KR20100106024A - Quartz heater for fabricating semiconductor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A quartz heater for manufacturing a semiconductor is provided to obtain high heating according to the increase of a heating area by forming a groove on one side of a heating element. CONSTITUTION: A base plate(10) having a plurality of grooves(12) is comprised of a quartz plate. A cover plate(20) is comprise of the same quartz plate as the base plate. The cover plate forms vacuum in the groove and is contacted with the base plate. A heating element(30) is installed along the grove formed on the base plate.

Description

반도체 제조용 석영히터{QUARTZ HEATER FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR }QUARTZ HEATER FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 제조용 석영히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 발열량을 발생시키면서 고른 온도분포를 발휘할 수 있도록 이루어진 반도체 제조용 석영히터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quartz heater for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a quartz heater for semiconductor production, which is capable of exhibiting an even temperature distribution while generating a high heat generation amount.

일반적으로 반도체 제조공정 중 웨이퍼 표면에 여러 물질을 성장시키는 공정에 있어서 화학적 방법과 물리적인 방법으로 일정한 챔버 내에서 열을 가하여 열에너지를 이용한다. 이때 웨이퍼의 하부에는 웨이퍼를 일정 온도로 가열하기 위한 가열장치가 설치된다.Generally, in the process of growing various materials on the wafer surface during the semiconductor manufacturing process, thermal energy is used by applying heat in a constant chamber by a chemical method and a physical method. In this case, a heating device for heating the wafer to a predetermined temperature is installed at the lower portion of the wafer.

이 가열장치는 고순도의 석영을 한쌍의 원판(圓板)형태로 가공하고, 그 내부에 발열체를 내장한 이른바 석영히터가 많이 사용되고 있다.This heating apparatus processes a high-purity quartz in the form of a pair of disks, and so-called quartz heaters in which a heating element is incorporated are used a lot.

석영히터는 내열성이 우수하여 열효율이 좋으며 급열과 급냉이 쉬워 반도체 제조공정 및 전기 및 전자제품 제조 등을 포함하는 산업 전반에 광범위하게 사용된다.Quartz heater has excellent heat resistance, good thermal efficiency, and is easy to quench and quench, so it is widely used in industries including semiconductor manufacturing process and electric and electronic product manufacturing.

이와 같은 반도체 제조용 석영히터는 석영원판으로 이루어진 베이스 플레이트 및 이와 대응되는 커버 플레이트의 마주보는 면에 홈을 형성하고, 이 홈에 발열 체를 설치한 상태로 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이는 진공상태로 그 외주연부를 용융접합 등으로 연결한 구조로 이루어진다.Such a quartz heater for semiconductor manufacturing has grooves formed on opposite sides of a base plate made of a quartz disc and a corresponding cover plate, and a vacuum is formed between the base plate and the cover plate with a heating element installed therein. It consists of a structure in which the outer periphery is connected by melt bonding or the like.

이러한 석영히터는 발열체의 양쪽 끝단부는 베이스 플레이트 또는 커버 플레이트 외측으로 위치하여 전원을 인가할 수 있는 단자로 이루어진 전원 인가부로 형성되고, 전원 인가부에 전원을 인가하면 발열체에서 열에너지가 발생되고, 이 열에너지는 커버 플레이트를 통하여 전달된 후, 커버 플레이트의 복사열에 의하여 웨이퍼를 소정의 온도로 가열하게 된다.The quartz heater is formed of a power applying unit formed at both ends of the heating element and configured to apply power to the base plate or the outside of the cover plate. When the power is applied to the power applying unit, heat energy is generated from the heating element. After being transferred through the cover plate, the wafer is heated to a predetermined temperature by radiant heat of the cover plate.

그러나 이와 같은 종래의 반도체 제조용 석영히터는, 발열체 및 이 발열체가 설치되는 홈이 스파이럴(Spiral) 형상으로 이루어짐으로 가열면의 온도분포가 고르지 못한 단점이 있다.However, such a conventional quartz heater for semiconductor manufacturing has a disadvantage that the temperature distribution of the heating surface is uneven because the heating element and the groove in which the heating element is installed are formed in a spiral shape.

또한 종래에는 발열체의 단면이 원형 또는 사각형상과 같은 향상으로 이루어져 발열면적이 어느 면이나 동일하므로 열효율이 좋지 않은 문제점이 있다.In addition, since the cross-section of the heating element is made of an improvement such as a circular or square shape in the related art, there is a problem that thermal efficiency is not good because the heating area is the same on any surface.

그리고 종래의 반도체 제조용 석영히터는 베이스 플레이트 및 이와 대응되는 커버 플레이트의 마주보는 면에 홈이 모두 형성된 구조이므로, 베이스 플레이트 및 커버 플레이트의 제작이 어렵고 제작에 많은 시간이 소요된다.In addition, since the conventional quartz heater for semiconductor manufacturing has all of the grooves formed on opposite surfaces of the base plate and the corresponding cover plate, it is difficult to manufacture the base plate and the cover plate and it takes a long time to manufacture.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 높은 발열량이 발생될 수 있으면서 발열면이 고른 온도분포를 발휘할 수 있도록 이루어진 반도체 제조용 석영히터를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to provide a quartz heater for semiconductor manufacturing, which is capable of exhibiting an even temperature distribution while a high heat generation amount can be generated.

본 발명이 제안하는 반도체 제조용 석영히터는, 석영원판(圓板)으로 이루어지면서 상부면에 서로 연결되는 다수의 홈이 형성된 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트와 동일한 석영원판으로 이루어지면서 상기 홈에 진공을 형성하면서 베이스 플레이트와 접합되는 커버 플레이트, 상기 베이스 플레이트에 형성된 홈을 따라서 설치되는 발열체를 포함하고, 상기 베이스 플레이트에 형성되는 홈 및 발열체는 베이스 플레이트의 외주연부로부터 중앙부 방향으로 가면서 곡률반경이 점차적으로 작아지면서 서로 연결된 다음, 이와 연속하여 베이스 플레이트의 중앙부로부터 외주연부로 가면서 곡률반경이 점차적으로 커지면서 연결되는 형상이 한번 이상 반복되는 패턴으로 이루어진 반도체 제조용 석영히터를 제공한다.According to the present invention, a quartz heater for semiconductor manufacturing includes a base plate formed of a quartz disc and having a plurality of grooves connected to each other on an upper surface thereof, and a vacuum formed in the groove while being made of the same quartz disc as the base plate. While the cover plate is bonded to the base plate, and the heating element is installed along the groove formed in the base plate, the groove and the heating element formed in the base plate has a radius of curvature gradually gradually from the outer periphery of the base plate toward the center portion The present invention provides a quartz heater for semiconductor manufacturing having a pattern in which a shape in which the radius of curvature is gradually connected to each other is gradually increased while the curvature radius is gradually increased from the central portion of the base plate to the outer periphery thereof.

상기 발열체는 발열면적이 넓어지도록 일측면에는 홈이 형성되고, 발열체의 표면에는 발열량을 높일 수 있는 코팅층이 더 형성된다.The heating element has a groove formed on one side such that the heating area is wider, and a coating layer for increasing the amount of heat generated is further formed on the surface of the heating element.

본 발명에 의한 반도체 제조용 석영히터는 발열체의 배치패턴이 종래에 비하여 고른 면적으로 분포되어 있으므로 가열면의 모든 부위에서 고른 온도분포를 얻 어 웨이퍼의 모든 부위를 균일한 온도로 가열할 수 있다.In the quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention, since the arrangement pattern of the heating element is distributed in an even area as compared with the related art, it is possible to obtain an even temperature distribution in all parts of the heating surface and to heat all parts of the wafer to a uniform temperature.

또한 발열체의 일측면에 홈이 형성되어 발열면적이 그만큼 커져 높은 발열량을 얻을 수 있다.In addition, a groove is formed on one side of the heating element, so that the heat generating area becomes large so that a high amount of heat can be obtained.

그리고 일측의 플레이트에만 발열체가 삽입되는 홈을 형성하여 석영히터의 제작을 간단하고 용이하게 할 수 있다.And by forming a groove in which the heating element is inserted only on one side of the plate can make the production of the quartz heater simple and easy.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 반도체 제조용 석영히터의 사시도 및 배면 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 반도체 제조용 석영히터의 분해사시도로서, 본 발명에 의한 반도체 제조용 석영히터는 석영(Quartz)으로 이루어지면서 원(圓)형의 형상을 갖는 베이스 플레이트(10)와, 이 베이스 플레이트(10)와 동일한 재질 및 크기의 외형을 갖는 커버 플레이트(20) 및 이들 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20) 사이에 설치되는 발열체(30)를 포함한다.1 is a perspective view and a back perspective view of a quartz heater for manufacturing a semiconductor according to the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of a quartz heater for manufacturing a semiconductor according to the present invention, while the quartz heater for manufacturing a semiconductor according to the present invention is made of quartz (Quartz) A base plate 10 having a circular shape, a cover plate 20 having an outer shape of the same material and size as the base plate 10, and between the base plate 10 and the cover plate 20. It includes a heating element 30 installed in.

상기 베이스 플레이트(10) 및 커버 플레이트(20)는 고순도의 석영을 이용하여 제작되며, 그 형상 및 크기는 웨이퍼의 전체 면을 고르게 가열할 수 있도록 웨이퍼의 형상 및 크기와 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.The base plate 10 and the cover plate 20 are made of high purity quartz, and the shape and size of the base plate 10 and the cover plate 20 are preferably the same as the shape and size of the wafer so as to evenly heat the entire surface of the wafer.

베이스 플레이트(10)는 소정의 두께로 이루어지면서 일측면으로는 음각으로 이루어진 홈(12)이 형성되어 발열체(30)가 위치할 수 있도록 되어있다.The base plate 10 is formed to have a predetermined thickness and is formed with a groove 12 made of an intaglio on one side thereof so that the heating element 30 can be positioned.

베이스 플레이트(10)에 형성된 홈(12)은 베이스 플레이트(10)의 외주연부에 서 시작되어 베이스 플레이트(10)의 중앙부 방향으로 가면서 곡률반경이 점차적으로 작아지며 소정의 길이를 갖는 원호형상으로 이루어지며, 각각의 원호 끝단부는 서로 연결되어 연속된 다음, 이와 연이어 베이스 플레이트(10)의 중앙부로부터 외주연부로 가면서 곡률반경이 점차적으로 커지면서 소정의 길이를 갖는 원호형상으로 이루어지면서 서로 연결된 구조로 이루어지며, 이러한 형상이 한번 이상 반복되는 형태로 형성된다.The groove 12 formed in the base plate 10 starts at the outer periphery of the base plate 10 and goes in the direction of the center of the base plate 10 so that the radius of curvature gradually decreases and has an arc shape having a predetermined length. Each arc end portion is connected to each other in a row, and then connected to each other while forming a circular arc shape having a predetermined length as the radius of curvature gradually increases from the center portion of the base plate 10 to the outer periphery portion. , This shape is formed in a form that is repeated more than once.

즉, 상기 홈(12)은 베이스 플레이트(10)의 외주연부 어느 한 지점에서 원주방향을 따라서 소정의 길이로 연장되다가 반대 방향으로 보다 작은 곡률 반경을 갖고서 소정의 길이로 연장되는 형태로 베이스 플레이트(10)의 중앙부 방향으로 형성된 후, 이와 연속하여 베이스 플레이트(10)의 중앙부에서 외주연부로 가면서 상기와는 반대로 점차적으로 큰 곡률반경을 갖는 원호가 연속적으로 연결되는 패턴이 반복되는 형태로 형성된다.That is, the groove 12 extends to a predetermined length along a circumferential direction at any point of the outer circumferential portion of the base plate 10 and then extends to a predetermined length with a smaller radius of curvature in the opposite direction. After forming in the direction of the center portion of 10), the pattern is formed in a pattern in which circular arcs having a gradually larger radius of curvature are continuously connected to the outer peripheral portion from the center portion of the base plate 10 successively.

이와 같은 패턴으로 형성된 홈(12)은 베이스 플레이트(10)의 전체면에 형성되는 구조를 갖게되며, 따라서 여기에 설치되는 발열체(30)도 베이스 플레이트(10)의 전체면을 따라서 배치되므로 석영히터의 전체면에서 고른 온도분포의 복사열에너지가 발생된다.The groove 12 formed in such a pattern has a structure that is formed on the entire surface of the base plate 10, and thus the heating element 30 installed therein is also disposed along the entire surface of the base plate 10 and thus the quartz heater. Radiation heat energy of even temperature distribution is generated in the whole surface of.

이러한 베이스 플레이트(10)의 홈(12)에는 발열체(30)가 설치되며 이 발열체(30)의 끝단부는 전원을 인가하여 발열체(30)가 발열할 수 있도록 전원인가부(32)로 형성된다.The heating element 30 is installed in the groove 12 of the base plate 10, and an end portion of the heating element 30 is formed of a power applying part 32 so that the heating element 30 generates heat by applying power.

그리고 전원인가부(32)가 위치한 부분의 베이스 플레이트(10)에는 홀(14)이 형성되어 히터 외부에서 전원을 인가할 수 있도록 되어있다.In addition, a hole 14 is formed in the base plate 10 at the portion where the power applying unit 32 is located so that power can be applied from outside the heater.

상기 발열체(30)는 흑연실(Graphite Yarn) 또는 카본실(탄소섬유)을 이용하여 제조할 수 있으며, 이러한 발열체(30)는 베이스 플레이트(10)의 홈(12)에 삽입될 수 있도록 홈(12)과 동일한 패턴으로 성형된다.The heating element 30 may be manufactured using a graphite yarn or a carbon yarn (carbon fiber), and the heating element 30 may be inserted into the groove 12 of the base plate 10. It is molded in the same pattern as 12).

본 발명의 석영히터에 제공된 발열체(30)는 단면이 사각형상으로 이루어지면서 발열면적이 넓어지도록 일측면에는 홈(32)이 형성되어 있다. 이러한 홈(32)으로 인하여 발열체(30)의 표면적은 더 넓어짐으로 더 많은 발열량을 얻을 수 있다.The heating element 30 provided in the quartz heater of the present invention has a groove 32 formed on one side thereof so that the heating area is wide while the cross section is rectangular. Due to the groove 32, the surface area of the heating element 30 is wider, so that more heat can be obtained.

또한 발열체(30)의 저항치를 높여주어 발열량이 더욱 증가될 수 있도록 발열체(30)의 표면에는 코팅층(34)이 형성된다. 상기 코팅층은 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어질 수 있다.In addition, the coating layer 34 is formed on the surface of the heating element 30 so as to increase the resistance value of the heating element 30 so as to further increase the amount of heat generated. The coating layer may be made of silicon carbide (SiC).

실리콘 카바이드(SiC)는 열적 안정성이 우수하고, 내마모성, 열전도성, 강도, 인성, 내식성, 내화학성, 내열성 등의 장점을 지닌 복합소재로 특히 고온에서 장시간 안정성이 요구되는 환경에서 더욱 유용한 역할을 발휘한다.Silicon carbide (SiC) is a composite material that has excellent thermal stability and has the advantages of abrasion resistance, thermal conductivity, strength, toughness, corrosion resistance, chemical resistance, and heat resistance, and plays a more useful role especially in an environment requiring long-term stability at high temperatures. do.

이와 같은 실리콘 카바이드로 이루어진 코팅층이 발열체(30)에 코팅됨으로써 더 높은 발열량을 얻을 수 있다.As the coating layer made of silicon carbide is coated on the heating element 30, a higher calorific value can be obtained.

이러한 발열체(30)는 베이스 플레이트(10)의 홈(12)에 삽입되며, 이 홀(14)과 연결되는 홈(12) 사이는 밀봉재료를 이용하여 밀봉하고, 이러한 상태로 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20) 사이의 홈(12)이 진공상태로 유지되도록 하면서 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20)는 그 외주연부를 접합하여 석영히터를 제작한다.The heating element 30 is inserted into the groove 12 of the base plate 10, and the groove 12 connected to the hole 14 is sealed with a sealing material, and in this state the base plate 10 The base plate 10 and the cover plate 20 are bonded to their outer periphery to produce a quartz heater while keeping the groove 12 between the cover plate 20 and the vacuum state.

베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20)의 접합은 글래스 파우더(Glass Power) 또는 세라믹 파우더를 이용하여 고온에서 용융 접합시킬 수 있다.Bonding of the base plate 10 and the cover plate 20 may be melt bonding at a high temperature using glass powder or ceramic powder.

이렇게 제작된 본 발명의 반도체 제조용 석영히터는 웨이퍼의 하부에 설치되며, 전원인가부(32)를 통하여 전원을 인가하면 발열체(30)가 가열되면서 열이 발생하고, 그 열을 커버 플레이트(20) 및 베이스 플레이트(10)로 전달되어 복사열을 발생시켜 웨이퍼를 소정의 온도로 가열한다.The quartz heater for manufacturing a semiconductor of the present invention manufactured as described above is installed at a lower portion of the wafer, and when power is applied through the power applying unit 32, heat is generated while the heating element 30 is heated, and the heat is applied to the cover plate 20. And transferred to the base plate 10 to generate radiant heat to heat the wafer to a predetermined temperature.

이때 발열체(30)는 가열면 모든 부위를 따라서 배치된 패턴이므로 모든 영역에서 고르게 발열하여 웨이퍼의 모든 부위를 균일한 온도로 가열하게 된다.At this time, since the heating element 30 is a pattern disposed along all parts of the heating surface, the heating element 30 is heated evenly in all areas to heat all parts of the wafer to a uniform temperature.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described for the purpose of illustration, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터의 사시도 및 배면 사시도.1A and 1B are a perspective view and a rear perspective view of a quartz heater for manufacturing a semiconductor according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터의 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of a quartz heater for manufacturing a semiconductor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터에서 커버 플레이트를 제저한 상태의 평면도.Figure 3 is a plan view of a state in which the cover plate in the quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터의 부분확대 단면도.4 is a partially enlarged cross-sectional view of a quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조용 석영히터에 제공된 발열체의 확대단면도.5 is an enlarged cross-sectional view of a heating element provided in a quartz heater for semiconductor manufacturing according to the present invention;

Claims (5)

석영원판(圓板)으로 이루어지면서 상부면에 서로 연결되는 다수의 홈이 형성된 베이스 플레이트;A base plate made of a quartz disc and having a plurality of grooves connected to each other on an upper surface thereof; 상기 베이스 플레이트와 동일한 석영원판으로 이루어지면서 상기 홈에 진공을 형성하면서 베이스 플레이트와 접합되는 커버 플레이트;A cover plate made of the same quartz disc as the base plate and joined to the base plate while forming a vacuum in the groove; 상기 베이스 플레이트에 형성된 홈을 따라서 설치되는 발열체;A heating element installed along a groove formed in the base plate; 를 포함하고, 상기 베이스 플레이트에 형성되는 홈과 상기 발열체는 베이스 플레이트의 외주연부로부터 중앙부 방향으로 가면서 곡률반경이 점차적으로 작아지면서 서로 연결된 다음, 이와 연속하여 베이스 플레이트의 중앙부로부터 외주연부로 가면서 곡률반경이 점차적으로 커지면서 연결되는 형상이 한번 이상 반복되는 패턴으로 형성된 반도체 제조용 석영히터.Includes, the groove formed in the base plate and the heating element is connected to each other while the radius of curvature gradually decreases from the outer peripheral portion of the base plate toward the center portion, and then the radius of curvature continuously going from the center portion of the base plate to the outer peripheral portion A quartz heater for semiconductor manufacturing, which is formed in a pattern in which the connected shape is repeated one or more times as it gradually increases. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 발열체는 발열면적이 넓어지도록 일측면에는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 석영히터.The heating element is a quartz heater for semiconductor manufacturing, characterized in that the groove is formed on one side so that the heating area is widened. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 발열체의 표면에는 발열량을 높일 수 있는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 석영히터.Quartz heater for semiconductor manufacturing, characterized in that the coating layer is formed on the surface of the heating element to increase the amount of heat generated. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 코팅층은 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 석영히터.The coating layer is a quartz heater for semiconductor manufacturing, characterized in that made of silicon carbide (SiC). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 발열체는 흑연실(Graphite Yarn) 또는 카본실(탄소섬유)로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 석영히터.The heating element is a quartz heater for manufacturing a semiconductor, characterized in that consisting of graphite yarn (Graphite Yarn) or carbon yarn (carbon fiber).
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