KR20070033572A - 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비 - Google Patents

반도체 소자 제조용 수직형 확산설비 Download PDF

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Abstract

반도체 소자 제조용 수직형 확산설비 제공한다. 상기 수직형 확산설비는 공정튜브와, 상기 공정튜브의 외측에 배치되며, 상기 공정튜브를 소정의 온도로 가열시키는 히터블럭 및 상기 공정튜브와 상기 히터블럭의 근방에 배치되는 송풍부를 구비한다.

Description

반도체 소자 제조용 수직형 확산설비{Vertical diffusion equipment for semiconductor memory manufacturing}
도 1은 종래의 반도체 소자 제조용 확산설비를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선 Ⅰ-Ⅰ’를 따르는 부분단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 화살표 A방향으로의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 송풍부의 동작을 보여주는 블록도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **
100 : 본체
110 : 히터도어
120 : 공정튜브
150 : 히터블럭
200 : 제 1송풍팬
320 : 제 2송풍팬
400 : 송풍제어부
본 발명은 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정진행시 가열된 히터블럭의 근방의 온도를 하강시켜 정기점검작업을 용이하게 실시하도록 하는 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에서 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)법은 분자상의 기체를 반응시켜 웨이퍼 표면 위에 다결정 막이나 질화막, 인규산유리(PSG; Phospo-Silicate Glass) 등의 막질을 형성시키는 공정으로서, 대기압 분위기에서 반응을 시키는 상압 화학기상증착(Atmospheric Pressure CVD)와 저압 화학기상증착 (Low Pressure CVD) 및 플라즈마 여기 화학기상증착(PECVD; Plasma Enhanced CVD)으로 나눌 수 있다.
저압 화학기상증착법은 대기압보다 낮은 압력에서 웨이퍼에 필요한 물질을 도포하는 기술로서 확산공정에 주로 사용된다. 이러한 저압화학기상증착을 위한 반도체 제조장치는 확산로(diffusion furnace)와 이 확산로에 수납되며 다수의 웨이퍼가 종형으로 안착되는 보트(boat)로 이루어져 있다.
도 1은 종래의 반도체 소자 제조용 확산설비를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
종래의 확산로의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 외측튜브(10)와 외측튜브 (10)의 내측에 위치하는 내측튜브(20)를 구비하고, 상기 내측튜브(20)의 내부로 로딩 및 언로딩 되며, 다수매의 웨이퍼를 수납하고 있는 보트(50)와, 상기 외측튜브(10) 내부를 반응온도로 가열하기 위해 상기 외측튜브의 외측에 배치된 히터블럭(30)을 구비한다.
이와 같이 구성된 종래의 확산로는 다수매의 웨이퍼를 수납하고 있는 보트(50)가 내측튜브(20)의 내부로 로딩되고, 상기 내측튜브(20)로 공정가스가 주입됨과 아울러 상기 히터블럭(30)이 소정의 온도로 가열되어, 상기 외측튜브(10)로 고온을 제공한 상태에서 상기 웨이퍼들에 대한 확산공정이 이루어진다.
이어, 상기 확산공정을 마치고 난 후, 설비에 대한 정기점검작업을 실시하는 경우에 상기 외측, 내측튜브(10, 20)와, 상기 히터블럭(30)은 고온이 유지되어 있는 상태이므로, 정기점검작업을 즉시 실시하지 못한다.
따라서, 상기 외측, 내측튜브(10, 20)와, 상기 히터블럭(30)의 온도가 하강할 때까지 대기하는 시간이 예컨대, 2시간정도를 대기하여야 하므로, 작업시간의 손실이 발생하는 문제점이 있다.
이에 따라, 정기점검작업을 실시하는 시간이 늦어지고, 종국에는 제품 생산량의 저하를 초래하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 확산공정 진행 후에, 고온이 형성된 히터블럭의 온도를 급속하게 하강시켜 정기점검작업을 즉시 실시가능하게 하도록 한 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비에 관한 것이다.
또한, 정기점검작업을 즉시 실시함으로써, 작업시간의 손실을 줄여, 제품 생산량을 증가시키도록 한 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비에 관한 것이다.
본 발명은 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 수직형 확산설비는 공정튜브와, 상기 공정튜브의 외측에 배치되며, 상기 공정튜브를 소정의 온도로 가열시키는 히터블럭 및 상기 공정튜브와 상기 히터블럭의 근방에 배치되는 송풍부를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 송풍부는 상기 히터블럭의 근방에 배치되어 상기 히터블럭의 근방으로 외기를 송풍하는 제 1송풍팬과, 상기 공정튜브의 내부공간과 연통되도록 배치되어 상기 공정튜브의 내부공간으로 외기를 송풍하는 제 2송풍팬을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서, 상기 제 1송풍팬은 상기 히터블럭을 외부로 개폐시키도록 배치된 상기 히터도어에 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에 있어서, 상기 송풍부는 상기 공정튜브의 내부온도와 상기 히터블럭의 근방의 온도에 따라 상기 제 1,2송풍팬의 동작을 제어하는 송풍제어부를 더 구비하되, 상기 송풍제어부는 상기 공정튜브의 내부에 배치된 제 1온도센서와, 상기 히터블럭의 근방에 배치된 제 2온도센서와, 상기 제 1,2온도센서로부터 측정된 온도를 전송받아 기설정된 냉각기준온도와 서로 비교하여, 상기 측정된 온도가 상기 냉각기준온도보다 낮으면 상기 제 1,2송풍팬의 동작을 중 지하는 제어부를 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 측정된 온도가 상기 냉각가준온도보다 낮아 지는 경우에 알람을 발생시키는 경보기를 더 구비할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비에 대한 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 선 Ⅰ-Ⅰ’를 따르는 부분단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 화살표 A방향으로의 정면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 송풍부의 동작을 보여주는 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조로 하면, 본 발명의 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비는 본체와, 상기 본체(100)의 내측에 배치된 공정튜브(120)와, 상기 공정튜브(120)로부터 소정거리 이격되어 배치된 히터블럭(150)과, 상기 히터블럭(150)으로부터 소정거리 이격되어 배치된 송풍부를 포함한다.
여기서, 상기 공정튜브(120)는 원통형의 내측튜브(122)와, 상기 내측튜브(122)가 내측에 배치되도록 상기 내측튜브(122)의 외측에 배치되어, 상기 내측튜브(122)를 커버하는 돔형상의 외측튜브(121)를 구비한다.
그리고, 상기 히터블럭(150)은 상기 외측튜브(121)의 외측부를 감싸도록 배치되며, 상기 히터블럭(150)과 소정거리 이격되고, 상기 히터블럭(150)을 외부로 노출시키도록 개폐하는 상기 본체(100)에 히터도어(110)가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 본체(100)는 상기 공정튜브(120)로 공정가스를 공급하는 가스공급관(101)이 설치되고, 상기 공정튜브(120)의 내부의 폐가스를 배기하는 가스배기관(102)이 설치된다.
또한, 상기 공정튜브(120)의 하부에는 확산공정이 진행될 다수매의 웨이퍼(W)가 적재되는 보트(130)가 배치된다.
상기 보트(130)는 리프터(131)와 연결되되, 상기 리프터(131)는 상기 보트(130)를 수직승하강시켜, 상기 내측튜브(122)의 내부공간으로 로딩/언로딩시키도록 상기 보트(130)의 저면부에 연결될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조로 하여, 본 발명에 따른 송풍부의 구성을 설명하도록 한다.
상기 송풍부는 상기 히터블럭(150)으로부터 소정거리 이격되도록 배치되되, 상기 히터도어(110)에 설치된 제 1송풍팬(200)과, 상기 공정튜브(120)의 내부와 연통되도록 상기 본체(100)에 배치된 제 2송풍팬(320)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제 2송풍팬(320)은 상기 공정튜브(120)의 내부공간과 연통되도록 상기 본체(100)에 설치되는 튜브(310)의 일단에 장착될 수 있다.
여기서, 상기 송풍부는 상기 공정튜브(120)의 내부온도와, 상기 히터블럭(150)의 근방의 온도에 따라 상기 제 1,2송풍팬(200, 320)의 동작을 제어하는 송풍제어부(400)를 더 구비할 수 있다.
상기 송풍제어부(400)는 상기 공정튜브(120)의 내부에 배치되어, 상기 공정 튜브(120)의 내부온도를 측정하는 제 1온도센서(410)와, 상기 히터블럭(150)의 근방에 배치되어 상기 히터블럭(150)의 근방의 온도를 측정하는 제 2온도센서(420)와, 상기 제 1,2온도센서(410, 420)와 전기적으로 연결되며, 상기 제 1,2온도센서(410, 420)로부터 측정된 온도를 전송받아 기설정된 냉각기준온도와 서로 비교하여, 상기 측정된 온도가 상기 냉각기준온도보다 낮으면, 상기 제 1,2송풍팬(200, 320)의 동작을 중지하는 제어부(430)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 제 1,2송풍팬(200, 320)은 각각 모터와 같은 제 1,2구동수단(61, 62)과 전기적으로 연결되고, 상기 제 1,2구동수단(61, 62)은 상기 제어부(430)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 다수매의 웨이퍼들(W)이 적재된 상태에서 공정튜브(120)의 하부에서 대기하는 보트(130)는 리프트(131)의 상승동작에 의해 수직 상승하여 내측튜브(122)의 내부공간으로 로딩된다. 이어, 상기 공정튜브(120)의 공간과 상기 보트(130)가 대기되어 있던 공간은 도시되지 않은 격리판으로 서로 격리될 수 있다.
이어, 공정가스는 가스공급관(101)을 통해 상기 공정튜브(120)의 내부공간으로 공급되며, 히터블럭(150)은 외부로부터 전원을 인가받아 공정에서 요구되는 온도로 가열될 수 있다.
이와 같은 상태에서 고온의 분위기에서 공정가스는 화학적 변화를 일으켜 상 기 웨이퍼(W)에 확산공정을 수행할 수 있다. 이어, 상기 공정을 마치면, 공정을 마친 고온의 폐가스는 가스배기관(102)을 통해 배기되며, 상기 보트(130)는 상기 리프트(131)의 하강동작을 통해 원위치로 복귀될 수 있다.
이때, 송풍부는 고온의 분위기가 형성된 공정튜브(120)와 고온의 열을 발생하였던 히터블럭(150)과 그 근방의 온도를 하강시킬 수 있다.
먼저, 히터도어(110)에 장착된 제 1송풍팬(200)의 동작을 설명하기로 한다.
상기 공정튜브(120)를 분리하는 작업과 같은 정기정검작업을 수행함에 앞서, 상기 제 1송풍팬(200)은 외기를 상기 히터블럭(150)측으로 유입시킬 수 있다. 상기 외기는 상기 히터블럭(150)이 배치된 근방의 온도보다 현저히 낮은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 히터블럭(150)의 근방의 온도는 상기 제 1송풍팬(200)의 동작으로 인해 그 온도가 하강할 수 있다.
다음은 상기 공정튜브(120)의 내부공간의 온도를 하강시킬 수 있는 제 2송풍팬(320)의 동작을 설명하도록 한다.
상기 제 2송풍팬(320)은 상기 공정튜브(120)의 내부공간과 연통되도록 본체(100)에 장착된 튜브(310)에 연결될 수 있다. 상기 제 2송풍팬(320)은 외기를 상기 공정튜브(120)의 내부로 유입시킬 수 있다. 또한 , 상기 외기는 상기 공정튜브(120)의 내부온도보다 현저히 낮은 것이 바람직하다.
따라서, 확산공정의 진행 후에, 고온의 분위기가 형성된 상기 공정튜브(120)의 내부공간과 상기 히터블럭(150)의 근방 또는 상기 히터블럭(150)의 자체의 온도 는 상기와 같은 제 1,2송풍팬(200, 320)의 동작으로 인한 외기의 유입을 통해 소정의 온도로 하강될 수 있다.
그러므로, 상기 공정튜브(120)의 내부온도와 상기 히터블럭(150)의 온도, 상기 히터블럭(150)의 근방의 온도를 바람직하게는 100℃ 이하로 단시간에 하강시켜 정기점검작업 실시시간을 단축할 수 있다.
한편, 송풍제어부(400)는 상기와 같이 소정의 온도로 냉각되는 상기 공정튜브(120)의 내부온도와 상기 히터블럭(150)의 근방의 온도를 측정하여, 측정되는 온도에 따라 상기 제 1,2송풍팬(200, 320)의 동작을 제어할 수도 있다.
즉, 제 1온도센서(410)는 상기 공정튜브(120)의 내부공간의 온도를 측정하여 제어부(430)로 전송하고, 제 2온도센서(420)는 상기 히터블럭(150)의 근방온도를 측정하여 제어부(430)로 전송할 수 있다.
상기 제어부(430)는 냉각기준온도가 기설정된 상태이며, 예를 들어 상기 냉각기준온도가 100℃라고 한다면, 상기 제 1,2온도센서(410, 420)로부터 측정된 측정온도가 100℃이하로 되면 정지시키고, 상기 측정온도가 100℃이상의 온도이면, 제 1,2구동수단(61, 62)으로 전기적신호를 전송하고, 상기 제 1,2구동수단(61, 62)은 상기 제 1,2송풍팬(200, 320)을 계속 동작시킬 수 있다.
따라서, 상기 제어부(430)는 상기 공정튜브(120)의 내부온도와 상기 히터블럭(150)의 근방의 온도가 상기 냉각기준온도보다 낮게 형성되면 상기 송풍부를 정지시킴으로써, 정기점검작업을 실시할 수 있게 할 수 있다.
물론, 상기 제어부(430)는 전기적으로 연결되는 표시기(440)와 경보기(450) 를 더 구비하여, 상기와 같이 측정온도가 상기 냉각기준온도보다 낮아지면 경보를 알리고, 상기 측정온도를 실시간으로 표시하게 할 수도 있다.
따라서, 상기 제어부(430)는 상기 경보기(450)와 표시기(440)를 구비함으로써, 즉시 정기점검작업을 실시할 수 있도록 작업자에게 알릴 수 있다.
본 발명에 의하면, 공정튜브와 히터블럭의 근방에 송풍팬을 설치하여 외기를 불어 넣어 줌으로써 확산공정 진행 후에, 고온이 형성된 공정튜브와 히터블럭의 온도를 급속하게 하강시켜 정기점검작업을 즉시 실시가능하게 하도록 하는 효과가 있다. 이에 따라, 상기와 같이 정기점검작업을 즉시 실시함으로써, 작업시간의 손실을 줄여, 제품 생산량을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 공정튜브;
    상기 공정튜브의 외측에 배치되며, 상기 공정튜브를 소정의 온도로 가열시키는 히터블럭; 및
    상기 공정튜브와 상기 히터블럭의 근방에 배치되는 송풍부를 포함하는 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 송풍부는 상기 히터블럭의 근방에 배치되어 상기 히터블럭의 근방으로 외기를 송풍하는 제 1송풍팬과, 상기 공정튜브의 내부공간과 연통되도록 배치되어 상기 공정튜브의 내부공간으로 외기를 송풍하는 제 2송풍팬인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1송풍팬은 상기 히터블럭을 외부로 개폐시키도록 배치된 상기 히터도어에 장착되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 송풍부는 상기 공정튜브의 내부온도와 상기 히터블럭의 근방의 온도에 따라 상기 제 1,2송풍팬의 동작을 제어하는 송풍제어부를 더 구비하되, 상기 송풍제어부는 상기 공정튜브의 내부에 배치된 제 1온도센서와, 상기 히터블럭의 근방에 배치된 제 2온도센서와, 상기 제 1,2온도센서로부터 측정된 온도를 전송받아 기설정된 냉각기준온도와 서로 비교하여, 상기 측정된 온도가 상기 냉각기준온도보다 낮으면 상기 제 1,2송풍팬의 동작을 중지하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정된 온도가 상기 냉각기준온도보다 낮아 지는 경우에 알람을 발생시키는 경보기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 수직형 확산설비.
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