KR20080074299A - Substrate etching method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법을 나타내는 흐름도.1 is a flow chart illustrating a substrate etching method in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정이 진행되는 기판 에칭 장치를 도시한 구성도.2A is a block diagram showing a substrate etching apparatus in which an etching process is performed in the substrate etching method according to the embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정에 따른 에칭 시간을 나타내는 표.Figure 2b is a table showing the etching time according to the etching process in the substrate etching method according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정이 진행되는 기판 에칭 장치를 도시한 구성도.3A is a block diagram illustrating a substrate etching apparatus in which an etching process is performed in a substrate etching method according to another embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정에 따른 에칭 시간을 나타내는 표.Figure 3b is a table showing the etching time according to the etching process in the substrate etching method according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판을 습식 방식으로 에칭하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor, and more particularly, to a method of etching a substrate in a wet manner.
일반적으로 반도체 메모리 소자의 기판으로 쓰이는 실리콘 웨이퍼 또는 액정 디스플레이 장치의 기판으로 쓰이는 유리 기판과 같은 기판을 가공하는데 있어서는 에칭 공정이 거의 필수적으로 채택된다. 건식 방식으로 에칭 공정을 진행하기 위해선 에칭 가스가 필요하며, 습식 방식으로 기판에 대한 에칭 공정을 진행하기 위해선 에천트가 필요하다.In general, an etching process is almost essential for processing a substrate such as a silicon wafer used as a substrate of a semiconductor memory device or a glass substrate used as a substrate of a liquid crystal display device. An etching gas is required to proceed the etching process in a dry manner, and an etchant is required to proceed the etching process for the substrate in a wet manner.
특히, 에천트를 사용하는 습식 에칭 공정에선 공정 시간이 지남에 따라 기화 현상과 같은 에천트의 품질이 변화하게 되는 일이 발생한다. 에천트의 품질 변화는 에칭 공정의 조건이 변화하게 되어 이에 대해 적극적으로 대처하지 아니하면 에칭 공정의 불량이 발생하게 된다. 그리고, 에천트의 품질 변화는 에칭 공정의 관리 측면에서 복잡성을 유도하는 주요 요인 중의 하나가 된다.In particular, in the wet etching process using the etchant, the quality of the etchant, such as vaporization, may change over time. The change of the quality of the etchant causes the condition of the etching process to change, and failure to deal with it actively causes the defect of the etching process. In addition, the change in the quality of the etchant becomes one of the major factors inducing complexity in terms of management of the etching process.
본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 에칭 공정의 불량을 없애거나 최소화 할 수 있는 기판 에칭 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, an object of the present invention to provide a substrate etching method that can eliminate or minimize the defect of the etching process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 에칭 방법은 에천트의 상태에 따라 에칭 공정의 조건을 달리하여 에칭 공정의 균일성을 확보하는 것을 특징으로 한다.The substrate etching method according to the present invention for achieving the above object is characterized by ensuring the uniformity of the etching process by changing the conditions of the etching process according to the state of the etchant.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법은, 기판에 대해 제1 시간 동안 제1 에칭 공정을 진행하는 단계와; 상기 기판에 대해 상기 제1 시간의 제1 백분율에 상당하는 제2 시간 동안 제2 에칭 공정을 진행하는 단계와; 상기 기판에 대해 상기 제2 시간의 제2 백분율에 상당하는 제3 시간 동안 제 3 에칭 공정을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A substrate etching method according to an embodiment of the present invention, which can implement the above features, includes: performing a first etching process on a substrate for a first time; Subjecting the substrate to a second etching process for a second time corresponding to a first percentage of the first time; And subjecting the substrate to a third etching process for a third time corresponding to a second percentage of the second time.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 백분율은 상기 기판의 처리매수가 달라짐에 따라 변동된다. 상기 제2 백분율은 상기 기판의 처리매수가 누적될수록 증가된다.In an embodiment of the present invention, the second percentage varies as the number of processed sheets of the substrate varies. The second percentage increases as the number of processed sheets of the substrate accumulates.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 에칭 공정은 상기 기판에 대해 일정 시간 동안 에칭하는 제1 공정과, 상기 기판에 대해 종말점 검출 방식으로 에칭하는 제2 공정을 포함한다. 상기 제1 시간은 상기 제1 공정에 소요되는 시간과 상기 제2 공정에 소요되는 시간과의 합이다.In an embodiment of the present invention, the first etching process includes a first process of etching the substrate for a predetermined time and a second process of etching the substrate in an endpoint detection manner. The first time is the sum of the time spent in the first process and the time spent in the second process.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제3 에칭은 하나의 에칭 배쓰에서 진행하거나, 또는 다수개의 에칭 배쓰에서 진행한다. 상기 다수개의 에칭 배쓰에서 진행하는 제3 에칭은 상기 다수개의 에칭 배쓰 각각에서의 에칭 시간이 균일하다.In an embodiment of the invention, the third etch proceeds in one etching bath or in a plurality of etching baths. The third etching proceeding in the plurality of etching baths has a uniform etching time in each of the plurality of etching baths.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 에칭 공정은 에칭 시간에 의존하는 타임 에칭 공정이고, 상기 제2 에칭 공정은 종말점 검출 방식으로 진행하는 종말점 검출(EPD) 에칭 공정이고, 상기 제3 에칭 공정은 오버 에칭 공정이다.In an embodiment of the present invention, the first etching process is a time etching process depending on the etching time, the second etching process is an endpoint detection (EPD) etching process that proceeds in an endpoint detection method, and the third etching process Is an over etching process.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 에칭 공정은 에천트를 사용하는 습식 방식의 에칭 공정이다.In an embodiment of the present invention, the first to third etching processes are wet etching processes using etchant.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 기판 에칭 방법은, 기판에 대해 제1 시간 동안 제1 에칭하고, 상기 기판에 대해 제2 시간 동안 종말점 검출 방식으로 제2 에칭하고, 상기 기판에 대해 상기 제1 및 제2 시간의 합의 제1 백분율의 시간에 상당하는 제3 시간 동안 제3 에칭하고, 상기 기판에 대해 상 기 제3 시간의 제2 백분율에 상당하는 제4 시간 동안, 그리고 상기 기판의 처리매수가 누적될수록 상기 제2 백분율을 증가시켜 제4 에칭하는 것을 특징으로 한다.A substrate etching method according to a modified embodiment of the present invention that can implement the above features, the first etching for a first time with respect to the substrate, the second etching for the second time in the endpoint detection method for the substrate, the substrate For a third time corresponding to a time of a first percentage of the sum of the first and second times for a third time, for a fourth time corresponding to a second percentage of the third time for the substrate, and The fourth etching is performed by increasing the second percentage as the number of processed sheets of the substrate is accumulated.
본 변경 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제4 에칭은 습식 에칭이다. 상기 제3 에칭은 다수개의 에칭 배쓰에서 나누어서 진행한다. 상기 다수개의 에칭 배쓰에서 나누어서 진행하는 제3 에칭은 상기 다수개의 에칭 배쓰 각각에서의 에칭 시간이 균일한다.In this modified embodiment, the first to fourth etchings are wet etching. The third etching is performed by dividing in a plurality of etching baths. In the third etching proceeding by dividing in the plurality of etching baths, the etching time in each of the plurality of etching baths is uniform.
본 발명에 의하면, 기판에 대한 에칭 공정시 온도나 시간과 같은 에칭 조건에 따른 에천트의 농도나 점도 변화 추이에 따라 에칭 조건의 변화에 능동적으로 대처할 수 있다. 따라서, 에천트의 기화현상이 발생되어도 에천트의 변화된 상태에 따라 에칭 공정을 진행할 수 있어 에칭 균일성을 확보할 수 있고, 더 나아가 에칭 공정의 불량을 줄일 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to actively cope with the change in the etching conditions in accordance with the trend of the concentration or viscosity change of the etchant according to the etching conditions such as temperature and time during the etching process on the substrate. Therefore, even if vaporization of the etchant occurs, the etching process may be performed according to the changed state of the etchant, thereby ensuring uniformity of etching and further reducing defects in the etching process.
이하, 본 발명에 따른 기판 에칭 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a substrate etching method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.Advantages over the present invention and prior art will become apparent through the description and claims with reference to the accompanying drawings. In particular, the present invention is well pointed out and claimed in the claims. However, the present invention may be best understood by reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements throughout the various drawings.
(실시예)(Example)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a substrate etching method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법은 정해진 시간 동안 에칭을 진행하는 타임 에칭(Time Etching)을 진행하고(S100), 종말점 검출 방식으로 정해진 시간 동안 에칭을 진행하는 EPD 에칭(EPD Etching)을 진행한다(S200). 이후에, 필요에 따라 일정 시간 동안 오버 에칭(Over Etching)을 진행하여 기판 상에 증착된 박막을 의도된 두께까지 에칭한다(S300). 선택적으로, 오버 에칭 공정(S300)은 하나의 에칭 배쓰에서 진행할 수 있고, 또는 여러 개의 에칭 배쓰에서 진행하되 각각의 에칭 배쓰에서의 에칭 시간이 균일한 이른바 균분 에칭(Even Etching) 공정으로 진행할 수 있다. 균분 에칭시 각각의 에칭 배쓰에서의 에칭 시간을 균일하게 설정하는 것이 각각의 에칭 배쓰에서의 에천트의 품질을 균일하게 유지하는 측면에서 바람직하다 할 것이다.Referring to FIG. 1, in the substrate etching method according to an embodiment of the present invention, time etching is performed for etching for a predetermined time (S100), and EPD etching is performed for etching for a predetermined time in an endpoint detection method. (EPD Etching) is performed (S200). Thereafter, if necessary, over etching for a predetermined time (Over Etching) is performed to etch the thin film deposited on the substrate to the intended thickness (S300). Alternatively, the over etching process S300 may be performed in one etching bath or may be performed in a so-called even etching process in which several etching baths are performed but the etching time in each etching bath is uniform. . It may be desirable to uniformly set the etching time in each etching bath at the time of uniform etching in terms of maintaining the quality of the etchant in each etching bath uniformly.
여기서의 기판은 예를 들어 액정 디스플레이 장치 또는 플라즈마 디스플레이 장치의 유리 기판, 혹은 반도체 메모리 소자의 실리콘 웨이퍼와 같은 기판이다. 그리고, 여기서의 에칭 공정은 예를 들어 에천트를 사용하는 습식 방식의 에칭 공정이다.The substrate here is, for example, a substrate such as a glass substrate of a liquid crystal display device or a plasma display device, or a silicon wafer of a semiconductor memory element. In addition, the etching process here is a wet etching process using an etchant, for example.
다수매의 기판을 대상으로 상술한 에칭 공정들을 진행하다 보면 에천트가 기화하여 에천트의 농도나 점도와 같은 에천트의 품질이 초기값에 비해 낮아질 수 있다. 기화 현상에 따라 농도가 낮아진 에천트를 에칭 공정에 계속적으로 사용하다 보면 박막의 에칭 두께가 의도된 두께에 비해 덜 제거되는 수가 있을 수 있다. 따라서, 일정량의 다수매의 기판에 대한 에칭 공정을 진행한 후 또 다른 다수매의 기 판에 대한 에칭 공정을 진행하려고 하는 경우에는 오버 에칭 공정(S300) 이후에 일정 시간 동안 기판에 대한 부가 에칭(Additional Etching) 공정을 더 진행한다(S400). 이때, 기판의 처리매수가 누적될수록 에천트의 농도가 그만큼 낮아지므로 부가 에칭에 소요되는 시간인 오프셋 시간(Offset Time)을 늘려준다. 즉, 에천트의 품질(예; 농도, 점도 등) 낮아지면 에칭 공정 시간을 늘려주는 것이다.When the above etching processes are performed on a plurality of substrates, the etchant vaporizes, and thus the quality of the etchant such as the concentration or viscosity of the etchant may be lower than the initial value. As the etchant, which has been lowered due to vaporization, is continuously used in the etching process, the etching thickness of the thin film may be less than the intended thickness. Therefore, when the etching process is performed on a plurality of substrates of a predetermined amount and then another etching process of the substrates is performed, additional etching (for example, additional etching on the substrates) is performed for a predetermined time after the over etching process (S300). Additional Etching) process is further performed (S400). In this case, the concentration of the etchant decreases as the number of processed substrates accumulates, thereby increasing an offset time, which is a time required for additional etching. In other words, the lower the quality of the etchant (eg concentration, viscosity, etc.), the longer the etching process.
예를 들어, 기판의 처리매수가 100매 단위로 누적되는 경우 오프셋 시간은 하기 표 1에서와 같이 설정할 수 있다. 오프셋 시간은 기판의 처리매수에 따라 변동되는데, 기판의 처리매수가 누적될수록 에천트의 품질이 낮아지므로 에천트의 오프셋 시간은 기판의 처리매수가 누적될수록 증가하도록 설정한다.For example, when the number of processed sheets of the substrate is accumulated in units of 100 sheets, the offset time may be set as shown in Table 1 below. The offset time varies depending on the number of processed sheets of the substrate, and the quality of the etchant decreases as the number of processed sheets of the substrate is accumulated, so that the offset time of the etchant is set to increase as the number of processed sheets of the substrate is accumulated.
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 기판의 처리매수가 100매를 초과하여 다음의 100매에 대하여 에칭 공정을 진행하려는 경우, 즉 100매의 기판에 대한 에칭 공정을 진행한 이후에 101매째부터 200매째까지의 기판에 대한 에칭 공정에 있어서는 오프셋 시간이 10%, 즉 오버 에칭 시간의 10% 정도의 시간 동안 부가 에칭 공정을 더 진행하는 것이다. 마찬가지로, 201매째부터 300매째까지의 기판에 대한 에칭 공정에 있어서는 오프셋 시간이 20%, 즉 오버 에칭 시간의 20% 정도의 시간 동안 부가 에칭 공정을 더 진행한다. 이하에서 오프셋 시간이 20%일 때와 30%일 때의 기판 에칭 방법을 설명한다.As can be seen from Table 1, when the number of substrates is more than 100 sheets and the etching process is to be performed on the next 100 sheets, that is, 101 to 200 sheets after the etching process is performed on 100 substrates. In the etching process for substrates up to 10% of the offset time, that is, about 10% of the over etching time, the further etching process is further performed. Similarly, in the etching process for the substrates from the 201st sheet to the 300th sheet, the additional etching process is further performed for an offset time of 20%, that is, about 20% of the over etching time. The substrate etching method when the offset time is 20% and 30% is described below.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정이 진행되는 기판 에칭 장치이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정에 따른 에칭 시간을 나타내는 표이다.2A is a substrate etching apparatus in which an etching process is performed in a substrate etching method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a table showing an etching time according to an etching process in a substrate etching method according to an embodiment of the present invention. .
도 2a를 참조하면, 본 실시예의 기판 에칭 방법이 진행되는 기판 에칭 장치(10)는 기판(12)에 대한 타임 에칭 공정이 진행되는 제1 에칭 배쓰(100)와, EPD 에칭 공정이 진행되는 제2 에칭 배쓰(200)와, 오버 에칭 및 부가 에칭이 진행되는 제3 에칭 배쓰(300)를 포함하여 구성된다. 기판(12)이 제1 내지 제3 에칭 배쓰(100-300)에 순차로 투입되면서 타임 에칭, EPD 에칭, 오버 에칭 및 부가 에칭 공정 순으로 진행된다. 오버 에칭은 타임 에칭 시간과 EPD 에칭 시간의 합의 일정한 백분율에 상당하는 시간 동안 진행하고, 부가 에칭은 오버 에칭 시간의 일정한 백분율에 상당하는 시간(이하, 오프셋 시간) 동안 진행한다.Referring to FIG. 2A, a
일례로서, 오버 에칭 시간은 30% 정도로 설정하고, 부가 에칭의 오프셋 시간은 20%, 즉 상기 표 1에서 201매째부터 300매째까지의 기판에 대한 에칭 공정을 진행한다고 가정할 때 각 에칭 공정의 시간은 도 2b에 나타난 표와 같다.As an example, the over etching time is set to about 30%, and the offset time of the additional etching is 20%, that is, the time of each etching process assuming that the etching process is performed on the substrates from the 201st sheet to the 300th sheet in Table 1 above. Is shown in the table shown in Figure 2b.
도 2b를 도 2a와 같이 참조하면, 제1 에칭 배쓰(100)에서의 타임 에칭 공정은 약 20초(sec) 동안 진행하고, 제2 에칭 배쓰(200)에서의 EPD 에칭 공정은 약 16초 동안 진행한다. 제3 에칭 배쓰(300)에서의 오버 에칭 공정은 약 30%, 즉 타임 에칭 공정의 시간(20초)과 EPD 에칭 공정의 시간(16초)과의 합(36초)의 30%인 10.8초 동안 진행한다. 이어서, 부가 에칭 공정은 오버 에칭 공정의 시간(10.8초)의 20%인 2.16초 동안 진행한다. 이상의 일련의 에칭 공정은 48.96초 동안 진행한다. 상술한 바와 같이, 에천트의 기화현상으로 인한 보정으로서 약 2.16초 동안 보정처리함으로써 에천트의 품질 저하에 따른 에칭 처리의 부족을 보충하는 것이다.Referring to FIG. 2B as shown in FIG. 2A, the time etching process in the
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정이 진행되는 기판 에칭 장치이고, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 에칭 방법에 있어서 에칭 공정에 따른 에칭 시간을 나타내는 표이다.3A is a substrate etching apparatus in which an etching process is performed in a substrate etching method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B illustrates an etching time according to an etching process in a substrate etching method according to another embodiment of the present invention. Table.
도 3a를 참조하면, 앞서의 예와 같이 기판 에칭 장치(10)는 타임 에칭 공정이 진행되는 제1 에칭 배쓰(100)와, EPD 에칭 공정이 진행되는 제2 에칭 배쓰(200)와, 오버 에칭 및 부가 에칭이 진행되는 제3 에칭 배쓰(300)를 포함하여 구성된다. 기판(12)이 제1 내지 제3 에칭 배쓰(100-300)에 순차로 투입되면서 타임 에칭, EPD 에칭, 오버 에칭 및 부가 에칭 공정 순으로 진행된다. 앞서의 예에서처럼 오버 에칭은 타임 에칭 시간과 EPD 에칭 시간의 합의 일정한 백분율에 상당하는 시간 동안 진행하고, 부가 에칭은 오버 에칭 시간의 일정한 백분율에 상당하는 시간, 즉 오프셋 시간 동안 진행한다.Referring to FIG. 3A, as in the above example, the
일례로서, 오버 에칭은 30% 정도로 설정하고, 부가 에칭의 오프셋 시간은 30%, 즉 상기 표 1에서 401매째부터 500매째까지의 기판에 대한 에칭 공정을 진행한다고 가정할 때 각 에칭 공정의 시간은 도 3b에 나타난 표와 같다.As an example, assuming that the over etching is set to about 30%, and the offset time of the additional etching is 30%, that is, the etching process for the substrates from the 401th sheet to the 500th sheet in Table 1 above is performed. It is shown in the table shown in FIG.
도 3b를 도 3a와 같이 참조하면, 제1 에칭 배쓰(100)에서의 타임 에칭 공정은 약 20초(sec) 동안 진행하고, 제2 에칭 배쓰(200)에서의 EPD 에칭 공정은 약 16초 동안 진행한다. 제3 에칭 배쓰(300)에서의 오버 에칭 공정은 약 30%, 즉 타임 에칭 공정의 시간(20초)과 EPD 에칭 공정의 시간(16초)과의 합(36초)의 30%인 10.8초 동안 진행한다. 이어서, 부가 에칭 공정은 오버 에칭 공정의 시간(10.8초)의 30%인 3.24초 동안 진행한다. 이상의 일련의 에칭 공정은 50.04초 동안 진행한다. 이와 같이, 에천트의 기화현상으로 인한 보정으로서 약 3.24초 동안 보정처리함으로써 에천트의 품질 저하에 따른 에칭 처리의 부족을 보충하는 것이다.Referring to FIG. 3B as shown in FIG. 3A, the time etching process in the
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing detailed description is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments, and may be used in various other combinations, modifications, and environments without departing from the spirit of the invention. The appended claims should be construed to include other embodiments.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판에 대한 에칭 공정시 온도나 시간과 같은 에칭 조건에 따른 에천트의 품질 변화 추이에 따라 에칭 조건의 변화에 능동적으로 대처할 수 있다. 이에 따라, 에천트의 기화현상이 발생되어도 에천트의 변화된 상태에 따라 에칭 공정을 진행할 수 있어 에칭 균일성을 확보할 수 있고, 더 나아가 에칭 공정의 불량을 줄일 수 있어 제조수율이 향상되는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, it is possible to actively cope with the change in the etching conditions according to the change in the quality of the etchant according to the etching conditions such as the temperature or time during the etching process on the substrate. Accordingly, even if vaporization of the etchant occurs, the etching process may be performed according to the changed state of the etchant, thereby ensuring uniformity of etching, and furthermore, defects in the etching process may be reduced, thereby improving production yield. have.
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