KR20020058562A - 습식 식각 장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

습식 식각 장치

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 웨이퍼의 식각 균일성을 개선하고, 웨이퍼 양면을 동시에 식각할 수 있으며, 웨이퍼와의 접촉을 최소화하여 오염을 최대한 방지할 수 있도록 한 습식 식각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법 요지

본 발명은, 구동수단에 의해 회전하는 스핀너; 상기 스핀너의 단부에서 상방향으로 소정각도를 갖고 연장되며, 웨이퍼가 안착되는 척; 및 상기 웨이퍼의 상부 및 하부에 위치되어 그 웨이퍼의 양면으로 화학용액을 분사하는 화학용액 분사 수단을 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

반도체 공정중, 습식 식각(wet etching), 식각 폴리머 스트립핑(etching polymer stripping), 포토 레지스트 스트립핑(photo resist stripping) 공정 등에서 화학 작용을 이용한 반도체 제조기술에 이용될 수 있는 것임.

Description

습식 식각 장치{WET ETCHING APPARATUS}

본 발명은 반도체 제조장비에서의 습식 식각 장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼의 식각 균일성을 개선하고, 웨이퍼 양면을 동시에 식각할 수 있으며, 웨이퍼와의 접촉을 최소화하여 오염을 최대한 방지할 수 있도록 한 습식 식각 장치에 관한 것이다.

반도체장치를 제조함에 있어 포토레지스트의 사용 및 노광에 의하여 웨이퍼 상에 형성된 프토레지스트의 구멍을 식각공정을 통해 웨이퍼를 선택적으로 식각하고, 이온주입이나 에피택샬층의 형성 등 후속공정들에 의하여 적절한 전기적 특성을 갖는 물리적인 소자를 형성하는 기술의 적용이 필수적이다.

식각공정은 크게 습식식각(wet etching), 플라즈마 식각(plasma etching), 이온빔 밀링(ion beam milling) 및 반응성 이온 식각(reactive ion etching) 등으로 대별될 수 있으며, 거의 모든 식각공정들은 습식 식각(etching chamber)내에서 진행된다.

이들 중 습식식각은 가장 경제적이고 생산성 있는 식각방법으로서, 막질 제거의 정확성은 식각액의 온도와 식각시간 및 식각액의 조성에 좌우된다.

통상 식각액의 온도는 실온으로 유지될 수 있으나, 식각속도의 향상 및 식각효율의 증대를 위하여 통상 일정한 온도로 가열될 수 있으며, 또한 식각액을 항상 깨끗하게 유지하기 위하여 식각액을 펌프와 필터를 사용하여 순환, 여과시켜 사용하고 있다.

한편, 종래 기술에 따른 습식 식각 공정은 웨이퍼 반송장치를 이용하여 웨이퍼를 챔버내의 척에 위치시키고, 웨이퍼의 일면에 화학용액을 분사하여 식각하도록 하였다.

그러나, 웨이퍼가 대 구경화됨에 따라 화학용액이 골고루 분사되지 못하고, 이에 따라 웨이퍼의 균일성(uniformity)에 불균일이 발생되고, 일면만을 처리하는 등 생산효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 웨이퍼가 척에 안착될 시, 그 척과의 접촉이 증가되면 오염발생이 증가할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 웨이퍼의 식각 균일성을 개선하고, 웨이퍼 양면을 동시에 식각할 수 있으며, 웨이퍼와의 접촉을 최소화하여 오염을 최대한 방지할 수 있도록 한 습식 식각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 습식 식각 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2 는 본 발명의 요부인 웨이퍼 척을 도시한 평면도.

도 3 은 웨이퍼가 척의 단부에 장착되는 상태를 설명하기 위한 부분 단면도.

도 4 는 본 발명에 의한 습식 식각 장치를 구성하는 노즐 장치가 웨이퍼에 화학용액을 분사하는 동작을 개략적으로 설명하기 위한 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 스핀너20: 웨이퍼

30: 척31: 암

32: 클램프40, 50: 화학용액 분사 장치

41, 51: 유입관42, 52: 노즐부

43, 53: 노즐

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 습식 식각 장치는, 구동수단에 의해 회전하는 스핀너; 상기 스핀너의 단부에 장차되며, 웨이퍼가 안착되는 척; 및 상기 웨이퍼의 상부 및 하부에 위치되어 그 웨이퍼의 양면으로 화학용액을 분사하는 화학용액 분사 수단을 포함한다.

상기 척은 상기 스핀너의 단부에서 상방향으로 소정각도를 갖고 복수개로 연장되는 암 및 상기 웨이퍼가 안착되는 상기 암의 단부에 형성되어 웨이퍼가 안착될 시, 견고하게 장착될 수 있도록 결합된 꺽쇄 타입의 클램프를 포함한다.

상기 암은 8개로 형성된다.

상기 화학용액 분사 수단은 상기 웨이퍼의 상부측에 설치되고, 화학용액이 유입되는 제1유입관과, 상기 제1유입관을 통해 유입된 화학용액을 웨이퍼의 상면에 분사시키는 복수개의 노즐을 갖는 노즐부를 포함하는 제1 분사 수단 및 상기 웨이퍼의 하부측에 설치되고, 화학용액이 유입되는 제2유입관과, 상기 제2유입관을 통해 유입된 화학용액을 웨이퍼의 배면에 분사시키는 복수개의 노즐을 갖는 노즐부를 포함하는 제2 분사 수단를 포함한다.

상기 제1 및 제2 분사 수단의 노즐은 그 노즐구멍 크기가 중심부로부터 바깥쪽으로 갈수록 작아진다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 습식 식각 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도로서, 본 발명에 의한 습식 식각 장치는, 구동수단에 의해 회전하는 스핀너(spinner)(10)와; 상기 스핀너(10)의 단부에 장착되며, 블래드 타입(blade type) 또는 암(arm)과 같은 웨이퍼 반송장치에 의해 운반되어 온 웨이퍼(wafer)(20)가 안착되는 척(chuck)(30)과; 상기 웨이퍼(20)의 상부에 설치되어 그 웨이퍼(20)의 상면에 화학용액을 분사하는 제1 화학용액 분사 수단(40)과; 상기 웨이퍼(20)의 하부에 설치되어 그 웨이퍼(20)의 배면에 화학용액을 분사하는제2 화학용액 분사 수단(50)을 포함한다.

도 2 는 본 발명에 의한 웨이퍼 척을 도시한 평면도이고, 도 3 은 웨이퍼가 척의 단부에 장착되는 상태를 설명하기 위한 부분 단면도로서, 상기 스핀너(10)의 단부에서 상방향으로 소정각도를 갖고 반경방향으로 연장되는 암(arm)(31)과; 상기 암(31)의 일단부, 즉 웨이퍼(20)가 안착되는 단부에 형성되어 웨이퍼가 안착될 시, 견고하게 장착될 수 있도록 결합된 꺽쇄 타입의 클램프(clamp)(32)를 포함한다.

여기에서, 상기 암(31)은 웨이퍼(20)의 안정도를 고려하여 바람직하게 8방향으로 연장된다.

또한, 상기 클램프(32)는 상기 웨이퍼(20)가 척에 안착될 시, 도 3 과 같이 그 웨이퍼(20)의 사이드부만 접촉하게 되어 상기 웨이퍼(20)의 오염을 최소화하기 위한 것이다.

상기 제1 화학용액 분사 수단(40)은 화학용액이 유입되는 유입관(41)과; 상기 유입관(41)을 통해 유입된 화학용액을 웨이퍼(20)의 상면에 분사시키는 복수개의 노즐(43)를 갖는 노즐부(42)를 포함한다.

여기에서, 상기 노즐부(42)에 형성되는 노즐(43)은 그 중심부의 노즐 구멍을 크게하고, 중심으로부터 바깥쪽으로 갈수록 그 노즐 구멍의 크기가 작아지도록 형성한다. 이는 척(30)에 장착된 웨이퍼(20)가 회전함에 따라 원심력이 발생되고, 이로 인해 화학용액 흐름이 중심부로부터 바깥쪽으로 흐르기 때문에 화학용액 흐름을 고려하여 웨이퍼의 대 구경화에 따른 웨이퍼의 식각 균일성을 양호하게 하기 위함이다.

한편, 제2 화학용액 분사 수단(50)은, 상기한 제1 화학용액 분사 수단(40)과 유사하게, 화학용액이 유입되는 유입관(51)과; 상기 유입관(51)을 통해 유입된 화학용액을 웨이퍼(20)의 배면에 분사시키는 복수개의 노즐(53)를 갖는 노즐부(52)를 포함한다.

여기에서, 상기 노즐부(52)에 형성되는 노즐(53)은 그 중심부의 노즐 구멍을 크게하고, 중심으로부터 바깥쪽으로 갈수록 그 노즐 구멍의 크기가 작아지도록 형성한다. 이는 척(30)에 장착된 웨이퍼(20)가 회전함에 따라 원심력이 발생되고, 이로 인해 화학용액 흐름이 중심부로부터 바깥쪽으로 흐르기 때문에 화학용액 흐름을 고려하여 웨이퍼의 대 구경화에 따른 웨이퍼의 식각 균일성을 양호하게 하기 위함이다.

그리고, 상기 제2 화학용액 분사 수단(50)을 설치하는 방법에 있어서는, 그 일 예로, 상기 유입관(51)이 상기 스핀너(10)내를 통과하여 그 일단부에 노즐부(52)가 결합되도록 장착되되, 상기 유입관(51)과 스핀너(10)사이에는 볼 베어링을 설치하여 상기 스핀너(10)가 회전가능하게 지지되고, 오링(O-ring) 부재와 같은 밀폐부재를 이용하여 유입관(51)과 스핀너(10) 사이를 실링하므로써 화학용액이 새는 것을 방지한다. 이와 같은 제2 화학용액 분사 수단(50)의 설치방법을 간략하게 설명하였지만, 이외 웨이퍼의 배면에 설치될 수 있는 여러 설치 방법이 있을 수 있으며, 챔버의 구성에 따라 설치방법을 달리 할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 습식 식각 장치의 동작을 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 의한 습식 식각 장치를 구성하는 양면 노즐 장치가 웨이퍼에 화학용액을 분사하는 동작을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.

습식 식각을 실시하기 위하여, 웨이퍼 반송장치(미도시)를 이용하여 웨이퍼(20)를 머케니컬 척(30)에 로딩시키고, 상기 척(30)의 클램프(32)는 웨이퍼(20)를 상기 척(30)상에 견고하게 장착시킨다.

이 때, 상기 웨이퍼(20)는 그 사이드부만이 클램프(32)와 접촉하게 되어 오염될 가능성이 매우 낮아지게 된다.

계속해서, 상기와 같이 웨이퍼(20)가 척(30)에 장착되면, 스핀너(10)가 50 내지 2만 rpm(rotation per minute)의 속도로 회전하게 된다.

상기 스핀너(10)가 회전되면, 제1 및 제2 화학용액 분사 수단(40, 50)은 화학용액을 웨이퍼(20)의 상하면으로 분사한다. 이 때, 웨이퍼(20)에 원심력이 작용하여 화학용액 흐름이 중심으로부터 바깥쪽으로 흐르나, 제1 및 제2 화학용액 분사 수단(40, 50)의 노즐(43, 53) 구멍의 크기가 중심부로부터 바깥쪽으로 갈수록 작아지도록 형성되어 있기 때문에 웨이퍼(20)상에 균일한 화학용액이 작용되고, 이로 인해 웨이퍼(20)의 식각 균일성이 양호하게 된다.

이상의 설명에서는 웨이퍼 반송장치라든지 웨이퍼를 척에 안착시키기 위해 동작하는 진공펌프 등은 종래와 동일 구성 및 동작하므로 구체적인 설명은 생략하였다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 습식 식각 장치는 웨이퍼의 식각 균일성을 개선하고, 웨이퍼 양면을 동시에 식각할 수 있으며, 웨이퍼와의 접촉을 최소화하여 오염을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 구동수단에 의해 회전하는 스핀너;

   상기 스핀너의 단부에 장착되며, 웨이퍼가 안착되는 척; 및

   상기 웨이퍼의 상부 및 하부에 위치되어 그 웨이퍼의 양면으로 화학용액을 분사하는 화학용액 분사 수단

   를 포함하는 습식 식각 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 척은

   상기 스핀너의 단부에서 상방향으로 소정각도를 갖고 복수개로 연장되는 암 및

   상기 웨이퍼가 안착되는 상기 각 암의 단부에 형성되어 웨이퍼가 안착될 시, 견고하게 장착될 수 있도록 결합된 꺽쇄 타입의 클램프

   를 포함하는 습식 식각 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 암은 8개로 형성되는 습식 식각 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 화학용액 분사 수단은

   상기 웨이퍼의 상부측에 설치되고, 화학용액이 유입되는 제1유입관과, 상기 제1유입관을 통해 유입된 화학용액을 웨이퍼의 상면에 분사시키는 복수개의 노즐을 갖는 노즐부를 포함하는 제1 분사 수단; 및

   상기 웨이퍼의 하부측에 설치되고, 화학용액이 유입되는 제2유입관과, 상기 제2유입관을 통해 유입된 화학용액을 웨이퍼의 배면에 분사시키는 복수개의 노즐을 갖는 노즐부를 포함하는 제2 분사 수단

   을 포함하는 습식 식각 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 분사 수단의 노즐은

   그 노즐구멍 크기가 중심부로부터 바깥쪽으로 갈수록 작아지도록 한

   습식 식각 장치.