KR20240022806A - 포커스링의 위치를 조절할 수 있는 웨이퍼 처리 장치 - Google Patents

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KR20240022806A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 처리 장치에 관한 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되어 상면에 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 히터, 상기 웨이퍼 히터와 대향하도록 배치되어 플라즈마를 분사하는 샤워 헤드, 상기 웨이퍼 히터 상에 배치되어 상기 히터의 외주면과 접촉하는 포커스링 및 상기 챔버의 외부에 배치되며 상기 포커스링의 위치를 조절하는 복수 개의 위치 조절 기구를 포함하는 웨이퍼 처리 장치로서, 상기 위치 조절 기구는 상기 웨이퍼 히터를 승강시키는 승강 샤프트의 주위에 복수 개 배치되며, 상기 챔버의 저면을 통해 승강하면서 상기 포커스링의 저면과 접촉하여 상기 포커스링을 승강시킨다.

Description

포커스링의 위치를 조절할 수 있는 웨이퍼 처리 장치{Apparatus for processing wafer capable of positioning focus ring}
본 발명은 포커스링의 위치를 조절할 수 있는 웨이퍼 처리 장치로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 히터에 장착된 포커스링을 용이하게 교체할 수 있는 웨이퍼 처리 장치에 관한 발명이다.
포커스링(focus ring)은 반도체 식각 공정에 이용되는 부품으로, 웨이퍼를 고정하면서 플라즈마 밀도를 유지하고, 웨이퍼 측면의 오염을 방지한다. 포커스링은 고리 형상을 가지며, 웨이퍼의 외측에 배치되어 웨이퍼를 히터 상에 지지한다.
포커스링은 소모성 부품이기 때문에 공정이 반복됨에 따라 주기적으로 교체를 해야하는데, 종래에는 챔버를 개방 후 수동으로 교체를 해야했다. 이와 같이 챔버를 개방할 경우, 챔버가 외기에 노출되어 일정 온도 이상의 공정 온도를 유지해야 하는 챔버의 온도가 저하된다. 따라서 포커스링을 교체한 후에 공정을 진행하기 위해서는 다시 챔버 내부를 가열하는 데 많은 시간이 소요된다.
또한 웨이퍼뿐만 아니라 포커스링과 샤워 헤드 간의 거리는 웨이퍼에 형성되는 박막의 특성에 영향을 주는 요인이다. 종래에는 포커스링이 웨이퍼 히터에 고정되어 있어, 공정 중 포커스링의 위치를 변경할 수 없었다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
한국공개특허공보 KR 10-2007-0016425 A
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 포커스링의 위치를 조절하여 챔버 외부로 손쉽게 이송할 수 있으며, 또한 공정 중에 포커스링의 높이를 조절할 수 있는 웨이퍼 처리 장치에 관한 발명이다.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되어 상면에 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 히터, 상기 웨이퍼 히터와 대향하도록 배치되어 플라즈마를 분사하는 샤워 헤드, 상기 웨이퍼 히터 상에 배치되어 상기 히터의 외주면과 접촉하는 포커스링 및 상기 챔버의 외부에 배치되며 상기 포커스링의 위치를 조절하는 복수 개의 위치 조절 기구를 포함하는 웨이퍼 처리 장치로서, 상기 위치 조절 기구는 상기 웨이퍼 히터를 승강시키는 승강 샤프트의 주위에 복수 개 배치되며, 상기 챔버의 저면을 통해 승강하면서 상기 포커스링의 저면과 접촉하여 상기 포커스링을 승강시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 상기 챔버의 저면 외측에 배치되는 구동 모터 및 상기 구동 모터와 연결되어 상기 구동 모터의 동작에 따라 승강하면서 상기 포커스링을 승강시키는 포커스링 리프트 핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 상기 구동 모터와 연결되는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트 상에 배치되며 상기 포커스링 리프트 핀의 단부가 고정된 고정 블록을 포함하며, 볼 스크류 방식의 상기 구동 모터가 동작함에 따라 상기 지지 플레이트가 승강하여 상기 포커스링 리프트 핀이 승강할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 내측에 상기 포커스링 리프트 핀과 상기 고정 블록을 포함하며, 상기 지지 플레이트의 승강에 따라 신축되는 보호관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 상기 보호관의 내측에 배치되며 또한 상기 보호관의 길이 방향 양단에 배치되는 한 쌍의 제1밀봉링 및 상기 포커스링 리프트 핀의 단부에 형성된 나사산에 체결되며 상기 고정 블록의 상면에 안착되는 고정 너트 및 상기 고정 블록의 내측에 배치되어 상기 고정 블록에 삽입된 상기 포커스링 리프트 핀의 단부를 감싸는 제2밀봉링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 평면에서 보았을 때, 상기 승강 샤프트는 상기 웨이퍼 히터와 중첩되도록 배치되고, 상기 위치 조절 기구는 상기 웨이퍼 히터와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 상기 챔버의 저면과 상기 구동 모터 사이에 배치되는 방열판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 상기 구동 모터를 감싸도록 배치되며, 상기 구동 모터의 외주면을 향해 복수 개의 핀을 구비하는 냉각 블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 상기 히터를 중심으로 사각형의 코너부에 각각 1개씩 배치되어, 총 4개 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 챔버의 측면에 형성되는 웨이퍼 입출구를 더 포함하고, 상기 위치 조절 기구가 상기 웨이퍼 입출구의 높이까지 상기 포커스링을 상승시키면, 상기 웨이퍼 입출구를 통해 들어온 로봇 암이 상기 포커스링을 외부로 반출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 복수 개의 위치 조절 기구는 상기 로봇 암의 단부에 형성된 안착 단부가 상기 복수 개의 위치 조절 기구 사이로 진입하여 상기 포커스링을 지지하도록, 서로 일정 거리 이상 이격하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 포커스링 리프트 핀은 상기 포커스링과 접촉하는 단부가 상기 단부를 지지하는 다른 부분보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에 있어서, 상기 위치 조절 기구는 상기 포커스링을 승강시켜, 상기 샤워 헤드와 상기 포커스링 간의 거리를 조절할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치는 포커스링을 웨이퍼 히터에 고정시키지 않고 위치 조절 기구를 이용해 승강시킴으로써 샤워 헤드와 포커스링 간의 간격을 공정 중에도 용이하게 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치는 위치 조절 기구와 로봇 암을 이용해 웨이퍼 처리 장치를 개방하지 않고도 포커스링을 용이하게 반입 및 반출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치를 포함하는 웨이퍼 처리 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치의 위치 조절 기구의 위치를 개략적으로 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 조절 기구의 동작을 나타낸다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치에서 포커스링을 반출하는 동작을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(10)를 포함하는 웨이퍼 처리 시스템(1)을 개략적으로 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(10)를 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(10)의 위치 조절 기구(500)의 위치를 개략적으로 나타내고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 조절 기구(500)의 동작을 나타내고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(10)에서 포커스링을 반출하는 동작을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)은 외부에서 웨이퍼(W)를 공급받아, 웨이퍼(W) 상에 박막을 형성하는 등 식각 공정을 실시하는데 이용된다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)은 웨이퍼 처리 장치(10), 로드 포트(20), 인터페이스 모듈(30), 버퍼 모듈(40) 및 이송 모듈(50)을 포함한다.
웨이퍼 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용해 웨이퍼(W) 상에 박막을 형성하는 장치로서, 예를 들어 원자층 증착 장치 또는 화학 기상 증착 장치일 수 있다. 웨이퍼 처리 장치(10)에 대해서는 후술한다.
로드 포트(20)는 FOUP(front opening universal pod)을 구비하며, 웨이퍼(W)가 적재된다. 인터페이스 모듈(30)은 로드 포트(20)에서 버퍼 모듈(40)로 웨이퍼(W)를 공급하는 장치로서, EFEM(equipment front end module)이라고도 한다. 인터페이스 모듈(30)은 로봇이 로드 포트(20)에서 웨이퍼(W)를 꺼낸 후 정렬한 다음 이를 버퍼 모듈(40)로 전달한다. 버퍼 모듈(40)은 대기압 상태의 인터페이스 모듈(30)과 진공 상태의 이송 모듈(50) 사이의 완충 영역으로, 대기압과 진공 상태를 반복한다. 버퍼 모듈(40)은 전달받은 웨이퍼(W)를 이송 모듈(50)로 전달하고, 이송 모듈(50)은 로봇을 통해 복수 개의 프로세스 모듈, 즉 웨이퍼 처리 장치(10)로 전달한다. 일례로 버퍼 모듈(40)은 로드락(Load Lock)일 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(10)는 챔버(100), 웨이퍼 히터(200), 샤워 헤드(300), 포커스링(400) 및 위치 조절 기구(500)를 포함한다.
챔버(100)는 웨이퍼(W)의 처리 공정이 진행되는 내부 공간(110)을 구획한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 챔버(100)는 웨이퍼 히터(200)와 이에 지지되는 웨이퍼(W)가 배치되는 내부 공간(110)을 구비하며, 공정 중 실질적인 진공 상태로 유지될 수 있다. 챔버(100) 상에는 가스 유입부(120)가 배치되며, 가스 유입부(120)로부터 공급된 가스는 노즐(130)을 통해 샤워 헤드(300)로 공급된다.
챔버(100)의 일측에는 웨이퍼 입출구(140)가 형성된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 입출구(140)는 챔버(100)의 측면에 형성되며, 이를 통해 웨이퍼(W)를 웨이퍼 처리 장치(10)로 진입시키거나, 웨이퍼 처리 장치(10)에서 웨이퍼(W)를 반출할 수 있다. 또한 후술하는 바와 같이, 포커스링(400)도 웨이퍼 입출구(140)를 통해 이송될 수 있다.
챔버(100)의 타측에는 배기구(150)가 형성된다. 예를 들어 배기구(150)는 챔버(100)의 저면에 형성되며, 펌프(160)와 연결될 수 있다. 펌프(160)가 작동하면 배기구(150)를 통해 챔버(100) 내부의 가스 또는 부산물 등이 배출될 수 있다. 도면에는 배기구(150)가 챔버(100)의 저면에 배치되는 것으로 나타냈으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어 배기구(150)는 챔버(100)의 측면에 하나 이상 형성될 수 있다.
일 실시예로 챔버(100)의 일측에 승강구(170)가 형성될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 승강구(170)는 위치 조절 기구(500)에 대응되도록 형성되어 포커스링 리프트 핀(520)이 승강하는 통로일 수 있다. 예를 들어 승강구(170)는 챔버(100)의 저면에 위치 조절 기구(500)와 동일한 개수로 형성될 수 있다.
웨이퍼 히터(200)는 상면에 웨이퍼(W)를 지지하며, 공정 중에 소정의 온도를 유지해 웨이퍼(W)를 가열한다. 웨이퍼 히터(200)는 안착면(210)과 승강 샤프트(220)를 포함할 수 있다. 안착면(210)은 웨이퍼(W)를 지지하도록 복수 개의 흡착홀을 상면에 구비하며, 승강 샤프트(220)는 안착면(210)의 저면 중심부에 배치될 수 있다. 승강 샤프트(220)가 승강하면서 웨이퍼(W)를 승강시킬 수 있다. 승강 샤프트(220)는 웨이퍼(W)와 샤워 헤드(300) 간의 간격을 조절할 수 있으며, 또한 웨이퍼(W)를 외부로 반출하거나, 외부에서 웨이퍼(W)를 반입하기 위해 작동할 수 있다. 또한 승강 샤프트(220)는 축 회전할 수 있다. 예를 들어 승강 샤프트(220)는 공정 중에 소정의 속도로 축 회전하여, 샤워 헤드(300)에서 분사된 가스가 웨이퍼(W) 상에 균일하게 분사되도록 할 수 있다.
웨이퍼 히터(200)는 웨이퍼 리프트 핀(230)을 더 포함할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 리프트 핀(230)은 안착면(210)의 내측에 구비되며 웨이퍼 히터(200)의 승강 동작과 연계해 웨이퍼(W)를 승강시킬 수 있다. 예를 들어 웨이퍼 히터(200)가 챔버(100)의 내부 공간(110) 아래에 하강한 상태에서 웨이퍼 리프트 핀(230)은 내부 공간(110)의 저면과 접촉할 수 있다.
예를 들어 웨이퍼 리프트 핀(230)은 승강 샤프트(220)를 중심으로 3개 배치될 수 있다. 등간격으로 배치된 웨이퍼 리프트 핀(230)은 승강 샤프트(220)가 하강 시 챔버(100)와 접촉하면서 웨이퍼(W)를 안착면(210)에서 들어올릴 수 있다. 또한 승강 샤프트(220)가 상승하면 웨이퍼 리프트 핀(230)이 하강하여 웨이퍼(W)는 안착면(210)의 상면에 안착된다.
또는 웨이퍼 리프트 핀(230)은 2개 또는 4개 이상 배치될 수 있다.
샤워 헤드(300)는 챔버(100)의 내부 공간(110)의 상부에 배치되며, 웨이퍼 히터(200)와 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 샤워 헤드(300)는 노즐(130)과 연통하도록 내부 공간(110)의 상부에 배치되어, 노즐(130)에서 공급된 가스를 분사구(310)를 통해 웨이퍼(W)를 향해 분사한다.
포커스링(400)은 웨이퍼(W) 상에 공급되는 물질의 양, 압력 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 포커스링(400)은 웨이퍼(W)의 중심 영역 내지 가장자리 영역에 공급되는 물질의 양, 압력 등을 제어해 증착 균일도 특성을 제어할 수 있다. 포커스링(400)은 웨이퍼 히터(200)의 가장자리에 배치되며, 웨이퍼(W)의 외주면을 감싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 포커스링(400)은 고리 형상을 가지며, 웨이퍼 히터(200)의 상면 외측에 걸쳐지도록 반경 방향 내측을 향해 상부가 돌출될 수 있다. 이에 따라 포커스링(400)은 웨이퍼(W)의 외주면과 접촉하면서 동시에 안착면(210)의 외주면과 접촉할 수 있다.
또한, 포커스링(400)의 상면은 웨이퍼(W)의 상면과 다른 평면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 포커스링(400)은 웨이퍼(W)보다 상부에 배치될 수 있다. 자세하게, 포커스링(400)의 최상면은 웨이퍼(W)의 상면보다 상부에 배치되며, 웨이퍼(W)보다 샤워 헤드(300)와 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 포커스링(400)과 웨이퍼(W)가 상술한 높이 차이를 가짐에 따라 분사구(310)를 통해 제공된 물질은 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에 효과적으로 제공될 수 있고, 이로 인해 웨이퍼(W)의 중심 영역과 가장자리 영역은 우수한 균일도 특성을 가질 수 있다.
일 실시예로 포커스링(400)은 웨이퍼 히터(200)에 고정되어 있지 않을 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 포커스링(400)은 웨이퍼 히터(200)의 안착면(210) 상에 얹혀져 있으며, 후술하는 바와 같이 위치 조절 기구(500)의 승강 동작에 따라 승강할 수 있다.
위치 조절 기구(500)는 포커스링(400)의 위치를 조절한다. 예를 들어 위치 조절 기구(500)는 포커스링(400)과 접촉하면서 이를 높이 방향으로 이동시켜, 샤워 헤드(300)와 포커스링(400) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 또한 위치 조절 기구(500)는 포커스링(400)을 웨이퍼 히터(200)와 이격시켜, 로봇 암(A)이 포커스링(400)을 웨이퍼 입출구(140)로 반출하도록 할 수 있다. 또한 위치 조절 기구(500)는 로봇 암(A)이 포커스링(400)을 반입할 때, 포커스링(400)을 지지하도록 상승할 수 있다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 챔버(100)의 저면에 배치될 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 위치 조절 기구(500)는 웨이퍼 히터(200) 주위로 복수 개 배치된 상태에서 승강하여, 포커스링(400)을 승강시킬 수 있다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 웨이퍼 히터(200)와 중첩되지 않고, 포커스링(400)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3은 챔버(100)의 내부에 배치된 안착면(210), 승강 샤프트(220), 포커스링(400) 및 위치 조절 기구(500)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 평면에서 보았을 때 각각의 위치 조절 기구(500)는 안착면(210) 및 승강 샤프트(220)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 또한 각각의 위치 조절 기구(500)는 안착면(210)의 외측에 배치된 포커스링(400)의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 위치 조절 기구(500)가 포커스링(400)을 승강시키는 과정에서 웨이퍼 히터(200)와 간섭하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 복수 개일 수 있다. 예를 들어 위치 조절 기구(500)는 웨이퍼 히터(200)의 둘레 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있다. 위치 조절 기구(500)는 원형 형상을 가지는 포커스링(400)을 효과적으로 지지하기 위해 적어도 3개일 수 있다. 즉, 3개의 위치 조절 기구(500)는 웨이퍼 히터(200)의 중심을 기준으로 등간격으로 서로 이격하여 배치될 수 있다.
또는 위치 조절 기구(500)는 4개이며, 각각의 위치 조절 기구(500)의 중심은 사각형의 코너부에 배치될 수 있다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 구동 모터(510) 및 포커스링 리프트 핀(520)을 포함할 수 있다.
구동 모터(510)는 위치 조절 기구(500)의 일측에 배치되어, 위치 조절 기구(00)를 동작한다. 예를 들어 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 구동 모터(510)는 챔버(100)의 아래 및 외측에 배치될 수 있다.
일 실시예로 구동 모터(510)는 볼 스크류 방식의 모터일 수 있다. 즉 구동 모터(510)의 일측에는 나사산이 형성된 스크류(미도시)가 구비되고, 구동 모터(510)가 회전함에 따라 상기 스크류가 높이 방향으로 이동하면서 후술하는 포커스링 리프트 핀(520)이 승강할 수 있다.
포커스링 리프트 핀(520)은 구동 모터(510)와 연결되어, 구동 모터(510)가 동작함에 따라 높이 방향으로 승강하면서 포커스링(400)을 승강시킨다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 포커스링 리프트 핀(520)은 상부가 포커스링(400)과 접촉하면서 포커스링(400)을 들어올린다. 포커스링 리프트 핀(520)은 구동 모터(510)보다 반경 방향 내측에 배치될 수 있다.
포커스링 리프트 핀(520)은 구동 모터(510)와 연동하여 높이 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어 구동 모터(510)가 시계 방향으로 회전하면 포커스링 리프트 핀(520)은 상승하고, 구동 모터(510)가 반시계 방향으로 회전하면 포커스링 리프트 핀(520)은 하강할 수 있다.
일 실시예로 포커스링 리프트 핀(520)은 상부가 다른 부분보다 넓은 면적을 갖는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 포커스링 리프트 핀(520)은 포커스링(400)과 접촉하는 부분이 보다 넓은 면적을 갖도록 상부가 T자 형상을 가질 수 있다. 이를 통해 위치 조절 기구(500)가 포커스링(400)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 고정 블록(530), 보호관(540) 및 지지 플레이트(550)를 더 포함할 수 있다.
고정 블록(530)은 포커스링 리프트 핀(520)을 지지한다. 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 고정 블록(530)은 후술하는 지지 플레이트(550) 상에 배치되며, 내측에 포커스링 리프트 핀(520)이 삽입될 수 있다. 고정 블록(530)은 원기둥 또는 직사각형일 수 있으며, 지지 플레이트(550)에 고정된 상태에서 포커스링 리프트 핀(520)과 함께 승강할 수 있다.
보호관(540)은 내부 공간을 구비하며 내부에 포커스링 리프트 핀(520)이 배치될 수 있다. 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 보호관(540)은 지지 플레이트(550) 상에 배치되며 포커스링 리프트 핀(520)과 고정 블록(530)을 감싸도록 배치되어, 이들 구성요소를 보유 및 지지할 수 있다. 예를 들어 보호관(540)은 신축 가능한 주름관(벨로우즈: bellows)일 수 있다. 이에 따라 구동 모터(510)가 일 방향으로 회전하여 포커스링 리프트 핀(520)이 승강할 때, 보호관(540)도 함께 길이 방향으로 신축될 수 있다.
지지 플레이트(550)는 구동 모터(510)와 고정 블록(530)을 연결하도록 배치될 수 있다. 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 지지 플레이트(550)의 일단은 구동 모터(510)와 연결되며, 내측 상면에는 고정 블록(530) 및 보호관(540)이 배치될 수 있다. 또한 지지 플레이트(550)는 볼 스크류 방식의 구동 모터(510)가 회전하면 이에 따라 승강할 수 있다. 이에 따라 구동 모터(510)가 작동하면 지지 플레이트(550)는 높이 방향으로 승강하며, 지지 플레이트(550) 상에 고정된 고정 블록(530)이 함께 승강하면서 포커스링 리프트 핀(520)이 승강한다. 또한 지지 플레이트(550) 상에 배치된 보호관(540)도 함께 신장 또는 수축된다.
지지 플레이트(550)의 형상과 크기는 특별히 한정하지 않으며, 다각형 또는 원형, 타원형일 수 있다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 제1밀봉링(561), 고정 너트(562), 제2밀봉링(563)을 포함할 수 있다.
제1밀봉링(561)은 보호관(540)의 내측에 배치되어 보호관(540) 및 승강구(170)를 통해 챔버(100)의 내기가 외부로 유출되거나 외기가 챔버(100)의 외부로 유입되지 않도록 한다. 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1밀봉링(561)은 보호관(540)의 길이 방향 양단에 한 쌍 배치되며, 보호관(540)의 내측면과 접촉하도록 배치될 수 있다.
고정 너트(562)는 포커스링 리프트 핀(520)을 고정 블록(530)에 고정하도록 포커스링 리프트 핀(520)의 외주면에 체결된다. 예를 들어 포커스링 리프트 핀(520)의 외주면의 적어도 일부에는 나사산이 형성되며, 고정 너트(562)는 상기 나사산에 체결됨으로써, 포커스링 리프트 핀(520)을 고정 블록(530)에 안정적으로 지지시킬 수 있다.
제2밀봉링(563)은 고정 블록(530)의 내측에 배치되어, 포커스링 리프트 핀(520)을 감싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2밀봉링(563)은 고정 블록(530)의 상면에 대해 고정 너트(562)와 대향하며, 포커스링 리프트 핀(520)을 감싸도록 배치된다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 방열판(571) 및 냉각 블록(572)을 포함할 수 있다.
방열판(571)은 구동 모터(510)와 챔버(100)의 사이에 배치될 수 있다. 방열판(571)은 상대적으로 고온인 챔버(100)로부터 열이 구동 모터(510)로 전달되지 않도록 외부로 방열시켜, 구동 모터(510)의 내구성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 방열판(571)은 구동 모터(510)보다 크거나 그와 동일한 단면적을 가질 수 있다.
냉각 블록(572)은 구동 모터(510)를 감싸도록 배치된다. 냉각 블록(572)은 원기둥 형상을 갖는 구동 모터(510)의 주위에 배치되며, 구동 모터(510)의 외주면을 향하는 내측면에는 복수 개의 냉각핀이 형성될 수 있다. 냉각 블록(572)은 냉각핀을 통해 외기를 구동 모터(510) 주위에서 순환시켜, 구동 모터(510)를 냉각할 수 있다.
다음 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 조절 기구(500)의 동작을 설명한다.
먼저 도 4는 포커스링 리프트 핀(520)이 하강하여 챔버(100) 내에 배치된 상태이며, 여기서 포커스링(400)은 웨이퍼 히터(200)에 안착된 상태이거나 외부로 반출된 상태일 수 있다. 포커스링 리프트 핀(520)은 상부가 승강구(170) 내측에 배치된 상태일 수 있다. 또한 지지 플레이트(550)는 구동 모터(510)의 최하단에 위치하며, 보호관(540)은 최대로 신장된 상태일 수 있다.
다음 포커스링 리프트 핀(520)을 상승시키기 위해 구동 모터(510)가 작동한다. 구동 모터(510)가 일 방향으로 회전하면 이와 연결된 지지 플레이트(550)가 구동 모터(510)를 따라 위로 상승한다. 지지 플레이트(550)가 상승하면서 그 위에 안착되어 있는 고정 블록(530) 및 포커스링 리프트 핀(520)도 함께 상승하며, 보호관(540)은 점차 수축한다.
그리고 도 5에 나타낸 바와 같이, 지지 플레이트(550)가 소정의 높이에 도달할 때까지 상승하여 포커스링 리프트 핀(520)의 상부가 포커스링(400)의 저면과 접촉할 수 있다. 여기서 포커스링(400)은 후술하는 로봇 암(60)에 의해 챔버(100) 내로 반입되어 포커스링 리프트 핀(520)에 의해 지지될 수 있다.
일 실시예로 위치 조절 기구(500)는 샤워 헤드(300)의 분사구(310)와 포커스링(400) 간의 거리가 d1이 되도록 포커스링 리프트 핀(520)을 상승시킬 수 있다. 여기서 분사구(310)와 포커스링(400) 간의 거리는 공정 조건에 따라 조절될 수 있다. 포커스링(400)이 안착면(210) 상에 안착되면 위치 조절 기구(500)는 다시 포커스링 리프트 핀(520)을 하강시킬 수 있다. 또는 위치 조절 기구(500)는 포커스링 리프트 핀(520)을 상승시킨 상태를 유지하여 포커스링 리프트 핀(520)이 포커스링(400)을 지지한 상태에서 웨이퍼 처리 공정을 실시할 수 있다.
도 6은 포커스링 리프트 핀(520)이 도 5보다 더 상승한 상태를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 구동 모터(510)가 더 회전하면 지지 플레이트(550)가 추가로 상승하여 구동 모터(510)에 대해 최상단에 위치하게 된다. 또한 이 상태에서 보호관(540)은 최대로 수축된 상태일 수 있다. 그리고 포커스링 리프트 핀(520)도 가장 높은 위치에 도달하며, 이 상태에서 포커스링(400)은 안착면(210)의 상면과 간격 C만큼 이격하게 된다. 그리고 분사구(310)와 포커스링(400)의 상면 간의 거리는 d2로 줄어들게 된다. 이와 같이 포커스링 리프트 핀(520)은 포커스링(400)을 지지한 상태에서 웨이퍼 처리 공정이 실시될 수 있다.
즉, 위치 조절 기구(500)를 이용해 포커스링(400)의 높이를 조절함으로써, 샤워 헤드(300)의 분사구(310)와 포커스링(400) 간의 거리를 조절할 수 있다. 이를 통해 구체적인 공정 조건에 따라 포커스링(400)의 높이를 조절할 수 있어, 웨이퍼(W)의 증착 조건을 다르게 설정할 수 있다.
다음 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스링(400)의 교체 동작을 설명한다.
먼저 도 7에 나타낸 바와 같이, 챔버(100) 내에 교체 대상인 포커스링(400)이 위치해 있다. 해당 포커스링(400)을 반출하기 위해 위치 조절 기구(500)가 작동하고, 포커스링 리프트 핀(520)은 도 5 또는 도 6에 나타낸 바와 같이 상승하여 포커스링(400)을 지지한다. 바람직하게는 도 6에 나타낸 바와 같이, 포커스링(400)이 안착면(210)의 상면과 이격되도록 포커스링 리프트 핀(520)이 포커스링(400)을 들어올릴 수 있다.
이 상태에서 웨이퍼 처리 장치(10)의 로봇 암(60)이 챔버(100)의 웨이퍼 입출구(140)를 통해 진입한다. 로봇 암(60)은 포커스링(400)을 지지할 수 있도록 복수 개의 돌출된 지지면을 구비할 수 있다. 예를 들어 도 7에 나타낸 바와 같이, 로봇 암(60)은 개방된 웨이퍼 입출구(140)를 통해 진입하며, 여기서 인접하는 2개의 위치 조절 기구(500) 사이로 진입할 수 있다. 즉, 인접하는 2개의 위치 조절 기구(500)는 로봇 암(60)의 폭보다 멀리 서로 이격될 수 있다.
위치 조절 기구(500) 사이로 진입한 로봇 암(60)이 포커스링(400)의 저면을 지지하면, 위치 조절 기구(500)는 반출 동작 중에 로봇 암(60)과 간섭하지 않도록 포커스링 리프트 핀(520)을 하강시킨다.
그리고 도 8에 나타낸 바와 같이, 로봇 암(60)은 포커스링(400)을 지지한 상태에서 웨이퍼 입출구(140)를 통해 후퇴한다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(10)는 포커스링(400)의 높이를 용이하게 조절할 수 있다. 특히 웨이퍼 처리 장치(10)는 포커스링(400)을 웨이퍼 히터(200)에 고정시키지 않고, 위치 조절 기구(500)를 이용해 승강시킴으로써 웨이퍼 처리 공정 중에도 포커스링(400)과 샤워 헤드(300) 간의 거리를 용이하게 조절할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(10)는 위치 조절 기구(500)를 이용해 포커스링(400)을 승강시켜, 웨이퍼 입출구(140)를 통해 로봇 암(60)으로 포커스링(400)을 용이하게 반입 및 반출할 수 있다.
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
10: 웨이퍼 처리 장치
100: 챔버
200: 웨이퍼 히터
300: 샤워 헤드
400: 포커스 링
500: 위치 조절 기구

Claims (11)

  1. 챔버, 상기 챔버 내에 배치되어 상면에 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 히터, 상기 웨이퍼 히터와 대향하도록 배치되어 가스를 분사하는 샤워 헤드, 상기 웨이퍼 히터 상에 배치되어 상기 히터의 외주면과 접촉하는 포커스링 및 상기 챔버의 외부에 배치되며 상기 포커스링의 위치를 조절하는 복수 개의 위치 조절 기구를 포함하는 웨이퍼 처리 장치로서,
    상기 위치 조절 기구는 상기 웨이퍼 히터를 승강시키는 승강 샤프트의 주위에 복수 개 배치되며, 상기 챔버의 저면을 통해 승강하면서 상기 포커스링의 저면과 접촉하여 상기 포커스링을 승강시키고,
    상기 위치 조절 기구는 상기 포커스링을 승강시켜, 상기 샤워 헤드와 상기 포커스링 간의 거리를 조절하는, 웨이퍼 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 조절 기구는 상기 챔버의 저면 외측에 배치되는 구동 모터 및 상기 구동 모터와 연결되어 상기 구동 모터의 동작에 따라 승강하면서 상기 포커스링을 승강시키는 포커스링 리프트 핀을 포함하는, 웨이퍼 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 조절 기구는 상기 구동 모터와 연결되는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트 상에 배치되며 상기 포커스링 리프트 핀의 단부가 고정된 고정 블록을 포함하며, 볼 스크류 방식의 상기 구동 모터가 동작함에 따라 상기 지지 플레이트가 승강하여 상기 포커스링 리프트 핀이 승강하는, 웨이퍼 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위치 조절 기구는 내측에 상기 포커스링 리프트 핀과 상기 고정 블록을 포함하며, 상기 지지 플레이트의 승강에 따라 신축되는 보호관을 더 포함하는, 웨이퍼 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치 조절 기구는 상기 보호관의 내측에 배치되며 또한 상기 보호관의 길이 방향 양단에 배치되는 한 쌍의 제1밀봉링 및 상기 포커스링 리프트 핀의 단부에 형성된 나사산에 체결되며 상기 고정 블록의 상면에 안착되는 고정 너트 및 상기 고정 블록의 내측에 배치되어 상기 고정 블록에 삽입된 상기 포커스링 리프트 핀의 단부를 감싸는 제2밀봉링을 더 포함하는, 웨이퍼 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    평면에서 보았을 때, 상기 승강 샤프트는 상기 웨이퍼 히터와 중첩되도록 배치되고, 상기 위치 조절 기구는 상기 웨이퍼 히터와 중첩되지 않도록 배치되는, 웨이퍼 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 위치 조절 기구는 상기 챔버의 저면과 상기 구동 모터 사이에 배치되는 방열판을 더 포함하는, 웨이퍼 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 위치 조절 기구는 상기 구동 모터를 감싸도록 배치되며, 상기 구동 모터의 외주면을 향해 복수 개의 핀을 구비하는 냉각 블록을 더 포함하는, 웨이퍼 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 측면에 형성되는 웨이퍼 입출구를 더 포함하고,
    상기 위치 조절 기구가 상기 웨이퍼 입출구의 높이까지 상기 포커스링을 상승시키면, 상기 웨이퍼 입출구를 통해 들어온 로봇 암이 상기 포커스링을 외부로 반출하는, 웨이퍼 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수 개의 위치 조절 기구는 상기 로봇 암의 단부에 형성된 안착 단부가 상기 복수 개의 위치 조절 기구 사이로 진입하여 상기 포커스링을 지지하도록, 서로 일정 거리 이상 이격하여 배치되는, 웨이퍼 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 포커스링 리프트 핀은 상기 포커스링과 접촉하는 단부가 상기 단부를 지지하는 다른 부분보다 넓은 면적을 갖는, 웨이퍼 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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