KR102155111B1 - 반도체 하이브리드 식각 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 하이브리드 식각 방법은 플랫폼, 플랫폼 내부에 배치된 제1식각 챔버 및 제2식각 챔버를 포함하는 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 제1식각 챔버내에서 웨이퍼의 전면에 대해 제1식각 공정을 수행하는 단계; 및 제2식각 챔버에서 상기 웨이퍼의 배면에 대해 제2식각 공정을 수행하는 단계;를 할 수 있다. 상기 제1식각 공정은 상기 웨이퍼의 전면중 베벨 영역에 대해 분사된 불소기반 가스를 RF 파워를 인가하여 플라즈마로 형성하여 상기 베벨 영역에 대한 건식 식각 공정을 진행하고, 상기 제2식각 공정은 상기 웨이퍼의 배면에 대해 전면적으로 수행하거나 또는 상기 웨이퍼의 배면중 상기 베벨 영역에 대해 불소기반 습식 케미칼을 사용하여 습식 식각 공정을 진행할 수 있다.

Description

반도체 하이브리드 식각 장치 및 방법{Semiconductor hybrid etching apparatus and method}
본 발명은 반도체 식각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식 식각 유니트와 습식 식각 유니트가 하나의 플랫폼내에 결합된 반도체 하이브리드 식각 장치 및 이를 이용하여 웨이퍼의 베벨 영역을 용이하고 간단한 공정을 통해 식각할 수 있는 반도체 하이브리드 식각 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(wafer)상에는 박막 증착 및 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 통해 원하는 소정의 회로 패턴 등을 집적시켜 다양한 집적회로 소자등이 제작된다. 이러한 집적 회로 소자들은 반도체 웨이퍼의 소정 영역, 예를 들어, 소자 형성 영역에 집적된다. 반도체 웨이퍼의 소자 형성 영역을 제외한 에지 영역은 웨이퍼의 이송을 위해 별도의 소자 또는 회로 패턴이 형성되지 않는 영역으로, 웨이퍼 베벨(bevel) 영역이라 한다. 웨이퍼 베벨 영역은 웨이퍼의 에지로부터 소정의 폭으로 형성되며, 웨이퍼 상면, 측면을 포함한 경사면, 그리고 웨이퍼 배면을 포함한다.
반도체 소자의 제조 공정중 박막 증착 공정은 웨이퍼 전면에 걸쳐 원하는 박막을 소정의 두께로 증착하며, 박막 식각 공정은 원하는 소자 패턴을 얻기 위해 웨이퍼의 소자 형성 영역에 형성된 박막을 타겟으로 하여 진행되므로, 웨이퍼의 에지 영역인 베벨 영역에는 박막이 제거되지 않은 상태로 잔류하게 된다. 또한, 플라즈마를 이용하여 식각 공정을 진행하게 되면, 파티클과 같은 공정 부산물이 발생되어 퇴적된다.
그러므로, 웨이퍼 베벨 영역에 막, 공정 부산물 또는 파티클이 퇴적된 상태에서 후속 공정을 진행하게 되면, 웨이퍼가 휘어지는 현상이 발생하거나, 또는 디포커싱에 의한 웨이퍼 정렬이 어려워질 뿐만 아니라 웨이퍼 베벨 영역에 퇴적된 막이나 공정 부산물 또는 파티클은 이후 공정에서 공정상의 결함으로 작용하여 수율을 저하시키는 원인이 된다.
이를 해결하기 위해, 종래에는 웨이퍼 베벨 영역의 퇴적물을 제거하는 베벨 식각 공정을 진행하는데, 웨이퍼의 에지 부분에 플라즈마를 형성하여 베벨 식각 공정을 수행하게 된다. 이러한 베벨 식각 공정을 통해 베벨 영역중 웨이퍼의 상면에 축적된 퇴적물은 제거할 수 있었으나, 웨이퍼의 배면에는 여전히 퇴적물이 남아있게 되어 웨이퍼의 휨 현상 및 디포커싱 등에 따른 수율 저하 등의 문제점이 여전히 존재하였다. 또한, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정을 통해 베벨 영역의 퇴적물을 제거함에 따라 파티클 발생에 취약한 문제점이 있었다. 게다가, 종래의 베벨 식각 방법은 웨이퍼의 상면 및 배면의 파티클 및 오염의 미세 제어가 용이하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 웨이퍼의 베벨 영역의 식각 공정에 적합한, 건식 식각 유니트와 습식 식각 유니트가 하나의 플랫폼(platform)내에 결합된 반도체 하이브리드 식각 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 불소기반의 식각 가스 및 식각 에천트를 이용하여 웨이퍼의 베벨 영역을 용이하고 간단한 공정을 통해 식각할 수 있는 반도체 하이브리드 식각 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 건식 식각 유니트와 습식 식각 유니트가 결합된 하나의 반도체 하이브리드 식각 장치내에서, 불소기반의 식각 가스 및 식각 에천트를 이용하여 웨이퍼의 베벨 영역을 용이하고 간단한 공정을 통해 식각할 수 있는 반도체 하이브리드 식각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 웨이퍼의 베벨 영역의 상면에 형성된 퇴적물을 건식 식각 공정을 통해 제거하고, 배면에 형성된 퇴적물을 습식 식각 공정을 통해 제거할 수 있는 하이브리드 식각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 웨이퍼의 베벨 영역의 상면에 형성된 퇴적물을 건식 식각 공정을 통해 제거하는 공정 후의 베벨 세정 공정과 베벨 영역의 배면에 형성된 퇴적물의 제거 공정을 동일한 습식 식각 유니트에서 인시튜적으로 진행할 수 있는 하이브리드 식각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 반도체 하이브리드 식각 방법은 플랫폼, 플랫폼 내부에 배치된 제1식각 챔버 및 제2식각 챔버를 포함하는 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 제1식각 챔버내에서 웨이퍼의 전면에 대해 제1식각 공정을 수행하는 단계; 및 제2식각 챔버에서 상기 웨이퍼의 배면에 대해 제2식각 공정을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 제1식각 공정은 상기 웨이퍼의 전면중 베벨 영역에 대해 분사된 불소기반 가스에 RF 파워를 인가하여 플라즈마로 형성하여 상기 베벨 영역에 대한 건식 식각 공정을 진행하고, 상기 제2식각 공정은 상기 웨이퍼의 배면에 대해 전면적으로 수행하거나 또는 상기 웨이퍼의 배면중 상기 베벨 영역에 대해 불소기반 습식 케미칼을 사용하여 습식 식각 공정을 진행할 수 있다.
상기 제1식각 공정시, 플라즈마에 의한 웨이퍼의 손상을 방지하기 위하여, 플라즈마의 안정화를 위한 불활성 가스를 상기 제1식각 챔버로 더 공급할 수 있다. 상기 불소 기반 가스는 NF3, CxFyHz, 또는 SF6 를 포함하고, 상기 불활성 가스는 N2, Ar, He, Ne, Kr, 또는 Xe 를 포함하며, 불활성 가스를 포함하는 불소 기반 가스의 양은 10 내지 3000 sccm 을 사용할 수 있다.
제1식각 공정중 플라즈마에 의해 웨이퍼가 가열되어 웨이퍼상에 형성된 소자가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 기판을 -20 내지 5℃ 로 냉각시켜 주는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제2식각 공정시 웨이퍼상에 형성된 소자의 손상을 방지하기 위하여 N2 가스를 더 공급할 수 있다.
상기 제1 및 제2식각 챔버중 제2식각 챔버에서 불소 기반의 케미칼을 이용하여 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2식각 공정과 세정 공정은 동일한 제2식각 챔버내에서 인시튜적으로 진행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 식각 장치는 하나의 플랫폼내에 건식 식각 유니트와 습식 식각 유니트가 구비되어, 동일한 하나의 식각 장치내에서 불소기반의 식각 가스를 이용하여 웨이퍼의 베벨 영역의 상면에 형성된 퇴적물을 건식 식각 공정을 통해 제거하고, 배면에 형성된 퇴적물을 불소기반의 식각 에천트를 이용하여 습식 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 에지 부분 및 배면에 대한 파티클 및 오염의 미세 제어(예를 들어, 웨이퍼 전면: 2 mm 제거, 측면: 완전 제거, 배면: 7 내지 10 mm 제거)에 유리한 이점이 있다. 또한, 건식 식각을 통한 베벨 식각시 파티클 발생에 취약한 문제점을 해결할 수 있다.
게다가, 3D 낸드 플래쉬 소자 제조를 위한 증착 공정시 막이 웨이퍼의 상면 뿐만 아니라 배면 안쪽으로 증착되어 휨 현상 발생으로 수율이 저하되는 문제점을 배면 습식 식각 공정을 통해 해결할 수 있을 뿐만 아니라 배면 파티클의 제어가 용이한 이점이 있다.
또한, 웨이퍼의 베벨 영역의 상면에 형성된 퇴적물을 건식 식각 공정을 통해 제거한 공정 후의 베벨 세정 공정과 베벨 영역의 배면에 형성된 퇴적물의 제거 공정을 동일한 습식 식각 유니트에서 인시튜적으로 진행할 수 있어 베벨 영역의 퇴적물을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 공정 단순화 및 공정 시간 단축을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 수율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 베벨 식각을 위한 건식 식각 공정과 습식 식각 공정 그리고 베벨 세정을 위한 세정 공정이 하나의 동일한 식각 장치내에서 이루어지므로, 웨이퍼의 대기 노출을 최소화하여 파티클 및 오염에 노출을 최소화할 수 있으므로, 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 영역의 식각 공정에 적합한 반도체 하이브리드 식각 장치의 단면도를 도시한 것이다.
제2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 습식 식각 유니트의 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 건식 식각 유니트의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치를 이용한 웨이퍼 베벨 영역의 식각 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치를 이용한 웨이퍼 베벨 영역의 식각 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 1의 반도체 하이브리드 식각 장치(100)는 습식 식각 유니트와 건식 식각 유니트가 결합되어, 하나의 장치내에 반도체 웨이퍼의 베벨 영역에 축적된 퇴적물을 제거하기 위한 베벨 식각 공정을 수행할 수 있는 식각 장치이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치(100)는 식각 유니트들(260, 270)이 배치될 플랫폼(platform)(110) 및 상기 플랫폼(110)의 외부에 배치되어 상기 플랫폼(110)내에 배치된 식각 유니트들의 식각 공정 제어, 예를 들어 웨이퍼 이송 등을 제어하기 위한 콘트롤러(120)를 포함할 수 있다.
상기 플랫폼(110)은 내부가 청정한 분위기를 유지하며, 크게 4개의 파트, 예를 들어, 설비 전후 모듈(EFEM, equipment front end module) 파트(130), 버퍼(buffer) 모듈 파트(150), 습식(wet) 식각 유니트 파트(170), 및 건식(dry) 식각 유니트 파트(190)로 분류될 수 있다.
EFEM 파트(130)는 그의 내부에 이송 모듈(225)을 구비하여 다수의 웨이퍼(도 2 및 3의 200 참조)를 이송시키는 역할을 한다. 상기 EFEM 파트(130)는 로드 포트(210)와 인덱스 모듈(220)을 구비할 수 있다. 상기 EFEM 파트(130)는 웨이퍼를 외부로부터 공정 모듈 파트인 습식 식각 유니트 파트(170) 또는 건식 식각 유니트 파트(190)로 반송시켜 주는 역할을 할 수 있다. 상기 EFEM 파트(130)의 내부는 청정한 공간을 형성하여 웨이퍼가 청정한 환경 내에서 습식 식각 유니트 파트(170) 또는 건식 식각 유니트 파트(190)로 이송되도록 할 수 있다.
상기 로드 포트(210)에는 웨이퍼 저장 용기로서 다수의 FOUP (front opening unified pod)(215)이 로딩될 수 있다. 상기 FOUP(215)은 반도체 웨이퍼를 저장하기 위한 밀폐형 웨이퍼 저장 용기로서, 예를 들어 카세트 일체형으로 전방 개방형인 웨이퍼 저장 용기일 수 있다. 상기 웨이퍼(200)는 lot 단위로 FOUP(215)에 장착되어 이송되고, 습식 및 건식 식각 유니트 파트(170, 190)로는 낱장으로 이송될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 웨이퍼(200)가 저장 용기로서 FOUP(215)에 장착되어 로드 포트(210)에 로딩되는 것을 예시하였으나, 이에 반드시 한정되는 것이 아니라 웨이퍼의 사이즈 등에 따라 다양한 방식으로 로드 포트(210)에 로딩될 수 있다.
인덱스 모듈(220)은 상기 로드 포트(210)의 FOUP(215)에 저장된 웨이퍼를 식각 유니트(260, 270)로 이송하는 역할을 한다. 인덱스 모듈(220)에는 식각 유니트 유니트(260, 270)로의 웨이퍼 이송을 담당하는 인덱스 로봇(225)이 배치될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 인덱스 모듈(220)에는 상기 로드 포트(210)의 FOUP(215)을 오픈시켜 주기 위한 FOUP 오프너가 배치될 수 있다.
버퍼 모듈 파트(150)에는 공정 모듈인 식각 유니트(260, 270)로 제공되어 공정 처리될 웨이퍼들 또는 식각 유니트(260, 270)로 부터 제공되는 공정 처리된 웨이퍼들을 임시 보관하기 위한 버퍼 모듈(230)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼 모듈(230)은 다수의 버퍼(235)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 로드 포트(210)에 배열된 다수의 FOUP(215)중 제1 및 2 FOUP에 저장된 웨이퍼들은 상기 인덱스 로봇(225)을 통해 상기 버퍼 모듈(230)의 다수의 버퍼들(235)중 제1버퍼로 이송되어 일시 저장되고, 다수의 FOUP(215)중 제3 및 제4 FOUP에 저장된 웨이퍼들은 상기 인덱스 로봇(225)을 통해 상기 다수의 버퍼(235)중 제2버퍼로 이송되어 일시 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치(100)에서는, 상기 플랫폼(110)내 상기 버퍼 모듈 파트(150) 및 식각 유니트 파트(170, 190)간에는 웨이퍼 이송을 위한 웨이퍼 이송 통로(240)가 형성될 수 있다. 상기 웨이퍼 이송 통로(240)에는 상기 버퍼(235)와 식각 유니트(260, 270)간의 웨이퍼(200)의 이송을 담당하는 상기 웨이퍼 이송 수단(250)으로서, 웨이퍼 이송 로봇(WTR, wafer transfer Robot)이 배치될 수 있다.
웨이퍼 이송 통로(240)에 배치된 상기 웨이퍼 이송 로봇(250)은 공정 모듈 유니트(260, 270)에서 공정 처리될 웨이퍼(200)를 상기 버퍼 모듈(230)의 버퍼(235)로부터 공정 모듈 유니트(260, 270)로 이송하거나, 공정 모듈 유니트(260, 270)에서 공정 처리된 웨이퍼(200)를 상기 공정 모듈(260, 270)로부터 상기 버퍼(235)로 제공할 수 있다.
습식 식각 유니트 파트(170)에는 습식 식각 유니트(모듈) (260)이 배치될 수 있다. 습식 식각 유니트(260)에는 습식 식각 공정을 위한 다수의 공정 챔버(265)가 배열될 수 있다. 공정 챔버(265)는 웨이퍼(200)에 대하여 습식 식각 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 도면에는 도시되지 않았으나, 습식 식각 유니트(260)는 상기 공정 챔버(265)내의 웨이퍼(200)로 적어도 한 종류의 습식 케미칼을 공급하기 위한 케미칼 공급부, 상기 웨이퍼 이송 로봇(250)에 의해 버퍼(235)로 부터 이송된 공정 처리될 웨이퍼를 상기 공정 챔버(265)로 로딩하기 위한 로딩 장치, 상기 공정 챔버(265)로부터 공정 처리된 웨이퍼(200)를 언로딩하기 위한 언로딩 장치 등을 더 구비할 수 있다.
다수의 공정 챔버(265)에는 상기 웨이퍼 이송 로봇(250)에 의해 버퍼(235)에 임시 저장되어 있던 웨이퍼(200)가 이송되어, 습식 식각 공정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 다수의 공정 챔버(265)에서는 웨이퍼의 베벨 영역에 대한 식각 공정을 진행할 수 있다. 구체적으로, 다수의 공정 챔버(265)에서는 웨이퍼 베벨 영역중 웨이퍼의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체에 대한 습식 식각 공정을 진행할 수 있다. 또한, 다수의 공정 챔버(265)에서는 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행할 수도 있다.
건식 식각 유니트 파트(190)에는 건식 식각 유니트(모듈) (270)이 배치될 수 있다. 건식 식각 유니트(270)는 로드락 챔버(271), 이송 챔버(273) 및 다수의 공정 챔버(275) 등을 포함할 수 있다. 로드락 챔버(271)는 상기 웨이퍼 이송 로봇(250)에 의해 버퍼(235)로 부터 이송된 공정 처리될 웨이퍼를 적재한 후 그의 내부를 진공 상태로 만들어 줄 수 있다.
이송 챔버(273)에는 상기 진공 상태의 로드락 챔버(271)에 적재된 웨이퍼를 상기 공정 챔버(275)로 이송하는 웨이퍼 이송 로봇(280)이 배치될 수 있다. 건식 식각 유니트(270)에는 건식 식각 공정을 위한 다수의 공정 챔버(275)가 배열될 수 있다. 다수의 공정 챔버(275)에는 상기 웨이퍼 이송 로봇(280)에 의해 로드락 챔버(271)에 적재되어 있던 웨이퍼들이 이송되어, 건식 식각 공정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 다수의 공정 챔버(275)에서는 웨이퍼의 베벨 영역에 대한 건식 식각 공정을 진행할 수 있다. 구체적으로, 다수의 공정 챔버(275)에서는 웨이퍼 베벨 영역중 웨이퍼의 전면에 대한 건식 식각 공정을 진행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치(100)에 있어서, 습식 식각 유니트(260)의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 2에는 상기 습식 식각 유니트(260)에 배치된 다수의 공정 챔버(265)중 하나에 대한 단면 구조를 도시한 것이다.
공정 챔버(265)는 웨이퍼(200)의 습식 식각 공정이 진행되는 공간으로서, 공정 처리될 웨이퍼(200)를 지지하기 위한 기판 지지대(201)이 배치될 수 있다. 상기 웨이퍼(200)는 고정 부재(202)를 통해 상기 기판 지지대(201)로부터 일정 간격 이격되어 상기 기판 지지대(201)상에 안착될 수 있다.
상기 공정 챔버(265)의 상측 부분, 예를 들어 상기 웨이퍼(200)의 상부에는 상기 웨이퍼(200)로 습식 케미칼(204)을 제공하기 위한 분사부(203)가 배치될 수 있다. 도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 분사부(203)는 상기 습식 케미칼(204)을 분사시켜 주기 위한 다수의 노즐이 상기 웨이퍼(200)에 대향하여 배열될 수 있다. 상기 분사부(203)는 상기 웨이퍼(200)의 상부에만 배열되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 분사부(203)는 상기 웨이퍼(200)의 하부에도 배열될 수 있다.
상기 기판 지지대(201)에는 회전축(206)이 결합되어 상기 기판 지지대(201)를 회전시켜 줄 수 있다. 상기 회전축(206)에는 상기 회전축(206)에 동력, 예를 들어 회전력을 제공하기 위한 회전수단(205)이 연결될 수 있다. 상기 회전수단(205)은 예를 들어, 모터를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 회전수단(205)로부터 제공되는 회전력이 상기 회전축(206)을 통해 상기 기판 지지대(201)에 전달되어, 상기 웨이퍼(200)를 회전시켜 주게 된다.
상기 습식 식각 유니트(260)은 상기 웨이퍼(200)에 대하여 공정 챔버(265)내에서 습식 식각 공정을 진행할 수 있다, 예를 들어, 베벨 식각 공정시, 상기 회전수단(205)으로부터 상기 회전축(206)을 통해 전달되는 회전력에 의해 상기 기판 지지대(201)가 회전하는 상태에서, 상기 분사부(203)를 통해 웨이퍼 배면 식각을 위한 습식 케미칼(204)을 상기 웨이퍼(200)로 제공하여 웨이퍼(200)의 배면(200b)을 식각할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼 베벨 영역의 배면을 식각하거나 또는 상기 웨이퍼의 배면을 전면적으로 식각할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 베벨 식각을 위한 습식 식각 공정을 스프레이 방식을 통해 수행하는 것을 예시하였으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 베벨 식각 공정후 웨이퍼 세정 공정시, 상기 회전 수단(205)으로부터 상기 회전축(206)을 통해 전달되는 회전력에 의해 상기 기판 지지대(201)가 회전하는 상태에서, 상기 분사부(203)를 통해 웨이퍼 세정을 위한 습식 케미칼(204)을 상기 웨이퍼(200)로 제공하여 웨이퍼 세정 공정을 수행할 수 있다.
상기 습식 식각 공정 또는 세정 공정시 상기 웨이퍼(200)는 전면(200a)이 회전 수단(205)에 대향 배치되고, 배면(200b)이 상측을 향하도록 공정 챔버(265)내에 배치될 수 있다. 이를 위해, 도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 웨이퍼(200)를 반전시켜 주기 위한 반전 수단(reverse kit)이 공정 챔버(265)내에 배치될 수 있다. 상기 반전 수단은 반드시 습식 공정 유니트(260)의 공정 챔버(265)내에 배치되는 것이 아니라 상기 EFEM 파트(130), 예를 들어 로드 포트(210) 또는 상기 버퍼 모듈(230)내에 배칠될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베벨 식각용 건식 식각 유니트(270)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 베벨 식각용 건식 식각 유니트(270)는 챔버(275), 그의 상면에 웨이퍼(200)가 안착되는 상기 챔버(275)내에 위치하는 기판 지지대(310), 상기 웨이퍼(200)에 대응하여 상기 챔버(275)내의 상기 기판 지지대(310) 상측에 배치되는 가스 분배판(320) 및 링 형상의 전극(330)을 포함한다. 도면에는 상기 웨이퍼(200)의 전면(200a)이 챔버(275)의 상측을 향하도록 안착되는 것을 예시하였으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
예를 들어,상기 기판 지지대(310)는 상기 RF 파워(340)에 커플링되어, 통상의 전극, 예를 들어 음의 전극으로 작용할 수 있다. 상기 전극(330)은 식각 장치의 또 다른 전극, 예를 들어 양의 전극으로 작용할 수 있다. 상기 전극(330)은 상기 웨이퍼(200)를 기준으로 상측에 배치되는 상측 전극(331)과 상기 기판 지지대(310)에 대응하여 배치되는 상기 상측 전극(331)과 대향 배치되는 하측 전극(335)을 구비할 수 있다.
상기 가스 분배판(320)은 상기 웨이퍼(200)의 소자 패턴(미도시)가 형성되는 소자 형성 영역으로는 불활성 가스, 예를 들어, N2 가스를 공급하고, 상기 웨이퍼의 에지 영역인 베벨 영역으로는 식각 공정 가스를 공급할 수 있다.
도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 상측 전극(331)과 상기 가스 분배판(320)사이에는 상측 유전체 링이 배열되어, 상기 상측 전극(331)은 상기 가스 분배판(320)과 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 상기 하측 전극(335)과 상기 기판 지지대(310)사이에는 하측 유전체 링이 배열되어 상기 하측 전극(335)은 상기 기판 지지대(310)와 전기적으로 절연될 수 있다.
상기 건식 식각 유니트(270)는 RF 전원(340)을 통해 인가되는 RF 파워에 의해 상측 전극(331)과 하측 전극(335)사이 및 웨이퍼(200)의 에지 부분에 용량성 커플링 플라즈마(CCP, capacitive coupling plasma)가 형성되어, 베벨 식각 공정을 수행하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치를 구성하는 건식 식각 유니트 및 습식 식각 유니트 각각은 도면에 도시된 구성에 한정되는 것이 아니라 반도체 공정에서 사용되는 다양한 식각 장비가 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼의 전면(200a)이나 배면(200b)에 대해 건식 식각공정과 습식 식각 공정을 각각 수행하도록 건식 식각 장치 또는 습식 식각 장치가 상기 플랫폼(100)내에 배치될 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼의 전면과 배면에 대해 식각 공정이 동시에 수행되도록 상기 식각 장비가 구성될 수도 있다. 게다가, 상기 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치는 웨이퍼의 베벨 식각 공정이나 세정 공정에 적용될 뿐만 아니라 다양한 식각 공정에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 하이브리드 식각 장치는 단독의 습식 식각 공정, 단독의 건식 식각 공정, 또는 단독의 세정 공정을 진행하도록 적용될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치를 이용한 하이브리드 베벨 식각 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 베벨 식각 방법을 도 1 내지 도 3과 함께 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 상기 하이브리드 식각 장치의 EFEM 파트(130)에 로딩된 다수의 FOUP(215)중 해당하는 FOUP(215)에 공정 처리될 웨이퍼(도 2 및 3의 200 참조)를 lot 단위로 로딩시키고(S400), 상기 FOUP(215)에 로딩된 웨이퍼(200)를 웨이퍼 이송 수단(225)인 인덱스 로봇(IR)을 이용하여 다수의 버퍼(235)중 해당하는 버퍼(235)에 일시 저장한다(S410).
이어서, 웨이퍼 이송 통로(240)에 배치된 웨이퍼 이송 수단(250)인 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 이용하여 상기 버퍼(235)에 저장된 웨이퍼(200)를 건식 식각 유니트(270)의 공정 챔버(275)로 이송한다(S420).
도 1을 참조하면, 상기 버퍼(235)에 저정된 웨이퍼(200)는 상기 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 건식 식각 유니트(270)의 로드락 챔버(271)로 이송되고, 상기 로드락 챔버(271)에 이송된 웨이퍼(200)는 이송 챔버(273)에 배치된 웨이퍼 이송 수단(280)인 웨이퍼 이송 로봇(DTR)을 통해 다수의 공정 챔버(275)중 해당하는 공정 챔버(275)로 이송시켜 준다.
건식 식각용 공정 챔버(275)내에서, 상기 기판 지지대(310)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대하여 건식 식각 공정을 이용하여 1차로 베벨 식각 공정을 수행한다(S430).
도 3에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(275)내에 배치된 기판 지지대(310)로 RF 전원(340)을 통해 RF 파워를 공급하고 상기 가스 분배판(320)의 분사 노즐을 통해 식각 가스를 상기 웨이퍼(200)를 향해 분사시켜 줌으로써, 상기 웨이퍼(200)의 에지 부분인 베벨 영역에 플라즈마(CCP)를 형성하게 된다. 따라서, 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대하여 건식 식각 공정을 통해 1차 베벨 식각 공정을 수행하여, 웨이퍼(200)의 베벨 영역에 축적된 막질이나 파티클 등을 제거하여 줄 수 있다.
상기 건식 식각 공정을 수행하기 위한 공정 파라미터를 살펴보면 다음과 같다. 베벨 영역 식각용 공정 가스는 NF3, CxFyHz, SF6 등과 같은 불소기반 가스를 사용한다. 상기 공정가스로 상기 불소 기판 가스외에 플라즈마 안정화를 위하여 N2, Ar, He, Ne, Kr, Xe 등의 불활성 가스(Inert Gas)가 더 사용될 수 있다. 이때, 사용되는 불활성 가스의 양은 대략 10 내지 1000 sccm 일 수 있다.
불소기반 가스와 불활성 가스를 이용하는 공정 가스로 대략 10 내지 3000 sccm의 양이 사용되며, 공정중 압력은 0.1 내지 20 torr 범위에서 조절하여, 상기 베벨 영역 식각을 위한 건식식각을 진행할 수 있다.
한편, 베벨 영역 식각 공정중 플라즈마에 웨이퍼(200)가 가열되어, 기판회로, 예를 들어 웨이퍼상에 형성된 소자 형성층에 대한 손상을 방지하기 위하여, 웨이퍼(200)를 대략 -20 내지 5℃ 정도로 냉각시켜 줄 수 있다.
이때, RF 전원(340)에서 베벨 영역 식각시 인가되는 RF 파워로, 2 MHz 내지 60 MHz 범위의 주파수를 가지며 약 50 내지 3000 watt 범위의 RF 파워를 사용할 수 있다.
웨이퍼 이송 수단(250)을 이용하여 웨이퍼 이송 통로(240)를 경유하여 상기 1차 베벨 식각된 웨이퍼(200)를 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)로 이송시켜 준다(S440).
먼저, 상기 1차 베벨 식각된 웨이퍼(200)는 상기 이송 챔버(273)에 배치된 웨이퍼 이송 로봇(DTR)을 통해 상기 로드락 챔버(271)로 이송된다. 상기 로드락 챔버(271)에 로딩된 웨이퍼(200)는 상기 웨이퍼 이송 수단(250)인 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 상기 습식 식각 유니트(260)로 이송된다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 이송된 웨이퍼는 습식 식각 유니트(260)의 웨이퍼 로딩 수단을 통해 상기 습식 식각용 공정 챔버(265)로 이송된다.
습식 식각용 공정 챔버(265)내에서, 상기 기판 지지대(201)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼(200)의 배면 전체에 대하여 습식 식각 공정을 이용하여 2차로 베벨 식각 공정을 수행한다(S450). 이때, 2차 베벨 식각 공정은 경우에 따라서, 상기 웨이퍼(200)의 배면이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 진행될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(265)내에 배치된 기판 지지대(201)에 안착된 웨이퍼(200)를 향해 분사부(203)를 통해 습식 케미칼(204)을 공급하여 줌으로써, 상기 웨이퍼 베벨 영역의 배면 또는 상기 웨이퍼 베벨 영역을 포함하는 웨이퍼 배면을 전면적으로 2차 베벨 식각 공정을 진행한다. 이에 따라, 상기 웨이퍼의 배면에 축적된 막질이나 파티클 등을 제거하여 줄 수 있다.
이어서, 동일 챔버내, 예를 들어 공정 챔버(265)내에서 2차 베벨 식각된 웨이퍼(200)에 대하여 인시튜적으로 (in-situ) 베벨 세정 공정을 진행한다(S460). 상기 세정 공정은 상기 1차 베벨 식각 공정인 건식 식각 공정에 의해 발생된 파티클을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 이때, 베벨 세정 공정은 경우에 따라서, 상기 웨이퍼(200)의 배면이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 진행될 수 있다.
상기 베벨 세정 공정이 2차 베벨 식각 공정과 동일한 챔버인 습식 식각용 공정 챔버(265)내에서 인시튜적으로 수행되므로, 추가의 웨이퍼의 로딩 및 이송 공정없이 베벨 세정 공정을 진행할 수 있으므로, 공정 단순화 및 그에 따른 오염에 대한 노출도 감소시켜 줄 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼의 배면이 상측을 향하도록 안착되어 습식 식각 공정을 수행하는 경우, 웨이퍼 반전 수단을 이용하여 상기 웨이퍼(200)를 반전시킨 상태에서 습식 식각 공정을 수행하고, 반전된 상태에서 세정 공정을 추가의 웨이퍼 반전 공정없이 진행할 수 있으므로, 공정 단순화 및 공정 시간 단축을 도모할 수 있다.
베벨 영역에 대한 습식 식각공정 및 웨이퍼 세정 공정에 대한 공정 파라미터를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 챔버(265)내의 웨이퍼(200)를 베벨 영역에 대한 습식 식각공정 및 웨이퍼 세정 공정시 상기 회전 수단(205)에 의해 60 내지 2000 RPM 으로 회전시키고, 건조시에는 10 내지1000 내지 3000 RPM 으로 회전시켜 줄 수 있다.
이때, 베벨 영역에 대한 습식 식각용 케미칼의 유량과 세정 공정을 위한 DIW 의 유량은 각각 0. 1 내지 1~3 liter per minutes (LPM)이며, 건조 공정은 단순 스핀 오프(Spin off) 방식을 이용하거나 0.1 내지 10 LPM의 N2 가스를 이용하여 수행할 수 있다.
또한, 베벨 영역에 대한 습식 식각공정 수행시, 웨이퍼의 배면 전체에 대하여 전면 에칭(Backside Stripe)시에 발생할 수 있는 패턴 측면의 어택을 방지하기 위해 10 내지 500 LPM의 N2 가스를 사용할 수 있다.
이때, 습식 케미칼은 불소기반 습식 케미칼을 사용할 수 있다. 상기 베벨 영역에 대한 습식 식각시 공급되는 습식 케미칼은 예를 들어, 웨이퍼에 형성된 산화막을 스트립하는 경우에는 HF 또는 10 내지 49 %의 buffered oxide echant(BOE)를 사용하고, 웨이퍼에 형성된 질화막 또는 폴리실리콘막을 스트립하는 경우에는 1:10 내지 10:1의 HNO3+HF 를 사용할 수 있다. 한편, 습식세정시 공급되는 습식 케미칼은 1000:1 의 dilute HF(DHF) 또는 그에 상응하는 BOE 를 사용할 수 있다.
상기 베벨 식각 공정 및 세정 공정이 완료된 웨이퍼(200)는 상기 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 상기 공정 챔버(265)로부터 상기 버퍼(235)로 이송된다(S470). 도면상에는 도시되지 않았으나, 웨이퍼 언로딩 수단을 통해 상기 공정 챔버(265)로부터 언로딩될 수 있다. 이어서, 상기 버퍼(235)에 저장된 웨이퍼(200)는 웨이퍼 이송 수단(IR)에 의해 EFEM 파트(130)의 로드 포트(210)의 FOUP(215)에 이송되어 적재된다(S480).
본 발명의 일 실시예에 따른 베벨 식각을 위한 건식 식각 공정, 습식 식각 공정 및 세정 공정 각각은 특정 공정에 한정되는 것이 아니라, 반도체 공정 및 디스플레이 제조 공정에서 사용되는 다양한 공정에 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치를 이용한 하이브리드 베벨 식각 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 베벨 식각 방법을 도 1 내지 도 3과 함께 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 상기 하이브리드 식각 장치의 EFEM 파트(130)의 다수의 FOUP(215)중 해당하는 FOUP(215)에 공정 처리될 웨이퍼(도 2 및 3의 200 참조)를 lot 단위로 로딩시키고(S500), 상기 FOUP(215)에 로딩된 웨이퍼(200)를 웨이퍼 이송 수단(225)인 인덱스 로봇(IR)을 이용하여 다수의 버퍼(235)중 해당하는 버퍼(235)에 일시 저장한다(S510).
웨이퍼 이송 수단(250)을 이용하여 상기 버퍼(235)에 저장된 웨이퍼(200)를 상기 웨이퍼 이송 통로(240)를 경유하여 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)로 이송시켜 준다(S520). 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 이송된 웨이퍼는 습식 식각 유니트(260)의 웨이퍼 로딩 수단을 통해 상기 습식 식각용 공정 챔버(265)로 로딩될 수 있다.
습식 식각용 공정 챔버(265)내에서, 상기 기판 지지대(201)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼(200)의 배면 전체에 대하여 습식 식각 공정을 이용하여 1차로 베벨 식각 공정을 수행한다(S530). 이때, 1차 베벨 식각 공정은 경우에 따라서, 상기 웨이퍼(200)의 배면이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 진행될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(265)내에 배치된 기판 지지대(201)에 안착된 웨이퍼(200)를 향해 분사부(203)를 통해 습식 케미칼(204)을 공급하여 줌으로써, 상기 웨이퍼 베벨 영역의 배면 또는 상기 웨이퍼 베벨 영역을 포함하는 웨이퍼 배면을 전면적으로 1차 베벨 식각 공정을 진행한다. 이에 따라, 상기 웨이퍼의 배면에 축적된 막질이나 파티클 등을 제거하여 줄 수 있다.
이어서, 웨이퍼 이송 통로(240)에 배치된 웨이퍼 이송 수단(250)인 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 이용하여 상기 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)에서 1차 베벨 식각된 웨이퍼(200)를 웨이퍼 이송 통로(240)를 경유하여 상기 건식 식각 유니트(270)의 공정 챔버(275)로 이송한다(S540). 상기 웨이퍼는 습식 식각 유니트(260)의 기판 언로딩 수단을 통해 언로딩되어 상기 웨이퍼 이송 로봇(WTR)에 의해 웨이퍼 이송 경로를 경유하여 건식 식각 유니트(270)로 이송될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 웨이퍼(200)는 상기 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 건식 식각 유니트(270)의 로드락 챔버(271)로 이송되고, 상기 로드락 챔버(271)에 이송된 웨이퍼(200)는 이송 챔버(273)에 배치된 웨이퍼 이송 수단(280)인 웨이퍼 이송 로봇(DTR)을 통해 다수의 공정 챔버(275)중 해당하는 공정 챔버(275)로 이송된다.
건식 식각용 공정 챔버(275)내에서, 상기 기판 지지대(310)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대하여 건식 식각 공정을 이용하여 2차로 베벨 식각 공정을 수행한다(S550).
도 3에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(275)내에 배치된 기판 지지대(310)로 RF 전원(340)을 통해 RF 파워를 공급하고 상기 가스 분배판(320)의 분사 노즐을 통해 식각 가스를 상기 웨이퍼(200)를 향해 분사시켜 줌으로써, 상기 웨이퍼(200)의 에지 부분인 베벨 영역에 플라즈마(CCP)를 형성하게 된다. 따라서, 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대하여 건식 식각 공정을 통해 2차 베벨 식각 공정을 수행하여, 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 축적된 막질이나 파티클 등을 제거하여 줄 수 있다.
상기 건식 식각 공정을 수행하기 위한 공정 파라미터를 살펴보면 다음과 같다. 베벨 영역 식각용 공정 가스는 NF3, CxFyHz, SF6 등과 같은 불소기반 가스를 사용한다. 상기 공정가스로 상기 불소 기판 가스외에 플라즈마 안정화를 위하여 N2, Ar, He, Ne, Kr, Xe 등의 불활성 가스(Inert Gas)가 더 사용될 수 있다. 이때, 사용되는 불활성 가스의 양은 대략 10 내지 1000 sccm 일 수 있다.
불소기반 가스와 불활성 가스를 이용하는 공정 가스로 대략 10 내지 3000 sccm의 양이 사용되며, 공정중 압력은 0.1 내지 20 torr 범위에서 조절하여, 상기 베벨 영역 식각을 위한 건식식각을 진행할 수 있다.
한편, 베벨 영역 식각 공정중 플라즈마에 웨이퍼(200)가 가열되어, 기판회로를 들어 웨이퍼상에 형성된 소자 형성층에 대한 손상을 방지하기 위하여, 웨이퍼(200)를 대략 -20 내지 5℃ 정도로 냉각시켜 줄 수 있다.
이때, RF 전원(340)에서 베벨 영역 식각시 인가되는 RF 파워로, 2 MHz 내지 60 MHz 범위의 주파수를 가지며 약 50 내지 3000 watt 범위의 RF 파워를 사용할 수 있다.
이어서, 웨이퍼 이송 수단(250)을 이용하여 웨이퍼 이송 통로(240)를 경유하여 상기 2차 베벨 식각된 웨이퍼(200)를 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)로 이송시켜 준다(S560).
먼저, 상기 2차 베벨 식각된 웨이퍼(200)는 상기 이송 챔버(273)에 배치된 웨이퍼 이송 로봇(DTR)을 통해 상기 로드락 챔버(271)로 이송된다. 상기 로드락 챔버(271)에 로딩된 웨이퍼(200)는 상기 웨이퍼 이송 수단(250)인 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 상기 습식 식각 유니트(260)로 이송된다.
이어서, 동일 챔버내에서 2차 베벨 식각된 웨이퍼(200)에 대하여 베벨 세정 공정을 진행한다(S570). 상기 세정 공정은 2차 베벨 식각 공정인 건식 식각 공정 수행시 발생된 파티클을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 이때, 베벨 세정 공정은 경우에 따라서, 상기 웨이퍼(200)의 배면이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 진행될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(265)내에 배치된 기판 지지대(201)에 안착된 웨이퍼(200)를 향해 분사부(203)를 통해 세정용 습식 케미칼(204)을 공급하여 줌으로써, 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행할 수 있다.
베벨 영역에 대한 습식 식각공정 및 웨이퍼 세정 공정에 대한 공정 파라미터를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 챔버(265)내의 웨이퍼(200)는 베벨 영역에 대한 습식 식각공정 및 웨이퍼 세정 공정시 상기 회전 수단(205)에 의해 60 내지 2000 RPM 으로 회전시키고, 건조시에는 10 내지1000 내지 3000 RPM 으로 회전시켜 줄수 있다.
이때, 베벨 영역에 대한 습식 식각용 케미칼의 유량과 세정 공정을 위한 DIW 의 유량은 각각 0. 1 내지 1~3 liter per minutes (LPM)이며, 건조 공정은 단순 스핀 오프(Spin off) 방식을 이용하거나 0.1 내지 10 LPM의 N2 가스를 이용하여 수행할 수 있다.
또한, 베벨 영역에 대한 습식 식각공정 수행시, 웨이퍼의 배면 전체에 대하여 전면 에칭(Backside Stripe)시에 발생할 수 있는 패턴 측면의 어택을 방지하기 위해 10 내지 500 LPM의 N2 가스를 사용할 수 있다.
이때, 습식 케미칼은 불소기반 습식 케미칼을 사용할 수 있다. 상기 베벨 영역에 대한 습식 식각시 공급되는 습식 케미칼은 예를 들어, 웨이퍼에 형성된 산화막을 스트립하는 경우에는 HF 또는 10 내지 49 %의 buffered oxide echant(BOE)를 사용하고, 웨이퍼에 형성된 질화막 또는 폴리실리콘막을 스트립하는 경우에는 1:10 내지 10:1의 HNO3+HF 를 사용할 수 있다. 한편, 습식세정시 공급되는 습식 케미칼은 1000:1 의 dilute HF(DHF) 또는 그에 상응하는 BOE 를 사용할 수 있다.
상기 베벨 식각 공정 및 세정 공정이 완료된 웨이퍼(200)는 상기 웨이퍼 이송 로봇(WTR)을 통해 상기 공정 챔버(265)로부터 상기 버퍼(235)로 이송된다(S580). 도면상에는 도시되지 않았으나, 웨이퍼 언로딩 수단을 통해 상기 공정 챔버(265)로부터 언로딩될 수 있다. 이어서, 상기 버퍼(235)에 저장된 웨이퍼(200)는 웨이퍼 이송 수단(IR)에 의해 EFEM 파트의 로드 포트(210)의 FOUP(215)에 이송되어 적재된다(S590).
본 발명의 다른 실시예에 따른 베벨 식각을 위한 건식 식각 공정, 습식 식각 공정 및 세정 공정 각각은 특정 공정에 한정되는 것이 아니라, 반도체 제조 공정 및 디스플레이 제조 공정 등에서 사용되는 다양한 공정이 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치 및 방법은 하나의 식각 장치내에 건식 식각 유니트와 습식 식각 유니트가 결합 구성되어 있어, 웨이퍼의 대기중의 노출을 최소화하여 식각 공정을 진행하여 줌으로써 파티클의 오염을 최소화할 수 있다. 또한, 베벨 영역에 대하여 습식 식각과 건식 식각을 병합하여 수행함으로써, 베벨 영역에 대한 식각을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
다른 예로서, 상기 반도체 식각 공정은 상기 FOUP 에 적재된 웨이퍼(200)를 상기 버퍼 모듈(230)로 이송하여 일시 저장하는 단계; 상기 버퍼 모듈(230)에 저장된 웨이퍼(200)를 웨이퍼 이송 수단(250)에 의해 웨이퍼 이송 경로(240)를 경유하여 상기 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)로 이송하는 단계; 및 상기 웨이퍼(200)에 대하여 습식 식각 공정을 수행하는 단계; 상기 공정 챔버(265)의 습식 식각된 웨이퍼를 상기 버퍼 모듈(230)로 이송하는 단계; 상기 버퍼 모듈의 웨이퍼를 상기 FOUP로 적재하는 단계를 포함하는 단독의 습식 식각 공정을 수행할 수도 있다.
또 다른 예로서, 상기 반도체 식각 공정은 상기 FOUP 에 적재된 웨이퍼(200)를 상기 버퍼 모듈(230)로 이송하여 일시 저장하는 단계; 상기 버퍼 모듈(230)에 저장된 웨이퍼(200)를 웨이퍼 이송 수단(250)에 의해 웨이퍼 이송 경로(240)를 경유하여 상기 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)로 이송하는 단계; 및 상기 웨이퍼(200)에 대하여 세정 공정을 수행하는 단계; 상기 공정 챔버(265)의 세정된 웨이퍼를 상기 버퍼 모듈(230)로 이송하는 단계; 상기 버퍼 모듈의 웨이퍼를 상기 FOUP로 적재하는 단계를 포함하는 단독의 세정 공정을 수행할 수도 있다.
또 다른 예로서, 상기 반도체 식각 공정은 상기 FOUP 에 적재된 웨이퍼(200)를 상기 버퍼 모듈(230)로 이송하여 일시 저장하는 단계; 상기 버퍼 모듈(230)에 저장된 웨이퍼(200)를 웨이퍼 이송 수단(250)에 의해 웨이퍼 이송 경로(240)를 경유하여 상기 건식 식각 유니트(270)의 공정 챔버(275)로 이송하는 단계; 및 상기 웨이퍼(200)에 대하여 건식 식각 공정을 수행하는 단계; 상기 공정 챔버(275)의 웨이퍼를 상기 버퍼 모듈(230)로 이송하는 단계; 상기 버퍼 모듈의 웨이퍼를 상기 FOUP로 적재하는 단계를 포함하는 단독의 건식 식각 공정을 수행할 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 하이브리드 식각 장치 110: 플랫폼
200: 웨이퍼 215: FOUP
225, 250, 280: 웨이퍼 이송 수단 235: 버퍼
260: 습식 식각 유니트 265: 습식 공정 챔버
270: 건식 식각 유니트 275: 건식 식각 챔버
271: 로드락 챔버 273: 이송 챔버

Claims (13)

  1. 플랫폼, 플랫폼 내부에 배치된 제1식각 챔버 및 제2식각 챔버를 포함하는 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서,
    상기 제1식각 챔버내에서 소자 또는 회로 패턴이 형성되는 웨이퍼의 전면에 대해 제1식각 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 제2식각 챔버에서 상기 소자 또는 회로 패턴이 형성되지 않는 상기 웨이퍼의 배면에 대해 제2식각 공정을 수행하는 단계;를 포함하며,
    상기 웨이퍼 전면은 상기 소자 또는 회로 패턴이 형성되는 소자 형성 영역 및 상기 소자 형성 영역의 에지에 위치하는 베벨 영역을 포함하고,
    상기 제1식각 공정시, 상기 웨이퍼 전면의 상기 베벨 영역에 RF 파워에 의해 플라즈마화된 불소기반 가스 조사하고, 상기 웨이퍼 전면의 상기 소자 형성 영역에 불활성 가스를 공급하여 상기 베벨 영역에 대한 건식 식각 공정을 진행하고,
    상기 제2식각 공정은 상기 웨이퍼의 배면에 대해 전면 또는 상기 웨이퍼 배면의 베벨 영역에 대해 불소기반 습식 케미칼을 사용하여 습식 식각 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1식각 공정시, 플라즈마에 의한 웨이퍼의 손상을 방지하기 위하여, 플라즈마의 안정화를 위한 불활성 가스를 상기 제1식각 챔버로 더 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 불소기반 가스는 NF3, CxFyHz, 또는 SF6 를 포함하고, 상기 불활성 가스는 N2, Ar, He, Ne, Kr, 또는 Xe 를 포함하며,
    상기 불활성 가스 및 상기 불소기반 가스를 포함하는 공정 가스의 양은 10 내지 3000 sccm 인 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1식각 공정중 플라즈마에 의해 웨이퍼가 가열되어 웨이퍼상에 형성된 소자가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 기판을 -20 내지 5℃ 로 냉각시켜 주는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1식각 공정시 인가되는 RF 파워는 2 내지 60 MHz 의 주파수를 갖는 50 내지 3000 watt 의 RF 파워인 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2식각 공정시 웨이퍼상에 형성된 소자의 손상을 방지하기 위하여 N2 가스를 더 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2식각 챔버중 제2식각 챔버에서 불소 기반의 케미칼을 이용하여 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2식각 공정과 세정 공정은 동일한 제2식각 챔버내에서 인시튜적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 베벨 영역에 대한 습식 식각시 공급되는 상기 습식 케미칼은 웨이퍼에 형성된 산화막을 스트립하는 경우에는 HF 또는 10 내지 49 %의 buffered oxide echant(BOE)를 사용하고, 웨이퍼에 형성된 질화막 또는 폴리실리콘막을 스트립하는 경우에는 1:10 내지 10:1의 HNO3+HF 를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세정 공정시 공급되는 습식 케미칼은 1000:1 의 dilute HF(DHF) 또는 그에 상응하는 BOE 인 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 세정공정후 제2식각 챔버내에서 상기 웨이퍼를 건조시켜 주는 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 베벨 건식 식각 공정 및 세정공정시에는 60 내지 2000 RPM 으로 상기 웨이퍼를 회전시키고, 상기 건조 공정시에는 1000 내지 3000 RPM 으로 단순 스핀 오프시키거나 또는 N2 를 공급하면서 스핀 오프시켜 상기 웨이퍼를 건조시켜 주는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2식각 챔버간에 웨이퍼 이송 통로가 더 구비되고, 상기 웨이퍼 이송 통로에 상기 제1 또는 제2식각 챔버로의 상기 웨이퍼의 이송을 담당하는 웨이퍼 이송 수단이 더 구비되며,
    상기 제1식각 공정을 수행하는 단계 후, 상기 제1식각 챔버내의 상기 1차 식각된 웨이퍼를 상기 웨이퍼 이송 수단을 이용하여 상기 제2식각 챔버로 상기 웨이퍼 이송 통로를 경유하여 이송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
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