KR20000035738A - 반도체 디스크의 가장자리를 습식 에칭하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 디스크의 가장자리를 습식 에칭하기 위한 장치에 관련된다.

Description

반도체 디스크의 가장자리를 습식 에칭하기 위한 장치{Device for Wet Etching an Edge of a Semiconductor Disk}
본 발명은 반도체 디스크의 가장자리를 습식 에칭하기 위한 장치에 관련된다.
이 장치는 예를 들어 EP 0 297 648 B1과 EP 0 368 334 B1에서 공지되어 있다.
예로, 소위 스마트 카드(예. 크레디트 카드)나 SIM 카드(예. 이동 전화)에서 칩을 생산하기 위해 각각의 제 1 생산물, 즉 0.5 내지 2mm의 두께를 가지는 웨이퍼(반도체 디스크)는 50 내지 200㎛의 재료 두께로 감소시켜야 한다.
이것은 예를 들어 연마한 후 폴리싱 처리할 뿐만 아니라 습식 화학적 방법에 의해 얇게 에칭함으로써 실행된다.
초기에 둥글게 형성된 웨이퍼의 가장자리는 나중에 쐐기 또는 화살표 모양을 가지게 된다.
웨이퍼 수송 시에 발생하는 문제점으로부터, 웨이퍼 자체의 가장자리뿐만 아니라 다른 구성성분도 날카로운 가장자리에 의해 손상될 수 있다. 이것은, 높은 응력으로 인해 미소 균열이 생길 때 웨이퍼가 바람직한 두께로 연마된다면 유효하다.
반도체 가장자리의 날카로운 부분을 없애기 위해서, EP 0 297 648 B1은 산으로 주입된 쿠션을 통하여 가장자리 부분에서 회전하는 반도체 디스크를 통과시켜서, 가장자리를 에칭시키고 일부 제거하는 것을 제시한다.
EP 0 368 334 B1에 따르면, 회전 웨이퍼의 둘레는 회전 로울러의 그루브에 대해 안내되고, 에칭제로 코팅된 장치를 통하여 동일한 목적이 달성된다.
이것은, 추가 장치 부분(쿠션, 그루브가 있는 로울러)이 필요하고 가장자리를 제거하는데 웨이퍼 가장자리의 기계적 접촉 및 다른 장치 부분이 필요하므로 방법 및 장치에 대해 불리하다. 입자는 쿠션에서 흘러나오고 웨이퍼를 오염시킬 수 있다. 또, 기계적 접촉에 의해 아주 얇은 웨이퍼 가장자리에 불규칙성이 생길 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼를 오염시키지 않으면서 정해진 방식으로 웨이퍼 가장자리를 제거할 수 있는, 전술한 유형의 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기본 사상은, 에칭액이 단지 웨이퍼 가장자리와 접촉하고 웨이퍼 가장자리와 이웃한 구성부품 사이에 어떠한 기계적 연결부도 존재하지 않도록 웨이퍼를 처리하는 가장자리 영역으로 에칭액을 선택적으로 흘러보내는 것이다.
첫째, 본문에서 위로부터 지지영역과 회전영역에서 수평으로 놓인 웨이퍼까지 수직으로 에칭액을 흘러보내도록 제안된다. 이 기술은, 항상 웨이퍼의 바닥이 바람직하지 못하게 에칭되므로, 소용없는 것으로 판명되었다. 산이 웨이퍼 매트릭스로 확산되는 것처럼 보이는 이유는 에칭 과정의 발열 과정에 의해 가열되고 웨이퍼의 바닥에서 반도체 디스크 밖으로 실리콘을 용해하기 때문이다.
끝으로, 광범위한 실험 결과에 따라 반도체 디스크의 평면에 대해 90도 이하 0도 이상, 특히 1도 내지 25도의 각도로 놓인 제트 형태인 웨이퍼의 가장자리 영역으로 에칭 유체가 흐른다면 본 발명의 목적은 실현된다는 것을 알 수 있다.
에칭 유체의 제트가 기울어져 있으므로 에칭 유체는 "부드럽게" 웨이퍼 가장자리를 치고 아주 짧은 처리기간을 경과한 후 에칭액의 공급 방향으로 다시 배출된다.
또, 이 기술은 처리될 반도체 디스크 가장자리의 한정된 표면 부분으로 에칭 유체의 제트 공급을 용이하게 하는데, 상기 표면 부분은 에칭 제트의 크기에 따라 달라지고 아주 작을 수도 있다.
대부분의 일반적인 실시예에서, 본 발명은 다음과 같은 특징을 가지는, 반도체 디스크의 가장자리를 습식 에칭하기 위한 장치에 관련된다:
- 회전할 수 있게 반도체 디스크를 수용하기 위한 지지면을 가지는 지지부,
- 구형부 밖으로 분출된 에칭 유체는, 반도체 디스크의 평면에 대해 0도 이상 90도 이하의 각도로 처리될 반도체 디스크 가장자리의 한정된 표면 부분을 치도록 구성되고 배향된 구형부를 가지는, 반도체 디스크 위에 배치된 노즐을 포함한다.
원칙적으로, 노즐 또는 구형부는 반도체 디스크에 대해 방사상으로 배향될 수 있다. 이 경우에, 에칭 유체는 반도체 디스크의 중심 위에서 노즐을 빠져나온다. 웨이퍼를 처리할 가장자리 영역에서 정확히 "중심으로부터 바깥쪽을 향하여" 유체 제트가 웨이퍼 가장자리를 치도록 구형부는 배향되고 유압은 조절된다.
효과적인 것으로 알려진 다른 실시예에 따르면, 에칭 유체가 가장자리에 대해 접선 방향으로 분출되도록 노즐의 구형부가 배향된다. 즉, 노즐 또는 그 구형부는 반도체 디스크의 바깥쪽에 놓이고 이 구형부는 반도체 디스크의 가장자리에 대해 접선 방향으로 배향된다. 에칭 유체는 반도체 디스크의 평면에 대해 전술한 각 중 하나의 기울기로 배출되고 반도체 디스크를 처리할 가장자리를 치도록 구형부는 배향된다.
상기 실시예는 하기 도면에 대한 상세한 설명에서 자세히 기술된다.
노즐과 마주보는 반도체 디스크의 가장자리 표면 부분만 에칭 유체가 치도록 노즐 또는 노즐의 구형부가 배향된다. 유체가 웨이퍼의 가장자리를 치고 자유롭게 웨이퍼 가장자리를 통과할 수 없도록 노즐 또는 구형부는 정확하게 위치 설정된다. 이런 식으로 한편으로는 가능한 한 높게 에칭 유체의 작용이 달성되고 다른 한편으로는 "언더컷(undercut)" 될 수 있는 모든 위험을 제거할 수 있다. 끝으로, 사용된 전체 에칭 유체는 다시 수집되어서 시스템 안으로 재순환된다.
이것은 후에 접선 방향으로 웨이퍼 가장자리에서 배출되고 수집될 수 있는 에칭 유체 제트를 전술한 대로 접선 방향으로 공급하는데 유효하다.
에칭 유체는 웨이퍼의 회전 방향으로 공급될 수 있으므로, 에칭 유체를 접선 방향으로 공급하면 웨이퍼 가장자리를 칠 때 통제되지 않은 에칭 유체의 분산을 방지한다.
본원에서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 반도체 디스크의 가장자리를 칠 때 반도체 디스크의 최대 주변 속도와 일치하는 흐름 속도를 에칭 유체 제트가 가지도록 노즐을 형성하고 위치 설정한다.
즉, 에칭 제트의 형태가 웨이퍼 가장자리의 분리에 영향을 미칠 뿐만 아니라 에칭 유체의 압력(흐름 속도)이 웨이퍼 가장자리를 최적으로 분리하는데 중요한 것으로 판명되었다. 빠른 흐름 속도가 유리하다는 가정과는 반대로 흐름 속도는 반도체 디스크의 주변 속도에 비해 10배 이하여야 한다는 것을 발견하였다. 이런 이유 때문에, 에칭 유체의 층 흐름이 유리하다.
15 내지 300mm의 직경을 가지는 선행 기술에 따른 웨이퍼에서 출발하여, 노즐의 구형부는 0.2 내지 1.0mm 범위 내의 직경을 가진다. 웨이퍼의 주변 속도는 보통 약 20m/s인 반면에, 에칭 유체의 흐름 속도는 90 내지 50이어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 에칭 유체 제트가 웨이퍼의 평면에 대해 1 내지 25도의 각도로 웨이퍼 가장자리를 치도록 노즐이나 그 구형부는 배향된다.
끝으로, 본 발명은 베르누이 원칙에 따라 반도체 디스크를 수용하기 위한 지지면으로 연결되는 적어도 하나의 노즐을 가지는 지지부를 포함하는 장치를 형성하도록 제안한다. 예를 들어, 적합한 지지부는 EP 0 611 273 A1 또는 WO 97/03457에서 기술된다. 이런 식으로, 에칭 제트가 전술한 대로 웨이퍼 가장자리의 상부를 완전히 치지 않는다면 지지부를 향하고 있는 웨이퍼의 바닥과 지지부 자체는 에칭 유체에 의해 적실 수 없다.
본 발명의 실시예를 나타낸 도면에 대한 상세한 설명에서,
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 평면도,
도 2 는 본 발명에 따른 장치의 측면도,
도 3 은 웨이퍼 가장자리의 에치 영역에서 장치의 확대된 단면도.
*부호 설명
10 ... 웨이퍼 12 ... 지지부
14 ... 고리 노즐 16 ... 환상부
18 ... 노즐 20 ... 구형부
도 1 내지 3에 나타난 것처럼 아주 얇은 웨이퍼 원판(10)(본원의 실시예에 따른 원판은 50㎛의 두께를 가진다)은 회전 지지부에서 회전할 수 있게 안내된다. 여기에서, 웨이퍼는 보다 쉽게 알 수 있도록 두께만 과장하여 나타내었다.
도 3에서, 가장자리 영역(10k)의 둘레에서 전형적인 웨이퍼 구조를 알 수 있다. 가장자리 영역(10k)에서 상측부(10ko)는 웨이퍼(10)의 상부(10o)와 일렬로 연장되지만, 바닥(10ku)은 비스듬하게 형성되어서, 한 점(10ks)을 가지는 칼처럼 날카로운 가장자리를 가지는 형태를 이룬다. 도 3에 따르면, 지지부(12)는 고리 노즐(14)을 가지는데 이 고리 노즐은 지지면(12f)으로 통하고, 여기에서 웨이퍼(10)가 안내된다. 고리 노즐(14)을 통하여 안내되는 예를 들어 질소와 같은 기체 흐름은 고리 노즐(14)을 통하여 배출되고 웨이퍼(10)와 지지부(12)의 하측부(12a) 사이에 형성된 고리 모양의 부분(16)에 도달한다. 고속으로 이동하는 기체를 위한 환상 부분(16), 웨이퍼(10)가 지지부(12)의 지지면(12f)에 대해 흡수되게 낮은 압력이 주어진다. 도 3에 나타낸 지지부는 베르누이 척으로 불린다.
노즐(18)은 구형부(20)를 가지는 웨이퍼(10) 바깥쪽에서 위에 배치되고 도 3에 나타낸 것처럼 가압하에 배출된 에칭 유체는 웨이퍼 가장자리(10k)의 상부면(10ko)으로 향한다.
도 1과 2에 나타난 것처럼 에칭 유체의 흐름 방향 B는 웨이퍼의 회전 방향 D와 일치한다. 따라서 에칭 유체에 의해 웨이퍼 가장자리(10k)를 "부드럽게" 칠 수 있다.
그리고, 도 1과 2에 도시된 대로 에칭 유체의 제트(22)는 웨이퍼(10)의 평면 E에 대해 각 α(20도)를 이루고 동시에 웨이퍼 가장자리(10k)에 대해 접선 방향(도 1)으로 안내되도록 노즐(18) 또는 구형부(20)가 배치된다.
도 3에 나타낸 것과 달리 제트(22)는 웨이퍼 가장자리(10k)의 상부면(10ko)으로 선택적으로 배향되어서 이것은 상부면(10ko)을 완전히 치고(도 1, 2) 도 3에 나타낸 것처럼 측부에서 점(10ks)을 통과하는 어떠한 부분 흐름도 없다.
웨이퍼 가장자리(10k)는 점(10ks)에서 시작하여 에칭되고 정해진 정도로 원하는 만큼 날카로움이 제거된다.
웨이퍼(10)가 회전하기 때문에 나중에 배출된 에칭 유체는 리셉터클 안에 수집되고 재생 이용될 수 있다.
베르누이 척으로 설명된 다른 실시예에 따르면 이 척은 지지면(12f)으로 나오는, 채널을 구비하고 웨이퍼를 고정하도록 저압(부분 진공) 이하로 설정된다.
다른 실시예는 척, 웨이퍼의 외주보다 짧은 직경을 가지는 지지면을 구비한다. 이것에 의해 웨이퍼 가장자리를 통과하는 모든 에칭 유체는 척 또는 지지면과 대향한 웨이퍼 표면과 접촉하는 것을 방지한다.

Claims (9)

  1. 반도체 디스크(10)의 가장자리(10k)를 습식 에칭하는 장치에 있어서:
    1.1 회전할 수 있게 반도체 디스크(10)를 수용하기 위한 지지면(12f)을 가지는 지지부(12),
    1.2 구형부(20)에서 배출된 에칭 유체 제트(22)가 반도체 디스크(10)의 평면(E)에 대해 0도 이상, 90도 이하의 각도로 처리될 반도체 디스크(10) 가장자리(10k)의 한정된 표면 부분을 치도록 형성되고 배향된 구형부(20)를 가지는, 반도체 원판(10) 위에 놓인 노즐(18)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 에칭 유체 제트(22)는 반도체 원판(10)의 가장자리(10k)에 대해 접선 방향으로 놓이도록 노즐(18)의 구형부(20)가 배향되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 에칭 유체의 제트(22)는 노즐(18)을 향한, 반도체 디스크(10)의 가장자리(10k)의 표면 부분(10ko)만 치도록 노즐(18)의 구형부(20)가 배향되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 반도체 디스크(10)의 가장자리(10k)를 칠 때 반도체 디스크(10)의 최대 주변 속도와 일치하는 흐름 속도를 에칭 유체의 제트(22)가 가지도록 노즐(18)이 형성되고 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 지지부(12)는 베르누이 원칙에 따라 반도체 디스크(10)를 수용하기 위한 지지면(12f)으로 통하는 하나 이상의 노즐(14,16)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 구형부(20)를 통하여 배출된 에칭 유체의 제트(22)는 반도체 디스크(10)의 평면(E)에 대해 1 내지 25도의 각도로 처리될 반도체 디스크(10)의 가장자리(10k)를 치도록 구형부(20)가 형성되고 배향되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 노즐(18)의 구형부(20)는 0.2 내지 1.0mm 범위 내의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 지지부(12)는 지지면(12f) 안으로 뻗어있고 반도체 디스크(10)를 고정하도록 저압 이하로 설정된, 채널을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 지지부(12)는 지지면(12f)을 가지는데 이 지지면의 직경은 반도체 디스크(10)의 외주보다 짧은 것을 특징으로 하는 장치.
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