KR100541920B1 - 스핀 에처 및 에칭 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀 에처에 관한 것으로, 웨이퍼에 약액과 세정액을 분사하는 스핀 에처에 있어서, 상기 웨이퍼를 회전시키는 스핀 헤드 및 회전축을 포함하는 회전 장치; 상기 약액을 상기 웨이퍼 상에 분사시키며, 상기 스핀 헤드의 승하강 동작과 동시에 승하강 동작하는 약액 분사 장치; 및 상기 세정액을 상기 웨이퍼의 중심부에 분사시키도록 고정되며, 상기 스핀 헤드의 승하강 동작과 동시에 승하강 동작하는 세정액 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 세정액 분사 위치는 언제나 웨이퍼 중심부에 일치되어 있으므로 약액의 순간적인 자연건조에 따른 웨이퍼 오염을 방지할 수 있고, 약액 일부의 잔존에 따른 과도식각 현상도 막을 수 있다.

Description

스핀 에처 및 에칭 방법 {SPIN ETCHER AND ETCHING METHOD}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100; 회전 장치 100a; 스핀 헤드
100b; 회전축 200; 약액 분사 장치
300; 세정액 분사 장치 400; 웨이퍼
500; 다단 보울
본 발명은 스핀 에처에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 오염 및 과도식각을 억제할 수 있는 스핀 에처에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 경우 웨이퍼 표면에의 감광막 도포와 식각 공정 등을 수회 진행하는 것이 일반적이다. 여기서 식각 공정이란 반도체 웨이퍼 상에 도 포된 포토레지스트 패턴에 따라 웨이퍼 상단을 선택적으로 제거하는 것을 일컫는다. 이러한 식각 공정에는 화학약품 에칭(chemical etching), 플라즈마 에칭(plasma etching), 이온빔 에칭(ion beam etching) 및 반응성 이온 에칭(reactive ion etching) 등 여러 방법들이 사용된다. 이중에서 화학약품 에칭(또는 습식 에칭)은 액상의 에천트(etchant) 즉 약액을 사용하는 것으로 경제적이고 생산성이 뛰어나기 때문에 반도체 제조 산업에서 널리 쓰이고 있다.
습식 에칭은 웨이퍼를 약액에 담가 에칭을 진행하는 방식과, 스핀 에처(spin etcher)를 사용하여 회전하는 웨이퍼에 약액을 노즐로 분사하여 약액이 웨이퍼 전면에 골고루 퍼지도록 하는 방식으로 대별할 수 있다. 스핀 에처(spin etcher)에 관해서는 미합중국 특허 제4,909,717호에 개시된 바 있다.
그러나, 종래 기술에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래에 있어서, 에칭 공정은 웨이퍼의 로딩과 약액 분사, 그리고 세정액 분사 및 웨이퍼 언로딩 과정을 통해서 진행하였다. 그런데, 종래의 스핀 에처는 약액을 분사하기 위한 노즐과 세정액을 분사하기 위한 노즐을 하나의 장치로 구성하였다. 따라서, 노즐의 이동 궤적에 따라 세정액 분사 위치가 웨이퍼 중심부에 일치되지 아니하는 경우가 없지 않았다.
세정액 분사 위치가 웨이퍼 중심부와 일치되지 아니하면, 예를 들어, 웨이퍼 에지부분에서 약액 분사가 멈춘 이후 그 멈춘 곳에서 세정액을 분사하게 되면 계속 회전하고 있는 웨이퍼의 중앙부로는 세정액이 흐르지 않게 된다. 그리하여, 웨이퍼 전면에 걸친 균일한 세정 효과를 볼 수 없게 되는 문제점이 있었다. 그리고, 세정 액이 미처 흐르지 못한 곳은 순간적으로나마 약액이 자연 건조되어 그 부분이 오염되는 경우가 있었다.
이에 더하여, 균일한 세정액의 도포가 이루어지지 않게 되면, 웨이퍼의 어떤 곳은 약액의 제거가 완전히 이루어지지 않았으므로 다른 곳과 비교하여 상대적으로 과도식각(over etching)되는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 세정액 분사 위치가 언제나 웨이퍼 중심부와 일치하는 스핀 에처를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀 에처는 약액 분사 노즐과 세정액 분사 노즐을 별도로 구성하고, 세정액 분사 노즐 위치를 웨이퍼 중심부와 일치시켜 공정 진행 도중 세정액이 언제나 웨이퍼 중심부에 분사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처는, 웨이퍼에 약액과 세정액을 분사하는 스핀 에처에 있어서, 상기 웨이퍼를 회전시키는 스핀 헤드 및 회전축을 포함하는 회전 장치; 상기 약액을 상기 웨이퍼 상에 분사시키며, 상기 스핀 헤드의 승하강 동작과 동시에 승하강 동작하는 약액 분사 장치; 및 상기 세정액을 상기 웨이퍼의 중심부에 분사시키도록 고정되며, 상기 스핀 헤드의 승하강 동작과 동시에 승하강 동작하는 세정액 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 약액 분사 장치는, 지지축; 상기 지지축과 연결되어 선회 동작을 하는 노즐 아암; 및 상기 노즐 아암의 단부와 연결되어 상기 웨이퍼에 약액을 분사하는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 세정액 분사부는, 지지축; 및 상기 지지축과 연결되어 상기 웨이퍼의 중심부로 세정액을 분사하도록 고정된 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 약액 분사 장치 및 세정액 분사 장치는 동시에 승하강 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처에 의하면, 세정액 분사 위치는 언제나 웨이퍼 중심부에 일치되어 있으므로 약액의 순간적인 자연건조에 따른 웨이퍼 오염을 방지하고, 또한 과도식각 현상도 막을 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수 있다. 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에 있어서, 각각의 장치는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장적으로 그리고 개략적으로 도시된 것이다. 또한, 각각의 장치에는 본 명세서에서 자세히 설명되지 아니한 각종의 다양한 부가 장치가 구비되어 있을 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
(실시예)
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 에처는 웨이퍼(400)를 회전시키는 회전 장치(100)와, 약액을 회전하는 웨이퍼(400) 상에 분사하는 약액 분사 장치(200)와, 세정액을 회전하는 웨이퍼(400)의 중심부에 분사시키도록 고정된 세정액 분사 장치(300)를 포함하여 구성된다.
회전 장치(100)는 스핀헤드(100a) 및 회전축(100b) 등 구동력을 발생시키고 발생된 구동력을 웨이퍼(400)에 전달하여 웨이퍼(400)를 회전시키는 데 필요한 여러 장치의 조합으로 구성된다.
약액 분사 장치(200)는 지지축(200c)과 노즐 아암(200b) 및 분사 노즐(200a)을 포함하여 구성된다. 노즐 아암(200b)은 지지축(200c) 상부에 연결되어 지지축(200c)을 중심으로 선회 동작을 한다. 여기서, 지지축(200c)은 수직 방향으로 세워져 있으며, 노즐 아암(200b)은 지지축(200c)의 상부에 연결되어 수평 방향으로 지지된다. 분사 노즐(200a)은 웨이퍼(400)를 향하도록 노즐 아암(200b)의 단부에 연결되어 웨이퍼(400) 상에 약액을 분사한다. 약액은 불산(HF), 인산(H3PO4), 황산(H2SO4), 과산화수소(H2O2) 및 염산(HCl) 등 에칭되어야 할 막의 종류 등 에칭 공정에 따라 적절한 것이 선택된다.
세정액 분사 장치(300)는 지지축(300b)과, 지지축(300b)과 연결되어 웨이퍼(400)의 중심부로 세정액을 분사하는 분사 노즐(300a)을 포함하여 구성된다. 여기서, 분사 노즐(300a)은 에칭 공정 중에는 웨이퍼(400) 중심부에 세정액, 예를 들어, 탈이온수(DIW)가 분사되도록 그 위치가 고정된다. 그러나, 분사 노즐(300a)은 웨이퍼(400)의 로딩 및 언로딩시에는 지지축(300b)을 중심으로 선회 동작하여 웨이퍼(400) 이송에 대한 장애물이 되지 않는다. 한편, 여기서의 지지축(300b)은 약액 분사 장치(200)를 이루는 지지축(200c)과 평행하게 설비되어 있을 수 있다.
한편, 스핀 헤드(100a)가 상승하거나 하강하는 경우 약액 분사 장치(200)와 세정액 분사 장치(400)도 같이 상승하거나 하강한다. 그리하여, 회전 장치(100)의 스핀 헤드(100a) 상에 놓이는 웨이퍼(400)와 양 분사노즐(200a,300a)간의 간격은 언제나 일정하게 유지된다. 그리고, 본 발명의 스핀 에처에는 회전하는 웨이퍼(400)로부터 발산되는 약액이 외부로 퍼지는 것을 방지하기 위하여 다단의 보울(500;bowl)이 더 구비된다. 또한 도면에는 도시하지 않았지만 건조를 위한 별도의 노즐이 더 구비될 수 있다.
상기와 같이 구성된 스핀 에처는 다음과 같이 동작한다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 웨이퍼(400)가 일단 스핀 헤드(100a) 상으로 로딩되면 회전 장치(100)의 구동에 의해 웨이퍼(400)는 회전하게 된다. 회전하는 웨이퍼(400) 상에 주어진 약액이 약액 분사 장치(200)의 분사 노즐(200a)을 통해 분사된다. 분사된 약액은 원심력에 의해 웨이퍼(400) 에지부까지 골고루 퍼지게 되어 약액 작용에 따른 에칭 공정이 진행된다.
에칭 공정이 완료된 후에는 세정액 분사 장치(300)의 분사 노즐(300a)을 통해 세정액, 가령 탈이온수(DIW)가 분사된다. 여기서, 세정액 분사 장치(300)는 웨이퍼(400)의 중심부에 세정액이 분사되도록 그 위치가 고정되어 있으므로 약액 분사 장치(200)의 현재 위치 여하에 불구하고 세정액은 웨이퍼(400)의 중심부로 분사된다. 따라서, 웨이퍼(400) 에지부에서 약액 분사가 중단되어 약액 분사 장치(200)가 웨이퍼(400) 에지부 상에 위치하더라도 세정액은 웨이퍼(400) 중심부에 분사되고 원심력에 의해 웨이퍼(400) 전면에 걸쳐 골고루 퍼지게 된다.
그러나, 웨이퍼(400)의 로딩 및 언로딩 시에는 약액 분사 장치(200)와 세정액 분사 장치(300)는 그 위치를 이탈하여 웨이퍼(400) 이송시의 장애물이 되지 않는다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스핀 에처에 의하면, 세정액 분사 위치는 언제나 웨이퍼 중심부에 일치되어 있으므로 약액의 순간적인 자연건조에 따른 웨이퍼 오염을 방지할 수 있다. 또한, 약액 일부의 잔존에 따른 과도식각 현상도 막을 수 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼에 약액과 세정액을 분사하는 스핀 에처에 있어서,
    상기 웨이퍼를 회전시키는 스핀 헤드 및 회전축을 포함하는 회전 장치;
    상기 웨이퍼 상부를 선회하며 상기 약액을 상기 웨이퍼 상에 분사시키는 약액 분사 장치; 및
    상기 약액이 상기 웨이퍼 상에 분사되는 동안 상기 세정액을 상기 웨이퍼의 중심부에 분사하도록 위치되어, 상기 약액의 분사가 완료되면 상기 웨이퍼의 중심부로 세정액을 분사하는 세정액 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전하는 웨이퍼로부터 약액이 외부로 퍼지는 것을 방지하는 다단 보울을 더 포함하고,
    상기 스핀 헤드는 승하강되며,
    상기 약액 분사 장치와 상기 세정액 분사 장치는 상기 스핀 헤드의 승하강 동작과 함께 승하강되는 동작하는 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 약액 분사 장치는,
    지지축;
    상기 지지축과 연결되어 선회 동작을 하는 노즐 아암; 및
    상기 노즐 아암의 단부와 연결되어 상기 웨이퍼에 약액을 분사하는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 세정액 분사부는,
    지지축; 및
    상기 지지축과 연결되어 상기 웨이퍼의 중심부로 세정액을 분사하도록 고정된 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀 에처.
  5. 웨이퍼를 스핀 헤드 상에 로딩한 후 상기 스핀 헤드를 회전시키고, 약액 분사 장치로부터 상기 웨이퍼 상으로 약액을 분사하여 웨이퍼를 식각하며, 식각이 완료되면 세정액 분사 장치로부터 상기 웨이퍼 중심부로 세정액을 공급하여 상기 웨이퍼 전체 영역에서 자연건조가 일어나는 것을 방지하되,
    상기 약액 분사 장치로부터 상기 웨이퍼 상에 약액이 분사되는 동안 상기 세정액 분사 장치는 상기 웨이퍼의 중심부로 상기 세정액을 분사할 수 있도록 위치되고, 상기 웨이퍼로 상기 약액의 공급이 중단되면 상기 세정액을 상기 웨이퍼의 중심부로 분사하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
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