KR101207567B1 - Quartz heater for fabricating semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조용 석영히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열체를 삽입 홈에 쉽게 삽입하여 고정할 수 있고 높은 열효율을 발휘할 수 있는 반도체 제조용 석영히터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quartz heater for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a quartz heater for semiconductor manufacturing which can easily insert and fix a heating element into an insertion groove and exhibit high thermal efficiency.
반도체 제조공정 중 웨이퍼 표면에 미세한 패턴 및 성막을 형성하는 공정이 수반되며, 이때 웨이퍼에 물질을 증착시키기 위하여 웨이퍼의 하부에는 웨이퍼를 일정 온도로 가열하기 위한 가열장치가 설치된다.In the semiconductor manufacturing process, a process of forming a fine pattern and a film formation on a wafer surface is involved. In this case, a heating apparatus is installed at a lower portion of the wafer to heat the wafer to a predetermined temperature in order to deposit material on the wafer.
이 가열장치는 고순도의 석영을 한 쌍의 원판(圓板)형태로 가공하고, 그 내부에 발열체를 내장한 이른바 석영히터가 많이 사용되고 있다.This heating apparatus processes a high-purity quartz into a pair of disk form, and the so-called quartz heater which has a heat generating body inside is used a lot.
석영히터는 내열성이 우수하여 열효율이 좋으며 급열과 급랭이 쉬워 반도체 제조공정 및 전기, 전자제품 제조 등을 포함하는 산업 전반에 광범위하게 사용된다.Quartz heater has excellent heat resistance, good thermal efficiency, and is easy to quench and quench, so it is widely used in all industries including semiconductor manufacturing process and electric and electronic product manufacturing.
이와 같은 반도체 제조용 석영히터는 석영원판으로 이루어진 베이스 플레이트 및 이와 대응되는 커버 플레이트의 마주보는 면 또는 일측면에 홈을 형성하고, 이 홈에 발열체를 설치한 상태로 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이는 진공상태로 그 외측면을 용접 또는 용융 등으로 접합하여 제조한다.Such a quartz heater for semiconductor manufacturing has a groove formed on the opposite side or one side of a base plate made of a quartz disc and a corresponding cover plate, and a vacuum is formed between the base plate and the cover plate with a heating element installed therein. The outer surface of the furnace is manufactured by welding or melting or the like.
이러한 석영히터는 발열체의 양쪽 끝단부는 베이스 플레이트 또는 커버 플레이트 외측으로 노출되어 전원을 인가할 수 있도록 단자로 이루어진 전원 인가부로 형성되고, 전원 인가부에 전원을 인가하면 발열체에서 열에너지가 발생되고, 이 열에너지는 커버 플레이트를 통하여 전달된 후, 커버 플레이트의 복사열에 의하여 웨이퍼를 소정의 온도로 가열하게 된다.The quartz heater is formed of a power applying unit consisting of terminals so that both ends of the heating element are exposed to the outside of the base plate or the cover plate to apply power. When the power is applied to the power applying unit, heat energy is generated from the heating element. After being transferred through the cover plate, the wafer is heated to a predetermined temperature by radiant heat of the cover plate.
이러한 반도체 제조용 석영히터의 선행기술로서 특허등록 10-1029094호가 알려져 있다.Patent No. 10-1029094 is known as a prior art of such a quartz heater for semiconductor manufacturing.
상기 선행기술은 베이스 플레이트에 열선 삽입 홈 및 용접 홈을 형성하고 열선삽입 홈에 열선을 삽입한 후, 열선삽입 홈 내부를 진공으로 형성한 상태에서 베이스 플레이트(하판)와 커버 플레이트(상판)가 접하는 부분을 석영용접으로 서로 접합하면 커버 플레이트에서 용융되는 석영이 하판의 용접 홈 내로 스며들어 커버 플레이트와 베이스 플레이트의 접합 내구력을 향상시킬 수 있는 구조를 제시하고 있다.The prior art forms a hot wire inserting groove and a welding groove in the base plate, inserts a hot wire into the hot wire inserting groove, and then contacts the base plate (lower plate) and the cover plate (top plate) in a state in which the inside of the hot wire inserting groove is formed in a vacuum. When the parts are joined to each other by quartz welding, the molten quartz from the cover plate is introduced into the welding groove of the lower plate, thereby providing a structure that can improve the bonding durability of the cover plate and the base plate.
그러나 이와 같은 선행기술은 열선 삽입 홈의 단면이 사각형 형상으로 이루어져 여기에 열선을 삽입할 때 열선의 자체탄성에 의하여 열선이 열선 삽입 홈 외부로 솟아올라 돌출되므로 베이스 플레이트와 커버 플레이트를 접합하는데 많은 어려움이 있다.However, this prior art has a cross-section of the hot wire insertion groove has a rectangular shape, when the hot wire is inserted therein, the hot wire is raised to the outside of the hot wire insertion groove by the elasticity of the hot wire, so it is difficult to join the base plate and the cover plate There is this.
또한 그러한 이유로 석영히터를 제조할 때 열선표면이 손상되거나 오염되어 석영히터의 불량으로 이어질 수 있고, 이에 따라 생산성이 저하되는 등의 단점도 있다.For that reason, when the quartz heater is manufactured, the hot wire surface may be damaged or contaminated, which may lead to the failure of the quartz heater, thereby lowering productivity.
특히 선행기술의 열선 삽입 홈은 그 단면이 사각형으로 이루어져 열선 삽입 홈에 진공을 형성하면서 베이스 플레이트와 커버 플레이트를 접합할 때 열선 삽입 홈의 각진 코너부분에 응력이 집중되어 크랙이 발생할 수 있다.In particular, the hot wire insertion groove of the prior art has a rectangular cross-section to form a vacuum in the hot wire insertion groove while bonding the base plate and the cover plate when the stress is concentrated in the angular corner of the hot wire insertion groove may be cracked.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 삽입 홈에 끼워진 발열체가 외부로 쉽게 돌출될 수 없도록 하여 제조를 쉽고 간단하게 할 수 있으면서, 삽입 홈의 바닥면에 요철을 형성하여 높은 열효율을 발휘할 수 있는 반도체 제조용 석영히터를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed in order to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is that the heating element fitted into the insertion groove can not easily protrude to the outside, while making the production easy and simple, the bottom of the insertion groove The present invention provides a quartz heater for semiconductor manufacturing that can form unevenness on a surface to exhibit high thermal efficiency.
본 발명이 제안하는 반도체 제조용 석영히터는 석영원판(圓板)으로 이루어지면서 일측면에 삽입 홈이 형성된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 형성된 삽입 홈 내부에 설치되는 발열체; 상기 베이스 플레이트와 동일한 석영원판으로 이루어지면서 상기 삽입 홈에 진공을 형성하면서 베이스 플레이트와 접합되는 커버 플레이트를 포함하고,The present invention proposes a quartz heater for semiconductor manufacturing comprising: a base plate formed of a quartz disc and having an insertion groove formed on one side thereof; A heating element installed inside the insertion groove formed in the base plate; A cover plate made of the same quartz disc as the base plate and joined to the base plate while forming a vacuum in the insertion groove;
상기 삽입 홈은 하부 쪽으로 가면서 점차적으로 넓어지는 형상으로 이루어진 반도체 제조용 석영히터를 제공한다.The insertion groove provides a quartz heater for semiconductor manufacturing, which is configured to gradually widen toward the lower side.
상기 삽입 홈은 양측이 서로 대응되는 상향경사면으로 형성된 측면부와, 이들 측면부들을 연결하는 바닥면으로 이루어지고, 상기 삽입 홈의 바닥면은 요철 면으로 형성된다.The insertion groove is formed of a side portion formed with an upwardly inclined surface corresponding to both sides and a bottom surface connecting the side portions, and the bottom surface of the insertion groove is formed as an uneven surface.
상기 측면부의 시작단과 측면부와 바닥면이 연결되는 부분은 곡면으로 이루어지고, 상기 삽입 홈의 바닥면 하부는 불투명하게 형성된다.The start end of the side portion and the portion where the side portion is connected to the bottom surface is made of a curved surface, the bottom surface of the insertion groove is formed opaque.
상기 삽입 홈에는 이 삽입 홈을 가공하기 위한 도구를 빼내거나 교체할 수 있도록 도구 교체 홈이 형성된다.The insertion groove is formed in the insertion groove so that the tool for processing the insertion groove can be removed or replaced.
본 발명에 의한 반도체 제조용 석영히터는 삽입 홈이 상부는 좁고 하부 쪽으로 가면서 점차적으로 넓어지는 형상으로 이루어져 삽입 홈에 발열체를 삽입할 때 발열체의 자체탄성에 의하여 발열체가 삽입 홈 외부로 돌출되는 것을 억제하므로 석영히터를 용이하게 제조할 수 있고, 불량률을 줄일 수 있다.The quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention has a shape in which the insertion groove is gradually widened while the upper portion thereof is narrow and goes toward the lower portion, thereby preventing the heating element from protruding outside the insertion groove by the self-elasticity of the heating element when the heating element is inserted into the insertion groove. The quartz heater can be easily manufactured and the defective rate can be reduced.
또한 삽입 홈의 바닥면이 요철 면으로 이루어지면서 불투명하게 형성되어 발열체의 복사열이 하부 쪽으로 전달되는 것을 최소화할 수 있으므로 열효율 및 열전달 반응성을 높일 수 있다.In addition, the bottom surface of the insertion groove is made of an uneven surface and is opaque, so that radiant heat of the heating element can be minimized to the lower side, thereby improving thermal efficiency and heat transfer responsiveness.
또한 삽입 홈을 가공하기 위한 도구를 삽입 홈의 중간 지점에서 빼내거나 교체할 수 있도록 도구 교체 홈이 형성되어 삽입 홈을 가공할 때 도구의 교체를 빠르게 할 수 있다.In addition, a tool replacement groove is formed to remove or replace the tool for machining the insertion groove at the midpoint of the insertion groove, so that the tool can be replaced quickly when machining the insertion groove.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터를 구성하는 베이스 플레이트의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터의 사용상태 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터에서 발열체가 삽입되는 삽입 홈의 확대 단면도이다.1 is a perspective view of a quartz heater for manufacturing a semiconductor according to the present invention.
2 is a plan view of a base plate constituting a quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of a quartz heater for manufacturing a semiconductor according to the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of an insertion groove into which a heating element is inserted in a quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터의 사시도 및 베이스 플레이트의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터의 사용상태 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터에서 발열체가 삽입되는 삽입 홈의 확대 단면도를 나타낸다.1 and 2 are a perspective view of a quartz heater for semiconductor manufacturing and a base plate according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention, Figure 4 is a quartz for semiconductor manufacturing according to the present invention An enlarged cross-sectional view of the insertion groove into which the heating element is inserted in the heater is shown.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터는 석영(Quartz)으로 이루어지면서 원판(圓板) 형상을 갖는 베이스 플레이트(10) 및 커버 플레이트(20)와, 이들 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20) 사이에 설치되는 발열체(30)를 포함한다.As shown, the quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention includes a
상기 베이스 플레이트(10) 및 커버 플레이트(20)는 고순도의 석영을 이용하여 제작되며, 그 형상 및 크기는 웨이퍼의 전체 면을 고르게 가열할 수 있도록 웨이퍼의 형상 및 크기와 다양한 크기로 이루어진다.The
베이스 플레이트(10)는 소정의 두께로 이루어지면서 일측면으로는 발열체(30)가 삽입될 수 있도록 음각으로 이루어진 삽입 홈(12)이 형성되어 발열체(30)가 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20) 사이에 위치할 수 있도록 되어있다.The
베이스 플레이트(10)에 형성된 삽입 홈(12)은 베이스 플레이트(10)의 한 지점에서 시작되어 소정의 곡률반경으로 베이스 플레이트(10)의 전체 면을 따라서 지그재그 형태로 연속된 후 시작단과 인접하여 끝단부가 형성된다.The
이러한 베이스 플레이트(10)의 삽입 홈(12)에는 발열체(30)가 설치되며 이 발열체(30)의 끝단부는 전원을 인가할 수 있도록 베이스 플레이트(10) 외측으로 노출되는 전원인가부로 형성된다.A
상기 발열체(30)는 순간고열을 발산시키기 위하여 그라파이트 또는 탄소섬유 계통의 소재를 이용하여 제조할 수 있다.The
이러한 발열체(30)는 삽입 홈(12)에 삽입하고 베이스 플레이트(10)의 상부에 커버 플레이트(20)를 덮은 상태에서 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20)의 외측면을 융착 또는 접합하게 되는데, 이때 발열체(30)는 자체 탄성을 갖고 있으므로 삽입 홈(12) 외부로 솟아오르거나 돌출될 수 있다.The
이를 방지하기 위한 방안으로 상기 삽입 홈(12)은 하부 쪽으로 가면서 점차적으로 크기가 커져 확장되는 형상으로 이루어진다.In order to prevent this, the
즉, 삽입 홈(12)은 그 단면이 이등변 삼각형의 형상으로 이루어져 커버 플레이트(20)의 표면으로부터 하부 쪽으로 가면서 점차적으로 넓어지는 형태이다.That is, the
실질적으로 삽입 홈(12)은 양측이 서로 대응되는 상향경사면으로 이루어진 측면부(12a)와, 이들 측면부(12a)들을 수평방향으로 연결하는 바닥면(12b)으로 이루어진다.Substantially, the
그리고 측면부(12a)가 시작되는 시작단(14)과 측면부(12a)와 바닥면(12b)이 연결되는 연결부(16)는 곡면으로 이루어진다.In addition, the connecting
이와 같은 구조의 삽입 홈(12)으로 인하여 발열체(30)를 삽입 홈(12)에 삽입할 경우 상향경사면으로 이루어진 측면부(12a)가 발열체(30)의 자체 탄성에 의하여 삽입 홈(12) 외측으로 돌출되는 것을 억제하여 삽입 홈(12) 외부로 쉽게 돌출되지 않도록 하여준다.When the
이에 따라 석영히터의 제조를 용이하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있으면서 불량률을 줄일 수 있다.Accordingly, it is possible to easily manufacture the quartz heater to improve productivity while reducing the defective rate.
또 삽입 홈(12)의 시작단(14)과 연결부(16)가 곡면으로 이루어지면 진공을 형성하면서 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20)를 접합할 때 삽입 홈(12)의 어느 한 지점으로 응력이 집중되지 않으므로 종래와 같이 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the
또한 상기 베이스 플레이트(10) 전체 또는 삽입 홈(12)의 바닥면 하부 쪽은 샌딩작업 등을 통하여 불투명하게 할 수 있는데, 그러면 발열체(30)에서 발생된 열에너지가 하부 쪽으로 방출되는 것을 최소화 하여 상부 쪽의 커버 플레이트(20) 쪽으로 더 방출되므로 열효율을 좋게 할 수 있다.In addition, the entire bottom of the
특히 본 발명에 제공된 석영히터의 삽입 홈(12)은 바닥면(12b)이 요철(凹凸)면으로 이루어진다. 이러한 구조로 인하여 발열체(30)의 발열 시 난반사에 의한 복사열을 극대화 할 수 있으므로 더욱 높은 열효율을 기대할 수 있다.In particular, the
그리고 상기 삽입 홈(12)을 가공하기 위한 도구를 삽입 홈의 임의의 지점에서 빼내거나 교체할 수 있도록 삽입 홈(12)을 따라서 다수의 도구 교체 홈(18)이 형성되어 삽입 홈을 가공할 때 도구의 교체를 빠르게 할 수 있다.When a plurality of
즉, 삽입 홈(12)은 삽입 홈과 동일한 단면모양을 갖는 가공부를 갖는 툴을 이용하여 시작 단에서부터 끝단부까지 연속적으로 연결된 상태로 가공하게 되는데, 이렇게 삽입 홈(12)을 형성할 때 가공부의 고장이나 마모 등으로 인하여 가공부를 교체 하려면 도구 교체 홈(18)을 통하여 가공부를 삽입 홈(12)에서 쉽게 빼낼 수 있다.That is, the
예를 들어 이러한 도구 교체 홈(18)이 없을 경우 삽입 홈을 가공할 때 가공부의 고장이나 마모 등으로 인하여 가공부를 교체하려면 툴을 초기위치인 시작 단으로 후퇴시킨 후 가공부를 교체하고, 툴을 다시 시작 단으로부터 가공위치까지 전진시켜 삽입 홈을 가공해야 함으로 제조에 소요되는 시간이 그만큼 많이 소요될 수 있는데, 상기와 같은 도구 교체 홈(18)으로 인하여 삽입 홈 가공에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.For example, if there is no such
이러한 도구 교체 홈(18)은 삽입 홈(12)을 가공하기 이전에 베이스 플레이트(10)에 먼저 성형하여 마련할 수 있다.The
상기와 같은 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터를 제조하기 위하여 먼저, 베이스 플레이트(10)에 형성된 삽입 홈(12)에 발열체(30)를 삽입한다.In order to manufacture the quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention as described above, first, the
그리고 발열체(30)의 양단부에 형성된 전원인가부는 베이스 플레이트(10)에 형성된 홀을 통하여 외부로 노출시키고 홀은 밀봉 재료를 이용하여 밀봉한다.The power supply unit formed at both ends of the
이러한 상태에서 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20) 사이의 홈(12)이 진공상태로 유지되도록 하면서 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20)가 접하는 부분 외측면을 접합하면 석영히터의 제조가 완료된다.In this state, while the
이때 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20)의 접합은 글라스 파우더(Glass Power) 또는 세라믹 파우더 등을 이용하여 고온에서 용융 접합할 수 있다.In this case, the
이렇게 제조된 본 발명의 반도체 제조용 석영히터는 발열체(30)에 전원을 공급하기 위하여 전극이 설치된 버티컬 석영튜브(100)를 연결튜브(200)에 석영용접 등으로 서로 결합하고 진공상태에서 연결튜브(100)를 베이스 플레이트(10)에 접합하여 고정한다.The quartz heater for manufacturing a semiconductor of the present invention manufactured as described above is coupled to each other by a vertical welding the
그리고 이러한 석영히터를 반도체 등을 제조하기 위한 웨이퍼의 하부에 설치하고 발열체(30)에 전원을 인가하면 발열체(30)가 가열되면서 열이 발생하고, 그 열을 커버 플레이트(20) 및 베이스 플레이트(10)로 전달되어 복사열을 발생시켜 웨이퍼를 소정의 온도로 가열한다.When the quartz heater is installed under the wafer for manufacturing a semiconductor and the power is applied to the
이때 삽입 홈(12)의 하부 쪽은 불투명하게 이루어지면서 삽입 홈(12)의 바닥면(12b)은 요철(凹凸)면으로 형성되어 있으므로 발열체(30)의 열에너지가 베이스 플레이트(10)쪽으로 방출되는 것을 최소화 하면서 난반사에 의한 복사열을 커버 플레이트(20)쪽으로 발산시켜 웨이퍼에 높은 열효율을 제공한다.At this time, since the lower side of the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described for the purpose of illustration, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings.
10: 베이스 플레이트 12: 삽입 홈
12a: 측면부 12b: 바닥면
14: 시작단 16: 연결부
18: 도구 교체 홈 20: 커버 플레이트
30: 발열체10: base plate 12: insertion groove
12a:
14: Start 16: Connection
18: Tool replacement groove 20: Cover plate
30: heating element
Claims (6)
상기 베이스 플레이트에 형성된 삽입 홈 내부에 설치되는 발열체;
상기 베이스 플레이트와 동일한 석영원판으로 이루어지면서 상기 삽입 홈에 진공을 형성하면서 베이스 플레이트와 접합되는 커버 플레이트;
를 포함하고,
상기 삽입 홈은 하부 쪽으로 가면서 점차적으로 넓어지는 경사면으로 이루어진 측면부와, 이들 측면부들을 수평으로 연결하는 바닥면으로 이루어지고, 상기 바닥면은 요철 면으로 형성된 반도체 제조용 석영히터.A base plate made of a quartz disc and having an insertion groove formed on one side thereof;
A heating element installed inside the insertion groove formed in the base plate;
A cover plate made of the same quartz disc as the base plate and joined to the base plate while forming a vacuum in the insertion groove;
Including,
The insertion groove is a quartz heater for semiconductor manufacturing, comprising a side portion consisting of an inclined surface gradually widening toward the lower side, and a bottom surface connecting the side portions horizontally, the bottom surface is formed with an uneven surface.
상기 측면부의 시작단과 측면부와 바닥면이 연결되는 부분은 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 석영히터.The method according to claim 2,
A quartz heater for semiconductor manufacturing, characterized in that the start portion of the side portion and the portion where the side portion and the bottom surface are connected are made of curved surfaces.
상기 삽입 홈의 바닥면은 불투명하게 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 석영히터.The method according to claim 2,
Quartz heater for semiconductor manufacturing, characterized in that the bottom surface of the insertion groove is made opaque.
상기 삽입 홈에는 이 삽입 홈을 가공하기 위한 도구를 빼내거나 교체할 수 있도록 도구 교체 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 석영히터.The method according to claim 2,
The insertion groove is a quartz heater for semiconductor manufacturing, characterized in that the tool replacement groove is formed to remove or replace the tool for processing the insertion groove.
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