KR100402097B1 - pre-treatment system having optic temperature control system - Google Patents
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Abstract
개시된 흑연 보트의 전처리 장치는 일측에 관측창이 마련된 진공실과; 상기 진공실에 관통 설치되고 흑연보트가 지지되는 전극과; 상기 전극으로 전원을 공급하는 전원공급장치와; 상기 전원공급장치를 제어하는 제어기와; 상기 진공실의 관측창 외부에 설치되어 진공실 내의 온도를 측정하는 광학 온도계와; 및 상기 광학 온도계의 온도를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 제어기로 전달하는 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 작업자가 바뀌어도 흑연보트가 가열되기에 알맞은 온도가 제어기에 미리 입력된 것에 의해 제어기가 전원공급장치를 제어하여 전극에 전원이 공급되는 것을 조절함으로, 흑연보트를 균일하게 가열할 수 있고, 이에 따라 제품의 대량생산시 균일한 품질의 제품을 생산할 수 있다.The pre-treatment apparatus of the disclosed graphite boat includes a vacuum chamber provided with a viewing window at one side; An electrode penetrated in the vacuum chamber and supported by a graphite boat; A power supply for supplying power to the electrode; A controller for controlling the power supply; An optical thermometer installed outside the observation window of the vacuum chamber and measuring a temperature in the vacuum chamber; And a converter which receives the temperature of the optical thermometer and converts the temperature into a digital signal and transmits the digital signal to the controller. According to this, even if the operator changes, the temperature suitable for heating the graphite boat is input to the controller in advance so that the controller controls the power supply to control the power supplied to the electrode, thereby uniformly heating the graphite boat, Accordingly, a product of uniform quality can be produced during mass production of the product.
Description
본 발명은 흑연 저항가열원의 전처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 흑연을 주재료로 제작한 알루미늄 증착용 보트(boat)의 사용성 및 수명을 증가시키기 위하여 사용되는 전처리 과정에서 보다 균일한 온도조절을 할 수 있는 광학식 온도조절 장치를 가지는 전처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pretreatment apparatus for a graphite resistance heating source, and more particularly, to more uniform temperature control in a pretreatment process used to increase the usability and lifespan of an aluminum deposition boat made of graphite as a main material. It relates to a pretreatment device having an optical temperature control device capable of.
일반적으로, 반도체 제조 공정 및 산업용 알루미늄 박막 증착시에는 알루미늄을 가열한 후 증발시켜 원하는 박막을 만드는 열증착법을 사용한다. 이때, 알루미늄을 적절한 온도로 가열하기 위해서는 텅스텐과 같은 융점이 높은 금속으로 이루어진 보트에 알루미늄을 담고 수백 A(암페어)의 전류를 가하여 보트(boat)를 발열시켜 알루미늄을 녹여서 물질에 증착시켰다.In general, in the semiconductor manufacturing process and the deposition of industrial aluminum thin film, a thermal evaporation method is used in which aluminum is heated and then evaporated to form a desired thin film. In this case, in order to heat the aluminum to an appropriate temperature, the boat was made of a metal having a high melting point such as tungsten, and a few hundred ampere amps were applied to heat the boat to heat the boat to melt the aluminum and deposit it on the material.
이와 같이 알루미늄을 증착시키는데 사용되는 보트(boat)의 주재료로 텅스텐이 사용되었으나, 알루미늄과의 반응으로 인하여 보트(boat)가 쉽게 파손되는 문제점이 발생되었다.As such, tungsten was used as a main material of the boat used to deposit aluminum, but the boat was easily broken due to the reaction with aluminum.
이와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 최근에는 TiB2· BN 이라는 재질을 사용하여 보트(boat)를 제작하여 사용하고 있다. 이와 같은 TiB2·BN 재질의 보트는 BN 성분이 Al과 AlN 화합물을 구성하여 보호층으로 작용함으로 알루미늄과 반응하지 않는 부분이 생기게 되어 장시간 사용하다는 장점을 가지고 있는 반면에, TiB2·BN 성분의 가격이 고가이므로 보트(boat)의 제작시 가격이 상승되는 문제점이 있었다.In order to compensate for such a problem, recently, a boat is manufactured using a material called TiB 2 · BN. In the same TiB 2 · boat of the BN material is, while by using the BN component constituting the Al and AlN compound acts as a protective layer portion that does not react with the aluminum is causing have the advantage of being used for a long period of time, TiB 2 · BN component Since the price is high, there was a problem that the price is increased when the boat (boat) production.
이와 같이 보트의 가격이 상승되는 문제점을 해결하기 위하여, 흑연(graphite) 재질을 사용하여 보트를 제작하는 연구가 활발히 진행되고 있는데, 흑연 재질의 보트(boat)의 주성분이 탄소(C)로 이루어짐으로, Al과 C가 직접 반응하여 Al4C3이라는 화합물이 생성되어, 보트가 파손되는 문제점이 발생하였다.In order to solve such a problem that the price of the boat rises, research is being actively made on the manufacture of boats using graphite material, since the main component of the boat made of graphite is carbon (C). , Al and C is directly reacted to produce a compound called Al 4 C 3 , a problem that the boat is broken.
이와 같이, Al4C3라는 화합물의 생성을 억제하기 위하여, 흑연 보트(boat) 위에 BN 성분을 코팅하여 흑연 보트(boat)의 가열시 보트에 AlN 화합물의 보호층이 작용하도록 하였다.As such, in order to suppress the production of the Al 4 C 3 compound, the BN component was coated on the graphite boat so that the protective layer of the AlN compound acted on the boat when the graphite boat was heated.
이와 같이, AlN을 형성시키는 전처리 작업을 간략하게 설명하면 다음과 같다.As described above, a pretreatment operation for forming AlN will be briefly described as follows.
흑연 보트(boat)에 BN을 스프레이로 코팅한 후 건조시켜 흑연 위에 BN층이 형성되도록 하였다. 그런 다음, 진공증착기의 전극에 BN이 코팅된 흑연 보트(boat)를 끼우고 Al을 담은 후에 서서히 가열해 준다. 이와 같은 전처리 공정은 약 15분에 걸쳐 0A ~ 200A, 0V ~ 3V 의 조건으로 서서히 가열시켜 Al과 BN이 서서히 반응되도록 한다.The graphite boat (BN) was coated with a spray and then dried to form a BN layer on the graphite. Then, a BN-coated graphite boat is inserted into the electrode of the vacuum evaporator, and Al is slowly heated after being filled. This pretreatment process is gradually heated under conditions of 0A to 200A and 0V to 3V over about 15 minutes to allow Al and BN to react slowly.
이와 같이 전처리를 행하는 종래 흑연 보트(boat)의 전처리 장치가 도 1에 도시되어 있다.A pretreatment apparatus for a conventional graphite boat which performs such a pretreatment is shown in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 종래의 전처리 장치는, 일측에 관측창(1a)이 마련된 진공실(1)과, 진공실(1)에 설치되고 흑연보트(10)를 지지하는 전극(2)과, 진공실(1)의 외부에 설치되며 전극(2)에 전원을 공급하는 전원공급장치(3)와, 전원공급장치(3)에 연결되며 작업자가 수동으로 조절하기 위한 제어기(4)를 포함하고 있다.As shown, the conventional pretreatment apparatus includes a vacuum chamber 1 having an observation window 1a on one side, an electrode 2 provided in the vacuum chamber 1 and supporting the graphite boat 10, and a vacuum chamber 1. It is installed on the outside of the power supply 3 for supplying power to the electrode (2), and connected to the power supply (3) and includes a controller (4) for the operator to manually adjust.
이와 같은 종래의 전처리 장치는 일정한 시간동안 온도를 서서히 올리고 최종적으로 반응이 일어나는 온도를 균일하게 유지해야 함으로, 작업자가 전처리 장치의 작동시부터 완료시까지 전처리 되는 상태를 지켜보아야 하는 문제점이 있었다.Such a conventional pretreatment apparatus has a problem in that the operator must watch the state of pretreatment from the operation of the pretreatment apparatus to completion, since the temperature is gradually raised for a predetermined time and the temperature of the final reaction takes place uniformly.
또한, 전처리를 관리하는 작업자마다 그 주관적인 판단에 의해 전처리 작업이 진행되므로, 흑연보트의 전처리 작업이 균일하게 이루어지지 않는다는데 그 문제점이 있었다.In addition, since the pretreatment operation proceeds according to the subjective judgment of each operator who manages the pretreatment, there is a problem that the pretreatment operation of the graphite boat is not uniformly performed.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 전처리 장치에서 진공실의 외부에 진공실의 내부의 온도를 측정하기 위한 광학식 온도측정 장치를 설치하여 진공실의 내의 온도를 측정함으로써, 흑연보트의 전처리 작업을 작업자에 관계없이 균일하게 할 수 있도록 한 광학식 온도조절 장치를 가지는 흑연 보트 전처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by installing an optical temperature measuring device for measuring the temperature of the inside of the vacuum chamber in the outside of the vacuum chamber in the pretreatment apparatus to measure the temperature in the vacuum chamber, It is an object of the present invention to provide a graphite boat pretreatment apparatus having an optical temperature control device capable of uniformizing a boat pretreatment operation regardless of a worker.
도 1은 종래의 흑연 보트의 전처리 장치를 나타낸 구성도,1 is a configuration diagram showing a pretreatment apparatus of a conventional graphite boat,
도 2는 본 발명에 따른 흑연 보트의 전처리 장치를 나타낸 구성도,2 is a configuration diagram showing a pretreatment apparatus for a graphite boat according to the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
20; 진공실 20a; 관측창20; Vacuum chamber 20a; Observation window
21; 전극 22; 전원공급장치21; Electrode 22; Power supply
23; 제어기 24; 광학온도계23; Controller 24; Optical thermometer
25; A/D 컨버터 30; 컨버터25; A / D converter 30; Converter
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학식 온도조절장치를 가지는 흑연 보트 전처리 장치는, 일측에 관측창이 마련된 진공실과; 상기 진공실에 관통 설치되고 흑연보트가 지지되는 전극과; 상기 전극으로 전원을 공급하기 위한 전원공급장치와; 상기 전원공급장치를 제어하는 제어기와; 상기 진공실의 관측창 외부에 설치되어 진공실 내의 온도를 측정하는 광학온도계와; 및 상기 광학 온도계의 온도를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 상기 제어기로 전달하는 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.Graphite boat pretreatment apparatus having an optical temperature control device according to the present invention for achieving the above object, the vacuum chamber provided with a viewing window on one side; An electrode penetrated in the vacuum chamber and supported by a graphite boat; A power supply device for supplying power to the electrode; A controller for controlling the power supply; An optical thermometer installed outside the observation window of the vacuum chamber and measuring a temperature in the vacuum chamber; And a converter which receives the temperature of the optical thermometer and converts it into a digital signal and transmits the digital signal to the controller.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광학식 온도 조절 장치를 가지는 흑연 보트 전처리 장치의 구성 및 작용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the configuration and operation of the graphite boat pre-treatment device having an optical temperature control device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 흑연 보트 전처리 장치의 구성을 개략적으로 보인 구성도이다.Figure 2 is a schematic view showing the configuration of a graphite boat pretreatment apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흑연 보트의 전처리장치는, 일측에 관측창(20a)이 마련된 진공실(20)과, 진공실(20)에 관통 설치되고 흑연보트(30)가 지지되는 전극(21)과, 전극(21)으로 전원을 공급하는 전원공급장치(22)와, 전원공급장치(22)를 제어하는 제어기(23)와, 진공실(20)의 관측창(20a) 외부에 설치되어 진공실(20) 내의 온도를 측정하는 광학온도계(24)와, 광학온도계(24)의 온도를 입력받아 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어기(23)로 전달하는 A/D 컨버터(analog and digital converter; 25)를 포함하고 있다.As shown in the drawing, the pretreatment apparatus for the graphite boat according to the present invention includes a vacuum chamber 20 provided with an observation window 20a on one side, and an electrode 21 installed through the vacuum chamber 20 and supporting the graphite boat 30. ), A power supply 22 for supplying power to the electrode 21, a controller 23 for controlling the power supply 22, and a vacuum chamber installed outside the observation window 20a of the vacuum chamber 20. An optical thermometer (24) for measuring the temperature in the (20) and an A / D converter which receives the temperature of the optical thermometer (24), converts an analog signal into a digital signal, and transmits the analog signal to the controller (23); 25).
상기 광학온도계(24)는 온도 측정 대상물인 흑연보트(30)의 가열되는 상태 즉, 가열됨에 따라 변화되는 색깔을 감지하여 그 온도를 측정하는 온도계이다. 상기 A/D컨버터(25)는 광학온도계(24)에서 측정한 온도의 수치 즉, 아날로그 신호를 제어기(23)인 컴퓨터가 인식하기 위한 신호 즉, 디지털 신호로 전환하기 위한 장치이다.The optical thermometer 24 is a thermometer for measuring the temperature of the graphite boat 30 that is a temperature measuring object, that is, a color that changes as it is heated. The A / D converter 25 is a device for converting a numerical value of the temperature measured by the optical thermometer 24, that is, an analog signal into a signal that is recognized by a computer that is the controller 23, that is, a digital signal.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광학 온도측정장치를 가지는 전처리 장치의 작용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.The operation of the pretreatment device having the optical temperature measuring device according to the present invention configured as described above will be described in more detail.
흑연보트(30)에 BN을 스프레이로 코팅한 후 건조시켜 흑연 위에 BN층을 형성되도록 한다. 그런 다음, 진공실(20)의 전극(21)에 흑연보트(30)를 설치하고, 제어기(23)에 전처리 작업에 알맞은 온도를 제어기(23)에 입력시켜 놓고, 전처리 장치를 작동시킨다.BN is coated on the graphite boat 30 with a spray and then dried to form a BN layer on the graphite. Then, the graphite boat 30 is installed on the electrode 21 of the vacuum chamber 20, the controller 23 is input with a temperature suitable for the pretreatment operation to the controller 23, and the pretreatment apparatus is operated.
그러면, 전원공급장치(22)는 제어기(23)에 의해 작동되어, 전극(21)에 전원을 공급하게 된다. 이에 따라 전극(21)에 설치된 흑연보트(30)는 가열되어 그 표면의 색상이 변화된다. 그러면, 진공실(20)의 투명으로 된 관측창(20a)의 외부에 설치된 광학 온도계(24)는 적외선을 이용하여 흑연보트(30)가 변화되는 색상으로 그 온도를 측정한다.Then, the power supply 22 is operated by the controller 23 to supply power to the electrode 21. Accordingly, the graphite boat 30 installed in the electrode 21 is heated to change the color of the surface thereof. Then, the optical thermometer 24 installed on the outside of the observation window 20a, which becomes transparent in the vacuum chamber 20, measures the temperature of the graphite boat 30 using the infrared rays.
이와 같이, 광학 온도계(24)가 측정한 온도를 A/D컨버터(25)에서는 디지털 신호로 전환하여 제어기(23)에 입력시킨다. 그러면, 제어기(23)에서는 작업자가 미리 입력시킨 온도와 비교하여 광학 온도계(24)에서 측정되어 입력된 온도가 작업자에 의해 입력된 온도와 유사하게 되면, 제어기(23)는 전원공급장치(22)에서 전극(30)으로 전원을 공급하는 것을 차단하게 된다. 또한, 광학 온도계(24)에서 측정된 온도가 작업자가 제어기(23)에서 입력한 온도보다 내려가게 되면, 제어기(23)는 전원공급장치(22)를 작동시켜 전극(21)으로 전원을 공급하게 된다.In this way, the temperature measured by the optical thermometer 24 is converted into a digital signal in the A / D converter 25 and input to the controller 23. Then, in the controller 23, when the temperature measured by the optical thermometer 24 is compared with the temperature input by the operator and the input temperature becomes similar to the temperature input by the operator, the controller 23 supplies the power supply 22. In the power supply to the electrode 30 is blocked. In addition, when the temperature measured by the optical thermometer 24 is lower than the temperature input by the operator 23, the controller 23 operates the power supply 22 to supply power to the electrode 21. do.
이와 같이, 광학 온도계(24)에 의해 측정된 흑연보트(30)의 온도에 따라 제어기(23)가 전원공급장치(22)를 제어함으로, 전처리 장치를 관리하는 작업자가 바뀌어도 흑연보트(30)를 항상 일정한 온도로 가열시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.In this way, the controller 23 controls the power supply device 22 according to the temperature of the graphite boat 30 measured by the optical thermometer 24, so that even if the operator who manages the pretreatment device changes, the graphite boat 30 is changed. There is always the advantage that can be heated to a constant temperature.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 광학 온도계에 의해 측정되는 되는 흑연보트의 온도에 따라 제어기가 전원공급장치의 전원공급을 제어함으로써, 전처리 장치를 운전하는 작업자가 바뀌어도 흑연보트가 항상 일정한 온도로 가열되고, 이에 따라 대량 생산시에 보다 균일한 품질의 제품을 생산할 수 있는 장점이 있다.As described above, in the present invention, the controller controls the power supply of the power supply device according to the temperature of the graphite boat measured by the optical thermometer, so that the graphite boat is always heated to a constant temperature even if the operator operating the pretreatment device is changed. Thus, there is an advantage that can produce a more uniform quality of the product during mass production.
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