KR100965143B1 - 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 특히, 기판의 열처리시 서셉터에 온도 구배가 발생되는 것을 방지하여 기판을 고르게 열처리할 수 있는 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 서셉터 유닛은 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈이 형성되는 메인 서셉터와, 상기 메인 서셉터의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 리프트 홈에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터를 포함하고, 상기 메인 서셉터와 상기 서브 서셉터 상에 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 중앙부에서 분할되는 상기 서브 서셉터를 진공 흡착하여 승강시키는 기판 리프팅 수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 반응 공간을 제공하는 챔버와, 상기 반응 공간으로 상기 기판을 인출입시키는 로딩/언로딩 유닛과, 상기 반응 공간에 설치되어 상기 로딩/언로딩 유닛으로부터 상기 기판을 전달받아 안착시키는 서셉터 유닛 및 상기 챔버의 내부에 구비되어 상기 반응 공간에 안착된 상기 기판에 열을 가하는 가열 유닛을 포함하고, 상기 서셉터 유닛은 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈이 형성되는 메인 서셉터와, 상기 메인 서셉터의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 리프트 홈에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터를 포함하고, 상기 메인 서셉터와 상기 서브 서셉터 상에 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서브 서셉터를 진공 흡착하여 승하강시키는 기판 리프팅 수단 을 포함한다.
서셉터, 기판, 진공 흡착, 열처리, susceptor

Description

서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치{Susceptor unit and apparatus for processing a substrate using it}
본 발명은 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 특히, 기판의 열처리시 서셉터에 온도 구배가 발생되는 것을 방지하여 기판을 고르게 열처리할 수 있는 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 제조 공정에서의 열처리 공정이 복잡해지면서 급속 열처리(rapid thermal process; RTP) 장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 급속 열처리 장치는 램프 등의 열원으로부터 방출되는 복사 광선을 이용하여 기판의 온도를 신속하게 가열 및 냉각시킬 수 있다.
종래의 급속 열처리 장치의 내부에는 서셉터 유닛(susceptor unit)이 구비된다. 여기서 서셉터 유닛은 기판을 상하로 이송하는 기판 핸들링 수단과, 이송된 기판이 안착되는 서셉터를 포함한다.
한편, 종래에는 기판 핸들링 수단으로서 리프트 핀(lift pin)이 주로 사용되었다. 리프트 핀은 기판을 서셉터에 안착시키기 위하영 서셉터에 형성된 핀 홀(pin hole)을 통과하도록 상하 구동된다. 또한, 기판을 수평이 유지된 상태로 상하 이송 시키기 위하여 복수 개의 리프트 핀이 사용된다.
그런데, 기판의 하부면을 지지하는 리프트 핀은 상단부가 뾰족한 형상으로 이루어지기 때문에 기판에 핀 마크(pin mark) 등의 표면 손상을 야기시켰다. 따라서, 고가(高價)인 기판의 수율(yield)이 낮아져 기판 처리 공정에 따른 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 종래에는 리프트 핀의 상단부 형상에 의한 기판의 표면 손상을 방지하기 위하여 캡(cab)이 상단부에 결합 또는 형성된 리프트 핀이 사용되었다. 캡의 상부면은 편평한 수평면으로 이루어지고, 기판의 하부면과 면접촉된다. 또한, 뾰족한 상단부의 형상을 갖는 리프트 핀과 마찬가지로 캡이 형성된 리프트 핀의 경우에도 서셉터에 형성된 핀 홀을 통해 상하 구동된다.
위와 같이, 종래의 리프트 핀은 기판을 지지한 상태로 하강되어 서셉터 상에 기판을 안착시킨다. 이때, 기판이 서셉터 상에 안착되면 리프트 핀은 핀 홀의 내부에 위치하게 된다. 그런데, 리프트 핀은 원활한 상하 구동을 위해 핀 홀의 직경 보다 작은 직경으로 형성되어, 종래에는 핀 홀의 내부에 빈 공간이 형성되었다.
서셉터의 형상에 불균형을 초래하는 빈 공간은 기판이 열처리되는 과정에서 서셉터에 온도 구배를 발생시켰다. 따라서, 서셉터에 안착되는 기판이 불균일하게 열처리되는 문제점이 있었다. (여기서, 기판이 불균일하게 열처리되는 것은 기판의 표면 조도가 기판의 부위에 따라 다르게 나타나는 것으로 확인할 수 있다.)
한편, 기판 안착시 종래에는 기판과 서셉터가 면접촉되기 때문에 기판 처리 과정에서 밀착 정도가 커질 수 있는 문제점이 있었다. 즉, 기판 처리 과정이 종료 된 후, 서셉터로부터 기판을 탈착시키는 과정에서 기판이 손상되거나 또는 변형이 이루어져 불량의 기판을 발생시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 형상의 불균형으로 인한 온도 구배의 발생을 방지하기 위하여 서셉터를 분할형으로 형성시킨 서셉터 유닛 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 분할형 서셉터를 진공 흡착 방식으로 핸들링하여 기판을 균일하게 열처리시킬 수 있는 서셉터 유닛 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 서셉터 유닛은 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈이 형성되는 메인 서셉터와, 상기 메인 서셉터의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 리프트 홈에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터를 포함하고, 상기 메인 서셉터와 상기 서브 서셉터 상에 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 중앙부에서 분할되는 상기 서브 서셉터를 진공 흡착하여 승강시키는 기판 리프팅 수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 반응 공간을 제공하는 챔버와, 상기 반응 공간으로 상기 기판을 인출입시키는 로딩/언로딩 유닛과, 상기 반응 공간에 설치되어 상기 로딩/언로딩 유닛으로부터 상기 기판을 전달받아 안착시키는 서셉터 유닛 및 상기 챔버의 내부에 구비되어 상기 반응 공간에 안착된 상기 기판에 열을 가하는 가열 유닛을 포함하고, 상기 서셉터 유닛은 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈이 형성되는 메인 서셉터와, 상기 메인 서셉터의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 리프트 홈에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터를 포함하고, 상기 메인 서셉터와 상기 서브 서셉터 상에 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서브 서셉터를 진공 흡착하여 승하강시키는 기판 리프팅 수단을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 서셉터가 분할형으로 이루어지고, 기판을 이송시키기 위해 분할형 서셉터의 일부로 기판을 지지하여 핀 마크 등의 표면 손상의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 기판을 지지하는 서셉터의 일부를 진공 흡착 방식으로 핸들링하여 기판을 안정적으로 서셉터 상에 안착시킬 수 있다. 특히, 기판을 면접촉으로 지지하는 서셉터의 일부가 서셉터의 중앙부이기 때문에 기판을 복수의 부위에서 지지하지 않더라도 안정적으로 기판을 승강시킬 수 있다.
또한, 분할형으로 이루어지는 서셉터의 내부에 빈 공간이 형성되지 않아 열처리 공정시 서셉터에 온도 구배가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 서셉터에 안착되는 기판을 전 영역에서 균일하게 열처리시킬 수 있다. 즉, 기판의 품질을 향상시킬 수 있으며, 고가인 기판의 수율을 높여 기판 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 기판 안착시 기판의 하부면과 접하는 서셉터의 상부면에 다수의 홈을 형성시켜 기판과 서셉터의 밀착 정도를 완화시킬 수 있다.
따라서, 열처리가 종료된 후, 기판의 손상 또는 변형을 방지하면서 서셉터로 부터 기판을 용이하게 탈착시킬 수 있다. 이에, 불량 기판의 발생을 감소 또는 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 서셉터 유닛의 개략적인 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서셉터 유닛의 수직 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1변형예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2변형예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 서셉터 유닛의 동작 상태도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 서셉터 유닛(susceptor unit; 100)은 기판(substrate; 1)이 안착되는 서셉터(susceptor; 200)와, 서셉터(200) 상에 기판(1)을 이송시켜 주는 기판 리프팅 수단(300)을 포함한다.
본 실시예에서 서셉터(200)는 몸체의 중앙부를 수직으로 관통하는 리프트 홈(212)이 형성되는 메인 서셉터(210)와, 메인 서셉터(210)의 상부면과 수평면(L1; 도2참조)을 이루도록 리프트 홈(212)에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터(220)를 포함한다. 기판(1)은 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)가 맞물린 상태, 즉 양 서셉터(210, 220)의 상부면이 수평면(L1)을 이루는 상태에서 안착된다.
기판 리프팅 수단(300)은 서브 서셉터(220)의 하부면을 진공 흡착하여 메인 서셉터(210)의 상측에서 승강시킨다. 따라서, 서브 서셉터(220)에 의해 지지되는 기판(1)은 기판 리프팅 수단(300)의 구동에 의해 서셉터(200)의 상측에서 상하 구동된다.
위와 같이, 서셉터(200)는 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)로 분할되며, 기판(1)이 안착되는 장소를 제공한다. 메인 서셉터(210)가 기판 처리 장치(1000; 후술되는 도 6의 설명에서 상세히 살펴보기로 한다.)의 내부에서 위치가 고정되는 반면, 서브 서셉터(220)는 메인 서셉터(220)에 형성되는 리프트 홈(212)에 놓여지며 기판 리프팅 수단(300)에 의해 상하 구동된다.
메인 서셉터(210)는 기판(1)의 형상에 따라 원형, 타원형, 사각형 또는 다각형 등의 다양한 형상을 갖는 플레이트(plate)로 이루어진다. 본 실시예에서는 원판 형상을 갖는 기판(1)에 대응하여 메인 서셉터(210)가 원형의 플레이트로 이루어진다.
서브 서셉터(220)의 경우에도, 메인 서셉터(210)에서 원형, 타원형, 사각형 또는 다각형 등의 다양한 형상으로 분할될 수 있다. 본 실시예에서는 서브 서셉 터(220)를 원형의 플레이트로 형성시켜, 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)의 접합 부위가 최소화하도록 하였다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면 서브 서셉터(220)가 메인 서셉터(210)의 중앙부에서 분할된다. 즉, 서브 서셉터(220)의 중심점(C1; 도2참조)은 기판(1)의 중심점(Cs)과 동일한 수직선(L2) 상에 위치하게 된다. 따라서, 서브 서셉터(220)는 면접촉되는 기판(1)의 하부면 중앙부를 지지하게 되어, 기판(1)의 하부면을 복수의 부위에서 지지하지 않더라도 기판(1)을 안정적으로 지지할 수 있다.
미도시되었지만, 본 실시예의 변형예로서 메인 서셉터(210)에서 서브 서셉터(220)를 복수 개 형성시킬 수 있음은 물론이다. 이 경우, 복수 개의 서브 서셉터(220)는 개별적으로 구비되는 기판 리프팅 수단(300)에 의해 상하 구동된다.
메인 서셉터(210)의 상부면에는 가장자리를 따라 기판(1) 안착시 기판(1)의 이탈을 방지하고, 기판(1)의 열처리 과정시 기판(1)의 열효율을 향상시키기 위하여 지지 측벽(400)을 구비시킬 수 있다. 본 실시예에서는 메인 서셉터(210)가 원판형으로 이루어지기 때문에 지지 측벽(400)도 링(ring) 형태로 이루어진다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 측면을 감싸는 지지 측벽(400)의 높이(h2)는 기판(1)의 두께(ts)에 따라 달라질 수 있다. 지지 측벽(400)의 높이(h2)는 기판(1)의 두께(ts) 보다 작게 형성될 수 있지만, 안정적인 측면 지지를 위해 지지 측벽(400)의 높이(h2)는 기판(1)의 두께(ts)와 같거나 또는 크게 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따르면 서셉터(200)가 형상 불균형되는 것을 방지하기 위하여 메인 서셉터(210)의 두께(t1)와, 서브 서셉터(220)의 두께(t2)가 동일한 크기로 형성된다. 따라서, 메인 서셉터(210)에 형성된 리프트 홈(212)에 서브 서셉터(220)가 삽입되어 맞물리면 리프트 홈(212) 내에 빈 공간이 형성되지 않는다. 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)가 동일한 크기의 두께(t1, t2)를 갖기 때문에 메인 서셉터(210)에 서브 서셉터(220)가 완전하게 맞물리면, 메인 서셉터(210)의 상부면과 서브 서셉터(220)의 상부면은 동일한 수평면(L1)을 형성한다.
또한, 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)는 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)가 그래파이트(graphite), 탄화규소(SiC)가 코팅된 그래파이트 또는 탄화규소(SiC)를 포함하는 세라믹 재질로 이루어진다.
위와 같이, 동일한 두께(t1, t2) 및 동일한 재질의 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)가 맞물리면, 기판(1)의 열처리 공정 중에는 분할형이 아닌 일체형의 서셉터(200)와 동일한 효과를 가진다. 따라서, 열처리시 서셉터(200)가 전 영역에서 균일하게 열을 받게 되어 열분포가 균일하게 형성된다. 이에, 서셉터(200)에 안착되는 기판(1)은 기판 처리 장치(1000)에서 받는 복사열뿐만 아니라 서셉터(200)와 균일하게 열전달(heat transfer)이 이루어져 기판(1)은 전 영역이 고르게 열처리된다.
서브 서셉터(220)는 메인 서셉터(210)의 리프트 홈(212)에 삽입되는 방식으로 포개어진다. 본 실시예에서는 리프트 홈(212)의 내측면 하부에 받침 단차(214)를 돌출 형성시키고, 리프트 홈(212)에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터(220)의 외측면 상부에는 지지 단차(224)를 돌출 형성시켰다. 서브 서셉터(220)가 리프트 홈(212)에 삽입되면 받침 단차(214)의 상부면에 지지 단차(224)의 하부면이 맞닿아진다.
받침 단차(214)의 두께(t3)와 지지 단차(224)의 두께(t4)의 합은 아래의 [식 1]과 같이 메인 서셉터(210)의 두께(t1) 또는 서브 서셉터(220)의 두께(t2)와 동일한 크기로 이루어진다.
t3 + t4 = t1 또는 t3 + t4 = t2 …… [식 1]
위의 [식 1]의 조건을 만족하기만 하면, 받침 단차(214)의 두께(t3)와 지지 단차(224)의 두께(t4)는 다양한 크기로 변형될 수 있다.
여기서, 지지 단차(224)를 받쳐주는 받침 단차(214)의 두께(t3)가 지지 단차(224)의 두께(t4)보다 같거나 또는 크게 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 받침 단차(214)의 두께(t3)와 지지 단차(224)의 두께(t4)를 동일한 크기, 즉 메인 서셉터(210)의 두께(t1) 또는 서브 서셉터(220)의 두께(t2)의 절반 크기로 형성시켰다.
한편, 받침 단차(214)의 돌출 길이(L3)와, 지지 단차(224)의 돌출 길이(L4)는 동일한 크기로 이루어지며, 이때 이들의 길이(L3, L4)는 아래의 [식 2]와 같이 산출된다.
L3 = L4 = (Dh - Ds) / 2 …… [식 2]
여기서, Dh는 리프트 홈(212)의 직경 크기이며, Ds는 서브 서셉터(220)의 직경 크기이다.
위와 같이, 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)를 동일한 두께(t1, t2)를 갖도록 형성하는 동시에 받침 단차(214)와 지지 단차(224)의 돌출 길이(L3, L4)를 동일하게 형성시킴으로써, 메인 서셉터(210)에 서브 서셉터(220)가 포개어지면 리프트 홈(212)의 빈 공간이 받침 단차(214)와 지지 단차(224)에 의해 채워진다. 따라서, 서셉터(200)의 내부에 빈 공간이 형성되지 않는다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1변형예로써 서셉터(200a)의 상부면, 즉 메인 서셉터(210a)의 상부면 및 서브 서셉터(220a)의 상부면에 각각 다수의 홈(218, 228)을 형성할 수 있다. 서셉터(200a)의 상면에 다공성의 홈(218, 228)을 형성시킴으로써 기판(1) 안착시 기판(1)과 서셉터(200a)의 면접촉량을 최소화하여 밀착 효과를 감쇄시킬 수 있다. 또한, 다수의 홈(218, 228)의 크기를 조절하여 서셉터(200a)에서 기판(1)으로 가해지는 열전달의 효과를 제어할 수 있다.
여기서, 다수의 홈(218, 228)은 샌드 블라스팅(sand blasting) 또는 숏 피 닝(shot peening) 방법으로 형성시킬 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2변형예로써 메인 서셉터(210)를 고정 서셉터(240)와 분할 서셉터(250)로 재분할시킬 수 있다. 여기서, 고정 서셉터(240)는 지지 측벽(400)이 외측 가장자리를 따라 상부면에 구비되는 장소를 제공하고, 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 분할 홈(242)이 형성된다. 또한, 분할 서셉터(250)는 서브 서셉터(220)가 삽입되어 맞물리는 리프트 홈(252)이 형성되고, 고정 서셉터(240)의 상부면과 수평면(L1)을 이루도록 분할 홈(242)에 삽입되어 맞물린다. 이와 같이, 서셉터(200b)를 3개 이상으로 분할함으로써 서셉터(200b)에 안착되는 기판(1)의 크기 또는 기판(1)을 승강시키는 기판 리프팅 수단(300)의 크기 등에 따라서 서브 서셉터(220)를 상하 구동시키거나 또는 서브 서셉터(220)가 포개어진 분할 서셉터(250)를 상하 구동시킬 수 있다.
본 발명의 제2변형예에서는 메인 서셉터(210)를 한 개의 고정 서셉터(240)와 한 개의 분할 서셉터(250)로 분할시켰지만, 두 개 이상의 분할 서셉터로 추가 분할시킬 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예, 제1변형예 및 제2변형예에 따른 서셉터(200, 200a, 200b)에서 서브 서셉터(220, 220a)를 상하 구동시키는 기판 리프팅 수단(300)을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 리프팅 수단(300)은 서브 서셉터(220)의 하부면을 향해 진공 흡착구(312)가 개방되도록 형성되는 흡착 라드(310)와, 흡착 라 드(310)를 상하 구동시키는 라드 승강 수단(320) 및 흡착 라드(310)의 내부 압력을 조절하는 펌프 수단(330)을 포함한다. 또한, 흡착 라드(310)의 상단면에는 흡착 라드(310)와 서브 서셉터(220) 사이를 밀폐시키기 위한 압력 밀폐 수단(340)을 구비시킬 수 있다. 본 실시예에서는 압력 밀폐 수단(340)으로서 오링(o-ring)을 사용하였다.
흡착 라드(310)의 직경(Da; 도2참조)은 서브 서셉터(220)의 직경(Ds) 보다 작게 형성된다. 따라서, 흡착 라드(310)가 도 5(b)에 도시된 것처럼 상승되어 서브 서셉터(220)의 하부면을 지지하는 경우, 서브 서셉터(220)의 하부면이 진공 흡착구(312)를 완전히 가리게 된다.
흡착 라드(310)의 상단부가 서브 서셉터(220)의 하부면에 접하게 되면, 펌프 수단(330)이 구동되어 흡착 라드(310)의 내부를 진공(P2) 상태로 변환시켜 흡착 라드(310)에 서브 서셉터(220, 220a)가 부착된다. (미도시되었지만, 흡착 라드(310)의 상단부와 서브 서셉터(220)의 접촉 상태를 감지하기 위해 접촉 센서 또는 위치감지 센서 등을 구비할 수 있다.)
이후, 도 5(d)에 도시된 바와 같이 서브 서셉터(220)에 기판(1)이 놓여지면, 라드 승강 수단(320)은 흡착 라드(310)를 하강시킨다. 서브 서셉터(220)에 의해 이송된 기판(1)이 서셉터(200)에 놓여지면 펌프 수단(330)은 흡착 라드(310)의 내부 압력을 진공(P2) 상태에서 대기압(P1) 상태로 변환시킨다. 따라서, 흡착 라드(310)와 서브 서셉터(220)가 분리된다(도 5(e)참조). 여기서, 흡착 라드(310)의 내부 압 력이 대기압(P1)으로 변환되기 전까지 서브 서셉터(220)는 하측으로 힘을 받아, 서브 서셉터(220)는 메인 서셉터(210)에 자연스럽게 삽입되어 포개어진다.
이하, 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 서셉터 유닛을 구비하는 기판 처리 장치에 관하여 살펴보면 다음과 같다.
한편, 본 실시예에서는 기판 처리 장치로서 급속 열처리 장치를 예시하여 설명하였으나, 본 발명은 급속 열처리 장치 외에 다양한 기판 장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 증착 장치, 식각 장치, 애싱 장치 등에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 전술한 일실시예, 제1변형예 또는 제2변형예에 따른 서셉터 유닛을 모두 적용하여 구비시킬 수 있다. 따라서, 전술한 구성 요소와 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 간단히 언급하거나 생략한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(1000)는 기판(1)이 열처리되는 반응 공간(S)을 제공하는 챔버(chamber; 1100)와, 반응 공간(S)으로 기판(1)을 인출입시키는 로딩/언로딩 유닛(loading/unloading unit; 1200)과, 반응 공간(S)에 설치되어 로딩/언로딩 유닛(1200)으로부터 기판(1)을 전달받아 안착시키는 서셉터 유닛(susceptor unit; 100) 및 챔버(1100)의 내부에 구비되어 반응 공간(S)에 안착된 기판(1)에 열을 가하는 가열 유닛(heating unit; 1300)을 포함한다.
또한, 서셉터 유닛(100)은 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈(212)이 형성되는 메인 서셉터(210)와, 메인 서셉터(210)의 상부면과 수평을 이루도록 리프트 홈(212)에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터(220)를 포함하고, 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220) 상에 기판(1)이 안착되는 서셉터(200)와, 서브 서셉터(220)를 진공 흡착하여 승강시키는 기판 리프팅 수단(300)을 포함한다.
로딩/언로딩 유닛(1200)과 연결되는 챔버(1100)의 일측에는 기판(1)의 입출입을 위한 게이트(1110)가 형성된다. 또한, 챔버(1100) 내에 구비되는 가열 유닛(1300)은 열원으로서 다수의 램프(lamp; 1310)을 구비하며, 램프(1310)에서는 기판(1)을 향해 복사 광선(R)이 조사된다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(1000)에 구비되는 메인 서셉터(210)는 반응 공간(S) 내에서 위치가 고정된다. 또한, 메인 서셉터(210)의 가장자리를 따라 상부면에는 기판(1)의 이탈을 방지하고, 기판(1)의 열효율을 향상시키기 위한 지지 측벽(400)이 구비될 수 있다. 반응 공간(S) 내에서 메인 서셉터(210)를 위치 고정시키는 방식은 챔버(1100)의 내측 하부면에서 수직으로 세워지는 지지대(미도시)를 사용하거나, 챔버(1100)의 측면에 형성된 돌출부(미도시) 등을 사용할 수 있다.
본 실시예에서 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)는 동일한 두께로 형성된다. 즉, 메인 서셉터(210)와 서브 서셉터(220)가 포개어진 상태가 되면, 메인 서셉터(210)의 상부면과 서브 서셉터(220)의 상부면은 동일한 수평면을 형성한다. 또 한, 메인 서셉터(210)에 형성된 리프트 홈(212; 도1참조)이 서브 서셉터(220)에 의해 채워져 서셉터(200) 내부에 빈 공간을 형성하지 않는다.
서브 서셉터(220)는 메인 서셉터(210)의 리프트 홈(212)에 삽입되는 방식으로 포개어진다. 본 실시예에서는 리프트 홈(212)의 내측면 하부에 받침 단차(214; 도2참조)를 돌출 형성시키고, 리프트 홈(212)에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터(220)의 외측면 상부에는 지지 단차(224; 도2참조)를 돌출 형성시킬 수 있다. 서브 서셉터(220)가 리프트 홈(212)에 삽입되면 받침 단차(214)의 상부면에 지지 단차(224)의 하부면이 맞닿아진다.
한편, 메인 서셉터(210)의 상부면 및 서브 서셉터(220)의 상부면에 다수의 홈(218, 228; 도3참조)을 형성시킬 수 있다.
또한, 메인 서셉터(210)를 도 4에 도시된 바와 같이 고정 서셉터(240)와 분할 서셉터(250)로 추가 분할시킬 수 있다.
기판 리프팅 수단(300)은 서브 서셉터(220)의 하부면을 향해 진공 흡착구(312)가 개방되도록 형성되는 흡착 라드(310)와, 흡착 라드(310)를 상하 구동시키는 라드 승강 수단(320) 및 흡착 라드(310)의 내부 압력을 조절하는 펌프 수단(330)을 포함한다. 또한, 흡착 라드(310)의 상단면에는 흡착 라드(310)와 서브 서셉터(220) 사이를 밀폐시키기 위한 압력 밀폐 수단(340)을 구비시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 따른 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치는 서셉터가 분할형으로 이루어지고, 분할형 서셉터의 일부로 기판을 지지하여 핀 마크 등의 표면 손상의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 기판을 지지하는 서셉터의 일부를 진공 흡착 방식으로 핸들링하여 기판을 안정적으로 서셉터 상에 안착시킬 수 있다. 특히, 기판을 면접촉으로 지지하는 서셉터의 일부가 서셉터의 중앙부이기 때문에 기판을 복수의 부위에서 지지하지 않더라도 안정적으로 기판을 승강시킬 수 있다.
또한, 분할형으로 이루어지는 서셉터의 내부에 빈 공간이 형성되지 않아 열처리 공정시 서셉터에 온도 구배가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 서셉터에 안착되는 기판을 전 영역에서 균일하게 열처리시킬 수 있다. 즉, 기판의 품질을 향상시킬 수 있으며, 고가인 기판의 수율을 높여 기판 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 기판 안착시, 기판의 하부면과 접하는 서셉터의 상부면에 다수의 홈을 형성시켜 기판과 서셉터의 밀착 정도를 완화시킬 수 있다.
따라서, 열처리가 종료된 후, 기판의 손상 또는 변형을 방지하면서 서셉터로부터 기판을 용이하게 탈착시킬 수 있다. 이에, 불량 기판의 발생을 감소 또는 방지할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 서셉터 유닛의 개략적인 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 서셉터 유닛의 수직 단면도.
도 3은 본 발명의 제1변형예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도.
도 4는 본 발명의 제2변형예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 서셉터 유닛의 동작 상태도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 서셉터 유닛 200, 200a, 200b : 서셉터
210, 210a : 메인 서셉터 212 : 리프트 홈
214 : 받침 단차 218, 228 : 홈
220, 220a : 서브 서셉터 224 : 지지 단차
240 : 고정 서셉터 250 : 분할 서셉터
300 : 기판 리프팅 수단 310 : 흡착 라드
320 : 라드 승강 수단 330 : 펌프 수단
340 : 압력 밀폐 수단 400 : 지지 측벽
1000 : 기판 처리 장치 1100 : 챔버
1200 : 로딩/언로딩 유닛 1300 : 가열 유닛

Claims (18)

  1. 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈(212)이 형성되는 메인 서셉터(210)와, 상기 메인 서셉터(210)의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 리프트 홈(212)에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터(220)를 포함하고, 상기 메인 서셉터(210)는 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 분할 홈(242)이 형성되는 고정 서셉터(240) 및 상기 서브 서셉터(220)가 맞물리는 상기 리프트 홈(212)이 형성되고 상기 고정 서셉터(240)의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 분할 홈(242)에 맞물리는 분할 서셉터(250)로 분할되어 상기 고정 서셉터(240), 상기 분할 서셉터(250) 및 상기 서브 서셉터(220) 상에 기판(1)의 안착되는 서셉터(200)와;
    상기 서셉터(200)의 중앙부에서 분할되는 상기 서브 서셉터(220) 또는 상기 분할 서셉터(250)를 진공 흡착하여 승강시키는 기판 리프팅 수단(300);
    을 포함하는 서셉터 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 서셉터(210)의 가장자리를 따라 상부면에는 상기 기판(1)의 이탈을 방지하기 위한 지지 측벽(400)이 구비되는 서셉터 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 서셉터(210)와 상기 서브 서셉터(220)는 동일한 두께로 형성되는 서셉터 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 서셉터(210)의 상부면 및 상기 서브 서셉터(220)의 상부면에는 다수의 홈(218, 228)이 형성되는 서셉터 유닛.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리프트 홈(212)을 이루는 상기 메인 서셉터(210)의 내측면 하부에는 받침 단차(214)가 돌출 형성되고, 상기 리프트 홈(212)에 맞물리는 상기 서브 서셉터(220)의 외측면 상부에는 상기 받침 단차(214)에 놓여지는 지지 단차(224)가 돌출 형성되는 서셉터 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 받침 단차(214)의 두께와 상기 지지 단차(224)의 두께의 합은 상기 메인 서셉터(210) 또는 상기 서브 서셉터(220)의 두께와 동일하게 형성되는 서셉터 유닛.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 리프트 홈(212)의 직경은 상기 서브 서셉터(220)의 직경과 상기 받침 단차(214)의 돌출 길이의 합 또는 상기 서브 서셉터(220)의 직경과 상기 지지 단차(224)의 돌출 길이의 합과 동일하게 이루어지는 서셉터 유닛.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 서셉터(210) 및 상기 서브 서셉터(220)는 그래파이트, 탄화규소가 코팅된 그래파이트 또는 탄화규소를 포함하는 세라믹 재질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재질로 이루어지는 서셉터 유닛.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 리프팅 수단(300)은,
    상기 서브 서셉터(220)의 하부면 또는 상기 분할 서셉터(250)의 하부면을 향해 진공 흡착구(312)가 개방되도록 형성되는 흡착 라드(310)와;
    상기 흡착 라드(310)를 상하 구동시키는 라드 승강 수단(320); 및
    상기 흡착 라드(310)의 내부 압력을 조절하는 펌프 수단(330);
    을 포함하는 서셉터 유닛.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 흡착 라드(310)의 상단면에는 압력 밀폐 수단(340)이 구비되는 서셉터 유닛.
  13. 기판(1)이 처리되는 반응 공간을 제공하는 챔버(1100)와;
    상기 반응 공간으로 상기 기판(1)을 인출입시키는 로딩/언로딩 유닛(1200)과;
    상기 반응 공간에 설치되어 상기 로딩/언로딩 유닛(1200)으로부터 상기 기판(1)을 전달받아 안착시키는 서셉터 유닛(100); 및
    상기 챔버(1100)의 내부에 구비되어 상기 반응 공간에 안착된 상기 기판(1)에 열을 가하는 가열 유닛(1300);을 포함하고,
    상기 서셉터 유닛(100)은 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈(212)이 형성되는 메인 서셉터(210)와, 상기 메인 서셉터(210)의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 리프트 홈(212)에 삽입되어 맞물리는 서브 서셉터(220)를 포함하고, 상기 메인 서셉터(210)는 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 분할 홈(242)이 형성되는 고정 서셉터(240) 및 상기 서브 서셉터(220)가 맞물리는 상기 리프트 홈(212)이 형성되고 상기 고정 서셉터(240)의 상부면과 수평면을 이루도록 상기 분할 홈(242)에 맞물리는 분할 서셉터(250)로 분할되어 상기 고정 서셉터(240), 상기 분할 서셉터(250) 및 상기 서브 서셉터(220) 상에 상기 기판(1)이 안착되는 서셉터(200)와, 상기 서셉터(200)의 중앙부에서 분할되는 상기 서브 서셉터(220) 또는 상기 분할 서셉터(250)를 진공 흡착하여 승강시키는 기판 리프팅 수단(300)을 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 메인 서셉터(210)는 상기 반응 공간 내에서 위치 고정되고, 상기 메인 서셉터(210)의 가장자리를 따라 상부면에는 상기 기판(1)의 이탈을 방지하기 위한 지지 측벽(400)이 구비되는 기판 처리 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 메인 서셉터(210)와 상기 서브 서셉터(220)는 동일한 두께로 형성되는 기판 처리 장치.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 메인 서셉터(210)의 상부면 및 상기 서브 서셉터(220)의 상부면에는 다수의 홈(218, 228)이 형성되는 기판 처리 장치.
  17. 삭제
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 기판 리프팅 수단(300)은,
    상기 서브 서셉터(220)의 하부면 또는 상기 분할 서셉터(250)의 하부면을 향해 진공 흡착구(312)가 개방되도록 형성되는 흡착 라드(310)와;
    상기 반응 공간 내에서 상기 흡착 라드(310)를 상하 구동시키는 라드 승강수단(320); 및
    상기 흡착 라드(310)의 내부 압력을 조절하는 펌프수단(330);
    을 포함하는 기판 처리 장치.
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