KR101977376B1 - 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 고정식 기판 지지 핀이 자동 정렬 조절부를 통해 지지 판에 고정되도록 함으로써, 기판의 장착이나 탈착에 의해 기판 지지 핀이 파손되는 것을 방지함으로써, 기판 지지 핀의 파손에 따른 기판의 손상 및 수율 저하를 방지할 수 있다.

Description

증착 장치{DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 증착 장치에 관한 것이다.
실리콘 기판 위에 일정한 막을 증착하는 증착 장치에서, 공정 전과 공정 후에 기판을 장착(loading) 또는 탈착(unloading)하는데, 기판 지지 핀(substrate supporting pin 혹은 substrate lift pin)이 사용되고 있다.
기판 지지 핀에는 고정식 지지 핀과 비고정식 지지 핀이 있다. 고정식 지지 핀은 기판 지지 핀의 하단 부분을 핀 지지대(lift pin supporter)에 고정한 형태이다. 이러한 고정식 지지 핀의 경우, 서셉터(susceptor) 혹은 히터(heater)에 형성된 리프트핀 홀(lift pin hole) 내부와의 마찰로 인해, 기판 지지 핀이 파손될 수 있다.
비고정식 기판 지지 핀의 경우, 기판의 장착 및 탈착 시, 기판 지지 핀이 상하 이동하게 되고, 기판 지지 핀의 상하 이동 시 기판 지지 핀 홀(lift pin hole) 내부에 걸려 기판 지지 핀이 파손될 수 있다.
이처럼 지지 핀이 파손되거나, 기판 지지 핀이 이동하는 상하 축이 변형되는 경우, 기판의 장착 및 탈착이 정확하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 심지어 기판이 파손될 수 있다. 또한, 기판이 정확한 위치에 장착되지 않은 경우 공정 기체가 기판 후면 등으로 침투하여 불필요한 박막이 증착되거나, 반응기 내에 오염 입자가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기판 지지 핀을 이용하여, 기판을 장착 및 탈착할 경우, 기판 지지 핀의 손상을 줄일 수 있고, 기판 지지 핀이 원하는 위치로 이동할 수 있도록 하여, 기판 지지 핀이 삽입되어 있는 홀 내에서 발생할 수 있는 마찰력을 방지하여 기판 지지 핀 또는 기판이 손상되지 않도록 하는 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치는 기판 지지대, 상기 기판 지지대에 형성된 제1 홀에 삽입되어 있는 기판 지지 핀, 상기 기판 지지 핀의 하부에 연결되어 있는 자동 정렬 조절부, 그리고 상기 자동 정렬 조절부에 연결되어, 상기 기판 지지 핀을 지지하는 지지 판을 포함한다.
상기 자동 정렬 조절부는 상기 기판 지지 핀의 끝 부분에 부착되어 있는 추를 포함할 수 있다.
상기 자동 정렬 조절부는 상기 추를 수납하는 하우징(housing)을 더 포함하고, 상기 하우징은 제2 홀을 가질 수 있다.
상기 기판 지지 핀은 상기 자동 정렬 조절부의 상기 제2 홀 내에 삽입될 수 있다.
상기 하우징과 상기 추 사이에 배치되어 있는 정렬 가이드 링을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 홀의 반경은 상기 정렬 가이드 링의 내부 반경과 같거나 작을 수 있다.
상기 제2 홀은 타원의 평면 형태를 가질 수 있다.
상기 제2 홀은 원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
상기 추와 상기 정렬 가이드 링은 테프론(Teflon) 또는 세라믹(ceramic)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 고정식 기판 지지 핀이 고정되어 있는 지지핀 지지대에 자동 정렬 조절부를 형성하고, 자동 정렬 조절부는 추와 정렬 가이드 링 등의 방향 조절부를 포함함으로써, 지지핀이 삽입되어 있는 홀과 기판 지지 핀의 상하 운동 축을 자동 정렬 시켜, 기판 지지핀이 홀과의 내부 마찰에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 기판 지지 핀의 파손에 따른 기판의 손상 및 수율 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 3은 기판 지지 핀의 자동 정렬 부재의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 기판 지지 핀의 자동 정렬 부재의 일부를 도시한 도면이다.
도 5는 기판 지지 핀의 자동 정렬 부재의 분해 사시도이다.
도 6은 증착 장치의 일부 및 그 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 외벽(100), 기체 통로관(110), 반응실 벽(120), 기판 지지대(130), 기판 지지대(130)와 함께 반응 공간을 정의하는 반응실 판(140), 반응실 내에 플라즈마를 유도하기 위하여, 반응실 판(140)에 고주파 전원을 전달하기 위한, 고주파 접속 단자(150), 고주파 접속 단자(150)에 연결되어 있는 고주파 전원(151)을 포함한다.
각 구성 요소에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
기판 지지대(130) 위에 증착 대상인 기판(135)이 배치되고, 기판 지지대(130) 아래에는 가열판(160)이 배치되어 있다. 가열판(160)은 기판의 온도를 공정에 필요한 온도까지 상승시키는 역할을 하는데, 생략 가능하다.
기판의 장착 및 탈착을 위해 기판 지지대(130)를 구동하기 위한 기판 지지대 구동부(170)는 기판 지지대(130)에 형성된 홀에 삽입되어 기판을 지지하는 기판 지지 핀(31), 그리고 기판 지지대(130)의 상하 이동을 제어하는 상하 구동부(33)를 포함한다. 상하 구동부(33)는 공압 실린더 등과 같이, 기판 지지대(130)의 상하 이동을 제어하는 여러 수단이 이용될 수 있다. 기판 지지 핀(31)은 하부에 형성되어 있는 지지 판(supporting plate)(101)에 지지될 수 있다. 기판 지지 핀(31)은 자동 정렬 조절부(300)를 통해 지지 판(101)에 연결되어 있다.
그러면, 기판의 장착 및 탈착을 위한 기판 지지대(130)의 수직 운동에 대하여 설명한다. 증착 공정 전후에, 상하 구동부(33)에 연결된 기판 지지대(130) 및 가열판(160))이 아래로 이동하여, 반응실 벽(120)과 기판 지지대(130)가 분리됨으로써, 반응실이 개방되어 기판(135)을 반응실 내부에 장착하거나 외부로 탈착할 수 있다. 이 때, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)이 수평 방향으로 일부 이동할 수 있고, 이 때, 자동 정렬 조절부(300)에 의하여, 기판 지지 핀(31)도 기판 지지대(130) 및 가열판(160)을 따라 수평 방향으로 이동할 수 있다.
그러면, 도 2 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀(31) 및 기판 지지 핀(31)을 지지하는 지지 판(101), 그리고 자동 정렬 조절부(300)에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 단면도이고, 도 3은 기판 지지 핀의 자동 정렬 부재의 한 예를 나타내는 도면이고, 도 4는 기판 지지 핀의 자동 정렬 부재의 일부를 도시한 도면이고, 도 5는 기판 지지 핀의 자동 정렬 부재의 분해 사시도이다.
도 2를 참고하면, 기판 지지 핀(31)의 한쪽 끝 부분은 기판 지지대(130)와 가열판(160)에 형성되어 있는 제1 홀(31a) 내에 삽입되어 있다. 기판 지지 핀(31)의 다른 끝 부분은 자동 정렬 조절부(300)에 삽입되어 있다. 자동 정렬 조절부(300)는 지지 판(101) 위에 부착되어 있을 수 있다. 자동 정렬 조절부(300)는 기판 지지 핀(31)의 끝에 연결되어 있는 추(32), 추(32)를 수납하는 상부 하우징(33)과 하부 하우징(34), 그리고 추(32)의 위와 아래에 각각 배치되어 있는 정렬 가이드 링(align guide ring)(35)을 포함한다.
도 3 내지 도 5를 참고하여, 기판 지지 핀(31) 및 자동 정렬 조절부(300)에 대하여 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 추(32)는 구 형태를 가질 수 있고, 정렬 가이드 링(35)은 추(32)의 상부와 하부를 둘러싸고 있어, 추(32) 및 이에 연결되어 있는 기판 지지 핀(31)의 회전을 도와 준다. 추(32)와 정렬 가이드 링(35) 사이의 마찰을 최소화 하기 위하여, 정렬 가이드 링(35)은 마찰 계수가 작은 재질로 이루어진다. 예를 들어, 추(32)와 정렬 가이드 링(35) 중 적어도 하나는 테프론(Teflon) 또는 세라믹(ceramic) 등으로 이루어질 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 기판 지지 핀(31) 아래에는 추(32)가 연결되어 있고, 추(32)의 상부와 하부에는 정렬 가이드 링(35)이 위치한다. 따라서, 기판 지지 핀(31)은 정렬 가이드 링(35)의 내부 반경 내에서 수평 이동이 가능하다. 즉, 기판 지지 핀(31)이 최대로 움직일 수 있는 수평 경로는 정렬 가이드 링(35) 내부 반경일 수 있다.
상부 하우징(33)에는 기판 지지 핀(31)이 삽입되는 제2 홀(32a)이 형성되어 있나. 제2 홀(32a)의 크기 및 형태에 따라서 기판 지지 핀(31)이 수평으로 이동할 수 있는 범위가 정해지게 된다. 즉, 기판 지지 핀(31)이 이동 가능한 최대 수평 경로는 정렬 가이드 링(35) 내부 반경이지만, 추(32)와 정렬 가이드 링(35)은 상부 하우징(33) 및 하부 하우징(34) 내에 수납되기 때문에, 기판 지지 핀(31)이 실제 이동할 수 있는 범위는 상부 하우징(33)에 형성되어 있는 제2 홀(32a)의 크기 및 형태에 따라 정해지게 된다. 상부 하우징(33)에 형성되어 있는 제2 홀(32a)의 수평 반경은 정렬 가이드 링(35)의 내부 반경과 같거나 작을 수 있다.
상부 하우징(33)에 형성되어 있는 제2 홀(32a)과 이에 따른 기판 지지 핀(31)의 이동에 대하여, 도 6을 참고하여 설명한다. 도 6은 증착 장치의 일부 및 그 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 상부 하우징(33)에 형성되어 있는 제2 홀(32a)은 좌우 방향으로 길쭉한 타원 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 기판 지지 핀(31)은 상부 하우징(33)에 형성되어 있는 제2 홀(32a)의 좌우 방향을 따라서 이동할 수 있고, 그 최대 이동 범위는 제2 홀(32a)의 크기에 따라 정해지게 된다. 도 6에 도시한 실시예에 따른 증착 장치의 제2 홀(32a)은 한 예로서, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 이에 한정하지 않고, 다른 형태의 삽입 홀을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 홀(32a)은 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀(31)은 지지 판(101)에 부착되어 있는 자동 정렬부(300)에 연결되어 있다. 따라서, 기판 지지 핀(31)은 자동 정렬부(300)에서 정하는 범위 내에서 수평 이동이 가능하다.
그러므로, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)이 상하 이동 할 때, 기판 지지 핀(31)의 위치도 변화 가능해진다. 따라서, 제1 홀(31a)의 상하 이동 축과 기판 지지 핀(31)의 세로 축, 즉 기판 지지 핀(31)의 세로 축이 일치하지 않은 경우에 발생할 수 있는 마찰력 등에 따른 기판 지지 핀(31)의 손상을 방지할 수 있다.
도 1을 다시 참고하면, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)이 상하 운동하는 경우, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)이 좌우로 이동할 수 있다. 이 때, 자동 정렬 조절부(300) 없이 지지 판(101)에 고정되어 있는 기판 지지 핀(31)은 지판 지지대(130) 및 가열판(160)에 형성되어 있는 제1 홀(31a) 내에서 마찰이 발생하여, 파손될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치의 경우, 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 기판 지지 핀(31)이 자동 정렬 조절부(300)를 통해 지지 판(101)에 부착되어 있기 때문에, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)의 수평 이동에 따라, 기판 지지 핀(31)은 자동 정렬 되어 기판 지지대(130) 및 가열판(160)에 형성되어 있는 제1 홀(31a)의 이동 방향에 따라 이동할 수 있다..
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 기판 지지 핀(31)과 지지 판(101) 사이에 형성되어 있는 자동 정렬 조절부(300)를 포함함으로써, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)의 이동에 따른 기판 지지 핀(31)의 파손을 방지할 수 있다.
위에서 설명한 실시예들에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀 및 기판 지지 핀 보호 부재, 기판 지지 핀 가이드 부재의 형태 및 배치 등은 본 발명을 설명하기 위한 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 여러 형태로 변화될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 내부 공간을 형성하는 외벽,
    상기 내부 공간에 배치되어 있는 반응실 벽,
    상기 내부 공간에 배치되어 있으면 상기 반응실 벽과 함께 반응 공간을 형성하는 기판 지지대,
    상기 반응 공간 내에 배치되어 있는 반응실 판,
    상기 외벽과 상기 반응실 벽을 관통하는 기체 통로관,
    상기 기판 지지대에 형성된 제1 홀에 삽입되어 있는 기판 지지 핀,
    상기 기판 지지 핀의 하부에 연결되어 있는 자동 정렬 조절부, 그리고
    상기 자동 정렬 조절부에 연결되어, 상기 기판 지지 핀을 지지하는 지지 판을 포함하고,
    상기 기판 지지 핀은 상기 자동 정렬 조절부에 의하여 움직일 수 있는 상태로 지지되는 증착 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 자동 정렬 조절부는 상기 기판 지지 핀의 끝 부분에 부착되어 있는 추를 포함하는 증착 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 자동 정렬 조절부는 상기 추를 수납하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징은 제2 홀을 가지고, 상기 기판 지지 핀은 상기 자동 정렬 조절부의 상기 제2 홀 내에 삽입되어 있는 증착 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 하우징과 상기 추 사이에 배치되어 있는 정렬 가이드 링을 더 포함하는 증착 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 홀의 반경은 상기 정렬 가이드 링의 내부 반경과 같거나 작은 증착 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 홀은 타원의 평면 형태를 가지는 증착 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 제2 홀은 원형의 평면 형태를 가지는 증착 장치.
  8. 제4항에서,
    상기 정렬 가이드 링은 테프론(Teflon) 또는 세라믹(ceramic)으로 이루어지는 증착 장치.
  9. 제3항에서,
    상기 제2 홀은 타원의 평면 형태를 가지는 증착 장치.
  10. 제3항에서,
    상기 제2 홀은 원형의 평면 형태를 가지는 증착 장치.
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