KR101432916B1 - 웨이퍼 리프트 장치 - Google Patents

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KR101432916B1 KR1020130000906A KR20130000906A KR101432916B1 KR 101432916 B1 KR101432916 B1 KR 101432916B1 KR 1020130000906 A KR1020130000906 A KR 1020130000906A KR 20130000906 A KR20130000906 A KR 20130000906A KR 101432916 B1 KR101432916 B1 KR 101432916B1
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    • A47D5/006—Dressing-tables or diaper changing supports for children foldable

Abstract

본 발명은 웨이퍼를 지지하는 핀들로부터 웨이퍼가 올려지는 서셉터로 전달되는 열을 줄일 수 있는 웨이퍼 리프트 장치에 관한 것이다.
본 발명은 서포터(supporter)에 의해 지지된 서셉터(susceptor) 위에 웨이퍼를 올리기 위하여 웨이퍼를 지지한 상태로 승강시키는 웨이퍼 리프트 장치에 있어서, 상기 서포터의 축 둘레에 승강 가능하게 설치된 승강축; 상기 서셉터에 승강 가능하게 걸림되고, 웨이퍼를 지지할 수 있는 복수개의 상부 승강핀; 및 상기 상부 승강핀들의 하측에 위치하도록 상기 승강축에 구비되고, 상기 승강축의 움직임에 따라 상기 상부 승강핀들과 형합된 상태로 상기 상부 승강핀들을 승강시키는 복수개의 하부 승강핀;을 포함하고, 상기 서포터는 상기 상부 승강핀들이 승강됨에 따라 관통될 수 있는 복수개의 가이드 홀이 구비되고, 상기 웨이퍼가 상기 서셉터 위에 올려지면, 상기 상부 승강핀의 상단이 상기 서셉터에 걸림되는 동시에 상기 상부 승강핀의 하단이 상기 서포터의 가이드 홀에 끼움되고, 상기 하부 승강핀이 상기 상부 승강핀으로부터 분리되는 웨이퍼 리프트 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 리프트 장치 {WAFER LIFT APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼를 지지하는 핀들로부터 웨이퍼가 올려지는 서셉터로 전달되는 열을 줄일 수 있는 웨이퍼 리프트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자란 기판인 웨이퍼의 상면에 수차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 처리를 통해 구현되는 고밀도 집적회로로서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝 등의 공정은 통상 챔버(chamber)형 프로세스 모듈(process module) 내에서 이루어진다.
이러한 챔버는 소스 및 반응물질 등의 기체 물질이 공급됨에 따라 박막 증착 공정이 이루어지는데, 챔버 내부에는 웨이퍼가 올려지는 서셉터(susceptor)를 비롯하여 이를 회전 구동시키는 서포터(supporter)가 내장되고, 서셉터 위에 웨이퍼를 올리기 위하여 승강핀(lift pin)이 구비되며, 서셉터 상/하측에 히터(heater)가 구비된다.
따라서, 로봇 암이 웨이퍼를 챔버 내부로 이동시킨 다음, 승강핀 상부에 올리면, 승강핀이 외부의 구동수단에 의해 하강하게 되고, 웨이퍼는 서셉터 상단에 놓이게 된다. 이때, 승강핀은 웨이퍼를 서셉터의 상면에 정확하게 올리는 역할을 담당하고 있다.
이와 같은 승강핀은 웨이퍼를 지지하기 위하여 웨이퍼 하측에 위치한 서셉터 및 이를 지지하는 서포터를 관통하도록 길게 구비되기 때문에 하측 히터의 열을 전달받고, 직접 접촉하는 서셉터의 홀을 비롯하여 웨이퍼의 하면 중 지지점으로 전도에 의해 열전달 한다.
따라서, 종래의 승강핀은 박막 증착 공정에서 웨이퍼 전체에 균일한 온도를 제공하기 어렵고, 이로 인하여 박막 웨이퍼의 두께 프로파일(Thickness profile)을 안정화시키기 어려울 뿐 아니라 평탄도(Uniformity)를 균일하게 관리하기 어려우며, 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼를 지지하는 승강핀들에 의한 열전달을 저감시킬 수 있는 웨이퍼 리프트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 서포터(supporter)에 의해 지지된 서셉터(susceptor) 위에 웨이퍼를 올리기 위하여 웨이퍼를 지지한 상태로 승강시키는 웨이퍼 리프트 장치에 있어서, 상기 서포터의 축 둘레에 승강 가능하게 설치된 승강축; 상기 서셉터에 승강 가능하게 걸림되고, 웨이퍼를 지지할 수 있는 복수개의 상부 승강핀; 및 상기 상부 승강핀들의 하측에 위치하도록 상기 승강축에 구비되고, 상기 승강축의 움직임에 따라 상기 상부 승강핀들과 형합된 상태로 상기 상부 승강핀들을 승강시키는 복수개의 하부 승강핀;을 포함하고, 상기 서포터는 상기 상부 승강핀들이 승강됨에 따라 관통될 수 있는 복수개의 가이드 홀이 구비되고, 상기 웨이퍼가 상기 서셉터 위에 올려지면, 상기 상부 승강핀의 상단이 상기 서셉터에 걸림되는 동시에 상기 상부 승강핀의 하단이 상기 서포터의 가이드 홀에 끼움되고, 상기 하부 승강핀이 상기 상부 승강핀으로부터 분리되는 웨이퍼 리프트 장치를 제공한다.
본 발명은 상/하부 승강핀을 별도로 구비하되, 웨이퍼가 서셉터에 올려진 상태에서 상/하부 승강핀을 분리되고, 하부 승강핀을 석영 재질로 구성함으로써, 박막 증착 공정에서 하부 히터가 작동되더라도 상/하부 승강핀을 통하여 웨이퍼의 특정 부분으로 열전달을 저감시킬 수 있다.
따라서, 박막 웨이퍼의 두께 프로파일을 안정화시킬 뿐 아니라 박막 웨이퍼의 평탄도를 균일하게 관리할 수 있다.
나아가, 웨이퍼가 서셉터에 올려진 상태에서 상/하부 승강핀을 분리하더라도 상부 승강핀이 서셉터와 서포터에 끼워진 상태를 유지할 수 있도록 구성함으로써, 박막 증착 공정에서 서셉터와 서포터가 회전하더라도 상부 승강핀의 뒤틀림을 방지할 수 있다.
따라서, 상/하부 승강핀을 별도로 구성하더라도 구조적 안정화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 리프트 장치가 적용된 박막증착장치의 일부가 도시된 도면.
도 2는 본 발명의 상/하부 승강핀이 상세하게 도시된 도면.
도 3은 본 발명의 상/하부 승강핀의 결합 구조가 도시된 도면.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 웨이퍼 리프트 장치의 작동 상태가 도시된 도면.
도 5는 종래와 본 발명에 따른 승강핀들에 의해 제작된 박막 웨이퍼의 평탄도가 도시된 그래프.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 리프트 장치가 적용된 박막증착장치의 일부가 도시된 도면이고, 도 2는 본 발명의 상/하부 승강핀이 상세하게 도시된 도면이며, 도 3은 본 발명의 상/하부 승강핀의 결합 구조가 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 리프트 장치가 적용된 박막증착장치는 소스 및 반응가스 등의 기체가 공급되는 챔버 내부에 구비되는 구성으로 한정하며, 본 발명의 주요부인 웨이퍼 리프트 장치가 표현된 부분만 한정하여 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 서셉터(110)와, 서포터(120)와, 웨이퍼 리프트 장치(130)를 포함하도록 구성된다.
상기 서셉터(110)는 박막을 증착하기 전의 웨이퍼(W)가 올려지는 플레이트이며, 웨이퍼(W)가 안착될 수 있는 홈 형태가 구비될 수 있으나, 생략되더라도 무방하다. 보통, 상기 서셉터(110)는 실리콘 웨이퍼(W)로 열전달 효율을 높일 수 있도록 흑연 재질로 만들어진다.
이때, 상기 서셉터(110)는 하기에서 설명될 상부 승강핀들(133)이 안착될 수 있도록 외주단 측에 안착홀(110h)이 구비될 수 있는데, 실시예에서는 세 개의 안착홀(110h)이 구비될 수 있다. 물론, 상기 서셉터(110)의 안착홀들(110h)은 실리콘 웨이퍼(W)의 하면 외주단을 지지할 수 있는 위치에 구비된다.
실시예에서는, 상기 서셉터(110)는 실리콘 웨이퍼(W)가 에피층을 증착하여 에피 웨이퍼를 만드는 공정에 적용될 수 있으며, 상기 서셉터(110) 주변에는 각종 히터가 장착될 수 있다. 따라서, 히터들로부터 제공되는 열이 챔버 내부로 공급된 기체들과 실리콘 웨이퍼(W)에 가해지면, 기체들이 반응하여 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 에피층을 성장시키게 된다.
상기 서포터(120)는 상기 서셉터(110)의 하측에서 지지하는 동시에 상기 서셉터(110)를 회전시키도록 구성되는데, 실시예에서는 회전축(121)과, 지지축(122)과, 팁(123)을 포함할 수 있다. 보통, 상기 서포터(120) 역시 하측 히터에 의한 전도 방식의 열전달을 저감시키기 위하여 상기 서셉터(110)의 흑연 재질과 다르게 석영 재질로 만들어질 수 있다.
상기 회전축(121)은 외부의 구동수단에 의해 회전 가능하게 설치될 수 있다.
상기 지지축(122)은 상기 회전축(121)의 상단에 반경 방향으로 상향 경사지게 확장되는데, 실시예에서 세 개의 지지축(122)이 구비될 수 있으며, 상기 서셉터(110)의 안착홀들(110h)과 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 이때, 상기 지지축(122)에는 하기에서 설명될 상부 승강핀들(133)의 하단이 각각 끼움될 수 있는 가이드 홀(122h)이 구비될 수 있다.
상기 팁(123)은 상기 지지축들(122)의 끝단에 각각 상향 수직하게 구비되며, 실제 상기 서셉터(110)의 하면 외주단을 지지하도록 구비된다. 이때, 상기 팁들(123)도 상기 서셉터(110) 측으로 열전달을 저감시키기 위하여 접촉 면적을 줄일 수 있는 형태로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 웨이퍼 리프트 장치(130)는 상기 서셉터(110)를 일부 관통하여 실리콘 웨이퍼(W)의 하면을 지지한 상태에서 승강됨에 따라 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 서셉터(110) 위에 안착시킬 수 있도록 구성되는데, 실시예에서는 승강축(131)과, 연결축(132)과, 상부 승강핀(133)과, 하부 승강핀(134)을 포함할 수 있다.
상기 승강축(131)은 중공축 형상으로써, 상기 회전축(121) 둘레에 구비되며, 외부의 구동수단에 의해 상하 방향으로 움직일 수 있다.
상기 연결축(132)은 상기 승강축(131)의 상단에 반경 방향으로 상향 경사지게 확장되는데, 실시예에서 세 개의 연결축(132)이 구비될 수 있으며, 상기 서셉터(110)의 안착홀들(110h)과 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
상기 상부 승강핀(133)은 상기 서셉터(110)의 안착홀들(110h)에 걸림될 수 있도록 설치되는데, 실시예에서 머리부(133a)와, 몸체부(133b)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 머리부(133a)는 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 형태로써, 상기 서셉터(110)의 안착홀들(110h)에 안착되는 반면, 상기 몸체부(133b)는 상기 머리부(133a) 하단에 직경이 균일하도록 길게 연장된 형태로써, 상기 서셉터(110)의 안착홀들(110h)을 관통한다.
또한, 상기 상부 승강핀(133)은 상기 서셉터(110)와 온도 변화를 줄이기 위하여 상기 서셉터(110)와 같은 흑연 재질로 만들어진다.
그런데, 상기 상부 승강핀(133)이 길수록 하측에 위치한 히터와 거리가 가까워짐에 따라 가열되기 쉽고, 이로 인하여 상기 상부 승강핀(133)을 통하여 실리콘 웨이퍼(W)로 전도 방식으로 열전달될 수 있어 품질에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 상부 승강핀(133)은 짧게 형성되는 것이 유리하다.
하지만, 상기 상부 승강핀(133)의 머리부(133a)가 상기 서셉터(110)의 안착홀(110h)에 안착되면, 상기 상부 승강핀(133)의 몸체부(133b) 하단이 상기 지지축(122)의 가이드 홀(122h)에 끼움될 수 있도록 그 길이가 한정되는 것이 바람직하다. 즉, 실리콘 웨이퍼(W)가 상기 서셉터(110)의 상면에 안착되면, 상기 상부 승강핀(133)이 상기 서셉터(110) 및 서포터(120)와 같이 회전하게 되는데, 상기 상부 승강핀(133)의 회전 작동 시에 뒤틀림을 방지하기 위함이다.
따라서, 상기 상부 승강핀(133)은 하측의 히터와 거리, 상기 서셉터(110)의 안착홀(110h)과 상기 지지축(122)의 가이드 홀(122h) 사이의 거리 등을 고려하여 그 길이가 결정될 수 있는데, 상기 하부 승강핀(134)보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 하부 승강핀(134)은 상기 상부 승강핀(133)의 하측에 수직하게 위치되는데, 상기 연결축들(132)의 상단에 일체로 구비될 수 있다. 이때, 상기 하부 승강핀(134)은 흑연 재질의 상부 승강핀(133)으로 열전달을 저감시키기 위하여 상기 연결축(132)과 같이 석영 재질로 만들어질 수 있다.
물론, 상기 하부 승강핀(134)은 상기 상부 승강핀(133)의 길이, 상기 상부 승강핀(133)과의 결합 위치, 승강 거리 등에 의해 그 길이가 결정되며, 상기 상부 승강핀(133)보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 상/하부 승강핀(133,134)은 서로 수직 방향으로 형합될 수 있는데, 다양한 형태로 구성될 수 있다. 실시예에서는, 상기 상부 승강핀(133)의 하단에 결합 돌기(133c)가 구비되고, 상기 하부 승강핀(134)의 상단에 상기 결합 돌기(133c)와 맞물리는 결합 홈(134h)이 구비될 수 있으며, 한정되지 아니한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 웨이퍼 리프트 장치의 작동 상태가 도시된 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이 상기 승강축이 상승되면, 상기 서셉터(110)와 서포터(120)는 고정된 상태를 유지하는 반면, 상기 연결축(132)을 비롯하여 상/하부 승강핀(133,134)이 상승함에 따라 로봇 팔 위에 올려진 웨이퍼를 지지하게 된다. 물론, 상기 상/하부 승강핀(133,134)은 축방향으로 서로 형합된다.
이때, 상기 상부 승강핀(133)의 머리부(133a)가 실리콘 웨이퍼(W)의 하면을 지지하고, 상기 상부 승강핀(133)의 몸체부(133b)가 상기 서셉터(110)의 안착홀(110h)을 관통하며, 상기 하부 승강핀(134)이 상기 지지축(122)의 가이드홀(122h)을 관통하고 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이 로봇 팔이 빠져나가면, 상기 승강축이 하강하고, 상기 상/하부 승강핀(133,134)이 하강함에 따라 실리콘 웨이퍼(W)가 상기 서셉터(110)의 상면에 놓이게 된다.
이때, 상기 상부 승강핀(133)의 머리부(133a)가 상기 서셉터(110)의 안착홀(110h)에 안착되는 동시에 상기 상부 승강핀(133)의 몸체부(133b) 하단이 상기 지지축(122)의 가이드 홀(122h)에 끼움된다. 물론, 상기 하부 승강핀(134)이 상기 지지축(122)의 가이드 홀(122h) 하측으로 빠져나가지만, 상기 상/하부 승강핀(133,134)은 축방향으로 서로 형합된 상태를 유지하고 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이 상기 승강축이 더욱 하강하면, 상기 상부 승강핀(133)은 상기 서셉터(110)의 안착홀(110h)에 걸림된 상태를 유지하고, 상기 하부 승강핀(134)만 하강하며, 상기 상부 승강핀(133)의 결합 돌기(133c)로부터 상기 하부 승강핀(134)의 결합 홈(134h)이 분리된다. 물론, 상기 상/하부 승강핀(133,134)은 축방향으로 서로 분리된다.
이때, 상기 상부 승강핀(133)은 상기 서셉터(110)와 지지축(122) 사이를 가로지르도록 위치되지만, 상기 하부 승강핀(134)은 상기 지지축(122) 하측으로 이동된다.
이와 같은 과정을 통하여, 실리콘 웨이퍼(W)가 상기 서셉터(110)에 올려지면, 상기 서포터(120)가 회전되는 동시에 주변 히터가 작동되고, 주입 가스들이 반응함에 따라 실리콘 웨이퍼(W) 표면에 에피층이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 상부 승강핀(133)이 상기 서셉터(110)와 지지축(122) 사이를 가로지르도록 설치되기 때문에 회전되더라도 뒤틀림을 방지할 수 있다.
또한, 상기 상부 승강핀(133)이 상기 하부 승강핀(134)으로부터 분리되면, 하측의 히터에 의해 하부 승강핀(134)이 가열되더라도 상기 상부 승강핀(133)으로 전도 방식의 열전달이 일어나지 않으며, 상기 상부 승강핀(133)이 직접 접촉하는 실리콘 웨이퍼(W) 또는 서셉터(110)의 특정 영역으로 열전달 효율을 저감시킬 수 있다.
상기와 같이 상/하부 승강핀(133,134)이 분리된 형태로 동작하면, 승강핀들(133,134)에 의한 전도 방식의 열전달을 줄일 수 있고, 이로 인하여 실리콘 웨이퍼(W)의 전 영역에 걸쳐 균일한 온도 분포를 제공하여 품질을 개선시킬 수 있다.
도 5는 종래와 본 발명에 따른 승강핀들에 의해 제작된 박막 웨이퍼의 평탄도가 도시된 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이 종래의 승강핀에 의해 제작된 박막 웨이퍼는 승강핀이 지지되는 특정 영역에서 0.11로 높게 나타나는 반면, 본 발명의 승강핀에 의해 제작된 박막 웨이퍼는 승강핀이 지지되는 영역을 더욱 웨이퍼의 외주단 측으로 이동함에 따라 평탄도의 영향을 줄일 뿐 아니라 전도 방식의 열전달을 줄임으로써, 특정 영역에서 평탄도 열위가 나타나는 것을 방지할 수 있다.
110 : 서셉터 120 : 서포터
130 : 웨이퍼 리프트 장치

Claims (9)

  1. 서포터(supporter)에 의해 지지된 서셉터(susceptor) 위에 웨이퍼를 올리기 위하여 웨이퍼를 지지한 상태로 승강시키는 웨이퍼 리프트 장치에 있어서,
    상기 서포터의 축 둘레에 승강 가능하게 설치된 승강축;
    상기 서셉터에 승강 가능하게 걸림되고, 웨이퍼를 지지할 수 있는 복수개의 상부 승강핀; 및
    상기 상부 승강핀들의 하측에 위치하도록 상기 승강축에 구비되고, 상기 승강축의 움직임에 따라 상기 상부 승강핀들과 형합된 상태로 상기 상부 승강핀들을 승강시키는 복수개의 하부 승강핀;을 포함하고,
    상기 서포터는 상기 상부 승강핀들이 승강됨에 따라 관통될 수 있는 복수개의 가이드 홀이 구비되고,
    상기 웨이퍼가 상기 서셉터 위에 올려지면, 상기 상부 승강핀의 상단이 상기 서셉터에 걸림되는 동시에 상기 상부 승강핀의 하단이 상기 서포터의 가이드 홀에 끼움되고, 상기 하부 승강핀이 상기 상부 승강핀으로부터 분리되는 웨이퍼 리프트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 승강핀과 하부 승강핀은 동축 상에 수직하게 배열되는 웨이퍼 리프트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 승강핀의 하단에 결합 돌기가 구비되고,
    상기 하부 승강핀의 상단에 각각 상기 결합 돌기가 끼워질 수 있는 결함 홈이 구비된 웨이퍼 리프트 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 승강핀의 길이는 상기 하부 승강핀의 길이보다 짧게 형성된 웨이퍼 리프트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 승강핀은,
    하부로 갈수록 직경이 좁아지는 머리부와, 상기 머리부 하단에 길게 연장되어 직경이 균일한 몸체부로 이루어지고,
    상기 서셉터는,
    상기 승강핀의 몸체부가 관통되는 동시에 상기 상부 승강핀의 머리부가 안착되는 복수개의 안착홀이 구비되는 웨이퍼 리프트 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안착홀들은 상기 웨이퍼의 하면 외주단을 지지하도록 상기 서셉터의 외주단 측에 구비된 웨이퍼 리프트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하부 승강핀은 상기 승강축과 일체로 석영 재질로 만들어진 웨이퍼 리프트 장치.
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