KR100297718B1 - 화학기상증착장치의히터 - Google Patents

Abstract

분리형 구조를 갖는 화학기상증착 장치의 히터에 관하여 개시된다. 화학기상증착 장치의 히터는: 열을 발생시키는 코일과, 상기 코일을 감싸고 있는 보호카바와, 상기 코일에 외부의 전원을 연결하기 위한 단자를 구비하는 복수의 히터유니트; 상기 복수의 히터유니트를 다단으로 결합하기 위한 것으로, 상기 보호카바의 외측에 부착되는 고정부재와 상호 대응하는 상기 고정부재를 체결하는 체결수단을 구비하는 히터유니트 결합수단; 및 상기 히터유니트의 상호 접촉부를 통한 열손실을 방지하기 위한 단열수단으로서 실리카 울;을 포함하여, 다단으로 분리/결합이 가능하도록 된 것을 특징으로 한다. 따라서, 코일의 일부분에 이상이 있을 경우 히터 전체를 교체하지 않고 일부의 히터유니트만을 분리하여 교체할 수 있으므로 유지·보수가 간편하고 비용을 절감할 수 있다.

Description

화학기상증착 장치의 히터{Heater of chemical vapor deposition apparatus}

본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 분리형 구조를 갖는 화학기상증착 장치의 히터에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조에는 다양한 제조공정을 거치게 되며, 그 중에서 폴리실리콘, 질화막 등을 웨이퍼 상에 증착시키는 데는 주로 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)법이 이용된다. 상기 화학기상증착법은 화학소스(Chemical source)를 가스 상태로 장치 내에 공급하여 웨이퍼 표면상에서 확산을 일으킴으로써 유전체막, 도전막 및 반도전막 등을 웨이퍼 표면에 증착시키는 기술이다.

이러한 CVD법은 통상 장치내의 압력에 따라 저압 CVD(LPCVD: Lower Pressure CVD), 상압 CVD(Atmospheric Pressure CVD)로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD(PECVD: Plasma Enhanced CVD) 및 광여기 CVD 등이 일반적으로 사용되고 있다. 이중에서 LPCVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼의 표면상에 필요한 물질을 침적시키는 방법으로서 확산공정에서 주로 사용된다.

도 1에는 LPCVD 공정을 수행하는 종래의 화학기상증착 장치의 개략적 구성도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화학기상증착 장치는 일반적으로 내측 튜브(Inner tube, 30), 외측 튜브(Outer tube, 40) 및 히터(Heater, 50)를 구비하고 있다.

상기 내측 튜브(30)는 석영으로 된 관으로, 그 내부에 웨이퍼(10)가 적재된 석영 보트(Quartz boat, 20)가 삽입되어 웨이퍼(10) 상에 화학기상증착이 진행되는 곳이다. 상기 외측 튜브(40)는 내측 튜브(30)의 외측에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 하며, 상기 히터(50)는 외측 튜브(40)의 외측에 설치되어 웨이퍼(10)를 소정 온도로 가열하게 된다.

그리고, 상기 내측 튜브(30)와 외측 튜브(40)는 그 하부에 마련된 플랜지(60)에 장착되어 있고, 상기 석영 보트(20)는 받침대(70)에 의해 지지되어 있다. 상기 플랜지(60)의 일측에는 상기 내측 튜브(30) 내부로 화학소스 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(61)가 마련되어 있으며, 다른 일측에는 펌프(80)와 연결되어 외측 튜브(40) 내부를 감압시키기 위해 공기를 흡입하는 공기 흡입구(62)가 마련되어 있다.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 히터를 부분 절개하여 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 종래의 히터(50)는 열을 발생시키는 코일(51)과, 상기 코일(51)을 보호하고 지지하기 위해 이를 감싸고 있는 보호카바(52)를 구비하고 있으며, 상기 보호카바(52)에는 상기 코일(41)에 전원을 연결하기 위한 단자(53)가 마련되어 있다.

상기 코일(51)은 상기 내측 튜브(도 1의 30) 내의 상하부 온도차를 보상하기 위하여 상하방향으로 4단 내지 5단으로 분리되어 독립적으로 제어된다. 그런데, 상기 코일(51)을 감싸고 있는 보호카바(52)는 그 전체가 일체형으로 되어 있다.

이와 같은 구조로 인해 종래에는 히터의 고장으로 인한 보수 또는 이상 발생으로 인한 점검시에 히터 전체를 분해하여 교체해야 한다. 따라서, 상기 코일의 일부분에 이상이 발생하더라도 다른 부분의 코일까지 모두 교체해야 하므로 실제 현장에서 히터의 유지 및 보수 작업에 많은 불편한 점이 있고, 또한 비용 및 시간의 낭비가 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 유지·보수가 쉽도록 다단으로 분리되어 일부분의 코일만을 교체할 수 있도록 된 화학기상증착 장치의 히터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 화학기상증착 장치의 개략적 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 종래의 히터를 부분 절개하여 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터의 조립 상태를 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터의 평면도,

도 5는 제 1단과 제 2단 히터유니트를 분리하여 도시한 분리 사시도,

도 6은 히터유니트 결합수단을 도시한 종단면도,

도 7은 단자 접속수단을 도시한 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110a ~ 110d...히터유니트 111...코일

112...보호카바 113...단자

114...절연물 120...히터유니트 결합수단

121...고정부재 131...실리카 울

132...밴드 135...고정부재삽입홈

136...단자삽입홈 141...지지부재

142...단자접속볼트 151...케이블

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터는: 열을 발생시키는 코일과, 상기 코일을 감싸고 있는 보호카바와, 상기 코일에 외부의 전원을 연결하기 위한 단자를 구비하는 복수의 히터유니트; 상기 복수의 히터유니트를 다단으로 결합하기 위한 것으로, 상기 보호카바의 외측에 부착되는 고정부재와 상호 대응하는 상기 고정부재를 체결하는 체결수단을 구비하는 히터유니트 결합수단; 및 상기 히터유니트의 상호 접촉부를 통한 열손실을 방지하기 위한 단열수단으로서 실리카 울;을 포함하여, 다단으로 분리/결합이 가능하도록 된 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 실리카 울은 링 형상을 가지며 상기 히터유니터의 상호 접촉부의 외주면을 따라 설치되고, 상기 실리카 울의 이탈을 방지하기 위한 이탈방지수단으로서 링 형상의 밴드를 구비하는 것이 더 바람직하다.

또한, 상호 인접된 상기 히터유니트에 각각 마련된 두 개의 단자를 연결하기 위한 단자접속수단을 더 포함한다. 여기에서, 상기 단자접속수단은; 상기 보호카바의 외측에 부착되는 지지부재와, 상기 두 개의 단자와 연결되는 단자접속볼트와, 상기 단자접속볼트를 상기 지지부재에 체결하는 너트를 구비하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터에 의하면, 코일의 일부분에 이상이 있을 경우 히터 전체를 교체하지 않고 일부의 히터유니트만을 분리하여 교체할 수 있으므로 유지·보수가 간편하고 비용을 절감할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터의 조립 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 그 평면도이다.

본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터는 전술한 바와 같이 화학기상증착 장치의 튜브 외측에 설치되어 상기 튜브 내부에 로딩되는 반도체 웨이퍼를 가열하는 것으로, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 히터유니트(110a ~ 110d)가 결합된 구조로 되어 있다. 즉, 제 1단 히터유니트(110a)의 위에 제 2단 히터유니트(110b)가 결합되고, 다시 그 위에 제 3단 히터유니트(110c)와 제 4단 히터유니트(110d)가 차례로 결합되어, 모두 4단으로 분리 및 결합이 가능하도록 된다.

각각의 히터유니트(110a ~ 110d)를 인접하는 히터유니트(110a ~ 110d)와 결합하기 위해 히터유니트 결합수단(120)이 구비되고, 각 히터유니트(110a ~ 110d)의결합부위에는 후술하게 될 밴드(132)가 감겨진다. 그리고 각각의 히터유니트(110a ~ 110d)에는 외부 전원과 연결하기 위한 단자(113)가 마련된다.

상술한 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터는 네 개의 히터유니트(110a ~ 110d)로 구성되어 있으나, 이는 하나의 바람직한 실시예에 불과하며 화학기상증착 장치의 크기에 따라 그 이하 또는 그 이상의 히터유니트로 구성될 수도 있음은 당업자의 기술수준에 비추어 자명하다.

이와 같은 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 히터의 결합 구조를 도 5와 도 6을 참조하며 상세히 설명한다. 도 5는 제 1단 히터유니트(110a)와 제 2단 히터유니트(110b)를 분리하여 도시한 분리 사시도이고, 도 6은 히터유니트 결합수단을 도시한 종단면도이다.

상기 제 1단 히터유니트(110a)와 제 2단 히터유니트(110b)의 내부에는 열을 발생시키는 코일(111)이 설치되며, 상기 코일(111)의 외측에는 상기 코일(111)을 보호하고 지지하기 위하여 이를 감싸고 있는 보호카바(112)가 구비된다. 그리고 상기 코일(111)과 보호카바(112) 사이의 공간에는 절연물(114)이 채워지고, 상기 코일(111)에 외부 전원을 연결하기 위한 단자(113)가 상기 보호카바(112)의 외측으로 돌출되도록 설치된다.

상기 제 1단 히터유니트(110a)의 위에는 제 2단 히터유니트(100b)가 올려지고, 히터유니트 결합수단(120)에 의해 상호 결합된다. 상기 히터유니트 결합수단(120)은 고정부재(121)와, 볼트(122)와, 너트(123)로 구성된다.

상기 고정부재(121)는 제 1단 히터유니트(110a)와 제 2단 히터유니트(110b)각각의 보호카바(112)의 외측면을 따라 등간격으로 세 개씩 부착되며, 그 각각에는 상기 볼트(122)가 체결될 수 있도록 구멍이 형성된다. 상기 볼트(122)와 너트(123)는 제 1단 히터유니트(110a)와 제 2단 히터유니트(110b)에 각각 설치된 고정부재(121)를 상호 대응하는 것끼리 체결하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터는 복수의 히터유니트로 분리될 수 있으며, 상기 히터유니트 결합수단(120)에 의해 상기 히터유니트를 다단으로 결합할 수 있다. 따라서, 코일(111) 등 히터의 일부분에 이상이 발생하면 그 부분의 히터유니트만을 분리하여 교체할 수 있으므로 교체 및 보수 작업이 간편해지고, 이에 따라 유지·보수 시간 및 비용을 절감할 수 있게 된다.

그리고, 상기 제 1단 히터유니트(110a)와 제 2단 히터유니트(110b)의 접촉부를 통한 열손실을 방지하기 위한 단열수단으로서 실리카 울(131)이 구비된다.

상기 실리카 울(131)은 장착 및 분해가 용이하도록 링 형상을 가지며, 상기 제 1단 히터유니트(110a)와 제 2단 히터유니트(110b)의 상호 접촉부의 외주면을 따라 형성되는 홈에 설치된다.

또한, 상기 실리카 울(131)의 이탈을 방지하기 위한 이탈방지수단으로서 밴드(132)가 설치된다. 상기 밴드(132)는 상기 실리카 울(131)과 같이 링 형상을 가지며, 상기 실리카 울(131)의 외측을 따라 감겨지고, 그 양단부는 볼트(133)와 너트(134)에 의해 조여진다. 상기 밴드(132)에는 상기 고정부재(121) 및 상기 단자(113)와 간섭되지 않도록 고정부재 삽입홈(135)과 단자 삽입홈(136)이 각각 형성된다.

이와 같이, 상기 실리카 울(131)에 의해 코일(111)에서 발생된 열이 히터유니트 접촉부를 통해 외부로 손실되는 것이 방지되며, 또한 상기 밴드(132)가 상기 실리카 울(131)을 히터유니트 접촉부에 밀착시키므로 단열 효과가 향상된다.

한편, 상술한 바와 같이 다단으로 결합된 히터유니트에 각각 마련된 두 개의 단자를 연결하여 하나의 전력 케이블에 접속시킬 경우에는 단자접속수단이 사용되며, 이하에서는 상기 단자접속수단을 도 7을 참조하며 설명한다.

도 7에는 제 2단 히터유니트(110b)와 제 3단 히터유니트(110c)에 사이에 설치된 단자 접속수단이 도시되어 있다.

상기 단자접속수단은 지지부재(141)와 단자접속볼트(142) 및 너트(143)로 구성된다. 상기 지지부재(141)는 제 2단 히터유니트(110b)와 제 3단 히터유니트(110c)의 보호카바(112)의 외측면에 각각 하나씩 설치되고, 상기 단자접속볼트(142)가 체결될 수 있도록 구멍이 형성된다. 상기 단자접속볼트(142)는 상기 제 2단 히터유니트(110b)와 제 3단 히터유니트(110c)의 코일(111)과 연결되어 보호카바(112)의 외부로 각각 하나씩 돌출되어 있는 두 개의 단자(113)와 연결되며, 상기 너트(143)에 의해 상기 지지부재(141)에 체결된다. 즉, 상기 두 개의 단자(113)는 상기 단자접속볼트(142)에 의해 간접적으로 연결된다. 따라서, 외부 전원과 연결되는 케이블(151)을 상기 단자접속볼트(142)에 접속시키면, 하나의 케이블(151)이 두 개의 단자(113)에 함께 접속된 결과가 된다.

상술한 바와 같이 단자접속수단을 구비하게 되면, 복수의 히터유니트를 결합하거나 분리할 때 히터유니트 각각에 마련된 두 개의 단자를 필요에 따라 연결 또는 분리할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 히터는 다단으로 분리가 가능하므로, 일부분에 이상이 발생하면 그 부분의 히터유니트만을 분리하여 교체할 수 있다. 따라서, 유지 및 보수가 간편하고 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 또한 최근의 웨이퍼 대구경화 추세에 따라 이에 필요한 대형의 히터를 손쉽게 제작할 수 있게 된다. 그리고 실리카 울과 같은 단열수단이 사용되어 열손실이 방지되는 효과도 있다.

Claims (7)

1. 화학기상증착 장치의 튜브 외측에 설치되어 상기 튜브 내부에 로딩되는 반도체 웨이퍼를 가열하는 화학기상증착 장치의 히터에 있어서:

   열을 발생시키는 코일과, 상기 코일을 감싸고 있는 보호카바와, 상기 코일에 외부의 전원을 연결하기 위한 단자를 구비하는 복수의 히터유니트;

   상기 복수의 히터유니트를 다단으로 결합하기 위한 것으로, 상기 보호카바의 외측에 부착되는 고정부재와 상호 대응하는 상기 고정부재를 체결하는 체결수단을 구비하는 히터유니트 결합수단; 및

   상기 히터유니트의 상호 접촉부를 통한 열손실을 방지하기 위한 단열수단으로서 실리카 울;을 포함하여, 다단으로 분리/결합이 가능하도록 된 화학기상증착 장치의 히터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 체결수단은, 볼트와 너트로 된 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치의 히터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 실리카 울은 링 형상을 가지며, 상기 히터유니터의 상호 접촉부의 외주면을 따라 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치의 히터.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 실리카 울의 이탈을 방지하기 위한 이탈방지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치의 히터.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 이탈방지수단은, 상기 실리카 울의 외측을 따라 설치되는 링 형상의 밴드인 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치의 히터.
6. 제 1항에 있어서,

   상호 인접된 상기 히터유니트에 각각 마련된 두 개의 단자를 연결하기 위한 단자접속수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치의 히터.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 단자접속수단은; 상기 보호카바의 외측에 부착되는 지지부재와, 상기 두 개의 단자와 연결되는 단자접속볼트와, 상기 단자접속볼트를 상기 지지부재에 체결하는 너트를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치의 히터.