KR19990063545A

KR19990063545A - 웨이퍼 표면 세정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR19990063545A
Application number: KR1019980059879A
Authority: KR
Inventors: 샤오밍 진; 시안 제이 닝
Original assignee: 피터 토마스; 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 1999-07-26
Also published as: JPH11288913A; CN1221976A; EP0928013A2; CN1185691C; EP0928013A3; KR100566645B1; US5865901A; TW426555B

Abstract

본 발명은 마이크로 일렉트로닉스 제조에 사용되는 기판(13)의 표면(12)으로부터 오염 물질을 제거하기 위한 기판 세정 장치(10) 및 방법에 관한 것이다. 상기 세정 장치(10)는 상기 기판(13)의 표면(12)상의 적어도 하나의 오염 물질(11)을 탐지하여 매핑하는 물질 탐색기(15) 및 어떤 경로(18)를 따라 세정제의 제어된 충돌 스트림(17)을 정확하게 투여하도록 형성되고 디멘션되는 투여기(16)를 포함한다. 제어기(20)가 상기 맵 장치(15)와 투여기(16)에 결합되며, 탐지된 오염 물질(11)이 상기 기판 표면(12)으로부터 물질(11)의 국부화된 충돌 및 제거를 허용하기 위해 상기 충돌 스트림(17)의 경로(18)에 위치되도록 상기 충돌 스트림(17)을 제어한다.

Description

웨이퍼 표면 세정 장치 및 방법

본 발명은 일반적으로 표면 세정 장치에 관한 것으로서, 특히 국부화된 세정을 위해 입자 위치 맵 정보를 사용하는 민감한 마이크로 일렉트로닉스 표면 세정 장치에 관한 것이다.

전자 산업분야에서의 지속적인 경향은 더 작고, 더 얇은 집적 회로(IC) 패키지에 대한 필요성에 의해 흥미가 유발되어져 회로 밀도가 점차 증가하고 있다. 결과적으로, 이런 IC 패키지의 제조는 인접한 회로들 사이의 감소되는 간격 때문에 점차 어려워지고 있다. 이러한 크기 감소와 더불어, 여러가지 프로세스 제한이 IC 제조를 더욱 힘들게 하고 있다. 예를 들면, 집적 회로의 제조와 프로세싱 동안 바람직하지 않은 오염 입자(0.10 마이크로미터 이상만큼 작은 먼지 입자 또는 수분 방울과 같은)의 존재 또는 발생이 종종 물리적 결함 또는 다른 품질 제어 문제를 일으킬 수 있다. 이런 문제들은 마이크로 일렉트로닉스 산업 분야에서 상당한 수율 감소의 원인을 제공한다. 이것은 특히 반도체 웨이퍼 프로세싱의 기하학적 형태가 0.35㎛의 선폭으로 0.1 마이크로미터(㎛)에 접근하는 경우 반도체 제조에서 문제가 되기 쉽다.

IC 또는 마이크로 일렉트로닉스 회로 제조는 모두 극히 깨끗한 환경하에서 수행되어야 하는 많은 프로세싱 단계들을 요구한다. 그러나, 극히 작은 양의 오염물이 마이크로 회로에 치명적인 결함을 발생할 수 있고, 어떤 때에는 회로를 완성하는데 요구되는 많은 단계들 동안 발생할 수 있다. 따라서, 주기적인 웨이퍼 세정이 경제적 제조 수율을 유지하는데 필요하다.

적어도 3가지의 종래 기술들이 현재 전자 산업 분야에서 기판 표면을 세정하는데 사용되고 있다(예를 들어, 습식 세정, 가스 또는 액체 분사 스트림 세정 및 에어러졸 세정). 제거될 입자의 크기에 의존하여, 특정 기술이 다른 것보다 더욱 효과가 있을 수 있다. 예를 들면, 아래에서 기술될 바와 같이, 약 50,000 옹스트롬(Å) 이상의 직경을 가지는 오염 입자는 분사 스트림과 에어러졸 기술에 사용되는 충돌하는 가스, 유체 또는 고체로부터의 운동량 전달 기술이 더욱 적당할 수 있다. 약 50,000Å보다 더 작은 입자에 대해서는 습식 세정의 화학적 또는 용매 용해 기술이 더욱 효과가 있다. 더욱이, 화학적으로 결합한 오염 미립자는 고체의 결합 에너지와 비교하여 더 높은 접착 에너지를 가진다. 이들은 대부분의 세정 기술에 의해 제거하기 어렵고 습식 세정 기술을 사용하여 스퍼터링하거나 또는 분해해야 한다. 물리적으로 결합한 오염 입자는 일반적으로 충돌하는 가스, 유체 또는 고체, 스프레이에 사용된 개념, 초음파 및 에어러졸 세정으로부터의 운동량 전달에 의해 제거될 수 있다.

간략하게, 용매 또는 화학적 세정으로 알려진 습식 세정 기술은 표면으로부터 오염막을 제거하기 위하여 용매 또는 화학적 배쓰에 전체 기판(예를 들면, 웨이퍼 또는 평면 패널)을 담금으로써 수행된다. 용매는 이들이 분해할 수 있는 재료에 대해 선택적이기 때문에, 목표된 오염물을 제거하기 위해 적당한 용매가 선택되어야 한다. 또한 화학적 용액은 유기막, 이온성 불순물 및 약 3,000 Å만큼 작은 입자를 제거하기 위하여 높은 에너지의 음파를 발생하는 메가소닉 또는 초음파 세줴와 결합될 수 있다.

이런 기술과 연관된 한가지 문제점은 용매 또는 화학적 용액으로 사용된 작용제가 극도로 순수하고 깨끗해야 한다는 것인데, 이는 매우 어렵고 비용이 많이 든다. 부가적으로, 작용제가 사용됨에 따라 점진적으로 더욱 오염되기 시작하며, 그러므로 주기적으로 교환하여야 한다. 주기적인 작용제 교환의 실패는 세정 프로세스의 효율성을 감소시키는 오염물의 재증착을 초래한다. 더욱이, 기판 표면상의 입자 오염물의 국부성, 양 및/또는 밀도와 무관하게, 전체 웨이퍼가 오염물을 제거할 수 있게 담가져야 한다. 따라서, 배쓰 용액이 상당히 더러운 경우에 기판 표면은 습식 세정 이전보다 더 많은 오염물 흔적을 보일 것이다.

이미 지시된 바와 같이, 다음의 2가지 방법은 기판 표면으로부터 오염 입자를 제거하기 위한 수단으로서 운동량 전달 기술을 사용한다. 예를 들면, 가스 또는 액체 분사 스프레이 세정은 미리 결정된 각도에서 기판 표면을 스프레이하기 위하여 가압된 프레온, 여과된 질소 또는 탈이온수를 사용한다. 가스 분사 세정은 현재 실리콘 웨이퍼로부터 상당히 큰 입자를 세정하는데 사용되고 일반적으로 약 50,000Å 이하의 입자를 제거하기에는 비효율적이다. 더 작은 입자의 제거는 통상 표면에 입자를 지탱하려는 접착력이 입자 직경에 비례하고 입자를 제거하려는 입자에 의한 공기역학적 견인력이 직경 제곱근에 비례하기 때문에 더욱 문제가 된다. 그러므로, 이런 힘의 비율은 입자 크기가 감소함에 따라 접착을 조력하려는 경향이 있다. 또한, 더 작은 입자는 이들이 가스 속도가 느린 표면 경계층내에 놓일 수 있기 때문에 분사시의 강한 견인력에 노출되지 않는다. 대조적으로, 액체 분사는 입자를 제거하는 더 강한 전단력을 제공하지만 고순도로 행해지기에 비용이 많이 들거나 어렵고 건조후 오염 잔유물을 남길 수 있다.

한편, 극저온 에어러졸 세정은 효율적으로 오염 표면을 샌드 블래스팅하기 위해 가압된 액체 탄소 이산화물, 질소 또는 아르곤을 사용한다. 팽창 가스가 노즐을 빠져나와 대기압으로 강하할 때, 얻어지는 냉각은 미리 결정된 각도로 표면 경계층을 가로지르는 고체 입자(예를 들면, 고체 탄소 이산화물)를 형성한다. 동결된 입자는 기판의 표면 경계층을 통해 침투할 수 있으며, 오염 입자에 충돌하여 그것의 접착력을 극복한다. 이런 전형적인 극저온 에어러졸 세정 장치들은 미국 특허 제5,372,652호; 제5,147,466호; 제5,062,898호; 제5,035,750호;제4,974,75호;제4,806,171호;제4,747,421호; 및 제4,617,064호에 개시되어 있다.

분사 스트림 세정과 에어러졸 세정 방법이 대체로 유리하더라도, 몇몇 고유의 문제들이 있다. 둘다의 기술은 입자의 위치, 크기 및 수(예를 들어, 밀도)와 무관하게 오염 입자의 접착력을 극복하기 위하여 전체 기판 표면을 일정한 높은 충돌 속도로 스프레이 또는 가격한다. 그러므로, 더 큰 스프레이 및 에어러졸 속도가 더 작은 미립자를 제거하는데 필요한 반면, 이런 속도는 더 큰 더욱 쉽게 제거되는 오염 입자의 제거에는 필요로 되지 않는다. 더욱이, 분사 스프레이 또는 에어러졸 스프레이는 무차별적으로 기판의 한 단부에서 다른 단부로 오염 입자를 스위프하기 위해 전체 기판 표면에 걸쳐 이리저리 선형적으로 통과된다. 이런 방법은 시간 낭비일 뿐만 아니라 빠른 흐름 속도와 결합되고 고순도 또는 초고순도 용액이 요구될 때 세정 비용이 차츰 상승한다.

특히, 이런 높은 충돌 속도와 전체 기판 표면의 무차별적인 세정은 민감한 마이크로 일렉트로닉스와 다른 이미 세정된 영역을 불필요하게 노출시켜 잠재적인 손상을 받게 한다. 이것은 특히 고압의 에어러졸내의 고체 입자가 음속에 가까운 일정한 속도로 배출되어 에어러졸 입자와 오염 입자 사이의 운동량 전달이 제 2의 파편을 만들어내는 에어러졸 세정의 경우에 심각하다. 그러므로, 실질적인 순간 힘이 오염 입자 뿐만 아니라 기판 표면과 마이크로 일렉트로닉스에 영향을 끼친다. 그럼에도 불구하고 세정을 요구하지않는 표면이 잠재적이고 불필요한 마이크로 일렉트로닉스 손상 뿐만 아니라 잠재적인 피팅(pitting)에 노출된다.

거꾸로, 종래 기술의 다른 예에서, 기판 표면의 세정은 최적화되지 않을 것이다. 이것은 종래에 더욱 조밀한 및/또는 더 작은 오염 입자를 가지는 기판 표면의 오염 영역이 균일한 미리 결정된 설정 압력보다는 더 높은 출력 압력의 충돌하는 분사 스트림 또는 에어러졸 스트림을 요구한다는 사실에 기인한다. 이런 상황에서, 오염 입자는 세정제의 부적당한 충돌 압력 때문에 세정 처리동안 기판 표면으로부터 효율적으로 제거될 수 없다.

본 발명의 목적은 마이크로 일렉트로닉스 제조에 사용되는 기판의 표면으로부터 오염 물질을 제거하기 위한 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 기판 세정 장치의 개략도.

도 2는 본 발명의 매핑 장치에 의해 발생된 웨이퍼 표면에 대한 입자 위치 맵의 개략도.

도 3은 마이크로 일렉트로닉스 제조에 사용되는 기판 세정을 위한 본 발명의 새로운 방법을 설명하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 기판 세정 장치 11, 11' : 오염 물질

15 : 맵 장치 16 : 투여 장치

17 : 충돌 흐름 20 : 중앙 제어 장치

간략하게, 상기 세정 장치는 기판의 표면에 적어도 하나의 오염 물질의 위치를 탐지하여 매핑하기 위한 물질 위치 맵 장치와 어떤 경로를 따라 세정제의 제어된 충돌 스트림을 투여하도록 형성되고 디멘션되는 투여 장치를 포함한다. 상기 맵 장치와 투여 장치에 결합되고 상기 탐지된 오염 물질이 충돌 스트림의 경로에 위치되도록 충돌 스트림을 제어하는 제어기 장치가 더 포함된다. 이런 장치는 기판 표면으로부터의 물질에 대한 국부화된 충돌 및 제거를 가능하게 한다.

상기 위치 탐지 맵 장치는 추가로 기판 표면상의 입자 및 막과 같은 모든 오염 물질을 맵에 배치하고 수치 제어적으로 지정하는데 사용된다. 상기 제어기 장치는 충돌 스트림중 하나 및 충동 스트림 경로의 표면상에 적어도 하나의 선택된 오염 물질을 선택적으로 위치시킬 수 있다. 그러므로, 오염 물질의 인접한 주위 영역에 대한 실질적으로 국부화된 충돌이 상기 표면으로부터 오염 물질의 제거를 위해 준비된다.

상기 위치 탐지 맵 장치는 추가로 오염 물질의 각각에 대한 상대적인 크기와 디멘션을 결정하는데 사용된다. 이런 방법으로, 투여 장치의 출력 제어기는 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 특정 물질의 상대적인 크기와 디멘션에 기초하여 충돌 스트림을 조절할 수 있다.

예를 들면, 상기 출력 제어기는 투여 노즐에서의 가스 흐름의 출력 속도와 압력을 제어할 수 있다. 다른 예에서, 상기 흐름의 출력 직경이 제어될 뿐만 아니라 오염 물질에 대항하여 상기 흐름에 의해 충돌 각도를 조절할 수 있다. 또한 상기 출력은 오염 물질의 국부화된 제거를 촉진하기 위해 펄스화를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에서, 기판 표면으로부터 오염 물질을 제거하는 방법은 마이크로 일렉트로닉스 제조를 준비한다. 상기 오염물 제거 방법은 기판 표면과 관련하여 그 위에 배치된 적어도 하나의 오염 물질의 위치를 탐지하여 매핑하는 단계; 및 어떤 경로를 따라 정확하고 제어된 충돌 흐름으로 세정제를 투여하는 단계를 포함한다. 다음 단계는 상기 표면으로부터 물질의 정확하고, 국부화된 충돌 및 제거를 허용하도록 충돌 흐름의 경로에 충돌 흐름 중 하나와 적어도 하나의 오염 물질을 배치하는 단계를 포함한다.

상기 위치 탐지와 매핑 단계는 기판 표면에서의 모든 오염 물질의 위치 탐지과 매핑 단계를 더 포함하고, 상기 위치 탐지 단계는 기판으로부터 오염 물질의 제거를 위해 오염 물질의 인접한 주위 영역의 정확하고 국부화된 충돌을 허용하도록 충돌 흐름의 경로에 적어도 하나의 선택된 오염 물질을 선택적으로 위치시키는 단계를 더 포함한다. 본 발명에 따른 방법의 또다른 특징에서, 상기 위치 탐지와 매핑 단계는 각각의 검출된 오염 물질의 상대적인 크기와 디멘션을 결정하는 단계를 포함한다. 이런 정보에 기초하여, 상기 방법은 상기 선택된 오염 물질을 제거할 수 있게 상기 충돌 흐름을 조절하는 단계를 더 포함한다.

본 발명이 소수의 특정 실시예를 참조하여 기술되더라도, 상세한 설명은 본 발명의 예시이고 본 발명을 제한하는 것으로 파악해서는 안된다. 본 발명에 대한 여러 가지 변형이 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 기술사상과 범위를 벗어나지않고 당업자들에 의해 예시적 실시예로 만들어질 수 있다. 여기에서 더 나은 이해를 위해 동일한 구성요소들은 여러 도면에 걸쳐 동일한 참조 번호에 의해 지시된다.

도 1과 도 2를 참조하면, 마이크로 일렉트로닉스 제조에 사용되는 반도체 웨이퍼와 같은 오염 물질(11, 11')을 제거하기 위한 기판 세정 장치(10)가 도시된다. 예를 들면, 상기 기판은 반도체 소자 또는 집적 회로(IC)의 제조에 사용된다. 예를 들면, 상기 IC는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 다이내믹 RAM(DRAM), 싱크로너스 DRAM(SDRAM), 스태틱 RAM(SRAM), 또는 판독 전용 메모리(ROM)를 포함한다. 또한, 상기 IC는 프로그래머블 로직 어레이(PLA), 주문형 집적회로(ASIC), 머지드 DRAM 로직 IC(엠베디드 DRAM)과 같은 로직 소자, 또는 어떤 다른 회로 소자가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 IC는 컴퓨터 시스템, 복사기와 프린터를 포함하는 사무용 장비, 셀눌러 폰, 개인 디지털 보조장치, 및 다른 전자 제품과 같은 소비 전자 제품에 사용된다.

간략하게, 상기 세정 장치(10)는 상기 기판(13)의 표면(12)상의 적어도 하나의 오염 물질(11')의 위치를 탐지하고 매핑하는데 사용되는 물질 위치 탐지 맵 장치(5), 및 어떤 경로(18)를 따라 제어된 세정제의 충돌 흐름을 정확히 투여하도록 형성되고 디멘션되는 투여 장치(16)를 포함한다. 맵 장치(15)와 투여 장치(16)에 결합되고 상기 위치 탐지된 오염 물질(11')이 충돌 흐름(17)의 경로에 위치되도록 충돌 흐름(17)을 제어하는 중앙 제어 장치(20)가 더 포함된다. 이런 장치는 기판 표면으로부터 오염 물질의 국부화된 충돌과 제거를 허용한다.

따라서, 본 발명의 기판 세정 장치는 기판 표면상에서 적어도 하나의 오염 물질의 위치를 탐지하기 위해 웨이퍼 입자 위치 탐지 맵 정보를 사용한다. 이런 위치 탐지 맵 정보로, 상기 경로에 따른 정확한 충돌 흐름(가스, 액체, 고체 입자 또는 이들의 조합 중 어느 것)의 투여와 협력하여, 상기 기판 세정 장치는 세정이 필요하고 수율 향상에 악영향을 끼칠 수 있는 기판 표면의 관련된 부분을 발견하거나 선택적으로 세정하는데 사용된다. 이런 선택적이고 국부화된 세정 기술은 종래 장치의 무차별적인 세정 기술과 비교할 때 기판 표면에 부딪히는 충돌 흐름에 의해 초래되는 기판 표면에 대한 세정 유도 손상을 최소화시킨다. 예를 들면, 분사 흐름 세정 기술 또는 에어러졸 세정 기술에 의해 초래되는 마이크로 일렉트로닉스 회로에 대한 잠재적인 세정 유도 손상은 세정이 요구되지않는 기판 표면 영역에서 방지될 수 있다. 더욱이, 에어러졸 세정에 의해 초래되는 노출된 실리콘 기판 표면에 대한 잠재적 피팅 손상이 세정될 필요가 없는 영역에서 감소될 것이다.

게다가, 아래에서 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 입자 위치 정보에 부가적으로, 본 발명의 맵 장치는 오염 입자의 양 측정 뿐만 아니라 각각의 입자의 상대적인 크기와 디멘션의 평가를 가능케 한다. 이런 정보의 사용은 분석된 오염 물질의 가장 효울적이고 국부화된 제거를 위해 투여 장치로부터 출력 압력, 흐름 직경 또는 충돌 각도와 같은 충돌 흐름의 출력을 맞출 수 있다.

결국, 본 발명의 선택적 영역 세정 능력에 기인하여, 단지 필요한 영역만이 세정될 것이기 때문에 비싼 세정제의 낭비가 감소될 수 있다.

간략하게, 상기 용어 오염 물질은 종래의 분사 흐름 세정 또는 에어러졸 세정 기술을 사용하여 기판 표면으로부터 제거될 수 있는 어떤 오염 입자, 막 등으로서 정의될 것이다. 그러나, 설명의 용이를 위하여, 상기 용어 오염 입자는 명세서 전체에서 같은 의미로 사용될 것이다. 더욱이, 상기 용어 기판은 어떤 블랭크 또는 패턴화된 웨이퍼, 포토리소그래픽 마스크, 또는 마이크로 일렉트로닉스 장치에 사용되는 평면 패널 소자로서 정의될 것이다. 그러므로, 상기 기판 표면은 제조와 세정 동안 마이크로 일렉트로닉스 장치의 특정 층의 어떤 표면이 될 수 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 맵 장치(15)는 상기 기판(13)의 기판 표면(12)을 광학적으로 또는 전자적으로 스캐닝하도록 구성된 스캐닝 또는 정밀 검사 장치(21)를 포함한다. 적당한 소프트웨어 등의 사용을 통하여, 이런 데이터는 상기 기판 표면에서 검출된 오염 입자의 수를 결정하는데 사용될 것이다. 더욱이, 상기 맵 장치(15)는 각각의 검출된 오염 입자의 상대적인 크기와 디멘션 뿐만 아니라 기판 표면상의 입자 위치를 평가할 수 있다. 예를 들면, 각각의 오염 입자의 x, y 좌표가 상기 웨이퍼(13)상의 미리 결정된 기준 노치 또는 마크(19)(도 2의 입자 위치 맵에 도시된 바와 같은)와 관련하여 계산될 수 있다.

이런 전형적인 정밀 검사 장치(21)는 일반적으로 품질 제어 목적을 위해 사용되는 광학 또는 스캐닝 전자 주사(SEM) 장비를 포함한다. 이런 정밀 검사 장비는 여러 가지 웨이퍼 제조 단계 동안 에칭과 증착 공정의 품질을 모니터링하기 위해 기판의 표면을 스캐닝하여 검사하도록 설계된다. 이런 정밀 검사 장치는 캘리포니아, 밀피타스의 KLA/Tencor Corp.(예를 들면, 모델 7700, 6420 또는 AIT); 캘리포니아, 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스의 자회사인 Orbot Corp.(예를 들면, 모델 WF 720); 및 메사추세츠, 보스톤의 A.D.E. Corp.(예를 들면, 모델 WIS 81 또는 WIS 82)에 의해 공급되는 것들을 포함한다.

정밀 검사 장치(21)가 오염 물질에 대해 적절히 기판 표면(12)을 검사했을 때(예를 들면, 기판 표면의 미립자 맵을 판독), 상기 맵 장치(15)의 종래 매핑 회로 또는 소프트웨어(24)는 기판 표면상의 입자 수, 입자의 관련 위치 및 입자의 크기 디멘션을 결정하기 위해 상기 데이터를 분석한다. 본질적으로, 입자 위치 맵이 도 2에 도시된 바와 같은 매핑 장치에 의해 발생된다. 또한 이런 매핑 소프트웨어는 미립자 오염에 대한 한계 수량이 표준 허용치를 능가했는지 또는 허용가능한 수의 표면 오염물이 표준 허용치내에 있는지를 결정하는데 적용된다. 예를 들면, 상기 한계 수량은 사용자에 의해 정의되고 이런 수량은 다른 응용에 대해 변할 수 있다. 이런 수량은 과거 기록 정보를 사용함으로써 최적화될 수 있다.

데이터 버스(22)는 맵 장치(15)와 제어기 장치(20) 사이에서 분석된 특별한 맵 정보를 전달한다. 이런 출력 데이터에 응답하여, 중앙 제어기 장치(20)는 세정제의 충돌 흐름(17)의 경로(18)에 선택된 오염 입자(11')를 위치시키도록 투여 장치의 동작 및 그들 사이의 관련 웨이퍼 이동을 제어한다.

기판 홀더 장치(23)가 투여 장치(16)에 관하여 기판을 안착하고 위치시키도록 제공된다. 기계적 클램프, 진공 클램프, 정전기 척 등과 같은 다양한 종래의 기판 홀더가 사용될 수 있다. 바람직한 형태로, 상기 기판 홀더(23)는 노즐(25)로부터 배출되는 충돌 흐름의 경로내로의 기판 표면의 선택된 영역의 배치를 위해 투여 장치(16)의 투여 노즐(25)에 관하여 기판(13)을 이동시키도록 형성된다. 상기 기판(13)이 바람직하게 투여 노즐(25)에 관하여 이동되더라도, 또한 투여 노즐(25)의 관련 이동이 제공될 수 있고, 본 발명의 실제 사상과 특징을 벗어나지않는 그것의 조합이 제공될 수 있다.

이런 컴퓨터 제어된 이동은 바람직하게 기판 표면의 평면을 포함하는 2개축에서 수행되며, 바람직하게 중앙 제어기 장치(20)에 의해 제어되는 기판 홀더 장치(23)의 제어 회로(26)를 통해 동작된다. 이런 제어 회로(26)는 전형적으로 기어, 벨트 등을 사용하여 직접 또는 간접적으로 프로그래밍된 이동을 위해 정밀한 모터(도시안됨)를 동작시킨다. 그러므로, 오염 입자와 관련 위치의 검출이 결정되어질 때, 맵 장치(15)를 통해, 상기 데이터는 데이터 버스(22)를 통해 제어기 장치(20)로 전달될 수 있다. 상기 매핑된 오염 입자(11')가 다음의 웨이퍼 제조에 유해하다고 결정되는 경우에, 상기 제어기 장치(20)는 기판 표면(12)상의 오염 입자(11')가 투여 노즐(25)로부터 투여되는 흐름의 경로(18)내로 이동되도록 기판 홀더(23)(제어 회로 26를 통해)를 이동시키라고 홀더 제어 회로(26)에게 명령한다. 투여 장치(16)가 동작할 때, 상기 선택된 오염 입자는 전체 기판 표면의 무차별적인 세정을 요구하지않고 기판 표면으로부터 선택적이고 국부적으로 제거될 것이다.

이미 언급한 바와 같이, 이런 기술은 마이크로 일렉트로닉스 또는 노출된 실리콘 표면에 대한 잠재적 세정 유도 손상 뿐만 아니라 비싼 세정제의 낭비를 감소시킨다. 더욱이, 오염 입자가 전체 수율 향상에 악영향을 끼치지 않을 기판 영역에서 검출될 수 있는 경우, 오히려 입자가 신뢰성 문제를 가지지 않을 것이고 기판 표면에 방해받지않고 남게 될 수 있다.

본 발명은 또한 실질적으로 웨이퍼 롯(lot)(약 25개)가 초기 임의 검사후 수용가능한 오염 입자 허용치에 못미친다고 결정되는 입자 정밀 검사 결함으로 인한 재작업 웨이퍼의 세정에 적당하다. 이런 상황에서, 본 발명은 오염 입자가 더욱 조밀하게 존재할 수 있는 개별 특정 영역에서만 일부 또는 모든 웨이퍼를 국부적으로 세정하는데 사용될 수 있다. 이런 집중 세정은 일부 또는 모든 웨이퍼 롯의 전체 표면의 무차별적인 세정을 요구하지않고 전체 롯을 한계 허용치내로 이끌 수 있기에 충분하다.

본 발명에 따르면, 상기 투여 장치(16)는 종래 기술 분야에 적용되는 가스 분사 세정, 액체 스프레이 세정 또는 에어러졸 세정 장치 중 하나에 의해 제공될 수 있다. 이런 장치의 투여 노즐(25)은 미리 결정된 경로(18)를 따르는 세정제의 정확한 충돌 흐름을 전달할 수 있다. 더욱이, 이런 투여 장치는 전달 동작이 정확히 시작되고 정지할 수 있도록 요구시 충돌 흐름(17)을 전달할 수 있다.

전형적인 종래의 가스 분사 세정 또는 액체 스프레이 세정 투여 장치는 FSI 인터네셔널, 인코포레이티드, 샤스카에 의해 공급될 수 있는 반면, 적당한 분사 에어러졸 세정 투여 장치는 FSI 인터네셔널, 인코포레이티드에 의해 공급될 수 있다.

그러나, 이런 투여 장치는 세정 효율을 최적화하는 식으로 충돌 흐름(17)의 출력을 제어하기 위해 중앙 제어기 장치(20)에 효율적으로 결합되는 부가적 투여 제어 회로(27)를 포함한다. 예를 들면, 상기 충돌 흐름(17)의 출력 직경은 차례로 기판 표면에서의 충돌 흐름의 접촉 면적과 압력을 제어할 투여 노즐(25)을 조절함으로써 제어될 수 있다.

따라서, 더작은 오염 입자 제거가 요구되는 경우에, 상기 투여 노즐(25)은 더욱 국부화된 세정을 위해 70 psig의 가스/유체 제어 압력과 약 1.5㎜의 직경을 가지는, 더 작은 직경의 충돌 흐름을 출력하도록 조절될 수 있다. 그러므로, 오염 입자 주위의 인접한 영역만이 잠재적인 세정 유도 손상을 최소화하고 오염 입자 제거를 위한 적당히 강한 에어러졸 압력을 제공하도록 충돌 흐름에 의해 최대 힘으로 접촉될 수 있을 것이다. 부가적으로, 상기 투여 노즐 출구 개구의 직경은 물질의 적어도 상당한 부분이 에어러졸의 형성을 위한 물질의 줄-톰슨 냉각에 기인하여 고체화하기 위하여 더 낮은 압력으로 물질이 팽창하도록 적당히 작아야 한다. 다발 또는 더 큰 오염 입자가 기판 표면으로부터 제거되어야 할 경우에, 상기 투여 노즐(25)은 더 큰 직경의 접촉 영역을 제공하도록 약 90 psig의 가스/유체 제어 압력에 대해 약 2㎜의 직경을 가지는 더 큰 직경의 충돌 흐름을 출력하도록 조절될 수 있다. 이것은 오염 입자의 더 큰 제거 가능성을 제공할 뿐만 아니라 짧은 시간에 충돌 흐름에 의한 더 많은 적용 범위를 허용한다.

더욱이, 세정 장치(10)의 투여 제어 회로(27)는 추가로 오염 입자의 평가된 크기에 관련하여 세정 효율을 최적화하기 위하여 충돌 스트림의 압력을 제어한다. 이미 언급된 바와 같이, 더 작은 오염 입자는 이들의 더 작은 표면적 뿐만 아니라 입자의 직경에 관련한 이들의 증가된 접착력 때문에 제거하기가 더욱 어렵다. 따라서, 충돌 스트림의 출력 압력은 제거를 위해 선정된 요구한 오염 입자에 대해 맞춰질 수 있다.

투여 제어 회로(27)는 또한 충돌 스트림의 경로(18)에 오염 입자를 위치시키기 위한 투여 노즐(25)의 관련 이동을 제어한다. 상기 기판 홀더(23)의 관련 이동과 유사하게, 이런 투여 노즐의 관련 이동은 종래 제어 장치를 통해 컴퓨터 처리 동작될 것이다.

이런 매커니즘은 또한 국부화된 제거를 최적화하도록 오염 물질과 기판 표면에 부딪히는 충돌 스트림에 의한 충돌의 각도를 조절할 것이다. 충돌의 바람직한 각도는 0 내지 90°사이이다. 더욱이, 상기 충돌 스트림의 전달은 오염 물질의 국부화된 제거를 추가로 촉진하기 위해 펄스화될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 상기 상세로부터, 본 발명의 방법이 마이크로 일렉트로닉스 제조동안 기판(13)의 표면(12)으로부터 오염 물질(11, 11')을 제거하기 위해 제공된다는 것이 이해될 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 오염 제거 방법은 기판을 제공하는 단계(29); 상기 기판(13)의 표면(12)에서 오염 물질의 위치를 탐지하는 단계(30); 어떤 경로(18)를 따라 정확하고 제어된 충돌 스트림(17)내에 세정제를 투여하는 단계(31)를 포함한다. 다음 단계는 상기 기판 표면(12)으로부터 오염 물질(11')의 정확한 국부화된 충돌과 제거를 허용하도록 충돌 스트림(17)의 경로에 상기 충돌 스트림중 하나와 적어도 하나의 오염 물질을 위치시키는 단계(32)를 포함한다.

상기 투여 단계(31)와 위치 탐지 단계(32)는 도 3에 도시된 바와 같은 임의 순서로 될 수 있다는 것이 예측될 것이다. 그러나, 바람직하게 상기 기판과 투여 장치는 투여 단계가 시작되기 이전에 정렬된다.

상기 위치 탐지 단계는 상기 오염 물질(11')을 검출하기 위해 상기 기판(13)의 표면(12)의 입자 맵을 판독하는 단계, 및 상기 기판 표면과 관련한 오염 물질의 위치를 매핑하는 단계(34)를 포함한다.

상기 위치 탐지와 매핑 단계(33, 34)는 상기 기판 표면상의 모든 오염 물질(11, 11')의 위치를 탐지하고 매핑하는 단계를 더 포함하고; 상기 위치 탐지 단계(32)는 기판 표면으로부터 오염 물질을 제거하기 위해 오염 물질의 인접한 주위 영역에 대한 정밀하고 국부화된 충돌을 허용하도록 적어도 하나의 선택된 오염 물질을 충돌 스트림의 경로에 선택적으로 위치시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 특징에서, 상기 위치 탐지 및 매핑 단계(33, 34)는 각각의 검출된 오염 물질의 관련 크기와 디멘션을 평가하는 단계를 더 포함한다. 이런 정보에 기초하여, 상기 방법은 기판 표면(12)으로부터 선택된 오염 물질의 제거를 허용하는 식으로 충돌 스트림을 조절하는 단계를 더 포함한다.

상기 조절 단계는 개별 오염 물질에 대한 투여 장치(16)로부터의 가스성 스트림의 압력을 조절함으로써 수행된다. 이런 가스성 스트림 압력은 바람직하게 20 내지 690 psig 범위가 된다. 또한 상기 조절 단계는 단독 또는 속도 및/또는 압력 조절의 조합으로, 충돌 스트림의 출력 직경을 조절함으로써 수행될 수 있다. 상기 출력 직경은 바람직하게 0.15 내지 2㎜가 된다. 결국, 상기 조절 단계는 충돌 스트림을 펄스화함으로써 수행될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 양호한 일 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

상기 기판 세정 장치는 세정이 필요하고 수율 향상에 악영향을 끼칠 수 있는 기판 표면의 관련된 부분을 발견하거나 선택적으로 세정하는데 사용된다. 이런 선택적이고 국부화된 세정 기술은 종래 장치의 무차별적인 세정 기술과 비교할 때 기판 표면에 부딪히는 충돌 흐름에 의해 초래되는 기판 표면에 대한 세정 유도 손상을 최소화시킨다. 예를 들면, 분사 흐름 세정 기술 또는 에어러졸 세정 기술에 의해 초래되는 마이크로 일렉트로닉스 회로에 대한 잠재적인 세정 유도 손상은 세정이 요구되지않는 기판 표면 영역에서 방지될 수 있다. 더욱이, 에어러졸 세정에 의해 초래되는 노출된 실리콘 기판 표면에 대한 잠재적 피팅 손상이 세정될 필요가 없는 영역에서 감소될 것이다.

Claims

마이크로 일렉트로닉스 제조에 사용되는 기판 표면으로부터 오염 물질을 제거하기 위한 기판 세정 장치에 있어서,

상기 기판 표면상의 적어도 하나의 오염 물질의 위치를 탐지하여 매핑하는 물질 위치 탐지기;

어떤 경로를 따라 세정제의 제어된 충돌 스트림을 투여하기 위해 형성되고 디멘션되는 투여기; 및

상기 맵 장치와 투여 장치에 결합되고, 상기 기판 표면으로부터의 상기 오염 물질에 대한 국부화된 충돌과 제거를 허용하도록 상기 위치 탐지된 오염 물질이 상기 충돌 경로에 위치되도록 상기 충돌 스트림을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 위치 탐지기는 상기 오염 물질에 관련한 크기를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 위치 탐지기는 상기 기판 표면상의 모든 오염 물질의 위치를 탐지하고, 매핑하며, 수치적으로 지정하는데 사용되며;

상기 제어기는 상기 충돌 스트림중 하나 및 상기 표면으로부터 오염 물질을 제거하기 위한 상기 오염 물질의 인접한 주위 영역의 국부화된 충돌을 위해 상기 충돌 스트림의 경로에 적어도 하나의 선택된 오염 물질을 선택적으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 3항에 있어서,

상기 위치 탐지기는 상기 각각의 오염 물질에 관련한 크기와 디멘션을 결정하는데 사용되며;

상기 제어기는 상기 선택된 오염 물질을 제거할 수 있도록 상기 관련 크기와 디멘션에 기초하여 상기 충돌 스트림을 조절하도록 구성되는 상기 투여 장치의 출력 제어기에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 기판을 지지하도록 형성된 기판 지지부; 및

세정제의 충돌 스트림의 경로에 상기 선택된 오염 물질을 위치시키는 상기 투여기의 노즐과 기판 사이의 관련 이동을 위해 상기 투여 장치와 기판 지지부 사이에 결합된 위치 설정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 출력 제어기는 투여 장치의 노즐로 상기 충돌 스트림의 압력을 조절하기 위한 압력 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 6항에 있어서,

상기 충돌 스트림의 압력은 20 내지 690 psig 범위에 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 6항에 있어서,

상기 출력 제어기는 상기 투여기 노즐로부터 투여되는 충돌 스트리의 출력 직경을 조절하는 스트림 직경 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 8항에 있어서,

상기 충돌 스트림의 압력은 20 내지 690 psig 범위에 있으며, 상기 출력 직경은 0.15 내지 2㎜ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 출력 제어기는 투여기의 노즐로부터 투여되는 충돌 스트림의 출력 직경을 조절하는 스트림 직경 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 10항에 있어서,

상기 출력 직경은 0.15 내지 2㎜ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 투여기는 에어러졸 세정제를 투여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 투여기는 분사 스트림 세정제를 투여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기판을 지지하도록 형성된 기판 지지부; 및

상기 세정제의 충돌 스트림의 경로에 상기 선택된 오염 물질을 위치시키는 상기 투여기의 노즐과 기판 사이의 관련 이동을 위해 상기 투여 장치와 기판 사이에 결합된 위치 설정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 투여기는 에어러졸 세정제를 투여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 투여기는 분사 스트림 세정제를 투여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
마이크로 일렉트로닉스 제조에 사용되는 기판 표면으로부터 오염 물질을 제거하는 방법에 있어서,

상기 기판 표면에 관련하여 위치되는 적어도 하나의 오염 물질의 위치를 탐지하는 단계;

어떤 경로를 따라 정확하고 제어된 충돌 스트림으로 세정제를 투여하는 단계;

상기 표면으로부터 상기 물질의 정밀하고 국부화된 충돌과 제거를 허용하도록 상기 충돌 스트림의 경로에 충돌 스트림중 하나 및 적어도 하나의 오염 물질을 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서, 상기 위치 탐지 단계는,

상기 오염 물질을 검출하기 위해 상기 기판 표면의 입자 맵을 판독하는 단계; 및

상기 기판 표면에 관련한 상기 오염 물질의 위치를 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18항에 있어서,

상기 오염 물질의 관련 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18항에 있어서,

상기 위치 탐지 및 매핑 단계는 상기 기판 표면상의 모든 오염 물질의 위치를 탐지하고 매핑하는 단계를 더 포함하며;

상기 위치시키는 단계는 상기 표면으로부터 상기 오염 물질의 제거를 위해 상기 오염 물질의 인접한 주위 영역에 대한 정확하고 국부화된 충돌을 허용하도록 상기 충돌 스트림의 경로에 적어도 하나의 선택된 오염 물질을 선택적으로 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20항에 있어서,

상기 각각의 검출된 오염 물질의 관련 크기와 디멘션을 결정하는 단계; 및

상기 선택된 오염 물질의 제거를 허용하도록 상기 관련 크기와 디멘션에 기초하여 상기 충돌 스트림을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21항에 있어서,

상기 조절 단계는 상기 개별 오염 물질에 대한 상기 충돌 스트림의 압력을 조절함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 22항에 있어서,

상기 충돌 스트림의 압력은 20 내지 690 psig 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 22항에 있어서,

상기 조절 단계는 상기 충돌 스트림의 출력 직경을 조절함으로써 추가로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24항에 있어서,

상기 충돌 스트림의 압력은 20 내지 690 psig 범위에 있으며, 상기 출력 직경은 0.15 내지 2㎜ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21항에 있어서,

상기 조절 단계는 상기 충돌 스트림의 출력 직경을 조절함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21항에 있어서,

상기 조절 단계는 상기 충돌 스트림을 펄스화함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.