KR20010054294A - 수직 에칭 시스템의 롤링 바 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MAE 처리조 내에서 에칭(etching)이 이루어지는 동안에 웨이퍼의 에지(edge) 쪽으로 흐르는 에칭제(fresh chemical)의 세기를 조절할 수 있도록 롤링 바(rolling bar)의 외주면을 따라 돌기부를 형성시킴으로써 에칭 후 웨이퍼의 평면도(flatness)를 향상시킬 수 있도록 구조를 개선한 에칭 시스템의 롤링 바에 관한 것으로서,

특정방향으로 에칭제(fresh chemical)가 흐르는 프로세스 박스(process box)의 내부에 배치되어 웨이퍼(wafer)를 지지하는 동시에 에칭공정시 전체적으로 균일한 에칭이 이루어지도록 상기 웨이퍼를 회전시키되; 원통형 몸체부의 외주면을 따라 에칭제가 웨이퍼의 에지쪽으로 흐르지 못하도록 방해하는 동시에 웨이퍼의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 탄성수단이 부착된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 탄성수단은 다수의 돌기부로 이루어지되, 각각의 돌기부는 근접되어 흐르는 에칭제를 바깥쪽으로 밀어줄 수 있도록 부채꼴의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

Description

수직 에칭 시스템의 롤링 바 {Rolling bar of vertical etching system}

본 발명은 반도체 제조과정에 사용되는 수직 에칭 시스템의 롤링 바에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 화학적으로 에칭하는 공정에서 전체적으로 균일한 에칭이 이루어지도록 웨이퍼를 롤링시키는 역할을 수행하는 수직 에칭 시스템의 롤링 바에 관한 것이다.

일반적으로 반도체의 제조과정에서는 실리콘웨이퍼(Si-wafer) 상에 증착(deposition) 공정 및 에칭(etching) 공정을 반복하여 수행함으로써 원하는 형태의 패턴을 형성시키게 된다.

이때, 상기 에칭공정은 마스크와 에칭제를 이용하여 증착막에서 불필요한 부분을 제거하는 공정으로써 제조후의 반도체의 성능을 결정하므로 정밀한 작업이 요구된다. 특히, 웨이퍼에 다수개의 반도체 집적회로가 매트릭스 구조로 형성되는데, 각각의 반도체 집적회로가 동일한 기능을 나타내기 위해서는 웨이퍼의 전체에서 균일한 에칭공정이 이루어져야 하기 때문에 전체적으로 에칭제가 고르게 분포하도록 하여 정밀한 에칭이 동일하게 이루어지도록 하는 것이 필요하다.

한편, 에칭공정은 크게 에칭용액을 이용하는 습식에칭(wet etching)과, 에칭가스를 이용하는 건식에칭(dry etching)의 두 가지로 구분될 수 있다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 수직 에칭 시스템의 구성 중 MAE 처리조의 구성을 나타내는 도면이다.

일반적으로 에칭 시스템은 웨이퍼를 공급하는 웨이퍼 로딩(loading)조, 에칭제를 이용하여 에칭을 수행하는 MAE 처리조, 에칭이 수행된 후 순수를 이용하여 세정을 수행하는 QDR(quick dump rinse) 처리조, 웨이퍼를 취출하는 웨이퍼 언로딩(unloading)조 등으로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 웨이퍼 로딩(loading)조에서 웨이퍼 언로딩(unloading)조까지 웨이퍼(20)를 이동시키는 역할을 수행하는 프로세스 박스(process box)(10)와, 상기 프로세스 박스(10) 내의 상·하측에 배치되어 웨이퍼(20)를 지지하는 동시에 에칭공정 시 회전시키는 다수의 롤링 바(30)를 포함하고 있다. 이때, 도 1에서 참조번호 40은 에칭제(fresh chemical)로 사용되는 화학용액과 질소(N₂) 가스의 흐름방향을 나타내는데, 수직 에칭 시스템의 경우는 상기 프로세스 박스(10)의 아래에서 위 방향으로 공급되는 것이 일반적이다.

상기에서 롤링 바(30)는 프로세스 박스(10)에 조립되어 에칭공정이 수행되는 동안에 회전되어, 상기 웨이퍼(20)가 MAE 처리조 내에서 전체적으로 균일하게 에칭이 이루어지도록 웨이퍼(20)를 소정의 방향으로 회전시키는 역할을 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 종래 기술이 적용된 에칭 시스템의 롤링 바는,웨이퍼 에지(edge)의 평면도(flatness)를 고려하지 않고 단순히 웨이퍼(20)를 회전시키는 기능만을 수행하도록 디자인되었고, 웨이퍼(20)의 에지가 공급되는 에칭제와 직접적으로 부딪히도록 배치되며, 도 2에 도시된 바와 같이 롤링 바(30)가 에칭제를 웨이퍼(20)의 에지부분으로 흐르도록 하기 때문에 에칭공정이 수행된 후 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼(20)의 에지부분이 다른 부분에 비하여 더 많이 에칭이 이루어지는 에지 롤 오프(edge roll-off) 문제를 발생시키게 되었다.

특히, 에칭공정이 수행된 후 웨이퍼의 경면처리(polishing) 공정이 이루어진 후에도 에지부분의 평면도가 좋지 않게 된다. 따라서, 웨이퍼(20)의 에지부분에 형성된 디바이스에서 많은 불량이 발생되어 수율을 저하시키고, 그에 따라 제품의 가격을 상승시키는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 MAE 처리조 내에서 에칭이 이루어지는 동안에 웨이퍼의 에지 쪽으로 흐르는 에칭제의 세기를 조절할 수 있도록 롤링 바의 외주면을 따라 돌기부를 형성시킴으로써 에칭 후 웨이퍼의 평면도를 향상시킬 수 있도록 구조를 개선한 에칭 시스템의 롤링 바를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 수직 에칭 시스템의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 종래 기술이 적용된 롤링 바에 의한 에칭제의 흐름 방향을 나타내는 도면,

도 3은 종래 기술이 적용된 롤링 바를 사용하여 에칭을 수행한 경우에 발생되는 웨이퍼의 롤 오프(roll-off) 형상을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 의한 수직 에칭 시스템에 적용되는 롤링 바의 형상을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명이 적용된 롤링 바에 의한 에칭제의 흐름 방향을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 프로세스 박스 20 : 웨이퍼

30 : 롤링 바 31 : 원통형 몸체부

32 : 탄성수단 40 : 에칭제 흐름방향

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 특정방향으로에칭제(fresh chemical)가 흐르는 프로세스 박스(process box)의 내부에 배치되어 웨이퍼(wafer)를 지지하는 동시에 에칭공정시 전체적으로 균일한 에칭이 이루어지도록 상기 웨이퍼를 회전시키는 롤링 바(rolling bar)에 있어서,

원통형 몸체부의 외주면을 따라 에칭제가 웨이퍼의 에지쪽으로 흐르지 못하도록 방해하는 동시에 웨이퍼의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 탄성수단이 부착된 것을 특징으로 하는 에칭 시스템의 롤링 바를 제공한다.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 탄성수단은 다수의 돌기부로 이루어지되, 각각의 돌기부는 근접되어 흐르는 에칭제를 바깥쪽으로 밀어줄 수 있도록 부채꼴의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명이 적용된 에칭 시스템의 롤링 바의 형상을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 롤링 바(30)는 원통형 몸체부(31)의 외주면을 따라 에칭제가 웨이퍼의 에지쪽으로 흐르지 못하도록 방해하는 동시에 웨이퍼의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 탄성수단(32)이 부착된다. 이때, 상기 탄성수단(32)은 다수의 돌기부로 이루어지되, 각각의 돌기부는 근접되어 흐르는 에칭제를 바깥쪽으로 밀어줄 수 있도록 부채꼴의 형상을 갖는다.

상기와 같은 탄성수단(32)이 구비된 본 발명에 의한 롤링 바는 에칭공정시 도 5에 도시된 바와 같이 웨이퍼(20)를 회전시키는 기능을 수행하는데, 각각의 탄성수단(32)에 의해 에칭제의 흐름을 바깥쪽으로 밀어주어 웨이퍼(20)의 에지쪽으로 흐르는 것을 방지하게 된다.

결국, 본 발명에 의한 탄성수단(32)의 돌기형상을 변경함에 따라 연마(lapping) 공정 후 평면도를 조절할 수 있으며; 에칭제의 압력, 회전속도 등과 같은 에칭공정의 다른 파라미터를 결정하여 웨이퍼 에지부분의 에칭정도를 임의로 조절할 수 있게 된다.

본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 수직 에칭 시스템의 롤링 바는 탄성수단의 형상을 개선하여 웨이퍼의 에지부분으로 흐르는 에칭제의 흐름방향 및 세기를 조절할 수 있기 때문에 웨이퍼의 롤 오프(roll-off) 문제를 해결하여 평면도(flatness)를 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 웨이퍼 에지부분의 불량률을 줄여서 디바이스의 수율(yield)을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 특정방향으로 에칭제(fresh chemical)가 흐르는 프로세스 박스(process box)의 내부에 배치되어 웨이퍼(wafer)를 지지하는 동시에 에칭공정시 전체적으로 균일한 에칭이 이루어지도록 상기 웨이퍼를 회전시키는 롤링 바(rolling bar)에 있어서,

   원통형 몸체부의 외주면을 따라 에칭제가 웨이퍼의 에지쪽으로 흐르지 못하도록 방해하는 동시에 웨이퍼의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 탄성수단이 부착된 것을 특징으로 하는 에칭 시스템의 롤링 바
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄성수단은 다수의 돌기부로 이루어지되, 각각의 돌기부는 근접되어 흐르는 에칭제를 바깥쪽으로 밀어줄 수 있도록 부채꼴의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 에칭 시스템의 롤링 바