KR20240021344A - Apparatus for semiconductor process - Google Patents

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KR20240021344A
KR20240021344A KR1020220099309A KR20220099309A KR20240021344A KR 20240021344 A KR20240021344 A KR 20240021344A KR 1020220099309 A KR1020220099309 A KR 1020220099309A KR 20220099309 A KR20220099309 A KR 20220099309A KR 20240021344 A KR20240021344 A KR 20240021344A
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substrate
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조창현
김근호
현종신
김원중
최동혁
서광원
김학준
민석기
김준성
이상곤
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주식회사 아이에스티이
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Abstract

본 발명은 반도체 공정 장치에 관한 것으로, 챔버의 내부에 내장되고 기판을 지지하는 기판척, 상기 기판척을 상하로 이동시키는 구동축, 상기 구동축과 결합되어 상기 기판척을 지지하는 제1 스테이지, 상기 제1 스테이지를 지지하는 복수의 레그들을 포함하고, 상기 복수의 레그들 중 일부는 고정 레그로 구성되고 다른 일부는 수직 이동 가능 레그로 구성되는 포지셔닝 유닛, 및 상기 포지셔닝 유닛을 지지하는 제2 스테이지를 포함한다. The present invention relates to a semiconductor processing apparatus, which includes a substrate chuck built inside a chamber and supporting a substrate, a drive shaft that moves the substrate chuck up and down, a first stage coupled to the drive shaft to support the substrate chuck, and the first stage that supports the substrate chuck. A positioning unit comprising a plurality of legs supporting a stage, some of the plurality of legs being fixed legs and other parts being vertically movable legs, and a second stage supporting the positioning unit. do.

Description

반도체 공정 장치{APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR PROCESS}Semiconductor process equipment {APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR PROCESS}

본 발명은 반도체 공정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내의 기판척의 기울기를 조절하여 기판의 균일성을 개선할 수 있는 반도체 공정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor processing device, and more specifically, to a semiconductor processing device that can improve substrate uniformity by adjusting the tilt of a substrate chuck in a chamber.

반도체 공정은 웨이퍼 제조, 산화 공정, 포토 공정, 식각 공정, 박막 증착 공정, 금속 배선 공정, 전기적 테스트 공정, 패키지 공정 등으로 이루어진다. 특히, 박막 증착 공정은 식각 공정이 된 웨이퍼에 회로를 여러 층을 쌓아 반도체를 만드는 과정에서 아래층의 회로와 윗층의 회로가 서로 영향을 주지 않도록 아래층 회로에 윗층 회로를 쌓기 전에 얇은 절연막을 덮어주는 과정이다. The semiconductor process consists of wafer manufacturing, oxidation process, photo process, etching process, thin film deposition process, metal wiring process, electrical test process, and package process. In particular, the thin film deposition process is a process of covering a thin insulating film before stacking the upper layer circuit on the lower layer circuit to prevent the lower layer circuit and the upper layer circuit from influencing each other in the process of making a semiconductor by stacking multiple layers of circuits on an etched wafer. am.

현재 반도체 공정에서는 화학적 기상증착방법(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 주로 사용하고 있다. CVD는 외부 에너지에 따라 열 CVD, 플라즈마 CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD), 광 CVD 등으로 세분화되는데, 특히 PECVD의 경우 다른 CVD에 비해 저온에서 형성이 가능하고 두께 균일도를 조절할 수 있으며 대량 처리가 가능하다는 장점 덕분에 최근에 가장 많이 이용되고 있다.Currently, chemical vapor deposition (CVD) is mainly used in semiconductor processes. CVD is subdivided into thermal CVD, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and optical CVD depending on external energy. In particular, PECVD can be formed at lower temperatures than other CVDs, thickness uniformity can be controlled, and mass processing is possible. Thanks to its advantage of being possible, it has been used the most recently.

PECVD는 챔버(chamber) 내에 평행한 한쌍의 전극이 수십 ㎜ 간격을 두고 위치하여 그 사이에서 플라즈마를 형성한다. 기판이 위치하는 쪽의 전극은 접지되어 있고 히터(heater)가 장착되어 기판의 온도를 일정하게 유지하므로 이를 서셉터(susceptor)라 부르기도 하며, 반대편 전극에는 일정한 간격으로 구멍이 뚫려 있어 기체가 고르게 분사되도록 하는데 이를 샤워헤드(showerhead)라 부르기도 한다.In PECVD, a pair of parallel electrodes are placed tens of millimeters apart in a chamber to form plasma between them. The electrode on the side where the substrate is located is grounded and equipped with a heater to keep the temperature of the substrate constant, so it is also called a susceptor, and the opposite electrode has holes at regular intervals to distribute the gas evenly. It is sprayed and is also called a showerhead.

그런데, PECVD 시스템의 기구적 조립 과정에서 구성 요소들 간의 가공 공차가 발생하여 기판을 지지하는 기판척과 상부의 샤워헤드 사이의 간격이 균일하지 않게 되어 기판의 표면 상의 공정 비균일성을 유발하게 된다. 이로 인하여, 기판에 증착되는 박막의 두께 비균일성을 갖는다. However, during the mechanical assembly of the PECVD system, processing tolerances between components occur, causing the gap between the substrate chuck that supports the substrate and the showerhead at the top to become uneven, causing process non-uniformity on the surface of the substrate. Because of this, the thickness of the thin film deposited on the substrate is non-uniform.

따라서, 최적의 공정 결과를 보장하기 위해, 샤워헤드에 대해 기판척의 기울기를 조절할 수 있는 구조가 필요하다.Therefore, to ensure optimal process results, a structure that can adjust the tilt of the substrate chuck with respect to the showerhead is needed.

한국등록특허 제10-2317402호 (2021.10.20)Korean Patent No. 10-2317402 (2021.10.20)

본 발명의 일 실시예는 챔버 내의 기판척의 기울기를 조절하여 기판의 균일성을 개선할 수 있는 반도체 공정 장치를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention seeks to provide a semiconductor processing device that can improve substrate uniformity by adjusting the tilt of a substrate chuck in a chamber.

본 발명의 일 실시예는 기판척을 지지하는 스테이지의 일부분에 대해 수직 이동 가능 레그를 통해 기판척의 기울기를 조절하여 샤워헤드에 대한 기판척의 레벨링 평면을 설정할 수 있는 반도체 공정 장치를 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention seeks to provide a semiconductor processing apparatus that can set a leveling plane of the substrate chuck with respect to the showerhead by adjusting the inclination of the substrate chuck through a vertically movable leg with respect to a portion of the stage supporting the substrate chuck.

본 발명의 일 실시예는 레벨 센서를 통해 기판척의 기울기를 측정하고 측정된 기울기를 기초로 수직 이동 가능 레그들 각각을 액츄에이터를 통해 개별 작동시켜 기판척의 기울기를 정밀 제어할 수 있는 반도체 공정 장치를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention provides a semiconductor processing device that can precisely control the tilt of the substrate chuck by measuring the tilt of the substrate chuck through a level sensor and individually operating each of the vertically movable legs through an actuator based on the measured tilt. I want to do it.

실시예들 중에서, 반도체 공정 장치는 챔버의 내부에 내장되고 기판을 지지하는 기판척, 상기 기판척을 상하로 이동시키는 구동축, 상기 구동축과 결합되어 상기 기판척을 지지하는 제1 스테이지, 상기 제1 스테이지를 지지하는 복수의 레그들을 포함하고, 상기 복수의 레그들 중 일부는 고정 레그로 구성되고 다른 일부는 수직 이동 가능 레그로 구성되는 포지셔닝 유닛, 및 상기 포지셔닝 유닛을 지지하는 제2 스테이지를 포함한다.Among the embodiments, the semiconductor processing apparatus includes a substrate chuck built inside a chamber and supporting the substrate, a drive shaft that moves the substrate chuck up and down, a first stage coupled to the drive shaft to support the substrate chuck, and the first stage. A positioning unit comprising a plurality of legs supporting a stage, some of the plurality of legs being fixed legs and other parts being vertically movable legs, and a second stage supporting the positioning unit. .

상기 구동축은 상기 기판척의 저면에 수직하게 연결되고 말단에 구동부가 연결되어 상기 구동부의 회전 및 상하이동을 유도하는 힘을 상기 기판척에 전달하여 상기 기판척을 상하로 이동시킬 수 있다.The drive shaft is connected perpendicularly to the bottom of the substrate chuck and a drive unit is connected to an end, so that a force that induces rotation and vertical movement of the drive unit can be transmitted to the substrate chuck to move the substrate chuck up and down.

상기 포지셔닝 유닛은 상기 제2 스테이지에 결합되고 상기 수직 이동 가능 레그를 작동하여 상기 기판척의 기울기를 조절하는 액추에이터를 더 포함할 수 있다.The positioning unit may further include an actuator that is coupled to the second stage and operates the vertically movable leg to adjust the tilt of the substrate chuck.

상기 포지셔닝 유닛은 상기 제1 스테이지를 중심으로 주변에 등간격으로 배치되는 3개의 레그로 구성되고, 제1 레그는 고정되며 제2 및 제3 레그들 각각은 상기 액추에이터를 통해 수직 이동될 수 있다.The positioning unit consists of three legs arranged at equal intervals around the first stage, the first leg is fixed, and each of the second and third legs can be vertically moved through the actuator.

상기 포지셔닝 유닛은 상기 제2 스테이지에 결합되어 상기 기판척의 기울기를 측정하는 레벨 센서를 더 포함할 수 있다.The positioning unit may further include a level sensor coupled to the second stage to measure the tilt of the substrate chuck.

상기 포지셔닝 유닛은 상기 레벨 센서에 의해 측정되는 상기 기판척의 기울기를 기초로 상기 액추에이터를 통해 상기 수직 이동 가능 레그들 각각을 수직 이동시켜 상기 기판척의 기울기를 제어할 수 있다.The positioning unit may control the tilt of the substrate chuck by vertically moving each of the vertically movable legs through the actuator based on the tilt of the substrate chuck measured by the level sensor.

상기 포지셔닝 유닛은 상기 기판척이 상부의 샤워헤드의 출력 표면 또는 수평 평면에 대해 기울어지도록 상기 기판척을 배향시켜 챔버의 기구적 구성요소들 사이의 가공 공차에 의한 상기 기판척의 최상부 표면 상에 위치되는 기판과 상부의 샤워헤드 사이의 간격의 비균일성을 조절할 수 있다.The positioning unit is positioned on the top surface of the substrate chuck by machining tolerances between the mechanical components of the chamber by orienting the substrate chuck such that the substrate chuck is inclined with respect to the output surface of the upper showerhead or a horizontal plane. The non-uniformity of the gap between the substrate and the upper shower head can be adjusted.

실시예들 중에서, 반도체 공정 장치는 상기 구동축의 외측에 배치되고 상기 제1 스테이지에 고정되어 상기 기판척의 상하이동을 제어하는 벨로우즈 유닛을 더 포함하고, 상기 벨로우즈 유닛은 이중 벨로우즈 및 상기 이중 벨로우즈를 수용하는 플랜지를 포함하고, 상기 이중 벨로우즈 및 상기 플랜지가 고정부에 의해 고정되고 상기 고정부가 챔버에 결합되어 챔버 시일(seal)을 제공할 수 있다.Among embodiments, the semiconductor processing apparatus further includes a bellows unit disposed outside the drive shaft and fixed to the first stage to control vertical movement of the substrate chuck, wherein the bellows unit accommodates a double bellows and the double bellows. and a flange, wherein the double bellows and the flange are fixed by a fixing part, and the fixing part is coupled to the chamber to provide a chamber seal.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology can have the following effects. However, since it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, the scope of rights of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치는 챔버 내의 기판척의 기울기를 조절하여 기판의 균일성을 개선할 수 있다.The semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention can improve substrate uniformity by adjusting the tilt of the substrate chuck in the chamber.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치는 기판척을 지지하는 스테이지의 일부분에 대해 수직 이동 가능 레그를 통해 기판척의 기울기를 조절하여 샤워헤드에 대한 기판척의 레벨링 평면을 설정할 수 있다.The semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention can set the leveling plane of the substrate chuck with respect to the showerhead by adjusting the inclination of the substrate chuck through a vertically movable leg with respect to a portion of the stage supporting the substrate chuck.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치는 레벨 센서를 통해 기판척의 기울기를 측정하고 측정된 기울기를 기초로 수직 이동 가능 레그들 각각을 액츄에이터를 통해 개별 작동시켜 기판척의 기울기를 정밀 제어할 수 있다.The semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention measures the tilt of the substrate chuck through a level sensor and individually operates each of the vertically movable legs through an actuator based on the measured tilt to precisely control the tilt of the substrate chuck. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 있는 반도체 공정 장치를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1에 있는 반도체 공정 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1에 있는 포지셔닝 유닛을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 1에 있는 포지셔닝 유닛을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 6a-6b는 도 4에 있는 벨로우즈 유닛을 나타내는 사시도 및 절단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치의 기판척 포지셔닝 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view showing a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the semiconductor processing equipment in FIG. 1.
FIG. 3 is a plan view showing the semiconductor processing device in FIG. 1.
FIG. 4 is a perspective view for explaining the positioning unit in FIG. 1.
FIG. 5 is a partially cut away perspective view to explain the positioning unit in FIG. 1.
Figures 6a-6b are perspective and cross-sectional views showing the bellows unit in Figure 4;
FIG. 7 is a diagram for explaining a substrate chuck positioning operation of a semiconductor processing apparatus according to an embodiment.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다 거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is only an example for structural or functional explanation, the scope of the present invention should not be construed as limited by the examples described in the text. In other words, since the embodiments can be modified in various ways and can have various forms, the scope of rights of the present invention should be understood to include equivalents that can realize the technical idea. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment must include all or only such effects, so the scope of the present invention should not be understood as limited thereby.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in this application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected to the other component, but that other components may also exist in between. On the other hand, when a component is referred to as being “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Meanwhile, other expressions that describe the relationship between components, such as “between” and “immediately between” or “neighboring to” and “directly adjacent to”, should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 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.Singular expressions should be understood to include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprise” or “have” refer to implemented features, numbers, steps, operations, components, parts, or them. It is intended to specify the existence of a combination, and should be understood as not excluding in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

각 구성에 있어서 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 구성들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 구성은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 구성될 수 있다. In each configuration, identification codes (e.g., a, b, c, etc.) are used for convenience of explanation. The identification codes do not explain the order of each configuration, and each configuration clearly states a specific order in context. Unless otherwise specified, it may be configured differently from the specified order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein, unless otherwise defined, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with the meaning they have in the context of the related technology, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless clearly defined in the present application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 있는 반도체 공정 장치를 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 1에 있는 반도체 공정 장치를 나타내는 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor processing device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the semiconductor processing device in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view showing the semiconductor processing device in FIG. 1.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치(100)는 기판척(110), 구동축(130), 제1 스테이지(150), 포지셔닝 유닛(170) 및 제2 스테이지(190)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the semiconductor processing apparatus 100 according to one embodiment includes a substrate chuck 110, a drive shaft 130, a first stage 150, a positioning unit 170, and a second stage 190. ) includes.

기판척(110)은 챔버의 내부에 내장되고 기판을 지지할 수 있다. 기판척(110)은 기판을 지지하는 소정 두께의 플레이트로써, 기판과 유사한 형상을 가지며, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 기판척(110)은 내부에 발열체(미도시)가 구비되어 기판척(110) 상부에 안착되는 기판을 가열할 수 있다. 여기에서, 발열체는 여러 가지 방식 및 구조로 설치될 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 기판척(110)은 플라즈마를 형성하기 위한 하부전극으로 사용될 수도 있다. 예컨대, 기판척(110)이 접지되고 상부의 샤워헤드(미도시)에 전원을 인가하여 기판척(110)과 샤워헤드 사이에 플라즈마를 형성할 수 있다. The substrate chuck 110 is built inside the chamber and can support the substrate. The substrate chuck 110 is a plate of a predetermined thickness that supports a substrate and has a shape similar to that of the substrate, but is not limited to this and can be changed into various shapes. The substrate chuck 110 is equipped with a heating element (not shown) inside and can heat the substrate seated on the upper part of the substrate chuck 110. Here, the heating element can be installed in various ways and structures, and is not particularly limited. Additionally, the substrate chuck 110 may be used as a lower electrode for forming plasma. For example, the substrate chuck 110 is grounded and power is applied to the upper showerhead (not shown) to form plasma between the substrate chuck 110 and the showerhead.

일반적으로, 기판은 공정 동안 기판척(110)의 최상부 표면 상에 위치된다. 이때, 기판척(110)은 공정이 수행될 공정위치로 상승되어 최상부 표면이 샤워헤드의 출력 표면으로부터 짧은 거리에 위치된다.Typically, the substrate is placed on the top surface of the substrate chuck 110 during processing. At this time, the substrate chuck 110 is raised to the process position where the process is to be performed so that its uppermost surface is positioned at a short distance from the output surface of the showerhead.

구동축(130)은 기판척(110)을 상하로 이동시킬 수 있다. 구동축(130)은 기판척(110)의 저면에 수직하게 연결될 수 있다. 구동축(130)의 말단에는 구동부(210)가 연결되어 기판척(110)을 상하로 이동시킬 수 있다. 구동부(210)의 회전 및 상하이동을 유도하는 힘은 구동축(130)을 거쳐 기판척(110)에 전달될 수 있다. 구동부(210)는 정밀한 제어가 이루어지는 정밀모터, 예컨대 서보 모터, 스테핑 모터 등을 포함하여 구현될 수 있다. 서보 모터는 입력된 전압을 회전각으로 바꾸는 전동기로써, 2상 교류 또는 직류 서보모터가 사용된다. 스테핑 모터는 스텝 상태의 펄스에 순서를 부여함으로써, 주어진 펄스 수에 비례한 각도만큼 회전하는 것으로 펄스 모터라고도 한다.The drive shaft 130 can move the substrate chuck 110 up and down. The drive shaft 130 may be connected perpendicularly to the bottom of the substrate chuck 110. A drive unit 210 is connected to the end of the drive shaft 130 to move the substrate chuck 110 up and down. The force that induces rotation and vertical movement of the drive unit 210 may be transmitted to the substrate chuck 110 via the drive shaft 130. The driving unit 210 may be implemented by including a precision motor that performs precise control, such as a servo motor or a stepping motor. A servo motor is an electric motor that changes input voltage into rotation angle, and a two-phase alternating current or direct current servo motor is used. A stepping motor is also called a pulse motor as it rotates by an angle proportional to the given number of pulses by giving an order to the pulses in the step state.

제1 스테이지(150)는 구동축(130)과 결합되어 기판척(110)을 지지할 수 있다. 제1 스테이지(150)는 구동축(130)을 수용할 수 있다. The first stage 150 may be coupled to the drive shaft 130 to support the substrate chuck 110. The first stage 150 can accommodate the drive shaft 130.

포지셔닝 유닛(170)은 제1 스테이지(150)를 지지하는 복수의 레그들을 포함하고, 복수의 레그들 중 일부는 고정 레그(171)로 구성되고 다른 일부는 수직 이동 가능 레그(173)로 구성될 수 있다. The positioning unit 170 includes a plurality of legs supporting the first stage 150, and some of the plurality of legs are configured as fixed legs 171 and other portions are configured as vertically movable legs 173. You can.

또한, 포지셔닝 유닛(170)은 샤워헤드(미도시)의 출력 표면에 대한 기판척(110)의 배향을 조작할 수 있는 복수의 액추에이터(175)들을 포함할 수 있다. 여기에서, 수직 이동 가능 레그(173)들 각각은 액추에이터(175)를 통해 작동하여 기판척(110)의 기울기를 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 포지셔닝 유닛(170)은 제1 스테이지(150)를 중심으로 주변에 3개의 레그(leg)가 등간격으로 배치되고, 제1 레그(171)는 고정되며 제2 및 제3 레그들(173) 각각은 액추에이터(175)를 통해 수직 이동될 수 있다. 여기에서, 레그의 개수는 3개에 한정될 필요는 없으며 3개 보다 더 많거나 최소 2개 이상으로 구성될 수 있다. 액추에이터(175)는 ALS(Auto Leveling System) 액추에이터로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 액추에이터들(175)은 각각 선형 액추에이터, 이를테면, 선형 모터, 에어 실린더 또는 볼 스크류 액추에이터를 포함할 수 있다. Additionally, the positioning unit 170 may include a plurality of actuators 175 that can manipulate the orientation of the substrate chuck 110 with respect to the output surface of the showerhead (not shown). Here, each of the vertically movable legs 173 can operate through the actuator 175 to adjust the tilt of the substrate chuck 110. In one embodiment, the positioning unit 170 has three legs arranged at equal intervals around the first stage 150, the first leg 171 is fixed, and the second and third legs are fixed. Each of the fields 173 can be moved vertically through the actuator 175. Here, the number of legs need not be limited to three and may consist of more than three or at least two. The actuator 175 may be implemented as an ALS (Auto Leveling System) actuator. In one embodiment, actuators 175 may each include a linear actuator, such as a linear motor, air cylinder, or ball screw actuator.

또한, 포지셔닝 유닛(170)은 기판척(110)의 기울기를 측정하는 레벨 센서(177)를 포함할 수 있다. 포지셔닝 유닛(170)은 레벨 센서(177)에 의해 측정되는 기판척(110)의 기울기를 기초로 액추에이터(175)를 통해 수직 이동 가능 레그(173)들 각각을 수직 이동시켜 기판척(110)의 기울기를 제어할 수 있다.Additionally, the positioning unit 170 may include a level sensor 177 that measures the tilt of the substrate chuck 110. The positioning unit 170 vertically moves each of the vertically movable legs 173 through the actuator 175 based on the inclination of the substrate chuck 110 measured by the level sensor 177 to move the substrate chuck 110. Tilt can be controlled.

제2 스테이지(190)는 포지셔닝 유닛(170)을 지지할 수 있다. 제2 스테이지(190)는 액추에이터(175) 및 레벨 센서(177)와 결합될 수 있다. The second stage 190 may support the positioning unit 170. The second stage 190 may be combined with the actuator 175 and the level sensor 177.

도 4는 도 1에 있는 포지셔닝 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 도 1에 있는 포지셔닝 유닛을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.Figure 4 is a perspective view for explaining the positioning unit in Figure 1, and Figure 5 is a partially cut away perspective view for explaining the positioning unit in Figure 1.

도 4 및 도 5를 참조하면, 포지셔닝 유닛(170)은 제2 스테이지(190)에 결합되고 기판척(110)을 지지하는 제1 스테이지(150)를 지지할 수 있다. 기판척(110)은 기판을 지지하며 제1 스테이지(150)에 의해 지지된다.Referring to FIGS. 4 and 5 , the positioning unit 170 is coupled to the second stage 190 and may support the first stage 150 supporting the substrate chuck 110 . The substrate chuck 110 supports the substrate and is supported by the first stage 150.

포지셔닝 유닛(170)은 샤워헤드(미도시)의 출력 표면에 대한 기판척(110)의 기울기 제어를 통해 포지션을 조작하도록 구성된다. 일 실시예에서, 포지셔닝 유닛(170)은 제1 스테이지(150)에 대한 3개의 축을 통해 샤워헤드의 출력 표면에 대한 기판척(110)의 레벨링 표면을 설정할 수 있다. 여기에서, 3개의 축들 중 제1 축은 고정축을, 나머지 제2 및 제3 축은 가변축을 형성할 수 있다. 포지셔닝 유닛(170)은 제1 스테이지(150)의 일측을 고정 지지하는 고정 레그(171)를 통해 고정축을 구현할 수 있다. 포지셔닝 유닛(170)은 제1 스테이지(150)의 다른 일측을 각각 지지하는 수직 이동 가능 레그(173)를 통해 가변축을 구현할 수 있다.The positioning unit 170 is configured to manipulate the position through tilt control of the substrate chuck 110 with respect to the output surface of the showerhead (not shown). In one embodiment, the positioning unit 170 can set the leveling surface of the substrate chuck 110 relative to the output surface of the showerhead through three axes relative to the first stage 150. Here, among the three axes, the first axis may form a fixed axis, and the remaining second and third axes may form variable axes. The positioning unit 170 may implement a fixed axis through a fixed leg 171 that fixedly supports one side of the first stage 150. The positioning unit 170 may implement a variable axis through vertically movable legs 173 that support different sides of the first stage 150, respectively.

포지셔닝 유닛(170)은 기판척(110)이 샤워헤드의 출력 표면 또는 수평 평면 즉, X-Y 평면에 대해 기울어지도록, 기판척(110)을 배향시켜 공정 챔버의 기구적 구성요소들 사이의 가공 공차에 의한 기판의 표면 상의 공정 비균일성 유발을 해소할 수 있다. 포지셔닝 유닛(170)은 최적의 공정 결과를 보장하기 위해 샤워헤드의 출력 표면과 평행한 관계로 유지될 수 있도록 기판척(110)의 최상부 표면을 배향시킬 수 있다. 예컨대, 기판척(110)은 최적의 결과들을 위해 기울어질 필요가 있을 수 있으며, 이때 포지셔닝 유닛(170)은 액추에이터(175)를 통해 수직 이동 가능 레그(173)를 위 또는 아래로 수직이동시켜 기판척(110)을 소정 기울기 진폭으로 기울어지게 할 수 있다. The positioning unit 170 orients the substrate chuck 110 so that the substrate chuck 110 is inclined relative to the output surface of the showerhead or the horizontal plane, i.e., the X-Y plane, to accommodate machining tolerances between the mechanical components of the process chamber. It is possible to eliminate the process non-uniformity caused by the process on the surface of the substrate. Positioning unit 170 may orient the top surface of substrate chuck 110 so that it is maintained in a parallel relationship with the output surface of the showerhead to ensure optimal process results. For example, the substrate chuck 110 may need to be tilted for optimal results, in which case the positioning unit 170 vertically moves the vertically movable leg 173 up or down via the actuator 175 to position the substrate. The chuck 110 may be tilted at a predetermined tilt amplitude.

제1 스테이지(150)는 일측이 액추에이터(175)를 사용하여 구동축(130)에 평행한 방향으로 수직이동될 수 있다. 즉, 제1 스테이지(150)는 일측이 고정 레그(171)에 의해 고정되고 다른 일측이 수직 이동 가능 레그(173)들에 의해 위 또는 아래로 수직이동되어 기울어지면서 기판척(110)도 함께 기울어지게 된다. 액추에이터(175)는 제2 스테이지(190)에 결합되고 수직 이동 가능 레그(173)들 각각이 액추에이터(175)을 제1 스테이지(150)에 커플링하여 제1 스테이지(150)와 액추에이터(175) 사이의 이동을 가능하게 한다. One side of the first stage 150 may be vertically moved in a direction parallel to the drive shaft 130 using an actuator 175. That is, one side of the first stage 150 is fixed by the fixed leg 171 and the other side is vertically moved upward or downward by the vertically movable legs 173 and tilted, and the substrate chuck 110 is also tilted. You lose. The actuator 175 is coupled to the second stage 190, and each of the vertically movable legs 173 couples the actuator 175 to the first stage 150 to connect the first stage 150 and the actuator 175. Allows movement between

한편, 기판척(110)을 상하로 이동시키는 구동축(130)의 외측에는 벨로우즈 유닛(410)이 배치될 수 있다. 벨로우즈 유닛(410)은 챔버 시일(seal)을 제공하며 이를 위해 챔버의 최하부에 대해 밀봉하도록 구성될 수 있다. 벨로우즈 유닛(410)은 챔버의 공정 구역이 진공 상태로 유지되도록 할 수 있다. 또한, 벨로우즈 유닛(410)은 구동부(210)에 의한 기판척(110)의 상하이동을 제어할 수 있다. 즉, 벨로우즈 유닛(410)은 기판척(110)이 안정적으로 이동하도록 하고, 기판척(110)이 이동하는 거리를 한정할 수 있다.Meanwhile, a bellows unit 410 may be disposed outside the drive shaft 130 that moves the substrate chuck 110 up and down. The bellows unit 410 provides a chamber seal and may be configured to seal against the bottom of the chamber for this purpose. The bellows unit 410 may ensure that the processing area of the chamber is maintained in a vacuum state. Additionally, the bellows unit 410 can control the vertical movement of the substrate chuck 110 by the driving unit 210. That is, the bellows unit 410 allows the substrate chuck 110 to move stably and can limit the distance at which the substrate chuck 110 moves.

도 6a 및 6b는 도 4에 있는 벨로우즈 유닛을 나타내는 사시도 및 절단면도이다.Figures 6a and 6b are perspective and cross-sectional views showing the bellows unit in Figure 4;

도 6a 및 6b를 참조하면, 벨로우즈 유닛(410)은 이중 벨로우즈(411) 및 이중 벨로우즈(411)를 수용하는 플랜지(413)를 포함한다. 이중 벨로우즈(411) 및 플랜지(413)는 고정부(415)에 의해 고정되고, 고정부(415)는 챔버에 결합된다. 이중 벨로우즈(411)는 제1 벨로우즈(411a) 및 제2 벨로우즈(411b)로 이루어지며, 제1 벨로우즈(411a)는 제1 플랜지(413a)에 수용되고 제2 벨로우즈(411b)는 제2 플랜지(413b)에 수용된다. 이때, 제2 플랜지(413b)는 제1 스테이지(130)에 고정된다. 이중 벨로우즈(411)는 움직임이 유연하여, 구동부(210)에 의해 잔류하는 응력이 없이 안정되게 신축된다. 이중 벨로우즈(411)는 안정된 움직임과 함께 열화가 방지되는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 6A and 6B, the bellows unit 410 includes a double bellows 411 and a flange 413 that accommodates the double bellows 411. The double bellows 411 and flange 413 are fixed by a fixing part 415, and the fixing part 415 is coupled to the chamber. The double bellows 411 consists of a first bellows 411a and a second bellows 411b, where the first bellows 411a is accommodated in the first flange 413a and the second bellows 411b is attached to the second flange ( 413b) is accepted. At this time, the second flange 413b is fixed to the first stage 130. The double bellows 411 has flexible movement and is stably expanded and contracted without residual stress by the driving unit 210. The double bellows 411 may be made of a metal material that provides stable movement and prevents deterioration.

도 7은 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치의 기판척 포지셔닝 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for explaining a substrate chuck positioning operation of a semiconductor processing apparatus according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치(100)는 기판척(110)에 기판이 탑재된 상태에서, 구동부(210)를 가동하여 기판척(110)을 상승시킨다. 구동부(210)는 기판척(110)을 공정이 수행될 공정위치로 상승시킨다. 이때, 제1 및 제2 벨로우즈(411a,411b)는 압축되고, 제1 및 제2 플랜지(413a,413b)는 제1 및 제2 벨로우즈(411a,411b)의 압축을 제한한다.Referring to FIG. 7 , the semiconductor processing apparatus 100 according to one embodiment raises the substrate chuck 110 by operating the driving unit 210 in a state in which a substrate is mounted on the substrate chuck 110. The driving unit 210 raises the substrate chuck 110 to the process position where the process will be performed. At this time, the first and second bellows (411a, 411b) are compressed, and the first and second flanges (413a, 413b) limit the compression of the first and second bellows (411a, 411b).

기판척(110)의 상승이 완료되면, 제2 스테이지(190)에 결합되는 포지셔닝 유닛(170)은 레벨 센서(177)를 통해 기판척(110)의 기울기를 측정한다. 여기에서, 기판척(110)의 기울기는 기판척(110)과 상부의 샤워헤드(730) 사이의 간격의 비 균일성을 의미한다. 포지셔닝 유닛(170)은 측정된 기판척(110)의 기울기를 기초로 액추에이터(175)를 통해 수직 이동 가능 레그(173)를 위 또는 아래로 수직 이동시켜 기판척(110)의 기울기를 제어한다. 예컨대, 수직 이동 가능 레그(173)가 액추에이터를 통해 위로 수직이동할 경우에 제1 스테이지(150)의 수직 이동 가능 레그(173)가 커플링된 일측이 (b)와 같이 위로 수직이동하면서 소정 진폭으로 기울어지게 된다. 이에 따라, 제1 스테이지(150)에 의해 지지되는 기판척(110) 또한 소정 기울기 진폭으로 기울어져 기판척(110)의 레벨링 표면을 샤워헤드(730)와의 간격이 균일하도록 설정할 수 있다.When the raising of the substrate chuck 110 is completed, the positioning unit 170 coupled to the second stage 190 measures the tilt of the substrate chuck 110 through the level sensor 177. Here, the inclination of the substrate chuck 110 means the non-uniformity of the gap between the substrate chuck 110 and the upper showerhead 730. The positioning unit 170 controls the tilt of the substrate chuck 110 by vertically moving the vertically movable leg 173 up or down through the actuator 175 based on the measured tilt of the substrate chuck 110. For example, when the vertically movable leg 173 moves vertically upward through the actuator, one side to which the vertically movable leg 173 of the first stage 150 is coupled moves vertically upward as shown in (b) and moves at a predetermined amplitude. It becomes tilted. Accordingly, the substrate chuck 110 supported by the first stage 150 can also be tilted at a predetermined tilt amplitude so that the leveling surface of the substrate chuck 110 can be set to have a uniform spacing from the showerhead 730.

일 실시에 따른 반도체 공정 장치는 기판척을 지지하는 스테이지를 중심으로 고정축과 가변축을 링크시켜 일부를 고정시킨 상태서 다른 일부를 수직이동시켜 기판척의 기울기를 정밀하게 제어함으로써, 공정되는 기판 상의 박막 균일성을 증가시킬 수 있다. A semiconductor processing apparatus according to one embodiment links a fixed axis and a variable axis around a stage supporting a substrate chuck, fixes part of the part, and moves the other part vertically to precisely control the tilt of the substrate chuck, thereby ensuring uniformity of the thin film on the substrate being processed. It can increase stamina.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present application has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may modify the present application in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. and that it can be changed.

100: 반도체 공정 장치
110: 기판척 130: 구동축
150: 제1 스테이지 170: 포지셔닝 유닛
171: 고정 레그 173: 수직 이동 가능 레그
175: 액추에이터 177: 레벨 센서
190: 제2 스테이지
210: 구동부
410: 벨로우즈 유닛
411: 이중 벨로우즈 413: 플랜지
415: 고정부
710: 챔버 730: 샤워헤드100: Semiconductor processing equipment
110: substrate chuck 130: drive shaft
150: first stage 170: positioning unit
171: fixed leg 173: vertically movable leg
175: actuator 177: level sensor
190: Stage 2
210: driving unit
410: bellows unit
411: double bellows 413: flange
415: fixing part
710: Chamber 730: Showerhead

Claims (8)

챔버의 내부에 내장되고 기판을 지지하는 기판척;
상기 기판척을 상하로 이동시키는 구동축;
상기 구동축과 결합되어 상기 기판척을 지지하는 제1 스테이지;
상기 제1 스테이지를 지지하는 복수의 레그들을 포함하고, 상기 복수의 레그들 중 일부는 고정 레그로 구성되고 다른 일부는 수직 이동 가능 레그로 구성되는 포지셔닝 유닛; 및
상기 포지셔닝 유닛을 지지하는 제2 스테이지를 포함하는 반도체 공정 장치.
A substrate chuck built inside the chamber and supporting the substrate;
a drive shaft that moves the substrate chuck up and down;
a first stage coupled to the drive shaft to support the substrate chuck;
a positioning unit comprising a plurality of legs supporting the first stage, some of the plurality of legs being fixed legs and other parts being vertically movable legs; and
A semiconductor processing apparatus including a second stage supporting the positioning unit.
 제1항에 있어서, 상기 구동축은
상기 기판척의 저면에 수직하게 연결되고 말단에 구동부가 연결되어 상기 구동부의 회전 및 상하이동을 유도하는 힘을 상기 기판척에 전달하여 상기 기판척을 상하로 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
The method of claim 1, wherein the drive shaft is
A semiconductor processing device characterized in that it is vertically connected to the bottom of the substrate chuck and a driving part is connected to an end, so that a force that induces rotation and vertical movement of the driving part is transmitted to the substrate chuck to move the substrate chuck up and down.
 제1항에 있어서, 상기 포지셔닝 유닛은
상기 제2 스테이지에 결합되고 상기 수직 이동 가능 레그를 작동하여 상기 기판척의 기울기를 조절하는 액추에이터를 더 포함하는 반도체 공정 장치.
The method of claim 1, wherein the positioning unit
A semiconductor processing apparatus further comprising an actuator coupled to the second stage and operating the vertically movable leg to adjust a tilt of the substrate chuck.
 제3항에 있어서, 상기 포지셔닝 유닛은
상기 제1 스테이지를 중심으로 주변에 등간격으로 배치되는 3개의 레그로 구성되고, 제1 레그는 고정되며 제2 및 제3 레그들 각각은 상기 액추에이터를 통해 수직 이동되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
The method of claim 3, wherein the positioning unit
A semiconductor processing apparatus consisting of three legs arranged at equal intervals around the first stage, wherein the first leg is fixed and each of the second and third legs is vertically moved through the actuator. .
 제3항에 있어서, 상기 포지셔닝 유닛은
상기 제2 스테이지에 결합되어 상기 기판척의 기울기를 측정하는 레벨 센서를 더 포함하는 반도체 공정 장치.
The method of claim 3, wherein the positioning unit
A semiconductor processing apparatus further comprising a level sensor coupled to the second stage to measure an inclination of the substrate chuck.
 제5항에 있어서, 상기 포지셔닝 유닛은
상기 레벨 센서에 의해 측정되는 상기 기판척의 기울기를 기초로 상기 액추에이터를 통해 상기 수직 이동 가능 레그들 각각을 수직 이동시켜 상기 기판척의 기울기를 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
The method of claim 5, wherein the positioning unit
A semiconductor processing apparatus, wherein the tilt of the substrate chuck is controlled by vertically moving each of the vertically movable legs through the actuator based on the tilt of the substrate chuck measured by the level sensor.
 제6항에 있어서, 상기 포지셔닝 유닛은
상기 기판척이 상부의 샤워헤드의 출력 표면 또는 수평 평면에 대해 기울어지도록 상기 기판척을 배향시켜 챔버의 기구적 구성요소들 사이의 가공 공차에 의한 상기 기판척의 최상부 표면 상에 위치되는 기판과 상부의 샤워헤드 사이의 간격의 비균일성을 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
The method of claim 6, wherein the positioning unit
Orient the substrate chuck so that the substrate chuck is inclined with respect to the output surface of the upper showerhead or a horizontal plane, so that the upper and the substrate positioned on the uppermost surface of the substrate chuck due to machining tolerances between the mechanical components of the chamber A semiconductor processing device characterized in that it adjusts the non-uniformity of the spacing between showerheads.
 제1항에 있어서,
상기 구동축의 외측에 배치되고 상기 제1 스테이지에 고정되어 상기 기판척의 상하이동을 제어하는 벨로우즈 유닛을 더 포함하고,
상기 벨로우즈 유닛은
이중 벨로우즈 및 상기 이중 벨로우즈를 수용하는 플랜지를 포함하고, 상기 이중 벨로우즈 및 상기 플랜지가 고정부에 의해 고정되고 상기 고정부가 챔버에 결합되어 챔버 시일(seal)을 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
According to paragraph 1,
It further includes a bellows unit disposed outside the drive shaft and fixed to the first stage to control the vertical movement of the substrate chuck,
The bellows unit is
A semiconductor processing apparatus comprising a double bellows and a flange for receiving the double bellows, wherein the double bellows and the flange are fixed by a fixing part and the fixing part is coupled to the chamber to provide a chamber seal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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