KR101092979B1 - Apparatus for manufacturing a semiconductor device - Google Patents

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KR101092979B1 KR1020100077189A KR20100077189A KR101092979B1 KR 101092979 B1 KR101092979 B1 KR 101092979B1 KR 1020100077189 A KR1020100077189 A KR 1020100077189A KR 20100077189 A KR20100077189 A KR 20100077189A KR 101092979 B1 KR101092979 B1 KR 101092979B1
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이재환
안진우
김봉우
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주식회사 엘지실트론
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Abstract

PURPOSE: The manufacturing device of a semiconductor device is provided to have flow rate of fixed drug solution by forming the lower surface of a top plate guide into a shape which is convex to a center part direction from an edge part. CONSTITUTION: A spin chuck(10) rotates a wafer(25) which is loaded. A top plate guide is arranged on the spin chuck in order to be separated with the wafer. The lower surface of the top plate guide is a shape which is convex to a center part direction from an edge part. A nozzle(50) slantly passes through the top plate guide. The nozzle sprays drug solution or washing solution on the wafer. A gas supplying pipe supplies gas to the edge part of the wafer which is loaded in the spin chuck. A top plate transfer part is connected to the upper side of the top plate guide and transfers or rotates the top plate guide.

Description

반도체 소자의 제조 장치{Apparatus for manufacturing a semiconductor device}Apparatus for manufacturing a semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매엽식 식각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a sheet type etching apparatus.

반도체 소자의 고집적화 및 패턴 미세화와 더불어 가격 경쟁력 향상을 위하여 웨이퍼 크기가 대구경화되고 있다. 이에 따라 배치(batch)식 웨이퍼 에칭 장치는 점점 거대화되고 있으며, 에칭 공정시 사용하는 에칭액 소비량도 증가하고 있다.In order to improve the price competitiveness, as well as high integration and pattern miniaturization of semiconductor devices, wafer sizes have been increased in size. As a result, a batch type wafer etching apparatus is becoming larger and larger, and the consumption of etching liquid used in the etching process is also increasing.

이러한 에칭 장치의 거대화 및 에칭액 소비량의 증가에 대한 문제들을 대체하기 위하여 웨이퍼를 낱장씩 처리하는 매엽식 세정 및 식각 장치가 사용되고 있다. 이러한 매엽식 웨이퍼 세정 및 식각 장치는 세정 및 식각 공정을 위하여 웨이퍼에 세정액 또는 식각액을 공급한다. 즉 스핀 척(spin chuck)에 의해 회전되는 웨이퍼에 노즐(nozzle)을 통하여 세정액 또는 식각액을 공급하고, 원심력에 의해 웨이퍼 전면 또는 배면에 세정액 또는 식각액을 퍼지게 하여 세정 및 식각 공정이 진행된다.In order to replace the problems of the large size of the etching apparatus and the increase in the etching solution consumption, a single sheet cleaning and etching apparatus is used. The single wafer cleaning and etching apparatus supplies a cleaning liquid or an etching liquid to a wafer for a cleaning and etching process. That is, cleaning and etching processes are performed by supplying a cleaning liquid or an etching liquid to a wafer rotated by a spin chuck through a nozzle, and spreading the cleaning liquid or etching liquid to the front or rear surface of the wafer by centrifugal force.

이와 같은 노즐을 통한 매엽식 식각 방법은, 웨이퍼의 중앙부에 공급되는 세정액 또는 식각액이 회전력(원심력) 의해 웨이퍼의 외주로 이동할수록 세정액 또는 식각액의 흐름 속도가 줄게 되어 웨이퍼의 외각으로 갈수록 약액이 과하게 공급됨에 따라 외각 쪽에 식각이 과하게 되는 현상이 발생한다. 이러한 식각 불균형으로 인하여 표면이 불균일한 웨이퍼가 형성될 수 있다.In the single-leaf etching method through the nozzle, the flow rate of the cleaning liquid or the etching liquid decreases as the cleaning liquid or the etching liquid supplied to the center portion of the wafer moves to the outer periphery of the wafer by the rotational force (centrifugal force), and the chemical liquid is excessively supplied toward the outer surface of the wafer. As a result, excessive etching occurs on the outer side. This etching imbalance can result in the formation of a wafer with a non-uniform surface.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 표면을 균일하게 식각할 수 있는 반도체 소자의 제조 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an apparatus for manufacturing a semiconductor device capable of uniformly etching a wafer surface.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 웨이퍼를 로딩하며, 로딩된 웨이퍼를 회전시키는 스핀 척, 하부 면이 에지 부분에서 중심 부분을 향하여 볼록한 형태이고, 상기 웨이퍼와 이격하도록 상기 스핀 척 상에 배치되는 상판 가이드, 및 상기 상판 가이드를 관통하며, 상기 상판 가이드와 상기 웨이퍼 사이를 흐르도록 상기 웨이퍼 상에 식각액을 분사하는 노즐을 포함한다. 상기 상판 가이드의 하부면은 에지 부분으로부터 중심 부분을 향하여 단면이 선형적인 기울기를 갖거나, 곡선인 기울기를 가질 수 있다.An apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a spin chuck for loading a wafer, rotating the loaded wafer, the lower surface is convex toward the center portion from the edge portion, A top plate guide disposed on the spin chuck to be spaced apart from the wafer, and a nozzle that penetrates the top plate guide, and sprays an etchant on the wafer to flow between the top plate guide and the wafer. The bottom surface of the upper guide may have a linear slope or a curved slope in cross section from the edge portion toward the center portion.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 웨이퍼 표면을 균일하게 식각할 수 있는 효과가 있다.The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention has the effect of uniformly etching the wafer surface.

도 1은 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 상판 가이드 및 이를 관통하는 약액 노즐의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 상판 가이드의 평면도를 나타낸다.
도 4는 일반적인 노즐을 통하여 회전하는 웨이퍼 상에 공급되는 약액층의 분포를 나타낸다.
도 5는 웨이퍼 위치에 따른 원심력을 나타내는 그래프이다.
도 6은 웨이퍼에 대한 식각 공정 전의 평탄도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 4에 도시된 약액층 분포에 따른 웨이퍼에 대한 식각 공정 후의 평탄도를 나타낸다.
도 8은 도 2에 도시된 상판 가이드 구조에 의한 웨이퍼의 위치와 약액의 흐름 속도와의 관계를 나타내는 그래프이다.1 shows an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.
FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of the upper plate guide and the chemical liquid nozzle penetrating through the upper plate guide shown in FIG. 1.
3 is a plan view of the top guide illustrated in FIG. 1.
4 shows a distribution of a chemical liquid layer supplied on a wafer rotating through a general nozzle.
5 is a graph showing the centrifugal force according to the wafer position.
6 is a graph showing the flatness before the etching process for the wafer.
FIG. 7 illustrates a flatness after an etching process for a wafer according to the chemical liquid layer distribution illustrated in FIG. 4.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the position of the wafer and the flow rate of the chemical liquid by the upper plate guide structure shown in FIG. 2.

이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. 동일한 참조 번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. Hereinafter, the technical objects and features of the present invention will be apparent from the description of the accompanying drawings and the embodiments. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. However, it is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise forms disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives consistent with the spirit of the invention as defined by the claims. Like reference numerals denote like elements throughout the description of the drawings.

도 1은 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치(100)를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 반도체 소자의 제조 장치(100)는 몸체(5), 스핀 척(10), 연결부(22), 전기 제어부(20), 상판 가이드(30), 상판 이동부(40), 약액 노즐(50), 약액 가이드(60), 가스 공급관(70), 및 드레인(drain hole, 82)을 포함한다.1 shows an apparatus 100 for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment. Referring to FIG. 1, the apparatus 100 for manufacturing a semiconductor device may include a body 5, a spin chuck 10, a connecting portion 22, an electrical control unit 20, an upper plate guide 30, an upper plate moving unit 40, A chemical liquid nozzle 50, a chemical liquid guide 60, a gas supply pipe 70, and a drain hole 82 are included.

스핀 척(10)은 몸체 상부에 배치되며, 피식각 대상인 웨이퍼(25)가 로딩(loading)되며, 로딩된 웨이퍼(25)를 회전시킨다. 스핀 척(10)은 지지부(12) 및 회전부(14)로 구분되며, 지지부(12)는 몸체(5) 상부에 배치되고, 웨이퍼(25)를 안착시키며, 웨이퍼(25)를 지지한다. 회전부(14)는 몸체(5)로부터 돌출되어 회전부(14)의 하면과 연결된다. 회전부(14)는 지지부(12)를 회전시킴으로써 지지부(12) 상에 안착되는 웨이퍼(25)를 회전시킨다. 이때 지지부(12)와 회전부(14)는 일체형일 수 있다.The spin chuck 10 is disposed above the body, the wafer 25 to be etched is loaded, and the loaded wafer 25 is rotated. The spin chuck 10 is divided into a support part 12 and a rotation part 14, and the support part 12 is disposed above the body 5, seats the wafer 25, and supports the wafer 25. The rotating part 14 protrudes from the body 5 and is connected with the lower surface of the rotating part 14. The rotary unit 14 rotates the support 12 to rotate the wafer 25 seated on the support 12. In this case, the support part 12 and the rotating part 14 may be integrated.

전기 제어부(20)는 몸체(5) 내에 배치되며, 스핀 척(10)이 일정 방향으로 회전하도록 제어한다. 예컨대, 전기 제어부(20)는 전기적 제어 신호에 의하여 회전 방향 및 회전 속도가 제어되는 회전 구동 모터를 포함할 수 있다. The electrical control unit 20 is disposed in the body 5 and controls the spin chuck 10 to rotate in a predetermined direction. For example, the electrical control unit 20 may include a rotation driving motor in which the rotation direction and the rotation speed are controlled by the electrical control signal.

연결부(22)는 전기 제어부(20)의 회전력을 스핀 척(10)에 전달한다. 예컨대, 연결부(22)는 회전 구동 모터와 회전부(14)를 감싸는 벨트 형태일 수 있다. 이때 회전 구동 모터의 회전력이 벨트에 의하여 회전부(14)에 전달되어 회전부(14)가 회전할 수 있다.The connection part 22 transmits the rotational force of the electrical control unit 20 to the spin chuck 10. For example, the connection part 22 may be in the form of a belt surrounding the rotation drive motor and the rotation part 14. At this time, the rotational force of the rotation drive motor is transmitted to the rotating unit 14 by the belt may rotate the rotating unit 14.

상판 가이드(30)는 스핀 척(10) 상부에 배치된다. 웨이퍼에 공급되는 약액의 흐름을 조절하도록 상판 가이드(30)의 하부면은 가운데가 내부로 들어간 볼록한 형태이다. 예컨대, 상판 가이드(30)은 원판 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상판 가이드(30)의 하부면은 안쪽으로 경사진 형태, 즉 상판 가이드(30) 하부 면은 에지 부분에서 중심 방향으로 볼록한 형태일 수 있다. 상판 가이드(30)의 하부면은 에지 부분으로부터 중심 부분으로 갈수록 그 단면이 선형적인 기울기를 갖거나, 그 단면이 곡선인 형태일 수 있다. 여기서 상판 가이드(30)의 하부면은 웨이퍼(25)와 마주보는 면을 말한다.The upper guide 30 is disposed above the spin chuck 10. The lower surface of the upper plate guide 30 has a convex shape in which the center thereof enters to adjust the flow of the chemical liquid supplied to the wafer. For example, the upper guide 30 may be in the form of a disc, but is not limited thereto. The lower surface of the upper plate guide 30 may be inclined inwardly, that is, the lower surface of the upper plate guide 30 may be convex in the center direction at the edge portion. The lower surface of the upper plate guide 30 may have a linear slope in cross section from the edge portion to the center portion, or the cross section may have a curved shape. Here, the lower surface of the upper plate guide 30 refers to a surface facing the wafer 25.

약액 공급부(210)는 웨이퍼(25)에 약액을 공급한다. 약액 공급부(210)는 약액 저장 탱크(206), 약액 공급관(204), 및 노즐(50)을 포함한다.The chemical liquid supply unit 210 supplies the chemical liquid to the wafer 25. The chemical liquid supply unit 210 includes a chemical liquid storage tank 206, a chemical liquid supply pipe 204, and a nozzle 50.

약액 저장 탱크(206)는 웨이퍼(25)에 공급할 식각액 또는 세정액을 저장한다. 약액 공급관(204)은 약액 저장 탱크(206)와 노즐(50)을 연결하며, 식각액 또는 세정액은 약액 공급관(204)을 통하여 노즐로 이동한다.The chemical liquid storage tank 206 stores the etching liquid or the cleaning liquid to be supplied to the wafer 25. The chemical liquid supply pipe 204 connects the chemical liquid storage tank 206 and the nozzle 50, and the etching liquid or the cleaning liquid moves to the nozzle through the chemical liquid supply pipe 204.

약액 노즐(50)은 웨이퍼(25) 표면(예컨대, 상면)에 약액(예컨대, 세정액 또는 식각액)을 공급한다. 약액 노즐(50)은 상판 가이드(30) 상부에 배치된다. 약액 노즐(50)은 상판 가이드(30)를 경사지도록 관통하고, 약액 노즐(50)의 말단은 상판 가이드(30)로부터 개방되며, 개방된 약액 노즐(50)의 말단으로부터 약액이 웨이퍼(25)에 분사된다. The chemical liquid nozzle 50 supplies a chemical liquid (for example, a cleaning liquid or an etching liquid) to a surface (for example, an upper surface) of the wafer 25. The chemical liquid nozzle 50 is disposed above the upper plate guide 30. The chemical liquid nozzle 50 penetrates the upper plate guide 30 so as to be inclined, the end of the chemical liquid nozzle 50 is opened from the upper plate guide 30, and the chemical liquid is discharged from the end of the opened chemical liquid nozzle 50. Is sprayed on.

도 2는 도 1에 도시된 상판 가이드(30) 및 이를 관통하는 약액 노즐(50)의 단면도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 상판 가이드(30)의 평면도를 나타낸다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 상판 가이드(30)의 하부면은 웨이퍼(25)의 상면과 수평이 아니며, 에지 부분에서 중심을 향하는 방향으로 볼록한 형태이다. 상판 가이드(30)의 하부 면의 에지 부분에서 중심 부분에 대한 수직 방향 단면은 선형적인 또는 곡선 기울기를 가질 수 있다. 예컨대, 상판 가이드(30)의 하부 면의 에지 부분과 중심 부분의 높이의 차는 0.01mm ~ 20mm일 수 있다.FIG. 2 shows a cross-sectional view of the upper plate guide 30 shown in FIG. 1 and the chemical liquid nozzle 50 penetrating the upper plate guide 30, and FIG. 3 shows a plan view of the upper plate guide 30 shown in FIG. 2 and 3, the lower surface of the upper plate guide 30 is not horizontal to the upper surface of the wafer 25, and is convex in the direction toward the center at the edge portion. The vertical cross section with respect to the center portion at the edge portion of the bottom face of the top guide 30 may have a linear or curved slope. For example, the difference between the height of the edge portion and the center portion of the lower surface of the upper guide 30 may be 0.01mm ~ 20mm.

상판 가이드(30)를 관통하는 약액 노즐(50)은 상판 가이드(30)의 중심(310)으로부터 일정 거리(x) 이격하여 위치한다. 약액 노즐(50)은 상판 가이드(30)를 일정한 기울기(0°< θ < 90°)를 갖도록 경사지게 관통한다.The chemical liquid nozzle 50 penetrating the upper plate guide 30 is positioned at a predetermined distance (x) from the center 310 of the upper plate guide 30. The chemical liquid nozzle 50 obliquely penetrates the upper plate guide 30 to have a constant inclination (0 ° <θ <90 °).

예컨대, 상판 가이드(30)는 일정한 기울기(0°< θ < 90°)를 갖는 관통 홀이 형성되며, 약액 노즐(50)은 경사진 관통 홀에 삽입될 수 있다. 이로 인하여 약액 노즐(50)은 상판 가이드(30) 내에서 일정한 기울기를 갖도록 배치될 수 있다.For example, the upper plate 30 has a through hole having a constant inclination (0 ° <θ <90 °), and the chemical liquid nozzle 50 may be inserted into the inclined through hole. For this reason, the chemical liquid nozzle 50 may be disposed to have a constant slope in the upper plate guide 30.

예컨대, 상판 가이드(30)의 상부 면을 관통하여 삽입되는 약액 노즐(50) 부분(52)은 상판 가이드(30)의 중심(310)으로부터 일정 거리(x) 이격하고, 상판 가이드(30)의 하부면으로 개방되는 약액 노즐(50) 부분(54)은 상판 가이드(30)의 중심(310)에 위치할 수 있다.For example, the portion 52 of the chemical liquid nozzle 50 inserted through the upper surface of the upper plate guide 30 is spaced a predetermined distance (x) from the center 310 of the upper plate guide 30, and A portion 54 of the chemical liquid nozzle 50 that opens to the lower surface may be located at the center 310 of the upper plate guide 30.

상판 이동부(40)은 상판 가이드(30)의 상부 면과 연결되며, 상판 가이드(30)를 상하 이동시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 약액 노즐(50)을 통하여 약액을 웨이퍼에 공급하기 전에 상판 이동부(40)은 상판 가이드(30)를 웨이퍼(25)에 근접하는 위치까지 이동시킨다. 예컨대, 상판 이동부(40)은 상판 가이드(30)의 하부 면의 에지(edge) 부분(220)이 웨이퍼(25)로부터 제1 거리(D1)만큼 이격되도록 상판 가이드(30)를 이동시킬 수 있다.The upper plate moving part 40 is connected to the upper surface of the upper plate guide 30 and moves the upper plate guide 30 up and down. As shown in FIG. 2, the upper plate moving part 40 moves the upper plate guide 30 to a position near the wafer 25 before supplying the chemical liquid to the wafer through the chemical liquid nozzle 50. For example, the upper plate moving part 40 may move the upper plate guide 30 such that an edge portion 220 of the lower surface of the upper plate guide 30 is spaced apart from the wafer 25 by a first distance D1. have.

또한 상판 이동부(40)은 상판 가이드(30)를 일정한 방향으로 회전시킬 수 있다. 상판 가이드(30)는 식각 공정시에 회전하거나 또는 회전하지 않을 수 있다. 예컨대, 상판 가이드(30)는 0 ~ 500 rpm으로 회전하거나 회전하지 않을 수 있다. 회전하는 경우 상판 가이드(30)는 웨이퍼(25)와 동일한 방향 또는 반대 방향으로 회전할 수 있다. 상판 가이드(30)는 약액과 접촉에 의한 부식을 방지하기 위하여 내산화성 물질로 이루어질 수 있다.In addition, the upper plate moving unit 40 may rotate the upper plate guide 30 in a predetermined direction. The upper guide 30 may or may not rotate during the etching process. For example, the top guide 30 may or may not rotate at 0 to 500 rpm. When rotating, the upper guide 30 may rotate in the same direction or in the opposite direction as the wafer 25. The top guide 30 may be made of an oxidation resistant material to prevent corrosion by contact with the chemical liquid.

이때 상판 가이드(30) 하부 면은 에지 부분에서 중심 방향으로 볼록한 형태이기 때문에 상판 가이드(30)의 하부 면의 중심과 웨이퍼(25)는 제1 거리(D1)보다 큰 제2 거리(D2>D1)만큼 이격된다. 예컨대, 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)의 차이는 0.01mm ~ 20mm일 수 있다.At this time, since the lower surface of the upper guide 30 is convex in the center direction at the edge portion, the center of the lower surface of the upper guide 30 and the wafer 25 have a second distance D2> D1 greater than the first distance D1. Spaced apart) For example, the difference between the first distance D1 and the second distance D2 may be 0.01 mm to 20 mm.

상술한 상판 가이드(30) 및 이를 관통하는 약액 노즐(50)의 구조는 식각 공정시 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있다.The structure of the upper plate guide 30 and the chemical liquid nozzle 50 penetrating the same may improve the flatness of the wafer during the etching process.

일반적으로 상판 가이드 없이 웨이퍼 상부에 배치되는 약액 노즐을 통하여 웨이퍼의 중앙에 약액을 공급하는 경우, 회전력(원심력)에 의해 웨이퍼의 외주에 가까워질수록 약액의 흐름 속도가 줄고, 그에 따라 약액층이 두꺼워져 웨이퍼의 에지에 가까울수록 약액이 과하게 공급되어 과식각이 발생한다.In general, when the chemical liquid is supplied to the center of the wafer through the chemical liquid nozzle disposed on the wafer without the top guide, the flow speed of the chemical liquid decreases closer to the outer periphery of the wafer by the rotational force (centrifugal force), and thus the chemical liquid layer becomes thicker. The closer to the edge of the wafer, the more excessive the chemical solution is, and overetching occurs.

도 4는 일반적인 노즐을 통하여 회전하는 웨이퍼 상에 공급되는 약액층의 분포를 나타내며, 도 5는 웨이퍼 위치에 따른 원심력을 나타내는 그래프이다. 여기서 Ce는 웨이퍼의 중심을, E1 및 E2는 웨이퍼의 에지를 나타낸다. 4 is a graph illustrating a distribution of a chemical liquid layer supplied on a wafer rotating through a general nozzle, and FIG. 5 is a graph illustrating centrifugal force according to a wafer position. Where Ce represents the center of the wafer and E1 and E2 represent the edge of the wafer.

도 4 및 도 5를 참조하면, 회전력이 작용하지 않는 웨이퍼의 중심 영역(A)은 상대적으로 약액의 흐름 속도가 거의 없어 약액층(410)이 두껍다. 그리고 웨이퍼의 중심에 근접하는 근접 영역(B)은 회전력이 크게 작용하여 약액의 흐름 속도가 매우 빨라 약액층(410)이 얇으며, 웨이퍼(400)의 근접 영역(B)으로부터 에지 영역(C)으로 갈수록 회전력이 감소하여 약액의 흐름 속도가 느려져 약액층(410)이 점점 두꺼워진다.4 and 5, in the central region A of the wafer to which the rotational force is not applied, the chemical liquid layer 410 is thick because the chemical liquid flow rate is relatively low. In addition, the proximity region B close to the center of the wafer has a large rotational force, and thus the chemical liquid flow rate is very fast, so that the chemical layer 410 is thin, and the edge region C is located from the proximity region B of the wafer 400. As the rotational force decreases toward the lower side, the flow rate of the chemical liquid becomes slower, and the chemical liquid layer 410 becomes thicker.

도 6은 웨이퍼에 대한 식각 공정 전의 평탄도를 나타내는 그래프이고, 도 7은 도 4에 도시된 약액층 분포에 따른 웨이퍼에 대한 식각 공정 후의 평탄도를 나타낸다. 도 6 및 도 7은 웨이퍼(400)의 a1-a2 방향에 대한 평탄도를 나타낸다. 6 is a graph showing the flatness before the etching process for the wafer, Figure 7 is a flatness after the etching process for the wafer according to the chemical layer distribution shown in FIG. 6 and 7 show the flatness of the wafer 400 in the a1-a2 direction.

도 6 및 도 7을 참조하면, 웨이퍼의 에지 영역으로 갈수록(0mm → 140mm), 약액층이 점점 두꺼워져서 웨이퍼의 에지 영역으로 갈수록 식각이 더 많이 됨에 따라 웨이퍼(400)의 평탄도가 나빠진다.6 and 7, the flatness of the wafer 400 worsens as the chemical liquid layer becomes thicker toward the edge region of the wafer (0 mm → 140 mm) and the etching becomes more toward the edge region of the wafer.

그러나 도 2에 도시된 상판 가이드(30) 및 약액 노즐(50)에 의하면 식각 공정 후 웨이퍼(25)의 평탄도를 개선할 수 있다.However, according to the upper plate guide 30 and the chemical liquid nozzle 50 illustrated in FIG. 2, the flatness of the wafer 25 may be improved after the etching process.

먼저 웨이퍼에 대한 식각 공정 시 상판 가이드(30)의 하부 면의 구조에 때문에 상판 가이드(30)의 하부 면과 웨이퍼(25) 사이의 이격 거리는 상판 가이드(30)의 중심(310)으로부터 에지 부분(220)으로 갈수록 점점 감소한다.First, due to the structure of the lower surface of the upper plate guide 30 during the etching process with respect to the wafer, the separation distance between the lower surface of the upper plate guide 30 and the wafer 25 is determined by the edge portion (from the center 310 of the upper plate guide 30). It decreases gradually toward 220).

상술한 바와 같이, 에지 부분(220)과 웨이퍼(25) 사이는 제1 거리(D1)만큼 이격되지만, 상판 가이드(30)의 하부 면의 중심(310)과 웨이퍼(25) 사이는 제1 이격 거리(D1)보다 큰 제2 거리(D2>D1)만큼 이격될 수 있다.As described above, the edge portion 220 and the wafer 25 are spaced apart by the first distance D1, but the center 310 of the lower surface of the upper guide 30 and the wafer 25 are first spaced apart. It may be spaced apart by a second distance (D2> D1) greater than the distance (D1).

그리고 약액 노즐(50)을 통하여 약액이 웨이퍼 상에 공급되면, 약액은 상판 가이드(30)의 하부 면과 웨이퍼(25) 사이를 흐르게 된다. 이때 웨이퍼(25) 중심(310)으로부터 에지(220)로 갈수록 웨이퍼(25)와 상판 가이드(30) 하부 면 사이의 간격이 좁아지기 때문에 약액의 유압이 웨이퍼(25) 중심(310)으로부터 에지(220)로 갈수록 증가한다.When the chemical liquid is supplied onto the wafer through the chemical liquid nozzle 50, the chemical liquid flows between the lower surface of the upper plate guide 30 and the wafer 25. At this time, the gap between the wafer 25 and the lower surface of the upper plate guide 30 becomes narrower as the edge 220 is moved from the center 310 of the wafer 25 to the edge 220. Increase to 220).

도 8은 도 2에 도시된 상판 가이드(30) 구조에 의한 웨이퍼의 위치와 약액의 흐름 속도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 상판 가이드(30)의 하부 면의 구조에 의하여 웨이퍼(25) 중심(310)으로부터 에지(220)로 갈수록 약액의 유압이 선형적으로 증가한다.FIG. 8 is a graph showing the relationship between the position of the wafer and the flow velocity of the chemical liquid by the structure of the upper plate guide 30 shown in FIG. 2. Referring to FIG. 8, the hydraulic pressure of the chemical liquid linearly increases from the center 310 of the wafer 25 toward the edge 220 by the structure of the lower surface of the upper plate guide 30 according to the embodiment.

수학식 1에 나타난 바와 같이, 약액의 흐름 속도는 약액의 유압에 비례한다.As shown in Equation 1, the flow rate of the chemical liquid is proportional to the hydraulic pressure of the chemical liquid.

Figure 112010051575514-pat00001
Figure 112010051575514-pat00001

여기서 Vw는 약액의 흐름 속도이고, s는 시간이고, v는 웨이퍼의 회전 속도이고, ρ는 약액의 점도이고, P는 유압이고, r은 웨이퍼 중심으로부터의 거리를 나타낸다.Where Vw is the flow rate of the chemical liquid, s is the time, v is the rotational speed of the wafer, ρ is the viscosity of the chemical liquid, P is the hydraulic pressure, and r is the distance from the wafer center.

상판 가이드(30)의 하부 면의 구조에 의하여 웨이퍼(25) 중심(310)으로부터 에지(220)로 갈수록 약액의 유압이 증가하며, 약액의 유압이 증가함에 따라 약액의 흐름 속도가 증가한다. 결국 실시예에 따른 상판 가이드(30)의 하부 면의 구조는 웨이퍼(25) 중심(310)으로부터 에지(220)로 갈수록 약액의 흐름 속도를 증가시키는 역할을 한다Due to the structure of the lower surface of the upper plate guide 30, the hydraulic pressure of the chemical liquid increases from the center 310 of the wafer 25 toward the edge 220, and the flow rate of the chemical liquid increases as the hydraulic pressure of the chemical liquid increases. As a result, the structure of the lower surface of the upper plate guide 30 according to the embodiment serves to increase the flow rate of the chemical liquid toward the edge 220 from the center 310 of the wafer 25.

회전력의 작용에 의하여 웨이퍼(25)의 중심(310)으로부터 에지로 갈수록 약액의 흐름 속도가 줄어드는 정도와 상판 가이드(30)의 하부 면의 구조에 의하여 웨이퍼(25) 중심(310)으로부터 에지(220)로 갈수록 약액의 흐름 속도를 증가하는 정도가 서로 상쇄될 수 있다. 결국 상판 가이드(30)의 하부 면의 구조에 의하여 웨이퍼(25) 상의 약액의 흐름 속도는 균일하게 될 수 있으며, 이로 인하여 웨이퍼(25) 전면이 균일하게 식각될 수 있다. The flow rate of the chemical liquid decreases from the center 310 of the wafer 25 toward the edge by the action of the rotational force, and the edge 220 from the center 310 of the wafer 25 due to the structure of the lower surface of the upper guide 30. ), The degree of increasing the flow rate of the chemical liquid may be offset by each other. As a result, the flow rate of the chemical liquid on the wafer 25 may be uniform due to the structure of the lower surface of the upper plate guide 30, and thus the entire surface of the wafer 25 may be uniformly etched.

실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 식각 공정시 웨이퍼 위치에 상관없이 웨이퍼 전면에 대하여 일정한 약액의 흐름 속도를 가질 수 있게 하여 웨이퍼(25) 전면에 균일한 약액층을 분포시킴으로써 웨이퍼(25)에 대한 균일한 식각을 가능하게 할 수 있다.The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment may have a constant flow rate of the chemical liquid with respect to the front surface of the wafer regardless of the wafer position during the etching process, thereby distributing a uniform chemical layer on the entire surface of the wafer 25 to the wafer 25. Uniform etching may be possible.

또한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 경사진 약액 노즐(50)의 구조에 의하여 약액을 웨이퍼(25)의 가운데로 분사하지 않고, 웨이퍼(25)의 가운데로부터 벗어난 영역으로 분사함으로써 웨이퍼(25) 가운데 영역의 과식각을 방지할 수 있다.In addition, the semiconductor device manufacturing apparatus according to the embodiment does not spray the chemical liquid into the center of the wafer 25 by the inclined structure of the chemical liquid nozzle 50, but instead of spraying the chemical liquid into the region deviating from the center of the wafer 25, the wafer 25. ) Can prevent over-etching of the central area.

약액 가이드(60)는 식각 공정시 웨이퍼에 근접하는 상판 가이드(30), 웨이퍼(25), 및 스핀 척(10)을 감싸도록 몸체(5) 상부에 배치되며, 회전하는 웨이퍼(25)로부터 튀어나오는 약액이 외부로 퍼져나가는 것을 방지한다. 약액 가이드(60)에 의해 가이드된 약액은 약액 가이드(60) 하부에 배치되는 드레인(82)을 통하여 약액 수집부(미도시)에 모인다.The chemical guide 60 is disposed above the body 5 to surround the top guide 30, the wafer 25, and the spin chuck 10, which are close to the wafer during the etching process, and splash from the rotating wafer 25. Prevent the chemicals from spreading outside. The chemical liquid guided by the chemical liquid guide 60 is collected in the chemical liquid collecting part (not shown) through the drain 82 disposed below the chemical liquid guide 60.

가스 공급관(70)은 스핀 척(10)에 안착된 웨이퍼(25)의 에지 부분에 가스(예컨대, N2 가스)를 공급하도록 스핀 척(10)에 아래의 몸체(5) 상부에 배치된다.The gas supply pipe 70 is disposed above the body 5 below the spin chuck 10 to supply gas (eg, N 2 gas) to an edge portion of the wafer 25 seated on the spin chuck 10.

식각 속도는 반응 온도에도 큰 영향을 미치는데, 웨이퍼(25)의 중심부에서 에지 영역으로 갈수록 식각 반응에 의해 상승된 식각 부산물이 집중하게 되어 과식각될 수 있다. 가스 공급관(70)은 웨이퍼(25)의 배면 에지 아래에 배치되어 웨이퍼(25)의 에지 영역으로 질소 가스를 공급하여 상승된 반응 부산물을 웨이퍼(25)로부터 제거함으로써 웨이퍼 에지 영역의 과식각을 방지할 수 있다.The etching rate also has a large influence on the reaction temperature, and as the etching by-products raised by the etching reaction are concentrated from the center of the wafer 25 toward the edge region, the etching may be overetched. The gas supply pipe 70 is disposed below the back edge of the wafer 25 to supply nitrogen gas to the edge region of the wafer 25 to remove the elevated reaction by-products from the wafer 25, thereby preventing overetching of the wafer edge region. can do.

드레인(82)은 스핀 척(10) 아래의 몸체(5) 내에 배치되며, 식각에 사용된 약액을 약액 수집부(미도시)로 흘려 보내거나 재사용을 위하여 약액 저장부(206)로 흘려보낸다.The drain 82 is disposed in the body 5 under the spin chuck 10 and flows the chemical liquid used for etching to the chemical liquid collection unit (not shown) or to the chemical liquid storage unit 206 for reuse.

실시예는 가운데가 볼록한 원형 형태의 상판을 통해 식각액의 흐름 속도가 웨이퍼의 위치와 상관없이 일정하고, 이로 인하여 웨이퍼 상의 약액층의 두께가 일정하게 제어되어 균일한 식각이 가능하고, 웨이퍼 배면 에지에 질소 가스를 공급하여 식각 반응에 의하여 상승된 반응 부산물을 제거하여 웨이퍼 에지 부분이 과식각되는 것을 방지하여 식각에 의한 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, the flow rate of the etching liquid is constant regardless of the position of the wafer through the circular convex top plate, and thus, the thickness of the chemical layer on the wafer is constantly controlled to enable uniform etching. Nitrogen gas may be supplied to remove the reaction by-products raised by the etching reaction to prevent overetching of the wafer edge portion, thereby improving the flatness of the wafer by etching.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

5: 몸체 10: 스핀 척
20: 전기 제어부 25: 웨이퍼
30: 상판 가이드 40: 상판 이동부
50: 노즐 60: 약액 가이드
70: 가스 공급관 82: 드레인.5: body 10: spin chuck
20: electrical control unit 25: wafer
30: Top plate guide 40: Top plate moving part
50: nozzle 60: chemical guide
70: gas supply line 82: drain.

Claims (7)

웨이퍼를 로딩하며, 로딩된 웨이퍼를 회전시키는 스핀 척(spin chuck);
하부 면이 에지 부분에서 중심 부분을 향하여 볼록한 형태이고, 상기 웨이퍼와 이격하도록 상기 스핀 척 상에 배치되는 상판 가이드; 및
상기 상판 가이드를 경사지게 관통하며, 상기 상판 가이드와 상기 웨이퍼 사이를 흐르도록 상기 웨이퍼 상에 약액 또는 세정액을 분사하는 노즐을 포함하며,
상기 상판 가이드의 상부 면을 관통하여 삽입되는 노즐 부분은 상기 상판 가이드의 중심으로부터 일정 거리 이격하고, 상기 상판 가이드의 하부 면으로 개방되는 노즐 부분은 상기 상판 가이드의 중심 부분에 위치하는 반도체 소자의 제조 장치.A spin chuck for loading a wafer and rotating the loaded wafer;
An upper plate guide having a lower surface convex from an edge portion toward a center portion and disposed on the spin chuck so as to be spaced apart from the wafer; And
A nozzle for inclining the upper plate guide and injecting a chemical liquid or a cleaning liquid on the wafer to flow between the upper plate guide and the wafer,
The nozzle portion inserted through the upper surface of the upper plate guide is spaced a predetermined distance from the center of the upper plate guide, the nozzle portion opening to the lower surface of the upper plate guide is manufactured in the center portion of the upper plate guide Device. 제1항에 있어서,
상기 상판 가이드의 하부면은 에지 부분으로부터 중심 부분을 향하여 단면이 선형적인 기울기를 갖거나, 곡선인 기울기를 갖는 반도체 소자의 제조 장치.The method of claim 1,
The lower surface of the upper plate guide has a linear inclination of the cross section from the edge portion toward the center portion, or has a curved slope of the semiconductor device manufacturing apparatus. 제1항에 있어서,
상기 상판 가이드의 하부 면의 에지 부분과 중심 부분의 높이의 차는 0.01mm ~ 20mm인 반도체 소자의 제조 장치.The method of claim 1,
The difference between the height of the edge part of the lower surface of the said upper plate guide, and a center part is 0.01 mm-20 mm. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스핀 척에 로딩된 웨이퍼의 에지 부분에 가스를 공급하는 가스 공급관을 더 포함하는 반도체 소자의 제조 장치.The method of claim 1,
And a gas supply pipe for supplying gas to an edge portion of the wafer loaded in the spin chuck. 제1항에 있어서,
상기 상판 가이드의 상부 면과 연결되고, 상기 상판 가이드를 상하 이동시키거나 회전시키는 상판 이동부을 더 포함하는 반도체 소자의 제조 장치.The method of claim 1,
And a top plate moving part connected to an upper surface of the top plate guide and configured to vertically move or rotate the top plate guide.
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