KR20010014780A - 웨이퍼형 물품의 액체 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼형 물품, 특히 웨이퍼의 한정 영역, 에지 부근의 액체 처리 방법에 관한 것으로, 액체가 제 1 표면에 도포되고, 웨이퍼형 물품의 방사상 원주면측 에지 바깥쪽 및 상기 에지 부근의 제 2 표면 둘레에 흘러, 액체가 제 2 표면의 에지 부근의 한정부를 적셔 웨이퍼형 물품에서 제거된다. 또한 본 발명은 상기 공정을 실시하는 장치에 관한 것이다.

Description

웨이퍼형 물품의 액체 처리 장치 및 방법{Device and process for liquid treatment of wafer-shaped articles}
본 발명은 웨이퍼형 물품의 한정부, 특히 웨이퍼의 에지 부근 부분을 액체 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
웨이퍼형 물품, 특히 웨이퍼의 에지 부근의 한정부를 처리하는 이유는 다음과 같다.
웨이퍼, 예를 들어 실리콘 웨이퍼는 전체 측면에 이산화규소 코팅을 할 수 있다. 차후 공정을 위해서(예를 들어 금(gold) 층 또는 폴리실리콘(다결정질 실리콘)층이 적용되는 경우), 웨이퍼에서 적어도 주표면의 에지 영역, 또한 선택적으로 주표면 영역 및/또는 제 2 주표면에 존재하는 코팅을 제거할 필요가 있을 수 있다. 이는 주로 건식 에칭 공정 및 습식 에칭 공정으로 나눌 수 있는 에칭 공정에 의해 행해진다.
또다른 적용은 웨이퍼의 세척이다. 여기서 웨이퍼의 적어도 주표면의 에지 영역, 또한 선택적으로 주표면 및/또는 제 2 주표면을 세척, 즉 먼지 및/또는 다른 오염물을 제거하는 것이 필요할 수 있다. 이는 습식 세척 공정에 의해 행해진다.
본 발명은 습식 에칭 및 습식 세척(액체 처리의 개념에 속하여 조합된)에 대해 설명한다. 이러한 공정으로 처리되는 웨이퍼의 표면 영역은 처리액으로 적셔지고 제거될 층 또는 불순물이 제거된다.
상기 액체 처리를 이행하기 위한 장치가 예를 들어 US 4 903 717호에 개시되어 있다. 상기 장치에서 웨이퍼형 물품(웨이퍼)은 스핀 척에 장착된다. 처리액, 예를 들어, 에칭액이 처리될 웨이퍼 표면에 도포되고, 스핀 척 표면 위의 웨이퍼의 회전 운동에 따라 액체가 분포되어 웨이퍼의 에지 위 측면으로 퍼진다.
비제어 방식으로 처리되지 말아야할 표면에 처리액이 도달하는 것을 방지하기 위해서, US 4 903 717호에서는 척을 면하는 표면이 플러시 처리되어(flush) 가스 처리되지 않는 척을 제안했다. 이러한 공정으로 웨이퍼 에지와 척 사이로 가스가 방출된다.
JP 09-181026A는 환형 노즐의 외측이 특수한 형상, 예를 들어 환상의 스텝이 외측으로 사라지거나 또는 에지가 비스듬히 잘리는 반도체 웨이퍼용 척을 개시했다. 또한, 흡입 구멍이 제공된다. 흡입 구멍의 형상은 에지 영역에서 흐름 속도에 영향을 미치도록(감소되도록) 설계된다. 이는 위에서 도포되는 처리액이 척을 면하는 측면 위에 웨이퍼의 에지 너머로 흘러 에지 영역이 처리되게 한다.
US 4 903 717호 또는 JP 09-181026 A에 청구된 웨이퍼형 물품을 보유하는 수단(척)이 무엇이든지 간에, 1.5mm의 에지 영역(웨이퍼의 외부 에지로부터 측정)의 대부분은 척을 면하는 주표면에서 처리될 수 있다. 나중에 액체가 웨이퍼 에지 방향으로 되돌아 흘러 척에 의해 떨어진다.
따라서 본 발명의 목적은 웨이퍼형 물품의 한쪽 면에서 한정된 에지측 영역을 액체로 처리할 수 있고 2mm 이상(웨이퍼의 바깥쪽 에지에서 측정)의 에지 영역을 처리할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 일반적 실시예에서는 웨이퍼형 물품의 한정부, 특히 웨이퍼의 에지 부근을 웨이퍼형 물품 보유 수단과, 상기 수단을 면하는 웨이펴형 물품의 표면에 적어도 부분적으로 가스를 내뿜는 가스 공급 수단으로 액체 처리하고, 원주면 측면에는 웨이퍼형 물품의 에지 영역에서 대부분의 플러싱(flusing) 가스가 멀리 사라지는 가스 안내 장치를 포함하는 장치가 제공된다.
보유 수단(척)이 상기 목적을 위해 웨이퍼를 보유하는데 사용된다. 여기서 보유현상은 진공 또는 에어 쿠션을 사용하여 웨이퍼를 부유시킬 수 있어 측면 안내 부재에 의해 옆으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
또한 웨이퍼는 척의 방향으로 웨이퍼에 힘이 가하는 음압(또한 베르누이 효과라 한다)을 형성하여 웨이퍼의 바닥을 지나 흐르는 가스에 의해 보유될 수 있다. 웨이퍼는 가스 공급 장치 내부에서 척의 상승부와 접촉하여, 웨이퍼가 옆으로 미끄러지는 것을 방지한다.
가스 공급선을 경유하여 웨이퍼 바닥에 액체가 도달하여 원치 않는 처리를 행하는 것을 방지할 수 있도록 가스가 웨이퍼형 물품(웨이퍼)의 바닥에서 순회할 수 있다. 상기 목적에 사용되는 가스는 표면상에서 흐를 수 있도록 불활성이어야 한다; 예를 들어, 질소 또는 거의 순수한 공기가 적합하다.
가스 공급 수단은 1개 이상의 노즐 또는 환형 노즐로 구성될 수 있다. 상기 노즐은 전체 표면 위로 일정한 가스가 흐를 수 있도록 척의 중심부에 대칭적으로 부착되어야 한다.
가스 안내 장치는 웨이퍼 에지 방향으로 에지 영역으로부터 멀리 척의 중심부로부터 가스가 흐르도록 사용된다. 가스는 웨이퍼형 물품으로부터 떨어져 면하는 가스 안내 장치의 측면을 지나 흐른다. 보다 안쪽으로(척의 중심을 향해) 상기 가스 안내 장치가 부착될수록, 에지 영역이 커진다.
본질적으로 에지 부근의 웨이퍼 바닥의 부분에서는 가스가 바깥쪽으로 더 이상 흐르지 않기 때문에, 나중에 액체 처리시에 바닥에서 웨이퍼 에지 부근을 흐를 수 있어 에지 부근 웨이퍼 바닥의 부분이 젖게된다.
종래 기술을 능가하는 본 발명의 장점은 에지 부근 부분의 크기가 가스 안내 장치의 적절한 부분에 의해 소망하는 어떠한 크기라도 가능하다는 것이다.
가스 안내 장치와 웨이퍼 사이의 갭을 지나 흐르는 가스 스트림은 가스 안내의 적절한 형상으로 가스에서 음압을 형성할 수 있어, 추가로 웨이퍼 에지의 근처로부터 안쪽으로 가스가 흐르게 된다.
일 실시예에서 가스 안내 장치는 링 형상이다. 상기 링은 예를 들어 3개 이상의 스페이서를 사용하는 척의 본체부에 부착될 수 있다. 그러나 이에 상응하는 밀링에 의해 본체부 밖으로 처리할 수 있다.
일 실시예에서 링의 내부 직경은 웨이퍼형 물품의 외부 직경보다 작고 외부 직경은 웨이퍼형 물품의 외부 직경과 거의 크기가 같다.
상기 방식으로 웨이퍼형 물품의 원주면-측면 에지 부근(웨이퍼 에지 부근)을 흐르는 액체는 링에 의해 포획되고 안쪽으로 유도될 수 있다.
또한 가스 안내 장치는 수단들의 원주면과 동심인 환형 그루브에 의해 형성되어 바깥쪽으로 가스를 방출시킬 수 있다. 이는 척의 베이스부에서 그루브의 바닥으로부터 바깥쪽에 이르는 간단한 구멍에 의해 이루어질 수 있다.
또다른 실시예에서 가스 안내 장치는 그의 내부 원주면이 날카로운 에지를 갖는다(에지 각 60°이하). 상기 방법에서 거의 모든 가스는 웨이퍼로부터 에지 영역으로 멀어지게 된다.
일 실시예에서 가스 공급 수단과 가스 안내 장치(베이스부) 사이에 위치된 수단의 일부는 웨이퍼형 물품에서 가스 안내 수단 보다 웨이퍼형 물품(웨이퍼)에서 큰 간격을 두고 위치된다. 이 경우에 대부분의 가스는 웨이퍼와 가스 안내 장치 사이 보다는 웨이퍼와 상기 부분(베이스부) 사이를 흐를 수 있다. 웨이퍼로부터 떨어져 면하는 가스 안내 장치의 측면에서 대부분의 가스는 상기 장치를 지나 흐르게 된다.
가스 안내 장치는 척 상에 웨이퍼형 물품(웨이퍼)이 있는 경우 가스 안내 장치가 웨이퍼형 물품(웨이퍼)과 접촉되지 않게, 즉 웨이퍼와 링 사이에 갭이 유지되도록 구성되는 것이 바람직하다.
일 실시예에서 가스 안내 장치와 웨이퍼형 물품 사이의 상기 갭은 0.05 내지 1mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm이다. 이런식으로, 웨이퍼와 가스 안내 장치 사이에는 캐필러리(capillary) 형태가 형성되어 웨이퍼 에지 부근에서 흐르는 액체가 흡수된다. 가스 안내 장치를 면하고 액체에 의해 적셔진 표면의 내부 직경은 가스 안내 장치의 환형 표면의 내부 직경보다 작다.
웨이퍼형 물품을 면하는 가스 안내 장치의 표면이 웨이퍼형 물품의 주표면과 평행하다면 바람직하다. 웨이퍼형 물품(웨이퍼)과 가스 안내 장치 사이의 갭은 전체 에지 영역에서 크기가 같다.
일 실시예는 척이 회전할 수 있도록 한다. 이는 필요치 않더라도 처리액이 척으로부터 또는 웨이퍼 에지로부터 뿜어져 나올 수 있기 때문에, 바람직한 것이다. 액체 처리동안 척이 회전하지 않는다면, 액체는 가스 흐름에 의해 휩쓸리거나 발산된다.
발명의 또다른 분야는 웨이퍼형 물품의 한정부, 특히 웨이퍼 에지 부근을 액체 처리하는 방법에 관한 것이다. 이 공정에서, 액체 소스를 면하는 제 1 표면에 액체가 도포된다. 액체는 본질적으로 웨이퍼형 물품의 주변 측면 에지(웨이퍼 에지)에서 방사상 바깥쪽으로 흐르고 상기 에지 부근에서 액체 소스와 떨어져 면하는 제 2 표면 위로 흐른다. 액체는 제 2 표면상에 에지 부근 한정부를 적셔 웨이퍼형 물품으로부터 제거된다.
종래 기술을 능가하는 장점은
본 공정에서 액체 흐름이 규정된 방향으로(에지(웨이퍼 에지)로부터 웨이퍼 중심 방향으로 향하는) 제 2 표면을 흘러 에지 부근 제 2 표면 부분에 도달하여 에지로 다시 흐름이 복귀될 필요가 없다는 것이다. 액체가 에지 근처 부분의 내부 에지로부터 다소 제거된다. 이는 예를 들어 발명에서 청구된 장치로 이루어질 수 있다.
방법의 일 실시예에서 에지 영역은 2mm이상으로 선택된다.
방법의 또다른 실시예에서는 액체 처리 동안 웨이퍼형 물품이 그의 축 둘레를 회전하여, 처리액이 웨이퍼형 물품의 에지 또는 웨이퍼 에지로 뿜어진다.
회전 속도는 액체가 효과적으로 뿜어지도록 100/min 이상이 바람직하다.
본 발명의 보다 상세한 설명 및 특징은 도면에 도시된 이하 발명의 실시예를 따른다.
도 1은 척 위에 위치된 웨이퍼를 포함하는 수단(척(1))의 축단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 척의 에지 영역의 축단면을 개략적으로 나타낸 도면으로, 가스 경로를 나타내며, 또한 도 3은 처리기간 동안 액체의 이동을 나타낸 도면이다.
척(1)은 본질적으로 3개 부품들(2,3,4), 베이스부(3), 커버(2) 및 가스 안내 장치(4)로 구성된다. 베이스부(3)는 환형으로 한편으로는 척을 회전시킬 수 있고(화살표 R로 표시됨) 다른 한편으로는 가스 공급 수단(5, 6)에 가스(G)를 공급할 수 있는 중공 샤프트(도시되지 않음)와 결합된다.
커버(2)는 베이스부 속으로 삽입되고 커버(2)와 베이스부(3) 사이에는 상부에서(웨이퍼를 면하는 측면) 환형의 갭과, 환형 노즐(6)속으로 방출하는 환형의 가스 채널(5)을 형성하는 방식으로 중공 샤프트(도시되지 않음)와 결합된다. 환형 노즐(6)의 직경은 가스 안내 장치(4)의 내부 직경보다 작다.
상기 척은 "베르누이 원리"에 따라 작동한다. 환형 노즐(6)(영역(7)에서) 외측으로 웨이퍼를 부유시키는 가스 쿠션(gas cushion)이 형성된다. 원주측에 부착된 안내 부재(핀(25))에 의해 웨이퍼가 옆으로 미끄러지는 것이 방지되고 척이 축(A) 둘레를 회전할 때 웨이퍼가 동반된다. 핀은 웨이퍼 에지와 접하게 위치되어 움직일 수 있다(US 4 903 717 비교).
가스 안내 장치(4)는 링 형상으로 원주면상에 규칙적으로 분포되는 다수의 스페이서(21)를 사용하여 상부에서(웨이퍼를 면하는 측) 베이스부(3)에 부착된다. 링(4)의 내부 직경은 웨이퍼(W)의 외부 직경보다 작고 외부 직경은 웨이퍼(W)의 외부 직경보다 크다.
웨이퍼(W)를 면하는 가스 유도 장치의 표면(14)은 웨이퍼의 주표면과 평행한 평탄한 환형의 표면이다. 표면(14)과 척을 면하는 웨이퍼의 표면 사이에는, 웨이퍼가 척(chuck) 상에 위치될 때, 환형 갭(10)이 형성된다. 갭(c)(도 3)의 깊이는 웨이퍼(W)의 외측 반경과 가스 안내 장치(4)의 내부 반경의 차에 해당된다. 폭(a)(도 2)은 표면(14)으로부터 척을 면하는 웨이퍼 표면에의 간격에 의해 형성된다.
가스 안내 장치(4)와 베이스부(3) 사이에는 가스 안내 장치(4)에 의해 가스를 방출시키는 환형 가스 방출 채널(8)이 형성된다. 갭(10)의 전체 단면은 가스 방출 채널(8)의 단면보다 상당히 작고, 채널에 의해 대부분의 가스를 방출시킬 수 있다.
웨이퍼(W)와 베이스부(3) 사이 또는 환형 노즐(6)과 가스 안내 장치(4) 사이의 영역(7)에서, 가스는 척을 면하는 웨이퍼 표면을 따라 일직선으로 흐른다. 이 영역에서 가장좁은(narrowest) 단면이 표면(13)(웨이퍼를 면하는 베이스부(3) 표면)과 웨이퍼 사이에 위치되고 도 2에는 b로 표시했다. 웨이퍼에서 베이스부(3)의 간격(b)은 웨이퍼에서 가스 안내 장치의 간격보다 크다. 웨이퍼를 면하는 커버(2)의 표면(12)은 본질적으로 베이스부의 표면(13)과 동일한 면에 위치된다.
웨이퍼가 척에 위치되면, 영역(7)에서의 가스 쿠션에 의해 웨이퍼가 부유되어, 커버(2) 또는 가스 안내 장치(4) 어느 것과도 접하지 않게 된다. 가스가 환형 노즐(6)로부터 새어나와(가스 흐름 G1) 가스 방출 채널(8)을 경유하여 방출된다(가스 흐름 G2). 소량의 가스가 갭(10)을 경유하여 새어 나올 수 있으나, 아마도 가스 흐름(G2)에 의해 음압이 형성되어, 갭(10)을 경유하여 근처로부터의 가스가 흡입되어 가스 흐름(G2)을 따라간다.
액체 처리 동안 액체는 척(1)을 면하는 표면에 도포되어, 웨이퍼 에지 방향(액체 흐름 F) 및 웨이퍼 에지(E)로 흐른다. 웨이퍼가 회전할 경우 액체의 일부는 웨이퍼 에지로부터 똑바로 뿜어질 수 있다. 액체 흐름은 2개의 흐름 F1과 F2로 나뉜다. 액체 흐름 F1은 웨이퍼로부터 멀어지게 흐른다.
액체 흐름 F2은 갭(10)으로 흘러 웨이퍼의 바닥을 적신다. F2는 안쪽으로 연장되는 가스 안내 장치보다 상기 표면의 에지 부분을 더 적신다. 따라서 적셔진 영역이 갭(c)의 깊이보다 크다. 여기서, 액체 흐름 F2은 가스 안내 장치의 내부 에지 둘레를 가스 흐름 G2에 의해 빗겨나가고 액체 흐름 F2와 가스 흐름 G2는 가스 방출 채널을 경유하여 공동으로 척에 남게된다.
본 발명에 따라 웨이퍼형 물품의 한쪽 면에서 한정된 에지측 영역을 액체로 처리할 수 있고 2mm 이상(웨이퍼의 바깥쪽 에지에서 측정)의 에지 영역을 처리할 수 있다.

Claims (19)

  1. 웨이퍼형 물품의 한정부, 특히 웨이퍼 에지 부근을 웨이퍼형 물품을 보유하기 위한 수단과, 상기 수단을 면하는 웨이퍼형 물품의 표면에 적어도 부분적으로 가스를 내뿜기 위한 가스 공급 수단으로 액체 처리하기 위한 장치로, 상기 장치의 원주면 측에는 웨이퍼형 물품의 에지 영역으로 대부분의 플러싱 가스를 보내는 가스 안내 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 가스 안내 장치가 링 형상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 링의 내부 직경이 웨이퍼형 물품의 외부 직경보다 작고 외부 직경이 웨이퍼형 물품의 외부 직경과 적어도 같은 크기인 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 가스 안내 장치가 다수의 수단과 동심이 같은 환형 그루브에 의해 형성되고 바깥쪽으로 가스를 방출시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 안내 장치의 내부 원주면에 날카로운 에지가 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 가스 공급 수단과 가스 안내 장치(베이스부) 사이에 위치된 수단의 일부가 웨이퍼형 물품에서 보다 웨이퍼 형상 물품(웨이퍼)에서의 가스 안내 장치가 더 큰 간격으로 위치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 가스 안내 장치가 웨이퍼형 물품과 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 가스 안내 장치와 웨이퍼형 물품 사이의 갭이 0.05 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 가스 안내 장치와 웨이퍼형 물품 사이의 갭이 0.1 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 웨이퍼형 물품을 면하는 가스 안내 장치의 표면이 웨이퍼형 물품의 주표면과 평행한 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 적어도 2개 이상의 안내 부재가 웨이퍼형 물품 원주면 측의 위치와 면하고 있고 수단에 직교로 위치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 가스 공급 수단이 웨이퍼형 물품이 부유하도록 가스 쿠션을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 가스 공급 수단내의 수단의 일부가 웨이퍼형 물품과 접촉하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 가스 공급 수단내의 수단의 일부가 진공으로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 수단이 회전을 일으킬 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 장치.
  16. 웨이퍼형 물품의 한정부, 특히 웨이퍼 에지 부근을 처리하는 방법으로, 액체가 제 1 표면에 도포되어, 본질적으로 웨이퍼형 물품의 주변-측면 에지로 방사상 바깥쪽으로 흐르고 제 2 표면 위에 상기 에지 부근에 흘러, 액체가 제 2 표면의 에지 부근 한정부를 적셔 웨이퍼형 물품에서 제거되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 에지 영역이 2mm이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 웨이퍼형 물품이 액체 처리 동안 축 둘레를 회전하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 회전 속도가 100/min 이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품 액체 처리 방법.
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