KR102260364B1 - 물방울의 공명주파수를 이용한 에칭장치 및 이를 이용한 에칭방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에칭 조성물을 기판에 도포한 후, 가진기로 기판을 공진시켜 기판을 에칭하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 화학폐기물이 발생하지 않고, 에칭공정의 제어가 용이하며, 미세한 패턴을 에칭할 수 있는 장치 및 방법이 제공될 수 있다.

Description

물방울의 공명주파수를 이용한 에칭장치 및 이를 이용한 에칭방법{Etching Device using coupled-resonant frequency of droplet and Etching method using the same}

본 발명은 기판을 에칭하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물방울을 공명주파수로 진동시켜 기판을 에칭하는 에칭장치 및 이를 이용한 에칭방법에 관한 것이다.

반도체 분야에서 PR(Photoresist)을 에칭하고 필요한 회로 패턴을 만들기 위해 기존의 dry(플라즈마) 또는 wet etching 기법이 사용되고 있다. Wet etching 기법은 기본적으로 실리콘옥사이드(SiO₂)에 주로 희석된 플루오린화 수소(Diluted hydrofluoric acid : HF)를 사용하여 패턴을 생성하는 방식을 사용하고 있다.

다만, 상기와 같은 Wet etching 기법은 에칭 시 정확도가 떨어져 미세가공이 불가능한 바, 2μm 이하의 작은 패턴은 제어하기 어렵기 때문에 큰 패턴을 생성하는데 주로 사용되어 왔다. 또한, 강산성을 가진 물질을 사용하기 때문에 웨이퍼를 오염 시킬 수 있는 위험이 존재하며, 강산을 사용하기 때문에 화학적 폐기물이 많이 발생하여, 이에 대한 처리비용이 크다는 문제점이 존재한다. 나아가, 산성반응은 화학적 반응으로 한번 반응을 시작하면 반응이 계속 이루어지므로, 시간적으로 제어하기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 화학적으로 안전성이 보장되고, 화학폐기물을 생성하지 않아 친환경적이며, 에칭 공정의 제어가 용이하여, 미세한 패턴 제조가 가능한 에칭장치 및 이를 이용한 에칭방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 피에칭부에 에칭 조성물을 접촉시키는 단계; 및 가진기로 에칭 조성물을 일정한 진동수로 공진시킴으로써 피에칭부를 에칭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭방법이 제공될 수 있다.

본 발명은 다른 측면에 따르면, 피에칭 기판; 상기 기판의 피에칭부에 에칭 공정에서 사용되는 에칭 조성물을 분사하는 노즐; 및 상기 기판과 접촉되어, 상기 기판에 진동을 가하기 위한 가진기;를 포함하는 에칭장치가 제공될 수 있다.

본 발명은 정제수를 사용하여 기판을 에칭함으로써, 화학적으로 안전성이 보장되며, 화학폐기물을 생성하지 않아 친환경적인 에칭방법을 제공할 수 있다.

또한, 기계적인 방법으로 기판을 에칭하는 바, 에칭 공정에서 에칭 시간을 조절함으로써 에칭되는 폭을 제어할 수 있는 에칭방법을 제공한다.

이에 더하여, 기판에 도포되는 에칭 조성물의 사이즈 및 위치를 조절함으로써 기판 상의 미세한 패턴을 가공할 수 있는 에칭방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 에칭공정의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 에칭장치 및 에칭 공정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 에칭 된 알루미늄 기판을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 서술된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 강산을 사용하지 않아 화학적으로 안정하며, 폐수 등이 발생하지 않으므로 친환경적이며, 기계적으로 에칭공정을 조절할 수 있는 바, 정밀도가 높은 기판의 에칭방법 및 에칭장치에 관한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 에칭공정의 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 에칭장치 및 에칭공정을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명에 따라 에칭된 알루미늄 기판을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 에칭방법은 기판에 에칭 조성물(300)을 접촉시키는 단계(s1) 및 피에칭부(150)를 에칭하는 단계(s3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

에칭 조성물을 접촉시키는 단계(s1)는, 기판의 피에칭부에 에칭 조성물(300)을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 피에칭부(150)에 가공하고자 하는 패턴에 맞추어 에칭 조성물(300)이 도포될 수 있으며, 에칭 조성물(300)의 양 및 위치 중 적어도 하나 이상을 조절함으로써 에칭되는 모양을 가변시킬 수 있다. 필요에 따라, 에칭 조성물(300)은 정제수(H₂O)일 수 있다. 필요에 따라, 에칭 조성물(300)에 추가적인 성분을 혼합하여 에칭 효율을 향상시킬 수 있다. 에칭 효율을 향상시키기 위하여 산, 알칼리 용액을 혼합시킬 수 있다. 다만, 향후 기판을 가진함으로써 에칭 조성물(300)에 추가적인 에너지를 공급하여 주는 바, 종래 에칭방법에 비하여 낮은 농도로 산, 알칼리 용액을 혼합시킬 수 있다.

피에칭부(150)를 에칭하는 단계(s3)는, 가진기(200)로 에칭 조성물(300)을 일정한 진동수로 공진시킴으로써 피에칭부(150)를 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 필요에 따라, 본 단계에서는 가진기(200)를 기판에 연결한 후, 가진기(200)로 기판에 진동을 가하여 줌으로써 기판 및 에칭 조성물(300)을 일정한 진동수로 공진시킬 수 있다. 또한, 에칭시간을 조절하여 피에칭부(150)의 깊이를 조절할 수 있다. 에칭시간이 길어질수록 피에칭부(150)의 깊이는 대체로 깊어질 수 있다.
필요에 따라, 에칭하는 단계(s3) 이전에 기판과 에칭 조성물(300)의 결합공명 진동수를 검출하는 단계(s2)를 포함할 수 있다. 결합공명진동수는 에칭 조성물의 고유 공진 주파수와 기판의 공진주파수가 out-of-phase되는 진동수를 말한다.결합공명진동수를 검출하는 단계는 공지의 방법에 따르는 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
가진기의 진동수를 변화시킴으로써, 에칭 조성물(300)의 고유 공진 주파수와 기판의 공진주파수가 out-of-phase되는 결합공명진동수를 찾을 수 있다. 필요에 따라, 상기 검출된 결합공명진동수로 에칭 조성물(300)이 진동하도록 기판을 가진할 수 있다. 에칭 조성물(300)이 결합공명진동수를 갖도록 기판을 가진하는 경우, 가진기를 통해 에칭 조성물(300)에 가해지는 에너지가 극대화될 수 있으며, 이때 가해진 에너지는 모두 에칭 조성물(300) 분자의 운동에너지(E_k=1/2mv²)로 변환되는 바, 에칭 조성물(300)의 운동에너지가 극대화되게 된다. 해당 운동 에너지는 모두 피에칭부(150), 즉 기판과 에칭 조성물(300)이 접하는 부분에 가해지게 되는 바, 에칭의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 또 다른 실시예는 에칭장치로, 피에칭 기판(100), 노즐, 가진기(200)를 포함할 수 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이 가진기(200)는 피에칭 기판(100)의 하부에 접하도록 위치한다.

삭제

삭제

기판(100)은 본 발명에 따른 에칭방법으로 에칭이 될 기판을 말한다.

필요에 따라, 이러한 기판을 고정할 수 있는 고정구를 추가적으로 구비할 수 있다.

노즐은 기판(100)에 에칭 조성물(300)을 도포하여 주는 장치를 말한다. 노즐의 모양 및 형상 등에 관하여는 다수의 발명이 공지되어 있는 바, 본 발명에 사용되는 노즐은 공지의 발명 등에 따른 것이면 어느 것이든 사용 가능하다.

가진기(200)는 기판(100)을 일정한 진동수로 가진시켜주는 장치를 말한다. 가진기(200)는 기판(100)의 둘레 근방에 배치되어 기판(100)을 가진시킨다. 기판(100)의 둘레 근방은 기판(100)의 외곽 경계 내지 그 근방을 의미할 수 있다. 필요에 따라, 가진기(200)는 하나 이상일 수 있으며, 기판(100)을 효율적으로 가진시킬 수 있도록 다양한 방식으로 배치될 수 있다.
필요에 따라, 기판(100)과 에칭 조성물(300)의 결합 공명 진동수를 검출할 수 있는 제어부를 추가적으로 구비할 수 있다. 도포된 에칭 조성물(300)은 결합공명진동수(coupled-resonance-frequency)를 가질 수 있으며, 제어부는 해당 결합공명진동수로 에칭 조성물(300)이 진동할 수 있도록 가진기를 제어할 수 있다.
도 3은 25

m 두께의 알루미늄 막에 물방울 10 ~20

L를 놓고, 가진기를 통해 100~200Hz의 신호를 발생시켜 알루미늄 막을 에칭시킨 후의 모습을 나타낸 도면이다.

삭제

본 발명은 기판 위에 필요한 크기의 에칭 조성물을 도포한 후, 에칭 조성물의 고유 공진 주파수와 표면의 공진주파수가 out-of-phase가 되는 주파수를 찾아, 에칭 조성물을 해당 진동수로 진동시킴으로써, 물방울 분자들의 운동에너지가 극대화되어 운동하게 되어 피에칭부를 에칭하도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에칭방법 및 에칭장치는 기존의 습식에칭(wet-eching) 기법과는 달리, 화학적 방법이 아닌 기계적 방법을 통하여 기판을 에칭하게 되는 바, 에칭 조성물의 크기와 위치를 사용자가 용이하게 조절할 수 있어 미세한 모양의 패턴으로 에칭이 가능하며, 에칭 시간을 조절함으로써, 피에칭부의 깊이를 조절할 수 있는 바, 패턴의 모양을 용이하게 조절할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 종래 공정과 달리, 마스크 및 리소그래프 작업 없이 에칭공정이 진행되는 바, 에칭 공정의 수가 감소하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 에칭 조성물로 정제수를 사용함으로써 화학적으로 안정성이 보장되며, 에칭 과정에서 발생하는 화학적 폐기물의 양이 현저하게 줄어든 바, 친환경적인 에칭 방법을 제공할 수 있다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

100: 기판 150: 피에칭부
200: 가진기 300: 에칭 조성물

Claims (5)

1. 기판의 피에칭부에 에칭 조성물을 접촉시키는 단계(s1);
   기판과 에칭 조성물의 결합공명진동수(coupled-resonance frequency)를 찾는 단계(s2); 및,
   가진기로 기판에 진동을 가하여 줌으로써 에칭 조성물을 s2 단계에서 찾은 결합공명진동수로 공진시켜 피에칭부를 에칭하는 단계(s3)를 포함하되.
   상기 가진기는 기판의 하부에 접하도록 위치하여 기판을 가진함으로써 에칭 조성물을 공진시키는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 에칭 조성물은 정제수(H₂O) 인 것을 특징으로 하는 에칭방법.
   
   
   
4. 삭제
5. 삭제

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