KR20200029895A - 웨이퍼 공정용 리액터 - Google Patents

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KR20200029895A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 차지(Charge)한 보트에 대한 프로세스를 진행하는 웨이퍼 공정용 리액터를 개시하며, 상기 웨이퍼 공정용 리액터는 보트를 수용하는 이너 튜브와 상기 이너 튜브 외부의 아우터 튜브를 가지며 상기 보트에 차지되는 웨이퍼에 대한 프로세스가 진행되는 이중 튜브 구조의 프로세스 챔버; 및 상기 프로세스 챔버의 외부에 구성되며 상기 프로세스에 필요한 히팅을 수행하는 히터 유니트;를 포함하여 구성된다.

Description

웨이퍼 공정용 리액터{REACTOR FOR WAFER PROCESSING}
본 발명은 리액터(Reactor)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 차지(Charge)한 보트에 대한 프로세스를 진행하는 웨이퍼 공정용 리액터에 관한 것이다.
반도체 공정 장비는 웨이퍼를 제조하는 반도체 제조 공정을 수행하는 것으로 이해될 수 있다. 예시적으로, 웨이퍼의 열처리를 위하여 보트를 이용하는 리액터(Reactor)가 이용될 수 있다.
리액터는 보트(Boat)에 차지된 웨이퍼들에 대한 열처리 공정을 수행하는 것이고, 보트는 일정 매수 단위(예시적으로 180매)로 열처리를 위한 웨이퍼들을 차지(Charge)하여 리액터 내부로 투입하거나 열처리된 웨이퍼들을 디스차지(Discharge)하기 위하여 리액터 외부로 배출하기 위하여 승하강하도록 구성된다.
일반적으로 리액터는 이너 튜브(Inner tube)와 아우터 튜브(Outer tube)를 포함하며, 아우터 튜브는 히터(Heater)와 일체로 구성된다.
이너 튜브는 내부의 보트에 실린 웨이퍼들에 대한 열처리 공정을 위한 환경을 형성하기 위한 것이고, 아우터 튜브는 일체로 형성된 히터의 히팅에 의해 이너 튜브의 내부의 온도 환경을 변화시키고 내부 가압 유지 및 압력 평형 상태를 유지하고 위험 가스 누출을 방지하기 위한 것이다.
열처리 공정이 진행됨에 따라, 이너 튜브와 아우터 튜브는 오염될 수 있다. 그러므로, 공정 효율을 개선하기 위하여 이너 튜브와 아우터 튜브는 주기적으로 클리닝(Cleaning)할 필요가 있다.
또한, 히터도 사용 기간이 누적됨에 따라 교체할 필요성이 있다.
그러나, 일반적인 리액터는 아우터 튜브의 클리닝 또는 교체가 필요한 경우 히터가 아우터 튜브에 일체로 구성됨에 의해서 아우터 튜브를 클리닝하거나 히터만 교체하는데 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 아우터 튜브의 클리닝과 히터의 교체가 용이한 웨이퍼 공정용 리액터를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 아우터 튜브와 히터를 쉽게 분리할 수 있는 구조로 구성함으로써 유지 관리를 용이하게 할 수 있는 웨이퍼 공정용 리액터를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 이너 튜브와 아우터 튜브를 포함하는 프로세스 챔버의 외부에 별도로 히터를 구성함으로써 아우터 튜브의 클리닝과 히터의 교체 등의 유지 관리를 용이하게 할 수 있는 웨이퍼 공정용 리액터를 제공함에 있다.
본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터는, 하부에 제1 입구가 형성되고, 상기 제1 입구를 통하여 승강되는 보트를 수용하는 제1 공간을 갖는 이너 튜브; 하부에 상기 이너 튜브의 출입이 가능한 제2 입구가 형성되고, 상기 제1 입구의 상부의 상기 이너 튜브를 수용하는 제2 공간을 갖는 아우터 튜브; 및 상기 제2 입구의 상부의 상기 아우터 튜브를 수용하는 제3 공간을 가지며, 상기 제3 공간을 히팅하는 히터를 구비하는 히터 유니트;를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터는, 보트를 수용하는 이너 튜브와 상기 이너 튜브 외부의 아우터 튜브를 가지며 상기 보트에 차지되는 웨이퍼에 대한 프로세스가 진행되는 이중 튜브 구조의 프로세스 챔버; 및 상기 프로세스 챔버의 외부에 구성되며 상기 프로세스에 필요한 히팅을 수행하는 히터 유니트;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 아우터 튜브와 히터를 포함하는 히터 유니트가 별도로 구성된다. 그러므로, 아우터 튜브와 히터는 별도로 조립 및 해체가 가능하다. 그 결과, 아우터 튜브는 히터와 무관하게 클리닝을 수행할 수 있고, 히터도 아우터 튜브와 무관하게 교체 가능하다.
그러므로, 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터는 유지 관리를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터의 바람직한 실시예를 나타내는 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터의 실시예는 프로세스 챔버(100)와 히트 유니트(300)를 포함한다.
프로세스 챔버(100)는 보트(600)를 수용하는 이너 튜브(10)와 이너 튜브(10) 외부의 아우터 튜브(20)를 포함하는 이중 튜브 구조를 가지며, 보트(600)에 차지되는 웨이퍼(도시되지 않음)에 대한 프로세스를 진행하기 위한 것이다.
여기에서, 이너 튜브(10)는 하부에 제1 입구가 형성되고, 제1 입구를 통하여 승강되는 보트(600)를 수용하는 제1 공간을 갖는다. 그리고, 아우터 튜브(20)는 하부에 이너 튜브(10)의 출입이 가능한 제2 입구가 형성되고, 제1 입구의 상부의 이너 튜브(10)를 수용하는 제2 공간을 갖는다.
보다 구체적으로, 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)는 원통형 몸체를 가지며 상부가 막힌 캡 구조를 갖는다. 이 중, 이너 튜브(10)는 석영(Quartz) 재질로 제작될 수 있으며, 보트(600)를 수용할 수 있는 내경과 높이의 제1 공간을 가지고, 원통형 몸체 하부의 제1 입구에 몸체의 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제1 주연부(12)를 갖는다. 이때, 제1 주연부(12)는 판형 링 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 아우터 튜브(20)는 석영(Quartz) 또는 스테인레스(서스, SUS) 재질로 제작될 수 있으며, 이너 튜브(10)를 수용할 수 있도록 이너 튜브(10)의 몸통의 외경보다 보다 큰 내경의 제2 공간을 가지고, 원통형 몸체 하부의 제2 입구에 몸체의 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제2 주연부(22)를 갖는다. 이때, 제2 공간은 제1 입구의 상부의 이너 튜브(10)를 수용하는 높이를 갖도록 형성될 수 있고, 제2 주연부(22)는 판형 링 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
그리고, 이너 튜브(10)의 외벽과 아우터 튜브(20)의 내벽은 전체적으로 이격되며, 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)는 내압을 위한 돔형의 상부를 갖는다. 여기에서, 아우터 튜브(20)의 상부는 이너 튜브(10)의 돔형 상부와 이격된 간격을 유지하는 곡률을 갖도록 형성됨이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 이너 튜브(10)는 자신의 클리닝이나 아우터 튜브(20)의 클리닝이 필요한 경우 분해를 위하여 아우터 튜브(20)의 제2 입구를 통하여 출입할 수 있다.
한편, 히트 유니트(300)는 프로세스 챔버(100)의 외부에 구성되며 프로세스에 필요한 히팅을 수행한다.
이를 위하여, 히터 유니트(300)는 제2 입구의 상부의 아우터 튜브(20)를 수용하는 제3 공간을 가지며, 제3 공간을 히팅하는 히터(30)를 구비한다. 히터(30)는 원통형 아우터 튜브(20)의 외벽을 감싸도록 제3 공간의 벽면에 설치될 수 있으며, 아우터 튜브(20)와 전체적으로 이격되도록 아우터 튜브(20)의 외경보다 큰 직경을 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 히터 유니트(300)는 제3 공간의 제3 입구에 아우터 튜브(20)의 제2 주연부(22)에 대응하는 히터 베이스(32)를 갖는다. 히터 베이스(32)는 아우터 튜브(20)의 제2 주연부(22)와 직접 또는 간접적으로 마주할 수 있는 면적으로 수평으로 소정 폭을 갖는 판형 링 형상을 가질 수 있다. 또한, 히터(30)는 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)의 측면들에 대하여 최대한 넓은 면적을 히팅할 수 있는 높이와 면적을 갖도록 구성된다.
그리고, 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터는 매니폴드(400)를 더 구비할 수 있다.
매니폴드(400)는 상부의 이너 튜브(10) 및 아우터 튜브(20)를 지지하는 구조를 가질 수 있고, 보트(600)가 승하강할 수 있는 통로를 형성하며, 이너 튜브(10)의 제1 공간과 아우터 튜브(20)의 제2 공간의 가압 또는 감압을 위한 배관들을 구비한다. 프로세스 진행에 필요한 공정 가스 등이 상기한 배관들을 통하여 주입(Injection)되거나 배기(Exhaust)될 수 있다. 도 1의 프로세스 챔버(100)의 외부에 연결된 배관들(410, 412)과 이너 튜브(10) 내에 위치한 배관들(414)이 상기한 공정 가스 등의 주입 또는 배기를 위하여 설치된 것이다. 이너 튜브(10)의 경우, 외부의 배관(412)와 내부의 배관(414)은 노즐 어댑터(416)를 통하여 연결된 것으로 예시된다.
매니폴드(400)는 아우터 튜브(20)의 제2 공간에 대한 가압 또는 감압을 위한 배관을 갖는 부품을 사이에 두고 이너 튜브(10)의 제1 주연부(12)와 아우터 튜브(20)의 제2 주연부(22)를 상하 이격된 상태에서 마주하도록 정렬한 상태에서 제1 주연부(12)와 제2 주연부(22)를 정렬하여 클램핑에 의해 체결할 수 있다. 이 경우, 아우터 튜브(20)의 제2 공간에 대한 가압 또는 감압을 위한 배관은 배관(410)으로 이해될 수 있다. 상기와 같이 제1 주연부(12)와 제2 주연부(22)를 클램핑하는 구조는 통상적으로 이해될 수 있으므로 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.
그리고, 아우터 튜브(20)의 제2 주연부(22)와 히터 유니트(300)의 히터 베이스(32)는 상하 이격된 상태로 정렬되며, 상기와 같이 아우터 튜브(20)의 제2 주연부(22)를 체결하는 매니폴드(400)의 상부에 히터 베이스(32)가 안착되고, 히터 베이스(32)는 매니폴드(400)의 상부 구조와 접하도록 위치하고 매니폴드를 이용하여 체결된다. 매니 폴드에 히터 베이스(32)를 체결하는 구조는 통상적으로 이해될 수 있으므로 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.
또한편, 보트(600)는 차지된 웨이퍼의 프로세스 진행을 위하여 이너 튜브(10)의 제1 입구 및 매니폴드(400)의 통로를 통하여 상승하거나 프로세스가 완료된 웨이퍼의 디스차지를 위하여 이너 튜브(10)의 제1 입구 및 매니폴드(400)의 통로를 통하여 하강할 수 있다.
보트(600)는 하부 구조물(500)과 결합됨으로써 하부 구조물(500)에 연동하여 승하강할 수 있고 프로세스 진행시 하부 구조물(500)을 통하여 전달되는 회전력에 의하여 로테이션될 수 있다.
상기한 하부 구조물(500)은 로테이션 유니트(Rotation Unit)(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 도 1의 하부 구조물은 로테이션 유니트를 표현한 것으로 이해될 수 있다. 하부 구조물(500)로서 구성되는 로테이션 유니트는 캡 플랜지(Cap Flange)(미도시) 및 보트 지지 베이스(Boat Support Base)(510)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
여기에서, 보트 지지 베이스(510)는 캡 플랜지와 상부의 보트(600)를 결합하면서 하부로부터 전달되는 회전력을 보트(600)에 전달하기 위한 것이다.
그리고, 캡 플랜지는 승하강 모듈(도시되지 않음)로부터 전달되는 승하강력에 의하여 승하강된다. 캡 플랜지는 승강에 의해 상사점에 도달하면 매니폴드(400)의 하부와 결합됨으로써 이너 튜브(10)의 제1 공간을 차폐하는 기능을 갖는다. 그리고, 캡 플랜지는 하강하는 경우 차폐를 해제한 후 하강한다.
하부 구조물(500)은 상기와 같이 상부에 결합되는 보트(600)를 승하강하고 프로세스를 위하여 이너 튜브(10)의 제1 공간을 차폐하는 기능을 갖는다.
상기한 구성에 의해서, 이너 튜브(10)의 제1 공간은 하부 구조물(500)의 캡 플랜지와 결합에 의해서 차폐가 유지되고, 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20) 사이의 제2 공간은 제1 주연부(12) 및 제2 주연부(22)의 매니플드(200)에 의한 체결에 의해 차폐가 유지된다.
프로세스를 진행하는 경우, 아우터 튜브(20)의 제2 공간의 압력은 이너 튜브(10)의 제1 공간의 압력과 같거나 높게 형성하도록 제어된다. 특히, 이너 튜브(10)의 제1 공간과 아우터 튜브(20)의 제2 공간이 상압을 초과하도록 가압되는 경우, 아우터 튜브(20)의 제2 공간은 이너 튜브(10)의 제1 공간보다 더 높은 압력을 갖도록 제어된다.
이는 이너 튜브(10)가 외부 압력에 직접 노출되는 것을 방지하여 이너 튜브(10) 내의 안정성을 확보하기 위한 것이고 이너 튜브(10)의 위험 가스가 아우터 튜브(20)를 통하여 누출되는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예는 프로세스 챔버(100)의 외부에 히터(30)가 구성되며, 프로세스 챔버(100)는 이너 튜브(10)와 이너 튜브(10)를 포함하는 이중 튜브 구조를 갖는다.
그러므로, 히터(30)의 교체가 필요한 경우, 히터(30)는 아우터 튜브(20)와 무관하게 히터 유니트(300)로부터 분리하여 교체될 수 있다.
또한, 아우터 튜브(20)의 클리닝이 필요한 경우, 아우터 튜브(20)는 이너 튜브(10)를 해체한 후 히터(30)와 무관하게 클리닝을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터는 아우터 튜브와 히터를 별도로 조립 및 해체한 후 아우터 튜브의 클리닝 또는 히터의 교체를 수행할 수 있으며, 그 결과 유지 관리를 용이하게 할 수 있다.

Claims (16)

  1. 하부에 제1 입구가 형성되고, 상기 제1 입구를 통하여 승강되는 보트를 수용하는 제1 공간을 갖는 이너 튜브;
    하부에 상기 이너 튜브의 출입이 가능한 제2 입구가 형성되고, 상기 제1 입구의 상부의 상기 이너 튜브를 수용하는 제2 공간을 갖는 아우터 튜브; 및
    상기 제2 입구의 상부의 상기 아우터 튜브를 수용하는 제3 공간을 가지며, 상기 제3 공간을 히팅하는 히터를 구비하는 히터 유니트;를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 공정용 리액터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이너 튜브는 내압을 위한 돔형의 제1 상부를 갖는 웨이퍼 공정용 리액터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 아우터 튜브는 내압을 위하여 돔형의 제2 상부를 갖는 웨이퍼 공정용 리액터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 아우터 튜브의 상기 제2 상부는 상기 이너 튜브의 상기 제1 상부와 이격된 간격을 유지하는 곡률을 갖는 웨이퍼 공정용 리액터.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 이너 튜브의 외벽과 상기 아우터 튜브의 내벽은 전체적으로 이격된 웨이퍼 공정용 리액터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공간 및 상기 제2 공간의 가압 또는 감압을 위한 배관들을 갖는 매니폴드를 더 포함하며,
    상기 이너 튜브, 상기 아우터 튜브 및 상기 히터 유니트는 상기 매니폴드 상부에 순차적으로 적층되고,
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간이 상압을 초과하도록 가압되는 경우, 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 더 높은 압력을 갖도록 제어되는 웨이퍼 공정용 리액터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 이너 튜브는 상기 제1 입구에 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제1 주연부를 가지며,
    상기 아우터 튜브는 상기 제2 입구에 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제2 주연부를 가지고,
    상기 제1 주연부와 상기 제2 주연부는 상하 이격되어 마주하며 상기 제2 공간에 대한 가압 또는 가압을 위한 배관을 갖는 매니폴드에 의해 체결되는 웨이퍼 공정용 리액터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 주연부와 상기 제2 주연부는 판형 링 형상을 갖는 웨이퍼 공정용 리액터.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 아우터 튜브는 상기 제2 입구에 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제2 주연부를 가지고,
    상기 히터 유니트는 상기 제3 공간의 제3 입구에 상기 제2 주연부에 대응하는 히터 베이스를 가지며,
    상기 히터베이스는 상기 제2 주연부 상부에 위치하여 매니폴드를 이용하여 체결되는 웨이퍼 공정용 리액터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 히터베이스의 상기 제3 공간의 내벽과 상기 아우터 튜브의 외벽은 전체적으로 이격된 웨이퍼 공정용 리액터.
  11. 보트를 수용하는 이너 튜브와 상기 이너 튜브 외부의 아우터 튜브를 가지며 상기 보트에 차지되는 웨이퍼에 대한 프로세스가 진행되는 이중 튜브 구조의 프로세스 챔버; 및
    상기 프로세스 챔버의 외부에 구성되며 상기 프로세스에 필요한 히팅을 수행하는 히터 유니트;를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 공정용 리액터.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 이너 튜브는 하부에 제1 입구가 형성되고, 상기 제1 입구를 통하여 승강되는 상기 보트를 수용하는 제1 공간을 가지며; 그리고,
    상기 아우터 튜브는 하부에 상기 이너 튜브의 출입이 가능한 제2 입구가 형성되고, 상기 제1 입구의 상부의 상기 이너 튜브를 수용하는 제2 공간을 갖는 웨이퍼 공정용 리액터.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 이너 튜브와 상기 아우터 튜브는 내압을 위한 돔형의 상부를 갖는 웨이퍼 공정용 리액터.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 이너 튜브는 상기 제1 입구에 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제1 주연부를 가지며,
    상기 아우터 튜브는 상기 제2 입구에 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제2 주연부를 가지고,
    상기 제1 주연부와 상기 제2 주연부는 상하 이격되며 상기 제2 공간에 대한 가압 또는 가압을 위한 배관을 갖는 매니폴드에 의해 체결되는 웨이퍼 공정용 리액터.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 주연부와 상기 제2 주연부는 판형 링 형상을 갖는 웨이퍼 공정용 리액터.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 아우터 튜브는 상기 제2 입구에 외벽과 일체로 형성되며 수평으로 소정 폭을 갖는 제2 주연부를 가지고,
    상기 히터 유니트는 상기 제3 공간의 제3 입구에 상기 제2 주연부에 대응하는 히터 베이스를 가지며,
    상기 히터베이스는 상기 제2 주연부 상부에 위치하여 매니폴드를 이용하여 체결되는 웨이퍼 공정용 리액터.
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