KR20070023208A - 반도체 제조장치용 히터 및 이를 구비한 반도체 제조장치 - Google Patents

반도체 제조장치용 히터 및 이를 구비한 반도체 제조장치 Download PDF

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Abstract

반도체 제조장치용 히터 및 이를 구비한 반도체 제조장치를 제공한다. 이때의 반도체 제조장치용 히터는 중공의 케이스와, 케이스의 내부에 구비되며 전원이 인가되면 발열하는 코일 형상의 히팅부재와, 케이스의 내부에 구비되고 히팅부재의 끝단부 내측으로 소정길이만큼 끼워져 용접되는 전원인가부재 및, 전원인가부재가 끼워진 소정길이만큼의 히팅부재 외측을 감싸며 소정온도로 발열되는 히팅 테이프를 포함한다.

Description

반도체 제조장치용 히터 및 이를 구비한 반도체 제조장치{Heater for semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing apparatus having the same}
도 1은 종래 반도체 제조장치용 히터의 일예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 반도체 제조장치의 히터를 확대도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 반도체 제조장치
110 : 공정챔버
120 : 웨이퍼 안착부
130 : 샤워헤드
140 : 진공배기유닛
150 : 히터
본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼 를 가열하기 위한 반도체 제조장치용 히터 및 이를 구비한 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 제조공정은 웨이퍼 상에 산화막, 금속막 등 다양한 재질의 박막을 순차적으로 적층하는 박막증착 공정을 필수적으로 포함한다.
이와 같은 박막증착 공정은 통상 그 박막증착 방법에 따라 물리기상증착방법과 화학기상증착방법으로 크게 나누어지며, 최근에는 열이나 플라즈마(Plasma) 등을 이용하여 반응가스를 분해함으로써 분해된 반응가스가 웨이퍼 상에 증착되어 산화막, 텅스텐 실리사이드(Tungsten silicide)막 및 티타늄 실리사이드(titanium silicide)막 등 다양한 박막을 형성하도록 하는 화학기상증착방법이 주로 이용되고 있다.
한편, 화학기상증착방법으로 박막증착공정을 원활하게 진행하기 위해서는 박막이 증착되어지는 웨이퍼가 공정진행에 적합한 온도로 가열되어야만 한다.
따라서, 화학기상증착방법으로 박막증착공정을 진행하는 반도체 제조장치에는 대부분 박막이 증착되어지는 웨이퍼를 가열하기 위하여 반도체 제조장치용 히터가 구비되고 있다.
도 1에는 종래 반도체 제조장치용 히터의 일예가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래 반도체 제조장치용 히터는 내부에 소정크기의 공간을 갖는 케이스를 구비한다. 이때, 케이스의 내부에는 외부로부터 전원을 인가받으면 발열하는 로드 타입의 히팅부재가 구비되어 있고, 히팅부재의 끝단에는 이 히팅부재로 소정 전원을 인가해주는 로드 타입의 전원인가부재가 용접 등의 방법으로 연 결되어 있다. 따라서, 전원인가부재를 통하여 히팅부재로 소정 전원이 인가되면, 히팅부재는 이와 같이 인가되는 전원에 의하여 발열됨으로써, 박막이 증착되어지는 웨이퍼를 공정진행에 적합한 온도로 상승시키게 된다.
한편, 박막이 증착되어지는 웨이퍼를 공정진행에 적합한 온도로 상승시키기 위해서는 상술한 전원인가부재와 히팅부재에 고전압의 전원이 인가되어야 한다. 이 경우, 서로다른 두 금속의 끝단들이 접합된 히팅부재와 전원인가부재의 접합부는 접점저항이 매우 크므로, 이와 같은 고전압의 전원이 인가될 시 두 부재의 접합부에서는 상호간 끊어지는 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 최근에는 두 부재 간 끊어짐을 방지하기 위하여 두 부재의 접합부에 도 1에 도시한 바와 같은 비발열재질의 커버를 더 융착시키고 있다.
그러나, 이와 같이 구성된 경우에도 두 부재의 끝단들이 용접된 접합부의 접점저항은 매우 크기 때문에, 전원인가부재와 히팅부재에 고전압의 전원이 인가될 시, 이 두 부재들의 접합부에서는 또다시 끊어지는 현상 즉, 페일(Fail)이 발생되어지게 된다. 참조번호 12는 절연막을 지칭한 것이다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고전압의 전원이 인가될 시에도 페일이 발생되지 않는 반도체 제조장치용 히터 및 이를 구비한 반도체 제조장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명의 제1양태에 따르면, 중공 의 케이스와, 케이스의 내부에 구비되며 전원이 인가되면 발열하는 코일 형상의 히팅부재와, 케이스의 내부에 구비되고 히팅부재의 끝단부 내측으로 소정길이만큼 끼워져 용접되는 전원인가부재 및, 전원인가부재가 끼워진 소정길이만큼의 히팅부재 외측을 감싸며 소정온도로 발열되는 히팅 테이프를 포함하는 반도체 제조장치용 히터가 제공된다.
이때, 상기 히팅 테이프는 히팅부재로 인가되는 전원 또는 별도로 인가되는 전원에 의하여 발열되도록 설치될 수 있다.
한편, 상기와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명의 제2양태에 따르면, 공정챔버와, 공정챔버의 내부에 구비되며 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 안착부 및, 웨이퍼 안착부의 내부에 설치되되 중공의 케이스와 케이스의 내부에 구비되며 전원이 인가되면 발열하는 코일 형상의 히팅부재와 케이스의 내부에 구비되고 히팅부재의 끝단부 내측으로 소정길이만큼 끼워져 용접되는 전원인가부재 및, 전원인가부재가 끼워진 소정길이만큼의 히팅부재 외측을 감싸며 소정온도로 발열되는 히팅 테이프를 구비하는 히터를 포함하는 반도체 제조장치가 제공된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참 조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조장치(100)는 박막증착 등의 공정이 진행되도록 외부와 밀폐된 공정챔버(110)를 구비한다.
구체적으로, 공정챔버(100)는 박막증착 등의 공정이 진행되도록 외부와 밀폐된 소정크기의 밀폐공간을 갖는다. 그리고, 이 밀폐공간(이하, '공정챔버의 내측'이라 지칭하기로 한다.)의 하부에는 외부로부터 로딩된 웨이퍼(90)가 안착되도록 웨이퍼 안착부(120)가 마련된다. 웨이퍼 안착부(120)는 통체 형상으로 형성되며, 그 내부에는 웨이퍼 안착부(120)에 안착된 웨이퍼(90)를 가열하기 위하여 히터(150)가 설치된다. 따라서, 웨이퍼 안착부(120)에 안착된 웨이퍼(90)는 이 히터(150)에 의하여 공정진행에 적합한 온도에까지 가열된다.
또한, 공정챔버(110)의 내측 상부 곧, 웨이퍼 안착부(120)에 대향되는 상측에는 샤워헤드(130)가 마련된다. 이때, 샤워헤드(130)는 공정챔버(110) 내부로 공급되는 반응가스를 챔버 내부의 여러방향으로 고르게 분배하는 역할을 한다. 따라서, 외부로부터 반응가스가 공급되면, 이 반응가스는 샤워헤드(130)를 통하여 공정챔버(110)의 내부로 고르게 분배되기 때문에 웨이퍼(90) 상의 전면적에는 두루 균일한 박막이 형성될 수 있게 된다.
또, 공정챔버(110)의 내부 일측에는 공정챔버(110)의 내부 압력을 공정진행에 적합한 압력으로 변경 또는 유지시켜줌과 아울러 공정챔버(110)의 내부에서 발생되는 폐가스를 외부로 배기시켜주는 진공배기유닛(140)이 구비된다. 따라서, 공 정챔버(110)의 내부는 박막증착 등의 공정진행에 최적의 환경이 구현되어지는 것이다. 참조번호 160은 히터(150)로 전원을 인가하는 전원공급유닛을 지칭한 것이다.
한편, 상술한 공정챔버(110)에는 박막증착 등의 공정을 보다 원활하게 진행하기 위하여 여러가지 유닛들이 더 부가될 수 있다. 예를 들면, 공정챔버(110)에는 공정챔버(110)의 내부를 공정진행에 적합한 온도로 가열하기 위한 챔버히팅유닛(미도시)이 더 부가될 수도 있고, 공정챔버(110)로 공급된 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하기 위한 플라즈마변환용 전원인가유닛(미도시) 등이 더 부가될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 히터(150)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시한 반도체 제조장치의 히터를 확대도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 히터(150)는 중공의 케이스(151)와, 케이스(151)의 내부에 구비되는 히팅부재(154)와 전원인가부재(153) 및 히팅 테이프(155)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 케이스(151)는 그 내부에 구비되는 히팅부재(154) 등의 발열에 의해서 손상되지 않는 재질 즉, 내열성이 좋은 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 케이스(151)는 인코넬(Inconel) 재질로 형성될 수 있다. 그리고, 케이스(151)의 내부 곧, 히팅부재(154)와 케이스(151)의 사이 및 전원인가부재(153)와 케이스(151)의 사이 등에는 히팅부재(154)와 전원인가부재(153) 등으로 인가되는 전원이 외부로 누전(Leak)되는 것을 방지하도록 소정 절연막(152)이 개재( 충전)될 수 있다. 이때, 절연막(152)은 산화마그네슘(MgO)일 수 있다.
히팅부재(154)는 전원이 인가되면 발열하는 부재로 내부에 소정직경을 갖는 코일형상으로 형성된다. 이때, 히팅부재(154)는 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금으로 형성될 수 있다.
전원인가부재(153)는 히팅부재(154)에 연결되어 외부로부터 공급된 전원을 히팅부재(154)로 인가하는 역할을 하며, 로드 타입으로 형성된다. 구체적으로, 전원인가부재(153)는 코일형상으로 형성된 히팅부재(154)의 끝단부 내측으로 소정길이만큼 끼워진 다음 티그(TIG;Tungsten Inert Gas) 용접 등의 방법으로 용접된다. 따라서, 전원인가부재(153)와 히팅부재(154)는 종래와 같이 그 끝단부들만이 접합되는 것이 아니라 상기 끼워진 소정길이만큼의 접합을 이루게 된다. 이에, 전원이 인가될 시 종래와 같은 페일(Fail) 현상은 최소화되는 것이다. 이때, 전원인가부재(153)는 전원이 인가될 시 히팅되지 않는 재질, 예를 들면, 니켈(Ni) 재질일 수 있다.
한편, 히팅 테이프(155)는 전원인가부재(153)가 끼워진 소정길이만큼의 히팅부재(154) 외측을 감싸며, 전원이 인가될 시 소정온도로 발열되는 역할을 한다. 따라서, 히팅 테이프(155)로 감싸진 부분의 온도는 전원인가부재(153)의 온도와 히팅부재의 온도 사이일 수 있다. 이에, 히터(150)를 전체적으로 보았을 때, 전원인가부재(153)의 온도와 히팅부재(154)의 온도 및 그들 사이에 연결된 부분의 온도는 순차적으로 높아지는 형태이거나 순차적으로 낮아지는 형태이기 때문에 종래와 같이 전원이 인가될 시 히팅부재(154)와 전원인가부재(153)의 연결부분이 끊어지는 현상은 최소화된다. 이때, 히팅 테이프(155)는 미세한 니켈-크롬 와이어(Mi-Cr wire)가 범용 절연테이프들 사이에 개재되는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 히팅 테이프(155)는 히팅부재(154)로 인가되는 전원에 의하여 발열되도록 설치될 수도 있고, 히팅부재(154)로 인가되는 전원 외 별도로 인가되는 전원에 의하여 발열되도록 설치될 수도 있다. 바람직하게는, 별도로 인가되는 전원에 의하여 발열되도록 설치됨이 바람직하다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조장치용 히터 및 이를 구비한 반도체 제조장치에는 전원인가부재가 끼워진 소정길이만큼의 히팅부재 외측을 감싸도록 히팅 테이프가 구비되기 때문에 히팅 테이프로 감싸진 부분의 온도를 전원인가부재의 온도와 히팅부재의 온도의 사이로 유지시킬 수 있어서, 전원이 인가될 시 히팅부재와 전원인가부재의 연결부분이 끊어지는 현상을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 중공의 케이스;
    상기 케이스의 내부에 구비되며, 전원이 인가되면 발열하는 코일 형상의 히팅부재;
    상기 케이스의 내부에 구비되고, 상기 히팅부재의 끝단부 내측으로 소정길이만큼 끼워져 용접되는 전원인가부재; 및,
    상기 전원인가부재가 끼워진 소정길이만큼의 상기 히팅부재 외측을 감싸며, 소정온도로 발열되는 히팅 테이프를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치용 히터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 테이프는 상기 히팅부재로 인가되는 전원 또는 별도로 인가되는 전원에 의하여 발열되도록 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치용 히터.
  3. 공정챔버;
    상기 공정챔버의 내부에 구비되며, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 안착부; 및,
    상기 웨이퍼 안착부의 내부에 설치되되, 중공의 케이스와, 상기 케이스의 내부에 구비되며 전원이 인가되면 발열하는 코일 형상의 히팅부재와, 상기 케이스의 내부에 구비되고 상기 히팅부재의 끝단부 내측으로 소정길이만큼 끼워져 용접되는 전원인가부재 및, 상기 전원인가부재가 끼워진 소정길이만큼의 상기 히팅부재 외측을 감싸며 소정온도로 발열되는 히팅 테이프를 구비하는 히터를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 히팅 테이프는 상기 히팅부재로 인가되는 전원 또는 별도로 인가되는 전원에 의하여 발열되도록 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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KR102182823B1 (ko) 2020-08-10 2020-11-25 (주)인화 열 접합기의 히터 온도 제어 시스템

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