KR100552059B1 - 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확산, 기상 박막 형성공정(CVD공정,또는 diffusion 공정)에서 공정튜브의 신속한 정렬이 가능한 반도체 제조를 위한 열처리장치에 관한 것으로, 본 발명은 내부에 복수의 기판들이 배치되는 공정튜브, 상기 공정튜브의 외부에 배치되어 상기 공정튜브에 열을 제공하는 원통형의 히터부, 상기 히터부로부터 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 차단하도록 상기 히터부의 외곽에 설치되는 단열부재를 포함하되, 상기 단열부재는 상기 히터부의 측면에 설치되는 원통형의 제1단열블럭과, 상기 제1단열블럭의 상부에 설치되며 상기 히터부 내측을 들여다볼 수 있도록 개방된 개구를 갖는 제2단열블럭과, 상기 제2단열블럭의 개방된 개구를 개폐하는 제3단열블럭을 포함한다.

Description

열처리 장치{VERTICAL HEAT TREATMENT EQUIPMENT}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition ,또는 diffusion 공정)을 위한 열처리 장치를 보여주는 도면;

도 2는 제2단열블럭의 평면도와 측단면도;

도 3은 제3단열블럭의 평면도와 측단면도;

도 4는 도 1의 일부를 확대한 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 공정튜브

130 : 단열부재

132 : 제1단열블럭

134 : 제2단열블럭

135 : 개구

136 : 제3단열블럭

138 : 제4단열블럭

150 : 히팅부

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 확산, 기상 박막 형성공정(CVD공정,또는 diffusion 공정)에서 공정튜브의 신속한 정렬이 가능한 반도체 제조를 위한 열처리장치에 관한 것이다.

반도체장치의 제조공정 가운데 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 'CVD'라 칭함)공정은 기판의 표면에 요구되는 막질을 형성시키기 위한 공정으로, 진공 상태의 공정챔버 내부에 막질의 재료가 되는 여러 가지 반응성 가스를 공급하여 기판의 표면에서 막으로 형성되도록 한 열처리 공정이다.

이러한 열처리장치에는 공정챔버의 내부를 진공상태로 하기 위해 공정튜브로 된 공정챔버에 피처리판(예를 들면, 박형 웨이퍼 또는 글라스 기판 등)의 제작시 확산층을 형성하거나 실리콘 산화막 또는 질화막을 형성하는데 있어서 가열 및 냉각, 등온 유지 등 각종 열처리 공정이 요구된다.

이러한 열처리 공정을 위해 사용되는 일반적인 열처리장치는, 내부에 피처리판이 선적되는 공정튜브와, 상기 공정튜브의 외부에 배치되어 공정튜브에 열을 가하는 히터(또는 발열 저항체)와, 상기 히터를 포위하여 배치되는 단열블럭들을 구비한다.

이러한 열처리 장치는, 반도체 기판에 대한 처리 속도 및 성능을 향상시키기 위하여, 공정튜브내의 온도를 1050-1250°C 정도의 고온까지 균일하게 가열시킬 수 있어야 하며, 또한, 반복적으로 이뤄지는 열처리 공정에 있어 각 Batch간의 처리온도를 일정하게 유지할 필요가 있다.

그러나, 기존의 열처리 장치는 단열블럭의 구조적인 문제로 열이 외부로 세어나가서 공정튜브의 균일한 온도 조건이 틀어지는 문제점이 발생되고 있다. 또한, 기존의 열처리 장치는 상부단열판을 통자로 만들어 히터 상부에 조립하여 사용하다보니, 공정튜브를 조립(셋업)하는 과정에서 공정튜브가 히터 중심에 맞도록 설치되는지 확인하기 어렵고, 작업상 많은 시간적 손실이 발생되고 있다. 그리고, 기존 열처리 장치의 하부 단열블럭은 장기간 사용시 고온에 열화되고, 히터와 세라믹의 중량(대략, 60-70kg)으로 하부 단열블럭이 밑으로 파이거나 떨어져 나가는 등의 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 정확한 세팅이 가능하며, 작업시간 단축 및 정렬 불량으로 인한 로스를 감소시킬 수 있는 새로운 형태의 종형 열처리 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 외부로 새어나가는 열을 차단하여 온도 균일성을 향상시킬 수 있는 새로운 형태의 종형 열처리 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조를 위한 종형 열처리 장치에 있어서: 내부에 복수의 기판들이 배치되는 공정튜브와; 상기 공정튜브의 외부에 배치되어 상기 공정튜브에 열을 제공하는 원통형의 히터부; 상기 히터부로부터 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 차단하도록 상기 히터부의 외곽에 설치되는 단열부재를 포함하되; 상기 단열부재는 상기 히터부의 측면에 설치되는 원통형 의 제1단열블럭과, 상기 제1단열블럭의 상부에 설치되며 상기 히터부 내측을 들여다볼 수 있도록 개방된 개구를 갖는 제2단열블럭과, 상기 제2단열블럭의 개방된 개구를 개폐하는 제3단열블럭을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제3단열블럭에는 개폐시 손으로 들어올리기 위한 적어도 2개의 홈이 형성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2단열블럭과 상기 제3단열블럭의 접촉면은 외부로 열이 빠져나가지 않도록 단차지게 형성된다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 기판 열처리 공정을 위한 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

종래 기술과 비교한 본 발명의 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition ,또는 diffusion 공정)을 위한 열처리 장치를 보여주는 도면이다.

상기 열처리 장치(100)는 피처리체인 반도체 기판을 수용하여 열처리하기 위한 종형의 내측 튜브(Inner tube, 112)와 외측 튜브(Outer tube, 114)로 이루어지는 열처리실(공정튜브;110)을 구비하고 있다. 상기 공정튜브(110)는 석영으로 된 관으로, 그 내부에 기판(w)들이 적재된 석영 보트(Quartz boat, 116)가 삽입되어 기판(w)상에 화학기상증착, 또는 diffusion 공정이 진행되는 곳이다. 상기 공정튜브(110)의 플랜지(111) 일측에는 상기 내측 튜브(112) 내부로 화학소스 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(111a)가 마련되어 있으며, 다른 일측에는 펌프(미도시됨)와 연결되어 외측 튜브(114) 내부를 감압시키기 위해 공기를 흡입하는 공기 흡입구(111b)가 마련되어 있다.

상기 석영 보트(116)는 시일캡(118)에 지지되며, 이 시일캡(118)은 공정튜브(110)의 플랜지(111)에 결합된다. 그리고 로더 장치(120)는 상기 시일 캡(118)과 연결되어 상기 보트(116)를 상기 공정튜브(110)에 로딩/언로딩시킨다.

상기 공정튜브(110)는 주위에 통형상의 단열부재(130)가 설치되고, 이 단열부재(130)의 안둘레에는 히팅부(150), 예를 들면 이 안둘레를 따라서 나선형상으로 형성된 저항 발열체인 히팅코일(152)이 세라믹 등의 지지체(154)를 통하여 설치되어 있다.

상기 단열부재(130)의 바깥둘레는 스테인레스 스틸 등으로 이루어지는 덮개(142)로 덮히고, 이 덮개와 단열부재 사이에는 수냉코일(148)을 수납한 수냉재킷이 설치되어 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 단열부재(130)는 측면을 단열하는 원통형의 제1단열블럭(132)과, 상면에 설치되는 제2단열블럭(134) 그리고 상기 제2단열블럭(134)의 개방된 개구(135)를 개폐하는 제3단열블럭(136) 그리고 하면에 설치되는 제4단열블럭(138)을 포함한다.

상기 제3단열블럭(136)은 개폐시 손으로 들어올리기 편하도록 2개의 홈(137) 이 형성되어 있으며, 상기 제3단열블럭(136)과 상기 제2단열블럭(134)의 접촉면 사이로 열이 빠져나기자 않도록 상기 제3단열블럭(136)과 제2단열블럭(134)의 접촉면(134a)은 단차지게 형성되어 있다.

상기 제2단열블럭(134)은 중앙에 개구(135)가 형성되어 있어, 상기 공정튜브를 조립(셋업)하는 과정에서 상기 개구(135)를 통해 내부를 들여다보면서 공정튜브(110)를 중앙에 정확하게 정렬시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 단열부재(130)는 상기 제2단열블럭(134)과 제1단열블럭의(132) 조립면 상에 신축성이 좋은 단열재(144)를 추가로 설치하여 밀봉하여, 그 조립면 사이로 열이 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 특히, 제4단열블럭(138)과 상기 제1단열블럭 사이의 조립면 상에는 밀도가 높고, 단열성이 뛰어난 단열재(1600-＃1000도)(146)가 설치되어 있어, 히터를 장시간 사용하더라도 상기 제4단열블럭이 히터부(150)의 중량으로 인하여 밑으로 쳐지는 것을 방지할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 제2단열블럭의 개구를 통해 공정튜브의 정확한 세팅을 확인할 수 있어, 공정튜브의 설치 작업시간 단축 및 정렬 불량으로 인한 로스를 감소시킬 수 있다.

특히, 단열블럭들의 조립면 사이를 통해 외부로 새어나가는 열이 차단되어 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 복수의 기판들을 처리하기 위한 종형 열처리 장치에 있어서:

   내부에 복수의 기판들이 배치되는 공정튜브와;

   상기 공정튜브의 외부에 배치되어 상기 공정튜브에 열을 제공하는 원통형의 히터부;

   상기 히터부로부터 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 차단하도록 상기 히터부의 외곽에 설치되는 단열부재를 포함하되;

   상기 단열부재는 상기 히터부의 측면에 설치되는 원통형의 제1단열블럭과, 상기 제1단열블럭의 상부에 설치되며 상기 히터부 내측을 들여다볼 수 있도록 개방된 개구를 갖는 제2단열블럭과, 상기 제2단열블럭의 개방된 개구를 개폐하는 제3단열블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제3단열블럭에는 개폐시 손으로 들어올리기 위한 적어도 2개의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2단열블럭과 상기 제3단열블럭의 접촉면은 외부로 열이 빠져나가지 않도록 단차지게 형성된 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.

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