KR100232998B1 - 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트에 관한 것으로, 본 발명에서는 내측 배스의 상단부 사방 측벽에, 웨이퍼들이 케미컬액에 침지된 시점에서, 내측 배스가 일정 방향으로 기울어지는 경우, 이 기울어진 방향으로 오버 플로우되는 케미컬액의 배출을 촉진시켜, 웨이퍼들의 식각률 편차를 미리 방지하는 다수개의 식각량 조절개구들을 일련의 단일 라인을 이루도록 배열시킨다. 이 경우, 식각량 조절개구들은 내측 배스의 상부 테두리 및 케미컬액에 침지된 웨이퍼들의 최상측면 사이에 위치하는 구조를 이룬다.
이러한 본 발명이 달성되는 경우, 내측 배스의 대향하는 양측면의 높이가 상기 웨이퍼들의 최상측부와 상기 내측 배스의 상단부 테두리 사이의 거리만큼 기울어지지 않는 한, 상기 케미컬액은 상기 식각량 조절개구들을 통하여 외측 배스로 계속 흐르게 됨으로써 상기 내측 배스의 케미컬액에 침지되는 웨이퍼들의 배치 위치에 따른 절연층의 식각율 차이는 대폭 감소된다.

Description

식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트
제1도는 종래의 오버 플로우 타입(over flow type) 케미컬 배스 유니트의 구조를 나타낸 절개 사시도.
제2도는 본 발명에 의한 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트의 구조를 나타낸 절개 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 케미컬 배스 유니트 11 : 내측 배스
13 : 주입관 15 : 케미컬액
17 : 외측 배스 18 : 수평 조절부
19 : 배출관 21 : 웨이퍼
23 : 로봇 척 30 : 케미컬 배스 유니트
31 : 내측 배스 33 : 식각량 조절개구
본 발명은 오버 플로우 타입(over flow type)의 케미컬 배스 유니트(chemical bath unit)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식각공정이 진행되는 도중에, 내측 배스가 일정 방향으로 기울어지는 경우, 이 기울어진 방향으로 오버 플로우되는 케미컬액의 배출을 촉진시킴으로써, 케미컬액에 침지되는 웨이퍼들이 자신들의 배치위치에 따른 식각률 차이를 나타내지 않도록 하는 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트에 관한 것이다.
일반적으로 식각 공정은 습식 케미컬액을 이용하는 습식 방식과 가스를 이용하는 건식 방식으로 크게 구분되고, 건식 방식에는 플라즈마 식각과 이온 빔 식각 및 반응성 이온 식각 등이 있으며 습식 방식에는 이멀션(immersion) 식각과 분사(spray) 식각이 있다.
상기 이멀션 식각에서는 소정의 레이어(Layer), 예컨대, 절연층이 증착된 웨이퍼들이 습식 식각용 내측 배스의 습식 케미컬에 일정한 시간 동안 침지되어 있는 동안 상기 절연층이 일정한 두께로 식각된다. 이때, 상기 케미컬액은 일반적으로 순환 장치에 의해 상기 내측 배스에 계속 공급되어 상기 내측 배스의 측면 테두리를 오버 플로우하게 되는데, 이는 상기 웨이퍼의 식각율을 증가시키기 위함과 아울러 상기 케미컬액의 상층부에 부유하는 식각 부산물로 인한 상기 웨이퍼의 오염을 방지하기 위함이다.
제1도는 종래의 오버 플로우 타입 케미컬 배스 유니트의 구조를 나타낸 절개 사시도이다.
제1도를 참조하면, 종래의 배스 유니트(10)는 직사각형 내측 배스(11)의 저면부에 연결된 주입관(13)을 통하여 케미컬액(15)이 내측 배스(11)에 공급되어 내측 배스(11)의 각 측면 상단부 테두리를 오버 플로우하게 되고, 상기 오버 플로우한 케미컬액(15)이 외측 배스(17)의 저면부에 연결된 배출관(19)을 거쳐 배출되며, 상기 배출된 케미컬액(15)이 펌프(도시 안됨)와 필터(도시 안됨)를 거쳐 내측 배스(11)로 재 공급되는 구조로 이루어져 있다.
여기서, 상기 외측 배스(17)의 좌, 우 양측면에 수평 조절부(18)가 각각 설치되어 있다.
이와 같이 구성되는 종래의 배스의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 습식 케미컬액(15)이 10-12 l/min의 일정한 유량으로 주입관(13)을 통하여 케미컬 배스 유니트(10)의 직사각형 내측 배스(11)에 계속 공급되면, 케미컬액(15)은 내측 배스(11)의 각 측면의 상단부 테두리를 오버 플로우하여 외측 배스(17)의 배출관(19)으로 배출된다. 상기 배출된 케미컬액(15)은 펌프(도시 안됨)와 필터(도시 안됨)를 순차적으로 거쳐 내측 배스(11)의 주입관(13)으로 재 공급된다.
이러한 상태에서, 식각될 레이어(도시 안됨)가 적층되어 있던 웨이퍼들(21)을 로딩한 로봇 척(23)이 하강하게 되면, 웨이퍼들(21)이 내측 배스(11)의 케미컬액(15)에 침지되어 상기 식각될 층이 식각되기 시작한다.
상기 층이 원하는 두께만큼 식각되고 나면, 로봇 척(23)이 상승하게 되어 웨이퍼들(21)이 내측 배스(11)의 케미컬액(15)로부터 외부로 나오게 된다.
이어서, 상기 로봇 척(23)에 로딩된 웨이퍼들(21)이 통상적인 방법에 의해 순수(deionized water)로 세척되어 웨이퍼들(21)의 식각이 종료된다.
그러나, 내측 배스(11)의 수평 레벨이 유지되지 않아 내측 배스(11)의 우측면 상단부가 내측 배스(11)의 좌측면 상단부의 높이보다 약간 낮게 기울어지는 경우, 케미컬액(15)이 내측 배스(11)의 좌측면 상단부에 비하여 내측 배스(11)의 우측면 상단부쪽으로 보다 많은 양 만큼 오버 플로우하게 된다.
상기 내측 배스(11)의 우측면 상단부가 내측 배스(11)의 좌측면 상단부의 높이보다 더욱 낮게 기울어지는 경우, 케미컬액(15)이 내측 배스(11)의 좌측면 상단부를 전혀 오버 플로우하지 않는 반면에 내측 배스(11)의 우측면 상단부만을 오버 플로우하게 될 수도 있다.
이와 같은 상태에서는 내측 배스(11)의 최우측에 배치된 웨이퍼들(21)의 식각될 층이 최좌측에 배치된 웨이퍼(21)의 식각될 층보다 더 깊게 식각되어 상기 양측 웨이퍼들(21)의 식각율 차이가 생기게 된다.
따라서, 내측 배스(11)의 수평 레벨이 정확하게 유지되지 않으면, 내측 배스(11)의 대향하는 좌, 우 양측면 상단부를 각각 오버 플로우하는 케미컬액(15)의 양이 다르게 되어 내측 배스(11)내의 웨이퍼들(21)의 배치 위치에 따라 각 웨이퍼들(21)에 대한 식각율의 균일성이 악화됨으로써 식각 공정의 신뢰성이 악화되는 문제점이 있었다.
이를 개선하기 위해서는 작업자가 식각 작업이 진행되는 도중에 수시로 수평계(도시 안됨)를 이용하여 내측 배스(11)의 수평 상태를 수시로 체크하여야 하고, 만약, 내측 배스(11)의 수평 상태가 유지되지 않았으면, 내측 배스(11)의 수평 상태를 유지하기 위해 외측 배스(17)의 좌, 우 양측면에 설치된 수평 조절부(18)의 나사들을 조정하여야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 오버 플로우 타입 케미컬 배스 유니트의 내측 배스의 케미컬액에 침지되는 웨이퍼들의 배치 위치에 따른 상기 웨이퍼들위의 절연층의 식각율 차이를 감소시켜 습식 식각 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 내측 배스의 상단부 사방 측벽에, 웨이퍼들이 케미컬액에 침지된 시점에서, 내측 배스가 일정 방향으로 기울어지는 경우, 이 기울어진 방향으로 오버 플로우되는 케미컬액의 배출을 촉진시켜, 웨이퍼들의 식각률 편차를 미리 방지하는 다수개의 식각량 조절개구들을 일련의 단일 라인을 이루도록 배열시킨다. 이 경우, 식각량 조절개구들은 내측 배스의 상부 테두리 및 케미컬액에 침지된 웨이퍼들의 최상측면 사이에 위치하는 구조를 이룬다.
이러한 본 발명이 달성되는 경우, 내측 배스의 대향하는 양측면의 높이가 상기 웨이퍼들의 최상측부와 상기 내측 배스의 상단부 테두리 사이의 거리만큼 기울어지지 않는 한, 상기 케미컬액은 상기 식각량 조절개구들을 통하여 외측 배스로 계속 흐르게 됨으로써 상기 내측 배스의 케미컬액에 침지되는 웨이퍼들의 배치 위치에 따른 절연층의 식각율 차이는 대폭 감소된다.
이하, 본 발명에 의한 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명에 의한 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트의 구조를 나타낸 절개 사시도이다. 종래의 부분과 동일한 본 발명의 부분에는 동일한 부호를 부여한다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 케미컬 배스 유니트(30)는 사각의 통체형상, 예컨대, 직사각형을 이루는 내측 배스(31)와, 이 내측 배스(31)를 감싼 상태로 배치되며, 상술한 내측 배스(31)와 동일하게 직사각형을 이루는 외측 배스(17)의 조합으로 이루어진다.
이때, 내측 배스(31)는 외부에서 반입되는 웨이퍼들(21)이 케미컬액(15)에 침지되어 레이어를 식각받을 수 있도록 주입관(13)을 통하여 케미컬액(15)을 공급받은 후, 이 케미컬액(15)을 수용하는 역할을 수행하며, 외측 배스(17)는 내측 배스(31)로부터 오버 플로우되는 케미컬액(15)을 일시적으로 저장한 후, 이 케미컬액(15)을 배출관(19)을 통하여 연속 배출하는 역할을 수행한다.
여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 내측 배스(31)의 상단부 사방 측벽에는 다수개의 식각량 조절개구들(33)이 일련의 단일 라인을 이룬 상태로 이격 배열된다. 이러한 식각량 조절개구들(33)은 상술한 웨이퍼들(21)이 케미컬액(15)에 침지된 시점에서, 내측 배스(31)가 일정 방향, 예컨대, 우측 방향으로 기울어지는 경우, 우측 방향으로 오버 플로우되는 케미컬액(15)의 배출을 촉진시키는 역할을 수행한다.
이때, 식각량 조절개구들(33)은 웨이퍼들(21)이 케미컬액(15) 속으로 침지되었다고 가정하였을 경우, 내측 배스(31)의 상부 테두리와, 웨이퍼들(21)의 최상측면 사이에 위치한다. 이 경우, 식각량 조절개구들(33)은 케미컬액(15)에 침지된 웨이퍼들(21) 보다 최소한 높은 부위에 위치하게 된다.
통상, 내측 배스(31)의 구조적인 측면에서 볼 때, 내측 배스(31)에 담겨지는 웨이퍼들(21)의 최상측면과 내측 배스(31)의 상부 테두리 사이의 간격은 2 ㎝ 정도 밖에 되지 않으므로, 본 발명의 식각량 조절개구들(33)은 바람직하게, 내측 배스(31)의 상부 테두리로부터 하측으로 2㎝ 이내, 좀더 바람직하게, 1㎝의 지점에 위치한다.
이때, 각각의 식각량 조절개구들(33)은 소정의 형상, 예를 들어 원형을 이루며, 바람직하게, 3-5㎜의 직경, 좀더 바람직하게 4㎜의 직경을 이루고, 그 개구는 예컨대, 125개를 유지한다. 물론, 이러한 식각량 조절개구들(33)의 수와 직경은 케미컬액(15)의 유량에 따라 여러 형태로 변형되어 질 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트(30)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 습식 케미컬액(15)이 10-12 l/min의 유량, 바람직하게는 12 l/min의 일정한 유량으로 주입관(13)을 통하여 내측 배스(31)로 계속 공급되면, 케미컬액(15)은 내측 배스(31)의 각 측면의 상부 테두리를 오버 플로우함과 아울러, 내측 배스(31)의 사방 측면을 따라 형성된 식각량 조절개구들(33)을 통하여 흘러 외측 배스(17)의 배출관(19)으로 배출된다.
이후, 상기 배출된 케미컬액(15)은 펌프(도시 안됨)와 필터(도시 안됨)를 순차적으로 거쳐 내측 배스(31)의 주입관(13)으로 재 공급된다.
이러한 상태에서, 식각될 절연층(도시 안됨)이 적층되어 있던 기판, 예를 들어 웨이퍼들(21)을 로딩한 로봇 척(23)이 하강하게 되면, 상기 웨이퍼들(21)이 내측 배스(31)의 케미컬액(15)에 침지되어 상기 식각될 절연층이 식각되기 시작한다.
이때, 예컨대, 내측 배스(31)의 대향하는 좌, 우 양측면이 일정한 균형을 유지하거나, 어느 한쪽이 기울어지더라도 그 정도가 미비한 경우, 내측 배스(31)로 공급된 케미컬액(15)은 내측 배스(31)의 상부 테두리를 넘어 오버 플로우될 때, 좌, 우 양측면에서 그 양을 동일하게 유지한다. 물론, 내측 배스(31)의 좌, 우 양측면에는 본 발명의 식각량 조절개구들(33)이 미리 형성되어 있기 때문에, 케미컬액(15)은 내부 배스(31)의 상부 테두리를 넘어 오버 플로우됨과 아울러, 식각량 조절개구들(33)을 통해서도 오버 플로우된다.
이 경우, 내측 배스(31)의 좌, 우 양측면으로 오버 플로우되는 케미컬액(15)의 양은 서로 동일하기 때문에, 케미컬액(15)에 침지된 각 웨이퍼들(21)은 일정 폭의 식각률 편차를 나타내지 않는다.
그러나, 내측 배스(31)가 자신의 좌, 우측면 중 어느 하나, 예컨대, 우측으로 약, 0.7㎝ 정도 기울어지는 경우, 공급된 케미컬액(15)은 이러한 내측 배스(31)의 기울어짐으로 인하여, 좌측면 보다 우측면으로 더 많은 양이 오버 플로우되려는 경향을 이루게 된다.
그러나, 이와 같은 구조에 의해, 내측 배스(31)의 좌측면에 비하여 우측면으로 흐르는 케미컬액(15)의 양이 많아진다 하더라도, 본 발명에서는 내측 배스(31)의 우측면에 식각량 조절개구들(33)을 미리 형성하고 있기 때문에, 케미컬액(15)이 좌측면쪽 보다 우측면쪽으로 더 많이 배출될 수 있도록 유도할 수 있게 된다.
물론, 내측 배스(31)의 좌측면쪽에도 식각량 조절개구들(33)이 형성되어 있기는 하지만, 상술한 바와 같이, 내측 배스(31)가 좌측면쪽 보다 우측면쪽으로 더 기울어져 있기 때문에, 좌측면쪽에 배치된 식각량 조절개구들(33)로는 우측면쪽에 배치된 식각량 조절개구들(33) 보다 적은 량의 케미컬액이 배출된다.
결국, 본 발명이 실시되는 경우, 외부로 배출되는 케미컬액(15)은 내측 배스(31)의 좌측면과 우측면에서 일정한 균형을 이루게 되며, 결국, 이러한 케미컬액(15)의 균형으로 인해, 최종 완성되는 웨이퍼들(21)은 식각률 편차를 대폭 감소받을 수 있게 된다.
하지만, 내측 배스(31)의 우측면 상단부가 좌측면 상단부보다 1㎝ 이상으로 낮게 기울어지면, 내측 배스(31)의 케미컬액(15)이 상기 좌측면의 식각량 조절개구들(33)을 통하여 흐르지 않는 대신에 상기 우측면의 상부 테두리를 오버 플로우함과 아울러 상기 우측면의 식각량 조절개구들(33)을 통하여 외측 배스(17)로 흐르게 된다. 이러한 경우에는 종래와 마찬가지로 내측 배스(31)의 좌, 우 양측면으로 흐르는 케미컬액(15)의 유량 차이가 심하게 된다.
그러므로, 본 발명에서는 내측 배스(31)의 좌, 우 양측면중 어느 일측면이 1㎝이상 기울어지지 않는 한 상기 양측면을 흐르는 케미컬액의 양의 차이가 종래에 비하여 상당히 감소될 수 있어, 내측 배스(31)의 케미컬액(15)에 담겨지는 웨이퍼들(21)의 배치 위치에 따른 절연층의 식각율 차이가 크게 감소된다.
이후, 상기 층이 원하는 두께만큼 식각되고 나면, 로봇 척(23)이 상승하게 되어 웨이퍼들(21)이 내측 배스(31)의 케미컬액(15)로부터 외부로 나오게 된다.
이어서, 상기 로봇 척(23)에 로딩된 웨이퍼들(21)이 통상적인 방법에 의해 순수(deionized water)로 세척되어 웨이퍼들(21)의 식각이 종료된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 식각공정이 진행되는 도중에, 내측 배스가 일정 방향으로 기울어지는 경우, 내측 배스의 사방 측벽에 배열된 식각량 조절개구들을 통해, 이 기울어진 방향으로 오버 플로우되는 케미컬액의 배출을 촉진시킴으로써, 케미컬액에 침지되는 웨이퍼들이 자신들의 배치위치에 따른 식각률 차이를 나타내지 않도록 유도할 수 있으며, 그 결과, 식각 공정의 신뢰도 향상을 유도할 수 있다.
한편, 본 발명은 식각용 케미컬 배스에 한정되지 않고 세척용 배스에도 적용될 수 있음은 당 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 당연하다 할 것이다.

Claims (5)

  1. 주입관을 통하여 케미컬액을 공급받으며, 외부에서 반입되는 웨이퍼들이 상기 케미컬액에 침지되어 레이어를 식각받을 수 있도록 상기 케미컬액을 수용하는 사각 통체형상의 내측 배스와; 상기 내측 배스를 감싼 상태로 배치되며, 상기 내측 배스로부터 오버 플로우되는 상기 케미컬액을 일시적으로 저장한 후, 배출관을 통하여 연속 배출하는 사각통체형상의 외측 배스를 포함하며, 상기 내측 배스의 상단부 사방 측벽에는 상기 웨이퍼들이 상기 케미컬액에 침치된 시점에서, 상기 내측 배스가 일정 방향으로 기울어지는 경우, 상기 기울어진 방향으로 오버 플로우되는 상기 케미컬액의 배출을 촉진시켜, 상기 웨이퍼들의 식각률 편차를 방지하는 다수개의 식각량 조절개구들이 일련의 단일 라인을 이룬 상태로 이격 배열되고, 상기 식각량 조절개구들은 상기 내측 배스의 상부 테두리 및 상기 케미컬액에 침지된 상기 웨이퍼들의 최상측면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 식각량 조절개구들은 상기 내측 배스의 상부 테두리로부터 하측으로 2㎝이내의 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 식각량 조절개구들은 상기 내측 배스의 상부 테두리로부터 하측으로 1㎝의 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 식각량 조절개구들의 각각은 3-5㎜의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 식각량 조절개구들은 원형을 이루는 것을 특징으로 하는 식각량 조절수단을 갖는 케미컬 배스 유니트.
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