KR20020058996A - 근적외선 분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법 및에쳔트 조성물의 재생방법 - Google Patents

근적외선 분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법 및에쳔트 조성물의 재생방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체소자, 액정표시장치소자 등을 제조하기 위한 리쏘그래피 공정에 사용되는 에쳔트 조성물 성분을 근적외선 분광기를 이용하여 실시간으로 자동 분석하여, 정확한 공정관리를 수행할 뿐만 아니라, 공정시간 및 에쳔트 조성물의 재생 시간을 단축할 수 있는 근적외선 분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법 및 이를 이용한 에쳔트 조성물 재생방법에 관한 것으로서, 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정 중, 금속막을 박리한 에쳔트 조성물을 근적외선 분광기를 이용하여 성분분석하는 과정, 상기 성분 분석 결과를 기준값과 대비하여 에쳔트 조성물의 수명을 판별하는 과정, 및 상기 에쳔트 조성물의 수명 판별 결과, 에쳔트 조성물의 수명이 다한 경우에는 사용중인 에쳔트 조성물을 교체하고, 에쳔트 조성물의 수명이 다하지 않은 경우에는 다음의 금속막 에칭 공정으로 에쳔트 조성물을 이송하는 과정을 포함하는 근적외 선분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법을 제공한다.

Description

근적외선 분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법 및 에쳔트 조성물의 재생방법 {method of controlling metal-layer etching process and method of regenerating etchant composition using near infrared spectrometer}
본 발명은 근적외선 분광기(Near Infrared Spectrometer)를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법 및 에쳔트(etchant) 조성물의 재생방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체소자, 액정표시장치소자 등을 제조하기 위한 리쏘그래피 공정에 사용되는 에쳔트 조성물 성분을 근적외선 분광기를 이용하여 실시간으로 자동 분석하여, 정확한 에칭 공정관리를 수행할 뿐만 아니라, 공정시간 및 에쳔트 조성물 재생 시간을 단축할 수 있는 근적외선 분광기를 이용한 기판 에칭 공정 제어방법 및 이를 이용한 에쳔트 조성물 재생방법에 관한 것이다.
반도체소자, 액정표시장치소자 등의 대형화 추세에 따라, 이들 소자를 제조하는데 사용되는 각종 용제 조성물의 사용량이 증가하고 있으며, 용제의 효율적인 사용이 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정을 최적화하는데 중요한 과제로 대두되고 있다. 이와 같은 용제 중, 기판 상에 도포된 크롬, 알루미늄 등의 금속막을 소정 패턴의 포토레지스트를 마스크로 하여 에칭함으로서, 원하는 패턴의 금속 배선을 형성하기 위한 에쳔트 조성물을 사용하여야 하는데, 이와 같은 에쳔트 조성물은 금속막을 에칭한 후, 다시 수거되어 다음 금속막 에칭 공정에 투입된다. 이와 같이 에쳔트 조성물의 사용회수가 증가하면 에쳔트 조성물 내에 불순물의 함량이 많아지고, 에쳔트 조성물의 성분이 변화하게 되며, 이에 따라 에쳔트 조성물의 성분 조성 및 불순물의 함량이 기준치를 벗어나면, 그 자체로는 더 이상의 사용할 수 없으며, 에쳔트 조성물 내의 금속 등 불순물을 제거하고, 금속막 에칭 공정 중에 에쳔트 조성물로부터 소실된 성분을 추가하여 주는 에쳔트 조성물 재생 공정을 거친 후, 다시 에칭 공정으로 투입되어야 한다.
이와 같은 공정에서 에쳔트 조성물의 사용가능 여부를 결정하는 일반적인 방법은 공정 진행 중에 기판에 얼룩이 생성되는지를 육안으로 관찰하여, 에쳔트 조성물의 오염정도 및 성분 변화 정도를 경험적으로 판단하는 것이다. 그러나 이와 같은 방법으로는 에쳔트 조성물을 일정한 규칙 하에 과학적으로 관리할 수 없을 뿐만 아니라, 수명이 다한 에쳔트 조성물을 사용하여 공정 불량률을 높이거나, 에쳔트 조성물의 수명이 채 다하기 전에 에쳔트 조성물을 폐액으로 처리하게 되는 문제점이 있다.
또한 에쳔트 조성물의 재생 공정에 있어서도, 재생용 성분조정 반응기에서 재생되는 에쳔트 조성물의 성분 조성을 일정하게 유지하기 위해서, 에쳔트 조성물의 성분을 수시로 분석하여야 한다. 이와 같은 분석을 위하여 종래에는 작업자가 직접 반응기에서 샘플을 채취하여 분석을 실시하였으며, 이로 인해 분석 시간의 장기화와 작업량의 증가를 초래하였을 뿐만 아니라, 장시간의 분석 후 성분 조정을 위해 필요한 성분을 재투입하게 되는데, 이때 경우에 따라서는 반응기의 용량 초과로 인해 일부 박리액을 반응기에서 배출 한 후, 성분 조정작업을 수행하여야 하는 불합리한 점이 있었다. 따라서 성분 조정용 반응기의 운전 관리가 연속적으로 이루어지지 않고, 불안정한 운전이 이루어져 생산원가를 상승시킬 뿐만 아니라, 정확한 성분 배합비 및 내용물의 정확한 분석에 많은 시간이 소모된다.
더욱이, 반도체 혹은 액정표시장치용 에쳔트 조성물의 다양한 성분을 분석하기 위해서는, 에쳔트 조성물 구성 성분별로 별도의 분석 기기를 이용하여야 할뿐 만 아니라, 성분의 분석을 위하여 라인에서 시료를 별도로 채취하여야 한다. 또한 분석을 하는데 있어서도 각 분석기기에 적합하게 시료의 농도를 조절하거나, 시료를 전처리하여야 하며, 분석에 30분 이상이 소요되어 실시간 분석을 하기가 곤란한 단점이 있다.
이와 같은 단점을 극복하기 위하여, 최근에는 온라인 분석 기기를 사용하는 방법이 제안되고 있으나, 현재 제안되고 있는 온라인 분석 기기는 통상 샘플링을 자동으로 행하는 정도여서, 기기가 분석을 행하는 시간이 전혀 단축되지 않아, 신속 가능한 온라인 실시간 분석이 불가능하다. 또한, 종래의 방법으로는 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정 중 리쏘그래피 공정에서 사용 중인 에쳔트 조성물, 또는 사용된 에쳔트 조성물을 처리하고 관리하기 위한 종합적인 정보를 실시간으로 얻을 수 없으므로, 에쳔트 조성물의 수명관리 및 수명이 다한 에쳔트 조성물의 적절한 관리 및 재생을 위해서는 각 성분의 조성을 실시간으로 파악하여 공정에 적용할 수 있는 방법이 요망되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 또는 액정표시장치 소자의 제조 공정 중에사용되는 에쳔트 조성물의 성분비의 변화, 금속 불순물의 농도 등을 공정 중에 실시간으로 파악하여, 에쳔트 조성물의 수명관리를 수행하는 금속막 에칭공정 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 에쳔트 조성물의 수명에 대한 기준점을 마련함과 동시에 폐액으로의 처리기준을 마련함으로써, 공정 중에 사용되는 에쳔트 조성물의 사용효율 및 수율을 향상시킬 뿐만 아니라, 반도체 또는 액정표시장치 소자의 제조 비용을 절감할 수 있는 금속막 에칭공정 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 수명이 다한 에쳔트 조성물의 성분을 실시간으로 분석하고, 성분 조정용 재생 반응기에 공급하는 원료의 양과 비율을 실시간으로 제어하여, 원하는 조성의 에쳔트 조성물을 얻을 수 있는 에쳔트 조성물의 재생방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 또는 액정표시장치 소자의 제조 공정에 사용되는 에쳔트 조성물 또는 수명이 다한 에쳔트 조성물의 다양한 성분을 동시에, 그리고 짧은 시간에 분석하여 분석 과정의 효율성을 높이고, 공정을 신속히 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 철저한 품질 관리를 유지 할 수 있는 금속막 에칭 공정 제어방법 및 에쳔트 조성물의 재생방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광기를 이용한 에칭 공정 제어 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광기를 이용한 에쳔트 조성물 재생 시스템의 구성도.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 근적외선 분광기의 출력 결과를 예시하는 파장범위 900∼1700nm 영역에서의 흡광도 스펙트럼 및 이의 제1차 도함수를 나타내는 스펙트럼.
도 5는 에쳔트 조성물 중 초산에 대하여, 본 발명에 따라 근적외선 분광기를 사용하여 얻은 캘리브레이션 결과를 나타낸 도면.
도 6은 에쳔트 조성물 중 인산에 대하여, 본 발명에 따라 근적외선 분광기를 사용하여 얻은 캘리브레이션 결과를 나타낸 도면.
도 7은 에쳔트 조성물 중 질산에 대하여, 본 발명에 따라 근적외선 분광기를 사용하여 얻은 캘리브레이션 결과를 나타낸 도면.
도 8은 에쳔트 조성물 중 수분에 대하여, 본 발명에 따라 근적외선 분광기를사용하여 얻은 캘리브레이션 결과를 나타낸 도면.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정 중, 금속막을 에칭한 에쳔트 조성물을 근적외선 분광기를 이용하여 성분 분석하는 과정, 상기 성분 분석 결과를 기준값과 대비하여 에쳔트 조성물의 수명을 판별하는 과정, 및 상기 에쳔트 조성물의 수명 판별 결과, 에쳔트 조성물의 수명이 다한 경우에는 사용중인 에쳔트 조성물을 교체하고, 에쳔트 조성물의 수명이 다하지 않은 경우에는 다음의 금속막 에칭 공정으로 에쳔트 조성물을 이송하는 과정을 포함하는 근적외선 분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법을 제공한다.
본 발명은 또한 폐에쳔트 조성물의 성분을 조정하기 위한 재생반응기 내의 에쳔트 조성물을 근적외선 분광기를 이용하여 성분 분석하는 과정, 상기 성분분석 결과를 각 성분의 기준값과 대비하여 필요한 성분을 파악하는 과정, 및 상기 필요한 성분을 상기 반응기 내에 공급하는 과정을 포함하는 근적외선 분광기를 이용한 에쳔트 조성물의 재생방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
반도체 또는 액정표시장치 제조 공정에서, 에쳔트 조성물은 노즐을 통하여 소정 패턴의 포토레지스트가 금속막에 코팅되어 있는 기판에 분무되어, 포토레지스트가 패턴되지 않은 부분의 금속막을 에칭한다. 이후, 포토레지스트를 제거하면, 원하는 패턴의 금속배선이 형성된 기판을 얻을 수 있는데, 이때 에칭된 금속 성분을 포함하는 에쳔트 조성물은 기판하부에 설치된 에쳔트 조성물 수거 탱크에 모이고, 에쳔트 조성물의 양이 미리 정해진 기준량에 도달하면, 이송펌프를 통하여 에쳔트 조성물 저장탱크로 이송된다. 이와 같이 공정라인의 일부를 구성하는 에쳔트 조성물 저장탱크로 이송된 에쳔트 조성물의 각 성분이 가지는 고유파장의 흡광도를근적외선 분광광도계를 이용하여 측정함으로서, 다성분 에쳔트 조성물의 조성을 실시간으로 분석한다.
근적외선(near-infrared) 분광광도계에 의한 성분 분석은 최근 도입된 온라인 실시간 분석 방법중의 하나로서, 1970년대 후반에 캐나다, 미국 등에서 근적외선 분광광도계에 의한 소맥 중의 수분과 단백질 측정법이 공인된 이후로, 최근에는 정밀화학, 제약 등의 화학관련분야와, 석유화학 플랜트 운전 자동화 등에 이용되고 있다. 이와 같은 근적외선 분광광도계를 이용한 성분 분석의 구체적인 예로는, 탄화수소를 분석하여 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀 수율을 제어하는 방법 (일본 특개평2-28293호), 곡물 중의 각 성분들을 실시간으로 측정하는 방법 (미합중국 특허 제5,751,421호), 탄화수소의 이성질체들을 실시간으로 측정하는 방법 (미합중국 특허 제5,717,209호), 탄화수소 화합물들 속에 존재하는 방향족 화합물을 실시간으로 분석하는 방법 (미합중국 특허 제5,145,785호)등이 있다.
본 발명의 근적외선 분광광도계에서 사용되는 근적외선은 가시광선(12,000∼25,000cm-1)과 중간적외선(400∼4000cm-1)의 중간에 존재하는 파장(4,000∼12,000cm-1) 영역을 사용하므로, 가시광선보다는 에너지가 낮고 중간 적외선보다는 에너지가 높다. 상기 근적외선 파장 범위에 있는 빛은 중간 적외선 영역에서 일어나는 -CH, -OH, -NH 작용기의 분자운동에너지의 결합대(combination band)와 배응대(overtone band)로 나타난다. 이러한 결합과 배음으로 나타나는 근적외선의 흡광도는 상당히 약하므로, 근적외선 흡수스펙트럼의 단위농도 변화에대한 흡광도 변화는 중간적외선에 비해 1/10 ∼1/1000 정도로 작다. 따라서, 근적외선 영역의 빛을 사용하면, 시료를 희석하지 않고, 바로 주요 성분의 분석이 가능하며, 다수의 배음이나 결합음에 의한 흡수가 겹쳐지거나, 수소결합이나 분자간의 상호작용에 의해서 특정 흡수 파장에서 배향이 일어나기 때문에, 동시에 여러 가지 성분의 정량분석을 수행할 수 있는 장점이 있다. 이러한 다성분 시료의 정량 분석 시에는 목적 성분에 특징적인 파장의 광을 조사하고, 그에 해당하는 흡광도를 측정하여, 농도와 흡광도와의 관계를 구함으로서 검량선을 구할 수 있으며, 만일 각 성분의 흡광도가 서로 중첩되면 다른 성분의 영향을 고려하는 중회귀분석을 이용하여 검량선을 작성한 후, 시료를 분석할 수 있으므로, 근적외선에 의한 분석은 다성분을 동시에 처리해도 약 1분 내외의 고속으로 측정이 가능하다.
근적외선 분광광도계를 이용하여, 공정에 사용되는 에쳔트 조성물 성분을 실시간으로 분석하기 위해서는 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 검출 프로브를 에쳔트 조성물 저장탱크에 침지하고 흡광도를 측정하는 방법과, 에쳔트 조성물 저장탱크로부터 이송된 시료(에쳔트 조성물)가 흐르는 플로우 셀의 흡광도를 측정하는 방법이 있다.
검출 프로브를 사용하는 방법은 퓨리어 트랜스 방식의 근적외선 장비를 사용하는 것으로서, 광파이버 케이블이 접속되어있는 프로브를 분석하고자 하는 에쳔트 조성물에 잠길 정도로 꽂아서, 각각의 성분에 대하여 고유파장의 근적외선 흡광도를 실시간으로 측정 분석함으로서, 에쳔트 조성물의 구성 성분의 변화, 에쳔트 조성물 중에 용해되어 있는 금속 성분의 농도의 변화를 검출해내는 것이다. 상기 프로브에는 근적외선 조사 및 수신 부위가 설치되어 있으므로, 다수의 성분에 대하여 고유파장의 근적외선 흡광도를 실시간으로 측정할 수 있다. 에쳔트 조성물이 흐르는 플로우 셀을 이용하는 방법은 어코스토-옵티컬 튜너블 스캐닝 기술(Acousto-Optical Tunable Scanning, AOTS)을 채택한 방식으로서, 전자기 광원(electromagnetic radiation)과 얼트라사운드(ultrasound)의 상호작용을 이용하는 것이다. 이 방법은 에쳔트 조성물을 포함하는 반응기나 저장탱크로부터 에쳔트 조성물의 일부를 온라인상에서 채취할 수 있는 샘플링 포트를 설치하고, 근적외선 분광기를 이용하여 채취된 에쳔트 조성물의 흡광도를 측정함으로서 각 성분의 조성비율을 측정한다.
이들 두 시스템은 시료의 온도, 이물질의 함유 정도 및 성상에 따라서 적절히 선택하여 사용할 수 있으나, 어코스토-옵티컬 튜너블 스캐닝 기술을 채택한 방식이 구성에서 보다 우수하다. 도 1은 이와 같은 어코스토-옵티컬 튜너블 스캐닝 기술을 채택한 근적외선 분광광도계를 이용한 금속막 에칭공정 제어 시스템의 구성도로서, 상기 제어 시스템은 근적외선 분광기를 이용한 분석시스템(100)을 포함하며, 상기 분석시스템(100)은 온도조절 및 이물질 제거장치(30), 플로우 셀(40), 멀티플렉싱 시스템(50), 근적외선 발광등, 단색화 장치 및 검출기를 포함하는 근적외선 분광기(60), 및 출력장치(70)를 포함한다. 상기 근적외선 발광등으로는 텅스텐-할로겐 램프, 단색화 장치로는 어코스토-옵티컬 튜너블 스캐닝 (Acousto-Optical Tunable Scanning, AOTS), 검출기로는 인디움갈륨알세닉(InGaAs)검출기를사용할 수 있다.
시료의 분석과정을 설명하면, 금속막 에칭공정 라인의 일부를 구성하는 에쳔트 조성물 저장탱크(10) 내의 시료가 패스트 루프(20, fast loop)를 통하여 근적외선 분광기를 이용한 분석시스템(100)의 온도조절 및 이물질 제거장치(30)로 이송된다. 상기 온도조절 및 이물질 제거장치(30)는 시료의 온도를 상온으로 조절하고, 이물질을 제거하며, 이물질이 제거된 시료는 근적외선 흡광도 분석을 위하여 플로우 셀(40)로 이송된다. 근적외선 분광기(60)는 시료의 온도에 따라서 분석결과가 상이하므로, 분석하고자 하는 시료의 온도를 표준 시료와 동일한 온도로 조절하여야 한다. 근적외선 분광기(60)는 근적외선 발광등, 단색화 장치 및 검출기를 이용하여 플로우 셀(40) 내의 시료의 흡수스펙트럼을 측정하며, 그 결과는 출력장치(70)에 의하여 출력된다. 분석에 사용된 시료는 리커버리 시스템(80)으로 다시 순환되어 박리폐액 저장탱크(10)로 이송된다. 도 1에 있어서, 멀티플렉싱 시스템(50)은 1대의 근적외선 분광기를 이용하여 여러 공정 라인의 시료를 동시에 실시간으로 분석하는 경우에, 분광기(60)가 분석하는 플로우 셀(40)을 변환하기 위한 장치이며, 이와 같이 각 공정라인에 연결된 다수의 패스트 루프(20) 및 플로우 셀(40)을 구비하도록 분석시스템을 구성하여, 여러 공정 라인의 시료를 하나의 분석장치로 분석함으로서 공정의 효율과 수율을 높일 수 있다.
이와 같은 근적외선 분광기를 사용하여 공정에 사용된 에쳔트 조성물을 구성하고 있는 에쳔트 조성물 성분, 용해된 금속 성분 등 각 성분 함량을 정량적으로 분석하기 위해서는, 사전에 각각의 성분들에 대하여 농도의 변화에 따른 캘리브레이션 커브를 미리 작성해 두어야한다. 즉, 표준 에쳔트 조성물의 성분 농도를 변화시켜 가면서 흡광도를 측정하여 작성한 캘리브레이션 커브와 측정된 에쳔트 조성물의 흡광도를 대조함에 의하여, 에쳔트 조성물의 각 성분 함량을 산출하고, 이와 같이 하여 얻은 성분분석 결과를 기준값과 대비하여 에쳔트 조성물의 수명을 판별한다.
이와 같은 판별과정을 통하여, 에쳔트 조성물의 구성 성분, 용해 금속 성분 등 각 성분의 함량이 미리 정해진 기준치를 초과하지 않은 상태인 경우에는, 즉 박리액의 수명이 다하지 않은 경우에는 별도의 이송펌프를 작동시켜, 에쳔트 조성물을 재생처리 없이 다음의 금속막 에칭 공정으로 이송하고, 에쳔트 조성물의 수명이 다한 경우에는 새로운 에쳔트 조성물을 공정에 투입하고 수명이 다한 에쳔트 조성물은 별도의 재생장치로 이송하여 재생공정을 거치거나, 폐기한다 (도 1 참조).
이와 같이, 공정라인에 연동된 온라인 근적외선 분광기를 이용하여 에쳔트 조성물의 성분을 일정시간 간격으로 자동으로 분석함으로서, 에쳔트 조성물의 성분에 대한 이력관리, 수명 및 폐액 처리에 대한 기준을 확립할 수 있으며, 에쳔트 조성물의 정확하고 효과적인 수명관리가 가능하다.
다음으로, 본 발명의 근적외선 분광광도계를 이용한 에쳔트 조성물의 재생방법을 설명한다. 도 2는 근적외선 분광기를 이용한 분석시스템(100)을 포함하는 에쳔트 조성물 재생 시스템의 구성도로서, 상기 재생시스템은 도 1에 도시한 금속막에칭공정 제어 시스템과 동일한 분석시스템(100)을 포함한다.
본 발명의 근적외선 분광광도계를 이용한 에쳔트 조성물 재생방법 역시 금속막 에칭공정 제어방법과 동일한 원리를 이용하는 것으로서, 먼저 에쳔트 조성물의 성분을 조정하기 위한 재생 반응기(110) 내의 에쳔트 조성물 조성물의 성분을 근적외선 분광광도계를 이용한 분석시스템(100)을 이용하여 실시간 분석한다. 여기서 근적외선 분광광도계의 성분 분석 파장 범위는 700-2500nm인 것이 바람직하다. 다음으로 분석된 에쳔트 조성물 성분을 각 성분의 기준값과 대비하여 보충이 필요한 성분을 파악하고, 그 결과에 따라 각각의 화합물을 공급하는 성분 공급 밸브(120, 130)를 개폐하여, 필요한 성분을 상기 재생반응기(110) 내에 공급한다. 재생반응기(110) 압력은 특별히 한정되어 있지 않고 감압, 가압, 상압 반응 등 어떠한 것이라도 상관없이 적용할 수 있다. 이와 같은 공정을 거쳐, 필요한 에쳔트 성분들이 보충되어, 원래의 에쳔트 조성물과 동일한 조성을 갖는 에쳔트 조성물이 재생되며, 재생된 에쳔트 조성물은 금속막 에칭 공정으로 재투입된다.
이와 같은 근적외선 분광기를 이용한 분석시스템(100)을 상기 성분 공급 밸브(120, 130)를 제어하는 제어기(도시하지 않음)에 연결하여, 자동으로 부족 성분을 보충하도록 함으로서, 미리 설정된 조성의 에쳔트 조성물을 제조하도록 공정을 자동화할 수도 있으며, 이와 같은 공정의 자동화는 에쳔트 조성물의 재생 공정뿐 만 아니라, 금속막 에칭공정 제어에도 적용될 수 있다. 본 발명의 근적외선 분광기를 이용하여 분석가능한 에쳔트 조성물 성분으로는 비한정적으로 염산, 질산, 초산, 인산, 불산, 옥살산, 황산, 세륨암모늄나이트라이트, 수분 등을 예시할 수 있다.
다음으로 본 발명의 이해를 돕기 위한 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예에 있어서 별도의 언급이 없으면 백분율 및 혼합비는 중량을 기준으로 한 것이다.
[실시예 1-3]
근적외선 분광광도계를 이용한 분석시스템의 공정 적합성을 평가하기 위하여, 하기 금속막 에칭용 에쳔트 조성물(①-③)의 주요 성분의 농도를 변화시키면서 도 1에 도시된 금속막 에칭 공정 제어시스템을 이용하여 실시간으로 측정한 성분 분석값과, 시료의 샘플링 및 여러 종류의 분석 기기를 이용하는 기존의 분석 방법에 의한 성분 분석값을 약 7개월간에 걸쳐 비교, 분석하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
① 염산, 질산, 수분
② 질산, 초산, 인산, 수분
③ 세륨암모늄나이트라이드, 질산, 수분
금속막 에칭용 에쳔트 조성물(①-③)의 캘리브레이션 커브 작성 결과
구성성분 초 산 인 산 질 산 수분
측정범위 5 ~ 35% 30 ~ 70% 3 ~ 30% 5 ~ 30%
상관계수 0.9999 0.9998 0.9990 0.9999
표준편차 0.050 0.094 0.174 0.023
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명과 기존 분석방법의 측정 상관계수 값이 0.9999까지 높게 나타냈으며, 평균자승 표준편차 값이 최대 0.17정도로서 본 발명의 측정방법이 기존의 측정방법과 실질적으로 동일한 분석 결과를 나타냄을 알 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 근적외선 분광광도계의 출력결과를 예시하기 위하여, 상기 에쳔트 조성물 ①∼③의 파장 900∼1700nm의 영역에서의 흡광도 스팩트럼 및 이의 1차 도함수를 취한 스펙트럼을 각각 도시한 것이며, 도 5 내지 8은 각 성분 화합물에 대하여 근적외선 분광광도계를 사용하여 얻은 캘리브레이션 결과를 도시한 도면이다. 도 5 내지 8로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 근적외선 분광광도계를 사용한 결과는 실제 농도값과 매우 우수한 상관계수를 가짐을 알 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 근적외선 분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법 및 에쳔트 조성물의 재생방법은 반도체 및 액정표시소자의 금속막 에칭 공정에서 사용되는 에쳔트 조성물 성분을 실시간으로 정확히 분석할 수 있으며, 이에 의해 에쳔트 조성물의 폐액 처리 기준을 과학적으로 설정함으로서 금속막 에칭 공정을 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 에쳔트 조성물의 재생을 신뢰성 있게 실현하여 원자재의 절감효과를 얻을 수 있다. 또한 생산라인에서의 다른 이물질의 혼입가능성을 실시간으로 점검할 수 있으므로, 공정의 수율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정 중, 금속막을 에칭한 에쳔트 조성물을 근적외선 분광기를 이용하여 성분 분석하는 과정;
    상기 성분 분석 결과를 기준값과 대비하여 에쳔트 조성물의 수명을 판별하는 과정; 및
    상기 에쳔트 조성물의 수명 판별 결과, 에쳔트 조성물의 수명이 다한 경우에는 사용중인 에쳔트 조성물을 교체하고, 에쳔트 조성물의 수명이 다하지 않은 경우에는 다음의 금속막 에칭 공정으로 에쳔트 조성물을 이송하는 과정을 포함하는 근적외선 분광기를 이용한 금속막 에칭 공정 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에쳔트 조성물은 염산, 질산, 초산, 인산, 불산, 옥살산, 황산, 세륨암모늄나이트라이트 및 수분으로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 에칭 공정 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 근적외선 분광기는 4,000∼12,000cm-1의 파장을 가지는 광원을 사용하는 것인 금속막 에칭 공정 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 근적외선 분광기는 검출 프로브를 상기 에쳔트 조성물이 저장된 에쳔트 조성물 저장탱크에 침지하고 흡광도를 측정하는 것인 금속막 에칭 공정 제어방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 근적외선 분광기는 상기 에쳔트 조성물이 저장된 에쳔트 조성물 저장탱크로부터 이송된 에쳔트 조성물이 흐르는 플로우 셀의 흡광도를 측정하는 것인 금속막 에칭 공정 제어방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 성분 분석 결과를 입력받아, 에쳔트 조성물의 수명을 판별하여, 에쳔트 조성물의 수명이 다한 경우에는 사용중인 에쳔트 조성물을 교체하고, 에쳔트 조성물의 수명이 다하지 않은 경우에는 다음의 금속막 에칭 공정으로 에쳔트 조성물을 이송하는 공정을 자동 제어장치에 의하여 수행하는 것을 특징으로 하는 금속막 에칭 공정 제어방법.
  7. 에쳔트 조성물의 성분을 조정하기 위한 재생반응기 내의 에쳔트 조성물을 근적외선 분광기를 이용하여 성분 분석하는 과정;
    상기 성분분석 결과를 각 성분의 기준값과 대비하여 필요한 성분을 파악하는 과정; 및
    상기 필요한 성분을 상기 반응기 내에 공급하는 과정을 포함하는 근적외선 분광기를 이용한 에쳔트 조성물의 재생방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 에쳔트 조성물은 염산, 질산, 초산, 인산, 불산, 옥살산, 황산, 세륨암모늄나이트라이트 및 수분으로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 에쳔트 조성물의 재생방법.
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