KR20090058686A - 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 튜브 내부의 근접온도를 측정하는데 사용되는 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈은 확산로의 여러 위치에서 온도를 측정하기 위해 길이가 서로 다른 다수개의 와이어 열전대; 상기 와이어 열전대가 삽입되도록 관통홀이 형성되고 일단은 볼록하게, 타단은 오목하게 라운딩 처리하여 형성된 원기둥 형상의 세라믹 팁이 다수개 연결되어 이루어진 인슐레이터; 그리고 상기 와이어 열전대의 일단에 연장되어 외부단자와 전기접속되는 접속커넥터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에 의하면 새로운 구조의 세라믹 팁으로 이루어진 인슐레이터를 구비함으로써 한 방향으로 휘어짐이 가능하고 뒤틀림을 방지하여 와이어 열전대 사이의 단락을 방지할 수 있는 효과가 있다.

수직형 확산장비, 확산로, 열전대(thermocouple), 인슐레이터

Description

반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈{Wire thermocouple module of vertical furnace for semiconductor processing}

본 발명은 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 튜브 내부의 근접온도를 측정하는데 사용되는 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서 확산장비는 확산로의 고온을 이용하여 확산(diffusion) 공정, 어닐링(annealing) 공정, 화학기상증착(chemical vapor deposion) 공정 등에 사용된다. 상기 확산장비는 확산로의 설치 형상에 따라 수직형 확산장비(vertical type furnace)와 수평형 확산장비(horizental type furnace)로 크게 나누어진다.

상기 수직형 확산장비는 수평형 확산장비에 비하여 파티클이 드물게 발생하고 점유 공간을 작게 차지하는 장점이 있어 선호되고 있다. 특히 최근 저압 화학기상증착(low pressure chemical vapor deposion) 공정용 확산장비는 수직형 확산장비가 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 수직형 확산장비의 개략적인 구성도이고, 도 2는 일반적인 확산로를 도시한 개략적인 구성도이다.

확산로(100)는 석영 재질의 원통형 관으로서 확산장비의 뒤편 상부에 수직으로 설치된다. 보우트(200)는 석영 재질로 제작된 것으로서 다수의 슬롯이 상·하 방향으로 형성되어 웨이퍼가 적재되는 곳이다.

다수의 웨이퍼가 적재된 보우트(200)는 페데스탈(300)에 받쳐져서 확산로의 하부에 설치된 보우트 엘리베이터(400)에 의해 확산로(100) 안으로 반입 또는 반출된다. 상기 페데스탈(300)은 확산로(100)의 하부 측의 열손실을 최소화시키는 보온통 역할을 한다.

일반적인 확산로(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 히터(110)와 상기 히터(110)를 지지하는 매니폴드(120)로 구성되고, 상기 히터(110)는 외부 튜브(112), 내부 튜브(114) 등으로 이루어져 있다.

확산로에 사용되는 열전대(熱電對, thermocouple)은 히터 내부 근접온도를 측정하기 위한 스파이크 열전대(spike thermocouple)(118)와 공정이 진행되는 튜브 내부 근접온도를 측정하기 위한 와이어 열전대 모듈(wire thermocouple module)(130)로 구분된다.

상기 스파이크 열전대(118)는 상기 히터(110)의 벽면에 수직되게 다수개의 설치되고, 상기 와이어 열전대 모듈(130)은 상기 외부 튜브(112)에 삽입되어 설치된다.

이때 상기 와이어 열전대 모듈(130)은 2개 또는 3개의 와이어 열전대를 묶은 상태로 상기 외부 튜브(112)에 삽입되게 설치되고, 상기 외부 튜브(112)로부터 외부로 노출되는 부분은 홀더(미도시)를 사용하여 매니폴드(120)에 고정시키도록 되어 있다.

도 3a는 종래의 와이어 열전대 모듈을 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A, B-B, C-C선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.

종래의 와이어 열전대 모듈(130)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 길이가 서로 다른 와이어 열전대(130a,130b,130c)가 와이어 열전대 간의 단락을 방지하기 위해 세라믹 재질의 인슐레이터(insulator)(132)로 감싼 상태로 설치되어 있고, 상기 와이어 열전대 모듈(130)의 하부에 접속커넥터(134)가 연장되어 외부단자와 전기접속되도록 되어 있다.

상기 인슐레이터(132)는 작은 원통형 구조로 제작된 여러 개의 세라믹 팁(ceramic tip)으로 조합되어 와이어 열전대 전체를 감싸고 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 팁의 내부 구조는 와이어 열전대가 겨우 들어갈 만한 공간이며, 외관은 대략 원통형 구조로 되어 있어, 외부 튜브의 열전대 홀(hole)에 삽입 시 와이어 열전대 모듈과 열전대 홀의 접촉저항에 의해 곧바로 삽입이 되지 않고, 무리한 힘에 의해 삽입이 되고 있다.

또한, 상기 인슐레이터는 상기 와이어 열전대를 유격 없이 아주 촘촘히 보호하고 있어서, 상기 와이어 열전대를 이송하거나 장착하는 경우 약간의 실수에도 인슐레이터의 간섭에 의해 와이어 열전대가 늘어나게 된다.

이로 인해 늘어난 와이어 열전대가 상기 인슐레이터 외부로 노출되어 매니폴드 표면에 접촉되는 경우도 발생하며, 늘어난 부분의 와이어 열전대가 서로 단 락(short)되어 일정위치의 온도보다 훨씬 낮은 단락된 부분의 온도를 측정함으로써 공정 진행 시 온도 제어(temperature control) 불량으로 웨이퍼 손실을 초래한다.

또한, 종래의 와이어 열전대 모듈(130)은 인슐레이터(132)에 감싸여진 상태로 외부 튜브(112)의 안에 설치되기 때문에 튜브세척에 따른 분해 및 조립작업이 불가피하였고, 이러한 주기적인 와이어 열전대 모듈(130)의 분해 및 조립작업에서 작업실수로 세라믹 재질의 인슐레이터(132)가 파손되어 와이어 열전대 간에 단락이 발생하여 확산로의 가동이 중단되는 문제점도 발생한다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 한 방향으로 휘어짐이 가능하고 뒤틀림을 방지하여 와이어 열전대 사이의 단락을 방지할 수 있는 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈은 확산로의 여러 위치에서 온도를 측정하기 위해 길이가 서로 다른 다수개의 와이어 열전대; 상기 와이어 열전대가 삽입되도록 관통홀이 형성되고 일단은 볼록하게, 타단은 오목하게 라운딩 처리하여 형성된 원기둥 형상의 세라믹 팁이 다수개 연결되어 이루어진 인슐레이터; 그리고 상기 와이어 열전대의 일단에 연장되어 외부단자와 전기접속되는 접속커넥터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세라믹 팁의 원기둥 형상은 5 ~ 6 ㎜의 높이와 3.5 ~ 4.5 ㎜의 폭이 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세라믹 팁은 상기 일단의 볼록한 면에 돌출부를 형성하고 상기 타단의 오목한 면에 요홈부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에 의하면 새로운 구조의 세라믹 팁으로 이루어진 인슐레이터를 구비함으로써 한 방향으로 휘어짐이 가능하고 뒤틀림을 방지하여 와이어 열전대 사이의 단락을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈은 와이어 열전대, 인슐레이터 그리고 접속커넥터를 포함하여 이루어진 것이다. 여기서 상기 와이어 열전대는 확산로의 여러 위치에서 온도를 측정하기 위해 길이가 서로 다른 다수개로 이루어진 것이고, 상기 인슐레이터는 상기 와이어 열전대가 삽입되도록 관통홀이 형성된 원기둥 형상의 세라믹 팁이 다수개 연결되어 이루어진 것이고, 상기 접속커넥터는 상기 와이어 열전대의 일단에 연장되어 외부단자와 전기접속되도록 이루어진 것이며, 특히 상기 인슐레이터를 구성하는 세라믹 팁의 일단은 볼록하게, 타단은 오목하게 라운딩 처리하여 형성된 것이다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에서, 상기 세라믹 팁의 원기둥 형상은 5 ~ 6 ㎜의 높이와 3.5 ~ 4.5 ㎜의 폭이 되도록 형성된 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에서, 상기 세라믹 팁은 상기 일단의 볼록한 면에 돌출부를 형성하고 상기 타단의 오목한 면에 요홈부를 형성하는 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 정면도이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 상면도이고, 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 저면도이고, 도 4d는 도 4b의 A-A'선을 잘라본 세라믹 팁의 단면도이고, 도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 사시도이고, 도 5b는 도 4b의 A-A'선을 잘라본 세라믹 팁의 단면 사시도이다.

또한 도 6a는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 상면도이고, 도 6b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 저면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈은 와이어 열전대, 인슐레이터, 접속커넥터를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 와이어 열전대, 접속커넥터의 구성은 종래의 기술과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 인슐레이터는 첨부된 도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같은 구조의 세라믹 팁(133)으로 이루어진 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 팁(133)은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 세라믹 팁(133)의 일단 및 타단으로부터 1.0 mm 부위를 곡선처리를 하여 제작한다. 이때 상기 일단 부위(133a)는 볼록하게 형성하고, 상기 타단 부위(133b)는 오목하게 형성하는 것이다.

따라서 서로 연결되는 하나의 세라믹 팁의 일단 부위(133a)와 다른 하나의 세라믹 팁의 타단 부위(133b)가 소정의 곡률을 갖는 면접촉함으로써 굴곡 부위 삽입시 유연성을 극대화한다.

종래의 기술에 따른 세라믹 팁은 5.5 ㎜의 높이와 4.0 ㎜의 폭이 되도록 형성된 원기둥 형상인 것과는 달리, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에서, 상기 세라믹 팁의 원기둥 형상은 5 ~ 6 ㎜의 높이와 3.5 ~ 4.5 ㎜의 폭이 되도록 형성하여 곡선부위 삽입시 인슐레이터에 의한 간섭을 방지할 수 있다(도 4a참조).

첨부된 도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈에서, 상기 세라믹 팁(133)은 상기 일단의 볼록한 면(133a)에 돌출부(135)를 형성하고 상기 타단의 오목한 면(133b)에 요홈부(136)를 형성하는 것이 바람직하다.

즉 각각의 세라믹 팁(133)의 볼록한 면(133a)에 비틀림 방지용 돌출부(135)를 형성하는 한편 오목한 면(133b)에 비틀림 방지용 요홈부(136)를 형성하여 제작함으로써 일정방향으로만 움직임이 가능하도록 한 것이다.

따라서 확산로의 외부 튜브에 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈을 장착하는 작업을 수행하는 경우 한 방향으로 일정거리의 움직임은 허용하나, 뒤틀림(twist)이나 그외 방향의 움직임을 제한하여 와이어 열전대가 늘어나는 것을 방지하는 것이다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 종래의 수직형 확산장비의 개략적인 구성도,

도 2는 일반적인 확산로를 도시한 개략적인 구성도,

도 3a는 종래의 와이어 열전대 모듈을 도시한 평면도,

도 3b는 도 3a의 A-A, B-B, C-C선을 따라 절단하여 도시한 단면도,

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 정면도,

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 상면도,

도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 저면도,

도 4d는 도 4b의 A-A'선을 잘라본 세라믹 팁의 단면도,

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 사시도,

도 5b는 도 4b의 A-A'선을 잘라본 세라믹 팁의 단면 사시도,

또한 도 6a는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 상면도,

도 6b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈의 세라믹 팁의 저면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 확산로 200 : 보우트

300 : 페데스탈 400 : 보우트 엘리베이터

110 : 히터 112 : 외부 튜브

114 : 내부 튜브 118 : 스파이크 열전대

120 : 매니폴드 130 : 열전대 모듈

132 : 인슐레이터 133 : 세라믹 팁

134 : 접속커넥터 135 : 돌출부

136 : 요홈부

Claims (3)

1. 확산로의 여러 위치에서 온도를 측정하기 위해 길이가 서로 다른 다수개의 와이어 열전대; 상기 와이어 열전대가 삽입되도록 관통홀이 형성되고 일단은 볼록하게, 타단은 오목하게 라운딩 처리하여 형성된 원기둥 형상의 세라믹 팁이 다수개 연결되어 이루어진 인슐레이터; 그리고 상기 와이어 열전대의 일단에 연장되어 외부단자와 전기접속되는 접속커넥터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 팁의 원기둥 형상은 5 ~ 6 ㎜의 높이와 3.5 ~ 4.5 ㎜의 폭이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈.
3. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 팁은 상기 일단의 볼록한 면에 돌출부를 형성하고 상기 타단의 오목한 면에 요홈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 수직형 확산장비의 와이어 열전대 모듈.

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