KR100512011B1 - 애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그 - Google Patents

애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그 Download PDF

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Abstract

정렬 지그는 애싱 장치의 가스 분배판의 내판을 지지하는 하우징을 포함한다. 하우징은 가스 분배판의 내판 직경과 대응하는 직경을 갖는 링 형상이다. 하우징의 가장자리에는 가스 분배판의 내판 외주면에 밀착되는 정렬부재들이 설치된다. 정렬부재들은 가스 분배판의 내판이 유동되는 것을 방지한다. 하우징에는 손잡이가 형성될 수 있다. 가스 분배판의 내판이 정렬 지그에 수용된 상태에서 챔버 커버에 조립됨으로써, 내판과 외판이 일정한 간극을 유지하게 된다. 따라서, 반응 가스가 가스 분배판을 통하여 균일하게 애싱 챔버로 제공됨으로써, 웨이퍼 상의 포토레지스트를 균일하게 제거할 수가 있게 된다.

Description

애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그{JIG FOR ALIGNING A GAS DISTRIBUTION PLATE OF AN ASHING APPARATUS}
본 발명은 애싱 장치의 가스 분배판(Gas Distribution Plate:GDP)용 정렬 지그에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 기판 상의 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 애싱 장치의 가스 분배판의 간극을 균일하게 조정하는 정렬 지그에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판에 소정의 회로를 구성하기 위한 방법은 다음과 같다. 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성한다. 포토레지스트막을 패터닝하여 마스크 패턴을 형성한다. 마스크 패턴을 이용해서 반도체 기판에 대해 식각 공정을 실시하여, 반도체 기판 상에 회로 패턴을 형성한다. 마스크 패턴으로 사용된 포토레지스트를 제거한다.
여기서, 포토레지스트 패턴을 제거하는 방법으로는 고주파(radio frequency)나 마이크로 웨이브(micro wave)를 이용해서 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마로 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 방법이 주로 사용된다. 즉, 플라즈마의 이온이나 레디칼 성분이 포토레지스트와 화학 반응을 일으킴과 아울러 이온들이 포토레지스트에 충돌하면서, 포토레지스트를 제거하게 된다.
상기된 애싱 공정을 수행하는 애싱 장치는 웨이퍼가 배치된 애싱 챔버로 반응 가스를 공급하고, 고주파나 마이크로 웨이브를 반응 가스로 인가하여 플라즈마를 형성함으로써, 웨이퍼 상의 포토레지스트를 제거한다.
도 1은 종래의 애싱 장치를 나타낸 정면도이다. 도 1을 참조로, 종래의 애싱 장치는 애싱 챔버(1)를 포함한다. 웨이퍼(W)를 정전기로 흡착하는 하부 전극(2)이 애싱 챔버(1)의 저면에 배치된다. 챔버 커버(3)가 애싱 챔버(1)의 상부에 설치된다. 반응 가스인 질소 가스와 오존 가스가 공급되는 질소 라인(4)과 오존 라인(5)이 챔버 커버(3)의 양측에 연결된다. 한편, 폴리머와 같은 반응 부산물을 배기하기 위한 배기 라인(6)도 챔버 커버(3)의 중앙에 연결된다.
오존 라인(5)을 통해 애싱 챔버(1) 내로 제공된 오존 가스는 하부 전극(2)으로부터 제공되는 열에 의해 분해됨으로써, 웨이퍼(W) 상에 형성된 포토레지스트의 카본과 반응하게 된다. 오존 가스는 유기물과의 반응 속도가 우수하기 때문에, 포토레지스트의 카본과 반응하여 벤젠 고리를 절단하게 됨으로써, 포토레지스트를 제거하게 된다. 한편, 이러한 애싱 공정 후에는, CO2, H2O, NO2, O2 등과 같은 휘발성 물질은 배기 라인(6)을 통해 배기된다.
도 2는 종래의 애싱 장치의 상부 구조를 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조로, 챔버 커버(3) 상에는 챔버 리드(9)가 설치된다. 질소 라인(4), 오존 라인(5) 및 배기 라인(6)이 챔버 리드(9)에 연결된다. 상부 전극(7)은 챔버 커버(3)의 밑면 중앙에 배치된다.
챔버 커버(3)에는 질소 및 오존 라인(4,5)과 연통된 제 1 인입 통로(3a)와, 애싱 챔버(1)로 이어진 제 2 인입 통로(3b)가 형성된다. 제 1 인입 통로(3a)는 챔버 커버(3)의 밑면 가장자리에 형성된다. 제 1 인입 통로(3a)와 연결된 제 2 인입 통로(3b)는 챔버 커버(3)의 밑면 중앙에 형성된다.
제 2 인입 통로(b)로부터 제공되는 반응 가스를 애싱 챔버(1) 내부로 균일하게 분배하기 위한 가스 분배판(8)이 챔버 커버(3)의 밑면에 배치된다. 가스 분배판(8)은 내판(8a)과 외판(8b)으로 이루어진다. 내판(8a)과 외판(8b) 사이에는 미세한 간극이 형성되어, 이 간극이 반응 가스를 애싱 챔버(1)로 안내하는 통로가 된다. 내판(8a)과 외판(8b)간의 간극이 일정하게 유지되어야만, 반응 가스가 균일하게 애싱 챔버(1)로 제공될 수가 있다.
그런데, 도 2의 Ⅲ 부위를 확대해서 나타낸 단면도인 도 3과, 도 2의 Ⅳ 부위를 확대해서 나타낸 단면도인 도 4에 도시된 바와 같이, 내판(8a)을 챔버 커버(3)에 조립할 때, 내판(8a)이 어느 한쪽 방향으로 치우칠 경우가 있다.
예를 들어서, 도 2를 기준으로 내판(8a)이 좌측으로 치우치게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 내판(8a)의 좌측부는 외판(8b)과 근접하게 이동되어, 내판(8a)의 좌측부와 외판(8b)간의 좌측 간극은 폭 d1을 갖게 된다. 반면에, 도 4에 도시된 바와 같이, 내판(8a)의 우측부는 외판(8b)으로부터 멀어지게 되어, 내판(8b)의 우측부와 외판(8b)간의 우측 간극은 폭 d1보다 긴 폭 d2를 갖게 된다.
이로 인하여, 좌측 간극보다 우측 간극을 통하여 더 많은 반응 가스가 애싱 챔버(1)로 제공된다. 결국, 웨이퍼(W)의 좌측에 위치하는 포토레지스트 부분이 우측에 위치하는 포토레지스트 부분보다 덜 제거됨으로써, 포토레지스트 전체가 완벽하게 제거되지 않게 되는 문제가 있다. 포토레지스트가 완벽하게 제거되지 않으면, 잔존하는 포토레지스트는 후속 공정에 악영향을 끼치게 된다.
본 발명의 목적은 가스 분배판의 내판 조립시, 내판이 외판과 일정한 간극을 유지하도록 함으로써, 반응 가스를 균일하게 제공할 수 있는 애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬 지그는 애싱 장치의 가스 분배판의 내판을 지지하는 하우징을 포함한다. 하우징은 가스 분배판의 내판 직경과 대응하는 직경을 갖는 링 형상이다. 하우징의 가장자리에는 가스 분배판의 내판 외주면에 밀착되는 정렬부재들이 설치된다. 정렬부재들은 가스 분배판의 내판이 유동되는 것을 방지한다. 한편, 하우징에는 손잡이가 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 가스 분배판의 내판이 정렬 지그에 수용된 상태에서 챔버 커버에 조립됨으로써, 내판과 외판이 일정한 간극을 유지하게 된다. 따라서, 반응 가스가 가스 분배판을 통하여 균일하게 애싱 챔버로 제공됨으로써, 웨이퍼 상의 포토레지스트를 균일하게 제거할 수가 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 분배판용 정렬 지그를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 분배판용 정렬 지그를 나타낸 저면도이고, 도 7은 도 5의 Ⅶa-Ⅶb 선을 따라 절단한 정렬 지그의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬 지그에 가스 분배판의 내판이 수용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조로, 본 발명에 따른 정렬 지그(10)는 링 형상의 하우징(20)을 포함한다. 하우징(20)은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다. 하우징(20)은 애싱 장치의 가스 분배판의 내판(50) 직경과 대략 일치하는 직경을 갖는다.
제 1 및 제 2 리브(rib:21,22)가 하우징(20)의 내주면에 수평하게 형성된다. 제 1 및 제 2 리브(21,22)는 하우징(20)의 중심을 기준으로 180ㅀ 간격을 이룬다. 제 1 및 제 2 리브(21,22)의 각 대향면은 서로 평행을 이룬다. 제 1 및 제 2 리브(21,22)는 하우징(20)의 강도를 보강시키는 기능을 보조적으로 갖는다.
제 1 및 제 2 손잡이(31,32)가 제 1 및 제 2 리브(21,22) 각각에 형성된다. 제 1 및 제 2 손잡이(31,32)는 제 1 방향을 향해 형성된다. 제 1 및 제 2 손잡이(31,32)는 하우징(20)에 일체로 형성되거나 또는 스크류에 의해 별도로 설치될 수 있다. 제 1 및 제 2 손잡이(31,32)도 제 1 및 제 2 리브(21,22)와 마찬가지로 180ㅀ 간격을 이루도록 배치되므로, 가스 분배판의 내판(50) 조립 중에 작업자가 제 1 및 제 2 손잡이(31,32)를 두 손으로 잡고 정렬 지그(10)를 지탱할 수가 있게 된다. 한편, 제 1 및 제 2 손잡이(31,32)는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조로, 복수개의 정렬부재(40)들이 하우징(20)의 가장자리에 체결된다. 정렬부재(40)들은 하우징(20)의 가장자리에 제 2 방향을 따라 체결된다. 제 2 방향은 제 1 및 제 2 손잡이(31,32)의 형성 방향인 제 1 방향과 정반대 방향을 나타낸다. 또한, 정렬부재(40)들은 하우징(20)의 가장자리를 따라 등간격으로 배열된다. 본 실시예에서는, 정렬부재(40)들은 45ㅀ 간격으로 배열된 8개로 이루어진다. 정렬부재(40)들은 60ㅀ 간격으로 배열된 6개로 이루어질 수도 있고, 또는 90ㅀ 간격으로 배열된 4개일 수도 있을 것이다.
제 2 방향을 향하는 정렬부재(40)들은 가스 분배판의 내판(50) 외주면에 밀착되어, 가스 분배판의 내판(40)이 조립 중에 유동되는 것을 방지하게 된다. 정렬부재(40)는 핀을 포함할 수 있고, 또한 스테인레스 스틸 재질을 포함할 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 가스 분배판의 내판(50)은 중앙과 가장자리를 따라 각각 형성된 복수개의 나사공(51,52)을 갖는다. 각 나사공(51,52)에 나사를 체결함으로써, 가스 분배판의 내판(50)을 애싱 장치의 챔버 커버(미도시)에 조립하게 된다. 이러한 조립 동작 중에, 정렬부재(40)들이 가스 분배판의 내판(50) 외주면에 밀착됨으로써, 가스 분배판의 내판(50)이 수평 방향을 따라 유동되는 현상이 방지된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 정렬 지그를 이용해서 가스 분배판의 내판을 애싱 장치의 챔버 커버에 조립하는 동작을 상세히 설명한다.
제 1 및 제 2 손잡이(31,32)가 아래를 향하도록 하우징(20)을 배치한 상태에서, 가스 분배판의 내판(50)을 하우징(20)의 상면에 안치시킨다. 그러면, 가스 분배판의 내판(50)은 각 정렬부재(40) 내로 수용된다. 정렬부재(40)들이 가스 분배판의 내판(50) 외주면에 밀착된다. 따라서, 가스 분배판의 내판(50)은 정렬부재(40)들에 의해 좌우로 유동되지 않게 된다.
작업자는 제 1 및 제 2 손잡이(31,32)를 잡고 하우징(20)을 들어올려, 정렬 지그(10)를 애싱 장치의 챔버 커버 하부에 배치시킨다. 이때, 가스 분배판의 내판(50)의 각 나사공(51,52)은 챔버 커버에 형성된 나사공과 정렬된다. 각 나사공들에 스크류를 체결함으로써, 가스 분배판의 내판(50)을 챔버 커버에 조립한다.
여기서, 스크류 체결 동작 중에, 가스 분배판의 내판(50)은 하우징(20)에 안치된 상태에서 각 정렬부재(40)들에 의해 지지되고 있으므로, 가스 분배판의 내판(50)의 좌우 유동이 방지된다. 따라서, 가스 분배판의 내판(50)이 어느 한쪽 방향으로 치우치지 않고 조립될 수가 있게 된다. 그러므로, 내판(50)이 외판과 일정한 등간격을 이루게 된다.
가스 분배판의 내판(50) 조립이 완료되면, 작업자는 정렬 지그(10)를 아래로 하강시켜, 내판(50)으로부터 정렬 지그(10)를 분리시킨다.
애싱 장치의 세팅이 완료되면, 반응 가스는 가스 분배판의 내판(50)과 외판 사이의 간극을 통해서 애싱 챔버 내부로 공급된다. 본 발명에 따른 정렬 지그(10)에 의해 내판(50)과 외판간의 간극이 전체적으로 일정하게 유지됨으로써, 반응 가스는 애싱 챔버에 균일하게 공급될 수가 있게 된다. 따라서, 플라즈마도 애싱 챔버 내에 균일하게 형성될 수가 있게 되므로, 애싱 챔버 내에 배치된 웨이퍼 상의 포토레지스트가 균일하게 제거될 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가스 분배판의 내판이 정렬 지그에 지지된 상태에서 챔버 커버에 조립되므로, 내판이 좌우로 유동되는 현상이 방지된다. 따라서, 내판은 어느 한쪽으로 치우치지 않고 외판과 일정한 간격을 이룰 수가 있게 된다.
그러므로, 균일한 간극을 형성하는 내판과 외판 사이를 통해서 반응 가스가 애싱 챔버 내로 균일하게 공급된다. 결국, 웨이퍼 상의 포토레지스트를 균일한 두께로 완벽하게 제거할 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 애싱 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 종래 애싱 장치의 상부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 분배판용 정렬 지그를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 분배판용 정렬 지그를 나타낸 저면도이다.
도 7은 도 5의 Ⅶa-Ⅶb 선을 따라 절단한 정렬 지그의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬 지그에 가스 분배판의 내판이 수용된 상태를 나타낸 단면도이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
20 : 하우징 21 : 제 1 리브
22 : 제 2 리브 31 : 제 1 손잡이
32 : 제 2 손잡이 40 : 정렬부재
50 : 가스 분배판의 내판

Claims (7)

  1. 애싱 장치의 가스 분배판의 내판을 지지하는 하우징; 및
    상기 하우징의 가장자리에 설치되어, 상기 가스 분배판의 내판이 유동되지 않도록 상기 내판의 외주면을 밀착 지지하는 정렬부재들을 포함하는 애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징에 형성된 손잡이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 손잡이는 상기 하우징의 내주면에 형성된 리브 상에 형성된 것을 특징으로 하는 가스 분배판용 정렬 지그.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 손잡이는 상기 하우징의 중심으로 기준으로 등간격으로 배열된 한 쌍인 것을 특징으로 하는 애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 가스 분배판의 내판 가장자리를 지지하는 링 형상인 것을 특징으로 하는 가스 분배판용 정렬 지그.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 정렬 부재들은 등간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 애싱 장치의 가스 분배판용 정렬 지그.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 정렬 부재는 핀인 것을 특징으로 하는 가스 분배판용 정렬 지그.
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