KR100782484B1 - 열처리 설비 - Google Patents
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Abstract
열처리 설비가 제공된다. 상기 열처리 설비는 프로세스 튜브와, 상기 프로세스 튜브에 연결되어 상기 프로세스 튜브 내부의 가스들을 배기하는 배기 덕트 및, 상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트의 사이에 개재되되 상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트에 각각 연통되고 하나 또는 다수개의 개구(opening)를 갖는 중공의 압력조절부재를 포함한다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 열처리 설비의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 열처리 설비의 배기시 가스들의 유동 경로를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열처리 설비의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대 도시한 절단면도이다.
도 5는 도 3의 체크 밸브가 소정거리 이동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 열처리 설비의 또다른 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 설비에 관한 것으로, 특히, 열처리 공정을 통하여 웨이퍼와 같은 기판을 가공하는 열처리 설비에 관한 것이다.
최근 들어 급속한 기술 개발이 진행되고 있는 반도체 제품은 단위 면적당 저장되는 데이터의 양 및 단위 시간당 데이터를 처리하는 처리 속도가 점차 빨라지도록 개발되고 있다.
이러한 반도체 제품은 순수 실리콘 등으로 웨이퍼를 제조하는 웨이퍼 제조 공정, 제조된 웨이퍼 상에 반도체 칩들을 제조하는 팹(FAB) 공정, 제조된 반도체 칩들을 테스트 및 리페어하는 이디에스(EDS) 공정 및, 테스트 및 리페어된 반도체 칩들을 패키징하는 패키지 공정을 거쳐 제조된다.
이와 같은 공정들 중 팹 공정은 웨이퍼 상에 실리콘 산화막을 형성하는 산화 공정, 웨이퍼 상에 감광제인 포토레지스트(photo-resist)를 도포하는 포토레지스트 도포 공정, 도포된 포토레지스트 상에 일정 회로패턴이 전사되도록 소정 파장의 광을 노광하는 노광 공정, 도포된 포토레지스트를 베이크하는 포토레지스트 베이크 공정, 웨이퍼 상에 노광된 패턴을 현상하는 현상 공정, 웨이퍼 상에 형성된 박막 중 일부 또는 전체를 식각하는 식각 공정, 웨이퍼 상에 소정 박막을 증착하는 증착 공정, 웨이퍼 상의 특정 막에 불순물을 주입하는 이온주입 공정, 이온주입된 불순물을 활성화시키는 어닐(anneal) 공정, 실리콘 내에 불순물을 확산시키는 확산 공정 등 다수의 단위 공정을 포함한다.
그리고, 이디에스 공정은 웨이퍼 내 반도체 칩들을 테스트하여 양ㆍ불량을 선별하여 데이터를 발생시키는 프리-레이저(pre-laser) 공정, 발생된 데이터를 기준으로 레이저 빔을 이용하여 수선 가능한 반도체 칩들을 리페어하는 레이저 리페어(laser-repair) 공정, 웨이퍼 내 리페어한 반도체 칩들을 테스트하는 포스트-레이저 공정(post-laser), 웨이퍼의 뒷면을 연마하는 백-그라인딩(back grinding) 공정, 웨이퍼 내 반도체 칩들 상에 폴리이미드막(polyimide layer)과 같은 보호막을 도포하는 보호막 도포 공정 및, 도포된 폴리이미드막과 같은 보호막을 베이크하는 보호막 베이크 공정 등 다수의 단위공정을 포함한다.
이때, 이들 단위공정들 중 산화 공정, 포토레지스트 베이크 공정, 증착 공정, 어닐 공정, 확산 공정, 보호막 베이크 공정 등은 열처리 공정을 통하여 진행된다. 이러한, 열처리 공정을 수행하는 열처리 설비로는 매엽식과 배치식이 있으며, 배치식에는 수평로 설비와 종형로 설비가 있다. 통상, 반도체 제조 공정에서는 높은 생산성 및 공정의 신뢰성 등 여러가지 장점을 갖는 배치식의 종형로 설비가 많이 이용되고 있다.
한편, 열처리 공정을 통하여 진행되는 단위공정들 중 보호막 베이크 공정은 반도체 칩에 형성된 각 패드들을 리드 프레임 등에 와이어 본딩한 다음 이를 에폭시 성형 화합물(epoxy molding compound) 등으로 둘러싸는 공정 즉, 패키지 공정 전에 진행되는 공정이다.
이러한 보호막 베이크 공정은 다수의 웨이퍼를 밀폐된 튜브 내부로 로딩한 다음 그 튜브를 약 250℃∼350℃ 정도의 고온에서 약 2시간 내지 3시간 정도로 가열함으로써 수행되고 있고, 이 공정이 진행되는 동안 튜브 내부로는 튜브 내부의 공정 분위기 형성을 위하여 공정가스인 N2 가스 등이 계속 공급되고 있다. 그리고, 이와 같은 보호막 베이크 공정시 튜브 내부에는 웨이퍼로부터 분출되는 실리콘 소스를 포함한 여러가지 좋지 않은 가스들이 발생될 수 있으므로, 베이크 공정이 진행되는 튜브는 크린룸 내부에 설치된 배기 덕트에 직접 연결되어 이러한 좋지 않은 가스들이 배기 덕트를 통해 계속 외부로 배출되도록 설치되어 있다.
하지만, 종래 보호막 베이크 공정의 경우, 베이크 공정이 진행되는 튜브가 배기 덕트에 직접 연결되어 있기 때문에, 공정이 진행되는 동안 튜브 내부의 가스 는 이 배기 덕트를 통해 빠르게 배출되어지게 된다. 그 결과, 공정이 진행되는 동안 튜브 내부의 압력은 열처리 설비가 설치된 크린룸 내부의 압력보다 낮은 압력(이하, '음압'이라 칭함)으로 계속 유지되어지게 된다.
따라서, 이상과 같은 보호막 베이크 공정은 공정이 진행되는 동안 계속 튜브 내부의 압력이 음압으로 유지되어지기 때문에, 크린룸 내부에 존재하는 O2나 H2O 등의 옥시던트는 튜브 내부의 밀폐에도 불구하고 크린룸 내부의 압력과 튜브 내부의 압력차로 인하여 튜브 내부로 유입되어지게 된다. 그 결과, 튜브 내부로 유입된 옥시던트는 웨이퍼 베이크시 웨이퍼로부터 분출되는 실리콘 소스와 상호 반응하여 웨이퍼 상의 반도체 칩들에 형성된 각 패드들 상에 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 이상 막질의 성장을 초래한다. 결과적으로, 각 패드들 상에 형성된 실리콘 산화막과 같은 이상 막질은 각 패드들과 리드 프레임 등을 연결하는 와이어 본딩을 저해하는 요소로 작용하여 패키징된 반도체 제품들의 작동 불능이나 성능 저하를 유발하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 상의 반도체 칩들에 형성된 각 패드들 상에 이상 막질이 성장하는 것을 미연에 방지할 수 있는 열처리 설비를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 크린룸 내부에 존재하는 옥시던트가 공정이 진행되는 튜브 내부로 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있는 열처리 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1관점에 따르면, 프로세스 튜브와, 상기 프로세스 튜브에 연결되어 상기 프로세스 튜브 내부의 가스들을 배기하는 배기 덕트 및, 상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트의 사이에 개재되되, 상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트에 각각 연통되고 하나 또는 다수개의 개구(opening)를 갖는 중공의 압력조절부재를 포함하는 열처리 설비가 제공된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 개구에는 상기 압력조절부재 내부의 가스가 상기 개구를 통해 외부로 배출되는 것을 차단하는 체크 밸브가 설치될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 프로세스 튜브의 일면에는 상기 프로세스 튜브 내부의 가스들이 배기되는 가스배기홀이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 압력조절부재는 상기 가스배기홀에 연통되도록 상기 프로세스 튜브의 일면에 접하게 설치될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 가스배기홀은 상기 프로세스 튜브의 상면에 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 압력조절부재는 상기 프로세스 튜브의 상면에 접하게 설치될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 가스배기홀은 상기 프로세스 튜브의 측면에 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 압력조절부재는 상기 프로세스 튜브의 측면에 접하게 설치될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 프로세스 튜브는 상기 압력조절부재의 하부에 연통될 수 있고, 상기 배기 덕트는 상기 압력조절부재의 상부에 연통될 수 있다. 이 경우, 상기 압력조절부재는 원통 형상으로 형성될 수 있고, 상기 개구는 상기 압력조절부재의 측면에 형성될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 열처리 설비는 상기 프로세스 튜브의 외측에 배치되어 상기 프로세스 튜브를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2관점에 따르면, 프로세스 튜브와, 상기 프로세스 튜브 내부의 가스들을 배기하는 배기 덕트와, 상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트의 사이에 개재되며 하나 또는 다수개의 개구를 갖는 중공의 압력조절부재와, 상기 프로세스 튜브와 상기 압력조절부재를 상호 연통시키는 제1가스배기라인 및, 상기 압력조절부재와 상기 배기 덕트를 상호 연통시키는 제2가스배기라인을 포함하는 열처리 설비가 제공된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 개구에는 상기 압력조절부재 내부의 가스가 상기 개구를 통해 외부로 배출되는 것을 차단하는 체크 밸브가 설치될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 제1가스배기라인의 일측단은 상기 프로세스 튜브의 상면에 연결될 수 있고, 상기 제1가스배기라인의 타측단은 상기 압력조절부재의 하면에 연결될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 제2가스배기라인의 일측단은 상기 압력조절부재의 상면에 연결될 수 있고, 상기 제2가스배기라인의 타측단은 상기 배기 덕트의 하면에 연결될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 압력조절부재는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 개구는 상기 압력조절부재의 측면에 형성될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 열처리 설비는 상기 프로세스 튜브의 외측에 배치되어 상기 프로세스 튜브를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 열처리 설비의 일실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 열처리 설비의 배기시 가스들의 유동 경로를 도시한 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열처리 설비(100)는 수직형 프로세스 튜브(110)를 구비한 종형로 설비로 크린룸(180) 내부에 설치된다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 열처리 설비(100)는 웨이퍼(90)에 열처리 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하며 일측에 그 내부로의 웨이퍼 입출을 위한 웨이퍼 입출구가 마련된 프로세스 튜브(110), 상기 프로세스 튜브(110)의 웨이퍼 입출구를 밀폐하는 튜브 캡(150), 공정 진행에 따라 상기 튜브 캡(150)을 이동시키는 이동유닛(160), 상기 프로세스 튜브(110)를 가열하는 히터(120), 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스들을 외부로 배기하는 배기 덕트(185), 상기 프로세 스 튜브(110)와 상기 배기 덕트(185)의 사이에 개재되며 공정 진행시 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 압력(P1)이 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 압력인 크린룸(180) 내부의 압력(P2)보다 더 높게 유지되도록 하는 압력조절부재(140) 및, 상기 열처리 설비(100)의 구동을 전반적으로 제어하는 제어유닛(미도시)을 포함한다.
상기 프로세스 튜브(110)는 그 내부로 다수의 웨이퍼(90)가 유입될 수 있는 중공의 원통 형상으로 형성되며, 열처리 공정에 적합한 석영 재질로 이루어진다. 그리고, 웨이퍼(90)의 입출을 위한 상기 웨이퍼 입출구는 상기 프로세스 튜브(110)의 하부에 마련된다. 따라서, 다수의 웨이퍼(90)는 상기 다수의 웨이퍼(90)를 수직 방향으로 정렬 가능하게 하는 웨이퍼 보트(170)에 순차적으로 적재된 다음, 상기 웨이퍼 입출구를 통해 상기 프로세스 튜브(110)의 내부로 유입된다. 그리고, 상기 프로세스 튜브(110)의 상측에는 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스들이 배기되도록 가스배기홀(118)이 형성된다. 상기 가스배기홀(118)은 별도의 라인인 제1가스배기라인(183)을 통해 상기 압력조절부재(140)에 연통될 수도 있고, 상기 압력조절부재(140)에 직접 연통될 수도 있다.
또한, 상기 프로세스 튜브(110)의 하부에는 상기 프로세스 튜브(110)에 접촉되어 상기 프로세스 튜브(110)를 밀착 지지하는 플랜지(112)가 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 플랜지(112)의 하부에도 웨이퍼(90)의 입출을 위한 웨이퍼 입출구가 형성될 수 있으며, 상기 웨이퍼 보트(170)는 상기 플랜지(112)에 형성된 웨이퍼 입출구를 통해 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 유입된다. 또, 상기 플랜지(112)의 일측에는 열처리 공정이 진행되는 동안 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 소정 분위기 가스를 공급하는 가스공급라인(114)이 설치된다. 이때, 소정 분위기 가스는 N2 가스일 수 있다. 한편, 상기 가스공급라인(114)은 상기 플랜지(112)의 일측 이외에도 상기 프로세스 튜브(110)의 일측에 직접 설치되어 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 소정 분위기 가스를 공급할 수 있다.
상기 튜브 캡(150)은 상기 이동유닛(160)에 의해 이동되어 상기 프로세스 튜브(110)의 웨이퍼 입출구를 선택적으로 밀폐하는 역할을 한다. 따라서, 상기 프로세스 튜브(110)는 상기 튜브 캡(150)으로 인하여 외부로부터 밀폐된다. 이때, 상기 프로세스 튜브(110)에 접촉되는 상기 튜브 캡(150)의 상부에는 밀폐링(155)이 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 프로세스 튜브(110)와 상기 튜브 캡(150) 사이의 리크(leak)는 최소화될 수 있다. 한편, 상기 프로세스 튜브(110)의 하부에 상기 프로세스 튜브(110)를 밀착 지지하는 플랜지(112)가 설치될 경우, 상기 튜브 캡(150)은 상기 플랜지(112)에 형성된 웨이퍼 입출구를 밀폐함으로써, 상기 프로세스 튜브(110)를 밀폐하게 된다.
상기 이동유닛(160)은 열처리 공정의 진행에 따라 상기 튜브 캡(150)이 상기 프로세스 튜브(110)를 밀폐하도록 상기 튜브 캡(150)을 이동시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 이동유닛(160)은 상기 제어유닛의 제어에 따라 상기 튜브 캡(150)을 소정거리 이동시킬 수 있는 구성이면 다양한 구성이 적용가능하다. 예를 들면, 상기 이동유닛(160)은 볼스크류 방식이나 실린더 방식 또는 리니어 모터 방식 등이 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 이동유닛(160)은 상기 튜브 캡(150)을 지지하는 캡 베이 스(161)와, 상기 프로세스 튜브(110)의 하부에 상하 방향으로 설치되되 그 외주면에 수나사가 형성된 구동축(168)과, 상기 구동축(168)이 회전되도록 상기 구동축(168)의 하부와 상부에 각각 설치되는 베어링들(165,166)과, 상기 구동축(168)의 회전 방향에 따라 상하 방향으로 이동되도록 상기 구동축(168)에 설치되며 그 일측이 상기 캡 베이스(161)에 연결된 베이스 연결체(163)와, 상기 베이스 연결체(163)가 상하 방향으로 이동되도록 소정 속도로 정역회전되는 모터(167) 및, 상기 모터(167)의 회전에 의해 상기 구동축(168)이 회전되도록 상기 모터(167)의 회전력을 상기 구동축(168)으로 전달하는 동력전달체(164)를 포함한다.
따라서, 상기 튜브 캡(150)의 이동이 필요하게 되면, 상기 제어유닛은 상기 모터(167)에 소정 시그날을 전송하여 상기 모터(167)를 회전시키게 된다. 이에, 상기 구동축(168)은 상기 동력전달체(164)의 동력 전달로 인하여 소정 속도로 회전되어지고, 상기 베이스 연결체(163)는 상기 구동축(168)의 회전에 따라 소정거리 상하 이동된다. 그 결과, 상기 캡 베이스(161)는 상기 베이스 연결체(163)의 이동에 따라 소정거리 상하 이동되고, 상기 캡 베이스(161)의 상부에 위치된 상기 튜브 캡(150)도 상기 캡 베이스(161)의 상하 이동에 따라 소정거리 상하 이동된다. 결과적으로, 상기 프로세스 튜브(110)는 상기 튜브 캡(150)의 이동에 의해 개폐된다.
한편, 상기 이동유닛(160)은 상기 튜브 캡(150)과 상기 캡 베이스(161)의 사이에 설치되는 탄성부재(162)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 튜브 캡(150)을 지지하는 상기 캡 베이스(161)의 지지력은 상기 탄성부재(162)에 의해 완충될 수 있다. 따라서, 상기 튜브 캡(150)이 상기 프로세스 튜브(110)를 밀폐할 시 상기 튜 브 캡(150)은 상기 탄성부재(162)의 탄성력에 의하여 상기 프로세스 튜브(110)에 부드럽게 접촉될 수 있게 되고, 상기 프로세스 튜브(110)를 강하게 밀폐시킬 수 있게 된다.
상기 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)의 외측에 배치되어 상기 프로세스 튜브(110)를 가열한다. 이때, 상기 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)의 내부에서 진행되는 각 열처리 공정에 따라 상기 프로세스 튜브(110)를 각각 다른 온도로 가열할 수 있다. 일 예로, 상기 프로세스 튜브(110) 내부에서 진행되는 열처리 공정이 확산 공정일 경우, 상기 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)의 내부 온도가 약 800∼1200℃가 되도록 가열할 수 있고, 상기 프로세스 튜브(110) 내부에서 진행되는 열처리 공정이 증착 공정일 경우, 상기 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)의 내부 온도가 약 500∼1000℃가 되도록 가열할 수 있다. 다른 예로, 상기 프로세스 튜브(110) 내부에서 진행되는 공정이 웨이퍼 내 반도체 칩들 상에 도포된 폴리이미드막과 같은 보호막을 베이크하는 공정 즉, 보호막 베이크 공정일 경우, 상기 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)의 내부 온도가 약 250∼350℃가 되도록 가열할 수 있다.
그리고, 상기 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)를 가열할 수 있는 방식이면, 여러가지 다양한 방식이 모두 적용가능하다. 예를 들면, 상기 히터(120)는 코일 가열방식이나 램프 가열방식 또는 펠티어 소자 등을 이용한 방식이 적용가능하다. 바람직하게, 상기 히터(120)는 코일 가열방식일 수 있다. 한편, 상기 히터(120)의 외측에는 상기 히터(120)를 둘러싸는 프로세스 챔버(130)가 더 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 프로세스 튜브(110)를 가열하는 상기 히터(120)의 열은 상기 히터(120)를 둘러싸는 상기 프로세스 챔버(130)로 인하여 외부로 유출되지 않기 때문에, 상기 히터(120)의 가열 효율은 극대화된다.
상기 배기 덕트(185)는 상기 프로세스 챔버(130)의 상부에 설치되며, 상기 압력조절부재(140)를 매개로 상기 프로세스 튜브(110)에 연결된다. 따라서, 상기 프로세스 챔버(130) 내부의 가스들은 상기 압력조절부재(140)와 상기 배기 덕트(185)를 통하여 외부로 배출된다. 구체적으로, 상기 배기 덕트(185)의 일측은 상기 압력조절부재(140)에 연결되며, 상기 배기 덕트(185)의 타측은 가스펌핑장치(미도시)에 연결된다. 따라서, 상기 프로세스 튜브(110) 내 가스들은 상기 가스펌핑장치의 작동에 의해 상기 압력조절부재(140)와 상기 배기 덕트(185)를 통하여 외부로 배출된다. 여기서, 상기 배기 덕트(185)의 일측은 상기 압력조절부재(140)에 직접 연결될 수도 있고, 별도의 라인인 제2가스배기라인(187)을 통하여 상기 압력조절부재(140)에 연결될 수도 있다.
상기 압력조절부재(140)는 열처리 공정의 진행시 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 압력이 상기 열처리 설비(100)가 설치된 크린룸(180) 내부의 압력보다 더 높게 유지되도록 하는 역할을 하며, 상기 프로세스 튜브(110)와 상기 배기 덕트(185)의 사이에 개재된다. 일실시예로, 상기 압력조절부재(140)의 하부는 전술한 제1가스배기라인(183)을 매개로 상기 프로세스 튜브(110)의 상부에 연결될 수 있고, 상기 압력조절부재(140)의 상부는 전술한 제2가스배기라인(187)을 매개로 상기 배기 덕트(185)의 하부에 연결될 수 있다. 하지만, 다른 실시예로, 상기 압력조절 부재(140)의 하부와 상부는 각각 상기 프로세스 튜브(110)와 상기 배기 덕트(185)에 직접 연결될 수도 있다. 이 경우, 상기 압력조절부재(140)의 하부는 전술한 바와 같이, 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스들이 배기되도록 마련된 상기 가스배기홀(118)에 연통되도록 설치됨이 바람직하다. 이때, 상기 압력조절부재(140)는 상기 프로세스 튜브(110)에 직접 연결된 후드일 수 있다.
구체적으로, 상기 압력조절부재(140)는 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 프로세스 튜브(110)에 연결된 제1가스배기라인(183)은 원통 형상인 상기 압력조절부재(140)의 하면에 연결될 수 있고, 상기 배기 덕트(185)에 연결된 제2가스배기라인(187)은 원통 형상인 상기 압력조절부재(140)의 상면에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 압력조절부재(140)에는 상기 크린룸(180)과 연통되는 하나 또는 다수개의 개구(opening,143)가 형성된다. 따라서, 상기 배기 덕트(185)와 상기 배기 덕트(185)에 연결된 상기 압력조절부재(140)를 이용하여 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스를 배기할 시 상기 개구(143)로는 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 가스 즉, 상기 크린룸(180) 내부의 가스가 유입될 수 있다. 다시 말하면, 상기 배기 덕트(185)와 상기 배기 덕트(185)에 연결된 상기 압력조절부재(140)를 이용하여 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스를 배기할 시 상기 개구(143)로 인하여 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스 뿐만 아니라 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 가스도 같이 상기 압력조절부재(140)의 내부로 유입되어 상기 배기 덕트(185)로 배출될 수 있다. 여기서, 상기 개구(143)는 상기 압력조절부재(140)의 측면에 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 열처리 설비는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 다른 실시예로도 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 열처리 설비의 다른 실시예를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대 도시한 절단면도이며, 도 5는 도 3의 체크 밸브가 소정거리 이동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 다른 실시예인 열처리 설비(200)는 일실시예에서 설명한 열처리 설비(100)의 구성 외에 체크 밸브(250)를 더 포함한다. 상기 체크 밸브(250)는 상기 압력조절부재(140)에 형성된 상기 개구(143)에 설치되며, 상기 압력조절부재(140) 내부의 가스가 상기 개구(143)를 통해 상기 크린룸(180) 측으로 배출되는 것을 차단하는 역할을 한다. 상기 체크 밸브(250)는 상기 배기 덕트(185)를 통해 상기 압력조절부재(140) 내부의 가스가 원활하게 잘 배기될 때에만 개방되고 그렇지 않을 경우에는 밀폐되는 밸브 즉, 노말 오픈 밸브(Normal open valve)일 수 있다.
구체적으로, 상기 체크 밸브(250)는 상기 개구(143)에 설치되며 내부에 가스유입경로(252)가 형성된 밸브 하우징(251)과, 상기 밸브 하우징(251)의 내부에 설치되며 소정거리 왕복 이동되면서 상기 가스유입경로(252)를 개폐하는 이동부재(253) 및, 상기 밸브 하우징(251)과 상기 이동부재(253)의 사이에 설치되며 상기 가스유입경로(252)가 상기 압력조절부재(140) 내부의 가스가 원활하게 잘 배기될 때에만 오픈되도록 하는 탄성부재(254)를 포함한다.
이때, 상기 밸브 하우징(251)은 튜브 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 밸브 하우징(251)의 내부에는 한쌍의 제1걸림돌기(256)와 제2걸림돌기(257)가 상기 밸브 하우징(251)의 길이방향으로 소정간격 이격된 채로 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 가스유입경로(252)는 상기 제1걸림돌기(256)와 상기 제2걸림돌기(257)의 사이로 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 제1걸림돌기(256)는 상기 밸브 하우징(251)의 내부 중 상기 크린룸(180)에 인접한 측에 설치될 수 있고, 상기 제2걸림돌기(257)는 상기 밸브 하우징(251)의 내부 중 상기 압력조절부재(140)의 내부에 인접한 측에 설치될 수있다.
또한, 상기 이동부재(253)는 상기 밸브 하우징(251)의 내부 중 상기 제1걸림돌기(256)와 상기 제2걸림돌기(257)의 사이에 설치될 수 있다. 따라서, 상기 이동부재(253)는 상기 제1걸림돌기(256)와 상기 제2걸림돌기(257)의 사이를 왕복이동하며, 상기 제1걸림돌기(256)와 상기 제2걸림돌기(257)의 사이에 형성된 상기 가스유입경로(252)를 개폐하게 된다.
또, 상기 탄성부재(254)는 상기 제1걸림돌기(256)와 상기 이동부재(253)의 사이에 설치되어, 소정 탄성력으로 상기 이동부재(253)를 상기 제2걸림돌기(257) 측으로 밀어주는 역할을 한다. 따라서, 어떠한 외력이 작용되지 않을 시 상기 이동부재(253)는 상기 탄성부재(254)의 탄성력에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2걸림돌기(257) 측으로 밀리게 되며, 상기 가스유입경로(252)는 개방된다. 그 결과, 상기 압력조절부재(140) 외부의 가스는 상기 개구(143)에 설치된 상기 체크 밸 브(250)의 가스유입경로(252)를 통해 상기 압력조절부재(140)의 내부로 유입될 수 있게 된다. 그러나, 만일, 상기 압력조절부재(140) 내부의 가스와 상기 배기 덕트(185) 내부의 가스를 외부로 배기시키는 상기 가스펌핑장치 등이 고장나서 상기 압력조절부재(140) 내부의 가스와 상기 배기 덕트(185) 내부의 가스가 외부로 배기되지 않고 상기 압력조절부재(140)의 내부로 역류할 경우, 상기 이동부재(253)에는 도 5에 도시된 바와 같이 가스의 역류로 인한 외력이 작용하게 된다. 따라서, 상기 이동부재(253)는 상기 외력으로 인하여 상기 제1걸림돌기(256) 측으로 밀리게 되고, 상기 체크 밸브(250)의 가스유입경로(252)는 밀폐된다. 그 결과, 상기 압력조절부재(140) 내부의 가스는 상기 체크 밸브(250)의 작동에 의하여 상기 개구(143)를 통해 외부로 배출되지 않게 된다.
그리고, 상기 체크 밸브(250)는 상기 제1걸림돌기(256)와 상기 이동부재(253)의 사이에 개재되는 밀폐링(255)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 외력에 의한 상기 가스유입경로(252)의 밀폐는 상기 밀폐링(255)으로 인하여 더욱 효과적이게 된다.
한편, 본 발명에 따른 열처리 설비는 도 6에 도시된 바와 같이 또다른 실시예로도 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 열처리 설비의 또다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 또다른 실시예인 열처리 설비(300)는 웨이퍼(90)에 열처리 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하며 하부에 그 내부로의 웨이 퍼 입출을 위한 웨이퍼 입출구가 마련된 프로세스 튜브(110), 상기 프로세스 튜브(110) 내 분위기 형성을 위하여 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 N2 가스와 같은 분위기 가스를 일정 유량만큼 공급하는 가스공급라인(114), 상기 프로세스 튜브(110)의 웨이퍼 입출구를 밀폐하는 튜브 캡(150), 공정 진행에 따라 상기 튜브 캡(150)을 이동시키는 이동유닛(160), 상기 프로세스 튜브(110)를 가열하는 히터(120), 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스들을 외부로 배기하는 가스배기라인(316), 상기 가스배기라인(316) 상에 설치되어 상기 프로세스 튜브(110) 내 가스들을 외부로 펌핑하는 펌프(380) 및, 상기 가스배기라인(316) 상에 설치되며 공정 진행시 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 압력이 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 압력인 크린룸(180) 내부의 압력보다 더 높게 유지되도록 하는 압력조절부재(340)를 포함한다.
이때, 상기 가스배기라인(316)은 상기 프로세스 튜브(110)의 측면에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 프로세스 튜브(110) 내 가스들은 상기 프로세스 튜브(110)의 측면에 설치된 상기 가스배기라인(316)을 통하여 외부로 배기될 수 있다. 그리고, 상기 압력조절부재(340)는 상기 가스배기라인(316) 상에 설치되되 상기 프로세스 튜브(110)의 측면에 접하게 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 압력조절부재(340)는 중공의 원통 형상으로 형성되고, 상기 압력조절부재(340)의 측면에는 상기 크린룸(180)과 연통되는 하나 또는 다수개의 개구(opening,343)가 형성된다. 따라서, 상기 가스배기라인(316)과 상기 가스배기라인(316)에 연결된 상기 압력조절부재(340)를 이용하여 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스를 배기할 시 상기 개구(343)로 인하여 상기 가스공급라인(114)에 의해 공급되는 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스 뿐만 아니라 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 가스도 같이 상기 압력조절부재(340)의 내부로 유입되어 상기 가스배기라인(316)으로 배출된다. 그 결과, 상기 가스배기라인(316)으로 배출되는 가스의 유량은 상기 가스공급라인(114)에 의해 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 공급되는 가스의 유량과 같거나 그보다 더 적기 때문에 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 압력은 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 압력인 크린룸(180) 내부의 압력보다 더 높게 유지된다.
이하, 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 열처리 설비(100)를 이용하여 열처리 공정을 진행하는 방법 및 그에 따른 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 열처리될 웨이퍼(90)가 유저 또는 웨이퍼 이송수단(미도시)에 의해 튜브 캡(150) 상에 배치된 웨이퍼 보트(170)에 모두 적재되면, 이동유닛(160)은 상기 튜브 캡(150)을 상승시켜 상기 웨이퍼 보트(170)가 프로세스 튜브(110) 내부로 유입되도록 한다.
이후, 상기 웨이퍼 보트(170)가 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 유입되면, 상기 이동유닛(160)은 상기 튜브 캡(150)을 소정거리 만큼 더 상승시키게 된다. 그 결과, 상기 튜브 캡(150)은 상기 프로세스 튜브(110)를 밀폐하게 된다.
다음, 상기 튜브 캡(150)이 상기 프로세스 튜브(110)를 밀폐하면, 상기 프로 세스 튜브(110) 내부는 열처리 공정을 진행하기 위한 분위기가 형성되며, 상기 프로세스 튜브(110)의 외부에 배치된 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)를 가열하여 열처리 공정을 진행하게 된다. 즉, 상기 프로세스 튜브(110)에 연결된 가스공급라인(114)으로는 상기 프로세스 튜브(110) 내 분위기 형성을 위하여 N2 가스와 같은 소정 분위기 가스가 계속 공급되고, 상기 프로세스 튜브(110)의 가스배기홀(118)에 연결된 배기 덕트(185)로는 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 가스가 계속 외부로 배기되어 상기 프로세스 튜브(110) 내부는 열처리 공정을 진행하기 위한 소정 분위기가 형성된다. 따라서, 상기 히터(120)는 상기 프로세스 튜브(110)를 가열하여 열처리 공정을 진행하게 된다.
한편, 이상과 같은 열처리 공정의 진행시 상기 프로세스 튜브(110)에 형성된 가스배기홀(118)은 상기 배기 덕트(185)에 직접 연결되는 것이 아니라 그 측면에 하나 또는 다수개의 개구(143)가 형성되고 중공으로 형성된 압력조절부재(140)를 매개로 연결되기 때문에, 상기 압력조절부재(140)와 그에 형성된 상기 개구(143)는 상기 가스의 배기시 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 압력을 자동으로 조절하는 역할을 하여, 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 압력(P1)은 항상 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 압력인 크린룸(180) 내부의 압력(P2)보다 더 높은 양압으로 유지된다. 따라서, 본 발명에 따른 열처리 설비(100)를 이용하면, 열처리 공정을 진행하는 동안 프로세스 튜브(110) 내부 압력(P1)을 계속 양압으로 유지할 수 있기 때문에, 크린룸(180) 내부에 존재하는 O2나 H2O 등의 옥시던트는 크린룸(180) 내부의 압력과 프로세스 튜브(110) 내부의 압력차로 인하여 프로세스 튜브(110) 내부로 전 혀 유입되지 못하게 된다. 그 결과, 종래 옥시던트의 유입으로 인하여 발생되었던 제반 문제는 모두 미연에 방지되는 효과가 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 종래와 같이, 상기 배기 덕트(185)와 상기 프로세스 튜브(110)의 가스배기홀(118) 사이에 상기 압력조절부재(140)가 개재되지 않고 상기 배기 덕트(185)와 상기 프로세스 튜브(110)의 가스배기홀(118)이 직접 연결될 경우, 상기와 같은 가스의 배기시 가스의 공급 유량보다 가스의 배출 유량이 많게 되면, 상기 프로세스 튜브(110)의 내부 압력(P1)은 그 공급 유량보다 그 배출 유량이 더 많게 되므로 자동으로 상기 프로세스 튜브(110)의 외부 압력인 크린룸(180) 내부의 압력(P2)보다 낮아지게 된다. 그 결과, 상기 프로세스 튜브(110) 외부에 존재하던 옥시던트는 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 유입되어지게 되어 상기 웨이퍼 상의 소정 위치에 이상 막질을 형성하게 되고, 이는 와이어 본딩 불량 등 제반 문제를 발생시키게 된다.
하지만, 본원발명의 경우, 상기 배기 덕트(185)와 상기 프로세스 튜브(110)의 가스배기홀(118) 사이에 중공 형상이며 그 일측에 하나 또는 다수개의 개구(143)가 형성된 압력조절부재(140)가 개재되기 때문에, 상기와 같은 가스의 배기시 가스의 공급 유량보다 가스의 배출 유량이 많게 되면, 그들 차이만큼의 유량은 상기 프로세스 튜브(110) 내부에서 유출되는 것이 아니라 상기 압력조절부재(140)의 개구(143)를 통하여 자동으로 상기 크린룸(180) 내부의 가스가 유입되어 상기 배기 덕트(185)를 통해 외부로 배출되어진다. 그 결과, 상기 배기 덕트(185)로 배출되는 가스의 유량은 상기 프로세스 튜브(110) 내부로 공급되는 가스의 유량과 같 거나 그보다 더 적기 때문에, 상기 프로세스 튜브(110) 내부의 압력(P1)은 상기 프로세스 튜브(110) 외부의 압력인 크린룸(180) 내부의 압력(P2)보다 항상 더 높게 유지된다. 따라서, 본 발명에 따른 열처리 설비(100)를 이용하면, 열처리 공정을 진행하는 동안 프로세스 튜브(110) 내부 압력(P1)을 계속 양압으로 유지할 수 있기 때문에, 크린룸(180) 내부에 존재하는 O2나 H2O 등의 옥시던트는 크린룸(180) 내부의 압력(P2)과 프로세스 튜브(110) 내부의 압력차로 인하여 프로세스 튜브(110) 내부로 전혀 유입되지 못하게 되고, 종래 옥시던트의 유입으로 인하여 발생되었던 제반 문제는 모두 미연에 방지된다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열처리 설비의 경우, 상기 배기 덕트와 상기 프로세스 튜브의 가스배기홀 사이에 중공 형상이며 그 일측에 하나 또는 다수개의 개구가 형성된 압력조절부재가 개재되기 때문에, 열처리 공정을 진행하기 위하여 가스를 배기할 시 가스의 공급 유량보다 가스의 배출 유량이 많게 되면, 그들 차이만큼의 유량은 상기 프로세스 튜브의 내부에서 유출되는 것이 아니라 상기 압력조절부재의 개구를 통하여 자동으로 상기 크린룸 내부의 가스가 유입되어 상기 배기 덕트를 통해 외부로 배출되어진다. 그 결과, 상기 배기 덕트로 배출되는 가스 의 유량은 상기 프로세스 튜브 내부로 공급되는 가스의 유량과 같거나 그보다 더 적기 때문에, 상기 프로세스 튜브 내부의 압력은 상기 프로세스 튜브 외부의 압력인 크린룸 내부의 압력보다 항상 더 높게 유지된다.
따라서, 본 발명에 따른 열처리 설비를 이용하면, 열처리 공정을 진행하는 동안 프로세스 튜브 내부를 계속 양압으로 유지할 수 있기 때문에, 크린룸 내부에 존재하는 O2나 H2O 등의 옥시던트는 크린룸 내부의 압력과 프로세스 튜브 내부의 압력차로 인하여 프로세스 튜브 내부로 전혀 유입되지 못하게 되고, 종래 옥시던트의 유입으로 인하여 발생되었던 이상 막질의 성장 등의 제반 문제는 모두 미연에 방지된다.
Claims (14)
- 프로세스 튜브;상기 프로세스 튜브에 연결되어 상기 프로세스 튜브 내부의 가스들을 배기하는 배기 덕트; 및,상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트의 사이에 개재되되, 상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트에 각각 연통되고, 하나 또는 다수개의 개구(opening)를 갖는 중공의 압력조절부재를 포함하는 열처리 설비.
- 제 1항에 있어서,상기 개구에는 상기 압력조절부재 내부의 가스가 상기 개구를 통해 외부로 배출되는 것을 차단하는 체크 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 1항에 있어서,상기 프로세스 튜브의 일면에는 상기 프로세스 튜브 내부의 가스들이 배기되는 가스배기홀이 형성되고,상기 압력조절부재는 상기 가스배기홀에 연통되도록 상기 프로세스 튜브의 일면에 접하게 설치된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 3항에 있어서,상기 가스배기홀은 상기 프로세스 튜브의 상면에 형성되고,상기 압력조절부재는 상기 프로세스 튜브의 상면에 접하게 설치된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 3항에 있어서,상기 가스배기홀은 상기 프로세스 튜브의 측면에 형성되고,상기 압력조절부재는 상기 프로세스 튜브의 측면에 접하게 설치된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 1항에 있어서,상기 프로세스 튜브는 상기 압력조절부재의 하부에 연통되고, 상기 배기 덕트는 상기 압력조절부재의 상부에 연통되며, 상기 개구는 상기 압력조절부재의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 6항에 있어서,상기 압력조절부재는 원통 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 1항에 있어서,상기 프로세스 튜브의 외측에 배치되어 상기 프로세스 튜브를 가열하는 히터 를 더 포함한 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 프로세스 튜브;상기 프로세스 튜브 내부의 가스들을 배기하는 배기 덕트;상기 프로세스 튜브와 상기 배기 덕트의 사이에 개재되며, 하나 또는 다수개의 개구를 갖는 중공의 압력조절부재;상기 프로세스 튜브와 상기 압력조절부재를 상호 연통시키는 제1가스배기라인; 및,상기 압력조절부재와 상기 배기 덕트를 상호 연통시키는 제2가스배기라인을 포함하는 열처리 설비.
- 제 9항에 있어서,상기 개구에는 상기 압력조절부재 내부의 가스가 상기 개구를 통해 외부로 배출되는 것을 차단하는 체크 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 9항에 있어서,상기 제1가스배기라인의 일측단은 상기 프로세스 튜브의 상면에 연결되고, 상기 제1가스배기라인의 타측단은 상기 압력조절부재의 하면에 연결된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 11항에 있어서,상기 제2가스배기라인의 일측단은 상기 압력조절부재의 상면에 연결되고, 상기 제2가스배기라인의 타측단은 상기 배기 덕트의 하면에 연결된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 12항에 있어서,상기 압력조절부재는 원통 형상으로 형성되고,상기 개구는 상기 압력조절부재의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
- 제 9항에 있어서,상기 프로세스 튜브의 외측에 배치되어 상기 프로세스 튜브를 가열하는 히터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 열처리 설비.
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