KR20070098266A - 가스 가열 블록 - Google Patents
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Abstract
가스 가열 블록이 제공된다. 가스관은 중공형의 관체로서 복수개가 구비된다. 커넥터는 내부에 수용공간을 구비하여 복수개의 가스관을 상호 연통시키며, 일측에 삽입공이 형성된다. 히터는 전원공급부 및 발열체를 구비한다. 발열체는 커넥터에 형성된 삽입공을 통해 커넥터에 연결되어 있는 가스관의 내측으로 연장되어 배치되며, 전원공급부를 통해 전원이 인가되면 열을 방출한다. 상부블록은 가스관의 상부에 밀착되게 배치되며, 하부블록은 가스관의 하부에 밀착되게 배치되어 상부블록과 함께 가스관을 감싼다. 본 발명에 따른 가스 가열 블록은 외력에 의한 파손위험성이 낮으며, 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있고, 손쉽게 공정챔버로 공급되는 공정가스를 고온으로 가열할 수 있다.
반도체, 공정챔버, 공정가스, 가열, 히터
Description
도 1은 종래의 반도체 제조 장치에 채용되는 가스배관 가열 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예를 Ⅱ-Ⅱ라인에 의해 절취한 단면을 도시한 단면도, 그리고,
도 4는 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예가 공정챔버와 결합된 상태를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200-1~200-7: 가스관 210-1~210-7: 주히터
220: 하부블록 230: 상부블록
240-1, 240-2: 보조히터 250: 전원포트
260: 하부케이스 270: 상부케이스
280: 전원공급선 수용홈 290: 관통공
295: 전원공급선
본 발명은 가스 가열 블록에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 제조 장치를 구성하는 공정챔버로 공급되는 가스를 가열하는 블록에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication: FAB) 공정, 팹 공정을 통해 형성된 반도체의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정, 그리고, 반도체들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 공정을 통해 제조된다. 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정, 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정, 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정, 막 및 패턴이 형성된 반도체 기판의 결함을 검출하기 위한 검사 공정 등을 포함한다. 한편, 막 증착 공정은 반도체 기판 상에 다양한 막을 형성하는 공정으로, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 방법, 물리 기상 증착(physical vapor deposition: PVD) 방법, 원자층 증착(atomic layer deposition: ALD) 방법 등이 있다.
이상과 같은 반도체 생산 공정 중에서 막 증착 공정의 수행 시 공정챔버로 다양한 종류의 공정가스가 공급되며, 이 때, 원활한 막생성 및 파티클의 생성방지 를 위해 공급되는 공정가스는 일정한 온도로 가열될 필요가 있다. 따라서, 반도체 제조 공정설비에 설치된 가스배관에는 공정가스를 가열하기 위한 히팅장치가 갖추어진다. 또한 반도체를 제조하는 공정에서는 공정가스와 클리닝 가스를 포함하는 여러 종류의 가스를 사용하고 있다. 이와 같이 다양한 가스를 사용하여 반도체의 제조 공정을 수행할 때 복합적인 화학생성물이 배기가스로 배출된다. 이렇게 배출된 화학생성물 중에는 가스상 물질뿐만 아니라 파우더(powder)형태나 액체(liquid)상의 물질들도 포함되어 있다. 예를 들어 공정가스에 포함된 실란(SiH4) 화합물은 배기되는 과정에서 파우더화되는 대표적인 물질이다. 이와 같은 파우더 형태나 액체상의 물질들은 배출되는 도중 배출배관이나 밸브, 펌프 등의 벽면에 점착되어 고형화됨에 따라 막힘현상 및 동작불량과 같은 문제점을 가져오게 되는데, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래 대부분은 배출배관부의 전체를 히터로 감싸서 배관 내의 온도를 따뜻하게 함에 따라 실란화합물과 같은 물질이 파우더화 또는 액상화되는 것을 방지하는 자켓 히터(Jacket Heater)방식이 가장 보편적으로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 반도체 제조 장치에 채용되는 가스배관 가열 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 가스배관 가열 장치는 가스배관(10), 히팅장치(30), 보호관(32) 및 히터코일(34)로 구성된다.
가스배관(10)은 내부로 공정가스의 유동이 가능한 중공형의 파이프이다. 보호관(32)는 내부에 가스배관(10)을 수용하며, 테프론 재질로 이루어져 있다. 히터 코일(34)는 가스배관(10)의 외주에 원주를 따라 감싸는 상태로 권선된다. 히터코일(34)의 양끝은 보호관(32)에 형성된 통공(31)을 통해 외부로 인출되어 전원(+,-)과 연결된다. 이와 같은 구성을 갖는 종래의 가스배관 가열 장치에 의하면, 가스배관(10)으로 지나가는 가스를 히팅할 경우, 히터코일(34)에 전원(+,-)이 인가되어 가열되면 그 열원이 가스배관(10)으로 전달되어 가스가 가열된다.
상술한 바와 같은 종래의 가스배관 가열 장치는 이중관으로 구성되어 있어 제조공정이 복잡하고, 히터코일의 단락과 같은 문제발생시에 보수가 곤란하다는 문제가 있다. 이러한 문제로 인해 현재 반도체 제조 장치의 공정챔버로 공급되는 가스의 히팅구조는 가스배관에 히터코일을 권취하고, 히터코일이 권취된 가스배관을 테프론 단열재로 감싼 후 실리콘 테이프로 다시 감싸 마무리하는 방식을 취하고 있다. 그러나 이러한 방식 역시 플렉서블한 히터코일과 실리콘 테이프로 가스배관을 감싸다 보니 규칙적이고 정화화된 형상을 만들 수가 없으며, 이는 곧 원하고자 하는 지점에서의 고온히팅을 어렵게 하는 요인으로 작용한다. 또한, 이와 같은 방식은 외력에 의한 실리콘 테이프, 테프론 단열재 등의 파손이 발생할 수 있으며, 강한 외력이 작용할 경우 히터코일이 파손될 가능성도 존재한다. 나아가 가스배관의 최외부에 실리콘 테이프를 감싸 마무리하고 있어 외관상의 문제가 있어 결과적으로 설비의 가치를 감소시키는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 생산비용이 저렴하고, 외력에 의한 파손위험성이 낮으며, 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있으면서, 손쉽게 공정챔 버로 공급되는 공정가스를 고온으로 가열할 수 있는 가스 가열 블록을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예는, 중공형의 복수개의 가스관; 내부에 수용공간을 구비하여 상기 복수개의 가스관을 상호 연통시키며, 일측에 삽입공이 형성되는 적어도 하나의 커넥터; 전원공급부 및 발열체를 구비하는 적어도 하나의 히터; 상기 가스관의 상부에 밀착되게 배치되는 상부블록; 및 상기 가스관의 하부에 밀착되게 배치되어 상기 상부블록과 함께 상기 가스관을 감싸는 하부블록;을 구비하며, 상기 상기 발열체는 상기 커넥터에 형성된 삽입공을 통해 상기 커넥터에 연결되어 있는 가스관의 내측으로 연장되어 배치되며, 상기 전원공급부를 통해 전원이 인가되면 열을 방출한다.
이에 의해, 외력에 의한 파손위험성이 낮으며, 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있고, 손쉽게 공정챔버로 공급되는 공정가스를 고온으로 가열할 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스 가열 블록의 바람직한 실시예를Ⅰ-Ⅰ라인에 의해 절취한 단면을 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예는, 가스관(200-1 내지 200-7), 커넥터(205-1 내지 205-7), 주히터(210-1 내지 210-7), 하부블록(220), 상부블록(230), 보조히터(240-1, 240-2), 전원포트(250), 하부케이스(260) 및 상부케이스(270)로 구성된다.
가스관(200-1 내지 200-7)은 중공형의 관체로서, 가스공급부(미도시)로부터 공급되는 공정가스를 공정챔버로 제공한다. 또한, 가스관(200-1 내지 200-7) 중에서 최후단의 가스관(200-7)의 일단은 커넥터(205-7)에 연결되고 타단은 하부블록(220)과 하부케이스(260)에 형성된 관통공(290)을 통해 공정챔버 내의 샤워헤드(미도시)에 연결된다. 나머지 가스관들(200-2 내지 200-6)은 양단 모두 커넥터(205-1 내지 205-7)에 연결된다. 이와 같은 구성에 의해 복수의 가스관(200-1 내지 200-7)이 하나의 유로를 형성한다. 이 때, 가스공급부로부터 가스관(200-1 내지 200-7)을 통해 공정챔버로 공급되는 가스는 반응가스, 퍼지가스 등의 공정가스이다. 이 때, 반응가스는 공정챔버 내에서 생성되는 막질에 따라 달라진다. 일예로, 화학 기상 증착 방법과 원자층 증착 방법을 혼용하여 반도체 기판상에 전이금속 질화막을 성막할 때, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 등과 같은 전이금속을 포함하는 전구체가 제1반응가스로서, 질소(N2), 암모니아(NH3), 하이드라진(N2H4) 등으로 이루어진 군에서 선택된 가스가 제2반응가스로서, 그리고, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2) 등으로 이루어진 군에서 선택된 가스가 퍼지가스로서 가스관(200)을 통해 공정챔버로 공급된다.
각각의 커넥터(205-1 내지 205-7)는 내부에 수용공간을 구비하여 복수개의 가스관(200-1 내지 200-7)을 상호 연통시킨다. 이를 위해 각각의 커넥터(205-1 내 지 205-7)에는 2개 이상의 가스관 연결공이 형성된다. 또한, 각각의 커넥터(205-1 내지 205-7)에는 가스관 연결공이 형성되지 않은 측면에 주히터(210-1 내지 210-7)를 삽입하기 위한 히터 삽입공이 형성된다. 이 때, 히터 삽입공에는 착탈가능한 삽입공 막이가 구비될 수 있다. 이와 같은 삽입공 막이에 의해 커넥터(205-1 내지 205-7)에 선택적으로 히터의 삽입여부를 결정할 수 있다. 이 때, 삽입공 막이의 히터 삽입공과 결합되는 부분의 형상은 히터의 히터 삽입공과 결합되는 부분의 형상과 동일한 것이 바람직하다.
주히터(210-1 내지 210-7)는 전원공급부를 통해 전원이 인가되면 열을 방출하는 발열체로 구성된 공지의 카트리지 히터(Cartridge heater)이다. 주히터(210-1 내지 210-7)의 발열체는 커넥터(205-1 내지 205-7)에 형성되어 있는 히터 삽입공을 통해 삽입고정되어 커넥터(205-1 내지 205-7)의 내측에 배치되며, 바람직하게는, 가스관(200-2 내지 200-6)의 내측까지 연장된다. 이와 같이 배치된 주히터(210-1 내지 210-7)에 의해 커넥터(205-1 내지 205-7) 및 가스관(200-2 내지 200-6) 내를 흐르는 공정가스가 일차적으로 가열된다.
하부블록(220) 및 상부블록(230)은 가스관(200-1 내지 200-7) 및 커넥터(205-1 내지 205-7)에 밀착되게 배치되어 이들을 감싼다. 이를 위해 하부블록(220) 및 상부블록(230)에는 가스관(200-1 내지 200-7), 커넥터(205-1 내지 205-7) 및 히터(210-1 내지 210-7)를 수용하는 수용홈이 형성된다. 또한 하부블록(220) 및 상부블록(230)에는 보조히터(240-1, 240-2), 전원포트(250) 및 전원공급선(295)을 수용하기 위한 수용홈(280)이 추가적으로 형성될 수 있다. 이 때, 하부블 록(220) 및 상부블록(230)은 서로 대칭되는 형상을 갖는 것이 제조비용의 절감 및 유지보수의 편이성 향상의 측면에서 바람직하다. 또한 하부블록(220) 및 상부블록(230)은 열전도성이 우수한 재질로 제조되며, 그 재료로는 열전도성이 높으면서 가벼운 알루미늄이 바람직하다.
보조히터(240-1, 240-2)는 서로 대향하는 가스관들(200-2 및 200-4, 200-4 및 200-6) 사이에 배치되어 가스관(200-1 내지 200-7) 내를 흐르는 공정가스를 이차적으로 가열한다. 이 때, 보조히터(240-1, 240-2)를 통해 방출되는 열은 열전도성이 높은 재질의 하부블록(220) 및 하부블록(230)을 통해 가스관(200-1 내지 200-7)으로 전달된다. 공지의 카트리지 히터가 보조히터(240-1, 240-2)로 사용된다.
전원포트(250)는 외부의 전원공급장치로부터 공급되는 전원을 주히터(210-1 내지 210-7) 및 보조히터(240-1, 240-2)에 제공한다. 이를 위해 전원포트(250)의 일측면에는 각각의 히터(210-1 내지 210-7, 240-1, 240-2)에 대응하는 개수의 제1단자쌍이 구비된다. 각각의 히터(210-1 내지 210-7, 240-1, 240-2)로부터 인출된 전원공급선은 대응되는 제1단자쌍에 전기적으로 접속된다. 또한, 전원포트(250)의 타측면에는 외부의 전원공급장치와 직렬연결되어 있는 전원공급선이 접속되는 복수개의 제2단자쌍이 구비된다. 이 때, 제2단자쌍의 개수는 제1단자쌍의 개수 이하이며, 각각의 제2단자쌍은 대응되는 제1단자쌍과 전기적으로 연결된다. 만약, 제2단자쌍의 개수를 제1단자쌍과 동일하게 하여 일대일 연결로 구성하면, 각각의 히터(210-1 내지 210-7, 240-1, 240-2)를 개별적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.
하부케이스(260) 및 상부케이스(270)는 각각 하부블록(220) 및 상부블 록(230)을 수용한다. 하부케이스(260) 및 상부케이스(270)는 하부블록(220) 및 상부블록(230)을 외부의 충격으로부터 보호하는 동시에 하부블록(220) 및 상부블록(230)을 외부와 열적으로 차단한다. 이를 위해 하부케이스(260) 및 상부케이스(270)는 테프론과 같은 단열재로 제조된다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가스 가열 블록은 공정챔버로 공급되는 공정가스를 이중적으로 가열한다. 가스 가열 블록으로 유입된 공정가스는 가스관(200-1 내지 200-7) 내에 발열체가 삽입되도록 배치된 주히터(210-1 내지 210-7)에 의해 일차적으로 가열된다. 한편, 서로 대향하는 가스관들(200-2 및 200-4, 200-4 및 200-6) 사이에 배치된 보조히터(240-1, 240-2)로부터 방출된 열은 열전도성이 양호한 재질의 하부블록(220) 및 상부블록(230)을 통해 전달되어 가스관(200-1 내지 200-7) 내를 흐르는 공정가스를 이차적으로 가열한다. 이와 같이 이중 가열 방식을 채용함으로써 가스 가열 장치의 크기를 줄일 수 있으며, 보다 효율적으로 공정가스를 가열할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예가 공정챔버에 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 가열 블록(400)은 공정챔버(430)의 탑리드에 장착된다. 공정가스는 가스박스(410)에 연결되어 있는 가스공급관(420)을 통해 가스 가열 블록(400)으로 공급된다. 가스 가열 블록(400)에 의해 가열된 가스는 공정챔버(430)의 탑리드를 관통하여 설치된 가스공급관을 통해 공정챔버(430) 내의 샤워헤드로 공급된다. 이와 같이 블록화된 가스 가열 블록을 채용하면 가스 가열 블록의 유지·보수가 용이할 뿐만 아니라 외관이 깔끔하게 마무리되어 설비의 가치를 높일 수 있다. 또한 가스 가열 블록 내의 가스관의 길이를 조절하거나 가스관의 내부에 삽입되거나 가스관 사이에 배치되는 히터의 길이를 용이하게 변경할 수 있어 공정챔버(430)로 공급되는 공정가스의 온도의 자유로운 조절이 가능하다. 나아가 이러한 효과는 히터의 출력을 조절함으로써 달성할 수 있으며, 히터출력의 조절은 별도의 전원제어장치(미도시)에 의해 전원포트에 연결되어 있는 각각의 히터에 공급되는 전원의 세기를 제어하는 방식이 채용될 수 있다. 이 때, 가스 가열 블록 내에 위치하는 가스관을 통해 흐르는 공정가스의 온도는 가스 가열 블록 내의 필요한 지점에 온도측정장치(미도시)를 설치하여 측정할 수 있으며, 온도측정장치의 측정결과는 히터의 출력제어를 위해 전원제어장치로 제공된다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 가스 가열 블록의 바람직한 실시예의 경우 커넥터를 이용하여 가스관을 연통시키는 구조를 취하고 있으나, 히터가 삽입된 가스관을 S자형으로 성형하여 가스 가열 블록을 제조할 수 있다. 이 경우 히터의 수가 감소되고, 전기배선이 간단하다는 이점이 있으나, 부분별 온도제어가 곤란한 단점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 가스 가열 블록에 의하면, 가스관과 히터를 일체로 제조함으로써, 생산비용을 절감할 수 있고 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있는 이점이 있다. 또한, 히터를 가스관에 장착한 후 열전도성이 양호한 재질의 블록으로 감싸는 구조를 취함으로써 외력에 의한 히터 또는 가스관의 파손위험성이 낮으며, 가스관 사이에 보조히터를 장착할 수 있어 공정챔버로 공급되는 공정가스를 용이하게 고온으로 가열할 수 있다. 또한, 열전도성이 양호한 재질의 블록의 외부에 단열재질의 케이스를 부설함으로써 가스 가열 블록을 깔끔하게 마무리할 수 있어 반도체 제조 장치의 가치를 높일 수 있다. 나아가, 가스 가열 블록 자체에 전원포트를 설치함으로써 복잡한 권선작업을 간단하게 수행할 수 있으며, 각각의 히터를 전원포트에 직렬로 연결함으로써 가스 가열 블록 내의 각 구간의 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
Claims (5)
- 중공형의 복수개의 가스관;내부에 수용공간을 구비하여 상기 복수개의 가스관을 상호 연통시키며, 일측에 삽입공이 형성되는 적어도 하나의 커넥터;전원공급부 및 발열체를 구비하는 적어도 하나의 히터;상기 가스관의 상부에 밀착되게 배치되는 상부블록; 및상기 가스관의 하부에 밀착되게 배치되어 상기 상부블록과 함께 상기 가스관을 감싸는 하부블록;을 포함하며,상기 발열체는 상기 커넥터에 형성된 삽입공을 통해 상기 커넥터에 연결되어 있는 가스관의 내측으로 연장되어 배치되며, 상기 전원공급부를 통해 전원이 인가되면 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 가스 가열 블록.
- 제 1항에 있어서,서로 대향하는 상기 가스관들 사이에 배치되며, 상기 상부블록과 상기 하부블록에 의해 감싸지는 적어도 하나의 보조히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 가열 블록.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 상부블록 및 상기 하부블록은 열전도성이 우수한 금속성의 재질인 것을 특징으로 하는 가스 가열 블록.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 각각의 히터와 연결되는 전원공급선을 통해 외부의 전원공급장치로부터 공급되는 전원을 상기 히터에 제공하는 전원포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 가열 블록.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 상부블록 및 상기 하부블록을 수용하는 수용부를 구비하며, 상기 상부블록 및 상기 하부블록으로부터 방출되는 열의 외부전달을 차단하는 단열재질의 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 가열 블록.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060029707A KR20070098266A (ko) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | 가스 가열 블록 |
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| KR20070098266A true KR20070098266A (ko) | 2007-10-05 |
Family
ID=38804352
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| KR (1) | KR20070098266A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101686159B1 (ko) * | 2015-07-02 | 2016-12-13 | 이삼해 | 히팅블록 |
-
2006
- 2006-03-31 KR KR1020060029707A patent/KR20070098266A/ko not_active Application Discontinuation
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