KR100677989B1 - 수직형 퍼니스 - Google Patents

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KR100677989B1
KR100677989B1 KR1020050131648A KR20050131648A KR100677989B1 KR 100677989 B1 KR100677989 B1 KR 100677989B1 KR 1020050131648 A KR1020050131648 A KR 1020050131648A KR 20050131648 A KR20050131648 A KR 20050131648A KR 100677989 B1 KR100677989 B1 KR 100677989B1
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Abstract

본 발명은 수직형 퍼니스에 관한 것으로서, 수직형 퍼니스에 있어서, 냉각을 위한 에어가 순환 공급되도록 공급구 및 배기구가 각각 형성되는 케이스와, 케이스 내측에 설치되며, 에어에 의해 냉각되는 히터와, 히터에 의해 열처리되는 다수의 웨이퍼가 장착되는 보트가 내측으로 로딩/언로딩되도록 케이스 내측에 설치되고, 이중튜브로 이루어지며, 케이스의 공급구를 통해 공급되는 에어가 이중튜브사이의 공간을 따라 유입되어 배출되도록 양측에 에어유입구 및 에어배출구가 각각 형성되는 프로세스튜브를 포함한다. 따라서, 본 발명은, 프로세스튜브를 이중튜브로 형성하여 이로 인해 형성되는 이중튜브 내측의 공간으로 냉각용 에어가 순환 공급되도록 함으로써 웨이퍼의 냉각효율을 증대시켜서 웨이퍼에 대한 열적 손상을 최소화함과 아울러 공정에 소요되는 시간을 단축시켜서 생산성을 증대시키며, 히터만을 무리하게 급랭시킬 필요가 없게 됨으로써 히터의 손상을 억제하여 히터의 내구성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.
수직형 퍼니스, 프로세스튜브, 이중튜브, 가이드벽

Description

수직형 퍼니스{VERTICAL TYPE FURNACE}
도 1은 종래의 기술에 따른 수직형 퍼니스를 도시한 측단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 수직형 퍼니스를 도시한 측단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 수직형 퍼니스를 도시한 평단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 케이스 111 : 공급구
112 : 배기구 113 : 바텀케이스
120 : 히터 130 : 프로세스튜브
131 : 내측튜브 132 : 외측튜브
133 : 공간 134 : 가스공급구
135 : 에어유입구 136 : 에어배출구
137 : 가이드벽
본 발명은 수직형 퍼니스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 냉각효율을 증대시켜서 웨이퍼에 대한 열적 손상을 최소화함과 아울러 공정에 소요되는 시간을 단축시켜서 생산성을 증대시키는 수직형 퍼니스에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서 웨이퍼의 표면에 분자기체를 반응시켜서 필요한 박막을 형성하는 공정을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; "CVD"라고도 함)공정이라 하며, 화학기상증착공정에 사용되는 확산로는 튜브(tube)가 설치되는 형상에 따라 수직형 퍼니스(vertical type furnace)와 수평형 퍼니스(horizontal type furnace)로 나뉜다
종래의 수직형 퍼니스를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 수직형 퍼니스를 도시한 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 수직형 퍼니스(10)는 케이스(11)와, 케이스(11) 내측에 설치되는 히터(12)와, 히터(12)에 의해 열처리되는 웨이퍼가 장착되는 보트(1)가 내측으로 로딩/언로딩되도록 케이스(11) 내측에 설치되는 프로세스튜브(13)를 포함한다.
케이스(11)는 내부의 냉각을 위한 에어가 순환 공급되도록 하단에 마련되는 바텀케이스(11c)에 다수의 공급구(11a)가 마련됨과 아울러 상단에 배기구(11b)가 형성된다.
히터(12)는 케이스(11) 내주면을 따라 설치되며, 웨이퍼의 열처리 공정시 프로세스튜브(13)를 가열하며, 공정 후 케이스(11)의 공급구(11a)로부터 공급되어 배기구(11b)를 통해 배출되는 에어에 의해 냉각된다.
프로세스튜브(13)는 케이스(11) 내측에 설치되고, 히터(12)에 의해 열처리되는 다수의 웨이퍼가 장착되는 보트(1)가 승강수단(미도시)에 의해 승강되는 승강판(14)상에 놓여져서 내측으로 로딩/언로딩되며, 하측에 마련되는 가스공급구(13a)를 통해 반응에 필요한 가스가 공급된다.
이와 같은 종래의 수직형 퍼니스(10)는 히터(12)의 구동에 의해 프로세스튜브(13) 내측으로 로딩된 보트(1)에 장착된 웨이퍼에 대한 열처리 공정을 진행하며, 반도체 소자의 선폭이 점점 줄어듦에 따라 반도체 소자의 온도에 의한 손상을 최소화함과 동시에 프로세스의 생산성 향상을 위하여 열처리 공정 후 히터(12) 및 프로세스튜브(13)의 온도를 급강하시키기 위하여 공급구(11a)를 통해 케이스(11) 내부로 냉각용 에어를 공급하여 케이스(11)와 프로세스튜브(13)사이의 공간을 거쳐서 배기구(11b)를 통해 배출되도록 한다.
그러나, 이러한 종래의 수직형 퍼니스(10)는 공급구(11a)를 통해 유입된 냉각용 에어가 단순히 케이스(11)와 프로세스튜브(13)사이를 통해서 배기구(11b)로 신속하게 빠져나가기 때문에 히터(12)와 프로세스튜브(13)의 급속한 온도 강하를 위해서는 다량의 냉각용 에어를 케이스(11) 내측으로 공급하게 되며, 이로 인해 히터(12)는 급속하게 냉각되는 반면 프로세스튜브(13) 내측의 웨이퍼는 쉽게 냉각되지 않는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 히터(12)의 급속한 냉각으로 인해 히터(12) 내부의 열선에 손상을 입히게 됨으로써 히터(12)의 내구성을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 프로세스튜브를 이중튜브로 형성하여 이로 인해 형성되는 이중튜브 내측의 공간으로 냉각용 에어가 순환 공급되도록 함으로써 웨이퍼의 냉각효율을 증대시켜서 웨 이퍼에 대한 열적 손상을 최소화함과 아울러 공정에 소요되는 시간을 단축시켜서 생산성을 증대시키며, 히터만을 무리하게 급랭시킬 필요가 없게 됨으로써 히터의 손상을 억제하여 히터의 내구성을 향상시키는 수직형 퍼니스를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 수직형 퍼니스에 있어서, 냉각을 위한 에어가 순환 공급되도록 공급구 및 배기구가 각각 형성되는 케이스와, 케이스 내측에 설치되며, 에어에 의해 냉각되는 히터와, 히터에 의해 열처리되는 다수의 웨이퍼가 장착되는 보트가 내측으로 로딩/언로딩되도록 케이스 내측에 설치되고, 이중튜브로 이루어지며, 케이스의 공급구를 통해 공급되는 에어가 이중튜브사이의 공간을 따라 유입되어 배출되도록 양측에 에어유입구 및 에어배출구가 각각 형성되는 프로세스튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 수직형 퍼니스를 도시한 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수직형 퍼니스를 도시한 평단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 퍼니스(100)는 케이스(110)와, 케이스(110) 내측에 설치되는 히터(120)와, 케이스(110) 내측에 설치됨과 아울러 이중튜브(131,132)로 이루어짐으로써 케이스(110) 내측으로 공급되는 냉각용 에어가 이중튜브(131,132)사이의 공간(133)으로 순환 공급되는 프로세스튜브(130)를 포함한다.
케이스(110)는 내부의 냉각을 위한 에어가 순환 공급되도록 하단에 위치하는 바텀케이스(113)에 다수의 공급구(111)가 마련됨과 아울러 상단에 배기구(112)가 형성되며, 내주면을 따라 히터(120)가 설치된다.
히터(120)는 웨이퍼의 열처리 공정시 프로세스튜브(130)를 가열하며, 공정을 마치면 케이스(110)의 공급구(111)로부터 공급되어 배기구(112)를 통해 배출되는 에어에 의해 냉각된다.
프로세스튜브(130)는 케이스(110) 내측에 설치됨으로써 외측에 히터(120)가 위치하고, 히터(120)에 의해 열처리되는 다수의 웨이퍼가 장착되는 보트(1)가 승강수단(미도시)에 의해 승강되는 승강판(140)상에 놓여져서 하측의 출입구(미도시)를 통해 내측으로 로딩/언로딩되며, 공정에 사용되는 프로세스가스가 내측으로 공급되도록 가스공급구(134)가 하측에 마련된다.
프로세스튜브(130)는 냉각의 효율 증대를 위해 내측튜브(131)와 외측튜브(132)의 이중튜브(131,132)로 이루어지며, 케이스(110)의 공급구(111)를 통해 공급되는 에어가 이중튜브(131,132)사이의 공간(133)을 따라 유입되어 배출되도록 양측, 즉 상단과 하단에 에어유입구(135) 및 에어배출구(136)가 각각 형성된다.
프로세스튜브(130)는 상단의 에어유입구(135)를 통해 이중튜브(131,132)사이의 공간(133)으로 유입되는 냉각용 에어가 신속하게 배출될 수 있도록 에어배출구(136)가 일단, 즉 본 실시예에서 하단에 둘레를 따라 다수로 형성된다.
본 실시예에서 에어유입구(135)는 본 실시예에서 50mm 정도의 내경을 가지며, 에어배출구(136)는 10mm 정도의 내경을 가짐과 아울러 8개로 이루어진다.
프로세스튜브(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 에어유입구(135)로부터 에어배출구(136) 각각으로 에어의 흐름을 가이드하기 위하여 이중튜브(131,132)사이의 공간(133)에 에어유입구(135)로부터 에어배출구(136)사이까지 연장 형성되는 가이드벽(137)이 다수로 형성된다. 따라서, 에어유입구(135)를 통해 이중튜브(131,132)사이의 공간(133)으로 유입된 냉각용 에어는 가이드벽(137)에 의해 가이드되어 에어배출구(136)를 통해 신속하게 배출된다.
이와 같은 구조로 이루어진 수직형 퍼니스의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
히터(120)의 구동에 의해 프로세스튜브(130) 내측의 보트(1)에 장착된 웨이퍼에 대한 열처리 공정을 마치면, 웨이퍼의 냉각을 위하여 공급구(111)를 통해 케이스(110) 내측으로 냉각을 위한 에어가 유입되어 케이스(110)와 프로세스튜브(130) 사이의 공간을 따라서 배기구(112)를 통해 배출됨으로써 프로세스튜브(130)는 물론 히터(120)를 냉각시키며, 이 때, 케이스(110)와 프로세스튜브(130) 사이를 순환하는 냉각용 에어는 에어유입구(135)를 통해 프로세스튜브(130)의 이중튜브(131,132)사이 공간(133)으로 유입되어 에어배출구(136)를 통해 배출됨으로써 프로세스튜브(130) 내부, 특히 보트(1)에 장착된 웨이퍼를 신속하게 냉각시킨다.
또한, 프로세스튜브(130)의 이중튜브(131,132)사이 공간(133)으로 유입되는 냉각용 에어는 각각의 가이드벽(137)을 따라 에어배출구(136)를 통해 신속하게 배출됨으로써 이중튜브(131,132)사이의 공간(133)으로의 에어의 유입을 원활하게 하여 프로세스튜브(130)를 비롯하여 내측의 보트(1)에 장착된 웨이퍼의 냉각효율을 높인다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 프로세스튜브를 이중튜브로 형성하여 이로 인해 형성되는 이중튜브 사이의 공간으로 냉각용 에어가 순환 공급되도록 함으로써 웨이퍼의 냉각효율을 증대시켜서 웨이퍼에 대한 열적 손상을 최소화함과 아울러 공정에 소요되는 시간을 단축시켜서 생산성을 증대시키며, 히터만을 무리하게 급랭시킬 필요가 없게 됨으로써 히터의 손상을 억제하여 히터의 내구성을 향상시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 퍼니스는 프로세스튜브를 이중튜브로 형성하여 이로 인해 형성되는 이중튜브 사이의 공간으로 냉각용 에어가 순환 공급되도록 함으로써 웨이퍼의 냉각효율을 증대시켜서 웨이퍼에 대한 열적 손상을 최소화함과 아울러 공정에 소요되는 시간을 단축시켜서 생산성을 증대시키며, 히터만을 무리하게 급랭시킬 필요가 없게 됨으로써 히터의 손상을 억제하여 히터의 내구성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 수직형 퍼니스를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

  1. 수직형 퍼니스에 있어서,
    냉각을 위한 에어가 순환 공급되도록 공급구 및 배기구가 각각 형성되는 케이스와,
    상기 케이스 내측에 설치되며, 상기 에어에 의해 냉각되는 히터와,
    상기 히터에 의해 열처리되는 다수의 웨이퍼가 장착되는 보트가 내측으로 로딩/언로딩되도록 상기 케이스 내측에 설치되고, 이중튜브로 이루어지며, 상기 케이스의 공급구를 통해 공급되는 에어가 상기 이중튜브사이의 공간을 따라 유입되어 배출되도록 양측에 에어유입구 및 에어배출구가 각각 형성되는 프로세스튜브
    를 포함하는 수직형 퍼니스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스튜브는,
    상기 에어배출구가 일단에 둘레를 따라 다수로 형성되는 것
    을 특징으로 하는 수직형 퍼니스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세스튜브는,
    에어유입구로부터 상기 에어배출구 각각으로 에어의 흐름을 가이드하기 위하 여 이중튜브사이의 공간에 상기 에어유입구로부터 상기 에어배출구사이까지 연장 형성되는 가이드벽이 다수 형성되는 것
    을 특징으로 하는 수직형 퍼니스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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