KR100296553B1 - 누적처리매수에따라식각시간을달리하는식각시스템및식각방법 - Google Patents

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Abstract

하나의 식각 액으로 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하는 경우, 기판의 누적 처리 매수에 따라 식각 시간을 달리한다.
이 경우, 식각 시간을 달리하는 방법으로는 기판의 누적 처리 매수가 1에서 N까지인 경우에는 T1의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하고, 기판의 누적 처리 매수가 N+1 이상인 경우에는 T1보다 큰 T2의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하는 경우와, 기판의 누적 처리 매수의 변화에 일대일로 대응하는 식각 시간으로 식각 공정을 수행하는 경우가 있다.
이와 같이 누적 처리 매수에 따라 식각 공정 시간을 달리하여 식각 공정을 수행함으로써 식각 용액의 교체 횟수를 줄일 수 있다.

Description

누적 처리 매수에 따라 식각 시간을 달리하는 식각 시스템 및 식각 방법
본 발명은 반도체 소자나 액정 표시 장치(liquid crystal display; 이하 'LCD'라 함)와 같은 마이크로일렉트로닉 디바이스의 식각 시스템 및 식각 방법에 관한 것으로서, 특히 마이크로일렉트로닉 디바이스의 누적 매수에 따라 식각 시간을 달리하는 식각 시스템 및 식각 방법에 관한 것이다.
반도체 소자나 액정표시장치와 같은 마이크로일렉트로닉 디바이스는 다수의 미세한 패턴들이 집적화되어 형성되어 있으며, 이들 패턴들은 여러 가지 제조 공정을 통해 형성되게 된다.
이들 제조 공정 중의 하나로 식각 공정이 있으며, 이 식각 공정은 크게 식각 용액을 이용한 습식 식각과 플라즈마를 이용한 건식 식각으로 나뉘어진다.
이하에서는 LCD를 예로 들어 종래 사용되는 습식 식각에 대하여 설명한다.
액정 표시 장치를 제조함에 있어서는 게이트 선이나 데이터 선 등의 금속 패턴을 형성할 필요가 있으며, 이러한 금속 패턴은 예컨대 질산(HNO3)이 함유된 식각 용액(etchant)으로 식각된다.
LCD 상에 금속 패턴 (또는 다른 패턴)을 형성하기 위해 식각 용액을 사용하는 경우에는, 제조 비용을 줄이기 위해 하나의 식각 용액으로 많은 수의 LCD를 제조한다.
그러나, 이와 같이 하나의 식각 용액으로 많은 수의 LCD를 식각하는 경우에는, 식각에 사용된 LCD의 매수(이하 '누적 처리 매수'라 함)가 증가함에 따라 식각 용액 중 질산성분이 감소하기 때문에, 식각 비(etching ratio)가 떨어지게 된다. 따라서, 누적 처리 매수에 관계없이 동일한 시간 동안 식각을 행하는 경우에는 누적 처리 매수가 증가함에 따라 금속 패턴의 크리티컬 디멘젼(critical dimension; 이하 'CD'라 함)이 증가하게 된다.
도1은 종래의 LCD 제조 방법에 따른 누적 매수와 CD의 관계를 나타내는 도면이다.
도1에 도시한 바와 같이, 종래의 LCD 제조 방법에 따르면 누적 처리 매수에 관계없이 일정한 시간(오버 에치율)으로 식각 공정을 진행하였으며, 이 경우 누적 처리 매수의 증가에 따라 CD는 거의 선형적으로 증가하였다. 따라서, 종래에는 CD 값이 소정 값(CDo)에 이른 누적 처리 매수 예컨대 300매에서 식각 용액을 교체하였다.
이와 같이, 종래의 LCD 제조 공정에서는 누적 처리 매수에 관계없이 일정한 시간으로 식각 공정을 진행하였기 때문에, CD 값이 일정한 값에 도달한 경우 식각 용액을 교체해야 했으며, 이에 따라 식각 용액의 낭비가 심해 제조 비용이 증대한다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 제조 장치의 식각 공정시 웨이퍼의 누적 처리 매수에 따라 식각 공정 시간을 달리 적용하여 CD 값을 조절함으로써 식각 용액의 교체 횟수를 줄이기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기한 식각 방법을 수행하기 위한 식각 시스템을 제공하는 것이다.
도1은 종래의 LCD 제조 방법에 따른 누적 처리 매수와 CD의 관계를 나타내는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 식각 시스템을 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 설비와 제어부의 통신 내용을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 누적 처리 매수, 식각 시간과 CD의 관계를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 누적 처리 매수, 식각 시간과 CD의 관계를 나타내는 도면이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 식각 방법은, 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하는 식각 방법에 있어서,
상기 기판의 누적 처리 매수가 1에서 N까지인 경우에는 T1의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하고, 상기 기판의 누적 처리 매수가 N+1 이상인 경우에는 T1 보다 큰 T2의 식각 시간으로 식각 공정을 수행한다.
또한 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 하나의 특징에 따른 식각 방법은, 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하는 식각 방법에 있어서,
상기 기판의 누적 처리 매수의 변화에 일대일로 대응하는 식각 시간으로 식각 공정을 수행한다.
또한, 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 식각 시스템은, 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하기 위한 식각 처리부와, 상기 기판을 보관하고 있는 카세트를 임시 저장하기 위한 로더부를 가지는 식각 설비; 및
상기 기판의 누적 처리 매수가 1에서 N까지인 경우에는 T1의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하도록 하는 제1 작업 레서피와, 상기 기판의 누적 처리 매수가 N+1 이상인 경우에는 T1 보다 큰 T2의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하도록 하는 제2 작업 레서피를 상기 식각 설비에 전송하여 상기 식각 설비에서 행하는 작업을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지며,
상기 식각 설비는 상기 기판의 누적 처리 매수에 연동하는 제1 및 제2 작업 레서피에 따라 식각 시간을 달리하여 식각 공정을 수행한다.
또한 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 다른 하나의 특징에 따른 식각 시스템은, 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이러를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하기 위한 식각 처리부와, 상기 기판을 보관하고 있는 카세트를 임시 저장하기 위한 로더부를 가지는 식각 설비; 및
상기 식각 설비에서 행하는 작업을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지며,
상기 식각 설비는 상기 기판의 누적 처리 매수의 변화에 일대일로 대응하는 식각 시간으로 식각 공정을 수행한다. 여기서, 상기 식각 설비는 상기 기판의 누적 처리 매수에 대한 식각 시간의 함수 값을 미리 메모리에 저장한 후 상기 함수 값을 이용하여 식각 공정을 수행할 수도 있으며, 상기 기판의 누적 처리 매수에 따른 최적의 식각 시간을 미리 실험적으로 측정하여 측정된 값을 메모리에 저장한 후 상기 누적 처리 매쉐 대응하는 식각 시간을 상기 메모리로부터 불러와 식각 공정을 수행할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 식각 시스템을 나타내는 도면이다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 식각 시스템은 식각 설비(100)와 제어부(200)로 이루어지며, 식각 설비(100)는 로더부(120), 처리부(140)와 반송 로봇(160)으로 이루어진다.
도2에서, 제어부(200)는 식각 설비(100)에서 행하는 작업을 제어하며, 구체적으로 로더부(120)에 해당 카세트가 로드되면, 상기 카세트내의 글래스가 상기 식각 설비에서 행할 작업 레서피(recipe) 예컨대, 식각 시간, 식각액, 식각액 교체 시간 등을 설비로 알려준다.
로더부(120)는 자동 운송 장치(도시하지 않음)로부터 이송된 카세트 중 상기 식각 설비에서 행해지는 글래스를 보관하고 있는 카세트를 임시 저장하기 위한 것으로서, 로더부에 해당 카세트가 로딩되면 로더부는 카세트가 로딩되었음을 제어부(200)로 알려준다.
반송 로봇(160)은 상기 카세트에 보관된 글래스 중 식각 처리부(140)에서 처리해야 할 글래스를 꺼내어, 상기 식각 처리부(140)로 전달하기 위한 것이다.
식각 처리부(140)는 제어부(200)로부터 전송되는 작업 레서피에 따라 상기 글래스에 대한 식각 작업을 수행한다.
본 발명의 실시예에서는 글래스의 누적 처리 매수에 따라 식각 시간을 달리하는데, 이 때 식각 시간을 달리하는 방법으로 제어부에서 제어하는 방법과 설비 자체에서 제어하는 방법으로 나눌 수 있다.
이하에서는 제어부에서 식각 시간을 제어하는 본 발명의 제1 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에서는 식각 설비에서 행해지는 작업 레서피를 두 개 두고, 각 레서피마다 식각 시간(오버 에치율)을 달리한다. 이때, 작업 레서피는 제어부(200)가 설비(100)로 전달한다.
예컨대, 본 발명의 제1 실시예에서는 식각액을 교환하고 나서, 글래스를 1매에서 400매 까지는 T1의 식각 시간(오버 에치율 30%)을 갖는 작업 레서피로 식각 공정을 수행하며, 401매에서 1000매까지는 T2 (T2 〉T1)의 식각 시간(오버 에치율 60%)을 갖는 작업 레서피로 식각 공정을 수행한다. 이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 누적 처리 매수가 소정 매수(예컨대, 400매) 이하인 경우와, 이상인 경우에 서로 다른 식각 시간(오버 에치율)을 가지는 작업 레서피로 식각 공정을 수행한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 누적 매수의 판단은, 제어부(200)가 설비의 로더부(120)에 카세트가 로드되는 시점에서 설비(100)로부터 현재까지의 누적 매수의 데이터를 받아서 행한다. 따라서, 제어부(200)는 누적 매수가 400매 이하인 경우에는 오버 에치율이 30%인 작업 레서피로, 401매 이상인 경우에는 오버 에치율이 60%인 작업 레서피로 각각 식각 작업을 진행시킨다.
이를 도3을 참조하여 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 설비(100)와 제어부(200)와의 통신 내용을 나타내는 도면이다.
먼저, 식각 설비(100)는 제어부(200)에게 카세트의 로드 요청 메시지를 송신한다.(S11) 카세트 요청 메시지를 받은 제어부(200)는 자체 데이터 베이스를 검색하여 상기 식각 설비(100)에서 수행되어야 할 글래스들이 보관된 카세트의 아이디를 찾아내고, 자동 운송 장치(도시하지 않음)를 제어하여 상기 식각 설비에 상기 카세트를 로딩하도록 명령한다.(S12)
그러면, 자동운송장치는 스토카(도시하지 않음)에서 해당 카세트를 꺼내어, 식각 설비의 로더부(120)에 상기 카세트를 올려놓으며, 해당 설비(100)는 제어부(200)에 카세트의 로드 완료 메시지를 전송한다. (S13)
그러면, 제어부(200)는 상기 설비(100)로 이에 대한 응답 신호를 보내고(S14), 설비에서 처리한 글래스의 누적 처리 매수에 대한 정보를 요청한다.(S15)
설비(100)는 누적 처리 매수를 계산하여 이를 제어부(200)에 전송하고(S16), 제어부(200)는 설비로부터 전송되는 누적 처리 매수에 따른 식각 시간(오버 에치율)을 포함하는 작업 레서피를 설비로 전송하며, 설비의 스타트 명령을 보낸다. (S17)
그러면, 설비(100)는 상기 제어부(100)로 이에 대한 응답 신호를 보내고(S18), 설비를 스타트시킨다.(S19)
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 식각 시스템은 작업 레서피 중 식각 시간을 누적 처리 매수에 따라 달리 설정하여 진행할 수 있도록, 여러 개의 작업 레서피를 제어부에 미리 설정하고 있으며, 로더부에 글래스가 로딩시 설비로부터 누적 처리 매수를 받아서 여러 개의 레서피 중 적합한 레서피를 설비로 보내며, 설비를 자동으로 스타트시킨다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 식각 시스템은 로더부(120)에 글래스가 놓인 상태에서 식각액의 교체가 있는 경우에는 누적 처리 매수의 값이 변하므로, 스타트 명령을 받고 대기 중인 글래스에 대해서는 자동으로 작업을 중지시킨다. 그리고 나서, 식각액 교체가 완료되면 중지시킨 글래스들에 대해 설비로부터 새로운 누적 처리 매수 정보를 받아서 자동으로 재 스타트시킨다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 누적 처리 매수, 식각 시간과 CD와의 관계를 나타내고 있다.
도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 식각액을 교체하고 나서, 누적 처리 매수가 0에서 400매까지는 오버 에치율이 30%인 식각 시간으로 식각 공정을 진행하였다. 이 경우, CD는 누적 처리 매수가 증가함에 따라 일정하게 증가하게 된다.
누적 처리 매수가 401매 이상인 경우에는 오버 에치율이 60%인 식각 시간으로 식각 공정을 진행한다. 이와 같이하면, CD 값은 누적 처리 매수가 401매인 경우 감소하여 다시, 누적 처리 매수의 증가에 따라 CD 값이 증가하게 된다.
따라서, 도1에 도시한 종래의 식각 공정에 비해 동일한 CD의 범위내에서 더많은 수의 LCD를 누적 처리할 수 있다.
다음의 표는 종래의 CD 값과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 CD값을 나타내고 있다.
누적 처리 매수 오버 에치율 ACI (μm)(목표 4.1 μm)
종래 1-1000 매 30% 4.312
제1 실시예 1-400 매 30% 4.131
401-1000 매 60% 4.080
평균 4.1
위의 표에 나타낸 바와 같이, 종래에는 누적 처리 매수에 관계없이 30%의 오버 에치율을 가지는 식각 시간으로 식각 공정을 진행하였으며, 그 결과 ACI(after cleaning inspection)는 4.312μm가 되었다. 이는 목표치(4.1μm) 보다 0.212μm 큰 값이다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 누적 처리 매수가 1매에서 400매까지는 30%의 오버 에치율을 가지는 식각 시간으로 식각 공정을 처리하였으며, 누적 처리 매수가 401매에서 1000매까지는 60%의 오버 에치율을 가지는 식각 시간으로 식각 공정을 처리하였다. 그 결과 각각의 ACI 값은 각각 4.131μm, 4.080μm이 되었다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 ACI의 평균값은 4.1μm이며, 이는 목표치와 일치함을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 도1에 도시한 종래의 식각 공정에 비해 목표치에 가까운 CD의 범위내에서 더 많은 수의 LCD를 누적 처리할 수 있다.
이하에서는 설비에서 식각 시간을 제어하는 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 제2 실시예는 설비가 자체적으로 가지고 있는 오프셋(offset) 프로그램에서 제어하는 방법으로, 설비(100)는 동일 작업 레서피 내에서 누적 처리 매수에 따라 자동으로 식각 시간(오버 에치율)을 변화시켜 진행한다. 즉, 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와는 달리 누적 처리 매수가 일정한 개수가 되는 경우에 식각 시간(또한 작업 레서피)을 바꾸는 것 즉, 불연속적으로 식각 시간을 바꾸는 것이 아니라, 동일한 작업 레서피 내에서 누적 처리 매수의 변화에 따라 이에 대응하는 식각 시간(오버 에치율)으로 식각을 수행하는 것이다
따라서, 하나의 작업 레서피를 가지고 식각을 진행할 수 있으므로, 로더부(120)에 올라온 글래스에 대하여 동일한 레서피로 작업을 스타트시킬 수 있다.
이와 같이 동일한 작업 레서피 내에서 누적 처리 매수의 변화에 따라 식각 시간을 달리하는 방법은 다음의 두 가지 방법이 가능하다.
첫째, CD 값을 가장 안정하게 하는 누적 처리 매수에 대한 공정 시간의 함수 값을 이용하여, 식각 작업을 진행할 수 있다.
둘째, 누적 처리 매수에 따른 최적의 식각 시간을 미리 실험적으로 측정하여, 이 값을 테이블 방식으로 메모리에 미리 저장시킨다. 따라서, 설비는 누적 처리 매수에 대응하는 식각 시간을 메모리로부터 불러와 식각 작업을 진행시킬 수 있다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 누적 처리 매수, 식각 시간과 CD와의 관계를 나타내고 있다.
도5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 식각액을 교체하고 나서, 누적 처리 매수가 증가함에 따라 식각 시간을 증가시킴으로써, CD를 일정하게 할 수 있다. 따라서, 도1에 도시한 종래의 식각 공정에 비해 동일한 CD의 범위내에서 더 많은 수의 LCD를 누적 처리할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 많은 변경과 변형이 가능한 것은 물론이다.
예컨대, 본 발명의 제1 실시예에서는 두 개의 식각 시간(작업 레서피)을 가지는 식각 시스템에 대하여 설명하였으나, 세 개 이상의 식각 시간을 가지는 식각 시스템에 대하여 적용할 수도 있다.
또한, 상기한 실시예에서는 LCD를 예로서, 설명하였으나 LCD 외의 반도체 소자 등의 마이크로 일렉트로닉 디바이스에 적용할 수 있는 것은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 누적 처리 매수에 따라 식각 공정 시간을 달리하여 식각 공정을 수행함으로써 식각 용액의 교체 횟수를 줄일 수 있다.

Claims (11)

  1. 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형서하는 식각 방법에 있어서,
    상기 기판의 누적 처리 매수가 1에서 N까지의 경우에는 T1의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하고, 상기 기판의 누적 처리 매수가 N+1 이상인 경우에는 T1 보다 큰 T2의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 식각 방법.
  2. 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하는 식각 방법에 있어서,
    상기 기판의 누적 처리 매수의 변화에 일대일로 대응하는 식각 시간으로 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 식각 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 식각 방법은
    상기 기판의 누적 처리 매수의 변화에 식각 시간의 함수 값을 이용하여 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 식각 방법.
  4. 제2항에서,
    상기 식각 방법은
    상기 기판의 누적 처리 매수에 따른 최적의 식각 시간을 미리 실험적으로 측정하여 측정된 값을 메모리에 저장한 후, 상기 누적 처리 매수에 대응하는 식각 시간을 상기 메모리로부터 불러와 식각 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 식각 방법.
  5. 제3항에서,
    제1항 또는 제2항에서,
    상기 기판은 ㅐㄱ정 표시 장치 기판인 것을 특징으로 하는 식각 방법.
  6. 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하기 위한 식각 처리부와, 상기 기판을 보관하고 있는 카세트를 임시 저장하기 위한 로더부를 가지는 식각; 및
    상기 기판의 누적 처리 매수가 1에서 N까지인 경우에는 T1의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하도록 하는 제1 작업 레서피와, 상기 기판의 누적 처리 매수가 N+1 이사인 경우에는 T1 보다 큰 T2의 식각 시간으로 식각 공정을 수행하도록 하는 제2 작업 레서피를 상기 식각 설비에 전송하여 상기 식각 설비에서 행하는 작업을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 식각 설비는 상기 기판의 누적 처리 매수에 연동하는 제1 및 제2 작업 레서피에 따라 식각 기관을 달리하여 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 식각 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 제어부는
    상기 로더부에 상기 카세트가 로드되면, 상기 식각 설비로부터 상기 누적 처리 매수의 데이터를 받아, 상기 제1 또는 제2 작업 레서피를 상기 식각 설비로 전송하는 것을 특징으로 하는 식각 시스템.
  8. 하나의 식각액을 이용하여 다수의 기판 위에 형성된 레이어를 식각하여 각각 소정의 패턴을 형성하기 위한 식각 처리부와, 상기 기판을 보관하고 있는 카세트를 임시 저장하기 위한 로더부를 가지는 식각 설비; 및
    상기 식각 설비에서 행하는 작업을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 식각 설비는 상기 기판의 누적 처리 매수의 변화에 일대일로 대응하는 식각 시간으로 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 식각 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 식각 설비는
    상기 기판의 누적 처리 매수에 대한 식각 시간의 함수 값을 미리 메모리에 저장하고 있으며, 상기 함수 값을 이용하여 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 식각 시스템.
  10. 제8항에서,
    상기 식각 설비는
    상기 기판의 누적 처리 매수에 따른 최적의 식각 시간을 미리 실험적으로 측정하여 측정된 값을 메모리에 저장하고 있으며, 상기 누적 처리 매수에 대응하는 식각 시간을 상기 메모리로부터 불러와 식각 공정을 수해하는 것을 특징으로 하는 식각 시스템.
  11. 제6항 또는 제8항에서,
    상기 기판은 액정 표시 장치 기판인 것을 특징으로 하는 식각 시스템.
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