KR101489828B1 - 기판 지지 모듈 - Google Patents

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KR101489828B1
KR101489828B1 KR20130143673A KR20130143673A KR101489828B1 KR 101489828 B1 KR101489828 B1 KR 101489828B1 KR 20130143673 A KR20130143673 A KR 20130143673A KR 20130143673 A KR20130143673 A KR 20130143673A KR 101489828 B1 KR101489828 B1 KR 101489828B1
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KR
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support unit
ceramic
support plate
substrate
unit
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KR20130143673A
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김준호
오영택
조상현
이병일
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에이피시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 세라믹 지지판과 전도성 에지 링과 지지유닛과 금속 어댑터를 포함하고, 상기 세라믹 지지판은 일면에 기판이 지지되고, 정전 척을 포함하고, 상기 전도성 에지 링은 상기 세라믹 지지판의 외주면을 감싸도록 배치되고, 상기 지지유닛은 상기 챔버의 바닥부를 관통하여 상기 챔버 내부로 연장 형성되고, 상기 세라믹 지지판과 상기 전도성 에지 링을 지지하고, 상기 금속 어댑터는 상기 세라믹 지지판과 상기 지지유닛 사이에 배치되며, 상기 금속 어댑터에 브레이징 결합된 상기 세라믹 지지판을 상기 지지유닛에 착탈 가능하게 결합시켜 형성되는 기판 지지 모듈로서, 상기 금속 어댑터를 통하여 상기 세라믹 지지판과 상기 지지유닛을 결합시켜 상기 세라믹 지지판의 장착 및 기판 처리 공정 동안 상기 세라믹 지지판의 손상을 억제할 수 있고, 상기 전도성 에지 링을 상기 지지유닛에 접촉 연결시켜 상기 세라믹 지지판 주변의 전기적 접지 경로를 구조적으로 단순화 시킬 수 있고, 따라서, 기판의 각종 처리 공정의 안정성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 지판 지지 모듈이 제시된다.

Description

기판 지지 모듈{Substrate holder module}
본 발명은 기판 지지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용수명이 향상되도록 구조가 개선된 기판 지지 모듈에 관한 것이다.
반도체 소자는 이온 주입, 박막의 증착, 열처리 등의 단위 공정을 수 차례 반복함으로써 이루어진다. 이러한 반도체 공정에 사용되는 설비 중 증착 설비를 도 1에 도시하였다. 일반적으로 설비에는 기판 처리 공정을 수행하는 챔버(10)가 구비된다. 챔버(10)의 내부에는 기판(S)과 타켓(T)이 마련되며, 서로 대향되도록 배치된다. 타겟(T)은 챔버(10)의 챔버리드(12)에 장착되어 지지되고, 기판(S)은 챔버(10)의 챔버몸체(11)에 마련된 지지유닛(50)에 고정되어 지지된다. 지지유닛(50)과 기판(S)의 사이에는 세라믹 원판(20)과 베이스 원판(21)이 마련된다. 세라믹 원판(20)과 베이스 원판(21)은 기판 처리 공정이 진행되는 동안 기판(S)을 고정하고 기판(S)의 온도를 목적하는 온도로 조절한다. 즉, 기판(S)은 세라믹 원판(20)의 상부면에 고정 지지되고, 이를 위해 세라믹 원판(20)의 내부에는 정전 척이 마련된다. 또한, 기판 처리 공정이 진행되는 동안 세라믹 원판(20)의 주변부를 전기적으로 접지시키기 위하여 에지 링(30)이 세라믹 원판(20)의 외주면을 감싸 배치된다. 이때, 에지 링(30)은 세라믹으로 형성되는 베이스 원판(21)의 상부면에 접촉 지지된다. 세라믹 원판(20)을 지지유닛(50)에 착탈 가능하게 결합시키기 위해 베이스 원판(21)과 지지유닛(50)의 결합부(60)를 관통하여 결합볼트(40)를 장착한다. 또한, 에지 링(30)의 전기적 접지 경로를 형성하기 위해 베이스 원판(21)과 지지유닛(50)의 결합부(60)를 별도의 전도성 물질로 코팅하거나 또는 별도의 전도성 세라믹을 사용하여 매우 번거로웠다.
한편, 종래의 설비 예컨대 한국 공개특허 제10-2004-0030917호에 개시된 바와 같이, 세라믹은 그 재질이 취성을 가지며, 이로 인해 종래의 설비는 베이스 원판(21)을 결합볼트(40)를 통하여 지지유닛(50)에 직접 결합 시 그 결합부(60)에 충격이 가해지고, 이에 결합부(60)가 파손되는 경우가 있다. 또한, 종래의 설비는 베이스 원판(21)의 상부면에 에지 링(30)을 접촉 지지 시 그 접촉면에 접촉에 의한 충격이 가해지고, 이에 접촉면이 파손되는 경우가 있다. 또한, 기판 처리 공정 동안 챔버(10) 내부는 목적하는 온도범위 내에서 온도가 변화되고, 이러한 온도 변화 과정에서 그 결합부(60)에는 세라믹과 금속과의 열팽창량의 차이에 의해 하중이 반복하여 가해진다. 이에, 결합부(60)가 피로 파손되는 경우가 있다. 물론, 상술한 결합볼트(40)를 통한 결합 이외의 세라믹과 금속을 결합시키는 브레이징 결합 방법이 종래에 제시되어 있다. 하지만, 세라믹 지지판(20)은 기판(S)의 청정성을 위해 사용수명 내에서 사용하고 이후 주기적으로 교환해 주어야 하는 구성부 이고, 이에 지지유닛(50)에 용이하게 착탈 가능하도록 결합되어야 함으로 세라믹 지지판(20)과 지지유닛(50)을 결합하는 방식에 브레이징 결합 방식이 적용되기에는 어려움이 있다.
따라서, 세라믹 지지판(20)의 교체가 용이하면서 세라믹 지지판(20)의 결합부에(60)서 발생하는 파손문제를 극복하는 것이 요구되고 있다.
KR 10-2004-0030917 A
본 발명은 구성부의 파손을 방지할 수 있는 기판 지지 모듈을 제공한다.
본 발명은 구성부의 사용수명을 향상시킬 수 있는 기판 지지 모듈을 제공한다.
본 발명은 구성부의 접지 구조를 단순화 시키고, 접지 효율을 향상시킬 수 있는 기판 지지 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 기판 지지 모듈은 일면에 기판을 지지하는 세라믹 지지판; 상기 세라믹 지지판의 외주면을 감싸도록 배치되는 전도성 에지 링; 상기 챔버의 바닥부를 관통하여 상기 챔버 내부로 연장 형성되고, 상기 세라믹 지지판과 상기 전도성 에지 링을 지지하는 지지유닛; 및 상기 세라믹 지지판과 상기 지지유닛의 사이에 배치되는 환형의 금속 어댑터; 를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 지지판은 내부에 정전 척을 포함할 수 있다.
상기 세라믹 지지판은 상기 금속 어댑터의 상부면에 브레이징(brazing) 결합될 수 있다.
상기 금속 어댑터는 상기 지지유닛에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 전도성 에지 링은 상기 지지유닛에 접촉 연결될 수 있다.
상기 세라믹 지지판은 상기 전도성 에지 링 및 상기 지지유닛으로부터 이격될 수 있다.
상기 지지유닛의 상단부에는 상기 지지유닛 상단부의 가장자리를 따라서 지지유닛 출부가 형성되고, 상기 전도성 에지 링은 상기 지지유닛 돌출부의 상부면에 접촉 지지될 수 있다.
상기 지지유닛의 상단부에는 지지유닛 오목부가 형성되고, 상기 금속 어댑터는 상기 지지유닛 오목부에 삽입되어 상기 지지유닛 오목부의 바닥면에 결합 지지될 수 있다.
상기 금속 어댑터는 상기 지지유닛 오목부의 내주면으로부터 이격되도록 상기 지지유닛 오목부에 삽입될 수 있다.
상기 지지유닛에는 상기 지지유닛을 상기 챔버에 전기적으로 접지시키도록 상기 지지유닛과 상기 챔버를 연결하는 벨로우즈(bellows)가 구비될 수 있다.
상기 금속 어댑터와 상기 지지유닛의 결합면에는 실링부재가 더 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 세라믹 지지판을 지지유닛에 착탈 가능하게 장착시키는 금속 어댑터를 이용하여 그 결합구조가 개선된 기판 지지 모듈을 형성하고, 이로부터 세라믹 지지판의 장착 및 기판 처리 공정 동안 세라믹 지지판의 손상을 억제시켜 기판 지지 모듈의 사용수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 전도성 에지 링을 지지유닛에 접촉 연결하고, 지지유닛을 챔버에 연결하여 이로부터 세라믹 지지판 주변을 전기적으로 접지시킬 수 있는 경로를 형성할 수 있다. 따라서, 전도성 에지 링을 챔버에 접지시키기 위한 지판 지지 모듈의 접지 경로가 구조적으로 단순해 질 수 있다.
따라서, 기판의 각종 처리 공정의 안정성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기판 처리 설비의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 에에 따른 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 기판 처리 설비의 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면은 실시 예를 설명하기 위해 그 크기가 과장될 수 있고, 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 기판 처리 설비를 도시한 개략도 이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지 모듈(1000)은 도 2에 도시된 바와 같이, 일면에 기판(S)이 지지되고, 정전 척(미도시)을 포함하는 세라믹 지지판(100), 세라믹 지지판(100)의 외주면을 감싸도록 배치되는 전도성 에지 링(200), 챔버(10)의 바닥부를 관통하여 챔버(10) 내부로 연장 형성되고, 세라믹 지지판(100)과 전도성 에지 링(200)을 지지하는 지지유닛(300) 및 세라믹 지지판(100)과 지지유닛(300)의 사이에 배치되는 환형의 금속 어댑터(400)를 포함하고, 기판(S)을 처리하는 챔버(10)의 내부에서 기판 처리 공정 예컨대 스퍼터링 공정 동안 기판(S)을 고정하고, 기판(S)의 온도를 조정한다.
여기서, 기판(S)은 반도체 공정 설비에서 처리되는 반도체 소자의 베이스를 구성하는 웨이퍼(wafer)일 수 있다. 챔버(10)는 기판(S)을 처리하는 설비의 몸체를 형성하며, 기판(S)의 처리 공정이 실시될 수 있는 내부 공간을 가진다. 챔버(10)는 단일 몸체 또는 착탈 가능한 분리형 몸체를 갖도록 제작될 수 있고, 본 실시 예에서는 챔버몸체(11)와 챔버리드(12)가 착탈 가능하게 결합된 챔버(10)를 예시한다. 챔버(10)에는 그 내부를 진공분위기로 제어 가능한 진공 조절수단(미도시)와 내부에 공정가스를 공급 가능한 가스 공급수단(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, 챔버(10)에는 챔버몸체(11)와 챔버리드(12)의 사이를 실링하도록 실링수단(미도시)이 구비될 수 있다.
이때, 본 실시 예가 스퍼터링 공정에 적용되는 경우, 챔버(10)에는 기판(S) 상에 층착하고자 하는 금속막, 절연막, 산화막을 포함하는 박막을 형성하기 위한 원료물질을 공급하도록 타켓(T)이 마련될 수 있고, 챔버(10)의 내부에 전계 또는 자계를 형성할 수 있는 전원 생성수단(미도시)이 마련될 수 있다. 타겟(T)과 기판(S)은 챔버(10)의 내부에서 서로 대향하게 배치된다. 본 실시 예에서는 타겟(T)은 챔버리드(12)의 하부면에 마련된 타겟 지지 모듈(미도시)에 고정되고, 기판(S)은 챔버몸체(11)의 내부에 마련된 기판 지지 모듈(1000)에 고정된다. 타겟(T)은 타겟 지지 모듈(미도시)에 접착력, 정전기력 및 흡착력을 포함하는 타겟 고정 방식 중 각 공정에 적합한 방식으로 고정되어도 무방하다.
기판(S)은 기판 지지 모듈(1000)에 정전기력 또는 진공 흡착력으로 고정될 수 있고, 본 실시 예에서는 정전기력으로 기판(S)을 고정시키는 방식을 예시한다. 기판 처리 공정 동안 기판(S)은 고온 예컨대 300℃ 내지 600℃ 로 가열될 수 있고 이에 상술한 설비의 각 구성부에는 이를 각각 목적하는 온도로 조절 가능하도록 냉각수단(미도시)이 구비될 수 있다.
상술한 챔버(10)에는 반도체 공정 설비에 적용되는 일반적인 구성부 및 구성방식이 적용될 수 있고, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 특정 구성으로 제한할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지 모듈(1000)을 설명한다.
세라믹 지지판(100)은 기판(S)의 형상 및 크기에 대응하는 형상 및 크기로 제작될 수 있고, 본 실시 예에서는 소정 직경의 원판 형상으로 제작되는 세라믹 지지판(100)을 예시한다. 세라믹 지지판(100)은 기판 처리 공정 동안 세라믹 지지판(100)의 상부면에 놓여지는 기판(S)을 지지 및 고정하고 기판(S)의 온도를 조절하는 역할을 한다. 이를 위해, 세라믹 지지판(100)은 정전기력을 생성할 수 있는 정전 척(미도시)을 내부에 구비하고, 이를 외부와 전기적으로 절연시키도록 정전 척을 절연 부재 예컨대 세라믹으로 감싸 형성된다. 정전 척에 전원이 인가되면, 세라믹 지지판(100)의 상부면에 놓여진 기판(S)과 정전 척의 사이에 위치하는 절연 부재에는 정전기력 예컨대 쿨롱 힘 및 존슨-라벡 힘이 발생되고, 이를 이용하여 기판(S)을 고정시킨다. 정전 척(미도시)의 구성부 및 구성방식에는 반도체 공정 설비에서 사용되는 각종 정전 척의 구성부 및 구성방식이 적용될 수 있다. 이러한 정전 척에는 전원 공급수단(미도시)이 연결되고, 이때, 전원 공급수단(미도시)은 후술하는 지지유닛(300)에 마련된 내부공간으로 진입하여 정전 척에 전기적으로 접속될 수 있다. 한편, 세라믹 지지판(100)에는 세라믹 지지판(100) 상에 고정되는 기판(S)의 온도변화를 보상하고 기판(S)의 온도를 목적하는 온도 예컨대 300℃ 이상에서 균일하게 조절하기 위해 별도의 가열수단(미도시)가 더 구비될 수 있다.
전도성 에지 링(200)은 세라믹 지지판(100)의 외주면을 감싸도록 배치되며, 기판 처리 공정 동안 기판(S)에 증착되는 원료물질이 챔버(10)의 하부 특히, 기판(S)을 지지하는 구조물인 지지유닛(300)에 축적되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전도성 에지 링(200)은 기판(S) 처리 공정 동안 세라믹 지지판(100)의 외주면 근방을 전기적으로 접지시키는 역할을 한다. 이때, 전도성 에지 링(200)은 지지유닛(300)에 접촉 연결되며, 지지유닛(300)은 챔버(10)에 연결되어, 이에 전기적인 접지 경로가 형성될 수 있다. 여기서, 전도성 에지 링(200)이 지지유닛(300)에 접촉 연결되는 것은 전도성 에지 링(200)과 지지유닛(300)이 기계적 또는 화학적인 결합 없이, 전도성 에지 링(200)이 지지유닛(300)에 얹혀져 각각의 접촉면이 접촉 상태를 유지하고 있는 것을 의미한다. 즉, 본 실시 예에 따른 기판 지지 모듈(1000)에서는 전도성 에지 링(200)이 반드시 지지유닛(300)에 결합될 필요가 없이 지지유닛(300)에 접촉 연결되어 지지유닛(300)과 전기적으로 접지된다. 이에, 전도성 에지 링(200)의 설치가 용이하다.
한편, 전도성 에지 링(200)은 목적하는 전기 전도성을 가지도록 전도성 재질 예컨대 금속 재질로 제작될 수 있고, 그 형상은 세라믹 지지판(100)의 형상에 대응하여 환형으로 제작될 수 있다. 본 실시 예에서는 내경이 세라믹 지지판(100)의 직경보다 크게 형성되고, 외경이 후술하는 지지유닛 상단부(320)의 외경보다 크게 형성되는 환형의 전도성 에지 링(200)을 예시한다. 이때, 전도성 에지 링(200)의 상부면에는 소정 깊이를 가지는 홈이 에지 링(200)의 둘레를 따라 연장 형성될 수 있다.
지지유닛(300)은 챔버(10)의 바닥부를 관통하여 챔버(10) 내부로 연장 형성되며, 세라믹 지지판(100)과 전도성 에지 링(200)을 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 지지유닛(300)은 길이방향으로 연장 형성되고, 챔버(10)의 바닥부를 상하방향으로 관통하여 배치되는 지지유닛 몸체부(310) 및 챔버(10)의 내부에 위치하는 지지유닛 몸체부(310)의 단부에 지지유닛 몸체부(310)의 길이방향에 교차하는 방향으로 형성되는 지지유닛 상단부(320)를 포함할 수 있고, 전도성 에지 링(200)과의 전기적인 접지 경로를 형성하기 위해 전도성 재질 예컨대 금속 재질로 제작될 수 있다. 또한, 지지유닛(300)은 지지유닛(300)에 의해 챔버(10)의 기밀상태가 해제되는 것을 방지하고, 지지유닛(300)을 챔버(10)에 전기적으로 접지시키도록 지지유닛(300)과 챔버(10)를 연결하는 벨로우즈를 더 포함할 수 있다.
지지유닛 몸체부(310)는 상하방향으로 개방된 내부공간을 가지는 관 형상으로 제작될 수 있다. 지지유닛 몸체부(310)는 적어도 일부가 챔버(10) 내측의 하부에 배치되어 지지유닛 상단부(320)를 지지 고정한다. 벨로우즈(330)는 지지유닛 몸체부(310)의 외주면으로부터 이격되어 지지유닛 몸체부(310)의 외주면을 감싸도록 형성되며, 그 상단부는 지지유닛 상단부(320)의 하부면에 결합되고, 그 하단부는 챔버(10) 내측 하부면에 결합된다. 또한, 챔버(10)의 내부를 벨로우즈(330)의 내부로부터 밀봉시키도록, 벨로우즈(330)의 상단부 및 하단부와 이에 결합되는 지지유닛 상단부(320)의 하부면 및 챔버(10) 내측 하부면의 각각의 접촉면에는 실링수단(미도시)이 마련될 수 있다.
지지유닛 상단부(320)는 지지유닛 몸체부(310)의 단부에 형성된다. 지지유닛 상단부(320)는 챔버(10)의 내부에서 전술한 세라믹 지지판(100) 및 전도성 에지 링(200)을 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 본 실시 예에서는 세라믹 지지판(100)의 형상 및 크기에 대응하는 형상 및 크기를 가지는 지지유닛 상단부(320) 예컨대 세라믹 지지판(100)보다 큰 직경을 가지는 원판 형상의 지지유닛 상단부(320)를 예시한다. 이때, 지지유닛 상단부(320)의 상부면에는 지지유닛 돌출부(321)와 지지유닛 오목부(322)가 형성되고, 이에 지지유닛 상단부(320)의 상부면은 상부면의 중심위치를 향하여 하향 굴곡지게 형성된다. 또한, 지지유닛 상단부(320)는 수평방향의 중심위치가 상하방향으로 관통 형성되어 지지유닛 몸체부(310)와 그 내부가 연통하고, 이에 지지유닛(300)의 내부에는 공간이 마련된다. 마련된 공간을 통하여 전원 공급수단(미도시) 및 가열수단(미도시)이 지지유닛(300) 내로 진입, 세라믹 지지판(100)에 연결될 수 있다.
이하, 지지유닛 돌출부(321)와 지지유닛 오목부(322)를 설명한다.
지지유닛 상단부(320)에는 지지유닛 상단부(320)의 가장자리를 따라서 지지유닛 돌출부(321)가 형성되고, 전도성 에지 링(200)은 형성된 지지유닛 돌출부(321)의 상부면에 접촉 지지될 수 있다. 한편, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 에지 링(30)이 세라믹으로 형성되는 베이스 원판(21)에 직접 접촉 지지되었다. 이에, 종래에는 에지 링(30)의 전기적인 접지 경로를 형성하기 위해 에지 링(30)과 접촉하는 베이스 원판(21)의 적어도 일부에 전도성 물질을 코팅하거나 또는, 전기적인 접지 경로를 형성하기 위한 별도의 수단이 마련되었다. 본 실시 예에서는, 전도성 에지 링(200)이 지지유닛 돌출부(321)에 직접 접촉 지지됨으로 인하여 지지유닛 돌출부(321)는 전도성 에지 링(200)과의 전기적인 접지 경로를 형성하며, 이에 종래보다 설비의 구성을 단순화 시킬 수 있다. 또한, 종래에는 에지 링(30)의 설치시 에지 링(30)이 베이스 원판(21)에 가하는 충격이 누적되어 베이스 원판(21)의 깨짐이 발생하고, 이에 설비가 손상되는 문제가 있었다. 본 실시 예에서는 전도성 에지 링(200)이 세라믹 재질보다 충격에 강한 지지유닛 돌출부(321)에 접촉 지지되어, 종래의 베이스 원판의 깨짐에 의한 설비 손상 문제를 방지할 수 있다. 이때, 전도성 에지 링(200)은 지지유닛 돌출부(321)에 반드시 결합될 필요가 없이 지지유닛 돌출부(321) 상부면에 얹혀져서 지지된다.
또한, 지지유닛 상단부(320)에는 지지유닛 상단부(320)의 가장자리로부터 이격되어 지지유닛 오목부(322)가 형성되고, 금속 어댑터(400)는 지지유닛 오목부(322)에 삽입되어 지지유닛 오목부(322)의 바닥면에 결합 지지될 수 있다. 즉, 지지유닛 오목부(322)는 금속 어댑터(400)가 삽입 결합되는 소정의 공간을 지지유닛 상단부(320)에 마련하는 역할을 한다. 이때, 금속 어댑터(400)는 지지유닛 오목부(322)의 내주면으로부터 이격되도록 지지유닛 오목부(322)에 삽입 결합된다. 이로 인해, 지지유닛(300)과 금속 어댑터(400)의 접촉면적을 금속 어댑터(400)의 하부면에 한정하고, 이에 금속 어댑터(400)를 통하여 세라믹 지지판(100)에서 지지유닛(300)으로 열이 손실되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 도중 챔버(10) 내부에는 고온 예컨대 300℃ 내지 600℃의 분위기 온도가 형성되며, 공정 시스템의 제어에 의해 온도가 점차 변화하게 된다. 이러한 온도 변화에 의해 금속 어댑터(400)는 기판 처리 공정 동안 열팽창될 수 있다. 이때, 금속 어댑터(400)가 지지유닛 오목부(322)의 내주면으로부터 이격됨에 따라, 금속 어댑터(400)의 열팽창에 대응할 수 있는 공간이 마련되어 열팽창에 의해 발생가능한 구조적 손상이 방지될 수 있다.
이하, 세라믹 지지판(100)을 지지유닛(300)에 착탈 가능하게 결합시키는 금속 어댑터(400)를 설명한다.
금속 어댑터(400)는 세라믹 지지판(100)과 지지유닛(300) 사이에 배치되며, 그 형상은 세라믹 지지판(100) 및 지지유닛 오목부(322)의 형상에 대응하여 환형의 형상으로 제작될 수 있다. 이에, 금속 어댑터(400)가 원판 형상을 가지도록 형성되는 경우보다 세라믹 원판(100) 및 지지유닛(300)과 금속 어댑터(400)간의 접촉면을 줄일 수 있다. 이로 인해, 세라믹 원판(100)으로부터 금속 어댑터(400)를 통하여 지지유닛(300)으로 열이 손실되는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 금속 어댑터(400)가 지지유닛 오목부(322)의 내주면으로부터 이격되도록, 금속 어댑터(400)의 외경은 지지유닛 오목부(322)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 금속 어댑터(400)는 금속 어댑터(400)의 상부면에 결합되는 세라믹 지지판(100)이 지지유닛(300) 상세하게는 지지유닛 상단부(320)로부터 이격되도록, 그 높이가 지지유닛 오목부(322)의 형성깊이보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같이 형성되는 금속 어댑터(400)에 의해, 금속 어댑터(400)를 통하여 지지유닛(300)에 결합된 세라믹 지지판(100)은 지지유닛(300)으로부터 이격되고, 이에 세라믹 지지판(100)으로부터 지지유닛(300)으로 열이 손실되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 동안 세라믹 지지판(100)은 챔버(10) 내의 공정온도에 의해 열팽창될 수 있다. 세라믹 지지판(100)이 지지유닛(300)과 소정 간격 이격됨으로 인해, 세라믹 지지판(100)의 열팽창에 대응할 수 있는 공간이 마련되고, 이에 세라믹 지지판(100)은 열팽창에 의해 발생될 수 있는 구조적인 손상이 방지될 수 있다.
이하, 세라믹 지지판(100), 금속 어댑터(400) 및 지지유닛(300) 사이의 결합관계를 설명한다.
상술한 바와 같이, 금속 어댑터(400)는 세라믹 지지판(100)을 지지유닛(300)에 착탈 가능하게 장착시키는 역할을 한다. 이를 위해, 세라믹 지지판(100)은 금속 어댑터(400)의 상부면에 브레이징(brazing) 결합되고, 금속 어댑터(400)는 지지유닛(300)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 종래에는 세라믹으로 형성된 베이스 원판(21)이 금속으로 형성된 지지유닛(50)에 직접 볼팅(bolting) 결합되었다. 이와 다르게 본 실시 예에서는 세라믹 지지판(100)과 지지유닛(300) 사이에 금속 어댑터(400)를 마련하여, 지지유닛(300)과 금속 어댑터(400)를 예컨대 볼팅에 의해 착탈 가능하게 결합하고, 금속 어댑터(400)와 세라믹 지지판(100)을 브레이징에 의해 결합하여 기판 지지 모듈(1000)을 형성한다. 이로 인해 종래의 볼팅에 의한 결합부의 구조적 취약점에 의한 손상을 본 실시 예에 따른 금속 어댑터(400)를 이용하여 방지할 수 있다. 이를 하기에서 결합부재(410)를 설명하며 상세히 설명한다. 또한, 본 실시 예에서는 세라믹 지지판(100)과 금속 어댑터(400)의 사이를 브레이징 결합하며, 이로 인해 세라믹 지지판(100)과 금속 어댑터(400) 사이에는 브레이징 결합층이 형성된다. 형성된 브레이징 결합층에 의해 세라믹 지지판(100)에서 금속 어댑터(400)로의 열 손실을 억제시킬 수 있다.
금속 어댑터(400)를 지지유닛(300)에 착탈 가능하게 결합시키도록, 금속 어댑터(400)와 지지유닛(300)의 사이에는 결합부재(410)가 마련될 수 있다. 결합부재(410)에는 금속 어댑터(400)를 지지유닛(300)에 기계적으로 결합시킬 수 있는 각종 부재가 적용될 수 있고, 본 실시 예에서는 금속 어댑터(400)를 지지유닛(300)에 볼팅(bolting) 결합시킬 수 있는 결합부재(410) 예컨대 볼트를 예시한다. 한편, 종래에는 세라믹 지지판(20)은 세라믹 지지판(21)의 하부면에 마련된 베이스 원판(21)을 통하여 지지유닛(50)에 결합되었다. 상세하게는, 세라믹으로 형성되는 베이스 원판(21)을 결합부재(40) 예컨대 볼트를 통하여 지지유닛(50)에 직접 결합시켰다. 일반적으로 세라믹 재질은 취성 재질이며, 동일한 충격을 받을 경우에 금속 재질에 비하여 깨짐이 발생하기 쉽다. 이에 종래에는 베이스 원판(21)과 지지유닛(50)의 결합 시 베이스 원판(21)의 결합부에 가해지는 충격 및 베이스 원판(21)의 열팽창에 의한 충격이 누적되어 베이스 원판(21)이 목적하는 조업 수명 예컨대 세라믹 지지판(20)의 조업 수명 이전에 깨지는 문제가 발생하였다. 이로 인해, 종래에는 설비의 손상 및 이에 따른 유지 보수 비용 상승의 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 종래의 베이스 원판(21)과 지지유닛(50)의 직접 체결 방식을 개선하여, 본 실시 예에서는 금속 어댑터(400)를 통하여 세라믹 지지판(100)을 지지유닛(300)에 결합시킨다. 이에, 종래보다 설비의 부품 교체 횟수 예컨대 세라믹 지지판의 교체 횟수를 감소시킬 수 있고, 이에 따른 조업 비용을 절감할 수 있다.
또한, 금속 어댑터(400)와 지지유닛(300)의 결합면에는 이를 실링하도록 실링부재(420) 예컨대 탄성고무 재질의 오링 또는 금속 재질의 오링이 배치될 수 있다. 실링부재(420)에 의해 챔버(10)의 내부를 지지유닛(300) 내부로부터 밀봉시켜 챔버(10) 내부의 기밀을 유지할 수 있다.
금속 어댑터(400)의 재질은 세라믹의 열팽창률에 대응하는 열팽창률을 가지는 금속재질을 포함할 수 있고, 본 실시 예에서는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 또는 코바(kovar)를 그 재질로서 포함하는 금속 어댑터(400)를 예시한다. 물론, 금속 어댑터(400)에 적용되는 재질은 이들 재료에 특별히 한정하지 않는다.
이와 같이 형성되는 본 실시 예에 따른 기판 지지 모듈(1000)은 금속 어댑터(400)를 통하여 세라믹 지지판(100)을 지지유닛(300)에 착탈 가능하게 결합시키고, 이로 인해 종래보다 세라믹 지지판(100)의 사용수명을 연장시킬 수 있고, 이에 따른 조업비용을 절감시킬 수 있다. 또한 전도설 에지 링(200)이 지지유닛(300)에 접촉 지지되어 세라믹 지지판(100) 및 세라믹 지지판(100)에 의해 고정된 기판(S)의 주변부의 전기적 접지 경로를 종래에 비하여 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 스퍼터링 설비의 경우가 예시되었으나, 이외의 각종 기판 처리 공정을 실시하는 다양한 설비에 적용될 수 있다. 한편, 본 발명의 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명이 해당하는 기술분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 세라믹 지지판 200: 전도성 에지 링
300: 지지유닛 321: 지지유닛 돌출부
322: 지지유닛 오목부 400: 금속 어댑터
410: 결합부재

Claims (11)

  1. 일면에 기판을 지지하는 세라믹 지지판;
    상기 세라믹 지지판의 외주면을 감싸도록 배치되는 전도성 에지 링;
    챔버의 바닥부를 관통하여 상기 챔버 내부로 연장 형성되고, 상기 세라믹 지지판과 상기 전도성 에지 링을 지지하는 지지유닛; 및
    상기 세라믹 지지판과 상기 지지유닛의 사이에 배치되는 환형의 금속 어댑터;를 포함하고,
    상기 지지유닛의 상단부에는 상기 지지유닛 상단부의 가장자리를 따라서 지지유닛 돌출부가 형성되며,
    상기 전도성 에지 링은 상기 지지유닛 돌출부의 상부면에 접촉 지지되는 기판 지지 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 지지판은 내부에 정전 척을 포함하는 기판 지지 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 지지판은 상기 금속 어댑터의 상부면에 브레이징(brazing) 결합되는 기판 지지 모듈
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 어댑터는 상기 지지유닛에 착탈 가능하게 결합되는 기판 지지 모듈.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 지지판은 상기 전도성 에지 링 및 상기 지지유닛으로부터 이격되는 기판 지지 모듈.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지유닛의 상단부에는 지지유닛 오목부가 형성되고,
    상기 금속 어댑터는 상기 지지유닛 오목부에 삽입되어 상기 지지유닛 오목부의 바닥면에 결합 지지되는 기판 지지 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 금속 어댑터는 상기 지지유닛 오목부의 내주면으로부터 이격되도록 상기 지지유닛 오목부에 삽입되는 기판 지지 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지유닛에는 상기 지지유닛을 상기 챔버에 전기적으로 접지시키도록 상기 지지유닛과 상기 챔버를 연결하는 벨로우즈(bellows)가 구비되는 기판 지지 모듈.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 금속 어댑터와 상기 지지유닛의 결합면에는 실링부재가 더 배치되는 기판 지지 모듈.
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