KR20160127867A - 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 급속 열처리 공정(Rapid Thermal Processing, RTP)을 위한 장치에 관한 것으로서, 기판을 열처리하는 급속 열처리 장치에 있어서, 기판이 안착되는 제1서셉터와, 상기 제1서셉터에 결합되어 상기 제1서셉터를 관통하여 승강되도록 형성되며, 상기 기판을 로딩 및 언로딩하는 제2서셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 제1서셉터와 제2서셉터를 구현하여, 기판의 지지와 승하강을 위한 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 구성이 일체로 형성되어 기판의 온도 균일도를 향상시키고 장치를 최적화하여 공정이 안정적으로 구현되도록 하는 이점이 있다.

Description

서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치{RTP device with susceptor unit}
본 발명은 급속 열처리 공정(Rapid Thermal Processing, RTP)을 위한 장치에 관한 것으로서, 제1서셉터와 제2서셉터를 구현하여, 기판의 지지와 승하강을 위한 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 구성이 일체로 형성되어 기판의 온도 균일도를 향상시키고 장치를 최적화한 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치에 관한 것이다.
종래에는 반도체 공정에 있어서 기판의 열처리는 퍼니스(furnace)를 이용하여 왔으며, 퍼니스 공정은 배치 타입으로 이루어져 대류 혹은 전도에 의해 기판의 열처리에 사용되었다.
그러나, 최근 기판의 대면적화로 기존의 퍼니스 공정은 구조적 문제로 인해 기판의 열처리가 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.
특히 Oxide TFT의 경우 공정 온도의 편차에 따라 성능이 차이나게 되는데, 공정 제어 온도 기준으로 ±3 ℃의 제어성능을 요구하고 있으므로, 기존의 퍼니스 공정은 대면적으로 갈수록 공정 사양을 맞추기가 어려우며, 퍼니스 장비의 특성상 열처리 시간이 장시간 소모되어 공정 수율에 지장을 초래하는 문제점이 있다.
이와 같이, 반도체 공정에서의 급속 열처리를 수행하고, 기판 표면 온도의 불균일을 최소화하여 열적 결함을 없애기 위해, 최근에는 퍼니스 공정 대신 급속 열처리 공정(Rapid Thermal Processing, 이하 RTP라 한다.)에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, RTP 공정에 있어서도 기판 표면 온도의 불균일을 해결하기 위한 연구는 계속되고 있다.
이러한 RTP 장치에는, 기판을 RTP 공정을 위한 챔버 내에 투입(로딩)하고, 서셉터에 안착시켜 소정의 열처리 공정을 수행한 후, 다시 기판을 반출(언로딩)하기 위한 서셉터 유닛(susceptor unit)이 필요하다.
일반적으로 이러한 서셉터 유닛은 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터 상으로의 안착 및 운반을 위한 이송 수단으로 크게 구성된다.
종래의 이러한 서셉터 유닛에 대한 기술은 대한민국특허청 등록특허공보 10-0965143호 "서셉터 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치", 공개특허공보 특허제2013-0080645호 "반도체 제조용 서셉터" 등이 있다.
첫 번째 기술은 몸체의 중앙부를 상하로 관통하는 리프트 홈이 형성되는 메인 서셉터와, 상기 메인 서셉터의 상부면과 수평을 이루도록 상기 리프트 홈에 삽입되어 맞물리며, 리프팅 수단에 의해 진공 흡착되어 승강하는 서브 서셉터를 포함하고, 상기 메인 서셉터와 상기 서브 서셉터 상에 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 서셉터의 중앙부에서 분할되는 상기 서브 서셉터를 진공 흡착하여 승강시키는 기판 리프팅 수단을 기술적 특징으로 하고 있다.
그리고, 두 번째 기술은 적어도 하나의 관통 홀이 형성된 본체와, 상기 본체의 함몰된 공간에 탈착 가능하고, 상기 관통 홀에 삽입되는 리프팅 부와 웨이퍼를 수용하는 공간이 구비된 포켓부를 기술적 특징으로 하고 있다.
상기 종래 기술은 서브 서셉터 또는 본체에 의해 기판이 안착되고, 별도의 기판 리프팅 수단(흡착리드) 또는 리프팅 부(리프팅 핀)을 구비하여, 리프팅 수단 및 리프팅 부가 승하강하면서 서브 서셉터 또는 본체가 승하강하도록 형성된 것이다.
이와 같이 종래 기술은 기판의 지지와 승하강을 위한 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 리프팅 수단 등이 각각 구성되어 별개의 역할을 수행하거나, 하나의 역할만을 수행하게 구비되어 있어, 기판의 온도 균일도를 저하시키는 문제점이 있으며, 로딩과 언로딩에 관련된 장치의 구성이 복잡하게 형성되어, 장치의 유지 보수 비용 및 고장 발생률이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 기판이 안착되는 서셉터 또는 본체가 단순한 원형으로 형성되어 고온에서의 열팽창으로 인한 변형이 발생하게 되며, 구조적으로 불안정한 면이 있어, 고온에서 서셉터가 깨지는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래 기술들은 서셉터와 리프팅 수단의 구조의 개선을 통해 기판의 온도 균일성을 향상시키고자 하였으나, 이는 특히 대면적의 기판의 경우 열전달이 제대로 되지 않아 기판의 싸이드 및 중심부에서의 온도 차이가 많이 나게 되어 기판 온도의 균일성을 보장하지 못하고 있다.
또한, 상기 종래 기술들은 열처리 시 기판을 포함하는 서셉터를 회전시키고자 하는 경우, 로딩 및 언로딩 시 기판의 회전 후에 처음 출발한 위치로 돌아와야 되는(홈밍) 구성의 복잡함이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 제1서셉터와 제2서셉터를 구현하여, 기판의 지지와 승하강을 위한 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 구성이 일체로 형성되어 기판의 온도 균일도를 향상시키고 장치를 최적화한 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판을 열처리하는 급속 열처리 장치에 있어서, 기판이 안착되는 제1서셉터와, 상기 제1서셉터에 결합되어 상기 제1서셉터를 관통하여 승강되도록 형성되며, 상기 기판을 로딩 및 언로딩하는 제2서셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 제1서셉터에는, 상기 제2서셉터가 승강되는 구조에 대응되며, 상기 제2서셉터가 관통하여 결합되도록 결합부가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2서셉터는, 기판이 안착되는 리프트 링과, 상기 리프트 링 하측에 일체로 결합되어 급속 열처리 장치의 승강수단에 의한 승강지지대에 지지되어, 상기 리프트 링을 승강시키는 복 수개의 리프트 핀을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 제1서셉터의 결합부는, 상기 제2서셉터의 리프트 링의 형태에 대응되어 형성되며, 상기 리프트 링이 결합되어 상기 리프트 링이 상기 제1서셉터의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 구현된 결합홈과, 상기 결합홈에 형성되며, 상기 리프트 핀이 관통되어 결합되도록 구현된 결합공으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2서셉터는, 기판이 안착되는 리프트 핀과, 상기 제1서셉터의 하측에서 상기 리프트 핀에 조립식으로 결합되어 급속 열처리 장치의 승강수단에 의한 승강지지대에 지지되어, 상기 리프트 핀을 승강시키는 리프트 링을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 리프트 링에는, 상기 리프트 핀의 결합고정을 위한 결합공이 더 형성되며, 상기 제1서셉터의 결합부는, 상기 제2서셉터의 리프트 핀의 수평 단면 형태에 대응되어 형성되며, 상기 리프트 핀이 관통되어 결합되어 상기 리프트 핀의 머리부가 상기 제1서셉터의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 구현된 결합공으로 이루어진 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1서셉터의 상면에는, 기판의 형태에 대응되어 가이드부가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1서셉터의 표면에는, 요철부가 형성되며, 상기 제1서셉터의, 배면에는 보강대(rib)가 더 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 보강대는, 상기 제2서셉터가 승강되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 기판의 지지와 승하강을 위한 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 구성이 일체로 형성되어 기판의 온도 균일도를 향상시키도록 하며, 이에 따른 로딩 및 언로딩에 관련된 장치의 구성이 간단하여 장치의 관리 및 유지 보수가 편리하며, 관리 비용을 점감시키는 효과가 있다.
또한, 기판이 안착되는 제1서셉터에 요철부 또는 보강대(rib)를 구비함으로써, 기판에서의 열전달이 안정적으로 이루어지도록 하여 고온에서의 열팽창에 따른 변형률을 감소시키고, 강성을 향상시켜 깨짐을 최소화시키며, 열전도율을 증가시켜 기판을 보호하면서, 기판의 온도 균일도를 더욱 향상시키는 효과가 있다.
또한, 기판이 회전할 경우 기판의 로딩 및 언로딩시, 정위치 정지(홈밍)가 필요치 않아, 자유위치 정지가 가능하여, 장치의 구성을 더욱 간단히 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1 - 본 발명의 제1실시예에 대한 분해사시도.
도 2 - 본 발명의 제1실시예에 대한 결합단면도.
도 3 - 본 발명의 제1실시예의 제2서셉터에 대한 사시도.
도 4 - 본 발명의 제2실시예에 대한 사시도.
도 5 - 본 발명의 제2실시예의 제2서셉터에 대한 분해 사시도.
도 6 - 본 발명에 따른 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치의 주요부에 대한 모식도.
도 7 - 본 발명의 제1실시예에 따른 급속 열처리 공정에 대한 모식도.
도 8 - 종래 기술에 의한 서셉터 유닛 및 본 발명의 제1실시예에 따른 서셉터 유닛에 대한 기판 온도 균일도에 대한 실험 데이타를 나타낸 도.
도 9 - 도 8의 기판 및 서셉터의 위치에 따른 온도 분포에 대한 실험 데이타를 나타낸 도.
본 발명은 서셉터 유닛을 구비한 급속 열처리 장치에 있어서, 제1서셉터와 제2서셉터를 구현하여, 기판의 지지와 승하강을 위한 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 구성이 일체로 형성되어 기판의 온도 균일도를 향상시키도록 하는 것이다.
또한, 이에 따라 기판의 로딩 및 언로딩에 관련된 장치의 구성이 간단하여 장치의 관리 및 유지 보수가 편리하며, 기판의 회전 시 자유위치 정지가 가능하여 장치의 구성을 더욱 간단히 구현할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 기판이 안착되는 제1서셉터에 요철부 또는 보강대(rib)를 구비함으로써, 기판에서의 열전달이 안정적으로 이루어지도록 하여 고온에서의 열팽창에 따른 변형률을 감소시키고, 열전도율을 증가시켜 기판을 보호하면서, 기판의 온도 균일도는 더욱 향상시키고자 하는 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 대한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 대한 결합단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예의 제2서셉터에 대한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 대한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예의 제2서셉터에 대한 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치의 주요부에 대한 모식도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 급속 열처리 공정에 대한 모식도이고, 도 8은 종래 기술에 의한 서셉터 유닛 및 본 발명의 실시예에 따른 서셉터 유닛에 대한 기판 온도 균일도에 대한 실험 데이타를 나타낸 도이며, 도 9는 도 8의 기판 및 서셉터의 위치에 따른 온도 분포에 대한 실험 데이타를 나타낸 도이다.
본 발명에서의 기판(10)은 일반적인 AMOLED, LCD, OLED 및 LED를 포함하는 각종 평판 표시 장치 또는 태양전지 및 반도체 칩을 포함하는 각종 전자 장치를 제조하는 공정에서 베이스 기판으로 사용되는 반도체 기판 또는 글래스 등을 나타낸다.
예를 들어, TFT 기판을 제조하기 위한 단위 공정들 중 게이트 절연막의 탈수소화 공정 또는 폴리이미드(PI) 막의 처리(caring) 공정에 적용되는 유리 기판 일 수도 있으며, 이에 한정되지 않고 글래스 상에 열처리하고자 하는 산화막(예를 들어, 게이트 절연막) 등이 형성된 것과 같이 열처리가 필요한 모든 기판을 포함한다.
본 발명에 따른 제1서셉터(100)는 기판(10)의 지름보다 크게 형성되며, 기판(10)이 안착되는 부분으로, 급속 열처리 장치의 승강수단(40)과는 독립적으로 상하로는 고정되어 형성되며, 기판(10)의 회전을 위한 회전유닛과는 결합되어 회전이 가능하도록 형성된다.
상기 제1서셉터(100)는 일반적으로 원형으로 형성되며, 기판(10)의 안착시 기판(10)을 안정적으로 고정시키고, 회전시에도 기판(10)이 움직이지 않도록 하기 위한 가이드가 되는 가이드부(120)가 상기 제1서셉터(100) 상면에 돌출되어 형성된다. 기판(10)이 원형으로 형성된 경우에는 상기 가이드부(120)도 원형으로 형성되어 가이드부(120) 내측으로 수용되어 기판(10)이 안정적으로 안착되도록 한다.
또한, 상기 제1서셉터(100)에는 후술할 제2서셉터(200)가 제1서셉터(100)의 상하로 관통하면서 승강하도록 결합부(110)가 형성되게 되는데, 제2서셉터(200)가 승강되는 구조에 대응되며, 상기 제2서셉터(200)가 관통하여 결합되게 된다.
상기 결합부(110)는 제2서셉터(200)의 실시예의 형태에 따라 결합링, 결합공(112, 113) 등의 형태로 형성되며, 상기 결합부(110)를 통해 제2서셉터(200)가 안정적으로 제1서셉터(100)의 상하로 승강하게 되며, 기판(10)의 로딩 및 언로딩이 이루어지게 된다.
또한, 상기 제1서셉터(100)에는 기판(10)이 안착되는 부분에 기판(10)의 지름에 대응되는 영역에 요철부(130)가 형성된다. 이러한 요철부(130)는 제1서셉터(100)의 표면에 형성되어 열이 요철부(130)를 따라 효율적으로 전달되도록 하여, 전체 영역에서 온도의 균일도를 향상시키게 된다.
또한, 상기 제1서셉터(100)의 배면에는 보강대(rib)(140)가 더 형성되어, 고온에서의 열팽창으로 인한 변형률을 감소시키고, 구조적으로 안정감을 가지게 되도록 하며, 회전시 저중심으로 안정적으로 회전이 진행되도록 하여, 기존의 서셉터에 비해 고온에서의 깨지는 문제를 줄일 수 있도록 하면서, 장치를 최적화되고, 안정적인 상태에서 사용할 수 있도록 한 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 제2서셉터(200)는 상기 제1서셉터(100)에 결합되어 상기 제1서셉터(100)를 관통하여 승강하도록 형성되며, 상기 기판(10)을 로딩 및 언로딩하게 된다.
상기 제2서셉터(200)는 상기 제1서셉터(100)를 관통하여 승강하도록 형성되며, 급속 열처리 장치의 승강수단(40)에 의한 승강지지대(30)에 의해 지지되어, 제2서셉터(200)가 승강되게 된다. 상기 승강지지대(30)는 급속 열처리 장치의 승강수단(40)과 제2서셉터(200) 사이에 형성되어, 상기 제2서셉터(200)의 형태에 대응하여 형성되어, 기판(10)의 회전시 정위치 정지(홈밍)하지 않아도, 기판(10)의 로딩 및 언로딩 작동 구현에 영향을 받지 않게 된다.
상기 제2서셉터(200)는 기판(10)에 골고루 힘을 전달하여 승강되도록 하기 위해서, 링 형태로 형성되거나, 복수개의 핀 형태로 형성되어, 승강수단(40)에 의해 제1서셉터(100)를 상하로 관통하면서 승강하여 기판(10)을 로딩 및 언로딩시키게 되는 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
<제1실시예>
도 1 내지 도 3 및 도 6, 도 7은 본 발명의 제1실시예를 나타낸 것으로서, 제2서셉터(200)는 기판(10)이 안착되는 리프트 링(210)과, 상기 리프트 링(210) 하측에 일체로 결합되어 급속 열처리 장치의 승강수단(40)에 의한 승강지지대(30)에 지지되어, 상기 리프트 링(210)을 승강시키는 복 수개의 리프트 핀(220)으로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 리프트 링(210)은 기판의 크기에 대응하여 지름을 설정하며, 상기 리프트 핀(220)의 높이는 급속 열처리 장치를 최적화하는 설계 및 공간 배치에 따라 설정하여 형성한다.
이러한 리프트 링(210)과 리프트 핀(220)의 구성은 기판(10)이 안착되는 부분과 기판(10)을 승강시키는 부분이 일체로 형성되어, 기판(10)의 로딩과 언로딩을 제2서셉터(200)에서 동시에 이루어지도록 하여 기판(10)의 승강을 원할히 할 수 있도록 하면서, 로딩 및 언로딩에 관계되는 구조가 간단하게 구현되도록 하여, 기판(10)의 온도 균일도를 향상시키도록 한 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 제2서셉터(200)는 리프트 링(210) 상부에 기판(10)이 안착되도록 하고, 승강수단(40) 및 승강지지대(30)에 의해 리프트 핀(220)이 승강되도록 한 것이다.
여기에서, 제2서셉터(200)는, 상기 제1서셉터(100)에 결합되어, 상기 제1서셉터(100)를 관통하여 승강되도록 형성되므로, 리프티 핀이 상기 제1서셉터(100)를 관통하여 승강하게 되며, 상기 승강지지대(30)는 리프트 링(210)의 형태 및 리프트 핀(220)의 배열 형태에 대응되어, 원형으로 형성되게 된다. 상기 승강수단(40) 및 제2서셉터(200) 사이에 승강지지대(30)가 배치되어, 승강수단(40)의 작동에 의해 승강지지대(30)가 제2서셉터(200)의 리프트 핀(220)을 승강시키게 된다.
또한, 상기 제1서셉터(100)에는 상기 제2서셉터(200)를 위한 결합부(110)가 형성되게 되며, 상기 결합부(110)는, 상기 제2서셉터(200)의 리프트 링(210)의 형태에 대응되게 형성되며, 상기 리프트 링(210)이 결합되어 상기 리프트 링(210)이 상기 제1서셉터(100)의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 구현된 결합홈(111)과, 상기 결합홈(111)에 형성되며, 상기 리프트 핀(220)이 관통되어 결합되도록 구현된 결합공(112)으로 이루어진 것이다.
즉, 상기 리프트 링(210)에 결합되는 결합홈(111)과, 상기 리프트 핀(220)이 관통되게 결합되는 결합공(112)으로 형성되어, 리프트 핀(220)의 승강에 따라 리프트 링(210)이 승강하여 기판(10)을 로딩 및 언로딩할 수 있도록 한 것이다. 기판(10)을 로딩 한 후 열처리하고자 하는 경우에는 리프트 핀(220)이 하강하게 되고, 리프트 핀(220)의 머리부분은 제1서셉터(100)의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 하여, 제2서셉터(200)에 방해받지 않고 기판(10)의 열처리가 균일하게 이루어지도록 하는 것이다.
여기서 결합홈(111)에 상기 리프트 링(210)이 결합됨으로 인해, 상기 리프트 링(210)의 최상단부가 제1서셉터(100)의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 결합홈(111)의 깊이를 설정하며, 상기 결합공(112)은 상기 리프트 핀(220)의 수평 단면 지름에 대응하는 크기로 형성되게 된다.
한편, 상술한 바에 의하면, 상기 제1서셉터(100)의 표면에는 요철부(130)가 더 형성되게 되는데, 본 발명의 제1실시예에서의 요철부(130)는 제1서셉터(100)의 중심에서 방사형으로 형성되어, 기판(10)으로의 열전달의 효율적으로 이루어지도록 하는 것이다.
또한, 상기 제1서셉터(100)의 배면에는 보강대(rib)(140)가 형성되어, 제1서셉터(100)를 물리적으로 지지하게 되는데, 상기 보강대(140)는 제2서셉터(200)가 승강되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 보강대(140)에 상기 결합공(112)이 형성되도록 하여, 승강되는 리프트 핀(220)의 가이드 역할을 일정 부분 수행할 수 있도록 하여, 최적화되고 안정적인 상태에서 장치를 사용할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 도 6 은 본 발명의 제1실시예에 따른 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치의 주요부에 대한 모식도이다. 도시된 바와 같이, 급속 열처리 공정을 위한 장치는 챔버(20) 내에 기판(10) 및 본 발명의 제1실시예에 따른 서셉터 유닛을 포함하게 되며, 챔버(20)의 하측으로 제1서셉터(100)의 회전을 위한 회전 유닛, 제2서셉터(200)의 승강을 위한 승강 지지대 및 이를 작동시키기 위한 기판(10) 로딩 및 언로딩을 위한 승강수단(40) 등을 포함하여 이루어진다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 급속 열처리 공정에 대한 모식도를 나타낸 것으로서, 리프트 링(210) 및 리프트 핀(220)을 상승시켜 기판(10)을 로딩하여 급속 열처리 장치의 챔버(20)로 투입시킨 후, 승강수단(40)이 하강하면서 리프트 링(210)이 제1서셉터(100)의 결합홈(111)에 결합되면서 기판(10)이 제1서셉터(100)에 안착시킨 후, 열처리 공정(회전 포함)이 시작되게 된다.
열처리 공정이 완료되어 처음 위치(홈밍)이 아니고, 자유위치에 정지가 되더라도 승강 작동의 구현에 상관이 없으며, 다시 승강수단(40)이 상승하면서 리프트 핀(220)을 상승시켜 리프트 링(210)을 상승시켜, 기판(10)을 언로딩하여 기판(10)을 반출시키게 된다.
<제2실시예>
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로서, 제2서셉터(200)는 기판(10)이 안착되는 리프트 핀(220)과, 상기 제1서셉터(100)의 하측에서 상기 리프트 핀(220)에 조립식으로 결합되어 급속 열처리 장치의 승강수단(40)에 의한 승강지지대(30)에 지지되어, 상기 리프트 핀(220)을 승강시키는 리프트 링(210)으로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 리프트 핀(220) 사이의 간격이나 개수는 기판의 크기에 대응하여 설정되며, 경우에 따라서, 리프트 핀(220)이 다단으로 조립 또는 분리될 수 있도록 형성되어 높이를 조절할 수 있도록 한다.
또한, 리프트 핀(220)과 리프트 링(210)의 조립은 리프트 핀(220)의 머리 부분에서 수행할 수도 있고, 리프트 핀(220)의 중간 부위를 분리하여 리프트 링(210)에 조립하여 결합할 수도 있다.
이러한 본 발명의 제2실시예는 기판(10)이 안착되는 부분과 기판(10)을 승강시키는 부분이 조립식으로 형성되되, 조립되면 일체식으로 형성되어, 기판(10)의 로딩과 언로딩을 제2서셉터(200)에서 이루어지도록 하여 기판(10)의 승강을 원할히 할 수 있도록 하면서, 로딩 및 언로딩에 관계되는 구조가 간단하게 구현되도록 하여, 기판(10)의 온도 균일도를 향상시키도록 한 것이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 제2서셉터(200)는 리프트 핀(220) 상부에 기판(10)이 안착되도록 하고, 승강수단(40) 및 승강지지대(30)에 의해 리프트 핀(220)은 제1서셉터(100)를 상하로 관통하면서 승강되도록 하고, 상기 리프트 링(210)은 제1서셉터(100) 하측에서 승강되도록 한다. 즉, 승강수단(40)에 의한 승강지지대(30)에 의해 지지되어 승강하는 것은 제1실시예와는 달리 리프트 링(210)이 되는 것이다.
여기에서, 상기 리프트 핀(220)과 리프트 링(210)은 조립식으로 결합되게 되므로, 상기 리프트 링(210)에는 리프트 핀(220)의 결합고정을 위한 결합공(211)이 더 형성된다. 리프트 핀(220)의 하단부에 걸림턱이 형성되어, 리프트 핀(220)의 하단부가 리프트 링(210)에 형성된 결합공(211)에 억지끼움 또는 나사결합방식으로 리프트 링(210) 상측으로 리프트 핀(220)이 결합되어, 리프트 링(210)의 승강에 의해 리프트 핀(220)이 제1서셉터(100)를 상하로 관통하면서 승강하게 된다.
또한, 제2서셉터(200)는, 상기 제1서셉터(100)에 결합되어, 상기 제1서셉터(100)를 관통하여 승강되도록 형성되므로, 리프티 핀이 상기 제1서셉터(100)를 관통하여 승강하게 된다.
또한, 상기 승강지지대(30)는 리프트 링(210)의 형태 및 리프트 핀(220)의 배열 형태에 대응되거, 원형으로 형성되게 된다. 상기 승강수단(40) 및 제2서셉터(200) 사이에 승강지지대(30)가 배치되어, 승강수단(40)의 작동에 의해 승강지지대(30)가 제2서셉터(200)의 리프트 링(210)을 승강시키게 된다.
또한, 상기 제1서셉터(100)에는 상기 제2서셉터(200)를 위한 결합부(110)가 형성되게 되며, 본 발명의 제2실시예에서의 결합부(110)는, 상기 제2서셉터(200)의 리프트 핀(220)의 형태에 대응되게 형성되며, 상기 리프트 핀(220)이 결합되어 상기 리프트 핀(220)의 머리부가 상기 제1서셉터(100)의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 구현된 결합공(113)으로 이루어져, 리프트 핀(220)이 승강하여 기판(10)을 로딩 및 언로딩할 수 있도록 한 것이다. 상기 결합공(113)은 상기 리프트 핀(220)의 수평 단면 지름에 대응하는 크기로 형성되게 된다.
즉, 기판(10)을 로딩 한 후 열처리하고자 하는 경우에는 리프트 핀(220)이 하강하게 되고, 리프트 핀(220)의 머리부분은 제1서셉터(100)의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 하여, 제2서셉터(200)에 방해받지 않고 기판(10)의 열처리가 균일하게 이루어지도록 하는 것이다.
한편, 상술한 바에 의하면, 상기 제1서셉터(100)의 표면에는 요철부(130)가 더 형성되게 되는데, 본 발명의 제2실시예에서의 요철부(130)는 제1서셉터(100)의 표면에 랜덤하게 형성된 홈 형태로 형성되어, 기판(10)으로의 열전달의 효율적으로 이루어지도록 하는 것이다.
또한, 상기 제1서셉터(100)의 배면에는 보강대(rib)(140)가 형성되어, 제1서셉터(100)를 물리적으로 지지하게 되는데, 상기 보강대(140)는 제2서셉터(200)가 승강되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 보강대(140)에 상기 결합공(113)이 형성되도록 하여, 승강되는 리프트 핀(220)의 가이드 역할을 일정 부분 수행할 수 있도록 하여, 최적화되고 안정적인 상태에서 장치를 사용할 수 있도록 하는 것이다.
도 8은 종래 기술에 의한 서셉터 유닛 및 본 발명의 제1실시예에 따른 서셉터 유닛에 대한 기판 온도 균일도에 대한 실험 데이타를 나타낸 도이고, 도 9는 도 8의 기판 및 서셉터의 위치에 따른 온도 분포에 대한 실험 데이타를 나타낸 도이다. 도 9(A)는 사파이어 온도 분포, 도 9(B)는 서셉터 온도 분포를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 사파이어 기판의 표면 온도와 서셉터(제1서셉터 및 제2서셉터의 표면)의 온도를 측정한 것으로서, 측정 위치는 기판의 중심을 가로 질러 측정하였다.
도 8 및 도 9의 (a)는 분리형 서셉터(yest사), (b)는 일체형 서셉터(NPS사), (c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 표면 온도를 측정한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예가 표면 사파이어 기판 및 서셉터에서의 표면 온도차가 가장 낮음을 알 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 기판의 지지와 승하강을 위한 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 구성이 일체로 형성되어 기판의 온도 균일도를 향상시키도록 하며, 이에 따른 로딩 및 언로딩에 관련된 장치의 구성이 간단하여 장치의 관리 및 유지 보수가 편리하며, 관리 비용을 점감시키게 된다.
또한, 기판이 안착되는 제1서셉터에 요철부 또는 보강대(rib)를 구비함으로써, 기판에서의 열전달이 안정적으로 이루어지도록 하여 고온에서의 열팽창에 따른 변형률을 감소시키고, 강성을 향상시켜 깨짐을 최소화시키며, 열전도율을 증가시켜 기판을 보호하면서, 기판의 온도 균일도를 더욱 향상시키게 된다.
또한, 기판이 회전할 경우 기판의 로딩 및 언로딩시, 정위치 정지(홈밍)가 필요치 않아, 자유위치 정지가 가능하여, 장치의 구성을 더욱 간단히 구현할 수 있게 된다.
10 : 기판 20 : 챔버
30 : 승강지지대 40 : 승강수단
100 : 제1서셉터 110 : 결합부
111 : 결합홈 112, 113 : 결합공
120 : 가이드부 130 : 요철부
140 : 보강대 200 : 제2서셉터
210 : 리프트 링 211 : 결합공
220 : 리프트 핀

Claims (11)

  1. 기판을 열처리하는 급속 열처리 장치에 있어서,
    기판이 안착되는 제1서셉터;
    상기 제1서셉터에 결합되어 상기 제1서셉터를 관통하여 승강되도록 형성되며, 상기 기판을 로딩 및 언로딩하는 제2서셉터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1서셉터에는,
    상기 제2서셉터가 승강되는 구조에 대응되며, 상기 제2서셉터가 관통하여 결합되도록 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제2서셉터는,
    기판이 안착되는 리프트 링;
    상기 리프트 링 하측에 일체로 결합되어 급속 열처리 장치의 승강수단에 의한 승강지지대에 지지되어, 상기 리프트 링을 승강시키는 복 수개의 리프트 핀;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제1서셉터의 결합부는,
    상기 제2서셉터의 리프트 링의 형태에 대응되어 형성되며, 상기 리프트 링이 결합되어 상기 리프트 링이 상기 제1서셉터의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 구현된 결합홈;
    상기 결합홈에 형성되며, 상기 리프트 핀이 관통되어 결합되도록 구현된 결합공;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제2서셉터는,
    기판이 안착되는 리프트 핀;
    상기 제1서셉터의 하측에서 상기 리프트 핀에 조립식으로 결합되어 급속 열처리 장치의 승강수단에 의한 승강지지대에 지지되어, 상기 리프트 핀을 승강시키는 리프트 링;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 리프트 링에는,
    상기 리프트 핀의 결합고정을 위한 결합공이 더 형성된 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제1서셉터의 결합부는,
    상기 제2서셉터의 리프트 핀의 수평 단면 형태에 대응되어 형성되며, 상기 리프트 핀이 관통되어 결합되어 상기 리프트 핀의 머리부가 상기 제1서셉터의 표면과 동일 평면 상에 위치하도록 구현된 결합공으로 이루어진 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제1서셉터의 상면에는,
    기판의 형태에 대응되어 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제1서셉터의 표면에는,
    요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제1서셉터의,
    배면에는 보강대(rib)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 보강대는,
    상기 제2서셉터가 승강되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 서셉터 유닛을 포함한 급속 열처리 장치
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