KR100815939B1 - 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법 - Google Patents

포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에싱 챔버 내에 웨이퍼를 구비하여 포토레지스트 패턴을 제거하는 리워크 방법으로, O2와 N2를 상기 에싱 챔버의 상측에 구비된 노즐부를 통해 웨이퍼로 분무하고 200~300℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하여 포토레지스트 패턴의 솔벤트 성분을 30초~70초 동안 제거하는 제 1 단계; 디아이 워터(DI water)를 상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 분무하고 200~300℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 5초~15초 동안 수행하는 제 2 단계; O2와 N2를 상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 분무하고 200~250℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 5초~15초 동안 수행하는 제 3 단계; 및 O2와 N2를 상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 분무하고 100℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 50초~100초 동안 수행하는 최종 단계를 포함하고, 상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 다수 수행되는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법에 관한 것이다.
포토레지스트 패턴, 리워크 방법

Description

포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법{Method for Reworking Photoresist}
도 1은 본 발명에 따른 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법이 적용되는 에싱 챔버를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 에싱 챔버 110: 척
120: 노즐부 130: 히터
200: 반도체 기판
본 발명은 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 장치에 대한 손상을 방지하도록 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 리워크 방법에 관한 것이다.
반도체 기판에 대해 여러 종류의 반도체 소자를 형성하기 위한 공정들을 진행할 때, 잘못된 레시피(recipe)에 따라 공정을 진행하게 되면, 반도체 기판의 로스(loss)가 발생하게 된다. 이처럼 잘못된 레시피(recipe)에 따라 공정이 진행된 반도체 기판은 일반적으로 다른 용도로 사용하지 못하고 폐기하는 것이 일반적이 다. 그러나 반도체 기판의 비용이 고가이므로, 공정이 잘못 진행될 때마다 반도체 기판을 폐기하는 것은 매우 낭비라고 할 수 있다. 따라서 이처럼 잘못된 레시피(recipe)에 따라 공정이 진행된 반도체 기판을 재사용할 수 있도록 리워크(rework)할 필요성이 제기되어 왔으나, 종래에는 반도체 기판을 리워크할 수 있는 별다른 방법이 없었다.
따라서, 종래에는 PEP(Photo Etch Process) 리워크를 수행함에 있어 통상적인 에싱(ashing) 리워크를 하고 있다. 즉, 일정 온도에서 rf 타겟을 설정하고 시간을 정하여 과도하게 에싱 공정을 수행하고 있다. 그런데, 이러한 에싱 공정은 플라즈마 손상에 취약한 플래시 장치에 대해 문제를 발생시키기도 한다.
또한, 후속 공정에 영향을 주어 패턴 변형을 유발하여 생산 효율을 저하시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 반도체 장치에 대한 손상을 방지할 수 있는 PEP 리워크 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에싱 챔버 내에 웨이퍼를 구비하여 포토레지스트 패턴을 제거하는 리워크 방법으로, O2와 N2를 상기 에싱 챔버의 상측에 구비된 노즐부를 통해 웨이퍼로 분무하고 200~300℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하여 포토레지스트 패턴의 솔벤트 성분을 30초~70초 동안 제거하는 제 1 단계; 디아이 워터(DI water)를 상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 분무하고 200~300℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 5초~15초 동안 수행하는 제 2 단계; O2와 N2를 상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 분무하고 200~250℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 5초~15초 동안 수행하는 제 3 단계; 및 O2와 N2를 상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 분무하고 100℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 50초~100초 동안 수행하는 최종 단계를 포함하고, 상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 다수 수행되는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 에싱 챔버는 300~700mT의 챔버 압력과 2000W의 파워로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 다수 수행되되, 각 단계에서 상기 웨이퍼를 가열하는 온도는 10℃의 차이로 설정되어 100℃의 단계까지 수행되고 상기 디아이 워터는 2200sccm 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 다수 수행되되, 각 단계에서 상기 웨이퍼를 가열하는 온도는 15~20℃의 차이로 설정되어 100℃의 단계까지 수행되고 상기 디아이 워터는 3000 ~ 5000sccm 인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법에 대해 도 1을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법이 적용되는 에싱 챔버를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법이 적용되는 에싱 챔버(100)는 전체적으로 외부를 덮고 상측에 노즐부(120)가 구비된 케이스 및 케이스 내에서 웨이퍼(200)를 상측에 구비하고 하부에 히터(130)를 연결한 척(110)을 포함하여 구성하고, 이와 같은 구성의 에싱 챔버(100)에 대해 파워를 공급하는 마이크로파 파워와 에싱 챔버(100)의 동작을 제어하는 제어부(도시하지 않음)가 연결된다.
척(110)은 상측에 포토레지스트 패턴에 대한 리워크를 수행할 웨이퍼(200)를 구비하고, 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열할 수 있도록 하부에 히터(130)를 연결할 수 있다.
노즐부(120)는 다수의 노즐을 구비하는 원형 부재로서, 각각의 노즐에는 플라스틱 재질의 튜브, 예를 들어 태프론 계열의 플라스틱으로 형성된 튜브(도시되지 않음)가 장착되어 튜브를 통해 웨이퍼(200)의 포토레지스트 패턴에 대한 리워크를 수행할 가스와 용액을 분무할 수 있다.
노즐부(120)는 상부 케이스의 중앙 상부에 관통하여 내부에 구비되어 다수의 노즐이 노즐부(120)에 원주방향으로 이격하여 구비, 또는 다수의 노즐이 노즐부(120)의 중심으로부터 반경 방향으로 균일하게 분포하여 구비될 수도 있다.
또한, 노즐부(120)는 선택적으로 상부 케이스의 내측 면의 X-Y 평면상에서 이동할 수 있도록, 예를 들어 상부 케이스의 하측 면에 구비된 X축 가이드(도시하지 않음)와 Y축 가이드(도시하지 않음)를 따라 이동하여 다수의 노즐을 통해 리워크를 수행할 가스와 용액을 분무할 수 있다.
제어부는 에싱 챔버(100)의 외부에 구비되고 마이크로파 파워에도 연결되어 에싱 챔버(100)의 동작을 전반적으로 제어하여, 웨이퍼(200)의 포토레지스트 패턴에 대한 리워크를 수행할 가스와 용액이 노즐부(120)를 통해 분무하는 유량을 제어하고 리워크 공정의 수행시간을 조정할 수 있다.
이와 같은 구성의 에싱 챔버(100)를 이용하여 본 발명에 따른 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법을 수행하는 과정을 [표 1]을 이용하여 설명한다.
압력 파워 가스/용액 온도 시간
1 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 250℃ 40초
2 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 240℃ 10초
3 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 230℃ 10초
4 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 220℃ 10초
5 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 210℃ 10초
6 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 200℃ 10초
7 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 190℃ 10초
8 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 180℃ 10초
9 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 170℃ 10초
10 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 160℃ 10초
11 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 150℃ 10초
12 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 140℃ 10초
13 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 130℃ 10초
14 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 120℃ 10초
15 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 110℃ 10초
16 단계 500mT 2000W 2200sccm의 디아이 워터 100℃ 10초
17 단계 500mT 2000W 2000sccm의 O2 /200sccm의 N2 100℃ 75초
먼저, 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법을 수행하기 위해, 초기에는 포토레지스트 패턴의 솔벤트 성분을 제거하기 위해 높은 온도에서 시작하되 최소한 100℃에서 리워크 과정을 마무리해야하며, 그 이유는 리워크를 위해 이용된 디아이 워터(DI water)를 안정적으로 기화하도록 하여 플라즈마에 의한 웨이퍼(200)의 안정성을 고려해야 한다.
따라서, 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법의 제 1 단계는 에싱 챔버(100) 내에 웨이퍼(200)를 구비하고 300~700mT, 바람직하게 500mT의 챔버 압력과 2000W의 파워를 설정한 상태에서, 2000sccm의 O2와 200sccm의 N2를 에싱 챔버(100)로 유입하고 노즐부(120)를 통해 웨이퍼(200)로 분무하며 200 ~ 300℃의 온도, 바람직하게 250℃의 온도로 웨이퍼(200)를 가열하여 포토레지스트 패턴의 솔벤트 성분을 40초 동안 제거한다.
이어서, 리워크 방법의 제 2 단계는 500mT의 챔버 압력과 2000W의 파워를 설정한 상태에서, 2200sccm의 디아이 워터를 에싱 챔버(100)로 유입하고 노즐부(120)를 통해 웨이퍼(200)로 분무하며 200 ~ 300℃의 온도, 바람직하게 240℃의 온도로 웨이퍼(200)를 가열하는 과정을 10초 동안 수행한다.
리워크 방법의 제 3 단계는 500mT의 챔버 압력과 2000W의 파워를 설정한 상태에서, 2000sccm의 O2와 200sccm의 N2를 에싱 챔버(100)로 유입하고 노즐부(120)를 통해 웨이퍼(200)로 분무하며 230℃의 온도로 웨이퍼(200)를 가열하는 과정을 10초 동안 수행한다.
리워크 방법의 제 4 단계는 제 2 단계와 동일하고 온도만이 220℃의 온도로 웨이퍼(200)를 가열하는 것이 다르며, 리워크 방법의 제 5 단계는 제 3 단계와 동일하고 온도만이 210℃의 온도로 웨이퍼(200)를 가열하는 것이 다르다.
이와 같이 리워크 방법의 제 17 단계까지 2000sccm의 O2와 200sccm의 N2를 이용하는 단계와 2200sccm의 디아이 워터를 이용하는 단계가 서로 교대로 적용되어 수행된다. 여기서, 중요한 요인은 온도로서, 즉 제 1 단계의 250℃에서 제 17 단계의 100℃까지 소정의 온도차로 계속 온도를 낮추어 진행한다.
포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법의 각 단계에서 [표 1]에 기재된 설정치 이외에 선택적으로 시간은 제 1 단계에서 30초~70초로 설정하고, 이후 중간 단계는 5초~15초로 설정하며, 마지막 단계는 50초~100초로 설정하여 수행하면 보다 효율적이며, 마지막 단계도 반드시 O2공정으로 마무리를 해야 완전히 포토레지스트 패턴을 제거할 수 있다.
또한, 추가적으로 온도 변화를 [표 1]에 기재된 10℃의 차이 대신에 15℃~20℃의 온도 차이로 변경하여 설정하는 것도 효율적이며, 이런 경우에는 디아이 워터의 유량을 3000sccm ~ 5000sccm으로 설정하여 사용해야 15℃~20℃의 온도 차이에 관한 온도변화를 용이하게 수행할 수 있다.
이와 같은 조건으로 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법을 수행하면 안정적으로 포토레지스트 패턴을 제거하고 반도체 장치에 대한 플라즈마 손상 및 패턴 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 에싱챔버에 구비된 반도체 장치의 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법을 수행하여 안정적으로 포토레지스트 패턴을 제거하고 반도체 장치에 대한 플라즈마 손상 및 패턴 변형을 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 에싱 챔버 내에 웨이퍼를 구비하여 포토레지스트 패턴을 제거하는 리워크 방법으로,
    상기 에싱 챔버의 상측에 구비된 노즐부를 통해 웨이퍼로 O2와 N2를 분무하고, 200 ~ 300℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하여 포토레지스트 패턴의 솔벤트 성분을 30초~70초 동안 제거하는 제 1 단계;
    상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 디아이 워터(DI water)를 분무하고, 200 ~ 300℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 5초~15초 동안 수행하는 제 2 단계;
    상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 O2와 N2를 분무하고, 200 ~ 250℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 5초~15초 동안 수행하는 제 3 단계; 및
    상기 노즐부를 통해 상기 웨이퍼로 O2와 N2를 분무하고, 100℃의 온도로 상기 웨이퍼를 가열하는 과정을 50초~100초 동안 수행하는 최종 단계를 포함하고,
    상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 다수 수행되되, 각 단계에서 상기 웨이퍼를 소정의 온도차를 두고 가열하여 100℃의 단계까지 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에싱 챔버는 300 ~ 700mT의 챔버 압력과 2000W의 파워로 설정되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 다수 수행되되, 각 단계에서 상기 웨이퍼를 가열하는 온도는 10℃의 차이로 설정되어 100℃의 단계까지 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디아이 워터는 2200sccm 인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 다수 수행되되, 각 단계에서 상기 웨이퍼를 가열하는 온도는 15~20℃의 차이로 설정되어 100℃의 단계까지 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 디아이 워터는 3000 ~ 5000sccm 인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계는 순차적으로 교대로 6회 내지 7회 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴에 대한 리워크 방법.
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