KR20060058989A

KR20060058989A - 다중 노즐을 구비하는 케미컬 분사 장치

Info

Publication number: KR20060058989A
Application number: KR1020040098069A
Authority: KR
Inventors: 최호진; 김주배; 이병진; 이경호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-01

Abstract

본 발명은 케미컬 분사 장치에 관한 것으로, 임의의 방향으로 구동이 자유로운 노즐 암; 상기 노즐 암에 구비되어 피가공물에 케미컬을 분사하는 복수개의 노즐; 및 상기 복수개의 노즐에 상기 케미컬을 공급하는 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 복수개의 노즐을 구비하고 웨이퍼를 복수개의 구역으로 나누어 각각의 지점에 케미컬을 분사하여 프로세스를 진행함으로써 웨이퍼 센터와 웨이퍼 에지 간에 발생하는 에칭률 및 에칭 균일도 차이를 제거할 수 있게 된다. 따라서, 반도체 제조 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

다중 노즐을 구비하는 케미컬 분사 장치{CHEMICAL DISPENSE APPARATUS HAVING MULTIPLE NOZZLES}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케미컬 분사 장치를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케미컬 분사 장치를 도시한 평면도.

도 3은 본 발명의 변형 실시예에 따른 케미컬 분사 장치를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100, 200; 케미컬 분사 장치

122, 124, 126, 128, 222, 224, 226, 228; 케미컬 노즐

132, 134, 136, 138, 232, 234, 236, 238; 케미컬 라인

140, 240; 초순수 노즐

142, 242; 초순수 라인

152, 154, 156, 158; 엔드 포인트 디텍터

본 발명은 케미컬 분사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에칭 능력 및 에칭 균일도를 향상시킬 수 있는 케미컬 분사 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중에서 스핀 싱글 프로세스를 이용하여 웨이퍼 상에 증착된 소정의 박막을 에칭하기 위해선 케미컬을 웨이퍼에 대해 분사시키는 케미컬 분사 장치를 사용하는 것이 일반적이다. 기존의 스핀 싱글 프로세스에 사용되는 케미컬 분사 장치는 하나의 노즐로써 스윕(sweep) 기능을 사용하여 웨이퍼 전체를 에칭하는 것이 통상적이다.

그런데, 이러한 기존의 케미컬 분사 장치는 케미컬을 처음 분사하는 웨이퍼 센터와 이동하면서 케미컬을 분사하는 웨이퍼 에지 간에는 에칭율(etching rate) 차이가 발생한다. 이에 따라, 기존의 케미컬 분사 장치를 사용하게 되면 웨이퍼 전체의 에칭 균일도(uniformity)도 차이가 발생하기 때문에 수율을 향상시키는데에는 불리한 점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 에칭 균일도를 향상시켜 수율을 향상시킬 수 있는 케미컬 분사 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성할 수 있는 본 발명에 따른 케미컬 분사 장치는 다중 노즐을 구비함으로써 웨이퍼를 복수개의 지점으로 나누어 각각 케미컬을 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 케미컬 분사 장치는, 임의의 방향으로 구동이 자유로운 노즐 암; 상기 노즐 암에 구비되어 피가공물에 케미컬을 분사하는 복수개의 노즐; 및 상기 복수개의 노즐에 상기 케미컬을 공급하는 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복수개의 노즐 각각은 상기 피가공물을 복수의 영역으로 나누는 지점에 상당하는 위치에 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 노즐 암에 구비되어 상기 피가공물에 초순수를 분사하는 노즐; 및 상기 노즐에 상기 초순수를 공급하는 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복수개의 노즐에 인접하는 위치에 배치되어 상기 케미컬의 작용 정도를 감지하는 복수개의 감지 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복수개의 감지 기구는 상기 노즐 암에 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 케미컬은 에천트를 포함하고, 상기 복수개의 감지 기구는 상기 에천트에 의한 에칭 정도를 감지하는 엔드 포인트 디텍터인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복수개의 노즐은 상기 피가공물에 상기 케미컬을 분사하는 각도가 모두 동일하거나, 상기 복수개의 노즐 중에서 일부의 노즐의 분사 각도가 다른 노즐의 분사 각도와 상이하거나, 또는 상기 복수개의 노즐의 분사 각도가 각각 상이한 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 케미컬 분사 장 치는, 상하좌우 이동이 자유로운 노즐 암; 상기 노즐 암의 하면에 배치되어 피가공물에 케미컬을 분사하는 복수개의 케미컬 노즐; 상기 케미컬 노즐 각각에 상기 케미컬을 공급하는 복수개의 케미컬 라인; 상기 노즐 암의 하면에 배치되어 상기 피가공물에 초순수를 분사하는 초순수 노즐; 및 상기 초순수 노즐에 상기 초순수를 공급하는 초순수 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형 실시예에 있어서, 상기 복수개의 케미컬 노즐과 각각 인접하도록 상기 노즐 암의 옆면에 배치되는 복수개의 엔드 포인트 디텍터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형 실시예에 있어서, 상기 복수개의 케미컬 노즐은 모두 분사 방향이 연직 하방이거나, 상기 복수개의 케미컬 노즐 중에서 일부 노즐의 분사 방향은 연직 하방이고 다른 일부 노즐의 분사 방향은 상기 연직 하방과는 소정의 각도를 이루거나, 상기 복수개의 케미컬 노즐은 각각 그 분사 방향이 상이하거나, 상기 복수개의 케미컬 노즐 중에서 어느 하나의 노즐은 그 분사 방향이 연직하방이고 다른 일부 노즐은 그 분사 방향이 상기 연직 하방과는 소정의 각도를 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형 실시예에 있어서, 상기 소정의 각도는 10 내지 20°범위내의 각도, 가령 15°인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형 실시예에 있어서, 상기 초순수 노즐은 그 분사 방향이 연직하방인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 복수개의 노즐을 구비하고 웨이퍼를 복수개의 구역으로 나누어 각각의 지점에 케미컬을 분사하여 프로세스를 진행함으로써 웨이퍼 센터와 웨이퍼 에지 간에 발생하는 에칭률 및 균일도 차이를 제거할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 케미컬 분사 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케미컬 분사 장치를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 케미컬 분사 장치(100)는 상하좌우 구동 가능한 노즐 암(110)에 가령 4개, 즉 좌측에서부터 제1케미컬 노즐(122)과 제2케미컬 노즐(124)과 제3케미컬 노즐(126)과 제4케미컬 노즐(128)로 이루어진 다중 노즐(120)이 구비되어 있다. 여기서, 다중 노즐(120)의 갯수는 본 실시예의 4개에 한정되지 아니하고 설계 내지 필요에 따라 그 갯수는 임의적이다.

다중 노즐(120)로부터는 소정의 케미컬, 가령 에천트가 분사되는데 다중 노즐(120)로 케미컬을 공급하는 케미컬 라인(130)이 다중 노즐(120)에 연결된다. 구체적으로, 제1케미컬 라인(132)은 제1케미컬 노즐(122)에 연결되어 제1케미컬 노즐(122)에 케미컬을 공급하고, 제2케미컬 라인(134)은 제2케미컬 노즐(124)에 연결되 어 제2케미컬 노즐(124)에 케미컬을 공급하고, 제3케미컬 라인(136)은 제3케미컬 노즐(126)에 연결되어 제3케미컬 노즐(126)에 케미컬을 공급하고, 제4케미컬 라인(138)은 제4케미컬 노즐(128)에 연결되어 제4케미컬 노즐(128)에 케미컬을 공급한다.

다중 노즐(120) 각각의 위치는 예를 들어 300mm 웨이퍼를 4개의 구역으로 나누는 지점, 가령 제3케미컬 노즐(126)은 웨이퍼의 중심(150mm)에 상당한 지점에 위치하고, 제2케미컬 노즐(124)과 제4케미컬 노즐(128)은 각각 200mm 및 40mm에 상당하는 지점에 위치하며, 제1케미컬 노즐(122)은 280mm에 상당하는 지점에 위치하는 것이 에칭 균일도를 얻는데 바람직하다 할 것이다.

한편, 웨이퍼 중심에 해당하는 지점에 위치하는 제3케미컬 노즐(126)의 옆에는 초순수(DIW)를 분사하는 초순수 노즐(140)이 구비되고 초순수 노즐(140)은 초순수를 공급하는 라인(142)에 연결된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케미컬 분사 장치를 도시한 평면도이다.

도 2를 참조하면, 본 케미컬 분사 장치(100)는 노즐 암(110)에 구비된 각 케미컬 노즐(122-128)과 인접한 위치에 에칭 상태를 감지하는 엔드 포인트 디텍터(152-158;End Point Detector)를 구비한다. 이러한 엔드 포인트 디텍터(152-158)는 노즐 암(110)의 옆면에 각각 구비된다.

구체적으로, 제1케미컬 노즐(122)로부터 분사되는 케미컬에 의한 에칭 정도를 파악하는 제1 엔드 포인트 디텍터(152)는 제1케미컬 노즐(122)과 인접하고, 제2케미컬 노즐(124)로부터 분사되는 케미컬에 의한 에칭 정도를 파악하는 제2 엔드 포인트 디텍터(154)는 제2케미컬 노즐(124)과 인접하고, 제3케미컬 노즐(126)로부터 분사되는 케미컬에 의한 에칭 정도를 파악하는 제3 엔드 포인트 디텍터(156)는 제3케미컬 노즐(126)과 인접하고, 제4케미컬 노즐(128)로부터 분사되는 케미컬에 의한 에칭 정도를 파악하는 제4 엔드 포인트 디텍터(158)는 제4케미컬 노즐(128)과 인접한다.

한편, 제1 및 제3 엔드 포인트 디텍터(152,156)는 노즐 암(110)의 우측 옆면, 즉 도면상 노즐 암(110)의 상면에 위치하고, 제2 및 제4 엔드 포인트 디텍터(154,158)는 노즐 암(110)의 좌측 옆면, 즉 도면상 노즐 암(110)의 하면에 위치하도록 설계할 수 있다.

상기와 같이 구성된 케미컬 분사 장치(100)를 이용하여 스윕하지 아니하면서 웨이퍼 상에 소정의 케미컬을 분사하여 에칭 프로세스를 실시하면 웨이퍼를 4개의 부분으로 나누어 각 지점에 케미컬을 분사하게 된다. 따라서, 웨이퍼 지점에 따른 에칭율이 달라서 나타나는 불균일한 에칭 현상이 나타나지 아니하고 웨이퍼 전표면에 걸쳐 고른 에칭을 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명의 변형 실시예에 따른 케미컬 분사 장치를 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 변형 실시예에 따른 케미컬 분사 장치(200)는, 본 발명의 실시예에서와 같이, 상하좌우 구동 가능한 노즐 암(210)에 제1케미컬 노즐(222)과 제2케미컬 노즐(224)과 제3케미컬 노즐(226)과 제4케미컬 노즐(228)로 이루어진 다중 노즐(220)이 구비되어 있다.

다중 노즐(220)로부터는 소정의 케미컬이 분사되는데 다중 노즐(220)로 케미컬을 공급하는 케미컬 라인(230)이 다중 노즐(220)에 연결된다. 구체적으로, 제1케미컬 라인(232)은 제1케미컬 노즐(222)에 연결되어 제1케미컬 노즐(222)에 케미컬을 공급하고, 제2케미컬 라인(234)은 제2케미컬 노즐(224)에 연결되어 제2케미컬 노즐(224)에 케미컬을 공급하고, 제3케미컬 라인(236)은 제3케미컬 노즐(226)에 연결되어 제3케미컬 노즐(226)에 케미컬을 공급하고, 제4케미컬 라인(238)은 제4케미컬 노즐(228)에 연결되어 제4케미컬 노즐(228)에 케미컬을 공급한다.

웨이퍼 센터에 케미컬을 분사하는 제3케미컬 노즐(226)의 분사 각도는 연직 하방으로 설정하고, 웨이퍼 에지에 케미컬을 분사하는 제1케미컬 노즐(222)과 제2케미컬 노즐(224)과 제4케미컬 노즐(228)의 분사 각도는 각각 연직 하방으로부터 에칭 균일도를 향상시키기에 적합한 각도, 약 10 내지 20°, 가령 모두 15°각도로 또는 각각 다른 각도로 설정하여 케미컬을 분사할 수 있다.

여기서, 제1 및 제4케미컬 노즐(222,228)의 분사 각도는 웨이퍼 에지를 향하는 방향, 즉 제1케미컬 노즐(222)의 분사 각도는 좌측 방향으로 제4케미컬 노즐(228)의 분사 각도는 우측 방향으로 설정하고, 제2케미컬 노즐(224)의 분사 각도는 웨이퍼 센터를 향하는 우측 방향으로 설정한다. 이렇게 제1 내지 제4케미컬 노즐(222-228)의 분사 각도를 각각 다르게 설정함으로써 웨이퍼 센터와 웨이퍼 에지 간의 에칭율 차이와 에칭 균일도 차이를 더 효과적으로 없앨 수 있다.

웨이퍼 중심에 해당하는 지점에 위치하는 제3케미컬 노즐(226)의 옆에는 초순수(DIW)를 연직하방으로 분사하는 초순수 노즐(240)이 구비되고 초순수 노즐 (240)은 초순수를 공급하는 라인(242)에 연결된다.

한편, 본 케미컬 분사 장치(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 암(210)의 옆면에 엔드 포인트 디텍터를 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 변형 실시예에 따른 케미컬 분사 장치(200)의 동작은 케미컬 분사 방향의 상이한 점을 제외하곤 상술한 케미컬 분사 장치(100)의 동작과 다름없으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수개의 노즐을 구비하고 웨이퍼를 복수개의 구역으로 나누어 각각의 지점에 케미컬을 분사하여 프로세스를 진행함으로써 웨이퍼 센터와 웨이퍼 에지 간에 발생하는 에칭률 및 에칭 균 일도 차이를 제거할 수 있게 된다. 따라서, 반도체 제조 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

임의의 방향으로 구동이 자유로운 노즐 암;

상기 노즐 암에 구비되어 피가공물에 케미컬을 분사하는 복수개의 노즐; 및

상기 복수개의 노즐에 상기 케미컬을 공급하는 라인;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 노즐 각각은 상기 피가공물을 복수의 영역으로 나누는 지점에 상당하는 위치에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제1항에 있어서,

상기 노즐 암에 구비되어 상기 피가공물에 초순수를 분사하는 노즐; 및

상기 노즐에 상기 초순수를 공급하는 라인;

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수개의 노즐에 인접하는 위치에 배치되어 상기 케미컬의 작용 정도를 감지하는 복수개의 감지 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제4항에 있어서,

상기 복수개의 감지 기구는 상기 노즐 암에 구비되는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제4항에 있어서,

상기 케미컬은 에천트를 포함하고, 상기 복수개의 감지 기구는 상기 에천트에 의한 에칭 정도를 감지하는 엔드 포인트 디텍터인 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 복수개의 노즐은 상기 피가공물에 상기 케미컬을 분사하는 각도가 모두 동일한 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 복수개의 노즐 중에서 일부의 노즐의 분사 각도가 다른 노즐의 분사 각도와 상이한 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 복수개의 노즐의 분사 각도가 각각 상이한 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
상하좌우 이동이 자유로운 노즐 암;

상기 노즐 암의 하면에 배치되어 피가공물에 케미컬을 분사하는 복수개의 케미컬 노즐;

상기 케미컬 노즐 각각에 상기 케미컬을 공급하는 복수개의 케미컬 라인;

상기 노즐 암의 하면에 배치되어 상기 피가공물에 초순수를 분사하는 초순수 노즐; 및

상기 초순수 노즐에 상기 초순수를 공급하는 초순수 라인;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제10항에 있어서,

상기 복수개의 케미컬 노즐과 각각 인접하도록 상기 노즐 암의 옆면에 배치되는 복수개의 엔드 포인트 디텍터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제10항에 있어서,

상기 복수개의 케미컬 노즐은 모두 분사 방향이 연직 하방인 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제10항에 있어서,

상기 복수개의 케미컬 노즐 중에서 일부 노즐의 분사 방향은 연직 하방이고, 다른 일부 노즐의 분사 방향은 상기 연직 하방과는 소정의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제10항에 있어서,

상기 복수개의 케미컬 노즐은 각각 그 분사 방향이 상이한 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제14항에 있어서,

상기 복수개의 케미컬 노즐 중에서 어느 하나의 노즐은 그 분사 방향이 연직하방이고, 다른 일부 노즐은 그 분사 방향이 상기 연직 하방과는 소정의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제13항 또는 제15항에 있어서,

상기 소정의 각도는 10 내지 20°범위내의 각도인 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제16항에 있어서,

상기 10 내지 20°범위내의 각도는 15°인 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.
제10항에 있어서,

상기 초순수 노즐은 그 분사 방향이 연직하방인 것을 특징으로 하는 케미컬 분사 장치.