KR20060124881A - 반도체 에싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토 레지스트 패턴을 제거하는 반도체 에싱 설비에 관한 것이다. 본 발명의 반도체 에싱 장치는 웨이퍼들이 담겨진 카세트가 로딩되는 적어도 한 개 이상의 로더 챔버, 웨이퍼에 대하여 예정된 에싱 공정을 진행하기 위한 공정 챔버(Process Chamber), 및 웨이퍼를 상기 공정챔버내에 투입하기 전에 기판의 방향을 일정하게 정렬함과 동시에 기판을 예열하는 얼라이너 챔버를 구비한다. 이러한 반도체 에싱 설비에서는 기판이 에싱 공정을 위해 공정챔버로 로딩되기 전 기판을 정렬하는 얼라인 챔버에서 에싱 공정에 적합한 온도로 예열된 후 공정챔버로 로딩되기 때문에, 에싱 공정에서 기판을 가열하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

Description

반도체 에싱 장치{SEMICONDUCTOR ASHING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 에싱 장치를 보여주는 구성도;

도 2는 본 발명에서 열선 가열 방식의 가열유닛이 적용된 스핀척을 갖는 얼라인 챔버를 보여주는 도면;

도 3은 본 발명에서 램프 가열 방식의 가열유닛이 적용된 스핀척을 갖는 얼라인 챔버를 보여주는 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

140 : 얼라인 챔버

142 : 스핀척

144 : 정렬부재

150 : 가열유닛

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 포토 레지스트 패턴을 제거하는 반도체 에싱 설비에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정 중 하나인 포토리소그래피(Photo Lithography) 공정은 기판에 포토레지스터를 코팅하는 단계, 포토 레지스트층을 선택적으로 노광(exposure)하는 단계와, 포토 레지스트 패턴을 발생시키기 위하여 노광된 포토레지스트층을 현상(develope)하는 단계와, 포토 레지스트에 의하여 가려지지 않은 반도체 기판의 영역을 에칭(etching)하는 단계와, 에칭단계에서 마스크로 사용된 포토 레지스트 패턴을 제거하는 에싱 단계로 이루어진다.

여기서, 에싱(ASHING) 공정은 기판위에 패터닝된 포토레지스터 (Protoresistor)와 에칭 단계에서의 에칭 가스와의 반응에 의해 경화된 포토레지스터를 효과적으로 제거하기 위한 공정으로, 주로 O2 (산소)가스를 이용한 플라즈마 방식과 반응성이 강한 O3 (오존)를 이용하는 방식 등을 사용하고 있다.

이러한 에싱 공정은 기판을 공정챔버내의 히터척 위에 올려놓은 상태에서 일정 온도로 가열시킨 상태에서 공정이 진행된다. 에싱공정에서의 에싱율은 온도와 비례하기 때문에 고온 상태에서 에싱 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.

현재 에싱 공정에 사용되는 에싱 장치는 히터척을 통해 기판에 열을 직접 가하는 방식을 채택하고 있다. 이 경우 상온의 기판이 고열을 받아 급격한 온도상승으로 인해 파핑(popping)등의 문제가 발생하고 있다. 여기서, 파핑은 기판의 급격한 온도 상승으로 포토레지스트 내의 용매가 급격하게 휘발하여 포토레지스트 표면이 터지는 현상이다.

이러한 문제를 감소시키기 위해, 공정온도를 저온으로 하거나, 고 도즈 이온주입(high dose implantation) 공정이후에 히터척의 핀을 상부로 돌출시켜 기판 이 고온의 히터척과 직접 접촉하지 않도록 하였으나, 이 경우 기판의 온도를 에싱에 적합한 온도로 상승시키는데 장시간이 소요되어 처리량이 감소하는 문제점을 가지고 있다. 또한 고 도즈 이온주입 처리되지 않은 포토레지스트의 경우 공정진행중 파핑 등의 문제는 없으나 가열대기 시간 없이 공정챔버에서 에싱에 적합한 온도까지 빠르게 승온시켜 에싱 공정을 진행 처리량을 놓여야 하는 과제를 가지고 있다.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공정시 급속한 가열에 의한 온도편차를 감소시키고 공정시간을 단축할 수 있는 반도체 에싱 설비에 관한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 에싱 장치는 기판이 공정챔버로 진입하기 위해 정렬하는 시간동안 예열을 하여 공정챔버 내에서의 공정시간을 단축하는데 그 특징이 있다.

본 발명의 반도체 에싱 장치는 웨이퍼들이 담겨진 카세트가 로딩되는 적어도 한 개 이상의 로더 챔버, 웨이퍼에 대하여 예정된 에싱 공정을 진행하기 위한 공정 챔버(Process Chamber), 및 웨이퍼를 상기 공정챔버내에 투입하기 전에 기판의 방향을 일정하게 정렬함과 동시에 기판을 예열하는 얼라이너 챔버를 구비한다.

한 실시예에 잇어서, 상기 얼라이너 챔버는 기판이 놓여지는 스핀척과, 빛을 발광하는 발광부 센서 및 상기 빛을 수광하는 수광부 센서를 갖는 웨이퍼 정렬부재 를 구비한다.

한 실시예에 있어서, 상기 가열유닛은 상기 스핀척 내부에 설치되는 열선으로 이루어진다.

한 실시예에 있어서, 상기 가열유닛은 상기 스핀척 내에 설치되는 적어도 하나의 램프로 이루어질 수 있다.

한 실시예에 있어서, 상기 스핀척은 기판이 놓여지는 상면으로부터 저면으로 관통되는 적어도 하나의 홀이 형성되고, 상기 가열유닛은 상기 홀의 아래쪽에 설치되어 상기 홀을 통해 기판을 가열하는 램프를 구비한다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 에싱 설비를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수 있다. 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 각각의 장치는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 개략적으로 도시된 것이다. 또한, 각각의 장치에는 본 명세서에서 자세히 설명되지 아니한 각종의 다양한 부가 장치가 구비되어 있을 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 에싱 장치를 보여주는 구성도이다. 도 2는 얼라인 챔버를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 기본적인 의도는 에싱 공정을 위해 공정챔버로 로딩되기 전 기판을 정렬하는 얼라인 챔버에서 에싱 공정에 적합한 온도로 기판을 예열하여, 에싱 공정에서 기판을 가열하는데 소요되는 시간을 줄이는데 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 에싱 장치(100)는 이송 로봇(또는 핸들러;handler)과 그 주위에 마련된 복수의 처리 모듈을 포함하는 클러스터(cluster)방식의 멀티 챔버형 장치로 이루어진다.

본 발명의 에싱 장치(100)는 중앙에 반송실(110)(transfer chamber)을 규정하는 8각형의 하우징을 갖는다. 이 반송실(110)에는 회동 자유롭게 마련된 이송 로봇(112)이 설치된다. 반송실(110)의 각변에는 로더 챔버(Loader Chamber)(120), 공정 챔버(Process Chamber;130)들, 얼라인 챔버(140)들이 장착되며, 피처리체인 기판은 이송 로봇(112)에 의해 로더 챔버(120)의 카세트(미도시됨)로부터 반출되어 얼라인 챔버(140)로 반입되고, 그 얼라인 챔버(140)에서 정렬되고 예열된 기판은 공정챔버(130)로 반입되게 된다.

도 2는 얼라인 챔버의 내부를 보여주는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 얼라인 챔버(140)내에는 기판이 놓여지는 스핀척(142)이 설치되며, 이 스핀척(142)에 놓여진 기판의 방향을 일정하게 정렬하는 정렬부재(144)가 설치된다. 이 정렬부재(144)는 발광하는 발광부 센서(144a)와 빛을 수광하는 수광부 센서(144b)로 이루어지는 통상의 구성으로 이 정렬 과정에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 얼라인 챔버(140)에는 가열유닛(150)이 설치된다. 이 가열유닛(150)은 본 발명에서 가장 중요한 구성요소로써, 스핀척(142)에 놓여진 기판을 에싱 공정에 적합한 온도 수준까지 미리 예열시키기 위한 것이다. 이 가열유닛(150)은 열선으로 이루어지며, 이 열선은 스핀척(142) 내부에 설치된다. 도 2에는 열선(150)이 점선으로 도시되어 있다.

도 3에는 램프 가열방식의 가열유닛(150)이 설치된 스핀척(142)이 도시되어 있다. 도 3에서와 같이, 램프(150)들은 스핀척(142)에 관통되어 형성된 홀(143)의 하단부에 설치되어, 스핀척(142)에 놓여진 기판(w)을 가열시킨다. 여기서 램프(150)들은 다양하게 배치될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 가열유닛(150)은 도 2 및 도 3에서와 같은 열선 가열 방식 또는 램프 가열 방식 이외에 다른 가열 수단이 사용될 수도 있다. 그리고 램프 가열 방식을 적용하는 경우, 얼라인 챔버(140)의 상부에 램프를 설치하여 기판을 가열할 수도 있으나, 이러한 경우 스핀척(142) 저면에 설치되어 기판을 가열하는 도 3의 방식에 비해 상대적으로 소비 전력이 높고 열손실이 많다는 단점이 있을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 램프 가열 방식을 사용하되, 도 3에서와 같이 램프들을 스핀척(142) 저면에 설치하고 램프의 빛이 기판으로 도달될 수 있는 홀(143)을 스핀척에 형성하여 기판을 가열함으로써 소비 전력을 낮추고 열손실을 최소화하였다. 여기서 사용되는 램프는 할로겐 램프, 수은 램프 등이 사용될 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에서는 기판이 얼라인 챔버에서 대기하는 시간동안 충분히 예열될 수 있도록 2개의 얼라인 챔버를 채용하였다.

이처럼, 본 발명의 에싱 장치(100)는 기판을 정렬하는 정렬부재에 가열유닛 을 설치함으로써, 기판이 공정챔버(130)로 투입되기 전(정렬부재에서 정렬된 후 대기하는 시간동안)에 에싱 공정에 적합한 온도(100도 이하) 수준까지 미리 예열하여 기판상의 포토레지스트 성분을 활성화시키는데 그 특징이 있다. 이러한 구조적인 특징에 의하면, 기판은 얼라인 챔버에서 대기하는 시간 동안 충분히 예열되고, 예열된 기판은 곧바로 공정챔버로 투입되며, 이렇게 공정챔버로 투입된 기판은 가열대기시간이 단축되어 에싱에 적합한 온도로 승온하는 시간이 짧아져 전체 에싱 공정 진행이 단축되는 이점이있다. 결국, 처리량의 상승을 기대할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 에싱 공정을 위해 공정챔버로 로딩되기 전, 기판을 정렬하는 얼라인 챔버에서 에싱 공정에 적합한 온도로 기판을 예열하는 가열유닛을 설치하여, 공정챔버로 투입되는 기판의 가열대기시간을 단축하여 처리량을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 반도체 에싱 장치에 있어서:

   웨이퍼들이 담겨진 카세트가 로딩되는 적어도 한 개 이상의 로더 챔버(Loader Chamber);

   웨이퍼에 대하여 예정된 에싱 공정을 진행하기 위한 공정 챔버(Process Chamber); 및

   웨이퍼를 상기 공정챔버내에 투입하기 전에 기판의 방향을 일정하게 정렬하는 적어도 하나의 얼라이너 챔버를 포함하되;

   상기 얼라이너 챔버는

   기판을 예비 가열하기 위한 가열유닛이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 에싱 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 얼라이너 챔버는

   기판이 놓여지는 스핀척과;

   빛을 발광하는 발광부 센서 및 상기 빛을 수광하는 수광부 센서를 갖는 웨이퍼 정렬부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 에싱 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 가열유닛은

   상기 스핀척 내부에 설치되는 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 에싱 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 가열유닛은

   상기 스핀척 내에 설치되는 적어도 하나의 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 에싱 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 스핀척은 기판이 놓여지는 상면으로부터 저면으로 관통되는 적어도 하나의 홀을 포함하고,

   상기 가열유닛은 상기 홀의 아래쪽에 설치되어 상기 홀을 통해 기판을 가열하는 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 에싱 장치.

Images