KR20150134891A - 습식 식각용 노즐, 이를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를 이용한 습식 식각 방법 - Google Patents

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이몽섭
한동균
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삼성전자주식회사
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Abstract

불균일한 산포를 갖는 박막을 국부적으로 습식 식각에 사용될 수 있는 습식 식각용 노즐을 제공하는 것이다. 상기 습식 식각용 노즐은 피식각막을 포함하는 기판에, 상기 피식각막의 일부 영역을 식각하는 제1 용액을 공급하는 제1 공급관, 상기 기판으로부터 상기 제1 용액을 흡입하는 제1 흡입관, 상기 피식각막의 일부 영역을 세정하는 제2 용액을 공급하는 제2 공급관, 상기 기판으로부터 상기 제2 용액을 흡입하는 제2 흡입관을 포함한다.

Description

습식 식각용 노즐, 이를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를 이용한 습식 식각 방법{Nozzle for wet etching, semiconductor device manufacturing equipment including the same, and wet etching method using the same}
본 발명은 습식 식각용 노즐, 이를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를 이용한 습식 식각 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 장치의 가격 경쟁력을 위해, 디자인 룰(design rule)을 축소하여 단위 웨이퍼당 포함되는 반도체 장치의 개수를 늘리거나, 웨이퍼의 크기를 증가시켜 반도체 장치의 생산 개수를 늘린다.
반도체 장치를 생산하는 웨이퍼의 크기를 증가시키게 되면, 웨이퍼 상에 증착되는 박막의 산포가 일정하게 유지되는 것이 어려울 뿐만 아니라, 증착된 박막을 식각할 때의 식각량 산포도 일정하게 유지하는 것이 어렵다.
반도체 장치의 생산 수율을 높이기 위해 공정별 산포를 개선하는 것이 중요하고, 특히, 웨이퍼의 가장자리 부분의 산포를 개선하는 것이 중요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 불균일한 산포를 갖는 박막을 국부적으로 습식 식각에 사용될 수 있는 습식 식각용 노즐을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 상기 습식 식각용 노즐을 포함하는 반도체 제조 장비를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 상기 반도체 제조 장비의 상기 습식 식각용 노즐을 이용하여 박막을 국부적으로 습식 식각할 수 있는 습식 식각 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 습식 식각용 노즐의 일 태양(aspect)은 피식각막을 포함하는 기판에, 상기 피식각막의 일부 영역을 식각하는 제1 용액을 공급하는 제1 공급관, 상기 기판으로부터 상기 제1 용액을 흡입하는 제1 흡입관, 상기 피식각막의 일부 영역을 세정하는 제2 용액을 공급하는 제2 공급관, 상기 기판으로부터 상기 제2 용액을 흡입하는 제2 흡입관을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 피식각막을 세정하는 제3 용액을 공급하는 제3 공급관과, 상기 기판으로부터 상기 제3 용액을 흡입하는 제3 흡입관과, 상기 피식각막을 건조하는 가스를 공급하는 제4 공급관을 더 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 각각 원형이고, 상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 동심원 형태로 배치된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 원주 방향으로 순차적을 배열된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 일방향으로 순차적으로 배치된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 용액을 흡입하고 상기 제1 공급관을 중심으로 상기 제1 흡입관과 대응되게 배치되는 제3 흡입관과, 상기 제2 용액을 공급하고, 상기 제1 공급관을 중심으로 상기 제2 공급관에 대응되게 배치되는 제3 공급관과, 상기 제2 용액을 흡입하고, 상기 제1 공급관을 중심으로 상기 제2 흡입관에 대응되게 배치되는 제4 흡입관을 더 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 기판으로부터 광학적 신호를 검출하는 검출기를 더 포함하고, 상기 검출기는 상기 기판에 제1 광을 조사하는 광원과, 상기 제1 광이 상기 기판에 반사되어 나온 제2 광을 감지하는 센서를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 공급관과, 상기 제2 공급관과, 상기 검출기는 일방향으로 순차적으로 배치된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 검출기는 상기 제1 공급관을 중심으로 양측에 배치된다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 습식 식각용 노즐의 다른 태양은 피식각막을 포함하는 기판의 일부에 식각 용액을 공급하는 제1 공급관, 상기 기판으로부터 상기 식각 용액을 흡입하는 제1 흡입관, 및 상기 기판에 제1 광을 조사하는 광원과, 상기 제1 광이 상기 기판에 반사되어 나온 제2 광을 감지하는 센서를 포함하는 검출기로, 상기 검출기의 위치가 상기 기판의 상부에 위치하는지 여부를 확인하는데 사용되는 검출기를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 기판에 세정액을 공급하는 제2 공급관과, 상기 기판으로부터 상기 세정액을 흡입하는 제2 흡입관과, 상기 기판에 건조(drying) 가스를 공급하는 제3 공급관을 더 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 반도체 제조 장비의 일 태양은 피식각막을 포함하는 기판이 위치하는 기판 지지대, 상기 기판 지지대 상에 배치되는 노즐로서, 상기 노즐은 상기 피식각막을 식각하는 제1 용액을 공급하는 제1 공급관과, 상기 기판으로부터 상기 제1 용액을 흡입하는 제1 흡입관과, 상기 피식각막을 세정하는 제2 용액을 공급하는 제2 공급관과, 상기 기판으로부터 상기 제2 용액을 흡입하는 제2 흡입관을 포함하는 노즐, 상기 노즐 및/또는 상기 기판 지지대와 연결되고, 상기 피식각막의 식각량을 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 노즐은 상기 기판을 세정하는 제3 용액을 공급하는 제3 공급관과, 상기 기판으로부터 상기 제3 용액을 흡입하는 제3 흡입관과, 상기 기판을 건조하는 가스를 공급하는 제4 공급관을 더 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부와 연결되고, 상기 기판으로부터 광학적 신호를 검출하는 검출기를 더 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 상기 광학적 신호를 이용하여, 상기 검출기의 하부에 상기 기판이 위치하는지의 유무를 판단한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 상기 광학적 신호를 이용하여, 상기 피식각막의 두께를 측정한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 공급관의 하부에 위치하는 피식각막의 두께에 따라, 상기 노즐과 상기 기판 지지대의 사이의 상대 속도를 변화시키는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 공급관의 하부에 위치하는 피식각막의 두께에 따라, 상기 제1 용액의 농도를 변화시키는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 각각 원형이고, 상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 동심원 형태로 배치된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 일방향으로 순차적으로 배치된다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 습식 식각 방법의 일 태양은 순차적으로 인접하는 제1 내지 제4 영역을 포함하는 피식각막을 포함하는 기판을 기판 지지대 상에 배치하고, 노즐의 제1 공급관은 상기 피식각막의 제1 영역에 제1 식각 용액을 공급하고, 상기 노즐의 제1 흡입관은 상기 피식각막의 제2 영역에 있는 제2 식각 용액을 흡입하고, 상기 노즐의 제2 공급관은 상기 피식각막의 제3 영역에 제1 세정액을 공급하고, 상기 노즐의 제2 흡입관은 상기 피식각막의 제4 영역에 있는 제2 세정액을 흡입하는 것을 포함하고, 상기 제1 식각 용액을 공급하고, 상기 제2 식각 용액을 흡입하고, 상기 제1 세정액을 공급하고, 상기 제2 세정액을 흡입하는 것은 동시에 진행된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 노즐은 상기 피식각막의 제4 영역으로부터 상기 피식각막의 제1 영역 방향으로 움직인다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 피식각막은 상기 제4 영역에 인접하는 제5 영역을 포함하고, 상기 노즐의 제3 공급관은 상기 피식각막의 제5 영역에 건조 가스를 공급하는 것을 포함하고, 상기 건조 가스를 공급하는 것은 상기 제1 식각 용액을 공급하는 것과 동시에 진행된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 식각 용액을 공급하기 전에, 위치에 따른 상기 피식각막의 두께를 측정하고, 측정된 상기 피식각막의 두께를 이용하여, 위치에 따른 상기 피식각막의 식각량을 결정하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 피식각막의 식각량은 상기 기판 지지대와 상기 노즐 사이의 상대 속도로 조절한다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 습식 식각 방법의 다른 태양은 피식각막을 포함하는 기판을 기판 지지대 상에 배치하고, 상기 피식각막을 식각하는 것을 포함하고, 상기 피식각막을 식각하는 것은 노즐의 제1 공급관을 통해 상기 피식각막의 제1 영역에 식각 용액을 공급하고, 상기 노즐의 제1 흡입관을 통해 상기 식각 용액을 흡입하고, 상기 노즐의 제2 공급관을 통해 상기 피식각막의 제1 영역에 세정액을 공급하고, 상기 노즐의 제2 흡입관을 통해 상기 세정 용액을 흡입하는 것이 순차적으로 진행되는 것을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장비를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 습식 식각용 노즐 및 이를 포함하는 반도체 제조 장비에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장비를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장비(1)는 기판 지지대(10), 노즐(20), 화학 물질 공급부(30), 화학 물질 흡입부(40), 제어부(50) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장비(1)는 예를 들어, 습식 식각 공정 장비일 수 있고, 좀 더 구체적으로, 국부적인 습식 식각을 진행할 수 있는 장비일 수 있다.
기판 지지대(10)는 피식각 기판(100)이 위치하는 곳이다.
기판 지지대(10)는 상하 좌우로 움직여, 기판(100)을 움직일 수 있다. 또는, 기판 지지대(10)는 회전함으로써, 기판(100)을 회전시킬 수 있다.
기판 지지대(10)는 제어부(50)와 연결될 수 있다. 상술한 기판 지지대(10)의 움직임은 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다. 기판 지지대(10)가 움직임으로써, 기판(100)과 노즐(20) 사이의 상대적인 위치가 조절될 수 있다.
반도체 제조 장비(1)의 동작 중에, 기판(100)이 기판 지지대(10)로부터 이탈 또는 이동하는 것을 방지하기 위해, 기판 지지대(10)는 기판(100)을 고정할 수 있다. 예를 들어, 기판 지지대(10)는 진공 방식으로 기판(100)을 고정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기판(100)은 기판 지지대(10) 상에 배치된다. 도 1에 도시하지 않았지만, 기판(100)은 식각되어야 하는 피식각막(도 10의 110참고)을 포함할 수 있다. 기판(100)은 반도체 소자 회로 패턴이 형성되어 있을 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.
기판(100)은 예를 들어, 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 이와 달리, 기판(100)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘게르마늄, 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있다. 또는, 기판(100)은 디스플레이용 유리 기판 등의 강성 기판이거나 가요성 기판 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
노즐(20)은 기판 지지대(10) 상에 배치된다. 노즐(20)은 화학 물질 공급부(30) 및 화학 물질 흡입부(40)와 연결될 수 있다. 또한, 노즐(20)은 제어부(50)와 연결될 수 있다.
노즐(20)은 화학 물질 공급부(30)로부터 화학 물질을 제공받을 수 있다. 노즐(20)은 제공받은 화학 물질을 기판 지지대(10) 상에 배치된 기판(100)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 노즐(20)은 화학 물질을 기판(100)의 국부적인 영역에 공급할 수 있다.
또한, 노즐(20)은 기판(100) 상에 있는 화학 물질을 기판(100)으로부터 흡입할 수 있다. 노즐(20)은 흡입한 화학 물질을 화학 물질 흡입부(40)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 노즐(20)은 화학 물질을 기판(100)의 국부적인 영역으로부터 흡입할 수 있다.
즉, 노즐(20)은 기판 지지대(10) 상에 위치하는 기판(100) 상에 화학 물질을 공급할 수도 있고, 기판(100) 상의 화학 물질을 흡입할 수도 있다. 또한, 노즐(20)은 기판(100) 상에 화학 물질을 공급하는 것과, 기판(100)으로부터 화학 물질을 흡입하는 것을 동시에 진행할 수 있다. 노즐(20)에 대한 자세한 내용은 도 2 내지 도 8을 참조하여 상술하도록 한다.
노즐(20)을 통해 화학 물질을 공급하고, 화학 물질을 흡입하는 것은 제어부(50)에 의해 제어될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
노즐(20)은 상하 좌우로 움직일 수 있다. 노즐(20)이 움직임으로써, 기판(100)과 노즐(20) 사이의 상대적인 위치가 조절될 수 있다. 노즐(20)의 움직임은 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다.
챔버(15)는 반도체 제조 장비의 제공 공정, 예를 들어, 식각 공정 등이 이루어지는 장소일 수 있다. 노즐(20) 및 기판 지지대(10)는 챔버(15) 내에 위치할 수 있다.
화학 물질 공급부(30)는 노즐(20)과 연결되고, 제어부(50)와 연결될 수 있다. 화학 물질 공급부(30)의 화학 물질 제공은 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다.
화학 물질 공급부(30)는 노즐(20)에 여러 가지 화학 물질을 제공할 수 있다. 예를 들어, 화학 물질 공급부(30)는 식각 용액, 세정 용액, 건조 가스 등을 노즐(20)에 제공할 수 있다.
식각 용액은 기판(100)에 포함되는 피식각막을 식각하는 용액이다. 식각 용액은 피식각막의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 피식각막의 종류에 따라 달라지는 식각 용액은 서로 분리되어 있을 수 있다. 식각 용액은 반도체 제조 장비에 연결된 별도의 공급 용기에 저장되어 있을 수도 있고, FAB의 유틸리티 라인(utility line)을 통해 제공될 수도 있다.
세정 용액은 식각 용액에 의해 식각된 부분을 세정하는 용액이다. 즉, 세정 용액은 식각된 부분에 남아있을 수 있는 화학 물질 등을 제거할 수 있다. 어떤 식각 용액을 사용했는지에 따라, 세정 용액은 개수와 종류가 달라질 수 있다. 예를 들어, 세정 용액의 개수를 두 개일 경우, 하나의 세정 용액은 예를 들어, 순수(DI water)이고, 다른 하나의 세정 용액은 예를 들어, 이소프로필알코올(IPA)일 수 있지만, 설명의 편의성을 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
서로 다른 세정 용액은 서로 분리되어 있을 수 있다. 세정 용액은 반도체 제조 장비에 연결된 별도의 공급 용기에 저장되어 있을 수도 있고, FAB의 유틸리티 라인을 통해 제공될 수도 있다.
건조 가스는 세정 용액에 의해 세정된 부분을 건조한다. 건조 가스는 반도체 제조 장비에 연결된 별도의 공급 용기에 저장되어 있을 수도 있고, FAB의 유틸리티 라인을 통해 제공될 수도 있다.
화학 물질 흡입부(40)는 노즐(20)과 연결될 수 있다. 또한, 화학 물질 흡입부(40)는 제어부(50)와 연결될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학 물질 흡입부(40)는 노즐(20)이 기판(100)으로부터 흡입한 화학 물질을 전달받을 수 있다. 화학 물질 흡입부(40)는 식각 용액, 세정 용액, 건조 가스 등을 노즐(20)로부터 전달받을 수 있다.
예를 들어, 화학 물질 흡입부(40)는 식각 용액, 세정 용액 등을 분리해서 흡입할 수 있다. 즉, 화학 물질 흡입부(40)는 식각 용액을 흡입하는 라인과, 세정 용액을 흡입하는 라인이 분리되어 있을 수 있다. 식각 용액과 세정 용액이 혼합되어, 폭발될 수 있으므로, 화학 물질 흡입부(40)는 식각 용액, 세정 용액 등을 분리해서 흡입할 수 있다. 또는, 식각 용액 및/또는 세정 용액을 회수하여 재활용할 필요가 있을 경우, 별도의 분리 공정을 진행하지 않기 위해, 화학 물질 흡입부(40)는 식각 용액, 세정 용액 등을 분리해서 흡입할 수 있다.
이와 반대로, 예를 들어, 화학 물질 흡입부(40)는 식각 용액, 세정 용액 등을 분리하여 흡입하지 않고, 하나로 합하여 흡입할 수 있다. 즉, 화학 물질 흡입부(40)는 식각 용액을 흡입하는 라인과, 세정 용액을 흡입하는 라인을 하나로 구성할 수 있다. 식각 용액과 세정 용액이 혼합되어 폭발할 위험이 없거나, 또는 식각 용액과 세정 용액 등을 재활용할 필요가 없을 경우, 식각 용액을 흡입하는 라인과, 세정 용액을 흡입하는 라인은 하나로 구성될 수 있다.
제어부(50)는 기판 지지대(10), 노즐(20) 및 화학 물질 공급부(30)와 각각 연결될 수 있다. 또한, 도 1에서, 제어부(50)는 화학 물질 흡입부(40)와 연결되는 것으로 도시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제어부(50)는 예를 들어, 기판(100)에 포함되는 피식각막의 식각량을 조절할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제어부(50)는 피식각막의 위치에 따라, 피식각막의 식각량을 조절할 수 있다.
제어부(50)가 피식각막의 위치에 따라, 피식각막의 식각량을 조절하는 방법은 예를 들어, 다음과 같을 수 있다.
먼저, 노즐(20) 중 식각 용액을 제공하는 부분의 하부의 피식각막의 두께에 따라, 제어부(50)는 노즐(20)과 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도를 변화시킨다.
좀 더 구체적으로, 노즐(20)을 통해 공급되는 식각 용액의 농도는 일정하다고 가정한다. 식각 용액의 농도가 일정하다면, 피식각막의 식각 비율(etching rate)는 일정하다고 볼 수 있다. 식각해야 할 피식각막의 두께가 두꺼울 경우, 제어부(50)는 노즐(20)과 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도를 낮춰줌으로써, 피식각막이 식각되는 시간을 증가시킨다. 반대로, 식각해야 할 피식각막의 두께가 얇을 경우, 제어부(50)는 노즐(20)과 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도를 증가시켜 줌으로써, 피식각막이 식각되는 시간을 감소시킨다.
제어부(50)는 노즐(20) 및/또는 기판 지지대(10)의 움직임을 제어할 수 있으므로, 제어부(50)가 노즐(20)과 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도를 변화시킬 수 있다.
이를 통해, 피식각막의 각각의 위치마다 서로 다른 식각량으로, 피식각막이 식각될 수 있다. 따라서, 식각 공정이 완료된 피식각막의 두께가 전체적으로 균일해질 수 있다.
다음으로, 노즐(20) 중 식각 용액을 제공하는 부분의 하부의 피식각막의 두께에 따라, 제어부(50)는 노즐(20)에서 공급되는 식각 용액의 농도를 변화시킨다.
좀 더 구체적으로, 노즐(20)과 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도는 일정하다고 가정한다. 노즐(20)과 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도가 일정하면, 피식각막이 식각 용액에 의해 식각되는 시간은 일정하다고 볼 수 있다.
식각해야 할 피식각막의 두께가 두꺼울 경우, 제어부(50)는 화학 물질 공급부(30)에서 노즐(20)에 제공하는 식각 용액의 농도를 증가시켜 줌으로써, 피식각막의 식각 속도(etching rate)를 증가시킨다. 반대로, 식각해야 할 피식각막의 두께가 얇을 경우, 제어부(50)는 화학 물질 공급부(30)에서 노즐(20)에 제공하는 식각 용액의 농도를 감소시켜 줌으로써, 피식각막이 식각 속도를 감소시킨다.
이를 통해, 피식각막의 각각의 위치마다 서로 다른 식각량으로, 피식각막이 식각될 수 있다. 따라서, 식각 공정이 완료된 피식각막의 두께가 전체적으로 균일해질 수 있다.
덧붙여, 제어부(50)는 노즐(20)의 하부에 기판(100)이 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라, 노즐(20) 하부에 기판(100)이 위치하고 있으면, 노즐(20)은 식각 용액을 기판(100)에 공급한다. 하지만, 노즐(20) 하부에 기판(100)이 위치하지 않으면, 노즐(20)은 식각 용액 등을 기판(100)에 공급하지 않는다.
또한, 제어부(50)는 국부적인 식각 공정이 완료된 피식각막의 두께를 측정할 수 있다. 식각 공정이 완료된 피식각막의 두께를 측정하여, 앞으로 진행될 영역의 피식각막의 식각량을 보정할 수 있다.
제어부(50)가 노즐(20)의 하부에 기판(100)이 위치하는지 여부를 판단하는 것과, 제어부(50)가 국부적인 식각 공정이 완료된 피식각막의 두께를 측정하는 것에 대한 설명은 도 4를 참고하여 상술한다.
이하에서, 도 2 내지 도 8을 참조하여, 도 1의 노즐(20)의 구성에 대해서 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면들이다.
구체적으로, 도 2는 습식용 식각 노즐을 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 A - A를 따라서 절단한 단면도이고, 도 4는 검출기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐(20)은 제1 공급관(210)과, 제2 공급관(220)과, 제1 흡입관(215)과, 제2 흡입관(225) 등을 포함할 수 있다.
도 2에서, 습식 식각용 노즐(20)은 제3 공급관(230)과, 제4 공급관(240)과, 제3 흡입관(235)과, 제1 검출기(250) 등을 더 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
평면적으로 보면, 제1 내지 제4 공급관(210, 220, 230, 240)과, 제1 내지 제3 흡입관(215, 225, 235)는 제1 방향(X)으로 연장되는 슬릿 모양을 갖는 것처럼 도 2에서 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 내지 제4 공급관(210, 220, 230, 240)과, 제1 내지 제3 흡입관(215, 225, 235)은 제2 방향(Y)으로 배열되어 있다.
제1 공급관(210)과 제2 공급관(220) 사이에 제1 흡입관(215)이 배치되고, 제2 공급관(220)과 제3 공급관(230) 사이에 제2 흡입관(225)이 배치되고, 제3 공급관(230)과 제4 공급관(240) 사이에 제3 흡입관(235)이 배치될 수 있다.
다시 말하면, 제1 공급관(210), 제1 흡입관(215), 제2 공급관(220), 제2 흡입관(225), 제3 공급관(230), 제3 흡입관(235) 및 제4 공급관(240)은 제2 방향(Y)으로 순차적으로 배치될 수 있다.
화학 물질을 기판에 제공하는 공급관 사이에, 제공된 화학 물질을 흡입할 수 있는 흡입관이 위치할 수 있다.
제1 공급관(210)은 제1 용액을 피식각막을 포함하는 기판(도 1의 100)에 공급한다. 제1 용액은 피식각막을 식각할 수 있는 식각 용액일 수 있다. 즉, 제1 공급관(210)은 기판에 식각 용액을 공급할 수 있다.
예를 들어, 제1 공급관(210)은 피식각막의 일부 영역에 제1 용액을 공급할 수 있다. 제1 용액은 피식각막을 전체적으로 식각하는 것이 아니라, 피식각막의 국부적인 부분을 식각하기 때문이다.
제1 공급관(210)은 화학 물질 공급부(30)와 연결될 수 있다. 즉, 제1 공급관(210)이 기판(100)에 공급하는 제1 용액은 화학 물질 공급부(30)로부터 제공된 식각 용액일 수 있다.
예를 들어, 피식각막이 실리콘 산화물일 경우, 제1 공급관(210)을 통해 제공되는 제1 용액은 예를 들어, 불산(HF), BOE(Buffered Oxide Etch) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
피식각막이 폴리 실리콘일 경우, 제1 공급관(210)을 통해 제공되는 제1 용액은 예를 들어, 불산(HF)와 질산(HNO3)의 혼합액일 수 있고, 피식각막이 실리콘 질화물일 경우, 제1 공급관(210)을 통해 제공되는 제1 용액은 예를 들어, 고농도 불산(conc. HF), 인산(H3PO4)과 불산의 혼합액, 또는 황산(H2SO4)과 불산의 혼합액 중 하나일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 흡입관(215)은 기판으로부터 제1 용액을 흡입한다. 다시 말하면, 제1 흡입관(215)은 제1 공급관(210)이 기판에 제공한 제1 용액을 흡입할 수 있다.
또한, 제1 흡입관(215)은 제1 공급관(210)에서 제공되는 제1 용액뿐만 아니라, 제2 공급관(220)이 기판에 제공한 제2 용액의 일부도 흡입할 수 있다.
제1 흡입관(215)은 화학 물질 흡입부(40)와 연결될 수 있다. 즉, 제1 흡입관(215)이 기판으로부터 흡입한 제1 용액은 화학 물질 흡입부(40)로 전달될 수 있다.
제2 공급관(220)은 제2 용액을 피식각막의 일부 영역에 공급한다. 제2 용액은 피식각막을 세정할 수 있는 세정 용액일 수 있다. 즉, 제2 공급관(220)은 기판에 세정 용액을 공급할 수 있다.
세정 용액은 제1 흡입관(215)에 의해 흡입되었지만, 기판 상에 남아있을 수 있는 제1 용액을 세정한다.
제2 공급관(220)은 화학 물질 공급부(30)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 공급관(220)이 기판(100)에 공급하는 제2 용액은 화학 물질 공급부(30)로부터 제공된 세정 용액일 수 있다.
예를 들어, 제2 공급관(220)을 통해서 제공되는 제2 용액은 순수(Deionized Water)일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 흡입관(225)은 기판으로부터 제2 용액을 흡입한다. 다시 말하면, 제2 흡입관(225)은 제2 공급관(220)이 기판에 제공한 제2 용액을 흡입할 수 있다.
또한, 제2 흡입관(225)은 제2 공급관(220)에서 제공되는 제2 용액뿐만 아니라, 제3 공급관(230)이 기판에 제공한 제3 용액의 일부도 흡입할 수 있다.
제2 흡입관(225)은 화학 물질 흡입부(40)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 흡입관(225)이 기판으로부터 흡입한 제2 용액은 화학 물질 흡입부(40)로 전달될 수 있다.
제3 공급관(230)은 제3 용액을 피식각막의 일부 영역에 공급한다. 제3 용액은 피식각막을 세정할 수 있는 세정 용액일 수 있다. 즉, 제3 공급관(230)은 기판에 세정 용액을 공급할 수 있다.
세정 용액은 제2 흡입관(225)에 의해 흡입되었지만, 기판 상에 남아있을 수 있는 제2 용액 또는 제2 용액으로 인한 얼룩 등을 세정한다.
제3 공급관(230)은 화학 물질 공급부(30)와 연결될 수 있다. 즉, 제3 공급관(230)이 기판(100)에 공급하는 제3 용액은 화학 물질 공급부(30)로부터 제공된 세정 용액일 수 있다.
예를 들어, 제3 공급관(230)을 통해서 제공되는 제3 용액은 극성 물질과 잘 섞일 수 있으면서 쉽게 증발할 수 있는 화학 물질일 수 있고, 예를 들어, 이소프로필 알코올(IPA)일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제3 흡입관(235)은 기판으로부터 제3 용액을 흡입한다. 다시 말하면, 제3 흡입관(235)은 제3 공급관(230)이 기판에 제공한 제3 용액을 흡입할 수 있다.
또한, 제3 흡입관(235)은 제3 공급관(230)에서 제공되는 제3 용액뿐만 아니라, 제4 공급관(240)이 기판에 제공한 가스의 일부도 흡입할 수 있다.
제3 흡입관(235)은 화학 물질 흡입부(40)와 연결될 수 있다. 즉, 제3 흡입관(235)이 기판으로부터 흡입한 제3 용액은 화학 물질 흡입부(40)로 전달될 수 있다.
제4 공급관(240)은 피식각막을 건조하는 가스를 기판에 공급할 수 있다. 즉, 제4 공급관(240)은 건조 가스를 피식각막의 일부 영역에 공급할 수 있다.
제4 공급관(240)은 화학 물질 공급부(30)와 연결될 수 있다. 즉, 제4 공급관(240)이 기판(100)에 공급하는 건조 가스는 화학 물질 공급부(30)로부터 제공된 가스일 수 있다.
도 2에서, 제4 공급관(240)을 통해 제공한 건조 가스를 흡입하는 별도의 흡입관을 도시하지 않았지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제4 공급관(240)의 제2 방향(Y)으로의 측면에 추가적인 흡입관이 배치될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐에서, 식각 용액을 제공하는 공급관은 하나인 것으로 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 식각 용액을 제공하는 공급관이 복수개이고, 이에 따라 식각 용액을 흡입하는 흡입관도 복수개일 수 있음은 물론이다.
또한, 세정 용액을 공급하는 공급관은 두 개인 것으로 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 세정 용액을 공급하는 공급관은 하나일 수도 있고, 3개 이상일 수도 있음은 물론이다.
제1 검출기(250)는 제4 공급관(240)의 제2 방향(Y)으로의 측면에 배치될 수 있다. 즉, 도 2에서, 제1 공급관(210), 제2 공급관(220), 제3 공급관(230), 제4 공급관(240) 및 제1 검출기(250)는 제2 방향(Y)으로 순차적으로 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 제1 검출기(250)는 제1 공급관(210)의 제2 방향(Y)으로의 측면에 배치되어, 제1 검출기(250)와 제2 공급관(220) 사이에 제1 공급관(210)이 위치할 수 있음은 물론이다.
제1 검출기(250)는 기판으로부터 나오는 광학적 신호를 검출할 수 있다. 제1 검출기(250)에 대한 설명은 도 4를 참고하여 설명한다.
도 4를 참고하면, 제1 검출기(250)는 광원(251)과 센서(252)와 커넥터(253)을 포함할 수 있다.
광원(251)은 기판(100) 상에 제1 광(L1)을 조사한다. 제1 광(L1)은 커넥터(253)를 거쳐 기판(100) 상에 조사된다. 제1 광(L1)은 기판(100)에 반사되어, 제2 광(L2)이 형성된다. 제2 광(L2)은 커넥터(253)을 거쳐 센서(252)로 이동한다. 이를 통해, 센서(252)는 제2 광(L2)을 감지한다.
광원(251)은 예를 들어, 램프(lamp), 레이저(laser) 등의 빛을 발생시키는 다양한 종류가 될 수 있다. 보다 구체적으로 램프는 LED(Light Emitting Diode) 램프, 텅스텐 할로겐(Tungsten Halogen) 램프, 제논(Xenon) 램프 등이 될 수 있고, 레이저는 헬륨네온(HeNe) 레이저, 아르곤(Ar) 레이저, 다양한 파장의 레이저 다이오드(LD, Laser Diode) 등이 될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
센서(252)는 빛을 감지하여 전기적 신호를 발생시킨다. 즉, 센서(252)는 제2 광(L2)라는 광학적 신호를 감지하여 전기적 신호를 발생시킨다. 구체적으로, 센서(252)는 예를 들어, 포토 트랜지스터(Photo Transistor)와 PIN 다이오드, APD 다이오드 등의 포토 다이오드(Photo Diode)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광학적 신호인 제2 광(L2)를 감지하여 센서(252)에서 발생된 전기적 신호는 제1 검출기(250)와 연결된 제어부(도 1의 50)에 전달될 수 있다.
이와 같이 전달된 전기적 신호를 이용하여, 제어부(50)는 제1 검출기(250)의 하부에 기판(100)이 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(50)는 센서(252)가 감지한 광학적 신호인 제2 광(L2)를 이용하여, 제1 검출기(250)의 하부에 기판(100)이 위치하는지 여부를 판단할 수 있다.
다시 말하면, 기판(100)으로부터 발생한 광학적 신호를 이용하여, 제어부(50)는 제1 검출기(250)가 기판(100)의 상부에 위치하는지 여부를 확인할 수 있다.
또한, 센서(252)에서 발생된 전기적 신호를 이용하여, 제어부(50)는 제1 검출기(250) 하부에 위치하는 피식각막의 두께를 측정할 수 있다.
다시 말하면, 기판(100)으로부터 발생한 광학적 신호를 이용하여, 제어부(50)는 제1 검출기(250)의 하부에 위치하는 피식각막의 두께를 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면이다. 도 2 내지 도 4를 이용하여 설명한 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
도 5를 참조하여, 습식 식각용 노즐(20)은 제2 검출기(255)를 더 포함한다.
제2 검출기(255)는 제1 공급관(210)의 측면에 배치될 수 있다. 제2 검출기(255)와 제2 공급관(220) 사이에 제1 공급관(210)이 위치할 수 있다.
또한, 제1 검출기(250) 및 제2 검출기(255)는 제1 공급관(210)을 중심으로 양 측에 배치된다.
제1 검출기(250) 및 제2 검출기(255)는 기판으로부터 나오는 광학적 신호를 검출할 수 있다. 이 광학적 신호를 이용하여, 제어부(도 1의 50)는 검출기(250, 255)의 하부에 기판(100)이 위치하는지 여부를 판단할 수 있고, 검출기(250, 255)의 하부에 위치하는 피식각막의 두께를 측정할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면들이다. 도 5를 이용하여 설명한 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
구체적으로, 도 6은 습식용 식각 노즐을 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6의 A - A를 따라서 절단한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 습식 식각용 노즐(20)은 제5 공급관(260), 제6 공급관(270), 제7 공급관(280), 제4 흡입관(245), 제5 흡입관(265), 제6 흡입관(275)을 더 포함한다.
평면적으로 보면, 제1 내지 제7 공급관(210, 220, 230, 240, 260, 270, 280)과, 제1 내지 제6 흡입관(215, 225, 235, 245, 265, 275)는 제1 방향(X)으로 연장되는 슬릿 모양을 갖는 것처럼 도 2에서 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 내지 제7 공급관(210, 220, 230, 240, 260, 270, 280)과, 제1 내지 제6 흡입관(215, 225, 235, 245, 265, 275)는 제2 방향(Y)으로 배열되어 있다.
제1 공급관(210)과 제5 공급관(260) 사이에 제4 흡입관(245)이 배치되고, 제5 공급관(260)과 제6 공급관(270) 사이에 제5 흡입관(265)이 배치되고, 제6 공급관(270)과 제7 공급관(280) 사이에 제6 흡입관(275)이 배치된다.
다시 말하면, 제4 흡입관(245)은 제1 공급관(210)을 중심으로 제1 흡입관(215)에 대응되게 배치되고, 제5 공급관(260)은 제1 공급관(210)을 중심으로 제2 공급관(220)에 대응되게 배치된다. 제5 흡입관(265) 및 제6 흡입관(275)은 각각 제1 공급관(210)을 중심으로 제2 흡입관(225) 및 제3 흡입관(235)에 대응되게 배치된다. 제6 공급관(270)과 제7 공급관(280)은 각각 제1 공급관(210)을 중심으로 제3 공급관(230) 및 제4 공급관(240)에 대응되게 배치된다.
즉, 습식 식각용 노즐(20)에서, 제1 공급관(210)을 중심으로, 흡입관들(215, 225, 235, 245, 265, 275)과 공급관들(220, 230, 240, 260, 270, 280)이 대칭적으로 배치될 수 있다.
제4 흡입관(245)은 기판으로부터 제1 용액을 흡입한다. 다시 말하면, 제4 흡입관(245)은 제1 공급관(210)이 기판에 제공한 제1 용액을 흡입할 수 있다.
또한, 제4 흡입관(245)은 제1 공급관(210)에서 제공되는 제1 용액뿐만 아니라, 제5 공급관(260)이 기판에 제공한 제2 용액의 일부도 흡입할 수 있다.
제4 흡입관(245)은 화학 물질 흡입부(40)와 연결될 수 있다. 즉, 제4 흡입관(245)이 기판으로부터 흡입한 제1 용액은 화학 물질 흡입부(40)로 전달될 수 있다.
제5 공급관(260)은 제2 공급관(220)과 같이, 제2 용액을 피식각막의 일부 영역에 공급한다. 제2 용액은 피식각막을 세정할 수 있는 세정 용액일 수 있다.
제5 공급관(260)은 화학 물질 공급부(30)와 연결될 수 있다. 즉, 제5 공급관(260)이 기판(100)에 공급하는 제2 용액은 화학 물질 공급부(30)로부터 제공된 세정 용액일 수 있다.
제5 흡입관(265)은 기판으로부터 제2 용액을 흡입한다. 다시 말하면, 제5 흡입관(265)은 제5 공급관(260)이 기판에 제공한 제2 용액을 흡입할 수 있다.
또한, 제5 흡입관(265)은 제5 공급관(260)에서 제공되는 제2 용액뿐만 아니라, 제6 공급관(270)이 기판에 제공한 제3 용액의 일부도 흡입할 수 있다.
제5 흡입관(265)은 화학 물질 흡입부(40)와 연결될 수 있다. 즉, 제5 흡입관(265)이 기판으로부터 흡입한 제2 용액은 화학 물질 흡입부(40)로 전달될 수 있다.
제6 공급관(270)은 제3 용액을 피식각막의 일부 영역에 공급한다. 제3 용액은 피식각막을 세정할 수 있는 세정 용액일 수 있다.
제6 공급관(270)은 화학 물질 공급부(30)와 연결될 수 있다. 즉, 제6 공급관(270)이 기판(100)에 공급하는 제3 용액은 화학 물질 공급부(30)로부터 제공된 세정 용액일 수 있다.
제6 흡입관(275)은 기판으로부터 제3 용액을 흡입한다. 다시 말하면, 제6 흡입관(275)은 제6 공급관(270)이 기판에 제공한 제3 용액을 흡입할 수 있다.
또한, 제6 흡입관(275)은 제6 공급관(270)에서 제공되는 제3 용액뿐만 아니라, 제7 공급관(280)이 기판에 제공한 가스의 일부도 흡입할 수 있다.
제6 흡입관(275)은 화학 물질 흡입부(40)와 연결될 수 있다. 즉, 제6 흡입관(275)이 기판으로부터 흡입한 제3 용액은 화학 물질 흡입부(40)로 전달될 수 있다.
제7 공급관(280)은 피식각막을 건조하는 가스를 기판에 공급할 수 있다. 즉, 제4 공급관(240)은 건조 가스를 피식각막의 일부 영역에 공급할 수 있다.
제7 공급관(280)은 화학 물질 공급부(30)와 연결될 수 있다. 즉, 제7 공급관(280)이 기판(100)에 공급하는 건조 가스는 화학 물질 공급부(30)로부터 제공된 가스일 수 있다.
제2 검출기(255)는 제7 공급관(280)의 제2 방향(Y)으로의 측면에 배치될 수 있다. 즉, 도 6에서, 제1 공급관(210), 제5 공급관(260), 제6 공급관(270), 제7 공급관(280) 및 제2 검출기(255)는 제2 방향(Y)으로 순차적으로 배치될 수 있다.
습식 식각용 노즐(20)은 제1 공급관(210)을 중심으로 두 부분으로 나뉠 수 있다. 습식 식각용 노즐(20)의 제1 영역(I)은 제1 내지 제4 공급관(210, 220, 230, 240)과, 제1 내지 제3 흡입관(215, 225, 235)을 포함할 수 있다. 또한, 습식 식각용 노즐(20)의 제2 영역(II)은 제1 공급관(210) 및 제5 내지 제7 공급관(260, 270, 280)과, 제4 내지 제6 흡입관(245, 265, 275)을 포함할 수 있다.
습식 식각용 노즐(20)이 제4 공급관(240)으로부터 제1 공급관(210) 방향으로 움직일 때, 습식 식각용 노즐(20)의 제1 영역(I)이 동작될 수 있다. 이와 반대로, 습식 식각용 노즐(20)이 제7 공급관(280)으로부터 제1 공급관(210) 방향으로 움직일 때, 습식 식각용 노즐(20)의 제2 영역(II)이 동작될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각용 노즐을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 이용하여 설명한 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
도 8을 참고하면, 제1 공급관(210)과, 제2 공급관(220)과, 제3 공급관(230)과, 제4 공급관(240)과, 제1 흡입관(215)과, 제2 흡입관(225)과, 제3 흡입관(235)은 각각 원형일 수 있다.
제1 공급관(210)과, 제2 공급관(220)과, 제3 공급관(230)과, 제4 공급관(240)과, 제1 흡입관(215)과, 제2 흡입관(225)과, 제3 흡입관(235)은 동심원 형태로 배치될 수 있다.
제1 공급관(210)은 습식 식각용 노즐(20)의 중앙부에 배치되고, 제1 공급관(210)을 중심으로, 제2 공급관(220)과, 제3 공급관(230)과 제4 공급관(240)이 원주 방향으로 순차적으로 배열된다.
제1 공급관(210)과 제2 공급관(220) 사이에 제1 흡입관(215)이 배치되고, 제2 공급관(220)과 제3 공급관(230) 사이에 제2 흡입관(225)이 배치되고, 제3 공급관(230)과 제4 공급관(240) 사이에 제3 흡입관(235)이 배치된다.
제1 검출기(250)과 제2 검출기(255)는 제4 공급관(240)의 외측에 각각 배치될 수 있다.
도 1, 도 9 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각 방법에 대해서 설명한다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 습식 식각 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 10은 도 9의 S10을 설명하기 위한 도면이다. 도 11 및 도 12는 습식 식각을 위해 기판과 노즐 사이의 상대적인 이동을 설명하는 도면들이다. 도 13은 국부적인 영역에서 용액들이 공급되고 흡입되는 것을 보여주는 도면이다. 도 14는 일정한 영역에서 국부적인 습식 식각이 일어날 때의 용액들이 공급되고 흡입되는 것을 보여주는 타이밍도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 기판(100) 상에 증착된 피식각막(110)의 두께를 측정하여, 피식각막(110)의 위치에 따른 피식각막(110)의 식각량을 결정한다(S10).
기판(100)을 전체적으로 스캔하여, 피식각막(110)의 위치에 따른 두께를 측정한다. 피식각막(110)의 증착 조건을 최적화하였어도, 위치에 따라 증착된 피식각막(110)의 두께는 편차가 있을 수 있다.
도 10에서, 기판(100)의 중앙부분에 증착된 피식각막(110)의 두께가 가장 얇고, 기판(100)의 가장자리 부분에 증착된 피식각막(110)의 두께가 가장 두꺼운 것으로 도시하였지만, 설명을 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 후, 타겟 두께(target thickness)를 만족하기 위해, 피식각막(110)을 위치에 따라 얼마만큼 식각해야 하는지를 결정한다. 즉, 위치에 따른 피식각막(110)의 식각량을 결정한다.
도 1, 도 9 및 도 11 내지 도 14를 참고하면, 피식각막(110)을 포함하는 기판(100)을 기판 지지대(10) 상에 배치한다. 이 후, 위치에 따라 결정된 피식각막(110)의 식각량을 이용하여, 피식각막(110)을 식각한다(S15).
위치에 따른 피식각막(110)의 식각량이 다를 수 있다. 그러므로, 국부적인 습식 식각을 위해, 노즐(20) 및/또는 기판 지지대(10)를 이동시키면서 피식각막(110)을 국부적으로 습식 식각한다. 즉, 노즐(20)과 기판(100)을 상대적으로 이동시키면서 피식각막(110)을 국부적으로 습식 식각한다.
도 11은 노즐(20)이 일방향으로 움직이면서, 피식각막(110)을 국부적으로 습식 식각하는 것을 나타내고 있다. 반면, 도 12는 노즐(20)이 지그재그로 움직이면서, 피식각막(110)을 국부적으로 습식 식각하는 것을 나타내고 있다.
도 11 및 도 12에서, 노즐(20)이 실질적으로 직선으로 피식각막(110)을 스캔하면서 국부적으로 습식 식각을 진행하는 것으로 도시하였지만, 설명의 편의성을 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 도 11 및 도 12는 기판(100)은 고정되어 있고, 노즐(20)이 이동하면서, 국부적인 습식 식각이 진행되는 것을 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 노즐(20)이 고정되고, 기판(100)이 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 기판(100)과 노즐(20)이 각각 이동할 수 있음은 물론이다.
도 13을 이용하여, 순차적으로 인접한 영역을 포함하는 피식각막(110)이 어떻게 국부적으로 습식 식각되는지를 설명한다.
피식각막(110)은 순차적으로 인접하는 제1 내지 제7 영역(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g)를 포함한다. 또한, 피식각막(110) 상에 노즐(20)이 위치한다. 노즐(20)은 피식각막의 제7 영역(110g)으로부터 피식각막의 제1 영역(110a) 방향으로 움직인다.
좀 더 구체적으로, 피식각막의 제1 영역(110a) 상에 제1 공급관(210)이 위치하고, 피식각막의 제2 영역(110b) 상에 제1 흡입관(215)이 위치하고, 피식각막의 제3 영역(110c) 상에 제2 공급관(220)이 위치하고, 제2 흡입관(225) 상에 제2 흡입관(225)이 위치한다. 이와 같은 형태로, 피식각막의 제7 영역(110g) 상에 제4 공급관(240)이 위치한다.
제1 공급관(210)은 피식각막의 제1 영역(110a)에 제1 식각 용액(120a)를 공급하고, 제1 흡입관(215)은 피식각막의 제2 영역(110b)에 있는 제2 식각 용액(120b)를 흡입한다. 제1 흡입관(215)이 흡입한 제2 식각 용액(120b)은 제1 공급관(210)이 피식각막의 제1 영역(110a)으로 이동하기 전, 피식각막의 제2 영역(110b)에 공급한 식각 용액(120)이다. 피식각막(110) 물질을 제외하면, 제1 식각 용액(120a)과 제2 식각 용액(120b)은 실질적으로 동일한 식각 용액(120)일 수 있다.
제2 공급관(220)은 피식각막의 제3 영역(110c)에 제1-1 세정 용액(130a)를 공급하고, 제2 흡입관(225)은 피식각막의 제4 영역(110d)에 있는 제1-2 세정 용액(130b)를 흡입한다. 제1-2 세정 용액(130b)은 제2 공급관(220)이 피식각막의 제3 영역(110c)으로 이동하기 전, 피식각막의 제4 영역(110d)에 공급한 제1 세정 용액(130)이다. 제1-1 세정 용액(130a)은 제1-2 세정 용액(130b)과 실질적으로 동일한 제1 세정 용액(130)일 수 있다.
제3 공급관(230)은 피식각막의 제5 영역(110e)에 제2-1 세정 용액(140a)을 공급하고, 제3 흡입관(235)은 피식각막의 제6 영역(110f)에 있는 제2-2 세정 용액(140b)을 흡입한다. 제2-2 세정 용액(140b)은 제3 공급관(230)이 피식각막의 제5 영역(110e)으로 이동하기 전, 피식각막의 제6 영역(110f)에 공급한 제2 세정 용액(140)이다. 제2-1 세정 용액(140a)은 제2-2 세정 용액(140b)과 실질적으로 동일한 세정 용액(140)일 수 있다.
또한, 제4 공급관은 피식각막의 제7 영역(110g)에 건조 가스를 공급한다.
순차적으로 인접하는 피식각막의 제1 내지 제7 영역(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g)에서, 제1 식각 용액(120a), 제1-1 세정 용액(130a), 제2-1 세정 용액(140a) 및 건조 가스를 공급하는 것과, 제2 식각 용액(120b), 제1-2 세정 용액(130b) 및 제2-2 세정 용액(140b)을 흡입하는 것은 동시에 진행된다.
식각해야 할 피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량은 결정되어 있으므로, 피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량에 따라, 노즐(20) 및 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도(v)를 조절한다.
피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량이 클 경우, 피식각막의 제1 영역(110a)은 많이 식각되어야 하기 때문에, 노즐(20)은 천천히 움직인다. 이를 통해, 피식각막의 제1 영역(110a)이 식각되는 시간이 증가한다.
반대로, 피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량이 작을 경우, 피식각막의 제1 영역(110a)은 적게 식각되어야 하기 때문에, 노즐(20)은 빨리 움직인다. 이를 통해, 피식각막의 제1 영역(110a)이 식각되는 시간이 감소한다.
만약, 노즐(20) 및 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도(v)가 일정하다고 가정한다. 이와 같은 경우, 식각해야 할 피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량은 결정되어 있으므로, 피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량에 따라, 제1 공급관(210)이 공급하는 제1 식각 용액(120a)의 농도를 조절한다.
피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량이 클 경우, 피식각막의 제1 영역(110a)은 많이 식각되어야 하기 때문에, 제1 식각 용액(120a)의 농도를 높여준다. 이를 통해, 피식각막의 제1 영역(110a)이 식각 속도(etch rate)가 증가한다.
반대로, 피식각막의 제1 영역(110a)의 식각량이 작을 경우, 피식각막의 제1 영역(110a)은 적게 식각되어야 하기 때문에, 제1 식각 용액(120a)의 농도를 낮춰준다. 이를 통해, 피식각막의 제1 영역(110a)이 식각 속도가 감소한다.
제1 검출기(250)는 하부에 기판(100)으로부터 광학적 신호를 감지한다. 이와 같이 감지된 광학적 신호를 이용하여, 제어부(50)는 제1 검출기(250)의 하부에 기판(100)이 위치하는지 여부를 판단한다.
만약, 제1 검출기(250)의 하부에 기판(100)이 위치하지 않으면, 제1 공급관(210)으로부터 제1 식각 용액(120a)의 공급을 중단시킨다.
덧붙여, 제1 검출기(250)는 식각 공정이 완료된 피식각막의 제7 영역(110g)의 두께를 측정하는데 이용될 수 있다. 제1 검출기(250)를 이용하여 측정된 피식각막의 제7 영역(110g)의 실제 식각된 두께를 S10 단계에서 결정한 피식각막의 제7 영역(110g)의 식각량과 비교한다.
피식각막의 제7 영역(110g)의 실제 식각된 두께와 S10 단계에서 결정한 피식각막의 제7 영역(110g)의 식각량이 실질적으로 동일하면, 노즐(20)을 통해 피식각막(110)의 국부적인 습식 식각을 계속 진행한다.
하지만, 피식각막의 제7 영역(110g)의 실제 식각된 두께와 S10 단계에서 결정한 피식각막의 제7 영역(110g)의 식각량이 서로 차이가 많이 날 경우, 노즐(20) 및 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도(v) 또는 제1 식각 용액(120a)의 농도를 보정해 줄 필요가 있다. 노즐(20) 및 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도(v) 또는 제1 식각 용액(120a)의 농도는 S10 단계에서 결정한 피식각막의 식각량을 바탕으로 하여 계산한 값이기 때문이다.
예를 들어, 피식각막의 제7 영역(110g)의 실제 식각된 두께가 S10 단계에서 결정한 피식각막의 제7 영역(110g)의 식각량보다 클 경우, 노즐(20) 및 기판 지지대(10) 사이의 상대 속도(v)를 높여주거나, 제1 식각 용액(120a)의 농도를 낮춰주는 보정을 할 필요가 있다.
도 13 및 도 14을 이용하여, 일정한 영역에서 국부적인 습식 식각이 일어날 때의 용액들이 공급되고 흡입되는 것을 설명한다. 예를 들어, 도 13의 피식각막의 제7 영역(110g)을 참고한다.
먼저, 제1 공급관(210)은 피식각막의 제7 영역(110g)에 식각 용액(120)을 공급한다. 식각 용액(120)에 의해 피식각막의 제7 영역(110g)은 식각된다. 이 후, 제1 흡입관(215)은 피식각막의 제7 영역(110g)에 있던 식각 용액(120)을 흡입한다. 이어서, 제2 공급관(220)은 피식각막의 제7 영역(110g)에 제1 세정 용액(130)을 공급한다. 이 후, 제2 흡입관(225)은 피식각막의 제7 영역(110g)에 있던 제1 세정 용액(130)을 흡입한다. 이어서, 제3 공급관(230)은 피식각막의 제7 영역(110g)에 제2 세정 용액(140)을 공급한다. 이 후, 제3 흡입관(235)은 피식각막의 제7 영역(110g)에 있던 제2 세정 용액(140)을 흡입한다. 이어서, 제4 공급관(240)은 피식각막의 제7 영역(110g)에 건조 가스를 공급하여, 피식각막의 제7 영역(110g)을 건조한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 지지대 20: 노즐
30: 화학 물질 공급부 40: 화학 물질 흡입부
50: 제어부 100: 기판
110: 피식각막
210, 220, 230, 240, 260, 270, 280: 화학 물질 공급관
215, 225, 235, 245, 265, 275: 화학 물질 흡입관
250, 255: 검출기

Claims (10)

  1. 피식각막을 포함하는 기판에, 상기 피식각막의 일부 영역을 식각하는 제1 용액을 공급하는 제1 공급관;
    상기 기판으로부터 상기 제1 용액을 흡입하는 제1 흡입관;
    상기 피식각막의 일부 영역을 세정하는 제2 용액을 공급하는 제2 공급관;
    상기 기판으로부터 상기 제2 용액을 흡입하는 제2 흡입관을 포함하는 습식 식각용 노즐.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 피식각막을 세정하는 제3 용액을 공급하는 제3 공급관과,
    상기 기판으로부터 상기 제3 용액을 흡입하는 제3 흡입관과,
    상기 피식각막을 건조하는 가스를 공급하는 제4 공급관을 더 포함하는 습식 식각용 노즐.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 각각 원형이고,
    상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 동심원 형태로 배치되는 습식 식각용 노즐.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 일방향으로 순차적으로 배치되는 습식 식각용 노즐.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 용액을 흡입하고 상기 제1 공급관을 중심으로 상기 제1 흡입관과 대응되게 배치되는 제3 흡입관과,
    상기 제2 용액을 공급하고, 상기 제1 공급관을 중심으로 상기 제2 공급관에 대응되게 배치되는 제3 공급관과,
    상기 제2 용액을 흡입하고, 상기 제1 공급관을 중심으로 상기 제2 흡입관에 대응되게 배치되는 제4 흡입관을 더 포함하는 습식 식각용 노즐.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판으로부터 광학적 신호를 검출하는 검출기를 더 포함하고,
    상기 검출기는 상기 기판에 제1 광을 조사하는 광원과, 상기 제1 광이 상기 기판에 반사되어 나온 제2 광을 감지하는 센서를 포함하는 습식 식각용 노즐.
  7. 피식각막을 포함하는 기판의 일부에 식각 용액을 공급하는 제1 공급관;
    상기 기판으로부터 상기 식각 용액을 흡입하는 제1 흡입관; 및
    상기 기판에 제1 광을 조사하는 광원과, 상기 제1 광이 상기 기판에 반사되어 나온 제2 광을 감지하는 센서를 포함하는 검출기로, 상기 검출기의 위치가 상기 기판의 상부에 위치하는지 여부를 확인하는데 사용되는 검출기를 포함하는 습식 식각용 노즐.
  8. 피식각막을 포함하는 기판이 위치하는 기판 지지대;
    상기 기판 지지대 상에 배치되는 노즐로서, 상기 노즐은 상기 피식각막을 식각하는 제1 용액을 공급하는 제1 공급관과, 상기 기판으로부터 상기 제1 용액을 흡입하는 제1 흡입관과, 상기 피식각막을 세정하는 제2 용액을 공급하는 제2 공급관과, 상기 기판으로부터 상기 제2 용액을 흡입하는 제2 흡입관을 포함하는 노즐;
    상기 노즐 및/또는 상기 기판 지지대와 연결되고, 상기 피식각막의 식각량을 조절하는 제어부를 포함하는 반도체 제조 장비.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 각각 원형이고,
    상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 동심원 형태로 배치되는 반도체 제조 장비.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 공급관과, 상기 제1 흡입관과, 상기 제2 공급관과, 상기 제2 흡입관은 일방향으로 순차적으로 배치되는 반도체 제조 장비.
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