KR940002299B1 - 습식처리장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

습식처리장치

제1도는 종래 침전형 습식처리장치의 단면도.

제2도는 종래 분무형 습식처리장치의 단면도.

제3도는 본 발명에 의한 습식처리장치의 단면도.

제4도는 제3도에 나타난 처리장치를 이용하여 일련의 공정을 처리하는 응용예의 도식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진공척 2 : 모터

4 : 압출관 5 : 용기

8 : 펌프 9 : 열교환기

10 : 필터 11 : 커버

12 : 가스주입구

본 발명은 주로 반도체 소자의 제조공정중 에칭이나 세정시에 사용되는 습식처리장치에 관한 것이며, 특히 표면의 요철이 심한 고집적 반도체 소자의 표면처리에 유리한 습식처리장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조공정에 있어서, 에칭은 웨이퍼상에 원하는 패턴을 형성하기 위하여 그 웨이퍼를 부분적으로 제거하는 작업을 말한다. 에칭기법은 습식과 건식으로 나뉜다. 이중 습식에칭기법은 소정의 화화약품을 사용하여 이를 웨이퍼 표면과 반응시킴으로써 부식시키는 것인데 이는 건식에칭기법에 비하여 재료간의 선택성이 높고 에칭속도가 빠르며, 또한 웨이퍼의 손상이 적은 등의 장점을 가진다.

한편, 세정은 웨이퍼 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위하여 화학세정제나 순수(純水)로 그 웨이퍼를 깨끗이 씻어내는 작업으로서, 이는 상기한 에칭공정 다음은 물론 기타 고온처리 및 박막침적작업에 앞서서 반드시 행하여야 하는 중요한 작업의 하나이다.

상기한 습식기법의 에칭이나 세정과 같은 습식처리작업은 각각 한 처리조내에 다수의 웨이퍼를 동시에 처리하는 집단처리방식과, 또는 하나씩 처리하는 개별처리방식으로 행해진다. 집단처리방식은 능률면에서, 개별처리방식은 균일성 면에서 각각 유리하다.

이들 두 방식중 개별처리방식에 관하여 기술하면, 종래에 제1도 및 제2도와 같은 두가지 형의 장치들이 전형적으로 사용되어 왔었다.

제1도는 이른바 침전형이다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼 캐리어(WC)안에 담겨진 채로 그 웨이퍼 캐리어(WC)와 함께 처리액(MT)에 침전된다. 처리조(MT)에는 일반적으로 반응 균일성을 향상시키기 위해 그 내부 바닥으로부터 상부로 넘쳐 흐르도록 처리액이 연속적으로 공급된다. 이러한 침전형 장치에 있어서는 웨이퍼와 처리액 상호간에 화학적반응만이 유효할 것이며, 처리액이 흐르는 속도가 상당히 빠르지 않고 증대를 기대하기 곤란하다. 특히 표면의 요철이 심하거나 또는 영상구조가 있는 고집적 반도체 소자의 경우, 처리액의 표면장력에 의한 요철부에의 그 침투부족으로 인한 불량요인이 많다.

제2도는 분무형으로서, 웨이퍼(W)가 그 표면이 위를 향하도록 진공척(VC)에 흡착고정된 채 모터(M)에 의하여 그 진공척(VC)와 함께 회전하면서 상부에 설치된 노즐(N)으로부터 분무되는 처리액과 반응한다. 이 장치에 의하여 웨이퍼(W)와 처리액 상호간의 표면마찰로써 높은 반응효과를 얻을 수 있게 된다. 그러나 상기 모터(M)와 같은 구동부가 하부에 설치되어 있기 때문에 부식성이 강한 화학약품의 사용이 곤란하다. 또한, 웨이퍼상의 중심부에서는 처리액이 정체되어 부분적인 처리 결함이 생기게 되는데, 이를 위해 상기 노즐을 웨이퍼의 경방향으로 이동시키는 노즐요동장치가 필요하다. 더우기 웨이퍼 표면에서 제거된 이물질이 그 이면이나 다른 부위에 재부착될 소지가 많다.

즉, 종래의 장치들은 용도가 각각 한정되이 있어 그 실용이 낮고, 높은 단차를 갖는 고집적 반도체 소자의 제조공정에 사용할 경우, 에칭불량, 세정불량이 많은 문제점을 가진다.

본 발명의 목적은, 상기한 종래의 문제점들을 해결하는 동시에, 현재 반도체 분야가 소자의 고집적화 추세에 있는 실정을 감안하여, 표면의 요철이 심한 반도체 웨이퍼 또는 그와 같은 소재의 처리에 유리한 습식처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 두번째 목적은, 에칭과 세정의 공정으로서, 시료(웨이퍼)의 전(全) 표면을 균일하게 처리할 수 있게 하는데 있다.

본 발명의 세번째 목적은, 에칭과 세정의 공용으로서, 시료표면에서 제거된 이물질이 그 이면에 재부착되지 않게 하는데 있다.

그리고 본 발명의 네번째 목적은, 본 장치를 이용하여 습식에칭, 화학세정, 순수세정 등을 일률적으로 행하는 순차습식처리장치를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 첫번째 목적은, 예컨대 요철이 심한 표면처리에 유리하도록 처리액의 반응효과가 높은 분무형식을 취하되, 순수 이외의 처리액 즉 부식성 강한 화학약품의 사용이 가능하도록 그 구동부와 이에 따른 처리조를 개선함으로써 달성될 것이다.

이에 따라 본 발명은, 가공할 시료를 그 표면이 아래를 향하도록 흡착고정시키는 진공척 ; 상기 진공척을 회전시키기 위한 구동수단 ; 상기 시료의 표면을 향해 처리액이 압출되게 하는 압출관 설치되어 있으며, 그 압출관으로부터 압출된 후 시료표면에 반사되어 낙하되는 처리액을 수용하는 용기, 및 상기 용기에 수용되어진 처러액을 연속적으로 회수하여 온도조절 및 정제시키고 이를 상기 압출관으로 압송시키기 위한 처리액 공급수단, 을 구비하여 에칭액 또는 세정액 등의 처리액이 수직상방으로 분무되도록 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 회전하는 시료표면에 처리액이 압출되어지므로 전술한 화학적 반응효과와 함께 물리적 마찰효과가 더해져서 요철이 심한 표면처리에 효과적이라 하겠다. 또한 진공척의 구동부는 시료보다 높은 위치에 있게 되는 반면, 그 처리액은 시료아래에서 수직 상방의 시료표면에 압출된후 곧바로 용기에 수용되어지므로 그 처리액이 상기 진공척의 회전구동부에 묻거나 또는 침투될 염려가 없게 된다. 따라서 순수는 물론 부식성이 강한 화학약품등 어떠한 처리액도 그 사용이 가능하여 습식에칭, 화학세정 및 순수세정등에 공용할 수 있게 된다.

본 발명의 두번째 목적은, 상기한 구성에 있어서, 상기 압출관을 상기 시료의 회전중심으로 부터 편심된 위치에 설치함으로써 종래의 노즐을 구동하기 위한 수단을 부가하지 않고도 간단히 달성할 수 있을 것이다. 본 발명의 세번째 목적은, 상기한 구성에 있어서, 상기 시료의 이면측으로 비산되는 처리액 또는 이물질을 그 이면에 부착되지 않도록 불어내기 위한 가스주입수단을 더 구비하는 것으로써 달성할 수 있을 것이다.

그리고 본 발명의 네번째 목적은, 상기한 본 발명의 제1 및 제2의 구성에 따른 처리조 복수개를 구비하여, 이를 상기 시료를 각각 공급 및 회수하는 일련의 로우더(loader)와 언로우더(unloader) 사이에 일렬로 배열하고, 상기한 본 발명의 제1 및 제3의 구성에 따른 진공척을 포함하는 일체의 요소들을 상기 로우더와 상기 처리조사이, 상기 처리조들 사이, 그리고 상기 처리조와 상기 언로우너 사이로 왕복이동시키기 위한 이동수단을 더 구비하는 것으로 달성할 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 상기한 본 발명 제1 내지 제3의 모든 구성요소가 포함된 바람직한 형태의 실시예이다.

이 도면에 의하면, 시료, 예컨대 반도체 웨이퍼(W)는 그 표면이 아래를 향하도록 진공척(1)에 흡착고정된다. 그 진공척(1)은 도시되지 않은 배기장치와 연결되어, 그 내부가 진공상태가 되도록 배기되는 것에 의하여 아래의 웨이퍼(W)를 흡착고정시킨다.

상기 진공척(1)을 회전구동하기 위한 구동수단으로서는 모터(2)가 사용되었다. 그 모터(2)는 중공축(3)으로써 진공척(1)을 직접 연결한다.

상기 웨이퍼(W) 표면에 대한 처리액, 즉 에칭액이나 화학세정제 또는 순수 등을 그 표면을 향해 압출시키는 압출관(4)과 그 처리액을 수용하는 용기(5)는, 그 분출관(4)의 중공부(4a)가 용기(5)의 저부를 관통하도록 상호 결합 또는 일체로 형성되어 있다. 여기서 압출관(4)은 웨이퍼(W)의 회전중심선(a)으로부터 약간 편위되어 있다.

또한 용기(5)의 저부에는 그 용기(5)내에 수용된 처리액을 배출시키는 배출구(6)가 형성되어 있다.

상기 용기(5)내의 처리액을 회수하고 이를 상기 압출관(4)으로 압송시키기 위한 처리액 공급수단은, 상기용기(5)의 배출구(6)와 상기 압출관(4)을 파이프(7)로 연결하여 펌프(8), 온도조절기(9), 필터(10)를 설치하였다.

또한 처리액이나 웨이퍼(W) 표면으로부터 제거된 이물질이 비산되어서 그 웨이퍼 이면에 부착되는 것을 방지하기 위한 가스주입수단으로서는 가스주입구(12)가 형성된 커버(11)가 설치되어 있다. 그 커버(11)는 진공척(1)의 주변 및 웨이퍼(W)의 이면측 가장자리와 소정간격을 이루도록 그 주위에 설치되고, 그 커버(11)의 가스주입구(12)는 도시하지 않은 압축가스공급기와 연결된다. 여기서 공급되는 압축가스는 청정압축공기 또는 압축질소 아르곤가스 등을 사용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 습식처리장치의 동작은 다음과 같다. 제3도의 같은 상태에서 펌프(8)가 작동되면, 용기(5)내의 처리액이 그 배출구(6)를 통해 파이프(7)로 회수되면서, 온도조절기(8)에 의하여 적정온도로 유지되고, 필터(9)를 경유하여 깨끗이 정제된다. 깨끗이 정제된 처리액은 압출관(4)을 통하여 그 상방의 웨이퍼(W) 표면에 압출되어져 그 표면과 반응한다. 이때 웨이퍼(W)는 진공척(1)과 함께 회전하므로 그 웨이퍼(W) 표면과 처리액과의 물리적인 표면마찰 효과가 높게 된다. 또한 상기 압출관(4)이 상기 웨이퍼(W)의 회전중심선(a)으로부터 편위되어 있으므로 처리액이 그 회전중심부에 정체되는 현상은 없다. 따라서 웨이퍼(W) 표면 전체가 균일하게 처리된다. 또한 이때에 커버(11)의 가스주입구(12)를 통해 압축된 소정의 가스(질소 또는 청정공기)를 공급하여 그 웨이퍼(W)의 이면가장자리 측으로 비산되는 처리액이나 어떤 이물질을 불어줌으로써 이차적으로 오염되는 것을 방지할 수 있다.

다음 제4도는 상기와 같은 본 발명의 습식처리장치를 응용하여, 예를들면 습식에칭, 화학세정, 순수세정등을 순차적으로 행할 수 있게 하는 장치의 도식도이다. 이 장치는 웨이퍼의 공급용 로우더(13)와 회수용 언로우더(14) 사이에 복수의 처리용기(5a), (5b), (5c)들이 일렬로 배치되고, 그 상부에 진공척(1) 하나가 이송가능하게 설치되며 그 이송을 위한 수단의 하나로서 가이드레일(15)이 설치된 것이다.

가이드레일(15)은 처리용기(5a), (5b), (5c)들간의 수평이송을 위한 직선구간과 양측 로우더 및 언로우더(13), (14)와 처리용기(5a), (5c)간의 회전이송을 위한 U자 구간을 가진다. 이송을 위한 작동기구는 통상적이겠으므로 그 도시를 생략하였다. 이러한 순차 습식처리장치에 의하면, 일측의 공급로우더(13)에서 한 웨이퍼(W)를 취출하여 초기위치의 진공척(1)에 흡착고정시키고, 이를 처리용기(5a), (5b), (5c) 상부에 간헐적으로 순차 이동시켜 일련의 습식처리 즉, 첫번째 처리용기(5a)에서 에칭액에 의한 습식에칭, 두번째 처리용기(5b)에서 화학세정제에 의한 화학세정, 그리고 세번째 처리용기(5c)에서 순수세정 및 건조등을 순차적으로 작업할 수 있게 된다. 이때 맨 끝의 처리용기(5c)에서의 건조시에는 용액(순수)을 압출시키지 않고 진공척(1)만을 고속으로 회전시키는 것으로써도 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 에칭이나 세정등 유사한 습식처리 작업에 공용할 수 있는 장치를 제공하여 그 실용성을 증대시키고 특히 표면의 요철이 심한 고집적 반도체소자의 균일한 처리로 그 수율을 향상시킬 수 있음은 물론, 일련의 습식처리작업을 순차적으로 행하게 하여 그 처리능률을 극대화시키는 지극히 효과적인 발명이다.

본 발명은 도면에 예시되고 상기에 설명된 것에 의하여 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위내에 더 많은 변형 및 변용가능함은 물론이다.

Claims (6)

1. 습식처리장치에 있어서, 가공할 시료를 그 표면이 아래를 향하도록 흡착고정시키는 진공척 ; 상기진공척을 회전시키기 위한 구동수단, 상기 시료의 표면을 향해 처리액이 압출되게 하는 압출관이 설치되어 있으며, 그 압출관으로부터 압출된 후 시료표면에 반사되어 낙하되는 처리액을 수용하는 용기, 및 상기 용기에 수용되어진 처리액을 연속적으로 회수하여 온도조절 및 정제시키고 이를 상기 압출관으로 압송시키기 위한 처리액 공급수단, 을 구비하여 에칭액 또는 세정액 등의 처리액이 수직상방으로 분무되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 압출관이 상기 시료의 회전중심으로부터 편위된 곳에 고정설치된 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
3. 제1항 또는 제2항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압출관이 상기 용기와 일체로 형성되어 된 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 시료의 이면측에 상기 처리액이나 이물질이 부착되지 않도록 불어대기 위한 가스주입수단을 더 구비하여 구성한 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 가스주입수단이 압축된 가스공급기와 연결되는 가스주입구가 형성되고 상기 시료의 이면측 가장자리 주위를 둘러싸도록 설치되는 커버로 구성하는 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 압출관을 갖는 상기 용기의 복수개를 일렬로 배치하고, 상기 진공척을 상기 구동수단과 함께 이송제어하기 위한 이송수단을 더 구비하여, 일련의 습식처리공정들을 순차적으로 행할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 습식처리장치.