KR20110068927A - 에칭 방법, 미세 구조체의 제조 방법 및 에칭 장치 - Google Patents
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Abstract
한 실시 형태에서, 에칭 방법이 개시된다. 본 방법은, 황산 용액을 전기 분해함으로써 산화성 물질을 생성하고, 상기 생성된 산화성 물질의 생성량을 제어함으로써 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 생성된 에칭 용액을 작업 대상물의 표면에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2009년 12월 16일자로 출원된 우선권인 일본 특허 출원 제2009-285433호에 기초하며, 이로부터의 우선권의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다.
본 명세서에 설명된 실시 형태들은 일반적으로 에칭 방법, 미세 구조체의 제조 방법 및 에칭 장치에 관한 것이다.
반도체 장치 및 MEMS(microelectromechanical systems)의 분야에서는 리소그래피 기술을 사용해서 표면에 미세한 벽체를 갖는 미세 구조체가 제조된다.
제조 프로세스 동안 레지스트가 형성된다. 사용된 레지스트는 농황산과 과산화수소수와의 혼합액인 SPM(sulfuric acid hydrogen peroxide mixture) 용액을 사용해서 박리된다. SPM 용액은 또한 금속 제거 공정에서도 사용된다(예를 들어, JP-A 2007-123330(공개) 참조).
여기서, 농황산과 과산화수소수를 혼합시키면 산화성 물질(예를 들어, 과산화일황산(peroxomonosulfuric acid))이 생성된다. 이 산화성 물질은 물과 반응하여 분해된다. 그래서, SPM 용액의 액 조성을 일정한 값으로 유지하는 것이 어렵다.
따라서, 황산의 수용액을 전기 분해함으로써 생성된 산화성 물질을 사용해서 실리콘 웨이퍼 등에 부착된 레지스트를 박리하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, JP-A 2006-111943 참조).
JP-A 2006-111943(공개)에 개시된 기술에 의하면, 황산의 수용액으로부터 산화성 물질을 생성할 수 있다. 따라서, 박리액의 액 조성을 안정시킬 수 있다.
여기서, 제거 대상인 레지스트는 주로 유기물로 이루어지며, 금속 및 금속 화합물로 주로 이루어진 재료와는 조성 및 성질에 있어서 매우 다르다. 또한, 박리액은 레지스트 아래에 형성되어 있는 금속 및 금속 화합물로 주로 이루어지는 막에 손상을 입히지 말아야 할 필요도 있다.
따라서, JP-A 2006-111943(공개)에 개시된 산화성 물질을 포함하는 박리액은 미세 구조체의 표면에 형성된 금속 및 금속 화합물을 제거하기 위한 애칭 용액으로서 사용되기에 충분하지 않다. 반면, SPM 용액은 금속 및 금속 화합물을 제거하기 위한 에칭 용액으로 사용될 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 액 조성을 일정한 값으로 유지하는 것이 어려워 안정적인 에칭을 하지 못할 수 있다.
일 실시 형태에서, 에칭 방법이 개시된다. 상기 방법은, 황산 용액을 전기 분해함으로써 산화성 물질을 생성하고, 상기 생성된 산화성 물질의 생성량을 제어함으로써 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 생성된 에칭 용액을 작업 대상물의 표면에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 미세 구조체를 제조하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 에칭 방법을 사용하여 금속 및 금속 화합물 중 적어도 하나를 제거함으로써 미세 구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 에칭 방법은, 황산 용액을 전기 분해함으로써 산화성 물질을 생성하고, 생성된 산화성 물질의 생성량을 제어함으로써 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 생성된 에칭 용액을 작업 대상물의 표면에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일반적으로, 일 실시 형태에 따르면, 에칭 장치는 황산 전해부, 황산 공급부, 제어부, 에칭부 및 에칭 용액 공급부를 포함한다. 황산 전해부는 양극, 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 격막, 상기 양극과 상기 격막 사이에 제공된 양극 챔버 및 상기 음극과 상기 격막 사이에 제공된 음극 챔버를 포함하며, 상기 황산 전해부는 상기 양극 챔버에서 황산 용액을 전기 분해하여 산화성 물질을 생성함으로써 상기 산화성 물질을 포함하는 에칭 용액을 생성하도록 구성되어 있다. 황산 공급부는 상기 황산 용액을 상기 양극 챔버에 공급하도록 구성되어 있다. 제어부는 상기 산화성 물질의 생성량을 제어하도록 구성되어 있다. 에칭부는 작업 대상물을 에칭하도록 구성되어 있다. 에칭 용액 공급부는 상기 에칭부에 상기 에칭 용액을 공급하도록 구성되어 있다. 제어부는 상기 산화성 물질의 생성량을 제어하여 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성한다.
본 발명의 에칭 용액, 에칭 장치 및 에칭 방법은 확산 공정에서 사용된 금속막의 제거에 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 에칭 용액, 에칭 장치 및 에칭 방법을 사용하여 금속 및 금속 화합물 중 적어도 하나를 제거함으로써 미세 구조체를 형성할 수 있다. 그 결과, 수율 및 생산성을 향상할 수 있고 비용 저감을 달성할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 에칭 장치를 예시하는 모식도.
도 2는 황산의 농도 제어 수단, 황산 용액의 온도 제어 수단 및 가스 처리 수단을 예시하는 모식도.
도 3a 및 도 3b는 황산 전해부에서의 산화성 물질의 생성 메커니즘을 예시하는 모식도.
도 4는 산화성 물질의 양(산화종 농도)의 시간적 변화를 예시하는 그래프.
도 5 및 도 6은 에칭 레이트의 시간적 변화를 예시하는 그래프.
도 7은 또 다른 실시 형태에 따른 에칭 장치를 예시하는 모식도.
도 2는 황산의 농도 제어 수단, 황산 용액의 온도 제어 수단 및 가스 처리 수단을 예시하는 모식도.
도 3a 및 도 3b는 황산 전해부에서의 산화성 물질의 생성 메커니즘을 예시하는 모식도.
도 4는 산화성 물질의 양(산화종 농도)의 시간적 변화를 예시하는 그래프.
도 5 및 도 6은 에칭 레이트의 시간적 변화를 예시하는 그래프.
도 7은 또 다른 실시 형태에 따른 에칭 장치를 예시하는 모식도.
본 발명의 실시 형태는 이제 도면을 참조하여 예시될 것이다. 도면에서, 동일한 구성요소는 동일한 참조 번호로 표기될 것이며, 그 상세한 설명은 적절하게 생략된다.
도 1은 실시 형태에 따른 에칭 장치를 예시하는 모식도이다.
본 실시 형태에 따른 에칭 장치(5)는 황산 전해부(10), 에칭부(12), 에칭 용액 공급부(14), 황산 공급부(15) 및 제어부(76)를 포함한다.
황산 전해부(10)는 황산 용액을 전기 분해해서 양극 챔버(30)에서 산화성 물질을 생성하여, 산화성 물질을 포함하는 에칭 용액을 생성하는 기능을 갖는다.
황산 전해부(10)는 양극(32), 음극(42), 양극(32)과 음극(42) 사이에 제공된 격막(20), 양극(32)와 격막(20) 사이에 제공된 양극 챔버(30) 및 음극(42)와 격막(20) 사이에 제공된 음극 챔버(40)를 포함한다.
격막(20), 양극 챔버(30) 및 음극 챔버(40)의 상단부에는 상단부 밀봉부(22)가 제공된다. 격막(20), 양극 챔버(30) 및 음극 챔버(40)의 하단부에는 하단부 밀봉부(23)가 제공되어 있다. 양극(32)와 음극(42)은 격막(20)을 개재하여 대향하고 있다. 양극(32)은 양극 지지체(33)에 의해 지지되고, 음극(42)은 음극 지지체(43)에 의해 지지되어 있다. 양극(32)과 음극(42) 사이에는 직류 전원(26)이 접속되어 있다.
양극(32)은 도전성의 양극 기체(34)와 이 양극 기체(34)의 표면에 형성된 양극 도전성막(35)으로 이루어진다. 양극 기체(34)는 양극 지지체(33)의 내면에 의해 지지된다. 양극 도전성막(35)은 양극 챔버(30)에 면하고 있다.
음극(42)은 도전성의 음극 기체(44)와 이 음극 기체(44)의 표면에 형성된 음극 도전성막(45)으로 이루어진다. 음극 기체(44)는 음극 지지체(43)의 내면에 의해 지지된다. 음극 도전성막(45)은 음극 챔버(40)에 면하고 있다.
양극 챔버(30)의 하단부측에는 양극 입구부(19)가 형성되고, 양극 챔버(30)의 상단부측에는 양극 출구부(17)가 형성되어 있다. 양극 입구부(19) 및 양극 출구부(17)는 양극 챔버(30)와 연통하고 있다. 음극 챔버(40)의 하단부측에는 음극 입구부(18)가 형성되고, 음극 챔버(40)의 상단부측에는 음극 출구부(16)가 형성되어 있다. 음극 입구부(18) 및 음극 출구부(16)는 음극 챔버(40)와 연통하고 있다.
에칭부(12)는 황산 전해부(10)에서 생성된 산화성 물질을 포함하는 용액(이하, 에칭 용액이라고 함)을 사용하여 작업 대상물 W를 에칭하는 기능을 갖는다.
황산 전해부(10)에서 생성된 에칭 용액은 양극 출구부(17)로부터 에칭 용액 공급부(14)를 통해 에칭부(12)에 제공된 노즐(61)에 공급된다.
에칭 용액 공급부(14)는 에칭 용액을 에칭부(12)에 공급하는 기능을 갖는다. 또한, 에칭 공급부(14)는 에칭부(12)로부터 배출된 에칭 용액을 회수하여 재사용하는 기능을 또한 갖는다.
노즐(61)은 작업 대상물 W에 대하여 에칭 용액을 분출하기 위한 분출구(jetting port)를 갖는다. 이 분출구에 대향하여 작업 대상물 W를 적재하는 적재부(62)가 제공되어 있다. 적재부(62)는 커버(29)의 내부에 제공되어 있다. 에칭 용액을 노즐(61)로부터 작업 대상물 W를 향해서 분출함으로써, 작업 대상물 W의 상부의 금속과 금속 화합물을 제거할 수 있다. 여기서, 도 1에 예시된 에칭부(12)는 싱글 웨이퍼 에칭부(12)이다. 그러나, 대안으로, 에칭부(12)는 에칭 용액 속에 복수의 작업 대상물 W를 침지시키는 소위 일괄(batch) 에칭부일 수도 있다.
양극 출구부(17)는 개/폐 밸브(73a)가 제공된 관로(73)를 통해 에칭 용액 유지부인 탱크(28)에 접속되어 있다. 탱크(28)는 관로(74)를 통해서 노즐(61)에 접속된다. 탱크(28) 내에 저류되고 유지되는 에칭 용액은 펌프(81)의 작동에 의해 관로(74)를 통해서 노즐(61)에 공급된다. 또한, 관로(74)에 있어서, 펌프(81)의 배출 측에는 개/폐 밸브(74a)가 제공되어 있다. 탱크(28)에 에칭 용액을 저류하고 유지함으로써, 황산 전해부(10)에서 생성된 에칭 용액의 양적 변동을 완충할 수 있다. 또한, 탱크(28)에 히터를 제공할 수도 있다. 이로 인해 에칭 용액의 온도 제어가 가능하게 된다.
에칭부(12)로부터 배출된 에칭 용액은 에칭 공급부(14)에 의해 회수되어 에칭부(12)로 재공급가능하다. 예를 들어, 에칭부(12)로부터 배출된 에칭 용액은, 회수 탱크(63), 필터(64), 펌프(82) 및 개/폐 밸브(91)를 이 순서대로 통과하여, 탱크(28)에 공급된다. 이후, 에칭 용액은 탱크(28)로부터 에칭부(12)에 공급되어 작업 대상물 W를 에칭할 수 있게 된다. 따라서, 에칭에서는, 사용된 에칭 용액이 순환되어 재사용될 수 있다. 이러한 에칭 용액의 재사용은 가능한 한 많이 반복될 수 있다. 따라서, 에칭 용액을 생성하는 데 필요한 (예를 들면 약품과 같은) 재료의 양과 소비되는 액의 양을 감소시킬 수 있다.
회수 탱크(63)에는 배출 관로(75) 및 배출 밸브(75a)가 제공되어, 에칭부(12)에서 에칭된 금속 및 금속 화합물을 필요에 따라 시스템의 외부로 배출할 수 있다. 필터(64)는 에칭부(12)로부터 배출된 에칭 용액 중에 포함된 금속 등을 제거하는 기능을 갖는다.
황산 공급부(15)는 양극 챔버(30)에 황산 용액을 공급하는 기능을 갖는다. 황산 공급부(15)는 양극 챔버(30)에 황산 용액을 공급하는 황산 탱크(60), 음극 챔버(40)에 이온 교환수를 공급하는 이온 교환수 공급부(탱크)(27)를 포함한다. 여기서, 이온 교환수 공급부(27)는 양극 챔버(30)에 공급될 수도 있다.
황산 탱크(60)는 대략 20 내지 70 질량 퍼센트의 황산 용액을 저류한다. 펌프(80)의 동작에 의해, 황산 탱크(60) 내의 황산 용액은 개/폐 밸브(70), 개/폐 밸브(70)의 하류측의 관로 및 양극 입구부(19)를 지나 양극 챔버(30)에 공급된다. 이온 교환수 공급부(27)는, 예를 들면, 이온 교환수를 저류한다. 이온 교환수 공급부(27) 내의 이온 교환수는 개/폐 밸브(71) 및 음극 입구부(18)를 지나 음극 챔버(40)에 공급된다. 황산 탱크(60)와 이온 교환수 공급부(27)는 관로(85) 및 관로 상에 제공된 개/폐 밸브(72)를 통해 접속되어 있다. 황산 탱크(60) 내의 황산 용액이 관로(85)를 통과하여 이온 교환수 공급 채널(86) 내에 합류됨으로써, 황산 탱크(60) 내의 황산 용액은 이온 교환수로 희석되며, 이 희석된 황산 용액이 음극 챔버(40)에 공급된다.
예를 들면, 30 질량 퍼센트의 황산 용액이 양극 입구부(19)를 통해 양극 챔버(30)에 공급되는 반면, 농도가 더 낮은 황산 용액이 음극 입구부(18)를 통해 음극 챔버(40)에 공급된다.
이 실시 형태의 구성에서는, 대략 20 내지 70 질량 퍼센트의 황산 용액이 황산 탱크(60)로부터 공급된다. 그러나, 대안의 구성으로서, 더 높은 농도의 황산 용액이 공급될 수 있다. 예를 들면, 96 질량 퍼센트의 황산 용액을 양극 입구부(19)를 통해 양극 챔버(30)에 공급할 수 있다. 이 구성에서는, 70 질량 퍼센트의 황산 용액이 음극 입구부(18)를 통해 음극 챔버(40)에 공급될 수 있다.
더 높은 농도의 황산이 공급되는 이러한 경우에서도, 음극 측에 공급되는 황산의 농도는 양극 측에 공급되는 황산의 농도보다도 낮게 된다. 이로 인해 황산의 전기 분해로 인한 격막(20)의 손상을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로, 황산의 전기 분해 반응 동안, 음극측의 물이 양극측으로 이동한다. 따라서, 음극측의 황산 농도가 증가하고, 이로 인해 격막(20)이 열화하기 쉬워진다. 따라서, 음극측의 황산 농도를 더 낮게 한다면, 음극측의 황산 농도가 증가하는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 격막(20)으로서 이온 교환막을 사용한 경우에서는, 농도가 높은 황산 용액에 있어서, 이온 교환막의 저항이 증대할수록 수분 포함량이 감소한다. 이로 인해 셀 전압이 상승하는 문제가 발생한다. 또한, 이러한 문제를 완화하기 위해, 음극 측의 황산 농도를 낮게 해서 이온 교환막에 물이 공급되게 한다. 그러면, 이온 교환막의 저항이 증가하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 황산 공급부(15)에는 황산의 농도 제어 수단, 황산 용액의 온도 제어 수단 및 가스 처리 수단이 더 제공될 수 있다.
도 2는 황산의 농도 제어 수단, 황산 용액의 온도 제어 수단 및 가스 처리 수단을 예시하는 모식도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 황산의 농도 제어 수단의 일례에서, 황산 탱크(60)는 혼합 탱크이다. 황산의 농도 제어 수단은 농황산을 혼합 탱크에 공급하는 농황산 공급부(50) 및 혼합 탱크에 희석용 이온 교환수를 공급하는 희석부(51)를 포함할 수 있다.
대안으로는, 황산의 농도 제어 수단은 에칭 용액을 저류하는 탱크(28) 상에, 노즐(61) 상에, 또는 관로(73, 74) 상에 제공될 수도 있다.
황산의 온도 제어 수단은, 예를 들면, 황산 탱크(60)와 양극 입구부(19) 사이의 관로 상에 제공되는 열 교환기(52)일 수 있다.
여기서, 대안으로, 황산의 온도 제어 수단은 황산 탱크(60) 내부에 제공될 수도 있고, 또는 양극 지지체(33) 등을 덮도록 제공될 수도 있다.
또한, 황산 용액의 온도 제어 수단은 가열 또는 냉각, 또는 가열 및 냉각을 행하도록 구성될 수 있다.
가스 처리 수단은, 예를 들면, 전기 분해에 의해 발생되는 가스(예를 들면, 양극(32) 측에서 발생되는 산소 가스, 및 음극(42) 측에서 발생되는 수소 가스)를 전해액(황산 용액)으로부터 제거하기 위한 수단일 수 있다. 예를 들면, 가스 처리 수단은 기체-액체 분리(gas-liquid separation)를 위한 액면(liquid level)을 형성함으로써 가스를 제거하는 수단일 수 있다.
이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 기체-액체 분리를 행하는 가스 처리기(53)는 관로의 중간에 제공될 수 있다. 대안으로, 탱크(28), 황산 탱크(60), 양극 챔버(30) 및 음극 챔버(40)에 가스 처리 수단으로서의 기능(예를 들면, 기체-액체 분리 기능)이 제공될 수 있다.
또한, 상술한 개/폐 밸브(70, 71, 72, 73a, 74a, 75a 및 91)도 각 용액의 유량(flow rate)을 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 펌프(80, 81 및 82)도 각 용액의 유속(flow velocity)을 제어하는 기능을 갖는다.
제어부(76)는 황산 전해부(10) 내의 산화성 물질의 생성량(산화종 농도)을 제어하여, 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하는 기능을 갖는다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 황산 전해부(10) 내의 산화성 물질의 생성량(산화종 농도)은 직류 전원(26)을 제어하여 제어될 수 있다. 이 경우, 직류 전원(26)은, 전류값, 전압값 및 통전 시간(energization time) 중 적어도 하나를 변화시키거나 또는 전해 셀의 수 및 전해액(황산 용액)의 공급 유량을 변화시키도록 제어된다. 따라서, 전해 조건은 황산 전해부(10) 내의 산화성 물질의 생성량(산화종 농도)을 제어하도록 제어될 수 있다.
대안으로, 온도 제어 수단(예를 들면, 도 2에 예시된 열 교환기(52))은, 황산 전해부(10) 내의 용액의 온도를 변화시켜, 산화성 물질의 생성량(산화종 농도)을 제어하도록 제어부(76)에 의해 제어될 수 있다. 이 경우, 황산 용액을 전기 분해하는 온도는 40℃ 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
여기서, 또한, 전해 조건 및 용액의 온도 둘 다를 제어할 수도 있다.
양극 지지체(33), 음극 지지체(43), 음극 출구부(16), 양극 출구부(17), 음극 입구부(18), 양극 입구부(19) 및 에칭부(12)의 커버(29)의 재료는, 내황산성의 관점에서, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지를 사용하면 좋다.
에칭부(12)의 에칭 용액을 공급하는 배관은 단열재를 감은 불소계 수지 튜브일 수 있다. 이 배관에는 불소계 수지로 이루어지는 인라인 히터가 제공될 수 있다. 에칭 용액을 내보내는 펌프는 내열 및 내산화성을 갖는 불소계 수지로 이루어지는 벨로즈(bellows) 펌프일 수 있다. 황산 용액을 수용하는 각종 탱크의 재료는 예를 들어 석영일 수 있다. 또한, 이 탱크들에는 오버플로우 제어부 및 온도 제어부가 적절하게 제공될 수도 있다.
격막(20)은, 예를 들어, 상품명 포어플론(Poreflon)의 PTFE 다공질 격막을 포함하는 (가수 분해된) 중성막 또는 상품명 나피온(Nafion), 아시플렉스(Aciplex) 및 플레미온(Flemion)의 양이온 교환막일 수 있다. 그러나, 양극 챔버 및 음극 챔버에서의 생성물을 분리하여 제조할 수 있기 때문에 후자, 즉, 양이온 교환막의 사용이 바람직하다. 격막(20)의 치수는, 예를 들어, 약 50 평방센티미터일 수 있다. 상단부 밀봉부(22) 및 하단부 밀봉부(23)는, 예를 들어, 불소계 수지로 코팅된 O링인 것이 바람직하다.
양극 기체(34)의 재료는, 예를 들어, p형의 실리콘 또는 티타늄 또는 니오븀과 같은 밸브 금속일 수 있다. 여기서, 밸브 금속이란 양극 산화에 의해 표면이 산화물 코팅으로 균일하게 덮이고 우수한 내식성을 갖는 금속을 말한다. 음극 기체(44)는, 예를 들어, n형의 실리콘으로 이루어질 수 있다.
음극 도전성막(45)의 재료는, 예를 들어, 글래시 카본(glassy carbon)일 수 있다. 한편, 양극 챔버(30)에는 비교적 농도가 높은 황산이 공급될 수 있다. 따라서, 양극 도전성막(35)의 재료는 내구성의 관점에서 붕소, 인 또는 질소를 도핑한 도전성 다이아몬드 막이 바람직하다. 물론, 음극 도전성막(45)의 재료도 도전성 다이아몬드 막일 수 있다. 또한, 양극측과 음극측 둘 다에 도전성막과 기체가 동일한 재료로부터 형성되도록 해도 좋다. 이 경우, 음극 기체(44)가 글래시 카본으로 이루어지거나 또는 양극 기체(34)가 도전성 다이아몬드 막으로 이루어진 경우, 기체 자체가 전극 촉매성을 갖는 도전성막을 구성하므로, 전해 반응에 기여할 수 있다.
다이아몬드는 화학적으로, 기계적으로 및 열적으로 안정적이지만 도전성은 좋지 않다. 따라서, 다이아몬드를 전기 화학 시스템에 사용하는 것이 곤란했다. 그러나, 열 필라멘트 CVD(HF-CVD, hot filament chemical vapor deposition)법 또는 플라즈마 CVD법을 사용하여, 붕소 가스나 질소 가스를 공급하면서 성막함으로써 도전성의 다이아몬드 막을 얻을 수 있다. 이 도전성의 다이아몬드 막은, "전위창(potential window)"이 예를 들어 3-5 볼트만큼 넓고, 전기 저항이 예를 들어 5 내지 100 밀리옴 센티미터이다.
여기서, "전위창"이란, 물의 전기 분해에 필요한 최저 전위(1.2 볼트 이상)를 말한다. 이 "전위창"은 재료에 좌우된다. "전위창"이 넓은 재료를 사용하여 "전위창" 내의 전위에서 전기 분해를 행한 경우, "전위창" 내의 산화 환원 전위를 갖는 전기 분해 반응이 물의 전기 분해에 우선하여 진행될 수 있다. 따라서, 전기 분해하기 어려운 물질의 산화 반응 또는 환원 반응이 우선적으로 진행할 수도 있다. 따라서, 이러한 도전성 다이아몬드 막을 사용함으로써, 종래의 전기 화학 반응에서는 불가능했던 물질의 분해 및 합성이 가능하게 된다.
HF-CVD법에서는, 다음과 같이 성막이 행해진다. 우선, 고온의 텅스텐 필라멘트에 원료 가스를 공급하여 분해하고, 막 성장에 필요한 기(radical)를 생성한다. 다음으로, 생성된 기를 기체 표면에 확산시키고, 확산된 기를 다른 반응성 가스와 반응시켜서 성막을 행한다.
다음으로, 황산 전해부(10)에서의 산화성 물질의 생성 메커니즘을 예시한다.
도 3a 및 도 3b는 황산 전해부에서의 산화성 물질의 생성 메커니즘을 예시하기 위한 모식도이다. 도 3b는 도 3a의 A-A선 단면을 나타내는 모식도이다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 양극(32)과 음극(42)은 격막(20)을 사이에 두고 대향한다. 양극(32)은 양극 도전성막(35)이 양극 챔버(30)에 면하고 있고, 양극 지지체(33)에 의해 지지되어 있다. 음극(42)은 음극 도전성막(45)이 음극 챔버(40)에 면하고 있고, 음극 지지체(43)에 의해 지지되어 있다. 전해부 덮개(enclosure)(24)가 격막(20), 양극 지지체(33) 및 음극 지지체(43) 각각의 양단부에 제공되어 있다.
양극실(30)에는, 양극 입구부(19)를 통해, 예를 들어, 30 질량 퍼센트의 황산 용액이 황산 탱크(60)로부터 공급된다. 음극실(40)에는, 음극 입구부(18)를 통해, 그 황산 농도가 황산 용액의 농도보다 낮아지도록, 황산 탱크(60) 및 이온 교환수 공급부(27)로부터 황산 용액 및 이온 교환수가 공급된다.
양극(32)에는 정전압을 인가하고, 음극(42)에는 부전압을 인가한다. 그러면, 양극 챔버(30)와 음극 챔버(40) 각각에서 전기 분해 반응이 발생한다. 양극 탬버(30)에서는, 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표현된 반응이 발생한다.
따라서, 양극 챔버(30)에서는 화학식 2의 반응에 의해 과산화일황산 이온(HSO5 -)이 생성된다. 또한, 다른 반응에서는, 화학식 1 및 화학식 3의 단위 반응에 의해 화학식 4에 나타낸 바와 같이 전 반응이 발생하여 과산화일황산 이온(HSO5 -)과 황산도 발생한다. 에칭 용액에 이 과산화일황산의 소정의 양이 포함된다면, 금속 및 금속 화합물의 에칭을 촉진시킬 수 있다.
혹은, 화학식 1 및 화학식 3의 단위 반응에 의해, 화학식 5에 나타낸 바와 같이, 과산화수소(H2O2)가 생성된 후, 화학식 4의 과산화일황산 이온(HSO5 -)이 생성되는 경우도 있다. 혹은, 화학식 1의 반응에 의해, 과산화이황산(H2S2O8)이 생성되는 경우도 있다. 화학식 4와 화학식 5는 화학식 1로부터의 2차 반응을 나타낸다.
음극 챔버(40)에서는 화학식 6에 나타낸 바와 같이, 수소 가스가 생성된다. 이것은 양극 측에서 발생된 수소 이온(H+)이 격막(20)을 통해서 이동하여, 전기 분해 반응이 발생하기 때문이다. 수소 가스는 음극 출구부(16)를 통해서 음극 챔버(40)로부터 배출된다.
여기서, 과산화일황산(H2SO5)은 물과 반응하여 분해되어 물 속에서는 불안정하게 존재한다. 그로 인해, 에칭 용액의 액 조성이 변화하여, 안정적인 에칭을 행할 수 없게 될 수 있다. 또한, 에칭 용액의 교체 빈도가 높아져, 제조 비용이 증가하는 문제가 생긴다. 또한, 이와 같이 에칭 용액의 액 조성이 변화하면 일괄 에칭 장치에 있어서 1 롯트(lot) 당 작업 대상물의 수가 제한되며, 이로 인해 처리 효율이 낮아진다는 문제가 발생한다.
본 실시 형태에서는, 황산 용액을 전기 분해함으로써, 예를 들어, 과산화일황산(H2SO5)과 과산화이황산(H2S2O8)이 생성된다. 또한, 상술한 화학식에서는 나타나지는 않았지만, 과산화일황산(H2SO5)과 과산화이황산(H2S2O8) 이외에도, 산화성 물질로서 오존 및 과산화수소도 생성된다. 그로 인해, 황산 용액을 전기 분해함으로써, 화학식 7에 나타낸 바와 같이, 이 산화성 물질들을 포함하는 에칭 용액을 생성할 수 있다. 이 경우, 산화성 물질(특히, 과산화일황산)을 분해시키는 물은 부생성물로서 생성되지 않고, 수소 가스가 부생성물로서 생성된다. 그러나, 이 수소 가스는 에칭 처리에는 영향을 끼치지 않는다.
그로 인해, 산화성 물질이 생성되는 양극 챔버(30)에 농도가 높은(예를 들어, 70 질량 퍼센트)의 황산 용액을 공급함으로써, 최소의 양의 물로 산화성 물질을 생성할 수 있다. 이에 의해, 특히, 물과 반응하여 분해되는 과산화일황산을 안정적으로 생성할 수 있고, 과산화일황산을 정량적으로 그리고 다량으로 공급하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 예를 들어, 에칭 레이트 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 비용의 저감도 달성할 수 있다.
여기서, 농도가 낮은(예를 들어, 30 질량 퍼센트) 황산 용액을 양극 챔버(30)에 공급하는 경우에는, 에칭 장치(5)의 취급이 용이하게 된다.
양극 챔버(30) 및 음극 챔버(40)에 공급되는 황산 용액의 농도는 상술한 농도에 한정되지 않고, 적절하게 변경될 수 있다.
여기서, 음극 챔버(40)에 공급되는 황산 용액의 농도에 관계없이, 20 내지 70 질량 퍼센트의 황산 용액이 양극 챔버(30)에 공급되면, 산화성 물질의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 농황산 용액과 희석 황산 용액은 그 특성이 크게 상이하다. 이러한 특성 중 하나가 탈수 작용(dehydration effect)이다. 농황산 용액에서, SO3 분자는 H20 분자를 빼앗는 탈수 작용을 갖고 있다. 이로 인해 다른 원자 및 분자와 자유롭게 반응할 수 있는 물분자의 비율이 매우 낮아진다. 따라서, 농황산용액 중에서는, 물에 의한 과산화일황산의 분해 반응이 억제될 수 있고, 이로 인해 과산화일황산의 안정적인 생성 및 공급이 가능하게 된다. 따라서, 과산화일황산의 안정적인 생성은 약 70 질량 퍼센트의 농황산 용액을 양극 챔버(30)에 공급함으로써 달성될 수 있다.
다음으로, 황산 전해부(10)에서 생성되는 산화성 물질을 포함하는 용액(에칭 용액)에 대하여 더 예시한다.
반도체 장치 및 MEMS의 분야에 있어서, 미세 구조체를 제조할 때에 미세 구조체의 표면에 부착된 레지스트를 박리액을 사용하여 박리하는 경우가 있다. 이러한 박리액으로서 산화성 물질을 포함하는 용액이 알려져 있다.
그러나, 제거 대상인 레지스트는 주로 유기물로 이루어져 있으며, 금속 및 금속 화합물로 주로 이루어진 재료와는 조성 및 성질에 있어서 매우 다르다. 또한, 박리액은 레지스트 아래에 형성되어 있는 금속 및 금속 화합물로 주로 이루어지는 막에 손상을 입히지 말아야 할 필요도 있다.
그로 인해, 종래에서는, 산화성 물질을 포함하는 박리액은 미세 구조체의 표면에 형성된 금속 및 금속 화합물을 제거하는 에칭 용액으로서 사용될 수 없었다.
본 발명자들은 검토의 결과, 박리액에 포함되는 산화성 물질과 에칭 용액에 포함되는 산화성 물질은 제거 대상인 재료에 대한 작용에 있어 상이한 것을 발견하였다.
보다 구체적으로, 발명자들은, 박리액에 포함되는 산화성 물질은 제거 대상인 레지스트를 직접적으로 용해하는 데에 사용되는 한편, 에칭 용액에 포함되는 산화성 물질은 제거 대상인 금속 등의 이온화를 촉진시키는 데에 사용된다는 것을 발견하였다.
이와 같은 작용의 차이에 기초하는 추가의 검토에 의해, 발명자들은 에칭 용액에 포함되는 산화성 물질의 양에 관한 적정 범위를 발견했다.
보다 구체적으로, 박리액의 경우에는, 포함되는 산화성 물질의 양이 (예를 들어, 1.0 ㏖/L 까지) 증가되면 박리 성능을 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. 그러나, 에칭 용액의 경우에는, 발명자들은, 박리액의 경우에서와 같이 포함되는 산화성 물질의 양이 증가하면 하층막이 손상을 입는다는 것을 발견하였다.
본 발명자들의 발견에 따르면, 에칭 용액에 포함된 산화성 물질의 양이 0.5㏖/L 이하로 설정되면 바람직한 에칭을 행할 수 있다.
또한, 에칭 용액으로서는, 농황산과 과산화수소수와의 혼합액인 SPM 용액이 종종 사용된다.
그러나, 산화성 물질(예를 들어, 과산화일황산)은 물과 반응하여 분해된다. 그래서, SPM 용액 중의 산화성 물질의 양이 변화하게 되고, 이로 인해 에칭 레이트가 시간적으로 변화해버린다고 하는 문제가 발생한다. 이 경우, 에칭 레이트의 시간적 변화로 인해 안정적인 에칭을 행할 수 없게 될 수도 있다.
도 4는 산화성 물질의 양(산화종 농도)의 시간적 변화를 예시하는 그래프이다.
도 4에서, eS4 내지 eS6은 본 실시 형태에 따른 에칭 용액을 나타낸다. 보다 구체적으로, 플롯 eS4는 본래의 산화종 농도가 약 0.5㏖/L인 경우를 나타낸다. 플롯 eS5는 본래의 산화종 농도가 약 0.2㏖/L인 경우를 나타낸다. 플롯 eS6은 본래의 산화종 농도(산화성 물질의 양)가 약 0.1㏖/L인 경우를 나타낸다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 에칭 용액 eS4 내지 eS6은 산화종 농도의 시간적 변화를 대폭 억제할 수 있다.
그로 인해, SPM 용액을 사용하는 경우에 비해, 에칭 레이트의 시간적 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 안정적인 에칭을 행할 수 있다.
도 5 및 도 6은 에칭 레이트의 시간적 변화를 예시하는 그래프이다.
여기서, 도 5는 에칭 대상이 금속인 경우를 나타내며(도 5는 니켈(Ni)의 경우를 나타냄), 도 6은 에칭 대상이 금속 화합물인 경우를 나타낸다(도 6은 질화티타늄(TiN))의 경우를 나타낸다).
또한, 각 도면에서, SH는 SPM 용액을 나타내며, eS1 내지 eS6은 본 실시 형태에 따른 에칭 용액을 나타낸다. 플롯 eS1 내지 eS4는 본래의 산화종 농도가 약 0.5㏖/L인 경우를 나타낸다. 플롯 eS5는 본래의 산화종 농도가 약 0.2㏖/L인 경우를 나타낸다. 플롯 eS6은 본래의 산화종 농도가 약 0.1㏖/L인 경우를 나타낸다. 플롯 eS1 내지 eS4는 전기 분해되는 황산 용액의 농도에 있어 상이하다. SPM 용액 SH의 온도는 약 120℃로 설정되었고, 애칭 용액 eS1 내지 eS6의 온도는 100℃로 설정되었다.
SPM 용액 SH의 경우, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 니켈(N)의 에칭 레이트가 대폭 저하된다. 또한, 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 질화티타늄(TiN)의 에칭 레이트가 시간이 지남에 따라 대폭 저하된다.
이에 대해, 본 실시 형태에 따른 에칭 용액 eS1 내지 eS6의 경우, 에칭 레이트를 시간적으로 안정시킬 수 있다.
또한, 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 변화시킴으로써, 원하는 에칭 레이트를 얻을 수 있다. 예를 들어, 큰 면적을 효율적으로 에칭하기 위해서는, 에칭 레이트가 높아지게 하는 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 선택할 수 있다. 한편, 에칭 레이트를 억제하여 정확하게 에칭하기 위해서는, 에칭 레이트가 낮아지게 하는 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 선택할 수 있다. 또한, 에칭 레이트는 제거 대상 재료에 따라서 최적으로 채택될 수도 있다.
여기서, 산화종 농도(산화성 물질의 양)의 제어는, 황산 전해부(10)에서의 전해 조건 및 온도를 제어함으로써 행해질 수 있다. 예를 들어, 제어부(76)에 의해 직류 전원(26)을 제어함으로써, 전류값, 전압값, 통전 시간 중 적어도 어느 하나를 변화시키거나, 전해 셀의 수, 전해액(황산 용액)의 공급 유량을 변화시킨다. 따라서, 전해 조건를 제어할 수 있다. 혹은, 제어부(76)에 의해 온도 제어 수단(예를 들어, 도 2에 예시된 열 교환기(52))을 제어하여 황산 전해부(10) 내의 용액의 온도를 변화시켜, 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 제어할 수도 있다. 또한, 전해 조건와 용액의 온도의 둘 다를 제어하는 것도 가능하다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 에칭 방법을 에칭 장치(5)의 동작과 함께 예시한다.
우선, 황산 전해부(10)에서, 황산 용액이 전기 분해되어 산화성 물질(예를 들어, 과산화일황산 및 과산화이황산)을 포함하는 에칭 용액이 생성된다. 이때, 황산 전해부(10)에서의 산화성 물질의 생성량(산화종 농도)은 제어부(76)에 의해 제어된다. 예를 들어, 직류 전원(26)을 제어함으로써, 전류값, 전압값 및 통전 시간 중 적어도 어느 하나를 변화시키거나, 전해 셀의 수 및 전해액(황산 용액)의 공급 유량을 변화시킨다. 따라서, 황산 전해부(10)에서의 산화성 물질의 생성량(산화종 농도)을 제어하도록 전해 조건이 제어된다. 혹은, 온도 제어 수단(예를 들어, 도 2에 예시된 열 교환기(52))을 제어하여, 황산 전해부(10)에서의 용액의 온도를 변화시켜 산화성 물질의 생성량(산화종 농도)을 제어할 수도 있다. 전해 조건와 용액의 온도의 둘 다를 제어하는 것 또한 가능하다. 여기서, 산화종 농도는 0.5㏖/L 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 황산 용액을 전기 분해할 때의 온도는 40℃ 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
황산 용액이 전기 분해되어 산화성 물질을 포함하는 에칭 용액을 생성하는 과정은 상술한 것과 마찬가지이기 때문에 그 설명은 생략한다.
황산 전해부(10)에서 생성된 에칭 용액은 양극 출구부(17) 및 개/폐 밸브(73a)를 통해 탱크(28)에 저류된다. 탱크(28) 내에 저류된 에칭 용액은 펌프(81)의 작동에 의해 관로(74)를 통해서 노즐(61)에 공급된다. 노즐(61)에 공급된 에칭 용액은 적재부(62)에 적재된 작업 대상물 W를 향해서 분출된다. 분출된 에칭 용액에 의해 작업 대상물 W상의 금속 및 금속 화합물이 제거된다. 즉, 에칭이 행해진다. 여기서, 소위 일괄 에칭의 경우, 노즐(61)로부터 배출되어 저류된 에칭 용액 중에 복수의 작업 대상물 W가 침지된다.
에칭에 이미 사용된 에칭 용액은, 회수 탱크(63), 필터(64), 펌프(82) 및 개/폐 밸브(91)를 이 순서대로 통과하여 탱크(28)에 공급되어 저류된다. 이 과정에서, 에칭에 이미 사용된 에칭 용액 중에 포함되어 있는 금속 등은 필터(64)에 의해 제거된다. 탱크(28) 내에 저류된 에칭 용액은 상술한 바와 같이 에칭에 재사용된다. 또한, 에칭에 이미 사용된 에칭 용액은 또한 필요에 따라 회수 탱크(63)로부터 배출 관로(75) 및 배출 밸브(75a)를 통해서 시스템의 외부로 배출될 수도 있다.
즉, 본 실시 형태에 따른 에칭 방법에서는, 황산 용액을 전기 분해하여 산화성 물질을 생성한다. 또한, 산화성 물질의 생성량은 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하도록 제어된다. 생성된 에칭 용액은 작업 대상물의 표면에 공급된다.
여기서, 산화종의 농도는 0.5㏖/L 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
공급되는 황산 용액의 농도는 20 질량 퍼센트 이상, 70 질량 퍼센트 이하인 것이 바람직하다. 또한, 산화성 물질의 생성량의 제어는, 황산 용액을 전기 분해 할 때의 전해 조건 및 온도 중 적어도 하나를 제어함으로써 행해질 수 있다.
에칭 용액은 전기 분해되지 않은 황산을 포함하고 있다. 황산 용액을 전기 분해하는 온도는 40℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 에칭의 목적에 따라 산화종 농도를 선택할 수 있다.
이 경우, 산화성 물질이 생성되는 양극 챔버(30)에 농도가 높은 황산 용액을 공급함으로써, 최소량의 물로 산화성 물질을 생성할 수 있다. 이에 의해, 특히, 물과 반응하여 분해되는 과산화일황산을 안정적으로 생성할 수 있다.
한편, 양극 챔버(30)에 농도가 낮은 황산을 공급하면, 에칭 장치(5)의 취급이 용이하게 된다.
본 실시 형태에 따르면, 산화성 물질을 포함하는 용액을 에칭 용액으로서 사용할 수 있다. 이로 인해, 에칭 레이트의 시간적 변화없이 안정적인 에칭이 가능하게 된다. 특히, 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 0.5㏖/L 이하로 설정하면, 바람직한 에칭을 행할 수 있다.
또한, 산화종 농도(산화성 물질의 양)의 시간적인 감소가 작으므로 순환 및 재이용에 기여할 수 있다.
또한, 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 변화시킴으로써, 원하는 에칭 레이트를 얻을 수 있다. 이 경우, 큰 면적을 효율적으로 에칭하기 위해서는, 에칭 레이트가 높아지게 하는 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 선택할 수 있다. 반면, 에칭 레이트를 억제하여 정밀한 에칭 처리를 행하는 경우에는, 에칭 레이트가 낮아지게 하는 산화종 농도(산화성 물질의 양)를 선택할 수 있다. 또한, 에칭 레이트는 제거 대상의 재료에 최적으로 채택될 수 있다. 여기서, 산화종 농도(산화성 물질의 양)의 제어는, 황산 전해부(10)에서의 전해 조건 및 온도를 제어함으로써 행해질 수 있다. 이것은, 산화종 농도(산화성 물질의 양)의 신속하고 정확한 조정을 가능하게 한다.
그 결과, 수율 및 생산성이 향상되고 비용 저감을 달성할 수 있다. 또한, 에칭액은 더 용이하게 순환 및 재이용될 수 있다. 따라서, 에칭 용액을 생성하는 데 필요한 (약품과 같은) 재료의 양과 소비되는 액의 양을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 미세 구조체를 제조하는 방법을 예시한다.
미세 구조체의 제조 방법은, 예를 들어, 반도체 장치의 제조 방법일 수 있다. 여기서, 소위 반도체 장치 제조 방법의 전 공정(upstream process)으로는, 성막, 레지스트 도포, 노광, 현상, 에칭 및 레지스트 제거에 의해 기판(웨이퍼) 표면에 패턴을 형성하는 공정, 검사 공정, 세정 공정, 열 처리 공정, 불순물 도핑 공정, 확산 공정 및 평탄화 공정이 있다. 또한, 소위 후 공정(downstream process)으로는, 다이싱, 적재, 본딩 및 봉입을 포함하는 조립 공정과 기능 및 신뢰성 검사 공정이 있다.
여기서, 예를 들어, 상술한 에칭 용액, 에칭 장치 및 에칭 방법은 확산 공정에서 사용된 금속막의 제거에 사용될 수 있다.
즉, 상술한 에칭 용액, 에칭 장치 및 에칭 방법을 사용하여 금속 및 금속 화합물 중 적어도 하나를 제거함으로써 미세 구조체를 형성할 수 있다.
그 결과, 수율 및 생산성을 향상할 수 있고 비용 저감을 달성할 수 있다. 여기서, 상술된 에칭 용액, 에칭 장치 및 에칭 방법 외의 구성도 각 공정의 기지의 기술에 기초할 수 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
앞서, 미세 구조체를 제조하는 방법의 일례로서 반도체 장치의 제조 방법을 예시하였다. 그러나, 미세 구조체의 제조 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 미세 구조체를 제조하는 방법은, 액정 표시 장치, 위상 쉬프트 마스크, MEMS 분야에 있어서의 마이크로머신, 및 정밀 광학 부품 등의 분야에도 적용가능하다.
상술한 에칭 장치는 에칭 용액의 순환 구성을 반드시 포함하는 것은 아니다. 도 7에 도시된 바와 같이, 에칭부(12)에서 이미 사용된 에칭 용액은 회수 탱크(63)에서 일단 회수된 후, 배출 관로(75)를 통해 시스템의 외부로 배출될 수도 있다.
또한, 작업 대상물 W를 반송하기 위한 로봇이 제공될 수도 있다. 또한, 황산 용액을 저류하는 황산 탱크(60)는 공장의 공급 라인에 접속되어 황산 용액이 자동적으로 보급되도록 해도 좋다. 또한, 에칭된 작업 대상물 W를 린스하는 린스 조(rinsing bath)가 제공될 수도 있다. 이 린스 조에는 오버플로우 제어부뿐만 아니라 인라인 히터에 기초한 온도 제어부가 제공될 수도 있다. 린스 조의 재료는 석영인 것이 바람직하다.
상술한 실시 형태들은 안정된 에칭을 행할 수 있는 에칭 방법, 미세 구조체 제조 방법 및 에칭 장치를 제공한다.
일부 실시 형태들이 설명되었지만, 이들 실시 형태들은 예로서 제시된 것이지, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. 실제로, 본 명세서에서 설명된 신규의 실시 형태는 각종 형태로 구현될 수 있다; 또한, 본 명세서에 설명된 실시 형태들의 형태에 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 각종 생략, 대체 및 변경이 있을 수 있다. 첨부된 특허청구범위 및 그 동등물은 본 발명의 범위와 사상 내에서 이러한 형태 또는 변경을 포함하도록 의도된다.
예를 들어, 상술된 에칭 장치의 각 구성 요소의 형상, 치수, 재료, 배치 등은 상기 예시한 것에 한정되지 않고 적절하게 변경될 수 있다.
5 : 에칭 장치
10 : 황산 전해부
12 : 에칭부
14 : 에칭 용액 공급부
15 : 황산 공급부
76 : 제어부
10 : 황산 전해부
12 : 에칭부
14 : 에칭 용액 공급부
15 : 황산 공급부
76 : 제어부
Claims (20)
- 에칭 방법으로서,
황산 용액을 전기 분해함으로써 산화성 물질을 생성하고, 상기 생성된 산화성 물질의 생성량을 제어함으로써 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 에칭 용액을 작업 대상물의 표면에 공급하는 단계
를 포함하는, 에칭 방법. - 제1항에 있어서, 상기 산화종 농도는 0.5㏖/L 이하인, 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 황산 용액의 농도는 20 질량 퍼센트 이상인, 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화성 물질의 생성량은 상기 황산 용액을 전기 분해할 때의 전해 조건(electrolysis parameter) 및 온도 중 적어도 하나를 제어함으로써 제어되는, 에칭 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 전해 조건은, 전류값, 전압값, 통전 시간, 전해 셀의 수 및 전해액의 공급 유량으로 구성되는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 변화시킴으로써 제어되는, 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 에칭 용액은, 과산화일황산, 과산화이황산, 오존 및 과산화수소로 구성되는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 에칭 용액에는 전기 분해가 되지 않은 황산이 포함되어 있는, 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 황산 용액은 40℃ 이하의 온도에서 전기 분해되는, 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화종 농도는 에칭의 목적에 따라 선택되는, 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화종 농도는 에칭 레이트에 따라 선택되는, 에칭 방법.
- 미세 구조체를 제조하는 방법으로서,
에칭 방법을 사용하여 금속 및 금속 화합물 중 적어도 하나를 제거함으로써 미세 구조체를 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 에칭 방법은,
황산 용액을 전기 분해함으로써 산화성 물질을 생성하고, 상기 생성된 산화성 물질의 생성량을 제어함으로써 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 에칭 용액을 작업 대상물의 표면에 공급하는 단계를 포함하는, 미세 구조체 제조 방법. - 제11항에 있어서, 상기 미세 구조체는, 반도체 장치, 액정 표시 장치, 위상 쉬프트 마스크, 마이크로머신 및 광학 부품으로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나인, 미세 구조체 제조 방법.
- 에칭 장치로서,
양극, 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 격막, 상기 양극과 상기 격막 사이에 제공된 양극 챔버 및 상기 음극과 상기 격막 사이에 제공된 음극 챔버를 포함하는 황산 전해부 -상기 황산 전해부는 상기 양극 챔버에서 황산 용액을 전기 분해하여 산화성 물질을 생성함으로써 상기 산화성 물질을 포함하는 에칭 용액을 생성하도록 구성됨-;
상기 황산 용액을 상기 양극 챔버에 공급하도록 구성된 황산 공급부;
상기 산화성 물질의 생성량을 제어하도록 구성된 제어부;
작업 대상물을 에칭하도록 구성된 에칭부; 및
상기 에칭부에 상기 에칭 용액을 공급하도록 구성된 에칭 용액 공급부
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 산화성 물질의 생성량을 제어하여 소정의 산화종 농도를 갖는 에칭 용액을 생성하는, 에칭 장치. - 제13항에 있어서, 상기 제어부는 상기 산화종 농도가 0.5㏖/L 이하이도록 상기 산화성 물질의 생성량을 제어하는, 에칭 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 황산 공급부는 농도가 20 질량 퍼센트 이상인 황산 용액을 공급하는, 에칭 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 제어부는 상기 황산 용액을 전기 분해할 때의 전해 조건 및 온도 중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 산화성 물질의 생성량을 제어하는, 에칭 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 제어부는 전류값, 전압값, 통전 시간, 전해 셀의 수 및 전해액의 공급 유량으로 구성되는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 변화시킴으로써 상기 전해 조건을 제어하는, 에칭 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 제어부는 상기 황산 용액이 40℃ 이하의 온도에서 전기 분해되도록 제어를 행하는, 에칭 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 제어부는 에칭의 목적에 따라 상기 산화성 물질의 생성량을 제어하는, 에칭 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 제어부는 에칭 레이트에 따라 상기 산화성 물질의 생성량을 제어하는, 에칭 장치.
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