KR100719183B1 - 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치는, 내부에 수중공간이 형성된 반응케이스; 이 반응케이스 내부에 반도체 세정용의 순수를 공급하는 순수공급부; 반응케이스 내부에 산소를 공급하는 산소공급부; 반응케이스 내부에 설치되는 한 쌍 이상의 전극과, 이 전극에 전원을 인가하는 전원인가부; 및 반응케이스 내에서 플라즈마 방전에 의해 생성되는 활성라디칼을 강제로 순환시키는 활성라디칼 순환부를 포함한다. 상기와 같은 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치는 산화력이 높은 활성라디칼과 활성라디칼이 용존된 순수를 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트를 효과적으로 제거할 수 있다.
반도체, 플라즈마, 방전, 활성라디칼
Description
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치의 구성도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 제거장치 110 : 반응케이스
120 : 순수공급부 130 : 산소공급부
140 : 전원인가부 150 : 활성라디칼 순환부
160 : 세정수 순환부 170 : 산기판
본 발명은 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트를 제거하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 기술이 날로 초 고집적화/미세화됨에 따라 최첨단의 제조기술에 의하여 고도의 정밀가공이 수행됨에 따라, 이를 달성하기 위하여 반도체 웨이퍼 의 높은 청정도가 요구된다.
그러나 모든 반도체 웨이퍼 공정은 그 자체가 오염발생을 동반하는 경우가 많기 때문에 각 공정 후 반도체 웨이퍼 표면의 오염물은 기하급수적으로 늘어나게 되고 소자의 성능과 수율에 직접적인 영향을 미치게 된다.
따라서, 반도체 웨이퍼 공정상에서 반도체 웨이퍼 표면의 모든 오염물을 완벽히 제거하는 것이 요구되며, 이를 위하여, 실리콘 기판표면의 초기세정, 산화전처리 후 세정, CVD 전처리 세정, 스파터 전처리세정, 드라이에칭 후처리 및 에칭 후처리 세정, CMP 후처리 세정 등의 다양한 공정에서 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정공정이 적용되게 된다.
상기 세정 공정으로서, 일반적으로 많이 사용되는 것은 습식 세정공정이다.
상기 습식 세정공정은 SC1(Standard Clean-1, APM)세정공정, SC2(Standard Clean-2, HPM) 세정공정, SPM(Sulfuric acid peroxide mixture)세정공정, 희석HF(Dilute HF)세정공정 등이 있다.
상기 SC1 (Standard Clean-1, APM) 세정 공정은 암모니아, 과산화수소 그리고 물을 1:1:5의 비율(NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5)로 혼합하여 75~90˚C 정도의 온도에서 암모니아에 의한 반도체 웨이퍼 표면의 에칭과 과산화수소에 의한 반도체 웨이퍼 표면의 산화 반응을 동시에 발생시킴으로써, 먼지조각(particle)과 유기 오염물을 효과적으로 제거한다.
그러나, SC1 세정 공정은 상기 SC1용액의 낮은 레독스 포텐셜(Redox potential)에 의해 표면의 금속 오염을 피할 수 없다. 이와 같은 문제점을 해결하 기 위하여 SC2 세정 공정이 도입되었다.
이 SC2 (Standard Clean-2, HPM) 세정 공정은 염산, 과산화수소 그리고 물을 1:1:5의 비율(HCl:H2O2:H2O = 1:1:5)로 혼합하여 75~90˚C 정도의 온도에서 천이성 금속 오염물을 제거하기 위해 사용되고 있다. 과산화수소와 염산에 의한 전지 화학적 반응에 의해 반도체 웨이퍼 표면과 전기적으로 결합한 금속 오염물을 효과적으로 제거한다.
그리고, 상기 SPM 공정은 황산과 과산화수소를 혼합한 SPM (Piranha) 용액을 이용하는데, 이 SPM 공정은 과산화수소에 의한 유기물 산화와 용해 반응과 황산에 의한 유기물 버닝(burning) 반응을 통하여 효과적으로 고온에서 감광제나 계면활성제 같은 유기 오염물을 제거한다.
한편, 상기 세정 공정들은 모두 산화제를 포함하고 있어 세정 공정 후 웨이퍼 표면에 화학적 산화막이 생성된다는 문제점을 가진다.
이와 같은 산화막을 제거하기 위하여 희석 HF 세정공정이 수행된다. 상기 희석 HF 세정공정은 세정 공정 중 가장 마지막에 수행되어, 반도체 웨이퍼 표면의 자연산화막을 효과적으로 제거하고 동시에 자연 산화막 내에 포함되어 있는 금속 오염물을 효과적으로 제거한다.
그러나, 상기한 종래의 습식 세정공정은 다음과 같은 문제점을 또한 가진다.
상기 SC1세정공정은 암모니아의 증발에 의한 세정 효과 감소, 과산화수소의 농도 감소에 의한 표면 거칠기 증가 등의 문제점을 가지고 있고, 상기 SC2 세정 공정은 세정 비용과 환경적 문제를 발생시키며, 또한, SPM 공정에서 사용되는 SPM용 액(Piranha 용액)은 황산과 과산화수소만을 혼합하여 사용하는 것으로, 세정 공정 비용이 비싸고, 고온에서 사용하기 때문에 수조(bath) 수명이 짧다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 희석 HF공정은 HF 용액 내 과산화수소가 첨가됨에 따라 과산화수소에 의한 표면 국부 산화에 의해 표면의 거칠기가 증가하게 된다는 문제점을 가진다.
즉, 종래의 습식 세정공정은 과산화수소를 기본으로 하고 있는 용액을 이용함으로써, 세정액의 수명 감소, 미량금속(trace metal)의 오염, 화학 폐수처리량의 증가 등의 여러 문제점을 발생시키고 있는 것이다.
이를 위하여, 종래의 순수(DIW:DI water)에 H2O2를 희석시키는 방법을 대신하여, 산화환원에너지(redox potential)가 높은 O3와 OH 라디칼 등의 활성라디칼을 순수에 생성시킴으로써, 발생되어지는 오염물을 세정하여 농도를 감소시키는 방안이 제안되었다.
그러나, 이 방식은 환경적 경제적 측면에서 유리할 뿐 아니라 화학적 화합물들에 의한 재오염을 방지하는 순수한 세정 용액을 제공할 수 있었으나, 산화력이 높은 활성라디칼을 안정적이며 연속적으로 확보하지 못하였다.
뿐만 아니라, 반도체 웨이퍼를 반응케이스 외측에 배치시켜 순수한 세정 용액을 상기 반도체 웨이퍼에 간접적으로 공급하여 세정시킴으로써, 공급되는 상기 세정 용액의 양에 비해 세정율이 낮다는 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 종래에 사용되 는 세정용 화학 첨가제를 사용하지 않고, 수중에서 플라즈마 방전을 안정적으로 유지하여, 상기 반도체 웨이퍼에 형성되어 있는 포토레지스트를 효과적으로 제거할 수 있는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 상기 반도체 웨이퍼에 산화력이 높은 활성라디칼이 용존된 순수를 직접적으로 공급하여 상기 반도체 웨이퍼의 세정율을 높일 수 있는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 수중공간이 형성된 반응케이스; 상기 반응케이스 내부에 순수를 공급하는 순수공급부; 상기 반응케이스 내부에 산소를 공급하는 산소공급부; 상기 반응케이스 내부에 설치되는 한 쌍 이상의 전극과, 상기 전극에 전원을 인가하는 전원인가부; 및 상기 반응케이스 내에서 플라즈마 방전에 의해 생성되는 활성라디칼을 강제로 순환시키는 활성라디칼 순환부를 포함하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치를 제공한다.
덧붙여, 상기 활성라디칼이 용존된 순수를 강제로 순환 및 가열시키는 세정수 순환부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응케이스 내측에 구비되고, 상기 전극의 상부에 위치하는 반도 체 웨이퍼 장착부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 한 쌍 이상의 전극은 전원이 인가됨에 따라 방전하는 방전극과, 그 방전극에 대면하는 접지극을 포함한다.
또한, 상기 전원인가부는 고전압을 인가하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 전극의 하측에는 상기 활성라디칼이 상기 반응케이스 내로 골고루 분포되어 진입할 수 있도록 산기판이 배치될 수 있다.
이와 함께, 상기 산소공급부는 상기 산기판의 하측에 산소를 공급하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 한 쌍 이상의 전극이 설치된 반응케이스를 설치하는 단계와; 상기 반응케이스 내부에 순수와 산소를 공급하는 단계와; 상기 한 쌍의 전극에 전원을 인가하여 플라즈마 방전을 유도하는 단계와; 상기 플라즈마 방전에 의해 활성라디칼을 발생시키는 단계와; 상기 활성라디칼을 강제 순환시켜 상기 활성라디칼을 고농축 시키는 단계와; 고농축된 상기 활성라디칼이 용존된 순수를 이용하여 반도체 웨이퍼에 형성된 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거방법을 제공한다.
여기서, 세정수 순환부를 통해 상기 활성라디칼이 용존된 순수가 가열되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응케이스 내에 상기 활성라디칼이 고른 분포로 진입할 수 있도록 상기 활성라디칼이 산기판을 거치는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치의 구조를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치(100)는, 반응케이스(110), 순수공급부(120), 산소공급부(130), 전원인가부(140), 활성라디칼 순환부(150)를 포함한다.
구체적으로, 상기 반응케이스(110) 내부에는 수중공간이 형성되고, 상기 반응케이스(110) 내부의 하측에는 한 쌍 이상의 전극이 구비된다.
이와 함께, 상기 전극의 하측에는 산기판(170)이 더 구비된다.
여기서, 상기 산기판(170)은 다수개의 미세한 기공이 형성되어, 상기 산기판(170)을 통과하는 기체를 상기 반응케이스(110) 내에 일정하게 분산시켜 공급할 수 있다.
때문에, 상기 반응케이스(110)의 외부에 위치하는 산소공급부(120)는 상기 반응케이스(110) 내부에 산소를 골고루 분포하여 진입시키기 위해 상기 산기판(170)의 하측에서 상기 반응케이스(110) 내부로 산소를 공급한다.
아울러, 상기 반응케이스(110)의 외부에 위치하는 상기 순수공급부(120)는 상기 반응케이스(110) 내로 순수를 공급한다.
한편, 상기 전극은 상기 전원인가부(140)로부터 전원이 인가되는 방전극 및 접지상태인 접지극으로 구성된다.
이들 전극은 내부식성의 금속봉으로 이루어지며, 표면은 금속오염물이 발생되지 않도록 세라믹 계통의 유전체층으로 코팅하여 사용하는 것이 바람직하다.
이는, 상기 활성라디칼이 용존된 순수를 반도체 웨이퍼 세정에 사용하는 경우, 전극에서 이물질이 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다.
덧붙여, 상기 전극은 상기 전원인가부(140)로부터 고전압이 인가되어 작동한다.
전압이 인가된 상기 전극은 상기 반응케이스(110) 내에 확보된 상기 순수와 산소의 2상의 공간에서 플라즈마 방전을 발생시킨다.
한편, 상기 플라즈마 방전에 의해 발생된 상기 활성라디칼은 상기 활성라디칼 순환부(150)에 의해 지속적으로 강제 순환된다.
상기와 같이 지속적으로 순환하는 활성라디칼은 상기 반응케이스(110) 내에서 고농축되며, 동시에 상기 순수에 용존되어 세정율이 뛰어난 세정수를 만들게 된다.
한편, 상기 반응케이스(110) 내측의 상기 전극 상부에 반도체 웨이퍼 장착부가 위치한다.
상기 반도체 웨이퍼는 상기 반도체 웨이퍼 장착부에 안착하며, 상기 활성라디칼이 용존된 순수와 상기 산기판(170)을 통과하는 활성라디칼에 의해 직접 세정된다.
상기와 같이 상기 반응케이스(110) 내에서 세정이 이루어지는 상기 반도체 웨이퍼는 상기 반도체 웨이퍼에 형성되어 있는 포토레지스트를 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 상기 반응케이스(110)와 연통되는 세정수 순환부(160)는 상기 활성라디칼이 용존된 순수를 강제로 순환 및 가열시킨다.
이는 고온에서 높은 효과를 내는 상기 활성라디칼이 용존된 순수의 특성을 이용한 것으로, 상기 반도체 웨이퍼에 형성되어 있는 포토레지스트를 제거하는 시간을 단축시킨다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 반응케이스(110) 내의 반도체 웨이퍼 장치부에 상기 반도체 웨이퍼를 배치한다.
아울러, 상기 반응케이스(110) 내부에 순수를 공급한다.
이와 함께, 상기 반응케이스(110) 내부에 산소를 공급한다.
여기서, 상기 산소는 상기 반응케이스(110) 내로 골고루 분산될 수 있도록 상기 산기판(170)의 하측을 통과하며 상기 반응케이스(110) 내부로 진입할 수 있게 한다.
그리고, 상기 전원인가부(140)에서 방전극에 고전압을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시킨다.
이때 전극 사이는 단순히 순수만 매질로 존재하는 것이 아니라, 기포형태의 산소가 함께 공존하기 때문에, 플라즈마 방전이 발생하게 된다.
이와 같은 플라즈마 방전상태가 유지되면, 수중에서는 지속적으로 다량의 활성라디칼이 발생하게 된다.
이들은 상기 순수와 반응하여 산화력이 높은 세정수가 발생하게 되며, 상기 활성라디칼 순환부(150)에 의해 강제로 순환하게 된다.
동시에 상기 반응케이스(110) 내부에는 상기 활성라디칼이 용존된 순수가 만들어지게 된다.
여기서, 상기 활성라디칼이 용존된 순수는 상기 세정수 순환부(160)에 의해 60℃~ 100℃의 고온으로 가열될 수 있다.
이렇게 제조된 산화력이 높은 활성라디칼이 용존된 고온의 순수는, 상기 반도체 웨이퍼에 형성되어 있는 포토레지스트를 보다 효과적으로 제거하고, 제거 시간도 단축할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치에 의하면,
첫째, 활성라디칼 순환부를 구비하여 수중의 활성라디칼을 지속적으로 농축시켜, 반도체 웨이퍼에 형성되어 있는 포토레지스트를 효과적으로 제거할 수 있다.
둘째, 세정수 순환부를 구비하여 산화력이 높은 활성라디칼이 용존된 순수를 가열함으로써, 포토레지스트를 효과적으로 제거하고, 제거시간도 단축할 수 있다.
셋째, 반도체 웨이퍼를 상기 반응케이스 내부에 위치시켜, 활성라디칼과 활성라디칼이 용존된 순수를 직접적으로 반도체 웨이퍼에 공급하여 반도체 웨이퍼에 형성된 포토레지스트를 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
Claims (10)
- 내부에 수중공간이 형성된 반응케이스;상기 반응케이스 내부에 순수를 공급하는 순수공급부;상기 반응케이스 내부에 산소를 공급하는 산소공급부;상기 반응케이스 내부에 설치되는 한 쌍 이상의 전극과, 상기 전극에 전원을 인가하는 전원인가부;상기 반응케이스 내에서 플라즈마 방전에 의해 생성되는 활성라디칼을 강제로 순환시키는 활성라디칼 순환부; 및상기 전극의 하측에 배치되고, 상기 활성라디칼이 상기 반응케이스 내로 골고루 분포되어 진입할 수 있도록 하는 산기판을 포함하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치.
- 제 1항에 있어서,상기 활성라디칼이 용존된 순수를 강제로 순환 및 가열시키는 세정수 순환부를 포함하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치.
- 제 1항에 있어서,상기 반응케이스 내측에 구비되고, 상기 전극의 상부에 위치하는 반도체 웨이퍼 장착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치.
- 제 1항에 있어서,상기 한 쌍 이상의 전극은 전원이 인가됨에 따라 방전하는 방전극과, 그 방전극에 대면하는 접지극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치.
- 제 1항에 있어서,상기 전원인가부는 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 산소공급부는 상기 산기판의 하측에 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거장치.
- 한 쌍 이상의 전극이 설치된 반응케이스를 설치하는 단계와;상기 반응케이스 내부에 순수와 산소를 공급하는 단계와;상기 한 쌍의 전극에 전원을 인가하여 플라즈마 방전을 유도하는 단계와;상기 플라즈마 방전에 의해 활성라디칼을 발생시키는 단계와;상기 활성라디칼을 강제 순환시켜 상기 활성라디칼을 고농축시키는 단계와;고농축된 상기 활성라디칼이 용존된 순수를 이용하여 반도체 웨이퍼에 형성된 포토레지스트를 제거하는 단계; 및상기 반응케이스 내에 상기 활성라디칼이 고른 분포로 진입할 수 있도록, 상기 활성라디칼이 상기 전극 하층에 배치된 산기판을 거치는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거방법.
- 제 8항에 있어서,세정수 순환부를 통해 상기 활성라디칼이 용존된 순수가 가열되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 제거방법.
- 삭제
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| KR20160062876A (ko) * | 2014-11-26 | 2016-06-03 | 주식회사 플라즈맵 | 플라즈마 처리수 제조 장치 및 활성 가스 발생 장치 |
Citations (1)
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| JPH06163394A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-10 | Meidensha Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
2006
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101649865B1 (ko) * | 2014-11-26 | 2016-08-30 | 주식회사 플라즈맵 | 플라즈마 처리수 제조 장치 및 활성 가스 발생 장치 |
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