WO2019093657A1 - 마운트, 상기 마운트를 포함하는 히터 및 상기 히터를 포함하는 증착 장치 - Google Patents

마운트, 상기 마운트를 포함하는 히터 및 상기 히터를 포함하는 증착 장치 Download PDF

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WO2019093657A1
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heater plate
shaft
heater
gas
inert gas
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정철호
이범술
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주식회사 미코
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Definitions

  • the present invention relates to a mount, a heater including the mount, and a deposition apparatus including the heater, and more particularly, to a deposition apparatus including a mount for fixing a heater plate, a heater including the mount, and a heater .
  • Chemical vapor deposition is one of processes for manufacturing semiconductor devices or flat panel display devices.
  • the chemical vapor deposition (CVD) processes various kinds of thin films .
  • the processing apparatus for performing the chemical vapor deposition process includes a heater for heating the substrate inside the chamber.
  • the heater includes a heater plate, a shaft supporting the heater plate, and a mount fixed to an end of the shaft.
  • the heater is heated to a high temperature for heating the substrate.
  • the portion where the heating element of the heater plate and the power line that applies the current to the heating element are joined due to the high temperature can be oxidized. Therefore, the durability of the heater may be reduced.
  • an O-ring is provided for sealing. Due to the high temperature, the O-ring can be damaged by heat. Therefore, leakage may occur between the shaft and the mount.
  • the present invention provides a mount capable of preventing oxidation of a region where a heating element of a heater plate and a power line applying a current to the heating element are oxidized and preventing thermal damage of the O-ring provided between the shaft and the mount.
  • the present invention provides a heater including the mount.
  • the present invention provides a deposition apparatus including the heater.
  • a mount according to the present invention includes a body fixed to an end of a hollow shaft for supporting a heater plate; A plurality of heating elements disposed in the body and adapted to supply an inert gas to the inside of the shaft to prevent oxidation of a region where the heating element of the heater plate and a power line applying a current to the heating element are bonded, Gas supply holes; And a gas discharge hole provided through the body for discharging the inert gas from the inside of the shaft.
  • the mount may further include a supply pipe connected to the gas supply hole, extending toward the heater plate, and supplying the inert gas adjacent to the heater plate.
  • the mount is provided to extend from the inside of the body to the upper surface of the body, and the cooling fluid is supplied to the body to cool the body, And a cooling line for preventing deterioration of the O-ring.
  • a heater according to the present invention includes a heater plate for supporting a substrate and generating heat by a current applied through a bonded power line to incorporate a heating element for heating the substrate;
  • a gas exhaust hole for exhausting the inert gas from the inside of the shaft, the gas exhaust hole being penetrated through the body.
  • a deposition apparatus includes: a process chamber which is hermetically sealed from the outside and in which a deposition process is performed on a substrate to be deposited; A showerhead for spraying a reaction gas at an upper end of the process chamber; A plasma electrode for inducing a plasma reaction of a reaction gas injected through the showerhead; And a heater provided at a lower portion of the process chamber opposite to the showerhead for heating and supporting the substrate, wherein the heater supports the substrate and is heated by a current applied through the bonded power line A heater plate for generating a heating element for heating the substrate; A hollow shaft for supporting the heater plate; And a body fixed to an end of the shaft, the body being provided to penetrate the body and preventing an oxidation site of the heating element of the heater plate and the power line from being oxidized and supplying an inert gas into the shaft to cool the heater plate And a gas exhaust hole for exhausting the inert gas from the inside of the shaft, the gas exhaust hole being penetrated through the body.
  • the mount may be secured to the process chamber.
  • the mount according to the present invention can supply and discharge the inert gas into the shaft supporting the heater plate through the gas supply hole and the gas discharge hole provided in the body. Therefore, the portion where the heating element of the heater plate and the power line are joined can be prevented from being oxidized, and the heater plate can be cooled.
  • the mount may extend toward the heater plate through a supply pipe connected to the gas supply hole. Therefore, the inert gas can be supplied adjacent to the heater plate. Therefore, oxidation of the joint portion can be prevented, and the heater plate can be effectively cooled.
  • the body may be cooled through a cooling line provided in the body. Therefore, deterioration of the shaft supporting the heat plate and the O-ring provided between the body and the body can be prevented. Therefore, it is possible to prevent leakage from occurring between the shaft and the body.
  • the heater according to the present invention can prevent oxidation of a portion where the heating element of the heater plate and the power line are joined, and can prevent damage to the O-ring. Therefore, damage to the heater can be prevented and durability can be improved. Further, the maintenance cost of the deposition apparatus including the heater can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a mount according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a heater according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a mount according to an embodiment of the present invention.
  • the mount 100 is fixed to an end of a hollow shaft 20 supporting the heater plate 10, and the heater plate 10 and the shaft 20 are fixed to a process chamber (not shown) ).
  • the heater plate 10 supports a substrate (not shown) and may include a heating element 12, a ground electrode 14, a power line 16, and a ground line 18.
  • the heater plate 10 has a flat plate shape and can be constructed of an electrical insulator.
  • the heater plate 10 may be formed of a ceramic or quartz material having excellent corrosion resistance and electrical insulation against the deposition process performed in the process chamber.
  • the ceramics include Al2O3, Y2O3, Al2O3 / Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite and AlF3. These may be used alone or in combination.
  • the heating element 12 is provided inside the heater plate 10 and generates heat by a current applied from an external power source P to heat the substrate.
  • the heating elements 12 may be arranged on the heater plate 10 in a predetermined pattern.
  • the heating element 12 includes a metal material. Examples of the metal include tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), titanium (Ti) or an alloy thereof, an iron-chromium (Fe-Cr) alloy, a nickel- .
  • the ground electrode 14 is disposed inside the heater plate 10 to charge a part of the plasma formed during the deposition process to form a ground current. Therefore, a plasma of a constant intensity is always maintained inside the process chamber in which the deposition process is performed.
  • the heating element 12 is connected to an external power source P via a power line 16 and the ground electrode 14 is grounded via a ground line 18.
  • a grounding structure (not shown) for fixing the end of the grounding line 18 may be provided at the end of the grounding line 18.
  • the mount 100 may include a body 110, a gas supply hole 120, a gas discharge hole 130, a supply tube 140, and a cooling line 150.
  • the body 110 is fixed to the end of the hollow shaft 20 supporting the heater plate 10.
  • the heater plate 10 may be fixed to the upper end of the shaft 20, and the body 110 may be fixed to the lower end of the shaft 20.
  • an O-ring 30 may be provided between the shaft 20 and the body 110 for sealing.
  • the body 110 may have a substantially cylindrical shape.
  • the body 110 may have a diameter equal to or greater than the diameter of the shaft 20 so as to be stably fixed to the shaft 20.
  • the body 110 may be made of aluminum or stainless steel.
  • the gas supply hole 120 and the gas discharge hole 130 may be formed to pass through the upper and lower portions of the body 110.
  • the inert gas may be supplied into the hollow shaft 20 through the gas supply hole 120.
  • the inert gas include helium gas and nitrogen gas.
  • the inert gas can cool the heater plate 10.
  • the gas discharge hole 130 discharges the inert gas supplied through the gas supply hole 120 from the hollow shaft 20.
  • the inert gas is supplied through the gas supply hole 120 and discharged through the gas discharge hole 130, the inert gas can be maintained in the internal space of the shaft 20 without being heated. Therefore, the inert gas can continuously cool the heater plate 10.
  • the supply pipe 140 is provided inside the shaft 20 and can be connected to the gas supply hole 120 and extend toward the lower surface of the heater plate 10. Therefore, the inert gas supplied through the gas supply hole 120 can be supplied so as to be adjacent to the heater plate 10. That is, the inert gas can be supplied to the supply line 140 so as to be adjacent to the region where the heating element 12 and the power line 16 are joined. Therefore, the effect of preventing the inert gas from oxidizing the junction between the heating element 12 and the power line 16 can be further enhanced. Further, the effect of the inert gas cooling the heater plate 10 can be further enhanced.
  • the cooling line 150 is provided to extend from the inside of the body 110 to the upper surface of the body 110.
  • the cooling line 150 circulates the cooling fluid to cool the body 110.
  • Examples of the cooling fluid include water, air, and gas.
  • the O-ring 30 As the body 110 is cooled, the O-ring 30 provided between the shaft 20 and the body 110 through the heat conduction can also be cooled.
  • the cooling line 150 extends to the upper surface of the body 110, the O-ring 30 can be cooled more effectively. Therefore, it is possible to prevent the O-ring 30 from being deteriorated by the heat of the heater plate 10. It is possible to prevent the O-ring 30 from being damaged, so that leakage between the shaft 20 and the body 110 can be prevented.
  • the power line 16 and the ground line 18 may be provided through the body 110.
  • the ground structure that fixes the end of the ground line 18 may be secured to the body 110.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a heater according to an embodiment of the present invention.
  • the heater 200 is for heating a substrate in a process chamber in which a deposition process is performed.
  • the heater 200 includes a heater plate 210, a shaft 220, an O-ring 230, and a mount 100.
  • the heater plate 210 supports the substrate and may include a heating element 212, a ground electrode 214, a power line 216, and a ground line 218.
  • the heater plate 210 has a flat plate shape and may be formed of an electrical insulator.
  • the heater plate 210 may be formed of a ceramic or quartz material having excellent corrosion resistance and electrical insulation against the deposition process performed in the process chamber.
  • the ceramics include Al2O3, Y2O3, Al2O3 / Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite and AlF3. These may be used alone or in combination.
  • the heating element 212 is provided inside the heater plate 210 and generates heat by a current applied from an external power source P to heat the substrate.
  • the heating elements 212 may be arranged in a predetermined pattern on the heater plate 210.
  • the heating element 212 includes a metal material. Examples of the metal include tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), titanium (Ti) or an alloy thereof, an iron-chromium (Fe-Cr) alloy, a nickel- .
  • the ground electrode 214 is disposed inside the heater plate 210 to charge a part of the plasma generated during the deposition process to form a ground current. Therefore, a plasma of a constant intensity is always maintained inside the process chamber in which the deposition process is performed.
  • the heating element 212 is connected to an external power source P through a power line 216 and the ground electrode 214 is grounded via a ground line 218.
  • a grounding structure (not shown) for fixing the grounding line 218 may be provided at the end of the grounding line 218.
  • the power line 216 and the ground line 218 may be provided through the body 110 of the mount 100, respectively.
  • the grounding structure that secures the grounding line 218 may be secured to the body 110 of the mount 110.
  • the shaft 220 has a substantially hollow cylindrical shape and supports the heater plate 210.
  • the upper end of the shaft 220 supports the lower surface of the heater plate 210.
  • the shaft 220 and the heater plate 210 may be fixed by welding or separate fastening members.
  • the power line 216 and the ground line 218 of the heater plate 210 may also be arranged to pass through the shaft 220.
  • the shaft 220 can prevent the power line 216 and the ground line 218 from being damaged during the deposition process.
  • An O-ring 230 is provided between the body 110 of the shaft 220 and the mount 100 and seals between the bodies 110 of the shaft 220. Therefore, it is possible to prevent the shaft 220 from leaking through the space between the bodies 110 of the high mount 100.
  • the mount 100 is fixed to the lower end of the shaft 220 and fixes the heater plate 210 and the shaft 220 to the process chamber.
  • the mount 110 may be fixed to the shaft 220 by a separate fastening member, welding, or the like.
  • the detailed description of the mount 100 is substantially the same as the description of the mount 100 with reference to FIG.
  • the heater 200 prevents oxidation of a portion where the heating element 212 of the heater plate 210 and the power line 216 are bonded and prevents the O-ring 230 from being thermally damaged. Therefore, the durability of the heater 200 can be improved and the service life can be prolonged.
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the deposition apparatus 300 includes a process chamber 310, a gas supply unit 320, a shower head 330, a plasma electrode 340, and a heater 200.
  • the process chamber 310 receives a substrate (not shown) and provides a space for performing a deposition process on the substrate.
  • a deposition process may be a chemical vapor deposition process.
  • the process chamber 310 may be formed to have a predetermined degree of vacuum to be sealed so as to be disconnected from the external environment, thereby minimizing defects in the deposition process.
  • the process chamber 310 may be connected to a load lock chamber or substrate transfer means for transferring the substrate.
  • the gas supply unit 320 is connected to the upper surface of the process chamber 310 and supplies a process gas for processing the substrate into the process chamber 310.
  • the showerhead 330 is provided at an inner upper portion of the process chamber 310 and uniformly supplies the process gas to the substrate supported by the heater 200.
  • the plasma electrode 340 is connected to the showerhead 330 and applies a high voltage to the process gas to convert the process gas into a plasma state.
  • the apparatus may further include a gas discharge portion connected to a lower portion of the process chamber 310 to discharge the process gas from the process chamber 310.
  • a vacuum pump may further be attached to the gas discharge portion.
  • the heater 200 is provided at a lower portion of the process chamber 310 opposite to the shower head 330 and heats the substrate while supporting the substrate. A thin film is deposited on the substrate while the reaction gas reacts on the heated substrate. At this time, the temperature at which the substrate is heated may vary depending on the type of the thin film to be deposited.
  • the detailed description of the heater 200 is substantially the same as that of the heater 200 referring to FIG.
  • the mount according to the present invention can prevent oxidation of a region where the heating element of the heater plate and the power line are joined, and prevent the O-ring from being thermally damaged. Therefore, the durability of the heater including the mount can be improved and the service life can be prolonged. Further, the maintenance cost of the deposition apparatus including the heater can be reduced.

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Abstract

마운트는 히터 플레이트를 지지하는 중공 축의 단부에 고정되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하며 구비되며, 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 발열체로 전류를 인가하는 파워 라인이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각하기 위해 상기 축의 내부로 비활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀 및 상기 몸체를 관통하여 구비되며, 상기 축의 내부로부터 상기 비활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출홀을 포함할 수 있다.

Description

마운트, 상기 마운트를 포함하는 히터 및 상기 히터를 포함하는 증착 장치
본 발명은 마운트, 상기 마운트를 포함하는 히터 및 상기 히터를 포함하는 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히터 플레이트를 고정하기 위한 마운트, 상기 마운트를 포함하는 히터 및 상기 히터를 포함하는 증착 장치에 관한 것이다.
화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 공정은 반도체 소자나 평판 표시장치를 제조하기 위한 공정 중의 하나로서 가스의 화학적 반응에 의해 웨이퍼나 글라스 패널(glass panel)과 같은 기판의 표면에 다양한 종류의 박막을 형성하는 공정이다.
상기 화학 기상 증착 공정을 수행하기 위한 공정 장치는 챔버 내부에 기판을 가열하는 히터를 포함한다. 상기 히터는 히터 플레이트, 상기 히터 플레이트를 지지하는 축 및 상기 축의 단부에 고정되는 마운트를 포함한다.
상기 화학 기상 증착 공정 중 상기 히터는 상기 기판의 가열을 위해 높은 온도로 가열된다. 상기 높은 온도로 인해 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 발열체로 전류를 인가하는 파워 라인이 접합하는 부위가 산화될 수 있다. 따라서, 상기 히터의 내구성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 축과 상기 마운트 사이에는 밀봉을 위해 오링이 구비된다. 상기 높은 온도로 인해 상기 오링이 열에 의해 손상될 수 있다. 따라서, 상기 축과 상기 마운트 사이에 누설이 발생할 수 있다.
본 발명은 히터 플레이트의 발열체와 상기 발열체로 전류를 인가하는 파워 라인이 접합하는 부위의 산화를 방지하고, 축과 마운트 사이에 구비된 오링의 열 손상을 방지할 수 있는 마운트를 제공한다.
본 발명은 상기 마운트를 포함하는 히터를 제공한다.
본 발명은 상기 히터를 포함하는 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 마운트는 히터 플레이트를 지지하는 중공 축의 단부에 고정되는 몸체; 상기 몸체를 관통하며 구비되며, 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 발열체로 전류를 인가하는 파워 라인이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각하기 위해 상기 축의 내부로 비활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀; 및 상기 몸체를 관통하여 구비되며, 상기 축의 내부로부터 상기 비활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 마운트는, 상기 가스 공급홀과 연결되어 상기 히터 플레이트를 향해 연장하며, 상기 비활성 가스를 상기 히터 플레이트와 인접하도록 공급하기 위한 공급관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 마운트는, 상기 몸체의 내부에서 상기 몸체의 상부면까지 연장하도록 구비되며, 상기 몸체로 냉각 유체를 제공하여 상기 몸체를 냉각함으로써 상기 축과 상기 몸체 사이에 구비되는 오링의 열화를 방지하기 위한 냉각 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 히터는 기판을 지지하고, 접합된 파워 라인을 통해 인가되는 전류에 의해 열을 발생하여 상기 기판을 가열하기 위한 발열체를 내장하는 히터 플레이트; 상기 히터 플레이트를 지지하는 중공 축; 및 상기 축의 단부에 고정되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하며 구비되며 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 파워 라인의 접합 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각하기 위해 상기 축의 내부로 비활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀 및 상기 몸체를 관통하여 구비되며 상기 축의 내부로부터 상기 비활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출홀로 이루어지는 마운트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 증착 장치는 외부로부터 밀폐되며 증착대상 기판에 대하여 증착 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 공정챔버의 상단에서 반응가스를 분사하는 샤워헤드; 상기 샤워헤드를 통해 분사되는 반응가스의 플라즈마 반응을 유도하는 플라즈마 전극; 및 상기 샤워헤드에 대향하는 상기 공정 챔버의 하부에 구비되며, 상기 기판을 지지하여 가열하는 히터를 포함하고, 상기 히터는, 상기 기판을 지지하고, 접합된 파워 라인을 통해 인가되는 전류에 의해 열을 발생하여 상기 기판을 가열하기 위한 발열체를 내장하는 히터 플레이트; 상기 히터 플레이트를 지지하는 중공 축; 및 상기 축의 단부에 고정되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하며 구비되며 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 파워 라인의 접합 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각하기 위해 상기 축의 내부로 비활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀 및 상기 몸체를 관통하여 구비되며 상기 축의 내부로부터 상기 비활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출홀로 이루어지는 마운트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 마운트는 상기 공정 챔버에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 마운트는 몸체에 구비된 가스 공급홀과 가스 배출홀을 통해 히터 플레이트를 지지하는 축의 내부로 비활성 가스를 공급 및 배출할 수 있다. 따라서, 상기 히터 플레이트의 발열체와 파워 라인이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각할 수 있다.
또한, 상기 마운트는 상기 가스 공급홀과 연결된 공급관이 상기 히터 플레이트를 향해 연장할 수 있다. 따라서, 상기 비활성 가스를 상기 히터 플레이트와 인접하도록 공급할 수 있다. 그러므로, 상기 접합 부위의 산화를 방지하고, 상기 히터 플레이트를 효과적으로 냉각할 수 있다.
그리고, 상기 몸체에 구비된 냉각 라인을 통해 상기 몸체를 냉각할 수 있다. 따라서, 상기 히트 플레이트를 지지하는 축과 상기 몸체 사이에 구비되는 오링의 열화를 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 축과 상기 몸체 사이를 통해 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 히터는 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 파워 라인이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고, 상기 오링의 손상을 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 히터의 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 히터를 포함하는 증착 장치의 유지비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마운트, 상기 마운트를 포함하는 히터 및 상기 히터를 포함하는 증착 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 마운트(100)는 히터 플레이트(10)를 지지하는 중공의 축(20) 단부에 고정되어 히터 플레이트(10)와 축(20)을 증착 공정이 수행되는 공정 챔버(미도시)에 고정한다.
히터 플레이트(10)는 기판(미도시)을 지지하며, 발열체(12), 접지 전극(14), 파워 라인(16) 및 접지 라인(18)을 포함할 수 있다.
히터 플레이트(10)는 평판 형태를 가지며, 전기적 절연체로 구성될 수 있다. 히터 플레이트(10)는 상기 공정 챔버의 내부에서 수행되는 증착공정에 대하여 내식성 및 전기적 절연성이 우수한 세라믹 또는 쿼츠(quartz) 재질로 형성될 수 있다. 상기 세라믹의 예로는 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등을 들 수 있다. 이들은 단독 혹은 복합적으로 사용될 수 있다.
발열체(12)는 히터 플레이트(10)의 내부에 구비되며, 외부의 전원(P)에서 인가되는 전류에 의해 열을 발생하여 상기 기판을 가열한다. 발열체(12)는 히터 플레이트(10)에 일정한 패턴 형상으로 배열될 수 있다. 발열체(12) 금속 재질을 포함한다. 상기 금속의 예로는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금, 철-크롬(Fe-Cr) 합금, 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금 등을 들 수 있다.
접지 전극(14)은 히터 플레이트(10)의 내부에 배치되어 상기 증착 공정이 진행되는 동안 형성되는 플라즈마의 입자 일부를 대전시켜 접지전류를 형성한다. 따라서, 상기 증착 공정이 수행되는 공정 챔버의 내부에는 항상 일정한 세기의 플라즈마(plasma)가 유지된다.
발열체(12)는 파워 라인(16)을 통해 외부의 전원(P)과 연결되며, 접지 전극(14)은 접지 라인(18)을 통해 접지된다. 접지 라인(18)의 단부에는 접지 라인(18)의 단부를 고정하기 위한 접지 구조물(미도시)이 구비될 수 있다.
마운트(100)는 몸체(110), 가스 공급홀(120), 가스 배출홀(130), 공급관(140) 및 냉각 라인(150)을 포함할 수 있다.
몸체(110)는 히터 플레이트(10)를 지지하는 중공 축(20)의 단부에 고정된다. 예를 들면, 히터 플레이트(10)는 축(20)의 상단부에 고정되고, 몸체(110)는 축(20)의 하단부에 고정될 수 있다. 축(20)과 몸체(110) 사이에는 밀봉을 위해 오링(30)이 구비될 수 있다.
몸체(110)는 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다. 몸체(110)는 축(20)과 안정적으로 고정되기 위해 몸체(110)의 지름이 축(20)의 지름과 같거나 축(20)의 지름보다 클 수 있다.
몸체(110)는 알루미늄 재질이나 스테인리스 스틸 재질로 이루어질 수 있다.
가스 공급홀(120) 및 가스 배출홀(130)은 몸체(110)의 상하를 관통하도록 구비될 수 있다.
가스 공급홀(120)을 통해 비활성 가스가 중공의 축(20) 내부로 공급될 수 있다. 상기 비활성 가스의 예로는 헬륨 가스, 질소 가스 등을 들 수 있다.
상기 증착 공정을 수행하기 위해 발열체(12)에 고온의 열이 발생하더라도 상기 비활성 가스로 인해 발열체(12)와 파워 라인(16)이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지할 수 있다. 발열체(12)와 파워 라인(16)의 접합 부위가 산화되는 것을 방지하므로, 히터 플레이트(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 비활성 가스의 온도가 상기 발열체(12)의 온도보다 낮으므로, 상기 비활성 가스는 히터 플레이트(10)를 냉각할 수 있다.
가스 배출홀(130)은 가스 공급홀(120)을 통해 공급된 비활성 가스를 중공의 축(20)으로부터 배출한다.
상기 비활성 가스가 가스 공급홀(120)을 통해 공급되고 가스 배출홀(130)을 통해 배출되므로, 축(20)의 내부 공간에서 상기 비활성 가스가 가열되지 않고 일정한 온도를 유지할 수 있다. 그러므로, 상기 비활성 가스가 히터 플레이트(10)를 지속적으로 냉각할 수 있다.
공급관(140)은 축(20)의 내부에 구비되고, 가스 공급홀(120)과 연결되어 히터 플레이트(10)의 하부면을 향해 연장할 수 있다. 따라서 가스 공급홀(120)을 통해 공급된 비활성 가스가 히터 플레이트(10)와 인접하도록 공급될 수 있다. 즉, 공급관(140)으로 인해 상기 비활성 가스가 발열체(12)와 파워 라인(16)이 접합하는 부위에 인접하도록 공급될 수 있다. 그러므로, 상기 비활성 가스가 발열체(12)와 파워 라인(16)의 접합 부위가 산화하는 것을 방지하는 효과를 더욱 높일 수 있다. 또한, 상기 비활성 가스가 히터 플레이트(10)를 냉각하는 효과도 더욱 높일 수 있다.
냉각 라인(150)은 몸체(110)의 내부에서 몸체(110)의 상부면까지 연장하도록 구비된다. 냉각 라인(150)은 냉각 유체를 순환시켜 몸체(110)를 냉각한다. 상기 냉각 유체의 예로는 물, 공기, 가스 등을 들 수 있다. 몸체(110)가 냉각됨에 따라 열전도를 통해 축(20)과 몸체(110) 사이에 구비되는 오링(30)도 냉각될 수 있다. 특히 냉각 라인(150)이 몸체(110)의 상부면까지 연장하므로, 오링(30)이 보다 효과적으로 냉각될 수 있다. 따라서, 히터 플레이트(10)의 열에 의해 오링(30)이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 오링(30)의 손상을 방지할 수 있으므로, 축(20)과 몸체(110) 사이에 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 파워 라인(16) 및 접지 라인(18)은 몸체(110)를 관통하여 구비될 수 있다. 특히 접지 라인(18)의 단부를 고정하는 상기 접지 구조물은 몸체(110)에 고정될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 히터(200)는 증착 공정이 수행되는 공정 챔버에서 기판을 가열하기 위한 것으로, 히터 플레이트(210), 축(220), 오링(230) 및 마운트(100)를 포함한다.
히터 플레이트(210)는 상기 기판을 지지하며, 발열체(212), 접지 전극(214), 파워 라인(216) 및 접지 라인(218)을 포함할 수 있다.
히터 플레이트(210)는 평판 형태를 가지며, 전기적 절연체로 구성될 수 있다. 히터 플레이트(210)는 상기 공정 챔버의 내부에서 수행되는 증착공정에 대하여 내식성 및 전기적 절연성이 우수한 세라믹 또는 쿼츠(quartz) 재질로 형성될 수 있다. 상기 세라믹의 예로는 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등을 들 수 있다. 이들은 단독 혹은 복합적으로 사용될 수 있다.
발열체(212)는 히터 플레이트(210)의 내부에 구비되며, 외부의 전원(P)에서 인가되는 전류에 의해 열을 발생하여 상기 기판을 가열한다. 발열체(212)는 히터 플레이트(210)에 일정한 패턴 형상으로 배열될 수 있다. 발열체(212) 금속 재질을 포함한다. 상기 금속의 예로는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금, 철-크롬(Fe-Cr) 합금, 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금 등을 들 수 있다.
접지 전극(214)은 히터 플레이트(210)의 내부에 배치되어 상기 증착 공정이 진행되는 동안 형성되는 플라즈마의 입자 일부를 대전시켜 접지전류를 형성한다. 따라서, 상기 증착 공정이 수행되는 공정챔버의 내부에는 항상 일정한 세기의 플라즈마(plasma)가 유지된다.
발열체(212)는 파워 라인(216)을 통해 외부의 전원(P)과 연결되며, 접지 전극(214)은 접지 라인(218)을 통해 접지된다. 접지 라인(218)의 단부에는 접지 라인(218)을 고정하기 위한 접지 구조물(미도시)이 구비될 수 있다. 이때, 파워 라인(216) 및 접지 라인(218)은 마운트(100)의 몸체(110)를 각각 관통하여 구비될 수 있다. 특히 접지 라인(218)을 고정하는 상기 접지 구조물은 마운트(110)의 몸체(110)에 고정될 수도 있다.
축(220)은 대략 중공의 원기둥 형상을 가지며, 히터 플레이트(210)를 지지한다. 축(220)의 상단부는 히터 플레이트(210)의 하부면을 지지한다. 축(220)과 히터 플레이트(210)는 용접이나 별도의 체결 부재에 의해 고정될 수 있다.
또한, 히터 플레이트(210)의 파워 라인(216) 및 접지 라인(218)은 축(220)을 통과하도록 배치될 수 있다. 따라서 축(220)은 상기 증착 공정 중 파워 라인(216) 및 접지 라인(218)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
오링(230)은 축(220)고 마운트(100)의 몸체(110) 사이에 구비되며, 축(220)고 마운트(100)의 몸체(110) 사이를 밀봉한다. 따라서, 축(220)고 마운트(100)의 몸체(110) 사이를 통해 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
마운트(100)는 축(220)의 하단부에 고정되며, 히터 플레이트(210)와 축(220)을 상기 공정 챔버에 고정한다. 마운트(110)는 별도의 체결 부재, 용접 등에 의해 축(220)과 고정될 수 있다.
마운트(100)에 대한 구체적인 설명은 도 1을 참조한 마운트(100)에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 생략한다.
히터(200)는 히터 플레이트(210)의 발열체(212)와 파워 라인(216)이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고, 오링(230)이 열 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 히터(200)의 내구성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 증착 장치(300)는 공정 챔버(310), 가스 공급부(320), 샤워 헤드(330), 플라즈마 전극(340) 및 히터(200)를 포함한다.
공정 챔버(310)는 기판(미도시)을 수용하며, 상기 기판에 대해 증착 공정을 수행하기 위한 공간을 제공한다. 상기 증착 공정의 예로는 화학 기상 증착 공정일 수 있다.
공정 챔버(310)는 외부환경과 단절되도록 밀폐되어 소정의 진공도를 갖도록 형성되어 상기 증착 공정의 결함을 최소화할 수 있다. 공정 챔버(310)는 상기 기판을 이송하기 위한 로드락 챔버 또는 기판 이송수단과 연결될 수 있다.
가스 공급부(320)는 공정 챔버(310)의 상부면과 연결되며, 상기 기판을 가공하기 위한 공정 가스를 공정 챔버(310) 내부로 공급한다.
샤워 헤드(330)는 공정 챔버(310)의 내측 상부에 구비되며, 상기 공정 가스를 히터(200)에 지지된 기판으로 균일하게 제공한다.
플라즈마 전극(340)은 샤워 헤드(330)와 연결되며, 상기 공정 가스로 고전압을 인가하여 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 변환한다.
도시되지는 않았지만, 공정 챔버(310)의 하부와 연결되어 공정 챔버(310)로부터 상기 공정 가스를 배출하는 가스 배출부를 더 포함할 수 잇다. 상기 가스 배출부에는 진공펌프가 더 부착될 수 있다.
히터(200)는 샤워 헤드(330)에 대향하는 공정 챔버(310)의 하부에 구비되며, 상기 기판을 지지하면서 가열한다. 가열된 상기 기판의 상면에서 상기 반응가스가 반응하면서 상기 기판 상에 박막을 증착한다. 이때, 상기 기판이 가열되는 온도는 증착되는 박막의 종류에 따라 달라질 수 있다.
히터(200)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조한 히터(200)와 실질적으로 동일하므로 생략한다.
히터 플레이트(210)의 발열체(212)와 파워 라인(216)이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고, 오링(230)이 열 손상되는 것을 방지할 수 있으므로, 히터(200)의 내구성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있다. 따라서, 히터(200)를 포함하는 증착 장치(300)의 유지비용을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마운트는 히터 플레이트의 발열체와 파워 라인이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고, 오링이 열 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 마운트를 포함하는 히터의 내구성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 상기 히터를 포함하는 증착 장치의 유지비용을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 히터 플레이트를 지지하는 중공 축의 단부에 고정되는 몸체;
    상기 몸체를 관통하며 구비되며, 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 발열체로 전류를 인가하는 파워 라인이 접합하는 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각하기 위해 상기 축의 내부로 비활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀; 및
    상기 몸체를 관통하여 구비되며, 상기 축의 내부로부터 상기 비활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마운트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급홀과 연결되어 상기 히터 플레이트를 향해 연장하며, 상기 비활성 가스를 상기 히터 플레이트와 인접하도록 공급하기 위한 공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마운트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 내부에서 상기 몸체의 상부면까지 연장하도록 구비되며, 상기 몸체로 냉각 유체를 제공하여 상기 몸체를 냉각함으로써 상기 축과 상기 몸체 사이에 구비되는 오링의 열화를 방지하기 위한 냉각 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마운트.
  4. 기판을 지지하고, 접합된 파워 라인을 통해 인가되는 전류에 의해 열을 발생하여 상기 기판을 가열하기 위한 발열체를 내장하는 히터 플레이트;
    상기 히터 플레이트를 지지하는 중공 축; 및
    상기 축의 단부에 고정되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하며 구비되며 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 파워 라인의 접합 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각하기 위해 상기 축의 내부로 비활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀 및 상기 몸체를 관통하여 구비되며 상기 축의 내부로부터 상기 비활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출홀로 이루어지는 마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
  5. 외부로부터 밀폐되며 증착대상 기판에 대하여 화학기상 증착공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 공정챔버의 상단에서 반응가스를 분사하는 샤워헤드;
    상기 샤워헤드를 통해 분사되는 반응가스의 플라즈마 반응을 유도하는 플라즈마 전극; 및
    상기 샤워헤드에 대향하는 상기 공정 챔버의 하부에 구비되며, 상기 기판을 지지하여 가열하는 히터를 포함하고,
    상기 히터는,
    상기 기판을 지지하고, 접합된 파워 라인을 통해 인가되는 전류에 의해 열을 발생하여 상기 기판을 가열하기 위한 발열체를 내장하는 히터 플레이트;
    상기 히터 플레이트를 지지하는 중공 축; 및
    상기 축의 단부에 고정되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하며 구비되며 상기 히터 플레이트의 발열체와 상기 파워 라인의 접합 부위가 산화되는 것을 방지하고 상기 히터 플레이트를 냉각하기 위해 상기 축의 내부로 비활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀 및 상기 몸체를 관통하여 구비되며 상기 축의 내부로부터 상기 비활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출홀로 이루어지는 마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 마운트는 상기 공정 챔버에 고정되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
PCT/KR2018/011803 2017-11-09 2018-10-08 마운트, 상기 마운트를 포함하는 히터 및 상기 히터를 포함하는 증착 장치 WO2019093657A1 (ko)

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