KR20140038330A - 진공 처리 챔버의 가스공급장치와 가스공급 및 전환 방법 - Google Patents

진공 처리 챔버의 가스공급장치와 가스공급 및 전환 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 두 종류의 반응 가스를 두 개의 진공 처리 챔버로 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 두 개의 처리 스테이션으로 교대로 제공하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치에 있어서, 제1가스와 제2가스를 각각 제공하는 제1가스 소스과 제2가스 소스와, 입력이 제1가스 소스에 연결되고 출력은 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 가스 입구에 각각 전환 가능하게 연결된 제1가스 스위치와, 입력이 제2가스 소스에 연결되고 출력은 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 가스 입구에 각각 전환 가능하게 연결된 제2가스 스위치와, 제1가스 스위치 및 제2가스 스위치의 전환을 제어하고, 제1가스가 두 개의 진공 처리 챔버 중의 하나 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 하나의 가스 입구에 연결되어 제1가스를 가스 입구를 통하여 공급하면, 제2가스가 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 나머지 하나의 가스 입구에 연결되어 제2가스를 가스 입구를 통하여 공급하도록 제어하는 제어장치를 포함한다. 본 발명은 적어도 두 개의 진공 처리 챔버들에서 반응 가스들의 상호 보완적인 전환이 달성 가능하고, 반응 가스의 전체 사용이 가능하여, 경비를 절감하고 작업 능률을 향상시킨다.

Description

진공 처리 챔버의 가스공급장치와 가스공급 및 전환 방법 {Gas supply device for a vacuum processing chamber, method of gas supplying and switching}
본 발명은 반도체 제조 공정에서 가스의 공유와 제어에 관한 것으로, 더욱 상세히는 신속한 전환 공정 가스에 적용하기 위한 가스공급장치와, 가스 공급 및 전환에 관한 방법에 관한 것이다.
소위 "보쉬"(Bosch)공정이라 불리는, 보쉬법은 실리콘 에칭에서 사용되는 시분할 다중화법(TDM)이다. 이것은 증착공정과 에칭공정을 선택적으로 수행한다. 모든 에칭 증착 사이클은 공정 사이클을 구성한다.
현재, 보쉬법과 실리콘 관통전극 에칭(TSV)과 같은, 신속한 가스 전환식 처리 과정 중에, 증착공정과 에칭공정이 끊임없이 선택적으로 수행되고, 서로 매우 상이한 반응 가스가 프로세스 모듈(process module)에서 처리 가스의 신속한 전환을 달성하기 위하여 상이한 처리 단계들에서 프로세스 모듈로 공급되어야만 하기 때문에, 프로세스 모듈은 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버에서의 복수개의 처리 스테이션들일 수 있다. 처리 가스의 신속한 온 오프 전환을 달성하기 위하여, 그리고 처리 가스의 신속한 전환 과정에서 처리 가스의 부족 문제가 발생되지 않도록 하기 위하여, 종래 기술의 해법은 처리 가스의 연속적인 전달을 유지하여, 신속한 처리 가스의 전환이 요구되는 종류의 처리 공정에서 일반적인 작동을 보증하게 된다.
도 1과 2에 도시된 것과 같이, 국제특허출원 PCT/US2003/025290 에는 가스공급장치를 개시하고 있으며, 이러한 장치는 질량 유량 조정기(MFC)(11')와 질량 유량 조정기(13')를 포함한다. 상기 질량 유량 조정기(MFC)(11')와 질량 유량 조정기(13')(MFC)의 입구는 각각 제1 가스(10')(가스A)와 제2 가스(12')(가스B)와 연결되고; 질량 유량 조정기(11')의 출구는 각각 챔버 바이패스 밸브(2')와 챔버 인렛 밸브(4)와 연결되며 ; 상기 질량 유량 조정기(13')의 출구는 각각 챔버 인렛 밸브(6')와 챔버 바이패스 밸브(8')의 입구와 연결된다. 상기 챔버 인렛 밸브(4')와 챔버 인렛 밸브(6')의 출구는 처리 챔버(14')와 연결되고 ; 상기 처리 챔버(14')는 반응된 가스를 배출하는데 사용되는 배출구(20')를 구비한다. 상기 챔버 바이패스 밸브(2')와 챔버 바이패스 밸브(8')의 출구는 직접적으로 배출구(20')와 연결된다. 상기 제1가스(10')(가스A)와 제2 가스(12')(가스 B)는 모든 처리공정 동안 지속적인 운송을 유지한다.
도 1에서 표시한 것과 같이 처리챔버(14')에서 제1가스(10')로 공정을 진행할 때, 챔버 인렛 밸브(4')가 열리고, 챔버 바이패스 밸브(2')가 닫히며, 챔버 인렛 밸브 (6')가 닫히며, 챔버 바이패스 밸브(8')가 열리고 제1 가스(10')는 질량 유량 조정기(11')와 챔버 인렛 밸브(4')를 통하여 처리챔버(14')로 들어가고, 제1 가스(10')를 이용하여 반응 가스로 공정 조작을 진행하고, 반응을 완성한 후, 제1 가스(10')의 배기가스는 배출구(20')로 배출된다. 상기 제2 가스(12')는 질량 유량 조정기(13')와 챔버 바이패스밸브(8')를 통하여 직접적으로 배출구(20')로 배출한다.
도 2에서 표시한 것과 같이 처리 챔버(14')는 제2 가스(12')로 공정을 진행할 때, 챔버 인렛밸브(4')가 닫히고, 챔버 바이스패스 밸브(2')가 열리며, 챔버 인렛 밸브(6')가 열리고, 챔버 바이패스밸브(8')가 닫힌다. 상기 제2 가스(12')는 질량 유량 조정기(13')와 챔버 인렛 밸브(6')를 통하여 처리챔버(14')에 들어가고, 상기 제2 가스(12')는 반응 가스로 공정을 진행하고, 반응을 완성한 후 상기 제2가스(12')의 배기가스는 배출구(20')로 배출한다. 제1가스(10')는 질량 유량 조정기(11')와 상기 챔버 바이패스 밸브(2')를 통과하여 직접적으로 배출구(20')를 통하여 배출된다.
전체적인 모든 공정에서 공정의 필요성으로, 상기 제1 가스(10')(가스A) 혹은 제2 가스(12')(가스B)는 상기 처리챔버(chamber)(14')내로 들어가도록 전환되며, 상기 제1 가스(10')와 제2 가스(12')의 지속적인 운송은 고속 밸브 스위치 작업과 가스 처리 과정에 가스 공급이 부족한 문제가 발생하지 않도록 보증한다. 상기 제1 가스(10')가 처리 챔버(14')를 통과될 때, 제2 가스(12')는 차단되지 않고 직접적으로 배출구(20')로 배출한다. 마찬가지로 제2가스(12')가 처리 챔버(14')를 통과할 때, 상기 1가스는 차단되지 않고 지속적으로 가스 A를 운송하고, 직접적으로 배출구(20')로 배출된다.
종래기술의 문제점은 모든 공정에서 공정의 정상 운행을 보증하고자 지속적으로 처리 가스를 배출할 때, 공정 과정에서 진행하는 한 가지 반응 가스가 그 어떤 공정을 통과하지 않고 직접 배출할 수 있고, 이것으로 대량의 처리 가스 낭비를 조성하여 제조원가를 증대시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 적어도 두 종류의 반응 가스를 두 개의 진공 처리 챔버로 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 두 개의 처리 스테이션으로 교대로 제공하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치를 제공하여, 급속 가스 전환 타입에 적용 시 가스 낭비 문제를 해결하고 그에 따라 경비를 절감하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 적어도 두 종류의 반응 가스를 두 개의 진공 처리 챔버로 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 두 개의 처리 스테이션으로 교대로 제공하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치에 있어서, 제1가스와 제2가스를 각각 제공하는 제1가스 소스와 제2가스 소스와, 입력이 제1가스 소스에 연결되고 출력은 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 가스 입구에 각각 전환 가능하게 연결된 제1가스 스위치와, 입구가 제2가스 소스에 연결되고 출력은 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 가스 입구들에 각각 전환 가능하게 연결된 제2가스 스위치와, 제1가스 스위치 및 제2가스 스위치의 전환을 제어하고, 제1가스가 두 개의 진공 처리 챔버 중의 하나 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 하나의 가스 입구에 연결되어 제1가스를 가스 입구를 통하여 공급하면, 제2가스가 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 나머지 하나의 가스 입구에 연결되어 제2가스를 가스 입구를 통하여 공급하도록 제어하는 제어장치를 포함한다.
제1가스는 에칭 반응 가스이고 제2가스는 증착 반응 가스이다. 제1가스는 SF6과 O2를 포함하고; 제2가스는 C4F8, C3F6 그리고 N2를 포함한다.
제1가스 스위치와 제2가스 스위치를 전환시키는 전환시간은 3초 미만이다.
제1질량유량제어기가 제1가스 소스의 출력과 제1가스 스위치의 입력 사이에 연결되고, 제2질량유량제어기가 제2가스 소스의 출력과 제2가스 스위치의 입력 사이에 연결된다.
상기 가스공급장치는 입력은 제1가스 소스의 출력에 설치된 제1밸브에 연결되고, 출력은 제1가스 소스에 연결되어 잔류하는 제1가스를 수집하여 제1가스 소스로 되돌려 보내는 제1가스 수집 유닛과, 입력은 제2가스 소스의 출력에 설치된 제2밸브에 연결되고, 출력은 제2가스 소스에 연결되어 잔류하는 제2가스를 모아 제2가스 소스로 되돌려 보내는 제2가스 수집 유닛을 더 포함한다.
진공 처리 챔버로부터 잔류하는 제1가스 또는 잔류하는 제2가스를 배출시키는 가스 바이패스를 더 포함한다.
진공 처리 챔버는 상술한 상기 가스공급장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법은, 적어도 두 종류의 반응 가스를 두 개의 진공 처리 챔버로 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 두 개의 처리 스테이션으로 교대로 제공하고, 상술한 어느 한 가스공급장치를 포함하는 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법에 있어서, 제1가스 소스를 두 개의 진공 처리 챔버 중의 어느 하나 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 어느 하나에 연결하도록 제1가스 스위치를 제어함으로써, 제1가스 소스가 제1가스를 공급하여 제1공정을 수행하는 단계와, 제2가스 소스를 두 개의 진공 처리 챔버 중의 나머지 하나 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 나머지 하나에 연결하도록 제2가스 스위치를 제어함으로써, 제2가스 소스가 제2가스를 공급하여 제2공정을 수행하는 단계와, 제1가스 스위치와 제2가스 스위치 사이의 신속한 전환을 제어하기 위하여 제어장치를 제어함으로써, 제1가스 소스와 제2가스 소스가 각각 연결된 진공 처리 챔버 또는 스테이션과의 연결을 교환하는 단계와, 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.
두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션에서 수행되는 처리 시간은 동일하거나 실질적으로 동일하다.
각 진공 처리 챔버 또는 각 스테이션에서 수행된 처리 시간은 상이하고, 본 발명의 첫 번째 해결방법은 공정처리를 완료하지 않은 나머지 진공 처리 챔버 또는 스테이션이 공정처리를 완료할 때까지, 공정처리를 완료한 진공 처리 챔버 또는 스테이션에 연결된 고주파 전력공급장치의 출력을 감소시키고 진공 처리 챔버와 스테이션에 반응 가스 공급은 유지하며, 진공 처리 챔버 또는 스테이션의 모든 공정처리가 완료되면, 반응 가스 소스들과 진공 처리 챔버 또는 스테이션과의 연결을 전환하도록 제1가스 스위치와 제2가스 스위치를 제어하고, 모든 진공 처리 챔버 또는 스테이션에 연결된 고주파 전력공급장치의 출력이 정상 출력 레벨로 돌아오도록 한다.
각 진공 처리 챔버 또는 각 스테이션에서 수행된 처리 시간은 상이하고, 본 발명의 두 번째 해결방법은 진공 처리 챔버들 또는 스테이션들 중 하나의 처리 시간이 다른 진공 처리 챔버 또는 스테이션보다 짧으면, 짧은 처리 시간을 갖는 진공 처리 챔버 또는 스테이션의 반응 속도를 감소시켜 모든 진공 처리 챔버 또는 스테이션에서 요구되는 전체 처리 시간이 동일하게 또는 실질적으로 동일하게 되도록 한다.
각 진공 처리 챔버 또는 각 스테이션에서 수행된 처리 시간이 상이하고; 제1공정에 요구되는 시간이 제2공정보다 길고, 제일 먼저 제2공정이 완료된 때, 제2밸브를 개방하여, 제2가스가 제2가스 수집 유닛으로 흘러 제2가스 수집 유닛을 통하여 제2가스 소스로 되돌아오며; 제1공정과 제2공정이 모두 완료된 때, 제2밸브를 폐쇄하고, 제1가스 스위치와 제2가스 스위치를 신속하게 전환하여, 제1가스 소스 또는 제2가스 소스와 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 사이의 연결을 교환하도록 한다. 본 발명은 진공 처리 챔버의 가스공급장치와 가스 공급 및 가스 전환 방법을 제공한다. 현재의 급속 가스 전환 타입 기술에 사용되는 가스 공유 및 수송 기술과 비교하여 보면, 본 발명은 아래와 같은 이점을 가진다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에서 개시한 반도체 처리 장치는 다중 반응 가스 소스들로 구비되어 있다. 그리고 다중 진공 처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버에서의 다중 처리 스테이션을 포함한다. 모든 반응 가스 소스는 진공 처리 챔버의 모두나 몇 개와 또는 관로를 통한 하나의 진공 처리 챔버의 처리 스테이션과 연결되어 있다. 관로는 가스 스위치들을 구비하고 있으며, 가스 스위치들은 반응 가스 소스가 진공 처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버의 처리 스테이션과의 연결을 공정 요구조건에 따라 빠른 전환을 하도록 제어한다. 진공 처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 처리 스테이션에 들어간 반응 가스가 교체될 때, 현재 필요하지 않은 반응 가스는 다른 진공 처리 챔버들이나 하나의 진공 처리 챔버 내에 다른 처리 스테이션들에 들어갈 수 있다. 그 반응 가스는 공정 요구조건들에 따른 처리 작동에 필요하다. 진공처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버에 있는 처리 스테이션과 연결된 반응 가스 소스를 완료하고 전환함으로써, 전달된 반응 가스를 완전히 이용함이 달성된다. 이는 일시적으로 미사용된 반응 가스들을 직접적으로 방출하는 것보다 비용을 줄이고 작업효율을 향상시킨다.
도 1은 종래기술에 의한 가스공급장치의 개략적인 작동도이다.
도 2는 종래기술에 의한 가스공급장치의 개략적인 작동도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 진공 처리 챔버의 가스공급장치의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 진공 처리 챔버의 가스공급장치의 개략적인 구조도이다.
도 5는 하나의 진공 처리 챔버의 두 개의 스테이션을 갖는 진공 처리 챔버의 가스공급장치의 연결 개략도이다.
도 6은 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환에 대한 시퀀스 다이어그램이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 진공 처리 챔버의 가스공급장치의 제1실시예를 보여준다. 본 실시예에서, 가스공급장치는 반도체 장비의 실리콘 관통전극 에칭(TSV) 공정에 적용하는데 사용된다. 실리콘 관통전극 에칭(TSV) 공정은 에칭단계와 증착단계 사이의 신속한 전환을 요구한다.
가스공급장치는 6개의 가스 스위치들과 6개의 반응가스 소스를 포함한다. 가스공급장치의 출력은 2개의 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버의 2개의 처리 스테이션에 연결된다.
본 실시예에서는, 가스공급장치의 출력은 2개의 진공 처리 챔버에 연결되고, 이것은 제1진공 처리 챔버(307)와 제2진공 처리 챔버(308)이다.
6개의 반응 가스 소스들은 제1반응 가스 소스(301), 제2반응 가스 소스(302), 제3반응 가스 소스(303), 제4반응 가스 소스(304), 제5반응 가스 소스(305), 제6반응 가스 소스(306)이다.
6개의 반응 가스 소스들의 출력은 6개의 반응 가스 소스들이 6개의 다른 반응 가스들을 전달할 수 있도록 세팅되거나, 어떤 반응 가스 소스에 의해 동일한 반응 가스가 전달하도록 세팅될 수 있다. 6개의 반응 가스 소스들은 적어도 2개 이상의 다른 반응 가스들을 출력한다.
본 실시예에서, 6개의 반응 가스 소스들은 6개의 서로 다른 반응 가스들을 각각 출력하고, 2개 그룹으로 분할될 수 있는 바, 처리 비율에 따른 에칭 반응 가스와 증착 반응 가스이다. 제1반응 가스 소스(301), 제2반응 가스 소스(302) 그리고 제3반응 가스 소스(303)가 하나의 그룹이다. 제1반응 가스 소스(301), 제2반응 가스 소스(302) 그리고 제3반응 가스 소스(303)는 예를 들면 SF6, O2 등과 같은 각각 다른 3가지의 가스들을 출력한다. 제1반응 가스 소스(301), 제2반응 가스 소스(302) 그리고 제3반응 가스 소스(303)들로부터의 가스들의 출력 부피는 요구되는 바대로 세팅되고, 그 다음에 반응 가스들의 출력은 미리 정해진 비율로 혼합되어 에칭공정의 에칭 반응 가스를 구성한다. 실리콘 관통전극 에칭(TSV) 공정에서 에칭 반응 가스들의 유속은 통상 2000sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)으로 세팅된다.
제4반응 가스 소스(304), 제5반응 가스 소스(305)와 제6반응 가스 소스(306)는 하나의 그룹이다. 제4반응 가스 소스(304), 제5반응 가스 소스(305)와 제6반응 가스 소스(306)는 C4F8, C3F6와 N2 등과 같은 3가지의 다른 가스를 각각 출력한다. 제4반응 가스 소스(304), 제5반응 가스 소스(305)와 제6반응 가스 소스(306)로부터의 반응 가스들의 출력 부피는 요구되는 바대로 세팅되고, 그 다음에 출력 반응 가스들은 미리 정해진 비율로 혼합되어 증착 공정의 증착 반응 가스를 구성한다. 실리콘 관통전극 에칭(TSV) 공정에서 증착 반응 가스들의 유속은 통상 1000sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)으로 세팅된다.
실리콘 관통전극 에칭(TSV) 공정에서, 상기 6개의 반응 가스 소스들은 상기 반응 가스들 사이에 신속한 전환이 보장되도록 끊임없이 반응 가스들의 공급을 유지하도록 하여야 한다.
본 실시예에서, 6개의 가스 스위치들은 제1가스 스위치(311), 제2가스 스위치(321), 제3가스 스위치(331), 제4가스 스위치(341), 제5가스 스위치(351) 그리고 제6가스 스위치(361)이다. 이 6개의 가스 스위치들은 3방 밸브이고, 각각의 가스 스위치는 하나의 입력과 두 개의 출력을 갖는다. 이 삼방 밸브는 동력 구동식 삼방 밸브 또는 공압식 삼방 밸브일 수 있고, 이 가스 스위치의 작동과 전환 시간은 3초 미만이다.
각각의 가스 스위치의 하나의 입력은 파이프라인을 통하여 하나의 반응 가스 소스에 연결된다. 제1가스 공급기(311)의 입력은 가스 공급 파이프라인을 통하여 제1반응 가스 소스(301)에 연결된다. 제2가스 공급기(321)는 가스공급 파이프라인을 통하여 제2가스 소스(302)에 연결된다. 제3가스 공급기(331)는 가스공급 파이프라인을 통하여 제3가스 소스(303)에 연결된다. 제4가스 공급기(341)은 가스공급 파이프라인을 통하여 제4가스 소스(304)에 연결된다. 제5가스 공급기(351)은 가스공급 파이프라인을 통하여 제5가스 소스(305)에 연결된다. 제6가스 공급기(361)는 가스공급 파이프라인을 통하여 제6가스 소스(306)에 연결된다.
질량유량 제어기(MFC)는 6개의 가스 스위치들의 각각의 입력과 각각 연결된 반응 가스 소스들 사이에 연결된다. 질량유량 제어기의 입력은 파이프라인을 통하여 반응 가스 소스에 연결되고, 출력은 가스 공급 파이프라인에 연결된 다음 가스 공급 파이프라인을 통하여 가스 스위치에 연결된다.
급속 스위치가 각각의 가스 스위치의 입력과 두 개의 출력 사이에 설치된다. 이러한 두 개의 급속 스위치들은 상호 보완적인 관계로 두 급속 스위치들의 연결과 단절을 제어하는 동일한 제어 신호를 수신할 수 있다. 보완된 급속 스위치들의 전환 시간은 2초 미만이다. 상세한 내용은 아래와 같다.
급속 스위치(VA1)와 급속 스위치(VB1)는 제1가스 스위치(311)의 입력과 두 출력 사이에 각각 설치된다. 급속 스위치(VA1)와 급속 스위치(VB1)는 제1가스 스위치의 입력과 두 개의 출력 사이의 연결과 단절을 제어한다. 급속 스위치(VA1)과 급속 스위치(VB1)는 상호 보완적인 관계로 연결과 단절의 동일한 제어 신호를 수신할 수 있다. 급속 스위치(VA1)가 연결되면, 급속 스위치(VB1)는 단절되고, 급속 스위치(VB1)가 연결되면, 급속 스위치(VA1)가 단절된다.
급속 스위치(VA2)와 급속 스위치(VB2)는 제2가스 스위치(321)의 입력과 두 개의 출력 사이에 각각 별도로 설치된다. 급속 스위치(VA2)와 급속 스위치(VB2)는 제2가스 스위치(321)의 입력과 두 개의 출력 사이의 연결과 단절을 제어한다. 급속 스위치(VA2)와 급속 스위치(VB2)는 상호 보완적인 관계로 연결과 단절의 동일한 제어 신호를 수신할 수 있다. 급속 신호(VA2)이 연결되면, 급속 스위치(VB2)는 단절되고, 급속 스위치(VB2)가 연결되면, 급속 스위치(VA2)가 단절된다.
급속 스위치(VA3)와 급속 스위치(VB3)는 제3가스 스위치(331)의 입력과 두 개의 출력 사이에 각각 설치된다. 급속 스위치(VA3)와 급속 스위치(VB3)는 제3가스 스위치(331)의 입력과 두 개의 출력 사이의 연결과 단절을 제어한다. 급속 스위치(VA3)와 급속 스위치(VB3)는 상호 보완적인 관계로 연결과 단절의 동일한 제어 신호를 수신할 수 있다. 급속 신호(VA3)이 연결되면, 급속 스위치(VB3)는 단절되고, 급속 스위치(VB3)가 연결되면, 급속 스위치(VA3)가 단절된다.
급속 스위치(VA4)와 급속 스위치(VB4)는 제4가스 스위치(341)의 입력과 두 개의 출력 사이에 각각 설치된다. 급속 스위치(VA4)와 급속 스위치(VB4)는 제4가스 스위치(341)의 입력과 두 개의 출력 사이의 연결과 단절을 제어한다. 급속 스위치(VA4)와 급속 스위치(VB4)는 상호 보완적인 관계로 연결과 단절의 동일한 제어 신호를 수신할 수 있다. 급속 신호(VA4)가 연결되면, 급속 스위치(VB4)는 단절되고, 급속 스위치(VB4)가 연결되면, 급속 스위치(VA4)가 단절된다.
급속 스위치(VA5)와 급속 스위치(VB5)는 제5가스 스위치(351)의 입력과 두 개의 출력 사이에 각각 설치된다. 급속 스위치(VA5)와 급속 스위치(VB5)는 제5가스 스위치(351)의 입력과 두 개의 출력 사이의 연결과 단절을 제어한다. 급속 스위치(VA5)와 급속 스위치(VB5)는 상호 보완적인 관계로 연결과 단절의 동일한 제어 신호를 수신할 수 있다. 급속 신호(VA5)이 연결되면, 급속 스위치(VB5)는 단절되고, 급속 스위치(VB5)가 연결되면, 급속 스위치(VA5)가 단절된다.
급속 스위치(VA6)와 급속 스위치(VB6)는 제6가스 스위치(361)의 입력과 두 개의 출력 사이에 각각 설치된다. 급속 스위치(VA6)와 급속 스위치(VB6)는 제6가스 스위치(361)의 입력과 두 개의 출력 사이의 연결과 단절을 제어한다. 급속 스위치(VA6)와 급속 스위치(VB6)는 상호 보완적인 관계로 연결과 단절의 동일한 제어 신호를 수신할 수 있다. 급속 신호(VA6)이 연결되면, 급속 스위치(VB6)는 단절되고, 급속 스위치(VB6)가 연결되면, 급속 스위치(VA6)가 단절된다.
특히, 급속 스위치(VA1)이 연결되고 급속 스위치(VB2)가 단절되면, 가스는 제1진공 처리 챔버(307)로 안내되고, 급속 스위치(VB1)이 연결되고 급속 스위치(VA1)가 단절되면, 가스는 제2진공 처리 챔버(308)로 안내된다.
본 실시예에서, 가스공급장치의 출력들은 두 개의 진공 처리 챔버들에 연결되고, 이것들은 제1진공 처리 챔버(307)과 제2진공 처리 챔버(308)이다.
각각의 가스 스위치(311-361)의 두 개의 출력들은 가스 공급 파이프라인을 통하여 두 개의 진공 처리 챔버(307, 308)에 각각 연결된다.
공정상 요구사항에 의하면, 상기 6개의 스위치들(311-361) 각각은 반응 가스 소스들과, 대응하는 가스 공급 파이프라인들에 연결된 두 개의 처리 챔버(307,308)와의 연결의 급속 전환을 각각 제어한다.
본 실시예에서, 가스공급장치의 가스 공급과 전환 방법은 다음의 과정들을 포함한다.
실리콘 관통전극 에칭(TSV) 공정 요구사항에 따르면, 각각의 진공 처리 챔버의 필수 반응 가스들이 결정된다. 예를 들면, 본 과정에서, 제1진공 처리 챔버(307)는 에칭 공정을 수행할 필요가 있고 제2진공 처리 챔버(308)는 증착 공정을 수행할 필요가 있다. 현재 공정 하에서, 필수 가스 혼합 비율로 SF6, O2, Ar 등을 포함하는 에칭 반응 가스는 2000sccm의 유속으로 제2진공 처리 챔버(308)로 안내되고, 필수 가스 혼합 비율로 C4F8, C3F6 그리고 N2 등을 포함하는 증착 반응 가스는 1000sccm의 유속으로 제2진공 처리 챔버(308)로 안내되어야 한다.
각각의 반응 가스 소스에 대응하는 각각의 가스 스위치는 이러한 종류의 반응 가스를 필요로 하는 진공 처리 챔버와 반응 가스 소스 사이의 가스 경로 연결을 제어한다. 한편, 각각의 가스 스위치는 이러한 종류의 반응 가스를 요구하지 않는 진공 처리 챔버와 대응하는 반응 가스 소스 사이의 가스 경로를 단절시키고, 이러한 종류의 불필요한 반응 가스들을 다른 진공 처리 챔버로 안내함으로써, 두 개의 처리 챔버들이 증착/에칭 공정을 교대로 수행할 수 있다.
제어 신호들은 제1가스 스위치(311), 제2가스 스위치(321), 제3가스 스위치(331), 제4가스 스위치(341), 제5가스 스위치(351) 그리고 제6가스 스위치(361)로 각각 전송된다.
제어 신호는 제1가스 스위치(311)를 작동시켜 급속 스위치(VA1)을 개방하고 급속 스위치(VB1)을 폐쇄하여, 제1반응 가스 소스(301)로부터 에칭 반응 가스가 제1진공 처리 챔버(307)로 흐른다. 제어 신호는 제2가스 스위치(321)을 작동시켜 급속 스위치(VA2)를 개방하고 급속 스위치(VB2)를 폐쇄하여, 제2반응 가스 소스(302)로부터 에칭 반응 가스가 제1진공 처리 챔버(307)로 흐른다. 제어 신호는 제3가스 스위치(331)을 작동시켜 급속 스위치(VA3)를 개방하고 급속 스위치(VB3)을 폐쇄하여, 제3반응 가스 소스(303)로부터 에칭 반응 가스가 제1진공 처리 챔버(307)로 흐른다. 상기 제1가스 스위치(311), 제2가스 스위치(321) 그리고 제3가스 스위치(331)는 제1반응 가스 소스(301), 제2반응 가스 소스(302), 제3반응 가스 소스(303)로부터 일정한 혼합 비율로 제1진공 처리 챔버(307)로 흐르도록 이송되는 에칭 반응 가스를 각각 제어한다. 에칭 공정은 제1진공 처리 챔버(307)에서 이루어진다.
한편, 제어 신호는 제4가스 스위치(341)를 작동시켜 급속 스위치(VA4)를 폐쇄하고 급속 스위치(VB4)를 개방하여, 제4반응 가스 소스(304)로부터 증착 반응 가스가 제2진공 처리 챔버(308)로 흐른다. 제어 신호는 제5가스 스위치(351)를 작동시켜 급속 스위치(VA5)를 폐쇄하고 급속 스위치(VB5)를 개방하여, 제5반응 가스 소스(305)로부터 증착 반응 가스가 제2진공 처리 챔버(308)로 흐른다. 제어 신호는 제6가스 스위치(361)을 작동시켜 급속 스위치(VA6)을 폐쇄하고 급속 스위치(VB6)를 개방하여, 제6반응 가스 소스(306)로부터 증착 반응 가스가 제2진공 처리 챔버(308)로 흐른다. 상기 제4가스 스위치(341), 제5가스 스위치(351) 그리고 제6가스 스위치(361)는 제4반응 가스 소스(304), 제5반응 가스 소스(305), 제6반응 가스 소스(306)로부터 일정한 혼합 비율로 제2진공 처리 챔버(308)로 흐르도록 이송되는 증착 반응 가스를 각각 제어한다. 증착 공정은 제2진공 처리 챔버(308)에서 이루어진다.
상기 제1진공 처리 챔버(307)의 에칭 공정과 상기 제2진공 처리 챔버(308)의 증착 공정이 3초 안에 이루어질 때, 제1진공 처리 챔버(307)와 제2진공 처리 챔버(308)는 각각 다음 공정 단계로 넘어갈 것이다. 즉, 제1진공 처리 챔버(307)는 증착 공정으로 전환되고 증착 반응 가스가 도입되어야 하며, 이때 제2진공 처리 챔버(308)는 에칭 공정으로 전환되고 에칭 반응 가스가 도입되어야 한다.
상기 공정의 요구사항에 따르면, 각각의 가스 스위치는 대응하는 반응 가스 소스와 각각의 진공 처리챔버 사이의 가스 흐름 경로를 신속하게 전환시킨다.
각각의 가스 스위치는 대응하는 반응 가스 소스와 현재 연결된 진공 처리 챔버 사이의 가스 흐름 경로를 단절시키고, 다음 공정 단계에서 이러한 반응 공정을 필요로 하는 진공 처리 챔버들과 반응 가스 소스 사이의 가스 흐름 경로를 연결한다.
제어 신호는 제1가스 스위치(311)를 작동시켜 급속 스위치(VB1)을 개방하고 급속 스위치(VA1)를 폐쇄하여, 제1반응 가스 소스(301)로부터 에칭 반응 가스가 제2진공 처리 챔버(308)로 흐른다. 제어 신호는 제2가스 스위치(321)를 작동시켜 급속 스위치(VB2)를 개방하고 급속 스위치(VA2)를 폐쇄하여, 제2반응 가스 소스(302)로부터 에칭 반응 가스가 제2진공 처리 챔버(308)로 흐른다. 제어 신호는 제3가스 스위치(331)를 작동시켜 급속 스위치(VB3)를 개방하고 급속 스위치(VA3)를 폐쇄하여, 제3반응 가스 소스(303)로부터 에칭 반응 가스가 제2진공 처리 챔버(308)로 흐른다. 상기 제1가스 스위치(311), 제2가스 스위치(321) 그리고 제3가스 스위치(331)는 제1반응 가스 소스(301), 제2반응 가스 소스(302), 제3반응 가스 소스(303)로부터 일정한 혼합 비율로 제2진공 처리 챔버(308)로 흐르도록 이송되는 에칭 반응 가스를 각각 제어한다. 에칭 공정은 제2진공 처리 챔버(308)에서 이루어진다.
한편, 제어 신호는 제4가스 스위치(341)를 작동시켜 급속 스위치(VB4)를 폐쇄하고 급속 스위치(VA4)를 개방하여, 제4반응 가스 소스(304)로부터 증착 반응 가스가 제1진공 처리 챔버(307)로 흐른다. 제어 신호는 제5가스 스위치(351)를 작동시켜 급속 스위치(VB5)를 폐쇄하고 급속 스위치(VA5)를 개방하여, 제5반응 가스 소스(305)로부터 증착 반응 가스가 제1진공 처리 챔버(307)로 흐른다. 제어 신호는 제6가스 스위치(361)를 작동시켜 급속 스위치(VB6)을 폐쇄하고 급속 스위치(VA6)를 개방하여, 제6반응 가스 소스(306)로부터 증착 반응 가스가 제1진공 처리 챔버(307)로 흐른다. 상기 제4가스 스위치(341), 제5가스 스위치(351) 그리고 제6가스 스위치(361)는 제4반응 가스 소스(304), 제5반응 가스 소스(305), 제6반응 가스 소스(306)로부터 일정한 혼합 비율로 제1진공 처리 챔버(307)로 흐르도록 이송되는 증착 반응 가스를 각각 제어한다. 증착 공정은 제1진공 처리 챔버(307)에서 이루어진다.
상기 제1진공 처리 챔버(307)의 증착 공정과 상기 제2진공 처리 챔버(308)의 에칭 공정이 3초 안에 이루어질 때, 제1가스 스위치(311), 제2가스 스위치(321), 제3가스 스위치(331), 제4가스 스위치(341), 제5가스 스위치(351) 그리고 제6가스 스위치(361)는 전환되도록 다시 제어됨으로써, 제4반응 가스 소스(304), 제5반응 가스 소스(305) 그리고 제6반응 가스 소스(306)로부터 이송된 증착 반응 가스들은 제2진공 처리 챔버(308)로 흐르며, 이때 제1반응 가스 소스(301), 제2반응 가스 소스(302) 그리고 제3반응 가스 소스(303)로부터 이송된 에칭 반응 가스들은 제1진공 처리 챔버(307)로 흐른다. 증착과 에칭 공정은 제2진공 처리 챔버(308)와 제1진공 처리 챔버(307)에 각각 대응하여 진행된다.
상기 공정들은 순환되어야 하는 바, 예를 들면, 공정 요구사항에 따라, 가스공급장치는 TSV 공정을 완료하도록 진공 처리 챔버들로 도입되는 공정 가스들의 급속 전환을 제어할 것이다.
본 발명의 가스공급장치가 가스 공유 및 수송에 사용되면, 모든 진공 처리 챔버들에서 반도체 처리 공정들은 확실하게 정상 작동되고, 모든 진공 처리 챔버들에서 두 가지 종류의 공정에 요구되는 시간은 동일하거나 실질적으로 동일하다.
본 실시예에서, TSV 공정에서 급속 전환을 위한 에칭 공정 시간과 증착 공정 시간은 동일하거나 실질적으로 동일하다.
TSV 공정에서, 진공 처리 챔버들에서 에칭 공정 시간과 증착 공정 시간이 상이하면, 즉, 하나의 진공 처리 챔버에서 공정이 완료되었으나, 다른 진공 챔버에서의 공정이 완료되지 않았을 때에는, 두 챔버들 사이의 가스 전환은 정상적으로 진행될 수 없도록 유도된다. 그러나, 반응 가스 소스들은 처리 챔버들에 끊임없이 공급될 것이고, 이것은 완료된 진공 처리 챔버에서의 공정이 과도하게 진행되는 것을 초래할 것이다.
아래의 방법은 상술한 문제점들을 해결하도록 적용될 수 있다.
제1진공 처리 챔버에서 공정 처리 시간이 제2진공 처리 챔버에서의 그것보다 짧고, 제1진공 처리 챔버가 현재 공정처리를 완료할 것이면, 제1진공 챔버에서 현재 처리 공정이 완료되거나 곧 완료될 때 제1진공 처리 챔버에 연결된 고주파 전력공급장치의 출력 전원을 감소시킨다.
제1진공 처리 챔버에서의 반응 속도는 감소될 것이다. 현재 처리 공정을 완료하지 못한 제2진공 처리 챔버가 현재 공정을 완료할 때까지 제1진공 처리 챔버에 공급되는 고주파 전력공급장치의 출력 전원을 감소시키는 것을 유지한다.
두 개의 진공 처리 챔버들에서의 현재 공정이 완료되면, 각각의 가스 스위치는 진공 처리 챔버에 대응하여 연결된 반응 가스 소스를 전환하도록 하고, 다음 공정을 진행하기 위하여 제1진공 처리 챔버에 연결된 고주파 전력공급장치의 출력 전원을 회복하도록 다시 제어한다.
또는 아래의 방법은 상술한 문제점을 해결하도록 적용될 수 있다.
다른 진공 처리 챔버들에서 요구되는 공정 처리 시간이 상이하면, 짧은 처리 시간이 요구되는 진공 처리 챔버들의 반응 속도를 감소시킴으로써, 각각의 진공 처리 챔버의 공정 처리 시간은 동일하거나 실질적으로 동일하다.
공정 반응 속도의 감속은 진공 처리 챔버들에서의 온도 변경, 진공 처리 챔버들에 연결된 고주파 전원공급장치의 입력 전원 변경 등을 통하여 달성될 수 있다.
도 4는 진공 처리 챔버의 가스공급장치의 제2실시예를 보여준다.
가스공급장치는 두 가지 종류의 반응 가스들을 두 개의 진공 처리 챔버들에 교대로 공급한다. 두 가지 종류의 반응 가스들은 각각 에칭 반응 가스와 증착 반응 가스이다.
본 실시예에서, 가스공급장치는 두 종류의 반응 가스를 두 개의 진공 처리 챔버들에 교대로 제공하는데 사용되고, 이 가스들은 각각 에칭 반응 가스와 증착 반응 가스이다.
본 발명은 상술한 기재에 한정되어서는 안 된다. 본 발명에 의한 가스공급장치는 또한 반응 가스들을 하나의 진공 처리 챔버들의 두 개의 처리 스테이션들에 제공하는데 적용될 수 있다. 더불어, 가스공급장치는 적어도 두 가지 종류의 반응 가스들을 적어도 두 개의 진공 처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버의 두 개의 처리 스테이션들을 제공한다. 그러나, 이 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 또한 다수개의 반응 가스들을 다수개의 진공 처리 챔버들 또는 처리 스테이션들에 공급하는데 적용가능하다는 것을 이해할 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가스공급장치(510)는 에칭 반응 가스 또는 증착 가스를 두 개의 처리 스테이션에서, 예를 들면 제1스테이션(250)과 제2스테이션(530)에서 하나의 진공 처리 챔버로 교대로 공급하는데 사용된다.
가스공급장치는 제1가스 소스(410), 제2가스 소스(420), 제1가스 스위치(414), 제2가스 스위치(424), 제어장치(430), 제1질량유량 제어기(411), 제2질량유량 제어기(421), 제1밸브(412), 제2밸브(422), 제1가스 수집유닛(413), 제2가스 수집유닛(423)을 포함한다.
제1가스 소스(410)와 제2가스 소스(420)는 제1가스와 제2가스를 각각 출력하고, 제1가스는 에칭 반응 가스이고 제2가스는 증착 반응 가스이다. 에칭 반응 가스는 공정 필요조건을 따라 설정된 SF6와 O2를 포함한다. 증착 반응 가스는 공정 필요조건에 따라 설정된 C4F8, C3F6 그리고 N2를 포함한다. 진공 처리 챔버들에서 반응 가스들의 급속 전환을 달성하기 위하여, 제1가스 소스(410)와 제2가스 소스(420)은 반응 가스들을 끊임없이 공급해야 한다.
제1가스 스위치(414)의 입력은 제1가스 소스(410)에 연결되고, 제1가스 스위치(414)의 출력은 제1진공 처리 챔버(440)와 제2진공 처리 챔버(450)의 가스 입구들에 전환 가능하게 연결된다.
제2가스 스위치(424)의 입력은 제2가스 소스(420)에 연결되고, 제2가스 스위치(424)의 출력은 제1진공 처리 챔버(440)와 제2진공 처리 챔버(450)의 가스 입구들에 전환 가능하게 연결된다.
제어장치(430)는 제1가스 스위치(414)와 제2가스 스위치(424)의 전환을 제어하는데 사용되고, 제1가스 소스(410)가 제1진공 처리 챔버(440)와 제2진공 처리 챔버(450)의 가스 입구들 중에 하나에 연결됨으로써 챔버로 에칭 반응 가스를 공급할 때, 제2가스 소스(420)는 제1진공 처리 챔버(440)과 제2진공 처리 챔버(450)의 다른 가스 입구에 연결됨으로써 증착 반응 가스가 이 가스 입구를 통하여 공급한다. 제1가스 스위치(414)와 제2가스 스위치(424)의 전환 시간 범위는 3초 미만이다.
제1질량유량 제어기(411)은 제1가스 소스(410)과 제1가스 스위치(414)의 입력 사이에 설치된다. 제2질량유량 제어기(421)는 제2가스 소스(420)의 출력과 제2가스 스위치(424)의 입력 사이에 설치된다. 질량유량 제어기(411)는 제1가스 소스(410)와 제2가스 소스(420)로부터의 가스 흐름을 제어하는데 사용된다.
다른 진공 처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버의 다른 처리 스테이션에서의 공정 속도는 완전히 동일하거나 또는 동일하지 않기 때문에, 두 개의 진공 처리 챔버들 사이 또는 두 개의 처리 스테이션들 사이의 가스 전환은 늦게 공정을 마칠 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션이 공정을 완료할 때까지 함께 이루어질 수 없다. 그 기간 동안, 공정을 첫 번째로 또는 일찍 마친 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션은 다른 진공 처리 챔버 또는 다른 스테이션의 공정 완료를 기다려야만 한다. 그러나, 그 기간 동안, 처리 가스들은 끊임없이 공급된다. 따라서, 본 발명은 가스 수집 유닛들을 설치하고, 이 유닛들은 재활용을 위하여 첫 번째로 공정을 마친 진공 처리 챔버 또는 스테이션의 공정 가스를 수집한다.
제1가스 수집 유닛(413)의 입력에 연결된 제1질량유량 제어기(411)와 제1가스 스위치(414) 사이의 파이프라인 상에 설치된다. 제1가스 수집 유닛(413)의 출력은 제1가스 소스(410)에 연결된다. 제1밸브는 제1가스 수집 유닛(413)의 입력 전방에 설치되고, 제1밸브(412)의 제어단말기는 제어장치(430)에 연결되고, 제어장치(430)는 제1밸브(412)의 연결과 단절을 제어한다. 제1진공 처리 챔버(440)가 첫 번째로 에칭 공정을 끝냈을 때, 제2진공 처리 챔버(450)가 증착 공정을 진행하고 있다면, 제1진공 처리 챔버(440)는 다음 공정으로 넘어가지 못하고 제2진공 처리 챔버(450)가 공정을 마칠 때까지 기다려야 한다. 그러나, 이 기간 동안, 제1가스 소스(410)는 에칭 반응 가스를 끊임없이 출력한다. 진공 처리 챔버에 도입된 에칭 반응 가스가 진공 처리 챔버에서 에칭 공정의 가스 부피를 초과하게 되면, 제1밸브(412)는 개방되어 잔류 에칭 반응 가스를 제1가스 수집 유닛(413)으로 안내하고 제1가스 수집 유닛(413)을 통하여 제1가스 소스(410)로 되돌려 보낸다.
유사하게, 제2가스 수집 유닛(423)의 입력에 연결된 제2질량유량 제어기(421)와 제2가스 스위치(424) 사이의 파이프라인 상에 설치된다. 제2가스 수집 유닛(423)의 출력은 제2가스 소스(420)에 연결된다. 제2밸브는 제1가스 수집 유닛(413)의 입력 전방에 설치되고, 제2밸브(422)의 제어단말기는 제어장치(430)에 연결되고, 제어장치(430)는 제2밸브(422)의 연결과 단절을 제어한다. 제2진공 처리 챔버(450)가 첫 번째로 증착 공정을 끝냈을 때, 제1진공 처리 챔버(440)가 증착 공정을 진행하고 있다면, 제2진공 처리 챔버(450)는 다음 공정으로 넘어가지 못하고 제1진공 처리 챔버(440)가 공정을 마칠 때까지 기다려야 한다. 그러나, 이 기간 동안, 제2가스 소스(420)는 증착 반응 가스를 끊임없이 출력한다. 진공 처리 챔버에 도입된 증착 반응 가스가 진공 처리 챔버에서 증착 공정의 가스 부피를 초과하게 되면, 제2밸브(422)는 개방되어 잔류 증착 반응 가스를 제2가스 수집 유닛(423)으로 안내하고 제2가스 수집 유닛(423)을 통하여 제2가스 소스(420)로 되돌려 보낸다.
본 발명에 의한 가스공급장치의 또 다른 실시예에서, 가스공급장치는 가스 바이패스를 또한 포함한다. 가스 바이패스는 제1진공 처리 챔버(440)와 제2진공 처리 챔버(450)에 각각 연결되고, 이것은 제1진공 처리 챔버(440) 또는 제2진공 처리 챔버(450)로부터 잔류 제1가스와 제2가스를 방출하는데 사용된다.
제2실시예에서, 본 발명은 진공 처리 챔버들의 가스 공급 및 전환 방법을 제공하고, 이것은 진공 처리 챔버들(440,450) 또는 하나의 진공 처리 챔버의 두 개의 처리 스테이션(520, 530)에 두 개의 반응 가스들 예를 들면, 제1가스 소스(410)로부터의 에칭 반응 가스와 제2가스 소스(420)로부터의 증착 반응 가스들을 교대로 제공하는데 사용된다.
진공 처리 챔버는 상술한 제2실시예에 의한 가스공급장치를 포함한다.
가스공급과 전환 방법은 다음과 같이 설명된다.
각각의 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버의 각 스테이션에서의 공정은 에칭 공정과 증착 공정 사이를 신속하게 전환한다. 에칭 공정을 수행할때 에칭 반응 가스는 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션으로 도입되고 증착 공정 수행 시. 증착 반응 가스가 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션으로 도입된다.
하나의 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버의 하나의 처리 스테이션이 에칭 공정을 수행하고 있을 때, 반대로, 다른 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버의 다른 처리 스테이션은 증착 공정을 수행하고 있다.
에칭 공정이 제1진공 처리 챔버(440) 또는 제2진공 처리 챔버(450), 또는 하나의 진공 처리 챔버의 제1처리 스테이션(520) 또는 제2처리 스테이션(530)에서 진행될 때, 제어장치(430)는 제1가스 스위치(414)가 제1가스 소스(410)를 에칭 공정을 진행할 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션의 가스 입구에 연결하도록 제어한다. 그 동안, 제2가스 스위치(424)는 제2가스 소스(420)와 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션의 단절을 제어한다.
증착 공정이 제1진공 처리 챔버(440) 또는 제2진공 처리 챔버(450), 또는 하나의 진공 처리 챔버의 제1처리 스테이션(520) 또는 제2처리 스테이션(530)에서 진행될 때, 제어장치(430)는 제2가스 스위치(424)가 제2가스 소스(420)를 증착 공정을 진행할 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션의 가스 입구에 연결하도록 제어한다. 그 동안, 제1가스 스위치(414)는 제1가스 소스(410)와 진공 처리 챔버 또는 처리 스테이션의 단절을 제어한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 에칭 공정 시간과 증착 공정 시간이 모든 진공 처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버의 모든 처리 스테이션들에서 동일하거나 실질적으로 동일하면, 가승 공급 및 전환 방법은 다음의 과정들을 포함한다.
일례로서 첫 번째로 제1가스 소스(410)로부터 제1진공 처리 챔버(440)로 에칭 반응 가스를 공급한다.
t0에서, 제어장치(430)는 제1가스 스위치(414)를 제어하여 제1가스 소스(410)가 제1진공 처리 챔버(440)에 연결되고, 제1가스 소스(410)는 제2진공 처리 챔버(450)와 단절된다. 그 동안, 제어장치(430)는 제2가스 스위치(424)를 제어하여 제2가스 소스(420)가 제2진공 처리 챔버(450)에 연결되고, 제2가스 소스(420)는 제1진공 처리 챔버(440)과 단절된다.
제1가스 소스(410)는 에칭 공정을 진행하기 위하여 제1진공 처리 챔버(440)에 에칭 반응 가스를 출력한다. 그 동안, 제2가스 소스(420)는 증착 공정을 수행하기 위하여 제2진공 처리 챔버(450)에 증착 반응 가스를 출력한다.
TSV, 보쉬법과 같은 급속 전환 타입 공정을 요구하는 처리 공정에 따르면, 제1진공 처리 챔버(440)에서의 공정과 제2진공 처리 챔버(450)에서의 공정은 t1-3초 사이 시간에 공정을 진행한다. 제어장치(430)는 가스 공급 전환을 실행하기 위하여 제1가스 스위치(414)와 제2가스 스위치(424)를 제어한다.
t1에서, 제어장치(430)는 제1가스 스위치(414)의 전환을 제어하여 제1가스 소스(410)가 제2진공 처리 챔버(450)에 연결되고, 제1가스 소스(410)는 제1진공 처리 챔버(440)와 단절된다. 그 동안, 제어장치(430)는 제2가스 스위치(424)의 전환을 제어하여 제2가스 소스(420)가 제1진공 처리 챔버(440)에 연결되고, 제2가스 소스(420)는 제2진공 처리 챔버(450)와 단절된다.
제2가스 소스(420)는 에칭 공정을 진행하기 위하여 제1진공 처리 챔버(440)에 증착 반응 가스를 출력한다. 그 동안, 제1가스 소스(410)는 에칭 공정을 수행하기 위하여 제2진공 처리 챔버(450)에 에칭 반응 가스를 출력한다.
TSV, 보쉬법 같은 급속 전환 타입 공정을 요구하는 처리 공정에 따르면, 제1진공 처리 챔버(440)에서의 공정과 제2진공 처리 챔버(450)에서의 공정은 3초미만의 t2-t1 사이 시간에 공정을 진행한다. 제어장치(430)는 가스 공급 전환을 실행하기 위하여 제1가스 스위치(414)와 제2가스 스위치(424)를 제어한다.
t2에서, 제어장치(430)는 제1가스 스위치(414)의 전환을 제어하여 제1가스 소스(410)가 제1진공 처리 챔버(440)에 연결되고, 제1가스 소스(410)는 제2진공 처리 챔버(450)와 단절된다. 그 동안, 제어장치(430)는 제2가스 스위치(424)의 전환을 제어하여 제2가스 소스(420)가 제2진공 처리 챔버(450)에 연결되고, 제2가스 소스(420)는 제1진공 처리 챔버(440)와 단절된다.
제1가스 소스(410)는 에칭 공정을 진행하기 위하여 제1진공 처리 챔버(440)에 에칭 반응 가스를 출력한다. 그 동안, 제2가스 소스(420)는 증착 공정을 수행하기 위하여 제2진공 처리 챔버(450)에 증착 반응 가스를 출력한다.
상술한 공정들은 순환되어야 하고, 그 과정에서 가스 공급 및 전환 방법은 두 개의 진공 처리 챔버들 또는 하나의 진공 처리 챔버의 두 개의 처리 스테이션들 사이에서의 상호 보완적인 가스 공급과 전환을 달성할 수 있게 된다.
두 번째 실시예에서, 만일 에칭 처리 시간과 두 개의 진공 처리 챔버 또는 한 개의 진공 처리 챔버에서의 두 개의 처리 스테이션에서의 증착처리시간이 다르다면, 다음의 4가지 방법이 채택될 수 있다.
1. 만일 에칭처리시간이 증착처리시간보다 길다고 하면: 진공처리 챔버에서의 증착시간 또는 하나의 진공 처리 챔버의 처리 스테이션에서의 증착공정이 우선 끝날 때, 진공처리 챔버 또는 증착 공정을 마친 처리 스테이션과 연결된 고주파 전력 공급장치의 출력을 줄인다. 그리하여 다른 진공처리챔버 또는 에칭공정을 마치지 않은 하나의 진공처리 챔버내의 다른 처리 스테이션이 에칭 공정을 끝마칠 때까지, 진공처리 챔버 또는 스테이션에서의 반응 속도는 줄어든다.
진공처리 챔버 또는 하나의 진공처리 챔버에서의 처리 스테이션의 에칭공정인 현재공정이 끝나면, 모든 진공처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버내의 처리 스테이션들과 연결된 고주파 전력 공급장치의 출력은 회복되어야 한다. 제어 장치(430)는 제1 가스 스위치(414)와 제2가스 스위치를 2개의 진공처리 챔버 또는 한 개의 진공처리 챔버에 있는 2개의 처리 스테이션들과 반응 가스 소스를 전환가능하게 연결하도록 제어한다.
만일 증착 공정 시간이 에칭 공정 시간보다 길다면, 공정은 위의 과정을 비슷한 방식으로 수행한다.
2. 만일 에칭 공정 시간이 증착 공정 시간보다 길다면: 증착 공정이 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버내의 공정 스테이션에 작동될 때, 진공처리 챔버 내 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 공정 스테이션의 전체 반응 속도는 증착 공정 시간을 줄이기 위해 줄어 들여야 한다. 그리하여, 진공처리 챔버와 하나의 진공 처리 챔버의 처리 스테이션들의 증착공정시간과 에칭공정 시간은 같거나 실질적으로 같게 된다.
만일 증착 공정 시간이 에칭공정 시간보다 길면, 공정은 위의 과정을 비슷한 방식으로 수행한다.
3. 만일, 에칭 공정 시간이 증착 공정 시간보다 길다면, 우선 증착 공정이 끝날 때, 현재의 에칭 공정과 증착 공정이 둘 다 끝날 때까지, 제2 밸브(422)는 열려야 하며, 증착 반응 가스는 제2 가스 수집 유닛에 넣어지고, 제2 가스 수집 유닛(423)을 통하여 제2가스 소스로 돌아간다. 제2밸브(422)는 닫혀야 한다. 제어장치(430)는 제1가스 스위치(414)와 제2가스 스위치(424)는 진공 처리 챔버들 또는 보충하는 제1가스 소스(410)와 제2 가스 소스(420)와 연결된 하나의 진공 처리 챔버 내의 처리 공정들을 빠르게 교체한다.
만일, 증착 처리 시간이 에칭 공정 시간보다 길다면, 에칭 공정이 우선 끝났을 때, 제1가스 밸브(412)는 열려야 하며, 현재의 에칭 공정과 증착 공정이 둘 다 끝날 때까지 증착 반응 가스는 제1가스 수집 유닛에 넣어지고, 제1가스 수집 유닛(413)을 통하여 제1가스 소스로 돌아 간다; 제1밸브(412)는 닫혀야 한다. 제어장치(430)는 제2가스 스위치(424)와 제1가스 스위치(414)의 제1가스 소스와 연결된 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 처리 스테이션에서 제2가스 소스와의 연결을 빠르고 상호 보완적으로 교환하도록 제어한다.
4. 만일 에칭 처리 시간이 증착 처리시간보다 더 걸린다면: 증착 공정이 우선 끝난다면, 잔류 증착 반응 가스는 진공 처리 챔버 또는 가스 바이패스를 통하여 증착 공정을 수행하는 하나의 진공 처리 챔버안의 처리 스테이션으로부터 배출된다. 현재의 에칭 공정과 증착 공정이 둘 다 끝나면, 가스 방출은 멈추어져야 한다. 제어 장치는 제2가스 스위치와 제1가스 스위치의 제1가스 소스(410)와 연결된 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 처리 스테이션의 제2가스 소스(420)와의 연결을 빠르게 교환하도록 제어한다.
만일 증착 공정 시간이 에칭 공정 시간보다 길다면, 에칭 공정이 우선 끝났을 때, 잔류 에칭 반응 가스는 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버 내에서 가스 바이패스를 통하여 에칭 공정을 수행하는 진공 처리 스테이션으로부터 배출된다. 현재의 에칭 공정과 증착 공정이 둘 다 끝났을 때, 가스 배출을 멈춘다. 제어 장치(430)는 제2가스 스위치(424)와 제1가스 스위치(414)로 제1가스 소스와 연결된 진공 처리 챔버 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 처리 스테이션을 가지는 제2가스 소스와의 연결을 빠르게 교체하도록 제어한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (13)

  1. 적어도 두 종류의 반응 가스를 두 개의 진공 처리 챔버로 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 두 개의 처리 스테이션으로 교대로 제공하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치에 있어서,
    제1가스와 제2가스를 각각 제공하는 제1가스 소스와 제2가스 소스;
    입력이 제1가스 소스에 연결되고 출력은 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 가스 입구에 각각 전환 가능하게 연결된 제1가스 스위치;
    입력이 제2가스 소스에 연결되고 출력은 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 가스 입구들에 각각 전환 가능하게 연결된 제2가스 스위치; 및
    제1가스 스위치 및 제2가스 스위치의 전환을 제어하고, 제1가스가 두 개의 진공 처리 챔버 중의 하나 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 하나의 가스 입구에 연결되어 제1가스를 가스 입구를 통하여 공급하면, 제2가스가 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 나머지 하나의 가스 입구에 연결되어 제2가스를 가스 입구를 통하여 공급하도록 제어하는 제어장치;
    를 포함하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1가스는 에칭 반응 가스이고 제2가스는 증착 반응 가스인 진공 처리 챔버의 가스공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    제1가스는 SF6과 O2를 포함하고; 제2가스는 C4F8, C3F6 그리고 N2를 포함하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    제1가스 스위치와 제2가스 스위치를 전환시키는 전환시간은 3초 미만인 진공 처리 챔버의 가스공급장치.
  5. 제1항에 있어서,
    제1질량유량제어기가 제1가스 소스의 출력과 제1가스 스위치의 입력 사이에 연결되고; 제2질량유량제어기가 제2가스 소스의 출력과 제2가스 스위치의 입력 사이에 연결된 진공 처리 챔버의 가스공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    제1가스 수집 유닛의 입력이 제1밸브에 연결되고; 제1밸브는 제1가스 소스의 출력에 설치되고; 제1가스 수집 유닛의 출력은 제1가스 소스에 연결되어 잔류하는 제1가스를 수집하여 제1가스 소스로 되돌려 보내는 제1가스 수집 유닛;
    제2가스 수집 유닛의 입력이 제2밸브에 연결되고; 제2밸브는 제2가스 소스의 출력에 설치되고; 제2가스 수집 유닛의 출력은 제2가스 소스에 연결되어 잔류하는 제2가스를 수집하여 제2가스 소스로 되돌려 보내는 제2가스 수집 유닛;
    을 더 포함하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치.
  7. 제1항에 있어서,
    진공 처리 챔버로부터 잔류하는 제1가스 또는 잔류하는 제2가스를 배출시키는 가스 바이패스를 더 포함하는 진공 처리 챔버의 가스공급장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나의 가스공급장치를 포함하는 진공 처리 챔버.
  9. 적어도 두 종류의 반응 가스를 두 개의 진공 처리 챔버로 또는 하나의 진공 처리 챔버 내의 두 개의 처리 스테이션으로 교대로 제공하고, 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 가스공급장치를 포함하는 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법에 있어서,
    제1가스 소스를 두 개의 진공 처리 챔버 중의 어느 하나 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 어느 하나에 연결하도록 제1가스 스위치를 제어함으로써, 제1가스 소스가 제1가스를 공급하여 제1공정을 수행하는 단계;
    제2가스 소스를 두 개의 진공 처리 챔버 중의 나머지 하나 또는 두 개의 처리 스테이션 중의 나머지 하나에 연결하도록 제2가스 스위치를 제어함으로써, 제2가스 소스가 제2가스를 공급하여 제2공정을 수행하는 단계;
    제1가스 스위치와 제2가스 스위치 사이의 신속한 전환을 제어히기 위하여 제어장치를 제어함으로써, 제1가스 소스와 제2가스 소스가 각각 연결된 진공 처리 챔버 또는 스테이션과의 연결을 교환하는 단계; 및
    상기 단계들을 반복하는 단계;
    를 포함하는 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션에서 수행되는 처리 시간은 동일하거나 실질적으로 동일한 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    각 진공 처리 챔버 또는 각 스테이션에서 수행된 처리 시간이 상이하고;
    공정처리를 완료하지 않은 나머지 진공 처리 챔버 또는 스테이션이 공정처리를 완료할 때까지, 공정처리를 완료한 진공 처리 챔버 또는 스테이션에 연결된 고주파 전력공급장치의 출력을 감소시키고 진공 처리 챔버와 스테이션에 반응 가스 공급은 유지하며,
    진공 처리 챔버 또는 스테이션의 모든 공정처리가 완료되면, 반응 가스 소스들과 진공 처리 챔버 또는 스테이션과의 연결을 전환하도록 제1가스 스위치와 제2가스 스위치를 제어하고, 모든 진공 처리 챔버 또는 스테이션에 연결된 고주파 전력공급장치의 출력이 정상 출력 레벨로 돌아오는 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    각 진공 처리 챔버 또는 각 스테이션에서 수행된 처리 시간이 상이하고;
    진공 처리 챔버들 또는 스테이션들 중 하나의 처리 시간이 다른 진공 처리 챔버 또는 스테이션보다 짧으면, 짧은 처리 시간을 갖는 진공 처리 챔버 또는 스테이션의 반응 속도를 감소시켜 모든 진공 처리 챔버 또는 스테이션에서 요구되는 전체 처리 시간이 동일하게 또는 실질적으로 동일하게 되는 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    각 진공 처리 챔버 또는 각 스테이션에서 수행된 처리 시간이 상이하고;
    제1공정에 요구되는 시간이 제2공정보다 길고, 제일 먼저 제2공정이 완료된 때, 제2밸브를 개방하여, 제2가스가 제2가스 수집 유닛으로 흘러 제2가스 수집 유닛을 통하여 제2가스 소스로 되돌아오며; 제1공정과 제2공정이 모두 완료된 때, 제2밸브를 폐쇄하고, 제1가스 스위치와 제2가스 스위치를 신속하게 전환하여, 제1가스 소스 또는 제2가스 소스와 두 개의 진공 처리 챔버 또는 두 개의 처리 스테이션 사이의 연결을 교환하는 진공 처리 챔버의 가스공급 및 전환 방법.
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