KR0165321B1 - 습식 식각 장비 - Google Patents

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Abstract

온도에 따른 습식 식각 속도의 차이를 이용하여 웨이퍼의 대구경화에 대응할 수 있는 습식 식각 장비에 대하여 설명한다. 본 발명은 적어도 한 개의 웨이퍼를 반응성 화학 약품이 담겨진 용기 상부로부터 투입하여 식각 공정을 수행한 후에 상기 용기 하부로 반출시키는 습식 식각 장비에 있어서, 상기 용기 하부에 설치되어 상기 용기의 상부에 있는 상기 화학 약품의 온도가 상기 용기의 하부에 있는 상기 화학 약품의 온도가 보다 더 높도록 냉각 수단을 구비한다. 본 발명의 습식 식각 장비에 의하여 웨이퍼의 대구경화에 대응하여 균일한 습식 식각을 실시할 수 있다.

Description

습식 식각 장비
제1도는 종래의 습식 식각 장비를 보여주는 단면도이다.
제2도 및 제3도는 각각 본 발명에 의하여 웨이퍼의 대구경화에 따라 습식 식각의 균일도를 향상시키기 위하여 고안된 습식 식각 장비를 보여주는 정단면도 및 측단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 웨이퍼 13 : 화학 약품
15 : 용기 17 : 냉각 라인
본 발명은 습식 식각 장비에 관한 것으로, 특히 온도에 따른 습식 식각 속도의 차이를 이용하여 웨이퍼의 대구경화에 대응할 수 있는 습식 식각 장비에 관한 것이다.
반도체 장치의 고집적하에 따라 개별 소자의 크기는 작아지지만 용량의 증가에 따라서 반도체 장치의 칩 크기는 증가하는 추세이다. 따라서, 반도체 장치의 제조에 사용하는 웨이퍼(wafer)는 반도체 장치의 원가를 감소시키고, 생산성을 증가시키기 위하여 대구경화되고 있고, 이러한 추세는 앞으로도 계속될 전망이다. 이에 따라, 반도체 장치를 제조하는 제조 장비도 대구경의 웨이퍼를 사용할 수 있도록 변화하고 있다. 특히, 웨이퍼의 대구경화에 따라 공정의 균일도를 유지하는 것이 중요한 과제가 된다.
따라서, 반도체 장치의 제조에서 습식 식각이나 세정에 사용되는 필수적인 장비인 습식 식각 장비(wet etching station)도 웨이퍼의 대구경화에 따라 적정한 공정의 균일도를 유지하는 것이 필수적이다. 특히, 일반적으로 습식 식각은 배치(batch) 단위로 화학 약품이 담겨진 용기(batch)에서 한꺼번에 실시되고, 식각 속도는 식각에 사용하는 화학 약품의 온도 변화에 민감하기 때문에 균일도를 유지하기 위하여 용기 내에서 화학 약품의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 화학 약품을 계속 순환시키는 것이 일반적이 추세이다. 그러면, 종래의 습식 식각 장비에 관하여 상세히 설명한다.
제1도는 종래의 습식 식각 장비를 보여주는 단면도이다.
상세하게 종래의 경우에 웨이퍼(1)의 습식 식각에 사용되는 화학약품(3)이 담겨진 용기(5)에서 배치로 투입되는 상기 웨이퍼(10)를 균일하게 식각하기 위하여, 상기 용기(5) 내의 상기 화학 약품(3)이 모든 위치에서 항상 일정한 온도를 유지하는 방법을 사용한다.
이를 위해서 상기 용기(5) 내의 상기 화학 약품(3)은 펌프(7)를 이용하여 일정한 온도를 유지하는 항온조(9)를 통과하여 계속적으로 순환하고 있다.
그런데, 상기 화학 약품이 항상 일정한 온도를 유지하는 종래의 습식 식각 장비에서 식각을 하기 위하여 상기 화학 약품에 웨이퍼를 투입하는 경우에 상기 웨이퍼의 아래 부분이 먼저 상기 화학 약품에 접촉하기 시작하고, 식각이 끝난 후에 상기 웨이퍼를 상기 화학 약품에서 꺼낼 때는 상기 웨이퍼의 아래 부분이 가장 나중에까지 상기 화학 약품과 접촉하게 된다.
또한, 식각이 끝난 후에 상기 웨이퍼를 상기 화학 약품에서 꺼낼때는 상기 웨이퍼의 상부가 가장 먼저 공기중으로 나오고, 상기 웨이퍼의 아래 부분이 가장 나중에까지 상기 화학 약품과 접촉하게 된다.
따라서, 습식 시간 동안에 상기 웨이퍼의 아래 부분은 다른 부분에 비하여 가장 오랜 시간 동안 상기 화학 약품과 접촉하게 되고, 결과적으로 가장 긴 시간 동안 식각을 실시하게 된다. 결과적으로, 종래의 습식 식각 장비에서 식각하는 경우 피할 수 없는 식각의 불균일성이 발생하게 된다.
또한 상기 웨이퍼의 상부는 가장 짧은 시간 동안 식각을 하는 효과가 있다. 결과적으로, 종래의 습식 식각 장비에서 식각하는 경우 피할 수 없는 상기 웨이퍼 내의 위치에 따라 식각의 불균일성이 발생하게 된다.
특히, 반도체 장치의 집적도 증가에 따라 웨이퍼의 크기가 대구경화되면 이러한 문제는 더욱 심각해지게 되고, 이로 인하여 웨이퍼상의 패턴 크기가 변하여 설계 상의 문제점이 발생한다. 또한, 동일 웨이퍼 상의 절연막 두께가 위치에 따라 달라져 신뢰성이 나빠지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하기 위하여 온도에 따른 습식 식각 속도의 차이를 이용하여 웨이퍼의 대구경화에 대응할 수 있는 습식 식각 장비를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 한 개의 웨이퍼를 반응성 약품이 담겨진 용기 상부로부터 투입하여 식각 공정을 수행한 후에 상기 용기 상부로 반출시키는 습식 식각 장비에 있어서, 상기 용기 하부에 설치되어 상기 용기의 상부에 있는 상기 화학 약품의 온도가 상기 용기의 하부에 있는 상기 화학 약품의 온도보다 더 높도록 하는 냉각 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 습식 식각 장비를 제공한다.
본 발명의 습식 식각 장비와 이를 이용한 식각 방법에 의하여 웨이퍼의 대구경화에 대응하여 균일한 습식 식각을 실시할 수 있다. 또한, 균일한 식각에 의해서 종래의 경우에 동일 웨이퍼 상의 절연막 두께가 위치에 따라 달라져 신뢰성이 나빠지는 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제2도 및 제3도는 각각 본 발명에 의하여 웨이퍼의 대구경화에 따라 습식 식각의 균일도를 향상시키기 위하여 고안된 습식 식각 장비를 보여주는 정단면도 및 측단면도이다.
상세하게, 본 발명의 습식 식각 장비는 대구경을 가지는 웨이퍼(11)의 습식 식각에 사용되는 화학 약품(13)이 담겨진 용기(15)에서 배치로 투입되는 상기 웨이퍼(11)를 균일하게 식각하기 위하여, 상기 용기(15)의 하부에서 상기 화학 약품(13)에 접촉하는 복수개의 냉각 라인(17)을 설치하였다.
본 발명의 습식 식각 장비에서 습식 식각 공정시 상기 냉각 라인(17)에, 예를들어, 상기 화학 약품(13)보다 온도가 낮은 냉각수를 흘려주고, 종래와 달리 상기 화학 약품(13)을 순환시키지 않으면, 자연 현상에 의하여 상기 냉각 라인(17)에 가장 가까운 부분인 상기 웨이퍼(11)의 아래 부분에 접촉하는 상기 화학 약품(13)의 온도에 비하여 상기 웨이퍼(11)의 중심 부분에 접촉하는 상기 화학 약품(13)의 온도가 높게 된다, 또한, 상기 웨이퍼(11)의 중심 부분에 접촉하는 상기 화학 약품(13)의 온도에 비하여 상기 웨이퍼(11)의 상부에 접촉하는 상기 화학 약품(13)의 온도로 높게 된다. 그리고, 이러한 온도의 차이는 상기 냉각수의 온도와 상기 화학 약품(13)의 온도 차이를 변화시켜 조절할 수 있다.
따라서, 이러한 온도 조건에서 상기 웨이퍼를 습식 식각하면, 상기 웨이퍼의 아래 부분, 중심 부분, 상부에서의 각각 식각 속도가 다르게 된다. 즉, 아래 부분 보다 중심 부분의 식각 속도가 빠르고, 중심 부분에 비하여 상부의 식각 속도가 빠르게 된다. 그런데, 종래의 발명에서 설명한 것처럼 습식 식각시 상기 아래 부분이 가장 오랜 시간 동안 상기 화학 약품에 접촉하고, 상기 상부는 가장 짧은 시간 동안 상기 화학 약품과 접촉하게 된다. 이러한 사실을 이용하여 웨이퍼를 습식 식각하면, 상기 웨이퍼의 아래 부분은 식각 속도가 느리면서 오랜 시간 동안 식각하고, 상기 웨이퍼의 상부는 식각 속도가 빠르면서 짧은 시간 동안 식각하게 된다. 결국, 웨이퍼의 위치에 따른 화학 약품의 온도 차이와 식각 시간의 차이가 서로 반대되는 효과를 가져오기 때문에 상기 온도 차이와 식각 시간을 조절하면, 웨이퍼 전체에 대하여 균일한 두께로 식각을 할 수 있다.
결국, 본 발명의 습식 식각 장비와 이를 이용한 식각 방법에 의하여 웨이퍼의 대구경화에 대응하여 균일한 습식 식각을 실시할 수 있다.
또한, 균일한 식각에 의해서 종래의 경우에 동일 웨이퍼 상의 절연막 두께가 위치에 따라 달라져 신뢰성이 나빠지는 문제를 발생할 수 있는 장점이 있다.
이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims (1)

  1. 적어도 한 개의 웨이퍼를 반응성 화학 약품이 담겨진 용기 상부로부터 투입하여 식각 공정을 수행한 후에 상기 용기 상부로 반출시키는 습식 식각 장비에 있어서, 상기 용기 하부에 설치되어 상기 용기의 하부에 있는 화학 약품의 온도가 상기 용기의 하부에 있는 상기 화학 약품의 온도보다 더 높도록 하는 냉각 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 습식 식각 장비.
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