KR101049939B1 - Substrate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
기판 제조 방법은, 먼저, 포토레지스트가 형성된 기판을 가열시킨 후 1차 플라스마 애싱 처리한다. 이어, 기판의 온도를 대기압 상태에서 강하시킨 후, 다시 기판을 2차 플라스마 애싱 처리한다. 이와 같이, 플라스마 애싱 처리 과정에서 기판의 온도를 대기압 상태에서 잠시 강하시키므로, 포토레지스의 화학 결합 변화를 감소시키고, 팝핑과 잔류물 발생을 감소시키며, 제품의 수율을 향상시킨다.In the substrate manufacturing method, first, the substrate on which the photoresist is formed is heated and then subjected to primary plasma ashing. Subsequently, after the temperature of the substrate is lowered at atmospheric pressure, the substrate is subjected to secondary plasma ashing. As such, during the plasma ashing process, the temperature of the substrate is temporarily lowered at atmospheric pressure, thereby reducing chemical bond change of the photoresist, reducing popping and residue generation, and improving product yield.
Description
본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판을 가공하기 위한 기판 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor substrate, and more particularly to a substrate manufacturing method for processing a semiconductor substrate.
일반적으로, 플라스마(Plasma)는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.In general, plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like, and is generated by a very high temperature, a strong electric field, or high frequency electromagnetic fields (RF Electromagnetic Fields).
특히, 글로우 방전(Glow Discharge)에 의한 플라스마 생성은 직류나 고주파 전자계에 의해 여기된 자유 전자에 의해 이루어지고, 여기된 자유 전자는 가스 분자와 충돌하여 이온, 라디칼, 전자 등과 같은 활성종(Active Species)을 생성한다. 이러한 활성종은 물리 혹은 화학적으로 물질의 표면에 작용하여 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이, 활성종에 의해 물질의 표면을 처리하는 것을 플라즈마 처리라고 한다.Particularly, plasma generation by glow discharge is performed by free electrons excited by direct current or high frequency electromagnetic field, and the excited free electrons collide with gas molecules to generate active species such as ions, radicals and electrons. ). These active species physically or chemically act on the surface of the material to change the surface properties. As such, treating the surface of a substance with active species is referred to as plasma treatment.
이러한 플라즈마 처리는 반도체 소자를 제조하는 공정, 예컨대, 박막 증착, 세정(cleaning), 애싱(ashing) 또는 에칭(etching) 공정에 이용된다.Such plasma processing is used in processes for manufacturing semiconductor devices, such as thin film deposition, cleaning, ashing or etching processes.
일반적으로, 플라스마 애싱 공정은 약 200℃ 내지 300℃로 가열된 척 위에 웨이퍼를 올려놓은 상태에서 플라스마를 포토레지스트와 반응시켜 포토레지스트를 제거한다.In general, the plasma ashing process removes the photoresist by reacting the plasma with the photoresist while placing the wafer on a chuck heated to about 200 ° C to 300 ° C.
이러한 플라스마 애싱 공정은 주로 산소 가스를 이용한 플라스마 생성을 통해 이루어진다. 그러나, 포토레지스트를 하이 도우즈 임플란트(High Dose Implant) 처리한 후 제거할 경우, 하이 도우즈 임플란트 처리 과정에서 포토레지스트의 표면이 경화된다. 이로 인해, 팝핑(Popping)이 유발되고, 팝핑에 의해 잔류물(Residue)이 남는다. 이러한 잔류물은 화학 처리를 하더라도 쉽게 제거되지 않으므로, 웨이퍼의 불량을 유발한다.This plasma ashing process is mainly through plasma generation using oxygen gas. However, when the photoresist is removed after the high dose implant treatment, the surface of the photoresist hardens during the high dose implant treatment. As a result, popping is caused, and residue is left by popping. These residues are not easily removed by chemical treatment, resulting in wafer failure.
이를 방지하기 위해, 플라스마 애싱 공정 시 사불화탄소(CF4) 가스와 같은 불소를 포함하는 가스를 첨가하여 팝핑에 의해 형성된 잔류물을 제거한다. 즉, 포토레지스트는 온도 상승으로 인해 물질이 변화되어 포토레지스트를 구성하는 비정질(amorphous) 탄소(carbon)가 증가한다. 이에 따라, 팝핑으로 인한 잔류물은 탄소와 탄소 간의 결합기가 증가하여 경화 정도가 증가하므로, 이를 제거하는 필요한 에너지가 증가한다. 이러한 잔류물은 산소 가스를 이용하여 제거하기가 어려우므로, 플라스마 애싱 공정 시 불소계 가스를 첨가한다. 불소계 가스는 잔류물을 구성하는 탄소와 결합하여 탄소와 탄소 간의 결합기를 끊어버리므로, 잔류물을 용이하게 제거할 수 있다. 그러나, 이러한 불소계 가스는 웨이퍼에 형성된 산화막의 손실을 유발한다.To prevent this, a gas containing fluorine, such as carbon tetrafluoride (CF4) gas, is added during the plasma ashing process to remove residues formed by popping. In other words, the photoresist changes in material due to temperature increase, thereby increasing the amorphous carbon constituting the photoresist. Accordingly, the residue due to popping increases the degree of hardening by increasing the bond between carbon and carbon, thus increasing the energy required to remove it. Since these residues are difficult to remove using oxygen gas, fluorine-based gas is added during the plasma ashing process. Since the fluorine-based gas bonds with the carbon constituting the residue and breaks the bond between carbon and carbon, the residue can be easily removed. However, such fluorine-based gas causes loss of the oxide film formed on the wafer.
또한, 산소 가스만을 이용한 플라스마 애싱 공정은 300℃ 이상의 공정 온도를 요구하므로, 상술한 바와 같이, 팝핑과 잔류물의 잔존을 유발하고, 고온으로 인한 웨이 퍼의 특성 변화를 유발하며, 잔류물 제거를 위한 별도의 화학 처리가 수반된다.In addition, since the plasma ashing process using only oxygen gas requires a process temperature of 300 ° C. or higher, as described above, it causes popping and residual residues, and causes changes in wafer characteristics due to high temperatures, and to remove residues. A separate chemical treatment is involved.
본 발명의 목적은 공정 효율을 향상시킬 수 있는 기판 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate that can improve the process efficiency.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 제조 방법은 다음과 같다. 먼저, 포토레지스트가 형성된 기판을 가열한다. 이어, 상기 기판을 1차 플라스마 애싱 처리하고, 상기 기판의 온도를 대기압 상태에서 강하시킨다. 다시, 상기 기판을 2차 플라스마 애싱 처리한다.A substrate manufacturing method according to one feature for realizing the object of the present invention described above is as follows. First, the substrate on which the photoresist is formed is heated. The substrate is then subjected to primary plasma ashing and the temperature of the substrate is lowered at atmospheric pressure. Again, the substrate is subjected to secondary plasma ashing.
여기서, 상기 1차 플라스마 애싱 처리 및 상기 2차 플라스마 애싱 처리는 진공압 상태에서 이루어지며, 상기 1차 플라스마 애싱 처리와 상기 2차 플라스마 애싱 처리는 산소 가스를 이용하여 이루어진다.Here, the primary plasma ashing treatment and the secondary plasma ashing treatment are performed under vacuum pressure, and the primary plasma ashing treatment and the secondary plasma ashing treatment are performed using oxygen gas.
한편, 상기 2차 플라스마 애싱 처리 후, 화학 처리 없이 순수를 이용하여 상기 기판을 세정한다.On the other hand, after the secondary plasma ashing treatment, the substrate is cleaned using pure water without chemical treatment.
또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 제조 방법은 다음과 같다. 먼저, 챔버 내부에 설치된 지지부재에 기판을 안착시킨 상태에서 상기 기판을 가열한다. 상기 챔버 내부를 제1 압력으로 유지시킨 상태에서 상기 기판을 1차 플라스마 애싱 처리한다. 상기 챔버 내부를 제2 압력으로 유지시킨 상태에서 상기 기판의 온도를 강하시킨다. 상기 챔버 내부를 제3 압력으로 유지 시킨 상태에서 상기 기판을 2차 플라스마 애싱 처리한다.In addition, the substrate manufacturing method according to one feature for realizing the above object of the present invention is as follows. First, the substrate is heated in a state in which the substrate is seated on a support member installed inside the chamber. The substrate is subjected to primary plasma ashing while maintaining the inside of the chamber at a first pressure. The temperature of the substrate is lowered while maintaining the inside of the chamber at a second pressure. The substrate is subjected to secondary plasma ashing while maintaining the inside of the chamber at a third pressure.
여기서, 상기 제2 압력은 상기 제1 및 제3 압력보다 높다.Here, the second pressure is higher than the first and third pressures.
구체적으로, 상기 제2 압력은 대기압이며, 상기 제1 및 제3 압력은 진공압이다.Specifically, the second pressure is atmospheric pressure, and the first and third pressures are vacuum pressures.
상술한 본 발명에 따르면, 플라스마 애싱 처리시 대기압 상태에서 잠시 기판의 온도를 강하시킴으로써, 포토레지스트의 화학 결합 변화를 방지하고, 팝핑 및 잔류물 발생을 감소시키며, 애싱 효율을 향상시키며, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, by lowering the temperature of the substrate for a while at atmospheric pressure during the plasma ashing process, it prevents the chemical bond change of the photoresist, reduces the popping and residue generation, improve the ashing efficiency, the product yield Can improve.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 제조 장치(400)는 처리 유닛(100), 플라스마 생성유닛(200) 및 상기 제1 및 제2 배기관(310, 320)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
상기 처리 유닛(100)은 웨이퍼의 애싱 공정이 이루어지고, 상기 플라스마 생 닛(200)은 상기 애싱 공정에 필요한 플라스마를 생성하여 상기 처리 유닛(100)에 제공한다. 상기 제1 및 제2 배기관(310, 320)은 상기 처리 유닛(100) 내부의 가스와 반응 부산물을 외부로 배출하고, 상기 처리 유닛(100)의 내부 압력을 조절한다.The
구체적으로, 상기 처리 유닛(100)은 챔버(110), 척(chuck)(120), 배플(130) 및 커버(140)를 포함한다.In detail, the
상기 챔버(110)는 상기 기판의 처리 공정이 이루어지는 공정 공간(PS)을 제공하고, 바닥면(111)에는 상기 제1 및 제2 배기관(310, 320)과 각각 연통되는 제1 및 제2 배기홀(111a, 111b)이 형성된다. 상기 기판의 처리 공정 시, 상기 챔버(110)는 접지된다.The
상기 척(120)은 상기 공정 공간(PS)에 설치되고, 상기 애싱 처리시 상기 웨이퍼를 지지한다. 구체적으로, 상기 척(120)은 상기 웨이퍼가 안착되는 지지 플레이트(121) 및 상기 지지 플레이트(121)의 하부에 결합된 지지축(123)을 포함한다. 애싱 공정 시, 상기 지지 플레이트(121)는 상면에 안착된 웨이퍼를 기 설정된 온도로 가열하고, 상기 지지축(123)은 중심축을 기준으로 회전하여 상기 지지 플레이트(121)를 회전시킨다.The
상기 척(120)의 상부에는 상기 배플(130) 및 상기 커버(140)가 구비된다. 상기 배플(130)은 상기 챔버(110)의 상단부에 결합되고, 상기 지지 플레이트(121)와 마주한다. 상기 배플(130)은 접지되어 상기 플라스마 생성유닛(200)으로부터 생성된 플라스마를 여과시키며, 주로 상기 플라스마의 라디칼을 통과시켜 상기 공정 공간(PS)에 제공한다.The
상기 커버(140)는 상기 챔버(110)와 상기 배플(130) 상부에 구비되고, 상기 챔버(110)와 결합하여 상기 공정 공간(PS)을 밀폐시킨다. 또한, 상기 커버(140)는 상기 플라스마 생성유닛(200)과 결합하고, 상기 플라스마 생성유닛(200)으로부터의 플라스마가 유입되는 유입구(141)가 형성된다. 상기 커버(140)의 내부에는 상기 플라스마 생성유닛(200)으로부터의 플라스마가 상기 유입구(141)를 통해 유입되는 유도 공간(GS)이 형성된다. 상기 유도 공간(GS) 내의 플라스마는 상기 배플(130)를 경유하여 상기 공정 공간(PS)에 제공된다. 본 발명의 일례로, 상기 유도 공간(GS)은 역 깔때기 형상으로 형성된다.The
상기 커버(140)의 상부에는 상기 플라스마 생성유닛(200)이 설치된다. 상기 플라스마 생성유닛(200)은 마그네트론(210), 도파관(220), 제1 및 제2 가스 공급관(231, 233), 플라스마 소스부(240), 및 유입관(250)을 포함한다.The
구체적으로, 상기 마그네트론(210)은 플라스마 생성을 위한 마이크로파(microwave)를 발생시키고, 상기 도파관(220)은 상기 마그네트론(210)에서 생성된 마이크로파를 상기 플라스마 소스부(240)로 유도한다. 상기 제1 가스 공급관(231)은 상기 플라스마 소스부(240)에 연결되고, 플라스마 애싱을 위한 처리가스를 상기 플라스마 소스부(240)에 공급한다.In detail, the
상기 플라스마 소스부(240)의 안에서는 상기 제1 가스 공급관(231)으로부터의 처리가스와 상기 마그네트론(210)으로부터의 마이크로파에 의해 상기 플라스마가 생성된다.In the
상기 플라스마 소스부(240)는 상기 유입관(250)의 입력단과 연결되고, 상기 유입관(250)의 출력단은 상기 커버(140) 상면에 결합되어 상기 유입구(141)와 연통된다. 상기 플라스마 소스부(240)에서 생성된 플라스마는 상기 유입관(250)을 통해 상기 유도 공간(GS)에 제공되고, 상기 배플(130)을 통해 상기 공정 공간(PS)에 제공된다.The
또한, 상기 유입관(250)은 상기 제2 가스 공급관(233)과 연결된다. 상기 제2 가스 공급관(233)의 출력단은 상기 유입관(250)의 측부에 결합되고, 상기 유입관(250)에 조절 가스를 제공하여 상기 플라스마 소스부(240)에서 생성되는 플라스마의 라디칼 생성 속도를 조절한다.In addition, the
상기 플라스마 생성유닛(200)은 상기 챔버(110) 내부를 세정하기 위한 세정 가스를 제공하는 제3 가스 공급관(235)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 가스 공급관(235)은 상기 플라스마 소스부(240)에 연결되고, 상기 세정 가스는 상기 기판의 처리 과정에서 상기 챔버(110) 내벽과 상기 배플(130)에 부착된 파티클을 제거한다.The
한편, 상기 챔버(110)의 아래에는 상기 제1 및 제2 배기관(310, 320)이 설치된다. 상기 제1 및 제2 배기관(310, 320)은 상기 챔버(110) 바닥면(111)에 결합되어 상기 챔버(110)의 바닥면(111)에 형성된 제1 및 제2 배기홀(111a, 111b)과 각각 연통되고, 상기 공정 공간(PS)에 유입된 가스와 공정과정에서 발생된 공정 부산물을 외부로 배출시킨다. 상기 제1 및 제2 배기관(310, 320)은 외부의 압력 조절장치(미도시)와 연결되고, 상기 제1 및 제2 배기관(310, 320)을 통해 상기 공정 공간의 압력이 조절된다.Meanwhile, the first and
이 실시예에 있어서, 상기 기판 제조 장치(501)는 두 개의 배기관(310, 320)을 구비하나, 상기 배기관(310, 320)의 개수는 상기 챔버(110)의 크기에 따라 증가 하거나 감소할 수 있다.In this embodiment, the substrate manufacturing apparatus 501 includes two
이하, 도면을 참조하여 상기 기판 제조 장치(400)를 이용한 플라스마 애싱 공정에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a plasma ashing process using the
도 2는 도 1에 도시된 기판 제조 장치를 이용하여 웨이퍼를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 도 1에 도시된 기판 제조 장치에서 플라스마 애싱이 이루어지는 공정을 나타낸 도면이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wafer using the substrate manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a view illustrating a process in which plasma ashing is performed in the substrate manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1.
도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저, 상기 척(120)의 지지 플레이트(121)를 가열시킨 후 포토레지스트가 형성된 웨이퍼(10)를 상기 지지 플레이트(121) 상에 안착시킨다(단계 S110). 이때, 상기 지지 플레이트(121)는 약 섭씨 200도 내지 300도 정도로 가열되며, 상기 웨이퍼(10)는 상기 포토레지스트가 형성된 후 하이 도우즈 임플란트(High Dose Implant : 이하, HDI) 또는 플라스마를 이용한 임플란트 공정 후 상기 챔버(10)에 인입된다.2 and 3, first, the
가열된 지지 플레이트(121)에 의해 상기 웨이퍼(10)가 가열된다(단계 S120). 이때, 상기 웨이퍼(10)의 가열 시간은 약 2 내지 20초 정도이다.The
여기서, 상기 웨이퍼(10)를 상기 지지 플레이트(121)에 안착시키는 단계(S110)와 상기 웨이퍼(10)를 가열하는 단계(S120)는 상기 챔버(110) 내부 압력이 대기압으로 유지된 상태에서 이루어진다.Here, the step of mounting the
이어, 상기 챔버(110) 내부를 진공 상태로 만든 후, 산소 가스를 이용하여 상기 웨이퍼(10)를 1차 플라스마 애싱 처리한다(단계 S130).Subsequently, after making the inside of the
구체적으로, 상기 제1 가스 공급관(231)으로부터 산소 가스가 상기 플라스마 소스부(240)에 공급된다. 한편, 상기 마그네트론(210)으로부터 마이크로파가 발생되고, 마이크로파가 상기 도파관(220)을 통해 상기 플라스마 소스부(240)로 유도된다. 이에 따라, 상기 플라스마 소스부(240)의 안에서는 산소를 포함하는 플라스마가 생성되고, 생성된 플라스마는 유도관(250) 및 상기 배플(130)를 경유하여 상기 웨이퍼(10)에 제공된다. 이로써, 상기 웨이퍼(10)의 1차 플라스마 애싱 처리가 이루어진다.Specifically, oxygen gas is supplied to the
상기 1차 플라스마 애싱 처리 시, 상기 챔버(110)의 내부 압력은 약 0.1 내지 약 1 토르(Torr) 정도이고, 약 1000 내지 약 3000 와트(W)의 전력이 소모되며, 공급되는 산소 가스의 유량은 약 1000 내지 약 5000 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute) 정도이며, 소요 시간은 약 10 내지 약 30초 정도이다.In the first plasma ashing process, the internal pressure of the
이어, 상기 챔버(110) 내부 압력을 대기압 상태로 만든 후, 상기 웨이퍼(10)를 상기 지지 플레이트(121)로부터 분리시킨 상태에서 상기 웨이퍼(10)를 대기시켜 상기 웨이퍼(10)의 온도를 강하시킨다(S140). 여기서, 상기 웨이퍼(10)의 대기시간은 최하 약 30초 정도이다.Subsequently, the internal pressure of the
상기 지지 플레이트(121)로부터 상기 웨이퍼 분리시, 상기 웨이퍼(10)는 상기 지지 플레이트(121)에 설치된 리프트 핀(미도시)에 의해 상기 지지 플레이트(121)로부터 약 1cm 이상 이격된다. 여기서, 상기 리프트 핀은 상기 웨이퍼(10)를 지지한 상태에서 승강 동작을 통해 상기 웨이퍼(10)를 상기 지지 플레이트(121)로부터 이격시킨다.When the wafer is separated from the
또한, 상기 웨이퍼(10)를 상기 챔버(110)로부터 인출하여 상기 웨이퍼(10)를 상기 지지 플레이트(121)로부터 분리시킬 수도 있다. 이러한 경우, 별도의 냉각 부재를 이용하여 상기 웨이퍼(10)를 냉각시킬 수도 있고, 실온에서 상기 웨이퍼(10)를 대기시킬 수도 있다.In addition, the
상술한 상기 웨이퍼(10)의 온도를 강하시키는 방법들은 대기압 상태에서 이루어진다.The above-described methods of lowering the temperature of the
이어, 다시, 상기 웨이퍼(10)를 상기 지지 플레이트(121)에 안착시킨 후, 산소 가스를 이용하여 상기 웨이퍼(10)를 2차 플라스마 애싱 처리한다(단계 S160). 이때, 상기 챔버(110)의 내부 압력은 약 0.1 내지 약 1 토르이며, 소비 전력은 약 1000 내지 약 3000 와트이고, 산소 가스의 유량은 약 1000 내지 약 5000sccm 이며, 소요 시간은 약 10 내지 약 30초 정도이다.Subsequently, the
이어, 상기 단계 S160에서 보다 상기 챔버(110)의 압력과 소비전력을 증가시켜 상기 웨이퍼(10)를 3차 플라스마 애싱 처리한다(단계 S170). 이때, 상기 챔버(110)의 내부 압력은 약 0.5 내지 약 2.5 토르이며, 소비 전력은 약 3000 내지 약 7000와트이고, 산소 가스의 유량은 약 1000 내지 약 5000sccm 정도이다.Subsequently, the pressure and the power consumption of the
본 발명의 일례로, 상기 1차 플라스마 애싱 처리와 상기 제2 플라스마 애싱 처리는 팝핑 발생을 고려하여 상기 3차 플라스마 애싱 처리보다 낮은 압력과 낮은 소비전력 하에서 이루어진다. 반면, 상기 3차 플라스마 애싱 처리는 애싱률을 향상시키기 위해 상기 1차 플라스마 애싱 처리와 상기 2차 플라스마 애싱 처리보다 높은 압력과 높은 소비전력 하에서 이루어진다.In one example of the present invention, the primary plasma ashing treatment and the second plasma ashing treatment are performed under lower pressure and lower power consumption than the tertiary plasma ashing treatment in consideration of popping occurrence. On the other hand, the third plasma ashing treatment is performed under higher pressure and higher power consumption than the first plasma ashing treatment and the second plasma ashing treatment to improve ashing rate.
상기 웨이퍼(10)의 3차 플라스마 애싱 처리를 통해 상기 포토레지스트의 제거가 완료되면, 상기 웨이퍼(10)를 상기 챔버(110)로부터 인출하고(S180), 상기 웨이퍼(10)를 순수로 세정 후 건조시킨다(단계 S190).After removal of the photoresist through tertiary plasma ashing of the
이상에서는, 산소가스를 이용하여 플라스마 애싱 처리가 이루어지나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.As mentioned above, although plasma ashing is performed using oxygen gas, this invention is not limited to this.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라스마 애싱 공정은, 대기압에서 상기 웨이퍼(10)를 가열하고, 1차 플라스마 애싱 처리 후 상기 웨이퍼(10)의 온도를 대기압 상태에서 감소시켜 상기 웨이퍼(10)에 형성된 포토레지스트의 물질 변화, 즉, 화학 결합(chemical bond) 변화를 방지한다.As described above, the plasma ashing process according to the present invention heats the
구체적으로, 상기 포토레지스트는 진공 상태의 고온에서 화학 결합에 변화가 발생하며, 온도와 압력에 따른 포토레지스트의 화학 결합 변화는 하기하는 표 1과 같다.Specifically, the photoresist generates a change in chemical bonding at a high temperature in a vacuum state, and the chemical bond change of the photoresist according to temperature and pressure is shown in Table 1 below.
표 1을 참조하면, HDI 처리 전, 포토레지스트의 탄소-산소 결합은 약 26%이고, 탄소-수소 결합은 약 74%이며, 비정질탄소는 약 0%이다. HDI 처리 후 포토레지스트의 화학 결합을 살펴보면, 탄소-산소 결합은 약 14%로 HDI 처리 전보다 감소하고, 탄소-수소 결합은 약 50%로 HDI 처리 전보다 감소하며, 비정질탄소는 약 36%로 HDI 처리 전보다 증가한다.Referring to Table 1, before HDI treatment, the carbon-oxygen bond of the photoresist is about 26%, the carbon-hydrogen bond is about 74%, and the amorphous carbon is about 0%. The chemical bonds of the photoresist after HDI treatment show that carbon-oxygen bonds are reduced by 14% compared to HDI treatment, carbon-hydrogen bonds are reduced by 50% than HDI treatment, and amorphous carbon is about 36% HDI treated. Increase than before.
HDI 처리된 포토레지스트를 진공 상태에서 약 섭씨 259도로 가열하면, 탄소-산소 결합은 약 0%로 가열 전보다 감소하고, 탄소-수소 결합은 약 13%로 가열 전보다 감소하며, 비정질탄소는 약 87%로 가열 전보다 증가한다. 즉, HDI 처리된 포토레지스트를 진공 상태에서 가열하면, 화학 결합의 변화가 발생하여 비정질탄소가 급격하게 증가된다.When the HDI treated photoresist is heated in a vacuum at about 259 degrees Celsius, carbon-oxygen bonds are reduced to about 0% than before heating, carbon-hydrogen bonds are reduced to about 13% than before heating, and amorphous carbon is about 87% Furnace is increased than before heating. That is, when the HDI-treated photoresist is heated in a vacuum state, a change in chemical bond occurs, and the amorphous carbon is rapidly increased.
이로 인해, 포토레지스트는 탄소와 탄소간의 결합기가 증가하여 탄소와 탄소간의 이중 결합 및 삼중 결합이 증가되고, 팝핑이 증가한다. 일반적으로, 탄소-탄소 결합을 분해하는데 약 81Kcal/mole의 에너지가 소요되는 반면, 탄소=탄소 결합과 탄소≡탄소 결합을 분해하는데 각각 약 145Kcal/mole과 약 198Kcal/mole의 에너지가 소요되므로, 팝핑으로 인한 잔류물의 제거가 어려워진다.Due to this, the photoresist has an increase in the bond group between carbon and carbon, thereby increasing the double bond and triple bond between carbon and carbon, and increasing popping. Generally, it takes about 81 Kcal / mole of energy to break down carbon-carbon bonds, while about 145 Kcal / mole and about 198 Kcal / mole of energy to break down carbon = carbon bonds and carbon-to-carbon bonds, respectively. This makes it difficult to remove residues.
반면, HDI 처리된 포토레지스트를 대기압 상태에서 약 섭씨 250도로 가열하면, 탄소-산소 결합은 약 16%이고, 탄소-수소 결합은 약 52%이며, 비정질탄소는 약 32%정도이다. 이와 같이, 상기 HDI 처리된 포토레지스를 대기압에서 가열할 경우, 화학 결합이 가열 전과 거의 변화가 없으므로, 비정질탄소의 증가를 방지하며, 팝핑을 감소시키고, 잔류물과 포토레지스트의 제거가 용이하다.On the other hand, when the HDI treated photoresist is heated to about 250 degrees Celsius at atmospheric pressure, the carbon-oxygen bond is about 16%, the carbon-hydrogen bond is about 52%, and the amorphous carbon is about 32%. As such, when the HDI treated photoresist is heated at atmospheric pressure, since the chemical bond is almost unchanged from before heating, it is possible to prevent an increase in amorphous carbon, to reduce popping, and to easily remove residues and photoresists.
이하, 도 2 와 도 3 및 표 1을 참조하여 단계 S120 내지 S150 별로 상기 웨이퍼(10)에 형성된 포토레지스의 화학 결합 변화를 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, referring to FIG. 2, FIG. 3, and Table 1, the chemical bond change of the photoresist formed on the
먼저, 단계 S120에서, 상기 웨이퍼(10)는 대기압에서 가열되므로, 상기 웨이퍼(10)의 포토레지스트는 화학 결합의 변화가 거의 발생하지 않는다. 즉, 상기 포토레지스트의 화학 결합은 가열 전, 즉, HDI 처리 후와 거의 유사하게 나타난다.First, in step S120, since the
단계 S130에서, 상기 웨이퍼(10)는 고온의 진공 상태에서 1차 플라스마 애싱 처리되므로, 상기 웨이퍼(10)의 포토레지스트는 화학 결합의 변화가 발생한다. 즉, 상기 웨이퍼(10)의 포토레지스트는 비정질탄소가 급격히 증가된다.In step S130, since the
그러나, 단계 S140과 S150에서, 상기 웨이퍼(10)는 상기 척(120)으로부터 분리되어 대기압 상태에서 온도 감소가 이루어진다. 이에 따라, 상기 포토레지스트의 비정질탄소가 가열 전으로 상태로 감소된다. 즉, 상기 포토레지트스의 화학 결합이 다시 HDI 처리 후 상태로 변화된다.However, in steps S140 and S150, the
이와 같이, 본 발명에 따른 플라스마 애싱 공정은 상기 1차 플라스마 애싱 처리 후 상기 웨이퍼(10)의 온도를 대기압 상태에서 감소시켜 온도 상승으로 인한 상기 포토레지스트의 화학 결합 변화를 감소시킨다.As such, the plasma ashing process according to the present invention reduces the temperature of the
이에 따라, 상기 기판 제조 장치(400)는 팝핑을 방지하고, 잔류물과 상기 포토레지스트를 용이하게 제거할 수 있으며, 플라스마 애싱 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 기판 제조 장치(400)는 팝핑 방지와 잔류물 제거를 위해 불소계 가스를 이용할 필요가 없으므로, 상기 웨이퍼(10)의 산화막 손실을 방지하고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the
또한, 본 발명에 따른 플라스마 애싱 공정은 상기 포토레지스트의 화학 결합 변화를 최소화시키므로, 플라스마 애싱 공정 후 상기 웨이퍼(10)의 세정 공정 시 별도의 화학 처리 없이 순수를 이용하여 상기 웨이퍼(10)를 세정할 수 있고, 제조 원가를 절감시킬 수 있다.In addition, since the plasma ashing process according to the present invention minimizes the chemical bond change of the photoresist, the
이상 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.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 기판 제조 장치를 이용하여 웨이퍼를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wafer using the substrate manufacturing apparatus shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 기판 제조 장치에서 플라스마 애싱이 이루어지는 공정을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a process in which plasma ashing is performed in the substrate manufacturing apparatus shown in FIG. 1.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Description of the Related Art [0002]
100 : 처리 유닛 200 : 플라스마 생성유닛100: processing unit 200: plasma generating unit
310, 320 : 배기관 400 : 기판 제조 장치310, 320: exhaust pipe 400: substrate manufacturing apparatus
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