KR100244481B1 - 자성을 이용한 전기로 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 자성을 이용한 전기로는 가열되어 열을 발산시키는 엘리먼트 와이어와, 상기 엘리먼트 와이어를 분리하여 고정시키는 핑거와, 외부의 충격에서 로를 보호해주는 외부용기를 포함하여 구성된 전기로에 있어서, 상기 핑거의 내부에 철성분을 함유한 엘리먼트 소재의 합금을 내장하고, 상기 외부용기는 상기 엘리먼트 와이어와, 핑거를 자력을 이용하여 당겨주는 분리형 자석판으로 형성하며, 상기 자석판과 연결하여, 자석판의 극성과 힘을 가감하여 위치이동을 하게 하는 제어부를 설치함으로써, 엘리먼트의 처짐으로 인한 전기로의 오류를 예방하고, 엘리먼트의 권선 간격을 유지하여 균일한 가열을 할 수 있으며, 석영보트의 상부측 웨이퍼의 자연산화막 성장을 억제하도록 하였다.

Description

자성을 이용한 전기로

본 발명은 반도체의 웨이퍼 제조장비중 자성을 이용한 전기로(heater chamber)에 관한 것으로, 특히 엘리먼트의 처짐으로 인한 전기로의 오류를 예방하고, 엘리먼트의 권선 간격을 유지하여 균일한 가열을 할 수 있으며, 석영보트의 상부측 웨이퍼의 자연산화막 성장을 억제하도록 한 자성을 이용한 전기로에 관한 것이다.

종래의 기술에 의한 전기로는 장비본체에 고정된 일체형의 타입이다. 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 전기로는 크게 엘리먼트 와이어(element wire)(1)와, 와이어를 분리 고정해 주는 핑거(finger)(2)와, 3중으로 된 절연체(3)와, 외부의 충격에서 로(爐)를 보호해 주기 위한 외부용기(4)로 구성되며, 전기로는 와이어 권선이 사양에 따라 세 개 또는 네 개 또는 다섯 개의 구역으로 나뉘어 질수 있으며, 각 구역마다 파워를 공급하는 터미널(5)과 전기로의 온도를 읽어 주는 열전대(6)로 구성되어 있다. 도면중 미설명 부호 7은 과온측정용 열전대를 나타낸다.

전기로에는 공정을 진행하기 전에 석영관(8)이 삽입되고, 또 그안에 석영보트(9)가 웨이퍼를 탑재한채 로딩된다.

이와 같이 구성되는 종래 기술의 동작은, 각 구역의 터미널(5) 단자에 파워를 가해주면, 구역별 엘리먼트 와이어(1)가 가열되어 열을 발산한다. 와이어의 권선 간격에 따라 열의 분포가 달라지고, 그 열을 구역별 용기에 설치된 열전대(6)(7)가 온도를 검지해 주면, 제어부에서 설정치와 비교하여 터미널에 공급하는 파워의 양을 조절함으로써 엘리먼트의 발열량을 조절한다. 이때의 발열된 열이 800℃∼1200℃까지 가열되고, 전기로 밖으로의 최대한 열손실을 억제하기 위해 3차에 걸친 보온재(3)를 사용한다.

산화, 확산장치에서 중요한 포인트중 하나는 박막의 균일성이며, 이를 얻기 위해서 온도 균일도가 중요한 요소이며, 또한 전기로의 경제성과 가장 직결되는 것이 처짐이며, 이를 방지하는 것이다.

온도의 균일도는 발열체 코일간의 간격을 미세하게 분리, 조정함으로써 얻을 수 있고, 처짐의 방지는 발열체의 종류를 교체하거나 물리적인 방법으로 와이어를 잡아줘 처짐을 억제하는 방법이다. 공정을 진행하기 위해서는 전기로 내에 균열관 및 석영관이 조립된 상태에서 고온의 상태 즉 850℃∼1200℃범위를 유지하는 가운데 석영 보트(9)에 웨이퍼를 50매 내지 150매를 반송후 엘리베이터(10)에 의해 석영관(8)내로 삽입된다. 핑거(2)의 고정은 핑거간의 버팀으로 고정된다.

종래의 기술에서는 엘리먼트 와이어(1)를 고온에서 장기간 사용함에 따라 와이어가 휘어지는 새깅(sagging) 현상이 발생하는데, 이를 핑거(2)가 물리적으로 확실히 고정시켜주지 못해, 와이어에 의해 핑거가 자리를 이탈하여 엘리먼트(1)의 휘어짐을 가속하여 오류를 발생시키게 되고, 핑거와 핑거사이의 엘리먼트 와이어의 휘어짐을 지지하지 못해 전선의 간격이 틀어져 온도 균일도가 나빠지며, 석영보트(9)의 상부측 웨이퍼부터 전기로내로 유입됨에 따라, 보트의 상부측 웨이퍼는 하부측 웨이퍼 보다 산화막 성장률이 크게 되는 문제점이 있는 바, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출한 것으로, 엘리먼트의 처짐으로 인한 전기로의 오류를 예방하고, 엘리먼트의 권선 간격을 유지하여 균일한 가열을 할 수 있으며, 석영보트의 상부측 웨이퍼의 자연산화막 성장을 억제하도록 한 자성을 이용한 전기로를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 전기로 및 이에 삽입되는 석영관과 석영보트를 나타내는 측면도.

도 2는 종래의 기술에 의한 핑거를 나타내는 사시도.

도 3은 종래의 기술에 의한 핑거 및 이에 결합되는 엘리먼트 와이어를 나타내는 단면도.

도 4는 종래의 기술에 의한 핑거 및 엘리먼트 와이어를 나타내는 측면도.

도 5는 본 발명에 의한 핑거를 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 분리형 자석판을 나타내는 사시도.

도 7은 본 발명에 의한 분리형 자석판과 그 상부에 위치하는 헤드부를 나타내는 사시도.

도 8은 본 발명에 의한 자석판과, 그에 연결되는 영구자석 및 제어부를 나타내는 구성도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 엘리먼트 와이어 21 ; 분리형 자석판

22 ; 핑거 22a ; 합금

24 ; 영구자석 25 ; 제어부

이러한, 본 발명의 목적은 가열되어 열을 발산시키는 엘리먼트 와이어와, 상기 엘리먼트 와이어를 분리하여 고정시키는 핑거와, 외부의 충격에서 로를 보호해주는 외부용기를 포함하여 구성된 전기로에 있어서, 상기 핑거의 내부에 철성분을 함유한 엘리먼트 소재의 합금을 내장하고, 상기 외부용기에 상기 엘리먼트 와이어와, 핑거를 자력을 이용하여 당겨주는 분리형 자석판을 설치하며, 상기 자석판과 연결하여, 자석판의 극성과 힘을 가감하여 위치이동을 하게 하는 제어부를 설치함으로써 달성된다.

이하, 본 발명에 의한 자성을 이용한 전기로를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 핑거를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 분리형 자석판을 나타내는 사시도이며, 도 7은 본 발명에 의한 분리형 자석판과 그 상부에 위치하는 헤드부를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명에 의한 자석판과, 그에 연결되는 영구자석 및 제어부를 나타내는 구성도를 각각 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 자성을 이용한 전기로는 가열되어 열을 발산시키는 엘리먼트 와이어와, 상기 엘리먼트 와이어를 분리하여 고정시키는 핑거와, 외부의 충격에서 로를 보호해주는 외부용기를 포함하여 구성된 전기로에 있어서, 상기 핑거(22)의 내부에 철성분을 함유한 엘리먼트 소재의 합금(22a)을 내장하고, 상기 외부용기는 상기 엘리먼트 와이어와, 핑거를 자력을 이용하여 당겨주는 분리형 자석판(21)으로 형성하며, 상기 자석판과 연결하여, 자석판의 극성과 힘을 가감하여 위치이동을 하게 하는 제어부(25)를 설치한다.

이와 같이 형성되는 전기로의 동작을 설명하면 다음과 같다.

종래의 기술에서의 문제점을 보완한 것으로, 외부용기에 설치한 영구자석(24)은 엘리먼트 합금의 철(Fe) 성분을 검지하여, 엘리먼트 와이어(1) 자체를 늘 고정하고, 핑거(22)를 통해 권선의 간격을 유지시킨다.

전기로의 각 부분은 영구자석에 부여되는 파워의 상 및 량에 따라 도 8과 같이, 각부분을 좌,우로 이동시킨다. 이러한 부분이 모여 조합의 전기로를 형성한다. 석영관의 크기 즉 길이에 따라 전기로의 영역별 각 부분을 제어부에서는 사용해야할 부분과 사용하지 않아도 될 부분을 결정하여, 일시에 석영관을 감싸 가열시킨다.

전기로를 1년이상 장기간 사용하게 되면, 엘리먼트 와이어는 고온 즉 850℃∼1200℃의 열을 방출하면서, 와이어 자체의 고유성분이 증발되고, 와이어가 열에 의해 휘어지는 정도가 점차적으로 증가하여, 와이어간의 권선 간격에 차이가 생겨 전기로 내부의 석영관내의 웨이퍼에 전달되는 열의 균일도가 흐트러 진다. 이러한 점은 외부용기를 이루는 분리형 자석판(21)의 자성이 엘리먼트의 와이어(1)내부의 철성분을 검지하여 끌어 당기므로 와이어가 휘어지지 않게 된다. 또한, 상기 자석판(21)은 와이어의 간격을 잡아주는 핑거(22)내부의 철성분을 함유한 함금(22a)을 검지하여 끌어 당겨주므로 와이어의 권선간격은 일정해 진다.

전기로 상부의 헤드부(23)는 자석과 연결되고, 전기로 양측단에 영구자석(24)을 설치하여 제어부(25)에서 영구자석의 극성과 힘을 가감하는 회로에 의해, 전기로 각부분이 위치이동을 하게 되며, 이를 조합하여 하나의 전기로를 형성한다.

이를 이용하여 석영관내에 웨이퍼가 존재할 때 전기로의 각부분이 자성에 의해 석영관을 감싸므로, 일시에 가열을 하게 되면, 동일한 막질의 자연 산화막이 성장될 것이다.

본 발명의 다른 실시예를 살펴보면, 전기로를 수평으로 분리하지 않고, 수직으로만 양분되게 형성하는 방법이 있고, 엘리먼트 와이어를 자성을 띄는 금속을 사용하므로 상호 간격을 유지하는 방법이 있으며, 전기로를 전도체를 이용하여 이동시키는 방법이 있고, 또한 자성을 이용하므로 웨이퍼내의 극성을 가진 파티클을 제거할수 있으며, 자기형체 기억합금을 이용하여 일정온도 유지시 본래의 간격을 유지하는 방법이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자성을 이용한 전기로는 가열되어 열을 발산시키는 엘리먼트 와이어와, 상기 엘리먼트 와이어를 분리하여 고정시키는 핑거와, 외부의 충격에서 로를 보호해주는 외부용기를 포함하여 구성된 전기로에 있어서, 상기 핑거의 내부에 철성분을 함유한 엘리먼트 소재의 합금을 내장하고, 상기 외부용기는 상기 엘리먼트 와이어와, 핑거를 자력을 이용하여 당겨주는 분리형 자석판으로 형성하며, 상기 자석판과 연결하여, 자석판의 극성과 힘을 가감하여 위치이동을 하게 하는 제어부를 설치함으로써, 엘리먼트의 처짐으로 인한 전기로의 오류를 예방하고, 엘리먼트의 권선 간격을 유지하여 균일한 가열을 할 수 있으며, 석영보트의 상부측 웨이퍼의 자연산화막 성장을 억제하도록 한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 가열되어 열을 발산시키는 엘리먼트 와이어와, 상기 엘리먼트 와이어를 분리하여 고정시키는 핑거와, 외부의 충격에서 로를 보호해주는 외부용기를 포함하여 구성된 전기로에 있어서, 상기 핑거의 내부에 철성분을 함유한 엘리먼트 소재의 합금을 내장하고, 상기 외부용기는 상기 엘리먼트 와이어와, 핑거를 자력을 이용하여 당겨주는 분리형 자석판으로 형성하며, 상기 자석판과 연결하여, 자석판의 극성과 힘을 가감하여 위치이동을 하게 하는 제어부를 설치한 것을 특징으로 하는 자성을 이용한 전기로.

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