KR200157387Y1 - 반도체 반응로 장치 - Google Patents

반도체 반응로 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 공정 튜브 및 토치 튜브 및 토치 인젝터로 이루어진 산화막 형성을 위한 반도체 반응로 장치에 관한 것으로, 실리콘 웨이퍼가 배치된 상기 공정 튜브의 외부는 필요 공정온도를 유지하는 마스터 히터로 둘러싸여 있으며, 상기 토치 인젝터의 내부에는 다수의 권선 수를 갖는 코일 형의 긴 길이를 갖는 수소 주입관과 짧은 길이의 산소 주입관이 설치되며, 상기 토치 튜브의 외부는 상기 산소와 상기 수소의 불꽃 반응온도를 유지하는 슬레이브 히터로 둘러싸여 있으며 동시에 내부는 상기 긴 길이를 갖는 수소 주입관의 종단부가 삽입되며, 상기 불꽃 반응의 부산물로 상기 토치 튜브의 내부에 발생한 수증기를 상기 공정 튜브의 내부로 흘러보내 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 산화막을 형성하는 반도체 반응로 장치에 관한 것이다.

Description

반도체 반응로 장치
제1도는 종래의 반도체 반응로 장치의 구성을 나타낸 도면.
제2도는 본 고안의 반도체 반응로 장치중의 토치 인젝터부의 구성을 나타낸 도면.
제3도는 본 고안의 반도체 반응로 장치중의 토치 인젝터내의 수소 주입관의 종단부의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 마스터 전기로 히터 102 : 슬레이브 전기로 히터
103 : 공정 튜브 104, 206 : 토치 튜브
105, 205 : 토치 인젝터 106, 206 : 산소 주입관
107, 207 : 수소 주입관 108, 208 : 열전대 삽입관
109, 209 : 결합부재 110, 210 : 연소점
111, 211 : 토치 인젝터 연결부 112 : 공정 튜브 연결부
본 고안은 반도체 반응로 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 반응로 장치중의 토치 인젝터내의 수소 주입관의 길이를 연장하여 공급되는 수소의 예열 시간을 확보하고, 수소 주입관 종단의 내구경을 작게 형성하여 공급되는 수소의 종단 유속을 높이도록 한 반도체 반응로 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장비에서 웨이퍼의 표면에 산화막을 성장시키는 습식 산화 장치는 외부 연소장치인 토치 인젝터를 통해 토치 튜브에 수증기를 발생시킨 다음, 발생한 수증기를 공정 튜브에 공급하여 공정 튜브내에 배치된(Disposed) 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면과 수증기(Water Vapor)가 반응하도록 함으로써 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘산화막을 포함하는 산화막을 성장시키도록 이루어진다.
이와 같은 반도체 반응로 장치의 구성을 제1도에 나타내었다.
제1도에 나타낸 바와 같이, 열전대 삽입관(108)과 수소 주입관(107)이 형성되어 있는 토치 인젝터(105)가 토치 튜브(104)의 토치 인젝터 연결부(111)에 삽입되어 결합부재로 결합되며, 열전대 삽입관(108)에는 토치 튜브(104)의 내부 온도를 검출하기 위한 반응개스 검출용 열전대(도시되지 않았음)가 삽입되며, 토치 인젝터 연결부(111)에는 산소 주입관(106)이 형성되어 있다.
또한 토치 튜브(104)에는 슬레이브(Slave) 전기로(爐) 히터 코일(102)이 설치되어 토치 튜브(104)에 소정의 온도를 제공하며, 토치 인젝터 연결부(111)가 형성되어 있는 부분의 반대쪽에는 공정 튜브(103)에 연결하기 위한 공정 튜브 연결부(112)가 형성되어 있으며, 그 일부분이 공정 튜브(103)에 삽입되어 연결된다.
토치 튜브(104)가 연결된 공정 튜브(103)에는 마스터(Master) 전기로(爐) 히터 코일(101)이 설치되어 공정 튜브(103) 내부에 소정의 온도를 제공한다.
이와 같은 종래의 외부 연소장치인 토치 인젝터를 이용한 반도체 반응로 장치의 구성은, 반도체 실리콘 웨이퍼가 적재되는 공정 튜브(103)에는 마스터 전기로 히터 코일(101)의 작용에 의하여 항상 공정에 필요한 온도를 유지하도록 가열되어 있으며, 토치 튜브(104)는 슬레이브 전기로 히터 코일(102)의 작용에 의하여 산소와 수소가 안전하게 반응하는데 필요한 온도를 유지하도록 가열되어 있다.
이와 같은 상태에서 공정 튜브(103)에 적재된 웨이퍼에 산화막 성장 이전 단계의 공정이 완료되면, 먼저 토치 튜브(104) 내부에는 산소 주입관(106)을 통해 충분한 양의 산소를 공급하고, 열전대 삽입관(108)에 삽입되어 있는 반응 온도 감지용 열전대를 이용하여 토치 튜브(104)의 내부 온도가 산소와 수소가 반응하는데 필요한 온도에 도달했는지를 검출하여 목적하는 온도에 도달하게 되면 토치 튜브(104) 내부에는 수소 주입관(107)을 통해 수소가 공급되어 수소 주입관(107)의 종단에 형성되어 있는 연소점(110)에서 불꽃이 발생한다.
연소점(110)에서 발생한 불꽃의 작용에 따라 산소와 수소가 상호 반응하여 수증기가 생성되며, 생성된 수증기는 토치 튜브(104)로부터 공정 튜브(103)내로 흘러 들어가 공정 튜브(103)내에 배치된 반도체 실리콘 웨이퍼와 반응하여 실리콘 웨이퍼의 표면에 산화막(SiO2)이 형성되로록 이루어진다.
그러나 이와 같은 종래의 반도체 반응로 장치중의 토치 인젝터는 수소 주입관(107)의 구조가 직선으로 이루어져 수소 주입관(107)을 통한 수소 공급의 경로가 비교적 짧아 공급되는 수소가 토치 튜브(104)에서 방출되는 열에 의해 충분히 예열되지 못한 상태로 산소와 반응함으로써 초기 반응시에 수소와 산소의 상호 반응이 급격히 이루어지는 불안정한 상태가 되며, 또한 수소의 원활한 공급을 목적으로 수소 주입관(107)의 내구경이 넓게 형성되어 있어서 연소점(110)으로 분출되는 불꽃의 모양이 커지고 흔들림이 심하여 석영으로 이루어진 연소점(110)이 분출되는 불꽃의 영향으로 승화되어 수소 주입관(107)의 수명이 단축되는 문제가 있다.
따라서 본 고안은 수소 주입관의 길이를 연장하여 공급되는 수소의 예열 시간을 충분히 확보하고, 수소 주입관의 종단의 내구경을 작게 하여 수소의 종단 유속을 높여서 분출되는 불꽃이 분산되지 않도록 하여 연소점의 승화를 방지하는 것에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적의 본 고안은, 수소 주입관이 반응 온도 감지 수단을 중심 축으로 하는 다수의 권선수를 갖는 코일형으로 이루어진다.
또한 수소 주입관에서, 토치 튜브에 삽입되는 최종단에 형성된 연소점에 인접하는 부분의 내구경이 수소 주입관의 나머지 부분의 내구경보다 작게 형성되고, 연소점에서는 내구경이 충분히 확보되도록 이루어진다.
이하 본 고안의 일 실시예를 제2도와 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 고안의 반도체 반응로 장치중의 토치 인젝터부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 토치 튜브(204)에는 토치 인젝터 연결부(211)가 형성되어 있고, 토치 인젝터 연결부(211)에는 토치 인젝터(205)가 보울(bowl) 형상의 결합부재(209)로 결합되어 있으며, 토치 인젝터(205)에는 수소 주입관(207)과 산소 주입관(206)이 내삽되어 있고, 반응 온도를 검출하는 열전대를 삽입할 수 있도록 열전대 삽입관(208)이 형성되어 있다.
토치 인젝터(205)에 내삽된 산소 주입관(206)은 토치 인젝터(205)의 상부면에 수직으로 삽입되어 토치 인젝터(205) 내부에서 직각으로 구부러져 있으며, 그 배기구가 토치 튜브(204) 방향으로 향하도록 설치되어 있다.
또한 수소 주입관(207)은 산소 주입관(206)과 마찬가지로 토치 인젝터(205)의 상부면에서 수직으로 삽입되어 토치 인젝터(205)의 내부에서 직각으로 구부러져 있으며, 그 종단이 토치 인젝터 연결부(211)를 지나 토치 튜브(204)에 삽입되어 있다.
이와 같은 수소 주입관(207)의 일부분이 토치 인젝터(205)와 토치 인젝터 연결부(211)의 내부에서 열전대 삽입관(208)을 중심축으로 하는 나선의 형태로 이루어져 있다.
제3도는 본 고안의 반도체 반응로 장치중의 토치 인젝터내의 수소 주입관의 종단부의 단면도이다.
제3도에 도시한 바와 같이, 수소 주입관(207)의 최종단에는 연소점(210)이 형성되어 있으며, 연소점(210)을 제외한 종단의 소정 구간은 그 내구경이 나머지 부분의 내구경보다 작게 형성되어 있으며, 연소점이 형성되어 있는 최종단은 분출되는 불꽃과의 접촉을 최소화하기 위하여 그 내구경이 최대로 확보되어 있다.
이와 같이 구성된 본 고안의 동작을 설명하면 다음과 같다.
토치 튜브(204)와 내부 온도가 토치 튜브(204)에 설치된 히터에 의해 예열된 상태이고 산소 주입관(206)을 통하여 충분한 양의 산소가 공급되면, 반응 온도 검출용 열전대를 이용하여 토치 튜브(204)의 내부 온도가 반응 온도에 도달하였는지를 검출하여 목적하는 반응 온도에 도달하였을 경우에는 본 고안에 따른 코일형의 수소 주입관(207)을 통하여 충분한 예열시간을 거친 수소가 토치 튜브(204)의 내부로 공급된다.
이와 같이 수소가 공급되어 이미 공급되어 있는 산소와 결합함으로써 불꽃 반응을 일으키게 되고, 이와 같은 불꽃 반응의 부산물로 토치 튜브(204)의 내부에 수증기(Water Vapor)가 발생한다.
이때 불꽃이 분출되는 수소 주입관(207)의 종단의 일부 구간은 나머지 부분보다 그 내구경이 작게 이루어져 있어 종단을 통과하는 수소의 유속이 높아진다.
따라서 분출되는 불꽃의 분출력이 커져 불꽃의 모양이 가늘게 형성됨으로써 연소점(210)과 불꽃과의 접촉면이 작아지고, 불꽃에 의한 연소점(210)의 석영의 승화가 적게 이루어져 수소 주입관(207)의 수명이 연장된다.
다음으로, 토치 튜브(204)의 내부에 발생한 수증기는 공정 튜브로 흘러 들어가 공정 튜브에 적재되어 있는 웨이퍼와 반응하여 웨이퍼의 표면에 산화막이 형성된다.
따라서 본 고안은 수소 주입관의 길이를 연장하여 공급되는 수소의 예열 시간을 충분히 확보하고, 수소 주입관의 종단의 내구경을 작게 하여 수소의 종단 유속을 높혀서 분출되는 불꽃이 분산되지 않도록 하여 연소점의 승화를 방지하는 효과가 제공된다.

Claims (3)

  1. 공정 튜브 및 토치 인젝터 및 토치 튜브로 이루어진 산화막 형성을 위한 반도체 반응로 장치에 있어서, 실리콘 웨이퍼가 배치된 상기 공정 튜브의 외부는 필요 공정온도를 유지하는 마스터 히터로 둘러싸여 있으며, 상기 토치 인젝터의 내부에는 다수의 권선 수를 갖는 코일 형의 긴 길이를 갖는 수소 주입관과 짧은 길이의 산소 주입관이 설치되며, 상기 토치 튜브의 외부는 상기 산소와 상기 수소의 불꽃 반응온도를 유지하는 슬레이브 히터로 둘러싸여 있으며 동시에 내부는 상기 긴 길이를 갖는 수소 주입관의 종단부가 삽입되며, 상기 불꽃 반응의 부산물로 상기 토치 튜브의 내부에 발생한 수증기를 상기 공정 튜브의 내부로 흘러보내 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 산화막을 형성하는 것이 특징인 반도체 반응로 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 토치 인젝터와 상기 토치 튜브가 보울(bowl) 결합부재로 연결되는 것이 특징인 반도체 반응로 장치.
  3. 공정 튜브 및 토치 인젝터 및 토치 튜브로 이루어진 산화막 형성을 위한 반도체 반응로 장치에 있어서, 실리콘 웨이퍼가 배치된 상기 공정 튜브의 외부는 필요 공정온도를 유지하는 마스터 히터로 둘러싸여 있으며, 상기 토치 인젝터의 내부에는 다수의 권선 수를 갖는 코일 형의 긴 길이를 갖는 수소 주입관과 짧은 길이의 산소 주입관이 설치되며, 상기 토치 튜브의 외부는 상기 산소와 상기 수소의 불꽃 반응온도를 유지하는 슬레이브 히터로 둘러싸여 있으며 동시에 내부는 상기 긴 길이를 갖는 수소 주입관의 종단부가 삽입되며, 상기 수소 주입관의 종단부의 소정 구간의 내구경이 상기 수소 주입관의 나머지 부분의 내구경보다 작게 형성되며 동시에 상기 수소 주입관의 최종단의 연소점에서는 내구경이 충분히 확보되는 것이 특징인 반도체 반응로 장치.
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