KR101214954B1 - 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치 - Google Patents

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Abstract

공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치가 제공된다. 제공된 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치는 반응가스 공급관과 연결관을 통해 연결되며, 내측에 상기 연결관과 연통을 이루는 설치공간이 형성되고, 상기 설치공간의 인접한 외측에 다수개의 제1 설치홈이 형성되며, 상기 각 제1 설치홈에 제1 가열히터가 설치된 케이스; 상기 설치공간으로 유입된 반응가스의 가열온도를 조절할 수 있도록 상기 설치공간에 설치되어 반응가스의 이동거리를 조절하는 반응가스 유도부 및 상기 케이스의 하부를 마감할 수 있도록 상기 케이스의 하부에 설치되며, 반응가스 배출관과 연장관을 통해 연결된 덮개를 포함하여 구성되어, 반응가스의 용이한 온도제어 및 열효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치{A process gas for heating device supplied to process chamber}
본 발명은 반응가스의 히팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히팅장치의 구조개선을 통해 반응가스의 이동거리 조절 및 서로 다른 가열 담당영역을 형성시켜 그 가열온도를 다르게 수행할 수 있도록 함으로써, 반응가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있도록 함은 물론, 가열히터의 열이 원활히 전도될 수 있도록 함으로써, 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시소자나 반도체 웨이퍼(이하 '기판'이라 함)를 제조하기 위해서는, 기판상에 유전체 물질 등을 박막으로 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정, 잔류물을 제거하기 위한 세정공정 등을 수 차례 반복하여야 하는데, 이들 각 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정챔버 내부에서 진행된다.
도 1은 종래 웨이퍼 처리를 위한 공정챔버를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 웨이퍼를 제조하기 위해서는 웨이퍼를 케이스에 수납하는 로드락 챔버(21)와, 상기 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하기 위한 로봇암(23)이 구비된 트랜스퍼 챔버(22)와, 게이트 밸브를 통하여 각각 상기 트랜스퍼 챔버(22)와 연통을 이루는 복수의 공정챔버(24,25,26)가 구비된다.
이러한 공정챔버에는 그 내부에서 공정에 의한 화학적 반응을 일으킬 수 있도록 반응가스가 공급된다.
이때, 상기 공정챔버는 그 내부온도가 섭씨 200℃ 에서 250℃ 사이의 고온이며, 상기 반응가스는 일반적으로 20℃ 에서 30℃ 사이의 실온의 상태로 공정챔버에 공급된다.
그러나 이와 같이 실온의 상태로 공점챔버로 공급되는 반응가스는 공정챔버 내에서의 화학적 반응속도를 저하하는 문제점이 있었다.
즉, 상기 공정챔버에서의 원활한 화학적 반응이 일어나기 위해서는 그 내부온도가 200℃ 에서 250℃ 사이를 유지해야 하나 상기 공정챔버의 내부로 공급되는 반응가스는 이보다 저온의 상태로 공급되어 공정챔버의 내부온도를 낮추기 때문이다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위한 선행기술로 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치의 개발이 진행되고 있음은 물론이고, 일부는 이미 현장에 반영되어 사용하고 있다.
도 2는 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 요부단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래 히팅장치(10)는 히터(6)가 내설된 몸체(1)의 양측에 서로 다른 직경을 갖는 유입관(2)과 유출관(3)이 설치되고, 상기 유입관(2)과 유출관(3) 사이에는 상기 유입관(2)보다는 크고 상기 유출관(3) 보다는 작은 직경을 갖는 유도관(4)이 설치되며, 상기 유도관(4)의 외면에는 다수개의 통공(5)이 형성된다.
그러나 이와 같은 종래 히팅장치는 반응가스가 유입관, 유도관 및 유출관을 통해 이동하며 히터의 열을 제공받는 구조로 되어 있으나, 그 이동 경로가 제한되어 반응가스를 사용자가 원하는 설정온도로 올리는데 어려움이 있었다.
또한, 종래 히팅장치는 몸체와 반응가스의 이동경로 간에 접촉이 어느 특정 부분에서만 제한적으로 이루어지는 구조로 되어있기 때문에 히터의 열이 반응가스로 제대로 전달되지 못하였으며, 이로 인해 열효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 공점챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치에서 발생하는 제반적인 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로,
그 목적은 반응가스로 열이 전달되는 열 전도구간에서 제1 유도편과 제2 유도편의 개수 조정을 통해 반응가스의 이동거리를 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 온도설정을 자유롭게 할 수 있도록 한 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 반응가스로 열이 전달되는 열 전도구간에 서로 다른 가열 담당영역을 형성시켜 그 가열온도를 다르게 수행함으로써, 반응가스의 온도제어를 용이하게 수행할 수 있도록 한 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 반응가스로 열을 공급하기 위한 제1 가열히터와 제2 가열히터로 구분하여 1,2차에 걸쳐 순차적으로 가열온도를 상승시킴으로써, 반응가스의 급격한 온도상승으로 인한 이상현상을 미연에 방지할 수 있도록 한 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 가열히터의 열을 전달받는 제1 유도편 및 제2 유도편을 케이스를 매개체로 하여 이에 서로 밀착되는 구조를 이루도록 함으로써, 열전도가 원활히 이루어져 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 제공한다.
상기한 과제해결을 위한 본 발명은
공정챔버로 공급되는 반응가스를 공정챔버의 설정온도로 가열하기 위한 히팅장치에 있어서,
반응가스 공급관과 연결관을 통해 연결되며, 내측에 상기 연결관과 연통을 이루는 설치공간이 형성되고, 상기 설치공간의 인접한 외측에 다수개의 제1 설치홈이 형성되며, 상기 각 제1 설치홈에 제1 가열히터가 설치된 케이스;
상기 설치공간으로 유입된 반응가스의 가열온도를 조절할 수 있도록 상기 설치공간에 설치되어 반응가스의 이동거리를 조절하는 반응가스 유도부 및
상기 케이스의 하부를 마감할 수 있도록 상기 케이스의 하부에 설치되며, 반응가스 배출관과 연장관을 통해 연결된 덮개를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 반응가스 유도부는
제1 유도편과 제2 유도편이 상기 설치공간 내에서 서로 교번되게 개재되어 이루어지며,
상기 제1 유도편은 상/하부에 반응가스가 모이는 유입공간이 형성되고 내측에 다수개의 제1 이동로가 상기 유입공간의 범위 내에서 외측으로 분산되게 배열형성되고, 상기 제2 유도편은 내측에 다수개의 제2 이동로가 중앙부에 밀집되게 배열되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 케이스와 덮개 사이에는 상기 제1 가열히터를 통해 1차적으로 가열된 반응가스를 설정온도에 이르게 재차 가열할 수 있도록 주가열부가 더 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 주가열부는
측면에 한 쌍의 제2 설치홈이 형성되어 제2 가열히터가 설치되며, 상/하부에 유입홈이 마련되고, 상기 한 쌍의 유입홈 사이에 이들과 연통을 이루며 상기 한 쌍의 제2 가열히터 사이로 배열되는 복수개의 유출공이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 히팅장치의 구조개선을 통해 반응가스의 이동거리를 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 온도설정을 자유롭게 할 수 있도록 함은 물론, 반응가스로 열이 전달되는 열 전도구간을 서로 다른 가열 담당영역을 형성시켜 그 가열온도를 다르게 수행함으로써, 반응가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있고, 반응가스의 급격한 온도상승으로 인한 이상현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 가열히터의 열을 전달받는 제1 유도편 및 제2 유도편을 케이스를 매개체로 하여 가열히터와 서로 밀착되는 구조를 이루도록 함으로써, 열전도가 원활히 이루어져 열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 웨이퍼 처리를 위한 공정챔버를 나타낸 평면도이다.
도 2는 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 요부단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 5a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치 중 제1 유도편을 나타낸 확대사시도이다.
도 5b는 도 5a의 요부단면도이다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치 중 제2 유도편을 나타낸 확대사시도이다.
도 6b는 도 6a의 요부단면도이다.
도 7은 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 요부단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 분해사시도이며, 도 5a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치 중 제1 유도편을 나타낸 확대사시도이고, 도 5b는 도 5a의 요부단면도이며, 도 6a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치 중 제2 유도편을 나타낸 확대사시도이고, 도 6b는 도 6a의 요부단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치(100)는 공급관(I)과 연결된 케이스(110)와 상기 케이스(110)의 내측에 설치된 반응가스유도부(120)와, 상기 케이스(110)의 하부에 설치되어 반응가스 배출관(O)과 연결된 덮개(130)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 케이스(110)는 공정챔버로 공급되는 반응가스를 유도하여 가열하기 위한 구성수단이다.
상기 케이스(110)는 그 상부가 반응가스가 이동하는 반응가스 공급관(I)과 연결관(111)을 통해 연결되며, 내측에 하방으로 개구되어 상기 연결관(111)과 연통을 이루는 설치공간(113)이 형성되고, 상기 설치공간(113)의 인접한 외측에 다수개의 제1 설치홈(115)이 형성된다. 이때, 상기 제1 설치홈(115)에는 각각 제1 가열히터(H1)가 설치된다.
한편, 상기 반응가스 유도부(120)는 상기 설치공간(113)으로 유입된 반응가스의 이동거리를 조절하기 위한 구성수단이다.
이때, 상기 반응가스 유도부(120)는 상기 설치공간(113)의 내부에 서로 교번되게 개재된 제1 유도편(121)과 제2 유도편(128)으로 이루어진다.
상기 제1 유도편(121)은 그 상/하부에 반응가스가 모이는 유입공간(123)이 형성되고, 내측에 다수개의 제1 이동로(125)가 상기 유입공간(123)의 범위 내에서 외측으로 분산되게 배열형성된다.
또한, 상기 제2 유도편(128)은 그 내측에 다수개의 제2 이동로(129)가 중앙부에 밀집되게 배열형성된다.
이에 따라, 상기 설치공간(113)으로 유입된 반응가스는 제1 유도편(121)에서는 상기 설치공간(113)의 내주면 방향으로 퍼진 상태로 이동하며, 제2 유도편(128)에서는 설치공간(113)의 중앙으로 모인 상태로 이동하게 된다.
이때, 상기 제1 유도편(121)과 제2 유도편(128)은 상기 제1 가열히터(H1)의 열이 제1 유도편(121)과 제2 유도편(128)에 원활히 전달될 수 있도록 상기 설치공간(113)에 삽입시 그 내면에 밀착되게 개재되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 덮개(130)는 상기 케이스(110)의 하부를 마감함과 동시에 본 발명의 히팅장치(100)를 반응가스 배출관(O)과 연결하기 위한 구성수단이다.
상기 덮개(130)는 상기 케이스(110)의 하부를 마감할 수 있도록 상기 케이스(110)의 하부에 설치되며, 반응가스 배출관(O)과 연장관(131)을 통해 연결된다.
여기서, 상기 제1 가열히터(H1)는 외부전원이 인가되면 인가된 전원을 통해 열을 발산하는 공지된 기술로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이에, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치는 그 구조개선을 통해 온도설정 및 온도제어가 용이하고, 가열히터의 열이 반응가스로 원활히 전달될 수 있는 구조를 이루도록 함으로써, 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 것으로, 이에 따른 동작관계 및 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 7을 참조하면, 먼저, 상기 공급관(I)을 통해 공급된 반응가스는 연결관(111)을 따라 케이스(110)의 설치공간(113)으로 유입된다.
이후, 상기 설치공간(113)으로 유입된 반응가스는 제1 유도편(121)의 유입공간(123)으로 이동하며, 상기 유입공간(123)으로 이동한 반응가스는 다수개의 제1 이동로(125)들을 통해 하방으로 이동한다.
이때, 상기 제1 이동로(125)들은 유입공간(123)의 범위 내에서 외측으로 분산되게 배열됨으로써, 이를 따라 이동하는 반응가스도 설치공간(113)의 내주면 방향으로 퍼진 상태로 이동한다.
이후, 상기 제1 이동로(125)를 통해 하방으로 이동한 반응가스는 다시 제1 유도편(121)의 하부에 형성된 유입공간(123)으로 이동하며, 상기 유입공간(123)으로 이동한 반응가스는 다수개의 제2 이동로(129)들을 통해 하방으로 이동한다.
이때, 상기 제2 이동로(129)들은 제2 유도편(128)의 중앙부에 밀집되게 배열됨으로써, 이를 따라 이동하는 반응가스도 상기 설치공간(113)의 중앙으로 모인 상태로 이동한다.
따라서, 상기 다수개의 제1 유도편(121)과 다수개의 제2 유도편(128)을 따라 이동하는 반응가스는 그 이동방향을 펴진 상태와 모인 상태를 반복적으로 수행한다.
이후, 상기 제1 유도편(121)과 제2 유도편(128)을 따라 이동한 반응가스는 연장관(131)과 배출관(O)을 경유하여 공정챔버로 공급된다.
이에, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 히팅장치는 반응가스로 열이 전달되는 열 전도구간에서 제1 유도편과 제2 유도편의 개수 조정을 통해 반응가스의 이동거리를 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 온도설정을 자유롭게 할 수 있도록 함은 물론, 상기 제1 유도편 및 제2 유도편을 상기 설치공간 내면에 밀착시킴으로써, 열전도가 원활히 이루어져 열효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 상세히 설명하기로 한다.
이때, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치 중 제1 실시예와 동일한 구성은 동일한 참조번호를 나타내며, 이에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치를 나타낸 요부단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 히팅장치(100)는 상기 케이스(110)와 덮개(130) 사이에 상기 제1 가열히터(H1)를 통해 1차적으로 가열된 반응가스를 설정온도에 이르게 재차 가열할 수 있도록 주가열부(140)가 더 설치된다.
한편, 상기 주가열부(140)는 측면에 한 쌍의 제2 설치홈(141)이 형성된다. 이때, 상기 제2 설치홈(141)에는 제2 가열히터(H2)가 설치된다
또한, 상기 주가열부(140)는 그 상/하부에 유입홈(143)이 마련되고, 상기 한 쌍의 유입홈(143) 사이에는 이들과 연통을 이루는 복수개의 유출공(145)이 형성된다. 이때, 상기 유출공(145)들은 상기 한 쌍의 제2 가열히터(H2)를 통해 공급되는 열이 유출공(145)들 전체에 고르게 전달될 수 있도록 상기 한 쌍의 제2 가열히터(H2) 사이로 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 가열히터(H2)는 외부전원이 인가되면 인가된 전원을 통해 열을 발산하는 공지된 기술로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이에, 상기 제1 가열히터(H1)를 통해 가열된 반응가스는 주가열부(120)의 유입홈(143)으로 이동한다.
이후, 상기 유입홈(143)으로 이동한 반응가스는 한 쌍의 제2 가열히터(H2) 사이에 배열된 복수개의 유출공(145)을 통해 하방으로 이동한다. 이때, 상기 유출공(145)을 따라 이동하는 반응가스는 제2 가열히터(H2)를 통해 전도된 열이 전달됨으로써, 2차 가열한다.
이때, 상기 제2 가열히터(H2)의 온도는 설정온도(공정챔버의 내부온도)에 근접하여 유출공(145)을 통해 이동하는 반응가스가 설정온도의 범위까지 상승할 수 있도록 한다.
이에 따라, 본 발명은 반응가스로 열이 전달되는 열 전도구간을 제1 가열히터와 제2 가열히터를 통해 서로 다른 가열 담당영역을 형성시켜 그 가열온도를 다르게 수행함으로써, 반응가스의 온도제어를 용이하게 수행할 수 있도록 함은 물론, 반응가스를 1,2차에 걸쳐 순차적으로 가열온도를 상승시킴으로써, 반응가스의 급격한 온도상승으로 인한 이상현상을 미연에 방지할 수 있도록 한다.
이후, 상기 주가열부(140)를 통과한 반응가스는 연장관(131)과 배출관(O)을 경유하여 공정챔버로 공급된다.
이에 따라, 본 발명은 가열히터의 열효율을 향상시킴은 물론, 반응가스의 온도제어를 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
110 : 케이스 111 : 연결관 113 : 설치공간
120 : 반응가스 유도부 121 : 제1 유도편 123 : 유입공간
125 : 제2 이동로 128 : 제2 유도편 129 : 제2 이동로
130 : 덮개 131 : 연장관 140 : 주가열부
143 : 유입홈 145 : 유출공 I : 반응가스 공급관
O : 반응가스 배출관

Claims (4)

  1. 공정챔버로 공급되는 반응가스를 공정챔버의 설정온도로 가열할 수 있도록 반응가스 공급관(I)과 연결관(111)을 통해 연결되며, 내측에 상기 연결관(111)과 연통을 이루는 설치공간(113)이 형성되고, 상기 설치공간(113)의 인접한 외측에 다수개의 제1 설치홈(115)이 형성되며, 상기 각 제1 설치홈(115)에 제1 가열히터(H1)가 설치된 케이스(110)와, 상기 설치공간(113)에 설치된 반응가스 유도부(120) 및 상기 케이스(110)의 하부를 마감할 수 있도록 상기 케이스(110)의 하부에 설치되며, 반응가스 배출관(O)과 연장관(131)을 통해 연결된 덮개(130)로 이루어진 히팅장치에 있어서,
    상기 반응가스 유도부(120)는
    반응가스의 이동거리 조절을 통해 반응가스의 가열온도를 조절할 수 있도록 상기 설치공간(113) 내에서 제1 유도편(121)과 제2 유도편(128)이 서로 교번되게 개재되어 이루어지며,
    상기 제1 유도편(121)은 상/하부에 반응가스가 모이는 유입공간(123)이 형성되고, 내측에 다수개의 제1 이동로(125)가 상기 유입공간(123)의 범위 내에서 외측으로 분산되게 배열형성되고,
    상기 제2 유도편(128)은 내측에 다수개의 제2 이동로(129)가 중앙부에 밀집되게 배열됨을 특징으로 하는 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스(110)와 덮개(130) 사이에는 상기 제1 가열히터(H1)를 통해 1차적으로 가열된 반응가스를 설정온도에 이르게 재차 가열할 수 있도록 주가열부(140)를 더 설치하되,
    상기 주가열부(140)는
    측면에 한 쌍의 제2 설치홈(141)이 형성되어 제2 가열히터(H2)가 설치되며, 상/하부에 유입홈(143)이 마련되고, 상기 한 쌍의 유입홈(143) 사이에 이들과 연통을 이루며 상기 한 쌍의 제2 가열히터(H2) 사이로 배열되는 복수개의 유출공(145)이 형성됨을 특징으로 하는 공정챔버로 공급되는 반응가스용 히팅장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100457451B1 (ko) * 2001-12-06 2004-11-17 주성엔지니어링(주) 소스 및 반응가스 전처리 장치

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