KR102571278B1 - 기판안치장치 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1디스크; 및 상기 제1디스크에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 안착되는 복수의 제2디스크를 포함하고, 상기 제1디스크는 상기 제2디스크들 각각이 삽입되는 복수의 삽입구를 포함하며, 상기 제2디스크들은 각각 상기 제1디스크보다 더 큰 열 팽창계수를 갖도록 형성되어서 공정 온도 상승에 의해 상기 삽입구에 고정되고, 공정 온도가 상온으로 내려가게 되면 상기 삽입구로부터 이탈 가능하게 되는 기판안치장치에 관한 것이다.

Description

기판안치장치 및 기판처리장치{Device for Supporting Substrate and Apparatus for Processing Substrate}
본 발명은 기판을 적재하고 회전 가능한 기판안치장치와 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 된다. 이들 공정 중 박막증착공정 및 식각공정 등은 진공상태로 최적화된 기판처리장치에서 진행한다.
종래기술의 기판처리장치 안에 있는 기판안치장치에 대한 설명이 아래와 같다. 기판안치장치의 모든 재질은 기존 그라파이트(Graphite)재질에 탄화규소(SiC) 코팅으로 제작을 하고 그 위에 웨이퍼를 안치시켜 공정을 진행하였다. 기판안치수단이 적용되는 기판처리장치는 반응공간을 제공하는 공정챔버, 반응공간에 위치하고 기판이 안치되는 기판안치장치, 기판안치장치와 대향하고 공정가스를 공급하는 가스분배수단, 기판안치수단을 승하강시키는 샤프트, 기판안치수단의 하부에 위치하는 가열수단 및 반응공간의 반응가스 및 부산물을 배기시키는 배기수단을 포함할 수 있다. 상기의 기판처리장치 각각의 부품의 제조기간이 점점 짧아지고 기존 사용되던 그라파이트(Graphite)의 재질로 만들어진 기판안치장치의 제조 기간은 상당히 오래 걸리는 단점과 장기간 사용시에 기판안치장치의 하부에서의 파티클 발생으로 공정의 파티클로 작용하는 단점이 있으고, 이 파티클은 반도체 공정에 안좋은 영향을 주게 된다. 또한, 열전도에 따라 웨이퍼에도 영향을 주어 부분적인 원하지 않은 부분에 부분적으로 증착이 발생할 수 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 챔버 내부에 설치되어 기판을 안착하는 기판안치장치는 기판안치본체(제1디스크)와 샤프트 그리고 분리되는 포켓면(제2디스크)으로 이루어져있다. 기판안치본체(제1디스크)는 쿼츠 재질로 제작하고 기판안치장치에서 분리되는 포켓면(제2디스크)만 기존의 그라파이트(Graphite)의 재질로 하는 특징으로 하는 기판안치장치와 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판안치본체(제1디스크)는 쿠츠 재질로 제작하고 기판안치장치에서 분리되는 포켓면(제2디스크)도 쿼츠 재질로 하는 특징으로 기판안치장치와 기판처리장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 가스분배장치와 기판안치장치의 제한된 간격 내에서, 기판을 적재한 포켓면(제2디스크)를 반응공간에 반입 또는 반응공간으로부터 반출이 가능하도록 분리하여 제2디스크를 이송하고, 공정중에는 열 팽창계수에 의해 포켓면(제2디스크)가 제1디스크 삽입구에 고정이 되어 제1디스크가 회전을 하여도 제2디스크가 흔들림을 최소화시킨 기판안치장치와 기판처리장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 제1디스크; 상기 제1디스크에 위에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 각각 안착되는 복수의 제2디스크; 상기 제1디스크는 재질이 석영이고, 상기 복수의 제2디스크는 재질이 그라파이트(Graphite)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치. 상기 복수의 제2디스크는 탄화규소 코팅이 된 것을 특징으로 하는 기판처리장치. 제1디스크; 상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되는 제2디스크; 상기 제1디스크는 재질이 그라파이트(Graphite)이고, 상기 제2디스크는 재질이 석영인 것을 특징으로 하는 기판안치장치. 상기 제1디스크는 탄화규소 코팅이 된 것을 특징으로 하는 기판안치장치. 제1디스크; 상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되는 복수의 제2디스크; 상기 제1디스크와 제2디스크의 재질이 모두 석영인 것을 특징으로 하는 기판안치장치. 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 제1디스크; 상기 제1디스크 위에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 각각 안치되는 복수의 제2디스크; 상기 제1디스크는 재질이 광투과성 재질이고, 상기 제2디스크는 불투명인 것을 특징으로하는 기판처리장치. 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 제1디스크; 상기 제1디스크 위에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 각각 안치되는 복수의 제2디스크; 상기 제1디스크는 제1열팽창률을 가지며, 상기 제2디스크는 제2열팽창률을 가지며, 상기제2열팽창률을 상기 제1열팽창률보다 큰 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
본 발명에 따른 기판처리장치는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 제1디스크; 및 상기 제1디스크에 위에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 각각 안착되는 복수의 제2디스크를 포함할 수 있다. 상기 제1디스크는 상기 제2디스크들 각각이 삽입되는 복수의 삽입구를 포함할 수 있다. 상기 제2디스크들은 각각 상기 제1디스크보다 더 큰 열 팽창계수를 갖도록 형성되어서 공정 온도 상승에 의해 상기 삽입구에 고정되고, 공정 온도가 상온으로 내려가게 되면 상기 삽입구로부터 이탈 가능하게 될 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치에 있어서, 상기 기판안치몸체의 상부면의 높이와 상기 삽입구에 삽입된 포켓면은 단차가 없이 평행할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치에 있어서, 상기 포켓면의 상부에 안착된 기판은 기판안치몸체의 상부보다 더 높은 높이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 기판안치장치는 제1디스크; 및 상기 제1디스크에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 안착되는 복수의 제2디스크를 포함할 수 있다. 상기 제1디스크는 상기 제2디스크들 각각이 삽입되는 복수의 삽입구를 포함할 수 있다. 상기 제2디스크들은 각각 상기 제1디스크보다 더 큰 열 팽창계수를 갖도록 형성되어서 공정 온도 상승에 의해 상기 삽입구에 고정되고, 공정 온도가 상온으로 내려가게 되면 상기 삽입구로부터 이탈 가능하게 될 수 있다.
본 발명에 따른 기판안치장치에 있어서, 상기 기판안치몸체의 상부면의 높이와 상기 삽입구에 삽입된 포켓면은 단차가 없이 평행할 수 있다.
본 발명에 따른 기판안치장치에 있어서, 상기 포켓면의 상부에 안착된 기판은 기판안치몸체의 상부보다 더 높은 높이에 배치될 수 있다.
본 발명의 기판안치수단 및 이를 포함한 기판처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
기판안치본체(제1디스크)는 포켓면(제2디스크) 상에 기판을 적재한 상태에서 이송가능한 다수의 포켓면(제2디스크)를 안치할 수 있는 삽입구가 다수 설치가 되어 포켓면(제2디스크)의 교체를 빠르게 할 수 있게 하여 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
기판안치본체(제1디스크)의 재질을 변경하여 기존 파티클 발생을 최소화하여 공정의 파티클을 최소화하는 효과가 있다.
기판안치본체(제1디스크)의 재질을 변경하고, 포켓면(제2디스크)을 삽입구에 안치시켜 온도를 올려 열팽창계수가 다른 점을 이용하여 포켓면(제2디스크)이 기판안치본체(제1디스크)의 삽입구에 고정될 수 있게 하여 고정될 수 있는 효과가 있다.
기판안치본체(제1디스크)와 포켓면(제2티스크)의 재질을 쿼츠로 하게 되면 재질의 휨이 적어 기판안치본체가 열에 의해 휘어지는 점을 최소화할 수 있다. 또한, 열의 투과성이 좋아 웨이퍼까지의 열 전달이 높아 웨이퍼의 막 증착이 균일하게 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판안치장치의 사시도이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판안치장치의 사시도이다.
도 1과 같이, 기판처리장치(10)는 반응공간을 제공하는 공정챔버(12), 반응공간에 위치하고 기판(22)이 안치되는 기판안치장치(14), 기판안치장치(14)와 대향하고 공정가스를 공급하는 가스분배장치(16), 기판안치장치(14)를 승하강시키는 샤프트(18), 기판안치장치(14)의 하부에 위치하는 가열수단(미도시) 및 반응공간의 반응 가스 및 부산물을 배기시키는 배기수단(20)을 포함한다. 배기수단(20)은 배기포트(24) 및 배기포트(24)와 연결되는 배기펌프(26)를 포함한다. 도시하지 않았지만, 기판처리장치(10)는 기판(22)을 반응공간으로 인입 또는 반응공간으로부터 외부로 반출시키기 위한 출입구를 포함될 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 기판안치장치(14)는, 샤프트(18)가 연결되는 기판안치몸체(28), 기판안치몸체(28) 상면에 설치되는 다수의 삽입구(30), 기판(22)이 안치되고 이송가능한 다수의 포켓면(32), 포켓면은 제2디스크로 불릴 수 있다. 기판안치몸체(28)는 포켓면(32)이 위치하는 안치부와 포켓면(32)이 위치하지 않는 비안치부(미도시)로 구분될 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 기판안치몸체(28)의 삽입구(30)에 수용되는 포켓면(32)은 제2디스크로 설명될 수 있다.
기판안치몸체(28) 즉, 제1디스크(28)의 삽입구(30)에 포켓면(32) 즉, 제2디스크(32)가 안치될 수 있다. 기판안치몸체(28)의 상면과 삽입구(30)에 안치되는 포켓면(32)의 상면의 높이는 동일한 높이로 형성될 수 있다.
기판안치몸체(28)는 석영(쿼츠, Quartz) 재질일 수 있으며, 이때 포켓면(32)은 그라파이트(Graphite) 재질에 SiC 코팅을 할 수 있다. 기판안치몸체(28)는 제1디스크이고, 포켓면(32)은 제2디스크 일 수 있다. 기판안치몸체(28)에는 다수의 삽입구(30)가 형성되어 있을 수 있다. 기판안치몸체(28)의 삽입구(30)에 기판(22)이 올려져 있는 포켓면(32)이 삽입되고, 온도 상승을 통해 기판안치몸체(28)과 포켓면(32)이 모두 공정 온도 상승에 의해 기판안치몸체(28)과 포켓면(32) 모두 열 팽창계수만큼 팽창될 수 있다. 열 팽창계수는 석영은 0.77~1.4 (10-6 m/(m K))이고, 그라파이트는 2~6 (10-6 m/(m K))일 수 있다. 그라파이트 즉 포켓면(32)이 열팽창계수가 높아 기판안치몸체(28)의 삽입구(30)에 고정이 될 수 있다. 따라서, 포켓면(32)이 삽입구(30)에 고정이되어 안정적인 공정을 수행할 수 있다. 또한, 공정 온도가 상온으로 내려가게 되면 팽창되었던 기판안치몸체(28)과 포켓면(32)은 온도 상승으로 팽창되었던 부피가 다시 원상태로 돌아와 포켓면(32)은 삽입구(30)에서 원활하게 이탈될 수 있다. 이는 기판안치몸체(28)과 포켓면(32)의 열 팽창계수가 상이한 특징으로 삽입구(30)에서 고정될 수 있다.
도 2는 기판안치몸체(28)는 쿼츠로 제작을 하게 되면 기존의 그라파이트 재질 보다 파티클 발생이 현저히 떨어질 수 있다. 파티클은 기판안치몸체(28)의 후면에서 발생이 다량으로되어 공정 공간으로 파티클이 유입되어 기판 즉, 웨이퍼 상단에 안착이 되어 웨이퍼 회로 구성에 에러 발생을 하게 할 수 있다. 따라서 웨이퍼의 수율이 떨어지는 일이 발생할 수 있다. 이러한 파티클 발생 요인을 유리, 도자기 등에 적용되는 쿼츠 재질로 변경시에는 파티클 발생이 적을 수 있어 웨이퍼 수율을 높일 수 있다. 따라서, 기판안치몸체(28)는 쿼츠 재질로하고, 포켓면(32)은 기존 그라파이트로 사용을 하게 되면 기존에 사용하던 열전율의 변경이 적고, 파티클 또한 줄일 수 있다. 그라파이트의 재질 포켓면(32)은 파티클이 발생시에 교체가 용이 하도록 분리형 포켓면(32)을 적용할 수 있다. 포켓면(32)의 이동은 옆면에 홈을 내여 교체를 할 수 있다. 또한 포켓면(32)의 이동은 아래의 샤프트(미도시)를 이용하여 상부로 올려 로봇으로 이동하여 교체할 수 있다.
도 2는 기판안치몸체(28)의 상부면의 높이와 삽입구(30)에 안착된 포켓면(32)은 단차가 없이 평행할 수 있다. 이는 기판(22)이 포켓면(32) 상부에 안착되었을 때 기판(22)의 에지부분에서 터블런스가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 터블런스가 일어나면 기판(22)의 가스가 균일하게 웨이퍼 상단에 증착되는 것을 방해하여 균일한 막을 증착할 수 없게 된다. 또한, 기판(22)은 항상 기판안치몸체(28)의 상부보다 동면 또는 높이가 위로 올라가 있어 터블런스를 피할 수 있다.
제1디스크(28)는 재질이 광투과성 재질이고, 제2디스크(32)는 불투명인 것을 특징으로 할 수 있다. 제1디스크(28)는 제1열팽창률을 가지며, 상기 제2디스크(32)는 제2열팽창률을 가지며, 상기 제2열팽창률을 상기 제1열팽창률보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다. 제1열팽창률은 쿼츠 재질로 0.77~1.4이고, 제2열팽창률은 그라파이트 SiC 2.8일 수 있다.
22 : 기판
28 : 기판안치몸체(제1디스크)
30: 삽입구
32 : 포켓면(제2디스크)

Claims (7)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하는 제1디스크; 및
    상기 제1디스크에 위에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 각각 안착되는 복수의 제2디스크를 포함하고,
    상기 제1디스크는 상기 제2디스크들 각각이 삽입되는 복수의 삽입구를 포함하며,
    상기 제2디스크들은 각각 상기 제1디스크보다 더 큰 열 팽창계수를 갖도록 형성되어서 공정 온도 상승에 의해 상기 삽입구에 고정되고, 공정 온도가 상온으로 내려가게 되면 상기 삽입구로부터 이탈 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1디스크의 상부면의 높이와 상기 삽입구에 삽입된 제2디스크는 단차가 없이 평행한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입구에 삽입된 제2디스크의 상부에 안착된 기판은 상기 제1디스크의 상부보다 더 높은 높이에 배치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제1디스크; 및
    상기 제1디스크에 탈착 가능하게 배치되고, 상면에 기판이 안착되는 복수의 제2디스크를 포함하고,
    상기 제1디스크는 상기 제2디스크들 각각이 삽입되는 복수의 삽입구를 포함하며,
    상기 제2디스크들은 각각 상기 제1디스크보다 더 큰 열 팽창계수를 갖도록 형성되어서 공정 온도 상승에 의해 상기 삽입구에 고정되고, 공정 온도가 상온으로 내려가게 되면 상기 삽입구로부터 이탈 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 기판안치장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1디스크의 상부면의 높이와 상기 삽입구에 삽입된 제2디스크는 단차가 없이 평행한 것을 특징으로 하는 기판안치장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 삽입구에 삽입된 제2디스크의 상부에 안착된 기판은 상기 제1디스크의 상부보다 더 높은 높이에 배치된 것을 특징으로 하는 기판안치장치.
  7. 삭제
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