KR20100055619A - 서셉터 및 이를 구비하는 원자층 증착장치 - Google Patents

Abstract

서셉터의 조립시 서셉터와 구동축의 위치를 정렬시키는 얼라이너를 구비하는 서셉터 및 이를 구비하는 원자층 증착장치가 개시된다. 서셉터의 조립을 용이하게 하는 원자층 증착장치용 서셉터는 복수장의 웨이퍼가 안착되는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트 상부로 돌출되도록 승강 가능하게 구비되어 상기 웨이퍼를 지지하는 리프트 핀 어셈블리, 상기 베이스 플레이트 하부에 결합되어 상기 베이스 플레이트를 회전 및 승하강시키는 구동축 및 상기 베이스 플레이트 하부면에 요입 형성된 축 결합홈과 상기 축 결합홈의 외주연부를 따라 배치되어 상기 구동축과 상기 베이스 플레이트의 정렬 여부를 검출하기 위한 복수개의 얼라인 핀을 포함하는 얼라이너를 포함한다. 따라서, 서셉터와 구동축 및 리프트 핀을 정확한 위치에 조립될 수 있도록 하여 리프트 핀의 조립이나 승강 이동시 리프트 핀이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼가 정확한 위치에 안착될 수 있도록 한다.

원자층 증착장치, ALD, 서셉터, 리프트 핀, 얼라이너(aligner)

Description

서셉터 및 이를 구비하는 원자층 증착장치{SUSCEPTOR AND ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS HAVING THE SUSCEPTOR}

본 발명은 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서셉터와 구동축의 위치를 정렬시켜 서셉터와 구동축의 오정렬에 의해 리프트 핀이 파손되는 것을 방지하고 웨이퍼가 정위치에 안착될 수 있도록 하는 서셉터 및 이를 구비하는 원자층 증착장치를 제공하는 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 웨이퍼 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용된다.

반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐으로써 미세 패턴의 박막이 요구되었고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지게 되었다. 이에 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 단원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방법의 사용이 증대되고 있다.

원자층 증착(ALD) 방법은 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착(CVD) 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 웨이퍼의 상방에서 발생된 반응 생성물을 웨이퍼에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 기체 물질을 프로세스 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 웨이퍼의 상부에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 웨이퍼의 상면에서만 발생되는 화학 반응 생성물을 증착한다는 점에서 상이하다. 이러한 원자층 증착 방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.

한편, 복수장의 웨이퍼에 동시에 박막을 증착할 수 있는 세미배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치가 개시되어 있다. 기존 세미배치 타입의 원자층 증착장치는 서셉터 상에 복수장의 웨이퍼가 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되고 서셉터가 회전함에 따라 웨이퍼 상으로 소스가스가 순차적으로 분사되면서 증착 공정이 수행된다.

여기서, 기존의 원자층 증착장치는 스루풋을 향상시키기 위해 동시에 2장의 웨이퍼가 로딩/언로딩되는 형태의 서셉터가 구비된다. 그런데, 웨이퍼를 2장씩 로딩/언로딩하기 위해서는 서셉터가 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정확하게 정렬되는 것이 중요하다.

서셉터를 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정렬시키는 것은 서셉터에 구비된 구 동축의 회전에 의해 결정된다. 그런데, 서셉터의 조립 시 서셉터와 구동축이 오정렬된 상태로 조립된 경우, 서셉터가 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에서 어긋난 위치에 정렬되는 문제가 발생하게 된다.

즉, 서셉터가 오정렬된 경우 웨이퍼가 제자리에 안착되지 못하여 리프트 핀에서 이탈되거나 웨이퍼의 위치가 틀어질 수 있으며, 이로 인해 증착 품질의 불량 또는 웨이퍼의 불량이나 파손이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 2장의 웨이퍼를 동시에 로딩할 때 정위치에서 웨이퍼 1장에 해당하는 좌우로 어긋나게 정렬된 경우에는, 1장에 대응되는 리프트 핀이 상승하지 않게 되어 해당 웨이퍼가 리프트 핀에 안착되지 못하고 서셉터로 추락하게 되는 문제점이 있다. 또한, 웨이퍼의 언로딩 시에도 1장의 웨이퍼만 언로딩되어 남은 1장의 웨이퍼 상에 후속하여 투입되는 웨이퍼가 로딩되는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 서셉터의 조립 시 서셉터와 구동축이 정확한 위치에서 조립되도록 서셉터와 구동축의 위치를 정렬시키는 얼라이너가 구비된다.

그런데 기존의 얼라이너는 서셉터와 구동축이 정위치에 정렬되었는지 여부를 쉽게 판단할 수 없다는 문제점이 있다. 이로 인해, 서셉터와 구동축이 오정렬된 상태로 조립되어 상술한 바와 같이 서셉터의 오정렬에 따른 문제점들이 발생할 수 있다. 또한, 서셉터와 구동축이 오정렬되어 조립된 경우 리프트 핀 어셈블리를 서셉터에 조립할 때 리프트 핀이 변형되거나 파손될 수 있다.

또한, 서셉터의 조립 공정에서 작업자가 서셉터와 구동축의 정렬 여부를 파악해야 하므로 노력과 시간이 증가할 뿐만 아니라, 조립 후 서셉터가 오정렬 되었 음을 감지한 경우에는 서셉터를 분해하여 재정렬하고 재조립해야 하므로 조립 시간이 증가하고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서셉터와 구동축의 위치를 용이하게 정렬할 수 있는 서셉터 및 이를 구비하는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 서셉터 조립 공정을 단순화시키고 시간과 노력, 비용을 절감할 수 있도록 하는 서셉터 및 이를 구비하는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 서셉터의 조립을 용이하게 하는 원자층 증착장치용 서셉터는 복수장의 웨이퍼가 안착되는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트 상부로 돌출되도록 승강 가능하게 구비되어 상기 웨이퍼를 지지하는 리프트 핀 어셈블리, 상기 베이스 플레이트 하부에 결합되어 상기 베이스 플레이트를 회전 및 승하강시키는 구동축 및 상기 베이스 플레이트 하부면에 요입 형성된 축 결합홈과 상기 축 결합홈의 외주연부를 따라 배치되어 상기 구동축과 상기 베이스 플레이트의 정렬 여부를 검출하기 위한 복수개의 얼라인 핀을 포함하는 얼라이너를 포함한다.

실시예에서 상기 리프트 핀 어셈블리는, 상기 베이스 플레이트를 관통하여 구비되며 상기 웨이퍼를 3점 지지하도록 삼각형 형태로 배열된 리프트 핀 및 상기 베이스 플레이트 하부에 구비되어 상기 리프트 핀을 승강시키는 승강부를 포함하 고, 이웃하는 2장의 웨이퍼가 안착되는 6개의 리프트 핀이 동시에 승강되도록 상기 리프트 핀과 상기 승강부가 연결된다. 또한 상기 동시에 승강되는 6개의 리프트 핀이 형성하는 2개의 삼각형의 밑변이 기준선 상에 위치하도록 배치된다.

실시에예에서, 상기 베이스 플레이트는 원반 형태를 갖고, 상기 베이스 플레이트의 원주 방향을 따라 상기 복수장의 웨이퍼가 방사상으로 배치되며, 상기 기준선은 상기 베이스 플레이트의 직경 방향에 대해 수직한 직선이다. 상기 축 결합홈은 모서리가 상기 기준선과 평행하게 형성된 다각형 형태를 갖는다. 예를 들어, 상기 축 결합홈은 삼각형 형태를 갖고, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈의 각 모서리의 중앙 부분에 구비된다. 또한 상기 구동축의 단부에는 상기 축 결합홈과 대응되는 형태를 갖고 상기 축 결합홈에 삽입 결합되는 결합 플랜지가 구비된다. 예를 들어, 상기 축 결합홈은 상기 베이스 플레이트의 중심과 무게중심 위치가 일치하는 정삼각형 형태를 가질 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 서셉터의 조립을 용이하게 하는 원자층 증착장치는 복수장의 웨이퍼가 수용되어 증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버와 인접하게 구비되고 상기 프로세스 챔버 내로 웨이퍼를 출입시키는 트랜스퍼 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수장의 웨이퍼가 안착되는 서셉터, 상기 트랜스퍼 챔버 내에 구비되어 2장의 웨이퍼를 상기 서셉터에 동시에 로딩/언로딩시키는 이송부 및 상기 서셉터에 하부에 구비되어 상기 서셉터의 위치가 상기 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정렬되었는지 여부를 검출하기 위한 복수개의 얼라인 핀을 포함하는 얼라이너를 포함하고, 상기 얼라이너는 상기 서셉터와 구동축을 결합시키기 위한 축 결합홈을 포함하고, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈 주변에 구비되어 상기 서셉터와 상기 구동축의 정렬 여부를 검출하게 된다.

실시예에서, 상기 서셉터는 상기 복수장의 웨이퍼가 안착되는 베이스 플레이트를 포함하고, 상기 축 결합홈은 상기 베이스 플레이트 하부면에 요입 형성되며, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈 내부에서 상기 축 결합홈의 외주연부를 따라 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 서셉터는 6장의 웨이퍼가 안착되고, 상기 구동축이 120° 간격으로 회전함에 따라 상기 서셉터가 상기 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정렬되도록 상기 얼라인 핀은 3개가 정삼각형 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 축 결합홈은 삼각형 형태를 갖고, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈의 각 모서리의 중앙 부분에 구비될 수 있다.

실시예에서, 상기 이송부는 동시에 2장의 웨이퍼를 파지하여 이송하도록 2개의 핸들링 암을 포함하여 구성되고, 상기 축 결합홈은 상기 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정렬되었을 때 상기 축 결합홈의 모서리가 상기 핸들링 암의 이동 방향에 대해 수직이 되도록 형성된다.

실시예에서, 상기 구동축의 단부에는 상기 축 결합홈에 대응되는 형태를 갖고, 상기 축 결합홈에 삽입 결합되는 결합 플랜지가 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 첫째, 얼라인 핀의 위치 검출이 용이하며, 서셉터와 구동축을 정렬하는 공정을 별도로 수행하지 않더라도 얼라이너가 서셉터와 구동축이 정 렬된 상태로 결합되도록 하는 형상을 가지므로 서셉터의 오정렬로 인한 웨이퍼의 로딩/언로딩 문제 및 불량발생 문제를 방지할 수 있다.

또한, 서셉터에 리프트 핀 어셈블리를 조립할 때 리프트 핀이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 얼라이너가 육안으로도 충분히 식별 가능한 형상을 가지므로 서셉터와 구동축의 정렬이 용이할 뿐만 아니라, 작업자가 서셉터를 조립하는 시간과 노력을 효과적으로 단축시킬 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 얼라이너를 통해 서셉터와 구동축이 정확한 위치에 정렬되도록 함으로써, 서셉터 조립 공정의 불량률을 낮추고 오정렬된 서셉터로 인한 불량 발생을 방지할 수 있다.

셋째, 서셉터의 구조를 변경시키기 않고도 얼라이너의 구조를 개선할 수 있으므로, 생산비 증가나 공정 변경 없이 서셉터 조립 공정의 효율성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 얼라이 너 및 웨이퍼의 배치를 설명하기 위해 서셉터의 하부면을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에서 서셉터와 구동축의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 원자층 증착장치(100)는 증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버(101)와 상기 프로세스 챔버(101)와 인접하게 구비되어 웨이퍼(W)를 출입시키는 트랜스퍼 챔버(105)를 포함하여 구성된다.

상기 웨이퍼(W)는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 상기 웨이퍼(W)는 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼(W)는 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 베이스 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.

상기 프로세스 챔버(101)는 상기 웨이퍼(W)를 수용하여 증착 공정이 수행되는 공간을 제공하며, 상기 프로세스 챔버(101) 내에는 상기 웨이퍼(W)가 안착되는 서셉터(102)와 상기 웨이퍼(W)에 증착가스를 제공하는 샤워헤드(103)가 구비된다.

상기 서셉터(102)는 상기 프로세스 챔버(101) 내에 구비되고 상기 복수장의 웨이퍼(W)가 안착된다. 여기서, 상기 서셉터(102)는 스루풋(throughput)이 우수한 세미배치(semi-batch) 타입으로서, 복수장의 웨이퍼(W)를 동시에 수용하여 증착 공정이 수행될 수 있도록, 상기 웨이퍼(W)의 일면이 상기 서셉터(102) 상면에 안착되되 상기 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치된다. 예를 들어, 상기 서셉터(102)는 6장의 웨이퍼(W)가 서로 소정 간격 이격되어 안착된다.

상기 서셉터(102) 하부에는 상기 서셉터(102)의 회전을 위한 구동축(125)이 구비되어 상기 서셉터(102)를 회전시킴에 따라 상기 서셉터(102)의 중심점을 기준으로 상기 웨이퍼(W)가 공전하게 된다. 또한, 상기 구동축(125)은 상기 서셉터(102)를 상기 프로세스 챔버(101) 내에서 소정 거리 상하로 승강 이동시킨다.

상기 샤워헤드(103)는 상기 프로세스 챔버(101) 상부에 구비되어 상기 서셉터(102)에 지지된 상기 웨이퍼(W) 표면으로 증착가스를 제공한다.

상기 증착가스는 상기 웨이퍼(W) 표면에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 물질이 포함된 소스가스와 상기 소스가스의 퍼지를 위한 퍼지가스를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따르면 소스가스로서 상기 웨이퍼(W) 표면에서 서로 반응하여 박막 물질을 형성하는 서로 다른 종류의 가스가 사용되고, 퍼지가스로는 상기 소스가스, 상기 웨이퍼(W) 및 상기 웨이퍼(W) 상에 형성된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스가 사용된다.

상기 샤워헤드(103) 일측에는 상기 샤워헤드(103)로 증착가스를 공급하는 증착가스 공급부(130)가 연결된다.

상기 트랜스퍼 챔버(105)는 상기 프로세스 챔버(101)와 연통되어, 상기 프로세스 챔버(101) 내로 상기 웨이퍼(W)를 출입시킨다. 여기서, 상기 프로세스 챔버(101)와 상기 트랜스퍼 챔버(105)가 인접하는 벽에는 상기 트랜스퍼 챔버(105)와 상기 프로세스 챔버(101)를 연통시켜 상기 웨이퍼(W)의 출입이 가능하도록 개구된 출입구(111)가 형성되고, 상기 출입구(111)에는 상기 출입구(111)를 개폐하는 도어(112)가 구비된다. 즉, 상기 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 시에는 상기 웨이퍼(W)의 출입이 가능하도록 상기 도어(112)가 상기 출입구(111)를 개방시키고, 증착 공정이 수행되는 동안에는 상기 도어(112)가 상기 출입구(111)를 폐쇄시킴으로써 상기 프로세스 챔버(101)를 밀폐시킨다.

상기 트랜스퍼 챔버(105) 내에는 상기 웨이퍼(W)의 이송을 위한 이송부(106)가 구비되고, 상기 웨이퍼(W)를 보관하기 위한 버퍼부(151)가 구비된다. 예를 들어, 상기 버퍼부(151)는 증착 공정이 수행되기 전의 웨이퍼(W)와 증착 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 구분하여 수용할 수 있도록 2개 이상의 버퍼부(151)가 구비될 수 있다. 상기 버퍼부(151)는 복수장의 웨이퍼(W)가 동시에 수용되는 카세트 또는 FOUP(front opening unified pod)일 수 있다.

상기 이송부(106)는 상기 웨이퍼(W)를 파지하여 이동하고 상기 서셉터(102)에 상기 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩한다. 상기 이송부(106)는 상기 웨이퍼(W)가 파지되는 핸들링 암(162)과 이송로봇(161) 및 구동부(165)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 이송부(106)는 2 장의 웨이퍼(W)를 동시에 로딩/언로딩 할 수 있도록 2개의 핸들링 암(162)이 구비될 수 있다.

상기 서셉터(102)에서 상기 웨이퍼(10)이 안착될 위치에는 상기 웨이퍼(10)의 로딩/언로딩 시 상기 웨이퍼(W)를 상기 베이스 플레이트(121) 표면에서 승강시키는 리프트 핀 어셈블리(104)가 구비된다. 상기 리프트 핀 어셈블리(104)는 상기 웨이퍼(W)가 안착되며 상기 베이스 플레이트(121) 표면에서 소정 높이 상부로 돌출되도록 승강되는 복수개의 리프트 핀(141)과 상기 베이스 플레이트(121) 하부에 구비되어 상기 리프트 핀(141)을 승강시키는 핀 승강부(145)를 포함하여 구성된다.

예를 들어, 상기 리프트 핀(141)은 상기 웨이퍼(10) 하부를 3 점에서 지지할 수 있도록 3개씩의 리프트 핀(141)이 삼각형 형태로 배치된다.

상기 리프트 핀(141)은 상기 베이스 플레이트(121)를 관통하여 상기 핀 승강부(145)에 연결되며, 상기 베이스 플레이트(121) 표면에서 소정 높이 상부로 상승하고 상기 베이스 플레이트(121) 표면에서 내측으로 소정 깊이 하강하도록 구비된다. 참고적으로 상기 베이스 플레이트(121)에는 상기 베이스 플레이트(121)를 관통하여 상기 리프트 핀(141)이 수용되는 복수개의 핀 가이드 홀(124)이 형성된다.

여기서, 상기 리프트 핀 어셈블리(104)는 상기 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 시 상기 핸들링 암(162)과 상기 서셉터(102) 사이에서 상기 웨이퍼(W)를 전달하는 역할을 한다. 즉, 상기 웨이퍼(W)의 로딩 시에는, 상기 리프트 핀(141)이 상기 베이스 플레이트(121) 표면에서 소정 높이 상부로 돌출되고 상기 웨이퍼(W)는 상기 리프트 핀(141) 단부에 안착되며, 증착 공정을 위해 상기 리프트 핀(141)이 상기 베이스 플레이트(121) 표면보다 하부로 이동함에 따라 상기 웨이퍼(W)가 상기 베이스 플레이트(121) 표면에 안착된다. 그리고 상기 웨이퍼(W)의 언로딩 시에는 상기 리프트 핀(141)이 상승함에 따라 상기 리프트 핀(141)에 의해 상기 웨이퍼(W)가 상기 베이스 플레이트(121) 표면에서 소정 높이 상부로 상승하고, 상기 핸들링 암(162)이 상기 리프트 핀(141)에 의해 지지된 상기 웨이퍼(W)를 파지하여 상기 프로세스 챔버(101) 외부로 언로딩시킨다.

상기 서셉터(102)에 2장씩 로딩 및 언로딩되고, 상기 리프트 핀(141)은 인접하는 2장의 웨이퍼(W)가 안착될 위치의 리프트 핀(141)이 동시에 승강된다. 예를 들어, 상기 리프트 핀(141) 중에서 서로 이웃하는 영역에 배치된 6개의 리프트 핀(141)은이 하나의 핀 승강부(145)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 리프트 핀(141)은 상기 리프트 핀(141) 사이로 상기 2개의 핸들링 암(162)이 충돌 없이 이동 가능하도록 배치된다되는 것이 바람직하다.

여기서, 동시에 승강되는 6개의 리프트 핀(141)이 형성하는 2개의 삼각형의 밑변을 연결한 가상의 직선을 기준선(L)이라 하며, 6장의 웨이퍼(W)가 안착되므로 상기 서셉터(102)에는 3개의 기준선(L)이 형성된다. 또한 상기 핸들링 암(162)은 상기 서셉터(102)의 직경 방향으로 이동하여 상기 웨이퍼(W)를 로딩/언로딩하며, 상기 기준선(L)은 상기 핸들링 암(162)의 이동 방향에 대해 수직 방향, 즉, 상기 서셉터(102)의 접선에 대해 평행하게 형성될 수 있다.

2장의 웨이퍼(W)가 동시에 상기 서셉터(102)에 로딩/언로딩되기 위해서는 상기 서셉터(102)가 기설정된 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 위치에 정확하게 정지되어야 한다. 본 실시예에서는 상기 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 위치를 상기 하나의 기준선(L)이 상기 출입구(111)에 대응되는 위치에 배치되되 상기 핸들링 암(162)의 이동 방향에 대해 수직 방향으로 배치되는 위치에 상기 서셉터(102)가 위치한 것을 말한다.

상기 서셉터(102)에는 상기 서셉터(102)가 상기 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 위치에 정렬되었는지 여부를 검출하기 위한 복수의 얼라인 핀(align pin)(235)이 구비된다.

또한, 상기 서셉터(102)의 위치는 상기 구동축(125)의 회전에 의해 결정되 며, 상기 서셉터(102)를 상기 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 위치에 정확하게 정렬시키기 위해서 상기 베이스 플레이트(121)와 상기 구동축(125)의 결합 위치를 특정하는 얼라이너(aligner)(123)가 구비된다.

이하, 도 3을 참조하여, 상기 얼라인 핀(235)과 상기 얼라이너(123)에 대해 상세하게 설명한다.

상기 얼라이너(123)는 상기 베이스 플레이트(121) 하부에 구비되고 상기 구동축(125)이 삽입 결합되는 축 결합홈(231)과 상기 구동축(125)의 결합 위치를 특정하고 상기 서셉터(102)의 위치를 정렬하기 위한 상기 얼라인 핀(235)을 포함하여 구성된다.

예를 들어, 상기 구동축(125)이 120° 회전함에 따라 상기 기준선(L)이 상기 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 위치에 정렬되므로, 상기 서셉터(102)에는 3개의 얼라인 핀(235)이 구비된다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 얼라인 핀(235)은 상기 기준선(L)의 대략 중심 부분에서 상기 기준선(L)에 대해 수직 방향으로 배치될 수 있다.

상기 축 결합홈(231)은 상기 베이스 플레이트(121)의 중심부에 구비되고 상기 베이스 플레이트(121)의 표면에서 소정 깊이 요입되어, 상기 구동축(125)의 단부가 상기 축 결합홈(231) 내에 삽입됨으로써 결합된다. 상기 축 결합홈(231)은 상기 구동축(125)과 상기 베이스 플레이트(121)의 결합 위치를 별도로 정렬시키기 않더라도 결합과 동시에 정렬될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 상기 축 결합홈(231)은 삼각형 형태를 가지며, 특히, 상기 얼라인 핀(235)이 상기 축 결합 홈(231)이 형성하는 삼각형의 모서리인 결합 에지(231a)의 중앙 부분에 각각 구비되도록, 상기 결합 에지(231a)가 상기 기준선(L)과 평행하게 형성된다.

한편, 상기 결합 에지(231a)에는 상기 얼라인 핀(235)의 위치를 결정하는 위치 결정홈(232)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 얼라인 핀(235)은 상기 축 결합홈(231) 내측에 구비되되 상기 결합 에지(231a)보다 소정 부분 외측에 구비되며, 상기 얼라인 핀(235)을 수용할 수 있도록 상기 결합 에지(231a)의 일부가 외측으로 연장되어 형성된다. 또한, 상기 위치 결정홈(232)은 상기 얼라인 핀(235)의 외주연부를 둘러쌀 수 있도록 상기 결합 에지(231a)에 대해 단면이 반원형인 홈 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 위치 결정홈(232)은 상기 서셉터(102)의 조립 과정에서 상기 축 결합홈(231)과 상기 구동축(125)을 결합을 보조하며 상기 얼라인 핀(235)의 위치를 결정하는 역할을 한다.

상기 축 결합홈(231)이 상기 기준선(L)과 평행한 삼각형 형태를 가지고 상기 결합 에지(231a)의 중심부에 상기 얼라인 핀(235)이 구비되므로 상기 축 결합홈(231)에 상기 구동축(125)을 결합시키는 것으로 상기 구동축(125)과 상기 베이스 플레이트(121)의 위치가 정렬되어 결합된다. 또한, 상기 얼라이너(123)는 작업자가 육안으로 보았을 때도 결합 위치의 정렬 여부를 쉽게 판별할 수 있으므로, 작업자가 쉽게 상기 구동축(125)과 상기 베이스 플레이트(121)를 조립할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 베이스 플레이트(121)에 상기 리프트 핀 어셈블리(104)를 조립할 때도 상기 얼라이너(123)를 이용하여 쉽게 상기 리프트 핀(141)의 위치를 정렬시킬 수 있으며, 상기 리프트 핀(141)의 조립 과정에서 상기 리프트 핀(141)이 오정렬된 위치의 상기 핀 가이드홀(124)에 삽입되고 그로 인해 상기 리프트 핀(141)이 손상될 수 있는 위험을 방지할 수 있다. 또한, 오정렬된 리프트 핀 어셈블리(104)로 인해 상기 서셉터(102)에 상기 웨이퍼(W)를 로딩/언로딩할 때 오작동되는 것을 방지할 수 있다.

상기 구동축(125)의 단부에는 상기 축 결합홈(231)에 삽입 가능하도록 대응되는 형태를 갖고 소정 두께를 갖는 결합 축 결합 플랜지(251)가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 축 결합 플랜지(251)는 상기 구동축(125)이 상기 베이스 플레이트(121)를 안정적으로 지지할 수 있도록 상기 구동축(125)과 상기 베이스 플레이트(121)의 접촉 면적을 증가시킨다. 또한, 상기 축 결합 플랜지(251)와 상기 축 결합홈(231)은 상기 구동축(125)의 중심과 상기 베이스 플레이트(121)의 중심이 일치하도록, 무게중심이 상기 구동축(125) 및 상기 베이스 플레이트(121)의 중심에 위치한 정삼각형 형태를 가질 수 있다.

그러나 상기 얼라이너(123)의 형태 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 실질적으로 다양한 크기와 형상을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 축 결합홈(231)은 상기 얼라인 핀(235)이 꼭지점에 위치하는 삼각형 형태를 갖는 것도 가능할 것이다. 상기 축 결합홈(231)의 형태는 상기 구동축(125)과 상기 베이스 플레이트(121)가 상기 또한, 상기 얼라인 핀(235)의 위치 역시 상기 기준선(L)에 대해 대략 중심 부분의 수직 방향이 아닌 실질적으로 다양한 위치에 배치될 수 있을 것이다.

또한, 상술한 실시예에서는 6장의 웨이퍼(W)가 배치되므로 120°간격으로 상기 구동축(125)이 회전하여 상기 서셉터(102)를 상기 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 위치에 정렬시킬 수 있도록 상기 얼라이너(123)가 삼각형 형태를 갖는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 서셉터(102)에 안착되는 웨이퍼(W)의 수와 상기 구동축(125)의 회전 각도에 따라 적절하게 상기 얼라이너(123)의 형태가 실질적으로 변경될 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 설명하기 위한 종면도;

도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 웨이퍼의 배치와 얼라이너를 설명하기 위한 서셉터의 하부면 평면도;

도 3은 도 2에서 서셉터와 구동축의 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 원자층 증착장치 101: 프로세스 챔버

102: 서셉터 103: 샤워헤드

104: 리프트 핀 어셈블리 105: 트랜스퍼 챔버

106: 이송부 111: 출입구

112: 도어 121: 베이스 플레이트

123: 얼라이너(aligner) 124: 핀 가이드홀

125: 구동축 130: 증착가스 공급부

141: 리프트 핀 145: 핀 승강부

151: 버퍼부 161: 이송로봇

162: 핸들링 암 165: 구동부

231: 축 결합홈 231a: 결합 에지

232: 위치 결정홈 235: 얼라인 핀

251: 축 결합 플랜지 L: 기준선

W: 웨이퍼

Claims (14)

1. 원자층 증착장치용 서셉터에 있어서,

   복수장의 웨이퍼가 안착되는 베이스 플레이트;

   상기 베이스 플레이트 상부로 돌출되도록 승강 가능하게 구비되어 상기 웨이퍼를 지지하는 리프트 핀 어셈블리;

   상기 베이스 플레이트 하부에 결합되어 상기 베이스 플레이트를 회전 및 승하강시키는 구동축; 및

   상기 베이스 플레이트 하부면에 요입 형성된 축 결합홈과 상기 축 결합홈의 외주연부를 따라 배치되어 상기 구동축과 상기 베이스 플레이트의 정렬 여부를 검출하기 위한 복수개의 얼라인 핀을 포함하는 얼라이너;

   를 포함하는 원자층 증착장치용 서셉터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 리프트 핀 어셈블리는,

   상기 베이스 플레이트를 관통하여 구비되며 상기 웨이퍼를 3점 지지하도록 삼각형 형태로 배열된 리프트 핀; 및

   상기 베이스 플레이트 하부에 구비되어 상기 리프트 핀을 승강시키는 승강부;

   를 포함하고,

   이웃하는 2장의 웨이퍼가 안착되는 6개의 리프트 핀이 동시에 승강되도록 상기 리프트 핀과 상기 승강부가 연결된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 서셉터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 동시에 승강되는 6개의 리프트 핀이 형성하는 2개의 삼각형의 밑변이 기준선 상에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 서셉터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트는 원반 형태를 갖고, 상기 베이스 플레이트의 원주 방향을 따라 상기 복수장의 웨이퍼가 방사상으로 배치되며,

   상기 기준선은 상기 베이스 플레이트의 직경 방향에 대해 수직한 직선인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 서셉터.
5. 제3항에 있어서,

   상기 축 결합홈은 모서리가 상기 기준선과 평행하게 형성된 다각형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 서셉터.
6. 제5항에 있어서,

   상기 축 결합홈은 삼각형 형태를 갖고, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈의 각 모서리의 중앙 부분에 구비된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 서셉터.
7. 제1항에 있어서,

   상기 구동축의 단부에는 상기 축 결합홈과 대응되는 형태를 갖고 상기 축 결합홈에 삽입 결합되는 결합 플랜지가 구비된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 서셉터.
8. 제7항에 있어서,

   상기 축 결합홈은 상기 베이스 플레이트의 중심과 무게중심 위치가 일치하는 정삼각형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 서셉터.
9. 복수장의 웨이퍼가 수용되어 증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버;

   상기 프로세스 챔버와 인접하게 구비되고 상기 프로세스 챔버 내로 웨이퍼를 출입시키는 트랜스퍼 챔버;

   상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수장의 웨이퍼가 안착되는 서셉터;

   상기 트랜스퍼 챔버 내에 구비되어 2장의 웨이퍼를 상기 서셉터에 동시에 로딩/언로딩시키는 이송부; 및

   상기 서셉터에 하부에 구비되어 상기 서셉터의 위치가 상기 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정렬되었는지 여부를 검출하기 위한 복수개의 얼라인 핀을 포함하는 얼라이너;

   를 포함하고,

   상기 얼라이너는 상기 서셉터와 구동축을 결합시키기 위한 축 결합홈을 포함하고, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈 주변에 구비되어 상기 서셉터와 상기 구동축의 정렬 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 서셉터는 상기 복수장의 웨이퍼가 안착되는 베이스 플레이트를 포함하고, 상기 축 결합홈은 상기 베이스 플레이트 하부면에 요입 형성되며, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈 내부에서 상기 축 결합홈의 외주연부를 따라 구비된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 서셉터는 6장의 웨이퍼가 안착되고, 상기 구동축이 120° 간격으로 회전함에 따라 상기 서셉터가 상기 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정렬되도록 상기 얼라인 핀은 3개가 정삼각형 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 축 결합홈은 삼각형 형태를 갖고, 상기 얼라인 핀은 상기 축 결합홈의 각 모서리의 중앙 부분에 구비된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 이송부는 동시에 2장의 웨이퍼를 파지하여 이송하도록 2개의 핸들링 암을 포함하여 구성되고,

    상기 축 결합홈은 상기 웨이퍼의 로딩/언로딩 위치에 정렬되었을 때 상기 축 결합홈의 모서리가 상기 핸들링 암의 이동 방향에 대해 수직이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
14. 제10항에 있어서,

    상기 구동축의 단부에는 상기 축 결합홈에 대응되는 형태를 갖고, 상기 축 결합홈에 삽입 결합되는 결합 플랜지가 구비된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.

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