KR20210026954A - 반도체 제조 장치 - Google Patents

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KR20210026954A
KR20210026954A KR1020190108455A KR20190108455A KR20210026954A KR 20210026954 A KR20210026954 A KR 20210026954A KR 1020190108455 A KR1020190108455 A KR 1020190108455A KR 20190108455 A KR20190108455 A KR 20190108455A KR 20210026954 A KR20210026954 A KR 20210026954A
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gas supply
supply nozzle
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공병환
김현철
박준성
유재원
이현주
진광현
하영민
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삼성전자주식회사
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Abstract

다수의 기판들을 적층시킬 수 있는 보우트(boat); 상기 보우트를 측방향에서 둘러싸고, 상부가 개방된 원통형의 제 1 튜브; 및 상기 제 1 튜브의 외측으로부터 상기 제 1 튜브의 측벽과 상기 보우트 사이로 연장되는 세정 가스 공급 노즐을 포함하고, 상기 세정 가스 공급 노즐은 상기 제 1 튜브의 외측으로부터 상기 제 1 튜브의 내측으로 연장되는 제 1 세그먼트; 상기 제 1 세그먼트의 말단에서 상기 제 1 튜브의 길이 방향으로 연장되는 제 2 세그먼트; 및 상기 제 2 세그먼트의 말단에서 상기 제 2 세그먼트의 연장방향과 상이한 방향으로 연장되는 제 3 세그먼트를 포함하는 반도체 제조 장치가 제공된다.

Description

반도체 제조 장치 {Apparatus for manufacturing semiconductor device}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 균일한 증착을 달성하고, 파티클 발생이 감소되며 제조 비용이 저렴한 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
기판 상에 물질막을 증착시키는 공정 챔버에 있어서, 공정 챔버의 내벽에도 물질막이 증착되고 물질막의 두께가 일정 수준보다 커지면 내벽 상의 물질막이 기판을 오염시키는 파티클의 소스로서 작용할 수 있기 때문에 내벽 상의 물질막으로 인한 오염을 방지할 수 있는 방안이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균일한 증착을 달성하고, 파티클 발생이 감소되며 제조 비용이 저렴한 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 다수의 기판들을 적층시킬 수 있는 보우트(boat); 상기 보우트를 측방향에서 둘러싸고, 상부가 개방된 원통형의 제 1 튜브; 및 상기 제 1 튜브의 외측으로부터 상기 제 1 튜브의 측벽과 상기 보우트 사이로 연장되는 세정 가스 공급 노즐을 포함하고, 상기 세정 가스 공급 노즐은 상기 제 1 튜브의 외측으로부터 상기 제 1 튜브의 내측으로 연장되는 제 1 세그먼트; 상기 제 1 세그먼트의 말단에서 상기 제 1 튜브의 길이 방향으로 연장되는 제 2 세그먼트; 및 상기 제 2 세그먼트의 말단에서 상기 제 2 세그먼트의 연장방향과 상이한 방향으로 연장되는 제 3 세그먼트를 포함하는 반도체 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 태양은 다수의 기판들을 소정 간격으로 적층하여 수용할 수 있는 보우트(boat); 상기 보우트를 측방향에서 둘러싸고, 상부가 개방된 원통형의 제 1 튜브; 상기 제 1 튜브의 측방향을 둘러싸고 상부가 폐쇄된 제 2 튜브; 상기 제 2 튜브의 하부에 제공된 매니폴드; 상기 매니폴드의 하부에 제공되는 리드 부재; 상기 보우트를 회전시킬 수 있는 회전 구동 유닛; 상기 보우트를 상승 및 하강시킬 수 있는 수직 구동 유닛; 및 상기 매니폴드를 관통하여 상기 제 2 튜브의 외측으로부터 수평 방향으로 연장된 후 상기 제 1 튜브의 측벽과 상기 보우트 사이에서 수직 방향으로 연장되는 제 1 세정 가스 공급 노즐을 포함하고, 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐은 세정 가스를 수직 방향에 대하여 비스듬한 각도로 (at an angle) 배출하도록 구성된 반도체 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 태양은 다수의 기판들을 수용하고, 증착 공간을 제공하는 튜브; 상기 튜브 내벽에 퇴적되고 제 1 두께 범위로 두께가 유지되는 물질막; 및 상기 물질막을 상기 제 1 두께 범위로 유지하기 위하여 상기 물질막을 부분적으로 제거할 수 있는 세정 가스 공급 노즐을 포함하고, 상기 세정 가스 공급 노즐은 세정 가스를 코안다 효과(Coanda effect)에 따라 상기 튜브의 내벽을 따라 나선 형태로 유동시키도록 구성된 반도체 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 반도체 제조 장치를 이용하면 증착 환경이 균일하여 균일한 증착을 달성하면서도 파티클 발생이 감소될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 나타낸 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 제 1 튜브, 보우트, 제 1 세정 가스 공급 노즐, 및 제 2 세정 가스 공급 노즐의 위치 관계를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 제 1 튜브, 보우트, 제 1 세정 가스 공급 노즐, 및 제 2 세정 가스 공급 노즐의 위치 관계를 나타낸 평면도이다.
도 4는 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐과 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐의 구성을 구체적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 튜브의 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 제 1 튜브, 보우트, 제 1 세정 가스 공급 노즐, 및 제 2 세정 가스 공급 노즐의 위치 관계를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 실시예에 따른 제 1 튜브, 보우트, 제 1 세정 가스 공급 노즐, 및 제 2 세정 가스 공급 노즐의 위치 관계를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 3 세그먼트(또는 제 6 세그먼트)를 나타낸 평면도이다.
도 9는 제 1 세정 가스 공급 노즐로 제 1 튜브의 내측 표면을 세정하였을 때, 위치에 따른 물질막의 두께의 변화를 개념적으로 나타낸 개략도이다.
도 10은 제 1 세정 가스 공급 노즐 및 제 2 세정 가스 공급 노즐로 제 1 튜브의 내측 표면을 세정하였을 때, 위치에 따른 물질막의 두께의 변화를 개념적으로 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 수행함에 따른 제 1 튜브 내의 물질막의 두께의 변화를 나타낸 차트이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치(100)를 나타낸 개략적인 측면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 반도체 제조 장치(100)는 공정 챔버(110), 상기 공정 챔버(110)를 둘러싸는 가열부(104), 및 노즐부(140)를 포함할 수 있다.
상기 공정 챔버(110)는 제 1 튜브(112), 제 2 튜브(114), 및 보우트(118)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 튜브(112)는 예를 들면 수직 방향으로 연장되며 상단 및 하단이 개방된 원통 형상을 가지며, 보우트(118)를 내부에 수용할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 튜브(112)의 상단은 막혀있을 수 있다. 상기 보우트(118)는 다수의 기판들(W)을 적재할 수 있다. 상기 제 1 튜브(112)는 고온에서도 견딜 수 있는 석영(quartz) 또는 실리콘카바이드(SiC) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 튜브(114)는 예를 들면 수직 방향으로 연장되며, 상부는 돔 형상을 가지고 하부가 개방된 실린더 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 튜브(114)는 상기 제 1 튜브(112)를 측방향에서 감쌀 수 있다. 따라서 상기 제 2 튜브(114)의 내경은 상기 제 1 튜브(112)의 외경보다 더 크다. 또한 상기 제 1 튜브(112)의 외측면(112e)과 상기 제 2 튜브(114)의 내측면(114i)은 서로 이격될 수 있다. 상기 제 2 튜브(114)는 고온에서도 견딜 수 있는 석영(quartz) 또는 실리콘카바이드(SiC) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 공정 챔버(110)의 측방향 외부에는 상기 공정 챔버(110)를 가열하기 위한 가열부(104)가 제공될 수 있다. 상기 가열부(104)는 상기 공정 챔버(110)를 측방향에서 감쌀 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 가열부(140)는 상기 공정 챔버(110)의 상부를 덮도록 구성될 수 있다.
상기 공정 챔버(110)의 하부에는 매니폴드(160)가 제공될 수 있다. 상기 매니폴드(160)는 상기 공정 챔버(110)의 하부에 결합될 수 있다. 구체적으로 상기 매니폴드(160)는 상기 제 2 튜브(114)의 하부에 상기 제 2 튜브(114)와 동심원적으로(concentrically) 배치될 수 있다. 상기 매니폴드(160)는 상단 및 하단이 개방된 원통 형상을 가지며, 금속, 예를 들면, 강철로 이루어질 수 있으나 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 매니폴드(160)의 일측에는 잉여의 소스 가스들, 퍼지 가스 및 반응 부산물 등이 배기되는 배기부(106)가 구비될 수 있다. 배기부(106)는 공정 챔버(110)를 진공 배기하기 위한 진공펌프에 연결될 수 있다.
보우트(118)는 다수의 기판(W)을 수직 방향으로 소정의 간격으로 수용할 수 있다. 보우트(118)는 수직 구동 유닛(134)에 의해 공정 챔버(110) 내로 반입되거나 공정 챔버(110)로부터 반출될 수 있다. 상기 기판들(W)이 보우트(118)에 수용되어 공정 챔버(110)로 로딩된 후, 매니폴드(160)의 하부 개구는 리드 부재(lid member)(190)에 의해 폐쇄될 수 있다. 매니폴드(160)의 내부 공간은 공정 챔버(110)의 내부 공간에 비하여 상대적으로 온도가 낮게 형성될 수 있다. 이러한 온도 차이를 보상하기 위하여 리드 부재(190) 내에는 히터(192)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 히터(192)는 매니폴드(160) 내부를 가열함으로써 공정 챔버(110)의 내부와 매니폴드(160)의 내부의 온도 분포가 균일하게 형성될 수 있도록 한다. 상기 히터(192)로는 예컨대 전기 저항 열선이 사용될 수 있다.
공정 챔버(110)와 매니폴드(160) 사이 및 매니폴드(160)와 리드 부재(190) 사이에는 각각 밀봉을 제공하기 위한 밀봉 부재들(seal member)(168)이 개재될 수 있다.
노즐부(140)는 공정 챔버(110) 내로 기판들(W) 상에 박막을 형성하기 위한 소스 가스들, 공정 챔버(110) 내부를 퍼지하기 위한 퍼지 가스, 상기 공정 챔버(110)의 내부를 세정하기 위한 세정 가스 등을 공급하며, 이러한 각각의 가스들을 위한 전용의(dedicated) 노즐들이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 가스들 중 2종 이상이 하나의 노즐을 통하여 공급될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 노즐부(140)는 제 1 세정 가스 공급 노즐(142), 제 2 세정 가스 공급 노즐(144), 및 공정 가스 공급 노즐(146)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142) 및 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)은 각각 세정 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 세정 가스는 상기 제 1 튜브(112)의 내측 표면에 퇴적된 물질막을 제거할 수 있는 세정 가스일 수 있으며, 예를 들면, 함할로겐(halogen-containing) 식각 가스일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 세정 가스는 CF4, CIF3, CI2F2, CI3F, CClF3, CCl2F2, CCl3F, C2F4, C2F6, C3F8 등일 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 공정 가스 공급 노즐(146)은 기판(W) 처리하기 위해 필요한 가스를 공급할 수 있다.
상기 노즐부(140)는 고온에서도 견딜 수 있는 석영(quartz) 또는 실리콘카바이드(SiC) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
가스 공급부(132)는 노즐부(140)와 연결되도록 배치되며, 소스 가스들(또는 액상의 소스 물질), 퍼지 가스, 및 세정 가스를 저장하는 저장부들, 액상의 소스 물질을 기화시키는 기화기 및 각 가스의 공급량을 제어하는 밸브를 포함할 수 있다. 비록 도 1에서는 상기 가스 공급부(132)가 일부 가스 공급 노즐에만 연결된 것으로 도시되었지만 상기 가스 공급부(132)는 각 가스 공급 노즐에 모두 연결될 수 있다.
제어부(130)는 가스 공급부(132), 수직 구동 유닛(134) 및 회전 구동 유닛(136)의 동작들을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 다수의 기판들(W)이 적재된 보우트(118)가 수직 구동 유닛(134)에 의해 공정 챔버(110) 내부로 반입된 후, 가스 공급부(132)로부터 공급되는 가스들의 공급 유량들 및 공급 시간을 조절하며, 기판들(W) 상에 균일한 두께를 갖는 박막을 형성하기 위하여 회전 구동 유닛(136)에 의해 기판들(W)의 회전 속도를 조절할 수 있다.
수직 구동 유닛(134)은 수평 암(135), 상기 수평 암(135)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 수직 구동부(138)와 상기 구동력을 전달하기 위한 구동축(139)을 포함할 수 있다. 수직 구동부(138)는 제1 모터를 포함하여 구성될 수 있다. 구동축(139)으로는 상기 제1 모터로부터 제공되는 회전력에 의해 회전하는 리드 스크루(lead screw)가 사용될 수 있다. 수평 암(135)은 구동축(139)과 결합되며, 구동축(139)의 회전에 의해 수직 방향으로 이동할 수 있다.
상기 보우트(118)는 턴테이블(turntable, 113) 상에 배치되며, 턴테이블(113)은 회전축(116)의 상부에 결합될 수 있다. 상기 회전축(116)은 상기 턴테이블(113) 및 회전 구동 유닛(136)과 연결될 수 있다. 상기 회전 구동 유닛(136)은 수직 구동 유닛(134)의 수평 암(135)의 하부에 장착되며, 리드 부재(190)는 수직 구동 유닛(134)의 수평 암(135)의 상부에 배치될 수 있다. 회전 구동 유닛(136)은 제2 모터를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제2 모터로부터 제공된 회전력은 회전축(116)으로 전달될 수 있다. 회전 구동 유닛(136)은 턴데이블(113) 및 보우트(118)을 회전시킬 수 있다. 한편, 회전축(116)과 리드 부재(190) 사이의 갭(gap)을 통한 누설(leakage)을 방지하기 위한 기계적 밀봉부(mechanical seal)(137)가 리드 부재(190)와 수평 암(135) 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치(100)는 로드락 챔버(180)를 더 포함할 수 있다. 상기 로드락 챔버(180)는 매니폴드(160)의 하부에 배치되며 상기 기판들(W)을 반입하는 반입구를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치(100)의 제 1 튜브(112), 보우트(118), 제 1 세정 가스 공급 노즐(142), 및 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 위치 관계를 나타낸 사시도이다. 도 3은 이들의 위치 관계를 나타낸 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)와 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)은 상기 제 1 튜브(112)의 하단을 지나 제 1 튜브(112)의 외부로부터 제 1 튜브(112)의 내부로 연장될 수 있다. 이후 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)과 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)은 상기 제 1 튜브(112)와 상기 보우트(118)의 사이에서 상기 제 1 튜브(112)의 길이 방향으로 수직 연장될 수 있다. 도 2에서 보우트(118)는 기판의 도시를 생략하고 원통으로 간략화하여 도시하였다.
이후 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)과 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)는 상기 길이 방향에 대하여 비스듬하게(at an angle) 소정 길이만큼 연장될 수 있다. 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)과 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)은 서로 상이한 높이까지 수직 연장될 수 있다.
상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 단부, 즉 세정 가스가 분출되는 노즐 팁은 보우트(118)의 기판이 적재되는 부분의 하단 또는 그보다 낮은 레벨에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 노즐 팁은 보우트의 하단 근처에 위치될 수 있다.
상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 단부, 즉 세정 가스가 분출되는 노즐 팁은 수직 방향에 있어서 상기 보우트(118)의 중간 근처에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 노즐 팁은 상기 보우트(118)의 하단으로부터 상기 보우트(118)의 수직 치수의 약 40% 내지 약 60% 되는 범위 내에 위치될 수 있다.
도 4는 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)과 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 구성을 구체적으로 나타낸 사시도들이다.
도 4를 참조하면, 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)은 순차적으로 연결된 제 1 세그먼트(142a), 제 2 세그먼트(142b), 및 제 3 세그먼트(142c)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 세그먼트(142a)는 상기 제 1 튜브(112)의 하단의 하부에서 제 1 튜브(112)의 외측에서 제 1 튜브(112)의 내측으로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 세그먼트(142a)는 상기 제 1 튜브(112)를 통과하여 제 1 튜브(112)의 외측에서 제 1 튜브(112)의 내측으로 연장될 수 있다.
상기 제 2 세그먼트(142b)는 상기 제 1 세그먼트(142a)의 말단에서 상기 제 1 튜브(112)의 길이 방향으로 소정 높이까지 연장될 수 있다. 상기 제 2 세그먼트(142b)는 상기 제 1 세그먼트(142a)와 제 1 각도(α)를 가질 수 있다. 상기 제 1 각도(α)는 약 80도 내지 약 100도, 약 85도 내지 약 95도, 또는 약 90도일 수 있다.
상기 제 3 세그먼트(142c)는 상기 제 2 세그먼트(142b)의 말단에서 상기 제 2 세그먼트(142b)의 연장 방향과 상이한 방향으로 비스듬하게 연장될 수 있다. 상기 제 3 세그먼트(142c)는 상기 제 2 세그먼트(142b)와 제 2 각도(β)를 가질 수 있다. 상기 제 2 각도(β)는 예각, 직각, 또는 둔각일 수 있다. 상기 제 2 각도(β)는 약 60도 내지 약 150도, 약 65도 내지 약 145도, 약 70도 내지 약 140도, 약 75도 내지 약 135도, 약 80도 내지 약 130도, 약 85도 내지 약 125도, 약 90도 내지 약 120도, 약 100도 내지 약 120도, 또는 약 105도 내지 약 120도일 수 있다. 그러나 본 발명이 이들 범위들에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 2 각도(β)는 여러 가지 조건을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 제 2 각도(β)는 상기 제 1 튜브(112)의 내벽에 퇴적되는 물질막의 종류 및 이를 부분적으로 제거하기 위한 세정 가스를 고려하여 결정될 수 있다. 통상의 기술자는 상기 제 1 튜브(112)의 내벽에 퇴적되는 물질막의 종류 및 이를 부분적으로 제거하기 위한 세정 가스가 제공되면, 제한된 횟수의 실험을 통해 최적의 제 2 각도(β)를 결정할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 세그먼트(142c)는 상기 제 2 각도(β)를 조정 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제 3 세그먼트(142c)와 제 2 세그먼트(142b) 사이의 연결 부분을 구부림으로써 상기 제 2 각도(β)가 조정되도록 할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 퇴적되는 물질막이 폴리실리콘이고 세정 가스로서 CIF3를 사용하는 경우, 상기 제 2 각도(β)는 110도일 수 있다.
상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)은 순차적으로 연결된 제 4 세그먼트(144a), 제 5 세그먼트(144b), 및 제 6 세그먼트(144c)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 4 세그먼트(144a)는 상기 제 1 튜브(112)의 하단의 하부에서 제 1 튜브(112)의 외측에서 제 1 튜브(112)의 내측으로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 4 세그먼트(144a)는 상기 제 1 튜브(112)를 통과하여 제 1 튜브(112)의 외측에서 제 1 튜브(112)의 내측으로 연장될 수 있다.
상기 제 5 세그먼트(144b)는 상기 제 4 세그먼트(144a)의 말단에서 상기 제 1 튜브(112)의 길이 방향으로 소정 높이까지 연장될 수 있다. 상기 제 5 세그먼트(144b)는 상기 제 4 세그먼트(144a)와 제 3 각도(γ)를 가질 수 있다. 상기 제 3 각도(γ)는 약 80도 내지 약 100도, 약 85도 내지 약 95도, 또는 약 90도일 수 있다.
상기 제 5 세그먼트(144b)의 길이는 상기 제 2 세그먼트(142b)의 길이보다 더 클 수 있다. 상기 제 5 세그먼트(144b)의 길이는 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 노즐 팁이 원하는 레벨에 위치하도록 결정될 수 있다.
상기 제 6 세그먼트(144c)는 상기 제 5 세그먼트(144b)의 말단에서 상기 제 5 세그먼트(144b)의 연장 방향과 상이한 방향으로 비스듬하게 연장될 수 있다. 상기 제 6 세그먼트(144c)는 상기 제 5 세그먼트(144b)와 제 4 각도(δ)를 가질 수 있다. 상기 제 4 각도(δ)는 예각, 직각, 또는 둔각일 수 있다. 상기 제 4 각도(δ)는 약 60도 내지 약 150도, 약 65도 내지 약 145도, 약 70도 내지 약 140도, 약 75도 내지 약 135도, 약 80도 내지 약 130도, 약 85도 내지 약 125도, 약 90도 내지 약 120도, 약 100도 내지 약 120도, 또는 약 105도 내지 약 120도일 수 있다. 그러나 본 발명이 이들 범위들에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 4 각도(δ)도 상기 제 2 각도(β)와 같이 여러 가지 조건을 고려하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 4 각도(δ)는 상기 제 2 각도(β)와 동일하게 결정될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 제 3 세그먼트(142c)는 그로부터 분출되는 세정 가스가 상기 제 1 튜브(112)의 내부 측벽을 따라 회전하면서 나선형으로 유동하도록 지향될 수 있다. 즉, 분출된 상기 세정 가스는 상기 제 1 튜브(112)의 내부 측벽을 따라 회전 및 상승하면서 나선형 흐름을 이루고, 이러한 흐름은 상기 내부 측벽과 접촉하면서 상기 제 1 튜브(112)의 내벽에 퇴적된 물질막과 반응하여 상기 물질막을 제거할 수 있다. 상기 물질막의 제거는 플라스마를 사용하지 않는 드라이클리닝 반응일 수 있으며, 예를 들면, 상기 물질막이 폴리실리콘인 경우 하기 반응식에 의하여 물질막이 제거될 수 있다.
Si + 4F → SiF4
여기서는 실리콘 원자와 반응하는 반응물로서 불소가 예시되었지만, 임의의 할로겐 원소일 수 있다. 이러한 할로겐 원소의 공급원으로서는, 예를 들면, CF4, CIF3, CI2F2, CI3F, CClF3, CCl2F2, CCl3F, C2F4, C2F6, C3F8 등이 이용될 수 있지만 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
또, 상기 분출되는 세정 가스가 상기 제 1 튜브(112)의 내부 측벽을 따라 유동하도록 코안다 효과(Coanda effect)가 조장될 수 있다. 코안다 효과는 벽면 주변을 이동하는 유체가 벽면에 부착되어 그 면을 따라 흐르는 현상을 말한다. 즉, 벽면을 따라 유체가 이동하면 주위보다 낮은 압력을 갖는 영역이 벽면을 따라 형성되고, 그에 의하여 상기 낮은 압력을 갖는 영역이 주위로부터 압력을 받아 상기 유체가 벽면을 따라 유동하게 된다. 세정 가스가 벽면을 따라 유동하기 때문에 제 1 튜브(112)의 전체 내부 측벽에 대하여 비교적 균일한 물질막 제거가 가능하다.
이를 위하여 상기 제 3 세그먼트(142c)는 상기 제 1 튜브(112)의 중심 쪽을 지향하는 것이 아니라, 상기 제 1 튜브(112)의 내부 측벽과 대체로 평행하게 진행하도록 지향될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 세그먼트(142c)는 노즐 팁과 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 사이의 거리가 제 2 세그먼트(142b)와 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 사이의 거리의 약 80% 내지 약 120%가 되도록 지향될 수 있다.
제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 제 6 세그먼트(144c)도 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 제 3 세그먼트(142c)와 유사한 방식으로 지향될 수 있다. 즉, 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 제 6 세그먼트(144c)는 그로부터 분출되는 세정 가스가 상기 제 1 튜브(112)의 내부 측벽을 따라 회전하면서 나선형으로 유동하도록 지향될 수 있으며, 예를 들면 노즐 팁과 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 사이의 거리가 제 5 세그먼트(144b)와 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 사이의 거리의 약 80% 내지 약 120%가 되도록 제 6 세그먼트(144c)가 지향될 수 있다.
상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142) 및 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 노즐 팁에서 분출되는 세정 가스는 층류(laminar flow)를 형성하도록 유동 조건이 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐 팁에서 분출되는 세정 가스는 약 10 내지 약 2100의 레이놀즈 수(Reynolds number)를 갖도록 유속, 노즐 팁 치수, 튜브 내 밀도 등이 조절될 수 있다. 만일 상기 노즐 팁에서 분출되는 세정 가스의 레이놀즈 수가 과도하게 크거나 낮으면 전술한 코안다 효과(Coanda effect)가 효과적으로 발생하지 않을 수 있다. 특히 상기 노즐 팁에서 분출되는 세정 가스의 레이놀즈 수가 과도하게 작으면 흐름 유속이 너무 낮아 물질막의 제거에 오랜 시간이 걸릴 수 있다.
제 1 튜브(112) 내측벽의 물질막을 습식으로 제거하는 경우, 제 1 튜브(112)를 세정액에 침지시켜 내측벽에 퇴적된 물질막을 세정하기 때문에 유지 보수에 장시간이 소요된다. 또 제 1 튜브(112) 내측벽의 물질막을 건식으로 제거한다고 하더라도, 세정 가스를 공급하는 노즐의 형태가 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 제 1 세그먼트(142a)와 같은 형태를 갖거나 또는 제 1 세그먼트(142a)와 제 2 세그먼트(142b)가 결합된 형태를 가지면, 제 1 튜브(112)의 내측벽의 물질막을 균일하게 제거하기 어렵다.
본 발명의 발명자들은 제 1 세정 가스 공급 노즐(142) 및/또는 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 형태를 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 구성함으로써 제 1 튜브(112)의 내측벽의 물질막을 균일하게 제거할 수 있음을 발견하였다. 뿐만 아니라, 제 1 튜브(112)의 내측벽의 물질막을 전부 제거하는 것보다는 오히려 일정 범위 내로 유지하고 관리함으로써 보다 우수한 증착 환경을 확보할 수 있음을 발견하였으며, 이에 대해서는 뒤에서 더욱 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 튜브(112)의 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제 1 튜브(112)의 내측면 상에 물질막(112b)이 퇴적되어 있을 수 있다. 상기 물질막(112b)은 상기 기판(W) 상에 퇴적시키고자 하는 물질막과 동일한 물질막일 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(W) 상에 퇴적시키고자 하는 물질이 폴리실리콘이면 상기 물질막(112b)도 폴리실리콘일 수 있다. 다른 실시예에서 상기 기판(W) 상에 퇴적시키고자 하는 물질이 다른 물질이면 상기 물질막(112b)은 상기 다른 물질로 이루어진 막일 수 있다.
상기 물질막(112b)은 상기 제 1 튜브(112)의 내측면 상에서 실질적으로 일정한 두께를 가질 수 있다. 상기 물질막(112b)의 두께는 약 2.5 마이크로미터 내지 약 6.5 마이크로미터, 또는 약 3 마이크로미터 내지 약 6 마이크로미터일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 물질막(112b)은 상기 제 1 튜브(112)의 상단에서의 두께가 하단에서의 두께보다 약간 더 클 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 더욱 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 장치(100)의 제 1 튜브(112), 보우트(118), 제 1 세정 가스 공급 노즐(142), 및 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 위치 관계를 나타낸 사시도이다. 도 7은 이들의 위치 관계를 나타낸 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 보우트(118)를 중심으로 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)과 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)이 서로 반대쪽에 배치될 수 있다. 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)은 상기 보우트(118)의 일측에 배치되고, 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)은 상기 보우트(118)의 타측에 배치될 수 있다. 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 제 3 세그먼트(142c)와 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 제 6 세그먼트(144c)는 이들로부터 배출되는 세정가스가 도 7의 시계 방향을 따라 유동하도록 지향될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 3 세그먼트(142c)와 상기 제 6 세그먼트(144c)는 이들로부터 배출되는 세정가스가 반시계 방향을 따라 유동하도록 지향될 수 있다.
상기 제 3 세그먼트(142c)와 상기 제 6 세그먼트(144c)의 레벨과 지향 방향은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하였으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))를 나타낸 평면도이다. 도 8에 도시된 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))는 위에서 내려다 본 형태가 곡선을 이루는 점에서 도 3 및 도 7에 도시된 제 3 세그먼트들(또는 제 6 세그먼트들)과 상이하다. 따라서 이하에서는 이러한 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 상기 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))는 제 1 튜브(112)의 하단을 포함하는 평면에 투영되었을 때 곡선을 이루도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 투영된 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))는 제 1 튜브(112)의 내측 표면을 따라 제 1 튜브(112) 쪽으로 볼록한 프로파일을 갖는 곡선을 이룰 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 투영된 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))의 곡률 중심은 상기 제 1 튜브(112)의 곡률 중심과 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))와 상기 제 1 튜브(112)의 내측 표면 사이의 거리(g)는 상기 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))의 전체 길이에 걸쳐서 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제 2 세그먼트(142b)(또는 제 5 세그먼트(144b))와 상기 제 1 튜브(112)의 내측 표면 사이의 거리(g1)는 상기 제 3 세그먼트(142c)(또는 제 6 세그먼트(144c))의 노즐 팁과 상기 제 1 튜브(112)의 내측 표면 사이의 거리(g2)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 9는 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)로 제 1 튜브(112)의 내측 표면을 세정하였을 때, 위치에 따른 물질막(112b)(도 5 참조)의 두께의 변화를 개념적으로 나타낸 개략도이다.
도 9를 참조하면, 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 노즐 팁의 레벨을 제 1 높이(H1)으로 정의하고, 제 1 튜브(112)의 상단을 제 2 높이(H2)로 정의한다. 제 1 높이(H1)에서 제 2 높이(H2)로 갈수록 물질막(112b)의 두께는 증가할 수 있다. 상기 물질막(112b)는 상기 제 1 높이(H1)에서 제 1 두께(T1)를 갖고, 상기 제 2 높이(H2)에서 상기 제 1 두께(T1)보다 더 큰 제 2 두께(T2)를 가질 수 있다.
상기 물질막(112b)을 부분적으로 제거하기 위한 세정 가스가 분출되는 상기 노즐 팁에 가까운 제 1 높이(H1) 근처에서는 상기 물질막(112b)이 상대적으로 더 많이 제거되기 때문에 상기 물질막(112b)의 두께가 상대적으로 더 작을 수 있다. 전체 물질막(112b)에 대하여 최대 두께에 대한 최소 두께의 변화 정도는 약 10% 이하, 약 5% 이하, 또는 약 3% 이하일 수 있다.
도 10은 제 1 세정 가스 공급 노즐(142) 및 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)로 제 1 튜브(112)의 내측 표면을 세정하였을 때, 위치에 따른 물질막(112b)(도 5 참조)의 두께의 변화를 개념적으로 나타낸 개략도이다.
도 10을 참조하면, 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 노즐 팁의 레벨을 제 1 높이(H1)으로 정의하고, 제 1 튜브(112)의 상단을 제 2 높이(H2)로 정의한다. 또, 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 노즐 팁의 레벨을 제 3 높이(H3)로 정의한다. 즉, 제 3 높이(H3)는 제 1 높이(H1)와 제 2 높이(H2)의 사이이다.
제 1 높이(H1)에서 제 3 높이(H3)로 갈수록 물질막(112b)의 두께는 증가할 수 있다. 상기 물질막(112b)는 상기 제 1 높이(H1)에서 제 1 두께(T1)를 갖고, 상기 제 3 높이(H3)에 근접하여 상기 제 1 두께(T1)보다 더 큰 제 3 두께(T3)를 가질 수 있다. 상기 물질막(112b)의 두께는 제 3 높이(H3) 근처에서 제 3 두께(T3)보다 작은 제 4 두께(T4)로 감소할 수 있고, 제 2 높이(H2)에서 상기 제 4 두께(T4)보다 더 큰 제 2 두께(T2)로 증가할 수 있다. 비록 도 10에서는 물질막(112b)의 두께가 제 2 높이(H2) 근처에서 제 3 두께(T3)에서 제 4 두께(T4)로 샤프하게 변화하는 것으로 도시되었지만 이보다 완만하게 물질막(112b)의 두께가 변화할 수 있다. 다만, 제 1 높이(H1)와 제 2 높이(H2) 사이에서 물질막(112b)의 두께가 단조적으로 변화하지 않고 적어도 하나의 피크(여기서는 제 3 두께(T3)로 나타내어진 부분)를 가질 수 있다.
상기 물질막(112b)을 부분적으로 제거하기 위한 세정 가스가 분출되는 상기 노즐 팁에 가까운 제 1 높이(H1)와 제 3 높이(H3) 근처에서는 세정 가스의 농도가 더 높아 상기 물질막(112b)이 상대적으로 더 많이 제거되기 때문에 상기 물질막(112b)의 두께가 상대적으로 더 작을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 제 6 세그먼트(144c)가 제 5 세그먼트(144b)와 이루는 각도(도 4의 δ)가 90도보다 큰 경우, 세정 가스가 상기 제 3 높이(H3)에서 위쪽을 향하여 분출되기 때문에 제 3 높이(H3)에서 제 2 높이(H2)로 다가감에 따라 물질막(112b)의 두께가 점진적으로 증가할 수 있다.
일부 다른 실시예들에 있어서, 상기 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)의 제 6 세그먼트(144c)가 제 5 세그먼트(144b)와 이루는 각도(도 4의 δ)가 90도보다 작은 경우, 세정 가스가 상기 제 3 높이(H3)에서 아래쪽을 향하여 분출되기 때문에 제 3 높이(H3)에서 제 1 높이(H1)로 다가감에 따라 물질막(112b)의 두께가 점진적으로 증가하는 구간을 부분적으로 가질 수 있다.
전체 물질막(112b)에 대하여 최대 두께에 대한 최소 두께의 변화 정도는 약 10% 이하, 약 5% 이하, 또는 약 3% 이하일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1과 도 11을 함께 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 기판들(W)을 반입할 수 있다(S110). 다수의 기판들(W)이 보우트(118)에 적재될 수 있으며, 상기 보우트(118)는 수직 구동 유닛(134)에 의하여 수직 상승함으로써 상기 공정 챔버(110) 내부로 반입될 수있다.
이후 상기 기판(W)을 처리할 수 있다(S120). 상기 기판(W)을 처리하는 공정은 증착 공정일 수 있으며, 예를 들면 물리 기상 증착, 화학 기상 증착, 또는 원자층 증착 등의 공정일 수 있다. 이 때 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 상에 물질막이 함께 퇴적될 수 있다.
이후 처리가 완료된 기판(W)을 상기 공정 챔버(110)로부터 외부로 반출할 수 있다(S130). 상기 기판(W)의 반출은 앞서 행해졌던 기판(W)의 반입의 역순으로 수행될 수 있다.
이후 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 상에 퇴적된 물질막의 두께가 상한값보다 더 큰지 여부를 판단한다(S140). 제 1 튜브(112)의 내측벽 상의 상기 물질막의 두께가 상한값보다 더 큰지 여부는 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 상의 상기 물질막의 두께를 직접 측정하여 상기 물질막의 두께가 상한값보다 더 큰지 여부를 판단할 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 상의 상기 물질막의 두께는 상기 공정 챔버(110) 내에서 수행된 기판 처리의 배치(batch) 횟수를 통하여 간접적으로 측정할 수 있다. 즉, 공정 챔버(110) 내에서 수행되는 기판의 특정 처리 조건에서 여러 배치(batch)의 기판 처리를 수행한 후 제 1 튜브(112)의 내측벽에 퇴적된 물질막의 두께를 측정한 후, 기판 처리의 배치(batch) 횟수에 따른 물질막의 성장 속도의 상관관계를 산출할 수 있다. 그런 다음, 기판 처리의 배치들을 수행함에 따라 배치 횟수를 계수(count)함으로써 제 1 튜브(112)의 내측벽에 퇴적된 물질막의 두께를 간접적으로 추정할 수 있다.
그 외 당 기술 분야에 알려진 임의의 방법에 의하여 제 1 튜브(112)의 내측벽 상의 물질막의 두께를 추정 또는 측정할 수 있다.
만일 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 상에 퇴적된 물질막의 두께가 상한값보다 더 크지 않다면 기판 처리의 추가적인 배치(batch)를 수행할 수 있다.
반대로 상기 제 1 튜브(112)의 내측벽 상에 퇴적된 물질막의 두께가 상한값보다 더 크다면, 제 1 튜브(112)의 내측벽을 세정하여 물질막의 두께를 소정 두께, 예를 들면, 약 2.5 ㎛ 내지 약 3 ㎛의 두께가 되도록 부분적으로 제거할 수 있다(S150). 상기 상한값은, 약 6 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛의 두께일 수 있다. 그러나 상기 상한값은 퇴적되는 물질막의 종류, 세정 가스의 종류 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 수행함에 따른 제 1 튜브 내의 물질막의 두께의 변화를 나타낸 차트이다.
도 12를 참조하면, 가로축은 기판 처리의 배치(batch)들을 대표하는 시간 축이고, 세로축은 제 1 튜브(122)의 내측벽에 퇴적되는 물질막의 두께 변화를 나타낸다. 기판 처리의 배치(batch)들을 수행해감에 따라 제 1 튜브(122)의 내측벽에 퇴적되는 물질막의 두께는 증가한다. 이러한 물질막의 두께는 대체로 선형적으로 증가할 수 있다.
상기 물질막의 두께는 일정한 범위 이내로 관리될 수 있다. 즉, 상기 물질막의 두께가 상한값(UL)과 하한값(LL) 사이를 벗어나지 않도록 할 수 있다. 만일 상기 물질막의 두께가 상한값(UL)보다 더 크면 파티클이 많이 생성되어 기판들이 오염될 수 있다. 반대로 상기 물질막의 두께가 하한값(LL)보다 작아지면 제 1 튜브의 내측벽에 퇴적된 물질막의 특성이 불균일해지고, 그로 인해 기판에 대한 퇴적 환경이 불균일해질 수 있다.
기판 처리의 배치(batch)들을 반복함에 따라 상기 물질막의 두께가 상한값(UL)보다 커지면(시점 t1), 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 제 1 세정 가스 공급 노즐(142) 및/또는 제 2 세정 가스 공급 노즐(144)을 이용하여 도 11을 참조하여 설명한 "제 1 튜브의 내벽을 세정"하는 단계(S150)에 따라 물질막을 부분적으로 제거할 수 있다. 상기 물질막은 하한값(LL)보다 얇아지지 않을 때까지 제거될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 하한값(LL)은 약 2.5 ㎛ 내지 약 3 ㎛로 설정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 상한값(UL)은 약 6 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛로 설정될 수 있다.
그런 다음 다시 기판 처리의 배치(batch)들을 반복하고, 상기 물질막의 두께가 상한값(UL)보다 커지면(시점 t2), 물질막의 두께가 하한값(LL)보다 얇아지지 않을 때까지 상기 물질막을 부분적으로 제거할 수 있다.
이와 같이 물질막을 완전히 제거하지 않고 간헐적으로 소정 범위(예를 들면, 약 2.5 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛)의 두께로 관리하면 공정 챔버 내의 증착 환경을 균일하게 유지하면서도, 물질막의 과도 성장으로 인한 파티클 생성의 우려를 짧은 시간의 관리 행위(즉, 세정 가스의 분출)만으로 해소할 수 있어 생산성 제고 및 제조비용 절감을 달성할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
<실시예>
기판에 폴리실리콘을 증착시키는 장비에 대하여 도 2에 도시된 바와 같은 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)을 설치한 후 (제 2 세정 가스 공급 노즐(144)은 생략함) CIF3 가스를 공급하여 제 1 튜브의 내벽에 퇴적된 폴리실리콘을 부분적으로 식각하고 위치별로 식각 속도를 측정하였다.
구체적으로, 기판 상에 폴리실리콘을 증착시키는 공정을 18 배치(batch) 수행하면서 제 1 튜브 내벽에 퇴적된 폴리실리콘의 두께를 제 1 튜브 내벽의 최상부, 중간, 및 최하부에서 측정하고, 상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)을 통해 세정가스로서 CIF3를 공급하여 제 1 튜브 내벽에 퇴적되어 있는 폴리실리콘을 부분적으로 제거하였다. 그런 다음 잔여 폴리실리콘의 두께를 제 1 튜브 내벽의 최상부, 중간, 및 최하부에서 다시 측정하고 식각 속도를 계산하여 하기 표 1에 정리하였다.
상기 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 노즐 팁을 통해 분출되는 세정 가스가 층류 흐름을 갖도록 공정 챔버 내부 밀도 및 상기 세정 가스의 분출 유속을 조절하였다(레이놀즈 수 = 약 1850).
<비교예>
세정 가스 공급 노즐로서, 제 1 세정 가스 공급 노즐(142)의 제 3 세그먼트(142c) 부분이 생략된 형태의 세정 가스 공급 노즐이 사용된 점을 제외하면 실시예와 동일한 방법으로 잔여 폴리실리콘의 두께를 제 1 튜브 내벽의 최상부, 중간, 및 최하부에서 다시 측정하고 식각 속도를 계산하여 하기 표 1에 정리하였다.
<표 1>
Figure pat00001
표 1에서 보는 바와 같이 실시예의 세정 가스 공급 노즐을 사용함으로써 위치에 따른 식각 속도의 차이를 크게 감소시켰으며, 이는 제 1 튜브 내의 폴리실리콘막의 두께를 2.5 ㎛ 내지 6.5 ㎛로 관리하는 것을 가능하게 하고 그에 따라 균질한 증착 환경을 유지하고 폴리실리콘 막의 과도 성장으로부터 파티클이 생성되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
110: 공정 챔버 112: 제 1 튜브
114: 제 2 튜브 118: 보우트
130: 제어부 132: 가스 공급부
134: 수직 구동 유닛 135: 수평 암
138: 수직 구동부 139: 구동축
140: 노즐부 142: 제 1 세정 가스 공급 노즐
142a: 제 1 세그먼트 142b: 제 2 세그먼트
142c: 제 3 세그먼트 144: 제 2 세정 가스 공급 노즐
144a: 제 4 세그먼트 144b: 제 5 세그먼트
144c: 제 6 세그먼트 146: 공정 가스 공급 노즐
160: 매니폴드 190: 리드 부재

Claims (10)

  1. 다수의 기판들을 적층시킬 수 있는 보우트(boat);
    상기 보우트를 측방향에서 둘러싸고, 상부가 개방된 원통형의 제 1 튜브; 및
    상기 제 1 튜브의 외측으로부터 상기 제 1 튜브의 측벽과 상기 보우트 사이로 연장되는 세정 가스 공급 노즐;
    을 포함하고,
    상기 세정 가스 공급 노즐은 상기 제 1 튜브의 외측으로부터 상기 제 1 튜브의 내측으로 연장되는 제 1 세그먼트; 상기 제 1 세그먼트의 말단에서 상기 제 1 튜브의 길이 방향으로 연장되는 제 2 세그먼트; 및 상기 제 2 세그먼트의 말단에서 상기 제 2 세그먼트의 연장방향과 상이한 방향으로 연장되는 제 3 세그먼트를 포함하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 세그먼트의 연장 방향은 상기 제 3 세그먼트로부터 분출된 세정 가스가 상기 제 1 튜브의 내측 벽면을 따라 일 방향으로 유동하도록 지향된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 세그먼트는 상기 제 2 세그먼트와 약 60도 내지 약 150도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 튜브의 내측벽에 폴리실리콘 층이 퇴적되고,
    상기 폴리실리콘 층을 적어도 부분적으로 제거하기 위하여 상기 제 3 세그먼트는 상기 제 2 세그먼트와 약 105도 내지 약 120도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 세그먼트를 통하여 분출된 세정 가스에 의하여 상기 폴리실리콘 층이 제거되되, 상기 폴리실리콘 층의 두께가 약 2.5 마이크로미터 내지 약 6.5 마이크로미터의 사이로 유지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 가스 공급 노즐을 통하여 분출되는 세정 가스가 층류 흐름(laminar flow)을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 세정 가스는 코안다 효과(Coanda effect)에 따라 상기 제 1 튜브의 내벽을 따라 나선 형태로 유동하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  8. 다수의 기판들을 소정 간격으로 적층하여 수용할 수 있는 보우트(boat);
    상기 보우트를 측방향에서 둘러싸고, 상부가 개방된 원통형의 제 1 튜브;
    상기 제 1 튜브의 측방향을 둘러싸고 상부가 폐쇄된 제 2 튜브;
    상기 제 2 튜브의 하부에 제공된 매니폴드;
    상기 매니폴드의 하부에 제공되는 리드 부재;
    상기 보우트를 회전시킬 수 있는 회전 구동 유닛;
    상기 보우트를 상승 및 하강시킬 수 있는 수직 구동 유닛; 및
    상기 매니폴드를 관통하여 상기 제 2 튜브의 외측으로부터 수평 방향으로 연장된 후 상기 제 1 튜브의 측벽과 상기 보우트 사이에서 수직 방향으로 연장되는 제 1 세정 가스 공급 노즐;
    을 포함하고,
    상기 제 1 세정 가스 공급 노즐은 세정 가스를 수직 방향에 대하여 비스듬한 각도로 (at an angle) 배출하도록 구성된 반도체 제조 장치.
  9. 다수의 기판들을 수용하고, 증착 공간을 제공하는 튜브;
    상기 튜브 내벽에 퇴적되고 제 1 두께 범위로 두께가 유지되는 물질막; 및
    상기 물질막을 상기 제 1 두께 범위로 유지하기 위하여 상기 물질막을 부분적으로 제거할 수 있는 세정 가스 공급 노즐;
    을 포함하고,
    상기 세정 가스 공급 노즐은 세정 가스를 코안다 효과(Coanda effect)에 따라 상기 튜브의 내벽을 따라 나선 형태로 유동시키도록 구성된 반도체 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 세정 가스가 함할로겐(halogen-containing) 식각 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
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