KR100880327B1 - 웨이퍼 식각 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 식각 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 반도체 미형성영역인 웨이퍼의 하부면과, 웨이퍼의 측면 및, 웨이퍼의 상부면의 테두리부를 동시에 식각하는 웨이퍼 식각 장비를 제공하는 데 있다.
이를 위해 웨이퍼가 탈부착 가능하게 결합하는 로테이션 후프; 로테이션 후프를 회전시키는 회전부; 웨이퍼의 하부에 배치되는 갭; 갭을 웨이퍼의 일면과 밀착되도록 이송시키는 이송부; 및 웨이퍼의 주변에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부로 이루어진 웨이퍼 식각 장치를 개시한다.
따라서, 본 발명에 따른 웨이퍼 식각 장치는 반도체 미형성영역인 웨이퍼의 하부면과, 웨이퍼의 측면 및, 웨이퍼의 상부면의 테두리부를 동시에 식각하여 제조 비용 및 유지 관리 비용을 절감시키고 제조시간을 단축시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
건식 식각, 플라즈마, 후프(Hoop), 척, 갭(Gap)

Description

웨이퍼 식각 장비{WAFER ETCHING DEVICE}
본 발명은 웨이퍼 식각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체가 미형성되는 웨이퍼의 후면, 측면 및, 웨이퍼의 상면의 테두리부를 동시에 식각하는 웨이퍼 식각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 중앙에 패턴을 형성한 후 각종 도전막 및 절연막을 형성하여 반도체 소자로 쓰이는 반도체 형성영역과, 반도체 소자가 형성되지 않은 반도체 미형성영역으로 구분될 수 있다.
웨이퍼의 반도체 소자가 형성되지 않는 반도체 미형성영역은 주로 웨이퍼의 후면과, 측면 및 웨이퍼의 상면의 테두리부를 포함하는 영역이다.
여기서, 상기한 반도체 미형성영역은 반도체 소자를 형성하는 공정에 의해 영향을 받게 될 경우에 파티클이 형성된다. 이 경우, 파티클은 반도체 소자가 형성된 영역을 침범하여 반도체 소자의 품질 저하를 일으키게 된다.
이와 같은 반도체 소자의 품질 저하를 방지하기 위하여 반도체 소자가 형성되지 않는 웨이퍼의 반도체 미형성영역은 식각 공정을 통해 파티클을 제거하여 후속공정인 반도체 칩 패키지 과정에서 파티클로 인한 결함이 발생되지 않도록 한다.
반도체 미형성영역을 식각하는 공정은 주로 플라즈마를 이용한 건식 식각과, 식각액을 이용한 습식식각으로 구분되어 질 수 있다.
플라즈마를 이용한 건식 식각은 주로 반도체 소자가 형성되는 웨이퍼의 상부면의 테두리부를 식각하는 데 이용되고, 식각액을 이용하는 습식식각은 반도체소자가 형성되지 않는 웨이퍼의 하부면을 식각하여 파티클을 제거한다.
즉, 웨이퍼는 반도체 소자가 형성되지 않는 반도체 미형성영역을 식각하기 위하여 플라즈마를 이용한 건식식각과 습식식각을 각각 진행하여야 한다. 따라서, 웨이퍼의 반도체 미형성영역에 형성되는 파티클을 제거하기 위한 웨이퍼의 건식식각과 습식식각은 각각의 공정이 개별적으로 진행되어 건식식각 장비의 투자 비용 및 유지관리 비용과, 습식식각 장비의 투자 비용 및 유지관리 비용이 매우 많이 들게 되어 경제적인 어려움이 발생하게 된다. 또한, 건식식각과 습식식각은 각각 개별적으로 진행되므로 인해서, 웨이퍼를 제조하는 시간이 늘어나게 되므로 생산성이 하락되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 어려움과 문제를 해결하기 위한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 반도체 미형성영역인 웨이퍼의 하부면과, 웨이퍼의 측면 및, 웨이퍼의 상부면의 테두리부를 동시에 식각하는 웨이퍼 식각 장비를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 식각 장치는 웨이퍼가 탈부착 가능하게 결합하는 로테이션 후프; 상기 로테이션 후프를 회전시키는 회전부; 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 갭; 상기 갭을 상기 웨이퍼의 일면과 밀착되도록 이송시키는 이송부; 및 상기 웨이퍼의 주변에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로테이션 후프는 상기 회전부과 결합하는 지지대; 상기 지지대와 결합하는 후프(Hoop); 및 상기 후프(Hoop)의 둘레에 배치되어 웨이퍼를 지지하는 척을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 척은 상기 웨이퍼의 하부면을 지지하는 하부 척; 및 상기 후프와 슬라이딩 결합하여 상기 웨이퍼의 상부면을 걸리게하는 상부 척을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 갭은 상기 이송부에 의해 수직으로 이동될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼는 상기 웨이퍼의 상부면에 반도체 소자가 형성된 반도체 형성영역; 및 반도체 소자가 형성되지 않는 상기 웨이퍼의 하부면과 측면 및 상부 면의 테부리부를 포함하는 반도체 미형성영역을 포함하여 형성되고,
상기 웨이퍼의 하부면과 측면 및 상부면의 테부리부는 상기 플라즈마 발생부에서 발생된 플라즈마에 의해 식각될 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 식각 장치는 반도체 미형성영역인 웨이퍼의 하부면과, 웨이퍼의 측면 및, 웨이퍼의 상부면의 테두리부를 동시에 식각하여 제조 비용 및 유지 관리 비용을 절감시키고 제조시간을 단축시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이상의 효과는 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 간결하게 서술했으며, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에서 각각의 특징들에 따른 효과를 더 상세히 기재하여 설명하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예들에서는 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 사용하기로 하며, 동일한 구성요소는 가능한 중복해서 설명하지 않기로 한다. 또한, 본 실시예에서는 동일한 구성요소에 따른 효과 및 작용에 대해서도 가능한 중복해서 설명하지 않기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 식각 장치를 정면에서 바라본 구성도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 로테이션 후프에 웨이퍼가 장착된 상태에서 90˚가량 회전한 상태의 구성도이다. 도 1c는 도 1b에 도시된 로테이션 후프가 90˚가량 회전한 상태에서 갭이 웨이퍼에 밀착되게 상승한 상태의 구성도이다. 도 1d는 도 1c에 도시된 로테이션 후프의 I-I선을 절개하여 본 단면도이다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 식각 장치(100)는 로테이션 후프(110), 회전부(120), 갭(Gap, 130), 이송부(140) 및, 플라즈마 발생부(150)를 포함하여 형성된다. 본 실시예에서는 웨이퍼 식각 장치(100)가 챔버(160)내에 구비되어 있는 상태로 설명하기로 하겠다. 여기서, 챔버(160)는 일 면에 슬릿(Slit, 161)이 형성될 수 있으며, 슬릿(161)은 웨이퍼 이송로봇(미도시)에 의해 웨이퍼(10)가 챔버(160) 내로 공급될 수 있는 입구 역할을 할 수 있다. 또한, 본 실시예에서의 웨이퍼(10)는 웨이퍼(10)의 상부면에 반도체 소자가 형성된 반도체 형성영역(10d)이 존재한다. 또한, 본 실시예에서의 웨이퍼(10)의 반도체 소자가 형성되지 않는 영역은 웨이퍼(10)의 상부면의 테두리부(10a)와, 측면(10b) 및, 하부면(10c)를 포함하여 형성된다.
상기 로테이션 후프(110)는 지지대(111)와 후프(112) 및 척(113)를 포함하여 형성될 수 있으며, 로테이션 후프(110)에는 웨이퍼(10)가 탈부착 가능하게 결합한다.
상기 지지대(111)는 상기 회전부(120)와 결합하여 웨이퍼(10)가 지지될 수 있게 지지하는 역할을 한다.
상기 후프(112)는 상기 지지대(111)와 결합한다. 후프(112)는 원형인 웨이퍼(10)와 대응하는 형상인 원형의 고리 형상으로 형성되어 척(113)이 웨이퍼(10)를 안정되게 지지하는 구조로 형성될 수 있다.
상기 척(113)은 웨이퍼(10)의 하부면을 지지하는 하부 척(113a)과 웨이퍼(10)의 상부면의 외곽부를 걸리게하는 상부 척(113b)을 포함하여 형성된다. 여기서, 하부 척(113a)과 상부 척(113b)은 복수 개로 구성되어 웨이퍼(10)의 상부면과 하부면을 지지하게 된다. 상기 하부 척(113a)은 후프(112)에 돌기 형태로 구성되어 웨어퍼를 지지할 수 있으며, 상기 상부 척(113b)은 후프(112)와 슬라이딩 결합을 할 수 있다. 또한, 상부 척(113b)은 웨이퍼(10)가 하부 척(113a)에 안착될 수 있도록 후프(112)의 외곽부 쪽으로 슬라이딩된 상태에서, 웨이퍼(10)가 하부 척(113b)에 안착된 후 상부 척(113b)이 웨이퍼(10)의 상부면을 걸치도록 슬라이딩되어 웨이퍼(10)를 고정시킬 수 있다. 즉, 상부 척(113b)은 하부 척(113a)에 의해 안착된 웨이퍼(10)의 상부면를 걸리게 하여 웨이퍼(10)의 유동을 방지한다. 따라서, 웨이퍼(10)는 뒤집히거나 이동하여도 척(113)에 의해 고정되므로 매우 안정적으로 플라즈마 식각을 진행할 수 있다. 이 부분에서, 상기 로테이션 후프(110)는 최초 슬릿(161)에서 공급된 웨이퍼(10)를 척(113)에 의해 고정시키게 될 때, 반도체 형성영역이 형성된 웨이퍼(10)의 상부면이 윗방향으로 향한 상태로 공급되므로, 웨이퍼(10)가 갭(130)에 밀착될 수 있도록 하는 회전 구동이 필요하다.
상기 회전부(120)는 상기 로테이션 후프(110)를 회전시킨다. 본 실시예의 경우 회전부(120)는 모터로 형성되었으며, 모터의 축이 지지대(111)와 결합하여 지지대(111)를 지지대(111)의 원주방향으로 회전시킬 수 있다. 여기서, 회전부(120)는 모터와 같이 회전 기능을 가지는 구성요소로 대체될 수 있다. 또한, 회전부(120)는 챔버(160)내에 구비될 수 있다.
상기 갭(130)은 로테이션 후프(110)와 결합된 웨이퍼(10)의 하부에 배치된다. 상기 갭(130)은 일 면이 웨이퍼(10)의 일면과 밀착되도록 하여 밀착된 부위가 플라즈마에 의한 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 갭(130)은 세라믹과 같은 비전도성 물질로 형성되어 플라즈마에 의해 최소한의 영향을 받을 수 있게 한다. 여기서, 갭(130)은 이송부(140)에 의해 수직으로 이동될 수 있는데, 갭(130)이 수직으로 이동하여 웨이퍼(10)와 밀착되는 시간이 최소한으로 단축되게 할 수 있다.
상기 이송부(140)는 갭(130)과 결합하여 갭(130)을 이송시킨다. 이송부(140)는 공압밸브와 같은 이송 기능이 구비된 장치로 구성될 수 있으며, 갭(130)의 일면을 웨이퍼(10)에 밀착시키게 된다. 즉, 도 1c에 도시된 바와 같이, 갭(130)의 일 면이 웨이퍼(10)와 밀착되게 하여 웨이퍼(10) 주변의 플라즈마 방전시 웨이퍼(10)가 갭(130)의 일 면과 맞닿은 부위가 식각되지 않게 한다.
상기 플라즈마 발생부(150)는 로테이션 후프(110)와 결합된 웨이퍼(10)의 주변에서 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마 발생부(150)는 챔버(160) 내측에 양극과 음극을 형성하여 플라즈마 영역을 발생시키며, 웨이퍼(10)를 플라즈마에 의해 식각될 수 있게 한다. 여기서, 플라즈마 발생부(150)는 외부에서 RF신호를 발생하는 전력 공급원에 의해 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 플라즈마 발생부(150)에 의해 발생된 플라즈마는 웨이퍼(10)의 주변에 플라즈마 영역을 형성하여 웨이퍼(10)를 식각할 수 있다. 플라즈마가 발생된 경우인 도 1c는 웨이퍼(10)의 하부면과, 웨이퍼(10)의 측면, 및 웨이퍼(10)의 상부면의 테두리부가 식각될 수 있는 상태를 도시 하였다.
상기한 웨이퍼 식각 장치(100)는 웨이퍼(10)의 하부면(10c)과, 웨이퍼(10)의 측면(10c) 및 웨이퍼(10)의 상부면의 테두리부(10a)를 동시에 식각될 수 있게 한다. 따라서, 웨이퍼(10)는 하부면(10c)과 측면(10b) 및 상부면의 테두리부(10a)를 개별적으로 식각하던 종래의 공정에 비해 제조 시간이 단축되어 생산성이 향상된다. 더불어, 웨이퍼 식각 장치(100)는 웨이퍼(10)의 하부면(10c)과, 웨이퍼(10)의 측면(10c) 및 웨이퍼(10)의 상부면의 테두리부(10a)를 동시에 식각하여 건식식각 공정과 습식 공정 각각을 진행하던 종래의 공정보다 웨이퍼 식각 장치(100)의 투자 비용과 유지 관리 비용이 절감된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 식각 장치를 정면에서 바라본 구성도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 로테이션 후프에 웨이퍼가 장착된 상태에서 90˚가량 회전한 상태의 구성도이다.
도 1c는 도 1b에 도시된 로테이션 후프가 90˚가량 회전한 상태에서 갭이 웨이퍼에 밀착되게 상승한 상태의 구성도이다.
도 1d는 도 1c에 도시된 로테이션 후프의 I-I선을 절개하여 본 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 웨이퍼 10a ; 테두리부
10b ; 측면 10c ; 하부면
100 ; 웨이퍼 식각 장치 110 ; 로테이션 후프
111 ; 지지대 112 ; 후프
113 ; 척 120 ; 회전부
130 ; 갭(Gap) 140 ; 이송부
150 ; 플라즈마 발생부

Claims (5)

  1. 웨이퍼가 탈부착 가능하게 결합하는 로테이션 후프;
    상기 로테이션 후프를 회전시키는 회전부;
    상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 갭;
    상기 갭을 상기 웨이퍼의 일면과 밀착되도록 이송시키는 이송부; 및
    상기 웨이퍼의 주변에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로테이션 후프는
    상기 회전부과 결합하는 지지대;
    상기 지지대와 결합하는 후프; 및
    상기 후프의 둘레에 배치되어 웨이퍼를 지지하는 척을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각 장비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 척은 상기 웨이퍼의 하부면을 지지하는 하부 척; 및
    상기 후프와 슬라이딩 결합하여 상기 웨이퍼의 상부면을 걸리게 하는 상부 척을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각 장비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭은 상기 이송부에 의해 수직으로 이동되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각 장비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는
    상기 웨이퍼의 상부면에 반도체 소자가 형성된 반도체 형성영역; 및
    반도체 소자가 형성되지 않는 상기 웨이퍼의 하부면과 측면 및 상부면의 테부리부를 포함하는 반도체 미형성영역을 포함하여 형성되고,
    상기 웨이퍼의 하부면과 측면 및 상부면의 테부리부는 상기 플라즈마 발생부에서 발생된 플라즈마에 의해 식각되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 식각 장비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020084475A (ko) * 2001-05-02 2002-11-09 삼성전자 주식회사 웨이퍼 정렬장치 및 웨이퍼 정렬방법

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