KR200448373Y1 - 고온 퍼니스의 가스 공급 장치 - Google Patents

고온 퍼니스의 가스 공급 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼용 고온 퍼니스의 챔버에 가스를 공급하는 장치가 개시된다. 본 고안에 따른 가스 공급 장치는 반도체 웨이퍼용 고온 퍼니스의 챔버에 가스를 공급하는 장치에 있어서, 챔버(210) 내로 가스를 공급하는 가스 공급관(208); 챔버(210)의 하부에 배치되고 가스 공급관(208)이 삽입되어 연결되도록 일측에 조인트(230)가 설치되어 있는 매니폴드(220); 매니폴드(220)의 타측에 설치되고 조인트(230)의 일단부와 연결되는 가스 유입구(224); 및 조인트(230)의 타단부에 결합되어 가스 공급관(208)을 수직방향으로 지지하는 브라켓(240)을 포함하며, 브라켓(240)은 일부를 절개하여 형성한 삽입구(224)를 구비하여, 가스 공급관(208)이 삽입구(224)를 통해 조인트(230)와 연결되는 구조인 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 가스 공급관이 챔버 내부에서 웨이퍼 보트 방향으로 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
반도체, 웨이퍼, 퍼니스, 가스 공급

Description

고온 퍼니스의 가스 공급 장치{Gas Supplying Apparatus In High Temperature Furnace}
본 고안은 고온 퍼니스의 가스 공급 구조에 관한 것이다. 특히, 본 고안은 웨이퍼의 열처리 공정 수행시 가스를 공급하는 가스 공급관의 기울어짐이 발생되지 않도록 하여 가스 공급관이 챔버 내부의 다른 구성 요소와 간섭되지 않도록 하는 고온 퍼니스의 가스 공급관 설치 구조에 관한 것이다.
반도체 소자 제조를 위한 열처리 관련 공정으로는 실리콘, 폴리 실리콘 등의 표면 산화를 위한 산화 공정, 불순물을 확산하기 위한 확산 공정, 반도체 기판 상에 소정의 물질을 증착하는 화학 기상 증착 공정, 및 균일한 확산, 재결정 등을 목적으로 하는 어닐링(annealing) 공정 등이 있다. 이와 같은 반도체 제조 공정을 수행하기 위해서는 고온 퍼니스(furnace)의 사용이 필수적이다.
도 1은 종래의 고온 퍼니스(1)의 구성을 나타내는 단면도이다.
도시한 바와 같이, 고온 퍼니스(1)는 내부에 장입된 웨이퍼(100)에 대한 반응(또는, 공정) 공간을 제공하는 반응 챔버(2), 반응 챔버(2) 내부를 가열하는 히터(3) 및 반응 챔버(2) 내부로 가스를 공급하는 가스 공급관(5)으로 구성되어 있 다. 이때, 가스 공급관(5)은 가스 공급 라인(4a)에 연결되어 가스를 공급받는다.
도 1을 참조하면, 가스 공급관(5)은 반응 챔버(2)의 외주부 하단에서 상단을 따라 반응 챔버(2)에 밀착 접합되어 설치되어 있고, 가스 공급관(5)의 단부는 반응 챔버(2)의 상단부 중앙에 형성되어 있는 가스 공급홀(6)과 연결되어 가스가 반응 챔버(2)의 내부로 공급된다. 반응 챔버(2)에 가스가 공급된 상태에서 히터(3)를 동작시키면 소정의 반도체 제조 공정이 수행되며, 사용된 가스는 가스 배출 라인(4b)을 통해 외부로 배출된다.
그러나, 종래의 퍼니스(1)는 반응 챔버(2)와 가스 공급관(5)이 모두 석영으로 제작됨에 따라 석영 고유의 물리적 특성의 한계로 인하여 공정 온도가 1200℃ 이상 되는 공정에 사용될 수 없다는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 반응 챔버의 재질을 실리콘 카바이드(SiC)로 하는 고온 퍼니스가 개발되었다(도 2 참조). 이는 SiC의 융점이 석영보다 훨씬 높기 때문에 퍼니스의 공정 온도를 1200℃ 이상으로 설정하는 것이 가능하기 때문이다.
도 2를 참조하면, 고온 퍼니스(10)는 내부에 장입된 웨이퍼(100)에 대한 반응(또는, 공정) 공간을 제공하는 SiC 재질의 반응 챔버(12), 반응 챔버(12) 내부를 가열하는 히터(14) 및 반응 챔버(14) 내부로 가스를 공급하는 가스 공급관(18)으로 구성되어 있다. 가스 공급관(16) 역시 1200℃ 이상의 온도를 견뎌야 하므로 SiC 재질로 이루어진다.
한편, 고온 퍼니스(10)는 반응 챔버(12)와 가스 공급관(16)이 SiC로 이루어 지기 때문에 도 1의 퍼니스(1)에서와 같이 가스 공급관(5)이 반응 챔버(2)의 외주부와 밀착되어 접합될 수 없으며, 아울러 반응 챔버(2)에 가스 공급홀(6)을 만들어서 반응 챔버(2)와 가스 공급관(5)을 연결할 수 없다. 이는 SiC 물질 자체의 가공성 및 접합성이 떨어지기 때문이다.
따라서, 도시한 바와 같이, 고온 퍼니스(10)는 반응 챔버(12) 내부에 가스 공급관(16)을 설치하여야 하며, 이를 위해서는 고온 퍼니스(10) 외부의 가스 소스(미도시)와 가스 공급관(16)을 연결해 주는 매니폴드(30)가 필요하다. 매니폴드(30)에는 가스 소스와 연결되는 가스 유입구(32), 사용된 가스가 배출되는 가스 배출구(34) 및 가스 공급관(16)과 연결되는 조인트(36)가 형성된다.
또한, 고온 퍼니스(10)의 반응 챔버(12) 내벽에는 가스 공급관(16)이 관통하여 지지되는 고정 고리(18)가 설치되어 있다. 이는 가스 공급관(16)과 조인트(36) 사이의 연결 상태가 불량하거나 양자의 유격에 의하여 가스 공급관(16)이 복수개의 웨이퍼(100)가 적재되어 있는 웨이퍼 보트 쪽으로 기울어지는 현상을 방지하기 위함이다. 만일 가스 공급관(16)이 기울어짐에 따라 웨이퍼 보트와 접촉하게 되면 웨이퍼 파손 등의 예기치 못한 사고가 발생함으로써 고온 퍼니스의 작동이 중단될 위험이 있다.
이와 같이, 고온 퍼니스(10)에서는 고정 고리(18)의 설치에 의해 가스 공급관(18)의 기울어짐을 어느 정도 방지할 수는 있으나, 반응 챔버(12)의 외벽과 웨이퍼 보트 사이의 협소한 공간 내에서 가스 공급관(16)을 고정 고리(18)에 끼운 상태에서 매니폴드(30)의 조인트(36)에 삽입하는 작업이 매우 어렵고 작업 중에 가스 공급관(16) 또는 고정 고리(18)가 파손되거나 반응 챔버(12) 자체가 손상을 입는 문제점이 있었다. 또한, 반응 챔버(12) 내벽에 고정 고리(18)를 설치하는 작업도 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
이에 본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반응 챔버의 내부에 설치되는 가스 공급관의 기울어짐을 방지하여 예기치 못한 사고 발생 가능성을 줄일 수 있는 고온 퍼니스의 가스 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 고온 퍼니스의 가스 공급 장치는 반도체 웨이퍼용 고온 퍼니스의 챔버에 가스를 공급하는 장치에 있어서, 상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급관; 상기 챔버의 하부에 배치되고 상기 가스 공급관이 삽입되어 연결되도록 일측에 조인트가 설치되어 있는 매니폴드; 상기 매니폴드의 타측에 설치되고 상기 조인트의 일단부와 연결되는 가스 유입구; 및 상기 조인트의 타단부에 결합되어 상기 가스 공급관을 수직방향으로 지지하는 브라켓을 포함하며, 상기 브라켓은 일부를 절개하여 형성한 삽입구를 구비하여, 상기 가스 공급관이 상기 삽입구를 통해 상기 조인트와 연결되는 구조인 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치를 제공한다.
이때, 상기 조인트와 상기 브라켓은 나사 결합될 수 있다.
상기 삽입구는 상기 브라켓의 중심축과 직교하는 선을 기준으로 일측을 절개하되, 절개된 부위의 높이가 상기 브라켓 길이의 1/2이 되도록 형성할 수 있다.
본 고안에 따른 고온 퍼니스의 가스 공급 장치는 가스 공급관이 브라켓을 통하여 매니폴드의 가스 유입구에 연결됨으로써 가스 공급관의 기울어짐이 발생되지 않아 퍼니스 내의 다른 구성 요소와 접촉이 발생되지 않도록 하는 효과를 갖는다. 특히. 본 고안에 따르면, 가스 공급관이 기울어져 반응 챔버 내의 웨이퍼 보트와 접촉됨으로써 발생되는 사고의 위험성을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 3는 본 고안의 일 실시예에 따른 고온 퍼니스(200)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도시한 바와 같이, 고온 퍼니스(200)는 내부에 장입된 웨이퍼(100)에 대한 반응(또는, 공정) 공간을 제공하는 반응 챔버(210), 반응 챔버(210) 내부를 가열하는 히터(202), 반응 챔버(210) 내부로 가스를 공급하는 가스 공급관(208), 및 반응 챔버(210) 외부의 가스 소스(미도시)와 반응 챔버(210) 내부의 가스 공급관(208)을 연결해 주며 반응 챔버(210)의 하부에 설치되는 매니폴드(220)를 포함하여 구성되어 있다.
도 4는 고온 퍼니스(200)의 매니폴드(30)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도시한 바와 같이, 원형의 링 형상을 갖는 매니폴드(220)는 일측에 가스 소스로부터 가스가 유입되는 가스 유입구(224)가 설치되어 있고, 다른 일측에는 반응 챔버(210)에서 사용된 가스가 배출되는 가스 배출구(226)가 설치되어 있다. 즉, 고온 퍼니스(200)의 반응 챔버(210)에 유입 및 배출되는 모든 가스는 매니폴 드(220)를 통하여 유입 및 배출된다. 또한, 매니폴드(220)의 가스 유입구(224)의 일측 단부에는 조인트(230)가 설치되어 있다. 조인트(230)의 일측 단부는 가스 공급관(208)과 연결된다.
조인트(230)와 가스 공급관(208)의 연결 관계는 도 5에 상세하게 나타내었다. 도 5는 도 3의 a 부분의 구성을 나타내는 상세 단면도이다.
도시한 바와 같이, 가스 유입구(224)의 단부에는 'ㄴ' 형상으로 절곡된 조인트(230)의 하부단이 연결되고, 조인트(230)의 상부단으로는 브라켓(240)이 연결된다. 조인트(230)와 브라켓(240)은 스테인레스 스틸과 같은 고온에 적용 가능한 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
여기서, 브라켓(240)이 연결되는 조인트(230)의 외주부에는 볼트 구조를 형성하고, 조인트(230)에 연결되는 브라켓(240)의 내주면에는 조인트(230)에 형성된 볼트 구조와 결합될 수 있도록 나사산을 형성되어 있다. 조인트(230)와 브라켓(240)은 나사 결합되기 때문에 조립과 분해가 용이하다.
이로써, 가스 공급관(208)은 조인트(230)를 통하여 매니폴드(200)의 가스 유입구(224)에 연결되고, 조인트(230)에 나사 결합된 브라켓(240)에 의하여 가스 공급관(208)이 지지됨으로써, 상술한 바와 같은 가스 공급관(208)이 복수개의 웨이퍼가 적재되어 있는 웨이퍼 보트 쪽으로 기울어지는 현상을 방지할 수 있다.
도 6은 고온 퍼니스(200)의 브라켓(240)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도시한 바와 같이, 조인트(230)에 나사 결합되는 브라켓(240)의 상단부 일측으로는 가스 공급관(208)의 일단이 브라켓(240)에 삽입될 수 있도록 하는 삽입 구(244)가 형성되어 있다.
브라켓(240)에 형성되는 삽입구(244)는 가스 공급관(208)이 브라켓(240)을 통하여 조인트(230)로 연결되기 때문에, 브라켓(240)의 중심축을 직교하는 선을 기준으로 일측을 절개하되 절개된 부위의 높이가 브라켓(240)의 길이의 1/2이 되도록 하여 형성하는 것이 바람직하다.
삽입구(244)는 가스 공급관(208)의 설치시 가스 공급관(208)을 브라켓(240)의 상부에 위치시킨 후 상부에서 하부로 삽입시켜 연결하는 대신, 가스 공급관(208)의 단부를 삽입구(244)를 통해 브라켓(240)의 측면에서 브라켓(240)의 내측으로 밀어 넣을 수 있도록 하는 구성으로서, 가스 공급관(208)을 브라켓(240)의 위로 올리지 않기 때문에 가스 공급관 연결 작업을 좀더 용이하게 할 수 있게 한다.
브라켓(240)의 내측으로는 가스 공급관(208)이 삽입되어 위치되므로, 가스 공급관(208)의 고정 및 지지가 확실히 이루어지도록 하기 위하여, 브라켓(240)의 내측의 크기, 특히 가스 공급관(208)이 위치되는 부분의 내주면의 크기는 가스 공급관(208)이 삽입된 후 실질적으로 밀착되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 브라켓(240)에 삽입된 가스 공급관(208)의 일단은 브라켓(240)을 통해 조인트(230)의 내측으로 삽입된다. 따라서, 조인트(230)의 내주면의 크기도 가스 공급관(208)이 삽입되어 실질적으로 밀착될 수 있는 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 고안의 일 실시예에 따른 고온 퍼니스의 가스 공급 장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
반응 챔버(210)의 하부로는 반응 챔버(210)의 내부로 가스를 공급하기 위해 가스 유입구(224)가 연결되어 있는 매니폴드(220)가 설치된다.
매니폴드(220)에 설치되어 있는 가스 유입구(224) 단부에는 조인트(230)를 결합하고, 조인트(230)에는 브라켓(240)을 나사 결합한 후, 브라켓(240)에는 가스 공급관(208)의 일단을 삽입하여 연결한다.
여기서, 가스 공급관(208)과 조인트(230)의 삽입 연결 과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
가스 유입구(224)의 단부에 연결되어 있는 조인트(230)의 상부에 브라켓(240)을 나사 결합한다. 이때, 브라켓(240)에 가스 공급관(208)의 연결이 용이하도록 브라켓(240)에 형성되어 있는 삽입구(244)가 반응 챔버(210)의 중심부를 향하도록 한다. 따라서, 작업자는 반응 챔버(210) 내에서 상대적으로 공간이 넓은 곳을 이용하여 가스 공급관(208)의 삽입 작업을 할 수 있게 된다.
계속하여, 작업자는 가스 공급관(208)의 일단을 삽입구(244)를 통해 브라켓(240)의 내측으로 삽입하여 위치시킨다. 이때, 가스 공급관(208)의 단부를 브라켓(240)의 내측으로 삽입시킨 후, 가스 공급관(208)을 하부로 이동시켜 가스 공급관(208)의 단부가 브라켓(240)의 내측을 통하여 조인트(230)의 내측까지 삽입되도록 한다.
가스 공급관(208)의 연결이 완료되면 브라켓(240)을 회전시켜 반응 챔버(210)의 중심부 방향으로 위치되어 있는 삽입구(244)가 반응 챔버(210)의 내벽을 향하도록 한다.
이로써, 가스 공급관(208)의 연결이 완료된 후에 브라켓(240)에 의해 지지되는 가스 공급관(108)은 어느 한쪽으로 기울어지지 않아서 가스 공급관(208)과 복수개의 웨이퍼(100)가 적재되어 있는 웨이퍼 보트간의 접촉이 이루어지지 않게 된다. 즉, 삽입구(244)의 방향이 반응 챔버(210)의 내벽을 향하도록 브라켓(240)을 회전시키면 가스 공급관(208)은 브라켓(240)의 단부측 내주면에 닿게 되어 반응 챔버(210)의 중심부 측에 위치되어 있는 웨이퍼를 향하여 기울어지는 것이 방지되어 웨이퍼(100) 또는 가스 공급관(208)의 파손 가능성을 줄일 수 있다.
본 고안은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 고안과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
도 1은 종래의 고온 퍼니스의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 고온 퍼니스의 다른 구성을 나타내는 단면도.
도 3는 본 고안의 고안예에 따른 고온 퍼니스의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 4는 도 3의 고온 퍼니스의 매니폴드의 구성을 나타내는 사시도.
도 5는 도 3의 a 부분의 구성을 나타내는 상세 단면도.
도 6은 도 3의 고온 퍼니스의 브라켓의 구성을 나타내는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 웨이퍼
200: 고온 퍼니스
208: 가스 공급관
210: 반응 챔버
220: 매니폴드
224: 가스 유입구
226: 가스 배출구
230: 조인트
240: 브라켓

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼용 고온 퍼니스의 챔버에 가스를 공급하는 장치에 있어서,
    상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급관;
    상기 챔버의 하부에 배치되고 상기 가스 공급관이 삽입되어 연결되도록 일측에 조인트가 설치되어 있는 매니폴드;
    상기 매니폴드의 타측에 설치되고 상기 조인트의 일단부와 연결되는 가스 유입구; 및
    상기 조인트의 타단부에 결합되어 상기 가스 공급관을 수직방향으로 지지하는 브라켓
    을 포함하며,
    상기 브라켓은 일부를 절개하여 형성한 삽입구를 구비하여, 상기 가스 공급관이 상기 삽입구를 통해 상기 조인트와 연결되는 구조인 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조인트와 상기 브라켓은 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 삽입구는 상기 브라켓의 중심축과 직교하는 선을 기준으로 일측을 절개하되, 절개된 부위의 높이가 상기 브라켓 길이의 1/2이 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
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KR20070039694A (ko) * 2005-10-10 2007-04-13 동부일렉트로닉스 주식회사 수직형 확산장치의 가스 공급 장치

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