KR20050045702A - 구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼를 식각하는 식각용액이 담긴 용액조에 있어서, 식각용액이 균일한 온도분포를 갖도록 식각용액의 평균온도보다 저온의 구역만을 극부 가열하여 균일한 온도분포가 이루어지도록 식각용액의 온도를 제어하는 용액조 및 그 온도제어방법에 관한 것이며, 식각용액 전체를 가열하지 않고 저온 구역만 가열하기 때문에 에너지 절감 및 신속하게 균일한 온도분포를 이룰 수 있다.

Description

구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법{Chemical Bath Controllable Temperature and Its Temperature Control Method}

본 발명은 웨이퍼를 식각하는 식각용액이 담긴 용액조에 관한 것으로, 특히, 용액조에 담긴 식각용액이 균일한 온도분포를 갖도록 식각용액의 평균온도보다 저온의 구역만을 가열하여 균일한 온도분포가 이루어지도록 식각용액의 온도를 제어하는 용액조 및 그 온도제어방법을 제공하는 데 있다.

일반적으로 반도체 소자는 다양한 단위공정을 거쳐 제조되며, 이런 다양한 단위공정 중에는 화학반응을 일으키는 용액들이 사용된다. 이런 다양한 단위공정 중에 한 공정으로서 식각공정은 식각용액이 수용된 용액조에 반도체 소자를 침지하여 화학 반응시킨다.

일반적으로 식각용액을 담고 있는 용액조는 식각용액이 흘러 넘치게 하여 공정을 수행하는 오버플로 방식이 이용된다. 그리고 이런 용액조에는 히터가 설치되어 식각용액의 온도를 제어하는데, 그 온도제어방식에 따라 3종류로 구분한다.

도면에서, 도 1a는 종래의 기술에 따른 제1 예의 용액조의 구조를 나타낸 개략도이고, 도 1b는 종래의 기술에 따른 제2 예의 용액조의 구조를 나타낸 개략도이며, 도 1c는 종래의 기술에 따른 제3 예의 용액조의 구조를 나타낸 개략도이다.

도 1a는 용액조 순환부 가열제어방식이고, 도 1b는 용액조 하부 직접가열 제어방식이며, 도 1c는 도 1a와 도 1b의 방식을 혼합한 혼합방식이다.

용액조 순환부 가열제어방식은 도 1a에 도시된 바와 같이, 용액조(10)에 순환배관(11)이 연결되고, 순환배관(11)에는 펌프(12)와 히터(13) 및 필터(14)가 장착된다. 따라서 용액조(10)의 식각용액은 펌프(12)의 작동에 의해 순환배관(11)을 통해 펌프(12)와 히터(13)및 필터(14)를 거쳐 다시 용액조(10)로 유입된다. 이와 같이 식각용액(15)이 순환하는 과정에서 히터(13)에 의해 가열된다.

또한 용액조(10)에는 온도측정센서(16)가 식각용액(15)에 침지되어 식각용액(15)의 온도를 측정한다.

이런 용액조 순환부 가열제어방식에 따른 용액조의 온도분포를 살펴보면, 순환된 식각용액이 용액조로 유입되는 부위에는 온도가 높고 그 지점에서 멀어질수록 온도가 낮다. 도면에서 CSL(Chemical Supply Line)은 용액 공급라인으로 용액조에 식각용액을 공급한다.

한편, 용액조 하부 직접가열 제어방식은 도 1b에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 용액조(20)의 저면에 히터(23)가 위치하고, 용액조(20)에 담긴 식각용액(25)은 히터(23)에 의해 가열된다. 하지만, 이런 직접가열 제어방식은 히터(23)가 온(on)/오프(off)됨에 따라 가열시와 비가열시의 온도차가 크다. 또한 하나의 온도측정센서(26)에 의해 식각용액(25)의 온도가 측정되기 때문에, 온도측정센서(26) 근처의 온도에 의해 전체 식각용액(25)의 온도가 제어된다. 즉, 일부분에서 측정된 온도데이터에 의해 식각용액 전체가 가열되기 때문에 온도분포차가 감소되지 않은 상태로 가열된다.

한편, 도 1c에 도시된 혼합방식은 상기의 도 1a 및 1b의 온도제어방식보다는 비교적 균일한 온도로 제어 가능하지만, 도 1b에 도시된 직접가열 제어방식의 단점을 다소 보완한 것일 뿐, 직접가열 제어방식의 원천적인 불균일한 온도분포의 문제점은 해결하지 못한다는 단점이 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 용액조에 담긴 식각용액의 온도가 불균일하면, 식각의 균일도에 차이가 발생하여 제품의 불량율이 증가하게 된다. 따라서, 식각용액의 온도분포를 균일하게 제어하는 것이 중요하다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 용액조에 담긴 식각용액의 온도를 여러 구역에서 측정하고 상대적으로 저온의 구역에 위치한 히터를 작동하여 용액조에 담긴 식각용액의 온도를 전체적으로 균일하게 유지하는 구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용액이 채워진 용액조에 있어서, 다수 구역으로 나눠진 용액조의 각 구역에서 상기 용액의 온도를 측정하는 다수 개의 온도측정센서들과, 상기 온도측정센서가 위치하는 구역에 각각 대응하도록 분할되어 독립적으로 발열하는 히터와, 상기 온도측정센서에서 입력된 각각의 측정 온도치들과 이를 평균한 평균온도치를 비교하여 상기 평균온도치보다 낮은 온도를 측정한 온도측정센서가 위치한 구역에 대응한 히터를 발열하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 용액조에 담겨진 용액을 구역별로 온도제어하는 방법에 있어서, 상기 용액조 내부에 담긴 용액을 다수의 구역에서 온도 측정하는 단계와, 각 구역별 측정된 온도치의 평균온도치를 계산하는 단계와, 평균온도치와 측정된 온도치를 비교하여 평균온도치 보다 낮게 측정된 구역만을 가열하는 단계를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 용액조의 구조를 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 온도측정센서의 위치를 나타낸 용액조의 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 히터의 개략도이며, 도 5는 도 3에 도시된 용액조에 담긴 식각용액의 온도제어방법을 나타낸 블록도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 용액조(100)는 4구역으로 분할되고 각 구역에 1개씩의 온도측정센서(110)가 식각용액(140)에 침지되어 식각용액(140)의 온도를 측정한다. 그리고 용액조(100)의 저면에는 히터(120)가 장착되는데, 이 히터(120)는 4개의 섹션(120a, 120b, 120c, 120d)으로 구분되며 각 섹션(120a, 120b, 120c, 120d)마다 독립적으로 작동하여 발열한다. 여기에서 히터(120)의 4개의 섹션은 용액조(100)의 분할된 구역에 대응하여 위치한다.

또한 각 온도측정센서(110) 및 히터(120)의 각 섹션은 제어부(130)에 연결되고, 제어부(130)는 온도측정센서(110)에서 입력된 식각용액(140)의 온도에 따라 히터(120)의 각 섹션(120a, 120b, 120c, 120d)을 독립적으로 작동하여 용액조(100)에 수용된 식각용액(140)을 부분적으로 가열한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 용액조에 의한 식각용액 온도제어방법에 대해 설명한다.

용액조(100)에 담긴 식각용액(140)에 침지되어 위치한 4개의 온도측정센서(110)는 실시간으로 식각용액(140)의 온도를 측정한다(S10). 그리고 측정한 온도와 비례한 전압의 전기적신호를 제어부(130)로 입력한다.

제어부(130)에서는 각 온도측정센서(110)로부터 입력된 4개의 온도데이터(t1, t2, t3,..., tn)를 가지고, 평균온도(ta = (t1, t2, t3,..., tn)/n)를 계산한다(S20).

그리고 계산된 평균온도(ta)와 각 입력된 온도데이터(t1, t2, t3,....., tn)를 비교하여(S30) 평균온도(ta)보다 낮은 온도데이터를 찾고(S40), 평균온도(ta)보다 낮은 온도데이터를 입력한 온도측정센서(110)와 대응하는 히터(120)의 섹션(120a, 120b, 120c, 120d)을 작동하여 발열시킨다(S60).

이와 같이 용액조(100)에 담긴 식각용액(140)에 있어서, 각 온도측정센서(110)가 위치한 구역(140a, 140b, 140c, 140d)의 온도가 평균온도보다 저온일 경우에 해당하는 구역(140a, 140b, 140c, 140d)의 식각용액(140)을 가열하여 온도를 상승시킴으로써, 식각용액(140)의 온도를 균일화할 수 있다(S60).

또한, 본 발명의 용액조(100)는 순환배관(111)이 설치되고 순환배관(111)에는 펌프(112)와 히터(120) 및 필터(114)가 장착되어 용액조 순환부 가열제어방식을 함께 구현할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법은 용액조에 수용된 식각용액의 온도를 여러 곳에서 측정하고, 그 평균온도값을 계산하여 평균온도값 보다 낮은 온도가 측정된 구역만을 가열함으로써, 식각용액을 전체적으로 균일한 온도로 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법은 식각용액 전체를 가열하지 않고 낮은 온도분포를 갖는 구역만 가열하기 때문에 에너지 절감형이라는 장점도 있다.

또한, 본 발명의 구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법은 저온의 구역만을 가열하여 상승시키기 때문에, 온도분포가 발생하면 히터가 가동하여 신속하게 온도분포를 균일하게 조절할 수 있다.

이상에서 본 발명의 구역별 온도제어가 가능한 용액조 및 그 온도제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 제1 예의 용액조의 구조를 나타낸 개략도이고,

도 1b는 종래의 기술에 따른 제2 예의 용액조의 구조를 나타낸 개략도이고,

도 1c는 종래의 기술에 따른 제3 예의 용액조의 구조를 나타낸 개략도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 용액조의 구조를 나타낸 개략도이고,

도 3은 도 2에 도시된 온도측정센서의 위치를 나타낸 용액조의 평면도이고,

도 4는 도 2에 도시된 히터의 개략도이며,

도 5는 도 3에 도시된 용액조에 담긴 식각용액의 온도제어방법을 나타낸 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 20, 100 : 용액조 11, 111 : 순환배관

12, 112 : 펌프 13, 23, 113 : 히터

14, 114 : 필터 15, 25, 140 : 용액

16, 26, 110 : 온도측정센서

120a, 120b, 120c, 120d : 히터의 섹터

140a, 140b, 140c, 140d : 용액의 구역

Claims (2)

1. 용액이 채워진 용액조에 있어서,

   다수 구역으로 나눠진 용액조의 각 구역에서 상기 용액의 온도를 측정하는 다수 개의 온도측정센서들과,

   상기 온도측정센서가 위치하는 구역에 각각 대응하도록 분할되어 독립적으로 발열하는 히터와,

   상기 온도측정센서에서 입력된 각각의 측정 온도치들과 이를 평균한 평균온도치를 비교하여 상기 평균온도치보다 낮은 온도를 측정한 온도측정센서가 위치한 구역에 대응한 히터를 발열하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구역별 온도제어가 가능한 용액조.
2. 용액조에 담겨진 용액을 구역별로 온도제어하는 방법에 있어서,

   상기 용액조 내부에 담긴 용액을 다수의 구역에서 온도 측정하는 단계와,

   각 구역별 측정된 온도치의 평균온도치를 계산하는 단계와,

   평균온도치와 측정된 온도치를 비교하여 평균온도치 보다 낮게 측정된 구역만을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구역별 온도제어가 가능한 용액조의 온도제어방법.