KR102025450B1

KR102025450B1 - 웨이퍼 형상 물품 처리방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR102025450B1
Application number: KR1020147016572A
Authority: KR
Inventors: 케이 키노시타; 필립 엥게쎄르
Original assignee: 램 리서치 아게
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2019-09-25
Also published as: TW201334100A; KR20140097397A; US9136155B2; US20130127102A1; TWI621195B; WO2013072819A1

Abstract

웨이퍼 형상 물품 (wafer-shaped article) 처리방법 및 디바이스 (device) 는 척 핀 (chuck pins) 에의 마모를 감소시키면서 웨이퍼 시프트 (wafer shift) 이 수행되도록 하는 신규한 클램핑 메커니즘 (clamping mechanism) 을 활용한다. 웨이퍼 형상 물품은 웨이퍼 형상 물품 주변에 위치된 복수의 핀들을 갖는 스핀 척 (spin chuck) 상에서 회전된다. 핀들 각각은 서비스 위치 (service position) 에서 웨이퍼 형상 물품의 방사상 안쪽 및 위로 연장되는 헤드 부분 (head portion) 을 갖는다. 가스는 스핀 척에 대향하는 웨이퍼 형상 물품의 표면 상에 핀들의 헤드 부분들과 접촉하도록 웨이퍼 형상 물품을 상측으로 변위시킬 만큼 충분한 흐름 레이트로 공급된다. 이는 핀들의 헤드 부분들에 대해 웨이퍼 형상 물품을 클램핑하게 한다. 다만, 핀들은 상측을 향하는 웨이퍼 표면 상에서 웨이퍼 형상 물품과 접촉하며 웨이퍼 형상 물품은 가스 흐름에 의해서 오직 밑으로부터 지지 된다.

Description

웨이퍼 형상 물품 처리방법 및 디바이스 {METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING WAFER SHAPED ARTICLES}

본 발명은 반도체 웨이퍼들과 같은, 웨이퍼-형상 물품들을 처리하기 위한 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼들은 에칭 (etching) , 세정 (cleaning) , 폴리싱 (polishing) 및 재료 증착과 같은 다양한 표면 처리 프로세스들을 받는다. 그러한 처리들을 수용하도록, 단일 웨이퍼는 회전 가능한 캐리어 (rotatable carrier) 와 결합된 척 (chuck) 에 의한 하나 이상의 처리 유체 노즐 (treatment fluid nozzle) 들에 관하여 지지될 수 있으며, 상기 회전 가능한 캐리어는 미국 특허 번호 4,903,717 및 5,513,668에 예시로 기술된다.

그러한 척들은 웨이퍼의 에지 (edge) 에 위치된 핀들의 원형 열 (circular series) 을 포함한다. 그러한 핀들은 웨이퍼들을 척 상에 중심에 있도록 하고 (center), 그것의 측방향 (lateral) 움직임을 제한한다. 또한 그러한 핀들은 몇몇의 설계들에 있어서 웨이퍼를 척 위의 특정 거리에 홀딩 (hold) 할 수 있다. 예를 들어, 공동 소유된 미국 특허 공개 번호 2011/0151675 (WO 2011/073840 에 대응함) 에서, 핀들은 웨이퍼 에지를 잡고 척의 표면 상의 고정된 거리에 웨이퍼를 유지시키는 역할을 하는 버섯 형상의 헤드 (head) 를 갖는다.

상기 출원에서 논의되듯이, 핀들에 의해 접촉된 것들을 포함하는 웨이퍼 에지의 특정 영역들은 몇몇의 프로세스들에서 웨이퍼 에지의 다른 영역들보다 상이한 프로세스 조건들을 경험할 수 있다. 그것에 반대로 작용하도록, 그러한 프로세스 동안 웨이퍼로 하여금 제한된 각도 범위에 걸쳐 핀들의 원형 열에 대해 회전하도록 하는 "웨이퍼 시프트" (wafer shift) 를 수행하는 것이 바람직하다.

미국 특허 공개 번호 2011/0151675 에서, 프로세스 동안 스핀 척 (spin chuck) 을 잠시 가속하거나 감속함으로써 웨이퍼 시프트가 수행되었으며, 이는, 척바디와 통합된 링 기어 사이의 상대적인 움직임을 야기하며, 이는, 링 기어의 관성으로 인해 척 바디와 핀들을 그것들의 방사상으로 내측의 서비스 위치로부터 그것들의 방사상 외측의 로딩 (loading) 및 언로딩 (unloading) 위치까지 이동시키도록 제공된다. 그러므로, 척과 링기어의 상대적인 움직임은 핀들로 하여금 웨이퍼 에지 상의 그들의 그립 (grip) 을 잠시 완화하도록 하며, 그로써 웨이퍼 이동이 발생하도록 허용한다.

하지만, 종래의 웨이퍼 시프트 동안 발생하는 웨이퍼와 핀들 사이의 상대적인 움직임은 핀들 상에 과도한 마모 (excessive wear) 를 야기하고 그것들의 유효 수명 (service life) 을 상당히 감소시킨다. 또한, 이르게 마모된 핀들은 웨이퍼를 균등하게 잡지 않고, 그러한 스핀 척들에서 사용되는 상대적으로 높은 분당회전수 (rpm) 에서 웨이퍼 파손 (wafer breakage) 의 발생 정도 (incidence) 가 증가하게 될 수 있다.

본 발명자들은 웨이퍼 시프트에 의해 야기되는 핀 마모 문제를 완화시키기 위한 새로운 방법들과 장치들을 밝혀왔으며, 그렇게 해서 현재 사용중인 디바이스 보다 웨이퍼 형상 물품을 다르게 지지하기 위한 더 일반적인 적용의 장치 및 방법들을 강구해왔다.

그러므로, 하나의 측면에서, 본 발명은 웨이퍼 형상 물품 처리방법과 관련이 있으며, 웨이퍼 형상 물품의 주변에 위치된 복수의 핀들을 포함하는 스핀 척 상에서 웨이퍼 형상 물품을 회전시키는 단계를 포함한다. 복수의 핀들 각각은 핀들의 서비스 위치에서 웨이퍼 형상 물품의 방사상 내측 및 위로 연장된 헤드 부분을 포함한다. 가스는 핀들의 헤드 부분과 접촉하도록 웨이퍼 형상 물품을 상측으로 변위시킬 (displace) 만큼 충분한 흐름 레이트 (flow rate) 로 스핀 척에 대향하는 웨이퍼 형상 물품의 표면 상으로 공급된다. 가스를 공급함으로써 웨이퍼 형상 물품은 핀들의 헤드 부분들에 대하여 클램핑 (clamp) 된다. 핀들은 상측을 향하는 웨이퍼 표면 상에서만 웨이퍼 형상 물품과 접촉하며 웨이퍼 형상 물품은 오직 가스에 의해서 아래로부터 지지된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 웨이퍼 형상 물품과 복수의 핀들의 상대적인 회전을 허용하도록, 스핀 척에 대향하는 웨이퍼 형상 물품의 표면 상으로 공급되는 가스의 흐름 레이트는 복수의 핀들과의 접촉하지 않게 웨이퍼 형상 물품이 하강하는 레이트로 감소된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 스핀 척 상으로 웨이퍼 형상 물품의 로딩을 허용하도록, 스핀 척 상에서 웨이퍼 형상 물품을 회전시키는 단계에 앞서, 핀들의 헤드 부분들이 완전히 웨이퍼 형상 물품의 직경 밖에 배치되는 로딩 위치 (loading position) 로 복수의 핀들이 이동된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 복수의 핀들이 서비스 위치에 있을 때 복수의 핀들의 헤드 부분들과 웨이퍼 형상 물품이 접촉하는 높이로 웨이퍼 형상 물품을 들어올리지 않고 아래로부터 웨이퍼 형상 물품을 지지하기 위하여, 복수의 핀들이 로딩 위치에 있는 동안 감소된 흐름 레이트로 웨이퍼 형상 물품의 하면에 가스가 공급된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 복수의 핀들 각각은 각 헤드 부분으로부터 하측으로 연장된 넥 부분 (neck portion) 을 포함하며, 웨이퍼 형상 물품이 스핀 척 상에서 중앙에 위치된 경우 복수의 핀들의 넥 부분들과 접촉하지 않도록 핀들의 서비스 위치의 넥 부분들은 전체적으로 웨이퍼 형상 물품의 직경의 외부에 위치된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 핀들의 헤드 부분들과 접촉하도록 웨이퍼 형상 물품을 상측으로 변위시킬 만큼 충분한 흐름 레이트는 100-500 l/min, 바람직하게는 200-400 l/min, 그리고 더 바람직하게는 약 300 l/min 이다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 복수의 핀들과의 접촉하지 않도록 웨이퍼 형상 물품이 하강되는 흐름 레이트는 5-40 l/min, 바람직하게는 10-30 l/min, 그리고 더 바람직하게는 10-20 l/min 이다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 웨이퍼 형상 물품이 핀들의 헤드 부분들에 대하여 클램핑되는 경우, 스핀 척은 1000-1800 rpm, 바람직하게는 1200-1600 rpm, 그리고 더 바람직하게는 약 1500 rpm 의 속도로 회전되며; 복수의 핀들과의 접촉하지 않도록 웨이퍼 형상 물품이 하강되는 경우, 스핀 척은 100-800 rpm, 바람직하게는 200-600 rpm, 더 바람직하게는 300-500 rpm, 그리고 가장 바람직하게는 약 400 rpm 의 속도로 회전된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 가스는 질소이다.

다른 측면에서, 본 발명은 웨이퍼 형상 물품 처리 디바이스 (device) 와 관련이 있으며, 스핀 척의 회전 축에 중심축을 가지는 (centered) 미리 결정된 (predetermined) 직경의 웨이퍼 형상 물품을 수용하도록 구성된 (adapted) 스핀 척을 포함한다. 스핀 척은 방사상 바깥쪽의 로딩 위치 및 언로딩 위치로부터 방사상 안쪽의 서비스 위치로 이동 가능한 핀들의 원형 열을 포함한다. 가스 공급기 (gas supply) 는 스핀 척에 대향하는 웨이퍼 형상 물품의 표면 상에 영향을 주기 위하여 미리 결정된 흐름 레이트로 스핀 척에 가스를 제공한다. 핀들 각각은 서비스 위치에서 미리 결정된 직경 이내로 연장된 헤드 부분과 서비스 위치에서 미리 결정된 직경 밖으로 배치된 넥 부분을 포함한다. 핀들의 헤드 부분들은 미리 결정된 흐름 레이트로의 가스 공급 동안 클램핑 위치 (clamped position) 에서 상측으로의 변위에 대하여 웨이퍼 형상 물품을 한정한다. 핀들의 넥 부분들은 클램핑 위치로부터 웨이퍼 형상 물품의 하측으로의 움직임을 막지 않는다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시예에서, 디바이스는 스핀 척에 대향하는 웨이퍼 형상 물품의 표면 상에 영향을 주기 위하여 미리 결정된 흐름 레이트 및 미리 결정된 흐름 레이트에 상대적으로 감소되고 웨이퍼 형상 물품이 핀들의 원형 열에 대하여 하강되는 제2 유속 각각으로 스핀 척에 가스를 제공하기 위하여 가스 공급기를 제어하는 마이크로프로세서 (microprocessor) 를 구비한다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시예에서, 미리 결정된 흐름 레이트는 100-500 l/min, 바람직하게는 200-400 l/min, 그리고 더 바람직하게는 약 300 l/min 이다. 제2 흐름 레이트는 5-40 l/min, 바람직하게는 10-30 l/min 이고 더 바람직하게는 10-20 l/min 이다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시예에서, 핀들의 원형 열은, 상기 미리 결정된 직경에 상기 핀들의 상기 넥 부분들이 인접하는 센터링 위치 (centering position) 로 상기 서비스 위치의 방사상 안쪽으로 이동가능하다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시예에서, 마이크로프로세서는 미리 결정된 흐름 레이트로 가스가 공급되는 동안 스핀 척이 제1 속도로 회전되고, 제2 흐름 레이트로 가스가 공급되는 동안 스핀 척이 제1 속도보다 낮은 제2 속도로 회전되도록 스핀 척의 회전 속도를 제어한다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시예에서, 제1 속도는 1000-1800 rpm, 바람직하게는 1200-1600 rpm, 그리고 더 바람직하게는 약 1500 rpm 이다. 제2 속도는 100-800 rpm, 바람직하게는 200-600 rpm, 더 바람직하게는 300-500 rpm, 가장 바람직하게는 약 400 rpm 이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부되는 도면을 참조하여 후술된 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 보면 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일 웨이퍼 습식 처리 (single wafer wet processing) 를 위한 디바이스 1의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 스핀 척의 일부분의 더 상세한 사시도이다.
도 3은 도 1의 스핀 척의 축단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 핀 (60) 의 사시도이다.
도 5a는 로딩 위치/언로딩 위치의 핀 (60) 을 도시한 도 3의 V 부분의 확대도이다.
도 5b는 핀 (60) 의 헤드 부분에 대하여 웨이퍼 (W) 가 아직 클램핑되지 않았을 때 서비스 위치의 핀을 보여주는 도 3의 V 부분의 확대도이다.
도 5c는 핀 (60) 의 헤드 부분에 대하여 웨이퍼 (W) 가 클램핑되었을 때 서비스 위치의 핀을 보여주는 도 3의 V 부분의 확대도이다.

도 1에서 웨이퍼 (W) 는 오로지 가스 쿠션 (cushion of gas) 에 의해서 스핀 척 (2) 상에 밑으로부터 지지되고, 본 명세서에서 이하 설명될 핀에 의해서 스핀 척 (2) 의 위로부터 클램핑된다. 프로세스 액체 (processing liquid) 는 프로세스 액체 공급기 (4) 로부터 디스펜서 (dispenser) 를 통해 웨이퍼 상으로 분배된다. 모터 (5) 는 스핀 척이 회전하도록 구동시키며, 가스 공급기 (6) 는 웨이퍼 (W) 의 하면에 영향을 주기 위하여 가스를 제공한다. 프로세스 액체 공급기 (4) , 모터 (5) 및 가스 공급기 (6) 는, 본 명세서에서 더 상세히 설명된 바와 같이, 마이크로프로세서 (7) 를 통해 제어된다. 일반적으로, 단일 웨이퍼 습식 프로세싱를 위한 프로세스 모듈 (process module) (1) 은 일반적인 마이크로프로세서 (7) 에 의해 제어되고 평행하게 작동하는 스핀 척 (2) 들의 그룹을 포함한다.

공동 소유된 미국 특허 공개 번호 2011/0151675 (WO 2011/073840에 해당함) 에서 더 충분히 설명된 바와 같이, 링 (50) 은 프로세스 액체가 웨이퍼의 하면 또는 웨이퍼의 에지 (edge) 표면의 미리 결정된 양보다 많게 처리하는 것을 방지하도록 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스핀 척 (1) 은 세 개의 기초 바디 엘리먼트 (element) 로서 하부 부분 (10) , 중앙 부분 (20) 및 상부 부분 (30) 을 포함한다. 하부 기초 바디 엘리먼트 및 중앙 기초 바디 엘리먼트는 나사들로 함께 고정되는 것이 바람직하며 하나의 나사가 도면부호 15로 도시된다.

링 (50) 은 탑재 나사들 (mounting screws) (51) 에 의해 척에 탑재된다. 링은 클램핑 핀들 (60) 로 하여금 링 (50) 을 통과하여 척의 상부 면 위로 연장되도록 허용하는 개구부들을 가진다. 6 개의 포켓들 (pockets) 은 (예를 들어, 미국 특허 번호 5,762,391에 설명된 바와 같은) 에지에만 접촉하는 그리퍼 (edge-contact-only gripper) 가 척으로부터 웨이퍼를 제거하거나 척 상으로 웨이퍼를 위치시키도록 링 내로 형성된다.

중앙 부분 (20) 과 상부 부분 (30) 사이에 깨끗한 압축 가스 (clean pressurized gas) (예를 들면, 질소) 로 채워질 수 있는 공간 (25) 이 있다. 공간 (25) 내의 압축 가스는 동심으로 (concentrically) 배열된 3개의 어레이들 (arrays) : 내부 노즐 어레이 (32) , 중앙 노즐 어레이 (33) 및 외부 노즐 어레이 (34) 의 노즐들을 통하여 흐른다. 노즐들 (32, 33, 34) 을 통해 배기되는 가스는 가스 쿠션을 제공하며, 가스 쿠션 상에 웨이퍼가 뜨고, 가스 쿠션은 베르누이 원리 (Bernoulli principle) 를 통해 웨이퍼를 스핀 척에 고정시키는 것을 보조할 수도 있다.

도 3에서, 톱니 기어 링 (toothed gear ring) (73) 이 도시되고, 톱니 기어 링 (73) 은 핀 (60) 각각의 기저에 제공된 톱니를 맞물림으로써 클램핑 핀들 (60) 을 일제히 구동시킨다. 톱니 기어 링 (73) 은 스프링들 (미도시) 에 의해 폐쇄된 위치 내에 지지된다 (held) . 도시된 실시예에서, 스핀 척은 6개의 클램핑 핀들 (60) 의 원형 열을 포함하나, 클램핑 핀의 개수는 적게는 3개이거나 많게는 12개가 될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 핀들 (60) 각각은 웨이퍼의 처리 동안 웨이퍼를 스핀 척 (2) 에 클램핑하는 역할을 하는 확장된 헤드 (62) 를 가진다. 링 (50) 은 핀들 (60) 로 하여금 링을 통과하고 링의 움직임의 편심 범위 (도 3 참조) 를 통해 피봇팅 (pivot) 하도록 허용하는 홀 (hole) 들을 포함한다. 톱니 기어 (73) 는 핀들의 움직임을 언로딩 위치 및 로딩 위치로부터 서비스 위치까지 제어한다.

특히, 도 5a에 도시된 로딩 위치 및 언로딩 위치에서, 확장된 헤드들 (64) 이 웨이퍼 (W) 의 주변에 의해 설명되는 원의 직경 밖에 전체적으로 놓이도록 핀들 (60) 은 링 기어 (73) 에 의해서 터닝된다. 그러므로, 핀들 (60) 의 이 위치에서 웨이퍼 (W) 는, 예를 들어 상술한 에지에만 접촉하는 그리퍼를 사용함으로써 회전 척으로부터 로딩 되거나 언로딩 될 수 있다.

로딩 및 언로딩하는 동안, 웨이퍼 (W) 의 하면이 스핀 척 (2) 과 접촉하지 않도록 유지시키기 충분하지만, 핀들 (60) 의 넥 (neck) 부분 (64) 의 높이 위로 웨이퍼를 들어올리기 충분하지 않은, 상대적으로 낮은 가스 흐름이 웨이퍼 (W) 의 하면으로 공급된다. 이 상대적으로 낮은 가스 흐름은 예를 들어 5-40 liter/min, 바람직하게는 10-30 l/min 그리고 더 바람직하게는 10-20 l/min 의 질소 가스의 흐름일 수도 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (W) 가 스핀 척 (2) 상으로 로딩된 후, 핀들 (60) 은 링 기어 (73) 에 의해 핀들의 서비스 위치로 일제히 터닝된다. 이 위치에서, 핀들 (60) 의 헤드 부분들 (62) 은 웨이퍼 (W) 의 외측 주변에 의해 설명되는 원으로 돌출되며, 즉, 핀들은 위로부터 웨이퍼 (W) 와 중첩된다.

그러나, 핀들 (60) 은, 도 5b에 도시된 서비스 위치에서 핀들 (60) 의 넥 부분들 (64) 이 작은 갭 "a" 에 의해서 웨이퍼 (W) 로부터 이격되어 유지되는 공동 소유된 미국 특허 공개번호 2011/0151675에 설명된 핀들 (56) 과 다르다. 그러므로 핀들 (60) 은 웨이퍼 (W) 를 위한 아래에 있는 (subjacent) 지지대를 제공하지 않거나, 헤드 부분들 (62) 을 통해 위쪽으로 경사진 표면 상 이외에 웨이퍼 (W) 와 접촉하지 않는다.

그 다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이 헤드 부분들 (62) 에 대하여 웨이퍼를 클램핑하고, 스핀 척 (2) 에 대하여 웨이퍼 (W) 를 들어올리기 충분한, 더 높은 흐름 레이트의 가스가 웨이퍼 (W) 의 하면으로 공급된다. 실제로, 100-500 l/min 의 흐름 레이트에서, 바람직하게는 200-400 l/min, 그리고 더 바람직하게는 약 300 l/min 에서 질소 가스를 사용하는 것이 또 다시 바람직하다. 웨이퍼 (W) 는, 핀들 (60) 에 의해 그립되지 않고, 오히려 아래에 있는 가스 흐름의 힘에 의해서 핀들 (60) 에 대하여 클램핑되므로, 신규한 방식으로 홀딩된다.

반대로, 가스 흐름이 더 이상 웨이퍼를 들어올리지 않는 높이로 감소될 때, 핀들 (60) 웨이퍼 (W) 의 하강에 대한 아무런 저항을 제공하지 않고, 핀들 (60) 의 넥 부분들 (64) 은 서비스 위치에서 웨이퍼 (W) 와 접촉하지 않는다.

그러므로, 상기와 같이 이 신규한 홀딩 기술은 또한 스핀 척 상에서 웨이퍼 형상 물품의 처리 동안 웨이퍼 이동에 영향을 주도록 훌륭한 메커니즘을 제공한다. 즉, 웨이퍼 (W) 의 로딩 및 언로딩과 관계없이, 웨이퍼 이동은 단순히 웨이퍼 (W) 의 하면으로의 가스 흐름 레이트를, 도 5b에 도시된 바와 같이 웨이퍼 (W) 가 핀들 (60) 의 헤드 부분들 (62) 과의 접촉되지 않게 하강하는 높이까지 감소시킴으로써, 영향을 받을 수 있다. 이때, 웨이퍼 (W) 와 핀들 (60) 사이에 아무런 접촉이 없으므로, 웨이퍼 (W) 의 관성으로 인해 웨이퍼 (W) 와 핀들 (60) 사이에 상대적인 회전이 발생한다.

웨이퍼 이동의 범위는, 웨이퍼에 낮은 가스 흐름 레이트가 가해지는 시간 동안 스핀 척의 회전 속도를 변화시키는 것뿐만 아니라, 낮은 가스 흐름 레이트의 지속 기간을 변화시킴으로서 조정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 웨이퍼 (W) 가 높은 가스 흐름에 의해서 핀들 (60) 에 대하여 클램핑되는 일반적인 처리 동안, 스핀 척은 종종 1000-1800 rpm 의 상대적으로 높은 rpm, 바람직하게는 1200-1600 rpm, 그리고 더 바람직하게는 약 1500 rpm 으로 회전된다.

반면에, 웨이퍼 이동에 영향을 주기 위하여 도 5b에 도시된 위치로 웨이퍼를 하강시키도록 가스 흐름을 감소시키면, 스핀 척의 회전 속도는 또한 100-800 rpm의 속도로, 바람직하게는 200-600 rpm, 더 바람직하게는 300-500 rpm, 그리고 가장 바람직하게는 약 400 rpm으로 감소된다. 예를 들어, 질소 가스 흐름이 5초 동안 300 l/min (도 5c) 의 흐름레이트로부터 10 l/min (도 5b) 로 감소되면, 300mm 반도체 웨이퍼의 주변을 따라 측정된 웨이퍼 이동의 양은 스핀 척이 200 rpm으로 회전될 때 약 5mm로부터 스핀 척이 600 rpm으로 회전될 때 35mm로 거의 선형적으로 변화한다.

또한, 웨이퍼 이동의 범위가 가스 흐름 레이트와 반대로 변화하도록, 웨이퍼 이동 동안 10-30 l/min의 흐름 레이트 범위가 가장 바람직하며, 현저히 높은 흐름 레이트에서 상대적으로 작은 웨이퍼 이동이 발생함에 반하여 낮은 흐름 레이트에서 재현 가능하게 (reproducibly) 웨이퍼 이동을 수행하는 것은 어렵다.

또한, 웨이퍼 이동의 범위는, 약간의 시간으로부터 바람직하게 약 10초까지의 지속기간과 함께, 낮은 속도의 가스 흐름의 시간에 따라 변화한다. 웨이퍼 이동이 발생하기 충분하지 않은 약간의 시간 하에서, 웨이퍼 이동이 10초 보다 현저히 길게 지속되면, 웨이퍼 이동의 범위는 너무 클 수 있는 반면에, 효과는 형편없이 재현 가능하다.

Claims

웨이퍼 형상 물품 (wafer-shaped article) 처리방법으로서,
스핀 척 (spin chuck) 상에서 웨이퍼 형상 물품을 회전시키는 단계로서,
상기 스핀 척은 웨이퍼 형상 물품의 주변에 위치된 복수의 핀들을 포함하며, 상기 복수의 핀들 각각은 상기 핀들의 서비스 위치 (service position) 에서 상기 웨이퍼 형상 물품의 방사상 내측 및 위로 연장된 헤드 부분 (head portion) 을 포함하는, 상기 웨이퍼 형상 물품을 회전시키는 단계; 및
상기 웨이퍼 형상 물품이 상기 핀들의 상기 헤드 부분들에 대하여 클램핑되게 상기 핀들의 상기 헤드 부분과 접촉하도록 상기 웨이퍼 형상 물품을 상측으로 변위시킬 만큼 충분한 흐름 레이트로 상기 스핀 척에 대향하는 상기 웨이퍼 형상 물품의 표면 상에 가스를 공급하는 단계를 포함하며,
상기 핀들은 상측으로 지향된 웨이퍼 표면들 상에서만 상기 웨이퍼 형상 물품과 접촉하며 상기 웨이퍼 형상 물품은 오직 상기 가스에 의해서만 아래로부터 지지되는, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
제1 항에 있어서,
상기 웨이퍼 형상 물품과 상기 복수의 핀들의 상대적인 회전을 허용하도록, 상기 스핀 척에 대향하는 상기 웨이퍼 형상 물품의 표면 상으로 공급되는 상기 가스의 흐름 레이트를 상기 복수의 핀들과 접촉하지 않게 상기 웨이퍼 형상 물품이 하강하는 레이트로 감소시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
제1 항에 있어서,
상기 스핀 척 상으로 상기 웨이퍼 형상 물품의 로딩 (loading) 을 허용하도록, 상기 스핀 척 상에서 상기 웨이퍼 형상 물품을 회전시키는 단계에 앞서, 상기 핀들의 상기 헤드 부분들이 완전히 상기 웨이퍼 형상 물품의 직경 밖에 배치되는 로딩 위치 (loading position) 로 상기 복수의 핀들을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
제3 항에 있어서,
상기 복수의 핀들이 상기 서비스 위치 (service position) 에 있을 때 상기 복수의 핀들의 상기 헤드 부분들과 상기 웨이퍼 형상 물품이 접촉하는 높이로 상기 웨이퍼 형상 물품을 들어올리지 않고 아래로부터 상기 웨이퍼 형상 물품을 지지하기 위하여, 상기 복수의 핀들이 상기 로딩 위치에 있는 동안 감소된 흐름 레이트로 웨이퍼 형상 물품의 하면에 가스를 공급하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 핀들 각각은 각 헤드 부분으로부터 하측으로 연장된 넥 부분 (neck portion) 을 포함하며, 상기 웨이퍼 형상 물품이 상기 스핀 척 상에서 중앙에 위치된 경우 상기 복수의 핀들의 상기 넥 부분들과 접촉하지 않도록, 상기 핀들의 서비스 위치의 상기 넥 부분들이 완전히 상기 웨이퍼 형상 물품의 직경의 외부에 위치되는, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
제1 항에 있어서,
상기 핀들의 상기 헤드 부분들과 접촉하도록 상기 웨이퍼 형상 물품을 상측으로 변위시킬 만큼 충분한 흐름 레이트는 100 내지 500 l/min 인, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
제2 항에 있어서,
상기 복수의 핀들과 접촉하지 않도록 상기 웨이퍼 형상 물품이 하강되는 흐름 레이트는 5 내지 40 l/min 인, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
제2 항에 있어서,
상기 웨이퍼 형상 물품이 상기 핀들의 상기 헤드 부분들에 대하여 클램핑되는 경우, 상기 스핀 척은 1000 내지 1800 rpm 의 속도로 회전되며; 상기 복수의 핀들과 접촉하지 않도록 상기 웨이퍼 형상 물품이 하강되는 경우, 상기 스핀 척은 100 내지 800 rpm 의 속도로 회전되는, 웨이퍼 형상 물품 처리방법
제1 항에 있어서,
상기 가스는 질소인, 웨이퍼 형상 물품 처리방법.
스핀 척의 회전 축에 중심축을 가지는 미리 결정된 직경의 웨이퍼 형상 물품을 수용하도록 구성된 상기 스핀 척으로서,
상기 스핀 척은 방사상 바깥쪽의 로딩 위치 및 언로딩 위치로부터 방사상 안쪽의 서비스 위치로 이동 가능한 핀들의 원형 열을 포함하는, 상기 스핀 척; 및
상기 스핀 척에 대향하는 웨이퍼 형상 물품의 표면 상에 영향을 주기 위하여 미리 결정된 흐름 레이트로 상기 스핀 척에 가스를 제공하는 가스 공급기를 포함하고,
상기 핀들의 헤드 부분들이 상기 미리 결정된 흐름 레이트로의 가스 공급 동안 클램핑 위치 (clamped position) 에서 상측으로의 변위에 대하여 상기 웨이퍼 형상 물품을 한정하며, 상기 핀들의 넥 부분들이 상기 클램핑 위치로부터 상기 웨이퍼 형상 물품의 하측으로의 움직임을 막지 않도록, 상기 핀들 각각은 상기 서비스 위치에서 상기 미리 결정된 직경 이내로 연장된 상기 헤드 부분과 상기 서비스 위치에서 상기 미리 결정된 직경 밖에 배치된 상기 넥 부분을 포함하는, 웨이퍼 형상 물품 처리 디바이스.
제10 항에 있어서,
상기 스핀 척에 대향하는 상기 웨이퍼 형상 물품의 표면 상에 영향을 주기 위하여 상기 미리 결정된 흐름 레이트 및 상기 미리 결정된 흐름 레이트에 상대적으로 감소되고 상기 웨이퍼 형상 물품이 상기 핀들의 원형 열에 대하여 하강되는 제2 흐름 레이트 각각으로 상기 스핀 척에 가스를 제공하기 위하여 상기 가스 공급기를 제어하는 마이크로프로세서 (microprocessor) 를 더 포함하는, 웨이퍼 형상 물품 처리 디바이스.
제11 항에 있어서,
상기 미리 결정된 흐름 레이트는 100 내지 500 l/min 이고; 상기 제2 흐름 레이트는 5 내지 40 l/min 인, 웨이퍼 형상 물품 처리 디바이스.
제10 항에 있어서,
상기 핀들의 원형 열은, 상기 미리 결정된 직경에 상기 핀들의 상기 넥 부분들이 인접하는 센터링 위치 (centering position) 로 상기 서비스 위치의 방사상 안쪽으로 이동가능한, 웨이퍼 형상 물품 처리 디바이스.
제11 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 상기 미리 결정된 흐름 레이트로 가스가 공급되는 동안 상기 스핀 척이 제1 속도로 회전되고, 상기 제2 흐름 레이트로 가스가 공급되는 동안 상기 스핀 척이 상기 제1 속도보다 낮은 제2 속도로 회전되도록 상기 스핀 척의 회전 속도를 제어하는, 웨이퍼 형상 물품 처리 디바이스.
제14 항에 있어서,
상기 제1 속도는 1000 내지 1800 rpm 이고; 상기 제2 속도는 100 내지 800 rpm 인, 웨이퍼 형상 물품 처리 디바이스.