KR101419076B1 - 단면 식각 - Google Patents

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Abstract

단면 식각(single-sided etching) 방법 및 장치가 개시된다. 식각기는 진공 챔버, 진공 챔버에 대하여 위치된 구멍 뚫린 벨트; 및 진공 챔버에 대하여 구멍 뚫린 벨트의 반대면 상에 위치된 식각 챔버를 포함한다. 식각 챔버는 에천트가 방출되는 개구부를 갖는다. 진공 챔버는 압력차를 생성하도록 구성되고, 압력차는 웨이퍼의 뒷면을 에천트로부터 보호한다. 사용 시, 웨이퍼의 뒷면은 구멍 뚫린 벨트에 대하여 배치된다. 웨이퍼의 앞면은 방출된 에천트에 노출된다. 압력차는 웨이퍼의 뒷면을 벨트에 고정시키고 그리고/또는 웨이퍼의 앞면 상에 퇴적되지 않은 에천트를 벨트의 구멍을 통하여 추출한다.
Figure R1020097005411
웨이퍼, 단면 식각(single-sided etching), 보호, 압력차, 구멍 뚫린 벨트

Description

단면 식각{SINGLE-SIDED ETCHING}
본 발명은 식각에 관한 것으로, 특히, 단면 식각(single-sided etching)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 양면을 동시에 식각하는 식각기(etcher)가 현재 이용가능하다. 하나의 이러한 식각기가 독일의 Rena Sondermaschinen GmbH에 의해 제공된다. Rena는 롤러들을 갖는 수평 샤프트들을 이용하여 화학적 배스들(baths)을 통해 웨이퍼들을 운송함으로써 웨이퍼들을 처리하는 수평 식각 툴을 제공한다. 웨이퍼들은 윗면과 아랫면에서 롤러들과 접촉하면서 배스들을 통해 수평으로, 순차적으로, 그리고 다수의 레인들로 운송된다. 웨이퍼들은 침수(submersion), 스프레이(spray), 또는 이 둘의 조합을 통해 양면에서 화학 물질(chemistry)에 노출된다.
단면 식각을 제공하는 것으로 알려진 현재의 식각기들은 웨이퍼의 단면을 식각하는 데에 중점을 두고 있지만, 단면만이 식각되는 것을 보증하지 않는다. 프로시저들은 흔히 웨이퍼의 단면(예를 들어, 앞면)만이 식각되는 것을 보증하도록 구현되지 않는데, 그 이유는, 웨이퍼가 평평하지 않고(not planar), 웨이퍼의 표면 특징이 이러한 한 면 식각을 방해하고, 그리고/또는 식각기의 설계자들이 뒷면의 일부를 노출시키거나 앞면의 일부를 덮지 않고 가장자리를 따라 정확하게 웨이퍼를 밀봉하는 방법, 또는 웨이퍼의 형상이 변할 때 실제로 한 면만이 식각되는 것을 보증하는 방법을 결정하지 않았기 때문이다. 전하는 바에 의하면 대부분의 단면 식각기들은, 뒷면 식각을 방지한다기보다는 최소화하기 위해 액상 대 기상(liquid versus gas phases) 사이의 식각률(etch rate) 차에 대해 몇몇 형태로 의존한다.
예를 들어, Rena는 웨이퍼의 단면을 식각하도록 시도하는 식각기의 버전을 제공하지만, 단면만이 식각되는 것을 보증하지 않는다. 식각기는 액체의 상부면에 웨이퍼들을 위치시키기 위해 수정된다. 펌프들의 유량(flow)은 표면 난류(surface turbulence)를 감소시키도록 조정된다. 이 버전에서, 식각기의 침수 탱크부는 배스 이외의 액체 소스들을 갖지 않는데, 예를 들어, 스프레이 조립체들(spray assemblies)을 갖지 않는다. 웨이퍼들의 상부에 접촉하는 롤러들이 없을 수 있다. 이 위치의 웨이퍼에 의하면, 메니스커스(meniscus)가 웨이퍼의 가장자리 근처에 형성되고, 웨이퍼의 하부면은 액체 화학 물질에 접촉한다. 독일의 Schmidt-solar는 또한 Rena의 것과 마찬가지로, 표면 장력에 기초하여 기판의 단면을 식각하도록 시도하는 식각기를 제공한다.
다른 종래의 식각기들은, 웨이퍼의 단면을 식각하기 위해 본질적으로 표면 장력에 의존하기 보다는, 웨이퍼를 스피닝하는 것(spinning)에 의존한다. 이러한 식각기들은, 노출된 면에 화학 물질들이 투입되는(dispensed) 동안, 웨이퍼가 중심이 같게 배치되고, 진공 또는 에지 핀들에 의해 적소에 유지되고, 고회전율로 스피닝되는 단일 웨이퍼 척(chuck)을 사용한다. 식각기들은 그 척에 접촉한 웨이퍼의 면과의 접촉을 방지하기 위해 웨이퍼의 표면에서 화학 물질을 원심력으로 제 거(spin off)한다. 이들 식각기들 중 일부는 화학 물질이 웨이퍼의 뒷면에 접촉하는 것을 방지하기 위해 오링(o-ring)으로 웨이퍼의 뒷면을 밀봉한다. 이러한 식각기들 중 일부는 오링 직경에 의해 생성된 스핀 척과 웨이퍼의 뒷면 사이의 공간을 불활성 가스로 퍼지(purge) 한다. 다른 식각기들은 뒷면의 식각을 방지하기 위해 웨이퍼의 뒷면에 물을 스프레이한다.
웨이퍼를 스피닝하는 것 이외의 다른 종래의 식각기는 화학적 증기, 예를 들어, 가열된 화학적 증기에 웨이퍼를 노출시키는 동안 웨이퍼를 고정 상태로 위치시키는 것을 요구한다. 구체적으로, 이 식각기는, 웨이퍼의 하부면이 밀폐된(enclosed) 화학적 증기 소스에 노출되고 웨이퍼의 상부면을 통해 발산되도록 웨이퍼를 침니(chimney) 상에 놓는 것을 필요로 한다.
Rhode Island의 EnviroEtch™은 역시 증기 식각을 이용하는 식각기를 제공한다. EnviroEtch™으로부터의 식각기는 증기 에천트(etchant)를 이용하여, 증기 에천트 또는 증기 에천트의 액화물이 기판들의 바닥면들에 접촉하는 것을 방지하는 임의의 메카니즘을 구현하지 않고 평평한 기판들의 윗면들을 식각한다.
일부 종래의 식각기들은 오링과 같은 기계적 밀봉에 대하여 위치된 웨이퍼를 식각한다. 통상적으로, 지그(jig)도 이용된다. 웨이퍼는 진공 및 기계적 클램프들을 포함한 다양한 클램프에 의해 지그 상의 밀봉에 대하여 유지된다. 지그는 웨이퍼와 함께, 화학 물질에 노출되거나 그리고/또는 화학 물질을 통해 처리된다.
본 발명은 첨부 도면에서 한정으로서가 아니라, 예로서 설명되며, 비슷한 참 조번호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각기의 블록도.
도 2A는 도 1의 식각기를 이용하여 웨이퍼를 식각하는 방법의 일 실시예의 흐름도.
도 2B는 도 2A에 도시된 실시예의 예시적인 상세들을 제공하는 흐름도.
도 3은 식각기의 대안적인 실시예의 블록도.
도 4는 식각기의 다른 대안적인 실시예의 블록도.
도 5A 내지 도 5C는 도 1의 식각기에 이용된 구멍 뚫린 벨트(perforated belt)들의 다양한 실시예의 블록도들.
단면 식각을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 식각기는 진공 챔버, 진공 챔버에 대하여 위치된 구멍 뚫린 벨트, 및 진공 챔버에 대해 구멍 뚫린 벨트의 반대면에 위치된 식각 챔버를 포함한다. 식각 챔버는 에천트가 방출되는 개구부를 갖는다. 진공 챔버는 웨이퍼의 뒷면을 에천트로부터 보호하는 압력차를 생성하도록 구성된다. 사용 시, 웨이퍼의 뒷면이 구멍 뚫린 벨트에 대하여 배치된다. 웨이퍼의 앞면은 방출된 에천트에 노출된다. 압력차는 웨이퍼의 뒷면을 벨트에 고정시키거나 그리고/또는 웨이퍼의 앞면에 퇴적되지 않은 에천트를 벨트의 구멍을 통해 추출한다. 웨이퍼의 앞면이 식각되는 반면, 웨이퍼의 뒷면은 식각되지 않는다.
다음의 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세가 설명된다. 그러나, 이들 특정 상세가 본 발명을 실시하는 데 이용될 필요는 없다는 것이 이 기술분야의 당업자에게는 명백할 것이다. 다른 상황들에서, 공지된 구조들, 재료들, 또는 처리들은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 도시하거나 설명하지 않았다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각기(100)를 도시한다. 식각기(100)는 진공 챔버(110), 구멍 뚫린 벨트(120), 및 식각 챔버(130)를 포함한다. 진공 챔버(110)는 하우징(112), 진공 플레넘(plenum)(114)(다수의 챔버를 가질 수 있음), 및 선택적 히터(116)를 포함한다. 도 1에서, 진공 챔버(110)는 또한 구멍 뚫린 표면(118)을 포함한다.
구멍 뚫린 벨트(120)는, 간혹 벨트의 내면이라고 불리는 표면(122), 및 간혹 벨트의 외면이라고 불리는 표면(124)을 포함한다. 표면(122)(벨트의 내면)은 예를 들어 구멍 뚫린 표면(118)에 대하여 슬라이드하는 것(sliding)에 의해 진공 챔버(110)와 직접 접촉한다. 표면(124)(벨트의 외면)은 진공 챔버(110)와 직접 접촉하지 않는다. 사용 시, 벨트의 외면은 웨이퍼들과 직접 접촉한다.
식각 챔버(130)는 개구부(132) 및 하나 이상의 트레이(134)를 포함한다. 개구부(132)는 그를 통한 에천트의 방출을 허용하도록 크기가 정해진다. 각각의 트레이(134)는 에천트를 보유하도록 구성되고 크기가 정해진다. 도 1의 식각기에서, 하나 이상의 트레이(134)는 화학적 에천트를 증기 상태, 예를 들어, 증기 에천트(136)로 가열한다. 에천트를 가열하는 것은, 증기의 반응성과 분압(더 많은 양)을 둘 다 증가시켜, 더 빠른 식각이 가능해지도록 한다. 일부 에천트 화학 물질들은 예를 들어, 불화수소(HF)산 증기 식각의 경우에, 가열이 증기 식각 발생을 위한 선택 사항이 되도록 실온에서 충분한 증기 압력을 가진다. 에천트의 화학적 특성들은 식각되는 웨이퍼에 의존한다.
도 1에서, 식각기(100)는 또한 롤러들(150), 벨트 조임 시스템(belt tightening system)(160), 웨이퍼 세정 서브시스템(170), 및 벨트 세정 서브시스템(180)을 포함한다. 벨트 조임 시스템(160)은 벨트(120)를 팽팽한 상태로 유지하기에 충분한 거리만큼 서로 분리된 벨트 롤러들(162)을 포함한다. 도 1에서, 벨트 조임 시스템(160)은 벨트(120)를 팽팽하지만, 진공 챔버(110)의 하우징(112)에 대하여 슬라이드 가능하게 유지한다. 벨트 조임 시스템(160)은 벨트(120)가 축 늘어지지 않게 함으로써, 다른 경우에 벨트(120)와 진공 챔버(110) 사이에 존재할 수 있는 임의의 갭을 감소시킬 수 있다.
웨이퍼 세정 서브시스템(170)은 디스펜서들(174)을 포함한 헹굼 및 건조 탱크(172)와, 에어 나이프(air knife)(176)를 포함한다. 사용 시, 헹굼 및 건조 탱크(172)의 디스펜서들(174)은 웨이퍼들로부터 에천트(예를 들어, 불화수소(HF)산, BOE(buffered oxide etchant), 또는 수산화칼륨(KOH))를 세정하는 물질(예를 들어, 탈염수(deionized(DI) water), 도시되지 않음)을 투입한다. 에어 나이프(176)는 웨이퍼들을 건조시키는 데 도움을 주기 위하여 헹궈진 웨이퍼들 위로 공기를 불어준다.
벨트 세정 서브시스템(180)은 에천트에의 각각의 잠재적인 노출 후에 벨트(120)를 세정하기 위한 컴포넌트들을 포함한다. 도 1에서, 벨트 세정 서브시스템(180)은 헹굼 및 건조 탱크(172)를 통해 벨트(120)로부터 에천트를 헹군 후에 벨트(120)를 가열하기 위한 히터(182)를 포함한다.
도 1에서, 웨이퍼들(140)은 또한 식각기(100)를 이용하여 어떻게 웨이퍼들이 식각되는지를 나타내기 위하여 도시되어 있다. 각각의 웨이퍼(140)는 앞면(142) 및 뒷면(144)을 포함한다. 앞면(142)은 식각될 측면이다. 뒷면(144)은 식각으로부터 보호될 측면이다.
사용 시, 웨이퍼(140)는 롤러들(150)을 이용하여 식각기(100) 내로 운송된다. 롤러들(150)과 벨트(120) 사이의 거리(146)는 롤러들(150)과 벨트(120) 사이를 웨이퍼(140)가 지나갈 수 있도록 크기가 정해진다. 예를 들어, 웨이퍼(140)가 100 미크론(micron)인 두께를 갖는 태양 전지 웨이퍼인 경우, 거리(146)는 롤러들(150)과 벨트(120) 사이를 웨이퍼(140)가 지나갈 수 있도록 대략 동일한 값(즉, 대략 100 미크론)이다. 특정 구성들에서, 거리(146)는 롤러들(150)과 벨트(120) 사이를 대략 100 미크론 내지 대략 250 미크론인 두께를 갖는 웨이퍼들(140)이 지나갈 수 있도록 대략 100-250 미크론 범위에 있다. 대안적으로, 다른 유형의 웨이퍼들(예를 들어, 반도체 산업에서 이용되는 실리콘 웨이퍼들) 및 100 미크론보다 얇은(예를 들어, 대략 50 내지 80 미크론 범위의) 두께를 갖는 것에서부터 250 미크론보다 두꺼운 두께를 갖는 웨이퍼들이 이용될 수 있다. 따라서, 다른 구현들에서, 거리(146)는 식각기가 대략 50 내지 250 미크론 범위의 두께를 갖는 웨이퍼들을 지원할 수 있도록, 예를 들어, 대략 50 내지 250 미크론 범위에 있을 수 있다. 본원에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼에 제공된 진공 밀봉 및 지원이 웨이퍼 두께의 감소에 의해 향상되기 때문에, 식각기의 성능은 일반적으로 웨이퍼의 두께가 감소함에 따라 향상될 것이다.
일 실시예에서, 롤러들과 벨트 사이의 거리는 웨이퍼의 진입점(여기서 웨이퍼들이 식각기 내로 들어간다) 근처에서 일반적으로 더 작고(예를 들어, 식각되는 웨이퍼들의 두께와 유사함), 섹션(119)에서 더 크다(예를 들어, 웨이퍼의 두께보다 현저하게 크다). 이러한 실시예에서, 웨이퍼들은 진입점에서 벨트에 더 근접함으로써, 진공 챔버는 웨이퍼가 벨트에 직접 접촉할 때까지 벨트 쪽으로 웨이퍼를 끌어당길 수 있고, 진공 챔버는 벨트에 대해 웨이퍼를 유지할 수 있다. 식각 후에, 웨이퍼는 일 구현에 대해 이하에서 설명되는 바와 같이, 벨트에 의해서가 아니라, 섹션(119)에서 롤러들에 의해서만 지지될 수 있다. 섹션(119)에서 롤러들과 벨트 사이의 거리를 웨이퍼의 두께보다 현저하게 크게 함으로써, 그 섹션에서 웨이퍼와 벨트 사이에 공간을 제공한다. 이 공간을 이용하면, 웨이퍼 세정 서브시스템(170)은 또한 본원에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 벨트를 세정할 수 있다.
거리(146)는 상이한 웨이퍼들을 수용하기 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 식각기(100)는 한 묶음의 웨이퍼들에 대해 거리(146)가 대략 100 미크론이 되도록 구성될 수 있고, 그 다음에 다른 묶음의 웨이퍼들에 대해 거리(146)가 대략 250 미크론이 되도록 재구성될 수 있다. 이 변경은 자동으로 또는 수동으로 구현될 수 있다.
웨이퍼(140)가 롤러들(150)을 통해 식각기(100) 내로 운송됨에 따라, 구멍 뚫린 벨트(120)는 화살표(126)의 방향으로 이동한다. 벨트(120)를 팽팽한 상태로 유지하는 벨트 롤러들(162)은, 사용 시에, 화살표(126)에 의해 나타내어진 방향으로 벨트(120)를 이동시키도록 회전한다. 도 1에서, 벨트 롤러들(162)이 회전함에 따라, 진공 챔버(110)에 대하여 적어도 부분적으로 위치되는 벨트(120)는 진공 챔버(110)에 대하여, 예를 들어, 구멍 뚫린 표면(118)에 대하여 슬라이드 한다. 웨이퍼(140)의 뒷면은 벨트(120)의 외면과 접촉하고 벨트(120)에 대하여 배치된다.
진공 챔버(110)의 진공 플레넘(plenum)(114)은 진공 챔버(110) 내에 음압(negative pressure) 영역을 생성하여, 압력차가 벨트(120)의 반대면들 사이, 즉, 벨트의 내면측과 벨트의 외면측 사이에서 생성된다. 따라서, 도 1에서, 압력차를 생성하는 단계는 웨이퍼(140)와 직접 접촉하지 않는 벨트(120)의 측면, 이 경우에, 내면측 상에 진공 챔버(110)를 제공하는 단계를 포함한다. 특정 구성들에서, 이러한 압력차는 그 뒷면이 벨트(120)에 대하여 배치된 웨이퍼(140)를 벨트(120)에 고정시키는데 사용된다.
특정 구성들에서, 압력차는 웨이퍼(140)를 벨트(120)에 고정시키기 위한 주요 메카니즘이다. 예를 들어, 도 1에서, 도면은 진공 챔버(110)가 벨트(120)의 일부분 위에 있고, 식각 챔버(130)가 벨트(120)의 그 부분 아래에 있는 것을 나타낸다. 진공 챔버(110)의 구멍 뚫린 표면(118)은 구멍 뚫린 바닥면이다. 중력이 웨이퍼(140)를 식각 챔버(130)를 향해 아래로 끌어당긴다. 이러한 구성에서, 압력차는 웨이퍼(140)가 에천트에 노출되는 동안, 웨이퍼(140)를 벨트(120)에 고정시키기 위한 주요 메카니즘이다. 벨트(120)에 대하여 배치된 웨이퍼(140)의 뒷면은 벨트(120)의 적어도 하나의 구멍을 덮는다. 압력차는 흡입부(suction)와 같은 이러한 구멍을 통해 벨트(120)에 대하여 웨이퍼(140)를 들어올린다. 압력차에 의해 제공된 힘은 웨이퍼(140)에 대한 중력을 상쇄하기에 충분히 크다. 생성된 압력차는 식각되는 웨이퍼(140)에 따라 변화할 수 있고, 더 얇은(더 가벼운) 웨이퍼들을 식각할 때 더 작고, 더 두꺼운(더 무거운) 웨이퍼들을 식각할 때 더 크다. 웨이퍼(140)는 벨트(120)의 단단한 뒷면(firm backing)에 대해 완전히 지지(support)된다.
도 1에서, 웨이퍼(140)가 벨트(120)를 통해서 식각기(100)를 통하여 운송될 때, 웨이퍼(140)는 식각 챔버(130)의 개구부(132)를 지나간다. 도 1에서, 화학적 에천트가 증기 상태로, 예를 들어, 증기 에천트(136)로서 방출된다. 예를 들어, 화학적 에천트는 식각 트레이(134)에서 증기 상태로 가열되어 방출될 수 있거나 또는 화학적 에천트는 주위 온도(예를 들어, 실온 또는 식각 챔버(130) 내의 온도)에서 충분한 증기 압력을 가질 수 있어, 가열은 선택적이다. 증기 에천트(136)는 개구부(132)를 통해 식각 챔버(130)로부터 방출된다. 웨이퍼(140)가 개구부(132)를 지나갈 때 웨이퍼(140)의 앞면(142)이 에천트에 노출된다. 이러한 노출은 대때로 웨이퍼 상에 에천트를 퇴적하기(depositing etchant on the wafer)라고 지칭된다. 도 1에서, 식각 챔버(130)가 웨이퍼(140) 아래에 있기 때문에, 증기 에천트(136)는 당연히 개구부(132)를 통해 올라가고, 웨이퍼(140)가 지나갈 때 웨이퍼(140)의 앞면(142) 상에 퇴적된다.
도 1에서, 진공 챔버(110)에 의해 생성된 압력차는, 웨이퍼(140)에 의해 덮이지 않은 벨트(120)의 하나 이상의 구멍을 통해 증기 에천트(136)를 추출한다. 추출된 에천트는 웨이퍼의 앞면을 식각하는데 사용되지 않는, 예를 들어 웨이퍼의 앞면 상에 퇴적되지 않는 에천트이다(때때로 무관한 에천트(extraneous etchant)라고 불림). 진공 챔버(110)에 의해 생성된 압력차를 사용하여 무관한 에천트를 추출함으로써, 웨이퍼(140)의 뒷면이 에천트에 노출되지 않는다. 압력차는 웨이퍼(140)의 뒷면(144)으로부터 무관한 에천트를 진공 챔버(110) 내로 빼내어, 웨이퍼(140)의 뒷면(144)을 식각하는 증기 에천트의 능력을 제거한다. 진공 챔버(110)는 진공 플레넘(114)에 연결된 (도시되지 않은) 배기구를 통해 에천트를 적절히 배출시킨다.
도 1에서, 증기 에천트 액화물(vapor etchant condensation)이 웨이퍼(140)의 뒷면(144)에 잠재적으로 접촉하는 것을 방지하기 위해, 진공 챔버(110)가 가열된다. 진공 챔버(110)를 가열하는 것은 증기 에천트(136)가 진공 챔버(110) 상에서 액화하여(예를 들어, 하우징(112) 내에서 액화하여) 떨어져서 다시 구멍을 통과하는 것을 방지함으로써, 증기 에천트(136)가 웨이퍼(140)의 뒷면(144)에 잠재적으로 접촉하는 것을 방지한다. 도 1에서, 진공 챔버(110)는 진공 챔버(110) 상의 증기 에천트(136)의 액화물을 감소시키는 온도로 증기 챔버(100)의 표면을 가열하는 히터(116)를 포함한다. 온도는 몇 가지 인자에 의존하는 데, 그것은 사용된 에천트(종류 및 농도), 진공압(vacuum pressure), 배기 가스량(evacuated gas flow rate), 및 에천트가 얼마나 빠르게 챔버로 들어가는지(이것은 예를 들면, 진공 챔버의 구멍들의 크기에 의존할 수 있다)를 포함한다. 일 실시예에서, (예를 들면, 공기 또는 질소의) 기체 흐름이 진공 챔버로 주입되어 에천트 분압을 감소시키고 진공압과 배기 가스량의 원하는 조합을 달성한다. 따라서, 진공 챔버 내의 '진공'은 정적인 진공이 아닐 수 있다. 진공 챔버 내의 압력은 예를 들면, 배기량을 제어함으로써, 다수의 챔버를 사용함으로써, 기체를 진공 챔버에 주입함으로써, 에천트의 분압을 제어함으로써, 및 진공 챔버를 가열함으로써 제어될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 증기 에천트에 노출된 진공 챔버(110)의 임의의 표면은 그 표면 근처 및 그 표면에 접촉하는 에천트가 기체/증기 상태로 있는 것을 보장하기에 충분히 높은 온도이다. 이러한 온도는 진공 챔버(110) 상의 증기 에천트(136)의 액화물을 충분히 감소시키거나 효과적으로 제거한다. 진공 챔버(110) 전체에 걸쳐 균일하게 이러한 온도를 달성하는 것은 열 손실이 벨트, 웨이퍼들, 및/또는 식각 챔버로의 열 전달에 의해 일어나기 때문에 설계에 의존한다. (에천트에 노출되는 진공 챔버의 임의의 표면이 가스 상태/증기 에천트에만 노출되는 것을 보증하는) 이러한 온도를 달성하는 것은 또한 진공 챔버의 구멍 뚫린 표면(들)의 재료 및 두께 및 진공 챔버 내에 히터들을 설치하는데 수반되는 물리적 제약 조건들에 의존한다. 일반적으로 에천트에 대한 대부분의 노출은 구멍 뚫린 표면(들)에서 이루어질 것이기 때문에, 구멍 뚫린 표면(들)에서 이러한 온도를 달성하는 것(예를 들면, 진공 챔버(110)의 구멍 뚫린 표면(118)이 이러한 목표 온도에 도달하게 하는 것)은 일반적으로 더욱 중요하다. 게다가, 이러한 목표 온도는 단일한 절대 온도가 아니라, 고려하는 표면에 따라 다를 수 있고, 온도들의 목표 범위일 수도 있다.
진공 챔버(110), 특히 벨트에 접촉하는 표면(예를 들면, 바닥면(118))을 가열하는 것은, 벨트가 가열되도록 할 수도 있다. 웨이퍼가 벨트와 접촉할 때, 웨이퍼의 온도는 증가할 수 있고, 그것은 일반적으로 웨이퍼 표면 상에 있는 에천트의 반응성을 증가시킬 것이다. 그리하여, 벨트를 직접 가열하거나 진공 챔버를 직접 가열하는 것에 의해 직접적 또는 간접적으로 웨이퍼를 가열하는 것도, 더 빠른 식각을 가능하게 한다. 따라서, 식각률은, 예를 들면, 진공 챔버의 온도, 벨트의 온도, 웨이퍼의 온도 및/또는 에천트의 온도를 제어함에 의해 제어될 수 있다(반응성 제어).
특정 구성들에서, 웨이퍼(140)의 뒷면(144)에 액화물이 잠재적으로 접촉하는 것을 방지하기 위해, 진공 챔버(110)는 충분히 큰 압력차를 생성하여, 액화물이 벨트(120)의 하나 이상의 구멍을 통하여 떨어져 웨이퍼(140)의 뒷면(144)에 접촉하는 것을 방지한다. 그러한 구성들에서, 압력차(및 임의의 다른 관련 힘들, 예를 들면, 마찰력)에 의해 액적(condensation droplet)들 상에 가해지는 윗방향으로의 힘은 그 액적들 상에 중력에 의해 가해지는 아랫방향으로의 힘을 초과한다. 따라서, 액화물은 떨어지지 않게 되고 웨이퍼(140)의 뒷면(144)에 잠재적으로 접촉하지 않게 된다.
따라서 식각기(100)는 사용 시, 에천트로부터 웨이퍼(140)의 뒷면(144)을 보호하면서, 웨이퍼(140)의 앞면(142)을 에천트에 노출시킨다. 웨이퍼(140)의 앞면(142)은 식각되는 동안 임의의 연마면(abrading surface)들에 대하여 또는 가로질러 끌리지(drag) 않는다. 구멍 뚫린 벨트(120)에 대하여 배치된 웨이퍼(140)의 뒷면(144)은, 웨이퍼(140)가 식각기(100)를 통과하는 동안 임의의 연마면에 대하여 또는 가로질러 끌리지 않는다.
도 1에서, 웨이퍼(140)가 식각기(100)를 통하여 계속 움직임에 따라, 웨이퍼(140)는 진공 챔버(110)의 바닥면(118)의 구멍이 끝나는 섹션(119)으로 보내진다. 도 1에서, 섹션(119)에서, 웨이퍼(140)가 더 이상 벨트(120)에 대하여 진공 챔버(110)에 의하여 생성된 압력차에 의해 들어올려지지 않는다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 그러한 점에서, 웨이퍼(140)의 앞면(142)은 롤러들(150)에 접촉한다. 롤러들(150)은 웨이퍼(140)를 지지하고 웨이퍼 세정 서브시스템(170)을 통해서 웨이퍼(140)를 운송하며, 그것은 웨이퍼(140)가 세정되는 헹굼 및 건조 탱크(172)를 통과하는 것을 포함한다. 디스펜서(dispenser)들(174)은 세정액, 예를 들면 탈염수를 투입하여 웨이퍼(140)로부터 에천트 (및 식각으로 인한 원하지 않는 재료)를 세정한다. 에어 나이프(176)는 헹궈진 웨이퍼(140) 위로 공기를 불어, 웨이퍼(140)의 건조를 돕는다. 롤러들(150)은 식각기(100)의 끝을 통해 웨이퍼(140)를 보내고, 웨이퍼(140)는 더 처리될 수 있다.
도시된 실시예에서, 벨트는 웨이퍼 세정 서브시스템 위로 연장되고 웨이퍼 세정 서브시스템을 통하여 움직여 웨이퍼 세정 시스템이 웨이퍼와 벨트를 동시에 세정할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 벨트는 웨이퍼 세정 서브시스템(170) 위로 연장되지 않거나 웨이퍼 세정 서브시스템(170)을 통해 계속 움직이지 않는다. 예를 들면, 진공 챔버 하우징(112) 및 벨트 롤러들(162)은 웨이퍼 세정 서브시스템(170) 위로 연장하지 않는 치수들 및 구성을 가질 수 있다. 그러한 구성에서, 벨트(120)는 웨이퍼 세정 서브시스템 위로 연장하지 않거나 또는 웨이퍼 세정 서브시스템을 통해 움직이지 않을 것이다.
일 실시예에서, 웨이퍼 세정 서브시스템을 통하여 웨이퍼(140)를 보내기 위해서, 웨이퍼 세정 서브시스템(170)은 상부 및 하부 롤러들을 갖는 롤러 어셈블리를 포함한다. 웨이퍼 세정 서브시스템(170)은 수평 클리너를 포함할 수도 있다.
웨이퍼(140)가 웨이퍼 세정 서브시스템(170)을 통과하여 지날 때, 웨이퍼들(140) 사이의 벨트(120)의 외측(124)의 부분들은 세정액에 노출될 수 있다. 따라서, 벨트(120)의 일부분도 웨이퍼 세정 서브시스템(170)에 의해 세정될 수 있다. 만약 웨이퍼가 웨이퍼 세정 서브시스템(170)을 통과할 때 웨이퍼와 벨트 사이에 공간이 있도록 식각기가 구성된다면, 벨트도 이러한 공간을 통해 세정액에 의하여 세정될 수 있다. 그리하여, 일 실시예에서, 웨이퍼 세정 서브시스템(170)은 벨트 세정 서브시스템(180)의 일부로 간주될 수 있다.
벨트 세정 서브시스템(180)은 에천트에의 각각의 잠재적인 노출 후에 벨트(120)를 세정하기 위한 구성요소들을 포함한다. 도 1에서, 벨트 세정 서브시스템(180)은 헹굼 및 건조 탱크(172)에 의하여 벨트(120)로부터 에천트가 헹궈진 후에 벨트(120)를 가열하기 위한 히터(182)를 포함한다.
전술된 식각기(100)의 사용은 도 2A에 도시된 동작들과 대응한다. 도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따라 웨이퍼(140)의 단면을 식각하기 위한 방법(200)을 도시한다. 동작(210)에서, 웨이퍼(예를 들면, 참조 번호 140)의 뒷면(예를 들면, 참조 번호 144)은 구멍 뚫린 벨트(120)에 대하여 배치된다. 동작(210)은 도 2B와 관련하여 아래에서 더 자세하게 논의된다.
동작(220)에서, 웨이퍼(예를 들면, 참조 번호 140)의 앞면(예를 들면, 참조 번호 142)은 에천트(예를 들면, 참조 번호 136)에 노출된다. 전술된 바와 같이, 에천트는 가열된 식각 트레이(예를 들면, 참조 번호 134)를 이용하여 화학적 에천트를 증기 상태로 가열함으로써 형성된 증기 에천트(136)를 포함할 수 있다. 아래에서 더욱 자세히 설명되는 바와 같이, 에천트는 예를 들면 스프레이(예를 들면, 미스트 또는 에어로졸)함에 의하여, 웨이퍼(140) 상에 투입되는 액체 에천트일 수도 있다. 식각 챔버(130)가 벨트 아래에 있을 때, 예를 들면, 도 1에서, 식각 챔버(130)의 개구부(132)를 통하여 증기들이 당연히 위로 흐르기 때문에 증기 에천트(136)가 유리하다. 증기들의 흐름은 (예를 들면, 웨이퍼들(140)에 의해 덮이지 않은 벨트(120)의 구멍들을 통하여 진공 챔버(110)에 의해 생성된 압력차에 의해) 쉽게 조절된다.
동작(230)에서, 압력차는 벨트의 반대면들 사이에서(예를 들면, 내면측(122)과 외면측(124) 사이에서) 생성된다. 압력차는 웨이퍼(140)의 앞면(142) 상에 퇴적되지 않은 에천트를 추출하여 (구멍 뚫린 벨트(120)에 대하여 배치된) 웨이퍼(140)의 뒷면(144)을 에천트로부터 보호한다. 그리하여, 웨이퍼(140)의 앞면(142)이 식각되는 반면, 웨이퍼(140)의 뒷면(144)은 식각되지 않는다.
선택적인 동작(240)에서, 증기 에천트 액화물이 웨이퍼(140)의 뒷면(144)에 접촉하지 않게 된다. 특정 구성들에서, 이러한 동작은 진공 챔버(110)를 증기 에천트(136)가 진공 챔버(110)의 표면 상에서 액화되지 않게 하는 온도까지 가열하는 것을 포함한다. 특정 구성들에서, 동작(240)은 형성될 수 있는 액화물이 벨트(120)의 구멍을 통하여 다시 떨어져 웨이퍼(140)의 뒷면(144)에 접촉하는 것을 방지하기에 충분히 큰 음압을 진공 플레넘(114)에 생성하는 것을 포함한다.
도 2B는 본 발명의 실시예들에 따른 동작(210)의 예시적인 상세들을 도시한다. 도 2B의 좌측은 진공 챔버(110)는 벨트(120)의 일부분 위에 있고 식각 챔버(130)는 벨트(120)의 그 부분 아래에 있는, 도 1과 유사한 구현들에 관련된다. 도 2B의 우측은 도 1과 유사한 구현들에 관련되나, 진공 챔버(110)가 벨트(120)의 일부분 아래에 있고, 식각 챔버(130)는 벨트(120)의 그 부분 위에 있다(예를 들면, 도 1을 거꾸로 봄으로써).
도 2B의 좌측 상에 도시된 것과 같이, (벨트(120)에 대하여 웨이퍼(140)의 뒷면(144)을 배치하는) 동작(210)은, 동작(212)에서 벨트(120) 밑에 웨이퍼(140)의 뒷면(144)을 배치하는 단계, 및 동작(214)에서 벨트(120)의 적어도 하나의 구멍을 뒷면(144)으로 덮어 (예를 들면, 동작(230)에서 생성된) 압력차가 그 구멍을 통하여 웨이퍼(140)를 벨트(120)에 대하여 들어올릴 수 있게 하는 단계를 포함한다. 전술된 바와 같이, 이러한 구현에서, 압력차는 웨이퍼(140)가 에천트에 노출되는 동안 벨트(120)에 웨이퍼(140)를 고정시키는 주요 메카니즘이다.
도 1의 식각기(100)는 진공 챔버(110)가 벨트(120)의 일부분 아래에 있고, 식각 챔버(130)가 벨트(120)의 그 부분 위에 있는 경우에도 (예를 들어, 도면을 거꾸로 봄으로써) 기능한다. 그러한 구현에서, 도 2B의 우측에 도시된 바와 같이, 동작(210)(웨이퍼(140)의 뒷면(144)이 벨트(120)에 대하여 배치되는 단계)은, 동작(216)에서, 벨트(120) 상에 웨이퍼(140)의 뒷면(144)을 배치하는 단계를 포함한다. 중력은 웨이퍼(140)를 아래로(이 경우, 벨트(120) 쪽으로) 끌어당긴다. 이러한 구성에서, 동작(230)에서 생성된 압력차는 여전히 웨이퍼(140)를 벨트(120)에 고정하는 메카니즘의 일부일 수 있지만 그 압력차에 의해 제공되는 힘은 압력차가 중력을 상쇄하려고 하지 않으므로 다른 구현들에서보다 작을 수 있다.
식각 챔버(130)가 웨이퍼(140) 위에 있으면, 개구부(132)가 식각 트레이(134) 위가 아니라 식각 트레이(134) 아래에 있기 때문에 증기 에천트(136)가 당연히 개구부(132)를 통해 위쪽으로 및 밖으로 흐르지 않을 것이다. 따라서, 이러한 구현에서는, 식각 챔버(130)는 증기 에천트(136)를 개구부(132) 및 웨이퍼(140) 쪽으로 누르는(force down) 추가의 메카니즘(예를 들어, 압력 노즐)을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 다른 기술들을 이용하여 증기 에천트를 웨이퍼들 쪽으로 누를 수 있다. 예를 들어, 기체 압력은 식각 챔버의 온도를 증가시킴으로써 증가될 수 있고, 또는 진공 챔버의 음압이 증가되어 증기 에천트를 진공 챔버로 빼내는 힘을 증가시킬 수 있다. 웨이퍼(140) 상에 퇴적된 에천트가 증기 에천트가 아니라 액체 에천트인 경우, 액체 에천트는 당연히 웨이퍼(140) 쪽으로 떨어질 것이다. 따라서, 액체 에천트는 도 2B의 우측에 도시된 구현에 특히 적합하게 될 것이다. 개구부(132) 외부로 에천트를 누르는 메카니즘(예를 들어, 압력 노즐)은 예를 들어 액체 에천트가 개구부(132)를 통해 방출되는 양, 압력 및 방향을 제어하는데도 이로울 수 있다. 벨트(120)(본 구현시 웨이퍼(140)의 아래에 있음)의 구멍들을 통해 생성된 압력차는 웨이퍼(140)의 뒷면(144)으로부터 임의의 무관한 액체 에천트를 빼내서 진공 챔버(110) 내부로 넣는다. 진공 챔버(110)는 다시 무관한 에천트를 적절히 배치한다.
도 3은 식각기의 대안의 실시예의 블록도이다. 도 3은 식각기가 특별한 상황들에서 이용될 때 포함될 수 있는 도 1의 식각기에 대한 수정들을 도시한다. 예를 들어, 도 3에서, 진공 챔버(110)는 구멍 뚫린 바닥면을 갖지 않는다. 오히려, 벨트 롤러들(162)을 포함하는 벨트 조임 시스템(160)이 벨트를 충분히 팽팽하게 유지하여 진공 플레넘(plenum)(114)에 의해 생성되는 압력차가 벨트(120)를 진공 챔버(110) 내로 현저하게 구부리지 않도록 할 것이다. 웨이퍼들(140)은 벨트(120)에 대하여 계속 고정되어 있고 벨트(120)는 진공 챔버(110)의 표면에 대하여 슬라이드한다.
이러한 구성은 벨트(120)에 대하여 웨이퍼(140)를 고정시키기 위해 사용되는 압력이 벨트(120)가 진공 챔버(110) 내로 구부러지게 하는 압력보다 작도록 충분히 두꺼운 재료로 이루어진 구멍 뚫린 벨트(120)를 이용하는 구현들에 특히 적합하게 될 수 있다. 이러한 구성은 벨트(120)가 진공 챔버(110) 내로 쉽게 구부러지지 않도록 진공 챔버(110)가 (예를 들어, 두꺼운 하우징 벽들을 가짐으로써) 벨트(120)가 슬라이드하는 표면적을 충분히 제공하는 구현들에 특히 적합하게 될 수도 있다. 이러한 구성은 또한 예를 들어 웨이퍼(140)가 벨트(120) 상에 배치되고 중력이 벨트(120)에 대하여 웨이퍼를 유지하는 것을 돕는 경우에 벨트(120)에 대하여 웨이퍼(140)를 고정시키는 주요 메카니즘으로서 진공 챔버(110)에 의해 생성되는 압력차를 이용하지 않는 구현들에 대해 특히 적합하게 될 수도 있다.
도 3에서, 식각 챔버(130)는 또한 웨이퍼(140) 상에 퇴적되지 않는 에천트를 추출하도록 구성된 배기구들(338)을 포함한다. 사용 시, 에천트 소스(138)로부터의 에천트(예를 들어 증기 에천트 및/또는 액체 에천트)가 개구부(132)로부터 방출된다. 에천트의 흐름은 배기구(338)에 의해 영향을 받는데, 배기구(338)는 배기구(338)를 통과하는 무관한 에천트의 일부 또는 전부를 빼낸다. 압력차는 (배칭(batching), 에지 가스케팅(edge gasketing), 또는 다른 기계적 밀봉 메카니즘들 (예를 들어 오링들) 없이) 벨트(120)에 대하여 웨이퍼(140)를 고정시킴으로써 에천트로부터 웨이퍼(140)의 뒷면(144)을 보호한다. 웨이퍼(140)의 앞면(142)은 에천트에 노출되고, 퇴적되지 않은 에천트는 하나 이상의 배기구(338)를 통해 제거된다. 이러한 구성에서, 아래 도 5C에 설명된 바와 같은 벨트(120)가 적합한데, 그 이유는 무관한 에천트가 벨트(120) 내의 구멍들을 통해서 보다는 배기구(338)를 통해 완전히 제거될 수 있기 때문이다.
도 3에서, 식각 챔버(130)는 또한 압입 챔버(pressurized chamber)(392)를 포함한다. 압입 챔버는 벨트(140)의 내면(122) 측 상에서, 진공 챔버 하우징 내 또는 그에 인접하여 위치된다. 압입 챔버(392)는 벨트 세정 서브시스템(180)의 일부이다. 사용 시, 벨트(120)를 세정하는 처리의 일부로서, 압입 챔버(392)는 벨트(120)의 구멍들을 통해 공기를 넣고, 벨트(120)가 보다 많은 웨이퍼(140)와 접촉하기 전에 벨트(120) 상에 남아 있는 임의의 잔류 에천트 또는 세정액을 배출시킨다.
도 4는 식각기의 다른 대안의 실시예의 블록도이다. 도 4는 식각기가 특정 상황들에서 사용될 때 포함될 수 있는 도 1의 식각기에 대한 추가적인 수정들을 도시한다. 도 4는 벨트(120)가 약간 늘어진 것을 도시한다. 이는, 실제로 벨트 조임 시스템(160)이 그러한 늘어짐을 방지하기에 벨트(120)를 충분히 팽팽하게 유지하지 않은 경우에 발생할 수 있다. 일부 경우들에서, 벨트 늘어짐은 시간이 지남에 따라 마멸로 인해 발생할 수 있다. 그러한 늘어짐이 잠재적으로 식각기의 성능에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 도 4에서, 진공 챔버(110)는 휘어진(curved) 바닥면(418)을 포함한다. 휘어진 바닥면(418)은 식각기 내에 적절히 위치된 후에 벨트(120)의 곡률에 대응하는 곡률을 갖는다. 진공 챔버(110)의 휘어진 바닥면(418)은 다른 경우에 벨트(120)와 진공 챔버(110)의 바닥면 사이에 발생할 수 있는 갭(417)을 감소시킨다. 이러한 곡률은 늘어진 벨트(drooping belt)를 부가적으로 지지되게 하여, 벨트(120)가 늘어진 때도 진공 챔버(110)의 표면에 대하여 슬라이드하게 한다.
이러한 구성은 태양광 발전 산업에서 사용되는 것과 같은 비교적 얇은 웨이퍼들(대략 50 내지 250 미크론 두께 범위에 있음)을 식각하는데 특히 적합하게 된다. 더 얇은 웨이퍼들은 더 유연하기 때문에 곡면을 따라 슬라이드하는 벨트에 대하여 배치되는 경우에 두꺼운 웨이퍼들(예를 들어, 반도체 산업에서 사용되는 것)보다 더 쉽게 구부러진다.
도 4는 또한 웨이퍼(140)의 앞면(142)이 에천트에 노출되는 섹션을 지나서 섹션(419)로 연장하는 진공 챔버(110)의 바닥면(418)의 구멍들을 도시한다. 구멍들을 섹션(419)으로 연장함으로써, 웨이퍼(140)가 웨이퍼 세정 서브시스템(170)을 통과하는 동안 벨트(120)의 반대면들 사이의 압력차가 벨트(120)에 대하여 웨이퍼(140)를 위로 계속 들어올릴 수 있다. 도 4에서, 이 섹션에 대한 압력차는 분리된 진공 플레넘(416)에 의해 생성된다. 분리된 진공 플레넘(416)을 이용하는 것은 압력차가, 벨트(120)에 웨이퍼(140)를 고정하기 위해서 이용될 때뿐 아니라 웨이퍼(140)의 뒷면(144)으로부터 세정액을 빼내기 위해서 이용될 때도 특히 유리하다. 분리된 진공 플레넘(416) 안으로 빨려들어간 용액은 세정액 화학 물질들과 에천트 화학 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 분리된 진공 플레넘(416)을 이용하면 식각기가 분리된 배기구 등의 분리된 처리 시스템을 통해 이 혼합물을 처리할 수 있다. 부가적으로, 분리된 진공 플레넘(416)에 의해 생성된 압력은 진공 챔버(114)에 의해 생성된 압력보다 작을 수 있다. 일부 구현들에서, 이러한 저압에 의해 웨이퍼가 롤러들 상으로 하강하여, 본원에서 설명한 바와 같이 벨트를 세정하는데 사용되는 벨트와 웨이퍼 사이의 공간이 제공되고, 계속해서 분리된 진공 플레넘에 증기들을 빨아들일 수 있다.
도 5A 내지 도 5C는 구멍 뚫린 벨트(120)의 각종 실시예들의 상면도들을 도시한다. 도 5A에서, 벨트의 구멍들(502)은 슬릿 형상이다. 도 5A의 좌측에서, 슬릿들은 벨트(120)가 식각기를 통해 이동하는 방향인 화살표(126) 방향에 수직한 방향으로 되어 있다. 도 5A의 우측에서, 슬릿들은 화살표(126) 방향에 평행한 방향으로 되어 있다. 다른 구현들에서, 슬릿들은 화살표(126) 방향에 대해 각도, 예를 들어 45도 각도를 갖는다.
도 5B에서, 벨트(120)의 구멍들(502)은 홀 형상이다. 도 5B의 좌측에서, 홀들은 일정 간격을 갖는다. 도 5B의 우측에서, 각 로우(row)의 홀들은 인접 로우들의 홀들과 약간 오프셋되어 있다.
도 5C에서, 벨트(120)의 구멍들(502)은 웨이퍼 위치들을 매칭시키는 패턴으로 되어 있다. 도 5C의 좌측에서, 패턴(504)은 웨이퍼들의 외부 에지의 윤곽을 나타내는데, 이 경우에는 비교적 정사각 웨이퍼, 예를 들어 태양광 발전 응용들에서 사용되는 웨이퍼들의 외부 에지의 윤곽을 나타낸다. 도 5C의 우측에서, 패턴은 도 5C의 좌측의 패턴과 유사하지만, 웨이퍼들이 배치될 곳의 외부 에지의 내부에 중심을 두는 구멍들이 부가되어, 압력차에 의해 웨이퍼(140)를 벨트(120)에 대하여 보다 단단하게 고정시킬 수 있다.
도 5A 내지 도 5C에 도시된 것과 같은 구멍들을 갖는 벨트(120)를 이용하는 것은 대량의 웨이퍼를 식각할 때 특히 유리할 수 있다. 웨이퍼를 식각기로 보내기 전에 웨이퍼의 뒷면을 밀봉하는 프리 에칭(pre-etching) 동작들 없이 단면 식각이 달성된다. 예를 들어, 도 5A 및 도 5B에서는, 식각기를 통해 웨이퍼(140)를 운송하기 전에 특정 위치에 각각의 웨이퍼(140)를 배치할 시간을 갖지 않고 웨이퍼들이 식각된다. 도 5A 내지 도 5C에서는, 식각기를 통해 웨이퍼를 운송하기 전에 예를 들어 단일 웨이퍼 척 또는 지그 내에 각각의 웨이퍼(140)를 배치할 시간을 갖지 않고 웨이퍼들이 식각된다. 하나의 묶음(batch) 내에 있는 웨이퍼들은 시스템 성능에 거의 또는 전혀 손상을 주지 않으면서 형상 및 사이즈가 다를 수 있다.
부가적으로, 다수의 웨이퍼가 동시에 식각될 수 있다. 도 5A 내지 도 5C에 도시된 각각의 벨트(120)는 웨이퍼들의 평행한 로우들을 동시에 운송하기에 충분한 치수들을 갖는다. 예를 들어, 도 5C에서, 도 5C의 좌측에 있는 벨트(120)와 도 5C의 우측에 있는 벨트는 둘 다 더블 파일 라인(double file line)과 유사한 방식으로 웨이퍼들의 평행한 로우들을 전달하도록 치수가 정해질 수 있다. 벨트(120)는 또한 트리플 파일 라인 또는 그 이상과 유사한 방식으로 웨이퍼들의 평행한 로우들을 운송하도록 치수가 정해질 수 있다. 일부 구현들에서는, 벨트(120)가 단일 라인으로 웨이퍼들을 전달하도록 치수가 정해진다.
벨트에 대한 구멍들로서 도시되었지만, 도 5A 내지 도 5C에 도시된 구멍들의 형상들은 진공 챔버의 구멍들의 형상들일 수도 있다. 벨트의 구멍들의 형상과 진공 챔버의 구멍들의 형상은 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 벨트의 구멍들은 일반적으로 원형(예를 들어 도 5B 및 도 5C의 형상)이지만, 진공 챔버의 구멍들은 일반적으로 슬롯과 같은 형상(예를 들어, 도 5A의 형상)이다. 슬롯들은 상술된 바와 같이 각도가 있을 수 있다. 이러한 구성은 벨트 홀들이 액화된 에천트의 축적을 방지하는 주파수에서 진공 챔버의 슬롯들 위를 효과적으로 쓸어낼(sweep) 수 있게 한다. 다른 실시예들에서는, 벨트 구멍의 형상들과 진공 챔버의 구멍들의 형상들에 대한 다른 조합들이 이용된다.
일 실시예에서, 식각기는 일반적으로 플라스틱들(예를 들어 테프론계 재료들) 또는 코팅된 금속으로 형성된다. 식각기(또는 식각기의 특정 서브시스템들)를 형성하는 재료는 특정 용도에 의존할 수 있다. 예를 들어, 산화물을 식각하기 위한 식각기들(또는 다른 경우에 HF 또는 BOE와 같은 에천트들을 이용하는 것)에 대해서, 식각기는 일반적으로 PVDF(PolyVinylidine DiFluoride)와 같은 테프론계 재료들로 형성될 수 있다. 실리콘과 같은 반도체 재료들을 식각하기 위한 식각기들(또는 다른 경우에 KOH와 같은 에천트들을 이용하는 것)에 대해서, 식각기는 일반적으로 폴리프로필렌(PP) 또는 유사한 재료로 형성될 수 있다.
특정 구현들에서, 진공 챔버(하우징 및 구멍 뚫린 표면을 포함)를 형성하기 위해 사용되는 재료는 진공 챔버에 포함될 구성 요소들 및/또는 사용 시 진공 챔버의 예상 온도에 기초하여 선택된다. 일 실시예에서, 진공 챔버는 테프론 코팅된 강철(steel), 테프론 코팅된 알루미늄 또는 블록 플라스틱(block plastic)들로 형성된다. 일 실시예에서, 식각 챔버는 PVDF, 천연 PP 또는 유사 재료로 형성된다. 일 실시예에서, 벨트는 현저하게 늘어나지 않는 재료, 예를 들어 플라스틱 코팅(예를 들어, 테프론 코팅)을 갖는 금속 웹으로 형성된다. 벨트는 직조된(woven) 테프론으로 형성될 수도 있다. 벨트에 비해 현저히 큰 진공 챔버 구멍들에 벨트가 걸리는(span) 실시예들(또는 도 3과 같은 실시예들)에서는, 벨트가 금속을 포함하는 일반적으로 딱딱한 재료로 형성된다.
따라서, 단면 식각을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명은 본원에서 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 설명되지만, 본 기술 분야의 당업자들에게는 그에 대한 많은 수정과 변화가 용이하게 떠오를 것이다. 따라서, 모든 그러한 변화와 수정은 이후 청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 의도된 범위 내에 포함된다. 변화들 및 예시들이 배타적이고 철저하도록 또는 본 발명을 개시된 정확한 형태들로 제한하도록 의도되지 않음을 이해할 것이다. 이러한 변화들 및 예시들은 본 발명의 실시예들을 더 잘 이해하도록 제공된다.
본원에서 사용될 때, 하나 이상의 "실시예"라는 언급은 본 발명의 적어도 하나의 구현에 포함되는 특정한 특징, 구조 또는 특성을 설명하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본원에 나타나는 "일 실시예에서" 또는 "대안의 실시예에서"와 같은 어구들은 본 발명의 각종 실시예 및 구현을 설명하는 것으로, 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 그러나, 반드시 상호 배타적이지도 않다. 후술되는 실시예들의 일부 또는 모두를 나타낼 수 있는 도면들의 설명을 포함할 뿐만 아니라 본원에 제공된 발명 개념들의 다른 잠재적 실시예들 또는 구현들을 설명하는 특정 상세들 및 구현들의 설명이 이어진다.

Claims (40)

  1. 구멍 뚫린 벨트에 대하여 웨이퍼의 뒷면을 배치하는 단계;
    상기 웨이퍼의 앞면을 에천트에 노출시키는 단계;
    상기 웨이퍼와 직접 접촉하지 않는 상기 벨트의 일면 상의 진공 챔버를 제공하는 단계를 포함하는 상기 벨트의 반대면들 사이에 압력차를 생성하는 단계; 및
    상기 진공 챔버 내의 압력을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 압력차는 상기 벨트의 구멍을 통해, 상기 웨이퍼의 앞면 상에 퇴적되지 않은 에천트를 추출하여, 상기 웨이퍼의 뒷면을 상기 에천트로부터 보호하고,
    상기 진공 챔버 내의 압력을 제어하는 단계는 배기량을 제어하는 단계, 다수의 챔버를 갖는 진공 플레넘(plenum)을 사용하는 단계, 상기 진공 플레넘 안에 기체를 주입하는 단계, 상기 에천트의 분압을 제어하는 단계, 및 상기 진공 챔버를 가열하는 단계로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 단계를 포함하는
    웨이퍼의 단면(single side)을 식각하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에천트는 증기 에천트를 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에천트는 액체 에천트를 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에천트는 증기 에천트를 포함하고 상기 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법은 증기 에천트 액화물(vapor etchant condensation)이 상기 웨이퍼의 뒷면에 접촉하는 것을 방지하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    증기 에천트 액화물이 상기 웨이퍼의 뒷면에 접촉하는 것을 방지하는 단계는 상기 증기 에천트가 상기 진공 챔버 상에서 액화하는 것을 방지하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 증기 에천트가 상기 진공 챔버 상에서 액화하는 것을 방지하는 단계는 상기 진공 챔버를 가열하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구멍 뚫린 벨트에 대하여 상기 웨이퍼의 뒷면을 배치하는 단계는 상기 벨트 아래에 상기 웨이퍼의 뒷면을 배치하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구멍 뚫린 벨트에 대하여 상기 웨이퍼의 뒷면을 배치하는 단계는 상기 벨트의 제2 구멍을 상기 웨이퍼의 뒷면으로 덮어 상기 압력차가 상기 웨이퍼를 상기 제2 구멍을 통하여 상기 벨트에 대해 들어올리는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구멍 뚫린 벨트에 대하여 상기 웨이퍼의 뒷면을 배치하는 단계는 상기 벨트 상에 상기 웨이퍼의 뒷면을 배치하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 50 내지 250 미크론(micron) 범위의 두께를 갖는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 앞면을 상기 웨이퍼를 운송하는 롤러와 접촉하게 하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 벨트와 상기 롤러 사이의 거리를 변경하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 단면을 식각하는 방법.
  16. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버에 대하여 위치된 구멍 뚫린 벨트; 및
    상기 진공 챔버에 대하여 상기 구멍 뚫린 벨트의 반대면 상에 위치된 식각 챔버
    를 포함하고,
    상기 식각 챔버는 상기 벨트에 대하여 뒷면을 배치시킨 웨이퍼의 앞면을 식각할 수 있게 에천트를 방출하도록 하는 크기로 정해진 개구부를 갖고, 상기 진공 챔버는 압력차를 생성하여 상기 웨이퍼의 뒷면을 상기 에천트로부터 보호하도록 구성되고,
    상기 에천트는 증기 에천트이고,
    상기 진공 챔버는 상기 진공 챔버 상의 상기 증기 에천트의 액화물을 감소시키는 온도까지 상기 진공 챔버 표면을 가열하기 위한 히터를 포함하는 식각기.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서,
    상기 압력차는 액화물이 상기 벨트의 하나 이상의 구멍을 통하여 떨어져 상기 웨이퍼의 뒷면에 접촉하는 것을 방지하는 데 충분한 힘을 공급하는 식각기.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 상기 벨트의 일부분 위에 있고 상기 식각 챔버는 상기 벨트의 상기 부분 아래에 있는 식각기.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 상기 벨트의 일부분 아래에 있고 상기 식각 챔버는 상기 벨트의 상기 부분 위에 있는 식각기.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 앞면 상에 퇴적되지 않은 에천트를 상기 압력차에 의해 상기 벨트의 구멍을 통하여 추출하는 식각기.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 압력차는 상기 웨이퍼를 상기 벨트에 고정시키는 식각기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 식각 챔버는 상기 웨이퍼 상에 퇴적되지 않은 에천트를 추출하도록 구성된 배기구(exhaust)를 더 포함하는 식각기.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 벨트의 구멍은 슬릿 또는 홀(hole) 형상인 식각기.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 벨트의 구멍들은 웨이퍼 위치들을 매칭시키는 패턴으로 되어 있는 식각기.
  27. 제16항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 구멍 뚫린 바닥면을 갖는 식각기.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 상기 구멍 뚫린 바닥면은 곡면인 식각기.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 벨트에 연결되어 상기 진공 챔버의 상기 구멍 뚫린 바닥면을 가로질러 상기 벨트를 슬라이드(sliding) 하기 위한 벨트 롤러를 더 포함하는 식각기.
  30. 제16항에 있어서,
    상기 벨트의 치수들은 웨이퍼들의 평행한 로우(row)들을 동시에 운송하는 데 충분한 식각기.
  31. 제16항에 있어서,
    상기 식각 챔버에 인접한 롤러들을 더 포함하고, 상기 롤러들과 상기 구멍 뚫린 벨트 사이의 거리는 50 내지 250 미크론 범위에 있는 식각기.
  32. 구멍 뚫린 벨트에 대하여 웨이퍼의 뒷면을 배치하는 수단;
    상기 웨이퍼의 앞면을 에천트에 노출시키는 수단; 및
    상기 벨트의 반대면들 사이에 압력차를 생성하는 수단
    을 포함하고,
    상기 압력차는 상기 벨트의 구멍을 통해, 상기 에천트의 일부분을 추출하여, 상기 웨이퍼의 뒷면을 상기 에천트로부터 보호하고,
    상기 압력차를 생성하는 수단은 구멍 뚫린 표면을 갖는 진공 챔버를 포함하는
    웨이퍼의 단면을 식각하기 위한 식각기.
  33. 삭제
  34. 제32항에 있어서,
    상기 벨트와 상기 진공 챔버의 구멍 뚫린 표면 사이의 갭을 감소시키는 수단을 더 포함하는 식각기.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 갭을 감소시키는 수단은 상기 진공 챔버의 구멍 뚫린 표면을 가로질러 상기 벨트를 타이트하게 하는 수단을 포함하는 식각기.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 갭을 감소시키는 수단은 상기 진공 챔버의 곡면을 포함하는 식각기.
  37. 제32항에 있어서,
    상기 노출시키는 단계 후에 상기 웨이퍼를 세정하는 수단을 더 포함하는 식각기.
  38. 제32항에 있어서,
    각각의 에천트 노출 후에 상기 벨트의 부분들을 세정하는 수단을 더 포함하는 식각기.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 벨트의 부분들을 세정하는 수단은 상기 구멍 뚫린 벨트를 통하여 공기를 강제로 통과시키도록 구성된 압입 챔버(pressurized chamber)를 포함하는 식각기.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 벨트의 부분들을 세정하는 수단은,
    헹굼 및 건조 탱크; 및
    상기 헹굼 및 건조 탱크에 상기 벨트를 통과시키는 수단
    을 포함하는 식각기.
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