WO2020218816A1 - 식각챔버를 이용한 식각장치 - Google Patents

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etching
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etching apparatus
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이승훈
모성원
이양호
배정현
박성환
조현동
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    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins

Definitions

  • the present invention relates to an etching apparatus using an etching chamber, and more particularly, to an etching apparatus using an etching chamber capable of improving etching performance.
  • a silicon nitride film is used as a representative insulating film in a semiconductor process.
  • the silicon nitride film has a structure in contact with a silicon oxide film, a polysilicon film, a silicon wafer surface, and the like, and is deposited by a chemical vapor deposition (CVD) process, which is removed through dry etching and wet etching.
  • CVD chemical vapor deposition
  • Dry etching is mainly carried out under vacuum by putting a fluorine-based gas and an inert gas, but there is a limit to commercial use because the equipment for performing dry etching is expensive. Therefore, wet etching using phosphoric acid is widely used rather than dry etching.
  • the wet etching is a method of selectively etching a desired target layer on an object (substrate, etc.) by a chemical reaction of the etching solution, and an etching solution having a composition ratio corresponding thereto according to the required characteristics or degree of etching is easily mixed and composed to perform the operation. As it can be performed, it provides improved work compatibility compared to dry etching.
  • a large number of objects can be processed at once, and the device is inexpensive.
  • a part of the etchant is vaporized during the etching process, so that the temperature of the object may be lowered by the heat of vaporization, and the concentration of the etchant is difficult to control due to the vaporization of the etchant, resulting in CD loss. Therefore, in order to maintain a constant concentration of the etching solution, a large amount of deionized water and an etching solution are currently added to the etching tank to etch the object, and in this case, economical loss due to the introduction of a large amount of deionized water and the etching solution. The big thing is true.
  • the inventors of the present invention have been studying to keep the concentration of the etchant constant, and when the etchant storage chamber and/or the etch chamber are pressed, the vaporization of the etchant can be prevented, so that the concentration of the etchant is kept constant, Accordingly, the present invention was completed by finding that the selectivity of the silicon nitride layer to the silicon oxide layer can be remarkably improved.
  • Korean Patent Registration No. 10-0691479 (registration date: March 12, 2007) discloses an etching apparatus for a large area substrate.
  • the present invention is to provide an etching apparatus using an etching chamber capable of improving etching performance.
  • An etching apparatus using an etching chamber includes an etching solution storage chamber in which an etching solution is stored, a connection part in communication with the etching solution storage chamber, and an etching chamber in which an object is etched. And a pressure holding unit for maintaining at least one of the etching solution storage chamber and the etching chamber in a pressurized atmosphere.
  • the pressurization holding unit may include at least one of a first pressurization holding unit that adjusts the pressure of the etchant storage chamber and a second pressurization holding unit that adjusts the pressure of the etching chamber.
  • the first pressurization unit includes a first pressurization unit that maintains the etchant storage chamber at a set pressure, a temperature control unit that controls the temperature inside the etchant storage chamber, and a first pressurization unit that discharges gas inside the etchant storage chamber to the outside. It can have 1 exhaust part.
  • the second pressurization holding unit may include a second pressurization unit for maintaining the etching chamber at a set pressure, and a second exhaust unit for discharging the gas inside the etching chamber to the outside.
  • the second exhaust unit may discharge gas inside the etching chamber to the outside to generate a pressure difference between the inside of the etching solution storage chamber and the inside of the etching solution storage chamber.
  • connection part includes an etchant moving part for moving the etchant from the etchant storage chamber to the etchant, a selective blocking part provided in the etchant moving part to selectively block the etchant moving part, and an etchant for promoting movement of the etchant. It can have a supply part.
  • the etching chamber may include a cradle on which the object is seated, and an etching performance improving unit provided in the cradle to improve etching performance of the object.
  • the etching chamber may include a cup portion having an accommodating portion therein, and the cradle may be rotatably provided above the cup portion.
  • the etching chamber includes a first chamber in which the cup portion is disposed in an internal pressure chamber, and a second chamber provided to be openable and closed at one side of the first chamber, and in which an etching solution inlet is formed so that the etching solution is supplied to the inside. can do.
  • the cup portion may have a support mounted on the bottom surface of the pressure chamber.
  • a vertical rotation center may be formed at a lower portion of the holder, and a rotation shaft through which rotation driving force is transmitted from the rotation driving unit may be provided.
  • the rotation shaft may vertically penetrate the first fastening part of the first chamber, and may include a first sealing member inserted into the first fastening part to surround the rotation direction of the rotation shaft in close contact.
  • first sealing member may have a first lip portion which protrudes from an inner circumferential surface and obliquely adheres to the radial direction of the rotation shaft, and at least one is arranged in the vertical direction.
  • the etch performance improving unit may be provided to be concave so as to be seated in a state in which the object is inserted and immersed in the etching solution.
  • the etch performance improving unit may include a seating surface formed along an edge so that the object is seated, and a stepped portion formed along the edge of the seating surface to receive the etchant on the object.
  • the cradle may have a passage so as to pass vertically.
  • an elevating portion for elevating the object may be further provided, and the elevating portion may position the object above the cradle when rising and place the object on the etch performance enhancing portion when descending.
  • the elevating portion may include a body that can be elevated from a lower portion of the cup portion, and a support pin that protrudes upward from the body and elevates through the passage, and supports a lower portion of the object.
  • the body may include a lifting pin through which the lifting driving force is transmitted from the lifting driving part.
  • the lifting pin may penetrate perpendicularly to the second fastening part of the first chamber, protruding from the lower part of the body and inserted into the second fastening part, and enclosing the width direction of the lifting pin in close contact.
  • a second sealing member may be provided.
  • the second sealing member may have a second lip portion protruding from an inner circumferential surface to obliquely adhere to the width direction of the lifting pin, and at least one arranged in the vertical direction.
  • the etching chamber may include a washing unit for washing the etching solution after the etching is completed.
  • the washing unit may include a supply line connected to the inside of the etching chamber, and a washing water supply unit supplying washing water through the supply line.
  • the etchant storage chamber and the etch chamber may be disposed in a state in which the etchant storage chamber and the etch chamber are in communication with the exterior and the interior of the sealed etch processing unit, and the interior of the etch processing unit is maintained in a pressurized atmosphere.
  • the pressurized atmosphere may be maintained at 0.1 bar to 10 bar
  • the etching chamber may include a discharge unit for discharging the etchant supplied to the inside to the outside.
  • the etching apparatus using the etching chamber may further include a storage unit for storing the object, and the storage unit continuously moves the unetched objects to the etching chamber one by one to perform etching, and the etching is terminated.
  • the object can be continuously moved outside the etching chamber.
  • the etching chamber may be a batch type in which the object is disposed in plural and etched at the same time, and the etching chamber may be a single-leaf type in which the etching solution is sprayed on the object and etched.
  • etching solution at least one or a mixture of one or more of HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, and H2SO4 may be selectively used.
  • the etching apparatus using the etching chamber according to the present invention can prevent the vaporization of the etching solution by pressing the etching solution storage chamber and/or the etching chamber, so that the concentration of the etching solution is kept constant, thereby significantly improving the etching selectivity. I can make it.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an etching apparatus using an etching chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which an etching chamber of an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention is applied in a single wafer type.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which an etching treatment unit is applied to an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 2.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which an etching chamber of an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention is applied in a batch manner.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which an etching treatment unit is applied to an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a bottom perspective view showing an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6.
  • FIG. 8 is a front cross-sectional view showing an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6.
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view illustrating an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a cradle of an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating an elevating part of an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an etching apparatus using an etching chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which an etching chamber of an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention is applied in a single-leaf type
  • FIG. 3 is an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. It is a drawing to show the state in which the processing unit is applied.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which an etching chamber of an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention is applied in a batch manner
  • FIG. 5 is an etching treatment in an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 4. It is a drawing to show the state where the additional application is applied.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a bottom perspective view showing an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6, and
  • FIG. It is a front cross-sectional view to show the etching apparatus using the etching chamber according to.
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view showing an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6,
  • FIG. 10 is a perspective view showing a cradle of the etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6, and
  • FIG. 11 is It is a perspective view showing the elevating part of an etching apparatus using an etching chamber.
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber includes an etching solution storage chamber 110, a connection part 120, an etching chamber 130, and a pressurization holding unit. Include.
  • the etchant storage chamber 110 stores the etchant L, and an etchant accommodation space is formed in the etchant storage chamber 110.
  • the etchant storage chamber 110 may be made of a metal (stainless steel, etc.) material, and a separate material (Teflon: Teflon, etc.) may be coated inside the etchant storage chamber 110.
  • connection part 120 has one end connected to the inside of the etchant storage chamber 110 and the opposite end communicates with the inside of the etch chamber 130 to be described later, and the etchant L through the connection part 120 during the etching process Is moved.
  • the connection part 120 is provided in an etchant moving part 121 through which the etchant L is moved from the etchant storage chamber 110 to an etch chamber 130 to be described later, and the etchant moving part 121
  • a selective blocking unit 122 for selectively blocking the etchant L and an etchant supply unit 123 for promoting the movement of the etchant L may be provided.
  • the etch chamber 130 is interlocked with the etchant storage chamber 110 and the connection part 120, and a receiving space in which an object to be etched (such as a substrate, W) is disposed is formed in the etch chamber 130.
  • a cradle 131 may be provided inside the etch chamber 130, and an etching performance improving portion for improving the etching performance of the object W may be formed on the cradle 131.
  • the cradle 131 is that the object W is mounted on the top of the etching chamber 130, and may be installed to be horizontally rotatable inside the etching chamber 130, and the cradle 131 is a driving unit (not shown). It can be rotated at a constant speed by the driving force.
  • the etching performance improving part is for improving the etching performance of the object W formed on the upper surface of the cradle 131, and the etching performance improving part may be formed to protrude from the top of the cradle 131.
  • the etching performance improving part may be formed along the circumference of the cradle 131, and the etching performance improving part may protrude upward from the cradle 131.
  • the etching performance improving portion may be formed to have a width greater than the upper and lower thicknesses of the object W. Since the etch performance improving part forms an accommodation space above the cradle 131, the object W seated on the cradle 131 may be positioned lower than the upper end of the etching performance enhancing part.
  • the etching chamber 130 may further include a discharge unit (not shown) for discharging the etchant L supplied to the outside, and the discharge unit includes a discharge line connected to the inside of the etching chamber 130 and , It is connected to the discharge line may be provided with a discharge driving unit for providing a discharge pressure.
  • a discharge unit (not shown) for discharging the etchant L supplied to the outside
  • the discharge unit includes a discharge line connected to the inside of the etching chamber 130 and , It is connected to the discharge line may be provided with a discharge driving unit for providing a discharge pressure.
  • an information display gauge may be installed outside the etch chamber 130 and the etchant storage chamber 110 to display internal pressure or temperature to the outside.
  • the etching chamber 130 may be provided with a washing unit 160 for washing the etching solution L after completion of the etching, and the washing unit 160 is a supply line 151 connected to the inside of the etching chamber 130 ), and a washing water supply unit 152 supplying the washing water L through the supply line 151.
  • the etching apparatus using the etching chamber according to an embodiment of the present invention may further include a storage unit (not shown) for storing the object W.
  • the storage unit may continuously move the unetched objects W to the etching chamber 130 one by one to perform etching, and may continuously move the etched objects W to the outside of the etching chamber 130. .
  • the etching chamber 130 may have a batch type structure in which a plurality of objects W are disposed and etched at the same time, or a single-leaf structure in which an etchant W is sprayed on the object W to be etched.
  • the pressurization holding unit is for maintaining at least one of the etchant storage chamber 110 and the etching chamber 130 in a pressurized atmosphere during the etching process, and includes a first pressurization holding unit that controls the pressure of the etchant storage chamber 110, and At least one of the second pressure holding units for adjusting the pressure of the chamber 130 may be provided.
  • the first pressurization unit 141 holds the etchant storage chamber 110 at a set pressure as shown in FIG. 1, and a temperature control unit 142 that controls the temperature inside the etchant storage chamber 110, and , A first exhaust part 143 for discharging gas (air, etc.) inside the etchant storage chamber 110 to the outside may be provided.
  • the first pressurization unit 141 has a structure capable of supplying compressed gas into the etchant storage chamber 110, and the temperature control unit 142 increases the internal temperature of the etchant storage chamber 110. Has a structure.
  • the first pressurization unit 141 may have a pressure control function so that the internal pressure of the etching chamber 130 maintains a set process pressure, and for this purpose, the first pressurization unit 141 has an internal pressure of the etchant storage chamber 110.
  • a pressure sensing means (not shown) for measuring a may be electrically connected.
  • the temperature control unit 142 may have a temperature control function to maintain the process temperature at which the internal pressure is set.
  • the temperature control unit 142 includes a temperature sensing means (not shown) for measuring the internal temperature of the etchant storage chamber 110. City) can be electrically connected.
  • the temperature control unit 142 may include a heating member 142a installed in the inner space of the etchant storage chamber 110 and a power supply unit (not shown) that applies power to the heating member 142a.
  • a container for accommodating the etchant L may be disposed inside the etchant storage chamber 110, and the heating member 142a may be installed in contact with the outside of the container.
  • the second pressurization holding unit may include a second pressurization unit 151 that maintains the etching chamber 130 at a set pressure, and a second exhaust unit 152 that discharges gas inside the etching chamber 130 to the outside. .
  • the second pressurization unit 151 has a structure capable of supplying compressed gas into the etching chamber 130, and may have a pressure control function so that the internal pressure of the etching chamber 130 maintains a set process pressure.
  • the first pressurization unit 141 may have a pressure control function so that the internal pressure of the etching chamber 130 maintains a set process pressure, and for this purpose, the first pressurization unit 141 has an internal pressure of the etchant storage chamber 110.
  • a pressure sensing means (not shown) for measuring a may be electrically connected.
  • the temperature control unit 142 may have a temperature control function to maintain the process temperature at which the internal pressure is set.
  • the temperature control unit 142 includes a temperature sensing means (not shown) for measuring the internal temperature of the etchant storage chamber 110. City) can be electrically connected.
  • the second exhaust unit 152 may discharge gas inside the etching chamber 130 to the outside during the etching process, thereby generating a pressure difference between the inside of the etching solution storage chamber 110 and the pressure difference.
  • the pressurization holding unit may form the inside of the etching liquid storage chamber 110 and the etching chamber 130 as a pressurization site during an etching process, and the pressurized atmosphere may be maintained at 0.1 bar to 10 bar.
  • the etchant storage chamber 110 and the etch chamber 130 may be disposed in a state in which the outside and the inside of the sealed etching treatment unit are in communication, and the inside of the etching treatment unit may be maintained in a pressurized atmosphere.
  • the first pressurization unit 141 and the temperature control unit 142 are driven to pressurize the inside of the etching solution storage chamber 110 in which the etching solution L is accommodated at a set process pressure and maintain the process temperature at the same time.
  • the first exhaust unit 143 may be driven to exhaust the gas inside the etchant storage chamber 110 to the outside.
  • the second pressurization unit 151 is driven to pressurize the inside of the etching chamber 130 in which the object W is disposed at a set process pressure, so that the internal pressure of the etching chamber 130 is reduced to the etching solution storage chamber 110. Set the same as the internal pressure.
  • the selective blocking part 122 of the etchant moving part 121 is opened to open the etchant moving part 121.
  • the inside of the etching solution storage chamber 110 and the inside of the etching chamber 130 communicate with each other by the opening of the etching solution moving part 121, and the inside of the etching chamber 130 by driving the second exhaust unit 152 Gas can be exhausted to the outside.
  • a pressure difference occurs between the etchant storage chamber 110 and the etchant chamber 130 due to the exhaust operation of the second exhaust unit 152, and the inside of the etchant storage chamber 110 due to the pressure difference
  • the received etchant L flows into the etch chamber 130 through the etchant moving part 121 to etch the object W.
  • FIG. 2 is a view showing a state in which an etching chamber of an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention is applied in a single-leaf type
  • FIG. 3 is an etching treatment in an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. It is a drawing to show the state where the additional application is applied
  • FIG. 4 is a view showing a state in which an etching chamber of an etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention is applied in a batch manner
  • FIG. 5 is an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 4. It is a drawing to show the state in which the processing unit is applied.
  • FIGS. 2 to 5 An etching apparatus using an etching chamber according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
  • An etchant storage chamber 300 for storing the etchant L and a single-leaf or batch-type etch chamber 400 in which the etching object W is etched, and the etchant storage chamber 300 and the etch chamber 400 ) Are connected to each other so that the etchant L is moved, but are sealed with the outside, and when the object W is etched, at least one of the etchant storage chamber 300 and the etch chamber 400 is inside a pressurized atmosphere. Can be maintained.
  • FIG. 2 schematically shows the etching apparatus 100 not including the etching processing unit 200
  • FIG. 3 schematically shows the etching apparatus 100 using an etching chamber including the etching processing unit 200.
  • FIG. 2 is only a shape of the etching apparatus 100 using an exemplary etching chamber, and the etching apparatus 100 using an etching chamber not including the etching processing unit 200 is not limited to the shape shown in FIG. 2.
  • an etching apparatus using an etching chamber includes an etching solution storage chamber 300 storing an etching solution L and a single-leaf type etching chamber 400 in which etching of the object W is performed.
  • the etchant storage chamber 300 and the etchant chamber 400 may be connected to each other so that the etchant L is moved, and may be sealed with the outside.
  • the connection may be connected through the connection part 500, and at this time, the connection part 500 is not limited as long as the etchant L can move, and the etchant storage chamber 200 and the etch chamber 400 are in close contact.
  • connection part 500 has the shape of a pipe
  • a valve is installed in the pipe, so that the movement of the etchant L can be easily controlled.
  • the outside may mean all spaces except the inside of the etchant storage chamber 300 and the etchant chamber 400, and there is no restriction on the form of sealing with the outside, but preferably, as shown in FIG. 3, the etchant storage chamber
  • Each of the 300 and the etching chamber 400 may have a form that is sealed with the outside.
  • the etching apparatus 100 using an etching chamber not including the etching processing unit 200 may press each of the etching liquid storage chamber 300 and/or the etching chamber 400,
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber for pressurization may further include a pressurization unit 700 and an exhaust unit 800 for discharging the pressurized air.
  • the pressurization unit 700 and the exhaust unit 800 may be connected to the etchant storage chamber 300 and the etching chamber 400, respectively, and the connection may be preferably connected through a pipe, Since a valve is installed in the pipe, the degree of pressurization can be easily controlled.
  • FIG. 3 is only a shape of the etching apparatus 100 using an exemplary etching chamber, and the etching apparatus 100 using the etching chamber including the etching processing unit 200 is not limited to the shape shown in FIG. 3.
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber may further include an etching liquid storage chamber 300 and an outer and sealed etching processing unit 200 accommodating the etching chamber 400.
  • one of the etchant storage chamber 300 and the etch chamber 400 may be open, and when the object W is etched, the entire interior of the etching processing unit 200 may be maintained in a pressurized atmosphere.
  • the etching apparatus 100 using an etching chamber for pressurization may further include a pressurization unit 700 and an exhaust unit 800 for discharging the pressurized air.
  • the pressurization part 700 and the exhaust part 800 may be connected to the etching treatment part 200, respectively, and the connection may be preferably connected through a pipe, and a valve is installed in the pipe. It may be one that can easily control the degree of pressure. That is, in the etching apparatus 100 using an etching chamber including the etching processing unit 200, the etching solution storage chamber 300 and the etching chamber 400 are accommodated in the etching processing unit 200 and formed as one system. (200) Since it has a configuration that pressurizes the entire interior, one of the etching solution storage chamber 300 and the etching chamber 400 may be opened to press the etching solution L.
  • the etchant storage chamber 300 and the etchant chamber 400 may preferably have an open top.
  • the etching solution L stored in the etching solution storage chamber 300 is moved to the etching chamber 220 so that the object W inside the etching chamber 400 is moved.
  • the etchant L may be moved in both directions of the etchant storage chamber 300 and the etchant chamber 400, but preferably, the etchant L may be moved in one direction from the etchant storage chamber 300 to the etch chamber 400.
  • the etch chamber 400 may be a sheet-fed type in which the object W is etched by spraying an etchant on the top of the object W.
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber further includes a storage unit (not shown) for storing the object W, so that the object W stored in the storage unit is continuously etched one by one.
  • the object W is moved to 400 to perform etching, and at the same time, the object W whose etching has been completed may be continuously moved to the outside of the etching chamber 400 and stored separately.
  • the object W may be mounted on a cradle 410 installed in the etching chamber 400, as shown in FIGS. 2 and 3, and the etchant (L) sprayed from the top when the cradle 410 rotates. ) May be sprayed evenly on the object W to increase etching efficiency.
  • the rotational speed may be 100 rpm to 2000 rpm, preferably 100 rpm to 200 rpm.
  • a method of fixing (chucking) the object W using a chuck (not shown) after mounting the object W on a support pin (not shown) can be used. have.
  • the etching chamber 400 is a batch type as shown in FIGS. 4 and 5, and may be one in which a plurality of objects W are etched simultaneously.
  • the plurality of objects W may be in the form of being mounted on the cradle 410 installed in the etching chamber 400 as shown in FIGS. 5 and 6, and the plurality of objects W mounted on the cradle 410 Etching may be performed by filling the etching solution L at a water level higher than the height of.
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber may be maintained in a pressurized atmosphere when the object W is etched, and the pressurized atmosphere is maintained at a pressure of 0.1 bar to 10 bar. Can be.
  • the etch selectivity may be expressed as a ratio of the etch rate of a layer for performing etching to the etch rate of a layer not performing etching among the layers formed on the object W, for example, one of the major manufacturing processes of a semiconductor chip.
  • the phosphorus silicon nitride etching process it may be expressed as a ratio of the etching rate of the silicon nitride layer to the etching rate of the silicon oxide layer.
  • phosphoric acid and a phosphoric acid composition imparting characteristics to phosphoric acid are mainly used.
  • the characteristic of the phosphoric acid or phosphoric acid composition is that the silicon nitride film is well etched under certain conditions, but the etching rate of the silicon oxide film formed on the side and bottom of the silicon nitride film is remarkably low.
  • phosphoric acid moisture contained together with phosphoric acid, which is the main component, is mentioned.
  • Si-based or additive containing Si And low molecular weight glycol (glycol)-based silicon oxide film etchant and ammonium salt-based hydrous silica solubilizer is mentioned.
  • the silicon nitride film removal device is designed to constantly replenish the vaporized moisture in the storage tank or in-line heating device or the etching chamber that heats the chemical liquid, or constantly replenishes new liquid. It is designed to do.
  • the etchant (L) is kept constant due to the pressure. ), the defect rate of the process can be lowered because the properties of) do not change, and the addition of deionized water and etchant, which were previously separately added to maintain the concentration, is not required, so cost can be greatly reduced in terms of economy.
  • the pressure when the pressurized atmosphere is maintained at a pressure of less than 0.1 bar, the pressure is too low to prevent the vaporization of the etching solution L as described above, and is maintained at a pressure of more than 10 bar. In case the pressure is too high, it is difficult to configure the equipment, and the etching characteristics can be easily changed due to a minute pressure difference, which is not desirable in terms of economy.
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber may further include a temperature controller 600 that controls the temperature of the etching solution L in the etching solution storage chamber 300.
  • the temperature control unit 600 may be a heating means for heating the etchant L or a cooling means for cooling, and there is no limitation as long as it is a device capable of controlling the temperature of the etchant L inside the etchant storage chamber 300, It may be a device for maintaining an appropriate temperature according to the type of the etchant (L).
  • the temperature controller 600 may also control the temperature inside the etching chamber 400, in which case one temperature controller 600 controls the temperature of both the etching solution storage chamber 300 and the etching chamber 400. In some cases, the temperature control unit 600 may be separately installed in each of the chambers 300 and 400.
  • the etching apparatus 10 using the etching chamber can shorten the process time by heating or cooling the temperature of the etching solution L inside the etching solution storage chamber 300 in advance, so that it can be immediately sprayed on the etching chamber 400. May be, and a continuous process may be possible.
  • the temperature when the etchant (L) is a silicon nitride film etchant containing phosphoric acid, the temperature may be controlled at 150°C to 250°C, preferably 150°C to 210°C. have.
  • the temperature is outside the above range and is controlled to be less than 150°C, the etching rate of the silicon nitride layer and the silicon oxide layer is low, making it difficult to check the effect, and when the temperature is controlled above 250°C (preferably 210°C), etching of the silicon nitride layer and the silicon oxide layer
  • the speed is extremely high, and the vapor pressure of the vaporized moisture is high, so it may be difficult to confirm the effect.
  • the silicon nitride film etchant is exemplified above, it is not limited thereto, and other etchants
  • the etchant (L) may optionally use at least one or a mixture of one or more of HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, and H2SO4.
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber may further include a discharge unit (not shown) for discharging the etching liquid L under the etching chamber 400.
  • the discharge unit is for discharging the etchant (L) in the etch chamber 400 to the outside after the etching is completed, and there is no limitation if the etchant (L) is discharged to the outside, but is preferably discharged through a pipe. I can.
  • the discharge unit may be installed under the etchant storage chamber 300, and this may be for discharging the etchant L remaining in the etchant storage chamber 300 after the etch is terminated.
  • the etching apparatus 100 using the etching chamber may further include a washing liquid storage chamber (not shown) for storing the washing liquid L for washing the inside of the etching chamber 400, and
  • the storage chamber may be connected to the etching chamber 400.
  • the washing liquid storage chamber is for storing the washing liquid for cleaning the inside of the etching chamber 400 after the etching is completed.
  • the etching liquid L in the etching chamber 400 is discharged to the outside.
  • Injecting the cleaning solution into the etching chamber 400 may be performed to wash.
  • the cleaning liquid is not limited as long as it is a material for cleaning the etchant L remaining in the etch chamber 400, and for example, deionized water may be used.
  • the washing liquid may be to clean the inside of the etchant storage chamber 300, in this case, the washing liquid storage chamber may be connected to the etchant storage chamber 300.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an etching apparatus using the etching chamber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a bottom perspective view showing the etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6, and FIG. It is a front cross-sectional view to show the etching apparatus using the etching chamber according to.
  • 9 is a side cross-sectional view showing an etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6,
  • FIG. 10 is a perspective view showing a cradle of the etching apparatus using the etching chamber according to FIG. 6, and
  • FIG. 11 is It is a perspective view showing the elevating part of an etching apparatus using an etching chamber.
  • an etching apparatus using an etching chamber according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 11, and the etching apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an etching chamber 900, It includes a cup part 940, a cradle 950, and an elevating part 960.
  • the etching chamber 900 may be provided to be opened and closed, and is interlocked with the etchant storage chamber 300 and the connection part 500, and the etching liquid L is transferred to the internal pressure chamber 901 in a closed state during the etching process. Is supplied, and the pressure chamber 901 is maintained in a pressurized atmosphere by the pressurizing unit 700.
  • the etching chamber 900 may include a first chamber 910 in which a pressure chamber 901 is formed, and a second chamber 920 provided to be opened and closed on an upper portion of the first chamber 910.
  • the pressure chamber 901 of the first chamber 910 may be opened upward, and a first fastening portion 911 and an elevation to be described later are coupled to a lower portion of the first chamber 910 so that a rotation shaft 953 to be described later is coupled.
  • the second fastening portions 912 may be vertically penetrated so that the pins 963 are coupled.
  • the second chamber 920 is coupled to and separated from the upper portion of the first chamber 910 to open and close the pressure chamber 901, and when coupled with the first chamber 910, the etching solution (
  • the etchant inlet 921 is formed so that L) is supplied.
  • the etchant storage chamber 300 may be connected to the etchant inlet 921 by a connection part 500.
  • the second chamber 920 may be provided with a washing water inlet 922 to supply washing water from the outside, and the washing water inlet 922 may be connected to the washing water supply unit 162 by a supply line 161 and etched.
  • a pressurizing unit 700 for pressurizing the inside of the pressure chamber 901 and an exhaust unit 800 for discharging the internal pressure of the pressure chamber 901 to the outside may be connected to the chamber 900.
  • the cup part 940 is disposed inside the pressure chamber 901, and a receiving part 941 for accommodating the etchant L and the washing water may be formed concave above the cup part 940, and the cup part 940 A discharge part 942 for discharging the etchant L to the outside of the first chamber 910 may be formed at.
  • One or more supports 943 may protrude from the bottom of the cup part 940, and the support 943 may be seated on the bottom surface of the pressure chamber 901 to support the cup part 940 at a certain height, and at this time, the cup part The 940 may be spaced apart from the bottom surface of the pressure chamber 901 to the top.
  • the cradle 950 is different from the method of fixing the object W using a chuck after mounting the object W on the support pin of the cradle 410, the cradle 950 A method of seating the object W by forming an etch performance improving part may be used.
  • the cradle 950 may be rotatably disposed within or above the cup portion 940 with respect to a vertical center of rotation.
  • An etching performance improving part on which the object to be etched W is seated is formed on the holder 950.
  • the cradle 950 may have a disk shape, and a rotation shaft 953 forming a vertical rotation center may protrude vertically under the cradle 950, and the rotation shaft 953 is the first chamber 910 of the first chamber 910. It may be vertically coupled through through the one fastening portion 911.
  • the rotation drive unit 955 may be mechanically connected to the rotation shaft 953, and the cradle 950 may be rotated by a rotational force transmitted from the rotation drive unit 955 to the rotation shaft 953.
  • the first fastening part 911 may further include a ring-shaped first sealing member that wraps the rotation direction of the rotation shaft 953 in close contact, and the first sealing member is made of a material such as PTFE (polytetrafluoroethylene). Can be used.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the first lip portion may protrude from the inner circumferential surface of the first sealing member, and the first lip portion may be continuously formed along the inner circumferential surface of the first sealing member.
  • the first lip portion may protrude obliquely upward or downward to obliquely adhere to the radial direction (rotation direction) of the rotation shaft 953, and one or more of the first lip portions may be arranged along the vertical direction of the first sealing member.
  • a bearing for rotatably supporting the radial direction of the rotation shaft 953 may be coupled to the first fastening part 911, and the bearing may be located above and below the first sealing member, and the bearing and the first sealing member A washer member surrounding the radial direction of the rotation shaft 953 may be coupled between the members.
  • the etching performance improving part is formed to be concave so that the object W is seated in the inserted state and immersed in the etchant L, and the etching performance improving part is formed along the edge so that the object W is seated.
  • a seating surface 951 to be formed and a stepped jaw 952 formed along an edge of the seating surface 951 to accommodate the etchant L on the object W may be provided.
  • the seating surface 951 is continuously formed along the inner circumferential surface of the cradle 950, the upper end of the stepped 952 is positioned higher than the seating surface 951, and the stepped 952 is along the edge of the seating surface 951 It can be formed continuously.
  • the passage 954 may be vertically penetrated through the cradle 950 so that air may pass vertically, and the passage 954 allows air to pass vertically, so that the edge of the object W is placed on the seating surface 951. When seated, the object W can be prevented from rising due to buoyancy.
  • the lifting unit 960 is for lifting the object W inside the pressure chamber 901, and when it is raised, the object W is positioned above the cradle 950, and when it is lowered, the object W is etched. Settle on the enhancement part.
  • the elevating portion 960 is a body 961 that can be elevated from the bottom of the cup portion 940 and protruding upward from the body 961 and elevating through the passage 954, and supporting the lower portion of the object W A pin 962 may be provided.
  • the lifting pin 963 may vertically protrude from the lower part of the body 961, and the lifting pin 963 may be vertically coupled through the second fastening portion 912 of the first chamber 910,
  • the elevating driver 964 may be mechanically connected to the elevating pin 963.
  • the second fastening part 912 may further include a second sealing member in a ring shape surrounding the width direction of the lifting pin 963 in close contact, and the second sealing member is a material such as PTFE (polytetrafluoroethylene). You can use
  • the second lip portion may protrude from the inner circumferential surface of the second sealing member, and the second lip portion may be continuously formed along the inner circumferential surface of the second sealing member.
  • the second lip portion may protrude obliquely upward or downward to obliquely adhere to the width direction of the lifting pin 963, and at least one second lip portion may be arranged along the vertical direction of the second sealing member.
  • a ring-shaped first O-ring member may be coupled between the outer circumferential surface of the first sealing member and the first fastening part 911, and a ring between the outer circumferential surface of the second sealing member and the second fastening part 912
  • a second O-ring member having a shape may be coupled.
  • the first O-ring member and the second O-ring member can be manufactured using a material such as rubber, and the installation part is concave so that the inner circumferential surfaces of the first and second O-ring members are inserted into the outer circumferential surfaces of the first sealing member and the second sealing member. Can be formed.
  • a bearing for rotatably supporting the width direction of the lifting pin 963 may be coupled to the second fastening part 912, and the bearing may be located above and below the second sealing member.
  • a washer member surrounding the width direction of the lifting pin 963 may be coupled between the two sealing members.
  • the etching solution L may be a silicon nitride layer etching solution, and the silicon nitride layer etching solution may include phosphoric acid and water.
  • the composition of the silicon nitride film etchant may be 10 parts by weight to 20 parts by weight of water relative to 100 parts by weight of phosphoric acid, preferably 15 parts by weight to 20 parts by weight, most preferably 85 wt% of phosphoric acid and water It may be mixed in an amount of 15 wt%.
  • a silylphosphine oxide-based compound according to an aspect of the present invention was prepared.
  • H3PO4 anhydride (100%, 300g) and Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate (TEOS, 99%, 30g) were mixed, followed by stirring at 60 rpm for 10 minutes.
  • the temperature of the reactor was raised to 120° C. and stirred at 60 rpm for 12 hours, followed by secondary reaction.
  • the temperature of the reactor was raised to 260° C., stirred at 60 rpm for 3 hours, and subjected to a third reaction.
  • Silylphosphine oxide-based compound SiP, 0.1 wt%), phosphoric acid (H3PO4, 85 wt%), water (H2O, 14.8 wt%) and inhibitor (inhibitor, 0.1 wt%) prepared in (1) at room temperature 3
  • a phosphoric acid etchant composition including a silylphosphine oxide-based compound as an additive was prepared.
  • a silyl phosphate-based compound according to an aspect of the present invention was prepared.
  • H3PO4 anhydride (100%, 300g) and Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate (TEOS, 99%, 30g) were mixed, followed by stirring at 60 rpm for 10 minutes.
  • the temperature of the reactor was raised to 120° C. and stirred at 60 rpm for 12 hours, followed by secondary reaction.
  • silyl phosphate-based compound SiOP, 0.05 wt%), phosphoric acid (H3PO4, 85 wt%), water (H2O, 14.85 wt%) and inhibitor (inhibitor, 0.1 wt%) prepared in (1) at room temperature for 3 hours
  • the mixture was mixed at 60 rpm to prepare a phosphoric acid etchant composition containing a silylphosate-based compound as an additive.
  • the etching solution composition prepared in Preparation Examples 1 to 3 was used as an etching solution, and conditions were changed as shown in Table 1 below to obtain a silicon nitride film of 250 nm.
  • the formed wafer was etched. At this time, wafer etching was performed for 3 minutes each, and the rotation speed was 150 rpm.
  • a wafer having a silicon nitride film of 250 nm was formed by changing conditions as shown in Table 3 below by using the etchant composition prepared in Preparation Examples 1 to 4 as an etchant. Etched. At this time, wafer etching was performed for 20 minutes each.
  • the etching apparatus using the etching chamber according to the embodiment of the present invention can prevent the vaporization of the etching solution L by pressing the etching solution storage chambers 110 and 300 and/or the etching chambers 130 and 400. Therefore, the concentration of the etchant L is kept constant, and accordingly, the etch selectivity can be remarkably improved.

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Abstract

본 발명은 식각챔버를 이용한 식각장치에 관한 것으로, 식각액이 저장되는 식각액 저장챔버와, 식각액 저장챔버와 연통되는 연결부와, 식각액 저장챔버와 상기 연결부를 통해 연동되며, 대상체가 식각되는 식각챔버 및, 식각액 저장챔버와 식각챔버 중 적어도 어느 하나를 가압 분위기로 유지하는 가압유지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

식각챔버를 이용한 식각장치
본 발명은 식각챔버를 이용한 식각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식각 성능을 향상시킬 수 있는 식각챔버를 이용한 식각장치에 관한 것이다.
실리콘 질화막은 반도체 공정에서 대표적인 절연막으로 사용되고 있다. 실리콘 질화막은 실리콘 산화막, 폴리 실리콘막, 실리콘 웨이퍼 표면 등과 접촉하는 구조를 이루고 있으며, CVD (Chemical vapor deposition) 공정에 의해 증착되며, 이는 건식 식각 및 습식 식각을 통해서 제거된다.
건식 식각은 주로 불소계가스와 비활성 기체 등을 넣고 진공 하에서 진행하는데, 건식 식각을 수행하기 위한 장비가 고가이므로 상업적으로 이용하기에는 한계가 있다. 이에, 건식 식각 보다는 인산을 이용한 습식 식각이 널리 이용되고 있다. 구체적으로, 상기 습식 식각은 식각액의 화학 반응에 의해 대상체(기판 등)에서 원하는 대상층을 선택적으로 식각하는 것으로서, 요구되는 특성이나 식각도 등에 따라 이에 부합하는 조성비를 가지는 식각액을 간편하게 혼합 조성하여 작업을 진행할 수 있어 건식 식각에 비하여 한층 향상된 작업 호환성을 제공한다. 또한 한번에 다량의 대상체를 처리할 수 있으며, 장치의 가격이 저렴하다. 그러나, 상기 습식 식각은 식각 진행 시 식각액의 일부가 기화되어 기화열에 의해 대상체의 온도가 저하될 수 있고, 상기 식각액의 기화에 의하여 식각액의 농도 컨트롤이 어려워 CD 로스가 발생하였다. 따라서, 상기 식각액의 농도를 일정하게 유지시켜 주기 위하여 현재는 다량의 탈이온수 및 식각액을 식각조에 투입시켜 대상체의 식각을 수행하고 있으며, 이 경우 다량의 탈이온수 및 식각액의 투입으로 인하여 경제적인 손실이 큰 것이 사실이다.
이에, 본 발명자들은 상기 식각액의 농도를 일정하게 유지시켜 주기위하여 연구하던 중, 식각액 저장챔버 및/또는 식각챔버를 가압할 경우 식각액의 기화 현상을 방지할 수 있어 식각액의 농도가 일정하게 유지되며, 이에 따라 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택비가 현저히 향상될 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0691479호(등록공고일: 2007년 3월 12일)는 대면적 기판의 식각장치에 대하여 개시하고 있다.
본 발명은 식각 성능을 향상시킬 수 있는 식각챔버를 이용한 식각장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치는, 식각액이 저장되는 식각액 저장챔버와, 상기 식각액 저장챔버와 연통되는 연결부와, 상기 식각액 저장챔버와 상기 연결부를 통해 연동되며, 대상체가 식각되는 식각챔버 및, 상기 식각액 저장챔버와 상기 식각챔버 중 적어도 어느 하나를 가압 분위기로 유지하는 가압유지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 가압유지부는 상기 식각액 저장챔버의 압력을 조절하는 제1가압유지부와 상기 식각챔버의 압력을 조절하는 제2가압유지부 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다.
또한 상기 제1가압유지부는 상기 식각액 저장챔버를 설정된 압력으로 유지시키는 제1가압부와, 상기 식각액 저장챔버 내부의 온도를 제어하는 온도 제어부 및, 상기 식각액 저장챔버 내부의 기체를 외부로 배출시키는 제1배기부를 구비할 수 있다.
또한 상기 제2가압유지부는 상기 식각챔버를 설정된 압력으로 유지시키는 제2가압부 및, 상기 식각챔버 내부의 기체를 외부로 배출시키는 제2배기부를 구비할 수 있다.
또한 상기 제2배기부는 상기 식각챔버 내부의 기체를 외부로 배출시켜 상기 식각액 저장챔버의 내부와 압력 차이를 발생시킬 수 있다.
또한 상기 연결부는 상기 식각액 저장챔버에서 상기 식각챔버로 식각액이 이동되는 식각액 이동부와, 상기 식각액이동부에 구비되어 상기 식각액 이동부를 선택적으로 차단하는 선택적 차단부 및, 상기 식각액의 이동을 촉진하는 식각액 공급부를 구비할 수 있다.
또한 상기 식각챔버는 상기 대상체가 안착되는 거치대 및, 상기 거치대에 구비되어 상기 대상체의 식각 성능을 향상시키는 식각성능향상부를 구비할 수 있다.
또한 상기 식각챔버는 내부에 수용부가 형성되는 컵부를 구비할 수 있으며, 상기 거치대는 상기 컵부의 상부에서 회전 가능하게 구비할 수 있다.
또한 상기 식각챔버는 상기 컵부가 내부의 압력실에 배치되는 제1챔버 및, 상기 제1챔버의 일측에 개폐 가능하게 구비되며, 내부로 상기 식각액이 공급되도록 식각액 투입구가 형성되는 제2챔버를 구비할 수 있다.
또한 상기 컵부는 상기 압력실의 바닥면에 안착되는 지지대를 구비할 수 있다.
또한 상기 거치대의 하부에는 수직 회전중심을 형성하며, 회전 구동부로부터 회전 구동력이 전달되는 회전축을 구비할 수 있다.
또한 상기 회전축은 상기 제1챔버의 제1체결부에 수직하게 관통될 수 있으며, 상기 제1체결부에 삽입되어, 상기 회전축의 회전 방향을 밀착된 상태로 감싸는 제1씰링부재를 구비할 수 있다.
또한 상기 제1씰링부재는 내주면으로부터 돌출되어 상기 회전축의 반경 방향에 경사지게 밀착되며, 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열되는 제1립부를 구비할 수 있다.
또한 상기 식각성능향상부는 상기 대상체가 삽입된 상태로 안착되어 상기 식각액에 잠기도록 오목하게 구비될 수 있다.
또한 상기 식각성능향상부는 상기 대상체가 안착되도록 가장자리를 따라 형성되는 안착면 및, 상기 안착면의 가장자리를 따라 형성되어, 상기 대상체의 상부에 상기 식각액을 수용하는 단턱을 구비할 수 있다.
또한 상기 거치대는 상하로 통과되도록 통로를 구비할 수 있다.
또한 상기 대상체를 승강시키기 위한 승강부를 더 구비할 수 있으며, 상기 승강부는 상승시 상기 대상체를 상기 거치대의 상부에 위치시키고, 하강시 상기 대상체를 상기 식각성능향상부에 안착시킬 수 있다.
또한 상기 승강부는 상기 컵부의 하부에서 승강 가능한 몸체 및, 상기 몸체로부터 상부로 돌출되어 상기 통로를 통해 승강 가능하며, 상기 대상체의 하부를 지지하는 지지핀을 구비할 수 있다.
또한 상기 몸체는 승강 구동부로부터 승강 구동력이 전달되는 승강핀을 구비할 수 있다.
또한 상기 승강핀은 상기 제1챔버의 제2체결부에 수직하게 관통될 수 있으며, 상기 몸체의 하부로 돌출되어 상기 제2체결부에 삽입되며, 상기 승강핀의 폭 방향을 밀착된 상태로 감싸는 제2씰링부재를 구비할 수 있다.
또한 상기 제2씰링부재는 내주면으로부터 돌출되어 상기 승강핀의 폭 방향에 경사지게 밀착되며, 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열되는 제2립부를 구비할 수 있다.
또한 상기 식각챔버에는 식각 완료 후 상기 식각액을 세척하기 위한 세척부를 구비할 수 있다.
또한 상기 세척부는 상기 식각챔버의 내부로 연결되는 공급라인 및, 상기 공급라인을 통해 세척수를 공급하는 세척수 공급부를 구비할 수 있다.
또한 상기 식각액 저장챔버와 상기 식각챔버는 외부와 밀폐된 식각 처리부의 내부에 연통된 상태로 배치될 수 있으며, 상기 식각 처리부는 내부가 가압 분위기로 유지될 수 있다.
또한 상기 가압 분위기는 0.1 bar 내지 10 bar로 유지될 수 있으며, 상기 식각챔버는 내부로 공급된 상기 식각액을 외부로 배출시키기 위한 배출부를 구비할 수 있다.
또한 상기 식각챔버를 이용한 식각장치는 상기 대상체를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있으며, 상기 저장부는 식각이 수행되지 않은 상기 대상체를 하나씩 연속적으로 상기 식각챔버로 이동시켜 식각을 수행하고, 식각이 종료된 대상체를 연속적으로 상기 식각챔버 외부로 이동시킬 수 있다.
또한 상기 식각챔버는 상기 대상체가 상기 복수로 배치되어 동시에 식각되는 배치식일 수 있으며, 상기 식각챔버는 상기 대상체의 상부에 상기 식각액이 분무되어 식각되는 매엽식일 수 있다.
또한 상기 식각액은 HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, H2SO4 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치는 식각액 저장챔버 및/또는 식각챔버를 가압함으로써, 식각액의 기화 현상을 방지할 수 있기 때문에 식각액의 농도가 일정하게 유지되며, 이에 따라 식각 선택비를 현저히 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 가압으로 인하여 식각액의 농도가 일정하게 유지되기 때문에 농도를 유지시키기 위한 별도의 탈이온수 및 식각액의 추가 투입이 요구되지 않아 제품 수율을 향상시킬 수 있고, 식각액의 소모를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 식각챔버를 매엽식으로 적용시킨 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치에 식각 처리부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 식각챔버를 배치식으로 적용시킨 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치에 식각 처리부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 사시도이다.
도 7은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 저면 사시도이다.
도 8은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 9는 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 측단면도이다.
도 10은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 거치대를 보여주기 위한 사시도이다.
도 11은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 승강부를 보여주기 위한 사시도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다. 덧붙여, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 도면이다. 또한 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 식각챔버를 매엽식으로 적용시킨 상태를 보여주기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치에 식각 처리부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 식각챔버를 배치식으로 적용시킨 상태를 보여주기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치에 식각 처리부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 저면 사시도이며, 도 8은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 9는 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 측단면도이고, 도 10은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 거치대를 보여주기 위한 사시도이며, 도 11은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 승강부를 보여주기 위한 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각액 저장챔버(110)와, 연결부(120)와, 식각챔버(130) 및, 가압유지부를 포함한다.
먼저, 식각액 저장챔버(110)는 식각액(L)이 저장되는 것으로, 식각액 저장챔버(110)의 내부에는 식각액 수용공간이 형성된다. 여기서, 식각액 저장챔버(110)는 금속(스테인레스 등) 소재 등으로 제작할 수 있고, 식각액 저장챔버(110)의 내부에는 별도의 소재(테프론: Teflon 등)가 코팅될 수 있다.
연결부(120)는 일단이 식각액 저장챔버(110)의 내부와 연통되는 반대되는 타단이 후술 될 식각챔버(130)의 내부로 연통되는 것으로, 식각 공정시 연결부(120)를 통해 식각액(L)이 이동된다. 연결부(120)는 식각액 저장챔버(110)에서 후술 될 식각챔버(130)로 식각액(L)이 이동되는 식각액 이동부(121)와, 식각액 이동부(121)에 구비되어 식각액 이동부(121)를 선택적으로 차단하는 선택적 차단부(122) 및, 식각액(L)의 이동을 촉진하는 식각액 공급부(123)를 구비할 수 있다.
식각챔버(130)는 식각액 저장챔버(110)와 연결부(120)를 통해 연동되는 것으로, 식각챔버(130)의 내부에는 식각 대상체(기판 등, W)가 배치되는 수용공간이 형성된다. 식각챔버(130)의 내부에는 거치대(131)가 구비될 수 있으며, 거치대(131)의 상부에는 대상체(W)의 식각 성능을 향상시키기 위한 식각성능향상부가 형성될 수 있다.
거치대(131)는 식각챔버(130)는 상부에 대상체(W)가 안착되는 것으로, 식각챔버(130)의 내부에 수평회전 가능하게 설치될 수 있으며, 거치대(131)는 구동부(미도시)의 구동력에 의해 일정 속도로 회전될 수 있다.
식각성능향상부는 거치대(131)의 상면에 형성되는 대상체(W)의 식각 성능을 향상시키기 위한 것으로, 식각성능향상부는 거치대(131)의 상단에 돌출되게 형성될 수 있다. 더 상세하게 설명하면, 식각성능향상부는 거치대(131)의 둘레를 따라 형성될 수 있고, 식각성능향상부는 거치대(131)의 상부로 돌출될 수 있다. 식각성능향상부는 대상체(W)의 상하 두께보다 더 두꺼운 폭으로 형성될 수 있다. 이와 같은 식각성능향상부는 거치대(131)의 상부에 수용공간을 형성하므로, 거치대(131)의 상부에 안착된 대상체(W)는 식각성능향상부의 상단보다 낮게 위치될 수 있다.
이 상태에서, 거치대(131)의 상부로 식각액(L)이 공급되는 경우, 식각성능향상부가 형성하는 수용공간에 식각액(L)이 수용되고, 식각 대상체(W)는 일정 수위를 갖는 식각액(L)에 잠긴 상태로 식각이 이루어질 수 있다.
또한, 식각챔버(130)는 내부로 공급된 식각액(L)을 외부로 배출시키기 위한 배출부(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 배출부는 식각챔버(130)의 내부로 연결되는 배출 라인 및, 배출 라인과 연결되어 배출 압력을 제공하기 위한 배출 구동부가 구비될 수 있다.
아울러, 식각챔버(130)와 식각액 저장챔버(110)의 외부에는 내부의 압력 또는 온도 등을 외부로 표시하기 위한 정보 표시용 게이지가 설치될 수 있다.
그리고, 식각챔버(130)는 식각 완료 후 식각액(L)을 세척하기 위한 세척부(160)가 구비될 수 있으며, 세척부(160)는 식각챔버(130)의 내부로 연결되는 공급라인(151) 및, 공급라인(151)을 통해 세척수(L)를 공급하는 세척수 공급부(152)를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치는 대상체(W)를 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
저장부는 식각이 수행되지 않은 대상체(W)를 하나씩 연속적으로 식각챔버(130)로 이동시켜 식각을 수행하고, 식각이 종료된 대상체(W)를 연속적으로 식각챔버(130) 외부로 이동시킬 수 있다.
아울러, 식각챔버(130)는 대상체(W)가 복수로 배치되어 동시에 식각되는 배치식 또는 대상체(W)의 상부에 식각액(W)이 분무되어 식각되는 매엽식 구조를 가질 수 있다.
가압유지부는 식각 공정시 식각액 저장챔버(110)와 식각챔버(130) 중 적어도 어느 하나를 가압 분위기로 유지시키기 위한 것으로, 식각액 저장챔버(110)의 압력을 조절하는 제1가압유지부와, 식각챔버(130)의 압력을 조절하는 제2가압유지부 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다.
이 경우, 제1가압유지부는 도 1에서처럼 식각액 저장챔버(110)를 설정된 압력으로 유지시키는 제1가압부(141)와, 식각액 저장챔버(110) 내부의 온도를 제어하는 온도 제어부(142) 및, 식각액 저장챔버(110) 내부의 기체(공기 등)를 외부로 배출시키는 제1배기부(143)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1가압부(141)는 식각액 저장챔버(110)의 내부로 압축된 기체를 공급할 수 있는 구조를 갖고, 온도 제어부(142)는 식각액 저장챔버(110)의 내부 온도를 상승시킬 수 있는 구조를 갖는다.
제1가압부(141)는 식각챔버(130)의 내부 압력이 설정된 공정 압력을 유지하도록 압력 조절 기능을 가질 수 있으며, 이를 위해 제1가압부(141)에는 식각액 저장챔버(110)의 내부 압력을 측정하기 위한 압력 감지수단(미도시)이 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 온도 제어부(142)에는 내부 압력이 설정된 공정 온도를 유지하도록 온도 조절 기능을 가질 수 있으며, 이를 위해 온도 제어부(142)에는 식각액 저장챔버(110)의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 감지수단(미도시)이 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 온도 제어부(142)는 식각액 저장챔버(110)의 내부 공간에 설치되는 발열부재(142a)와, 발열부재(142a)에 전력을 인가하는 전원 공급부(미도시)를 구비할 수 있다. 이 경우, 식각액 저장챔버(110)의 내부에는 식각액(L)을 수용하는 용기가 배치될 수 있고, 발열부재(142a)는 용기의 외부와 접하는 상태로 설치될 수 있다.
제2가압유지부는 식각챔버(130)를 설정된 압력으로 유지시키는 제2가압부(151) 및, 식각챔버(130) 내부의 기체를 외부로 배출시키는 제2배기부(152)를 구비할 수 있다.
제2가압부(151)는 식각챔버(130)의 내부로 압축된 기체를 공급할 수 있는 구조를 갖고, 식각챔버(130)의 내부 압력이 설정된 공정 압력을 유지하도록 압력 조절 기능을 가질 수 있다.
제1가압부(141)는 식각챔버(130)의 내부 압력이 설정된 공정 압력을 유지하도록 압력 조절 기능을 가질 수 있으며, 이를 위해 제1가압부(141)에는 식각액 저장챔버(110)의 내부 압력을 측정하기 위한 압력 감지수단(미도시)이 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 온도 제어부(142)에는 내부 압력이 설정된 공정 온도를 유지하도록 온도 조절 기능을 가질 수 있으며, 이를 위해 온도 제어부(142)에는 식각액 저장챔버(110)의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 감지수단(미도시)이 전기적으로 연결될 수 있다.
제2배기부(152)는 식각 공정시 식각챔버(130) 내부의 기체를 외부로 배출시켜 식각액 저장챔버(110)의 내부와 압력 차이를 발생시킬 수 있다.
이와 같은 가압유지부는 식각 공정시 식각액 저장챔버(110)와 식각챔버(130)의 내부를 가압 부위기로 형성시킬 수 있으며, 이때 가압 분위기는 0.1 bar 내지 10 bar로 유지될 수 있다.
한편, 식각액 저장챔버(110)와 식각챔버(130)는 외부와 밀폐된 식각 처리부의 내부에 연통된 상태로 배치될 수 있으며, 식각 처리부는 내부가 가압 분위기로 유지될 수 있다.
이하, 도 1을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1가압부(141)와 온도 제어부(142)를 구동시켜 식각액(L)이 수용된 식각액 저장챔버(110)의 내부를 설정된 공정 압력으로 가압함과 동시에 공정 온도로 유지시킨다.
이와 같이, 식각액 저장챔버(110)의 내부를 설정된 공정 온도로 상승시키는 과정에서, 제1배기부(143)를 구동시켜 식착액 저장챔버(110)의 내부 기체를 외부로 배기시킬 수 있다.
이후, 제2가압부(151)를 구동시켜 대상체(W)가 배치된 식각챔버(130)의 내부는 설정된 공정 압력으로 가압하여, 식각챔버(130)의 내부 압력을 식각액 저장챔버(110)의 내부 압력과 동일하게 맞춘다.
식각액 저장챔버(110)와 식각챔버(130)의 내부 압력이 설정된 압력에 도달되는 경우, 식각액 이동부(121)의 선택적 차단부(122)를 개방시켜 식각액 이동부(121)를 개방시킨다. 이때, 식각액 이동부(121)의 개방에 의해 식각액 저장챔버(110)의 내부와 식각챔버(130)의 내부가 상호 연통되고, 제2배기부(152)를 구동시켜 식각챔버(130)의 내부 기체를 외부로 배기시킬 수 있다. 이 과정에서, 제2배기부(152)의 배기 동작에 의해 식각액 저장챔버(110)와 식각챔버(130)의 내부는 압력 차이가 발생하고, 압력 차이에 의해 식각액 저장챔버(110)의 내부에 수용된 식각액(L)이 식각액 이동부(121)를 통해 식각챔버(130)의 내부로 유입되어 대상체(W)를 식각한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 식각챔버를 매엽식으로 적용시킨 상태를 보여주기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치에 식각 처리부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다. 또한 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 식각챔버를 배치식으로 적용시킨 상태를 보여주기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치에 식각 처리부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 2 내지 5를 참조로 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 설명하면 다음과 같다.
식각액(L)을 저장하는 식각액 저장챔버(300) 및, 식각 대상체(W)의 식각이 수행되는 매엽식 또는 배치식 식각챔버(400)를 포함하고, 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)는 식각액(L)이 이동되도록 서로 연결되어 있으나, 외부와는 밀폐되어 있고, 대상체(W)의 식각 수행시 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400) 중 적어도 하나 이상의 내부는 가압 분위기로 유지될 수 있다.
도 2는 식각 처리부(200)를 포함하지 않는 식각장치(100)를 개략적으로 나타내며, 도 3은 식각 처리부(200)를 포함하는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)를 개략적으로 나타낸다.
우선, 식각 처리부(200)를 포함하지 않는 식각챔버를 이용한 식각장치를 도 2를 참조하여 설명한다. 다만, 도 2는 예시적인 식각챔버를 이용한 식각장치(100)의 형태일 뿐 식각 처리부(200)를 포함하지 않는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)가 도 2와 같은 형태에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각챔버를 이용한 식각장치는 식각액(L)을 저장하는 식각액 저장챔버(300) 및 대상체(W)의 식각이 수행되는 매엽식 식각챔버(400)를 포함하는 것일 수 있다. 이때, 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)는 식각액(L)이 이동되도록 서로 연결되어 있는 것일 수 있으며, 외부와는 밀폐되어 있는 것일 수 있다. 한편 연결은 연결부(500)를 통하여 연결되어 있는 것일 수 있으며, 이때 연결부(500)는 식각액(L)이 이동할 수 있는 형태이면 제한이 없으며, 식각액 저장챔버(200) 및 식각챔버(400)가 밀착되어 밀착된 면의 일부가 개폐를 통하여 연결되어 있는 것일 수 있고, 바람직하게는 도 3에 나타낸 바와 같이 배관의 형태를 가지는 것일 수도 있다. 이때 연결부(500)가 배관의 형태를 가지는 것일 경우 배관에 밸브가 설치되어 있어 식각액(L)의 이동을 용이하게 제어할 수 있는 것일 수 있다.
또한, 외부는 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)의 내부를 제외한 모든 공간을 의미하는 것일 수 있고, 외부와의 밀폐 형태는 제한이 없으나, 바람직하게 도 3에 나타낸 바와 같이 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400) 각각이 외부와 밀폐되어 있는 형태인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각 처리부(200)를 포함하지 않는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각액 저장챔버(300) 및/또는 식각챔버(400) 각각을 가압하는 것일 수 있으며, 이때, 가압을 위하여 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 가압부(700) 및 가압된 공기를 배출하기 위한 배기부(800)를 더 포함하는 것일 수 있다. 이 경우, 가압부(700) 및 배기부(800)는 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)와 각각 연결되어 있는 것일 수 있고, 연결은 바람직하게 배관을 통하여 연결되어 있는 것일 수 있으며, 배관에는 밸브가 설치되어 있어 가압 정도를 용이하게 제어할 수 있는 것일 수 있다.
다음으로, 식각 처리부(200)를 포함하는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)를 도 3을 참조하여 설명한다. 다만 도 3은 예시적인 식각챔버를 이용한 식각장치(100)의 형태일 뿐 식각 처리부(200)를 포함하는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)가 도 3과 같은 형태에 제한되는 것은 아니다.
이하, 식각 처리부(200)를 포함하지 않는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)와 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 상기에 설명한 내용은 식각 처리부(200)를 포함하는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각액 저장챔버(300)와 식각챔버(400)를 수용하는 외부와 밀폐된 식각 처리부(200)를 더 포함하는 것일 수 있다. 이 경우, 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)는 일방이 개방되어 있는 것일 수 있으며, 대상체(W)의 식각 수행시 식각 처리부(200) 내부 전체가 가압 분위기로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 가압을 위하여 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 가압부(700) 및 가압된 공기를 배출하기 위한 배기부(800)를 더 포함하는 것일 수 있다. 이 경우, 가압부(700) 및 배기부(800)는 각각 식각 처리부(200)와 연결되어 있는 것일 수 있고, 연결은 바람직하게 배관을 통하여 연결되어 있는 것일 수 있으며, 배관에는 밸브가 설치되어 있어 가압 정도를 용이하게 제어할 수 있는 것일 수 있다. 즉, 식각 처리부(200)를 포함하는 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)가 식각 처리부(200)에 수용되어 하나의 계로서 형성되어 있어 식각 처리부(200) 내부 전체를 가압시키는 구성을 가지고 있기 때문에 식각액(L)을 가압하기 위하여 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)의 일방이 개방되어 있는 형태인 것일 수 있다.
한편, 식각액(L)은 액체의 성질을 갖기 때문에 바람직하게 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400)는 상부가 개방되어 있는 형태인 것일 수 있다.
이하에서는, 식각 처리부(200)를 포함하지 않는 식각챔버를 이용한 식각장치(100) 및 식각 처리부(200)를 포함하는 식각챔버를 이용한 식각장치(100) 모두에 적용될 수 있는 내용에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각액 저장챔버(300)에 저장된 식각액(L)이 식각챔버(220)로 이동되어 식각챔버(400) 내부에서 대상체(W)의 식각이 수행되는 것일 수 있다. 즉, 식각액(L)은 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400) 양 방향으로 이동되는 것일 수도 있으나, 바람직하게는 식각액 저장챔버(300)로부터 식각챔버(400)로 일방향으로 이동되는 것일 수 있다. 한편, 식각챔버(400)는 도 2와 3에서처럼 매엽식으로서 대상체(W)의 상부에 식각액이 분무되어 대상체(W)가 식각되는 것일 수 있다. 구체적으로, 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 대상체(W)를 저장하는 저장부(미도시)을 더 포함함으로써, 저장부에 저장된 식각이 수행되지 않은 대상체(W)를 하나씩 연속적으로 식각챔버(400)로 이동시켜 식각을 수행하고, 이와 동시에 식각이 종료된 대상체(W)는 연속적으로 식각챔버(400) 외부로 이동시켜 따로 저장하는 것일 수 있다. 이 경우, 대상체(W)는 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이 식각챔버(400) 내에 설치된 거치대(410)에 거치되어 있는 형태일 수 있으며, 거치대(410)가 회전함으로써 상부에서 분무되는 식각액(L)이 대상체(W)에 고르게 분무되어 식각 효율이 높아지는 것일 수 있다. 이때 회전속도는 100 rpm 내지 2000 rpm일 수 있고, 바람직하게는 100 rpm 내지 200 rpm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거치대(410)에는 대상체(W)를 지지핀(미도시)에 안착시킨 후, 척(미도시)을 이용해 대상체(W)를 고정(척킹)시키는 방식을 사용할 수 있다.
한편, 식각챔버(400)는 도 4와 5에서처럼 배치식으로서, 복수의 대상체(W)가 동시에 식각되는 것일 수 있다. 구체적으로 복수의 대상체(W)는 도 5와 6에 나타낸 바와 같이 식각챔버(400) 내에 설치된 거치대(410)에 거치되어 있는 형태일 수 있으며, 거치대(410)에 거치된 복수의 대상체(W)의 높이보다 높은 수위로 식각액(L)을 채워 식각을 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 대상체(W)의 식각 수행시 가압 분위기로 유지되는 것일 수 있으며, 이때 가압 분위기는 0.1 bar 내지 10 bar의 압력으로 유지되는 것일 수 있다.
상기와 같이 식각챔버를 이용한 식각장치(100)의 내부를 가압 분위기로 유지시킴으로써, 식각액(L)의 기화 현상을 방지(식각액에 포함된 수분 및/또는 첨가제의 기화 방지)할 수 있기 때문에 식각액(L)의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 대상체(W)의 식각 선택비를 현저히 향상시킬 수 있다. 이때, 식각 선택비는 대상체(W)에 형성된 막 중에 식각을 수행하지 않는 막의 식각 속도 대비 식각을 수행하기 위한 막의 식각 속도의 비율로 표현될 수 있으며, 예를 들어 반도체 칩의 주요 제조 공정 중 하나인 실리콘질화막 식각 공정의 경우, 실리콘산화막의 식각 속도 대비 실리콘질화막의 식각 속도의 비율로 표현되는 것일 수 있다.
일반적으로, 실리콘질화막을 식각할 때 주로 인산 및 인산에 특성을 부여한 인산조성물이 사용된다. 인산 또는 인산 조성물의 특징은 실리콘질화막은 특정 조건에서 잘 식각되나, 실리콘질화막의 측면 및 하부에 형성 되어 있는 실리콘 산화막의 식각 속도는 현저히 낮은 특성이 있다.
이와 같은 식각 선택비를 나타내는 주요 요인으로, 일반 인산에서는 주성분인 인산과 함께 포함된 수분을 들 수 있고, 인산조성물에서는 주성분인 인산과 수분 외에 주요 첨가제 성분인 Si 계열의 또는 Si를 함유하고 있는 첨가제와 저분자량의 글리콜(glycol) 계열의 실리콘산화막 식각방지제나 암모늄 염 계열의 수화(hydrous) 실리카 용해제 등을 들 수 있다.
그러나, 순수 인산과 무기성분인 Si계열의 첨가제를 제외하고 수분, 저분자량의 실리콘산화막 식각방지제, hydrous 실리카 용해제 등은 높은 온도 조건
에서 쉽게 기화되는 특징을 갖고 있다. 이로 인해 고온 (100℃ 이상) 조건에서 장시간(1분 이상) 동안 식각되는 과정에서 조성물에 포함된 성분이 기화하여 식각액의 특성이 변해버리는 문제점이 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 실리콘질화막을 제거하는 장치는 약액을 가열하는 저장탱크 혹은 인-라인 가열장치나 식각이 일어나는 챔버 내에서 기화되는 수분을 끊임없이 보충해 주도록 설계 되어 있거나, 신액을 끊임없이 보충해 주도록 설계되어 있다.
이로 인해, 식각액의 보관이나 식각 공정 조건을 잘 관리하지 않으면, 제품의 불량률이 높아지고, 이를 피하기 위해 사용량을 증가시키면 식각액의 소모
량이 많아져 제품 단가가 높아지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 고온의 식각 공정에서 식각액을 가열(예열)하는 저장탱크나, 실제 식각이 일어나는 식각챔버(400)를 가압하게 되면, 가압으로 인하여 식각액(L)의 농도가 일정하게 유지되기 때문에 식각액(L)의 특성이 변하지 않아 해당 공정의 불량률을 낮출 수 있고, 농도를 유지시키기 위해 종래에 별도로 투입하였던 탈이온수 및 식각액의 투입이 요구되지 않아 경제적인 측면에서 비용을 크게 절감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 가압 분위기가 0.1 bar 미만의 압력으로 유지되는 경우 압력이 너무 낮아 상기한 바와 같은 식각액(L)의 기화 현상을 방지할 수 없으며, 10 bar 초과의 압력으로 유지되는 경우 압력이 너무 높아 장비의 구성이 어렵고, 미세한 압력 차이에 의해 오히려 식각 특성이 쉽게 변할 수 있어 경제성 측면에서 바람직하다고 볼 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각액 저장챔버(300) 내부의 식각액(L) 온도를 제어하는 온도 제어부(600)를 더 포함하는 것일 수 있다.
온도 제어부(600)는 식각액(L)을 가열하기 위한 가열 수단 또는 냉각하기 위한 냉각 수단일 수 있으며, 식각액 저장챔버(300) 내부의 식각액(L) 온도를 제어할 수 있는 장치이면 제한이 없으며, 식각액(L)의 종류에 따라 적절한 온도를 유지시키기 위한 장치일 수 있다. 더불어 온도 제어부(600)는 식각챔버(400) 내부의 온도 또한 제어하는 것일 수 있으며, 이 경우 하나의 온도 제어부(600)가 식각액 저장챔버(300) 및 식각챔버(400) 모두의 온도를 제어하는 것일 수도 있고, 각각의 챔버(300, 400)에 온도 제어부(600)가 따로 설치되어 있는 것일 수도 있다. 즉, 식각챔버를 이용한 식각장치(10)는 식각액 저장챔버(300) 내부의 식각액(L)의 온도를 미리 가열 또는 냉각시킴으로써, 이를 식각챔버(400)에 즉시 분무시킬 수 있어 공정시간을 단축시킬 수 있고, 연속적인 공정이 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각액(L)이 인산을 포함하는 실리콘질화막 식각액일 경우 상기 온도는 150℃ 내지 250℃로 제어되는 것일 수 있으며, 바람직하게 150℃ 내지 210℃로 제어되는 것일 수 있다. 온도가 상기 범위를 벗어나서 150℃ 미만으로 제어되는 경우 실리콘질화막과 실리콘산화막의 식각 속도가 낮아 효과를 확인하기 어렵고, 250℃ 초과(바람직하게는 210℃)로 제어되는 경우 실리콘질화막과 실리콘산화막의 식각 속도가 극단적으로 높아지고, 또한 기화되는 수분의 증기압이 높아 효과를 확인하기 어려울 수 있다. 다만 상기에는 실리콘질화막 식각액을 예시로 하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 식각액
을 사용할 경우 이에 적합한 온도로 제어되는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액(L)은 HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, H2SO4 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각챔버(400) 하부에 식각액(L)을 배출하는 배출부(미도시)를 더 포함하는 것일 수 있다. 배출부는 식각이 종료된 후 식각챔버(400) 내에 있는 식각액(L)을 외부로 배출시키기 위한 것으로서, 식각액(L)을 외부로 배출시키는 형태이면 제한이 없으나, 바람직하게는 배관을 통하여 배출되는 것일 수 있다.
또한 배출부는 식각액 저장챔버(300)의 하부에도 설치되어 있는 것일 수 있으며, 이는 식각 종료 후 식각액 저장챔버(300)에도 잔여하는 식각액(L)이 존재할 수 있어 이를 외부로 배출시키기 위함일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각챔버를 이용한 식각장치(100)는 식각챔버(400) 내부를 세척하는 세척액(L)을 저장하는 세척액 저장챔버(미도시)를 더 포함할 수 있고, 세척액 저장챔버는 식각챔버(400)와 연결되어 있는 것일 수 있다.
세척액 저장챔버는 식각이 종료된 후, 식각챔버(400) 내부를 세척하기 위한 세척액을 저장하기 위한 것으로서, 바람직하게 식각이 종료되면 식각챔버(400) 내에 있는 식각액(L)을 외부로 배출시킨 후, 세척액을 식각챔버(400) 내로 투입하여 세척을 수행하는 것일 수 있다. 이때, 상기 세척액은 식각챔버(400) 내에 잔여하는 식각액(L)을 세척하기 위한 물질이면 제한이 없으며, 예를 들어 탈이온수를 사용하는 것일 수 있다.
한편, 세척액은 식각액 저장챔버(300) 내부를 세척하는 것일 수도 있으며, 이 경우 상기 세척액 저장챔버는 식각액 저장챔버(300)와도 연결되어 있는 것일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 저면 사시도이며, 도 8은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 정단면도이다. 도 9는 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 보여주기 위한 측단면도이고, 도 10은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 거치대를 보여주기 위한 사시도이며, 도 11은 도 6에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치의 승강부를 보여주기 위한 사시도이다.
도 6 내지 11을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치를 설명하면 다음과 같으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치(100)는 식각챔버(900)와, 컵부(940)와, 거치대(950) 및, 승강부(960)를 포함한다.
식각챔버(900)는 개폐 가능하게 구비될 수 있고, 식각액 저장챔버(300)와 연결부(500)를 통해 연동되고, 식각 공정시 폐쇄된 상태에서 내부의 압력실(901)로 식각액(L)이 공급되며, 압력실(901)은 가압부(700)에 의해 가압 분위기로 유지된다.
식각챔버(900)는 내부에 압력실(901)이 형성되는 제1챔버(910) 및, 제1챔버(910)의 상부에 개폐 가능하게 구비되는 제2챔버(920)로 구비될 수 있다. 제1챔버(910)의 압력실(901)은 상방으로 개방될 수 있고, 제1챔버(910)의 하부에는 후술 될 회전축(953)이 결합되도록 제1체결부(911) 및, 후술 될 승강핀(963)이 결합되도록 제2체결부(912)가 상하로 관통 형성될 수 있다. 제2챔버(920)는 제1챔버(910)의 상부에 결합 및 분리되어 압력실(901)을 개폐시킬 수 있으며, 제1챔버(910)와 결합시 압력실(901)의 내부로 식각액(L)이 공급되도록 식각액 투입구(921)가 형성된다. 식각액 투입구(921)에는 식각액 저장챔버(300)가 연결부(500)에 의해 연결될 수 있다.
또한, 제2챔버(920)는 외부에서 세척수가 공급되도록 세척수 투입구(922)가 형성될 수 있고, 세척수 투입구(922)에는 공급라인(161)에 의해 세척수 공급부(162)에 연결될 수 있으며, 식각챔버(900)에는 압력실(901)의 내부를 가압시키기 위한 가압부(700) 및, 압력실(901)의 내부 압력을 외부로 배출시키기 위한 배기부(800)가 연결될 수 있다.
컵부(940)는 압력실(901)의 내부에 배치되며, 컵부(940)의 상부에는 식각액(L) 및 세척수를 수용하기 위한 수용부(941)가 오목하게 형성될 수 있고, 컵부(940)에는 식각액(L)을 제1챔버(910)의 외부로 배출시키기 위한 배출부(942)가 형성될 수 있다.
컵부(940)의 하부에는 하나 이상의 지지대(943)가 돌출될 수 있고, 지지대(943)는 압력실(901)의 바닥면에 안착되어 컵부(940)를 일정 높이로 지지할 수 있으며, 이때 컵부(940)는 압력실(901)의 바닥면으로부터 상부로 이격 위치될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 거치대(950)는 거치대(410)의 지지핀에 대상체(W)를 안착시킨 후 척을 이용해 대상체(W)를 고정시키는 방식과 다르게, 거치대(950)에 식각성능향상부를 형성시켜 대상체(W)를 안착시키는 방식을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거치대(950)는 컵부(940)의 내부 또는 상부에서 수직 회전중심을 기준으로 회전 가능하게 배치될 수 있다. 거치대(950)의 상부에는 식각 대상체(W)가 안착되는 식각성능향상부가 형성된다. 거치대(950)는 원판 형상을 가질 수 있고, 거치대(950)의 하부에는 수직 회전중심을 형성하는 회전축(953)이 수직하게 돌출될 수 있으며, 회전축(953)은 제1챔버(910)의 제1체결부(911)를 통해 수직하게 관통 결합될 수 있다.
회전축(953)에는 회전 구동부(955)가 기계적으로 연결될 수 있으며, 회전 구동부(955)로부터 회전축(953)으로 전달되는 회전력에 의해 거치대(950)가 회전될 수 있다.
제1체결부(911)에는 회전축(953)의 회전 방향을 밀착된 상태로 감싸는 링 형상의 제1씰링부재가 더 구비될 수 있으며, 제1씰링부재는 테프론(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 소재를 사용할 수 있다.
제1씰링부재의 내주면에는 제1립부가 돌출될 수 있으며, 제1립부는 제1씰링부재의 내주면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 제1립부는 상부 또는 하부로 경사지게 돌출되어 회전축(953)의 반경 방향(회전 방향)에 경사지게 밀착될 수 있고, 제1립부는 제1씰링부재의 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열될 수 있다.
이와 같은 제1씰링부재는 제1립부가 회전축(953)의 외면에 긴밀하게 밀착되므로, 제1체결부(911)와 회전축(953)의 사이에 대한 기밀 성능을 확보할 수 있다.
또한, 제1체결부(911)에는 회전축(953)의 반경 방향을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 결합될 수 있고, 베어링은 제1씰링부재의 상부와 하부에 위치될 수 있으며, 베어링와 제1씰링부재의 사이에는 회전축(953)의 반경 방향을 감싸는 와셔부재가 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각성능향상부는 대상체(W)가 삽입된 상태로 안착되어 식각액(L)에 잠기도록 오목하게 형성되며, 식각성능향상부는 대상체(W)가 안착되도록 가장자리를 따라 형성되는 안착면(951) 및, 안착면(951)의 가장자리를 따라 형성되어 대상체(W)의 상부에 식각액(L)을 수용하는 단턱(952)을 구비할 수 있다.
안착면(951)은 거치대(950)의 내주면을 따라 연속적으로 형성되고, 단턱(952)의 상단은 안착면(951)보다 높게 위치되며, 단턱(952)은 안착면(951)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 거치대(950)에는 상하로 공기가 통과되도록 통로(954)가 상하로 관통될 수 있으며, 통로(954)는 상하로 공기를 통과시키므로, 안착면(951)에 대상체(W)의 가장자리를 안착시 대상체(W)가 부력에 의해 상승하는 것을 방지할 수 있다.
승강부(960)는 압력실(901)의 내부에서 대상체(W)를 승강시키기 위한 것으로, 상승시 대상체(W)를 거치대(950)의 상부에 위치시키고, 하강시 대상체(W)를 식각성능향상부에 안착시킨다. 승강부(960)는 컵부(940)의 하부에서 승강 가능한 몸체(961) 및, 몸체(961)로부터 상부로 돌출되어 통로(954)를 통해 승강 가능하며, 대상체(W)의 하부를 지지하는 지지핀(962)이 구비될 수 있다.
몸체(961)의 하부에는 승강핀(963)이 수직하게 돌출될 수 있고, 승강핀(963)은 제1챔버(910)의 제2체결부(912)를 통해 수직하게 관통 결합될 수 있으며, 승강핀(963)에는 승강 구동부(964)가 기계적으로 연결될 수 있다.
제2체결부(912)에는 승강핀(963)의 폭 방향을 밀착된 상태로 감싸는 링 형상의 제2씰링부재가 더 구비될 수 있고, 제2씰링부재는 테프론(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 소재를 사용할 수 있다.
제2씰링부재의 내주면에는 제2립부가 돌출될 수 있으며, 제2립부는 제2씰링부재의 내주면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 제2립부는 상부 또는 하부로 경사지게 돌출되어 승강핀(963)의 폭 방향에 경사지게 밀착될 수 있으며, 제2립부는 제2씰링부재의 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열될 수 있다.
이와 같은 제2씰링부재는 제2립부가 승강핀(963)의 외면에 긴밀하게 밀착되므로, 제2체결부(912)와 승강핀(963) 사이의 기밀 성능을 확보할 수 있다.
아울러, 제1씰링부재의 외주면과 제1체결부(911)의 사이에는 링 형상의 제1오링부재가 결합될 수 있고, 제2씰링부재의 외주면과 제2체결부(912)의 사이에는 링 형상의 제2오링부재가 결합될 수 있다.
제1오링부재와 제2오링부재는 고무 등의 소재를 이용해 제작할 수 있고, 제1씰링부재와 제2씰링부재의 외주면에는 제1오링부재와 제2오링부재의 내주면이 삽입되도록 설치부가 오목하게 형성될 수 있다.
한편, 제2체결부(912)에는 승강핀(963)의 폭 방향을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 결합될 수 있고, 베어링은 제2씰링부재의 상부와 하부에 위치될 수 있으며, 베어링과 제2씰링부재의 사이에는 승강핀(963)의 폭 방향을 감싸는 와셔부재가 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 식각액(L)은 실리콘질화막 식각액인 것을 특징으로 하는 것일 수 있고, 실리콘질화막 식각액은 인산 및 물을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 실리콘질화막 식각액의 조성은 인산 100 중량부 대비 물의 함량이 10 중량부 내지 20 중량부 일 수 있으며, 바람직하게 15 중량부 내지 20 중량부일 수 있고, 가장 바람직하게는 인산 85 wt% 및 물 15 wt%의 함량으로 혼합되어 있는 것일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
제조예 1. 실릴포스핀 옥사이드계 화합물을 포함하는 실리콘질화막 식각액 조성물의 제조
(1) 실릴포스핀 옥사이드계 첨가제 화합물의 제조
본 발명의 일측면에 따른 실릴포스핀 옥사이드계 화합물을 제조하였다.
먼저, H3PO4 무수물(100%, 300g)과 Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate(TEOS, 99%, 30g)를 혼합한 뒤 10 분 동안 60 rpm으로 교반시키며 혼합하였다.
다음으로, 상기 혼합물을 60℃의 온도에서 8 시간 동안 60 rpm으로 교반시키며 1차 반응시켰다.
다음으로, 상기 1차 반응이 종료된 후 반응기의 온도를 120℃까지 승온시켜 12 시간 동안 60 rpm으로 교반시키며 2차 반응시켰다.
다음으로, 상기 2차 반응이 종료된 후 반응기의 온도를 260℃까지 승온시켜 3 시간 동안 60 rpm으로 교반시키며 3차 반응시켰다.
마지막으로, 상기 3차 반응이 종료된 후 반응기의 온도를 상온까지 냉각시켜 실릴포스핀 옥사이드계 화합물을 수득하였다.
(2) 실릴포스핀 옥사이드계 화합물을 포함하는 실리콘질화막 식각액 조성물의 제조
(1)에서 제조된 실릴포스핀 옥사이드계 화합물(SiP, 0.1 wt%), 인산(H3PO4, 85 wt%), 물(H2O, 14.8 wt%) 및 억제제(inhibitor, 0.1 wt%)를 상온에서 3 시간 동안 60 rpm으로 혼합하여 실릴포스핀 옥사이드계 화합물을 첨가제로 포함하는 인산 식각액 조성물을 제조하였다.
제조예 2. 노말 인산(normal phosphoric acid) 실리콘질화막 식각액
조성물의 제조
제조예 1의 (1) 실릴포스핀 옥사이드계 화합물을 혼합하지 않고, 인산(H3PO4, 85 wt%) 및 물(H2O, 15.0 wt%)만을 혼합하여 인산 식각액 조성물을 제조하였다.
제조예 3. 실릴포스페이트계 화합물을 포함하는 실리콘질화막 식각액 조성물의 제조
(1) 실릴포스페이트계 첨가제 화합물의 제조
본 발명의 일측면에 따른 실릴포스페이트계 화합물을 제조하였다.
먼저, H3PO4 무수물(100%, 300g)과 Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate(TEOS, 99%, 30g)를 혼합한 뒤 10 분 동안 60 rpm으로 교반시키며 혼합하였다.
다음으로, 상기 혼합물을 80℃의 온도에서 8 시간 동안 60 rpm으로 교반시키며 1차 반응시켰다.
다음으로, 상기 1차 반응이 종료된 후 반응기의 온도를 120℃까지 승온시켜 12 시간 동안 60 rpm으로 교반시키며 2차 반응시켰다.
마지막으로, 상기 2차 반응이 종료된 후 반응기의 온도를 상온까지 냉각시켜 실릴포스페이트계 화합물을 수득하였다.
(2) 실릴포스페이트계 화합물을 포함하는 실리콘질화막 식각액 조성물의 제조
(1)에서 제조된 실릴 포스페이트 계 화합물(SiOP, 0.05 wt%), 인산(H3PO4, 85 wt%), 물(H2O, 14.85 wt%) 및 억제제(inhibitor, 0.1 wt%)를 상온에서 3 시간 동안 60 rpm으로 혼합하여 실릴포페이트계 화합물을 첨가제로 포함하는 인산 식각액 조성물을 제조하였다.
실시예. 매엽식 식각챔버를 이용한 식각장치를 이용한 웨이퍼 식각
본 발명에 따른 매엽식 식각챔버를 이용한 식각장치(100)의 성능을 평가하기 위하여, 제조예 1 내지 3에서 제조한 식각액 조성물을 식각액으로서 사용하여 하기 표 1과 같이 조건을 바꿔가며 실리콘 질화막 250 nm이 형성된 웨이퍼를 식각하였다. 이때, 웨이퍼 식각은 각각 3 분씩 수행하였으며, 회전속도는 150 rpm으로 하였다.
Figure PCTKR2020005304-appb-img-000001
실험예. 매엽식 식각챔버를 이용한 식각장치의 성능 평가
실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 5의 조건으로 웨이퍼 식각을 수행 시 실리콘질화막 식각 속도 및 실리콘산화막 식각 속도를 측정하고, 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막의 식각 선택비(실리콘질화막 식각 속도/실리콘산화막 식각 속도)를 계산하여 이를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure PCTKR2020005304-appb-img-000002
표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 매엽식 식각챔버를 이용한 식각장치를 이용하여 가압 조건 하에서 식각을 수행한 실시예 1 내지 13의 경우 0 bar에서 식각을 수행한 비교예 1 내지 5에 비하여 압력 이외의 다른 조건이 동일할 경우, 월등히 우수한 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막의 선택비를 나타냄을 확인할 수 있었다.
실시예. 배치식 식각챔버를 이용한 식각장치를 이용한 웨이퍼 식각
본 발명에 따른 배치식 식각챔버를 이용한 식각장치의 성능을 평가하기 위하여 제조예 1 내지 4에서 제조한 식각액 조성물을 식각액으로서 사용하여 하기 표 3과 같이 조건을 바꿔가며 실리콘 질화막 250 nm이 형성된 웨이퍼를 식각하였다. 이때, 웨이퍼 식각은 각각 20 분씩 수행하였다.
Figure PCTKR2020005304-appb-img-000003
실험예. 배치식 식각챔버를 이용한 식각장치의 성능 평가
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 7의 조건으로 웨이퍼 식각을 수행 시 실리콘질화막 식각 속도 및 실리콘산화막 식각 속도를 측정하고, 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막의 식각 선택비(실리콘질화막 식각 속도/실리콘산화막 식각 속도)를 계산하여 이를 하기 표 4에 나타내었다.
Figure PCTKR2020005304-appb-img-000004
상기 표 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 배치식 식각챔버를 이용한 식각장치를 이용하여 가압 조건 하에서 식각을 수행한 실시예 1 내지 12의 경우 0 bar에서 식각을 수행한 비교예 1 내지 7에 비하여 압력 이외의 다른 조건이 동일할 경우 월등히 우수한 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막의 선택비를 나타냄을 확인할 수 있었다.
본 발명의 실시예에 따른 식각챔버를 이용한 식각장치는 식각액 저장챔버(110)(300) 및/또는 식각챔버(130)(400)를 가압함으로써, 식각액(L)의 기화 현상을 방지할 수 있기 때문에 식각액(L)의 농도가 일정하게 유지되며, 이에 따라 식각 선택비를 현저히 향상시킬 수 있다.
또한 가압으로 인하여 식각액(L)의 농도가 일정하게 유지되기 때문에 농도를 유지시키기 위한 별도의 탈이온수 및 식각액의 추가 투입이 요구되지 않아 제품 수율의 향상과 더불어, 식각액(L) 소모량의 감소 등을 달성할 수 있어 경제적인 측면에서 비용을 크게 절감시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 식각액이 저장되는 식각액 저장챔버;
    상기 식각액 저장챔버와 연통되는 연결부;
    상기 식각액 저장챔버와 상기 연결부를 통해 연동되며, 대상체가 식각되는 식각챔버; 및
    상기 식각액 저장챔버와 상기 식각챔버 중 적어도 어느 하나를 가압 분위기로 유지시키는 가압유지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가압유지부는,
    상기 식각액 저장챔버의 압력을 조절하는 제1가압유지부와 상기 식각챔버의 압력을 조절하는 제2가압유지부 중 적어도 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1가압유지부는,
    상기 식각액 저장챔버를 설정된 압력으로 유지시키는 제1가압부;
    상기 식각액 저장챔버 내부의 온도를 제어하는 온도 제어부; 및
    상기 식각액 저장챔버 내부의 기체를 외부로 배출시키는 제1배기부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2가압유지부는,
    상기 식각챔버를 설정된 압력으로 유지시키는 제2가압부; 및
    상기 식각챔버 내부의 기체를 외부로 배출시키는 제2배기부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2배기부는 상기 식각챔버 내부의 기체를 외부로 배출시켜 상기 식각액 저장챔버의 내부와 압력 차이를 발생시키는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연결부는,
    상기 식각액 저장챔버에서 상기 식각챔버로 식각액이 이동되는 식각액 이동부;
    상기 식각액이동부에 구비되어 상기 식각액 이동부를 선택적으로 차단하는 선택적 차단부; 및
    상기 식각액의 이동을 촉진하는 식각액 공급부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 식각챔버는,
    내부에 수용부가 형성되는 컵부를 구비하며,
    상기 거치대는, 상기 컵부의 상부에서 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 식각챔버는,
    상기 컵부가 내부의 압력실에 배치되는 제1챔버 및,
    상기 제1챔버의 일측에 개폐 가능하게 구비되며, 내부로 상기 식각액이 공급되도록 식각액 투입구가 형성되는 제2챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 컵부는,
    상기 압력실의 바닥면에 안착되는 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 거치대의 하부에는,
    수직 회전중심을 형성하며, 회전 구동부로부터 회전 구동력이 전달되는 회전축을 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회전축은, 상기 제1챔버의 제1체결부에 수직하게 관통되며,
    상기 제1체결부에 삽입되어, 상기 회전축의 회전 방향을 밀착된 상태로 감싸는 제1씰링부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1씰링부재는,
    내주면으로부터 돌출되어 상기 회전축의 반경 방향에 경사지게 밀착되며, 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열되는 제1립부를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 거치대는,
    상하로 통과되도록 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 승강부는,
    상기 컵부의 하부에서 승강 가능한 몸체 및,
    상기 몸체로부터 상부로 돌출되어 상기 통로를 통해 승강 가능하며, 상기 대상체의 하부를 지지하는 지지핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 몸체는,
    승강 구동부로부터 승강 구동력이 전달되는 승강핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 승강핀은, 상기 제1챔버의 제2체결부에 수직하게 관통되며,
    상기 몸체의 하부로 돌출되어 상기 제2체결부에 삽입되며, 상기 승강핀의 폭 방향을 밀착된 상태로 감싸는 제2씰링부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2씰링부재는,
    내주면으로부터 돌출되어 상기 승강핀의 폭 방향에 경사지게 밀착되며, 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열되는 제2립부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 식각챔버에는, 식각 완료 후 상기 식각액을 세척하기 위한 세척부가 구비되는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 세척부는, 상기 식각챔버의 내부로 연결되는 공급라인; 및
    상기 공급라인을 통해 세척수를 공급하는 세척수 공급부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 가압 분위기는 0.1 bar 내지 10 bar로 유지되는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 식각액은 HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, H2SO4 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 식각챔버를 이용한 식각장치.
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