KR20000025470A

KR20000025470A - 반도체 제조장비의 가열장치

Info

Publication number: KR20000025470A
Application number: KR1019980042566A
Authority: KR
Inventors: 안준근; 김홍렬
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2000-05-06

Abstract

반도체제조장비의 가열장치에 관하여 개시된다. 개시된 가열장치는: 반도체제조장비의 반응로 외부에 설치되어 상기 반응로 내부에 로딩되는 반도체 웨이퍼를 가열하는 것으로, 상기 반응로 내부의 웨이퍼를 가열하기 위한 히터와, 상기 히터에 설치되어 온도를 측정하기 위한 열전대와, 상기 히터에 설치되어 상기 열전대를 보호하는 열전대 보호수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 열전대 보호수단은, 상기 히터에 내측면에 설치되어 상기 반응로의 해체 및 장착시에 상기 반응로와 상기 열전대가 직접 접촉하는 것을 방지하는 보호블록인 것이 바람직하다. 따라서, 반응로의 해체 및 장착시에 열전대가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

반도체제조장비의 가열장치

본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 열전대 보호수단이 구비된 반도체제조장비의 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조에는 다양한 공정을 거치게 되는데, 이 중에서 반도체 웨이퍼에 산화막이나 침적막을 형성하기 위한 공정이 있으며, 이는 반도체 제조 공정 중 매우 중요한 단계이다. 이와 같이 산화막이나 침적막을 형성하기 위해서는 반도체 웨이퍼를 온도나 압력 등을 조절할 수 있는 반응로에 넣고 화학소스 가스를 주입하여 웨이퍼 표면상에 산화막이나 침적막을 형성하게 된다. 따라서, 이러한 공정을 수행하기 위해서는 반응로와 반응로 내부의 웨이퍼를 가열하기 위한 가열장치 등을 구비한 반도체제조장비가 필요하게 된다. 또한, 상기 가열장치에는 온도의 조절 및 제어를 위한 열전대가 구비된다.

이와 같은 반도체제조장비중 화학기상증착공정을 수행하는 종형확산로를 예로 들어 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 종형확산로의 개략적 구성과 히터에 열전대가 설치된 상태를 도시한 종단면도이고, 도 2는 위에서 본 평면도이다.

상기 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)공정은 화학소스(Chemical source)를 가스 상태로 반응로내에 공급하여 웨이퍼 표면상에서 확산을 일으킴으로써 유전체막, 도전막 및 반도전막 등을 웨이퍼 표면에 증착시키는 기술이다.

이러한 CVD법은 통상 장치내의 압력에 따라 저압 CVD(LPCVD: Lower Pressure CVD), 상압 CVD(Atmospheric Pressure CVD)로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD(PECVD: Plasma Enhanced CVD) 및 광여기 CVD 등이 일반적으로 사용되고 있다. 상기 LPCVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼의 표면상에 필요한 물질을 침적시키는 방법으로서 확산공정에서 주로 사용되며, LPCVD 공정을 수행하는 장치로는 종형확산로(Vertical diffusion furnace)가 주로 사용된다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종형확산로는 일반적으로 석영보트(Boat, 20), 반응로, 가열장치 등을 구비하고 있다.

상기 석영보트(20)는 수십매의 반도체 웨이퍼(10)를 상기 반응로 내부에 적재하는 것으로, 주로 석영(Quartz)으로 되어 있으며 그 내측면에는 웨이퍼(10)가 끼워지는 슬롯이 형성되어 있다. 상기 반응로는 내측튜브(Inner tube, 30)와 외측튜브(Outer tube, 40)로 구성된다. 상기 내측튜브(30)는 석영으로 된 관으로, 그 내부에 보트(20)가 로딩되어 반도체 웨이퍼(10) 상에 화학기상증착이 진행되는 곳이다. 상기 외측튜브(40)는 내측튜브(30)의 외부에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 한다. 상기 가열장치는 외측튜브(40)의 외부에 설치되어 웨이퍼(10)를 소정 온도로 가열하는 히터(50)와, 상기 히터(50)에 장착되어 온도를 측정하는 복수개의 열전대(51)로 구성된다.

그리고, 상기 내측튜브(30)와 외측튜브(40)는 그 하부에 마련된 플랜지(60)에 장착되어 있고, 상기 플랜지(60)의 일측에는 상기 내측 튜브(30) 내부로 화학소스 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(61)가 마련되어 있으며, 다른 일측에는 펌프(80)와 연결되어 외측튜브(40) 내부를 감압시키기 위해 공기를 흡입하는 공기 흡입구(62)가 마련되어 있다.

상기 석영보트(20)는 보조석영관(71)의 상부에 장착되고, 상기 보조석영관(71)은 받침대(70)의 상부에 장착되어 있다. 상기 받침대(70)는 상하로 이동할 수 있도록 되어 있으므로, 받침대(70)에 의해 지지되는 상기 석영보트(20)를 내측튜브(30) 내부로 로딩 또는 언로딩하는 역할을 하게 된다.

상술한 바와 같은 종래의 종형확산로는 장기간 사용하게 되면 외측튜브(40), 내측튜브(30) 및 석영보트(20)의 표면에 오염이 발생하고, 또한 표면에 부착된 막들이 두꺼워져 주면으로 떨어지는 현상이 발생하므로 이를 방지하기 위해 정기적으로 세정작업을 하게 된다. 따라서, 석영보트(20), 보조석영관(71), 내측튜브(30) 및 외측튜브(40)를 해체하고 세정작업 후에는 다시 장착하는 작업이 있게 된다.

그런데, 세정작업을 위해 외측튜브(40)를 해체 또는 장착할 때 상기 히터(50)에 설치된 열전대(51)와 부딪히는 경우가 빈번히 발생한다. 이와 같은 경우에는 열전대(51)가 파손되며, 파손된 상태로 장착되어 공정이 진행되면 히터(50)의 온도 제어가 제대로 되지 않아 공정불량을 야기시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 열전대의 파손을 방지하기 위한 보호수단이 구비된 반도체제조장비의 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 종형확산로의 개략적 구성과 히터에 열전대가 설치된 상태를 도시한 종단면도,

도 2는 도 1에 도시된 종형확산로를 위에서 본 평면도,

도 3은 종형확산로에 본 발명에 따른 가열장치가 설치된 상태를 도시한 종단면도,

도 4는 도 3에 도시된 종형확산로를 위에서 본 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...웨이퍼 20...석영보트

30...내측튜브 40...외측튜브

50,350...히터 51,351...열전대

60...플랜지 70...받침대

352...보호블록

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가열장치는: 반도체제조장비의 반응로 외부에 설치되어 상기 반응로 내부에 로딩되는 반도체 웨이퍼를 가열하는 반도체제조장비의 가열장치에 있어서; 상기 반응로 내부의 웨이퍼를 가열하기 위한 히터와, 상기 히터에 설치되어 온도를 측정하기 위한 열전대와,상기 히터에 설치되어 상기 열전대를 보호하는 열전대 보호수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 열전대 보호수단은, 상기 히터에 내측면에 설치되어 상기 반응로의 해체 및 장착시에 상기 반응로와 상기 열전대가 직접 접촉하는 것을 방지하는 보호블록인 것이 바람직하며, 상기 보호블록은, 상기 열전대의 양측에 서로 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반도체제조장비는 화학기상증착공정을 수행하는 종형확산로인 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가열장치에 의하면, 반응로의 해체 및 장착시에 열전대가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가열장치의 바람직한 실시예를 종형확산로를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 3은 종형확산로에 본 발명에 따른 가열장치가 설치된 상태를 도시한 종단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 종형확산로를 위에서 본 평면도이다. 여기에서, 앞서 도시한 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 화학기상증착 공정을 수행하는 종형확산로는 석영보트(Boat, 20), 반응로, 가열장치 등을 구비한다.

상기 석영보트(20)는 수십매의 반도체 웨이퍼(10)를 상기 반응로 내부에 적재하는 것으로, 보조석영관(71)의 상부에 장착되며, 상기 보조석영관(71)은 받침대(70)의 상부에 장착된다. 상기 반응로는 내측튜브(Inner tube, 30)와 외측튜브(Outer tube, 40)로 구성되며, 그 하부에 마련된 플랜지(60)에 장착된다. 상기 내측튜브(30)는 석영으로 된 관으로, 그 내부에 보트(20)가 로딩되어 반도체 웨이퍼(10) 상에 화학기상증착이 진행되는 곳이다. 상기 외측튜브(40)는 내측튜브(30)의 외부에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 한다.

상기 가열장치는 본 발명의 특징부로서 히터(350)와 열전대(351) 및 열전대 보호수단으로서 보호블록(352)을 구비한다.

상기 히터(350)는 상기 외측튜브(40)의 외부에 설치되어 웨이퍼(10)를 소정 온도로 가열하는 역할을 한다. 상기 열전대(351)는 상기 히터(350)를 제어하기 위해 상기 히터(350) 내측의 온도를 측정할 수 있도록 상기 히터(350)에 복수개가 설치된다. 그리고, 상기 외측튜브(40)의 해체 및 장착시에 상기 외측튜브(40)와 상기 열전대(351)가 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 상기 히터(350)의 내측면에 상기 보호블록(352)이 설치된다. 상기 보호블록(352)은 상기 열전대(351)의 양측에 서로 마주보도록 설치되어 그 사이의 열전대(351)를 보호하게 된다. 또한, 복수개의 열전대(351)의 각각에 설치되는 보호블럭(352)은 이로 인하여 열의 흐름이 차단되지 않도록 상호 소정의 간격을 두게 된다.

따라서, 반응로의 세정작업을 위해 상기 외측튜브(40)를 해체하거나 장착할 때, 외측튜브(40)에 열전대(351)가 부딪혀 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 열전대(351)의 파손에 따른 보전비의 절감효과도 얻을 수 있으며, 외측튜브(40)의 해체나 장착 작업도 간편해진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 화학기상증착공정을 수행하는 종형확산로의 가열장치에 대한 것이나, 본 발명의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 반응로와 가열장치를 구비하는 다양한 반도체제조장비에 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 명백하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가열장치는 열전대 보호수단이 구비되어 있으므로, 세정작업을 위한 반응로의 해체나 장착시에 열전대가 반응로에 부딪혀 손상을 입는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 반응로의 해체나 장착작업이 간편해지고, 공정불량이 감소되며, 열전대의 파손에 따른 보전비를 절감할 수 있게 된다.

Claims

반도체제조장비의 반응로 외부에 설치되어 상기 반응로 내부에 로딩되는 반도체 웨이퍼를 가열하는 반도체제조장비의 가열장치에 있어서:

상기 반응로 내부의 웨이퍼를 가열하기 위한 히터;

상기 히터에 설치되어 온도를 측정하기 위한 열전대; 및

상기 히터에 설치되어 상기 열전대를 보호하는 열전대 보호수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 가열장치.
제1항에 있어서,

상기 열전대 보호수단은, 상기 히터에 내측면에 설치되어 상기 반응로의 해체 및 장착시에 상기 반응로와 상기 열전대가 직접 접촉하는 것을 방지하는 보호블록인 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 가열장치.
제2항에 있어서,

상기 보호블록은, 상기 열전대의 양측에 서로 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 가열장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반도체제조장비는 화학기상증착공정을 수행하는 종형확산로인 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 가열장치.