KR200373861Y1 - 반도체 웨이퍼 식각 공정의 과다 식각을 방지하기 위한 약액조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼를 수용하여 약액 처리하기 위한 약액조 장치에 관한 것으로서, 이 약액조 장치는 반도체 웨이퍼와 약액이 수용될 수 있는 내조와; 내조를 넘는 약액이 고일수 있도록 내조를 둘러싸고 있는 외조와; 내조 하면에 설치되어 약액을 내조로부터 배출할 때 그 통로가 되며, 배출되는 약액의 양을 조절하기 위한 약액 배출 조절 밸브를 갖는 약액 배출관과; 그 일단이 약액 탱크 및 세정수 탱크에 선택적으로 연결되고, 그 타단이 내조의 하부에까지 연장되어 있고, 그 내를 통하여 유동하는 유체의 양을 조절하기 위한 공급 조절 밸브를 갖는 약액 공급관과; 그 일단이 세정수 탱크에 연결되어 있고, 세정수를 내조를 향하여 분사하기 위한 다수의 세정수 노즐을 구비하며, 그 내를 통하여 유동하는 유체의 양을 조절하기 위한 샤워수 공급 조절 밸브를 구비한 샤워수 공급관을 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼 식각 공정의 과다 식각을 방지하기 위한 약액조장치{CHEMICAL BATH DESIGNED TO PREVENT AN OVER-ETCH OF A WAFER}

본 고안은 반도체 공정에서 습식 식각공정을 수행하는데 사용되는 약액조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 습식 식각공정을 수행하기 위한 약액조에서 정해진 시간을 초과하여 웨이퍼가 약액조내에 담구어져 있었을 때, 빠른시간내에 약액과 세정수를 치환하여 과다식각이 일어나는 것을 방지할 수 있는 약액조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼의 습식 식각공정은 약액조에서 행해진다. 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼의 식각공정을 위한 약액조 중의 하나가 도 1에 도시되어 있다. 반도체 웨이퍼(50)를 처리하기 위한 약액(60)을 수용하고 있는 약액조는 대략 내조(10)와 외조(20)로 크게 나눌수 있다. 내조(10)로 약액을 공급할 때 약액의 공급 통로가 되는 약액 공급관(40)의 일 단이 내조(10)의 하부에까지 연장되어진다. 약액 공급관(40)에는 약액(60)의 공급량을 조절하기 위한 약액 공급 밸브(30)가 설치되어 있다. 또한 내조(10)의 하부에는 약액(60)을 내조(10) 외부로 배출할 때, 배출통로가 되는 약액 배출관이 설치되어지고, 약액 배출관에는 약액 배출량을 조절할 수 있는 배출밸브(70)가 설치되어 있다.

그러나, 도시된 종래 기술에 따른 약액조 장치에서는 다음과 같은 단점이 있다. 일반적으로 약액조에 웨이퍼가 투입되면 정해진 시간동안만 처리가 되어야 하는데, 다른 요인, 예를 들면, 반송 장치의 이상 혹은 약액조의 문제 등으로 인하여 웨이퍼가 약액에 노출된 시간이 정해진 시간을 초과 경과하였을 때, 도시된 약액조장치는 이에 대응할 수 있는 아무런 수단을 가지고 있지 못하다는 것이다. 도시된 약액조 장치에서는 상술한 바와 같은 비상사태가 발생하면, 일단 약액을 내조로부터 배수하고, 약액 공급관을 통하여 내조에 세정수를 공급하여 약액을 세정수로 치환하는 식으로 하여 웨이퍼를 과다 식각으로부터 보호하도록 하고 있지만, 이 경우 세정수가 완전히 약액을 대체할 때 까지 약 120초 정도가 소요되어 식각률이 높은 약액 처리공정 혹은 기본적으로 공정시간이 짧은 경우의 식각 처리공정에서는 웨이퍼가 심한 손상을 입어 다음 단계의 공정으로 넘기기 힘든 경우가 종종 발생하였다.

또한 도시된 종래 기술에 따른 약액조 장치에서는, 상술한 비상사태시 내조의 약액을 배수하는 단계에서, 외조에 수용된 약액은 배수되지 않고 남아있게 된다. 이러한 상태에서 다시 세정수가 공급되어 내조를 넘쳐 흘러 외조로 유입되면 외조에는 약액과 세정수의 혼합액이 형성되어 지고, 외조의 높이가 내조보다 높게 형성되어 있기 때문에, 시간이 지나면 이 혼합액은 다시 내조로 유입되게 되어 약액의 세정수 치환을 지연시키는 결과를 초래한다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 반도체 제조 공정에서 약액을 이용한 세척 혹은 습식 식각 공정시 반송 로봇의 에러, 액조 커버 에러, 기타 소프트웨어적인 에러등에 의해 약액조에 담궈진 웨이퍼가 세정수 액조로 이동되지 않아, 반도체 웨이퍼의 과다 식각이 발생할 때, 보다 빠르게 반도체 웨이퍼를 약액으로부터 분리시키고 세정수로 약액을 치환할 수있도록 구조된 식각 공정용 약액조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와 같은 본 고안의 목적은 본 고안은 반도체 웨이퍼를 수용하여 약액 처리하기 위한 약액조 장치에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼와 약액이 수용될 수 있는 내조와; 내조를 넘는 약액이 고일수 있도록 내조를 둘러싸고 있는 외조와; 내조 하면에 설치되어 약액을 내조로부터 배출할 때 그 통로가 되며, 배출되는 약액의 양을 조절하기 위한 약액 배출 조절 밸브를 갖는 약액 배출관과; 그 일단이 약액 탱크 및 세정수 탱크에 선택적으로 연결되고, 그 타단이 내조의 하부에까지 연장되어 있고, 그 내를 통하여 유동하는 유체의 양을 조절하기 위한 공급 조절 밸브를 갖는 약액 공급관과; 그 일단이 세정수 탱크에 연결되어 있고, 세정수를 내조를 향하여 분사하기 위한 다수의 세정수 노즐을 구비하며, 그 내를 통하여 유동하는 유체의 양을 조절하기 위한 샤워수 공급 조절 밸브를 구비한 샤워수 공급관을 포함하는 약액조 장치를 제공하여 달성될 수 있다.

본 고안의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 다음에 설명하는 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 습식 식각공정을 위한 약액조장치의 개략적인 단면도이고,

도 2는 본 고안에 따른 약액조장치에서 웨이퍼가 약액에 의해 처리되고 있는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 3a 내지 3e는 본 고안에 따른 약액조장치에서 반도체 웨이퍼가 약액에 정해진 시간을 초과하여 처리되고 있을 때, 웨이퍼의 손상을 줄이기 위한 응급처치 과정을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

50 : 반도체 웨이퍼 60 : 약액

82 : 샤워수 공급 조절 밸브 84 : 샤워수 공급관

86 : 약액 공급 조절 밸브 88 : 약액 공급관

90 : 약액 배출 조절 밸브 92 : 약액 배출관

94 : 세정수 노즐 96 : 외조

98 : 내조

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 반도체 웨이퍼 식각공정용 약액조 장치를 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 약액조 장치는 크게 내조(98)와, 외조(96)와, 샤워수 공급관(84)과, 약액 공급관(88)과, 약액 배출관(92)을 포함한다.

내조(98)에는 약액(60)이 수용되어 있고, 그 내에 반도체 웨이퍼(50)가 담구어지게 된다. 외조(96)는 내조(98)를 둘러싸고 있는 부분으로서 내조(98)의 약액등이 넘쳐 흐르게 되면 이를 수용하게 된다. 내조(98)의 하부면에는 약액을 배출할 때 통로가 되는 약액 배출관(92)이 설치된다. 약액 배출관(92)에는 약액 배출조절 밸브(90)가 설치되어 약액 배출량을 조절할 수 있도록 되어 있다. 본 고안에 따른 일 특징에 의하면 외조(96)의 높이가 내조(98)의 높이보다 낮도록 구조되어 있다. 이와 같은 특징에 따르면, 외조(96)가 수용하고 있는 액체에 의해 내조(98)에 수용된 액체가 섞여질 우려가 전혀 없게 된다.

내조(98)의 상부에 형성된 샤워수 공급관(84)은 그 일단이 세정수 탱크나 세정수 소스(도시되지 않음)에 연결되며, 내조를 향하여 세정수를 분사할 수 있도록 형성된 다수의 세정수 노즐(94)을 포함하고 있다. 또한 샤워수 공급관(84)에는 샤워되는 세정수의 양을 조절할 수 있도록 샤워수 공급 조절 밸브(82)가 형성되어 있다.

약액 공급관(88)은 내조(98)에 약액을 공급하는 통로가 되는 관으로서, 그 일단은 약액 소스 혹은 약액 저장 탱크(도시되지 않음) 혹은 세정수 탱크 혹은 세정수 소스에 선택적으로 연결되며, 그 타단은 내조(98)의 하부에 까지 연장되어 있다. 약액 공급관(88)의 중간에는 공급되는 약액 혹은 세정수의 량을 조절할 수 있도록 약액 공급 조절 밸브(86)가 형성되어 있다. 본 고안에 따른 약액 공급관(88)을 통하여서는 세정수 혹은 약액이 선택적으로 공급가능하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 약액조 장치에서는, 약액조 장치 내에서처리되고 있는 반도체 웨이퍼가 정해진 시간을 초과하여 약액에 노출되어 있는 경우와 같은 비상사태시 다음과 같은 절차에 의해 보다 신속하게 반도체 웨이퍼를 약액으로부터 분리할 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 과정에 대한 설명을 도 2 내지 도 3e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(50)가 내조(98)내의 약액(60)내에 정해진 시간을 초과하여 담구어져 있게 되면, 마이크로프로세서등(도시되지 않음)의 공정 관리자가 이를 감지하게 되고, 즉각 세정수 치환모드로 들어가게 된다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 약액 배출 조절 밸브(90)를 최대한 열어 약액(60)을 내조(98)로부터 배출시킨다. 이와 동시에 샤워수 공급관(84)의 세정수 노즐(94)을 통해 샤워수가 내조(98)내로 분사된다. 본 고안의 일 특징중의 하나로써, 약액 배출 조절 밸브(90)는 종래 약 15-20mm 정도의 직경을 갖는 것에 비해 큰 직경, 예를 들면 약 40-100mm 정도의 직경을 갖도록 구성된다. 이러한 구성에 의해 약액(60)이 보다 빨리 배수될 수 있어 약액(60)에 의한 웨이퍼의 손상을 보다 줄일 수 있게 된다. 또한, 세정수 노즐(94)을 통한 세정수의 공급은 약액이 배수되면서 드러나는 웨이퍼 몸체부분에 남아있는 약액에 의한 식각의 진행을 방지하기 위한 것이다.

도 3b는 약액이 완전히 배수된 후의 상태를 도시한 것이다. 약액이 완전히 배수되면 약액 배출 조절 밸브(90)가 폐쇄된다. 이러한 상태에서도 세정수 노즐을 통한 세정수 분사는 계속되어져, 반도체 웨이퍼(50)에 묻은 약액(60)을 세척하면서, 또한 웨이퍼(50)가 대기중에 노출되는 것을 방지한다.

도 3c 및 3d에 도시된 바와 같이, 약액 배출 조절 밸브(90)가 폐쇄된 후, 약액 공급관(88)의 약액 공급 조절 밸브(86)가 개방되고, 약액 공급관(88)을 통하여 세정수 탱크(도시되지 않음)로부터 세정수가 내조(98)에 공급된다. 또한 계속적으로 세정수 노즐(94)을 통한 세정수 분사는 계속되어진다. 이러한 약액 공급관(88) 및 샤워수 공급관(84)을 통한 세정수의 공급은 세정수가 내조(98)를 완전히 채울 때 까지 계속된다.

도 3e에 도시된 상태는 공급되는 세정수가 내조(98)를 넘쳐 외조(96)에 까지 찬 상태를 도시한 것으로, 이 때 샤워수 공급 조절 밸브(88) 및 약액 공급 조절 밸브(86)는 폐쇠되어져 있다.

이상, 내용은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안이 속하는 분야의 당업자는 본 고안의 요지를 변경시킴이 없이 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

본 고안의 다음과 같은 효과를 갖는다. 즉, 웨이퍼가 정해진 시간을 초과하여 액조내의 약액에 노출되어 있게 되어 발생하는 다량의 웨이퍼 손실이, 세정수 노즐의 설치, 외조보다 높이가 높은 내조 구조, 약액 배출 조절 밸브의 직경 확대등을 통하여 보다 빠른시간내에 약액을 세정수로 치환되어짐으로써 줄어들게 된다.

Claims (4)

1. 반도체 웨이퍼를 수용하여 약액 처리하기 위한 약액조 장치에 있어서,

   상기 반도체 웨이퍼와 상기 약액이 수용될 수 있는 내조와;

   상기 내조를 넘는 약액이 고일수 있도록 상기 내조를 둘러싸되, 그 높이가 상기 내조의 높이보다 낮도록 구성된 외조와;

   상기 내조 하면에 설치되어 상기 약액을 상기 내조로부터 배출할 때 그 통로가 되며, 상기 배출되는 약액의 양을 조절하기 위한 약액 배출 조절 밸브를 갖는 약액 배출관과;

   그 일단이 약액 탱크 및 세정수 탱크에 선택적으로 연결되고, 그 타단이 상기 내조의 하부에까지 연장되어 있고, 그 내를 통하여 유동하는 유체의 양을 조절하기 위한 공급 조절 밸브를 갖는 약액 공급관과;

   그 일단이 세정수 탱크에 연결되어 있고, 세정수를 상기 내조를 향하여 분사하기 위한 다수의 세정수 노즐을 구비하며, 그 내를 통하여 유동하는 유체의 양을 조절하기 위한 샤워수 공급 조절 밸브를 구비한 샤워수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액조 장치.
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