KR101519814B1 - 기판 처리를 위한 리프트 핀 - Google Patents

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Abstract

기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하고 기판 지지부로부터 기판으로 균일하게 열을 전달하기 위한 리프트 핀이 제공된다. 이러한 리프트 핀은 핀 샤프트를 포함한다. 상기 핀 샤프트는 교번적으로 형성된, 3개 이상의 동일한 에지 및 둥근 코너부를 가지는 단면을 포함한다. 핀 헤드는 상기 핀 샤프트의 단부 부분이며, 상기 핀 샤프트의 단면보다 더 큰 볼록한 지지 표면을 가진다. 상기 기판과 직접 접촉하기 위하여 상기 볼록한 지지 표면의 중심 영역 상에 평평한 부분이 배치된다.

Description

기판 처리를 위한 리프트 핀 {LIFT PIN FOR SUBSTRATE PROCESSING}
본 발명은 전체적으로 반도체 프로세싱에 관련된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 기판을 다루기 위한 기판 지지 조립체의 리프트 핀에 관한 것이다.
집적 회로는 단일 칩 상에 수백만 개의 부품(예를 들어, 트랜지스터, 커패시터 및 레지스터)을 포함할 수 있는 복잡한 장치로 발전되었다. 칩 디자인의 발전은 끊임없이 더 빠른 회로소자(circuitry) 및 더 큰 회로 밀도를 요구한다. 더 큰 회로 밀도에 대한 요구는 집적 회로 부품의 치수 감소를 필요로 한다.
집적 회로 부품의 치수가 (예를 들어 1미크론 이하(sub-micron)의 치수로) 감소함에 따라, 미립자 오염(particle contamination)의 문제가 점점 증가하고 있다. 입자 생성(particle generation)의 한 가지 원인은 기판 지지부로부터 기판을 띄우기 위해 사용되는 리프트 핀이다. 리프트 핀은 일반적으로 기판 지지부를 통해 배치되는 안내 구멍 내에 위치한다. 리프트 핀은 그 최상부 단부에 기판을 지지하며, 기판을 위나 아래로 작동시키기 위하여 가이드 구멍을 통해 이동한다. 관찰된 한 가지 문제점은 리프트 핀이 가이드 구멍을 통해 이동함에 따라 가이드 구멍과 리프트 핀 사이에서의 접촉으로 인한 입자 생성이다.
실리콘 웨이퍼나 다른 기판에 형성되는 실리콘 및 기타 반도체 집적 회로의 제조에는 열적 처리가 또한 요구된다. 신속 열 처리(Rapid Thermal Processing; RTP), 펄스 레이저 어닐링(pulsed laser annealing), 및 동적 표면 어닐링(dynamic surface annealing; DSA)과 같은 일부 열 처리 시스템에서는, 기판 지지 조립체가 기판으로 열을 전달하는데 사용될 수 있다. 기판 지지 조립체의 가이드 구멍에 위치하는 종래의 리프트 핀은 기판으로 균일하게 열을 전달하는데 어려움이 있다. 종래의 리프트 핀은 기판으로 열을 너무 빠르거나 너무 느리게 전달하여 기판 표면상에 열점(hot spot) 또는 냉점(cold spot)을 형성한다. 따라서, 기판 프로세싱을 위한 향상된 기판 지지 조립체가 필요하다.
본 발명의 일 측면에 따라, 기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀이 제공된다. 상기 리프트 핀은 교번적으로 형성된, 3개 이상의 동일한 에지 및 둥근 코너부를 가지는 단면을 포함하는 핀 샤프트를 포함한다. 핀 헤드는 상기 핀 샤프트의 단부 부분에 위치하며, 상기 핀 샤프트의 단면보다 더 큰 볼록한 지지 표면을 가진다. 상기 기판과 직접 접촉하기 위하여 상기 볼록한 지지 표면의 중심 영역 상에 평평한 부분이 배치된다.
다른 태양에서는 그 위에서 기판을 조종하기 위한 기판 지지 조립체가 제공된다. 상기 기판 지지 조립체는 각각의 리프트 핀이 핀 샤프트를 포함하는 복수의 리프트 핀을 가지는 리프트 핀 조립체를 포함한다. 상기 핀 샤프트는 교번적으로 형성된, 3개 이상의 동일한 에지 및 둥근 코너부를 가지는 단면을 포함한다. 핀 헤드는 상기 핀 샤프트의 단부 부분에 위치하며, 상기 핀 샤프트의 단면보다 더 큰 볼록한 지지 표면을 가진다. 상기 기판과 직접 접촉하기 위하여 상기 볼록한 지지 표면의 중심 영역 상에 평평한 부분이 배치된다. 기판 지지부는 상기 복수의 리프트 핀이 상기 기판을 조종하기 위해 통과하여 이동할 수 있는 복수의 핀 구멍을 가진다.
본 발명의 전술한 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예를 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 실시예 중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 설명하는 것일 뿐이고, 본 발명은 다른 균등한 실시예도 허용할 수 있으므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에서 기재되는 바와 같은 기판 지지 조립체를 도시한다.
도 2는 도 1의 기판 지지 조립체의 리프트 핀의 확대도를 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 기판과 접촉하는 리프트 핀의 확대도를 도시한다.
도 4는 본 명세서의 실시예에서 기재되는 바와 같은 핀 구멍 내의 리프트 핀의 단면도를 도시한다.
도 5는 리프트 핀의 평면도를 도시한다.
도 6은 리프트 핀의 저면도를 도시한다.
청구범위에 기재되는 본 발명의 실시예는 전체적으로 반도체 기판을 처리하기 위한 리프트 핀 및 기판 지지 조립체에 관련된다. 리프트 핀은 기판이 지지 표면상에 배치되거나 지지 표면으로부터 제거될 때 기판 지지부의 지지 표면 위로 기판을 조종한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에서 설명되는 바와 같은 기판 지지 조립체(100)를 도시한다. 기판 지지 조립체(100)는 반도체 기판이 처리되는 챔버 내에 설치된다. 기판 지지 조립체(100)는 기판 지지부(102) 및 3개보다 많은 리프트 핀(104)의 리프트 핀 조립체를 포함한다. 기판(106)은 리프트 핀(104)의 최상부 상에 위치한다. 리프트 핀(104)은 기판(106)을 기판 지지부(102)에 대해 위치시키기 위하여 핀 구멍(102a)을 통해 기판 지지부(102)와 상호작용한다. 기판 지지부(102)는 세라믹 재료로 제조될 수 있다.
입자 생성을 감소시키고 리프트 핀(104)을 통해 기판(106)을 균일하게 가열하기 위하여, 향상된 구조의 리프트 핀(104)이 도 2, 3, 4, 5, 및 6에 도시되어 있다.
도 2는 도 1의 기판 지지 조립체(100)의 리프트 핀(104)의 확대도를 도시한다. 리프트 핀(104)은 핀 샤프트(104b) 및 핀 헤드(104a)를 포함한다. 핀 헤드(104a)는 기판(106)을 지지하기 위한 핀 샤프트(104b)의 단부 지점이다. 핀 헤드(104a)는 볼록한 지지 표면(105a)을 가지며, 그 중심 최상부 영역에는 평평한 부분(105b)이 위치한다. 볼록한 지지 표면(105a) 및 평평한 부분(105b)은 대체적으로 원형 영역이지만, 다른 형태가 적용될 수도 있다. 리프트 핀(104)은 통상적으로 알루미나(alumina) 또는 다른 적절한 재료로 이루어진다. 리프트 핀(104)의 원통형 외부 표면은 마찰 및 표면 마모를 감소시키기 위하여 추가적으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 리프트 핀(104)의 원통형 외부 표면은 마찰을 감소시키고 외부 표면을 더 단단하고, 더 매끄럽고, 긁힘(scratching) 및 부식에 대해 더 저항성을 가지도록 하기 위하여 경 크롬 도금(hard chromium plate)되거나 전자연마될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같은 기판과 접촉하는 리프트 핀의 확대도이다. 리프트 핀 헤드(104a)의 한 가지 목적은 기판 지지부(102)로부터 기판(106)으로 열을 전달하는 것이다. 볼록한 지지 표면(105a)의 평평한 부분(105b)은 기판(106)의 하부 표면(106a)과 접촉하여 열-전달 인터페이스로서 작용한다. 평평한 부분(105b)의 크기는 기판 표면상에 열점이나 냉점이 존재하는 것을 방지하기 위하여 기판(106)으로 원하는 양의 열이 균일하게 전달될 수 있도록 조정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 평평한 부분(105b)의 크기는 핀 샤프트(104b)의 단면적보다 더 작다. 기판(106)이 평평한 부분(105b)과 접촉하게 되면, 볼록한 지지 표면(105a)과 기판(106)의 하부 표면(106a) 사이의 각도는 약 5도이다. 핀 헤드(104a)는 외부 직경(107)을 가진다. 핀 헤드(104a)는 외부 직경(107)으로부터 핀 샤프트(104b)로 가늘어지는 테이퍼 부분(108)을 포함한다.
도 4는 기판 지지부(102)의 원형 핀 구멍(102a) 내에 있는 핀 샤프트(104b)의 단면을 도시한다. 핀 샤프트(104b)의 단면 구조는 (원형 단면에 비하여) 핀 샤프트(104b)와 핀 구멍(102a)의 내부 벽 사이의 접촉이 감소되게 한다. 이러한 실시예에서, 핀 샤프트(104b)의 단면 구조는 3개의 둥근 코너부(112)를 가지는 등변 삼각형이다. 단면 구조의 경계는 교번적으로 형성된, 동일한 에지(114) 및 3개의 둥근 코너부(112)이다. 3개의 둥근 코너부(112)는 원주(110)의 일부분이다. 대안적인 실시예에서, 핀 샤프트(104b)의 단면 구조는 교번적으로 형성되는, (4개의 동일한 에지와 같이) 더 많은 동일한 에지와 (4개의 둥근 코너부와 같이) 더 많은 둥근 코너부를 가질 수 있으며, 이때 둥근 코너부는 원주의 일부분이다. 핀 샤프트(104b)의 단면 구조는 리프트 핀(104)과 핀 구멍(102a) 사이의 마찰 및 열 전달을 감소시켜서, 리프트 핀(104)이 핀 구멍(102a)을 통해서 부드럽게 이동할 수 있고, 핀 구멍(102a)의 내부 벽과 접촉하는 것에 의해 너무 많은 열을 낭비시키지 않으면서, 열이 기판 지지부(102)로부터 기판(106)으로 균일하게 전달될 수 있다.
전술한 실시예에 따라, 향상된 리프트 핀 구조는 입자 생성을 감소시킬 수 있으며 리프트 핀 헤드와 기판 지지부 사이에서 열 전달을 향상시켜 기판 표면상에 열점과 냉점을 방지한다는 장점을 가지게 된다.
전술한 내용이 본 발명의 실시예에 대해 관련되어 있으나 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 기본 범위 내에서 고안될 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀으로서,
    교번적으로 형성된 3개 이상의 동일한 에지들 및 둥근 코너부들을 가지는 횡단면을 포함하며, 상기 둥근 코너부들은 원형 원주의 일부인, 핀 샤프트;
    상기 핀 샤프트의 단부 부분에 위치하는 핀 헤드로서, 상기 핀 샤프트의 횡단면보다 더 큰 볼록한 지지 표면을 가지는, 핀 헤드; 및
    상기 기판과 직접 접촉하기 위하여 상기 볼록한 지지 표면의 중심 영역 상에 배치되는 평평한 부분;을 포함하는,
    기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀 샤프트의 횡단면은 3개의 둥근 코너부들을 가지는 등변 삼각형인,
    기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평평한 부분은 상기 핀 샤프트의 횡단면보다 더 작은,
    기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평평한 부분이 상기 기판과 접촉할 때, 상기 볼록한 지지 표면과 상기 기판의 하부 표면 사이의 각도가 5도인,
    기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 평평한 부분이 원형 영역인,
    기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 볼록한 지지 표면이 원형 영역인,
    기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 핀 샤프트가 알루미나를 포함하는,
    기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하기 위한 리프트 핀.
  8. 상부에 배치된 기판을 조종하기 위한 기판 지지 조립체로서,
    복수의 리프트 핀들을 가지는 리프트 핀 조립체로서, 각각의 리프트 핀이,
    교번적으로 형성된 3개 이상의 동일한 에지들 및 둥근 코너부들을 가지는 횡단면을 포함하며, 상기 둥근 코너부들은 원형 원주의 일부인, 핀 샤프트,
    상기 핀 샤프트의 단부 부분에 위치하는 핀 헤드로서, 상기 핀 샤프트의 횡단면보다 더 큰 볼록한 지지 표면을 가지는, 핀 헤드, 및
    상기 기판과 직접 접촉하기 위하여 상기 볼록한 지지 표면의 중심 영역 상에 배치되는 평평한 부분,
    을 포함하는 리프트 핀 조립체; 그리고
    복수의 핀 구멍들을 가지는 기판 지지부로서, 상기 복수의 리프트 핀이 상기 기판을 조종하기 위해 상기 복수의 핀 구멍들을 통해 이동할 수 있는, 기판 지지부;를 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 핀 샤프트가 알루미나를 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기판 지지부가 세라믹 재료들을 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 핀 샤프트의 횡단면은 3개의 둥근 코너부들을 가지는 등변 삼각형인,
    기판 지지 조립체.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 평평한 부분은 상기 핀 샤프트의 횡단면보다 더 작은,
    기판 지지 조립체.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 평평한 부분이 상기 기판과 접촉할 때, 상기 볼록한 지지 표면과 상기 기판의 하부 표면 사이의 각도가 5도인,
    기판 지지 조립체.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 평평한 부분이 원형 영역인,
    기판 지지 조립체.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 볼록한 지지 표면이 원형 영역인,
    기판 지지 조립체.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 리프트 핀 조립체가 3개 이상의 리프트 핀들을 포함하는,
    기판 지지 조립체.
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