KR100386113B1

KR100386113B1 - 반도체 웨이퍼 애싱방법

Info

Publication number: KR100386113B1
Application number: KR10-2001-0007063A
Authority: KR
Inventors: 권영민; 남재우; 이의강
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2003-06-02
Also published as: KR20020066728A

Abstract

본 발명은 이소프로필 알콜을 이용하여 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트를 제거하는 반도체 웨이퍼 애싱방법에 관한 것으로, 본 발명은 반도체 웨이퍼를 애싱하는 애싱방법에 있어서, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 초순수물속에 침지시키는 침지단계; 이소프로필 알콜을 소정 온도로 가열하는 이소프로필 알콜 가열단계; 이소프로필 알콜을 웨이퍼가 침지된 초순수물 위에 소정 량 분사하는 이소프로필 알콜 분사 단계; 웨이퍼가 침지된 초순수물과, 초순수물 위에 분사된 이소프로필 알콜을 외부로 드레인시키는 초순수물,이소프로필 알콜 드레인 단계; 초순수물과 초순수물 위에 분사된 이소프로필 알콜이 외부로 드레인됨에 따라, 초순수물과 이소프로필 알콜이 웨이퍼 위에서 흘러내리면서 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거 단계를 포함한다.

본 발명 반도체 웨이퍼 애싱방법에 따르면, 종래 고온의 황산을 사용한 습식 애싱에서의 배관문제 그리고 필터문제를 말끔히 해결할 수 있고, 또 종래 웨이퍼에 도포된 포토레지스트를 완전히 제거하기 위한 건식 애싱, 습식 애싱 그리고 웨이퍼 건조를 IPA를 이용한 애싱으로 대체할 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 애싱방법{Wafer ashing method of semiconductor}

본 발명은 반도체 웨이퍼 애싱방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이소프로필 알콜(Iso propyl alcohol; 이하 IPA라고 함.)을 이용하여 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트(Photoresist)를 제거하는 반도체 웨이퍼 애싱방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하는 제조공정에서, 웨이퍼에 회로패턴(Pattern)을 형성하는데 사진공정이 필수적으로 쓰여지며, 이러한 사진공정은 광화학적 반응물질인 포토레지스트를 웨이퍼 위에 도포한 후, 이 포토레지스트의 위에 만들고자 하는 회로패턴을 새긴 레티클(Reticle)을 위치시킨 다음, 소정 파장을 갖는 빛을 이용하여 이 빛을 레티클에 투과시켜 레티클의 회로패턴을 웨이퍼 위의 포토레지스트에 전사시킨 후, 이를 현상하는 공정을 말한다.

이때, 이와 같은 사진공정이 완료되면, 웨이퍼 위에 남아있는 포토레지스트는 반도체 소자를 제조하는데 더이상 필요하지 않으므로 여러가지 방법에 의해 완전히 제거되는 바, 이러한 포토레지스트를 제거하는 기술을 애싱이라고 한다.

이와 같은 애싱은 크게 건식 애싱(Dry ashing)과 습식 애싱(Wet ashing)으로 나누어진다. 이때, 건식 애싱은 다시 산소플라즈마(O₂Plasma)를 이용하는 방법과 오존(O₃)을 이용하는 방법, 그리고 엑시머 램프(Excimer lamp)를 이용한 방법 등이 있으나, 대부분 산소플라즈마를 이용한 방법과 오존을 이용한 방법으로 건식 애싱을 한다.

여기에서, 산소플라즈마 애싱방법은 산소플라즈마의 부산물인 산소 래디칼(Radical)과 유기물인 포토레지스트를 반응시켜 이산화탄소(CO₂)로 변하게 하고, 이를 진공펌프(Vacuum pump)를 통하여 배출시킴으로 포토레지스트를 제거하는 방법을 말하고, 오존 애싱방법은 오존의 산화 작용을 이용하여 상압하에서 포토레지스트를 제거하는 방법을 말한다.

한편, 습식 애싱은 강력한 산화 작용을 가진 황산(H₂SO₄)을 약 130℃의 고온으로 가열한 다음 과산화수소(H₂O₂)와 약 4:1∼6:1로 혼합하여 포토레지스트를 제거하는 방법으로, 대부분 건식 애싱으로 완전한 제거가 불가능했던 포토레지스트 찌꺼기 등을 제거하는데 사용되며, 웨이퍼에 손상을 주지 않고 부드럽게 제거하는 것이 가능하다.

따라서, 종래에는 사진공정 후 포토레지스트를 제거하는 방법으로, 먼저 건식 애싱을 하고, 후에 습식 애싱을 하여 웨이퍼 위에 형성된 포토레지스트를 완전히 제거한다. 그리고, 습식 애싱이 완료되면 젖어있는 웨이퍼를 드라이(Dry)한 다음 후속공정을 계속 진행한다.

그러나, 종래와 같은 방법으로 웨이퍼를 애싱할 경우, 고온의 황산때문에 애싱설비의 배관이 부식되거나 변형되는 문제점이 발생되며, 또 많은 양의 포토레지스트가 한꺼번에 제거될 경우 포토레지스트를 배출하는 필터(Filter)가 막히는 등 여러가지 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 이와같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 IPA를 이용하여 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트를 완전히 제거할 수 있도록 함에 있다.

도 1은 본 발명에 일실시예로 사용되는 반도체 웨이퍼 애싱설비를 도시한 개념도.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 애싱방법을 도시한 순서도.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 반도체 웨이퍼 애싱방법은 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 초순수물(Deionized water; 이하 DI 워터라고 함.) 속에 침지시키는 침지단계; 이소프로필 알콜을 소정 온도로 가열하는 이소프로필 알콜 가열단계; 이소프로필 알콜을 웨이퍼가 침지된 초순수물 위에 소정 량 분사하는 이소프로필 알콜 분사 단계; 웨이퍼가 침지된 초순수물과, 초순수물 위에 분사된 이소프로필 알콜을 외부로 드레인시키는 초순수물,이소프로필 알콜 드레인 단계; 초순수물과 초순수물 위에 분사된 이소프로필 알콜이 외부로 드레인됨에 따라, 초순수물과 이소프로필 알콜이 웨이퍼 위에서 흘러내리면서 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거 단계를 포함함에 있다.

이때, 이소프로필 알콜 가열 단계에서 이소프로필 알콜 가열온도는 90℃∼200℃로 가열함이 바람직하다.

나아가, 이소프로필 알콜 분사 단계에서 초순수물 위에 분사되는 이소프로필 알콜의 분사량은 100cc∼1000cc로 분사됨이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명 반도체 웨이퍼 애싱방법에 일실시예로 사용되는 반도체 웨이퍼 애싱설비(100)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 일실시예로 사용되는 반도체 웨이퍼 애싱설비(100)는 전체적으로 보아 애싱챔버(Ashing chamber,120), IPA공급장치(140), DI워터 공급장치(160), DI워터 드레인장치(180), 및 애싱설비(100)를 전반적으로 제어하는 중앙제어장치(미도시)로 구성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 애싱챔버(120)는 통체형상으로 내부에 DI워터(30)가 가득 채워지는 배쓰(Bath,122)가 설치되며, 또 이 배쓰(122) 내부에는 웨이퍼(10)를 롯트(Lot) 단위로 이송하는 웨이퍼 캐리어(Wafer carrier,124)가 구비된다.

또한, IPA공급장치(140)는 DI워터(30) 위에 IPA를 분사하는 역할을 하는 것으로, IPA를 저장 및 공급하는 IPA공급유닛(Unit,143), IPA공급유닛(143)에 장착되어 IPA를 가열하는 IPA히터(Heater,141), 일측 단부가 IPA공급유닛(143)에 연결되고 타측 단부는 애싱챔버(120)에 연결되어 IPA가 IPA공급유닛(143)에서 애싱챔버(120)로 공급되도록 하는 IPA공급배관(147), IPA공급배관(147)에 장착되어IPA를 이송하는 역할을 하는 N₂공급유닛(145)으로 구성된다. 이때, 애싱챔버(120)에 연결된 IPA공급배관(147)에는 분사구(149)가 형성되며, 이 분사구(149)는 IPA공급배관(147)으로 공급된 IPA를 애싱챔버(120) 내 배쓰(122)로 분사시키는 역할을 한다.

한편, DI워터 공급장치(160)는 DI워터(30)를 저장 및 공급하는 DI워터 공급유닛(162), DI워터 공급유닛(162)과 애싱챔버(120) 내 배쓰(122)를 연결시켜주어 DI워터(30)가 DI워터 공급유닛(162)에서 배쓰(122)로 공급되도록 하는 DI워터 공급배관(164)으로 구성된다.

그리고, DI워터 드레인장치(180)는 DI워터(30)를 외부로 드레인하는 드레인펌프(181), 드레인펌프(181)와 배쓰(122)를 연결시켜주어 배쓰(122) 내 DI워터(30)가 외부로 드레인되도록 하는 드레인배관(183)으로 구성된다.

이하, 본 발명에 일실시예로 사용되는 애싱설비(100)의 동작에 따른 본 발명 반도체 웨이퍼 애싱방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

포토레지스트가 도포된 웨이퍼(10)가 애싱공정을 수행하기 위하여 이송장치(미도시)에 의해 반도체 웨이퍼 애싱설비(100)의 로딩부(Loading part,미도시)에 로딩되면, 웨이퍼 캐리어(124)는 로딩부에 로딩된 웨이퍼(10)를 DI워터(30)가 가득찬 배쓰(122) 내부로 이송하여 웨이퍼를 DI워터에 침지시킨다(도 2의 S1).

이후, 웨이퍼(10)가 웨이퍼 캐리어(124)의 이송에 의해 배쓰(122) 내부의 DI워터(30)에 완전히 침지되면, IPA히터(141)는 IPA공급유닛(143)에 저장된 IPA를 소정 온도로 가열한다(S2). 이때, IPA가 소정 온도로 가열되면 N₂공급유닛(145)은 N₂가스를 운송매체로 하여 IPA를 배쓰(122)에 가득찬 DI워터(30) 위에 소정 량 만큼 분사시킨다(S3). 이때, IPA는 DI워터(30) 위에서 얇은 막(50)를 형성하게 된다.

여기에서, IPA의 소정 온도는 약 90℃∼200℃의 고온으로 가열됨이 바람직하고, 이때, IPA는 가스상태 또는 미립자 형태임이 바람직하다. 그리고, 배쓰(122)에 분사되는 IPA의 소정량은 약 100cc∼1000cc로 조절됨이 바람직하다.

이와 같이, 배쓰(122)에 가득찬 DI워터(30) 위에 IPA의 분사가 완료되면, 사용자는 DI워터 드레인장치(180)를 이용하여 DI워터(30)와 DI워터(30) 위에 분사된 IPA를 배쓰(122) 내부에서 외부로 드레인시킨다(S4).

이때, DI워터(30)와 IPA가 웨이퍼(10) 사이사이에서 외부로 서서히 드레인됨에 따라 얇은 막(50)으로 형성된 고농도의 IPA 표면장력은 DI워터(30)의 표면장력보다 작기때문에, 이 표면장력의 차로 인하여 웨이퍼(10) 위에서 흘러내리는 DI워터(30)와 IPA의 액체 내부에 소정 액체흐름이 발생되고, 이 액체흐름에 의해 웨이퍼(10) 위의 포토레지스트는 완전히 제거된다(S5). 여기에서, 이와 같은 표면장력 차에 따른 소정 액체흐름을 마란고니 효과(Marangoni effect)라고 한다.

이후, DI워터(30)의 드레인이 종료되면, 웨이퍼(10)는 깨끗이 세정될 뿐만 아니라 웨이퍼(10) 위에 도포된 포토레지스트까지 완전히 제거됨은 물론이고, 또 IPA의 특징 중의 하나인 IPA의 휘발성 성질로 인하여 웨이퍼(10)는 빠르게 건조된다.

그리고, 웨이퍼(10) 위에 도포된 포토레지스트 제거 및 웨이퍼(10)의 건조가 완료되면, 웨이퍼 캐리어(124)는 다시 웨이퍼(10)를 배쓰(122) 내부에서 애싱챔버(120) 외부의 언로딩부 (Unloading part,미도시)로 이송하고, 이로써 웨이퍼(10)의 애싱은 완료된다.

이와 같이, 본 발명에 따라 웨이퍼(10) 위에 도포된 포토레지스트를 제거하는데 IPA를 이용하면, 종래 황산을 이용하던 때와 같이 애싱설비의 배관 문제 및 필터 문제를 한꺼번에 해결할 수 있을 뿐만 아니라 종래 건식 애싱 및 습식 애싱 그리고 웨이퍼 건조를 본 발명 IPA를 이용한 애싱공정 한번만으로 대체가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명 반도체 웨이퍼 애싱방법에 따르면, 종래 고온의 황산을 사용한 습식 애싱에서의 배관문제 그리고 필터문제를 말끔히 해결할 수 있고, 또 종래 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트를 완전히 제거하기 위하여 행해졌던 세가지 공정 즉, 건식 애싱공정 그리고 습식 애싱공정 이후 웨이퍼 건조공정을 단한번의 IPA를 이용한 애싱공정으로 대체할 수 있는 효과가 있다.

Claims

반도체 웨이퍼 애싱방법에 있어서,

포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 초순수물 속에 침지시키는 침지단계;

이소프로필 알콜을 소정 온도로 가열하는 이소프로필 알콜 가열단계;

상기 이소프로필 알콜을 상기 웨이퍼가 침지된 상기 초순수물 위에 소정 량 분사하는 이소프로필 알콜 분사 단계;

상기 웨이퍼가 침지된 상기 초순수물과, 상기 초순수물 위에 분사된 상기 이소프로필 알콜을 외부로 드레인시키는 초순수물,이소프로필 알콜 드레인 단계;

상기 초순수물과 상기 초순수물 위에 분사된 상기 이소프로필 알콜이 외부로 드레인됨에 따라, 상기 초순수물과 상기 이소프로필 알콜이 상기 웨이퍼 위에서 흘러내리면서 상기 웨이퍼 위에 도포된 상기 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 애싱방법.
제 1항에 있어서, 상기 이소프로필 알콜을 가열하는 이소프로필 알콜 가열온도는 90℃∼200℃인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 애싱방법.
제 1항에 있어서, 상기 초순수물에 분사하는 상기 이소프로필 알콜의 분사량은 100cc∼1000cc인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 애싱방법.