KR100672752B1 - 포토레지스트 제거 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

포토레지스트 제거 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 Download PDF

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천영구
문대식
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주식회사 바맥스
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Abstract

포토레지스트 제거 방법 및 장치에 있어서, 기판은 컨베이어에 의해 수평 방향으로 이송되며, 상기 기판 상의 포토레지스트 패턴 및 잔류 불순물은 반응 플라즈마를 제공하기 위한 플라즈마 발생부, 세정액을 제공하기 위한 제1 기판 세정부 및 세정 가스를 제공하기 위한 제2 기판 세정부에 의해 제거될 수 있다. 상기 플라즈마 발생부, 상기 제1 기판 세정부 및 제2 기판 세정부는 상기 컨베이어의 상부에서 상기 기판의 이송 방향을 따라 배열된다. 따라서, 상기 기판 상의 포토레지스트 패턴 및 잔류 불순물은 인라인 방식으로 제거될 수 있다.

Description

포토레지스트 제거 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{Method of removing photoresist and apparatus for performing the same}
도 1은 포토레지스트를 제거하기 위한 종래의 애싱 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 제거 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 발생부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 RF 전극 조립체 및 노즐 조립체를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 제1 기판 세정부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7은 도 3에 도시된 제2 기판 세정부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 8은 도 3에 도시된 기판 건조부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 9는 기판 상에 형성된 물질막과 포토레지스트 패턴을 설명하기 위한 단면 도이다.
도 10은 상기 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정을 통해 형성된 물질막 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 반응 플라즈마에 의해 처리된 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 세정액 및 세정 가스에 의해 처리된 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판 30 : 반응 플라즈마
40 : 물질막 42 : 포토레지스트 패턴
44 : 물질막 패턴 46 : 잔류 불순물
48 : 잔류 포토레지스트 300 : 포토레지스트 제거 장치
302 : 컨베이어 304 : 롤러
310 : 플라즈마 발생부 314 : 플라즈마 발생 챔버
316 : RF 전극 조립체 318 : 노즐 조립체
320 : RF 매칭 유닛 322 : RF 전원
324 : 접지 전극 326, 328 : 제1 및 제2 유전체 장벽층
330 : 제1 배기부 336 : 기판 가열부
340 : 제1 기판 세정부 342 : 제1 세정 챔버
344 : 세정 노즐 유닛 346 : 세정액 제공부
370 : 제2 기판 세정부 372 : 제2 세정 챔버
374 : 세정 가스 제공부 376 : 제1 분사 유닛
378 : 제2 배기부 390 : 기판 건조부
392 : 건조 챔버 396 : 제2 분사 유닛
400 : 제3 배기부
본 발명은 기판으로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조 공정에서 반도체 기판 또는 글래스 기판 상으로부터 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 메모리 장치 또는 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel) 및 OLED(organic light emitting diode)와 같은 디스플레이 장치는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판 또는 글래스 기판과 같은 대상 기판에 대하여 다수의 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조될 수 있다.
예를 들면, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정은 상기 기판 상에 전기적 특성을 갖는 패턴들을 형성하기 위하여 수행되며, 이온 주입 공정은 상기 기판의 표면 부위들 또는 상기 기판 상에 형성된 구조물들에 불순물을 주입함으로써 상기 부위들 또는 상기 구조물들이 목적하는 전기적 특성을 갖도록 하기 위하여 수행된다.
상기 포토리소그래피 공정은 상기 기판 상에 포토레지스트막을 형성하기 위 한 포토레지스트 도포 공정, 상기 포토레지스트막을 경화시키기 위한 베이크 공정, 상기 포토레지스트막을 레티클 패턴과 대응하는 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 노광 및 현상 공정 등을 포함할 수 있다.
상기 식각 공정은 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 반응성 이온 식각과 같은 이방성 식각 공정이 상기 기판 상에 목적하는 물질막 패턴을 형성하기 위하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트 패턴은 상기 이온 주입 공정에서 이온 주입 마스크로서 사용될 수도 있다.
상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로서 사용하는 경우, 상기 식각 공정을 수행하는 동안 상기 포토레지스트 패턴 내부로 불순물이 침투할 수 있으며, 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 물질막 패턴의 표면들 상에 불순물이 잔류할 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트 패턴을 이온 주입 마스크로서 사용하는 경우, 불순물이 포토레지스트 패턴 내에 주입될 수 있으며, 상기 포토레지스트 패턴 및 확산 영역들 또는 구조물들 상에 불순물이 잔류할 수 있다.
상기 식각 공정 또는 이온 주입 공정을 수행한 후, 상기 포토레지스트 패턴은 애싱 공정을 통해 제거될 수 있다. 상기 애싱 공정을 수행한 후, 상기 기판 상의 잔류물, 예를 들면, 잔류 포토레지스트, 상기 식각 또는 이온 주입 공정을 수행하는 동안 발생되는 유기물 및 무기물과 같은 잔류 불순물은 후속하는 세정 공정에 의해 제거될 수 있다.
도 1은 포토레지스트를 제거하기 위한 종래의 애싱 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 2는 종래의 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이 다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 애싱 장치(100)는 반도체 기판 또는 글래스 기판과 같은 대상 기판(10)을 수납하기 위한 용기(102), 상기 용기(102)로부터 상기 기판(10)을 공정 챔버(104)로 이송하기 위한 이송 로봇(106), 상기 공정 챔버(104) 내에서 상기 기판(10)을 지지하기 위한 스테이지(108), 상기 공정 챔버(104) 내부를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 시스템(110) 및 상기 공정 챔버(104) 내에서 플라즈마(20)를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부(112) 등을 포함할 수 있다.
종래의 세정 장치(200)는 인라인 방식으로 구성될 수 있으며, 상기 플라즈마에 의해 처리된 기판(10)을 린스하기 위한 제1 린스 모듈(202), 황산 수용액을 이용하여 상기 기판(10) 상의 잔류 포토레지스트를 제거하기 위한 스트립 모듈(204), 상기 황산 수용액에 의해 처리된 기판(10)을 린스하기 위한 제2 린스 모듈(206), SC1 수용액(NH4OH, H2O2 및 H2O의 혼합액)을 이용하여 상기 잔류 불순물을 일차 제거하기 위한 제1 세정 모듈(208), 상기 SC1 수용액에 의해 처리된 기판(10)을 린스하기 위한 제3 린스 모듈(210), SC2 수용액(HCl, H2O2 및 H2O의 혼합액)을 이용하여 상기 잔류 불순물을 이차 제거하기 위한 제2 세정 모듈(212), 상기 SC2 수용액에 의해 처리된 기판(10)을 린스하기 위한 제4 린스 유닛(214) 그리고, 상기 기판(10)을 건조시키기 위한 건조 모듈(216)을 포함할 수 있다.
그러나, 상기 세정 공정에는 다량의 케미컬들이 사용되며, 상기 케미컬들에 의한 환경 오염이 발생될 수 있다. 또한, 상기 세정 장치(200)는 다수의 모듈들을 포함하고 있으므로, 클린룸의 공간 사용 효율을 저하시킨다.
추가적으로, 상기 애싱 장치(100)와 상기 세정 장치(200)는 개별적으로 클린룸 내에 배치되며, 상기 기판(10)은 상기 애싱 장치(100)와 상기 세정 장치(200) 사이에서 이송 시스템(미도시)에 의해 이송된다. 상기와 같이 애싱 장치(100)와 세정 장치(200) 사이에서 상기 기판(10)을 이송하는 동안 상기 기판(10)의 표면 스크레치 또는 가장자리 부위에서의 칩핑(chipping) 등과 같은 손상이 발생될 수 있으며, 또한 불순물에 의한 오염이 발생될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 기판 상의 포토레지스트를 제거하기 위한 애싱 공정 및 세정 공정을 인라인 방식으로 수행할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 상술한 바와 같은 포토레지스트 제거 방법을 수행하는데 적합한 장치를 제공하는데 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 포토레지스트 제거 방법은, 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 기판을 컨베이어 상에 위치시키는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 반응 플라즈마를 제공하는 단계와, 상기 반응 플라즈마에 의해 처리된 기판 상의 잔류물을 일차 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 세정액을 제공하는 단계와, 상기 잔류물을 이차 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 세정 가스를 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 반응 플라즈마, 상기 세정액 및 상기 세정 가스는 상기 컨베이어에 의해 상기 기판이 이송되는 동안 순차적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판은 상기 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정 또는 이온 주입 공정이 수행된 후 상기 컨베이어 상에 위치될 수 있으며, 상기 반응 플라즈마를 제공하는 단계는 대기압 하에서 수행될 수 있다.
상기 세정액으로는 오존수가 사용될 수 있으며, 상기 세정 가스로는 수소 및 암모니아를 포함하는 혼합 가스가 사용될 수 있다.
또한, 상기 반응 플라즈마를 제공하기 전에 상기 기판을 공정 온도로 가열하는 단계가 더 수행될 수 있으며, 상기 잔류물을 이차 제거한 후 상기 기판을 건조시키는 단계가 더 수행될 수 있다.
상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 포토레지스트 제거 장치는, 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 기판 상으로 상기 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 반응 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생부와, 상기 플라즈마 발생부와 인접하여 배치되며, 상기 반응 플라즈마에 의해 처리된 기판 상의 잔류물을 일차 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 세정액을 제공하는 제1 기판 세정부와, 상기 제1 기판 세정부와 인접하여 배치되며, 상기 잔류물을 이차 제거하기 위하여 상기 세정액에 의해 처리된 기판 상으로 세정 가스를 제공하는 제2 기판 세정부와, 상기 기판이 상기 플라즈마 발생부, 상기 제1 기판 세정부 및 상기 제2 기판 세정부를 순차적으로 통과하도록 상기 기판을 이송하는 컨베이어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 제거 장치는 상기 플라즈마 발생부를 기준으로 상기 제1 기판 세정부와 대향하여 배치되며, 상기 기판을 공정 온도로 가열하기 위한 기판 가열부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트 제거 장치는 상기 제2 기판 세정부와 인접하여 배치되며, 상기 세정 가스에 의해 처리된 기판을 건조시키기 위한 기판 건조부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판이 통과되는 상기 플라즈마 발생부 내부는 대기압으로 유지될 수 있다. 상기 제1 기판 세정부 및 상기 제2 기판 세정부는 상기 기판의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 각각 배치될 수 있다.
상기 플라즈마 발생부는, 상기 기판이 통과하는 내부 공간을 갖는 플라즈마 발생 챔버와, 상기 반응 플라즈마를 형성하기 위한 전원이 인가되며 상기 내부 공간을 통과하는 기판의 상부에 배치되는 전극 조립체와, 상기 내부 공간을 통과하는 기판 아래에 배치되는 접지 전극과, 상기 전극 조립체의 하부면 상에 배치되는 제1 유전체 장벽막과, 상기 내부 공간을 통과하는 기판과 상기 접지 전극 사이에 배치되는 제2 유전체 장벽막과, 상기 내부 공간으로 반응 가스를 제공하기 위한 노즐 조립체를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 기판의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치되어 지그재그 형태로 연장하는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 애싱 공정, 상기 기판 상의 잔류물을 제거하기 위한 제1 및 제2 세 정 공정 및 상기 건조 공정은 인라인 방식으로 수행될 수 있다. 따라서, 상기 애싱 공정 및 상기 세정 공정들 사이에서 상기 기판을 이송하는 동안 발생될 수 있는 기판의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 장치를 인라인 방식으로 구성함으로써 클린룸의 공간 사용 효율을 향상시킬 수 있으며, 세정액 및 세정 가스로서 오존수 및 수소 및 암모니아의 혼합 가스를 사용함으로써 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조 비용을 절감할 수 있다. 이에 더하여, 종래의 방법 및 장치에서 사용되는 케미컬들이 사용되지 않으므로, 상기 케미컬들에 의한 환경 오염을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 도시된 장치 또는 구성 요소들은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 상기 도시된 장치 또는 구성 요소들은 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 요소들을 구비할 수 있으며, 이들 요소들은 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자에 의해 다른 형태로 다양하게 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 제거 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 제거 장치(300) 는 기판(10) 상에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 휘발성 또는 불휘발성 메모리 장치와 같은 반도체 장치의 제조를 위한 반도체 기판 또는 LCD, PDP, OLED 등과 같은 디스플레이 장치의 제조를 위한 글래스 기판 상에 형성되어 있는 포토레지스트를 제거하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 포토레지스트 패턴은 불순물을 포함할 수 있으며, 상기 불순물은 상기 포토레지스트 패턴을 이용하는 식각 공정 또는 이온 주입 공정에서 발생될 수 있다. 특히, 상기 불순물은 상기 포토레지스트 패턴 내부 및 표면들 상에 잔류할 수 있다.
또한, 상기 불순물은 상기 기판(10)의 표면들 상에 잔류할 수 있다. 예를 들면, 상기 식각 공정에 의해 형성된 물질막 패턴들의 표면들 또는 상기 물질막 패턴들 사이에서 노출된 상기 기판(10)의 표면들 상에 잔류할 수 있다. 또한, 상기 이온 주입 공정에 의해 형성된 확산 영역들 상에 잔류할 수 있다.
상기 기판(10)은 컨베이어(302)에 의해 수평 방향으로 이송될 수 있으며, 상기 컨베이어(302)의 양측 단부들에는 각각 로더(loader) 및 언로더(unloader)가 배치될 수 있다.
상기 포토레지스트 패턴 및 상기 불순물의 제거하기 위한 애싱 공정 및 세정 공정들을 인라인 방식으로 수행하기 위하여 다수의 구성 요소들이 상기 기판(10)의 이송 방향을 따라 배치될 수 있다.
구체적으로, 플라즈마 발생부(310), 제1 기판 세정부(340), 및 제2 기판 세정부(370)가 상기 기판(10)의 이송 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 도시된 바 와 같이, 상기 제2 기판 세정부(370)와 인접하여 상기 기판(10)을 건조시키기 위한 기판 건조부(390)가 추가적으로 배치될 수 있다.
상기 컨베이어(302)는 내부 공간을 갖는 베이스(306)의 상부(upper portion)에 회전 가능하게 배치된 다수의 롤러들(304)을 포함할 수 있다. 상기 롤러들(304)은 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장하며 상기 기판(10)의 이송 방향으로 배열된 다수의 회전축들에 의해 회전될 수 있다.
상세히 도시되지는 않았으나, 상기 회전축들은 동력 전달 시스템을 통해 모터와 같은 회전 구동부와 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 회전축들은 다수의 베벨 기어들을 포함하는 기어 시스템 또는 구동 벨트와 다수의 풀리를 포함하는 벨트 구동 시스템 등을 이용하여 상기 회전 구동부와 연결될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 발생부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 RF 전극 조립체 및 노즐 조립체를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 플라즈마 발생부(310)는 상기 포토레지스트 패턴을 제거하기 위하여 산소 라디칼을 포함하는 반응 플라즈마(30)를 상기 기판(10) 상으로 제공한다. 구체적으로, 상기 플라즈마 발생부(310)는 반응 가스 제공부(312)와 연결되며, 상기 반응 가스 제공부(312)로부터 공급된 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성한다. 상기 반응 가스는 산소 및 수소를 포함하며, 상기 플라즈마 발생부(310)에 의해 형성된 반응 플라즈마(30)는 상기 컨베이어(302)를 통해 이송되는 기판(10) 상으로 제공된다. 그러나, 이와 다르게, 상기 반응 가스로서 산소 가스가 단독으로 사용될 수도 있다.
상기 플라즈마 발생부(310)는 상기 컨베이어(302)에 의해 이송되는 기판(10)이 통과하는 입구(314a), 처리 공간(314b) 및 출구(314c)를 갖는 플라즈마 발생 챔버(314)를 포함하며, 상기 입구(314a)를 통해 플라즈마 발생 챔버(314)의 내부 공간(314b)으로 반입된 기판(10) 상으로 상기 반응 플라즈마(30)를 제공한다.
즉, 상기 플라즈마 발생부(310)는 상기 플라즈마 발생 챔버(314)의 내부 공간(314b)을 통과하는 기판(10) 상으로 상기 반응 플라즈마(30)를 제공하며, 상기 반응 플라즈마(30)와 상기 포토레지스트 패턴 사이의 반응에 의해 상기 포토레지스트 패턴이 제거될 수 있다. 한편, 상기 기판(10) 상의 포토레지스트 패턴 및 유기물 및 무기물을 포함하는 잔류 불순물은 상기 반응 플라즈마(30)에 의해 완전히 제거될 수도 있으며, 부분적으로 제거될 수도 있다. 특히, 상기 반응 플라즈마(30)에 의해 처리된 기판(10) 상에는 약 1 내지 30% 정도의 포토레지스트와 불순물이 잔류될 수 있다.
상기 플라즈마 발생 챔버(314) 내에는 상기 반응 플라즈마(30)를 발생시키기 위한 RF(radio frequency) 전극 조립체(316, 또는 고주파 전극 조립체)와 상기 반응 가스 제공부(312)와 연결된 노즐 조립체(318)가 배치된다. 구체적으로, 상기 RF 전극 조립체(316)는 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치된 한 쌍의 RF 전극(316a, 316b)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 각각의 RF 전극(316a, 316b)은 지그재그 방식으로 연장하며 RF 매칭 유닛(320) 및 RF 전원(322)과 연결된다. 더욱 구체적으로, 각각의 RF 전극(316a, 316b)은 상기 기판 (10)의 이송 방향으로 연장하는 제1 부재들과 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장하는 제2 부재들을 포함하며, 상기 제1 부재들과 제2 부재들은 지그재그 형태로 서로 연결될 수 있다.
도시된 바에 의하면, 한 쌍의 RF 전극들(316a, 316b)이 플라즈마 발생 챔버(314)의 내부에 배치되지만, RF 전극들(316a, 316b)의 수량은 본 발명의 범위와 특징을 한정하지는 않는다.
상기 노즐 조립체(318)는 상기 반응 가스 제공부(312)와 연결되며 상기 RF 전극들(316a, 316b) 사이에서 연장하는 주 배관(318a)과, 상기 주 배관(318a)으로부터 상기 기판(10)의 이송 방향으로 연장하는 노즐 배관들(318b)을 포함할 수 있다. 각각의 노즐 배관(318b)은 상기 반응 가스를 상기 플라즈마 발생 챔버(314)의 내부 공간(314b)으로 제공하기 위한 다수의 노즐들(미도시)을 가지며, 상기 RF 전극들(316a, 316b)의 제1 부재들 사이에서 연장한다.
상기 컨베이어(302)의 롤러들(304) 아래에는 접지 전극(324)이 배치된다. 한편, 상기 RF 전극 조립체(316)의 하부면들 상에는 유전체 장벽 방전을 위한 제1 유전체 장벽층(326)이 배치되며, 상기 접지 전극(324)과 상기 컨베이어(302)의 롤러들(304) 사이에는 제2 유전체 장벽층(328)이 배치된다. 상기 반응 플라즈마(30)는 상기 제1 및 제2 유전체 장벽층들(326, 328) 사이에서 형성된다. 특히, 상기 반응 플라즈마(30)를 이용하여 상기 기판(10)을 처리하는 동안 상기 반응 플라즈마(30)는 상기 플라즈마 발생 챔버(314)를 통과하는 기판(10)과 상기 제1 유전체 장벽층(326) 사이에서 유지된다.
상기 반응 플라즈마(30)와 상기 포토레지스트 패턴 사이의 반응에 의해 발생된 부산물을 포함하는 제1 배기 가스는 제1 배기부(330)에 의해 배출될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배기 가스를 흡입하기 위한 제1 배기 포트들(332)은 상기 플라즈마 발생 챔버(314)의 입구(314a) 및 출구(314c)와 인접하도록 그리고 상기 접지 전극(324) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제1 배기 가스를 흡입하기 위한 제1 펌프(334)가 상기 제1 배기 포트들(332)과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 플라즈마 발생 챔버(314)의 내부 공간(314b)은 상기 반응 가스의 공급 유량 및 상기 제1 배기 가스의 유량을 조절함으로써 대기압 상태로 유지될 수 있다.
한편, 상기 플라즈마 발생 챔버(314)의 입구(314a)와 인접하여 상기 기판(10)을 공정 온도로 가열하기 위한 기판 가열부(336)가 추가적으로 설치될 수 있다. 상기 기판 가열부(336)는 상기 기판(10)을 약 20 내지 300℃의 공정 온도로 가열하기 위하여 다수의 램프들(336a)을 포함할 수 있다. 그러나, 이와는 다르게, 상기 기판 가열부(336)는 히팅 블록을 포함할 수도 있다.
또한, 상기 기판 가열부(336)는 상기 플라즈마 발생 챔버(314)의 내측면 상에 배치된 다수의 램프들과 상기 접지 전극(324)과 제2 유전체 장벽층(328) 사이에 배치된 다수의 램프들을 더 포함할 수도 있다. 상기 램프들로는 할로겐 램프들이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 기판(10)을 가열하는 방법에 의해 본 발명의 범위 및 특징이 한정되지는 않는다.
도 6은 도 3에 도시된 제1 기판 세정부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이 다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 기판 세정부(340)는 상기 플라즈마 발생부(310)와 인접하여 배치되며, 상기 컨베이어(302)에 의해 이송되는 기판(10) 상으로 세정액을 공급한다. 구체적으로, 상기 플라즈마 발생부(310)에서 상기 반응 플라즈마(30)에 의해 처리된 기판(10) 상으로 세정액을 공급함으로써 상기 기판(10) 상의 잔류물을 일차적으로 제거한다.
상기 제1 기판 세정부(340)는 입구(342a), 처리 공간(342b) 및 출구(342c)를 갖는 제1 세정 챔버(342)를 포함하며, 상기 제1 세정 챔버(342)의 내부 공간(342b)에는 상기 세정액을 공급하기 위하여 적어도 하나의 세정 노즐 유닛(344)이 배치될 수 있다. 상기 제1 기판 세정부(340)는 도시된 바와 같이 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치되며, 상기 세정 노즐 유닛(344)은 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향 또는 사선 방향으로 배치된 다수의 노즐들(미도시)을 가질 수 있다.
상기 세정 노즐 유닛(344)은 세정액 제공부(346)와 연결되며, 상기 세정액으로는 오존수가 사용될 수 있다. 상기 오존수에 의해 상기 기판(10) 상의 잔류 포토레지스트와 유기물이 충분히 제거될 수 있다. 상기 세정액 제공부(346)는 산소 탱크(348), 오존 발생기(350), 초순수 저장 용기(352), 펌프(354), 인젝터(356, injector), 컨택터(358, contactor) 및 오존수 필터(360)를 포함할 수 있다.
산소 가스는 상기 산소 탱크(348)로부터 오존 발생기(350)로 제공되며, 초순수는 펌프(354)에 의해 인젝터(356)로 제공된다. 상기 오존 발생기(350)에 의해 발 생된 오존을 포함하는 세정 가스는 상기 인젝터(356)를 통과하는 초순수에 혼합되며, 이에 따라 오존수가 얻어진다. 상기 오존수는 상기 컨택터(358)와 오존수 필터(360) 및 상기 세정 노즐 유닛(344)을 통해 상기 기판(10) 상으로 공급된다.
도시되지는 않았으나, 상기 제1 세정 챔버(342)의 내부 공간(342b)에는 상기 오존수에 의해 처리된 기판(10)을 린스하기 위하여 초순수를 제공하는 린스 노즐 유닛이 더 배치될 수도 있다. 상기 린스 노즐 유닛은 상기 세정 노즐 유닛(344)과 평행하게 배치될 수 있으며, 다수의 노즐들을 포함할 수 있다.
상기 기판(10)의 일차 세정에 의해 제거된 잔류 포토레지스트 및 불순물을 포함하는 폐액(waste solution)은 상기 컨베이어(302)의 롤러들(304) 아래에 구비되어 상기 폐액을 수용하기 위한 용기(362)에 의해 수집될 수 있으며, 상기 용기(362) 내에 수집된 폐액은 상기 용기(362)와 연결된 드레인 배관(364)을 통해 배출될 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 제2 기판 세정부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 상기 제2 기판 세정부(370)는 상기 제1 기판 세정부(340)와 인접하여 배치되며, 상기 컨베이어(302)에 의해 이송되는 기판(10) 상으로 세정 가스를 공급한다. 구체적으로, 상기 제1 기판 세정부(340)에서 상기 세정액에 의해 처리된 기판(10) 상으로 세정 가스를 공급함으로써 상기 기판(10) 상의 잔류물을 이차적으로 제거한다. 특히, 상기 세정 가스로는 수소 및 암모니아의 혼합 가스가 사용될 수 있으며, 상기 세정 가스에 의해 상기 기판(10) 상에 잔류하는 무기물이 충분히 제거될 수 있다.
상기 제2 기판 세정부(370)는 입구(372a), 처리 공간(372b) 및 출구(372c)를 갖는 제2 세정 챔버(372)를 포함한다. 상기 제2 세정 챔버(372)의 내부 공간(372b)에는 세정 가스 공급부(374)와 연결되며, 상기 세정 가스를 상기 기판(10) 상으로 분사하기 위한 제1 분사 유닛(376)이 배치된다. 상기 제2 기판 세정부(370)는 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치되며, 상기 제1 분사 유닛(376)은 상기 내부 공간(372b)에서 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향 또는 사선 방향으로 배치될 수 있다.
상기 제1 분사 유닛(376)은 통상적인 에어 나이프(air knife)와 유사한 구성을 가질 수 있으며, 이와 달리 상기 세정 가스를 분사하기 위한 다수의 분사 노즐들을 가질 수도 있다.
또한, 상기 세정 가스에 의해 제거된 무기물을 포함하는 제2 배기 가스는 제2 배기부(378)에 의해 배출될 수 있다. 구체적으로, 제2 배기 포트들(380)은 상기 제2 세정 챔버(372)의 입구(372a) 및 출구(372c)와 인접하도록 그리고 상기 컨베이어(302)의 롤러들(304) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 배기 가스를 흡입하기 위한 제2 펌프(382)가 상기 제2 배기 포트들(380)과 연결될 수 있다.
도 8은 도 3에 도시된 기판 건조부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 8을 참조하면, 상기 기판 건조부(390)는 상기 컨베이어(302)에 의해 이송되는 기판(10)을 건조시키기 위하여 상기 제2 기판 세정부(370)와 인접하여 배치된다. 구체적으로, 상기 제2 기판 세정부(370)에서 상기 세정 가스에 의해 처리된 기 판(10)을 가열함으로써 상기 기판(10)을 건조시킨다. 예를 들면, 상기 기판(10)을 약 20 내지 100℃ 정도의 온도로 가열함으로써 상기 기판(10)을 건조시킨다.
상기 기판 건조부(390)는 입구(392a), 건조 공간(392b) 및 출구(391c)를 갖는 건조 챔버(392)를 포함하며, 상기 기판(10)의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치될 수 있다. 상기 건조 공간(392b)에는 상기 기판(10)을 가열하기 위한 다수의 램프들(394)이 배치될 수 있으며, 이와 다르게 상기 기판(10)을 가열하기 위한 히팅 블록(미도시)이 배치될 수도 있다.
또한, 상기 건조 공간(392b)에는 상기 기판(10) 상으로 건조 가스를 분사하기 위한 제2 분사 유닛(396)이 추가적으로 배치될 수 있다. 상기 제2 분사 유닛(396)은 통상적인 에어 나이프(air knife)와 유사한 구성을 가질 수 있으며, 이와 달리 상기 건조 가스를 분사하기 위한 다수의 분사 노즐들을 가질 수도 있다. 상기 제2 분사 유닛(396)은 건조 가스 제공부(398)와 연결되며, 상기 건조 가스로는 청정 공기 또는 질소 가스가 사용될 수 있다.
상기 제2 분사 유닛(396)이 상기 건조 공간(392b) 내에 배치되는 경우, 상기 기판(10) 상으로 분사된 건조 가스는 제3 배기부(400)에 의해 배출될 수 있다. 구체적으로, 제3 배기 포트들(402)은 상기 건조 챔버(392)의 입구(392a) 및 출구(392c)와 인접하도록 그리고 상기 컨베이어(302)의 롤러들(304) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 건조 가스를 흡입하기 위한 제3 펌프(404)가 상기 제3 배기 포트들(402)과 연결될 수 있다.
상기에서는 제1 배기부(330), 제2 배기부(378) 및 제3 배기부(400)가 각각 개별적으로 구비되고 있으나, 사이 제1 배기부(330), 제2 배기부(378) 및 제3 배기부(400)는 하나의 통합된 배기 시스템으로서 구비될 수도 있으며, 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자에 의해 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 제거 장치(300)를 이용하여 기판(10) 상의 포토레지스트 패턴을 제거하는 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 9는 기판 상에 형성된 물질막과 포토레지스트 패턴을 설명하기 위한 단면도이며, 도 10은 상기 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정을 통해 형성된 물질막 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 반도체 기판 또는 글래스 기판과 같은 대상 기판(10) 상에는 물질막(40)이 형성되어 있으며, 포토레지스트 패턴(42)은 상기 물질막(40) 상에 형성되어 있다.
상기 포토레지스트 패턴(42)은 포토리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있으며, 상기 물질막(40)은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물 등으로 이루어질 수 있다.
상기 물질막(40)은 반응성 이온 식각과 같은 이방성 식각 공정을 통해 물질막 패턴(44)으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 식각 공정을 수행하는 동안 공급되는 에천트와 상기 포토레지스트 패턴(42) 사이의 반응에 의해 폴리머와 같은 유기물이 생성될 수 있으며, 상기 에천트와 상기 물질막(40) 사이의 반응에 의해 무기물이 형성될 수 있다. 상기 유기물 및 무기물을 포함하는 불순물(46)은 상기 기판(10), 물질막 패턴(44) 및 상기 포토레지스트 패턴(42)의 표면들 상에 잔류할 수 있다. 또한, 상기 식각 공정을 수행하는 동안 폴리머, 이온 및 라디칼 등과 같은 불순물(46)이 상기 포토레지스트 패턴(42) 내부로 침투될 수 있다.
도 11은 반응 플라즈마에 의해 처리된 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 먼저, 상기 기판(10)은 상기 컨베이어(302)에 의해 상기 로더로부터 기판 가열부(336)를 통해 플라즈마 발생 챔버(314)의 내부 공간(314b)으로 이송되며, 상기 기판(10) 상의 포토레지스트 패턴(42) 및 잔류 불순물(46)은 반응 플라즈마(30)에 의해 제거된다. 이때, 상기 기판(10)은 약 20 내지 300℃ 정도의 공정 온도로 가열되며, 상기 플라즈마 발생 챔버(314)의 내부 공간(314b)은 대기압 상태로 유지된다. 또한, 상기 반응 가스의 유량은 약 30 내지 3000SCCM 정도로 유지될 수 있다. 한편, 상기 반응 플라즈마(30)에 의해 처리된 기판(10) 및 물질막 패턴(44) 상에는 약 1 내지 30% 정도의 포토레지스트(48) 및 불순물(46)이 잔류할 수 있다.
도 12는 세정액 및 세정 가스에 의해 처리된 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 상기 반응 플라즈마(30)에 의해 처리된 기판(10)은 상기 컨베이어(302)에 의해 제1 세정 챔버(342)의 내부 공간(342b)으로 이송되며, 상기 기판 상의 잔류물(46)은 상기 세정액에 의해 일차적으로 제거된다. 구체적으로, 상기 기판(10) 상의 잔류 포토레지스트(48) 및 상기 유기물은 상기 세정액으로서 사용되는 오존수에 의해 충분히 제거된다.
또한, 상기 세정액에 의해 일차 세정된 기판(10)은 린스액으로서 사용되는 초순수에 의해 린스된 후, 상기 컨베이어(302)에 의해 상기 제1 세정 챔버(342)로부터 반출된다.
이어서, 상기 세정액에 의해 일차 세정된 기판(10)은 상기 컨베이어(302)에 의해 제2 세정 챔버(372)의 내부 공간(372b)으로 이송되며, 상기 기판(10) 상의 잔류물은 상기 세정 가스에 의해 이차적으로 제거된다. 구체적으로, 상기 일차 세정된 기판(10) 상에 잔류하는 무기물은 상기 세정 가스로서 사용되는 수소 및 암모니아의 혼합 가스에 의해 충분히 제거된다.
계속해서, 상기 이차 세정된 기판(10)은 컨베이어(302)에 의해 건조 챔버(392)의 건조 공간(392b)으로 이송되며, 상기 기판 건조부(390)에 의해 건조된다. 구체적으로, 상기 기판 건조부(390)는 상기 기판(10)을 약 20 내지 100℃로 가열함으로써 상기 기판(10)을 완전히 건조시킨다. 이때, 상기 기판(10) 상으로 건조 가스가 제공될 수도 있다. 상기 건조 가스로는 청정 공기 또는 질소 가스가 사용될 수 있다.
마지막으로, 상기 건조된 기판(10)은 언로더에 의해 상기 포토레지스트 제거 장치(300)로부터 제거된다.
한편, 상기에서는 물질막 패턴(44)을 형성하기 위한 이방성 식각에서 식각 마스크로서 포토레지스트 패턴(42)이 사용되는 경우 상기 포토레지스트 패턴 및 잔류 불순물을 제거하는 방법에 대하여 상세하게 설명하였으나, 상기 포토레지스트 제거 방법은 상기 포토레지스트 패턴(42)이 이온 주입 공정에서 이온 주입 마스크 로서 사용되는 경우에도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
상기와 같은 본 발명 실시예들에 따르면, 기판 상의 포토레지스트 패턴 및 잔류 불순물은 상기 포토레지스트 제거 장치에 의해 인라인 방식으로 제거될 수 있다. 따라서, 개별적으로 설치된 애싱 장치 및 세정 장치들 사이에서 기판이 이송되는 동안 발생되는 손상 및 오염이 방지될 수 있다.
또한, 종래의 포토레지스트 제거 방법 및 장치와 비교하여 케미컬들의 사용이 불필요하므로 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조 비용이 절감될 수 있으며, 상기 케미컬들에 의한 환경 오염을 방지할 수 있다. 추가적으로, 상기 종래의 애싱 장치 및 세정 장치들과 비교하여 본 발명의 실시예들에 따른 포토레지스트 제거 장치는 인라인 방식으로 구성되므로 클린룸의 공간 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 기판을 컨베이어 상에 위치시키는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 반응 플라즈마를 제공하는 단계;
    상기 반응 플라즈마에 의해 처리된 기판 상의 잔류물을 일차 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 세정액을 제공하는 단계; 및
    상기 잔류물을 이차 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 세정 가스를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 반응 플라즈마, 상기 세정액 및 상기 세정 가스는 상기 컨베이어에 의해 상기 기판이 이송되는 동안 순차적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정 또는 이온 주입 공정이 수행된 후 상기 컨베이어 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응 플라즈마를 제공하는 단계는 대기압 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세정액은 오존수를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세정 가스는 수소 및 암모니아를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반응 플라즈마를 제공하기 전에 상기 기판을 공정 온도로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 잔류물을 이차 제거한 후 상기 기판을 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 방법.
  8. 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 기판 상으로 상기 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 반응 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생부;
    상기 플라즈마 발생부와 인접하여 배치되며, 상기 반응 플라즈마에 의해 처리된 기판 상의 잔류물을 일차 제거하기 위하여 상기 기판 상으로 세정액을 제공하는 제1 기판 세정부;
    상기 제1 기판 세정부와 인접하여 배치되며, 상기 잔류물을 이차 제거하기 위하여 상기 세정액에 의해 처리된 기판 상으로 세정 가스를 제공하는 제2 기판 세정부; 및
    상기 기판이 상기 플라즈마 발생부, 상기 제1 기판 세정부 및 상기 제2 기판 세정부를 순차적으로 통과하도록 상기 기판을 이송하는 컨베이어를 포함하는 포토레지스트 제거 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부를 기준으로 상기 제1 기판 세정부와 대향하여 배치되며, 상기 기판을 공정 온도로 가열하기 위한 기판 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 기판 세정부와 인접하여 배치되며, 상기 세정 가스에 의해 처리된 기판을 건조시키기 위한 기판 건조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 기판이 통과되는 상기 플라즈마 발생부 내부는 대기압으로 유지되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 세정액은 오존수를 포함하며, 상기 제1 기판 세정부는 상기 기판의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 세정 가스는 수소 및 암모니아를 포함하며, 상기 제2 기판 세정부는 상기 기판의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는,
    상기 기판이 통과하는 내부 공간을 갖는 플라즈마 발생 챔버;
    상기 반응 플라즈마를 형성하기 위한 전원이 인가되며 상기 내부 공간을 통과하는 기판의 상부에 배치되는 전극 조립체;
    상기 내부 공간을 통과하는 기판 아래에 배치되는 접지 전극;
    상기 전극 조립체의 하부면 상에 배치되는 제1 유전체 장벽막;
    상기 내부 공간을 통과하는 기판과 상기 접지 전극 사이에 배치되는 제2 유전체 장벽막; 및
    상기 내부 공간으로 반응 가스를 제공하기 위한 노즐 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 기판의 이송 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 배치되어 지그재그 형태로 연장하는 적어도 하나의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거 장치.
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