KR20100083046A - 기판안치수단 및 이를 포함하는 기판처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판의 공전과 자전이 동시에 이루어지는 기판안치수단를 포함한 기판처리장치에 관한 것으로, 기판안치수단은 다수의 삽입영역을 가지는 디스크; 상기 다수의 삽입영역의 각각에 설치되고, 기판이 안착되는 다수의 서셉터; 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면에 설치되는 구동력 전달수단; 상기 구동력 전달수단에 구동력을 인가하기 위한 구동가스를 공급하는 가스공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기판처리장치, 기판안치수단, 공전, 자전
Description
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판의 공전과 자전이 동시에 이루어지는 기판안치수단과 이를 포함한 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 상에 박막을 증착시키기 위하여 주요한 방법으로 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Phase Deposition: CVD)을 사용한다. CVD 방법은 다른 박막증착방법과 비교하여 성막되는 박막의 품질은 양호하지만, 성장속도가 느린 단점이 있어, 이를 보완하기 위하여, 하나의 기판안치수단에 여러 장의 기판을 동시에 안치시켜 성막공정을 진행한다. 그러나, 하나의 기판안치수단에 여러 장의 기판을 안치키고 성막공정을 진행하는 경우, 각각의 기판 상에 성막되는 박막에 대하여 동일한 품질을 확보하기 위하여, 여러가지 방법을 채택하여 사용하였다.
도 1은 종래기술에 따른 기판안치수단의 평면도이다. 종래기술에 따른 기판처리장치(도시하지 않음)에는 반응공간을 제공하는 공정챔버(도시하지 않음)의 내부에 다수의 기판(10)이 안치되는 기판안치수단(12)가 설치된다. 기판안치수단(12)는 하부에 연결되는 지지대(도시하지 않음)와 지지대를 구동시키는 구동장치(도시하지 않음)에 의해 제 1 방향으로 회전한다. 기판안치수단(12)의 내주연에는 다수의 제 1 톱니가 형성되고, 기판안치수단(12)의 내주연을 따라 제 2 방향으로 회전하고 다수의 제 2 톱니를 가지는 다수의 유성기어(14)가 형성된다. 다수의 유성기어(14) 상에는 각각 다수의 서셉터(16)이 설치되고, 각각의 서셉터(16) 상에 다수의 기판(10)이 안착된다. 공정챔버의 반응공간으로 공정가스를 공급하기 위한 가스공급장치(도시하지 않음)가 설치된다.
구동장치에 의해 기판안치수단(12)가 회전하는 경우, 기판안치수단(12)는 제 1 방향으로 공전하고, 동시에 다수의 유성기어(14)는 기판안치수단(12)의 내주연을 따라 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 자전한다. 따라서, 기판안치수단(12)가 제 1 방향으로 회전하는 공전과 각각의 서셉터(16)가 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 회전하는 자전에 의해 기판(10) 상에 균일한 박막을 성막할 수 있다. 그러나, 도 1과 같이, 기판안치수단(12)와 다수의 서셉터(16)를 공정 및 자전시키는 경우, 기판안치수단(12)의 내주연과 유성기어(14)의 마찰에 의해 이물질(particle)이 발생하고, 부품의 손상이 발생하기 쉽다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판안치수단에서, 제 1 방향으로 기판안치수단를 공전시키고, 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 서셉터를 자전시키는 것에 의해, 디스크와 서셉터의 마찰에 의한 이물질의 발생을 최소화시키면서 기판 상에 균일한 박막을 증착하는 기판안치수단 및 이를 포함한 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판안치수단은, 다수의 삽입영역을 가지는 디스크; 상기 다수의 삽입영역의 각각에 설치되고, 기판이 안착되는 다수의 서셉터; 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면에 설치되는 구동력 전달수단; 상기 구동력 전달수단에 구동력을 인가하기 위한 구동가스를 공급하는 가스공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판안치수단에 있어서, 상기 디스크를 제 1 방향으로 회전하고, 상기 다수의 서셉터의 각각은 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판안치수단에 있어서, 상기 구동력 전달수단은 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면에 설치되는 다수의 날개인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판안치수단에 있어서, 상기 다수의 날개는 동일한 간격으로 배치되고, 상기 다수의 날개의 각각은 0 내지 45도의 범위로 경사배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판안치수단에 있어서, 상기 가스공급장치는, 상기 디스크의 중심에 설치되고 상기 구동가스를 수용하는 버퍼공간; 상기 버퍼공간과 연결되고 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면과 대응되는 다수의 가스주입관; 상기 버퍼공간과 연결되고 상기 구동가스를 공급하기 위한 가스도입관; 상기 가스도입관과 연결되는 구동가스공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판안치수단에 있어서, 각각의 상기 다수의 삽입영역과 상기 다수의 서셉터의 사이에 상기 구동가스가 유동하는 유동공간이 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판안치수단에 있어서, 상기 다수의 서셉터의 각각을 상기 다수의 삽입영역에 정렬시키는 정렬장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판안치수단에 있어서, 상기 정렬장치는, 상기 다수의 삽입영역의 중앙부에 설치되는 돌출부와, 상기 다수의 디스크의 각각의 하부 중심부에 설치되고 상기 돌출부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판처리장치는, 반응공간을 제공하는 챔버; 상기 반응공간에 공정가스를 공급하는 제 1 가스공급장치; 다수의 삽입영역을 가지는 디스크, 상기 다수의 삽입영역의 각각에 설치되고, 기판이 안착되는 다수의 서셉터, 및 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면에 설치되고 구동력 전달수단을 포함하는 기판안치수단; 상기 구동력 전달수단에 구동력을 인가하기 위한 구동가스를 공급하는 제 2 가스공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기판안치수단 및 이를 포함한 기판처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
다수의 삽입영역을 가지는 디스크와 다수의 삽입영역의 각각에 설치되고 다수의 기판이 각각 안치되는 다수의 서셉터를 포함한 기판안치수단에 있어서, 디스크는 샤프트에 의해 제 1 방향으로 공전하고, 서셉터의 측면에는 구동력 전달수단으로써 다수의 날개를 설치하고, 다수의 날개에 구동가스가 공급되어 서셉터를 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 자전시키는 것에 의해, 기판 상에 균일한 박막의 증착이 가능하다. 서셉터가 삽입영역에서 구동가스에 의해 부양되어 회전하므로 디스크와 서셉터의 마찰에 의한 이물질의 발생을 최소화하여 성막되는 박막의 특성에 영향을 주지 않는다. 삽입영역의 중심에 설치되는 돌출부와 돌출부와 대응되어 서셉터의 하부에 설치되는 삽입부를 포함하는 정합수단을 설치하여, 서셉터가 회전할 때, 회전경로의 이탈을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판안치수단의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판안치수단의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판안치수단의 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서셉터의 상세도이다.
도 2와 같이, 기판처리장치(112)는 반응공간을 제공하는 챔버(114), 챔버(114)의 내부에 배치되어, 다수의 기판(116)이 안치되는 기판안치수단(118), 기판안치수단(118)과 대향하여 챔버(114)의 내부에 공정가스를 공급하는 제 1 가스공급장치(122), 기판안치수단(118)을 승하강 및 회전시키는 샤프트(124), 챔버(114) 내부의 공정가스를 배기시키는 배기수단(126)을 포함한다. 챔버(114)의 하부에 설치되는 배기수단(126)은 배기구(142) 및 배기구(142)로부터 분출되는 가스를 배출시키기 위한 배기펌프(144)를 포함한다.
도 2 내지 도 6과 같이, 기판안치수단(118)은, 샤프트(124)에 의해 제 1 방향으로 회전하는 디스크(130), 디스크(130)에 의해 지지되어 다수의 기판(116)이 안치되고, 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 회전하는 다수의 서셉터(128), 디스크(130)에 설치되고 다수의 서셉터(128)의 각각이 삽입되는 다수의 삽입영역(150), 및 다수의 삽입영역(150)의 내주연을 따라 다수의 서셉터(128)의 각각이 거치될 수 있는 다수의 걸림부(152)를 포함한다. 그리고, 다수의 서셉터(128)와 대응되는 디스크(130)의 하부에 위치하는 가열수단(120)이 설치된다. 가열수단(120) 은 램프히터 또는 인덕션 히터를 사용한다. 기판안치수단(118)은 삽입영역(150)에 서셉터(128)를 정렬시키고, 서셉터(128)가 회전할 때 회전축으로 기능하는 정렬수단(174)을 포함한다.
상기와 같은, 기판안치수단(118)은 제 1 방향으로 공전하는 디스크(130)와 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 자전하는 서셉터(128)에 의해서, 기판(116) 상에 균일한 박막의 증착이 가능하다. 정렬수단(174)은 삽입영역(150)의 저면 중앙부에는 설치되는 돌출부(170)와, 돌출부(170)와 대응되는 서셉터(128)의 하부 중앙부에 설치되는 삽입부(172)를 포함한다. 돌출부(170)와 삽입부(172)의 사이에는 서셉터(128)가 회전할 수 있을 정도의 유격이 형성된다. 정렬수단(174)은 삽입영역(150)의 돌출부(170)가 서셉터(128)의 삽입부(172)에 삽입되어, 서셉터(128)가 회전할 때, 서셉터(128)가 안정적으로 회전할 수 있도록 이탈을 방지하는 기능을 한다.
도 6과 같이, 서셉터(128)에는 기판(116)을 안치하거나 분리할 수 있도록 다수의 리프트 핀(도시하지 않음)이 승하강할 수 있는 다수의 리프트 핀 홀(154)이 설치된다. 다수의 서셉터(128)는 디스크(130)보다 얇게 제작한다. 샤프트(124)의 중심에는 도 2 및 도 4와 같이, 외부로부터 인입되고 다수의 서셉터(128)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하기 위한 제 2 가스분사수단(180)이 설치된다. 제 2 가스분사수단(180)은 기판안치수단(118)의 중심부에 내장되어 구동가스를 수용하는 원 형의 버퍼공간(180a), 다수의 삽입영역(150)과 버퍼공간(180a)을 연통시키고, 서셉터(128)의 회전을 위한 구동가스를 제공하는 다수의 가스주입관(180b), 버퍼공간(180a)에 구동가스를 공급하기 위해, 샤프트(124)의 중심영역에 수직으로 설치되는 가스도입관(180c), 및 구동가스 공급부(도시하지 않음)로 구성된다. 버퍼공간(180a)은 디스크(130)의 중심에 내장되어 있으나, 도 6에서 내부를 보여주기 위하여 편의상 상부면을 절단한 상태로 도시한다. 버퍼공간(180a)은 하부에 가스도인입관(180c)과 연결되고, 측면에는 다수의 가스주입관(180b)과 연결된다.
제 2 가스분사수단(180)에서는 반응공간의 공정가스에 영향을 주지 않는 불활성가스 또는 비반응성가스를 공급한다. 비반응성가스로는 질소가스를 사용한다. 서셉터(128)의 측면에는 서셉터(128)를 회전시키기 위해, 가스주입관(180b)으로부터 분사되는 구동가스의 구동력을 전달하기 위한 구동력 전달수단으로써 다수의 날개(182)가 설치된다. 다수의 날개(182)와 삽입영역(150)의 내주연 사이에는 구동가스가 충분히 유동할 수 있는 유동공간(184)이 형성된다. 그리고, 삽입영역(150)의 내주연을 따라 서셉터(128)의 각각이 거치되는 걸림부(152)의 상부에서, 삽입영역(150)과 서셉터(128)의 사이는 회전이 가능할 정도의 회전공간(186)이 설정되고, 회전공간(186)을 통하여, 구동가스가 반응공간으로 배출된다. 따라서, 유동공간(184)에서 구동가스가 다수의 날개(182)에 분사되면서 서셉터(128)가 회전할 수 있다. 다수의 날개(180)의 각각은 0 내지 45도의 범위의 각도를 가지고, 동일 간격으로 배치된다.
서셉터(128)의 하부에는 기판(116)을 가열하기 위한 가열수단(120)으로 인해, 서셉터(128)를 회전시키기 위한 구동력 전달수단을 서셉터(128)의 하부에 설치하기 어렵다. 구동력 전달수단을 서셉터(128)의 하부에 설치하기 위해, 추가적인 부품이 서셉터(128)의 하부에 장착되거나, 서셉터(128)의 기계적 가공이 필요하다. 그러나, 이러한 부품의 추가 및 및 기계적인 가공은 서셉터(128)의 온도분포가 불균일해지는 문제를 야기시킬 수 있다. 그리고, 구동력 전달수단이 설치되는 위치와 대응되는 서셉터(128)를 가열수단(120)이 커버하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에도, 동일하게 서셉터(128)의 온도분포가 불균일해지는 문제를 야기한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 서셉터(128)의 온도분포를 균일하게 유지하고, 최소의 가공으로 서셉터(128)를 회전시킬 수 있는 구동력 전달수단으로써 다수의 날개(182)를 서셉터(128)의 측면에 부착한다.
가스주입관(180b)은, 실질적으로 다수의 날개(182)의 각각의 수직 중심부와 대응되도록 삽입영역(150)의 내측면에 설치된다. 디스크(130)의 중심으로부터 다수의 가스주입관(180b)의 거리는 동일하고, 다수의 가스주입관(180b)의 각각이 이루는 각도는 동일하다. 가스주입관(180b)과 서셉터(128)의 개수는 동일하지만, 서셉터(128)의 외주연에 설치되어 있는 다수의 날개(182)에 버퍼공간(180a)과 동시에 연결되는 2 개 이상의 가스주입관(180b)에 의해 구동가스가 공급될 수 있다. 그러나, 하나의 서셉터(128)에 2 개 이상의 가스주입관(180b)에 의해 구동가스가 공급 될 때는, 반드시 동일한 방향으로 구동가스가 분사되어야 한다. 다른 방향으로 분사된다면, 서셉터(128)의 정상적인 회전에 문제가 발생될 수 있다.
제 2 가스분사수단(180)의 다수의 가스주입관(180b)을 통하여 구동가스가 공급하면, 구동가스는 유동공간(182)에 공급되고, 다수의 날개(180)에 구동가스에 의한 구동력이 전달된다. 구동가스가 유동공간(182)을 공급되면, 다수의 삽입영역(150)의 압력은 반응공간보다 높아지고 서셉터(118)가 다수의 삽입영역(150)의 저면으로부터 부양되는 현상이 일어나고, 구동가스는 서셉터(118)과 걸림부(152) 사이의 공간으로 배출되어, 구동가스가 공급되는 상태에서 삽입영역(150)의 압력은 동일하게 유지된다. 구동가스에 의해 서셉터(118)가 부양되고, 구동가스가 다수의 날개(184)에 공급되어 서셉터(118)가 돌출부(170)를 회전축으로 회전한다.
기판안치수단(118)은 샤프트(124)에 의해 제 1 방향으로 공전하는 디스크(130)와 구동가스에 의해 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 자전하는 서셉터(128)에 의해서, 기판(116) 상에 균일한 박막의 증착이 가능하다. 가스주입관(180b)을 통하여 서셉터(128)를 회전시키기 위하여 구동가스를 공급할 때, 처음부터 서셉터(128)를 구동시키는 유량으로 구동가스를 공급하지 않고, 가스유량을 서서히 증가시켜 정상적인 가스유량에 도달시키는 램핑 타임(ramping time)이 필요하다. 처음부터 서셉터(128)를 구동시키기 위한 가스유량을 서셉터(128)에 인가하면, 급격한 유량의 증가로 인해 서셉터(128)가 일방향으로 기울어지고, 삽입영 역(150)의 저면과 마찰하면서 회전하는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 램핑 타입 동안 구동가스의 유량을 서서히 증가시켜 서셉터(128)와 디스크(130)의 마찰을 방지할 수 있다.
또한, 램프 타임을 거쳐 정상적인 유량을 가지는 구동가스를 공급하여 서셉터(128)를 회전시키는 과정에서, 서셉터(128)를 정상상태보다 빠르게 회전시키는 경우에는, 일시적으로 구동가스의 유량을 증가시키기 않고, 구동가스의 유량을 서서히 증가시키는 중간 램핑 타임이 필요하다. 중간 램핑 타임으로 인해 서셉터(128)가 회전 경로를 이탈하지 않고 정상적으로 회전할 수 있다. 삽입영역(150)의 저면에 위치한 돌출부(170)와 돌출부(170)가 삽입되는 디스크(130)의 삽입부(172)는 디스크(130)가 회전할 때, 중심에서 벗어나지 않게 하기 위한 회전축으로 기능하여, 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 기판안치수단의 평면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판안치수단의 평면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판안치수단의 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판안치수단의 분해사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서셉터의 상세도이다.
Claims (9)
- 다수의 삽입영역을 가지는 디스크;상기 다수의 삽입영역의 각각에 설치되고, 기판이 안착되는 다수의 서셉터;상기 다수의 서셉터의 각각의 측면에 설치되는 구동력 전달수단;상기 구동력 전달수단에 구동력을 인가하기 위한 구동가스를 공급하는 가스공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 제 1 항에 있어서,상기 디스크를 제 1 방향으로 회전하고, 상기 다수의 서셉터의 각각은 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 제 1 항에 있어서,상기 구동력 전달수단은 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면에 설치되는 다수의 날개인 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 제 3 항에 있어서,상기 다수의 날개는 동일한 간격으로 배치되고, 상기 다수의 날개의 각각은 0 내지 45도의 범위로 경사배치되는 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스공급장치는,상기 디스크의 중심에 설치되고 상기 구동가스를 수용하는 버퍼공간;상기 버퍼공간과 연결되고 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면과 대응되는 다수의 가스주입관;상기 버퍼공간과 연결되고 상기 구동가스를 공급하기 위한 가스도입관;상기 가스도입관과 연결되는 구동가스공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 제 1 항에 있어서,각각의 상기 다수의 삽입영역과 상기 다수의 서셉터의 사이에 상기 구동가스가 유동하는 유동공간이 설정되는 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 서셉터의 각각을 상기 다수의 삽입영역에 정렬시키는 정렬장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 제 7 항에 있어서,상기 정렬장치는, 상기 다수의 삽입영역의 중앙부에 설치되는 돌출부와, 상기 다수의 디스크의 각각의 하부 중심부에 설치되고 상기 돌출부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판안치수단.
- 반응공간을 제공하는 챔버;상기 반응공간에 공정가스를 공급하는 제 1 가스공급장치;다수의 삽입영역을 가지는 디스크, 상기 다수의 삽입영역의 각각에 설치되고, 기판이 안착되는 다수의 서셉터, 및 상기 다수의 서셉터의 각각의 측면에 설치되고 구동력 전달수단을 포함하는 기판안치수단;상기 구동력 전달수단에 구동력을 인가하기 위한 구동가스를 공급하는 제 2 가스공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판안치수단를 포함하는 기판처리장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020090002404A KR20100083046A (ko) | 2009-01-12 | 2009-01-12 | 기판안치수단 및 이를 포함하는 기판처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020090002404A KR20100083046A (ko) | 2009-01-12 | 2009-01-12 | 기판안치수단 및 이를 포함하는 기판처리장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20100083046A true KR20100083046A (ko) | 2010-07-21 |
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ID=42642920
Family Applications (1)
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| KR1020090002404A Ceased KR20100083046A (ko) | 2009-01-12 | 2009-01-12 | 기판안치수단 및 이를 포함하는 기판처리장치 |
Country Status (1)
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130137328A (ko) * | 2012-06-07 | 2013-12-17 | 주성엔지니어링(주) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
| KR20180007262A (ko) * | 2016-07-12 | 2018-01-22 | 주성엔지니어링(주) | 기판처리장치 |
| KR20180010712A (ko) * | 2016-07-22 | 2018-01-31 | 주성엔지니어링(주) | 기판처리장치 |
| KR102238016B1 (ko) * | 2019-11-07 | 2021-04-08 | 주식회사 한화 | 열 구멍이 마련된 기판 처리 장치 |
| CN115206863A (zh) * | 2021-04-12 | 2022-10-18 | 韩华株式会社 | 配备升降器部的基板处理装置 |
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2009
- 2009-01-12 KR KR1020090002404A patent/KR20100083046A/ko not_active Ceased
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20090112 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
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| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20140113 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20090112 Comment text: Patent Application |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20150105 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20150317 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20150105 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |