KR100511918B1 - 웨이퍼 엣지 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 가장자리 영역을 제거하는 웨이퍼 엣지 처리장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 활성면에 제거 대상체가 형성된 웨이퍼와, 상기 웨이퍼를 안착하기 위한 하부전극과, 상기 하부전극에 고주파 파워를 인가하기 위한 고주파 인가부와 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 피제거체를 제거할 수 있도록 상기 하부전극에 대향하여 배치된 상부전극을 구비하며, 상기 상부전극은 링형으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 엣지 처리장치{The Apparatus for processing wafer edge}
본 발명은 웨이퍼 엣지 처리장치에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼 가장자리 영역에 형성된 포토레지스트, 절연성 재료 및 금속재료를 제거하는 웨이퍼 엣지 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 집적도 증가로 인해 웨이퍼 가장자리 부분이 두꺼워짐에 따라 후속 식각 공정을 위해 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 포토레지스트, 절연성 재료 및 금속재료를 제거하는 공정이 실시되고 있다. 이는 가장자리 부분에 형성된 재료가 손상되면서 발생되는 파티클이 후속 공정에서 오염원으로 작용하는 것을 방지하기 위함이다.
종래의 기술에서는 포토레지스트를 제거하기 위해 웨이퍼의 전면에 포토레지스트를 도포한 후 엣지 비드 제거(Edge Bead Removal: 이하, EBR이라고 약칭함.) 및 웨이퍼 엣지 노광(Wafer Edge Exposure: 이하, WEE라고 약칭함.) 방법을 사용하고 있다.
전자의 방법은 시너(Thinner) 즉, CH3CH(OH)CO2C2H5와 CH3 CO2CH(CH3)CH2OCH3가 7:3의 비율로 혼합된 용액을 노즐로 분사시켜 웨이퍼의 가장자리 영역에 존재하는 포토레지스트가 제거될 수 있도록 하며, 후자의 방법은 웨이퍼 가장자리에 자외선(Ultraviolte Beam)을 조사하여 현상함에 의해 웨이퍼의 가장자리 영역에 존재하는 포토레지스트가 제거 될 수 있도록 한다.
그런데, 상기 두 가지 방법은 모두 해당 포토레지스트의 측면 경사도를 급격하게 만들기 어렵고, 실질적으로 해당 포토레지스트의 경사 길이가 수백 ㎛~ 수천 ㎛에 이른다.
따라서, 종래의 기술에서는 포토레지스트의 제거 공정에서 해당 영역에 있는 포토레지스트가 완만한 경사를 이루게 되므로, 후속 공정을 진행하는 과정에서 해당 포토레지스트가 떨어져 나가고, 이 때 발생된 파티클에 의해 웨이퍼가 오염되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해 링형(Ring-type) 상부전극을 이용하여 웨이퍼의 가장자리에 형성된 피제거체에 대해 플라즈마 처리함으로써, 피제거체의 급격한 측면 프로파일을 얻을 수 있는 웨이퍼 엣지 처리장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 엣지 처리장치는, 활성면에 피제거체가 형성된 웨이퍼; 상기 웨이퍼를 안착하기 위한 하부전극; 상기 하부전극에 고주파 파워를 인가하기 위한 고주파 인가부; 및 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 피제거체를 제거할 수 있도록 상기 하부전극에 대향하여 배치된 상부전극을 구비하며, 상기 상부전극은 링형으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다. 설명의 일관성을 위하여 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 엣지 처리장치를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(10)와, 웨이퍼(10)를 안착하기 위한 하부전극(12)과, 하부전극(12)에 고주파(Radio Frequency: 이하, RF라 함) 파워를 인가하기 위한 RF인가부(14)와, 웨이퍼(10)의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 웨이퍼(10)의 가장자리 영역에 형성된 포토레지스트를 제거할 수 있도록 하부전극(12)에 대향하여 배치된 상부전극(16)으로 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해 상부전극(10)의 상부에 장착되는 인덕션 코일부를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 플라즈마 형성을 위한 반응가스로서 산소(O2)가스를 공급하는 반응가스 공급부를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 반응가스 공급부는 산소가스와 함께 아르곤 가스를 공급하여 플라즈마 형성시 아르곤 이온에 의한 이온 충격 에너지(Ion Bombardment Energy)를 증가시킬 수 있도록 한다.
통상적으로, 8인치 웨이퍼는 가장자리 일부가 편평하게 가공되는 플랫(flat) 타입으로, 그리고 12인치 웨이퍼는 가장자리 일부가 쐐기 형태로 가공되는 노치(Notch) 타입으로 제조되는 바, 이들 웨이퍼에 형성된 포토레지스트를 제거하기 위해서 본 발명에 따른 상부전극은 링형으로 플랫 타입 또는 노치 타입의 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 갖도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 엣지 처리방법을 설명하기 위한 도면이다. 동도면에서, 참조부호 10은 웨이퍼를, 10a는 플라즈마 식각전의 포토레지스트를, 10b는 플라즈마 식각 후의 포토레지스트를, 16은 상부전극을, d는 플라즈마 형성영역을 각각 나타낸다.
본 발명에 따른 웨이퍼 엣지 처리방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2에 나타낸 바와 같이 포토레지스트(10a)가 도포된 웨이퍼(10)를 하부전극(12)에 안착시킨 후 챔버내의 압력을 10Torr 이하의 압력을 유지한 상태에서 산소(O2) 가스를 공급하고, 이어 RF파워를 인가한다. 이 때, 상부전극(16)은 접지시키고, 하부전극(12)에 RF파워를 공급한다.
그러면, 상기 공급된 산소가스는 O+, O2+, O3+, e-, O*, O2*, O3* 등으로 이온화 되어, 도 2에 나타낸 d구간에서 플라즈마를 형성하고, RF파워에 의해 상부전극(16)과 웨이퍼(10)의 가장자리 영역간에 전기장이 형성된다. 이에 따라 상기 이온들은 전기장에 이끌려 직진성을 갖게 되고 웨이퍼(10)의 가장자리에 형성된 포토레지스트와 충돌하게 된다.
이러한 충돌에 의해 타격을 받은 포토레지스트는 높은 에너지 상태로 여기되며, 이 때, 플라즈마에 의해 생성된 O*, O2*, O3* 등의 반응기는 높은 에너지 상태의 포토레지스트와 쉽게 반응하게 된다.
이와 같은 플라즈마 이온의 작용에 의해 포토레지스트의 가장자리 영역만 타격을 받아 제거되기 때문에 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 포토레지스트(10b)가 급격한 측면경사도를 갖게 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 포토레지스트를 제거할 경우 경사길이를 1㎛이하로 줄일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 웨이퍼의 가장자리에 형성된 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4) 등과 같은 실리콘 계열의 막질을 제거하는 데 적용될 수 있으며, 이 경우 상기 실리콘 계열의 막질을 제거하기 위한 반응가스로 CF4 + O2, C2F6+H2, CHF3+O2 가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예는 웨이퍼의 가장자리에 형성된 알루미늄(AL), 텅스텐(W) 등과 같은 금속 계열의 막질을 제거하는 데 적용될 수 있으며, 이 경우 상기 금속 계열의 막질을 제거하기 위한 반응가스로 Cl2+BCl3, SF6+N2, CHF3+O2가 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부전극(16)은 상기 웨이퍼의 가장자리 영역 및 측면의 피제거체를 제거하기 위해 링형상으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 갖고, 그 단면이 'ㄷ'형상을 가질 수 있다.
상기에서 본 발명의 특정 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 링형의 상부전극을 이용하여 웨이퍼의 가장자리 영역에 대해서 국부적인 플라즈마 처리를 실시함으로써, 피제거체의 급격한 측면 프로파일을 얻을 수 있고, 이로 인해 후속 공정에서의 오염원 발생을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 엣지 처리장치를 나타낸 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 엣지 처리방법을 설명하기 위한 도면.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 활성면에 피제거체가 형성된 웨이퍼;
    상기 웨이퍼를 안착하기 위한 하부전극;
    상기 하부전극에 고주파 파워를 인가하기 위한 고주파 인가부;
    상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 피제거체를 제거할 수 있도록 상기 하부전극에 대향하여 배치된 상부전극과; 및
    플라즈마 밀도를 증가시키기 위하여 상기 상부전극의 상부에 장착되는 인덕션 코일부를 구비하며,
    상기 상부전극은 링형으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 제거장치.
  3. 활성면에 피제거체가 형성된 웨이퍼;
    상기 웨이퍼를 안착하기 위한 하부전극;
    상기 하부전극에 고주파 파워를 인가하기 위한 고주파 인가부; 및
    상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 피제거체를 제거할 수 있도록 상기 하부전극에 대향하여 배치된 상부전극을 구비하며,
    상기 상부전극은 링형으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 가지며,
    상기 피제거체는 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성을 위한 반응가스로서 산소가스를 공급하는 반응가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반응가스 공급부는 상기 산소가스와 함께 아르곤 가스를 공급하여 플라즈마 형성시 아르곤 이온에 의한 이온 충격 에너지를 증가시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
  6. 활성면에 피제거체가 형성된 웨이퍼;
    상기 웨이퍼를 안착하기 위한 하부전극;
    상기 하부전극에 고주파 파워를 인가하기 위한 고주파 인가부; 및
    상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 피제거체를 제거할 수 있도록 상기 하부전극에 대향하여 배치된 상부전극을 구비하며,
    상기 상부전극은 링형으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 가지며,
    상기 피제거체는 실리콘 계열의 막질인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실리콘 계열의 막질을 제거하기 위해 CF4 + O2, C2F6+H 2, CHF3+O2 중 적어도 하나 이상의 혼합가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
  8. 활성면에 피제거체가 형성된 웨이퍼;
    상기 웨이퍼를 안착하기 위한 하부전극;
    상기 하부전극에 고주파 파워를 인가하기 위한 고주파 인가부; 및
    상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 피제거체를 제거할 수 있도록 상기 하부전극에 대향하여 배치된 상부전극을 구비하며,
    상기 상부전극은 링형으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 가지며,
    상기 피제거체는 금속계열의 막질인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속계열의 막질을 제거하기 위해 Cl2+BCl3, SF6+N2, CHF 3+O2 중 적어도 하나 이상의 혼합가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
  10. 활성면에 피제거체가 형성된 웨이퍼;
    상기 웨이퍼를 안착하기 위한 하부전극;
    상기 하부전극에 고주파 파워를 인가하기 위한 고주파 인가부; 및
    상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 플라즈마를 형성하여 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에 형성된 피제거체를 제거할 수 있도록 상기 하부전극에 대향하여 배치된 상부전극을 구비하며,
    상기 상부전극은 상기 웨이퍼의 가장자리 영역 및 측면의 피제거체를 제거하기 위해 링형상으로 웨이퍼의 가장자리 윤곽과 동일한 형상을 갖고, 그 단면이 'ㄷ'자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 엣지 처리장치.
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