KR20200087113A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 베이스 상에 배치되어 기판을 지지하는 정전 척; 정전 척의 외주를 둘러싸도록 베이스 상에 배치되며 각각 상하로 상대적으로 이동 가능하게 구성되는 제1 및 제2 링을 포함하는 포커스 링 유닛; 및 리프트 핀 및 리프트 핀을 승강시키도록 구성되는 리프트 핀 승강 모듈을 포함하는 포커스링 구동 유닛을 포함하되, 포커스링 구동 유닛은 기판의 상면에 대한 제1 링의 상면의 위치를 조절하기 위해 리프트 핀을 상승시켜 제1 링을 상승시키도록 구성되고, 제1 및 제2 링을 교체하기 위해 리프트 핀을 상승시켜 제1 및 제2 링을 함께 상승시키도록 구성될 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하는 공정은 반도체 웨이퍼(이하, 기판이라 함) 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 막을 평탄화하기 위한 화학/기계적 연마 공정과, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 막 또는 패턴이 형성된 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
식각 공정은 기판 상에 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 포토레지스트 패턴의 노출된 영역을 제거하기 위한 공정이다. 일반적으로, 식각 공정의 종류는 건식 식각(dry etching)과 습식 식각(wet etching)으로 나눌 수 있다.
건식 식각 공정은 식각 공정이 진행되는 밀폐된 내부 공간에 소정 간격 이격 설치된 상부 전극 및 하부 전극에 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성하고, 밀폐 공간 내부로 공급된 반응 가스에 전기장을 가해 반응 가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 만든 후, 플라즈마 내의 이온이 하부 전극 상에 위치한 기판을 식각하도록 한다.
이때, 기판의 상면 전체에서 플라즈마를 균일하게 형성할 필요가 있다. 기판의 상면 전체에서 플라즈마를 균일하게 형성하기 위해 포커스 링이 구비된다.
포커스 링은 하부 전극 상에 배치된 정전 척의 가장 자리를 둘러싸도록 설치된다.
정전 척의 상부에는 고주파 전력 인가에 의해 전기장이 형성되는 데, 포커스 링은 전기장이 형성되는 영역을 기판이 위치되는 영역에 비하여 크게 확장시킨다. 따라서, 기판은 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 위치되며, 이에 따라, 기판이 균일하게 식각될 수 있다.
이러한 과정에서 포커스 링의 일부도 플라즈마에 노출되므로, 포커스 링의 일부가 식각된다. 포커스 링의 일부가 지속적으로 식각되면, 기판 및 정전 척에 대한 포커스 링의 상면의 높이가 낮아지게 된다. 포커스 링의 상면의 높이가 낮아짐에 따라 포커스 링의 상부에서의 플라즈마가 불균일해지고, 이에 따라, 기판의 상부에서 플라즈마가 균일하게 형성되지 않게 되므로, 기판의 식각 정밀도가 저하되는 문제가 발생한다.
따라서, 포커스 링의 식각에 따른 마모에 따라 포커스 링이 주기적으로 교체될 필요가 있다. 포커스 링을 교체하는 데에 요구되는 시간만큼 기판 처리 공정이 중단되어야 하므로, 기판 처리 장치의 가동률이 저하되는 문제가 있다. 또한, 포커스 링의 주기적인 교체는 포커스 링의 소모로 인해 비용 증가를 유발하며, 이에 따라, 기판 제조 단가를 상승시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 포커스 링의 교체 주기를 줄일 수 있도록 하면서 포커스 링의 교체를 용이하게 수행할 수 있도록 할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 베이스 상에 배치되어 기판을 지지하는 정전 척; 정전 척의 외주를 둘러싸도록 베이스 상에 배치되며 각각 상하로 상대적으로 이동 가능하게 구성되는 제1 및 제2 링을 포함하는 포커스 링 유닛; 및 리프트 핀 및 리프트 핀을 승강시키도록 구성되는 리프트 핀 승강 모듈을 포함하는 포커스링 구동 유닛을 포함하되, 포커스링 구동 유닛은 기판의 상면에 대한 제1 링의 상면의 위치를 조절하기 위해 리프트 핀을 상승시켜 제1 링을 상승시키도록 구성되고, 제1 및 제2 링을 교체하기 위해 리프트 핀을 상승시켜 제1 및 제2 링을 함께 상승시키도록 구성될 수 있다.
제1 및 제2 링은 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
리프트 핀은, 제1 링에 선택적으로 접촉하는 지지부를 포함할 수 있다.
제1 링의 하면에는 지지부가 부분적으로 끼워지는 끼움홈이 형성될 수 있다.
제2 링에는 지지부가 통과하며 길이에 비하여 폭이 작은 통과공이 형성될 수 있다.
포커스 링 구동 유닛은 리프트 핀을 리프트 핀의 연장축을 중심으로 회전시키는 리프트 핀 회전 모듈을 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2 링 중 어느 하나에는 수용홈이 형성되고, 제1 및 제2 링 중 다른 하나에는 수용홈에 끼워지는 돌출부가 형성될 수 있다.
베이스에는 제2 링이 안착되어 지지되는 지지 부재가 구비될 수 있다.
제2 링 및 지지 부재 중 어느 하나에는 삽입홈이 형성되고, 제2 링 및 지지 부재 중 다른 하나에는 삽입홈에 끼워지는 삽입 돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 포커스 링 유닛이 서로 다른 재질을 갖는 제1 및 제2 링으로 구성된다. 그리고, 제1 링은 플라즈마와의 반응에 의한 이물질을 생성을 줄일 수 있는 재질로 이루어지며, 제2 링은 플라즈마에 의한 마모를 줄일 수 있는 재질로 이루어진다. 따라서, 서로 다른 재질을 갖는 제1 및 제2 링을 포함하는 포커스 링 유닛은, 하나의 재질로 이루어진 하나의 포커스 링이 구비되는 구성에 비하여, 플라즈마에 의한 이물질의 생성을 줄이고 플라즈마에 의한 마모를 줄인다는 점에서 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 제1 링의 마모에 따라 제1 링을 상승시켜, 기판의 상면의 높이에 대한 제1 링의 상면의 높이를 항상 일정하게 유지시킴으로써, 플라즈마 쉬스를 항상 일정하게 유지하여, 기판을 전체적으로 균일하게 식각할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 선택적으로 제1 링만을 상승시킬 수 있거나, 선택적으로 제1 및 제2 링을 함께 상승시킬 수 있으므로, 제1 링의 높이 조절을 위한 리프트 핀 및 제1 및 제2 링의 높이 조절을 위한 리프트 핀을 개별적으로 구비할 필요가 없으므로, 기판 처리 장치의 구성을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 일부분이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 리프트 핀이 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 일부분이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 일부분이 개략적으로 도시된 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 챔버(10)와, 상부 전극(20)과, 하부 전극(30)과, 가스 공급 유닛(60)과, 정전 척(70)과, 포커스 링 유닛(80)과, 포커스 링 구동 유닛(90)을 포함할 수 있다.
챔버(10)는 플라즈마를 사용하여 기판(S)을 처리하기 위한 처리 공간을 제공한다. 기판(S)의 상면에는 막 및/또는 마스크가 소정의 패턴으로 형성될 수 있다. 챔버(10)의 측벽에는 통로(11)가 형성된다. 통로(11)를 통하여 기판(S)이 챔버(10) 내의 처리 공간으로 반입될 수 있고, 기판(S)이 챔버(10) 내의 처리 공간으로부터 외부로 반출될 수 있다. 통로(11)는 게이트 밸브(12)에 의해 개폐 가능하도록 구성된다.
상부 전극(20)은 챔버(10)의 처리 공간의 상측에 설치된다. 상부 전극(20)은 챔버(10)에 지지될 수 있다. 상부 전극(20)은 가스 확산실(21)과, 가스 확산실(21)과 연통되는 복수의 가스 유출공(22)을 구비한다. 따라서, 가스 확산실(21)로 유입된 공정 가스는 가스 확산실(21)에서 균일하게 확산된 후 가스 유출공(22)을 통해 챔버(10) 내의 처리 공간으로 유입될 수 있다.
상부 전극(20)에는 제1 정합기(41)을 통해 제1 고주파 전원(51)이 전기적으로 연결된다. 제1 고주파 전원(51)은 플라즈마를 생성하기 위한 주파수를 갖는 제1 고주파 전력을 상부 전극(20)에 인가하는 역할을 한다. 챔버(10) 내의 처리 공간을 공급된 공정 가스는 제1 고주파 전원(51)으로부터 인가된 제1 고주파 전력에 의해 플라즈마 상태로 변환된다. 플라즈마 상태로 변환된 공정 가스는 기판(S) 상에 형성된 특정의 막을 식각한다.
하부 전극(30)은 챔버(10)의 하측에 구비되는 베이스(15) 상에 지지된다. 하부 전극(30)에는 제2 정합기(42)를 통해 제2 고주파 전원(52)이 전기적으로 연결된다. 제2 고주파 전원(52)은 기판(S)에 이온을 주입하기 위한 제2 고주파 전력(바이어스용 고주파 전력)을 하부 전극(30)에 인가하는 역할을 한다.
가스 공급 유닛(60)은 공정 가스를 공급하는 가스 공급기(61)와, 가스 공급기(61)를 상부 전극(20)의 가스 확산실(21)에 연결하는 가스 공급관(62)을 포함한다. 예를 들면, 가스 공급기(61)는 복수의 가스 소스와 복수의 가스 소스와 가스 공급관(62)을 각각 연결하는 복수의 개폐 밸브를 포함할 수 있다.
정전 척(70)은 하부 전극(30) 상에 설치된다. 정전 척(70)의 상면에는 기판(S)이 탑재될 수 있다. 정전 척(70)은 직류 전원(71)에 연결된다. 직류 전원(71)으로부터 정전 척(70)으로 전력이 인가되면, 기판(S)과 정전 척(70) 사이에 정전 인력이 발생한다. 발생된 정전 인력에 의해 기판(S)이 정전 척(70)의 상면에 정전 흡착될 수 있다.
챔버(10)의 하부에는 배출구(17)가 형성된다. 배출구(17)는 드라이 펌프와 같은 진공 펌프(18)에 연결된다. 따라서, 기판 처리 공정 중에 생성된 폴리머와 같은 생성 물질이 배출구(17)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
포커스 링 유닛(80)은 하부 전극(30)의 외주 둘레에 배치된다. 포커스 링 유닛(80)은 기판(S)의 외주를 둘러싸도록 배치된다. 포커스 링 유닛(80)은 기판(S)에 대한 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
정전 척(70) 주위에 고주파 전력이 인가되면 기판(S)의 상측에는 전기장이 형성되는데, 포커스 링 유닛(80)은 전기장이 형성되는 영역을 보다 확장시켜 기판(S)을 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 위치시킨다. 이에 따라, 기판(S)이 전체적으로 균일하게 식각될 수 있다. 또한 기판 처리 공정 동안 발생하는 고분자 화합물이 정전 척(70)에 침투하는 것을 방지하기 위해, 포커스 링 유닛(80)은 정전 척(70)의 가장자리를 덮어 보호한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 포커스 링 유닛(80)은 챔버(10) 내의 처리 공간을 향하여 배치되는 제1 링(상부 링)(81)과, 제1 링(81)과 베이스(15) 사이에 배치되는 제2 링(하부 링)(82)을 포함한다. 제1 링(81)은 제2 링(82)에 비하여 챔버(10) 내의 처리 공간에 가깝게 배치된다.
제1 및 제2 링(81, 82)은 각각 상하로 상대적으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
제1 및 제2 링(81, 82)은 서로 다른 재질로 이루어진다. 예를 들면, 제1 링(81)은 석영(quartz)으로 이루어질 수 있으며, 제2 링(82)은 탄화 규소(SiC)로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 링(81, 82)이 모두 탄화 규소로 이루어지는 경우, 탄화 규소가 기판 처리 공정 중 규소(Si)와 반응하여 흑화 규소(black silicon)과 같은 이물질을 생성하며, 이러한 이물질은 기판 처리 공정의 효율을 저하시키는 원인으로 작용하는 문제가 있다. 마찬가지로, 제1 및 제2 링(81, 82)이 모두 석영으로 이루어지는 경우 플라즈마에 의한 식각으로 인해 동일한 조건에서 제1 및 제2 링(81, 82)의 마모도가 증가하여 제1 및 제2 링(81, 82)의 교체 주기가 짧아지는 문제가 있다.
반면, 제1 링(81)이 석영으로 이루어지고 제2 링(82)이 탄화 규소로 이루어지는 경우, 즉, 제1 링(81)이 플라즈마와의 반응에 의한 이물질의 생성을 줄일 수 있는 재질로 이루어지고, 제2 링(82)이 플라즈마에 의한 마모를 줄일 수 있는 재질로 이루어지는 경우에는, 하나의 재질을 갖는 하나의 포커스 링이 구비되는 구성에 비하여, 상술한 문제를 최소화할 수 있다.
제1 링(81)은 플라즈마에 직접적으로 노출되므로, 플라즈마에 의해 식각되어 마모된다. 따라서, 플라즈마를 사용하여 기판을 처리하는 공정이 진행됨에 따라, 제1 링(81)이 마모되어 제1 링(81)의 두께가 감소할 수 있다. 제1 링(81)의 두께가 감소하는 경우, 기판(S)의 상면의 높이(정전 척(70)의 상면의 높이)에 대한 제1 링(81)의 상면의 높이가 감소한다. 기판(S)의 상면의 높이가 변화가 없는 상태에서 제1 링(81)의 상면의 높이가 감소하게 되면, 플라즈마 쉬스(sheath)가 변화하며, 이에 따라, 기판(S)의 에지쪽으로의 이온의 입사각이 심하게 변화한다. 이에 따라, 기판(S)의 에지에서의 식각 프로파일이 변형되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위한 방안으로서, 제1 링(81)을 교체하는 방안을 고려할 수 있지만, 제1 링(81)의 빈번한 교체는 기판 처리 공정 중단에 따른 기판 처리 장치의 가동률을 저하시키고 제1 링(81)의 소모로 인해 비용 증가를 유발한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 제1 링(81)의 마모도에 따라 제1 링(81)을 상승시켜 제1 링(81)의 상면의 높이를 미세하게 조절함으로써, 기판(S)의 상면의 높이에 대한 제1 링(81)의 상면의 높이를 일정하게 유지시킨다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 제1 링(81)의 마모가 상당한 수준으로 진행하여, 제1 링(81)의 교체가 필요한 경우, 로봇 암에 의해 제1 링(81)이 교체될 수 있도록 제1 링(81)과 함께 제2 링(82)을 함께 상승시킨다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 포커스 링 구동 유닛(90)은 베이스(15)의 하부에 배치된다. 포커스 링 구동 유닛(90)은, 리프트 핀(91)과, 리프트 핀(91)을 승강시키도록 구성되는 리프트 핀 승강 모듈(92)을 포함할 수 있다.
베이스(15)에는 리프트 핀(91)이 승강 가능하게 삽입되는 관통홀(151)이 형성될 수 있다. 리프트 핀(91)은 관통홀(151)을 관통하여 포커스 링 유닛(80)과 연결된다. 따라서, 리프트 핀(91)이 승강함에 따라 포커스 링 유닛(80)이 승강될 수 있다. 포커스 링 유닛(80)을 안정적으로 지지할 수 있도록 리프트 핀(91)은 복수로 구비될 수 있다. 복수의 리프트 핀(91)의 개수, 배열 간격 및 배열 위치는 포커스 링 유닛(80)을 안정적으로 지지할 수 있게 적절히 설정될 수 있다.
리프트 핀(91)은 제1 링(81)과 접촉 가능하게 구성되는 제1 지지부(911)와, 제2 링(82)과 선택적으로 접촉 가능하게 구성되는 제2 지지부(912)를 포함할 수 있다. 제2 링(82)에는 제1 지지부(911)가 통과하는 통과공(821)이 형성된다. 제1 지지부(911)는 통과공(821)을 통해 노출되어 제1 링(81)의 하면에 접촉할 수 있다. 제1 링(81)에 접촉하는 제1 지지부(911)의 부분 및 제2 링(82)에 접촉하는 제2 지지부(912)의 부분 사이의 간격은 통과공(821)이 형성되는 제2 링(82)의 부분의 두께에 비하여 크다. 따라서, 리프트 핀(91)의 승강 경로에는, 제1 지지부(911)가 제1 링(81)의 하면에 접촉하지만 제2 지지부(912)가 제2 링(82)의 하면에 접촉하지 않는 구간이 존재할 수 있다.
일 예로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 지지부(912)는 통과공(821)의 내경에 비하여 큰 외경을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 지지부(912)가 제2 링(82)의 하면에 접촉한 상태에서 리프트 핀(91)이 상승함에 따라 제2 링(82)이 상승될 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 지지부(911) 및 제2 지지부(912)는 별개의 부재로 구성될 수 있다. 제1 지지부(911)에는 그 길이 방향으로 복수의 체결홈(913)이 형성되고, 제2 지지부(912)에는 복수의 체결홈(913) 중 어느 하나에 대응하는 체결공(914)이 형성될 수 있다. 체결공(914)이 복수의 체결홈(913) 중 어느 하나에 대응한 상태에서, 나사와 같은 체결 부재(915)가 체결공(914) 및 체결홈(913)에 삽입됨에 따라, 제2 지지부(912)가 제1 지지부(911)에 체결될 수 있다. 또한, 복수의 체결홈(913) 중 어느 하나에 체결 부재(915)가 삽입됨에 따라, 제2 지지부(912)의 위치가 결정될 수 있다. 따라서, 제1 링(81)에 접촉하는 제1 지지부(911)의 부분 및 제2 링(82)에 접촉하는 제2 지지부(912)의 부분 사이의 간격이 조절될 수 있으며, 이에 따라, 리프트 핀(91)이 상승에 의해, 제1 링(81)에 제1 지지부(911)가 접촉할 때의 시점 및 제2 링(82)에 제2 지지부(912)가 접촉할 때의 시점 사이의 시간 간격이 조절될 수 있다.
한편, 제1 링(81)의 하면에는 제1 지지부(911)가 부분적으로 끼워지는 끼움홈(811)이 형성될 수 있다. 제1 지지부(911)가 제1 링(81)의 끼움홈(811)에 끼워지므로, 제1 링(81)에 대한 리프트 핀(91)의 위치 결정이 용이하고 정확하게 수행될 수 있고, 제1 링(81)이 횡방향으로 흔들리지 않고 리프트 핀(91)에 안정적으로 지지될 수 있다.
또한, 제2 링(82)의 하면에는 제2 지지부(912)가 부분적으로 끼워지는 고정홈(823)이 형성될 수 있다. 제2 지지부(912)가 제2 링(82)의 끼움홈(823)에 끼워지므로, 제2 링(82)에 대한 리프트 핀(91)의 위치 결정이 용이하고 정확하게 수행될 수 있고, 제2 링(82)이 횡방향으로 흔들리지 않고 리프트 핀(91)에 안정적으로 지지될 수 있다.
*또한, 제1 링(81)에는 수용홈(815)이 형성되고, 제2 링(82)에는 수용홈(815)에 끼워지는 돌출부(825)가 형성될 수 있다. 제1 및 제2 링(81, 82) 상에 안착될 때, 돌출부(825)가 수용홈(815)에 끼워지므로, 제1 및 제2 링(81, 82)의 위치 결정이 용이하고 정확하게 수행될 수 있고, 제1 및 제2 링(81, 82)이 횡방향으로 흔들리지 않고 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 돌출부(825) 및 수용홈(815)을 포함하는 구성은, 제1 링(81)이 소정의 높이로 상승될 때, 제1 및 제2 링(81, 82) 사이로 플라즈마가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 본 발명은 제1 링(81)에 수용홈(815)이 형성되고, 제2 링(82)에 돌출부(825)가 형성되는 구성에 한정되지 않으며, 제1 링(81)에 돌출부가 형성되고, 제2 링(82)에 돌출부가 끼워지는 수용홈이 형성될 수 있다.
한편, 베이스(15)에는 제2 링(82)이 안착되어 지지되는 지지 부재(83)가 구비될 수 있다. 따라서, 제2 링(82)이 베이스(15)에 안정적으로 지지될 수 있다. 여기에서, 제2 링(82)에는 삽입홈(826)이 형성되고, 지지 부재(83)에는 삽입홈(826)에 끼워지는 삽입 돌기(836)가 형성될 수 있다. 제2 링(82)이 지지 부재(83) 상에 안착될 때, 삽입 돌기(836)가 삽입홈(826)에 끼워지므로, 제2 링(82)의 위치 결정이 용이하고 정확하게 수행될 수 있고, 제2 링(82)이 횡방향으로 흔들리지 않고 안정적으로 유지될 수 있다. 한편, 본 발명은 제2 링(82)에 삽입홈(826)이 형성되고, 지지 부재에 삽입 돌기(836)가 형성되는 구성에 한정되지 않으며, 제2 링(82)에 삽입 돌기가 형성되고, 지지 부재(83)에 삽입 돌기가 끼워지는 삽입홈이 형성될 수 있다.
리프트 핀 승강 모듈(92)은 공압 또는 유압에 의해 작동하는 액추에이터, 전자기적 상호 작용을 사용하는 리니어 모터, 또는 볼 스크류 장치 등의 직선 이동 기구로 구성될 수 있다. 리프트 핀 승강 모듈(92)은 리프트 핀(91)을 상승시켜 제1 링(81) 만을 상승시키거나 제1 및 제2 링(81, 82)을 함께 상승시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 정전 척(70) 주위가 플라즈마에 노출되기 시작할 때, 제1 링(81)은 제1 두께(t1)를 가질 수 있다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 플라즈마를 사용하여 기판(S)을 처리하는 공정이 진행됨에 따라, 제1 링(81)이 플라즈마에 노출되고, 식각되어, 마모되며, 이에 따라, 제1 링(81)은 제1 두께(t1)에 비하여 작은 제2 두께(t2)를 갖게 된다. 따라서, 정전 척(70)의 상면의 높이에 대한 제1 링(81)의 상면의 높이가 감소한다.
이러한 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 리프트 핀 승강 모듈(92)은 리프트 핀(911)을 상승시켜, 제1 지지부(911)가 제1 링(81)의 하면에 접촉시켜, 제1 링(81)을 상승시킬 수 있다. 따라서, 제1 링(81)이 마모되어 제1 두께(t1)에 비하여 작은 제2 두께(t2)를 갖는 경우에도, 제1 링(81)의 상면의 높이가 정전 척(70)의 상면의 높이에 대하여 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 플라즈마 시스가 변화하는 것이 방지되고, 기판(S)의 에지에서 식각 프로파일이 변화하는 것이 방지되므로, 기판(S)이 전체적으로 균일하게 식각될 수 있다.
이때, 제2 링(82)은 제1 링(81)과 함께 상승하지 않을 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 링(81, 82) 사이의 돌출부(825) 및 수용홈(815)에 의해 제1 및 제2 링(81, 82) 사이에 플라즈마가 침투하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 제2 링(82)의 내경이 기판(S)의 외경에 비하여 작은 경우(예를 들면, 제2 링(82)의 내경이 297 내지 298 mm이고, 기판(S)의 외경이 300 mm인 경우), 기판(S)이 제2 링(82)의 상승에 따라 상승되는 것을 방지하기 위해, 제2 링(82)이 제1 링(81)과 함께 상승되지 않는다.
한편, 제1 링(81)의 식각에 따른 마모가 상당한 수준으로 진행하여 제1 링(81)의 높이 조절에 의해서도 보상이 어려울 경우에는, 로봇 암이 제1 및 제2 링(81, 82)을 파지하여 교체할 수 있는 높이로 제1 및 제2 링(81, 82)을 함께 상승시킬 필요가 있다.
이를 위해, 제2 지지부(912)가 제2 링(82)의 하면에 접촉하도록, 리프트 핀 승강 모듈(92)이 리프트 핀(91)을 상승시킨다. 이에 따라, 제1 지지부(911)가 제1 링(81)의 하면에 접촉되고 제2 지지부(912)가 제2 링(82)의 하면에 접촉된다. 이러한 상태에서, 리프트 핀(91)이 상승함에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 링(81, 82)이 로봇 암에 의해 반출될 수 있는 높이에 위치될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 포커스 링 유닛(80)이 서로 다른 재질을 갖는 제1 및 제2 링(81, 82)으로 구성된다. 그리고, 제1 링(81)은 플라즈마와의 반응에 의한 이물질을 생성을 줄일 수 있는 재질로 이루어지며, 제2 링(82)은 플라즈마에 의한 마모를 줄일 수 있는 재질로 이루어진다. 따라서, 서로 다른 재질을 갖는 제1 및 제2 링(81, 82)을 포함하는 포커스 링 유닛(80)은, 하나의 재질로 이루어진 하나의 포커스 링이 구비되는 구성에 비하여, 플라즈마에 의한 이물질의 생성을 줄이고 플라즈마에 의한 마모를 줄인다는 점에서 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 제1 링(81)의 마모에 따라 제1 링(81)을 상승시켜, 기판(S)의 상면의 높이에 대한 제1 링(81)의 상면의 높이를 항상 일정하게 유지시킴으로써, 플라즈마 쉬스를 항상 일정하게 유지하여, 기판(S)을 전체적으로 균일하게 식각할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 선택적으로 제1 링(81)만을 상승시킬 수 있거나, 선택적으로 제1 및 제2 링(81, 82)을 함께 상승시킬 수 있으므로, 제1 링(81)의 높이 조절을 위한 리프트 핀 및 제1 및 제2 링(81, 82)의 높이 조절을 위한 리프트 핀을 개별적으로 구비할 필요가 없으므로, 기판 처리 장치의 구성을 단순화할 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다. 전술한 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 링(82)에는 길이에 비하여 폭이 작은 통과공(822)이 형성되고, 제2 지지부(912)는 길이에 비하여 폭이 작게 형성되고, 제2 지지부(912)의 길이는 통과공(822)의 길이에 비하여 작고 통과공(822)의 폭에 비하여 클 수 있다.
그리고, 포커스 링 구동 유닛(90)은 리프트 핀(91)을 리프트 핀(91)의 연장축을 중심으로 회전시키는 리프트 핀 회전 모듈(93)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 리프트 핀(91)의 회전에 의해 통과공(822)의 형상과 제2 지지부(912)의 형상이 일치하는 경우, 제2 지지부(912)가 통과공(822)을 통과할 수 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 리프트 핀(91)의 회전에 의해 통과공(822)의 형상과 제2 지지부(912)의 형상이 일치하지 않는 경우, 제2 지지부(912)는 통과공(822)를 통과하지 않고 제2 링(82)의 하면에 접촉할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 지지부(911)가 제1 링(81)의 하면에 접촉하고 제2 지지부(912)가 통과공(822)을 통과한 상태에서 리프트 핀(91)이 상승하는 경우, 제1 링(81)만이 상승될 수 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 지지부(911)가 제1 링(81)의 하면에 접촉하고 제2 지지부(912)는 통과공(822)를 통과하지 않고 제2 링(82)의 하면에 접촉한 상태에서 리프트 핀(91)이 상승하는 경우, 제1 및 제2 링(81, 82)이 함께 상승될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 제2 지지부(912)와 제2 링(82)이 간섭하지 않고 제1 링(81)의 상승 높이를 자유롭게 선택할 수 있는 효과가 있다. 즉, 도 3과 같이 제2 지지부(912)의 높이를 조절하지 않더라도, 제1 링(81)을 더 높은 위치까지 상승시킬 수 있다. 제2 지지부(912)가 통과공(822)을 통과하여 높이 상승된 상태에서 제1 링(81)과 제2 링(82)을 교체하기 위해서는, 리프트 핀(91)을 하강시켜 제2 지지부(912)를 다시 제2 링(82) 아래에 위치시킨 다음, 리프트 핀(91)을 회전시켜 통과공(822)의 형상과 제2 지지부(912)의 형상이 일치하지 않도록 한 후 리프트 핀(91)을 상승시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
10: 챔버
20: 상부 전극
30: 하부 전극
70: 정전 척
80: 포커스 링 유닛
90: 포커스 링 구동 유닛
91: 리프트 핀
92: 리프트 핀 승강 모듈
93: 리프트 핀 회전 모듈

Claims (9)

  1. 베이스 상에 배치되어 기판을 지지하는 정전 척;
    상기 정전 척의 외주를 둘러싸도록 상기 베이스 상에 배치되며 각각 상하로 상대적으로 이동 가능하게 구성되는 제1 및 제2 링을 포함하는 포커스 링 유닛; 및
    리프트 핀 및 상기 리프트 핀을 승강시키도록 구성되는 리프트 핀 승강 모듈을 포함하는 포커스링 구동 유닛을 포함하되,
    상기 포커스링 구동 유닛은 상기 기판의 상면에 대한 상기 제1 링의 상면의 위치를 조절하기 위해 상기 리프트 핀을 상승시켜 상기 제1 링을 상승시키도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 링을 교체하기 위해 상기 리프트 핀을 상승시켜 상기 제1 및 제2 링을 함께 상승시키도록 구성되는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 링은 서로 다른 재질로 이루어지는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리프트 핀은, 상기 제1 링에 선택적으로 접촉하는 지지부를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 링의 하면에는 상기 지지부가 부분적으로 끼워지는 끼움홈이 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 링에는 상기 지지부가 통과하며 길이에 비하여 폭이 작은 통과공이 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 포커스 링 구동 유닛은 상기 리프트 핀을 상기 리프트 핀의 연장축을 중심으로 회전시키는 리프트 핀 회전 모듈을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 링 중 어느 하나에는 수용홈이 형성되고, 상기 제1 및 제2 링 중 다른 하나에는 상기 수용홈에 끼워지는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스에는 상기 제2 링이 안착되어 지지되는 지지 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 링 및 상기 지지 부재 중 어느 하나에는 삽입홈이 형성되고, 상기 제2 링 및 상기 지지 부재 중 다른 하나에는 상기 삽입홈에 끼워지는 삽입 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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