KR100737749B1 - 리모트 플라즈마 애싱 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 라디칼을 이용하여 기판의 포토레지스트를 제거하는 리모트 플라즈마 애싱 장치에 관한 것이다. 본 발명의 리모트 플라즈마 애싱 장치는 기판이 놓여지는 서셉터를 갖는 공정챔버와, 공정챔버에서 필요로 하는 라디칼을 생성하는 리모트 플라즈마 소스, 공정챔버와 리모트 플라즈마 소스 사이를 연결하는 그리고 리모트 플라즈마 소스에서 생성된 라디칼이 공정챔버로 이동되도록 이동통로를 갖는 도킹 어댑터 및 도킹 어댑터를 가열하는 제1가열부재, 상기 공정챔버내에 설치되어 상기 도킹 어댑터를 통해 공급되는 라디칼을 상기 공정챔버내로 균일하게 분사되도록 하는 가스 분배 플레이트 그리고 상기 가스 분배 플레이트를 가열하는 제2가열부재를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 라디칼이 이동하는 경로의 온도가 높아짐으로써 라디칼 손실을 최소화 할 수 있다.
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치의 단면 구성도;
도 2는 도킹 어댑터의 부분 단면도;
도 3 및 도 4는 가스 분배 플레이트의 부분 단면도 및 평면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 공정챔버
120 : 척플레이트
130 : 리모트 플라즈마 소스
140 : 도킹 어댑터
150 : 제1가열부재
본 발명은 반도체 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라디칼을 이용하여 기판의 포토레지스트를 제거하는 리모트 플라즈마 애싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
포토레지스트(PR) 건식 제거 방법으로는 폴리머화된 유기물질인 포토레지스 트에 산소 라디칼(radical)과 작용시켜 이산화탄소로 형성하거나, 기판이 안착되는 척(chuck)내에 가열블록을 사용하여 150-350도의 고열로 포토레지스트를 태움으로서 포토레지스트를 기판 표면에서 제거하는 애싱(ashing) 방법이 사용된다. 따라서, 애싱 장치에서는 산소를 공급하고 산소에 고주파 전계를 인가하여 플라즈마화 하는 작업이 이루어진다.
애싱 장치는 웨이퍼가 놓이는 공정챔버 자체에서 산소 플라즈마가 형성되어 기판 표면의 포토레지스트와 작용하는 방식, 공정챔버와 분리되는 공간에서 산소 플라즈마를 형성하여 산소 라디칼을 공급하는 리모트 플라즈마 방식이 있다.
두 번째 방식인 리모트 플라즈마 방식의 애싱장치는 가열블록을 통한 척플레이트(chuck plate)를 이용하여 기판에 열을 직접 가하는 방식을 채택하고 있다. 하지만, 기존의 척플레이트를 이용한 방식은 리모트 플라즈마 소스로부터 공정챔버로 산소 라디칼이 이동되는 도킹 어댑터까지 충분한 열을 공급하지 못하고 일정 온도 이하에서 세추레이션(saturation)되는 경향을 나타낸다. 도킹 어댑터의 온도가 낮으면 라디칼이 그 도킹 어댑터의 벽면에서 1차 반응하게되어 기판과 반응해야할 라디칼의 손실이 발생되고, 전체적으로 애싱 공정 효율, 특히 애싱비가 현저하게 낮아지는 문제점을 갖고 있다.
또한, 기존의 리모트 플라즈마 방식의 애싱 장치는 척플레이트를 통해 기판에 열을 직접 가하는 방식이기 때문에, 기판의 급격한 온도 상승으로 포토레지스트 내의 용매가 급격하게 휘발하여 포토레지스트 표면이 터지는 소위 '파핑(popping)' 현상이 발생하게 된다. 또한 기판 표면의 포토레지스트막에 산소 라디칼이 작용하 여 포토레지스트막을 제거하는 과정에서, 반응 부산물(포토레지스트의 막 성분) 일부가 공정챔버와 배플 플레이트(일명 가스 분배 플레이트 라고도 함) 표면에 재증착된다. 이렇게 공정챔버와 배플 플레이트 표면에 달라붙은 반응 부산물을 제거하기 위한 보수 빈도와 보수 시간은 장치의 사용 효율을 저하시키는 원인이 되고 있다.
이에 본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 리모트 플라즈마 소스로부터 공정챔버로 이동하는 과정에서 산소 라디칼의 손실을 최소화할 수 있는 새로운 형태의 리모트 플라즈마 애싱 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 기판의 급격한 온도 상승으로 인한 포토레지스트 표면에서의 파핑현상을 최소화하고 애싱과정에서 부착되는 물질로 인한 보수 시간을 줄일 수 있는 리모트 플라즈마 애싱 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치는 기판이 놓여지는 서셉터를 갖는 공정챔버; 상기 공정챔버에서 필요로 하는 라디칼을 생성하는 리모트 플라즈마 소스; 상기 공정챔버와 상기 리모트 플라즈마 소스 사이를 연결하는 그리고 상기 리모트 플라즈마 소스에서 생성된 라디칼이 상기 공정챔버로 이동되도록 이동통로를 갖는 도킹 어댑터; 및 상기 도킹 어댑터를 가열하는 제1가열부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1가열부재는 상기 도킹 어댑터의 몸체 내부에 설치되는 히팅 코일을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면,상기 리모트 플라즈마 애싱 장치는 상기 공정챔버내에 설치되어 상기 도킹 어댑터를 통해 공급되는 라디칼을 상기 공정챔버내로 균일하게 분사되도록 하는 가스 분배 플레이트와; 상기 가스 분배 플레이트를 가열하는 제2가열부재를 더 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치는 기판이 놓여지는 서셉터를 갖는 공정챔버; 상기 공정챔버에서 필요로 하는 라디칼을 생성하는 리모트 플라즈마 소스; 상기 공정챔버와 상기 리모트 플라즈마 소스 사이를 연결하는 그리고 상기 리모트 플라즈마 소스에서 생성된 라디칼이 상기 공정챔버로 이동되도록 이동통로를 갖는 도킹 어댑터; 상기 도킹 어댑터를 통해 공급되는 라디칼을 상기 공정챔버내로 균일하게 분사되도록 하는 가스 분배 플레이트; 및 상기 리모트 플라즈마 소스로부터 상기 가스 분배 플레이트로 이동하는 라디칼의 활성화를 위해 열에너지를 제공하는 가열부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열부는 상기 도킹 어댑터에 설치되는 제1가열부재와; 상기 가스 분배 플레이트에 설치되는 제2가열부재를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수 있다. 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공 되는 것이다. 도면들에 있어서, 각각의 장치는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 개략적으로 도시된 것이다. 또한, 각각의 장치에는 본 명세서에서 자세히 설명되지 아니한 각종의 다양한 부가 장치가 구비되어 있을 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치의 단면 구성도이다. 도 2는 도킹 어댑터의 부분 단면도이다. 도 3과 도4는 가스 분배 플레이트의 부분 단면도 및 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)는 리모트 플라즈마 소스에서 생성되는 라디칼을 이용하여 반도체 소자 제조용 기판(이하 기판이라고 함)의 표면을 애싱하기 위한 반도체 제조 장치이다.
상기 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)는, 소정의 밀폐된 분위기를 제공하는 공정챔버(process chamber, 110)가 있고, 이 공정챔버(110) 내부에는 게이트도어의 개방에 따라 로봇에 의해 투입 위치되는 기판(w)의 저면을 받쳐 지지하는 척플레이트(120)가 구비된다. 도시하지는 않았지만, 상기 척플레이트(120)는 기판을 일정온도로 가열하기 위한 히터 및 상술한 로봇으로 하여금 기판의 이송이 용이하도록 기판을 지지하는 형태로 승하강 구동하는 리프트 어셈블리 등이 구비된 통상의 구성을 갖는다. 상기 공정챔버(110)의 바닥에는 진공펌프(미도시됨)에 연결되는 진공흡입포트(vacuum suction port, 116)가 형성되어 있으며, 이를 통해 공정챔버(110) 내부를 진공상태로 만들게 된다.
상기 공정챔버(110)의 상부에는 리모트 플라즈마 소스(130)가 위치되며, 상기 리모트 플라즈마 소스(130)에서 생성된 라디칼은 도킹 어댑터(140)를 통해 상기 공정챔버(110)로 제공된다. 도 2를 참조하면, 상기 도킹 어댑터(140)는 상기 리모트 플라즈마 소스(130)에서 생성된 라디칼이 상기 공정챔버(110)로 이동되도록 이동통로(142)를 제공한다. 이 이동통로(142)는 좁은 유입구(리모트 플라즈마 소스측)와, 넓은 배출구(공정챔버측)를 갖는 방사형으로 이루어진다. 상기 도킹 어댑터(140)는 제1가열부재(150)에 의해 일정한 온도(예컨대, 40-150도)로 가열된다. 이렇게, 상기 도킹 어댑터(140)가 일정한 온도로 가열됨으로써 라디칼 손실을 최소화할 수 있다. 상기 제1가열부재(150)는 상기 도킹 어댑터를 이루는 몸체에 내장되는 히팅코일로 이루어진다. 선택적으로 상기 제1가열부재(150)는 상기 도킹 어댑터의 몸체 외주면에 설치될 수 있으며, 상기 제1가열부재는 히팅코일 이외에 히팅자켓 또는 고온의 유체가 흐르는 히팅파이프 등을 사용할 수 있다. 상기 도킹 어댑터는 알루미늄과 같은 금속 물질로 이루어진다.
이처럼, 본 발명의 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)는 리모트 플라즈마 소스에서 생성된 라디칼이 공정챔버(110)로 이송되는 중간 연결부분이 도킹 어댑터(140)에서의 손실을 최소화함으로써, 기판에 많은 양의 활성화된 산소 라디칼을 공급하여 우수한 애싱비(ashing rate)를 얻을 수 있는 것이다.
한편, 상기 도킹 어댑터(140) 바로 아래에는 상기 기판(w)에 대향하여 공정가스를 분사하는 가스 분배 플레이트(Gas Distribution Plate, GDP;160)가 설치된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 가스 분배 플레이트(160)는 알루미늄 재질에 표면을 산화시켜 형성하며, 균일한 라디칼 공급을 위해 동심원주에 일정 간격으로 형성되는 다수의 분사공(162)들을 갖는다. 그리고 상기 가스 분배 플레이트(160)는 제2가열부재(170)에 의해 가열된다. 상기 제2가열부재(170)는 상기 가스 분배 플레이트(160)에 설치되는 200-250도의 고열을 발생하는 히팅코일을 포함한다. 상기 제2가열부재(170)에 의해 일정온도 이상으로 가열된 가스 분배 플레이트(160)는 공정챔버내로 분사되는 산소 라디칼에 열에너지를 공급하여 애싱 효율을 상승시키며, 애싱 공정중 발생한 포토레지스트막 성분이 증착되기 어려워 분사공(162)이 증착막(반응 부산물)으로 폐쇄되거나 좁아지는 문제를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판이 놓여지는 척플레이트와 가스 분배 플레이트에 의해 기판이 상부와 하부에서 동시에 가열되는 방식을 채택하고 있기 때문에, 기판의 균일한 온도 상승이 가능하여 포토레지스트의 파핑현상을 억제할 수 있다.
본 발명은 리모트 플라즈마 소스와 공정챔버를 연결하는 도킹 어댑터를 일정온도로 가열하여 이 도킹 어댑터를 지나가면서 발생되는 라디칼의 손실을 최소화해주는데 그 특징이 있다. 또한, 본 발명은 가스 분배 플레이트를 일정온도로 가열하여 라디칼의 활성화를 통해 애싱 효율을 높일 수 있고, 애싱 과정에서 부착되는 물질(반응 부산물)을 감소시킬 수 있는 특징이 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 공정챔버로 제공되는 라디칼의 손실을 최소화하여, 기판에 많은 양의 활성화된 산소 라디칼을 공급해줌으로써 우수한 애싱비(ashing rate)를 얻을 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 공정챔버로 공급되는 라디칼은 가열된 가스 분배 플레이트를 통과하는 라디칼은 열에너지를 받아 더욱 활성화되어 애싱 효율이 증가되고, 척플레이트와 가스분배플레이트에 의해 기판 상하에서 기판을 가열하는 것이 가능해 파핑 현상 발생을 억제할 수 있어, 포토레지스트 막 성분의 증착으로 인한 장치 보수 필요가 적어 장치 운영 효율이 높다.
Claims (7)
- 리모트 플라즈마 애싱 장치에 있어서:내부에 애싱 공정을 수행하는 공간을 제공하는 공정챔버;상기 공정챔버 내부 하측에 구비되어 기판의 처리면이 상부를 향하도록 지지하는, 그리고 상기 기판의 저면 방향으로 상기 기판을 가열하는 히터를 가지는 척 플레이트;라디칼을 생성하는 리모트 플라즈마 소스;상기 공정챔버와 상기 리모트 플라즈마 소스 사이를 연결하는 그리고 상기 라디칼이 상기 공정챔버로 이동되도록 이동통로를 갖는 도킹 어댑터;상기 도킹 어댑터를 통해 공급되는 라디칼을 상기 공정챔버 내 상기 기판의 처리면을 향해 균일하게 분배시키는 가스 분배 플레이트;상기 라디칼이 상기 이동통로의 벽면에서 반응되어 손실되는 것을 방지하도록, 상기 도팅 어댑터를 가열하는 제1가열부재;상기 가스 분배 플레이트가 상기 기판의 처리면 방향으로 상기 기판을 가열하도록 상기 가스 분배 플레이트에 구비되는 제2가열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1가열부재는,상기 도킹 어댑터의 몸체를 이루는 벽멱에 설치되는 히팅 코일을 포함하고,상기 제2가열부재는,상기 가스 분배 플레이트에 설치되는 히팅 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 장치.
- 애싱 공정을 수행하는 방법에 있어서,생성된 라디칼을 기판의 처리면에 분사하여 애싱 공정을 수행하되, 상기 기판은 공정시 처리면 및 저면 방향으로의 가열을 수행하는 각각의 가열부재에 의해 가열이 동시에 이루어져 기판 표면에 형성된 포토레지스트의 파핑현상이 방지되는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 기판으로 분사되는 라디칼은상기 기판의 처리면에 분사되기 전에 가열되는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 기판으로 분사되는 라디칼은,상기 기판의 처리면에 도달되기 전에 다수의 홀들이 형성되는 가스 분배 플레이트에 의해 균일하게 분배되는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 방법.
- 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기판의 처리면 방향으로의 가열은,상기 라디칼을 균일하게 분배시키는 가스 분배 플레이트에 제공된 가열부재에 의해 이루어지고,상기 기판의 저면 방향으로의 가열은,상기 기판을 지지하는 척 플레이트에 제공된 가열부재에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 방법.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 라디칼은,상기 가스 분배 플레이트로 이동되기 전에 가열됨으로써, 상기 기판에 도달되기 전에 손실이 감소되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 방법.
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| KR100191712B1 (ko) | 1995-06-30 | 1999-06-15 | 김영환 | 반도체 소자 식각 장치용 쳄버 |
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| KR100450643B1 (ko) | 2003-09-26 | 2004-10-01 | 코닉시스템 주식회사 | 플라즈마 급속열처리 장치 |
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2005
- 2005-01-27 KR KR1020050007492A patent/KR100737749B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR101161200B1 (ko) * | 2010-11-12 | 2012-07-02 | (주) 엔피홀딩스 | 플라즈마 처리 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20060086629A (ko) | 2006-08-01 |
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