KR101002748B1 - 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치 - Google Patents

서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101002748B1
KR101002748B1 KR1020090110642A KR20090110642A KR101002748B1 KR 101002748 B1 KR101002748 B1 KR 101002748B1 KR 1020090110642 A KR1020090110642 A KR 1020090110642A KR 20090110642 A KR20090110642 A KR 20090110642A KR 101002748 B1 KR101002748 B1 KR 101002748B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
susceptor
substrate
sinking
unit
edge
Prior art date
Application number
KR1020090110642A
Other languages
English (en)
Inventor
남원식
연강흠
Original Assignee
(주)앤피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)앤피에스 filed Critical (주)앤피에스
Priority to KR1020090110642A priority Critical patent/KR101002748B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101002748B1 publication Critical patent/KR101002748B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다. 특히, 기판이 안착되는 서셉터에 온도 보상용 싱크링을 결합시켜 기판을 균일하게 열처리할 수 있는 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 서셉터 유닛은 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 적어도 일면 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 상기 서셉터 재질의 열전달율보다 적어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 열처리 장치는 기판이 열처리되는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버와, 상기 내부 공간에서 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 적어도 일면 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 상기 서셉터 재질의 열전달율보다 적어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링을 포함하는 서셉터 유닛 및 상기 내부 공간에서 복사 광선을 방출하는 다수의 램프가 구비되는 가열 유닛을 포함한다.
열처리, 서셉터, 싱크링, 온도 보상, RTP, susceptor

Description

서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치{Susceptor unit and thermal process apparatus of substrate with it}
본 발명은 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다. 특히, 기판이 안착되는 서셉터에 온도 보상용 싱크링을 결합시켜 기판을 균일하게 열처리할 수 있는 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서 열처리는 필수적으로 요구되는 공정으로서, 디자인 룰(design rule)의 축소와 더불어 복잡해지고 있다. 이에, 최근에는 기존의 퍼니스(furnace)를 이용하는 열처리 방식보다 급속 열처리(rapid thermal process; RTP) 장치를 이용하는 열처리 방식이 많이 사용되고 있다.
기판의 열처리 시, 급속 열처리 방식을 사용하면 램프 등의 열원으로부터 방출되는 복사 광선을 사용하여 기판을 신속하게 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 즉, 기판의 열소모 비용(thermal budget)을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 퍼니스를 이용하는 열처리 방식보다 열처리 공정시간이 짧고, 공정 중의 압력 조건이나 온도 대역의 조절이 용이하여 양질의 기판을 제작할 수 있다.
이러한 특성을 갖는 급속 열처리 방식을 적용한 종래의 기판 열처리 장치의 구성을 간략히 살펴보면, 종래의 기판 열처리 장치는 기판이 열처리되는 공정 챔버와, 공정 챔버의 내에서 기판을 안착시키는 서셉터 유닛 및 기판을 가열하기 위한 열원으로서 다수의 램프를 구비하는 가열 유닛 등을 포함한다.
그런데, 종래의 기판 열처리 장치는 사파이어 웨이퍼(sapphire wafer) 등과 같이 투과율이 높은 기판이나 또는 금속막질에 의해 반사율이 좋은 기판을 열처리하는데 어려움이 있었다. 즉, 가열 유닛에서 조사되는 복사 광선이 투과율이 높은 기판에서는 투과되고, 반사율이 좋은 기판에서는 기판 면에서 반사되어 기판의 가열이 용이하지 않았다. 따라서, 위와 같이 투과율 또는 반사율이 높은 기판을 급속 열처리하는 경우에는 복사(radiation)에 의한 열전달보다 서셉터(susceptor)와의 전도(conduction)에 의한 열전달을 주요인으로 하여 기판이 가열되었다. 이때, 서셉터 유닛에 구비되는 서셉터는 온도에 대한 반응이 신속하게 일어나는 재질, 즉 열전달 특성이 좋은 재질이 사용된다.
그런데, 종래의 서셉터 유닛에서 기판에 가려지지 않고 가열 유닛에 노출되는 서셉터의 가장자리 부위는 재질 특성상 기판의 온도보다 빠르게 온도가 상승되었다. 따라서, 기판의 열처리 시에 서셉터의 가운데 부위와 서셉터의 가장자리 부위의 가열 온도가 다르게 형성되어 기판이 불균일하게 열처리되는 문제점이 발생하였다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 서셉터의 가장자리에 돌출 부위를 형성하여 기판을 둘러싸도록 하였다. 즉, 서셉터의 가장자리 부위를 두껍게 형성하여 가장자리 부위에서의 온도의 상승을 늦추는 방법이 사용되었다.
그런데, 서셉터에 돌출 부위를 형성하기 때문에 서셉터의 제작이 어렵고, 이에 따른 제작 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 기판 열처리 장치에서 열처리되는 기판의 재질, 기판의 크기 등이 변경되는 경우에는 서셉터 전체를 교체해야 하는 번거로움이 있어서 열처리 공정의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치를 제공한다.
본 발명은 기판이 안착되는 서셉터에 온도 보상용 싱크링을 결합시켜 기판을 균일하게 열처리할 수 있는 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 서셉터 유닛은 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 적어도 일면 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 상기 서셉터 재질의 열전달율보다 적어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 열처리 장치는 기판이 열처리되는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버와, 상기 내부 공간에서 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 적어도 일면 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 상기 서셉터 재질의 열전달율보다 적어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링을 포함하는 서셉터 유닛 및 상기 내부 공간에서 복사 광선을 방출하는 다수의 램프가 구비되는 가열 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 기판이 안착되는 서셉터에 온도 보상용 싱크링이 구비 되어 서셉터의 가장자리 부위에서 온도가 빠르게 상승되는 것을 보상할 수 있다.
따라서, 서셉터와의 접촉에 의해 열전달이 주로 이루어지는 투과율 또는 반사율이 높은 기판을 균일하게 열처리할 수 있다.
한편, 서셉터와 온도 보상용 싱크링이 별도의 구성 요소로 구성되어 서셉터 유닛의 제작이 용이하고, 이에 따른 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 서셉터와 싱크링을 동일한 재질로 사용하여 결합시키더라도 종래의 기술과 같이 서셉터와 싱크링을 단일의 몸체로 구성하는 것보다 서셉터의 가장자리 부위의 온도 상승이 늦춰진다.
또한, 기판 열처리 장치에서 열처리되는 기판이 변경되는 경우에도, 기판의 특성에 맞게 온도 보상용 싱크링을 손쉽게 교체하여 열처리 공정의 생산성을 향상시킬 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 제1실시예에 따른 서셉터 유닛을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도이고, 도 3은 본 발 명의 제2실시예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 열처리 장치의 개략적인 내부 구성도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들(제1실시예 내지 제3실시예)에 따른 서셉터 유닛(susceptor unit; 100)은 기판(substrate; 10)이 안착되는 서셉터(susceptor; 110)와, 서셉터(110)의 적어도 일면(상부면) 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 서셉터(110) 재질의 열전달율보다 적어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 서셉터(110)의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링(sink ring; 120)을 포함한다. 또한, 서셉터 유닛(100)에는 공정 챔버(200; 도5 참조)의 내부 공간에서 서셉터(110)가 바닥면으로부터 이격되도록 지지하는 트레이포켓(tray pocket; 150)을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 적용되어 열처리되는 기판(10)은 사파이어 웨이퍼(sapphire wafer) 등과 같이 투과율이 높거나 또는 금속막질이 형성되어 반사율이 높은 기판을 예로 들어 설명한다. 그러나, 열처리가 가능하기만 하면 모든 종류의 기판, 웨이퍼 등이 적용될 수 있음은 물론이다.
기판(10)의 열처리를 위해 서셉터(110)의 상부면에 기판(10)의 하부면이 면 접촉되는 방식으로 기판(10)이 안착된다. 이를 위해, 서셉터(110)는 상부면이 편평한 플레이트(plate) 형상을 갖는다. 특히, 본 발명의 실시예들에서는 기판(10)의 형상(원판형)에 대응하여 원판형으로 이루어진다.
열처리 시에 서셉터(110)는 가열 유닛(300; 도5 참조)에서 방출되는 복사 광 선(R)을 받는다. 이때, 서셉터(110)는 고투과율 또는 고반사율의 특성을 갖는 기판(10)보다 빠르게 온도가 상승되고, 서셉터(110)와 면 접촉된 기판(10)으로 열을 전달한다. 즉, 기판(10)은 서셉터(110)와의 전도(conduction) 방식으로 가열되어 열처리된다.
그런데, 서셉터(110)의 직경(D4; 도2 내지 도4 참조)은 기판(10)의 직경(D1)보다 크게 형성되기 때문에 서셉터(110)의 상부면에는 기판(10)에 가려지지 않는 부위가 형성된다. 여기서, 열처리 시에 기판(10)에 가려지지 않고 가열 유닛(300)에 직접 노출되는 부위는 기판(10)에 의해 가려지는 부위보다 온도가 더욱 높게 상승된다. 따라서, 서셉터(110)의 중앙 부위와 가장자리 부위가 각각 다른 온도로 가열되어 서셉터(110)에 안착된 기판(10)이 불균일하게 가열된다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 서셉터(110)의 상부면 가장자리를 적어도 포함하는 접촉 부위에는 서셉터(110)의 재질과 같은 열전달율을 갖는 재질, 즉 동일한 재질로 이루어지거나 또는 서셉터(110)의 재질보다 열전달율이 낮은 재질로 이루어지는 싱크링(120)이 구비된다.
이때, 싱크링(120)이 서셉터(110)와 동일한 재질로 이루어지더라도 싱크링(120)과 서셉터(110)가 구별되는 구성 요소, 즉 분할되는 구조로 이루어지기 때문에 종래와 같이 서셉터(110)에 싱크링(120)을 일체로 형성시키지 않아도 된다. 따라서, 서셉터 유닛(100)의 제작이 용이해진다. 또한, 서셉터(110)와 싱크링(120)이 결합에 의해 밀착되더라도, 밀착 부위에 미세한 계면을 형성하여 서셉터(110)에 싱크링(120)이 단일 몸체로 이루어지는 것보다 열전달이 느리게 진행된다. 따라서, 서셉터(110)의 가장자리 부위에서 온도가 빠르게 상승되는 것을 종래의 기술보다 효과적으로 보상해줄 수 있다.
싱크링(120)은 기판(10)에 가려지지 않는 서셉터(110)의 부위를 가려주는 동시에 서셉터(110)의 가장자리 부위의 온도 상승을 저하시킨다. 따라서, 서셉터(110)의 중앙 부위와 가장자리 부위가 동일하게 온도 상승되도록 하여 서셉터(110)에 안착되는 기판(10)을 균일하게 열처리할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 서셉터(110)는 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.
또한, 싱크링(120)은 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.
상기에서 언급된 재질들의 열전달율을 알아보기 위해 각 재질의 열전도율(thermal conductivity)을 살펴보면, 실리콘 카바이드는 75∼175 W/mK, 실리콘 카바이드가 코팅된 그래파이트는 95.6 W/mK, 질화규소는 15∼30 W/mK, 알루미늄 나이트라이드는 100∼115 W/mK, 불투명 석영은 1.4 W/mK 의 값을 보인다. (여기서, 실리콘 카바이드가 코팅된 그래파이트는 실리콘 카바이드의 코팅 정도에 따라 열전도율이 달라질 수 있다.)
예를 들어, 싱크링(120)의 재질로서 불투명 석영이 사용되면, 서셉터(110)의 재질로는 싱크링(120) 재질의 열전도율보다 큰 실리콘 카바이드, 실리콘 카바이드가 코팅된 그래파이트, 질화규소, 알루미늄 나이트라이드가 사용될 수 있으며, 싱크링(120)과 동일 재질인 불투명 석영이 사용될 수 있다.
또한, 다른 예로써 싱크링(120)의 재질로서 알루미늄 나이트라이드가 사용되면, 서셉터(110)의 재질로서 알루미늄 나이트라이드, 실리콘 카바이드가 사용될 수 있다. 이때, 서셉터(110)의 재질로 사용되는 실리콘 카바이드는 싱크링(120)의 열전달율보다 큰 값을 갖는다.
본 발명의 실시예들에서, 싱크링(120)은 서셉터(110)의 상부면에서 결합되는 상부 싱크링(122)과, 서셉터(110)의 하부면에서 결합되는 하부 싱크링(124)으로 구분된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 서셉터 유닛(100)에는 서셉터(110)의 상부면 가장자리에 상부 싱크링(122)이 구비되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 서셉터 유닛(100')에는 서셉터(110)의 상부면 가장자리 및 하부면 가장자리에 상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124)이 각각 구비된다.
위와 같이, 서셉터(110)에 싱크링(120)을 다르게 구성한 이유는 도 5에 도시된 것처럼 공정 챔버(200) 내에서 가열 유닛(300)이 서셉터(110)의 상측에만 위치(도5(a) 참조)하거나 또는 서셉터(110)의 상측 및 하측에 위치(도5(b) 참조)할 수 있기 때문이다. 즉, 가열 유닛(300)이 서셉터(110)의 하측에서 복사 광선(R)을 조 사하는 경우에도 서셉터(110)의 하부면 가장자리 부위와, 하부면 중앙 부위의 온도 상승이 균일하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3실시예에 따른 서셉터 유닛(100")에서와 같이 서셉터(110)의 상부면에 다수 개의 홈(112)을 형성할 수 있다. 이때, 서셉터(110)의 상부면에서 다수의 홈(112)이 형성되는 부위는 적어도 기판(10)의 안착면보다 같거나 크게 형성된다. 따라서, 서셉터(110)와 면 접촉되어 열처리되는 기판(10)의 밀착 정도를 완화시켜 열처리 완료 후 서셉터(110)에서 기판(10)을 용이하게 안착 해제시킬 수 있다.
서셉터(110)의 가장자리 부위의 온도를 보상하는 상부 싱크링(122) 및 하부 싱크링(124)는 내경(D2)의 크기가 동일하게 형성되고, 기판(10)의 직경(D1)보다 크게 형성된다. 이때, 상부 싱크링(122) 및 하부 싱크링(124)의 내경(D2)은 서셉터(110)의 직경(D4)보다 작게 형성된다. 따라서, 서셉터(110)에 기판(10)이 안착되었을 때, 기판(10)의 측면과 상부 싱크링(122)은 접촉되지 않는다. 즉, 상부 싱크링(122)에 의한 열전달 효과를 배제할 수 있다.
또한, 상부 싱크링(122) 및 하부 싱크링(124)의 외경(D3)은 서셉터(110)의 직경(D1)보다 크게 형성되어 상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124)의 몸체 일부가 서셉터(110)의 측면 방향으로 돌출된다.
한편, 상부 싱크링(122)이 서셉터(110)의 상부면에서 돌출되는 높이(t2)는 기판(10)의 두께(t1)보다 적어도 같거나 크게 형성된다. 따라서, 측면에서 바라보았을 때 링 형상을 갖는 상부 싱크링(122)의 내주면에 의해 기판(10)의 측면이 노출되지 않는다. 즉, 상부 싱크링(122)의 내주면과 서셉터(110)의 상부면에 의해 가로막힌 공간 내에서 기판(10)을 위치시켜 기판(10)의 열효율을 향상시킬 수 있다.
상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124)의 폭길이(x1) 크기는 열처리되는 기판(10)의 종류, 기판(10)의 크기, 열처리 온도 등에 따라서 달라질 수 있다. 즉, 위와 같은 조건들에 의해서 서셉터(110)의 중앙 부위와 가장자리 부위의 온도 상승의 차이가 커지는 경우에는 상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124)의 폭길이(x1)를 증가시켜 싱크링(120)을 형성한다.
또한, 온도 보상의 정도를 싱크링(120)의 두께(t2, t3)를 다르게 하여 조절할 수 있다. 즉, 서셉터(110)의 가장자리 부위의 온도 상승이 서셉터(110)의 중앙 부위의 온도 상승보다 빠르게 진행되는 경우에, 상부 싱크링(122)의 두께(t2)와 하부 싱크링(124)의 두께(t3)을 크게 하여 온도 상승을 늦출 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상부 싱크링(122)의 내주면 하단부가 서셉터(110)의 상부면 가장자리와 서셉터(110)의 측면에 접촉되도록 결합 단차(123)가 형성된다. 이와 같이, 상부 싱크링(122)에 결합 단차(123)를 형성시킴으로써 상부 싱크링(122)을 서셉터(110)에 용이하게 맞물려 결합시킬 수 있다. 또한, 서셉터(110)의 가장자리를 감싸도록 하여 서셉터(110)의 가장자리 부위의 온도를 보다 용이하게 보상할 수 있다.
위와 같은 상부 싱크링(122)에 대향되는 하부 싱크링(124)은 상부 싱크링(122)과 접촉되지 않도록 서셉터(110)의 하부면에 결합된다. 즉, 하부 서셉터(124)의 상부면 일부는 결합 단차(123)와 인접하여 서셉터(110)의 측면으로 돌출되는 상부 싱크링(122)의 하부면과 이격거리(△x)를 형성한다. 본 실시예에서 이격거리(△x)는 0.5㎜∼1.0㎜의 범위 내에서 형성된다. 여기서, 상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124)을 이격시켜 상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124) 사이의 열전달을 방지하고, 상부 싱크링(122)과 서셉터(110) 사이의 열전달 및 하부 싱크링(124)과 서셉터(110) 사이의 열전달이 보다 활발하게 이루어진다.
전술한 바와 같은 서셉터 유닛(100, 100', 100')를 구비하는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 열처리 장치(1000, 1000')에 관하여 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다. (전술한 바와 같은 서셉터 유닛(100, 100', 100")은 다양한 열처리 장치 내에 구비될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 급속 열처리 방식을 사용하는 기판 열처리 장치를 예를 들어 설명하기로 한다. 또한, 전술한 서셉터 유닛(100, 100', 100")에서 설명된 내용과 동일한 부분에 대해서는 생략하기로 한다.)
본 발명의 실시예들에 따른 기판 열처리 장치(1000, 1000')는 기판(10)이 열처리되는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버(process chamber; 200)와, 상기 내부 공간에서 기판(10)이 안착되는 서셉터(110)와, 서셉터(110)의 적어도 일면 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 서셉터(110) 재질의 열전달율보다 적 어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 서셉터(110)의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링(120)을 포함하는 서셉터 유닛(100, 100') 및 상기 내부 공간에서 복사 광선(R)을 방출하는 다수의 램프(310)가 구비되는 가열 유닛(heating unit; 300)을 포함한다.
앞서 서셉터 유닛(100, 100', 100")에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 열처리 장치(1000, 1000')에서 서셉터(110)는 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어진다. 또한, 서셉터(110)의 가장자리 온도를 보상해 주는 싱크링(120)은 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.
서셉터(110)와 싱크링(120)에 적용되는 재질 선택시, 싱크링(120) 재질의 열전달율은 서셉터(110) 재질의 열전달율과 같거나 또는 낮은 값을 갖도록 선택이 이루어진다. (여기서, 본 발명의 실시예에서는 열전달율의 크기 비교를 위해 열전도도 값을 사용하였다.)
여기서, 도 5(a)에 도시된 기판 열처리 장치(1000)는 본 발명의 제1실시예에 따른 서셉터 유닛(100)을 구비하고, 도 5(b)에 도시된 기판 열처리 장치(1000')는 본 발명의 제2실시예에 따른 서셉터 유닛(100')을 구비한다.
즉, 가열 유닛(300)이 서셉터 유닛(100)의 상측에만 가열 유닛(300)이 구비되면 서셉터(110)의 상부면 가장자리에 상부 싱크링(122)이 구비되고, 서셉터 유닛(100')의 상측 및 하측에 가열 유닛(300)이 각각 구비되면 서셉터(110)의 상부면 가장자리 및 서셉터(110)의 하부면 가장자리에 상부 싱크링(122) 및 하부 싱크링(124)이 각각 구비된다.
이때, 서셉터(110)의 상부면 및 하부면에서 상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124)이 접촉 결합되는 경우에, 상부 싱크링(122)과 하부 싱크링(124) 사이에는 접촉 부위가 형성되지 않는다. 한편, 미도시되었지만 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 기판 열처리 장치(1000, 1000')에서 서셉터(110)의 상부면에 다수의 홈(112; 도4 참조)을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 적용되는 가열 유닛(300)에서 다수의 램프(310)는 선형 램프가 사용되고, 각각의 선형 램프는 복사 광선(R)이 투과되는 관형 윈도우(320)의 내부에 삽입되어 보호된다.
이외에도, 미도시되었지만 기판 열처리 장치(1000, 1000')에는 가열 유닛(300)의 구동원, 공정 챔버(200)의 일측에 형성된 게이트(210)를 통해 기판(10)을 인출입시키는 기판 이송수단 등이 포함된다.
본 실시예들에서는 공정 챔버(200)의 내부 공간에서 서셉터 유닛(100, 100')을 이격시키기 위해 공정 챔버(200)의 측벽에서 돌출되는 트레이포켓(150)을 형성하였지만, 공정 챔버(200)의 바닥면에서 수직으로 세워지는 지지대 방식으로 서셉터 유닛(100, 100')을 지지할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시예들에서는 공정 챔버(200)의 내부에 하나의 기판(10)이 열처리될 수 있도록 하나의 서셉터 유닛(100, 100')을 구비시켰지만, 전술한 서셉터 유닛(100, 100')을 다수 개 정렬시켜 공정 챔버(200)의 내부에 구비시킬 수 있음은 당연하다. 즉, 다수의 기판(10)을 동시에 균일하게 열처리할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치는 기판이 안착되는 서셉터에 온도 보상용 싱크링이 구비되어 서셉터의 가장자리 부위의 온도 상승을 보상할 수 있다. 따라서, 서셉터와의 접촉에 의해 열전달이 주로 이루어지는 투과율 또는 반사율이 높은 기판을 균일하게 열처리할 수 있다.
한편, 서셉터와 온도 보상용 싱크링이 분할될 수 있어서 서셉터 유닛의 제작이 용이하고, 이에 따른 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 기판 열처리 장치에서 열처리되는 기판이 변경되는 경우에도, 기판의 특성에 맞게 온도 보상용 싱크링을 손쉽게 교체하여 열처리 공정의 생산성을 향상시킬 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 제1실시예에 따른 서셉터 유닛을 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 서셉터 유닛의 수직 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 열처리 장치의 개략적인 내부 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판 100, 100', 100" : 서셉터 유닛
110 : 서셉터 120 : 싱크링
122 : 상부 싱크링 123 : 결합 단차
124 : 하부 싱크링 150 : 트레이포켓
200 : 공정 챔버 300 : 가열 유닛
1000, 1000' : 기판 열처리 장치

Claims (15)

  1. 기판이 안착되는 서셉터와;
    상기 서셉터의 적어도 일면 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 상기 서셉터 재질의 열전달율보다 적어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링;을 포함하고,
    상기 싱크링은 상기 기판의 상측 및 하측에서 복사 광선이 가해지면 상기 서셉터의 상부면 가장자리 및 상기 서셉터의 하부면 가장자리에 상부 싱크링 및 하부 싱크링이 각각 구비되는 서셉터 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서셉터는 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 서셉터 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 싱크링은 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 서셉터 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 서셉터의 상부면에는 다수의 홈이 형성되는 서셉터 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 싱크링이 상기 서셉터의 상부면에서 돌출되는 높이는 상기 기판의 두께보다 적어도 같거나 크게 형성되는 서셉터 유닛.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 싱크링 및 상기 하부 싱크링의 내경은 상기 기판의 직경보다 크고 상기 서셉터의 직경보다 작은 범위에서 형성되고, 상기 상부 싱크링 및 상기 하부 싱크링의 외경은 상기 서셉터의 직경보다 크게 형성되는 서셉터 유닛.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부 싱크링의 내주면 하단부에는 상기 서셉터의 상부면 가장자리와 상 기 서셉터의 측면에 접촉되는 결합 단차가 형성되는 서셉터 유닛.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 하부 싱크링은,
    상기 결합 단차와 인접하여 상기 서셉터의 측면으로 돌출되는 상기 상부 싱크링의 하부면과 이격되도록 상기 서셉터의 하부면 가장자리에 결합되는 서셉터 유닛.
  10. 기판이 열처리되는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버와;
    상기 내부 공간에서 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 적어도 일면 가장자리를 포함하는 부위에서 돌출되도록 결합되고, 상기 서셉터 재질의 열전달율보다 적어도 같거나 또는 작은 열전달율을 갖는 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가장자리 온도를 보상하는 싱크링을 포함하는 서셉터 유닛; 및
    상기 내부 공간에서 복사 광선을 방출하는 다수의 램프가 구비되는 가열 유닛;을 포함하고,
    상기 싱크링은 상기 기판의 상측 및 하측에서 복사 광선이 가해지면 상기 서셉터의 상부면 가장자리 및 상기 서셉터의 하부면 가장자리에 상부 싱크링 및 하부 싱크링이 각각 구비되는 기판 열처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 서셉터는 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래 파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 기판 열처리 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 싱크링은 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅된 그래파이트(graphite), 질화규소(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 또는 불투명 석영(opaque quartz) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 기판 열처리 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 서셉터의 상부면에는 다수의 홈이 형성되는 기판 열처리 장치.
  14. 삭제
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 서셉터의 상부면 및 하부면에서 상기 상부 싱크링과 상기 하부 싱크링이 접촉 결합되는 경우에 상기 상부 싱크링과 상기 하부 싱크링 사이에는 접촉 부위를 형성하지 않는 기판 열처리 장치.
KR1020090110642A 2009-11-17 2009-11-17 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치 KR101002748B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090110642A KR101002748B1 (ko) 2009-11-17 2009-11-17 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090110642A KR101002748B1 (ko) 2009-11-17 2009-11-17 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101002748B1 true KR101002748B1 (ko) 2010-12-21

Family

ID=43513142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090110642A KR101002748B1 (ko) 2009-11-17 2009-11-17 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101002748B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160082134A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 한국기계연구원 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치
WO2018236201A1 (ko) * 2017-06-23 2018-12-27 주성엔지니어링(주) 기판 지지장치
WO2019168616A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Substrate halo arrangement for improved process uniformity

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160082134A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 한국기계연구원 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치
KR101670807B1 (ko) * 2014-12-31 2016-11-01 한국기계연구원 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치
WO2018236201A1 (ko) * 2017-06-23 2018-12-27 주성엔지니어링(주) 기판 지지장치
CN110622291A (zh) * 2017-06-23 2019-12-27 周星工程股份有限公司 基板支撑设备
US11417562B2 (en) * 2017-06-23 2022-08-16 Jusung Engineering Co., Ltd. Substrate supporting apparatus
CN110622291B (zh) * 2017-06-23 2024-05-14 周星工程股份有限公司 基板支撑设备
WO2019168616A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Substrate halo arrangement for improved process uniformity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6688865B2 (ja) 熱処理チャンバのための支持シリンダー
US11417562B2 (en) Substrate supporting apparatus
TWI615503B (zh) 用於減少快速熱處理的污染之影響的設備
CN106463450B (zh) 在epi腔室中的基板热控制
JPH11508870A (ja) 半導体基板の熱処理のためのシステムと方法
US5567152A (en) Heat processing apparatus
US10330535B2 (en) Pyrometer background elimination
KR100867191B1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
KR101002748B1 (ko) 서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 열처리 장치
KR100784471B1 (ko) 반도체 기판 열처리용 장치 및 방법
KR101254253B1 (ko) 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
KR100922778B1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
KR20010067805A (ko) 급속 열처리 장치용 에지링
KR20070025381A (ko) 반도체 소자 제조용 장비

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131213

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141211

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161213

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171213

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191216

Year of fee payment: 10