KR20200130642A - 기판을 처리하기 위한 장치 및 상기 장치를 이용한 기판을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
기판(6)을 처리하기 위한 장치(100)가 개시되며, 상기 기판(6)을 식각하는 절차 동안에 제어 모듈(4)은 스펙트럼 신호를 수신하고, 상기 스펙트럼 신호로부터 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하며, 특성 데이터를 얻기 위해 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하고, 상기 특성 데이터에 기초하여 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정한다. 또한, 상기 장치(100)를 이용하여 상기 기판(6)을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법이 개시된다.
Description
본 발명은 기판을 처리하기 위한 장치에 관한 것이며, 또한 상기 장치를 이용한 기판을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서, 기판 처리 장치는 통상적으로 기판을 식각하거나 세정하는 데 이용된다. 습식 식각 공정을 위한 종래의 기판 처리 장치들은 식각 종료점을 정확하게 검출할 수는 없다. 이에 따라, 식각되는 층이 정확하게 식각되는 것을 보장하기 위해, 종래의 기판 처리 장치들은 상기 습식 식각 공정을 수행하는 동안에 일정한 처리 시간 간격으로 설정된다. 상기 처리 시간 간격은 대체로 완료되는 상기 습식 식각 공정에 대한 예상되는 시간 간격보다 적어도 50퍼센트 길다. 다시 말하면, 처리 시간 간격은 상기 식각되는 층이 정확하게 식각되는 것이 보장되도록 대체로 예상되는 시간 간격의 적어도 1.5배이다.
그러나, 지나친 시간의 간격을 가지는 식각 공정은 측면 식각의 양에서 원치 않는 증가를 야기할 수 있으며, 이후의 공정들에서 작은 선폭을 가지는 제품들의 품질이 저하되는 위험을 가져올 수 있다. 또한, 상기 식각되는 층은 상기 식각 공정 동안에 일어날 수 있는 공정의 이상들로 인해 상기 처리 시간 간격의 말단에서 정확하게 식각되지 않을 수 있다. 그러나 종래의 기판 처리 장치들은 이러한 공정 이상들을 적절한 시간 내에 발견하지 못하고 있다.
본 발명의 제1 목적은 앞서 언급한 종래 기술의 단점을 극복하기 위한 기판을 처리하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 앞서 언급한 종래 기술의 단점을 극복하기 위한 기판을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 기판-지지 모듈, 유체-공급 모듈, 검출 모듈 및 제어 모듈을 포함하는 기판을 처리하기 위한 방법이 제공된다.
상기 기판-지지 모듈은 상기 기판을 상부에 배치하기 위한 회전 가능한 플레이트를 포함한다.
상기 유체-공급 모듈은 식각 용액을 상기 기판으로 공급하기 위해 상기 회전 가능한 플레이트에 대응하여 배치되는 노즐을 포함한다.
상기 검출 모듈은 상기 기판으로 광을 방출하기 위한 발광기 및 상기 기판으로부터 반사되는 광을 수용하고 상기 반사되는 광으로부터 스펙트럼 신호를 발생시키기 위한 수광기를 포함한다.
상기 제어 모듈은 상기 유체-공급 모듈 및 상기 검출 모듈에 전기적으로 연결되고, 상기 기판을 식각하는 절차 동안에 상기 스펙트럼 신호를 수신하며, 상기 스펙트럼 신호로부터 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하고, 상기 실시간 스펙트럼 데이터와 관련된 특성 데이터를 수득하기 위해 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하며, 상기 특성 데이터에 기초하여 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정한다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 기판을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
a) 상기 기판을 처리하기 위한 장치를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 장치는 상기 기판을 배치하기 위한 기판-지지 모듈, 유체-공급 모듈, 상기 기판으로 광을 방출하고 상기 기판으로부터 반사되는 광을 수용하며 상기 반사되는 광의 스펙트럼 신호를 발생시키기 위한 검출 모듈, 그리고 제어 모듈을 구비하고;
b) 상기 제어 모듈에 의해, 식각 용액을 상기 기판으로 제공하도록 상기 유체-공급 모듈을 제어하는 단계를 포함하며;
c) 상기 제어 모듈에 의해, 상기 기판을 식각하는 절차 동안에 상기 스펙트럼 신호를 수신하고, 상기 스펙트럼 신호로부터 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하는 단계를 포함하며;
d) 상기 제어 모듈에 의해, 상기 실시간 스펙트럼 데이터와 관련된 특성 데이터를 수득하도록 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 단계를 포함하며;
e) 상기 제어 모듈에 의해, 상기 특성 데이터에 기초하여 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 기판을 처리하기 위한 장치 및 기판을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법에서, 상기 식각 종료점에 도달되는 시간이 정확하게 결정될 수 있다. 이에 따라, 이후의 공정들에서 작은 선폭을 가지는 제품들을 위한 식각 절차가 정확하고 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 생산 비용이 감소될 수 있고, 생산성이 향상될 수 있으며, 식각 용액이 효율적으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 처리 시간 간격이 상기 허용되는 시간 범위를 벗어나는 것으로 결정될 때에 상기 이상 신호가 발생될 것이기 때문에, 처리되는 기판의 우수한 식각 품질을 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 특징들과 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들의 상세한 설명을 통해 보다 명확해질 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 본 발명에 따른 기판을 처리하기 위한 장치의 실시예를 예시하는 블록도이고,
도 2는 식각의 상태에서의 상기 실시예의 개략적인 도면이며,
도 3은 정지의 상태에서의 실시예의 개략적인 도면이고,
도 4는 상기 실시예의 변형예의 개략적인 도면이며,
도 5는 상기 실시예에 의해 식각되는 기판의 개략적인 도면이고,
도 6은 상기 실시예에 의해 식각된 후의 기판의 개략적인 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판을 처리하기 위한 장치의 실시예를 예시하는 블록도이고,
도 2는 식각의 상태에서의 상기 실시예의 개략적인 도면이며,
도 3은 정지의 상태에서의 실시예의 개략적인 도면이고,
도 4는 상기 실시예의 변형예의 개략적인 도면이며,
도 5는 상기 실시예에 의해 식각되는 기판의 개략적인 도면이고,
도 6은 상기 실시예에 의해 식각된 후의 기판의 개략적인 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기판(6)을 처리하기 위한 장치(100)의 실시예는 기판-지지 모듈(1), 유체-공급 모듈(2), 검출 모듈(3), 제어 모듈(4) 및 세정 모듈(5)을 포함한다.
상기 기판-지지 모듈(1)은 상기 기판(6)이 회전 가능하도록 상기 기판(6)을 상부에 배치하기 위한 회전 가능한 플레이트(11)를 포함한다. 상기 기판(6)은, 예를 들면, 진공 흡입의 방식으로 상기 회전 가능한 플레이트(11) 상에 고정된다. 상기 기판(6)은 반도체 제조 공정에서 사용되는 임의의 기판(예를 들면, 웨이퍼)이 될 수 있다.
상기 유체-공급 모듈(2)은 식각 용액을 상기 기판(6)으로 공급하기 위해 상기 회전 가능한 플레이트(11)에 대응되는 위치에 배치되는 노즐(21)을 포함한다. 상기 노즐(21)은 상기 식각 용액을 공급하기 위해 상기 노즐(21)이 제어되도록 상기 기판(6)에 대한 왕복 운동을 수행한다. 상기 왕복 운동의 사이클은 이동 사이클로 정의된다. 구체적으로, 상기 노즐(21)은 두 종점들 사이에서 상기 기판(6)에 대한 왕복 운동을 수행하며, 상기 두 종점들 사이의 상기 왕복 운동의 사이클은 상기 이동 사이클로 정의된다. 상기 두 종점들은 통상적으로 상기 기판(6)의 중심 및 주변에 각기 대응되는 두 위치들에 있다. 선택적으로, 상기 두 종점들은 상기 기판(6)의 중심 및 주변 사이의 대응되는 두 위치들에 각기 대응되는 두 위치들이 될 수 있다.
상기 검출 모듈(3)은 상기 기판(6)으로 광을 방출하기 위한 발광기(31) 및 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 수용하고 상기 반사되는 광으로부터 스펙트럼 신호를 발생시키기 위한 수광기(32)를 포함한다. 특정 실시예들에서, 상기 발광기(31)에 의해 방출되는 광은 200㎚ 내지 800㎚ 범위의 파장을 가진다. 상기 수광기(32)는 상기 스펙트럼 신호를 발생시키기 위해 상기 반사되는 광을 몇몇 파장 범위들로 나누기 위한 분광기를 포함한다.
상기 검출 모듈(3)은 검출 헤드(33) 및 작동 메커니즘(actuating mechanism)(34)을 더 포함한다.
상기 검출 헤드(33)는 상기 발광기(31)로부터 방출되는 광 및 이를 통과하는 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 위한 단부 표면(331)을 가진다. 특정 실시예들에서, 상기 검출 헤드(33)의 단부 표면(331) 및 상기 기판(6) 사이의 거리는 향상된 광 신호를 수득하기 위해 20㎜ 내지 100㎜의 범위 이내이다. 구체적으로, 상기 검출 헤드(33)는 상기 발광기(31) 및 상기 수광기(32)에 연결되는 광섬유 묶음의 단부이다. 상기 광섬유 묶음의 일부 광섬유들은 발광기(31)로부터 방출되는 광을 상기 기판(6)으로 전송하는 데 사용되며, 상기 광섬유 묶음의 다른 광섬유들은 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 상기 수광기(32)로 전송하는 데 사용된다. 상기 검출 헤드(33)의 단부 표면(331)은 상기 광섬유 묶음의 단말로 구성된다.
상기 작동 메커니즘(34)은 상기 검출 헤드(33)에 전기적으로 연결되고, 상기 검출 헤드(33)가 도 2에 도시한 바와 같은 동작 위치(work position) 및 도 3에 도시한 바와 같은 정지 위치(rest position) 사이에서 이동하도록 작동시키기 위해 상기 제어 모듈(4)에 의해 제어된다. 상기 검출 헤드(33)가 상기 동작 위치로 이동될 때, 상기 검출 헤드(33)는 광을 상기 기판(6)으로 방출하고, 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 수용하기 위해 상기 기판(6) 상부에 위치한다. 상기 검출 헤드(33)가 상기 정지 위치로 이동될 때, 상기 검출 헤드(33)는 상기 기판(6)으로부터 떨어진 위치에 있다. 상기 작동 메커니즘(34)은 상기 검출 헤드(33)가 선형으로 이동하도록 작동시킨다. 상기 작동 메커니즘(34)의 예들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 공기압 실린더 및 전기 실린더를 포함한다.
상기 세정 모듈(5)은 상기 검출 헤드(33)가 상기 정지 위치로 이동할 때에 상기 검출 헤드(33)를 세정하기 위해 상기 검출 헤드(33)에 근접하여 배치되며, 이에 따라 상기 검출 헤드(33)의 단부 표면(331)이 상기 식각 용액에 의해 오염되는 것이 방지된다. 상기 세정 모듈(5)은 상기 검출 헤드(31)를 세정하기 위한 세정 탱크(51) 및 상기 검출 헤드(33)를 공기로 건조시키기 위한 공기-건조 메커니즘(air-drying mechanism)(52)을 포함한다. 상기 세정 탱크(51)는 상기 검출 헤드(33)를 세척하기 위해 탈이온수를 공급한다. 상기 공기-건조 메커니즘(52)은 상기 검출 헤드(33)를 건조시키도록 상기 검출 헤드(33) 상에 잔류하는 상기 탈이온수를 제거하기 위해 질소 가스를 주입한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기판(6)을 처리하기 위한 장치(100)의 실시예의 변형예에서, 상기 검출 모듈(3)은 상기 검출 헤드(33)가 상기 동작 위치로 이동될 때에 상기 검출 헤드(33)의 단부 표면(331)에 상기 식각 용액이 스퍼터되는 것을 방지하도록 가스를 송풍하기 위해 상기 검출 헤드(33)에 근접하여 배치되는 송풍 메커니즘(blowing mechanism)(35)을 더 포함한다.
상기 제어 모듈(4)은 상기 기판-지지 모듈(1), 상기 유체-공급 모듈(2), 상기 검출 모듈(3) 및 상기 세정 모듈(5)의 동작들을 제어하기 위해 상기 기판-지지 모듈(1), 상기 유체-공급 모듈(2), 상기 검출 모듈(3) 및 상기 세정 모듈(5)에 전기적으로 연결된다. 상기 기판(6)을 식각하는 절차 동안, 상기 제어 모듈(4)은 상기 검출 모듈(3)로부터 상기 스펙트럼 신호를 계속하여 수신하고, 상기 스펙트럼 신호로부터 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하며, 상기 실시간 스펙트럼 데이터와 관련된 특성 데이터를 얻기 위해 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하고, 상기 특성 데이터에 기초하여 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정한다.
특정 실시예들에서, 상기 제어 모듈(4)은 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 제공하기 위해 상기 스펙트럼 신호로부터 변환 스펙트럼을 수득하기 위한 신호 처리를 수행하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하고, 상기 특성 데이터를 제공하기 위해 상기 변환 스펙트럼의 파형을 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하며, 상기 특성 데이터가 특성 스펙트럼의 파형에 상응할 때에 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하도록 구성된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 기판(6)의 예는 패터닝된 층(61), 식각 층(62) 및 식각 정지층(63)을 포함하며, 이는 상기 제어 모듈(4)이 어떻게 상기 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 지를 예시하는 데 이용된다. 각각의 상기 패터닝된 층(61) 및 상기 식각 층(62)은 구리 금속층이며, 상기 식각 정지층(63)은 티타늄 금속층이다.
상술한 바와 같이, 상기 신호 처리에 의해 상기 스펙트럼 신호로부터 얻어지는 상기 변환 스펙트럼은 상기 실시간 스펙트럼 데이터로 기능한다. 상기 실시간 스펙트럼 데이터는 상기 특성 데이터를 제공하기 위해 상기 변환 스펙트럼의 파형을 결정하여 분석된다. 상기 식각 종료점에 도달되는 결정된 시간은 상기 특성 데이터가 상기 특성 스펙트럼의 파형에 상응하는 때이다. 상기 스펙트럼 신호로부터 상기 변환 스펙트럼을 얻기 위해 상기 신호 처리를 수행하는 과정에서, 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 개시 후에 두 번째로 얻어진 상기 스펙트럼 신호가 베이스 스펙트럼으로 취해진다. 상기 기판(6)을 식각하는 절차 동안에 이후에 얻어지는 상기 스펙트럼 신호의 스펙트럼 강도는 상기 실시간 스펙트럼 데이터로 기능하는 상기 변환 스펙트럼을 얻기 위해 상기 베이스 스펙트럼의 스펙트럼 강도로 나누어진다. 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 과정에서, 상기 변환 스펙트럼의 파형은 200㎚ 내지 800㎚ 및 바람직하게는 250㎚ 내지 350㎚의 파장 범위 내의 상기 변환 스펙트럼의 파장 분절이 피크 파형으로 나타나는 지를 결정하여 분석된다. 상기 피크 파형은 상기 특성 스펙트럼의 파형으로 취해진다. 상기 식각 종료점에 도달되는 결정된 시간은 상기 특성 데이터가 상기 특성 스펙트럼의 피크 파형에 상응하는 때이다.
상기 특성 데이터가 상기 특성 스펙트럼의 피크 파형에 상응하는 지를 결정하기 위한 알고리즘을 이하에서 설명한다.
상기 변환 스펙트럼의 250㎚ 내지 280㎚의 좌측 파장 범위 내의 평균 스펙트럼 강도는 SIleft로 나타내고, 상기 변환 스펙트럼의 281㎚ 내지 320㎚의 중심 파장 범위 내의 평균 스펙트럼 강도는 SIcenter로 나타내며, 상기 변환 스펙트럼의 321㎚ 내지 350㎚의 우측 파장 범위 내의 평균 스펙트럼 강도는 SIright로 나타낸다. 파라미터들 A, B, C 및 D는 다음과 같이 설계된다.
A: (SIcenter－SIleft)＞0.03일 경우, A＝1 그렇지 않으면 A＝0이다. 이러한 조건 상태는 상기 특성 스펙트럼의 피크 파형이 상기 특성 데이터의 중심 파장 범위(즉, 상기 변환 스펙트럼의 파형) 내에 나타나는 지를 결정하는 데 이용된다. 구체적으로, A가 1일 때, 상기 특성 스펙트럼의 피크 파형이 상기 특성 데이터의 중심 파장 범위 내에 나타나며, A가 0일 때, 상기 특성 스펙트럼의 피크 파형은 상기 특성 데이터의 중심 파장 범위 내에 나타나지 않는다.
B: (SIcenter－SIright)＞0.02일 경우, B＝1 그렇지 않으면 B＝0이다. 이러한 조건 상태는 상기 특성 데이터의 중심 파장 범위 내에 나타나는 지를 결정하는 데 이용된다. 구체적으로, B가 1일 때, 상기 특성 스펙트럼의 피크 파형이 상기 특성 데이터의 중심 파장 범위 내에 나타나며, B가 0일 때, 상기 특성 스펙트럼의 피크 파형은 상기 특성 데이터의 중심 파장 범위 내에 나타나지 않는다.
C: (SIcenter/SIleft)＞1.02일 경우, C＝1 그렇지 않으면 C＝0이다. 이러한 조건 상태는 상기 좌측 파장 범위 내의 상기 특성 데이터의 좌측 파장 분절의 기울기가 상기 특성 스펙트럼의 좌측 파장 분절에 대해 미리 설정된 기울기에 상응하는 지를 결정하는 데 이용된다. 구체적으로, C가 1일 때, 상기 좌측 파장 범위 내의 상기 특성 데이터의 좌측 파장 분절의 기울기는 상기 특성 스펙트럼의 좌측 파장 분절에 대해 미리 설정된 기울기에 상응하며, C가 0일 때, 상기 좌측 파장 범위 내의 상기 특성 데이터의 좌측 파장 분절의 기울기는 상기 특성 스펙트럼의 좌측 파장 분절에 대해 미리 설정된 기울기에 상응하지 않는다.
D: (SIcenter/SIright)＞1.02일 경우, D＝1 그렇지 않으면 D＝0이다. 이러한 조건 상태는 상기 우측 파장 범위 내의 상기 특성 데이터의 우측 파장 분절의 기울기가 상기 특성 스펙트럼의 우측 파장 분절에 대해 미리 설정된 기울기에 상응하는 지를 결정하는 데 이용된다. 구체적으로, D가 1일 때, 상기 우측 파장 범위 내의 상기 특성 데이터의 우측 파장 분절의 기울기가 상기 특성 스펙트럼의 우측 파장 분절에 대해 미리 설정된 기울기에 상응하며, D가 0일 때, 상기 우측 파장 범위 내의 상기 특성 데이터의 우측 파장 분절의 기울기는 상기 특성 스펙트럼의 우측 파장 분절에 대해 미리 설정된 기울기에 상응하지 않는다.
"EPD 트렌드(Trend)"는 다음에 정의되는 공식에 따라 계산된다.
EPD 트렌드＝A×0.25＋B×0.25＋C×0.25＋D×0.25
EPD 트렌드가 1일 때(즉, A, B, C 및 D 모두가 1일 때), 상기 특성 데이터가 상기 특성 스펙트럼의 파형에 상응하며, 이는 상기 식각 종료점에 도달되는 시간을 나타낸다.
파라미터들 A, B, C 및 D에 대해 앞서 언급한 조건 상태들은 상기 기판(6)을 식각하는 절차와 동일한 식각 절차에 대한 상기 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하기 위한 실험에서 얻어지는 상기 반사되는 광의 스펙트럼의 파형으로부터 정의된다. 상기 조건 상태들에 대한 정의는 기판 상에 적층되는 특정한 층들에 대한 반사되는 광의 스펙트럼의 파형에 따라, 즉 상기 기판 상에 적층되는 물질들의 층들에 대한 상기 반사되는 광의 스펙트럼의 파형에 따라 조정될 수 있다.
또한, 상기 제어 모듈(4)이 상기 유체-공급 모듈(2)을 상기 식각 용액을 공급하도록 작동시킨 후, 상기 식각 용액이 상기 기판(6)으로 공급되기 전에 지연된 시간 간격이 존재할 수 있다. 이에 따라, 특정 실시예들에서, 상기 제어 모듈(4)은 상기 검출 모듈(3)이 작동될 때에 상기 식각 용액에 의한 상기 기판(6) 상의 식각 층(62)의 식각이 개시되는 점이 보장되도록, 상기 제어 모듈(4)이 상기 유체-공급 모듈(2)을 상기 식각 용액을 공급하도록 작동시키는 시간으로부터 상기 발광기(31)가 광을 방출하도록 상기 제어 모듈(4)이 상기 검출 모듈(3)을 작동시키는 시간까지의 시간 간격인 제1의 미리 조정된 지연 시간을 가진다. 또한, 특정 실시예들에서, 상기 제어 모듈(4)은 상기 기판(6) 상의 식각 층(62)이 정확하게 식각되는 점이 보장되도록 상기 식각 기간을 약간 연장시키기 위해 상기 제어 모듈(4)이 상기 식각 종료점에 도달되는 것을 결정하는 시간으로부터 상기 유체-공급 모듈(2)이 상기 식각 용액을 공급하는 것을 상기 제어 모듈(4)이 중단시키는 시간까지의 시간 간격인 제2의 미리 조정된 지연 시간을 가진다. 선택적으로, 특정 실시예들에서, 상기 제어 모듈(4)은 상기 기판(6) 상의 상기 식각 층(62)이 정확하게 식각되는 것이 보장하기 위해 상기 식각 종료점에 도달될 때에 상기 이동 사이클이 종료될 때까지 상기 노즐(21)이 상기 식각 용액을 계속하여 공급하게 하도록 미리 설정된다.
특정 실시예들에서, 상기 제어 모듈(4)은 상기 유체-공급 모듈(2)이 상기 식각 용액을 공급하도록 작동시키고, 상기 유체-공급 모듈(2)이 상기 식각 용액을 공급하도록 작동되는 시간으로부터 상기 식각 종료점에 도달되는 시간까지의 시간 간격인 처리 시간 간격을 계산하며, 처리 시간 간격과 허용되는 시간 범위를 비교하고, 상기 처리 시간 간격이 상기 허용되는 시간 범위를 벗어나는 것으로 결정될 때에 이상 신호를 발생시키도록 구성된다. 다시 말하면, 상기 처리 시간 간격이 상기 허용되는 시간 범위 아래 또는 위일 때에, 작업자가 상기 장치(100)를 적기에 점검할 수 있도록 상기 이상 신호가 발생될 것이다.
특정 실시예들에서, 상기 실시간 스펙트럼 데이터는 상기 스펙트럼 신호의 제1 파장 범위의 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 스펙트럼 신호의 제2 파장 범위의 제2 평균 스펙트럼 강도를 포함한다. 상기 제어 모듈(4)은 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 각 검출 시점에 대한 실시간 기준 값을 얻기 위해 상기 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 제2 평균 스펙트럼 강도의 차이를 계산하고, 상기 식각의 절차 동안에 각 검출 시점에 대해 얻어지는 상기 실시간 기준 값으로부터 곡선을 생성하며, 상기 특성 데이터를 제공하도록 상기 곡선의 기울기를 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석한다. 상기 제어 모듈(4)은 상기 특성 데이터가 영(zero)이 될 때에 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정한다. 다시 말하면, 상기 식각 종료점에 도달되기 전에 상기 곡선 분절의 기울기는 양이 되며, 상기 식각 종료점에 도달된 후에 상기 곡선 분절의 기울기는 음이 된다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 파장 범위는 235㎚ 내지 300㎚이며, 상기 제2 파장 범위는 570㎚ 내지 700㎚이다.
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 기판(6)을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법의 실시예는 다음의 단계들을 포함한다.
a) 상기 기판(6)을 처리하기 위한 상기 장치(100)를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 장치(100)는 상기 기판(6)을 배치하기 위한 상기 기판-지지 모듈(1), 상기 유체-공급 모듈(2), 상기 기판(6)으로 광을 방출하고 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 수용하며 상기 반사되는 광으로부터 스펙트럼 신호를 발생시키기 위한 상기 검출 모듈(3), 그리고 상기 제어 모듈(4)을 구비하며;
b) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 유체-공급 모듈(2)이 식각 용액을 상기 기판(6)으로 공급하도록 제어하는 단계를 포함하며;
c) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 기판(6)을 식각하는 절차 동안에 상기 스펙트럼 신호를 수신하고, 상기 스펙트럼 신호로부터 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하는 단계를 포함하며;
d) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 실시간 스펙트럼 데이터와 관련된 특성 데이터를 수득하도록 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 단계를 포함하며;
e) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 특성 데이터에 기초하여 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
특정 실시예들에서, 상기 실시간 스펙트럼 데이터는 상기 스펙트럼 신호의 제1 파장 범위의 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 스펙트럼 신호의 제2 파장 범위의 제2 평균 스펙트럼 강도를 포함한다. 단계 e)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 각 검출 시점에 대한 실시간 기준 값을 얻기 위해 상기 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 제2 평균 스펙트럼 강도 사이의 차이를 계산하고, 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 각 검출 시점에 대한 상기 실시간 기준 값으로부터 곡선을 생성하며, 상기 특성 데이터를 제공하도록 상기 곡선의 기울기를 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 단계를 포함한다. 단계 f)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 특성 데이터가 영일 때에 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
특정 실시예들에서, 상기 제1 파장 범위는 235㎚ 내지 300㎚이며, 상기 제2 파장 범위는 570㎚ 내지 700㎚이다.
특정 실시예들에서, 단계 c)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 제공하기 위해 상기 스펙트럼 신호로부터 변환 스펙트럼을 수득하도록 신호 처리를 수행하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. 단계 d)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 특성 데이터를 제공하도록 상기 변환 스펙트럼의 파형을 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 단계를 포함한다. 단계 f)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 특성 데이터가 특성 스펙트럼의 파형에 상응할 때에 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
특정 실시예들에서, 본 발명에 따른 기판(6)을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법의 실시예는, 단계 b) 후, 상기 제어 모듈(4)에 의해, 제1의 미리 조정된 지연 시간 이후에 상기 광을 방출하도록 상기 검출 모듈(3)을 작동시키는 단계를 더 포함한다.
특정 실시예들에서, 본 발명에 따른 기판(6)을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법의 실시예는, 단계 f) 후, 상기 제어 모듈(4)에 의해, 제2의 미리 조정된 지연 시간 이후에 상기 기판(6)에 대한 상기 식각 용액의 공급을 중단시키도록 상기 유체-공급 모듈(2)을 제어하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시예들에서, 본 발명에 따른 기판(6)을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법의 실시예는 다음의 단계들을 더 포함한다.
상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 유체-공급 모듈(2)이 상기 식각 용액을 공급하도록 작동되는 시간으로부터 상기 식각 종료점에 도달되는 시간까지의 시간 간격인 처리 시간 간격을 계산하는 단계를 포함하고;
상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 처리 시간 간격과 허용되는 시간 범위를 비교하는 단계를 포함하며;
상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 처리 시간 간격이 상기 허용되는 시간 범위를 벗어나는 것으로 결정될 때에 이상 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
상술한 관점에서, 본 발명에 따른 기판을 처리하기 위한 장치 및 기판을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법에서, 상기 식각 종료점에 도달되는 시간이 정확하게 결정될 수 있다. 이에 따라, 이후의 공정들에서 작은 선폭을 가지는 제품들을 위한 식각 절차가 정확하고 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 생산 비용이 감소될 수 있고, 생산성이 향상될 수 있으며, 식각 용액이 효율적으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 처리 시간 간격이 상기 허용되는 시간 범위를 벗어나는 것으로 결정될 때에 상기 이상 신호가 발생될 것이기 때문에, 처리되는 기판의 우수한 식각 품질을 확보할 수 있다.
앞서의 설명에서, 설명의 목적을 위하여 많은 특정한 세부 사항들이 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 설시되었다. 그러나 해당 기술 분야의 숙련자에게는 하나 또는 그 이상의 실시예들이 이들 특정한 세부 사항들 중의 일부가 없이 구현될 수 있는 점이 명백해질 것이다. 또한, 본 명세서에 걸쳐 "하나의 실시예", "일 실시예", 서수의 표기를 포함하는 실시예 등에 대한 언급이 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 실시에 포함될 수 있는 점을 의미하는 것이 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 문에서, 다양한 특징들이 때때로 본 발명을 간소화하고 다양한 본 발명의 측면들의 이해에 도움이 되는 목적을 위해 단일 실시예, 도면 또는 그 설명에 함께 그룹으로 되는 점이 이해되어야 할 것이다.
본 발명을 예시적인 실시예들로 간주되는 경우들과 관련하여 설명하였지만, 본 발명이 개시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 모든 이러한 변경들 및 균등한 장치들을 포괄하도록 가장 폭넓은 해석의 사상과 범주 내에 포함되는 다양한 장치들을 포함하도록 의도되는 점이 이해될 것이다.
1: 기판-지지 모듈
2: 유체-공급 모듈
3: 검출 모듈 4: 제어 모듈
5: 세정 모듈 6: 기판
11: 회전 가능한 플레이트 21: 노즐
31: 발광기 32: 수광기
33: 검출 헤드 34: 작동 메커니즘
35: 송풍 메커니즘 51: 세정 탱크
52: 공기-건조 메커니즘 61: 패터닝된 층
62: 식각 층 63: 식각 정지층
100: 장치 331: 단부 표면
3: 검출 모듈 4: 제어 모듈
5: 세정 모듈 6: 기판
11: 회전 가능한 플레이트 21: 노즐
31: 발광기 32: 수광기
33: 검출 헤드 34: 작동 메커니즘
35: 송풍 메커니즘 51: 세정 탱크
52: 공기-건조 메커니즘 61: 패터닝된 층
62: 식각 층 63: 식각 정지층
100: 장치 331: 단부 표면
Claims (21)
- 기판(6)을 처리하기 위한 장치(100)에 있어서,
상기 기판(6)을 상부에 배치하기 위한 회전 가능한 플레이트(11)를 포함하는 기판-지지 모듈(1);
식각 용액을 상기 기판(6)으로 공급하기 위해 상기 회전 가능한 플레이트(11)에 대응하여 배치되는 노즐(21)을 포함하는 유체-공급 모듈(2);
상기 기판(6)으로 광을 방출하기 위한 발광기(31) 및 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 수용하고 상기 반사되는 광으로부터 스펙트럼 신호를 발생시키기 위한 수광기(32)를 포함하는 검출 모듈(3); 및
상기 유체-공급 모듈(2) 및 상기 검출 모듈(3)에 전기적으로 연결되고, 상기 기판(6)을 식각하는 절차 동안에 상기 스펙트럼 신호를 수신하며, 상기 스펙트럼 신호로부터 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하고, 상기 실시간 스펙트럼 데이터와 관련된 특성 데이터를 수득하기 위해 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하며, 상기 특성 데이터에 기초하여 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 제어 모듈(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100). - 제 1 항에 있어서, 상기 실시간 스펙트럼 데이터는 상기 스펙트럼 신호의 제1 파장 범위의 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 스펙트럼 신호의 제2 파장 범위의 제2 평균 스펙트럼 강도를 포함하며,
상기 제어 모듈(4)은 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 각 검출 시점에 대한 실시간 기준 값을 수득하기 위해 상기 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 제2 평균 스펙트럼 강도 사이의 차이를 계산하고, 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 상기 각 검출 시점에 대한 실시간 기준 값으로부터 곡선을 생성하며, 상기 특성 데이터를 제공하도록 상기 곡선의 기울기를 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하며,
상기 제어 모듈(4)은 상기 특성 데이터가 영(zero)일 때에 상기 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치(100). - 제 2 항에 있어서, 상기 제1 파장 범위는 235㎚ 내지 300㎚이며, 상기 제2 파장 범위는 570㎚ 내지 700㎚인 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어 모듈(4)은,
상기 실시간 스펙트럼 데이터를 제공하도록 상기 스펙트럼 신호로부터 변환 스펙트럼을 수득하기 위해 신호 처리를 수행하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하고,
상기 특성 데이터를 제공하도록 상기 변환 스펙트럼의 파형을 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하며,
상기 특성 데이터가 특성 스펙트럼의 파형에 상응할 때에 상기 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치(100). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광기(31)에 의해 방출되는 광은 200㎚ 내지 800㎚의 범위의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 모듈(3)은 상기 발광기(31)로부터 방출되는 광 및 이를 통과하는 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 위한 단부 표면(331)을 가지는 검출 헤드(33)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 6 항에 있어서, 상기 검출 모듈(3)은 상기 검출 헤드(33)에 연결되고, 상기 검출 헤드(33)가 동작 위치 및 정지 위치 사이에서 이동하도록 작동시키기 위해 상기 제어 모듈(4)에 의해 제어되는 작동 메커니즘(actuating mechanism)(34)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 검출 모듈(3)은 상기 검출 헤드(33)가 상기 동작 위치로 이동될 때에 상기 식각 용액이 상기 검출 헤드(33)의 단부 표면(331)에 스퍼터되는 것을 방지하도록 가스를 송풍하기 위해 상기 검출 헤드(33)에 근접하여 배치되는 송풍 메커니즘(blowing mechanism)(35)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 7 항에 있어서, 상기 검출 헤드(33)가 상기 정지 위치로 이동될 때에 상기 검출 헤드(33)를 세정하기 위해 상기 정지 위치에 근접하여 배치되는 세정 모듈(5)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 9 항에 있어서, 상기 세정 모듈(5)은 상기 검출 헤드(31)를 세정하기 위한 세정 탱크(51) 및 상기 검출 헤드(33)를 공기로 건조시키기 위한 공기-건조 메커니즘(air-drying mechanism)(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 1 항 내지 제 4 항, 제 7 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 모듈(4)은 상기 식각 용액을 공급하도록 상기 제어 모듈(4)이 상기 유체-공급 모듈(2)을 작동시키는 시간으로부터 상기 발광기(31)가 상기 광을 방출하도록 상기 제어 모듈(4)이 상기 검출 모듈(3)을 작동시키는 시간까지의 시간 간격인 제1의 미리 조정된 지연 시간을 가지는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 1 항 내지 제 4 항, 제 7 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 모듈(4)은 상기 제어 모듈(4)이 상기 식각 종료점에 도달되는 것을 결정하는 시간으로부터 상기 유체-공급 모듈(2)이 상기 식각 용액을 공급하는 것을 상기 제어 모듈(4)이 중단시키는 시간까지의 시간 간격인 제2의 미리 조정된 지연 시간을 가지는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 1 항 내지 제 4 항, 제 7 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(21)은 상기 노즐(21)이 상기 식각 용액을 공급하기 위해 제어되도록 상기 기판(6)에 대한 왕복 운동을 수행하고, 상기 왕복 운동의 사이클은 이동 사이클로 정의되며, 상기 제어 모듈(4)은 상기 이동 사이클이 완료될 때, 즉 상기 식각 종료점에 도달될 때까지 상기 노즐(21)이 상기 식각 용액을 계속하여 공급하게 하도록 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 장치(100).
- 제 1 항 내지 제 4 항, 제 7 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 모듈(4)은,
상기 식각 용액을 공급하기 위해 상기 유체-공급 모듈(2)을 작동시키고,
상기 식각 용액을 공급하기 위해 상기 유체-공급 모듈(2)이 작동되는 시간으로부터 상기 식각 종료점에 도달되는 시간까지의 시간 간격인 처리 시간 간격을 계산하며,
상기 처리 시간 간격을 허용되는 시간 범위와 비교하고,
상기 처리 시간 간격이 상기 허용되는 시간 범위로부터 벗어나는 것으로 결정될 때에 이상 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치(100). - 기판(6)을 식각하는 절차를 제어하기 위한 방법에 있어서,
a) 상기 기판(6)을 처리하기 위한 장치(100)를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 장치(100)는 상기 기판(6)을 배치하기 위한 기판-지지 모듈(1), 유체-공급 모듈(2), 상기 기판(6)으로 광을 방출하고 상기 기판(6)으로부터 반사되는 광을 수용하며 상기 반사되는 광의 스펙트럼 신호를 발생시키기 위한 검출 모듈(3), 그리고 제어 모듈(4)을 구비하고;
b) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 식각 용액을 상기 기판(6)으로 제공하도록 상기 유체-공급 모듈(2)을 제어하는 단계를 포함하며;
c) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 기판(6)을 식각하는 절차 동안에 상기 스펙트럼 신호를 수신하고, 상기 스펙트럼 신호로부터 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하는 단계를 포함하며;
d) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 실시간 스펙트럼 데이터와 관련된 특성 데이터를 수득하도록 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 단계를 포함하며;
e) 상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 특성 데이터에 기초하여 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 15 항에 있어서, 상기 실시간 스펙트럼 데이터는 상기 스펙트럼 신호의 제1 파장 범위의 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 스펙트럼 신호의 제2 파장 범위의 제2 평균 스펙트럼 강도를 포함하고,
상기 단계 e)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 각 검출 시점에 대한 실시간 기준 값을 수득하기 위해 상기 제1 평균 스펙트럼 강도 및 상기 제2 평균 스펙트럼 강도 사이의 차이를 계산하고, 상기 기판(6)을 식각하는 절차의 각 검출 시점에 대한 상기 실시간 기준 값으로부터 곡선을 생성하며, 상기 특성 데이터를 제공하도록 상기 곡선의 기울기를 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 단계를 포함하며,
상기 단계 f)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 특성 데이터가 영일 때에 상기 식각 종료점에 도달되는 시간을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 16 항에 있어서, 상기 제1 파장 범위는 235㎚ 내지 300㎚이며, 상기 제2 파장 범위는 570㎚ 내지 700㎚인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 제공하도록 상기 스펙트럼 신호로부터 변환 스펙트럼을 수득하기 위해 신호 처리를 수행하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 단계 d)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 특성 데이터를 제공하도록 상기 변환 스펙트럼의 파형을 결정하여 상기 실시간 스펙트럼 데이터를 분석하는 단계를 포함하며,
상기 단계 f)는 상기 제어 모듈(4)이 상기 특성 데이터가 특성 스펙트럼의 파형에 상응할 때에 상기 식각 종료점에 도달되는 시간을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 b) 후,
상기 제어 모듈(4)에 의해, 제1의 미리 조정된 지연 시간 이후에 상기 광을 방출하도록 상기 검출 모듈(3)을 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단계 f) 후,
상기 제어 모듈(4)에 의해, 제2의 미리 조정된 지연 시간 이후에 상기 기판(6)으로 상기 식각 용액을 공급하는 것을 중단시키도록 상기 유체-공급 모듈(2)을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 식각 용액을 공급하도록 상기 유체-공급 모듈(2)이 작동되는 시간으로부터 상기 식각 종료점에 도달되는 시간까지의 시간 간격인 처리 시간 간격을 계산하는 단계;
상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 처리 시간 간격과 허용되는 시간 범위를 비교하는 단계; 및
상기 제어 모듈(4)에 의해, 상기 처리 시간 간격이 상기 허용되는 시간 범위로부터 벗어나는 것으로 결정될 때에 이상 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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