KR100799069B1 - 웨이퍼 식각장치 및 식각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 식각과 세정이 동시에 이루어질 수 있는 웨이퍼 식각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명은 봄베 및 탱크에서 공정챔버로 각각 공급되는 반응가스와 탈이온수를 이용하여 공정챔버의 내부에 설치된 웨이퍼를 식각 및 세정하는 웨이퍼 식각장치에 있어서, 탱크로부터 공정챔버로 탈이온수가 공급되도록 하여 웨이퍼를 웨팅시킨 후, 상기 반응가스를 공급하여 식각하고, 반응가스를 차단하여 세정하며, 탈이온수의 공급을 차단하여 건조시키는 웨이퍼 식각장치를 제공한다.

공정챔버, 탱크, 봄베, 조인트

Description

웨이퍼 식각장치 및 식각방법{WAFER ETCHING APPARATUS AND ETCHING METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 식각장치를 나타내는 개략도이다.

도 2는 종래기술에 따른 웨이퍼 식각장치를 나타내는 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공정챔버 12 : 봄베

14 : 탱크 16 : 조인트

22 : 진공척 24 : 승하강실린더

26 : 밀폐캡 28, 29 : 노즐

30 : 레귤레이터 32 : 조절밸브

34 : 유량조절기 36 : 체크밸브

W : 웨이퍼

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼의 표면을 식각하는 웨이퍼 식각장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정은 웨이퍼 표면에 박막의 적층, 식각 및 이온주 입을 반복적으로 실시하여 원하는 회로의 동작 특성을 가지는 반도체 소자를 형성하는 것이다.

여기서 적층된 박막을 선택적으로 제거하는 식각작업은 용액을 사용하여 웨이퍼의 표면을 식각하는 습식식각과 반응가스를 이용하여 식각하는 건식식각으로 크게 나눌 수 있다.

건식식각은 웨이퍼가 설치된 공정챔버에 반응가스를 공급하여 웨이퍼 표면의 제거하고자 하는 부분과 반응가스의 반응을 유도함으로써 웨이퍼의 일부를 식각하는 방식이다.

특히, 건식식각은 화학반응이 수직으로만 일어나는 비등방성식각(anisotropic)이 가능하므로 보호되어야 할 박막의 경계부 아래가 원형으로 식각되는 언더컷(undercut)이 발생되지 않는 특징이 있다.

따라서 회로의 선폭이 좁은 직접회로소자를 제조하는데 사용되고 있다.

이와 같은 건식식각에 사용되는 웨이퍼 식각장치를 도 2에 나타내고 있다.

봄베(70) 내부의 반응가스는 웨이퍼(W)가 설치된 공정챔버(72)의 내부로 공급된 후 웨이퍼(W)의 일부를 식각하고, 식각된 웨이퍼(W) 표면의 파티클은 탱크(74)로부터 공급된 탈이온수에 의해 제거된다.

여기서 반응가스가 식각도중 웨이퍼(W)에 집중될 수 있도록 웨이퍼(W)의 상부에 승하강이 가능한 밀폐캡(76)이 설치되고, 이 밀폐캡(76)의 상하부에 각각 반응가스와 탈이온수를 공급하기 위한 노즐(78,80)이 설치된다.

그러나 이러한 웨이퍼 식각장치는 반응가스 공급시에는 밀폐캡을 하강시키고 탈이온수 공급시에는 밀폐캡을 승강시켜야 하므로 공정단계의 증가로 인한 공정시간이 증가하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한 하나의 노즐에서만 반응가스와 탈이온수가 각각 공급되므로 웨이퍼 표면의 식각과 세정이 불균일하게 발생된다.

이에 따라, 불량웨이퍼가 발생하여 웨이퍼의 수율이 감소하는 문제점도 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 식각과 세정이 동시에 이루어질 수 있는 웨이퍼 식각장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 표면이 균일하게 식각 및 세정되도록 하는 웨이퍼 식각장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 봄베 및 탱크에서 공정챔버로 각각 공급되는 반응가스와 탈이온수를 이용하여 공정챔버의 내부에 설치된 웨이퍼를 식각 및 세정하는 웨이퍼 식각장치에 있어서, 탱크로부터 공정챔버로 탈이온수가 공급되도록 하여 웨이퍼를 웨팅시킨 후, 상기 반응가스를 공급하여 식각하고, 반응가스를 차단하여 세정하며, 탈이온수의 공급을 차단하여 건조시키는 웨이퍼 식각장치를 제공한다.

이하 본 발명에 대한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 식각장치를 나타내는 개략도이다.

웨이퍼 식각장치는 웨이퍼(W)가 식각되는 공정챔버(10)와, 이 공정챔버(10)에 반응가스 및 탈이온수를 공급하는 봄베(12) 및 탱크(14)와, 봄베(12)와 탱크(14)가 공정챔버(10)에 동시에 연통되도록 설치되는 조인트(16)로 이루어진다.

상기 공정챔버(10)는 상방으로 개구된 본체(18)와, 본체(18)의 상부에 설치된 뚜껑(20)으로 이루어진다.

본체(18)의 내부에는 웨이퍼(W)를 고정시키는 진공척(22)이 설치되고, 공정챔버(10)의 뚜껑(20)에는 구동실린더(24)가 설치되어 밀폐캡(26)을 승하강시킨다.

밀폐캡(26)은 진공척(22)의 상부에 배치되며, 밀폐캡(26)의 측면에는 서로 대향되는 위치에 복수개의 노즐(28,29)이 설치된다. 특히, 일측 노즐(28)로부터 분사된 탈이온수 또는 반응가스와 탈이온수의 혼합액이 타측 노즐(29)로부터 분사된 탈이온수 또는 반응가스와 탈이온수의 혼합액과 충돌하지 않도록 노즐(28,29)의 방향이 형성되는 것이 바람직하다. 이 때 웨이퍼(W) 위에 분사된 탈이온수 또는 반응가스와 탈이온수의 혼합액은 웨이퍼(W)의 원심력에 의해서 외부로 흘러가므로 웨이퍼(W) 중심으로부터 10㎜ 떨어진 곳에 분사됨이 바람직하다.

여기서 일측노즐(28)과 타측노즐(29)에서 분사되는 탈이온수 및 탈이온수와 반응가스의 혼합액을 봄베(12)와 탱크(14)에서 공급받기 위해 봄베(12)와 탱크(14) 사이에 본 발명의 특징에 따른 조인트(16)를 연통시키고, 이 조인트(16)를 일측노즐(28)과 타측노즐(29)에도 동시에 연통시킨다.

따라서 탱크(14) 및 봄베(12)로부터 조인트(16)에 공급된 탈이온수 및 반응 가스는 조인트(16)에 연통되는 노즐(28,29)을 통하여 웨이퍼(W)에 분사된다.

조인트(16)는 T자나 Y자 형상으로 개구공이 3개 형성되며, 좌측개구공은 봄베(12)에, 우측개구공은 탱크(14)에, 하측개구공은 밀폐캡(26)에 설치된 일측노즐(28)과 타측노즐(29)에 연통되도록 설치된다.

이러한 조인트(16)에는 밸브를 설치하여 반응가스와 탈이온수를 제어할 수 있으나 좀 더 정밀한 제어를 위해 조인트(16)와 탱크(14) 및 봄베(12)를 연결하는 파이프에 반응가스와 탈이온수를 제어하는 제어부가 설치되는 것이 바람직하다.

제어부는 조인트(16)와 탱크(14)사이에 설치되는 레귤레이터(30:Regulator)와 조절밸브(32), 조인트(16)와 봄베(12)사이에 설치되는 유량조절기(34:Mass Flow Controller)와 체크밸브(36)로 이루어진다.

상기 레귤레이터(30)는 탱크로부터 공급되는 탈이온수의 압력을 조절하고, 조절밸브(32)는 탈이온수의 공급량을 조절한다.

그리고, 유량조절기(34)는 반응가스의 유량과 압력을 감지 제어하고 체크밸브(36)는 탈이온수가 유량조절기(34)와 봄베(12)로 역류되는 것을 방지한다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 식각장치의 작용을 나타내면 다음과 같다.

웨이퍼 식각장치는 먼저 공정챔버(10)의 내부로 탈이온수만 공급하여 웨이퍼(W)를 세정한 후, 반응가스와 탈이온수의 혼합액을 분사하여 웨이퍼(W)를 식각하고, 웨이퍼(W)의 식각이 완료되면 탈이온수만 공급하여 웨이퍼(W)의 표면을 세정하게 된다.

좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 웨이퍼(W)를 진공척(22) 위에 고정시킨 후, 탱크(14)와 조인트(16) 사이에 설치된 조절밸브(32)를 개방시킨다. 그러면 탈이온수가 탱크(14)로부터 배출되어 조절밸브(32)를 통하여 조인트(16)에 유입되고, 이 조인트(16)와 연통된 복수개의 노즐(28,29)을 통하여 동시에 웨이퍼(W)에 분사된다.

이 때 조인트(16)를 통하여 유입된 탈이온수는 조인트(16)와 유량조절기(34) 사이에 설치된 체크밸브(36)에 의하여 유량조절기(34) 및 봄베(12)로 역류되는 것이 차단되고, 조인트(16)와 연통되는 복수개의 노즐(28,29)에 공급된다.

분사된 탈이온수에 의해 웨이퍼(W)의 웨팅(Wetting)이 완료된 후, 봄베(12)와 조인트(16) 사이에 설치된 유량조절기(34)를 개방시켜 반응가스가 조인트(16)에 유입되도록 한다. 이 조인트(16)에 유입된 반응가스는 탈이온수와 혼합되어 복수개의 노즐(28,29)을 통하여 웨이퍼(W)에 분사됨에 따라 웨이퍼(W)의 표면은 분사된 탈이온수와 반응가스의 혼합액에 의해 식각된다.

식각이 완료되면 봄베(12)와 조인트(16) 사이에 설치된 유량조절기(34)를 차단시켜 반응가스의 공급을 차단한다. 따라서 조인트(16)를 통하여 탈이온수만 복수개의 노즐(28,29)에 공급된다. 이 때 노즐(28,29)을 통하여 분사된 탈이온수는 웨이퍼를 세정하여 웨이퍼 표면에 남아있는 탈이온수와 반응가스의 혼합액을 제거하므로 더 이상 웨이퍼(W)의 표면이 식각되는 것이 방지된다. 또한 이와 같은 반응과정에서 발생된 파티클도 탈이온수에 의해 제거된다.

웨이퍼(W)가 세정되면 웨이퍼(W)를 3000rpm 이상의 고속으로 회전시켜 웨이 퍼(W)를 건조시킨 후, 웨이퍼(W)를 공정챔버(10)의 외부로 인출하여 다음공정으로 이송시킨다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 웨이퍼 식각장치는 밀폐컵을 승하강시키는 과정 없이 식각 및 세정이 이루어지므로 작업시간이 줄어 생산성이 향상된다. 또한 복수개의 노즐에서 탈이온수 및 반응가스가 공급되므로 식각과 세정이 균일하게 이루어지므로 불량웨이퍼의 발생을 방지하여 웨이퍼의 수율을 높일 수 있다.

더불어 반응가스를 희석하여 사용하므로 공정챔버의 벽에 반응가스보다 부식성이 약한 탈이온수의 혼합액이 분포된다. 따라서 공정챔버의 수명이 증가하여 이로 인한 생산원가가 절감된다.

Claims (3)

1. 봄베 및 탱크에서 공정챔버로 각각 공급되는 반응가스와 탈이온수를 이용하여 상기 공정챔버의 내부에 설치된 웨이퍼를 식각 및 세정하는 웨이퍼 식각장치에 있어서,

   상기 봄베, 탱크 및 공정챔버에 동시에 연통되는 조인트;

   상기 조인트와 연통되며 상기 탱크로부터 유입된 탈이온수를 분사하거나, 상기 봄베 및 상기 탱크로부터 유입된 반응가스와 탈이온수의 혼합수를 분사하는 복수개의 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조인트에 연결되는 제어부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각장치.
3. 봄베 및 탱크에서 공정챔버로 각각 공급되는 반응가스와 탈이온수를 이용하여 상기 공정챔버의 내부에 설치된 웨이퍼를 식각 및 세정하는 웨이퍼 식각장치에 있어서,

   상기 탱크로부터 상기 공정챔버로 상기 탈이온수가 공급되도록 하여 상기 웨이퍼를 웨팅시키는 단계;

   상기 봄베 및 상기 탱크로부터 상기 공정챔버로 상기 반응가스와 상기 탈이온수의 혼합액이 공급되도록 하여 상기 웨이퍼에 상기 혼합액이 분사되어 식각이 이루어지는 단계;

   상기 탱크로부터 상기 탈이온수가 공급되어 상기 웨이퍼를 세정하는 단계; 및

   상기 웨이퍼를 회전시켜 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각장치의 식각 방법.

Images