KR100344942B1 - 스핀 에처 및 식각 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀 에처를 사용하여 액상 가공액으로 박판을 가공하는 스핀 에처 및 식각 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 반도체 웨이퍼를 회전하면서 식각하는 장치 및 박판을 측면 방향으로 간단하게 적재하여 가공하는 식각 방법에 관한 것이다. 본 발명의 스핀 에처는 바울, 챔버, 팔이 있는 반송 로봇으로 구성된다. 바울과 챔버는 같이 이동하기도 하고 일정 구간에서는 그 틈새가 벌어져 웨이퍼가 그 틈새 사이로 로딩/언로딩 가능한 구조를 갖는다. 이를 위하여 상술한 틈새는 그 폭이 웨이퍼의 직경보다 크며, 그 높이는 웨이퍼를 이송하는 반송 로봇의 높이 부근이다. 또 챔버는 다수로 구성되어 여러 프로세스를 처리할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 스핀 에처와 식각 방법을 반도체 소자 제조 공정 등에 적용하면, 박판의 로딩/언로딩 시간을 단축할 수 있다. 하루에 웨이퍼 수천 개 이상을 제조하는 현장에서 이러한 공정 시간의 단축은 생산비 절감이라는 이점을 준다. 그리고 본 발명의 방법은 박판의 로딩 및 언로딩 시 박판의 이동 경로를 단순화하고 그 이동 거리를 줄여 로딩 및 언로딩시 발생하는 낙하 등의 사고 발생 가능성도 줄일 수 있다.

Description

스핀 에처 및 식각 방법{SPIN ETCHER AND ETCHING METHOD}
본 발명은 스핀 에처를 사용하여 액상 가공액으로 박판을 가공하는 스핀 에처 및 식각 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 반도체 웨이퍼를 회전하면서 식각하는 장치 및 박판을 측면 방향으로 간단하게 적재하여 가공하는 식각 방법에 관한 것이다.
본 발명은 식각 공정(etching process) 등과 같은 사진 공정(photo process)에서 반도체 웨이퍼와 같은 박판을 박판 고정 장치에 간단하게 로딩 및 언로딩하여 박판을 가공하는 방법에 관한 것인데, 식각 공정은 반도체 웨이퍼의 상부 표면에 형성된 포토레지스트(photoresist)의 모양에 따라 웨이퍼의 상단층을 일부분 제거하는 제조 과정을 일컫는다. 이러한 식각 공정에는 화학약품 에칭(chemical etching), 플라즈마 에칭(plasma etching), 이온 빔(ion beam) 및 반응성 이온 에치(reactive ion etch) 등의 방법들이 사용된다. 그 중 화학 약품 에치(습식 식각이라고도 한다.)는 경제적이고 생산성이 뛰어난 식각 방법으로 생산 현장에서 널리 사용되고 있다. 화학 약품 에치는 보트에 웨이퍼를 적재한 후 산이 든 비이커에 담궈(immersion) 진행하는 비이커 공정이다. 이와 달리 분사 에칭 방법이 있는데, 이것은 웨이퍼가 회전하고 있을 때 약액을 분사하여 약액이 웨이퍼의 표면에 고루 퍼지도록 하여 식각하는 것을 가리킨다. 그러나, 분사 에치(spray etching)는 분사 에치 장치의 손상 등의 문제로 여러 이점에도 불구하고 현장에서는 이머션 에치가 더 애용되어왔다. 그러나, 근래의 반도체 제조 설비 회사들은 분사 에치의 이러한 단점을 보완한 새로운 회전식 에칭 장치를 선보이고 있으며 이러한 설비가 반도체 제조 라인에 적용되고 있는 실정이다.
특히 미합중국 제 4,903,717 호 특허발명은 반도체 웨이퍼를 회전시키면서 그 상부에 약액 등을 분사하여 포토 공정을 수행하는 설비에 관한 것이다. 이 특허발명은 웨이퍼를 낱장 단위로 가공하여 공정을 진행하는데, 식각 공정의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 서포트 상부에 위치한 노즐부를 이동하여 상부로부터 웨이퍼가 이송될 수 있도록 한 후, 웨이퍼는 로봇 암에 파지되어 서포트의 상부쪽으로 로딩된다. 웨이퍼가 서포트에 탑재되고 로봇 암이 챔버 외부로 이동하면, 서포트가 가공 위치로 이동하고 노즐이 웨이퍼의 중앙부로 이동하여 약액을 분사한다. 식각 공정이 진행된 후 세정액으로 웨이퍼의 표면에 남아있는 화학 용액을 제거해야 하는데 이 때 세정은 전면 뿐 아니라 배면에도 실시하여야 한다. 전면을 세정한 후에 배면을 세정하는 과정은 앞에서 설명한 바와 같은 웨이퍼 로딩 과정과 유사한 웨이퍼 언로딩 과정을 거쳐야 하고 웨이퍼를 뒤집어 탑재하는 로딩과정이 반드시 필요하다. 이러한 웨이퍼의 로딩 언로딩 과정은 서포트의 상부에 있는 노즐부를 가장자리로 이동시키는 과정이 필요하므로 공정시간의 낭비를 초래한다. 이러한 공정 시간의 낭비는 노즐부의 이동 뿐만 아니라 로봇 암의 이송 거리와도 관련이 있다. 그 이유는 로봇 암이 서포트에 접근하기 위해 대기 위치에서 서포트까지 이동하는데 상부쪽으로 돌아가는 경로를 사용하기 때문이다.
본 발명은 짧은 시간에 보다 간편하게 박판을 로딩 및 언로딩하여 박판을 가공하는 스핀 에처와 식각 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 식각 방법이 적용되는 스핀 에처의 단면도; 및
도 2는 본 발명의 실시예인 식각 방법의 공정 흐름을 나타내는 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 박판 처리 장치, 스핀 에처 2: 용기 몸체(vessel body)
3: 커버(cover), 챔버(chamber)
4: 차단부(barrier member), 바울(bowl)
5: 서포트(support) 6: 걸림판(stopping plate)
7: 웨이퍼(wafer) 8: 로봇 암(robot arm)
9: 걸림턱 10: 노즐(nozzle)
11: 반송 로봇
a: 커버의 이동 방향 b: 웨이퍼 적재 방향
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스핀 에처는 바울, 챔버, 웨이퍼를 파지하여 이송하는 팔을 구비한 반송 로봇으로 구성된다. 바울과 챔버는 같이이동하기도 하고 일정 위치에선 그 틈새가 벌어져 웨이퍼가 그 틈새로 로딩/언로딩될 수 있는 구조를 갖는다. 이를 위하여 상술한 틈새는 그 폭이 웨이퍼의 직경보다 크며, 그 높이는 웨이퍼를 이송하는 반송 로봇의 반송 경로 부근이다. 상술한 틈새는 프로세스가 진행되지 않을 때에는 개방되고 프로세스가 진행될 때는 폐쇄되도록 구성된다. 또 챔버는 다수로 구성되어 여러 프로세스를 처리할 수 있도록 구성된다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 식각 방법은 프레임에 고정되는 용기 몸체, 이동 가능한 커버, 차단부 및 서포트를 구비한 박판 처리 장치를 사용하여 박판이 측면으로부터 커버와 차단부의 틈새를 통해 로딩 또는 언로딩한다. 측면에서 박판을 로딩 및 언로딩함으로써 로딩시 서포트 상부의 노즐을 가장자리부로 이동하지 않고 박판을 이동할 수 있고, 박판을 착탈할 때 박판의 이동 경로가 짧도록 공정을 설계할 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예의 구성과 그 처리 방법을 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 박판 처리 방법이 적용되는 스핀 에처의 단면도이다. 도 1a는 박판이 처리되는 가공 위치를 도시한 것이고, 도 1b는 로딩 위치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 스핀 에처는 도 1에 도시한 바와 같이 구성된다. 박판 처리 장치인 스핀 에처(spin etcher)(1)는 설비 프레임에 고정되는 용기 몸체(vessel body)(2), 용기 몸체(2)와 함께 가공 공간을 형성하는 이동 가능한 커버(cover)인챔버(chamber)(3), 노즐(10)에서 분사되는 가공액이 외부로 방출되는 것을 방지하는 차단부(barrier member)인 바울(bowl)(4) 및 공정이 진행될 때 박판을 고정하고 지지하는 서포트(support)(5)로 구성된다. 용기 몸체(2)는 설비의 프레임에 결합되므로 이동하지 않고 고정된다. 용기 몸체(2)와 커버(3)는 가공액으로 박판을 처리할 때 가공 공간을 형성하며, 이 때 서포트(5)가 그 가공 공간의 내부에 위치하도록 커버(3)가 적절한 위치에 배치된다. 커버(3)와 차단부(4)는 서로 결합되지 않은 상태이며, 커버(3)가 왕복 구동 장치(도면에는 도시하지 않음)에 의해 a방향으로 이동하면 차단부(4)는 자중에 의해 커버(3)와 함께 상하로 이동하게 된다. 한편 차단부(4)는 그 가장자리에 형성된 차단부 걸림턱(9)이 걸림판(stopping plate)(6)에 걸리면 일정한 위치 이하로 이동하지 못한 상태로 정지되어, 커버(3)와 차단부(4)는 이격된다. 도 1b에 도시한 바와 같이 틈새 사이로 반송 로봇(11)의 팔(8)이 웨이퍼를 측면으로부터 이송하여 서포트(5)에 적재한다.
커버(3)와 차단부(4)가 분리되어 생기는 틈새는 그 폭이 웨이퍼의 직영보다 크고, 그 높이는 반송 로봇(11)의 웨이퍼 반송 경로의 높이와 같다.
본 발명의 스핀 에처는 프로세스 진행 중에는 상기 틈새가 밀폐되고, 프로세스 진행이 완료되면 틈새가 개방되는 특징을 갖는다. 이러한 특성은 다수개로 구성된 챔버(3)가 하향으로 이동할 때 바울(4)이 일정 위치에서 걸림판(6)에 검림턱(9)이 걸려 이동하지 않고 챔버(3)만 하향 이동하도록 구성함으로써 이루어진다.
그리고 본 발명의 스핀 에처는 다수개로 구성된 챔버(3)에 따라 다수의 약액을 처리할 수 있도록 구성된다. 도 1에 도시한 바와 같이 커버(3)는 다수의 챔버로구성되며, 이와 같은 구성은 각 챔버에서 다른 약액을 각각 처리할 수 있도록 하기 위한 것이다. 그러므로 도 1에 도시한 스핀 에처는 2개의 약액을 처리할 수 있도록 구성된 것이다. 챔버의 개수는 2개에 한정할 것이 아니라, 처리할 약액의 종류에 따라 적절한 수로 설계할 수 있음은 당연하다.
도 2는 본 발명의 실시예인 식각 방법의 공정 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 에칭 방법은 다음과 같은 순서로 진행된다. 첫째, 왕복 구동 장치로 커버(3)를 하향 이동시킨다.(S201) 이 때 자중에 의해 커버(3)의 상단에 얹혀 있는 차단부(4)는 커버(3)가 하향으로 이동할 때 함께 이동한다. 둘째, 커버(3)와 차단부(4)를 분리한다.(S202) 일정 위치에 도달하면 차단부 걸림턱(9)이 걸림판(6)에 걸려 차단부(4)가 정지된다. 그리하여 이때부터 커버(3)만 하향으로 이동하여 커버(3)가 최하단 위치로 이동했을 때 차단부(4)와 일정한 틈새로 그 사이가 벌어지게 된다. 셋째, 로봇 암(8)이 상술한 틈새 사이로 웨이퍼(wafer)(7)를 서포트(5)에 로딩(loading)한다.(S203) 이때 가공할 웨이퍼(7)를 로딩하기 전에 가공된 웨이퍼가 언로딩된다. 넷째, 커버(3)를 상향 이동하여 가공 위치로 이동한다.(S204) 이 과정에서 커버(3)가 상향으로 이동하여 차단부 걸림턱(9)에 걸려 있던 차단부(4)도 같이 이동하게 된다. 여기서 가공 위치는 도 1a에 도시한 배치를 가리킨다. 다섯째, 박판을 가공액으로 처리한다.(S205)
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.
본 발명의 스핀 에처와 식각 방법을 반도체 소자 제조 공정 등에 적용하면, 박판의 로딩/언로딩 시간을 단축할 수 있다. 하루에 웨이퍼 수천 개 이상을 제조하는 현장에서 이러한 공정 시간의 단축은 생산비 절감이라는 이점을 준다. 그리고 본 발명의 방법은 박판의 로딩 및 언로딩 시 박판의 이동 경로를 단순화하고 그 이동 거리를 줄여 로딩 및 언로딩시 발생하는 낙하 등의 사고 발생 가능성도 줄일 수 있다.

Claims (5)

  1. 약액이 외부로 퍼지는 것을 방지하는 바울;
    약액 처리가 진행되는 챔버; 및
    웨이퍼에 직접 접촉하는 팔을 구비하여 웨이퍼를 이송하는 반송 로봇을 포함하되,
    상기 바울과 상기 챔버 사이에 틈새가 있으며, 상기 틈새의 폭이 웨이퍼의 직경보다 크고, 틈새 중심까지의 수직 높이가 반송 로봇의 웨이퍼 반송 경로의 수직 높이인 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프로세스 진행 중에는 상기 틈새가 밀폐되고, 프로세스 진행이 완료되면 상기 틈새가 개방되는 웨이퍼 이송 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 다수의 챔버이며, 각 프로세스에 따라 상기 다수의 챔버의 높이가 웨이퍼 높이에 대해 상대적으로 움직이는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  4. 제 3 항에 있어서,
    일체형의 상기 다수의 챔버가 하향으로 이동하고 상기 바울이 상기 다수의 챔버가 이동하는 거리보다 작게 이동함으로써 상기 틈새가 만들어지는 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  5. 프레임에 고정되는 용기 몸체, 상기 용기 몸체와 함께 가공 공간을 형성하는 이동 가능한 커버, 가공액이 외부로 방출되는 것을 방지하는 차단부 및 박판을 고정하는 서포트를 구비한 박판 처리 장치로 가공액을 사용하여 박판을 처리하는 식각 방법에 있어서:
    상기 커버와 상기 차단부를 로딩 위치로 하향 이동시키는 단계;
    소정 위치에서 상기 차단부의 이동을 제한하여 상기 커버와 상기 차단부를 이격시키는 단계;
    상기 커버와 상기 차단부 사이의 틈새를 통하여 측면으로부터 박판을 이송하여 상기 서포트에 로딩하는 단계;
    상기 커버와 상기 차단부를 박판 가공 위치로 상향 이동시키는 단계; 및
    상기 박판 가공 위치에서 상기 서포트 상의 박판을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 방법.
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