KR200193145Y1 - 반도체 확산장치의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 확산장치의 냉각장치에 관한 것으로, 제1메인밸브를 통해 가열장치와 플렌지로 공급되는 냉각수의 압력을 측정하는 유량감지센서와, 유량감지센서로부터 공급되는 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키는 제1공기밸브와, 제1공기밸브에 절환되어 흐르는 냉각수가 비정상적으로 흐르는 경우에 발생되는 경보의 발생 유무에 따라 선택적으로 동작하여 가열장치와 플렌지를 통과해 제2메인밸브를 통해 정상적으로 순환되는지를 감지하는 유량계측부와, 유량계측부로부터 배출되는 냉각수의 유입 방향을 절환시키는 제2공기밸브로 구성하여 냉각수의 공급 차단으로 인해 발생되는 반도체 확산장치의 가동 정지를 방지하고 가열장치의 가동 정지로 인한 확산 작업 손실을 방지하여 반도체 확산장치의 가동율을 향상시킴에 있다.

Description

반도체 확산장치의 냉각장치{Cooling device of semiconductor diffusion apparatus}

본 고안은 반도체 확산장치의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 반도체 소자를 제조하는 과정에서 반도체 기판에 불순물 소스(source)를 확산시키기 위해 사용되는 확산장치에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각장치에 관한 것이다.

반도체 기판에 불순물 소스를 확산시키기 위해 확산장치가 사용된다. 확산장치에는 열을 발생시키는 가열장치가 구비된다. 가열장치는 반도체 기판에 불순물 소스를 확산시 불순물 소스를 반도체 기판으로 침투되도록 활성화시킨다. 높은 열에 의해 활성화된 불순물 소스는 반도체 기판으로 침투되어 확산시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 반도체 기판에 N 또는 P형 모스(MOS) 트랜지스터의 소스(source) 및 드레인(drain)을 형성하거나 박막을 제조하기 위해 사용된다.

반도체 기판에 불순물 소스를 확산시키기 위해 요구되는 높은 열은 반도체 확산장치의 주변 부품에 영향을 주게 된다. 열에 의한 부품의 변형이나 기능 상실을 방지하기 위해 냉각장치가 요구된다. 반도체 확산장치에서 사용되는 종래의 냉각장치의 구성을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 반도체 확산장치의 냉각장치 배관도이다. 도시된 바와 같이 종래의 반도체 확산장치의 냉각장치는 냉각수의 공급을 개폐하는 제1 및 제2메인밸브(main valve)(11)(19)와, 제1메인밸브(11)를 통해 공급되는 냉각수의 압력을 측정하는 유량계(12)와, 유량계(12)를 통과한 냉각수를 가열장치(14)와 플렌지(16)로의 공급을 개폐하여 제2메인밸브(19)로 배출시키는 제1 내지 제4볼밸브(ball valve)(13)(15)(17)(18)로 구성된다.

반도체 확산장치의 챔버(도시 않음)에 장착된 반도체 기판(도시 않음)에 불순물 소스를 주입하기 위해 챔버 내부를 고온 분위기를 만들게 된다. 챔버 내부를 고온 분위기로 만들기 위해 반도체 확산장치에 가열장치(14)가 설치된다. 가열장치(14)에서 발생된 열에 의해 반도체 확산장치의 주변 부품이 변형되는 것을 방지하기 위해 가열장치(14)의 상단에 냉각수를 공급하여 냉각시키게 된다.

가열장치(14)로 공급되는 냉각수는 제1메인밸브(11)를 통해 유량계(12)를 통과해 제1 및 제2볼밸브(13)(15)로 공급된다. 제1 및 제2볼밸브(13)(15)는 가열장치(14)와 플렌지(16)로 공급되는 냉각수를 개폐시키며, 가열장치(14)와 플렌지(16)를 통과한 냉각수는 다시 제3 및 제4볼밸브(17)(18)의 개폐에 의해 제2메인밸브(19)를 통해 외부로 배출되어 순환시키게 된다. 여기서 플렌지(16)의 냉각은 오링(O-ring)(도시 않음)이 열에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 실시한다.

장시간 냉각수를 순환시키게 되면 도 2에서와 같이 유량계(12)의 내부에 작은 알갱이(12c)들로 형성되는 오염 입자가 발생된다. 작은 알갱이(12c)들은 유량계(12)의 내부에 설치된 구슬(12c)과 유량계(12)의 내측 벽면 사이에 끼게 된다. 작은 알갱이(12c)들이 구슬(12c)과 유량계(12)의 내측 벽면에 끼워지면 냉각수가 정상적으로 흐르는 과정에서도 유량감지센서(12b)가 작동하게 된다.

유량감지센서(12b)가 작동되면 현재 냉각수가 정상적으로 흐르지 않는 것으로 인식하게 되어 반도체 확산장치에서 경보를 발생하게 된다. 경보가 발생되면 가열장치(14)로 공급되는 전원을 차단하게 된다. 반도체 기판에 불순물 소스를 주입하는 과정에서 냉각수의 흐름 이상으로 가열장치(14)로 공급되는 전원을 차단한 경우에 현재 불순물 소스를 주입하는 경우 불순물 소스가 반도체 확산장치의 내부를 오염시키게 된다. 여기서 반도체 기판에 박막을 형성하는 경우에는 박막 형성 물질의 파우더(powder)가 반도체 확산장치 내부를 오염시키게 된다. 가열장치(14)의 차단으로 인한 오염원을 제거하기 위해 반도체 확산장치의 재정비가 요구되며, 가열장치(14)로 공급되는 전원을 차단함으로써 현재 진행중인 반도체 기판의 불량이 발생되는 등의 문제점이 발생된다.

본 고안의 목적은 반도체 확산장치의 가열장치를 냉각시키기 위해 사용되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량계에서 비정상적 냉각수가 흘러 경보가 발생되는 경우에도 가열장치로 냉각수를 정상적으로 공급할 수 있는 냉각장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 반도체 확산장치의 가열장치로 공급되는 냉각수를 정상적으로 흐르게 함으로써 냉각수의 공급 차단으로 인해 발생되는 반도체 확산장치의 가동 정지를 방지하고 가열장치의 가동 정지로 인한 확산 작업 손실을 방지함에 있다.

도 1은 종래의 반도체 확산장치의 냉각장치 배관도,

도 2는 도 1에 도시된 유량계의 상세 단면도,

도 3은 본 고안에 의한 반도체 확산장치의 냉각장치 배관도이다.

＊도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＊

10: 유량감지센서 11: 제1메인밸브

13: 제1볼밸브 14: 가열장치

15: 제2볼밸브 16: 플렌지

17: 제3볼밸브 18: 제4볼밸브

19: 제2메인밸브 22: 제1공기밸브

23: 제2공기밸브 24: 유량계측부

24a: 제1유량계 24b: 제2유량계

본 고안의 반도체 확산장치의 냉각장치는 제1메인밸브를 통해 가열장치와 플렌지로 공급되는 냉각수의 압력을 측정하는 유량감지센서와, 유량감지센서로부터 공급되는 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키는 제1공기밸브와, 제1공기밸브에 절환되어 흐르는 냉각수가 비정상적으로 흐르는 경우에 발생되는 경보의 발생 유무에 따라 선택적으로 동작하여 가열장치와 플렌지를 통과해 제2메인밸브를 통해 정상적으로 순환되는지를 감지하는 유량계측부와, 유량계측부로부터 배출되는 냉각수의 유입 방향을 절환시키는 제2공기밸브로 구성됨을 특징으로 한다.

유량계측부는 임의의 어느 하나에서 냉각수가 비정상적으로 흐르는 경우에 발생되는 경보가 발생되면 나머지 하나를 통해 냉각수의 유량을 측정하도록 제1유량계와 제2유량계로 구성되며, 제1공기밸브와 제2공기밸브는 제1유량계와 제2유량계의 이상 여부에 따라 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키기 위해 3방향 공기밸브(air valve)가 사용됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 구성을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 의한 반도체 확산장치(도시 않음)의 냉각장치 배관도이다. 도시된 바와 같이, 제1메인밸브(11)를 통해 가열장치(14)와 플렌지(16)로 공급되는 냉각수의 압력을 측정하는 유량감지센서(10)와, 유량감지센서(10)로부터 공급되는 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키는 제1공기밸브(22)와, 제1공기밸브(22)에 절환되어 흐르는 냉각수가 비정상적으로 흐르는 경우에 발생되는 경보의 발생 유무에 따라 선택적으로 동작하여 가열장치(14)와 플렌지(16)를 통과해 제2메인밸브(19)를 통해 정상적으로 순환되는지를 감지하는 유량계측부(24)와, 유량계측부(24)로부터 배출되는 냉각수의 유입 방향을 절환시키는 제2공기밸브(23)로 구성된다.

본 고안의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉각장치는 유량감지센서(10), 제1메인밸브(11), 유량계측부(24), 제1 및 제2볼밸브(13)(15), 가열장치(14), 플렌지(16), 제3 및 제4볼밸브(17)(18) 및 제2메인밸브(19)로 구성된다. 먼저 외부에서 공급되는 냉각수의 압력을 유량감지센서(10)에서 측정한다. 유량감지센서(10)를 통과한 냉각수는 제1메인밸브(11)를 통해 제1공기밸브(22)로 흐른다.

제1공기밸브(22)를 흐른 냉각수는 제1공기밸브(22)를 통과해 유량계측부(24)로 흐르게 되며, 여기서 유량계측부(24)는 반도체 확산장치를 사용하는 사용자가 가시적으로 냉각수가 흐르는 것을 확인할 수 있도록 형성된다. 유량계측부(24)를 통과한 냉각수는 제1 및 제2볼밸브(13)(15)를 통과해 각각 가열장치(14)와 플렌지(16)로 공급된다.

가열장치(14)와 플렌지(16)로 공급되는 냉각수는 가열장치(14)에서 발생된 열이 반도체 확산장치 내의 주변 부품으로 전도되는 것을 냉각시켜 차단하게 된다. 가열장치(14)와 플렌지(16)로 공급된 냉각수는 제3 및 제4볼밸브(17)(18)를 통과해 제2메인밸브(19)를 통해 외부로 배출된다.

이상과 같은 냉각수의 순환 과정을 통해 반도체 확산장치의 내부 주변 부품이 가열장치(14)에 의해 가열되는 것을 방지하게 된다. 여기서 메인밸브(11)를 통과해 유량계측부(24)로 공급되는 냉각수가 비정상적으로 흐르는 경우에 반도체 확산장치에서는 경보가 발생된다. 발생된 경보가 냉각수가 정상적으로 흐르는 과정에서 작은 알갱이(12c: 도 2에 도시됨)에 의한 경보인 경우에 유량계측부(24)를 선택적으로 동작시키게 된다.

유량계측부(24)는 제1유량계(24a)와 제2유량계(24b)로 구성되며, 각각을 선택적으로 동작시키게 된다. 제1유량계(24a)와 제2유량계(24b)를 선택적으로 동작시키기 위해 현재 제1유량계(24a)가 동작하고 있는 상태에서 제1유량계(24a)가 작은 알갱이(12c)로 인해 경보가 발생되면 먼저 제1메인밸브(11)로 공급되는 냉각수의 압력을 유량감지센서(10)에서 측정한다.

유량감지센서(10)에서 측정된 냉각수의 압력이 정상적인 경우 제1유량계(24a)로 흐르는 냉각수를 차단하고 제2유량계(24b)로 냉각수를 공급하게 된다. 반대로 현재 제2유량계(24b)가 동작하고 있는 상태에서 경보가 발생되면 제2유량계(24b)로 흐르는 냉각수를 차단하고 제1유량계(24a)로 냉각수가 흐르도록 절환시켜 동작하게 된다.

제1유량계(24a)와 제2유량계(24b)로 각각 선택적으로 흐르도록 하기 위해 제1유량계(24a)와 제2유량계(24b)의 일측과 타측에 각각 제1공기밸브(22)와 제2공기밸브(23)가 장착된다. 제1공기밸브(22)와 제2공기밸브(23)는 제1유량계와 제2유량계의 이상 여부에 따라 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키기 위해 3방향 공기밸브(22)(23)가 사용된다. 제1공기밸브(22)와 제2공기밸브(23)를 각각 3방향으로 냉각수를 흐르게 함으로써 현재 제1유량계(24a)로 냉각수가 흐르고 있는 상태에서 제2유량계(24b)로 냉각수가 흐르도록 절환할 수 있다.

이상과 같이 제1유량계(24a)와 제2유량계(24b)로 흐르는 냉각수를 선택적으로 절환시켜 공급하기 위해 반도체 확산장치에서 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키도록 경보가 발생되면 제1공기밸브(22)와 제2공기밸브(23)를 수동으로 방향을 절환시키거나 제어기(도시 않음)를 이용하여 전자적으로 제어할 수 있도록 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 반도체 확산장치의 가열장치로 공급되는 냉각수를 정상적으로 흐르게 함으로써 냉각수의 공급 차단으로 인해 발생되는 반도체 확산장치의 가동 정지를 방지하고 가열장치의 가동 정지로 인한 확산 작업 손실을 방지하여 반도체 확산장치의 가동율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 반도체 확산장치의 냉각장치에 있어서,

   제1메인밸브를 통해 가열장치와 플렌지로 공급되는 냉각수의 압력을 측정하는 유량감지센서와,

   상기 유량감지센서로부터 공급되는 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키는 제1공기밸브와,

   상기 제1공기밸브에 절환되어 흐르는 냉각수가 비정상적으로 흐르는 경우에 발생되는 경보의 발생 유무에 따라 선택적으로 동작하여 가열장치와 플렌지를 통과해 제2메인밸브를 통해 정상적으로 순환되는지를 감지하는 유량계측부와,

   상기 유량계측부로부터 배출되는 냉각수의 유입 방향을 절환시키는 제2공기밸브로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 확산장치의 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유량계측부는 임의의 어느 하나에서 냉각수가 비정상적으로 흐르는 경우에 발생되는 경보가 발생되면 나머지 하나를 통해 냉각수의 유량을 측정하도록 제1유량계와 제2유량계로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 확산장치의 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1공기밸브와 상기 제2공기밸브는 제1유량계와 제2유량계의 이상 여부에 따라 냉각수의 흐르는 방향을 절환시키기 위해 3방향 공기밸브가 사용됨을 특징으로 하는 반도체 확산장치의 냉각장치.