KR100832713B1 - 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페데스탈의 사용주기를 확장시키고 장비의 안정적인 운용이 가능토록 한 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치에 관한 것으로서, 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치는 웨이퍼 보트를 장착하여 수직형 퍼니스 내부로 장입시키며 상기 수직형 퍼니스 내부의 공정 가스의 영향 유무에 따라 상단부와 하단부로 정의되는 페데스탈에 있어서, 상기 페데스탈의 상부에 형성되어 있는 원판형의 상부 받침대에 안착되어 상기 페데스탈의 상단부 둘레를 감싸는 원통형의 제 1 보호재;와, 상기 페데스탈의 하부에 형성되어 있는 원판형의 하부 받침대에 일단이 지지되며 다른 일단은 상기 제 1 보호재를 안착 지지하는 원통형의 제 2 보호재를 포함하여 이루어지는 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치에 관한 것이다.
페데스탈, 보호

Description

수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치{Safeguard of pedestal in vertical furnace}
도 1은 일반적인 저압 화학 기상 증착용 수직형 퍼니스의 정단면도.
도 2는 수직형 퍼니스의 공정 가스의 흐름을 나타낸 개략도.
도 3은 종래 기술에 따른 수직형 퍼니스의 페데스탈의 정단면도.
도 4는 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치의 정단면도.
도 5는 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 상단부 보호장치의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
111 : 페데스탈의 상단부 112 : 페데스탈의 하단부
113 : 페데스탈 축 121 : 제 1 보호재
122 : 제 2 보호재 130 : 상부 받침대
131 : 제 1 안착부 140 : 하부 받침대
141 : 제 2 안착부
본 발명은 수직형 퍼니스의 페데스탈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페데스탈의 사용주기를 확장시키고 장비의 안정적인 운용이 가능토록 한 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조용 퍼니스는 어닐링(Annealing) 공정, 확산(Diffusion) 공정, 산화(Oxidation) 공정 및 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정과 같은 반도체 제조공정에 사용된다. 이러한 퍼니스는 크게 수평형과 수직형으로 구분된다. 최근의 저압 화학 기상 증착용 퍼니스에는 수평형 보다 수직형 퍼니스가 많이 채택되고 있는데, 이는 수직형 퍼니스가 수평형 퍼니스에 비하여 사용 도중에 파티클(Particle)과 같은 미세한 불순물 입자를 적게 발생시키기 때문이다. 따라서, 수직형 퍼니스는 파티클 발생을 줄일 수 있으므로 웨이퍼의 오염 및 웨이퍼의 불량 발생 빈도를 줄일 수 있다. 또한, 수직형 퍼니스는 자동화 라인의 구축에 용이하며, 수직 방향으로 공정 튜브가 배치되어 있기 때문에 하부 지지대가 차지하는 바닥 면적이 좁다.
이러한 수직형 퍼니스에서는 여러 장의 웨이퍼들을 정렬 수납한 웨이퍼 캐리어가 반입용 스테이지에 놓여지고 나면, 웨이퍼 캐리어가 이송용 로봇 암에 의해 이송용 스테이지로 이송된다. 이어, 이송 스테이지 상의 웨이퍼 캐리어 내의 웨이퍼가 또 다른 이송용 로봇 암에 의해 예를 들어 1장씩 로딩 영역의 웨이퍼 보트(Boat)로 이송됨으로써 웨이퍼 보트에 다단으로 수납 유지된다. 이런 상태의 웨이퍼 보트가 보트 엘리베이터의 수직 상승에 의해 고온의 공정 튜브의 하측 개방구를 거쳐 공정 튜브로 진입되면, 공정 튜브의 하측 개방구가 보트 엘리베이터의 플랜지에 의해 닫혀진다. 이어, 공정 튜브의 내부 공간이 저압 상태로 전환되고 공정 튜브의 내부 공간에 임의의 공정가스가 유입됨에 따라 웨이퍼의 표면이 원하는 공정으로 처리된다. 공정 처리가 완료되고 나면, 웨이퍼가 웨이퍼 보트와 함께 보트 엘리베이터의 수직 하강에 의해 공정 튜브로부터 하측 개방구를 거쳐 아래로 인출되고, 웨이퍼 보트 내의 웨이퍼가 이송 로봇 암에 의해 예를 들어 1장씩 이송 스테이지 상의 웨이퍼 캐리어에 재이송되고, 이송 스테이지 상의 웨이퍼 캐리어가 또 다른 이송 로봇 암에 의해 반출용 스테이지로 이송된다.
이러한 수직형 퍼니스 중 저압 화학 기상 증착용 종래의 퍼니스(100)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다. 도 1 및 도 2에서 수직형 공정 튜브(101)의 외주면에 저항성 코일과 같은 가열부(103)가 감겨져 있고, 공정 튜브(101)의 하측에 공정 튜브(101)를 지지하도록 매니폴드(120)가 설치되어 있고, 공정 튜브(101) 내에 웨이퍼 보트(102)가 배치되어 있다. 여기서, 웨이퍼 보트(102)는 웨이퍼 보트(102)의 하측에 위치한 보트 엘리베이터(도시 안됨)의 수직 상하 이동에 의해 공정 튜브(101)의 하측 개방구(도시하지 않음)를 거쳐 공정 튜브(101)로 들어가거나 공정 튜브(101)로부터 빠져나올 수가 있다. 물론, 웨이퍼 보트(102)의 슬롯들에는 웨이퍼들(도시 안됨)이 장착된다.
한편, 설명의 편의상 설명의 이해를 돕기 위하여 공정 튜브(101)로 인입되는 하나의 특정한 공정 가스, 예를 들어 NH3 가스를 인입하는 가스 인입구(121)만이 매니폴드(120)에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 NH3 가스를 제외한 다른 종류의 공정 가스를 각각 인입하는 해당 가스 인입구도 매니폴드(120)에 함께 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 수직형 퍼니스에서는 먼저, 공정 튜브(101) 내에 반도체 공정, 예를 들어 저압 화학 기상 증착 공정의 처리를 받기 위한 웨이퍼들(도시 안됨)을 장착한 웨이퍼 보트(102)가 진입된 후 공정 튜브(101)의 공정 조건, 예를 들어 압력, 온도 등이 충족되고 나면, 상기 웨이퍼들에 원하는 막을 적층시키는데 필요한 공정 가스, 예를 들어 NH3 가스가 가스 인입구(121)에 인입된 후 가스 분사구(도시하지 않음)를 거쳐 공정 튜브(101)의 내부 공간으로 분사된다. 물론, 도면에 도시되지 않았으나, NH3 가스를 제외한 다른 종류의 공정 가스도 해당 가스 인입구로 각각 인입된다.
한편, 상기 웨이퍼 보트(102) 하부에는 웨이퍼 보트(102)와 보트(102) 엘리베이터 사이를 매개하며 상기 웨이퍼 보트(102)를 지지하는 페데스탈(110)이 구비되어 있는데(도 3 참조), 보트 엘리베이터의 상승에 의해 웨이퍼 보트(102)가 공정 튜브 내에 장착되고 이후의 공정 가스들의 반응 등의 일련의 공정이 진행됨에 따라 상기 페데스탈의 상단부(111)는 공정 가스에 영향을 받을 수밖에 없다. 이러한 공정 가스들이 페데스탈 상단부(111)에 접촉함에 따라 부식 등의 문제가 발생하게 되고 사용주기가 짧아진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 페데스탈의 사용주기를 확장시키고 장비의 안정적인 운용이 가능토록 한 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치는 웨이퍼 보트를 장착하여 수직형 퍼니스 내부로 장입시키며 상기 수직형 퍼니스 내부의 공정 가스의 영향 유무에 따라 상단부와 하단부로 정의되는 페데스탈에 있어서, 상기 페데스탈의 상부에 형성되어 있는 원판형의 상부 받침대에 안착되어 상기 페데스탈의 상단부 둘레를 감싸는 원통형의 제 1 보호재;와, 상기 페데스탈의 하부에 형성되어 있는 원판형의 하부 받침대에 일단이 지지되며 다른 일단은 상기 제 1 보호재를 안착 지지하는 원통형의 제 2 보호재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 보호재의 상방 일단은 상기 상부 받침대의 원주면을 따라 안착되도록 직각으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 2 보호재의 상방 일단은 상기 제 1 보호재의 하방 일단이 안착할 수 있도록 직각으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제 1 및 제 2 보호재는 실리콘 산화물 또는 알루미나 중 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 공정 가스에 의한 부식 또는 오염으로부터 페데스탈을 보호하는 원통형의 보호장치를 페데스탈 둘레를 따라 구비시키고, 또한 상기 보호장치는 페데스탈의 상단부, 하단부에 각각 적용되는 탈착이 가능한 제 1, 제 2 보호재로 구분되어 있어 수직형 퍼니스 내부의 공정 가스로부터의 영향의 크고 작음에 따라 각각의 보호재를 선택적으로 교체시킬 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치를 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치의 정단면도이고, 도 5는 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 상단부 보호장치의 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 수직형 퍼니스의 페데스탈(110)은 크게 상단부(111)와 하단부(112)로 정의되며, 상기 상단부(111) 및 하단부(112) 각각은 원통형의 제 1 , 제 2 보호재 즉, 보호장치로 둘러 쌓여 있다. 여기서, 상단부(111)와 하단부(112)의 정의 기준은 수직형 퍼니스 내부의 공정 가스의 영향을 기준으로 한다. 즉, 상단부(111)는 공정 가스의 영향을 받는 영역이며, 하단부(112)는 공정 가스의 영향이 미미한 영역이다.
구체적으로, 상기 페데스탈(110)은 복수개의 예를 들어, 4개의 축(113)을 중심으로 지지되며 상부와 하부에는 각각 원판형의 받침대(130, 140)가 구비되어 있다. 상기 상부 받침대(130)는 상기 제 1 보호재(121)가 안착될 수 있는 제 1 안착부(131)를 구비하고 있으며, 상기 하부 받침대(140)의 원주면(141)은 상기 제 2 보호재(122)를 지지한다.
한편, 상기 제 1 보호재(121)와 제 2 보호재(122)는 동일한 형상을 갖으며 상기 페데스탈(110)로부터 탈착이 가능하다. 즉, 수직형 퍼니스 내에 상기 페데스탈(110)이 장입되어 공정을 수행할 시 상기 페데스탈의 상단부(111)는 정확히는 상단부(111) 주변을 둘러쌓고 있는 제 1 보호재(121)는 공정 가스의 접촉을 받아 점차적으로 부식되거나 오염되는데, 부식 또는 오염의 정도가 어느 정도 진행되면 상기 제 1 보호재(121)만 교체하면 된다. 상대적으로 공정 가스의 영향이 미미한 페데스탈의 하단부(112) 주변에 구비되어 있는 제 2 보호재(122)는 교체 주기가 상기 제 1 보호재(121)보다 길 것이다.
상기 제 1 보호재(121)는 상기 페데스탈의 상부 받침대(130)의 제 1 안착부(131)에 안착되도록 일단이 절곡된 형상을 갖으며 상기 제 1 보호재(121)의 또 다른 일단은 동일한 형상을 갖는 제 2 보호재(122)의 절곡된 부분에 안착 지지된다. 상기 제 2 보호재(122)의 절곡된 부분의 반대 방향의 일단은 상기 페데스탈의 하부 받침대(140)에 안착 지지된다.
그리고, 상기 페데스탈의 상부 받침대(130)와 상기 제 1 보호재(121)의 결착 형상이 상기 상부 받침대(130)의 제 1 안착부(131)에 상기 제 1 보호재(121)의 절곡된 부분이 안착됨에 따라 제 1 보호재(121) 내부의 페데스탈(110)이 있는 공간을 밀봉하는 형태를 갖는다. 따라서, 수직형 퍼니스 내부의 공정 가스가 상기 제 1 보호재(121) 내부로 들어갈 수 없게 되어, 페데스탈(110)의 부식 또는 오염을 막게 된다.
상기 제 1 보호재(121) 및 제 2 보호재(122)는 수직형 내부의 공정 가스의 종류에 따라 다양한 재료를 사용할 수 있다. 바람직한 재료로는 실리콘 산화물(SiO2), 알루미나(Al2O3) 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치는 다음과 같은 효과가 있다.
공정 가스에 의한 부식 또는 오염으로부터 페데스탈을 보호하는 원통형의 보호장치를 페데스탈 둘레를 따라 구비시키고, 또한 상기 보호장치는 페데스탈의 상단부, 하단부에 각각 적용되는 탈착이 가능한 제 1, 제 2 보호재로 구분되어 있어 수직형 퍼니스 내부의 공정 가스로부터의 영향의 크고 작음에 따라 각각의 보호재를 선택적으로 교체시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 퍼니스 내부에 설치되고 웨이퍼 보트를 지지하는 상단부와 하단부로 정의되는 페데스탈에 있어서,
    상기 페데스탈의 상부에 형성되어 있는 원판형의 상부 받침대에 안착되어 상기 페데스탈의 상단부 둘레를 감싸는 원통형의 제 1 보호재;
    상기 페데스탈의 하부에 형성되어 있는 원판형의 하부 받침대에 일단이 지지되며 다른 일단은 상기 제 1 보호재를 안착 지지하는 원통형의 제 2 보호재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 보호재의 상방 일단은 상기 상부 받침대의 원주면을 따라 안착되도록 직각으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 보호재의 상방 일단은 상기 제 1 보호재의 하방 일단이 안착할 수 있도록 직각으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 보호재는 실리콘 산화물 또는 알루미나 중 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 퍼니스의 페데스탈 보호장치.
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