KR20240046954A - 기판지지유닛 - Google Patents

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KR20240046954A
KR20240046954A KR1020220125980A KR20220125980A KR20240046954A KR 20240046954 A KR20240046954 A KR 20240046954A KR 1020220125980 A KR1020220125980 A KR 1020220125980A KR 20220125980 A KR20220125980 A KR 20220125980A KR 20240046954 A KR20240046954 A KR 20240046954A
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심우필
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주식회사 테스
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Abstract

본 발명은 기판지지유닛에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 증착 또는 에칭 등의 각종 공정을 수행하는 경우에 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 기판지지유닛에 대한 것이다.

Description

기판지지유닛 {Substrate supporting unit}
본 발명은 기판지지유닛에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 증착 또는 에칭 등의 각종 공정을 수행하는 경우에 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 기판지지유닛에 대한 것이다.
일반적으로 기판지지유닛은 기판에 대한 증착, 에칭 등의 공정을 수행할 수 있는 기판처리장치의 내부에 구비되어 상기 기판을 지지하며, 나아가 증착, 에칭 등의 공정을 수행하는 경우에 적절한 온도로 상기 기판을 가열하는 역할을 하게 된다.
종래기술에 따른 기판지지유닛의 경우, 기판이 서셉터에 안착된 후에 공정가스를 공급하게 되면 기판의 온도가 공정온도로 하강하게 된다. 그런데, 공정가스의 공급이 중단되면 챔버 벽의 가열된 온도가 서셉터로 전달되어 기판의 온도가 공정온도 이상으로 가열될 수 있다.
도 8은 종래기술에 따른 서셉터를 구비한 경우 공정가스의 공급에 따른 기판의 온도변화를 도시한 그래프이다. 상기 그래프에서 가로축은 공정 진행에 따른 시간을 나타내며, 세로축은 기판의 온도(℃)를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기판의 온도는 공정이 진행되어 공정가스가 공급되는 시점(A) 이후에 온도가 공정온도로 하강하게 된다. 이는 공정가스의 공급에 따른 대류효과 등으로 기판의 온도가 하강하기 때문이다.
이어서, 공정가스 공급이 중단되는 시점(B) 이후에는 기판의 온도가 공정온도에서 상승하게 된다. 이는 챔버 벽의 가열된 온도가 서셉터로 전달되어 기판의 온도가 공정온도 이상으로 가열되기 때문이다. 이와 같이 기판의 온도가 공정온도 이상으로 가열되면 원활히 공정이 진행되지 않게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판에 대한 공정 중에 기판의 온도를 공정온도로 일정하게 유지할 수 있으며, 특히 공정가스의 공급이 중단된 후에도 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 기판지지유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 기판을 지지하며 대류가스가 유동하는 가스유로가 형성된 서셉터, 상기 가스유로의 유입구와 연통되어 상기 대류가스를 공급하는 대류가스 공급부, 상기 가스유로의 유출구와 연통되어 상기 대류가스를 배출하는 대류가스 배출부를 구비하며, 상기 가스유로는 상부가 개방되어 상기 기판이 안착되어 상기 기판에 의해 상기 가스유로의 상부를 막는 것을 특징으로 하는 기판지지유닛에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 서셉터의 상면에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 상기 가스유로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 오목부에는 상기 가스유로를 형성하는 격벽 또는 돌출부가 형성되고, 상기 격벽 또는 돌출부의 상단부에 상기 기판이 안착될 수 있다.
한편, 상기 기판의 가장자리와 상기 가스유로 사이를 밀폐하는 쉐도우링을 더 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 대류가스 공급부는 상기 쉐도우링이 상기 기판 가장자리에 안착된 후에 상기 대류가스를 공급할 수 있다.
나아가, 상기 서셉터에 정전 전극을 구비하여 상기 기판을 정전기력에 의해 고정할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 기판의 하면에 대류가스를 공급하여 기판에 대한 공정 중에 기판의 온도를 공정온도로 일정하게 유지할 수 있으며, 특히 공정가스의 공급이 중단된 후에도 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판지지유닛을 구비한 기판처리장치의 측면도,
도 2는 도 1에서 공정을 위해 기판지지유닛이 상승한 상태를 도시한 측면도,
도 3은 일 실시예에 따른 기판지지유닛을 도시한 개략도,
도 4는 일 실시예에 따른 서셉터의 평면도,
도 5는 다른 실시예에 따른 서셉터의 평면도,
도 6은 다른 실시예에 따른 기판지지유닛을 도시한 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 기판지지유닛을 구비한 경우 공정가스의 공급에 따른 기판의 온도변화를 도시한 그래프,
도 8은 종래기술에 따른 기판처리장치에서 공정가스의 공급에 따른 기판의 온도변화를 도시한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판지지유닛의 구조에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판지지유닛(300)을 구비한 기판처리장치(1000)의 측면도이고, 도 2는 도 1에서 공정을 위해 상기 기판지지유닛(300)이 상승한 상태를 도시한 측면도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 상기 기판지지유닛(300)을 도시한 개략도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 먼저 기판처리장치(1000)는 기판(10)이 처리되는 처리공간(102)을 제공하는 챔버(100)를 구비한다.
상기 챔버(100)는 도면에 도시된 바와 같이 일체로 구성되거나, 또는 도면에 도시되지는 않지만 챔버몸체와 상기 챔버몸체를 덮는 챔버리드로 구성될 수도 있다.
상기 챔버(100)의 내측 상부에는 기판(10)을 향해 공정가스를 공급하는 가스공급부(120)가 마련될 수 있다. 상기 가스공급부(120)는 샤워헤드(showerhead) 형태로 구성될 수 있는데 이에 한정되지는 않으며 다양한 형태로 제공될 수 있다. 상기 가스공급부(120)의 공급홀(122)을 통해 공정가스가 상기 기판(10)으로 공급될 수 있다.
상기 챔버(100)의 상부에는 공정가스가 상기 챔버(100)로 공급되는 공급라인(110)이 연결될 수 있다. 공정가스 공급부(미도시)에서 공급라인(110)을 통해 상기 챔버(100)로 공정가스가 공급될 수 있다.
여기서, 공정가스는 상기 기판(10)에 대한 처리공정에 따라 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(10)에 대한 증착공정, 에칭공정 또는 세정공정 등을 진행하는 경우에 각 공정에 따라 적절히 공정가스가 공급될 수 있다.
또한, 도면에서는 상기 공급라인(110)이 하나만 도시되었지만, 이에 한정되지는 않으며 공정에 따라 2개 이상 복수개로 구성될 수도 있다.
한편, 상기 챔버(100)의 처리공간(102)에는 상기 기판(10)을 지지하는 기판지지유닛(300)이 구비될 수 있다.
상기 기판지지유닛(300)은 상기 처리공간(102)에서 상하로 이동 가능하게 구비되며, 상기 기판(10)을 지지하는 역할을 하게 된다.
종래기술에 따른 기판처리장치의 경우, 기판이 서셉터에 안착된 후에 공정가스를 공급하게 되면 기판의 온도가 공정온도로 하강하게 된다. 그런데, 공정가스의 공급이 중단되면 챔버 벽의 가열된 온도가 서셉터로 전달되어 기판의 온도가 공정온도 이상으로 가열될 수 있다.
본 발명에서는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 상기 기판지지유닛(300)에서 상기 기판(10)의 하면쪽으로 대류가스를 흘려주어 상기 기판(10)의 온도를 공정온도로 일정하게 유지하게 된다.
먼저, 상기 기판지지유닛(300)은 상면에 상기 기판(10)이 안착되는 서셉터(310)를 구비할 수 있다. 상기 서셉터(310)는 상기 기판(10)보다 상대적으로 큰 면적을 가지며 상면에 상기 기판(10)이 안착되는 걸림턱(312)이 형성될 수 있다. 상기 걸림턱(312)에 상기 기판(10)이 안착되어 지지될 수 있다.
한편, 상기 서셉터(310)의 상면에는 오목부(314)가 형성될 수 있다. 상기 오목부(314)에 대류가스가 유동하는 가스유로(360)가 형성될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 상기 서셉터(310)의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 오목부(314)에 격벽(320)이 돌출 형성될 수 있으며, 상기 격벽(320) 사이가 대류가스가 유동하는 가스유로(360)를 형성할 수 있다.
상기 가스유로(360)는 상기 서셉터(310)의 상면을 따라 균일하게 대류가스를 전달할 수 있는 형태로 적절히 변형 가능하다. 이 경우, 상기 가스유로(360)는 상부가 개방된 형태로 제공될 수 있다.
즉, 전술한 걸림턱(312) 및 격벽(320)의 상단부에 상기 기판(10)이 안착되는 경우 상기 기판(10)에 의해 상기 가스유로(360)의 개방된 상부가 밀페되어 가스유로(360)를 따라 이동하는 대류가스가 상부로 누설되지 않게 된다.
한편, 상기 서셉터(310)의 상면에는 상기 기판(10)을 로딩 또는 언로딩하는 리프트핀(미도시)이 관통하는 리프트핀 홀(315)이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 가스유로(360)에는 대류가스가 유입되는 유입구(316)와 상기 대류가스가 배출되는 유출구(318)가 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 유입구(316)와 유출구(318)는 상기 가스유로(360)를 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 가스유로(360)는 상기 서셉터(310)의 상면을 따라 대류가스를 균일하게 공급할 수 있도록 분산되어 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 유입구(316)와 유출구(318)는 상기 가스유로(360)의 양단부에 배치될 수 있다. 이에 의해 상기 유입구(316)를 통해 상기 가스유로(360)로 공급된 대류가스가 상기 서셉터(310)의 상면에서 균일하게 분산된 후 다시 상기 유출구(318)를 통해 배출될 수 있다.
한편, 도 5는 다른 실시예에 다른 서셉터(310')의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 경우 상기 서셉터(310')의 오목부(314)에 다수개의 돌출부(320')가 형성될 수 있다. 상기 돌출부(320') 사이의 공간이 가스유로(360')를 형성하게 된다.
이경우, 전술한 유입구(316)와 유출구(318)는 상기 오목부(314) 내측에서 가능한 멀리 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 상기 서셉터(310)의 하면에는 하부를 향해 연장 형성된 지지바(330)가 구비될 수 있다.
상기 지지바(330) 및 서셉터(310)를 통해 대류가스가 공급되는 가스 공급유로(342)가 형성될 수 있다. 상기 가스 공급유로(342)는 상기 서셉터(310)의 오목부(314)에서 상기 유입구(316)를 통해 상기 가스유로(360)와 연통하게 된다. 상기 대류가스를 공급하는 대류가스 공급부(340)는 상기 챔버(100)의 외부에 구비될 수 있으며, 공급라인을 통해 상기 대류가스 공급부(340)와 상기 가스 공급유로(342)가 연결될 수 있다.
또한, 상기 서셉터(310) 및 지지바(330)에는 상기 대류가스가 배출되는 가스 배출유로(352)도 형성될 수 있다. 상기 오목부(314)에 형성된 상기 유출구(318)를 통해 상기 가스유로(360)와 가스 배출유로(352)가 연통될 수 있다. 상기 대류가스를 배출하는 대류가스 배출부(350)는 상기 챔버(100)의 외부에 구비될 수 있으며, 배기라인을 통해 상기 대류가스 배출부(350)와 상기 가스 배출유로(352)가 연결될 수 있다.
따라서, 상기 대류가스 공급부(340)에서 공급된 대류가스는 상기 가스 공급유로(342) 및 유입구(316)를 통해 상기 가스유로(360)로 공급된다. 상기 가스유로(360)로 공급된 대류가스는 상기 가스유로(360)를 따라 이동하여 대류효과에 의해 상기 기판(10)에 대한 공정 진행 중에 공정가스의 공급여부, 처리공간(102)의 압력 등이 변화하여도 기판(10)의 온도를 공정온도로 일정하게 유지하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 기판지지유닛(300)을 구비한 경우 공정가스의 공급에 따른 기판(10)의 온도변화를 도시한 그래프이다. 상기 그래프에서 가로축은 공정 진행에 따른 시간을 나타내며, 세로축은 기판의 온도(℃)를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 온도는 공정이 진행되어 공정가스가 공급되는 시점(A) 이후에 온도가 공정온도로 하강하게 된다. 이는 공정가스의 공급에 따른 대류효과 등으로 기판의 온도가 하강하기 때문이다.
이어서, 공정가스 공급이 중단되는 시점(B) 이후에도 기판(10)의 온도를 종래기술에 따른 장치와 달리 상승하기 않고 공정온도를 그래도 유지하게 된다.
한편, 도 2는 도 1에서 공정을 위해 기판지지유닛(300)이 상승한 상태를 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 기판지지유닛(300)은 상기 기판(10)의 가장자리와 상기 가스유로(360) 사이를 밀폐하는 쉐도우링(200)을 더 구비할 수 있다.
상기 기판(10)이 상기 서셉터(310)의 걸림턱(312)에 안착된 경우 상기 기판(10)의 가장자리와 상기 걸림턱(312)의 내벽 사이에는 간격(311)이 발생할 수 있다. 상기 간격(311)을 통해 상기 가스유로(360)의 대류가스가 누설될 수 있으므로 상기 쉐도우링(200)에 의해 상기 간격(311)을 밀폐하는 것이 바람직하다.
상기 쉐도우링(200)은 내측에 개구부(210)가 형성된 형태로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 쉐도우링(200)의 내경은 상기 기판(10)의 직경보다 작으며 상기 쉐도우링(200)의 외경은 상기 서셉터(310)의 걸림턱(312)의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해 상기 쉐도우링(200)에 의해 상기 기판(10)과 상기 걸림턱(312) 사이의 간격(311)을 효과적으로 밀폐할 수 있다.
상기 쉐도우링(200)은 상기 기판(10)에 대한 공정 전에는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 챔버(100) 내측의 처리공간(102)에서 상기 서셉터(310)의 상부에 마련될 수 있다.
이 경우, 상기 쉐도우링(200)은 상기 챔버(100)의 내측으로 돌출된 지지부(104)에 의해 지지될 수 있다.
도 1과 같은 상태에서 상기 기판(10)에 대한 공정을 위해 상기 서셉터(310)에 상기 기판(10)이 안착되고, 상기 서셉터(310)가 상승하는 경우 도 2와 같이 상기 서셉터(310)의 상부에 상기 쉐도우링(200)이 안착될 수 있다.
상기 쉐도우링(200)이 상기 서셉터(310)에 안착되는 경우에 상기 쉐도우링(200)에 의해 상기 기판(10)과 상기 걸림턱(312) 사이의 간격(311)을 밀폐할 수 있다.
전술한 대류가스 공급부(340)는 상기 기판(10)에 대한 공정 전에 대류가스를 공급할 수 있다. 바람직하게는 상기 기판(10)의 가장자리 상부에 상기 쉐도우링(200)이 안착된 후에 대류가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 대류가스 공급부(340)에 의해 공급되는 대류가스의 압력은 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 대류가스의 압력이 상기 처리공간(102)의 압력에 비해 상대적으로 너무 높으면 상기 가스유로(360)에서 처리공간(102)으로 대류가스가 누설될 수 있다. 반대로, 상기 대류가스의 압력이 너무 낮으면 상기 가스유로(360)를 따라 유동하기 곤란하다.
따라서, 상기 대류가스 공급부(340)에 의해 공급되는 대류가스의 압력은 상기 처리공간(102)의 공정압력과 비슷하거나 대략 상기 공정압력에 비해 ±30%의 범위값을 가질 수 있다.
한편, 도 6은 다른 실시예에 따른 기판지지유닛(300')을 도시한 측면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판지지유닛(300')은 전술한 서셉터(310)에 정전 전극(370) 및 상기 정전 전극(370)에 전력을 제공하는 전력제공부(미도시)를 구비할 수 있다.
상기 정전 전극(370)은 정전기력에 의해 상기 기판(10)을 고정하는 역할을 하게 된다. 즉, 상기 정전 전극(370)에 의해 상기 기판(10)을 하방으로 당겨 상기 기판(10)을 상기 서셉터(310)에 견고히 고정할 수 있다.
이 경우, 상기 정전 전극(370)에 상기 기판(10)이 상기 서셉터(310)의 걸림턱(312)에 견고히 고정되어 전술한 실시예의 쉐도우링(200)의 구성을 생략할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
00 : 챔버
120 : 가스공급부
200 : 쉐도우링
300 : 기판지지유닛
310 : 서셉터
320 : 격벽
330 : 지지바
340 : 대류가스 공급부
350 : 대류가스 배출부
360 : 가스유로
370 : 정전 전극
1000: 기판처리장치

Claims (6)

  1. 기판을 지지하며 대류가스가 유동하는 가스유로가 형성된 서셉터;
    상기 가스유로의 유입구와 연통되어 상기 대류가스를 공급하는 대류가스 공급부;
    상기 가스유로의 유출구와 연통되어 상기 대류가스를 배출하는 대류가스 배출부;를 구비하며,
    상기 가스유로는 상부가 개방되어 상기 기판이 안착되어 상기 기판에 의해 상기 가스유로의 상부를 막는 것을 특징으로 하는 기판지지유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터의 상면에는 오목부가 형성되고,
    상기 오목부에 상기 가스유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판지지유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오목부에는 상기 가스유로를 형성하는 격벽 또는 돌출부가 형성되고,
    상기 격벽 또는 돌출부의 상단부에 상기 기판이 안착되는 것을 특징으로 하는 기판지지유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리와 상기 가스유로 사이를 밀폐하는 쉐도우링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판지지유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 대류가스 공급부는 상기 쉐도우링이 상기 기판 가장자리에 안착된 후에 상기 대류가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판지지유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터에 정전 전극을 구비하여 상기 기판을 정전기력에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 기판지지유닛.
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