KR100932242B1 - 기판 지지용 서셉터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CVD, ALD 등에 사용되는 기판 지지용 서셉터에 관한 것이며, 본 발명의 기판 지지용 서셉터는, 세라믹으로 이루어지며, 기판을 지지하는 블럭; 상기 블럭 내의 표면 쪽에 내장되며, RF 바이어스를 인가하기 위한 메쉬(mesh); 상기 블럭 내의 중간 부분에 내장되며, 상기 블럭을 가열하는 열선; 상기 블럭의 배면으로 부터 상기 메쉬까지 형성되는 RF 단자 체결홈; 상기 RF 단자 체결홈에 체결되며, 상기 메쉬와 접속되어 RF 바이어스를 상기 메쉬에 전달하는 RF 단자; 상기 블럭의 배면으로부터 상기 열선까지 형성되는 히팅 파워 체결홈; 상기 히팅 파워 체결홈에 체결되며, 상기 열선과 접속되어 전원을 공급하는 히팅 파워 공급부;를 포함하며,

상기 RF 단자는, 상기 RF 단자 체결홈의 중앙에 삽입되어, 상기 메쉬와 접촉하여 RF 를 공급하는 제1 단자;과 상기 제1 단자과 상기 RF 단자 체결홈 사이에 삽입되어 상기 제1 단자을 상기 메쉬 방향으로 밀면서 상기 제1 단자을 상기 블럭에 고정하는 제2 단자;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

서셉터, 기판, 열선, 단자, 세라믹

Description

기판 지지용 서셉터{SUSCEPTOR FOR SUPPORTING SUBSTRATE}

본 발명은 CVD, ALD 등에 사용되는 기판 지지용 서셉터에 관한 것이다.

종래의 서셉터(susceptor) 구성을 보면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같다. 이를 참조하면 서셉터는 크게 블럭(10), 메쉬(20), 열선(30), 로드부(40)로 구성된다.

상기 블럭(10)의 재질은 열선(30)으로부터 공급되는 열이 서셉터 표면에서 균일하게 분포 되도록 하기 위해 일반적으로 열전도율이 우수한 소재를 사용하게 된다. 현재 반도체 장비에서 사용되는 재질은 저온공정(500℃ 이하)에서 알루미늄을 주로 사용하고, 고온공정(500℃ 이상)에서는 인코넬 또는 질화 알루미늄 계열의 세라믹을 사용하고 있다.

또한 열선(30)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 블럭(10) 내의 중간 부분에 내장되어 있으면서 블럭(10)에 열을 공급하기 위한 것으로서, 블럭(10)의 크기 또는 요구되는 특성에 따라 여러 개로 구성된다.

다음으로 매쉬(30)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 블럭(10) 내의 표면 쪽에 내장되어 있으면서 RF 바이어스를 인가받는 구성요소이다. 이 매쉬(20)는 최적의 효율을 위하여 블럭(10) 내에서 최대한 표면 쪽에 가깝게 내장되는데, 실제로 매쉬와 블럭 표면 사이의 두께(d1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 1mm 정도에 불과하다.

다음으로 로드부(40)는 상기 서셉터를 지지함과 동시에 상기 매쉬(20) 및 열선(30)에 각각 전원을 인가한다. 예를 들어 매쉬(20)에는 RF 전원을 인가하는 RF 전원 공급 단자(42)가 연결되며, 열선(30)에는 히터 파워를 인가하는 히터 전원 공급 단자(44)가 연결된다. 이렇게 전원을 인가하는 배선은 상기 로드부(40)의 내측에 배치되어 블럭(10)으로 인도된다. 그리고 이 로드부(40)가 서셉터 자체를 수직이동시킬 수도 있다.

RF 전원 공급 단자(42)나 히터 전원 공급 단자(44)의 조립 과정을 살펴 보면 다음과 같다. 먼저 RF 전원 공급 단자(42)나 히터 전원 공급 단자(44)를 블럭(10)에 형성되어 있는 장착홈에 삽입한 후, 나사 결합 방식에 의하여 단자(42, 44)가 블럭(10) 내에서 움직이지 않도록 단단히 고정한다. 이 상태에서 메쉬(20) 또는 열선(30)과 단자(42, 44)가 전기적으로 연결되도록 브레이징(brazing)을 실시한다.

그런데 브레이징을 실시하는 과정에서 약 천도에 이르는 온도 상승이 이루어진다. 이때, 세라믹으로 이루어진 블럭(10)과 금속으로 이루어진 단자(42) 사이에 열팽창율이 달라서 문제가 발생한다. 즉, 열팽창율이 큰 단자(42)가 블럭(10)보다 많이 팽창하는데, 나사 결합에 의하여 고정된 단자의 앞부분이 블럭(10) 표면 쪽으로 팽창하면서 블럭 중에서 메쉬(20) 앞의 얇은 부분이 깨지는 현상이 일어나는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 장착과정에서 블럭을 파손시키지 않으며, 작업이 용이한 RF 단자를 가지는 기판 지지용 서셉터를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 지지용 서셉터는, 세라믹으로 이루어지며, 기판을 지지하는 블럭; 상기 블럭 내의 표면 쪽에 내장되며, RF 바이어스를 인가하기 위한 메쉬(mesh); 상기 블럭 내의 중간 부분에 내장되며, 상기 블럭을 가열하는 열선; 상기 블럭의 배면으로 부터 상기 메쉬까지 형성되는 RF 단자 체결홈; 상기 RF 단자 체결홈에 체결되며, 상기 메쉬와 접속되어 RF 바이어스를 상기 메쉬에 전달하는 RF 단자; 상기 블럭의 배면으로부터 상기 열선까지 형성되는 히팅 파워 체결홈; 상기 히팅 파워 체결홈에 체결되며, 상기 열선과 접속되어 전원을 공급하는 히팅 파워 공급부;를 포함하며,

상기 RF 단자는, 상기 RF 단자 체결홈의 중앙에 삽입되어, 상기 메쉬와 접촉하여 RF 를 공급하는 제1 단자;과 상기 제1 단자과 상기 RF 단자 체결홈 사이에 삽입되어 상기 제1 단자을 상기 메쉬 방향으로 밀면서 상기 제1 단자을 상기 블럭에 고정하는 제2 단자;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1 단자는 외주 방향으로 돌출된 걸림부를 가지고, 상기 제2 단자는 상기 걸림부와 접촉하여 상기 제1 단자를 상기 메쉬 방향으로 미는 걸 림턱을 가지는 것이, 제1 단자를 메쉬와 안정적으로 연결하면서도 열 팽창 부분을 최소화할 수 있어서 바람직하다.

여기에서 상기 제2 단자는 그 외주면에 제1 나사면이 형성되고, 상기 RF 단자 체결홈의 내주면에는 상기 제1 나사면과 호응되는 제2 나사면이 형성되는 것이, 제2 단자을 블럭에 안정적으로 결합시킬 수 있어서 바람직하다.

그리고 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에는 필러가 충진되어 제1 단자와 제2 단자를 접합하는 것이, 제1 단자와 제2 단자를 견고하게 결합시켜 RF 단자가 사용과정에서 블럭으로 이탈되는 것을 방지할 수 있어서 바람직하다.

또한 상기 블럭은 질화 알루미늄(AlN)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 RF 단자 중에서 블럭의 표면 방향으로 열팽창되는 부분의 길이가 짧아서, 브레이징과정에서 RF 단자의 길이 변화가 최소화되어 블럭 표면이 깨지는 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 기판 지지용 서셉터는 도 3에 도시된 바와 같이, 블럭(110), 메쉬(120), 열선(130), RF 단자 체결홈(112), RF 단자(140), 히팅 파워 체결홈(114), 히팅 파워 공급부(150)를 포함하여 구성된다. 여기에서 블럭(110), 메쉬(120), 열선(130), RF 단자 체결홈(112), 히팅 파워 체결홈(114), 히팅 파워 공급부(150)는 전술한 그것과 실질적으로 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

따라서 이하에서는 RF 단자(140)를 위주로 설명한다.

본 실시예에 따른 RF 단자는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단자와 제2 단자 2 부분으로 이루어진다.

먼저 제1 단자(142)는 상기 RF 단자 체결홈(112)의 중앙에 삽입되어, 상기 메쉬(120)와 직접 접촉하여 RF 전원을 메쉬(120)에 공급하는 구성요소이다. 따라서 이 제1 단자(142)는 서셉터 외부에 배치되는 RF 공급원(도면에 미도시)과 연결되어 있다.

또한 이 제1 단자(142)의 말단은 도 3에 도시된 바와 같이, 외주 방향으로 돌출된 걸림부(142a)를 가진다. 이 걸림부(142a)는 제1 단자(142)의 다른 부분보다 큰 직경을 가져서 외측으로 돌출되어 있으며, 후술하는 제2 단자(144)의 걸림턱(144a)과 접촉하여 제1 단자(142)의 말단이 메쉬(120)와 확실하게 접촉되도록 한다.

다음으로 제2 단자(144)는 상기 제1 단자(142)와 상기 RF 단자 체결홈(112) 사이에 삽입되어 상기 제1 단자(142)를 상기 메쉬(120) 방향으로 밀면서 상기 제1 단자(142)를 상기 블럭(110)에 고정하는 구성요소이다. 즉, 이 제2 단자(144) 스스로가 블럭(110)과 견고하게 결합되고, 이 상태에서 제1 단자(142)를 메쉬(120) 방향으로 밀면서 고정시킨다. 따라서 이 제2 단자(142)에 의하여 제1 단자(144)가 메쉬(120)와 확실하게 접촉할 수 있는 것이다.

이를 위하여 제2 단자(144)에는 제1 나사면(144b)과 걸림턱(144a)이 형성된다.

먼저 제1 나사면(144b)은 제2 단자(144)의 외주면에 형성되며, RF 단자 체결홈(112)의 내주면에 형성되는 제2 나사면과 대응된다. 즉, 제1 나사면이 암나사면이면, 제2 나사면이 숫나사면이고, 반대로 제1 나사면이 숫나사면이면, 제1 나사면이 암나사면으로 형성되는 것이다. 따라서 제1 나사면(144b)과 제2 나사면이 결합되어 제2 단자(144)가 블럭(110)에 견고하게 결합될 수 있는 것이다.

다음으로 걸림턱(144a)은, 전술한 걸림부(142a)와 접촉하여 상기 제1 단자(142)의 말단을 상기 메쉬(120) 방향으로 미는 구성요소이다. 즉, 제2 단자(144)에는 제1 단자(142)가 삽입될 수 있을 정도의 제1 단자 삽입홀(144c)이 형성되는데, 다른 부분은 제1 단자(142)의 직경과 거의 동일한 크기로 형성되는데, 걸림턱(144a) 부분은 제1 단자의 걸림부(144a)가 삽입될 수 있을 정도의 크기로 넓게 형성되는 것이다.

따라서 제2 단자(144)가 RF 단자 체결홈(112)을 따라 나사 결합하면서 전진 하면, 걸림턱(144a)에 제1 단자의 걸림부(142a)가 걸려서 메쉬(120) 방향으로 전진하게되는 것이다.

한편 제1 단자(142)와 제2 단자(144) 사이에는 필러(160)가 충진되어 제1 단자(142)와 제2 단자(144)를 견고하게 접합한다. 제1 단자(142)는 매우 좁은 영역에서 메쉬(120)와 결합되어 있다. 따라서 사용과정에서 조금이라도 제1 단자가 움직이는 경우에는 제1 단자(142)가 메쉬(120)와 분리될 수 있다. 따라서 제1 단자(142)와 제2 단자(144)를 견고하게 접합하여 제1 단자(142)가 움직이지 않도록 하는 것이다.

이러한 구조를 가지는 본 실시예에 따른 서셉터에서는 블럭 표면이 깨지는 현상이 발생하지 않는 장점이 있다. 이하에서 이를 보다 구체적으로 설명한다.

먼저 종래의 서셉터에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 블럭의 표면 방향으로 열팽창되는 부분의 길이(ℓ1)가 길다. 이는 RF 단자(42) 전체가 블럭(10)의 이면 방향으로 열팽창될 수 없도록 블럭(10)에 강하게 고정되어 있는 구조 때문이다.

그런데 본 실시예에 따른 서셉터에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 블럭(10)의 표면 방향으로 열팽창되는 부분의 길이(ℓ2)가 짧다. 이는 제1 단자의 걸림부(142a) 이하 부분(후단부)이 블럭(110)에 강하게 고정되지 않는 구조이기 때문이다. 즉, 제1 단자 중 걸림부(142a) 이하 부분(후단부)은 블럭(110)의 이면 방향으로 열팽창되는 반면에, 걸림부(142a) 이상 부분(전단부)은 블럭(110)의 표면 방향으로 열팽창된다. 따라서 종래의 서셉터에 비해서 매우 짧은 부분이 블럭의 표면 방향으로 열팽창 된다. 결국, 매쉬(120) 앞부분의 매우 얇은 블럭 부분이 깨지지 않고, 안정적으로 RF 단자의 브레이징 공정이 마무리되는 것이다.

도 1은 종래의 기판 지지용 서셉터의 구조를 도시하는 단면도이다.

도 2는 종래의 기판 지지용 서셉터의 확대 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지용 서셉터의 확대 단면도이다.

Claims (6)

1. 기판을 지지하는 블럭;

   상기 블럭 내에 내장되며, RF 바이어스를 인가하기 위한 메쉬(mesh);

   상기 블럭 내에 내장되며, 상기 블럭을 가열하는 열선;

   상기 블럭의 일면으로부터 상기 메쉬까지 형성되는 RF 단자 체결홈;

   상기 RF 단자 체결홈에 체결되며, 상기 메쉬와 접속되어 RF 바이어스를 상기 메쉬에 전달하는 RF 단자;

   상기 블럭의 일면으로부터 상기 열선까지 형성되는 히팅 파워 체결홈;

   상기 히팅 파워 체결홈에 체결되며, 상기 열선과 접속되어 전원을 공급하는 히팅 파워 단자를 포함하며,

   상기 RF 단자는,

   상기 RF 단자 체결홈에 삽입되어 상기 메쉬와 접촉하는 전단부 및 상기 전단부의 후단에 배치되어 외주 방향으로 돌출된 걸림부, 그리고 상기 걸림부의 후단에 배치되는 후단부를 가지는 제1 단자; 및

   상기 제1 단자와 상기 RF 단자 체결홈 사이에 삽입되어 상기 블럭에 고정되며, 상기 걸림부의 후단에 위치하여 상기 걸림부를 상기 메쉬 방향으로 가압하는 걸림턱을 가지는 제2 단자를 포함하되,

   상기 후단부는 상기 걸림부에 연결된 상태에서 열팽창하여 상기 제2 단자를 따라 이동가능한 것을 특징으로 하는 기판 지지용 서셉터
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 단자는 그 외주면에는 제1 나사면이 형성되고,

   상기 RF 단자 체결홈의 내주면에는 상기 제1 나사면과 호응되는 제2 나사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 지지용 서셉터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 단자과 제2 단자 사이에는 필러가 충진되어 제1 단자와 제2 단자를 접합하는 것을 특징으로 하는 기판 지지용 서셉터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 블럭은 질화 알루미늄(AlN)인 것을 특징으로 하는 기판 지지용 서셉터.
6. 삭제

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