KR200260357Y1 - 화학기상증착장비의로드록실방열장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 화학기상증착 장비의 로드록(Load Lock)실 방열장치에 관한 것으로서 좀더 구체적으로는 로드록실 내의 웨이퍼 보트로부터 발생되는 고온의 열을 상기 로드록실 외부로 빠른 시간내에 발열시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 반응관(3)의 하부에 설치되는 로드록실(2)에 복수개의 냉각수 라인(2a)을 형성하여서 된 것이다.

Description

화학기상증착 장비의 로드록실 방열장치

본 고안은 화학기상증착 장비의 로드록(Load Lock)실 방열장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 로드록실 내의 웨이퍼 보드로부터 발생되는 고온의 열을 상기 로드록실 외부로 빠른 시간내에 발열시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학기상증착 장비는 웨이퍼의 표면에 증착막을 형성하거나 상기 웨이퍼를 열처리하기 위해 반도체 산업분야에서 사용되는 장비로서, 상기 웨이퍼를 열처리하기 위한 장치를 보면 종래에는 첨부된 도 1과 같이 웨이퍼(1)를 열처리하기 전에 상기 웨이퍼의 산화를 방지하기 위한 로드록실(2)과 상기 산화를 방지한 웨이퍼(1)를 열처리하기 위한 반응관(3)으로 크게 나눌 수 있다.

먼저 상기 로드로실(2)내에는 나사산이 형성된 보트 구동축(4)이 모터(도시는 생략함)의 구동에 의해 회전가능하도록 설치되어 있고, 상기 보트 구동축(4)에는 보트 구동축의 회전에 의해 승, 하강 가능하도록 지지판(5)이 나사결합되어 있으며, 상기 지지판의 상부에는 복수개의 웨이퍼(1)가 채워지는 웨이퍼 보트(6)가 설치되어 있고, 상기 로드록실(2)의 상부에는 모터의 구동에 따라 승, 하강하는 웨이퍼 보트(6)를 감지하기 위한 센서(7)가 설치되어 있으며, 상기 로드록실(2)의 상부에는 웨이퍼 보트(6)가 출,입 가능하도록 셔터(8)가 개폐가능하게 설치되어 있고, 상기 로드록실(2)의 하부 일측에는 상기 로드록실과 연통되도록 함과 함께 상기 로드록실(2) 내부로 질소가스(N2)가 유입되게 제 1 유입관(9)이 설치되어 있으며, 상기 로드륵실(2)의 상부 일측에는 로드록실과 연통되도록 함과 함께 상기 로드록실(2)내의 산소를 외부로 강제 배기시키도록 펌프(10)가 설치된 제 1 배기관(11)이 설치되어 있고, 상기 로드록실(2)의 일측에는 외부의 공기가 로드록실 내부로 유입되도록 게이트 밸브(12)가 설치되어 있다.

그리고 상기 로드록실 (2)의 상부에는 웨이퍼 (1)를 열처리하기 위한 반응관(3)이 설치되어 있는데, 상기 반응관의 하부일측에는 셔터(8)의 개방에 따라 반응관(3)내로 들어오는 웨이퍼 보트(6)내의 웨이퍼(1)를 열처리하기 위해 N₂, O₂가스가 상기 반응관(3)내부로 유입되도록 제 2 유입관(13)이 설치되어 있고, 상기 반응관(3)의 하부에는 반응관내에서 열처리 반응이 끝난 N₂, O₂가스를 배기하도록 상기 반응관(3)과 연통되게 제 2 배기관(14)이 설치되어 있으며, 상기 반응관(3)의외부 둘레면을 따라서는 반응관 내부로 들어오는 웨이퍼(1)를 고온으로 열처리하기 위한 히터(15)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 작용을 보면 다음과 같다.

먼저 로드록실(2)내의 웨이퍼 보트(6)내에 복수개의 웨이퍼(1)를 안착시킨 다음 상기 로드록실(2)내부로 제 1 유입관(9)을 통해 질소(N₂)가스를 유입시키면 상기 질소(N₂)가스가 로드록실(2) 내부의 산소와 화학반응하여 산소가 희박해지게 되는데, 이때 펌프(10)를 구동시켜 제 1 배기관(11)을 통해 상기 로드록실(2)내의 잔여 산소를 외부로 강제 배기시킨다.

상술한 바와 같이 로드록실(2)내의 산소를 제거하는 이유는 웨이퍼(1)의 표면에 산소가 존재한 상태에서 웨이퍼에 고온의 열처리를 할 경우 상기 웨이퍼(1)의 표면에 산화막이 생기는 것을 방지하기 위한 것이다.

이와 같이 로드록실(2)내의 산소를 제거한 상태에서 로드록실과 반응관(3)이 연통되도록 셔터(8)를 개방시킨 다음 모터를 구동시켜 보트 구동축(4)을 회전시키면 상기 보트 구동축과 지지판(5)이 나사결합되어 있으므로 상기 지지판이 웨이퍼 보트(6)와 함께 상승하여 반응관(3)의 내부로 들어가게 되는데, 이때 상기 웨이퍼 보트(6)가 반응관(3)내부로 완전히 상승하면 센서(7)가 이를 감지하여 모터의 구동을 정시키기게 된다.

그리고 상기 반응관(3)내로 웨이퍼 보트(6)가 상승완료되면 반응관(3)내로 제 2 유입관(13)을 통해 N₂, O₂가스를 유입시킨다.

이와 같이 반응관(3)내에 N₂, O₂가스가 충만된 상태에서 히터(15)를 발열시키면 상기 히터의 발열에 의해 N₂, O₂가 반응하여 웨이퍼(1)의 표면에 열처리를 하게 된다. 상기와 같이 웨이퍼에 대한 열처리가 끝나면 상기 반응관(3)내의 잔여가스를 제 2배기관(14)을 통해 외부로 강제 배기시킨다.

그리고 웨이퍼(1)에 대한 열처리를 완료한 다음 다시 모터를 웨이퍼 보트(6)의 상승시와는 반대 방향으로 보트 구동축(4)을 회전시키면 웨이퍼 보트(6)가 반응관(3)내에서 로드록실(2) 내부로 보트 구동축(4)의 안내를 받으며 하강하게 된다.

상기와 같이 웨이퍼 보트(6)가 계속 하강하면 센서(7)가 이를 감지하여 상기 웨이퍼 보트(6)의 하강 완료시점을 판단하게 되는데, 이때 이 완료시점을 모터에 전달하여 상기 모터의 구동을 정지시키게 된다.

이와 같이 모터의 구동이 정지됨과 아울러 보트 구동축(4)이 정지되므로 웨이퍼 보트(6)가 정지되는 것이다.

한편, 상기 로드록실(2)내에 하강완료된 웨이퍼 보트(6)내의 웨이퍼(1)는 고온의 상태이기 때문에 이를 상온으로 냉각시켜야 하는데, 이를 위해서는 게이트 밸브(12)를 폐쇄하여 로드록실(2)과 외부가 차단되도록 한 다음 웨이퍼 보트(6)내의 웨이퍼(1)를 냉각시킨다.

이는 고온의 웨이퍼(1)가 외부와 산화반응 일으키지 않도록 하기 위한 것이다.

참고로 상기 게이트 밸브(12)는 종래의 열처리 공정이 아닌 웨이퍼(1)에 대한 증착 공정시 개방하게 된다.

그러나 종래에는 게이트 밸브를 폐쇄한 상태에서 냉각을 하게됨에 따라 냉각시간이 오래 걸리게 됨은 물론 냉각 시간이 오래 걸리게 되므로 보트 구동축이 휘어지거나 고온의 지속에 의해 센서가 고장나는 장비 에러가 발생됨에 따라 장비 가동률이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 웨이퍼를 냉각시키는 구조를 변경함으로서 상기 냉각시간이 빨라지도록하여 보트 구동축이나 센서가 고장나지 않도록 함으로서 장비의 가동률을 상승시키는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 반응관의 하부에 설치되는 로드록실에 복수개의 냉각수 라인을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 화학기상증착장비의 로드록실 방열장치가 제공된다.

도 1은 종래 장치를 갖는 화학기상증착 장비를 나타낸 종단면도

도 2는 본 고안 장치를 갖는 화학기상증착 장비를 나타낸 종단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 로드록실 2a: 냉각수 라인

3 : 반응관

이하, 본 고안을 일실시예로 도시한 도 2를 참고로하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안 장치를 갖는 화학기상증착 장비를 나타낸 종단면도로서, 본 고안의 구성중 종래와 동일한 부분은 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여한다.

본 고안은 도 2와 같이 로드록실(2)의 벽내에 냉각수가 흐를 수 있도록 복수개의 냉각수 라인(2a)을 형성하고, 상기 로드록실(2)의 외벽면에는 방열시간이 빨라지도록 복수개의 방열판(2b)을 형성한다.

그리고 상기 로드록실(2)의 외부에는 로드록실과 일정간격 이격되도록 외벽 (1b)을 설치하고, 상기 외벽의 하부 일측에는 외벽(1b)과 연통되도록 공기유입관(17)을 설치하며, 상기 외벽(16)의 상부 일측에는 외벽과 연통되도록 함과 함께 상기 공기유입관(17)과 대각선 방향으로 대치되도륵 공기 배기관(18)을 설치한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같은데, 본 고안의 작동 설명중에서 제 1 유입관(9)을 통해 질소가스(N₂)를 공급한 다음 산소를 제거하여 반응관(3)내에서 웨이퍼(1)를 열처리한 후 웨이퍼 보트(6)를 센서(7)의 감지에 의해 하강완료하기 까지는 종래와 작용이 동일하므로 그 설명을 생략하고 상기 로드록실(2)내에 웨이퍼 보트(6)가 하강완료한 시점부터 설명하기로 한다.

먼저 로드록실(2) 벽내의 냉각수 라인(2a)에 냉각수를 흘려보내면 상기 로드록실(2)내의 웨이퍼(1)와 웨이퍼 보트(6)로부터 발열되는 고온의 열이 상기 냉각수와 열교환되므로 상기 로드록실(2)내의 고온의 공기가 일정한 온도로 내려가게 되는데, 이때 상기 로드록실의 외벽에 돌출 형성된 복수개의 방열판(2b)에 의해 상기 로드록실(2)내의 냉각수와 열교환되고 남은 잔여의 고온이 외벽(1b)내부로 발열하게 된다.

이와 같이 외벽 내부로 잔여열이 발열되면 상기 외벽(1b)의 하부에 설치된 공기유입관(17)을 통해 외부의 차거운 공기를 상기 외벽(16)내부로 유입시키느데,이때 상기 공기유입관(16)으로부터 유입된 외부의 차거운 공기는 복수개의 방열판(2b)으로부터 발열된 잔여열과 열교환된 상태에서 외벽(16) 상부의 공기배기관(18)을 통하여 배기하게 되고, 로드록실(2)내의 웨이퍼(1) 및 웨이퍼 보트(6)는 상온을 유지하게 된다.

이때, 상기 외벽(16)과 연통되게 설치되는 공기유입관(17)과 공기배기관(18)의 위치는 대각선 방향이 바람직한데, 그 이유는 공기유입관(17)으로부터 유입되는 공기가 로드록실(2)의 복수개의 방열판(2b)을 모두 거치게 한 다음 배기되도록 하기 위함이다.

이와 같이 본 고안은 냉각수에 의해 열교환 시킨다음 잔여열을 방열판을 통해 방열하고 이 방열된 잔여열도 외부의 공기로 인해 열교환 시켜줌으로서 웨이퍼 및 웨이퍼 보트의 냉각시간이 빨라짐은 물론 로드록실 내의 보트 구동축 및 센서의 고장이 미연에 방지되므로 장비의 가동율이 상승되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 반응관의 하부에 설치되는 로드록실 내부에는 복수개의 냉각수 라인이 형성되고,

   상기 냉각수 라인이 설치된 로드록실의 외측면에는 상기 로드록실과 일체를 이루는 복수개의 방열판이 형성되며,

   상기 로드록실의 외부에는 상기 로드록실과 일정간격 이격 설치되는 외벽이 구비되고,

   상기 외벽의 하부측 및 상부측에는 로드록실과 외벽 사이에 냉각공기를 공급하기 위한 공기 유입관 및 유입된 공기를 배출시키기 위한 배기관이 서로 대각선 방향을 이루도록 설치됨을 특징으로 하는 화학기상증착 장비의 로드록실 방열장치.