KR100835512B1 - 반도체 소자의 제조 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 빔을 이용하여 종래 반도체 소자의 화학적 기계적 연마공정에서 발생되는 문제점들을 해소함과 동시에 공정 수율 및 반도체 소자의 안정성을 담보할 수 있는 반도체 소자 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서,
본 발명의 반도체 소자 제조장치는 반도체 기판의 상부와 소정 거리 상기 반도체 기판에 상응하는 면적에 격자 형태로 형성되어 있는 레일; 상기 레일 상에 장착되며 상기 반도체 기판의 전면에 대해 이동하면서 상기 반도체 기판에 형성되어 있는 패턴들의 단차를 레이저를 이용하여 인식하는 단차 감지부; 상기 레일 상에 장착되며 상기 반도체 기판의 전면에 대해 이동하면서 레이저를 조사하여 반도체 기판의 패턴들을 제거하는 패턴 제거부; 상기 단차 감지부를 통해 입력되는 패턴들의 단차 정보를 저장함과 동시에 상기 단차 정보를 바탕으로 상기 패턴 제거부로 하여금 반도체 기판의 패턴들을 제거하도록 명령하는 중앙 제어부를 포함한다.
평탄화, 레이저
Description
도 1은 본 발명의 반도체 소자의 제조장치의 구성 개념도를 도시한 것.
도 2는 본 발명의 반도체 소자의 제조방법을 실제 구현하는 개념을 도시한 것.
도 3은 본 발명의 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
101 : 중앙 제어부 102 : 단차 감지부
103 : 패턴 제거부
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 빔을 이용하여 종래 반도체 소자의 화학적 기계적 연마공정에서 발생 되는 문제점들을 해소함과 동시에 공정 수율 및 반도체 소자의 안정성을 담보할 수 있는 반도체 소자 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 단차가 형성된 반도체 소자를 평탄화(leveling)하기 위해서 화학적 기계적 연마(CMP)방법을 많이 이용하고 있다. 화학적 기계적 연마공정시 기판의 단차가 높은 부분은 많은 양이 연마가 되고, 단차가 낮은 부분은 연마속도가 느리게 진행되어 원하는 소자의 평탄화를 이루기 어렵다.
종래 화학적 기계적 연마공정의 문제점을 설명하면 다음과 같다.
첫째, 화학적 기계적 연마공정은 슬러리(Slurry)를 이용하여 실시하는데, 슬러리의 종류에 따라 연마 정도의 변수가 많아 연마 평가 및 최적의 연마 조건을 분석하는데 많은 시간이 소요된다.
둘째, 화학적 기계적 연마공정시 공정 장비의 파라메타(parameter)에 대한 의존성이 강해 일관성있는 연마공정을 실시하기 어렵다.
셋째, 화학적 기계적 연막공정시 셀(cell) 및 주변영역의 단차가 큰 영역에서 디싱(dishing) 현상으로 인하여 후속 공정시 찌꺼기 등이 발생하여 후속공정에서 문제를 유발한다.
넷째, 화학적 기계적 연마공정은 기판을 이루고 있는 물질과 단차에 대한 의존성이 강하여 공정변수를 조절하기 힘들다. 특히, 반도체 소자의 층간절연막인 BPSG막은 붕소 및 인의 함유량에 따라 연마비의 변화 차이가 크게 발생한다.
다섯째, 화학적 기계적 연마공정은 패턴(pattern)에 따른 일관성 있는 연마가 어려워 고집적화로 갈수록 공정마진이 감소한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 레이저 빔을 이용하여 종래 반도체 소자의 화학적 기계적 연마공정에서 발생되는 문제점들을 해소함과 동시에 공정 수율 및 반도체 소자의 안정성을 담보할 수 있는 반도체 소자 제조 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조장치는 반도체 기판의 상부와 소정 거리 상기 반도체 기판에 상응하는 면적에 격자 형태로 형성되어 있는 레일; 상기 레일 상에 장착되며 상기 반도체 기판의 전면에 대해 이동하면서 상기 반도체 기판에 형성되어 있는 패턴들의 단차를 레이저를 이용하여 인식하는 단차 감지부; 상기 레일 상에 장착되며 상기 반도체 기판의 전면에 대해 이동하면서 레이저를 조사하여 반도체 기판의 패턴들을 제거하는 패턴 제거부; 상기 단차 감지부를 통해 입력되는 패턴들의 단차 정보를 저장함과 동시에 상기 단차 정보를 바탕으로 상기 패턴 제거부로 하여금 반도체 기판의 패턴들을 제거하도록 명령하는 중앙 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 단차 인식부에서 사용되는 레이저는 He 또는 Ne를 이용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패턴 제거부에서 사용되는 레이저는 CO2, YAG, Ruby 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 반도체 기판 상부로부터 이격된 위치에서 상기 반도체 기판의 전면에 대해 레이저를 조사하여 상기 반도체 기판 상에 형성되어 있는 패턴들의 단차를 인식 및 저장하는 단계; 상기 인식된 패턴들의 단차 정보를 바탕으로 상기 반도체 기판 상부로부터 이격된 위치에서 반도체 기판의 전면에 대해 레이저를 조사하여 상기 패턴들을 제거하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 단차의 인식에 사용되는 레이저는 He 또는 Ne를 이용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패턴의 제거에 사용되는 레이저는 CO2, YAG, Ruby 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 레이저는 1000∼10000 nm의 파장을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 반도체 기판 전면 상에 형성되어 있는 패턴들의 단차를 정확히 인식하고 이에 따라 원하는 소정의 기준에 맞추어 해당 패턴들을 소정 두께 만큼 정확히 제거하여 기판의 평탄화 또는 패턴의 소정 부분 제거 등의 반 도체 소자의 제조에 있어서 통상적으로 수행되는 패터닝 공정을 수행할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 소자의 제조 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 반도체 소자의 제조장치의 구성 개념도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 반도체 소자의 제조방법을 실제 구현하는 개념을 도시한 것이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 반도체 소자 제조 장치는 크게 단차 감지부(102), 패턴 제거부(103), 그리고 상기 단차 감지부(102) 및 패턴 제거부(103)와 소정의 신호 연결관계를 갖으며 전반적인 제어를 담당하는 중앙 제어부(101)로 구성된다.
상기 단차 감지부(102)는 반도체 기판(201)의 상부와 소정 거리 이격된 위치에 구비되어 반도체 기판(201)에 상응하는 면적에 해당되는 격자 형태의 레일(104) 상에서 이동하며, 반도체 기판(201) 전면에 형성되어 있는 패턴(202)들의 단차를 레이저를 조사하여 반사되는 시간 등을 통하여 감지하는 역할을 한다. 또한, 상기 단차 감지부(102)는 감지된 패턴(202)들의 단차 정보를 상기 중앙 제어부(101)로 전달하는 역할도 수행한다. 상기 단차 감지부(102)에서 사용되는 레이저는 He, Ne 중 어느 하나이며, 패턴(202)들의 재료 특성에 따라 다른 종류의 레이저를 사용할 수도 있다. 또한, 단차 감지에 사용되는 레이저는 패턴(202)들을 손상시키면 안되기 때문에 비교적 작은 파장의 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 패턴 제거부(103)는 상기 단차 감지부(102)에서 감지된 패턴(202)들의 단차 정보를 입력받은 중앙 제어부(101)로부터 소정의 기준에 따른 패턴 제거 명령에 따라 반도체 기판(201) 상의 패턴(202)들에 대해 레이저를 조사하여 소정 두께만큼 제거하는 역할을 수행한다.
상기 패턴 제거부(103)에서 사용되는 레이저는 CO2, YAG, Ruby 중 어느 하나이며, 상기 단차 감지부(102)에서처럼 반도체 기판(201) 상에 형성되어 있는 패턴(202)들의 재료에 따라 그에 적합한 레이저를 사용할 수 있다.
한편, 상기 단차 감지부(102) 및 패턴 제거부(103)에서 사용되는 레이저의 파장은 1000∼10000 nm 정도이다.
도 3은 본 발명의 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(201) 상부의 소정 거리 이격된 위치에서 반도체 기판(201) 상의 임의의 점을 시작으로 하여 반도체 기판(201)의 전면에 대해 단차 감지부(102)가 레이저를 조사하여(S301) 상기 반도체 기판(201) 상에 형성되어 있는 패턴(202)들에 대해 단차를 인식한다(S302). 인식된 패턴(202)들의 단차 정보는 상기 중앙 제어부(101)로 전달되어 저장된다(S303).
상기 중앙 제어부(101)는 패턴(202)들의 단차 정보를 바탕으로 반도체 기판(201)의 패턴(202)에 대해서 어느 정도 제거할 것인지에 대한 정보를 산출(S304)하고 이 정보를 패턴 제거부(103)로 전달한다.
패턴 제거부(103)는 상기 인식된 패턴(202)들의 단차 정보를 바탕으로 상기 반도체 기판(201) 상부의 소정 거리 이격된 위치에서 반도체 기판(201) 상의 임의의 점을 시작으로 하여 반도체 기판(201)의 전면에 대해 레이저를 조사하여(S305) 소정 기준에 부합되는 정도로 패턴(202)들을 제거함으로써 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 완료된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 반도체 소자의 제조 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 종래 반도체 소자의 화학적 기계적 연마공정시 단차의 차이에 따라 연마되는 정도가 서로 달러 일관성 있는 연마공정이 되지않는 문제를 해소하도록 레이저를 이용하므로 고효율의 평탄화를 이룰 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 컷팅으로 기판에 형성되는 패턴 밀도에 따른 의존성을 완전히 제거할 수 있고, 단기간에 공정 조건을 설정할 수 있으며 평탄화 특성의 개선으로 후속공정에 대한 마진을 증가시켜 줄수 있다.
Claims (7)
- 반도체 기판의 상부와 이격되어 설치되고, 상기 반도체 기판에 상응하는 면적에 격자 형태로 형성되어 있는 레일;상기 레일 상에 장착되며 상기 반도체 기판의 전면에 대해 이동하면서 상기 반도체 기판에 형성되어 있는 패턴들의 단차를 레이저를 이용하여 인식하는 단차 감지부;상기 레일 상에 장착되며 상기 반도체 기판의 전면에 대해 이동하면서 레이저를 조사하여 반도체 기판의 패턴들을 제거하는 패턴 제거부;상기 단차 감지부를 통해 입력되는 패턴들의 단차 정보를 저장함과 동시에 상기 단차 정보를 바탕으로 상기 패턴 제거부로 하여금 반도체 기판의 패턴들을 제거하도록 명령하는 중앙 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단차 감지부에서 사용되는 레이저는 He 또는 Ne를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 제거부에서 사용되는 레이저는 CO2, YAG, Ruby 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
- 반도체 기판 상부로부터 이격된 위치에서 상기 반도체 기판의 전면에 대해 레이저를 조사하여 상기 반도체 기판 상에 형성되어 있는 패턴들의 단차를 인식 및 저장하는 단계;상기 인식된 패턴들의 단차 정보를 바탕으로 상기 반도체 기판 상부로부터 이격된 위치에서 반도체 기판의 전면에 대해 레이저를 조사하여 상기 패턴들을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 단차의 인식에 사용되는 레이저는 He 또는 Ne를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 패턴의 제거에 사용되는 레이저는 CO2, YAG, Ruby 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 단차의 인식에 사용되는 레이저 또는 상기 패턴의 제거에 사용되는 레이저는 1000∼10000 nm의 파장을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
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