KR20070024912A - 반응가스 가열 수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장비 등에 사용되는 반응가스를 챔버 내에서의 반응성이 향상되도록 일정온도로 가열시켜 주는 반응가스 가열 수단에 관한 것으로; 상하부가 개구되어 내부에 통로가 형성되는 원통형상의 튜브체와, 상기 튜브체의 통로에 밀착되게 끼워져 가스이동공을 형성하도록 몸체의 외주면에 이동홈이 나선형상으로 형성되는 열전도체와, 상기 튜브체의 외측에 일정간격을 유지하며 감겨져 외부의 전원이 투입되면 발열되어 상기 튜브체와 열전도체를 가열시키는 히터선으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 반응가스 가열 수단은 원통형상의 튜브체의 내측부에 반응가스가 이동할 수 있도록 이동홈이 나선형상으로 형성된 열전도체를 삽입하여 고정시키고 튜브체의 외측에 일정간격을 유지하며 히터선을 감아줌으로서 그 구조가 간단하여 제조 단가를 줄이는 효과가 있다.

반응가스, 히터, 반도체, 챔버

Description

반응가스 가열 수단 { heating apparatus of vapour gas }

도 1은 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 결합 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 단면을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 적용예를 도시한 도면.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 반응가스 가열 수단 10: 튜브체

20: 열전도체 30: 히터선

40: 냉각수순환관

본 발명은 반응가스 가열 수단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 장비 등에 사용되는 반응가스를 챔버 내에서의 반응성이 향상되도록 일정온도로 가열시켜 주는 반응가스 가열 수단에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 증착시키는 데에는 챔버 내부를 진공상태로 유지시킨 상태에서 반응가스를 투입하게 된다. 이때, 반응가스의 온도를 상승스키 주게 되면 활성화에너지가 낮아지게 되어 반응성이 향상되는 효과를 얻게 된다.

따라서, 챔버에 반응가스를 투입하기 전에 반응가스를 일정온도로 가열시켜 주기 위한 전처리과정이 수반되는데, 그 일예로 대한민국 등록특허 제0457451호 "소스 및 반응가스 전처리 장치"가 제시된 바 있다.

그런데 상기 등록특허의 구성을 살펴보면 유입관과 공급관의 말단을 서로 연결하며, 그 내부에 충진된 다수의 미세볼을 포함하며, 나선형으로 감긴 소스 및 반응가스 튜브와; 상기 나선형으로 감긴 소스 및 반응가스 튜브의 외면을 둘러 감싸는 히팅라인과; 상기 유입관과 공급관의 말단이 각각 관통하는 저면 및 상면을 가지며, 상기 소스 및 반응가스 튜브 및 상기 히팅라인을 수용하는 원기둥 형상의 프레임과; 상기 프레임의 외면을 나선형으로 둘러싸는 튜브형 냉각용매순환관과; 상기 냉각용매순환관의 말단이 각각 연결되어 상기 냉각용매 순환관의 내부로 냉각용매를 순환시키는 냉각용매 저장장치와; 상기 히팅라인의 말단과 각각 연결되어 상기 히팅라인으로 전압을 인가하는 전원공급장치;로 구성된다.

따라서, 나선형 튜브의 외부에 감긴 히팅라인이 가열되면서 나선형 튜브에 열이 전달되면 나선형 튜브의 내부로 유입되는 반응가스가 튜브 내부에 충진된 미세볼을 거치면서 이동하여 가열되어 배출되는 것이다.

그런데, 상기 튜브는 나선형으로 형성되어 있어 그 구조가 복잡하고, 내부에 미세볼을 충전하고, 그와 같은 튜브의 외측면을 따라 히팅라인을 감아주는 작업을 수행해야 하므로 그 구조가 복잡하고, 그 제조가 용이하지 못한 문제점을 가지고 있었다.

아울러, 가스가 이동하는 통로인 튜브에 일일히 히팅라인을 감아주게 되고, 미세볼이 충전됨으로 인해 가열시간이 오래 걸리고 전력소모가 많아지게 되는 문제점도 가지고 있었다.

따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 그 구조가 간단하고 열전달이 용이한 구조를 가지는 반응가스 가열 수단을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전력소모를 최소화할 수 있는 구조를 가지며 반도체 제조공정 등 다양한 분야에 적용가능한 반응가스 가열 수단을 제공함에 있다.

본 발명은 반응가스 가열 수단에 관한 것으로; 상하부가 개구되어 내부에 통로가 형성되는 원통형상의 튜브체와, 상기 튜브체의 통로에 밀착되게 끼워져 가스이동공을 형성하도록 몸체의 외주면에 이동홈이 나선형상으로 형성되는 열전도체와, 상기 튜브체의 외측에 일정간격을 유지하며 감겨져 외부의 전원이 투입되면 발 열되어 상기 튜브체와 열전도체를 가열시키는 히터선으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반응가스 가열 수단을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 적용예를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단(1)은 원통형상의 튜브체(10)와, 그 튜브체(10)의 내측에 끼워지되 반응가스가 이동할 수 있도록 이동홈(22)이 나선형상으로 형성된 열전도체(20)와, 상기 튜브체(20)의 외측에 일정간격을 유지하며 감겨지는 히터선(30)으로 이루어진다.

이하, 상기 각각의 구성을 구체적으로 상세히 설명한다.

상기 튜브체(10)는 내부에 가스가 이동할 수 있는 통로(12)가 형성되는 것으로 상하부가 개구되어 유입구(14a) 및 배출구(14b)의 역할을 하게 되며, 추후 반응가스가 투입되는 경우 진공싱태를 유지하게 된다. 이때, 상기 튜브체(10)는 그 열전달을 용이하게 하기 위해 쿼츠(quartz), 세라믹, 스테인리스 스틸(STAINLESS STEEL; SUS) 중에 어느 하나의 재질로 이루어지게 된다. 또한, 상기 튜브체(10)의 유입구(14a) 및 배출구(14b) 쪽에는 외부의 관체가 연결될 수 있도록 유입공(15a) 및 배출공(16b)이 각각 형성된 유입구캡(15) 및 배출구캡(16)이 각각 구비된다.

그리고, 상기 튜브체(10)의 외부에 감기는 히터선(30)은 대략 1000℃ 내외로 가열이 가능하도록 구비되며, 외부의 전원이 투입되면 가열된다.

한편, 상기 튜브체(10)의 통로(12)의 중간부분에 삽입되는 열전도체(20)는 원기둥형상의 몸체(22)의 외주면에 이동홈(22a)이 일정간격을 유지하며 반복적으로 나선형상으로 형성되어 있어 반응가스의 이동거리를 길게 해주는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 열전도체(20)는 그 재질을 상기 튜브체(10)와 동일하게 쿼츠, 세라믹, 스테인리스 스틸 중에 어느 하나의 재질로 형성하게 된다.

이와 같은 열전도체(20)를 튜브체(10)의 통로(12)에 끼워 고정시키게 되면, 열전도체(20)가 통로에 밀착되면서, 튜브체(10)의 통로(12) 내벽(12a)과 이동홈(22a)이 가스이동공(23)을 형성하게 된다.

따라서, 반응가스는 가스이동공(23)을 따라 이동하게 되는데 가스이동공(23)은 이동홈(22a)이 나선형으로 형성되어 있어 이 역시 나선형으로 형성됨을 알 수 있다.

여기서, 상기 튜브체(10)의 외부에 구비되는 히터선(30)의 외측에는 커버체(32)가 형성되고 그 외측에는 냉각수가 순환될 수 있는 냉각수순환관(40)이 더 구비되어 가열된 열기가 외부로 방출되어 주변공기의 온도를 상승시키는 것을 방지하도록 구성하게 된다.

한편, 반응가스는 진공상태에서 원통형 통로상에서는 최단경로(最短徑路)인 중심축상으로 직진하는 성질을 가지게 된다.

그러나, 본 발명에서는 가스이동공(23)이 튜브체(10)의 내측 통로(12a)상에 나선형으로 형성되어 있으므로 열전도체(20)의 중심쪽으로 최단경로인 지점(P)을 따라 반응가스가 이동하게 된다.

즉, 이와 같은 원리에 의해 실제로 히터선(30)이 가열되면 그 열기는 튜브체(10)와 열전도체(20)에 전달됨으로 인해 열전도체(20)의 이동홈(22a)의 일측 몸체(22)를 단시간내에 가열시켜 주게 되어 반응가스를 원하는 정도까지의 온도로 충분히 가열이 가능해진다.

한편, 히터선(30)이 가열되어 발열되는 열은 가스이동공(23)의 외부를 골고루 가열시켜 주어 단시간내에 충분히 반응가스의 온도를 상승시켜주는 기능을 수행할 수 도 있게 된다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참고로 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단의 설치예를 상세히 설명한다.

도면에 도시한 바와 같이 반응가스 가열 수단(1)은 그 일예로서 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition)공정을 수행하기 위한 반응 챔버(100)의 일측면에 구비된 가스유입공(102)을 통해 투입되는 반응가스를 가열시켜 주는 장치로서 반응가스저장탱크(110)로 부터 유입관(111a)을 통해 반응가스가 유입되면 이를 가열시 켜 주어 챔버(100)에 연결되는 배출관(111b)으로 이동하게 된다.

이때, 선행하는 작업으로 먼저 챔버(100)의 일측에 형성된 배출공(104)을 통해 외부에 구비된 펌프(106)를 구동시켜 챔버(100) 내부의 공기를 빼내 진공상태로 유지시킨 상태에서 외부의 전원을 투입하여 히터 모듈(108)을 구성하는 히팅플레이트(107)의 히터선(107a)에 전원을 공급하여 가열시키면 그 열은 히팅플레이트(107)의 상면에 전달되어 반도체 웨이퍼(200)를 가열시켜 주게 된다. 그리고, 상기 반응가스 가열 수단(1)에서 반응가스를 충분히 가열한 다음 가스유입공(102)을 통해 반응가스를 챔버(100)의 내부로 투입시켜 주게 된다. 이때, 챔버(100) 내부의 히팅플레이트(107)는 약 380℃를 유지하며 가열시켜 주면서 진공증착하여 박막을 코팅시키게 된다.

이와 같은 과정을 반복적으로 수행시에 가스유입공(102)을 통해 유입되는 반응가스의 온도가 충분히 가열되지 못하여 낮은 온도상태로 투입된 경우에는 반응성이 떨어지게 되어 증착작업이 원활히 수행되지 못하게 되나, 가스유입공(102)을 통해 투입하기 전에 본 발명에 따른 반응가스 가열 수단(1)을 통해 충분한 가열이 이루어져 투입되는 경우에는 반응성이 크게 향상되어 증착효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 반응가스 가열 수단(1)은 원통형상의 튜브체(10)의 내측부에 반응가스가 이동할 수 있도록 이동홈(22a)이 나선형상으로 형성된 열전도체(20)를 삽입하여 고정시키고 튜브체(10)의 외측에 일정간격을 유지하며 히터선(30)을 감아줌으로서 그 구조가 간단하여 제조 단가를 줄이는 효과가 있다.

아울러, 열전도체(20)의 외주면에 형성된 이동홈(22)과 튜브체(10)의 통로(12) 내벽(12a)에 의해 형성되는 나선형상의 가스이동공(23)에 히터선(30)의 가열에 의한 열이 고르게 전달되어 반응가스를 단시간내에 필요한 온도로 가열할 수 있다.

Claims (2)

1. 상하부가 개구되어 내부에 통로(12)가 형성되는 원통형상의 튜브체(10)와;

   상기 튜브체(10)의 통로(12)에 밀착되게 끼워져 가스이동공(23)을 형성하도록 몸체(22)의 외주면에 이동홈(22a)이 나선형상으로 형성되는 열전도체(20)와;

   상기 튜브체(10)의 외측에 일정간격을 유지하며 감겨져 외부의 전원이 투입되면 발열되어 상기 튜브체(10)와 열전도체(20)를 가열시키는 히터선(30);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반응가스 가열 수단.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브체(10) 및 열전도체(20)는 열전달을 용이하게 하기 위해 쿼츠, 세라믹, 스테인리스 스틸 중에 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반응가스 가열 수단.

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