KR20070034349A - 조립식 히터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조립식 히터에 관한 것으로서, 특히 열 발생을 담당하는 열선을 상하로 수용하도록 상호 조립되는 구조인 히터 상부 및 히터 하부로 되는 구성에 의해 열선과 히터본체사이의 간격을 일정하게 유지하게 하는 한편, 웨이퍼가 놓이는 히터상부와 열선사이에 간격을 두어 열선을 영향을 감소시켜 온도를 균일하게 제어함에 의해 웨이퍼의 증착막 균일도를 향상시키는 기능을 갖는 히터에 관한 것이다.
조립식 히터, 열선, 상부 서포트, 하부 서포트

Description

조립식 히터{A heater which has assembly structure}
도 1은 종래의 화학기상증착장치의 개념도,
도 2a 및 도 2b는 종래의 히터에 대한 단면도 및 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 조립식 히터의 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 조립식 히터의 일 실시예의 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 조립식 히터의 또 다른 실시예의 단면도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 조립식 히터의 또 다른 실시예의 단면도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 조립식 히터의 또 다른 실시예의 단면도,
도 38 및 도 8b는 본 발명에 의한 조립식 히터의 또 다른 실시예의 단면도,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300, 400, 500, 600 : 히터
110, 210, 310 ,410, 510, 610 : 히터 상부
111, 211, 311, 411, 511, 611 : 상부 서포트
120, 220, 320, 420 : 히터 하부
121, 221, 321, 421, 521, 621 : 열선 수용부
520, 620 : 히터 중간부
530, 630 : 히터 베이스부
본 발명은 조립식 히터에 관한 것으로서, 특히 열 발생을 담당하는 열선을 상하로 수용하도록 상호 조립되는 구조인 히터 상부 및 히터 하부로 되는 구성에 의해 열선과 히터본체사이의 간격을 일정하게 유지하게 하는 한편, 웨이퍼가 놓이는 히터상부와 열선사이에 간격을 두어 열선을 영향을 감소시켜 온도를 균일하게 제어함에 의해 웨이퍼의 증착막 균일도를 향상시키는 기능을 갖는 히터에 관한 것이다.
일반적으로 화학기상증착장치에 사용되는 히터는 히터본체내부에 열선이되어 있는 형태이다.
일반적으로 화학기상증착장치라고 하는 것은 기체 상태의 화합물을 공급하여 기판과의 화학적 반응을 유도함으로써 반도체 기판 위에 박막층을 형성하는 공정을 말한다. 상기 화학기상증착 기술은 다음과 같은 여러 장점 때문에 반도체 공업에서 빠른 속도로 응용이 확대되고 있다.
첫째, 다양한 특성을 가지는 박막을 원하는 두께로 성장시킬 수 있다.
둘째, 여러 가지의 화합물 박막의 조성 조절이 용이하다.
셋째, 기판과의 화학반응에 의해 박막이 형성되므로 스텝 커버리지(step coverage)가 매우 우수하다.
상기 화학기상증착공정으로 얻어지는 박막의 물리 화학적 성질은 증착이 일어나는 기판의 종류 및 반응기의 증착 조건(온도, 압력, 원료공급 속도 및 농도 등)에 의하여 결정된다. 일반적으로 이러한 변수들은 반응원료의 기판으로의 확산 및 기판에서의 반응속도에 직접적인 영향을 미침으로써 형성되는 박막의 구조나 성질에 영향을 미치게 된다.
이상과 같은 화학기상증착공정에 대하여 도 1을 참조하여 설명하면 공정에 필요한 열을 발생하는 히터(40)와 상기 히터를 지지하는 히터 지지부 그리고 웨이퍼에 반응가스를 균일하게 공급하기 위한 샤워헤드로 구성되며, 상기 구성요소를 수용하는 챔버로 구성된다. 이때 상기 챔버의 상부에는 반응가스 주입을 위한 가스 주입부(20)가 형성되는 한편 양 측에 도입부 및 배기부가 형성된다.
상술한 바와 같은 구성에 의해 일반적인 화학기상증착공정이 수행되게 되는데, 이중 웨이퍼에 작용하는 온도의 균일성이 증착되는 박막 두께를 균일하게 하는데 중요한 영향을 미치게 된다.
일반적인 화학기상증착장치의 히터(40)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 내부에 열선(42)이 내장되는 한편 상기 열선(42)의 양측에 전력공급부(43)가 배치되어 있는 구성이며, 그 제작방법은 세라믹 분말등과 그 속에 열선을 삽입한 후 고온 고압을 인가하여 일체형으로 형성되게 한다.
그러나, 상기 종래의 히터(40)의 제작방법에 의한 경우 열선의 위치와, 간격 또는 열선 자체의 저항 균일도가 차이가 날 뿐만 아니라 웨이퍼가 놓이는 상부면에서 열선과의 거리가 제작시마다 차이가 발생하고 재현성 확보가 어려워 결국 히터 의 온도 균일도가 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 열선을 수용하기 위해 상호 조립되는 구조로 형성되는 히터 상부 및 히터 하부로 되는 히터로서, 상기 히터 상부에는 상기 열선을 눌러서 고정하도록 상기 열선에 대응되게 형성되는 상부 서포터가 배치되고, 상기 히터 하부에는 상기 열선을 수용하기 위한 열선 수용부가 형성되어 상기 열선과 히터와의 일정한 간격을 유지하게 하는 한편 열선과 히터상부와 간격을 두어 열선의 영향성을 감소시켜 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 히터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적은 열선을 수용하기 위해 상호 조립되는 구조로 형성되는 히터 상부 및 히터 하부로 되는 히터로서, 상기 히터 상부는 그 밑면에 공간이 형성되는 한편 상기 공간부 내부에 돌출되게 형성되어 상기 열선을 눌러서 고정하도록 상기 열선에 대응되게 형성되는 상부 서포터가 배치되고, 상기 히터 하부는 상기 열선을 수용하기 위한 열선 수용부가 형성되는 구성에 의해 달성될 수 있다.
이하 실시예와 첨부된 도면에 의해 상기 기술적 사상을 상세히 설명하기로한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 히터 상부와 히터 하부로 구성되는 조립식 히터로서 상기 히터 상부와 히터 하부에 각각 열선을 고정할 수 있는 구성에 의해 열선이 정확한 위치에 배치되게 함은 물론 열선의 영향성을 감소시켜 온도 균일도를 향 상시킬 수 있는 히터이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 히터(100)는 히터 상부(110)와 상기 히터 상부(110)와 상호 대응되어 고정되는 히터 하부(120)로 구성된다.
상기 히터 상부(110)는 그 상부에 웨이퍼가 안착되는 편이 형성되어 있으며 밑면에는 공간이 형성되게 된다. 이 공간에 열선(H)의 형상에 대응되도록 돌출되어 형성되는 열선을 위에서 누르게 되는 상부 서포트(111)가 형성되게 된다.
또한 상기 히터 하부(120)에는 상기 열선(H)을 수용하기 위해 히터 수용부(121)가 형성된다. 본 히터 수용부(121)에 상기 열선(H)이 삽입되어 고정되게 된다.
한편 상기 히터 하부(120)의 양 측에는 상기 열선(H)에 전력을 공급하기 위해 전력공급부(130)가 삽입되기 위한 전력공급부 삽입홀(122)이 형성된다.
이상 상술한 바와 같이 히터 상부(110)와 히터 하부(120)로 구성되어 상호 조립됨에 의해 열선(H)을 고정하게 된다.
이하 각 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
실시예1
도 4a 및 도4b를 통해 설명하면, 본 실시예에서는 상술한 구성에서 고정구(240)가 추가되게 된다. 즉 본 실시예의 히터 상부(210)와 히터 하부(220)는 고정구(240)에 의해 상호 고정되게 된다. 이때 상기 고정구(240)가 삽입되기 위해 상기 히터 상부(210) 및 히터 하부(220)의 양측에 고정구 삽입홀(213,223)이 형성되게 된다.
물론 상기 고정구 삽입홀(213,223)의 방향은 아래에서 윗방향으로도 가능하고 그 반대방향으로도 가능하다.(도 5a 및 도 5b 참조)
실시예2
본 실시예의 히터(400)는 히터 하부(420)에 형성되는 열선 수용부(421)에 하부 서포트(421a)가 형성되는 것이 특징으로서 이하 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 히터는 조립식 히터로서 히터 상부와 히터 하부가 조립되는 구성인데, 본 실시예의 히터 하부(420)에는 열선(H)을 수용하기 위한 열선 수용부(421)가 형성되는 것은 상술한 바와 유사하나 상기 열선 수용부(421)에 상기 열선(H)을 밑에서부터 받치기 위해 돌출되어 형성되는 하부 서포트(421a)가 형성된다. 상기 하부 서포트(421a)에 의해 상기 열선(H)이 히터 하부(420)에 직접 접촉하지 않게 되어 열손실이 방지되게 된다.
한편 상기 히터 하부(420)의 양 측에는 상술한 것과 동일하게 전력공급을 위한 전력공급구 삽입홀(422)이 형성되어 있으며 고정구 삽입홀(413,423)이 히터 상부(410)와 히터 하부(420)의 양측에 각각 형성되어 있다.
그리고 상기 히터 상부(410)에 상부 서포트(411)가 형성되는 것은 상술한 실시예들과 동일하다.
실시예3
본 실시예의 히터(500)는 히터 상부(510)에 상부 서포트(511)가 형성되는 점은 동일하나 히터 중간부(520)와 히터 베이스부(530)에 의해 히터 하부가 구성된다는 점이 상이한 것으로서 이하 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서 히터 중간부(520)는 상기 히터 상부(510)와 히터 베이스부(530)사이에 위치하게 된다. 또한, 상기 히터 중간부(520)의 상면에는 열선(H)을 수용하기 위한 열선 수용부(521)가 형성되며 상기 열선 수용부(521)의 내부에는 상기 열선(H)을 밑에서 받치기 위한 하부 서포트(521a)가 형성된다.
상술한 바와 같은 구성의 히터 중간부(520)의 하면에는 히터 베이스부(530)이 배치된다. 상기 히터 베이스부(530)의 상면에는 상기 히터 중간부(520)를 수용하기 위한 공간이 형성되어 있다.
한편 상기 히터 상부(510) 및 히터 베이스부(530)의 양 측에는 고정구를 삽입하기 위한 고정구 삽입홀(513,533)이 형성되어 있으며, 상기 히터 중간부(520)와 히터 베이스부(530)의 양측에는 전력공급부(540)를 삽입하기 위한 전력공급부 삽입홀(532)이 각각 형성되게 된다.
이상과 같은 구성에 의해 상기 열선(H)에서 발생한 열이 밑방향으로 누출되는 것을 방지하여 열효율을 향상시킴은 물론 상기 히터 상부(510)의 상부 서포트(511)에 의해 열선이 정확하게 고정됨은 물론 웨이퍼가 안착되는 히터 상부(510)의 윗면과 일정간격 이격되어 열선(H)의 영향을 감소시켜 온도 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.
실시예4
본 실시예의 히터(600) 또한 상부 서포트(611)이 형성되는 히터 상부(610)와 열선 수용부(621)가 형성되는 히터 중간부(620) 그리고 히터 베이스부(630)로 구성되는 것은 상기 실시예3과 유사하다.
그러나 본 실시예에서는 상기 히터 중간부(620)와 히터 베이스부(630)사이에 간극이 존재하는 것이 특징으로서 이하 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이 실시예3의 히터(500)의 경우 히터 베이스부(530)에 의해 열이 밑방향으로 누출되는 것을 방지하게 된나, 본 실시예4의 히터(600)의 경우에도 히터 중간부(620)와 히터 베이스부(630)으로 구성됨은 유사하나, 상기 히터 중간부(620)와 히터 베이스부(630)사이에 간극(631a)이 형성된다.
상기 간극(631a)은 상기 히터 중간부(620)이 상기 히터 베이스부(630)에 안착될때 상기 히터 중간부(620)가 히터 베이스부(630)의 단턱에 걸림에 의해 형성된다. 이와 같이 형성된 상기 간극(631a)는 밑방향으로 열이 전도되는 것을 방지하게 되어 열 누출을 억제하게 하는 기능을 하게 된다.
이상과 같이 상술한 본 발명의 여러 실시예를 통해 열선(H)의 고정을 견고하게 하고 히터 상부에서의 열선(H)의 영향성을 감소시켜 온도 균일성을 제고하는 한편 밑방향으로의 열 누출을 방지하여 효율을 높이게 된다.
이때 상기 실시예의 히터 상부의 재질로는 니트라이트(AlN)이 사용되고,
상기 히터 하부 또는 히터 중간부의 재질은 알루미늄 니트라이트(AlN) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)이 사용되며, 상기 히터 베이스부의 재질은 알루미늄 니트라이트(AlN)나 산화 알루미늄(Al2O3) 또는 세라믹이 사용된다.
이상과 같이 열선을 수용하기 위해 상호 조립되는 구조로 형성되는 히터 상부 및 히터 하부로 되는 히터로서, 상기 히터 상부에는 상기 열선을 눌러서 고정하도록 상기 열선에 대응되게 형성되는 상부 서포터가 배치되고, 상기 히터 하부에는 상기 열선을 수용하기 위한 열선 수용부가 형성되는 구성에 의해 상기 열선과 히터와의 일정한 간격을 유지하게 하는 한편 열선과 히터상부와 간격을 두어 열선의 영향성을 감소시켜 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 히터 하부에 히터 베이스부를 추가하여 열 누출을 방지하여 열효율을 향상시키는 효과도 있다.

Claims (8)

  1. 전원을 공급받아 열을 발산하는 열선과, 상기 열선을 수용하기 위해 상호 조립되는 구조로 형성되는 히터 상부 및 히터 하부로 되는 히터로서,
    상기 히터 상부는 그 밑면에 공간이 형성되는 한편 상기 공간부 내부에 돌출되게 형성되어 상기 열선을 눌러서 고정하도록 상기 열선에 대응되게 형성되는 상부 서포터가 배치되고,
    상기 히터 하부는 상기 열선을 수용하기 위한 열선 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히터 하부의 양측에는 전력공급부를 수용하기 위한 전력공급부 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히터 상부 및 히터 하부의 양측에는 상기 히터 상부 및 히터 하부의 고정용 고정구를 삽입하기 위한 고정구 삽입홀이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립식 히터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히터 하부에 형성되는 히터 수용부에 상기 열선을 밑에서 받치기 위한 하부 서포트가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 히터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히터 하부는 상기 히터 상부와 상호 조립되어 고정되는 히터 베이스부및 상기 히터 베이스부와 상기 히터 상부의 사이에 배치되는 히터 중간부로 구성되는데,
    상기 히터 중간부는 상기 열선을 수용하기 위한 히터 수용부와 상기 히터 수용부내에 형성되어 상기 열선을 밑에서 받치게 되는 하부 서포트가 돌출되어 형성되고 양측에는 전력공급구가 삽입되기 위한 전력공급구 삽입홀이 형성되고,
    상기 히터 베이스부의 윗면에는 수용부가 형성되어 상기 히터 중간부를 수용하는 한편 그 양측에 전력공급구가 삽입되기 위한 전력공급구 삽입홀이 형성되는 한편,
    상기 히터 상부와 상기 히터 베이스부의 양측에는 고정구를 삽입하기 위한 고정구 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 히터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 히터 베이스부와 히터 중간부사이에 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 히터
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 히터 상부의 재질은 알루미늄 니트라이트(AlN)이고,
    상기 히터 하부의 재질은 알루미늄 니트라이트(AlN) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)이고,
    상기 히터 베이스부의 재질은 알루미늄 니트라이트(AlN) 또는 산화 알루미늄(Al2O3) 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는 조립식 히터
  8. 제1항 내지 제6항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 히터는 화학기상증착장치에서 증착을 위한 열공급장치로 이용되는 것을 특징으로 하는 조립식 히터.
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