KR20130107964A - 증착 장치 - Google Patents

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KR20130107964A
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substrate support
substrate
plate
deposition apparatus
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KR1020120030180A
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조현규
정동락
김대연
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 고정식 기판 지지 핀이 삽입되어 있는 핀 홀 내에 탄성체로 이루어진 보호 부재를 삽입하고, 이 보호 부재를 통해 기판 지지 핀이 고정되도록 함으로써, 기판의 장착이나 탈착 또는 정전기에 의해 기판 지지 핀이 파손되는 것을 방지함으로써, 기판 지지 핀의 파손에 따른 기판의 손상 및 수율 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 비고정식 기판 지지 핀의 오정렬을 방지할 수 있는 기판 지지 핀 가이드 부재를 포함함으로써, 기판의 장착이나 탈착 또는 정전기에 의해 기판 지지 핀이 파손되는 것을 방지함으로써, 기판 지지 핀의 파손에 따른 기판의 손상 및 수율 저하를 방지할 수 있다.

Description

증착 장치{DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 증착 장치에 관한 것이다.
실리콘 기판 위에 일정한 막을 증착하는 증착 장치에서, 공정 전과 공정 후에 기판을 장착(loading) 또는 탈착(unloading)하는데, 기판 지지 핀(substrate supporting pin 혹은 substrate lift pin)이 사용되고 있다.
기판 지지 핀에는 고정식 지지 핀과 비고정식 지지 핀이 있다. 고정식 지지 핀은 기판 지지 핀의 하단 부분을 핀 지지대(lift pin supporter)의 핀 홀(pin hole)에 고정한 형태이다. 이러한 고정식 지지 핀의 경우, 핀홀 내부와의 마찰로 인해, 기판 지지 핀이 파손될 수 있다.
비고정식 기판 지지 핀의 경우, 기판의 장착 및 탈착 시, 기판 지지 핀이 상하 이동하게 되고, 기판 지지 핀의 상하 이동 시 기판 지지 핀 홀(lift pin hole) 내부에 걸려 기판 지지 핀이 파손될 수 있다.
이처럼 지지 핀이 파손될 경우, 기판의 장착 및 탈착이 정확하게 이루어지지 않아, 기판도 파손될 수 있다. 또한, 기판이 정확한 위치에 장착되지 않은 경우 공정 기체가 기판 후면 등으로 침투하여 불필요한 박막이 증착되거나, 반응기 내에 오염 입자가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 플라즈마를 이용하는 증착 공정에서, 박막이 증착되는 기판에 정전기가 발생할 수 있다. 공정 후 기판을 이동할 때, 이러한 정전기로 인해 기판 지지 핀(wafer supporting pin)이 기판 뒷면에 부착(stick)되어, 기판의 이동을 방해하거나 기판 지지 핀이 파손되거나, 기판이 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국공개특허 10-2006-0068132에서는 기판 지지 핀을 금도금을 하여, 기판 지지 핀을 지지하는 하부 플레이트를 통해 정전기를 방전하는 방법을 제시하였다. 또한 한국공개특허 10-2007-0008975에서는 기판 지지 핀 내부에 금속 로드(rod)를 삽입하여 공정 진행 시 발생하는 정전기를 지지 핀을 받치고 있는 리프트 후프를 통해 방전되도록 함으로써 기판이나 지지 핀의 파손을 방지하는 방법을 제시하고 있다.
그러나 이러한 구조를 이용하더라도, 공정이 수회 반복되면서 지지 핀과 이를 받치는 플레이트 혹은 리프트 후프 사이에 불필요한 박막, 특히 산화물 박막이 형성되는 경우, 정전기의 방전 자체가 이루어지지 않는 문제를 갖고 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기판 지지 핀을 이용하여, 기판을 장착 및 탈착할 경우, 기판 지지 핀의 손상을 줄일 수 있고, 플라즈마 공정 중 정전기가 발생하더라도 기판 지지 핀이 그것을 지지하는 수단에서 이탈하지 않도록 하여 기판 지지 핀 또는 기판이 손상되지 않도록 하는 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치는 기판 지지대, 상기 기판 지지대에 형성된 홀에 삽입되어 있는 기판 지지 핀, 상기 기판 지지 핀을 지지하는 지지 판, 상기 기판 지지 핀은 상기 지지 판 내에 형성되어 있는 홀 내에 삽입되어 있고, 그리고 상기 기판 지지 핀과 상기 홀 사이 배치되어 있으며, 상기 홀 내에 부착되어 있는 보호 부재를 포함한다.
상기 보호 부재는 상기 기판 지지 핀의 하부 끝 부분을 둘러쌀 수 있다.
상기 보조 수단은 탄성체를 포함할 수 있다.
상기 보조 수단은 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 증착 장치는 기판 지지대, 상기 기판 지지대에 형성된 홀에 삽입되어 있는 기판 지지 핀, 상기 기판 지지 핀을 지지하는 지지 판, 상기 기판 지지 핀의 하부에 부착되어 있는 가이드 링, 그리고 상기 지지 판에 부착되어 있는 가이드 판을 포함하고, 상기 가이드 링과 상기 가이드 판은 일정한 간격을 두고 이격된다.
상기 가이드 판은 상기 가이드 링의 적어도 일부분과 중첩할 수 있다.
상기 가이드 링과 상기 가이드 판은 약 2mm 내지 약 10mm 이격 될 수 있다.
상기 가이드 판은 상기 가이드 링 전체와 중첩할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 고정식 기판 지지 핀이 삽입되어 있는 핀 홀 내에 탄성체로 이루어진 보호 부재를 삽입하고, 이 보호 부재를 통해 기판 지지 핀이 고정되도록 함으로써, 기판의 장착이나 탈착 또는 정전기에 의해 기판 지지 핀이 파손되는 것을 방지함으로써, 기판 지지 핀의 파손에 따른 기판의 손상 및 수율 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 비고정식 기판 지지 핀의 오정렬을 방지할 수 있는 기판 지지 핀 가이드 부재를 포함함으로써, 기판의 장착이나 탈착 또는 정전기에 의해 기판 지지 핀이 파손되는 것을 방지함으로써, 기판 지지 핀의 파손에 따른 기판의 손상 및 수율 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 3는 기판 지지 핀의 보호 부재의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부의 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 5b는 도 5a의 일부를 도시한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 6b는 도 6a의 일부를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 외벽(100), 기체 통로관(110), 반응실 벽(120), 기판 지지대(130), 기판 지지대(130)와 함께 반응 공간을 정의하는 반응실 판(140), 반응실 내에 플라즈마를 유도하기 위하여, 반응실 판(140)에 고주파 전원을 전달하기 위한, 고주파 접속 단자(150), 고주파 접속 단자(150)에 연결되어 있는 고주파 전원(151)을 포함한다.
각 구성 요소에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
기판 지지대(130) 위에 증착 대상인 기판(135)이 배치되고, 기판 지지대(130) 아래에는 가열판(160)이 배치되어 있다. 가열판(160)은 기판의 온도를 공정에 필요한 온도까지 상승시키는 역할을 하는데, 생략 가능하다.
기판의 장착 및 탈착을 위해 기판 지지대(130)를 구동하기 위한 기판 지지대 구동부(170)는 기판 지지대(130)에 형성된 홀에 삽입되어 기판을 지지하는 기판 지지 핀(31), 그리고 기판 지지대(130)의 상하 이동을 제어하는 상하 구동부(33)를 포함한다. 상하 구동부(33)는 공압 실린더 등과 같이, 기판 지지대(130)의 상하 이동을 제어하는 여러 수단이 이용될 수 있다. 기판 지지 핀(31)은 하부에 형성되어 있는 지지 판(supporting plate)(101)에 지지될 수 있다.
그러면, 기판의 장착 및 탈착을 위한 기판 지지대(130)의 수직 운동에 대하여 설명한다. 증착 공정 전후에, 상하 구동부(33)에 연결된 기판 지지대(130) 및 가열판(160))이 아래로 이동하여, 반응실 벽(120)과 기판 지지대(130)가 분리됨으로써, 반응실이 개방되어 기판(135)을 반응실 내부에 장착하거나 외부로 탈착할 수 있다. 이 때, 기판 지지 핀(31)이 비고정식인 경우, 지지판(101)의 상하 운동에 의해 기판 지지 핀(31)이 상승하거나 하강하여, 기판(135)을 기판 지지대(130)로부터 탈착하거나 기판 지지대(130)에 장착할 수 있다.
그러면, 도 2 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀(31) 및 기판 지지 핀(31)을 지지하는 지지 판(101)에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 단면도이고, 도 3는 기판 지지 핀의 보호 부재의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부의 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 기판 지지대(130)와 가열판(160)에 삽입되어 있는 기판 지지 핀(31)은 기판 지지대(130)와 가열판(160)에 형성되어 있는 지지 핀 삽입부(30a)를 통과하여, 지지 판(101)에 형성되어 있는 핀 홀 내에 삽입되어 고정되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치의 지지 판(101)에 형성된 핀 홀 내에는 기판 지지 핀 보호 부재(101a)가 형성되어 있고, 기판 지지 핀(31)은 기판 지지 핀 보호 부재(101a)를 통해 핀 홀 내에 삽입되어 있다.
기판 지지 핀 보호 부재(101a)는 탄성체를 포함할 수 있다. 따라서, 기판 지지 핀(31)이 좌우로 이동하더라도, 기판 지지 핀(31)을 손상하지 않음과 동시에 기판 지지 핀(31)을 원 위치로 복원할 수 있다. 도 3을 참고하면, 기판 지지 핀 보호 부재(101a)는 판 스프링일 수 있다.
도 1을 다시 참고하면, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)이 상하 운동하는 경우, 기판 지지대(130) 및 가열판(160)이 좌우로 이동할 수 있는데, 이에 의해, 지지 판(101) 내에 고정되어 있는 기판 지지 핀(31)은 지지 핀 삽입부(30a)와의 마찰에 의해 파손되기 쉽다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치의 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판 지지 핀(31)이 지지판(101)의 핀 홀 내에 형성되어 있는 기판 지지 핀 보호 부재(101a)의 탄성에 의해 보호되어 기판 지지대(130) 및 가열판(160)의 이동에 따른 기판 지지 핀(31)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 증착 공정 후 기판(135) 위에 누적되어 있는 정전기 등에 의하여, 기판 지지 핀(31)과 기판(135)이 부착되어 이동하더라도, 기판 지지 핀(31)이 지지판(101)의 핀 홀 내에 형성되어 있는 기판 지지 핀 보호 부재(101a)에 의해 보호되어 기판 지지 핀(31)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
그러면, 도 5a 및 도 5b를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀(31) 및 기판 지지 핀(31)을 지지하는 지지 판(101)에 대하여 설명한다. 도 5a는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 도면이고, 도 5b는 도 5a의 일부를 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 본 실시예에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀(31)은 비고정식으로 지지 판(101)에 의해 지지되고, 지지 핀 가이드 부재에 의해 보호된다. 지지 핀 가이드 부재는 기판 지지 핀(31)의 하부에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 링(102)과, 지지 판(101) 부착되어 있으며 지지 핀 가이드 링(102)과 상하 방향으로 이격되어 배치되어 있는 지지 핀 가이드 판(103)을 포함한다. 지지 핀 가이드 판(103)은 지지 핀 가이드 링(102)의 일부와 상하 중첩하도록 배치되어 있다.
지지 핀 가이드 링(102)과 지지 핀 가이드 판(103)은 약 2mm 내지 약 10mm 정도의 상하 간격을 유지하도록 배치된다.
기판 장착 및 탈착 시, 기판 지지 핀(31)을 지지하는 지지 판(101)이 상하 이동하게 되고, 이에 따라 기판 지지 핀(31)이 상하 운동하게 된다. 이 경우에도, 기판 지지 핀(31)은 기판 지지대(130)에 형성된 지지 핀 삽입부를 통해, 기판 지지대(130)에 삽입되어 있다. 기판 지지 핀(31)의 상하 운동 시, 기판 지지대(130) 내의 지지 핀 삽입부와 마찰이 일어나고, 이에 의해 지지 핀 삽입부 내에 걸리는 현상(sticking)이 발생하고, 이에 따라 기판 지지 핀(31)이 파손될 수 있다. 그러나, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 증착 장치의 경우, 기판 지지 핀(31)이 지지 핀 삽입부 내에 부착(sticking)되어 상하 이동이 원활하지 않는 경우, 지지판(101)이 이동함에 따라 지지판(101)에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 판(103)이 함께 이동하고, 기판 지지 핀(31)의 하부에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 링(102)과 접촉한 후, 지지 핀 가이드 링(102)과 함께 기판 지지 핀(31)을 물리적으로 상하 이동시킴으로써, 기판 지지 핀(31)이 지지 핀 삽입부 내에 부착되어 이동하지 않아 발생할 수 있는 기판 지지 핀(31)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 증착 공정 후 기판(135) 위에 누적되어 있는 정전기 등에 의하여, 기판 지지 핀(31)과 기판(135)이 부착되어 지지판(101)이 이동함에도 기판 지지 핀(31)이 이동하지 않는 경우에도, 지지판(31)이 이동함에 따라 지지판(31)에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 판(103)이 함께 이동하고, 기판 지지 핀(31)의 하부에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 링(102)과 접촉한 후, 지지 핀 가이드 링(102)과 함께 기판 지지 핀(31)을 물리적으로 이동시킴으로써, 기판 지지핀(31)의 부착(sticking)에 따른 손상을 방지할 수 있다.
앞서 설명한 실시예에 따른 증착 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 증착 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 6a 및 도 6b를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀(31) 및 기판 지지 핀(31)을 지지하는 지지 판(101)에 대하여 설명한다. 도 6a는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 도면이고, 도 6b는 도 6a의 일부를 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 본 실시예에 따른 증착 장치는 도 5a 및 도 5b에 도시한 실시예에 따른 증착 장치와 유사하다. 본 실시예에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀(31)은 비고정식으로 지지 판(101)에 의해 지지되고, 지지 핀 가이드 부재에 의해 보호된다. 지지 핀 가이드 부재는 기판 지지 핀(31)의 하부에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 링(102)과, 지지 판(101) 부착되어 있으며 지지 핀 가이드 링(102)과 상하 방향으로 이격되어 배치되어 있는 지지 핀 가이드 판(103)을 포함한다. 지지 핀 가이드 링(102)과 지지 핀 가이드 판(103)은 약 2mm 내지 약 10mm 정도의 상하 간격을 유지하도록 배치된다.
그러나, 본 실시예에 따른 증착 장치의 경우, 도 5a 및 도 5b에 도시한 실시예에 따른 증착 장치와 달리, 지지 핀 가이드 부재의 지지 핀 가이드 판(103)은 기판 지지 핀(31)을 둘러 싸는 형태를 가진다. 즉, 지지 핀 가이드 판(103)에 기판 지지 핀(31)이 삽입되어 있는 형태를 가진다. 지지 핀 가이드 판(103)은 지지 핀 가이드 링(102) 전체와 상하 중첩하도록 형성되어 있다. 따라서, 지지판(101)이 이동함에도 기판 지지 핀(31)이 이동하지 않는 경우, 지지 핀 가이드 판(103)이 기판 지지 핀(31)을 둘러싸고 있는 지지 핀 가이드 링(102) 전체와 접촉하여 물리적으로 이동시킴으로써, 더욱 효과적으로 이동시킬 수 있다.
앞서 설명한 실시예에 따른 증착 장치와 같이, 본 실시예에 따른 증착 장치의 경우에도, 기판 지지 핀(31)이 지지 핀 삽입부 내에 부착(sticking)되어 이동하지 않는다면, 지지판(101)이 이동함에 따라 지지판(101)에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 판(103)이 함께 이동하고, 기판 지지 핀(31)의 하부에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 링(102)과 접촉한 후, 지지 핀 가이드 링(102)과 함께 기판 지지 핀(31)을 물리적으로 상하이동시킴으로써, 기판 지지 핀(31)이 지지 핀 삽입부 내에 부착되어 이동이 원활하지 않아 발생할 수 있는 기판 지지 핀(31)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 증착 공정 후 기판(135) 위에 누적되어 있는 정전기 등에 의하여, 기판 지지 핀(31)과 기판(135)이 부착되어 지지판(101)이 이동함에도 기판 지지 핀(31)이 이동하지 않는다면, 지지판(101)이 이동함에 따라 지지판(101)에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 판(103)이 함께 이동하고, 기판 지지 핀(31)의 하부에 부착되어 있는 지지 핀 가이드 링(102)과 접촉한 후, 지지 핀 가이드 링(102)과 함께 기판 지지 핀(31)을 물리적으로 이동시킴으로써, 기판 지지 핀(31)의 부착(sticking)에 따른 손상을 방지할 수 있다.
앞서 설명한 실시예에 따른 증착 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 증착 장치에 모두 적용 가능하다.
위에서 설명한 실시예들에 따른 증착 장치의 기판 지지 핀 및 기판 지지 핀 보호 부재, 기판 지지 핀 가이드 부재의 형태 및 배치 등은 본 발명을 설명하기 위한 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 여러 형태로 변화될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 기판 지지대,
    상기 기판 지지대에 형성된 홀에 삽입되어 있는 기판 지지 핀,
    상기 기판 지지 핀을 지지하는 지지 판, 상기 기판 지지 핀은 상기 지지 판 내에 형성되어 있는 홀 내에 삽입되어 있고, 그리고
    상기 기판 지지 핀과 상기 홀 사이 배치되어 있으며, 상기 홀 내에 부착되어 있는 보호 부재를 포함하는 증착 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 보호 부재는 상기 기판 지지 핀의 하부 끝 부분을 둘러싸고 있는 증착 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 보조 수단은 탄성체를 포함하는 증착 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 보조 수단은 스프링을 포함하는 증착 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 보조 수단은 탄성체를 포함하는 증착 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 보조 수단은 스프링을 포함하는 증착 장치.
  7. 기판 지지대,
    상기 기판 지지대에 형성된 홀에 삽입되어 있는 기판 지지 핀,
    상기 기판 지지 핀을 지지하는 지지 판,
    상기 기판 지지 핀의 하부에 부착되어 있는 가이드 링, 그리고
    상기 지지 판에 부착되어 있는 가이드 판을 포함하고,
    상기 가이드 링과 상기 가이드 판은 일정한 간격을 두고 이격되어 있는 증착 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 가이드 판은 상기 가이드 링의 적어도 일부분과 중첩하는 증착 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 가이드 링과 상기 가이드 판은 약 2mm 내지 약 10mm 이격 되어 있는 증착 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 가이드 판은 상기 가이드 링 전체와 중첩하는 증착 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 가이드 링과 상기 가이드 판은 약 2mm 내지 약 10mm 이격 되어 있는 증착 장치.
  12. 제7항에서,
    상기 가이드 링과 상기 가이드 판은 약 2mm 내지 약 10mm 이격 되어 있는 증착 장치.
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