KR20010058841A - 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 반도체의 건식각 공정을 위해 챔버로 가스를 공급하는 가스공급관과, 상기 가스공급관에 각각 설치되어 챔버로 공급되는 가스의 흐름 및 유량을 제어하는 각종 밸브 및 유량제어기와, 상기 유량제어기의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정하여 상기 챔버로 공급되는 가스의 실제 유량을 계산하는 압력변화 측정수단과, 상기 압력변화 측정수단에 의해 계산된 가스의 실제 유량과 미리 설정된 유량치를 비교하여 상기 유량제어기를 통한 가스의 유량 제어가 정확히 이루어지도록 상기 유량제어기의 전단측 압력을 조정하는 압력변화 제어수단을 포함함으로써 유량제어기의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정한 후 이 압력변화를 이용하여 유량제어기를 통과하는 가스의 유량을 제어할 수 있게 되므로 챔버 내부로 가스를 안정되게 공급할 수 있게 되어 가스의 유량 변화로 인한 여러 가지 건식각 불량이 제거되도록 한 것이다.

Description

반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치{APPARATUS FOR SUPPLY OF GAS IN DRY ETCHING PROCESS OF SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 특히 유량제어기의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정한 후 이 압력변화를 이용하여 유량제어기를 통과하는 가스의 유량을 제어할 수 있는 구조를 구비한 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치가 도시된 블록도로서, 이를 참조하면, 상기한 종래의 가스 공급 장치는 반도체의 건식각 공정을 위해 챔버(1)로 가스를 공급하는 가스공급관(3)과, 상기 가스공급관(3)에 설치되어 챔버(1)로 공급되는 가스의 흐름을 제어하는 각종 밸브와, 상기 가스공급관(3)에 설치되어 챔버(1)로 공급되는 가스의 유량을 제어하는 유량제어기(MFC: Mass Flow Controller)(5)로 구성된다.

여기서, 상기 각종 밸브에는 작업자에 의해 수동으로 조작되는 수동밸브(6)와, 상기 챔버(1) 측에 설치된 메인밸브(7)와, 상기 메인밸브(7)와 수동밸브(6) 사이에 설치된 에어밸브(8a)(8b)와, 상기 유량제어기(5)와 별도의 라인을 구성하도록 설치된 회수밸브(9)가 있다.

상기한 회수밸브(9)는 챔버(1) 및 가스공급관(3) 내부에 존재하는 가스를 회수하거나 리크(Leak) 시험시에 이용되는 밸브로서, 평상시엔 닫혀 있다가 열리면 가스가 유량제어기(5)를 통하지 않고 바로 바이패스되도록 하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치에서는, 챔버(1) 내에 진공이 형성되면 가스공급관(3)을 통해 상기 챔버(1)로 가스를 공급한다. 이후, 상기 챔버(1)의 내부에 적정량의 가스가 공급되면 챔버(1)에 파워가 공급되어 상기 챔버(1) 내부에 플라즈마가 형성된다. 이렇게 형성된 플라즈마에 의하여 반도체의 건식각 공정이 이루어진다.

이때, 상기 가스공급관(3)을 통한 가스의 흐름 및 유량은 가스공급관(3)에 설치된 각종 밸브 및 유량제어기(5)에 의해서 제어된다.

특히, 상기 유량제어기(5)는 메인콘트롤러로부터 미리 설정된 유량치에 대한 제어신호를 입력받아 동작되며, 상기한 유량치에 따라 전압이 달라지게 된다. 즉, 상기 유량제어기(5)는 최대 유량을 기준으로 할 때 5V의 전압으로 되고, 설정된 유량치가 변하면 그 전압도 달라지게 된다.

예를 들어, 100 SCCM의 유량제어기(5)인 경우 설정된 유량치가 50 SCCM이면 상기 유량제어기(5)는 2.5V의 전압으로 되고, 이 2.5V의 전압은 메인콘트롤러에 다시 신호를 주어 실제 유량이 50 SCCM으로 흐르고 있는지 표시해 준다.

상기한 바와 같이 챔버(1)로 공급된 가스는 반도체의 건식각을 위한 플라즈마의 기본원이기 때문에 상기 챔버(1) 내부에 존재하는 가스의 양은 반도체의 건식각 공정에 매우 큰 영향을 끼치게 된다.

따라서, 상기 챔버(1) 내부로 가스를 미리 설정된 유량치에 맞춰 항상 일정한 양으로 공급해주는 것이 중요하다.

그러나, 상기와 같은 종래의 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치는 사용시간이 증가되면서 유량제어기(5)의 전단측 압력이 높아진 경우 상기 유량제어기(5)의 제어 능력이 떨어져 가스의 유량을 정확하게 제어하기 곤란한 문제점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 가스 공급 장치는 메인콘트롤러에 의해 유량제어기(5)에 인가되는 제어신호에 조금만 노이즈(Noise)가 생겨도 상기 유량제어기(5)가 오동작되어 가스에 대한 정상적인 유량 제어가 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 가스 공급 장치는 유량제어기(5)의 전압 대비 실제 가스의 유량을 정확히 알 수가 없어 미리 설정한 유량치 대로 가스가 공급되지 않더라도 대응이 불가능하고, 이러한 단점은 실제 공정에서 사용되는 유량이 5 SCCM 정도로 적고 챔버(1)의 용적은 큰 경우에 더욱 심화되는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 가스 공급 장치는 가스의 유량을 검증하기 위해서는 챔버(1) 내에 일정량의 가스를 공급한 후 상기 챔버(1)를 밀폐하여 일정 시간동안 일어나는 압력변화를 보고 계산하는 방식을 사용해야 하는데, 이러한 방식은 챔버(1)의 조건 변화에 따라 유량이 변화하므로 그 결과에 대해 신뢰할 수 없는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 유량제어기의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정한 후 이 압력변화를 이용하여 유량제어기를 통과하는 가스의 유량을 제어할 수 있게 됨으로써 챔버 내부로 가스를 안정되게 공급할 수 있게 되어 가스의 유량 변화로 인한 여러 가지 건식각 불량이 제거되도록 하는 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치가 도시된 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치가 도시된 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 챔버 53 : 가스공급관

55 : 유량제어기 60 : 압력변화 측정수단

61, 63 : 압력게이지 65 : 압력콘트롤러

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 반도체의 건식각 공정을 위해 챔버로 가스를 공급하는 가스공급관과, 상기 가스공급관에 각각 설치되어 챔버로 공급되는 가스의 흐름 및 유량을 제어하는 각종 밸브 및 유량제어기와, 상기 유량제어기의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정하여 상기 챔버로 공급되는 가스의 실제 유량을 계산하는 압력변화 측정수단과, 상기 압력변화 측정수단에 의해 계산된 가스의 실제 유량과 미리 설정된 유량치를 비교하여 상기 유량제어기를 통한 가스의 유량 제어가 정확히 이루어지도록 상기 유량제어기의 전단측 압력을 조정하는 압력변화 제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치가 도시된 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치의 작동 순서가 도시된 플로우챠트이다.

상기한 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치는, 반도체의 건식각 공정을 위해 챔버(51)로 가스를 공급하는 가스공급관(53)과, 상기 가스공급관(53)에 설치되어 챔버(51)로 공급되는 가스의 흐름을 제어하는 각종 밸브와, 상기 가스공급관(53)에 설치되어 챔버(51)로 공급되는 가스의 유량을 제어하는 유량제어기(55)와, 상기 유량제어기(55)의 전단측과 후단측의압력변화를 측정하여 상기 챔버(51)로 공급되는 가스의 실제 유량을 계산하는 압력변화 측정수단(60)과, 상기 압력변화 측정수단(60)에 의해 계산된 가스의 실제 유량과 미리 설정된 유량치를 비교하여 상기 유량제어기(55)를 통한 가스의 유량 제어가 정확히 이루어지도록 상기 유량제어기(55)의 전단측 압력을 조정하는 압력변화 제어수단(미도시)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 압력변화 측정수단(60)은 유량제어기의 전단측과 후단측에 각각 설치된 압력게이지(61)(63)와, 상기한 각각의 압력게이지(61)(63)에 의해 감지된 결과를 입력받아 상기 챔버(51)로 공급되는 가스의 실제 유량을 계산하는 압력콘트롤러(65)로 구성된다.

또한, 상기 압력변화 제어수단은 가스의 실제 유량과 미리 설정된 유량치를 비교한 후 그 결과에 따라 유량제어기(55)의 전단측에 설치된 압력게이지(61)를 통해 상기 유량제어기(55)의 전단측 압력을 조정하도록 구성된 메인콘트롤러이다.

또한, 상기한 각종 밸브에는 작업자에 의해 수동으로 조작되는 수동밸브(56)와, 상기 챔버(51) 측에 설치된 메인밸브(57)와, 상기 메인밸브(57)와 수동밸브(56) 사이에 설치된 에어밸브(58a)(58b)와, 상기 유량제어기(55)와 별도의 라인을 구성하도록 설치된 회수밸브(59)가 있다.

여기서, 상기 회수밸브(59)는 챔버(51) 및 가스공급관(53) 내부에 존재하는 가스를 회수하거나 리크 시험시에 이용되는 밸브로서, 평상시엔 닫혀 있다가 열리면 가스가 유량제어기(55)를 통하지 않고 바로 바이패스되도록 하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치에서는, 반도체의 건식각 공정을 위해 챔버(51) 내에 진공이 형성되면 가스공급관(53)을 통해 상기 챔버(51)로 가스를 공급한다. 이때, 상기 가스공급관(53)을 통한 가스의 흐름 및 유량은 가스공급관(53)에 설치된 각종 밸브 및 유량제어기(55)에 의해서 제어된다.

상기와 같이 각종 밸브 및 유량제어기(55)를 통해 그 흐름 및 유량이 제어되면서 상기 챔버(51)로 가스가 공급되는 동안 상기 유량제어기(55)의 전단측과 후단측의 압력이 각각의 압력게이지(61)(63)를 통해 감지된다.

이후, 상기 압력게이지(61)(63)에 의해 감지된 압력값은 압력콘트롤러(65)로 입력되고 상기 압력콘트롤러(65)는 두 압력값 사이의 차이를 통해 상기 유량제어기(55)의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정하여 연산을 통해 상기 유량제어기(55)를 통해 흐르는 가스의 실제 유량을 계산한다.

이때, 상기한 가스의 실제 유량은 유량제어기(55) 양단의 가스공급관(53) 및 챔버(51)의 용적을 알면 상기 압력게이지(61)(63)에 의해 측정된 상기 유량제어기(55)의 양단 사이의 압력차를 이용하여 구할 수 있게 된다.

상기와 같이 압력콘트롤러(65)에 의해 챔버(51)로 공급되는 가스의 실제 유량이 계산되면 이 계산 결과가 메인콘트롤러로 입력되고, 상기 메인콘트롤러는 가스의 실제 유량과 미리 설정된 유량치를 비교한 후 그 비교 결과에 따라 압력게이지(61)를 통해 상기 유량제어기(55) 전단측의 압력을 조정하게 된다.

즉, 상기 메인콘트롤러는 미리 설정된 유량치만큼 챔버(51)로 가스가 일정하게 공급되도록 상기 유량제어기(55) 전단측의 압력을 높이거나 낮춤으로써 유량제어기(55)에 의해 가스의 유량이 정확하고 안정되게 제어되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치는, 유량제어기(55)의 전압신호와는 상관없이 상기 유량제어기(55)의 전단측과 후단측에 설치된 압력게이지(61)(63)를 통해 유량제어기(55)의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정한 후 이 압력변화를 이용하여 상기 유량제어기(55)를 통과하는 가스의 유량을 제어할 수 있게 되므로 챔버(51) 내부로 가스를 정확하고 안정되게 공급할 수 있게 되어 가스의 유량 변화로 인한 여러 가지 건식각 불량이 제거되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 유량제어기(55)의 전압 대비 가스의 실제 유량을 정확히 계산할 수 있게 되어 미리 설정한 유량치 대로 가스가 공급되지 않을 경우 그에 알맞은 대응 조처를 즉시 취할 수 있으며, 이는 실제 공정에서 사용되는 유량이 5 SCCM 정도로 적은 경우에도 챔버(51)의 용적에 관계없이 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명은 유량제어기(55)의 전단측과 후단측에 각각 설치된 압력게이지(61)(63)를 이용하여 미리 설정된 유량치에 대한 초기 압력 및 사용시간에 따른 변동 압력을 비교하면 상기 유량제어기(55)의 사용시간에 따른 유량변화를 확인할 수 있게 되어 가스의 유량을 검증하는 작업이 매우 간단하게 이루어지고, 그 결과의 정확성 및 신뢰성도 향상되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 반도체의 건식각 공정을 위해 챔버로 가스를 공급하는 가스공급관과, 상기 가스공급관에 각각 설치되어 챔버로 공급되는 가스의 흐름 및 유량을 제어하는 각종 밸브 및 유량제어기와, 상기 유량제어기의 전단측과 후단측의 압력변화를 측정하여 상기 챔버로 공급되는 가스의 실제 유량을 계산하는 압력변화 측정수단과, 상기 압력변화 측정수단에 의해 계산된 가스의 실제 유량과 미리 설정된 유량치를 비교하여 상기 유량제어기를 통한 가스의 유량 제어가 정확히 이루어지도록 상기 유량제어기의 전단측 압력을 조정하는 압력변화 제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 압력변화 측정수단은 유량제어기의 전단측과 후단측에 각각 설치된 압력게이지와, 상기한 각각의 압력게이지에 의해 감지된 결과를 입력받아 상기 챔버로 공급되는 가스의 실제 유량을 계산하는 압력콘트롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 압력변화 제어수단은 가스의 실제 유량과 미리 설정된 유량치를 비교한 후 그 결과에 따라 유량제어기의 전단측에 설치된 압력게이지를 통해 상기 유량제어기의 전단측 압력을 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체의 건식각 공정용 가스 공급 장치.