KR100942067B1 - High Temperature Furnace - Google Patents
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Abstract
소정의 열처리를 수행하기 위하여 복수개의 기판이 장입되는 반응 챔버의 하단 외주부를 따라 설치되어 반응 챔버를 통하여 전달되는 열을 차단하는 냉각부가 설치되어 있는 고온 퍼니스가 개시된다. 본 발명에 따른 고온 퍼니스의 냉각부(300)는 반응 챔버(2)의 외벽에 접촉될 공기가 유입되어 흐르는 제1 바디부(310); 반응 챔버(2)의 외벽에 접촉된 공기가 배기되어 흐르는 제2 바디부(320); 및 제1(310) 및 제2 바디부(320)를 구분하는 분리판(330)을 포함한다. A high temperature furnace is provided in which a cooling unit is installed along a lower outer periphery of a reaction chamber in which a plurality of substrates are loaded to block a heat transmitted through the reaction chamber to perform a predetermined heat treatment. The cooling unit 300 of the high temperature furnace according to the present invention includes: a first body part 310 through which air to be contacted with the outer wall of the reaction chamber 2 flows; A second body part 320 through which air in contact with the outer wall of the reaction chamber 2 is exhausted; And a separator 330 that separates the first 310 and the second body 320.
반도체, 웨이퍼, 퍼니스, 챔버, 냉각 Semiconductor, Wafer, Furnace, Chamber, Cooling
Description
본 발명은 반도체 소자 제조용 고온 퍼니스에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 소정의 열처리를 수행하기 위하여 복수개의 기판이 장입되는 반응 챔버의 하단 외주부를 따라 설치되어 반응 챔버를 통하여 전달되는 열을 차단하는 냉각 수단이 설치되어 있음으로써 반응 챔버의 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 고온 퍼니스에 관한 것이다. The present invention relates to a high temperature furnace for the manufacture of semiconductor devices. More specifically, the present invention is installed along the lower outer periphery of the reaction chamber in which a plurality of substrates are loaded in order to perform a predetermined heat treatment, and cooling means for blocking heat transferred through the reaction chamber is installed. A high temperature furnace capable of increasing the cooling efficiency.
반도체 소자 제조를 위한 열처리 공정으로는 실리콘의 표면 산화를 위한 산화 공정, 불순물을 확산하기 위한 확산 공정, 반도체 기판 상에 소정의 물질을 증착하는 화학 기상 증착 공정, 및 균일한 확산이나 재결정 등을 목적으로 하는 어닐링(annealing) 공정 등이 있다. 이와 같은 반도체 제조 공정을 수행하기 위해서는 고온 퍼니스(furnace)의 사용이 필수적이다.Heat treatment processes for semiconductor device fabrication include oxidation processes for surface oxidation of silicon, diffusion processes for diffusing impurities, chemical vapor deposition processes for depositing predetermined materials on semiconductor substrates, and uniform diffusion and recrystallization. And an annealing step. In order to perform such a semiconductor manufacturing process, the use of a high temperature furnace is essential.
도 1은 종래기술에 따른 고온 퍼니스(1)의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a
도시한 바와 같이, 고온 퍼니스(1)는 내부에 장입된 피처리체, 예를 들어 실리콘 웨이퍼(100)에 대한 반응(또는, 공정) 공간을 제공하는 반응 챔버(2), 반응 챔버(2) 내부를 가열하는 히터(3) 및 반응 챔버(2) 내부에 반응 가스를 분사시키는 가스 분사관(5)을 포함하여 구성되어 있다. As shown, the
가스 분사관(5)은 가스 공급관(4a)에 연결되어 반응 가스를 공급받고, 가스 분사관(5)의 단부는 반응 챔버(2)의 내측 상단 일측에 위치되어 외부에서 공급되는 반응 가스를 반응 챔버(2)의 내부로 분사하여 공급한다. The
반응 챔버(2)에 반응 가스가 공급된 상태에서 히터(3)를 동작시키면 소정의 반도체 제조 공정이 수행되며, 사용된 반응 가스는 가스 배출관(4b)을 통해 챔버 외부로 배출된다. When the
가스 공급관(4a)과 가스 배출관(4b)은 반응 챔버(2)의 하단에 고정 플랜지(6)와 같은 수단을 통하여 연결되는 매니폴드(10)를 매개로 하여 반응 챔버(2)와 연결된다.The
한편, 고온 퍼니스(1)에서 반응 챔버(2)의 내부는 경우에 따라서는 1,000℃ 이상의 고온을 유지해야 할 필요가 있기 때문에 반응 챔버(2)는 단열재(미도시)에 의해 외부와 열적으로 격리되어 있다. On the other hand, since the inside of the
그러나, 고온 퍼니스(1)에서 반응 챔버(2)의 외벽을 타고 전달되는 열은 단열재에 의해서도 격리가 되지 않음으로써 반응 챔버(2)의 직하방에 설치되어 있는 고정 플랜지(6)나 매니폴드(10)에 열 손상을 주는 문제점이 있었다. However, the heat transferred from the outer wall of the
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반응 챔버를 통하여 전달되는 열을 차단하는 냉각부를 반응 챔버의 하단 외주부를 따라 설치함으로써 반응 챔버에 하부에 설치되는 고정 플랜지나 매니폴드의 열손상을 방지할 수 있는 고온 퍼니스를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, by installing a cooling unit for blocking the heat transferred through the reaction chamber along the lower outer periphery of the reaction chamber fixed flange installed in the lower portion of the reaction chamber or It is an object of the present invention to provide a high temperature furnace that can prevent thermal damage of a manifold.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고온 퍼니스는 소정의 열처리를 수행하기 위하여 복수개의 기판이 장입되는 반응 챔버의 하단 외주부를 따라 설치되어 상기 반응 챔버를 통하여 전달되는 열을 차단하는 냉각 수단을 포함하는 고온 퍼니스로서, 상기 냉각 수단은 상기 반응 챔버의 외벽에 접촉될 공기가 유입되어 흐르는 제1 바디부; 상기 반응 챔버의 외벽에 접촉된 공기가 배기되어 흐르는 제2 바디부; 및 상기 제1 및 제2 바디부를 구분하는 분리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the high temperature furnace according to the present invention is installed along the bottom outer periphery of the reaction chamber in which a plurality of substrates are loaded to perform a predetermined heat treatment, and cooling means for blocking heat transferred through the reaction chamber. A high temperature furnace comprising: a first body portion through which air to be in contact with the outer wall of the reaction chamber flows; A second body part through which air in contact with the outer wall of the reaction chamber is exhausted; And a separating plate that separates the first and second body parts.
상기 냉각 수단은 상기 반응 챔버의 외주부와 소정 거리만큼 이격되어 설치될 수 있다. The cooling means may be spaced apart from the outer peripheral portion of the reaction chamber by a predetermined distance.
상기 제1 바디부는 상기 제2 바디부 하방에 위치될 수 있다. The first body portion may be located below the second body portion.
상기 제1 바디부는 상기 반응 챔버의 외벽에 접촉될 공기가 유입되는 공기 유입관을, 상기 제2 바디부는 상기 반응 챔버의 외벽과 접촉된 공기가 배기되는 공기 배기관을 포함할 수 있다. The first body part may include an air inlet pipe through which air to be contacted with the outer wall of the reaction chamber is introduced, and the second body part may include an air exhaust pipe through which air contacted with the outer wall of the reaction chamber is exhausted.
상기 제1 바디부는 유입된 공기가 배출되어 상기 반응 챔버와 접촉되도록 상기 반응 챔버를 향하여 형성되는 복수개의 공기 배출홀을, 상기 제2 바디부는 상기 제1 바디부의 공기 배출홀을 통하여 배출되어 상기 반응 챔버의 외벽과 접촉된 공기가 흡입되도록 상기 반응 챔버를 향하여 형성되는 복수개의 공기 흡입홀을 포함 할 수 있다. The first body portion discharges a plurality of air discharge holes formed toward the reaction chamber so that the introduced air is discharged to contact the reaction chamber, and the second body portion is discharged through the air discharge hole of the first body portion to react the reaction. It may include a plurality of air suction holes formed toward the reaction chamber to suck the air in contact with the outer wall of the chamber.
상기 공기 배출홀의 직경은 상기 공기 흡입홀의 직경보다 클수 있다. The diameter of the air discharge hole may be larger than the diameter of the air suction hole.
상기 제1 바디부의 일단에는 팬 모터가 설치될 수 있다. A fan motor may be installed at one end of the first body part.
본 발명에 따르면, 반응 챔버를 통하여 전달되는 열을 차단하는 냉각부를 반응 챔버의 하단 외주부를 따라 설치함으로써 반응 챔버에 하부에 설치되는 고정 플랜지나 매니폴드의 열손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by installing the cooling unit for blocking the heat transferred through the reaction chamber along the lower outer periphery of the reaction chamber there is an effect that can prevent the thermal damage of the fixing flange or manifold installed in the lower portion of the reaction chamber.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부(300)의 구성을 나타내는 사시도 및 단면도이다.2 and 3 are a perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the cooling unit 300 according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 냉각부(300)는 반응 챔버의 외벽에 접촉될 공기가 유입되어 흐르는 제1 바디부(310), 반응 챔버의 외벽에 접촉된 공기가 배기되어 흐르는 제2 바디부(320) 및 제1 및 제2 바디부(310, 320)를 구분하는 분리판(330)을 포함한다.As shown in the drawing, the cooling unit 300 includes a
도 2 및 도 3을 참조하면, 고온 퍼니스를 구성하는 반응 챔버(2) 하단 원주부를 따라 반응 챔버(2)의 외벽에 접촉될 공기가 유입되어 흐르는 제1 바디부(310)와 반응 챔버(2)의 외벽에 접촉된 공기가 배기되어 흐르는 제2 바디부(320)를 설치하도록 한다. Referring to FIGS. 2 and 3, the
일반적으로 반응 챔버(2)는 원통형으로 형성되므로, 반응 챔버(2)의 하단 외주부 상에 설치되는 제1 바디부(310)와 제2 바디부(320)도 원형의 링 형태로 형성 되는 것이 바람직하다. 반응 챔버(2)의 형태가 다른 형태로 형성된다면, 제1 바디부(310)와 제2 바디부(320)의 형태도 반응 챔버(2)의 형태에 따라 변화된다. 이때, 제1 바디부(310)와 제2 바디부(320)의 내부는 공간이 형성되도록 하여 공기와 같은 유체가 자유롭게 지날 수 있도록 한다.In general, since the
또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 반응챔버(2)에 냉각부(300)의 설치 및 해체를 용이하게 하기 위하여 냉각부(300)는 반원 형태의 2개의 파트로 제작된 후, 각 파트의 양단을 서로 접합시킴으로써 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 냉각부(300)의 형성을 위해 2개의 파트를 서로 연결하였으나, 파트의 개수를 그 이상으로 할 수도 있고, 파트를 형성하여 연결하지 않고 냉각부(300)를 일체형으로 형성할 수도 있다. In addition, referring to Figures 2 and 3, in order to facilitate the installation and disassembly of the cooling unit 300 in the
제1 바디부(310)와 제2 바디부(320)는 수평으로 설치되는 분리판(330)에 의해 구분된다. 여기서, 분리판(330)에 의해 구분되는 제1 바디부(310)는 하부에 위치되고, 제1 바디부(310)의 상부에는 제2 바디부(320)가 배치된다. The
그리고, 제1 바디부(310)의 외측으로는 제1 바디부(310)로 공기를 유입시키는 공기 유입관(314)이 설치되고, 제2 바디부(320)의 외측으로는 반응 챔버(2)의 냉각에 사용된 공기를 제2 바디부(320) 외부로 배기하는 공기 배기관(324)이 설치되며, 공기 유입관(314)의 단부에는 제1 바디부(310)로의 공기의 유입이 원활히 이루어질 수 있도록 팬 모터(M)를 설치하는 것이 바람직하다. 이때, 공기 유입관(314)과 공기 배기관(324)은 대략 180˚의 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다. In addition, an
그리고, 링 형태로 형성된 제1 바디부(310)와 제2 바디부(320)의 내주면에는 일정한 간격으로 반응 챔버(2)를 향하여 공기 배출홀(316)과 공기 흡입홀(326)이 각각 형성된다. In addition,
공기 배출홀(316)은 제1 바디부(310)의 내주면에 반응 챔버(2)를 향하여 복수개로 형성되어, 제1 바디부(310)로 유입된 공기가 배출될 수 있도록 하고, 배출된 공기는 반응 챔버(2)의 외주부에 접촉하여 반응 챔버(2)를 냉각한다. 이후, 냉각에 사용된 공기는 제2 바디부(320)의 내주면에 반응 챔버(2)를 향하여 복수개로 형성된 공기 흡입홀(326)을 통해 제2 바디부(320)의 내부로 흡입되고, 제2 바디부(320)로 흡입된 공기는 공기 배기관(324)을 통해 제2 바디부(320)의 외부로 배기된다. A plurality of
제1 바디부(310)와 제2 바디부(320)의 내주면에 각각 형성되는 공기 배출홀(316)과 공기 흡입홀(326)은 각각 일정한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.The
공기 배출홀(316) 및 공기 흡입홀(326)을 통하여 공기가 유통되면서 반응 챔버(2)의 외벽을 타고 내려오는 열이 원활하게 차단되기 위해서는, 반응 챔버(2)의 외주면과 제1 바디부(310)와 제2 바디부(320)의 내주면은 소정의 거리만큼 이격되는 것이 바람직하다. 이때, 냉각부(300)의 상부에는 반응 챔버(2)의 외주부를 따라 설치되는 단열재(미도시)가 설치되어 있기 때문에, 공기 배출홀(316)에서 배출된 공기는 공기 흡입홀(326)로만 유입되고 특별히 냉각부(300)의 외부로는 누설되지 않는다. In order to smoothly block heat flowing down the outer wall of the
아울러, 공기 흡입홀(326)을 공기 배출홀(316) 보다 작게 형성하면, 공기 흡 입홀(326)을 통해 흡입되는 공기의 유속은 공기 배출홀(316)에서 공기가 배출될 때의 유속보다 커지기 때문에, 반응 챔버(2)의 외벽을 타고 내려오는 열을 효과적으로 차단할 수 있다.In addition, when the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부가 설치된 고온 퍼니스의 구성을 나타내는 도면으로서, 이를 참조하여 냉각부의 작동예를 설명하기로 한다. 4 is a view illustrating a configuration of a high temperature furnace in which a cooling unit is installed according to an embodiment of the present invention, and an operation example of the cooling unit will be described with reference to this.
먼저, 팬 모터(M)를 작동시켜 공기 유입관(314)으로 냉각에 사용되는 공기를 공급한다. First, the fan motor M is operated to supply air used for cooling to the
팬 모터(M)에 의해 공급된 공기는 공기 유입관(314)을 통해 제1 바디부(310)로 유입되고 유입된 후 제1 바디부(310)의 내부를 순환하는 도중에 공기 배출홀(316)을 통해 배출되며, 배출된 공기는 반응 챔버(2) 하단의 외주부 표면에 접촉하면서 반응 챔버(2)의 외벽을 타고 내려오는 열을 차단시킨다. The air supplied by the fan motor M is introduced into the
반응 챔버(2)와 접촉된 공기는 반응 챔버(2)와의 열 교환에 의해 온도가 상승되어 부피가 팽창하면서 반응 챔버(2)의 표면을 따라 상승하게 되고, 상승된 후에는 공기 흡입홀(326)을 통해 제2 바디부(320)로 유입되며, 제2 바디부(320)로 유입된 공기는 제2 바디부(320)의 외측에 설치되어 있는 공기 배기관(324)을 통해 외부로 배기된다. The air in contact with the
이때, 팬 모터(M)의 계속적인 동작에 의해 공기 배출홀(316)을 통한 공기의 배출과 공기 흡입홀(326)을 통한 공기의 흡입이 계속 이루어지므로, 반응 챔버(2)의 외벽을 타고 내려오는 열을 지속적으로 차단시킨다.At this time, since the air is discharged through the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고온 퍼니스는 반응 챔버(2)를 통하여 전 달되는 열을 차단하는 냉각부(300)를 반응 챔버(2)의 하단 외주부를 따라 설치함으로써 반응 챔버(2)에 하부에 설치되는 고정 플랜지(150)나 매니폴드(200)의 열손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.As described above, the high temperature furnace according to the present invention is installed in the
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다. Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and various modifications made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Modifications and variations are possible. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the invention and the appended claims.
도 1은 종래기술에 따른 고온 퍼니스의 구성을 나타내는 도면. 1 is a view showing the configuration of a high temperature furnace according to the prior art.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구성을 사시도 및 단면도.2 and 3 are a perspective view and a cross-sectional view of the configuration of the cooling unit according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부가 설치된 고온 퍼니스의 구성을 나타내는 도면. 4 is a view showing the configuration of a high-temperature furnace equipped with a cooling unit according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 고온 퍼니스1: high temperature furnace
2: 반응 챔버2: reaction chamber
100: 웨이퍼100: wafer
150: 고정 플랜지150: fixed flange
200: 매니폴드200: manifold
300: 냉각부300: cooling unit
310: 제1 바디부310: first body portion
314: 공기 공급관314: air supply line
316: 공기 배출홀316: air outlet hole
320: 제2 바디부320: second body portion
324: 공기 배기관324: air exhaust pipe
326: 공기 흡입홀326: air intake hole
330: 분리판330: separator
M: 팬 모터M: fan motor
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