KR20100117924A - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 일정한 공정이 수행되도록 내부에 공간부가 형성되는 챔버, 챔버의 공간부에 설치되어 기판을 지지하는 서셉터, 서셉터의 상부에 설치되어 기판을 향하여 공정용 가스를 분사하는 가스공급장치, 서셉터의 내측으로 몰입되는 위치와 서셉터의 상면위로 돌출된 위치 사이에서 승강가능하게 설치되어, 기판을 서셉터에 로딩 및 언로딩하는 복수의 리프트핀 및 각 리프트핀을 가열하기 위한 히터체를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 챔버 내에서 가스를 이용한 제조 공정이 이루어지는 기판처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식각장치, 박막증착장치 및 태양전지 제조장치등에 적용될 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정은 기판 상에 서로 성질을 달리하는 도전막, 반도체막 및 절연막 등의 박막을 그 적층의 순서 및 패턴의 형상을 조합하여 일정한 기능을 수행하는 전자회로를 실현하는 과정이라고 말할 수 있다. 이에 따라 반도체 소자 제조 공정에서는 여러 가지 박막의 증착과 식각 단위 공정이 반복적으로 행해지며, 이러한 단위 공정을 실시하기 위해 기판은 해당 공정의 진행에 최적의 조건을 제공하는 챔버에 반입되어 처리된다.
도 1에는 종래의 기판처리장치가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 기판처리장치(9)는 내부에 반응공간이 형성되는 챔버(1)를 구비한다. 챔버(1)의 일측에는 기판(s)이 반입 및 반출되기 위한 게이트벨브(1a)가 설치된다.
챔버(1)의 내부에는 기판(s)을 지지 및 가열하기 위한 기판지지블럭(2)이 승강가능하게 설치된다. 즉, 기판지지블럭(2)의 승강축(3)은 챔버(1)의 하부에 형성 된 관통공(1b)을 통해 챔버(1) 외부로 연장되어 리니어 액츄에이터(8)에 고정되며, 리니어 액츄에이터(8)의 작동에 따라 상하방향으로 승강된다. 또한, 챔버(1) 내부는 진공상태를 유지하는 것이 일반적이므로, 승강축(3)과 관통공(1b) 사이를 통해 기밀이 해제되는 것을 방지하고자, 승강축(3)에는 신축가능한 벨로우즈(b)가 끼워진다.
또한 대부분의 반도체 제조공정에서는 기판지지블럭(2)에 지지된 기판(s)을 가열할 필요가 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이,상대적으로 저온으로 기판을 가열하는 식각장치에서는 기판지지블럭(2) 내부에 가열유로부(2a)가 형성된다. 또한, 식각장치라고 하여도 식각부산물을 분해하는 후공정을 수행하기 위하여 챔버(1)의 상측에 램프 등의 히터가 설치된다. 태양전지 제조용 기판처리장치에서도 기판의 상부쪽에 램프 등의 히터를 설치하는 것이 일반적이다. 그리고 기판지지블럭(2)의 상부에는 샤워헤드(5) 형태의 가스공급장치가 부착되어 공정가스, 예컨대 식각공정에서는 HF가스를 기판(s) 위로 분사한다.
한편, 상기한 바와 같은 기판처리장치(9)에서 기판(s)을 기판지지블럭(2)에 로딩 및 언로딩하기 위하여 복수의 리프트핀(6)이 마련된다. 이 리프트핀(6)은 기판지지블럭(2)에 형성되어 있는 핀홀(2b)에 끼워지며, 기판지지블럭(2)의 하부에 승강가능하게 설치된 리프트플레이트(7)에 지지된다. 피처리 대상인 기판(s)이 게이트밸브(1a)를 통해 유입 및 유출될 때, 리프트플레이트(7)와 리프트핀(6)이 함께 상승하여 이송로봇(미도시)으로부터 기판(s)을 반입 또는 반출한다. 또한 기판(s)이 챔버(1) 내로 반입되면 리프트핀(6)이 하강하여 기판(s)은 기판지지블럭(2)에 안착되며 공정이 수행된다.
상기한 바와 같이 공정이 수행되는 동안 기판(s)은 기판지지블럭(2)의 유로부(2b) 또는 기판지지블럭에 매설된 히터 등에 의하여 가열되어 일정한 온도를 유지하여야 하는데, 도 1의 확대도에 나타난 바와 같이, 핀홀(2b)이 형성된 영역에서는 기판(s)이 기판지지블럭(2)과 접촉되지 못하는 바, 이 부분에서는 기판(s)의 온도가 다른 부분에 비하여 낮아지므로 기판(s)의 품질이 저하되는 문제가 있었다.
한편, 상기한 바와 같은 종래의 기판처리장치(9)에서는 기판지지블럭(2)을 승강시키기 위한 리니어 액츄에이터(8)와 함께 리프트핀(6)을 승강시키기 위한 리프트플레이트(7)가 함께 구비되어야 하므로 장치의 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 장치가 차지하는 공간도 커야 하므로 제조와 설치에 있어 비효율적이라는 문제점도 있었다.
또한, 상기한 바와 같이, 승강축(3)의 삽입을 위해 챔버(1)의 하부에 관통공(1b)이 형성된 기판처리장치의 경우, 기판(s)에서 형성된 식각부산물 또는 파티클이 챔버(1)의 관통공(1b)을 통해 벨로우즈(b)의 내측에 부착되어 챔버(1)가 오염되는 등의 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공정 중에 기판의 전체 영역에 걸쳐 온도가 고르게 유지될 수 있도록 구조가 개선된 기판처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에서는 서셉터가 위치고정되어 제조비용과 설치공간에 있어서 효율적이며, 특히 파티클 또는 식각부산물 등이 챔버를 오염시키지 못하도록 구조가 개선된 기판처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 일정한 공정이 수행되도록 내부에 공간부가 형성되는 챔버, 상기 챔버의 공간부에 설치되어 상기 기판을 지지하는 서셉터, 상기 서셉터의 상부에 설치되어 상기 기판을 향하여 공정용 가스를 분사하는 가스공급장치, 상기 서셉터의 내측으로 몰입되는 위치와 상기 서셉터의 상면위로 돌출된 위치 사이에서 승강가능하게 설치되어, 상기 기판을 상기 서셉터에 로딩 및 언로딩하는 복수의 리프트핀 및 상기 각 리프트핀을 가열하기 위한 히터체를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 서셉터는 상기 챔버 내에 위치고정되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 서셉터의 상면과 하면 사이를 관통하여 복수의 핀홀이 형성되어, 상기 각 리프트핀은 상기 핀홀에 삽입되고, 상기 리프트핀이 결 합되며 상기 리프트핀을 승강시키도록 상하방향으로 이동가능하게 설치되는 승강플레이트와, 상기 핀홀과 리프트핀 사이를 밀폐하도록, 상기 핀홀을 감싼 상태로 상기 서셉터의 하면과 승강 플레이트 사이에 신장 및 수축가능하게 설치되는 벨로우즈를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면 상기 리프트핀과 핀홀 사이로 퍼지가스를 분사하도록, 상기 벨로우즈 내부의 공간에 연결되는 가스분사라인을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기판처리장치가 적용된 식각장치, 태양전지 제조장치 및 박막증착장치 등에서는 공정 중에 기판의 전체 영역에 걸쳐 온도가 고르게 유지되어 기판의 제조품질이 향상된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치에서는 서셉터는 위치고정되며 리프트핀만 승강됨으로써, 종래의 장치에서와 같이 서셉터의 승강을 위한 리니어 액츄에이터가 필요없어 제조 및 설치에 있어 매우 경제적이라는 장점이 있을 뿐만 아니라, 삽입공이 형성되지 않음으로써 종래에 챔버 하면의 삽입공을 통해 벨로우즈의 내면에 파우더가 형성되는 문제가 해결되고 챔버의 오염이 방지된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치가 적용된 식각장치, 증착장치 및 태양전지 제조장치에서는 식각부산물 또는 파티클이 챔버를 오염시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치를 상세히 설명한다. 본 발명은 반도체 식각장치, 태양전지용 제조장치, 박막증착장치 등 다양한 종류의 기판처리장치에 적용될 수 있으며, 이하에서는 웨이퍼에 대한 식각공정을 수행하는 식각장치를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적 구성도이며, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 개략적 단면도이며, 도 6은 도 2에 도시된 기판처리장치의 개략적 일부 절개 사시도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치(100)는 챔버(10), 가스공급장치(30), 히터(50) 및 서셉터(90)를 구비한다.
챔버(10)는 기판(s)에 대한 일정한 공정이 수행되는 곳이다. 챔버(10) 상부에 회전가능하게 결합된 탑리드(13)가 폐쇄되면, 챔버(10)의 내부에는 공간부(11)가 형성된다. 이 공간부(11)는 챔버(10) 외부의 펌프(미도시)와 연결되어 공정 중에 진공분위기로 형성된다. 챔버(10)의 일측벽에는 기판(s)이 반입 및 반출될 수 있는 게이트밸브(12)가 설치된다. 또한 종래의 기판처리장치의 챔버 하면에는 서셉터를 승강시키는 승강축이 삽입되는 삽입공이 형성되어 있으나, 후술하겠지만 본 발명에서는 서셉터가 승강되지 않으므로 승강축이 삽입되는 삽입공은 형성될 필요가 없다.
또한 식각공정에서는 HF가스 등의 식각가스가 이용되기 때문에 식각가스로 인하여 챔버(10)의 내벽이 부식되는 등의 문제가 발생할 수 있는 바, 내식성이 우 수한 텅스텐을 챔버(10)의 내벽에 코팅함으로써 내구성을 증진시킨다. 텅스텐은 특히 염소계 및 불소계 가스에 대한 내식성이 우수한데, 양극코팅(anodizing coating)과 비교시 내식성에서 대략 140배 이상 우수한 것으로 알려져 있다. 또한, 텅스텐 코팅층의 윤활특성에 기인하여 파우더가 챔버(10) 내벽에 부착되어 챔버(10)가 오염되는 것도 효과적으로 방지할 수 있다.
가스공급장치(30)는 식각가스 등과 같은 공정용 가스를 기판(s)에 분사하기 위한 것으로서 후술할 서셉터(90)의 상부에 배치되며, 본 실시예에서는 챔버(10)의 탑리드(13)에 결합된다. 본 실시예에서, 가스공급장치(30)는 이른바 샤워헤드 형태로 이루어져, 상부에는 가스가 주입되는 주입라인(31)이 연결되며, 내부에는 주입된 가스가 확산되는 가스확산공간(32)이 마련되고, 하면에는 가스확산공간(32)에서 확산된 가스를 기판(s)으로 분사하기 위한 다수의 분사공(31)이 형성된다.
히터(50)는 서셉터(90)에 지지된 기판(s)을 가열하기 위한 것으로서 서셉터(90)의 상측에 설치된다. 본 실시예는 식각장치인 바, 저온의 식각공정에 의하여 기판(s) 상부에 형성된 식각부산물을 분해하기 위하여 히터(50)는 기판(s)을 대략 90℃ 이상으로 가열하게 된다.
히터는 다양한 형태가 사용될 수 있으나, 본 실시예에서는 복사에너지를 방출하는 램프(50)가 채용된다. 또한 본 실시예에서 램프(50)는 가스공급장치(30)의 둘레 방향을 따라 12개 설치된다. 본 실시예에 채용된 램프(50)에서 방출하는 복사에너지를 고려할 때, 기판(s)을 90℃ 이상으로 가열하기 위해서는 6개의 램프만 있으면 충분하다. 그러나, 6개의 램프만을 부착하는 경우 잦은 램프의 교체로 인 하여 챔버(10)의 진공 상태를 해제해야 하는 등 유지보수의 측면에서 불리하므로, 12개의 램프를 부착시키고 6개 단위로 램프를 교번하여 사용함으로써, 램프의 교체주기를 장기화시킬 수 있다.
이상에서 히터로서 램프를 사용하는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에서는 가스공급장치(30)에 히터를 매설하여 가스공급장치(30)를 열전달원으로 사용할 수도 있다. 즉, 가스공급장치(30)에는 봉 형상의 복수의 히터가 서로 이격되어 나란하게 매설되며, 히터에서 발생된 열은 가스공급장치(30)를 통해 기판(s)으로 전달되게 할 수도 있다. 또한, 박막증착장치의 경우 히터가 서셉터의 내부에 매설되어 기판(s)을 가열할 수도 있다.
서셉터(90)는 기판(s)을 지지 및 가열하기 위한 것으로서, 제1플레이트(60), 제2플레이트(80) 및 절연플레이트(70)를 구비하며, 챔버(10) 내에서 승강되지 않고 위치고정 되어 있다.
제1플레이트(60)는 서셉터(90)의 가장 상측에 위치하는 플레이트로서, 챔버(10)의 공간부(11)에 수평하게 배치된다. 기판(s)은 서셉터(90)에 대하여 승강가능한 복수의 리프트핀(미도시)에 의하여 제1플레이트(60)에 로딩 및 언로딩된다.
제1플레이트(60)에는 식각공정이 효과적으로 수행될 수 있는 온도, 즉 대략 20 ~ 85℃ 정도의 제1온도범위로 기판(s)을 가열하기 위한 제1가열유로(64)가 형성된다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1플레이트(60)의 중앙부에는 각각 유입라인(65)과 유출라인(66)이 연결되며, 이 유입라인(65)과 유출라인(26)은 제1가열유로(64)와 연결된다.
제1가열유로(64)는 제1플레이트(60)의 내측 상부에 형성되는데, 제1플레이트(60)의 전 영역을 통과할 수 있도록 나선형과 유사한 형태로 배치된다. 유입라인(65)을 통해 공급된 유체는 제1가열유로(64)를 따라 제1플레이트(60)의 전체 영역을 순환한 후 유출라인(66)으로 배출되며, 이 과정에서 유체는 제1플레이트(60)의 상면에 안착된 기판(s)을 제1온도범로 가열한다.
유입라인(65)과 유출라인(66)은 챔버(10)의 외측에서 상호 연결되어 있으며, 이들 사이에는 펌프와 같은 가압수단이 마련되어 유체가 순환될 수 있도록 한다. 또한, 유입라인(65)과 유출라인(66) 사이에는 히터(미도시) 등의 가열수단이 마련되어 제1가열유로(64)를 지나는 동안 열교환으로 인해 냉각된 유체를 다시 가열한다.
제2플레이트(80)는 서셉터(90)의 하부를 형성하는 부분으로서, 제1플레이트(60)로부터 하방으로 이격되게 배치되어 제1플레이트(60)와 상호 접촉되지 않는다.
상기한 바와 같이, 서셉터는 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80)로 이루어지는데(보다 정확하게는 절연플레이트를 포함하여 3부분으로 구성), 그 이유는 다음과 같다. 상대적으로 저온환경에서 이루어지는 식각공정과, 식각공정에서 발생된 식각부산물을 분해하기 위하여 상대적으로 고온환경에서 이루어지는 후공정이 각각 별도의 챔버에서 수행된다면, 종래의 식각장치와 같이 서셉터가 하나의 플레이트(예컨대 제1플레이트)로만 단일하게 이루어져도 챔버의 오염문제는 크게 문제되지 않을 수도 있다.
그러나, 식각공정(저온공정)과 후공정(고온공정)이 동일한 식각장치 내에서 이루어지는 경우, 서셉터가 하나의 플레이트로만 이루어진 종래의 식각장치에서는 식각공정에 의하여 생성된 식각부산물이 서셉터의 하면에 파우더 형태로 응축되어 챔버를 오염시키게 된다. 즉, 서셉터가 단일 부재로 이루어진다면, 식각공정은 상대적으로 저온인 제1온도범위 범위내에서 이루어지므로 단일 부재인 서셉터(90)는 전체적으로 제1온도범위로만 가열되고, 후공정에서는 램프(50)를 이용하여 서셉터(90)의 상면만을 집중적으로 가열하므로, 서셉터(90)의 하측은 90℃ 이상의 고온으로 가열되지 못하게 된다. 이에, 서셉터가 단일 부재로 이루어지는 경우 식각공정에서 발생되는 식각부산물은 서셉터의 하부에 파우더 형태로 부착되어 챔버를 오염시키는 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 서셉터(90)를 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80)의 두 개의 플레이트를 상하로 배치시켜 구성하고, 서셉터(90)의 하부를 형성하는 제2플레이트(80)를 가열하여 고온의 상태를 유지하게 함으로써, 결과적으로 서셉터(90)의 하측 부분에 파우더가 응축되는 것을 방지한다. 여기서 고온의 상태란 식각부산물이 파우더로 응축되지 않고 분해되는 온도로서, 제1온도범위 보다 높으며 대략 90℃ 이상으로 설정된다.
상기한 바와 같이, 제2플레이트(80)를 가열하여 제2온도범위를 유지하기 위하여 제2플레이트(80)에는 제2가열유로가 형성된다. 제2가열유로는 제2플레이트(80)에 고리형으로 형성된 유체충전공간(82)이다. 유체충전공간(82)은 제2플레이트(80)의 평면방향을 따라 수평하게 배치되며, 이 유체충전공간(82)으로 가열된 유체가 충전됨으로써 제2플레이트(80)는 제2온도범위로 가열될 수 있다. 유체충전공간(82)으로 유체를 주입하기 위해 유체충전공간(82)과 연결된 유체주입라인(83)이 설치된다. 또한 유체충전공간(82) 내의 유체를 배출하기 위하여 유체충전공간(82)은 유체배출라인(84)과 연결된다.
유체주입라인(83)을 통해 주입된 가열유체는 제2플레이트(80) 내의 고리형의 유체충전공간(82)에 충전된 후 유체배출라인(84)으로 배출되는 과정에서 제2플레이트(80)를 제2온도범위로 가열함으로써 서셉터(90)의 하부(제2플레이트) 에 식각 부산물이 응축되는 것을 방지할 수 있다. 유체주입라인(83)과 유체배출라인(84)은 상호 연결되어 계속적으로 유체를 순환시키는데, 유체의 순환 및 가열을 위하여 유체주입라인(83) 및 유체배출라인(84)에는 펌프(미도시) 및 가열수단이 연결된다.
한편, 제2플레이트(80)의 외측에는 상방으로 돌출되어 있는 플랜지부(81)가 형성되며, 그 돌출 높이는 대략 제1플레이트(60)의 상면과 일치한다. 또한 플랜지부(81)는 제2플레이트(80)의 둘레방향을 따라 배치되므로, 플랜지부(81)에 의하여 제1플레이트(60)가 둘러싸이게 된다. 다만, 제1플레이트(60)와 플랜지부(81)는 상호 접촉되지는 않으므로, 제2플레이트(80)의 플랜지부(81) 내주면과 제1플레이트(60)의 외주면 사이에는 약간의 틈(87)이 생긴다.
위와 같이, 서셉터(90)의 상부와 하부를 각각 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80)로 구성하면 서셉터(90)의 하측에 파우더가 형성되는 것을 방지할 수 있지만, 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80)가 상호 접촉되어 있다면 공정중에 고온의 제2플레이트(80)로부터 저온의 제1플레이트(60)로 열이 전달되어 제1플레이트(60) 의 온도가 식각공정에 적합한 제1온도범위를 초과하여 상승함으로써, 공정이 원활히 수행되지 못할 수 있다.
이에, 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80) 사이에 열교환이 이루어지지 않도록, 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80)는 상호 접촉되지 않게 이격되서 배치된다.
즉, 본 실시예에서 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80) 사이에는 절연플레이트(70)가 개재되어, 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80)가 상호 접촉되지 않게 함으로써, 제1,2플레이트(60,80) 사이에 열교환을 방지한다. 절연플레이트(70)는 외곽링(71)과 내측링(72)을 구비한다. 외곽링(71)과 내측링(72)은 모두 제1플레이트(60)의 둘레방향을 따라 고리형으로 형성되어 있다. 내측링(72)의 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80) 사이의 중앙부에 배치되며, 외곽링(71)은 내측링(71)보다 큰 직경으로 형성되어 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80) 사이의 외곽부에 배치된다.
외곽링(71)이 고리형으로 형성되는 바, 외곽링(71)과 내측링(72) 사이에는 고리형의 공간부(73)가 형성된다. 후술할 퍼지공(74)을 제외하고, 이 공간부(73)가 외부로부터 밀페되도록, 제1플레이트(60) 및 제2플레이트(80)와 내측링(72) 및 외곽링(71) 사이에는 각각 오링(77)이 개재된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2플레이트(80)의 플랜지부(81)와 제1플레이트(60) 사이의 틈(87)에 파우더(p)가 형성될 수 있다. 즉, 제1플레이트(60)의 온도는 제1온도범위 정도의 저온으로 유지되고, 플랜지부(81)도 제2가열유로로부터 멀리 이격되어 있는 바, 상대적으로 저온으로 유지되기 때문에, 파우더(p)가 형성 될 수 있다.
따라서 위 틈(87)으로 퍼지가스를 분사하여 파우더(p)가 끼지 못하도록 할 필요가 있다. 이에 절연플레이트(70)의 공간부(73)에 제1퍼지가스 공급라인(68)을 연결하여 이 공간부(73)로 퍼지가스가 공급되도록 하며, 외곽링(71)에는 내주면과 외주면 사이를 관통하는 퍼지공(74)을 형성하여 공간부(73)에 충전된 퍼지가스가 퍼지공(74)을 통해 상기 틈(87)으로 분사되게 함으로써 파우더(p)의 형성을 방지한다. 퍼지공(74)은 일정 각도 간격으로 외곽링(71)에 연속적으로 배치된다. 퍼지가스는 질소가스 등 반응성이 없는 불활성가스가 사용된다.
절연플레이트(70)는 피크(PEEK, polyaryletheretherketone)와 같은 엔지니어링 플라스틱 계열의 소재가 사용된다. 엔지니어링 플라스틱은 일반적으로 내열성이 강하면서 열전도도가 현저하게 낮으므로, 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80) 사이에 열전도를 차단할 수 있고, 열에 의한 변형도 일어나지 않아 장기간 사용할 수 있다.
위와 같이, 본 발명에서는 절연플레이트(70)를 이용하여 제1플레이트(60)와 제2플레이트(80) 사이의 열교환이 일어나는 것을 방지하였는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1플레이트(60), 절연플레이트(70) 및 제2플레이트(80)는 상호 나사(75)에 의하여 결합되므로 나사(75)를 통해 제2플레이트(80)와 제1플레이트(60) 사이에 열교환이 발생할 우려가 있다.
즉, 나사(75)는 제2플레이트(60)에 형성된 관통공(89)과, 절연플레이트(70)에 형성된 연결공(79)을 통과하여, 제1플레이트(60)에 형성된 체결홈부(69)에 체결 된다. 나사(75)의 직경은 제2플레이트(80)의 관통공(89)과 절연플레이트(70)의 연결공(79)에 비하여 작게 형성되므로, 나사(75)의 몸체부는 제2플레이트(80) 및 절연플레이트(70)와는 접촉되지 않으며, 제1플레이트(60)의 체결홈부(69)에만 접촉된다. 또한, 나사(75)의 머리부와 제2플레이트(80)의 사이에는 열전도율이 현저히 낮은 엔지니어링 플라스틱 소재의 와셔(w)가 끼워진다. 이에 따라, 나사(75)를 통해 제2플레이트(80)와 제1플레이트(60) 사이에 열교환이 방지된다.
한편, 기판(s)을 서셉터(90)로 로딩 및 언로딩하기 위하여 서셉터(90)에는 리프트핀(25)이 설치된다. 즉, 서셉터(90)에는 상면과 하면 사이를 관통하는 핀홀(23)이 형성되며, 핀홀(23)은 서셉터(90)의 둘레방향을 따라 3개 배치된다. 핀홀(23)은 중공형의 리브(24a,24b) 및 오링(o)에 의하여 각각 절연플레이트의 공간부(73) 및 제2플레이트(80)의 유체충전공간(82)과는 상호 격리되어 있다. 이 핀홀(23)에는 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 리프트핀(25)이 끼워져 삽입된다.
리프트핀(25)의 하부에는 상하방향으로 길게 봉형상으로 형성된 히터체(40)가 결합되어, 핀홀(23)에 끼워진다. 이 히터체(40)의 내부에는 외부의 전원이 공급될 때 발열되는 발열체가 매설되어, 리프트핀(25)을 가열시킨다. 본 실시예와는 다른 실시예에서는 리프트핀(25)이 직접 외부의 전원(히터체)과 연결되어 가열될 수도 있다. 종래기술에서 설명한 바와 같이, 서셉터(90)에 안착된 기판(s)의 전체 영역 중 핀홀(23)의 상부에 놓여지는 부분은 서셉터(90)와 접촉되지 않는 바, 서셉터(90)의 제1가열유로(64)에 의하여 식각공정에 적합한 제1온도범위를 유지할 수 없다. 이에 히터체(40)에 의하여 리프트핀(25)에 열을 가함으로써 기판(s)의 전체 영역에 걸쳐 온도가 제1온도범위를 유지할 수 있도록 한 것이다.
특히, 태양전지용 기판은 일반 반도체 소자용 기판에 비하여 대면적이므로, 리프트핀(25)의 면적도 이에 상응하여 커지게 된다. 이에 따라, 기판(s)에서 리프트핀(25)과 접촉되는 부분의 면적도 커지게 된다. 결국, 태양전지용 기판과 같이 기판의 면적이 커지면 커질수록 히터체(40)에 의하여 리프트핀(25)을 가열하는 것이 기판에 대한 처리 균일도(예컨대, 증착되는 박막의 균일도)를 결정하는데 있어 매우 결정적인 작용을 하게 되는 것이다.
히터체(40)는 서셉터(90)의 하측을 통해 챔버(10)의 외부로 연장되며, 승강플레이트(20)에 고정된다. 승강플레이트(20)는 모터 등의 구동수단(미도시)에 의하여 서셉터(90)에 대하여 접근 및 이격되는 방향을 따라 승강가능하다. 승강플레이트(20)가 상승되면 리프트핀(25)은 서셉터(90)에 대하여 돌출되어, 도 2와 같이 게이트밸브(12)와 동일한 위치에 배치됨으로써 게이트밸브(12)를 통해 유입된 이송로봇(미도시)과 기판(s)을 교환할 수 있다. 반면, 승강플레이트(20)가 하강하면, 리프트핀(25)은 도 3과 같이 서셉터(90)의 내측으로 완전히 몰입되어 도 3과 같이 기판(s)은 서셉터(90)의 상면에 안착된다.
한편, 핀홀(23)과 히터체(40) 및 리프트핀(25) 사이의 틈을 통해 챔버(10)의 기밀이 해제되는 것을 방지하고자, 핀홀(23)을 둘러싸고 벨로우즈(b)가 설치된다. 즉, 벨로우즈(b)의 상단은 서셉터(90)의 바닥에 부착되고, 하단은 승강플레이트(20)에 부착된다. 벨로우즈(b)는 승강플레이트(20)의 상승시 도 2와 같이 압축되고, 승강플레이트(20)의 하강시 도 3과 같이 신장된다.
또한, 핀홀(23)과 리프트핀(25) 사이의 틈을 통해 파우더가 벨로우즈(b)의 내측으로 유입되는 것을 방지하고자, 가스분사라인(29)이 벨로우즈(b) 내부의 공간으로 연결된다. 가스분사라인(29)에서는 질소가스와 같은 불활성가스를 핀홀(23)과 리프트핀(25) 사이 및 핀홀(23)과 히터체(40) 사이로 분사하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 서셉터(90)는 리프트핀(25)을 가열할 수 있는 히터체(40)가 마련되어 기판(s)의 전체 영역에 걸쳐 온도를 고르게 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한 종래의 기판처리장치와 달리 챔버(10) 내에서 승강되지 않고 위치고정됨으로써, 종래의 기판처리장치에서 서셉터를 승강시키기 위한 승강축 및 리니어 액츄에이터와 같은 구성이 요구되지 않는 바, 경제성과 공간 효율성이 우수한 장점이 있다.
또한 종래의 기판처리장치에서는 서셉터가 승강되는 구성으로 이루어져, 챔버의 하부에는 승강축이 끼워지는 삽입공이 형성되어 있어야 하며, 이 삽입공을 감싸는 벨로우즈가 설치되어야 하였다. 이러한 종래의 구성에서는 식각공정에서 기판(s)의 상부에서 발생한 식각부산물이 서셉터와 챔버의 내측면 사이를 통해 챔버의 하측 삽입공으로 유입되었으며, 이에 따라 벨로우즈의 내주면에 파우더가 형성되어 챔버가 오염되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 서셉터(90) 자체를 승강시키지 않음으로써 챔버에 삽입공을 형성할 필요도 없으므로 종래의 벨로우즈에 파우더가 형성되는 문제점이 해결되는 것이다.
물론 본 발명에서도 리프트핀(25)과 핀홀(23) 사이를 통해 파우더가 벨로우 즈(b)로 유입될 가능성을 완전히 배제할 수는 없지만, 식각부산물이 기판(s)의 상부에 형성되며 리프트핀(25)과 핀홀(23) 사이는 기판(s)의 하면에 의하여 차단되어 있으므로 리프트핀(25)과 핀홀(23) 사이를 통해 벨로우즈(b)에 파우더가 형성될 개연성은 극히 적다고 할 것이다. 그러나 리프트핀(25)과 핀홀(23) 사이를 통해 파우더가 유입되더라도, 상기한 바와 같이 가스분사라인(29)을 통해 퍼지가스를 분사함으로써 벨로우즈(b)의 내면에 파우더가 형성되어 챔버(10)가 오염되는 문제를 완전히 해결할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 기판처리장치의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 기판처리장치의 동작예를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 개략적 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 기판처리장치의 주요 부분에 대한 개략적 분리사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 기판처리장치의 개략적 일부 절개 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 ... 기판처리장치 10 ... 챔버
20 ... 승강플레이트 30 ... 가스공급장치
40 ... 히터체 50 ... 램프
60 ... 제1플레이트 70 ... 절연플레이트
80 ... 제2플레이트 90 ... 서셉터

Claims (5)

  1. 기판에 대한 일정한 공정이 수행되도록 내부에 공간부가 형성되는 챔버;
    상기 챔버의 공간부에 설치되어 상기 기판을 지지하는 서셉터;
    상기 서셉터의 상부에 설치되어 상기 기판을 향하여 공정용 가스를 분사하는 가스공급장치;
    상기 서셉터의 내측으로 몰입되는 위치와 상기 서셉터의 상면위로 돌출된 위치 사이에서 승강가능하게 설치되어, 상기 기판을 상기 서셉터에 로딩 및 언로딩하는 복수의 리프트핀; 및
    상기 각 리프트핀을 가열하기 위한 히터체;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터는 상기 챔버 내에 위치고정되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 서셉터의 상면과 하면 사이를 관통하여 복수의 핀홀이 형성되어, 상기 각 리프트핀은 상기 핀홀에 삽입되고,
    상기 리프트핀이 결합되며 상기 리프트핀을 승강시키도록 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 승강플레이트와,
    상기 핀홀과 리프트핀 사이를 밀폐하도록, 상기 핀홀을 감싼 상태로 상기 서셉터의 하면과 승강 플레이트 사이에 신장 및 수축가능하게 설치되는 벨로우즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리프트핀과 핀홀 사이로 퍼지가스를 분사하도록, 상기 벨로우즈 내부의 공간에 연결되는 가스분사라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 서셉터의 상면과 하면 사이를 관통하여 복수의 핀홀이 형성되어, 상기 각 리프트핀은 상기 핀홀에 삽입되고,
    상기 히터체는 봉형상으로 형성되어 상기 리프트핀의 하부에 결합되며, 상기 서셉터의 핀홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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