KR20070093187A - 기판 척킹 라인과 콘택하는 원통형의 오링을 구비한 히터어셈블리 - Google Patents

Abstract

기판 척킹(chucking) 라인과 콘택하는 원통형의 오링을 구비한 히터 어셈블리를 제공한다. 상기 히터 어셈블리는 웨이퍼가 상부에 안착되는 몸체를 구비한다. 상기 몸체 내부에 상기 웨이퍼를 진공으로 척킹(chucking)시키기 위한 진공관이 배치된다. 상기 몸체 하부에 상기 몸체를 지지하는 히터지지부가 배치된다. 상기 히터지지부 내부에 상기 진공관과 연결된 기판 척킹 라인이 배치된다. 상기 히터지지부 하단부에 상기 히터지지부 내부를 외부와 차단하는 플랜지(flange)가 체결된다. 상기 플랜지를 관통하는 기판 척킹 라인홀이 배치된다. 상기 기판 척킹 라인홀 내부에 상기 기판 척킹 라인의 일측 단부의 내경과 동일한 내경을 갖는 원통형의 오링이 배치된다. 상기 원통형의 오링은 상기 기판 척킹 라인에 접촉되어 배치된다.

히터 어셈블리, 몸체, 진공관, 기판 척킹 라인, 기판 척킹 라인홀, 원통형의 오링, 플랜지(flange)

Description

기판 척킹 라인과 콘택하는 원통형의 오링을 구비한 히터 어셈블리{heater assembly having o-ring of cylinder-type contacted with substrate chucking line}

도 1은 종래의 히터 어셈블리를 갖는 반도체 장비를 나타낸 단면개략도이다.

도 2는 도 1의 히터지지부 및 플랜지 부분의 확대사시도이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 "F" 영역의 확대도 및 저면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 히터 어셈블리를 갖는 반도체 장비를 나타낸 단면개략도이다.

도 5는 도 4의 히터지지부 및 플랜지 부분의 확대사시도이다.

본 발명은 히터 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 기판 척킹 라인과 콘택하는 원통형의 오링을 구비한 히터 어셈블리에 관한 것이다.

반도체의 제조 공정은 수백 내지는 수천 개의 복잡한 과정으로 이루어져 있다. 그 가운데서 가장 빈번하게 쓰이는 제조 공정은 노광공정, 확산공정, 박막형성 공정, 세정공정 등이다. 이러한 반도체의 제조 공정의 많은 스텝들은 웨이퍼의 활 발한 표면 작용을 돕기 위하여 고온에서 이루어지는 것이 대부분이다.

상기 확산공정은, 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 공정 중의 하나로 수직 또는 수평 형태의 확산로 내부로 소정의 반도체 제조공정이 완료된 웨이퍼를 투입한 후, 반응가스를 고온으로 활성화시켜 활성화된 반응가스가 웨이퍼 표면에 확산 주입되거나 반응가스와 웨이퍼 표면의 반응에 의해서 산화막 또는 질화막을 성장시키는 공정이다.

이때, 상기 확산공정이 진행되는 확산설비는 랏(Lot) 단위의 복수의 웨이퍼에 대해서 일괄적으로 확산공정을 수행하는 형태와 낱장 단위의 웨이퍼에 대해서 순차적으로 확산공정을 수행하는 매엽식 형태가 있다. 상기 매엽식 형태의 확산 장비에서는 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터 어셈블리를 구비한다.

또한, 반도체 집적회로 공정에서 필수적으로 요구되는 박막형성 공정은 박막의 종류나 그 두께에 따라 서로 다른 온도와 서로 다른 종류의 가스(gas) 분위기에서 이루어진다. 박막형성 공정 가운데 대표적으로 쓰이는 것은 이른 바 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD)이라 불리는 방법이다. 이 방법은 한 종류 이상의 화합물 가스를 CVD 공정을 위해 마련된 반응 챔버 내로 투입하여 고온으로 가열된 웨이퍼와 기상으로 화학반응을 일으키면서 웨이퍼 상에 박막을 형성시키는 공정이다. 이와 같은 CVD 공정을 하기 위한 통상적인 CVD 장치에서도 웨이퍼를 가열하기 위한 히터 어셈블리를 구비하고 있다.

도 1은 종래의 히터 어셈블리를 갖는 반도체 장비를 나타낸 단면개략도이며, 도 2는 도 1의 히터지지부 및 플랜지 부분의 확대사시도이다. 도 3a 및 도 3b는 각 각 도 2의 "F" 영역의 확대도 및 저면도이다.

도 1, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 반도체 장비는 프로세스 챔버(10)와, 상기 프로세스 챔버(10) 내를 진공상태로 하기 위해 필요한 진공펌프(30)와, 상기 프로세스 챔버(10)내로 반응성 가스를 투입하기 위한 가스 공급구(15)와 웨이퍼(13)를 가열하기 위한 히터 어셈블리(24)로 구성되어 있다. 이 가운데 히터 어셈블리(24)는 웨이퍼(13)가 고온에서 투입된 반응성 가스와 화학반응이 잘 일어나도록 하기 위해 상기 웨이퍼(13)를 가열하기 위한 것이다.

상기 히터 어셈블리(24)는 상기 웨이퍼(13)가 직접 안착되는 몸체(20)를 구비한다. 상기 몸체(20) 내부에 상기 웨이퍼(13)를 진공으로 척킹(chucking)시키기 위한 진공관(14)이 배치된다. 공정 중에 상기 진공관(14) 내부로 가스들이 유입될 수 있다. 상기 몸체(20) 내부에 일정 홈을 갖는 절연부재(19)가 배치되고, 상기 절연부재(19)의 홈에 상기 몸체(20) 상부를 가열시키기 위한 열선 부재들(17)이 배치되게 된다. 상기 몸체(20) 하부에 상기 몸체(20)를 지지하는 히터지지부(23)가 배치된다. 상기 히터지지부(23)는 소정의 길이 만큼 수직 상하 운동이 가능하며, 상기 히터지지부(23) 내부에 상기 진공관(14)과 연결되어 상기 진공관을 펌핑하기 위한 기판 척킹(chucking) 라인(21) 및 상기 열선 부재들(17)에 전력을 공급하기 위한 파워라인들(22)이 배치된다. 상기 파워라인들(22)은 상기 기판 척킹 라인(21)에 비해 큰 구경을 갖는다.

상기 히터지지부(23) 하단부에 상기 히터지지부(23) 내부와 상기 히터지지부(23) 외부를 차단하는 플랜지(30)가 체결된다. 상기 플랜지(30)는 상기 기판 척킹 라인(21) 및 상기 파워라인들(22)에 대응되도록 상기 플랜지(30)를 관통하는 기판 척킹 라인홀(31) 및 파워라인홀들(32)을 포함한다. 상기 기판 척킹 라인홀(31) 및 상기 파워라인홀들(32) 내부에 오링들이 배치된다. 상기 파워라인홀들(32) 내부에는 각각 하나의 오링이 배치되나, 상기 기판 척킹 라인홀(31)의 경우 오링의 두께에 비해 플랜지의 높이가 높기 때문에 총 4개의 오링들(F)을 적층하여 배치한다.

그러나, 상기 플랜지(30)를 상기 히터지지부(23) 하단부에 체결할 때, 상기 4개의 오링들(F)이 서로 일치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 플랜지(30)의 홀들에 4개의 오링들(F)을 삽입한 후 상기 플랜지(30)를 거꾸로 든 채로 상기 히터지지부(23)에 체결할 수 있다. 이 경우, 상기 4개의 오링들(F)의 각각의 위치가 달라질 수 있으며, 그 결과, 상기 4개의 오링들(F) 내부의 실질적인 내경이 좁아질 수 있다. 즉, 하나의 오링 내경이 1mm라고 한다면, 상기 1mm 내경을 가진 오링 4개를 적층할 경우 정확히 적층될 경우에만 실질적인 내경이 1mm가 되며 각각의 오링들이 조금씩만 틀어져서 배치되어도 상기 4개의 오링들(F)의 실질적인 내경은 1mm이하일 수밖에 없다. 즉, 상기 4개의 오링들(F) 부분에서 병목구조가 나타날 수 있게 된다.

따라서, 공정 중에 상기 진공관(14)을 통해 유입된 가스가 상기 4개의 오링들(F) 지역의 병목구조에 의해 원활히 배출되지 못하게 되고 그 결과 상기 병목구조 지역에서 상기 가스의 증착현상이 심화되어 상기 4개의 오링들(F) 부분의 홀이 막히는 현상이 발생할 수 도 있다. 그 결과, 장비 보수 빈도가 높아지게 되고, 장비 보수에 따른 로스타임이 증가하게 되어 장비 가동률이 떨어지게 된다.

따라서, 오링의 내경을 충분히 유지하여 병목 구조 발생을 방지하기에 적합한 기판 척킹 라인 및 오링에 대한 연구가 요구되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오링의 내경을 충분히 유지하여 병목 구조 발생을 방지하기에 적합한 기판 척킹 라인과 콘택하는 원통형의 오링을 구비한 히터 어셈블리를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 척킹 라인과 콘택하는 원통형의 오링을 구비한 히터 어셈블리를 제공한다. 상기 히터 어셈블리는 웨이퍼가 상부에 안착되는 몸체를 구비한다. 상기 몸체 내부에 상기 웨이퍼를 진공으로 척킹(chucking)시키기 위한 진공관이 배치된다. 상기 몸체 하부에 상기 몸체를 지지하는 히터지지부가 배치된다. 상기 히터지지부 내부에 상기 진공관과 연결된 기판 척킹(chucking) 라인이 배치된다. 상기 히터지지부 하단부에 상기 히터지지부 내부를 외부와 차단하는 플랜지(flange)가 체결된다. 상기 플랜지를 관통하는 기판 척킹 라인홀이 배치된다. 상기 기판 척킹 라인홀 내부에 상기 기판 척킹 라인의 일측 단부의 내경과 동일한 내경을 갖는 원통형의 오링이 배치된다. 상기 원통형의 오링은 상기 기판 척킹 라인에 접촉되어 배치된다.

본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 오링의 원통형의 높이가 상기 원통형의 외경 보다 클 수 있다.

다른 실시예들에서, 상기 오링의 원통형의 높이는 상기 플랜지 두께의 0.5% 내지 0.9%일 수 있다.

또 다른 실시예들에서, 상기 오링의 내경은 약 3mm이고, 상기 기판 척킹 라인의 내경은 약 3.3mm 내지 4mm이고, 상기 기판 척킹 라인의 일측 단부의 내경은 약 3mm일 수 있다.

다른 실시예들에서, 상기 몸체 내부에 설치된 열선 부재들을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 히터지지부 내부에 배치된 파워라인들을 더 포함하되, 상기 파워라인들 내부에 상기 열선 부재들이 연장되어 배치될 수 있다. 상기 플랜지를 관통하는 파워라인홀들을 더 포함하되, 상기 파워라인홀들은 각각 상기 파워라인들에 대응될 수 있다. 상기 파워라인홀들은 상기 기판 척킹 라인홀 보다 큰 구경을 가질 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 히터 어셈블리를 갖는 반도체 장비를 나타낸 단면개략도이며, 도 5는 도 4의 히터지지부 및 플랜지 부분의 확대사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 반도체 장비는 프로세스 챔버(100)를 구비한다. 상기 프로세스 챔버(100) 내부를 진공상태로 하기 위해 필요한 진공펌프(130)가 상기 프로세스 챔버(100)와 연결되어 배치된다. 상기 프로세스 챔버(100)내로 반응성 가스를 투입하기 위한 가스 공급구(115)가 배치된다. 상기 프로세스 챔버(100) 내부에 히터 어셈블리(124)가 배치된다. 상기 히터 어셈블리(124) 상부에 웨이퍼(113)가 배치된다. 상기 히터 어셈블리(124)는 웨이퍼(113)가 고온에서 투입된 반응성 가스와 화학반응이 잘 일어나도록 하기 위해 상기 웨이퍼(113)를 가열하기 위한 것이다.

상기 히터 어셈블리(124)는 상기 웨이퍼(113)가 직접 안착되는 몸체(120)를 구비한다. 상기 몸체(120) 내부에 상기 웨이퍼(113)를 진공으로 척킹(chucking)시키기 위한 진공관(114)이 배치된다. 공정 중에 상기 진공관(114) 내부로 가스들이 유입될 수 있다. 상기 몸체(120) 내부에 일정 홈을 갖는 절연부재(119)가 배치되고, 상기 절연부재(119)의 홈에 상기 몸체(120) 상부를 가열시키기 위한 열선 부재들(117)이 배치되게 된다. 상기 몸체(120) 하부에 상기 몸체(120)를 지지하는 히터지지부(123)가 배치된다.

상기 히터지지부(123)는 소정의 길이만큼 수직 상하 운동이 가능하다. 상기 히터지지부(123) 내부에 상기 진공관(114)과 연결되어 상기 진공관(114)을 펌핑하기 위한 기판 척킹(chucking) 라인(121) 및 상기 열선 부재들(117)에 전력을 공급하기 위한 파워라인들(122)이 배치된다. 상기 파워라인들(122)은 상기 기판 척킹 라인(121)에 비해 큰 구경을 갖는다. 상기 기판 척킹 라인(121)의 일측 단부의 내 경(D1)은 상기 기판 척킹 라인(121)의 내경(D2) 보다 좁을 수 있다. 상기 기판 척킹 라인(121)의 내경(D2)은 종래기술과 비교하여 더 클 수 있다. 예를 들어, 종래기술에서 기판 척킹 라인(121)의 내경은 약 1.8mm 이나, 본 발명의 실시예에서의 상기 기판 척킹 라인(121)의 내경(D2)은 약 3.5mm 내지 4mm까지 확장될 수 있고 상기 기판 척킹 라인(121)의 일측단부의 내경(D1) 또한 약 3mm까지 확장될 수 있다.

상기 히터지지부(123) 하단부에 상기 히터지지부(123) 내부와 상기 히터지지부(123) 외부를 차단하는 플랜지(130)가 체결된다. 상기 플랜지(130)는 상기 기판 척킹 라인(121) 및 상기 파워라인들(122)에 대응되도록 상기 플랜지(130)를 관통하는 기판 척킹 라인홀(131) 및 파워라인홀들(132)을 포함한다. 상기 파워라인홀들(132)은 상기 기판 척킹 라인홀(131) 보다 큰 구경을 가질 수 있다.

상기 기판 척킹 라인홀(131) 내부에 상기 기판 척킹 라인(121)의 일측 단부의 내경(D1)과 동일한 내경(D3)을 갖는 원통형의 오링(O)이 배치된다. 예를 들어, 상기 기판 척킹 라인(121)의 일측 단부의 내경(D1)이 약 3mm일 경우, 상기 원통형의 오링(O)의 내경(D3)은 약 3mm일 수 있다. 상기 원통형의 오링(O)은 상기 기판 척킹 라인(121)에 접촉되어 배치된다. 상기 오링(O)의 원통형의 높이(H1)가 상기 원통형의 외경(D4) 보다 클 수 있다. 상기 오링(O)의 원통형의 높이(H1)는 상기 플랜지(130) 두께(H2)의 0.5% 내지 0.9%일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 상기 기판 척킹 라인홀(131) 내부에 하나의 원통형 오링(O)을 넣고 상기 플랜지(130)를 상기 히터지지부(23) 하단부에 체결하기 때문에 종래기술에서 4개의 오링들이 들어감으로 인해 발생하던 병목 구조 현상을 방지할 수 있게 된다. 즉, 상기 원통형 오링(O)의 내경(D3)을 그대로 유지할 수 있게 되며, 상기 원통형 오링(O)의 내경(D3)을 상기 기판 척킹 라인(121)의 일측 단부의 내경(D1)과 동일하게 형성하여 기판 척킹을 위한 펌핑을 원할히 할 수 있게 된다. 그 결과, 종래와 비교하여 장비 보수 빈도를 감소시킬 수 있으며, 따라서, 반도체소자의 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 히터 어셈블리 구조에서 기판 척킹 라인과 연결된 플랜지를 관통하는 기판 척킹 라인홀 내부에 하나의 원통형 오링을 장착함으로써 오링의 내경을 그대로 유지할 수 있으며, 또한, 종래기술과 비교하여 원통형 오링의 내경 및 기판 척킹 라인의 내경을 증가시켜, 펌핑 능력을 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과, 종래기술에서 4개의 오링들의 적층구조에 의해 빈번하게 발생하던 기판 척킹 라인홀 막힘 현상을 방지할 수 있게 되어 반도체 장비의 유지 보수 비용이 절감되며, 결과적으로 반도체소자의 생산비용을 감소시킬 있게 된다.

Claims (8)

1. 웨이퍼가 상부에 안착되는 몸체;

   상기 몸체 내부에 배치되어 상기 웨이퍼를 진공으로 척킹(chucking)시키기 위한 진공관;

   상기 몸체 하부에 배치되어 상기 몸체를 지지하는 히터지지부;

   상기 히터지지부 내부에 배치되어 상기 진공관과 연결된 기판 척킹(chucking) 라인;

   상기 히터지지부 하단부에 배치되어 상기 히터지지부 내부를 외부와 차단하는 플랜지(flange);

   상기 플랜지를 관통하는 기판 척킹 라인홀; 및

   상기 기판 척킹 라인홀 내부에 배치되어 상기 기판 척킹 라인의 일측 단부의 내경과 동일한 내경을 갖는 원통형의 오링을 포함하되, 상기 오링과 상기 기판 척킹 라인이 접촉되는 히터 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 오링의 원통형의 높이가 상기 오링의 원통형의 외경 보다 큰 것을 특징으로 하는 히터 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 오링의 원통형의 높이는 상기 플랜지 두께의 0.5% 내지 0.9%인 것을 특징으로 하는 히터 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 오링의 내경은 약 3mm이고, 상기 기판 척킹 라인의 내경은 약 3.3mm 내지 4mm이고, 상기 기판 척킹 라인의 일측 단부의 내경은 약 3mm인 것을 특징으로 하는 히터 어셈블리.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체 내부에 설치된 열선 부재들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 어셈블리.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 히터지지부 내부에 배치된 파워라인들을 더 포함하되, 상기 파워라인들 내부에 상기 열선 부재들이 연장되어 배치된 것을 특징으로 하는 히터 어셈블리.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 플랜지를 관통하는 파워라인홀들을 더 포함하되, 상기 파워라인홀들은 각각 상기 파워라인들에 대응되는 것을 특징으로 하는 히터 어셈블리.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 파워라인홀들은 상기 기판 척킹 라인홀 보다 큰 구경을 갖는 것을 특징으로 하는 히터 어셈블리.

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