KR20030006815A

KR20030006815A - 애싱 장치

Info

Publication number: KR20030006815A
Application number: KR1020010042748A
Authority: KR
Inventors: 임치선
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2003-01-23

Abstract

반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 애싱 장치가 개시되고 있다. 공정 챔버의 내부에 구비되는 플레이트는 반도체 기판을 진공으로 흡착하고, 공정 온도로 가열한다. 플레이트의 상부에서 상하 이동이 가능하도록 설치되는 오존 가스 공급부는 반도체 기판의 주연 부위에 오존 가스를 공급하고, 중앙 부위에 오존 가스 배출라인을 구비하여 상기 오존 가스를 배출한다. 상기 플레이트를 공정 챔버에 고정하는 나사는 외부로 돌출되지 않도록 플레이트에 형성된 관통공에 삽입되고, 상기 관통공을 막는 덮개는 상기 플레이트의 상부면을 평평하게 한다. 따라서, 상기 나사 및 관통공은 반도체 기판에 공급되는 오존 가스의 흐름을 방해하지 않는다. 이에 따라, 반도체 기판의 애싱률을 향상시킬 수 있다.

Description

애싱 장치{Ashing Apparatus}

본 발명은 반도체 장치를 제조하기 위한 가공 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 장치에 관한 것이다.

근래에 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체가 널리 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 상기 반도체 장치는 고속의 처리 속도와 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라, 상기 반도체 장치의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 장치로 제조하기 위한 반도체 기판에 대하여 증착, 사진, 식각, 이온 주입, 연마, 세정 등의 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로서 제조된다. 상기 단위 공정들 중 상기 식각 공정은 습식 식각 및 건식 식각에 의해 수행할 수 있는데, 최근의 0.15㎛ 이하의 디자인 룰(design rule)을 요구하는 미세 패턴을 형성하기 위한 식각은 주로 건식 식각에 의해 수행되고 있다.

상기 식각 공정은 상기 반도체 기판 상에 형성된 피가공막을 선택적으로 식각하기 위한 식각 마스크가 필요하고, 상기 식각 마스크는 반도체 기판 상에 포토레지스트 조성물을 도포하는 공정과 상기 포토레지스트 조성물을 특정 패턴으로 형성하기 위한 노광 및 현상 공정을 통해 반도체 기판 상에 형성된다.

상기 식각 공정이 종료된 후에는 상기 식각 공정에서 식각 마스크(Mask)로 사용된 포토레지스트(Photoresist) 막을 제거하는 애싱(Ashing) 공정이 수행되어야 한다. 상기와 같은 애싱 공정은 반도체 기판 상에 형성되는 다층막들의 가공과 더불어 수차례 반복되어 수행된다.

최근 상기 애싱 공정을 수행하는 장치들은 단계(step)당 처리 능력, 공정의안정성 및 생산성의 견지에서 낱장 단위로 공정을 진행하는 장치들이 주류를 이루고 있다. 이러한 애싱 장치 및 애싱 공정의 일 예들이 미합중국 특허 제5,677,113호(issued to Suzuki, et al.)와 제5,763,328호(issued to Yoshihara, et al.) 및 제5,840,203호(issued to Peng)에 개시되어 있다.

상기 포토레지스트 막을 제거하는 방법으로는 RF(Radio Frequency) 전력을 이용하여 플라즈마(Plasma)를 발생시키고, 상기 플라즈마를 이용하여 상기 포토레지스트 막을 제거하는 방법이 상용화되어 왔다. 즉, 플라즈마의 이온이나 레디칼(Radical) 성분이 상기 포토레지스트 막과 화학적인 반응을 함과 동시에 상기 이온들이 포토레지스트 막에 충돌하면서 상기 포토레지스트 막을 제거하게 된다.

또한, 상기 포토레지스트 막을 제거하는 다른 방법으로는 오존(Ozone)의 레디칼 성분으로 상기 포토레지스트 막과 화학적인 반응만을 일으켜서 상기 포토레지스트 막을 제거하는 방법이 있다. 상세하게 설명하면, 상기 포토레지스트 막은 C-H-O의 기본 구조로 이루어져 있고, 그 각각을 연결하는 고리는 오존의 레디칼 성분과 화학적인 반응이 일어나면 쉽게 끊어진다. 그리고 오존은 일정한 온도에 도달하면 쉽게 레디칼 성분으로 변환되기 때문에 용이하게 공정을 진행시킬 수 있다. 따라서, 상기 포토레지스트에 충격을 가하지 않고, 단지 포토레지스트 막의 연결고리를 끊는 화학적인 반응만을 일으켜서 상기 포토레지스트 막을 제거하게 된다.

상기와 같이 오존 가스를 이용하는 장치는 애싱 공정이 수행되는 공정 챔버 내부에 반도체 기판이 놓여지는 플레이트와 상기 반도체 기판으로 상기 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급부가 구비된다. 상기 애싱 공정이 수행될 때, 상기 반도체 기판과 상기 오존 가스 공급부 사이의 간격을 일정하게 유지하고, 상기 간격에 상기 오존 가스를 공급한다.

상기 플레이트의 가장자리에는 다수개의 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀을 통해 나사가 상기 챔버에 나사 결합됨으로서 상기 플레이트가 상기 챔버에 고정된다.

이때, 반도체 기판의 애싱률은 포토레지스트 막을 제거하기 위해 반도체 기판 상에 공급하는 오존 가스의 흐름과 밀접한 관계를 갖는다. 그런데 상기 플레이트를 상기 챔버에 고정시키기 위한 상기 관통홀과 상기 나사의 머리부로 인하여 상기 오존 가스의 흐름이 불규칙해지고, 이에 따라 반도체 기판의 애싱률이 저하되며, 상기 애싱률의 저하는 후속 공정의 불량 요인으로 작용한다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하기 위해 공급되는 오존 가스의 흐름이 일정한 애싱 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 애싱 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시한 플레이트를 나타내는 개략적인 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 반도체 기판 102 : 공정 챔버

104 : 도어 106 : 플레이트

108 : 고정부 110 : 히터

112 : 오존 가스 공급부 114 : 오존 가스 공급라인

116 : 균일 분포판 118 : 오존 가스 배출라인

120 : 갭 스페이서 122 : 나사

124 : 덮개

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 애싱 장치는 기판 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 공정이 수행되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 구비되고, 상기 기판이 놓여지는 플레이트, 상기 플레이트에 내장되고, 상기 플레이트에 놓여지는 기판을 가열하기 위한 히터, 상기 플레이트의 주연 부위를 따라 2단으로 천공된 다수개의 관통공이 형성되고, 상기 관통공에 각각 삽입되어 상기 공정 챔버에 상기 플레이트를 고정시키는 다수개의 나사, 상기 기판이 놓여지는 상기 플레이트의 일측면과 마주보는 위치에 설치되고, 상기 포토레지스트 막을 제거하기 위한 소스 가스(Source Gas)를 공급하는 소스 가스 공급부 및 상기 기판이 놓여지는 플레이트의 일측면과 평면이 되도록 상기 관통공에 각각 삽입되어 상기 일측면을 평평하게 하고, 상기 관통공들을 막는 다수개의 덮개를 포함한다.

상기 덮개의 외주면과 상기 나사의 머리부가 삽입되는 관통공의 내주면에는 서로 대응하는 나사산이 형성되고, 상기 덮개가 상기 관통공에 나사 결합되고, 상기 덮개는 알루미늄으로 이루어지고, 그 표면은 아노다이징(Anodizing) 처리된다.

상기 소스 가스 공급부의 하부에는 상기 소스 가스를 상기 반도체 기판 상에 균일하게 분포시키기 위한 균일 분포판이 구비되고, 상기 공정 챔버 내부에서 이동이 가능하도록 설치되고, 상기 공정이 수행될 때 상기 기판이 놓여지는 상기 플레이트에 인접하도록 이동하여 상기 균일 분포판과 상기 기판 사이의 간격이 0.8㎜ 내지 1.2㎜를 유지하고, 상기 소스 가스는 오존 가스를 포함한다.

따라서, 상기 플레이트의 표면을 일정한 평면으로 형성함으로서 상기 오존 가스의 흐름을 일정하게 할 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판의 애싱률을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 애싱 공정이 수행되는 공정 챔버(102)가 도시되어 있다. 공정 챔버(102)의 일측에는 반도체 기판(100)이 이송되는 도어(104)가 설치되고, 공정 챔버(102)의 바닥에는 반도체 기판(100)이 놓여지는 플레이트(106)를 고정하기 위한 고정부(108)가 구비된다.

플레이트(106)의 내부에는 반도체 기판(100)을 공정이 수행되는 조건에 따른 적절한 온도로 가열하기 위한 히터(110)가 내장된다. 또한, 반도체 기판(100)을 흡착하기 위한 진공이 제공되는 진공 제공부(도시되지 않음)가 구비된다. 플레이트(106)는 알루미늄으로 이루어지고, 그 표면은 공정 도중에 손상되는 것을 방지하기 위해 아노다이징 처리된다.

반도체 기판(100)이 놓여지는 플레이트(106)의 상부면과 마주보는 위치에 반도체 기판(100) 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하기 위한 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급부(112)가 설치된다. 오존 가스 공급부(112)에는 반도체 기판(100)의 주연 부위에 상기 오존 가스를 공급하기 위한 오존 가스 공급라인(114)이 형성된다.

오존 가스 공급부(112)의 하부에는 상기 오존 가스를 반도체 기판(100) 상으로 균일하게 공급하기 위한 균일 분포판(116)이 구비된다. 균일 분포판(116)은 석영(Quartz)으로 이루어지고, 상기 오존 가스를 균일하게 분포시키기 위한 다수개의 관통공이 형성된다. 균일 분포판(116)과 오존 가스 공급부(112) 사이에는 일정 공간이 형성되고, 오존 가스 공급라인(114)이 분기되어 연결된다. 따라서, 상기 오존가스는 오존 가스 공급라인(114)의 단부로부터 반도체 기판(100)의 주연 부위에 공급되고, 상기 공간으로부터 균일 분포판(116)을 통해 반도체 기판(100) 상으로 공급된다.

상기와 같이 반도체 기판(100)으로 공급된 상기 오존 가스는 반도체 기판(100)의 주연 부위에서 중앙부를 향해 흐르고 오존 가스 공급부(112)의 중앙부에 형성된 오존 가스 배출라인(118)을 통해 배출된다.

상기 오존 가스 공급부(112)는 공정 챔버(102)의 외부에 구비되는 공압 실린더(도시되지 않음)에 연결되어 상하로 구동되도록 설치되고, 애싱 공정이 수행될 때 하강하여 반도체 기판(100)에 인접하도록 위치되고, 상기 애싱 공정이 종료되면 상승한다.

반도체 기판(100)이 놓여지는 플레이트(106)의 상부면에는 상기 애싱 공정이 수행될 때 균일 분포판(116)과 반도체 기판(100) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위한 다수개의 갭 스페이서(Gap Spacer, 120)가 구비된다. 또한, 플레이트(106)를 공정 챔버(102)의 바닥에 구비된 고정부(108)에 고정하기 위한 다수개의 관통공이 플레이트(106)의 주연 부위를 따라 형성된다.

상기 관통공은 플레이트(106)를 고정하기 위한 나사(122)의 머리부(122a)가 삽입될 수 있도록 2단으로 천공되고, 상기 고정부(108)에는 상기 관통공들에 대응하는 나사공이 형성된다. 상기 관통공에 나사(122)가 삽입되어 상기 나사공에 체결됨으로서 플레이트(106)가 고정부(108)에 고정 설치된다. 본 발명에 따른 일 실시예에서는 세 개의 나사(122)와 세 개의 갭 스페이서(120)가 사용된다. 그러나 본발명이 사용된 나사(122)와 갭 스페이서(120)의 개수에 한정되지는 않는다.

이때, 반도체 기판(100)의 포토레지스트 막을 제거하기 위해 공급되는 오존 가스는 플레이트(106)의 표면 형상에 따라 그 흐름이 변하게 되고, 상기 오존 가스의 불규칙적인 흐름은 반도체 기판(100)의 애싱률을 저하시키게 된다. 따라서, 상기와 같이 고정 나사(122)를 조립하기 위한 관통공으로 인해 불규칙적으로 변하는 상기 오존 가스의 흐름을 일정하게 하기 위해 상기 관통공을 막는 덮개(124)를 장착한다.

나사(122)의 머리부(122a)가 삽입되는 상기 관통공의 상단부의 내주면에는 나사산이 형성된다. 그리고, 덮개(124)의 외주면에는 상기 나사산에 대응하는 나사산이 가공되고, 플레이트(106)를 고정부에 설치하기 위해 나사(122)를 조립한 후에 덮개(124)를 상기 관통공에 나사 결합한다. 이때, 덮개(124)의 상부면은 플레이트(106)의 상부면과 동일한 높이로 결합되어 상기 오존 가스의 흐름을 방해하지 않도록 한다.

이때, 나사(122)와 덮개(124)는 알루미늄으로 이루어지고, 덮개(124)의 표면은 공정 도중에 손상되는 것을 방지하기 위해 아노다이징 처리된다.

상기 애싱 장치를 이용하여 반도체 기판(100) 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 공정을 전체적으로 살펴보면 다음과 같다.

공정 챔버(102)의 일측에 구비되는 도어(104)를 통해 반도체 기판(100)이 이송 로봇(도시되지 않음)에 의해 공정 챔버(102)의 내부로 이송된다. 이때, 오존 가스 공급부(112)는 상기 공압 실린더의 작동에 의해 상방향으로 이동되어 반도체 기판(100)이 플레이트(106)에 놓여질 수 있는 충분한 공간을 확보한다. 상기 이송 로봇에 의해 반도체 기판(100)이 플레이트(106)의 상부에 위치되면, 플레이트(106)에 구비되는 리프트 핀(Lift Pin, 도시되지 않음)에 의해 상기 이송 로봇에서 들려 올려진다. 이어서, 이송 로봇이 공정 챔버(102)의 외부로 이동되고, 상기 리프트 핀이 하강하여 반도체 기판(100)이 플레이트(106)의 상부면에 안착된다. 그리고, 상기 진공 제공부를 통해 제공되는 진공에 의해 반도체 기판(100)이 플레이트(106)에 흡착된다.

이어서, 오존 가스 공급부(112)가 상기 공압 실린더의 작동에 의해 갭 스페이서(120)의 상부면과 면접하는 위치까지 하강하고, 오존 가스 공급라인(114)을 통해 반도체 기판(100)으로 상기 오존 가스가 공급된다. 이때, 오존 가스 공급부(112)의 하부에 구비되는 균일 분포판(116)과 반도체 기판(100) 사이의 간격은 0.8㎜ 내지 1.2㎜로 유지되는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 1.0㎜의 간격을 유지하도록 갭 스페이서(120)가 설치된다.

한편, 공정 챔버(102)의 내부로 상기 오존 가스를 공급하기 위한 오존 발생기(도시되지 않음)가 공정 챔버(102)의 외부에서 오존 가스 공급라인(114)에 연결된다. 상기 오존 발생기로 공급된 산소 가스는 상기 오존 발생기를 거치면서 상기 오존 가스로 형성되고, 오존 가스 공급라인(114)을 통해 반도체 기판(100)으로 공급된다.

상기 오존 가스는 오존 가스 공급라인(114)의 단부로부터 반도체 기판(100)의 주연 부위에 공급되고, 오존 가스 공급라인(114)과 연결된 균일 분포판(116)의상부에 형성된 공간으로부터 균일 분포판(116)의 관통공들을 통해 반도체 기판(100)의 상부로 공급된다. 상기와 같이 공급된 오존 가스는 반도체 기판(100) 상에 형성된 포토레지스트 막과 반응하여 상기 포토레지스트 막의 연결구조를 끊음으로서 상기 포토레지스트 막을 제거한다.

이때, 반도체 기판(100)은 플레이트(106)의 내부에 내장된 히터(110)에 의해 적절한 온도로 가열된다. 바람직하게는 315℃ 정도로 가열된다. 상기와 같은 반응을 거친 오존 가스는 오존 가스 공급부(112)의 중앙부에 형성된 오존 가스 배출라인(118)을 통해 배출된다.

상기와 같이 반도체 기판(100) 상에 형성된 포토레지스트 막이 모두 제거되면 오존 가스의 공급이 중단되고, 오존 가스 공급부(112)가 상기 공압 실린더의 작동에 의해 상방향으로 이동한다. 그리고, 반도체 기판(100)을 흡착하기 위한 진공이 제거되고, 플레이트(106)에 구비되는 상기 리프트 핀이 상승하여 반도체 기판(100)을 들어올린다. 이어서, 공정 챔버(102)의 도어(104)를 통해 상기 이송 로봇이 공정 챔버(102)의 내부로 이동하여 반도체 기판(100)의 하부에 위치되고, 상기 리프트 핀이 하강하여 반도체 기판(100)을 이송 로봇에 안착시킨다. 그리고, 이송 로봇이 반도체 기판(100)을 공정 챔버(102) 외부로 이송함으로서 반도체 기판(100) 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 애싱 공정이 종료된다.

도 2를 참조하면, 공정 챔버(도 1 참조)에 고정된 플레이트(106)의 중앙부에 반도체 기판(100)이 플레이트의 내부에 구비되는 진공 제공부로부터 제공되는 진공에 의해 흡착되어 있다. 반도체 기판(100)이 흡착된 부위의 주변에 반도체 기판(100)의 직경보다 큰 피치(Pitch) 원주 상에 갭 스페이서(120)가 설치된다. 그리고, 갭 스페이서(120)의 피치 원보다 직경이 큰 피치 원주 상에 플레이트(106)를 상기 공정 챔버에 고정하기 위한 나사(도 1 참조)와 덮개(124)가 조립된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는 상기 나사가 조립되는 위치와 갭 스페이서(120)의 위치를 상기 피치 원과 같이 설정하였으나, 상기와 같은 배치가 본 발명을 한정하지는 않는다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하기 위한 장치에서, 상기 반도체 기판이 놓여지고, 상기 반도체 기판을 공정에 필요한 온도로 가열하는 플레이트를 공정 챔버에 고정하기 위한 나사 조립 부위를 덮개를 사용하여 평평하게 형성한다.

따라서, 반도체 기판 상에 공급되어 상기 포토레지스트 막과 반응하여 상기 포토레지스트 막을 제거하고, 반도체 기판과 균일 분포판 사이를 흐르는 오존 가스의 흐름을 일정하게 할 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 기판의 애싱률을 향상시키고, 후속 공정의 불량률을 감소시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 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.

Claims

기판 상에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 공정이 수행되는 공정 챔버;

상기 공정 챔버 내에 구비되고, 상기 기판이 놓여지는 플레이트;

상기 플레이트에 내장되고, 상기 플레이트에 놓여지는 기판을 가열하기 위한 히터;

상기 플레이트의 주연 부위를 따라 2단으로 천공된 다수개의 관통공이 형성되고, 상기 관통공에 각각 삽입되어 상기 공정 챔버에 상기 플레이트를 고정시키는 다수개의 나사;

상기 기판이 놓여지는 상기 플레이트의 일측면과 마주보는 위치에 설치되고, 상기 포토레지스트 막을 제거하기 위한 소스 가스(Source Gas)를 공급하는 소스 가스 공급부; 및

상기 기판이 놓여지는 플레이트의 일측면과 평면이 되도록 상기 관통공에 각각 삽입되어 상기 일측면을 평평하게 하고, 상기 관통공들을 막는 다수개의 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 애싱(Ashing) 장치.
제1항에 있어서, 상기 덮개의 외주면과 상기 나사의 머리부가 삽입되는 관통공의 내주면에는 서로 대응하는 나사산이 형성되고, 상기 덮개가 상기 관통공에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 애싱 장치.
제1항에 있어서, 상기 덮개는 알루미늄으로 이루어지고, 그 표면은 아노다이징(Anodizing) 처리된 것을 특징으로 하는 애싱 장치.
제1항에 있어서, 상기 소스 가스 공급부의 하부에는 상기 소스 가스를 상기 반도체 기판 상에 균일하게 분포시키기 위한 균일 분포판이 구비되고, 상기 공정 챔버 내부에서 이동이 가능하도록 설치되고, 상기 공정이 수행될 때 상기 기판이 놓여지는 상기 플레이트에 인접하도록 이동하여 상기 균일 분포판과 상기 기판 사이의 간격이 0.8㎜ 내지 1.2㎜를 유지하는 것을 특징으로 하는 애싱 장치.
제1항에 있어서, 상기 소스 가스는 오존 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 애싱 장치.