KR100493558B1 - Spin etch apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식각 균일도를 향상시킬 수 있는 스핀 식각 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 장치는 기판을 고속으로 회전시키기 위한 스핀척과, 상기 스핀척에 놓여진 기판 표면으로 액체를 분사하기 위한 분사부를 갖는다. 여기서 상기 분사부는 기판의 중심과 가장자리 사이의 다수 위치에서 다점 분사가 가능하다. The present invention relates to a spin etching apparatus capable of improving the etching uniformity. The substrate processing apparatus of the present invention has a spin chuck for rotating the substrate at high speed, and an injection portion for injecting liquid onto the substrate surface placed on the spin chuck. In this case, the jetting part may be multi-point jetting at multiple locations between the center and the edge of the substrate.
Description
본 발명은 식각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식각 균일도를 향상시킬 수 있는 스핀 식각 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an etching apparatus, and more particularly to a spin etching apparatus capable of improving the etching uniformity.
식각 공정(etching process)은 반도체 웨이퍼의 상부 표면에 형성된 포토레지스트(photoresist)의 모양에 따라 웨이퍼의 상단층을 일부분 제거하는 제조 과정을 일컫는다. An etching process refers to a manufacturing process of removing a portion of a top layer of a wafer according to the shape of a photoresist formed on an upper surface of a semiconductor wafer.
이러한 식각 공정에는 화학약품 에칭(chemical etching), 플라즈마 에칭(plasma etching), 이온빔(ion beam) 및 반응성 이온 에치(reactive ion etch)등의 방법들이 사용된다. Chemical etching, plasma etching, ion beam and reactive ion etch are used in the etching process.
그 중 화학 약품(일명 약액이라고도 불림) 에치는 가장 경제적이고 생산성이 뛰어난 식각 방법으로 생산 현장에서 널리 사용되고 있다. 화학 약품 에치는 보트에 웨이퍼를 적재한 후 산(식각액)이 든 비이커에 담궈(immersion) 진행하는 단순한 비이커 공정과, 웨이퍼가 회전하고 있을 때 약액을 분사하여 식각하는 분사 에칭 공정이 있다. Among them, chemical (also called chemical) etch is the most economical and productive etching method that is widely used in production. Chemical etch includes a simple beaker process in which a wafer is loaded on a boat and then immersed in a beaker with an acid (etch liquid), and a spray etching process in which the chemical liquid is sprayed and etched when the wafer is rotating.
근래의 반도체 제조 설비 회사들은 다양한 회전식 에칭 장치를 선보이고 있으며 이러한 설비가 반도체 제조 라인에 적용되고 있는 실정이다.In recent years, semiconductor manufacturing equipment companies have introduced a variety of rotary etching equipment, which is being applied to semiconductor manufacturing lines.
초창기 습식 식각 공정은 회전하는 웨이퍼의 중앙으로 식각액을 분사하는 중앙 분사 방식을 많이 사용하였으나, 이러한 중앙 분사 방식은 웨이퍼의 사이즈가 커지면서 그 식각 균일성(uniformity)에 현저하게 떨어지는 단점이 있었다. In the early wet etching process, a central spray method for spraying an etchant into a center of a rotating wafer was used. However, such a central spray method has a disadvantage in that the uniformity of the wafer decreases significantly as the size of the wafer increases.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 근래에는 도 1에 도시된 바와 같이 분사 노즐(12)을 웨이퍼의 중앙으로부터 가장자리로 이동시키면서 식각액을 분사하는 스윙(swling) 방식을 사용하고 있다. 그러나 이 스윙 방식은 도 1에 표시된 구역(센터와 가장자리 사이)에 식각액이 과도하게 많이 공급되면서 그 구역에서 과식각이 발생되는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 과식각이 발생되는 구역에서는 분사노즐을 빨리 통과시키는 방법도 사용하고 있으나 이 방법 역시 전체적인 식각 균일성을 높여주지는 못하고 있는 실정이다. In order to solve this problem, recently, as shown in FIG. 1, a swing method of spraying an etchant while moving the spray nozzle 12 from the center to the edge of the wafer is used. However, this swing method has a disadvantage in that excessive etching occurs in the region as the etchant is excessively supplied to the region (between the center and the edge) shown in FIG. 1. In order to solve this problem, a method of rapidly passing the injection nozzle is also used in a region where over-etching occurs, but this method also does not increase the overall etching uniformity.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웨이퍼의 식각 균일성을 개선할 수 있는 새로운 형태의 스핀 식각 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 넓은 기판의 영역을 등분하여 각 영역의 식각 조건을 조절할 수 있는 새로운 형태의 스핀 식각 장치를 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide a new type of spin etching apparatus capable of improving the etching uniformity of a wafer. It is still another object of the present invention to provide a new type of spin etching apparatus capable of adjusting the etching conditions of each region by dividing the regions of the wide substrate.
상기 기술적 과제들을 이루기 위한 기판 처리 장치는 기판을 고속으로 회전시키기 위한 스핀척; 상기 스핀척에 놓여진 기판 표면으로 약액을 분사하기 위한 분사부를 갖는다. 여기서 상기 분사부는 기판의 중심과 가장자리 사이의 다수 위치에서 다점 분사가 가능하다.The substrate processing apparatus for achieving the technical problem is a spin chuck for rotating the substrate at high speed; It has an injection unit for injecting the chemical liquid to the substrate surface placed on the spin chuck. In this case, the jetting part may be multi-point jetting at multiple locations between the center and the edge of the substrate.
본 발명에서 상기 분사부는 상기 다수 위치에서 약액을 각각 분사하기 위한 노즐들과; 상기 노즐들을 대기 위치에서 상기 기판 상부의 분사 위치로 이동시키기 위한 노즐 이동 수단을 포함한다.In the present invention, the injection unit and the nozzle for injecting the chemical liquid in each of the plurality of positions; Nozzle moving means for moving the nozzles from a standby position to an injection position on the substrate.
본 발명에서 상기 노즐 이동 수단은 구동모터와, 구동모터로부터 회전력을 전달받는 지지축 그리고 이 지지축에 설치되는 그리고 끝단부에 상기 분사부가 장착 결합되는 아암을 포함한다. In the present invention, the nozzle moving means includes a drive motor, a support shaft for receiving rotational force from the drive motor, and an arm installed at the support shaft and having the injection unit mounted at an end thereof.
본 발명에서 상기 분사부는 상기 노즐들이 착탈 가능하게 장착되는 노즐 장착부를 더 포함하고; 상기 노즐들은 배열 간격 조정이 가능하도록 상기 노즐 장착부에 설치된다.In the present invention, the injection unit further comprises a nozzle mounting portion to which the nozzle is detachably mounted; The nozzles are installed in the nozzle mounting portion to enable arrangement spacing.
본 발명에서 상기 노즐들은 상기 기판의 중심에서 가장자리를 연결하는 일직선상에 배치된다. In the present invention, the nozzles are arranged in a straight line connecting edges at the center of the substrate.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 기판 처리 장치는 기판을 고속으로 회전시키기 위한 스핀척; 상기 스핀척에 놓여진 기판 표면으로 약액을 분사하기 위한 분사부를 포함하되; 상기 분사부는 기판을 복수개의 영역으로 등분하여, 그 등분된 각 영역에 개별적으로 식각할 수 있다.According to another feature of the invention, the substrate processing apparatus includes a spin chuck for rotating the substrate at high speed; An injection unit for injecting a chemical liquid onto a surface of the substrate placed on the spin chuck; The jetting unit may divide the substrate into a plurality of regions and individually etch the divided regions.
본 발명에서 상기 분사부는 약액을 분사하는 노즐들을 포함하고, 상기 노즐들 각각은 분사량 및 노즐들 간의 간격을 조정할 수 있다.In the present invention, the injection unit includes nozzles for injecting the chemical liquid, each of the nozzles can adjust the injection amount and the interval between the nozzles.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 식각 장치(100)는 반도체 웨이퍼 표면을 식각하는 장치로써 스핀부(110)와 분사부(130)로 크게 나누어진다.2 and 3, the spin etching apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention is a device for etching the surface of a semiconductor wafer. The spin etching apparatus 100 is roughly divided into a spin unit 110 and an injection unit 130.
도면들을 참고하면 상기 스핀부(110)는 반도체 웨이퍼(W)를 진공 또는 기구적인 방법으로 웨이퍼 측면을 잡은 상태에서 고속으로 회전시키기 위한 스핀척(112)과, 상기 반도체 웨이퍼의 표면을 식각한 식각액이 외부(주변)로 유출되어 외부의 다른 장치나 주위가 오염되는 것을 방지하는 캣치컵(114)를 구비한다. 도시되지 않았지만, 캣치컵(114)과 상기 스핀척(112)은 상대적으로 승강하도록 구성되어 있고, 이들을 상대적으로 승강시킨 상태에서 웨이퍼를 캣치컵(114) 내로 반입하거나, 처리가 끝난 웨이퍼를 캣치컵(114) 밖으로 반출하도록 되어 있다. Referring to the drawings, the spin unit 110 includes a spin chuck 112 for rotating the semiconductor wafer W at a high speed while holding the wafer side by a vacuum or mechanical method, and an etching solution obtained by etching the surface of the semiconductor wafer. The catch cup 114 which prevents a flow out to this outside (peripheral) and contaminates an external device or surroundings is provided. Although not shown, the catch cup 114 and the spin chuck 112 are configured to be relatively lifted, and the wafers are brought into the catch cup 114 in a state where they are relatively elevated. (114) It is supposed to be taken out.
그리고, 상기 분사부(130)는 웨이퍼 표면으로 식각액을 분사하기 위한 것으로, 이 분사부는 제1 내지 제4노즐들(132a,132b,132c,132d)과, 상기 노즐들이 장착되는 장착부(134) 그리고 이 장착부(134)를 대기 위치에서 상기 웨이퍼 상부의 토출위치(웨이퍼의 회전 중심)로 이동시키기 위한 노즐 이동 수단(140)을 갖는다. 예컨대, 기판의 사이즈에 따라 상기 노즐들의 개수는 변경될 수 있으며, 또한 상기 노즐들의 배열 간격 역시 변경될 수 있다. In addition, the injection unit 130 is for injecting the etching liquid to the wafer surface, the injection unit is the first to fourth nozzles (132a, 132b, 132c, 132d), the mounting portion 134 is mounted to the nozzle and It has a nozzle moving means 140 for moving the mounting portion 134 from the standby position to the discharge position (rotational center of the wafer) on the wafer. For example, the number of the nozzles may be changed according to the size of the substrate, and the arrangement interval of the nozzles may also be changed.
도 3 및 도 4를 참고하면서 상기 노즐 이동 수단(140)을 구체적으로 살펴보면, 상기 노즐 이동 수단은 구동모터(142)와, 이 구동모터(142)로부터 회전력을 전달받는 지지축(144) 그리고 이 지지축(144)의 설치되는 아암(146)으로 이루어진다. 상기 아암(146)의 끝단부에는 상기 노즐 장착부(134)가 결합된다.3 and 4, the nozzle moving means 140 will be described in detail. The nozzle moving means includes a drive motor 142, a support shaft 144 receiving rotational force from the drive motor 142, and It consists of the arm 146 in which the support shaft 144 is installed. The nozzle mounting portion 134 is coupled to the end of the arm 146.
상기 노즐들(132a,132b,132c,132d)은 동일선상에 배열되도록 상기 노즐 장착부(134)에 장착된다. 상기 노즐 장착부(134)에는 상기 노즐들(132a,132b,132c,132d)을 끼울 수 있도록 홈(136)이 형성되어 있으며, 이 홈(136)에는 톱니 모양의 굴곡(136a)이 형성되어 있다. 이러한 구조적인 특징에 의해서 상기 노즐들의 장착 위치를 공정 조건에 따라 용이하게 변경할 수 있는 것이다. 자세히 도시하지는 않았지만, 각각의 노즐들에는 식각액 공급관이 연결되며, 이 공급관들은 상기 아암(146)의 내부공간을 통해 상기 노즐들에 연결될 수 있다. The nozzles 132a, 132b, 132c, and 132d are mounted to the nozzle mounting part 134 so as to be arranged in the same line. A groove 136 is formed in the nozzle mounting portion 134 to fit the nozzles 132a, 132b, 132c, and 132d, and the groove 136 is formed with a serrated bend 136a. Due to this structural feature, the mounting positions of the nozzles can be easily changed according to the process conditions. Although not shown in detail, an etchant supply pipe is connected to each nozzle, and the supply pipes may be connected to the nozzles through an inner space of the arm 146.
여기서, 중요한 것은 상기 노즐들(132a,132b,132c,132d)이 모두 동일선상에 위치된다는데 있다. 그리고 적어도 하나의 노즐(제1노즐)은 기판의 중심에 위치되어야 한다는데 있다. It is important to note that the nozzles 132a, 132b, 132c, and 132d are all located on the same line. At least one nozzle (first nozzle) should be positioned at the center of the substrate.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1노즐(132a)로부터 분사되는 식각액의 대부분은 도 3에 표시된 제1구역(a)을 식각하게 되며, 제2노즐(132b)로부터 분사되는 식각액의 대부분은 제2구역(b)을 식각하게 된다. 그리고 제3노즐(132c)로부터 분사되는 식각액의 대부분은 제3구역(c)을 식각하게 되고, 제4노즐(132d)로부터 분사되는 식각액의 대부분은 제4구역(d)을 식각하게 된다. 물론, 설명한 것과 같이 식각 영역들은 명확하게 구획되는 것은 결코 아니며, 제1노즐(132a)로부터 분사되는 식각액이 제1구역(a)으로 퍼지면서 충분히 다른 구역(제2구역)으로도 흘러갈 수 있음은 물론이다. As shown in FIG. 3, most of the etchant injected from the first nozzle 132a is etched from the first zone a shown in FIG. 3, and most of the etchant injected from the second nozzle 132b is made of Zone 2 (b) is etched. Most of the etchant injected from the third nozzle 132c etches the third zone c, and most of the etchant injected from the fourth nozzle 132d etches the fourth zone d. Of course, the etching regions are not clearly partitioned as described, and the etching liquid sprayed from the first nozzle 132a may flow to the first region (a) and flow to another region (the second region). Of course.
하지만, 여기서 강조하고 싶은 것은 각각의 노즐들(132a,132b,132c,132d)은 그에 대응되는 구역들(a,b,c,d)을 주로 식각하게 된다는데 있다. However, it should be emphasized that each of the nozzles 132a, 132b, 132c, and 132d mainly etches corresponding areas a, b, c, and d.
이처럼, 본 발명의 스핀 식각 장치(100)는 복수의 노즐들(132a,132b,132c,132d)을 동일선상에 설치하여 기판의 넓은 영역을 등분하여 식각함으로써 큰 사이즈의 기판 식각이 가능한 장점을 갖고 있다. 특히, 본 발명의 스핀 식각 장치(100)는 각각의 노즐들로 공급되는 약액양 조절, 노즐들 사이의 간격 조절, 노즐의 분사홀 사이즈 변경 등의 다양한 조건들을 조율하여 설정함으로써 최적의 식각 균일성 구현이 가능하다. As described above, the spin etching apparatus 100 of the present invention has the advantage that a large size substrate can be etched by installing a plurality of nozzles 132a, 132b, 132c, and 132d on the same line to etch a large area of the substrate. have. In particular, the spin etching apparatus 100 of the present invention is optimal etching uniformity by adjusting a variety of conditions, such as adjusting the amount of chemical liquid supplied to the respective nozzles, the interval between the nozzles, changing the injection hole size of the nozzles Implementation is possible.
여기서 본 발명의 구조적인 특징은 기판의 넓은 영역을 등분하여 식각할 수 있는 분사부를 갖는데 있다. 이러한 특징에 의하면, 넓은 기판도 균일한 식각이 가능하다는데 있다. The structural feature of the present invention is that it has an injection unit that can be etched by dividing a large area of the substrate. According to this feature, even a wide substrate can be uniformly etched.
여기서, 상기 기판은 포토레티클(reticlo: 회로 원판)용 기판, 액정 디스플레이 패널용 기판이나 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 등의 표시 패널 기판, 하드 디스크용 기판, 반도체 장치 등의 전자 디바이스용 웨이퍼 등을 뜻한다. Herein, the substrate refers to a substrate for a photo reticle, a display panel substrate such as a substrate for a liquid crystal display panel or a substrate for a plasma display panel, a substrate for a hard disk, a wafer for an electronic device such as a semiconductor device, and the like. .
이상에서, 본 발명에 따른 스핀 식각 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.In the above, although the configuration and operation of the spin etching apparatus according to the present invention are illustrated according to the above description and drawings, this is merely an example, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 갖는다. 첫째, 넓은 기판도 균일한 식각이 가능하다. 둘째, 기판을 여러 영역으로 등분하고, 각 영역을 식각하기 위한 노즐들을 구비하기 때문에, 각 영역의 식각율을 개별적으로 조정할 수 있다. As described above, the present invention has the following effects. First, even a wide substrate can be uniformly etched. Second, since the substrate is divided into regions and nozzles for etching each region, the etching rate of each region can be adjusted individually.
도 1은 일반적인 스윙 방식의 스핀 식각 장치에서의 문제점을 설명하기 위한 도면;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining a problem in a general swing etching apparatus. FIG.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 식각 장치의 구성을 보여주는 단면도;2 is a cross-sectional view showing the configuration of a spin etching apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 식각 장치의 평면도;3 is a plan view of a spin etching apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 도 3에 도시된 노즐 장착부를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the nozzle mounting portion shown in FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
110 : 스핀부110: spin section
112 : 스핀척112: spin chuck
114 : 캣치컵114: catch cup
130 : 분사부130: injection unit
132a,132b,132c,132d : 제1,2,3,4 노즐132a, 132b, 132c, and 132d: first, second, third and fourth nozzles
134 : 노즐 장착부134: nozzle mounting portion
140 : 노즐 이동 수단 140: nozzle moving means
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