KR20030081753A - 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 반응로의 튜브에 관한 것으로서, 상세하게는 저압 화학 기상 침적(LOW PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; LPCVD)용 반응로 튜브가 발산하는 적외선을 탐지하여 상기 튜브의 온도를 간접적으로 체크할 수 있는 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브를 개시한 것이다.

본 발명은 상기 튜브가 발산하는 복사선을 받아서 적외선과 가시 광선을 분리하여 적외선 만을 가려내는 수광부와; 상기 적외선을 구성하는 광을 전기적 신호로 변환하는 포토 디텍터와; 상기 전기적 신호를 증폭시키고 복조해서 상기 신호를 선형화하는 검출기및; 상기 선형화된 신호를 수치로 디스플레이해 주는 미터기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 수단을 반응로 히터 벽에 구비하여 상기 튜브 온도를 안정되게 측정한다.

Description

온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브{A TUBE HAVING A CHECKING MEAN OF INFRARED RAYs FOR TEMPERATURE MEASUREMENT}

본 발명은 반도체 제조용 반응로의 튜브에 관한 것으로서, 상세하게는 저압 화학 기상 침적용 반응로 튜브가 발산하는 적외선을 탐지하여 상기 튜브의 온도를 간접적으로 체크할 수 있는 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브에 관한 것이다

일반적으로, 반응로 튜브내의 온도를 측정하기 위해서, 두 종류의 서로 다른 금속선의 한 끝을 용접하여 접합부를 형성해서 상기 접합부를 상기 튜브에 접촉하고 상기 두 금속선의 각기 다른 쪽 끝은 상기 확산로의 계기와 연결하여 상기 금속선에서 발생되는 열 기전력에 의해서 상기 튜브의 온도 측정을 한다.

이 때에 상기 두 금속선을 열전대(THERMO-COUPLE)라 한다.

상기 열전대는 측정하고자 하는 열원에 대한 응답이 빠르고 특정위치나 좁은 장소에서도 온도 측정이 가능하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래 기술및 문제점을 열거한다.

도 1a 는 종래 기술에 따른, 스파이크 열전대 보호관을 갖는 튜브에 대한 개략도이다.

도 1a 와 같이, 상기 스파이크 열전대 보호관(43)은 히터(35) 벽에 형성되어있는 홀을 통해서 삽입하여 아웃터(OUTER) 튜브(33)에 접촉되게 위치한다.

상기 열전대 보호관(43)은 상기 튜브(33)와 접촉시켜서 사용한다는 부담으로 공정상의 문제점을 갖고 있다. 즉, 상기 튜브(33)와 상기 보호관(43)이 접촉되지 못하고 소정의 거리로 이격되어 있으면, 상기 이격된 거리에 따라서 열 기전력의 차이가 있어서 정확한 상기 튜브(33)의 온도를 읽지 못한다.

도 1b 와 도 1c 는 종래 기술에 따른, 도 1a 의 A 와 B 를 확대한 개략도이다.

도 1b 와 같이, 스파이크 열전대 보호관(43)은 일측에 열전대 입구(45)를 갖고 상기 입구(45)는 열전대 커버 박스(41)로 접촉된다.

도 1c 와 같이, 아웃터 튜브(33)에 접촉된 상기 열전대 보호관(43)은 반응로 히터(35) 벽에 형성된 홈을 통해서 상기 열전대 입구(45)와 상기 열전대 커버 박스 (41)로 지지된다.

공정 진행으로 상기 반응로 튜브(33) 내에서 지속적인 가스 주입과 배출을 반복 수행하는 과정에서, 가스가 상기 보호관(43)에 증착되어 원하지 않는 막을 형성한다.

상기 막은 상기 튜브에서 발산하는 복사선을 차단하여 열전대에 유발되는 열

기전력을 작게하여 정확한 상기 튜브의 온도를 읽지 못한다.

도 1d 와 같이, 열전대 보호관(43)은 재질이 석영(QUARZ)이고 상기 보호관의 내측은 백금(51)과 백금에 로듐이 섞인 합금(53)으로 된 두 금속선을 갖는 열전대를 내포하며 또한, 상기 열전대는 튜브에 접촉되는 두 금속선의 접합점(49)과 열전대 커버 박스(55) 내에 위치한 두 금속선(57)으로 구성되고 상기 두 금속선(57)은 온도 컨트롤러(59)에 연결된다.

상기 열전대 보호관(43)에 있는 열전대가 알 수 없는 이유로 단락되는 경우에 반응로 외부에서 즉시 확인할 수 없으며, 상기의 이유로 상기 열전대의 저항은 무한대로 되어 상기 튜브(33)가 나타내는 온도를 정확히 읽지 못한다.

종래 기술은 상기 스파이크 열전대가 갖는 상기 문제점으로 상기 확산로의 튜브 온도를 정확히 읽지 못해서 개선이 필요하다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 반응로의 튜브와 접촉하지 않으면서 상기 튜브가 발산하는 적외선을 탐지하고 상기 광을 온도 수치로 변환하여 상기 튜브의 온도를 정확하게 모니터하는데 있다.

도 1a 는 종래 기술에 따른, 스파이크(SPIKE) 열전대(THERMO-COUPLE; T/C) 보호관을 갖는 튜브에 대한 개략도.

도 1b 및 도 1c 는 종래 기술에 따른, 도 1a 의 A 와 B 를 확대한 개략도.

도 1d 는 종래 기술에 따른, 열전대와 열전대 커버 박스및 온도 컨트롤러에 연결된 회로도.

도 2a 는 본 발명에 따른, 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브에 대한 개략도.

도 2b 는 본 발명에 따른, 검출 수단에 대한 개략적인 회로도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

103: 튜브104: 복사선

104a: 가시광선104b: 적외선

05: 수광기106: 수광렌즈

106a: 투광렌즈107: 히터 벽

109: 원통관109a: 포토 디텍터

110: 증폭회로110a: 복조회로

110b: 선형회로111: 검출기

113: 미터기

상기의 본 발명은 상기 튜브가 발산하는 복사선을 받아서 적외선과 가시 광선을 분리하여 적외선 만을 가려내는 수광부와; 상기 적외선을 구성하는 광을 전기적 신호로 변환하는 포토 디텍터와; 상기 전기적 신호를 증폭시키고 복조해서 상기 신호를 선형화하는 검출기및; 상기 선형화된 신호를 수치로 디스플레이해 주는 미터기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출수단을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명에 대한 배경 설명과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

보통 물체가 사람이 인식하는 가시광선에 의한 색(色)을 나타내기 시작하는온도는 650℃ 부터이다.

사람의 눈으로 소정 온도를 갖는 LPCVD 용 반응로 튜브가 나타내는 상기 가시광선의 색(色)을 보고 대략적인 상기 튜브의 온도를 알 수 있다.

그러나, 상기 튜브는 온도가 500 ~ 800℃ 의 범위에서 공정을 진행하기 때문에, 650℃ 이하에서는 상기 튜브의 온도를 가시광선으로 나타내는 색으로 판독할 수 없고 상기 튜브 온도를 컨트롤할 수 없어서 반도체 소자 제작에도 대응할 수 없다.

본 발명은 반응로 튜브와 접촉되지 않고 튜브가 발산하는 열 복사선을 이용해서 상기 튜브의 온도를 정확히 측정하는데 있다.

도 2a 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브에 대한 개략도이다.

도 2a 와 같이, 반응로의 튜브(103)에 소정의 거리로 이격되어 히터 벽(107) 의 내부에 수광부(105)를 설치시키고, 상기 히터 벽(107)을 관통하는 홀에 원통관(109)을 삽입하여 상기 수광부(105)와 접촉시키고, 상기 원통관(109) 내부에 소정의 영역을 할당하여 포토 디텍터(109a)를 위치시키고, 상기 디텍터(109a)와 연결되고 상기 원통관(109)과 접촉하는 검출기(111)를 상기 히터 벽(107)의 외부에 설치시키고, 상기 검출기(111)와 연결되어 상기 튜브(103)의 온도를 디스프레이해 주는 미터기 (113)로 구비되는 검출 수단을 구성한다.

상기 수광부(105)는 소정의 온도를 갖는 상기 튜브(103)의 복사선(104)을 받아들여서 상기 복사선(104)을 구성하는 가시광선과 적외선 중에 상기 적외선을 분리하는 역활을 한다.

상기 원통관(109)은 상기 히터 벽(107)의 복사선이 상기 포토 디텍터(109a)에 대한 영향을 배제하는 물질로 만든다.

상기 포토 디텍터(109a)는 상기 적외선을 구성하는 광(光)을 전기적 AC 신호로 변환하는 역활을 한다.

상기 디텍터(109a)는 상기 원통관(109)에 위치하거나 또는 상기 히터 벽(107)의 외부에 위치시킬 수 있다.

상기 광을 AC 신호로 변환하는 방법은 상기 디텍터(109a)로 입사된 상기 광을 상기 디텍터(109) 내부에서 소정의 주기를 갖고 절단하여 생성시키는 것이다.

상기 변환 이유는 상기 포토 디텍터(109a)에 의해서 생성되는 전기적 신호가 매우 미미한 DC 값을 나타내고 상기 신호는 증폭할 수 없다는 문제점이 있기 때문이다.

또한, 상기 검출기(111)는 상기 전기적 AC 신호를 증폭과 복조및 선형화하여 높은 수치를 나타내는 전기적 DC 신호를 발생하는 역활을 한다.

그리고, 상기 미터기(113)는 상기 검출기(111)의 출력을 받아서 온도를 디스플레이해 준다.

다음은 본 발명의 검출 수단에 대한 동작을 설명하기로 한다.

도 2b 는 본 발명에 따른, 검출 수단에 대한 개략적인 회로도이다.

도 2b 와 같이, 반응로의 튜브로 부터 발산된 복사선(104)이 수광부(105)의 수광렌즈(106)에 입사되어 편향기(108)로 조사되고 상기 복사선(104)은 상기 편향기 (108)에서 가시광선(104a)과 적외선(104b)으로 분리되며, 분리된 상기 가시광선 (104a)은 상기 수광부(105)의 외부로 배출되고 상기 적외선(104b) 만이 투광렌즈 (106a)를 거쳐서 포토 디텍터(109a)로 조사된다.

또한, 상기 포토 디텍터(109a)에서 상기 적외선(104b)을 구성하는 광은 상기 디텍터(109a) 내부에서 주기적인 시간으로 상기 광을 절단하여 전기적 AC 신호를 생성한다.

그리고, 상기 전기적 AC 신호는 검출기(111) 내에서 증폭회로(110)와 복조회로 (110a)를 통해서 변형되고 상기 변형된 신호는 다시 선형회로(110b)를 통해서 전기적 DC 신호로 변조된다.

한편, 상기 검출기(111)의 출력인 상기 전기적 DC 신호는 미터기(113)에 연결되어 수치로 변환되어 온도를 디스플레이한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

상기 실시예에 의하면, 본 발명은 반도체 제조용 반응로 튜브에 접촉하지 않고 상기 튜브의 온도를 안정되게 측정할 수 있고 상기 튜브의 온도 변화에 민감하게 대응할 수 있어서, 상기 튜브의 온도 변화로 막질 증착 관련의 공정 불량을 미연에 방지할 수 있고 상기 튜브의 PM(PREVENTIVE MAINTENANCE) 시간을 줄여서 관리 비용이 많이 절감된다.

Claims (4)

1. 반응로의 튜브에 소정의 거리로 이격되어 히터 내벽에 형성된 수광부;

   상기 히터 벽을 관통하는 홀에 삽입되고 상기 수광부와 접촉되는 원통관;

   상기 원통관 내부에 소정의 영역을 할당하여 형성된 포토 디텍터;

   상기 디텍터와 연결되고 상기 원통관에 접촉되어 상기 히터 벽의 외부에 형성된 검출기;

   상기 검출기와 연결되어 상기 튜브의 온도를 디스프레이해 주는 미터기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수광기는 수광렌즈와 편향기및 투광렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 원통관은 상기 히터 벽이 갖는 복사선이 상기 홀에 대한 영향을 배제하는 물질로 만든 것을 특징으로 하는 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 포토 디텍터는 상기 원통관에 위치하거나 또는 히터 벽에 위치하는 것을 특징으로 하는 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브.