KR100989960B1 - 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립시에 작업성이 좋으며, 또한 일정한 정밀도로 조립하는 것을 가능하게 하는 열처리 장치를 제공한다.

알루미늄 쉘(101)에 다수의 가열 유닛(100)을 수직 방향으로 고정하여 구성되는 측부 단열 블록체(10)를 다각형의 쉘 리테이너(12)에 다수개 장착하고, 이 상부에, 다수 분할된 상부 단열 블록체(110)와 이 위를 덮는 상판(111)을 포함하는 상부 단열 블록(11)을 장착한다. 이것에 의해, 1개의 열처리 장치를 조립한다.

Description

열처리 장치{HEAT TREATMENT FURNACE}

도 1은 본 발명의 실시형태인 열처리 장치의 개략구성도이다.

도 2는 열처리 장치 본체의 구성도 및 조립도이다.

도 3은 단자구조도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 열처리 장치 본체 2 : 열처리 용기

7 : 피처리 기판 10 : 측부 단열 블록체

11 : 상부 단열 블록 12 : 쉘 리테이너(유지체)

100 : 가열 유닛 101 : 알루미늄 쉘

110 : 상부 단열 블록체 111 : 상판

본 발명은 비교적 대형의 반도체 기판이나 액정 기판 등에 대한 열처리 장치에 관한 것이다.

다수의 반도체 기판 등을 지지체 상에 배치하여 열처리를 행하는 종래의 종형(縱型)의 열처리 장치에서는, 예를 들면 열처리 장치 본체 내에 석영의 열처리 용기를 배치하고, 불활성 가스에 의해 가스 퍼지(purge)한 후, 이 용기 내에 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 다수매 겹쳐서 배치하고(적층하거나 또는 병설한다), 그 후, 처리 가스를 주입하여 열처리를 행한다(예를 들면, 특허문헌1 참조).

(특허문헌1)일본국 특개평7-153711호 공보

종래의 종형의 열처리 장치는, 상기 특허문헌1과 같이, 저부가 개구하고 있는 원통 형상의 단열 블록으로 이루어지는 열처리 장치 본체 내에 석영의 열처리 용기를 배치하여 구성되지만, 열처리 장치 본체를 일체로 구성하고 있었기 때문에, 대형의 피처리 기판에는 충분히 대응할 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 장치의 외벽이 되는 저부가 개구하고 있는 원통 형상의 단열 블록을 일체로 구성한 종래의 열처리 장치에서는, 대형의 피처리 기판에 대응할 수 있도록 하면, 단열 블록 전체가 대형화하고, 또한 중량이 매우 커지기 때문에, 운반 및 설치가 곤란하여, 작업성이 매우 나빠지는 문제가 있었다. 또한, 단열 블록의 대형화는 조립시의 정밀도를 일정한 수준으로 하는 것도 곤란하게 하였다.

본 발명의 목적은 조립시에 작업성이 좋으며, 또한 일정한 정밀도로 조립하는 것을 가능하게 하는 열처리 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명은 가열 요소를 단열재 표면에 지지한 다수의 가열 유닛, 및 상기 다수의 가열 유닛을 수직 방향으로 고정한 평판 형상의 금속 쉘로 구성되는 다수의 측부 단열 블록체와,

상기 다수의 측부 단열 블록체의 하단부를 상기 금속 쉘이 외측에 위치하도록 유지하는 주위가 다각형인 유지체와,

상기 다수의 측부 단열 블록체의 상단부를 유지하는 단일 또는 다수개로 구성되는 상부 단열 블록체와,

상기 상부 단열 블록체의 상부를 덮는 상판을 구비하며,

상기 다수의 측부 단열 블록체의 하단부를 상기 다각형인 유지체에 장착하고, 또한, 상기 측부 단열 블록체의 상단부에 상기 상부 단열 블록체와 상기 상판을 장착하여 열처리 장치 본체를 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 열처리 장치는 적어도 4개의 구성체, 즉, 측부 단열 블록체, 다각형 유지체, 상부 단열 블록체 및 상판으로 구성된다. 이들 각 구성체는 각각 열처리 장치 조립 이전에 열처리 장치 제조 공장 등에서 개별적으로 제조되고, 또한 필요에 따라 조립되어, 클린 룸(clean room) 내 등의 소정의 장소에 개별적으로 운반되어, 다음 순서로 조립된다.

우선, 다수의 측부 단열 블록체의 하단부를 다각형 유지체에 장착하여 단열 블록의 측부 전체를 조립한다. 다음에, 측부 단열 블록체의 상단부에 상부 단열 블록체와 상판을 장착하여 단열 블록의 상부 전체를 조립한다.

각 단열 블록체 등의 구성체는 전체 단열 블록의 일부이기 때문에, 열처리 장치 본체가 대단히 대형인 것이라도, 그 운반이 용이하고, 또한, 중량이 무겁지 않은 만큼 조립도 용이해진다. 또한, 대형이며 대중량인 부품을 취급할 필요가 없어지기 때문에, 일정한 정밀도로 조립할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태인 열처리 장치의 개략구성도이다.

본 실시형태의 열처리 장치는 전체로서 종형(縱型)으로 구성되는 소위 종형 열처리 장치이다. 열처리 장치 본체 내에는 석영의 열처리 용기가 배치되어, 이 속에 복수 매의 대형 기판을 병설하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다.

도 1에 있어서, 상기 열처리 장치 본체를 구성하는 단열 블록(1)은 후술하는 바와 같이, 8개의 측부 단열 블록체와, 4개의 상부 단열 블록체로 구성된다. 이 단열 블록(1) 내에 헤드부(頂部)가 돔(dome) 형상으로 되어 있는 석영의 열처리 용기(2)는 노구(爐口) 구조물(12)에 유지되어 있고, 기판 유지 치구(3)와, 이 기판 유지 치구(3)의 가대(架臺)(4)와, 열을 하부로 빠져나가지 못하게 하기 위한 히트 배리어(5)를 배치한다. 이들은 승강장치(6)에 의해 승강 가능하고, 하강시킨 상태에서 다수의 피처리물인 기판(7)을 기판 유지 치구(3)에 병설시켜, 그 후 전체를 상승시켜 단열 블록(1) 내에 수납시킨다.

상기한 바와 같이, 열처리 장치 본체를 구성하는 단열 블록(1)에 대하여, 기판(7)을 병설시키기 위한 기판 유지 치구(3)를 승강 장치(6)로 승강할 수 있도록 함으로써, 다른 장소에서 기판 유지 치구(3) 내의 피처리물인 기판(7)을 바꾸면서, 이들의 열처리를 순차적으로 행할 수 있다. 또, 흡인구(8)로부터는 처리 전에 진공을 행하고, 도시하지 않은 가스 주입구로부터는 불활성 가스를 주입하여 가스 퍼지를 행하고, 계속해서, 가열처리 전에 처리 가스를 주입한다.

이상의 구성에 있어서, 단열 블록(1)은 8개의 측부 단열 블록체(10)와, 4개 의 상부 단열 블록체(110)를 포함하는 상부 단열 블록(11)으로 구성되어 있다. 또한, 각각의 측부 단열 블록체(10)는 4개의 가열 유닛(100)과, 이들을 수직 방향으로 고정한 평판 형상의 알루미늄 쉘(101)로 구성된다. 또한, 상부 단열 블록(11)은 4개로 분할된 상부 단열 블록체(11O)와, 이들을 수평 방향으로 고정한 평판 형상의 상판(111)과, 각 상부 단열 블록체(110)의 측부를 덮는 쉘 리테이너(112)로 구성되어 있다. 가열 유닛(100)은 칸탈(khantal) A1 등의 재료를 사용한 저항 발열선을 세라믹 섬유 등의 표면 근방에 일체 성형한 것이다. 또한, 알루미늄 쉘(101)은 열 사이클의 반복을 원인으로 하는 가열 유닛(100)으로부터의 먼지 발생을 막기 위한 것이다. 또, 알루미늄 쉘(1O1)에 4개의 가열 유닛(100)을 고정함으로써 열처리 장치 내를 수직 방향으로 4개의 열 구역(zone)으로 나누어, 각 구역 별로 도시하지 않은 온도 센서의 출력에 따라서 온도 제어를 할 수 있도록 하고 있다.

도 2는 단열 블록(1)의 구성 및 그 조립도를 도시하고 있다.

측부 단열 블록체(10)는 합계 8개로 구성되고, 각각의 측부 단열 블록체(10)는 1장의 평판 형상의 알루미늄 쉘(101)에, 4개의 가열 유닛(100)을 수직방향으로 고정함으로써 구성된다. 각 가열 유닛(100)의 단자(102)는 알루미늄 쉘(101)에 형성되어 있는 단자 구멍(105)에 삽입되어, 도 3에 도시하는 바와 같이, 단자 스페이서(103)를 통해 히터 단자(104)와 나사고정되어 있다. 따라서, 알루미늄 쉘(101)의 외측에는, 합계 16개의 히터 단자(104)가 노출하여, 이 히터 단자 사이를 도시하지 않은 히터 전력 공급 라인에 접속하여, 이것에 소정의 전류를 공급함으로써 가열 유닛(100)을 가열하여, 열처리 용기(2) 내를 소정의 온도로 제어한다.

각 측부 단열 블록체(10)는 열처리 장치 조립 이전에 별도로 장착되고, 이들의 장착후의 측부 단열 블록이 각각 개별적으로 열처리 장치 설치 장소(P)(도 1 참조)에 운반된다.

상기 8개의 측부 단열 블록체(10)의 아래쪽에는 각 측부 단열 블록체(10)의 하단부를 유지하기 위한 쉘 리테이너(유지체)(12)가 배치된다. 이 쉘 리테이너(12)는 도시하는 바와 같이, 정8각형의 형상을 가지며, 금속에 의해 일체 성형된다. 이 쉘 리테이너(12)에 대하여, 베스티블(vestibule)(13), 각 측부 단열 블록체(10)를 장착한다. 이 때, 알루미늄 쉘(101)이 외측에 위치하도록, 즉 가열 유닛(100)이 안쪽에 위치하도록 각 측부 단열 블록체(10)를 쉘 리테이너(12)에 장착한다. 또한, 쉘 리테이너(12)에 대하여, 8개의 측부 단열 블록체(10)를 장착한 후에는, 각 측부 단열 블록체(10)의 이음매로 되는 위치에 알루미늄제의 이음판(14)을 장착한다. 이 이음판(14)도 합계 8개이다.

쉘 리테이너(12)에 대하여, 각각 8개의 측부 단열 블록체(10)와 베스티블(13)을 장착한 후에는, 측부 단열 블록체(10)의 상단부에 1개의 상부 단열 블록체를 장착한다.

상부 단열 블록(11)은 4분할된 상부 단열 블록체(110)와, 이 상부를 덮는 금속성의 상판(111)과, 4분할된 각 상부 단열 블록체(110)의 주위를 덮는 쉘 리테이너(112)로 구성되어 있고, 이 구조체도, 조립된 상태로 열처리 장치 설치 장소(P)에 개별적으로 운반된다. 그리고, 열처리 장치 설치 장소(P)에서 상기 쉘 리테이 너(12)에, 8개의 측부 단열 블록체(10)를 장착하고 나서, 이 상부에 상부 단열 블록(11)을 장착한다.

상기한 바와 같이, 클린 룸 등의 열처리 장치 설치 장소(P)에 대하여, 열처리 장치의 일부를 각각 구성하는 다수의 구조체를 개별적으로 운반하여, 이 열처리 장치 설치 장소(P)에서, 각각의 구조체를 장착한다. 이것에 의해, 열처리 장치 전체가 매우 대형인 것이라도, 각 구조체의 중량은 그 정도로 무겁지 않게 되고, 또한 형상도 커지지 않기 때문에, 운반이 용이하고, 작업성이 좋아진다. 또한, 단열 블록을 일체형으로 하는 종래의 장치와 비교하여, 대형화하지 않기 때문에 상대적으로 정밀도를 높게 할 수가 있다. 또한, 일부가 파손한 경우라도, 그 파손한 부위를 교환하면 되기 때문에, 유지 보수성이 우수하다. 또한, 쉘 리테이너(12)를 원 형상으로 하면, 알루미늄 쉘(101)을 원호 형상으로 성형할 필요가 있는 등 구조가 복잡화하고, 또한, 일정한 정밀도를 확보하기 어려운 결점이 생기지만, 본 실시형태에서는 쉘 리테이너(12)를 정8각형으로 하고 있기 때문에, 알루미늄 쉘(101)의 형상은 평판 형상이어도 된다. 이 때문에, 구조가 단순하고, 또한 일정한 정밀도를 확보하는 것도 용이하다.

또, 상기 실시형태에서는, 각 측부 단열 블록체(10)나 상부 단열 블록(11)을 열처리 장치 조립 이전에 별도로 장착한 상태로 개별적으로 열처리 장치 설치 장소(P)(도 1 참조)에 운반되도록 하였지만, 각 블록의 부품을 열처리 장치 설치 장소(P)에 운반하여, 동 장소에서 각각을 장착하도록 하여도 된다. 또한, 상부 단열 블록(11)의 상부 단열 블록체(110)를 4분할하고 있지만, 이것을 단일의 블록편 으로 해도 된다.

상기 쉘 리테이너(12)는 정8각형의 형상으로 하였지만, 이것으로 한정하지 않고 정6각형 등의 다각형, 바람직하게는 정다각형이면 되며, 또한, 알루미늄 쉘을 대신하여, 스테인레스 쉘 등의 다른 금속을 이용한 쉘을 사용하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 작업성을 악화시키기 않고 대형의 열처리 장치를 일정한 정밀도로 조립할 수 있다.

Claims (3)

1. 가열 요소를 단열재 표면에 지지한 다수의 가열 유닛, 및 상기 다수의 가열 유닛을 수직방향으로 고정한 평판 형상의 금속 쉘(shell)로 구성되는 다수의 측부 단열 블록체와,

   상기 다수의 측부 단열 블록체의 하단부를 상기 금속 쉘이 외측에 위치하도록 유지하는 주위가 다각형인 유지체와,

   상기 다수의 측부 단열 블록체의 상단부를 유지하는 단일 또는 다수개로 구성되는 상부 단열 블록체와,

   상기 상부 단열 블록체의 상부를 덮는 상판을 구비하며,

   상기 다수의 측부 단열 블록체의 하단부를 상기 다각형의 유지체에 장착하고, 또한, 상기 측부 단열 블록체의 상단부에 상기 상부 단열 블록체와 상기 상판을 장착하여 열처리 장치 본체를 구성한 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속 쉘은 알루미늄 또는 스테인레스로 구성한 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유지체는 주위가 정다각형이고, 상기 측부 단열 블록체의 각각은 동일 형상인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.

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