KR100727703B1 - 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체를 제조하기 위한 세정공정 또는 습식식각 공정의 배스(bath)로 유입되는 케미컬의 흐름을 균일하게 제어함으로써 세정공정 또는 식각의 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 관한 것이다.

반도체 소자 제조를 위한 다수의 웨이퍼를 세워서 수납하는 웨이퍼 지지부; 상기 웨이퍼와 웨이퍼 지지부의 외측을 둘러싸면서 상부가 열려있는 직사각형 모양의 배스; 상기 배스의 측벽의 상부를 따라서 외측에 설치되는 홈통부; 상기 배스의 내측에 설치하여 다수의 구멍이 형성된 기다란 관모양의 케미컬 유입관;으로 이루어진 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 있어서, 상기 케미컬 유입관은 상기 다수의 구멍에 셔터를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 의하면 배스로 케미컬이 유입되는 케미컬 공급관에 있는 구멍에 셔터를 구비함으로써 반도체를 제조하기 위한 세정공정 또는 습식식각 공정의 배스로 유입되는 케미컬의 흐름을 일정하게 제어함으로써 세정공정 또는 식각의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

습식식각, 세정공정, 케미컬 공급장치, 균일도

Description

반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치{Chemical supplying system for semiconductor manufacturing}

도 1은 종래의 기술에 의한 뱃치형 습식식각 장치의 케미컬 공급장치의 구성을 보여주는 정면도,

도 2는 종래의 기술에 의한 뱃치형 습식식각 장치의 케미컬 공급장치의 구성을 보여주는 평면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뱃치형 습식식각 장치의 케미컬 공급장치의 구성을 보여주는 평면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 공급관의 단면을 보여주는 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 웨이퍼 20 : 웨이퍼 지지부

30 : 배스 40 : 홈통부

50 : 케미컬 공급관 60 : 셔터

본 발명은 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체를 제조하기 위한 세정공정 또는 습식식각 공정의 배스(bath)로 유입되는 케미컬의 흐름을 균일하게 제어함으로써 세정공정 또는 식각의 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조는 실리콘 웨이퍼 위에 확산 공정, 사진 공정, 식각 공정, 박막 증착 공정, 이온주입 공정 등 일련의 공정을 수행하여 이루어 진다. 이러한 공정에서 여러 가지의 화학 용액(이하 '케미컬'이라 한다.)이 많이 사용되고 있으며, 특히 세정공정 또는 습식식각 공정에서 많이 사용된다.

상기의 세정공정은 선 세정공정(pre-cleaning)과 후 세정공정(post-cleaning)으로 나누어지며, 선 세정공정 중에서 게이트 산화막의 형성전에 실리콘 웨이퍼의 표면을 세정하는 공정인 게이트 세정공정은 반도체 소자의 특성에 매우 큰 영향을 미친다.

상기의 습식식각 공정은 적정온도의 케미컬들을 혼합한 식각용액 또는 탈이온수(deionized water)에 희석한 식각용액을 사용하여 폴리실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 등을 제거하는 공정을 말한다.

이러한 세정공정 또는 습식식각 공정은 싱글형(single type) 방식과 뱃치형(batch type) 방식이 있다. 싱글형 방식은 웨이퍼를 한 장씩 처리하는 방식을 말하며, 뱃치형 방식은 케미컬이 담겨지는 배스(bath)에서 웨이퍼가 한꺼번에 여러 장씩 처리되는 방식을 말한다.

도 1은 종래의 기술에 의한 뱃치형 습식식각 장치의 케미컬 공급장치의 구성을 보여주는 정면도이며, 도 2는 종래의 기술에 의한 뱃치형 습식식각 장치의 케미컬 공급장치의 구성을 보여주는 평면도이다.

첨부한 도 1에 도시한 바와 같이, 식각용액으로 사용되는 케미컬은 배스(30)의 하부에 설치된 케미컬 공급관(50)에 있는 구멍을 통하여 배스 안으로 유입된다.

상기 유입된 케미컬은 웨이퍼(10) 표면으로 이동하여 피식각층과 반응하여 습식식각 공정이 이루어 진다. 상기 피식각층과 반응하지 아니한 케미컬, 반응 부산물들은 배스(30)의 상부로 이동하여 배스 상부의 측벽을 넘쳐서 배스 바깥으로 빠져나오게 된다.

식각공정을 진행하기 위하여 다수의 웨이퍼(10)들은 웨이퍼 지지부(20)에 세워서 수납되며, 이를 위해서 웨이퍼 지지부(20)에는 다수의 홈이 형성되어 있다. 또한 상기 웨이퍼(10)와 웨이퍼 지지부(20)의 외측을 둘러싸면서 상부가 열려있는 직사각형 모양의 배스(30)가 설치되며, 공정 진행시 케미컬이 담기는 용기가 된다.

상기 배스(30)의 측벽의 상부를 따라서 외측에는 홈통부(40)가 U자 모양으로 설치되며, 상기 홈통부(40)는 상기 배스(30)의 상부로부터 넘쳐 흘러나오는 케미컬을 받아서 이를 순환장치(미도시)에 의하여 순환시키거나 외부로 배출(drain)시키게 된다.

상기 케미컬 유입관(50)은 상기 배스(30)의 내측에 설치된 것으로서, 다수의 구멍이 형성된 기다란 관(pipe)모양의 형상을 하여, 케미컬 공급관(미도시)으로부터 상기 케미컬 유입관의 내부로 유입된 케미컬은 상기 다수의 구멍을 통하여 배스 (30) 내부로 유입되어 공정이 진행된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 의한 뱃치형 습식식각 장치의 케미컬 공급장치의 구성에서 케미컬은 첨부된 도 2에 도시한 바와 같이 케미컬의 유입이 케미컬 공급관의 구멍의 위치에 따라 시간적 간격을 두면서 유입되기 때문에 먼저 유입되는 구멍(도 2에서 아래에 위치한 구멍)에 가까이 있는 웨이퍼에서 습식식각이 더 많이 진행됨에 따라서 웨이퍼 사이에 균일도가 낮아지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 반도체를 제조하기 위한 세정공정 또는 습식식각 공정의 배스로 유입되는 케미컬의 흐름을 일정하게 제어함으로써 세정공정 또는 식각의 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치는, 반도체 소자 제조를 위한 다수의 웨이퍼를 세워서 수납하는 웨이퍼 지지부; 상기 웨이퍼와 웨이퍼 지지부의 외측을 둘러싸면서 상부가 열려있는 직사각형 모양의 배스; 상기 배스의 측벽의 상부를 따라서 외측에 설치되는 홈통부; 상기 배스의 내측에 설치하여 다수의 구멍이 형성된 기다란 관모양의 케미컬 유입관;으로 이루어진 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 있어서, 상기 케미컬 유입관은 상기 다수의 구멍에 셔터를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케미컬 유입관은 상기 배스의 내측 하부에 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케미컬 유입관은 다수 개 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뱃치형 습식식각 장치의 케미컬 공급장치의 구성을 보여주는 평면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치의 구성은, 웨이퍼 지지부(20), 배스(30), 홈통부(40), 및 케미컬 유입관(50)을 포함하여 이루어져 있으며, 상기 웨이퍼 지지부(20), 배스(30), 홈통부(40)의 구성은 종래의 기술과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 의하면 상기 케미컬 유입관(50)은 상기 다수의 구멍에 셔터(60)를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

공정 진행을 위하여 케미컬 공급관(미도시)로부터 상기 케미컬 유입관의 내부로 유입된 케미컬은 셔터(60)에 의하여 배스(30) 내부로 유입되지 아니하며, 상기 유입관 내의 모든 구멍에 케미컬이 차게 된 후에 상기 셔터를 동시에 열어주는 역할을 한다.

따라서 공정이 시작되는 초기단계에서 배스 내에서 발생되는 케미컬 공급관의 구멍의 위치에 따른 국부적인 케미컬 공급시간의 차이를 줄이는 역할을 하는 것이다. 이로 인해 종래의 케미컬 공급장치에서 같은 배스 내에서 발생하는 웨이퍼 간 균일도(inter-wafer uniformity)의 저하를 방지하게 된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 공급관의 단면을 보여주는 단면도이다.

첨부된 도 4는 첨부된 도 3에서 케미컬 공급관을 A-A'부분을 절단한 것의 단면도이다. 첨부한 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 셔터의 구성은 내부관과 외부관으로 이루어진 것이다.

상기 내부관은 관의 축에 따라서 회전이 가능하도록 구성되어 첨부한 도 4의 좌측에 도시한 바와 같은 닫힌 상태 또는 우측에 도시한 바와 같은 열린 상태로 유지될 수 있다.

따라서 공정진행 초기에는 셔터의 위치는 닫힌 상태로 위치하게 되며, 케미컬 공급관으로부터 케미컬이 케미컬 유입관 내부에 완전히 차있게 된 후에 상기 셔터는 회전운동에 의하여 열린 상태로 위치한다. 이에 상기 케미컬 유입관에 형성된 구멍을 통하여 케미컬이 배스 내부로 동시에 유입되는 것이다.

배스 내로 유입되는 신선한 케미컬은 상측 방향으로 흐름을 유지하며, 배스의 상부 측벽으로 넘쳐서 흘러나가는 구조이므로, 상기 케미컬 유입관은 상기 배스의 내측 하부에 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 웨이퍼 내의 균일도(intra-wafer uniformity) 향상을 위하여 상기 케 미컬 유입관은 다수 개 설치한 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정/변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 의하면 배스로 케미컬이 유입되는 케미컬 공급관에 있는 구멍에 셔터를 구비함으로써 반도체를 제조하기 위한 세정공정 또는 습식식각 공정의 배스(bath)로 유입되는 케미컬의 흐름을 일정하게 제어함으로써 세정공정 또는 식각의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 반도체 소자 제조의 습식식각 공정진행을 위해 다수의 웨이퍼를 세워서 수납하는 웨이퍼 지지부; 상기 웨이퍼와 웨이퍼 지지부의 외측을 둘러싸면서 상부가 열려있는 직사각형 모양의 배스; 상기 배스의 측벽의 상부를 따라서 외측에 설치되는 홈통부; 상기 배스의 내측 하부에 설치하여 다수의 구멍이 형성된 기다란 관모양의 다수의 케미컬 유입관;으로 이루어진 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치에 있어서, 상기 케미컬 유입관은 회전이 가능하고 상기 다수의 구멍에 각각 대응되는 위치에 구멍이 형성된 내부관으로 이루어진 셔터를 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 케미컬 공급장치.
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