KR20060008491A - 반도체 제조 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 공정 챔버의 온도를 측정하기 위한 열전대 소자의 측정 위치를 일정하게 고정하기 위한 고정 블록을 일정 두께로 형성하여 열전대 소자와 일체형으로 설치한 반도체 제조 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 고온에서 공정이 진행되는 공정 튜브, 공정 튜브의 외부에 이격 설치되어 공정 튜브를 가열하는 히터, 히터의 측면을 관통하여 설치되며, 공정 튜브와 히터 사이에 위치하여 온도를 측정하는 열전대 소자 및 열전대 소자가 공정 튜브와 일정한 간격을 갖고 설치되도록 열전대 소자에 일체형으로 장착하여 고정하는 고정 블록을 포함한다.

반도체, 열전대 소자, 온도 검출, 온도 센서, 고정 블록, 히터

Description

반도체 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor}

도 1은 종래의 반도체 제조 장치의 열전대 소자의 상세 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 단면도이다.

도 3은 도 1의 반도체 제조 장치의 열전대 소자의 상세 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

201 : 히터 202 : 공정 튜브

203 : 온도 검출부 204 : 코어부

205 : 단자함 206 : 단자

207 : 지지대 208 : 지지대 고정 나사

209 : 고정 블록

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 장치의 온도를 측정하기 위한 열전대 소자의 측정 위치를 고정하기 위한 고정 블록을 열전대 소자와 일체형으로 형성하여 장착한 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중에는 공정 튜브의 온도를 제어하면서 행하는 공정이 매 우 많으며, 특히 확산 공정이나 화학기상증착 공정은 공정 튜브에 조성되는 온도 의존도가 매우 높다.

일반적인 화학기상증착 장치의 측벽은 전원을 공급받아 고온을 발산하는 히터로 구성되고, 그 내부로 단열 처리되어 적정한 온도 분배와 외부로의 온도 방출을 차단하는 공정 챔버가 배치되며, 공정 챔버의 공정 튜브 하부에는 웨이퍼를 적재한 보트를 공정 튜브 내로 이송하기 위한 승강대가 설치된다. 이러한 설비 구조에 의해 구현되는 화학기상증착 공정은 공정 튜브를 고열로 가열하는 동시에 공정 튜브의 내압을 감압시켜 진공상태로 공정 분위기를 조성한 후, 일정 압력의 반응가스를 공정 튜브 내로 유입시켜 웨이퍼와 서로 반응되게 한다.

이와 같이 화학기상증착 장치나 확산 장치와 같이 온도 의존도가 높은 공정을 행하는 공정 챔버의 공정 튜브에는 안정한 반응 특성을 위해 온도 제어 시스템이 필수적으로 구비된다.

온도 제어 시스템은 공정에 필요한 최적의 온도를 얻기 위해 반도체 제조 장치의 히터의 측면에 설치되는 다수의 열전대 소자(TC : Thermo Couple)를 포함한다. 열전대 소자는 공정 튜브의 온도를 검출하여 온도 제어부로 피드백시킴으로써 히터의 발열량 제어의 기초 신호로 활용하게 되며, 이에 따라 공정 튜브 내부를 설정 온도로 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

열전대 소자는 주로 스파이크(Spike)형의 것이 사용되며, 스파이크 열전대 소자의 온도 검출부(내부에 온도 센서 포함)는 히터의 측벽에 형성된 장착홀로 삽입되어 공정 튜브와 인접 설치된다.

도 1은 종래의 열전대 소자의 상세 단면도이다. 스파이크 열전대 소자(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 온도를 검출하기 위한 온도 센서(미도시)가 내장된 온도 검출부(103), 온도 검출부(103) 외주연의 소정 위치에 결합되어 지지해 주는 코어부(104), 온도 검출부(103)와 연결되는 복수의 단자(106), 단자를 보호하는 단자함(105)으로 구성된다.

일반적으로 공정 튜브(102)는 가열 시 열팽창 계수만큼 바깥쪽으로 팽창되기 때문에, 스파이크 열전대 소자(100)는 온도 검출부(103)의 단부가 공정 튜브(102)의 외벽에 밀착되게 설치되면, 공정 진행 중 공정 튜브(102)는 열팽창 으로 열전대 소자(100)의 온도 검출부(103)와 공정 튜브(102)가 접하게 되어 열전대 소자(100)가 변형 및 손상될 수 있다.

따라서, 공정 튜브(102)의 열팽창을 고려하여 온도 검출부(103)와 공정 튜브(102)가 일정한 거리를 가지도록 열전대 소자(100)를 히터(1)에 장착한다. 이를 위해, 열전대 소자(100)를 지지대(107)에 삽입하여 공정 튜브(102)와 온도 검출부(103)가 일정한 거리를 유지하도록 위치시킨 후, 지지대 고정 나사(108)로 코어부(104)를 고정시키고, 고정 블록(109)과 고정 블록 고정 나사(110)를 이용해 열전대 소자(100)가 내부로 더 삽입되지 않도록 고정시키게 된다.

그런데, 전술한 바와 같은 종래의 열전대 소자(100) 장착 구조는 작업자 개인마다의 감각 차이에 의해 일관성 있게 조립되지 못하기 때문에 공정 튜브(102)와 온도 검출부(103)와의 거리가 일관성 있게 유지되지 못하고, 그 결과 공정의 온도 측정이 제대로 이루어지지 않아 정상적인 온도 제어가 어렵다. 이는 생산 제품의 피해, 보수를 위한 작업 인원 및 시간적 손실, 부품의 보전비 증가 등의 문제점으로 파급되어 나타나게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정 튜브의 온도를 측정하기 위한 열전대 소자의 측정 위치를 일정하게 고정할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 고온에서 공정이 진행되는 공정 튜브, 공정 튜브의 외부에 이격 설치되어 공정 튜브를 가열하는 히터, 히터의 측면을 관통하여 설치되며, 공정 튜브와 히터 사이에 위치하여 온도를 측정하는 열전대 소자 및 열전대 소자가 공정 튜브와 일정한 간격을 갖고 설치되도록 열전대 소자에 일체형으로 장착하여 고정하는 고정 블록을 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 후술하는 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명 은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 단면도이다. 도 2에서와 같이 반도체 제조 장치의 공정 튜브(2) 외측에는 가열을 위한 히터(1)가 설치되고, 웨이퍼를 적재한 웨이퍼 보트(3)를 승강시키는 승강대(4)는 공정 튜브(2)의 하부에 설치되어, 승강 작용에 의해 공정 튜브(2)를 밀폐한다.

여기서, 온도 측정 및 온도 제어를 위한 열전대 소자(200)는 공정 튜브(2)를 고온으로 가열해 주는 히터(1)의 측면에 형성된 장착홀을 통해 장착된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전대 소자(200)의 상세 단면도이다.

열전대 소자(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 온도를 검출하기 위한 온도 센서(미도시)가 내장된 온도 검출부(203), 온도 검출부(203) 외주연에 소정 위치로 결합되어 지지해 주는 코어부(204), 온도 제어를 위해 외부의 온도 제어부(미도시)와 열전대 소자(200)의 온도 검출부(203)를 연결하는 단자(206), 단자를 보호하기 위한 단자함(205), 열전대 소자(200)를 히터(1) 측벽의 장착홀에 장착할 때 지지해 주는 지지대(207) 및 지지대 고정 나사(208), 열전대 소자(200)의 온도 측정 위치를 일정하게 유지하기 위해 열전도 소자(200)의 코어부(204) 외측에 일정한 크기로 형성되는 고정 블록(209)을 포함한다.

이러한 구조로 된 본 발명의 일 실시예에 따른 열전대 소자(200)는 히터(1)의 측벽에 형성되어 있는 장작홀에 장착된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

반도체 제조 장치의 히터(1)를 가열하여 공정 챔버(2)를 소정의 온도까지 상승시킨 후 공정을 행하게 되는데, 이 때 공정 튜브(2)와 히터(1) 사이의 일정한 측정 위치에서 열전대 소자(200)로 온도를 측정하고, 열전대 소자(200)의 단자(206)를 통해 온도 제어부에 그 결과를 전달하여 히터(1)의 온도를 제어한다.

여기서, 온도 검출 및 결과 전송을 담당하는 열전대 소자(200)는 선단부의 온도 검출부(203)의 내부에 위치한 온도 센서를 통해 온도를 감지한다. 이 때, 코어부(204)에 형성된 일정 크기의 고정 블록(209)이 열전대 소자(200)가 내부로 더 삽입되는 것을 막아주기 때문에 열전대 소자(200)를 지지하는 지지대(207)와 단자함(205) 사이의 간격이 별도의 측정 및 조정 없이 원하는 거리, 가령 14mm로 유지될 수 있고, 그 결과 열전대 소자(200)의 온도 검출부(203)와 공정 튜브(202)의 거리가 일정하게 유지된다.

참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 14mm의 간격을 가진 고정 블록(209)을 열전대 소자(100)에 일체형으로 형성하는 것으로 설명하였으나, 코어부(204)에 삽입 가능하도록 분리형으로 제조할 수 있고, 그 크기는 필요에 따라 조절 가능하다.

이와 같이, 고정 블록(209)을 일체형으로 장착한 열전대 소자(200)를 히터(1)의 측면에 형성된 장착홀에 장착하여 공정 튜브(2)에 조성된 공정 온도를 검출 하는데 사용한다. 열전대 소자(200)는 공정 튜브(2) 내부의 온도를 열전대 소자(200)의 온도 검출부(203) 내부의 온도 센서를 통해 전기적 신호로 검출하여, 온도 제어부에 연결된 단자(206)를 통해 피드백시킴으로써, 히터(1)의 발열량 제어를 위한 기초 신호로 활용하게 되며, 이에 따라 공정이 행해지는 공정 튜브(2) 내부 온도를 설정값으로 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에 관하여 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 열전대 소자의 선단부의 온도 검출부를 이용한 반도체 제조 공정 장치의 온도 측정 위치를 공정 튜브 외벽의 열팽창 및 적정 온도 측정 가능을 고려하여, 작업자에 관계 없이 항상 일정하게 유지할 수 있어, 열전대 소자의 설치 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 열전대 소자의 설치 위치가 공정 튜브의 온도 측정 위치의 열팽창에 관계 없이 안전하게 결정되므로, 열전대 소자의 변형 및 손상을 방지할 수 있다는 장점도 있다.

Claims (5)

1. 고온에서 공정이 진행되는 공정 튜브 ;

   상기 공정 튜브의 외부에 이격 설치되어 상기 공정 튜브를 가열하는 히터 ;

   상기 히터의 측면을 관통하여 설치되며, 상기 공정 튜브와 히터 사이에 위치하여 온도를 측정하는 열전대 소자 ; 및

   상기 열전대 소자가 상기 공정 튜브와 일정한 간격을 갖고 설치되도록 상기 열전대 소자에 일체형으로 장착하여 고정하는 고정 블록을 포함하는 반도체 제조 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열전대 소자는 온도 검출부와 상기 온도 검출부를 감싸고 지지하는 코어부, 온도 제어부에 연결되는 단자, 상기 단자를 감싸고 있는 단자함을 포함하는 반도체 제조 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 온도 검출부는 선단부 내부에 온도 센서를 더 포함하는 반도체 제조 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 고정 블록은 상기 열전대 소자의 상기 코어부 외측에 밀착되는 일체형으로 형성되어 상기 공정 튜브와 상기 열전대 소자가 일정한 간격을 유지하도록 하는 반도체 제조 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 열전대 소자를 상기 히터 외부에서 내부로 관통하여 설치할 때 상기 열전대 소자를 지지하는 지지대를 더 포함하는 반도체 제조 장치.

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