KR101938079B1

KR101938079B1 - 포토 레지스트 박리 장치 및 박리 처리방법

Info

Publication number: KR101938079B1
Application number: KR1020170095157A
Authority: KR
Inventors: 박세열; 이용호; 김기범; 박민수
Original assignee: 주식회사 피에스티에이치
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2019-01-14

Abstract

본 발명의 실시 형태는 반응 공간을 내부에 가지는 챔버; 복수의 기판이 수직으로 적층되어 반응 공간내에 위치한 기판을 가열 시키기위한 히터를 내장한 복수의 기판 스테지; 상기 제1측벽에 마련되어, 반응 공간내의 기판의 상면을 향해 활성화된 플라즈마를 유도하여 분사하는 플라즈마가이드; 상기플라즈마가이드의 하부에 설치되며 각각의 기판스테지에 가스를 균일하게 분사하는 가스분사판: 상기 제1측벽에 마련되어, 상기 반응가스를 플라즈마로 활성화시키는 플라즈마 발생부; 상기 플라즈마 발생부에서 발생한 플라즈마를 반응공간내로 집진하여 보내주기 위한 플라즈마집진부; 플라즈마 집진부에서 플라즈마를 각각의 플라즈마가이드를 통하여 플라즈마를 균일하게 보내도록 설계된 플라즈마 분산판: 상기 제1측벽에 연결된 하측벽에 마련되며 공정중에 발생한 반응 가스를 배기하는 배기부; 상기 챔버의 제2측벽에 마련되어, 상기 기판이 로딩 또는 언로딩되는 통로를 개폐하는 게이트 도어; 및 상기 기판 스테지에 기판이 로딩되면, 상기 게이트 도어를 폐쇄한 후 반응 공간내의 반응가스를 플라즈마로 활성화시켜 반응공간내에 설치된 복수의 기판에서 박리처리할 수 있게 하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

포토 레지스트 박리 장치 및 박리 처리방법{Apparatus and Method for Photo-resist Ashing process}

본 발명은 포토 레지스트 박리 장치 및 박리 처리방법으로서, 기판의 포토 레지스트 박리를 효율적으로 수행할 수 있는 포토 레지스트 박리 장치 및 박리 처리방법에 관한 것이다.

반도체 메모리 등 각종 전자소자가 기판상에서 제조될 때, 다양한 박막 및 공정이 필요하다. 즉, 반도체 소자를 제조하는 경우 기판상에 각종 박막을 형성하며, 이처럼 형성된 박막에 사진-식각 및 식각 후 포토레지스트의 박리공정을 반복사용 패터닝하여 소자 구조를 형성하게 된다. 특히 포토레지스트를 박리하는 방법으로는 크게 물리적 방법 및 화학적 방법 또는 플라즈마를 이용하는 방법 등이 있다.

도 1 내지 도 4는 종래의 플라즈마를 활용한 포토레지스트 박리 장치의 구성도이다.

플라즈마를 활용한 포토레지스트 박리(PR Ashing 또는 PR Stripping)장치는, 챔버 내부로 유입된 가스를 플라즈마(Plasma)로 활성화시켜, 기판(W)상의 포토레지스트등과 반응하여 포토레지스트를 제거시킨다. 또는 플라즈마를 챔버외부에서 발생시켜 챔부내부로 활성종을 유입하여 기판(W)상의 포토레지스트등과 반응하여 포토레지스트를 제거시킨다.

도 1에서는 챔버내부에 진공용 절연체가 있으며 절연체에 가스 도입부와 배기구를 가지고 있으며 절연체 외부에 플라즈마를 인가하는 방식의 플라즈마 발생 장치를 표시하고 있다. 그러나 도 1에서는 플라즈마의 불균일한 발생에 의하여 각 기판간 및 기판내의 불균일성의 문제가 발생하며 메뉴얼 로딩에 의해 처리능력의 한계가 있다.

또한 도 2에 도시된 챔버는 상부가 개방된 본체와, 본체의 상부에 개폐 가능하게 설치되는 탑리드(10b)를 구비한다. 탑리드는 절연체로 구성되어 있다.

기판지지부는 기판을 지지하기 위한 구성으로서, 지지플레이트를 구비한다. 지지플레이트는 원판 형상으로 챔버 내부에 수평방향으로 구비되고, 지지플레트 내부에는 히터를 구성하며, 온도를 제어하는 장치를 가지며 웨이퍼의 온도를 상승시켜 포토레지스 박리를 용이하게 한다. 가스 분사체는 지지플레이트 상부에 이격되어구비되며, 기판지지부 측으로 기상화된 원료물질, 캐리어가스, 반응가스, 보조가스등공정가스를 분사한다. 가스분사체는 샤워헤드 등의 분산판으로 구현될 수 있다.

플라즈마생성부는, 챔버 내부에서 플라즈마를 생성하여 각종 공정가스를 여기시켜 활성종 상태로 만든다. 이를 위해 플라즈마 생성부에는 전력공급수단을 연결하며, 챔버내의 반응공간에 플라즈마를 여기시킬 수 있다.

도 3 및 도 4는 종래의 이밖에 챔버 외부에서 혹은 별도의 절연 챔버를 이용하여 챔버와 결합된 가스분사체 내에서 가스를 플라즈마 여기에 의한 활성종 상태로 만들어 기판으로 공급하는 리모트 플라즈마 방식으로 구현될 수도 있다. 결국, 가스분사체를 통해 각종가스(또는활성종)가 기판 상부로 공급되고 챔버내에의 기판(W)상에 활성종이 공급되어 박리가 이루어지며, 잔류가스 및 부산물 등은 배기관을 통해 외부로 배출된다.

이러한 장치 또한 기판을 지지하기 위한 구성으로서, 기판지지부를 가지며 지지플레이트를 구비한다. 지지플레이트는 원판 형상으로 챔버 내부에 수평방향으로 구비되고, 지지플레트 내부에는 히터를 구성하며, 온도를 제어하는 장치를 가지며 웨이퍼의 온도를 상승시켜 포토레지스 박리를 용이하게 한다.

그런데 종래의 기술에서는 기판의 대규경화에 따라 하나의 챔버 마다 한 장의 기판을 처리하는 방식이 채택되고 있으나, 이럴 경우 공간과 챔버수의 한정에 따라 처리 능력에 한계가 있어 생산성이 저하되는 문제가있다.

본 발명의 기술적 과제는 기판에 대한 포토레지스트 박리 공정 시에 수직 적층된 기판스테지에서 기판을 동시에 처리함으로 포토레지스트 박리 효율을 극대화할 수 있는 포토 레지스트 박리장치및 박리처리방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 형태는 반응 공간을 내부에 가지는 챔버; 반응 공간 내에 기판을 가열하며, 기판을 안착시키는 수직으로 적층된 복수의 기판 스테지: 상기 챔버 제1측벽에 마련되어, 반응 공간내의 각 기판 상면을 향해 반응 플라즈마를 유도하여 분사하는 복수개의 플라즈마 가이드; 상기 플라즈마 가이드의 하부에 설치 되며 각각의 기판스테지 상부에 균일한 가스를 분사하는 가스분사판: 상기 제1측벽에 외부에 마련되어, 플라즈마를 발생하는 플라즈마발생부: 상기 플라즈마발생부에는 인가전원장치 및 가스를 유입하는 가스도입부를 포함한다. 상기 플라즈마발생부에서 생성된 플라즈마를 집진하여 반응공간내로 플라즈마를 공급하기 위한 플라즈마집진부: 상기 플라즈마 집진부에서 집진된 플라즈마를 플라즈마 가이드를 통하여 각각의 기판에 균일하게 플라즈마를 분배하는 플라즈마 분배판: 상기 제1측벽과 연결된 하부면에 반응가스를 배기하는 배기부; 상기 챔버의 제2측벽에 마련되어, 상기 기판이 로딩 또는 언로딩되는 통로를 개폐하는 게이트 도어; 및 상기 기판 가열부에 기판이 로딩되면, 상기 게이트 도어를 폐쇄한 후 기판 가열부에서 기판을 가열한후 플라즈마 집진부에서 플라즈마 가이드부를 통하여 기판에 활성 플라즈마를 유도하는 구조를 가진 기구를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 배기부는, 상기 반응 공간을 향하는 상기 제1측벽과 연결되는 하부면에 형성되어 각 기판에서 생성된 반응가스를 외부로 배출하는 배기부: 및 외부면에 마련되어 상기 배기 통로와 연결되는 배기관;을 포함할 수 있다.

상기 플라즈마 발생부는, 고주파 유도결합 플라즈마(ICP), 마이크로웨이브 플라즈마, 리모트플라즈마 중 어느 하나의 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

또한 포토 레지스트 박리 장치를 이용하여 포토레지스트를 박리 처리하는 방법에 있어서, 고주파유도결합플라즈마(ICP), 마이크로웨이브플라즈마, 리모트플라즈마 중 어느 하나의 방식으로 플라즈마를 발생시켜 기판에서 포토 레지스트를 박리 처리할 수 있다.

본 발명에서는 챔버 내에서 수직으로 복수의 기판스테지를 설치하여 복수개의 기판을 기판스테지에 안착시킨 후 복수개의 플라즈마가이드를 통하여 분사된 플라즈마를 이용하여 각각의 기판을 동시에 처리함으로 효율적으로 박리 처리할수 있는 포토레지트 박리장치 및 처리방법이다.

최근의 기술은 기판(W)의 대규경화에 따라 하나의 챔버에 한장의 기판을 처리하는 방식을 채택하고 있으나 공간과 챔버수의 한정에 따라 처리능력의 한계가 있으나, 본 발명은 하나의 챔버에 복수개의 기판을 동시에 박리 처리 할 수 있어 대량의 처리 능력 및 비용절감효과를 실현할 수 있다.

또한 종래에는 한 챔버에서의 처리능력이 약10um/min의 처리 능력을 가지나, 본 발명에서는 복수개의 기판을 일괄 처리하는 관계로 한 챔버당 약30um/min의 처리 능력을 가질 수 있다.

또한 종래에는 복수의 챔버(최대 6개 챔버)를 가지고 시간당 최고 약 300장/시간에 대하여 본 발명은 세 개의 챔버만을 사용하는 구조에서도 약 300장/시간 능력으로 공간 및 처리능력에서의 비용절감효과를 가질 수 있다.

도 1 내지 도 4는 종래의 포토 레지스트 박리 장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토 레지스트 박리 장치의 단면도.
도 6은 본발명의 실시예에 따른 모습을 도시한 사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 챔버내의 기판스테지및 플라즈마 가이드및 가스 분사판 모습을 도시한 상세 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 챔버내의 기판지스테지및 플라즈마 가이드및 가스 분사판 모습을 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 기판의 일측면으로 플라즈마 분사되어 하측면으로 배기되는 모습을 도시한 개략도.

본 발명의 포토레지스트 박리장치 및 박리처리방법으로서, 챔버(1), 게이트도어(110), 기판스테지(120), 플라즈마가이드(130), 기판구동용 리프트기구(140), 플라즈마집진부(150), 플라즈마발생부(160), 배기부(170), 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

챔버(1)는, 기판(W)에 대한 포토레지스트 박리 등의 공정을 처리하기 위한 공간을 제공하는 수단으로서, 내부에 소정의 내부 공간(이하, '반응 공간'이라 함)을 마련하고 이를 기밀하게 유지시킨다. 챔버(1)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽과 상부벽을 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응 공간을 가질 수 있다. 챔버(1)의 형상은 일반적으로 사각통 형상을 가지나, 이러한 형상이 아니더라도 다른 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한 반응 공간은 박리 처리중에는 진공 분위기로 형성되어야 한다.

또한 챔버(1)의 제1측벽(100a)에는 후술할 플라즈마 집진부(150)가 마련되며, 챔버(1)의 일측벽의 하측면에 위치한 하측벽(100c)에는 반응가스의 배출을 위한 배기부(170)가 형성된다. 또한 챔버(1)의 제2측벽(100b)에는 기판을 챔버(1) 내부로 로딩하거나, 외부로 언로딩하기 위한 게이트 도어(110)가 구비된다. 게이트 도어(110)는, 챔버(1)의 제2측벽(100b)에 마련되어, 기판이 로딩 또는 언로딩되는 통로를 수직 방향으로 개방 또는 폐쇄한다. 따라서 기판이 챔버(1)내의 반응 공간으로 로딩될 때 게이트 도어(110)가 개방되며, 포토레지스트 박리공정이 이루어지는 동안에는 게이트 도어(110)가 폐쇄된다. 그리고 포토레지스트 박리 공정이 완료된 기판이 외부로 배출될 때 게이트 도어(110)가 개방된다.

기판스테지(120)는, 기판을 안착시키기 위한 복수의 기수직으로 적층된 구조이며, 기판 스테지(120) 내부에는 포토레지스트 박리시 기판의 온도를 가열하는 기능을 가진 히터(121)가 마련된다. 여기서 기판 스테지(120)는, 기판의 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판보다 크게 제작될 수 있다.

플라즈마 가이드(130)는, 제1측벽(100a)에 마련되어 반응 공간내에 위치한 기판의 상면을 향해 플라즈마를 유도하여 분사하는 수단이다. 플라즈마 가이드(130)는 복수개의 적층된 기판의 상면을 향해 각각의 플라즈마를 유도 분사함으로써, 플라즈마가 수직으로 적층된 복수개의 기판(W) 상면에 고르게 전달될 수 있도록 한다. 플라즈마 가이드는 플라즈마를 플라즈마집진부(150)에서 플라즈마분배판(151)을 통하여 적층된 기판에 플라즈마를 유도하는 기구로 플라즈마 가이드하우징(132)을 가지며, 상기 하우징의 상부에는 하우징커버(131)를 가지며 하우징 외부로의 플라즈마 손실을 방지하는 역할을 하고 있다. 또한 플라즈마가이드의 플라즈마 하우징 하단에는 가스분산판(133)을 설치하여 각 기판에 플라즈마를 균일 하게 공급한다. 이때 사용되는 가스분산판(133)의 형상은 원형의 방사선 구조를 가지나, 여기에 한정하지 아니하고 다른 형상을 할수있다.

기판 리프트 구동부(140)는 상기 제2측벽의 게이트도어(110)를 통하여 기판의 로딩 또는 언로딩시 기판을 스테지(120)에 안착시키는 기구로, 로딩시는 상기제2측벽에 마련된 게이트도어(110)가 열리고 반송기구(미도시)에 의해 로딩된 복수의 기판을 각각의 리프트후푸(142)에 연결된 리프트핀(141)에 안착시킨 후 반송기구가 게이트도어(110)를 통하여 나간 후 게이트도어를 닫고 리프트핀에 올려진 기판을 상기 기판스테지에 안착 시킨다. 공정이 완료되고 언로딩시에는 기판스테지에 있는 기판을 리프트핀에 올려준 후 게이트 도어(110)가 열리고 반송기구가 유입되면 리프트핀에 있던 기판이 반송기구에 각각 올려지면 반송기구는 게이트 도어를 통하여 언로딩 한다.

플라즈마 집진부(150)는, 제1측벽(100a)에 마련되어, 후술할 플라즈마 발생부(160)에서 생성된 플라즈마를 플라즈마집진부(150)에 집진 하는 동시에 집진된 플라즈마를 플라즈마분배판(151)과 플라즈마가이 드(130)를 통해 플라즈마를 기판 상면에 공급하여 포토레지스트를 박리하는 수단이다. 플라즈마 분배판은 적층된 기판스테지(120)와 플라즈마가이드 (130)와 같은 수의 개구부를 가지며, 분배판의 형상은 사각 구조를 하고 있으나, 사각 구조에 한정 하는 것은 아니다.

플라즈마 발생부(160)는, 챔버(1)의 제1측벽(100a) 외부에 마련되며 소정의 전원공급부(162)와 가스도입구(161)를 포함한다.

플라즈마 발생부(160)는, 플라즈마 발생부의 외부에 설치된 공정에 사용되는 가스를 유입시키고 전원이 인가되면 공정가스를 플라즈마 상태로 활성화시켜 플라즈마를 발생하는 기구이다. 플라즈마 발생부에서 발생된 플라즈마는 각각의 플라즈마분배판을 통하여 반응공간내로 유입하기 위하여 플라즈마집진부(150)에서 집진하는 구조이다. 플라즈마 발생부(160)는, 고주파유도결합 플라즈마(ICP), 마이크로웨이브 플라즈마, 리모트 플라즈마 중 어느 하나의 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있게 된다. 이러한 고주파유도결합 플라즈마(ICP), 마이크로웨이브 플라즈마, 리모트 플라즈마 타입을 이용함으로써, 플라즈마 활성화가 활발하게 이루어져 플라즈마 밀도가 높아질 수 있다.

한편, 배기부(170)는, 챔버(1) 내의 반응가스를 배출하기 위한 수단 으로서, 챔버(1) 하측에 마련되며. 플라즈마 발생부(160)에서 생성한 플라즈마를 플라즈마집진부(150)의 플라즈마분배판(151)과 플라즈마 가이드(130)를 통하여 유입된 반응가스를 상기 가이드하우징(131) 하부에 설치된 가스분사판을 통하여 각 기판에 균일하게 공급된 반응 가스가 각 기판과 반응하며, 이때 반응 공간내에서 발생한 반응가스를 외부로 배출한다.

제어부(미도시)는, 복수의 가열된 기판 스테지(120)에 복수의 기판이 로딩(loading)되면, 게이트도어(110)를 폐쇄한 후 가열된 기판 스테지(120) 에 플라즈마가이드(130)를 통하여 유입된 플라즈마가 가스분산판(133)을 통하여 기판에 플라즈마가 균일하게 공급할 수 있도록 제어를 수행한다. 따라서 도 9에 도시한 바와 같이 챔버(1)의 제1측벽(100a)의 플라즈마 발생부에서 활성화된 플라즈마가 집진부에서 집진한 후 플라즈마 분배판과 플라즈마가이드를 경유하여 플라즈마가 유입되면 가스분사판을 통하여 균일한 플라즈마가 각각의 가열된 복수개의 기판스테지에 적층된 복수개의 기판(W) 상면으로 활성화된 반응가스가 흘러들어 포토레지스트가 박리되고, 박리 처리중에 발생한 반응가스를 챔버(1)의 제1측벽(100a)의 하측면 (100c)에 형성된 배기부(170)를 거쳐 반응가스를 외부로 배출될 수 있다.

또한, 포토레지스트 박리처리방법에 있어서는 반응 공간을 내부에 가지는 챔버(1)내에 수직으로 적층된 복수의 기판스테지(120)에 기판을 안착시키는 단계와,

기판에 안착되면 게이트도어를 닫고 챔버를 기밀상태로 유지하는 단계와,

플라즈마발생부에서 발생한 활성화된 플라즈마를 플라즈마 집진부에 집진하는 단계와,

플라즈마집진부에 집진된 활성화된 플라즈마를 플라즈마분배판을 통하여 각각 플라즈마가이드로 분배하는 단계와,

플라즈마가이드로 유입된 플라즈마가 복수의 원형홀을 가지는 가스분산판을 통하여 각 기판에 분사하는 단계와,

가스분사판을 통하여 균일하게 분사된 활성가스가 포토레지스트를 박리처리하는 단계와,

박리처리 중 발생한 반응생성물을 배기구를 통해 기판스테이지 외부로 배출하는 단계로 이루어 지며, 상기 플라즈마발생부에서 발생하는 플라즈마 발생단계에서 고주파유도결합 플라즈마(ICP), 마이크로웨이브 플라즈마, 리모트플라즈마 중 어느 하나의 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

110:게이트 도어 120:기판 스테지
130:플라즈마 가이드 140: 기판 구동 리프트기구
150:플라즈마 집진부 160: 플라즈마 발생부
170:배기부

Claims

포토레지스트 박리 처리장치에 있어서,
반응 공간을 내부에 가지는 챔버(1);
반응 공간 내에 기판을 가열하는 히터(121)가 마련되어 수직으로 적층된 복수의 기판스테지(120);
제1측벽 외부에 마련되어 유입된 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생부(160);
상기 제1측벽에 마련되어, 상기 플라즈마발생부(160)에서 발생한 활성화된 플라즈마를 플라즈마분배판(151)을 통하여 각각 분배되게하는 플라즈마 집진부(150);
상기 제1측벽에 마련되어, 플라즈마분배판(151)을 통하여 공급되는 활성화된 플라즈마를 유도하여 반응 공간내의 각 기판에 분산되도록 플라즈마를 유도하고 균일한 가스를 기판에 분사 하기 위하여 하우징 커버(131)와, 플라즈마하우징(132) 하측에 가스분사판(133)이 설치되게 하는 복수개의 플라즈마 가이드(130);
상기 반응공간의 하측면에 마련된 배기부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 레지스트 박리장치.
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포토레지스트 박리 처리방법에 있어서,
반응 공간을 내부에 가지는 챔버(1)내에 수직으로 적층된 복수의 기판스테지(120)에 기판을 안착시키는 단계와,
기판에 안착되면 게이트도어를 닫고 챔버를 기밀상태로 유지하고 플라즈마를 발생하는 단계와,
플라즈마발생부에서 발생한 활성화된 플라즈마를 플라즈마 집진부에 집진하는 단계와,
상기 플라즈마집진부에 집진된 활성화된 플라즈마를 플라즈마분배판(151)을 통하여 균일한 가스를 기판에 분사하기 위하여 하우징커버(131)와 플라즈마 하우징(132) 하측에 가스분사판(133)이 설치된 각각의 플라즈마 가이드(130)로 분배하는 단계와,
상기 플라즈마가이드로 유입된 플라즈마가 복수의 원형홀을 가지는 가스분산판(133)을 통하여 각 기판에 분사하는 단계와,
가스분사판을 통하여 균일하게 분사된 활성가스가 포토레지스트를 박리처리하는 단계와,
박리처리 중 발생한 반응생성물을 배기구를 통해 기판스테이지 외부로 배출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리처리 방법
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