KR20030006221A - 화학기상 증착 장치의 서셉터 - Google Patents

Abstract

화학기상 증착 장치의 서셉터를 제공한다. 이 서셉터는 웨이퍼를 가열하는 히터, 히터의 하부에 배치되는 지지대, 히터의 상부면 및 측면을 둘러싸면서 지지대와 접하는 플레이트 및 플레이트와 지지대를 밀착시키는 고정 장치를 포함한다. 플레이트의 하부면과 지지대의 상부면에는 고정 장치에 의해 연결되는 플레이트 홈과 지지대 홈이 배치된다. 따라서, 플레이트 홈 및 지지대 홈은 일직선 상에 배치되어야 한다. 또한, 플레이트 홈과 지지대 홈 중 하나는 암나사 형태의 홈이고, 다른 하나는 입구가 좁고 중간 부분이 넓은 항아리 형태의 홈인 것이 바람직하다. 반면, 고정 장치는 숫나사 형태의 일단과 항아리 형태의 다른 일단을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 서셉터는 불활성 가스 누출 및 그에 따른 웨이퍼 파손을 예방한다.

Description

화학기상 증착 장치의 서셉터{Susceptor of Chemical Vapor Deposition Equipment}

본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 특히 화학기상 증착 장치의 서셉터에 관한 것이다.

반도체 소자 제조를 위한 화학기상 증착 장비는 웨이퍼가 놓여지는 부분인 서셉터(susceptor)을 구비한다. 화학기상 증착 공정은 상기 서셉터에 열을 가하여 웨이퍼의 온도를 증가시킴으로써, 웨이퍼 상에 물질막을 증착시키는 공정이다.

도 1은 종래 기술에 따른 화학기상 증착 장치의 서셉터를 설명하기 위한 부분단면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 화학기상증착 장치는 기체 상태의 화학 물질을 620℃의 온도 및 1.2 Torr 정도의 낮은 압력에서 웨이퍼에 물질막을 증착하는 공정 장비로서, 서셉터(99)를 구비한다. 상기 서셉터(99)는 웨이퍼(10)가 놓이는 플레이트(40), 상기 웨이퍼(10)를 가열하는 히터(20) 및 상기 플레이트(40)와 상기 히터(20)가 놓이는 지지대(30)를 구비한다. 상기 플레이트(40)의 상에는 상기 웨이퍼(10)의 로딩 및 언로딩을 위한 리프트(70)가 배치된다.

상기 화학 물질들은 기체 상태로 상기 화학기상증착 장치의 내부에 주입되므로, 상기 히터(20) 등에도 증착될 수 있다. 하지만, 상기 화학 물질에 의해 형성된 막이 전도성을 갖는 물질인 경우, 상기 히터(20)의 표면에 전도성 물질막을 형성하여 상기 히터의 전력선을 합선시키는 문제가 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 서셉터 내부, 즉 상기 히터(20) 주위에 상기 화학기상증착 장비 내부의 압력보다 높은 압력을 갖는 불활성 가스의 흐름을 형성한다. 상기 불활성 가스의 압력이 서셉터 외부보다 내부에서 높도록 하기 위해선 상기 서셉터 내부를 밀봉하는 것이 필요하며, 이를 위해 상기 플레이트(40) 및 상기 지지대(30) 사이에는 가스 누출을 방지하기 위한 세라믹 링(50)이 배치된다. 또한, 상기 플레이트(40) 및 상기 지지대(30)를 더욱 밀착시키기 위하여 상기 플레이트(40) 및 상기 세라믹 링(50)을 통과하여 상기 지지대(30)에 연결되는 고정핀(60)이 배치된다.

하지만, 상기 서셉터(99) 내부의 압력이 높기 때문에, 상기 불활성 가스는 상기 세라믹 링(50)과 상기 고정핀(60) 사이의 틈을 지나서 상기 리프트(70)와 상기 플레이트(40) 사이의 틈으로 누출되는 현상이 발생한다. 상기 누출된 불활성 가스는 상기 웨이퍼(10)의 슬라이딩 및 그에 따른 웨이퍼 파손의 원인이 된다. 또한, 알루미늄으로 이루어진 상기 지지대(30)와 흑연으로 이루어진 상기 플레이트(40)는 상기 620℃의 온도에서 다른 열팽창 계수를 가진다. 이와 같이, 다른 열팽창 계수를 갖는 상기 지지대(30)와 상기 플레이트(40)는 그 사이에 배치된 상기 세라믹 링(50)을 파손시킬 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세라믹 링 파손 및 불활성 가스 누출에 따른 웨이퍼 슬라이딩 현상을 예방하는 화학기상증착 장치의 서셉터를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 화학기상 증착 장치의 서셉터를 나타내는 부분단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상 증착 장치의 서셉터를 나타내는 부분단면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정 장치를 나타내는 정면도이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 불활성 가스 누출의 경로가 되는 동시에 열적 스트레스에 의한 파손 우려가 있는 세라믹 링을 대신하여, 플레이트와 지지대의 연결을 위하여 플레이트를 관통하지 않는 고정 장치를 사용한다. 이 서셉터는 웨이퍼를 가열하는 히터, 상기 히터의 하부에 배치되는 지지대, 상기 히터의 상부면 및 측면을 둘러싸면서 상기 지지대와 접하는 플레이트 및 상기 플레이트와 상기 지지대를 밀착시키는 고정 장치를 포함한다. 상기 플레이트의 하부면과 상기 지지대의 상부면에는 각각 플레이트 홈과 지지대 홈이 배치된다. 상기 고정 장치는 상기 플레이트 홈과 상기 지지대 홈을 연결하여 상기 플레이트와 상기 지지대를 밀착시킨다.

따라서, 상기 플레이트 홈 및 상기 지지대 홈은 일직선 상에 배치되어야 한다. 또한, 상기 플레이트 홈 또는 상기 지지대 홈 중 하나는 암나사 형태의 홈이고, 다른 하나는 입구가 좁고 중간 부분이 넓은 항아리 형태의 홈인 것이 바람직하다. 상기 고정 장치는 상기 플레이트 홈과 상기 지지대 홈에 연결된다는 점에서, 그 일단은 숫나사 형태이고 다른 일단은 가변적 굵기를 갖는 항아리 형태인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상 증착 장치의 서셉터를 나타내는 부분단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상증착 장치의 서셉터(999)는 웨이퍼(100)가 얹혀지는 플레이트(400), 상기 웨이퍼(100)를 가열하는 히터(200) 및 상기 플레이트(400)와 상기 히터(200)가 얹혀지는 지지대(300)를 구비한다.

상기 플레이트(400)는 웨이퍼(100)가 얹혀지는 서셉터(999)의 최상부로서, 화학기상증착 챔버에서 접지 전극의 역할을 한다. 따라서, 상기 플레이트(400)는 전도성 물질인 동시에 열전도도가 높은 물질로 구성되어야 한다. 바람직하게는,흑연을 사용하여 상기 플레이트(400)를 형성한다.

상기 플레이트(400)는 종래 기술에서 플레이트와 지지대 사이에 배치되는 상기 세라믹 링(도 1의 50)의 공간까지 차지하는 특징을 갖는다. 즉, 본 발명의 서셉터 (999)는 세라믹 링을 구비하지 않고 상기 플레이트(400)로 그 역할을 대신하게 하는 구조를 갖는다. 그 이유는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 다른 열팽창 계수를 갖는 플레이트(400)와 지지대(300) 사이에서 상기 세라믹 링(도 1의 50)이 파손되는 문제를 원천적으로 예방하기 위해서이다.

상기 히터(200)는 상기 웨이퍼(100)의 온도를 올리는 역할을 하며, 상기 플레이트(400)의 하부에 배치된다. 상기 히터(200)는 발열을 위한 전기선을 구비하는데, 이로인해 상기 화학기상증착 장비 내로 유입된 화학물질에 의한 합선의 우려가 있다. 상기와 같은 합선을 방지하기 위해, 상기 서셉터(999) 내부의 압력을 그 외부인 상기 화학기상증착 장비 내의 압력보다 높게 유지하는 것이 필요하다. 즉, 상기 서셉터(999) 내부를 외부보다 높은 압력으로 유지함으로써, 상기 화학물질이 상기 서셉터(999) 내부로 침투하는 것을 방지하는 것이 필요하다. 이를 위해, 상기 히터 (200)와 상기 플레이트(400) 사이 및 상기 히터(200)와 상기 지지대(300) 사이에는 불활성 가스의 흐름을 형성한다. 상기 불활성 가스는 가열된 상기 히터(200)의 열 에너지를 상기 플레이트(400)로 전달하는 대류 가스의 역할도 한다.

상기 웨이퍼(100) 주변의 플레이트(400) 상에는, 상기 웨이퍼(100)의 로딩 및 언로딩 동안 블레이드(도시하지 않음)가 상기 웨이퍼(100) 하부로 들어올 수 있는 공간을 만들어주는 리프트(600)가 배치된다.

상기 지지대(300)는 상기 히터(200) 및 상기 히터(200)의 상부 및 측면을 둘러싸는 플레이트(400)를 지지하는 역할을 한다. 특히, 상기 지지대(300)는 상기 플레이트(400)와 함께 상기 서셉터(999)의 내/외를 구분하는 경계를 형성하여, 상기 불활성 가스의 누출을 방지하는 역할을 한다. 상기 불활성 가스의 누출 방지를 위해선, 상기 지지대(300)와 상기 플레이트(400)를 밀봉하는 장치가 요구되며, 이를 위해 종래 기술에서는 세라믹 링(도 1의 50)과 고정핀(도 1의 60)을 사용하였다. 하지만, 앞서 설명한 것처럼 상기 세라믹 링과 상기 고정핀은 상기 불활성 가스의 누출 경로가 되므로 사용하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 서셉터(999)의 밀봉을 위해 상기 플레이트(400)의 하부면에 형성되는 복수개의 플레이트 홈(410), 상기 지지대(300) 상부면에 형성되는 복수개의 지지대 홈(310) 및 상기 플레이트 홈(410)과 상기 지지대 홈(310)을 연결하는 고정 장치(500)를 구비한다. 상기 플레이트 홈(410) 또는 상기 지지대 홈(310) 중 하나는 암나사 형태의 홈이고 다른 하나는 항아리 형태의 홈인 것이 바람직하다. 상기 항아리 형태의 홈은 입구의 둘레보다 중앙부분의 둘레가 긴 원통형인 것이 바람직하다. 또한, 상기 고정 장치(500)를 통해 상기 플레이트 홈(410)과 상기 지지대 홈(310)이 연결된다는 점에서, 상기 플레이트 홈(410)과 상기 지지대 홈(310)은 일직선 상에 배치되어야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정 장치를 더 상세히 설명하기 위한 정면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 고정 장치(500)는 상기 암나사 형태의 홈과 연결되는 부분은 숫나사 형태로 형성하고, 상기 항아리 형태의 홈과 연결되는 부분은 굵기가 변할 수 있는 항아리 형태인 것이 바람직하다. 또한 상기 고정 장치(500)는 상기 플레이트(400)와 상기 지지대(300) 사이로 상기 불활성 가스가 새는 것을 방지하기 위한 가스누출 방지판(530)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 고정 장치(500)는 그 한쪽을 숫나사 형태로 형성함으로써 상기 플레이트 (400)에 견고하게 부착되지만, 다른 한쪽은 더이상 나사형태를 가질 수 없다. 따라서, 상기한 바와 같이 가변적 굵기를 갖는 항아리 형태로 상기 고정 장치(500)의 다른 한쪽을 형성하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 가변적 둘레를 갖기 위해선, 세로 방향으로의 형성된 복수개의 틈을 갖되 중간 부분이 불룩한 원통형 금속인 것이 바람직하다. 이때, 세로 방향의 틈으로 인해 상기 불룩한 중간 부분의 굵기가 변할 수 있으며, 금속으로 형성하기 때문에 상기 중간 부분은 탄성 복원력을 갖는다. 그 결과, 상기 입구는 좁고 중앙부분이 넓은 항아리 형태의 홈에 견고하게 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 화학기상증착 장치의 서셉터는 플레이트 및 지지대 각각에 형성된 홈을 연결하는 고정 장치를 사용한다. 이에 따라, 플레이트를 관통하는 세라믹 링이 불필요하게 되어, 세라믹 링을 통한 불활성 가스 누출 및 그에 따른 웨이퍼 파손을 예방한다.

Claims (5)

1. 웨이퍼를 가열하는 히터;

   상부면에 복수개의 지지대 홈을 구비하면서 상기 히터의 하부에 배치되는 지지대;

   상기 히터의 상부면 및 측면을 둘러싸면서 상기 지지대와 접하되, 상기 지지대와 접하는 하부면에 플레이트 홈을 갖는 플레이트; 및

   상기 플레이트와 상기 지지대를 밀착시키도록, 상기 플레이트 홈 및 상기 지지대 홈을 연결하는 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 장치의 서셉터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플레이트 홈 및 상기 지지대 홈은 일직선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 장치의 서셉터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 플레이트 홈 또는 상기 지지대 홈 중 하나는 암나사 형태의 홈이고, 다른 하나는 입구가 좁고 중간 부분이 넓은 항아리 형태의 홈인 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 장치의 서셉터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 플레이트 홈은 막힌 한쪽면과 열린 다른쪽 면을 갖는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 장치의 서셉터.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정 장치의 일단은 숫나사 형태이고, 다른 일단은 가변적 굵기를 갖는 항아리 형태인 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 장치의 서셉터.