KR100271772B1 - 반도체 습식 식각설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 사용면이 하방을 향하도록 하여 이물질의 제거를 용이하게 하는 반도체 습식 식각설비에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 습식 식각설비는, 소정량의 케미컬이 수용되는 배스와, 상기 배스에 일정량의 케미컬을 공급하는 케미컬공급부와, 상기 배스에 수용된 케미컬을 외부로 배출시키는 케미컬배출부와, 웨이퍼의 사용면이 하방을 향하도록 상기 웨이퍼를 파지하여 고정하고, 상기 웨이퍼를 상기 케미컬액중에 위치시키는 웨이퍼가이드와, 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼가이드에 로딩 및 언로딩시키는 이송로봇 및 상기 웨이퍼의 표면에 상기 케미컬의 흐름이 형성되도록 상기 케미컬을 고압분사하는 케미컬분사부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 중력에 의해 웨이퍼로부터 이물질을 완전히 제거하여 양질의 웨이퍼를 생산하는 것이 가능하고, 웨이퍼의 이송이 용이하며, 설비를 단순화할 수 있고, 배스 내부에 부분적인 와류나 정체구역이 형성되는 것을 방지하여 웨이퍼의 균일한 가공을 가능하게 하는 효과를 갖는다.

Description

반도체 습식 식각설비
본 발명은 반도체 습식 식각설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 웨이퍼의 사용면이 하방을 향하도록 하여 이물질의 제거를 용이하게 하는 반도체 습식 식각설비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정에서 식각공정은 노광 및 현상을 거쳐 패턴이 형성된 포토레지스트막을 통해 웨이퍼의 최상단층 선택적으로 제거하는 공정으로서, 통상 습식식각방법 또는 건식식각방법을 사용하여 이루어지게 된다.
여기서, 상기 습식식각이란, 소정량의 케미컬이 수용된 배스에 웨이퍼를 담그고, 노출된 상기 웨이퍼의 표면과 접촉되어 화학작용을 일으키는 상기 케미컬에 의해 웨이퍼의 불필요한 부분을 식각하는 것으로서, 일반적으로 널리 사용되는 기술이다.
이러한 습식식각공정을 수행하는 종래의 반도체 습식 식각설비를 도1에 도시하였다.
도1에 도시된 바와 같이, 종래의 반도체 습식 식각설비는, 케미컬(3)이 수용되는 박스형태의 배스(110)와, 상기 배스(110)의 하면에 형성된 케미컬투입구(110a)를 통해 케미컬(3)을 상기 배스(110)에 공급하는 케미컬공급부(도시하지 않음)와, 상기 배스(110)의 외부로 넘친 케미컬(3)을 수거하는 케미컬받이(120)와, 상기 케미컬받이(120)의 저면에 형성된 배출구(120a)를 통해 상기 케미컬받이(120)에서 수거된 케미컬(3)을 외부로 배출시키는 케미컬배출부(도시하지 않음) 및 다수개 웨이퍼(1)들이 수직으로 직립하도록 일정간격의 슬롯(130a)에 상기 웨이퍼(1)들을 고정하고, 상기 로봇암(136)에 연결되어 상기 케미컬(3)액중에 위치시키는 웨이퍼가이드(130)를 구비하여 이루어지는 구성이다.
이러한, 종래의 반도체 습식 식각설비는, 상기 케미컬공급부가 상기 배스(110)의 하면에 형성된 상기 케미컬투입구(110a)를 통해 상기 케미컬(3)을 상기 배스(110)의 상방으로 흘러 넘치도록 공급하는 것으로서, 상기 웨이퍼(1)의 표면에 상기 케미컬(3)의 흐름이 형성되어 케미컬(3)의 화학작용을 촉진시키는 역할을 하는 것이다.
그러나, 도2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)의 사용면이 수직 상태이므로 케미컬에 의해 식각된 웨이퍼의 이물질(2)들이 웨이퍼(1)로부터 완전히 이탈되지 않고, 일부가 중력에 의해 미세한 틈의 하면에 그대로 남아 후속공정에서 주요 불량요인이 되는 것은 물론이고, 상기 웨이퍼의 미사용면, 즉 후면의 오염물이 다른 웨이퍼의 사용면, 즉 전면에 흡착되어 웨이퍼 불량을 발생시키는 문제점이 있었다.
또한, 다수개 웨이퍼를 슬롯 상에 안착시켜서 수직으로 세우기 때문에 이동시 웨이퍼 상측의 흔들림에 의해 슬롯으로부터 멀리 떨어진 웨이퍼의 상부 끝부분이 다른 웨이퍼들과 충돌하여 깨지는 경우가 빈번했었다.
또한, 수평상태로 적재되어 운반되는 것이 표준으로 되어 있는 다수개의 웨이퍼들을 수직상태로 전환하는 과정에서 웨이퍼들을 수직회전시키는 별도의 웨이퍼수직정렬장치가 요구되어 설비가 복잡해지고, 웨이퍼수직정렬시간으로 인해 생산성이 저하되었다.
또한, 배스의 형태가 박스형이고, 케미컬의 흐름이 아래에서 위로 솟구쳐오르는 역중력방향이므로 배스 내부의 구석진 부분 등 부분적으로 와류가 발생하거나 케미컬의 정체구역이 발생하여 웨이퍼의 균일한 가공이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웨이퍼의 사용면이 하방을 향한 상태에서 식각이 이루어지므로 중력에 의해 웨이퍼로부터 이물질을 완전히 제거할 수 있고, 웨이퍼 후면의 오염물이 중력에 의해 가라않아 상방에 위치하는 웨이퍼의 사용면에 전달되지 않으므로 양질의 웨이퍼를 생산하는 것을 가능하게 하는 반도체 습식 식각설비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼를 수평상태로 로딩 및 언로딩하여 가공이 이루어지므로 가공중이나 이송중에 웨이퍼가 안정된 고정상태를 유지할 수 있고, 별도의 웨이퍼수직정렬이 불필요하여 설비를 단순화할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있게 하는 반도체 습식 식각설비를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배스의 형태가 원통형이고, 케미컬의 흐름이 위에서 아래로 흐르도록 함으로써 배스 내부에 부분적인 와류나 정체구역이 형성되는 것을 방지하여 웨이퍼의 균일한 가공을 가능하게 하는 반도체 습식 식각설비를 제공함에 있다.
도1은 종래의 반도체 습식 식각설비를 나타낸 개략도이다.
도2는 도1의 웨이퍼가 케미컬에 의해 식각된 상태를 확대하여 나타낸 개략도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 습식 식각설비를 나타낸 개략도이다.
도4는 도3의 웨이퍼가 케미컬에 의해 식각된 상태를 확대하여 나타낸 개략도이다.
도5는 도3의 배스의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도6은 도3의 웨이퍼가이드를 나타낸 사시도이다.
도7은 도3의 웨이퍼가이드의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도8은 도3의 케미컬분사관의 배치상태를 나타낸 평면도이다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 습식 식각설비를 나타낸 개략도이다.
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 습식 식각설비를 나타낸 개략도이다.
도11은 도10의 탈이온수분사관의 배치상태를 나타낸 평면도이다.
도12는 다수개의 배스가 설치된 멀티 식각설비의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도13은 다수개의 배스가 설치된 멀티 식각설비의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 웨이퍼 2: 이물질
3: 케미컬 4: 탈이온수(De Ionized Water)
5: 카셋트 6: 카셋트스테이지
10, 50: 배스(Bath) 10a, 50a: 배출구
10b: 저면배출구 10c: 측면배출구
20: 케미컬분사부 21: 노즐(Nozzle)
22: 케미컬분사관 30, 40, 60: 웨이퍼가이드(Wafer Guide)
31, 41, 61: 좌측가동체 31a, 32a, 42a, 44a, 61a, 62a: 슬롯
32, 43, 62: 우측가동체 33, 63: 피스톤
34, 64: 실린더 35, 65: 모터
35a, 65a: 회전축 36, 66: 로봇암
42, 44: 로드 67: 트랜스퍼(Trasfer)
70: 순환라인 71, 72, 76, 78: 밸브
73: 펌프 74: 히터
75: 필터 77: 케미컬공급원
79, 81: 탈이온수공급원 80: 탈이온수공급관
82: 탈이온수분사관 83: 노즐
90, 101: 멀티 식각설비 91, 100: 이송장치
92: 웨이퍼대기부 93: 웨이퍼정렬장치
94: 로딩버퍼부(Loading Buffer Part)
95, 106: 제 1 이송로봇 96, 98: 로봇통로
97, 107: 제 2 이송로봇
99: 언로딩버퍼부(Unloading Buffer Part)
102, 103: 로봇암 104, 105: 로봇통로
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 습식 식각설비는, 소정량의 케미컬이 수용되는 배스;와, 상기 배스에 일정량의 케미컬을 공급하는 케미컬공급부;와, 상기 배스에 수용된 케미컬을 외부로 배출시키는 케미컬배출부;와, 웨이퍼의 사용면이 하방을 향하도록 상기 웨이퍼를 파지하여 고정하고, 상기 웨이퍼를 상기 케미컬액중에 위치시키는 웨이퍼가이드;와, 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼가이드에 로딩 및 언로딩시키는 이송로봇; 및 상기 웨이퍼의 표면에 상기 케미컬의 흐름이 형성되도록 상기 케미컬을 고압분사하는 케미컬분사부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하기로는, 상기 케미컬공급부와 상기 케미컬배출부는, 상기 케미컬배출부에 의해 배출되는 상기 케미컬의 일부가 여과되어 밸브의 개폐를 따라 상기 케미컬공급부로 회수되어 순환되도록 필터, 펌프 및 히터가 설치된 순환라인을 통해 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼가이드는, 내측면에 다수개의 슬롯이 형성되고, 웨이퍼의 좌측 및 우측 테두리와 각각 접촉되어 상기 슬롯사이로 다수개의 상기 웨이퍼를 수평으로 파지하는 좌측 및 우측 가동체; 및 상기 좌측 및 우측 가동체 사이에 설치되고, 상기 좌측 가동체와 우측 가동체 사이의 간격이 조절되도록 상기 좌측 및 우측 가동체에 각각 연결된 피스톤을 신장 및 수축시키는 실린더;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 케미컬분사부는, 다수개의 웨이퍼들 사이로 케미컬이 분사되도록 다수개의 상기 웨이퍼에 각각 대응하여 다수개가 설치되고, 고압의 케미컬을 수평으로 분사하는 노즐; 및 일측에 다수개의 상기 노즐이 설치되고, 설치된 상기 노즐에 케미컬이 공급되도록 상기 케미컬공급부와 연결되는 케미컬분사관;을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 반도체 습식 식각설비는, 동력전달장치에 의해 모터의 회전력을 상기 웨이퍼가이드에 전달하여 상기 웨이퍼가 회전되도록 상기 웨이퍼 가이드를 회전시키는 웨이퍼가이드회전장치를 더 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 웨이퍼 및 상기 배스 또는 상기 케미컬배출부 및 케미컬분사부 내부를 세척하기 위하여 상기 배스 또는 상기 케미컬분사부에 세척액을 공급하는 세척액공급부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 바람직하기로는, 본 발명의 반도체 습식 식각설비는, 다수개의 웨이퍼를 적재한 카셋트가 안착되는 카셋트스테이지;와, 상기 카셋트스테이지에 적재된 다수개의 웨이퍼를 사용면이 하방을 향하도록 소정의 간격으로 버퍼(Buffer)부에 정렬시키는 웨이퍼정렬장치를 더 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 구체적인 여러 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 반도체 습식 식각설비는, 소정량의 케미컬(3)이 수용되는 배스(10)와, 상기 배스(10)에 일정량의 케미컬(3)을 공급하는 케미컬공급부(도시하지 않음)와, 상기 배스(10)에 수용된 케미컬(3)을 외부로 배출시키는 케미컬배출부(도시하지 않음)과, 웨이퍼(1)의 사용면이 하방을 향하도록 다수개의 상기 웨이퍼(1)를 수평으로 고정하여 상기 케미컬(3)액중에 위치시키는 웨이퍼가이드(30) 및 상기 웨이퍼(1)의 표면에 상기 케미컬(3)의 흐름이 형성되도록 상기 케미컬(3)을 고압분사하는 케미컬분사부(20)를 구비하여 이루어지는 구성이다.
여기서, 상기 배스(10)는 상면이 개방된 원통형상이고, 상기 케미컬(3)의 완전 배출이 가능하도록 하면에 둥근 반구형표면이 형성되며, 상기 반구형표면의 저면에는 배출구(10a)가 형성된다.
이러한 상기 반구형표면을 대신하여 상기 케미컬배출이 용이하도록 깔대기형상의 표면이 형성되어 그 저면에 배출구가 형성될 수도 있다.
또한, 도5에 도시된 바와 같이, 상기 배스(10)의 배출구는 상기 배스(10)의 측면에 형성될 수 있는 것으로서, 상기 케미컬(3)의 흐름이 용이하도록 상기 케미컬분사부(20)에 대응하는 원주면, 즉 일측벽면에 측면배출구(10c)가 형성될 수 있는 것이고, 이와 같은 측면배출구(10c)는 상기 배스(10)에 단독으로 1개만 형성될 수도 있으나, 상기 케미컬(3)이 완전히 배출될 수 있도록 상기 배스(10)의 저면에 저면배출구(10b)와 함께 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 웨이퍼가이드(30)는, 도6에 도시된 바와 같이, 내측면에 상기 웨이퍼(1)의 원주면에 대응하는 다수개의 수평형 슬롯(31a)이 형성되고, 웨이퍼(1)의 좌측 테두리 접촉되어 상기 슬롯(31a)사이로 다수개의 상기 웨이퍼(1)를 수평으로 가압하는 판형 좌측가동체(31)와, 상기 좌측가동체(31)에 대향하여 설치되고, 내측면에 상기 웨이퍼(1)의 원주면에 대응하는 다수개의 수평 슬롯(32a)이 형성되며, 웨이퍼(1)의 우측 테두리 접촉되어 상기 슬롯(32a)사이로 다수개의 상기 웨이퍼(1)를 수평으로 가압하는 판형 우측가동체(32)를 구비하여 이루어진다.
여기서, 판형상의 상기 좌측 및 우측가동체(31)(32)를 대신하여, 도7에 도시된 바와 같이, 굽은 막대형상의 좌측 및 우측 가동체(41)(43)를 설치하고, 상기 좌측 및 우측가동체(41)(43)에 수직으로 각각 슬롯이 형성된 2개씩의 로드(42)(44)를 고정하여 설치하는 것이 가능하다.
즉, 웨이퍼(1)는 4개의 상기 로드(42)(44)에 각각 형성된 4군데의 슬롯(42a)(44a)에 그 일부가 삽입되는 것으로서, 이는 슬롯이 웨이퍼(1)와 접촉하는 접촉면적을 최소화하기 위한 것이다.
또한, 상기 웨이퍼가이드(30)는, 도6에서와 같이, 상기 좌측 및 우측가동체(31)(32) 사이에 설치되고, 상기 좌측가동체(31)와 우측가동체(32) 사이의 간격이 조절되도록 상기 좌측 및 우측가동체(31)(32)에 각각 연결된 2개의 피스톤(33)을 신장 및 수축시키는 실린더(34)를 구비하여 이루어지는 구성이다.
따라서, 상기 웨이퍼(1)는 상기 실린더(34)에 의해 피스톤(33)이 수축하면 상기 좌측 및 우측가동체(31)(32)의 가압에 의해 상기 좌측 및 우측가동체(31)(32) 사이에서 파지되어 수평으로 고정되는 것이다.
이러한, 상기 웨이퍼가이드(30)는 상기 배스(10)의 상방에 설치되고, 로봇(도시하지 않음)에 의해 승강 및 좌우이동이 가능한 로봇암(36)의 일단부에 설치되는 것이다.
여기서, 상기 웨이퍼(1)를 회전시켜서 식각반응을 활성화시키기 위한 웨이퍼회전수단의 일종으로 상기 웨이퍼가이드(30)를 회전시키는 웨이퍼가이드회전장치로서, 상기 로봇암(36)에는 모터(35)에 의해 회전하는 회전축(35a)의 회전력을 상기 웨이퍼가이드(30)에 전달하여 상기 웨이퍼가이드(30)를 회전시키는 웨이퍼가이드회전장치가 설치된다.
즉, 상기 웨이퍼가이드(30)에 수평으로 파지된 상기 웨이퍼(1)의 표면에 상기 웨이퍼(1) 회전으로 인한 상기 케미컬(3)의 흐름이 형성되도록 하여 케미컬(3)의 화학작용을 촉진시키게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 상기 케미컬분사부(20)는, 도3 및 도8에 도시된 바와 같이, 노즐(21) 및 케미컬분사관(22)을 구비하여 이루어지는 구성으로서, 상기 노즐(21)은, 다수개의 웨이퍼(1)들 사이로 케미컬(3)이 분사되어 상기 웨이퍼(1)표면에 케미컬(3)의 흐름이 형성되도록 다수개의 상기 웨이퍼(1)들 사이에 대응하여 다수개가 설치되고, 상기 케미컬분사관(22)은, 일측에 다수개의 상기 노즐(21)이 설치되고, 설치된 상기 노즐(21)에 케미컬(3)이 공급되도록 상기 케미컬공급부와 연결된다.
여기서, 상기 노즐(21)은, 도8에 도시된 바와 같이, 상기 케미컬(3)이 상기 배스(10) 내에서 웨이퍼(1)를 중심으로 소용돌이치며 회전되도록 상기 웨이퍼(1)의 중심에서 벗어나 상기 배스(10)의 원주방향으로 비스듬히 지향되고, 상기 배스(10)의 측벽 양편에 설치된다.
이러한 상기 노즐(21) 및 상기 케미컬분사관(22)의 설치위치는 상기 웨이퍼(1)를 중심으로 등간격을 이루어 상기 배스(10)의 측벽에 다수개가 설치될 수 있도록 한다.
따라서, 상기 노즐(21)에서 분사되는 상기 케미컬(3)은 상기 웨이퍼(1)의 표면을 따라 상기 웨이퍼(1)의 중심을 기준으로 비스듬히 진행하여 그 중심에서 빗겨나가는 것으로서, 이러한 케미컬(3)의 흐름은 결국 상기 배스(10) 내에서 상기 케미컬(3)의 소용돌이 현상을 일으키게 되어 상기 케미컬(3)의 식각반응을 더욱 촉진시키는 것이다.
또한, 상기 웨이퍼가이드회전장치의 모터(35)에 의해 상기 케미컬(3)의 소용돌이방향과 반대방향으로 상기 웨이퍼가이드(30)를 회전시킴으로써 식각반응의 촉진작용이 더욱 활발해질 수 있다.
따라서, 도3에서 도시된 바와 같이, 다수개의 웨이퍼(1)를 파지한 상기 웨이퍼가이드(30)가 상기 로봇암(36)에 의해 하강하여 상기 웨이퍼(1)들이 상기 케미컬(3)액중에 잠기면, 상기 케미컬분사부(20)에 의해 상기 웨이퍼(1)들 사이로 고압의 케미컬(3)이 분출되는 동시에 상기 모터(35)에 의해 상기 웨이퍼가이드(30)가 회전되면서 상기 웨이퍼(1)의 식각이 이루어지게 된다.
여기서, 본 발명의 반도체 습식 식각설비는 배스(10)에 미리 일정량의 케미컬(3)이 공급되고, 상기 웨이퍼(1)들은 상기 배스(10)에 미리 수용된 케미컬(3)액중에 잠겨 습식식각이 진행되는 것이나 본 발명의 반도체 습식 식각설비의 기술적 사상은, 최초 일정량의 케미컬(3)공급이 없이 상기 웨이퍼(30)들을 공기 중에 노출시킨 상태에서 케미컬분사가 이루어지는 분사방식에서도 그대로 적용될 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 습식 식각설비는, 도9에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)를 파지하는 웨이퍼가이드(60)가 상기 배스(50)내에 고정되어 설치되는 것으로써 모터(65)에 의해 회전하고, 배스(50)의 하면에 설치된 베어링에 의해 회전지지되는 상기 웨이퍼가이드(60)를 배스(10)의 하면 중심부에 설치하는 것이다.
이러한 상기 배스(50)는, 상기 웨이퍼가이드(60)가 설치된 하면 중심부가 상방으로 돌출되도록 형성되고, 하면 가장자리부는 함몰시켜서 함몰된 저면에 배출구(50a)를 형성함으로써 상기 케미컬(3)의 완전한 배출을 가능하게 한다.
또한, 상기 웨이퍼가이드(60)는, 그 회전위치가 고정되는 것으로서, 상기 피스톤(63)을 신장 및 수축시키는 실린더(64)에 의해 좌측가동체(61) 및 우측가동체(62) 사이에 위치한 다수개의 웨이퍼(1)를 파지할 수 있도록 한 구성이고, 상기 좌측 및 우측가동체(61)(62) 사이에 웨이퍼(1)를 위치시키는 웨이퍼이송장치의 일종인 트랜스터(67)에 의해 웨이퍼(1)를 전달받는 구성이다.
즉, 상기 트랜스퍼(67)는, 상기 웨이퍼가이드(60)와 동일한 좌측가동체, 우측가동체, 피스톤 및 실린더를 갖는 구성이고, 상기 좌측가동체(61)와 상기 우측가동체(62) 사이의 상방이 개방된 형태인 상기 웨이퍼가이드(60)와는 달리 하방이 개방된 형태이다.
또한, 상기 트랜스퍼(67)는, 퍼상기 웨이퍼가이드(60)와 같은 원리로 실린더에 의해 상기 웨이퍼가이드(60)와 동일한 슬롯간격으로 적층된 웨이퍼(1)들을 선택적으로 파지할 수 있는 것으로서, 승강하는 로봇암(66)에 설치되어 상기 웨이퍼가이드(60)의 좌측 및 우측가동체(61)(62) 사이로 상기 웨이퍼(1)를 로딩 및 언로딩시키는 것이다.
단, 상기 트랜스퍼(67)는 상기 웨이퍼가이드(60)의 좌측 및 우측가동체(61)(62) 슬롯(61a)(62a)이 상기 웨이퍼(1)와 접촉하는 곳을 제외한 다른 곳을 파지하는 것으로서, 바람직하기로는 상기 트랜스퍼(67)의 양 파지점을 잇는 파지선과 상기 웨이퍼가이드(60)의 양 파지점을 잇는 파지선이 서로 직교되도록 한다.
따라서, 상기 트랜스퍼(67)가 소정의 장소에 일정한 슬롯간격으로 안착되어 대기하고 있는 다수개의 웨이퍼(1)를 파지한 다음, 상기 로봇암(66)에 의해 상기 배스(10)의 상방에 위치하면 상기 로봇암(66)에 의해 하강하게 되고, 상기 배스(10)의 내부에 상기 웨이퍼가이드(60)의 좌측 및 우측가동체(61)(62) 사이로 상기 웨이퍼(1)들을 위치시킨다.
이어서, 상기 트랜스퍼(67)에 의해 파지되고 있는 웨이퍼(1)를 상기 웨이퍼가이드(60)의 좌측 및 우측가동체(61)(62)가 파지하면 상기 트랜스퍼(67)는 로봇암(66)에 의해 상승하여 상기 배스(10)의 상방에서 공정을 마칠때까지 대기하는 것이다.
이어서, 상기 트랜스퍼(67)로부터 상기 웨이퍼(1)들을 인계받은 상기 웨이퍼가이드(60)는 상기 웨이퍼(1)들을 수평회전시키게 되고, 동시에 상기 노즐(21)에서 케미컬(3)이 분사되어 식각공정이 이루어지게 되는 것이다.
상기 트랜스퍼(67)는 웨이퍼 이송수단의 일종으로서, 상기 트랜스퍼(67) 이외에도 다양한 형태의 이송장치들이 본 발명에 적용될 수 있는 것으로 해당분야에 종사하는 당업자에 있어서, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서의 변경 및 수정이 용이한 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 습식 식각설비를 나타내면, 도10에 도시된 바와 같이, 상기 케미컬을 절감하기 위하여 상기 케미컬배출부에 의해 배출되는 상기 케미컬(3)의 일부가 여과되어 밸브(72)의 개폐를 따라 상기 케미컬분사부(20)로 회수되어 재순환되도록 필터(75), 펌프(73) 및 히터(74)가 설치된 순환라인(70)을 통해 상기 케미컬배출부와 상기 케미컬분사부(20)를 서로 연결하는 것이다.
즉, 상기 순환라인(70)은, 밸브(76)가 설치되어 상기 케미컬분사부(20)와 케미컬공급원(77)을 서로 연결시키는 케미컬공급라인과, 상기 배스(10)의 배출구(10a)에 연결되고 밸브(71)가 설치된 배출라인을 서로 연결시키는 것이다.
즉, 상기 순환라인(70)은, 밸브(72)와, 관내 압력차이를 형성하여 관내의 유체의 흐름을 유발시키는 펌프(73)와, 상기 케미컬(3)의 온도를 조절하는 히터(74) 및 케미컬(3)을 여과하는 필터(75)를 구비하여 이루어지는 구성이다.
따라서, 상기 케미컬공급원(77)에 저장된 케미컬은 상기 케미컬분사관(22)의 노즐(21)을 거쳐 상기 웨이퍼(1)들의 사이로 수평분사되는 동시에 식각과정에서 발생하는 이물질과 함께 배출구(10a)를 통해 하방 배출되고, 배출된 상기 케미컬은 상기 순환라인(70)을 따라 필터(75)에 의해 이물질이 제거된 상태로 적정의 온도로 상기 케미컬분사부(20)에 재공급되는 것이다.
또한, 도10에 도시된 본 발명의 반도체 습식 식각설비는, 상기 웨이퍼(1) 및 상기 배스(10)를 세척하기 위하여 상기 배스(10)에 탈이온수(4)를 공급하고, 상기 케미컬배출라인, 상기 순환라인(70) 및 상기 케미컬공급라인을 세척하기 위하여 상기 케미컬분사부(20)에 탈이온수를 공급하는 세척액공급부를 구비하여 이루어지는 구성이다.
여기서, 상기 세척액공급부는 탈이온수가 저장된 탈이온수공급원(79)과, 상기 탈이온수공급원(79)에 저장된 탈이온수를 상기 배스(10)의 상방에 설치된 탈이온수공급관(80)을 통해 상기 배스(10)로 공급하는 탈이온수공급라인 및 상기 순환라인(70)에 연결되어 상기 탈이온수공급원(79)에 저장된 탈이온수를 밸브(78)의 개폐에 따라 상기 순환라인(70)에 공급하는 탈이온수공급라인을 구비한다.
또한, 본 발명의 반도체 습식 식각설비는, 도10에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(1)의 표면에 세척액의 흐름이 형성되도록 상기 세척액을 상기 웨이퍼(1)에 고압분사하는 세척액분사부를 별도로 설치한다.
이러한 상기 세척액분사부는, 상기 배스(10)의 배출구(10a)를 통해 케미컬을 완전히 배출시킨 다음, 케미컬에 의한 식각을 마친 상기 웨이퍼(1)를 세정하기 위한 것으로서, 다수개의 웨이퍼(1)들 사이로 탈이온수가 분사되도록 다수개의 상기 웨이퍼(1)들 사이에 다수개가 각각 설치되고, 고압의 탈이온수를 상기 웨이퍼(1)들 사이로 분사하는 노즐(83) 및 일측에 다수개의 상기 노즐(83)이 설치되고, 설치된 상기 노즐(83)에 세척액이 공급되도록 세척액이 저장된 세척액공급원(81)과 연결되는 세척액분사관(82)을 구비하여 이루어진다.
따라서, 상기 탈이온수공급원(81)에 저장된 탈이온수는 상기 탈이온수분사관(82)의 노즐(83)을 거쳐 상기 웨이퍼(1)들의 사이로 수평분사되는 동시에 식각과정에서 발생하는 이물질과 함께 배출구(10a)를 통해 하방 배출된다.
여기서, 배출된 상기 탈이온수(4)는 상기 순환라인(70)을 따라 필터(75)에 의해 이물질이 제거된 상태로 상기 배스(10)에 재공급될 수도 있다.
또한, 상기 노즐(83)은, 도11에 도시된 바와 같이, 상기 탈이온수(4)가 상기 배스(10) 내에서 웨이퍼(1)를 중심으로 소용돌이치며 회전하도록 상기 웨이퍼(1)의 중심에서 벗어나 상기 배스(10)의 원주방향으로 비스듬히 설치되고, 이러한 상기 노즐(83)은, 상기 배스(10)의 양편에 설치된 상기 케미컬분사관(22)들 사이의 측벽에 상기 웨이퍼(1)를 중심으로 등간격을 이루어 양편에 설치된다.
따라서, 상기 노즐(83)에서 분사되는 상기 탈이온수(4)는 상기 웨이퍼(1)의 표면을 따라 상기 웨이퍼(1)의 중심을 기준으로 비스듬히 진행하여 빗겨나가는 것으로서, 이러한 탈이온수(4)의 흐름은 결국 원통형의 상기 배스(10)에서 상기 탈이온수(4)의 소용돌이 현상을 일으키게 되어 상기 탈이온수(4)의 세척력을 향상시키는 것이다.
또한, 상기 웨이퍼가이드회전장치의 모터(35)에 의해 상기 탈이온수(4)의 소용돌이방향의 역방향으로 상기 웨이퍼(1)가 회전하게 함으로써 이러한 세척력을 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 상술된 상기 탈이온수분사부에 상기 배스(10)의 배출관(10a)과 연결된 탈이온수순환라인이 설치될 수도 있는 것으로서, 이러한 탈이온수분사부의 형태는 매우 다양할 수 있는 것이다.
따라서, 케미컬에 의한 식각공정을 마치면 상기 배출구의 밸브(71)를 개방하여 상기 케미컬을 완전히 배출하고, 다시 상기 밸브(71)를 폐쇄한 후, 상기 웨이퍼(1) 및 배스(10)의 세척을 위하여 상기 탈이온수공급관(80)을 통해 상기 배스(10) 내에 일정량의 탈이온수가 수용되도록 한다.
이어서, 상기 웨이퍼(1)가 탈이온수(4)에 잠기게 되면 상기 밸브(72)를 개방하여 상기 탈이온수(4)가 상기 순환라인(70)을 따라 상기 배스(10)로 순환되도록 하는 동시에 상기 순환라인(70)의 세척을 위하여 상기 밸브(78)을 개방함으로써 탈이온수가 상기 순환라인(70)에 공급되도록 한다.
이때, 상기 탈이온수분사관(82)에 설치된 노즐을(83) 통해 고압의 탈이온수(4)가 상기 웨이퍼(1)의 표면을 따라 분사되도록 함으로써 더욱 완전한 세척이 이루어게 된다.
한편, 도12 및 도13은 3개의 배스(10)가 설치된 멀티 식각설비의 실시예들을 도시한 것으로서, 도12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 식각설비(90)는, 상술된 바와 같은 본 발명의 반도체 습식 식각설비에 있어서, 다수개의 웨이퍼(1)를 적재한 카셋트(5) 및 빈 카셋트(5)가 안착되는 카셋트스테이지(6)와, 상기 카셋트(5)에 적재된 웨이퍼(1)를 웨이퍼대기부(92)로 이송하는 이송장치(91)와, 상기 웨이퍼대기부(92)에 적재된 다수개의 웨이퍼(1)를 사용면이 하방을 향하도록 소정의 간격으로 정렬시키는 웨이퍼정렬장치(93)와, 상기 웨이퍼정렬장치(93)에 의해 사용면이 하방으로 향하는 다수개의 웨이퍼(1)가 로딩을 위해 대기하는 로딩버퍼부(94)와, 상기 로딩버퍼부(94)에서 대기하는 다수개의 웨이퍼(1)를 상기 웨이퍼가이드(30)로 파지하여 설비의 양측면에 배치된 로봇통로(98)(96)를 통해 왕복운동하면서 특정의 배스(10)로 각각 로딩 및 언로딩시키는 제 1, 제 2 이송로봇(95)(97) 및 상기 제 1, 제 2 이송로봇(95)(97)에 의해 언로딩된 다수개의 웨이퍼(1)가 대기하는 언로딩버퍼부(99) 및 상기 언로딩버퍼부(99)에서 대기하는 다수개의 웨이퍼(1)를 빈 카셋트(5)에 적재하는 이송장치(100)를 구비하여 이루어지는 구성이다.
따라서, 작업자 또는 카셋트운반로봇 등에 의해 상기 카셋트스테이지(6)로 카셋트(5)가 운반되면 상기 카셋트(5)에 적재된 웨이퍼(1)가 이송장치(91)에 의해 웨이퍼대기부(92)로 이송되고, 상기 웨이퍼정렬장치(93)에 의해 웨이퍼(1)의 사용면이 하방을 향하도록 정렬되어 로딩버퍼부(94)에 정렬된다.
이어서, 상기 제 1, 제 2 이송로봇(95)(97)이 상기 로딩버퍼부(94)에 정렬된 다수개의 웨이퍼(1)를 웨이퍼가이드(30)로 각각 파지하여 특정의 배스(10)에 로딩하게 되고, 상기 웨이퍼(1)를 수평회전시키면서 웨이퍼(1)를 식각하게 된다.
이어서, 상기 식각을 마친 웨이퍼(1)는 상기 제 1, 제 2 이송로봇(95)(97)에 의해 언로딩버퍼부(99)로 언로딩되고, 언로딩된 웨이퍼(1)들은 상기 이송장치(100)에 의해 대기하고 있던 빈 카셋트(5)에 재적재되는 것이다.
여기서, 상기 제 1 이송로봇(95)과 제 2 이송로봇(97)은 서로 대향하여 마주보는 형태로 배치되어 있으나 이러한 멀티 식각설비(90)의 각 구성간 배치위치는 해당분야에 종사하는 당업자에 있어서, 변경 및 수정이 용이한 것으로서, 도13에서와 같은 멀티 식각설비(101)는, 2개의 로봇통로(104)(105)가 나란히 설비의 일측면에 배치되고, 제 1 이송로봇(106)과 제 2 이송로봇(107)은 같은 방향을 향하여 바라보도록 상기 로봇통로(104)(105)에 설치되며, 상기 제 1 이송로봇(106) 및 제 2 이송로봇(107)의 로봇암(102)(103)의 길이가 서로 다르고, 그 설치 높이도 상이하게 설치되는 구성으로써 제 1 이송로봇(106)과 제 2 이송로봇(107)간의 간섭이 없이 웨이퍼(1)의 로딩 및 언로딩작업이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
그러므로, 도4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)의 사용면이 수평상태이고, 그 사용면이 하방을 향하므로 케미컬에 의해 식각된 웨이퍼(1)의 이물질(2)들이 중력에 의해 웨이퍼(1)로부터 완전히 이탈되고, 상기 웨이퍼(1)의 미사용면, 즉 웨이퍼 후면의 오염물이 다른 웨이퍼의 사용면으로 도달되려면 중력을 이기고 상승하여야 하는 것으로 웨이퍼 후면의 오염물에 의한 웨이퍼 사용면의 오염을 방지하게 되는 것이다.
또한, 도3에서와 같이, 다수개 웨이퍼(1)들은 웨이퍼가이드(30)의 양측 슬롯(31a)(32a)에 파지되어 수평으로 눕기 때문에 이동시 웨이퍼(1)의 흔들림이 적어 웨이퍼(1)에 충격으로 발생하는 파티클 및 웨이퍼 깨짐현상 등의 발생을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 일반적으로 수평상태로 적재되어 운반되는 것이 표준으로 되어 있는 반도체 공정라인에서 다수개의 웨이퍼(1)들을 수평상태 그대로 로딩 및 언로딩할 수 있기 때문에 별도의 웨이퍼전환장치가 불필요하여 설비가 단순해지고, 웨이퍼이송시간을 단축시켜서 생산성을 향상할 수 있는 것이다.
또한, 배스(10)의 형태가 케미컬(3)의 소용돌이 회전에 유리한 원통형이고 케미컬(3)의 흐름이 위에서 아래로 흐르는 다운플로우(Down Flow)형태이므로 중력의 방향과 일치하여 적은 펌프의 용량으로 큰 효과를 내는 것은 물론이고, 배스(10) 내부에 흐름을 균일하게 유지시킬 수 있기 때문에 웨이퍼(1)의 균일한 가공을 가능하게 하는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 반도체 습식 식각설비에 의하면, 중력에 의해 웨이퍼로부터 이물질을 완전히 제거하여 양질의 웨이퍼를 생산하는 것이 가능하고, 웨이퍼의 이송이 용이하며, 설비를 단순화할 수 있고, 배스 내부에 부분적인 와류나 정체구역이 형성되는 것을 방지하여 웨이퍼의 균일한 가공을 가능하게 하는 효과를 갖는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (19)

  1. 소정량의 케미컬이 수용되는 배스;
    상기 배스에 일정량의 케미컬을 공급하는 케미컬공급부;
    상기 배스에 수용된 케미컬을 외부로 배출시키는 케미컬배출부;
    웨이퍼의 사용면이 하방을 향하도록 상기 웨이퍼를 파지하여 고정하고, 상기 웨이퍼를 상기 케미컬액중에 위치시키는 웨이퍼가이드;
    상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼가이드에 로딩 및 언로딩시키는 이송로봇; 및
    상기 웨이퍼의 표면에 상기 케미컬의 흐름이 형성되도록 상기 케미컬을 고압분사하는 케미컬분사부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 습식 식각설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배스는 상면이 개방된 원통형상인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배스는 상기 케미컬의 배출이 용이하도록 하면에 둥근 반구형표면이 형성되고, 상기 반구형표면의 저면에 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배스는 상기 케미컬의 흐름이 용이하도록 상기 케미컬분사부에 대응하는 일측벽에 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 케미컬공급부와 상기 케미컬배출부는, 상기 케미컬배출부에 의해 배출되는 상기 케미컬의 일부가 여과되어 밸브의 개폐를 따라 상기 케미컬공급부로 회수되어 순환되도록 필터, 펌프 및 히터가 설치된 순환라인을 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가이드는,
    내측면에 다수개의 슬롯이 형성되고, 웨이퍼의 좌측 및 우측 테두리와 각각 접촉되어 상기 슬롯사이로 다수개의 상기 웨이퍼를 수평으로 파지하는 좌측 및 우측 가동체; 및
    상기 좌측 및 우측 가동체 사이에 설치되고, 상기 좌측 가동체와 우측 가동체 사이의 간격이 조절되도록 상기 좌측 및 우측 가동체에 각각 연결된 피스톤을 신장 및 수축시키는 실린더;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가이드는 상기 배스의 상방에 설치되고, 이송장치에 의해 승강 및 좌우이동이 가능한 로봇암의 일단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비,
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가이드는 상기 배스에 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 케미컬분사부는,
    다수개의 웨이퍼들 사이로 케미컬이 분사되도록 다수개의 상기 웨이퍼들 사이에 다수개가 각각 설치되고, 고압의 케미컬을 상기 웨이퍼들 사이로 분사하는 노즐; 및
    일측에 다수개의 상기 노즐이 설치되고, 설치된 상기 노즐에 케미컬이 공급되도록 상기 케미컬공급부와 연결되는 케미컬분사관;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 케미컬이 상기 배스 내에서 웨이퍼를 중심으로 소용돌이치며 회전하도록 상기 웨이퍼의 중심에서 벗어나 상기 배스의 원주방향으로 비스듬히 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 케미컬분사부가 상기 배스의 측벽에 상기 웨이퍼를 중심으로 등간격을 이루어 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  12. 제 1 항에 있어서,
    동력전달장치에 의해 모터의 회전력을 상기 웨이퍼가이드에 전달하여 상기 웨이퍼가 회전되도록 상기 웨이퍼 가이드를 회전시키는 웨이퍼가이드회전장치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 및 상기 배스를 세척하기 위하여 상기 배스에 세척액을 공급하는 세척액공급부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 케미컬배출부 및 케미컬분사부 내부를 세척하기 위하여 상기 케미컬분사부에 세척액을 공급하는 세척액공급부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 표면에 세척액의 흐름이 형성되도록 상기 세척액을 상기 웨이퍼에 고압분사하는 세척액분사부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 세척액분사부는,
    다수개의 웨이퍼들 사이로 세척액이 분사되도록 다수개의 상기 웨이퍼들 사이에 다수개가 각각 설치되고, 고압의 세척액을 상기 웨이퍼들 사이로 분사하는 노즐; 및
    일측에 다수개의 상기 노즐이 설치되고, 설치된 상기 노즐에 세척액이 공급되도록 세척액이 저장된 세척액공급원과 연결되는 세척액분사관;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 세척액이 상기 배스 내에서 웨이퍼를 중심으로 소용돌이치며 회전하도록 상기 웨이퍼의 중심에서 벗어나 상기 배스의 원주방향으로 비스듬히 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 세척액분사부가 상기 배스의 측벽에 상기 웨이퍼를 중심으로 등간격을 이루어 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
  19. 제 1 항에 있어서,
    다수개의 웨이퍼를 적재한 카셋트가 안착되는 카셋트스테이지; 및
    상기 카셋트스테이지에 적재된 다수개의 웨이퍼를 사용면이 하방을 향하도록 소정의 간격으로 버퍼(Buffer)부에 정렬시키는 웨이퍼정렬장치;
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 습식 식각설비.
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