KR20000043509A - 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀척에 안착된 웨이퍼상에 공급되는 웨이퍼 처리용액의 온도변화를 최소화되도록함으로서 상기 식각공정 또는 세정공정 등과 같은 처리공정의 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 회전축(Shaft), 상기 회전축에 의해 지지되며, 처리될 웨이퍼가 고정되는 척(Chuck), 상기 웨이퍼상에 웨이퍼 처리용액을 공급하기 위한 용액노즐(Nozzle), 상기 웨이퍼의 뒷면으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급수단(Gas Supply Means) 및 상기 웨이퍼의 뒷면으로 공급되는 상기 가스를 가열하기 위한 히터(Heater)를 포함하여 이루어진다.
또한 상기 용액노즐과 소정간격 이격되며, 상기 용액노즐의 좌우(左右)에 소정의 가스를 공급할 수 있는 가스노즐을 부착할 수 있다.
따라서, 도전체 플러그 형성공정 및 평탄화 공정을 효율적으로 수행할 수 있고, 공정중 처리용액의 공정온도 변화를 최소화하여 공정의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치
본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스핀척에 안착된 웨이퍼상에 공급되는 웨이퍼 처리용액의 온도변화를 최소화되도록함으로서 상기 식각공정 또는 세정공정 등과 같은 처리공정의 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치에 관한 것이다.
통상, 반도체소자의 제조공정은 반도체기판으로 사용되는 웨이퍼상에 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 복수의 박막을 형성하는 박막형성공정, 상기 박막형성공정 사이사이에 수행되는 사진공정, 식각공정, 세정공정 및 이온주입공정 등을 포함하여 이루어진다.
상기 반도체소자 제조공정들중 식각공정 및 세정공정 등과 같은 웨이퍼 처리공정은 대부분 웨이퍼를 회전시킬 수 있는 스핀척(Spin Chuck)이 구비된 웨이퍼 처리장치를 사용한다.
상기 웨이퍼 처리장치를 사용한 웨이퍼처리공정은 상기 스핀척상에 처리할 웨이퍼를 고정시킨 후, 상기 스핀척을 회전시켜 웨이퍼를 회전시키고, 상기 웨이퍼상에 목적에 맞는 처리용액을 공급함으로서 상기 스핀척의 회전에 의한 웨이퍼의 원심력과 처리용액의 용액공급압력을 이용하여 웨이퍼상에 형성된 소정의 막을 식각하거나 웨이퍼상에 존재하는 파티클을 제거한다.
상기 웨이퍼 처리공정에서 중요한 공정요소는 스핀척의 회전속도, 웨이퍼 처리용액의 종류 및 상기 웨이퍼 처리용액의 공정온도 등이 될 수 있다. 상기 웨이퍼 처리용액은 반도체소자의 대량생산의 측면에서 처리대상물과 처리용액의 반응속도를 촉진시켜 처리시간을 단축시키기 위하여 상온이상으로 유지시켜 사용되고 있다.
예를들어, 상기 스핀척의 운동에 의해 회전하는 상온의 웨이퍼(W)상에 약 100℃의 공정온도를 갖는 처리용액의 공급시 상기 웨이퍼(W)와 상기 처리용액의 온도차에 의해 상기 처리용액은 100℃의 공정온도를 유지하지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 상기 처리용액이 최초로 웨이퍼(W)와 접촉할 때의 온도와 상기 처리용액이 상기 스핀척의 회전에 의한 원심력에 의해서 웨이퍼(W)의 가장자리 방향으로 이동했을 때의 온도간에 온도차가 발생한다. 상기 온도차는 최초로 상기 웨이퍼상에 공급될 때의 처리용액은 상온이상의 공정온도를 유지하고 있으나 상온의 웨이퍼와 접촉하여 표면을 따라 이동함으로서 발생한다. 그러므로 상기 온도차는 웨이퍼의 구경이 12인치와 같이 대구경화될 수록 더 심각할 수 있다.
따라서, 상기 온도차는 웨이퍼상의 각 지점들간의 상기 처리용액의 반응속도를 변화시켜 처리대상 웨이퍼의 식각균일도 및 세정대상 웨이퍼의 세정균일도를 저하시키는 문제점으로 나타났으며, 상기 식각균일도 및 세정균일도가 저하되는 문제점은 전도성 물질을 이용한 스핀 식각방식의 콘택 플러그 형성과 같이 식각의 대상물 중에서 일정부분만을 제거하는 식각공정의 수행시 더욱 심각하게 나타났다.
반도체소자가 점점 미세화됨에 따라 보다 더 정밀한 식각공정 및 세정공정이 요구됨으로서 식각공정 또는 세정공정의 대상물인 웨이퍼 자체와 상기 반도체 웨이퍼 처리용액간의 온도차를 최소화할 필요성이 대두되었다.
본 발명의 목적은, 스핀척에 의해 회전하는 웨이퍼상에 처리용액을 공급하면서 식각공정 및 세정공정 등과 같은 웨이퍼 처리공정시 상기 웨이퍼상에 공급되는 웨이퍼 처리용액의 온도변화를 최소화함으로서 처리공정의 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치를 제공하는 데 있다.
도1은 본 발명에 의한 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치의 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도2a 내지 도2c는 도1의 척의 실시예를 나타내는 도면들이다.
도3은 도2a의 III - III' 선의 단면도이다.
도4는 척내에 열선의 내장유무에 따른 척표면의 온도변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도5는 처리용액 공급수단의 개략적인 구성도이다.
도6은 도5의 VI - VI'선의 단면도이다.
도7은 본 발명에 의한 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치의 다른 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 101 ; 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치 2 ; 회전축
4 ; 가스공급통로 6 ; 모터
8, 108 ; 척 10 ; 버퍼공간
11 ; 홈 12 ; 홀
13 ; 나선형홀 14, 24, 42 ; 열선
16 ; 클렘프 17 ; 웨이퍼센서
18 ; 질소가스쿠션 20 ; 보울
22 ; 챔버 25 ; 용액노즐
26 ; 처리용액노즐 28 ; 탈이온수노즐
30 ; 히터 40 ; 용기
44 ; 처리용액공급관 46 ; 유량계
48 ; 단면적조절수단 49 ; 조리개
50 ; 가스공급관 130 ; 질소가스노즐
132 ; 연결대 W ; 웨이퍼
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치는 회전축(Shaft); 상기 회전축에 의해 지지되며, 처리될 웨이퍼가 고정되는 척(Chuck); 상기 웨이퍼상에 상기 웨이퍼 처리용액을 공급하기 위한 용액노즐(Solution Nozzle); 상기 웨이퍼의 뒷면으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급수단(Gas Supply Means); 및 상기 웨이퍼의 뒷면으로 공급되는 가스를 가열하기 위한 히터(Heater);를 구비하여 이루어진다.
상기 척의 내부에는 고정된 웨이퍼를 가열할 수 있도록 열선이 내장되어 있으며 상기 척의 표면 하부에는 상기 회전축의 가스공급통로와 연결된 버퍼공간(Buffer Space)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 척의 표면에는 상기 버퍼공간과 연결되는 복수개의 구멍이 상기 척의 중심을 기준으로 방사형으로 배열되는 것이 바람직하다.
상기 척의 표면에는 척의 중심을 기준으로 방사형으로 복수개의 직사각형상의 홈이 형성되며, 상기 홈내부에는 상기 버퍼공간과 연결되는 구멍이 일정간격을 이루며 복수개 형성되는 것이 바람직하다.
상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치에는 상기 척 및 용액노즐이 내재하도록 소정의 공간을 이루는 챔버가 더 구비될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치는 회전축(Shaft); 상기 회전축에 의해 지지되며, 처리될 웨이퍼가 안착되는 척(Chuck); 상기 웨이퍼상에 상기 웨이퍼 처리용액을 공급하기 위한 용액노즐(Solution Nozzle); 및 상기 용액노즐과 소정간격 이격되며, 상기 용액노즐의 좌우(左右)에 형성된 소정의 가스를 공급할 수 있는 가스노즐(Gas Nozzle);을 구비하여 이루어진다.
상기 척의 내부에는 안착된 웨이퍼를 가열할 수 있도록 열선이 내장되며 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치에는 상기 척, 용액노즐 및 가스노즐이 내재하도록 소정의 공간을 이루는 챔버가 더 구비될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
(제 1 실시예)
도1은 본 발명에 의한 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명에 의한 웨이퍼 처리장치(1)는 구동모터(6)에 의해 회전가능하며 내부로 소정의 가스가 공급되도록 가스공급통로(4)가 형성되어 있는 회전축(2), 상기 회전축(2)에 의해 지지되며, 처리될 웨이퍼(W)가 안착되는 척(8), 상기 척(8)에 안착된 상기 웨이퍼(W)의 측면을 고정하는 클램프(16), 상기 웨이퍼(W)상에 상기 웨이퍼 처리용액을 공급하기 위한 용액노즐(25), 상기 척(8)을 둘러싸며 상기 척(8)의 회전시 상기 웨이퍼(W)상에 상기 용액노즐(25)을 통하여 공급되는 웨이퍼 처리용액이 외부로 흩어지는 것을 방지하는 보울(20), 상기 척(8), 상기 용액용액노즐(25) 및 상기 보울(20)을 포함하며, 소정의 공간을 이루는 챔버(22), 상기 챔버(22)의 외부를 감싸는 열선(24), 상기 웨이퍼(W)의 뒷면으로 소정의 가스를 공급할 수 있도록 상기 회전축(2)의 가스공급통로(4)에 연결된 가스공급관(29)과 유량계(표시안함)를 포함하여 구성되는 가스공급수단 및 상기 가스공급관(29)에 부착되며 공급되는 가스를 가열하기 위한 히터(30)를 구비하여 이루어진다.
상기 척(8)을 자세히 설명하기 위하여 도2a 및 도3을 참조하면 상기 척(8)의 표면 하부에는 상기 회전축(2)의 가스공급통로(4)와 연결된 버퍼공간(10)이 형성되어 있고, 상기 버퍼공간(10)과 상기 척(8)의 표면사이에는 안착된 웨이퍼(W)를 가열할 수 있도록 나선형으로 열선(14)이 내장되어 있다. 또한 상기 척(8)의 표면에는 상기 버퍼공간(10)과 연결되는 구멍(12)이 복수개 형성되어 있다. 상기 구멍(12)은 상기 척(8)의 중심을 기준으로 방사형으로 배열되는 것이 바람직하다. 상기 구멍(12)의 직경은 1 mm 내지 7 mm 일 수 있으며, 바람직하게는 3 mm일 수 있다. 상기 척(8)의 표면에는 안착된 웨이퍼(W)를 감지할 수 있는 웨이퍼센서(17)가 형성되어 있다.
상기 버퍼공간(10)은 상기 회전축(2)의 가스공급통로(4)를 통과한 가스가 일정한 압력을 형성하도록하여 상기 각각의 구멍(12)으로 통과되는 가스의 량을 균일하게 할 수 있다.
따라서, 상기 회전축(2)의 가스공급 통로(4)로부터 상기 버퍼공간(10)에 공급된 상기 히터(30)에 의해 가열된 가스를 상기 구멍(12)을 통하여 웨이퍼(W) 뒷면으로 공급함으로서 상기 척(8)과 상기 척(8)에 안착된 웨이퍼(W) 사이에 가스 쿠션(Cushion : 18)을 형성할 수 있다.
상기 히터(30)는 상기 가스공급관(29)을 통과하는 가스를 30 내지 150℃로 가열할 수 있으며, 바람직하게는 65 내지 85℃ 이다. 상기 가스는 비활성 가스일 수 있으며, 질소가스(N2Gas)가 바람직하다.
도4는 척내에 열선의 내장유무에 따른 척표면의 온도변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도4를 참조하면, H선은 척(8)내부에 열선(14)이 내장된 경우에 척표면이 특정온도(T4)까지 도달하는 시간변화를 나타내는 것이고, L선은 척(8)내부에 열선(14)이 내장되지 않은 경우에 척표면이 특정온도(T4)까지 도달하는 시간변화를 나타내는 것이다. 상기 H선과 L선을 비교하여 보면 상기 열선(14)을 척(8)내부에 내장한 경우인 H선이 특정온도(T4)까지 도달하는 시간이 감소됨을 알 수 있다.
따라서 공정시간을 (d - c)시간차만큼 단축할 수 있다. 물론 상기 열선(14)을 상기 척(8)내부에 내장하는 것은 공정시간을 단축하는 측면에서 바람직하나 당업자에 따라서 상기 열선(14)을 상기 척(8)내부에 내장하지 않을 수 있슴은 당연하다.
도2b 및 도2c는 본 발명의 상기 척(8)의 다른 실시예를 나타낸다. 상기 도2b 및 도2c 는 모두 도2a와 같이 버퍼공간(10), 열선(14) 및 웨이퍼센서(17)가 형성되어 있는 것은 동일하나 상기 척(8)의 표면구조가 상이하다.
도2b를 참조하면, 상기 척(8)의 표면에는 상기 척(8)의 중심을 기준으로 방사형으로 복수개의 직사각형상이며, 소정의 깊이를 갖는 홈(11)이 형성되어 있다. 상기 홈(11)내부에는 도2a와 동일 모양과 크기를 갖는 상기 구멍(12)이 일정간격을 이루며 형성되어 있다. 상기 홈(11)의 깊이는 2 mm 내지 5 mm 일 수 있다. 또한 상기 홈(11)의 너비는 2 mm 내지 10 mm 일 수 있으며, 바람직하게는 5 mm일 수 있으며, 상기 홈(11)의 길이는 5 cm 내지 15 cm 일 수 있다. 상기 홈(11)의 길이는 웨이퍼(W)의 직경에 따라 다를 수 있다. 즉, 200 mm 의 직경의 웨이퍼(W)일 때는 약 10 cm 가 바람직하며, 300 mm 의 직경의 웨이퍼(W)일 때는 15cm 가 바람직하다.
따라서 상기 열선(14)은 상기 홈(11)의 하부에 위치하며, 바람직하게는 상기 척표면으로부터 6 mm 내지 10 mm의 위치할 수 있다.
도2c를 참조하면, 상기 척(8)의 표면에는 나선형의 상기 열선(14)을 따라 나선형홀(13)이 형성되어 있다. 상기 나선형홀(13) 폭은 1 mm 내지 7 mm 일 수 있으며, 바람직하게는 3 mm일 수 있다.
상기 용액노즐(25)은 웨이퍼 처리용액을 공급하는 처리용액노즐(26)과 처리공정 후, 상기 웨이퍼(W)를 세정하기 위한 탈이온수를 공급하는 탈이온수 노즐(28)을 포함하며, 필요에 따라 복수개의 여분의 용액노즐(25)이 설치될 수 있다.
상기 처리용액노즐(26)과 상기 탈이온수노즐(28)은 상기 웨이퍼(W)의 중심을 기준으로 좌우로 운동하면서 처리용액 또는 탈이온수를 공급할 수 있다.
도5는 상기 처리용액노즐(26)과 연결된 처리용액 공급수단의 개략적인 구성도이다.
도5에서 보는 바와 같이 처리용액 공급수단은 처리용액이 담긴 용기(40), 상기 용기(40)외부에 형성되며, 상기 용기(40) 속의 처리용액의 온도를 유지시키기 위한 열선(42), 상기 용기(40)내로 특정의 가압된 가스를 공급하는 가스공급관(50) 및 상기 처리용액노즐(26)과 연결되는 처리용액공급관(44)을 구비하여 이루어진다. 즉, 상기 가스공급관(50)으로 가압된 질소가스를 공급하여 상기 질소가스의 압력으로 적정량의 처리용액을 상기 처리용액공급관(44)으로 밀어내어 플로우시킨다.
상기 처리용액공급관(44)에는 유량계(46)가 개재되어 있으며, 상기 유량계(46) 다음에는 상기 처리용액공급관(44)의 단면적을 조절하는 단면적조절수단(48)이 개재되어 있다. 상기 단면적조절수단(48)은 도6에서 보는 바와 같이 내부에 조리개(49)가 형성되어 있어 상기 조리개(49)를 조절하여 상기 처리용액공급관(44)을 통과하는 처리용액의 유량을 미세하게 조절할 수 있다. 물론 상기 유량계(46)만으로도 유량의 조절이 가능하나 상기 단면적조절수단(48)을 개재함으로서 더 미세하게 유량을 조절할 수 있다.
상기 가압 가스를 사용하는 처리용액의 공급방법은 피스톤 운동의 불량여부에 따라 처리용액의 공급이 가변되는 펌프식 방법보다 공정의 정확도면에서 효과적이다.
상기 챔버(22)는 웨이퍼의 처리공정시 상기 웨이퍼(W)를 외부환경으로부터의 접촉을 최소화하기 위하여 설치하였다. 바람직하게는 상기 웨이퍼(W)에 공급되는 웨이퍼 처리 용액의 온도변화를 최소화하기 위해서다. 따라서 상기 챔버(22)의 외부에 열선(24)을 부착할 수 있으며, 경우에 따라서 상기 챔버(22)의 내부의 상부에 열선을 설치할 수 있다(표시안함). 상기 챔버(22)의 내부상부의 열선은 상기 챔버(22)의 처리용액이 발생시키는 가스와 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위하여 튜브내에 설치시킬 수 있다.
상기 챔버(22)의 재질은 처리공정의 특성상 고온에 견디는 파이렉스(Pyrex)재질의 내열성유리이며, 표면은 반사성 금속으로 코팅처리할 수 있으며, 바람직하게는 금(Au)으로 코팅처리한다. 상기 금으로 코팅된 챔버(22)는 내부의 열을 상기 챔버(22)외부로 방출시키는 것을 최소화시키며, 가시광선을 효과적으로 투과시켜 작업자가 육안으로 상기 챔버(22)내부를 원활히 관찰할 수 있도록 한다.
상기 열선(24)은 전류조절장치(표시안함)와 상기 전류조절장치의 적정 전류에 의해 열을 발생시킨다. 따라서, 상기 챔버(22)가 이루는 내부공간의 온도를 상승시켜 웨이퍼 처리공정시 공급되는 처리용액의 공정온도를 효과적으로 유지시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 반도체소자 제조용 처리장치의 특징은 상기 웨이퍼(W)의 뒷면으로 가스를 공급하는 상기 가스공급관(29)에 상기 가스공급관(29)을 통하여 흐르는 가스를 가열할 수 있는 히터(30)를 부착하는 것과 상기 챔버(22)의 외부 및 상기 척(8) 표면하부에 열선(24)을 장착하는 데 있다.
따라서, 상기 웨이퍼(W)와 상기 웨이퍼(W)상에 공급되는 처리용액의 온도차를 극복함으로서 처리용액의 온도변화를 최소화시켜 처리공정의 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기 처리용액이 처리공정중 웨이퍼 뒷면으로 플로우되어 상기 웨이퍼 뒷면이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
(제 2 실시예)
도7은 본 발명에 의한 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치의 제 2 실시예를 나타내는 도면이다.
먼저 설명한 상기 제 1 실시예와 동일 기능을 하는 구성요소는 동일한 번호를 기입하였으며, 설명도 생략하였다. 그러나 동일 기능을 갖고 있으나 구성형태가 변한 경우에는 다른 번호를 기입하여 설명하였다.
도7을 참조하면, 본 발명에 의한 웨이퍼 처리장치(101)는 구동모터(6)에 의해 회전가능한 회전축(4), 상기 회전축(4)에 의해 지지되고, 처리될 웨이퍼(W)가 안착되며, 상기 안착된 웨이퍼(W)를 가열할 수 있도록 나선형의 열선(14)이 내장된 척(108), 상기 척(108)에 안착된 상기 웨이퍼(W)의 측면을 고정하는 클램프(16), 상기 웨이퍼(W)상에 상기 웨이퍼 처리용액을 공급하기 위한 용액노즐(25), 상기 용액노즐(25)과 소정간격 이격되어 상기 용액노즐(25)의 좌우(左右)에 형성되며, 소정의 가스를 공급할 수 있는 가스노즐(130), 상기 척(108)을 둘러싸며 상기 척(108)의 회전시 상기 웨이퍼(W)상에 상기 용액노즐(25)을 통하여 공급되는 웨이퍼 처리용액이 외부로 흩어지는 것을 방지하는 보울(20) 및 상기 척(108), 상기 용액노즐(25), 상기 가스노즐(130) 및 상기 보울(20)을 포함하며, 소정의 공간을 이루며 외부에 열선(24)이 형성되어 있는 챔버(22)를 구비하여 이루어진다.
상술한 바와 같이 본 발명의 특징은 상기 용액노즐(25)의 좌우로 가열된 소정의 가스를 공급할 수 있는 가스노즐(130)을 형성시키는 것으로서 상기 가스노즐(130)을 통하여 공급되는 가스는 비활성가스일 수 있으며, 바람직하게는 질소(N2)가스이며, 상기 질소가스의 온도는 30 내지 150 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 65 내지 85 ℃일 수 있다.
상기 용액노즐(25)과 상기 가스노즐(130) 사이의 이격거리는 공정조건 및 웨이퍼의 직경에 따라 조절할 수 있으며, 상기 용액노즐(25)과 상기 가스노즐(130)은 서로 평행하게 연결대(132)에 부착되어 있다.
또한 상기 용액노즐(25)과 상기 가스노즐(130)의 배열은 일측을 기준으로 가스노즐(130), 용액노즐(25), 가스노즐(130), 용액노즐(25) 및 가스노즐(130)의 순서로 배열될 수 있다.
상기 가스노즐(130)을 적용한 처리방법의 실시예를 살펴보면 먼저 상기 가스노즐(130)을 웨이퍼의 중심에 위치하도록 정렬한 후, 상기 가스노즐(130)이 가열된 질소가스의 공급과 동시에 회전중인 웨이퍼의 가장자리 방향으로 이동시킨다. 계속해서 상기 용액노즐(25)을 웨이퍼의 중심에 위치하도록 정렬한 후 처리용액의 공급과 동시에 회전중인 웨이퍼의 가장자리 방향으로 이동시키며 처리공정을 수행한다. 상기 가스노즐(130)을 적용한 처리방법은 당업자에 따라 다양한 방법으로 실시될 수 있음은 당연하다.
따라서 상기 가스노즐(130)을 통하여 가열된 질소가스를 회전하는 상기 척(108)상의 처리될 웨이퍼상에 플로우시켜 상기 웨이퍼(W)를 가열함으로서 상기 웨이퍼상에 공급되는 처리용액과 상기 웨이퍼간의 온도차에 의한 상기 처리용액의 온도변화를 최소화함으로서 처리공정의 균일도를 향상시킬 수 있다.
상술한 구성으로 이루어지는 도1의 반도체 제조용 처리장치(1)를 사용한 웨이퍼 처리방법의 일 실시예로서 텅스텐 플러그 형성방법을 살펴보면 먼저 산화막상에 형성된 콘택홀을 메몰시키며 텅스텐막이 소정두께 형성되어 있는 웨이퍼를 상기 열선(14)이 내장된 척(8)상에 안착시키고, 상기 구멍(12)을 통하여 상기 웨이퍼 뒷면으로 70℃의 온도를 갖는 질소가스를 공급한다. 또한 상기 챔버(22)외부의 열선(24)을 작동시켜 상기 챔버(22)가 이루는 공간의 온도를 상승시켜 공정분위기를 최적화시킨다.
다음 상기 척(8)을 회전시키면서 상기 웨이퍼상에 상기 텅스텐막을 식각할 수 있는 식각액을 공급하면서 식각공정을 수행하여 상기 콘택홀내에만 상기 텅스텐막이 존재하도록 하여 텅스텐 플러그를 완성한다.
상기 식각에 사용되는 식각용액은 H2O2, O2, IO4 -, BrO3, ClO3, S2O8 -, KIO3, H5IO6, KOH 및 HNO3로 이루어진 그룹 중에서 선택되어진 적어도 하나 이상의 산화제(Oxidant), HF, NH4OH, H3PO4, H2SO4, NH4F 및 HCl로 이루어진 그룹 중에서 선택되어진 적어도 하나 이상의 증강제(Enhancer) 및 완충액(Buffer Solution)이 소정의 비율로 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 식각액에 식각되는 박막은 실시예에 나타낸 텅스텐(W)막 뿐 아니라 공정에 따라 사용될 수 있는 구리(Cu)막, 티타늄(Ti)막, 티타늄나이트라이드(TiN)막, 탄탈늄(Ta)막, 탄탈늄나이트라이드(TaN)막 및 산화막(Oxide)막 일 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 처리방법은 종래의 CMP 방법에 의해 발생하는 마이크로 스크레치(Microscratch) 및 웨이퍼의 깨짐(Broken) 등과 같은 문제점을 해결하면서 텅스텐 플러그와 같은 도전체 플러그를 형성할 수 있다.
또한 상기 웨이퍼 처리방법은 도전체 플러그를 형성공정에만 한정되는 것이 아니라 요철형상을 갖는 박막의 평탄화공정에도 적용할 수 있음은 당연하다.
따라서, 도전체 플러그 형성공정 및 평탄화 공정을 효율적으로 수행할 수 있고, 공정중 처리용액의 공정온도 변화를 최소화하여 공정의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (18)

  1. 회전축(Shaft);
    상기 회전축에 의해 지지되며, 처리될 웨이퍼가 고정되는 척(Chuck);
    상기 웨이퍼상에 웨이퍼 처리용액을 공급하기 위한 용액노즐(Nozzle);
    상기 웨이퍼의 뒷면으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급수단(Gas Supply Means); 및
    상기 웨이퍼의 뒷면으로 공급되는 상기 가스를 가열하기 위한 히터(Heater);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축은 내부로 소정의 가스가 공급되도록 가스공급통로가 형성되어 있으며, 단부는 상기 가스공급수단과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 척의 내부에는 고전된 웨이퍼를 가열할 수 있도록 열선이 내장되어 있는 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 척의 표면 하부에는 상기 회전축의 가스공급통로와 연결된 버퍼공간(Buffer Space)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 척의 표면에는 상기 버퍼공간과 연결되는 구멍(Hole)이 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구멍은 척의 중심을 기준으로 방사형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 척의 표면에는 척의 중심을 기준으로 방사형으로 복수개의 직사각형상의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 홈내부에는 상기 버퍼공간과 연결되는 구멍(Hole)이 일정간격을 이루며 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스는 비활성가스인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 비활성가스는 질소(N2)가스이며, 온도는 30 내지 150 ℃인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치에는 상기 척 및 용액노즐이 내재하도록 소정의 공간을 이루는 챔버가 더 구비된 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 챔버 외부는 열선이 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  13. 회전축(Shaft);
    상기 회전축에 의해 지지되며, 처리될 웨이퍼가 고정되는 척(Chuck);
    상기 웨이퍼상에 상기 웨이퍼 처리용액을 공급하기 용액노즐(Nozzle); 및
    상기 용액노즐과 소정간격 이격되며, 상기 용액노즐의 좌우(左右)에 형성된 소정의 가스를 공급할 수 있는 가스노즐(Gas Nozzle);
    을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 척의 내부에는 고정된 웨이퍼를 가열할 수 있도록 열선이 내장되어 있는 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 가스노즐을 통하여 공급되는 가스는 비활성가스인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 비활성가스는 질소(N2)가스이며, 온도는 30 내지 150 ℃인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치에는 상기 척, 용액노즐 및 가스노즐이 내재하도록 소정의 공간을 이루는 챔버가 더 구비된 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 챔버 외부는 열선이 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 웨이퍼 처리장치.
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