KR100237596B1 - 반도체 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 식각부와, 식각부에서 식각 및 세정, 그리고 건조된 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 측정부와, 식각부의 웨이퍼 식각 및 세정, 그리고 건조 공정의 시간을 설정하고, 측정부로부터 측정치를 입력받아 이미 설정된 기준치와 비교하여, 폐기 처리 및 재공정, 그리고 후속 공정을 각각 수행하도록 하는 제어부를 포함한다. 이와 같은 제조 장치 및 제조 방법에 의해서, 식각 시간을 미세하게 조절할 수 있고, 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

반도체 제조 장치 및 제조 방법(An Apparatus and a method of Fabricating Semiconductor Device)
본 발명은 반도체 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 화합물 반도체의 기판 식각 시간을 미세하게 조절하고, 공정 시간을 단축시키는 반도체 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘 반도체 제조 공정에 있어서는 기판과 상이한 막질을 식각함으로써 식각 평가의 기준을 기판으로 정할 수 있으나, 화합물 반도체 제조 공정에 있어서는 기판 자체를 식각함으로써 식각의 평가 기준을 정하기 어려우므로 식각 두께를 조절하기 곤란하다. 따라서, 웨이퍼의 전기적 특성으로 식각 두께를 조절할 수 있도록 테스트 칩을 삽입하여 공정을 진행하고 있다.
상기 테스트 칩을 사용하여 저항 및 전류, 그리고 전압을 측정하여 식각 두께를 결정한다.
상기 기판 식각 공정 예로, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)의 경우, 게이트 아래 채널 형성 영역의 기판을 약 200Å 내지 300Å을 식각하는 공정이 있다.
상기 예와 같은 기판 식각은 건식 식각 장치로는 불가능한데, 이것은 이 건식 식각 장치로 상기 두께를 조절하기 어렵기 때문이다. 따라서, 화합물 반도체의 기판 식각은 습식 식각에 의존하고 있다.
상기 식각 공정은 게이트와 소오스 간의 전류를 측정하여 게이트의 특성을 평가함으로써 식각 정도를 알 수 있게 된다. 이 때, 측정치가 표준 전류치에 해당될 때까지 수회에 걸쳐 식각 공정 및 측정 작업을 반복하게 된다.
제품 및 종류에 따라 식각 시간의 차이는 있지만 상기 반복되는 식각 공정 및 측정 작업에 있어서, 최종적으로는 1초 이하의 식각 시간을 설정해야 하는 경우가 발생하게 된다. 따라서, 미세 식각 시간을 제어할 수 있는 시스템이 필요하다.
그런데, 현재 사용되고 있는 습식 식각 장치로는 1초 이하의 미세 시간 조절이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 공정의 재현성에 있어서도 문제가 발생된다.
또한, 기존 식각 장치로 식각 공정을 수행하게 되면, 식각 후 웨이퍼를 세정하는 공정에서 다량의 세정수가 소요될 뿐만 아니라, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정을 각각 다른 장치를 사용하여 수행함에 따라 공정 시간이 많이 소요되므로 제품의 대량생산 및 효율성에 있어서 문제점이 발생된다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정을 위한 작은 부피의 단일 설비인 식각 장치와, 식각 두께의 측정을 위한 측정 장치를 조합하여 사용함으로써, 미세 식각 시간 조절이 가능하고, 공정 제어 및 공정의 재현성을 향상시키며, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정에서 소요되는 공정 시간을 단축시킬 수 있는 반도체 제조 장치 및 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도;
도 2는 도 1의 식각부를 구체적으로 나타낸 블록도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 제 1 웨이퍼 버퍼부20 : 식각부
30 : 제 2 웨이퍼 버퍼부40 : 측정부
50 : 제 3 웨이퍼 버퍼부60 : 제어부
70 : 웨이퍼 전송 수단22 : 회전 식각부
24 : 공정액 공급 수단
(구성)
상술한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 제조 장치는, 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 식각부와; 상기 식각부에서 식각 및 세정, 그리고 건조된 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 측정부와; 상기 식각부의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 각각의 공정 시간을 설정하고, 상기 측정부로부터 측정치를 입력받아 이미 설정된 기준치와 비교하여, 폐기 처리 및 재공정, 그리고 후속 공정을 수행하도록 하는 제어부를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 식각부는, 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 회전 식각부와; 외부로부터 공정액을 공급받아 상기 회전 식각부에 공급하는 공정액 공급 수단을 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 측정부는, 전류 및 저항, 그리고 전압을 측정하여 웨이퍼의 식각 두께에 대한 측정치를 상기 제어부에 전달한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 식각부와, 상기 식각부에서 식각 및 세정, 그리고 건조된 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 측정부와, 상기 식각부의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 각각의 공정 시간을 설정하고, 상기 측정부로부터 측정치를 입력받아 이미 설정된 기준치와 비교하여, 폐기 처리 및 재공정, 그리고 후속 공정을 수행하도록 하는 제어부를 포함하는 반도체 제조 장치의 반도체 제조 방법은, 초기 전류 측정이 수행된 웨이퍼를 상기 식각부에 로딩하는 단계와; 상기 제어부의 제어를 통해 상기 식각부에 로딩된 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정을 수행하는 단계와; 상기 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 후 상기 측정부에서 상기 제어부의 제어를 통해 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 단계와; 상기 제어부에서 상기 측정부로부터 입력받은 측정치를 이미 설정된 기준치와 비교하여 재공정 및 폐기 처리 처리, 그리고 후속 공정 중 어느 하나의 단계를 수행하도록 하는 판단 단계를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 판단 단계는, 상기 제어부에서 이미 설정된 기준치와 상기 측정부로부터 입력받은 측정치를 비교하여 측정치가 기준치보다 큰 경우, 상기 식각 및 세정, 그리고 건조하는 단계, 측정 단계, 그리고 판단 단계를 순차적으로 수행하도록 하는 재공정 단계와; 상기 측정부로부터 입력받은 측정치가 상기 제어부에 이미 설정된 기준치보다 작은 경우, 폐기 처리 처리하도록 하는 단계와; 상기 측정부로부터 입력받은 측정치가 상기 제어부에 이미 설정된 기준치와 같은 경우, 후속 공정을 수행하도록 하는 단계를 포함한다.
(작용)
본 발명에 따른 반도체 제조 장치 및 제조 방법은 식각 시간을 미세하게 조절할 수 있고, 공정 제어 및 공정의 재현성을 향상시키며, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정에서 소요되는 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
실시예
이하, 도 1 내지 도 2, 그리고 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2에 있어서, 도 1에 도시된 반도체 제조 장치의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 식각부를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 주된 구성은, 종래의 포토리소그라피 공정에서 사용되는 트랙 설비와 웨이퍼의 특성 검사시 사용되는 측정 장치를 조합하고, 여기에 데이터 처리 프로그램을 첨가하는 것으로 구성된다.
여기에서, 상기 트랙 설비는, 초기 전류 측정이 수행된 웨이퍼를 로딩받는 제 1 웨이퍼 버퍼부(10)와, 상기 제 1 웨이퍼 버퍼부(10)로부터 로딩된 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 식각부(20)와, 상기 식각부(20)로부터 로딩된 웨이퍼의 소정의 온도에서 베이크(bake) 공정이 수행되는 제 2 웨이퍼 버퍼부(30)를 포함한다.
상기 식각부(20)는, 스핀 척(spin chuck)상에 웨이퍼를 고정시키고, 스핀 척을 회전시키면서, 웨이퍼와 식각 용액의 반응을 활성화시키는 디핑(dipping) 공정과, 상기 디핑 공정 후 식각 용액에 의한 기판 식각 공정과, 상기 식각 공정 후 웨이퍼 상의 식각 약품을 제거하는 세정 공정과, 상기 세정 공정 후 웨이퍼 상의 세정수를 제거하는 건조 공정을 한 곳에서 수행할 있도록 하는 단일 설비인 회전 식각부(22)와, 외부로부터 공정액을 공급받아 상기 회전 식각부(22)에 공급하는 공정액 공급 수단(24)을 포함한다.
여기에서, 상기 공정액 공급 수단(24)은, 상기 디핑 공정 및 기판 식각 공정, 그리고 세정 공정을 수행하도록 하는 공정액을 상기 회전 식각부(22)에 공급하기 위한 다수 개의 노즐을 포함하고, 상기 다수 개의 노즐을 통해 공급되는 공정액이 상기 회전 식각부(22)의 스핀 척 상에 놓인 웨이퍼 중앙에 도포되어, 웨이퍼의 전면이 거의 동시에 디핑 및 식각, 그리고 세정되도록 한다.
상기 건조 공정은, 상기 스핀 척을 일정 속도로 회전시킴으로써, 상기 스핀 척상에 고정된 웨이퍼가 건조되도록 하는 공정이며, 상기 베이크 공정은, 상기 식각부(20)에서 건조 공정 후에도 웨이퍼상에 잔존하여 상기 측정부(40)에서의 측정치에 영향을 줄 수 있는 수분이 제거되도록 하는 공정이다.
상기 웨이퍼의 특성 검사시 사용되는 측정 장치는, 상기 제 2 웨이퍼 버퍼부(30)로부터 웨이퍼를 로딩받아, 상기 식각부(20)에서 식각된 웨이퍼의 식각 정도를 측정하는 측정부(40)와, 상기 측정부(40)로부터 로딩된 웨이퍼를 공급받는 제 3 웨이퍼 버퍼부(50)를 포함한다.
여기에서, 상기 측정부(40)는, 전류 및 저항, 그리고 전압을 측정하여 웨이퍼의 식각 두께에 대한 측정치를 계산한다.
상기 반도체 제조 장치는, 상기 트랙 설비 및 웨이퍼의 특성 검사시 사용되는 측정 장치 외에, 상기 식각부(20)의 웨이퍼 식각 및 세정, 그리고 건조 공정의 공정 시간을 설정하고, 상기 측정부(40)로부터 웨이퍼의 식각 두께에 대한 측정치를 입력받아, 이미 설정된 기준치와 비교하여 폐기 처리 및 후속 공정, 그리고 재공정이 수행되도록 제어하는 제어부(60)와, 상기 제어부(60)의 제어 신호를 입력받고 이에 응답하여, 재공정 수행을 위한 웨이퍼를 상기 제 1 웨이퍼 버퍼부(10)에 로딩시키는 웨이퍼 전송 수단(70)을 포함한다.
여기에서, 상기 웨이퍼 전송 수단(70)은, 전송 팔(arm)로 구성된다.
상기 각 부로의 이동 및 모든 동작은 상기 제어부(60)에 의해 제어된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 식각부(20)와, 상기 식각부(20)에서 식각 및 세정, 그리고 건조된 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 측정부(40)와, 상기 식각부(20)의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 각각의 공정 시간을 설정하고, 상기 측정부(40)로부터 측정치를 입력받아 이미 설정된 기준치와 비교하여, 폐기 처리 및 재공정, 그리고 후속 공정을 수행하도록 하는 제어부(60)를 포함하여 식각 시간을 미세하게 조절할 수 있고, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 단일 설비에서 수행될 수 있도록 하는 반도체 제조 장치의 반도체 제조 방법은 다음과 같다.
우선, 초기 전류 측정이 수행된 웨이퍼를 상기 식각부(20)에 로딩한다(S10). 그리고, 상기 식각부(20)에 로딩된 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정을 상기 제어부(60)의 제어에 따라 각각 수행한다(S20).
상기 식각 및 세정, 그리고 건조 공정을 수행(S20)한 후 상기 측정부(40)에서 웨이퍼의 식각 두께를 측정한다(S30).
다음, 상기 제어부(60)에서 상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치를 이미 설정된 기준치와 비교하여 재공정 및 폐기 처리, 그리고 후속 공정 중 어느 공정을 수행할지를 판단한다(S40).
상기 판단 단계(S40)에서, 상기 제어부(60)에서 이미 설정된 기준치와 상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치를 비교하여 측정치가 기준치보다 큰 경우, 상기 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 단계, 측정 단계, 그리고 판단 단계를 순차적으로 수행하도록 하는 재공정을 수행한다(S20"<S40).
또한, 상기 판단 단계(S40)에서, 상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치가 상기 제어부(60)에 이미 설정된 기준치보다 작은 경우는 폐기 처리하며(S50), 상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치가 상기 제어부(60)에 이미 설정된 기준치와 같은 경우는 후속 공정을 수행한다(S60).
상기 제어부(60)는 상기 재공정(S20"<S40) 및 폐기 처리(S50), 그리고 후속 공정(S60)을 수행하도록 상기 각 공정(S20"<S40, S50, S60)의 동작을 제어한다.
본 발명은 종래의 반도체 제조 장치가 미세 식각 시간을 조절할 수 없고, 식각 두께의 측정치가 기준치가 되기까지 반복적으로 수행되는 식각 공정 및 식각 두께 측정에 있어서, 미세 식각 시간 조절이 어려운 점과, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정에서 시간을 많이 소비하게 되는 문제점을 해결한 것으로서, 회전 식각을 통해 식각 시간을 미세하게 조절할 수 있고, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정을 수행하기 위한 단일 설비로 공정 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 식각부(20)와;
    상기 식각부(20)에서 식각 및 세정, 그리고 건조된 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 측정부(40)와;
    상기 식각부(20)의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 각각의 공정 시간을 설정하고, 상기 측정부(40)로부터 측정치를 입력받아 이미 설정된 기준치와 비교하여, 폐기 처리 및 재공정, 그리고 후속 공정을 수행하도록 하는 제어부(60)를 포함하여 식각 시간을 미세하게 조절하고, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 시간을 단축시키는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 식각부(20)는, 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 회전 식각부(22)와;
    외부로부터 공정액을 공급받아 상기 회전 식각부(22)에 공급하는 공정액 공급 수단(24)을 포함하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부(40)는, 전류 및 저항, 그리고 전압을 측정하여 웨이퍼의 식각 두께에 대한 측정치를 상기 제어부(60)에 전달하는 반도체 제조 장치.
  4. 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정이 수행되는 식각부(20)와, 상기 식각부(20)에서 식각 및 세정, 그리고 건조된 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 측정부(40)와, 상기 식각부(20)의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 각각의 공정 시간을 설정하고, 상기 측정부(40)로부터 측정치를 입력받아 이미 설정된 기준치와 비교하여, 폐기 처리 및 재공정, 그리고 후속 공정을 각각 수행하도록 하는 제어부(60)를 포함하여 식각 시간을 미세하게 조절하고, 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 시간을 단축시키는 반도체 제조 장치의 반도체 제조 방법에 있어서,
    초기 전류 측정이 수행된 웨이퍼를 상기 식각부(20)에 로딩하는 단계(S10)와;
    상기 제어부(60)의 제어를 통해 상기 식각부(20)에 로딩된 웨이퍼의 식각 및 세정, 그리고 건조 공정을 수행하는 단계(S20)와;
    상기 식각 및 세정, 그리고 건조 공정 후 상기 측정부(40)에서 상기 제어부(60)의 제어를 통해 웨이퍼의 식각 두께를 측정하는 단계(S30)와;
    상기 제어부(60)에서 상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치를 이미 설정된 기준치와 비교하여 재공정 및 폐기 처리, 그리고 후속 공정 중 어느 하나의 단계를 수행하도록 하는 판단 단계(S40)를 포함하는 반도체 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 판단 단계(S40)는, 상기 제어부(60)에서 이미 설정된 기준치와 상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치를 비교하여 측정치가 기준치보다 큰 경우, 상기 식각 및 세정, 그리고 건조하는 단계, 측정 단계, 그리고 판단 단계를 순차적으로 수행하도록 하는 재공정 단계(S20"<S40)와;
    상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치가 상기 제어부(60)에 이미 설정된 기준치보다 작은 경우, 폐기 처리하도록 하는 단계(S50)와;
    상기 측정부(40)로부터 입력받은 측정치가 상기 제어부(60)에 이미 설정된 기준치와 같은 경우, 후속 공정을 수행하도록 하는 단계(S60)를 포함하는 반도체 제조 방법.
KR1019960054715A 1996-11-16 1996-11-16 반도체 제조 장치 및 제조 방법 KR100237596B1 (ko)

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