KR101486631B1 - 일정한 가스 흐름을 갖는 가스 패널을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
일정한 가스 흐름을 갖는 가스 패널을 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 다양한 양태에 따른 가스 패널은 적층 공정 단계 동안 가스의 일정한 유량을 반응 챔버로 전달하도록 구성된다. 한 실시예에서, 가스 패널은 적층 주입 라인, 적층 통풍구 라인, 및 적어도 하나의 적층 공정 가스 라인을 갖는 적층 서브 패널을 포함한다. 적층 주입 라인은 캐리어 가스의 질량 유량을 반응기 챔버로 공급한다. 각각의 적층 공정 가스 라인은 적층 공정 가스를 반응기 챔버 또는 통풍구 라인으로 선택적으로 유도하도록 구성된 한 쌍의 스위칭 밸브를 포함할 수 있다. 적층 통풍구 라인은 또한 모든 적층 공정 가스의 질량 유량의 합과 동일한 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 반응기 챔버 또는 통풍구 라인으로 선택적으로 유도하도록 구성된 스위칭 밸브를 포함할 수 있다. 가스 패널은 적층 통풍구 라인의 질량 유량을 적층 공정 라인의 질량 유량으로 대체하도록 구성되고, 그렇게 해서 적층 통풍구 라인이 반응기 챔버로 유도되면 적층 공정 라인은 통풍구 라인으로 유도되고 그리고 적층 통풍구 라인이 통풍구 라인으로 유도되면 적층 공정 라인은 반응기 챔버로 유도된다. 두 질량 유량의 대체는 적층 공정 단계 전반에 걸쳐서 반응기 챔버로의 가스의 일정한 질량 유량을 유지한다.
Description
잘 공지된 대로, 반도체 처리 (semiconductor processing) 는 특히 엄중한 품질 요구를 수반하는 집적 회로의 제조를 위해서 가장 일반적으로 사용되지만, 이러한 처리는 또한 다양한 다른 분야에서도 사용된다. 예를 들어, 반도체 처리 기술은 종종 폭넓은 다양한 기술을 사용하는 평판 패널 디스플레이의 제조 및 미소전자기계 시스템 (microelectromechanical system) 의 제조에 사용된다.
표면에 재료를 적층 (deposit) 시키기 위해 다양한 방법이 반도체 제조업에서 사용된다. 예를 들어, 가장 폭넓게 사용되는 방법 중 하나는 화학 증착법 (chemical vapor deposition) 으로, 상기 방법에서 전구체 증기 (precursor vapor) 에 함유된 원자 또는 분자는 표면에 적층하고 그리고 쌓아올려서 필름을 형성한다. 어떤 맥락에서, 필드 분리 산화물 (field isolation oxide) 과 같은, 상이한 재료의 필드 사이에 노출된 반도체 윈도우내에서 선택적으로 적층하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이형 접합 쌍극 트랜지스터 (heterojunction bipolar transistor) 는 종종 에피택셜 (epitaxial; 단결정) 반도체 필름을 오로지 활성 영역에만 적층시키는 선택적 적층 기술을 사용하여 제조된다. 다른 트랜지스터 디자인은 상승된 소스/드레인 구조 (source/drain structure) 로부터 이득을 얻고, 상기 소스/드레인 구조는 소스/드레인 접촉 공정에 의해 소비될 수 있는 추가적인 실리콘을 얕은 접합 장치 성능의 변경없이 제공한다. 소스/드레인 구역의 선택적 에피택시는 이후의 패터닝 및 에치 (etch) 단계의 필요성을 유리하게 감소시킨다.
전구체 및 기판의 온도가 교대로 주입된 증기상 (vapor phase) 전구체의 분자가 오로지 기판의 표면층에서만 반응하도록 선택되기 때문에, 필름 성장은 기판의 표면에서 일어나서 원자 또는 분자의 고체 상태층을 형성하는 표면 반응에 기초한다. 전구체는 또한 각각의 주입 사이클 동안에 표면이 충분히 포화되도록 충분하게 많은 양이 주입될 수 있다.
다중 전구체 펄스는 기판에 다양한 층을 형성하는데 필요하고, 상기 펄스는 필름의 제멋대로의 성장, 반응기 챔버의 오염, 또는 전구체 사이의 바람직하지 않은 반응을 방지하기 위해 서로로부터 분리되어 유지되어야할 수도 있다. 각각의 펄스 이후에, 증기상의 초과 반응물 (excess reactant) 뿐만 아니라 박막 (thin film) 성장 공정의 가스의 반응 부산물은 반응기 챔버로부터 제거되어야 한다. 이는 반응기 챔버를 펌핑 다운 (pumping down) 하는 것 또는 반응기 챔버를 이어지는 펄스 사이의 가스 흐름으로 퍼징 (purging) 하는 것 중 어느 한 쪽에 의해서 달성될 수 있다. 예를 들어, 후자의 방법에서, 비활동성 또는 비활성 가스 컬럼이 전구체 펄스 사이의 도관에 도입된다. 규칙적으로, 퍼징 가스는 또한 전구체 펄스 동안에 캐리어 가스 (carrier gas) 로서 사용된다.
기존의 반응기 챔버에서, 공정 가스는 일반적으로 약간의 양의 스윕 퍼지 캐리어 가스 (sweep purge carrier gas) 와 미리 혼합되고 그리고 주 캐리어 가스와 결합되어 반응기 챔버내로 주입되기 전에 통풍구로 안정화된다. 예를 들어, 적층 라인의 압력은, 전형적으로 10 ~ 100 slm (standard liters per minute) 의 범위에서, 캐리어 가스 흐름, 압력 강하를 야기하는 다중 포트 주입기의 저항, 및 반응기 챔버 내부의 다중 포트 주입기로부터 하류의 압력에 달려있다. 적층 라인의 압력이 안정적이 되면 전체 가스 흐름은 다중 포트 주입기를 통과한다. 그러나, 적층 라인 압력이 증가하면, 하나 이상의 계량 질량 흐름 제어기 (metering mass flow controller) 를 통과해 적층 라인으로 들어가는 가스의 양이 다중 포트 주입기를 통과해 가스 패널을 빠져나가는 혼합된 가스의 양을 초과한다. 역으로, 적층 라인 압력이 감소하면, 다중 포트 주입기를 통과해 가스 패널을 빠져나가는 혼합된 가스의 양이 계량 질량 흐름 제어기를 통과해 적층 라인으로 들어가는 가스의 양을 초과한다. 이 반응은 특히,
- 많은 양의 공정 가스가 동시에 스위치된 경우;
- 단계가 매우 짧을 경우 (그리고 잠재적으로 반복될 때);
- 캐리어 가스에 대한 공정 가스의 양이 많을 때 (적은 캐리어 흐름);
- 캐리어 가스 흐름이 극적으로 바뀌는 경우; 및
- 다중 포트 주입기 하류의 반응기 압력이 바뀌는 경우 (주기적으로) 에 매우 동적으로 될 수 있다.
조절 가능한 니들 밸브로 통풍구의 배출구를 제한하는 것에 의해 통풍구 라인 내의 압력이 적층 라인 내의 압력과 맞춰질 수 있다. 하지만 이는, H2, HCl, DCS/SiH4, GeH4, SiH3CH3, 및/또는 B2H6 를 포함하는 가스의 조합이 모두 함께 동시에 반응기 챔버 안으로 흘러들어갈 때와 같은 방법 (recipe) 으로, 하나의 특정한 전체 흐름, 예를 들어, 가장 높은 공정 가스 흐름에만 효과가 있다. Ge 또는 B 압력 스파이크 (pressure spike) 의 부재를 보장하기 위해서, 오버도핑 (overdoping) 을 피하도록 가스를 특정 순서로 도입하고 GeH4, B2H6 와 같은 몇몇 가스를 천천히 적절한 설정 지점에 램프 (ramp) 시키는 것이 일반적이다.
이 방법을 사용해서, 하나 이상의 추가 가스가 추가되거나 제거될 때, 심지어 주어진 가스를 위한 다양한 질량 흐름 제어기 설정 지점이 일정하게 유지될 때 각각의 개별 가스 (individual gas) 의 부분 압력은 변한다. 올바른 통풍구 압력을 결정하기 위해, 공정은 전형적으로 첫번째로 실행되어야 하고 압력 센서는 모니터되어야 한다. 그런 다음에 니들 밸브는 압력이 요구되는 적층 단계와 맞춰질 때까지 조절될 필요가 있다. 이 공정은 시간이 소요되고 일반적으로 오로지 하나의 제조 방법을 위해서만 알맞게 완료될 수 있다. 전체 가스 흐름을 바꾸는 것은 또한 가스 속도, 개별 공정 가스의 전구체 부분 압력, 및 조성을 시간에 걸쳐 바꾸며, 전체가 요구된 층의 전체 두께 및 균일성에 영향을 끼친다. 이는 특히 매우 낮은 주 캐리어 흐름을 사용할 때 질량 흐름 제한된 체제에서 또는 과도기적 구역에서 공정에 문제일 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에 따른 가스 패널은 적층 공정 단계 동안에 가스의 일정한 유량을 반응기 챔버로 전달하도록 구성된다. 한 실시예에서, 가스 패널은 적층 주입 라인, 적층 통풍구 라인, 및 적어도 하나의 적층 공정 가스 라인을 갖는 적층 서브 패널을 포함한다. 적층 주입 라인은 캐리어 가스의 질량 유량을 반응기 챔버에 공급한다. 각각의 적층 공정 가스 라인은 적층 공정 가스를 반응기 챔버 또는 통풍구 라인으로 선택적으로 유도하도록 구성된 한 쌍의 스위칭 밸브를 포함할 수 있다. 적층 통풍구 라인은 또한 모든 적층 공정 가스를 위한 질량 유량의 합에 동일한 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 반응기 챔버 또는 통풍구 라인으로 선택적으로 유도하도록 구성된 스위칭 밸브를 포함한다. 가스 패널은 적층 통풍구 라인의 질량 유량을 적층 공정 라인의 질량 유량으로 대체하도록 구성되고, 그렇게 해서 적층 통풍구 라인이 반응기 챔버로 유도되면 적층 공정 라인은 통풍구 라인으로 유도되고 그리고 적층 통풍구 라인이 통풍구 라인으로 유도되면 적층 공정 라인은 반응기 챔버로 유도된다. 두 질량 유량의 대체는 적층 공정 단계 전체를 통해 가스의 일정한 질량 유량을 반응기 챔버에 유지한다.
본 발명의 더 완벽한 이해는 이어지는 실례의 도면과 관련하여 고려될 때 상세한 기술 및 청구항을 참조하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 이어지는 도면에서, 비슷한 참조 번호는 도면 전체를 통해 유사한 요소 및 단계를 참조한다.
도 1 은 본 발명의 다양한 양태에 따른 가스 패널을 대표하여 도시하고;
도 2a 는 모든 캐리어 가스를 반응기 챔버로, 그리고 모든 적층 공정 가스를 통풍구로 안내하기 위한 제 1 상태의 적층 서브 패널을 대표하여 도시하고;
도 2b 는 하나의 캐리어 가스 라인 및 모든 적층 공정 가스를 반응기 챔버로, 그리고 제 2 캐리어 가스 라인을 통풍구로 안내하기 위한 제 2 상태의 적층 서브 패널을 대표하여 도시하고;
도 3 은 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 적층 서브 패널에서의 일정한 전체 질량 유량을 유지하기 위한 공정의 순서도이고;
도 4a 는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 적층 및 에치 공정의 단일 사이클의 순서도이고;
도 4b 는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 다중 적층 단계를 갖는 적층 및 에치 공정의 단일 사이클의 순서도이고;
도 5 는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 적층 서브 패널을 위한 샘플 흐름 패턴을 대표하여 도시하고; 및
도 6 은 반응기 챔버내에서 적층 공정 가스의 다중 조합 전반에 걸쳐 각각의 적층 공정 가스를 위한 일정한 부분 압력을 대표하여 도시한다.
도면의 요소 및 단계는 간단성 및 명료성을 위해 도시되고 반드시 어떤 특정한 순서에 따라 표현되지 않는다. 예를 들어, 동시에 또는 다른 순서로 수행될 수 있는 단계가 본 발명의 실시예의 이해를 향상시키는 것을 돕기 위해 도면에 도시된다.
도 1 은 본 발명의 다양한 양태에 따른 가스 패널을 대표하여 도시하고;
도 2a 는 모든 캐리어 가스를 반응기 챔버로, 그리고 모든 적층 공정 가스를 통풍구로 안내하기 위한 제 1 상태의 적층 서브 패널을 대표하여 도시하고;
도 2b 는 하나의 캐리어 가스 라인 및 모든 적층 공정 가스를 반응기 챔버로, 그리고 제 2 캐리어 가스 라인을 통풍구로 안내하기 위한 제 2 상태의 적층 서브 패널을 대표하여 도시하고;
도 3 은 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 적층 서브 패널에서의 일정한 전체 질량 유량을 유지하기 위한 공정의 순서도이고;
도 4a 는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 적층 및 에치 공정의 단일 사이클의 순서도이고;
도 4b 는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 다중 적층 단계를 갖는 적층 및 에치 공정의 단일 사이클의 순서도이고;
도 5 는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 적층 서브 패널을 위한 샘플 흐름 패턴을 대표하여 도시하고; 및
도 6 은 반응기 챔버내에서 적층 공정 가스의 다중 조합 전반에 걸쳐 각각의 적층 공정 가스를 위한 일정한 부분 압력을 대표하여 도시한다.
도면의 요소 및 단계는 간단성 및 명료성을 위해 도시되고 반드시 어떤 특정한 순서에 따라 표현되지 않는다. 예를 들어, 동시에 또는 다른 순서로 수행될 수 있는 단계가 본 발명의 실시예의 이해를 향상시키는 것을 돕기 위해 도면에 도시된다.
본 발명은 기능 블록 구성요소 (functional block component) 및 다양한 공정 단계의 측면에서 기술될 수 있다. 이러한 기능 블록은 명시된 기능을 수행하고 다양한 결과를 달성하도록 구성된 많은 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소에 의해 실현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 다양한 센서, 검출기, 흐름 제어 장치, 밸브 등을 사용할 수 있고, 이들은 다양한 기능을 수행할 수 있다. 덧붙여, 본 발명은 많은 처리 방법으로 실행될 수 있고, 그리고 기술된 시스템은 본 발명을 위한 단지 하나의 전형적인 응용일 뿐이다. 추가적으로, 본 발명은 다양한 가스의 전달, 유량의 주입, 가스의 질량 유량의 제어 등을 위한 많은 종래의 기술을 사용할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에 따른 일정한 가스 흐름을 갖는 가스 패널을 위한 방법 및 장치는 어떠한 적당한 제조 시스템 또는 장치와 함께 작동할 수 있다. 본 발명의 다양한 이행은 다양한 전구체 가스의 다중 펄스를 반응기 공간 내에 위치된 기판 위에 주입시키기 위한 어떠한 시스템에도 적용될 수 있다. 특정한 대표 이행은 또한, 예를 들어 증기상 에피택시 (VPE), 원자층 적층 (ALD) 공정, 박막 적층을 위한 전구체 전달 시스템 및 유사한 반도체 처리 방법 등을 포함할 수 있다.
이제 도 1 을 참고하여, 본 발명의 다양한 양태에 따른 가스의 일정한 질량 유량을 제공하기 위한 가스 패널 (100) 은 적층 서브 패널 (110) 및 에치 서브 패널 (120) 을 포함할 수 있다. 적층 서브 패널 (110) 은 적층 공정 단계 동안에 적층 공정 가스를 반응기 챔버 (102) 에 제공할 수 있다. 에치 서브 패널 (120) 은 에치 공정 단계 동안에 에치 공정 가스를 반응기 챔버 (102) 에 제공할 수 있다. 가스 패널 (100) 은 주입기 시스템 (104) 에 의해 반응기 챔버 (102) 에 결합될 수 있고 그렇게 해서 각각의 서브 패널로부터의 가스는 주입기 시스템 (104) 을 통해 반응기 챔버 (102) 로 경로가 정해질 수 있다. 가스 패널 (100) 은 통풍 시스템 (도시되지 않음) 을 추가적으로 포함하거나 또는 적층 통풍구 라인 (150) 및 에치 통풍구 라인 (160) 을 통해서 통풍구 시스템에 결합하도록 적절하게 구성될 수 있다. 가스 패널 (100) 은 또한 상이한 적층 공정 가스를 사용하는 추가적인 적층 공정 단계를 용이하게 하기 위해 하나 이상의 추가적인 적층 서브 패널 (도시되지 않음) 을 포함할 수 있다.
반응기 챔버 (102) 는 주입된 공정 가스를 수용하도록 구성된 어떠한 적당한 밀봉된 부피를 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서, 반응기 챔버 (102) 는 단일 웨이퍼, 단일 경로 (single pass), 복사로 (radiantly) 가열된 층류 수평 가스 흐름 챔버 (laminar horizontal gas flow chamber) 를 포함할 수 있다. 반응기 챔버 (102) 는 또한 적층, 퍼지, 에치 등과 같은 하나 이상의 공정 단계 동안에 기판을 회전시키도록 구성될 수 있다. 반응기 챔버 (102) 는 추가적으로 주입된 공정 가스의 흐름을 요구되는 방향으로 용이하게 하도록 작동 동안에 가압되도록 구성될 수 있다.
통풍 시스템은 가스 패널 (100) 에 의해 사용된 공정 가스 및/또는 캐리어 가스를 필터링 및/또는 처리하기 위한 어떠한 적절한 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통풍 시스템은 통풍된 가스를 처리하기 위해 스크러버 (scrubber) 또는 번박스 (burnbox) 를 포함할 수 있다. 통풍 시스템은 또한 반응 공정 가스가 서로 접촉하게 되는 것을 잠재적으로 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적층 통풍구 라인 (150) 및 에치 통풍구 라인 (160) 을 통해서 통풍 시스템으로 보내진 공정 가스는 공정 가스가 다양한 공정 가스 사이의 어떠한 반응 특성도 상쇄되도록 충분히 처리될 때까지 분리된 도관을 통해 경로가 정해질 수 있다. 통풍 시스템은 또한 반응기 챔버 (102) 로부터 주입된 공정 가스의 유출을 용이하게 하도록 반응기 통풍구 라인 (180) 을 통해서 반응기 챔버 (102) 에 결합될 수 있다.
이제 도 2a 를 참조하면, 적층 통풍구 라인 (150) 은 적층 통풍구 라인 (150) 에서의 압력 조절을 위해, 니들 밸브와 같은, 조절 가능한 밸브 (220) 를 포함할 수 있다. 적층 통풍구 라인 (150) 에서의 압력을 적층 주입 라인 (130) 의 제 2 압력에 일치하도록 제어 가능하게 조절하는 것은 주입기 시스템 (104) 으로의 안정되고 일정한 가스 흐름을 보장하는 것을 돕는다.
적층 서브 패널 (110) 은 항상 반응기 챔버 (102) 에 일정한 전체 반응기 흐름을 공급하도록 적당하게 맞춰진다. 적층 서브 패널 (110) 은 하나 이상의 가스의 적절한 질량 유량을 반응기 챔버 (102) 로 유도하기 위한 어떠한 적당한 장치 또는 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이제 도 1 및 도 2a 를 참조하면, 한 실시예에서 적층 서브 패널 (110) 은 하나 이상의 적층 공정 가스 라인 (113, 114, 115), 적층 캐리어 가스 라인 (111), 및 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 을 포함할 수 있고, 각각의 가스 라인은 밸브 (116) 에 의해 적층 주입기 라인 (130) 및 적층 통풍구 라인 (150) 에 결합될 수 있다. 적층 서브 패널 (110) 은 또한 주어진 가스 라인의 질량 유량을 제어하기 위한 하나 이상의 질량 흐름 제어기 (210) 를 포함할 수 있다.
질량 흐름 제어기 (210) 는 밸브 (116) 로 들어가는 주어진 캐리어 가스 라인 (111, 112) 및/또는 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 의 질량 유량을 선택적으로 조절하도록 맞춰질 수 있다. 질량 흐름 제어기 (210) 는 가스의 질량 유량을 계량하기 위한 어떠한 적절한 장치 또는 시스템을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 각각의 질량 흐름 제어기 (210) 는 미리 정해진 적층 공정에 따라 가스를 위한 바람직한 질량 유량을 제공하기 위해 제어 시스템으로부터의 명령에 반응하도록 맞춰진 전기 기계식 장치를 포함할 수 있다.
공정 가스 라인 (113, 114, 115) 은 적층 공정 가스를 공급원으로부터 적층 서브 패널 (110) 의 반응기 챔버 (102) 로 경로를 정하기 위한 어떠한 적절한 시스템 또는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 은 도관 또는 파이프를 포함할 수 있고 스테인리스 강과 같은 어떠한 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 각각의 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 은 실리코어 (Si3H8), 메틸실레인 (SiH3CH3), 포스핀 (PH3), 저메인 (GeH4), 및 다이보레인 (B2H6) 과 같은 상이한 적층 공정 가스에 결합될 수 있다. 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 은 또한 적절하게 경로가 정해질 수 있고 그렇게 해서 특정 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 내에 담겨진 적층 공정 가스는 실질적으로 순수한 형태, 즉 어떠한 다른 적층 공정 가스와 섞이지 않고 적층 서브 패널 (110) 에 전달된다.
각각의 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 은 그 뒤에 적층 주입 라인 (130) 및/또는 적층 통풍구 라인 (150) 으로 전해지는 적층 공정 가스의 질량 유량을 제어하도록 맞춰진 단일 질량 흐름 제어기 (210) 에 결합될 수 있다. 적층 공정 가스가 적층 주입 라인 (130) 또는 적층 통풍구 라인 (150) 의 둘 중 하나를 통과하게 되면, 이는 적층 공정 가스의 안정화된 혼합물을 형성하도록 서로 혼합된다. 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 에 연결된 질량 흐름 제어기를 빠져나가는 모든 적층 공정 가스 질량 유량의 합은 전체 반응기 흐름을 계산하는데 사용된다.
캐리어 가스 라인은 캐리어 가스를 공급원으로부터 적층 서브 패널 (110) 로 경로를 설정하기 위한 어떠한 적절한 시스템 또는 장치를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 캐리어 가스 라인은 하나 이상의 도관 또는 파이프를 포함할 수 있고 스테인리스 강과 같은 어떠한 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 주 캐리어 가스 라인 (140) 은 아르곤, 헬륨, 수소 또는 질소와 같은 캐리어 가스를 적층 캐리어 가스 라인 (111) 및 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 으로 유도하도록 구성될 수 있다.
공정 가스 라인 (113, 114, 115) 과 유사하게, 적층 캐리어 가스 라인 (111) 과 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 은 그 뒤에 적층 주입 라인 (130) 및/또는 적층 통풍구 라인 (150) 으로 전해지는 캐리어 가스의 질량 유량을 제어하도록 맞춰진 질량 흐름 제어기 (210) 에 결합될 수 있다. 그러나, 적층 공정 가스의 안정화된 혼합물과는 달리, 적층 캐리어 가스 라인 (111) 과 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 내의 캐리어 가스는 영구적으로 서로 결합되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 대표 실시예에서, 적층 캐리어 가스 라인 (111) 의 캐리어 가스의 질량 유량은 일정하게 유지될 수 있고 항상 적층 주입 라인 (130) 으로 유도될 수 있다. 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 에 결합된 질량 흐름 제어기 (210) 는 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 내의 캐리어 가스의 질량 유량과 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 의 질량 유량의 합이 평형을 유지하도록 구성될 수 있다.
그러므로, 일정한 전체 반응기 흐름을 유지하기 위해, 적층 공정 가스의 안정화된 혼합물이 적층 통풍구 라인 (150) 으로 유도될 때 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 내의 캐리어 가스의 평형을 이룬 질량 유량이 적층 주입 라인 (130) 으로 유도된다. 역으로, 적층 공정 가스의 안정화된 혼합물이 적층 주입 라인 (130) 으로 유도될 때 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 내의 캐리어 가스의 평형을 이룬 질량 유량이 적층 통풍구 라인 (150) 으로 유도된다.
밸브 (116) 는 질량 흐름 제어기 (210) 로부터의 가스의 유입 질량 유량을 적층 주입 라인 (130) 또는 적층 통풍구 라인 (150) 으로 선택적으로 유도하도록 맞춰진다. 밸브 (116) 는 가스의 흐름 경로를 제어하기 위한 어떠한 적당한 장치 또는 시스템을 포함할 수 있다. 이제 도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 한 실시예에서, 밸브 (116) 는 질량 흐름 제어기 (210) 에 의해 가스 라인에 결합된 복수의 밸브 쌍 (201, 202, 203, 204, 205) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 밸브 쌍 (202) 은 서로 대조적으로 기능하도록 구성된 두 개의 독립 밸브 (independent valve) 를 포함할 수 있고 그렇게 해서 독립 밸브 중 하나가 개방되면 다른 하나는 폐쇄된다. 제 1 밸브 쌍 (202) 의 독립 밸브의 위치는 또한 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 의 캐리어 가스가 적층 주입 라인 (130) 또는 적층 통풍구 라인 (150) 으로 유도되는지에 따라 결정될 수 있다. 대안적으로, 각각의 밸브 (116) 는 가스의 유입 질량 유량을 적층 주입 라인 (130) 또는 적층 통풍구 라인 (150) 중 하나로 선택적으로 유도하도록 구성된 단일 스위칭 밸브를 포함할 수 있다.
밸브 (116) 는 또한 어떠한 적절한 방법에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 각각의 밸브 (116) 의 작동은 제어 시스템에 의해 제어될 수 있고, 하나 이상의 밸브는 주기적인 적층 및 에치 공정의 주어진 공정 단계에 따라 개방 또는 폐쇄하도록 명령받을 수 있다. 밸브 (116) 는 또한 대략 1 초의 적층 주기를 용이하게 하기 위해 충분한 속도 (rate) 로 개방 및 폐쇄되도록 적절하게 맞춰질 수 있다.
다시 도 1 을 참조하면, 에치 서브 패널 (120) 은 하나 이상의 에치 공정 가스 라인 (124), 에치 캐리어 통풍구 라인 (123), 및 에치 캐리어 주입 라인 (122) 의 적당한 질량 유량을 반응기 챔버 (102) 및/또는 통풍 시스템으로 유도하기 위한 어떠한 적절한 장치 또는 시스템을 포함할 수 있다. 에치 서브 패널 (120) 은 일정한 전체 반응기 흐름을 에치 주입 라인 (170) 을 통해서 반응기 챔버 (102) 에 항상 공급하기 위해서 실질적으로 적층 서브 패널 (110) 과 동일한 방식으로 복수의 밸브, 질량 흐름 제어기, 및 가스 라인으로 구성될 수 있다. 그러나, 요구되는 에치 공정에 따라, 전체의 주기적인 적층 및 에치 공정 동안에 에치 서브 패널 (120) 이 반응기 챔버 (102) 에 일정한 전체 반응기 흐름을 제공하는 것이 필요하지 않을 수 있다. 그러므로, 에치 서브 패널 (120) 은 시간에 걸쳐서 반응기 챔버 (102) 로 일정한 전체 반응기 흐름 모드 또는 변동 질량 흐름 출력 (vary mass flow output) 중 하나로 기능하도록 적절하게 맞춰질 수 있다.
에치 서브 패널 (120) 은 또한 적층 공정 가스 및 에치 공정 가스의 어떠한 바람직하지 않은 혼합도 방지하도록 에치 주입 라인 (170) 및 에치 통풍구 라인 (160) 이 적층 주입 라인 (130) 및 적층 통풍구 라인 (105) 으로부터 완전하게 분리되도록 구성될 수 있다. 에치 주입 라인 (170) 및 적층 주입 라인 (130) 은 주입기 시스템 (104) 으로의 분리된 연결을 통하여 추가적으로 구분될 수 있다. 에치 주입 라인 (170) 은 또한 주입기 시스템 (104) 으로의 공정 및 캐리어 가스의 유사한 주입률을 보장하는 것을 돕기 위해 적층 주입 라인 (130) 과 동일한 길이로 구성될 수 있다.
주입기 시스템 (104) 은 캐리어 및 공정 가스를 반응기 챔버 (102) 로 주입하기 위한 어떠한 적절한 장치 또는 시스템을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 주입기 시스템 (104) 은 적층 공정 가스 및 에치 가스를 반응기 챔버 (102) 로 분리하여 주입하도록 적절하게 구성된 다중 포트 주입기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중 포트 주입기는 각각의 서브 패널을 위한 다중 주입구를 포함할 수 있고, 각각의 주입구는 주입기에 결합된다. 각각의 주입구는 또한 가스의 유입 질량 유량을 선택적으로 조절하기 위한 어떠한 적절한 장치에 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 주입구는 각각의 주입기에 제공되는 질량 유량을 조절하기 위한 조절 가능한 니들 밸브에 결합될 수 있다. 니들 밸브는 특정 가스 혼합법 또는 요구되는 적층 공정에 따라 수동으로 또는 자동으로 조절될 수 있다. 제어 시스템은 각각의 주입구를 모니터할 수 있고 요구되는 압력 또는 질량 유량을 유지하도록 하나 이상의 니들 밸브를 자동으로 조절할 수 있다.
이제 도 4a 를 참조하면, 완전히 주기적인 적층 및 에치 공정의 예시는 적층 공정 가스 및 에치 공정 가스를 통풍 시스템 (402) 으로 안정화시키는 것을 포함한다. 각각의 적층 및 에치 공정 가스 질량 유량은 주기를 위한 바람직한 층 두께에 따라 미리 계산된 식 또는 방법에 의해 정해진다. 한번 공정 가스 흐름이 안정화되면, 적층 공정 가스는 적층 통풍구 라인 (150) 으로부터 적층 주입 라인 (130 (404)) 으로 및 반응기 챔버 (102) 내로 미리 정해진 시간 동안 재유도 (redirected) 된다. 한 전형적인 실시예에서, 적층을 위한 공정 단계 시간은 대략 1 초일 수 있다. 적층에 이어서, 적층 공정 가스는 반응기 챔버 (102 (406)) 를 퍼지하기 위해 적층 주입 라인 (130) 으로부터 적층 통풍구 라인 (150) 으로 재유도된다. 반응기 챔버 (102) 가 적층 공정 가스로부터 퍼지된 다음, 에치 공정 가스는 에치 통풍구 라인 (160) 으로부터 에치 주입 라인 (170 (408)) 으로 및 반응기 챔버 (120) 내로 미리 정해진 시간 동안 재유도된다. 에치에 이어서, 에치 공정 가스는 반응기 챔버 (102) 를 에치 공정 가스 (410) 로부터 퍼지시키기 위해 에치 주입 라인 (170) 으로부터 에치 통풍구 라인 (160) 으로 되돌려 재유도된다. 반응기 챔버 (102) 의 제 2 퍼징에 이어서, 기판에서 바람직한 층 두께가 달성되면 주기적인 적층 및 에치 공정은 완성되고 (414), 그렇지 않으면 공정은 바람직한 두께가 달성될 때까지 반복된다.
대안적으로, 이제 도 4b 를 참조하면, 주기적인 적층 및 에치 공정은 하나 이상의 적층 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 2 적층 서브 패널로부터 공급받은 제 2 적층 공정 가스는 처음 적층 공정 단계 (416) 이후에 반응기 챔버 (102) 의 퍼징에 이어서 주입될 수 있다. 그런 다음에 이 제 2 공정 가스는 제 1 적층 공정 가스와 유사한 방식으로 에치 공정 단계 (418) 에 우선하여 반응기 챔버 (102) 로부터 퍼지된다.
작동 중에, 적층 서브 패널 (110) 은 하나 이상의 가스의 일정한 질량 유량을 전체의 주기적인 적층 및 에치 공정에 걸쳐서 반응기 챔버에 제공하도록 구성된다. 이제 도 2a 및 도 3 을 참조하면, 처음 적층 공정 단계에 우선하여, 적층 공정 가스가 통풍 시스템 (302) 으로 안정화된다. 예를 들어, 제 1 공정 가스 라인 (113) 은 PH3 와 같은 제 1 적층 공정 가스를 제 1 공정 가스 라인 (113) 에 결합된 제 1 질량 흐름 제어기 (201) 에 제공한다. 그런 다음에 제 1 적층 공정 가스는 미리 정해진 질량 유량으로 제 1 밸브 (203) 에 전달된다. 유사하게, 제 2 공정 가스 라인 (114) 은 MMS 와 같은 제 2 적층 공정 가스를 제 2 밸브 (204) 에 결합된 제 2 질량 흐름 제어기 (210) 에 제공하고 제 3 공정 가스 라인 (115) 은 Si3H8 과 같은 제 3 적층 공정 가스를 제 3 밸브 (205) 에 결합된 제 3 질량 흐름 제어기 (210) 에 제공한다. 각각의 제 1, 제 2, 제 3 밸브 (203, 204, 205) 는 처음에 제 1 상태로 배치되어 모든 적층 공정 가스의 질량 유량은 적층 통풍구 라인 (150) 으로 유도된다.
적층 공정 가스의 안정화와 실질적으로 동시에, 캐리어 가스 흐름은 반응기 챔버 (102 (304)) 로 안정화된다. 예를 들어, 적층 캐리어 가스 라인 (111) 은 Ar, He, H2 또는 N2 와 같은 캐리어 가스를 미리 정해진 질량 유량으로 반응기 챔버 (102) 에 제공한다. 캐리어 가스의 제 2 흐름은 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 에 결합된 제 4 질량 흐름 제어기 (210) 에 제공된다. 그런 다음에 캐리어 가스의 제 2 흐름은 3 개의 적층 공정 가스로 조합된 질량 유량과 동일한 질량 유량으로 제 4 밸브 (202) 에 전달된다. 제 4 밸브 (202) 는 처음에 제 1 상태로 배치되어 캐리어 가스의 질량 유량은 적층 주입 라인 (130) 으로 유도된다.
반응기 챔버 (102) 및 통풍 시스템으로의 가스 흐름이 한번 안정화되면, 적층 공정 단계는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 밸브 (203, 204, 205, 202 (306)) 를 활성화시키는 것에 의해 초기화된다. 이제 도 2b 를 참조하면, 각각의 밸브는 제 1 상태로부터 제 2 상태로 바뀌고, 모든 적층 공정 가스의 질량 유량은 적층 주입 라인 (130) 으로 재유도되고 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 의 캐리어 가스의 질량 유량은 적층 통풍구 라인 (150) 으로 재유도된다. 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 의 질량 유량은 공정 가스 라인 (113, 114, 115) 의 모든 적층 공정 가스의 질량 유량과 동일하기 때문에, 반응기 챔버 (102) 로의 전체 질량 유량은 바뀌지 않는다.
적층 공정 단계의 끝에서, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 밸브 (203, 204, 205, 202) 는 다시 활성화되고 제 1 상태 (310) 로 복귀하며, 모든 적층 공정 가스의 질량 유량은 적층 통풍구 라인 (150) 으로 되돌려 재유도되고 그리고 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 의 캐리어 가스의 질량 유량은 적층 주입 라인 (130) 으로 되돌려 재유도된다. 다시, 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 의 질량 유량은 모든 적층 공정 가스의 질량 유량과 동일하기 때문에, 반응기 챔버 (102) 로의 전체 질량 유량은 바뀌지 않는다. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 밸브 (203, 204, 205, 202) 의 제 1 상태로의 복귀는 또한 반응기 챔버 (102) 를 어떠한 적층 공정 가스 (312) 로부터도 퍼징시키는 효과를 갖는다. 그런 다음에 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 밸브 (203, 204, 205, 202) 는 적층 및 에치 공정 주기의 잔유물을 위해 제 1 상태로 남는다.
이제 도 5 를 참조하면, 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 의 질량 유량을 모든 적층 공정 가스의 질량 유량과 평형을 이루게 한 것의 효과는 적층 서브 패널로부터 반응기 챔버 (102) 내로의 전체 흐름 및 가스 속도를 적층 및 에치 공정 주기의 각각의 공정 단계 전반에 걸쳐 일정하게 남게 하고 그리고 가스가 반응기 챔버 (102) 에 추가될 때 잠재적인 불순물 스파이킹 (dopant spiking) 을 감소시킨다. 기술된 방식으로 일정한 전체 반응기 흐름을 유지하는 것은 또한 빠르고 정확한 가스 스위칭을 허용하고, 주어진 적층 공정 단계의 예측 가능성 및 반복성 (repeatability) 을 증가시키고, 그리고 적층 서브 패널이 더 짧은 적층 공정 시간 단계로 효과적으로 작동하도록 허용하며, 상기 적층 공정 시간 단계는 오직 밸브 (116) 가 상태 사이에서 작동할 수 있는 속도에 의해서만 결정될 수 있다.
이제 도 6 을 참조하면, 통풍구 캐리어 가스 라인 (112) 을 조절하는 것에 의해 일정한 전체 반응기 흐름을 모든 적층 공정 가스의 질량 유량과 동일하게 유지하는 것은 또한 각각의 적층 공정 가스의 부분적인 압력이 적층 공정 단계 동안에 사용된 적층 공정 가스의 다중 조합 전반에 걸쳐서 동일하게 남도록 한다. 이는 추가적으로 적층 공정 가스간의 압력 스파이킹의 가능성을 감소시킨다.
일정한 가스 흐름을 갖는 가스 패널을 위한 방법 및 장치의 이러한 및 다른 실시예는 다양한 가스의 질량 유량을 제어하기 위한 상기 기술된 바와 같은 장치의 실시예에 관해 기술된 바와 같은 개념, 실시예 및 구성을 포함할 수 있다. 도시되고 기술된 특정 구현은 본 발명의 실례이고 그의 최상의 양식이며 그리고 본 발명의 범위를 어떤 방식으로든 제한하도록 의도되지 않는다. 실제로, 간소함을 위해, 시스템의 종래의 제조, 연결, 준비, 및 다른 기능적 양태는 상세하게 설명되지 않을 수 있다. 추가적으로, 다양한 도면에서 도시된 연결 라인은 다양한 요소 사이의 전형적인 기능적 관계 및/또는 물리적 결합을 나타내도록 의도된다. 많은 대안 또는 추가적인 기능적 관계 또는 물리적 연결이 실제의 시스템에 존재할 수 있다.
본 발명은 특정한 전형적인 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 다양한 변경 및 변화가 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 명세서 및 도면은 제한적이기보다는 예시적이며, 그러한 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 범위는 단지 상기 기술된 특정 예시에 의해서 보다는 기술된 일반적인 실시예 및 이들의 합법적인 동등물 (equivalent) 에 의해 결정되어야 한다. 예를 들어, 어떠한 방법 또는 공정에서 인용된 단계는, 다른 방법으로 표현적으로 명시되지 않으면, 어떠한 순서로도 실행될 수 있고 특정 예시에 있는 특정 순서로 제한되지 않는다. 추가적으로, 어떠한 장치 실시예에 인용된 구성 요소 및/또는 요소는 실질적으로 본 발명처럼 동일한 결과를 생성하기 위해 다양한 순열로 조립 또는 그렇지 않으면 작동적으로 구성될 수 있고 따라서 특정 예시에 인용된 특정 구성으로 제한되지 않는다.
문제에 대한 이익, 다른 장점 및 해결책은 특정 실시예에 대하여 상기에 기술되었다; 그러나 문제에 대한 어떠한 이익, 장점, 해결책 또는 어떠한 특별한 이익, 장점 또는 해결책이 발생하거나 또는 더 공고되는 것을 야기하는 어떠한 요소는 결정적인, 요구되는 또는 필수적인 특징 또는 구성 요소로서 해석되지 않는다.
여기에서 사용된 대로, 용어 '포함하는' (comprises, comprising), 또는 그의 어떠한 변형은 배타적이지 않은 포함을 참조하도록 의도되고, 그렇게 해서 요소 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 조성 또는 장치는 이러한 인용된 요소뿐만 아니라 표현적으로 나열되지 않거나 또는 이러한 공정, 방법, 물품, 조성 또는 장치에 내재되지 않은 다른 요소들도 포함할 수 있다. 구체적으로 인용되지 않은 이러한 것에 더하여, 본 발명의 실제에서 사용되는 상기 기술된 구조, 배열, 응용, 비율, 요소, 재료 또는 구성 요소의 다른 조합 및/또는 변경은 본 발명의 일반적인 원리로부터 벗어나지 않으면서, 변할 수 있거나 또는 그렇지 않으면 특정 환경, 제조 사양, 설계 파라미터 또는 다른 작동 요구사항에 특별히 맞춰질 수 있다.
본 발명은 전형적인 실시예에 대하여 상기에 기술되었다. 그러나, 변화 및 변경이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 전형적인 실시예에 이루어질 수 있다. 이러한 및 다른 변화 또는 변경은 이어지는 청구항에 표현된 대로, 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
Claims (23)
- 주기적인 적층 (deposition) 및 에치 (etch) 반응기 챔버를 위한 적층 가스 패널로서,
적어도 하나의 가스를 통풍구로 유도하도록 구성된 통풍구 라인,
적어도 하나의 가스를 상기 반응기 챔버로 유도하도록 구성된 주입 라인,
캐리어 가스를 담는 제 1 캐리어 가스 라인으로서, 상기 제 1 캐리어 가스 라인은 상기 주입 라인 및 캐리어 가스의 공급원에 결합되고 그리고 상기 캐리어 가스의 제 1 일정한 질량 유량을 상기 주입 라인에 공급하도록 구성된, 상기 제 1 캐리어 가스 라인,
제 1 적층 공정 가스를 담는 적층 라인으로서, 상기 적층 라인은 상기 주입 라인 및 상기 통풍구 라인에 결합되며 그리고 상기 통풍구 라인과 상기 주입 라인 사이에 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 선택적으로 유도시키도록 구성된 제 1 밸브 시스템을 구비하는, 상기 적층 라인,
상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 담기 위한 제 2 캐리어 가스 라인으로서, 상기 제 2 캐리어 가스 라인은 상기 캐리어 가스의 공급원, 상기 주입 라인 및 상기 통풍구 라인에 결합되고, 상기 통풍구 라인과 상기 주입 라인 사이에 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 선택적으로 유도시키도록 구성된 제 2 밸브 시스템과, 상기 제 제 2 밸브 시스템에 결합된 질량 흐름 제어 장치를 구비하는, 상기 제 2 캐리어 가스 라인, 및
상기 제 1 밸브 시스템, 상기 제 2 밸브 시스템 및 상기 질량 흐름 제어 장치에 연결되는 제어 시스템을 포함하고,
상기 제어 시스템은,
상기 제 1 밸브 시스템에 의해 제 1 상태 동안 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로 유도시키도록 하고 그리고 상기 제 2 밸브 시스템에 의해 제 1 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 주입 라인으로 유도시키도록 구성된, 제 1 지령을 제공하도록,
동시에, 상기 제 1 밸브 시스템에 의해 제 2 상태 동안 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 주입 라인으로 재유도시키도록 하고 그리고 상기 제 2 밸브 시스템에 의해 제 2 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로 재유도시키도록 구성된, 제 2 지령을 제공하도록,
상기 제 2 캐리어 가스 라인의 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량과 동일하게 조절하도록 상기 질량 흐름 제어 장치를 제어하도록 구성되는, 적층 가스 패널. - 제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 추가의 적층 공정 가스를 담는 적어도 하나의 추가의 적층 라인을 추가로 포함하고,
상기 추가의 적층 라인 각각은 상기 주입 라인과 상기 통풍구 라인에 결합되고,
상기 추가의 적층 라인 각각은 상기 통풍구 라인과 상기 주입 라인 사이에 상기 추가의 적층 공정 가스의 추가의 일정한 질량 유량을 선택적으로 유도시키도록 구성된 추가의 밸브 시스템을 포함하며,
상기 제어 시스템은,
상기 추가의 밸브 시스템 각각에 의해, 상기 제 1 지령에 반응하여 상기 추가의 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로 유도시키고, 그리고 상기 제 2 지령에 반응하여 상기 추가의 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 주입 라인으로 재유도시키도록,
상기 제 2 캐리어 가스 라인의 상기 캐리어 가스의 상기 제 2 질량 유량을 상기 제 1 공정 가스의 일정한 질량 유량과 상기 추가의 적층 공정 가스 각각의 일정한 질량 유량의 합과 동일하게 조절하기 위해 상기 질량 흐름 제어 장치를 제어하도록 추가로 구성되는, 적층 가스 패널. - 제 2 항에 있어서,
각각의 적층 라인은 상기 각각의 적층 라인의 각각의 밸브 시스템에 결합되는 적층 가스 질량 흐름 제어 장치를 추가로 포함하고,
상기 적층 가스 질량 흐름 제어 장치 각각은 상기 제어 시스템으로부터의 지령에 반응하여 상기 밸브 시스템으로의 상기 적층 공정 가스의 질량 유량을 선택적으로 제어하도록 구성되는, 적층 가스 패널. - 제 1 항에 있어서,
주입기 라인과 상기 반응기 챔버 사이를 결합하도록 구성된 주입기 시스템을 추가로 포함하는, 적층 가스 패널. - 제 4 항에 있어서,
상기 주입기 시스템은,
적층 서브 패널에 결합된 적어도 하나의 입구,
상기 적어도 하나의 입구와 반응기 챔버 사이에 결합되는 적어도 하나의 주입기로서, 상기 주입기 각각은 상기 적어도 하나의 입구 중 하나에 결합되는, 상기 적어도 하나의 주입기, 및
상기 입구에 결합된 조절 가능한 밸브를 포함하는, 적층 가스 패널. - 제 1 항에 있어서,
상기 통풍구 라인에 결합되고 상기 통풍구 라인의 제 1 압력을 상기 주입 라인의 제 2 압력과 평형을 이루도록 구성된 니들 밸브를 추가로 포함하는, 적층 가스 패널. - 가스의 일정한 질량 유량을 반응기 챔버 및 통풍 시스템을 갖는 주기적인 적층 및 에치 시스템에 제공하기 위한 가스 패널로서,
상기 반응기 챔버 및 상기 통풍 시스템에 결합된 적층 서브 패널로서,
적어도 하나의 가스를 상기 통풍 시스템으로 유도하도록 구성된 제 1 통풍구 라인,
적어도 하나의 가스를 상기 반응기 챔버로 유도하도록 구성된 제 1 주입 라인,
캐리어 가스를 담는 제 1 캐리어 가스 라인으로서, 상기 제 1 주입 라인 및 캐리어 가스의 공급원에 결합되고 그리고 상기 캐리어 가스의 제 1 일정한 질량 유량을 상기 제 1 주입 라인으로 유도하도록 구성된, 상기 제 1 캐리어 가스 라인,
제 1 적층 공정 가스를 담는 적층 가스 라인으로서, 상기 제 1 주입 라인 및 상기 제 1 통풍구 라인에 결합되고 그리고 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 통풍구 라인과 상기 제 1 주입 라인 사이로 선택적으로 유도하도록 구성된 제 1 밸브 시스템을 구비하는, 상기 적층 가스 라인, 및
상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 담는 제 2 캐리어 가스 라인으로서, 상기 캐리어 가스의 공급원, 상기 제 1 주입 라인 및 상기 제 1 통풍구 라인에 결합되고 그리고 상기 캐리어 가스의 상기 제 2 질량 유량을 상기 통풍구 라인과 상기 주입 라인 사이로 선택적으로 유도하도록 구성된 제 2 밸브 시스템과 상기 제 2 밸브 시스템에 결합된 질량 흐름 제어 장치를 구비하는, 상기 제 2 캐리어 가스 라인을 포함하는, 상기 적층 서브 패널,
제 2 주입 라인에 의해 상기 반응기 챔버에 결합되고 그리고 제 2 통풍구 라인에 의해 상기 통풍 시스템에 결합되는 에치 서브 패널로서, 상기 에치 서브 패널은 제 3 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 3 질량 유량과 에치 공정 가스의 질량 유량을 상기 제 2 주입 라인으로 유도하도록 구성되는, 상기 에치 서브 패널, 및
상기 제 1 밸브 시스템, 상기 제 2 밸브 시스템 및 상기 질량 흐름 제어 장치에 연결된 제어 시스템을 포함하고,
상기 제어 시스템은,
상기 제 1 밸브 시스템에 의해 제 1 상태 동안 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 1 통풍구 라인으로 유도시키도록 하고, 상기 제 2 밸브 시스템에 의해 제 1 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 일정한 질량 유량을 상기 제 1 주입 라인으로 유도시키도록 하고, 그리고 상기 에치 서브 패널에 의해 제 1 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 3 질량 유량과 에치 공정 가스의 질량 유량을 상기 제 2 통풍구 라인으로 유도시키도록 구성된, 제 1 지령을 제공하도록,
동시에, 상기 제 1 밸브 시스템에 의해 제 2 상태 동안 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 제 1 주입 라인으로 재유도시키도록 하고, 상기 제 2 밸브 시스템에 의해 제 2 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 제 1 통풍구 라인으로 재유도시키도록 하고, 그리고 상기 에치 서브 패널에 의해 제 2 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 3 질량 유량과 상기 에치 공정 가스의 질량 유량을 상기 제 2 통풍구 라인으로 유도시키도록 구성된, 제 2 지령을 제공하도록,
상기 제 1 밸브 시스템에 의해 제 3 상태 동안 상기 제 1 적층 공정 가스의 일정한 질량 유량을 상기 제 1 통풍구 라인으로 재유도시키도록 하고,
상기 제 2 밸브 시스템에 의해 제 3 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 주입 라인으로 재유도시키도록 하며,
상기 에치 서브 패널에 의해 제 3 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 3 질량 유량과 에치 공정 가스의 질량 유량을 상기 제 2 주입 라인으로 재유도시키도록 구성된, 제 3 지령을 제공하도록,
상기 제 2 캐리어 가스 라인의 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 제 1 공정 가스의 일정한 질량 유량과 동일하게 조절하도록 상기 질량 흐름 제어 장치를 제어하도록 구성되는, 가스 패널. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 상태는 적층 공정 단계를 포함하고,
상기 제 3 상태는 에치 공정 단계를 포함하는, 가스 패널. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 주입 라인은 상기 제 2 주입 라인과 길이가 동일한, 가스 패널. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 주입 라인 및 제 2 주입 라인과 상기 반응기 챔버 사이를 결합하도록 구성된 다중포트 주입기를 추가로 포함하고,
상기 적층 서브 패널의 가스는 주입기의 제 1 세트를 통해서 상기 반응기 챔버 내로 주입되고 상기 에치 서브 패널의 가스는 주입기의 제 2 세트를 통해서 상기 반응기 챔버 내로 주입되는, 가스 패널. - 제 10 항에 있어서,
상기 주입기의 제 1 및 제 2 세트로부터의 각각의 주입기는 각각 조절가능한 니들 밸브를 포함하는, 가스 패널. - 제 7 항에 있어서,
상기 적층 서브 패널은 제 1 통풍구 라인의 제 1 압력과 제 1 주입기 라인의 제 2 압력이 평형을 이루도록 구성된 상기 1 통풍구 라인에 결합된 니들 밸브를 추가로 포함하는, 가스 패널. - 제 7 항에 있어서,
상기 반응기 챔버 및 상기 통풍 시스템에 결합된 제 2 적층 서브 패널을 추가로 포함하고, 상기 제 2 적층 서브 패널은 상기 제 1 적층 서브 패널과 동일한, 가스 패널. - 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법으로서,
캐리어 가스의 제 1 질량 유량을 주입 라인을 통해서 적층 서브 패널로부터 상기 반응기 챔버로 유도하는 단계,
제어 시스템으로부터의 제 1 지령에 반응하여 제 1 상태 동안 적어도 하나의 적층 공정 가스의 질량 유량을 상기 적층 서브 패널로부터 통풍구 라인으로 유도하는 단계,
제어 시스템으로부터의 제 1 지령에 반응하여 제 1 상태 동안 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 적층 서브 패널로부터 상기 주입 라인을 통해서 상기 반응기 챔버로 유도하는 단계로서,
상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량은 반응기 챔버에 들어가기 앞서서 상기 캐리어 가스의 제 1 질량 유량과 결합되고, 그리고
상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량은 제어 시스템에 의해 적어도 하나의 적층 공정 가스의 질량 유량과 동일하게 조절되는, 상기 유도하는 단계,
제어 시스템으로부터의 제 2 지령에 반응하여 제 2 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 적층 서브 패널로부터 상기 통풍구 라인으로 재유도하는 단계, 및
제어 시스템으로부터의 제 2 지령에 반응하여 제 2 상태 동안 적어도 하나의 적층 공정 가스의 질량 유량을 상기 적층 서브 패널로부터 상기 주입 라인을 통해서 상기 반응기 챔버로 재유도하는 단계로서, 적어도 하나의 적층 공정 가스의 질량 유량은 상기 반응기 챔버에 들어가기 앞서서 상기 캐리어 가스의 제 1 질량 유량과 결합되는, 상기 반응기 챔버로 재유도하는 단계를 포함하는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 상태 및 상기 제 2 상태는 미리 정해진 시간에 걸쳐서 반복되는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 상태는 적층 공정 단계를 포함하는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 캐리어 및 적층 공정 가스를 유도 및 재유도하는 단계는:
제 1 밸브 시스템을 상기 주입 라인 및 상기 통풍구 라인에 결합하는 단계로서, 상기 제 1 밸브 시스템은,
제어 시스템으로부터의 제 1 지령에 반응하여 제 1 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로부터 봉쇄하고, 그리고
상기 제어 시스템으로부터의 제 2 지령에 반응하여 제 2 상태 동안 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 주입 라인으로부터 봉쇄하도록 구성되는, 상기 제 1 밸브 시스템을 상기 주입 라인 및 상기 통풍구 라인에 결합하는 단계, 및
제 2 밸브 시스템을 상기 주입 라인 및 상기 통풍구 라인에 결합하는 단계로서, 상기 제 2 밸브 시스템은,
상기 제어 시스템으로부터의 제 1 지령에 반응하여 제 1 상태 동안 적어도 하나의 적층 공정 가스의 질량 유량을 상기 주입 라인으로부터 봉쇄하고; 그리고
상기 제어 시스템으로부터의 제 2 지령에 반응하여 제 2 상태 동안 적어도 하나의 적층 공정 가스의 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로부터 봉쇄하도록 구성되는, 상기 제 2 밸브 시스템을 상기 주입 라인 및 상기 통풍구 라인에 결합하는 단계를 포함하는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법으로서,
적층 서브 패널로부터 제 1 밸브를 통하여 통풍구 라인으로의 적층 공정 가스의 질량 유량을 안정화시키는 단계,
상기 적층 서브 패널로부터 반응기 챔버에 연결된 주입 라인을 통한 캐리어 가스의 제 1 질량 유량을 안정화시키는 단계,
제 2 밸브를 통하여 상기 적층 서브 패널로부터 상기 주입 라인을 통하여 상기 반응기 챔버로의 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 안정화시키는 단계로서, 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량은 제어 시스템에 의해 상기 적층 공정 가스의 질량 유량과 동일하게 조절되는, 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 안정화시키는 단계,
상기 제어 시스템으로부터의 제 1 지령에 반응하여 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브를 동시에 작동시킴으로써 적층 공정을 개시하는 단계로서,
상기 제 1 밸브의 작동은 상기 적층 공정 가스의 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로부터 상기 주입 라인으로 재유도하도록 하며, 상기 적층 공정 가스의 질량 유량은 반응기 챔버에 들어가기 전에 상기 캐리어 가스의 제 1 질량 유량과 결합되고, 그리고
상기 제 2 밸브의 작동은 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 주입 라인으로부터 상기 통풍구 라인으로 재유도하도록 하는, 상기 적층 공정을 개시하는 단계를 포함하는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제어 시스템으로부터의 제 2 지령에 반응하여 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브를 동시에 작동시킴으로써 퍼지 공정을 개시하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 제 1 밸브의 작동은 상기 적층 공정 가스의 질량 유량을 상기 주입 라인으로부터 상기 통풍구 라인으로 재유도하도록 하며,
상기 제 2 밸브의 작동은 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로부터 상기 주입 라인으로 재유도하도록 하며, 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량은 상기 반응기 챔버에 들어가기 전에 상기 캐리어 가스의 제 1 질량 유량과 결합되는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 18 항에 있어서,
제 1 질량 흐름 제어기를 상기 적층 공정 가스의 질량 유량에 결합하는 단계로서, 상기 제 1 질량 흐름 제어기는 상기 제어 시스템에 반응하고 그리고 상기 적층 공정 가스의 미리 정해진 질량 유량을 상기 제 1 밸브에 공급하도록 구성되는, 상기 제 1 질량 흐름 제어기를 상기 적층 공정 가스의 질량 유량에 결합하는 단계와,
제 2 질량 흐름 제어기를 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량에 결합하는 단계로서, 상기 제 2 질량 흐름 제어기는 상기 제어 시스템에 반응하고 그리고 상기 제 2 밸브에 공급된 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 조절하도록 구성되는, 상기 제 2 질량 흐름 제어기를 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량에 결합하는 단계를 추가로 포함하는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 적층 서브 패널로부터 제 3 밸브를 통하여 상기 통풍구 라인으로의 제 2 적층 공정 가스의 제 2 질량 유량을 안정화시키는 단계,
상기 제어 시스템에 의해, 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 제 1 적층 공정 가스와 제 2 적층 공정 가스의 결합된 질량 유량과 동일하게 조절하는 단계,
상기 제어 시스템으로부터의 제 1 지령에 반응하여 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브 및 상기 제 3 밸브를 동시에 작동시킴으로써 상기 적층 공정을 개시하는 단계로서,
상기 제 1 밸브와 상기 제 3 밸브의 작동은 제 1 적층 공정 가스와 제 2 적층 공정 가스의 결합된 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로부터 상기 주입 라인으로 재유도하도록 하며, 상기 제 1 적층 공정 가스와 상기 제 2 적층 공정 가스의 결합된 질량 유량은 상기 반응기 챔버에 들어가기 전에 상기 캐리어 가스의 제 1 질량 유량과 결합되고,
상기 제 2 밸브의 작동은 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 주입 라인으로부터 상기 통풍구 라인으로 재유도하도록 하는, 상기 적층 공정을 개시하는 단계를 추가로 포함하는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 제어 시스템으로부터의 제 2 지령에 반응하여 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브 및 상기 제 3 밸브를 동시에 작동시킴으로써 퍼지 공정을 개시하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브의 작동은 상기 제 1 적층 공정 가스와 상기 제 2 적층 공정 가스의 결합된 질량 유량을 상기 주입 라인으로부터 상기 통풍구 라인으로 재유도하도록 하고,
상기 제 2 밸브의 작동은 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 상기 통풍구 라인으로부터 상기 주입 라인으로 재유도하도록 하며, 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량은 상기 반응기 챔버에 들어가기 전에 상기 캐리어 가스의 제 1 질량 유량과 결합되는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법. - 제 21 항에 있어서,
제 1 질량 흐름 제어기를 상기 적층 공정 가스의 질량 유량에 결합하는 단계로서, 상기 제 1 질량 흐름 제어기는 상기 제어 시스템에 반응하고 그리고 상기 적층 공정 가스의 미리 정해진 질량 유량을 상기 제 1 밸브에 공급하도록 구성되는, 상기 제 1 질량 흐름 제어기를 상기 적층 공정 가스의 질량 유량에 결합하는 단계,
제 2 질량 흐름 제어기를 상기 제 2 적층 공정 가스의 제 2 질량 유량에 결합하는 단계로서, 상기 제 2 질량 흐름 제어기는 상기 제어 시스템에 반응하고 그리고 상기 제 2 적층 공정 가스의 미리 정해진 질량 유량을 상기 제 3 밸브에 공급하도록 구성되는, 상기 제 2 질량 흐름 제어기를 상기 제 2 적층 공정 가스의 제 2 질량 유량에 결합하는 단계, 및
제 3 질량 흐름 제어기를 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량에 결합하는 단계로서, 상기 제 2 질량 흐름 제어기는 상기 제어 시스템에 반응하고 그리고 상기 제 2 밸브에 공급된 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량을 조절하도록 구성되는, 상기 제 3 질량 흐름 제어기를 상기 캐리어 가스의 제 2 질량 유량에 결합하는 단계를 추가로 포함하는, 캐리어 및 적층 공정 가스의 일정한 유량을 주기적인 적층 및 에치 시스템의 반응기 챔버로 공급하기 위한 방법.
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