KR100533586B1 - 반도체 기판 지지용 기판 홀더 - Google Patents

Abstract

반도체 기판 지지용 기판 홀더를 제공한다. 본 발명은 반도체 기판을 올려놓을 수 있도록 원형 판 상으로 형성된 홀더 본체와, 상기 홀더 본체 상면으로 소정의 도형을 이루면서 돌출 형성되어 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부를 포함한다. 상기 기판 지지부는 상기 홀더 본체의 판 면상에 소정의 도형을 이루면서 판 면으로부터 돌출 형성된 복수의 지지점(dot)들로 구성되고, 상기 지지점들은 삼각형(triangle)과 정육각형(honey comb) 중 어느 하나의 도형에 따라서 각 꼭지점에 배치되어 있고, 상기 지지점들로 형성되는 도형의 중앙에는 관통공이 형성되어 있어 상기 홀더 본체의 상하로 공정가스들의 흐름을 원활하게 한다. 이와 같이 구성하여 반도체 기판의 하부와 홀더 본체 판 면 사이의 접촉면적을 감소시키면, 고온 공정 시에 반도체 기판 이 기판 홀더에 열적으로 접착되어 발생되는 반도체 기판의 손상 및 불량을 방지할 수 있다.

Description

반도체 기판 지지용 기판 홀더{Wafer holder for supporting semiconductor wafer}

본 발명은 반도체 기판 지지용 기판 홀더에 관한 것으로서, 특히, 고온용 열처리 공정용 반도체 장치에 사용되는 반도체 기판 지지용 기판 홀더에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 제조장치에는, 기본적으로 반도체 기판을 로딩 하여 안치하기 위한 기판 지지대나 지지판이 필수적이다. 특히, 매엽식의 건식식각용(Dry etch) 제조장치나 화학기상 증착용(CVD) 제조장치는 별도의 기판 지지판을 가지고 있어, 반도체 기판을 하부에서 전체적으로 지지한다. 그런데, 다량의 반도체 기판을 한 번에 공정을 진행할 수 있는 배치타입(batch type)의 제조장치에서는, 반도체 기판을 가장자리 부분에서 부분적으로 지지하도록 설계되어 있다. 특히, 고온 열처리 공정에 사용되는 퍼니스(furnace)의 경우에는 복수의 반도체 기판을 로딩(loading)할 수 있도록 수직 관상의 반응 튜브 내에 반도체 기판을 수평으로 로딩할 수 있도록 슬롯(slot)들이 형성되어 있다. 이 슬롯이 반도체 기판을 지지하는 수단이 된다.

그런데, 이러한 슬롯은 반도체 기판을 가장자리 부분에서만 국부적으로 지지하고 있기 때문에, 대부분의 지지점이 가장자리 부분에 집중되어 있다. 기본적으로 중력에 의해서 반도체 기판의 중심부가 휨 작용을 일으키기 쉽다. 고온의 분위기에서 반도체 기판을 공정 처리하면, 반도체 기판이 팽창하여 면적이 넓어지고, 이에 따라 반도체 기판의 휨 현상이 더욱 심해진다.

또한, 반도체 기판의 직경이 12인치(300 mm) 이상으로 대구경화 되면서 공급가스의 흐름이 불균일하여 반도체 기판을 전체적으로 균일하게 가열하기도 어렵고, 따라서 공정 균일성을 유지하기는 더 어려운 실정이다.

그리고, 반도체 기판을 하부에서 지지하는 별도의 지지판을 마련한다 할지라도, 반도체 기판의 하부면에 선행 공정에서 형성된 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막과 같은 막이 잔류할 수 있다. 이러한 절연막은 고온의 공정이 진행되는 동안 반도체 기판의 하부면이 지지판 상에 들러붙을 확률이 높다. 그리하여, 열 공정용 반도체 장치에서는 반도체 기판을 지지하는 지지판을 사용하는 것이 매우 어렵다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 기판을 안전하게 지지할 수 있고, 반도체 기판이 기판 홀더와 공정 중에 열적으로 접착되는 것을 방지하여 공정 중에 파손 또는 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있는 반도체 기판 지지용 기판 홀더를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 반도체 기판을 올려놓을 수 있도록 원형 판 상으로 형성된 홀더 본체와, 상기 홀더 본체 상면으로 소정의 도형을 이루면서 돌출 형성되어 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부를 포함하되, 상기 기판 지지부는 상기 홀더 본체의 판 면상에 소정의 도형을 이루면서 판 면으로부터 돌출 형성된 복수의 지지점(dot)들로 구성되고, 상기 지지점들은 삼각형(triangle)과 정육각형(honey comb) 중 어느 하나의 도형에 따라서 각 꼭지점에 배치되어 있고, 상기 지지점들로 형성되는 도형의 중앙에는 관통공이 형성되어 있어 상기 홀더 본체의 상하로 공정가스들의 흐름을 원활하게 한다.

상기 홀더 본체는 석영과 실리콘 카바이드 중 어느 하나로 형성되어 있어 고온 공정에서 적용 가능하다. 상기 기판 지지부의 지지점은 하부는 넓고 상부는 첨예한 테이퍼(taper)형 첨돌기인 것이 반도체 기판과의 접촉면적을 최소할 수 있어 바람직하다.

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상기 지지점들이 삼각형(triangle)과 정육각형(honey comb) 중 어느 하나의 도형에 따라서 각 꼭지점에 배치되어 있어 있으면, 반도체 기판을 균형 있게 지지할 뿐만 아니라 반도체 기판이 올려져 있을 때 균일한 공정가스의 흐름을 유도할 수 있다. 그리고, 상기 지지점들로 형성되는 도형의 중앙에 관통공이 형성되어 있으면, 상기 기판 홀더의 상하로 공정가스들의 흐름을 원활하게 하여 공정 균일도(process uniformity)를 향상시킬 수 있다.

이렇게 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 반도체 기판의 하부 면과 접하는 면적을 최소화할 수 있어, 반도체 기판이 기판 홀더에 붙는 위험성을 방지 할 수 있다,

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이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

도 1a는 본 발명에 따른 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제1실시예를 나타낸 평면도이고, 도 1b는 1a의 단면도를 나타낸 도면이다.

이를 참조하면, 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 원형 판상으로 형성된 홀더 본체(10)와, 홀더 본체(10)의 판 면상으로 돌출 형성되어 반도체 기판(100)을 부분적으로 지지하고 있는 기판 지지부(20)를 포함한다.

이때, 홀더 본체(10)는 석영이나 실리콘 카바이드로 형성되어 있어, 고온에서도 적용 가능하다.

기판 지지부(20)는 판 면상에 복수의 링 형태로 홀더 본체(10)의 중심에서부터 외각으로 동심원을 이루면서 형성되어 있다. 그리고 돌출된 기판 지지부(20)의 단면은, 단부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형태로 형성되어 있다. 그리하여, 반도체 기판(100)을 하부에서 지지하면서 접촉 면적은 최소화할 수 있다.

도 2a 내지 도 3은 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제2실시예를 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 II-II선을 따라 절개한 단면도이다.

이들을 참조하면, 원형 판 상의 홀더 본체(10)가 있고, 이 홀더 본체(10)의 판 면상에 복수개의 점(dot) 형태로 형성된 지지점들이 기판 지지부(20) 역할을 한다. 이후 지지점을 참조번호 20으로 인용한다. 이들 지지점들(20)은 홀더 본체(10)의 판 면상에 반도체 기판(100)을 균형 있게 지지하기 위해서 일정한 규칙을 가지고 분포되어 있다.

도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 도시된 바와 같이, 판 면상에 형성된 지지점들(20)이 정삼각형의 꼭지점들에 배치되어 있다. 이들 지지점들(20)이 홀더 본체(10)와 접촉되지 않도록 판 면상으로부터 소정높이 떨어져 지지될 수 있도록 하였다. 그리하여, 반도체 기판(100) 하부와의 접촉부분을 점 형태로 유지하여 접촉면적을 최소화시킨다.

도 3을 참조하면, 지지점들(20)이 정육각형의 각 꼭지점들에 배치가 되어 있다. 즉, 원형 판상의 홀더 본체(10) 판 면상에 소정 크기의 정육각형이 연접하여 배열되어 있어 일종의 벌집형태(honey comb)를 이루고 있고 각 꼭지점의 위치에 소정 크기의 지지점들(20)이 형성되어 있다. 이때, 지지점들(20)은 그 평단면이 원형으로 형성되어 있고 종단면은 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁은 돌기점 형태를 가지고 있다. 그리하여, 반도체 기판(100)이 기판 홀더(10)에 올려질 때, 반도체 기판(100)의 하부면과 지지점(20)이 접하는 면적을 최소화시킬 수 있다.

도 4a 내지 도 4b는 전술한 본 발명의 실시예들을 변형한 평면도와 단면도이다.

이를 참조하면, 기판 홀더(10) 상에 점형태의 기판 지지부(20)를 포함하고 있을 뿐만 아니라, 홀더 본체(10)의 판면을 관통하여 형성된 복수의 관통공(10a)을 더 포함하고 있다. 이러한 관통공(10a)은 상하로 흐르는 공정가스의 흐름을 반도체 기판(100)의 후면에도 원활하게 통과하도록 한다. 그리하여, 공정가스의 균일한 반응을 유도하고, 열전달을 원활하게 하여, 반도체 기판(100) 상에 형성되는 막의 균일성을 향상시킬 수 있다. 단순히 열처리 공정일 경우에도, 열전달 매개체인 분위기 가스의 흐름이 원활하여 반도체 기판 상에서 균일한 온도를 유지할 수 있는 열처리 공정을 진행할 수 있다.

이때, 기판 지지부(20)는, 삼각형이나 육각형이나 또는 사각형이나 마름모 등의 소정의 도형을 형성하면서 규칙적으로 배열되어 있고, 이에 더하여 이들 도형의 중앙에 관통공(10a)이 더 형성되어 있다. 일 실시예로서 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(20)가 정육각형의 꼭지점에 배치되어 육각형을 이루고 있다. 그리고 이 육각형의 중앙에는 홀더 본체(10) 판 면을 관통하여 관통공(10a)이 형성되어 있다.

여기서, 기판 지지부(20)의 배열이 정삼각형을 이루는 것보다 육각형 형태인 것이, 정삼각형 배치보다는 기판 지지부(20)의 숫자를 줄일 수 있다. 그리고 반도체 기판(100) 하부면에 보다 넓은 통로가 확보되어 공정가스의 흐름이 더 원활해진다.

도 5a 내지 도 6a는 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제4실시예를 나타낸 평면도이고, 도 5b 내지 도 6b는 각각 도 5a의 V-V 선과 도 6a의 VI-VI 선을 따라 절개한 단면도들이다.

도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 원형 판 상의 홀더 본체(10)의 판 면상에 소정의 도형이 형성되어 있되, 도형의 내부가 소정 깊이 함몰되어 있다. 즉, 삼각형이나 육각형의 도형을 이루고 있는 각 변이 돌출 되어 기판 지지부(20)를 형성하고 있고, 이에 대응하여 도형 내부는 소정 깊이 함몰되어 있다.

도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 원형 판 상의 홀더 본체(10)에 도 5a와 같이 소정 도형을 이루면서 각 변이 돌출 형성되어 기판 지지부(20)를 구성하고 있다. 그리고 각 도형의 중앙에는 관통공(10a)이 형성되어 있다. 그러면, 관통공(10a)을 통하여 공정가스 등이 원활히 통기되어 가스의 균일한 흐름을 유도할 수 있다. 이에 따라서, 기판 홀더(10) 상에 올려진 반도체 기판(100)의 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 공정 균일도(process uniformity)도 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 반도체 기판(100)을 최소화된 면적으로 지지하면서 공정을 진행할 수 있도록, 홀더 본체(10)의 상면에 소정 도형을 이루면서 돌출된 복수의 지지점이나 선형으로 형성된 기판 지지부(20)를 마련하였다. 그리하여, 고온 공정(high temperature process) 시나 일반 증착공정(CVD) 시에 반도체 기판(100)과의 접촉 면적을 최소화하여 반도체 기판(100)이 기판 홀더(10) 판면에 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 전술한 각 실시예들의 경우에, 홀더 본체(10) 판 면상에 관통공(10a) 이외에도, 반도체 기판(100)을 로딩 또는 언 로딩 할 때, 별도의 기판 이동기(미도시)를 통해서 반도체 기판(100)을 들어올리기 위한 지지핀(미도시)이 통과하도록 지지핀용 홀(도 1의 10b)이 더 마련될 수도 있다.

이상과 같은 구성을 가진 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 반도체 기판을 올려놓는 기판 지지판에는 매엽식(single chamber type)이든 배치식(batch type)이든 모든 기술 분야에서 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 고온 공정이나 일반 증착 공정에서도 반도체 기판이 기판 홀더 판 면상에 붙지 않아 기판 취급시 반도체 기판이 손상되는 불량을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 반도체 기판 지지용 기판 홀더는, 판 면상에 관통공이 형성되어 있어, 공정가스의 흐름을 원활하게 조절하여 공정 균일성(process uniformity)을 향상시킬 수 있다.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명에 따른 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제1실시예를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제2실시예를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제2실시예의 변형예를 나타낸 평면도이다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제4실시예를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제5실시예를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 6a 내지 도6b는 본 발명에 따른 반도체 기판 지지용 기판 홀더의 제5실시예의 변형예를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

Claims (10)

1. 반도체 기판을 올려놓을 수 있도록 원형 판 상으로 형성된 홀더 본체;

   상기 홀더 본체 상면으로 소정의 도형을 이루면서 돌출 형성되어 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부를 포함하되,

   상기 기판 지지부는 상기 홀더 본체의 판 면상에 소정의 도형을 이루면서 판 면으로부터 돌출 형성된 복수의 지지점(dot)들로 구성되고, 상기 지지점들은 삼각형(triangle)과 정육각형(honey comb) 중 어느 하나의 도형에 따라서 각 꼭지점에 배치되어 있고, 상기 지지점들로 형성되는 도형의 중앙에는 관통공이 형성되어 있어 상기 홀더 본체의 상하로 공정가스들의 흐름을 원활하게 하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 지지용 기판 홀더.
2. 제1항에 있어서, 상기 홀더 본체는 석영과 실리콘 카바이드 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 기판 지지용 기판 홀더.
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6. 제1항에 있어서, 상기 기판 지지부는 하부는 넓고 상부는 좁은 테이퍼형 첨돌기인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 지지용 기판 홀더.
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