KR19990038376U - 반도체 열확산장비의 상온보상장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 열확산장비의 상온보상장치에 관한 것으로, 종래에는 열전대에 대한 지지력이 미약하여 제위치를 이탈하게 되고, 이로 인해 석영로에 대한 정확한 온도측정이 불가능하게 되거나, 또는 고온에서의 공정중에 튜브피복이 변형되거나 또는 마모되어 독립적으로 존재하여야 하는 각 전극선이 서로 들러붙어 정확한 기전력을 온도제어부에 전송할 수 없게 되는 문제점이 있었던 바, 본 고안에서는 통상적인 히터챔버에 내장되는 석영로 외부의 온도를 감지하는 열전대와, 그 열전대가 삽입 고정되도록 상기 히터챔버에 일체로 고정되는 열전대 안내튜브로 구성함으로써, 상기 열전대가 항상 제위치를 유지할 수 있게 되는 것은 물론, 고온에서 장시간 사용하여도 전극선이 서로 들러붙지 않게 되어 항상 정확하게 온도를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 장비의 운전시간을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 열확산장비의 상온보상장치

본 고안은 반도체 열확산장비의 상온보상장치에 관한 것으로, 특히 열전대가 주변열에 의해 변형 또는 마모되거나 제위치를 이탈하는 것을 방지하는데 적합한 반도체 열확산장비의 상온보상장치에 관한 것이다.

일반적으로 열확산장비란, 웨이퍼의 상면에 도우너, 억셉터 등의 불순물 원자를 확산시켜 웨이퍼에 불순물층을 형성시키는 공정에 이용되는 것으로, 이러한 열확산장비는 다수개의 웨이퍼를 수납하여 소정온도에서 일괄적으로 확산공정을 진행하는 반응로를 포함하여 이루어지는데, 그 반응로는 통상 외주면에 감긴 코일의 전기저항에 의해 가열되고 있다. 이때, 상기 반응로가 항상 설정온도를 유지하기 위하여는 코일에 흐르는 전류의 양을 제어할 필요가 있는데, 이를 위한 상온보상장치가 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 열확산장비는, 확산공정에 필요한 에너지를 공급하는 수평형 히터챔버(10)와, 그 히터챔버(10)내에 장착됨과 아울러 다수개의 웨이퍼(미도시)가 수납되어 확산공정이 진행되는 수평형 석영로(20)와, 그 석영로(20)의 외주면을 감싸 열을 공급하는 코일(30)과, 그 코일(30)에 흐르는 전류의 양을 제어하기 위하여 석영로(20) 외부의 온도를 감지하기 위한 열전대 조립체(40)와, 그 열전대 조립체(40)에 연결되어 코일(30)에 흐르는 전류를 증감시키는 온도제어부(미도시)로 구성되어 있다.

상기 열전대 조립체(4)는 도 2에 도시된 바와 같이, 히터챔버의 아우터쉘(11)에 관통 장착되어 석영로 외부의 온도를 감지하는 열전대(41)와, 그 열전대(41)가 제위치를 유지하도록 묶어 지지하는 고정선(42)과, 상기 열전대(41)에서 인출되어 감지된 온도를 온도제어부(미도시)에 전송하기 위한 수개의 보상도선(43)과, 상기 히터챔버의 아우터쉘(11) 외주면에 고정되어 각각의 보상도선(43)이 독립적으로 연결되는 확산단자(44)로 이루어져 있다.

상기 열전대(41)는 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 극성을 지닌 수개의 전극선(41a)과, 그 각 전극선(41a)이 독립적으로 내삽되는 절연튜브(41b)와, 그 절연튜브(41b)의 상단에 씌워져 전극선(41a)을 보호하는 튜브피복(41c)과, 상기 각 전극선(41a)을 확산단자(44)의 각 보상도선(43)에 연결시키는 연장선(41d)으로 이루어져 있다. 상기 전극선(41a)은 서로 다른 2개의 전극선이 접점(41e)되어 있다.

도면중 미설명 부호인 42a는 고정선 걸이, 50은 단열재, 60은 전원단자이다.

상기와 같은 종래의 열확산장비에서는, 전원단자(60)를 통해 코일(30)에 전류가 인가되어 그 코일(30)의 전기저항에 의해 열이 발생되면서 석영로(20)가 가열되고, 그 가열되는 석영로(20)의 내부에 불순물 원자를 주입하여 수납된 웨이퍼의 상면에 소정의 불순물층을 확산 형성시키게 된다.

여기서, 상기 석영로(20)가 항상 적정온도를 유지하도록 하기 위하여 히터챔버(10)에 관통 장착된 열전대 조립체(40)가 석영로(20) 외부의 온도를 기전력을 이용하여 감지하고, 그 감지된 온도를 온도제어부(미도시)로 전송하며, 그 전송된 온도 데이타를 온도제어부에서 설정온도와 비교 판단하여 코일(30)에 공급되는 전류의 양을 조절하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 열전대 조립체의 열전대는, 히터챔버(10)에 고정선(42)으로 묶여 지지되는 것이었으나, 이는 상기 고정선(42)의 지지력이 미약하여 열전대(41)가 제위치를 이탈하게 되므로, 석영로(20)에 대한 정확한 온도측정이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 열확산장비는 통상 1200℃의 고온에서 공정을 실시하므로, 이러한 고온에서 종래와 같은 열전대 조립체(40)를 장시간 사용하는 경우에는 주변열에 의해 전극선(41a)을 보호하기 위한 튜브피복(41c)이 변형되거나 또는 마모되어 독립적으로 존재하여야 하는 각 전극선(41a)이 서로 들러붙어 정확한 기전력을 온도제어부에 전송할 수 없게 되고, 이로 인해 공정이 중단될 우려가 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 열전대 조립체가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 열전대가 항상 제위치를 유지할 수 있도록 하여 정확한 온도측정이 가능한 반도체 열확산장비의 상온보상장치를 제공하려는데 본 고안의 목적이 있다.

또한, 고온에서 장시간 사용하여도 각 전극선이 서로 들러붙지 않도록 하여 항상 정확한 기전력을 온도제어부에 전송할 수 있는 반도체 열확산장비의 상온보상장치를 제공하려는데에도 본 고안의 목적이 있다.

도 1은 종래 열확산장비를 보인 종단면도.

도 2는 종래 열확산장비의 열전대 조립체를 보인 종단면도.

도 3은 종래 열전대 조립체에서 열전대를 보인 정면도.

도 4는 본 고안에 의한 열확산장비를 보인 종단면도.

도 5는 본 고안에 의한 열확산장비의 열전대 조립체를 보인 종단면도.

도 6은 본 고안에 의한 열전대 조립체에서 열전대를 보인 정면도.

도 7은 본 고안에 의한 열전대 조립체에서 열전대를 보인 평면도.

도 8은 본 고안에 의한 열전대 조립체에서 열전대 안내튜브를 보인 평면도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 히터챔버 20 : 석영로

30 : 코일부 100 : 열전대 조립체

110 : 열전대 111 : 전극선

112 : 절연튜브 113 : 보상선도

114 : 접점 120 : 열전대 안내튜브

121 : 고정구멍 122 : 플랜지

122a : 볼트구멍 130 : 고정볼트

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 통상적인 히터챔버에 내장되는 석영로 외부의 온도를 감지하는 열전대와, 그 열전대가 삽입 고정되도록 상기 히터챔버에 일체로 고정되는 열전대 안내튜브로 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 열확산장비의 상온보상장치가 제공된다.

이하, 본 고안에 의한 반도체 열확산장비의 상온보상장치를 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 고안에 의한 열확산장비를 보인 종단면도이고, 도 5는 본 고안에 의한 열확산장비의 열전대 조립체를 보인 종단면도이며, 도 6은 본 고안에 의한 열전대 조립체에서 열전대를 보인 정면도이고, 도 7은 본 고안에 의한 열전대 조립체에서 열전대를 보인 평면도이며, 도 8은 본 고안에 의한 열전대 조립체에서 열전대 안내튜브를 보인 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 고안에 의한 열확산장비의 기본구조는, 확산공정에 필요한 에너지를 공급하는 수평형 히터챔버(10)와, 그 히터챔버(10)내에 장착됨과 아울러 다수개의 웨이퍼가 수납되어 확산공정이 진행되는 수평형 석영로(20)와, 그 석영로(20)의 외주면을 감싸 열을 공급하는 코일(30)과, 그 코일(30)에 흐르는 전류의 양을 제어하기 위하여 석영로(20) 외부의 온도를 감지하기 위한 열전대 조립체(100)와, 그 열전대 조립체(100)에 연결되어 코일(30)에 흐르는 전류를 증감시키는 온도제어부(미도시)로 구성되는 것으로, 이는 종래와 동일하다.

본 고안에 의한 열전대 조립체(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 히터챔버(10)의 적당개소에 삽입되어 그 히터챔버(10)에 내장되는 석영로(20) 외부의 온도를 감지하는 열전대(110)와, 그 열전대(110)가 삽입 고정되도록 상기 히터챔버(10)에 일체로 고정되는 열전대 안내튜브(120)로 이루어진다.

상기 열전대(110)는 도 6 내지 도 7b에 도시된 바와 같이 석영로(20) 외부의 온도를 감지하는 수개의 전극선(111)과, 그 각 전극선(111)이 독립적으로 삽입되는 절연튜브(112)와, 상기 각 전극선(111)을 온도제어부(미도시)에 연결시키는 보상도선(113)으로 이루어지는데, 상기 각 전극선(111)은 종래와 마찬가지로 서로 다른 2개의 전극선이 접점(114)된다.

상기 열전대 안내튜브는 도 8에 도시된 바와 같이, 그 안내튜브(120)에 내삽되는 열전대(110)를 고정볼트(130)로 고정하도록 일측에 고정구멍(121)이 형성됨과 아울러, 외주면의 중간부위에는 히터챔버(10)에 얹혀져 볼트(미부호)로 고정되는 플랜지(122)가 형성된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 50은 단열재, 60은 전원단자, 122a는 볼트구멍이다.

상기와 같은 본 고안에 의한 반도체 열확산장비의 상온보상장치에서 열전대 조립체 및 열전대를 조립하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 히터챔버(10)에 각 열전대 안내튜브(120)를 삽입시킨 다음에, 그 안내튜브(120)의 플랜지(122)에 형성된 볼트구멍(122a)을 이용하여 히터챔버(10)에 고정시키고, 이어서 각 열전대 안내튜브(120)에 본 고안의 열전대(110)를 삽입시키는데, 이때 각 열전대(110)를 적정깊이까지 삽입시킨 다음에는 안내튜브(120)의 측면에 형성된 고정구멍(121)을 이용하여 고정볼트(130)를 조임으로써 열전대(110)의 높이를 조절한다.

이렇게 하여 열전대 조립체(100)가 조립된 다음에는 종래와 마찬가지로, 전원단자(60)를 통해 코일(30)에 전류를 인가하여 그 코일(30)의 전기저항에 의해 발생되는 열을 이용하여 석영로(20)를 가열시킴과 함께 그 석영로(20)의 내부에 불순물 원자를 주입하여 수납된 웨이퍼의 상면에 소정의 불순물층을 확산 형성시키게 된다.

이때에도, 상기 석영로(20)가 항상 적정온도를 유지하도록 하기 위하여 히터챔버(10)에 관통 장착된 열전대 조립체(100)가 석영로(20) 외부의 온도를 기전력을 이용하여 감지하고, 그 감지된 온도를 온도제어부(미도시)로 전송하며, 그 전송된 온도 데이타를 온도제어부에서 설정온도와 비교 판단하여 코일(30)에 공급되는 전류의 양을 조절하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 반도체 열확산장비의 상온보상장치는, 통상적인 히터챔버에 내장되는 석영로 외부의 온도를 감지하는 열전대와, 그 열전대가 삽입 고정되도록 상기 히터챔버에 일체로 고정되는 열전대 안내튜브로 구성함으로써, 상기 열전대가 항상 제위치를 유지할 수 있게 되는 것은 물론, 고온에서 장시간 사용하여도 전극선이 서로 들러붙지 않게 되어 항상 정확하게 온도를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 장비의 운전시간을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 통상적인 히터챔버에 내장되는 석영로 외부의 온도를 감지하는 열전대와, 그 열전대가 삽입 고정되도록 상기 히터챔버에 일체로 고정되는 열전대 안내튜브로 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 열확산장비의 상온보상장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 열전대는 석영로 외부의 온도를 감지하는 수개의 전극선과, 그 각 전극선이 독립적으로 삽입되는 절연튜브와, 상기 각 전극선을 온도제어부에 연결시키는 보상도선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 열확산장비의 상온보상장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 열전대 안내튜브는 그 안내튜브에 내삽되는 열전대를 조절볼트로 고정하도록 일측에 볼트구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 열확산장비의 상온보상장치.