KR0134671Y1 - 반도체 확산장비의 히터 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 게이트 옥사이드 제조를 위한 확산 공정에서 온도가 높은 히터를 보다 빠르게 냉각시킴으로써 장비의 다운 타임을 줄여 단위 시간당 웨이퍼 처리 장수, 즉 쓰루 푸트(through put)를 증가시킬 수 있도록 한 반도체 확산장비의 히터 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 반도체 확산장비의 히터 냉각장치는 장비의 본체 프레임내로 외부 공기를 인입하기 위한 블로 펌프, 상기 블로펌프에 의해 인입되는 외부 공기를 반응관내의 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간으로 흐르도록 유도하는 수단, 및 상기 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간을 흐르는 냉각용 공기를 상측으로 유도하여 외부로 배기시키는 수단을 구비하여 고온의 히터를 빠르게 냉각시키도록 구성되어 있다. 또한 본 고안은 히터에서 발생한 열이 외부로 전파되지 못하도록 냉각하는 냉각 시스템이 상기 히터의 외부에 설치되어 구성된다. 이와 같은 본 고안의 히터 냉각장치에 의하면, 공정 완료후 외부의 공기를 인입하여 히터를 강제 냉각시킴으로써 히터 냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 따라서 장비의 다운 타임을 줄일 수 있고, 이에 따른 쓰루 푸트의 증가효과를 얻을 수 있다. 또한 본 고안은 히터에서 발생한 열이 냉각 시스템에 의해 냉각되어 외부로 발산하지 않게 되므로 히터의 외부 발산열로 인한 외부 여러 요소의 장해를 방지할 수 있는 효과도 있다.

Description

반도체 확산장비의 히터 냉각장치

제1도는 본 고안에 의한 히터 냉각장치의 전체 구성도.

제2도는 제1도의 A-A선을 따라 취한 단면도.

제3도의 (a)(b)는 본 고안에 사용되는 페디스탈의 구조를 보인 평면도 및 단면도.

제4도는 본 고안에 사용되는 냉각 라인의 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 프레임 2 : 블로 펌프

3 : 프로세스 튜브 4 : 균열용 튜브

10 : 공기 흐름 유도수단 11 : 매니폴드

11a, 11b : 공기 인입포트 12 : 페디스탈

13 : 공기 안내공 20 : 배기수단

21 : 푸셔 21a, 22a : 배기 포트

22 : 배기관 23 : 메인 배기 라인

24 : 블로 펌프 25 : 벤튜리

30 : 히터 40 : 냉각 시스템

41, 42 : 냉각수 인입 및 인출 포트 43 : 냉각 라인

44 : 냉각핀 51 : 베이스 플레이트

53 : 서포트 링 54 : 기밀 유지용 오-링

본 고안은 게이트 옥사이드 제조를 위한 확산 공정에서 온도가 높은 히터를 보다 빠르게 냉각시킴으로써 장비의 다운 타임을 줄여 단위 시간당 웨이퍼 처리 장수, 즉 스루 푸트(through put)를 증가시킬 수 있도록 한 반도체 확산장비의 히터 냉각장치에 과한 것이다.

일반적으로, 반도체 칩에서 데이터 채널(Data channel) 역할을 하는 게이트 옥사이드를 제조함에 있어서는, 확산 공정을 이용하고 있다. 이와 같은 확산 공정에 의한 게이트 옥사이드의 제조는 수증기를 반응관에 인입하고 약 800℃의 열을 가하는 것으로 이루어지는 바, 이와 같은 공정에 의해 실리콘 기판이 열산화되면서 소정의 산화막이 성장되어 게이트 옥사이드가 제조된다. 이러한 공정에 퍼니스(furnace)라 불리워지는 확산장비를 이용하고 있다.

상기한 바와 같은 확산장비를 이용한 게이트 옥사이드, 특히 256M용 게이트 옥사이드 공정시, 요구되는 게이트 옥사이드의 두께는 약 70Å 정도로 매우 얇다. 따라서 게이트 옥사이드의 품질에 세심한 주의를 해야한다.

이와 같은 게이트 옥사이드의 품질에 영향을 기치는 것으로, 대표적인 것이 온도이다. 통상 확산 공정은 고온에서 행해지므로 공정을 완료한 후 히터가 냉각되기를 기다려 웨이퍼를 프로세서 튜브로부터 인출하고 있다. 즉 확산 공정의 게이트 옥사이드 형성시, 약 20분 정도 공정을 진행한 후 30분 정도 히터를 냉각시키고 나서 웨이퍼를 히터 내부의 프로세스 튜브로부터 인출하는 공정 시스템을 운영하고 있다. 따라서 공정 시간 대비 히터 냉각 시간이 상대적으로 크므로 단위 시간당 웨이퍼 처리장수, 즉 쓰루 푸트가 저하되는 문제를 피할 수 없었다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 감안하여 안출한 것으로, 외부의 공기를 인입하여 히터를 강제 냉각시킴으로써 히터 냉각 시간을 단축하여 쓰루푸트를 증가시킬 수 있도록 한 반도체 확산장비의 히터 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적은, 장비의 본체 프레임내로 외부 공기를 인입하기 위한 블로 펌프, 상기 블로 펌프에 의해 인입되는 외부 공기를 반응관내의 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간으로 흐르도록 유도하는 수단, 및 상기 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간을 흐르는 냉각용 공기를 상측으로 유도하여 외부로 배기시키는 수단을 구비하여 고온의 히터를 빠르게 냉각시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 확산장비의 히터 냉각장치를 제공함으로써 달성된다.

바람직하게는 히터에서 발생한 열이 외부로 전파되지 못하도록 냉각하는 냉각 시스템이 상기 히터의 외부에 설치되어 구성된다.

그리고, 상기 공기 흐름 유도수단은 히터의 하단부 외주면에 설치되며 블로 펌프와 연결되는 2개의 공기 인입 포트를 갖는 환형의 매니폴드와, 상기 매니폴드의 내측에 위치하는 페디스탈에 일정 등간격을 유지하여 형성되는 것으로써 매니폴드에서 분사되는 냉각용 공기가 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간으로 흐르도록 안내하는 복수개의 공기 안내공으로 구성된다.

또한 상기 배기수단은 반응관의 균열용 튜브를 지지하는 푸셔의 배기포트를 포함하여 이 배기 포트와 수평하게 연결되는 배기 포트를 갖는 배기관과, 상기 배기관에 연결되는 메인 배기 라인을 포함하며, 상기 메인 배기 라인을 통하여 배기되는 공기를 가속하기 위한 블로 펌프와 상기 블로 펌프의 메인 배기 라인 연결부의 후단에 형성된 벤튜리를 포함하여 보다 빠른 공기의 배기가 이루어지도록 구성된다.

한편, 상기 냉각 시스템은 냉각수 인입 포트 및 인출 포트를 구비하여 히터의 외주면을 감싸도록 설치되는 냉각 라인과, 상기 냉각 라인에 결함되어 있는 복수개의 냉각핀으로 구성된다.

이와 같은 본 고안의 히터 냉각장치에 의하면, 공정 완료후 외부의 공기를 인입하여 히터를 강제 냉각시킴으로써 히터 냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 따라서 장비의 다운 타임을 줄일 수 있고, 이에 따른 쓰루 푸트의 증가 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 고안은 히터에서 발생한열이 냉각 시스템에 의해 냉각되어 외부로 발산하지 않게 되므로 히터의 외부 발산열로 인한 외부 여러 요소의 장해를 방지할 수 있는 효과도 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 고안에 의한 반도체 확산장비의 히터 냉각장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부한 제1도는 본 고안에 의한 히터 냉각장치의 전체 구성도, 제2도는 제1도의 A-A선을 따라 취한 단면도, 제3도의 (a)(b)는 본 고안에 사용되는 페디스탈의 구조를 보인 평면도 및 단면도 및 제4도는 본 고안에 사용되는 냉각 라인의 구조도이다.

도면에서 참조 부호 1은 본체 프레임, 2는 블로 펌프, 3은 프로세스 튜브, 4는 균열용 튜브, 10은 공기 흐름 유도수단, 20은 배기수단, 30은 히터, 40은 냉각 시스템, 51은 베이스 플레이트, 52는 탑 플레이트, 53은 서포트 링, 54는 기밀 유지용 오-링이다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 반도체 확산장비의 히터 냉각장치는 장비의 본체 프레임(1)내로 외부 공기를 인입하기 위한 블로 펌프(2)와, 상기 블로 펌프(2)에 의해 인입되는 외부 공기를 반응관내의 프로세스 튜브(3)와 균열용 튜브(4) 사이의 공간으로 흐르도록 유도하는 수단(10)과, 상기 프로세스 튜브(3)와 균열용 튜브(4) 사이의 공간을 흐르는 냉각용 공기를 상측으로 유도하여 외부로 배기시키는 수단(2)으로 크게 구성되어 있다.

또한, 본 고안은 상기 히터(30)에서 발생한 열이 외부로 전파되지 못하도록 냉각하는 냉각 시스템(40)이 히터(30)의 외부에 설치되어 히터의 외부 발산열로 인한 외부 여러 요소의 장해를 방지할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같은 본 고안의 구성에서 공기 흐름 유도수단(10)은 히터(30)의 하단부 외주면에 설치되며 블로 펌프(2)와 연결되는 2개의 공기 인입 포트(11a)(11b)를 갖는 환형의 매니폴드(11)와, 상기 매니폴드(11)의 내측에 위치하는 페디스탈(12)에 일정 등간격을 유지하여 형성되는 것으로써 매니폴드(11)에서 분사되는 냉각용 공기가 프로세스 튜브(3)와 균열용 튜브(4) 사이의 공간으로 흐르도록 안내하는 복수개의 공기 안내공(13)으로 구성도어 있다.

여기서 상기 매니폴드(11)는 본체 프레임(1)의 하부를 구성하는 베이스 플레이트(51)에 지지되어 있고, 상기 페디스탈(12)의 하부에는 서포트 링(53)이 설치되어 있다. 상기 페디스탈(12)은 균열용 튜브(4)를 분리하여 주기적으로 세척할 수 있도록 분리가 가능토록 설치되어 있으며, 이와 같이 설치된 페디스탈(12)와 프로세스 튜브(3)와의 사이에는 기밀 유지용 오-fld(54)이 개재되어 공기의 외부 유출을 방지하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 배기수단(20)은 반응관의 균열용 튜브(4)를 지지하는 푸셔(21)의 배기 포트(21a)를 포함하여 이 배기 포트(21a)와 수평하게 연결되는 배기 포트(22a)를 갖는 배기관(22)과, 상기 배기관(22)에 연결되는 메인 배기라인(23)을 포함하고 있으며, 상기 메인 배기 라인(23)을 통하여 배기되는 공기를 가속하기 위한 블로 펌프(24)와 상기 블로 펌프(24)의 메인 배기라인(23) 연결부의 후단에 형성된 벤튜리(25)를 포함하여 보다 빠른 공기의 배기가 이루어지도록 구성되어 있다. 즉 상기 블로 펌프(24)와 벤튜리(25)의 상호 작용으로 메인 배기 라인(23)에 진공이 형성되면서 배기되는 공기가 더욱더 균일하고 빠르게 배기 포트를 통해 메인 배기 라인으로 배출되면서, 히터의 온도를 급속히 떨어지게 하는 것이다.

한편, 상기 냉각 시스템(40)은 냉각수 인입 포트(41) 및 인출 포트(42)를 구비하여 히터(30)의 외주면을 감싸도록 설치되는 냉각 라인(43)과, 상기 냉각 라인(43)에 결합되어 있는 복수개의 냉각핀(44)으로 구성되어 있다. 즉 상기 냉각 라인(43)을 순환하는 냉각수가 히터에서 발산하는 열을 냉각하여 외부로 발산되지 못하도록 하는 것이다. 따라서 히터의 외부 발산열로 인한 외부 여러 요소의 장해를 해소할 수 있는 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 본 고안에 의한 히터 냉각장치의 작용 및 그에 따르는 효과를 살펴본다.

소정의 공정 시간이 지나고, 히터의 냉각이 요구되는 시점에서 별도의 스위치를 누르면, 플로 펌프(2)가 동작하면서 외부의 공기를 본체 프레임(1)내로 인입하게 된다. 상기 블로 펌프(2)로부터 송풍되는 공기는 히터의 외부에 접속된 매니폴드(11)의 인입 포트를 통해 공급되고, 공급된 공기는 매니폴드(11)의 원주 방향으로 분사되면서 15°간격의 원주 방향으로 구멍이 나져 있는 히터에 공급된다. 다시 공기는 페디스탈(12)로 들어오고, 이 페디스탈(12)의 공기 안내공(13)을 지나 프로세스 튜브(3)와 균열용 튜브(4) 사이의 공간을 흐르면서 냉각 작용을 하게 된다. 이와 같이 흐르는 냉각 공기는 상부의 배기관(22)과 메인 배기 라인(23)을 통하여 외부로 배출되는 바, 블로 펌프(24)와 벤튜리(25)의 상호 작용에 의한 진공의 발생으로 더욱더 균일하고 빠르게 배기 포트를 통하여 메인 배기 라인(23)으로 배출된다.

이와 같은 냉각 작용으로 히터의 온도가 급속히 떨어지게 되므로 히터 냉각 시간을 대폭적으로 단축할 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 히터 냉각장치에 의하면, 공정 완료후 공기를 인입하여 히터를 강제 냉각시킴으로써 히터 냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 따라서 장비의 다운 타임을 줄일수 있고, 이에 따른 쓰루 푸트의 증가 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 고안은 히터에서 발생한 열이 냉각 시스템에 의해 냉각되어 외부로 발산하지 않게 되므로 히터의 외부 발산열로 인한 외부 여러 요소의 장해를 방지할 수 있는 효과도 있다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 의한 반도체 확산장비의 히터 냉각장치를 실시하기 위한 하나의 실시례에 불과한 것으로, 이하 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

1. 장비의 본체 프레임내로 외부 공기를 인입하기 위한 블로 펌프, 상기 블로 펌프에 의해 인입되는 외부 공기를 반응관내의 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간으로 흐르도록 유도하는 수단, 및 상기 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간을 흐르는 냉각용 공기를 상측으로 유도하여 외부로 배기시키는 수단을 구비하여 고온의 히터를 빠르게 냉각시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 확산장비의 히터 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 히터에서 발생한 열이 외부로 전파되지 못하도록 냉각하는 냉각 시스템이 상기 히터의 외부에 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 확산장비의 히터 냉각장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공기 흐름 유도수단은 히터의 하단부 외주면에 설치되며 블로 폼프와 연결되는 2개의 공기 인입 포트를 갖는 환형의 매니폴드와, 상기 매니폴드의 내측에 위치하는 페디스탈에 일정등간격을 유지하여 형성되는 것으로써 매니폴드에서 분사되는 냉각용 공기가 프로세스 튜브와 균열용 튜브 사이의 공간으로 흐르도록 안내하는 복수개의 공기 안내공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 확산장비의 히터 냉각장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기수단은 반응관의 균열용 튜브를 지지하는 푸셔의 재기 포트를 포함하여 이 배기 포트와 수평하게 연결되는 배기 포트를 갖는 배기관과, 상기 배기관에 연결되는 메인 배기 라인을 포함하며, 상기 메인 배기 라인을 통하여 배기되는 공기를 가속하기 위한 블로 펌프와 상기 블로 펌프의 메인 배기 라인 연결부의 후단에 형성된 벤튜리를 포함하여 보다 빠른 공기의 배기가 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 확산장비의 히터 냉각장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 냉각 시스템은 냉각수 인입 포트 및 인출 포트를 구비하여 히터의 외주면을 감싸도록 설치되는 냉각 라인과, 상기 냉각라인에 결합되어 있는 복수개의 냉각핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 확산장비의 히터 냉각장치.