KR100783065B1 - 리모트 플라즈마 애싱 장치 - Google Patents

리모트 플라즈마 애싱 장치 Download PDF

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Abstract

리모트 플라즈마 애싱 장치는 공정 챔버, 리모트 플라즈마 생성기 및 플레이트를 포함한다. 공정 챔버는 기판을 가공하기 위한 공간을 제공한다. 리모트 플라즈마 생성기는 공정 챔버와 연결되며, 기판으로 제공되는 라디칼을 생성한다. 플레이트는 기판 상에 기판과 평행하도록 배치되고, 라디칼을 통과시키기 위한 다수의 관통홀을 가지며, 라디칼 생성시 발생한 이온을 반사시키기 위해 상부면에 다수의 볼록부를 갖는다. 따라서, 이온을 효과적으로 반사시킬 수 있다.

Description

리모트 플라즈마 애싱 장치{Apparatus for ashing using a remote plasma}
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 플레이트를 확대한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3의 플레이트들을 확대한 확대도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200 : 리모트 플라즈마 애싱 장치
110, 210 : 공정 챔버 120, 220 : 척
130, 230: 리모트 플라즈마 생성기 140, 240 : 도킹 어댑터
150, 250 : 발열부 160, 260 : 분배 플레이트
162 : 관통홀 164 : 볼록부
262 : 제1 플레이트 264 : 제1 관통홀
265 : 제1 볼록부 266 : 제2 플레이트
268 : 제2 관통홀 269 : 제2 볼록부
W : 기판
본 발명은 리모트 플라즈마 애싱 장치에 관한 것으로, 라디칼을 이용하여 기판의 포토레지스트를 제거하는 리모트 플라즈마 애상 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 식각 공정 후에는 상기 포토레지스트 패턴을 제거해야 한다. 상기 포토레지스트 패턴과 같은 포토레지스트의 건식 제거 방법으로는 폴리머화된 유기물질인 포토레지스트에 산소 라디칼(radical)과 작용시켜 이산화탄소로 형성하거나, 기 판이 안착되는 척(chuck)내에 가열블록을 사용하여 약 150℃ 내지 350℃의 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 공정 챔버 자체에서 산소 플라즈마가 형성되어 기판 표면의 포토레지스트와 작용하는 방식, 공정 챔버와 분리된 공간에서 산소 플라즈마를 형성하여 산소 라디칼을 공급하는 리모트 플라즈마 방식이 있다.
두 번째 방식인 리모트 플라즈마 방식의 애싱장치는 플라즈마를 생성하는 리모트 플라즈마 생성기로부터 발생한 산소 라디칼을 공정 챔버로 제공하여 상기 기판 표면의 포토레지스트를 애싱한다. 이때, 상기 플라즈마 형성시 발생한 이온이 상기 산소 라디칼과 함께 상기 공정 챔버로 제공되어 상기 기판의 표면을 손상시킨다.
상기 이온에 의한 상기 기판의 손상을 방지하기 위해 상기 공정 챔버의 상부에 분배 플레이트가 구비된다. 상기 분배 플레이트는 다수의 관통홀을 가지며, 상기 산소 라디칼은 통과시키고, 상기 이온은 반사시킨다. 하지만, 상기 이온이 상기 분배 플레이트와 접촉하는 영역에는 한계가 있어 상기 이온을 충분히 반사시키지 못한다. 따라서, 상기 이온에 의해 상기 기판의 표면이 손상된다.
본 발명의 실시예들은 이온과의 접촉 면적을 증가할 수 있는 분배 플레이트를 갖는 리모트 플라즈마 애싱 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치는 기판을 가공하기 위한 공간을 제공하는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버와 연결되며 상기 기판으로 제공되는 라디칼을 생성하는 리모트 플라즈마 생성기 및 상기 기판 상에 상기 기판과 평행하도록 배치되고, 상기 라디칼을 통과시키기 위한 다수의 관통홀을 가지며, 상기 라디칼 생성시 발생한 이온은 반사시키기 위해 상부면에 다수의 볼록부를 갖는 제1 플레이트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 플레이트의 하부에 이격되어 배치되며, 다수의 관통홀을 갖는 제2 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 플레이트는 상부면에 다수의 볼록부를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제1 플레이트의 관통홀들과 상기 제2 플레이트의 관통홀들은 서로 지그 재그 형태로 배치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치는 플레이트들의 상부면에 볼록부들을 구비하여 상기 이온과의 접촉 면적을 증가시킨다. 또한, 상기 플레이트들을 이중으로 구비하여 상기 이온과의 접촉 면적을 증가시킨다. 따라서, 상기 이온이 상기 플레이트들에 의해 반사되므로, 상기 이온에 의한 기판의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설 명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 플레이트를 확대한 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)는 리모트 플라즈마 생성기에서 생성되는 라디칼을 이용하여 반도체 소자 제조용 기판(이하 기판이라고 함)의 표면을 애싱하기 위한 반도체 제조 장치이다.
상기 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)는 공정 챔버(110), 척(120), 리모트 플라즈마 생성기(130), 도킹 어댑터(140), 발열부(150) 및 분배 플레이트(160)를 포함한다.
상기 공정 챔버(110)는 기판(W)을 가공하기 위한 공간을 제공한다. 게이트 도어(112)는 상기 공정 챔버(110)의 측벽에 구비된다. 상기 기판(W)은 상기 게이트도어(112)의 개방에 따라 로봇에 의해 상기 공정 챔버(110) 내부로 투입된다.
상기 척(120)은 상기 공정 챔버(120)의 내부 저면에 구비된다. 상기 척(120)은 상기 기판(W)을 지지한다. 상기 척(120)의 예로는 정전기력을 이용하여 상기 기판(W)을 지지하는 정전척, 진공압을 이용하여 상기 기판(W)을 지지하는 진공척 등을 들 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 척(120)은 상기 기판을 일정 온도로 가열하기 위한 발명부 및 상기 로봇으로 하여금 기판의 이송이 용이하도록 기판(W)을 지지하여 승강 구동하는 리프트 어셈블리 등을 구비할 수 있다. 진공흡입포트(vacuum suction port, 116)는 상기 공정 챔버(110)의 바닥에 구비되며, 진공펌프(미도시)와 연결된다. 상기 진공펌프는 상기 진공흡입포트(116)를 통해 상기 공정 챔버(110) 내부를 진공상태로 형성한다.
상기 리모트 플라즈마 생성기(130)는 상기 공정 챔버(110)의 상부에 이격되어 구비된다. 상기 리모트 플라즈마 생성기(130)는 공정 가스가 유입되는 유입포트(132)를 갖는다. 상기 리모트 플라즈마 생성기(130)는 상기 공정 가스를 플라즈마로 변환한다. 상기 공정 가스의 예로는 포토레지스트를 제거하기 위한 산소 가스 또는 오존 가스를 들 수 있다.
상기 도킹 어댑터(140)는 상기 리모트 플라즈마 생성기(130)와 상기 공정 챔버(110)를 연결한다. 상기 리모트 플라즈마 생성기(130)에서 생성된 라디칼은 상기 도킹 어댑터(140)를 통해 상기 공정 챔버(110)로 제공된다. 상기 도킹 어댑터(140)는 상기 리모트 플라즈마 생성기(130)에서 생성된 라디칼이 상기 공정 챔버(110)로 이동되도록 이동통로(142)를 제공한다. 상기 도킹 어댑터(140)는 깔대기 형상을 갖는다. 구체적으로, 상기 도킹 어댑터(140)는 상기 리모트 플라즈마 생성기(130)와 연결되는 부위는 좁고, 상기 공정 챔버(110)와 연결되는 부위는 넓다. 상기 도킹 어댑터(140)는 알루미늄과 같은 금속 물질로 이루어진다.
상기 발열부(150)는 상기 도킹 어댑터(140)를 일정한 온도로 가열한다. 예를 들면, 상기 온도는 약 40℃ 내지 150℃일 수 있다. 상기 도킹 어댑터(140)가 가열됨으로써, 상기 도킹 어댑터(140)를 통과하는 라디칼이 상기 도킹 어댑터(140)의 내벽과 반응하지 않는다. 따라서, 상기 라디칼의 손실을 최소화할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 발열부(150)는 상기 도킹 어댑터(140)를 이루는 몸체에 내장되는 히팅 코일로 이루어질 수 있다. 다른 예로, 상기 발열부(150)는 상기 도킹 어댑터(140)의 몸체 외주면을 감싸는 히팅 재킷(jacket)으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 발열부(150)의 예로는 히팅 코일, 히팅 재킷 외에 히팅 블록 또는 고온의 유체가 흐르는 히팅 파이프 등을 들 수 있다.
따라서, 상기 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)는 리모트 플라즈마 생성기(130)에서 생성된 라디칼이 공정 챔버(110)로 이송되는 상기 도킹 어댑터(140)에서의 손실을 최소화함으로써, 상기 기판(W)에 많은 양의 활성화된 산소 라디칼을 공급하여 우수한 애싱비(ashing rate)를 얻을 수 있다.
상기 분배 플레이트(160)는 상기 공정 챔버(110)의 상부에 구비된다. 구체적으로 상기 분배 플레이트(160)는 상기 도킹 어댑터(140)의 하부에 위치하며, 상기 기판(W)과 대향하도록 배치된다. 상기 분배 플레이트(160)는 알루미늄 재질의 표면을 산화시켜 형성한다. 상기 분배 플레이트(160)는 상하를 관통하는 다수의 관통홀(162)을 갖는다. 상기 관통홀(162)들은 일정 간격으로 배치된다. 예를 들면, 상기 관통홀(162)들은 동심 원주 상에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 분배 플레이트(160)는 상기 기판(W) 상으로 상기 라디칼을 균일하게 제공할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 분배 플레이트(160)는 상부면에 다수의 볼록부(164)를 갖는다. 따라서, 상기 분배 플레이트(160)의 상부면의 표면적이 증가한다. 즉, 상기 라디칼 형성시 발생하는 이온과 접촉하는 면적이 증가한다. 상 기 분배 플레이트(160)는 상기 이온을 용이하게 반사시킬 수 있다. 그러므로, 상기 이온에 의해 상기 기판(W)의 표면이 손상되는 것을 줄일 수 있다.
한편, 상기 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)는 상기 분배 플레이트(160)를 가열하기 위한 발열부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 발열부는 상기 분배 플레이트(160)의 몸체 내부에 설치되는 히팅 코일을 포함한다. 상기 발열부는 약 200℃ 내지 250℃의 열을 발생한다. 상기 발열부에 의해 가열된 상기 분배 플레이트(160)는 상기 공정 챔버(110) 내로 분사되는 산소 라디칼에 열에너지를 공급하여 애싱 효율을 상승시킨다. 또한, 상기 분배 플레이트(160)가 가열되면, 애싱 공정중 발생한 포토레지스트 성분이 상기 분배 플레이트(160)는 증착되기 어려워 상기 관통홀(162)이 상기 애싱 공정의 반응 부산물에 의해 막히거나 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 2의 분배 플레이트를 확대한 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 리모트 플라즈마 애싱 장치(200)는 리모트 플라즈마 생성기에서 생성되는 라디칼을 이용하여 기판(W)의 표면을 애싱하기 위한 반도체 제조 장치이다.
상기 리모트 플라즈마 애싱 장치(200)는 공정 챔버(210), 척(220), 리모트 플라즈마 생성기(230), 도킹 어댑터(240), 발열부(250) 및 분배 플레이트(260)를 포함한다.
상기 분배 플레이트(260)를 제외한 상기 리모트 플라즈마 애싱 장치(200)에 대한 설명은 도 1 및 도 2에 도시된 리모트 플라즈마 애싱 장치(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 분배 플레이트(260)를 제외한 상기 리모트 플라즈마 애싱 장치(200)에 대한 설명은 생략한다.
상기 분배 플레이트(260)는 제1 플레이트(262) 및 제2 플레이트(266)를 포함한다.
상기 제1 플레이트(262)는 상기 공정 챔버(210)의 상부에 구비된다. 구체적으로 상기 제1 플레이트(262)는 상기 도킹 어댑터(240)의 하부에 위치하며, 상기 기판(W)과 대향하도록 배치된다. 상기 제1 플레이트(262)는 알루미늄 재질의 표면을 산화시켜 형성한다. 상기 제1 플레이트(262)는 상하를 관통하는 다수의 제1 관통홀(264) 및 다수의 제1 볼록부(265)를 갖는다. 상기 제1 관통홀(264)들은 일정 간격으로 배치된다. 상기 제1 볼록부(265)들은 상기 제1 플레이트(262)의 상부면의 표면적을 증가시킨다. 즉, 상기 라디칼 형성시 발생하는 이온과 접촉하는 면적이 증가한다.
상기 제2 플레이트(266)는 상기 제1 플레이트(262)의 하부에 약간 이격되어구비된다. 상기 제2 플레이트(266)는 상하를 관통하는 다수의 제2 관통홀(268) 및 다수의 제2 볼록부(269)를 갖는다. 상기 제2 플레이트(266)는 상기 제1 플레이트(262)와 실질적으로 동일한 형상을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 관통홀(264)들과 상기 제2 관통홀(268)들은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 관통홀(264)들과 상기 제2 관통홀(268)들은 서로 다른 크기를 가질 수 있 다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 플레이트(266)는 상기 제2 플레이트(266)는 제2 관통홀(268)들만 형성되고, 상기 제2 볼록부(269)들을 갖지 않는다.
상기 제1 플레이트(262)와 상기 제2 플레이트(266)는 상기 제1 관통홀(264)들과 상기 제2 관통홀(268)들이 서로 엇갈려 지그 재그 형태를 이루도록 배치된다. 상기 제1 플레이트(262)가 제1 볼록부(265)들을 가지므로, 산소 라디칼 형성시 발생한 이온과의 접촉 면적이 증가하여 상기 이온을 용이하게 반사할 수 있다. 또한, 상기 이온이 상기 제1 플레이트(262)의 제1 관통홀(264)들을 통과하더라도 상기 제2 플레이트(266)에 의해 반사된다. 상기 제2 플레이트(266)도 상기 제2 볼록부(269)들을 가지므로, 상기 이온과의 접촉 면적이 증가하여 상기 이온을 용이하게 반사할 수 있다. 그러므로, 상기 분배 플레이트(260)는 상기 이온을 용이하게 반사시킬 수 있다. 그러므로, 상기 이온에 의해 상기 기판(W)의 표면이 손상되는 것을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 리모트 플라즈마 애싱 장치는 볼록부들을 갖는 분배 플레이트를 단독 또는 이중으로 구비하여 산소 라디칼은 용이하게 통과시키면서 이온은 반사시킨다. 따라서, 상기 이온에 의해 기판의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 기판을 가공하기 위한 공간을 제공하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버와 연결되며, 상기 기판으로 제공되는 라디칼을 생성하는 리모트 플라즈마 생성기; 및
    상기 기판 상에 상기 기판과 평행하도록 배치되고, 상기 라디칼을 통과시키기 위한 다수의 관통홀을 가지며, 상기 라디칼 생성시 발생한 이온을 반사시키기 위해 상부면에 다수의 볼록부를 갖는 제1 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 플레이트의 하부에 이격되어 배치되며, 다수의 관통홀을 갖는 제2 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 플레이트는 상부면에 다수의 볼록부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 플레이트의 관통홀들과 상기 제2 플레이트의 관통홀들이 서로 지그 재그 형태를 이루도록 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트가 배치되는 것을 특징으로 하는 리모트 플라즈마 애싱 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060054714A (ko) * 2004-11-16 2006-05-23 삼성전자주식회사 기판 가공 장치

Patent Citations (1)

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