KR20040036300A - 웨이퍼 습식 식각 장치의 리크 감지 기능을 구비한 케미컬순환 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 습식 식각 장치의 리크(Leak) 감지 기능을 구비한 케미컬 순환 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의한 케미컬 순환 시스템은 케미컬을 저장하는 배스와; 배스와 튜브로 연결되어 배스에 케미컬을 주입하는 펌프와; 펌프를 구동하기 위해 펌프의 양쪽에 교대로 공기를 주입하는 솔레노이드 밸브와; 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부; 및 배스와 펌프를 연결하는 튜브에 설치된 리크 감지장치를 포함하고, 리크 감지장치는 튜브 내에 설치된 스크류와; 스크류에 연결된 발전기 및 발전기와 전기적으로 연결된 센서를 포함하고, 튜브내에 리크가 발생한 경우, 리크를 통하여 유입된 공기가 상승하며 스크류를 회전시켜, 스크류회전에 따라 발전기에 발생하는 전류가 상기 센서에 전달되어 리크를 감지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 펌프와 케미컬 배스를 연결하는 튜브의 리크를 감지하여 이를 신속히 교체하고, 추가적인 웨이퍼의 파손을 방지하여 웨이퍼의 수율을 증대시킴으로써 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 습식 식각 장치의 리크 감지 기능을 구비한 케미컬 순환 시스템{Circulation System of Wafer Wet Etching Apparatus Having Leak Detection Function}

본 발명은 웨이퍼 습식 식각 장치의 리크(Leak) 감지 기능을 구비한 케미컬 순환 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 케미컬 배스에 공기가 주입되는 것을 감지하기 위해 케미컬 배스로 연결되는 튜브에 스크류를 설치하고 리크가 발생하는 경우, 공기가 튜브를 따라 흐르며 스크류를 회전시키는데 스크류의 회전에 의해 발생하는 전류를 통해 리크를 감지하는 케미컬 순환 시스템에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조공정중, 소자의 성능과 집적도는 막의 형성방법과 선택 제거 방법은 매우 중요하다. 이중에서 막의 선택 제거 방법, 즉 식각공정에는 크게 건식 식각과 습식 식각으로 구분되는데, 건식 식각(Dry Etching)이란 플라즈마를 이용하여 원하는 레이어를 식각하는 것을 말하며, 습식 식각(Wet Etching)이란 특정한 케미컬 솔루션(Chemical Solution)을 사용하여 가역적인, 혹은 비가역적인 화학반응에 의해 원하는 기판층을 식각하는 것을 말한다. 식각해야할 레이어의 표면위에서 화학반응을 일으키면서 휘발성 반응물을 생성하는 일련의 과정을 거치면서 이루어진다. 이 습식 식각 방법은 화학반응을 이용함으로써 마스크와 언레이어에 대한 선택성이 강하다는 장점이 있으며, 박막의 특성에 따라 각기 다른 조성비 및 케미컬을 사용하게 된다.

습식 식각은 케미컬 솔루션과 웨이퍼와의 화학 반응이 수직 방향과 수평 방향에서 동일하게 진행되므로 등방성 식각이 이루어지게 되어, 등방성 식각에 의한 언더커팅(Under Cutting)현상이 극심하게 이루어지므로 현재와 같이 마이크론(Micron) 사이즈 이하 소자(Device)의 식각공정에서는 비아 콘택트(VIA Contact), 실리콘 나이트라이드 스트립(Silicon Nitride Strip) 등을 제외하고는 더이상 선호하지 않는 경향이 있으나, 습식 식각의 낮은 비용, 높은 선택비 등의 장점이 있으므로 증착전 클리닝 공정 등에서 여전히 사용되고 있다.

이러한 습식 식각장치에서 사용되는 케미컬 순환 시스템은 케미컬을 순환시키기 위한 펌프를 작동하는 경우에는 펌프로 유입되는 공기는 펌프 내부의 리크(Leak) 센서에 의해 감지할 수 있으나, 펌프와 케미컬 배스를 연결하는 튜브에리크가 발생한 경우 이를 감지할 수 없다. 이러한 리크를 통하여 유입된 공기는 케미컬 배스로 유입되어 식각이 진행중인 웨이퍼의 요동을 일으키고, 이 요동으로 인해 웨이퍼의 파손을 유발하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 펌프와 케미컬 배스를 연결하는 튜브의 리크(Leak)를 감지하여 이를 신속히 교체하고, 추가적인 웨이퍼의 파손을 방지하여 웨이퍼의 수율을 증대시킴으로써 생산성을 향상시킴을 목적으로 한다.

도 1은 습식 식각장치의 케미컬 순환시스템의 개략도이고,

도 2는 도 1의 솔레노이드 밸브의 단면도이고,

도 3은 도 1의 펌프의 단면도이고,

도 4는 도 1의 A부분의 확대도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 ※

101: 내부배스 102: 외부배스

103: 필터 104: 센서

105: 펌프 106: 제어부

107: 리크 감지장치 108: 케미컬 공급 튜브

109: 제 1 에어라인 110: 제 2 에어라인

205: 솔레노이드 밸브 401: 스크류

501: 제 1 밸브 밀폐링 502: 솔레노이드

503: 스프링 504: 흡입구

505: 제 1 배출구 506: 제 2 배출구

510: 밸브 하우징 511: 제 2 밸브 밀폐링

520: 밸브 축 601: 밸로우즈

602: 밸브 603: 펌프 헤드

604: 마그네틱 센서 605: 리크 센서

606: 에어 노즐 607: 접속 튜브

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 케미컬 순환 시스템은 케미컬을 저장하는 배스와; 배스와 튜브로 연결되어 배스에 케미컬을 주입하는 펌프와; 펌프를 구동하기 위해 펌프의 양쪽에 교대로 공기를 주입하는 솔레노이드 밸브와; 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부; 및 배스와 펌프를 연결하는 튜브에 설치된 리크(Leak) 감지장치를 포함한 것을 특징으로 한다.

양호하게는, 리크 감지장치는 튜브 내에 설치된 스크류와; 스크류에 연결된 발전기 및 발전기와 전기적으로 연결된 센서를 포함하고, 튜브내에 리크가 발생한 경우, 리크를 통하여 유입된 공기가 상승하며 스크류를 회전시켜, 스크류회전에 따라 발전기에 발생하는 전류가 상기 센서에 전달되어 리크를 감지하는 것을 특징으로 한다.

또한 양호하게는, 리크 감지장치는 케미컬 배스의 하부에 근접하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 습식 식각장치의 케미컬을 순환시스템의 개략도이다.

웨이퍼(도시안됨)는 내부 배스(101)에 저장된 케미컬에 의해 식각된다. 케미컬 배스는 외부 배스(102)와 내부 배스(101)로 구성되어 있다. 펌프(105)는 외부 배스(102)로 흘러나온 케미컬을 받아서 다시 내부 배스(101)로 펌핑한다. 내부 배스(101)로 다시 공급되는 케미컬은 필터(103)에 의해 걸러진다.

펌프(105)는 솔레노이드 밸브(205)에 의해 동작한다. 솔레노이드 밸브(205)는 제어부(106)의 제어에 따라 흡입구(504)를 통하여 공급된 공기를 제 1 배출구(505) 또는 제 2 배출구(506)로 교대로 배출한다. 이렇게 교대로 배출되는 공기는 펌프(105) 내부의 양쪽에 형성된 밸로우즈(도시안됨)를 교대로 동작시킴으로써 펌핑이 행해진다.

펌프(105) 내부의 리크(Leak)는 펌프 내부의 리크 센서(도시안됨)에 의해 감지되고, 펌프(105)와 내부 배스(101)을 연결하는 케미컬 공급 튜브(108)의 리크(Leak)는 리크 감지장치(107)에 의해서 감지된다. 리크 감지 장치(107)는 내부 배스(101)의 하부에 설치되는 것이 좋다. 내부 배스(101)로 부터 멀리 설치되는 경우 리크 장치 장치(107)와 내부 배스(101) 사이의 케미컬 공급 튜브(108)에 리크가 발생하면 이를 감지할 수 없기 때문이다.

도 2는 솔레노이드 밸브(205)의 단면도이다. 밸브 하우징(510)에는 흡입구(504)가 형성되어 있으며, 이 흡입구를 통하여 공기가 주입된다. 제어부(106)과 연결된 전선(204)를 통하여 솔레노이드(502)에 전원이 공급되면 솔레노이드(502)내부에 자기장이 형성되고 금속 재질의 밸브 축(520)이 솔레노이드(502)의 내부로 밀려 들어가게 된다. 또한 제 1 밸브 밀폐링(501)과 제 2 밸브 밀폐링(511)은 밸브 하우징(510)의 내측벽에 밀착되며, 밸브 하우징(510)에 형성된 제 1 배출구(505)와 제 2 배출구(506)와의 이격 거리보다 더 크게 형성된다. 따라서 제 2 밸브 밀폐링(511)이 제 2 배출구(506)를 밀폐하고, 제 1 배출구(505)는 개방되어 공기가 도 1의 제 1 에어라인(109)로 배출된다. 반면 전선(204)를 통하여 흐르던 전류의 공급이 중단되면 솔레노이드(502)내부에 자기장이 사라지게되고 밸브 축(520)이 스프링(503)의 탄성에 의해 솔레노이드(502)의 내부로 부터 빠져나오게 된다. 따라서 제 2 실린더 밀폐링(511)이 제 2 배출구(506)를 개방하고, 제 1 실린더 밀폐링(501)은 제 1 배출구(505)를 폐쇄하게 되어 공기가 도 1의 제 2 에어라인(110)으로 배출된다.

도 3은 도 1의 펌프(105)의 단면도이다. 도 2의 솔레노이드 밸브(205)에 의해 펌프(105)의 좌측과 우측으로 번갈아 가며 유입되는 공기는 좌측과 우측의 에어노즐(606)를 통해서 벨로우즈(601)에 교대로 공기를 주입한다. 이렇게 좌/우측의 벨로우즈(601)가 교대로 부풀면서 케미컬을 펌핑하게 된다. 벨로우즈(601)가 부풀면 부푼쪽의 마그네틱 센서(604)는 이를 감지하여 도 1의 제어부(106)로 전달하고, 제어부(106)에서는 반대편 벨로우즈(601)에 공기가 주입되도록 솔레노이드 밸브(504)를 조절한다.

도 4는 도 1의 리크(Leak) 감지장치(107)의 확대도이다. 본 리크 감지장치(107)는 습식 식각장치가 가동을 중단한 경우에 동작한다. 리크 감지장치(107)는 케미컬 공급 튜브(108)내에 설치된 스크류(401), 발전기(402) 및 감지센서(104)로 구성된다. 리크 감지장치(107)의 하부에 위치하는 케미컬 공급 튜브(108)에 리크가 발생하면 이 리크를 통하여 케미컬이 새어 나가고 반대로 유입된 공기가 케미컬 공급 튜브(108)을 따라 흐르며 스크류(401)를 회전시키게 되고 스크류의 회전에 의해 소형 발전기(402)에서 미세한 전류가 발생하면 센서(104)가 이를 감지함으로써 리크가 존재하는 것으로 판단한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 예시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변화예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 발명은 펌프와 케미컬 배스를 연결하는 튜브의 리크(Leak)를 감지하여 이를 신속히 교체하고, 추가적인 웨이퍼의 파손을 방지하여 웨이퍼의 수율을 증대시킴으로써 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼 습식 식각장치의 케미컬 순환 시스템으로서,

   케미컬을 저장하는 케미컬 배스;

   상기 배스와 튜브로 연결되어 배스에 케미컬을 주입하는 펌프;

   상기 펌프를 구동하기 위해 상기 펌프의 양쪽에 교대로 공기를 주입하는 솔레노이드 밸브;

   상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부; 및

   상기 배스와 상기 펌프를 연결하는 상기 튜브에 설치된 리크 감지장치;

   를 포함한 것을 특징으로 하는 케미컬 순환 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 리크 감지장치는

   상기 튜브 내에 설치된 스크류;

   상기 스크류에 연결된 발전기 및

   상기 발전기와 전기적으로 연결된 센서;

   를 포함하고, 상기 튜브내에 리크가 발생한 경우, 리크를 통하여 유입된 공기가 상승하며 상기 스크류를 회전시켜, 상기 스크류회전에 따라 상기 발전기에 발생하는 전류가 상기 센서에 전달되어 리크를 감지하는 것을 특징으로 하는 케미컬순환 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 리크 감지장치는 상기 케미컬 배스의 하부에 근접하도록 설치된 것을 특징으로 하는 케미컬 순환 시스템.