KR100747513B1

KR100747513B1 - 반도체 제조장치

Info

Publication number: KR100747513B1
Application number: KR1020060069226A
Authority: KR
Inventors: 장택용; 이병일; 이영호; 허관선; 백승범
Original assignee: 주식회사 테라세미콘
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2007-08-08

Abstract

본 발명은 고온공정의 처리가 요구되는 반도체 제조장치에서 한쌍의 반도체 기판을 입상된 상태로 대면시켜 공정처리할 때, 반도체 기판을 회전시키기 위한 서셉터와 이 서셉터로 접속되는 구동장치가 포함된 반도체 제조장치가 제공된다.

이를 위한 본 발명은 본 발명은 반도체 기판(100)의 정면외주단이 접촉되도록 중앙이 개방된 홀더(10)와, 이 홀더(10)의 배면에서 반도체 기판의 배면외주단에 접촉되어 홀더와 함께 지지하도록 탄착구(12)를 통해 탄착되는 링형상의 지지패널(14)과, 탄착구(16)를 통해 상기 홀더(10)가 탄착되어 반도체 기판(100)을 서로 대면되게 장착시키는 한 쌍의 서셉터(18)와; 지지로울러(20)에 의해 보트(22)에서 회전가능하게 설치된 상기 서셉터(18)의 반응챔버(24) 탑재 후 상기 한 쌍의 서셉터 지지로울러(20) 중 각각의 어느 하나 지지로울러를 구동로울러(20')로 상기 반응챔버(24) 외부로부터 상기 구동로울러(20')에 접속되는 구동장치(26)가 포함되어 이루어진다.

여기서, 상기 서셉터(18)에는 상기 지지로울러(20)와 장착된 반도체 기판(100) 사이의 공간에 상기 서셉터(18)의 외주를 둘러싸게 설치되어 장착된 반도체 기판 방향으로의 파티클 침투를 방어하는 방오구가 더 포함된다.

Description

반도체 제조장치{Semiconductor Manufacturing Apparatus}

도 1 은 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 나타낸 외관설명도,

도 2 는 본 발명에 따른 보트와 서셉터를 나타낸 분해설명도,

도 3 은 본 발명에 따른 서셉터를 나타낸 외관설명도,

도 4 는 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 나타낸 단면개념도,

도 5 는 상기 도 4 에서 일부분이 더욱 확대된 도면으로서, 보트로의 서셉터 장착상태와 방오구를 설명하기 위한 확대 단면설명도,

도 6 은 본 발명에 따른 서셉터 구동장치의 작동상태를 나타낸 단면개념도,

도 7 는 서셉터 구동장치의 구동축에 마련된 냉각장치의 개념설명도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100 - 반도체기판, 10 - 홀더,

12,16 - 탄착구, 14 - 지지패널,

18 - 서셉터, 20 - 지지로울러,

20' - 구동로울러, 22 - 보트,

24 - 반응챔버, 26 - 구동장치,

28 - 구동외주부, 30 - 방오링,

34 - 가스커튼부, 36 - 퍼지가스공급부,

40 - 지지프레임, 42 - 레일,

44 - 이송패널, 46 - 이송장치,

48 - 구동축, 50 - 구동모우터,

52 - 접속구, 54 - 이송모우터,

56 - 이송보울트구, 58 - 이송너트구,

60 - 지지로드, 61 - 완충스프링,

62 - 가이드테이퍼면, 64 - 반응챔버 장착링,

66 - 실링구, 68 - 벨로우즈 튜브,

70 - 회전축, 72 - 커플러,

74 - 냉각수로, 76 - 공급노즐,

78 - 배기노즐, 80 - 히터,

82 - 보트캡, 84 - 이동레일,

86,88 - 벨로우즈 튜브, 90 - 승강장치,

본 발명은 한쌍의 반도체 기판을 처리하는 반도체 제조장치에 관한 것으로, 구체적으로는 고온공정과 대구경의 처리가 요구되는 반도체 제조장치에서 한쌍의 반도체 기판을 입상된 상태로 대면시켜 공정처리할 때, 반도체 기판을 회전시키기 위한 서셉터와 이 서셉터로 접속되는 구동장치를 포함하는 반도체 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조, 예를 들어 에피웨이퍼(Epi-wafer)는 웨이퍼 표면에 단결정 실리콘을 성장시켜 웨이퍼 표면의 결함을 최대한으로 줄인 것으로, 웨이퍼 표면 또는 표면 근처에 존재하는 COP 등의 미소 결함을 제어함으로써 Device 제조 후 GOI(Gate Oxide Integrity) 특성을 개선시킬 수 있어, 적극적으로 개발되고 있는 것이다.

이러한 에피층은 고온에서 가열된 실리콘 웨이퍼 위에 수소캐리어에 의하여, SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2 또는 HiH4 등의 실리콘 소스가스가 공급되고, 기판상에서 H-Si-Cl계 반응을 통하여 실리콘 단결정이 충적 성장되는 화학기상증착방법이 채택되고 있다.

이러한 에피성장방법은 웨이퍼의 처짐이 야기되는 고온의 열환경이 조성되고, 반응가스의 분포 등과 막특성의 규일성을 고려하여 설계가 용이한 매엽식으로 처리되고 있다.

이러한 장치에서의 증착, 즉 막의 미세구조와 성장결과는 성장계면위에서 핵생성과정과 표면확산에 의하여 결정되고, 이를 결정하는 요인으로는 기판온도, 반응챔버의 압력, 가스조성에 의해서 영향을 받는다.

특히, 화학반응물의 특징과 주어진 기판의 기하학을 위한 기체-유동역학은 화학기상증착에서 중요한 요인이며, 이를 위해 반응가스는 반응챔버의 상부로 부터 분사되어 하부에서 배출되는 형식을 취하고 있고, 그 유동장내에 반도체판을 배치시키고 있다.

그러나, 이러한 매엽식의 증착장치는 낱개 처리에 의한 처리량의 한계에 그 근본적인 문제점이 내포되어 있다.

즉, 매엽식의 처리는 청정조건에서 로딩과 증착, 언로딩의 순차적 단계인 공정을 감안할때, 한매당의 처리는 그 처리량에 한계가 있음을 근본적으로 내포하고 있는 것이어서, 대량생산을 위하여는 상기 매엽식의 화학기상증착장치를 하나의 유닛으로 대량으로 배치시켜야 하는 것이며, 이를 수행하기 위한 물리적 공간의 확보와 장치의 투입은 생산성 확보에 바람직하지 못한 요인인 것이다.

한편, 반도체 제조공정은 엄격한 청정공정이 요구되는데, 반도체 기판을 반응챔버로 투입시켜 가동시킬 경우 가동부품, 예를 들어 노즐이나 보트에서 미세입자가 반도체 기판위로 낙하되어, 기판 표면이 오염될 우려가 있었던 것이다.

결국, 대구경화되는 반도체 기판과 에피층의 성장을 위한 고온의 반응환경에서, 반도체 기판 처리의 환경의 균일성을 확보할 것과 처리량을 향상시킬 것 등이 당면과제인 것이다.

이러한 이유에서 적극적으로 개발되고 있는 것이, 쌍엽식 처리방식의 반도체 제조장치이며, 예를 들어, 일본 특공개 2000-124135, 일본 특공개 2000-124134, 일본 특공개 2000-49098 참조 등이 쌍엽식 처리방식의 반도체 제조장치를 나타내고 있다.

이것은 특히 반도체 기판을 입상시키고 이를 대면시킨 다음, 이 대면된 반도체 기판 면(공정진행면)이 이루는 체적 사이로 반도체 기판을 둘러싸는 노즐을 배치시켜 이들이 경계하는 체적상으로 공정가스를 투입시켜서 공정을 진행시키게 된 다.(일본 특공개 2000-124135 참조)

이러한 경우, 한쌍의 기판처리에 의한 생산성이 증가되고, 파티클의 낙하에 의한 기판상의 오염이 방지되며, 대면된 기판면으로 층류(Lamina Flow)의 반응가스 흐름을 형성할 수 있다는 장점을 갖게된다.

이러한 대면된 반도체기판을 처리하기 위하여 보트에는 반도체 기판을 입상시키는 서셉터가 설치되며, 이 서셉터에 반도체 기판이 안착된 홀더가 장착된다.

그리고, 서셉터는 지지로울러들에 의해 그 장착위치가 보유지지되며, 서셉터의 외주에 구동핀이 설치되고, 이 구동핀은 구동용가스에 의해 회전되도록 구비되어 있다.(일본 특공개 2000-124134 및 2000-49098 참조)

그러나, 이러한 장치는 반도체 기판의 오염방지와 반도체 기판의 변형 및 공정진행을 위한 서셉터의 개선이 요구되고 있다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 먼저 서셉터는 한쌍의 반도체 기판을 입상시켜 대면시키기 위하여 중력방향에 대하여 평행되게 설치되고, 이 서셉터에 반도체기판이 탑재된 홀더가 다시 탑재된다.

이때, 상기 홀더가 입상된 반도체 기판을 탑재하기 위하여 반도체 기판 외주에 탄착되는 탄착구가 설치되고 반도체 기판은 공정 중에 회전될 것이 요구되기 때문에 이에 상응하는 탄착력이 요구된다.(일본 특공개 2000-49098 참조)

그런데, 특히 에피공정을 진행하기 위한 1000℃ 이상의 고온환경에서는 상기 탄착구를 통한 국부적인 하중은 반도체 기판의 변형을 야기시킬 수 있는 것이며, 이러한 이유에서 입상되어 회전되는 반도체 기판을 지지시키되, 국부적인 탄착이 배제되는 탑재구조가 요구되었던 것이다.

한편, 상기 반도체 기판을 공정 중에 회전시키기 위하여, 서셉터의 외주가 지지로울러에 보유지지되고, 서셉터에 마련된 구동용핀 및 구동용가스를 통해 서셉터를 회전시키게 된다.(일본 특공개 2000-124134 참조)

이러한 이유에서, 지지로울러와 서셉터 외주와의 구동마찰은 필연적이고, 여기서 발생되는 미세분진이 대면된 기판사이의 공정공간으로 침투될 우려가 발생된다.

아울러, 반응챔버 내부로 서셉터를 회전시키기 위한 구동용가스의 공급은 저압환경에서 진행되는 공정에 외란으로 작용될 우려가 있다.

더욱이, 에피공정 중에 반도체 기판의 회전수를 제어할 필요가 있는데, 이러한 상황에서 구동장치와 서셉터가 직결되지 않은 종래의 장치는 회전수제어가 까다로운 것이며, 반대로 서셉터와 구동장치를 예를 들어 구동축으로 직결시키게 되면, 구동장치(모우터)가 반응챔버 내로 투입되고, 고온환경에서는 구동장치가 손상되어 서셉터를 회전시킬 수 없게 되는 상황에 처하게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 고온공정과 대구경의 처리가 요구되는 반도체 제조장치에서 한쌍의 반도체 기판을 입상된 상태로 대면시켜 공정처리할 때, 반도체 기판을 회전시키기 위한 서셉터와 이 서셉터로 접속되는 구동장치가 포함된 반도체 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

구체적으로는 반도체 기판을 보유지지시켜 회전시키는 서셉터로서 반도체 기 판의 후면 외주를 폐쇄시켜 그 외주로의 압박을 배제시키는 홀더가 탑재되는 서셉터를 제공한다.

또한, 이러한 서셉터의 외주로 낙하되는 지지로울러의 분진침투를 방지하는 오염방지장치가 설치된 서셉터를 제공한다.

아울러, 반응챔버 외부에서 대기하며 공정진행전에 서셉터와 접속되어 모우터를 통한 직결식의 회전을 수행하는 구동장치가 설치되는 서셉터를 제공한다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

예시도면 도 1 은 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 나타낸 외관설명도이고, 예시도면 도 2 는 본 발명에 따른 보트와 서셉터를 나타낸 분해설명도이며, 예시도면 도 3 은 본 발명에 따른 서셉터를 나타낸 외관설명도이다.

그리고, 예시도면 도 4 는 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 나타낸 단면개념도이고, 예시도면 도 5 는 상기 도 4 에서 일부분이 더욱 확대된 도면으로서, 보트로의 서셉터 장착상태와 방오구를 설명하기 위한 확대 단면설명도이다.

한편, 예시도면 도 6 은 본 발명에 따른 서셉터 구동장치의 작동상태를 나타낸 단면개념도이며, 예시도면 도 7 는 서셉터 구동장치의 구동축에 마련된 냉각장치의 개념설명도이다.

본 발명은 한 쌍의 대면된 반도체 기판(100)의 배면방향으로부터 열처리를 수행하기 위하여 중앙이 개방된 링형상의 홀더(10)와, 이 홀더(10)의 배면에서 반도체 기판의 배면외주단에 접촉되어 홀더와 함께 지지하도록 탄착구(12)를 통해 탄착되는 링형상의 지지패널(14)과, 탄착구(16)를 통해 상기 홀더(10)가 탄착되어 반도체 기판(100)을 서로 대면되게 장착시키는 한 쌍의 서셉터(18)와;

지지로울러(20)에 의해 보트(22)에서 회전가능하게 설치된 상기 서셉터(18)의 반응챔버(24) 탑재 후 상기 한 쌍의 서셉터 지지로울러(20) 중 각각의 어느 하나 지지로울러를 구동로울러(20')로 상기 반응챔버(24) 외부로부터 상기 구동로울러(20')에 접속되는 구동장치(26)가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치이다.(도 1, 도 3, 도 6 참조)

여기서, 상기 서셉터(18)에는 상기 지지로울러(20)와 장착된 반도체 기판(100) 사이의 공간에 상기 서셉터(18)의 외주를 둘러싸게 설치되어 장착된 반도체 기판 방향으로의 파티클 침투를 방어하는 방오구가 형성된 것을 특징으로 한다.(도 2, 도 5 참조)

구체적으로 상기 방오구는 지지로울러(20)와 접촉되는 서셉터의 구동외주부(28)와 상기 지지로울러(20)에 대하여 상기 반도체 기판(100) 방향측으로 상기 서셉터(18)의 외주상에 방오링(30)이 돌출되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 상기 방오구는 반응챔버(24)에 퍼지가스 공급부(36)가 형성되고, 이 퍼지가스 공급부(36)에 의해 제공된 퍼지가스로 가스커튼부(34)가 형성된 것을 특징으로 한다.

다음으로, 상기 구동장치(26)는 반응챔버(24) 외부로 지지프레임(40)이 설치되고, 이 지지프레임(40)에 레일(42)과 이 레일(42)을 따라 슬라이딩되는 이송패널(44)이 설치되고, 상기 이송패널(44)을 왕복시키는 이송장치(46)가 지지프레임(40)에 설치됨과 더불어, 상기 이송패널(44)에는 상기 구동로울러(20')를 회전시키기 위한 구동축(48)을 포함하는 구동모우터(50)가 설치되고, 상기 구동로울러(20')에는 상기 구동축(48)과 접속되어 회전력을 전달받는 접속구(52)가 형성된 것을 특징으로 한다.(도 6 참조)

더욱 구체적으로 상기 이송장치(46)는 상기 지지프레임(40)에 이송모우터(54)가 설치되고, 이 이송모우터(54)의 구동축이 이송보울트구(56)로 형성되며, 이 이송보울트구(56)에는 이에 결합되어 왕복되는 이송너트구(58)가 장착됨과 더불어, 상기 이송너트구(58)에 지지로드(60)가 완충스프링(61)과 함께 결합되어 상기 지지로드(60)가 이송패널(44)과 결합된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 구동축(48)은 접속구(52)와 스플라인 결합되며, 상기 구동축(48)의 선단에는 스플라인 결합을 유도하기 위한 가이드 테이퍼면(62)이 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 구동축(48)은 상기 반응챔버(24)에 관통되어 이동되면서도 반응챔버(24)와의 기밀을 유지하기 위하여, 반응챔버(24)의 관통홀에 반응챔버 장착링(64)이 설치되고 상기 반응챔버(24)의 외부에 이격되어 상기 구동축(48) 외주를 포위하여 기밀시키는 실링구(66)가 설치되며, 이 실링구(66)와 상기 반응챔버 장착링(64) 사이에 상기 구동축(48)의 이동을 유지시키면서 구동축(48)의 외주를 기밀시키는 벨로우즈 튜브(68)가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동축(48)은 구동모우터(50)로의 열전달을 방어하기 위해, 단열재로 이루어지며 구동모우터의 회전축 사이를 스플라인 결합시키는 커플러(72)에 의해 결합된 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 상기 구동축(48)은 냉각장치를 포함하며, 냉각장치는 구동축(48)에 냉각수로(74)가 형성되고, 이 냉각수로(74)의 입출구에는 회전되는 구동축(48)으로의 상기 냉각수로(74)에 냉각수를 공급/배출시키는 링형상의 냉각수 커넥터(75)가 설치된 것을 특징으로 한다.(도 7 참조)

상술된 바와 같이, 본 발명은 반도체 기판을 보유지지시켜 회전시키는 서셉터(18)로서 반도체 기판(100)의 후면 외주를 폐쇄시켜 그 외주로의 압박을 배제시키는 홀더(10)가 탑재되며, 또한 지지로울러(20) 등에 의한 미세분진의 침투를 방지하며, 반응챔버 외부에서 대기하며 공정진행 전에 접속되어 모우터를 통한 직결식의 회전을 수행하는 구동장치(26)가 설치된 반도체 제조장치가 제공된다.

먼저, 예시도면 도 1 ~ 도 3 과 같이, 공정공간을 제공하는 반응챔버가 마련 되며, 반응챔버(24)는 대면된 한 쌍의 반도체 기판(100) 및 이를 보유지지하는 서셉터(18)와 이 서셉터가 설치되는 보트(22)를 수용하는 크기를 갖는다.

이러한 반응챔버(24)의 상부에서 하부로 반응가스의 흐름이 조성되며, 이를 위해 반응챔버(24)의 상부에는 공급노즐(76)이 배치되고, 하부에는 배기노즐(78)이 배치된다.(도 5 참조)

그리고, 상기 반응챔버(24)의 양측부에는 고온의 환경을 조성하기 위한 히터(80)와, 서셉터(18)의 구동로울러(20')와 접속하는 구동장치(26)가 설치된다.

그리고, 상기 보트(22)는 반응챔버(24)로 투입된 서셉터(18)의 후방을 폐쇄하여 밀폐된 공간을 제공하는 보트캡(82)을 포함하며, 보트캡(82)은 이동레일(84)에 설치된다.

이러한 보트(22)에 엔드이펙터(미도시)를 통해 반도체 기판(100)이 홀더(10)에 탑재되고, 홀더(10)는 다시 엔드이펙터를 통해 서셉터(18)에 탑재된다.

여기서, 상기 홀더(10)를 포함하는 서셉터(18)는 도 2 와 같이, 구체적으로 서셉터(18)와 홀더(10)와 지지패널(14)로 구분되며, 서셉터(18)는 탄착구(16)를 통해 홀더(10)를 탄착시키며, 홀더(10)는 탄착구(12) 및 지지패널(14)을 통해 반도체 기판(100)을 거치시키게 되고, 여기에 방오구가 추가된다.

더욱 구체적으로 상기 도 2 와 도 5 를 참조하여 서셉터(18)에 장착되는 반도체 기판(100)을 설명하면, 홀더(10)는 반도체 기판의 정면(공정반응면)에 대하여 그 외주단, 구체적으로는 정면 외주단에 간섭될 정도로 개방되어 있으며, 그 배면으로는 반도체 기판의 배면 외주단에 간섭될 정도의 링형상의 지지패널(14)이 탄착 구에 의해 장착된다. 이에 의해 탄착구에 의한 반도체 기판의 압박력은 작용되지 않게 된다.(도 5 하단 확대부 참조)

다음으로, 상기 서셉터(18)는 탑재된 반도체 기판을 서로 근접하게 대면시키기 위해 정면으로 볼록한 접시형상을 취하게 되며, 그 외주로는 지지로울러(20)와 접촉되는 구동외주부(28)가 돌출되게 형성된다.

그리고, 상기 서셉터(18)에는 상기 지지로울러(20)에 대하여 반도체 기판 방향으로 서셉터의 외주를 둘러싸게 설치되며 반도체 기판(100) 방향으로 분진침투를 방지하는 방오구가 형성된다.

여기서, 방오구는 지지로울러(20)와 접촉되는 서셉터의 구동외주부(28)와 장착된 반도체 기판(100)와 사이에서 상기 서셉터(18)의 외주상에 방오링(30)이 돌출되어 이루어진다.

즉, 상기 방오링(30)은 미세분진의 침투방향에 대하여 물리적으로 대응되는 돌출구조물로서 작용을 수행한다.

더 나아가 상기 방오구는 반응챔버(24)에 퍼지가스 공급부(36)가 형성되고, 이 퍼지가스 공급부(36)에 의해 제공된 퍼지가스로 가스커튼부(34)가 형성된 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 가스커튼부(34)는 방오링(30)과 연동되어 그 경계를 더욱 확보히 하며, 상기 가스커튼부(34)를 형성하기 위하여 퍼지가스 공급부가 반응챔버(24)에 설치되며, 공급되는 퍼지가스는 H2가스이다.

이를 통해 상기 방오링측에 가스커튼부(34)가 형성되면 상기 방오링과 더불 어 미세분진이 반도체 기판 사이의 공정공간으로 침투되는 것이 더욱 방지된다.

이러한 서셉터(18)에 반도체 기판이 탑재되면 반도체 기판은 입상되어 서로 대면되며, 지지로울러(20)에 의해 서셉터(18)는 회전이 가능하게 대기된다.

상기 서셉터(18)의 지지로울러(20) 중 어느 하나에는 도 3a 와 같이 접속구(52)가 형성되며, 접속구(52)에는 구동장치의 구동축(48)과 접속되기 위하여 도시된 바와 같이 스플라인홈이 형성되어 있다.

이러한 접속구(52)를 통해 보트가 반응챔버(24)에 탑재가 완료된 다음, 구동장치가 이송되어 도 3b 와 같이 접속이 수행된다.

이러한 보트로의 서셉터 탑재와 공정진행을 더욱 구체적으로 설명하면, 도 4 와 같이 반응챔버(24)에 보트(22)의 이송이 완료되면 서셉터(18) 사이로 공급노즐이 위치되고, 다음으로 히터(80)와 배기노즐(78)이 이송되어 서셉터로 삽입배치된다.

히터(80)는 전기된 바와 같이 서셉터(18)가 반도체 기판을 근접하게 대면시키기 위하여 정면으로 볼록하게 구비되므로, 이러한 볼록한 서셉터로 히터가 접근하기 위하여 별도의 이송장치(미도시)를 통해 반도체 기판 배면방향으로 근접하게 배치되도록 이송되는 것이다.

이를 위해 히터는 반응챔버(24)와 별도로 구비되며, 밸로우즈 튜브(86)로 그 외곽이 밀페되게 반응챔버(24)에 장착되며, 밸로우즈 튜브(86)를 통한 기밀은 상기된 바와 같이 퍼지가스로 폭발성의 H2 가스가 유입되므로, 반응챔버(24) 외측으로의 유출을 방지할 필요가 있고, 또한 공정을 진행하기 위한 저압(진공) 환경을 위 하여 밀폐될 필요가 있으며, 공정진행 중의 폐가스(독가스)의 유출방지를 위하여도 밀폐될 필요가 있기 때문이다.

이러한 이유에서 상기 히터(80) 이외에도 이송장치를 갖춘 배기노즐(78) 및 구동장치 역시 밸로우즈 튜브로 반응챔버(24)와 기밀을 유지하게 장착된다.

상기 배기노즐(78)은 상기 공급노즐(76)과 달리 반응가스를 수집하기 위하여 공급노즐 대비 대면적의 흡입부(공간)이 필요하게 된다. 즉, 대면된 홀더와 홀더 사이에 최대한 근접하게 배치되어 투입된 반응가스를 수거할 것이 요구된다.

그런데, 보트(22)의 이동범위가 큰 것을 감안할 때, 고온의 배기가스를 수거하기 위한 배기노즐 및 그 주변장치를 보트에 함께 구비하는 것은 기기의 신뢰성 측면에서 바람직하지 못하다.

이때, 상기 배기노즐(78)을 반응챔버(24)에 고정되게 장착시킬 경우, 보트(22)의 이송경로에 대하여 홀더(10) 사이에서 마찰될 수 있으며, 마찰은 반응챔버(24) 내에 미세분진을 발생시켜 공정공간을 오염시킬 우려를 발생시킨다.

따라서, 보트의 반응챔버(24) 탑재 후 배기노즐(78)이 승강장치(90)를 통해 이동되도록 하고(도 1 참조) 이때의 이동경로는 보트의 이동경로 대비 작은 이동경로을 갖게 되어 정밀한 이동경로 제어가 가능하게 되며, 이러한 배기노즐과 반응챔버(24)를 기밀시키기 위하여 벨로우즈 튜브(88)가 배기노즐과 반응챔버(24) 사이에 장착된 것이다.

다음으로, 서셉터 구동장치 역시, 벨로우즈 튜브(68)를 통해 반응챔버(24)와 밀폐되게 장착되며, 이러한 서셉터 구동장치를 도 6 을 통해 좀 더 상세히 설명하 면 다음과 같다.

상기 구동장치(26)는 반응챔버(24) 외부로 지지프레임(40)이 설치되고, 이 지지프레임(40)에 레일(42)과 이 레일에서 슬라이딩되는 이송패널(44)이 설치된다.

그리고, 상기 이송패널(44)을 왕복시키는 이송장치(46)가 지지프레임에 설치되며, 상기 이송패널에는 상기 구동로울러(20')를 회전시키기 위한 구동축(48)을 포함하는 구동모우터(50)가 설치됨과 더불어, 상기 구동로울러(20')에는 상기 구동축(48)과 접속되는 접속구(52)가 형성된다.

여기서, 상기 구동축(48)은 상기 반응챔버(24)에 관통되면서 반응챔버(24)의 기밀을 유지하기 위하여, 반응챔버(24)의 관통홀에 반응챔버 장착링(64)이 설치되고 상기 접속구와 접속된 구동축의 반응챔버(24)와 근접한 위치에 구동축(48)을 포위하여 기밀시키는 실링구(66)가 설치된다.

상기 실링구(66)는 회전되는 구동축(48)의 기밀을 유지시키는 수단으로서, 예를 들어 마그네틱 쉴드이다.

이러한 실링구(66)를 통해 구동축(48)의 기밀을 유지시키고, 이 실링구와 반응챔버 장착링 사이에 구동축(48)의 이동을 유지시키면서 구동축의 외주를 기밀시키는 벨로우즈 튜브(68)가 설치된 것이다.

다음으로, 이러한 장치들이 설치된 이송패널(44)을 이송시키기 위한 이송장치(46)는 상기 지지프레임(40)에 이송모우터(54)가 설치되고, 이 이송모우터(54)의 구동축이 이송보울트구(56)가 장착되며, 이 이송보울트구(56)에는 이와 결합되어 회전운동을 직선운동으로 변형시켜 왕복을 수행하는 이송너트구(58)가 장착된다.

그리고, 상기 이송너트구(58)에 지지로드(60)가 완충스프링(61)과 함께 결합되며, 완충스프링(61)은 도시된 바와 같이 스프링시트를 통해 지지프레임(40)을 지점으로 지지로드(60)를 이송너트구(58)에 탄착시킨다. 그리고, 이러한 지지로드(60)가 이송패널(44)과 결합되어 이송장치가 이루어진다.

상기 이송너트구(58)와 지지로드(60)의 분리 및 완충스프링(61)을 통한 지지로드(60)의 후방 탄착은 구동축(48)의 이동에 대한 접속공차 또는 접속충격을 완화시키기 위함으로, 구동축(48)의 접속시 그 선단이 어느 정도 접속한계를 넘어서 이동되더라도 그 변위만큼 지지로드가 뒤로 밀려나며, 이때 완충스프링(61)은 지지로드(6)의 어느 정도 유격이동을 허락하면서도 상기 지지로드(60)를 탄성지지시키게 되는 것이다.

그리고, 상기 접속구(52)와 구동축(48)은 스플라인 결합되며(도3참조), 구동축의 선단에는 스플라인 결합을 유도하기 위한 가이드 테이퍼면(62)이 형성된다.

상기 가이드 테이퍼면(62)은 스플라인의 암수 결합에 있어서, 수부가 점차 확대되도록 구비되어 최초 접속시 암수의 홈과 돌기가 정확히 일치되지 않더라도, 그 삽입의 완료시점에서 이들이 서로 일치되도록 유도하는 경사면의 조합이다.

상기 도 3a 에 도시된 스플라인은 다각형으로서 4각의 스플라인이 형성된 것을 나타내고 있으나, 여기에 국한된 것은 아니며, 좀 더 많은 수의 다각 또는 곡면으로 마무리된 스플라인이 적용되어 무방하다.

이러한 서셉터 구동장치(26)에 의해 기밀이 유지되면서 서셉터의 접속구(52)와 접속되고, 각각의 서셉터(18)는 직결되는 구동장치에 의해 정밀한 회전수 제어 가 수행된다.

이때, 서셉터(18)의 구동, 즉 공정의 진행 중에 에피공정과 같은 고온공정은 구동축으로 상당량의 열이 전달될 우려가 있으며, 구동축에 전달된 열은 구동모우터, 특히 자력을 손상시킬 우려가 있다.

이에 의해 구동모우터(50)로의 열전달을 차단시킬 필요가 있고, 또한 구동축(48)의 열손상을 방어할 필요가 있다.

이러한 이유에서, 본 발명은 상기 구동축(48)은 구동모우터의 회전축(70) 사이에 단열재로 이루어지며 스플라인 결합되는 커플러(72)에 의해 결합된다.

더 나아가, 상기 구동축(48)은 냉각장치를 포함하며, 냉각장치는 구동축(48)에 냉각수로(74)가 형성되고, 이 냉각수로에는 회전되는 구동축의 상기 냉각수로에 냉각수를 공급시키는 링형상의 냉각수 커넥터(75)가 형성되어 이루어진다.(도 6 참조)

상기 구동축(48)으로의 냉각수로(74)는 입구와 출구를 가지며, 여기에 냉각수 커넥터(75)가 각각 설치된다.

상기 냉각수 커넥터(75)는 회전되는 구동축 외주를 밀폐시키는 실링(미도시)을 포함하여, 구동축(48) 외주에 각각의 냉각수로(74) 입출구 어느 방향에 대하여도 연결되는 연결공간을 제공하며, 이에 의해 구동축이 회전되더라도 고정된 냉각수 커넥터(75)는 그 각각으로 냉각수로의 입구와 출구에 연결되어 냉각수를 공급 배출시키게 된다.

이러한 본 발명에 의해 상기 냉각수로(74)에 공급된 냉각수는 구동축에 전달 된 열을 냉각시켜 구동축이 열손상(열변형)되는 것을 방지시키게 된다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 서셉가 홀더를 통해 반도체 기판을 대면되게 입상시키고 이를 회전시킴에 있어서, 홀더가 지지패널을 통해 반도체 기판의 정면과 배면의 외주단을 지지시켜 고온의 환경에서 홀더 탄착구의 탄발력에 의한 반도체 기판의 변형이 방지되면서도 반도체 기판을 충분히 지지시키는 효과가 있다.

또한, 서셉터에 방오구가 형성되어, 특히 지지로울러에 의해 발생될 수 있는 미세분진이 반도체 기판의 공정공간으로 침투되는 것이 방지되어 기판의 불량율이 더욱 감소되는 효과가 있다.

아울러, 반응챔버 외부에서 반응챔버로 관통되어 서셉터와 직결되는 구동장치가 마련되어 정밀한 서셉터의 회전제어가 수행되는 효과가 있다.

이때, 상기 구동장치는 벨로우즈 튜브로 매개되어 반응챔버와 함께 밀폐됨으로써, 반응챔버의 기밀을 유지하면서도 서셉터와 단락/접속이 수행되며, 구동장치에는 냉각장치가 마련되어 구동축의 열변형이 방지되는 효과가 있다.

Claims

한 쌍의 대면된 반도체 기판(100)의 배면방향으로부터 열처리를 수행하기 위하여 중앙이 개방된 링형상의 홀더(10)와, 이 홀더(10)의 배면에서 반도체 기판의 배면외주단에 접촉되어 홀더와 함께 지지하도록 탄착구(12)를 통해 탄착되는 링형상의 지지패널(14)과, 탄착구(16)를 통해 상기 홀더(10)가 탄착되어 반도체 기판(100)을 서로 대면되게 장착시키는 한 쌍의 서셉터(18)와;

지지로울러(20)에 의해 보트(22)에서 회전가능하게 설치된 상기 서셉터(18)의 반응챔버(24) 탑재 후 상기 한 쌍의 서셉터 지지로울러(20) 중 각각의 어느 하나 지지로울러를 구동로울러(20')로 상기 반응챔버(24) 외부로부터 상기 구동로울러(20')에 접속되는 구동장치(26)가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 1 항에 있어서, 서셉터(18)에는 상기 지지로울러(20)와 장착된 반도체 기판(100) 사이의 공간에 상기 서셉터(18)의 외주를 둘러싸게 형성되어 장착된 반도체 기판 방향으로의 파티클 침투를 방어하는 방오구로서, 지지로울러(20)와 접촉되는 서셉터의 구동외주부(28)와 상기 지지로울러(20)에 대하여 상기 반도체 기판(100) 방향측으로 상기 서셉터(18)의 외주상에 방오링(30)이 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 1 항에 있어서, 서셉터(18)에는 상기 지지로울러(20)와 장착된 반도체 기판(100) 사이의 공간에 상기 서셉터(18)의 외주를 둘러싸게 형성되어 장착된 반도체 기판 방향으로의 파티클 침투를 방어하는 방오구로서, 반응챔버(24)에는 대면된 서셉터(18) 사이로 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부(36)가 형성되고, 이 퍼지가스 공급부(36)에 의해 제공된 퍼지가스로 가스커튼부(34)가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 1 항에 있어서, 구동장치(26)는 반응챔버(24) 외부로 지지프레임(40)이 설치되고, 이 지지프레임(40)에 레일(42)과 이 레일(42)을 따라 슬라이딩되는 이송패널(44)이 설치되고, 상기 이송패널(44)을 왕복시키는 이송장치(46)가 지지프레임(40)에 설치됨과 더불어, 상기 이송패널(44)에는 상기 구동로울러(20')를 회전시키기 위한 구동축(48)을 포함하는 구동모우터(50)가 설치되고, 상기 구동로울러(20')에는 상기 구동축(48)과 접속되어 회전력을 전달받는 접속구(52)가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 4 항에 있어서, 이송장치(46)는 상기 지지프레임(40)에 이송모우터(54)가 설치되고, 이 이송모우터(54)의 구동축이 이송보울트구(56)로 형성되며, 이 이송보울트구(56)에는 이에 결합되어 왕복되는 이송너트구(58)가 장착됨과 더불어, 상기 이송너트구(58)에 지지로드(60)가 완충스프링(61)과 함께 결합되어 상기 지지로드(60)가 이송패널(44)과 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 4 항에 있어서, 구동축(48)은 접속구(52)와 스플라인 결합되며, 상기 구동축(48)의 선단에는 스플라인 결합을 유도하기 위한 가이드 테이퍼면(62)이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 4 항에 있어서, 구동축(48)은 상기 반응챔버(24)에 관통되어 이동되면서도 반응챔버(24)와의 기밀을 유지하기 위하여, 반응챔버(24)의 관통홀에 반응챔버 장착링(64)이 설치되고 상기 반응챔버(24)의 외부에 이격되어 상기 구동축(48) 외주를 포위하여 기밀시키는 실링구(66)가 설치되며, 이 실링구(66)와 상기 반응챔버 장착링(64) 사이에 상기 구동축(48)의 이동을 유지시키면서 구동축(48)의 외주를 기밀시키는 벨로우즈 튜브(68)가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 4 항에 있어서, 구동축(48)은 구동모우터(50)로의 열전달을 방어하기 위 해, 단열재로 이루어지며 구동모우터의 회전축 사이를 스플라인 결합시키는 커플러(72)에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
제 4 항에 있어서, 구동축(48)은 냉각장치를 포함하며, 냉각장치는 구동축(48)에 냉각수로(74)가 형성되고, 이 냉각수로(74)의 입출구에는 회전되는 구동축(48)으로의 상기 냉각수로(74)에 냉각수를 공급/배출시키는 링형상의 냉각수 커넥터(75)가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.