KR20040069410A - 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식각공정 과정에서 웨이퍼의 저면에 형성되는 폴리머를 포토레지스트 제거 과정에서 함께 제거될 수 있도록 하는 반도체장치 애싱설비의 척 플레이트와 이를 이용한 척 조립체에 관한 것으로서, 이에 대한 본 발명의 특징적인 구성은, 상면이 폴리머 형성 영역 부위를 제외한 웨이퍼 저면 내측 부위를 밀착 지지하도록 형성한 지지부와; 상기 지지부 상면으로부터 하측 방향으로 단차를 이루며 그 상면이 상기 폴리머 형성 영역을 포함한 웨이퍼 저면 가장자리 부위에 대향하도록 형성한 단차부; 및 상기 단차부의 가장자리에서 30∼50° 범위의 경사각으로 웨이퍼의 가장자리 부위와 간격을 이루며, 상측 부위가 상기 지지부에 지지되는 웨이퍼의 저면 높이보다 돌출한 위치에 있도록 형성한 경사부를 포함하여 이루어진다. 이러한 구성에 의하면, 상술한 경사부가 이루는 경사각에 의해 웨이퍼의 가장자리 사이로 플라즈마 상태의 애싱가스의 유입과 그 유입에 따른 애싱가스의 흐름이 웨이퍼의 저면 가장자리 부위에 대하여 반응이 용이하게 이루어짐으로써 웨이퍼 저면 가장자리 부위에 있는 폴리머의 제거가 보다 용이하고, 이를 통한 공정불량이 방지되는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트{chuck plate of ashing equipment for semiconductor device fabricating}

본 발명은 식각공정 과정에서 웨이퍼의 저면에 형성되는 폴리머를 포토레지스트 제거 과정에서 함께 제거될 수 있도록 하는 반도체장치 애싱설비의 척 플레이트와 이를 이용한 척 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 식각공정은 사진공정을 통해 형성한 포토마스크로부터 노출되는 웨이퍼 상의 소정 층을 제거하기 위한 공정으로서, 그 방법에 있어서 투입되는 공정가스를 플라즈마 상태로 변환시켜 포토마스크에 의해 노출된 부위와 반응토록 하는 건식식각 즉, 플라즈마 식각을 주로 이용하고 있다.

이러한 플라즈마를 이용한 식각 공정은, 그 공정의 수행 과정에서 반응 부산물인 폴리머의 생성이 있고, 이렇게 생성되는 반응 부산물 즉, 폴리머는 식각챔버 내부의 전면 뿐 아니라 웨이퍼의 저면 부위 등에 선택성 없이 증착되어 존재한다.

이렇게, 웨이퍼(W) 저면에 형성된 폴리머(P')는, 식각 공정을 수행하는 과정에서 웨이퍼(W)의 저면이 캐소드에 밀착된 상태로 있음에 따라, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 가장자리에서 그 내측 방향으로 약 8∼10㎜ 정도의 영역(d)범위를 이루며 존재한다.

한편, 상술한 식각 공정을 마친 웨이퍼(W)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 스트리핑(stripping) 또는 애싱(ashing) 과정을 통해 웨이퍼(W) 상에 포토마스크 즉, 포토레지스트의 제거 과정을 거치고, 이에 더하여 잔존하는 PR 찌꺼기 또는 각종 파티클을 제거하기 위한 세정 공정의 계속적인 진행을 거친다.

여기서, 웨이퍼(W) 상의 포토레지스트를 제거하기 위한 과정 중 애싱 공정은, 도 2에 도시한 애싱설비(10)에서 보는 바와 같이, 밀폐된 챔버(12) 내부로 도어수단(14)의 선택적 개방을 통해 웨이퍼(W)를 투입하여 안착 위치시키고, 산소(O₂), 질소(N₂) 등의 애싱가스(G)를 플라즈마 상태로 변환하여 공급한다.

이에 따라 플라즈마 상태의 애싱가스(G)는 가열 분위기의 포토레지스트와 반응하여 기화시키고, 이렇게 기화된 포토레지스트와 미반응 가스 및 잔류가스는 진공압 형성수단(도시 안됨)과 연통하는 배기관(24)을 통해 유도 배출되는 과정을 거친다.

이때 웨이퍼(W)의 저면에 형성된 폴리머(P')는, 척 조립체(16)를 구성하는 척 플레이트(18) 상면에 밀착됨에 의해 상측 가스공급부(22)로부터 공급되는 플라즈마 상태의 애싱가스(G)와 반응하기 어렵고, 또 그 하부의 히팅부(20)로부터 척 플레이트(18)를 통해 전도되는 열은 폴리머(P')에 함유한 포토레지스트를 포함한 각종 성분을 태워 카본화시키는 등 척 플레이트(18) 및 웨이퍼(W)의 오염을 유발한다.

상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 저면에 존재하는 폴리머(P')는, 이후의 소정 애쳔트 등에 수용되어 세정 과정에서도 쉽게 제거되지 않으며, 그 세정시간의 지연을 초래하고, 또 폴리머(P')가 제거되지 않은 상태로 다음 공정으로 진행될 경우 그에 따른 공정 불량으로 제조수율이 저하되는 등의 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 출원인은 2000년12월04일자로 반도체장치 애싱설비의 척 플레이트 및 이를 이용한 척조립체(출원번호: 10-2000-0072878)를 선출원한 바 있으며, 그 기술 사상 중 척 플레이트(36)의 구성은, 도 4에 도시한 바와 같이, 폴리머의 형성 영역 부위를 제외한 그 내측의 웨이퍼(W)의 저면을 밀착 지지하는 지지부(30)와 이 지지부(30)의 가장자리 부위로부터 단차를 이루어 웨이퍼 저면 가장자리 부위의 폴리머 형성 영역 부위에 대향하는 단차부(32)를 갖는 구성으로 이루어지고, 이에 더하여 상술한 단차부(32)의 변형 실시예가 제시되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 챔버(34) 내부로 투입된 플라즈마 상태의 애싱가스(G)가 웨이퍼(W) 전면의 포토레지스트와 단차부(32)에 의해 노출되는 폴리머 형성 영역 부위에서 반응토록 함으로써 포토레지스트와 함께 폴리머 등의 부산물이 동시에 분해 제거가 이루어진다.

본 출원인은 상술한 기술 사상을 기초하여 보다 그 효율을 높이기 위한 노력으로 본원 발명을 착안하게 되었다.

본 발명의 목적은, 본 출원인에 의해 선출원한 기술사상을 보다 개선시키기위한 것으로서, 식각공정에서 웨이퍼의 저면에 형성된 폴리머를 포토마스크 제거 과정에서 보다 효과적으로 제거될 수 있도록 하여 이후의 세정시간 단축과 그에 따른 공정 불량을 방지토록 하는 반도체장치 애싱설비의 척 플레이트를 제공함에 있다.

도 1은 식각공정 이후 웨이퍼 저면에 형성되는 폴리머의 형성 영역을 나타낸 저면도이다.

도 2는 종래의 반도체장치 제조용 애싱설비의 구성 및 이들 구성의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3은 식각공정 이후의 웨이퍼 진행 과정을 나타낸 블록도이다.

도 4는 본 출원인에 의해 선출원한 반도체장치 애싱설비의 척 플레이트 구성 및 그 설치 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트 구성을 부분 절취하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 애싱설비 12, 34: 챔버

14: 도어수단 16: 척 조립체

18, 36, 40: 척 플레이트 20: 히팅수단

22: 가스공급부 24: 배기관

30: 42: 지지부 32, 44: 단차부

46: 경사부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은, 상면이 폴리머 형성 영역 부위를 제외한 웨이퍼 저면 내측 부위를 밀착 지지하도록 형성한 지지부와; 상기 지지부 상면으로부터 하측 방향으로 단차를 이루며 그 상면이 상기 폴리머 형성 영역을 포함한 웨이퍼 저면 가장자리 부위에 대향하도록 형성한 단차부; 및 상기 단차부의 가장자리에서 30∼50° 범위의 경사각으로 웨이퍼의 가장자리 부위와 간격을 이루며, 상측 부위가 상기 지지부에 지지되는 웨이퍼의 저면 높이보다 돌출한 위치에 있도록 형성한 경사부를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 경사부의 돌출 높이는 상기 지지부 상에 놓이는 웨이퍼의 저면보다 높고 상면보다 낮은 수준에 있도록 형성하여 이루어진다. 그리고, 상기 단차부를 기준으로 상기 경사부가 갖는 경사면의 각도는 45±5° 범위로 형성함이 바람직하다. 이에 더하여 상기 경사부의 경사면과 웨이퍼 저면 가장자리 사이의 간격은 상기 단차부와 웨이퍼 저면 사이의 간격 보다 좁게 형성하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트 구성을 부분 절취하여 개략적으로 나타낸 단면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

통상적으로 애싱 공정의 수행을 목적으로 하는 웨이퍼(W)는 이송수단에 의해 챔버(34) 하부에 위치한 척 플레이트(40)에 통상의 방법으로 놓인다. 이러한 관계에서 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 척 플레이트(40)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위 즉, 웨이퍼(W) 저면 가장자리 부위에 폴리머의 형성이 있는 영역(d) 부위를 제외한 그 저면 내측 부위를 밀착 지지하도록 형성한 지지부(42)를 구비하고 있다. 또한, 지지부(42)의 상면 가장자리 부위로부터 그 외측 부위의 척 플레이트(40)는 하측 방향으로 단차를 이루고, 이렇게 단차진 부위의 상면은 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 소정 부위를 차지하는 폴리머 형성 영역에 소정 간격(d')을 이루며 대향하는 단차부(44)를 이룬다. 그리고, 상술한 단차부(44)의 가장자리 외측 부위의 척 플레이트(40)는 단차부(44)의 상면과 웨이퍼(W)의 중심을 기준으로 한 반경 방향을 기준으로 하여 약 120∼140° 범위의 경사각(θ)을 갖는 경사면(S)으로 이루진 경사부(46)를 구비하여 이루어진다. 이러한 경사부(46)의 경사면(S)이 이루는 경사각(θ)의 바람직한 각도 범위는 보다 구체적으로 약 135±5° 범위에 있도록 형성함이 바람직하다. 또한, 상술한 경사부(46)의 경사면(S)은 상술한 지지부(42) 상에 지지되어 놓이는 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 부위와 다시 소정의 간격(d")을 이루고, 이 경사부(46)의 상측 부위 높이(h)는 지지부(42)에 지지되어 놓이는 웨이퍼(W)의 저면보다 높게 형성하고, 그 웨이퍼(W)의 상면 높이보다는 낮은 정도의 수준에 있도록 형성함이 바람직하다 할 것이다.

여기서, 상술한 경사부(46)의 경사면(S)과 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 부위가 이루는 간격(d")은 상술한 단차부(44)의 상면과 이에 대향하는 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 부위 사이의 간격(d') 보다 작게 형성하고, 이것은 경사부(46)를 통해 단차부(44)로 유동하는 애싱가스(G)가 단차부(44)와 이에 대향하는 웨이퍼(W) 저면 사이로 그 흐름이 와류되게 하여 반응성을 보다 향상시키기 위하여 결정된다.

또한, 상술한 경사부(46)가 이루는 경사각(θ)은 상부로부터 공급되는 플라즈마 상태의 애싱가스(G)가 경사면(S)을 따라 단차부(44)의 상면과 웨이퍼(W) 저면의 가장자리 부위 사이의 공간 내로 그 흐름을 유도하기 용이하도록 한 것이고, 경사부(46)의 높이(h)는 지지부(30)에 대한 웨이퍼(W)의 슬라이딩 범위를 제한함과 동시에 웨이퍼(W) 상면에 대한 애싱가스(G)의 균일한 반응을 유도하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 상술한 경사부가 이루는 경사각에 의해 웨이퍼의 가장자리 사이로 플라즈마 상태의 애싱가스의 유입과 그 유입에 따른 애싱가스의 흐름이 웨이퍼의 저면 가장자리 부위에 대하여 반응이 용이하게 이루어짐으로써 웨이퍼 저면 가장자리 부위에 있는 폴리머의 제거가 보다 용이하고, 이를 통한 공정불량이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (4)

1. 상면이 폴리머 형성 영역 부위를 제외한 웨이퍼 저면 내측 부위를 밀착 지지하도록 형성한 지지부와;

   상기 지지부 상면으로부터 하측 방향으로 단차를 이루며 그 상면이 상기 폴리머 형성 영역을 포함한 웨이퍼 저면 가장자리 부위에 대향하도록 형성한 단차부; 및

   상기 단차부의 가장자리에서 30∼50° 범위의 경사각으로 웨이퍼의 가장자리 부위와 간격을 이루며, 상측 부위가 상기 지지부에 지지되는 웨이퍼의 저면 높이보다 돌출한 위치에 있도록 형성한 경사부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 경사부의 돌출 높이는 상기 지지부 상에 놓이는 웨이퍼의 저면보다 높고 상면보다 낮은 수준에 있도록 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 경사부가 갖는 경사면의 각도는 상기 단차부의 바닥을 기준으로 135±5° 범위로 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 경사부의 경사면과 웨이퍼 저면 가장자리 사이의 간격은 상기 단차부와 웨이퍼 저면 사이의 간격 보다 좁게 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 애싱설비의 척 플레이트.