KR20100000266A - 기판 표면을 선택적으로 에칭하기 위한 기판 처리 장치 및방법 - Google Patents

기판 표면을 선택적으로 에칭하기 위한 기판 처리 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 표면을 선택적으로 에칭하기 위한 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 방법은 제1노즐이 회전되는 기판의 중심으로 식각액을 제공하고, 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 제2노즐이 상기 식각액의 농도를 희석하는 식각 방해 유체를 제공한다.
Figure P1020080059697
식각, 선택적식각, 초순수

Description

기판 표면을 선택적으로 에칭하기 위한 기판 처리 장치 및 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND METHOD FOR SELECTIVELY ETCHING A SUBSTRATE SURFACES}
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판 표면을 선택적으로 에칭하기 위한 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해 사용되는 식각 공정(etching process)은 반도체 기판에 형성시킨 막질(예를 들면 금속막, 산화막, 다결정 실리콘막, 포토 레지스트막)을 원하는 패턴으로 가공하는 제조 과정을 일컫는다.
이러한 식각 공정에는 화학약품 에칭(chemical etching; 일명 약액이라고도 불림), 플라즈마 에칭(plasma etching), 이온빔(ion beam) 및 반응성 이온 에치(reactive ion etch)등의 방법들이 사용되며, 최근에는 화학약품 에칭 방법에서 반도체 기판이 회전하고 있을 때 약액을 분사하여 식각하는 스핀 에칭 방법이 널리 사용되고 있다.
스핀 에칭 공정은 반도체 기판의 중앙(회전 중심)으로 약액(식각액)을 분사하는 중앙 공급 방식과, 반도체 기판의 중앙에서 가장자리로 이동하면서 약액을 분사하는 스캔 공급 방식이 사용되며, 이러한 스핀 에칭 공정은 약액이 원심력에 의 해 기판의 중앙에서 가장자리로 흐르면서 기판 표면의 박막을 제거하기 때문에 반도체 기판의 부위별 식각율 조정이 불가능하다.
본 발명은 전 공정의 산포 불량에 따른 선택적 에칭이 가능한 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 표면을 식각하기 위한 기판 처리 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 방법은 제1노즐이 회전되는 기판의 중심으로 식각액을 제공하고, 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 제2노즐이 상기 식각액의 농도를 희석하는 식각 방해 유체를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2노즐은 상기 기판의 중심에서 벗어난 위치로부터 기판의 가장자리를 향하는 방향으로 계속적으로 이동하면서 상기 식각 방해 유체를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2노즐은 상기 기판의 중심에서 벗어난 위치로부터 기판의 가장자리를 향하는 방향으로 이동하면서 상기 식각 방해 유체를 공급하되, 이동과정에서 적어도 한 번 일시 정지된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각 방해 유체는 상기 식각액과 동일한 시간 동안 기판으로 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각 방해 유체는 가열 또는 냉각되어 기판으로 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각액에 의한 기판 표면의 부위별 식각율은 상기 식각 방해 유체의 공급 유량 또는 상기 식각 방해 유체의 온도 또는 상기 식각 방해 유체의 분사 위치에 따라 조절된다.
본 발명은 기판 표면을 에칭하기 위한 또 다른 기판 처리 방법을 제공한다. 본 발명의 기판 처리 방법은 기판으로 식각액과 식각 방해 유체를 공급하여 식각하되; 상기 식각액이 공급되는 기판상의 영역과 상기 식각 방해 유체가 공급되는 기판상의 영역은 서로 상이하되, 상기 식각 방해 유체가 공급되는 기판상의 영역의 적어도 일부분은 상기 식각액이 공급되는 기판상의 영역의 일부분과 서로 중첩된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판상에 상기 식각액이 공급되는 전체 영역이 기판상에 상기 식각 방해 유체가 공급되는 전체 영역보다 넓다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각액과 상기 식각 방해 유체가 공급되는 시기는 적어도 일부가 중첩된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 중심으로 상기 식각액이 공급된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각액이 공급되는 영역은 기판의 전체 영역이고, 상기 식각 방해 유체가 공급되는 영역은 기판의 중심을 제외한 나머지 영역이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판은 회전되고, 상기 식각액은 기판의 회전 중심으로 직접 공급되며, 상기 식각 방해 유체는 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 직접 공급된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각 방해 유체가 직접 공급되는 기판상의 위치는 시간의 흐름에 따라 변경된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각 방해 유체가 직접 분사되는 위치는 기판의 중심에서 가장자리를 향한 방향으로 변화한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각 방해 유체는 가열 또는 냉각되어 기판으로 공급된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각 방해 유체는 초순수 또는 불활성 가스이다.
본 발명은 기판 표면을 에칭하기 위한 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 기판 처리 장치는 기판을 지지한 상태에서 회전되는 스핀헤드; 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판으로 식각액을 분사하는 제1노즐; 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판으로 공정 진행시 식각 방해 유체를 분사하는 제2노즐; 및 상기 제1노즐이 기판의 중심으로 상기 식각액을 분사하도록 상기 제1노즐을 위치시키고, 상기 제2노즐이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 상기 식각 방해 유체를 분사하도록 상기 제2노즐을 위치시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2노즐로 식각 방해 유체인 초순수를 공급하는 초순수 공급부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 초순수 공급부는 상기 제2노즐로 공급되는 초순수를 가열하는 가열기 또는 냉각하는 냉각기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제2노즐이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 기판의 가장자리까지 이동하면서 식각 방해 유체인 초순수를 분사하도록 제어한다.
본 발명에 의하면, 기판을 스핀 방식으로 회전시키고 원심력을 이용하여 식각액을 공급할 때, 제어 가능한 제2노즐을 이용하여 식각을 방해하는 유체를 원하는 위치에서 분사함으로써 선택적인 식각이 가능하다.
또한 본 발명에 의하면, 전 공정의 산포 불량에 따른 선택적 식각이 가능하다.
또한 본 발명에 의하면, 기판 부위별 식각량 조절이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 8을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 반도체 기판 표면의 박막을 제거하기 위한 매 엽식 식각 장치를 예를 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 회전하는 반도체 기판으로 화학 용액(약액)을 공급하여 기판 표면을 처리하는 다른 종류의 장치, 예를 들어 반도체 기판 표면에 잔류하는 이물질을 제거하는 세정 장치 또는 사진 공정 후 기판상에 남아 있는 불필요한 감광제를 제거하는 애싱 장치에 모두 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 2는 용기(110)의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(apparatus for treating substrate)(1)는 반도체 기판(이하, '기판')(W)에 형성된 막질(예를 들면 금속막, 산화막, 다결정 실리콘막, 포토 레지스트막)을 식각하는 식각 공정(etching process)을 수행한다.
기판 처리 장치(1)는 용기(110), 승강 유닛(0), 스핀 헤드(130) 및 유체 공급 유닛(200)을 포함한다.
(용기)
용기(110)는 식각 공정에 사용된 약액 및 공정시 발생됨 흄(fume)이 외부로 튀거나 유출되는 것을 방지한다. 용기(110)는 내부에 상부가 개방되고 기판(W)이 처리되는 공간(a)을 가지고, 공간(a)에는 스핀 헤드(130)가 배치된다.
용기(110)는 공정에 사용된 약액들을 분리하여 회수할 수 있는 구조를 가진다. 이는 약액들의 재사용이 가능하게 한다. 용기(110)는 복수의 회수통들(110a, 110b, 110c)을 가진다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 종류의 처리액을 회수한다. 본 실시 예에서 용기(110)는 3개의 회수통들을 가진다. 각각의 회수통들을 내부 회수통(110a), 중간 회수통(110b), 그리고 외부 회수통(110c)이라 칭한다.
내부 회수통(110a)은 스핀 헤드(130)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(110b)은 내부 회수통(110a)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부 회수통(110c)은 중간 회수통(110b)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 용기(110) 내에서 용기 내 공간(a)과 통하는 유입구(111a, 111b, 111c)를 가진다. 각각의 유입구(111a, 111b, 111c)는 스핀 헤드(130)의 둘레에 링 형상으로 제공된다. 기판(W)으로 분사되어 공정에 사용된 약액들은 기판(W)의 회전으로 인한 원심력에 의해 유입구(111a, 111b, 111c)를 통해 회수통(110a, 110b, 110c)으로 유입된다. 외부 회수통(110c)의 유입구(111c)는 중간 회수통(110b)의 유입구(111b)의 수직 상부에 제공되고, 중간 회수통(110b)의 유입구(111b)는 내부 회수통(110a)의 유입구(111a)의 수직 상부에 제공된다. 즉, 내부 회수통(110a), 중간 회수통(110b), 그리고 외부 회수통(110c)의 유입구(111a,111b,111c)들은 서로 간에 높이가 상이하도록 제공된다.
내부 회수통(110a)은 내벽(112a)에 링을 이루는 배치로 복수의 개구들(113a)이 형성된다. 각각의 개구들(113a)은 슬릿 형상으로 제공된다. 개구(113a)는 내부 회수통(110a)으로 유입된 가스들이 스핀 헤드(130) 내 아래 공간을 통해 외부로 배출되도록 하는 배기구로서 기능한다. 바닥벽(112b)에는 배출관(115a)이 결합된다. 내부 회수통(110a)을 통해 유입된 처리액은 배출관(115a)을 통해 외부의 약액 재생을 위한 시스템으로 배출된다. 중간 회수통(110b)은 내벽(114a)에 가스의 배출을 위한 슬릿 형상의 배기구들(113b)이 링을 이루는 배열로 제공된다. 바닥벽(114b)에는 배출관(115b)이 결합되며, 중간 회수통(110b)을 통해 유입된 처리액은 배출관(115b)을 통해 외부의 약액 재생을 위한 시스템으로 배출된다. 외부 회수통(110c)은 바닥벽(116b)이 대체로 원판 형상을 가지며, 중앙에 회전 축(132)이 삽입되는 개구가 형성된다. 바닥벽(116b)에는 배출관(115c)이 결합되고, 외부 회수통(110c)을 통해 유입된 처리액은 배출관(115c)을 통해 외부의 약액 재생을 위한 시스템으로 배출된다. 외부 회수통(110c)은 용기(110) 전체의 외벽으로서 기능한다. 외부 회수통(110c)의 바닥벽(116b)에는 배기관(117)이 결합되며, 외부 회수통(110c)으로 유입된 가스는 배기관(117)을 통해 외부로 배기한다. 또한, 내부 회수통(110a)의 내벽(112a)에 제공된 배기구(113a) 및 중간 회수통(110b)의 내벽(114a)에 제공된 배기구(113b)를 통해 흘러나온 가스는 외부 회수통(110c)에 연결된 배기관(117)을 통해 외부로 배기된다. 배기관(117)은 바닥벽(116b)으로부터 상부로 일정 길이 돌출되도록 설치된다.
(승강 유닛)
승강 유닛(120)은 용기(110)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 용기(110)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(130)에 대한 용기(110)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(120)은 브라켓(122), 이동 축(124), 그리고 구동기(126)를 가진다. 브라 켓(122)은 용기(110)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(122)에는 구동기(126)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(124)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(130)에 놓이거나, 스핀 헤드(130)로부터 들어올릴 때 스핀 헤드(40)가 용기(20)의 상부로 돌출되도록 스핀 헤드(130)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(110a,110b,110c)으로 유입될 수 있도록 용기(110)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(120)은 스핀 헤드(130)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
(스핀헤드)
스핀헤드는(130)는 처리 공정시 기판(w)을 지지한다. 스핀 헤드는 용기(110)의 안쪽 공간에 배치된다. 스핀헤드(130)는 상부에 기판(W)이 로딩(loading)되는 상부면으로부터 이격된 상태로 기판(W)을 지지하는 지지핀(135)들 그리고 기판(w)을 고정하는 척킹핀(136)들을 갖는다. 지지핀(135)들은 기판을 스핀헤드(130)의 상부면(130)으로부터 이격된 상태로 지지하며, 척킹핀(136)들은 공정 진행시 기판의 가장자리 일부를 척킹한다.
스핀들(132)은 스핀헤드(130)의 중앙 하부와 결합된다. 스핀들(132)은 그 내부가 비어 있는 중공축(hollow shaft) 형태로써, 회전 부재(134)의 회전력을 스핀헤드(130)에 전달한다. 상세하게 도시하지는 않았지만, 회전 부재(134)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동부와, 구동부로부터 발생된 회전력을 스핀들로 전달하는 벨트, 체인과 같은 동력 전달부 등의 통상적인 구성으로 이루어질 수 있다.
(유체 공급 유닛)
유체 공급 유닛(200)은 제1 스윙 노즐부(210), 제2 스윙 노즐부(220), 고정 노즐부(230) 그리고 제어부(240)를 포함한다.
제1스윙 노즐부(210)는 식각액을 기판으로 공급하는 제1노즐(212)들을 포함한다. 각각의 제1노즐(212)은 승강 이동과 스윙 이동을 통해 기판 중심의 상부로 이동된다. 제1노즐(212)은 서로 상이한 종류의 약액을 기판으로 분사한다. 제1노즐(212)은 제1공급부(270))로부터 식각액인 처리유체를 공급받는다. 제1공급부(270)는 공급관(272), 2개의 약액 저장부들(274), 밸브(276), 그리고 유량 조절기(미도시됨)들을 가진다. 예컨대, 약액 저장부들에는 불산(HF), 오존수(또는 오존수+불산 혼합액), SC1 약액, 식각제로 희석화된 불화수소(Diluted HF, DHF), 완충 불화수소와 같은 완충 산화막 식각액(Buffered Oxide Etchants,BOE) 과 같은 약액들 중에서 제거하고자 하는 피식각막에 대응되는 약액이 저장된다.
제2스윙 노즐부(220)는 식각 방해 유체를 기판으로 공급하는 제2노즐(222)을 포함한다. 제2노즐(222)은 승강 이동과 스윙 이동을 통해 기판의 상부로 이동된다. 제2노즐(222)은 식각 방해 유체로써 적합한 초순수(DIW: Deionized Water 또는 UPW:Ultrapure)를 제2공급부(280)로부터 공급받는다. 제2공급부(280)는 공급관(282), 초순수 저장부(284), 밸브(286), 가열기(287), 냉각기(288) 그리고 유량 조절기(미도시됨)들을 가진다. 공급관(282)에는 초순수를 가열하는 가열기(287)와 초순수를 냉각하는 냉각기(288)가 설치되며, 가열기(287)와 냉각기(288)는 초순수 의 온도 조절을 위해 사용되며, 상온의 초순수를 사용하는 경우에는 사용되지 않는다. 본 실시예에서는 식각 방해 유체로 초순수를 언급하였으나, 초순수 이외에 불활성 가스도 사용 될 수 있으며, 또한 식각 방해 유체는 기판으로 제공되는 식각액의 농도를 희석시킬 수 있는 다른 약액일 수 있다. 이처럼, 제2노즐(222)은 기판의 중심을 제외한 위치(제1노즐에 의해 식각액이 분사되는 위치)를 제외한 나머지 구간 내에서 이동하면서 또는 고정된 상태에서 초순수를 분사한다.
고정 노즐부(230)는 용기(110)의 상단에 고정식으로 설치된다. 고정 노즐부(230)는 식각액이 기판으로 공급되기 전,후에 기판을 세정, 린스, 건조를 위해 사용되는 초순수, 오존수, 질소가스를 기판으로 분사하는 노즐(232)들을 포함한다. 도시하지 않았지만, 고정 노즐부(230)에도 제1,2스윙 노즐부(210,220)처럼 각각의 약액을 공급하는 공급부가 연결되어 있다는 것을 당업자라면 알 수 있다.
제어부(240)는 공정 위치(a) 및 대기 위치(b) 상호간에 제1노즐(212)을 이동시키고, 공정위치(a') 및 대기 위치(b') 상호간에 제2노즐(222)을 이동시킨다.
제1노즐(212)의 공정 위치(a)는 공정시 기판의 중심에서 식각액을 분사하기 위한 위치이고, 대기 위치(b)는 공정 위치(a)로 이동되기 전 용기(110) 외측에서 대기하는 위치이다. 제2노즐(222)의 공정 위치(a')는 공정시 기판의 중심(제1노즐에 의해 식각액이 분사되는 위치)을 제외한 구간에서 식각 방해 유체인 초순수를 분사하기 위한 위치이고, 대기 위치(b')는 공정 위치(a')로 이동되기 전 용기(110) 외측에서 대기하는 위치이다. 여기서, 제어부(240)는 초순수가 분사되는 동안 제2노즐(222)을 정지시켜 놓는 것이 아니라 가장자리를 향하는 방향으로 이동시키는 것이 가장 바람직하다.
이처럼, 제어부(240)는 공정시 제1노즐(212) 및 제2노즐(222)이 기판으로 식각액 및 초순수를 공급하도록 제1,2노즐(212,222)을 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(1)는 기판의 식각, 세정, 건조 방식에 따라 노즐들의 개수 또는 노즐들로 공급되는 처리유체의 종류를 변경할 수 있으나, 변하지 않는 것은 식각 공정이 진행되는 동안 기판 표면의 부위별 식각량을 조절하기 위한 목적으로 식각액의 농도를 희석시키는 식각 방해 유체가 공급된다는데 있다.
도 3에서와 같이, 제1노즐은 기판의 중심(0mm)에서 식각액을 분사하며, 제2노즐은 기판의 중심을 제외한 위치에서 초순수를 분사하게 된다. 이때, 제2노즐은 제1노즐과 겹쳐지지 않는 위치(기판의 중심과 가까운 위치)부터 기판의 가장자리(150mm) 위치를 포함하는 영역(L1)의 원하는 위치에서 초순수를 분사하거나 또는 그 영역을 스윙 이동하면서 초순수를 분사할 수 있다.
(실시예에 따른 식각율)
도 4 내지 도 7은 제2노즐의 분사 조건에 따른 각 유형별 식각율을 보여주는 그래프이다.
도 4는 제1노즐이 기판의 중심에서 30초 동안 희석된 불산(Dilute Hydrofluori Acid. 이하 DHF라 함)을 분사하는 조건에서 제2노즐의 분사 위치에 따른 식각율을 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, a1은 초순수가 분사되지 않고 식각액만 분사된 경우의 식 각율을 보여주는 것으로, 기판은 중앙부터 가장자리까지 65~70Å 범위 내에서 균일하게 식각된다.
a2는 초순수가 기판 가장자리로부터 10mm 안쪽 위치(기판의 140mm 위치)에서 분사된 경우의 식각율을 보여주는 것으로, 식각율은 기판의 중앙(0 mm)부터 초순수가 분사되는 위치(기판의 140mm 지점)까지 균일하게 이루어지다가 기판의 140mm 지점부터 급격하게 떨어진다.
마찬가지로, a3, a4, a5, a6은 초순수의 분사 위치를 변경(기판의 가장자리를 기준으로 40mm, 70mm, 100mm, 130mm 지점)해서 테스트한 식각율을 보여주는 것으로, 기판의 식각율은 초순수가 분사되는 위치부터 급격하게 떨어지는 것을 알 수 있다.
도 5는 제1노즐이 기판의 중심에서 30초 동안 DHF를 분사하는 조건에서 제2노즐이 일정 거리 이동하면서 초순수를 분사하었을때의 식각율을 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, b1은 초순수가 기판의 가장자리로부터 40mm~10mm 구간에서 이동 분사된 경우의 식각율을 보여주는 것으로, 식각율은 기판의 중앙(0mm)부터 110mm 까지 균일하게 진행되다가 기판의 중앙으로부터 110mm 지점부터 떨어지게 된다. 물론, 도 4에서와 같이 한 지점에서 초순수를 분사한 경우보다는 식각율의 변화가 완만한 것을 알 수 있다.
b2은 초순수가 기판의 가장자리로부터 70mm~10mm 구간에서 이동하면서 분사된 경우의 식각율을 보여주는 것이고, b3은 초순수가 기판의 가장자리로부터 100mm~10mm 구간에서 이동하면서 분사된 경우의 식각율을 보여주는 것이며, b4는 초순수가 기판의 가장자리로부터 130mm~10mm 구간에서 이동하면서 분사된 경우의 식각율을 각각 보여주는 것이다. 이처럼, 초순수의 분사 시작 위치가 기판의 중심과 가까울수록 식각율은 기판의 중심으로부터 서서히 낮아지는 결과를 얻을 수 있다.
도 6은 제1노즐이 기판의 중심에서 30초 동안 DHF를 분사하는 조건에서 제2노즐에서의 초순수 분사 시점을 지연시킨 경우의 식각율을 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, a1은 도 4에서 설명한 조건에서 얻은 식각율을 나타내며, b4는 도 5에서 설명한 조건에서 얻은 식각율을 나타낸다.
b4-1은 초순수가 DHF가 분사되는 시점보다 5초 지연 분사되고, 25초 안에 기판의 가장자리(140mm 위치)까지 이동한 경우의 식각율을 보여주는 것으로, b4와 비교했을 때 식각율의 경사도가 좀 더 완만한 것(식각율이 높게 나타남)을 알 수 있다. 다시 말해, b4-1의 식각율은 초순수가 5초 지연 분사되는 경우 제2노즐은 25초 동안 초순수를 분사하면서 기판의 20mm 위치부터 140mm 지점까지 이동한 경우 나타는 결과이다. 마찬가지로, 초순수의 분사 시점을 10초 딜레이하여 테스트한 b4-2, 초순수의 분사 시점을 15초 딜레이하여 테스트한 b4-3에서 알 수 있듯이 초순수의 분사 시점이 늦을수록 그리고 노즐의 이동 속도가 빠를수록 식각율이 상승한다는 것을 알 수 있다.
도 7은 도 5의 b4 조건에서 노즐이 기판의 일정 위치에서 일시 정지되는 경우의 식각율을 보여주는 그래프이다.
도 7을 참조하면, c1, c2, c3, c4, c5은 기판의 가장자리로부터 70mm 지점에서 일시적으로 정지하는 시간을 달리한 경우의 식각율을 보여주는 것으로, 도 7에서와 같이 기판의 가장자리로부터 70mm 지점에서 초순수의 분사 시간(정지하고 있는 시간)이 증가하면 할수록 기판의 70mm 지점 이후에 나타나는 식각율이 현저하게 떨어지는 것을 알 수 있다.
한편, 도면으로는 도시하지 않았지만 초순수가 가열기(287)에 의해 가열되어 기판으로 공급되는 경우 식각율이 동일 조건에서 상온의 초순수를 기판으로 공급했을 때의 식각율보다 높게 나타난다. 그리고, 초순수가 냉각기(288)에 의해 냉각되어 기판으로 공급되는 경우 식각율이 동일 조건에서 상온의 초순수를 기판으로 공급했을때의 식각율보다 낮게 나타난다.
도 4 내지 도 7에서 보여주는 바와 같이, 초순수는 식각액의 농도를 희서시켜 식각액에 의한 기판의 박막 식각을 방해하여 식각율을 떨어뜨리는 식각 방해 유체로 작용하게 된다. 따라서, 초순수의 분사 위치, 분사 시점, 분사 유량 등을 변경한다면 기판상의 부분적 식각율을 조절할 수 있다.
예컨대, 전 공정에서 산포 불량으로 제거하고자 하는 박막의 두께가 반도체 기판의 가장자리에 비해서 중앙 부근이 두꺼운 경우가 발생하게 되더라도, 본원발명의 식각 방법을 적용하게 되면 기판의 중앙 부근을 좀 더 많이 식각하고 가장자리로 갈수록 적게 식각하여 균일한 기판 표면을 얻을 수 있는 것이다.
도 8은 제1노즐이 기판의 중심에서 30초 동안 DHF를 분사하는 조건에서 제2노즐이 DHF 분사보다 20초 늦은 시점에서 10초동안 이동하면서 초순수를 분사한 경 우의 식각율 재현성을 평가한 표와 그래프이다.
도 8에서와 같이, 3회에 걸쳐 테스트를 한 결과 식각율의 재현성이 매우 우수한 것으로 평가되었다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 용기의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 제1노즐과 제2노즐의 분사 위치를 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 제2노즐의 분사 조건에 따른 각 유형별 식각율을 보여주는 그래프들이다.
도 8은 본 발명에 따른 식각율의 재현성을 평가한 표와 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 용기 120 : 승강 유닛
130 : 스핀 헤드 200 : 유체 공급 유닛

Claims (21)

  1. 기판 표면을 식각하기 위한 기판 처리 방법에 있어서:
    제1노즐이 회전되는 기판의 중심으로 식각액을 제공하고, 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 제2노즐이 상기 식각액의 농도를 희석하는 식각 방해 유체를 제공하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2노즐은
    상기 기판의 중심에서 벗어난 위치로부터 기판의 가장자리를 향하는 방향으로 계속적으로 이동하면서 상기 식각 방해 유체를 제공하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2노즐은
    상기 기판의 중심에서 벗어난 위치로부터 기판의 가장자리를 향하는 방향으로 이동하면서 상기 식각 방해 유체를 공급하되, 이동과정에서 적어도 한 번 일시 정지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 식각 방해 유체는 상기 식각액과 동일한 시간 동안 기판으로 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 식각 방해 유체는 가열되어 기판으로 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 식각 방해 유체는 냉각되어 기판으로 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 식각액에 의한 기판 표면의 부위별 식각율은
    상기 식각 방해 유체의 공급 유량 또는 상기 식각 방해 유체의 온도 또는 상기 식각 방해 유체의 분사 위치에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 기판 표면을 에칭하기 위한 기판 처리 방법에 있어서:
    기판으로 식각액과 식각 방해 유체를 공급하여 식각하되;
    상기 식각액이 공급되는 기판상의 영역과 상기 식각 방해 유체가 공급되는 기판상의 영역은 서로 상이하되,
    상기 식각 방해 유체가 공급되는 기판상의 영역의 적어도 일부분은 상기 식각액이 공급되는 기판상의 영역의 일부분과 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    기판상에 상기 식각액이 공급되는 전체 영역이 기판상에 상기 식각 방해 유체가 공급되는 전체 영역보다 넓은 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 식각액과 상기 식각 방해 유체가 공급되는 시기는 적어도 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    기판의 중심으로 상기 식각액이 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 식각액이 공급되는 영역은 기판의 전체 영역이고,
    상기 식각 방해 유체가 공급되는 영역은 기판의 중심을 제외한 나머지 영역 인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    기판은 회전되고,
    상기 식각액은 기판의 회전 중심으로 직접 공급되며,
    상기 식각 방해 유체는 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 식각 방해 유체가 직접 공급되는 기판상의 위치는 시간의 흐름에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 식각 방해 유체가 직접 분사되는 위치는 기판의 중심에서 가장자리를 향한 방향으로 변화하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 식각 방해 유체는 가열 또는 냉각되어 기판으로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 식각 방해 유체는 초순수 또는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 기판 표면을 에칭하기 위한 기판 처리 장치에 있어서:
    기판을 지지한 상태에서 회전되는 스핀헤드;
    상기 스핀 헤드에 놓여진 기판으로 식각액을 분사하는 제1노즐;
    상기 스핀 헤드에 놓여진 기판으로 공정 진행시 식각 방해 유체를 분사하는 제2노즐; 및
    상기 제1노즐이 기판의 중심으로 상기 식각액을 분사하도록 상기 제1노즐을 위치시키고, 상기 제2노즐이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 상기 식각 방해 유체를 분사하도록 상기 제2노즐을 위치시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2노즐로 식각 방해 유체인 초순수를 공급하는 초순수 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 초순수 공급부는
    상기 제2노즐로 공급되는 초순수를 가열하는 가열기 또는 냉각하는 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제2노즐이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 기판의 가장자리까지 이동하면서 식각 방해 유체인 초순수를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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