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KR102312866B1 - 박막 식각 장치 - Google Patents

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KR102312866B1
KR102312866B1 KR1020190166795A KR20190166795A KR102312866B1 KR 102312866 B1 KR102312866 B1 KR 102312866B1 KR 1020190166795 A KR1020190166795 A KR 1020190166795A KR 20190166795 A KR20190166795 A KR 20190166795A KR 102312866 B1 KR102312866 B1 KR 102312866B1
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etchant
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laser beam
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김원근
김태신
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세메스 주식회사
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Abstract

박막 식각 장치가 개시된다. 상기 박막 식각 장치는, 기판 상에 형성된 박막을 식각하기 위하여 상기 기판 상에 식각액을 공급하는 식각액 공급부와, 상기 식각액에 의한 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부와, 상기 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판의 온도를 기 설정된 온도로 유지하기 위하여 상기 기판의 중심을 포함하는 제1 부위 상에 제1 레이저빔을 조사하고 상기 제1 부위를 감싸는 제2 부위 상에 링 형태의 제2 레이저빔을 조사하는 레이저 조사 유닛과, 상기 기판의 제1 부위와 상기 제2 부위 사이의 온도차를 감소시키기 위하여 상기 온도 측정부에 의해 측정된 상기 기판의 온도에 기초하여 상기 제1 레이저빔과 제2 레이저빔의 파워를 제어하는 공정 제어부를 포함한다.

Description

박막 식각 장치{THIN FILM ETCHING APPARATUS}
본 발명 실시예들은 박막 식각 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 형성된 박막을 식각하여 제거하기 위한 박막 식각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼에 대하여 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 박막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 박막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 박막을 패터닝하거나 제거하기 위한 식각 공정, 등이 수행될 수 있다.
상기 식각 공정은 건식 식각 공정과 습식 식각 공정으로 구분될 수 있으며, 상기 습식 식각 공정은 기판을 한 장씩 처리하는 매엽식과 복수의 기판들을 동시에 처리하는 배치식으로 구분될 수 있다. 상기 매엽식 식각 장치는 기판을 회전시키면서 상기 기판 상에 식각액을 공급하여 상기 박막과 상기 식각액 사이의 반응을 통해 상기 박막을 제거하며 상기 반응에 의해 생성된 반응 부산물과 나머지 식각액은 상기 기판의 회전에 의해 상기 기판으로부터 제거될 수 있다.
예를 들면, 상기 기판 상에 형성된 실리콘 질화막의 경우 인산과 물을 포함하는 식각액을 이용하여 상기 실리콘 질화막을 제거할 수 있다. 이때, 상기 실리콘 질화막과 상기 식각액 사이의 반응 속도를 증가시키기 위하여 상기 식각액을 가열한 후 상기 기판의 중심 부위 상으로 공급할 수 있다. 상기 식각액은 상기 기판의 회전에 의해 상기 기판의 중심 부위로부터 가장자리 부위로 확산될 수 있다. 그러나, 상기 식각액의 이동 중에 상기 식각액의 온도가 저하될 수 있으며, 이에 의해 상기 기판의 중앙 부위로부터 가장자리 부위로 갈수록 식각 속도가 저하될 수 있다. 결과적으로, 상기 기판 상의 박막이 균일하게 제거되지 않는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 기판 상의 박막을 균일하게 제거할 수 있는 박막 식각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 식각 장치는, 기판 상에 형성된 박막을 식각하기 위하여 상기 기판 상에 식각액을 공급하는 식각액 공급부와, 상기 식각액에 의한 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부와, 상기 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판의 온도를 기 설정된 온도로 유지하기 위하여 상기 기판의 중심을 포함하는 제1 부위 상에 제1 레이저빔을 조사하고 상기 제1 부위를 감싸는 제2 부위 상에 링 형태의 제2 레이저빔을 조사하는 레이저 조사 유닛과, 상기 기판의 제1 부위와 상기 제2 부위 사이의 온도차를 감소시키기 위하여 상기 온도 측정부에 의해 측정된 상기 기판의 온도에 기초하여 상기 제1 레이저빔과 제2 레이저빔의 파워를 제어하는 공정 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각액 공급부는, 상기 식각액을 상기 기판의 중심 부위 상에 공급하는 식각액 공급 노즐과, 상기 식각액 공급 노즐을 수평 방향으로 이동시키기 위한 노즐 구동부와, 상기 식각액을 기 설정된 온도로 가열하기 위한 식각액 가열부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 기판의 중심 부위 상부에 배치되며, 상기 식각액 공급 노즐은 상기 노즐 구동부에 의해 상기 기판과 상기 레이저 소자 유닛 사이에서 수평 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각액 공급 노즐은 상기 기판의 중심 부위 상에 기 설정된 양의 상기 식각액을 공급한 후 상기 기판으로부터 이격되도록 수평 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막은 실리콘 질화물을 포함하며, 상기 식각액은 인산과 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 식각 장치는, 상기 기판을 회전시키기 위한 회전 구동부를 더 포함하며, 상기 식각액 공급부는 상기 기판의 중심 부위 상에 기 설정된 양의 상기 식각액을 공급하고, 상기 회전 구동부는 상기 식각액이 상기 기판의 상부면 상에서 전체적으로 확산되어 소정 두께의 액막을 형성하도록 상기 기판을 회전시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전 구동부는 상기 액막이 표면 장력에 의해 유지되도록 상기 기판의 회전을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 식각 장치는, 상기 식각액을 회수하기 위하여 상기 기판을 감싸도록 구성된 보울(bowl) 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 상부에 배치되는 열화상 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 하부에 배치되는 복수의 적외선 온도 센서들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 제1 레이저빔과 상기 제2 레이저빔의 파워 조절이 가능한 가변 링 모드(Adjustable Ring Mode; ARM) 파이버 레이저를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 식각 장치는, 상기 기판을 가열하기 위한 적외선 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 상부에 배치되는 열화상 카메라를 포함하고, 상기 적외선 히터는 상기 기판의 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 하부에 배치되는 복수의 적외선 온도 센서들을 포함하고, 상기 적외선 히터는 상기 기판의 상부에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 식각액의 공급에 의해 상기 식각액 및 상기 기판의 온도가 상기 기판의 제1 부위와 제2 부위에서 변화될 수 있으며 상기 제1 부위와 제2 부위의 온도차는 상기 제1 레이저빔과 제2 레이저빔의 파워 조절을 통해 감소될 수 있다. 특히, 상기 제2 부위의 온도가 상기 제1 부위보다 낮을 수 있으며, 이 경우 상기 제2 레이저빔의 파워를 상기 제1 레이저빔의 파워보다 강하게 함으로써 상기 기판 및 상기 식각액의 온도를 균일하게 할 수 있다. 이와 다르게, 상기 적외선 히터에 의해 가열된 상기 기판의 온도가 상기 식각액의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 부위의 온도가 상기 제2 부위보다 낮아질 수 있으며, 이 경우 상기 제1 레이저빔의 파워를 상기 제2 레이저빔의 파워보다 강하게 함으로써 상기 기판 및 상기 식각액의 온도를 균일하게 할 수 있다. 결과적으로, 상기 기판 및 상기 식각액의 온도가 전체적으로 균일하게 유지될 수 있고, 이에 따라 상기 박막의 식각 속도가 전체적으로 균일해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 식각액 공급부를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 조사 유닛으로부터 제공되는 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 식각액 공급부를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 식각 장치(100)는 반도체 제조 공정에서 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(10) 상에 형성된 박막(12)을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(10) 상에는 실리콘 질화물(Si3N4)을 포함하는 박막(12)이 형성될 수 있으며, 상기 박막 식각 장치(100)는 인산(H3PO4)과 물(H2O)을 포함하는 식각액(20)을 상기 기판(10) 상에 공급하고 상기 박막(12)과 상기 식각액(20) 사이의 식각 반응을 이용하여 상기 박막(12)을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 식각 장치(100)는 상기 박막(12)의 제거를 위한 식각 공정이 수행되는 공정 챔버(102)를 포함할 수 있으며, 상기 공정 챔버(102) 내에는 상기 기판을 지지하기 위한 서포트 유닛(110)과 상기 서포트 유닛(110)을 회전시키기 위한 회전 구동부(120)가 배치될 수 있다.
일 예로서, 상기 서포트 유닛(110)은 대략 원형 판 형태를 갖는 서포트 헤드(112)와, 상기 서포트 헤드(112) 상에 배치되어 상기 기판(10)의 가장자리 부위들을 지지하기 위한 서포트 핀들(114)을 포함할 수 있다. 상기 서포트 핀들(114)은 상기 기판(10)의 가장자리 부위들을 지지하기 위하여 원형 링 형태로 배치될 수 있으며, 상기 서포트 핀들(114)의 상부에는 상기 기판(10)이 회전하는 동안 상기 기판(10)의 측면 부위들을 지지하기 위한 서포트 부재들(116)이 각각 구비될 수 있다. 상기 회전 구동부(120)는 상기 서포트 헤드(112)의 하부에 배치되며 회전력 제공을 위한 모터를 포함하는 구동 유닛(122)과, 상기 구동 유닛(122)과 상기 서포트 헤드(112) 사이를 연결하는 구동축(124)을 포함할 수 있다.
상기 박막 식각 장치(100)는 상기 박막(12)을 식각하기 위하여 상기 기판(10) 상에 식각액(20)을 공급하는 식각액 공급부(130)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 식각액 공급부(130)는 상기 식각액(20)을 상기 기판(10)의 중심 부위 상에 공급하는 식각액 공급 노즐(132)과, 상기 식각액 공급 노즐(132)을 수평 방향으로 이동시키기 위한 노즐 구동부(134)와, 상기 식각액(20)을 기 설정된 온도로 가열하기 위한 식각액 가열부(136)를 포함할 수 있다.
한편, 실리콘 질화물을 포함하는 상기 박막(12)은 인산과 물을 포함하는 상기 식각액(20)과의 화학적인 반응에 의해 제거될 수 있다. 상기 박막(12)과 상기 식각액(20) 사이의 반응식은 다음과 같다.
3Si3N4 + 4H3PO4 + 27H2O → 4(NH4)3PO4 + 9H2SiO3
상기와 같은 화학 반응은 상기 식각액(20)의 온도에 의해 반응 속도가 증가될 수 있으며, 상기 박막(12)의 식각 속도를 증가시키기 위해 상기 식각액 가열부(136)는 상기 식각액(20)의 끓는 점 이하의 온도, 예를 들면, 약 150℃ 정도로 상기 식각액(20)을 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막(12)에 대한 식각 공정은 퍼들(puddle) 방식으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 식각액 공급부(130)는 상기 기판(10)의 중심 부위 상에 기 설정된 양의 상기 식각액(20)을 공급할 수 있으며, 상기 회전 구동부(120)는 상기 식각액(20)이 상기 기판(10)의 상부면 상에서 전체적으로 확산되어 소정 두께의 액막을 형성하도록 상기 기판(10)을 저속으로 회전시킬 수 있다. 즉, 상기 기판(10) 상에 공급된 상기 식각액(20)은 원심력에 의해 상기 기판(10)의 중심 부위로부터 가장자리 부위로 확산될 수 있으며, 상기 회전 구동부(120)는 상기 식각액(20)이 상기 기판(10)의 가장자리 부위까지 충분히 확산된 후 상기 기판(10)의 회전을 정지시킬 수 있다. 상기 액막은 상기 식각액(20)의 표면 장력에 의해 유지될 수 있으며, 상기 박막(12)에 대한 식각 공정은 상기 액막이 형성된 후 기 설정된 시간 동안 수행될 수 있다.
상기와 같이 기판(10) 상에 공급된 상기 식각액(20)이 상기 기판(10)의 중심 부위로부터 가장자리 부위로 확산되는 동안 상기 식각액의 온도가 변화될 수 있으며, 이에 따라 상기 박막(12)의 식각 속도가 부위별로 달라질 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 식각 장치(100)는 상기 식각액(20)에 의한 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판(10)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부(140)와, 상기 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판(10)의 온도를 기 설정된 온도로 유지하기 위하여 상기 기판(10)의 중심을 포함하는 제1 부위 상에 제1 레이저빔(30; 도 3 참조)을 조사하고 상기 제1 부위를 감싸는 제2 부위 상에 링 형태의 제2 레이저빔(32; 도 3 참조)을 조사하는 레이저 조사 유닛(150)과, 상기 기판(10)의 제1 부위와 상기 제2 부위 사이의 온도차를 감소시키기 위하여 상기 온도 측정부(140)에 의해 측정된 상기 기판(10)의 온도에 기초하여 상기 제1 레이저빔(30)과 제2 레이저빔(32)의 파워를 제어하는 공정 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 온도 측정부(140)는 상기 기판(10)의 상부에 배치되는 열화상 카메라(142)를 포함할 수 있으며, 상기 공정 제어부는 상기 열화상 카메라(142)에 의해 획득되는 이미지를 통해 상기 기판(10)의 제1 부위와 상기 제1 부위를 감싸는 원형 링 형태의 상기 제2 부위의 온도를 검출할 수 있다.
상기 레이저 조사 유닛(150)은 상기 기판(10)의 중심 부위 상부에 배치될 수 있으며, 상기 기판(10)의 제1 부위에 대응하는 원형의 빔 패턴을 갖는 제1 레이저빔(30)과 상기 기판(10)의 제2 부위에 대응하는 원형 링 형태의 빔 패턴을 갖는 제2 레이저빔(32)을 제공할 수 있다. 일 예로서, 상기 레이저 조사 유닛(150)은 상기 제1 레이저빔(30)과 상기 제2 레이저빔(32)의 파워 조절이 가능한 가변 링 모드(Adjustable Ring Mode; ARM) 파이버 레이저를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 조사 유닛으로부터 제공되는 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 상기 공정 제어부는 상기 기판(10)의 온도에 따라 상기 제1 레이저빔(30)과 제2 레이저빔(32)의 파워를 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 공정 제어부는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 제1 레이저빔(30)과 제2 레이저빔(32)의 파워를 동일하게 제어하거나, 도 3의 (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이 상기 제1 레이저빔(30)과 제2 레이저빔(32)을 선택적으로 제공할 수도 있다. 또한, 상기 기판(10)의 제1 부위와 제2 부위 사이의 온도차가 발생되는 경우 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 제2 레이저빔(32)의 파워를 상기 제1 레이저빔(30)의 파워보다 강하게 하거나, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 제1 레이저빔(30)의 파워를 상기 제2 레이저빔(32)의 파워보다 강하게 제어할 수 있다.
상기와 같이 기판(10)의 제1 부위와 제2 부위의 온도에 따라 상기 제1 레이저빔(30)과 제2 레이저빔(32)의 파워를 제어함으로써 상기 기판(10)의 온도를 기 설정된 온도로 균일하게 제어할 수 있으며, 이를 통해 상기 박막(12)의 식각 속도를 전체적으로 균일하게 제어할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 식각액 공급 노즐(132)은 상기 레이저 조사 유닛(150)보다 낮게 배치될 수 있다. 즉, 상기 식각액 공급 노즐(132)은 상기 기판(10)과 상기 레이저 조사 유닛(150) 사이에서 상기 노즐 구동부(134)에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐 구동부(134)는 노즐 암(138)을 통해 상기 식각액 공급 노즐(132)과 연결될 수 있으며, 상기 식각액 공급 노즐(132)이 상기 기판(10)의 중심 부위 상부에 위치되도록 상기 노즐 암(138)을 회전시키고, 상기 기판(10) 상에 상기 식각액(20)이 공급된 후 상기 제1 레이저빔(30) 및 상기 제2 레이저빔(32)과의 간섭을 방지하기 위해 상기 식각액 공급 노즐(132)이 상기 기판(10)으로부터 이격되도록 상기 노즐 암(138)을 회전시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 식각 장치(100)는 상기 식각액(20)을 회수하기 위하여 상기 기판(10)을 감싸도록 구성되는 보울(bowl) 유닛(160)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 식각 공정이 수행된 후 상기 기판(10) 상의 반응 부산물 및 잔여 식각액을 제거하기 위해 상기 회전 구동부(120)는 상기 기판(10)을 고속으로 회전시킬 수 있으며 이에 의해 상기 반응 부산물과 잔여 식각액이 원심력에 의해 상기 기판(10)으로부터 제거될 수 있다. 상기 기판(10)으로부터 제거된 상기 반응 부산물과 상기 잔여 식각액은 상기 보울 유닛(160)에 의해 회수될 수 있으며 상기 보울 유닛(160)과 연결된 배출 배관(미도시)을 통해 배출될 수 있다.
도시된 바에 의하면, 상기 보울 유닛(160)이 하나의 보울을 구비하고 있으나, 상기 보울 유닛(160)은 복수의 보울들을 구비할 수도 있다. 예를 들면, 상기 식각 공정이 수행된 후 상기 기판(10) 상의 식각 잔류물을 제거하기 위한 린스 공정과 상기 기판(10)을 건조시키기 위한 건조 공정이 수행될 수 있으며, 상기 보울 유닛(160)은 상기 린스 공정에서 사용되는 린스액, 예를 들면, 탈이온수를 회수하기 위한 제2 보울(미도시)과, 상기 건조 공정에서 사용되는 건조 용액, 예를 들면, 이소프로필 알콜을 회수하기 위한 제3 보울(미도시), 등을 더 포함할 수도 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 박막 식각 장치(100)는 상기 린스액과 상기 건조 용액을 제공하기 위한 린스액 공급부와 건조 용액 공급부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 식각 장치(100)는 상기 기판(10)을 기 설정된 온도로 가열하기 위한 적외선 히터(170)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적외선 히터(170)는 상기 서포트 헤드(112) 내에 배치되는 복수의 적외선 램프들(172)을 포함할 수 있으며, 상기 서포트 헤드(112)에는 상기 적외선 램프들(172)로부터 조사된 적외선 광을 상기 기판(10)의 하부면으로 전달하기 위한 석영 윈도우들(174)이 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 상기 박막 식각 장치(100)는 상기 기판(10)을 가열하기 위한 적외선 히터(180)와 상기 기판(10)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부(190)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적외선 히터(180)는 상기 기판(10)의 상부에 배치되는 복수의 적외선 램프들(182)을 포함할 수 있으며, 상기 온도 측정부(190)는 상기 기판(10)의 하부, 일 예로서, 상기 서포트 헤드(112) 상에 배치되는 복수의 적외선 온도 센서들(192)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 식각액(20)의 공급에 의해 상기 식각액(20) 및 상기 기판(10)의 온도가 상기 기판(10)의 제1 부위와 제2 부위에서 변화될 수 있으며 상기 제1 부위와 제2 부위의 온도차는 상기 제1 레이저빔(30)과 제2 레이저빔(32)의 파워 조절을 통해 감소될 수 있다. 특히, 상기 제2 부위의 온도가 상기 제1 부위보다 낮을 수 있으며, 이 경우 상기 제2 레이저빔(32)의 파워를 상기 제1 레이저빔(30)의 파워보다 강하게 함으로써 상기 기판(10) 및 상기 식각액(20)의 온도를 균일하게 제어할 수 있다. 이와 다르게, 상기 적외선 히터(170)에 의해 가열된 상기 기판(10)의 온도가 상기 식각액(20)의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 부위의 온도가 상기 제2 부위보다 낮아질 수 있으며, 이 경우 상기 제1 레이저빔(30)의 파워를 상기 제2 레이저빔(32)의 파워보다 강하게 함으로써 상기 기판(10) 및 상기 식각액(20)의 온도를 균일하게 할 수 있다. 결과적으로, 상기 기판(10) 및 상기 식각액(20)의 온도가 전체적으로 균일하게 유지될 수 있고, 이에 따라 상기 박막(12)의 식각 속도가 전체적으로 균일해질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 12 : 박막
20 : 식각액 100 : 박막 식각 장치
102 : 공정 챔버 110 : 서포트 유닛
112 : 서포트 헤드 114 : 서포트 핀
116 : 서포트 부재 120 : 회전 구동부
122 : 구동 유닛 124 : 구동축
130 : 식각액 공급부 132 : 식각액 공급 노즐
134 : 노즐 구동부 136 : 식각액 가열부
138 : 노즐 암 140 : 온도 측정부
142 : 열화상 카메라 150 : 레이저 조사 유닛
160 : 보울 유닛 170 : 적외선 히터
172 : 적외선 램프 174 : 석영 윈도우
180 : 적외선 히터 182 : 적외선 램프
190 : 온도 측정부 192 : 적외선 온도 센서

Claims (14)

  1. 기판 상에 형성된 박막을 식각하기 위하여 상기 기판 상에 식각액을 공급하는 식각액 공급부;
    상기 식각액에 의한 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부;
    상기 식각 공정이 수행되는 동안 상기 기판의 온도를 기 설정된 온도로 유지하기 위하여 상기 기판의 중심을 포함하는 제1 부위 상에 제1 레이저빔을 조사하고 상기 제1 부위를 감싸는 제2 부위 상에 링 형태의 제2 레이저빔을 조사하는 레이저 조사 유닛; 및
    상기 기판의 제1 부위와 상기 제2 부위 사이의 온도차를 감소시키기 위하여 상기 온도 측정부에 의해 측정된 상기 기판의 온도에 기초하여 상기 제1 레이저빔과 제2 레이저빔의 파워를 제어하는 공정 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 식각액 공급부는,
    상기 식각액을 상기 기판의 중심 부위 상에 공급하는 식각액 공급 노즐과,
    상기 식각액 공급 노즐을 수평 방향으로 이동시키기 위한 노즐 구동부와,
    상기 식각액을 기 설정된 온도로 가열하기 위한 식각액 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 기판의 중심 부위 상부에 배치되며,
    상기 식각액 공급 노즐은 상기 노즐 구동부에 의해 상기 기판과 상기 레이저 조사 유닛 사이에서 수평 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 식각액 공급 노즐은 상기 기판의 중심 부위 상에 기 설정된 양의 상기 식각액을 공급한 후 상기 기판으로부터 이격되도록 수평 이동되는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 박막은 실리콘 질화물을 포함하며, 상기 식각액은 인산과 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판을 회전시키기 위한 회전 구동부를 더 포함하며,
    상기 식각액 공급부는 상기 기판의 중심 부위 상에 기 설정된 양의 상기 식각액을 공급하고,
    상기 회전 구동부는 상기 식각액이 상기 기판의 상부면 상에서 전체적으로 확산되어 소정 두께의 액막을 형성하도록 상기 기판을 회전시키는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 회전 구동부는 상기 액막이 표면 장력에 의해 유지되도록 상기 기판의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 식각액을 회수하기 위하여 상기 기판을 감싸도록 구성된 보울(bowl) 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 상부에 배치되는 열화상 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 하부에 배치되는 복수의 적외선 온도 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 제1 레이저빔과 상기 제2 레이저빔의 파워 조절이 가능한 가변 링 모드(Adjustable Ring Mode; ARM) 파이버 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기판을 가열하기 위한 적외선 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 상부에 배치되는 열화상 카메라를 포함하고,
    상기 적외선 히터는 상기 기판의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 온도 측정부는 상기 기판의 하부에 배치되는 복수의 적외선 온도 센서들을 포함하고,
    상기 적외선 히터는 상기 기판의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 식각 장치.
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