KR101121432B1 - 서셉터 코팅장치 및 코팅방법 - Google Patents

서셉터 코팅장치 및 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 서셉터 코팅장치는 가열로, 상기 가열로 내부로 진입하며, 다수의 서셉터가 서로 이격되어 적층된 적층부, 상기 가열로의 외부에 위치하며 상기 적층부의 일측과 연결되어 상기 적층부를 회전시키는 회전부, 상기 가열로 내부로 상기 적층부가 진출입 하도록 상기 적층부와 상기 회전부를 이동시키는 이동부, 상기 가열로 내부로 상기 서셉터의 코팅을 위한 공정가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 가열로 내부를 배기하는 배기부를 구비하는 것으로, 본 발명에 따른 서셉터 코팅장치와 서셉터 코팅방법은 한 번에 다수개의 서셉터 동시에 베이킹 및 코팅할 수 있으므로 서셉터의 베이킹 및 코팅 효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 서셉터를 이용한 유기금속화합물 증착공정의 전체 공정효율도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

서셉터 코팅장치 및 코팅방법{COATING APPARATUS FOR SUSCEPTOR AND COATING METHOD FOR SUSCEPTOR}
본 발명은 서셉터의 코팅장치 및 코팅방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학기상증착 장치에 사용되는 서셉터를 공정 수행 전에 코팅하도록 하는 서셉터의 코팅장치에 관한 것이다.
유기금속화합물 증착공정에서 사용되는 서셉터에는 다수의 웨이퍼가 안착된다. 서셉터는 공정 수행중에 서셉터 표면에 공정 중 발생한 부산물이 다량 퇴적된다. 이 퇴적물은 이후 다음 공정을 수행할 때 공정에 영향을 주게 된다.
이와 같이 공정 수행중 퇴적된 퇴적물은 서셉터 표면온도를 설정치 이상 또는 이하로 변화시켜 공정 수행을 위한 설정온도가 유지되지 못하도록 한다. 공정 온도가 설정온도로 유지되지 못하면 웨이퍼에 적층되는 박막의 품질이 저하된다. 따라서 사용된 서셉터에 퇴적물이 적정한 두께 이상으로 퇴적되면 서셉터를 세정하는 것이 필요하다.
한편, 서셉터를 세정만 하고, 공정에 투입하여 사용하면 이후 공정 수행중 발생한 퇴적물을 세정할 때 이 퇴적물을 제거하기가 매우 어렵다. 따라서 서셉터를 세정한 후에 재사용할 때에는 서셉터 표면을 코팅하는 공정이 필요하다.
이때 서셉터에 코팅되는 코팅막은 서셉터 보호해주는 역할과 서셉터의 수명을 연장시켜 주는 역할을 한다. 따라서 유기금속화학물 증착공정에 사용되는 서셉터는 공정을 위하여 사용하기 전에 표면에 대한 코팅이 이루어지는 것이 매우 효과적이다. 그러나 종래에는 서셉터를 코팅하기 위한 효율적인 장치가 제공되지 못하여 서셉터의 코팅 효율이 매우 낮고, 번거로운 문제점이 있다.
본 발명은 다수의 서셉터를 동시에 코팅하도록 하는 서셉터 코팅장치 및 코팅방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 서셉터 코팅장치는 가열로; 상기 가열로 내부로 진입하며, 다수의 서셉터가 서로 이격되어 적층된 적층부; 상기 가열로의 외부에 위치하며 상기 적층부의 일측과 연결되어 상기 적층부를 회전시키는 회전부; 상기 가열로 내부로 상기 적층부가 진출입 하도록 상기 적층부와 상기 회전부를 이동시키는 이동부; 상기 가열로 내부로 상기 서셉터의 코팅을 위한 공정가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 가열로 내부를 배기하는 배기부를 구비한다.
상기 적층부는 상하로 배열되며 상기 서셉터가 낱장씩 안착되는 다수개의 안착판과 상기 안착판을 이격시키며 지지하는 지지바를 포함할 수 있다.
상기 공정가스 공급부는 상기 안착부 마다 인접한 위치로 공정가스를 공급하는 다수개의 공정가스 배출관을 포함하고, 상기 공정가스 배출관으로부터 공급되는 공정가스는 수소와 트리메탈갈륨(TMGa:Trimethylgallium)일 수 있다.
상기 지지바가 결합되며 상기 가열로의 개구부에 밀착되는 덮개를 구비하고, 상기 회전부는 가열로의 외측에 상기 덮개와 결합되는 모터와, 상기 덮개를 관통하며 상기 적층부의 끝단에 결합되는 회전축을 구비할 수 있다.
상기 안착판에는 상기 서셉터 지지하는 다수개의 지지핀이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 서셉터 코팅방법은 다수개의 서셉터를 서로 이격하여 가열로 내부에 위치시켜 회전시키고, 상기 가열로 내부를 1000도 ~ 1500도로 가열하여 상기 서셉터를 베이킹 하고, 상기 가열로의 내부를 900 ~ 1100도로 가열하며 상기 가열로의 내부로 수소와 트리메탈갈륨을 공급하여 상기 서셉터를 코팅한다.
상기 베이킹은 1 - 3시간 동안 진행될 수 있다.
상기 코팅은 2 - 5시간 동안 진행될 수 있다.
상기 가열로의 내부에 위치한 상기 다수개의 서셉터마다 상기 수소와 상기 트리메탈갈륨을 공급하는 복수개의 공정가스 공급부가 위치할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 서셉터 코팅장치와 서셉터 코팅방법은 한 번에 다수개의 서셉터 동시에 베이킹 및 코팅할 수 있으므로 서셉터의 베이킹 및 코팅 효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 서셉터를 이용한 유기금속화합물 증착공정의 전체 공정효율도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 서셉터 코팅장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 서셉터 코팅장치의 요부를 확대 절개 도시한 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 서셉터 코팅방법을 도시한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하에서 개시되는 실시예에서는 유기금속화합물 증착장치 및 증착방법에 사용되는 서셉터 대한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 코팅장치는 유기금속화합물 증착장치에 사용되는 서셉터뿐만 아니라 기타의 그 외 증착장치에 사용되는 서셉터의 경우에도 이용될 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 서셉터 코팅장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 서셉터 코팅장치의 요부를 확대 절개 도시한 사시도이다. 본 실시예에 따른 서셉터 코팅장치는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 수직한 상태로 배치되는 가열로(100)(Furnace)를 구비한다. 가열로(100)는 수직 상태로 배치되는 하우징(101)(housing)과 하우징(101)의 외측에 둘러싸며 설치되는 히터(102)(heater)를 포함한다.
가열로(100)의 하우징(101) 내부에는 적층부(110)(piling portion)가 하우징(101) 내부로 진출입 가능하게 위치한다. 적층부(110)는 바닥판(111)(base plate)과 이 바닥판(111)에 입설되어 고정 설치되는 다수개의 지지바(112)(supporting bar)를 포함한다.
그리고 지지바(112)에는 서셉터(200)가 안착되는 안착부인 다수개의 안착판(113)(receipting plate)이 서로 이격되어 상하로 배치된다. 그리고 각각의 안착판(113)에는 공정 수행 시에 낱장의 서셉터(200)가 하나씩 안착된다. 또한 다른 실시예로 안착판(113)에는 서셉터(200)가 안착판(113) 상에 부양되어 지지되도록 하는 다수개의 지지핀(114)(supporting pin)이 설치될 수 있다. 지지핀(114)은 서셉터(200)의 상부면 뿐만 아니라 하부면에 대한 베이킹과 코팅이 이루어지도록 한다.
바닥판(111)의 하부에는 덮개(120)(cover)가 구비된다. 덮개(120)는 하우징(101)의 하단 개구부(opening porting)와 밀착된다. 그리고 덮개(120) 상면의 하우징(101)의 하단 개구부의 테두리와 접하는 부분에는 하우징(101) 내부의 밀폐를 위하여 실링부재(121)(sealing member)가 구비된다.
또한 덮개(120)의 외측에는 회전부(130)(rotating portion)가 구비된다. 회전부(130)(rotating portion)는 가열로(100)의 외측에 위치하여 덮개(120)에 결합되는 모터(131)와 모터(131)에 의하여 회전하는 회전축(132)을 구비한다. 회전축(132)은 덮개(120)를 관통하며 적층부(110)의 하단 바닥판(111)과 축 결합된다. 회전축(132)이 덮개(120)를 관통하는 부분에는 실 커플링(133)이 설치된다.
회전부(130)의 모터(131) 하부에는 지지대(134)가 설치된다. 그리고 지지대(134)에는 적층부(110)와 회전부(130)를 상하로 이동시키기 위한 이동부(140)가 구비된다. 이동부(140)(moving portion)는 볼스크류(142)(ball screw)와 이 볼스크류(142)를 회전시키는 모터(141)를 포함한다.
한편, 하우징(101)의 외측에는 공정가스를 공급하는 가스 공급부(150)가 구비된다. 가스 공급부(150)는 안착판(113) 마다 인접한 위치로 공정가스를 공급하는 다수개의 공정가스 배출관(151)과 가스 소오스(152)(GAS source)를 포함한다.
이 공정가스 배출관(151)을 통하여 각각의 안착판(113) 측으로 공급되는 공정가스는 수소와 트리메탈갈륨(TMGa:Trimethylgallium)이 혼합 및 희석된 것일 수 있다. 그리고 각각의 공정가스 배출관(151)에는 질량유량제어기(153)(MFC: Mass Flow Controller)가 구비된다.
그리고 공정가스 배출관(151)이 위치하는 반대측 위치에는 배기부(160)가 위치한다. 배기부(160)는 공정후 가스를 하우징(101)으로부터 외부로 배출하는 기능을 한다. 배기부(160)는 각각의 안착판(113)마다의 위치에 인접한 다수개의 배기관(161)과 배기관(161)들이 연결된 배기펌프(162)를 포함한다.
이하에는 본 실시예에 따른 서셉터 코팅방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 실시예에 따른 서셉터 코팅방법을 도시한 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 적층부(110)를 하우징(101) 외부로 인출한다. 그리고 이미 앞선 공정으로 유기금속화합물 증착 공정을 수행한 다수개의 서셉터(200)를 각각의 안착판(113)에 안착한다. 안착방법은 로봇으로 수행할 수 있다.
그리고 서셉터(200)가 안착되면 이동부(140)를 이용하여 적층부(110)를 하우징(101) 내부로 진입시킨다.
이후 하우징(101) 내부를 밀폐하고, 하우징(101) 내부로 수소 또는 질소가스를 공정가스 배출관(151)을 통하여 하우징(101) 내부로 공급한다. 또한 이와 함께 적층부(110)를 회전시킨다(S100). 그리고 하우징(101) 내부를 히터(102)를 이용하여 1000도 ~ 1500도로 가열한다. 이때의 가열은 1 - 3시간 동안 진행된다. 이에 따라 서셉터에 퇴적된 퇴적물을 제거하는 베이킹 공정이 수행된다(S110).
베이킹 공정이 완료되면 계속해서 적층부(110)를 회전시키는 상태에서 하우징(101) 내부를 히터(102)로 900 ~ 1100도로 가열한다. 그리고 하우징(101) 내부의 각각의 공정가스 배출관(151)으로 수소와 트리메탈갈륨을 혼합 및 희석하여 공급한다. 이때의 공정은 2 - 5시간 동안 진행된다.
이에 따라 서셉터(200)에 대한 코팅 공정이 수행된다(S120). 그리고 코팅 공정시에 각각의 서셉터(200)로 조절된 공정가스가 공급되도록 질량유량제어기(153)가 공정가스의 공급량을 제어한다.
이상과 같은 한 번의 공정으로 두수개의 서셉터에 대한 베이킹과 코팅공정이 동시에 수행된다. 따라서 종래의 비하여 보다 향상된 서셉터 베이킹 및 코팅공정 효율을 달성할 수 있다.
이상의 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100...가열로
110...적층부
120...덮개
130...회전부
140...이동부
150...가스 공급부
160...배기부
200...서셉터

Claims (9)

  1. 가열로;
    상기 가열로 내부로 진입하며, 다수개의 서셉터가 서로 이격되어 적층된 적층부;
    상기 가열로의 외부에 위치하며 상기 적층부의 일측과 연결되어 상기 적층부를 회전시키는 회전부;
    상기 가열로 내부로 상기 적층부가 진출입 하도록 상기 적층부와 상기 회전부를 이동시키는 이동부;
    상기 다수개의 서셉터의 각각에 인접되도록 구비되어 상기 가열로 내부로 상기 다수개의 서셉터의 코팅을 위한 공정가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 가열로 내부를 배기하는 배기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적층부는 상하로 배열되며 상기 서셉터가 낱장씩 안착되는 다수개의 안착판과 상기 안착판을 이격시키며 지지하는 지지바를 포함하는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 안착판마다 인접한 위치로 공정가스를 공급하는 다수개의 공정가스 배출관을 포함하고, 상기 공정가스 배출관으로부터 공급되는 공정가스는 수소와 트리메탈갈륨(TMGa:Trimethylgallium)인 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 지지바가 결합되며 상기 가열로의 개구부에 밀착되는 덮개를 구비하고, 상기 회전부는 가열로의 외측에 상기 덮개와 결합되는 모터와, 상기 덮개를 관통하며 상기 적층부의 끝단에 결합되는 회전축을 구비하는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 서셉터에 퇴적되는 퇴적물이 용이하게 제거될 수 있도록 상기 공정가스를 공급하여 상기 서셉터를 코팅하는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅장치.
  6. 다수개의 서셉터를 서로 이격하여 가열로 내부에 위치시켜 회전시키고,
    상기 가열로 내부를 1000도 ~ 1500도로 가열하여 상기 서셉터를 베이킹하고,
    상기 가열로의 내부를 900 ~ 1100도로 가열하며 상기 가열로의 내부로 수소와 트리메탈갈륨을 공급하여 상기 서셉터를 코팅하는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 베이킹은 1 - 3시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 코팅은 2 - 5시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 가열로의 내부에 위치한 상기 다수개의 서셉터마다 상기 수소와 상기 트리메탈갈륨을 공급하는 복수개의 공정가스 공급부가 위치하는 것을 특징으로 하는 서셉터 코팅방법.
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