KR100352765B1 - 반도체 제조용 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 가열장치에 관한 것으로서, 특히 로내의 온도가 저하되는 것을 방지하기 위한 열차단수단이 구비된 가열로에 있어서, 상기 열차단수단(30)은 밀폐가 이루어지는 케이스(31)와, 상기 케이스(31)의 내측에 횡방향으로 위치된 복수 개의 반사판(33)과, 상기 반사판(33)을 지지 고정하는 복수 개의 지지핀(34)(35)을 포함한다.

따라서, 본 발명에서는 반사판을 갖는 열차단수단에 의해 웨이퍼 보트의 로딩시 등에 로내의 열이 손실됨에 따라 로내의 온도가 저하되는 것을 최소화함으로써 웨이퍼 보트의 로딩 후 공정이 시작될 때까지의 로내 온도를 안정화시키고, 이에 따라 공정 시간이 단축됨으로써 생산성이 향상됨과 동시에 균일한 품질을 갖는 웨이퍼를 얻게 된다.

Description

반도체 제조용 가열장치{Heat treatment apparatus for manufacturing semiconductor}

본 발명은 반도체 제조용 가열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 보트의 하측에 반사판이 설치된 열차단수단에 의해 가열로 내의 열이 하부로 이동되는 것을 차단하여 열손실이 최소화하도록 된 반도체 제조용 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정에서 유전체나 도체로 작용하는 어떤 층을 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 웨이퍼의 표면에 적층하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 공정은 시스템의 압력에 따라 대기압 화학 기상 증착 시스템, 저압 화학 기상 증착 시스템, 고압 화학 기상 증착 시스템 등으로 분류되며, 특히 상기 저압 화학 기상 증착 시스템은 0.1~100 Torr의 압력에서 동작하게 되는데, 여러 가지 조건 중에서 가열로 내의 온도, 압력, 웨이퍼의 간격, 가스 유량 등이 웨이퍼의 표면에 증착되는 막의 균일성 확보에 지대한 영향을 미치게 된다.

이러한 가열로 내의 조건 중에서 온도는 보트의 로딩시 등에 도어의 개방으로 인하여 내부의 열이 유출됨으로써 가열로 내의 온도, 특히 하부의 온도가 일정 온도 이하로 저하됨으로써 이후의 처리 공정에서 일정 온도로 유지시키는데 소정의 시간이 소요됨으로써 생산성이 저하됨은 물론 가열로 내의 온도 분포가 균일하지 못하여 막의 균일성이 저하되고 공정의 안정성이 저하되는 등의 문제점들이 있었다.

이런 문제점을 해결하기 위하여 종래에도 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 보트의 하측에 웨이퍼의 크기와 동일한 크기를 갖는 복수 개의 석영판을 설치하여 가열로 하부에서의 열손실을 감소시키도록 하고 있으나, 이는 열의 차단 정도가 미미하여 열손실에 의해 이후의 증착 공정에서 다시 적정의 공정 온도로 유지시키는데 많은시간이 소요됨으로써 공정 시간이 길어지고, 이에 따라 생산성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 가열로 내의 하부에 반사판을 설치한 반도체용 종형 열처리로가 일본국 공개특허공보 평성01-130523호로 개시되어 있다.

이는 도 1에 도시한 바와 같이 단열재(10)의 내측에는 로심관(11)이 설치되어 있고, 상기 단열재(10)와 로심관(11)의 사이에는 균열관(12), 히터(13)가 순차적으로 설치되어 있다.

상기 로심관(11)에는 상부에서 내부로 반응 가스를 공급하는 급기관(11a)이 측벽 및 상부를 따라서 취부되어 있고, 상기 로심관(11)의 하부에 설치된 로덮개(14)의 상측에는 회전축(15) 상에 복수 개의 반사판(16)을 개재하여 웨이퍼 보트(17)가 놓여져 있으며, 상기 웨이퍼 보트(17) 내에는 다수의 웨이퍼(W)가 장착되어 있다.

그리고, 상기 로덮개(14)의 측벽에는 배기관(14a)이 접속되어 있으며, 상기 로심관(11)의 하단과 로덮개(14)의 상단에는 냉각관(18a)(18b)이 설치되어 있고, 상기 냉각관(18a)(18b)의 사이에는 시일링(19)이 개재되어 있다.

따라서, 로덮개(14)를 상승시켜서 웨이퍼(W)가 장착된 웨이퍼 보트(17) 및 반사판(16)을 로심관(11) 내에 장입하고, 상기 로심관(11)의 하부와 로덮개(14)의 상부에 취부된 냉각관(18a)(18b)의 사이를 시일링(19)으로 밀폐한 후 히터(13)에 의해 소정의 온도까지 가열하여 소정의 반응 가스를 급기관(11a)으로 공급하여 열처리를 행하게 되며, 이때 시일링(19)은 상기 냉각관(18a)(18b)의 내측으로 순환되는 냉각수에 의해 냉각이 이루어지게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 기술은 반사판이 로심관의 하측에 설치되기 때문에 반사판의 설치에 따른 공간의 감소가 작게 되고, 양산성의 저하가 방지되는 등의 효과는 기대되나, 반사판이 개방된 상태로 설치되기 때문에 진동 등에 의해 유동되는 등 구조적으로 안정성을 갖지 못하고, 열차단 효과도 그다지 만족할 만한 수준으로 되지 못하는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조적으로 안정성을 가짐과 동시에 더욱 향상된 즉, 복사열의 반사와 대류 또는 전도에 의한 열의 이동을 방지토록 하여 보다 향상된 열차단 효과를 갖는 반도체 제조용 가열장치를 제공하는데 있다.

도 1 은 종래의 반도체 제조용 가열장치를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 본 발명에 의한 반도체 제조용 가열장치를 나타내는 단면도이다.

도 3 은 본 발명의 요부를 나타내는 종단면도이다.

도 4 는 본 발명의 요부를 나타내는 횡단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 열차단수단 31: 케이스

32: 격판 33: 반사판

34: 외부 지지핀 35: 내부 지지핀

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조용 가열장치는, 로내의 온도가 저하되는 것을 방지하기 위한 열차단수단이 구비된 가열로에 있어서, 상기 열차단수단은 밀폐가 이루어지는 케이스와, 상기 케이스의 내측에 횡방향으로 가로지르는 형상으로 위치된 복수 개의 반사판과, 상기 반사판들의 간격 및 위치 상태를 지지 고정하는 복수 개의 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 반사판을 갖는 열차단수단에 의해 웨이퍼 보트의 로딩시 등에 로내의 열이 손실됨에 따라 로내의 온도가 저하되는 것을 최소화함으로써 웨이퍼 보트의 로딩 후 공정이 시작될 때까지의 로내 온도를 안정화시키고, 이에 따라 공정 시간이 단축됨으로써 생산성이 향상됨과 동시에 균일한 품질을 갖는 웨이퍼를 얻게되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 의한 반도체 제조용 가열장치를 나타내는 도면으로서, 하측이 개구된 단열재(20)의 내측에는 종형의 외부 튜브(21)가 위치되어 있고, 상기 외부 튜브(21)의 내측에는 상부 및 하부가 개구된 내부 튜브(22)가 위치되어 있다.

상기 외부 튜브(21)의 하측에는 내부 튜브(22)의 내측으로 반응 가스를 공급하는 가스 공급관(23)이 설치되어 있고, 그 타측에는 로내의 가스를 배출시키는 배기구(24)가 형성되어 있다.

상기 외부 튜브(21)의 하측에는 별도의 구동 수단의 작동에 따라 승강되는 승강판(25)이 구비되어 있고, 상기 승강판(25)의 상측에는 회전축(26)이 돌출 형성되어 있다.

상기 회전축(26)의 상측에는 웨이퍼 보트(27)가 위치되어 있고, 상기 회전축(26)과 웨이퍼 보트(27)의 사이에는 내부 튜브(22) 내의 열이 하측으로 이동되는 것을 차단하는 열차단수단(30)이 개재되어 있다.

상기 열차단수단(30)은 도 3 및 도 4 에 도시한 바와 같이, 밀폐가 이루어지게 외측으로 구획 형성되는 케이스(31)와, 상기 케이스(31)의 내측으로 횡방향으로 가로질러 상부와 하부로 구분 구획하는 격판(32)과, 상기 케이스(31)의 바닥 및 격판(32)의 상측에 위치되어 열을 반사시켜 차단하는 복수 개의 반사판(33)을 구비한다.

그리고, 상기 열차단수단(30)은 상기 반사판(33)의 가장자리에 수직으로 설치되는 복수 개의 외부 지지핀(34)과, 상기 반사판(33)의 내측에 수직으로 설치되는 복수 개의 내부 지지핀(35)을 구비한다.

상기 외부 지지핀(34)은 반사판(33)의 가장자리가 일측에 매설됨으로써 반사판(33)이 종방향 및 횡방향으로 유동되는 것을 방지하게 되고, 상기 내부 지지핀(35)은 반사판(33)의 상측에 지지됨으로써 반사판(33)이 종방향으로 유동되는 것을 방지하게 되는 것이다.

상기 케이스(31)의 내측은 진공이 유지되도록 하고, 상기 반사판(33)의 재질은 용융 온도를 고려하여 선정하게 되는데 바람직하게는 열반사율이 양호한 금속, 예컨대 알루미늄이나 은 등으로 이루어지거나 표면에 알루미늄이나 은 등의 금속을 도금할 수 있다.

그리고, 상기 열차단수단(30)의 설치위치도 적용 대상 공정의 공정 온도에 따라 설정하게 되는데, 상기 웨이퍼 보트(27)와 회전축(26)의 사이에 설치하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 반도체 제조용 가열장치는 승강판(25)이 하강된 상태에서 복수 개의 웨이퍼가 투입된 웨이퍼 보트(27)를 로딩한 후 다시 상기 승강판(25)을 상승시켜 로내로 투입시킨다.

이때, 상기 웨이퍼 보트(27)의 하측에는 열차단수단(30)이 위치된 상태이며,이어서 별도의 구동 수단이 작동하여 회전축(26)을 구동시킴에 따라 웨이퍼 보트(27)가 회전 작동하게 되고, 이와 동시에 단열재(20)의 외측에 설치된 도시하지 않은 히터가 작동하여 로내의 온도를 상승시키게 된다.

이어서, 로내의 온도가 적정의 온도로 유지되면 가스 공급관(23)을 통하여 반응 가스가 로내로 공급됨으로써 증착 등의 공정이 이루어지게 되며, 적정의 시간 동안 공정이 이루어진 후에는 배기구(24)를 통하여 로내의 반응 가스가 배출되고, 다시 상기 승강판(25)이 하강하면 공정이 완료되는 것이다.

이때, 상기 웨이퍼 보트(27)가 하강한 후 새로운 웨이퍼 보트(27)가 로딩될 때까지의 시간 동안에는 로내의 온도, 특히 로내의 하부 온도가 떨어지게 되는데, 이는 열차단수단(30)에 의해 온도가 저하되는 것을 방지하게 된다.

즉, 상기 열차단수단(30) 내에 설치된 복수 개의 반사판(33)이 로내의 열 다시 말하여 복사열을 다시 로내로 반사시켜 보내는 기능을 수행하게 되고, 또 밀폐가 이루어진 케이스(31)와 그 내부의 반사판(33) 및 격판(32)의 구조에 의해 대류 현상의 방지가 이루어지고, 이에 더하여 케이스(31) 내부를 진공으로 형성할 경우 그 열손실 방지효율은 더욱 증대되게 되고, 또 이들 사이에 위치되는 외부 지지핀(34)과 내부 지지핀(35)이 케이스(31) 내에 부분적으로 설치됨으로써 전도에 의한 열 손실을 감소시키게 되어 로내의 온도가 저하되는 것을 방지하게 되는 것이다.

따라서, 새로운 웨이퍼 보트(27)가 로딩된 후 공정이 시작될 때까지 로내의 온도가 저하되는 것을 최소화함으로써 더욱 안정된 동정을 수행할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반사판을 갖는 열차단수단에 의해 웨이퍼 보트의 로딩시 열손실로 인한 로내의 온도가 저하되는 것을 최소화함으로써 웨이퍼 보트의 로딩 후 공정이 시작될 때까지의 로내 온도를 안정화시키고, 이에 따라 공정 시간이 단축됨으로써 생산성이 향상됨과 동시에 웨이퍼의 품질이 균일하게 되며, 반사판이 안정된 자세로 유지됨으로써 유동이 방지되는 등의 여러 가지 효과가 있다.

Claims (4)

1. 로내의 온도가 저하되는 것을 방지하기 위한 열차단수단이 구비된 가열로에 있어서,

   상기 열차단수단은,

   투명한 재질로 이루어져 밀폐된 공간을 형성하는 케이스와;

   상기 케이스의 내측에 대류 현상이 없도록 횡방향으로 가로지르는 형상으로 위치된 복수 개의 반사판과;

   상기 반사판들의 간격과 위치 상태를 부분적으로 지지 고정하는 복수 개의 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가열장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지핀은 반사판의 가장자리에 설치된 복수 개의 외부 지지핀과, 상기 반사판의 내측에 설치되는 복수 개의 내부 지지핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가열장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스의 내측에는 그 내부를 적어도 두 개 이상의 층으로 분리 구획되게 횡방향으로 격판이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가열장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스의 내부는 진공이 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가열장치.