KR102425674B1 - 리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스 - Google Patents

리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스를 개시한다. 여기에는 상승을 통해 베이스로부터 웨이퍼를 들어올리거나 하강을 통해 웨이퍼를 베이스까지 떨어뜨리는 데 사용되는 웨이퍼 리프트 핀 장치가 포함된다. 또한 상승을 통해 포커스 링의 초기 위치로부터 포커스 링을 들어올려 상기 포커스 링 상표면의 내부 링 영역이 상기 웨이퍼의 에지 영역을 들어올릴 수 있도록 만들거나, 또는 하강을 통해 포커스 링을 초기 위치로 되돌리는 데 사용되는 포커스 링 리프트 핀 장치가 더 포함된다. 본 발명의 시스템, 반응 챔버 및 디바이스의 기술적 해결책은 비정상 상태의 유지 보수 효율을 향상시키는 동시에 포커스 링의 사용 수명을 두 배로 늘릴 수 있으며, 반응 챔버의 진공 상태에 영향을 주지 않으면서 포커스 링을 교체할 수 있어 소모품 교체의 효율을 개선할 수도 있다.

Description

리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스
본 발명은 반도체 집적 제조 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스에 관한 것이다.
플라즈마 에칭 기계의 반응 챔버가 작업 시 진공 상태인지 확인하기 위해, 일반적으로 이송 플랫폼을 이용하여 2개 내지 4개의 에칭 기계 반응 챔버를 도킹하고, 이송 플랫폼의 매니퓰레이터를 사용해 웨이퍼를 대기 단부로부터 에칭 기계 반응 챔버로 옮겨 리프트 핀 기계에 올려놓은 후 매니퓰레이터를 철수시킨다. 그 다음 리프트 핀 기계를 하강시켜 웨이퍼를 정전 척 상에 떨어뜨린다. 웨이퍼는 공정 과정에서 정전 척에 흡착된다. 웨이퍼 가공이 완료되면 정전 척은 전력을 상실하며 리프트 핀 기구가 상승하여 웨이퍼를 설정된 높이로 들어 올린다. 그 다음 매니퓰레이터가 반응 챔버로 들어가 웨이퍼를 이송하여 웨이퍼 이송 공정을 완료한다.
그러나 여러 번의 에칭 작업을 거친 후 정전 척이 전력 상실 상태에 있더라도 제거되지 않은 잔류 정전기가 남아 있으며 부하 분포도 고르지 않다. 이로 인해 리프트 핀 기구가 웨이퍼를 들어올릴 때 웨이퍼가 튀면서 위치 편차가 발생하기 쉽고 웨이퍼와 정전 척의 접합으로 인해 웨이퍼가 기울어지고 오정렬되어 결국 매니퓰레이터로 이송할 수 없는 상황을 초래하게 된다. 이 경우 기계를 멈추고 반응 챔버를 열어 수작업으로 웨이퍼를 꺼내야 하므로 웨이퍼 폐기 위험 및 유지 관리 비용이 증가하게 된다.
이러한 점을 고려하여, 본 발명의 실시예는 리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스를 제공한다.
본 발명 실시예의 일 양상에 따라 리프트 핀 시스템을 제공한다. 여기에는 상승을 통해 베이스로부터 웨이퍼를 들어올리거나 하강을 통해 상기 웨이퍼를 상기 베이스까지 떨어뜨리는 데 사용되는 웨이퍼 리프트 핀 장치가 포함된다. 또한 상승을 통해 포커스 링의 초기 위치로부터 상기 포커스 링을 들어올려 상기 포커스 링 상표면의 내부 링 영역이 상기 웨이퍼의 에지 영역을 들어올릴 수 있도록 만들거나, 또는 하강을 통해 상기 포커스 링을 상기 초기 위치로 되돌리는 데 사용되는 포커스 링 리프트 핀 장치가 더 포함된다.
선택적으로, 상기 포커스 링 리프트 핀 장치는 적어도 3개의 포커스 링 리프트 핀 및 제1 리프팅 구동 장치를 포함한다. 상기 베이스에 있어서, 상기 포커스 링에 위치하는 하방에는 적어도 3개의 제1 통공이 수직으로 설치되되 상기 포커스 링의 원주 방향을 따라 이격 설치된다. 상기 제1 리프팅 구동 장치는 상기 적어도 3개의 포커스 링 리프트 핀이 상승 또는 하강하고, 적어도 3개의 상기 제1 통공을 일대일로 대응하며 관통할 수 있도록 구동하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 제1 리프팅 구동 장치는 구동 브라켓 및 제1 구동 유닛을 포함한다. 여기에서 각각의 상기 포커스 링 리프트 핀의 하단은 상기 구동 브라켓에 연결되고, 상기 제1 구동 유닛은 상기 베이스의 바닥부에 고정되고, 상기 제1 구동 유닛의 구동 축은 상기 구동 브라켓에 연결되어 상기 구동 브라켓 및 각각의 상기 포커스 링 리프트 핀이 동기화되어 승강하도록 구동하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 포커스 링 리프트 핀 장치는 적어도 3개의 제1 벨로즈를 더 포함한다. 각각의 상기 제1 벨로즈는 각각의 상기 포커스 링 리프트 핀 상에 일대일로 대응하도록 씌워지고, 각각의 상기 제1 벨로즈의 상단은 상기 베이스의 바닥부에 밀봉 연결되며, 하단은 상기 포커스 링 리프트 핀 또는 상기 구동 브라켓에 밀봉 연결되어 상기 포커스 링 리프트 핀과 상기 제1 통공 사이의 갭을 밀봉하는 데에 사용된다.
선택적으로, 상기 제1 구동 유닛은 전기 실린더, 서보 모터 및 제어 장치를 포함한다. 여기에서 상기 전기 실린더의 실린더 본체는 상기 베이스에 고정 연결되고, 상기 전기 실린더의 가동 단부는 상기 구동 브라켓에 고정 연결되고, 상기 제어 장치는 상기 서보 모터에 전기적으로 연결되고, 상기 서보 모터는 상기 전기 실린더의 입력 단부에 연결되고, 상기 제어 장치가 전송하는 제어 신호에 따라 상기 전기 실린더의 가동 단부가 연장 또는 수축 운동을 하도록 제어한다.
선택적으로, 상기 제1 구동 유닛은 선형 실린더 및 높이 조절 장치를 포함한다. 여기에서 상기 선형 실린더의 가동 단부는 상기 구동 브라켓에 고정 연결되어 상기 구동 브라켓 및 각각의 상기 포커스 링 리프트 핀이 동기화되어 승강하도록 구동하는 데 사용된다. 상기 높이 조절 장치는 상기 베이스에 고정 연결되고 상기 선형 실린더의 실린더 본체에 연결되어 상기 선형 실린더의 실린더 본체 높이를 조정하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 높이 조절 장치는 크랭크 기구 및 스윙 실린더를 포함한다. 여기에서 상기 크랭크 기구는 상기 베이스에 스윙 가능하도록 고정 연결되고, 상기 크랭크 기구의 스윙 로드는 상기 선형 실린더의 실린더 본체를 연결한다. 상기 스윙 실린더는 상기 크랭크 기구의 스윙 로드에 연결되고, 상기 스윙 로드가 편심 스윙하여 상기 선형 실린더의 실린더 본체가 승강하도록 구동하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 높이 조절 장치는 스로틀 밸브, 유량계 및 제어 유닛을 더 포함한다. 여기에서 상기 유량계는 상기 스윙 실린더의 실제 가스 유량을 검출하고 이를 상기 제어 유닛까지 전송하는 데 사용된다. 상기 제어 유닛은 상기 실제 가스 유량에 따라 상기 스로틀 밸브의 가스 유량을 제어하여 상기 스윙 실린더의 스윙 각도를 제어한다.
선택적으로, 상기 웨이퍼 리프트 핀 장치는 적어도 3개의 웨이퍼 리프트 핀 및 제2 리프팅 구동 장치를 포함한다. 여기에서 상기 베이스에는 적어도 3개의 제2 통공이 수직으로 설치되되 상기 베이스의 원주 방향을 따라 이격 설치된다. 상기 제2 리프팅 구동 장치는 상기 적어도 3 개의 웨이퍼 리프트 핀이 상승 또는 하강하고, 적어도 3개의 상기 제2 통공을 일대일로 대응하며 관통할 수 있도록 구동하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 제2 리프팅 구동 장치는 적어도 3개의 제2 구동 유닛을 포함한다. 각각의 상기 제2 구동 유닛은 각각의 상기 웨이퍼 리프트 핀을 일대일로 대응하며 승강시키는 데 사용된다. 각각의 상기 제2 구동 유닛은 실린더, 장착통 및 제2 벨로즈를 포함한다. 여기에서 상기 장착통의 상단은 상기 베이스에 고정 연결되고, 하단은 상기 실린더의 실린더 본체에 고정 연결된다. 상기 실린더의 가동 단부는 상기 웨이퍼 리프트 핀의 하단에 고정 연결되어, 상기 웨이퍼 리프트 핀이 승강하도록 구동하는 데 사용된다. 상기 제2 벨로즈는 상기 장착통 내에 설치되며 상기 웨이퍼 리프트 핀 상에 씌워지고, 상기 제2 벨로즈의 상단은 상기 베이스의 바닥부에 밀봉 연결되고, 하단은 상기 웨이퍼 리프트 핀에 밀봉 연결되어, 상기 웨이퍼 리프트 핀과 상기 제2 통공 사이의 갭을 밀봉하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 베이스는 정전 척이다.
본 발명의 다른 일 양상은 반응 챔버를 제공한다. 여기에는 베이스 및 상기 베이스 상에 설치되는 포커스 링이 포함된다. 상기 베이스는 웨이퍼 중심 영역을 지지하기 위한 지지면을 구비하고, 상기 포커스 링 상표면의 내부 링 영역은 상기 지지면 상에 위치한 웨이퍼의 링형 에지 영역과 대향하며, 본 발명에 따른 상기 리프트 핀 시스템이 더 포함된다.
본 발명의 또 다른 일 양상은 반도체 가공 디바이스를 제공한다. 여기에는 이송 플랫폼 및 그에 도킹된 반응 챔버가 포함되고, 상기 이송 플랫폼에는 매니퓰레이터가 설치되며, 상기 반응 챔버는 본 발명에 따른 반응 챔버가 채택된다.
본 발명에서 제공하는 리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스는 포커스 링 리프트 핀 장치를 증설하여 상승을 통해 포커스 링의 초기 위치로부터 포커스 링을 들어올리거나 하강을 통해 포커스 링을 초기 위치로 되돌린다. 웨이퍼 리프트 핀 장치를 이용하여 베이스로부터 웨이퍼를 들어올릴 때, 웨이퍼 위치에 편차가 생기거나 기울어질 경우 포커스 링을 들어올림으로써 웨이퍼가 상승하도록 받칠 수 있다. 이를 통해 반응 챔버의 진공 상태에 영향을 미치지 않으면서 웨이퍼와 베이스가 접착되는 문제를 해결하여 매니퓰레이터가 웨이퍼를 성공적으로 꺼내도록 보장할 수 있으며, 비정상 상태의 유지 관리 효율을 향상시키고 웨이퍼 폐기 위험 및 유지 관리 비용을 줄일 수 있다. 또한 포커스 링 리프트 핀 장치를 이용하여 소정의 공정 시간이 지난 후 포커스 링의 높이를 정확하게 올리면 포커스 링의 사용 수명을 두 배로 늘릴 수 있다. 반응 챔버의 진공 상태에 영향을 미치지 않으면서 포커스 링을 교체할 수 있어 소모품 교체의 효율도 개선할 수 있다.
본 발명 실시예의 부가적인 양상 및 장점은 이하의 설명에서 부분적으로 제공하며, 이는 이하의 설명을 통해 명확해지거나 본 발명의 실시를 통해 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 실시예 또는 종래 기술의 설명에 사용할 필요가 있는 도면을 간략하게 소개한다. 이하의 설명에서 첨부 도면은 본 발명의 일부 실시예일 뿐이며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 창의적인 노력 없이 이러한 첨부 도면을 기반으로 다른 도면을 더 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반응 챔버의 단면도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 기구의 조립도이며, 여기에서 도 2a는 정면도이고 도 2b는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용되는 포커스 링 리프트 핀 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 사용되는 제1 구동 유닛의 구동 원리도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 사용되는 제1 구동 유닛의 다른 구동 원리도이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 사용되는 웨이퍼 리프트 핀 장치의 구조도이고, 여기에서 도 6a는 정면도이고, 도 6b는 측면도이고, 도 6c는 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 사용되는 포커스 링의 이송 개략도이고, 여기에서 도 7a는 정면도이고, 도 7b는 평면도이다.
이하에서는 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 완전하게 설명하며, 여기에서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다. 이하에서는 본 발명 실시예의 첨부 도면을 참고하여 본 발명 실시예의 기술적 해결책을 명확하고 완전하게 설명한다. 설명된 실시예는 본 발명의 전부가 아닌 일부 실시예에 불과하다. 본 발명의 실시예를 기반으로, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 창조적인 노력 없이 획득한 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속한다. 이하에서는 첨부 도면과 실시예를 참고하여 본 발명의 기술적 해결책을 여러 측면에서 설명한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 "좌", "우", "상", "하"는 첨부 도면 자체의 좌, 우, 상, 하 방향과 일치하도록 하였다. 이하에서 "제1", "제2" 등은 설명 상의 차이점을 나타내는 데만 사용되며 다른 특별한 의미는 없다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 리프트 핀 시스템(10)은 반응 챔버(20) 내부에 설치된다. 상기 반응 챔버(20)의 꼭대기부에는 상부 전극(40)이 설치되고, 반응 챔버(20)의 바닥부에는 진공 펌핑을 위한 진공 시스템(50)에 연결되는 배기구가 설치되어 챔버 내부에 진공 환경을 제공한다. 반응 챔버(20)에는 진공 이송 시스템(60)(예를 들어 이송 플랫폼)이 도킹된다. 상기 반응 챔버(20)의 측벽 상에는 진공 매니퓰레이터(61)의 출입을 위한 웨이퍼 이송 개구가 설치되며, 진공 매니퓰레이터(61)를 통해 웨이퍼(70)에 대한 이송을 구현한다. 또한 반응 챔버(20)의 웨이퍼 이송 개구와 대향하는 측벽(21)은 베이스(30)에 밀봉 연결된다. 상기 측벽(21)에는 채널(80)이 설치되어 리프트 핀 시스템(10)에 필요한 케이블, CDA 및 냉각액 파이프 등의 장치를 도입하는 데 사용된다. 또한 베이스(30)의 상부는 리프트 핀 시스템(10)에 의해 밀봉되고 하부는 덮개판(90)에 의해 밀봉된다.
본 실시예에 있어서 베이스(30)는 정전 척이다. 상기 정전 척은 척 본체 및 상기 척 본체 바닥부에 설치되는 인터페이스 판을 포함한다. 베이스(30) 상에는 포커스 링이 설치되며, 상기 포커스 링의 초기 위치인 공정 진행 시의 위치는 다음과 같다. 즉, 베이스(30)에서 웨이퍼(70) 중심 영역을 지지하기 위한 지지면 주위를 둘러싸며, 상기 포커스 링 상표면의 내부 링 영역은 웨이퍼(70)의 링형 에지 영역과 대향한다. 내부 링 영역이라 함은 포커스 링의 상표면에서 상기 상표면의 내부 링 에지에 가까운 링형 영역을 말한다. 상기 링형 영역은 상기 지지면과 결합되어 원심 영역인 웨이퍼(70)의 형상 및 크기에 해당하는 영역으로 쉽게 이해할 수 있다. 포커스 링은 공정 과정에서 플라즈마를 제한하는 역할을 한다. 물론 실제 적용에서 베이스(30)는 다른 임의 구조일 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 리프트 핀 시스템(10)은 포커스 링 리프트 핀 장치(11) 및 웨이퍼 리프트 핀 장치(15)를 포함한다. 여기에서 포커스 링 리프트 핀 장치(11)는 상승을 통해 초기 위치로부터 포커스 링(12)을 들어올리거나 하강을 통해 포커스 링(12)을 초기 위치로 되돌리는 데 사용된다.
포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 증설함으로써 이를 상승시켜 초기 위치로부터 포커스 링(12)을 들어올리거나, 또는 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 하강시켜 포커스 링(12)을 초기 위치로 되돌릴 수 있다. 이와 같이 웨이퍼 리프트 핀 장치(15)를 이용하여 척 본체(13)로부터 웨이퍼를 들어올릴 때 웨이퍼의 위치가 어긋나거나 기울어질 경우, 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 통해 포커스 링(12)을 들어올리면 포커스 링(12) 상표면의 내부 링 영역이 웨이퍼의 에지 영역을 들어올려 웨이퍼를 상승시키고 척 본체(13)와 분리시킨다. 포커스 링(12)이 링형체이기 때문에 웨이퍼(70)와의 접촉면도 링형이며 접촉 면적이 크고 웨이퍼가 받는 힘이 균일하다. 따라서 웨이퍼(70)가 잔류 정전기의 불균일한 흡착으로 인해 튀는 것을 방지할 수 있으며, 반응 챔버의 진공 상태에 영향을 주지 않으면서 웨이퍼와 베이스의 접착 문제를 해결할 수 있다. 또한 매니퓰레이터가 웨이퍼를 성공적으로 꺼낼 수 있도록 보장하고 비정상 상태의 유지 보수 효율성을 향상시키며 웨이퍼 폐기 위험을 낮추고 유지 보수 비용을 줄일 수 있다. 또한 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 이용하여 소정의 공정 시간이 지난 후 포커스 링(12)의 높이를 정확하게 올리면 포커스 링(12)의 사용 수명을 두 배로 늘릴 수 있다. 반응 챔버의 진공 상태에 영향을 미치지 않으면서 포커스 링을 교체할 수 있어 소모품 교체의 효율도 개선할 수 있다.
포커스 링(12)이 웨이퍼를 들어올리면 웨이퍼 리프트 핀 장치(15)를 상승시켜 웨이퍼를 다시 들어올리거나, 또는 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 하강시켜 웨이퍼를 웨이퍼 리프트 핀 장치(15)까지 떨어뜨린 다음, 웨이퍼 리프트 핀 장치(15)를 이용해 웨이퍼에 대한 일반적인 상승 조작을 실행하여 매니퓰레이터와 함께 웨이퍼를 꺼내는 작업을 완료할 수 있다. 물론, 실제 적용에서 곧바로 먼저 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 상승시켜 초기 위치로부터 포커스 링(12)을 들어올린다. 포커스 링(12)이 먼저 웨이퍼를 이송 위치까지 들어올리도록 한 후, 다시 웨이퍼 리프트 핀 장치(15)를 통해 상기 이송 위치까지 상승시켜 웨이퍼의 이송을 완료한 다음, 다시 매니퓰레이터와 함께 웨이퍼를 꺼내는 작업을 완료할 수도 있다. 여기에서 포커스 링 리프트 핀 장치(11)는 웨이퍼 이송 시 웨이퍼의 위치 편차 또는 기울기를 보정하는 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 웨이퍼 이송 과정에 직접 참여함으로써 근본적으로 웨이퍼의 위치 편차 또는 기울기를 방지할 수도 있다. 또한 포커스 링 리프트 핀 장치(11)는 포커스 링(12)의 높이를 올려 포커스 링(12)을 교체하거나 포커스 링(12)의 높이를 조절하는 역할도 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 도 2a 내지 도 3에 도시된 바와 같이 포커스 링 리프트 핀 장치(11)는 적어도 3개의 포커스 링 리프트 핀(116) 및 제1 리프팅 구동 장치를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이 척 본체(13)에 있어서, 포커스 링(12)에 위치하는 하방에는 적어도 3개의 제1 통공(16)이 수직으로 설치되며, 적어도 3개의 제1 통공(16)은 포커스 링(12)의 원주 방향을 따라 이격 설치된다. 제1 리프팅 구동 장치는 적어도 3개의 포커스 링 리프트 핀(116)이 상승 또는 하강하고, 적어도 3개의 제1 통공(16)을 일대일로 대응하며 관통할 수 있도록 구동하는 데 사용된다. 따라서 척 본체(13)로부터 포커스 링(12)을 들어올리거나, 포커스 링(12)을 척 본체(13)까지 떨어뜨릴 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 리프팅 구동 장치에는 여러 구현 방식이 있을 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 리프팅 구동 장치는 구동 브라켓(112) 및 제1 구동 유닛(111)을 포함한다. 여기에서 각 포커스 링 리프트 핀(116)의 하단은 구동 브라켓(112)에 연결되고, 제1 구동 유닛(111)은 인터페이스 판(14)의 바닥부에 고정된다. 제1 구동 유닛(111)의 구동 축은 구동 브라켓(112)에 연결되어 상기 구동 브라켓(112) 및 각 포커스 링 리프트 핀(116)이 동기적으로 상승 또는 하강하도록 구동하는 데 사용된다.
일 실시예에 있어서, 포커스 링 리프트 핀 장치(11)는 적어도 3개의 제1 벨로즈(114)를 더 포함한다. 각각의 제1 벨로즈(114)는 각각의 포커스 링 리프트 판(116) 상을 일대일로 대응하며 씌우고, 각 제1 벨로즈(114)의 상단은 인터페이스 판(14)에 밀봉 연결된다. 예를 들어 O-형 밀봉링(115)을 통해 제1 벨로즈(114)와 인터페이스 판(14) 사이의 연결 지점을 밀봉한다. 각 제1 벨로즈(114)의 하단은 포커스 링 리프트 핀(116)에 밀봉 연결되어 포커스 링 리프트 핀(116)과 제1 통공(16) 사이의 갭을 밀봉하는 데 사용되므로 베이스(30) 내부의 밀봉성이 보장된다.
선택적으로, 포커스 링 리프트 핀(116)과 구동 브라켓(112)은 조절 기구(113)에 의해 연결될 수 있으며, 조절 기구(113)는 다양한 구현 방식으로 포커스 링 리프트 핀(116)의 높이를 조절하는 데 사용된다. 예를 들어 조절 기구(113)은 조절 나사일 수 있다. 이때 구동 브라켓(112)에 나사산 통공이 수직으로 설치되고, 조절 나사가 포커스 링 리프트 핀(116)의 하단에 고정 연결되며 나사산 통공을 관통하도록 설치되어 나사산과 결합한다. 조절 시 나사를 풀거나 조여 포커스 링 리프트 핀(116)의 높이를 조절할 수 있다.
제1 구동 유닛(111)의 구동 하에서 구동 브라켓(112) 및 포커스 링 리프트 핀(116)이 동기화되어 승강한다. 구체적으로, 제1 구동 유닛(111)의 구동 축이 아래로 연장되면 구동 브라켓(112) 및 포커스 링 리프트 핀(116)이 하강하는 동시에 제1 벨로즈(114)가 연장된다. 제1 구동 유닛(111)의 구동 축이 위로 수축되면 구동 브라켓(112) 및 포커스 링 리프트 핀(116)가 상승하는 동시에 제1 벨로즈(114)가 수축된다. 제1 구동 유닛(111)는 동력원으로 실린더 또는 전기 실린더를 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 구동 유닛은 전기 실린더(111-11), 서보 모터(111-12) 및 제어 장치(111-13)를 포함한다. 여기에서 전기 실린더(111-11)의 실린더 본체는 고정 단부이며 장착 베이스로 기능할 수 있다. 전기 실린더(111-11)의 실린더 본체는 인터페이스 판(14)에 고정 연결되고, 전기 실린더(111-11)의 가동 단부는 구동 브라켓(112)에 고정 연결된다. 제어 장치(111-13)는 제어 도선(111-14)을 통해 서보 모터(111-12)에 전기적으로 연결되고, 서보 모터(111-12)는 전기 실린더(111-11)의 입력 단부에 연결된다. 서보 모터(111-12)는 제어 장치(111-13)가 전송하는 제어 신호에 따라 전기 실린더(111-11)의 가동 단부의 연장 또는 축소를 제어한다. 즉, 구동 브라켓(112)이 승강 운동하도록 구동하여 포커스 링(12)의 승강을 구현한다. 실제 적용에서 리드 스크류 등의 전동 기구를 통해 서보 모터(111-12)의 회전 운동을 선형 운동으로 전환하고 전기 실린더(111-11)의 가동 단부로 전달하여 연장 또는 축소 운동을 수행할 수 있다.
물론, 실제 적용에서 상기 제1 구동 유닛은 다른 구조를 채택할 수도 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 구동 유닛은 선형 실린더(111-23) 및 높이 조절 장치를 포함한다. 선형 실린더(111-23) 및 높이 조절 장치에 있어서, 선형 실린더(111-23)의 가동 단부는 구동 브라켓(112)에 고정 연결되어 구동 브라켓(112) 및 포커스 링 리프트 핀(116)이 동기적으로 승강하도록 구동하는 데 사용된다. 높이 조절 장치는 냉각판(14)에 고정 연결되고 선형 실린더(111-23)의 실린더 본체에 연결되어 선형 실린더(111-23)의 실린더 본체의 높이를 조절하는 데 사용된다.
상기 높이 조절 장치를 통해 선형 실린더(111-23) 및 구동 브라켓(112)을 포함하는 기구를 전체적으로 들어올릴 수 있으며 포커스 링(12)의 높이도 정밀하게 제어할 수 있다. 포커스 링(12)이 에칭에 의해 일정한 에칭량이 소모되면 포커스 링(12)을 들어올려 포커스 링(12)의 에칭량만큼 높이를 변경함으로써 포커스 링(12)을 계속해서 사용할 수 있으며 포커스 링(12)의 사용 수명도 연장할 수 있다. 실제 적용에서, 포커스 링(12)의 공정 높이 변화량의 최댓값은 일반적으로 1mm 이하이며, 상기 조정을 통해 포커스 링(12)의 사용 수명을 두 공정 주기까지 연장할 수 있다(종래 기술은 일반적으로 하나의 공정 주기를 거치면 교체해야 함). 포커스 링(12)을 교체해야 하는 경우, 선형 실린더(111-23)로 포커스 링(12)을 승강시켜 교체할 수 있다.
구체적으로, 상기 높이 조절 장치는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 높이 조절 장치는 크랭크 기구(111-21) 및 스윙 실린더(111-22)를 포함한다. 여기에서 크랭크 기구(111-21)는 크랭크 연결 로드 기구 등 편심 회전 기구일 수 있다. 크랭크 기구(111-21)는 인터페이스 판(14)에 스윙 가능하게 연결되고, 크랭크 기구(111-21)의 스윙 로드는 선형 실린더(111-23)의 실린더 본체에 연결된다. 선형 실린더(111-23)의 실린더 본체는 고정 단부이며, 장착 베이스로 기능할 수 있다. 선형 실린더(111-23)의 가동 단부는 구동 브라켓(112)에 고정 연결된다. 스윙 실린더(111-22)는 크랭크 기구(111-21)의 스윙 로드에 연결되어 크랭크 기구(111-21)의 스윙 로드를 편심 회전시켜 선형 실린더(111-23)의 실린더 본체가 승강하도록 구동하는 데 사용된다.
제1 구동 유닛에 실린더를 사용할 경우, 선형 실린더(111-23)를 포커스 링(12) 승강의 동력원으로 사용한다. 동시에 선형 실린더(111-23)의 실린더 본체 상에 하나의 크랭크 기구(111-21)를 연결하고, 스윙 실린더(111-22)는 크랭크 기구(111-21)를 밀어 선형 실린더(111-23) 및 구동 브라켓(112) 등이 전체적으로 승강 운동을 하도록 구동한다. 크랭크 기구(111-21)의 편심 값은 포커스 링 공정 높이 조정의 최댓값과 동일하다. 즉, 포커스 링(12)이 처음 공정 시간에 도달하면, 스윙 실린더(111-22)는 크랭크 기구(111-21)가 소정의 각도로 편심 스윙하도록 밀어, 높이 변화량이 포커스 링(12)의 에칭량과 동일해질 때까지 선형 실린더(111-23) 및 구동 브라켓(112)을 포함하는 기구 전체를 들어올린다.
선택적으로, 높이 조절 장치는 스로틀 밸브, 유량계 및 제어 장치를 더 포함한다. 여기에서 유량계는 스윙 실린더(111-22)의 실제 가스 유량을 검출하고 이를 제어 유닛으로 보내는 데 사용된다. 상기 제어 장치는 실제 가스 유량에 따라 스로틀 밸브가 스윙 실린더(111-22)의 가스량을 조절하도록 제어하여 스윙 실린더(111-22)의 스윙 각도를 제어한다. 이러한 방식으로, 스윙 실린더(111-22)의 스윙 각도를 정밀하게 제어함으로써 포커스 링(12)의 공정 높이 조절 정확성을 향상시킬 수 있으며, 에칭 공정의 일관성을 효과적으로 개선하고 포커스 링(12)의 사용 수명을 증가시킬 수 있다.
선형 실린더(111-23) 및 스윙 실린더(111-22)는 제어 파이프(111-25) 및 스로틀 밸브(111-24)를 통해 가스 공급원을 연결한다는 점에 유의해야 한다.
일 실시예에 있어서, 도 2b, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 웨이퍼 리프트 핀 장치(15)는 적어도 3개의 웨이퍼 리프트 핀(153) 및 제2 리프팅 구동 장치를 포함한다. 여기에서 척 본체(13)에는 적어도 3개의 제2 통공(17)이 수직으로 설치되며 척 본체(13)의 원주 방향을 따라 이격 설치된다. 제2 리프팅 구동 장치는 적어도 3개의 웨이퍼 리프트 핀(153)이 상승 또는 하강하도록 구동하는 데 사용된다. 적어도 3개의 제2 통공(17)을 일대일로 대응하도록 관통함으로써 척 본체(13)로부터 웨이퍼를 들어올리거나, 웨이퍼를 척 본체(13)까지 떨어뜨릴 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 리프팅 구동 장치는 적어도 3개의 제2 구동 유닛을 포함하고, 각각의 제2 구동 유닛은 각각의 웨이퍼 리프트 핀(153)이 승강하도록 구동하는 데 사용된다. 물론 모든 웨이퍼 리프트 핀(153)은 동기적으로 운동한다. 실제 적용에서 동일한 구동 유닛을 채택하여 각 웨이퍼 리프트 핀(153)의 승강을 동시에 구동시킬 수도 있다.
각각의 제2 구동 유닛은 다양한 구현 방식을 채택할 수 있다. 예를 들어, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 각각의 제2 구동 유닛은 실린더(151), 장착통(154) 및 제2 벨로즈를 포함한다. 실린더(151), 장착통(154) 및 제2 벨로즈는 일체형 구조이며 디바이스 구조를 단순화하고 점유 공간을 줄였다. 여기에서, 장착통(154)의 상단은 인터페이스 판(14)에 고정 연결되고, 하단은 실린더(151)의 실린더 본체에 고정 연결된다. 실린더(151)의 가동 단부는 웨이퍼 리프트 핀(153)의 하단에 고정 연결되어 웨이퍼 리프트 핀(153)의 승강을 구동하는 데 사용된다. 제2 벨로즈는 장착통(154) 내에 설치되어 웨이퍼 리프트 핀(153) 위를 씌운다. 제2 벨로즈의 상단은 인터페이스 판(14)에 밀봉 연결되고, 하단은 웨이퍼 리프트 핀(153)에 밀봉 연결되어, 웨이퍼 리프트 핀(153)과 제2 통공(17)의 갭을 밀봉함으로써 베이스 내부의 밀봉능을 보장하는 데 사용된다.
본 발명에서 제공하는 리프트 핀 시스템(10)은 웨이퍼 경사, 위치 편차의 문제를 해결하는 것 외에도, 반응 챔버(20)를 열지 않고도 포커스 링(12)을 교체할 수 있다. 반응 챔버(20)가 유지 보수 주기에 도달하지 않았으나 포커스 링(12)이 먼저 교체 주기에 도달하거나 다른 이유로 교체가 필요한 경우, 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 이용하여 포커스 링(12)을 들어올린다. 진공 이송 시스템(60)에 도킹된 반응 챔버(20)의 웨이퍼 이송 개구를 연 다음, 진공 매니퓰레이터(61)를 이용하여 반응 챔버(20)으로 들어가 포커스 링(12)를 꺼낸다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 진공 매니퓰레이터(61)는 새로운 포커스 링(12)을 반응 챔버(20) 내로 이송한다. 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 승강시켜 새로운 포커스 링(12)을 포커스 링 리프트 핀 장치(11)로 진공 매니퓰레이터(61)가 철수할 때까지 전달한 후, 포커스 링(12)이 척 본체(13)의 초기 위치로 떨어질 때까지 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 하강한다. 포커스 링을 교체하는 상기 작업 동안, 웨이퍼 리프트 핀(153)은 낮은 위치 상태에 있다. 즉, 그 꼭대기 단부가 척 본체(13) 아래에 위치하여 운동 간섭을 발생하는 것을 방지한다.
웨이퍼 리프트 핀 장치(15)가 웨이퍼(70)를 들어올리는 과정에서 웨이퍼(70)가 기울어지거나 위치 편차가 발생해 진공 매니퓰레이터(61)가 웨이퍼를 취하지 못하는 경우, 포커스 링 리프트 핀 장치(11)를 통해 포커스 링(12)을 들어올린 후 진공 매니퓰레이터(61)를 통해 포커스 링(12)을 웨이퍼(70)와 함께 반응 챔버(20)로부터 꺼낼 수 있다. 이 과정에서 반응 챔버(20)를 열 필요가 없어 비정상 상태의 유지 보수 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 작업은 에칭 기계의 진공 환경을 훼손시키지 않기 때문에 에칭 기계의 연속 공정 시간을 개선할 뿐만 아니라, 진공 상태가 훼손된 후 다른 부품이 대기의 오염 및 수증기의 영향을 받아 잔류 브롬화 수소 가스 생성물과 공정 가스 파이프를 부식시키는 것을 방지할 수 있다. 진공 상태가 훼손된 후 에칭 기계의 복구 및 검증 시간을 감소시켜 디바이스의 경쟁력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또 다른 기술적 해결책으로 본 발명의 실시예는 반응 챔버(20)를 제공하며, 구체적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 상기 반응 챔버(20)는 상기의 임의 실시예에서 제공된 바와 같은 리프트 핀 시스템(10)을 포함한다.
또 다른 기술적 해결책으로 본 발명의 실시예는 반도체 가공 디바이스를 제공하며, 구체적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 이는 진공 이송 시스템(60)(예를 들어, 이송 플랫폼) 및 전술한 바와 같이 그에 도킹되는 반응 챔버(20)를 포함하고, 상기 진공 이송 시스템(60)에는 매니퓰레이터(61)가 설치된다. 반도체 가공 디바이스는 에칭 기계 등 다양한 디바이스일 수 있다.
상기 내용을 종합하면 상기 실시예에서 제공하는 리프트 핀 시스템, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스의 기술적 해결책은 포커스 링 리프트 핀 장치를 증설하여 상승을 통해 포커스 링의 초기 위치로부터 포커스 링을 들어올리거나 하강을 통해 포커스 링을 초기 위치로 되돌린다. 웨이퍼 리프트 핀 장치를 이용하여 베이스로부터 웨이퍼를 들어올릴 때, 웨이퍼 위치에 편차가 생기거나 기울어질 경우 포커스 링을 들어올림으로써 웨이퍼가 상승하도록 받칠 수 있다. 이를 통해 반응 챔버의 진공 상태에 영향을 미치지 않으면서 웨이퍼와 베이스가 접착되는 문제를 해결하여 매니퓰레이터가 웨이퍼를 성공적으로 꺼내도록 보장할 수 있다. 비정상 상태의 유지 관리 효율을 향상시키고 웨이퍼 폐기 위험 및 유지 관리 비용을 줄일 수 있다. 또한 포커스 링 리프트 핀 장치를 이용하여 소정의 공정 시간이 지난 후 포커스 링의 높이를 정확하게 올리면 포커스 링의 사용 수명을 두 배로 늘릴 수 있다. 반응 챔버의 진공 상태에 영향을 미치지 않으면서 포커스 링을 교체할 수 있어 소모품 교체의 효율도 개선할 수 있다.
상기의 본 발명에 개시된 기술적 해결책에서 달리 언급되지 않는 한, 수치 범위가 개시된 경우 개시된 수치 범위는 모두 바람직한 수치 범위이다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 바람직한 수치 범위가 실시 가능한 많은 값 중에서 기술적 효과는 현저하거나 대표성을 띠는 수치일 뿐이라는 것을 이해할 수 있다. 수치가 비교적 많아 모두 나열할 수 없으므로, 본 발명은 본 발명의 기술적 해결책을 설명하기 위한 일부 수치만 예시로 개시하였다. 상기 나열된 수치는 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않는다.
동시에, 상기 발명에서 서로 고정 연결된 부품 또는 구조 부재를 개시하였거나 언급한 경우, 달리 명시되지 않는 한, 고정 연결은 분리 가능한 고정 연결(예를 들어 볼트 또는 나사로 연결) 또는 분리 불가능한 고정 연결(예를 들어 리벳팅, 용접)로 이해할 수 있다. 물론 상호 고정 연결은 일체형 구조(예를 들어 주조 공정을 통해 일체로 성형하여 제조)로 대체될 수도 있다(명백하게 일체 성형 공정을 채택할 수 없는 경우는 제외).
또한 달리 명시되지 않는 한, 상기 본 발명에서 개시된 어느 하나의 기술적 해결책에 사용된 위치 관계 또는 형상을 나타내는 용어는 그와 근접하거나, 유사하거나, 접근하는 상태 또는 형상의 의미를 포함한다. 본 발명에서 제공하는 어느 하나의 부재는 복수의 개별 구성 요소로 조립되거나, 일체형 성형 공정에 의해 제조된 단일 구성 요소일 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 해결책을 설명하기 위해서만 사용되며 이에 제한되지는 않는다. 비교적 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 발명의 구체적인 실시방식에 대해 일부 기술적 특징을 수정하거나 동등하게 대체할 수 있다. 본 발명에 따른 기술적 해결책의 정신을 벗어나지 않는 한 이는 모두 본 발명에서 보호를 청구하는 기술적 해결책의 범위에 포함되어야 한다.
본 발명의 설명은 예시와 설명을 위해 제공된 것이며, 누락이 없는 것이거나 또는 본 발명을 개시된 형태로 제한하는 것은 아니다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 이를 수정 및 변경할 수 있다. 실시예를 선택하고 설명하는 것은, 본 발명의 원리 및 실제 적용에 대해 보다 상세하게 설명하고 본 기술분야의 당업자가 본 발명을 이해하며 특정 용도에 따라 다양하게 변형된 각종 실시예에 적합하게 설계할 수 있도록 하기 위해서이다.

Claims (13)

  1. 리프트 핀 시스템에 있어서,
    포커스 링, 정전 척, 포커스 링 리프트 핀 장치 및 웨이퍼 리프트 핀 장치를 포함하며; 상기 포커스 링은 웨이퍼가 배치되도록 상기 정전 척에 설치되고; 상기 포커스 링 리프트 핀 장치와 상기 웨이퍼 리프트 핀 장치는 상기 정전 척의 하측에 위치하며; 상기 포커스 링 리프트 핀 장치는 포커스 링 리프트 핀과 제1 리프팅 구동 장치를 포함하고, 상기 제1 리프팅 구동 장치는 상기 포커스 링 리프트 핀이 상승 또는 하강하도록 구동시켜, 상기 포커스 링을 들어올리거나 하강시키고; 상기 웨이퍼 리프트 핀 장치는 웨이퍼 리프트 핀과 제2 리프팅 구동 장치를 포함하고, 상기 제2 리프팅 구동 장치는 상기 웨이퍼 리프트 핀이 상승 또는 하강하도록 구동시켜, 상기 포커스 링에 배치되는 웨이퍼를 들어올리거나 하강시키고; 여기서, 상기 제1 리프팅 구동 장치는, 구동 브라켓, 제1 구동 유닛 및 제1 벨로즈를 포함하며; 상기 포커스 링 리프트 핀의 저면 단부는 상기 구동 브라켓에 연결되고, 상기 포커스 링 리프트 핀은 상기 제1 벨로즈 내에 관통 설치되고, 상기 제1 벨로즈의 양단은 각각 상기 정전 척 하측에 설치되는 인터페이스 판과 상기 구동 브라켓에 연결되며; 상기 제1 구동 유닛의 일단은 상기 인터페이스 판에 고정되고, 타단은 가동 단부로서 상기 구동 브라켓 및 상기 포커스 링 리프트 핀이 승강하도록 구동시키는 리프트 핀 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 브라켓의 원주 방향을 따라 적어도 3개의 상기 포커스 링 리프트 핀이 균일하게 이격 설치되고; 상기 포커스 링 리프트 핀은 상기 제1 벨로즈와 대응되어 설치되는 리프트 핀 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 유닛은, 전기 실린더, 서보 모터 및 제어 장치를 포함하며; 상기 전기 실린더의 실린더 본체는 상기 인터페이스 판에 고정 연결되고, 상기 전기 실린더의 가동 단부는 상기 구동 브라켓에 고정 연결되며; 상기 제어 장치는 상기 서보 모터에 전기적으로 연결되고; 상기 서보 모터는 상기 전기 실린더의 입력단에 연결되어, 상기 제어 장치가 발송한 제어 신호에 따라 상기 전기 실린더의 가동 단부가 연장 또는 수축 운동을 하도록 제어하는 리프트 핀 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 구동 유닛은, 선형 실린더, 크랭크 기구 및 스윙 실린더를 포함하며; 상기 크랭크 기구는 상기 인터페이스 판을 고정 연결하고, 상기 크랭크 기구의 스윙 로드는 상기 선형 실린더의 실린더 본체를 연결하며; 상기 선형 실린더의 가동 단부는 상기 구동 브라켓에 고정 연결되고; 상기 스윙 실린더는 상기 크랭크 기구의 스윙 로드에 연결되어, 상기 스윙 실린더가 상기 스윙 로드를 구동시켜 상기 선형 실린더의 실린더 본체가 승강하도록 하는 리프트 핀 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 구동 유닛은 스로틀 밸브 및 유량계를 더 포함하며; 여기서 상기 스로틀 밸브 및 상기 유량계를 통해 상기 스윙 실린더의 스윙 각도를 제어하는 리프트 핀 시스템.
  6. 리프트 핀 시스템에 있어서,
    포커스 링, 정전 척, 포커스 링 리프트 핀 장치 및 웨이퍼 리프트 핀 장치를 포함하며; 상기 포커스 링은 웨이퍼가 배치되도록 상기 정전 척에 설치되하고; 상기 포커스 링 리프트 핀 장치와 상기 웨이퍼 리프트 핀 장치는 상기 정전 척의 하측에 위치하며; 상기 포커스 링 리프트 핀 장치는 포커스 링 리프트 핀과 제1 리프팅 구동 장치를 포함하고, 상기 제1 리프팅 구동 장치는 상기 포커스 링 리프트 핀이 상승 또는 하강하도록 구동시켜, 상기 포커스 링을 들어올리거나 하강시키고; 상기 웨이퍼 리프트 핀 장치는, 웨이퍼 리프트 핀과 제2 리프팅 구동 장치를 포함하고, 상기 제2 리프팅 구동 장치는 상기 웨이퍼 리프트 핀이 상승 또는 하강하도록 구동시켜, 상기 포커스 링에 배치되는 웨이퍼를 들어올리거나 하강시키며; 여기서, 상기 제2 리프팅 구동 장치는 제2 구동 유닛을 포함하고; 상기 제2 구동 유닛은, 실린더, 장착통 및 제2 벨로즈를 포함하며; 상기 장착통의 양단은 각각 상기 정전 척 하측에 설치되는 인터페이스 판과 상기 실린더의 실린더 본체에 고정 연결되고; 상기 실린더의 가동 단부는 상기 상기 웨이퍼 리프트 핀의 저면 단부에 고정 연결되며; 상기 제2 벨로즈는 상기 장착통 내에 설치되고, 상기 웨이퍼 리프트 핀은 상기 제2 벨로즈 내에 관통 설치되며; 상기 실린더의 가동 단부는 상기 웨이퍼 리프트 핀이 승강하도록 구동시키는 리프트 핀 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정전 척의 원주 방향을 따라 적어도 3개의 상기 웨이퍼 리프트 핀이 균일하게 이격 설치되고; 상기 웨이퍼 리프트 핀은 상기 제2 구동 유닛과 대응되어 설치되는 리프트 핀 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 리프트 핀 시스템을 포함하는 진공 반응 챔버.
  9. 매니퓰레이터;
    제8항에 따른 진공 반응 챔버를 포함하는 반도체 가공 디바이스.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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