KR102101139B1 - 웨이퍼 형상 물품들의 액체 처리를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 방법 및 장치에 있어서, 스핀 척은 미리 결정된 방향으로 웨이퍼-형상 물품을 홀드하기 위해 제공되고, 여기서 웨이퍼-형상 물품의 하부 표면은 스핀 척의 상부 표면으로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진다. 적어도 하나의 적외선 히터를 포함하는 가열 어셈블리는, 스핀 척 상에 장착되는 경우, 스핀 척의 상부 표면 위로 그리고 웨이퍼-형상 물품 아래로 장착된다. 가열 어셈블리는 스핀 척의 회전에 대하여 정지되어 있다.

Description

웨이퍼 형상 물품들의 액체 처리를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LIQUID TREATMENT OF WAFER SHAPED ARTICLES}
본 발명은 웨이퍼-형상 물품들의 액체 처리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
액체 처리는 습식 에칭 및 습식 세정 모두를 포함하고, 여기서 처리될 웨이퍼의 표면적은 액체 처리로 젖게 되고, 웨이퍼의 층은 그로 인하여 제거되거나 불순물들이 그로 인하여 제거된다. 액체 처리를 위한 디바이스는 미국 등록 특허 제4,903,717호에서 설명된다. 이 디바이스에서, 액체의 분배는 웨이퍼에 전해진 회전 운동에 의해 어시스트될 수도 있다.
디스크-형상 물품의 표면을 건조하기 위한 기법들은 반도체 산업에서 생산 프로세스들 (예를 들어, 전-포토 세정, 후-CMP-세정, 및 후 플라즈마 세정) 동안 실리콘 웨이퍼를 세정하는 단계 이후 통상적으로 사용된다. 그러나, 이러한 건조 방법들은 컴팩트 디스크들, 포토 마스크들, 레티클들, 자기 디스크들 또는 평판 디스플레이들과 같은 다른 플레이트-같은 물품들에 대해 적용될 수도 있다. 반도체 산업에서 사용되는 경우, 건조 방법은 유리 기판들 (예를 들어, 실리콘-온-절연체 (silicon-on-insulator) 프로세스들), Ⅲ-Ⅴ 기판들 (예를 들어, 갈륨 아스나이드 (GaAs)) 또는 집적 회로들을 생산하는데 사용되는 임의의 다른 기판 또는 캐리어에도 적용될 수도 있다.
다양한 건조 방법들은 반도체 웨이퍼 표면 상에서 헹굼수의 표면 장력을 감소시키도록 이소프로필 알코올 (isopropyl alcohol) 을 이용하는 몇몇 반도체 산업에 알려져 있다. 예를 들어, 미국 등록 특허 제5,882,433호를 참조. 가열된 이소프로필 알코올의 사용을 수반하는, 그러한 방법들에서의 향상들은, 공동 양수된 특허 출원 WO 제2011/007287호와 (2010년 10월 28일에 출원된) 미국 특허 출원 번호 제12/914,802호에 설명되어 있다.
그러나, 그러한 건조 프로세스 동안 뿐만아니라 다른 액체 처리들 동안에도, 반도체 웨이퍼들 상에 형성된 초현미경 구조들에서 패턴 붕괴를 방지하기 위한 향상된 방법들을 발전시킬 필요가 남아있다. 회전하는 웨이퍼의 표면에 걸쳐 방사상 외측으로 이동하는 액체의 표면 장력이 웨이퍼 표면 상에 형성된 초현미경 구조들에 대한 손상력 또는 파괴력을 인가하는 경우, 패턴 붕괴가 발생할 수 있다.
반도체 웨이퍼들의 직경이 증가하는 경우, 패턴 붕괴의 문제점은 더 심각해진다. 예를 들어, 현재 세대의 단일 웨이퍼 습식 프로세싱 기법은 300㎜ 직경 웨이퍼들에 대해 설계되지만, 이전 세대의 기법은 200㎜ 웨이퍼들에 대해 설계되었고 다음 세대는 450㎜ 또는 그 이상의 직경의 웨이퍼들에 대해 설계될 수도 있다.
특히, 웨이퍼 직경이 증가할수록, 웨이퍼의 중심 지역에 인가되는 지점에서의 액체와 액체가 웨이퍼의 주변부로 방사상 외측으로 이동한 후의 동일한 액체 사이의 온도 차이도 증가될 것이다.
또한, 초현미경 구조들의 애스펙트비가 계속 증가하는 경우, 패턴 붕괴의 문제점은 더 심각해진다. 또한, 이는 반도체 디바이스들의 제조에서 진행 중인 경향이며, 일반적으로 디바이스 치수들을 줄이기 위한 압력이 수평 레이아웃에 더 인가되고 두께 방향으로 더 적게 인가되기 때문이다.
웨이퍼를 가열하기 위한 적외선 히터들을 갖춘 전통적인 장치는 적외선 가열 램프들의 석영 튜브들을 수용하도록 이뤄진 접근들에 의해 제한된다. 예를 들어, 미국 등록 특허 제5,965,047호에서, 두 세트의 적외선 램프들, 웨이퍼와 함께 회전하는 웨이퍼 아래의 적외선 램프, 및 웨이퍼에 비하여 상대적으로 정지된 웨이퍼 위의 다른 적외선 램프가 있다. 그러한 배열은 복잡하고, 게다가 웨이퍼로 가스와 액체의 전달을 더 복잡하게 만든다.
본 발명은, 중심에 비하여 주변부에서의 회전하는 웨이퍼 표면의 더 높은 선형 속도 때문에 그것이 웨이퍼-형상 물품의 주변부를 향하여 방사상 외부로 이동하는 경우, WO 제2011/007287호 및 미국 특허 출원번호 제12/914,802호에 설명된 것과 같은 기법들이, 웨이퍼-형상 물품의 상부 측의 중심 영역 내에 분배된 가열된 액체가 충분히 냉각되는 범위에서 패턴 붕괴를 방지하는데 완전히 효율적이지 않을 수도 있다는 인식 상의 일부에 기초된다.
따라서, 회전하는 기판의 상측 상에 분배된 가열된 매체들을 이용하는 건조 프로세스 동안, 이용된 매체는 균일하게 냉각되지 않는다. 중심으로부터 에지까지 냉각 프로세스는 증가하는 주변 속도로 인해 매우 증가할 것이다. 이는 냉각 매체의 더 높은 표면 장력으로 인해 패턴 붕괴를 구조화하도록 유도할 수 있다.
게다가, 문제들에 대항하도록 웨이퍼에 보충적 열을 인가하는 경우, 바람직한 프로세스 온도로 신속하게 도달할 수 있도록, 그리고 그 후에 주위 온도로 신속하게 냉각할 수 있도록, 웨이퍼를 가열하는 것이 바람직하다.
인식은, 일 양상에서, 미리 결정된 방향으로 웨이퍼-형상 물품을 홀드하기 위한 스핀 척으로서, 웨이퍼-형상 물품의 하부 표면은 스핀 척의 상부 표면으로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진, 스핀 척, 및 스핀 척의 상부 표면 위에 장착된 적어도 하나의 적외선 히터를 포함하고 스핀 척 상에 장착되는 경우 웨이퍼-형상 물품 아래에 있는 가열 어셈블리로서, 가열 어셈블리는 스핀 척의 회전에 대하여 정지되어 있는, 가열 어셈블리를 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치에 관한, 본 발명으로 유도하였다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 장치는, 스핀 척 상에 위치된 웨이퍼-형상 물품의 아래쪽으로 향하는 표면 상으로 유체를 위쪽으로 향하게 하기 위한 적어도 하나의 노즐을 포함하는, 하부 노즐 어셈블리를 더 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 가열 어셈블리는 하부 노즐 어셈블리의 하우징과 통합되는 하우징을 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 스핀 척은 스핀 척에 의해 홀드될 웨이퍼-형상 물품의 주변부 에지와 인게이지할 수 있도록 (engageable) 위치된 일련의 주변부의 위쪽으로 돌출하는 그리핑 (gripping) 엘리먼트들을 더 포함하고, 위쪽으로 돌출하는 그리핑 엘리먼트들 각각은 스핀 척의 회전 축에 평행한 축에 대하여 피봇 (pivot) 가능하다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 각각의 위쪽으로 돌출하는 그리핑 엘리먼트들은, 웨이퍼-형상 물품을 인게이지하는 방사상 내측 위치로부터 웨이퍼-형상 물품을 릴리즈하는 방사상 외측 위치로 그리핑 엘리먼트의 피봇 시 이동 가능한 이심 그리퍼를 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 장치는 반도체 웨이퍼들의 단일 웨이퍼 습식 프로세싱에 대한 프로세스 모듈이다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 가열 어셈블리는 곡선형 구성을 갖는 적어도 하나의 관형 적외선 가열 엘리먼트를 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 적어도 하나의 관형 적외선 가열 엘리먼트는 700으로부터 1300㎚까지의 범위에서 최대 피크로 적외선 복사를 방출한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 적어도 하나의 관형 적외선 가열 엘리먼트는 적어도 하나의 관형 적외선 가열 엘리먼트의 하측 상에 반사 코팅을 포함하고, 그로 인하여 상기 가열 어셈블리의 위쪽으로 적외선 복사를 향하게 하도록 한다.
다른 양상에서, 본 발명은, 웨이퍼-형상 물품의 제1 표면이 아래쪽을 향하고 스핀 척의 상부 표면으로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어지고, 적외선 가열 어셈블리가 웨이퍼-형상 물품과 상기 스핀 척의 상부 표면 사이에 위치되는, 미리 결정된 방향으로 스핀 척 상에 웨이퍼-형상 물품을 위치시키는 단계를 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스에 관한 것이다. 처리 유체는, 스핀 척에서 웨이퍼-형상 물품을 회전시키는 단계 동안, 적어도 하나의 상부 노즐로부터 위쪽을 향하는 웨이퍼-형상 물품의 제2 표면 상으로 처리 액체를 디스펜싱 (dispensing) 한다. 적외선 가열 어셈블리는, 디스펜싱하는 단계 동안, 적외선 가열 어셈블리로 웨이퍼-형상 물품을 가열되고, 적외선 가열 어셈블리는 스핀 척과 웨이퍼-형상 물품의 회전에 대하여 정지된 것으로 유지된다.
본 발명에 따른 프로세스의 바람직한 실시예들에서, 가열 어셈블리는 곡선형 구성을 갖는 적어도 하나의 관형 적외선 가열 엘리먼트를 포함한다.
본 발명에 따른 프로세스의 바람직한 실시예들에서, 웨이퍼-형상 물품은 실리콘 기판을 포함하고, 적어도 하나의 관형 적외선 가열 엘리먼트는 700부터 1300㎚까지 범위에서 최대 피크로 적외선 복사를 방출한다.
본 발명에 따른 프로세스의 바람직한 실시예들에서, 스핀 척 상에 웨이퍼-형상 물품을 위치시키는 단계는 각각 일련의 그리핑 엘리먼트들로 웨이퍼 형상 물품의 주변부 에지를 인게이징하는 단계를 포함하고, 그리핑 엘리먼트들 각각은 스핀 척의 회전 축에 평행한 축에 대하여 피봇 가능한 몸체를 포함한다.
본 발명에 따른 프로세스의 바람직한 실시예들에서, 웨이퍼-형상 물품의 제1 표면 상에 디스펜싱된 처리 유체는 이소프로필 알코올을 포함하는 액체이고, 가열 어셈블리는 50 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 80℃, 그리고 보다 바람직하게는 65 내지 75℃의 범위 내의 온도로 웨이퍼-형상 물품을 가열한다.
본 발명에 따른 프로세스의 바람직한 실시예들에서, 이소프로필 알코올을 포함하는 액체는 30℃ 초과, 그리고 바람직하게는 60℃ 초과하는 온도로 가열된다.
첨부되는 도면들을 참조하면, 본 발명의 다른 목적들, 피처들 및 이점들은 본 발명의 바람직한 실시예들의 후속 상세한 설명을 읽은 후 보다 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 척의 위에서의 개략적인 사시도이다;
도 2는 도 1의 실시예의 상단 플랜 뷰 (plan view)이다;
도 3은 파선으로 나타난 것과 같은 위치에서 웨이퍼와 함께, 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 이루어진, 도 1 및 도 2에서 묘사된 척을 통한 부분 축 절단면이다;
도 4는 도 3에서 지정된 상세부분 Ⅳ의 확대도이다;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 척의 위에서의 개략적인 사시도이다; 및
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ면을 따라 절단된 척과 함께, 상이한 각 방향으로부터의 도 6의 실시예의 개략적인 사시도이다.
도면들을 인용하면, 도 1 및 도 2는, 주 표면들이, 수평의 20°내 또는 수평으로 배치된 것이 바람직한, 미리 결정된 방향으로 스핀 척 위에서 웨이퍼를 홀드하는 스핀 척 (1) 을 묘사한다. 예를 들어, 스핀 척 (1) 은, 미국 등록 특허 제4,903,717호에 예로 설명된 것처럼, 베르누이 (Bernoulli) 원리에 따라 동작하는 척일 수도 있다.
척 (1) 은, 본 실시예에서 여섯 개이고, 10-1부터 10-6으로 지정된, 일련의 그리핑 (gripping) 핀들을 포함한다. 그리핑 핀 (10-1 내지 10-6) 은, 웨이퍼가 척의 측면으로 미끄러져 나가는 것을 방지한다. 또한, 본 실시예에서, 그리핑 핀 (10-1 내지 10-6) 의 상부 부분들은 웨이퍼 (W) 에 기저 지지부를 제공하고, 따라서, 척은 베르누이 원리에 따라 동작할 필요가 없고, 웨이퍼 아래의 가스 쿠션을 공급하도록 구성될 필요가 없다. 특히, 각 그리핑 핀은, 일반적으로 원통형 핀 베이스의 회전 축에 대하여 상쇄되는 축을 따라, 원통형 핀 베이스로부터 수직으로 연장하는 최상부 그리핑 부분을 포함한다. 게다가, 아래 더 상세하게 설명된 것처럼, 상부 그리핑 부분들은 웨이퍼의 주변부 에지를 수용하도록 설계되는 차단기 또는 측면 리세스 (recess) 를 포함한다.
도면들에 보여지지 않았더라도, 스핀 척은 프로세스 챔버에 의해 둘러쌓여질 수도 있고, 공동-양수된 미국 등록 특허 제7,837,803호 (WO 제2004/084278호에 대응) 에 설명된 것처럼 다단계 프로세스 챔버일 수도 있다. 미국 등록 특허 제6,536,454호의 도 4에 관하여 설명된 것처럼, 스핀 척은, 정지된 주변 챔버에 대하여 축방향으로 척을 이동시킴으로써, 또는 축 방향으로-정지된 척에 대하여 축 방향으로 주변 챔버를 이동시킴으로써, 선택된 단계에 위치될 수 있다.
또한, 척 (1) 은 척 상에 장착된 웨이퍼의 하측을 가열하기 위한 가열 어셈블리 (assembly) (2) 를 포함한다. 가열 어셈블리 (2) 는 웨이퍼 (W) 의 아래쪽-정면에 유체들을 공급하는 정지된 노즐 헤드 (20) 와 통합된다.
가열 어셈블리 (2) 는 곡선형 적외선 가열 엘리먼트 (12) 를 포함하고, 상보적 형상의 리세스를 갖는 하우징 (14) 내로 수용된다. 본 실시예에서, 가열 어셈블리 (2) 의 형태는 그 윤곽의 외형에서 스쿠바 마스크 (scuba mask) 와 유사하다. 이하의 본 명세서에 설명된 것과 같이, 가열 어셈블리 (2) 가 회전하는 척과 회전하는 웨이퍼에 대하여 정지된 채로 남아있으므로, 가열 엘리먼트들의 주위 분포는, 주요한 설계 고려사항인 웨이퍼의 반경에 걸친 가용한 가열 전력으로, 가열 어셈블리를 설계하는 경우, 무시될 수도 있다.
바람직하게, 가열 엘리먼트 (12) 는 단일 곡선형 엘리먼트이다; 그러나, 또한, 선형 또는 곡선형일 수도 있는, 복수의 가열 엘리먼트를 가열 어셈블리에 제공하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.
또한, 장치 상에서 수행되는 프로세스의 특정한 필요 조건들에 따라, 그리고 웨이퍼의 상이한 지역들로 적외선 복사의 전달을 튜닝하도록, 가열 엘리먼트 또는 엘리먼트들 (12) 은 다수의 구역들에서 개별적으로 제어 가능한 것이 바람직하다.
하우징 (14) 은 본 실시예의 디스펜싱 (dispensing) 어셈블리를 형성하는 정지된 노즐로 통합된다. 도 3에서 더 상세하게 도시되는 것과 같이, 디스펜싱 어셈블리는, 아래 설명된 것과 같이, 노즐이 가열 어셈블리의 커버를 관통하는 비-회전 (정지된) 노즐 헤드 (20) 를 포함한다. 본 실시예에서, 세 개의 노즐들 (22, 24, 26) 은 노즐 헤드를 통하여 돌출된다. 이 노즐들을 공급하는 파이프들은 상이한 유체 소스들에 각각 연결된다. 예를 들어, 노즐 (22) 은 탈이온수를 공급할 수도 있고, 중심 노즐 (24) 은 건조 질소 가스를 공급할 수도 있고, 노즐 (26) 은 프로세스 액체를 공급할 수도 있다. 노즐 (22, 24, 26) 들은 웨이퍼의 아래쪽 정면을 향한다.
파이프 (30) 는 중심으로 배열되고 가스 소스에 연결된다. 질소 또는 초청정 (ultra clean) 공기와 같은 가스는 노즐 (24) 에, 그리고 웨이퍼의 아래쪽-정면 상에 파이프 (30) 를 통해 유도된다. 또한, 파이프 (30) 는 히터 어셈블리 (12) 의 하측과 스핀 척 (1) 의 상부 표면 사이의 공간 (32) 에 정화 가스로서 질소 또는 초청정 공기를 공급할 수도 있다.
또한, 도 3은, 가열 어셈블리가 척 (1) 의 회전하는 상부 표면으로부터 뿐만 아니라 오버레이 (overlay) 웨이퍼 (W) 모두로부터 떨어지도록, 가열 어셈블리 (2) 가 캔틸레버 (cantilever) 방식으로 장착되는 것을 도시한다. 따라서, 하우징 (14) 은, 하우징이 척의 회전 표면들 또는 웨이퍼와 접촉하지 않을 만큼 충분히 딱딱하다.
스핀 척 (1) 은 (도 3에 개략적으로 도시된) 중공-샤프트 모터 (40) 의 회전자에 장착되고, 정지된 노즐 헤드 (20) 는 스핀 척 (1) 의 중심 개구부를 통해 관통한다. 중공-샤프트 모터 (40) 의 고정자는 (도 3에 개략적으로 도시된) 장착 플레이트 (42) 에 장착된다. 노즐 헤드 (20) 및 장착 플레이트 (42) 는 (도 3에 개략적으로 도시된) 동일한 정지된 프레임 (44) 에 장착된다.
그리핑 엘리먼트들 (10-1 내지 10-6) 은 이심적 (eccentrically) 으로 장착된 그리퍼 (gripper) 들로 제공된다. 그리핑 엘리먼트들은, 모든 그리핑 엘리먼트들와 인게이지된 기어 이빨 (16) 에 의해 그리핑 엘리먼트들의 원통형 축들에 대하여 공동으로 회전된다. 따라서, 이심 그리퍼들은 웨이퍼 (W) 가 릴리즈되는 방사상 외부의 개방된 위치로, 웨이퍼 (W) 가 확보된 방사상 내부의 폐쇄된 위치 사이에서 함께 이동된다. 그리핑 엘리먼트들 (10-1 내지 10-6) 은 (대응하는 제WO 2009/010394호, 또는 2009년 12월 18일에 출원된 공동-양수된 미국 특허 출원번호 제12/642,117호에 설명된 것과 같은) 공동-양수된 미국 특허 출원번호 제12/668,940호에 설명된 것과 같이 만들어질 수 있다. 따라서, 그리핑 엘리먼트들 (10-1 내지 10-6) 은 웨이퍼 (W) 에 접촉하는 이심 최상부를 포함하며, 베이스의 중심 축에 대한 회전축 이동을 위하여 장착된 베이스로부터 돌출된다. 특히, 링 기어 (16) 는, 척의 상부 몸체의 하측 상의 중심에 위치되고, 각각의 핀들 (10-1 내지 10-6) 의 베이스 상에 형성된 기어 이빨과 함께 링 기어의 주변 기어 이빨을 통해 동시에 인게이지한다. 핀들 (10-1 내지 10-6) 은, 제공되는 적어도 3 개 및 바람직하게는 6 개의 핀들 (10) 로, 스핀 척 (1) 의 주변부에 대해 균등하게 분포된다.
공동-양수된 미국 등록 특허 제7,891,314호 (대응하는 WO 제06/008236호) 에서 예시적으로 설명된 것과 같이, 상부 액체 디스펜서 (50) 는 위로부터 처리 액체를 공급하고, 다양하고 상이한 처리 액체들을 디스펜싱하기 위한 복수의 상이한 액체 디스펜싱 노즐들을 포함할 수 있다. 바람직하게 상부 액체 디스펜서 (50) 는, 웨이퍼가 스핀 척 상에서 회전되는 경우, 웨이퍼 (W) 의 전체 위쪽 정면 위로 처리 액체를 확산시키는 것을 돕도록, 웨이퍼 (W) 를 방사상으로 옮길 수 있다.
도 4의 세부사항에서, 웨이퍼 (W) 는 가열 어셈블리 (2) 의 상부 표면 위에 위치되는 것이 관찰될 수 있다. 반면, 가열 어셈블리 (2) 의 하부 표면은 갭 (32) 에 의해 척 (1) 의 상부 표면으로부터 떨어진다. 따라서, 척 (1) 과 웨이퍼 (W) 가 일치하여 회전되는 경우, 하우징 (14) 이 정지된 노즐 (20) 과 통합되는, 가열 어셈블리 (2) 는 정지된 채로 남아 있는다.
하우징 (14) 은, 적외선 가열 엘리먼트 (12) 에 의해 생성되는 적외선 복사에 대해 고 투과도 (즉, 고 전달도) 를 갖는 물질의 플레이트 (18) 에 의해 덮인다. 바람직하게, 플레이트 (18) 는 석영 유리로부터 형성된다. 바람직하게, 플레이트 (18) 는, 덮이지 않으면 프로세스 액체들이 가열 엘리먼트 (12) 와 접촉할 수도 있는 하우징 (14) 으로부터 뜨거운 이소프로필 알코올과 같은 프로세스 액체들을 배제하도록, 하우징 (14) 에 액체-방지 시일 (seal) 을 형성한다.
바람직하게, 본 실시예에서 가열 엘리먼트 (12) 는 아르곤 가스의 주위에서, 쌍둥이 벽 석영 튜브 (34) 내부에 봉합되는 한 쌍의 텅스텐 가열 코일들 (36) 을 포함하는, 쌍둥이 벽 석영 튜브 (34) 를 형성한다. 게다가, 바람직하게, 가열 엘리먼트 (12) 는, 가열 엘리먼트 (12) 에 의해 생성되는 적외선 복사를 반사하는 물질인, 코팅 또는 코팅 하부 반쪽 상의 층을 포함한다. 코팅 (38) 은, 예를 들어, 금과 같은, 금속이거나, 불투명한 인조 석영 물질의 필름과 같은, 비금속일 수 있다.
바람직하게, 본 실시예에서 가열 엘리먼트 (12) 는 1000㎚ ±300㎚에서 최대 피크로 적외선 복사를 방출한다. 파장들은, 종종 본 장치에서 처리될 웨이퍼의 물질일 것인, 실리콘에 의해 고 흡수 영역에 대응된다. 바람직하게, 적외선 히터는 선택되고 동작되므로, 그 결과 적외선-스펙트럼이 방출되고, 실리콘 웨이퍼의 실리콘은 적외선-복사의 적어도 50%를 흡수한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예는, 대응하는 하우징 (14') 에 동봉된, 대략 U-형태의 적외선 가열 엘리먼트 (12') 를 포함하는 가열 어셈블리 (2') 를 포함한다. 도 6은, 하우징 (14') 에 적외선 가열 엘리먼트 (12') 를 위한 시일 동봉을 형성하는, 적소에 투명 석영 유리의 커버 (18') 를 도시한다. 그렇지 않으면, 도 5 및 도 6의 실시예는 후속 실시예들에 관하여 설명된 것과 같다.
이어서, 웨이퍼 (W) 를 처리하기 위한 프로세스가 설명될 것이다. 웨이퍼 (W), 예를 들어, 300㎜ 실리콘 웨이퍼는, 도 1 내지 도 4의 스핀 척 (1) 상에 위치되고, 그리핑 엘리먼트들 (10-1 내지 10-6) 에 의해 고정적으로 홀드된다. 스핀 척은 예를 들어, 500rpm의 스핀 속도로 회전된다. 가열된 이소프로필 알코올을 포함하는 건조 액체는 노즐 (50) 을 통해 1500ml/min의 체적 흐름으로 웨이퍼 상부 표면의 중심에 공급된다. 동시에, 적외선 가열 어셈블리 (2) 는 목표된 온도로 웨이퍼를 가열하도록 활성화된다.
72℃의 온도로 인가된 이소프로필 알코올 용액들을 이용하여 건조하는 경우, 300㎜ 웨이퍼가 약 65℃의 온도로 동질적으로 가열될 수 있고, 이는 애스펙트비가 10:1을 초과하는 웨이퍼 상에 형성된 현미경 구조들의 패턴 붕괴를 방지하도록 제공될 수 있는 파일럿 (pilot) 테스트들을 통해 발견되었다. 보다 일반적으로, 본 발명에 따른 장치는, 바람직한 적외선 가열 엘리먼트들에 대한 2 내지 4kW의 가열 에너지 범위에 대응하는, 50 내지 100℃의 웨이퍼 가열 온도 범위 넘어로 바람직하게 이용된다.
게다가, 본 발명에 따른 장치는 ±5℃의 반복재현성 정확도, ±5℃의 웨이퍼 온도 균일도, 및 단지 약 5초의 웨이퍼 가열 및 냉각 시간 각각을 달성할 수 있다.
본 발명이 다양한 선호된 실시예들에 관하여 설명되는 동안, 실시예들이 본 발명을 도시만 하도록 제공되고, 첨부된 청구항들의 진실한 범위와 사상에 의해 부여되는 보호의 범위를 한정하는 명목으로 사용되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치에 있어서,
    미리 결정된 방향으로 웨이퍼-형상 물품을 홀드하기 위한 스핀 척으로서, 상기 스핀 척은 링-형상 플레이트를 포함하고, 상기 웨이퍼-형상 물품의 하부 표면은 상기 링-형상 플레이트로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진, 상기 스핀 척; 및
    상기 웨이퍼-형상 물품이 상기 스핀 척 상에 장착되는 경우 상기 웨이퍼-형상 물품 아래에 그리고 상기 링-형상 플레이트 위에 장착된 가열 어셈블리로서, 상기 가열 어셈블리는 상기 스핀 척의 회전에 대하여 정지되어 있는, 상기 가열 어셈블리를 포함하고,
    상기 스핀 척은 상기 스핀 척에 의해 홀드되는 상기 웨이퍼-형상 물품의 주변부 에지와 인게이지 (engage) 하도록 위치한 일련의 주변부의 위쪽으로 돌출하는 그리핑 (gripping) 엘리먼트들을 포함하고, 그리고
    상기 가열 어셈블리는 상기 링-형상 플레이트와 상기 웨이퍼-형상 물품 사이에 배치된, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스핀 척 상에 위치된 상기 웨이퍼-형상 물품의 아래쪽으로 향하는 표면 상으로 유체를 위쪽으로 향하게 하기 위한 적어도 하나의 노즐을 포함하는 하부 노즐 어셈블리를 더 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열 어셈블리는 상기 하부 노즐 어셈블리의 하우징과 통합되는 하우징을 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위쪽으로 돌출하는 그리핑 엘리먼트들 각각은 상기 스핀 척의 회전 축에 평행한 축에 대하여 피봇가능한 (pivotable), 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위쪽으로 돌출하는 그리핑 엘리먼트들 각각은, 상기 웨이퍼-형상 물품을 인게이지하는 방사상 내측 위치로부터 상기 웨이퍼-형상 물품을 릴리즈하는 (release) 방사상 외측 위치로 상기 그리핑 엘리먼트의 피봇 시 이동가능한 이심 그리퍼를 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 반도체 웨이퍼들의 단일 웨이퍼 습식 프로세싱을 위한 프로세스 모듈에 포함되는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가열 어셈블리는 평면 어레이로 배치된 적어도 하나의 가열 엘리먼트를 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트는 700으로부터 1300 ㎚까지의 범위에서 최대 피크를 갖는 복사를 방출하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 평면 어레이는 복사를 상기 가열 어셈블리의 위쪽으로 향하게 하도록 구성되는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  10. 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스에 있어서,
    미리 결정된 방향으로 스핀 척 상에 웨이퍼-형상 물품을 위치시키는 단계로서, 상기 웨이퍼-형상 물품의 제1 표면이 아래쪽을 향하고 상기 스핀 척의 링-형상 부분으로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어지고, 가열 어셈블리가 상기 웨이퍼-형상 물품과 상기 링-형상 부분 사이에 위치되고, 상기 웨이퍼-형상 물품은 상기 스핀 척에 의해 홀드되는 상기 웨이퍼-형상 물품의 주변부 에지와 인게이지하도록 위치한 일련의 주변부의 위쪽으로 돌출하는 그리핑 엘리먼트들에 의해 홀드되고, 그리고 상기 가열 어셈블리는 상기 링-형상 부분과 상기 웨이퍼-형상 물품 사이에 배치되는, 상기 웨이퍼-형상 물품을 위치시키는 단계,
    상기 스핀 척에서 상기 웨이퍼-형상 물품을 회전시키는 동안, 적어도 하나의 상부 노즐로부터 위쪽으로 향하는 상기 웨이퍼-형상 물품의 제2 표면 상으로 처리 유체를 디스펜싱 (dispensing) 하는 단계; 및
    상기 디스펜싱하는 단계 동안, 상기 가열 어셈블리로 상기 웨이퍼-형상 물품을 가열하는 단계로서, 상기 가열 어셈블리는 상기 스핀 척과 상기 웨이퍼-형상 물품의 회전에 대하여 정지된 것으로 유지되는, 상기 웨이퍼-형상 물품을 가열하는 단계를 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가열 어셈블리는 평면 어레이로 배치된 적어도 하나의 가열 엘리먼트를 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 웨이퍼-형상 물품은 실리콘 기판을 포함하고, 그리고
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트는 700부터 1300㎚까지 범위에서 최대 피크를 갖는 복사를 방출하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 스핀 척 상에 상기 웨이퍼-형상 물품을 위치시키는 단계는 일련의 그리핑 엘리먼트들 각각과 상기 웨이퍼-형상 물품의 주변부 에지를 인게이징하는 단계를 포함하고, 상기 위쪽으로 돌출하는 그리핑 엘리먼트들 각각은 상기 스핀 척의 회전 축에 평행한 축에 대하여 피봇 가능한 몸체를 포함하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 웨이퍼-형상 물품의 상기 제1 표면 상에 디스펜싱된 상기 처리 유체는 이소프로필 알코올을 포함하는 액체이고, 상기 가열 어셈블리는 50 내지 100℃의 범위 내의 온도로 상기 웨이퍼-형상 물품을 가열하는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스.
  15. 제14항에 있어서,
    이소프로필 알코올을 포함하는 상기 액체는 30℃ 초과하는 온도로 가열되는, 웨이퍼-형상 물품을 처리하기 위한 프로세스.
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