KR101375633B1 - 반도체 웨이퍼 제조장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 비아홀에 전도체를 채우기 위한 반도체 웨이퍼 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 비아홀이 형성된 웨이퍼의 배면을 지지고정하는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척을 회동시키는 척 회동부; 상기 웨이퍼 척을 상하로 승강시키는 척 승강장치; 상기 척 승강장치에 의한 상기 웨이퍼 척의 하강 상태일 때 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성되어 상기 웨이퍼 상에 공급된 처리액을 회수하는 내측 처리액 회수부; 상기 척 승강장치에 의해 상기 웨이퍼 척이 상기 내측 처리액 회수부 상측으로 승강된 상태일 때 상기 척 회동부에 의한 상기 웨이퍼 척의 회동시 상기 웨이퍼로부터 비산되는 처리액을 회수토록, 상기 내측 처리액 회수부의 외측에 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성된 외측 처리액 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치를 제시한다.

Description

반도체 웨이퍼 제조장치 및 그 방법{Apparatus and Method for processing semiconductor}
본 발명은 웨이퍼의 비아홀에 전도체를 채우기 위한 반도체 웨이퍼 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전자제품이 소형화 및 대용량화로 인해, 반도체의 높은 집적도가 요구되어왔다. 이로 인해, 반도체의 직접도는 비약적인 발전을 하였으나, 최근들어 직접도만을 높이는 방법은 한계에 봉착하여, 복수개의 칩을 하나의 패키지에 적층하는 3D 패키지 방식이 개발되었다. 3D 패키징 방법으로 복수개의 칩을 적층한 후 모서리에서 와이어로 연결하는 방법이 있었다. 그러나, 이 방법은 약간의 면적이 늘어나는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 칩들 사이의 중간층이 필요하다는 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해 칩내에 수직 전기연결부를 형성하여 적층하는 TSV(Through Silicon Via) 방법이 제시되었다. TSV 방식을 사용하기 위해서는 반도체 표면에 단순히 회로를 형성하는 것과 달리, 두께 방향으로 좁고 길게 형성된 비아홀에 전도체를 채워넣는 공정이 필요하다. 이는 표면에 도금하는 것과는 전혀 다른 문제점을 발생시킨다.
특히, 좁고 길게 형성된 비아홀에 기포 내재 등에 의해 전도체 등이 채워지지 않아, 이에 대한 효과적이고 안정적인 대책이 필요하다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 웨이퍼의 비아홀에 효과적이고 안정적으로 전도체가 채워질 수 있도록 한 반도체 웨이퍼 제조장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 비아홀이 형성된 웨이퍼의 배면을 지지고정하는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척을 회동시키는 척 회동부; 상기 웨이퍼 척을 상하로 승강시키는 척 승강장치; 상기 척 승강장치에 의한 상기 웨이퍼 척의 하강 상태일 때 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성되어 상기 웨이퍼 상에 공급된 처리액을 회수하는 내측 처리액 회수부; 상기 척 승강장치에 의해 상기 웨이퍼 척이 상기 내측 처리액 회수부 상측으로 승강된 상태일 때 상기 척 회동부에 의한 상기 웨이퍼 척의 회동시 상기 웨이퍼로부터 비산되는 처리액을 회수토록, 상기 내측 처리액 회수부의 외측에 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성된 외측 처리액 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치를 제시한다.
상기 척 승강장치에 의한 상기 웨이퍼 척의 하강 상태일 때 캡 승강장치에 의해 상기 웨이퍼 척의 상측에서 상기 웨이퍼 척을 향해 하강하여 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 이루어진 캡을 더 포함하며; 상기 내측 처리액 회수부는 상기 캡의 하측에서 상기 캡의 상하 승강에 의해 상하 승강되거나 상하 길이 가변 가능토록 형성될 수 있다.
상기 내측 처리액 회수부는 하부 챔버와, 상기 하부 챔버의 상측에 상하 탄성변형되는 탄성부재에 의해 상하 승강 가능토록 설치된 상부 챔버를 포함할 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 하부 챔버의 내부에 설치되며, 상기 하부 챔버를 상하 승강 가능토록 관통하여 상기 탄성부재와 상기 상부 챔버 사이에 설치되는 연결부재를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 챔버는 상기 하부 챔버가 상하 삽입 가능토록 제1홈이 형성되며, 상기 제1홈으로부터 상측으로 연장되어 상기 연결부재가 끼워지는 제2홈이 형성될 수 있다.
상기 내측 처리액 회수부의 상측단은 상하방향에 대하여 상기 웨이퍼 척을 향해 경사질 수 있다.
상기 외측 처리액 회수부의 상측단은 상하방향에 대하여 상기 웨이퍼 척을 향해 경사질 수 있다.
상기 캡은 상기 웨이퍼 상에 공급되는 처리액이 저수될 수 있도록 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성된 저수부와, 상기 저수된 처리액이 오버플로우되어 배출될 수 있도록 상기 저수부의 외주를 둘러싸는 배수부를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 척에 설치된 제1전극 및, 상기 제1전극과 상호 작용되며 회전되어 상기 처리액을 교반할 수 있도록 상기 캡에 설치된 제2전극을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 카테고리로, 반도체 웨이퍼 제조장치를 이용한 반도체 웨이퍼 제조방법으로서, 상기 웨이퍼 척에 상기 웨이퍼 로딩 후, 상기 캡이 하강하여 상기 캡에 의해 상기 내측 처리액 회수부가 눌려짐과 아울러 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼가 둘러싸이도록 하는 단계; 상기 캡에 의해 둘러싸인 웨이퍼 상에 처리액을 공급하여 상기 웨이퍼를 처리하는 단계; 상기 웨이퍼 처리 후, 상기 캡이 승강하며 상기 웨이퍼 상에 공급된 처리액이 회수될 수 있도록 상기 내측 처리액 회수부가 복귀되는 단계; 상기 처리액 회수 후, 상기 척 승강장치에 의해 상기 웨이퍼 척을 상기 내측 처리액 회수부보다 상측으로 승강시키는 단계; 상기 웨이퍼 척의 승강 후, 상기 웨이퍼 척이 회동하며 상기 웨이퍼로부터 비산되는 처리액이 상기 외측 처리액 회수부로 회수되는 단계;를 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 처리액 회수부로 인해서 웨이퍼로부터 비산되는 처리액이 장비의 다른 부위로 스며드는 것을 방지할 수 있다. 특히, 처리액 회수부가 내측 처리액 회수부와 외측 처리액 회수부로 구성되며 웨이퍼 척이 척 승강장치에 의해 승강 가능하기 때문에, 각 단계마다 공급된 처리액이 분리되어 회수될 수 있다.
또한, 캡이 내측 처리액 회수부를 누르면서 하강하고 캡의 승강시 내측 처리액 회수부가 탄성 복원력에 의해 높이 복귀되거나 승강될 수 있기 때문에 캡과 내측 처리액 회수부의 구조적 간섭이 방지될 수 있다.
또한, 제2전극에 의해 처리액을 교반시킴으로써 처리액을 보다 활성화시킬 수 있어 웨이퍼가 고르고 균일하게 처리될 수 있으며, 처리액의 교반을 위한 별도의 구성요소를 추가하지 않아도 된다.
또한, 웨이퍼의 비아홀 처리공정과 세정, 건조를 하나의 장비로 해결할 수 있어, 효과적이다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조장치의 개념단면도(캡 하강및 웨이퍼 척 하강).
도 2는 도 1의 일부분 확대도.
도 3은 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조장치의 개념단면도(캡 승강 및 웨이퍼 척 하강).
도 4는 도 3의 일부분 확대도.
도 5는 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조장치의 개념단면도(캡 승강 및 웨이퍼 척 승강).
도 6은 도 5의 일부분 확대도.
도 7은 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조방법을 도시한 순서도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조장치의 개념단면도(캡 하강및 웨이퍼 척 하강)이고, 도 2는 도 1의 일부분 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조장치의 개념단면도(캡 승강 및 웨이퍼 척 하강)이고, 도 4는 도 3의 일부분 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조장치의 개념단면도(캡 승강 및 웨이퍼 척 승강)이고, 도 6은 도 5의 일부분 확대도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 반도체 웨이퍼 제조장치는 비아홀이 형성된 웨이퍼(100)의 배면을 지지고정하는 웨이퍼 척(200)과, 웨이퍼 척(200)을 회동시키는 척 회동부(210)와, 웨이퍼 척(200)을 상하로 승강시키는 척 승강장치(217)와, 웨이퍼 척(200)에 고정된 웨이퍼(100)를 둘러싸는 캡(300)과, 웨이퍼 척(200)의 외주를 감싸도록 형성되어 처리액(110)을 회수하는 처리액 회수부(400)를 포함할 수 있다.
웨이퍼 척(200)은 하측 중앙에 척 회동부(210)의 구동축(212)이 일체로 결합되어 회전력을 전달받아 회동될 수 있다. 척 회동부(210)는 모터(214) 등이 될 수 있으며, 이때 모터는 회전 속도 조절이 가능토록 서보모터가 적용될 수 있다. 한편, 웨이퍼 척(200)은 척 승강장치(217)에 의해 상하 승강될 수 있다. 척 승강장치는 솔레노이드, 공압 실린더 등으로 다양하게 구현될 수 있으며 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
캡(300)은 웨이퍼 척(200)에 웨이퍼(100)가 로딩,언로딩(loading,unloading)될 수 있도록, 캡 승강장치(350)에 의해 웨이퍼 척(200) 상측에서 상하 승강 가능토록 설치될 수 있으며, 캡 승강장치(350)는 랙, 피니언으로 구현되거나, 실린더 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
캡(300)은 전체적으로 돔(dome) 구조로 형성되며, 웨이퍼(100) 상에 공급되는 처리액(110)이 저수되고 저수된 처리액(110)이 오버플로우(overflow)되어 배출될 수 있도록 형성된 하부 캡(310)과, 하부 캡(310)의 상측에 구비된 상부 캡(320)을 포함할 수 있다.
하부 캡(310)은 웨이퍼 척(200)에 고정된 웨이퍼(100)의 외주를 둘러싸며 처리액(110)이 저수되는 저수부(310a)와, 저수부(310a)의 외주를 둘러싸며 저수부(310a)에서 오버플로우된 처리액(110)을 배출시키는 배수부(310b)를 포함할 수 있다. 즉, 하부 캡(310)은 저수부(310a)를 형성하며 처리액(110)이 오버플로우될 수 있도록 형성된 내측챔버(312)와, 내측챔버(312)의 외주를 둘러싸며 내측챔버(312)와의 사이에 오버플로우된 처리액(110)이 회수되는 회수공간인 배수부(310b)를 형성하며 배수부의 일측에 배출구(314a)가 형성된 외측챔버(314)를 포함할 수 있다.
내측챔버(312)는 처리액(110)이 저수부(310a)에서 배수부(310b)로 오버플로우될 수 있도록 상측부(즉, 내측챔버(312)의 상하 중간 위치보다 더 높은 위치)에 내측챔버(312)를 관통하여 외측챔버(314)의 회수공간과 연결되는 회수홀(312a)이 형성될 수 있다. 회수홀(312a)은 처리액(110)이 유동 저항없이 용이하게 오버플로우될 수 있도록 그 관통방향을 따라 점진적으로 또는 계단구조처럼 단계적으로 외측챔버(314) 측 크기가 내측챔버(312) 측 크기보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 내측챔버(312)는 과잉 공급된 처리액(110)이 원활하게 저수부(310a)에서 배수부(310b)로 오버플로우될 수 있도록 외측챔버(314)보다 높이가 낮은 환형으로 형성될 수 있다. 이때, 내측챔버(312)의 상측단(312b)은 오버플로우 처리액(110)이 보다 용이하게 내측챔버(312)의 상측단(312b)을 타고 저수부(310a)에서 배수부(310b)로 타고 넘어갈 수 있도록 상측으로 갈수록 뾰족하되, 내측면이 상하 수직하고 외측면이 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 내측챔버(312)의 상측단(312b)은 처리액(110)이 내측챔버(312)의 둘레방향을 따라 길 들여진 부분으로만 한정되지 않고 균일하고 고르게 타고 넘어갈 수 있도록, 내측단의 둘레방향(즉, 원의 원주방향)을 따라 요철이 반복되는 톱니형으로 형성될 수 있다. 또한, 내측챔버(312)는 회수홀(312a)보다 낮은 위치의 하측부, 바람직하게는 내측챔버(312)의 하단에 근접한 위치에 외측챔버(314)의 회수공간과 연결된 드레인 홀(312c)이 더 형성될 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼(100)의 처리공정진행이 끝난 후 저수부(310a)의 처리액(110)이 저수위로 낮아진 경우에도 드레인 홀(312c)을 통해 배수부(310b)로 용이하게 배출될 수 있다. 내측챔버(312)의 드레인 홀(312c)은 처리액(110)을 저수부(310a)에서 배수부(310b)로 용이하게 안내할 수 있도록 내측챔버(312)에서 외측챔버(314)를 향해 하향 경사지게 형성될 수 있다. 외측챔버(314)는 하면이 개방된 내부공간을 갖는 돔형으로 형성될 수 있다.
또한, 하부 캡(310)은 공급된 처리액(110)이 내측챔버(312)에서 충분히 정체된 후 배출될 수 있도록, 환형의 스커트(skirt)(316)를 더 포함할 수 있다. 스커트(316)는 내측챔버(312)에 의해 둘러싸이도록 내측챔버(312)의 내부에 구성되며, 내측챔버(312)와의 사이에 처리액(110)이 오버플로우될 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 원의 반경방향을 따라 내측챔버(312)와 소정의 거리를 두도록 구성될 수 있다. 또한, 스커트(316)는 처리액(110)이 외측챔버(314)로 오버플로우될 수 있도록 내측챔버(312)의 하단보다 위에 위치되고 스커트(316)의 상단이 내측챔버(312)의 상단보다 높게 위치되도록 설치될 수 있다. 스커트(316)는 외측챔버(314)에 의해 지지될 수 있도록 스커트(316)의 상단이 외측챔버(314)에 연결될 수 있다.
한편, 캡(300)에는 처리액(110)의 공급, 회수를 위해 처리액(110)을 안내하는 노즐(360)이 설치될 수 있다. 노즐(360)은 상부캡(300)의 내부에 설치된 노즐승강장치에 의해 승강 가능토록 설치될 수 있으며, 노즐(360) 승강장치는 랙, 피니언으로 구현되거나, 실린더 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 노즐(360)은 특히 공급된 처리액(110)의 회수를 위해 진공이젝터와 연결될 수 있다.
처리액 회수부(400)는 처리액(110)의 종류에 따라 분리하여 회수할 수 있도록, 내측 처리액 회수부(410)와 외측 처리액 회수부(420) 이중 구조로 이루어질 수 있다.
내측 처리액 회수부(410)는 척 승강장치에 의한 웨이퍼 척(200)의 하강 상태일 때 웨이퍼 척(200)에 고정된 웨이퍼(100)를 둘러싸도록 형성되어 웨이퍼(100) 상에 공급된 처리액(110)을 회수할 수 있다.
특히, 내측 처리액 회수부(410)는 캡(300)의 하측에서 캡(300)의 상하 승강에 의해 상하 길이 가변 가능토록, 하부 챔버(412)와, 하부 챔버(412)의 상측에 상하 탄성변형되는 탄성부재(414)에 의해 상하 승강 가능토록 설치된 상부 챔버(416)를 포함할 수 있다. 즉,
하부 챔버(412)는 상면이 개방된 원통형으로 형성되어 웨이퍼 척(200)의 하강 위치보다 낮은 위치에 고정 설치될 수 있다. 하부 챔버(412)의 둘레면(412a)은 내부에 탄성부재(414)가 설치될 수 있도록 중공 구조로 이루어질 수 있다.
상부 챔버(416)는 환형으로 형성되어 하부 챔버(412)의 둘레면(412a) 상측에 설치될 수 있다. 상부 챔버(416)는 하부 챔버(412)와 상하방향으로 끼움 결합될 수 있도록 하부 챔버(412)의 둘레면(412a)이 상하 삽입 가능토록 제1홈(416a)이 형성될 수 있다. 상부 챔버(416)의 상측단, 즉 내측 처리액 회수부(410)의 상측단은 내측 처리액 회수부(410)로 회수되는 외측 처리액 회수부(420)로 유입되는 것을 방지함과 아울러 웨이퍼 척(200)의 회동에 의해 웨이퍼 척(200)으로부터 비산되는 처리액(110)이 내측 처리액 회수부(410)로 유입되지 않고 외측 처리액 회수부(420)로 용이하게 유입될 수 있도록 상하방향에 대하여 웨이퍼 척(200)을 향해 일정 각도로 경사질 수 있다.
탄성부재(414)는 상부 챔버(416)와 하부 챔버(412) 사이에 개재될 수 있다면 어떻게 구성되든 무방하며, 바람직하게는 하부 챔버(412)의 둘레면(412a) 내부에 설치됨으로써 뒤틀리지 않고 하부 챔버(412)에 의해 상하방향으로만 탄성 변형되도록 가이드될 수 있다. 탄성부재(414)는 상하 탄성 변형될 수 있다면 어떠한 소재, 구조이든 무방하며, 예컨대 코일 스프링으로 이루어질 수 있다. 탄성부재(414)는 하부 챔버(412)의 둘레방향을 따라 복수 설치될 수도 있고, 환형으로 1개 구성될 수도 있다. 아울러, 탄성부재(414)와 상부 챔버(416) 사이에는 하부 챔버(412)의 내부에 설치된 코일 스프링과 상부 챔버(416)의 연결이 용이토록 하부 챔버(412)를 상하 승강 가능토록 관통할 수 있도록 형성된 연결부재(418)가 설치될 수 있다. 연결부재(418)는 핀으로 형성되어 복수 구성될 수도 있고 환형으로 형성되어 1개 구성될 수 있으며, 상부 챔버(416)에 제1홈(416a)으로부터 상측으로 연장된 제2홈(416b)에 끼움 가능토록 형성될 수 있다.
한편, 다른 실시 예로서, 내측 처리액 회수부(410)는 하부 챔버(412)와 상부 챔버(416)로 분할 구성되지 않고, 상부 챔버(416)처럼 탄성력에 의해 전체적으로 캡(300)의 승강에 따라 승강 가능토록 구성될 수도 있다.
외측 처리액 회수부(420)는 척 승강장치에 의해 웨이퍼 척(200)이 내측 처리액 회수부(410) 상측으로 승강된 상태일 때 척 회동부(210)에 의한 웨이퍼 척(200)의 회동시 웨이퍼(100)로부터 비산되는 처리액(110)을 회수토록, 내측 처리액 회수부(410)의 외측에 웨이퍼 척(200)에 고정된 웨이퍼(100)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 외측 처리액 회수부(420)는 내측 처리액 회수부(410)의 최대 높이보다 더 높은 원통형으로 형성될 수 있으며, 웨이퍼(100) 상에 잔존하는 처리액(110)이 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있도록 외측 처리액 회수부(420)의 상측단이 상하방향에 대하여 웨이퍼(100)를 향해 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 처리액(110)은 웨이퍼(100)의 비아 홀에 전도체를 채우기 위한 여러 공정 중 어느 공정에 해당되는지에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 웨이퍼(100)의 비아홀에 전도체층을 형성하기 위한 구리 등의 화학요소로 이루어질 수 있다. 또한, 처리액(110)은 웨이퍼(100)의 비아홀에 전도체층을 형성하기 위한 주 처리액(110)은 물론, 주 처리액(110)에 의한 처리공정 후 웨이퍼(100)의 세정을 위해 후 처리액(110)으로서 세정액이 있을 수 있다.
그리고, 전도체층 형성을 위한 처리액(110)의 도금을 위해 웨이퍼(100)를 사이에 두고 제1전극과 제2전극(250)이 상하 대향 설치될 수 있다. 제1전극은 웨이퍼 (100)에 설치되며 웨이퍼(100) 형상에 대응하여 원판형으로 형성될 수 있고, 양극과 음극 중 음극으로 이루어질 수 있다. 제2전극(250)은 제1전극과 반대극 즉 양극으로 이루어질 수 있다. 제2전극(250)은 제1전극과 상하 대향 설치될 수 있도록 웨이퍼 척(200)의 상측에 구성되는데, 캡(300)에 의해 지지될 수 있도록 외측챔버에 설치될 수 있다. 특히, 제2전극(250)은 웨이퍼(100)에 대응토록 환형 스커트에 의해 둘러싸도록 설치될 수 있다. 또한, 제2전극(250)은 웨이퍼(100) 상에 공급된 처리액(110)을 교반시킬 수 있도록 캡(300)에 상하방향을 중심으로 회전 가능토록 설치될 수 있다. 즉, 캡(300), 특히 상부캡(300)의 내부에는 제2전극(250)을 회전시키기 위한 제2전극용 모터(260)가 설치되며, 제2전극(250)은 제2전극용 모터(260)의 회전축(262)에 일체로 회전되도록 결합될 수 있다. 또한, 제2전극(250)은 상부캡(300)의 내부에 설치된 전극 승강장치(270)에 의해 승강 가능토록 설치될 수 있으며, 전극 승강장치(270)는 랙, 피니언으로 구현되거나, 실린더 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 또한, 제2전극(250)은 처리액(110)을 용이하게 교반시킬 수 있도록 회전원주방향을 따라 배치된 복수의 제2전극(250)날개부재로 이루어질 수 있다. 복수의 제2전극(250)날개부재는 처리액(110)의 교반 및 제1전극과 제2전극(250)의 상호 작용이 고르고 균등하게 이루어질 수 있도록, 균등 배치될 수 있다. 각 제2전극(250)날개부는 제1전극과의 상호 작용을 위해 제1전극과 평행할 수 있도록 평판으로 형성될 수 있다. 또한, 각 제2전극(250)날개부는 회전반경방향을 따라 제1전극과 제2전극(250)의 상호 작용이 균일하도록 회전중심 측과 회전외주단 측 회전율을 동일하게 하기 위해 제2전극(250)의 회전중심으로부터 멀어지는 방향으로 확장 형성될 수 있으며, 바람직하게는 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 반도체 웨이퍼(100)의 비아홀에 전도체를 채우기 위한 처리 공정을 위한 제조방법을 도 7을 참조하여 기술하면서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 전술한 제조장치에 대한 동작을 함께 기술한다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조방법은 크게 웨이퍼(100)의 비아홀에 전도체를 채워넣기 위한 복수 공정 중 일공정으로서 주 처리액(110)에 의해 도금하기 위한 비아홀 처리공정단계와, 그 다음의 후처리단계로 이루어질 수 있다.
비아홀 처리공정단계는 다음과 같이 이루어질 수 있다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 캡(300)이 위로 승강된 상태에서 웨이퍼 척(200)에 웨이퍼(100)를 로딩시킨 다음(S10), 도 1에 도시된 바와 같이, 척 승강장치에 의해 웨이퍼 척(200)이 하강된 상태에서 캡(300) 승강장치에 의해 캡(300)이 웨이퍼 척(200)을 향해 하강하여 외측 처리액 회수부(420)의 내부에 삽입됨과 아울러 웨이퍼 척(200)에 고정된 웨이퍼(100)를 둘러싼다(S20). 이때, 캡(300)의 하강에 의해 내측 처리액 회수부(410)의 상부 챔버(416)는 웨이퍼 척(200)에 고정된 웨이퍼(100) 하측으로 캡(300)에 의해 눌려지며, 탄성부재(414)는 압축된다. 또한, 도 2와 같이, 밀폐립(319)이 웨이퍼(100)의 외주 상면을 밀폐하게 되어, 저수부에 처리액이 저수되어도 웨이퍼의 하면으로 처리액이 누수되는 것을 방지할 수 있다.
이처럼 캡(300)이 하강하면, 처리액(110)의 도금 과정이 다음과 같이 이루어진다(S30). 즉, 웨이퍼(100)의 비아홀에 전도체층을 형성시키기 위한 처리액(110)이 캡(300)에 의해 둘러싸인 웨이퍼(100) 상에 공급된다. 이때, 처리액(110)의 공급 초기에는 처리액(110)이 저수부에 일정수위까지 채워지고, 이후 외측챔버를 통해 오버플로우 배출되며, 외측챔버의 배출구를 통해 내측 처리액 회수부(410)로 배출된다. 따라서, 처리액(110)이 캡(300)의 저수부에 충분히 정체된 후 배출될 수 있기 때문에 웨이퍼(100)의 비하홀에 전도체층이 안정적으로 형성될 수 있다. 이와 아울러, 제1전극과 제2전극(250)에 각각 전원을 연결시켜 구동시킴과 아울러 제2전극(250)을 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 제1전극과 제2전극(250)의 상호 작용 및 처리액(110)의 교반에 의해 웨이퍼(100)의 전체 면에 걸쳐 고르고 균일하게 전도체층이 도금, 형성될 수 있다.
웨이퍼(100)의 비아홀의 처리공정이 끝나면, 노즐을 통해 공급된 처리액(110)을 회수하고(S40), 캡(300)을 승강시키며(S50), 척 회동장치에 의해 웨이퍼 척(200)을 저속으로 회동시킨다(S60). 이때, 캡(300)이 승강하면, 내측 처리액 회수부(410)의 상부 챔버(416)는 탄성부재(414)의 탄성 복원력에 의해 웨이퍼 척(200)에 고정된 웨이퍼(100)보다 더 높은 위치로 승강한다. 따라서, 웨이퍼 척(200) 회동시 웨이퍼(100) 상 잔존한 처리액(110)이 외측 처리액 회수부(420)로 비산되지 않고 내측 처리액 회수부(410)로만 회수될 수 있다.
다음, 척 승강장치에 의해 웨이퍼 척(200)을 승강시켜 웨이퍼(100)가 내측 처리액(110) 회수보다 높게 위치되게 한 후(S70), 웨이퍼(100)를 고속으로 회전시키면서 웨이퍼(100) 상에 세정액을 도포한다(S80). 그러면, 웨이퍼(100)의 회전에 의해 세정액이 균일하고 고르게 웨이퍼(100) 상에 도포될 수 있으며, 세정액이 원심력에 의해 웨이퍼(100)를 보다 깨끗하게 세정할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(100) 상에 도포된 세정액이 원심력에 의해 비산되어 외측 처리액 회수부(420)로 배출될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(100)가 세정액에 세정됨과 아울러 웨이퍼(100)의 회전 바람에 의해 신속하게 건조될 수 있다.
전술한 바와 같이 웨이퍼(100)는 비아홀 처리공정 및 세정, 건조 등의 후처리가 하나의 장비에 의해 연속적으로 이루어지고 나면, 웨이퍼 척(200)으로부터 언로딩한다(S90).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100; 웨이퍼 110; 처리액
200; 웨이퍼 척 210; 척 회동부
250; 전극 300; 캡
310; 하부 캡 312; 내측챔버
314; 외측챔버 320; 상부 캡
400; 처리액 회수부 410; 내측 처리액 회수부
412; 하부 챔버 414; 탄성부재
416; 상부 챔버 420; 외측 처리액 회수부

Claims (10)

  1. 비아홀이 형성된 웨이퍼의 배면을 지지고정하는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척을 회동시키는 척 회동부;
    상기 웨이퍼 척을 상하로 승강시키는 척 승강장치;
    상기 척 승강장치에 의한 상기 웨이퍼 척의 하강 상태일 때 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성되어 상기 웨이퍼 상에 공급된 처리액을 회수하는 내측 처리액 회수부;
    상기 척 승강장치에 의해 상기 웨이퍼 척이 상기 내측 처리액 회수부 상측으로 승강된 상태일 때 상기 척 회동부에 의한 상기 웨이퍼 척의 회동시 상기 웨이퍼로부터 비산되는 처리액을 회수토록, 상기 내측 처리액 회수부의 외측에 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성된 외측 처리액 회수부; 및
    상기 척 승강장치에 의한 상기 웨이퍼 척의 하강 상태일 때 캡 승강장치에 의해 상기 웨이퍼 척의 상측에서 상기 웨이퍼 척을 향해 하강하여 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 이루어진 캡;
    을 포함하며,
    상기 내측 처리액 회수부는 상기 캡의 하측에서 상기 캡의 상하 승강에 의해 상하 승강되거나 상하 길이 가변 가능토록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내측 처리액 회수부는 하부 챔버와, 상기 하부 챔버의 상측에 상하 탄성변형되는 탄성부재에 의해 상하 승강 가능토록 설치된 상부 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 하부 챔버의 내부에 설치되며,
    상기 하부 챔버를 상하 승강 가능토록 관통하여 상기 탄성부재와 상기 상부 챔버 사이에 설치되는 연결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 챔버는 상기 하부 챔버가 상하 삽입 가능토록 제1홈이 형성되며, 상기 제1홈으로부터 상측으로 연장되어 상기 연결부재가 끼워지는 제2홈이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  6. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 처리액 회수부의 상측단은 상하방향에 대하여 상기 웨이퍼 척을 향해 경사진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 외측 처리액 회수부의 상측단은 상하방향에 대하여 상기 웨이퍼 척을 향해 경사진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  8. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡은 상기 웨이퍼 상에 공급되는 처리액이 저수될 수 있도록 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼를 둘러싸도록 형성된 저수부와, 상기 저수된 처리액이 오버플로우되어 배출될 수 있도록 상기 저수부의 외주를 둘러싸는 배수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  9. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 척에 설치된 제1전극 및, 상기 제1전극과 상호 작용되며 회전되어 상기 처리액을 교반할 수 있도록 상기 캡에 설치된 제2전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조장치.
  10. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항의 반도체 웨이퍼 제조장치를 이용한 반도체 웨이퍼 제조방법으로서,
    상기 웨이퍼 척에 상기 웨이퍼 로딩 후, 상기 캡이 하강하여 상기 캡에 의해 상기 내측 처리액 회수부가 눌려짐과 아울러 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼가 둘러싸이도록 하는 단계;
    상기 캡에 의해 둘러싸인 웨이퍼 상에 처리액을 공급하여 상기 웨이퍼를 처리하는 단계;
    상기 웨이퍼 처리 후, 상기 캡이 승강하며 상기 웨이퍼 상에 공급된 처리액이 회수될 수 있도록 상기 내측 처리액 회수부가 복귀되는 단계;
    상기 처리액 회수 후, 상기 척 승강장치에 의해 상기 웨이퍼 척을 상기 내측 처리액 회수부보다 상측으로 승강시키는 단계;
    상기 웨이퍼 척의 승강 후, 상기 웨이퍼 척이 회동하며 상기 웨이퍼로부터 비산되는 처리액이 상기 외측 처리액 회수부로 회수되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조방법.
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