KR20140013239A

KR20140013239A - 에피텍셜 반응기

Info

Publication number: KR20140013239A
Application number: KR1020120079759A
Authority: KR
Inventors: 한용수
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-05

Abstract

본 실시예의 에피텍셜 반응기는 웨이퍼를 재치하는 써셉터; 상기 써셉터를 지지하는 써셉터 지지축; 상기 웨이퍼를 선택적으로 지지하고, 상기 써셉터에 마련되는 핀홀을 통과하여 상하로 움직이는 리프트 핀; 상기 리프트 핀을 승강시키는 리프트 핀 지지축; 및 상기 써셉터에 체결가능하고, 상기 리프트 핀이 관통할 수 있는 홀이 형성된 핀 가이드 부재;를 포함한다.

Description

에피텍셜 반응기{Epitaxial reactor}

본 발명은 에피텍셜 반응기에 관한 것이다.

경면 가공된 반도체 웨이퍼에 단결정의 얇은 에피택셜 막을 성장시킨 것을 에피텍셜 웨이퍼라고 한다. 단결정의 에피텍셜 막을 성장시키는 장치로서 에피텍셜 반응기가 알려져 있다.

에피텍셜 반응기의 동작을 설명하여 보면, 웨이퍼를 반송용 블레이드 위에 놓은 뒤, 500℃이상 고온으로 가열된 반응기 내에 반입하여 리프트 핀 위에 놓고서 블레이드는 빠진다. 이후에 상기 리프트 핀이 내려하고, 써셉터가 올라오는 과정에 의해서 웨이퍼는 써셉터 위에 재치된다. 이후에 써셉터 위에 놓인 웨이퍼를 고온으로 가열한 뒤 소스 가스를 흘려서 웨이퍼에 성막시키면 단결정 막이 성장된다.

상기 리프트 핀은 상기 웨이퍼를 하측에서 지지하게 되는데, 일반적인 방법으로는 서로 이격되는 세 개의 리프트 핀이 써셉터를 통과하여 자유로이 상하로 움직이면서 웨이퍼를 지지한다.

상기 리프트 핀은 원통막대 형상으로서 상단부 및 하단부가 볼록하게 제공되어 있고, 상단부는 확장되어 써셉터에 걸려서 지지고, 하단부는 리프트 핀 지지축에 의해서 밀려서 움직일 수 있다.

한편, 상기 리프트 핀이 상기 써셉터를 통과하며 상하로 움직이는 때에 걸림현상이 자주 발생한다. 이는, 상기 써셉터에 마련되어 있는 홀이 리프트 핀보다 조금 크게 마련되어 리프트 핀이 자유로이 써셉터를 이동할 수 있도록 하지만, 리프트 핀의 이동방향이 상기 홀에 대하여 정확히 수직이 되지 못하여 경사지게 놓이는 일이 자주 있기 때문이다. 이러한 일은 리프트 핀이 하측으로 이동할 때 보다 많이 발생하게 된다. 이는 세척 등을 하면서 리프트 핀이나 써셉터의 홀의 치수가 변하면서 더욱 많이 발생하게 된다. 또한, 애피텍셜 반응기의 재조립에 문제가 있어서, 각 결합부품들 간이 치수정합이 틀어지는 때에도 발생한다.

보다 정확하게는, 하측에서 리프트 핀 지지축이 리프트 핀을 상방으로 밀어 올릴때에는, 상기 리프트 핀이 조금 경사지게-수직에서 조금 어긋나는 방향으로 상측으로 밀려 올라가는 경우를 말함- 밀려 올라가더라도 하측에서 올려주는 힘에 의해서 올라가게 된다. 그러나, 상기 리프트 핀이 상기 웨이퍼를 지지한 상태에서 하방으로 이동할 때에는, 상기 웨이퍼와 상기 리프트 핀 만의 자중에 의해서 써셉터를 통과하여 내려 오는데, 이때에는 하방으로 가하여지는 힘이 작기 때문에, 써셉터의 홀 내부에서 경사져서 내려오는 경우에는 걸려서 이동하지 않게 되고, 다른 리프트 핀이 다 내려온 상태에서 웨이퍼의 전체 자중이 걸리는 때에 순간적으로 떨어짐으로써 발생하게 된다.

상기되는 리프트 핀의 비정상적인 충격에 의해서 웨이퍼가 낙하되면서 튀는 현상이 발생하고, 이는 웨이퍼가 정상적인 위치에 놓이지 못하게 하는 현상(out of pocket)으로 이어져, 이후의 막성장에 문제점으로 작용한다. 또한, 리프트 핀의 충격과 웨이퍼의 충격으로 비산한 금속 파티클이 웨이퍼의 위에 자리잡아, 이후의 증착이 올바르게 되지 못하게 하여 결함(예를 들어, stacking fault)을 발생시킨다. 이러한 문제가 발생하게 되면, 에피텍셜 반응기의 청소 및 재조립을 위하여 하루 정도 반응기를 멈추어야 하므로, 많은 손실로 이어지게 된다.

본 발명은 상기되는 문제점에 바탕하여 제안되는 것으로서, 리프트 핀과 그 주변에 대한 개선을 통하여 종래 제기되었던 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 에피텍셜 웨이퍼의 생산수율을 높이고, 에피텍셜 반응기의 가동효율을 한층 더 높일 수 있는 에피텍셜 반응기를 제안한다.

또한, 잦은 청소로 인하여 각 부품의 치수가 변하거나, 재조립 시에 부품들 간이 조립에 문제가 있어 정확한 치수정합이 이루어지지 않은 때에도, 웨이퍼의 승하강 시에 충격하중을 발생시키지 않는 에피텍셜 반응기를 제안한다.

본 발명에 따르면, 에피텍셜 반응기에서 웨이퍼의 승하강 시에 웨이퍼의 안정적인 이동을 얻어낼 수 있다. 이로써, 에피텍셜 반응기의 동작수율을 높일 수 있고, 웨이퍼의 생산수율을 높일 수 있고, 에피텍셜 반응기의 사용연한을 길게 할 수 있고, 청소 후 에피텍셜 반응기의 재조립시에 작업자가 편리하게 조립작업을 수행할 수 있는 등의 장점이 있다.

도 1은 본 실시예의 에피텍셜 반응기의 개념도이다.
도 2는 리프트 핀과 그 주변부의 구성을 보이는 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 핀 가이드 부재의 사시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시예의 에피텍셜 반응기의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 웨이퍼(6)를 반응기 내로 인입 또는 인출시키는 블레이드(5)와, 상기 블레이드(5)의 인출시에 웨이퍼(6)를 하측에서 지지하기 위하여 서로 이격되는 위치에 복수 개 마련되는 리프트 핀(1), 상기 리트프 핀(1)을 밀어올리는 역할을 수행하는 리프트 핀 지지축(2), 반응기의 동작 시에 웨이퍼(6)가 재치되는 써셉터(3), 상기 써셉터를 승하강시키며 하측에서 지지하는 써셉터 지지축(4)이 도시된다.

상기되는 바와 같은 에피텍셜 반응기는 이하와 같은 방식으로 동작한다.

반송용의 블레이드(5)가 웨이퍼(6)를 반응기 내에 반입하면, 리프트 핀(1)이 올라와서 웨이퍼(6)를 위에 받혀서 지지하고 블레이드(5)는 빠져 나간다. 이후에 리프트 핀(1)이 내려오고, 써셉터 지지축(4)에 의해서 지지되는 써셉터(3)가 올라와서 웨이퍼(6)는 써셉터(3) 위에 놓이게 된다. 이후에는 단결정 막을 성장시키는 일련이 과정이 진행된다.

상기 리프트 핀(1)은 리트프 핀 지지축(2)에 의해서 상하로 움직인다. 상기 리프트 핀 지지축(2)은 상기 리프트 핀(1)과는 별도의 물품으로서, 서로 별도의 물품으로 마련되어 있다. 상기 리프트 핀(1)이 상방으로 이동해야 할 때에는 리프트 핀 지지축(2)이 상측으로 올라와 상기 리프트 핀(1)을 밀어 올리고, 리프트 핀(1)이 내려가야 할 때에는, 리프트 핀 지지축(2)이 하측으로 이동하여 리프트 핀(1)이 하측으로 내려올 수 있도록 한다. 리프트 핀 지지축(2)이 하방으로 계속 이동하면 리프트 핀(1)은 써셉터(3)에 걸려있고, 리프트 핀 지지축(2)만 하측으로 더 이동할 수 있다.

도 2는 리프트 핀과 그 주변부의 구성을 보이는 도면이다.

도 2를 참조하면, 리프트 핀(1)과 그 주변의 각 구성요소를 상세하게 이해할 수 있다. 상기 써셉터(3)에 개구되어 제공되는 핀홀(31)에는 억지찌움 방식 또는 나사 체결 방식으로 핀 가이드 부재(100)가 결합되어 있다. 상기 리프트 핀(1)은 상기 핀 가이드 부재(100) 내부의 홀을 따라 상하로 이동될 수 있으며, 상기 리프트 핀(1)의 상하 이동시에 좌우측으로의 유동이 상기 핀 가이드 부재(100)의 내벽에 의하여 제한될 수 있다. 그리고, 상기 핀 가이드 부재(100)의 길이는 상기 리프트 핀(1)보다 작은 크기로 이루어진다.

또한, 상기 리프트 핀(1)은 머리부가 확장되어 있어 리프트 핀(1)은 자체적으로 핀 가이드 부재(100)의 상측부에 걸려서 지지될 수 있다. 상기 리프트 핀 지지축(2)의 상단부에는 상면이 넓게 편평한 받침대(21)가 마련되어 상기 리프트 핀(1)을 지지할 수 있다.

특히, 상기 리프트 핀(1)의 상하 이동(승강) 시에 좌우로 유동되는 것을 억제시키기 위한 상기 핀 가이드 부재(100)는, 상기 써셉터(3)에 착탈가능하도록 이루어질 수 있으며, 이 경우 기존의 써셉터(3)에도 적용가능할 것이다. 즉, 상기 써셉터(3)의 크기가 다양하더라도 써셉터(3)의 핀홀(31)에 상기 핀 가이드 부재(100)를 억지끼움 방식 또는 스크류 체결 방식으로 체결하면 되므로, 기존의 써셉터(3)에도 적용가능하다.

상기 리프트 핀(1)은 상기 써셉터(3)의 핀홀(31)에 걸려서 지지되고 있다. 이 상태에서, 웨이퍼(6)를 상측으로 이동시키기 위하여 리프트 핀 지지축(2)이 올라온다. 이때에 상기 리프트 핀(1)은 상기 핀 가이드 부재(100)에 의하여 좌우측으로의 유동이 제한되면서 승강할 수 있으므로, 리프트 핀(1)의 직립, 다시 말하면, 리프트 핀(1)은 핀홀(41)의 형성방향을 따라서 정확히 수직방향으로 이동할 수 있다.

리프트 핀(1)의 수직방향 이동이 정확히 이루어지면, 리프트 핀(1)이 상측방향으로 이동할 때 핀홀(31)에 걸리게 될 우려가 없게 된다. 마찬가지로, 리프트 핀(1)이 하방으로 이동하기 위하여 리프트 핀 지지축(2)이 하측으로 내려올 때에도, 핀 가이드 부재(100)에 의하여 좌우측으로의 흔들림이 억제되므로, 리프트 핀(1)은 핀홀(31)과 핀 가이드 부재(100)의 형성방향을 따라서 안정적으로 하방으로 이동해 내려올 수 있다.

이와 같은 작용에 의해서, 리프트 핀(1)은 핀홀(31)에 걸리는 일이 없이 안정적으로 이동할 수 있고, 리프트 핀이 핀홀(31)에 걸려서 떨어지는 등의 일로 인하여, 웨이퍼(6)에 가하여지는 충격이나 결함을 없앨 수 있다. 웨이퍼(6)에 가하여지는 충격이 없어짐으로써, 웨이퍼의 불량이나, 청소작업을 위한 반응기의 가동중단이나, 작업자의 세심한 작업으로 인한 수고가 없어지는 장점을 얻을 수 있다.

도 3은 본 실시예에 따른 핀 가이드 부재의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 핀 가이드 부재(100)는 웨이퍼를 써셉터(3)에 안착시키기 위하여 승강하게 되는 리프트 핀(1)을 이동을 가이드 하는 역할을 수행하며, 상기 핀 가이드 부재(100)에는 상기 리프트 핀(1)이 관통할 수 있는 홀(101)이 형성되어 있다.

상기 핀 가이드 부재(100)의 몸체(110)의 상측에는 써셉터(3)의 핀홀(31)에 체결 또는 끼워질 수 있도록 나사산(120)이 형성되어 있다. 상기 나사산(120)은 상기 핀홀(31)에 접하는 영역에 마련될 수 있다.

그리고, 상기 핀 가이드 부재(100)를 핀홀(31)에 체결하는 방식에 따라 나사산(120)의 종류나 크기 등을 조절할 수 있다. 예를 들어, 억지끼움 방식으로 핀 가이드 부재(100)를 핀홀(31)에 체결하는 경우에는, 상기 몸체(110)의 상측부 크기를 핀홀(31)의 크기보다 크게 형성하는 것만으로도 충분할 수 있다. 그리고, 상기 핀 가이드 부재(100)와 핀홀(31)사이의 결합력을 보다 증가시키기 위해서는, 도시된 바와 같이, 몸체(110)의 상측 외주면에 나사산(120)을 형성하여, 상기 핀 가이드 부재(100)를 핀홀(31)에 나사 결합 방식으로 체결할 수 있을 것이다.

이러한 핀 가이드 부재(100)를 이용할 경우에, 종래의 써셉터(3)에도 적용할 수 있어, 리프트 핀(1)의 안정적인 승강 운동을 위하여 별도의 써셉터(3)를 제조할 필요가 없다.

에피텍셜 반응기 내에 웨이퍼를 안착시킴에 있어 안정적인 유도가 이루어지게 되므로, 실리콘 웨이퍼의 앞면이 깨끗한 상태로 제품 생산이 가능해진다.

Claims

웨이퍼를 재치하는 써셉터;
상기 써셉터를 지지하는 써셉터 지지축;
상기 웨이퍼를 선택적으로 지지하고, 상기 써셉터에 마련되는 핀홀을 통과하여 상하로 움직이는 리프트 핀;
상기 리프트 핀을 승강시키는 리프트 핀 지지축; 및
상기 써셉터에 체결가능하고, 상기 리프트 핀이 관통할 수 있는 홀이 형성된 핀 가이드 부재;를 포함하는 에피텍셜 반응기.
제 1 항에 있어서,
상기 핀 가이드 부재는 외주면에 나사산이 형성되는 에피텍셜 반응기.
제 2 항에 있어서,
상기 핀 가이드 부재의 나사산은 상기 핀홀과 접하는 영역에 마련되는 에피텍셜 반응기.