KR101867364B1 - 배치 타입 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

배치 타입 반도체 장치는, 원통형 로 형상을 갖는 튜브가 구비된다. 복수의 기판이 적재되는 보트가 구비된다. 통형상을 갖고 내부에 반응 가스가 유입되는 홀을 포함하고, 하단 부위인 제1 부분과 상단 부위인 제2 부분을 포함하는 가스 노즐이 구비된다. 상기 가스 노즐의 제1 부분이 삽입구 내부로 삽입하여 결합되고, 금속 합금 재질로 이루어지는 체결 부재가 구비된다. 상기 체결 부재의 하부면 및 상기 가스 노즐의 홀 부위를 통과하여 연장되는 가스 이송 파이프가 구비된다. 상기 튜브의 하단부에는 가스 이송 파이프의 수평 연장부와 결합하여 상기 가스 노즐을 상기 튜브에 장착하는 장착 부재가 구비된다. 상기 배치 타입 반도체 장치는 가스 노즐의 취급 및 교체가 용이하다.

Description

배치 타입 반도체 장치{Batch type apparatus for manufacturing of semiconductor device}
본 발명은 배치 타입의 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가스 노즐이 공정이 진행되는 튜브 내에 제공되는 배치 타입의 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위한 일부 단위 공정에서 배치 타입의 반도체 장치가 사용된다. 상기 배치 타입의 반도체 장치는 튜브 내에 복수의 기판이 로딩되고, 각 기판들로 반응 가스들을 유입하여야 한다. 상기 반응 가스들은 수직으로 세워진 형태의 가스 노즐을 통해 튜브 내로 제공된다. 그런데, 상기 가스 노즐은 사용자가 설비에 장착시키기 어려우며, 쉽게 깨질 수 있다. 또한, 공정 진행 중에 고온 상태에서 반응 가스들이 계속하여 가스 노즐에 유입되므로, 높은 스트레스가 가해지게 되어 크랙이 발생될 수 있다.
본 발명의 목적은 가스 노즐의 장착이 용이하고, 가스 노즐이 깨지는 현상이 감소되는 구조의 배치 타입의 반도체 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배치 타입의 반도체 장치는, 원통형 로(furnace) 형상을 갖는 튜브가 구비된다. 복수의 기판이 적재되고, 수직 구동을 통해 상기 튜브 내부로 이동하는 보트가 구비된다. 상기 튜브 내부에 수직하게 배치되고, 내부에 반응 가스가 유입되는 홀을 포함하는 통 형상을 갖고, 하단 부위인 제1 부분과 상단 부위인 제2 부분을 포함하고, 상기 기판들로 가스를 제공하는 가스 노즐이 구비된다. 상기 가스 노즐의 제1 부분이 삽입구 내부로 삽입하여 결합되고, 상기 가스 노즐보다 높은 강도의 금속 합금 재질로 이루어지는 체결 부재가 구비된다. 외부로부터 상기 가스 노즐로 반응 가스를 제공하고, 수평 연장부 및 수직 연장부를 포함하고, 상기 수직 연장부가 상기 체결 부재의 하부면 및 상기 가스 노즐의 홀 부위를 통과하여 연장되는 가스 이송 파이프가 구비된다. 상기 튜브의 하단부에 형성되고, 가스 이송 파이프의 수평 연장부와 결합하여 상기 가스 노즐을 상기 튜브 내부에 장착하는 장착 부재가 구비된다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 가스 노즐이 상기 체결 부재에 삽입되었을 때 상기 가스 노즐과 체결 부재 사이의 갭이 발생되지 않도록 상기 가스 노즐 하단부의 외경은 상기 체결 부재의 내경과 일치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 가스 노즐에서, 상기 제1 부분에 형성된 제1 홀은 상기 제2 부분에 형성된 제2 홀보다 좁을 수 있다.
삭제
상기 제1 홀은 상기 제1 홀 내에 상기 가스 이송 파이프가 삽입되었을 때 상기 제1 홀과 상기 가스 이송 파이프 사이에 갭이 발생되지 않도록 상기 제1 홀의 크기가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 가스 이송 파이프로부터 상기 가스 노즐의 제2 부분으로 반응 가스가 제공되도록 상기 가스 이송 파이프의 일 단부는 상기 체결 부재의 상부면보다 높게 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 체결 부재는 상기 가스 노즐이 삽입되기 위한 삽입구를 포함하는 실린더 형상의 연결관 및 상기 연결관과 상기 가스 노즐을 서로 고정시키기 위한 고정부를 포함할 수 있다.
상기 가스 노즐의 제2 부분 하단 측벽에는 슬라이딩 돌출부가 구비되고, 상기 연결관에는 상기 가스 노즐을 수평 회전시켜 슬라이딩 돌출부와 체결되는 슬라이딩 홈이 구비될 수 있다.
상기 고정부는, 상기 가스 노즐의 외부를 둘러싸는 링과, 상기 링의 일측에 구비되고 상기 슬라이딩 홈 부위에 삽입되는 돌출부를 포함하는 고정 캡일 수 있다.
상기 고정부는 가스 노즐의 제2 부분 하단 측벽을 둘러싸는 고정 클립일 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 체결 부재는 Ni을 주성분으로한 합금, 강철 합금(stainless steel), 철-니켈 합금 및 철-니켈-코발트 합금으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 가스 이송 파이프는 상기 가스 노즐보다 높은 강도의 금속 합금 재질로 이루어질 수 있다.
상기 가스 이송 파이프는 Ni을 주성분으로한 합금, 강철 합금(stainless steel), 철-니켈 합금 및 철-니켈-코발트 합금으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 가스 노즐은 석영 또는 SiC 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 장착 부재는, 상기 가스 이송 파이프의 수평 연장부의 단부와 결합되는 플랜지 및 상기 가스 이송 파이프의 절곡 부위 하단을 고정하는 고정용 볼트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배치 타입의 반도체 장치는 가스 노즐에 체결 부재 및 가스 이송 파이프가 결합된다. 그러므로, 상기 가스 노즐을 용이하게 장착할 수 있으며, 가스 노즐이 깨지는 현상이 감소된다. 또한, 부붐 비용 감소, 공정 불량 감소 및 가스 노즐의 교체 주기를 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치 타입 반도체 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2a는 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프의 분리 사시도이다.
도 2b 및 도 2c는 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프가 체결된 상태를 설명하기 위한 사시도들이다.
도 2d는 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프가 체결된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 가스 노즐 결합체가 배치 타입의 반도체 장치에 장착된 것을 나타내는 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프의 분리 사시도이다.
도 4b 및 도 4c는 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프가 체결된 상태를 설명하기 위한 사시도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치 타입 반도체 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 배치 타입의 반도체 장치(100)는 튜브(102), 보트(104), 보트 캡(106), 가스 배출구(108), 가스 노즐(110), 가스 이송 파이프(112), 가스 노즐(110)을 체결하기 위한 체결 부재들(114), 장착 부재(116) 등을 포함한다.
상기 튜브(102)는 원통형 로(Furnace)일 수 있으며, 석영(Quartz)으로 제작될 수 있다. 상기 튜브(102) 내부에서 기판(W)에 대해 반도체 제조 공정이 수행된다. 도시된 것과 같이, 상기 튜브(102)는 아우터 튜브만 구비될 수 있다. 이와는 다른 예로, 상기 튜브(102)는 아우터 튜브 및 이너 튜브가 각각 구비될 수도 있다.
상기 보트(104)는 복수개의 기판(W)이 로딩되고, 상기 로딩된 기판(W)들을 상기 튜브(102) 내부로 이동시킨다. 상기 보트(104)는 수직으로 구동하여 상기 튜브(102)의 하단으로부터 튜브(102) 내부로 이동하게 된다.
상기 보트 캡(106)은 상기 보트(104) 저면에 구비되어 상기 보트(104)가 튜브(102) 내부에 완전히 들어갔을 때, 상기 튜브(102) 하단을 밀폐하는 역할을 한다.
상기 가스 배출구(108)는 상기 튜브(102) 내부의 가스들을 외부로 배출한다. 상기 가스 배출구(108)는 상기 튜브(102)의 일 측부에 배치될 수 있다.
상기 가스 노즐(110)은 체결 부재(114)와 결합된 상태로 상기 튜브 내부에 장착된다. 상기 가스 노즐(110)을 통해 상기 튜브(102) 내부에 반응 가스들을 공급하여, 상기 기판들에 반응 가스들이 제공된다. 상기 가스 노즐(110)은 상기 보트(104)에 적재되어 있는 각각의 기판들(W) 표면에 고르게 반응 가스를 제공하도록 배치되어야 한다. 상기 가스 노즐(110)은 튜브(102) 내부의 하단 부위로부터 상부로 향하도록 세워지는 원통 형상을 가지며, 상기 가스 노즐(110)의 측벽에는 가스를 분사시키기 위한 가스 분사홀들(119)이 형성되어 있다.
상기 체결 부재(114)는 상기 가스 노즐(110)의 하단부와 결합되어, 상기 가스 노즐(110)의 하단부를 지지한다.
상기 가스 이송 파이프(112)는 외부의 가스 저장부(도시안됨)에 저장된 반응 가스들을 상기 가스 노즐(110)로 이송시킨다. 상기 가스 이송 파이프(112)는 서로 결합된 상태의 가스 노즐(110) 및 체결 부재(114)를 관통하는 형상을 갖는다.
상기 장착 부재(116)는 상기 가스 노즐(110)이 튜브(102) 내부에 고정 및 장착되도록 하는 부재이며, 튜브(102)의 하단에 부착되어 있다. 상기 장착 부재(116)는 상기 가스 노즐(110)과 직접 결합되는 것이 아니라 상기 가스 이송 파이프(112)의 수평 연장부와 결합된다. 상기 장착 부재(116)는 프랜지와 고정용 볼트로 구성된다. 상기 플랜지 내부에 상기 가스 이송 파이프(112)가 삽입된다. 또한, 상기 고정용 볼트는 상기 가스 이송 파이프(112)의 절곡 부위 하단에 구비되며, 상기 가스 이송 파이프(112) 하단을 고정시킨다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2a는 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프의 분리 사시도이다. 도 2b 및 도 2c는 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프가 체결된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 2d는 가스 노즐, 체결 부재 및 가스 이송 파이프가 체결된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 A 부분을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 상기 가스 노즐(110)은 내부에 홀을 갖는 원통 형상을 갖는다. 상기 가스 노즐(110)은 L자로 꺽여지는 부위없이 한 방향으로 연장되는 형상을 갖는다.
상기 가스 노즐(110)은 체결 부재(도 1, 114)의 연결관(114a) 내에 삽입되는 제1 부분(110a)과 상기 연결관(114a)으로부터 돌출되는 제2 부분(110b)으로 구분된다. 즉, 상기 가스 노즐(110)의 하단부는 제1 부분(110a)이 되고, 상단부는 제2 부분(110b)이 된다.
상기 가스 노즐(110)의 제1 및 제2 부분(110a, 110b)은 각각 서로 다른 내경 및 외경을 갖는다.
상기 제1 부분(110a)은 체결 부재(114)의 연결관(114a) 내에 삽입되어야 하기 때문에, 상기 제1 부분(110a)의 외경(r1)은 상기 제2 부분(110b)의 외경(r3)보다 좁은 형상을 갖는다. 상기 제1 부분(110a)이 상기 연결관(114a)에 삽입된 상태에서 상기 제1 부분(110a)과 상기 연결관(114a) 사이에 갭이 생기게 되면, 상기 갭을 통해 반응 가스의 누설이 발생된다. 그러므로, 상기 연결관(114a)과 상기 제1 부분(110a) 사이의 갭이 거의 없게 되도록 상기 제1 부분(110a)의 외경이 조절되어야 한다.
상기 가스 노즐에서, 제1 부분(110a)내에 생성된 제1 홀(111a)은 가스 이송 파이프(112)가 삽입되도록 구성되고, 상기 제2 부분(110b)내에 생성된 제2 홀(111b)은 상기 가스 이송 파이프(112)에서 제공되는 반응 가스들을 상기 튜브(102) 내부로 이동시키기 위한 경로가 된다.
상기 제1 부분(110a)에 상기 가스 이송 파이프(112)가 삽입되었을 때, 상기 제1 홀(111a)과 가스 이송 파이프(112) 사이에서 가스의 누설이 발생되지 않아야 한다. 그러므로, 상기 제1 홀(111a) 내에 상기 가스 이송 파이프(112)가 긴밀하게 삽입될 수 있도록 상기 제1 홀(111a)의 크기가 조절되어야 한다.
상기 제2 부분(110b)의 제2 홀(111b) 부위는 반응 가스들이 전달되는 통로가 되므로, 상기 제2 홀(111b)의 직경은 상기 제1 홀(111a)의 직경보다 넓은 바람직하다. 그러므로, 상기 제2 부분(110b)의 내경(r4)은 상기 제1 부분의 내경(r2)보다 넓은 형상을 갖는다.
상기 가스 노즐(110)의 제2 부분(110b)의 하부 외측벽에는 상기 연결관(114a)과 결합되는 슬라이딩 돌출부(111c)가 구비될 수 있다.
상기 가스 노즐(110)의 제2 부분(110b)의 측벽에는 상기 제2 홀(111b)과 연통하는 가스 분사홀들(119)이 구비될 수 있다. 상기 가스 분사홀들(119)을 통해 상기 기판(W)들로 반응 가스들이 분사된다.
상기 가스 노즐(110)은 석영(Quartz)으로 형성될 수 있다. 이와는 다른 예로, 상기 가스 노즐(110)은 SiC로 형성될 수도 있다. 이와같이, 상기 가스 노즐(110)은 깨지기 쉬운 재질로 형성된다.
상기 체결 부재(114)는 상기 가스 노즐(110)의 제1 부분(110a)이 삽입될 수 있는 구성을 갖는 연결관(114a, adapter)과 상기 연결관(114a)을 고정시키기 위한 고정캡(114b)을 포함한다.
상기 연결관(114a)은 상기 가스 노즐의 제1 부분(110a)이 삽입되기 위한 삽입구를 포함하는 실린더 형상을 가질 수 있다. 상기 연결관(114a)의 상부 측벽면에는 상기 슬라이딩 돌출부(111c)와 결합되는 슬라이딩 홈(115a)이 구비된다. 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 슬라이딩 돌출부(111c)와 대응하는 부위에 슬라이딩 홈(115a)이 구비되고, 상기 슬라이딩 돌출부(111c)를 수평 회전시켜 상기 슬라이딩 홈(115a) 내에 상기 슬라이딩 돌출부(111c)가 끼워지도록 하여 상기 연결관(114a)과 상기 가스 노즐(110)이 서로 체결된다. 상기 연결관(114a)의 저면에는 상기 가스 이송 파이프(112)가 관통될 수 있도록 홀이 형성되어 있다.
상기 고정캡(114b)은 상기 연결관(114a)과 상기 가스 노즐(110)이 체결되었을 때, 상기 슬라이딩 돌출부(111c)가 슬라이딩 홈(115a) 내부에서 이동하지 않고 고정되도록 한다. 도 2c에 도시된 것과 같이, 상기 고정캡(114b)은 상기 연결관(114a)과 상기 가스 노즐(110)이 체결되었을 때, 상기 슬라이딩 돌출부(111c)가 삽입되어 있지 않는 슬라이딩 홈(115a) 부위를 막는 역할을 한다. 상기 고정캡(114b)은 상기 가스 노즐(110)의 제2 부분(110b)을 둘러싸는 링 형상을 갖고, 상기 링 에는 슬라이딩 홈 부위에 끼워지는 돌출부가 구비된다.
본 실시예에서는 상기 체결 부재(114)가 연결관(114a) 및 고정캡(114b)을 포함하는 것으로 설명하였다. 그러나, 상기 체결 부재는 고정캡이 구비되지 않고 연결관(114a) 만으로 이루어질 수도 있다.
상기 체결 부재(114)는 상기 가스 노즐(110)의 하단부가 깨지는 문제를 감소시키기 위하여 상기 가스 노즐(110)과 결합하여 사용되는 것이므로, 상기 가스 노즐(110)과는 다른 재질로 형성되며, 쉽게 깨지지 않는 재질로 형성된다. 또한, 상기 체결 부재(114)는 열적 변형, 부식성 가스의 사용에 의한 변형, 오염의 발생이 거의 없는 재질로 형성된다. 특히, 상기 배치 타입 반도체 장치에서 사용되는 온도에서 열적 변형이 발생되지 않는 재질로 형성된다.
상기 체결 부재(114)는 금속 합금 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 체결 부재(114)는 Ni을 주성분으로한 합금, 강철 합금(stainless steel), 철-니켈 합금(인바, invar), 철-니켈-코발트 합금(코바, Kovar)등으로 사용될 수 있다. 상기 Ni 합금은 상표명 하스텔로이(hastelloy) 또는 인코넬(Incornel)등을 들 수 있다.
상기 가스 이송 파이프(112)는 수평 연장부(112a)와 수직 연장부(112b)를 포함하며, 상기 수평 연장부(112a)와 수직 연장부(112b)의 만나는 부위에서 절곡된다. 상기 가스 이송 파이프(112)의 수평 연장부(112a)는 장착 부재를 통해 고정된다. 따라서, 상기 가스 이송 파이프(112)와 연결되어 있는 체결 부재(114) 및 가스 노즐(110)이 상기 튜브 내부에 장착된다. 또한, 상기 수평 연장부(112a)는 튜브(도 1, 102)의 외부로부터 튜브(102) 내부로 관통하는 형상을 갖는다.
상기 가스 이송 파이프(112)의 수직 연장부(112b)는 상기 가스 노즐(110) 내부로 연장되며, 상기 수직 연장부(112b)의 단부로부터 상기 가스 노즐(110)에 직접 반응 가스가 제공된다. 즉, 상기 수직 연장부(112b)는 상기 체결 부재(114)의 연결관(114a) 저면의 홀과, 상기 연결관(114a)에 삽입되어 있는 가스 노즐(110)의 제1 홀(111a)을 통과하여 상기 가스 노즐(110)의 제2 홀(111b) 내부까지 연장된다.
상기 수직 연장부(112b)는 상기 체결 부재(114)의 연결관(114a)의 저면의 홀 및 상기 가스 노즐의 제1 홀(111a)에 긴밀하게 삽입하도록 형성되어야 한다. 상기 수직 연장부(112b)의 일 단부는 적어도 상기 가스 노즐(110)의 제2 홀(111b)의 저면보다 높게 위치하여야 한다.
상기 가스 노즐(110), 체결 부재(114) 및 가스 이송 파이프(112)가 결합된 구조를 배치 타입 반도체 장치에 채용하는 경우, 상기 수직 연장부(112b)의 단부에서 제공되는 반응 가스는 상기 가스 노즐(110)과 가스 이송 파이프(112) 사이의 갭과 상기 가스 노즐(110)과 상기 연결관(114a) 사이의 갭을 통해 누설될 수 있다. 그러나, 상기 가스 이송 파이프(112)의 수직 연장부(112b)의 단부는 적어도 상기 가스 노즐(110)의 제2 홀(111b)의 저면보다 높게 연장되기 때문에, 누설되는 반응 가스들의 이동 경로가 길어진다. 따라서, 상기 반응 가스의 누설되는 것을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 수직 연장부(112b)를 통해 제공되는 반응 가스는 가스 노즐(110)의 제2 부분(110b)으로 직접 전달되고 상기 반응 가스들이 가스 노즐(110) 상부로 이동하도록 강한 기류가 작용하기 때문에, 상기 반응 가스들이 역류하여 누설되는 것이 억제된다.
상기 가스 이송 파이프(112)는 상기 가스 노즐(110)과는 다른 재질로 형성되며, 절곡 부위에서의 스트레스가 크게 발생되지 않고, 높은 강도를 갖는 재질로 형성된다. 또한, 상기 가스 이송 파이프(112)는 열적 변형, 부식성 가스의 사용에 의한 변형, 오염의 발생이 거의 없는 재질로 형성된다. 상기 가스 이송 파이프(112)는 금속 합금 재질로 형성될 수 있다. 특히, 상기 배치 타입 반도체 장치에서 사용되는 온도에서 열적 변형이 발생되지 않는 재질로 형성된다.
일 예로, 상기 가스 이송 파이프(112)는 Ni을 주성분으로한 합금, 강철 합금(stainless steel), 철-니켈 합금(인바, invar), 철-니켈-코발트 합금(코바, Kovar)등으로 사용될 수 있다. 상기 Ni 합금은 상표명 하스텔로이(hastelloy) 또는 인코넬(Incornel)등을 들 수 있다. 상기 가스 이송 파이프(112)는 상기 체결 부재(114)와 동일한 재질 또는 다른 재질로 사용될 수 있다.
일반적으로, 배치형 반도체 소자의 경우 300도 이상, 경우에 따라서는 600도 이상의 고온으로 공정이 진행된다. 때문에, 상기 가스 노즐과 결합하는 부재로써 열적 변형이 쉽게 발생되는 오링(O-ring)을 사용할 수 없다. 그러나, 본 실시예의 체결 부재(114)를 사용하면, 상기 오링을 사용하지 않더라도 상기 가스 노즐(110)과 체결 부재(114) 사이의 누설을 억제하면서 상기 가스 노즐(110) 및 체결 부재(114)를 결합시킬 수 있다.
도 2c 및 도 2d에 도시된 것과 같이, 상기 가스 노즐(110), 체결 부재(114) 및 가스 이송 파이프(112)가 결합된 구조로 배치 타입 반도체 장치에 채용된다. 상기 노즐 결합체는 장착 부재를 이용하여 배치 타입의 반도체 장치에 장착된다.
도 3은 도 2c 및 도 2d에 도시된 노즐 결합체가 배치 타입의 반도체 장치에 장착된 것을 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 장착 부재의 플랜지(116a)에 가스 이송 파이프(112)의 수평 연장부(112a)가 삽입된다. 상기 플랜지(116a)에 포함된 제1 고정부(116b)를 이용하여 상기 가스 이송 파이프(112)를 고정한다. 상기 제1 고정부(116b)는 고정용 볼트들을 포함한다.
또한, 상기 가스 이송 파이프(112)의 절곡 부위 하단에 구비되는 제2 고정부(116c)를 이용하여 상기 가스 이송 파이프(112)를 지지한다. 상기 제2 고정부(116c)에는 지지 부재 및 고정용 볼트들을 포함한다.
일반적인 가스 노즐은 깨지기 쉽고 교체 작업시 취급이 어려운 절곡 부위 및 가스 이송 파이프 부위도 하나의 몸체(one body)로 형성되어 있으며, 전체가 석영 재질로 되어 있다. 그리고, 석영 재질로 이루어진 상기 가스 노즐과 장착 부재가 직접 결합하는 구조를 갖는다. 때문에, 가스 노즐이 깨지거나 손상되는 일이 빈번하였다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 스트레스가 집중되는 절곡 부위 및 교체 작업시 취급이 어려운 하단 부위는 높은 강도를 갖는 금속 합금 재질의 가스 이송 파이프(112) 및 체결 부재(114)로 이루어진다. 설명한 것과 같이, 상기 가스 노즐(110)을 장착할 때 장착 부재(116)에 의해 고정되는 부위는 가스 노즐(110)이 아니라 가스 이송 파이프(112)의 측벽이 된다. 그러므로, 상기 가스 노즐(110)이 깨지는 현상을 감소시킬 수 있으며, 상기 가스 노즐(110)의 교체 작업을 용이하게 할 수 있다. 또한, 부붐 비용 감소, 공정 불량 감소 및 가스 노즐의 교체 주기를 연장시킬 수 있다.
실시예 2
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 노즐, 체결 부재 및 이송 파이프의 분리 사시도이다. 도 4b 및 도 4c는 가스 노즐, 체결 부재 및 이송 파이프가 체결된 상태를 설명하기 위한 사시도들이다.
본 실시예는 노즐 부위를 제외하고는 도 1에 도시된 배치 타입의 반도체 장치와 동일한 구성을 갖는다. 그러므로, 노즐 부위만 설명한다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 상기 가스 노즐(210)은 내부에 홀을 갖는 통 형상을 갖는다. 상기 가스 노즐(210)은 한 방향으로 연장되는 형상을 갖는다.
상기 가스 노즐(210)은 외부의 통의 형상이 한정되지 않는다. 즉, 상기 가스 노즐의 외부면은 단면 형상이 한정되지 않는다. 일 예로, 상기 가스 노즐의 외부면은 원형, 타원형, 모서리가 둥근 사각형 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 이하에서는, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 것과 같이, 상기 가스 노즐의 외부면이 타원형의 단면 형상을 갖는 것으로 설명한다.
상기 가스 노즐(210)은 체결 부재(214)의 연결관(214a) 내에 삽입되는 하단 부위인 제1 부분(210a)과 상기 연결관(214a)으로부터 돌출되는 제2 부분(210b)으로 구분된다. 상기 제1 부분(210a)에 생성된 제1 홀(211a)은 가스 이송 파이프(212)가 삽입하도록 구성된다. 상기 제2 부분(210b)에 생성된 제2 홀(211b)은 상기 가스 이송 파이프(212)에서 제공되는 반응 가스들을 튜브(도 1, 102) 내부로 이동시키기 위한 반응 가스의 이송 경로가 된다.
상기 제1 부분(210a)은 체결 부재(214)의 연결관(214a) 내에 삽입되어야 한다. 상기 연결관(214a)과 상기 제1 부분(210a) 사이의 갭 부위를 통해 가스 누설이 발생되지 않아야 한다. 때문에, 상기 제1 부분(210a)은 상기 연결관(214a) 내에 긴밀하게 삽입될 수 있도록 형성되어야 한다.
상기 제1 부분(210a)의 제1 홀(211a)을 관통하여 가스 이송 파이프(212)가 삽입되어야 하며, 상기 제1 홀(211a)과 가스 이송 파이프(212) 사이에서 가스의 누설이 발생되지 않아야 한다. 그러므로, 상기 제1 홀(211a) 내에 상기 가스 이송 파이프(212)가 긴밀하게 삽입될 수 있도록 상기 제1 홀(211a)의 크기가 조절되어야 한다. 또한, 상기 제1 홀(211a)의 단면은 상기 가스 이송 파이프(212)의 단면과 동일한 형상을 갖는다. 도시된 것과 같이, 상기 가스 이송 파이프(212)의 단면 형상이 원형인 경우, 상기 제1 홀(211a)은 단면 형상이 원형이 된다.
반면에, 상기 제2 부분(210b)의 제2 홀(211b) 부위는 반응 가스들이 전달되는 통로가 되므로, 충분히 넓은 홀의 크기를 가져야 한다. 즉, 상기 제2 홀(211b)은 상기 제1 홀(211a)보다 넓은 단면적을 갖는다. 상기 제2 홀(211b)은 상기 가스 이송 파이프(212)와 동일한 단면 형상을 갖지 않아도 된다. 그러므로, 상기 제2 홀(211b)은 단면 형상이 한정되지 않으며, 예를들어, 원형, 타원형, 모서리가 둥근 사각형 등의 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 가스 노즐(210)의 제2 부분(210b)의 측벽에는 상기 제2 홀(211b)과 연통하는 가스 분사홀들(도 1, 119)이 구비된다. 상기 가스 분사홀들(119)을 통해 상기 튜브(도 1,102) 내부의 기판들(도 1, W)로 반응 가스들이 제공된다.
상기 가스 노즐(210)은 석영, SiC 등으로 형성될 수 있다. 이와같이, 상기 가스 노즐(210)은 깨지기 쉬운 재질로 형성된다.
상기 체결 부재(214)는 상기 가스 노즐(210)의 제1 부분이 삽입될 수 있는 구성을 갖는 연결관(214a, adapter)과 상기 연결관(214a)을 고정시키기 위한 고정 클립(214b)을 포함한다.
상기 연결관(214a)은 상기 가스 노즐(210)의 제1 부분(210a)이 삽입되는 삽입구를 포함하는 실린더 형상을 가질 수 있다. 상기 연결관(214a)의 상부에는 결합부(215a)가 구비될 수 있다. 상기 결합부(215a)는 상기 가스 노즐(210)의 제2 부분(210b)의 하단과 접촉된다. 상기 연결관(214a)의 저면에는 상기 가스 이송 파이프(212)가 관통될 수 있도록 홀이 형성되어 있다.
상기 고정 클립(214a)은 상기 연결관(214a)과 상기 가스 노즐(210)이 체결되었을 때, 상기 연결관(214a)과 가스 노즐(210)이 서로 분리되지 않도록 고정시키는 역할을 한다. 상기 고정 클립(214a)은 상기 연결관(214a)에 형성된 결합부(215a)의 외부를 둘러싸도록 끼워진다. 따라서, 상기 고정 클립(214a)은 상기 연결관(214a)의 외부 형상과 동일한 형상을 갖는다.
본 실시예에서는 상기 체결 부재(214)가 연결관(214a) 및 고정 클(214b)립을 포함하는 것으로 설명하였다. 그러나, 상기 체결 부재(214)는 연결관 만으로 이루어질 수도 있다.
상기 체결 부재(214)는 쉽게 깨지지 않고, 열적 변형, 부식성 가스의 사용에 의한 변형, 오염의 발생이 거의 없는 재질로 형성된다. 상기 체결 부재는 금속 합금 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 체결 부재(214)는 Ni을 주성분으로한 합금, 강철 합금(stainless steel), 철-니켈 합금(인바, invar), 철-니켈-코발트 합금(코바, Kovar)등으로 사용될 수 있다. 상기 Ni 합금은 상표명 하스텔로이(hastelloy) 또는 인코넬(Incornel)등을 들 수 있다.
상기 가스 이송 파이프(212)는 반응 가스를 상기 가스 노즐 내부로 이송한다. 상기 가스 이송 파이프(212)는 수평 연장부(212a)와 수직 연장부(212b)를 포함하며, 상기 수평 연장부(212a)와 수직 연장부(212b)가 만나는 부위에서 절곡된다.
상기 수직 연장부(212b)의 일 단부를 통해 제공되는 반응 가스는 상기 가스 노즐(210)을 통해 튜브(도 1, 102) 내의 기판들(도1, W)로 분사된다. 이 때, 상기 반응 가스가 외부로 누설되는 것이 억제되어야 한다. 이를 위해, 상기 수직 연장부(212b)는 상기 체결 부재(214)의 연결관(214a)의 저면의 홀과, 상기 연결관(214a)에 삽입되어 있는 가스 노즐(210)의 제1 홀(211a)을 통과하여 상기 가스 노즐(210)의 제2 홀(211b) 내부까지 연장된다. 상기 수직 연장부(212b)는 상기 체결 부재(214)의 연결관(214a)의 저면의 홀 및 상기 연결관(214a)에 삽입되어 있는 가스 노즐(210)의 제1 홀(211a)에 긴밀하게 삽입하도록 형성되어야 한다. 상기 수직 연장부(212b)의 일 단부는 적어도 상기 가스 노즐(210)의 제2 홀(211b)의 저면보다 높게 위치하여야 한다. 따라서, 상기 수직 연장부(212b)를 통해 제공되는 반응 가스는 가스 노즐(210)의 제2 부분(210b)으로 직접 전달되도록 한다.
상기 가스 이송 파이프(212)는 상기 가스 노즐(210)과는 다른 재질로 형성되며, 절곡 부위에서의 스트레스가 크게 발생되지 않고, 높은 강도를 갖는 재질로 형성된다. 또한, 상기 가스 이송 파이프(212)는 열적 변형, 부식성 가스의 사용에 의한 변형, 오염의 발생이 거의 없는 재질로 형성된다. 상기 가스 이송 파이프(212)는 금속 합금 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 가스 이송 파이프(212)는 Ni을 주성분으로한 합금, 강철 합금(stainless steel), 철-니켈 합금(인바, invar), 철-니켈-코발트 합금(코바, Kovar)등으로 사용될 수 있다. 상기 Ni 합금은 상표명 하스텔로이(hastelloy) 또는 인코넬(Incornel)등을 들 수 있다.
본 실시예에 따르면, 깨지기 쉽고 교체 작업시 취급이 어려운 절곡 부위 및 하단 부위는 석영 유리 대신 높은 강도를 갖는 금속 합금으로 이루어지는 가스 이송 파이프(212) 및 체결 부재(212)로 각각 사용하였다. 그러므로, 상기 가스 노즐(210)이 깨지는 현상을 감소시킬 수 있으며, 상기 가스 노즐(210)의 교체 작업을 용이하게 할 수 있다.
102 : 튜브 104 : 보트
106 : 보트 캡 108 : 가스 배출구
110 : 가스 노즐 111a : 제1 홀
111b : 제2 홀 111c : 슬라이딩 돌출부
112 : 가스 이송 파이프 114 : 체결 부재
114a : 연결관 114b : 고정 캡
115a : 슬라이딩 홈 116 : 장착 부재
116a : 플랜지 116b : 제1 고정부
116c : 제2 고정부

Claims (10)

  1. 원통형 로 형상을 갖는 튜브;
    복수의 기판이 적재되고, 수직 구동을 통해 상기 튜브 내부로 이동하는 보트;
    상기 튜브 내부에 수직하게 배치되고, 내부에 반응 가스가 유입되는 홀을 포함하는 통 형상을 갖고, 하단 부위인 제1 부분과 상단 부위인 제2 부분을 포함하고, 상기 기판들로 가스를 제공하는 가스 노즐;
    상기 가스 노즐의 제1 부분이 삽입구 내부로 삽입하여 결합되고, 상기 가스 노즐보다 높은 강도의 금속 합금 재질로 이루어지는 체결 부재;
    외부로부터 상기 가스 노즐로 반응 가스를 제공하고, 수평 연장부 및 수직 연장부를 포함하고, 상기 수직 연장부가 상기 체결 부재의 하부면 및 상기 가스 노즐의 홀 부위를 통과하여 연장되는 가스 이송 파이프; 및
    상기 튜브의 하단부에 형성되고, 가스 이송 파이프의 수평 연장부와 결합하여 상기 가스 노즐을 상기 튜브 내부에 장착하는 장착 부재를 포함하고,
    상기 가스 노즐의 상기 제 1 부분은 제1 외경을 가지며 상기 가스 노즐의 제 2 부분은 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖고,
    상기 가스 노즐의 상기 제2 부분 하단 측벽에는 슬라이딩 돌출부가 구비되며,
    상기 가스 이송 파이프의 상기 수직 연장부는 상기 제1 부분에 형성된 제1 홀을 통해 상기 제2 부분에 형성된 제2 홀 내부까지 연장하고,
    상기 체결 부재는,
    상기 가스 노즐이 삽입되기 위한 삽입구를 포함하는 실린더 형상을 가지며 상기 가스 노즐의 상기 제1 부분의 외측면을 완전히 커버하고 상기 가스 노즐을 상대적으로 수평 회전시켜 상기 슬라이딩 돌출부와 체결되는 슬라이딩 홈이 구비되는 연결관; 및
    상기 연결관과 상기 가스 노즐을 서로 고정시키기 위하여 상기 가스 노즐의 외부를 둘러싸는 링과 상기 슬라이딩 홈 부위에 삽입되는 돌출부를 포함하는 고정 캡을 포함하는 배치 타입 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 노즐이 상기 체결 부재에 삽입되었을 때 상기 가스 노즐과 체결 부재 사이의 갭이 발생되지 않도록 상기 가스 노즐 하단부의 외경은 상기 체결 부재의 내경과 일치하는 것을 특징으로 하는 배치 타입 반도체 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 노즐에서, 상기 제1 부분에 형성된 제1 홀은 상기 제2 부분에 형성된 제2 홀보다 좁은 것을 특징으로 하는 배치 타입 반도체 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 홀은 상기 제1 홀 내에 상기 가스 이송 파이프가 삽입되었을 때 상기 제1 홀과 상기 가스 이송 파이프 사이에 갭이 발생되지 않도록 상기 제1 홀의 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 배치 타입 반도체 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 이송 파이프로부터 상기 가스 노즐의 제2 부분으로 반응 가스가 제공되도록 상기 가스 이송 파이프의 일 단부는 상기 체결 부재의 상부면보다 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 배치 타입 반도체 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 체결 부재는 Ni을 주성분으로한 합금, 강철 합금(stainless steel), 철-니켈 합금 및 철-니켈-코발트 합금으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 배치 타입 반도체 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 가스 이송 파이프는 상기 가스 노즐보다 높은 강도의 금속 합금 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배치 타입 반도체 장치.
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