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KR100541559B1 - 글랜드부를 갖는 배치형 증착 장비 - Google Patents

글랜드부를 갖는 배치형 증착 장비 Download PDF

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KR100541559B1
KR100541559B1 KR1020040005866A KR20040005866A KR100541559B1 KR 100541559 B1 KR100541559 B1 KR 100541559B1 KR 1020040005866 A KR1020040005866 A KR 1020040005866A KR 20040005866 A KR20040005866 A KR 20040005866A KR 100541559 B1 KR100541559 B1 KR 100541559B1
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Abstract

글랜드부를 갖는 배치형 증착 장비를 제공한다. 이 장비는 반응로(reaction furnace), 상기 반응로 내에 설치된 가스 노즐, 상기 반응로의 외부에 설치된 가스 공급관(gas supply conduit) 및 상기 가스 노즐을 상기 가스 공급관에 연결시키는 글랜드부(gland portion)를 구비한다. 상기 글랜드부는 상기 가스 노즐로부터 상기 반응로의 외부 영역을 향하여 연장된 가스 노즐 단부(gas nozzle end) 및 상기 가스 공급관으로부터 연장된 가스 공급관 단부(gas supply conduit end)를 구비한다. 상기 가스 노즐 단부는 완충부재(buffer member)를 통하여 상기 가스 공급관 단부에 연결된다. 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 상기 가스 공급관 단부의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(inclined inner wall)을 갖는다.

Description

글랜드부를 갖는 배치형 증착 장비{Batch-type deposition apparatus having a gland portion}
도 1은 종래의 원자층 증착 장비에 사용되는 가스 노즐의 글랜드(gland) 부분을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 배치형 원자층 증착 장비를 도시한 개략적인 단면도(schematic cross-sectional view)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치형 원자층 증착 장비의 글랜드 부분을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치형 원자층 증착 장비의 글랜드 부분을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예(still another embodiment)에 따른 배치형 원자층 증착 장비의 글랜드 부분을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예(still yet another embodiment)에 따른 배치형 원자층 증착 장비의 글랜드 부분을 도시한 단면도이다.
본 발명은 반도체소자의 제조에 사용되는 장비에 관한 것으로, 특히 배치형 증착 장비에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에 있어서, 박막 증착 공정(thin film deposition process)은 도전체막들, 반도체막들 또는 절연체막들을 형성하는 데에 널리 사용되고 있다. 상기 박막 증착 공정은 주로 스퍼터링 기술 또는 화학기상 증착(chemical vapor deposition) 기술을 사용하여 실시된다.
상기 화학기상 증착 기술은 상기 스퍼터링 기술에 비하여 치밀한 막(dense film)을 제공하고 우수한 단차 도포성(good step coverage)을 보인다. 따라서, 상기 화학기상 증착 기술은 고집적 반도체소자의 제조에 필수적으로 사용되고 있다.
상기 화학기상 증착 기술에 사용되는 장비가 미국특허공개번호 (U.S. patent publication No.) US2003/0164143 A1에 "배치형 원격 플라즈마 처리 장비(Batch-type remote plasma processing apparatus)"라는 제목으로 도요다(Toyoda) 등에 의해 개시되어 있다. 도요다 등에 따르면, 상기 화학기상 증착 장비는 박막증착 공정이 진행되는 공간을 제공하는 종형로(vertical furnace)를 포함한다. 또한, 상기 화학기상 증착 장비는 상기 종형로 내로 공정 가스들을 주입하기 위한 가스 유입부(gas introducing portion), 즉 가스 노즐의 글랜드 부분(gland portion)을 구비한다.
한편, 박막들을 증착하기 위한 기술로서 원자층 증착 공정이 최근에 널리 사용되고 있다. 상기 원자층 증착 공정은 일반적인 화학기상 증착 공정에 비하여 상대적으로 낮은 온도에서 진행된다. 그럼에도 불구하고, 상기 원자층 증착 공정은 상기 화학기상 증착 공정에 비하여 우수한 단차도포성(better step coverage)을 보인다. 따라서, 상기 원자층 증착 공정은 고집적 반도체소자를 제조하기 위한 박막증착 공정으로서 매우 유력시되고 있다. 상기 원자층 증착 공정을 위한 장비는 매엽식 장비(single wafer type apparatus) 또는 배치형 장비(batch type apparatus)로 분류될 수 있다. 상기 배치형 장비는 상기 매엽식 장비에 비하여 높은 생산량(high throughput)을 보이는 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 배치형 원자층 증착 장비에 사용되는 가스 노즐의 글랜드부(gland portion)를 도시한 단면도이다. 도면에 있어서, 참조부호 "A" 및 "B"로 표시된 부분들은 각각 종형로의 내부영역(inside region) 및 외부영역(outside region)을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 상기 글랜드부(13)는 종형로의 내부 영역(A)에 설치된 가스 노즐(1)로부터 연장된 가스 노즐 단부(gas nozzle end; 1e)를 구비한다. 상기 가스 노즐 단부(1e)는 상기 종형로에 부착된 플랜지(flange; 5)의 측벽을 관통하여 상기 종형로의 외부 영역(B)을 향하여 돌출한다. 상기 가스 노즐(1) 및 상기 가스 노즐 단부(1e)는 고온에서 견딜 수 있는 재질, 즉 석영(quartz)으로 제작된다. 상기 가스노즐 단부(1e)는 가스 공급관(gas supply conduit; 3)에 연결된다. 상기 가스 공급관(3)은 가스 공급관 단부(gas supply conduit end; 3e) 및 상기 가스 공급관 단부(3e)로부터 연장된 이음부(joint portion; 3j)를 포함한다. 상기 이음부(3j)는 상기 가스 노즐 단부(1e)를 둘러싼다. 상기 가스 공급관 단부(3e) 및 상기 이음부(3j)는 서스(SUS)와 같은 금속물질로 제작된다.
상기 가스 공급관 단부(3e)는 제1 내경(D1)을 갖고, 상기 이음부(3j)는 상기 제1 내경(D1)보다 큰 제2 내경(D2)을 갖는다. 그 결과, 상기 가스 공급관 단부(3e) 및 상기 이음부(3j) 사이에 급격한 직경차이(abrupt diameter difference)가 존재한다. 이에 더하여, 상기 가스 노즐 단부(1e)는 상기 가스 공급관 단부(3e)로부터 간격(S)만큼 이격되도록 설치된다. 이는, 상기 가스 노즐 단부(1e)가 열적으로 팽창하는 경우에, 상기 가스 노즐 단부(1e)가 상기 가스 공급관 단부(3e)와 충돌하는 것을 방지하기 위함이다.
상술한 종래의 글랜드부(13)를 통하여 상기 종형로의 내부로 공정 가스(G)가 주입되는 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 이음부(3j) 내에서 상기 공정 가스(G)의 와류(whirlpool)가 형성될 수 있다. 상기 공정가스(G)의 와류는 상술한 급격한 직경차이에 기인하여 생성된다. 이 경우에, 상기 공정 가스(G)의 일부가 상기 이음부(3j)의 내벽 상에 쉽게 침적(deposit)되어 고체상태를 갖는 이물질(contaminant)을 형성할 수 있다. 이러한 이물질은 오염원(particle source)으로 작용할 수 있다. 특히, 상기 공정 가스(G)가 고분자량(high molecular weight)을 갖는 전구체(precursor)인 경우에, 상기 이물질은 더욱 용이하게 생성될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 파티클들의 발생을 억제시키는 데 적합한 글랜드부를 갖는 배치형 증착 장비를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 파티클들의 발생을 억제시키는 데 적합한 글랜드부를 갖는 배치형 원자층 증착 장비를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들은 공정 가스들의 와류를 억제시키는 데 적합한 글랜드부(gland portion)를 갖는 배치형 증착 장비를 제공한다. 이 장비는 반응로(reaction furnace), 상기 반응로 내에 설치된 가스 노즐, 상기 반응로의 외부에 설치된 가스 공급관(gas supply conduit) 및 상기 가스 노즐을 상기 가스 공급관에 연결시키는 글랜드부(gland portion)를 구비한다. 상기 글랜드부는 상기 가스 노즐로부터 상기 반응로의 외부 영역을 향하여 연장된 가스 노즐 단부(gas nozzle end), 상기 가스 공급관으로부터 연장된 가스 공급관 단부(gas supply conduit end) 및 상기 가스 노즐 단부를 상기 가스 공급관 단부에 연결시키는 완충부재(buffer member)를 포함한다. 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 상기 가스 공급관 단부의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(inclined inner wall)을 갖는다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 경사진 내벽의 연장선(extension line) 및 상기 완충부재의 중심축 사이의 각도는 90°보다 작다.
다른 실시예들에서, 상기 가스 노즐 단부의 내경은 상기 가스 공급관 단부의 내경보다 클 수 있다.
또 다른 실시예들에서(in further embodiments), 상기 배치형 증착 장비는 상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 완충부재 및 상기 가스 노즐 단부를 둘러싸는 이음부(joint portion)와 아울러서 상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음 부 사이의 링형 연결부(ring type connector; 31r)를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 노즐 단부의 내경이 상기 가스 공급관 단부의 내경보다 큰 경우에, 상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부는 각각 상기 링형 연결부의 내측 가장자리(inner edge) 및 외측 가장자리(outer edge)에 접촉한다.
또 다른 실시예들에서(in yet further embodiments), 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부로부터 연장되어 상기 가스 공급관 단부와 접촉할 수 있다. 이 경우에, 상기 완충부재 및 상기 가스 노즐 단부는 일체형일 수 있다.
또 다른 실시예들에서(in additional embodiments), 상기 완충부재는 상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 가스 노즐 단부와 접촉할 수 있다. 이 경우에, 상기 완충부재 및 상기 가스 공급관 단부는 일체형일 수 있다.
또 다른 실시예들에서(in still further embodiments), 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 덮도록 상기 가스 공급관 단부로부터 연장될 수 있다. 이 경우에, 상기 경사진 내벽은 상기 가스 노즐 단부와 중첩할 수 있다.
또 다른 실시예들에서(in yet additional embodiments), 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부 및 상기 가스 공급관 단부로부터 분리된(separated) 독립적인 부재(independent member)일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착 장비들을 설명하기 위한 개략도(schematic view)이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배치형 증착 장비는 반응로(reaction furnace; 21), 예를 들면 종형로(vertical furnace)를 구비한다. 상기 종형로(21)는 박막 증착공정, 즉 원자층 증착 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 상기 종형로(21)는 약 1200 ℃의 높은 온도에서 견딜 수 있는 재질, 예컨대 석영으로 제작될 수 있다. 상기 종형로(21)의 하부에 플랜지(flange; 23)가 부착될 수 있다. 상기 플랜지(21)는 서스(SUS)와 같은 금속으로 제작될 수 있다. 상기 플랜지(23)를 통하여 상기 종형로(21)의 내부로 보트(boat; 25)가 로딩될 수 있다. 상기 보트(25)는 복수개의 슬롯들을 가지며, 상기 슬롯들 내에 복수개의 반도체 웨이퍼들이 삽입된다. 상기 보트(25)는 일반적으로 복수개의 배치영역들(batch zones)로 나뉘어질 수 있다. 예를 들면, 상기 보트(25)는 도 2에 도시된 바와 같이 네 개의 배치영역들(four batch zones; BZ1, BZ2, BZ3, BZ4)로 나뉘어질 수 있다. 상기 배치영역들의 각각은 25장의 반도체 웨이퍼들 또는 50장의 반도체 웨이퍼들이 삽입되는 슬롯들을 구비한다. 이에 더하여, 상기 보트(25)는 상기 배치영역들(BZ1, BZ2, BZ3, BZ4)의 상부 및 하부에 각각 위치하는 제1 및 제2 더미영역들(dummy zones; DZ1, DZ2)을 더 포함할 수 있다. 상기 더미영역들(DZ1, DZ2)은 더미 웨이퍼들이 삽입되는 슬롯들을 구비한다. 상기 더미 웨이퍼들은 공정의 균일도를 향상시키기 위 하여 로딩되는 웨이퍼들이다.
상기 보트(25)의 하부에 모터(27)가 장착될 수 있다. 상기 모터(27)는 상기 종형로(21) 내에서 박막 증착 공정, 즉 원자층 증착 공정이 진행되는 동안 상기 보트(25)를 회전시킨다. 그 결과, 상기 보트(25) 내의 상기 반도체 웨이퍼들 상에 균일한 박막이 형성될 수 있다.
한편, 상기 종형로(21) 내에 가스 노즐(29)이 설치된다. 상기 가스 노즐(29)은 상기 종형로(21) 내로 로딩된 상기 보트(25) 내의 반도체 웨이퍼들을 향하여 공정 가스들을 분사시킨다. 상기 가스 노즐(29) 역시 높은 온도에서 견딜 수 있는 석영관(quartz conduit)일 수 있다. 상기 가스 노즐(29)은 상기 종형로(21)의 외부 영역에 배치된 가스 공급관(31)에 글랜드부(gland portion; 33a, 33b, 33c 또는 33d)을 통하여 연결된다. 상기 글랜드부(33a, 33b, 33c 또는 33d)는 상기 플랜지(23)의 일 부분을 관통하도록 설치된다.
상기 종형로(21) 내의 공기 및/또는 상기 종형로(21) 내에서 생성된 공정 가스들의 부산물(byproduct)은 상기 플랜지(23)의 일부분으로부터 분기된(branched) 배기관(exhaust line; 35)을 통하여 배출된다(vented).
상기 가스 노즐(29)을 통하여 주입되는 공정 가스들은 여러 가지의 전구체들(precursors)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 원자층 증착 공정이 하프니움 산화막을 형성하기 위한 공정인 경우에, 상기 공정 가스들은 하프니움 부톡사이드(hafnium butoxide; Hf(OC4H9)4) 또는 테트라키스 에틸메틸 아 미노 하프니움(TEMAH, tetrakis ethyl methyl amino hafnium; Hf(NCH3C2H5) 4)을 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 공정 가스들은 산소 또는 오존과 같은 산화가스를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장비에 채택되는 제1 글랜드부(33a)를 설명하기 위한 단면도이다. 도면에 있어서, 참조부호 "A" 및 "B"로 표시된 부분들은 각각 도 2에 보여진 종형로(21)의 내부영역(inside region) 및 외부영역(outside region)을 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 글랜드부(33a)는 상기 가스 노즐(29)로부터 연장되어 상기 플랜지(23)의 일부분을 관통하는 가스 노즐 단부(29e) 및 상기 가스노즐 단부(29e)로부터 연장된 완충부재(buffer member; 29b)를 구비한다. 상기 가스노즐 단부(29e)는 상기 종형로(21)의 외부영역(B) 내에 위치하고 내경(Dn)을 갖는다. 상기 가스노즐(29), 가스노즐 단부(29e) 및 완충부재(29b)는 일체형의 노즐부(a unified nozzle portion)을 구성한다. 상기 일체형의 노즐부는 약 1200℃의 고온에서도 견딜 수 있는 석영관인 것이 바람직하다.
상기 완충부재(29b)는 상기 가스 공급관(31)으로부터 연장된 가스 공급관 단부(31e)에 접촉한다. 따라서, 상기 가스 공급관(31)을 통하여 주입되는 공정 가스는 상기 가스 공급관 단부(31e), 완충부재(29b), 가스노즐 단부(29e) 및 가스노즐(29)을 통하여 상기 종형로(21) 내로 주입된다. 상기 가스 공급관 단부(31e)는 내경(Ds)를 갖는다. 상기 완충부재(29b) 및 상기 가스노즐 단부(29e) 는 상기 가스 공급관 단부(31e)로부터 연장된 링형 연결부(ring-type connector; 31r) 및 이음부(joint portion; 31j)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 이 경우에, 상기 가스 공급관 단부(31e), 링형 연결부(31r) 및 이음부(31j)는 일체형의 서스관(a unified SUS conduit)일 수 있다.
상기 가스노즐 단부(29e)의 내경(Dn)이 상기 가스 공급관 단부(31e)의 내경(Ds)보다 큰 경우에, 상기 가스 공급관 단부(31e) 및 이음부(31j)는 각각 상기 링형 연결부(31r)의 내측 가장자리(inner edge) 및 외측 가장자리(outer edge)에 접촉한다. 특히, 상기 완충부재(29b)는 상기 가스 공급관 단부(31e)의 내벽을 상기 가스 노즐 단부(29e)의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(inclined inner wall; 29s)을 갖는다. 상기 경사진 내벽(29s)의 연장선(extension line) 및 상기 가스 노즐 단부(29e)의 중심축(CA) 사이의 각도(α)는 90°보다 작다. 그 결과, 상기 가스 공급관 단부(31e)를 통하여 유입되는(introduced) 공정가스가 상기 완충부재(29b)를 지나는(pass through) 동안, 상기 공정가스의 와류(whirlpool)가 생성되는 것을 방지할 수 있다. 다시 말해서, 상기 경사진 내벽(29s)은 상기 완충부재(29b)를 지나는 공정가스가 어떠한 와류 없이 원활하게(smoothly) 흐르는 것을 허용한다.
상기 이음부(31j) 및 상기 이음부(31j)에 인접한 상기 가스노즐 단부(29e)는 유니언 이음쇠(union; 51)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 이에 더하여, 상기 유니언 이음쇠(51) 및 상기 이음부(31j) 사이의 상기 가스노즐 단부(29e)는 오링(O-ring; 53)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 더 나아가서, 상기 이음부(31j) 및 상기 유니언 이음쇠(51)는 너트(nut; 55)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 상기 유니언 이음쇠(51), 오링(53) 및 너트(55)는 상기 가스 공급관 단부(31e) 및 상기 완충부재(29b)를 지나는 공정가스의 누설을 방지하기 위한 부재들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장비에 채택되는 제2 글랜드부(33b)를 설명하기 위한 단면도이다. 도면에 있어서, 참조부호 "A" 및 "B"로 표시된 부분들은 각각 도 2에 보여진 종형로(21)의 내부영역(inside region) 및 외부영역(outside region)을 나타낸다. 상기 제2 글랜드부(33b)는 도 3에 보여진 상기 제1 글랜드부(33a)와 단지 상기 완충부재에 있어서 다르다. 따라서, 상기 완충부재에 관련된 내용만을 기재하기로 한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 제2 글랜드부(33b)는 상기 제1 글랜드부(33a)의 상기 완충부재(29b) 대신에 상기 가스 공급관 단부(31e)로부터 연장되어 상기 가스노즐 단부(29e)와 접촉하는 완충부재(31b)를 구비한다. 따라서, 상기 가스 공급관 단부(31e), 상기 링형 연결부(31r), 상기 이음부(31j) 및 상기 완충부재(31b)는 일체형의 서스관(SUS conduit)일 수 있다. 상기 완충부재(31b) 역시 상기 제1 글랜드부(33a)의 상기 완충부재(29b)처럼 경사진 내벽(31s)을 갖는다. 따라서, 상기 제2 글랜드부(33b)를 지나는(pass through) 공정가스 또한 어떠한 와류 없이 원활하게 흐를 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장비에 채택되는 제3 글랜드부(33c)를 설명하기 위한 단면도이다. 도면에 있어서, 참조부호 "A" 및 "B"로 표시된 부분들은 각각 도 2에 보여진 종형로(21)의 내부영역(inside region) 및 외부영역(outside region)을 나타낸다. 상기 제3 글랜드부(33c)는 도 3 및 도 4에 보여진 상기 제1 및 제2 글랜드부들(33a, 33b)과 단지 상기 완충부재에 있어서 다르다. 따라서, 상기 완충부재에 관련된 내용만을 기재하기로 한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 제3 글랜드부(33c)는 도 3 또는 도 4에 보여진 상기 완충부재(29b 또는 31b) 대신에 상기 가스노즐 단부(29e) 및 상기 가스 공급관 단부(31e)로부터 분리된(separated) 완충부재(57b)를 구비한다. 상기 완충부재(57b)는 상기 가스노즐 단부(29e) 및 상기 가스 공급관 단부(31e) 사이에 개재되고 서스(SUS)와 같은 탄성물질(resilient material)로 이루어질 수 있다. 상기 완충부재(57b) 역시 상기 가스 공급관 단부(31e)의 내벽을 상기 가스노즐 단부(29e)의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(57s)을 갖는다. 따라서, 상기 제3 글랜드부(33c)를 지나는(pass through) 공정가스 또한 상기 경사진 내벽(57s)의 존재 때문에 어떠한 와류 없이 원활하게 흐를 수 있다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장비에 채택되는 제4 글랜드부(33d)를 설명하기 위한 단면도이다. 도면에 있어서, 참조부호 "A" 및 "B"로 표시된 부분들은 각각 도 2에 보여진 종형로(21)의 내부영역(inside region) 및 외부영역(outside region)을 나타낸다. 상기 제4 글랜드부(33d) 역시 도 3 내지 도 5에 보여진 상기 제1 내지 제3 글랜드부들(33a, 33b, 33c)과 단지 상기 완충부재에 있어서 다르다. 따라서, 상기 완충부재에 관련된 내용만을 기재하기로 한다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 제4 글랜드부(33d)는 도 3, 도 4 또는 도 5에 보여진 상기 완충부재(29b, 31b 또는 57b) 대신에 상기 가스 공급관 단부(31e)로부터 연장되어 상기 가스노즐 단부(29e)의 내벽을 덮는 완충부재(31m')를 구비한 다. 한편, 상기 가스노즐 단부(29e)가 열적으로 팽창하는 경우에, 상기 가스노즐 단부(29e)는 상기 가스 공급관 단부(31e), 정확하게는 상기 링형 연결부(31r)와 충돌하여 파티클들을 생성시킬 수 있다. 따라서, 상기 가스노즐 단부(29e)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 링형 연결부(31r)로부터 간격(DT)만큼 이격되는 것이 바람직하다. 상기 완충부재(31m')는 상기 가스노즐 단부(29e) 및 상기 링형 연결부(31r) 사이의 공간을 덮도록 연장된다.
상기 완충부재(31m') 역시 상기 가스 공급관 단부(31e)의 내벽을 상기 가스노즐 단부(29e)의 내벽에 연결시키는 내벽을 갖는다. 이 경우에, 상기 완충부재(31m')의 상기 내벽은 상기 가스노즐 단부(29e)와 중첩하는 경사진 내벽(31s')을 포함할 수 있다. 상기 경사진 내벽(31s')은 둥근 프로파일을 가질 수도 있다. 결과적으로, 상기 제4 글랜드부(33d)를 지나는(pass through) 공정가스 또한 상기 경사진 내벽(31s')의 존재 때문에 어떠한 와류 없이 원활하게 흐를 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 배치형 증착 장비에 채택되는 글랜드부의 완충부재를 지나는 공정가스가 상기 완충부재의 경사진 내벽의 존재 때문에 어떠한 와류 없이 원활하게 흐를 수 있다. 이에 따라, 상기 글랜드부의 내부에 상기 공정가스의 일부가 고착되어 이물질을 생성시키는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 공정가스가 원자층 증착 공정에 사용되는 고분자량을 갖는 전구체(예를 들면, 하프니움 부톡사이드(hafnium butoxide; Hf(OC4H9)4) 또는 테트라키스 에틸메틸 아미노 하프니움(TEMAH, tetrakis ethyl methyl amino hafnium; Hf(NCH3C2H5) 4)일지라도, 상기 공정가스는 상기 완충부재의 경사진 내벽에 기인하여 어떠한 와류 없이 원활하게 흐를 수 있다. 그 결과, 상기 글랜드부 내에 파티클 소스가 생성되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (37)

  1. 반응로(reaction furnace), 상기 반응로 내에 설치된 가스 노즐, 상기 반응로의 외부에 설치된 가스 공급관(gas supply conduit) 및 상기 가스 노즐을 상기 가스 공급관에 연결시키는 글랜드부(gland portion)를 구비하는 배치형 증착 장비에 있어서, 상기 글랜드부는
    상기 가스 노즐로부터 상기 반응로의 외부 영역을 향하여 연장된 가스 노즐 단부(gas nozzle end);
    상기 가스 공급관으로부터 연장된 가스 공급관 단부(gas supply conduit end); 및
    상기 가스 노즐 단부를 상기 가스 공급관 단부에 연결시키는 완충부재(buffer member)를 포함하되, 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 상기 가스 공급관 단부의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(inclined inner wall)을 갖는 배치형 증착 장비(batch-type deposition apparatus).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사진 내벽의 연장선(extension line) 및 상기 완충부재의 중심축 사이의 각도는 90°보다 작은 것을 특징으로 하는 배치형 증착 장비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 노즐 단부의 내경은 상기 가스 공급관 단부의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 배치형 증착 장비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 완충부재 및 상기 가스 노즐 단부를 둘러싸는 이음부(joint portion); 및
    상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부 사이의 링형 연결부(ring type connector; 31r)를 더 포함하되, 상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부는 각각 상기 링형 연결부의 내측 가장자리(inner edge) 및 외측 가장자리(outer edge)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 배치형 증착 장비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부로부터 연장되어 상기 가스 공급관 단부와 접촉하고, 상기 완충부재 및 상기 가스 노즐 단부는 일체형인(unified) 것을 특징으로 하는 배치형 증착 장비.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 가스 노즐 단부와 접촉하고, 상기 완충부재 및 상기 가스 공급관 단부는 일체형인 것을 특징으로 하는 배치형 증착 장비.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 덮도록 상기 가스 공급관 단부로부터 연장되되, 상기 경사진 내벽은 상기 가스 노즐 단부와 중첩하는 것을 특징으로 하는 배치형 증착 장비.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부 및 상기 가스 공급관 단부로부터 분리된(separated) 것을 특징으로 하는 배치형 증착 장비.
  9. 종형로(vertical furnace);
    상기 종형로 내에 설치되어 상기 종형로 내로 로딩되는 보트(boat) 내의 반도체 웨이퍼들을 향하여 공정 가스를 분사시키는 가스 노즐;
    상기 종형로의 하부에 부착된 플랜지(flange);
    상기 가스 노즐로부터 연장되어 상기 플랜지의 일 부분을 관통하되, 상기 종형로의 외부 영역을 향하여 돌출된 가스 노즐 단부(gas nozzle end);
    상기 종형로의 외부에 설치되어 상기 가스 노즐 내로 공정 가스를 제공하는 가 공급관(gas supply conduit);
    상기 가스 공급관으로부터 연장된 가스 공급관 단부(gas supply conduit end); 및
    상기 가스 노즐 단부로부터 연장되어 상기 가스 공급관 단부와 접촉하는 완충부재(buffer member)를 포함하되, 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 상기 가스 공급관 단부의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(inclined inner wall)을 갖는 배치형 원자층 증착 장비(batch-type atomic layer deposition apparatus).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 노즐, 상기 가스 노즐 단부 및 상기 완충부재는 일체형의 노즐부(a unified nozzle portion)을 구성하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 일체형의 노즐부는 석영(quartz)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 및 상기 가스 공급관 단부는 일체형의 서스관(a unified SUS conduit)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부의 내경은 상기 가스 노즐 단부의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 완충부재 및 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 이음부; 및
    상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부 사이의 링형 연결부(ring type connector; 31r)를 더 포함하되, 상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부는 각각 상기 링형 연결부의 내측 가장자리(inner edge) 및 외측 가장자리(outer edge)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이음부에 인접한 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 O-링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  16. 종형로(vertical furnace);
    상기 종형로 내에 설치되어 상기 종형로 내로 로딩되는 보트(boat) 내의 반도체 웨이퍼들을 향하여 공정 가스를 분사시키는 가스 노즐;
    상기 종형로의 하부에 부착된 플랜지(flange);
    상기 가스 노즐로부터 연장되어 상기 플랜지의 일 부분을 관통하되, 상기 종 형로의 외부 영역을 향하여 돌출된 가스 노즐 단부(gas nozzle end);
    상기 종형로의 외부에 설치되어 상기 가스 노즐 내로 공정 가스를 제공하는 가 공급관(gas supply conduit);
    상기 가스 공급관으로부터 연장된 가스 공급관 단부(gas supply conduit end); 및
    상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 가스 노즐 단부와 접촉하는 완충부재(buffer member)를 포함하되, 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 상기 가스 공급관 단부의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(inclined inner wall)을 갖는 배치형 원자층 증착 장비(batch-type atomic layer deposition apparatus).
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 공급관, 상기 가스 공급관 단부 및 상기 완충부재는 일체형인(unified) 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가스 공급관, 상기 가스 공급관 단부 및 상기 완충부재는 서스(SUS)로 이루어진 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 노즐 및 상기 가스 노즐 단부는 일체형의 석영관(a unified quartz conduit)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부의 내경은 상기 가스 노즐 단부의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 완충부재 및 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 이음부; 및
    상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부 사이의 링형 연결부(ring type connector; 31r)를 더 포함하되, 상기 가스 공급관 단부, 상기 완충부재, 상기 이음부 및 상기 연결부는 일체형인(unified) 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 이음부에 인접한 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 O-링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  23. 종형로(vertical furnace);
    상기 종형로 내에 설치되어 상기 종형로 내로 로딩되는 보트(boat) 내의 반도체 웨이퍼들을 향하여 공정 가스를 분사시키는 가스 노즐;
    상기 종형로의 하부에 부착된 플랜지(flange);
    상기 가스 노즐로부터 연장되어 상기 플랜지의 일 부분을 관통하되, 상기 종형로의 외부 영역을 향하여 돌출된 가스 노즐 단부(gas nozzle end);
    상기 종형로의 외부에 설치되어 상기 가스 노즐 내로 공정 가스를 제공하는 가 공급관(gas supply conduit);
    상기 가스 공급관으로부터 연장된 가스 공급관 단부(gas supply conduit end); 및
    상기 가스 공급관 단부 및 상기 가스 노즐 단부 사이의 완충부재(buffer member)를 포함하되, 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽을 상기 가스 공급관 단부의 내벽에 연결시키는 경사진 내벽(inclined inner wall)을 갖는 배치형 원자층 증착 장비(batch-type atomic layer deposition apparatus).
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부 및 상기 가스 공급관 단부로부터 분리된(separated) 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 완충부재는 서스(SUS)로 이루어진 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 가스 노즐 및 상기 가스 노즐 단부는 일체형의 석영관(a unified quartz conduit)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부의 내경은 상기 가스 노즐 단부의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 완충부재 및 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 이음부; 및
    상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부 사이의 링형 연결부(ring type connector; 31r)를 더 포함하되, 상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부는 각각 상기 링형 연결부의 내측 가장자리(inner edge) 및 외측 가장자리(outer edge)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 이음부에 인접한 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 O-링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  30. 종형로(vertical furnace);
    상기 종형로 내에 설치되어 상기 종형로 내로 로딩되는 보트(boat) 내의 반도체 웨이퍼들을 향하여 공정 가스를 분사시키는 가스 노즐;
    상기 종형로의 하부에 부착된 플랜지(flange);
    상기 가스 노즐로부터 연장되어 상기 플랜지의 일 부분을 관통하되, 상기 종형로의 외부 영역을 향하여 돌출된 가스 노즐 단부(gas nozzle end);
    상기 종형로의 외부에 설치되어 상기 가스 노즐 내로 공정 가스를 제공하는 가 공급관(gas supply conduit);
    상기 가스 공급관으로부터 연장된 가스 공급관 단부(gas supply conduit end); 및
    상기 가스 노즐 단부의 내벽을 덮도록 상기 가스 공급관 단부로부터 연장된 완충부재를 포함하되, 상기 완충부재는 상기 가스 노즐 단부의 내벽 및 상기 가스 공급관 단부의 내벽에 접촉하는 경사진 내벽(inclined inner wall)을 갖는 배치형 원자층 증착 장비.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 가스노즐 및 상기 가스노즐 단부는 일체형의 석영관인 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부로부터 연장되어 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 이음부; 및
    상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부 사이의 링형 연결부(ring type connector; 31r)를 더 포함하되, 상기 가스 공급관 단부 및 상기 이음부는 각각 상기 링형 연결부의 내측 가장자리(inner edge) 및 외측 가장자리(outer edge)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 가스노즐 단부는 상기 링형 연결부로부터 이격된 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부, 상기 링형 연결부, 상기 이음부 및 상기 완충부재는 일체형인 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부, 상기 링형 연결부, 상기 이음부 및 상기 완충부재는 서스(SUS)로 이루어진 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 가스 공급관 단부의 내경은 상기 가스 노즐 단부의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 이음부에 인접한 상기 가스노즐 단부를 둘러싸는 O-링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착 장비.
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