정 가스는 제2 가스 경로로 반응 챔버 내로 유입될 수 있고, 유사하게, 증착 단계가 식각 단계로 전환될 때, 증착 단계용 공정 가스는 제2 가스 경로에 남아있어, 식각 단계용 공정 가스가 남아 있는 제1 가스 경로에 영향을 미치지 않는다. 따라서 본 발명은 단계가 전환될 때 공정 가스 혼합의 문제점을 제거할 수 있고, 따라서 딥 트렌치 실리콘 에칭 공정에서 공정 가스 유동의 정밀한 제어를 달성한다.
따라서, 식각 단계용 공정 가스 및 증착 단계용 공정 가스는 두 개의 가스 경로에 의해 흡입이 독립적으로 제어되기 때문에, 파이프라인의 전환이 가스 소스 캐비넷에서 불필요하다. 따라서 두 개의 단계가 빈번하게 전환되고, 두 개의 연속적인 전환 사이의 시간 간격이 매우 짧은 경우에, 공정 가스 지연의 문제를 방지할 수 있고, 따라서 딥 트렌치 실리콘 식각 공정의 정밀도 및 효율성을 향상시킨다.
도 1a 내지 도 1g는 종래기술 보슈법의 전형적인 식각 공정을 도시하는 예이다.
도 2는 종래기술의 전형적인 실리콘 식각 장치의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제2 실시예에 사용되는 가스 흡입 노즐의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 7은 도 6에 도시된 실시예의 유동 균질화 보드의 구조를 도시하는 개략도이다.
앞서 언급된 본 발명의 목적, 특징 및 장점을 더욱 명확하고 용이하게 이해되도록 하기 위하여, 본 발명은 첨부된 도면 및 이하 특정 실시예로 상세하게 기술될 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 딥 트렌치(deep-trench) 실리콘 식각 장치의 구조가 도시된다. 본 실시예에서 제공되는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치는 특히 반응 챔버(301) 및 가스 소스 캐비넷(302)을 포함할 수 있고, 가스 소스 캐비넷(302)은 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로를 통하여 반응 챔버(301)에 연결되고, 제1 가스 경로(303)는 가스 소스 캐비넷(302)으로부터 반응 챔버(301) 내로 식각 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 제2 가스 경로(304)는 가스 소스 캐비넷(302)으로부터 반응 챔버(301) 내로 증착 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용된다.
식각 단계용 공정 가스 및 증착 단계용 공정 가스는 두 개의 다른 가스 경로에 의해 반응 챔버 내로 유입되고, 따라서 식각 단계가 종료될 때, 식각 단계용 공정 가스는 제1 가스 경로(303)에 남아 있을 수 있어서, 이 후의 증착 단계에서 반응 챔버 내로 유입되는 공정 가스에 어떠한 영향을 미치지 않는다. 이와 같이, 증착 단계가 식각 단계로 전환되면, 증착 단계용 공정 가스는 제2 가스 경로(304)에 남아 있어, 또한, 이후의 식각 단계에 영향을 미치지 않는다. 따라서 본 발명은 단계가 전환될 때 공정 가스의 혼합 문제를 감소시킬 수 있다.
특히, 제1 가스 경로(303)는 가스 소스 캐비넷(302)에 연결된 제1 가스 흡입 파이프라인(330), 및 반응 챔버(301) 상에 고정된 제1 가스 흡입 노즐(331)을 포함할 수 있고, 식각 단계용 공정 가스는 가스 소스 캐비넷(302)으로부터 제1 가스 흡입 파이프라인(330) 및 제1 가스 흡입 노즐(331)을 통하여 반응 챔버(301) 내로 주입되고, 제2 가스 경로(304)는 가스 소스 캐비넷(302)에 연결된 제2 가스 흡입 파이프라인(340), 및 반응 챔버(301) 상에 고정된 제2 가스 흡입 노즐(341)을 포함할 수 있고, 증착 단계용 공정 가스는 가스 소스 캐비넷(302)으로부터 제2 가스 흡입 파이프라인(340) 및 제2 가스 흡입 노즐(341)을 통하여 반응 챔버(301) 내로 주입된다.
실질적으로, 제1 가스 경로 및 제2 가스 경로는 하나의 공통된 가스 흡입 노즐을 사용할 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 출원에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 구조를 나타내는 개략도가 도시된다. 본 실시예에서 제공되는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치는 특히 반응 챔버(401), 가스 소스 캐비넷(402), 가스 소스 캐비넷(402)에 연결되는 제1 가스 흡입 파이프라인(403)과 제2 가스 흡입 파이프라인(404), 및 제1 가스 흡입 파이프라인(403)과 제2 가스 흡입 파이프라인(404)에 각각 연결되는 가스 흡입 노즐(405)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 반응 챔버 내로 다른 공정 가스를 주입하기 위하여 비록 하나의 가스 흡입 노즐이 사용되었지만, 두 개의 독립적인 파이프라인이 다른 공정 가스를 주입하는데 사용되기 때문에, 본 발명의 효과에는 영향을 미치지 않는다.
상이한 식각 공정은 상이한 공정 가스를 필요로 하여, 예를 들면, 일부 식각 공정에서는 SF6 및 O2를 식각 단계용 공정 가스로 사용하고, 다른 종류의 식각 공정에서는 SF6 및 He(헬륨)을 식각 단계용 공정 가스로 사용한다. 이 경우에, 시각 단계용 공정 가스는 예를 들면, SF6 및 O2의 공정 가스, 또는 SF6 및 He의 공정 가스로 선택될 필요가 있고, 이는 공정 요구사항에 기반하여 제1 가스 경로 내로 유입되어야 하고, 즉, 제1 가스 경로 내로 유입되는 공정 가스는 주 식각 가스 및 보조 가스를 포함한다.
통상의 기술자는 실질적인 요구사항에 따라 제1 가스 경로의 구조를 다르게 변형할 수 있거나 또는 증착 단계용 공정 가스의 요구사항에 따라 제2 가스 경로의 구조를 변형할 수 있다고 이해되어야 한다. 앞서 언급된 방법은 단지 예로써 도시되고, 본 발명에서 제1 가스 경로 및 제2 가스 경로의 구조는 제한되지 않는다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에서 사용되는 가스 흡입 노즐의 구조의 개략도가 도시되고, 가스 흡입 노즐은 실린더 구조를 가지고(사각 실린더와 같이 다른 구조도 또한 될 수 있다), 내층 노즐(501) 및 외층 노즐(502)로 구성된다. 여기서, 내층 노즐(501)은 실린더 내의 중앙 관통 구멍이고, 중앙 관통 구멍의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 중앙 관통 구멍의 타 단부는 반응 챔버 내로 연결되고, 중앙 관통 구멍은, 양단부에서 작은 구멍 직경, 중앙에서 큰 구멍 직경을 구비하는 계단형 구멍 구조를 가지고, 가스 흡입 노즐을 반응 챔버와 연결하는 작은 구멍의 일 단부에서 챔퍼 각도가 제공된다. 챔퍼 각도 설계 및 가변하는 구멍 직경은 가스의 입사각을 증가시키고, 가스 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
외층 노즐(502)은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 가스 흡입 구멍(521), 가스 흡입 구멍(521)에 연결되는 균질화 챔버(homogenizing chamber)(522), 균질화 챔버(522)에 연결되는 유동 분할 구멍(flow division hole)(523), 및 유동 분할 구멍(523)에 연결되는 가스 배출 채널(524)을 포함한다.
여기 본 발명의 바람직한 실시예에서, 가스 흡입 구멍(521)은 가스 흡입 노즐의 실린더 벽 상에 고정되고, 가스 흡입 구멍(521)의 축은 내층 노즐의 중앙 관통 구멍(501)의 축에 수직이고, 균질화 챔버(522)는 내층 노즐의 중앙 관통 구멍(501)을 둘러싸는 중공 링(hollow ring)이고, 유동 분할 구멍(523)은 내층 노즐의 중앙 관통 구멍(501) 주위에 균등하게 분포되어 있고, 가스 배출 채널(524)은 내층 노즐의 중앙 관통 구멍(501)을 둘러싸는 또 다른 중공 링으로써, 반응 챔버에 연결된다. 증착 단계용 공정 가스는 가스 흡입 구멍(521)을 통하여 균질화 챔버(522) 내로 유입되고, 그 이후, 유동 분할 구멍(523) 및 가스 배출 채널(524)을 통하여 반응 챔버 내로 유입된다. 증착 단계용으로 반응 챔버 내로 유입되는 공정 가스는 균질화 챔버(522) 및 유동 분할 구멍(523)에 의해 균등하게 분포되기 때문에, 본 실시예에서는 증착 단계용 공정 가스 유동의 균일한 제어를 달성할 수 있다.
도 5에 도시된 가스 흡입 노즐의 구조는 다시 예로써 도시된 것으로 이해되어야 한다. 통상의 기술자는 실질적인 요구사항에 따라 가스 흡입 노즐의 어떠한 구조도 사용할 수 있고, 예를 들면, 내층 노즐의 중앙 관통 구멍은 단지 단순한 관통 구멍이거나 또는 중앙 관통 구멍은 양단부에서 큰 구멍 직경, 중앙에서 작은 구멍 직경을 구비하는 계단형 구멍이다.
다른 실시예에서, 외층 노즐은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 가스 흡입 구멍, 가스 흡입 구멍에 연결되는 균질화 챔버, 및 균질화 챔버에 연결되는 유동 분할 구멍을 포함하고, 유동 분할 구멍은 반응 챔버 등에 직접적으로 연결된다. 요약해서, 본 발명은 외층 노즐의 가스 흡입 구멍의 구조 및 위치에 어떠한 제한이 없고, 균질화 챔버 등의 구조에 어떠한 제한이 없다. 물론, 가장 간단한 외층 노즐에서는, 외층 노즐이 균질화 챔버 및 유동 분할 구멍을 포함하지 않는다고 하더라도 실행가능하다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 구조가 도시된다. 본 실시예와 제2 실시예 사이의 차이는 가스 흡입 노즐의 구조이다. 본 실시예에서 가스 흡입 노즐은 중간 노즐(intermediate nozzle)(605) 및 유동 균질화 보드(606)를 포함한다(즉, 제2 실시예에서의 외층 노즐이 유동 균질화 보드로 대체된다). 여기서, 중간 노즐(605)의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인(603)에 연결되고, 중간 노즐(605)의 타 단부는 반응 챔버(601) 내로 연결되고, 유동 균질화 보드(606)는 증착 단계용 공정 가스를 가스 소스 캐비넷(602)으로부터 제2 가스 흡입 파이프라인(604)을 통하여 반응 챔버(601) 내로 주입하는데 사용된다.
도 7을 참조하면, 도 6에 도시된 실시예에서의 유동 균질화 보드 구조의 개략도가 도시된다. 유동 균질화 보드에는 가스 흡입 구멍(701), 균질화 챔버(702) 및 균질화 챔버 상의 가스 배출 구멍(703)이 제공된다. 여기서, 가스 흡입 구멍(701)은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 가스 배출 구멍(703)의 크기 형상 및 분포 등은 제한되지 않는다. 증착 단계용 공정 가스는 가스 흡입 구멍(701)을 통하여 균질화 챔버(702) 내로 유입되고, 이후 가스 배출 구멍(703)을 통하여 반응 챔버 내로 유입된다. 균질화 챔버(702)는 증착 단계용으로 반응 챔버 내로 유입되는 균일하게 분포되는 공정 가스를 가지기 때문에, 증착 단계용 공정 가스 유동의 정밀한 제어가 달성될 수 있다. 바람직하게는, 가스 흡입 구멍(701) 및 가스 배출 구멍(703)은 비동축으로 설계되고, 따라서 가스가 직접 외부로 유동되는 것을 방지한다.
물론, 앞에서 언급된 가스 흡입 노즐의 구조는 단지 예로서 도시된 것이다. 통상의 기술자는 요구사항에 따라 가스 흡입 노즐의 다른 구조를 사용할 수 있다. 예를 들면, 가스 흡입 노즐은 두 개의 유동 균질화 보드를 포함할 수 있거나 또는 유동 균질화 보드는 다른 방식으로 변형될 수 있다. 요약해서, 본 발명은 가스 흡입 노즐의 구조상에 어떠한 제한이 없다.
이상에서, 가스 소스 캐비넷, 반응 챔버 및 가스 흡입 시스템을 포함하는 본 발명의 딥 트렌치 실리콘 식각 장치가 상세하게 기술되어왔다. 본 발명은 딥 트렌치 실리콘 식각 장치용 가스 흡입 시스템을 제공하는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명에 의해 제공되는 가스 흡입 시스템의 제1 실시예에서, 가스 흡입 시스템은 특히, 가스 소스 캐비넷과 반응 챔버 사이에서 각각 연결되어 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로를 포함할 수 있고, 제1 가스 경로는 가스 소스 캐비넷으로부터 반응 챔버 내로 식각 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 제2 가스 경로는 가스 소스 캐비넷으로부터 반응 챔버 내로 증착 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용된다.
가스 흡입 시스템의 바람직한 실시예에서, 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로는 두 개의 가스 흡입 파이프라인 및 하나의 가스 흡입 노즐을 포함할 수 있고, 두 개의 가스 흡입 파이프라인은 각각 식각 단계용 공정 가스와 증착 단계용 공정 가스에 연결되어, 둘 모두 가스 흡입 노즐을 통하여 반응 챔버에 연결된다.
가스 흡입 시스템의 바람직한 실시예에서, 가스 흡입 노즐은 내층 노즐 및 외층 노즐을 포함할 수 있고, 내층 노즐 및 외층 노즐은 두 개의 가스 흡입 파이프라인에 각각 연결된다.
바람직한 실시예에서, 내층 노즐은 가스 흡입 노즐 내의 중앙 관통 구멍이 될 수 있고, 중앙 관통 구멍의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 중앙 관통 구멍의 타 단부는 반응 챔버 내로 연결되고, 외층 노즐은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 가스 흡입 구멍, 가스 흡입 구멍에 연결되는 균질화 챔버, 균질화 챔버에 연결되는 유동 분할 구멍, 및 유동 분할 구멍에 연결되는 가스 배출 채널을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 외층 노즐의 가스 흡입 구멍의 축이 내층 노즐의 관통 구멍의 축에 수직이고, 외층 노즐의 균질화 챔버는 내층 노즐의 관통 구멍을 둘러싸는 중공 링이 될 수 있고, 외층 노즐의 가스 배출 채널은 내층 노즐의 관통 구멍을 둘러싸는 또 다른 중공 링으로 반응 챔버에 연결될 수 있다.
증착 단계용 공정 가스의 균일한 제어가 또한 달성되는 것을 보장하기 위하여, 실질적인 적용에서, 가스 흡입 노즐은 중간 노즐 및 유동 균질화 보드를 포함하는 구조가 될 수 있고, 중간 노즐의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 중간 노즐의 타 단부는 반응 챔버 내로 연결되고, 유동 균질화 보드에는 가스 흡입 구멍, 균질화 챔버, 및 균질화 챔버 상의 가스 배출 구멍이 제공되고, 가스 흡입 구멍은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결된다.
통상의 기술자는 실질적인 요구사항에 따라 제1 가스 경로, 제2 가스 경로, 또는 가스 흡입 노즐의 다른 구조를 사용할 수 있고, 본 발명은 제1 가스 경로, 제2 가스 경로 및 가스 흡입 노즐의 특정 구조에 어떠한 제한이 없다.
이상에서, 본 발명에 의해 제공되는 딥 트렌치 실리콘 에칭 장치 및 딥 트렌치 실리콘 에칭 장치의 가스 흡입 시스템이 상세하게 기술된다. 본 발명의 원리 및 구성은 실례를 사용하여 설명되었지만, 앞에서 언급된 실시예는 단지 본 발명의 방법뿐만 아니라 본 발명의 주요 개념을 이해하는 것을 돕는데 사용된 것이다. 통상의 기술자는 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형할 수 있고, 이러한 변경 및 변형은 본 발명의 첨부된 청구항에 의해 정의되는 범위 내에 포함되는 의도로 주목되어야 한다.
301 반응 챔버 302 가스 소스 캐비넷
303 제1 가스 경로 304 제2 가스 경로
330 제1 가스 흡입 파이프라인 331 제1 가스 흡입 노즐
340 제2 가스 흡입 파이프라인 341 제2 가스 흡입 노즐

Claims (12)

  1. 반응 챔버 및 가스 소스 캐비넷을 포함하는 딥 트렌치(deep-trench) 실리콘 식각 장치로서,
    상기 가스 소스 캐비넷은 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로를 통하여 상기 반응 챔버에 연결되고,
    독립적으로 제어되는 상기 두 개의 가스 경로는 두 개의 가스 흡입 파이프라인 및 하나의 가스 흡입 노즐을 포함하고, 두 개의 상기 가스 흡입 파이프라인은 각각 식각 단계용 공정 가스와 증착 단계용 공정 가스에 연결되어, 모두 상기 가스 흡입 노즐을 통하여 상기 반응 챔버에 연결되고,
    제1 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 식각 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 제2 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 증착 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고,
    상기 가스 흡입 노즐은 중간 노즐(intermediate nozzle) 및 유동 균질화 보드를 포함하고,
    상기 중간 노즐의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 상기 중간 노즐의 타 단부는 상기 반응 챔버 내로 연결되고,
    상기 유동 균질화 보드에는 가스 흡입 구멍, 균질화 챔버, 및 상기 균질화 챔버 상의 가스 배출 구멍이 제공되고, 상기 가스 흡입 구멍은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 흡입 노즐은 내층 노즐 및 외층 노즐을 포함하고,
    상기 내층 노즐 및 상기 외층 노즐은 두 개의 상기 가스 흡입 파이프라인에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내층 노즐은 상기 가스 흡입 노즐 내의 중앙 관통 구멍이고, 상기 중앙 관통 구멍의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 상기 중앙 관통 구멍의 타 단부는 상기 반응 챔버 내로 연결되고,
    상기 외층 노즐은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 가스 흡입 구멍, 상기 가스 흡입 구멍에 연결되는 균질화 챔버(homogenizing chamber), 상기 균질화 챔버에 연결되는 유동 분할 구멍(flow division hole), 및 상기 유동 분할 구멍에 연결되는 가스 배출 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 외층 노즐의 상기 가스 흡입 구멍의 축이 상기 내층 노즐의 상기 관통 구멍의 축에 수직이고,
    상기 외층 노즐의 상기 균질화 챔버는 상기 내층 노즐의 상기 관통 구멍을 둘러싸는 중공 링(hollow ring)이고,
    상기 외층 노즐의 상기 가스 배출 채널은 상기 내층 노즐의 상기 관통 구멍을 둘러싸는 또 다른 중공 링으로 상기 반응 챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 딥 트렌치 실리콘 식각 장치.
  5. 딥 트렌치 실리콘 식각 장치의 가스 흡입 시스템으로서,
    상기 가스 흡입 시스템은, 반응 챔버와 가스 소스 캐비넷 사이에 연결되어 독립적으로 제어되는 두 개의 가스 경로를 포함하고,
    독립적으로 제어되는 상기 두 개의 가스 경로는 두 개의 가스 흡입 파이프라인 및 하나의 가스 흡입 노즐을 포함하고, 두 개의 상기 가스 흡입 파이프라인은 각각 식각 단계용 공정 가스와 증착 단계용 공정 가스에 연결되어, 모두 상기 가스 흡입 노즐을 통하여 상기 반응 챔버에 연결되고,
    제1 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 식각 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고, 제2 가스 경로가 상기 가스 소스 캐비넷으로부터 상기 반응 챔버 내로 증착 단계용 공정 가스를 주입하는데 사용되고
    상기 가스 흡입 노즐은 중간 노즐 및 유동 균질화 보드를 포함하고,
    상기 중간 노즐의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 상기 중간 노즐의 타 단부는 상기 반응 챔버 내로 연결되고,
    상기 유동 균질화 보드에는 가스 흡입 구멍, 균질화 챔버, 및 상기 균질화 챔버 상의 가스 배출 구멍이 제공되고, 상기 가스 흡입 구멍은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 흡입 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가스 흡입 노즐은 내층 노즐 및 외층 노즐을 포함하고,
    상기 내층 노즐 및 상기 외층 노즐은 두 개의 상기 가스 흡입 파이프라인에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 흡입 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 내층 노즐은 상기 가스 흡입 노즐 내의 중앙 관통 구멍이고, 상기 중앙 관통 구멍의 일 단부는 제1 가스 흡입 파이프라인에 연결되고, 상기 중앙 관통 구멍의 타 단부는 상기 반응 챔버 내로 연결되고,
    상기 외층 노즐은 제2 가스 흡입 파이프라인에 연결되는 가스 흡입 구멍, 상기 가스 흡입 구멍에 연결되는 균질화 챔버, 상기 균질화 챔버에 연결되는 유동 분할 구멍, 및 상기 유동 분할 구멍에 연결되는 가스 배출 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흡입 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 외층 노즐의 상기 가스 흡입 구멍의 축이 상기 내층 노즐의 상기 관통 구멍의 축에 수직이고,
    상기 외층 노즐의 상기 균질화 챔버는 상기 내층 노즐의 상기 관통 구멍을 둘러싸는 중공 링이고,
    상기 외층 노즐의 상기 가스 배출 채널은 상기 내층 노즐의 상기 관통 구멍을 둘러싸는 또 다른 중공 링으로 상기 반응 챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 흡입 시스템.
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