KR100217503B1 - 반도체 제조설비의 온도감지장치 - Google Patents

Abstract

공정이 진행되는 부위의 온도를 측정 감지하도록 형성된 반도체 제조설비의 온도감지장치에 관한 것이다.

본 발명은 서로 다른 재질로 각각의 단부가 컨트롤러에 연결되고, 각각의 다른 단부가 상호 접합되어 접합부를 이루며, 상기 접합부와 상기 컨트롤러 사이의 상기 소선이 상호 절연시키는 인슐레이터로 구성된 반도체 제조설비의 온도감지장치에 있어서, 상기 소선의 접합부에 근접하는 인슐레이터의 단부에 보호용 캡이 착탈 및 기밀 유지가 가능하도록 설치됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 공정 작업시 소선의 접합부가 인슐레이터 단부에 설치되는 보호용 캡에 의해 보호되고, 공정 후 수시로 보호용 캡을 개방하여 접합부의 상태를 점검할 수 있음에 따라 접합부의 기화, 열화, 및 산화되는 것을 지연시켜 열전대의 수명을 연장하게 되며, 접합부의 상태 유무를 확인에 의해 측정 감지된 온도를 신뢰하게 되는 효과가 있다.

Description

반도체 제조설비의 온도감지장치

본 발명은 반도체 제조설비의 온도감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정이 진행되는 부위의 온도를 측정 감지하도록 형성된 반도체 제조설비의 온도감지장치에 관한 것이다.

통상적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착, 및 금속증착 등의 공정이 반복 수행됨에 따라 반도체장치로 제작되고, 이들 각 공정을 수행하는 제조설비에는 반도체장치로 제작하기 위한 특정 상태를 설정하고 있다.

이렇게 설정된 상태 즉, 진공 상태, 온도 상태, 가스 주입 상태 등은 웨이퍼가 반도체장치로 제작됨에 있어서, 반도체장치의 각부 형성 및 특성을 변화시키는 주요 요인이 되므로 상기 상태가 적정한 공정 조건을 만족할 수 있도록 유지하는 것이 중요시 되고 있다.

따라서, 각각의 제조설비에는 공정을 수행함에 있어 적정한 공정 조건이 유지되는지를 측정 감지하기 위한 감지장치가 설치되며, 이들 감지장치 중 온도 상태를 감지하기 위한 온도감지장치에 대하여 도1A와 도1B를 참조하여 설명하기로 한다.

반도체 제조공정에 있어서 상술한 온도 상태는 약 400∼500。C 정도를 기준으로 하여 설정 온도에 따라 저온 및 고온 공정으로 구분하게 되며, 약 400。C 이상의 고온 공정이 수행되는 부위의 온도를 측정 감지하기 위한 온도감지장치로는 도1A와 도1B에 도시된 바와 같이 열전대(Thermocouple)(10)가 주로 사용되고 있다.

이러한 열전대(10a, 10b)는 서로 다른 재질로 제조된 두 가닥의 소선(12a, 12b)이 단부가 상호 접합되어 접합부(14)를 이루고, 다른 단부는 컨트롤러(도시 안됨)에 연결됨으로써 이루어진다.

그리고, 상술한 소선(12a, 12b)의 접합부(14)와 컨트롤러와 연결된 부위를 제외한 나머지 부위는 상호간에 접촉이 없어야 할 뿐 아니라 이완 또는 단락이 없어야 함으로 접합부(14)에 근접한 부위에서 컨트롤러와 연결되는 소정 부위까지 세라믹, 석영, 석면, 등의 절연 재질로 제작된 인슐레이터(16)가 상호 접촉이 없도록 지지하게 된다.

이렇게 형성된 열전대(10)를 사용함에 있어 요구되는 부위의 온도를 측정하기 위해서는 요구되는 부위 즉, 플랫존(flat zone) 부위에 상술한 소선(12a, 12b)의 접합부(14)를 위치시키고, 그 부위의 온도를 감지하도록 한다.

이렇게 접합부(14)에 의해 감지된 온도는 전기적 신호로 변환되고, 이 신호는 소선(12a, 12b)의 다른 일단부가 연결된 컨트롤러에 인가되어 온도를 감지함과 동시에 가열수단을 제어하게 된다.

한편, 상술한 열전대(10a, 10b)의 구분은 접합부(14)의 노출 여부에 따라 도1A와 도1B에 도시된 바와 같이 개방형과 밀폐형으로 구분된다.

먼저, 도1a에 도시된 개방형은 고온공정이 진행되는 제조설비 소정 위치의 온도를 측정함에 있어 접합부(14)가 노출된 상태로 있음에 따라 계속적인 온도를 측정함에 있어 접합부(14)가 작아지는 기화 현상과, 접합부(14)의 순도가 변하는 열화 또는 산화 현상 등의 노후화가 빠르게 진행된다.

따라서, 이러한 접합부(14)의 노후화에 의해 정확한 기전력이 발생되지 못하여 요구되는 부위의 온도를 정확히 감지하기 어렵고, 열전대의 수명이 단축되는 문제가 발생된다.

한편, 도1b에 도시된 밀폐형은 상술한 소선(12a, 12b)의 접합부(14)와 인슐레이터(16)의 외측 부위를 차단하도록 커버(18)가 설치된 형상으로 개방형 열전대(10a)에 있어 접합부(14)의 기화, 열화 및 산화 현상의 진행 속도를 저하시키게 되지만 접합부(14)의 상태 유무를 판단할 수 없다.

또한, 상기 커버(18)가 투명한 재질일 경우 접합부(14)의 기화 현상을 어느 정도 확인할 수 있으나 열화 또는 산화에 의한 손상을 감지하기 어렵고, 접합부(14)가 손상된 상태로 사용하게 되면 온도 상태의 불량에 의해 제작되는 반도체장치의 불량을 초래하게 되며, 접합부(14)의 상태 확인 없이 일정 주기에 따라 불필요하게 교체해야 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 공정시 소선의 접합부를 보호하고, 공정 후 접합부의 상태를 점검할 수 있도록 하여 접합부의 기화, 열화, 및 산화 현상을 지연시켜 열전대의 수명을 연장하도록 하고, 접합부의 상태 유무를 확인을 통해 측정 감지된 온도를 신뢰할 수 있도록 하는 반도체 제조설비의 온도감지장치를 제공함에 있다.

도1A는 종래의 반도체 제조설비의 온도감지장치의 개방형을 나타낸 부분 단면도이다.

도1B는 종래의 반도체 제조설비의 온도감지장치의 밀폐형을 나타낸 부분 단면도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비의 온도감지장치를 나타낸 부분 단면도이다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조설비의 온도감지장치를 나타낸 부분 단면도이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조설비의 온도감지장치를 나타낸 부분 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10a,10b,20a,20b,20c : 온도감지장치 12a,12b,22a,22b : 소선

14,24 : 접합부 16,26a,26b,26c : 인슐레이터

18 : 커버 28a,28b,28c : 보호용캡

30a,30b : 단턱 32a,32b,32c : 결합부

34a,34b,34c : 내벽

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서로 다른 재질로 각각의 단부가 컨트롤러에 연결되고, 각각의 다른 단부가 상호 접합되어 접합부를 이루며, 상기 접합부와 상기 컨트롤러 사이의 상기 소선이 상호 절연시키는 인슐레이터로 구성된 반도체 제조설비의 온도감지장치에 있어서, 상기 소선의 접합부에 근접하는 인슐레이터의 단부에 보호용 캡이 착탈 및 기밀 유지가 가능하도록 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호용캡은 고온 공정에 따른 열변형이 없도록 상기 인슐레이터와 동일한 재질로 제작함이 바람직하고, 상기 재질은 세라믹 또는 석영 재질을 사용함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2 내지 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비의 온도감지장치를 나타낸 단면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도2를 참조하여 설명하면, 서로 자른 재질로 제조된 두 가닥의 소선(22a, 22b)은 일단부가 상호 접합되어 접합부(24)를 이루고, 이 소선(22a, 22b)의 다른 각각의 단부는 컨트롤러(도시 안됨)에 연결 설치된다.

또한, 상술한 소선(22a, 22b)의 접합부(24)와 컨트롤러에 연결된 부위를 제외한 나머지 부위는 인슐레이터(26a)에 의해 보호되어 소선(22a, 22b) 상호간에 접촉되지 않게 되며, 또 소선(22a, 22b)의 이완 또는 굴곡이 없도록 지지된다.

한편, 상술한 접합부(24)에 근접 위치되는 인슐레이터(26a)의 단부에는 도2에 도시된 바와 같이 소정 형상의 결합부(32a)가 형성되어 있으며, 이 결합부(32a)의 상측에서 돔 형상의 보호용캡(28a)이 착탈 및 기밀 유지가 가능하게 설치된다.

이렇게 설치되는 보호용캡(28a)은 고온에 따른 열변형이 없도록 인슐레이터(26)와 동일한 재질로 제작된다.

또한, 보호용캡(28a)은 결합부(32a)와 결합함에 있어 보호용캡(28a)의 내측 부위가 접합부(24)와 접촉되지 않도록 소정 크기의 공간을 이루게 된다.

상술한 인슐레이터(26a)의 결합부(32a)와 보호용캡(28a)의 결합 관계는 도2에0 도시된 바와 같이 결합부(32a)를 인슐레이터(26a)의 외측 형상보다 작게 형성하여 보호용캡(28a)의 내벽을 따라 소켓이음 방식으로 밀착 삽입되어 결합되도록 제작한다.

또한, 결합부(32a)에 의해 형성된 단턱(30a) 부위에서 보호용캡(28a)의 단부가 밀착 지지되도록 하여 보호용캡(28a)의 내측 부위가 접합부(24)에 접촉되지 않도록 제작함이 바람직하다.

한편, 상술한 인슐레이터(26a, 26b, 26c)의 상단부에 형성된 결합부(32a, 32b, 32c)와 보호용(28a, 28b, 28c)의 결합의 다른 예로서 도3에 도시된 바와 같이 결합부(32b) 측부에 수나사부를 형성하고, 보호용캡(28b)의 내벽 하단에 상기 수나사부와 부합되는 암나사부를 형성하여 나사결합식으로 결합하도록 제작할 수 있다.

또 도4에 도시된 바와 같이 결합부(32c)를 테이퍼 형상으로 제작하고 보호용캡(28c)의 내벽 하단을 그에 부합되는 경사면을 형성 제작하여 압착식으로 제작할 수도 있다.

한편, 상술한 바와 같이 결합부(32a, 32b, 32c)를 갖는 인슐레이터(26a, 26b, 26c)와 보호용캡(28a, 28b, 28c)은 고온에 의한 변형으로 손상되지 않도록 동일한 재질로 제작되고, 이러한 인슐레이터(26a, 26b, 26c)와 보호용캡(28a, 28b, 28c)의 재질로는 세라믹 또는 석영 재질과 같은 절연 재질로 제작함이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면 공정 작업시 소선의 접합부가 인슐레이터 단부에 설치되는 보호용 캡에 의해 보호되고, 공정 후 수시로 보호용 캡을 개방하여 접합부의 상태를 점검할 수 있음에 따라 접합부의 기화, 열화, 및 산화되는 것을 지연시켜 열전대의 수명을 연장하게 되며, 접합부의 상태 유무를 확인에 의해 측정 감지된 온도를 신뢰하게 되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (8)

1. 서로 다른 재질로 각각의 단부가 컨트롤러에 연결되고, 각각의 다른 단부가 상호 접합되어 접합부를 이루며, 상기 접합부와 상기 컨트롤러 사이의 상기 소선이 상호 절연시키는 인슐레이터로 구성된 반도체 제조설비의 온도감지장치에 있어서,

   상기 소선의 접합부에 근접하는 인슐레이터의 단부에 보호용 캡이 착탈 및 기밀 유지가 가능하도록 설치됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 온도감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호용캡은 고온 공정에 따른 연변형이 없도록 상기 인슐레이터와 동일한 재질로 제작됨을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 온도감지장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 재질은 세라믹임을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 온도감지장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 재질은 석영 재질임을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 온도감지장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호용캡의 내측 부위는 상기 소선의 접합부와 접촉되지 않게 일정 간격이 유지되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 온도감지장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 인슐레이터의 외측 단부 주연을 소정 각도를 갖는 테이퍼 형상으로 형성하고 상기 보호용캡의 내측 부위를 상기 단부 주연 부위에 부합되는 경사면을 형성하여 끼워맞춤식으로 결합됨을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 온도감지장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호용캡은 상기 접합부에 근접하는 상기 인슐레이터의 단부와 밀착 삽입식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 온도감지장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 인슐레이터의 단부 외측 부위에 수나사부를 형성하고 상기 보호용캡의 내측 부위에 암나사부를 형성하여 나사결합식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 상기 상기 반도체 제조설비의 온도감지장치.

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