KR100265286B1 - 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치 및 이의 구동방법 - Google Patents
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Abstract
반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명은, 케미컬저장조, 공정수행부, 케미컬저장조에 저장된 케미컬이 순환되는 케미컬소순환라인, 케미컬을 공정수행부에 공급하며, 말단에 공정수행위치와 바이패스위치 사이에서 이동가능한 공급노즐이 구비되는 케미컬공급라인, 공정수행부에 공급된 케미컬을 케미컬저장조로 회수하는 케미컬회수라인 및 공급노즐이 바이패스위치에 위치할 때 케미컬을 케미컬회수라인으로 바이패스시키는 케미컬바이패스라인을 구비하며, 그 구동과정은 공급노즐을 바이패스위치에 위치시킨 후 공정수행부내에 웨이퍼를 로딩하고, 공급노즐을 웨이퍼상의 공정수행위치에 위치시킨 후 특정의 반도체장치 제조공정을 수행한다. 이어서 공급노즐을 바이패스위치로 위치시킨 후 웨이퍼를 언로딩시킨다.
따라서, 케미컬순환라인상에 정체구간을 방지 및 소순환라인을 통하여 지속적인 케미컬 순환이 이루어져 케미컬 온도의 균일성을 용이하게 유지하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 순환라인상에 열교환장치를 구비하며 케미컬바이패스라인을 구비하여 반도체장치 제조공정이 진행되는 공정수행부에 케미컬(Chemical)을 공급하는 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
통상, 반도체장치 제조공정에서는 세정액으로 사용되는 케미컬을 사용하여 반도체 기판을 세정함으로서 상기 반도체 기판 상에 존재하는 불순물을 제거하고 있다.
또한, 폴리실리콘(Polysilicon) 등의 특정막이 형성된 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴(Photoresist pattern)을 형성한 후, 식각액으로 사용되는 케미컬을 사용하여 상기 반도체 기판을 습식식각하고 있다. 특히, 상기 습식식각공정을 진행함에 있어서, 피식각막이 초당 또는 분당 식각되는 비율을 나타내는 식각율(Etch rate), 피식각막과 상기 피식각막 하부의 특정막이 소정시간동안 식각되는 비율을 나타내는 선택비(Selectivity ratio) 및 피식각막의 식각된 정도를 나타내는 균일도(Uniformity) 등이 고려되고 있다. 또한, 상기 습식식각공정을 진행함에 있어서 식각의 정확성은 식각액의 온도, 식각시간 및 식각액의 조성비 등에 좌우되며, 상기 식각공정에 적용되는 식각액의 온도는 실온상태로 사용할 수도 있으나, 식각속도의 향상 및 식각효율의 증대를 위하여 일정한 온도로 가열 또는 냉각하여 사용될 수도 있다.
도1은 종래의 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 개략적인 구성도이다.
도1을 참조하면, 여러 가지 종류의 케미컬(Chemical)이 혼합된 일정량의 식각액이 저장된 케미컬저장조(10)가 구비되어 있다.
그리고, 상기 케미컬저장조(10)로부터 공급되는 케미컬을 사용하여 특정 반도체장치 제조공정이 수행되는 공정수행부가 구비되어 있다. 상기 공정수행부는 식각대상 웨이퍼가 위치할 수 있으며, 모터(26)의 구동에 의해서 회전하는 스핀척(22) 및 상기 스핀척(22)을 내부에 포함하며 식각공정을 수행한 식각액을 수집할 수 있는 케미컬회수용기(24)로 이루어진다.
또한, 상기 케미컬저장조(10) 내의 식각액을 상기 공정수행부의 스핀척(22) 상에 공급하며, 말단에 공급노즐(20)이 구비되는 케미컬공급라인(12)이 설치되어 있다. 상기 케미컬공급라인(12) 상에는 공급펌프(14), 열교환기(16) 및 단속밸브(18)가 순차적으로 설치되어 있으며, 상기 열교환기(16) 내부에는 식각액이 통과되는 스프링(Spring) 형상의 케미컬공급라인(12)이 구비됨으로서 공급되는 식각액이 열교환기(16) 내부에서 장시간 유지되도록 되어 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 스프링 형상의 케미컬공급라인(12) 외부에는 식각액의 가열 또는 냉각수단으로서 특정온도의 냉각수가 공급되도록 되어 있으며, 상기 열교환기(16) 전단에서 공급노즐(20)까지의 케미컬공급라인(12)의 길이는 15 m 내지 17 m로 제작되어 있다.
그리고, 상기 열교환기(16)와 단속밸브(18) 사이의 케미컬공급라인(12)에서 케미컬순환라인(30)이 분기된 후, 케미컬저장조(10) 상부 소정영역과 연결되어 있다.
또한, 공정수행부의 케미컬회수용기(24)의 저면과 케미컬저장조(10)의 상부 소정영역이 케미컬회수라인(28)에 의해서 연결되어 있으며, 상기 케미컬회수라인(28) 상에는 회수펌프(29)가 설치되어 있다.
따라서, 먼저 공정수행부의 케미컬회수용기(24) 내부의 스핀척(22) 상에 식각대상 웨이퍼(도시안됨)를 로딩(Loading)시킨 후, 모터(26)를 구동시켜 스핀척(22)을 회전시킨다.
다음으로, 케미컬공급라인(12) 상에 설치된 공급펌프(14)를 가동시킴에 따라 케미컬저장조(10) 내부의 일정량의 식각액은 케미컬공급라인(12) 상에 설치된 열교환기(16) 내부로 공급된다.
그리고, 상기 열교환기(16) 내부로 공급된 식각액은 소정시간동안 스프링 형상의 케미컬공급라인(12)을 통과하며 케미컬공급라인(12) 외부의 냉각수에 의해서 가열 또는 냉각되어 특정온도로 변화된다.
또한, 상기 열교환기(16) 내부의 일정량의 식각액은 케미컬공급라인(12) 상에 설치된 공급펌프(14)의 펌핑동작에 의해서 케미컬순환라인(30)을 통해서 다시 케미컬저장조(10) 내부로 순환한다. 상기 식각액이 케미컬저장조(10) 내부로 순환함에 따라 케미컬저장조(10) 내부의 다수의 케미컬은 서로 용이하게 혼합된다.
그리고, 상기 열교환기(16) 내부의 다른 일정량의 식각액은 단속밸브(18)를 통과한 후, 공급노즐(20)에 의해서 회전하는 스핀척(22) 상부의 식각대상 웨이퍼 상에 분사된다. 따라서, 스핀척(22)에 의해서 회전하는 식각대상 웨이퍼와 식각액이 접촉하여 식각대상 웨이퍼의 소정영역은 식각되며, 식각대상 웨이퍼와 접촉한 식각액은 케미컬회수용기(24) 내부에 저장된다.
또한, 케미컬회수용기(24) 내부의 식각액은 케미컬회수라인(28) 상에 설치된 회수펌프(29)의 펌핑동작에 의해서 케미컬회수라인(28)을 통해서 다시 케미컬저장조(10) 내부로 회수된다.
그리고, 한 장의 식각대상 웨이퍼에 대한 식각공정이 완료되면, 케미컬공급라인(12) 상에 설치된 단속밸브(18)를 폐쇄하고 모터(26)에 의한 스핀척(22)의 회전을 멈춘다. 이어서, 스핀척(22) 상의 식각된 웨이퍼와 후속되는 새로운 식각대상 웨이퍼를 서로 교체한 후, 다시 모터(26)를 구동시켜 스핀척(22)을 회전시키고 단속밸브(18)를 개방한다.
이에 따라, 단속밸브(18)를 통과한 식각액은 공급노즐(20)에 의해서 새로운 식각대상 웨이퍼 상에 분사되어 식각대상 웨이퍼를 식각한다. 이후, 상기 식각액은 케미컬회수용기(24) 내부에 저장된 후, 전술한 바와 같이 회수펌프(29)의 펌핑동작에 의해서 케미컬회수라인(28)을 통해서 다시 케미컬저장조(10) 내부로 회수된다.
그러나, 한 장의 웨이퍼의 식각이 종료된 후, 스핀척(22) 상에 다음 식각대상 웨이퍼가 교체되는 동안에는 단속밸브(18)는 폐쇄됨으로서 공급노즐(20)의 식각액 분사가 중단되었다. 이에 따라, 열교환기(16)를 통과한 대부분의 식각액은 케미컬순환라인(30)을 통해서 다시 케미컬저장조(10)로 순환하게 되고, 일부분의 식각액은 열교환기(16)와 단속밸브(18) 사이의 케미컬공급라인(12) 내부에 정체되어 온도가 변화되었다. 따라서, 새로운 식각대상 웨이퍼가 스핀척(22) 상에 로딩된 후, 단속밸브(18)를 개방하게 되면, 온도가 변화된 식각액이 새로운 식각대상 웨이퍼 상에 분사되어 식각불량을 발생시키는 문제점이 있었다.
또한, 열교환기(16) 내부에 스프링 형상의 케미컬공급라인(12)이 구비됨으로서 열교환기(16) 전단에서 공급노즐(20)까지의 케미컬공급라인(12)의 길이는 15m 내지 17m 정도로 길기 때문에 공급펌프(14)에 의한 식각액의 펌핑압력을 조절하기 어려운 점이 있었고, 식각액이 케미컬공급라인(12)을 통과하는 과정에 온도가 변화되어 식각불량원인으로 작용하고, 식각액이 케미컬공급라인(12)을 통과하는 과정에 리크(Leak) 등의 가변요소에 의해서 오염되는 문제점이 있었다.
그리고, 식각액이 열교환기(16) 내부의 스프링 형상의 케미컬공급라인(12) 내부에서 소정시간 정체한 후, 다시 열교환기(16) 외부의 케미컬순환라인(30)을 통해서 케미컬저장조(10) 내부로 순환하는 데 많은 시간이 소요되므로 케미컬저장조(10) 내부의 다수의 케미컬이 용이하게 혼합되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 케미컬공급라인 상에 설치된 단속밸브를 폐쇄한 후, 다시 개방할 때, 열교환기와 단속밸브 사이의 온도가 변화된 식각액이 식각대상 웨이퍼 상에 분사되어 식각불량을 발생시키는 것을 방지할 수 있는 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치 및 이의 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 케미컬저장조와 공급노즐 사이의 케미컬공급라인의 길이를 단축시킴으로써 공급펌프의 펌핑압력 조절의 어려움, 식각액의 온도변화, 식각액의 오염 등이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치 및 이의 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 케미컬저장조 내부의 다수의 케미컬로 이루어지는 식각액이 용이하게 혼합될 수 있도록 한 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치 및 이의 구동방법을 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 개략적인 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 일 실시예를 나타내는 구성도로서, 반도체장치 제조공정 수행시의 케미컬순환을 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 일 실시예를 나타내는 구성도로서, 반도체장치 제조공정 중지시의 케미컬순환을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 케미컬소순환라인 상에 설치된 열교환장치의 개략적인 구성도이다.
도5는 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치를 사용하여 25매의 웨이퍼를 연속식각처리하여 그 식각량 및 균일도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 40 : 케미컬저장조 12, 50 : 케미컬공급라인
14, 49 : 공급펌프 16 : 열교환기
18, 52 : 단속밸브 20, 53 : 공급노즐
22, 56 : 스핀척 24 : 케미컬회수용기
26, 60 : 모터 28, 64 : 케미컬회수라인
29, 65 : 회수펌프 30 : 케미컬순환라인
42 : 케미컬소순환라인 44 : 순환펌프
46 : 열교환장치 48 : 필터
51 : 유량조절기 54 : 제 2 케미컬회수용기
58 : 제 1 케미컬회수용기 62 : 케미컬바이패스라인
66 : 케미컬방출라인 68 : 방출밸브
70 : 열판 72 : 냉각수공급관
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치는, 일정량의 케미컬이 저장될 수 있는 케미컬저장조, 상기 케미컬저장조로부터 공급되는 케미컬에 의해 특정의 반도체장치 제조공정이 수행되는 공정수행부, 상기 케미컬저장조에 저장되는 케미컬을 펌핑수단을 개재하여 외부로 인출한 후 다시 케미컬저장조 내부로 공급할 수 있는 케미컬소순환라인, 상기 케미컬저장조로부터 케미컬을 상기 공정수행부에 공급하며, 말단에 공정수행위치와 바이패스위치 사이에서 이동가능한 공급노즐이 구비되는 케미컬공급라인, 상기 공정수행부에 공급된 케미컬을 상기 케미컬저장조로 회수하는 케미컬회수라인 및 상기 공정수행부에 인접하여 설치되며, 상기 케미컬공급라인의 공급노즐이 바이패스위치에 위치할 때 공급노즐로부터의 케미컬을 수용하여 상기 케미컬회수라인으로 바이패스시키는 케미컬바이패스라인을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 케미컬소순환라인 상에 내부를 통과하는 케미컬을 특정온도로 가열 또는 냉각시킬 수 있는 열교환장치가 더 구비될 수 있고, 상기 케미컬저장조에는 저장되는 케미컬의 온도를 감지할 수 있는 온도감지센서가 더 구비되며, 상기 열교환장치는 상기 온도감지센서에 의해 감지된 정보에 따라서 가열 또는 냉각됨이 바람직하다.
그리고, 상기 열교환장치에는 순환되는 케미컬과 접촉하여 케미컬을 특정온도로 냉각시킬 수 있는 냉각수공급관 및 상기 열교환장치에는 순환되는 케미컬과 접촉하여 케미컬을 특정온도로 가열시킬 수 있는 열판이 구비될 수 있다.
또한, 상기 케미컬소순환라인 상에 내부를 통과하는 상기 케미컬에 포함된 불순물을 제거하는 필터가 더 설치될 수 있고, 상기 케미컬소순환라인에 있어서 케미컬은 상기 케미컬저장조의 하측으로부터 인출되어 상측으로 공급될 수 있다.
그리고, 상기 케미컬공급라인 상에는 공급펌프 및 유량조절기가 더 설치될 수 있고, 상기 공정수행부는 웨이퍼가 스핀척상에 위치하여 식각공정이 수행되는 식각설비일 수 있다.
또한, 상기 케미컬회수라인 상에 회수펌프가 설치될 수 있고, 상기 케미컬저장조 하측에 방출밸브가 설치된 케미컬방출라인이 더 형성될 수 있고, 상기 케미컬방출라인은 상기 케미컬소순환라인에서 분기될 수 있다.
그리고, 상기 케미컬바이패스라인에는 상기 공급노즐로부터 케미컬을 용이하게 수용할 수 있도록 상기 공급노즐의 바이패스위치 하부에 케미컬수용기가 더 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 구동방법에 있어서, 케미컬저장조와 케미컬에 의해 특정의 반도체장치 제조공정이 수행되는 공정수행부가 케미컬공급라인 및 케미컬회수라인에 의해 연결되며, 상기 케미컬공급라인의 말단에는 공정수행위치와 바이패스위치 사이에서 이동가능한 공급노즐이 구비되며, 상기 바이패스위치 하부에 상기 케미컬을 바이패스시킬 수 있는 케미컬바이패스라인을 구비하는 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 구동방법에 있어서, 상기 공급노즐을 상기 바이패스위치에 위치시키는 단계; 상기 공정수행부내에 공정수행될 웨이퍼를 로딩하는 단계; 상기 공급노즐을 상기 웨이퍼상의 공정수행위치에 위치시키는 단계; 상기 특정의 반도체장치 제조공정을 수행하는 단계; 상기 공급노즐을 상기 바이패스위치로 위치시키는 단계; 및 상기 공정이 수행된 웨이퍼를 언로딩시키는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 각 단계에서 케미컬이 상기 공급노즐을 통하여 계속적으로 공급 및 순환될 수 있고, 상기 공급노즐이 공정수행위치와 바이패스위치 사이를 이동하는 동안에는 상기 케미컬의 공급이 중단될 수 있다.
그리고, 상기 케미컬저장조에는 그 저장되는 케미컬을 펌핑수단을 개재하여 외부로 인출한 후 다시 케미컬저장조 내부로 공급할 수 있는 케미컬소순환라인을 구비하며, 상기 케미컬이 공정수행부 또는 케미컬바이패스라인을 통하여 공급 및 순환되는 동안에 상기 케미컬소순환라인을 통하여 케미컬이 계속적으로 순환될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2 및 도3은 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 일 실시예를 나타내는 구성도로서, 도2는 반도체장치 제조공정 수행시의 케미컬순환을 나타내는 도면이고, 도3은 반도체장치 제조공정 중지시의 케미컬순환을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치에는 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 일정량의 질산(HNO3) 및 불화수소(HF) 등의 케미컬이 일정비율로 혼합된 식각액이 저장된 케미컬저장조(40)가 구비되어 있다. 상기 식각액의 온도는 질산 및 불화수소의 화학반응에 의해서 35 ℃ 내지 42 ℃정도이며, 상기 케미컬저장조(40) 내부에는 상기 케미컬의 온도를 감지할 수 있는 온도감지센서(도시되지 않음)가 구비되어 있다.
그리고, 상기 케미컬저장조(40) 하부 일측과 상부 일측을 연결하는 케미컬소순환라인(42)이 형성되어 있다. 상기 케미컬소순환라인(42) 상에는 공급펌프(44), 상기 케미컬저장조(40)의 온도감지센서(도시되지 않음)에 의해 감지된 정보에 따라서 통과되는 식각액을 가열 및 냉각시킬 수 있는 열교환장치(46) 및 필터(Filter : 48)가 순착적으로 설치되어 있다. 본 실시예에서 상기 열교환장치(46)는 도4에 도시된 바와 같이 온도조절이 가능한 다수의 열판(70)이 내부에 구비되며, 상기 열판(70) 사이에 18 ℃ 정도의 냉각수가 통과하는 냉각수공급관(72)이 근접하여 구비됨으로서 상기 열판(70) 및 냉각수공급관(72) 사이로 공급되는 식각액을 가열 또는 냉각시킬 수 있는 일본(日本)국 소재 코마쭈(Komathu)사의 2R631 모델을 사용하였다.
또한, 상기 케미컬저장조(40)와 공급펌프(44) 사이의 케미컬소순환라인(42) 상에 케미컬방출관(66)이 분기형성되어 있고, 상기 케미컬방출관(66) 상에 방출밸브(68)가 설치되어 있다. 제작자에 따라 방출밸브(68)가 설치된 상기 케미컬방출관(66)은 케미컬저장조(40) 하측에 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 케미컬저장조(40)의 하측과 연결되어 있으며, 말단에 공정수행위치와 바이패스위치 사이에서 이동가능한 공급노즐(53)이 설치된 케미컬공급라인(50)이 설치되어 있다. 상기 케미컬공급라인(50) 상에는 공급펌프(49), 유량조절기(51) 및 단속밸브(52)가 순차적으로 설치되어 있다. 상기 케미컬공급라인은 제작자에 따라서 50 ㎝ 이하의 길이로 제작될 수도 있다.
그리고, 도2에 도시된 바와 같이 상기 공정수행위치의 공급노즐(53) 하방에는 식각대상 웨이퍼가 위치하며, 모터(60)의 구동에 의해서 회전할 수 있는 스핀척(56)과 상기 스핀척(56)을 외부에서 포함하는 제 1 케미컬회수용기(58)로 이루어지는 공정수행부가 구비되어 있다. 상기 공정수행부(도시되지 않음)의 제 1 케미컬회수용기(58)의 하측과 상기 케미컬저장조(40) 상부 소정영역이 케미컬회수라인(64)에 의해서 연결되어 있으며, 상기 케미컬회수라인(64) 상에는 회수펌프(65)가 설치되어 있다.
또한, 도3에 도시된 바와 같이 상기 바이패스위치의 공급노즐(53) 하방에는 제 2 케미컬회수용기(54)가 구비되어 있으며, 상기 제 2 케미컬회수용기(54)의 하측과 상기 케미컬회수라인(64)이 케미컬바이패스라인(Chemical bypass line : 54)에 의해서 연결되어 있다.
따라서, 케미컬소순환라인(42) 상에 설치된 순환펌프(44)가 펌핑동작을 수행함에 따라 케미컬저장조(40) 내부의 35 ℃ 내지 42 ℃ 정도의 식각액은 열교환장치(46) 내부로 공급된다. 상기 열교환장치(46) 내부로 공급된 식각액은 열교환장치(46) 내부에 서로 소정간격 이격되어 설치된 다수의 열판(70) 사이를 통과하게 되며, 상기 열판(70) 사이를 통과하며 상기 열판(70)과 인접한 냉각수공급관(72)을 통과하는 약 18 ℃의 냉각수에 의해서 23 ℃ 정도의 온도로 냉각된다.
그리고, 상기 열교환장치(46)에 의해서 23 ℃정도로 냉각된 식각액은 필터(48)를 통과하며 불순물이 제거되는 필터링공정이 진행된 후, 다시 케미컬저장조(40) 내부로 순환한다. 전술한 식각액의 순환은 순환펌프(44)의 펌핑에 의해서 연속적으로 진행되며, 상기 케미컬저장조(40) 내부의 온도감지센서(도시되지 않음)에 의해서 감지된 정보에 따라서 상기 열교환장치(46)는 상기 식각액을 가열 또는 냉각시킨다.
다음으로, 공정수행부의 스핀척(56) 상에 식각대상 웨이퍼(도시안됨)를 로딩시킨 후, 모터(60)를 구동함으로서 스핀척(56)을 회전한다.
계속해서, 이동수단(도시되지 않음)의 구동에 의해서 상기 공급노즐(53)은 식각대상 웨이퍼 상부의 공정수행위치에 위치된다.
이어서, 케미컬공급라인(50) 상에 설치된 공급펌프(49)가 펌핑동작을 수행함에 따라 케미컬저장조(40) 내부의 식각액은 케미컬공급라인(50)으로 방출된 후, 케미컬공급라인(50) 상에 설치된 유량조절기(51)를 통과하며 그 양이 조절된 후, 단속밸브(52)를 통과한다.
다음으로, 상기 단속밸브(52)를 통과한 식각액은 공급노즐(53)에 의해서 회전하는 스핀척(56)의 식각대상 웨이퍼 상에 분사된다. 상기 식각액이 식각대상 웨이퍼 상에 분사됨에 따라 식각대상 웨이퍼의 소정영역은 식각된다.
그리고, 상기 식각대상 웨이퍼 상에 분사된 식각액은 제 1 케미컬회수용기(58) 내부에 저장된 후, 회수펌프(65)의 펌핑동작에 의해서 다시 케미컬회수라인(64)을 통해서 케미컬저장조(40) 내부로 회수된다.
그리고, 한 장의 식각대상 웨이퍼에 대한 식각공정이 완료되면, 이동수단(도시되지 않음)의 구동에 의해서 공급노즐(53)은 제 2 케미컬회수용기(54) 상부의 바이패스위치에 위치된다. 이에 따라, 공급노즐(53)에서 분사된 식각액은 제 2 케미컬회수용기(54) 내부에 저장된 후, 케미컬회수라인(64) 상에 설치된 회수펌프(65)의 펌핑동작에 의해서 케미컬바이패스라인(62) 및 케미컬회수라인(64)을 통해서 다시 케미컬저장조(40) 내부로 회수된다. 상기 공급노즐(53)이 공정위치에서 바이패스위치로 이동하는 동안에는 단속밸브(52)가 폐쇄됨에 따라 공급노즐(53)의 케미컬의 공급이 중단될 수도 있으며, 상기 식각액이 케미컬바이패스라인(62) 및 케미컬회수라인(64)을 통해서 케미컬저장조(40) 내부로 회수됨에 따라 종래와 같이 식각액이 케미컬공급라인(50) 내부에 정체되어 온도가 변화되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 모터(60)의 구동을 멈추고 스핀척(56) 상의 식각된 웨이퍼를 언로딩시키고, 상기 스핀척(56) 상에 새로운 식각대상 웨이퍼를 로딩한 후, 다시 모터(60)를 구동시켜 스핀척(56)을 회전시킨다.
이어서, 이동수단을 구동시켜 공급노즐(53)을 스핀척(56) 상부의 공정수행위치에 위치시킴에 따라 공급노즐(53)에서 분사된 식각액은 스핀척(56) 상부의 새로운 식각대상 웨이퍼와 접촉하며 식각대상 웨이퍼의 소정영역을 식각한다. 상기 공급노즐(53)이 바이패스위치에서 공정위치로 이동하는 동안에는 단속밸브(52)가 폐쇄됨에 따라 공급노즐(53)의 케미컬의 공급이 중단될 수도 있다. 이후, 전술한 바와 같이 상기 식각액은 제 1 케미컬회수용기(58) 내부에 저장된 후, 회수펌프(65)의 펌핑동작에 의해서 케미컬회수라인(64)을 통해서 케미컬저장조(40) 내부로 회수된다.
또한, 공정과정에 케미컬저장조(40) 내부의 식각액의 조성비 또는 고유성질이 변화되면, 케미컬방출관(66) 상에 설치된 방출밸브(68)를 개방함으로서 식각액을 외부로 방출하고 케미컬저장조(40) 내부에 새로운 식각액을 공급한다.
본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 스핀척(56) 상에 산화막 및 폴리실리콘막이 순착적으로 형성된 25매의 웨이퍼를 순차적으로 위치시킨 후, 식각공정을 진행한 결과가 도5에 도시되어 있다.
도5를 참조하면, 1번째 웨이퍼의 식각량은 1375 Å, 5번째 웨이퍼의 식각량은 1325 Å, 10번째 웨이퍼의 식각량은 1346 Å, 15번째 웨이퍼의 식각량은 1314 Å, 20번째 웨이퍼의 식각량은 1306 Å 및 25번째 웨이퍼의 식각량은 1259 Å을 나타냄으로서 1200 Å 내지 1400 Å 정도의 일반적 스펙(Spec) 내부에 포함됨을 알 수 있다.
그리고, 1번째 웨이퍼의 균일도는 1.96 %, 5번째 웨이퍼의 균일도는 1.77 %, 10번째 웨이퍼의 균일도는 1.63 %, 15번째 웨이퍼의 균일도는 1.83 %, 20번째 웨이퍼의 균일도는 1.8 % 및 25번째 웨이퍼의 균일도는 1.55 %를 나타냄으로서 1.25 % 내지 3.75 % 의 일반적 스펙 내부에 포함됨을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치를 사용하여 양호한 식각결과를 얻을 수 있는 식각공정을 진행할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 스핀척 상에 식각된 웨이퍼와 새로운 식각대상 웨이퍼를 서로 교체할 때, 식각액을 케미컬바이패스라인 및 케미컬회수라인을 통해서 케미컬저장조 내부로 회수함으로서 종래와 같이 식각액이 케미컬공급라인 내부에 정체되어 온도가 변화되고, 이에 따라 후속되는 식각공정 진행시 식각불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 케미컬저장조에서 공급노즐까지의 케미컬공급라인의 길이를 5 ㎝ 이하로 짧게 제작함으로서 종래와 같이 식각액이 케미컬공급라인을 통과하며 온도가 변화되고, 케미컬공급라인에서의 식각액의 리크(Leak) 등의 가변요소에 의해서 식각액이 오염되는 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 종래와 비교하여 짧은 시간동안 케미컬이 순환할 수 있는 케미컬소순환라인을 형성하여 식각액이 용이하게 혼합되도록 함으로서 식각액의 이상에 의해서 식각불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (17)
- 일정량의 케미컬(Chemical)이 저장될 수 있는 케미컬저장조;상기 케미컬저장조로부터 공급되는 케미컬에 의해 특정의 반도체장치 제조공정이 수행되는 공정수행부;상기 케미컬저장조에 저장되는 케미컬을 펌핑수단을 개재하여 외부로 인출한 후 다시 케미컬저장조 내부로 공급할 수 있는 케미컬소순환라인;상기 케미컬저장조로부터 케미컬을 상기 공정수행부에 공급하며, 말단에 공정수행위치와 바이패스위치 사이에서 이동가능한 공급노즐이 구비되는 케미컬공급라인;상기 공정수행부에 공급된 케미컬을 상기 케미컬저장조로 회수하는 케미컬회수라인; 및상기 공정수행부에 인접하여 설치되며, 상기 케미컬공급라인의 공급노즐이 바이패스위치에 위치할 때 공급노즐로부터의 케미컬을 수용하여 상기 케미컬회수라인으로 바이패스시키는 케미컬바이패스라인;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케미컬소순환라인 상에 내부를 통과하는 케미컬을 특정온도로 가열 또는 냉각시킬 수 있는 열교환장치가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 케미컬저장조에는 저장되는 케미컬의 온도를 감지할 수 있는 온도감지센서가 더 구비되며, 상기 열교환장치는 상기 온도감지센서에 의해 감지된 정보에 따라서 가열 또는 냉각되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 열교환장치에는 순환되는 케미컬과 접촉하여 케미컬을 특정온도로 냉각시킬 수 있는 냉각수공급관이 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 열교환장치에는 순환되는 케미컬과 접촉하여 케미컬을 특정온도로 가열시킬 수 있는 열판이 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케미컬소순환라인 상에 내부를 통과하는 상기 케미컬에 포함된 불순물을 제거하는 필터가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케미컬소순환라인에 있어서 케미컬은 상기 케미컬저장조의 하측으로부터 인출되어 상측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케미컬공급라인 상에는 공급펌프 및 유량조절기가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 공정수행부는 웨이퍼가 스핀척상에 위치하여 식각공정이 수행되는 식각설비임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케미컬회수라인 상에 회수펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케미컬저장조 하측에 방출밸브가 설치된 케미컬방출라인이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 케미컬방출라인은 상기 케미컬소순환라인에서 분기되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케미컬바이패스라인에는 상기 공급노즐로부터 케미컬을 용이하게 수용할 수 있도록 상기 공급노즐의 바이패스위치 하부에 케미컬수용기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치.
- 케미컬저장조와 케미컬에 의해 특정의 반도체장치 제조공정이 수행되는 공정수행부가 케미컬공급라인 및 케미컬회수라인에 의해 연결되며, 상기 케미컬공급라인의 말단에는 공정수행위치와 바이패스위치 사이에서 이동가능한 공급노즐이 구비되며, 상기 바이패스위치 하부에 상기 케미컬을 바이패스시킬 수 있는 케미컬바이패스라인을 구비하는 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 구동방법에 있어서,상기 공급노즐을 상기 바이패스위치에 위치시키는 단계;상기 공정수행부내에 공정수행될 웨이퍼를 로딩하는 단계;상기 공급노즐을 상기 웨이퍼상의 공정수행위치에 위치시키는 단계;상기 특정의 반도체장치 제조공정을 수행하는 단계;상기 공급노즐을 상기 바이패스위치로 위치시키는 단계; 및상기 공정이 수행된 웨이퍼를 언로딩시키는 단계;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 구동방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 각 단계에서 케미컬이 상기 공급노즐을 통하여 계속적으로 공급 및 순환되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 구동방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 공급노즐이 공정수행위치와 바이패스위치 사이를 이동하는 동안에는 상기 케미컬의 공급이 중단되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 구동방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 케미컬저장조에는 그 저장되는 케미컬을 펌핑수단을 개재하여 외부로 인출한 후 다시 케미컬저장조 내부로 공급할 수 있는 케미컬소순환라인을 구비하며, 상기 케미컬이 공정수행부 또는 케미컬바이패스라인을 통하여 공급 및 순환되는 동안에 상기 케미컬소순환라인을 통하여 케미컬이 계속적으로 순환되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 케미컬 순환공급장치의 구동방법.
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