KR100446318B1 - 챔버 세정기를 구비한 증착장치 및 그를 이용한 챔버 세정방법 - Google Patents

챔버 세정기를 구비한 증착장치 및 그를 이용한 챔버 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 막증착이 이루어지는 석영튜브의 엑시튜 습식 세정에 따른 공정 안정성 저하, 비용 부담 및 생산성 저하를 개선시키도록 한 챔버세정기를 구비한 증착장치 및 그를 이용한 챔버 세정 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 증착장치는 막 증착이 이루어지는 튜브형 챔버, 상기 튜브형 챔버내로 웨이퍼를 로딩시키기 위한 로딩챔버, 및 상기 로딩챔버내에 장착되며 상기 로딩챔버로부터 상기 튜브형챔버로 로딩되어 상기 튜브형 챔버를 세정하는 고정형 또는 이동형 세정기를 포함한다.

Description

챔버 세정기를 구비한 증착장치 및 그를 이용한 챔버 세정 방법{Apparatus for deposition with chamber cleaner and method for cleaning in chamber by using the same}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 챔버 세정기, 챔버세정기를 구비한 증착장치 및 챔버세정기를 이용한 챔버 세정 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체장치의 제조 공정중에서 실리콘의 선택적 에피택셜 성장(SEG)기술이 자주 이용되고 있다. 예를 들면, SEG 기술을 응용한 소자 분리 공정, 소스 및 드레인 영역과 금속플러그 매립 등의 분야에서 폭넓게 이용되고 있다. 이와 같이, 여러 제조 공정에서 SEG 기술이 사용되는 이유는 반도체장치의 고집적화에 따라 소자의 크기가 점점 축소됨에 따라 통상의 증착 및 식각 공정을 실시할 경우 원하는 소자의 특성을 저해하지 않고 안정된 공정을 진행하는데에는 한계가 있기 때문이다.
한편, 실리콘 에피택셜층을 선택적으로 증착시키는 기술인 SEG를 위한 장치로는 주로 단일 웨이퍼형(Single wafer type) 화학기상장치(CVD)를 이용하는데, 공정 조건과 형성 온도에 따라 저압화학기상증착장치(LPCVD) 및 초고진공 화학기상증착(UHV-CVD) 장치의 두 종류의 장치를 이용한다.
먼저 저압화학기상증착(LPCVD) 장치는 공정마진이 넓으며, 에피택셜 웨이퍼 제작을 위한 생산성도 양호하지만, SEG 공정시 유효 성장속도나 선택성을 얻기 위한 온도가 800℃ 이상으로 너무 높아 소자 특성에 영향을 줄만큼 높은 열이력을 받는 문제점이 있다.
그리고, SEG 공정의 장점인 인시튜 도핑(In-situ doping) 공정 적용에서 경사진 프로파일(abrupt profile)을 얻을 수 없기 때문에 새로운 접합 프로파일을 구현하기 어렵다.
그리고, 일반적으로 공정 적용상 인시튜 세정은 800℃ 이상의 온도에서 수소 베이크(hydrogen bake) 공정을 적용하는데, 이러한 베이크 공정도 열이력을 주는 원인의 작용하는 문제가 있다.
그리고, 단일웨이퍼형 챔버에서 진행되므로 6W/H(Wafer/Hour)의 생산성을 초과하기 어렵다.
다음으로, 초고진공 화학기상증착(UHV CVD) 장치는 상대적으로 낮은 온도에서 진행되나, 공정이 까다롭고 높은 장치 가격으로 인해 SEG를 위한 공정 마진이 그다지 크지 않아 생산성이 낮은 문제점이 있다.
또한, 적절한 인시튜 챔버 세정 방법이 없어 장치의 유지 관리에 어려움이 있다.
상술한 저압화학기상증착장치 및 초고진공 화학기상증착장치는 주로 단일 웨이퍼형 챔버를 이용하였으나, 최근에는 다수의 웨이퍼 공정이 가능한 튜브형 챔버(Tube-type chamber)를 적용한 저압화학기상증착장치가 및 초고진공 화학기상증착장치가 제안되었다.
SEG 공정의 핵심은 품질, 생산성, 낮은 열이력(Low thermal budget)이라 할수 있는데, 열이력 측면에서 저압화학기상증착(LPCVD) 장치는 불리하고, 품질과 열이력 측면에서는 초고진공 화학기상증착(UHV-CVD) 장치가 우수하지만, 생산성 측면까지 고려하면 튜브형 초고진공 화학기상증착(Tube-type UHV-CVD; T-UHV CVD) 장치가 가장 유리하다.
그러나, 튜브형 초고진공 화학기상증착 장치는 석영 튜브의 실리콘 코팅에 대한 특별한 인시튜 세정방법이 없어 엑시튜로 습식세정을 실시하므로써 불필요한 시간과 인력을 낭비하는 경향이 있다.
또한, 세정된 튜브를 재세팅하는 과정에서 조금이라도 틀어지면, 공정 조건이 많이 달라지게 되어 공정 안정성 측면에서 불리하고, 공정 모니터를 위한 별도의 시간이 필요하므로, 엑시튜 세정이 이루어지는 튜브형 초고진공 화학기상증착치는 공정 안정성, 비용, 생산성 등에서 단점을 보유하고 있다
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 석영튜브의 엑시튜 습식 세정에 따른 공정 안정성 저하, 비용 부담 및 생산성 저하를 개선시키는데 적합한 챔버세정기를 구비한 증착장치 및 그를 이용한 챔버 세정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고진공 화학기상증착장치의 구성도,
도 2는 도 1의 초고진공 화학기상증착장치의 측면도,
도 3은 도 1의 튜브 세정기로서 막대형 튜브세정기를 도시한 도면,
도 4는 도 1의 튜브 세정기로서 봉형 튜브세정기를 도시한 도면,
도 5는 막대형 튜브세정기가 석영튜브내에 로딩된 상태를 도시한 도면,
도 6은 봉형 튜브세정기가 석영튜브내에 로딩된 상태를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 공정챔버 11 : 웨이퍼
20 : 석영튜브 30 : 가열기
40 : 튜브세정기 50 : 승강기
60 : 로딩챔버 70 : 도어
80 : 터보분자펌프 90 : 러프펌프
12 : 가스주입라인
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 챔버세정기는 밀봉된 세정튜브, 상기 세정튜브의 일측을 관통하는 결합부, 상기 결합부에 연결되며 상기 세정튜브의 내측 표면에 균일하게 배치된 할로겐램프조립부, 상기 할로겐램프조립부에 조립된 할로겐램프, 및 상기 결합부 중 상기 세정튜브의 외측으로 노출된 부분을 관통하는 입구와 상기 노출된 부분의 내부를 관통하여 상기 노출된 부분의 외측으로 소정 길이만큼 연장된 출구를 갖는 배기튜브를 포함함을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 증착장치는 막 증착이 이루어지는 튜브형 챔버, 상기 튜브형 챔버내로 웨이퍼를 로딩시키기 위한 로딩챔버, 및 상기 로딩챔버내에 장착되며 상기 로딩챔버로부터 상기 튜브형챔버로 로딩되어 상기 튜브형 챔버를 세정하는 세정기를 포함함을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 챔버세정방법은 로딩챔버내에 웨이퍼와 튜브세정기를 장착시키는 단계, 상기 로딩챔버에 수직으로 연결된 튜브형 챔버내에 상기 웨이퍼를 로딩시키는 단계, 상기 웨이퍼상에 박막을 증착하는 단계, 상기 박막이 증착된 상기 웨이퍼를 상기 로딩챔버로 언로딩시키는 단계, 상기 튜브형 챔버내에 상기 튜브 세정기를 로딩시키고 세정가스를 주입시키는 단계, 및 상기 튜브 세정기를 이용하여 상기 튜브형 챔버를 세정하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 튜브형 챔버의 세정기, 그를 구비한 튜브형 증착장치 및 챔버 세정기를 이용한 튜브형 증착장치의 챔버 세정 방법에 대한 해결 방법을 제시한 것으로, 튜브세정기(tube cleaner)에 의해 인시튜 세정(in-situ lenaing)을 실시하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고진공 화학기상증착장치를 도시한 도면으로서, 종형(vertical) 초고진공 화학기상장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 초고진공 화학기상증착장치의 측면도로서, 웨이퍼가 로딩된 후를 도시하고 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공정챔버(10), 공정챔버(10) 내측에 구비되며 막증착이 이루어지는 웨이퍼(11)가 장착되는 석영튜브(20), 공정챔버(10)의 내벽에 장착되어 석영튜브(20)를 가열시키는 가열기(30), 다수의 웨이퍼(11) 및 튜브세정기(40)를 석영튜브(20) 내로 이송시키는 승강기어(51)를 구비한 승강기(50)가 장착된 로딩챔버(60), 로딩챔버(60)로부터 석영튜브(20) 내로 웨이퍼(11) 및 튜브세정기(40)를 로딩시키기 위해 선택적으로 개폐되는 도어(70), 공정챔버(10)내 석영튜브(20)의 압력을 초고진공 화학기상증착에 필요한 증착 압력으로 감압시키는 터보분자펌프(TurboMolecular Pump;TMP, 80), 터보분자펌프(80)와 로딩챔버(60) 사이에 접속되어 공정압력을 제어하며 석영튜브(20) 세정후 발생된 가스를 배출시키는 러프펌프(Rough pump)(90)로 구성된다.
여기서, 석영튜브(20)는 각각 설치된 밸브의 개방에 의해 반응가스 및 소스가스가 주입되는 가스주입라인(12)이 고정되어 있으며 한 번에 25∼100개의 웨이퍼를 진행할 수 있는 공간 및 크기를 가지고, 웨이퍼(11)들이 각 슬롯(Slot)에 끼워진 웨이퍼장착부(도시 생략)를 하부에 접속된 승강기(50)를 통해 상하부 이송 가능하다.
그리고, 단결정 실리콘 박막의 형성전에 공정챔버(10) 옆면 또는 하부로 연결된 대용량의 터보분자펌프(80)에 의해 증착압력(또는 기저압력(base pressure))을 10-8torr 이하로 낮추어 웨이퍼 인시튜 진공 세정(insitu vacuum cleaning)이 가능하도록 한다.
그리고, 터보분자펌프(80) 옆으로 배기라인(81)을 통해 러프펌프(90)가 연결되는데, 러프펌프(90)는 포어라인(foreline, 91)을 통해 로딩챔버(60)에 연결되어 공정압력을 제어하고 석영튜브(20) 세정후 발생된 가스를 석영튜브(20)로부터 로딩챔버(60)를 통해 배기시킨다.
그리고, 수직 연결된 공정챔버(10)와 로딩챔버(60) 사이에 도어(70)가 연결되어 있는데, 웨이퍼(11) 로딩후에는 완벽하게 닫히게 되어 진공 상태를 조절한다. 한편, 튜브 세정기(40)가 로딩될 경우 튜브 세정기(40) 하부와 도어(70)는 10-3torr이하에서 견딜 수 있도록 결합된다.
그리고, 튜브 세정기(40) 자체에 연결된 신축성 배기튜브(flexible exhaust tube)가 석영튜브(20)에서 러프펌프(90)로 세정 부산물 가스를 배기시킨다.
그리고, 공정 챔버(10)에는 RF 히터 방식의 가열기(30)가 부착되어 막증착시 석영튜브(20)를 가열하며, 이러한 가열기(30)를 이용하는 경우 단결정 실리콘의 증착 온도인 600℃∼800℃에서 균일한 온도 유지에 유리하며 설치가 비교적 용이하다.
한편, 러프펌프(90)로는 회전 펌프(rotary pump), 피스톤 회전 펌프(piston rotary pump)를 이용하는데, 이러한 러프펌프(90)는 고진공 펌프의 포펌프(forepump)로써 사용이 되며, 대기 상태에서 작동 하지 않는 터보분자펌프(80)가 러프펌프(90)가 대부분의 공기를 제거한 후 10-3torr에서 작동한다.
그리고, 공정 진행 전에 터보분자펌프(80)에 의해 반드시 기저압력을 10-8torr 이하로 뽑아주어야 하며, 웨이퍼 공정전에 특별한 인시튜 진공 세정과 같은 웨이퍼 인시튜 세정을 실시해주어야 한다. 즉, 실리콘막과 같은 박막 증착전에 웨이퍼 표면의 불필요한 막을 제거하여 박막증착시 양호한 표면 형태로 성장가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 튜브세정기를 초고진공 화학기상장치의 로딩챔버내에 장착시키므로써 인시튜로 장치내에서 세정이 가능하도록 한다.
도 1에 도시된 증착장치를 이용한 박막 증착은, 550℃∼800℃의 증착온도에서 진행되며, 진행 압력은 mTorr에서 수 Torr까지이고, SiH4, Si2H6, H2와 각종 도핑가스(PH3, B2H6, AsH3)등이 적용된다.
도 3은 도 2에 도시된 튜브세정기의 제1예를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 긴 막대(long bar)형 튜브세정기를 도시하고 있는데, 석영으로 이루어지며 밀봉된(sealed) 세정튜브(41), 세정튜브(41)의 하부를 관통하는 결합부(42), 결합부(42)에 연결되며 세정튜브(41)의 내측 표면에 균일하게 배치된 할로겐램프 조립부(halgen lamp assembly)(43)를 구비하며, 할로겐램프 조립부(43)에는 세정 최대 온도가 1300℃에 이를 수 있도록 적당 수의 할로겐램프(halogen lamp)(44)를 고정시킨다.
그리고, 세정튜브(41)의 하부를 관통하는 결합부(42)에는 배기튜브(45)가 구비되는데, 배기튜브(45)는 결합부(42)의 일측(로딩후 석영튜브내에서 노출되는 부분)을 관통하는 입구(45a)와 결합부(42)의 내부를 관통하여 외측으로 소정 길이만큼 연장된 출구(45b)를 갖는다. 여기서, 연장된 출구(45b)는 세정튜브(41)가 석영튜브(20)내에 로딩되더라도 로딩챔버(60)를 지나 포어라인(91)에 연결되도록 신축성(flexible)을 갖는다.
한편, 할로겐램프 조립부(43)에 연결된 결합부(42)는 승강기(50)에 결합되어, 막대형 튜브세정기를 로딩챔버(60)로부터 석영튜브(20) 내부로 이송이 가능하다.
상기한 배기튜브(45)는 석영튜브(20)가 세정되는 동안 배기되는 세정부산물 가스를 터보분자펌프(80)를 거치지 않고 바로 러프펌프(90)로 직접 배기시키기 위한 튜브로서, 석영튜브(20)내에 노출되는 입구(45a)와 로딩챔버(60)를 지나 포어라인(91)에 접속되는 출구(45b)를 갖기 때문에, 세정부산물 가스를 석영튜브(20)로부터 로딩챔버(60)를 지나 러프펌프(90)로 배기시킬 수 있다.
한편, 세정후 배기되는 세정부산물 가스들은 부식성이 매우 강하므로 터보분자펌프(80)로 직접 배기시킬 경우 터보분자펌프(80)에 악영향을 비칠 수 있기 때문에, 배기튜브(45)는 내식성이 강한 재질로 구성되며 출구(45b)가 로딩챔버(60)에 고정되면서 세정튜브(41)의 움직임을 따라갈 수 있어야 하기 때문에 신축성을 갖는다.
도 3에 도시된 튜브세정기는 가열되어 세정되는 유효세정영역(effective cleaning zone)이 석영튜브(20) 안쪽 전체에 해당되도록 세정튜브(41) 및 할로겐램프 어셈블리(43)의 크기를 조정하며, 이러한 세정튜브(41) 및 할로겐램프 조립부(43)가 긴 막대(long bar) 형태를 가지므로 막대형 튜브세정기라 일컬으며, 석영튜브(20) 내에서 움직이지 않고 고정되어 석영튜브(20)의 내벽을 세정한다.
도 4는 도 2에 도시된 튜브세정기의 제2예를 도시한 도면이다.
도 4는 짧은 봉형 튜브세정기를 도시하고 있는데, 석영으로 이루어지며 밀봉된 세정튜브(41), 세정튜브(41)의 하부를 관통하는 결합부(42), 결합부(42)에 연결되며 원통형 세정튜브(41)의 내측 표면에 균일하게 배치된 할로겐램프 조립부(43)를 구비하며, 할로겐램프 조립부(43)에는 세정 최대 온도가 1300℃에 이를 수 있도록 적당수의 할로겐램프(44)를 고정시킨다.
그리고, 세정튜브(41)의 하부를 관통하는 결합부(42)에는 배기튜브(45)가 구비되는데, 배기튜브(45)는 결합부(42)의 일측(로딩후 석영튜브내에서 노출되는 부분)을 관통하는 입구(45a)와 결합부(42)의 내부를 관통하여 결합부(42) 외측으로 소정 길이만큼 연장된 출구(45b)를 갖는다. 여기서, 연장된 출구(45b)는 세정튜브(41)가 석영튜브(20)내에 로딩되더라도 로딩챔버(60)를 지나 포어라인(91)에 연결되도록 신축성을 갖는다.
한편, 할로겐램프 조립부(43)에 연결된 결합부(42)는 승강기(50)에 결합되어, 봉형 튜브세정기를 로딩챔버(60)로부터 석영튜브(20)로 이송이 가능하다.
상기한 배기튜브(45)는 석영튜브(20)가 세정되는 동안 배기되는 세정부산물 가스를 터보분자펌프(80)를 거치지 않고 바로 러프펌프(90)로 직접 배기시키기 위한 튜브로서, 석영튜브(20)내에 노출되는 입구(45a)와 로딩챔버(60)를 지나 포어라인(91)에 연결된 출구(45b)를 갖기 때문에, 세정부산물 가스를 석영튜브(20)로부터 로딩챔버(60)를 통해 러프펌프(90)로 배기시킬 수 있다.
한편, 세정후 배기되는 세정부산물 가스들은 부식성이 매우 강하므로 터보분자펌프(80)로 직접 배기시킬 경우 터보분자펌프(80)에 악영향을 비칠 수 있기 때문에, 배기튜브(45)는 내식성이 강한 재질로 구성되며 출구(45b)가 로딩챔버(60)에 고정되면서 세정튜브(41)의 움직임을 따라갈 수 있어야 하기 때문에 신축성을 갖는다.
도 4에 도시된 튜브세정기는 가열되어 세정되는 유효세정영역(effective cleaning zone)이 석영튜브(20)의 일부에만 해당되도록 세정튜브(42) 및 할로겐램프 조립부(43)의 크기를 조절하여 이들이 긴 막대형 결합부(42) 끝단에 봉 형태로 접속되도록 하는데, 즉, 5㎝∼25㎝ 정도의 유효세정영역을 가질 수 있는 크기를 갖도록 조절한다.
그리고, 도 3의 막대형 튜브세정기에 비해 할로겐램프 조립부의 크기가 작기 때문에 석영튜브(20) 내에서 이동하면서 석영튜브(20)의 내벽에 생성된 증착부산물을 세정한다.
상술한 막대형 튜브세정기 및 봉형 튜브세정기는 모두 석영으로 이루어진 세정튜브가 밀봉된 점이 공통점이나, 세정튜브 및 할로겐램프가 부착되는 할로겐램프 조립부의 형태와 크기, 그리고 세정 방식이 다르다.
즉, 인시튜 챔버 세정 공정 동안, 막대형 튜브세정기는 고정되어 있으나, 봉형 튜브세정기는 상하로 움직이면서 세정 공정이 진행된다.
따라서, 긴 막대형 튜브세정기는 한 번에 짧은 시간 동안 세정할 수 있는 장점이 있지만 고부하가 걸릴 수 있다는 단점이 있고, 반면에 짧은 봉형 튜브세정기는 시간은 걸릴 수 있어도 세정 효율은 높을 수 있는 장점이 있다.
도 1에 도시된 구성을 갖는 초고진공 화학기상증착장치를 이용한 실리콘의 증착을 살펴보면, 웨이퍼들(11)을 리프트기어(lifting gear)(51)가 달린 승강기(50)에 의해 상승시켜 석영튜브(20)로 진입시킨 후, 가스주입라인들(12)에 설치된 밸브를 잠그고 진공펌프 중 러프펌프(90) 및 터보분자펌프(80)를 순차적으로 가동하여 석영튜브(20) 내의 압력을 초고진공 화학기상증착에 필요한 증착압력으로 감압한다.
다음으로, 석영튜브(20) 내의 압력이 증착 압력에 도달하면, 가스 주입라인들(12) 중에서 실리콘소스 주입라인의 밸브를 개방하여 석영튜브(20) 내로 실리콘소스를 유입시킨다. 이때, 가열기(30)는 웨이퍼들(11)을 증착에 필요한 고온으로 균일하게 가열할 수 있도록 항시 가동 중인 상태로 준비되어 있다.
다음으로, 웨이퍼들(11)의 진입이 완료되고 나면, 가스 주입라인들(20) 중에서 반응가스 주입라인의 밸브를 개방한다. 따라서, 실리콘 증착에 필요한 반응가스가 정해진 유량으로 해당하는 가스주입라인들(12)을 거쳐 석영튜브(20)내로 주입된다.
이 때, 반응가스들이 서로 반응함에 따라 웨이퍼들(11)의 표면에 실리콘이 증착하기 시작한다. 반응하고 남은 잔류가스 및 반응부산물이 러프펌프(90)를 통해 외부로 배기된다.
상술한 바와 같은 방법으로 실리콘 증착이 완료된 후, 석영튜브(20)의 내벽에 생성된 부산물을 제거하기 위한 세정을 실시하기 위해 실리콘이 증착된 웨이퍼를 승강기(50)를 통해 로딩챔버(60)로 하강시키고, 로딩챔버(60)로부터 막대형 튜브세정기 또는 봉형 튜브세정기를 석영튜브(20) 내로 장착시킨 다음, 세정가스를 석영튜브(20)내에 주입시킨다.
이 때, 세정가스로는 염산(HCl) 가스를 이용하는데, 9000℃∼1300℃의 고온으로 유지되는 석영튜브(20)의 측벽에 생성된 실리콘부산물은 염산 가스를 이용하여 간단히 제거할 수 있다. 이는 염소와 같은 할로겐 원소의 실리콘 식각 특성이 매우 좋기 때문이다.
결국, 석영튜브(20) 내측이 1200℃ 이상으로 가열되는 상태에서 가스주입라인(12)으로 염산 가스가 플로우되면 약 1분 내외에 5000Å 이상의 실리콘막을 식각시킬 수 있다.
먼저, 막대형 튜브세정기를 이용한 석영튜브의 세정 방법에 대해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5는 석영튜브(20)의 인시튜 세정을 도시한 도면으로서, 상승기어(51)가 부착된 승강기(50)로 이동된 막대형 튜브세정기는 수직으로 석영튜브(20)내에 장착되며, 할로겐램프(44)에 전력을 공급하여 석영튜브(20) 내벽의 온도가 900℃∼1300℃ 정도가 되도록 한다.
이 때, 염산을 포함한 세정가스를 가스주입라인(도시 생략)을 통해 주입하면, 세정 공정이 진행된다.
세정가스의 플로우조건은, 염산(0.5slm∼5slm)과 수소(H2=5slm∼50slm)를 세정가스로 주입하고, 석영튜브(20)의 압력을 5∼300 Torr로 유지시키며, 세정 부산물인 배기가스는 배기튜브(45) 및 포어라인(91)을 따라 러프펌프(90)로 배출된다.
다음으로, 봉형 튜브세정기를 이용한 석영튜브의 세정 방법에 대해 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 석영튜브의 인시튜 세정을 도시한 도면으로서, 상승기어(51)가 부착된 승강기(50)로 이동된 봉형 튜브세정기는 수직으로 석영튜브(20)로 삽입되며, 할로겐램프(44)에 전력을 공급하여 석영튜브(20) 내벽의 온도가 900℃∼1300℃ 정도가 되도록 한다. 이때, 염산을 포함한 세정가스를 가스주입라인을 통해 주입하면, 세정 공정이 진행된다.
세정가스의 플로우조건은, 염산(0.5∼5slm)과 수소(H2=5slm∼50slm)를 주입하고, 석영튜브(20)의 압력을 5Torr∼300Torr로 유지하며, 세정 부산물인 배기가스는 배기튜브(45) 및 포어라인(91)을 따라 러프펌프(90)로 배출된다.
한편, 봉형 튜브세정기는 막대형 튜브세정기와 다르게, 석영튜브내에서 고정되지 않고 석영튜브내에서 상하로 움직이면서 석영튜브를 세정한다.
그리고, 유효세정영역이 5cm∼25cm에 이르기 때문에 적당한 속도로 움직이면서 세정 동작을 수행한다. 예컨대, 약 5000Å의 실리콘막을 제거하는데 1분이 걸린다면, 10cm의 유효세정영역을 소유한 봉형 튜브세정기의 경우 10cm/min의 이동 속도가 가능하다.
결국, 막대형 튜브세정기에 비해 전력 부하의 부담이 적으면서 효과적으로 석영튜브를 인시튜 세정할 수 있는 장점이 있다.
상술한 실시예에서는 초고진공 화학기상장치의 석영튜브 세정시, 막대형 또는 봉형 튜브세정기를 이용하여 인시튜로 세정하는 방법을 예로 들었으나, 상기한 막대형 또는 봉형 튜브세정기를 이용함에 따른 작용에 의해 석영튜브는 물론 튜브형 챔버를 이용하는 모든 증착장치의 챔버 세정 공정에 적용 가능하다.
또한, 단결정 실리콘외에 질화막, 산화막, SiGe 등 반도체장치에서 적용되는 모든 막의 증착장치에도 적용가능하며, 이 경우 석영튜브내 생성된 부산물을 제거하기 위한 가스를 적절히 사용하면 된다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은 엑시튜 세정에 비해 인력 및 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, 석영튜브를 건드리지 않으므로 챔버 세정전후 공정 조건이 변화가 발생하지 않아 공정을 안정적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 석영튜브 세정후 별도의 공정 모니터 시간을 줄일 수 있어 공정 생산성을 증가시킬 수 있으며, 생산성이 우수한 튜브형 증착장치의 활용 가능성을 높이므로 에피택셜 웨이퍼나 선택적 에피택셜 성장 적용을 앞당겨 반도체 소자 개발과 더불어 경제성도 향상시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 밀봉된 세정튜브;
    상기 세정튜브의 일측을 관통하는 결합부;
    상기 결합부에 연결되며 상기 세정튜브의 내측 표면에 균일하게 배치된 할로겐램프조립부;
    상기 할로겐램프조립부에 조립된 할로겐램프; 및
    상기 결합부 중 상기 세정튜브의 외측으로 노출된 부분을 관통하는 입구와 상기 노출된 부분의 내부를 관통하여 상기 노출된 부분의 외측으로 소정 길이만큼 연장된 출구를 갖는 배기튜브
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버 세정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정튜브는 고정형 또는 이동형인 것을 특징으로 하는 챔버 세정기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배기튜브는 신축성 튜브인 것을 특징으로 하는 챔버세정기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세정튜브는 석영인 것을 특징으로 하는 챔버세정기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 할로겐램프는 900℃∼1300℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 챔버세정기.
  6. 막 증착이 이루어지는 튜브형 챔버;
    상기 튜브형 챔버내로 웨이퍼를 로딩시키기 위한 로딩챔버; 및
    상기 로딩챔버내에 장착되며 상기 로딩챔버로부터 상기 튜브형챔버로 로딩되어 상기 튜브형 챔버를 세정하는 세정기
    를 포함함을 특징으로 하는 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세정기는 고정된 상태에서 세정하거나, 이동하면서 세정하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 로딩 챔버는, 상기 웨이퍼 및 상기 세정기를 상기 공정챔버로 로딩시키는 승강기를 구비함을 특징으로 하는 증착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 승강기는 상기 웨이퍼 및 상기 세정기를 상하 이송시키는 상승기어를 구비함을 특징으로 하는 증착 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 튜브형 챔버와 상기 로딩챔버는 상기 웨이퍼 및 상기 세정기의 로딩시 선택적으로 개폐되는 도어에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 튜브형 챔버의 압력을 상기 막증착에 필요한 압력으로 감압시키는 터보분자펌프; 및
    상기 터보분자펌프와 상기 로딩챔버 사이에 접속된 러프펌프를 구비함을 특징으로 하는 증착 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 튜브형 챔버의 외측에 상기 튜브형 챔버를 가열시키는 가열기가 구비됨을 특징으로 하는 증착 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 세정기는 상기 튜브형 챔버의 세정후 발생된 부산물을 배기시키는 배기튜브가 구비됨을 특징으로 하는 증착 장치.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 세정기는 유효세정영역이 상기 튜브형 챔버의 전체영역 해당되는 크기를 갖는 세정튜브를 구비함을 특징으로 하는 증착 장치.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 세정기는 유효세정영역이 상기 튜브형 챔버의 일부영역에만 해당되는크기를 갖는 세정튜브를 구비함을 특징으로 하는 증착 장치.
  16. 로딩챔버내에 웨이퍼와 튜브세정기를 장착시키는 단계;
    상기 로딩챔버에 수직으로 연결된 튜브형 챔버내에 상기 웨이퍼를 로딩시키는 단계;
    상기 웨이퍼상에 박막을 증착하는 단계;
    상기 박막이 증착된 상기 웨이퍼를 상기 로딩챔버로 언로딩시키는 단계;
    상기 튜브형 챔버내에 상기 튜브 세정기를 로딩시키고 세정가스를 주입시키는 단계; 및
    상기 튜브 세정기를 이용하여 상기 튜브형 챔버를 세정하는 단계
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 챔버 세정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 세정가스는 0.5slm∼5slm의 유량을 갖는 염산인 것을 특징으로 하는 챔버 세정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 세정가스는 5slm∼50slm의 유량을 갖는 수소가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 챔버세정 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 튜브형 챔버를 세정하는 단계는, 상기 튜브 세정기가 고정된 상태에서 이루어짐을 특징으로 하는 챔버 세정 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 튜브형 챔버를 세정하는 단계는, 상기 튜브 세정기가 이동하면서 이루어짐을 특징으로 하는 챔버 세정 방법.
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