KR20030008295A - Gas diffuser plate for dry asher - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 제조에 사용되는 애싱 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애싱 장치 가운데 가스 분사 플레이트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to ashing apparatuses used in the manufacture of semiconductor devices, and more particularly, to gas injection plates among ashing apparatuses.
반도체 장치의 제조에서 패터닝 작업이나 이온주입 작업을 위해 포토레지스트로 식각 마스크나 이온주입 마스크를 형성하게 된다. 그러나, 포토레지스트 마스크는 실리콘막이나 실리콘 산화막과 같이 최종적인 반도체 장치의 구성막을 이루지 못하고 식각이 완료된 후 또는 이온주입이 완료된 후 제거된다. 이때 포토레지스트막의 제거를 위해서는 습식 제거방법과 건식 제거방법, 혹은, 이들 방법을 조합하는 방법을 사용할 수 있다.In the manufacture of semiconductor devices, an etching mask or an ion implantation mask is formed of photoresist for patterning or ion implantation. However, the photoresist mask is removed after the etching is completed or the ion implantation is completed without forming the final semiconductor device such as a silicon film or a silicon oxide film. At this time, in order to remove the photoresist film, a wet removal method, a dry removal method, or a combination of these methods can be used.
건식 제거방법으로는 폴리머화된 유기물질인 포토레지스트에 산소 플라즈마를 작용시켜 산화함으로써 포토레지스트를 웨이퍼 표면에서 제거하는 애싱(ashing)방법을 사용하게 된다. 애싱 장치에는 따라서 산소를 공급하고 산소에 고주파 전계를 인가하여 플라즈마화 하는 작업이 이루어진다. 애싱 장치로는 웨이퍼가 놓이는 공정 챔버 자체에서 산소 플라즈마가 형성되어 웨이퍼 표면의 포토레지스트와 작용하는 방식의 애싱 장치 외에, 공정 챔버와 분리된 공간에서 산소 플라즈마를 형성하고 이를 웨이퍼가 안착된 공정 챔버에 공급하는 애싱 장치를 생각할 수 있다.As a dry removal method, an ashing method of removing photoresist from a wafer surface by oxidizing a photoresist, which is a polymerized organic material, by oxidizing an oxygen plasma is used. The ashing device is thus supplied with oxygen and subjected to a plasma operation by applying a high frequency electric field to the oxygen. As an ashing device, in addition to the ashing device in which an oxygen plasma is formed in the process chamber itself in which the wafer is placed to work with the photoresist on the wafer surface, the ashing device forms an oxygen plasma in a space separated from the process chamber, and in the process chamber in which the wafer is seated. The ashing device to supply can be considered.
도1은 통상의 애싱 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional ashing device.
도1을 참조하면, 애싱 장치에는 카세트(11)가 외부에서 투입되어 안착되는 준비대(13), 준비대(13)의 웨이퍼를 받아들이는 로드록 챔버(15), 로드록 챔버(15)에 투입된 웨이퍼를 각각 공정 챔버(17)로 옮기는 도시되지 않은 로봇 아암 등의 이송 도구, 웨이퍼에 산소 플라즈마가 작용하여 애싱이 이루어지는 공정 챔버(17)가 구비된다. 공정 챔버(17)에서는 동시에 복수개의 웨이퍼가 처리될 수 있으며, 웨이퍼는 척(19)에 의해 고정되어 있다. 공정 챔버(17) 위쪽에는 산소 플라즈마가 형성되는 매칭 박스(21)가 형성되고, 매칭 박스(21)와 공정 챔버(17) 사이에는 가스 분사 플레이트(23)가 있어서 형성된 산소 플라즈마를 공정 챔버(17)에 장착된 웨이퍼에 골고루 공급하는 역할을 한다.Referring to FIG. 1, the ashing apparatus includes a preparation table 13 into which a cassette 11 is inserted from outside, and a load lock chamber 15 and a load lock chamber 15 for receiving a wafer of the preparation table 13. A transfer tool such as a robot arm (not shown) for transferring the injected wafers to the process chamber 17, and a process chamber 17 in which ashing is performed by oxygen plasma acting on the wafer are provided. In the process chamber 17, a plurality of wafers can be processed at the same time, and the wafers are fixed by the chuck 19. A matching box 21 in which oxygen plasma is formed is formed above the process chamber 17, and an oxygen plasma formed by a gas injection plate 23 is formed between the matching box 21 and the process chamber 17. It evenly supplies the wafer mounted on the wafer).
그리고, 웨이퍼 위쪽에서 웨이퍼에 산소 플라즈마를 균일하게 공급하기 위해 설치되는 가스 분사 플레이트는 종래에는 알미늄 재질에 표면을 산화시켜 형성하며, 균일한 산소 플라즈마 공급을 위해 동심원주에 일정 간격으로 형성되는 다수의 분사공을 가지고 있다.In addition, the gas injection plate installed to uniformly supply the oxygen plasma to the wafer from the wafer is conventionally formed by oxidizing a surface on an aluminum material, and a plurality of concentric circumferences formed at regular intervals for uniform oxygen plasma supply. It has a jet hole.
웨이퍼 표면의 포토레지스트막에 산소 플라즈마가 작용하여 포토레지스트막을 제거할 때 포토레지스트의 막 성분 일부는 공정 챔버 내의 모든 표면에 재증착되는 성질을 가진다. 그런데 재증착의 정도는 공정 챔버 내부에 드러난 표면을 이루는 재질에 따라 달라질 수 있다. 가령, 공정 챔버의 본체 내벽은 스테인레스 스틸로 이루어지며, 가스 분사 플레이트는 알미늄으로 이루어지는데 가스 분사 플레이트에는 포토레지스트막 성분이 매우 용이하게 증착된다. 이러한 포토레지스트막 성분의 증착이 진행되면 가스 분사 플레이트의 다수의 분사공에도 증착 물질이 쌓여 분사공의 크기를 줄이거나, 분사공을 아예 막아버리기도 한다. 그리고 이러한 증착 현상은 가스 분사 플레이트 내에서도 일정하게 이루어지지 않고, 가스 분사 플레이트가 챔버 내에 복수개 형성될 때 챔버 내의 위치에 따라서도 편차를 가지게 된다.When oxygen plasma is applied to the photoresist film on the surface of the wafer to remove the photoresist film, some of the film components of the photoresist are redeposited on all surfaces in the process chamber. However, the degree of redeposition may vary depending on the material forming the surface exposed inside the process chamber. For example, the inner wall of the main body of the process chamber is made of stainless steel, and the gas injection plate is made of aluminum, and the photoresist film component is very easily deposited on the gas injection plate. As the deposition of the photoresist film component proceeds, deposition materials are accumulated in a plurality of injection holes of the gas injection plate, thereby reducing the size of the injection holes or blocking the injection holes. In addition, such deposition phenomenon is not made even in the gas injection plate, and when a plurality of gas injection plate is formed in the chamber, there is a deviation depending on the position in the chamber.
따라서, 단순히 포토레지스트막 성분의 증착에 따라 애싱 시간을 조절하는 등의 단순 조절로 애싱 상태의 균일성을 가지면서 웨이퍼 애싱 시간을 조절하기 어렵다. 그리고, 가스 분사 플레이트에 부착된 물질막은 박리되어 공정 중에 웨이퍼 상에 낙하하기도 하며, 부착된 물질을 제거하기 위한 보수 빈도와 보수 시간 총량을 늘려 장치 사용 효율을 저하시키는 문제가 있었다.Therefore, it is difficult to adjust the wafer ashing time while maintaining the uniformity of the ashing state by simply adjusting the ashing time according to the deposition of the photoresist film component. In addition, the material film attached to the gas injection plate may be peeled off and fall on the wafer during the process, and there is a problem in that the use efficiency of the device is lowered by increasing the frequency of repair and the total amount of repair time for removing the adhered material.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 애싱 장치의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 웨이퍼에 균일한 산소 플라즈마를 공급할 수 있는 애싱 장치의 가스 분사 플레이트를 제겅하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to improve the problems of the conventional ashing apparatus as described above, and to provide a gas injection plate of the ashing apparatus capable of supplying a uniform oxygen plasma to the wafer.
본 발명은 또한, 애싱 과정에서 부착되는 물질로 인한 애싱 장치의 보수 시간을 줄일 수 있는 애싱 장치의 가스 분사 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a gas injection plate of an ashing device which can reduce the repair time of the ashing device due to the substance to be attached in the ashing process.
본 발명의 부가적인 목적은 애싱 과정에서 부착된 물질의 탈락으로 인한 웨이퍼 파티클 불량을 방지할 수 있는 애싱 장치의 가스 분사 플레이트를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a gas injection plate of an ashing apparatus which can prevent wafer particle defects due to the dropping of adhered material in the ashing process.
도1은 통상의 애싱 장치 구성을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional ashing device configuration.
도2는 본 발명 일 실시예에 따른 석영재 가스 분사 플레이트의 평면도 및 측단면도이다.2 is a plan view and a side cross-sectional view of a quartz material gas injection plate according to an embodiment of the present invention.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 대응하는 웨이퍼 위치에 고르게 분포된 다수의 분사공을 가지는 가스 분사 플레이트의 재질을 포토레지스트막 성분의 증착이 잘 되지 않는 쿼츠(quartz) 재질로 하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is characterized in that the material of the gas injection plate having a plurality of injection holes evenly distributed in the corresponding wafer position is a quartz material that is not well deposited of the photoresist film component do.
본 발명에서 플레이트는 웨이퍼와 대응 관계에 있으므로 웨이퍼의 원형에 대응하는 원형 플레이트로 형성하는 것이 바람직하며, 분사공이 형성되는 중앙부는 주변부에 비해 분사공 형성이 쉽도록 얇게 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, since the plate has a corresponding relationship with the wafer, it is preferable to form a circular plate corresponding to the circular shape of the wafer, and the center portion where the injection hole is formed is preferably formed thinner so that the formation of the injection hole is easier than the peripheral portion.
분사공의 형성 갯수 및 지름, 분포는 웨이퍼 동일 면적에 동일 시간동안 동일한 정도의 산소 플라즈마가 작용될 수 있도록 하는 것이 이상적이다.The number, diameter, and distribution of the injection holes are ideal to allow the same amount of oxygen plasma to be applied to the same area of the wafer for the same time.
이하 도면을 참조하면서, 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석영재 가스 분사 플레이트의 평면도 및 측단면도이다.2 is a plan view and a side cross-sectional view of a quartz material gas injection plate according to an embodiment of the present invention.
가스 분사 플레이트(30)는 평면도 상으로 원형을 취하며, 주변부(31)에서 애싱 장치에 장착시키기 위해 나사 구멍(33)을 가진다. 또한, 중앙부(35)에는 동심원들의 원주에 해당 원주 내에서 동일 피치로 형성된 다수의 분사공(37)을 가진다. 주변부(31)는 두껍게 형성되어 기계적인 강도를 가지게 하며, 중앙부(35)는 분사공(37)을 형성하기 쉽게 주변부(31)에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성된다. 중앙부(35) 중앙 일부에는 분사공(37)이 형성되지 않는다.The gas injection plate 30 takes a circular shape in plan view and has a screw hole 33 for mounting to the ashing device at the periphery 31. In addition, the central portion 35 has a plurality of injection holes 37 formed in the same pitch in the circumference of the concentric circles. Peripheral portion 31 is formed thick to have a mechanical strength, the central portion 35 is formed to a relatively thin thickness compared to the peripheral portion 31 to facilitate the formation of the injection hole (37). The injection hole 37 is not formed in the center portion of the central portion 35.
가스 분사 플레이트는 도2와 같이 전체를 석영 단일 재질로 형성할 수 있으며, 파손을 방지하기 위해 석영 재질 플레이트의 주연부에 테둘이를 알미늄, 스테인레스 스틸 등으로 부가적으로 형성할 수 있다.The gas injection plate may be formed entirely of a single quartz material, as shown in FIG. 2, and the edges of the quartz plate may be additionally formed of aluminum, stainless steel, or the like to prevent breakage.
석영 재질은 애싱 공정을 통해 포토레지스트막 성분이 증착되기 어려워 분사공이 증착막으로 폐쇄되거나 좁아지는 문제도 많이 개선될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 포토레지스트막 성분의 증착으로 인한 장치 보수의 필요가 적어 장치 운영 효율이 높아지며, 공정 중에 증착막으로 인한 파티클의 발생, 박리된 증착막으로 인한 공정 불량을 줄일 수 있다.Since the quartz material is difficult to deposit the photoresist film component through the ashing process, the problem that the injection hole is closed or narrowed by the deposition film may be improved. Therefore, according to the present invention, the device maintenance efficiency due to the deposition of the photoresist film component is less, and the operation efficiency of the device is increased, and the generation of particles due to the deposition film during the process and the process defect due to the peeled deposition film can be reduced.
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