KR0148714B1 - 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치 - Google Patents

매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치

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KR0148714B1 KR1019950023668A KR19950023668A KR0148714B1 KR 0148714 B1 KR0148714 B1 KR 0148714B1 KR 1019950023668 A KR1019950023668 A KR 1019950023668A KR 19950023668 A KR19950023668 A KR 19950023668A KR 0148714 B1 KR0148714 B1 KR 0148714B1
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Abstract

본 발명은 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치에 관한 것으로, 웨이퍼(W)는 전부분이 안착부(11)의 안착면(11a)과 홀더판(20)의 안착턱부(25)에 밀착됨과 아울러 플랫존(F)를 제외한 전 외주연부가 지지돌기(16)(17) 및 (27)의 내측에 삽입된 상태로 유지된 상태이므로 서셉터 몸체(10)에 내장된 가열수단의 열이 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐서 균일하게 전달되어 화합물 박막이 전체적으로 균일하게 증착되며, 또한 웨이퍼(W)가 안착면(11a)과 안착턱부(25)에 완전히 밀착된 상태에서 증착이 이루어지는 것이므로 파티클이 발생되지 않으며, 저면 증착과 열손실을 배제할 수 있게 되고, 또한 종래와 같은 가느다란 승상핀을 사용하지 않으므로 부품의 파손이 배제되고 유지보수가 간편하게 되는 것이다.

Description

매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치
제1도는 본 발명에 의한 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치의 일실시례를 보인 웨이퍼 로딩과정을 보인 사시도
제2도는 본 발명에 의한 장치의 웨이퍼 승강홀더의 사시도
제3도는 본 발명에 의한 웨이퍼 로딩과정을 보인 부분 단면도
제4도는 본 발명의 다른 실시례를 보인 웨이퍼 승강홀더의 사시도
제5도는 일반적인 매엽식 저압화학증기증착기의 종단면도
제6도는 종래 매엽식 저압화학증기증착기에 사용되는 서셉터의 일례를 보인 웨이퍼 로딩과정을 보인 사시도
제7도는 (a)(b)는 종래 서셉터의 다른 예에서의 웨이퍼 로딩과정을 보인 부분 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:서셉터 몸체 11:웨이퍼 안착부
11a:안착면 12,13:직선부
14,15:원호부 16,17:웨이퍼 지지돌기
20:홀더판 22,23:직선부
24,25:안착턱부 26,27:웨이퍼 지지돌기
30:승강대 31:승강봉
32:연결대
본 발명은 매엽식 저압화학증기증착기에 관한 것으로, 특히 증착할 웨이퍼가 로딩되며, 로딩된 웨이퍼에 반응에 필요한 열을 가하는 서셉터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 매엽식 저압화학증기증착기는 제5도에 도시한 바와 같이, 일측에 웨이퍼가 로딩 및 언로딩되는 웨이퍼 출입구(1a)가 형성되고 타측에 배기구(1b)가 형성된 증착기 본체(1)와, 이 본체(1)의 상부에 안착되는 반응관(2)과, 이 반응관(2)의 상부에 설치되어 화합물 소스가스를 주입하는 화합물 소스가스 주입기(3)와, 상기 증착기 본체(1)의 하단 개구부를 개폐하는 개폐관(4)과, 이 개폐판(4)을 관통하는 승강램(5)의 상단에 고정되어 증착기 본체(1)와 반응로 (2)내부에서 승강되며 그 위에 안착되는 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열수단(도시되지 않음)이 내장된 서셉터(6)로 구성된다.
이러한 일반적인 저압화학증기증착기는 제5도에 도시한 바와 같이 승강램(5)을 하강시켜 그 상단에 고정설치된 서셉터(6)를 반응로(2)의 하부로 하강시킨 상태에서 로보트팔을 이용하여 상기 출입구(1a)를 통해 웨이퍼를 진입시켜 서셉터(6)의 상면에 안착시키고, 승강램(5)을 상승시켜 그 상단에 고정된 서셉터(6)를 반응로(2)의 상부로 상승시킨 다음 반응로(2)의 내부를 진공상태로 유지하고 서셉터(6)에 내장된 가열수단을 가동시키면서 주입기(3)를 통하여 화합물 소스가스를 주입하는 것에 의해 서셉터(6)위에 안착된 웨이퍼(W)에 소정의 화합물 박막을 증착하는 것이다.
이러한 일반적인 매엽식 저압화학증기증착기에서 사용되는 서셉터(6)는 제6도에 도시한 바와 같이, 내부에 가열수단(도시되지 않음)이 내장된 서셉터 몸체(7)의 상면에 웨이퍼(W)가 안착되는 안착부(8)를 몸체(7)보다 높게 형성하고, 이 안착부(8)의 주위에 웨이퍼 지지돌기(9)를 형성하여 웨이퍼(W)가 웨이퍼 지지돌기(9)내에서 안착부(8)에 밀착되도록 구성되어 있다.
통상적으로 웨이퍼(W)는 제6도에 도시한 바와 같이 원판형으로서 그 일측에 플랫존(Flat Zone)(F)이 형성되어 있으며, 로딩시 로보트팔(R)에 양측부를 얹은 상태에서 상기 출입구(1a)를 통하여 서셉터(6)위에 안착시키는 것인바, 로보트팔(R)이 포크형으로 되어 있고 그 위에 웨이퍼(W)를 얹은 상태로 로딩하는 것이므로 로보트팔(R)과 웨이퍼 안착부(8)와의 간섭을 회피하기 위하여 부득이 웨이퍼 안착부(8)의 양측부를 직선부(8a)로 되도록 절치하여 직선부(8a) 사이의 폭이 로보트팔(R)의 내측폭보다 약간 작게 되도록 하고 있다.
이러한 종래의 서셉터에서는 로보트팔(R)위에 웨이퍼(W)를 올려놓은 상태에서 로보트팔(R)을 웨이퍼(W)가 웨이퍼 안착부(8)와 상하로 일치되는 위치까지 이동시킨 다음 로보트팔(R)을 하강시키면, 로보트팔(R)은 웨이퍼 안착부(8)의 양측 직선부(8a)의 외측에서 하강하므로 로보트팔(R)과 웨이퍼 안착부(8)간의 간섭은 일어나지 않으며 웨이퍼(W)는 웨이퍼 안착부(8)의 가장자리에 형성된 웨이퍼 지지돌기(9)내에 삽입되는 상태로 안착되어 증착공정을 진행시킬 수 있는 상태로 된다.
그러나 이러한 종래의 서셉터에서는 웨이퍼 안착부(8)에 웨이퍼(W)를 안착시켰을 때 제6도의 가상선 표시와 같이 웨이퍼(W)의 양측부분이 웨이퍼 안착부(8)의 양측 직선부(8a)를 벗어나 웨이퍼 안착부(8)와 밀착되지 않게 되므로 서셉터(6)내에 내장된 가열수단의 열이 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐서 균일하게 전달되지 않게 되고 웨이퍼 안착부(8)와 밀착되지 않은 웨이퍼(W)의 양측부에 대한 증착이 원활하게 이루어지지 않게 될 뿐만 아니라 웨이퍼(W)의 양측부분이 들떠 있는 상태로서 그 저면부에 화합물 소스가스가 접속하게 되어 저면 증착이 이루어지게 되는 등 많은 문제점이 있었다.
또한 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제7도(a)(b)에 도시한 바와 같이 서셉터(6)의 웨이퍼 안착부(8)를 상하고 관통하여 승강되는 다수개(통상 3개)의 웨이퍼 승강핀(P)을 설치하여 제7도(a)와 같이 웨이퍼 승강핀(P)을 상승시킨 상태에서 로보트팔(R)에 얹혀진 웨이퍼(W)를 상승된 웨이퍼 승강핀(P)위에 올려놓은 다음 웨이퍼 승강핀(P)을 하강시킴으로써 제7도(b)와 같이 웨이퍼(W)가 웨이퍼 안착부(8)상에 안착되도록 한 것이 안출되어 있다.
이러한 서셉터에서는 로보트팔(R)이 웨이퍼 안착부(8)와 간섭을 일으키지 않으므로 웨이퍼(W)의 양측부에 대응하는 부분에 직선부를 형성하지 않고 웨이퍼 지지돌기(9)를 형성할 수 있어 제6도의 서셉터에 비하여 웨이퍼(W)에 대한 열전달이 전체적으로 균일하게 이루어지는 장점은 있으나, 웨이퍼 승강핀(P)이 서셉터의 웨이퍼 안착부(8)를 상하로 관통하는 것으로서 웨이퍼 안착부(8)와 웨이퍼 승강핀(P)의 외주면 사이에 형성되는 틈새를 통하여 화합물 소스가스등이 침입하게 되어 이 부분에서 파티클이 발생하게 될 뿐만 아니라 서셉터의 웨이퍼 안착부(8)를 관통하는 웨이퍼 승강핀(P)에 의하여 서셉터에 가열수단을 내장하는 데 구조상의 어려움을 초래하게 되며, 상기 틈새를 통하여 침입한 화합물 소스가스등이 가열수단의 기능에 지장을 주게 됨과 아울러 이 틈새를 통해 열손실이 초래되고, 또 웨이퍼 승강핀(P)은 통상 SUS나 석영으로 제작되는 것으로서 그 직경이 1mm~2mm정도로서 작동과정에서 웨이퍼 승강핀(P)이 절단되기 쉽고 그의 보수도 어렵다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 전면에 열을 균일하게 전달되도록 함으로써 화합물 박막이 전체적으로 균일하게 증착될 수 있도록 한 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 파티클이 발생되지 않으며 저면 증착과 열손실을 배제할 수 있도록 하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 부품이 쉽게 파손되는 일이 없고 보수 유지가 간편하게 되도록 하려는 것이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상면에 돌출형성되며 웨이퍼의 플랫존에 대응하는 직선부와 웨이퍼의 양측부에 대응하는 직선부와 이들 직선부를 제외한 가장자리의 원호부에 웨이퍼 지지돌기 및 직선부와 원호부의 내측으로 한정되는 일정 높이의 안착면을 가지는 안착부가 형성된 서셉터 몸체와, 일측에 웨이퍼 진입구를 가지는 대략 U자형 홈의 내주연에 웨이퍼 안착부의 직선부의 외측에 밀착되는 직선부를 가지며 이 직선부의 외측에 형성되는 웨이퍼 안착턱부와 이 웨이퍼 안착턱부의 외주부에 돌출형성되어 상기 웨이퍼 지지돌기와 동일 원호를 이루는 웨이퍼 지지돌기를 가지는 웨이퍼 홀더판과, 이 웨이퍼 홀더판을 지지하며 승강구동수단에 의하여 승강되는 홀더승강대로 구성됨을 특징으로 하는 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치가 제공된다.
이하, 본 발명에 의한 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라서 상세히 설명한다.
제1도 내지 제3도는 본 발명에 의한 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치의 일 실시례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상면에 돌출형성되며 웨이퍼(W)의 플랫존(F)에 대응하는 직선부(12)와 웨이퍼의 양측부에 대응하는 직선부(13)와 이들 직선부(12)(13)를 제외한 가장자리의 원호부(14)(15)에 웨이퍼 지지돌기(16)(17) 및 직선부(12)(13)과 원호부(14)(15)의 내측으로 한정되는 일정 높이의 안착면(11a)을 가지는 안착부(11)가 형성된 서셉터 몸체(10)와, 일측에 웨이퍼 진입구(21a)를 가지는 대략 U자형 홈(21)의 내주연에 웨이퍼 안착부(11)의 직선부(12)(13)의 외측에 밀착되는 직선부(22)(23)를 가지며 이 직선부(22)(23)의 외측에 형성되는 웨이퍼 안착턱부(24)(25)와 이 웨이퍼 안착턱부(24)(25)의 외주부에 돌출형성되어 상기 웨이퍼 지지돌기(16)(17))와 동일 원호를 이루는 웨이퍼 지지돌기(26)(27)를 가지는 웨이퍼 홀더판(20)과, 이 웨이퍼 홀더판(20)을 지지하며 승강구동수단(도시하지 않음)에 의하여 승강되는 홀더승강대(30)로 구성된다.
상기 서셉터 몸체(10)의 내부에는 가열수단(도시되지 않음)이 내장되어 웨이퍼 안착부(11)에 안착되는 웨이퍼(W)를 반응에 필요한 소정의 온도로 가열하도록 되어 있다.
상기 웨이퍼 안착부(11)는 그 양측 직선부(13)이 웨이퍼(W)가 진퇴하는 방향으로 연장되어 안내직선부(13a)가 형성되며 이 안내직선부(13a)와 지지돌기(16) 및 몸체 (10)의 외주연에 의하여 형성되는 부위는 외주연측으로부터 안착면(11a)보다 낮은 1단턱부(11b)와 안착면(11a)과 같은 높이의 2단턱부(11c)가 형성된다.
상기 직선부(12)는 웨이퍼(W)의 플랫존(F)에 대응하는 길이로 형성되며, 양측 직선부(13)는 그 사이의 폭이 로보트팔(R)의 내측폭 보다 약간 작은 상태로 형성된다.
상기 웨이퍼 안착부(11)의 원호부(14)(15)에 형성된 웨이퍼 지지돌기(16)(17)와 웨이퍼 홀더판(20)에 형성된 웨이퍼 지지돌기(26)(27)들은 0.8mm두께인 웨이퍼(W)보다 약간 큰 1mm 정도의 높이로 형성되며, 그 두께도 1mm정도로 형성된다.
상기 웨이퍼 홀더판(20)의 외경은 서셉터 몸체(10)의 외경과 일치하는 상태로 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 안착턱부(24)(25)의 두께는 몸체(10)의 상면에서 웨이퍼 안착부(11)의 안착면(11a)에 이르는 높이와 동일한 높이로 형성되어 웨이퍼 홀더판(20)이 몸체(10)상면에 밀착되었을 때 웨이퍼 안착턱부(24)(25)의 상면과 웨이퍼 안착부(11)의 안착면(11a)이 일치됨과 아울러 상기 웨이퍼 안착부(11)의 지지돌기(16)(17)와 웨이퍼 안착턱부(24)(25)의 지지돌기(26)(27)가 동일 원주상에서 동일한 높이로 일치되도록 구성된다.
상기 홀더승강대(30)는 웨이퍼 홀더판(20)의 외주연에 돌출형성된 다수개(도면에서는 3개)의 연결편(28)에 상단이 고정연결되는 다수개의 승강봉(31)과 이 승강봉(31)의 하단을 승강구동수단(도시되지 않음)에 연결하기 위한 연결대(32)로 구성된다.
상기 연결편(28)은 웨이퍼(W)의 로딩 및 언로딩되는 쪽을 피한 3점위치에 형성되어 웨이퍼(W)의 로딩 및 언로딩에는 지장을 주지않도록 되어 있다.
상기 연결대(32)는 제2도에 도시한 바와 같이, 중앙부에 서셉터(6)를 승강시키는 승강램(5)(제5도 참조)이 관통되는 램관통공(33a)이 천공된 연결판부(33)과, 이 연결판부(33)의 외주연에서 연장되어 상기 승강봉(31)의 하단이 고정연결되는 연결편(34)을 가진다.
또한 상기 연결대(32)의 램관통공(33a) 주위에는 승강구동수단에 연결하기 위한 나사관통공(35)이 천공되어 있다.
여기서 승강구동수단으로서는 유압실린더나 스텝핑모터와 스크류를 이용한 직선승강운동기구를 사용할 수 있는 바, 홀더승강대(30)를 승강구동시킬 수 있는 구조의 것이라면 어떠한 구조의 것이라도 적용할 수 있는 것이다.
이하, 본 고안의 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치에 의하여 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 과정을 설명한다.
제1도 및 제3도(a)는 승강구동수단에 의하여 홀더판(20)을 서셉터 몸체(10)의 상면으로부터 상승시키고, 웨이퍼(W)를 로보트팔(R)에 얹은 상태에서 서셉터(10)측으로 이동시키는 상태를 보인 것으로, 이때 로보트팔(R)과 웨이퍼(W)는 홀더판(20)에 걸리지 않는 높이를 유지하면서 이동하도록 한다.
로보트팔(R)이 이동하여 제3도(b)와 같이 웨이퍼(W)의 플랫존(F)이 서셉터 몸체(10)의 직선부(12) 직상부에 일치하는 위치에 이르면 로보트팔(R)의 수평이동이 정지된다.
다음, 제3도(c)와 같이 로보트팔(R)을 하강시켜 웨이퍼(W)가 홀더판(20)의 양측 안착턱부(25)위에 안착되도록 한다.
이때, 홀더판(20)의 양측 직선부(23)의 내측 폭이 로보트팔(R)의 외측폭보다 약간 작은 상태로 형성되어 있으므로 로보트팔(R)이 하강하는 과정에서 로보트팔(R)이 홀더판(20)과 접촉을 일으키는 일이 없게 된다.
웨이퍼(W)가 홀더판(20)에 안착되면, 로보트팔(R)을 후퇴시키고, 승강구동수단에 의하여 웨이퍼(W)가 안착된 홀더판(20)을 하강시키면, 제3도(d)와 같이 웨이퍼(W)는 안착부(11)의 안착면(11a)와 홀더판(20)의 안착턱부(25)위에 안착된 상태로 된다.
이때, 웨이퍼(W)는 플랫존(F)를 제외한 외주연부가 몸체(10)의 지지돌기(16)(17)와 홀더판(20)의 지지돌기(26)(27)의 내주측에 삽입된 상태로 된다.
이와 같이 웨이퍼(W)의 로딩이 완료되면, 통상적인 방법에 의하여 증착과정이 진행되는 바, 웨이퍼(W)는 전부분이 안착부(11)의 안착면(11a)과 홀더판(20)의 안착턱부(25)에 밀착됨과 아울러 플랫존(F)를 제외한 전 외주연부 지지돌기(16)(17) 및 (27)의 내측에 삽입된 상태로 유지된 상태이므로 서셉터 몸체(10)에 내장된 가열수단의 열이 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐서 균일하게 전달되어 화합물 박막이 전체적으로 균일하게 증착된다.
또한 웨이퍼(W)가 안착면(11a)과 안착턱부(25)에 완전히 밀착된 상태에서 증착이 이루어지는 것이므로 파티클이 발생되지 않으며, 저면 증착과 열손실을 배제할 수 있게 되는 것이다.
또한 종래와 같은 가느다란 승강핀을 사용하지 않으므로 부품의 파손이 배제되고 유지보수가 간편하게 되는 것이다.
한편, 홀더판(20)에는 웨이퍼(W)의 플랫존(F)에 대응하는 직선부(12)의 외곽측에도 안착턱부(24)와 지지돌기(26)이 형성되어 있는 바, 이는 웨이퍼(W)의 플랫존(F)가 직접적으로 안착되지는 않지만 안착면(11a)과 몸체(10)의 상면 사이에 틈새가 발생되는 것을 방지함으로써 파티클의 발생을 더욱 확실하게 배제할 수 있게 하는 역할을 하는 것이다.
제4도는 본 발명의 다른 실시례를 도시하는 것으로, 본 실시례에서는 홀더판(20)의 외경을 서셉터 몸체(10)의 외경보다 작은 직경으로 형성한 것으로, 이는 증착하고자 하는 막질에 따라 열전달 효율을 조절할 수 있게 되는 것이다.
본 실시례에서는 홀더판(20)의 외경이 작아지는 만큼 홀더판(20)의 외주연에 형성되어 승강봉(31)이 고정연결되는 연결편(28)의 돌출길이가 길어지는 것이며, 여타 구성 부분은 상술한 실시례에서와 동일하므로 동일부분에 대하여는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 상술한 실시례들로서만 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 변형이 가능한 것이다.

Claims (5)

  1. 상면에 돌출형성되어 웨이퍼(W)의 플랫존(F)에 대응하는 직선부(12)와 웨이퍼의 양측부에 대응하는 직선부(13)와 이들 직선부(12)(13)를 제외한 가장자리의 원호부(14)(15)에 웨이퍼 지지돌기(16)(17) 및 직선부(12)(13)와 원호부(14)(15)의 내측으로 한정되는 일정 높이의 안착면(11a)을 가지는 안착부(11)가 형성된 서셉터 몸체(10)와, 일측에 웨이퍼 진입구(21a)를 가지는 대략 U자형 홈(21)의 내주연에 웨이퍼 안착부(11)의 직선부(13)의 외측에 밀착되는 직선부(23)를 가지며 이 직선부(23)의 외측에 형성되는 웨이퍼 안착턱부(25)와 이 웨이퍼 안착턱부(25)의 외주부에 돌출형성되어 상기 웨이퍼 지지돌기(16)(17))와 동일 원호를 이루는 웨이퍼 지지돌기(27)를 가지는 웨이퍼 홀더판(20)과, 이 웨이퍼 홀더판(20)을 지지하며 승강구동수단에 의하여 승강되는 홀더승강대(30)로 구성됨을 특징으로 하는 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홀더판(20)에는 상기 서셉터 몸체(10)의 직선부(12)에 대응하는 직선부(22)와 이 직선부(22)의 외측에 형성되는 안착턱부(24)와 이 안착턱부(24)의 외주부에 돌출형성되어 상기 지지돌기(16,17)(27)과 동일 원호를 이루는 웨이퍼 지지돌기(26)가 형성된 것을 특징으로 하는 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 홀더판(20)의 외경이 서셉터 몸체(10)의 외경과 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 홀더판(20)의 외경이 서셉터 몸체(10)의 외경보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 홀더승강대(30)는 웨이퍼 홀더판(20)의 외주연에 돌출형성된 다수개의 연결편(28)에 상단이 고정연결되는 다수개의 승강봉(31)과 이 승강봉(31)의 하단을 승강구동수단에 연결하기 위한 연결대(32)로 구성됨을 특징으로 하는 매엽식 저압화학증기증착기의 서셉터 장치.
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