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문제 정의
- 이러한 문제를 해결 하고자 2개의 자성체를 이용하여 여러 개의 척을 2개 조로 나누어 교대로 파지하는 방법을 연구하게 되었다. 본 연구에서는 기존의 물리적인 파지 방법을 개선하여 2개의 자성체를 이용하여 1초 간격으로 교대로 파지 할 수 있는 방법을 개발 하였고 구동 평가와 Si3N4막의 식각을 통하여 안정성과 잔존하는 막의 유무를 확인 하였다.
제안 방법
- 공정 조건은 500RPM으로 기판을 회전시키면서 교차 파지를 하였고 웨이퍼 상면에서 30초 동안 상온의 DSP를 분사하고 500RPM 으로 DIW를 분사하며 린스공정을 하였다. 마지막으로 1650RPM으로 회전 시키면서 N2가스를 분사하며 건조를 하였다. 공정을 진행한 기판은 오염이 있는지 KLA-Tencor SP1 으로 확인하였다.
- 공정평가는 DSP약액을 사용하여 오염 문제를 확인하였다. 공정 조건은 500RPM으로 기판을 회전시키면서 교차 파지를 하였고 웨이퍼 상면에서 30초 동안 상온의 DSP를 분사하고 500RPM 으로 DIW를 분사하며 린스공정을 하였다. 마지막으로 1650RPM으로 회전 시키면서 N2가스를 분사하며 건조를 하였다.
- 또한 식각 공정에서 교차척의 영향성을 확인하기 위하여 SH3N4막을 HF 49%로 식각 하였다. 공정 조건은 500RPM으로 기판을 회전시키면서 교차척킹을 하였고 기판 상면에서 60초 동안 상온의 HF를 분사하고 500RPM으로 DIW를 분사하며 린스공정을 하였다-. 마지막으로 1650RPM으로 회전 시키면서 N? 가스를 분사하며 건조를 하였다.
- 은 척을 고정시키고 Si3Z막이 약 2000A 올라간 300mm 웨이퍼를 식각 한 결과이다. 공정 조건은 500RPM으로 기판을 회전시키면서 기판 상면에서 60초 동안 상온의 HF를 분사하고 500RPM으로 DIW를 분사하며 린스공정을 하였다. 마지막으로 1650RPM으로 회전 시키면서 가스를 분사하며 건조를 하였다.
- 마지막으로 1650RPM으로 회전 시키면서 가스를 분사하며 건조를 하였다. 공정 진행 후 기판의 측면과 이면을 Olympus LEXT로 관찰하였다. 기판의 측면과 척이 닿는 부분은 Si3N4막의 두께가 다른 부분과 상의한 것을 확인하였고, 기판의 이면에서도 척이 있는 부분의 테두리 부분은 막이 식각이 안되었다.
- 마지막으로 1650RPM으로 회전 시키면서 N2가스를 분사하며 건조를 하였다. 공정을 진행한 기판은 오염이 있는지 KLA-Tencor SP1 으로 확인하였다. 또한 식각 공정에서 교차척의 영향성을 확인하기 위하여 SH3N4막을 HF 49%로 식각 하였다.
- 마지막으로 1650RPM으로 회전 시키면서 N? 가스를 분사하며 건조를 하였다. 공정을 진행한 기판은 테두리에 척 킹을 하고 있는 위치에서 식각이 잘되는지를 Olympus LEXT로 확인하였다.
- 공정평가는 DSP약액을 사용하여 오염 문제를 확인하였다. 공정 조건은 500RPM으로 기판을 회전시키면서 교차 파지를 하였고 웨이퍼 상면에서 30초 동안 상온의 DSP를 분사하고 500RPM 으로 DIW를 분사하며 린스공정을 하였다.
- 구동평가는 300, 500 그리고 1000RPM에서 각각 24시간 동안 회전 시키면서 교차척킹을 하였다. PLC 프로그램의 기록을 확인한 결과 24시간 동안 척 한 쌍(3개)이 43, 518회 구동을 하였다.
- 구동평가를 진행하고 안정성을 확인한 후에 매엽식 장비에 설치하여 약액을 사용하여 공정 평가를 진행하였다. 공정평가는 DSP약액을 사용하여 오염 문제를 확인하였다.
- 공정을 진행한 기판은 오염이 있는지 KLA-Tencor SP1 으로 확인하였다. 또한 식각 공정에서 교차척의 영향성을 확인하기 위하여 SH3N4막을 HF 49%로 식각 하였다. 공정 조건은 500RPM으로 기판을 회전시키면서 교차척킹을 하였고 기판 상면에서 60초 동안 상온의 HF를 분사하고 500RPM으로 DIW를 분사하며 린스공정을 하였다-.
- 실험은 크게 2가지로 나누어 진행 하였다. 먼저 교차척킹 시스템을 구성하여 구동평가를 진행하였다. 척의 구동이 정확히 작동하는지를 확인 하였고 24시간, 48시간 동안 작동하여 문제의 유무를 확인하였다.
- 본 연구에서는 회전하는 스핀헤드에서 기판을 파지하고 있는 척을 2개의 자성체를 사용하여 1초 간격으로 각각 3개씩 2개조로 구성하여 교대로 구동하는 방법을 개발하였다. 자성체를 이용하여 척 킹을 하는 방법은 많은 연구가 이루어 졌지만, 단지 척을 Open 또는 Close하는 역할만 하였다.
- PLC 프로그램의 기록을 확인한 결과 24시간 동안 척 한 쌍(3개)이 43, 518회 구동을 하였다. 상태를확인한 후 1500RPM에서 48시간 동안 회전시키면서 교차척킹을 하였다. 1500RPM에서도 상태가 양호한 것을 확인하였다.
- 실험은 크게 2가지로 나누어 진행 하였다. 먼저 교차척킹 시스템을 구성하여 구동평가를 진행하였다.
- 척의 구동이 정확히 작동하는지를 확인 하였고 24시간, 48시간 동안 작동하여 문제의 유무를 확인하였다. 이때 척의 구동과 동시에 웨이퍼를 300, 500, 1000 그리고 1500RPM으로 회전 시키면서 실제 공정 진행 상황과 유사한 조건으로 평가 하였다. 척의 구동은 자성체를 이용하여 3개씩 쌍을 이루면서 Open/Close를 1초 간격으로 반복하도록 PLC로 프로그래밍 하여 동작하였다.
- 특히 Cu와 같은 금속이온의 세정공정에서는 작은 양의 금속이온으로 기판 전체에치명적인 손상을 줄 수 있기 때문에 해결해야 할 중요한 문제이다[2~5]. 이러한 문제를 해결 하고자 2개의 자성체를 이용하여 여러 개의 척을 2개 조로 나누어 교대로 파지하는 방법을 연구하게 되었다. 본 연구에서는 기존의 물리적인 파지 방법을 개선하여 2개의 자성체를 이용하여 1초 간격으로 교대로 파지 할 수 있는 방법을 개발 하였고 구동 평가와 Si3N4막의 식각을 통하여 안정성과 잔존하는 막의 유무를 확인 하였다.
- 6 은 제3자성체의 구동에 따른 척의 구동을 간단히 나타낸 모식도이다. 척의 구동은 3개씩 쌍을 이루면서 Open/Close를 1초 간격으로 반복하도록 PLC로 프로그래밍하여 동작하였다. 그림7.
- 이때 척의 구동과 동시에 웨이퍼를 300, 500, 1000 그리고 1500RPM으로 회전 시키면서 실제 공정 진행 상황과 유사한 조건으로 평가 하였다. 척의 구동은 자성체를 이용하여 3개씩 쌍을 이루면서 Open/Close를 1초 간격으로 반복하도록 PLC로 프로그래밍 하여 동작하였다.
- 먼저 교차척킹 시스템을 구성하여 구동평가를 진행하였다. 척의 구동이 정확히 작동하는지를 확인 하였고 24시간, 48시간 동안 작동하여 문제의 유무를 확인하였다. 이때 척의 구동과 동시에 웨이퍼를 300, 500, 1000 그리고 1500RPM으로 회전 시키면서 실제 공정 진행 상황과 유사한 조건으로 평가 하였다.
성능/효과
- 은 교차척킹을 적용하고 나머지 조건은 동일한 조건으로 평가한 결과이다. 교차척킹을한 결과 기판의 측면의 막도 균일하게 식각 되었고 기판 이면의 베벨영역도 식각이 잘 된 것을 확인할수 있었다.
- 공정 진행 후 기판의 측면과 이면을 Olympus LEXT로 관찰하였다. 기판의 측면과 척이 닿는 부분은 Si3N4막의 두께가 다른 부분과 상의한 것을 확인하였고, 기판의 이면에서도 척이 있는 부분의 테두리 부분은 막이 식각이 안되었다. 기판 테두리의 식각 된 곳은 베벨영역이며이 영역은 식각 및 세정이 되어야 하는 영역이기 때문에 인위적으로 상면의 HF가 내려 가도록 한 것이다.
- 자성체를 이용하여 척 킹을 하는 방법은 많은 연구가 이루어 졌지만, 단지 척을 Open 또는 Close하는 역할만 하였다. 또한 구동하는 방법에 대한 자세한 기술은 하지 않았지만, 본 연구에서 개발된 교차척킹 장치는 기존의 방법과는 많은 차이가 있는 방법으로 만들어 졌다. 개발된 교차척킹 장치는 217, 594번의 반복 평가만 하였지만 향후 양산을 위한 구동평가를 추가로 진행할 계획이다.
- 개발된 교차척킹 장치는 217, 594번의 반복 평가만 하였지만 향후 양산을 위한 구동평가를 추가로 진행할 계획이다. 또한 본 논문에서는 Si3N4막을 HF로식각 하여 척과 웨이퍼가 닿는 위치에서 막이 식각이 안 되는 것을 관찰할 수 있었다.
후속연구
- 또한 구동하는 방법에 대한 자세한 기술은 하지 않았지만, 본 연구에서 개발된 교차척킹 장치는 기존의 방법과는 많은 차이가 있는 방법으로 만들어 졌다. 개발된 교차척킹 장치는 217, 594번의 반복 평가만 하였지만 향후 양산을 위한 구동평가를 추가로 진행할 계획이다. 또한 본 논문에서는 Si3N4막을 HF로식각 하여 척과 웨이퍼가 닿는 위치에서 막이 식각이 안 되는 것을 관찰할 수 있었다.
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