KR200216947Y1 - 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조를 개시한다. 개시된 본 고안은, 인너 및 아우터 튜브(3,4)로 이루어진 반응 튜브의 외곽에 설치된 히터(5)를 수직로 쳄버(1)의 하부 구조를 이루는 플레이트(2)에 고정시키는 구조에 있어서. 상기 플레이트(2)에 90°등간격으로 간극부재(6)가 삽입되는 간극 조정공이 형성되고, 상기 각 간극부재(6) 상단에 90°등간격으로 히터(5)의 하단에 설치된 4개의 브래키트(7)가 일정간극을 두고 놓여진 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조

제 1 도는 본 고안에 따른 수직로의 평면도

제 2 도는 본 고안의 수직로 내부구조를 나타낸 종단면도

제 3 도는 본 고안의 주요부인 제 2 도의 A 부위의 확대 상세도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 쳄버 2 : 플레이트

3 : 인터 튜브 4 : 아우터 튜브

5 : 히터 6 : 간극부재

7 : 브래키트 8 : 클램프

[본 고안의 분야]

본 고안은 반도체 산화막 제조용 수직로(vertical furnace)의 히터 고정구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 제조장비중에 산화막을 성장시키거나 증착시키는 장비로 사용되는 수직로(vertical furnace)의 가열원인 히터를 고정시키는 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 칩에서 데이터 채널(data channel) 역할을 하는 게이트 산화막을 제조함에 있어서는, 성장 공정을 이용하고 있다. 이와 같은 성장 공정에 의한 게이트 산화막의 제조는, 수증기를 반응관에 인입하고 약 800℃의 열을 가하는 것으로 이루어지는 바, 이와 같은 공정에 의해 실리콘 기판이 열산화되면서 소정의 산화막이 성장되어 게이트 산화막이 제조되는 것이다. 이러한 공정에 수직로라 불려워지는 장비를 이용하고 있다. 또한, 수직로는 전술된 성장 공정뿐만이 아니라, 저압하에서 산화막을 증착시키는 저압화학기상증착 공정에서도 사용되고 있다.

[종래 기술]

종래의 수직로의 구조가 간단히 살펴보면 다음과 같다.

웨이퍼에 열을 가하여 산화막을 성장시키기 위한 쳄버(1)의 내부에 다수의 웨이퍼가 상하로 적층되는 인너 및 아우터 튜브가 마련되어 있다. 아우터 튜브의 외곽에 히터가 감싸도록 설치되어 있고, 이 히터는 쳄버의 하부 구조물인 플레이트에 설치되어 있다. 또한, 챔버에는 내부의 온도를 감지하여 제어하기 위한 수 개의 온도 감지센서가 상하 일정간격으로 수 개가 부착되어 있다. 온도 감지센서는 스파이크 써모커플(spike thermocouplc)이 주요 사용된다. 또한, 웨이퍼에 산화막을 성장시키기 위한 반응가스가 주입되는 인입구가 마련되어 있다. 이 인입구는 튜브의 하단으로 이어지도록 하부에 마련되어 있다.

상기와 같이 구성되어서, 인너 튜브내에 웨이퍼를 적층시킨 후, 히터에 전원을 인가하고, 온도 감지센서에 의해 감지된 쳄버내의 온도가 일정온도에 도달한 후, 반응가스를 인입구에 주입하면, 반응가스가 인너 및 아우터 튜브 사이로 하부에서부터 통과하게 되므로써 웨이퍼의 표면에 산화막이 성장하게 된다.

[본 고안이 해결하고자 하는 기술적 과제]

그런데, 반도체 소자가 고집적화되어 감에 따라, 산화막의 박막화가 요구된다. 예를 들어서, 256M DRAM의 게이트 산화막은 두께 70Å, 균일도(uniformity) 2%의 공정 스펙(sepc.)이 만족되어야 된다.

이와같이, 균일도 2%의 공정 스펙을 만즉시키기 위해서는, 최우선적으로 전체적인 온도 균일도가 매우 우수한 히터의 제작이 요구된다. 이러한 히터는 통상적으로, 온도 승강시간과 회복시간, 및 열손실 등이 적어야 되고, 히터의 직경과 길이 방향으로 균일한 온도 분포가 이루어져야 되고, 이를 위해서, 히터를 수 개의 구획으로 분할하여 제작한 후, 각 구획을 독립적으로 제어하는 방안이 제시되었다.

그러나, 히터의 성능이 아무리 우수하더라도, 히터가 플레이트에 정확히 설치되지 못하면, 즉 히터와 플레이트가 서로 접촉되지 않으면서 열손실을 최대로 억제할 수 있는 간극이 형성되도록 설치되지 못하면, 히터의 하부 부위를 통한 열손실이 매우 커짐에 의해, 히터의 길이방향으로 균일한 온도분포를 얻을 수가 없게 되어 균일한 산화막 형성이 어려워지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 히터에서 손실된 열이 히터와 연결된 다른 설비, 예를 들면 회로물이나 기구물 등에 심각한 손상을 입히는 문제점도 있었다.

따라서, 본 고안은 종래의 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조로 인해 야기되는 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 플레이트를 통한 히터의 열손실을 최대한 억제하여, 히터의 길이방향으로 균일한 온도 분포를 얻을 수가 있고, 따라서 산화막을 균일하게 형성시킬 수 있으며, 또한 반응로의 다른 설비의 손상도 방지할 수 있는 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조를 제공하는데 목적이 있다.

[본 고안의 구성 및 작용]

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 인너 및 아우터 튜브로 이루어진 반응 튜브의 외곽에 설치된 히터를 수직로의 하부 구조를 이루는 플레이트에 고정시키는 구조에 있어서,

상기 플레이트에 90°등간격으로 간극부재가 삽입되는 간극 조정공이 형성되고, 상기 각 간극부재 상단에 90°등간격으로 히터의 하단에 설치된 4개의 브래키트가 일정간극을 두고 놓여진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 브래키트의 상부면을 눌러 지지하는 클램프가 플레이트에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기된 본 고안의 구성에 의하면, 히터에 고정된 브래키트가 플레이트의 간극 조정공에 삽입된 간극부재상에 일정간극을 두고 놓여져 클램프로 고정되므로써, 히터가 플레이트와 접촉되지 않게 되어 열손실이 줄어들게 되고, 따라서 히터의 길이방향으로 균일한 온도 분포를 얻을 수가 있게 된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

[실시예]

제 1 도는 본 고안에 따른 수직로의 평면도이고, 제 2 도는 본 고안의 수직로 내부구조를 나타낸 종단면도이며, 제 3 도는 본 고안의 주요부인 제 2 도의 A 부위의 확대 상세도이다.

참고로, 본 실시예의 구성을 설명함에 있어, 명세서의 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위하여 반복설명은 생략하고 개선된 부분만을 주로하여 설명한다.

제 1 도에 도시된 바와 같이, 쳄버(1)의 하부는 플레이트(2)에 의해 지지되고, 이 플레이트(2)에 후술되는 히터가 고정된다.

즉, 제 2 도에 도시된 바와 같이, 소정간격을 두고 대향되고 하부가 개구된 인너 및 아우터 튜브(3,4)가 쳄버(1)내에 설치되고, 이 인너 튜브(3)내에 웨이퍼가 상하로 적층되어 산화막 성장공정이 실시된다. 인너 및 아우터 튜브(3,4)의 사이는 반응가스가 이동되는 통로로서, 개구된 하부를 통해 반응가스가 주입되어 진다.

또한, 반응가스를 활성화시키기 위한 열을 가하는 히터(5)가 아우터 튜브(4)의 외곽에 일정간격을 두고 대향배치되고, 그 하단이 플레이트(2)에 고정된다.

본 고안에서는, 히터(5)를 플레이트(2)와 일정간극이 형성되도륵 설치하는데, 제 3 도에 도시된 바와 같이, 플레이트(2)에 90°등간격으로 4개소에 간극 조정공이 형성된다. 이 간극 조정공에 간극부재(6)가 헤드부가 위를 향하도록 삽입되는데, 본 실시예에서는 스크류가 사용된다. 여기서, 간극부재(6)로 반드시 스크류만이 사용되는 것이 아니라, 상부면이 평명한 구조를 갖는 부재, 예를 들어서 볼트와 같은 대용물을 사용하여도 무방하다.

그리고, 브래키트(7)가 히터(5)의 하단에 90°등간격으로 설치되어, 간극부재(6)의 상부에 일정간극을 두고 놓여진다. 또한, 간극부재(6)상에 놓여진 브래키트(7)를 위에서 눌러 고정하기 위한 클램프(8)가 플레이트(2)에 설치된다.

여기서, 브래키트(7)와 플레이트(2)간의 간극, 즉 간극 조정공에 삽입되어 플레이트(2)에서 위로 돌출된 간극부재(6)의 높이는 3 내지 8mm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5mm로 유지시킨다.

상기와 같이 구성되어서, 플레이트(2)의 각 간극 조정공에 간극부재(6)를 삽입시키면서, 간극부재(6)의 돌출된 높이가 5mm가 되도록 한 다음, 히터(5)의 하단에 고정된 브래키트(7)를 간극부재(6)상에 올려 놓게 되면, 히터(5)와 플레이트(2)간의 간극이 정확하게 5mm로 유지된다. 그런 다음, 클램프(8)로 브래키트(6)를 위에서 눌러 고정하여, 히터(5)가 플레이트(2)와 일정간극이 유지되도록 고정된다.

[본 고안의 효과]

상기된 바와 같이 본 고안에 의하면, 히터(5)가 플레이트(2)와 일정간극이 유지되도록 고정되므로써, 플레이트(2)를 통한 히터(5)의 열손실이 억제되어 히터(5)의 길이방향으로 균일한 온도 분포를 얻을 수가 있다. 따라서, 쳄버(1)내의 온도 분포가 균일하게 유지되어, 산화막이 웨이퍼상에 균일한 두께로 성장이 될 수가 있게 된다.

또한, 히터(5)의 열손실이 억제되므로써, 쳄버(1)내의 다른 설비들이 손상되는 것을 방지할 수도 있다.

한편, 본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 인너 및 아우터 튜브로 이루어진 반응 튜브외 외곽에 설치된 히터를 수직로의 하부 구조를 이루는 플레이트에 고정시키는 구조에 있어서,

   상기 플레이트에 90°등간격으로 간극부재가 삽입되는 간극 조정공이 형성되고, 상기 각 간극부재 상단에 90°등간격으로 히터의 하단에 설치된 4개의 브래키트가 일정간극을 두고 놓여진 것을 특징으로 하는 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 브래키트의 상부면을 눌러 지지하는 클램프가 플레이트에 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 간극부재는 스크류인 것을 특징으로 하는 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 히터와 플레이트간의 간극은 3 내지 8mm인 것을 특징으로 하는 반도체 산화막 제조용 수직로의 히터 고정구조.