KR100191346B1 - 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스연소장치 - Google Patents

Abstract

확산공정(Diffusion Process)에서 웨이퍼 표면에 산화막을 성장시키기 위해 외부에서 공정가스를 적절한 온도로 연소시켜 공급하는 반도체 제조용 습식산화설비의 공정가스 연소장치에 관한 것이다.

그 구성은, 몸체(21)와, 상기 몸체내에 설치되는 것으로 밀폐단부(22a)에 설치된 유입관(23)을 통해 유입되는 공정가스를 가열하도록 공간을 제공하는 연소관(22)과, 상기 연소관의 밀폐단부를 몸체에 고정하는 클램프(30)와, 상기 몸체와 연소관 사이에 설치되어 연소관을 가열하기 위한 히터코일(24)과, 상기 몸체와 연소관 사이에 설치되어 연소관을 냉각시킨는 냉각부(26)와, 상기 몸체의 일측에 설치되어 공정가스의 연소전 예열온도 및 연소온도를 센싱하는 온도센서(27)로 이루어진다.

따라서 공정가스 가열수단의 개선으로 부품의 부식 및 불량으로 인한 수명단축이 방지되는 것이고, 연소관이 견고한 고정으로 공정이 안정화되고 연소관의 교체 및 수리작업이 용이해지는 효과가 있다.

Description

반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 연소장치

제1도는 종래의 공정가스 연소장치를 개략적으로 나타낸 단면구조도이다.

제2도는 본 발명에 따른 공정가스 연소장치를 개략적으로 나타낸 단면구조도이다.

제3도는 제2도의 요부 확대도이다.

제4도는 제3도의 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21 : 몸체 2, 22 : 연소관

3, 23 : 유입관 4 : 캡

5, 30 : 클램프 6 : 가열부

9 : 집광기 10, 26 : 냉각부

11, 27 : 온도센서 22a : 밀폐단부

24 : 히터코일 25 : 보온부재

28 : 열전대(Thermo Couple) 31 : 플레이트

31a, 32a : 조립구멍 32 : 회전원판

32b : 가이드구멍 33 : 고정조

34 : 가이드핀

본 발명은 확산공정(Diffusion Process)에서 웨이퍼 표면에 산화막을 성장시키기 위해 외부에서 공정가스를 적절한 온도로 연소시켜 공급하는 반도체 제조용 습식산화 공정설비의 공정가스 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로 확산공정은 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하는 공정으로서, 드라이가스를 이용하는 건식과 수증기를 이용하는 습식방법이 있고, 습식방법은 O₂및 H₂를 연소장치에서 적정한 온도로 연소시켜 만들어진 수증기를 공급하도록 되어 있다.

제1도는 종래의 연소장치를 나타낸 것으로, 알류미늄재질로 제작된 몸체(1)내에 연소관(2)이 구비되어 있고, 이 연소관(2)은 유입관(3)을 통해 내부로 유입된 O₂및 H₂를 연소시키는 곳으로 석영으로 만들어진 작은 튜브형태이며, 일단이 확산공정설비의 공정튜브(도시 안됨)에 연결되고 타단은 캡(4)과 결합되어 있다. 상기 캡(4)에는 유입관(3)이 관통되어지고 클램프(5)로 몸체(1)에 고정됨으로써 연소관(2)을 고정하게 된다.

또한 몸체(1)의 일측에는 연소관(2)내로 유입된 O₂및 H₂를 가열하는 가열부(6)가 설치되어 있고, 이 가열부(6)는 할로겐 램프(7)와 골드(Gold)코팅된 반사판(8)으로 이루어지며, 램프(7)(100V, 1KW)의 열을 반사판(8)으로 반사시켜, 연소관(2)내에 구비된 집광기(9)로 보내게 된다.

상기 집광기(9)는 SiC재질로 제작된 원형으로 할로겐 램프(7)로부터의 열을 집광시키게 되고, 연소관(2)내에 위치한 유입관(3)의 출구에 설치되어 있고, 몸체(1)와 연소관(2) 사이에는 냉각부(10)가 설치되어 할로겐 램프(7)에 의한 O₂및 H₂의 연소시 발생되는 열을 냉각시켜주게 된다.

또한 몸체에는 여러기능을 위한 센서들이 설치된 것으로, 온도센서(11)는 O₂및 H₂의 연소전 온도와 연소온도를 센싱하게 되고, 그 외에 도시하지 않은 자외선 센서는 O₂및 H₂연소시 발생되는 빛의 자외선 파장을 검출하며, 사용거리는 200㎜, 주위의 온도는 100℃를 초과하지 않도록 되어 있고, 과열센서는 냉각부의 표면온도가 80℃이상이 되면 경보가 발생하도록 된 것이다.

따라서 유입관(3)을 통해 O₂및 H₂가 연소관(2) 내부로 유입되면 할로겐 램프(7)의 빛을 집광기(9)가 집광하게 되고, 이때의 열로 O₂및 H₂를 적정한 온도로 가열하게 되는 것이며, 가열된 O₂및 H₂는 수증기로 변하여 확산공정설비의 공정튜브로 공급되는 것이다.

그러나 상기와 같은 연소장치는 공정가스의 가열수단으로 할로겐 램프(7) 및 골드 코팅된 반사판(8)을 이용하는 것이므로 HCl 분위기가 발생되어 주변 부품을 부식시키고 램프(7)의 불량 및 수명단축을 초래하게 되었으며, 연소관(2)과 캡(4)이 분리되어 있기 때문에 연소관(2)과 공정가스 유입관(3)의 고정작업이 어렵고, 특히 집광기(9)의 수직 및 수평유지가 어려워 오차가 발생하는 경우 성능이 저하된다.

또한 상기 연소관(2)을 몸체(1)에 삽입설치후 정렬 고정하는 클램프(5)의 고정력이 구조적으로 너무 취약하여 장기간 사용하게 되면 고정력이 저하되고 고정상태의 변형이 발생하여 공정상의 불안정을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은, 공정가스의 가열수단 개선으로 주변 부품의 부식 및 수명단축을 방지할 수 있고, 연소관의 고정이 견고하고 간단하게 이루어지도록 하여 공정을 안정화할 수 있는 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 연소장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적은 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하기 위해 공정가스를 가열하여 공급하도록 된 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 가열장치에 있어서, 몸체와, 상기 몸체내에 설치되는 것으로 밀폐단부에 설치된 유입관을 통해 유입되는 공정가스를 가열하도록 공간을 제공하는 연소관과, 상기 연소관의 밀폐단부를 몸체에 고정하는 클램프와, 상기 몸체와 연소관 사이에 설치되어 연소관을 가열하기 위한 히터코일과, 상기 몸체와 연소관 사이에 설치되어 연소관을 냉각시키는 냉각부와, 상기 몸체의 일측에 설치되어 공정가스의 연소전 예열온도 및 연소온도를 센싱하는 온도센서를 포함하여 됨을 특징으로 하는 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 가열장치에 의해 달성될 수 있다.

이때 상기 클램프는 몸체에 고정되고 연소관이 관통되어지는 조립구멍이 형성된 플레이트와, 상기 플레이트상에 회전가능하게 설치되어 연소관이 관통되어지는 조립구멍이 형성되고 회전중심으로부터 점점 멀어지는 형태의 원호형 가이드구멍이 회전중심에 대하여 대향위치에 형성된 회전원판과, 상기 플레이트와 회전원판 사이에 위치되어 회전원판의 회전중심에 대한 반경방향으로 직선왕복이동하도록 플레이트에 대각선 방향으로 설치된 한 쌍의 고정조와, 상기 고정조에 고정되어 상기 회전원판의 가이드구멍에 안내되는 가이드핀으로 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 가열장치를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다. 제2도는 본 발명에 따른 가열장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 몸체(21)내에 연소관(22)이 설치되어 있다. 연소관(22)의 일측은 밀폐단부(21)로서 공정가스, 즉 O₂, H₂를 연소관(22)내부로 유입시키기 위한 유입관(23)이 관통되어 있고, 타측은 습식 산화공정 설비의 공정튜브(도시 안됨)와 연결되어 있다.

상기 유입관(23) 설치부분의 몸체(21)와 연소관(22) 사이에는 유입관(23)을 통해 연소관(22) 내부로 유입된 O₂, H₂를 가열하기 위한 히터코일(24)이 설치되어 있고, 이 히터코일(24)의 주변에는 보온부재(25), 예를 들면 석면이 채워져 열효율을 높이도록 되어 있으며, 히터코일(24)에서 발생하는 온도를 감지하는 열전대(28)가 설치되고, 연소된 가스가 배출되는 부분의 몸체(21)와 연소관(22) 사이에는 냉각부(26)가 설치되어 가열된 연소관(22)을 냉각시키도록 되어 있다.

또한 히터코일(24)과 냉각부(26) 사이의 몸체(21)에는 온도센서(27)가 설치되고, 이 온도센서(27)는 공정가스의 연소전 예열온도 및 연소온도를 센싱하게 된다.

한편, 연소관(22)의 밀폐단부(22a)는 클램프(30)에 의해 견고하게 고정되는 것으로, 상기 클램프(30)는 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 몸체(21)에 고정되는 플레이트(31)와, 이 플레이트(31)상에서 회정가능하게 설치된 회전원판(32)과, 상기 플레이트(31)와 회전원판(32) 사이에 설치된 한 쌍의 고정조(33)로 이루어지는 것으로, 상기 플레이트(31) 및 회전원판(32)의 중앙에는 연소관(22)이 관통하는 조립구멍(31a)(32a)이 형성되어 있고, 상기 회전원판(32)에는 회전중심으로부터 시계방향으로 점점 멀어지는 원호 현상의 가이드구멍(32b)이 형성되어 있으며, 상기 한 쌍의 고정조(33)는 회전원판(32)의 회전중심에 대해 대각선방향으로 설치되어 반경방향으로 이동가능하게 플레이트(31)에 설치되어 있다.

또한 상기 한 쌍의 고정조(33)에는 가이드핀(34)이 고정되어 있고, 이 가이드핀(34)은 회전원판(32)의 가이드구멍(32b)에 안내되는 것으로, 회전원판(32)의 정,역회전에 따라 가이드핀(34)이 회전원판(32)의 회전중심으로부터 멀거나 가까운 가이드구멍(32b)으로 안내되는 것이므로 한 쌍의 고정조(33)가 반경방향으로 좁혀지거나 넓혀져 연소관(22)의 밀폐단부(22a)의 외주면을 고정 및 해제하도록 구성된 것이며, 이때 상기 한 쌍의 고정조(33) 끝단부 형상은 연소관(22)의 밀폐단부(22a)외주면에 일치하는 원호형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 본 발명은 연소관(22)의 밀폐단부(22a) 으로 관통된 유입관(23)을 통해 O₂, H₂가 연소관(22) 내부로 유입되면, 히터코일(24)에 의해 가열되어 수증기로 변하게 되고 이어서 수증기는 연소관(22)의 타측과 연결된 도시하지 않은 습식 산화공정 설비의 공정튜브로 공급되는 것이다.

이때 본 발명은 가열수단으로 할로겐 램프를 사용하지 않고 히터코일(24)을 사용함으로써 HCl 분위기가 생성되지 않아 부품이 부식되거나 불량 및 수명단축의 염려가 없으며, 연소관(22)의 밀폐단부(22a)가 클램프(30)에 의해 견고하게 고정되어 공정의 안정화를 기할 수 있게 된다.

즉 제3도 및 제4도에서와 같이 회전원판(32)을 반시계방향으로 회전시켜 가이드구멍(32b)에 안내되는 가이드핀(34)dl 회전원판(32)의 회전중심으로부터 반경거리가 먼 위치에 오게 되면 가이드핀(34)은 회전중심으로부터 멀어지게 되고, 이로써 가이드핀(34)이 고정된 한 쌍의 고정조(33)는 벌어지게 되어 연소관(22)의 통과가 가능하여 몸체(21)내에 설치하는 것이 가능하게 된다.

이어서 연소관(22)을 해체하고자 할 때에는 반대로 회전원판(32)을 시계방향으로 회전시키게 되면 가이드핀(34)이 회전중심으로부터 반경거리가 짧은 곳에 위치하게 되므로 이와 고정된 한 쌍의 고정조(33)는 좁혀지게 되는 것이고, 이로써 한 쌍의 고정조(33) 끝단이 연소관(22)의 밀폐단부(22a)의 외주면에 밀착되어 연소관(22)을 몸체(21)내에서 견고하게 고정하는 것이다.

이와 같은 연소관(22) 고정 및 해체작업은 회전원판(32)의 정,역회전동작에 이루어지는 것이므로 작업이 매우 간단하고 고정조(33)가 대각선방향에서 반경방향으로 이동하여 밀폐단부(22a)의 외주면을 고정하므로 견고한 고정이 이루어지게 되는 것이다,

이상에서와 같이 본 발명에 따른 공정가스 가열장치에 의하면, 공정가스 가열수단의 개선으로 부품의 부식 및 불량으로 인한 수명단축이 방지되는 것이고, 연소관의 견고한 고정으로 공정이 안정화되고 연소관의 교체 및 수리작업이 용이해지는 효과가 있다.

본 발명은 이상에서 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 다양한 변형이나 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 이러한 변형이나 수정이 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (4)

1. 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하기 위해 공정가스를 가열하여 공급하도록 된 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 가열장치에 있어서, 알루미늄 재질로 제작된 몸체; 상기 몸체내에 설치되는 것으로 밀폐단부에 설치된 유입관을 통해 유입되는 공정가스를 가열하도록 공간을 제공하는 연소관; 상기 연소관의 밀폐단부를 몸체에 고정하는 클램프; 상기 몸체와 연소관 사이에 설치되어 연소관을 가열하기 위한 히터코일; 상기 몸체와 연소관 사이에 설치되어 연소관을 냉각시키는 냉각부; 및 상기 몸체의 일측에 설치되어 공정가스의 연소전 예열온도 및 연소온도를 센싱하는 온도센서; 를 포함하여 됨을 특징으로 하는 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 가열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 클램프는, 몸체에 고정되고 중앙에 연소관이 관통되어지는 조립구멍이 형성된 플레이트; 상기 플레이트상에 회전가능하게 설치되어 중앙에 연소관이 관통되는 조립구멍이 형성되고 회전중심으로부터 점점 멀어지는 형태의 원호형 가이드구멍이 회전중심에 대하여 대향위치에 형성된 회전원판; 상기 플레이트와 회전원판 사이에 위치되어 회전원판의 회전중심에 대한 반경방향으로 직선왕복이동하도록 플레이트에 대각선 방향으로 설치된 한 쌍의 고정조; 및 상기 한 쌍의 고정조에 각각 고정되어 상기 회전원판의 가이드구멍에 안내되는 가이드핀; 으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 연소장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 고정조의 끝단은 연소관의 밀폐단부의 외주면에 일치하는 원호형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 습식 산화공정설비의 공정가스 가열장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 히터코일의 주변에 보온부재를 충진하여 됨을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 습식 산화공정 설비의 공정가스 가열장치.