KR101168183B1 - 기판 메니스커스 계면 및 처리 방법 - Google Patents

기판 메니스커스 계면 및 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판의 표면에 공급되는 유체 메니스커스로 기판을 처리하기 위한 장치로서, 기판의 가장자리에 인접하게 위치되고, 또한 그 기판과 거의 동일한 면에 있는 도킹 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치가 제공된다. 상기 도킹 표면은 유체 메니스커스가 기판의 표면에 출입가능하도록 전이계면을 제공한다.
Figure R1020050027441
기판처리장치, 기판처리방법 및 메니스커스

Description

기판 메니스커스 계면 및 처리 방법{SUBSTRATE MENISCUS INTERFACE AND METHODS FOR OPERATION}
도 1 은 SRD 건조 공정시 웨이퍼상에서의 세척액의 이동을 보여준다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템을 보여준다.
도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도킹 스테이션 (docking station) 을 이용하는 근접 헤드부 도킹 작업을 보여준다.
도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도킹 스테이션상에서 웨이퍼의 메니스커스 (meniscus) 제거이동 (traveling off) 을 보여준다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진 (coupon magazine) 을 더 잘 보여주기 위해 일부 구성품을 생략한 시스템의 확대도이다.
도 4 는 근접 헤드부의 일부를 갖는 쿠폰메거진의 상세도로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유입부 및 유출부를 보여준다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부를 갖지 않는 쿠폰메거진을 보여준다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진의 평면도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진 내에 위치된 레벨링 (leveling) 기구를 보여준다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진의 상부를 보여준다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진의 저부를 보여준다.
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템을 보여준다.
도 11a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 처리 작업을 수행하는 근접 헤드부를 보여준다.
도 11b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부의 일 부분의 평면도이다.
도 11c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부의 유입부/유출부 패턴을 보여준다.
도 11d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부의 다른 유입부/유출부 패턴을 보여준다.
도 11e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부의 또다른 유입부/유출부 패턴을 보여준다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 웨이퍼 12 이동 액체/기체 계면
100 웨이퍼 처리 시스템 102a, 102b 롤러
104 아암 104a 상부 아암
104b 하부 아암 106, 106a, 106b 근접 헤드부
120 도킹 스테이션 122 상부
124 저부 126 쿠폰메거진
140 메니스커스
본 발명은 반도체 웨이퍼 처리, 좀더 명확히는, 오염을 줄이고 웨이퍼 세척 비용을 줄이면서 좀더 효과적으로 웨이퍼 표면에서 유체를 공급하고 제거하기 위한 장치 및 기술에 관한 것이다.
반도체 칩 제조 공정에서, 에칭, 세척, 건조 및 도금과 같은 작업을 이용하여 웨이퍼를 처리할 필요가 있음은 잘 알려져 있다. 이러한 유형의 작업 각각에 있어서, 에칭, 세척, 건조 및 도금 처리를 위해 일반적으로 액체가 공급 또는 제거된다.
예컨대, 웨이퍼 표면에 바람직하지 않은 찌꺼기를 남기는 제조작업이 이루어지는 곳에서는 웨이퍼 세척이 실시되어야 한다. 그러한 제조 작업의 예로는, 플라즈마 에칭(예컨대, 텅스텐 에치백(tungsten etch back) (WEB)), 화학적 기계적 연마 (CMP) 가 있다. CMP 에서, 웨이퍼 표면을 회전 벨트 연마기 쪽으로 미는 홀더 내에 웨이퍼가 놓인다. 이 벨트 연마기는 연마를 위해 화학물질 및 연마재로 이루어진 슬러리를 사용한다. 불행하게도, 이 공정은 웨이퍼 표면에 슬러리 입자와 찌꺼기의 축적물이 남는 경향이 있다. 이러한 바람직하지 않은 찌꺼기와 입자를 웨이퍼 표면에 남겨두면, 웨이퍼 표면의 긁힘과 같은 결함과 금속화 부분 사이의 부적절한 상호작용이 야기될 수 있다. 어떤 경우에는, 그러한 결 함으로 인해 웨이퍼상의 장치가 작동불능이 되기도 한다. 따라서, 작동불능인 장치를 갖는 웨이퍼를 버림으로 인한 부당한 비용을 방지하기 위해, 바람직하지 않은 찌꺼기를 남기는 제조 작업 후에 웨이퍼를 적절히 그리고 효과적으로 세척할 필요가 있다.
웨이퍼를 습식 세척한 후, 물 또는 세척액 잔존물이 웨이퍼상에 찌꺼기를 남기지 않도록 웨이퍼를 효과적으로 건조하여야 한다. 방울 (droplet) 이 형성될 때 보통 일어나는 것처럼, 웨이퍼상의 세척액이 증발가능하다면, 세척액에 이미 녹아 있던 찌꺼기 또는 오염물질은 증발 후 웨이퍼 표면에 남을 것이다(예컨대, 스폿을 형성할 것이다). 증발을 방지하기 위해, 웨이퍼 상에서의 방울의 형성없이 가능한 빨리 세척액을 제거하어야 한다. 이를 위한 시도로서, 스핀건조, IPA 또는 마란고니 (Marangoni) 건조와 같은 여러 건조기술 중 하나가 사용된다. 이들 건조기술 모두는, 적절히 유지되면 방울 형성 없이 웨이퍼 표면을 건조시키는 몇몇 형태의 웨이퍼상의 이동 액체/기체 계면을 이용한다. 불행히도, 상기한 모든 건조 방법에서 종종 발생하는 것처럼, 이동 액체/기체 계면이 붕괴되면, 방울이 형성되고 증발이 이루어져, 웨이퍼 표면에 오염물질이 남게 된다.
오늘날 사용되는 건조기술 중 가장 널리 퍼진 것은 스핀린스건조 (SRD) 이다. 도 1 은 SRD 건조 공정시 웨이퍼 (10) 상의 세척액의 이동을 나타내고 있다. 이 건조 공정에서, 젖은 웨이퍼가 회전 (14) 에 의해 고속으로 회전한다. SRD 에서는, 원심력에 의해, 웨이퍼 세척에 사용된 물 또는 세척액은 웨이퍼의 중심에서 웨이퍼의 바깥쪽으로 밀려나서, 결국 유체방향 화살표 (16) 로 표시된 것처 럼 웨이퍼에서 제거된다. 세척액이 웨이퍼에서 제거되면서, 이동 액체/기체 계면 (12) 이 웨이퍼의 중심에 형성되어, 건조 공정이 진행됨에 따라 웨이퍼의 바깥쪽으로 이동한다(즉, 이동 액체/기체 계면 (12) 에 의해 형성되는 원이 점점 커진다). 도 1 의 예에서, 이동 액체/기체 계면 (12) 에 의해 형성된 원의 내부 영역은 유체가 없고, 이동 액체/기체 계면 (12) 에 의해 형성된 원의 외부 영역은 세척액이 있다. 그러므로, 건조 공정이 계속됨에 따라, 이동 액체/기체 계면 (12) 의 내부구역 (건조영역) 은 증가하는 반면, 이동 액체/기체 계면 (12) 의 외부영역 (젖은 영역) 은 감소한다. 이미 언급한 것처럼, 이동 액체/기체 계면 (12) 이 붕괴되면, 웨이퍼상에 세척액의 방울이 형성되어, 방울의 증방로 인해 오염이 발생할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 표면의 오염을 방지하기 위해, 방울 형성과 연이은 증발이 제한되어야 하는 것은 필수적이다. 불행히도, 현재의 건조방법은 이동 액체 계면의 붕괴 방지에 있어서 부분적으로만 성공적이다.
또한, SRD 공정은 소수성 (hydrophobic) 인 웨이퍼 표면의 건조에 어려움이 있다. 소수성 웨이퍼 표면은 물 또는 수계 (수성) 세척용액에 반발하기 때문에 건조되기 어렵다. 그러므로, 건조공정이 계속되고 세척액이 웨이퍼 표면에서 제거됨에 따라, 웨이퍼 표면은 남아있는 세척액(만약 수성 세척액이라면)을 밀어낼 것이다. 결과적으로, 수성 세척액은 최소한의 영역에서 소수성 웨이퍼 표면과 접촉할 것이다. 또한, 수성 세척용액은 표면장력으로 인해 (즉, 분자 수소결합으로 인해) 그 자체가 응집하는 경향이 있다. 그러므로, 소수성 상호작용 및 표면장력으로 인해, 소수성 웨이퍼 표면에 제어되지 않은 방식으로 수성 세척액의 볼 (ball) (또는 방울) 이 형성된다. 이러한 방울의 형성으로 인해, 앞에서 언급한 해로운 증발과 오염이 발생한다. SRD 의 제한은 방울에 작용하는 원심력이 가장 작은 웨이퍼의 중심에서 특히 심하다. 결과적으로, 웨이퍼 건조에 있어 SRD 공정이 현재 가장 흔한 방식일지라도, 이 방법은, 특히 소수성 웨이퍼 표면에 사용될 때, 웨이퍼 표면에서 세척액 방울의 형성을 줄이기는 곤란하다.
또한, 세척, 에칭 및 도금과 같은 다른 웨이퍼 처리 작업에 있어서, 오염을 줄이고 웨이퍼 수율을 증가시키는 효과적인 방식으로, 웨이퍼에 유체를 공급하고 그 웨이퍼에서 유체를 제거함에 있어서도 또한 문제가 있다.
그러므로, 최적의 유체 관리와 웨이퍼에의 적용을 가능하게 함으로써 종래기술을 능가하고 웨이퍼 표면상의 오염 침전물 (deposit) 을 감소시키는 방법 및 장치가 필요하다. 오늘날 종종 발생하는 이러한 침전물은 허용가능한 웨이퍼의 수율을 감소시키고 반도체 웨이퍼의 제조 비용을 증가시킨다.
개략적으로 말하면, 본 발명은 웨이퍼 오염을 줄이는 동시에 웨이퍼 표면상에서 유체를 제어할 수 있는 기판 처리 (예컨대, 건조, 세척, 에칭, 도금 등) 장치를 제공함으로써 이들 필요를 충족시킨다. 본 발명은 처리, 장치, 시스템, 기구 또는 방법을 포함하는 다양한 방식으로 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 이하에서, 본 발명의 몇몇 실시형태를 설명한다.
일 실시형태에서, 기판의 표면에 공급되는 유체 메니스커스로 기판을 처리하기 위한 장치가 제공되는데, 이 장치는 기판의 가장자리에 인접하게 위치되고 또한 그 기판과 거의 동일한 면에 있는 도킹 표면을 포함한다. 상기 도킹 표면은 유체 메니스커스가 기판의 표면에 출입가능하도록 전이계면을 제공한다.
다른 실시형태에서, 기판 처리용 장치가 제공되는데, 이 장치는 근접 헤드부를 위한 도킹 스테이션을 지지하도록 된 쿠폰메거진을 포함하고, 그 쿠폰 메거진은 도킹 스테이션이 기판의 가장자리에 인접하게 지지되도록 되어 있다.
또다른 실시형태에서, 기판처리방법이 제공되는데, 이 방법은 기판의 가장자리부에 인접한 전이표면을 기판 표면과 실질적으로 동일평면에 위치시키는 공정을 포함한다. 상기 방법은 상기 전이표면과 상기 기판 표면 사이에서 유체 메니스커스를 이동시키는 공정을 더 포함한다.
본 발명의 장점은 여러가지이다. 가장 두드러진 것은, 본 출원에서 설명하는 장치 및 방법은 웨이퍼 표면에 바람직하지 않은 유체 및 오염물질을 줄이면서 반도체 웨이퍼를 효과적으로 처리 (세척, 건조, 에칭, 도금 및 웨이퍼에서의 유체 공급 및/또는 제거의 최적의 제어를 포함하는 적절한 유형의 웨이퍼 처리) 할 수 있다는 것이다. 결과적으로, 웨이퍼 처리 및 제조가 증가되어 효과적인 웨이퍼 처리로 인해 웨이퍼 수욜이 높아질 수 있다.
본 발명은 1이상의 매니폴드 (manifold) 구역의 상호교환을 통한 다수의 방식 중 하나로 구성될 수 있는 다중모듈 매니폴드의 사용을 통해 적용될 수 있는 처리유체 유입부와 함께 진공 유체 제거를 이용함으로써 향상된 처리가 가능하다.
상기한 힘에 의해 웨이퍼 표면의 유체 막에 형성되는 압력으로 인해, 다른 처리 기술에 비해 오염을 현저히 남지지 않으면서 웨이퍼 표면에서 유츠를 적절히 공급 및/또는 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 실질적으로 동시에 웨이퍼 표면 근방에 진공을 형성하면서 웨이퍼 표면쪽으로 이소프로필 아코올 (IPA) 증기 및 처리유체를 공급할 수 있다. 이로써, 메니스커스의 형성 및 지적인 제어할 수 있고, 또한 처리유체 계면에서의 유체 표면장력을 감소시킬 수 있어, 오염을 남기지 않고 웨이퍼 표면에서 유체를 적절히 공급 및/또는 제거할 수 있다. IPA, 처리유체의 입력 및 유체의 출력으로 형성된 메니스커스는 웨이퍼를 처리하기 위해 웨이퍼의 표면을 따라 이동될 수 있다.
일 실시형태에서, 도킹 스테이션을 효과적으로 지지하고 위치시키기 위해 쿠폰메거진이 이용될 수 있다. 도킹 스테이션 (또한 '쿠폰'으로 알려져 있음) 은 근접 헤드부(들)에 의해 형성된 유체 메니스커스가 웨이퍼 표면에서 제거(또는 이동)될 때 웨이퍼 표면을 모방 (simulate) 할 수 있고, 도킹 스테이션은 메니스커스 안정성을 향상시키기 위해 실질적으로 연속적인 표면을 제공할 수 있다. 또한, 쿠폰메거진은, 도킹 스테이션이 처리되는 웨이퍼와 실질적으로 동일평면상에 있도록 레벨링될 수 있다. 그러므로, 쿠폰메거진은 유체 메니스커스를 이용하는 적절한 웨이퍼 처리 작업에서 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼 처리는 지적으로 향상 및 최적화될 수 있다.
본 발명의 다른 태양 및 장점은 본 발명의 원리를 예시적으로 보여주는 첨부도면 및 이하의 상세한 설명으로 명백해질 것이다.
본 발명은 기판 처리용 장치 및 방법을 개시하고 있다. 이하의 설명에 서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 내용이 개시된다. 그러나, 이들 특정 내용 이외에도 본 발명이 실시될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 몇몇의 경우에는, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 처리 작업은 상세히 설명하지 않는다.
몇몇의 바람직한 실시형태를 이용하여 본 발명을 설명하지만, 당업자가 본 명서세 및 도면을 읽어보면 다양한 다른 부가물, 교체물 및 등가물을 생각할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 보호범위에 속하는 그러한 부가물, 교체물 및 등가물 모두를 포함하는 것이다.
이하의 도면은 유체 메니스커스의 특정 형상, 크기 및 위치를 형성하기 위한 예시적인 웨이퍼 처리 시스템 근접 헤드부의 실시형태를 보여준다. 일 실시형태에서, 여기서 이용한 기술은 메니스커스 진공 IPA 증기 (MVIV) 기술로서 잘 알려져 있을 수 있다. 이 기술은, 예컨대, 메니스커스 진공 IPA 증기 건조 (MVIVD), 메니스커스 진공 IPA 증기 세척 (MVIVC), 메니스커스 진공 IPA 증기 에칭 (MVIVE), 메니스커스 진공 IPA 증기 도금 (MVIVP) 등과 같은 적절한 유형의 웨이퍼 작업을 실시하기 위해 이용될 수 있다. 상기 시스템은 예시적인 것이고, 웨이퍼에 가까이 근접 헤드부(들)를 이동시킬 수 있는 적절한 다른 유형의 구성이 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 도시된 실시형태에서, 근접 헤드부(들)는 웨이퍼의 중심부로터 웨이퍼의 가장자리로 선형 방식으로 이동할 수 있다.
근접 헤드부(들)가 웨이퍼의 일 가장자리로부터 그 웨이퍼의 반경방향 반대편 가장자리로 선형 방식으로 이동하는 다른 실시형태가 이용될 수 있고, 또는 예 컨대, 반경방향 이동, 원형 이동, 나선형 이동, 지그재그형 이동, 랜덤형 이동 등과 같은 다른 비선형 이동이 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 상기 이동은 사용자의 의도에 따라 임의의 적절한 이동 프로파일일 수 있다. 또한, 일 실시형태에서, 근접 헤드부가 웨이퍼의 모둔 부분을 처리할 수 있도록, 웨이퍼는 회전하고 근접 헤드부는 선형 방식으로 이동될 수 있다. 웨이퍼가 회전하지 않고, 웨이퍼의 모둔 부분을 처리할 수 있는 방식으로 근접 헤드부가 웨이퍼 위를 이동하도록 되어 있는 다른 실시형태가 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 여기서 설명하는 근접 헤드부 및 웨이퍼 처리 시스템은 예컨대, 200 ㎜ 웨이퍼, 300 ㎜ 웨이퍼 , 편평한 패널 등과 같은 임의의 형상 및 크기의 기판을 처리하기 위해 이용될 수 있다. 상기 처리 시스템은 시스템의 구성에 따라 웨이퍼의 임의의 적절한 처리 (예컨대, 도금, 에칭, 세척, 건조 등) 를 위해 이용될 수 있다.
유체 메니스커스는 근접 헤드부에 의해 (웨이퍼 상에서, 웨이퍼로부터, 웨이퍼를 가로질러) 지지되고 이동될 수 있다. 여기서 설명하는 것처럼, 쿠폰메거진은 도킹 스테이션이 웨이퍼의 가장자리에서 벗어나게 위치될 수 있도록 도킹 스테이션을 지지하고 위치시켜서, 유체 메니스커스가 웨이퍼에서 제거 (또는 페이퍼상에서 이동) 될 때 웨이퍼 표면을 모방할 수 있다. 따라서, 도킹 스테이션 (쿠폰으로도 또한 알려져 있음) 은 메니스커스를 위한 실질적으로 연속적인 표면을 제공할 수 있고, 그 결과, 메니스커스 안정성이 향상된다. 또한, 쿠폰메거진은, 도킹 스테이션이 처리될 웨이퍼와 실질적으로 수평을 이루도록 (동일평면에 있도록) 도킹 스테이션을 수평잡도록 되어 있을 수 있다. 도킹 스테이션을 웨이 퍼와 실질적으로 동일평면에 있도록 함으로써, 유체 메니스커스는 웨이퍼 상에서 이동하고(또는 웨이퍼로부터 제거되고), 메니스커스 안정성이 손상되지 않는다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템 (100) 을 보여준다. 시스템 (100) 은, 웨이퍼 표면이 처리될 수 있도록 웨이퍼를 지지하고 그리고/또는 회전시킬 수 있는 롤러 (102a, 102b) 를 포함한다. 시스템 (100) 은 일 실시형태에서 상부 아암 (104a) 과 하부 아암 (104b) 에 각각 부착된 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 또한 포함한다. 근접 헤드부는 유체 메니스커스를 형성할 수 있는 임의의 적절한 장치이면 된다. 상부 아암 (104a) 및 하부 아암 (104b) 은 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 웨이퍼의 반경을 따라 실질적으로 선형으로 이동시킬 수 있는 조립체의 일부일 수 있다. 다른 실시형태에서, 조립체는 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 사용자의 의도에 따라 적절히 이동시킬 수 있다.
일 실시형태에서, 아암 (104) 은 근접 헤드부 (106a) 를 웨이퍼 위에서, 그리고 근접 헤드부 (106b) 를 웨이퍼 아래에서 웨이퍼에 매우 근접하게 지지하도록 되어 있다. 예컨대, 예시적인 일 실시형태에서, 일단 근접 헤드부를 웨이퍼 처리를 시작하기 위한 위치로 수평이동시킨 후, 상부 아암 (104a) 및 하부 아암 (104b) 을 수직으로 이동가능하게 함으로써, 이러한 지지가 이루어지고, 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 웨이퍼에 매우 근접한 위치까지 수직으로 이동시킬 수 있다. 다른 실시형태에서는, 상부 아암 (104a) 및 하부 아암 (104b) 은 메니스커스가 형성되는 위치에서 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 시작(start)시키도록 되어 있고, 근접 헤드부 (106a, 106b) 사이에 이미 형성된 메니스커스는 웨이퍼의 가장자리영역 (108) 으로부터 처리될 웨이퍼 표면상에서 이동될 수 있다. 그러므로, 상부 아암 (104a) 및 하부 아암 (104b) 은 여기서 설명하는 것처럼 웨이퍼 처리가 가능하게 근접 헤드부 (106a, 106b) 가 이동될 수 있도록 적절한 방식으로 구성될 수 있다. 메니스커스를 형성하고 제어하기 위해 근접 헤드부(들)가 웨이퍼에 매우 근접하게 이동될 수 있는 한 임의의 적절한 방식으로 상기 시스템 (100) 이 구성될 수 있음을 또한 이해해야 한다. 메니스커스가 유지될 수 있는 한 근접 헤드부는 웨이퍼롭터 적절한 임의의 거리에 있을 수 있음을 또한 이해해야 한다. 일 실시형태에서, 근접 헤드부 (106a, 106b) (및 여기서 설명된 다른 근접 헤드부) 는 웨이퍼 표면에 유체 메니스커스를 형성하기 위해 웨이퍼로부터 약 0.1 ㎜ 내지 약 10 ㎜ 의 거리에 각각 위치될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 근접 헤드부 (106a, 106b) (및 여기서 설명된 다른 근접 헤드부) 는 웨이퍼 표면에 유체 메니스커스를 형성하기 위해 웨이퍼로부터 약 0.5 ㎜ 내지 약 2.0 ㎜ 의 거리에 각각 위치될 수 있고, 좀더 바람직한 실시형태에서, 근접 헤드부 (106a, 106b) (및 여기서 설명된 다른 근접 헤드부) 는 웨이퍼 표면에 유체 메니스커스를 형성하기 위해 웨이퍼로부터 약 1.50 ㎜ 의 거리에 위치될 수 있다.
일 실시형태에서, 시스템 (100), 아암 (104) 은 웨이퍼의 처리된 부분에서 처리되지 않은 부분으로 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 의도하는 대로 웨이퍼를 처리하기 위해 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 이동시킬 수 있는 적절한 방식으로 아암 (104) 은 이동가능할 수 있다. 일 실시형태에서, 아암 (104) 은 웨이퍼의 표면을 따라 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 이동시 키기 위해 모터에 의해 구동될 수 있다. 근접 헤드부 (106a, 106b) 가 구비된 웨이퍼 처리 시스템 (100) 이 도시되어 있지만, 예컨대, 1, 2, 3, 4, 5, 6 등의 임의의 적절한 수의 근접 헤드부가 사용될 수 있다. 웨이퍼 처리 시스템 (100) 의 근접 헤드부 (106a, 106b) 는 예컨대, 본 명세서에서 설명된 어떠한 근접 헤드부에 나타난 것처럼, 임의의 적절한 크기 또는 형상을 가질 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 다른 구성은 근접 헤드부와 웨이퍼 사이에 유체 메니스커스를 생성한다. 웨이퍼 표면에 유체를 공급하고 그 표면에서 유체를 제거함으로써 웨이퍼를 처리하기 위해, 유체 메니스커스는 웨이퍼 전체에서 이동될 수 있다. 이런 식으로, 웨이퍼에 공급된 유체에 따라, 세척, 건조, 에칭 및/또는 도금이 이루어질 수 있다. 그러므로, 근접 헤드부 (106a, 106b) 는 여기서 도시된 여러 유형의 구성 또는 여기서 설명된 처리가 가능한 다른 구성을 가질 수 있다. 상기 시스템 (100) 은 웨이퍼의 일 표면 또는 웨이퍼의 상부표면과 저부표면 모두를 처리할 수 있음을 또한 이해해야 한다.
또한, 웨이퍼의 상부 및/또는 저부표면을 처리하는 외에도, 상기 시스템 (100) 은, 상이한 유형의 유체를 입력 및 출력함으로써 또는 상이한 특징의 메니스커스를 이용함으로써, 웨이퍼의 일 측면을 일 유형의 처리 (예컨대, 에칭, 세척, 건조, 도금 등) 로 처리하고, 웨이퍼의 다른 측면을 동일한 처리 또는 상이한 유형의 처리하도록 되어 있을 수 있다. 근접 헤드부는 웨이퍼의 상부 및/또는 저부를 처리하고 또한 웨이퍼의 경사진 (bevel) 가장자리를 처리하도록 되어 있을 수도 있다. 이는 경사진 가장자리를 처리하는 메니스커스를 웨이퍼의 가장자리에서 (또는 가장자리에) 이동시킴으로써 이루어질 수 있다. 근접 헤드부 (106a, 106b) 는 동일한유형의 장치 또는 상이한 유형의 근접 헤드부일 수 있음을 또한 이해해야 한다.
웨이퍼 (108) 는, 소정의 근접 헤드부가 처리될 웨이퍼 (108) 의 일부분에 근접하게 위치될 수 있는 한, 적절한 배향으로 롤러 (102a, 102b) 에 의해 지지되고 회전될 수 있다. 일 실시형태에서, 롤러 (102a, 102b) 는 웨이퍼 (108) 를 반시계방향으로 회전시키기 위해 시계방향으로 회전할 수 있다. 롤러는 희망하는 웨이퍼의 회전에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있음을 이해해야 한다. 일 실시형태에서, 롤러 (102a, 102b) 에 의해 웨이퍼 (108) 에 부여된 회전이 처리되지 않은 웨이퍼 영역을 근접 헤드부 (106a, 106b) 에 근접하게 이동시키는데 이바지한다. 그러나, 회전 그 자체로는 웨이퍼가 건조되지 않거나 또는 웨이퍼 표면의 유체가 웨이퍼의 가장자리쪽으로 이동하지 않는다. 그러므로, 예시적인 웨이퍼 처리 작업에서, 양 근접 헤드부 (106a, 106b) 의 선형 이동을 통해 그리고 웨이퍼 (108) 의 회전을 통해, 근접 헤드부 (106a, 106b) 에 웨이퍼의 처리되지 않은 영역이 발생할 것이다. 웨이퍼 처리 작업은 1 이상의 근접 헤드부에 의해 실시될 수 있다. 결과적으로, 일 실시형태에서, 처리 작업이 진행됨에 따라 웨이퍼 (108) 의 처리된 부분이 나선형 이동으로 웨이퍼 (108) 의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 확장된다. 다른 실시형태에서는, 웨이퍼 (108) 의 외주로부터 웨이퍼 (108) 의 중심으로 근접 헤드부 (106a, 106b) 가 이동되고, 웨이퍼 (108) 의 처리된 부분이 나선형 이동으로 웨이퍼 (108) 의 가장자리 영역에서 부터 웨이퍼 (108) 의 중심 영역으로 확장된다.
예시적인 처리 작업에 있어서, 근접 헤드부 (106a, 106b) 가 웨이퍼 (108) 를 건조, 세척, 에칭 및/또는 도금하도록 되어 있을 수 있다. 예시적인 건조 실시형태에서, 1 이상의 제 1 유입부가 탈이온수 (DIW) 를 입력하도록 되어 있고(DIW 유입부로 알려져 있음), 1 이상의 제 2 유입부가 증기 형태의 이소프로필 알코올 (IPA) 을 함유하는 N2 캐리어가스를 입력하도록 되어 있으며(IPA 유입부로 알려져 있음), 1 이상의 유출부는 진공을 가하여 웨이퍼와 특정 근접 헤드부 사이의 영역에서 유체를 제거하도록 되어 있다(진공 유출부로 알려져 있음). 몇몇의 예시적인 실시형태에서 IPA 증기가 사용되었지만, 예컨대, 질소, 적절한 알코올 증기, 유기 화합물, 휘발성 화학물질 등과 같이 물에 섞일 수 있는 다른 유형의 증기가 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 적절한 알코올 증기가 적절한 유형의 알코올을 함유할 수 있다. 적절한 알코올은 포화탄소원자에 부착된 하이드록시기를 갖는 적절한 탄소계 화학물질일 수 있다.
예시적인 세척 실시형태에서, 세척용액은 DIW 로 대체될 수 있다. DIW 를 에칭제 (etchant) 로 대체하여 예시적인 에칭 실시형태가 실시될 수 있다. 다른 실시형태에서, 처리유체로 된 유체 메니스커스와 도금용 근접 헤드부를 이용하여 도금이 이루어질 수 있다. 또한, 다른 유형의 용액이 희망하는 처리 작업에 따라 제 1 유입부 및 제 2 유입부에 입력될 수 있다.
근접 헤드부의 면 (face) 에 위치한 유입부 및 유출부는, 본 명세서에서 설명한 것처럼 안정된 메니스커스를 이용할 수 있는 한, 어떠한 적절한 구성을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 1 이상의 N2/IPA 증기 유입부는 IPA-진공-처리유체 순서를 형성하도록 1 이상의 처리유체 유입부에 교대로 인접해 있는 1 이상의 진공 유출부에 가까이 있을 수 있다. 희망하는 웨이퍼 공정 및 향상시킬 웨이퍼 처리 메커니즘의 유형에 따라, IPA-처리유체-진공, 처리유체-진공-IPA, 진공-IPA-처리유체 등과 같은 다른 유형의 순서가 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 바람직한 실시형태에서, 웨이퍼를 처리하기 위해 근접 헤드부와 웨이퍼 사이에 위치한 메니스커스를 지적으로 그리고 강력하게 형성, 제어 및 이동시키는데 IPA-진공-처리유체 순서가 이용될 수 있다. 처리유체 유입부, N2/IPA 증기 유입부 및 진공 유출부는 상기 순서가 유지된다면 임의의 적절한 방식으로 배열될 수 있다. 예컨대, 부가적인 실시형태에서, N2/IPA 증기 유입부, 진공 유출부 및 처리유체 유입부 외에도, 소망하는 근접 헤드부의 구성에 따라, IPA 증기 유출부, 처리유체 유입부 및/또는 진공 유출부의 추가적인 세트가 있을 수 있다. IPA-진공-처리유체 순서의 정확한 구성은 용도에 따라 변할 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, IPA 유입부, 진공 및 처리유체 유입부의 위치 사이의 거리는 일정하게 또는 불일정하게 변할 수 있다. 또한, IPA 유입부, 진공 및 처리유체 사이의 거리는 근접 헤드부 (106a) 의 크기, 형상 및 구성 그리고 공정 메니스커스의 소망하는 크기 (즉, 메니스커스의 형상 및 크기) 에 따라 다를 수 있다. 또한, 예시적인 IPA-진공-처리유체 순서는 본 명세서에서 참조한 것처럼 찾을 수 있다.
일 실시형태에서, 근접 헤드부 (106a, 106b) 는 웨이퍼 (108) 의 상부표면과 저부표면에 매우 근접하게 위치될 수 있고, 웨이퍼 (108) 의 상부표면과 저부표면을 처리할 수 있으며 또한 웨이퍼 (108) 와 접하는 웨이퍼 처리 메니스커스를 형성하기 위해, IPA 및 DIW 유입부와 진공 유출부(들)를 이용할 수 있다. 웨이퍼 처리 메니스커스는 위에서 언급한 출원을 참조한 설명에 따라 생성될 수 있다. IPA 및 처리유체가 유입됨과 실질적으로 동시에, IPA 증기, 처리유체 및/또는 웨이퍼 표면에 있을 수 있는 유체를 제거하기 위해, 웨이퍼 표면에 매우 근접하게 진공이 가해질 수 있다. 예시적인 실시형태에서 IPA 가 이용되고 있지만, 예컨대, 질소, 적저한 알코올 증기, 유기 화합물, 헥사놀(hexanol), 에틸글리콜, 아세톤 등과 같이 물에 섞일 수 있는 다른 적절한 유형의 증기가 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 이들 유체는 표면장력을 감소시키는 유체로 알려져 있다. 근접 헤드부와 웨이퍼 사이의 영역에 있는 처리유체의 부분이 메니스커스이다. 여기서 사용되는 용어 "출력"은 웨이퍼 (108) 와 특정 근접 헤드부 사이의 영역에서의 유체의 제거를 의미하고, 용어 "입력"은 웨이퍼 (108) 와 특정 근접 헤드부 사이의 영역으로의 유체의 도입을 의미할 수 있음을 이해해야 한다.
유체 메니스커스는 웨이퍼 (108) 의 가장자리에서 웨이퍼 상에서 이동(또는 제거)될 수 있다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 (108) 의 외주에서 유체 메니스커스의 제거 및/또는 적용을 위해, 시스템 (100) 은 웨이퍼 처리 조립체의 상부표면에 부착된 커플메거진 (couple magazine) (126) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 커플조립체 (126) 는 커플메거진 (124) 과 상부 (122) 를 포함한다. 커플조립체 (126) 는, 실질적으로 웨이퍼 면과 동일면상에 있으며 근접 헤드부 (106a, 106b) 사이에 있는 정확하고 정적인 위치에서 도킹 스테이션 (120) 을 지지하도록 되어 있다. 바람직한 실시형태에서, 도킹 스테이션 (120) 이 웨이퍼 면과 실질적으로 동일면상에 있지 않을 때, 웨이퍼 (108) 가 도킹 스테이션과 실질적으로 동일 평면상에 있도록, 도킹 스테이션 (120) 은 레벨링 기구 (도 7 을 참조하여 더 상세히 설명함) 로 조절될 수 있다. 그러므로, 근접 헤드부 (106) 에 의해 실시되는 처리가 끝나고 도 2b 를 참조하여 상세히 설명하는 것처럼 웨이퍼로부터 전이(transition)될 때, 도킹 스테이션은 웨이퍼 표면을 모방할 수 있다. 여기서 설명하는 도킹 스테이션 (120) 은 예컨대, 석영, 세라믹 등과 같은 적절한 친수성 재료로 제조될 수 있음을 이해해야 한다. 도킹 스테이션은, 기판과 동일한 면상에 있으며 또한 기판의 가장자리에 인접해 있는 유체 메니스커스를 위한 도킹 표면을 가질 수 있다. 도킹 스테이션의 도킹 표면은, 유체 메니스커스가 기판의 표면에 입출할 수 있도록 전이계면을 제공한다. 일 실시형태에서, 도킹 표면은 기판의 반경방향 외형에 맞는 반경방향 외형을 갖는다. 결과적으로, 도킹 표면은 근접 헤드부의 유체 메니스커스를 위한 전이계면을 제공할 수 있다. 그러므로, 실질적으로 연속적인 모방 웨이퍼 표면을 제공함으로써, 웨이퍼 (108) 상에서 또는 웨이퍼로부터 전이되는 메니스커스는 안정하게 유지될 것이다.
근접 헤드부 기술을 이용할 때, 쿠폰메거진 (126) 은 규칙적인 또는 비규칙적인 기하학적 형상의 기판을 처리를 위한 정적인 위치에서 단단히 지지하고 레벨링하려는 특정 의도로 설계될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 쿠폰메거진 (126) 은 예컨데, 에칭, 세척, 건조, 도금 등과 같은 적절한 근접 헤드부 작업에 이용될 수 있다.
일 실시형태에서, 쿠폰메거진 (126) 은 쿠폰메거진 마운트부 (128) 에 부착된다. 일 실시형태에서, 쿠폰메거진 (126) 과 쿠폰메거진 마운트부 (128) 는 쿠폰메거진 조립체로 알려져 있다.
도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도킹 스테이션 (120) 을 이용하는 예시적인 근접 헤드부 도킹 작업을 보여준다. 도킹 스테이션 (120) 은, 웨이퍼 (108) 상에 형성된 메니스커스가 붕괴되지 않은채 도킹 스테이션 (120) 상에서 제거이동될 수 있도록, 원호 만곡부 (108a) 를 모방할 수 있는 표면 (120a) 을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시형태에서, 근접 헤드부 (126) 는 웨이퍼 (108) 의 일 위치 (126) 에서부터 도킹 스테이션 (120) 상의 웨이퍼의 일 위치로 이동될 수 있다. 도킹 스테이션은 쿠폰메거진 (122) 의 위치에서 고정된다.
도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도킹 스테이션 (120) 상에서 웨이퍼 (108) 의 메니스커스 제거이동을 보여준다. 예시적인 일 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 에 의해 형성된 메니스커스 (140) 는 본 원에서 더 상세히 설명하는 것처럼 웨이퍼 (108) 의 웨이퍼 표면을 처리하기 위해 이용될 수 있다. 메니스커스 (140) 는 웨이퍼로부터 일 위치 (160) 로 이동될 수 있다. 상기 위치 (160) 는 웨이퍼 (108) 의 표면을 모방하는 도킹 스테이션 (120) 의 일부를 포함하고 있다. 도킹 스테이션 (120) 은 메니스커스 (140) 를 안정하게 유지하기 위해 웨이퍼 표면을 모방할 수 있는 임의의 적절한 형태로 구성될 수 있음을 이해해야 한다. 도킹 스테이션은 웨이퍼 (108) 에서 메니스커스 (140) 가 제거이동될 때 웨이퍼 표면을 도킹 스테이션 (120) 이 효과적으로 모방할 수 있도록 웨이퍼 (108) 로부터 적절한 거리만큼 떨어져 있을 수 있음을 또한 이해해야 한다. 일 실시형태에서, 도킹 스테이션 (120) 에서 웨이퍼까지 가장 가까운 거리는 0.01 ㎜ 내지 10.0 ㎜ 이다. 바람직한 실시형태에서, 도킹 스테이션 (120) 은 웨이퍼 (108) 로부터 약 0.1 ㎜ 만큼 떨어져 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진 (126) 을 더 잘 보여주기 위해 일부 구성품을 생략한 시스템 (100) 의 확대도이다. 쿠폰메거진 (126) 은 저부 (126) 에 부착된 상부 (122) 를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 상부 (122) 및 저부 (126) 는, 상부 (122) 와 저부 (126) 사이에 위치되는 도킹 스테이션의 일부 이상에 부착될 수 있다. 일 실시형태에서, 쿠폰메거진 (126) 은 화학적으로 양립가능하고 기계적으로 안정한 재료, 예컨대, 폴리에틸렌, 테레프탈레이트 (PET), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 폴리에테르케톤 (PEEK) 등으로 제조될 수 있는 장치홀더이다. 쿠폰메거진 (126) 은 희망하는 것처럼 특정 허용오차로 정확히 기계가공될 수 있다. 쿠폰메거진 (126) 은 근접 헤드부의 적절한 조합의 사이, 이상, 또는 이하의 적절한 기하학적 크기, 형상 및 두께를 갖는 기판을 단단히 그리고 정확히 위치시키도록 될 수 있다. 여기서 설명하는 근접 헤드부는 MVIV 매니폴드 (manifold) 로 알려져 있다. 쿠폰메거진 (126) 은 근접 헤드부를 이용할 수 있는 적절한 랩테스트 설비상에서 또는 적절한 제조장치내에서 이용될 수 있다. 도킹 스테이션 (120) 은 도 7 을 참조하여 설명하는 것처럼 커플메거진 (126) 을 조절하거나 또는 레벨링함으로써 웨이퍼 표면에 실질적 으로 편평하게 제조될 수 있다. 일 실시형태에서, 도킹 스테이션 (120) 을 웨이퍼 표면과 동일평면에 있도록 하기 위해, 쿠폰메거진 (126) 또는 쿠폰메거진 마운트부 (128) 의 일방 또는 쌍방은 조절될 수 있다. 그러므로, 쿠폰메거진 (126) 은 사용에 있어 매우 탄력적이고, 웨이퍼 처리 작업을 지적으로 그리고 강력하게 최적화할 수 있다.
도 4 는 근접 헤드부 (106) 의 일부를 갖는 쿠폰메거진 (126) 의 상세도로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유입부 및 유출부를 보여준다. 일 실시형태에서, 상부 (122) 와 저부 (124) 의 형상 및 크기를 변화시킴으로써, 쿠폰메거진 (126) 은 예컨대, 200 ㎜ 도킹스테이트, 300 ㎜ 도킹스테이트와 같은 특정 형상의 도킹 스테이션 (120) 을 지지하도록 되어 있다. 또한, 쿠폰메거진 (126) 은 다른 크기 및 두께의 적절한 랜덤 형상의 웨이퍼를 지지할 수도 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부 (106) 를 갖지 않는 쿠폰메거진 (126) 을 보여준다. 일 실시형태에서, 도 2 의 예시적인 형태에서 도시된 것처럼, 쿠폰메거진 (126) 은, 근접 헤드부 (106a) 와 근접 헤드부 (106b) 의 기계적인 그리고 시각적인 검사를 위한 접근을 가능하게 하는 관측용 창 (140) 을 갖고 있다. 이런 식으로, 근접 헤드부 (106a, 106b) 사이의 거리와 근접 헤드부 (106a, 106b) 사이의 거리가 결정될 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진 (126) 의 평면도이다. 도시된 것처럼, 쿠폰메거진 (126) 은 부착개구 (320) 를 포함할 수 있는데, 이 부착개구를 통해 도 2a 에 도시된 것처럼 쿠폰메거진 (126) 이 쿠폰메거진 마운트부 (128) 에 나사결합될 수 있다. 쿠폰메거진 (126) 을 쿠폰메거진 마운트부 (128) 에 부착시키기 위해, 적절한 수, 유형 및/또는 구성의 부착개구 (320) 가 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 다른 실시형태에서, 쿠폰메거진 (126) 은 부착개구 (320) 의 사용없이 접합 (bonding) 에 의해 쿠폰메거진 마운트부에 부착될 수 있다. 따라서, 쿠폰메거진 (126) 은, 다른 도킹 스테이션을 가진 다른 쿠폰메거진이 간편하고 시간이 절약되는 방식으로 교체될 수 있는 방식으로, 쿠폰메거진 마운트부 (128) 에서 탈착될 수 있다.
일 실시형태에서, 도킹 스테이션 (120) 의 바깥쪽 가장자리의 일부가 상부 (122) 와 저부 (124) 사이에 끼워져 있다. 이런 식으로, 도킹 스테이션 (120) 은 웨이퍼 처리 작업 동안 단단히 지지될 수 있다. 도킹 스테이션 (120) 은 안쪽 부분에 개구를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 도킹 스테이션 (120) 은, 메니스커스의 붕괴 없이 웨이퍼로부터 도킹 스테이션으로 (그리고 역으로) 유체 메니스커스를 이동시킬 수 있는 적절한 구성을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 쿠폰메거진 (126) 의 형상은 사각형으로 도시되어 있지만, 도킹 스테이션 (120) 이 단단히 지지되고 근접 헤드부가 방해없이 도킹 스테이션 (120) 에서 이동가능한 한, 쿠폰메거진 (126) 은 적절한 형상 및/또는 구성을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 다른 실시형태에서, 도킹 스테이션 (120) 이 여기서 설명한 방식으로 지지되고 위치될 수 있는 한, 쿠폰메거진은 적절한 수, 예컨대 1, 2, 3, 4, 5 등의 부품을 가질 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 레벨링 기구를 보여준다. 일 실 시형태에서, 레벨링 기구는, 도킹 스테이션 (120) 이 웨이퍼 (108) 와 실질적으로 동일면상에 있도록 쿠폰메거진을 수직으로 이동시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 쿠폰메거진 (126) 의 상부 (122) 는, 쿠폰메거진 마운트부 (128) 에서 볼 멈춤쇠 (262) 로 끝나는 스크루 (290) 를 안내하는 접근부 (288) 를 포함할 수 있다. 스크루 (290) 는 또한 스프링을 포함할 수 있다. 볼 멈춤쇠 (262) 는 쿠폰 조립체 마운트부 (128) 에 접할 수 있다. 일 실시형태에서, 스프링 (264) 은 약 5 내지 15 lbs 의 힘을 가질 수 있다. 스크루 (290) 를 돌리면, 볼 멈춤쇠 (262), 쿠폰메거진 (126) 그리고 도킹 스테이션 (120) 이 순서대로 수직으로 이동될 수 있다. 그러므로, 도킹 스테이션 (120) 이 웨이퍼 (108) 와 실질적으로 수평이 되도록 쿠폰메거진 (126) 은 수직으로 이동될 수 있다. 일 실시형태에서, 쿠폰메거진 (126) 은 거리 (280) 로 표시된 것처럼 수직으로 이동될 수 있다. 쿠폰메거진 (126) 을 이동시키기 위해 도시된 장치와 방법은 단지 예시적인 것이고, 쿠폰메거진 (126) 을 이동시키는 다른 적절한 방식이 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진 (126) 의 상부 (122) 를 보여준다. 상부 (122) 를 쿠폰메거진 마운트부 (128) 와 저부 (124) 양방에 부착시키기 위해, 상부 (122) 는 적절한 수 및/또는 유형의 부착개구를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 상부 (122) 는 상부 (122) 를 쿠폰메거진 마운트부 (128) 에 나사결합시키기 위한 부착개구 (320) 를 가질 수 있다. 또한, 상부 (122) 는, 상부 (122) 를 쿠폰메거진 마운트부 (128) 에 나사결합시키기 위해 사용 될 수 있는 부착개구 (202) 를 가질 수 있다. 상부 (122) 는, 도 5 를 참조하여 위에서 설명한 것처럼 ( 저부 (124) 와 결합될 때 ) 관측용 창 (140) 을 형성할 수 있는 만입부 (322) 를 또한 포함할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 쿠폰메거진 (126) 의 저부 (124) 를 보여준다. 저부 (124) 는 상부 (122) 의 부착개구 (320) 와 정렬된 부착개구 (390) 를 포함할 수 있다. 따라서, 부착개구 (390) 를 이용하여, 저부 (124) 는 쿠폰메거진 (126) 을 형성하기 위해 상부 (122) 에 나사연결될 수 있다. 상부 (122) 를 저부 (124) 에 연결하기 위해, 예컨대, 접착 (gluing), 접합 등과 같은적절한 방식의 부착이 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 저부 (124) 는 적절한 수 및/또는 구성의 부착개구 (390) 을 가질 수 있음을 또한 이해해야 한다.
저부 (124) 는, 상부 (122) 의 만입부 (322) 와 결합될 때 관측용 창 (140) 을 형성할 수 있는 만입부 (380) 를 또한 가질 수 있다. 이러한 식으로, 근접 헤드부의 서로에 대한 위치와 도킹 스테이션 (120) 에 대한 위치는 시각적으로 그리고/또는 기계적으로 접근될 수 있다. 그리고, 저부 (124) 는 저부 (124) 의 안쪽 부분의 외주를 실질적으로 둘러싸는 홈부 (392) 를 또한 가질 수 있다. 홈부 (392) 는, 안정적이고 편안한 부착을 제공하기 위해 도킹 스테이션 (120) 의 외주가 홈부 (392) 내에 끼워지도록 되어 있다. 이하에서 유체 메니스커스를 형성할 수 있는 예시적인 근접 헤드부를 설명한다.
다음의 도면들은 유체 메니스커스를 형성할 수 있는 예시적인 근접 헤드부를 구비한 웨이퍼 처리 시스템을 보여준다. 유체 메니스커스를 형성할 수 있는 적 절한 유형의 근접 헤드부를 구비한 적절한 유형의 시스템이 본 원에서 설명하는 본 발명의 실시형태에 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템 (1100) 을 보여준다. 예컨대, 롤러, 핀, 압반 (platen) 등과 같은 웨이퍼의 적절한 방식의 지지 또는 이동이 이용될 수 있음을 이해해야 한다. 상기 시스템 (1100) 은, 웨이퍼 표면이 처리될 수 있도록 웨이퍼를 지지하고 회전시킬 수 있는 롤러 (1102a, 1102b, 1102c) 를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 시스템 (1100) 은 상부 아암 (1104a) 과 하부 아암 (114b) 에 각각 부착될 수 있는 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 또한 포함할 수 있다. 상부 아암 (1104a) 와 하부 아암 (1104b) 은, 웨이퍼의 반경을 따라 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 실질적으로 선형 이동시킬 수 있는 근접 헤드부 캐리어 조립체 (1104) 의 일 부분일 수 있다. 일 실시형태에서, 근접 헤드부 캐리어 조립체 (1104) 는 근접 헤드부 (106a) 를 웨이퍼 위에서 그리고 근접 헤드부 (106b) 를 웨이퍼 아래에서 웨이퍼에 매우 근접하게 지지하도록 되어 있을 수 있다. 상부 아암 (1104a) 및 하부 아암 (1104b) 을 수직으로 이동가능하게 함으로써, 일단 근접 헤드부가 웨이퍼 처리를 시작하기 위한 위치로 수평이동된 후, 근접 헤드부 (106a, 106b) 를 웨이퍼에 매우 근접한 위치까지 수직으로이동시켜, 이러한 지지가 이루어진다. 다른 실시형태에서, 유체 메니스커스는 2개의 근접 헤드부 (104a, 104b) 사이에 형성되고, 웨이퍼의 상부 표면과 저부 표면상에서 이동될 수 있다. 상부 아암 (1104a) 및 하부 아암 (1104b) 은 여기서 설명하는 것처럼 웨이퍼 처리가 가능하게 근접 헤드부 (106a, 106b) 가 이동될 수 있도록 적절한 방식으로 구성될 수 있다. 웨이퍼 표면의 메니스커스를 형성하고 제어하기 위해 근접 헤드부(들)가 웨이퍼에 매우 근접하게 이동될 수 있는 한 임의의 적절한 방식으로 상기 시스템 (100) 이 구성될 수 있음을 또한 이해해야 한다. 예시적인 다른 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 는 아암의 제 2 단부에 의해 규정되는 축을 중심으로 회전하는 아암의 제 1 단부에 위치될 수 있다. 그러므로, 이러한 실시형태에서, 근접 헤드부는 웨이퍼 표면 위에서 원호모양으로 이동될 수 있다. 또다른 실시형태에서, 상기 아암은 회전 이동과 선형 이동의 조합으로 이동될 수 있다. 웨이퍼의 양측을 위한 근접 헤드부 (106) 가 도시되어 있지만, 웨이퍼의 한 측을 위한 단일 헤드부가 이용될 수도 있다. 근접 헤드부 (106) 가 사용되지 않은 측에서는, 예컨대, 웨이퍼 스크럽 브러시와 같은 다른 표면 준비 공정이 실시될 수 있다.
다른 실시형태에서, 시스템 (1100) 은 웨이퍼에 인접한 전이 표면을 갖는 근접 헤드부 도킹 스테이션을 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 유체 메니스커스는 제어된 그리고 관리된 상태에서 도킹 스테이션과 웨이퍼의 표면 사이에서 전이할 수 있다. 그리고, 웨이퍼의 일 측만을 처리하기 원한다면, 일 근접 헤드부를 구비한 하나의 아암을 이용할 수 있다.
도 11a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 처리 작업을 수행하는 근접 헤드부 (106) 를 보여준다. 일 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 가 웨이퍼 처리 작업을 수행하기 위해 웨이퍼 (108) 의 상부 표면 (108a) 에 매우 근접한 상태에서 이동한다. 웨이퍼 (108) 에 가해지는 유체의 종류에 따라, 웨이퍼 표면 (108a) 상에 근접 헤드부 (106) 에 의해 형성되는 유체 메니스커스 (140) 는 예컨대, 세척, 행굼 (rinsing), 건조, 에칭, 도금 등과 같은 적절한 웨이퍼 처리작업이 될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 근접 헤드부 (106) 가 웨이퍼 (108) 의 저부 표면 (108b) 을 처리하기 위해 이용될 수도 있음을 이해해야 한다. 일 실시형태에서, 유체 메니스커스가 상부 표면 (108a) 을 처리하는 동안 근접 헤드부 (106) 가 이동되도록, 웨이퍼 (108) 를 회전시킬 수 있다. 다른 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 가 웨이퍼 표면에 유체 메니스커스를 형성하는 동안 웨이퍼 (108) 를 그대로 지지할 수 있다. 그러면, 근접 헤드부가 웨이퍼 표면 위에서 이동 또는 스캔하고, 웨이퍼의 표면을 따라 유체 메니스커스를 이동시킨다. 또다른 실시형태에서, 유체 메니스커스가 웨이퍼 전체 표면을 둘러싸도록 근접 헤드부 (106) 를 크게 제조할 수 있다. 그러한 실시형태에서는, 웨이퍼 표면에 유체 메니스커스를 공급함으로써, 근접 헤드부의 이동없이도 웨이퍼의 전 표면이 처리될 수 있다.
일 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 는 원료 (source) 유입부 (1302, 1306) 및 원료 유출부 (1304) 를 포함한다. 그러한 실시형태에서, 질소 가스내 이소프로필 알코올 증기 (IPA/N2) 가 원료 유입부 (1302) 를 통해 웨이퍼 표면에 공급될 수 있고, 진공 (1312) 이 원료 유출부 (1304) 를 통해 웨이퍼 표면에 가해질 수 있으며, 처리유체 (1314) 가 원료 유입부 (1306) 를 통해 웨이퍼 표면에 공급될 수 있다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 표면 (108A) 에서 처리유체 (1314) 와 IPA/N2 (1310) 를 제거하기 위해 IPA/N2 (1310) 및 처리유체 (1314) 을 공급하고 또한 진공 (1312) 을 가하면, 유체 메니스커스 (140) 가 형성될 수 있다. 유체 메니스커스 (140) 는, 안정된 그리고 제어가능한 방식으로 웨이퍼 표면 (108a) 에서 이동될 수 있으며 근접 헤드부 (106) 와 웨이퍼 표면 사이에서 규정된 유체 층일 수 있다. 일 실시형태에서, 유체 메니스커스 (140) 는 처리유체 (1314) 의 일정한 공급 및 제거에 의해 규정될 수 있다. 유체 메니스커스 (140) 를 규정하는 유체층은 원료 유입부 (1306), 원료 유출부 (1304) 및 원료 유이부 (1302) 의 크기, 수, 형상 및/또는 패턴에 따라 적절한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다.
또한, 형성될 유체 메니스커스의 종류에 따라 진공, IPA/N2, 및 처리유체의 적절한 유속이 이용될 수 있다. 또다른 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 와 웨이퍼 사이의 거리에 따라, 유체 메니스커스 (106) 를 형성하고 이용할 때 IPA/N2 가 생략될 수 있다. 그러한 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 는 원료 유입부 (1312) 를 포함하지 않을 수 있고, 따라서, 원료 유입부 (1306) 에 의한 처리유체 (1314) 의 공급과 원료 유출부 (1304) 에 의한 처리유체 (1314) 의 제거만으로 유체 메니스커스 (140) 가 형성된다.
근접 헤드부 (106) 의 다른 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 의 처리표면 (원료 유입부와 원료 유출부가 위치하는 근접 헤드부의 영역) 은 형성되는 유체 메니스커스의 형태에 따라 적절한 지형 (topography) 을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 근접 헤드부의 처리표면은 주위 표면에서 함몰 또는 돌출해 있을 수 있다.
도 11b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부 (106) 의 일 부분의 평면도이다. 도 8b 를 참조하여 설명한 것처럼 근접 헤드부 (106) 의 구성은 예시적인 것으로 이해해야 한다. 그러므로, 처리유체가 웨이퍼 표면에 공급되고 웨이퍼표면에서 제거되어 웨이퍼 표면에 안정적인 유체 메니스커스가 형성될 수 있는 한, 유체 메니스커스를 형성하기 위해 근접 헤드부의 다른 구성이 이용될 수 있다. 또한, 위에서 설명한 것처럼, 근접 헤드부 (106) 의 다른 실시형태는 N2/IPA 를 이용하지 않고 근접 헤드부 (106) 가 유체 메니스커스 형성하도록 되어 있다면 원료 유입부 (1316) 를 가져야만 하는 것은 아니다.
일 실시형태의 평면도에서, 왼쪽에서 오른쪽으로, 한 세트의 원료 유입부 (1302), 한 세트의 원료 유출부 (1304), 한 세트의 원료 유입부 (1306), 한 세트의 원료 유출부 (1304) 그리고 한 세트의 원료 유입부 (1302) 가 있다. 그러므로, 근접 헤드부 (106) 와 웨이퍼 (108) 사이의 영역에 N2/IPA 와 처리 화학물질이 입력되면, 진공에 의해 N2/IPA 와 처리 화학물질이 웨이퍼 (108) 상에 잔류할 수도 있는 유체막 및/또는 오염물질과 함께 제거된다. 여기서 설명한 원료 유입부 (1302), 원료 유입부 (1306) 및 원료 유출부 (1304) 는 예컨대, 원형 개구, 삼각형 개구, 사각형 개구 등과 같은 적절한 유형의 기하학적 형태를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 원료 유입부 (1302, 1306) 및 원료 유출부 (1304) 는 원형 개구 를 가질 수 있다. 근접 헤드부 (106) 는 형성하려는 유체 메니스커스 (106) 의 크기 및 형상에 따라 적절한 크기, 형상 및/또는 형태를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 일 실시형태에서, 근접 헤드부는 웨이퍼의 반경보다 작게 연장될 수 있다. 다른 실시형태에서, 근접 헤드부는 웨이퍼의 반경보다 크게 연장될 수 있다. 또다른 실시형태에서, 근접 헤드부는 웨이퍼의 직경보다 크게 연장될 수 있다. 그러므로, 유체 메니스커스의 크기는, 임의의 주어진 시간에 처리하려는 웨이퍼 표면 영역의 크기에 따라 적절한 크기를 가질 수 있다. 또한, 웨이퍼 처리 작업에 따라 예컨대, 수평으로, 수직으로 또는 이들 사이의 다른 적절한 위치과 같이 적절한 배향으로 근접 헤드부 (106) 는 위치될 수 있음을 이해해야 한다. 근접 헤드부 (106) 는 1 이상의 유형의 웨이퍼 처리 작업이 수행될 수 있는 웨이퍼 처리 시스템으로 구체화될 수 있다.
도 11c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부 (106) 의 유입부/유출부 패턴을 보여준다. 이 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 는 원료 유입부 (1302, 1306) 및 원료 유출부 (1304) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 원료 유출부 (1304) 는 원료 유입부 (1306) 를 둘러싸고, 원료 유입부 (1302) 는 원료 유출부 (1304) 를 둘러쌀 수 있다.
도 11d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부 (106) 의 다른 유입부/유출부 패턴을 보여준다. 이 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 는 원료 유입부 (1302, 1306) 및 원료 유출부 (1304) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 원료 유출부 (1304) 는 원료 유입부 (1306) 를 둘러싸고, 원료 유입부 (1302) 는 원료 유출부 (1304) 를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
도 11e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드부 (106) 의 또다른 유입부/유출부 패턴을 보여준다. 이 실시형태에서, 근접 헤드부 (106) 는 원료 유입부 (1302, 1306) 및 원료 유출부 (1304) 를 포함한다. 일 실시형탱서, 원료 유출부 (1304) 는 원료 유입부 (1306) 를 둘러쌀 수 있다. 일 실시형태에서, IPA/N2 의 공급 없이 근접 헤드부 (106) 가 유체 메니스커스를 형성할 수 있기 때문에, 근접 헤드부 (106) 는 원료 유입부 (1302) 를 포함하지 않는다. 상기 설명한 유입부/유출부 패턴은 예시적이고, 안정적이고 제어가능한 유체 메니스커스가 형성될 수 있는 한 적절한 유형의 유입부/유출부 패턴이 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
몇몇의 바람직한 실시형태를 이용하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자가 전술한 상세한 설명 및 첨부 도면을 읽어보면, 다양한 변형, 부가, 치환 및 등가물을 이해할 수 있음을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 그러한 변형, 부가, 치환 및 등가물을 포함하는 것이다.
본 원에서 설명하는 장치 및 방법에 의하면, 웨이퍼 표면에 바람직하지 않은 유체 및 오염물질을 줄이면서 반도체 웨이퍼를 효과적으로 처리 (세척, 건조, 에칭, 도금 및 웨이퍼에서의 유체 공급 및/또는 제거의 최적의 제어를 포함하는 적절한 유형의 웨이퍼 처리) 할 수 있다. 결과적으로, 웨이퍼 처리 및 제조가 증가되어 효과적인 웨이퍼 처리로 인해 웨이퍼 수욜이 높아질 수 있다.

Claims (28)

  1. 기판의 표면에 공급되는 유체 메니스커스로 기판을 처리하기 위한 장치로서,
    기판의 가장자리에 인접하게 그리고 나란히 배향되도록 구성되고, 그 기판과 동일 평면상에 있으며, 또한 유체 메니스커스가 기판의 표면에 출입가능하도록 전이계면을 제공하는 도킹 표면으로서, 상기 전이계면은 상기 기판으로부터 이격되어 있는, 상기 도킹 표면;
    일 측면에서 상기 도킹 표면을 지지하고, 상기 전이계면을 규정하도록 제 2 측면이 연장되게 하는 쿠폰 메거진; 및
    상기 유체 메니스커스를 형성하는 적어도 하나의 근접 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도킹 표면은 유체 메니스커스를 위한 도킹 스테이션을 규정하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도킹 표면은 상기 전이계면을 규정하는 상기 제 2 측면에서 반경방향 외형을 갖고, 상기 도킹 표면의 상기 반경방향 외형은 상기 기판의 외주보다 작은 상기 기판의 세그먼트에서 상기 기판의 반경방향 외형에 맞도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 기판의 표면에 공급되는 유체 메니스커스로 기판을 처리하기 위한 장치로서,
    기판의 가장자리에 인접하게 그리고 나란히 배치되도록 구성되고, 그 기판과 동일 평면상에 있으며, 또한 유체 메니스커스가 기판의 표면에 출입가능하도록 전이계면을 제공하는 도킹 표면으로서, 상기 전이계면은 상기 기판으로부터 이격되어 있는, 상기 도킹 표면;
    일 측면에서 상기 도킹 표면을 지지하고, 상기 전이계면을 규정하도록 제 2 측면이 연장되게 하며, 상기 도킹 표면을 지지하기 위해 상부 및 저부를 포함하는 쿠폰 메거진; 및
    상기 유체 메니스커스를 형성하는 적어도 하나의 근접 헤드를 포함하고,
    상기 도킹 표면은 상기 전이계면을 규정하는 상기 제 2 측면에서 반경방향 외형을 갖고, 상기 도킹 표면의 상기 반경방향 외형은 상기 기판의 외주보다 작은 상기 기판의 세그먼트에서 상기 기판의 반경방향 외형에 맞도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 도킹 표면은 석영 재료인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 도킹 표면은 친수성 재료인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 쿠폰메거진을 지지하도록 구성된 쿠폰메거진 마운트부; 및
    상기 기판이 상기 도킹 표면으로부터 이격되고 동일 평면상에 있도록 상기 기판을 위치시키는 롤러들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판과 동일 평면상에 있도록 상기 도킹 스테이션을 이동시키도록 구성된 레벨링 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 레벨링 기구는 상기 도킹 스테이션을 수직으로 이동시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 레벨링 기구는 볼 멈춤쇠를 수직으로 이동시키도록 되어 있는 스크루를 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 쿠폰메거진은 관측용 창을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 유체 메니스커스로 기판을 처리하는 장치로서,
    도킹 스테이션을 지지하는 쿠폰 조립체로서, 상기 도킹 스테이션은 상기 기판의 반경방향 세그먼트에 대한 전이계면을 규정하는 만곡된 도킹 표면을 갖는, 상기 쿠폰 조립체;
    상기 쿠폰 조립체를 지지하는 쿠폰메거진 마운트부로서, 상기 기판의 표면에 대해 인접 및 동일 평면상의 배향으로 상기 도킹 스테이션의 상기 만곡된 도킹 표면을 지지하도록 규정되는, 상기 쿠폰메거진 마운트부; 및
    상기 유체 메니스커스를 형성하는 적어도 하나의 근접 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 쿠폰메거진 마운트부의 일부이며, 만곡된 도킹 표면을 동일 평면상의 배향으로 배치하도록 상기 도킹 스테이션의 조정을 제공하는 레벨링 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 도킹 스테이션은 개구를 규정하는 내측부 및 외측부를 가지며, 상기 외측부는 상기 쿠폰 조립체에 연결되는 측면들 및 상기 만곡된 도킹 표면을 포함하는 일 측면을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 도킹 스테이션은 상기 기판의 두께와 일치하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 쿠폰 조립체는 상부 및 저부를 포함하고, 상기 상부 및 저부는 상기 쿠폰 조립체에 연결되는 측면들을 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 인접 배향은 상기 기판과 상기 만곡된 도킹 표면 사이에 간격을 규정하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 간격은 0.001 mm 와 0.1 mm 사이인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 도킹 표면으로부터 이격되고 동일 평면상의 배향이 되도록 상기 기판을 위치시키는 롤러들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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