KR20200112447A - 에지 링을 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20200112447A
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Abstract

기판 처리 장치는 기판 투입구를 갖는 공정 챔버를 포함한다. 상기 공정 챔버 내에 배치되고 기판이 안착되는 받침대가 제공된다. 상기 받침대에 인접하고 상기 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링이 배치된다. 상기 내측 에지 링에 인접하고 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링이 배치된다.

Description

에지 링을 갖는 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS INCLUDING EDGE RING}
에지 링을 갖는 기판 처리 장치, 상기 에지 링의 교환 방법, 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
기판 처리 장치는 챔버 내에 장착된 에지 링을 갖는다. 상기 에지 링은 마모, 오염, 등의 이유로 주기적으로 교체하여야 한다. 상기 에지 링의 교체를 위하여 상기 챔버를 분해하는 것은 설비 가동율을 저하시킨다.
본 개시의 실시예들에 따른 과제는 설비 가동율을 높일 수 있는 기판 처리 장치 및 그 운전 방법을 제공하는데 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 기판 투입구를 갖는 공정 챔버를 포함한다. 상기 공정 챔버 내에 배치되고 기판이 안착되는 받침대가 제공된다. 상기 받침대에 인접하고 상기 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링이 배치된다. 상기 내측 에지 링에 인접하고 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링이 배치된다.
본 개시의 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 에지 링은 공정 챔버에 배치된 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링을 포함한다. 상기 내측 에지 링에 인접하고 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링이 배치된다. 상기 내측 에지 링은 기판보다 큰 폭을 갖는 제1 링, 및 상기 제1 링에 접촉되고 상기 기판의 후면에 중첩되는 제2 링을 포함한다.
본 개시의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 기판 투입구를 갖는 공정 챔버를 포함한다. 상기 공정 챔버 내에 배치되고 기판이 안착되는 받침대가 제공된다. 상기 받침대에 인접하고 상기 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링이 배치된다. 상기 내측 에지 링에 인접하고 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링이 배치된다. 상기 내측 에지 링에 인접한 리프트 핀이 배치된다. 상기 공정 챔버에 인접한 이송 장치가 배치된다. 상기 이송 장치에 인접한 링 보관함이 배치된다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링, 및 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링이 제공된다. 상기 내측 에지 링은 이송 장치를 이용하여 상기 기판 투입구를 경유하여 교체될 수 있다. 상기 내측 에지 링의 교체 시간을 최소화할 수 있다. 기판 처리 장치의 설비 가동율을 높일 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 실시예로서, 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 개시에 따른 실시예로서, 기판 처리 장치 및 에지 링의 구성을 설명하기 위한 상면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 실시예로서, 내측 에지 링을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 내지 도 9는 기판 처리 장치의 일부분을 보여주는 확대 단면도들이다.
도 10 및 도 11, 그리고 도 13 내지 도 24는 본 개시에 따른 실시예로서, 기판 처리 장치의 운전 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12는 도 11의 일부분을 보여주는 확대 단면도이다.
도 1은 본 개시에 따른 실시예로서, 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 일 실시예에서, 상기 기판 처리 장치는 플라즈마 에칭 시스템을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 투입구(23)를 갖는 공정 챔버(21), 받침대(25), 다수의 액추에이터(actuator; 27), 다수의 리프트 핀(29), 제1 및 제2 이송 장치(31, 33), 준비 챔버(41), 링 보관함(51), 외측 에지 링(62), 내측 에지 링(73), 새로운(another) 내측 에지 링(75)을 포함할 수 있다. 상기 받침대(25) 상에 기판(WAF)이 안착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공정 챔버(21)는 플라즈마 에칭 챔버를 포함할 수 있다. 상기 받침대(25)는 정전 척(Electro Static Chuck; ESC), 진공 척, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 이송 장치(31, 33)의 각각은 자동 이송 장치를 포함할 수 있다. 상기 준비 챔버(41)는 로드 락(load lock) 챔버를 포함할 수 있다. 상기 링 보관함(51)은 전면 개방 통합 포드(Front Opening Unified Pod; FOUP)를 포함할 수 있다.
상기 준비 챔버(41)는 상기 공정 챔버(21)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 이송 장치(31)는 상기 공정 챔버(21) 및 상기 준비 챔버(41) 사이에 배치될 수 있다. 상기 링 보관함(51)은 상기 준비 챔버(41)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제2 이송 장치(33)는 상기 준비 챔버(41) 및 상기 링 보관함(51) 사이에 배치될 수 있다.
상기 기판 투입구(23)는 상기 공정 챔버(21)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 기판 투입구(23)는 상기 준비 챔버(41)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 받침대(25)는 상기 공정 챔버(21) 내에 배치될 수 있다. 상기 받침대(25) 상에 상기 외측 에지 링(62) 및 상기 내측 에지 링(73)이 장착될 수 있다. 상기 다수의 리프트 핀(29)의 각각은 상기 받침대(25)를 관통하여 상기 내측 에지 링(73)의 하면과 접촉할 수 있다. 상기 다수의 액추에이터(27)의 각각은 상기 다수의 리프트 핀(29) 중 대응하는 하나와 연결될 수 있다. 상기 다수의 리프트 핀(29)은 상기 다수의 액추에이터(27)의 구동에 의존하여 상기 내측 에지 링(73)의 위치를 제어하는 역할을 할 수 있다. 상기 다수의 리프트 핀(29)은 상기 다수의 액추에이터(27)의 구동에 의존하여 상기 내측 에지 링(73)을 상하로 이동시킬 수 있다. 상기 링 보관함(51)은 상기 내측 에지 링(73) 및/또는 상기 새로운(another) 내측 에지 링(75)을 보관하는 역할을 할 수 있다.
도 2는 본 개시에 따른 실시예로서, 기판 처리 장치 및 에지 링의 구성을 설명하기 위한 상면도이고, 도 3은 내측 에지 링을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 투입구(23)를 갖는 공정 챔버(21), 외측 에지 링(62), 및 내측 에지 링(73)을 포함할 수 있다. 상기 내측 에지 링(73)은 제1 링(171) 및 제2 링(172)을 포함할 수 있다. 상기 제2 링(172) 상에 기판(WAF)이 안착될 수 있다. 새로운(another) 내측 에지 링(75)은 상기 내측 에지 링(73)과 실질적으로 동일한 구성을 포함할 수 있다.
상기 기판 투입구(23)는 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 상기 외측 에지 링(62)의 외경은 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 상기 제2 폭(W2)은 상기 제1 폭(W1)보다 클 수 있다. 상기 제1 링(171)의 외경은 제3 폭(W3)을 가질 수 있다. 상기 제3 폭(W3)은 상기 제1 폭(W1)보다 좁을 수 있다. 상기 제2 링(172)의 외경은 제4 폭(W4)을 가질 수 있다. 상기 제4 폭(W4)은 상기 제3 폭(W3)보다 좁을 수 있다. 상기 기판(WAF)의 일부분은 상기 제2 링(172) 상에 중첩될 수 있다. 상기 기판(WAF)의 직경은 제5 폭(W5)을 가질 수 있다. 상기 제3 폭(W3)은 상기 제5 폭(W5)보다 클 수 있다. 상기 제2 링(172)의 내경은 제6 폭(W1)을 가질 수 있다. 상기 제6 폭(W1)은 상기 제5 폭(W5)보다 좁을 수 있다.
상기 제1 링(171)은 상기 외측 에지 링(62) 및 상기 제2 링(172) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 링(171)은 상기 외측 에지 링(62) 및 상기 제2 링(172)에 접촉될 수 있다.
도 4 내지 도 9는 기판 처리 장치의 일부분을 보여주는 확대 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 상기 받침대(25)는 제1 부분(25A), 제2 부분(25B), 및 제3 부분(25C)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(25A)은 상기 제2 부분(25B) 상에 배치될 수 있다. 상기 제3 부분(25C)은 상기 제2 부분(25B)의 측면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분(25A) 상에 기판(WAF)이 안착될 수 있다. 상기 제2 부분(25B)은 정전 척(Electro Static Chuck; ESC)을 포함할 수 있다. 상기 제3 부분(25C)은 절연물을 포함할 수 있다.
상기 내측 에지 링(73)은 상기 제1 부분(25A) 및 상기 제3 부분(25C) 상에 중첩될 수 있다. 상기 리프트 핀(29)은 상기 받침대(25)를 관통하여 상기 내측 에지 링(73)에 접촉될 수 있다. 상기 리프트 핀(29)은 상기 제2 부분(25B) 및/또는 상기 제3 부분(25C)을 관통할 수 있다. 상기 내측 에지 링(73)은 제1 링(171) 및 제2 링(172)을 포함할 수 있다.
상기 제1 링(171)은 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있다. 상기 제2 링(172)은 상기 제1 링(171)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 링(172)은 SiC, YO, AlO, 쿼츠(quartz), 또는 이들의 조합들 중 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 링(172)의 일부분은 상기 기판(WAF)의 후면의 일부와 중첩될 수 있다. 상기 받침대(25)의 상기 제1 부분(25A) 및 상기 제2 링(172)의 상면들은 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다. 상기 제2 링(172)의 상면은 상기 기판(WAF)의 후면에 접촉될 수 있다. 상기 제1 링(171)의 상면은 상기 제2 링(172)의 상면보다 높은 레벨에 돌출될 수 있다.
상기 제1 링(171)의 일부는 상기 제2 링(172)의 상면의 일부와 중첩될 수 있다. 상기 리프트 핀(29)은 상기 제2 링(172)을 관통하여 상기 제1 링(171)에 접촉될 수 있다. 상기 리프트 핀(29)은 상기 제2 링(172)에 접촉될 수 있다. 상기 제1 링(171)의 상면은 상기 기판(WAF)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다. 상기 외측 에지 링(62)은 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있다. 상기 외측 에지 링(62)은 상기 내측 에지 링(73)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 외측 에지 링(62)은 상기 제3 부분(25C) 상에 중첩될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 링(172)의 상면은 상기 받침대(25)의 상면보다 높은 레벨에 돌출될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 제1 링(171)의 상면은 상기 기판(WAF)의 상면보다 높은 레벨에 돌출될 수 있다. 외측 에지 링(62)의 상면은 상기 기판(WAF)의 상면보다 높은 레벨에 돌출될 수 있다. 상기 제1 링(171) 및 상기 외측 에지 링(62)의 상면들은 상기 기판(WAF)의 상면보다 높은 레벨에 돌출될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 링(171)의 상면은 경사진 표면을 포함할 수 있다. 상기 제1 링(171)의 상면은 기판(WAF)에서 멀어질수록 높은 레벨에 배치될 수 있다. 상기 외측 에지 링(62)의 상면은 상기 제1 링(171)의 최상단과 실질적으로 동일한 레벨에 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 링(171)의 상면은 국부적으로 경사진 표면을 포함할 수 있다. 상기 외측 에지 링(62)의 상면은 상기 제1 링(171)의 최상단과 실질적으로 동일한 레벨에 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 링(171)의 상면은 공정의 수행에 기인하여 부분적으로 제거될 수 있다. 예를들면, 상기 제1 링(171)의 상면은 플라즈마 식각 공정의 수행에 기인하여 부분적으로 식각될 수 있다. 상기 제1 링(171)은 리프트 핀(29)에 의하여 상승될 수 있다. 상기 제1 링(171)의 상면은 기판(WAF)의 상면보다 높은 레벨에 돌출될 수 있다. 상기 제1 링(171)의 상면은 외측 에지 링(62)의 상면보다 높은 레벨에 돌출될 수 있다. 상기 제2 링(172)의 상면 및 상기 제1 링(171)의 하면 사이에 간격이 벌어질 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 링(171)은 리프트 핀(29)에 의하여 상승될 수 있다. 상기 제1 링(171)의 상면은 기판(WAF)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다. 상기 제1 링(171)의 상면은 외측 에지 링(62)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다.
도 10 및 도 11, 그리고 도 13 내지 도 24는 본 개시에 따른 실시예로서, 기판 처리 장치의 운전 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 12는 도 11의 일부분을 보여주는 확대 단면도이다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 상기 받침대(25) 상의 상기 기판(WAF)은 상기 공정 챔버(21) 외부로 반출될 수 있다. 상기 공정 챔버(21) 내에 상기 내측 에지 링(73)이 노출될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 다수의 리프트 핀(29)을 이용하여 상기 내측 에지 링(73)을 상기 받침대(25)로부터 상승 및 이탈시킬 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 내측 에지 링(73)은 상기 제1 링(171) 및 상기 제2 링(172)을 포함할 수 있다. 상기 리프트 핀(29)의 상부 영역은 상기 제2 링(172)을 관통하여 상기 제1 링(171)에 접촉될 수 있다. 상기 리프트 핀(29)의 하부 영역은 상부 영역보다 큰 폭을 보일 수 있다. 상기 리프트 핀(29)의 하부 영역 및 상부 영역 사이에 단차가 형성될 수 있다. 상기 리프트 핀(29)의 하부 영역은 상기 제2 링(172)의 하면에 접촉될 수 있다. 상기 리프트 핀(29)은 액추에이터(actuator; 27)에 의하여 상승 및 하강할 수 있다. 상기 리프트 핀(29)의 상승에 의하여 상기 제1 링(171) 및 상기 제2 링(172)은 위로 들어올려질 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 제1 이송 장치(31)의 일부분은 상기 기판 투입구(23)를 경유하여 상기 공정 챔버(21) 내부로 진입할 수 있다. 상기 공정 챔버(21) 내에서 상기 내측 에지 링(73)은 상기 제1 이송 장치(31) 상에 로딩될 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 제1 이송 장치(31)는 상기 내측 에지 링(73)을 상기 공정 챔버(21) 내에서 상기 기판 투입구(23)를 경유하여 상기 준비 챔버(41) 내부로 이송할 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 공정 챔버(21) 내에서 상기 내측 에지 링(73)은 상기 제2 이송 장치(33) 상에 로딩될 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 제2 이송 장치(33)는 상기 내측 에지 링(73)을 상기 준비 챔버(41) 내에서 상기 링 보관함(51) 내부로 이송할 수 있다.
도 17을 참조하면, 상기 내측 에지 링(73)은 상기 링 보관함(51) 내에 보관될 수 있다.
도 18을 참조하면, 상기 링 보관함(51)의 위치를 제어하여 상기 새로운(another) 내측 에지 링(75)이 정렬될 수 있다.
도 19를 참조하면, 상기 새로운 내측 에지 링(75)은 상기 링 보관함(51) 내에서 상기 제2 이송 장치(33) 상에 로딩될 수 있다.
도 20을 참조하면, 상기 제2 이송 장치(33)는 상기 새로운 내측 에지 링(75)을 상기 링 보관함(51) 내에서 상기 준비 챔버(41) 내부로 이송할 수 있다.
도 21을 참조하면, 상기 새로운 내측 에지 링(75)은 상기 준비 챔버(41) 내에서 상기 제1 이송 장치(31) 상에 로딩될 수 있다.
도 22를 참조하면, 상기 제1 이송 장치(31)는 상기 새로운 내측 에지 링(75)을 상기 준비 챔버(41) 내에서 상기 기판 투입구(23)를 경유하여 상기 공정 챔버(21) 내부로 이송할 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 새로운 내측 에지 링(75)은 상기 다수의 리프트 핀(29) 상에 로딩될 수 있다.
도 24를 참조하면, 상기 다수의 리프트 핀(29)의 하강에 의하여 상기 새로운 내측 에지 링(75)은 상기 받침대(25) 및 상기 외측 에지 링(62) 사이에 안착될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 상기 내측 에지 링(73) 및 상기 새로운 내측 에지 링(75)의 각각은 상기 기판 투입구(23)보다 좁은 폭을 갖는다. 상기 내측 에지 링(73)은 상기 제1 및 제2 이송 장치(31, 33)를 이용하여 상기 기판 투입구(23)를 경유하여 교체될 수 있다. 상기 내측 에지 링(73)의 교환 작업은 상기 공정 챔버(21)의 분해를 필요로 하지 않는다. 상기 내측 에지 링(73)의 교환 시간은 최소화될 수 있다. 기판 처리 장치의 설비 가동율을 높일 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
21: 공정 챔버
23: 기판 투입구
25: 받침대
27: 액추에이터(actuator)
29: 리프트 핀
31, 33: 이송 장치
41: 준비 챔버
51: 링 보관함
62: 외측 에지 링
73: 내측 에지 링
75: 새로운 내측 에지 링
171: 제1 링
172: 제2 링

Claims (10)

  1. 기판 투입구를 갖는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 배치되고 기판이 안착되는 받침대;
    상기 받침대에 인접하고 상기 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링; 및
    상기 내측 에지 링에 인접하고 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내측 에지 링은
    상기 기판보다 큰 폭을 갖는 제1 링; 및
    상기 제1 링에 접촉되고 상기 기판의 후면에 중첩되는 제2 링을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 링 및 상기 받침대의 상면들은 동일한 평면을 이루는 기판 처리 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 링의 상면은 상기 받침대의 상면보다 높은 레벨에 돌출된 기판 처리 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 링의 상면은 상기 기판의 상면보다 높은 레벨에 돌출된 기판 처리 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 링은 상기 제1 링과 다른 물질을 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 공정 챔버에 배치된 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링; 및
    상기 내측 에지 링에 인접하고 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링을 포함하되,
    상기 내측 에지 링은
    기판보다 큰 폭을 갖는 제1 링; 및
    상기 제1 링에 접촉되고 상기 기판의 후면에 중첩되는 제2 링을 포함하는 기판 처리 장치의 에지 링.
  8. 기판 투입구를 갖는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 배치되고 기판이 안착되는 받침대;
    상기 받침대에 인접하고 상기 기판 투입구보다 좁은 폭을 갖는 내측 에지 링;
    상기 내측 에지 링에 인접하고 상기 기판 투입구보다 큰 폭을 갖는 외측 에지 링;
    상기 내측 에지 링에 인접한 리프트 핀;
    상기 공정 챔버에 인접한 이송 장치; 및
    상기 이송 장치에 인접한 링 보관함을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제14 항에 있어서,
    상기 내측 에지 링을 상기 받침대로부터 이탈시키고,
    상기 이송 장치를 이용하여 상기 내측 에지 링을 상기 기판 투입구를 경유하여 상기 링 보관함으로 이송하는 것을 포함하는 에지 링 교환 방법.
  10. 제14 항에 있어서,
    상기 내측 에지 링은
    상기 기판보다 큰 폭을 갖는 제1 링; 및
    상기 제1 링에 접촉되고 상기 기판의 후면에 중첩되는 제2 링을 포함하되,
    상기 받침대 상에 상기 기판을 안착하고,
    상기 리프트 핀을 이용하여 상기 제1 링을 상승시키는 것을 포함하는 기판 처리 장치 운전 방법.
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