KR100703651B1 - 박막증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼블록이 샤워헤드의 하면에 대해 평행한 상태를 유지하면서 승강 가능할 뿐만 아니라 그 웨이퍼블록의 승강중에 흔들림이 발생하지 않도록 구조가 개선되어 박막을 원하는 두께로 균일하게 증착할 수 있도록 하는 박막증착장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 박막증착장치는 내부공간을 가지는 챔버; 상기 챔버의 내부공간에 설치되며 웨이퍼가 배치되는 웨이퍼블록; 상기 챔버에 고정되며, 상기 챔버의 내부공간에 상기 웨이퍼블록과 평행하게 배치되며, 상기 웨이퍼블록에 배치된 웨이퍼에 박막이 형성되도록 상기 웨이퍼를 향해 반응가스를 분사하는 샤워헤드; 및 상기 웨이퍼블록을 상하방향으로 승강시키며, 상기 웨이퍼블록의 승강 도중에 상기 웨이퍼블록의 상면이 상기 샤워헤드의 하면에 대해 평행한 상태가 유지되도록 하는 승강수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

박막증착장치{Apparatus for depositing thin film on wafer}

도 1은 종래의 일례에 따른 박막증착장치의 개략적인 단면도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도의 일부분으로서 웨이퍼블록을 승강시키는 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치에 있어서 웨이퍼블록을 승강시키는 구조를 설명하기 위한 개략적인 부분절단 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 사시도의 일부를 확대한 확대도이다.

도 5는 도 4에 도시된 박막증착장치의 평면도로서, 일부 구성요소가 생략된 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...챔버 11...상부챔버

12...마개부재 13...하부챔버

20...웨이퍼블록 21...기판가열부

22...샤프트 30...샤워헤드

41,51...브라켓 42...구동스크류

43,53...모터 44,54...기어박스

45...가이드바 52...볼스크류

55...벨트 60...프레임

111...유출입구 112...내부공간

221...상부쉴드 222...벨로우즈

223...밀봉부재 521...스크류축

522...볼부쉬 551...구동풀리

552...종동풀리 553...아이들러

1...박막증착장치

본 발명은 박막증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼블록이 샤워헤드의 하면에 대해 평행한 상태를 유지하면서 승강 가능할 뿐만 아니라 그 웨이퍼블록의 승강중에 흔들림이 발생하지 않도록 구조가 개선된 박막증착장치에 관한 것이다.

박막증착장치에는 물리적기상증착장치, 화학적기상증착장치 및 원자층 증착장치 등 여러 가지가 있으며, 최근에는 박막을 얇게 증착할 수 있을 뿐만 아니라 그 박막의 조성도 용이하게 제어할 수 있다는 장점 때문에 원자층 증착장치가 널리 사용되고 있다.

한편, 상기 박막증착장치의 일례는 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 박막증착장치(1)는 챔버(10)와, 웨이퍼블록 (20)과, 샤워헤드(30)와, 승강수단을 구비한다.

상기 챔버(10)는 상부챔버(11)와, 상기 상부챔버(11)의 상부에 그 상부와 밀폐되게 결합되는 마개부재(12)와, 상기 상부챔버(11)의 하부에 그 하부와 밀폐되게 결합되는 하부챔버(13)를 구비한다. 상기 상부챔버(11)에는, 웨이퍼가 유출 및 유입되는 유출입구(111)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 챔버의 내부공간(112)에서는, 진공하에서 박막증착공정이 이루어지게 된다.

상기 웨이퍼블록(20)은 상기 챔버의 내부공간(112)에 설치된다. 상기 웨이퍼블록(20)은 기판가열부(21)와, 샤프트(22)를 구비한다. 상기 기판가열부(21)는 평판형상으로 이루어지며, 그 기판가열부(21)에 상기 웨이퍼가 배치된다. 상기 샤프트(22)는 상기 기판가열부(21)를 지지하도록 그 기판가열부(21)에 고정되며 상기 하부챔버(13) 밖으로 연장되도록 결합되어 있다. 그리고, 상기 샤프트(22)를 둘러싸도록 그 샤프트(22)에는 상부쉴드(221)가 결합되며, 그 상부쉴드(221)의 하단에는 벨로우즈(222)가 결합되며, 상기 샤프트(22)의 밑면은 밀봉부재(223)에 의해 밀봉되게 된다.

상기 샤워헤드(30)는 상기 웨이퍼블록의 기판가열부(21)와 마주하도록 상기 챔버의 내부공간(112)에 배치된다. 그리고, 상기 샤워헤드(30)의 하면은 평평하게 이루어져 있으며, 상기 기판가열부의 상면과 평행하게 배치되어 있다. 상기 샤워헤드(30)는 외부로부터 공급되는 소스가스를 통과시켜 그 소스가스를 상기 웨이퍼블록(20)에 배치된 웨이퍼를 향해 분사하며, 이에 따라 상기 웨이퍼에는 박막이 형성되게 된다.

상기 승강수단은 상기 웨이퍼블록(20)을 상하방향으로 승강시킨다. 상기 승강수단은 대한민국 공개특허 제2003-100499호에 개시되어 있는 바와 같이 상기 밀봉부재(223)에 고정되는 브라켓(41)과, 상기 브라켓(41)의 무게중심으로부터 이격되도록 그 브라켓(41)의 일측에 스크류 결합되며 상기 브라켓(41)에 대해 회전 가능한 구동스크류(42)와, 상기 구동스크류(42)를 회전시켜 상기 브라켓(41)을 승강시키는 모터(43)와, 상기 모터(43)의 회전력을 감속시키는 기어박스(44)를 구비한다. 그리고, 상기 브라켓(41)의 타측에는 가이드바(45)가 결합되어 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 구성된 박막증착장치에 있어서는, 샤워헤드(30)와 웨이퍼블록(20) 사이의 거리를 조절하기 위해 웨이퍼블록(20)을 승강시키는 과정에서 챔버의 내부공간(112)에서 발생되어 브라켓(41)에 작용하는 진공힘(vacuum force)으로 인하여 그 웨이퍼블록(20)에 흔들림이 발생하게 되며 이에 따라 웨이퍼블록에 배치되어 있는 웨이퍼가 움직이는 현상이 발생하게 된다.

더구나, 상기 진공힘이 구동스크류(42) 하나에 의해서만 견고하게 지지되도록 구성되어 있으므로, 웨이퍼블록(20)이 도 2에 가상선으로 도시되어 있는 바와 같이 샤워헤드의 하면에 대해 기울어진 상태로 승강되게 된다. 따라서, 그 웨이퍼브록에 배치된 웨이퍼에 박막을 증착하는 경우에 박막의 두께를 정밀하게 조절하기가 어려울 뿐만 아니라 그 박막을 균일하게 형성하기도 힘들다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼블록이 샤워헤드의 하면에 대해 평행한 상태를 유지하면서 승강 가능할 뿐만 아니라 그 웨이퍼블록의 승강중에 흔들림이 발생하지 않도록 구조가 개선되어 박막을 원하는 두께로 균일하게 증착할 수 있도록 하는 박막증착장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 박막증착장치는 내부공간을 가지는 챔버; 상기 챔버의 내부공간에 설치되며 웨이퍼가 배치되는 웨이퍼블록; 상기 챔버에 고정되며, 상기 챔버의 내부공간에 상기 웨이퍼블록과 평행하게 배치되며, 상기 웨이퍼블록에 배치된 웨이퍼에 박막이 형성되도록 상기 웨이퍼를 향해 반응가스를 분사하는 샤워헤드; 및 상기 웨이퍼블록을 상하방향으로 승강시키며, 상기 웨이퍼블록의 승강 도중에 상기 웨이퍼블록의 상면이 상기 샤워헤드의 하면에 대해 평행한 상태가 유지되도록 하는 승강수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치에 있어서 웨이퍼블록을 승강시키는 구조를 설명하기 위한 개략적인 부분절단 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 사시도의 일부를 확대한 확대도이며, 도 5는 도 4에 도시된 박막증착장치의 평면도로서, 일부 구성요소가 생략된 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 박막증착장치도 내부공간을 가지는 챔버와, 상기 챔버의 내부공간에 설치되며 웨이퍼가 배치되는 웨이퍼블록과, 상기 챔버의 내부공간에 상기 웨이퍼블록과 평행하게 배치되며 상기 웨이퍼블록에 배치된 웨이퍼에 박막이 형성되도록 그 웨이퍼를 향해 반응가스를 분사하는 샤워헤드와, 상기 웨이퍼블록을 상하방향으로 승강시키는 승강수단을 구비하는 점은 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한 종래의 박막증착장치와 동일하다.

한편, 본 실시예의 박막증착장치에서는, 상기 승강수단을 구성하는 구조가 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한 종래의 박막증착장치와는 다르다.

즉, 본 실시예의 승강수단은, 상기 웨이퍼블록(20)의 승강 도중에 그 웨이퍼블록(20)의 상면이 상기 샤워헤드(30)의 하면에 대해 평행한 상태가 유지되도록 할 뿐만 아니라 그 웨이퍼블록(20)에 흔들림이 발생되는 것을 방지한다.

상기 승강수단은 브라켓(51)과, 볼스크류(52)와, 구동원을 구비한다.

상기 브라켓(51)은 웨이퍼블록의 샤프트(22)에 고정되며, 이에 따라 상기 샤프트와 함께 상하방향으로 이동 가능하게 된다. 상기 브라켓(51)은 대략 정삼각형 형상으로 이루어져 있다.

상기 볼스크류(52)는 복수 마련되어 있는데, 본 실시예에 있어서는 3개 마련되어 있다. 상기 볼스크류(52)들은 각각 상기 브라켓(51)에 대해 회전 가능하도록 그 브라켓(51)에 결합되며, 상기 브라켓(51)의 무게중심에 대해 대칭이 되도록 배치되어 있다. 상기 각 볼스크류(52)는 대한민국 공개특허 제2001-30727호 등에 개시되어 있는 바와 같이 스크류축(521)과, 상기 스크류축(521)에 끼워지며 그 내부에 형성된 리턴피스(미도시)를 가지며 상기 브라켓(51)에 고정되는 볼부쉬(522)와, 상기 스크류축(521)과 볼부쉬(522) 사이에 배치되며 상기 리턴피스에서 순환하는 다수의 볼(미도시)을 구비하는데, 그 구조 및 기능이 이미 널리 알려져 있으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 구동원은 상기 볼스크류(52)들을 구동한다. 상기 구동원은 모터(53)와, 벨트(55)를 구비한다.

상기 모터(53)는 그 모터(53)의 회전속도를 적절한 비율로 감속시키는 기어박스(54)에 결합되어 있다. 상기 기어박스(54)는 상기 볼스크류(52)들 중 어느 하나의 볼스크류(52)에 결합되어 있으며, 이에 따라 상기 모터(53)의 회전력은 상기 기어박스(54)를 통해서 그 기어박스(54)에 결합되어 있는 볼스크류(54)에 전달된다.

상기 벨트(55)는 상기 볼스크류(52)들 중 다른 볼스크류(52)들에 상기 모터(53)의 동력을 전달하기 위한 것이다. 상기 기어박스(54)와 결합되어 있는 볼스크류(52)에는 구동풀리(551)가 고정되어 있으며, 상기 기어박스와 결합되어 있지 않은 다른 볼스크류들에는 각각 종동풀리(552)가 고정되어 있으며, 상기 벨트(55)는 상기 구동풀리(551)와 종동풀리(552)들을 연결한다. 따라서, 상기 벨트(55) 및 풀리들(551,552)을 통해서 상기 기어박스(54)와 결합되지 않은 볼스크류(52)들에도 상기 모터(53)의 회전력이 간접적으로 전달된다. 그리고, 아이들러(553)가 상기 구동풀리(551)와 각 종동풀리(552) 사이에 설치되어 있다.

그리고, 상기 브라켓(51)과, 볼스크류(52)와, 모터(53)와, 벨트(55)는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 프레임(60)에 설치되어 있으며, 그 프레임(60)은 박막증착장치의 하부챔버(13)에 볼트결합에 의해 고정되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 있어서는, 모터(53)를 구동하게 되면 그 모터(53)의 회전력이 적절한 비율로 감속되어 하나의 볼스크류(52)로 전달됨과 동시에 그 모터(53)의 회전력이 풀리들(551,552) 및 벨트(55)에 의해 다른 볼스크류(52)들에도 전달되게 되어 볼스크류(52)들이 모두 동일한 속도로 같은 방향으로 회전하게 되므로, 볼스크류들 각각의 볼부쉬(522)에 고정된 브라켓(51)이 그 볼부쉬(522)들과 함께 상하방향으로 승강되게 된다. 따라서, 브라켓(51)에 고정된 웨이퍼블록(20)도 상하방향으로 승강하게 된다.

한편, 본 실시예에 있어서는, 볼스크류(52)들이 브라켓(51)의 무게중심에 대해 대칭이 되도록 결합되어 있으므로, 챔버 내부공간(112)에 발생되는 진공힘(vacuum force)이 브라켓(51)에 작용하는 경우에 있어서도 그 진공힘이 3개의 볼스크류(52)들에 의해 견고하게 지지되게 된다. 따라서, 모터(53)의 구동에 의해 브라켓(51)이 승강하는 경우에, 그 브라켓(51)에 고정된 기판가열부(21)는 그 상면이 샤워헤드(30)의 하면에 대해 평행한 상태가 유지되면서 승강되게 된다. 이와 같이 기판가열부가 샤워헤드의 하면에 대해 평행하게 승강되게 되므로, 샤워헤드(30)와 기판가열부(21) 사이의 간격이 그 샤워헤드(30) 하면 전체에 걸쳐서 동일하게 유지되게 되며, 이에 따라 박막을 원하는 두께로 균일하게 증착할 수 있게 된다.

또한, 볼스크류(52)들이 브라켓(51)의 무게중심에 대해 대칭이 되도록 결합되어 있으므로, 승강과정에서 웨이퍼블록(20)에 흔들림이 발생하는 것이 방지된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

예를 들어, 본 실시예에 있어서는, 스크류들이 벨트와 모터에 의해 구동되도록 구성되어 있으나, 모터를 스크류들 각각에 대응되도록 배치시켜 그 스크류들이 복수의 모터에 의해 구동되도록 구성할 수도 있다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 웨이퍼블록이 샤워헤드의 하면에 대해 평행한 상태를 유지하면서 승강 가능할 뿐만 아니라 그 웨이퍼블록의 승강중에 흔들림이 발생하지 않게 되므로, 박막을 원하는 두께로 균일하게 증착할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 내부공간을 가지는 챔버;

   상기 챔버의 내부공간에 설치되며 웨이퍼가 배치되는 웨이퍼블록;

   상기 챔버에 고정되며, 상기 챔버의 내부공간에 상기 웨이퍼블록과 평행하게 배치되며, 상기 웨이퍼블록에 배치된 웨이퍼에 박막이 형성되도록 상기 웨이퍼를 향해 반응가스를 분사하는 샤워헤드; 및

   상기 웨이퍼블록을 상하방향으로 승강시키며, 상기 웨이퍼블록의 승강 도중에 상기 웨이퍼블록의 상면이 상기 샤워헤드의 하면에 대해 평행한 상태가 유지되도록 하는 승강수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 승강수단은, 상기 웨이퍼블록에 결합되는 브라켓과, 상기 브라켓의 무게중심에 대해 대칭되도록 그 브라켓에 결합되는 복수의 볼스크류와, 상기 볼스크류들을 구동하는 구동원을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 구동원은, 상기 볼스크류들 중 어느 하나의 볼스크류에 결합되며 그 볼스크류를 회전시키는 모터와, 상기 볼스크류들 중 다른 볼스크류들에 상기 모터의 동력을 전달하는 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.

Images