KR20190107274A - 에싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 엑시머 램프를 광원으로 사용하는 광조사 수단;　에싱 대상 기판을 고정하는 스테이지; 상기 스테이지를 내부에 구비한 에싱 챔버; 및 상기 에싱 챔버의 상부 내측면에 결합된 적어도 하나 이상의 가스분사노즐을 포함하며, 상기 가스분사노즐은, 내측면에 분배포켓이 형성된 본체;　상기 분배포켓의 하단으로부터 연장 형성되어 연결되는 복수 개의 처리가스 분사홀; 상기 복수 개의 처리가스 분사홀의 끝단에서 상기 광조사 수단 방향으로 경사지게 하측으로 절곡되며, 절곡된 부분이 본체를 관통하는 슬롯 형상을 가진 처리가스 분사구; 및 상기 분배포켓과 연통되는 하나 이상의 처리가스 공급홀을 구비하며 상기 본체의 상면에 결합되는 덮개를 포함함으로써, 기판 상부의 처리가스 농도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 균일한 에싱 및 우수한 웨이퍼 처리량 효과를 제공하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 에싱 장치를 제공한다.

Description

에싱 장치{ASHING APPARATUS}
본 발명은 에싱 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 형성된 레지스트를 에싱하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼 상에 소정의 회로 패턴을 형성하도록 박막을 순차적으로 적층하는 과정을 반복함으로써 제조되며, 박막의 형성 및 적층을 위해서는 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 등 다수의 단위 공정들을 반복 수행해야만 한다.
이러한 다수의 단위 공정들 중 사진 공정은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위한 공정으로서, 감광액 도포(Coating) 공정, 노광(Exposuring) 공정 및 현상(Developing) 공정 등으로 이루어진다. 그리고 현상 공정에 의해 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 이용하여 웨이퍼의 최상단층을 식각(Etching)한 후, 웨이퍼 상에 남아있는 감광막 층을 제거하는 에싱(Ashing) 공정을 진행함으로써 패턴에 따른 소자의 형성이 가능하게 된다.
에싱 공정을 수행하는 장치로는 플라즈마 에싱 장치가 일반적으로 사용되고 있으며, 이는 공정 가스를 챔버 내에 공급하고 마이크로 웨이브 또는 고주파 전원 등을 인가하여 웨이퍼의 상부에 플라즈마를 형성시켜 웨이퍼에 도포된 감광막 층을 제거하는 장치이며, 에싱 공정 중 생성되는 반응 부산물은 챔버의 일 측에 구비된 펌핑 포트를 통해 외부로 배출된다.
그러나, 플라즈마를 이용한 에싱공정은 에싱 중 일부의 축적전하 전류가 얇아진 포토레지스트(Phtoresist; PR)을 뚫고, 하지 도체 막에 전달되어 쌓이면 그 밑에 있는 게이트 산화막을 파괴할 수 있다는 단점을 갖는다. 또한, PR없이 웨이퍼가 플라스마에 노출되면 에싱으로부터 더 심각한 손상을 발생할 있다는 단점도 갖는다.
또한, 종래의 플라즈마 에싱 장치로는 웨이퍼 상부에 형성된 플라즈마 밀도의 불균형 등에 의해 웨이퍼 상에 도포된 감광액이 국부적으로 제거되지 못하여, 감광액 제거의 균일도가 떨어지는 등 에싱 효율이 좋지 않은 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제 10-0750828
본 발명은 에싱 공정시 기판 상부의 처리가스 농도를 일정하게 유지함으로써 균일한 에싱 및 웨이퍼 처리량 향상을 가능하게 하는 에싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 엑시머램프의 VUV를 사용하면서, 경제성, 조도 균일성 및 웨이퍼 처리량을 향상시킬 수 있는 에싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 엑시머 램프를 광원으로 사용하는 광조사 수단;　에싱 대상 기판을 고정하는 스테이지; 상기 스테이지를 내부에 구비한 에싱 챔버; 및 상기 에싱 챔버의 상부 내측면에 결합된 적어도 하나 이상의 가스분사노즐을 포함하며, 상기 가스분사노즐은, 내측면에 분배포켓이 형성된 본체;　상기 분배포켓의 하단으로부터 연장 형성되어 연결되는 복수 개의 처리가스 분사홀; 상기 복수 개의 처리가스 분사홀의 끝단에서 상기 광조사 수단 방향으로 경사지게 하측으로 절곡된 형상을 가지며, 절곡된 부분이 본체를 관통하는 슬럿 형상을 가진 처리가스 분사구; 및 상기 분배포켓과 연통되는 하나 이상의 처리가스 공급홀을 구비하며 상기 본체의 상면에 결합되는 덮개;를 포함하는 에싱 장치를 제공한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 본 발명의 에싱 장치는 상기 광조사 수단을 사이에 두고 가스분사노즐과 대향되게 배치되는 적어도 하나 이상의 배기부를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 배기부는 가스분사노즐 구조와 대칭되는 구조로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수 개의 처리가스 분사홀은 상기 분배포켓의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 일렬로 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수 개의 처리가스 분사홀은 각각 독립적으로 서로 상이하거나 동일한 직경 및 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가스분사노즐은 처리가스 공급홀과 연결되어 분배포켓에 처리가스를 공급하는 제1 처리가스 공급라인을 구비할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 에싱 챔버의 내부에 구비되어 상기 광조사 수단을 중심으로 상기 스테이지를 왕복 이송시키는 스테이지 왕복 이송 수단을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 스테이지의 외주에는 처리가스 공급부가 형성되며, 상기 처리가스 공급부는 처리가스가 상기 스테이지의 상부면에 형성된 에싱 대상 기판 고정부의 직상방에 위치하는 공간을 향하여 분사되도록 설치된 처리가스 분출구를 포함할 수 있다.
상기 처리가스 공급부는, 상기 처리가스 분출구에 처리가스를 공급하는 제2 처리가스 공급라인을 구비할 수 있다.
상기 처리가스 분출구는, 연속된 고리 형태의 슬릿 구조를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 슬릿 구조는, 외주면에 경사면을 포함하는 내부구조물과 상기 경사면에 간격을 두고 결합된 고리형의 외부구조물에 의하여 형성될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 제2 처리가스 공급라인 중 처리가스 분출구와 연결되는 공급라인 부분에는 처리가스 분출구에 처리가스를 균일하게 공급할 수 있도록 처리가스 분출구보다 넓은 공간으로 형성된 제1 피드챔버가 형성될 수 있다.
상기 제2 처리가스 공급라인 중 슬릿과 연결되는 공급라인 부분에는 슬릿에 처리가스를 균일하게 공급할 수 있도록 슬릿보다 넓은 공간으로 형성된 연속된 고리형태의 제2 피드챔버가 형성될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 처리가스 공급라인은 스테이지의 일부를 구성하며 상부면에 처리가스 공급구로부터 공급된 처리가스를 처리가스 분출구로 분배하는 처리가스 공급 분배홈이 형성된 처리가스 분배판이 스테이지 본체에 결합되어 형성되는 것일 수 있다.
상기 처리가스 분배판의 처리가스 공급 분배홈은 겹치지 않게 2개 이상의 동심원 형태로 형성된 제1 처리가스 공급 분배홈과 처리가스 공급구로부터 출발하여 방사형으로 퍼져나가면서 제1 처리가스 공급 분배홈에 연결되는 제2 처리가스 공급 분배홈 및 상기 제1 처리가스 공급 분배홈 간을 연결하는 제3 처리가스 공급 분배홈을 포함할 수 있다.
상기 스테이지의 에싱 대상 기판 고정부와 처리가스 분배판 사이에 에싱 대상 기판의 온도를 제어하는 히팅플레이트가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용하는 에칭 대상 기판은 웨이퍼 및 사각 패널 일 수 있다.
본 발명의 에싱 장치는 에싱 챔버 내부에 형성된 가스분사노즐에 의하여 균일한 처리가스 분사 성능을 제공하는 것이 가능하므로, 에싱 공정시 처리가스를 균일하게 분포시켜 기판 상부의 처리가스 농도를 일정하게 유지할 수 있다. 이로써, 본 발명의 에싱 장치는 균일한 에싱 및 우수한 웨이퍼 처리량 효과를 제공하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 에싱 장치는 엑시머램프의 VUV를 사용하며 경제성, 조도 균일성 및 처리량이 우수한 에싱 장치를 제공한다.
예컨데, 본 발명의 에싱 장치는 스테이지 왕복 이송수단을 채용함으로써, 고가인 엑시머 램프를 여러 개 사용하지 않으면서도 조도 균일성을 충분히 충족시킬 수 있다. 따라서, 우수한 경제성, 우수한 처리량 및 균일한 에싱 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 에싱 장치는 종래의 플라즈마 에싱 장치에 의한 에싱 공정에서 얇아진 포토레지스트(Phtoresist; PR)을 뚫고 하지 도체막에 전달되어 쌓이면서 그 밑에 있는 게이트 산화막을 파괴하는 문제를 해결할 수 있다. 예컨데, 본 발명의 에싱 장치에서 엑시머 램프에 의하여 엑시머 광을 조사하면 처리가스에 포함된 산소가 분해되면서 산소 라디컬과 오존을 발생시키며, 발생된 산소 라디컬과 오존이 유기물인 포토레지스트(Phtoresist; PR)를 분해하므로, 플라즈마 에싱 장치가 가지는 에싱 데미지 문제를 해결 할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 에싱 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스분사노즐을 위에서 본 개략적인 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스분사노즐을 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스분사노즐의 본체를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 에싱 장치의 스테이지를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 의한 에싱 장치의 스테이지를 나타내는 분해사시도 이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 에싱 장치의 스테이지를 나타내는 단면도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 에싱 장치의 스테이지 외주부를 확대한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 에싱 장치의 스테이지에 포함되는 처리가스 분배판을 나타내는 평면도이다.
본 발명은, 엑시머 램프를 광원으로 사용하는 광조사 수단;　에싱 대상 기판을 고정하는 스테이지; 상기 스테이지를 내부에 구비한 에싱 챔버; 및 상기 에싱 챔버의 상부 내측면에 결합된 적어도 하나 이상의 가스분사노즐을 포함하며, 상기 가스분사노즐은, 내측면에 분배포켓이 형성된 본체;　상기 분배포켓의 하단으로부터 연장 형성되어 연결되는 복수 개의 처리가스 분사홀; 상기 복수 개의 처리가스 분사홀의 끝단에서 상기 광조사 수단 방향으로 경사지게 하측으로 절곡되며, 절곡된 부분이 본체를 관통하는 슬롯 형상을 가진 처리가스 분사구; 및 상기 분배포켓과 연통되는 하나 이상의 처리가스 공급홀을 구비하며 상기 본체의 상면에 결합되는 덮개를 포함함으로써, 기판 상부의 처리가스 농도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 균일한 에싱 및 우수한 웨이퍼 처리량 효과를 제공하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 에싱 장치를 제공한다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 에싱 장치를 나타내는 개략적인 사시도 이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스분사노즐을 위에서 본 개략적인 사시도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스분사노즐을 세부적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스분사노즐의 본체를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 에싱 장치는 광조사 수단(10), 스테이지(20), 가스분사노즐(30) 및 에싱 챔버(40)를 포함한다.
광조사 수단(10)은 광원으로 플라즈마를 대신하여 진공 자외선 램프인 엑시머 램프를 사용하여 에싱을 실시한다.
상기 엑스머 램프는 상자형의 램프 하우스에 수용될 수 있으며, 그 내부는 질소로 치환될 수 있다. 상기 램프 하우스의 하면에는 광조사 창(12)이 설치되며, 광조사 창(12)은 엑시머 램프가 에싱 챔버(40)로 진공 자외선 광을 조사하면 엑시머 램프로부터 발생되는 진공 자외선 광을 투과시켜 스테이지(20) 상에 위치하는 에싱 대상 기판에 진공 자외선 광이 도달되도록 할 수 있다. 상기 광조사 창(12)으로는 석영 창 등이 채용될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 크세논을 동봉한 엑시머 램프를 광원으로 사용할 경우, 파장 172nm를 중심으로 한 피크를 가진 진공 자외선 광을 조사할 수 있다. 200nm이하 파장대의 광은 산소중에서 감쇠하는 성질을 가지고 있으므로, 처리 공간을 예컨대 질소 등의 불활성가스로 치환할 필요가 있다. 이러한 이유로, 광조사 수단(10)의 램프 하우스는 내부의 기밀이 유지되도록 할 필요가 있다.
스테이지(20)는 에싱 챔버(40)의 내부에 구비되어 에싱 대상 기판을 고정한다. 스테이지(20)는 에싱 대상 기판 상에 광조사 수단(10)의 엑시머 램프에서 조사된 진공 자외선 광이 원활하게 도달되도록 광조사 창(12)의 하측에 위치하며, 구체적으로, 에싱 대상 기판과 광조사 창(12)과의 사이에 공간을 형성하며 광조사 창(12)의 하측에 위치 할 수 있다.
가스분사노즐(30)은 에싱 대상 기판 상부 공간에 처리가스를 분사하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 에싱 챔버(40)의 상부 내측면에 결합된다. 필요에 따라, 가스분사노즐은 (30)은 본 발명의 에칭 장치에 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 바람직하게는, 5개 이하로 설치될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 가스분사노즐(30)은 본체(31), 분배포켓(32), 처리가스 분사홀(33), 처리가스 분사구(34) 및 덮개(35)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 가스분사노즐(30)의 본체(31)에는 내측면에 상부가 개방된 상태로 처리가스가 유입되는 공간을 구비한 분배포켓(32)이 형성된다. 분배포켓(32)은 내부로 유입된 처리가스를 모아 압력을 상승시켜 처리가스가 처리가스 분사홀(33)을 거쳐 원활하게 분사되게 하는 기능을 수행할 수 있다. 이 경우, 분배포켓(32)에서 처리가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 본체(31)에 상면에 덮개(35)가 결합될 수 있다.
분배포켓(32)은 처리가스의 압력을 상승시켜 처리가스 분사홀(33)로 원활한 분사를 가능케 하는 것이라면 그 형상 및 크기는 특별히 제한되지는 않으나, 도 2 내지 도 4에 예시된 바와 같이, 처리가스 분사홀(33)의 부피 및/또는 면적보다 크게 형성되며, 본체(31)의 단축을 기준으로 단면이 반구 형상일 수 있다.
처리가스 분사홀(33)은 분배포켓(32)의 하단으로부터 연장 형성되어 연결되며 복수 개로 구성된다. 처리가스 분사홀(33)은 분배포켓(32)으로부터 유입된 처리가스를 처리가스 분사구(34)로 전달하여 분배포켓(32)과 처리가스 분사구(34)를 연결하는 중간 통로 역할을 할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복수 개로 구성된 처리가스 분사홀(33)은 가스분사노즐(30)의 본체(31)에 형성된 분배포켓(32)의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개로 구성된 처리가스 분사홀(33)은 분배포켓(32)이 처리가스의 압력을 상승시켜 처리가스 분사홀(33)로 처리가스를 유입시킬 수 있도록 충분히 작은 크기로 형성되는 것이라면, 그 형상이 특별히 제한되지 않으며, 각각의 처리가스 분사홀이 서로 독립적으로 동일하거나 상이한 직경 및 형상을 가질 수도 있다.
예를 들면, 크기 및/또는 형상이 상이한 각각의 처리가스 분사홀이 교호로 배치될 수 있으며, 동일한 크기 및/또는 형상을 가진 처리가스 분사홀이 일정한 간격으로 배치될 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 처리가스 분사구(34)는 상기 복수 개의 처리가스 분사홀(33)과 연결되며, 각각의 처리가스 분사홀(33)의 끝단에서 광조사 수단(10) 방향으로 경사지게 하측으로 절곡되며, 절곡된 부분이 본체(31)를 관통하는 슬롯(slot) 형상을 가진다.
상기 구조의 처리가스 분사구(34)는 분배포켓(32)이 처리가스의 압력을 상승시켜 분사한 처리가스를 처리가스 분사홀(33)을 통해 전달받아, 상기 처리가스를 에싱 대상 기판 상에 넓은 면적으로 균일하게 확산시키므로, 에싱 대상 기판 상부로의 균일한 가스분사가 가능하다.
덮개(35)는 본체(31)의 상면에 결합되어 개방된 분배포켓(32)의 상부를 감싸 분배포켓(32)에 유입된 처리가스가 외부로 빠져나가지 않게 하여 처리가스의 압력이 상승되도록 한다. 이때, 처리가스는 덮개(35)에 구비되어 분배포켓(32)과 연통되는 처리가스 공급홀(36)을 통해 분배포켓(32)으로 유입된다.
덮개(35)는 필요에 따라 선택적으로 하나 이상의 처리가스 공급홀(36)을 구비할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 본체(31)와 덮개(35)는 일체형 구조로 형성되는 것도 가능하며, 도 2 및 도 5를 참조하면, 본체(31)에 형성된 결합홈(31a)과 덮개(35)에 형성된 결합홈(35a)이 맞물리도록 하여 이 분야서 통상적으로 사용되는 결합부재(예를 들어, 볼트와 너트 등)를 통해 결합시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스분사노즐(30)은 상기 하나 이상의 처리가스 공급홀(36)과 연결되는 제1 처리가스 공급라인(미도시)을 구비하여, 분배포켓(32)으로 처리가스를 공급할 수 있다.
상기 제1 처리가스 공급라인은 본 발명의 에싱 장치의 외부에 마련된 별도의 처리가스 보관수단(미도시)과 연결되어 상기 처리가스 보관수단으로부터 처리가스를 공급받을 수 있다.
본 발명의 에싱 장치는 상술한 가스분사노즐(30)을 포함함으로써, 기판 상부의 처리가스 농도를 일정하게 유지시켜, 균일한 에싱 및 우수한 웨이퍼 처리량 효과를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 본 발명의 에싱 장치는 에싱 챔버(40)의 상부 내측면에 결합되며 처리 가스를 에싱 챔버(40)의 외부로 배출하는 적어도 하나 이상의 배기부(30')를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 에싱 장치에서, 배기부(30')는 가스분사노즐(30)을 통해 분사된 처리가스의 농도를 조절하기 위해 부가될 수 있으며, 광조사 수단(10), 즉, 광조사층을 사이에 두고 가스분사노즐(30)과 대향되게 배치될 수 있다.
배기부(30')는 상술한 본 발명의 에싱 장치에 포함되는 가스분사노즐(30)의 복수 개의 처리가스 분사홀, 처리가스 분사구가 형성된 본체와 대응되는 구성을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명에 있어 배기부(30')는 처리가스를 에싱 챔버 내부로 유입시키는 가스분사노즐(30)과는 상반된 기능을 제공하는 것이므로, 가스분사노즐(30)과 대응되는 모든 구성이 대칭적인 구조로 이루어지며, 각각의 구성의 기능도 가스분사노즐(30)과는 반대되는 역할을 할 수 있다. 이 경우, 복수 개의 처리가스 분사홀과 대응되는 구성은 직접 외부로 처리가스를 분출할 수 있도록 형성되며, 가스분사노즐의 분배포켓에 대응되는 구성을 제외시킬 수도 있다.
예를 들면, 처리가스를 에싱 대상 기판 상부에 분사하기 위한 가스분사노즐(30)의 처리가스 분사홀(33), 처리가스 분사구(34) 등은, 배기부 (30')에서 처리가스를 흡입하여 에싱 챔버(40)의 외부로 배출하도록 기능할 수 있다.
한편, 본 발명의 에싱 장치는 광조사 수단(10)의 광원으로 사용하는 엑시머 램프를 개수 제한 없이 구비할 수 있다. 다만, 에싱 대상 기판 전체를 커버할 수 있도록 복수 개의 엑시머 램프를 구비할 경우, 고가인 엑시머 램프로 인해 설비비가 증가하는 문제가 발생한다. 또한, 에싱 대상 기판 전체를 커버할 수 있게 엑시머 램프를 구비한다 하더라도 스테이지가 고정된 상태에서는 에싱이 균일하게 이루어지지 않는 문제가 발생하였으며, 설비비 감소를 위해 엑시머 램프 개수를 최소화 할 경우에는, 고정된 스테이지에 의해 에싱 대상 기판으로 진공 자외선 광이 균일하게 조사되지 않아, 균일한 에싱이 어려운 문제가 있었다.
본 발명의 에싱 장치는 에싱 챔버(40)의 내부에 광조사 수단(10)을 중심으로 스테이지(20)를 왕복 이송시키는 스테이지 왕복 이송 수단(45)을 더 포함하여 상기 문제를 해결하는 것이 가능하다.
스테이지 왕복 이송 수단(45)은 스테이지(20)를 왕복 이송시킬 수 있는 것이라면 이 분야에 공지된 다양한 방법이 제한 없이 채용될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 리니어 모터 스테이지로 형성할 수 있으며, 레일(47)을 설치하고 상기 스테이지가 상기 레일(47)을 따라 이동할 수 있게 할 수 있다. 또한, 볼 스크류 슬라이딩 방법을 채용할 수도 있다. 필요에 따라, 스테이지(20)에는 높이를 조절하기 위한 구동 기구를 설치해도 좋다. 또한, 웨이퍼의 회전 위치를 조절하기 위한 θ 회전 기구를 설치할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 스테이지 왕복 이송수단(45)은 스테이지(20)를 이동시켜 광조사 수단(10)의 광조사 창(12)을 통하여 조사되는 엑시머 램프의 진공 자외선 광이 광조사 창(12)의 장방향 축과 평행한 부분을 기준으로 에싱 대상 기판 중 폭이 가장 큰 부분을 모두 조사할 수 있도록 구비될 수 있다.
이로써, 본 발명의 에싱 장치는 선형인 하나의 엑시머 램프를 설치하여 기판을 에싱하는 것도 가능하다. 이 때, 상기 엑시머 램프에서 조사되는 광은 상기 엑시머 램프의 설치 방향과 동일한 방향을 기준으로 에싱 대상 기판 중 폭이 가장 큰 부분을 한번에 조사할 수 있어야 바람직한 에싱 결과를 얻을 수 있다. 왜냐하면, 이러한 조건을 충족해야 스테이지 왕복 이송 수단(30)을 설치하는 것에 의하여 균일한 에싱이 가능해 지기 때문이다.
만약, 상기 조건을 충족하지 않는 경우라면, 상기 스테이지를 회전시키는 구성을 더 포함하도록 하여 균일한 에싱을 달성할 수도 있다. 그러므로 본 발명은 이러한 기술적 특징도 포함한다.
도 6, 도 8 내지 9에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에싱 장치는 스테이지(20)의 외주에 형성되는 처리가스 공급부(50)를 포함할 수 있다.
처리가스 공급부(50)는 처리가스가 스테이지(20)의 상부면에 형성된 에싱 대상 기판 고정부(28)의 직상방에 위치하는 공간을 향하여 분사되도록 설치된 처리가스 분출구(52)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 처리가스 공급부(50)는 스테이지(20)의 외주에 형성되는 경우, 처리가스가 상기 스테이지의 상부면에 형성된 에싱 대상 기판 고정부(28)의 바닥면을 기준으로 하방 30도 내지 상방 80도의 각도를 이루는 방향으로 분사되도록 설치된 처리가스 분출구(52)를 포함할 수 있다.
상기에서 처리가스의 분사 방향은 에싱 대상 기판 고정부(28)의 바닥면을 기준으로 상방 30도 내지 상방 70도의 각도를 이루는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명의 에싱 장치는 상술한 각도범위로 이루어진 처리가스 공급부(50)의 처리가스 분출구(52)를 통해 처리가스를 분사하여, 상기 처리가스가 에어커튼으로 작용하여 기판 반입구(42)로부터 반입되는 공기가 에싱 대상 기판 상부의 처리가스 농도에 영향을 미치지 못하도록 차단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 처리가스 공급부(50)는 처리가스 분출구(52)에 처리가스를 공급하는 제2 처리가스 공급라인(54)을 더 포함할 수 있다.
처리가스 분출구(52)는 도 6에 도시된 바와 같이, 연속된 고리형태의 슬릿 구조를 가지도록 설치될 수 있으며, 스테이지(20)의 외주에 균일한 간격으로 형성된 다수개의 분출구로 이루어질 수도 있다. 바람직하게는, 처리가스가 에어커튼으로 작용하는 것을 고려하여, 처리가스 분출구(52)가 연속된 고리 형태의 슬릿 구조를 갖는 것이 좋다.
상기 슬릿은 외주면에 경사면을 포함하는 내부구조물과 상기 경사면에 간격을 두고 결합된 고리형의 외부구조물에 의하여 형성될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 슬릿은 스테이지를 구성하는 것으로서 외주면에 수직면을 기준으로 10도 또는 안쪽으로 60도의 경사면을 포함하는 내부구조물과 상기 경사면에 간격을 두고 결합된 고리형의 외부구조물에 의하여 형성될 수 있다.
도 6, 도 8 내지 도 9를 참조하면, 제2 처리가스 공급라인(54) 중 처리가스 분출구(52)와 연결되는 공급라인 부분에는 처리가스 분출구(52)에 처리가스를 균일하게 공급할 수 있도록 처리가스 분출구(52)보다 넓은 공간으로 형성된 피드챔버(54-2)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 처리가스 공급라인(54) 중 슬릿(52)과 연결되는 공급라인 부분에는 슬릿(52)에 처리가스를 균일하게 공급할 수 있도록 처리가스 분출구(52) 보다 넓은 공간으로 형성된 피드챔버(54-2)가 형성될 수 있다.
상기와 유사한 형태의 피드챔버(54-1)는 제2 처리가스 공급라인(54)을 이루는 처리가스 분배판(22)의 처리가스 분배홈(22-2) 중 최외각 부분과 고리형 매니폴드(23)의 하단이 만나는 부분에도 형성될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 처리가스 분출구(52)에 처리가스를 공급하는 제2 처리가스 공급라인(54)은, 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 스테이지의 일부를 구성하는 것으로서, 상부면에 처리가스 공급구(22-1)로부터 공급된 처리가스를 처리가스 분출구(52)로 분배하는 분배홈(22-2)이 형성된 처리가스 분배판(22)이 스테이지 본체에 결합되어 형성되는 것일 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 처리가스 공급라인(54)은 처리가스 공급구(22-1), 처리가스 분배호(22-2), 1차 피드챔버(54-1), 및 2차 피드챔버(54-2)를 포함하는 것으로서, 처리가스 혼합기(56)로부터 처리가스 분출구(52)에 이루기까지의 라인을 의미한다.
처리가스 분배판(22)의 처리가스 분배홈(22-2)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 겹치지 않게 2개 이상의 동심원 형태로 형성된 제1 분배홈(22-2-1)과 처리가스 공급구(22-1)로부터 출발하여 방사형으로 퍼져나가면서 제1 분배홈(22-2-1)에 연결되는 제2분배홈(22-2-2) 및 상기 제1분배홈 간을 연결하는 제3분배홈(22-2-3)을 포함할 수 있다.
상기 동심원의 수는 필요에 따라 결정할 수 있으며, 제1 분배홈(22-3)에 있어서 동심원 간의 거리는 원 중심에서 멀어질수록 가깝게 형성하는 것이 처리가스의 원활한 분배를 위하여 바람직하다. 또한, 동심원 간(제1분배홈 간)을 연결하는 제3분배홈(22-4)은 원 중심에서 멀어질수록 더 많은 수가 형성되도록 하는 것이 처리가스의 원활한 분배를 위하여 바람직하다. 처음부터 분배홈의 수를 증가시키면 가스 유속이 떨어지므로, 서서히 수를 증가시켜야 효율적으로 가스를 공급할 수 있다.
예를 들면, 처리가스 분배판(22)의 외측에 가까워질수록 제1 분배홈(동심원)간의 거리가 가까워지게 형성하고, 제3 분배홈의 수도 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 에싱 장치에서, 상기 스테이지(20)는, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 스테이지의 에싱 대상 기판 고정부(28)와 처리가스 분배판(22) 사이에 에싱 대상 기판의 온도를 제어하는 히팅플레이트(25)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 에싱 장치에서, 스테이지(20)는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 원형의 플레이트와 상기 플레이트 지지대(21)로 구성되며, 상기 원형의 플레이트는, 원형의 처리가스 분배판(22); 상기 원형의 처리가스 분배판(22)의 상부면 중 외주부에 결합된 원형의 매니폴드 고리(23); 상기 원형의 처리가스 분배판(22)의 상부면에 적층된 상태로 상기 원형의 매니폴드 고리(23) 안쪽에 수용된 원형의 처리가스 분배판 덮개(24); 상기 원형의 처리가스 분배판 덮개(24)의 상부면에 적층된 상태로 상기 원형의 매니폴드 고리(23) 안쪽에 수용된 원형의 히팅플레이트(25); 상기 원형의 히팅플레이트(25) 상부면에 적층된 상태로 상기 원형의 매니폴드 고리(23) 안쪽에 수용된 원형의 히팅플레이트 덮개(26); 및 상기 원형의 매니폴드 고리(23)의 외주에 결합되는 원형의 슬릿형성 고리(27)를 포함하여 구성되며,
상기 원형의 매니폴드 고리(23)는 상부에 상기 슬릿을 구성하는 경사면, 및 상기 경사면의 하단부 또는 상기 경사면 하단부의 하방에 형성된 수평방향의 단턱, 및 상기 경사면에 처리가스가 도달할 수 있도록 상기 원형의 처리가스 분배판에 형성된 처리가스 분배홈(22-2)과 상기 단턱 상단부를 연통시키는 연결구(54-1, 54-2, 54-3)를 포함하며,
상기 원형의 슬릿형성 고리(27)는 안쪽에 상기 원형의 매니폴드 고리(23)의 경사면과 함께 연속된 고리 형태의 슬릿을 형성하는 경사면을 포함하며, 원형의 매니폴드 고리(23)의 단턱에 하단부가 고정된 형태일 수 있다.
상기에서 원형의 히팅플레이트(25)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 히터모듈(80)과 연결된 히팅수단을 구비할 수 있다. 상기 히팅수단은, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 히팅배선(25-1)을 들 수 있다. 상기 히팅플레이트(25)는 열을 공급하여 에싱이 원활하게 진행될 수 있는 환경을 만드는 역할을 한다.
상기 히팅플레이트 덮개(26) 상부에는 에싱 대상 기판이 수용되며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 히팅플레이트 덮개(26)의 중심부에는 베큠포트(26-1)가 구비되며, 상부면에는 상기 베큠포트(26-1)와 연결된 베큠라인(26-2)이 구비되어 베큠펌프(도 8, 70)가 가동되면 흡인력에 의해 에싱 대상 기판을 고정시키는 기능을 수행한다.
본 발명의 에싱 장치에서 처리가스는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이 사용된다. 상기 처리가스는 처리가스 혼합기(56)에서 혼합되며, 상기 처리가스 혼합기(56)는, 예를 들어, 매스 플로 컨트롤러에 의해서 자동 또는 수동으로 가스유량을 조절함으로써 소정의 산소 농도의 혼합 가스를 공급하는 기능을 수행한다. 혼합 가스의 종류로는, 예를 들어, 산소 가스와 질소 가스의 혼합 가스이다. 에싱 처리에는 진공 자외광의 조사뿐 아니라 오존과 산소 라디칼에 의한 반응도 필요하므로 공기 중 산소 농도보다 낮은 소정의 산소 농도의 혼합 가스의 분위기를 공급한다.
에싱챔버(40)의 실내를 항상 소정의 농도가스로 채우기 위해서 배기 포트(44)가 설치된다.
본 발명의 에싱 장치에 있어서, 제2 처리가스 공급라인을 거쳐 분사되는 처리가스의 흐름은 도 8 및 도 9에 도시된 단면도를 통하여 설명할 수 있다. 먼저 처리가스 혼합기(56)에서 처리가스가 공급되고, 처리가스 분배판(20)의 처리가스 공급구(22-1, 54)를 통하여 처리가스 분배홈(22-2)을 통하여 분배된다. 상기 처리가스는 처리가스 분배홈(22-2)을 통하여 매니폴드 고리(23)의 1차 피드챔버(54-1)에 모이게 된다. 1차 피드챔버(54-1)에 모인 처리가스는 매니폴드 고리(23)에 형성된 처리가스 공급라인을 타고 수직으로 상승하여 매니폴드 고리(23)의 2차 피드챔버(54-2)에 모이게 된다. 2차 피드챔버(54-2)에 모인 처리가스는 슬릿(52)를 통하여 에싱 대상 기판 위로 분사된다. 이 때, 상기 1차 및 2차 피드챔버(54-1, 54-2)는 처리가스의 압력을 상승시켜 처리가스가 원 활하게 분사되게 하는 기능을 수행한다. 만약, 1차 및 2차 피드챔버(54-1, 54-2)가 구비되지 않은 상태에서 슬릿(52)를 통하여 처리가스가 분사되는 경우에는 충분한 압력이 확보되지 못하여 에싱을 위한 최적의 환경을 만들기 어렵다.
본 발명의 에싱 장치에서, 에싱 대상 기판은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 반도체 소자를 들 수 있으며, 특히, 웨이퍼 및 사각 패널의 에싱에 바람직하게 사용될 수 있다.
상기에서 특별히 한정되는 것으로 기술된 에싱 장치의 구성요소를 제외하고는 이 분야에서 에싱 장치에 사용되고 있는 구성요소가 제한 없이 채용될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10: 광조사 수단 12: 광조사 창
20: 스테이지 21: 플레이트 지지대
22: 처리가스 분배판 22-1: 처리가스 공급구
22-2: 처리가스 분배홈 22-2-1: 제1 분배홈
22-2-2: 제2분배홈 22-2-3: 제3분배홈
22-3: 고정핀 23: 매니폴드 고리
24: 처리가스 분배판 덮개 25: 히팅플레이트
25-1: 히팅배선 26: 히팅플레이트 덮개
26-1: 베큠포트 26-2: 베큠라인
27: 슬릿형성 고리 27-1: 고정핀
28: 에싱 대상 기판 고정부
30: 가스분사노즐 30': 배기부
31: 본체 31a, 35a: 결합홈
32: 분배포켓 33: 처리가스 분사홀
34: 처리가스 분사구 35: 덮개
36: 처리가스 공급홀 37: 제1 처리가스 공급라인
40: 에싱챔버 42: 기판 반입구
44: 배기포트 45: 스테이지 왕복 이송 수단
47: 레일 50: 처리가스 공급부
52: 처리가스 분출구 54: 제2 처리가스 공급라인
54-1: 1차 피드챔버 54-2: 2차 피드챔버
56: 처리가스 혼합기 60: 파워서플라이
70: 베큠펌프 80: 히터모듈

Claims (17)

  1. 엑시머 램프를 광원으로 사용하는 광조사 수단;　
    에싱 대상 기판을 고정하는 스테이지;
    상기 스테이지를 내부에 구비한 에싱 챔버;　및
    상기 에싱 챔버의 상부 내측면에 결합된 적어도 하나 이상의 가스분사노즐을 포함하며,
    상기 가스분사노즐은,
    내측면에 분배포켓이 형성된 본체;　
    상기 분배포켓의 하단으로부터 연장 형성되어 연결되는 복수 개의 처리가스 분사홀;
    상기 복수 개의 처리가스 분사홀의 끝단에서 상기 광조사 수단 방향으로 경사지게 하측으로 절곡되며, 절곡된 부분이 본체를 관통하는 슬롯 형상을 가진 처리가스 분사구; 및
    상기 분배포켓과 연통되는 하나 이상의 처리가스 공급홀을 구비하며 상기 본체의 상면에 결합되는 덮개;를 포함하는, 에싱 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광조사 수단을 사이에 두고 가스분사노즐과 대향되게 배치되는 적어도 하나 이상의 배기부를 더 포함하는, 에싱 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 배기부는 가스분사노즐 구조와 대칭되는 구조로 이루어진, 에싱 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수 개의 처리가스 분사홀은 상기 분배포켓의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 일렬로 배치되는, 에싱 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수 개의 처리가스 분사홀은 각각 독립적으로 서로 동일하거나 상이한 직경 및 형상을 가진, 에싱 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 가스분사노즐은 처리가스 공급홀과 연결되어 분배포켓에 처리가스를 공급하는 제1 처리가스 공급라인을 구비한, 에싱 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 에싱 챔버의 내부에 구비되어 상기 광조사 수단을 중심으로 상기 스테이지를 왕복 이송시키는 스테이지 왕복 이송 수단을 더 포함하는, 에싱 장치.
  8. 청구항 1항에 있어서, 상기 스테이지의 외주에는 처리가스 공급부가 형성되며, 상기 처리가스 공급부는 처리가스가 상기 스테이지의 상부면에 형성된 에싱 대상 기판 고정부의 직상방에 위치하는 공간을 향하여 분사되도록 설치된 처리가스 분출구를 포함하는, 에싱 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 처리가스 공급부는 상기 처리가스 분출구에 처리가스를 공급하는 제2 처리가스 공급라인을 구비하는, 에싱 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 처리가스 분출구는 연속된 고리 형태의 슬릿 구조를 가지도록 형성되는, 에싱 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 슬릿 구조는, 외주면에 경사면을 포함하는 내부구조물과 상기 경사면에 간격을 두고 결합된 고리형의 외부구조물에 의하여 형성되는, 에싱 장치.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 처리가스 공급라인 중 처리가스 분출구와 연결되는 공급라인 부분에는 처리가스 분출구에 처리가스를 균일하게 공급할 수 있도록 처리가스 분출구보다 넓은 공간으로 형성된 제1 피드챔버가 형성되는, 에싱 장치.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 제2 처리가스 공급라인 중 슬릿과 연결되는 공급라인 부분에는 슬릿에 처리가스를 균일하게 공급할 수 있도록 슬릿보다 넓은 공간으로 형성된 연속된 고리형태의 제2 피드챔버가 형성되는, 에싱 장치.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 처리가스 공급라인은 스테이지의 일부를 구성하며 상부면에 처리가스 공급구로부터 공급된 처리가스를 처리가스 분출구로 분배하는 처리가스 공급 분배홈이 형성된 처리가스 분배판이 스테이지 본체에 결합되어 형성되는 것인, 에싱 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 처리가스 분배판의 처리가스 공급 분배홈은 겹치지 않게 2개 이상의 동심원 형태로 형성된 제1 처리가스 공급 분배홈과 처리가스 공급구로부터 출발하여 방사형으로 퍼져나가면서 제1 처리가스 공급 분배홈에 연결되는 제2 처리가스 공급 분배홈 및 상기 제1 처리가스 공급 분배홈 간을 연결하는 제3 처리가스 공급 분배홈을 포함하는, 에싱 장치.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 스테이지의 에싱 대상 기판 고정부와 처리가스 분배판 사이에 에싱 대상 기판의 온도를 제어하는 히팅플레이트가 구비되는, 에싱 장치.
  17. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에칭 대상 기판은 웨이퍼 및 사각 패널인 것을 특징으로 하는, 에싱 장치.
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