KR20020075574A - 에싱 장비 및 이를 이용한 포토레지스트막의 에싱 방법 - Google Patents

에싱 장비 및 이를 이용한 포토레지스트막의 에싱 방법 Download PDF

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Abstract

에싱 장비 및 이를 이용한 포토레지스트막의 에싱 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 에싱 장비는, 챔버에 형성된 주입구를 통하여 챔버내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급하는 가스공급부, 챔버에 형성된 배기구를 통하여 챔버내의 가스를 배출함으로써 챔버내의 압력을 조절하는 진공배기부, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 가열하기 위하여 챔버내 하부에 설치된 히팅 플레이트, 히팅 플레이트의 상면 중앙부에 설치되어 웨이퍼를 승강시키는 리프트 핀(lift pin) 및 리프트 핀의 승강 속도를 제어하는 구동부를 포함한다.

Description

에싱 장비 및 이를 이용한 포토레지스트막의 에싱 방법{Ashing apparatus and method for ashing photoresist film using the same}
본 발명은 에싱(ashing) 장비 및 이를 이용한 포토레지스트막의 에싱 방법에관한 것으로서, 특히 에싱 전에 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 서서히 가열할 수 있는 에싱 장비 및 이를 이용한 에싱 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위한 공정들, 예를 들어 사진 식각 공정, 이온 주입 공정 또는 증착 공정 등을 수행한 후에는 마스크로 이용된 포토레지스트막을 제거해야 하는데, 후속 공정의 청결성과 안정성을 보장하기 위해 완전히 제거해야 한다. 상기 포토레지스트막을 제거하는 방법으로 에싱과 같은 건식 스트립 공정 후에 유기 스트리퍼(stripper)를 사용하는 습식 스트립 공정을 진행하는 방법이 널리 사용되고 있다.
에싱은 고온의 분위기에서 포토레지스트막을 태워서 제거하는 공정을 말한다. 에싱은 주로 플라즈마에 의한 이온 효과를 배제하고, 순수 라디칼(radical) 반응을 추구하는 화학 반응의 형태이다. 예컨대, 산소 라디칼을 포토레지스트막의 탄소 결합과 반응시켜 이산화탄소를 형성함으로써 포토레지스트막을 분해시킨다. 에싱 공정의 특성상, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 200℃ 이상의 온도로 가열할 필요가 있는데, 일반적으로 웨이퍼의 하부에서 웨이퍼를 가열하는 히팅 플레이트를 사용한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 고온의 히팅 플레이트(1)에 설치된 핀(3)상에 웨이퍼(5)를 올려놓은 다음, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 핀(3)을 하강시켜 상기 웨이퍼(5)를 곧바로 상기 히팅 플레이트(1)에 닿게 하였다. 이렇게 하면 갑작스런 열 공급에 의해 상기 웨이퍼(5)에 도포된 포토레지스트막(6)이 파핑(popping)하는 문제가 있었다. 이것은 상기 웨이퍼(5)가 너무급격하게 가열되어, 상기 포토레지스트막(6)내의 용매가 급격하게 휘발하기 때문이다. 파핑 현상이 발생되면 다량의 포토레지스트 잔재물(6')이 상기 웨이퍼(5) 위에 남을 수 있는데, 이와 같은 잔재물(6')은 후속 습식 스트립 공정에서도 잘 제거되지 않는다. 이러한 현상은 이온 주입 공정에 사용된 포토레지스트막의 경우에 빈번하게 발생되는데, 그 이유는 이온 주입 공정에서 굳어진 포토레지스트막의 표면과 내부의 물성 차이에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 서서히 가열할 수 있는 에싱 장비를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 포토레지스트막의 파핑 현상 없이 에싱하는 방법을 제공함에 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 에싱 장비 및 이를 이용한 포토레지스트막의 에싱 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에싱 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에싱 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에싱 방법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 챔버, 105 : 가스공급부,
110 : 주입구, 115 : 진공배기부,
120 : 배기구, 125 : 히팅 플레이트(heating plate),
130 : 리프트 핀(lift pin), 140 : 구동부
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에싱 장비는, 챔버에 형성된 주입구를 통하여 상기 챔버내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급하는 가스공급부, 상기 챔버에 형성된 배기구를 통하여 상기 챔버내의 가스를 배출함으로써 상기 챔버내의 압력을 조절하는 진공배기부, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 가열하기 위하여 상기 챔버내 하부에 설치된 히팅 플레이트, 상기 히팅 플레이트의 상면 중앙부에 설치되어 상기 웨이퍼를 승강시키는 리프트 핀(lift pin) 및 상기 리프트 핀의 승강 속도를 제어하는 구동부를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에싱 방법에서는,상기 에싱 장비를 이용하여 웨이퍼에 도포된 포토레지스트막을 에싱하기 위하여, 상기 리프트 핀상에 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 올려놓은 다음, 상기 챔버내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급한다. 상기 히팅 플레이트를 가열시키고 상기 리프트 핀을 하강시키면서 상기 프로세스 가스의 열대류를 이용하여 상기 웨이퍼를 서서히 가열한다. 상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지한 다음, 상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 안착시키고 플라즈마를 이용하여 상기 포토레지스트막을 에싱한다.
본 발명에 따른 다른 에싱 방법에서는, 상기 에싱 장비를 이용하여 웨이퍼에 도포된 포토레지스트막을 에싱하기 위하여, 상기 리프트 핀상에 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 올려놓는다. 상기 히팅 플레이트를 가열시키고 상기 리프트 핀을 하강시키면서 공기의 열대류를 이용하여 상기 웨이퍼를 서서히 가열한다. 상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지한다. 상기 챔버내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급한 다음, 상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 안착시키고 플라즈마를 이용하여 상기 포토레지스트막을 에싱한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세스 가스는 이산화탄소(CO2) 가스, 질소(N2) 가스, 산소(O2) 가스, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지하는 단계는 상기 웨이퍼의 온도가 150℃ ~ 200℃에 이를 때까지 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 서서히 가열할 수 있어, 포토레지스트막이 파핑되는 문제 없이 에싱 공정을 수행하는 것이 가능하다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에싱 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에싱 장비는 챔버(100), 가스공급부(105), 진공배기부(115), 히팅 플레이트(125), 리프트 핀(130) 및 구동부(140)를 포함한다.
상기 가스공급부(105)는 상기 챔버(100)에 형성된 주입구(110)에 연결되어서, 상기 챔버(100)내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급한다. 상기 진공배기부(115)는 진공펌프를 구비하여 상기 챔버(100)에 형성된 배기구(120)를 통하여 상기 챔버(100)내의 가스를 배출시킨다. 이로써, 상기 챔버(100)내의 압력을 조절하여 상기 챔버(100)내의 압력이 에싱 공정을 수행하기에 최적이 되도록 한다. 에싱 공정이 완료된 후에는 상기 챔버(100)내에 존재하는 프로세스 가스, 플라즈마 소스 및 반응산물들이 상기 배기구(120)를 통해 상기 챔버(100) 외부로 배출된다. 상기 히팅 플레이트(125)는 상기 챔버(100)내 하부에 설치되는데, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼(W)를 가열하는 수단이다. 상기 웨이퍼(W)는 상기 히팅 플레이트(125)의 상면 중앙부에 설치되어 있는 상기 리프트 핀(130)에 놓이게 된다. 상기 리프트 핀(130)은 상기 웨이퍼(W)를 승강시키는데, 상기 리프트 핀(130)의 승강 속도는 상기 구동부(140)에 의해 제어된다. 상기 프로세스 가스는 상기 포토레지스트막의 에싱 처리에 사용되는 가스인데, 본 발명에서는 상기 히팅 플레이트(125)의 열을 상기 웨이퍼(W)로 전달하는 매질 가스의 역할을 할 수도 있다. 즉, 상기 히팅 플레이트(125) 표면에서 가열된 프로세스 가스가 열대류를 일으켜 상승됨으로써, 상기 리프트 핀(130)에 의하여 상기 히팅 플레이트(125)와 이격되어지는 상기 웨이퍼(W)에 열을 전달하게 되는 것이다.
상기 구동부(140)를 이용하여 상기 리프트 핀(130)을 하강시키면, 상기 웨이퍼(W)와 히팅 플레이트(125)간의 거리가 좁혀지면서 상기 웨이퍼(W)의 온도가 상승된다. 상기 리프트 핀(130)의 하강 속도를 조절하여 상기 포토레지스트막이 파핑되지 않을 정도로 서서히 상기 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에싱 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3과 공정순서도인 도 4를 함께 참조하면, 단계 4a는 웨이퍼 장착 단계인데, 도 3에 나타낸 바와 같은 에싱 장비를 이용하여 포토레지스트막을 에싱하기 위하여 상기 리프트 핀(130)상에 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼(W)를 올려놓는다.
단계 4b는 가스 공급 단계이다. 상기 진공배기부(115)를 가동시켜 상기 챔버(100)내를 진공 상태로 만들고, 상기 챔버(100)내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급한다. 상기 프로세스 가스는 이산화탄소 가스, 질소 가스, 산소 가스, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
단계 4c는 리프트 핀을 하강시키면서 웨이퍼를 가열하는 단계이다. 상기 히팅 플레이트(125)를 가열시킨 다음, 상기 구동부(140)에 의해 제어된 속도로 상기 리프트 핀(130)을 하강시킨다. 상기 히팅 플레이트(125) 표면에서 가열된 프로세스 가스는 열대류를 일으켜 상승하면서, 상기 웨이퍼(W)에 열을 전달한다. 상기 리프트 핀(130)이 하강함에 따라, 상기 웨이퍼(W)와 히팅 플레이트(125)간의 거리가 점점 좁아지면서 상기 웨이퍼(W)의 온도가 상승된다. 상기 포토레지스트막이 파핑되지 않을 정도로 상기 웨이퍼(W)가 서서히 가열될 수 있도록, 상기 리프트 핀(130)의 하강 속도를 조절한다. 이 단계에서, 상기 플라즈마 소스로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 발생시키지 않을 수도 있다.
단계 4d는 웨이퍼를 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지하는 단계이다. 도 5를 함께 참조하면, 상기 웨이퍼(W)가 상기 히팅 플레이트(125)에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치하면 그 상태를 일정 시간 유지한다. 이로써, 상기 웨이퍼(W)의 온도가 150℃ ~ 200℃에 이르도록 하는 것이 바람직하다.
단계 4e는 포토레지스트막 에싱 단계이다. 도 6을 함께 참조하면, 상기 웨이퍼(W)를 상기 히팅 플레이트(125)에 안착시킨다. 전 단계에서 플라즈마를 발생시키지 않았으면 이 단계에서 발생시킨다. 상기 플라즈마를 이용하여 상기 포토레지스트막의 에싱 공정을 수행한다. 상기 플라즈마는 마이크로웨이브에 의해 형성된 플라즈마 또는 ICP(Inductively Coupled Plasma)등이 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에싱 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3과 도 7을 함께 참조하면, 단계 7a는 웨이퍼 장착 단계인데, 도 3에 나타낸 바와 같은 에싱 장비를 이용하여 포토레지스트막을 에싱하기 위하여 상기 리프트 핀(130)상에 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼(W)를 올려놓는다.
단계 7b는 리프트 핀을 하강시키면서 웨이퍼를 가열하는 단계이다. 상기 히팅 플레이트(125)를 가열시킨 다음, 상기 구동부(140)에 의해 제어된 속도로 상기 리프트 핀(130)을 하강시킨다. 상기 히팅 플레이트(125) 표면에서 가열된 공기는 열대류를 일으켜 상승하면서, 상기 웨이퍼(W)에 열을 전달한다. 상기 리프트 핀(130)이 하강함에 따라, 상기 웨이퍼(W)와 히팅 플레이트(125)간의 거리가 점점 좁아지면서 상기 웨이퍼(W)의 온도가 상승된다. 상기 포토레지스트막이 파핑되지 않을 정도로 상기 웨이퍼(W)가 서서히 가열될 수 있도록, 상기 리프트 핀(130)의 하강 속도를 조절한다.
단계 7c는 웨이퍼를 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지하는 단계이다. 상기 웨이퍼(W)가 상기 히팅 플레이트(125)에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치하면 그 상태를 일정 시간 유지한다. 이로써, 상기 웨이퍼(W)의 온도가 150℃ ~ 200℃에 이르도록 하는 것이 바람직하다.
단계 7d는 가스 공급 단계이다. 상기 진공배기부(115)를 가동시켜 상기 챔버(100)내를 진공 상태로 만들고, 상기 챔버(100)내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급한다. 상기 프로세스 가스는 이산화탄소 가스, 질소 가스, 산소 가스, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 프로세스 가스는 상기 포토레지스트막의 에싱 처리에 이용된다.
단계 7e는 포토레지스트막 에싱 단계이다. 상기 웨이퍼(W)를 상기 히팅 플레이트(125)에 안착시키고, 상기 플라즈마 소스로부터 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 포토레지스트막의 에싱 공정을 수행한다. 상기 플라즈마는 마이크로웨이브에 의해 형성된 플라즈마 또는 ICP(Inductively Coupled Plasma)등이 사용될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
상술한 본 발명에 의하면, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 히팅 플레이트에 곧바로 안착시키지 않는다. 대신에, 리프트 핀을 서서히 하강시켜 상기 웨이퍼가 상기 히팅 플레이트에 서서히 접근하도록 한다. 상기 리프트 핀의 하강 속도를 제어함으로써 상기 웨이퍼는 포토레지스트막이 파핑되지 않을 정도로 서서히 가열될 수 있게 된다. 따라서, 포토레지스트막의 파핑 현상 없이 에싱 공정을 수행할 수 있다.

Claims (6)

  1. 챔버에 형성된 주입구를 통하여 상기 챔버내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급하는 가스공급부;
    상기 챔버에 형성된 배기구를 통하여 상기 챔버내의 가스를 배출함으로써 상기 챔버내의 압력을 조절하는 진공배기부;
    포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 가열하기 위하여 상기 챔버내 하부에 설치된 히팅 플레이트;
    상기 히팅 플레이트의 상면 중앙부에 설치되어 상기 웨이퍼를 승강시키는 리프트 핀(lift pin); 및
    상기 리프트 핀의 승강 속도를 제어하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에싱 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 가스는 이산화탄소(CO2) 가스, 질소(N2) 가스, 산소(O2) 가스, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 에싱 장비.
  3. 제1항에 따른 에싱 장비를 이용하여 웨이퍼에 도포된 포토레지스트막을 에싱하기 위하여,
    상기 리프트 핀상에 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 올려놓는 단계;
    상기 챔버내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급하는 단계;
    상기 히팅 플레이트를 가열시키고 상기 리프트 핀을 하강시키면서 상기 프로세스 가스의 열대류를 이용하여 상기 웨이퍼를 서서히 가열하는 단계;
    상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지하는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 안착시키고 플라즈마를 이용하여 상기 포토레지스트막을 에싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에싱 방법.
  4. 제1항에 따른 에싱 장비를 이용하여 웨이퍼에 도포된 포토레지스트막을 에싱하기 위하여,
    상기 리프트 핀상에 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 올려놓는 단계;
    상기 히팅 플레이트를 가열시키고 상기 리프트 핀을 하강시키면서 공기의 열대류를 이용하여 상기 웨이퍼를 서서히 가열하는 단계;
    상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지하는 단계;
    상기 챔버내에 프로세스 가스와 플라즈마 소스를 공급하는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 안착시키고 플라즈마를 이용하여 상기 포토레지스트막을 에싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에싱 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 프로세스 가스는 이산화탄소 가스, 질소 가스, 산소 가스, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 에싱 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 상기 히팅 플레이트에 접촉되지 않는 상태에서 최대한 가까이 위치시키고 유지하는 단계는 상기 웨이퍼의 온도가 150℃ ~ 200℃에 이를 때까지 수행하는 것을 특징으로 하는 에싱 방법.
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KR1020010015645A KR20020075574A (ko) 2001-03-26 2001-03-26 에싱 장비 및 이를 이용한 포토레지스트막의 에싱 방법

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030065217A (ko) * 2002-01-31 2003-08-06 삼성전자주식회사 웨이퍼 척 및 이를 포함하는 웨이퍼 가공 장치
KR100939139B1 (ko) * 2007-12-10 2010-01-28 주식회사 동부하이텍 이온주입된 포토레지스트막의 애싱방법

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