KR20110080575A - 서셉터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 서셉터는 상부에 기판이 안치되는 서셉터 몸체, 서셉터 몸체 내측의 일부를 가공하여 제작하며, 내부에 냉매가 흐르는 냉각홈, 냉각홈 하측에 배치되어 상기 냉각홈을 커버하는 제 1 커버부재, 서셉터 몸체 내측에 삽입 장착된 열선 및 열선의 하측에 배치되어 상기 열선의 외주면과 접촉되도록 설치된 밀착부재를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면 냉각홈으로 흐르는 냉매가 서셉터 몸체의 내측면과 직접 접촉됨에 따라, 상기 냉매의 온도가 서셉터 몸체로 용이하게 전될 된다. 따라서, 기판 및 서셉터 몸체를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 이에, 기판 처리 시간 및 장비의 유지보수를 위해 소비되는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 별도의 밀착부재가 필요가 없어 서셉터를 제작하기 위한 제작 시간 및 비용일 줄일 수 있다.

Description

서셉터 및 이의 제조 방법 {Susceptor and method for manufacturing the same}
본 발명은 서셉터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 제작이 용이하고, 기판 처리 공정 시간을 단축시킬 수 있는 서셉터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자, 평판 표시 소자, 솔라셀 및 발광 다이오드와 같은 전자 소자들은 기판 상에 박막을 증착하고, 이러한 박막을 원하는 패턴으로 식각하여 제작된다. 이때, 전자 소자 제작을 위한 기판은 고온의 진공 분위기에서 처리된다. 따라서, 종래에는 진공 분위기의 공정 챔버에서 기판을 처리하였다. 이러한 챔버 내측에는 기판이 유입되고, 기판을 고온으로 가열하는 서셉터가 위치한다.
종래의 서셉터는 기판이 안치되는 서셉터 몸체, 서셉터 몸체 내에 삽입 장착되어 상기 서셉터 몸체를 가열하는 열선 및 서셉터 몸체를 냉각시키기 위한 냉매가 흐르는 냉각 파이프를 포함한다. 이러한 종래의 서셉터는 열선을 이용하여 서셉터 몸체를 가열시킴으로써, 상기 서셉터 몸체 상부에 안착된 기판을 일정 온도로 가열한다. 하지만, 장치의 유지 보수를 위해 가열되었던 서셉터 몸체를 냉각시켜야 한다. 이에, 서셉터 몸체 내에 공간을 형성하고 그 공간에 냉각 파이프를 삽입한다. 이때, 냉매가 흐르는 냉각 파이프의 외주면이 서셉터 몸체 내측면에 용이하게 접촉되도록 하기 위해, 상기 냉각 파이프의 외주면을 감싸도록 밀착부재가 설치된다. 그러나 냉각 파이프를 통해 흐르는 냉매의 냉기가 밀착부재를 거쳐 서셉터 몸체로 전달됨에 따라, 고온으로 가열된 서셉터를 냉각시키기 위해서는 많은 시간이 소요된다. 더욱이 최근에는 진공 챔버에서 사용되는 기판의 사이즈가 증가되고, 이에 따라 서셉터의 사이즈 또한 증가하였다. 따라서, 고온으로 가열된 서셉터 몸체를 냉각시키는데 더욱 많은 시간이 소요되는 문제가 발생한다. 이로 인해 장비의 유지 보수를 위해 소비되는 시간이 증가하는 단점이 있다. 또한, 서셉터의 냉각을 위해 지연되는 시간이 크기 때문에 공정 중에 챔버 내에서 문제가 발생한 경우, 이를 빠르게 대응하지 못하는 단점이 있다.
또한, 냉각 파이프의 외주면을 감싸도록 하는 별도의 밀착부재를 가공하는 별도의 공정이 추가됨에 따라, 서셉터를 제작하기 위한 비용 및 시간이 늘어나는 단점이 있다.
본 발명의 일 기술적 과제는 기판 및 서셉터 몸체를 신속하게 냉각시킬 수 있는 서셉터 및 이의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 기술적 과제는 장비의 유지 보수 시간을 단축할 수 있는 서셉터 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 서셉터는 기판이 안치되는 서셉터 몸체, 상기 서셉터 몸체 내측의 일부를 가공하여 제작하며, 내부에 냉매가 흐르는 냉각홈, 상기 냉각홈 일측에 배치되어 상기 냉각홈을 커버하는 제 1 커버부재, 상기 서셉터 몸체 내측에 삽입 장착된 열선 및 상기 열선의 외주면과 접촉되도록 설치된 밀착부재를 포함한다.
상기 서셉터 몸체는 단일 몸체로 제작되거나, 상하방향으로 적층된 제 1 몸체 및 제 2 몸체가 결합되어 제작된다.
상기 단일 몸체로 제작된 서셉터 몸체 내측에 열선이 삽입 장착되고, 상기 서셉터 몸체 내측에서 상기 열선과 수평방향으로 이격되도록 냉각홈이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 몸체 내측에 열선이 삽입 장착되고, 제 2 몸체 내측에 냉각홈이 형성되며, 상기 제 1 몸체와 제 2 몸체가 상하로 적층되도록 제작된다.
상기 냉각홈은 일측이 개방된 형상으로 제작되고, 상기 개방된 냉각홈의 일측을 커버하는 제 1 커버부재가 수납되는 제 1 커버부재 수납홈이 마련된다.
상기 제 1 커버부재가 상기 냉각홈에 비해 크도록 제작되는 것이 효과적이다.
상기 서셉터 몸체 내측에 열선이 삽입 장착되고, 상기 서셉터 몸체 내측에서 상기 열선의 하측과 이격되도록 냉각홈이 배치된다.
상기 열선과 냉각홈 사이에 밀착부재가 배치되는 것이 바람직하다.
상기 냉각홈은 일측 및 타측이 개방된 형상으로 제작되고, 상기 개방된 냉각홈의 일측은 제 1 커버부재가 커버하고, 상기 개방된 냉각홈의 타측은 밀착부재가 커버하도록 제작된다.
상기 제 1 커버부재 및 밀착부재가 상기 냉각홈에 비해 크도록 제작되는 것이 효과적이다.
상기 서셉터 몸체 내측에는 상기 열선 및 밀착부재가 수납되는 열선 수납홈이 마련된다.
상기 열선 수납홈 내부의 일측에 열선이 수납되고, 상기 열선이 수납되지 않은 열선 수납홈 내부에 밀착부재가 수납된다.
상기 밀착부재의 일측에 상기 밀착부재의 일단과 연결되도록 제 2 커버부재가 배치된다.
상기 열선 수납홈 일측에 제 2 커버부재가 수납되는 제 2 커버부재 수납홈이 마련된다.
본 발명에 따른 서셉터 제조 방법은 플레이트 형상의 서셉터 몸체 내측에 냉각홈을 형성하는 단계, 상기 냉각홈 일측에 제 1 커버부재 수납홈을 형성하는 단계, 상기 플레이트 형상의 서셉터 몸체 내측에 열선 수납홈을 형성하는 단계, 상기 제 1 커버부재 수납홈에 제 1 커버부재를 수납하는 단계 및 상기 열선 수납홈 내부 일측에 열선을 수납하고, 상기 열선이 수납되지 않은 상기 열선 수납홈 내부에 밀착부재를 수납하는 단계를 포함한다.
상기 서셉터 몸체 내측에 냉각홈을 형성한 후, 상기 냉각홈 일측에 상기 냉각홈에 비해 큰 제 1 커버부재 수납홈을 형성한다.
상기 밀착부재를 열선 수납홈 내부에 수납시키는 단계에 있어서, 상기 밀착부재 일측에 배치된 열선이 서셉터 몸체 내측면에 밀착되도록 상기 밀착부재를 수납시킨다.
상기 열선 수납홈을 형성하는 단계 후에, 상기 열선 수납홈 하측에 제 2 커버부재 수납홈을 형성한다.
상기 열선 수납홈에 밀착부재를 수납하는 단계 후에, 상기 제 2 커버부재 수납홈에 제 2 커버부재를 수납한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 기판을 지지하는 서셉터 몸체 내부에 냉각홈을 형성하고, 상기 냉각홈으로 냉매가 흐르도록 한다. 이에, 냉각홈으로 흐르는 냉매가 서셉터 몸체의 내측면과 직접 접촉됨에 따라, 상기 냉매의 온도가 서셉터 빠르고 몸체로 용이하게 전달된다. 따라서, 기판 및 서셉터 몸체를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 이에, 기판 처리 시간 및 장비의 유지보수를 위해 소비되는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 별도의 밀착부재가 필요가 없으므로, 상기 밀착부재를 제작을 위한 공정을 생략할 수 있다. 이에 서셉터의 제작 및 조립이 용이하여, 상기 서셉터를 제작하기 위한 시간 및 비용일 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서셉터를 포함하는 기판 처리 장치의 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터 일부 영역의 확대 도면
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터 몸체 일부 영역의 확대 도면
도 4는 제 1실시예의 변형예에 따른 서셉터 일부 영역의 확대 도면
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터의 평면 개념도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 서셉터의 확대 도면
도 7은 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따른 서셉터의 확대 도면
도 8은 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 서셉터의 확대 도면
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 서셉터의 평면 개념도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 서셉터, 비교예 1 및 비교예 2 따른 서셉터의 냉각 시간을 나타낸 그래프
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서셉터를 포함하는 기판 처리 장치의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터 일부 영역의 확대 도면이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터 몸체 일부 영역의 확대 도면이다. 도 4는 제 1실시예의 제 1 변형예에 따른 서셉터 일부 영역의 확대 도면이다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터의 평면 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 갖는 챔버(100), 기판 처리 공간에 위치하여 기판(s)을 안치하는 서셉터 몸체(210), 서셉터 몸체(210) 내측에 설치되어 상기 서셉터 몸체(210)를 가열하는 히터부(220), 가열된 서셉터 몸체(210)를 냉각하는 냉각부(230), 상기 서셉터 몸체(210) 하부에 연결되어 상기 서셉터 몸체(210)를 지지하는 샤프트(240)를 구비하는 서셉터(200), 샤프트(240)와 연결되어 서셉터(200)를 승하강시키는 구동부(400), 서셉터 몸체(210) 상에 안치된 기판 상에 기판(s) 처리 원료를 공급하는 원료 공급부(300)를 포함한다. 또한, 히터부(220)에 열원을 공급하는 전원 공급부(500), 냉각부(230)에 냉매를 공급하는 냉매 공급부(600)를 포함한다. 그리고 도시되지는 않았지만, 기판 처리 공간의 압력을 일정하게 유지시키는 압력 유지 장치, 기판 처리 공간의 반응 부산물 및 미반응 물질들을 배기하는 배기장치를 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부공간 즉, 기판 처리 공간을 갖는 통 형상으로 제작된다. 이러한 챔버(100)는 도시되지는 않았지만, 챔버 몸체와 챔버 리드로 분리되도록 제작된다. 이를 통해, 챔버(100)와 챔버(100) 내부에 설치된 장치들을 유지 보수할 수 있다. 그리고 도시되지는 않았지만, 챔버(100) 일측에는 기판(s)이 출입하는 출입구가 마련되고, 상기 출입구를 개폐하기 위한 별도의 개폐 수단 예를 들어, 게이트 밸브, 슬랏 밸브가 마련된다.
서셉터(200)는 기판(s)을 지지하고 이를 가열한다. 이러한 서셉터(200)는 상기에서 전술한 바와 같이 기판(s)이 안치되는 서셉터 몸체(210), 서셉터 몸체(210) 내측에 설치되어 상기 서셉터 몸체(210)를 가열하는 히터부(220), 서셉터 몸체(210) 내측에 설치되어 히터부(220)에 의해 가열된 서셉터 몸체(210)를 냉각시키는 냉각부(230) 및 서셉터 몸체(210)의 하부에 연결되어 상기 서셉터(200)를 지지하는 샤프트(240)를 포함한다.
서셉터 몸체(210)는 그 상부에 기판(s)을 안치시키는 역할을 한다. 실시예에서는 사각 판 형상으로 서셉터 몸체(210)를 제작하였으나 이에 한정되지 않고 기판(s)의 형상과 대응되는 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고 이러한 서셉터 몸체(210) 내측에는 상기 서셉터 몸체(210)를 가열하는 히터부(220) 및 가열된 서셉터 몸체(210)를 냉각하는 냉각부(230)가 설치된다. 이를 위해 서셉터 몸체(210) 내부에는 히터부(220)가 수납되는 히터부 수납홈(220-1), 냉매가 흐르는 냉각홈(231) 및 냉각홈(231)을 커버하는 제 1 커버부재(232)가 수납되는 제 1 커버부재 수납홈(232-1)이 마련된다. 히터부 수납홈(220-1), 냉각홈(231) 및 제 1 커버부재 수납홈(232-1)에 대한 자세한 설명은 하기에서 하기로 한다. 그리고 서셉터 몸체(210)에는 도시되지는 않았지만 기판(s)의 로딩 및 언로딩을 돕기 위한 적어도 하나의 리프트 핀을 더 구비할 수 있다. 이때, 서셉터 몸체(210)에는 상기 리프트 핀이 관통하는 적어도 하나의 관통홀이 형성되는 것이 바람직하다.
냉각부(230)는 히터부(220)에 의해 가열된 서셉터 몸체(210)를 냉각시킨다. 이러한 냉각부(230)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 서셉터 몸체(210) 내측에 설치된다. 이때, 냉각부(230)는 히터부(220)의 측방향에 배치되며, 상기 히터부(220)와 이격되도록 설치된다. 여기서, 냉각부(230)는 서셉터 몸체(210)를 냉각시키는 냉매가 흐르는 냉각홈(231) 및 냉각홈(231)을 커버하는 제 1 커버부재(232)를 포함한다. 냉각홈(231)은 냉매가 흐르는 유로로써, 서셉터 몸체(210) 내측을 일부 가공하여 제작한다. 이때, 냉각홈(231)은 일측이 개방된 형태로 제작되고, 냉각홈(231)의 개방부에 제 1 커버부재(232)가 대응 배치된다. 실시예에서는 냉각홈(231)의 하측 일부가 개방되도록 제작되고, 냉각홈(231)의 하측에 제 1 커버부재(231)가 대응 배치된다. 여기서, 제 1 커버부재(232)는 냉각홈(231)에 비해 큰 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 이에, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 냉각홈(231)의 하측에 상기 냉각홈(231)에 비해 크게 제작된 제 1 커버부재(232)가 배치됨으로써, 상기 제 1 커버부재(232) 상부의 일부 영역이 냉각홈(231)을 커버하게 된다. 즉, 냉각홈(231)의 하측 측부에 단턱이 발생된다. 제 1 커버부재(232)는 서셉터 몸체(210) 내측에 삽입 장착되는데, 이를 위해 서셉터 몸체(210) 내부에는 제 1 커버부재(232)를 수납하기 위한 제 1 커버부재 수납홈(232-1)이 마련된다. 제 1 커버부재 수납홈(232-1)은 냉각홈(231)의 하측에 형성되며, 제 1 커버부재(232)가 용이하게 수납될 수 있는 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 제 1 커버부재 수납홈(232-1)은 상측 및 하측이 개방된 형태로 제작된다. 이로 인해, 냉각홈(231) 및 제 1 커버부재 수납홈(232-1)은 상호 연통되도록 형성된다. 또한, 제 1 커버부재 수납홈(231-1)은 냉각홈(231)에 비해 큰 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 이에, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 냉각홈(231) 하측의 측부에 단턱이 생긴다. 그리고, 냉각홈(231)을 형성한 후, 제 1 커버부재 수납홈(232-1)을 형성하거나, 냉각홈(231) 및 제 1 커버부재 수납홈(232-1)을 함께 형성할 수도 있다. 이러한 제 1 커버부재 수납홈(232-1)에 제 1 커버부재(232)가 수납되면, 상기 제 1 커버부재(232)에 의해 냉각홈(231)이 커버된다. 즉, 냉각홈(231)은 제 1 커버부재(232)에 의해 하측이 커버된다. 냉각홈(231)을 통해 흐르는 냉매는 서셉터 몸체(210) 내측면에 직접 접촉된다. 따라서, 냉매의 온도가 서셉터 몸체(210)로 직접 전달됨에 따라, 상기 서셉터 몸체(210)를 종래에 비해 빠른 속도로 냉각시킬 수 있다. 실시예에서는 사각통 형상으로 냉각홈(231)을 제작하였으나, 이에 한정되지 않고 냉매가 흐를수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있음은 물론이다. 냉각홈(231)으로 주입되는 냉매는 예를 들어, 냉기, He, PCW(Process Colling Water), 갈덴(Galden) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
히터부(220)는 서셉터 몸체(210) 내측에 설치되어 상기 서셉터 몸체(210)를 가열한다. 이러한 히터부(220)는 서셉터 몸체(210)를 가열하는 열선(221), 열선(221)의 하측에 배치된 밀착부재(222) 및 밀착부재(222) 하측에 배치된 제 2 커버부재(223)를 포함한다. 실시예에서는 원통 형상으로 제작된 열선(221)을 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고 전기적 에너지를 이용하여 열을 발산하는 다양한 발열체를 사용할 수 있다. 이러한 열선(221)은 서셉터 몸체(210) 내측에 삽입 장착되는데, 이를 위해 서셉터 몸체(210) 내부에는 열선(221)을 수납하기 위한 열선 수납홈(221-1)이 마련된다. 실시예에서는 원통 형상의 열선(221)을 사용하므로, 상기 원통 형상의 열선(221)을 용이하게 수납할 수 있도록 열선 수납홈(221-1)을 제작하는 것이 바람직하다. 실시예에서는 예를 들어, 절곡된 선 형상으로 열선 수납홈(221-1)을 제작한다. 또한, 열선 수납홈(221-1)은 하측의 일부가 개방되도록 제작된다. 이러한 열선 수납홈(221-1) 내부의 상측에 열선(221)이 수납되고, 열선(221)이 수납되지 않은 열선 수납홈(221-1) 내부에 밀착부재(222)가 수납된다. 이때 밀착부재(222)의 일단은 열선(221)의 외주면을 감싸도록 열선 수납홈(221-1)에 수납된다. 따라서, 밀착부재(222)에 의해 열선(221)이 서셉터 몸체(210)의 내측면에 밀착된다. 즉, 밀착부재(222)를 이용하여 열선(221)과 서셉터(200) 내측면 사이에 소정 간격의 틈이 생기는 것을 최소화하여, 열선(221)의 열이 밀착부재(222)를 통해 서셉터 몸체(210)로 용이하게 전달될 수 있도록 한다. 또한, 이와 같이 열선(221)이 수납된 열선 수납홈(221-1) 하측에 밀착부재(222)가 배치됨으로써, 열선 수납홈(221-1)이 커버된다.
제 2 커버부재(223)는 밀착부재(222)의 하측에 배치된 제 1 커버(223a) 및 제 1 커버(223a)의 하측에 배치된 제 2 커버(223b)를 포함한다. 여기서 제 2 커버부재(223)는 밀착부재(222)의 하측에 배치되어 열선(221)이 서셉터 몸체(210) 내측면에 더욱 밀착될 수 있도록 상기 밀착부재(222)에 하중을 가하는 역할을 한다. 또한 제 2 커버부재(223)는 열선(221) 및 밀착부재(222)가 수납된 열선 수납홈(221-1) 하측에 배치됨으로써, 상기 열선 수납홈(221-1)을 커버한다. 여기서 제 2 커버부재(223)의 제 1 커버(223a)는 밀착부재(222)와 제 2 커버(223b) 사이에 배치되며, 제 1 커버(223a)의 상부는 밀착부재(222)의 하부와 접촉되고, 하부는 제 2 커버(223b)의 상부와 접촉된다. 그리고 밀착부재(222) 및 제 2 커버(223b)와 접촉되지 않은 제 1 커버(223a)의 나머지 외주면은 서셉터 몸체(210) 내측면과 접속된다. 제 2 커버(223b)는 제 1 커버(223a)의 하측에 배치되어 상부가 제 1 커버(223a)의 하부와 접촉되고, 하부 표면이 서셉터 몸체(210) 하부 표면으로 노출되도록 장착된다. 그리고 제 1 커버(223a)의 하부와 접촉되지 않고 서셉터 몸체(210) 하부 표면으로 노출되지 않은 제 2 커버(223b)의 나머지 외주면은 서셉터 몸체(210) 내측면과 접속된다. 이때, 제 1 커버(223a)는 밀착부재(222)에 비해 크고, 제 2 커버(223b)는 제 1 커버(223a)에 비해 크게 제작되는 것이 바람직하다. 이러한 제 2 커버부재(223)의 제 1 커버(223a) 및 제 2 커버(223b)는 서셉터 몸체(210) 내부에 삽입 장착되는데, 이를 위해 서셉터 몸체(210) 내측에는 제 1 커버(223a) 및 제 2 커버(223b)를 수납하기 위한 제 2 커버부재 수납홈(223-1)이 마련된다. 여기서, 제 2 커버부재 수납홈(223-1)은 그 내부에 제 1 커버(223a) 및 제 2 커버(223b)의 수납이 용이하도록 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 커버부재(223)의 내부 직경은 제 1 커버(223a) 및 제 2 커버(223b)를 포함하는 제 2 커버부재(223)에 비해 크거나 동일하도록 제작되는 것이 바람직하다.
상기에서는 밀착부재(222)의 하측에 별도의 제 2 커버부재(223)를 설치하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 도 4에 도시된 제 1 실시예의 변형예에서와 같이, 별도의 제 2 커버부재(223)를 설치하지 않을 수 있다. 즉, 열선(221)의 하측에 밀착부재(222)가 설치되고, 상기 밀착부재(222)는 서셉터 몸체(210) 하부 표면까지 연장되도록 제작된다.
그리고, 서셉터 몸체(210) 내측에서 열선(221)과 냉각홈(231)이 균일하게 배치되는 것이 효과적이다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 열선(221) 및 냉각홈(231) 각각이 환형 라인 형상으로 배치된다. 물론 이에 한정되지 않고 열선(221) 및 냉각홈(231)이 다양한 형상의 라인으로 배치될 수 있다. 또한, 열선(221) 및 냉각홈(231) 각각의 라인의 끝단이 서셉터 몸체(210)의 중심 영역에 위치한다. 물론 이에 한정되지 않고 서셉터 몸체(210)의 가장자리 영역에 이 라인의 양 끝단이 위치할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 서셉터의 확대 도면이다. 도 7은 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따른 서셉터의 확대 도면이다. 도 8은 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 서셉터의 확대 도면이다. 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 서셉터의 평면 개념도이다. 하기에서는 제 1 실시예와 중복되는 내용은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 서셉터(200)는 서셉터 몸체(210), 서셉터 몸체(210) 내측에 설치되어 상기 서셉터 몸체(210)를 가열하는 히터부(220) 및 히터부(220)에 의해 가열된 서셉터 몸체(210)를 냉각시키는 냉각부(230)를 포함한다. 여기서 본 실시예에 따른 서셉터 몸체(210)는 제 1 몸체(210a) 및 제 1 몸체 하측에 배치된 제 2 몸체(210b)를 구비한다. 이때, 제 1 몸체(210a)의 하측면과 제 2 몸체(210b)의 상측면이 밀착 결합되어 서셉터 몸체(210)가 제작된다. 그리고 제 1 몸체(210a) 내측에는 히터부(220)가 삽입 장착되고, 제 2 몸체(210b) 내측에는 냉각부(230)가 삽입 장착된다. 이때, 본 실시예에 따른 히터부(220) 및 냉각부(230)는 상하 방향으로 대응 위치하도록 설치된다.
냉각부(230)는 제 1 몸체(210a)의 하측에 배치된 제 2 몸체(210b)의 하부에 삽입 장착된다. 이러한 냉각부(230)는 냉매가 흐르는 냉각홈(231) 및 냉각홈(231) 하측에 배치되어 상기 냉각홈(231)을 커버하는 제 1 커버부재(232)를 포함한다. 히터부(220)는 상기에서 전술한 바와 같이 제 1 몸체(210a)의 내부에 삽입 장착되며, 서셉터 몸체(210)를 가열하는 열선(221) 및 열선(221)의 하측에 배치된 밀착부재(222)를 포함한다. 즉, 본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 별도의 제 2 커버부재(223)를 구비하지 않는다. 이에, 밀착부재(222)의 일단은 열선(221)의 외주면과 접촉되고 타단은 서셉터(200) 하부 표면까지 연장되도록 제작되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고 도 7에 도시된 바와 같이, 밀착부재(222)의 하측에 별도의 제 2 커버부재(223)를 배치할 수도 있다.
이와 같이 히터부(220)가 장착된 제 1 몸체(210a)와 냉각부(230)가 장착된 제 2 몸체(210b)를 결합시켜 제작함으로써, 상기 히터부(220) 및 냉각부(230)가 상하로 적층된 구조의 서셉터(200)를 제작할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 서셉터(200)는 서셉터 몸체(210), 서셉터 몸체(210) 내측에 설치되어 상기 서셉터 몸체(210)를 가열하는 히터부(220) 및 히터부 하측에 배치되어 서셉터 몸체(210)를 냉각시키는 냉각부(230)를 포함한다. 이때, 냉각홈(231)은 일측 및 타측 예를 들어, 상측 및 하측이 개방된 형태로 제작된다. 그리고 냉각홈(231)의 상측에는 히터부(220)의 밀착부재(222)가 배치되어 상기 냉각홈(231)의 상측 개구부를 커버한다. 또한, 냉각홈(231)의 하측에는 제 1 커버부재(232)가 배치되어 상기 냉각홈(231)의 하측 개구부를 커버한다. 이때, 제 1 커버부재(232) 및 밀착부재(222)는 냉각홈(231)에 비해 크게 제작되는 것이 바람직하다. 이에, 냉각홈(231)을 통해 흐르는 냉매는 서셉터 몸체(210)의 내측면 뿐만 아니라, 밀착부재(222)의 하측면과 제 1 커버부재(232)의 상측면에 직접 접촉된다.
그리고, 서셉터 몸체(210) 내측에서 열선(221)과 냉각홈(231)은 균일하게 배치되는 것이 효과적이다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 환형 라인 형상으로 열선(221)과 냉각홈(231)이 배치된다. 이때, 열선(221)과 냉각홈(231)이 단일의 라인 형태로 연결된다. 이 라인의 양 끝단이 서셉터 몸체(210)의 중심 영역에 위치한다. 물론 이에 한정되지 않고, 서셉터 몸체(210)의 가장자리 영역에 이 라인의 양 끝단이 위치할 수도 있다.
샤프트(240)는 일단이 서셉터 몸체(210) 하부와 연결되고 타단이 구동부(400)와 연결된다. 이에 구동부(400)에 의해 샤프트(240)가 승하강되면, 상기 샤프트(240)에 의해 서셉터 몸체(210)가 승하강된다. 그리고 이러한 샤프트(240) 내에는 서셉터 몸체(210) 내부에 수납된 냉각홈(231)에 냉매를 전달하는 냉매 연통 배관(242)이 및 열선(221)에 전원을 인가하는 전원선(241)이 마련된다. 그리고 냉매 연통 배관(242)은 냉각홈(231)에 저온의 냉매를 주입하는 냉매 주입 배관과, 냉각홈(231)을 순환하고 배출된 냉매를 제공받는 냉매 배출 배관을 구비한다. 이러한 냉매 연통 배관(242)의 일단은 서셉터 몸체(210) 내부로 삽입되어 냉각홈(231)과 연통되고 타단은 샤프트(240) 끝단으로 돌출되어 냉매 공급부(600)에 접속된다. 또한, 전원선(241)의 일단은 서셉터 몸체(210) 내부로 삽입되어 열선(221)과 접속도고 타단은 샤프트(240) 끝단으로 돌출되어 전원 공급부(500)와 접속된다.
원료 공급부(300)는 챔버(100) 내측에 설치되어 기판 처리 원료를 기판 처리 공간에 분사하는 원료 분사부(310), 원료 분사부(310)에 기판 처리 원료를 공급하는 원료 저장부(320)를 포함한다. 원료 저장부(320)와 원료 분사부(310)는 별도의 공급 파이프에 의해 연결된다. 그리고 상기 공급 파이프에는 공급되는 원료량을 제어하기 위한 제어수단 예를 들어, MFC가 마련될 수도 있다. 그리고 원료 분사부(310)는 샤워헤드 형태로 제작되는 것이 효과적이다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 기판 처리 원료는 챔버(100) 내측에서 수행되는 기판 처리 공정에 따라 다양한 물질을 사용할 수 있다. 이때 원료의 형태로는 가스, 액체 또는 전구체를 사용할 수 있다. 그리고 기판 처리 공정에 따라 원료 공급부(300)로 금속 타겟을 사용할 수도 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 하기에서는 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서셉터의 제조 방법을 설명한다.
도 10a를 참조하면, 먼저 플레이트 형상의 서셉터 몸체(210)를 마련한다. 그리고 서셉터 몸체(210) 내측에 냉매가 흐르는 유로 역할을 하는 냉각홈(231), 냉각홈(231)을 커버하는 제 1 커버부재(232)가 수납되는 제 1 커버부재 수납홈(232-1) 및 히터부(220)를 수납하기 위한 히터부 수납홈(220-1)을 형성한다. 여기서 냉각홈(231)은 하측의 일부가 개방된 형태로 제작되며, 상기 냉각홈(213) 하측에 제 1 커버부재 수납홈(232-1)을 형성한다. 이때, 제 1 커버부재 수납홈(232-1)은 상측 및 하측이 개방된 형태로 제작되며, 냉각홈(231)에 비해 크도록 제작한다. 본 실시예에서는 사각 통 형상의 냉각홈(231) 및 제 1 커버부재 수납홈(232-1)을 형성한다. 이때, 냉각홈(231)을 형성한 후, 제 1 커버부재 수납홈(232-1)을 형성하거나, 상기 냉각홈(231) 및 제 1 커버부재 수납홈(232-1)을 함께 형성할 수도 있다.
히터부 수납홈(220-1)은 열선(221) 및 밀착부재(222)가 수납되는 열선 수납홈(221-1), 열선 수납홈(221-1) 하측에 배치된 제 2 커버부재 수납홈(223-1)을 포함한다. 실시예에서는 원통 형상의 열선(221)을 사용하므로, 열선 수납홈(221-1)은 상기 원통 형상의 열선(221)을 수납할 수 있도록 예를 들어, 절곡된 선 형상으로 제작한다. 또한, 열선 수납홈(221-1)은 하측의 일부가 개방된 형상으로 제작된다. 그리고 이러한 열선 수납홈(221-1) 하측에 상측 및 하측이 개방된 제 2 커버부재 수납홈(223-1)을 형성한다. 여기서 제 2 커버부재 수납홈(223-1)은 제 1 커버(223a) 및 제 2 커버(223b)를 구비하는 제 2 커버부재(223)가 용이하게 수납될 수 있는 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 이때, 열선 수납홈(221-1)을 형성한 후, 열선 수납홈(221-1) 하측에 제 2 커버부재 수납홈(223-1)을 형성하거나, 열선 수납홈(221-1) 및 제 2 커버부재 수납홈(223-1)을 동시에 형성할 수도 있다.
이어서, 도 10b에 도시된 바와 같이 제 1 커버부재 수납홈(232-1) 내부에 제 1 커버부재(232)를 수납하여 상기 냉각홈(231)을 커버한다. 이로 인해, 냉각홈(231) 하측이 제 1 커버부재(232)에 의해 커버됨으로써, 상기 냉각홈(231) 내부로 냉매가 흐를 수 있게 유로가 된다. 이때, 제 1 커버부재(232-1)는 서셉터 몸체(210)의 일부와 결합되도록 설치된다. 이를 위해 실시예에서는 제 1 커버부재(232-1)과 서셉터 몸체(210)를 용접함으로써, 상기 제 1 커버부재(232-1)가 서셉터 몸체(210)에 결합되도록 하였다. 또한, 열선 수납홈(221-1) 내부의 상측에 열선(221)을 수납하고, 상기 열선(221)이 수납되지 않은 열선 수납홈(221-1) 하측에 밀착부재(222)를 수납한다. 이때, 밀착부재(222)의 일단이 열선(221)의 외주면을 감싸도록 수납되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 열선(221)의 외주면이 서셉터 몸체(210) 내측면에 밀착된다. 이때, 밀착부재(222)는 열선 수납홈(221-1)에 수납되어 서셉터 몸체(210)의 내측면과 결합되도록 설치된다. 이를 위해 실시예에서는 밀착부재(222)와 서셉터 몸체(210)를 용접함으로써, 상기 밀착부재(222)가 서셉터 몸체(210)에 결합되도록 하였다.
이후, 도 10c에 도시된 바와 같이 제 2 커버부재 수납홈(223-1)에 제 2 커버부재(223)를 수납한다. 이를 통해 밀착부재(222)의 하측에 제 2 커버부재(223)가 배치된다. 이때, 제 2 커버부재(223)는 제 2 커버부재 수납홈(223-1)에 수납되어 서셉터 몸체(210) 내측면 및 밀착부재(222)와 결합된다. 이를 위해, 제 2 커버부재 수납홈(223-1)에 수납된 제 2 커버부재(223)를 서셉터 몸체(210) 및 밀착부재(222)와 용접시킨다.
상기에서는 용접을 이용하여 제 1 커버부재(232), 밀착부재(222) 및 제 2 커버부재(223) 각각을 서셉터 몸체(210)에 결합시켰다. 하지만 이에 한정되지 않고 상기 제 1 커버부재(232), 밀착부재(222) 및 제 2 커버부재(223) 각각을 서셉터 몸체(210)에 결합시킬 수 있는 다양한 수단 및 방법이 사용될 수 있다.
그리고 도시되지는 않았지만, 냉각홈(231)에 냉매를 공급하는 냉매 연통 배관(242) 및 열선(221)에 전원을 공급하는 전원선(241)이 매립된 샤프트(240)를 서셉터 몸체(210)에 부착하여 서셉터(200)의 제작을 완료한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 서셉터, 비교예 1 및 비교예 2 따른 서셉터의 냉각 시간을 나타낸 그래프이다. 실험을 위하여 각각의 서셉터의 히터부(220)를 이용하여 동일한 온도로 서셉터 몸체(210)를 가열하고, 서셉터 몸체(210)를 냉각시켰다.
여기서 실시예에 따른 서셉터(200)는 서셉터 몸체(210) 내측을 가공하여 냉미가 흐르는 냉각홈(231)을 형성한 것이다. 또한, 비교예 1에 따른 서셉터는 도시되지는 않았지만, 별도의 냉각부가 설치되지 않은 서셉터이며, 비교예 2에 따른 서셉터는 서셉터 몸체 내측에 내부공간이 마련된 냉각 파이프를 설치한 서셉터이다.
도 11을 참조하면, 최초 400℃의 온도에서 예를 들어 200℃의 온도로 서셉터 몸체(210)의 온도를 냉각시킨다고 할때, 실시예에 따른 서셉터(200)는 약 170초의 시간이 소요된다. 한편, 비교예 1에 따른 서셉터의 경우 200℃의 온도로 냉각되기까지 570초의 시간이 소요되며, 비교예 2에 따른 서셉터의 경우 270초의 시간이 소요된다.
이를 통해, 서셉터 몸체(210) 내측을 가공하여 형성된 냉각홈(231)으로 냉매가 흐르도록 함으로써, 비교예 1 및 비교예 2에 비해 서셉터 몸체(210)를 빠르게 냉각시킬 수 있다. 이는, 냉각홈(231)을 통해 흐르는 냉매가 서셉터 몸체(210) 내측면과 직접 접촉됨에 따라, 냉매의 냉기가 서셉터 몸체(210)로 용이하게 전달되기 때문이다.
200: 서셉터 210: 서셉터 몸체
220: 히터부 230: 냉각부

Claims (19)

  1. 기판이 안치되는 서셉터 몸체;
    상기 서셉터 몸체 내측의 일부를 가공하여 제작하며, 내부에 냉매가 흐르는 냉각홈;
    상기 냉각홈 일측에 배치되어 상기 냉각홈을 커버하는 제 1 커버부재;
    상기 서셉터 몸체 내측에 삽입 장착된 열선;
    상기 열선의 외주면과 접촉되도록 설치된 밀착부재를 포함하는 서셉터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서셉터 몸체는 단일 몸체로 제작되거나, 상하방향으로 적층된 제 1 몸체 및 제 2 몸체가 결합되어 제작되는 서셉터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단일 몸체로 제작된 서셉터 몸체 내측에 열선이 삽입 장착되고, 상기 서셉터 몸체 내측에서 상기 열선과 수평방향으로 이격되도록 냉각홈이 형성되는 서셉터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 몸체 내측에 열선이 삽입 장착되고, 제 2 몸체 내측에 냉각홈이 형성되며, 상기 제 1 몸체와 제 2 몸체가 상하로 적층되는 서셉터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각홈은 일측이 개방된 형상으로 제작되고, 상기 개방된 냉각홈의 일측을 커버하는 제 1 커버부재가 수납되는 제 1 커버부재 수납홈이 마련되는 서셉터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 커버부재가 상기 냉각홈에 비해 크도록 제작되는 서셉터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 서셉터 몸체 내측에 열선이 삽입 장착되고, 상기 서셉터 몸체 내측에서 상기 열선의 하측과 이격되도록 냉각홈이 배치되는 서셉터.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 열선과 냉각홈 사이에 밀착부재가 배치되는 서셉터.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 냉각홈은 일측 및 타측이 개방된 형상으로 제작되고, 상기 개방된 냉각홈의 일측은 제 1 커버부재가 커버하고, 상기 개방된 냉각홈의 타측은 밀착부재가 커버하는 서셉터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 커버부재 및 밀착부재가 상기 냉각홈에 비해 크도록 제작되는 서셉터.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 서셉터 몸체 내측에는 상기 열선 및 밀착부재가 수납되는 열선 수납홈이 마련되는 서셉터.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 열선 수납홈 내부의 일측에 열선이 수납되고, 상기 열선이 수납되지 않은 열선 수납홈 내부에 밀착부재가 수납되는 서셉터.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 밀착부재의 일측에 상기 밀착부재의 일단과 연결되도록 제 2 커버부재가 배치되는 서셉터.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 열선 수납홈 일측에 제 2 커버부재가 수납되는 제 2 커버부재 수납홈이 마련되는 서셉터.
  15. 플레이트 형상의 서셉터 몸체 내측에 냉각홈을 형성하는 단계;
    상기 냉각홈 일측에 제 1 커버부재 수납홈을 형성하는 단계;
    상기 플레이트 형상의 서셉터 몸체 내측에 열선 수납홈을 형성하는 단계;
    상기 제 1 커버부재 수납홈에 제 1 커버부재를 수납하는 단계;
    상기 열선 수납홈 내부 일측에 열선을 수납하고, 상기 열선이 수납되지 않은 상기 열선 수납홈 내부에 밀착부재를 수납하는 단계를 포함하는 서셉터 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 서셉터 몸체 내측에 냉각홈을 형성한 후, 상기 냉각홈 일측에 상기 냉각홈에 비해 큰 제 1 커버부재 수납홈을 형성하는 서셉터 제조 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 밀착부재를 열선 수납홈 내부에 수납시키는 단계에 있어서, 상기 밀착부재 일측에 배치된 열선이 서셉터 몸체 내측면에 밀착되도록 상기 밀착부재를 수납시키는 서셉터 제조 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 열선 수납홈을 형성하는 단계 후에, 상기 열선 수납홈 하측에 제 2 커버부재 수납홈을 형성하는 서셉터 제조 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 열선 수납홈에 밀착부재를 수납하는 단계 후에, 상기 제 2 커버부재 수납홈에 제 2 커버부재를 수납하는 서셉터 제조 방법.
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