KR100233281B1 - 습식 웨이퍼 처리공정에서의 과처리 방지 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
습식 웨이퍼 처리 공정에서의 과처리 방지 방법
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
습식 웨이퍼 처리공정에 있어서, 규정 처리 시간 종료 후, 웨이퍼가 소정 시간 이내에 다음 공정으로 이송되지 않을 경우, 자동적으로 화학 용기 내로 다량의 순수를 공급하여 처리조 내의 화학 용액의 농도를 희석하므로써, 웨이퍼가 과도하게 처리되는 것을 방지할 수 있는 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결 방법의 요지
처리 공정 시간 및 순수 공급 유량을 설정단계; 웨이퍼를 적재한 캐리어가 이송장치에 의해 화학 용액이 담긴 처리조 내로 이송되는 제1이송 단계; 처리조 내에서 캐리어의 존재 유무를 검출하는 단계; 캐리어 검출 신호가 인가되면, 기설정된 처리공정 시간을 카운터하며, 기설정 처리공정 시간이 종료 후, 상기 처리조로부터 캐리어가 이송장치에 의해 다음 공정으로 이송되는 제2이송 단계; 제2이송 단계에서 이송장치의 정상 작동 및 이상 작동을 판단하는 단계; 이송장치 이상 작동 판단시, 순수를 기설정된 공급량만큼 처리조에 공급하여 처리조 내의 화학 용액의 농도를 희석시키는 순수공급 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 웨이퍼처리 공정에서의 과처리 방지 방법을 제공함.
4. 발명의 중요한 용도
습식 웨이퍼 처리공정에서 웨이퍼의 과처리를 효과적으로 방지하여 웨이퍼 불량율을 최소화하며, 그결과, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

습식 웨이퍼 처리공정에서의 과처리 방지 방법
본 발명은, 반도체 제조 공정 중, 습식 처리공정에서의 과처리 방지 방법에 관한 것으로, 특히, 불산(HF) 및 그 화합물을 이용하여 산화막 층을 식각하는 습식식각 공정에서 화학용액 내에 규정 시간 이상으로 담겨지면 자동적으로 화학 처리조 내로 다량의 순수를 공급하여 과도한 에칭을 방지하는 습식 처리공정에서의 과처리 방지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정에서, 각종 화학용액을 이용하여 세정 및 식각공정을 수행하는 습식공정은 각각의 공정이 완료된 후 다음 공정, 린스 공정으로 로보트 아암에 의해 자동 이송되게 된다. 이하, 종래의 웨이퍼 처리와 이송과정을, 제1도를 참조하여, 간단하게 설명한다. 시작 신호가 발생하면, 이송장치(또는, 로봇)에 의해 웨이퍼를 적재한 캐리어가 화학 처리조 내에 이송되며(11단계), 이때, 센서는 화학 처리조 내에서의 캐리어의 존재 유무를 판단하며(12단계), 캐리어 존재를 감지하면 다음 단계로 진행한다. 상기 센서의 감지 신호에 의해 타이머가 기설정 시간 동안 작동하게 되며, 상기 타이머가 종료될 때까지 에칭 공정이 수행된다. 상기 기설정된 공정 시간이 경과하여 타이머의 작동이 종료되면(13단계), 화학 처리공정은 완료됨과 동시에, 종료 신호가 로봇로 출력되며(14단계), 로보트가 작동하여 처리조 내의 캐리어를 다음 공정인 린스 공정으로 이송하게 된다.
그러나, 이송장치 또는 주변기기에 이상이 발생하여 시스템 상태가 자동 모드에서 반자동 모드로 전환된다면, 이송장치가 정지되어 용기 내의 웨이퍼를 담은 캐리어는 규정 시간이 경과하더라도, 다음 공정의 린스 공정으로 진행하지 못하고 계속 화학 용기 내에 방치되는 경우가 발생한다. 그 결과, 화학 처리조 내의 웨이퍼는 과도하게 에칭되어 그의 신뢰성이 상실되는 문제점을 내포하고 있었다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 습식 웨이퍼 처리공정에 있어서, 규정 처리시간 종료 후, 웨이퍼가 소정 시간 이내에 다음 공정으로 이송되지 않을 경우, 자동적으로 처리조 내로 다량의 순수를 공급하여 처리조 내의 화학 용액의 농도를 희석하므로써, 웨이퍼가 과도하게 처리되는 것을 방지할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
제1도는 종래 기술에 따른 웨이퍼 처리 및 이송 과정을 설명한 플로우 차트이며,
제2도는 본 발명에 따른 과처리 방지 방법의 일실시예에서의 제어 흐름을 나타낸 블록도이며,
제3도는 제2도의 과처리 방지 방법을 설명한 플로우 차트이며,
제4도는 본 발명에 따른 과처리 방지 방법의 다른 실시예에서 제어 흐름을 나타낸 블록도이며,
제5도는 제4도의 과처리 방지 방법을 설명한 플로우 차트이며,
제6도는 순수가 공급되어 처리용액이 희석된 경우와 처리용액이 희석되지 않은 경우의 에칭율(etch rate)을 비교한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 제어부 101 : 제1이송수단
102 : 제2이송수단 103 : 감지부
104 : 공급 밸브 구동부 105 : 경보부
106 : 배출 밸브 구동부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 처리 공정 시간 및 순수 공급 유량을 설정단계; 웨이퍼를 적재한 캐리어가 이송장치에 의해 화학 용액이 담긴 처리조 내로 이송되는 제1이송 단계; 처리조 내에서 캐리어의 존재 유무를 검출하는 단계; 캐리어 검출 신호가 인가되면, 기설정된 공정시간을 카운터하며, 기설정 처리공정 시간이 종료 후, 상기 처리조로부터 캐리어가 이송장치에 의해 다음 공정으로 이송되는 제2이송 단계; 상기 제2이송 단계에서 이송장치의 정상 작동 및 이상 작동을 판단하는 단계; 이송장치 이상 작동 판단시, 순수를 기설정된 공급량만큼 처리조에 공급하여 처리조 내의 화학 용액의 농도를 희석시키는 순수공급 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 웨이퍼 처리공정에서의 과처리 방지 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼 과처리 방지 방법의 일실시예를 설명한다. 제2도는 본 발명에 따른 과처리 방지 방법의 일실시예에서의 제어 흐름을 나타내며, 제3도는 제2도의 과처리 방지 방법을 설명한다. 제2도를 참조하면,“100”은 제어부,“101”은 제1이송수단,“102”는 제2이송수단,“103”은 감지부,“104”는 공급 밸브 구동부,“105”경보부를 각각 나타낸다. 본 발명의 설명에서는, 습식 웨이퍼 처리공정중, 습식 식각공정에 적용될 수 있는 과도 에칭 방지 방법을 주로 하여 설명한다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 후술되는 여러 가지 구성이 요구된다. 즉, 웨이퍼를 식각하기 위하여, 제어신호를 인가 받아 처리조 내부로 웨이퍼를 적재한 캐리어를 이송하기 위한 제1이송수단(101); 식각공정 완료 후, 웨이퍼를 세정하기 위하여, 제어신호를 인가 받아 처리조로부터 상기 웨이퍼 캐리어를 세정 공정으로 이송하기 위한 제2이송수단(102); 처리조 내에서 상기 캐리어의 존재를 감지하는 캐리어 감지부(103); 처리조로의 순수공급 및 차단을 위하여, 제어신호를 인가 받아 작동하는 순수공급 밸브 구동부(104), 상기 제2이송수단이 비작동 및 이상 작동시, 경보를 발하는 경보부(105), 및 상기 제1 및 제2이송수단(101,102), 경보부(105), 순수공급 밸브 구동부(103)를 제어하기 위한 제어부(100)를 포함한다.
상기 구성을 이용하여 과도 에칭을 방지하기 위한 방법을 설명하면, 식각공정이 시작되면, 제어부(100)에는 처리조 내에서 웨이퍼가 식각되는 바람직한 시간과 후술될 순수공급 과정에서 공급되는 순수의 량이 미리 설정된다(201 단계). 이후, 제어부(100)는 제1이송수단(101)에 제어신호를 보내어 웨이퍼를 적재한 캐리어를 처리용액(예를 들면, HF 용액)을 수용한 처리조 내로 이송된다(202 단계). 상기 캐리어가 처리조 내에 적재되어 처리용액에 잠기면, 감지부(103)가 처리조 내에서 캐리어의 존재를 감지하여 제어부(100)로 감지 신호를 출력하고 상기 제어부(100)에서 캐리어 적재 유무를 판단한다(203 단계). 상기 제어부(100)에서 처리조에 캐리어가 없다고 판단하면, 캐리어를 처리조로 이송하도록 다시 제1이송수단(101)에 제어신호를 출력한다. 즉, 도시된 바와 같이, 전술한 202단계로 되돌아간다. 반면에, 처리조에 캐리어의 적재가 판단되면, 다음 단계로 진행하여 상기 제어부(100)에서는 전술한 201 단계에서 기설정된 처리 시간이 카운트된다(204 단계). 상기 제어부에서 처리 시간을 카운트하는 동안 상기 처리조에서 화학 용액에 잠긴 웨이퍼는 식각된다. 이후, 처리시간이 종료되면, 처리 완료된 웨이퍼를 다음 공정인 세정 공정으로 이송하기 위하여 제어부(100)는 제2이송수단(102)으로 제어신호를 출력한다(205 단계). 이때, 캐리어를 처리조로부터 세정 공정으로 이송하기 위해 작동하면, 그의 작동 전류 신호가 제어부(100)에 인가되고 제2이송수단(102)의 작동 유무가 판단된다(206 단계). 상기 제어부에서 상기 제2이송수단의 작동 전류 신호를 측정하여 상기 수단의 작동을 판정하면, 제2이송수단의 캐리어이송을 계속 제어하며, 이송 완료되면 이상에서 설명한 공정은 완료된다. 반면에, 상기 이송수단의 비작동 또는 이상 작동을 판정하면, 제어부(100)는, 경보부(105)로 제어신호를 출력하여 경보를 일정 시간 동안 발생시키며, 순수를 처리조 내에 공급하기 위하여 순수 공급 수단의 관로상에 구비된 밸브를 개방시키도록 밸브 구동부(104)에 제어신호를 출력한다(207 단계). 이후, 처리조에 공급되는 순수의 유량은 제어부(100)에서 측정되며, 상기 측정 유량이 전술한 201 단계에서 기설정된 유량과 같다고 판정되면(208 단계), 상기 제어부(100)는 상기 밸브 구동부(104)에 제어신호를 출력하여 밸브를 차단하며(209 단계), 공정을 완료하게 된다.
전술한, 본 실시예는 처리조에 순수를 공급하여 처리조 내의 화학 용액을 희석하므로써, 규정 처리시간 이상 식각되므로써, 야기되는 과도한 에칭이 효과적으로 방지될 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 과처리 방지 방법의 다른 실시예를 설명한다. 제4도는 본 발명에 따른 과처리 방지 방법의 다른 실시예에서 제어 흐름을 나타내며, 제5도는 제4도의 과처리 방지 방법을 설명한다. 도시된 바와 같이, 본 실시예는 처리조내의 화학 용액을 배출하기 위하여 제어부(100)의 제어신호에 의해 배출 밸브를 개방하고 차단하는 배출 밸브 구동부(106)를 더 포함하는 것을 제외하고는 이전 실시예와 동일하다. 따라서, 동일한 부분 및 동일한 기능을 수행하는 부분은 이전 실시예와 동일한 부호로 나타내고, 그 부호의 설명은 생략하며, 이하, 이전 실시예와 차이점을 주로 하여 본 실시예에 따른 과처리 방지 방법을 설명한다.
제5도에 도시된 바와 같이, 206 단계에서 제어부(100)가 상기 이송수단의 비작동 또는 이상 작동을 판정하면, 제어부(100)는, 경보부(105)로 제어신호를 출력하여 경보를 일정 시간 동안 발생시키며, 처리조 내의 화학 용액을 배출하기 위하여 배출 밸브를 개방하도록 배출 밸브 구동부(106)에 제어신호를 출력한다(207A 단계). 소정 시간 경과후, 처리조 내의 화학 용액이 완전히 배출되면, 제어부(100)는 배출 밸브를 차단하도록 배출 밸브 구동부(106)에 제어신호를 출력하는 동시에, 순수를 처리조 내에 공급하기 위하여 순수공급 밸브를 개방시키도록 공급 밸브 구동부(104)에 제어신호를 출력한다(207B 단계). 이후, 처리조에 공급되는 순수의 유량은 제어부(100)에서 측정되며, 상기 측정 유량이 전술한 201 단계에서 기설정된 유량과 같다고 판정되면(208 단계), 상기 제어부(100)는 상기 공급 밸브 구동부(104)에 제어신호를 출력하여 밸브를 차단하며(209 단계), 공정을 완료하게 된다. 반면에, 제어부(100)가 상기 이송수단의 정상 작동을 판정하면, 캐리어가 상기 이송수단에 의해 다음 공정으로 이송 완료된 후, 제어부는 공정 종료 신호를 출력하여 공정을 완료한다.
전술한 본 실시예는 처리조 내에서 화학 용액을 완전히 배출한 후, 순수를 처리조에 공급하여 웨이퍼를 중화시키므로, 이전 실시예의 처리용액 희석에 의한 과처리 방지 효과보다 훨씬 양호한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 과처리 방지 방법은 처리용액으로, 예를 들면, H3PO3, H2SO4, HCL와 같은 산 종류를 사용하는 공정에 적용될 경우 매우 유용한 방법이다. 상기 산은 순수와 접촉하면 발열반응을 수반하므로, 이전의 실시예의 적용은 위험성을 내포한다.
제6도는 과처리 방지를 위해 순수가 공급되어 처리용액이 희석된 경우와 처리용액이 희석되지 않은 경우의 에칭 율(etch rate)을 비교한 실험 결과를 나타낸 것이다. 상기 실험은 일반적인 습식 식각공정에서 실시된 것으로 혼합 비율은 순수 : HF = 50 : 1 이며, 순수 유량은 20ℓ/min을 공급한 것이다.
도시된 바와 같이, 순수로 희석하지 않은 용액에 규정 처리 시간 이상 웨이퍼가 방치될 경우는 시간이 경과함에 따라 에칭율이 선형적으로 증가함을 알 수 있다. 반면에 순수가 공급되어 처리용액이 희석된 경우는 어느 시점까지 완만히 증가한 에칭율이, 이 후, 중지됨을 알 수 있다. 이는 과처리가 순수공급에 의한 처리용액의 희석으로 효과적으로 방지될 수 있음을 설명한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 습식 웨이퍼 처리공정에서 웨이퍼의 과처리를 효과적으로 방지하여 웨이퍼 불량율을 최소화하며, 그결과, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 처리 공정 시간 및 순수 공급 유량을 설정단계; 웨이퍼를 적재한 캐리어가 이송장치에 의해 화학 용액이 담긴 처리조 내로 이송되는 제1이송 단계; 화학 처리조 내에서 캐리어의 존재 유무를 검출하는 단계; 캐리어 검출 신호가 인가되면, 기설정된 공정시간을 카운터하며, 기설정 공정시간이 종료 후, 상기 처리조로부터 캐리어가 이송장치에 의해 다음 공정으로 이송되는 제2이송 단계; 상기 제2이송 단계에서 이송장치의 정상 작동 및 이상 작동을 판단하는 단계; 이송장치 이상 작동 판단시, 순수를 기설정된 공급량만큼 처리조에 공급하여 처리조 내의 화학 용액의 농도를 희석시키는 순수공급 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 웨이퍼 처리공정에서의 과처리 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 순수공급 단계는 상기 순수를 공급하기 전에 처리조 내의 화학 용액을 완전히 배출하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 웨이퍼 처리공정에서의 과처리 방지 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 순수공급 단계는 상기 이송장치의 이상 작동을 판단시, 경보 수단을 작동시켜 소정 시간 동안 경보를 발생시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 웨이퍼 처리공정에서의 과처리 방지 방법.
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