KR102397244B1 - 반도체 하이브리드 식각 장치 및 방법 - Google Patents

반도체 하이브리드 식각 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 반도체 하이브리드 식각 방법은 플랫폼; 및 상기 플랫폼 내부에 배치되는 다수의 식각 유니트를 포함하며, 상기 다수의 식각 유니트중 하나는 상기 웨이퍼의 에지 부분을 부분적으로 지지하도록 구성된 링타입의 웨이퍼 지지대, 상기 웨이퍼의 전면 및 배면중 한 면으로 레이저를 공급하기 위한 레이저 조사부, 및 상기 웨이퍼의 다른 하나의 면으로 습식 케미칼을 제공하기 위한 스프레이를 적어도 포함하는 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 상기 웨이퍼의 하나의 면에 대한 제1베벨 식각 공정과 상기 웨이퍼의 다른 면에 대한 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및 상기 제1 및 제2베벨 식각 공정시 발생된 파티클 또는 불순물을 제거하기 위한 세정 공정을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 제1베벨 식각 공정과 제2베벨 식각 공정은 인시튜적으로 연속하여 수행하거나 또는 동시에 수행하며, 상기 제1 및 제2베벨 식각 공정과 상기 세정 공정은 인시튜적으로 수행될 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 전면, 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 전면에 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 전면 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 웨이퍼 베벨영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 동시에 또는 인시튜적으로 진행하여 공정을 단순화할 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, 웨이퍼 베벨영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 동시에 또는 인시튜적으로 진행하여 공정을 단순화할 수 있는 반도체 하이브리드 식각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 건식 식각 유니트와 습식 식각 유니트가 결합된 하나의 반도체 하이브리드 식각 장치내에서, 웨이퍼 베벨영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 동시에 또는 인시튜적으로 진행할 뿐만 아니라 식각 공정후 발생되는 파티클을 제거하기 위한 세정 공정을 동일한 식각 유니트에서 인시튜적으로 진행할 수 있는 하이브리드 식각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 반도체 하이브리드 식각 장치는 플랫폼; 및 상기 플랫폼 내부에 배치되어, 웨이퍼에 대하여 식각 공정을 수행하는 식각 챔버를 구비하는 다수의 식각 유니트를 포함하며, 상기 다수의 식각 유니트중 하나는 상기 챔버내에 배치되어, 상기 웨이퍼의 에지 부분을 부분적으로 지지하도록 구성된 링타입의 웨이퍼 지지대; 상기 웨이퍼의 전면 및 배면중 한 면으로 레이저를 공급하기 위한, 레이저 발생기와 레이저 조사부를 구비하는 레이저 빔 유니트; 및 상기 웨이퍼의 다른 하나의 면으로 습식 케미칼을 제공하기 위한, 스프레이와 스프레이 디스펜서를 구비하는 스프레이 모듈을 포함할 수 있다. 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 동시에 수행하거나 또는 인시튜적으로 연속적으로 수행할 수 있다.
상기 하나의 식각 유니트는 상기 식각 챔버내의 웨이퍼 지지대에 상기 배면이 상측을 향하도록 웨이퍼가 안착된 습식 식각 유니트이며, 상기 레이저 빔 유니트는 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 상기 레이저 발생부로부터 발생된 레이저를 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 조사하여, 1차 베벨 식각 공정을 수행하며, 상기 스프레이 모듈은 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 상기 스프레이 디스펜서로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체로 분사하여, 2차 베벨 식각 공정을 수행하며, 상기 제2차 베벨 식각 공정은 상기 1차 베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행될 수 있다.
상기 하나의 식각 유니트는 상기 식각 챔버내의 웨이퍼 지지대에 상기 전면이 상측을 향하도록 웨이퍼가 안착된 습식 식각 유니트이며, 상기 스프레이 모듈은 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 상기 스프레이 디스펜서로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체로 분사하여, 1차 베벨 식각 공정을 수행하며, 상기 레이저 빔 유니트는 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 상기 레이저 발생부로부터 발생된 레이저를 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 조사하여, 2차 베벨 식각 공정을 수행하며, 상기 제2차 베벨 식각 공정은 상기 1차 베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행될 수 있다.
상기 하나의 식각 유니트는 상기 식각 챔버내의 웨이퍼 지지대에 웨이퍼가 안착된 습식 식각 유니트이며, 상기 레이저 빔 유니트는 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 상기 레이저 발생부로부터 발생된 레이저를 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 조사하여, 1차 베벨 식각 공정을 수행하고, 상기 스프레이 모듈은 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 배치되는 상기 스프레이를 통해 상기 스프레이 디스펜서로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체로 분사하여, 2차 베벨 식각 공정을 수행하며, 상기 제1차 베벨 식각 공정과 상기 2차 베벨 식각 공정과 동시에 수행될 수 있다.
상기 하나의 식각 유니트는 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 수행한 후에 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 인시튜적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 반도체 하이브리드 식각 방법은 플랫폼; 및 상기 플랫폼 내부에 배치되는 다수의 식각 유니트를 포함하며, 상기 다수의 식각 유니트중 하나는 상기 웨이퍼의 에지 부분을 부분적으로 지지하도록 구성된 링타입의 웨이퍼 지지대, 상기 웨이퍼의 전면 및 배면중 한 면으로 레이저를 공급하기 위한 레이저 조사부, 및 상기 웨이퍼의 다른 하나의 면으로 습식 케미칼을 제공하기 위한 스프레이를 적어도 포함하는 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 상기 웨이퍼의 하나의 면에 대한 제1베벨 식각 공정과 상기 웨이퍼의 다른 면에 대한 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및 상기 제1 및 제2베벨 식각 공정시 발생된 파티클 또는 불순물을 제거하기 위한 세정 공정을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 제1베벨 식각 공정과 제2베벨 식각 공정은 인시튜적으로 연속하여 수행하거나 또는 동시에 수행하며, 상기 제1 및 제2베벨 식각 공정과 상기 세정 공정은 인시튜적으로 수행될 수 있다.
상기 베벨 식각 공정은 상기 웨이퍼의 전면이 상측을 향하도록 상기 웨이퍼 지지대에 안착되는 경우,상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 조사하여, 제1베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체로 분사하여, 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 제2베벨 식각 공정은 상기 제1베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되며, 상기 세정 공정은 상기 적어도 하나의 식각 유니트내에서 상기 제2베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행될 수 있다.
상기 베벨 식각 공정은 상기 웨이퍼의 배면이 상측을 향하도록 상기 웨이퍼 지지대에 안착되는 경우, 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체로 분사하여, 제1베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 조사하여, 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 제2베벨 식각 공정은 상기 제1베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되며, 상기 세정 공정은 상기 적어도 하나의 식각 유니트내에서 상기 제2베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행될 수 있다.
상기 베벨 식각 공정은 상기 웨이퍼의 전면이 상측을 향하도록 상기 웨이퍼 지지대에 안착되는 경우,상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 조사하여, 제1베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체로 분사하여, 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 제1베벨 식각 공정과 상기 제2베벨 식각 공정은 동시에 수행되며, 상기 세정 공정은 상기 적어도 하나의 식각 유니트내에서 상기 제1 및 제2베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행될 수 있다.
상기 베벨 식각 공정은 상기 웨이퍼의 배면이 상측을 향하도록 상기 웨이퍼 지지대에 안착되는 경우, 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼의 배면 전체로 분사하여, 제1베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 조사하여, 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 제1베벨 식각 공정과 상기 제2베벨 식각 공정은 동시에 수행되며, 상기 세정 공정은 상기 적어도 하나의 식각 유니트내에서 상기 제1 및 제2베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 식각 장치는 하나의 플랫폼내에 건식 식각 유니트와 습식 식각 유니트가 구비되어, 동일한 하나의 식각 장치내에서 웨이퍼의 베벨 영역의 전면 및 배면에 대하여 동시에 또는 인시튜적으로 식각 공정을 진행하여 베벨 영역에 퇴적된 퇴적물을 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 전면 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 영역에 형성된 퇴적물을 웨이퍼의 베벨 영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 동시에 또는 인시튜적으로 진행하여 제거하고, 후속의 파티클 제거를 위한 세정 공정을 인시튜적으로 진행할 수 있어 베벨 영역의 퇴적물을 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 공정 단순화 및 공정 시간 단축을 도모하여 수율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 베벨 식각을 위한 건식 식각 공정과 습식 식각 공정 그리고 웨이퍼 세정을 위한 세정 공정이 하나의 동일한 식각 장치내에서 인시튜적으로 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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 습식 식각 유니트의 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 습식 식각 유니트의 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치의 습식 식각 유니트에 있어서 웨이퍼가 로딩된 챔버를 도시한 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서, 건식 식각 유니트의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치의 습식 식각 유니트에서 수행되는 웨이퍼 베벨 영역의 식각 공정을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치의 습식 식각 유니트에서 수행되는 웨이퍼 베벨 영역의 식각 공정을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치의 건식 식각 유니트에서 수행되는 웨이퍼 베벨 영역의 식각 공정을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
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 내지 도 5의 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, 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 영역에 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.
도 2는 본 발명의 일 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, 반도체 공정, 예를 들어 전면상에 박막이 형성된 웨이퍼(200)가 로딩/언로딩되는 챔버로서, 도 4에 도시된 바와 같이 밀폐형 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼(200)는 그의 배면이 상기 식각 챔버(265)의 상측을 향하도록 웨이퍼 지지대(320)에 안착되어 지지될 수 있다. 상기 웨이퍼를 지지하고 회전시켜 주기 위한 웨이퍼 지지대(320)은 상기 웨이퍼의 전면(200a) 및 배면(200b)중 하나, 예를 들어 배면(200b)의 에지 부분만을 돌기 부재(323)를 통해 부분적으로 지지하고 배면의 중앙부분을 노출시켜 주는 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 웨이퍼 지지대(320)는 대략 링 형상의 구조를 가질 수 있다. 상기 웨이퍼 지지대(320)는 웨이퍼 척일 수 있다. 구체적으로, 상기 웨이퍼 지지대는 로터(321)를 포함하는 웨이퍼 척일 수 있다. 상기 로터(321)에는 상기 로터를 회전시켜 주기 위한 스핀 모터(325)가 결합될 수 있다.
상기 습식 식각 유니트(260)는 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면과 배면에 대해 식각 공정을 진행하기 위한 레이저 빔 유니트(330)와 스프레이 모듈(340)을 더 구비할 수 있다. 상기 레이저 빔 유니트(330)는 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대한 식각 공정을 수행하기 구성으로서, 상기 챔버(265)내에서 상기 웨이퍼(200)의 전면(200a)에 대하여 대향 배치될 수 있다. 상기 스프레이 모듈(340)은 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 배면에 대한 식각 공정을 수행하기 구성으로서, 상기 챔버(265)내에서 상기 웨이퍼(200)의 배면(200b)에 대하여 대향 배치될 수 있다.
상기 레이저 빔 유니트(330)는 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면에 레이저 빔을 조사하기 위한 것으로서, 상기 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 발생기(331)와 상기 웨이퍼(200)를 중심으로 상기 챔버(265)내의 하측에 배열되어 상기 레이저 발생기(331)로부터 발생된 레이저 빔을 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역으로 조사하기 위한 레이저 조사부(335)를 구비할 수 있다. 도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 레이저 빔 유니트(330)는 다수의 레이저 조사부(335)를 구비하고, 상기 레이저 조사부(335)를 수직 이동 및 회전시켜 주기 위한 수단, 예를 들어 모터를 더 구비할 수 있다.
상기 스프레이 모듈(340)은 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체에 습식 케미칼을 분사하기 위한 것으로서, 상기 웨이퍼(200)를 중심으로 상기 챔버(265)내의 상측에 배열되어 상기 웨이퍼의 전면으로 식각 케미칼을 분사하기 위한 케미칼 스프레이(341), 스프레이 디스펜서(343) 및 상기 케미칼 스프레이(341)와 스프레이 디스펜서(343)를 수직 이동 및 회전시켜 주기 위한 스프레이 모터(345)를 구비할 수 있다.
도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 습식 식각 공정 또는 후속의 세정 공정시 상기 웨이퍼(200)는 배면(200b)이 상측을 향하도록 공정 챔버(265)내에 배치되는 경우, 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 배치될 수도 있다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 하이브리드 식각 장치(100)에 있어서, 습식 식각 유니트(260)의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 3에는 상기 습식 식각 유니트(260)에 배치된 다수의 공정 챔버(265)중 하나에 대한 단면 구조를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 공정 챔버(265)는 웨이퍼(200)의 습식 식각 공정이 진행되는 공간으로서, 상기 웨이퍼(200)는 그의 전면이 상기 식각 챔버(265)의 상측을 향하도록 웨이퍼 지지대(320)에 안착되어 지지될 수 있다. 상기 습식 식각 유니트(260)는 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면과 배면에 대해 식각 공정을 진행하기 위한 레이저 빔 유니트(330)와 스프레이 모듈(340)을 더 구비할 수 있다.
상기 레이저 빔 유니트(330)는 상기 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 발생기(331)와 상기 웨이퍼(200)를 중심으로 상기 챔버(265)내의 상측에 배열되어 상기 레이저 발생기(331)로부터 발생된 레이저 빔을 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역으로 조사하기 위한 레이저 조사부(335)를 구비할 수 있다. 상기 스프레이 모듈(340)은 상기 웨이퍼(200)를 중심으로 상기 챔버(265)내의 하측에 배열되어 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체로 식각 케미칼을 분사하기 위한 케미칼 스프레이(341), 스프레이 디스펜서(343) 및 상기 케미칼 스프레이(341)와 스프레이 디스펜서(343)를 수직 이동 및 회전시켜 주기 위한 스프레이 모터(345)를 구비할 수 있다.
상기 레이저 빔 유니트(330)와 스프레이 모듈(340) 그리고 웨이퍼 지지대의 구성은 상기 도 2에서 설명한 구성 및 동작과 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 습식 식각 유니트(260)는, 웨이퍼 지지대(320)가 링 형상의 구조를 가지므로, 웨이퍼(200)의 하측에 상기 레이저 조사부(335) 또는 스프레이(341)가 배열되더라도 웨이퍼(200)의 전면(200a) 및 배면(200b)의 베벨 영역에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 또한, 상기 식각 유니트(260)에서는 베벨 식각 공정후 파티클 제거를 위한 세정공정이 진행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베벨 식각용 건식 식각 유니트(270)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 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 웨이퍼 지지대(310), 상기 웨이퍼(200)에 대응하여 상기 챔버(275)내의 상기 웨이퍼 지지대(310) 상측에 배치되는 가스 분배판(350) 및 링 형상의 전극(360)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 웨이퍼 지지대(310)는 상기 RF 파워(370)에 커플링되어, 통상의 전극, 예를 들어 음의 전극으로 작용할 수 있다. 상기 전극(360)은 식각 장치의 또 다른 전극, 예를 들어 양의 전극으로 작용할 수 있다. 상기 전극(360)은 상기 웨이퍼(200)를 기준으로 상측에 배치되는 상측 전극(361)과 상기 웨이퍼 지지대(310)에 대응하여 배치되는 상기 상측 전극(361)과 대향 배치되는 하측 전극(365)을 구비할 수 있다.
상기 가스 분배판(350)은 상기 웨이퍼(200)의 소자 패턴(미도시)가 형성되는 소자 형성 영역으로는 비활성 가스, 예를 들어, N2 가스를 공급하고, 상기 웨이퍼의 에지 영역인 베벨 영역으로는 식각 공정 가스를 공급할 수 있다.
도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 상측 전극(361)과 상기 가스 분배판(350)사이에는 상측 유전체 링이 배열되어, 상기 상측 전극(361)은 상기 가스 분배판(350)과 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 상기 하측 전극(365)과 상기 웨이퍼 지지대(310)사이에는 하측 유전체 링이 배열되어 상기 하측 전극(365)은 상기 웨이퍼 지지대(310)와 전기적으로 절연될 수 있다.
상기 건식 식각 유니트(270)는 RF 전원(370)을 통해 인가되는 RF 파워에 의해 상측 전극(361)과 하측 전극(365)사이 및 웨이퍼(200)의 에지 부분에 용량성 커플링 플라즈마(CCP, capacitive coupling plasma)가 형성되어, 베벨 건식 식각 공정을 수행할 수 있다.
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 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치내에서 다수의 식각 유니트(260, 270)중 하나, 예를 습식 식각 유니트(260)만을 이용한 하이브리드 베벨 식각 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 베벨 식각 방법을 도 1 내지 도 4와 함께 도 6을 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 내지 도 4의 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 상기 웨이퍼 이송 통로(240)를 경유하여 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)로 이송시켜 준다(S420). 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 웨이퍼의 베벨 영역에 대하여 1차 및 2차 식각 공정을 진행한다 (S430, S440). 먼저, 상기 웨이퍼 지지대(320)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대하여 레이저를 이용하여 1차로 베벨 식각 공정을 수행하고(S430), 연속적으로 습식 식각용 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼 지지대(320)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼(200)의 배면 전체에 대하여 습식 케미칼을 이용하여 2차로 베벨 식각 공정을 수행한다(S440). 상기 1차 및 2차 베벨 식각 공정은 순서가 서로 바뀌어 진행될 수도 있다.
상기 1차 베벨 식각 공정은 일 예로, 도 2에 도시된 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼(200)의 배면(200b)이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 레이저 발생기(331)로부터 발생된 레이저 빔을 레이저 조사부(335)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 전면에 대하여 상방으로 조사하여 진행될 수 있다. 다른 예로, 도 3에 도시된 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼(200)의 전면(200a)이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 레이저 발생기(331)로부터 발생된 레이저 빔을 레이저 조사부(335)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 전면에 대하여 하방으로 조사하여 진행될 수 있다.
상기 2차 베벨 식각 공정은 일 예로, 도 2에 도시된 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼(200)의 배면(200b)이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 상기 스프레이 디스펜서(343)로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 스프레이(341)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 배면에 대하여 하방으로 분사하여 진행될 수 있다. 다른 예로, 도 3에 도시된 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼(200)의 전면(200a)이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 상기 스프레이 디스펜서(343)로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 스프레이(341)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 배면에 대하여 상방으로 분사하여 진행될 수 있다.
이어서, 동일한 습식 식각용 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼 지지대(420)에 안착된 웨이퍼(200)에 대하여 세정 공정을 수행한다(S450). 상기 반도체 세정 장치는 상기 베벨 식각 공정에 의해 발생된 파티클을 제거하기 위한 공정으로서, 통상적인 물리적인 세정 공정인 초순수 (deionized water, DIW)를 이용하여 진행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식을 이용하여 진행될 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(S460). 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(S470).
일 실시예에 따른 하이브리드 식각 방법은 종래의 웨이퍼의 베벨 영역에 대한 식각 공정을 1차 및 2차로 분리하여 서로 다른 공정 챔버내에서 수행하는 방식과는 달리, 상기 베벨 영역에 축적된 퇴적물을 식각하기 위한 1차 베벨 식각 공정과 제2베벨 식각 공정이 동일 공정 챔버(265)에서 인시튜적으로 수행되고, 게다가 웨이퍼의 전면 및 배면에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거하기 위한 세정 공정이 베벨 영역 식각 공정과 인시튜적으로 동일한 공정 챔버(265)내에서 연속 수행되므로, 추가의 웨이퍼의 로딩 및 이송 공정이 배제되어 공정 단축 및 공정 단순화 및 그에 따른 오염에 대한 노출도 감소시켜 줄 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치내에서 다수의 식각 유니트(260, 270)중 하나, 예를 습식 식각 유니트(260)만을 이용한 하이브리드 베벨 식각 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 베벨 식각 방법을 도 1 내지 도 4와 함께 도 7을 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 내지 도 4의 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).
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 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 웨이퍼의 베벨 영역에 대하여 1차 및 2차 식각 공정을 진행한다 (S530, S540). 먼저, 습식 식각용 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼 지지대(320)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼(200)의 배면 전체에 대하여 습식 케미칼을 이용하여 1차로 베벨 식각 공정을 수행하고(S530), 연속적으로 상기 웨이퍼 지지대(320)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대하여 레이저를 이용하여 2차로 베벨 식각 공정을 수행한다(S540). 상기 1차 및 2차 베벨 식각 공정은 순서가 서로 바뀌어 진행될 수도 있다.
상기 1차 베벨 식각 공정(S530) 및 상기 2차 베벨 식각 공정(S540)은 도 6에 도시된 상기 2차 베벨 식각 공정(S440)calc 상기 1차 베벨 식각 공정(S430)과 공정 순서만 바뀌었을 뿐 동일하게 진행될 수 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이어서, 동일한 습식 식각용 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼 지지대(320)에 안착된 웨이퍼(200)에 대하여 세정 공정을 수행한다(S550). 상기 반도체 세정 장치는 상기 베벨 식각 공정에 의해 발생된 파티클을 제거하기 위한 공정으로서, 통상적인 물리적인 세정 공정인 초순수 (deionized water, DIW)를 이용하여 진행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식을 이용하여 진행될 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(S560). 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(S570).
다른 실시예에 따른 하이브리드 식각 방법은 종래의 웨이퍼의 베벨 영역에 대한 식각 공정을 1차 및 2차로 분리하여 서로 다른 공정 챔버내에서 수행하는 방식과는 달리, 상기 베벨 영역에 축적된 퇴적물을 식각하기 위한 1차 베벨 식각 공정과 제2베벨 식각 공정이 동일 공정 챔버(265)이 인시튜적으로 수행되고, 게다가 웨이퍼의 전면 및 배면에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거하기 위한 세정 공정이 베벨 영역 식각 공정과 인시튜적으로 동일한 공정 챔버(265)내에서 수행되므로, 추가의 웨이퍼의 로딩 및 이송 공정이 배제되어 공정 단축 및 공정 단순화 및 그에 따른 오염에 대한 노출도 감소시켜 줄 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면이 챔버의 상측을 향하도록 로딩된 상태에서 2차 베벨 식각 공정과 세정 공정이 진행되므로, 웨이퍼의 반전없이 연속적으로 수행될 수 있으므로, 공정 시간 단축과 공정 단순화를 보다 더 도모할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 식각 장치내에서 다수의 식각 유니트(260, 270)중 하나, 예를 습식 식각 유니트(260)만을 이용한 하이브리드 베벨 식각 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 베벨 식각 방법을 도 1 내지 도 4와 함께 도 8을 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 내지 도 4의 200 참조)를 lot 단위로 로딩시키고(S600), 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(S610).
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 상기 웨이퍼 이송 통로(240)를 경유하여 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)로 이송시켜 준다(S620). 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 웨이퍼의 베벨 영역에 대하여 1차 및 2차 식각 공정을 동시에 진행한다 (S630). 도 6에서 설명한 바와 마찬가지 방법으로, 상기 웨이퍼 지지대(320)에 안착된 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 전면에 대하여 레이저를 이용하여 베벨 식각 공정을 수행함과 동시에 상기 웨이퍼(200)의 베벨 영역의 배면 또는 웨이퍼(200)의 배면 전체에 대하여 습식 케미칼을 이용하여 베벨 식각 공정을 수행한다.
일예로, 도 2에 도시된 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)내에서 베벨 식각 공정이 수행되는 경우, 웨이퍼(200)의 배면(200b)이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 레이저 발생기(331)로부터 발생된 레이저 빔을 레이저 조사부(335)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 전면에 대하여 상방으로 조사하여 진행되고, 상기 스프레이 디스펜서(343)로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 스프레이(341)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 배면에 대하여 하방으로 조사하여 진행될 수 있다.
다른 예로, 도 3에 도시된 습식 식각 유니트(260)의 공정 챔버(265)내에서베벨 식각 공정이 수행되는 경우, 상기 웨이퍼(200)의 전면(200a)이 상측을 향하도록 안착된 상태에서 레이저 발생기(331)로부터 발생된 레이저 빔을 레이저 조사부(335)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 전면에 대하여 하방으로 조사하여 진행되고, 상기 스프레이 디스펜서(343)로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 스프레이(341)를 통해 웨이퍼의 베벨 영역의 배면에 대하여 상방으로 조사하여 진행될 수 있다.
이어서, 동일한 습식 식각용 공정 챔버(265)내에서, 상기 웨이퍼 지지대(320)에 안착된 웨이퍼(200)에 대하여 세정 공정을 수행한다(S640). 상기 반도체 세정 장치는 상기 베벨 식각 공정에 의해 발생된 파티클을 제거하기 위한 공정으로서, 통상적인 물리적인 세정 공정인 초순수 (deionized water, DIW)를 이용하여 진행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식을 이용하여 진행될 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(S650). 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(S660).
또 다른 실시예에 따른 하이브리드 식각 방법은 상기 베벨 영역의 전면에 대한 베벨 식각 공정과 베벨 영역의 배면에 대한 제2베벨 식각 공정을 동일한 동일 공정 챔버(265)내에서 동시에 수행하고, 웨이퍼의 전면 및 배면에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거하기 위한 세정 공정을 상기 베벨 영역 식각 공정과 인시튜적으로 동일한 공정 챔버(265)내에서 수행되므로, 추가의 웨이퍼의 로딩 및 이송 공정이 배제되어 도 6 및 도 7에 도시된 방법에 비하여 공정 시간 단축 및 공정 단순화 를 더 도모할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 오염에 대한 노출도 보다 더 감소시켜 줄 수 있다.
본 발명의 하이브리드 식각 장치 및 방법은 하나의 식각 유니트의 식각 챔버내에서 베벨 식각공정과 세정 공정이 진행되는 것을 예시하였으나, 식각 유니트(260)의 식각 챔버(265)내에서 각각 1차 및 2차 베벨 식각 공정이 수행되고, 이들과 다른 식각 챔버내에서 세정 공정이 수행되는 경우에도 적용 가능하다.
다른 실시예로서, 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 실시예로서, 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 실시예로서, 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 레이저 어시스트 방식을 이용하여 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 (10)

  1. 플랫폼; 및
    상기 플랫폼 내부에 배치되어, 웨이퍼에 대하여 식각 공정을 수행하는 식각 챔버를 구비하는 복수의 식각 유니트를 포함하며,
    상기 복수의 식각 유니트중 하나는
    상기 식각 챔버내에 배치되어, 상기 웨이퍼가 그의 전면이 상기 식각 챔버의 상측을 향하도록 안착된 상태에서 상기 웨이퍼의 에지 부분을 부분적으로 지지하도록 구성된 링타입의 웨이퍼 지지대;
    상기 웨이퍼의 전면에 대향하여 배열되고, 상기 웨이퍼의 전면으로 레이저 빔을 공급하기 위한, 레이저 발생부와 레이저 조사부를 구비하는 레이저 빔 유니트; 및
    상기 웨이퍼의 배면에 대향하여 배열되고, 상기 웨이퍼의 배면으로 습식 케미칼을 제공하기 위한, 스프레이와 스프레이 디스펜서를 구비하는 스프레이 모듈을 포함하되,
    상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 상기 하나의 식각 유니트내에서 동시에 수행하거나 또는 인시튜적으로 연속적으로 수행하고,
    상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면 및 배면에 대한 식각 공정을 수행한 후에 상기 식각 공정과 동일한 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 인시튜적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나의 식각 유니트는 상기 식각 챔버내의 웨이퍼 지지대에 상기 전면이 상측을 향하도록 웨이퍼가 안착된 습식 식각 유니트이며,
    상기 레이저 빔 유니트는 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 상기 레이저 발생부로부터 발생된 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 하방 조사하여, 1차 베벨 식각 공정을 수행하며,
    상기 스프레이 모듈은 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 상기 스프레이 디스펜서로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체로 상방 분사하여, 2차 베벨 식각 공정을 수행하며,
    상기 2차 베벨 식각 공정은 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 1차 베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나의 식각 유니트는 상기 식각 챔버내의 웨이퍼 지지대에 상기 전면이 상측을 향하도록 웨이퍼가 안착된 습식 식각 유니트이며,
    상기 스프레이 모듈은 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 상기 스프레이 디스펜서로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체로 상방 분사하여, 1차 베벨 식각 공정을 수행하며,
    상기 레이저 빔 유니트는 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 상기 레이저 발생부로부터 발생된 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 하방 조사하여, 2차 베벨 식각 공정을 수행하며,
    상기 2차 베벨 식각 공정은 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 1차 베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나의 식각 유니트는 상기 식각 챔버내의 웨이퍼 지지대에 상기 전면이 상측을 향하도록 웨이퍼가 안착된 습식 식각 유니트이며,
    상기 레이저 빔 유니트는 상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 상기 레이저 발생부로부터 발생된 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 하방 조사하여, 1차 베벨 식각 공정을 수행하고,
    상기 스프레이 모듈은 상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 상기 스프레이 디스펜서로부터 공급되는 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체로 상방 분사하여, 2차 베벨 식각 공정을 수행하며,
    상기 1차 베벨 식각 공정과 상기 2차 베벨 식각 공정은 상기 하나의 식각 유니트내에서 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 장치.
  5. 삭제
  6. 플랫폼; 및 상기 플랫폼 내부에 배치되는 복수의 식각 유니트를 포함하며, 상기 복수의 식각 유니트중 하나는 상기 웨이퍼의 에지 부분을 부분적으로 지지하도록 구성된 링타입의 웨이퍼 지지대, 상기 웨이퍼의 전면으로 레이저 빔을 공급하기 위한 레이저 조사부, 및 상기 웨이퍼의 배면으로 습식 케미칼을 제공하기 위한 스프레이를 적어도 포함하는 반도체 하이브리드 식각 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 전면이 상측을 향하도록 상기 웨이퍼를 상기 링타입의 웨이퍼 지지대에 안착시키는 단계;
    상기 웨이퍼의 전면에 대한 제1베벨 식각 공정과 상기 웨이퍼의 배면에 대한 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2베벨 식각 공정시 발생된 파티클 또는 불순물을 제거하기 위한 세정 공정을 수행하는 단계;를 포함하되,
    상기 제1베벨 식각 공정과 제2베벨 식각 공정은 상기 하나의 식각 유니트내에서 인시튜적으로 연속하여 수행하거나 또는 동시에 수행하며,
    상기 제1 및 제2베벨 식각 공정과 상기 세정 공정은 동일한 상기 하나의 식각 유니트내에서 인시튜적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 하방 조사하여, 제1베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체로 상방 분사하여, 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 제2베벨 식각 공정은 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 제1베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되며,
    상기 세정 공정은 상기 식각 공정과 동일한 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 제2베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체로 상방 분사하여, 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 하방 조사하여, 제1베벨 식각 공정을 수행하는 단계;를 포함하며,
    상기 제2베벨 식각 공정은 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 제1베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되며,
    상기 세정 공정은 상기 식각 공정과 동일한 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 제1베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 전면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 상기 레이저 조사부를 통해 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 전면으로 하방 조사하여, 제1베벨 식각 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 웨이퍼의 배면에 대향하도록 상기 웨이퍼의 하부에 배치되는 상기 스프레이를 통해 습식 케미칼을 상기 웨이퍼의 베벨 영역의 배면 또는 배면 전체로 상방 분사하여, 제2베벨 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 제1베벨 식각 공정과 상기 제2베벨 식각 공정은 상기 하나의 식각 유니트내에서 동시에 수행되며,
    상기 세정 공정은 상기 식각 공정과 동일한 상기 하나의 식각 유니트내에서 상기 제1 및 제2베벨 식각 공정과 인시튜적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 하이브리드 식각 방법.
  10. 삭제
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