KR20190128365A - 막 형성 장치, 막 형성 방법 및 막 형성 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

막 형성 장치, 막 형성 방법 및 막 형성 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. 막 형성 장치는, 피처리 대상을 수용할 수 있고, 측벽 및 측벽과 연결된 상면이 제1 공간을 형성하는 내측 튜브, 제1 공간과 연결되는 배기관, 내측 튜브의 상면에 배치되고, 내측 튜브의 상면의 일부분을 관통하는 상부 홀, 내측 튜브의 측벽에 배치되고, 내측 튜브의 측벽의 일부분을 관통하는 측벽 홀, 내측 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 튜브 및 내측 튜브와 외측 튜브 사이에, 내측 튜브와 외측 튜브가 형성하는 제2 공간과 연결되는 반응 가스 도입관을 포함하고, 반응 가스 도입관은, 배기관보다 높게 위치한다.

Description

막 형성 장치, 막 형성 방법 및 막 형성 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법{Film forming apparatus, film forming method, and method for manufacturing a semiconductor device using the film forming apparatus}
본 발명은 막 형성 장치, 막 형성 장치를 이용한 막 형성 방법 및 막 형성 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
막 형성 장치는, 막 형성 장치 내에 배치되는 반도체 웨이퍼에 반응 가스를 이용하여 막을 형성할 수 있다. 반도체 웨이퍼에 막을 형성하기 위해, 막 형성 장치 내로 반응 가스가 유입될 수 있다.
막 형성 장치가 종형 구조를 갖는 경우, 유입된 반응 가스의 농도는 막 형성 장치의 위치마다 상이할 수 있다. 예를 들어, 반응 가스의 농도는, 막 형성 장치의 상부에서 높은 반면, 막 형성 장치의 하부에서는 매우 낮을 수 있다. 이 경우, 반도체 웨이퍼가 막 형성 장치 내에 배치되는 위치에 따라, 불균형한 두께의 막이 형성될 수 있다.
한편, 반응 가스를 막 형성 장치의 내부로 유입시키기 위해 긴 노즐이 이용되는 경우, 긴 노즐이 막히게 되면 반응 가스가 막 형성 장치 내부로 원활하게 유입되지 않는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 반응 가스가 막 형성 장치 내부로 원활히 유입되도록 할 수 있는 막 형성 장치, 막 형성 방법 및 막 형성 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 막 형성 장치의 각 영역에서 비교적 균일한 반응 가스의 농도를 구현할 수 있는 막 형성 장치, 막 형성 방법 및 막 형성 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 막 형성 장치는, 피처리 대상을 수용할 수 있고, 측벽 및 측벽과 연결된 상면이 제1 공간을 형성하는 내측 튜브, 제1 공간과 연결되는 배기관, 내측 튜브의 상면에 배치되고, 내측 튜브의 상면의 일부분을 관통하는 상부 홀, 내측 튜브의 측벽에 배치되고, 내측 튜브의 측벽의 일부분을 관통하는 측벽 홀, 내측 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 튜브 및 내측 튜브와 외측 튜브 사이에, 내측 튜브와 외측 튜브가 형성하는 제2 공간과 연결되는 반응 가스 도입관을 포함하고, 반응 가스 도입관은, 배기관보다 높게 위치한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 반도체 웨이퍼를 제공하고, 막 형성 장치를 이용하여, 상기 반도체 웨이퍼 상에 제1 막을 형성하는 것을 포함하고, 상기 막 형성 장치는, 측벽 및 상기 측벽과 연결된 상면이 제1 공간을 형성하고, 상기 제1 공간 내에 상기 반도체 웨이퍼를 수용하는 내측 튜브, 상기 제1 공간과 연결되는 배기관, 상기 내측 튜브의 상면에 배치되고, 상기 내측 튜브의 상면의 일부분을 관통하는 상부 홀, 상기 내측 튜브의 측벽에 배치되고, 상기 내측 튜브의 측벽의 일부분을 관통하는 측벽 홀, 상기 내측 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 튜브 및 상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브 사이에, 상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브가 형성하는 제2 공간과 연결되고, 상기 배기관보다 높게 위치되는 반응 가스 도입관을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 막 형성 방법은, 내측 튜브의 측벽 및 상기 내측 튜브의 측벽과 연결된 상면이 형성하는 제1 공간 내로 피처리 대상을 수용하고, 상기 내측 튜브와 상기 내측 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 튜브가 형성하는 제2 공간과 연결되는 반응 가스 도입관을 통해 제1 막을 형성하는데 이용되는 반응 가스를 유입시키되, 상기 반응 가스는 상기 내측 튜브의 상면에 배치되고 상기 내측 튜브의 상면의 일부분을 관통하는 상부 홀과, 상기 내측 튜브의 측벽에 배치되고 상기 내측 튜브의 측벽의 일부분을 관통하는 측벽 홀을 통해, 상기 피처리 대상이 수용된 상기 제1 공간으로 유입되고, 상기 반응 가스를 이용하여 상기 피처리 대상에 제1 막을 형성하고, 상기 제1 공간과 연결되는 배기관을 통해, 상기 제1 공간 내의 상기 반응 가스를 배출하는 것을 포함하고, 상기 반응 가스 도입관은 상기 배기관보다 높게 위치할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 내측 튜브 및 측벽 홀을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치의 내측 튜브 및 측벽 홀을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 1의 B-B' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1의 내측 튜브(120) 및 측벽 홀(sh)을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2에서는 도시의 명확성을 위해, 외측 튜브(110)와 내측 튜브(120)만을 도시하였다. 또한, 도 3에서는 도시의 명확성을 위해 내측 튜브(120)만을 도시하였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치는, 외측 튜브(110), 내측 튜브(120), 반응 가스 도입관(131), 노즐(132), 튜브 지지대(100), 가열 장치(160) 및 배기관(135)을 포함할 수 있다.
튜브 지지대(100)는, 제1 지지대(101), 제2 지지대(102) 및 제3 지지대(103)를 포함할 수 있다. 제2 지지대(102) 및 제3 지지대(103)는, 제1 지지대(101) 상에 배치될 수 있다. 튜브 지지대(100)는, 외측 튜브(110)와 내측 튜브(120)를 지지할 수 있다.
도면에서, 튜브 지지대(100)가 특정 형상을 갖는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 튜브 지지대(100)는, 임의의 개수로 이루어질 수 있고, 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 튜브 지지대(100)는, 내측 튜브(120)와 외측 튜브(110)를 지지할 수 있는 형상이라면, 튜브 지지대(100)에 임의의 개수의 지지대가 포함될 수 있고, 임의의 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
제1 지지대(101)는, 제1 지지대(101)를 관통하는 시일 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 시일 부재 내에 배치되는 회전축이 더 포함될 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
내측 튜브(120)는, 튜브 지지대(100) 상에 배치되어, 튜브 지지대(100)에 의해 지지될 수 있다. 내측 튜브(120)는, 측벽(120S) 및 측벽(120S)과 연결되는 상면(120U)을 포함할 수 있다. 내측 튜브(120)의 측벽(120S)과 상면(120U)은, 제1 공간(SP1)을 형성할 수 있다.
제1 공간(SP1)은 예를 들어, 내측 튜브(120)의 내부 공간일 수 있다. 제1 공간(SP1)은 예를 들어, 내측 튜브(120) 내로 피처리 대상이 수용될 공간일 수 있다. 제1 공간(SP1)은 예를 들어, 배기관(135)에 의해 막 형성 장치의 외부와 연결될 수 있다.
내측 튜브(120)는, 제1 상부 홀(th1)과 측벽 홀(sh)을 포함할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 상부 홀(th1)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 배치될 수 있다. 제1 상부 홀(th1)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)의 일부분을 관통할 수 있다. 다시 말해서, 제1 상부 홀(th1)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)을 전부 개방시키지 않을 수 있다. 제1 상부 홀(th1)의 측벽은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 의해 정의될 수 있다. 제1 상부 홀(th1)은, 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)을 연결할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 상부 홀(th1)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)의 중앙에 배치될 수 있다.
측벽 홀(sh)은, 내측 튜브(120)의 측벽(120S)에 배치될 수 있다. 측벽 홀(sh)은, 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 일부분을 관통할 수 있다. 다시 말해서, 측벽 홀(sh)은, 내측 튜브(120)의 측벽(120S)을 전부 개방시키지 않을 수 있다. 측벽 홀(sh)은, 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)을 연결할 수 있다.
측벽 홀(sh)은, 예를 들어, 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 제1 부분에 위치할 수 있다. 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 제1 부분은, 반응 가스가 배출(GAS OUT)될 배기관(135)과 인접한 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 부분일 수 있다. 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 제2 부분은, 반응 가스가 유입(GAS IN)될 반응 가스 도입관(131)과 인접한 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 부분일 수 있다. 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 제1 부분은, 제2 부분보다 배기관(135)과 더 인접할 수 있다. 예를 들어, 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 제1 부분과 제2 부분은 서로 마주보는 내측 튜브(120)의 측벽(120S)의 일부분들일 수 있다.
측벽 홀(sh)은, 제1 측벽 홀(sh1), 제2 측벽 홀(sh2) 및 제3 측벽 홀(sh3)을 포함할 수 있다. 제1 측벽 홀(sh1)은 제2 측벽 홀(sh2) 상에 위치할 수 있다. 제3 측벽 홀(sh3)은, 제1 측벽 홀(sh1) 상에 위치할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 측벽 홀(sh1), 제2 측벽 홀(sh2) 및 제3 측벽 홀(sh3)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 수직인 제1 방향(D1)을 따라 정렬될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(D1)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)과 평행한 제1 평행선(PL1)에 수직할 수 있다.
도 2 및 도 3에서, 외측 튜브(110)와 내측 튜브(120)가 원통 형상인 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 외측 튜브(110)와 내측 튜브(120) 각각은, 막 형성 장치에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
또한, 도 2 및 도 3에서, 제1 상부 홀(th1)과 측벽 홀(sh)이 각각 원형인 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 상부 홀(th1)과 측벽 홀(sh) 각각은, 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)을 연결할 수 있는 형상이라면, 임의의 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
다시 도 1을 참조하면, 배기관(135)은, 예를 들어, 제1 지지대(101)와 제3 지지대(103) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 배기관(135)은, 제1 공간(SP1)과 막 형성 장치의 외부를 연결할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 배기관(135)이 도면에서 특정 형상을 갖는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 배기관(135)은, 제1 공간(SP1)과 막 형성 장치의 외부를 연결할 수 있는 형상이라면, 임의의 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
배기관(135)은, 막 형성 장치 내에 반응 가스가 유입(GAS IN)되는 경우, 제1 공간(SP1) 내로 유입된 반응 가스를 막 형성 장치의 외부로 배출(GAS OUT)시킬 수 있다.
외측 튜브(110)는 튜브 지지대(100) 상에 배치되어, 튜브 지지대(100)에 의해 지지될 수 있다. 외측 튜브(110)는, 내측 튜브(120)를 감싸도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 내측 튜브(120)는 외측 튜브(110) 내에 배치될 수 있다.
내측 튜브(120)가 외측 튜브(110) 내에 배치됨에 따라, 내측 튜브(120)와 외측 튜브(110)는 제2 공간(SP2)을 형성할 수 있다. 제2 공간(SP2)은, 내측 튜브(120)와 외측 튜브(110) 사이의 공간일 수 있다.
제2 공간(SP2)은, 배기관(135)과 직접적으로 연결되어 있지 않을 수 있다. 예를 들어, 제2 공간(SP2)은, 제1 공간(SP1)과 배기관(135)을 통해, 막 형성 장치의 외부와 연결될 수 있다. 제2 공간(SP2)은, 예를 들어, 제1 상부 홀(th1) 및 측벽 홀(sh)을 통해, 제1 공간(SP1)과 연결될 수 있다.
제2 공간(SP2)은 예를 들어, 반응 가스 도입관(131)을 통해 반응 가스가 유입(GAS IN)되는 공간일 수 있다.
반응 가스 도입관(131)은 예를 들어, 외측 튜브(110)와 제2 지지대(102) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 반응 가스 도입관(131)은, 예를 들어, 제2 공간(SP2)으로 반응 가스를 유입(GAS IN)시킬 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 반응 가스 도입관(131)이 도면에서 특정 형상을 갖는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 반응 가스 도입관(131)은, 제2 공간(SP2)에 반응 가스를 유입(GAS IN)시킬 수 있는 형상이라면, 임의의 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
반응 가스 도입관(131)은, 제2 공간(SP2)과 연결될 수 있다. 반응 가스 도입관(131)은, 막 형성 장치 내에 반응 가스를 유입(GAS IN)시킬 필요가 있는 경우, 제2 공간(SP2)으로 반응 가스를 유입(GAS IN)시킬 수 있다.
반응 가스 도입관(131)은, 배기관(135)보다 높게 위치할 수 있다. 예를 들어, 막 반응 가스 도입관(131)은 제1 높이(H1)에 위치할 수 있다. 또한, 배기관(135)은 제2 높이(H2)에 위치할 수 있다. 제1 높이(H1)는 제2 높이(H2)보다 클 수 있다.
여기서 제1 높이(H1)는 막 형성 장치의 바닥면을 기준으로, 반응 가스 도입관(131)의 임의의 위치까지의 높이일 수 있다. 반응 가스 도입관(131)의 임의의 위치는 예를 들어, 반응 가스를 제2 공간(SP2) 내로 유입(GAS IN)시키기 위한 노즐(132)이 삽입될 위치일 수 있다.
또한, 제2 높이(H2)는 막 형성 장치의 바닥면을 기준으로, 배기관(135)의 임의의 위치까지의 높이일 수 있다. 배기관(135)의 임의의 위치는 예를 들어, 제1 공간(SP1)내의 반응 가스가 막 형성 장치의 외부로 유출되는 배기관(135)의 홀이 형성된 위치일 수 있다.
반응 가스 도입관(131)이 배기관(135)보다 높게 위치함에 따라, 후에 막 형성 장치 내로 반응 가스를 유입(GAS IN)시킬 필요가 있는 경우, 반응 가스는 제2 공간(SP2)에서 제1 공간(SP1)으로 원활히 유입(GAS IN)될 수 있다. 반응 가스가 제2 공간(SP2)에서 제1 공간(SP1)으로 유입(GAS IN)됨에 따라, 내측 튜브(120)의 여러 위치에서 반응 가스는 비교적 균일한 농도를 가질 수 있다.
노즐(132)은, 반응 가스 도입관(131)에 삽입될 수 있다. 노즐(132)은, 제2 공간(SP2)을 향하도록 배치될 수 있다. 노즐(132)은 예를 들어, 내측 튜브(120)의 측벽(120S)을 따라 연장되지 않을 수 있다.
막 형성 장치 내에 반응 가스를 유입(GAS IN)시킬 필요가 있는 경우, 반응 가스는 반응 가스 도입관(131)에 삽입된 노즐(132)을 따라 제2 공간(SP2)으로 유입(GAS IN)될 수 있다.
가열 장치(160)는 외측 튜브(110)의 측벽에 배치될 수 있다. 가열 장치(160)는 내측 튜브(120)의 제1 공간(SP1)을 가열할 수 있다. 가열 장치(160)는, 막 형성 장치에 반응 가스가 유입(GAS IN)되는 경우, 유입된 반응 가스를 활성화시킬 수 있다. 가열 장치(160)는, 제1 공간(SP1)에 피처리 대상이 배치되는 경우, 피처리 대상을 가열할 수 있다.
이하에서, 도 4를 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치에 대해 설명한다. 설명의 명확성을 위해, 앞서 설명한 것과 중복되는 것은 간략히 하거나 생략한다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치의 내측 튜브(120) 및 측벽 홀(sh)을 설명하기 위한 도 1의 우측면도이다. 도 4에서는 도시의 명확성을 위해, 내측 튜브(120)만을 도시하였다. 도 4에 도시된 내측 튜브(120)는, 도 1에 도시된 내측 튜브(120)를 대체하여 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 측벽 홀(sh1)과 제2 측벽 홀(sh2)은 제2 방향(D2)을 따라 정렬될 수 있다.
제2 방향(D2)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 대해 제1 각도(θ1)를 갖는 방향일 수 있다. 다시 말해서, 제2 방향(D2)은, 예를 들어, 제2 평행선(PL2)과 제1 각도(θ1)를 가질 수 있다. 제2 평행선(PL2)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)과 평행할 수 있다. 제1 각도(θ1)는 예를 들어, 제2 평행선(PL2)에 대해 수직이 아닌 예각일 수 있다.
제1 측벽 홀(sh1)과 제3 측벽 홀(sh3)은 제3 방향(D3)을 따라 정렬될 수 있다. 제3 방향(D3)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 대해 제2 각도(θ2)를 갖는 방향일 수 있다. 다시 말해서, 제3 방향(D3)은, 예를 들어, 제2 평행선(PL2)과 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다. 제2 각도(θ2)는 예를 들어, 제2 평행선(PL2)에 대해 수직이 아닌 예각일 수 있다.
제2 방향(D2)과 제3 방향(D3)은 서로 일치하거나, 서로 교차하는 방향일 수 있다.
이하에서, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치에 대해 설명한다. 설명의 명확성을 위해, 앞서 설명한 것과 중복되는 것은 간략히 하거나 생략한다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 6은 도 1의 B-B' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 6에서는 도시의 명확성을 위해, 외측 튜브(110)와 내측 튜브(120)만을 도시하였다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 내측 튜브(120)의 상면(120U)은, 제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2)을 포함할 수 있다.
제2 상부 홀(th2)은, 제1 상부 홀(th1)과 이격되어 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 배치될 수 있다. 제2 상부 홀(th2)은, 내측 튜브(120)의 상면(120U)의 일부를 관통할 수 있다. 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)은, 제1 상부 홀(th1)과 제2 상부 홀(th2)을 통해 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서 제2 상부 홀(th2)은, 복수개일 수 있다. 복수개의 제2 상부 홀(th2)은 예를 들어, 제1 상부 홀(th1)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 복수개의 제2 상부 홀(th2) 각각은 서로 이격될 수 있다.
도면에서, 제1 상부 홀(th1)과 제2 상부 홀(th2)의 크기가 상이한 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 상부 홀(th1)과 제2 상부 홀(th2)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있고, 또는 제2 상부 홀(th2)의 크기가 제1 상부 홀(th1)의 크기보다 클 수도 있다.
또한, 도면에서, 제2 상부 홀(th2)이 6개 배치되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 필요에 따라 제2 상부 홀(th2)은 임의의 개수가 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 도면에서, 제2 상부 홀(th2)이 제1 상부 홀(th1)의 둘레를 따라 배치되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 상부 홀(th1)과 제2 상부 홀(th2)은, 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)을 연결시킬 수 있다면, 내측 튜브(120)의 상면(120U)의 임의의 위치에 각각 배치될 수 있음은 물론이다.
이하에서, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 방법에 대해 설명한다. 설명의 명확성을 위해, 앞서 설명한 것과 중복되는 것은 간략히 하거나 생략한다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 10은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 막 형성 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 단계(S101)에서, 피처리 대상은 내측 튜브의 제1 공간 내로 수용될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 피처리 대상(W)은 제1 공간(SP1) 내로 수용될 수 있다. 피처리 대상(W)은, 보트(151)에 수용되어, 제1 공간(SP1) 내에 위치할 수 있다. 피처리 대상(W)은, 보트(151)의 지주(152)에 의해 지지될 수 있다. 피처리 대상(W)은, 예를 들어, 반도체 웨이퍼일 수 있다.
보트(151)는 예를 들어, 보트 지지대(143, 144)에 의해 지지될 수 있다. 보트(151)는, 보트 지지대(143, 144) 상에 배치될 수 있다.
보트 지지대(143, 144)는, 제1 지지대(101)를 관통하는 회전축(141) 상에 배치될 수 있다. 보트 지지대(143, 144)는, 회전축(141)에 의해 지지될 수 있다. 회전축(141)이 관통하는 제1 지지대(101)의 부분에는, 예를 들어, 시일 부재(142)가 배치될 수 있다. 회전축(141)은, 제1 공간(SP1)을 시일하면서 회전될 수 있다. 회전축(141)은, 승강 기구와 연결된 아암(140) 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 보트(151) 및 제1 지지대(101)는, 일체적으로 승강 기구에 의해 승강되어, 내측 튜브(120) 내로 삽탈될 수 있다.
도 7의 단계(S103)에서, 반응 가스는 상부 홀과 측벽 홀을 통해 제1 공간으로 유입될 수 있다.
도 8을 참조하면, 반응 가스(GF)는, 노즐(132) 및 반응 가스 도입관(131)을 통해 제2 공간(SP2)으로 유입될 수 있다. 제2 공간(SP2)으로 유입된 반응 가스(GF)는, 제1 상부 홀(th1), 제1 측벽 홀(sh1), 제2 측벽 홀(sh2) 및 제3 측벽 홀(sh3)을 통해 제1 공간(SP1)으로 유입될 수 있다.
도 9에서와 같이 내측 튜브(120)가 제2 상부 홀(th2)을 더 포함하는 경우, 반응 가스(GF)는 제1 상부 홀(th1), 제2 상부 홀(th2), 제1 측벽 홀(sh1), 제2 측벽 홀(sh2) 및 제3 측벽 홀(sh3)을 통해 제1 공간(SP1)으로 유입될 수 있다.
반응 가스(GF)가 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나), 제1 측벽 홀(sh1), 제2 측벽 홀(sh2) 및 제3 측벽 홀(sh3)을 통해 제1 공간(SP1)으로 유입됨에 따라, 반응 가스(GF)는 제1 공간(SP1)에 비교적 균일하게 공급될 수 있다.
여기서 반응 가스(GF)는, 피처리 대상(W)에 제1 막을 형성하는데 이용되는 가스일 수 있다.
도 7의 단계(S105)에서, 반응 가스를 이용하여 피처리 대상에 제1 막이 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)과 측벽 홀(sh)을 통해 제1 공간(SP1)으로 유입된 반응 가스는, 피처리 대상(W)에 제1 막을 형성할 수 있다.
이 때, 제1 높이(H1)는 제2 높이(H2)보다 크기 때문에, 긴 노즐을 이용하지 않더라도, 반응 가스는 제2 공간(SP2)에서 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)과 측벽 홀(sh)을 통해 제1 공간(SP1)으로 유입될 수 있다.
또한, 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 홀이 존재하지 않거나 또는 내측 튜브의 상면(120U)이 완전히 개방되어 있지 않기 때문에, 반응 가스(GF)는 내측 튜브(120)의 상부 영역(U), 중앙 상부 영역(CU), 중앙 영역(C), 중앙 하부 영역(CL) 및 하부 영역(L) 각각의 영역에서 적절한 농도를 가질 수 있다.
예를 들어, 도 10을 참조하면, 제1 그래프(G1), 제2 그래프(G2) 및 제3 그래프(G3)는, 반응 가스(GF)가 제1 공간(SP1)으로 유입된 경우, 내측 튜브(120)의 각 영역에서 반응 가스(GF)의 농도를 나타낸 것이다.
도 10의 그래프의 x축은 내측 튜브(120)의 상부 영역(U), 중앙 상부 영역(CU), 중앙 영역(C), 중앙 하부 영역(CL) 및 하부 영역(L) 각각을 나타내는 것일 수 있다. 도 10의 그래프의 y축은 반응 가스(GF)의 농도(단위: Arbitrary Unit(AU))를 나타내는 것일 수 있다.
제1 그래프(G1)는, 내측 튜브(120)의 상면(120U)이 완전히 개방된 경우, 내측 튜브(120)의 상부 영역(U), 중앙 상부 영역(CU), 중앙 영역(C), 중앙 하부 영역(CL) 및 하부 영역(L) 각각에서의 반응 가스(GF)의 농도를 나타낸 것이다. 제2 그래프(G2)는, 본 발명의 기술적 사상의 내측 튜브(120)와 같이, 내측 튜브(120)에 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)이 존재하는 경우, 내측 튜브(120)의 상부 영역(U), 중앙 상부 영역(CU), 중앙 영역(C), 중앙 하부 영역(CL) 및 하부 영역(L) 각각에서의 반응 가스(GF)의 농도를 나타낸 것이다. 제3 그래프(G3)는, 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 홀이 전혀 존재하지 않는 경우, 내측 튜브(120)의 상부 영역(U), 중앙 상부 영역(CU), 중앙 영역(C), 중앙 하부 영역(CL) 및 하부 영역(L) 각각에서의 반응 가스(GF)의 농도를 나타낸 것이다.
제1 그래프(G1)와 제2 그래프(G2)를 비교하면, 내측 튜브(120)의 상부 영역(U)에서 반응 가스의 농도는, 제2 그래프(G2)의 값이 제1 그래프(G1)의 값보다 크다. 다시 말해서, 내측 튜브(120)의 상부 영역(U)에서 반응 가스의 농도는, 내측 튜브(120)의 상면(120U)이 완전히 개방된 경우 보다, 내측 튜브(120)에 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)이 존재하는 경우 더 높을 수 있다.
또한, 내측 튜브(120)의 하부 영역(L)에서 반응 가스의 농도는, 제2 그래프(G2)의 값이 제1 그래프(G1)의 값보다 크다. 다시 말해서, 내측 튜브(120)의 하부 영역(L)에서 반응 가스의 농도는, 내측 튜브(120)의 상면(120U)이 완전히 개방된 경우 보다, 내측 튜브(120)에 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)이 존재하는 경우 더 높을 수 있다.
따라서, 내측 튜브(120)에 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)이 존재하는 경우, 내측 튜브(120)의 상면(120U)이 완전히 개방된 경우보다 내측 튜브(120)의 상부 영역(U) 및 하부 영역(L)에서 반응 가스의 농도를 높일 수 있다. 다시 말해서, 내측 튜브(120)에 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)이 존재하는 경우, 내측 튜브(120)의 상면(120U)이 완전히 개방된 경우보다 반응 가스가 제1 공간(SP1)으로 더욱 더 유입될 수 있다.
제2 그래프(G2)와 제3 그래프(G3)를 비교하면, 내측 튜브(120)의 중앙 영역(C), 중앙 하부 영역(CL) 및 하부 영역(L)에서 반응 가스의 농도는 유사한 것을 알 수 있다. 그러나, 내측 튜브(120)의 상부 영역(U)과 중앙 상부 영역(CU)에서 반응 가스의 농도는, 제3 그래프(G3)의 값이 제2 그래프(G2)의 값보다 크다.
예를 들어, 제3 그래프(G3)에서 내측 튜브(120)의 상부 영역(U)의 반응 가스의 농도와 중앙 영역(C)의 반응 가스의 농도 차이는, 제2 그래프(G2)에서 내측 튜브(120)의 상부 영역(U)의 반응 가스의 농도와 중앙 영역(C)의 반응 가스의 농도 차이보다 크다.
다시 말해서, 내측 튜브(120)에 홀이 전혀 존재하지 않는 경우, 내측 튜브(120) 내부로 유입된 반응 가스는, 내측 튜브(120)의 상부 영역(U)에서 적체될 수 있다. 반면, 내측 튜브(120)에 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)이 존재하는 경우, 제1 공간(SP1)으로 유입된 반응 가스가 내측 튜브(120)의 상부 영역(U)에서 적체되는 현상을 해소할 수 있다.
또한, 내측 튜브(120)에 상부 홀(제1 상부 홀(th1) 및 제2 상부 홀(th2) 중 적어도 어느 하나)이 존재하는 경우, 내측 튜브(120)의 상면(120U)이 완전히 개방되거나 내측 튜브(120)의 상면(120U)에 홀이 전혀 존재하지 않는 경우에 비해, 내측 튜브(120)의 각 영역에서 비교적 균일한 반응 가스의 농도가 구현될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 도 7의 단계(S106)에서, 제1 공간 내의 반응 가스는, 배기관을 통해 배출될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 반응 가스(GF)는, 피처리 대상(W)에 제1 막을 형성시킨 후, 배기관(135)을 통해 막 형성 장치의 외부로 유출될 수 있다.
이하에서, 도 11을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 설명의 명확성을 위해, 앞서 설명한 것과 중복되는 것은 간략히 하거나 생략한다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
단계(S201)에서, 반도체 웨이퍼가 제공될 수 있다.
반도체 웨이퍼(도 8의 피처리 대상(W))는 막 형성 장치의 내측 튜브의 제1 공간(도 8의 제1 공간(SP1))으로 제공될 수 있다.
단계(S203)에서, 본 발명의 기술적 사상의 막 형성 장치를 이용하여, 반도체 웨이퍼 상에 제1 막이 형성될 수 있다.
제1 막을 형성하는 방법은, 도 7의 각 단계(S101, S103, S105, S106)를 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
120: 내측 튜브 110: 외측 튜브
th1: 제1 상부 홀 sh: 측벽 홀
135: 배기관 131: 반응 가스 도입관

Claims (10)

  1. 피처리 대상을 수용할 수 있고, 측벽 및 상기 측벽과 연결된 상면이 제1 공간을 형성하는 내측 튜브;
    상기 제1 공간과 연결되는 배기관;
    상기 내측 튜브의 상면에 배치되고, 상기 내측 튜브의 상면의 일부분을 관통하는 상부 홀;
    상기 내측 튜브의 측벽에 배치되고, 상기 내측 튜브의 측벽의 일부분을 관통하는 측벽 홀;
    상기 내측 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 튜브; 및
    상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브 사이에, 상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브가 형성하는 제2 공간과 연결되는 반응 가스 도입관을 포함하고,
    상기 반응 가스 도입관은, 상기 배기관보다 높게 위치하는 막 형성 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 홀은, 상기 내측 튜브의 상면의 중앙에 배치되는 제1 상부 홀을 포함하는 막 형성 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상부 홀은,
    상기 제1 상부 홀과 이격되고, 상기 제1 상부 홀의 둘레를 따라 상기 내측 튜브의 상면에 배치되는 복수의 제2 상부 홀을 더 포함하는 막 형성 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 홀은, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 연결하는 막 형성 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 측벽 홀은, 상기 내측 튜브의 측벽의 제1 부분에 위치하고,
    상기 내측 튜브의 측벽의 제1 부분은, 상기 반응 가스 도입관과 인접한 상기 내측 튜브의 측벽의 제2 부분의 반대측의 상기 내측 튜브의 측벽의 일부분인 막 형성 장치.
  6. 반도체 웨이퍼를 제공하고,
    막 형성 장치를 이용하여, 상기 반도체 웨이퍼 상에 제1 막을 형성하는 것을 포함하고,
    상기 막 형성 장치는,
    측벽 및 상기 측벽과 연결된 상면이 제1 공간을 형성하고, 상기 제1 공간 내에 상기 반도체 웨이퍼를 수용하는 내측 튜브;
    상기 제1 공간과 연결되는 배기관;
    상기 내측 튜브의 상면에 배치되고, 상기 내측 튜브의 상면의 일부분을 관통하는 상부 홀;
    상기 내측 튜브의 측벽에 배치되고, 상기 내측 튜브의 측벽의 일부분을 관통하는 측벽 홀;
    상기 내측 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 튜브; 및
    상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브 사이에, 상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브가 형성하는 제2 공간과 연결되고, 상기 배기관보다 높게 위치되는 반응 가스 도입관을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 막 형성 장치를 이용하여, 상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 제1 막을 형성하는 것은,
    상기 반도체 웨이퍼를 상기 제1 공간 내에 위치시키고,
    상기 반응 가스 도입관을 통해 상기 제2 공간으로 상기 제1 막을 형성하는데 이용되는 반응 가스를 유입시키되, 상기 반응 가스는 상기 상부 홀과 상기 측벽 홀을 통해 상기 제1 공간으로 유입되고,
    상기 반응 가스를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 제1 막을 형성하고,
    상기 배기관을 통해, 상기 제1 공간 내의 상기 반응 가스를 배출시키는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 측벽 홀은, 상기 내측 튜브의 측벽의 제1 부분에 위치하고,
    상기 내측 튜브의 측벽의 제1 부분은, 상기 반응 가스 도입관과 인접한 상기 내측 튜브의 측벽의 제2 부분의 반대측의 상기 내측 튜브의 측벽의 일부분인 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 상부 홀은, 상기 내측 튜브의 상면의 중앙에 배치되는 제1 상부 홀을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 막 형성 장치는,
    상기 반응 가스 도입관 내에 삽입되고, 상기 제2 공간을 향하는 노즐을 더 포함하고,
    상기 노즐은 상기 내측 튜브의 측벽을 따라 연장되지 않는 반도체 장치의 제조 방법.
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