KR20210084892A - 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치는, 기판의 저면을 지지하며, 기판의 처리를 위해 선택적으로 가열되는 서셉터; 상기 서셉터의 중심부 저면에 구비된 봉상의 지지로드; 상기 지지로드의 하단에 구비된 승강 플레이트; 상기 승강 플레이트의 측면 테두리 중 적어도 세 지점에 힌지 결합되는 승강부재; 상기 각 승강부재가 수직하게 배치된 볼스크류에 승강 가능하게 결합되는 수직 레일부; 및 상기 수직 레일부의 각 하단에 구비되어 볼스크류의 정,역회전을 제어하는 서보 모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치{Auto-leveling apparatus for susceptor of substrate processing equipment}
본 발명은 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 기판이 안착되는 서셉터의 평탄도를 상시에 체크 및 자동으로 평탄도를 보정하는 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 장치는 크게 박막을 형성하는 박막 증착장치와, 상기 기판 상에 형성된 박막을 미세하게 깎아내어 회로를 구성하기 위한 식각장치로 구분될 수 있다.
이 중에서 박막 증착장치는, 기체 원료로부터 화학 반응을 거쳐 박막이나 입자 등이 고체재료를 합성하는 화학적 방법과, 증착하고자 하는 입자를 여러가지 물리적인 방법에 의해 기판 위에 증착시키는 물리적인 방법으로 다시 구분된다.
상기 화학적 방법의 하나인 화학적 기상증착(Cemical Vapor Deposition)은 외부와 차단된 반응실 안에 기판을 넣어 놓고 가스공급부를 통해 가스원료를 주입하면서 가열부에서 공급된 열에 의해 열분해를 일으켜 기판의 성질을 변화시키지 않고 박막을 형성시키는 장치로서 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라, 평판 디스플레이의 TFT(박막 트랜지스터) 형성을 위한 기판 처리장치에도 널리 사용되고 있다.
여기서, 상기한 기판 처리장치의 반응챔버 안에서 기판이 안착되며, 처리 공정간 기판을 가열하기 위해 히터를 내장한 구성품을 통상 서셉터(susceptor)라고 지칭하는데, 이러한 종래 서셉터의 한가지 예가 첨부된 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래 서셉터 어셈블리의 일반적인 구성은, 공정챔버(10)의 안쪽 중앙에 설치되는 서셉터 로드(20)와, 상기 서셉터 로드(20)의 상단에 고정되어 반도체 웨이퍼 등의 기판(S)이 안착되는 서셉터(30)를 포함하여 이루어져 있다.
상기와 같이 서셉터 어셈블리를 포함하는 종래의 기판 처리장치, 예컨데 박막 증착장비는 다음과 같이 동작된다.
먼저, 상기 공정챔버(10)의 뚜껑(도면 미도시)이 개방되면 별도의 트랜스퍼 아암(도면 미도시)에 의해 기판(S)이 한 장씩 서셉터(30)에 안착되고, 이후 상기 공정챔버(10)의 뚜껑은 닫히게 된다.
이어서 상기 서셉터(30)의 상측에 구비된 가스공급부(40)를 통해 소정의 공정가스가 공정챔버(10) 내부로 유입된 후 상기 서셉터(30)에 안치된 각 기판(S)의 상면에 분사되고, 이 때 상기 서셉터(30) 내부에 구비된 히터(도면 미도시)가 서셉터(30)와 기판(S)을 적절한 반응온도로 가열하면서 증착공정이 수행된다.
이 후, 상기 증착공정을 마친 기판(S)은 별도의 검사장비(도면 미도시)를 이용하여 기판(S) 상에 형성된 박막의 평탄도를 검사하게 되는데, 이 때 증착불량이 발생한 것으로 판정되는 경우에는 작업자가 즉각 공정을 중단시키고, 상기 공정챔버(10)를 다시 개방하거나 외부에서 상기 서셉터(30)의 평탄도를 수동으로 직접 조정하여 레벨링(leveling)을 맞춘 후 다시 진공을 형성한 후 공정을 재가동시켜야만 불편함이 있었다. 이에 따라 종래에는 평탄도가 틀어질 때마다 공정을 멈추고 레벨링을 조정한 후 진공을 다시 형성해야 하기 때문에 기판 처리의 공정 효율성 및 수율이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
한국 공개실용 제2000-0014552호 (2000.07.25. 공개) 한국 등록특허 제10-1457579호 (2014.10.28. 등록)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 안출된 것으로, 기판이 안착되는 서셉터의 평탄도를 상시에 체크 및 자동으로 서셉터의 평탄도를 보정함으로써 공정 효율성 및 수율이 크게 향상되는 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일 실시예에 따라, 기판의 저면을 지지하며, 기판의 처리를 위해 선택적으로 가열되는 서셉터; 상기 서셉터의 중심부 저면에 구비된 봉상의 지지로드; 상기 지지로드의 하단에 구비된 승강 플레이트; 상기 승강 플레이트의 측면 테두리 중 적어도 세 지점에 힌지 결합되는 승강부재; 상기 각 승강부재가 수직하게 배치된 볼스크류에 승강 가능하게 결합되는 수직 레일부; 및 상기 수직 레일부의 각 하단에 구비되어 볼스크류의 정,역회전을 제어하는 서보 모터;를 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 지지로드는 내부에 중공을 갖는 파이프 형상을 가지며, 상기 중공올 통해 끼워진 유체공급라인이 서셉터에 형성된 다수의 배기홀과 연통된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 서셉터는 원형으로 형성되며, 상기 서셉터에는 반도체 웨이퍼가 피처리물로서 안착된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 세섭터는 다각형으로 형성되며, 상기 서셉터에는 태양광 전지 기판, LED(발광다이오드) 기판 또는 평판 디스플레이 기판 중 하나가 피처리물로서 안착된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 각 수직 레일부 상단에는 베이스 플레이트가 더 구비되고, 상기 각 수직 레일부 상단은 베이스 플레이트와 힌지 결합된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 베이스 플레이트 또는 히터 척에는 평탄도 센서가 더 구비되고, 상기 평탄도 센서가 각 서보 모터를 독립적으로 제어함으로써 서셉터의 평탄도를 자동으로 보정한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 세섭터의 각 수직 레일부와 대응되는 위치에는 기판을 로딩 또는 언로딩하기 위한 리프트핀이 더 구비된다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 서셉터의 평탄도를 상시에 체크 및 자동으로 레벨링을 보정함으로써 상기 평탄도 불량에 의해 야기될 수 있는 여러 가지 형태의 기판 처리 불량이나 기판의 파손 등을 방지하고, 공정 효율성 및 수율이 크게 향상되는 유익한 효과가 있다.
도 1은 종래 기판 처리장치의 전체 구성을 일 실시예에 따라 보인 개략도
도 2는 본 발명 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치를 일 실시예에 따라 도시한 사시도
도 3은 도 2의 ‘A’ 부분 단면도
도 4는 도 2의 종단면도
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치의 구성 및 작동 관계에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치를 일 실시예에 따라 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 ‘A’ 부분 단면도이며, 도 4는 도 2의 종단면도이다.
상기 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치는, 먼저, 기판(S)의 저면을 지지하며 박막 증착 등 기판의 처리를 위해 히터(도면 미도시)가 내장된 서셉터(100)를 구비한다.
상기 서셉터(100)의 중심부 저면에는 봉상의 지지로드(200)가 구비된다. 상기 지지로드(200)는 내부에 중공을 갖는 파이프 형상으로 되며, 상기 중공올 통해 유체 공급라인(700) 등이 끼워짐과 함께 상기 유체 공급라인(700)이 서셉터(100)에 형성된 다수의 배기홀(100a)과 연통된다.
그러므로, 상기 다수의 배기홀(100a)을 통해 공정가스 등이 기판(S)의 이면으로 배출됨으로써 공정가스가 기판(S) 이면으로 유입됨에 따른 불필요한 박막의 형성 등이 방지된다.
한편, 상기 지지로드(200)의 하단에는 승강 플레이트(320)가 일체로 구비되는데, 상기 승강 플레이트(320)는 서셉터(100)의 상면과 평행하게 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 지지로드(200)의 둘레 주변부에는 주름관(330)이 감싸져 구비된다.
이 때, 상기 승강 플레이트(320)의 측면 테두리 중 적어도 세 지점에 승강부재(400)가 힌지 결합됨으로써 상기 승강 플레이트(320)의 평탄도 레벨링을 각 승강부재(400)를 미세하게 승하강함에 의해 제어한다.
이를 위해, 상기 각 승강부재(400)는 수직 레일부(500)에 승하강 가능하게 결합되는데, 이 때 상기 각 수직 레일부(500)의 중앙에는 볼스크류(510)가 각각 구비되어 있음에 따라 상기 승강부재(400)가 볼스크류(510)의 나사에 각각 결합된다.
또한, 상기 수직 레일부(500)의 각 하단에는 서보 모터(600)가 볼스크류(510)를 회전시키도록 축 결합되어 있음에 따라 결국 상기 서보 모터(600)의 정, 역회전을 제어함에 따라 상기 서보 모터(600)의 회전축에 결합된 볼스크류(510)도 함께 정,역회전되어져 결국 승강부재(400)가 볼스크류(510) 상에서 승하강됨은 이해 가능하다.
또한, 상기 각 수직 레일부(500) 상단에는 베이스 플레이트(310)가 더 구비되고, 상기 각 수직 레일부(500) 상단은 베이스 플레이트(310)와 힌지 결합된다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 베이스 플레이트(310) 또는 서셉터(100)에는 평탄도 센서(도면 미도시)가 더 구비될 수 있다. 이에 따라 서셉터(100)의 평탄도가 틀어진 경우 제어부(도면 미도시)가 상기 평탄도 불량을 상시에 바로 확인하고, 각 서보 모터(600)를 독립적으로 제어함으로써 결국 서셉터(100) 및 상기 서셉터(100) 상면에 안착된 기판(S)의 평탄도를 자동 보정(auto-leveling)하게 되는 것이다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따라, 첨부된 도면에서는 기판 처리장치의 일 예로서 반도체 기판(wafer)의 진공 증착장치를 예시하였는데, 이 경우 상기 서셉터(100)의 형상은 반도체 기판(S)을 안착할 수 있도록 원형으로 형성됨이 바람직하다.
아울러, 상기 세섭터(100)는 원형 뿐만 아니라 다각형으로 형성될 수도 있다. 이러한 다각형 형상의 서셉터(100)는 예컨대, 태양광 전지용 기판이나 LED(발광다이오드) 기판, LCD 및 OLED 등의 평판 디스플레이용 기판 등도 피처리물로서 안착될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 3을 참조하면 상기 세섭터(100)의 각 수직 레일부(500)와 대응되는 위치에는 기판(S)을 로딩 또는 언로딩하기 위한 리프트핀(110)이 더 구비된다. 그러므로 기판(S)은 상기 리프트핀(110) 상에 먼저 안착된 후 서셉터(100)가 상승함에 따라 상기 서셉터(100)를 관통하여 끼워진 리프트핀(110)이 상대적으로 하강하게 되어 결국 기판(S)이 서셉터(100) 상면에 안착되어진다.
상술한 바에 따라, 본 발명은 서셉터(100)의 평탄도를 상시에 체크 및 자동으로 레벨링을 보정할 수 있으며, 종래 이러한 평탄도 불량에 의해 야기될 수 있는 여러 가지 형태의 기판 처리 불량이나 기판의 파손 등과 같은 폐단이 방지됨은 물론공정 효율 및 수율이 향상되는 유익한 이점이 있다.
아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.
100 : 서셉터 100a: 배기홀
110 : 리프트핀 200 : 지지로드
310 : 베이스 플레이트 320 : 승강 플레이트
330 : 주름관 400 : 승강부재
500 : 수직 레일부 510 : 볼스크류
600 : 서보 모터 700 : 유체 공급라인

Claims (7)

  1. 기판의 저면을 지지하며, 기판의 처리를 위해 선택적으로 가열되는 서셉터;
    상기 서셉터의 중심부 저면에 구비된 봉상의 지지로드;
    상기 지지로드의 하단에 구비된 승강 플레이트;
    상기 승강 플레이트의 측면 테두리 중 적어도 세 지점에 힌지 결합되는 승강부재;
    상기 각 승강부재가 수직하게 배치된 볼스크류에 승강 가능하게 결합되는 수직 레일부; 및
    상기 수직 레일부의 각 하단에 구비되어 볼스크류의 정,역회전을 제어하는 서보 모터;를 포함하는,
    기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지로드는 내부에 중공을 갖는 파이프 형상을 가지며, 상기 중공올 통해 끼워진 유체공급라인이 서셉터에 형성된 다수의 배기홀과 연통되는,
    기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터는 원형으로 형성되며, 상기 서셉터에는 반도체 웨이퍼가 피처리물로서 안착되는,
    기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 세섭터는 다각형으로 형성되며, 상기 서셉터에는 태양광 전지 기판, LED(발광다이오드) 기판 또는 평판 디스플레이 기판 중 하나가 피처리물로서 안착되는,
    기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 수직 레일부 상단에는 베이스 플레이트가 더 구비되고, 상기 각 수직 레일부 상단은 베이스 플레이트와 힌지 결합되는,
    기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트 또는 히터 척에는 평탄도 센서가 더 구비되고, 상기 평탄도 센서가 각 서보 모터를 독립적으로 제어함으로써 서셉터의 평탄도를 자동으로 보정하는,
    기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 세섭터의 각 수직 레일부와 대응되는 위치에는 기판을 로딩 또는 언로딩하기 위한 리프트핀이 더 구비되는,
    기판 처리장치의 서셉터 오토 레벨링 장치.
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