KR20020009699A

KR20020009699A - 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템

Info

Publication number: KR20020009699A
Application number: KR1020000043056A
Authority: KR
Inventors: 김흥일
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-02-02

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 중 식각 공정(Etch)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 습식 식각(Wet etch) 공정의 화학약품으로 불화수소산(HF)이 사용되는 경우의 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템(HF supplying system)에 관한 것이며, 이를 위하여 불화수소산이 공급되어 탈이온수와 혼합되는 불화수소산 혼합부와 웨이퍼가 로딩되어 표면이 식각되는 용액조를 포함하는 불화수소산 공급 시스템을 개시하고, 특히 웨이퍼가 로딩되는 용액조 내에 불화수소산의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정수단이 구비된 것을 특징으로 하는 불화수소산 공급 시스템을 개시하며, 이러한 시스템을 통하여 웨이퍼가 불화수소산에 의해 식각된 후 용액조 내에 탈이온수의 공급 여부를 쉽게 알 수 있어 작업자의 능률을 크게 향상할 수 있고, 나아가 탈이온수의 공급 불량으로 인하여 발생하는 웨이퍼의 품질불량을 방지할 수 있다.

Description

습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템 { HF supplying system in wet etcher }

본 발명은 반도체 제조 공정(Semiconductor manufacturing process) 중 식각 공정(Etch)에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 습식 식각(Wet etch) 공정의 화학약품(Chemical)으로 불화수소산(HF ; Hydrofluoric acid)이 사용되는 경우의 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템(HF supplying system)에 관한 것이다.

반도체 제조 공정은 웨이퍼(Wafer)의 표면에 반도체 집적 회로들을 형성하는 전공정(FAB ; Fabrication)과 웨이퍼를 다수의 반도체 칩으로 분리하여 개개의 반도체 칩을 이용하여 패키지(Package)를 조립하는 후공정(Assembly)으로 크게 구분될 수 있고, 전공정은 다시 확산(Diffusion), 박막(Thin film), 사진(Photo), 식각 (Etch) 등의 공정이 수차례 반복되어 수행된다. 식각 공정은 다시 건식 식각(Dry etch)과 습식 식각(Wet etch)으로 구분될 수 있으며, 본 발명에서는 습식 식각 공정 중 웨이퍼의 표면을 식각하기 위한 화학약품으로 불화수소산(HF)이 사용된 경우에 관하여 기술한다.

도 1은 종래의 습식 식각 장치(Wet etcher)에서 이용되는 불화수소산 공급 시스템(100)을 도시한 구성도이다. 도 1을 참고로 하여 종래의 시스템(100)을 설명하면 다음과 같다.

종래의 불화수소산 공급 시스템(100)은 불화수소산(HF)을 탈이온수(DI water; Deionized water ; 또는 '초순수'라고도 한다)와 혼합하는 불화수소산 혼합부 (40)와 혼합된 용액이 채워진 후 실제 웨이퍼(70)의 표면이 식각되는 용액조(50)를 포함한다. 불화수소산 혼합부(40)는 불화수소산(HF)이 공급관(14)을 통해 공급되어 저장되는 저장탱크(10)와 탈이온수(DI water)가 공급관(24)을 통해 소정의 양만큼 공급된 후 저장탱크(10)의 불화수소산이 펌프(26)를 통해 소정의 비율로 공급되어 혼합되는 혼합탱크(20) 및 혼합탱크(20) 내의 혼합용액의 온도를 일정하게 조절시키는 항온조(30)를 더 포함한다. 혼합탱크(20)에는 혼합용액 내의 불화수소산 농도를 측정하기 위하여 불화수소산 농도계 셀(HF density cell)과 같은 농도 측정수단(80)이 구비되어 있다.

저장탱크(10)와 혼합탱크(20) 및 용액조(50)에는 각각 일정한 수위를 감지할 수 있는 수위 센서들(12, 22, 52)이 구비되어 있으며, 밸브(Valve) 등을 이용하여 유량(Flow quantity)이 조절될 수 있다. 또한 혼합탱크(20) 내의 혼합용액은 혼합탱크 외부 임의의 경로(도 1의 32; 순환관)를 따라 순환되도록 구성되어 있고, 혼합용액이 순환되는 경로 일 지점에 항온조(30)가 형성됨으로써 냉각수관(34)을 통해 공급되는 냉각수에 의해 혼합용액이 약 25℃의 일정한 온도로 조절될 수 있다.

위처럼 일정한 온도와 농도로 조절된 혼합용액은 불화수소산 공급수단(56)을 통하여 용액조(50) 내로 공급되며, 용액조(50) 내에 전공정에서 사용된 용액이 남아 있는 경우에는 혼합용액이 공급되기 전에 용액조(50) 내의 용액을 퀵 드레인 밸브(Quick drain valve)와 같은 배출수단(62)을 이용하여 드레인 시켜야 한다.

혼합용액이 불화수소산 공급수단(56)을 통하여 용액조(50) 내에 공급된 후로트(LOT) 단위로 웨이퍼들이 용액조(50)의 가이드(72)를 이용하여 로딩되어 웨이퍼의 각 표면이 식각되도록 한다. 이후 용액조 내로 탈이온수 공급수단(58)을 통하여 탈이온수를 공급하여 웨이퍼의 식각된 면을 세정하고 습식 식각 공정을 일단락할 수 있다.

이때, 웨이퍼가 혼합용액과 탈이온수에 각각 잠겨져 있는 시간은 약 1:2의 비율로 설정되는 것이 바람직하며, 예를 들어 용액조 내에서의 총 공정시간이 약 300초인 경우라면 100초 가량은 혼합용액 내에 웨이퍼가 잠긴 후 200초 가량은 탈이온수가 계속 공급되도록 진행되어야 한다.

용액조 내로 탈이온수의 공급은 용액조에 연결된 탈이온수 공급 배관의 밸브를 작동시킴으로써 수행될 수 있으며, 탈이온수는 플로우 미터(Flow meter)를 통하여 공급되기 때문에 작업자의 육안으로 탈이온수의 공급이 확인될 수 있다.

이처럼, 종래의 불화수소산 공급 시스템에서 용액조 내로 탈이온수의 공급 여부를 확인하는 방법은 플로우 미터를 통하여 작업자가 직접 육안으로 확인하는 것으로, 작업자가 공정 내내 이를 주시하고 있어야 하는 어려움이 있으며, 탈이온수가 용액조 내로 공급되는 것을 확인하지 못한 채 공정을 진행할 경우에 탈이온수의 공급에 문제가 발생한다면 결국 용액조 내의 웨이퍼가 과다한 시간동안 불화수소산에 노출됨으로 인하여 손상되는 등 품질불량을 가져올 수 있다.

본 발명의 목적은 용액조 내로 공급되는 탈이온수의 공급 불량으로 인하여 웨이퍼가 손상되는 등의 품질불량을 방지할 수 있는 불화수소산 공급 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용액조 내에서 불화수소산의 농도를 측정할 수 있는 수단을 구비함으로써 탈이온수의 공급 여부를 확인하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 불화수소산 공급 시스템을 도시한 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 불화수소산 공급 시스템을 도시한 구성도,

도 3은 도 2의 용액조를 도시한 평면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10, 110 : 저장탱크

12, 22, 52, 112, 122, 152 : 수위센서

14, 24, 54, 114, 124, 154 : 공급관

16, 26, 116, 126 : 펌프 20, 120 : 혼합탱크

30, 130 : 항온조 32, 132 : 순환관

34, 134 : 냉각수관 40, 140 : 불화수소산 혼합부

50, 150 : 용액조 56, 156 : 불화수소산 공급수단

58, 158 : 탈이온수 공급수단 60, 160 : 플로우 미터

62, 162 : 배출수단 70, 170 : 웨이퍼

72, 172 : 가이드 80, 180, 190 : 농도 측정수단

100, 200 : 불화수소산 공급 시스템

이러한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 불화수소산이 공급되어 저장되는 저장탱크와; 저장탱크로부터 불화수소산이 공급되고, 불화수소산에 소정의 비율로 탈이온수가 첨가되어 혼합되는 혼합탱크와; 혼합탱크 내의 혼합용액이 혼합탱크 외부 임의의 경로를 따라 순환되며, 순환되는 경로상의 일 지점에 형성되고 혼합용액의 온도를 일정하게 조절시키는 항온조; 및 식각하고자 하는 웨이퍼들이 로딩되고, 혼합용액이 공급되어 식각 공정이 진행되는 용액조;를 포함하는 불화수소산 공급 시스템에 있어서, 용액조는 웨이퍼들이 지지되는 가이드와, 혼합용액이 공급되는 불화수소산 공급수단과, 용액조 내로 탈이온수를 공급하는 탈이온수 공급수단과, 공급되는 용액의 양을 측정할 수 있는 수위 센서와, 용액조 내의 용액을 배출시키는 배출수단 및 용액조 내의 불화수소산 농도를 측정할 수 있는 농도 측정수단을 더 포함함으로써, 농도 측정수단을 이용하여 용액조 내의 탈이온수 공급 여부를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각 장치에서의 불화수소산 공급 시스템(200)을 도시한 구성도이며, 도 3은 도 2의 용액조를 도시한 평면도이다.도 2 및 도 3을 참고로 하여 본 발명에 따른 불화수소산 공급 시스템을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 불화수소산 공급 시스템(200)은 종래와 마찬가지로 불화수소산(HF)을 탈이온수(DI water)와 혼합하는 불화수소산 혼합부(140)와 혼합된 용액이 채워진 후 실제 웨이퍼(170)의 표면이 식각되는 용액조(150)를 포함한다. 불화수소산 혼합부(140)는 불화수소산(HF)이 공급관(114)을 통해 공급되어 저장되는 저장탱크(110)와 탈이온수(DI water)가 공급관(124)을 통해 소정의 양만큼 공급된 후 저장탱크(110)의 불화수소산이 펌프(126)를 통해 소정의 비율로 공급되어 혼합되는 혼합탱크(120) 및 혼합탱크(120) 내의 혼합용액의 온도를 일정하게 조절시키는 항온조(130)를 더 포함한다. 혼합탱크(120)에는 혼합용액 내의 불화수소산 농도를 측정하기 위하여 불화수소산 농도계 셀(HF density cell)과 같은 농도 측정수단 (180)이 구비되어 있다.

저장탱크(110)와 혼합탱크(120) 및 용액조(150)에는 각각 일정한 수위를 감지할 수 있는 수위 센서들(112, 122, 152)이 구비되어 있으며, 밸브(Valve) 등을 이용하여 유량(Flow quantity)이 조절될 수 있다. 또한 혼합탱크(120) 내의 혼합용액은 혼합탱크 외부 임의의 경로(도 2의 132; 순환관)를 따라 순환되도록 구성되어 있고, 혼합용액이 순환되는 경로 일 지점에 항온조(130)가 형성됨으로써 냉각수관(134)을 통해 공급되는 냉각수에 의해 혼합용액이 약 25℃의 일정한 온도로 조절될 수 있다.

위처럼 일정한 온도와 농도로 조절된 혼합용액은 불화수소산 공급수단(156)을 통하여 용액조(150) 내로 공급되며, 용액조(150) 내에 전공정에서 사용된 용액이 남아 있는 경우에는 혼합용액이 공급되기 전에 용액조(150) 내의 용액을 퀵 드레인 밸브(Quick drain valve)와 같은 배출수단(162)을 이용하여 드레인 시켜야 한다.

혼합용액이 불화수소산 공급수단(156)을 통하여 용액조(150) 내에 공급된 후 로트(LOT) 단위로 웨이퍼들(170)이 용액조(150)의 가이드(172)를 이용하여 로딩되어 웨이퍼의 각 표면이 식각되도록 한다. 이후 용액조 내로 탈이온수 공급수단 (158)을 통하여 탈이온수를 공급하여 웨이퍼(170)의 식각된 면을 세정하고 습식 식각 공정을 일단락할 수 있다.

용액조(150) 내로 탈이온수의 공급은 용액조(150)에 연결된 탈이온수 공급 수단(158)의 밸브를 작동시킴으로써 수행될 수 있으며, 탈이온수는 플로우 미터 (Flow meter)를 통하여 공급된다.

또한, 이에 더하여 본 발명에서는 용액조(150) 내의 불화수소산 농도를 측정하기 위하여 불화수소산 농도계 셀(HF density cell)과 같은 농도 측정수단(190)을 추가로 구비하고 있다. 불화수소산 농도계 셀(HF density cell)은 용액 속에 잠겨지는 한 쌍의 코일을 포함하는 구성을 포함하고 있으며, 기본적으로 한 쌍의 코일에 전극을 연결하여 유도되는 자기장(Magnetic field)을 검사함으로써 용액 내의 불화수소산 농도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

이처럼, 용액조 내에 구비된 농도 측정수단(190)을 이용함으로써 불화수소산 혼합용액에 의해 웨이퍼의 표면이 식각된 후 탈이온수가 용액조 내로 공급될 때 탈이온수의 공급 여부를 쉽게 파악할 수 있으며, 종래에 작업자가 직접 육안으로 확인하던 작업이 불필요하게 될 수 있다.

예를 들어 용액조 내에서의 총 공정시간이 약 300초인 경우라면 100초 가량은 혼합용액 내에 웨이퍼가 잠긴 후 200초 가량은 탈이온수가 계속 공급되도록 진행되어야 하며, 만약 100초가 지난 후에도 탈이온수가 공급되지 않아 용액조 내의 불화수소산 농도가 희석되지 않은 경우에는 본 발명의 특징에 따른 불화수소산 농도 측정수단(190)이 이를 감지하게 되어, 식각 공정을 중단시키며 동시에 용액조 내에 잠겨져 있는 웨이퍼들을 강제로 꺼내어 후속 공정으로 전달하는 수순을 밟게 할 수 있다.

본 발명에 따른 농도 측정수단은 종래의 혼합탱크 내에 구비된 농도 측정수단과 동일한 것이 추가로 형성되거나 또는 다른 형태의 구조를 이용하여 용액조 내의 불화수소산 농도를 측정할 수 있다.

종래의 경우에는 작업자가 플로우 미터를 통하여 육안으로 확인하는 작업이 반드시 요구되었으나, 본 발명에 따른 경우에는 농도 측정수단이 용액조 내에 구비되어 있기 때문에, 농도 측정수단과 연결된 제어판에 탈이온수의 공급 여부가 자동으로 표시되어 작업자의 능률이 크게 향상될 수 있다. 또한, 탈이온수의 공급 불량으로 인하여 발생될 수 있는 웨이퍼의 손상을 방지함으로써 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 불화수소산 공급 시스템은 웨이퍼가 로딩되는 용액조 내에불화수소산의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정수단이 구비된 것을 특징으로 하며, 이를 통하여 웨이퍼가 불화수소산에 의해 식각된 후 용액조 내로 공급되는 탈이온수의 공급 여부를 쉽게 알 수 있어 작업자의 능률을 크게 향상할 수 있고, 나아가 웨이퍼의 품질불량을 방지할 수 있다.

Claims

불화수소산이 공급되어 저장되는 저장탱크;

상기 저장탱크로부터 불화수소산이 공급되고, 상기 불화수소산에 소정의 비율로 탈이온수가 첨가되어 혼합되는 혼합탱크;

상기 혼합탱크 내의 혼합용액이 상기 혼합탱크 외부 임의의 경로를 따라 순환되며, 상기 순환되는 경로상의 일 지점에 형성되고 상기 혼합용액의 온도를 일정하게 조절시키는 항온조; 및

식각하고자 하는 웨이퍼들이 로딩되고, 상기 혼합용액이 공급되어 식각 공정이 진행되는 용액조;

를 포함하는 불화수소산 공급 시스템에 있어서,

상기 용액조는

상기 웨이퍼들이 지지되는 가이드와, 상기 혼합용액이 공급되는 불화수소산 공급수단과, 상기 용액조 내로 탈이온수를 공급하는 탈이온수 공급수단과, 상기 공급되는 용액의 양을 측정할 수 있는 수위 센서와, 상기 용액조 내의 용액을 배출시키는 배출수단 및 상기 용액조 내의 불화수소산 농도를 측정할 수 있는 농도 측정수단

을 더 포함하고, 상기 농도 측정수단을 이용하여 상기 용액조 내의 탈이온수 공급 여부를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 용액조와 함께 상기 혼합탱크 내에 불화수소산 농도를 측정할 수 있는 농도 측정수단이 형성된 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 농도 측정수단은 자기장을 이용한 불화수소산 농도계 셀인 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템.