KR100521831B1 - 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징의 내부에 설치된 히팅실의 내부에 코일형으로 된 가스순환튜브를 배선하고 열전도체를 충진시키되 그 내부에 복수개의 히터블록을 설치하여, 히터블록에서 발생되는 열기가 열전도체에 축열되어지도록 하면서 가스순환튜브를 가열시키고, 가스가 가스순환튜브를 순환 통과할 때에 소정의 가열(가온)되어진 후에 배출되어지도록 된 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치에 관한 것으로써, 히팅실에 설치되는 가스순환튜브의 순환 길이를 조정하여 온도를 적절하게 조정할 수 있고, 히터블록에서 발생되는 열기를 열전도체에 축열시켜 주므로 열효율과 열전도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 열기의 온도를 감지하고 가스의 공급량을 조절하여 공급되는 가스의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 웨이퍼제조장치의 특성과 크기 및 사용되는 가스의 종류에 따라 히팅장치의 크기를 다르게 하고 히팅실에 충진되는 열전도체의 종류도 다르게 하여 그 웨이퍼제조장치에 적합한 온도로 가스를 가열(가온)시킬 수 있으며, 가열되어 공급되는 가스는 활동성이 상승하고 가스의 잔류시간이 증가하여 기능이 강화될 뿐만 아니라 반도체제조장치의 내면과 부속품의 표면에 증착되지 않아 부식성을 감소시켜 수명을 연장시킬 수 있으며, 구조가 간단하므로 용이하게 제조하여 설치할 수 있다.

Description

웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치{A Gas Heating Apparatus For Wafer Product System}

본 발명은 웨이퍼제조용 챔버(Chamber)와 같이 웨이퍼를 제조하는 공정에서 사용되어지는 각종 웨이퍼제조장치에 공급되는 가스를 가열시켜 주도록 하는 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치에 관한 것이다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 하우징의 내부에 설치된 히팅실의 내부에 코일형으로 된 가스순환튜브를 배선하고 열전도체를 충진시키되 열전도체의 내부에 복수개의 히터블록을 설치하여, 히터블록에서 발생되는 열기가 열전도체에 축열되어지도록 하면서 가스순환튜브를 가열시키고, 가스가 가스순환튜브를 순환 통과할 때에 소정의 가열(가온)되어진 후에 배출되어지도록 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치를 재공하려는 것이다.

반도체소자의 모재가 되는 웨이퍼(Wafer)는 순수 실리콘 재질로 되어 있으므로 취성이 매우 약하여 다른 물체와 가볍게 충돌하게 되면 매우 미세한 실리콘 파티클이 다량으로 발생하면서 웨이퍼를 오염시켜 수율(Yield)이 매우 낮아지게 되므로 세심한 주의가 요구된다.

일반적으로 웨이퍼 반도체는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착, 금속증착 등의 여러 공정을 반복적으로 수행하여 반도체 칩으로 제조되어지며, 이들 반도체 칩의 제조공정 중에서 확산, 식각, 화학기상증착 등의 공정을 실시할 때마다 복수 매씩의 웨이퍼가 수납되어 있는 웨이퍼카세트를 이동시켜 주게 되는데, 상기 웨이퍼카세트는 내마멸성과 내충격성이 양호한 폴리 테트라 플루오르에틸렌(일명: 테프론)으로 제조하여 웨이퍼를 수납하게 된다.

예컨대 도 6에 예시된바와 같은 웨이퍼제조용 챔버(30)에는 하우징(31)의 외면에 루버히터(32)가 설치되고 카세트가이드블록(35)이 설치되어 웨이퍼(37)가 수납된 웨이퍼카세트(36)를 안치하도록 되어 있고, 하우징(31)의 외측에 필터(34)와 히터블록이 구비된 잔류가스집진장치(33)를 설치하여 운용하게 되는데, 본 발명은 상기와 같이 잔류가스집진장치(33)를 통하여 공급되는 질소가스와 같은 가스를 가열시켜 공급시켜 주도록 하는 가스 히팅장치를 제공하려는 것이다.

상기와 같이 사용되는 각 공정의 가스는 대부분 독성이 매우 강할 뿐만 아니라 부식성이 강하여 챔버를 부식시키는 특성이 있으므로, 이러한 공정가스를 챔버의 내부에 방치하게 되면 챔버를 부식시켜 노화현상에 의해 수명을 현저하게 단축시키게 되고, 챔버의 내부에서 웨이퍼를 에칭 할 때에 발생되는 에칭가스의 부산물 및 미 반응 가스가 웨이퍼와 함께 배출되면서 챔버의 내부가 손상되며, 이를 다소나마 방지하기 위해서는 챔버의 내부를 주기적으로 클리닝(Cleaning)시켜 주어야 하므로 생산성이 저하 될 뿐만 아니라 웨이퍼의 수율이 현저하게 떨어지면서도 오히려 설비의 운용비는 증가하게 되는 문제가 있었다.

더군다나, 웨이퍼를 에칭 할 때에 발생되는 에칭가스의 부산물 및 미 반응 가스가 별도의 정화과정 없이 외부로 배출될 경우에는 자연환경을 심각하게 오염시키고, 심지어 안전사고도 발생하게 되는 문제도 있었다.

뿐만 아니라 반도체제조용 챔버(30)의 잔류가스집진장치(33)에는 질소가스를 가열시켜 주는 장치가 구비되어 있지 않으므로 유입되는 질소가스의 온도보다 반도체제조용 챔버(30)로 공급되는 질소가스의 온도가 낮은 상태를 유지하게 되고, 반도체제조용 챔버(30)의 내부에서도 활동성이 저하되어 운동을 활발하게 할 수 없게 되므로 가스의 잔류시간이 감소하면서 기능이 약화될 뿐만 아니라 반도체제조용 챔버(30)의 내면과 부속품의 표면에 냉각된 질소가스가 증착되면서 부식성을 배가되어 수명을 현저하게 단축시키게 되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 다소나마 해소하기 위하여 반도체제조용 챔버(30)와 같은 반도체제조장비에 질소가스와 같은 가스를 공급시켜주는 가스공급라인에 히팅장치를 설치하여 공급되는 가스를 가열(기온)시켜 주도록 하였다.

그런데 종래의 히팅장치는 가스가 공급되는 직선상의 가스공급라인(파이프)에 통상의 히터를 단순히 결합시켜서 된 것이었으므로 가열시켜주는 시간이 너무 짧고 열전도율이 현저히 낮아 공급되는 가스를 충분히 가열시켜 줄 수 없는 문제가 있고, 온도를 감지할 수 없어 온도를 일정하게 유지시켜 줄 수 없었을 뿐만 아니라 반도체제조장비의 용량과 특징 및 그 장비에 공급되는 가스의 특성에 따라 온도를 효과적으로 조절할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기 잔류가스 집진장치(3)에 설치되어 챔버(1)와 같은 웨이퍼제조장치에 설치되어 질소가스와 같은 가스를 가열시켜 주도록 하는 히팅장치를 제공하려는 것이다.

본 발명은 하우징의 내부에 설치된 히팅실의 내부에 코일형으로 된 가스순환튜브를 배선하고 열전도체를 충진시키되 열전도체의 내부에 복수개의 히터블록을 설치하여, 히터블록에서 발생되는 열기가 열전도체에 축열되어지도록 하면서 가스순환튜브를 가열시키고, 가스가 가스순환튜브를 순환 통과할 때에 소정의 가열(가온)되어진 후에 배출되어지도록 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 히팅실의 내부에 설치되는 가스순환튜브를 코일형으로 형성하여 순환 길이를 길게 하여 열교환시간을 연장시키고, 히터블록에서 발생되는 열기가 열전도체에 축열되어지도록 하여 열효율과 열전도를 향상시킬 수 있도록 하며, 열기의 온도를 감지하고 가스의 공급량을 조절하여 가스의 온도를 일정하게 유지시키면서 공급시킬 수 있도록 된 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼제조장치의 특성(크기 등)과 사용되는 가스의 종류에 따라 히팅장치의 크기를 다르게 하고, 히팅실에 충진되는 열전도체의 종류도 다르게 하여, 그 웨이퍼제조장치에 적합한 온도로 가스를 가열(가온)시켜줄 수 있도록 하고, 구조를 간단히 하여 용이하게 제조하여 설치할 수 있도록 된 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적은,가스관의 외부에 히팅장치를 설치하여 공급되는 가스를 가열시켜 주도록 하되, 베이스(3)의 위에 설치되는 하우징(2)의 내부에 내관(11)과 외관(12)으로 되는 히팅실(10)을 형성하고, 상기 히팅실(10)의 내부에는 공급구(14) 및 배출구(15)가 하우징(2)의 외부로 노출되는 가스순환튜브(13)를 설치하며, 히팅실(10)의 내부에는 온도콘트롤러(22)와 연결되는 온도감지센서(21)를 설치한 것에 있어서,하우징(2)의 내측에 내커버(4)를 형성하여 하우징을 이중으로 형성한 것과,가스순환튜브(13)의 내측에는 복수개의 히터실(16)을 등 간격으로 형성하고 각 히터실(16)에 히터블록(17)을 설치한 것과,히팅실(10)의 내부에는 열전도체(20)를 충진시킨 것과,

히터(18)의 내부 및 히터실(16)의 외면에는 통상의 온도감지센서(21)를 온도콘트롤러(22)와 연결되도록 설치 한 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 가스히팅장치(1)(1-1)에 의해 달성된다.

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본 발명의 상기 및 기타 목적은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 가스히팅장치(1)(1-1)의 구체적인 실현 예를 보인 것으로서, 도 1 내지 도 2b는 본 발명에 따른 가스 히팅장치의 일 예시 사시도와 평면도 및 정단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 가스 히팅장치에 설치되는 히팅실 및 히터블록의 정면도이며, 도 4는 베이스에 히팅실을 설치한 상태단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 보인 예시도이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 가스히팅장치(1)를 보인 예시도이다.

베이스(3)의 상측에 하우징(2)을 설치하였고, 하우징(2)의 내부에 내커버(4)를 설치하되, 도 2b 및 도 4에 예시된바와 같이 내커버(4)의 바닥면에 베이스(3)의를 관통하도록 스페이서(4)를 용접 고정시키되 스페이서(5)의 내부중앙과 차후에 구체적으로 설명되는 히팅실(10)의 바닥면에 나사부(7)를 형성하여 스페이서(5)의 상/하측에 패드(8)를 개입시킨 상태에서 볼트(6)를 나사 결합하여 베이스(3)의 상측에 내커버(4) 및 히팅실(10)을 일체형으로 설치하였다.

상기 히팅실(10)은 내관(11)과 외관(12)에 의해 원통형으로 형성하였고, 히팅실(10)의 내부에는 튜브가 이중으로 회권된 가스순환튜브(13)를 내장시키되 그의 가스공급구(14)와 가스배출구(15)가 하우징(2)의 외측으로 노출되어지도록 하였으며, 상기 히팅실(10)의 내부에서 가스순환튜브(13)의 내측에는 복수개 바람직하게는 3 ~ 4개의 히터실(16)을 등 간격으로 형성하여 각 히터실(16)에는 히터블록(17)을 설치하였다.

상기 히터블록(17)은 도 3b에 예시된바와 같이, 코일(구체적으로 도시하지 아니함)이 내부에 설치되는 히터(18)의 상측에 히터캡(18-1)을 씌웠고 코일과 연결되는 히터전원선(19)을 히터캡(18-1)으로 노출시켰으며, 히터(18)의 내부에는 온도콘트롤러(22)와 연결되는 온도감지센서(21)를 설치하였으며, 히터전원선(19)은 히터캡(18-1)을 통하여 히팅실(10)과 내커버(4)의 외부로 노출시켜 용이하게 배선시킬 수 있도록 하였다.

상기와 같이 가스순환튜브(13)와 히터블록(17)이 설치되는 히팅실(10)의 내부에는 열전도체(20)를 충진시켰는데, 열전도체(20)로서는 세라믹볼을 비롯하여 알루미늄분말 및 구리분말을 들수 있으며, 용량이 도 1에 예시된바와 같이 대형인 경우에는 세라믹볼 또는 알루미늄분말을 충진시켜 주고, 차후에 설명되는 도 5에 예시된바와 같이 소형인 경우에는 구리분말을 충진시켜 주는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 가스히팅장치(1-1)의 다른 실시 예를 보인 것으로서, 주로 소형의 것을 보인 예시도이다.

양측에 외캡(2-1)이 씌워 고정되는 하우징(2)의 내측에 내캡(10-1)이 양측에 씌워지는 히팅실(10)을 설치하였고, 히팅실(10)의 내부에는 히팅실(16)을 내장하였으며, 히팅실(16)의 내부에는 히터(18)를 설치하여 외부의 히터전원선(19)과 연결하였다.

히팅실(10)의 내부에는 코일형으로 회권된 가스순환튜브(13)를 설치한 후에 열전도체(20)로서 구리분말을 충진시켰고, 히터실(16)의 외면에는 온도감지센서(21)를 설치하여 외부의 온도콘트롤러(22)와 연결시켰으며, 가스순환튜브(13)의 기스공급구(14)와 가스배출구(15) 및 히터(18)의 히터전원선(19)은 하우징(2)의 외캡(2-1)에 고정된 누설방지캡(23)을 통하여 외부로 배출시켜 주었다.

이하, 작동관계를 설명한다.

본 발명에 따른 가스히팅장치(1)(1-1)는 도 1 내지 도 4에 예시된바와 같이, 대형의 가스히팅장치(1)인 경우에는 구체적으로 도시하지는 아니하였으나 웨이퍼제조장치와 나란하게 설치하거나, 또는 도 5에 예시된바와 같이 소형의 가스히팅장치(1-1)인 경우에는 도 6에 예시된바와 같이 챔버(30)와 같은 웨이퍼제조장치에 설치하여 사용하게 된다.

컨트롤부의 스위치(구체적으로 도시하지 아니함)를 조작하여 히터전원선(19)을 통하여 전원을 공급시켜 히터(18)를 가동시켜 주고, 히터(18)가 가동되어지면 히터(18)에서 발생된 열이 열전도체(20)에 축열되어지며, 이와 같이 히터(18)에서 발생되는 열기와 열전도체(20)에 축열된 열기를 온도감지센서(21)로 감지하여 그 정보를 메인컨트롤러(구체적으로 도시하지 아니함)에 공급하여 현재의 온도상태를 표시해 주도록 하되 온도컨트롤러(22)를 조작하여 히터(18)의 가동상태를 조절하여 소정의 온도상태로 유지시켜주며, 열기에 의해 가스순환튜브(13)는 소정의 온도로 가열된 상태를 유지하게 된다.

상기 히터(18)와 열전도체(20)의 열기에 의해 가스순환튜브(13)가 소정의 온도로 유지하고 있는 상태에서 가스공급관(14)을 통해 가스를 공급시켜 주게 되면 공급되는 가스는 소정의 온도상태로 가열된 가스순환튜브(13)를 따라 순환되면서 가열되어진 후에 가스배출구(15)를 통하여 배출되면서 소정의 웨이퍼제조장치로 공급되어진다.

이와 같이 공급되는 가스를 소정의 온도로 가열시켜 웨이퍼제조장치로 공급시켜 주게 되면, 가열된 가스는 활동성이 상승하면서 활발하게 운동하게 되고, 가스의 잔류시간이 증가하여 기능이 강화될 뿐만 아니라 반도체제조장치의 내면과 부속품의 표면에 증착되지 않게 되므로 부식성을 현저히 감소시켜 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

특히 본 발명에 따른 가스히팅장치(1)(1-1)는 용량(크기)에 따라 가스순환튜브(13)의 감김 회수를 달리하여 가스가 통과하는 전체길이와 통과시간을 조정할 수 있고, 공급되는 가스의 공급되는 가스의 량도 조절할 수 있으므로 보다 효율적이고 용이하게 제조하여 능률적으로 사용할 수 있으며, 가스와 전기의 낭비를 줄여 운용비용도 절감할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치는, 하우징의 내부에 설치된 히팅실의 내부에 코일형으로 된 가스순환튜브를 배선하고 열전도체를 충진시키되 그 내부에 복수개의 히터블록을 설치하여, 히터블록에서 발생되는 열기가 열전도체에 축열되어지도록 하면서 가스순환튜브를 가열시키고, 가스가 가스순환튜브를 순환 통과할 때에 소정의 가열(가온)되어진 후에 배출되어지도록 된 것으로써, 히팅실의 내부에 설치되는 가스순환튜브를 코일형으로 형성하여 순환 길이를 길게 하여 열교환시간을 연장시키고 히터블록에서 발생되는 열기가 열전도체에 축열되어지도록 하여 열효율과 열전도를 향상시킬 수 있고, 열기의 온도를 감지하고 가스의 공급량을 조절하여 가스의 온도를 일정하게 유지시키면서 공급시킬 수 있으며, 웨이퍼제조장치의 특성과 크기 및 사용되는 가스의 종류에 따라 히팅장치의 크기를 다르게 하고 히팅실에 충진되는 열전도체의 종류도 다르게 하여, 그 웨이퍼제조장치에 적합한 온도로 가스를 가열(가온)시켜줄 수 있고, 가열되어 공급되는 가스는 활동성이 상승하면서 활발하게 운동하게 되고, 가스의 잔류시간이 증가하여 기능이 강화될 뿐만 아니라 반도체제조장치의 내면과 부속품의 표면에 증착되지 않게 되므로 부식성을 현저히 감소시켜 수명을 연장시킬 수 있게 되며, 구조가 간단히 하므로 용이하게 제조하여 설치할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치를 보인 사시도.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 예시된 본 발명에 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치 를 보인 평면도 및 정단면도.

도 3a 및 도 3b는 도 1에 예시된 본 발명에 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장 치에 설치되는 히팅실 및 히터블록의 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치에서 베이스에 히팅 실의 설치한 상태의 요부를 보인 확대 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치의 다른 실시예를 보 인 예시도.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치가 챔버에 설치된 상 태를 보인 일예시사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.1-1. 가스히팅장치 2. 하우징 3. 베이스

4. 내커버 10. 히팅실 13. 가스순환튜브

16. 히터실 17. 히터블록 18. 히터

20. 열전도체 21. 온도감지센서 22. 누설방지캡

Claims (8)

1. 가스관의 외부에 히팅장치를 설치하여 공급되는 가스를 가열시켜 주도록 하되, 베이스(3)의 위에 설치되는 하우징(2)의 내부에 내관(11)과 외관(12)으로 되는 히팅실(10)을 형성하고, 상기 히팅실(10)의 내부에는 공급구(14) 및 배출구(15)가 하우징(2)의 외부로 노출되는 가스순환튜브(13)를 설치하며, 히팅실(10)의 내부에는 온도콘트롤러(22)와 연결되는 온도감지센서(21)를 설치한 것에 있어서,

   하우징(2)의 내측에 내커버(4)를 형성하여 하우징을 이중으로 형성한 것과,

   가스순환튜브(13)의 내측에는 복수개의 히터실(16)을 등 간격으로 형성하고 각 히터실(16)에 히터블록(17)을 설치한 것과,

   히팅실(10)의 내부에는 열전도체(20)를 충진시킨 것과,

   히터(18)의 내부 및 히터실(16)의 외면에는 통상의 온도감지센서(21)를 온도콘트롤러(22)와 연결되도록 설치 한 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 히팅실(10)의 히터실(16)에 설치되는 히터블록(17)은,

   코일이 내부에 설치되는 히터(18)의 상측에 히터캡(18-1)을 씌우고 코일과 연결되는 히터전원선(19)을 히터캡(18-1)으로 노출시켜서 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1 에 있어서, 히팅실(10)의 내부에 충진되는 열전도체(20)는,

   세라믹볼, 알루미늄분말, 구리분말 중에서 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치.
8. 청구항 1에 있어서, 하우징(2)의 내부에 설치되는 가스순환튜브(13)는,

   가스관을 다중으로 회권시켜서 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼제조장치용 가스 히팅장치.

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