KR20070084767A - 히터의 파워 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히터의 파워 제어 시스템에 관해 개시한다. 개시된 상기 시스템은 코일로 구성되며 도어를 가진 히터와, 히터에 내설되어 코일에 의해 발생된 열의 온도가 측정되는 적어도 하나 이상의 온도 측정용 열전대와, 온도 측정용 열전대에 외부 전원으로부터 소정 전압을 공급하는 각 파워라인과, 각 파워라인의 전압을 입력받아 디지털 신호로 변환하는 모션보드와, 모션보드에서 제공되는 전압을 실시간 측정하여 디스플레이하는 전압측정부를 구비한다.
상기한 구성에 의하면, 본 발명은 히터 도어에 장착된 전압측정부를 제공한다. 상기 전압 측정부는 상기 각 온도 측정용 열전대에 외부 전원으로부터 소정 전압을 공급하는 각 파워라인의 전압을 측정 및 상기 전압을 디스플레이할 수 있다. 따라서, 상기 전압측정부를 통해 작업자가 상기 히터의 정상 유무를 실시간으로 확인할 수 있다.

Description

히터의 파워 제어 시스템{power control system of a heater}
도 1은 종래기술에 따른 공정챔버 및 상기 공정챔버의 외측에 설치된 히터를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 히터의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 히터의 파워 제어 시스템을 개략적으로 보인 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200. 히터 201. 도어
300. 전원공급부 310. 온도 측정용 열전대
312. 과열 온도 측정용 열전대 320. 모션보드
310S1,310S2,310S3,310S4. 제 1,제 2,제 3 및 제 4온도 측정용 열전대
312S1,312S2,312S3,312S4. 제 1,제 2,제 3 및 제 4과열 온도 측정용 열전대
330. 전압측정부 340. 제어부
350. 경보기
400,400A,400A1,400A2,400A3,400A4,400B,400B1,400B2,400B3,400B4. 파워라인
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 공정챔버(process chamber) 외측에 설치되어 상기 공정챔버의 내부 온도를 조절하는 히터(heater)의 파워(power)를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
통상, 반도체소자 제조공정은 웨이퍼 상에 산화막, 금속막 및 질화막 등의다 양한 재질의 박막을 순차적으로 적층하는 성막 공정을 포함한다.
이와 같은 박막 성막 공정은 그 박막 증착 방법에 따라 크게 물리적 기상증착방법과 화학기상증착 방법으로 나뉠 수 있다. 최근에는 일반적으로 열 및 플라즈마(Plasma) 등을 이용하여 반응가스를 분해함으로써 분해된 반응가스가 웨이퍼 상에 증착되어 박막을 형성하는 화학기상증착 방법이 주로 이용되고 있다.
상기 화학기상증착 방법은 박막 증착 공정을 원활하게 진행하기 위해서 박막이 증착되어지는 웨이퍼가 공정진행에 적합한 온도로 가열되어야만 한다. 따라서, 화학기상증착 방법으로 박막 증착 공정을 진행하는 공정 챔버의 외측에는 공정챔버의 내부온도를 가열 조절할 수 있는 히터가 구비된다.
도 1은 종래기술에 따른 공정챔버 및 상기 공정챔버의 외측에 설치된 히터를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 히터(100)는 스테인리스 스틸(Stainless steel) 재질로 원통형 상으로 이루어질 수 있다. 상기 히터(100)는 히팅부재가 내설되고 일측에는 도어(door)(미도시)가 설치된다. 상기 히팅부재는 코일일 수 있 다. 상기 히팅부재는 상기원통 형상의 히터(100) 내부에는 다량으로 내설될 수 있다. 상기 히터(100) 내부에는 상기 히팅부재에서 발생된 열의 전달에 의해서 열분해된 반응가스를 이용하여 웨이퍼(122) 상에 박막을 형성하는 공정챔버(105)가 구비된다.
상기 공정챔버(105)는 웨이퍼 처리 공간(102)을 한정하는 내부 튜브(Inner tubr)(104) 및 외부튜브(outer tube)(106)를 포함한다. 상기 내부 튜브(104)는 외부 튜브(106)로 둘러싸이며, 다시 외부 튜브(106)는 히터(heater)(100)로 둘러싸인다. 상기 내부 튜브(104)는 상/하부가 개구된 원통형 구조이며, 상기 외부 튜브(106)는 하부만 개구된 원통형 구조이다. 상기 히터(100)는 내부 튜브(104) 내의 웨이퍼 처리 공간(102)에 열을 가하여 웨이퍼 처리 공간(102)이 일정 온도 이상으로 유지되도록 한다.
상기 내부 튜브(104) 및 외부 튜브(106)는 그 하부에 마련된 플랜지(frange)(110)에 장착된다. 그리고 도면에는 나타내지 않았지만, 상기 플랜지(110)에는 플랜지(110)를 관통하여 웨이퍼 처리 공간(102) 내로 가스를 공급하는 가스 공급구(미도시)가 장착되며, 동시에 공정챔버(105) 외부로의 가스 배출을 위한 가스 배출구(미도시)도 플랜지(110)를 관통하도록 장착된다.
상기 내부 튜브(104) 내의 웨이퍼 처리 공간(102)에는 웨이퍼(122)가 장착되는 보트(boat)(120)가 배치된다. 상기 보트(120)는 복수개의 웨이퍼(130)들을 수직 방향으로 위치되도록 한다.
상기 보트(120)는 종형 퍼니스(100) 외부로의 반출이 가능한데, 이를 위하여 보트(120)는 수직 방향으로 이동할 수 있다. 또한 공정 중에 보트(120)를 회전시키기 위하여, 보트 플레이트(121)에는 회전 축(142)이 부착된다. 도면에 나타내지는 않았지만, 상기 회전 축(142)은 외부의 회전 구동부와 연결된다. 상기 회전 축(142)에는 회전 캡(rotate cap)(144), 캡 커버(cap cover)(146) 및 베이스(base)(148)가 끼워진다. 특히 베이스(148)는 플랜지(110)의 바닥면과 접촉되면서 공정챔버(105) 하부를 밀폐시킨다.
한편, 상기 히터(100)의 히팅부재의 끝단에는 상기 히팅부재로 소정전원을 인가해주는 전원공급부(미도시)가 연결되어 있다. 상기 히터(100)와 상기 전원 공급부 사이에는 전원을 공급하는 파워라인(미도시)이 각각 설치된다. 따라서, 상기 파워라인을 통해 상기 히팅부재로 소정 전압이 인가되면 상기 히팅부재는 이와같이 인가되는 전원에 의해 발열된다. 상기 공정챔버(105)는 히팅부재의 열을 전달 받아 증착 공정 진행에 적합한 온도로 상승된다.
상기 히팅부재의 주변부에는 상기 히팅부재에서 발생하는 열의 온도를 측정하기 위한 온도 측정용 열전대(미도시)와 상기 히팅부재에서 발생한 열의 한계 온도를 측정하기 위한 과열 측정용 열전대(도시되지않음)가 서로 상이한 위치에 각각 설치되어 있다. 상기 온도 측정용 열전대와 상기 과열 측정용 열전대는 공정 챔버의 각 위치별로 4개씩 설치될 수 있다.
상기 공정챔버(105) 내부에서는 반응가스를 열분해하여 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 화학기상증착 공정이 진행된다. 이때, 상기 전원공급부를 통해 상기 히터(100)에 내설된 히팅부재 주변부에 설치된 각 온도 측정용 열전대와 상기 과열 측 정용 열전대로 소정 전압이 각각 인가되면 상기 온도 측정용 열전대와 상기 과열 측정용 열전대는 각 공정챔버(105) 부위별 온도를 측정하게 된다. 이어, 상기 각 온도 측정용 열전대는 측정된 온도를 히터(100)에 연결 설치된 메인 컴퓨터(미도시)에 특정 신호로써 전달하게 된다. 마찬가지로, 상기 각 과열 온도 측정용 열전대는 측정된 온도를 히터(100)에 설치된 모니터용 컴퓨터에 특정 신호로써 전달하게 된다.
이와 같은 종래 히터 구조는 상기 전원공급부를 통해 각 온도 측정용 열전대에 원하는 소정 전압이 제대로 공급되었는 지의 여부는 확인하기가 어렵다. 즉, 상기 각 온도 측정용 열전대는 각 위치별로 서로 다른 소정의 전압이 인가되어야 하지만, 이들 각 파워라인을 통해 공급되는 전압을 제대로 확인하기는 수월하지 않다. 마찬가지로, 상기 각 파워라인을 통해 상기 각 온도 측정용 열전대에 과부하 또는 불안정한 전압이 공급될 경우에도, 이를 실시간으로 제대로 확인할 수 없는 실정이다. 이런 경우, 상기 공정챔버는 증착 공정 진행에 적합한 온도로 셋팅되지 못한 우려가 있음으로써, 상기 웨이퍼 상에 박막 공정이 불량하게 진행될 수 있고, 그 결과 제품의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 각 온도 측정용 열전대로 공급되는 전압을 실시간으로 체크하여, 상기 각 파워라인을 통해 상기 각 온도 측정용 열전대에 과부하 또는 불안정한 전압이 공급될 경우, 상기 히터의 파워를 제어할 수 있는 시스템에 대한 연구가 필요하다.
상기 문제점을 해결하고자, 본 발명의 과제는 파워라인들을 통해 각 온도 측정용 열전대로 공급되는 전압을 실시간으로 체크할 수 있는 히터의 파워 제어 시스템을 제공하려는 것이다.
상기 과제를 달성하고자, 본 발명은 히터의 파워 제어 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 코일로 구성되며 도어를 가진 히터와, 히터에 내설되어 코일에 의해 발생된 열의 온도가 측정되는 적어도 하나 이상의 온도 측정용 열전대와, 온도 측정용 열전대에 외부 전원으로부터 소정 전압을 공급하는 각 파워라인과, 각 파워라인의 전압을 입력받아 디지털 신호로 변환하는 모션보드와, 모션보드에서 제공되는 전압을 실시간 측정하여 디스플레이하는 전압측정부를 구비한다.
상기 히터에 내설되며, 상기 코일에서 발생되는 열의 한계온도를 측정하기 위한 과열온도 측정용 열전대를 더 구비할 수 있다.
상기 전압측정부는 상기 도어에 설치된 것이 바람직하다.
상기 전압측정부에는 상기 각 파워라인의 전압이 %단위로 디스플레이되는 것이 바람직하다.
상기 전압측정부는 상기 모션보드에서 제공되는 전압을 감지하는 감지부와, 상기 감지부에서 감지된 값을 디스플레이하는 모니터를 구비할 수 있다.
상기 전압측정부에 입력된 전압 감지치를 기설정된 기준치와 비교하여 상기 히터의 전원을 온/오프시키는 제어부를 더 구비할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명 한다.
도 2는 본 발명에 따른 히터의 개략도이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 히터의 파워 제어 시스템을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히터(200)는 내부에 히팅부재(미도시)가 내설되고, 일측에 도어(201)가 설치된다. 상기 히터(200)는 스테인리스 스틸 재질로 원통형 상으로 이루어질 수 있다. 상기 히팅부재는 코일일 수 있다.
도 3및 도 4에 도시된 바와 같이, 상술한 히터(200)의 파워를 제어하는 시스템은 전원공급부(300), 온도 측정용 열전대(310), 파워라인(400), 모션보드(320), 전압측정부(330) 및 제어부(340)를 구비한다.
상기 전원공급부(300)는 상기 히터(200)의 외부에서 상기 온도 측정용 열전대(310)로의 전압을 인가한다.
상기 온도 측정용 열전대(310)는 상기 히터(200)내에 내설되되, 적어도 하나 이상 배치된다. 상기 온도 측적용 열전대(310)는 상기 히터(200)에서 발생되는, 구체적으로는, 히팅부재인 코일에서 발생되는 열의 온도를 측정하기 위한 것이다. 상기 온도 측정용 열전대(310)는 상기 히터(200)의 위치별로 4개 배치된 것이 바람직하다. 상기 온도 측정용 열전대(312)는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4온도 측정용 열전대(310S1,310S2,310S3,310S4))로 구분된다. 상기 히터(200)에는 상기 온도 측정용 열전대(310) 외에도 적어도 하나 이상의 과열 온도 측정용 열전대(312)가 더 배치될 수 있다. 상기 과열 온도 측적용 열전대(312)는 상기 히터(200)에서 발생되는, 구체적으로는, 히팅부재인 코일에서 발생되는 열의 한계온도를 측정하기 위한 것이 다. 상기 과열 온도 측정용 열전대(312)는 상기 온도 측정용 열전대(310)와 동일하게, 상기 히터(200)의 위치별로 4개 배치된 것이 바람직하다. 즉, 상기 과열 측정용 열전대(312)는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4과열 측정용 열전대(312S1,312S2,312S3,312S4)로 구분된다.
상기 파워라인(400)은 상기 전원공급부(300)에서 제공되는 전압을 상기 온도 측정용 열전대(310) 및 과열 온도 측정용 열전대(312)로 공급하는 역할을 한다. 상기 파워라인(400)은 상기 온도 측정용 열전대(310)로 전압을 공급하기 위한 제 1파워라인(400A) 및 상기 과열 측정용 열전대(312)로 제 2파워라인(400B)으로 나뉜다. 구체적으로, 상기 제 1파워라인(400A)은 각 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4온도 측정용 열전대(310S1,310S2,310S3,310S4)로 전압을 공급하는 4개의 제 1파워라인들(400A1,400A2,400A3,400A4)로 구분된다. 또한, 상기 제 2파워라인(400B)은 각 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4과열 측정용 열전대(312S1,312S2,312S3,312S4)로 전압을 공급하는 4개의 제 2파워라인들(400B1,400B2,400B3,400B4)로 구분된다.
상기 모션보드(320)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1및 제 2파워라인(400A)(400B)의 전압을 입력받아 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로, 상기 모션보드(320)는 4개의 제 1파워라인들(400A1,400A2,400A3,400A4)의 전압을 입력받아 디지털 신호로 변환한다.
상기 전압측정부(330)는 상기 모션보드(320)에서 제공되는 전압을 실시간 측정하여 디스플레이한다. 상기 전압측정부(330)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 히터(200)의 도어(201)에 설치될 수 있다. 상기 전압측정부(330)는 상기 제 1파워 라인들((400A1,400A2,400A3,400A4)의 전압이 %단위로 디스플레이된다. 상기 전압측정부(330)는 상기 모션보드(320)에서 제공되는 전압을 감지하는 감지부(미도시)와, 상기 감지부에서 감지된 값을 디스플레이하는 모니터(미도시)를 구비한다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 상기 전압 측정부(330)는 상기 제 1, 제 2, 제 3및 제 4온도 측정용 열전대(310A1,310A2,310A3.310A4)에 전원공급부(300)로부터 소정 전압을 공급하는 각 제 1파워라인들(400A1,400A2,400A3,400A4)의 전압을 측정 및 상기 전압을 디스플레이할 수 있다. 따라서, 상기 전압측정부(330)를 통해 작업자가 상기 히터(200)의 정상 유무를 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 전압측정부(330)를 통해 작업자가 실시간 확인 가능하므로, 상기 제 1, 제2,제 3및 제 4 온도 측정용 열전대(310A1,310A2,310A3.310A4)에 과부하 또는 이상 파워가 인가된 경우에 상기 히터(200)에 공급되는 전원을 차단시킬 수 있다. 따라서, 히터의 이상 파워 인가에 따른 사고 예방을 방지할 수 있다.
상기 제어부(340)는 상기 전압측정부(330)에 입력된 전압 감지치를 기설정된 기준치와 비교하여 상기 히터(200)의 파워를 온/오프시킨다. 상기 제 1파워라인들(400A1,400A2,400A3,400A4)로 제공되는 전압이 과부하 또는 이상전압인 경우, 상기 전원공급부(300)의 파워를 완전 오프시킬 수 있다. 이러한 전원공급부(300)의 파워 오프시킨 경우, 경보기(350)를 통해 알람을 울리도록 한다.
본 발명에 따르면, 히터 도어에 장착된 전압측정부를 제공한다. 상기 전압 측정부는 상기 각 온도 측정용 열전대에 외부 전원으로부터 소정 전압을 공급하는 각 파워라인의 전압을 측정 및 상기 전압을 디스플레이할 수 있다. 따라서, 상기 전압측정부를 통해 작업자가 상기 히터의 정상 유무를 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 전압측정부를 통해 작업자가 실시간 확인 가능하므로, 상기 각 온도 측정용 열전대에 과부하 또는 이상 파워가 인가된 경우에 상기 히터에 공급되는 전원을 차단시킬 수 있다. 따라서, 히터의 이상 파워 인가에 따른 사고 예방을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 코일로 구성되며, 도어를 가진 히터와,
    상기 히터에 내설되어, 상기 코일에 의해 발생된 열의 온도가 측정되는 적어도 하나 이상의 온도 측정용 열전대와,
    상기 온도 측정용 열전대에 외부 전원으로부터 소정 전압을 공급하는 각 파워라인과,
    상기 각 파워라인의 전압을 입력받아 디지털 신호로 변환하는 모션보드와,
    상기 모션보드에서 제공되는 전압을 실시간 측정하여 디스플레이하는 전압측정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터의 파워 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 히터에 내설되며, 상기 코일에서 발생되는 열의 한계온도를 측정하기 위한 과열온도 측정용 열전대를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 히터의 파워 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전압측정부는 상기 도어에 설치된 것을 특징으로 하는 히터의 파워 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전압측정부에는 상기 각 파워라인의 전압이 %단위로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 히터의 파워 제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전압측정부에 입력된 전압치를 기설정된 기준치와 비교하여 상기 히터의 파워를 온/오프시키는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 히터의 파워 제어 시스템.
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