KR102854647B1 - Apparatus for processing substrate, system and method for processing substrate - Google Patents
Apparatus for processing substrate, system and method for processing substrateInfo
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Abstract
본 발명의 사상에 따른 기판 처리 장치는, 기판에 자연적으로 생성된 자연 산화막을 에칭하여 공정을 수행하기 위한 전처리 과정을 수행할 수 있게 하는 기판 처리 장치와, 시스템 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 챔버; 상기 챔버에 설치되고, 적어도 하나의 기판이 안착되는 기판 지지대; 상기 챔버의 상부에 설치되고, 상기 기판을 가열하는 히터; 상기 기판을 상기 히터 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 기판 지지대에 승하강이 자유롭게 설치되고, 상기 기판의 테두리부와 대응되는 형상으로 형성되는 에지 링(Edge ring); 및 상기 에지 링을 승하강시키는 에지 링 승하강 장치;를 포함할 수 있다. A substrate processing device according to the idea of the present invention relates to a substrate processing device capable of performing a pretreatment process for performing a process by etching a natural oxide film naturally formed on a substrate, and a system and a substrate processing method, the device including: a chamber; a substrate supporter installed in the chamber and having at least one substrate placed thereon; a heater installed at an upper portion of the chamber and heating the substrate; an edge ring freely installed to be elevated and lowered on the substrate supporter so as to move the substrate in the direction of the heater, the edge ring having a shape corresponding to a border portion of the substrate; and an edge ring elevation device for elevation and lowering the edge ring.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 자연적으로 생성된 자연 산화막을 에칭하여 공정을 수행하기 위한 전처리 과정을 수행할 수 있게 하는 기판 처리 장치와, 시스템 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing device, and more particularly, to a substrate processing device and a system and a substrate processing method that enable a pretreatment process to be performed by etching a natural oxide film naturally formed on a substrate to perform a process.
박막 증착 장치는 반응 용기 내에 수납된 웨이퍼 등의 기판에 공정가스들을 공급함으로써, 기판 상에 소정의 박막을 형성하는 장치이다. 이러한 박막 증착 장치로는 CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition) 장치 등 여러 가지 방식의 장치들이 적용되고 있으며, 반도체나 디스플레이 패널 등을 제조하기 위한 다양한 분야에서 응용되고 있다.A thin film deposition device forms a specific thin film on a substrate, such as a wafer, stored in a reaction vessel by supplying process gases. Various types of thin film deposition devices, such as CVD (Chemical Vapor Deposition) and ALD (Atomic Layer Deposition), are used, and are applied in various fields such as manufacturing semiconductors and display panels.
일반적으로 이러한 박막 증착 공정 등의 공정을 수행하기 전에, 전처리 과정으로서, 기판에 자연적으로 생성된 자연 산화막을 에칭할 수 있는 전처리 공정이 필요했었다.Typically, before performing processes such as thin film deposition, a pretreatment process was required to etch the natural oxide film naturally formed on the substrate.
이러한, 전처리 공정을 수행하는 종래의 기판 처리 장치는, 에칭 가스를 공급하고 히터로 기판을 가열하여 기판 표면에 형성된 자연 산화막을 승화시키는 장치로서, 히터를 샤워 헤드의 내부에 설치하고, 기판 리프트핀을 이용하여 기판을 샤워 헤드 방향으로 상승시키는 기판 리프트핀 이송 방식이 적용되었다.A conventional substrate processing device that performs such a pretreatment process is a device that supplies an etching gas and heats the substrate with a heater to sublimate a natural oxide film formed on the surface of the substrate. The heater is installed inside a shower head, and a substrate lift pin transfer method is applied to raise the substrate toward the shower head using a substrate lift pin.
그러나, 이러한 종래의 기판 리프트핀 이송 방식의 기판 처리 장치는, 기판 상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 과정에서 발생된 부산물이 기판 보다 상대적으로 저온 상태인 에지 링(Edge Ring)에 고체 형태로 적층되고, 이러한 고체 형태의 부산물이 누적되어 기판에 파티클이 발생될 수 있으며, 이러한 파티클을 제거하기 위해서 별도의 에지 링 클리닝 공정을 수행해야 하는 등 많은 문제점들이 있었다. However, the substrate processing device using the conventional substrate lift pin transfer method had many problems, such as by-products generated in the process of removing a natural oxide film formed on the substrate being deposited in a solid form on the edge ring, which is at a relatively low temperature compared to the substrate, and particles may be generated on the substrate as these solid by-products accumulate, and a separate edge ring cleaning process must be performed to remove these particles.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 에지 링을 이용하여 기판을 히터 방향으로 이송하는 에지 링 이송 방식을 적용하여 기판과 함께 에지 링이 동시에 가열되게 함으로써 에지 링에 생성된 부산물을 승화시켜서 파티클 발생을 방지하여 양질의 제품을 생산할 수 있으며, 에지 링 세정 주기를 늘릴 수 있어서 장비의 관리 비용을 크게 절감할 수 있게 하는 기판 처리 장치와, 시스템 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems including the above-described problems, and provides a substrate processing device, system, and substrate processing method that apply an edge ring transport method that transports a substrate in the direction of a heater using an edge ring, thereby simultaneously heating the edge ring together with the substrate, thereby sublimating byproducts generated in the edge ring, thereby preventing particle generation and producing high-quality products, and can significantly reduce equipment management costs by increasing the edge ring cleaning cycle. However, these tasks are exemplary and the scope of the present invention is not limited thereby.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 장치는, 챔버; 상기 챔버에 설치되고, 적어도 하나의 기판이 안착되는 기판 지지대; 상기 챔버의 상부에 설치되고, 상기 기판을 가열하는 히터; 상기 기판을 상기 기판 지지대로부터 이격시켜서 상기 히터 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 기판 지지대에 승하강이 자유롭게 설치되고, 상기 기판의 테두리부와 대응되는 형상으로 형성되는 에지 링(Edge ring); 및 상기 에지 링을 승하강시키는 에지 링 승하강 장치;를 포함할 수 있다.A substrate processing device according to the present invention for solving the above problem may include: a chamber; a substrate supporter installed in the chamber and having at least one substrate placed thereon; a heater installed on an upper portion of the chamber and heating the substrate; an edge ring freely installed to be elevated and lowered on the substrate supporter so as to move the substrate away from the substrate supporter toward the heater, and formed in a shape corresponding to a border portion of the substrate; and an edge ring elevation device for elevation and lowering the edge ring.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 기판 지지대는, 상기 기판 지지대에 안착된 상기 기판을 냉각시키기 위하여 내부에 쿨링 패스가 형성될 수 있다.Additionally, according to the present invention, the substrate support may have a cooling path formed therein to cool the substrate mounted on the substrate support.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 기판 지지대는, 상기 기판의 가장 자리로 불활성 가스를 유도하여 상기 기판의 후면에 가스 증착을 방지할 수 있도록 내부에 불활성 가스 패스가 형성될 수 있다.In addition, according to the present invention, the substrate support may have an inert gas path formed therein so as to guide an inert gas to the edge of the substrate and prevent gas deposition on the rear surface of the substrate.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링은, 상기 기판의 상기 테두리부의 하면을 지지할 수 있도록 전체적으로 링 형상이고, 일부분에 상기 기판과 직접적으로 접촉되는 기판 지지부가 형성되며, 타부분에 적어도 일부분이 상기 기판의 외경 거리 보다 작은 내경 거리를 갖는 관통홀부가 형성되는 링 몸체;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the edge ring may include a ring body having an overall ring shape capable of supporting a lower surface of the edge portion of the substrate, a substrate support portion formed in direct contact with the substrate at a portion thereof, and a through hole portion formed at least at a portion of the other portion thereof having an inner diameter distance smaller than an outer diameter distance of the substrate.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링은, 상기 기판의 테두리부를 안내하여 정위치로 정렬시킬 수 있도록 상기 링 몸체에 형성되는 가이드부;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the edge ring may include a guide portion formed on the ring body so as to guide the edge portion of the substrate and align it in a fixed position.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링은, 상기 링 몸체의 외경 방향으로 불활성 가스 확산 공간이 형성될 수 있도록 상기 링 몸체의 하방으로 연장되게 형성되는 측벽부;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the edge ring may include a side wall portion formed to extend downwardly of the ring body so that an inert gas diffusion space can be formed in the outer diameter direction of the ring body.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링은, 상기 기판 지지대에 안착되는 경우, 상기 기판 지지대, 상기 링 몸체, 상기 측벽부에 의하여 상기 불활성 가스 확산 공간을 형성하도록 상기 링 몸체 하방에 이격되어 상기 측벽부로부터 돌출 형성되며, 상기 기판 지지대에 안착되는 안착부;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the edge ring may include a mounting portion that is spaced apart from the lower portion of the ring body and protrudes from the side wall portion to form the inert gas diffusion space by the substrate support, the ring body, and the side wall portion when mounted on the substrate support, and is mounted on the substrate support.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링은, 대기 모드시, 상기 기판 지지대의 외경부에 형성된 링 수용부에 적어도 일부분이 수용되어 상기 기판 지지대와 함께 승하강될 수 있다.In addition, according to the present invention, the edge ring can be raised and lowered together with the substrate support by being received at least in part in a ring receiving portion formed on the outer diameter of the substrate support in the standby mode.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링은, 상승 모드시, 상기 기판과 함께 상기 히터 방향으로 상승되어, 상기 히터에 의해 상기 기판과 동시에 가열될 수 있다.In addition, according to the present invention, the edge ring can be raised together with the substrate in the rising mode toward the heater, and can be heated simultaneously with the substrate by the heater.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링 승하강 장치는, 상기 에지 링을 지지할 수 있도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 내부 승하강대; 일단부가 상기 내부 승하강대와 연결되고, 타단부가 상기 챔버에 형성된 제 1 홀부를 통과하여 상기 챔버의 외부로 연장되는 승하강축; 상기 승하강축의 상기 타단부와 연결되도록 상기 챔버의 외부에 승하강이 가능하게 설치되는 외부 승하강대; 및 상기 챔버의 외부에 설치되고, 상기 외부 승하강대를 승하강시키는 에지 링 승하강 모터;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the edge ring elevation device may include an internal elevation stand installed inside the chamber so as to support the edge ring; an elevation shaft having one end connected to the internal elevation stand and the other end extending to the outside of the chamber through a first hole formed in the chamber; an external elevation stand installed outside the chamber so as to be able to ascend and descend so as to be connected to the other end of the elevation shaft; and an edge ring elevation motor installed outside the chamber and elevating and descending the external elevation stand.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 내부 승하강대는, 상기 에지 링의 하면을 지지하여 승하강시킬 수 있도록 기판 지지대의 외경면을 따라 승하강되는 적어도 하나의 에지 링 리프트핀; 및 상기 에지 링 리프트핀들을 서로 연결시키는 전체적으로 링 형상인 리프트핀 연결대;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the inner lifting member may include at least one edge ring lift pin that is raised and lowered along the outer diameter surface of the substrate support member so as to support the lower surface of the edge ring and raise and lower it; and a lift pin connecting member that is generally ring-shaped and connects the edge ring lift pins to each other.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 기판 지지대를 관통하는 형상으로 상기 기판 지지대에 승하강이 자유롭게 형성되는 기판 리프트핀; 및 상기 챔버에 형성되고, 상기 기판 지지대의 하강시 로봇암으로부터 상기 기판을 인계받을 수 있도록 상기 기판이 상기 기판 지지대로부터 이격되게 상기 기판 리프트핀을 일정한 높이로 지지하는 기판 리프트핀 지지부;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the apparatus may include a substrate lift pin formed in a shape that penetrates the substrate support and is freely raised and lowered on the substrate support; and a substrate lift pin support formed in the chamber and supporting the substrate lift pin at a predetermined height so that the substrate can be received from a robot arm when the substrate support is lowered.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 히터와 상기 기판 사이에 설치되고, 상기 기판 방향으로 에칭 가스를 분사하는 샤워 헤드;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, a shower head may be included, which is installed between the heater and the substrate and sprays an etching gas in the direction of the substrate.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 시스템은, 기판을 이송하는 트랜스퍼 모듈; 상기 트랜스퍼 모듈로부터 인계받은 상기 기판을 전처리하는 전처리 모듈; 및 상기 트랜스퍼 모듈로부터 전처리된 상기 기판을 인계받아서 프로세스 공정을 수행하는 프로세스 모듈;을 포함하고, 상기 전처리 모듈은, 상기 기판의 자연 산화물을 에칭하는 기판 처리 장치이고, 상기 기판 처리 장치는, 챔버; 상기 챔버에 설치되고, 적어도 하나의 기판이 안착되는 기판 지지대; 상기 챔버의 상부에 설치되고, 상기 기판을 가열하는 히터; 상기 기판을 상기 기판 지지대로부터 이격시켜서 상기 히터 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 기판 지지대에 승하강이 자유롭게 설치되고, 상기 기판의 테두리부와 대응되는 형상으로 형성되는 에지 링(Edge ring); 및 상기 에지 링을 승하강시키는 에지 링 승하강 장치;를 포함할 수 있다.Meanwhile, a substrate processing system according to the idea of the present invention for solving the above problem may include a transfer module for transferring a substrate; a preprocessing module for preprocessing the substrate received from the transfer module; and a process module for receiving the preprocessed substrate from the transfer module and performing a process step; wherein the preprocessing module is a substrate processing device for etching a natural oxide of the substrate, and the substrate processing device may include: a chamber; a substrate supporter installed in the chamber and having at least one substrate mounted thereon; a heater installed on an upper portion of the chamber and heating the substrate; an edge ring freely installed to be elevated and lowered on the substrate supporter so as to move the substrate away from the substrate supporter and toward the heater, the edge ring having a shape corresponding to an edge portion of the substrate; and an edge ring elevation device for elevationally raising and lowering the edge ring.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 사상에 따른 기판 처리 방법은, 기판 지지대 승하강 장치를 이용하여 기판 지지대를 하강 위치까지 하강시켜서 기판 리프트핀을 상기 기판 지지대로부터 일정한 높이로 지지되게 하고, 기판을 상기 기판 리프트핀 상에 로딩하는 기판 로딩 단계; 상기 기판 지지대 승하강 장치를 이용하여 상기 기판 및 에지 링(Edge ring)을 상승시킬 수 있도록 상기 하강 위치를 기준으로 상기 기판 지지대를 제 1 높이로 상승시키는 기판 지지대 상승 단계; 및 에지 링 승하강 장치를 이용하여 상기 기판이 히터 방향으로 상승할 수 있도록 상기 에지 링을 상기 제 1 높이 보다 높은 제 2 높이로 상승시키는 에지 링 상승 단계;를 포함할 수 있다.Meanwhile, a substrate processing method according to the present invention for solving the above problem may include a substrate loading step of lowering a substrate support to a lowered position using a substrate support raising/lowering device so that a substrate lift pin is supported from the substrate support at a predetermined height, and loading a substrate onto the substrate lift pin; a substrate support raising step of raising the substrate support to a first height based on the lowered position using the substrate support raising/lowering device so that the substrate and edge ring can be raised; and an edge ring raising step of raising the edge ring to a second height higher than the first height so that the substrate can be raised toward a heater using an edge ring raising/lowering device.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 에지 링 상승 단계에서, 상기 에지 링은 상기 히터에 의해 상기 기판과 동시에 가열될 수 있다.Additionally, according to the present invention, in the edge ring raising step, the edge ring can be heated simultaneously with the substrate by the heater.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 기판 지지대 상승 단계에서, 저온 환경 하에서, 상기 기판의 자연 산화물이 에칭 가스와 반응하여 부산물이 발생되고, 상기 에지 링 상승 단계에서, 고온 환경 하에서, 상기 히터에 의해 가열된 상기 기판의 부산물이 승화되어 에칭될 수 있다.In addition, according to the present invention, in the substrate support raising step, under a low-temperature environment, the natural oxide of the substrate reacts with the etching gas to generate a by-product, and in the edge ring raising step, under a high-temperature environment, the by-product of the substrate heated by the heater can be sublimated and etched.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 에지 링을 이용하여 기판을 히터 방향으로 이송하는 에지 링 이송 방식을 적용하여 기판과 함께 에지 링이 동시에 가열되게 함으로써 에지 링에 생성된 부산물을 승화시켜서 파티클 발생을 방지하여 양질의 제품을 생산할 수 있으며, 에지 링 세정 주기를 늘릴 수 있어서 장비의 관리 비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention as described above, by applying an edge ring transfer method that transfers a substrate toward a heater using an edge ring, the edge ring is heated simultaneously with the substrate, thereby sublimating byproducts generated in the edge ring to prevent particle generation, thereby producing a high-quality product, and by increasing the edge ring cleaning cycle, the equipment management cost can be significantly reduced. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 기판 로딩 단계를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 기판 지지대 상승 단계를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 에지 링 상승 단계를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치가 설치된 기판 처리 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a substrate loading step of a substrate processing device according to some embodiments of the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view showing the substrate support raising step of the substrate processing device of Fig. 1.
Fig. 3 is a cross-sectional view showing the edge ring raising step of the substrate processing device of Fig. 1.
Fig. 4 is a perspective view showing the substrate processing device of Fig. 1.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a substrate processing system in which a substrate processing device according to some embodiments of the present invention is installed.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a substrate processing method according to some embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. The following embodiments may be modified in various ways, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided to more faithfully and completely explain the present disclosure and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically illustrating ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations in the shapes depicted may be expected, for example, depending on manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shapes of the regions depicted herein, but should include, for example, variations in shapes resulting from manufacturing processes.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)의 기판 로딩 단계를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치(100)의 기판 지지대 상승 단계를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치(100)의 에지 링 상승 단계를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 기판 처리 장치(100)를 나타내는 사시도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a substrate loading step of a substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a substrate support raising step of the substrate processing device (100) of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view showing an edge ring raising step of the substrate processing device (100) of FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view showing the substrate processing device (100) of FIG. 1.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)는, 크게 챔버(10)와, 기판 지지대(20)와, 히터(30)와, 에지 링(40)(Edge ring)과, 에지 링 승하강 장치(50) 및 기판 지지대 승하강 장치(90)를 포함할 수 있다.First, as illustrated in FIGS. 1 to 4, a substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention may largely include a chamber (10), a substrate support (20), a heater (30), an edge ring (40), an edge ring elevating/lowering device (50), and a substrate support elevating/lowering device (90).
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)는, 내부에 기판 처리 공간을 제공할 수 있는 것으로서, 상기 기판 지지대(20)와, 상기 히터(30)와, 상기 에지 링(40)과, 상기 에지 링 승하강 장치(50) 및 상기 기판 지지대 승하강 장치(90) 등을 지지할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 일종의 박스 형태의 구조체로서, 예를 들면, 상기 기판 처리 공간은 진공 펌프와 연결될 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 상기 챔버(10)의 투입구(11)에는 게이트 밸브가 형성되어 측방향으로 상기 기판(1)이 상기 챔버(10) 내부로 유입되거나 유출될 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 1, the chamber (10) is a box-shaped structure having sufficient strength and durability to support the substrate support (20), the heater (30), the edge ring (40), the edge ring lifting/lowering device (50), and the substrate support lifting/lowering device (90), which can provide a substrate processing space therein, and for example, the substrate processing space can be connected to a vacuum pump. In addition, although not illustrated, a gate valve is formed at the inlet (11) of the chamber (10) so that the substrate (1) can be introduced into or discharged from the chamber (10) laterally.
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판 지지대(20)는 상기 챔버(10)의 기판 처리 공간에 설치되는 것으로서, 적어도 하나의 기판(1)을 안착시키고, 상기 기판(1)을 자전 또는 공전시키는 서셉터 등 일종의 턴테이블 형태의 구조체일 수 있다.In addition, for example, as shown in FIG. 1, the substrate support (20) is installed in the substrate processing space of the chamber (10), and may be a type of turntable-shaped structure such as a susceptor that places at least one substrate (1) and rotates or orbits the substrate (1).
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 히터(30)는, 상기 챔버(10)에 설치되어 상기 기판(1)을 가열하는 일종의 가열 장치로서, 상기 기판 처리 공간의 상방 즉, 후술될 샤워 헤드(70)의 내부에 설치될 수 있다.In addition, for example, as shown in FIG. 1, the heater (30) is a type of heating device that is installed in the chamber (10) to heat the substrate (1), and can be installed above the substrate processing space, i.e., inside the shower head (70) described later.
따라서, 상기 히터(30)는, 상기 기판(1)이 상기 에지 링과 함께 상승되어 근접하게 되면, 상기 기판(1)과 동시에 상기 에지 링(40)을 가열할 수 있다.Accordingly, the heater (30) can heat the edge ring (40) simultaneously with the substrate (1) when the substrate (1) is raised and brought into proximity with the edge ring.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 에지 링(40)은, 상기 기판(1)을 상기 히터(30) 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 기판 지지대(20)에 승하강이 자유롭게 설치되는 것으로서, 상기 기판(1)의 테두리부와 대응되는 형상으로 형성되는 링형 구조체일 수 있다.In addition, for example, as shown in FIGS. 1 to 4, the edge ring (40) may be a ring-shaped structure formed in a shape corresponding to the edge portion of the substrate (1), and is freely installed to rise and fall on the substrate support (20) so as to move the substrate (1) toward the heater (30).
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3의 확대된 부분에 도시된 바와 같이, 상기 에지 링(40)은, 상기 기판(1)의 상기 테두리부의 하면을 지지할 수 있도록 전체적으로 링 형상이고, 상면의 일부분에 상기 기판(1)과 직접적으로 접촉되는 기판 지지부(41a)가 형성되며, 상면의 타부분에 적어도 일부분이 상기 기판의 외경 거리 보다 작은 내경 거리를 갖는 관통홀부(41b)가 형성되는 링 몸체(41)와, 상기 기판(1)의 테두리부를 안내하여 정위치로 정렬시킬 수 있도록 상기 링 몸체(41)에 형성되는 가이드부(42)와, 상기 링 몸체(41)의 외경 방향으로 불활성 가스 확산 공간이 형성될 수 있도록 상기 링 몸체(41)의 하방으로 연장되게 형성되는 측벽부(43) 및 상기 기판 지지대(20)에 안착되는 경우, 상기 기판 지지대(20), 상기 링 몸체(41), 상기 측벽부(43)에 의하여 상기 불활성 가스 확산 공간을 형성하도록 상기 링 몸체(41) 하방에 이격되어 상기 측벽부(43)로부터 돌출 형성되며, 상기 기판 지지대(20)에 안착되는 안착부(44)를 포함할 수 있다.More specifically, as shown in the enlarged part of FIG. 3, the edge ring (40) is formed with a ring body (41) that is entirely ring-shaped so as to be able to support the lower surface of the edge portion of the substrate (1), and has a substrate support portion (41a) formed on a part of the upper surface that directly contacts the substrate (1), and a through hole portion (41b) formed on at least a part of the other part of the upper surface that has an inner diameter distance smaller than the outer diameter distance of the substrate, a guide portion (42) formed on the ring body (41) so as to guide and align the edge portion of the substrate (1) to a correct position, a side wall portion (43) formed to extend downwardly of the ring body (41) so that an inert gas diffusion space can be formed in the outer diameter direction of the ring body (41), and when seated on the substrate support (20), the inert gas diffusion space is formed by the substrate support (20), the ring body (41), and the side wall portion (43). It may include a mounting portion (44) that is spaced apart from the lower portion of the ring body (41) and protrudes from the side wall portion (43) and is mounted on the substrate support (20).
따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 에지 링(40)은, 대기 모드시, 상기 기판 지지대(20)의 외경부에 형성된 링 수용부(20a)에 적어도 일부분이 수용되어 상기 기판 지지대(20)와 함께 승하강될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 에지 링(40)은, 상승 모드시, 상기 기판 지지대(20)와 이격되어 상기 기판(1)과 함께 상기 히터(30) 방향으로 상승되어, 상기 히터(30)에 의해 상기 기판(1)과 동시에 가열될 수 있다.Accordingly, as shown in FIGS. 1 and 2, the edge ring (40) can be raised and lowered together with the substrate support (20) by being at least partially received in the ring receiving portion (20a) formed on the outer diameter of the substrate support (20) in the standby mode, and as shown in FIG. 3, the edge ring (40) can be raised together with the substrate (1) toward the heater (30) while being spaced apart from the substrate support (20) in the rising mode, so that the edge ring (40) can be heated simultaneously with the substrate (1) by the heater (30).
이 때, 상기 에지 링(40)은 상기 기판(1)을 정렬시키는 기능도 수행할 수 있는 것으로서, 이를 통해서 상기 기판(1)의 슬라이딩 현상 등 정위치로부터 이탈되는 형상을 방지할 수 있다.At this time, the edge ring (40) can also perform the function of aligning the substrate (1), thereby preventing the substrate (1) from sliding or otherwise moving out of its original position.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 에지 링 승하강 장치(50)는, 상기 에지 링(40)을 상기 기판 지지대로부터 이격시켜서 선택적으로 승하강시키는 장치로서, 상기 에지 링(40)을 지지할 수 있도록 상기 챔버(10)의 내부에 설치되는 내부 승하강대(51)와, 일단부가 상기 내부 승하강대(51)와 연결되고, 타단부가 상기 챔버(10)에 형성된 제 1 홀부(10a)를 통과하여 상기 챔버(10)의 외부로 연장되는 승하강축(52)과, 상기 승하강축(52)의 상기 타단부와 연결되도록 상기 챔버(10)의 외부에 승하강이 가능하게 설치되는 외부 승하강대(53)와, 상기 챔버(10)의 외부에 설치되고, 상기 외부 승하강대(53)를 승하강시키는 에지 링 승하강 모터(54) 및 상기 챔버(10) 내부의 진공이 유지될 수 있도록 상기 승하강축(52)을 둘러싸고, 상기 챔버(10)의 상기 제 1 홀부(10a) 주변과 상기 외부 승하강대(53) 사이에 설치되는 에지 링 벨로우즈관(55)을 포함할 수 있다.In addition, for example, as shown in FIGS. 1 to 4, the edge ring lifting device (50) is a device that selectively raises and lowers the edge ring (40) by separating it from the substrate support, and includes an internal lifting platform (51) installed inside the chamber (10) so as to support the edge ring (40), an lifting shaft (52) having one end connected to the internal lifting platform (51) and the other end extending to the outside of the chamber (10) through a first hole (10a) formed in the chamber (10), an external lifting platform (53) installed outside the chamber (10) so as to be able to raise and lower so as to be connected to the other end of the lifting shaft (52), an edge ring lifting motor (54) installed outside the chamber (10) and raising and lowering the external lifting platform (53), and the chamber (10). It may include an edge ring bellows pipe (55) that surrounds the elevating shaft (52) so that an internal vacuum can be maintained and is installed between the first hole (10a) of the chamber (10) and the external elevating member (53).
여기서, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 내부 승하강대(51)는, 상기 에지 링(40)의 하면을 지지하여 승하강시킬 수 있도록 기판 지지대(20)의 외경면을 따라 승하강되는 적어도 하나의 에지 링 리프트핀(511) 및 상기 에지 링 리프트핀(511)들을 서로 연결시키는 전체적으로 링 형상인 리프트핀 연결대(512)를 포함할 수 있다.Here, for example, as shown in FIGS. 1 to 4, the internal lifting member (51) may include at least one edge ring lift pin (511) that is raised and lowered along the outer surface of the substrate support member (20) so as to support the lower surface of the edge ring (40) and raise and lower it, and an overall ring-shaped lift pin connecting member (512) that connects the edge ring lift pins (511) to each other.
그러나, 상기 에지 링 리프트핀(511)은 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 설치 개수가 1개 이상, 2개, 4개, 5개 등 다양한 개수로 설치될 수 있고, 상기 리프트핀 연결대(512) 역시, 링 형상 이외에도 C형이나 다양한 기하학적인 형상이 모두 적용될 수 있다.However, the edge ring lift pin (511) is not necessarily limited to the drawing, and may be installed in various numbers such as 1 or more, 2, 4, 5, etc., and the lift pin connecting member (512) may also be applied in a C-shape or various geometric shapes in addition to a ring shape.
따라서, 상기 챔버(10)의 외부에 설치된 상기 에지 링 승하강 모터(54)가 역시 상기 챔버(10)의 외부에 설치된 상기 외부 승하강대(53)를 상승시키면, 상기 외부 승하강대(53)와 연결된 상기 승하강축(52)이 상승되면서, 상기 챔버(10)의 내부에 설치되는 상기 내부 승하강대(51)를 상승시킬 수 있다.Accordingly, when the edge ring elevation motor (54) installed outside the chamber (10) raises the external elevation platform (53) also installed outside the chamber (10), the elevation shaft (52) connected to the external elevation platform (53) is raised, thereby raising the internal elevation platform (51) installed inside the chamber (10).
이 때, 상기 내부 승하강대(51)의 상기 에지 링 리프트핀(511)이 상기 에지 링(40)을 들어 올릴 수 있고, 상기 기판(1)은 상기 에지 링(40)에 지지되어 상기 히터(30) 방향으로 도 3의 제 2 높이(H2)까지 상승될 수 있다.At this time, the edge ring lift pin (511) of the internal lifting member (51) can lift the edge ring (40), and the substrate (1) can be supported by the edge ring (40) and raised toward the heater (30) to the second height (H2) of FIG. 3.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판 지지대 승하강 장치(90)는, 상기 기판 지지대(20)를 선택적으로 승하강시키는 장치로서, 일단부가 상기 기판 지지대(20)와 연결되고, 타단부가 상기 챔버(10)에 형성된 제 2 홀부(10b)를 통과하여 상기 챔버(10)의 외부로 연장되는 지지대축(91)과, 상기 지지대축(91)의 상기 타단부와 연결되도록 상기 챔버(10)의 외부에 승하강이 가능하게 설치되는 지지대 승하강대(92)와, 상기 챔버(10)의 외부에 설치되고, 상기 지지대 승하강대(92)를 승하강시키는 지지대 승하강 모터(93) 및 상기 챔버(10) 내부의 진공이 유지될 수 있도록 상기 지지대축(91)을 둘러싸고, 상기 챔버(10)의 상기 제 2 홀부(10b) 주변과 상기 지지대 승하강대(92) 사이에 설치되는 지지대 벨로우즈관(94)을 포함할 수 있다.In addition, for example, as shown in FIGS. 1 to 4, the substrate support elevating device (90) is a device that selectively elevates and lowers the substrate support (20), and includes a support shaft (91) having one end connected to the substrate support (20) and the other end extending to the outside of the chamber (10) through the second hole (10b) formed in the chamber (10), a support elevating and lowering member (92) that is installed outside the chamber (10) so as to be able to elevate and lower so as to be connected to the other end of the support shaft (91), a support elevating and lowering motor (93) that is installed outside the chamber (10) and elevates and lowers the support elevating and lowering member (92), and a vacuum motor (93) that surrounds the support shaft (91) so that the vacuum inside the chamber (10) can be maintained, and around the second hole (10b) of the chamber (10) and the support It may include a support bellows pipe (94) installed between the ascending and descending platforms (92).
따라서, 상기 챔버(10)의 외부에 설치된 상기 지지대 승하강 모터(93)가 역시 상기 챔버(10)의 외부에 설치된 상기 지지대 승하강대(92)를 상승시키면, 상기 지지대 승하강대(92)와 연결된 상기 지지대축(91)이 상승되면서, 상기 챔버(10)의 내부에 설치되는 상기 기판 지지대(20)를 상승시킬 수 있다.Accordingly, when the support elevation motor (93) installed outside the chamber (10) raises the support elevation stand (92) also installed outside the chamber (10), the support shaft (91) connected to the support elevation stand (92) is raised, thereby raising the substrate support stand (20) installed inside the chamber (10).
이 때, 상기 기판 지지대(20)는 상기 기판 지지대(20)에 설치된 상기 에지 링(40)과 함께 도 2의 제 1 높이(H1)까지 상승될 수 있다.At this time, the substrate support (20) can be raised to the first height (H1) of FIG. 2 together with the edge ring (40) installed on the substrate support (20).
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)는, 상기 기판 지지대(20)를 관통하는 형상으로 상기 기판 지지대(20)에 승하강이 자유롭게 형성되는 기판 리프트핀(60) 및 상기 챔버(10)에 형성되고, 상기 기판 지지대(20)의 하강시, 로봇암으로부터 상기 기판(1)을 인계받을 수 있도록 상기 기판(1)이 상기 기판 지지대(20)로부터 이격되게 상기 기판 리프트핀(60)을 일정한 높이로 지지하는 기판 리프트핀 지지부(61)를 포함할 수 있다.In addition, for example, as illustrated in FIGS. 1 to 4, a substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention may include a substrate lift pin (60) that is formed to be freely raised and lowered on the substrate support (20) in a shape that penetrates the substrate support (20), and a substrate lift pin support member (61) that is formed in the chamber (10) and supports the substrate lift pin (60) at a predetermined height so that the substrate (1) can be taken over from the robot arm when the substrate support (20) is lowered.
여기서, 상기 기판 리프트핀 지지부(61)는 상기 챔버(10)의 내부에 고정 설치되는 것으로 반드시 한정되지 않는 것으로서, 별도의 승하강 장치에 설치되거나, 상기 챔버(10)의 저면에 일체형으로 형성되거나, 제거되는 등 매우 다양한 형상 및 종류의 기판 리프트핀 승하강 장치가 모두 적용될 수 있다.Here, the substrate lift pin support member (61) is not necessarily limited to being fixedly installed inside the chamber (10), and various shapes and types of substrate lift pin lifting and lowering devices can be applied, such as being installed in a separate lifting and lowering device, being formed integrally on the bottom surface of the chamber (10), or being removable.
따라서, 별도의 기판 리프트핀 승하강 모터나 구동 장치가 없이도, 상기 기판 지지대(20)의 하강을 이용하여 상대적으로 상기 기판 리프트핀(60)이 상기 기판 지지대(20)로부터 이격되게 하여 로봇암으로부터 상기 기판(1)을 인계받을 수 있다.Accordingly, even without a separate substrate lift pin elevation motor or driving device, the substrate (1) can be received from the robot arm by relatively spacing the substrate lift pin (60) away from the substrate support (20) by utilizing the lowering of the substrate support (20).
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)는, 상기 히터(30)와 상기 기판(1) 사이에 설치되고, 상기 기판(1) 방향으로 에칭 가스를 분사하는 샤워 헤드(70) 및 상기 챔버(10)의 내벽면에 설치되고, 상기 기판(1)의 가열시, 발생되는 부산 가스를 배출구(81)를 통해 외부로 배출시키는 가스 배출 장치(80)를 포함할 수 있다.In addition, for example, as illustrated in FIGS. 1 to 4, a substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention may include a shower head (70) installed between the heater (30) and the substrate (1) and spraying an etching gas toward the substrate (1), and a gas exhaust device (80) installed on an inner wall surface of the chamber (10) and discharging by-product gas generated when the substrate (1) is heated to the outside through an exhaust port (81).
따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판(1)이 로딩된 이후에, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 에칭 가스는 상기 샤워 헤드(70)를 지나서 상기 기판(1) 및 상기 에지 링(40) 방향으로 분사되어 저온 환경에서 상기 기판(1)의 자연 산화막과 반응되어 1차적으로 솔트(Salt) 등의 부산물이 형성될 수 있다.Accordingly, the operation process of the substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, after the substrate (1) is loaded, as shown in FIG. 2, the etching gas passes through the shower head (70) and is sprayed toward the substrate (1) and the edge ring (40), and reacts with the natural oxide film of the substrate (1) in a low-temperature environment, so that byproducts such as salt may be primarily formed.
이 때, 저온의 환경이 필요한 이유는 상기 기판(1)의 자연 산화막과 상기 에칭 가스의 반응을 촉진시켜서 부산물의 형성을 돕기 위한 것으로서, 상기 기판(1)은 물론이고, 상기 에지 링(40)에도 부산물이 생성된다.At this time, the reason why a low-temperature environment is required is to promote the reaction between the natural oxide film of the substrate (1) and the etching gas to help form by-products, and by-products are generated not only on the substrate (1) but also on the edge ring (40).
여기서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판 지지대(20)에는 상기 기판(1) 및 상기 기판 지지대(20)를 냉각시켜서 저온 상태로 유지시키기 위하여 쿨링 패스(21)가 형성될 수 있다.Here, as shown in FIGS. 1 to 3, a cooling pass (21) may be formed on the substrate support (20) to cool the substrate (1) and the substrate support (20) and maintain them at a low temperature.
이외에도, 상기 기판 지지대(20)에는 상기 에지 링(40)을 이용하여 상기 기판 지지대(20)의 측면으로 분사된 불활성 가스를 기판 가장 자리 후면으로 유도할 수 있도록 불활성 가스 패스(미도시)가 설치될 수 있다.In addition, an inert gas path (not shown) may be installed on the substrate support (20) to guide the inert gas sprayed to the side of the substrate support (20) to the rear edge of the substrate using the edge ring (40).
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 에지 링(40)을 이용하여 상기 기판(1)이 상기 히터(30) 방향으로 이송되면 상기 기판(1)이 가열될 수 있고, 이러한 고온의 환경에서 상기 솔트(염분 등) 등의 상기 부산물이 승화되어 상기 기판(1)으로부터 제거될 수 있다. 이 때, 승화시 발생된 부산 가스는 상기 배출구(81)를 통해서 외부로 배출될 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 3, when the substrate (1) is transferred toward the heater (30) using the edge ring (40), the substrate (1) can be heated, and in this high-temperature environment, the by-products such as the salt (salt, etc.) can be sublimated and removed from the substrate (1). At this time, the by-product gas generated during sublimation can be discharged to the outside through the exhaust port (81).
여기서, 상기 기판(1)과 함께 상기 에지 링(40)도 동시에 가열되어 상기 에지 링(40)에 생성된 부산물까지 승화시킬 수 있는 것으로서, 이로 인해, 상기 챔버(10) 내부의 파티클 발생을 방지하여 양질의 제품을 생산할 수 있으며, 상기 에지 링(40)의 세정 주기를 늘릴 수 있어서 장비의 관리 비용을 크게 절감할 수 있다.Here, the edge ring (40) is also heated together with the substrate (1) to sublimate even the by-products generated in the edge ring (40), thereby preventing the generation of particles inside the chamber (10) and producing a high-quality product, and increasing the cleaning cycle of the edge ring (40), thereby significantly reducing the equipment management cost.
이 때, 상기 기판 지지대(30)로부터 이격된 상기 에지 링(40)만 상기 히터(30) 방향으로 상승되기 때문에, 상대적으로 상기 기판 지지대(20)는 가열되지 않는 것으로서, 상기 기판 지지대(20)의 냉각 시간을 크게 단축시켜서 생산성을 향상시킬 수 있다.At this time, since only the edge ring (40) spaced from the substrate support (30) is raised toward the heater (30), the substrate support (20) is relatively not heated, and thus the cooling time of the substrate support (20) can be greatly shortened, thereby improving productivity.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)가 설치된 기판 처리 시스템(1000)을 나타내는 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram showing a substrate processing system (1000) in which a substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention is installed.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)가 설치된 기판 처리 시스템(1000)은, 복수개의 기판을 수용한 용기가 로딩 또는 언로딩되는 적어도 하나의 포트가 형성되는 로드락 모듈(Load Lock Module)과, 기판(1)을 이송하는 트랜스퍼 모듈(TM, Transfer Module)과, 상기 트랜스퍼 모듈(TM)로부터 인계받은 상기 기판(1)을 전처리하는 전처리 모듈(PPM, Pre-Process Module) 및 상기 트랜스퍼 모듈(TM)로부터 전처리된 상기 기판(1)을 인계받아서 프로세스 공정을 수행하는 프로세스 모듈(PM, Process Module)을 포함할 수 있다.As illustrated in FIGS. 1 to 5, a substrate processing system (1000) having a substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention may include a load lock module (Load Lock Module) in which at least one port is formed through which a container containing a plurality of substrates is loaded or unloaded, a transfer module (TM) for transferring a substrate (1), a pre-processing module (PPM) for pre-processing the substrate (1) received from the transfer module (TM), and a process module (PM) for receiving the pre-processed substrate (1) from the transfer module (TM) and performing a process process.
여기서, 상기 전처리 모듈(PPM)은, 상기 기판(1)의 자연 산화물을 에칭하는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)일 수 있다.Here, the pretreatment module (PPM) may be a substrate treatment device (100) according to some embodiments of the present invention that etches the natural oxide of the substrate (1).
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 기판 처리 장치(100)는, 챔버(10)와, 상기 챔버(10)에 설치되고, 적어도 하나의 기판(1)이 안착되는 기판 지지대(20)와, 상기 챔버(10)에 설치되고, 상기 기판(1)을 가열하는 히터(30)와, 상기 기판(1)을 상기 히터(30) 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 기판 지지대(20)에 승하강이 자유롭게 설치되고, 상기 기판(1)의 테두리부와 대응되는 형상으로 형성되는 에지 링(40)(Edge ring) 및 상기 에지 링(40)을 승하강시키는 에지 링 승하강 장치(50)를 포함할 수 있다.More specifically, for example, the substrate processing device (100) may include a chamber (10), a substrate support (20) installed in the chamber (10) and having at least one substrate (1) mounted thereon, a heater (30) installed in the chamber (10) and heating the substrate (1), an edge ring (40) that is freely installed to be elevated and lowered on the substrate support (20) so as to move the substrate (1) toward the heater (30) and is formed in a shape corresponding to the edge of the substrate (1), and an edge ring elevation device (50) that raises and lowers the edge ring (40).
여기서, 이러한 상기 챔버(10)와, 상기 기판 지지대(20)와, 상기 히터(30)와, 상기 에지 링(40)과, 상기 에지 링 승하강 장치(50) 등의 구성 요소는 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)의 그것들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있는 것으로서, 여기서 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the components such as the chamber (10), the substrate support (20), the heater (30), the edge ring (40), and the edge ring lifting/lowering device (50) may have the same configuration and role as those of the substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention illustrated in FIGS. 1 to 4, and thus a detailed description thereof will be omitted here.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a substrate processing method according to some embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판 처리 방법은, 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지대 승하강 장치(90)를 이용하여 기판 지지대(20)를 하강 위치까지 하강시켜서 기판 리프트핀(60)을 상기 기판 지지대(20)로부터 일정한 높이로 지지되게 하고, 기판(1)을 상기 기판 리프트핀(60) 상에 로딩하는 기판 로딩 단계(S1)와, 이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판 지지대 승하강 장치(90)를 이용하여 상기 기판(1) 및 에지 링(40)(Edge ring)을 상승시킬 수 있도록 상기 하강 위치를 기준으로 상기 기판 지지대(20)를 제 1 높이(H1)로 상승시키는 기판 지지대 상승 단계(S2)와, 이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 에지 링 승하강 장치(50)를 이용하여 상기 기판(1)이 히터(30) 방향으로 상승할 수 있도록 상기 에지 링(40)을 상기 제 1 높이(H1) 보다 높은 제 2 높이(H2)로 상승시키는 에지 링 상승 단계(S3)와, 이어서, 다시 도 2에 도시된 바와 같이, 에지 링 승하강 장치(50)를 이용하여 상기 기판(1)이 상기 히터(30)로부터 멀어지는 방향으로 하강하도록 상기 에지 링(40)을 상기 제 1 높이(H1)까지 하강시키는 에지 링 하강 단계(S4)와, 이어서, 다시 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판 지지대 승하강 장치(90)를 이용하여 상기 기판(1) 및 에지 링(40)(Edge ring)을 하강시킬 수 있도록 상기 기판 지지대(20)를 하강 위치까지 하강시키는 기판 지지대 하강 단계(S5) 및 상기 기판(1)을 상기 챔버(10)로부터 언로딩하는 기판 언로딩 단계(S6)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIGS. 1 to 6, a substrate processing method using a substrate processing device (100) according to some embodiments of the present invention includes, first, as illustrated in FIG. 1, a substrate loading step (S1) of lowering a substrate support (20) to a lowered position using a substrate support elevating device (90) so that a substrate lift pin (60) is supported at a predetermined height from the substrate support (20), and loading a substrate (1) onto the substrate lift pin (60), and then, as illustrated in FIG. 2, a substrate support elevating step (S2) of raising the substrate support (20) to a first height (H1) based on the lowered position using the substrate support elevating device (90) so that the substrate (1) and edge ring (40) can be raised, and then, as illustrated in FIG. 3, an edge ring elevating device (50) is used so that the substrate (1) is raised toward the heater (30). The method may include an edge ring raising step (S3) of raising the edge ring (40) to a second height (H2) higher than the first height (H1) so that the edge ring (40) can be raised, an edge ring lowering step (S4) of lowering the edge ring (40) to the first height (H1) so that the substrate (1) can be lowered in a direction away from the heater (30) using an edge ring raising/lowering device (50) as shown in FIG. 2, a substrate support lowering step (S5) of lowering the substrate support (20) to a lowered position so that the substrate (1) and the edge ring (40) can be lowered using the substrate support raising/lowering device (90) as shown in FIG. 1, and a substrate unloading step (S6) of unloading the substrate (1) from the chamber (10).
여기서, 예컨대, 도 3의 상기 에지 링 상승 단계(S3)에서, 상기 에지 링(40)은 상기 히터(30)에 의해 상기 기판(1)과 동시에 가열될 수 있다.Here, for example, in the edge ring rising step (S3) of FIG. 3, the edge ring (40) can be heated simultaneously with the substrate (1) by the heater (30).
또한, 예컨대, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판 지지대 상승 단계(S2)에서, 저온 환경 하에서, 상기 기판(1)의 자연 산화물이 에칭 가스와 반응하여 솔트 등의 부산물이 발생될 수 있고, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 에지 링 상승 단계(S3)에서, 고온 환경 하에서, 상기 히터(30)에 의해 가열된 상기 기판(1)의 부산물이 승화되어 에칭될 수 있다.In addition, for example, as shown in FIGS. 2 and 6, in the substrate support raising step (S2), under a low-temperature environment, the natural oxide of the substrate (1) may react with the etching gas to generate by-products such as salt, and as shown in FIGS. 3 and 6, in the edge ring raising step (S3), under a high-temperature environment, the by-products of the substrate (1) heated by the heater (30) may be sublimated and etched.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent alternative embodiments are possible. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1: 기판
10: 챔버
10a: 제 1 홀부
10b: 제 2 홀부
11: 투입구
20: 기판 지지대
20a: 링 수용부
21: 쿨링 패스
30: 히터
40: 에지 링
41: 링 몸체
41a: 기판 지지부
41b: 관통홀부
42: 가이드부
43: 측벽부
44: 안착부
50: 에지 링 승하강 장치
51: 내부 승하강대
511: 에지 링 리프트핀
512: 리프트핀 연결대
52: 승하강축
53: 외부 승하강대
54: 에지 링 승하강 모터
55: 레지 링 벨로우즈관
60: 기판 리프트핀
61: 기판 리프트핀 지지부
70: 샤워 헤드
80: 가스 배출 장치
81: 배출구
90: 기판 지지대 승하강 장치
91: 지지대축
92: 지지대 승하강대
93: 지지대 승하강 모터
94: 지지대 벨로우즈관
H1: 제 1 높이
H2: 제 2 높이
100: 기판 처리 장치1: Substrate
10: Chamber
10a: 1st Hall
10b: Second Hall
11: Inlet
20: Substrate support
20a: Ring receiving area
21: Cooling Pass
30: Heater
40: Edge Ring
41: Ring body
41a: Substrate support
41b: Through hole
42: Guide Department
43: Side wall
44: Anchoring
50: Edge ring lifting device
51: Internal landing gear
511: Edge ring lift pin
512: Lift pin connector
52: Ascent and descent axis
53: External landing platform
54: Edge ring lift motor
55: Reggie Ring Bellows Tube
60: Substrate lift pins
61: Substrate lift pin support
70: Shower head
80: Gas exhaust device
81: Exhaust
90: Substrate support lifting device
91: Support axis
92: Support platform
93: Support lift motor
94: Support bellows tube
H1: First height
H2: Second height
100: Substrate processing device
Claims (17)
상기 챔버에 설치되고, 적어도 하나의 기판이 안착되는 기판 지지대;
상기 챔버의 상부에 설치되고, 상기 기판을 가열하는 히터;
상기 기판을 상기 기판 지지대로부터 이격시켜서 상기 히터 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 기판 지지대에 승하강이 자유롭게 설치되고, 상기 기판의 테두리부와 대응되는 형상으로 형성되는 에지 링(Edge ring); 및
상기 에지 링을 승하강시키는 에지 링 승하강 장치;
를 포함하고,
상기 에지 링은, 상승 모드시, 상기 기판과 함께 상기 히터 방향으로 상승되어, 상기 히터에 의해 상기 기판과 동시에 가열되며 상기 에지 링에 생성된 부산물이 승화하여 제거되는, 기판 처리 장치.chamber;
A substrate support installed in the chamber and having at least one substrate mounted thereon;
A heater installed at the top of the chamber and heating the substrate;
An edge ring that is freely installed to be raised and lowered on the substrate support so that the substrate can be moved toward the heater by separating the substrate from the substrate support, and is formed in a shape corresponding to the edge of the substrate; and
An edge ring lifting device for raising and lowering the edge ring;
Including,
A substrate processing device in which the edge ring, in the rising mode, is raised together with the substrate in the direction of the heater, is heated simultaneously with the substrate by the heater, and by-products generated in the edge ring are sublimated and removed.
상기 기판 지지대는, 상기 기판 지지대에 안착된 상기 기판을 냉각시키기 위하여 내부에 쿨링 패스가 형성되는, 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A substrate processing device in which the substrate support has a cooling path formed therein to cool the substrate mounted on the substrate support.
상기 기판 지지대는, 상기 기판의 가장 자리로 불활성 가스를 유도하여 상기 기판의 후면에 가스 증착을 방지할 수 있도록 내부에 불활성 가스 패스가 형성되는, 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A substrate processing device, wherein the substrate support has an inert gas path formed therein to guide an inert gas to the edge of the substrate to prevent gas deposition on the rear surface of the substrate.
상기 에지 링은,
상기 기판의 상기 테두리부의 하면을 지지할 수 있도록 전체적으로 링 형상이고, 일부분에 상기 기판과 직접적으로 접촉되는 기판 지지부가 형성되며, 타부분에 적어도 일부분이 상기 기판의 외경 거리 보다 작은 내경 거리를 갖는 관통홀부가 형성되는 링 몸체;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In the first paragraph,
The above edge ring,
A ring body having an overall ring shape so as to support the lower surface of the edge portion of the substrate, a substrate support portion formed in direct contact with the substrate in a portion thereof, and a through hole portion formed in at least a portion of the other portion having an inner diameter distance smaller than the outer diameter distance of the substrate;
A substrate processing device including:
상기 에지 링은,
상기 기판의 테두리부를 안내하여 정위치로 정렬시킬 수 있도록 상기 링 몸체에 형성되는 가이드부;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In paragraph 4,
The above edge ring,
A guide portion formed on the ring body to guide the edge of the substrate and align it to a proper position;
A substrate processing device including:
상기 에지 링은,
상기 링 몸체의 외경 방향으로 불활성 가스 확산 공간이 형성될 수 있도록 상기 링 몸체의 하방으로 연장되게 형성되는 측벽부;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In paragraph 4,
The above edge ring,
A side wall portion formed to extend downwardly of the ring body so that an inert gas diffusion space can be formed in the outer diameter direction of the ring body;
A substrate processing device including:
상기 에지 링은,
상기 기판 지지대에 안착되는 경우, 상기 기판 지지대, 상기 링 몸체, 상기 측벽부에 의하여 상기 불활성 가스 확산 공간을 형성하도록 상기 링 몸체 하방에 이격되어 상기 측벽부로부터 돌출 형성되며, 상기 기판 지지대에 안착되는 안착부;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In paragraph 6,
The above edge ring,
When mounted on the substrate support, the mounting portion is spaced apart from the lower portion of the ring body and protrudes from the side wall portion to form the inert gas diffusion space by the substrate support, the ring body, and the side wall portion, and is mounted on the substrate support;
A substrate processing device including:
상기 에지 링은, 대기 모드시, 상기 기판 지지대의 외경부에 형성된 링 수용부에 적어도 일부분이 수용되어 상기 기판 지지대와 함께 승하강되는, 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A substrate processing device in which the edge ring is raised and lowered together with the substrate support by being at least partially received in a ring receiving portion formed on the outer diameter of the substrate support during standby mode.
상기 에지 링 승하강 장치는,
상기 에지 링을 지지할 수 있도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 내부 승하강대;
일단부가 상기 내부 승하강대와 연결되고, 타단부가 상기 챔버에 형성된 제 1 홀부를 통과하여 상기 챔버의 외부로 연장되는 승하강축;
상기 승하강축의 상기 타단부와 연결되도록 상기 챔버의 외부에 승하강이 가능하게 설치되는 외부 승하강대; 및
상기 챔버의 외부에 설치되고, 상기 외부 승하강대를 승하강시키는 에지 링 승하강 모터;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In the first paragraph,
The above edge ring lifting and lowering device is,
An internal lifting platform installed inside the chamber to support the edge ring;
A lifting shaft having one end connected to the internal lifting platform and the other end extending to the outside of the chamber through a first hole formed in the chamber;
An external lifting platform installed outside the chamber so as to be able to be raised and lowered so as to be connected to the other end of the lifting shaft; and
An edge ring lifting motor installed outside the chamber and lifting and lowering the external lifting platform;
A substrate processing device including:
상기 내부 승하강대는,
상기 에지 링의 하면을 지지하여 승하강시킬 수 있도록 기판 지지대의 외경면을 따라 승하강되는 적어도 하나의 에지 링 리프트핀; 및
상기 에지 링 리프트핀들을 서로 연결시키는 전체적으로 링 형상인 리프트핀 연결대;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In paragraph 10,
The above internal lift is,
At least one edge ring lift pin that is raised and lowered along the outer diameter surface of the substrate support so as to support the lower surface of the edge ring and raise and lower it; and
A lift pin connecting member having an overall ring shape that connects the above edge ring lift pins to each other;
A substrate processing device including:
상기 기판 지지대를 관통하는 형상으로 상기 기판 지지대에 승하강이 자유롭게 형성되는 기판 리프트핀; 및
상기 챔버에 형성되고, 상기 기판 지지대의 하강시 로봇암으로부터 상기 기판을 인계받을 수 있도록 상기 기판이 상기 기판 지지대로부터 이격되게 상기 기판 리프트핀을 일정한 높이로 지지하는 기판 리프트핀 지지부;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A substrate lift pin formed in a shape that penetrates the substrate support and is freely raised and lowered on the substrate support; and
A substrate lift pin support formed in the chamber and supporting the substrate lift pin at a predetermined height so that the substrate can be received from the robot arm when the substrate support is lowered;
A substrate processing device including:
상기 히터와 상기 기판 사이에 설치되고, 상기 기판 방향으로 에칭 가스를 분사하는 샤워 헤드;
를 포함하는, 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A shower head installed between the heater and the substrate and spraying etching gas in the direction of the substrate;
A substrate processing device including:
상기 트랜스퍼 모듈로부터 인계받은 상기 기판을 전처리하는 전처리 모듈; 및
상기 트랜스퍼 모듈로부터 전처리된 상기 기판을 인계받아서 프로세스 공정을 수행하는 프로세스 모듈;을 포함하고,
상기 전처리 모듈은, 상기 기판의 자연 산화물을 에칭하는 기판 처리 장치이고,
상기 기판 처리 장치는,
챔버;
상기 챔버에 설치되고, 적어도 하나의 기판이 안착되는 기판 지지대;
상기 챔버의 상부에 설치되고, 상기 기판을 가열하는 히터;
상기 기판을 상기 기판 지지대로부터 이격시켜서 상기 히터 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 기판 지지대에 승하강이 자유롭게 설치되고, 상기 기판의 테두리부와 대응되는 형상으로 형성되는 에지 링(Edge ring); 및
상기 에지 링을 승하강시키는 에지 링 승하강 장치;
를 포함하고,
상기 에지 링은, 상승 모드시, 상기 기판과 함께 상기 히터 방향으로 상승되어, 상기 히터에 의해 상기 기판과 동시에 가열되며 상기 에지 링에 생성된 부산물이 승화하여 제거되는, 기판 처리 시스템.Transfer module for transporting the substrate;
A preprocessing module that preprocesses the substrate received from the transfer module; and
A process module that receives the preprocessed substrate from the transfer module and performs a process;
The above pretreatment module is a substrate treatment device that etches the natural oxide of the substrate,
The above substrate processing device,
chamber;
A substrate support installed in the chamber and having at least one substrate mounted thereon;
A heater installed at the top of the chamber and heating the substrate;
An edge ring that is freely installed to be raised and lowered on the substrate support so that the substrate can be moved toward the heater by separating the substrate from the substrate support, and is formed in a shape corresponding to the edge of the substrate; and
An edge ring lifting device for raising and lowering the edge ring;
Including,
A substrate processing system in which the edge ring, in the rising mode, is raised together with the substrate in the direction of the heater, is heated simultaneously with the substrate by the heater, and by-products generated in the edge ring are sublimated and removed.
상기 기판 지지대 승하강 장치를 이용하여 상기 기판 및 에지 링(Edge ring)을 상승시킬 수 있도록 상기 하강 위치를 기준으로 상기 기판 지지대를 제 1 높이로 상승시키는 기판 지지대 상승 단계; 및
에지 링 승하강 장치를 이용하여 상기 기판이 히터 방향으로 상승할 수 있도록 상기 에지 링을 상기 제 1 높이 보다 높은 제 2 높이로 상승시키는 에지 링 상승 단계;
를 포함하고,
상기 에지 링 상승 단계에서, 상기 에지 링은 상기 히터에 의해 상기 기판과 동시에 가열되며 상기 에지 링에 생성된 부산물이 승화하여 제거되는, 기판 처리 방법.A substrate loading step of lowering a substrate support to a lowered position using a substrate support elevating/lowering device so that a substrate lift pin is supported at a certain height from the substrate support, and a substrate loading step of loading a substrate onto the substrate lift pin;
A substrate support raising step for raising the substrate support to a first height based on the lowering position so that the substrate and edge ring can be raised using the substrate support raising/lowering device; and
An edge ring raising step of raising the edge ring to a second height higher than the first height so that the substrate can be raised toward the heater using an edge ring raising/lowering device;
Including,
A substrate processing method, wherein in the edge ring raising step, the edge ring is heated simultaneously with the substrate by the heater, and by-products generated in the edge ring are sublimated and removed.
상기 기판 지지대 상승 단계에서, 저온 환경 하에서, 상기 기판의 자연 산화물이 에칭 가스와 반응하여 부산물이 발생되고,
상기 에지 링 상승 단계에서, 고온 환경 하에서, 상기 히터에 의해 가열된 상기 기판의 부산물이 승화되어 에칭되는, 기판 처리 방법.In paragraph 15,
In the above substrate support rising step, under a low temperature environment, the natural oxide of the substrate reacts with the etching gas to generate by-products,
A substrate processing method, wherein, in the above edge ring raising step, a byproduct of the substrate heated by the heater is sublimated and etched under a high temperature environment.
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