KR101589667B1 - 히터블록 레벨 조절장치 - Google Patents

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KR101589667B1
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홍주표
정이하
장종명
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한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 구성이 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 히터블록 레벨링 시 진동 및 소음을 억제하면서 신속하게 히터블록의 레벨링 작업을 수행할 수 있게 하는 히터블록 레벨 조절장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치는 반응챔버와, 반응챔버 내부에 배치되는 샤워헤드와 마주하게 배치된 히터블록을 회전 및 승강 가능하게 지지하는 히터블록 구동수단 사이에 장착되어 히터블록의 기울기를 조절한다. 히터블록 레벨 조절장치는, 히터블록 구동수단에 간섭되지 않게 상부가 반응챔버의 하부면 상에 고정되고 하부는 반응챔버의 하부면 외측으로 수직하게 연장되는 수직지지체와, 수직지지체의 하부에서 히터블록 구동수단 측으로 수평하게 연장되는 수평지지체를 가지는 지지수단; 및 수평지지체의 내부에 회전가능하게 배치되면서 상부면에는 나선형 경사면이 형성되는 회전디스크와, 나선형 경사면을 따라 안내되면서 수평지지체의 내부에서 수평지지체의 상부면 외측으로 승강되어 히터블록의 기울기를 조절하는 레벨 조절핀을 가지는 레벨 조절수단;을 포함한다.

Description

히터블록 레벨 조절장치{DEVICE FOR CONTROLLING LEVEL OF HEATER BLOCK}
본 발명은 히터블록 레벨 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 CVD 장비에 장착되어 히터블록의 레벨을 조절하는 히터블록 레벨 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 공정에서 유전체층 및 금속층을 포함하는 다양한 층이 반도체 기판 위에 증착되며, 이러한 층들은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)과 물리기상증착(Physical Vapor Deposition)에 의해 증착된다.
누구나 알 수 있듯이, CVD 공정을 수행하는 장비는 반응챔버 내에 열을 발생하기 위하여 램프모듈 또는 히터가 구비되며, 특히 히터를 열원으로 사용하는 CVD 장비는 히터의 레벨을 조절하기 위한 장치가 마련된다.
즉, 히터를 열원으로 사용하는 CVD 장비에서 균일한 박막 두께를 얻기 위해서는 히터블록과 샤워헤드 사이의 간격을 재조정하고 히터블록이 어느 한 쪽으로 기울어지지 않고 평평함을 유지하도록 하는 레벨링(Leveling)작업을 실시하여야 한다.
종래 히터의 레벨을 조절하기 위한 장치의 대표적인 예로는 "대한민국 공개특허 제 2005-0018042 호"(공개일자 : 2005년 02월 23일, 명칭 : 히터 블록 레벨링이 용이한 화학 기상 증착 설비), 및 "대한민국 공개특허 제 2004-0022278 호(공개일자 : 2004년 03월 12일, 명칭 : 반도체를 제조하기 위한 장치)를 들 수 있으며, 전술한 대한민국 공개특허들에서는 히터블럭과 히터블록의 위치를 조절하는 히터블록 리프트 메커니즘, 또는 반응챔버와 히터블록 리프트 메커니즘 사이에 게재되어 히터블록의 기울기를 조정하는 레벨 조절장치가 개시되어 있다.
그런데, 전술한 대한민국 공개특허들의 레벨 조절장치는 간격조절볼트에 체결된 너트(대한민국 공개특허 제 2005-0018042 호), 또는 반응챔버와 히터블록 리프트 메커니즘을 연결하는 간격조절볼트(대한민국 공개특허 제 2004-0022278 호)를 회전시켜 히터블록의 레벨을 조절하기 때문에 레벨 조절장치의 구조가 복잡한 문제점이 있었다.
또한 전술한 대한민국 공개특허들은 간격조절볼트와 너트, 또는 간격조절볼트와 플레이트가 면접촉하기 때문에 히터블록 레벨 조절 시 진동 및 소음이 발생할 뿐만 아니라 레벨 조절로 인한 마모로 레벨 조절장치를 자주 교체하여야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명은 구성이 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 히터블록 레벨링 시 진동 및 소음을 억제하면서 신속하게 히터블록의 레벨링 작업을 수행할 수 있게 하는 히터블록 레벨 조절장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은 반응챔버와, 반응챔버 내부에 배치되는 샤워헤드와 마주하게 배치된 히터블록을 회전 및 승강 가능하게 지지하는 히터블록 구동수단 사이에 장착되어 히터블록의 기울기를 조절하는 히터블록 레벨 조절장치에 있어서, 히터블록 레벨 조절장치는, 히터블록 구동수단에 간섭되지 않게 상부가 반응챔버의 하부면 상에 고정되고 하부는 반응챔버의 하부면 외측으로 수직하게 연장되는 수직지지체와, 수직지지체의 하부에서 히터블록 구동수단 측으로 수평하게 연장되는 수평지지체를 가지는 지지수단; 및 수평지지체의 내부에 회전가능하게 배치되면서 상부면에는 나선형 경사면이 형성되는 회전디스크와, 나선형 경사면을 따라 안내되면서 수평지지체의 내부에서 수평지지체의 상부면 외측으로 승강되어 히터블록의 기울기를 조절하는 레벨 조절핀을 가지는 레벨 조절수단;을 포함한다.
수평지지체는 반응챔버와 히터블록 구동수단 사이에 장착된 벨로우즈의 하부가 고정되는 승강플레이트 측으로 연장되며, 수평지지체의 내부에는 회전디스크가 회전가능하게 배치되는 공간부가 형성되고, 수평지지체의 상부면에는 공간부와 연결되면서 레벨 조절핀이 승강가능하게 끼워지는 수직한 레벨 조절공이 형성된다.
회전디스크는 수평지지체의 하부면에 장착되는 구동모터의 작동에 의해 정회전 및 역회전되며, 회전디스크의 회전중심부에는 구동모터에 연결되는 디스크축이 장착된다.
레벨 조절핀의 하부는 나선형 경사면에 접촉되고, 레벨 조절핀의 상부는 벨로우즈의 하부가 고정된 승강플레이트의 하부, 또는 승강플레이트의 상부에 고정 장착되는 레벨 조절링의 하부에 접촉된다.
바람직하게는 레벨 조절핀의 하부는 볼록하게 만곡된 곡률로 제공된다.
그리고 회전디스크의 하부면에는 축 방향으로 가해지는 하중을 지지하는 지지링이 배치된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치는 지지수단, 및 지지수단에 회전가능하게 배치되면서 회전운동을 승강운동으로 변환시켜 히터블록의 기울기(Level)을 조절하는 레벨 조절수단으로 이루어지기 때문에 장치의 구성이 간단하고, 그로 인해 장치의 제작이 용이한 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치는 레벨 조절핀이 정회전 및 역회전하는 나선형 경사면을 따라 승강하면서 히터블록의 기울기(Level)를 조절하기 때문에 히터블록 레벨링 시 진동 및 소음을 억제하면서 신속하게 히터블록의 레벨링 작업을 수행할 수 있게 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치가 장착된 CVD 장비를 개략으로 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1에 도시된 히터블록 레벨 조절장치의 내부를 나타낸 도면이며, 그리고
도 3은 도 2에 도시된 회전디스크를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치가 장착된 CVD 장비를 개략으로 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치(100)는 반응챔버(10)와, 반응챔버(10) 내부에 배치되는 샤워헤드(20)와 마주하게 배치된 히터블록(30)을 회전 및 승강 가능하게 지지하는 히터블록 구동수단(40) 사이에 장착된다.
본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 히터블록(30)의 회전중심축을 기준으로 2개가 서로 마주하게 배치되거나, 또는 히터블록(30)의 회전중심축을 기준으로 다수개가 등각도 간격을 유지하면서 배치될 수 있다.
그리고 CVD 장비, 즉 반응챔버(10), 샤워헤드(20), 히터블록(30), 및 히터블록 구동수단(40)의 연결 관계 및 작동상태는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치를 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치(100)는 지지수단(110), 및 지지수단(110)에 회전가능하게 배치되면서 회전운동을 승강운동으로 변환시켜 히터블록(30)의 기울기(Level)을 조절하는 레벨 조절수단(120)을 포함한다.
먼저, 지지수단(110)은 히터블록 구동수단(40)에 간섭되지 않게 상부가 반응챔버(10)의 하부면 상에 고정되고 하부는 반응챔버(10)의 하부면 외측으로 수직하게 연장되는 수직지지체(112)와, 수직지지체(112)의 하부에서 히터블록 구동수단(40) 측으로 수평하게 연장되는 수평지지체(114)를 포함한다.
즉, 지지수단(110)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 대략 "ㄷ"자 형상을 가지거나, 또는 대략 "L"자 형상을 가질 수 있다.
한편, 수평지지체(114)의 연장단에 인접한 내부에는 후술하는 레벨 조절수단(120)의 회전디스크(122)가 회전가능하게 배치되는 공간부(116)가 형성되며, 그리고 수평지지체(114)의 연장단에 인접한 상부면 상에는 공간부(116)와 연통하는 수직한 레벨 조절공(118)이 형성된다. 레벨 조절공(118)은 후술하는 레벨 조절수단(120)의 레벨 조절핀(130)이 승강가능하게 끼워진다.
여기서, 수평지지체(114)는 히터블록 구동수단(40)의 작동에 의한 히터블록(30) 회전 및 승강 시 반응챔버(10)와 히터블록 구동수단(40) 사이로의 진공이 해제되는 것을 방지하기 위해 반응챔버(10)와 히터블록 구동수단(40) 사이에 장착된 벨로우즈(50; 도 1 참조) 측으로 연장되며, 바람직하게는 수평지지체(114)는 벨로우즈(50)의 하부가 고정되는 승강플레이트(60) 측으로 연장된다.
이와 같이 형성된 지지수단(110)의 수평지지체(114)에는 레벨 조절수단(120)이 배치된다.
레벨 조절수단(120)은 회전디스크(122)와, 회전디스크(122)의 회전운동을 승강운동으로 변환시키는 레벨 조절핀(130)을 포함한다.
회전디스크(122)는 도시된 바와 같이 소정의 두께를 가지는 원판형상으로 제공된다. 이렇게 제공되는 회전디스크(122)는 전술한 바와 같이 수평지지체(114)에 형성된 공간부(116) 내에 수평하게 배치됨과 아울러 수평지지체(114)의 하부면 상에 장착되는 구동모터(126)의 작동에 의해 정회전 및 역회전된다. 이때 회전디스크(122)의 회전중심부에는 공간부(116)를 지나 수평지지체(114)를 수직하게 관통하여 연장되는 디스크축(124)이 장착되며, 수평지지체(114)를 관통한 디스크축(124)의 연장단은 구동모터(126)와 연결된다. 여기서 디스크축(124)과 회전디스크(122)는 볼트 또는 용접에 의해서 서로 고정 장착될 수 있으며, 구동모터(126)와 디스크축(124)의 연결 관계는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고 회전디스크(122)의 상부면 상에는 레벨 조절핀(130)을 승강 운동시키는 나선형 경사면(128)이 형성된다. 나선형 경사면(128)은 도 3에 도시된 바와 같이 회전디스크(122)의 상부면 상에서 소정의 경사각을 가지면서 회전디스크(122)의 외주면을 따라 점층적으로 높아지게 회전디스크(122)의 상부면 외측으로 연장된다. 이때 나선형 경사면(128)은 360도의 회전각을 가지는 것이 바람직하며, 회전디스크(122)의 하부면과 공간부(116) 사이에는 회전디스크(122)의 회전에 간섭되지 않게 회전디스크(122)의 축 방향으로 가해지는 하중을 지지하는 합성수지 또는 금속 중 어느 하나로 제조되는 지지링(132)이 배치된다.
한편, 레벨 조절핀(130)은 도시된 바와 같이 수직한 봉 형상으로 제공된다. 레벨 조절핀(130)은 전술한 바와 같이 수평지지체(114)에 형성된 레벨 조절공(118)에 승강 가능하게 끼워지는데, 레벨 조절핀(130)의 하부는 나선형 경사면(128)에 접촉된다. 그리고 레벨 조절핀(130)의 상부는 히터블록 구동수단(40)에 간섭되지 않게 벨로우즈(50)의 하부가 고정된 승강플레이트(60)의 하부, 또는 레벨 조절핀(130)의 상부가 히터블록 구동수단(40)과의 간섭을 피할 수 있도록 승강플레이트(60)의 상부에 고정 장착되는 레벨 조절링(70; 도 3 참조)의 하부에 접촉된다.
이때, 나선형 경사면(128)과 접촉하는 레벨 조절핀(130)은 하부는 나선형 경사면(128)과의 접촉을 최소화할 수 있도록 볼록하게 만곡된 곡률로 제공될 수 있다.
즉, 일례로 CVD 장비를 사용하여 웨이퍼 위에 박막을 형성할 때, CVD 설비의 반응챔버(10) 내에서 증착공정을 진행한 웨이퍼의 누적 매수가 증가함에 따라 웨이퍼의 증착 대상면 뿐만 아니라 반응챔버(10) 내부의 히터블록(30) 위에도 박막이 증착되어 퇴적층이 형성되게 되는데, 이렇게 히터블록(30)에 퇴적층이 형성되면 CVD 장비의 가동을 중단시키고 습식 세정 등과 같은 방법으로 히터블록(30) 위에 증착된 박막 퇴적층, 그리고 반응챔버(10) 내부의 이물질을 제거하고 다시 장비를 복구시키는 작업을 실시하게 된다.
이러한 작업 중, 히터블록(30)은 반응가스를 웨이퍼 위에 분사하기 위해 사용하는 샤워헤드(20)와 일정한 간격을 유지하도록 히터블록 구동수단(40)에 의해 승강하면서 위치가 조정된다. 그리고 히터블록 구동수단(40)의 작동에 의해 위치기 조정된 히터블록(30)은 어느 한 쪽으로 기울어지지 않고 평평함을 유지하도록 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치(100)에 의해 레벨링(leveling)이 조절된다.
본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치(100)를 이용한 레벨링 시 레벨 조절핀(130)은 구동모터(126)에 의해 정회전 또는 역회전하는 회전디스크(122)의 나선형 경사면(128)을 따라 안내되면서 승강운동을 하게 된다. 그리고 레벨 조절핀(130)의 승강운동에 의해 승강플레이트(60)는 시소(seesaw)운동을 하게 되는데, 이때 시소운동을 하는 승강플레이트(60)에 의해 히터블록 구동수단(40)과 히터블록(30)을 연결하는 연결축(스크루축 또는 실린더로드)이 일측으로 미세하게 기울어지고, 이러한 승강플레이트(60)의 시소운동에 의해 히터블록(30)은 기울기가 조절된다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치(100)는 지지수단(110), 및 지지수단(110)에 회전가능하게 배치되면서 회전운동을 승강운동으로 변환시켜 히터블록(30)의 기울기(Level)를 조절하는 레벨 조절수단(120)으로 이루어지기 때문에 장치의 구성이 간단하고, 그로 인해 장치의 제작이 용이하다.
또한 본 발명에 따른 히터블록 레벨 조절장치(100)는 레벨 조절핀(130)이 정회전 및 역회전하는 나선형 경사면(128)을 따라 승강하면서 히터블록(30)의 기울기(Level)를 조절하기 때문에 히터블록(30) 레벨링 시 진동 및 소음을 억제하면서 신속하게 히터블록(30)의 레벨링 작업을 수행할 수 있다.
상기와 같은 히터블록 레벨 조절장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 히터블록 레벨 조절장치 110 : 지지수단
112 : 수직지지체 114 : 수평지지체
116 : 공간부 118 : 레벨 조절공
120 : 레벨 조절수단 122 : 회전디스크
124 : 디스크축 126 : 구동모터
128 : 나선형 경사면 130 : 레벨 조절핀
132 : 지지링

Claims (7)

  1. 반응챔버와, 상기 반응챔버 내부에 배치되는 샤워헤드와 마주하게 배치된 히터블록을 회전 및 승강 가능하게 지지하는 히터블록 구동수단 사이에 장착되어 상기 히터블록의 기울기를 조절하는 히터블록 레벨 조절장치에 있어서,
    상기 히터블록 레벨 조절장치는,
    상기 히터블록 구동수단에 간섭되지 않게 상부가 상기 반응챔버의 하부면 상에 고정되고 하부는 상기 반응챔버의 하부면 외측으로 수직하게 연장되는 수직지지체와, 상기 수직지지체의 하부에서 상기 히터블록 구동수단 측으로 수평하게 연장되는 수평지지체를 가지는 지지수단; 및
    상기 수평지지체의 내부에 회전가능하게 배치되면서 상부면에는 나선형 경사면이 형성되는 회전디스크와, 상기 나선형 경사면을 따라 안내되면서 상기 수평지지체의 내부에서 상기 수평지지체의 상부면 외측으로 승강되어 상기 히터블록의 기울기를 조절하는 레벨 조절핀을 가지는 레벨 조절수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 히터블록 레벨 조절장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평지지체는 상기 반응챔버와 상기 히터블록 구동수단 사이에 장착된 벨로우즈의 하부가 고정되는 승강플레이트 측으로 연장되며,
    상기 수평지지체의 내부에는 상기 회전디스크가 회전가능하게 배치되는 공간부가 형성되고, 상기 수평지지체의 상부면에는 상기 공간부와 연결되면서 상기 레벨 조절핀이 승강가능하게 끼워지는 수직한 레벨 조절공이 형성되는 것을 특징으로 하는 히터블록 레벨 조절장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전디스크는 상기 수평지지체의 하부면에 장착되는 구동모터의 작동에 의해 정회전 및 역회전되며,
    상기 회전디스크의 회전중심부에는 상기 구동모터에 연결되는 디스크축이 장착되는 것을 특징으로 하는 히터블록 레벨 조절장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 조절핀의 하부는 상기 나선형 경사면에 접촉되고, 상기 레벨 조절핀의 상부는 벨로우즈의 하부가 고정된 승강플레이트의 하부, 또는 상기 승강플레이트의 상부에 고정 장착되는 레벨 조절링의 하부에 접촉되는 것을 특징으로 하는 히터블록 레벨 조절장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 레벨 조절핀의 하부는 볼록하게 만곡된 곡률로 제공되는 것을 특징으로 하는 히터블록 레벨 조절장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전디스크의 하부면에는 축 방향으로 가해지는 하중을 지지하는 지지링이 배치되는 것을 특징으로 하는 히터블록 레벨 조절장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 히터블록 레벨 조절장치는,
    상기 히터블록의 회전중심축을 기준으로 2개가 서로 마주하게 배치되거나, 또는 상기 히터블록의 회전중심축을 기준으로 다수개가 등각도 간격을 유지하면서 배치되는 것을 특징으로 하는 히터블록 레벨 조절장치.

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