KR20000021230A - Complex type thermoconductive device for detecting temperature of furnace, and apparatus for controlling temperature using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체의 확산 공정 및 증착 공정의 온도 제어에 사용되는 가열로 온도검출용 복합형 열전대 소자 및 그를 이용한 온도 제어장치에 관한 것으로, 특히 하나의 몸체로 구성되면서도 두 개소 이상의 온도를 다중으로 검출할 수 있어 가열로의 내부 온도를 정밀하게 조성할 수 있는 가열로 온도검출용 복합형 열전대 소자 및 그를 이용한 온도 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a complex thermocouple device for detecting a temperature of a furnace used in temperature control of a diffusion process and a deposition process of a semiconductor, and a temperature control apparatus using the same. The present invention relates to a composite thermocouple element for detecting a furnace temperature and a temperature control device using the same, capable of precisely forming an internal temperature of the furnace.
반도체 재료가 소자로 되기 위해서는 불순물 도핑에 의해 재료의 특성이 변화되어야 한다.In order for the semiconductor material to be an element, the characteristics of the material must be changed by impurity doping.
반도체에서 전기를 흐르게 하는 캐리어로는 전자와 정공이 있으며, 반도체는 도핑된 불순물의 종류에 따라 전자가 주 반송자가 되는 n형 반도체와 정공이 주 반송자가 되는 p형 반도체로 나누어진다.Carriers that allow electricity to flow through the semiconductor include electrons and holes, and semiconductors are divided into n-type semiconductors in which electrons are the main carriers and p-type semiconductors in which holes are the main carriers, depending on the type of doped impurities.
n형 반도체에 사용되는 불순물로는 인(P), 비소(As), 안티모니(antimony)가, p형 반도체에 사용되는 불순물로는 보론(B)이 주로 사용된다.Phosphorus (P), arsenic (As), and antimony are used as impurities used in the n-type semiconductor, and boron (B) is mainly used as impurities used in the p-type semiconductor.
불순물이 기판에 도핑되어 활성화되려면 불순물 원자가 결정 격자를 이루고 있는 실리콘 원자를 대체(substitution)하여야 하며, 이때 약 1000℃ 근처의 고온 열처리가 필요하다. 여기에는 보통 열처리용 노(爐;furnance) 혹은 급속 열처리(RTA;rapid thermal annealing)장치가 사용된다.In order for an impurity to be doped and activated in a substrate, an impurity atom must substitute a silicon atom constituting a crystal lattice, and a high temperature heat treatment of about 1000 ° C. is required. Usually a furnace for thermal or rapid thermal annealing (RTA) is used.
불순물은 기체, 액체 혹은 고체 상태의 불순물 화합물로부터 고온에서 기체 상태로 웨이퍼에 도착하여 막을 형성하게 된다.The impurities arrive at the wafer in a gaseous state at a high temperature from an impurity compound in a gas, liquid or solid state to form a film.
산화막에서의 불순물 확산은 고온에서도 매우 느리게 진행되므로 보통 산화막이 마스크로 사용되며, 산화막이 없는 영역에서 불순물은 실리콘 격자 속으로 확산되어 들어간다. 확산은 표면에서부터 이루어지므로 불순물 농도는 표면이 가장 높고 확산 깊이에 따라 급격히 감소된다.Since diffusion of impurities in the oxide film proceeds very slowly even at high temperatures, an oxide film is usually used as a mask, and impurities are diffused into the silicon lattice in the region where the oxide film is not present. Since diffusion takes place from the surface, the impurity concentration is highest at the surface and decreases rapidly with depth of diffusion.
p형 반도체에 n형 불순물을 확산한 경우, n형 불순물 농도가 p형 불순물보다 큰 곳은 n형 영역으로 바뀌고, n형 불순물 농도와 p형 불순물 농도가 같은 곳에서 pn 접합이 생기게 된다.In the case where the n-type impurity is diffused into the p-type semiconductor, the n-type impurity concentration is larger than the p-type impurity is changed into the n-type region, and the pn junction is formed where the n-type impurity concentration and the p-type impurity concentration are the same.
pn 접합까지의 거리인 접합 깊이(junction depth)는 확산시의 공정 온도와 공정 시간에 의해 제어된다.The junction depth, the distance to the pn junction, is controlled by the process temperature and process time at the time of diffusion.
예를 들어, 표면 농도를 낮추고 접합 깊이를 깊게 하기 위해서는 표면에 붙어 있는 불순물 원료를 제거하고 일정 온도의 고온에서 확산 공정을 행하면 된다. 이때는 처음 확산 공정에 들어간 불순물이 재배치되는 확산 과정을 거치게 되므로 표면 농도를 낮게 조절할 수 있다.For example, in order to reduce surface concentration and deepen the junction depth, the impurity raw material adhering to the surface may be removed and a diffusion process may be performed at a high temperature of a constant temperature. In this case, since the impurity entering into the diffusion process is first relocated, the surface concentration can be controlled to be low.
이와 같이 웨이퍼의 확산 공정에는 온도의 영향이 지배적인 바, 확산로의 온도 제어는 대단히 중요하다.Thus, the influence of temperature is dominant in the wafer diffusion process, so the temperature control of the diffusion furnace is very important.
또한, 상기 확산로와 구조가 동일한 감압 화학기상증착(이하, LPCVD라 명칭함) 공정용 진공로에서도 온도 제어는 막의 형성과 품질을 결정하는 주요한 부분이다.In addition, even in a vacuum furnace for a vacuum chemical vapor deposition (hereinafter referred to as LPCVD) process having the same structure as the diffusion furnace, temperature control is a major part of determining film formation and quality.
따라서, 확산 혹은 LPCVD 등의 공정을 행하는 가열로에는 온도를 제어하는 장치가 구비된다.Therefore, the heating furnace which performs a process, such as diffusion or LPCVD, is equipped with the apparatus which controls temperature.
종래의 온도 제어장치는 도 1 에 도시된 바와 같이 챔버 구조의 가열로(10)의 온도를 전기적 신호로 검출하는 열전대 소자(STC,PTC)와, 상기 열전대 소자의 검출신호에 따라 출력을 제어하는 온도콘트롤러(CTR)와, 가열로(10)의 외측벽을 구성하며 상기 온도콘트롤러(CTR)의 출력에 따라 발열온도가 제어되는 히터블록(12)으로 이루어진다.As shown in FIG. 1, a conventional temperature control apparatus controls an output according to a thermocouple element (STC, PTC) for detecting a temperature of a heating furnace 10 having a chamber structure as an electrical signal, and a detection signal of the thermocouple element. A temperature controller CTR and a heater block 12 constituting an outer wall of the heating furnace 10 and whose heat generation temperature is controlled according to the output of the temperature controller CTR.
이와 같이 구성된 온도 제어장치는 상기 열전대 소자(STC,PTC)가 가열로(10)의 온도를 검출하여 히터블록(12)의 제어를 위한 기초신호로 활용하고, 상기 온도콘트롤러(CTR)가 출력되는 전류의 위상을 제어함으로써 히터블록(12)의 발열온도를 설정온도에 맞추어 조성할 수 있으므로 가열로(10)의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있다.The temperature control device configured as described above uses the thermocouple elements (STC, PTC) as a basic signal for controlling the heater block 12 by detecting the temperature of the heating furnace 10, and outputs the temperature controller CTR. By controlling the phase of the current, the heating temperature of the heater block 12 can be formed in accordance with the set temperature, so that the temperature of the heating furnace 10 can be kept constant at all times.
상기 열전대 소자(STC,PTC)는 가열로(10)의 외벽을 구성하는 히터블록(12)의 장착홀(12a)에 장입되어 설치되는 스파이크형과, 가열로(10)의 내벽을 구성하는 SiC 라이너(14)의 내벽에 설치되는 패들형으로 구분된다.The thermocouple elements (STC, PTC) is a spike type is installed in the mounting hole (12a) of the heater block 12 constituting the outer wall of the heating furnace 10, and SiC constituting the inner wall of the heating furnace 10 It is divided into a paddle type that is installed on the inner wall of the liner 14.
상기 스파이크형 열전대 소자(STC)는 가열로(10) 내부의 온도를 간접적으로 감지하는 것이므로 정밀도가 비교적 낮게 요구되는 경우에 적용되는 것으로 설치가 용이하고 저가로 제작된다. 스파이크형 열전대 소자(STC)에 대해 알려진 종래의 기술로서, 대한민국 실용신안 공개 제 96-6296 호(96. 2. 17. 공개)에 장착 대상물에 삽입되는 길이를 조절하여 고정시킬 수 있는 스토퍼를 갖는 스파이크형 열전대 소자(STC)에 대해 개시되어 있다.Since the spike-type thermocouple (STC) is indirectly sensing the temperature inside the heating furnace 10, the spike type thermocouple device (STC) is applied when the precision is relatively low and is easy to install and manufactured at low cost. As a conventional technique known for a spike type thermocouple element (STC), the Korean Utility Model Publication No. 96-6296 (published on Feb. 17, 2003) has a stopper that can be fixed by adjusting the length to be inserted into the mounting object A spike type thermocouple element (STC) is disclosed.
종래의 스파이크형 열전대 소자(STC)는 도 2 에 도시된 바와 같이, 몰딩바디(26)에 지지되는 보호관(24) 내에 2종 금속이 접합된 하나의 열전대 소선(素線;22)를 보유하고 있고, 상기 열전대 소선(22)와 연결되는 두 개의 단자(P1,P2)가 단자바디(28)에 마련되어, 온도차에 따라 열기전력이 발생하는 제어백 효과에 의해서 상기 단자(P1,P2)로 전류가 흐르게 된다.The conventional spike-type thermocouple element (STC) has one thermocouple element 22 in which two metals are bonded in a protective tube 24 supported by the molding body 26, as shown in FIG. In addition, two terminals P1 and P2 connected to the thermocouple wires 22 are provided in the terminal body 28, and a current is transmitted to the terminals P1 and P2 by a control back effect in which thermoelectric power is generated according to a temperature difference. Will flow.
또한, 상기 패들형 열전대 소자(PTC)는 가열로(10) 내부의 온도를 직접적으로 감지하는 것이므로 온도 감지의 정밀도가 높게 요구되는 경우에 적용되나, 코스트가 높은 단점을 갖고 있다.In addition, the paddle type thermocouple device (PTC) is applied to a case where a high precision of temperature sensing is required because it directly senses the temperature inside the heating furnace 10, but has a disadvantage of high cost.
하나의 가열로(10)에 이들 두가지의 열전대 소자를 단독적으로 채용하는 방식과, 더욱 정밀한 온도 제어를 위해 상기 두가지의 열전대 소자를 복합적으로 채용하는 방식이 있다.There are a method of employing these two thermocouple elements alone in one heating furnace 10, and a combination of the two thermocouple elements for a more precise temperature control.
그런데, 종래에는 상기 스파이크형 열전대 소자(STC)와 패들형 열전대 소자(PTC)를 복합하여 사용하는 복합형 온도 제어장치의 경우, 복잡한 구조로 인해서 보수작업이 어렵고, 가열로(10) 내에서 패들형 열전대 소자(PTC)가 차지하는 면적이 넓게 분포함에 따라 가열로(10)를 조성하는 온도에 열손실을 주게 되고 전기저항이 크므로 설정값에 대해 실측값의 정확성이 부족하게 되며, 패들형 열전대 소자(PTC)의 높은 코스트로 인해 비용 상승 문제를 대두시키게 되는 문제점을 안고 있다.However, in the related art, in the case of a complex temperature controller using a combination of the spike-type thermocouple element (STC) and the paddle-type thermocouple element (PTC), maintenance work is difficult due to a complicated structure, and the paddle in the furnace 10 As the area occupied by the type thermocouple element (PTC) is widely distributed, heat loss is applied to the temperature forming the heating furnace 10, and the electrical resistance is large, so the accuracy of the measured value is insufficient for the set value. The high cost of thermocouple devices (PTCs) presents a problem of rising costs.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 패들형 열전대 소자를 별도로 설치하지 않고서도 스파이크형 열전대 소자에 패들형 열전대 소자의 기능을 일체화시킴으로써, 확산이나 LPCVD 등의 공정을 행하는 가열로의 내부 온도 및 히터의 온도를 검출하여 더욱 정밀한 온도 제어를 행할 수 있게 하는 가열로 온도검출용 복합형 열전대 소자 및 그를 이용한 온도 제어장치를 제공함에 목적을 두고 있다.The present invention devised to solve the above-described problems, by integrating the function of the paddle type thermocouple element into the spike type thermocouple element without separately installing the paddle type thermocouple element, thereby the internal temperature of the furnace for performing a process such as diffusion or LPCVD And a thermocouple device for detecting a temperature of a heating furnace capable of detecting temperature of a heater and performing more precise temperature control, and a temperature control device using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 확산 및 LPCVD 등의 공정에 이용되는 가열로의 온도를 검출하는 가열로 온도검출용 복합형 열전대 소자에 있어서, 2종 혹은 그 이상의 금속접합으로 형성되고, 스파이크형의 보호관 내에 상호 절연되게 설치되며, 서로 길이가 다른 두 개 혹은 그 이상의 열전대 소선을 갖는 것을 특징으로 하는 가열로 온도검출용 복합형 열전대 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a composite thermocouple device for detecting a temperature of a heating furnace used for a process such as diffusion and LPCVD, formed of two or more metal junctions, spike type Provided is a hybrid thermocouple device for detecting the temperature of the heating furnace, which is installed to be insulated from each other in the protective tube of, having two or more thermocouple wires of different lengths.
여기에서, 상기 가열로는 외벽이 히터블록, 내벽이 SiC 라이너로 형성됨과 아울러 이들이 서로 접합되어 형성된 이층구조이고, 상기 가열로의 외벽에는 상기 보호관을 외부로부터 장입할 수 있도록 상기 히터블록을 통해 SiC 라이너의 소정 깊이에 이르기까지 천공된 장착홀이 형성되어 있다.Here, the heating furnace is a two-layer structure formed by the outer wall is a heater block, the inner wall is formed of a SiC liner and they are bonded to each other, the outer wall of the heating furnace SiC through the heater block so that the protective tube can be charged from the outside A perforated mounting hole is formed to reach a predetermined depth of the liner.
이러한 구성에 있어서, 상기 두 개의 열전대 소선은 상기 보호관을 상기 가열로의 장착홀에 장입하여 정위치로 세팅시켰을 때, 하나가 상기 히터블록의 영역 내에 위치되고, 다른 하나가 상기 SiC 라이너의 영역에 위치되는 길이를 갖도록 형성되어야 한다.In this configuration, the two thermocouple element wires are located in the heater block area and one in the area of the SiC liner when the protective tube is inserted into the mounting hole of the heating furnace and set in the correct position. It should be formed to have a length to be located.
또한, 상기 금속 접합은 상기 각각의 열전대 소선의 단부에서 이루어져 측온부를 구성함은 물론이다.In addition, the metal bonding is made at the end of each thermocouple element wire to constitute a temperature measuring portion, of course.
또한, 본 발명은 챔버 구조의 SiC 라이너의 외벽에 부착되어 확산 및 증착 등의 공정을 행하는 가열로의 외벽을 형성하고, 공급되는 전류에 의해 발열되는 히터블록과; 상기 히터블록을 관통하여 상기 SiC 라이너의 영역까지 형성된 장착홀에 외부로부터 장입 설치되고, 상기 히터블록과 상기 SiC 라이너의 온도를 각각 독립적으로 검출하는 일체로 된 복합형 열전대 소자와; 상기 복합형 열전대 소자의 검출신호를 처리하여 가열로의 온도를 인식하고 이를 설정온도와 비교하여 상기 히터블록으로 인가되는 전류의 위상을 제어함으로써 가열로의 온도를 제어하는 온도 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 가열로 온도검출용 복합형 열전대 소자를 이용한 온도 제어장치를 제공한다.In addition, the present invention is a heater block attached to the outer wall of the SiC liner of the chamber structure to form the outer wall of the heating furnace to perform a process such as diffusion and deposition, the heater block is generated by the current supplied; An integrated hybrid thermocouple device installed in the mounting hole formed through the heater block to the region of the SiC liner from the outside and independently detecting the temperature of the heater block and the SiC liner; Characterized in that it comprises a temperature controller for controlling the temperature of the heating furnace by processing the detection signal of the hybrid thermocouple element to recognize the temperature of the heating furnace and compares it with the set temperature to control the phase of the current applied to the heater block Provided is a temperature control apparatus using a composite thermocouple element for detecting a furnace temperature.
이와 같이 구성된 본 발명은 복수개의 열전대 소선을 갖는 열전대 소자에 의해서 가열로의 외벽인 히터블록의 온도와 가열로의 내벽인 SiC 라이너의 온도를 각각 개별적으로 검출함으로써 가열로의 온도를 정밀하게 도출하여 히터블록의 발열량을 제어할 수 있게 되므로, 확산 및 진공증착 등의 공정에 적합한 가열로의 온도조성의 정밀도를 높일 수 있게 된다.According to the present invention configured as described above, the temperature of the heating furnace is precisely derived by separately detecting the temperature of the heater block, which is the outer wall of the heating furnace, and the temperature of the SiC liner, which is the inner wall of the heating furnace, by a thermocouple element having a plurality of thermocouple elements. Since the heat generation amount of the heater block can be controlled, it is possible to increase the accuracy of the temperature composition of the heating furnace suitable for a process such as diffusion and vacuum deposition.
도 1 은 수직형 가열로 및 그에 설치되는 종래의 열전대 소자를 포함한 온도 제어장치를 도시한 구성도1 is a block diagram showing a temperature control apparatus including a vertical heating furnace and a conventional thermocouple element installed thereon
도 2 는 종래의 스파이크형 열전대 소자의 구조 단면도2 is a structural cross-sectional view of a conventional spike type thermocouple device
도 3 은 본 발명이 적용되는 일예로 수직형 가열로 및 그에 설치되는 열전대 소자를 포함한 온도 제어장치를 도시한 구성도3 is a configuration diagram showing a temperature control apparatus including a vertical heating furnace and a thermocouple device installed thereon as an example to which the present invention is applied;
도 4 는 본 발명에 의한 열전대 소자의 구조 단면도4 is a structural cross-sectional view of a thermocouple device according to the present invention.
도 5 는 도 4 의 열전대 소자의 설치상태를 보인 가열로 측벽의 일부 단면도5 is a partial cross-sectional view of the side wall of the heating furnace showing the installation state of the thermocouple device of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10-가열로 12-히터블록10-heating furnace 12-heater block
12a-장착홀 14-SiC 라이너12a-mounting hole 14-SiC liner
16-석영 튜브 WF-웨이퍼16-quartz tube WF-wafer
BT-보트 LD-로더BT-boat LD-loader
STC-스파이크형 열전대 소자 PTC-패들형 열전대 소자STC-Spike Thermocouple Element PTC-Paddle Thermocouple Element
120a-장착홀 122-나사보스120a-mounting hole 122-threaded boss
222,224-열전대 소선 240-보호관222,224 thermocouple element 240-sheath
260-몰딩바디 280-단자바디260 Molding Body 280 Terminal Body
CTC-복합형 열전대 소자 CTR-온도콘트롤러CTC-Complex Thermocouple CTR-Temperature Controllers
P1,P2,P3,P4-단자P1, P2, P3, P4-terminal
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 참고로, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 종래 기술의 설명을 위해 도시된 도 1 과 동일한 부호로 인용된 부분은 동일하거나 유사한 부분이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, in describing the embodiments of the present invention with reference to FIGS. 3 to 5, the portions cited with the same reference numerals as those of FIG. 1 shown for the purpose of the prior art are the same or similar parts.
도 3 은 본 발명이 적용되는 일예로서, 수직형 가열로 및 그에 설치되는 열전대 소자를 포함한 온도 제어장치를 도시한 구성도이고, 도 4 는 본 발명에 의한 열전대 소자의 구조 단면도이고, 도 5 는 도 4 의 열전대 소자의 설치상태를 보인 가열로 측벽의 일부 단면도이다.3 is a configuration diagram showing a temperature control apparatus including a vertical heating furnace and a thermocouple device installed thereon as an example to which the present invention is applied, FIG. 4 is a structural cross-sectional view of a thermocouple device according to the present invention, and FIG. 4 is a partial sectional view of a side wall of a heating furnace showing the installation state of the thermocouple element of FIG. 4.
도 3에 도시된 바와 같이, 열확산 혹은 LPCVD 공정을 행하는 챔버 구조의 가열로(10)는 외벽이 히터블록(12), 그리고 상기 외벽과 접합된 내벽이 SiC 라이너(14)로 이루어지고, 상기 SiC 라이너(14)의 내부로 석영 튜브(16)가 배치되며, 상기 석영 튜브(16)의 내부로 웨이퍼(WF)를 적재한 보트(BT)를 이송할 수 있도록 가열로(10)의 하부에 로더(LD)가 배치되는 구조이다.As shown in FIG. 3, in the heating furnace 10 having a chamber structure for performing a thermal diffusion or LPCVD process, an outer wall is formed of a heater block 12, and an inner wall bonded to the outer wall is made of a SiC liner 14. A quartz tube 16 is disposed inside the liner 14, and a loader is disposed below the furnace 10 so as to transfer the boat BT loaded with the wafer WF into the quartz tube 16. (LD) is arranged.
상기 히터블록(12)은 온도콘트롤러(CTR)에서 출력되는 전류를 공급받아 고온으로 발열하게 되며, 그 온도는 열확산 공정을 위한 고온용과, LPCVD 공정을 위한 저온용으로 분류될 수 있고, 각각 대략 700∼1100℃, 400∼700℃ 의 부근의 온도 범위에서 설정된다. 상기 히터블록(12)의 온도 조절은 온도콘트롤러(CTR)에서 출력되는 전류의 위상제어에 의해서 행해진다.The heater block 12 receives the current output from the temperature controller (CTR) and generates heat at a high temperature, and the temperature may be classified into a high temperature for the thermal diffusion process and a low temperature for the LPCVD process, respectively, approximately 700 It is set in the temperature range of -1100 degreeC and the vicinity of 400-700 degreeC. Temperature control of the heater block 12 is performed by phase control of the current output from the temperature controller (CTR).
상기 SiC 라이너(14)는 불순물이 함유된 석영으로 구성되어, 히터블록(12)의 열을 가열로(10)의 내부로 전달하는데 적당한 온도구배와 단열 작용을 한다.The SiC liner 14 is made of quartz containing impurities, and has a temperature gradient and adiabatic function suitable for transferring the heat of the heater block 12 to the inside of the heating furnace 10.
상기 석영 튜브(16)도 적당한 온도 구배와 외부로의 온도 방출을 차단하는 단열작용을 한다.The quartz tube 16 also acts as a thermal barrier to block the temperature gradient and the release of temperature to the outside.
상기 가열로(10)는 열확산 공정을 행하는 확산로와, LPCVD 공정을 행하는 진공로를 포함한다. 확산로와 진공로는 구조상 동일하고, 다른 점이 있다면, 단지 공정진행시 석영 튜브(16)의 내부로 유입되는 가스, 조성 온도, 압력이 다르다는 점이다.The heating furnace 10 includes a diffusion furnace for performing a thermal diffusion process and a vacuum furnace for performing an LPCVD process. The diffusion furnace and the vacuum furnace are identical in structure, except that the gas, the composition temperature, and the pressure flowing into the quartz tube 16 during the process are different.
예를 들어, 상기 가열로(10)가 확산 공정을 위한 확산로인 경우, 공정 진행시 확산로의 내부는 상압 상태이며, O2, N2등의 산화막 형성을 위한 반응가스가 유입된다.For example, when the heating furnace 10 is a diffusion furnace for the diffusion process, the inside of the diffusion furnace during the process is an atmospheric pressure state, a reaction gas for forming an oxide film, such as O 2 , N 2 is introduced.
또한, 상기 가열로(10)가 LPCVD 공정을 위한 진공로인 경우에는, 공정 진행시 진공로의 내부는 0.1∼10 Torr 감압 상태이며, SiH4, NH3등의 반응가스가 유입된다.In addition, when the heating furnace 10 is a vacuum furnace for the LPCVD process, the interior of the vacuum furnace during the process is 0.1 to 10 Torr reduced pressure state, the reaction gas such as SiH 4 , NH 3 is introduced.
본 발명이 제시하고 있는 가열로 온도검출용 복합형 열전대 소자(CTC)는 전술한 바와같이 히터블록(12)과 SiC 라이너(14)의 이층 구조로 형성된 가열로(10)에 적용되어 유용하게 활용되는 것이며, 이와 유사한 다른 가열로나 반응로에도 적용할 수 있다.The composite thermocouple device (CTC) for detecting the temperature of the furnace proposed by the present invention is usefully applied to the furnace 10 formed of the two-layer structure of the heater block 12 and the SiC liner 14 as described above. The same applies to other heating furnaces or reactors.
또한, 본 발명은 가열로(10)의 벽을 이루는 층의 수에 국한하는 것은 아니다. 즉, 하나의 층구조를 갖는 가열로(10)에서도 외부와 내부의 온도를 각각 따로 검출할 때 유용하게 사용될 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the number of layers forming the wall of the heating furnace 10. That is, even in the furnace 10 having one layer structure, it may be usefully used when separately detecting the temperature of the outside and the inside.
본 발명의 복합형 열전대 소자(CTC)는 두 개 혹은 그 이상의 열전대 소선(222,224)의 길이에 대응하는 깊이에 위치하는 각 개소의 온도를 다중으로 검출하는데 사용된다.The composite thermocouple device (CTC) of the present invention is used to detect multiple temperatures of each location located at a depth corresponding to the length of two or more thermocouple elements (222, 224).
본 발명의 실시예에서 열전대 소자(CTC)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 2종의 금속의 접합으로 구성된 서로 길이가 다른 두 개의 열전대 소선(222,224)가 서로 절연되게 보호관(240) 내에 설치된다.In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the thermocouple device CTC is installed in the protective tube 240 such that two thermocouple wires 222 and 224 having different lengths composed of junctions of two metals are insulated from each other. .
더 많은 개소의 온도 검출이 필요한 경우, 보호관(240) 내에 더 많은 열전대 소선을 내장시켜 구성할 수도 있다.In the case where more temperature detection is required, more thermocouple element wires may be incorporated in the protective tube 240.
단자바디(280)에는 상기 각각의 열전대 소선(222,224)에 두 개씩 연결되는 단자들(P1∼P4)이 설치되어 상기 열전대 소선(222,224)에서 발생한 열기전력에 의해서 전류가 흐르도록 되어 있다.Terminal terminals 280 are provided with terminals P1 to P4 connected to each of the thermocouple wires 222 and 224 so that current flows due to the thermoelectric power generated by the thermocouple wires 222 and 224.
따라서, 본 발명의 열전대 소자(CTC)가 길이가 다른 세 개의 열전대 소선을 갖는 경우, 단자바디(280)에는 여섯 개의 단자가 마련되어야 한다.Therefore, when the thermocouple device CTC of the present invention has three thermocouple wires having different lengths, six terminals should be provided in the terminal body 280.
상기 보호관(240)은 내열성이 우수한 세라믹 재료로 형성되고, 보호관(240)을 지지하는 몰딩바디(260) 또한 내열성이 우수한 세라믹 재료로 형성되는 것이 바람직하다.The protective tube 240 is formed of a ceramic material having excellent heat resistance, and the molding body 260 supporting the protective tube 240 is also preferably formed of a ceramic material having excellent heat resistance.
이러한 구조의 열전대 소자(CTC)는 도 5 에 도시된 바와 같이 가열로(10)의 외측벽을 관통하여 히터블록(12) 및 SiC 라이너(14)의 영역까지 형성된 장착홀(120a)로 보호관(240)을 장입하여서 세팅한 후, 상기 장착홀(120a)의 외주연으로 형성된 나사보스(122)에 측면에서 관통시켜 렌찌나사(122a)를 체결함으로써 상기 열전대 소자(CTC)의 몰딩바디(260)를 고정시킨다.The thermocouple device (CTC) having such a structure passes through the outer wall of the heating furnace 10 as shown in FIG. 5 to the mounting hole 120a formed in the region of the heater block 12 and the SiC liner 14. ), And then, the molding body 260 of the thermocouple element CTC is inserted into the threaded boss 122 formed by the outer periphery of the mounting hole 120a to fasten the wrench screw 122a. Fix it.
본 발명의 복합형 열전대 소자(CTC)는 가열로(10)의 구조에 따라 복수개를 장착하고, 온도 컨트롤러(CTR)와 회로 구성시에는 길이가 짧은 제1 열전대 소선(222)와 접속된 단자(P1,P2)를 도 1 에 도시된 종래의 스파이크형 열전대 소자(STC)가 연결되던 온도콘트롤러(CTR)의 핀에 배선 연결하고, 길이가 긴 제2 열전대 소선(224)와 접속된 단자(P3,P4)를 종래의 패들형 열전대 소자(PTC)가 연결되던 온도콘트롤러(CTR)의 핀에 배선 연결한다.A plurality of composite thermocouple elements (CTC) of the present invention are mounted in accordance with the structure of the heating furnace 10, and the terminal connected to the first thermocouple element 222 having a short length in the circuit configuration with the temperature controller (CTR) ( P1 and P2 are connected to the pins of the temperature controller CTR to which the conventional spike type thermocouple element STC shown in FIG. 1 is connected, and the terminal P3 connected to the second long thermocouple element 224. , P4 is connected to the pin of the temperature controller (CTR) to which the conventional paddle type thermocouple (PTC) is connected.
이와 같이 확산이나 LPCVD 공정용의 가열로(10)에 장착되어 사용되는 본 발명의 복합형 열전대 소자(CTC)는 상대적으로 길이가 짧은 제1 열전대 소선(222)의 단부가 가열로(10)의 외벽인 히터블록(12)의 영역에 위치하게 되고, 상대적으로 길이가 긴 제2 열전대 소선(224)의 단부가 가열로(10)의 내벽인 SiC 라이너(14)의 영역에 위치하게 된다.As described above, in the composite thermocouple device (CTC) of the present invention, which is mounted and used in the heating furnace 10 for diffusion or LPCVD process, the end of the first thermocouple element 222 having a relatively short length is formed in the heating furnace 10. It is located in the region of the heater block 12, which is the outer wall, and the end of the second relatively long thermocouple element wire 224 is located in the region of the SiC liner 14, which is the inner wall of the heating furnace 10.
상기 열전대 소선(222,224)를 이루는 2종 금속의 접합부는 길이의 단부에서 이루어지는 바, 이 부분이 제어백 효과에 의한 온도 검출의 기전력이 발생되는 측온부를 이룬다.The junction of the two kinds of metals constituting the thermocouple element wires 222 and 224 is formed at an end portion of the length, and this portion forms a temperature measuring portion where an electromotive force of temperature detection is generated by the control back effect.
즉, 길이가 짧은 제1 열전대 소선(222)는 히터블록(12)의 발열온도를 전기적 신호로 검출하게 되고, 길이가 긴 제2 열전대 소선(224)는 히터블록(12)의 열이 전도된 가열로(10)의 내벽 온도를 전기적 신호로 검출하게 된다.That is, the first short thermocouple element wire 222 detects the heating temperature of the heater block 12 as an electrical signal, and the second long thermocouple element wire 224 has a length in which heat of the heater block 12 is conducted. The inner wall temperature of the heating furnace 10 is detected as an electrical signal.
본 발명을 종래의 기술과 비교하면, 길이가 짧은 제1 열전대 소선(222)는 종래의 스파이크형 열전대 소자(STC)의 기능을 수행하고, 길이가 긴 제2 열전대 소선(224)는 종래의 패들형 열전대 소자(PTC)의 기능을 수행하는 것이다.Comparing the present invention with the prior art, the short first thermocouple element 222 performs the function of a conventional spike type thermocouple element (STC), and the long second thermocouple element element 224 has a conventional paddle. It is to perform the function of the type thermocouple (PTC).
이와 같이 구성된 복합형 열전대 소자(CTC)를 이용하는 본 발명의 온도 제어장치는 열전대 소자(CTC)에서 히터블록(12)과 SiC 라이너(14)의 온도를 개별적으로 검출한 신호를 출력하게 되고, 이 두 종류의 검출신호는 온도콘트롤러(CTR)로 인가되어 가열로(10)에 장착된 히터블록(12)의 온도를 정밀하게 제어하는 기초신호로 활용된다. 상기 온도콘트롤러(CTR)는 두 종류의 신호를 종래와 동일한 프로그램 처리에 의해서 가열로(10)의 온도상태를 판단하고, 이를 설정온도와 비교하여 그 차이만큼의 온도를 보상하기 위해 히터블록(12)으로 출력하는 전류의 위상을 제어함으로써 가열로(10)의 온도를 제어한다.The temperature control apparatus of the present invention using the composite thermocouple device CTC configured as described above outputs a signal obtained by separately detecting the temperature of the heater block 12 and the SiC liner 14 in the thermocouple device CTC. Two types of detection signals are applied to a temperature controller (CTR) and used as a basic signal for precisely controlling the temperature of the heater block 12 mounted in the heating furnace 10. The temperature controller (CTR) determines the temperature state of the heating furnace 10 by using the same program processing as the conventional two kinds of signals, and compares it with the set temperature to compensate the temperature by the difference, the heater block 12 The temperature of the heating furnace 10 is controlled by controlling the phase of the current output to ().
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 온도제어장치에서 사용되던 패들형 열전대 소자의 기능이 부가된 스파이크형 열전대 소자에 의해서 구현된다.As described above, the present invention is implemented by a spike type thermocouple device to which the function of a paddle type thermocouple device used in a conventional temperature control device is added.
따라서, 설비 구조를 간소화할 수 있고 온도 제어장치의 설치 및 보수에 소요되는 코스트를 줄일 수 있다.Therefore, the structure of the installation can be simplified and the cost for installing and repairing the temperature control device can be reduced.
또한, 본 발명은 패들형 열전대 소자를 사용하지 않게 되므로 가열로 내부의 열손실을 줄일 수 있고, 패들형 열전대 소자를 사용하던 종래에 비해 전기저항을 줄일 수 있으므로, 검출오차를 줄일 수 있어 더욱 정밀한 가열로의 온도 제어가 가능하게 된다.In addition, since the present invention does not use a paddle type thermocouple element, it is possible to reduce the heat loss inside the heating furnace, and to reduce the electrical resistance as compared with the conventional case using the paddle type thermocouple element, thereby reducing the detection error more precise Temperature control of the furnace is enabled.
한편, 본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 국한하지 않고 청구범위에 기재된 기술적 권리 내에서는 당업계의 통상적인 지식에 의하여 다양한 응용이 가능함은 물론이다. 즉, 본 발명에서 설명한 가열로 외에도 모든 가열 장치의 온도를 검출하는 데에 사용될 수 있다.On the other hand, the present invention is not limited to the specific preferred embodiment, it is a matter of course that a variety of applications are possible by ordinary knowledge in the art within the technical rights described in the claims. That is, it can be used to detect the temperature of all heating devices in addition to the heating furnace described in the present invention.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980040234A KR20000021230A (en) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | Complex type thermoconductive device for detecting temperature of furnace, and apparatus for controlling temperature using thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980040234A KR20000021230A (en) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | Complex type thermoconductive device for detecting temperature of furnace, and apparatus for controlling temperature using thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000021230A true KR20000021230A (en) | 2000-04-25 |
Family
ID=19552144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980040234A KR20000021230A (en) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | Complex type thermoconductive device for detecting temperature of furnace, and apparatus for controlling temperature using thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20000021230A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100489019B1 (en) * | 2000-12-21 | 2005-05-11 | 주식회사 포스코 | Apparatus for measuring temperature of slab in reheating furnace |
| KR100815742B1 (en) * | 2001-12-22 | 2008-03-20 | 주식회사 포스코 | An apparatus for measuring the bottom temperature of heating furnace |
| US7348676B2 (en) | 2004-06-28 | 2008-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device having a metal wiring structure |
| CN110345763A (en) * | 2019-08-02 | 2019-10-18 | 北京理工大学 | A kind of high-temperature heating furnace apparatus for material at high temperature Mechanics Performance Testing |
| KR20220064754A (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-19 | 이종명 | Temperature Detector Of Heating Furnace |
-
1998
- 1998-09-28 KR KR1019980040234A patent/KR20000021230A/en not_active Application Discontinuation
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