KR20200027619A - 습식 식각 장치 - Google Patents

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Abstract

예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치는, 식각액이 수용가능한 내부 공간을 가지며 상기 식각액과 접촉되도록 웨이퍼가 배치되는 지지부를 갖는 프로세스 배스(process bath)와, 상기 프로세스 배스 상에 배치되며 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부와, 상기 프로세스 배스의 내부 공간에 상기 식각액을 공급하는 식각액 공급부를 포함한다.

Description

습식 식각 장치{WET ETCH APPARATUS}
본 발명은 레이저를 이용한 습식 식각 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조공정에는, 소정의 막을 선택적으로 제거하기 위해서 주로 식각액을 이용하는 습식 식각 공정이 수행될 수 있다. 원활한 식각 공정을 수행하기 위한 고온의 공정 온도가 요구될 수 있다. 예를 들어, 질화물일 경우에 160℃ 이상의 고온이 요구될 수 있다.
이러한 고온의 식각 공정을 위해서, 식각액을 요구되는 온도에 맞게 가열하는 방식이 주로 사용되고 있으나, 식각액의 끊은점이나 다른 장치의 내열성의 한계로 충분히 높은 공정 온도로 가열하기 어려우며, 식각 대상인 웨이퍼에서 특정 영역(중앙 내지 엣지)에 따라 식각액의 유속이나 온도의 불균일성 등에 인해 식각률이 불균일해지는 문제가 야기될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들 중 하나는, 웨이퍼의 전체 영역에서 균일한 식각률을 보장할 수 있는 습식 식각 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들 중 다른 하나는, 식각 공정에 따른 공정조건(예, 온도, 식각액의 농도 등)을 용이하게 제어할 수 있는 습식 식각 장치를 제공하는데 있다.
예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치는, 식각액이 수용가능한 내부 공간을 가지며 상기 식각액과 접촉되도록 웨이퍼가 배치되는 지지부를 갖는 프로세스 배스(process bath)와, 상기 프로세스 배스 상에 배치되며 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부와, 상기 프로세스 배스의 내부 공간에 상기 식각액을 공급하는 식각액 공급부를 포함한다.
예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치는, 식각액이 수용가능한 내부 공간을 가지며, 상기 식각액과 접촉되도록 웨이퍼를 배치하는 지지부를 갖는 프로세스 배스와, 상기 프로세스 배스 상에 배치되며, 레이저 빔을 방출하는 레이저 광원과, 상기 레이저 빔의 조사 면적을 확장하고 확장된 레이저 빔을 상기 웨이퍼에 조사하도록 구성된 광학계를 갖는 레이저 조사부와, 상기 프로세스 배스에 대향하는 양측에 각각 마련된 식각액 주입부와 식각액 배출부와, 상기 식각액 주입부 및 식각액 배출부를 연결하는 배관과, 상기 배관에 장착된 순환 펌프를 갖는 식각액 공급부를 포함한다.
예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치는, 개구와 상기 개구의 주위에 위치하며 웨이퍼의 외주부가 배치하기 위한 걸림턱을 갖는 프로세스 배스 - 상기 걸림턱에 배치된 상기 웨이퍼는 상기 식각액과 접촉됨 -와, 상기 프로세스 배스 상에 배치되며 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 웨이퍼의 피처리 표면과 반대되는 표면에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부와, 상기 프로세스 배스의 내부 공간에 상기 식각액을 공급하는 식각액 공급부와, 상기 프로세스 배스의 내부 공간으로부터 상기 식각액을 외부로 배출하는 배출구를 포함한다.
예시적인 실시예에 따르면, 프로세스 배스 상에 배치된 레이저 조사부를 이용하여 웨이퍼를 균일하게 가열함으로써 전체 영역에서 균일한 식각률을 보장할 수 있다. 특히, 다양한 형태의 3차원 반도체 소자에서 높은 공정온도가 요구되는 두꺼운 피식각층도 균일한 식각률로 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 도 1의 습식 식각 장치에 웨이퍼 지지부("A" 부분)를 나타내는 확대 단면도 및 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 6a 내지 도 11a는 예시적인 실시예들에 따른 습식 식각 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 6b 내지 도 11b는 각각 도 6a 내지 도 11a의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도들이다.
도 12 내지 도 15는 예시적인 실시예들에 따른 습식 식각 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 습식 식각 장치(100)는, 식각액(10)이 수용가능한 내부 공간(20S)을 갖는 프로세스 배스(process bath)(20)와, 상기 프로세스 배스(20) 상에 배치된 레이저 조사부(40)와, 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)에 상기 식각액(10)을 공급하는 식각액 공급부(35)를 포함한다.
상기 프로세스 배스(20)는 상기 식각액(10)과 접촉되도록 웨이퍼(W)가 배치되는 지지부(25)를 포함한다. 본 실시예에 채용된 지지부(25)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)에 위치하며, 상부에 배치된 웨이퍼(W)가 식각액(10)에 침지되도록 구성될 수 있다. 식각액(10)과 접촉하여 식각되는 피처리 표면(P1)은 상부를 향하도록 배치될 수 있다.
이러한 배열에서, 웨이퍼(W)의 피처리 표면(P1)에는 레이저 조사부(40)로부터 방출된 레이저 빔(LB)이 조사될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 식각액(10)과 접촉하여 식각되는 피처리 표면(P1)에 직접 레이저 빔(LB)이 조사될 수 있다. 따라서, 식각액(10)에 의해 식각되는 부분이 외부로 노출된 경우(게이트 구조체 형성을 위한 리플레이스먼트 공정, 도 11 내지 도 15 참조)에 유익하게 사용될 수 있다.
본 실시예에 채용된 프로세스 배스(20)는 상기 지지부(25)에 배치되는 상기 웨이퍼(W)에 상기 레이저 빔(LB)이 조사하기 위한 투명창(22)을 포함할 수 있다. 또한, 투명창(22)은 상기 프로세스 배스(20)에 힌지 연결되어 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)을 개폐 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 투명창(22)을 개방하여 상기 지지부(25)에 상기 웨이퍼(W)를 배치할 수 있다. 이러한 웨이퍼(W)의 배치 과정에서, 레이저 조사부(40)도 프로세스 배스(20)로부터 탈착되도록 구성될 수 있다. 본 실시예와 달리, 상기 프로세스 배스(20)는 투명창(W)이 아닌 별도의 투입구를 가질 수 있다.
상기 레이저 조사부(40)는 프로세스 배스(20) 상에 배치되어 상기 웨이퍼(W)의 피처리 표면(P1)에 레이저 빔(LB)을 조사하도록 구성된다. 원활한 식각 작용을 위해서 적정한 공정 온도가 요구된다. 본 실시예에서, 상기 레이저 빔(LB)은 높은 공정 온도를 얻기 위해서 상기 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 수단으로 사용될 수 있다.
종래에는 공급되는 식각액(10)을 가열하는 방식으로 사용하였으나, 충분한 공정 온도로 높이는데 한계가 있으며, 프로세스 배스(20) 등의 다른 기구의 내열성에 따라 열변형 및/또는 손상이 발생될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 실시예에서는, 레이저 조사부(40)를 이용하여 피처리 대상인 웨이퍼(W)에 직접 레이저 빔(LB)을 조사하여 가열시키는 방식을 사용한다.
구체적인 실시예에서, 상기 웨이퍼(W)는 적층된 질화막(예, 실리콘 질화막)과 산화막(예, 실리콘 산화막)을 포함할 수 있으며, 습식 식각 공정은 상기 웨이퍼(W) 상에서 상기 질화막을 선택적으로 식각하기 위해 도입될 수 있다(도 10a 및 도 10b 참조). 이 경우, 질화막을 식각하기 위한 식각액(10)은 산화막에 대하여 식각 선택성을 가질 수 있다. 즉, 상기 식각액(10)에 의한 산화막의 식각률은 상기 식각액(10)에 의한 질화막의 식각률보다 작을 수 있다.
예를 들어, 이러한 질화물 식각을 위해서, 식각액(10)으로는 인산이 사용될 수 있으며, 식각 공정 온도는 160℃ 이상의 높은 온도(예, 163℃)가 요구된다. 하지만, 이와 같이 높은 공정 온도는 인산의 끊는점(예, 158℃)보다 높으므로, 식각액(10)을 가열하는 방식으로 충분한 온도로 높이는 데 한계가 있다.
상술한 바와 같이, 프로세스 배스(20) 상에 배치된 레이저 조사부(40)를 이용하여, 원하는 공정 온도로 상승되도록 피처리 대상인 웨이퍼(W)를 가열시킬 수 있다. 일부 실시예에서는, 레이저 조사부(40)는 식각액(10)의 가열 방식과 병행하여 사용될 수 있다.
본 실시예에 채용된 레이저 조사부(40)는, 상기 레이저 빔(LB)을 방출하는 레이저 광원(45)과, 상기 레이저 광원(45)과 상기 프로세스 배스(20) 사이에 배치되며 상기 레이저 빔(LB)의 조사 면적을 확장하는 광학계(47)를 포함한다.
상기 레이저 광원(45)은 200∼1100㎚의 파장(적외선 내지 자외선) 레이저 광원이 사용될 수 있다. 레이저 파장 조건은 피식각 대상 물질에 따라 적절히 선택하여 사용될 수 있다. 또한, 레이저 파워 조건은 가열온도에 따라 적절히 선택하여 사용될 수 있다.
상기 광학계(47)는 상기 레이저 광원(45)으로부터 생성된 레이저 빔(LB)의 조사 면적을 확장하기 위한 복수의 렌즈의 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 렌즈의 배열은, 오목 렌즈 및/또는 볼록 렌즈 등의 다양한 렌즈의 배열일 수 있다. 상기 광학계(47)에 의해 확장된 상기 레이저 빔(LB)의 조사 면적은, 실질적으로 상기 웨이퍼(W)의 피처리 표면(P1)을 커버 가능한 면적을 가질 수 있다.
상기 레이저 조사부(40)는, 상기 레이저 광원(54)과 상기 광학계(47)를 밀폐하는 공간을 하우징(41)을 포함할 수 있다. 하우징(41)의 밀폐된 공간은 진공 펌프(49)에 연결될 수 있다. 진공 펌프(49)에 관련된 밸브(V0)를 조작함으로써 하우징(41)의 밀폐된 공간은 감압되거나 거의 진공으로 유지될 수 있다. 이러한 감압/진공작동을 통해서 식각 과정에서 발생되는 분진이나 퓸(fume) 등을 제거함으로써 레이저 조사가 방해되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 습식 식각 장치(100)는, 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)에 상기 식각액(10)을 공급하는 식각액 공급부(35)를 포함할 수 있다. 식각액 공급부(35)는 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)에 상기 식각액(10)이 일정한 범위의 속도로 유동할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 식각액 공급부(35)는 0.1∼1 m/sec 범위의 유속으로 상기 식각액을 공급할 수 있다.
본 실시예에 채용된 식각액 공급부(35)는 상기 프로세스 배스(20)의 제1 측에 배치되어 상기 내부 공간(20S)에 상기 식각액(10)을 주입하는 식각액 주입부(35A)와, 상기 프로세스 배스(20)의 제2 측에 배치되어 상기 내부 공간(20S)으로부터 상기 식각액(10)을 배출하는 식각액 배출부(35B)를 포함할 수 있다. 상기 프로세스 배스(20)의 제1 측 및 제2 측은 서로 대향하도록 위치할 수 있다.
또한, 상기 식각액 주입부(35A)와 상기 식각액 배출부(35B)는 각각 대향하는 각 측면을 따라 배열된 복수의 연결구를 가지므로, 내부 공간(20S)의 전체 영역에서 식각액(10)의 유속을 비교적 균일하게 유지할 수 있다.
상기 프로세스 배스(20)는 웨이퍼(W)를 배치하기 위한 용적을 갖되, 폭보다 높이가 작은 구조를 가질 수 있다. 하나의 웨이퍼를 식각하기 위한 충분한 양의 식각액(10)만이 수용될 수 있도록, 상기 프로세스 배스(20)는 비교적 작은 내부 공간(20S)을 갖도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 300㎜ 직경의 웨이퍼를 사용할 경우에, 프로세스 배스(20)는 다소 큰 면적(예, 310㎜×310㎜)을 갖는 내부 공간(20S)을 가질 수 있다. 또한, 내부 공간(20S)의 체적은 1∼10ℓ범위일 수 있다.
도 2는 이러한 습식 식각 장치를 나타내는 개략 단면도이며, 도 3 및 도 4는 각각 도 1의 습식 식각 장치에 웨이퍼 지지부("A" 부분)를 나타내는 확대 단면도 및 평면도이다.
도 2를 참조하면, 습식 식각 장치(100A)는, 지지부(25')의 구조가 상이한 점과, 식각액 공급부(30)가 식각액 순환 시스템과 농도 검출 시스템을 더 포함하는 점을 제외하고, 도 1에 도시된 실시예와 유사한 구조로 이해할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 실시예의 설명은 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 본 실시예에 대한 설명에 결합될 수 있다.
본 실시예에 채용된 지지부(25')는, 상기 프로세스 배스(20)의 상부에 위치하며 상기 내부 공간(20S)으로 리세스된 개구(OP)와, 상기 개구(OP)의 주위에 위치하며 상기 웨이퍼(W)의 외주부가 배치되는 걸림턱(25T)을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)는 걸림턱(25T)에 피처리 표면(P1)이 상기 내부 공간(20S)으로 향하도록 배치될 수 있다. 이러한 웨이퍼(W)의 배치에 의해 상기 웨이퍼(W)의 피처리 표면(P1)과 반대에 위치한 표면(P2)은 상부로 향하고, 레이저 빔(LB)은 상기 반대에 위치한 표면(P2)을 조사할 수 있다.
이러한 웨이퍼(W)의 배치의 경우에, 식각액(10)과 접촉하여 식각되는 피처리 표면(P1)과 반대 면에 레이저 빔(LB)이 조사된다. 특히, 식각액(10)에 의해 식각되는 부분이 외부로 노출되지 않고 상당한 깊이의 내부에 위치하는 경우(예, V-NAND와 같은 3차원 반도체 소자, 도 6 내지 도 10 참조)에 반대 면에 조사하여 가열함으로써 두께 방향으로 균일한 가열을 보장할 수 있다.
또한, 도4에 도시된 바와 같이, 개구(OP)의 걸림턱(25T)이 웨이퍼(W)의 외주부에 위치하도록, 리세스된 개구(OP)는 웨이퍼(W)의 형상과 크기에 대응하여 형성될 수 있다.
상기 프로세스 배스(20)의 개구(OP)를 덮는 별도의 투입창을 구비할 수 있으나, 본 실시예와 같이, 별도의 투입창 없이 식각 대상인 웨이퍼(W)에 의해 개구(OP)를 덮도록 구성될 수 있다. 상기 웨이퍼(W)의 피처리 표면(P1)이 상기 식각액(10)과 접촉하는 동안에, 일정한 점도를 갖는 식각액(10)에 의해 상기 웨이퍼(W)의 외주부는 상기 걸림턱(25T)에 밀착될 수 있으며, 그 결과 상기 웨이퍼(W)가 상기 개구(OP)가 폐쇄되어 실질적으로 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)을 밀폐시킬 수 있다.
본 실시예에 채용된 식각액 공급부(30)는 식각액 주입부(30A)와 식각액 배출부(30B)와 함께, 상기 식각액 주입부(30A)와 상기 식각액 배출부(30B)에 연결되어 상기 식각액(10)을 순환시키는 식각액 순환부(60)를 포함할 수 있다.
상기 식각액 순환부(60)는 식각액 주입부(30A) 및 식각액 배출부(30B)를 연결하는 배관(61)과, 상기 배관(61)에 장착된 순환 펌프(65)를 포함할 수 있다. 순환 펌프(65)의 작동에 의해 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)에 일정한 속도로 유동하는 식각액(10)을 순환 공급시킬 수 있다.
식각액 주입부(30A)와 식각액 배출부(30B)는 각각 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)에 연결된 제1 및 제2 연결구(31A,31B)와 함께 식각액(10)을 임시 수용가능한 제1 및 제2 서브 배스(sub-bath)(35A,35B)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 식각액 순환부(60)는 식각액(10)의 유동속도를 유지하여 균일하고도 원활한 식각을 보장할 수 있다. 식각이 진행되는 과정에서 식각액 순환 횟수가 증가함에 따라, 식각액(10)의 특성이 변화될 수 있으며, 그 결과 식각 성능이 저하되거나 불량이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 습식 식각 장치(100A)는 식각액(10)의 특성, 즉 상기 식각액(10)의 농도 및 상기 식각액(10)의 피식각 원소의 농도 중 적어도 하나를 검출하기 위해서 농도 검출부(70A,70B)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 습식 식각 장치(100A)는 상기 식각액(10)의 피식각 원소의 농도를 검출하는 제1 농도 검출부(70A)와, 상기 식각액(10)의 농도를 검출하는 제2 농도 검출부(70B)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 검출 밸브(V2a,V2b)를 선택적으로 조작하여 원하는 시점에 일정한 량의 식각액(10)을 샘플링하여 식각액(10) 중 피식각 원소의 농도 및 식각액(10)의 농도를 검출할 수 있다.
상기 제1 농도 검출부(70A)는 상기 배관(61)에 연결되며 상기 프로세스 배스(20)로부터 배출된 식각액(10) 중 피식각 원소의 농도를 검출할 수 있다. 이와 유사하게, 상기 제2 농도 검출부(70B)는 상기 배관(61)에 연결되며 상기 프로세스 배스(20)로부터 배출된 식각액(10)의 농도를 검출할 수 있다.
본 실시예에서, 식각액 배출부(35B)에 인접한 배관(61) 부분으로부터 식각액(10)을 검출하도록 구성되지만, 다른 실시예에서는 상기 제1 및 제2 농도 검출부(70A,70B)는 상기 식각액 배출부(35B)에 직접 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 습식 식각 장치(100A)는 상기 식각액 순환부(60)에 연결되며, 상기 검출된 피식각 원소의 농도에 따라 순수(pure) 식각액을 공급하는 식각액 저장부(90A)를 더 포함할 수 있다.
이와 유사하게, 상기 습식 식각 장치(100A)는 상기 식각액 순환부(60)에 연결되며 상기 검출된 식각액(10)의 농도에 따라 상기 식각액에 탈이온수(D.I. water)를 공급하는 탈이온수 저장부(90B)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 농도 검출부(70A)에서 검출된 피식각 원소의 농도가 소정의 값을 초과하면, 공정 제어부(80)는 식각액 배출구(51)를 통해 상기 식각액(10)을 배출하고, 상기 식각액 저장부(90A)로부터 상기 프로세스 배스(20)에 순수(pure) 식각액을 재공급할 수 있다.
식각액 배출구(51)는 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)으로부터 상기 식각액(10)을 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 상기 식각액 배출구(51)는 배출 펌프(55)에 연결되며, 공정 제어부(80)는 배기 밸브(V1)를 제어하여 배출 펌프(55)를 이용하여 식각액 배출구(51)로부터 이미 사용된 식각액(10)을 배출할 수 있다. 이어, 공정 제어부(80)는 제1 공급 밸브(V3a)를 조작하여 식각액 저장부(90A)로부터 배관(61)을 통해 새로운 순수 식각액을 공급할 수 있다.
이와 유사하게, 상기 제2 농도 검출부(70B)에서 검출된 식각액(10)의 농도가 소정의 값을 초과하면, 공정 제어부(80)는 상기 식각액(10)에 탈이온수를 보충하도록 제어할 수 있다. 공정 제어부(80)는 제2 공급 밸브(V3b)를 조작하여 탈이온수 저장부(90B)로부터 배관(61)을 통해 적정한 양의 탈이온수를 보충할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 식각액은 실리콘 질화물을 식각하기 위한 인산액을 포함할 수 있으며, 상기 피식각 원소는 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 식각액(10)은 상기 실리콘 질화막의 식각에 의해 발생되는 실리콘(Si)를 포함할 수 있고, 식각 공정이 진행됨에 따라 상기 식각액(10) 내 실리콘 농도가 증가할 수 있다. 상기 식각액(10) 내 상기 실리콘 농도가 소정의 값(즉, 한계값)에 도달하는 경우, 상기 실리콘 산화막의 표면에 산화물이 성장되어 상기 실리콘 산화막의 두께가 증가될 수 있다.
이러한 이상 성장 현상을 억제하기 위해서, 상기 식각액(10) 내 실리콘 농도를 제1 농도 검출기(70A)를 이용하여 측정하고, 상기 제1 농도 검출부(70A)에서 검출된 피식각 원소의 농도가 소정의 값을 초과하면, 공정 제어부(80)는 식각액 배출구(51)를 통해 상기 식각액(10)을 배출하고, 상기 식각액 저장부(90A)로부터 상기 프로세스 배스(20)로 순수(pure) 식각액을 재공급할 수 있다.
이와 유사하게, 상기 식각액(10)은 가열된 상태에서 사용되므로, 식각 공정이 진행됨에 따라 수분이 증발하여 인산 농도가 점차 증가할 수 있다. 식각액(10)의 농도가 소정의 값(즉, 한계값)에 도달하는 경우, 점도가 지나치게 높아져 작업성이 극히 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 상기 식각액(10)의 농도를 제2 농도 검출기(70B)를 이용하여 측정하고, 상기 제2 농도 검출부(70B)에서 검출된 식각액(10)의 농도가 소정의 값을 초과하면, 공정 제어부(80)는 상기 탈이온 저장부(90A)로부터 배관(61)으로 탈이온수를 보충하고, 이를 통해서 식각액의 농도를 안정화시킬 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 습식 식각 장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 5를 참조하면, 습식 식각 장치(100B)는, 레이저 조사부(40')가 스캔 방식으로 구현된 점과, 지지부(25') 및 식각액 공급부(30)의 구조만을 제외하고, 도 1에 도시된 실시예와 유사한 구조로 이해할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 실시예의 설명은 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 본 실시예에 대한 설명에 결합될 수 있다.
본 실시예에 채용된 레이저 조사부(40')는, 라인형 레이저 빔을 방출하는 레이저 광원(45')과, 상기 웨이퍼(W)가 조사되도록 상기 레이저 빔을 이동시키는 스캔부(미도시)를 포함한다. 스캔부에 의한 이동방향(SD)은 라인형 레이저 빔의 폭방향으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 300㎜ 직경의 웨이퍼를 사용할 경우에, 라인형 레이저 빔의 길이는 적어도 300㎜일 수 있다. 따라서, 스캔에 의해 웨이퍼(W)의 거의 전체 면적이 조사되어 비교적 균일한 가열을 보장할 수 있다.
일 예에서, 스캔부는 레이지 광원을 물리적으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 스캔부는 레이저 광원은 고정되고 광학계를 조작함으로써 레이저 빔을 이동시킬 수도 있다.
상기 레이저 조사부(40')는, 상기 레이저 빔의 경로가 위치하는 밀폐된 공간을 갖는 하우징(41)을 포함하며, 상기 밀폐된 공간은 감압되거나 진공으로 유지되도록 구성될 수 있다.
본 실시예에 채용된 지지부(25')와 식각액 공급부(30)는 도 2에 도시된 습식 식각 장치의 지지부(25') 및 식각액 공급부(30)가 유사한 구조를 가질 수 있다. 특히, 도 5에는 식각액 순환 시스템 및 농도 검출 시스템이 도시되어 있지 않으나, 본 실시예에 따른 습식 식각 장치(100B)도 도 2에 도시된 습식 식각 장치(100A)의 식각액 순환 시스템 및 농도 검출 시스템을 채용할 수 있다.
본 실시예에 따른 습식 식각 장치는 다양한 반도체 소자 제조방법에 유익하게 사용될 수 있다. 이하, V-NAND와 같은 3차원 반도체 소자의 제조공정(특히, 실리콘 질화물 제거공정)과, 로직 소자 제조공정(특히, 게이트 구조체를 위한 리플레이스먼트 공정)을 예시하여 설명하기로 한다.
도 6a 내지 도 11a는 예시적인 실시예들에 따른 습식 식각 공정을 이용한 반도체 소자(예, V-NAND)의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이며, 도 6b 내지 도 11b는 각각 도 6a 내지 도 11a의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 기판(300) 상에 하부 절연막(302)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(300)은, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 또는 실리콘-게르마늄 기판일 수 있다. 상기 하부 절연막(302)은 열산화공정을 통해 형성된 실리콘 산화막이거나, 증착 기술을 이용하여 형성된 실리콘 산화막일 수 있다. 상기 하부 절연막(302) 상에 희생막들(304) 및 절연막들(306)을 교대로 그리고 반복적으로 증착하여 박막 구조체(TS)가 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 희생막들(304)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 희생막들(304) 중 최하층 및 최상층의 희생막들(304)은 이들 사이에 위치한 희생막들(304)에 비해 두껍게 형성될 수 있다. 상기 절연막들(306)은 동일한 두께를 가지거나, 상기 절연막들(306) 중 일부는 두께가 다를 수도 있다. 상기 하부 절연막(302)은 그 위에 형성되는 상기 희생막들(304) 및 상기 절연막들(306)보다 얇은 두께를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 희생막들(304) 및 상기 절연막들(306)은 서로 다른 식각 선택성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 희생막들(304)은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있고, 상기 절연막들(306)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 박막 구조체(TS)를 관통하여 상기 기판(300)을 노출하는 관통 홀(H)이 형성될 수 있다. 상기 관통 홀(H)은 상기 박막 구조체(TS) 내에 복수 개로 형성될 수 있고, 복수 개의 상기 관통 홀들(H)은, 평면적 관점에서, 상기 박막 구조체(TS)의 상면 상에 2차원적으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 관통 홀들(H)은 제1 방향(D1)을 따라 하나의 열을 이루도록 배열될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 상기 관통 홀들(H)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 지그재그로 배치될 수도 있다.
상기 관통 홀(H)은, 상기 박막 구조체(TS) 상에 상기 관통 홀(H)이 형성될 영역을 정의하는 개구부를 갖는 제1 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제1 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 박막 구조체(TS)를 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 마스크 패턴은 상기 희생막들(304) 및 상기 절연막들(306)에 대하여 식각 선택성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 상기 식각 공정에 의해 상기 기판(300)의 상면이 과식각되어, 상기 기판(300)의 상부가 리세스될 수 있다. 이에 따라, 상기 관통 홀(H)은 상기 기판(300)의 적어도 일부를 관통할 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 관통 홀(H) 내에 반도체 패턴(322)이 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 반도체 패턴(322)는 상기 기판(300)의 적어도 일부를 관통하는 필라 형태로 형성될 수 있다. 상기 반도체 패턴(322)은, 상기 박막 구조체(TS) 상에 상기 관통 홀(H)을 채우는 반도체 막을 형성하고, 상기 박막 구조체(TS)의 상면이 노출될 때까지 상기 반도체 막을 평탄화함으로써 형성될 수 있다. 상기 반도체막은 원자층 증착(ALD) 또는 화학적 기상 증착(CVD)으로 형성되는 반도체 물질(예를 들면, 다결정 실리콘막, 단결정 실리콘막, 또는 비정질 실리콘막)을 포함할 수 있다. 상기 평탄화 공정에 의해, 상기 반도체 패턴(322)은 상기 관통 홀(H) 내에 국소적으로 형성될 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 박막 구조체(TS)를 패터닝하여 서로 인접하는 반도체 패턴들(322) 사이에 상기 기판(300)을 노출하는 트렌치(T)가 형성될 수 있다. 상기 트렌치(T)는, 상기 박막 구조체(TS) 상에 상기 트렌치(T)가 형성될 평면적 위치를 정의하는 제2 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 박막 구조체(TS)를 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 상기 트렌치(T)는 상기 반도체 패턴(322)으로부터 이격되어, 상기 희생막들(304) 및 상기 절연막들(306)의 측벽들을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 식각 공정 동안, 상기 기판(300)의 상부가 과식각되어, 상기 기판(300)의 상부가 리세스될 수 있다. 상기 트렌치(T)가 형성됨에 따라, 상기 박막 구조체(TS)는 일 방향(일 예로, 상기 제1 방향(D1))으로 연장된 라인 형태를 가질 수 있다. 하나의 라인 형태의 상기 박막 구조체(TS)는 복수의 상기 반도체 패턴들(322)에 의해 관통될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 트렌치(T)에 의해 노출된 상기 희생막들(304)을 제거하여, 상기 절연막들(306) 사이에 리세스 영역들(R)이 형성될 수 있다. 상기 리세스 영역들(R)은, 상기 절연막들(306), 상기 반도체 패턴(322), 상기 하부 절연막(302), 및 상기 기판(300)에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 조건을 이용하여, 상기 희생막들(304)을 등방적으로 식각하여 형성될 수 있다. 상기 희생막들(304)은 상기 등방성 식각 공정에 의해 완전히 제거될 수 있다. 일 예로, 상기 희생막들(304)이 실리콘 질화막이고, 상기 절연막들(306)이 실리콘 산화막인 경우, 상기 식각 공정은 인산을 포함하는 식각액을 이용하는 습식 식각 공정일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 인산인 식각액은 희생층들(304)의 식각에 의해 실리콘(Si)이 발생되고, 식각 공정이 진행됨에 따라 식각액 내 실리콘 농도가 증가할 수 있다. 식각액) 내 상기 실리콘 농도가 한계값에 도달하는 경우, "I"로 표시된 바와 같이, 상기 실리콘 산화막의 표면에 이상 성장 산화물(DS)이 성장될 수 있으며, 신뢰성 저하 및 불량을 야기할 수 있다. 하지만, 본 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 농도 검출기(70A)를 이용하여 측정하고, 제1 농도 검출부(70A)에서 검출된 피식각 원소의 농도가 소정의 값을 초과하면, 공정 제어부(80)는 식각액 배출구(51)를 통해 상기 식각액을 배출하고, 상기 식각액 저장부(90A)로부터 상기 프로세스 배스(20)로 순수(pure) 인산을 식각액으로 재공급함으로써 이상 성장 산화물로 인한 불량을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 본 식각 공정은, 도 1 내지 도 5에 도시된 습식 식각 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 내지 도 4 또는 도 5에 도시된 습식 식각 장치(100A,100B)를 사용할 수 있다. 상기 습식 식각 장치(100A,100B)에서는, 웨이퍼(W)를 걸림턱(25T)에 배치하여 피처리 표면(P1)이 상기 내부 공간(20S)으로 향하도록 배치될 수 있다. 웨이퍼의 피처리 표면(P1)은 식각액 흐름(도 10b의 "EC")에 노출될 수 있다. 반면에, 웨이퍼(W)의 피처리 표면(P1)과 반대에 위치한 표면(P2)은 상부로 향하고, 레이저 빔(LB)은 상기 반대에 위치한 표면(P2)을 조사할 수 있다. 이와 같이, 레이저 조사(LB)가 적용되는 면과 식각액 흐름(EC)이 접촉되는 면을 반대로 구성함으로써 본 실시예에 따른 식각 공정에 유익하게 사용될 수 있다. 구체적으로, 도 10b를 참조하면, 식각대상이 되는 부분이 외부로 노출되지 않고 상당한 깊이로 내부에 위치하므로, 그 반대 면에 조사하여 가열함으로써 소자의 두께 방향(D2)으로 균일한 식각률이 보장되도록 제어할 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 리세스 영역들(R)이 형성된 후, 상기 리세스 영역들(R)의 내면들을 덮는 수평 절연체들(360), 및 상기 리세스 영역들(R)의 나머지 공간을 채우는 게이트 전극들(350)이 형성될 수 있다. 상기 수평 절연체들(360) 및 상기 게이트 전극들(350)은, 상기 리세스 영역들(R)을 차례로 덮는 수평 절연막 및 도전막을 형성하고, 상기 트렌치(T) 내에서 상기 수평 절연막 및 상기 도전막을 제거하여 상기 리세스 영역들(R) 내에 상기 수평 절연체들(160) 및 상기 게이트 전극들(150)을 국소적으로 형성함으로써 형성될 수 있다. 상기 수평 절연막은 하나의 박막 또는 복수의 박막들로 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 수평 절연막은 상기 반도체 패턴(322)에 인접하는 터널 절연막, 상기 게이트 전극들(350)에 인접하는 블로킹 절연막, 및 이들 사이의 전하저장막을 포함할 수 있다. 상기 도전막은 상기 리세스 영역들(R)을 채우면서 상기 트렌치(T)의 내벽을 컨포말하게 덮도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 게이트 전극들(350)을 형성하는 것은 상기 트렌치(T) 내에서 상기 도전막을 등방성 식각의 방법으로 제거하는 것을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극들(350) 및 이들 사이에 개재된 상기 절연막들(306)은 적층 구조체(SS)로 정의될 수 있다.
상기 게이트 전극들(350)을 형성한 후, 상기 기판(300)에 공통 소스 영역(370)이 형성될 수 있다. 상기 공통 소스 영역(370)은 상기 트렌치(T)에 의해 노출된 상기 기판(300)에 이온 주입 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 상기 공통 소스 영역(370)은 상기 반도체 패턴(322)과 다른 도전형을 가질 수 있다.
이와 달리, 상기 반도체 패턴(322)과 접하는 상기 기판(300)의 영역은 상기 반도체 패턴(322)과 동일한 도전형을 가질 수 있다. 복수의 공통 소스 영역들(370)의 각각은 서로 연결되어 등전위 상태에 있을 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 상기 복수의 공통 소스 영역들(370)의 각각은 서로 다른 전위를 가질 수 있도록 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 공통 소스 영역(370) 상에 상기 트렌치(T)를 충전하는 전극 분리 패턴(375)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 분리 패턴(375)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화질화막을 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 반도체 패턴(322)에 접속하는 도전 패드, 콘택 플러그와 상기 콘택 플러그에 연결되는 비트 라인을 형성함으로써 원하는 3차원 반도체 소자를 제조할 수 있다.
도 12 내지 도 15는 예시적인 실시예들에 따른 습식 식각 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 12를 참조하면, 앞서 형성된 더미 게이트 전극(535)의 양 측에 노출된 활성 핀(505) 상에 결정질 반도체 영역들(510A)로 이루어지는 소스/드레인 영역(510)을 형성한다.
상기 결정질 반도체 영역들(510A)은 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth, SEG) 공정으로 형성될 수 있다. 상기 활성 핀(505) 상의 반도체 영역들(510A)은 성장 과정에서 서로 머징될 수 있다. 상기 소스/드레인 영역(510)의 단면 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 상기 소스/드레인 영역(510)의 Y-Z 평면을 따라 자른 단면 형상이 사각형,육각형과 같은 다각형, 원형, 또는 타원형일 수 있다. 상기 소스/드레인 영역(510)은 활성 핀(505)의 상면보다 더 높은 레벨의 상면을 가질 수 있다. 상기 소스/드레인 영역(510)은 불순물이 도핑된 반도체층으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 소스/드레인 영역(510)은 불순물이 도핑된 Si, SiGe, 또는 SiC로 이루어질 수 있다.
도 13을 참조하면, 소스/드레인 영역(510) 상에 게이트간 절연층(562)을 형성할 수 있다.
상기 게이트간 절연층(562)은, 상기 소스/드레인 영역(510), 더미 게이트 전극(535) 및 절연성 스페이서(550)를 충분한 두께로 덮도록 형성될 수 있다. 상기 게이트간 절연층(562)은, 예를 들어, 산화물, 질화물 ? 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이어, 상기 더미 게이트 전극(535)가 노출될 때까지, 상기 게이트간 절연층(562)의 일부 영역(점선부분)이 제거되도록 평탄화한다. 본 평탄화 공정에서 마스크 패턴층(536)이 제거되고, 더미 게이트 전극(535)의 상면이 노출될 수 있다.
도 14를 참조하면, 더미 게이트 절연막(532) 및 더미 게이트 전극(535)을 제거하여 게이트 구조체 형성을 위한 오픈영역(E)을 마련할 수 있다.
더미 게이트 절연막(532) 및 더미 게이트 전극(535)은 하부의 소자 분리층(507) 및 활성 핀들(505)에 대하여 선택적으로 제거되어, 소자 분리층(507) 및 활성 핀들(505)을 노출시키는 오픈영역(E)이 제공될 수 있다. 더미 게이트 절연막(532) 및 더미 게이트 전극(535)의 제거 공정은, 건식 식각 공정 및 습식 식각 공정 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 주변 회로에서는 더미 게이트 절연막(532)은 잔류하여 게이트 절연체를 구성할 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 본 식각 공정은, 도 1 내지 도 5에 도시된 습식 식각 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 습식 식각 장치(100)를 사용할 수 있다. 본 실시예에 사용된 습식 식각 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프로세스 배스(20)의 내부 공간(20S)에 위치하며, 그 상부에 배치된 웨이퍼(W)를 식각액의 흐름(EC)에 노출되며, 식각액의 흐름(EC)과 접촉되는 피처리 표면(P1)은 상부를 향하므로, 웨이퍼(W)의 피처리 표면(P1)에는 레이저 조사부(40)로부터 방출된 레이저 빔(LB)이 조사될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 소자와 같이, 식각되는 부분(즉, 더미 게이트 전극(135))이 피처리 표면에 노출된 경우에 유익하게 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 식각액의 흐름(EC)은 x 방향으로 예시되어 있으나, x-y 평면에 위치한 다른 방향일 수 있으며, 예를 들어 y 방향일 수도 있다.
도 15를 참조하면, 오픈영역(E) 내에 게이트 절연막(542) 및 게이트 전극(545)을 형성하여 게이트 구조물(540)을 형성할 수 있다.
게이트 절연막(542)은 오픈영역(E)의 측벽 및 하면을 따라 실질적으로 컨포멀하게 형성될 수 있다. 게이트 절연막(542)은 산화물, 질화물 또는 고유전(high-k)막을 포함할 수 있다. 게이트 전극(545)은 금속 또는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 게이트 전극(545)은 서로 다른 물질을 갖는 제1 및 제2 게이트 전극(545a,545b)을 포함할 수 있다. 이어, 층간 절연층을 형성하고, 층간 절연층을 관통하면서 소스/드레인 영역(510)에 연결되는 콘택 플러그를 형성함으로써 원하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 식각액
20: 프로세스 배스
22: 투명창
25,25': 지지대
25T: 걸림턱
OP: 개구부
30, 35: 식각액 공급부
40: 레이저 조사부
41: 하우징
45,45': 레이저 광원
47: 광학계

Claims (20)

  1. 식각액이 수용가능한 내부 공간을 가지며 상기 식각액과 접촉되도록 웨이퍼가 배치되는 지지부를 갖는 프로세스 배스(process bath);
    상기 프로세스 배스 상에 배치되며 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부; 및
    상기 프로세스 배스의 내부 공간에 상기 식각액을 공급하는 식각액 공급부를 포함하는 습식 식각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사부는, 상기 레이저 빔을 방출하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원과 상기 프로세스 배스 사이에 배치되며 상기 레이저 빔의 조사 면적을 확장하는 광학계를 포함하는 습식 식각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광학계에 의해 확장된 상기 레이저 빔의 조사 면적은, 상기 웨이퍼의 면적을 커버 가능한 면적을 갖는 습식 식각 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사부는, 라인형의 레이저 빔을 방출하는 레이저 광원과, 상기 웨이퍼이 조사되도록 상기 레이저 빔을 이동시키는 스캔부를 포함하는 습식 식각 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사부는, 상기 레이저 빔의 경로가 위치하는 밀폐된 공간을 가지며, 상기 밀폐된 공간은 감압되거나 진공으로 유지되도록 구성된 하우징을 더 포함하는 습식 식각 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 프로세스 배스의 내부 공간에 위치하며 상기 웨이퍼가 상기 식각액에 침지되도록 구성되고,
    상기 프로세스 배스는 상기 지지부에 배치되는 상기 웨이퍼에 상기 레이저 빔이 조사하기 위한 투명창을 포함하는 습식 식각 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 웨이퍼의 피처리 표면이 상부를 향하여 배치되도록 구성되고, 상기 레이저 빔은 상기 웨이퍼의 피처리 표면에 조사되는 습식 식각 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로세스 배스는 상기 지지부에 상기 웨이퍼를 배치하도록 상기 프로세스 배스의 내부 공간을 개폐 가능한 투입구를 갖는 습식 식각 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 프로세스 배스의 상부에 위치하며 상기 내부 공간으로 리세스된 개구와, 상기 개구의 주위에 위치하며 상기 웨이퍼의 피처리 표면이 상기 내부 공간으로 향하도록 상기 웨이퍼의 외주부가 배치되는 걸림턱을 포함하는 습식 식각 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 웨이퍼의 피처리 표면과 반대에 위치한 표면을 조사하는 습식 식각 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 피처리 표면이 상기 식각액과 접촉하는 동안에, 상기 웨이퍼가 상기 개구가 폐쇄되도록 상기 웨이퍼와 상기 걸림턱이 밀착되는 습식 식각 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 식각액 공급부는, 0.1∼1 m/sec 범위의 유속으로 상기 식각액을 공급하는 습식 식각 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 식각액 공급부는,
    상기 프로세스 배스의 제1 측에 배치되어 상기 프로세스 배스의 내부 공간에 상기 식각액을 주입하는 식각액 주입부와,
    상기 프로세스 배스의 제2 측에 배치되어 상기 프로세스 배스의 내부 공간으로부터 상기 식각액을 배출하는 식각액 배출부를 포함하는 습식 식각 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 식각액 공급부는, 상기 식각액 주입부와 상기 식각액 배출부에 연결되어 상기 식각액을 순환시키는 식각액 순환부를 포함하는 습식 식각 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 식각액의 농도 및 상기 식각액의 피식각 원소의 농도 중 적어도 하나를 검출하는 농도 검출부를 더 포함하는 습식 식각 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 식각액은 인산액이며, 상기 피식각 원소는 실리콘(Si)을 포함하는 습식 식각 장치.
  17. 식각액이 수용가능한 내부 공간을 가지며, 상기 식각액과 접촉되도록 웨이퍼를 배치하는 지지부를 갖는 프로세스 배스;
    상기 프로세스 배스 상에 배치되며, 레이저 빔을 방출하는 레이저 광원과, 상기 레이저 빔의 조사 면적을 확장하고 확장된 레이저 빔을 상기 웨이퍼에 조사하도록 구성된 광학계를 갖는 레이저 조사부; 및
    상기 프로세스 배스에 대향하는 양측에 각각 마련된 식각액 주입부와 식각액 배출부와, 상기 식각액 주입부 및 상기 식각액 배출부를 연결하는 배관과, 상기 배관에 장착된 순환 펌프를 갖는 식각액 공급부;를 포함하는 습식 식각 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 식각액 배출부 또는 상기 배관에 연결되며 상기 프로세스 배스로부터 배출된 식각액 중 피식각 원소의 농도를 검출하는 제1 농도 검출부와,
    상기 식각액 공급부에 연결되며 상기 검출된 피식각 원소의 농도에 따라 순수(pure) 식각액을 공급하는 식각액 저장부와,
    상기 검출된 피식각 원소의 농도가 소정의 값을 초과하면, 상기 식각액을 배출하고 상기 식각액 저장부로부터 상기 식각액 공급부를 통해 순수(pure) 식각액을 재공급하도록 제어하는 공정 제어부를 더 포함하는 습식 식각 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 식각액 배출부 또는 상기 배관에 연결되며 상기 프로세스 배스로부터 배출된 식각액의 농도를 검출하는 제2 농도 검출부와,
    상기 식각액 공급부에 연결되며 상기 검출된 식각액의 농도에 따라 상기 식각액에 탈이온수(D.I. water)를 공급하는 탈이온수 저장부와,
    상기 검출된 식각액의 농도가 소정의 값을 초과하면, 상기 탈이온수 저장부의 탈이온수를 상기 식각액에 보충하도록 제어하는 공정 제어부를 더 포함하는 습식 식각 장치.
  20. 식각액이 수용가능한 내부 공간을 가지며, 상부에 위치하며 상기 내부 공간으로 리세스된 개구와 상기 개구의 주위에 위치하며 웨이퍼의 외주부가 배치하기 위한 걸림턱을 갖는 프로세스 배스 - 상기 걸림턱에 배치된 상기 웨이퍼는 상기 식각액과 접촉됨 - ;
    상기 프로세스 배스 상에 배치되며 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 웨이퍼의 피처리 표면과 반대되는 표면에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부;
    상기 프로세스 배스의 내부 공간에 상기 식각액을 공급하는 식각액 공급부; 및
    상기 프로세스 배스의 내부 공간으로부터 상기 식각액을 외부로 배출하는 배출구;를 포함하는 습식 식각 장치.
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