종말점 검출 장치 및 이를 구비한 식각 장치 그리고 종말점검출방법 document_id A220623056479

일반적으로 식각 공정(etching process)은 사진공정을 통해 형성된 감광제 막을 마스크로 사용하여 마스크 아래에 있는 부분과 외부로 노출된 부분 사이의 화학반응이 전혀 다르게 함으로써 마스크로 보호되지 않는 부분들이 공정이 진행됨에 따라 떨어져 나가게 하는 기술을 말한다. 즉, 증착된 금속 등의 막을 선택적으로 제거하여 배선 등의 패턴을 형성하기 위해 사용되는 일반적인 공정이다. 그러나, 기술의 발달로 인해 반도체의 사이즈가 나노 단위로 스케일 다운되면서 정확하고 정밀한 식각 공정의 필요성이 계속 대두되고 있다. 종래의 식각 공정은 크게 건식 식각(Dry etching)과 습식 식각(Wet etching)으로 구분된다. 먼저, 건식 식각은 웨이퍼 표면에의 이온 충격에 의한 물리적 작용이나, 플라즈마 속에서 발생된 반응 물질들의 화학작용, 또는 물리 및 화학적 작용이 동시에 일어나 식각이 진행되는 공정을 말한다. 그리고, 습식 식각은 식각 용액(액체)에 웨이퍼를 넣어 액체-고체(liquid-solid) 화학반응에 의해 식각이 이루어지게 하는 것을 말한다. 여기서, 습식 식각은 건식 식각에 비해 습식 식각 장치의 자동화에 따라 생산성이 우수하며, 식각막과 피식각막의 식각 선택비가 우수하며, 초기 장비의 시설 투자비가 저렴하고, 대면적 기판 처리에 있어서 식각 균일도가 뛰어난 장점을 가지고 있으므로 대면적 식각에 빈번히 사용되고 있다. 이러한 습식 식각 방법은 주로 금속 또는 투명전극을 식각할 때 주로 사용되어지는 방법으로서 식각하고자 하는 재료를 식각액에 완전히 담그는 침지 방식, 식각액을 분사 장치를 이용하여 박막의 표면에 분사하여 식각하는 스프레이 방식 등이 있으며, 최근에는 고주파 및 저주파 초음파의 에너지를 이용하여 식각하는 방식이 있으며, 상기 방식들을 혼합하여 이용하기도 한다. 상기와 같은 식각 공정을 이용하여 정밀하고 정확한 식각을 위해 종말점을 검출하는 여러 방법이 공지되어 있다. 종래의 종말점 검출 방법은 대부분 간섭계 분광학 또는 광 방출계 분광학에 기초하고, 이들 각각은 식각시 박막으로부터 반사되는 광의 간섭 또는 광 방출을 모니터링함으로써 종말점을 검출한다. 여기서, 상기 레이저 간섭계는 광 소스로 헬륨-네온 레이저와 같은 레이저 빔을 사용하는 반면에 광 방출계는 광 소스로 플라즈마 반응로내에서의 플라즈마 방출에 의한 광을 사용한다는 점을 제외하고는 종말점 검출 방식을 유사하다. 그러나, 상기와 같은 종래의 종말점 검출 방법은 주로 건식 공정에서 사용되며 만일 습식 공정에 사용된다면 바람직하지 않은 간섭 효과를 받게되어 습식 식각에 적용할 수 없는 문제가 있었다. 따라서, 종래의 습식 식각 공정은 종말점 검출이 어렵기 때문에 식각액의 농도, 온도 및 공정 택타임 등에 의해 식각 정도를 제어하기 때문에 정밀하고, 균일한 식각이 어려운 문제가 있었다.