KR20030017648A - 반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버 및 반도체 기판의고압 처리를 위한 장치 - Google Patents

반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버 및 반도체 기판의고압 처리를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

고압 챔버는 챔버 하우징, 플래튼 및 기계적인 구동 장치를 포함한다. 챔버 하우징은 제 1 밀봉 표면을 포함한다. 플래튼은 반도체 기판을 고정하기 위한 영역과 제 2 밀봉 표면을 포함한다. 기계적인 구동 장치는 플래튼을 챔버 하우징에 연결시킨다. 작동시에, 기계적인 구동 장치는 반도체 기판의 장전을 위해 플래튼을 챔버 하우징과 분리시킨다. 다른 작동시에, 기계적인 구동 장치는 플래튼의 제 2 밀봉 표면과 챔버 하우징의 제 1 밀봉 표면이 반도체 기판 둘레에서 고압 처리 챔버를 형성하도록 한다.

Description

반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버 및 반도체 기판의 고압 처리를 위한 장치{HIGH PRESSURE PROCESSING CHAMBER FOR SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}
반도체 기판의 처리는 다른 소재의 처리와 연관이 없는 특유한 문제점을 나타낸다. 일반적으로, 반도체 처리는 실리콘 웨이퍼에서 시작한다. 반도체 처리는 실리콘 웨이퍼를 도핑하여 트랜지스터 반도체를 형성하는 것에서 시작한다. 그 후, 반도체 처리는 라인 및 비아(vias)의 에칭이 이루어진 금속 및 유전체 층의 침착을 계속하여 트랜지스터 접점 및 상호 연결 구조체를 형성한다. 궁극적으로 반도체 처리에 있어서, 트랜지스터 반도체, 트랜지스터 접점 및 상호 연결부는 집적 회로를 형성한다.
반도체 기판의 처리를 위한 중요한 처리 요건은 청결이다. 대부분의 반도체 처리는 본질적으로 청정 환경인 진공에서 이루어진다. 다른 반도체 처리는 대기압하의 습윤 처리에서 실시되는데, 이는 습윤 처리의 린싱 특성이 기본적으로 청정처리이기 때문이다. 예를 들면, 라인 및 비아의 에칭에 이어지는 포토레지스트 및 포토레지스트 찌꺼기(residue)의 제거는 플라즈마 애싱, 스트립퍼 조(stripper bath)에서 스트립핑 후 진공 처리, 및 습윤 처리를 사용한다.
반도체 기판의 처리를 위한 다른 중요한 처리 요구는 스루풋 및 신뢰성을 포함한다. 반도체 기판의 제조 공정은 반도체 제조 설비에서 실시된다. 반도체 제조 설비는 처리 장비, 설비 자체 및 이를 작동시키기 위한 직원에 대해 막대한 자금을 필요로 한다. 이러한 비용의 회수 및 이 설비로부터 충분한 수입을 얻기 위해서, 처리 장치는 한번의 주기에서 충분히 다수의 웨이퍼의 스루풋을 요구한다. 또한 처리 장치는 이 설비로부터 계속적인 수입을 보장하기 위해 신뢰성있는 공정을 조장하여야 한다.
최근까지, 플라즈마 애싱 및 스트립퍼 조는 반도체 처리에서 포토레지스트 및 포토레지스트 찌꺼기의 제거에 대해 충분한 것으로 밝혀졌다. 그러나, 집적 회로에 대한 최근의 진보는 스트립퍼 조를 견딜 수 있는 충분한 구조를 갖는 치수보다 작은 에칭 특성 임계 치수 및 플라즈마 애싱의 산소 분위기에 견딜 수 없는 낮은 유전 상수 재료를 포함한다.
최근에, 초임계 처리를 갖는 포토레지스트 및 포토레지스트 찌꺼기의 제거를 위해 플라즈마 애싱 및 스트립퍼 조를 대체하는데 대한 관심이 발달하였다. 그러나, 현존하는 초임계 처리 시스템의 고압 처리 챔버는 반도체 처리 요구의 특정 필요를 충족시키지 못한다.
따라서, 반도체 처리의 청정 요구도를 만족시키는 반도체 처리용 고압 처리챔버가 요구된다.
또한, 반도체 처리의 스루풋 요구를 만족시키는 반도체 처리용 고압 처리 챔버가 요구된다.
또한, 반도체 처리의 신뢰성 요구를 만족시키는 반도체 처리용 고압 처리 챔버가 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버에 관한 것이다. 고압 챔버는 챔버 하우징, 플래튼 및 기계적인 구동 장치를 포함한다. 챔버 하우징은 제 1 밀봉 표면을 포함한다. 플래튼은 반도체 기판을 고정하기 위한 영역과, 제 2 밀봉 표면을 포함한다. 기계적인 구동 장치는 플래튼을 챔버 하우징에 연결시킨다. 작동시에, 기계적인 구동 장치는 반도체 기판의 장전을 위해 플래튼을 챔버 하우징으로부터 분리시킨다. 다른 작동시에, 기계적인 구동 장치는 플래튼의 제 2 밀봉 표면과 챔버 하우징의 제 1 밀봉 표면이 반도체 기판 둘레에 고압 처리 챔버를 형성하도록 한다.
본 발명은 고압 처리 분야, 특히 반도체 기판의 고압 처리 분야에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 압력 챔버 프레임을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 제 1 변형 압력 챔버를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 변형 압력 챔버의 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 스페이서/분사 링을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 웨이퍼 캐비티 및 2개의 출구 포트를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 압력 챔버를 도시하는 도면,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 상측 플래튼을 도시하는 도면,
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 압력 챔버 프레임, 스페이서/분사 링, 및 웨이퍼 플래튼 조립체를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 초임계 처리 모듈 및 제 2 변형 압력 챔버를 도시하는 도면.
본 발명의 바람직한 압력 챔버는 반도체 웨이퍼의 초임계 처리를 위해 바람직하게 사용된다. 바람직하게, 이 바람직한 압력 챔버는 초임계 처리 모듈의 일부를 형성한다. 바람직하게, 초임계 처리 모듈은 반도체 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하도록 사용된다. 변형 실시예에서, 초임계 처리 모듈은 포토레지스트 성장과 같은 반도체 웨이퍼의 다른 초임계 처리를 위해 사용된다.
본 발명의 압력 챔버 프레임이 도 1에 도시되어 있다. 압력 챔버 프레임(10)은 압력 챔버 하우징 부분(12), 개방/폐쇄 하우징 부분(14), 웨이퍼 슬릿(16), 윈도우(18), 포스트(19), 상측 개구(20) 및 볼드 구멍(22)을 포함한다. 웨이퍼 슬릿(16)은 300㎜ 웨이퍼에 대해 바람직하게 크기 설정된다. 변형 실시예에서, 웨이퍼 슬릿(16)은 보다 큰 또는 보다 작은 웨이퍼에 대해 크기 설정된다. 다른 변형 실시예에서, 웨이퍼 슬릿(16)은 퍽(puck)과 같은 웨이퍼 이외의 반도체기판에 대해 크기 설정된다.
압력 챔버 프레임(10)의 개방/폐쇄 하우징 부분(14)은 윈도우(18)를 포함하며, 이 윈도우는 바람직한 압력 챔버의 조립 및 분해에 대한 액세스를 제공한다. 바람직하게는, 4개의 윈도우(18)가 있으며, 이들은 압력 챔버 프레임(10)의 측면상에 위치된다. 바람직하게는, 각각의 윈도우(18)는 2개의 포스트(19)에 의한 측면, 압력 챔버 하우징 부분(12)에 의한 상부, 및 베이스(23)에 의한 바닥상에 형성된다. 압력 챔버 하우징 부분(12)의 볼트 구멍(22)은 상측 두껑을 압력 챔버 프레임(10)에 볼트 체결하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 압력 챔버를 상술하기 전에, 본 발명의 특징을 간단히 상술하기 위해 제 1 변형 압력 챔버가 기술된다.
본 발명의 제 1 변형 압력 챔버는 도 2에 도시되어 있다. 제 1 변형 압력 챔버(30)는 압력 챔버 프레임(10), 상측 뚜껑(32), 웨이퍼 플래튼(34), 실린더(36) 및 밀봉 플레이트(38)를 포함한다. 상측 뚜껑(32)은 바람직하게는 볼트(도시되지 않음)에 의해 압력 챔버 프레임(10)에 연결된다. 웨이퍼 플래튼(34)은 실린더(36)에 연결된다. 실린더(36)는 피스톤(도시되지 않음)에 연결된다. 밀봉 플레이트(38)는 피스톤을 대기로부터 밀봉한다.
당업자는 패스너가 웨이퍼 플래튼(34)을 실린더(36)에 연결시키고, 실린더(36)를 피스톤에 연결시키며, 밀봉 플레이트(38)를 압력 챔버 프레임(10)에 연결시킨다고 하는 것을 쉽게 알 수 있다. 또한, 당업자는 상측 뚜껑(32)을 압력 챔버 프레임(10)에 바람직하게 연결시키는 볼트가 나사와 같은 다른 패스너 또는압력 챔버 프레임(10)과 상측 뚜껑(32)의 나사체결로 대체될 수 있음을 쉽게 알 수 있다.
폐쇄된 구조의 제 1 변형 압력 챔버(30)의 단면도가 도 3에 도시되어 있다. 제 1 변형 압력 챔버(30)는 압력 챔버 프레임(10), 상측 뚜껑(32), 웨이퍼 플래튼(34), 실린더(36), 밀봉 플레이트(38), 피스톤(40) 및 스페이서/분사 링(42)을 포함한다. 바람직하게는, 압력 챔버 프레임(10), 상측 뚜껑(32), 웨이퍼 플래튼(34), 실린더(36), 밀봉 플레이트(38), 피스톤(40) 및 스페이서/분사 링(42)은 스테인리스 강으로 구성된다. 스페이서/분사 링(42), 상측 뚜껑(32) 및 웨이퍼 플래튼(34)은 웨이퍼 캐비티(44)를 형성한다. 웨이퍼 캐비티(44)는 제 1, 제 2 및 제 3 O-링 홈(48, 50, 52)에 위치된 제 1, 제 2 및 제 3 O-링(도시되지 않음)에 의해 바람직하게 밀봉된다. 압력 챔버 프레임(10) 및 밀봉 플레이트(38)는 이 밀봉 플레이트(38)를 관통해 연장하는 피스톤 네크(neck)(56)를 지나치는 피스톤 몸체(54)를 둘러싼다. 피스톤 네크(56)는 실린더(36)에 연결되고, 그 후 실린더는 웨이퍼 플래튼(34)에 연결된다.
압력 챔버 프레임(10) 및 피스톤 몸체(56)는 피스톤 몸체(56) 아래에 유압 캐비티(58)를 형성한다. 압력 챔버 프레임(10), 밀봉 플레이트(38), 피스톤 몸체(54), 및 이 피스톤 몸체(54)의 바로 위에 있는 피스톤 네크(56)는 피스톤 몸체(54)와 밀봉 플레이트(38) 사이에 공압 캐비티(60)를 형성한다.
당업자는 피스톤 몸체(54)와 압력 챔버 프레임(10) 사이의 피스톤 시일은 유압 캐비티(58)를 공압 캐비티(60)로부터 분리시킨다는 것을 쉽게 알 수 있다. 또한, 당업자는 피스톤 네크(56)와 밀봉 플레이트(38) 사이의 네크 시일, 및 밀봉 플레이트(38)와 압력 챔버 프레임(10) 사이의 플레이트 시일은 공압 캐비티(60)를 대기와 분리시킨다는 것을 쉽게 알 수 있다. 또한, 당업자는 작동시에 유압식 및 공압식 유체 시스템(이들 양자는 본 기술 분야에 공지되어 있음)이 각기 유압 캐비티(58) 및 공압 캐비티(60)에 연결됨을 쉽게 알 수 있다.
초임계 처리에 있어서, 반도체 웨이퍼(46)는 웨이퍼 캐비티(44)를 점유하며, 이 웨이퍼 캐비티에서 초임계 유체가 반도체 웨이퍼(46)로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 용매와 연계하여 바람직하게 사용된다. 웨이퍼 캐비티(44)의 초임계 처리 및 대기압과의 통기 후에, 유압 캐비티(58)내의 유압 유체는 감압되는 반면 공압 캐비티(60)는 가스에 의해 약간 가압되며, 이는 피스톤(40)을 아래로 이동시킨다. 이러한 것은 웨이퍼 플래튼(34)을 하강시켜 반도체 웨이퍼(46)가 슬릿(16)에 인접하게 된다. 그 후 웨이퍼(46)는 슬릿(16)을 통해 제거된다. 바람직하게는, 반도체 웨이퍼는 로봇(도시되지 않음)에 의해 제거된다. 변형 실시예에서, 반도체 웨이퍼(46)는 기술자에 의해 제거된다.
그 후 제 2 반도체 웨이퍼는 슬릿(16)을 통해 웨이퍼 플래튼(34)상에 장전된다. 그 후, 공압 캐비티(60)는 대기압에 통기되는 반면 유압 캐비티(58)는 유압 유체에 의해 가압되며, 이는 웨이퍼 플래튼(34)을 스페이서/분사 링(42)내로 이동시켜, 웨이퍼 캐비티(44)를 재형성한다. 그 후 웨이퍼 캐비티(44)는 가압되고, 초임계 유체 및 용매는 제 2 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거한다.
당업자는 초임계 처리동안 유압 캐비티(58)내의 유압 유체는 초임계 유체에의해 야기되는 웨이퍼 플래튼(34)상의 하방으로 향하는 힘보다 큰 상측으로 향하는 힘을 발생시키는 유압을 유지해야 함을 쉽게 알 수 있다.
본 발명의 스페이서/분사 링(42)은 도 4a에 또한 도시되어 있다. 스페이서/분사 링은 환형체(64)와 분사 노즐(66)을 구비하는 링 몸체(62)를 포함한다. 바람직하게는, 스페이서/분사 링(42)은 12인치보다 약간 큰 내경을 가지며, 이는 300㎜ 웨이퍼에 대해 크기 설정된다. 변형 실시예에 있어서, 스페이서/분사 링(42)은 보다 큰 또는 보다 작은 내경을 갖는다. 바람직하게는, 스페이스/분사 링은 45개의 분사 노즐(66)을 갖는다. 변형 실시예에 있어서, 스페이서/분사 링은 보다 많은 또는 보다 적은 수의 분사 노즐(66)을 갖는다. 바람직하게는, 각각의 분사 노즐(66)은 스페이서/분사 링(42)의 내경의 반경에 대해 45°로 배향된다. 변형 실시예에 있어서, 분사 노즐은 보다 큰 각도 또는 보다 작은 각도로 배향된다. 바람직하게는, 스페이서/분사 링(42)은 0.200 인치의 두께를 갖는다. 변형 실시예에 있어서, 스페이서/분사 링(42)은 보다 큰 또는 보다 작은 두께를 갖는다.
스페이서/분사 링(42)의 단면은 링 몸체(62), 환형체(64) 및 분사 노즐(66)중 하나를 나타내는 도 4b에 도시되어 있다. 바람직하게는, 환형체(64)는 0.160 인치의 폭과 0.110 인치의 높이를 갖는 직사각형 단면을 갖는다. 바람직하게는, 분사 노즐(66) 각각은 0.028 인치의 직경을 갖는다. 스페이서/분사 링(42)의 환형체(64) 및 분사 노즐(66)은 웨이퍼 캐비티(44)내로 유입되는 초임계 유체용 통로를 형성한다(도 3). 초임계 처리에 있어서, 초임계 유체는 우선 초임계 유체용 저장용기로서 작용하는 환형체(64)내로 유입된다. 그 후 초임계 유체는 분사 노즐(66)에 의해 웨이퍼 캐비티(44)내로 분사되며, 이는 웨이퍼 캐비티(44)내에 보텍스를 발생시킨다(도 3).
본 발명의 웨이퍼 캐비티(44) 및 2개의 출구 포트는 도 5에 도시되어 있다. 변형적인 상측 뚜껑(32A), 웨이퍼 플래튼(34) 및 스페이서/분사 링(42)에 의해 형성된 웨이퍼 캐비티(44)는 2개의 출구 포트(70)를 통해 바람직하게 배출된다. 2개의 출구 포트(70)는 셔틀 편(shuttle piece)(72)을 포함하며, 이 셔틀 편은 제 1 위치(74)와 제 2 위치(76) 사이에 교호된다. 셔틀 편(72)을 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 교호시킴으로써, 스페이서/분사 링(42)에 의해 형성된 보텍스의 중심은 제 1 배출 포트(78)와 제 2 배출 포트(80) 사이에서 교호된다. 바람직하게는, 제 1 배출 포트(78)와 제 2 배출 포트(80)는 0.50 인치의 직경을 가지며, 1.55 인치의 거리만큼 떨어진 중심을 갖는다. 변형 실시예에 있어서, 직경 및 거리는 본 발명의 특정 실시에 따라 보다 크거나 보다 작다.
작동시에, 초임계 유체(82)는 스페이서/분사 링(42)의 환형체(64)내로 들어가고, 웨이퍼 캐비티(44)내에 보텍스를 발생시키고, 변형 실시예에 있어서 셔틀 편이 제 1 위치(74)에서 제 2 위치(76)로 이동함에 따라 제 1 배출 포트(78) 및 제 2 배출 포트(80)에 근접한 제 1 및 제 2 보텍스 중심을 형성한다. 그 후 유출되는 초임계 유체(84)는 2개의 출구 포트(70)를 빠져나간다. 이러한 방법에 있어서, 반도체 웨이퍼(46)의 전체 표면의 초임계 처리는 보장된다.
당업자는 스페이서/분사 링(42)의 분사 노즐(66)과 2개의 출구 포트(70)가 게이트 밸브를 통해 반도체 기판을 반입 및 반출시키는 일반적인 압력 챔버에 일체화될 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 또한, 당업자는 반도체 기판에 대한 특정한 초임계 처리에 따라, 특정한 초임계 처리가 적절한 처리를 위한 보텍스를 필요로 하지 않기 때문에 스페이서/분사 링(42)이 필요없을 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 또한, 당업자는 2개의 출구 포트(70)의 셔틀 편(72)이 보다 일반적인 밸브 구성으로 대체될 수 있음을 쉽게 알 수 있다.
본 발명의 바람직한 압력 챔버는 도 6에 도시되어 있다. 바람직한 압력 챔버(30A)는 압력 챔버 프레임(10), 변형적인 상측 뚜껑(32A), 웨이퍼 플래튼 조립체(34A), 밀봉 플레이트(38), 변형적인 피스톤(40A) 및 공압 실린더(86)를 포함한다. 웨이퍼 플래튼 조립체(34A)는 하측 플래튼(88), 상측 플래튼(90) 및 베어링대(pedestal)(92)를 포함한다. 변형적인 피스톤(40A)은 변형적인 피스톤 몸체(54A)와 변형적인 피스톤 네크(56A)를 포함한다.
변형적인 피스톤 네크(56A)는 공압 실린더(86)가 변형적인 피스톤(40A)에 연결되는 중공형 중앙부를 포함한다. 피스톤 네크(56A)는 이 피스톤 네크(56A)의 상측에서 하측 플래튼(88)에 연결된다. 하측 플래튼(88)은 이 하측 플래튼(88)의 상측 표면에서 상측 플래튼(90)에 연결된다. 하측 플래튼(88) 및 상측 플래튼(90)은 이 하측 및 상측 플래튼(88, 90)의 중앙에서 베어링대(92)에 연결된다. 베어링대(92)는 이 베어링대(92)의 하측 단부에서 공압 실린더(86)에 연결된다. 베어링대(92)는 진공 포트(94)를 포함하고, 이 진공 포트는 베어링대 진공 척(96)에 대해 진공을 제공한다.
당업자는 바람직한 압력 챔버(30A)가 진공 포트(94)에 대한 진공 라인과 공압 실린더(86)에 대한 고압 라인을 포함함을 쉽게 알 수 있다.
상측 플래튼(90)의 평면도가 도 7a에 도시되어 있다. 상측 플래튼(90)은 제 4 O-링 홈(100), 제 5 O-링 홈(102), 제 1 진공 홈(104) 및 제 2 진공 홈(106)을 포함한다. 작동시, 제 4 및 제 5 O-링은 제 4 및 제 5 O-링 홈(100, 102)을 점유한다.
상측 플래튼(90) 일부의 단면이 도 7b에 도시되어 있다. 이 단면은 제 4 및 제 5 O-링 홈(100, 102), 제 1 및 제 2 진공 홈(104, 106), 및 제 2 진공 포트(108)를 포함한다. 작동시, 제 2 진공 포트(108)는 진공 펌프에 연결되어 제 1 및 제 2 진공 홈(104, 106)에 진공이 가해진다. 따라서, 제 4 O-링 홈(100) 및 제 1 진공 홈(104)은 하측 플래튼(88) 및 베어링대(92)와 연계하여 진공 척을 형성한다(도 6). 제 5 O-링 홈(102) 및 제 2 진공 홈은 진공 척에 중복성을 부과하여 제 4 O-링 홈(100)을 통과하는 누출은 진공 척이 기능하는 것을 방지할 수 없다. 또한 중복성은 반도체 웨이퍼(46)에 대한 배면 보호를 제공한다(도 6).
상측 플래튼(90)의 바닥 표면은 도 7c에 더욱 도시되어 있다. 바람직하게는, 바닥 표면(90)은 저항성 가열 요소 홈(110)을 포함한다. 바람직하게는 작동시, 저항성 가열 요소는 저항성 가열 요소 홈(110)을 점유하여 웨이퍼 캐비티(44) 및 반도체 웨이퍼(46)의 가열을 돕는다(도 6).
상측 플래튼(90)은 300㎜ 웨이퍼에 순응하도록 바람직하게 크기 설정된다. 변형적인 상측 플래튼은 상측 플래튼(90) 대신에 사용될 수 있으며, 변형적인 상측 플래튼은 300㎜ 웨이퍼와는 다른 사이즈의 웨이퍼, 예를 들면 200㎜ 웨이퍼에 순응하도록 크기 설정된 제 4 및 제 5 O-링 홈(100, 102), 및 제 1 및 제 2 진공 홈을 구비한다. 따라서, 웨이퍼 플래튼 조립체(34A)를 바람직한 압력 챔버(30A)로 대체하기 보다는(도 6), 상이한 사이즈의 웨이퍼를 순응시키기 위해 상측 플래튼(90)만이 대체될 필요가 있다.
바람직한 압력 챔버(30A)의 압력 챔버 프레임(10), 변형적인 상측 뚜껑(32A), 스페이서/분사 링(42) 및 웨이퍼 플래튼 조립체(34A)가 도 8a 내지 도 8f에 더욱 도시되어 있다. 웨이퍼 플래튼 조립체(34A)는 하측 플래튼(88), 상측 플래튼(90) 및 베어링대(92)를 포함한다. 하측 플래튼은 제 6 및 제 7 O-링(도시되지 않음)용 제 6 및 제 7 O-링 홈(112, 114)을 포함하며, 이 홈은 상측 플래튼(90)에 대한 상측 플래튼(88) 및 베어링대(92)를 밀봉한다. 또한 하측 플래튼(88)은 진공 펌프를 제 2 진공 포트(108)에 연결시키는 제 3 진공 포트(도시되지 않음)를 포함한다(도 7b).
도 8a에서, 웨이퍼 플래튼 조립체(34A)는 폐쇄 위치에 있으며 웨이퍼 캐비티(44)는 비어 있다. 도 8b에서, 변형적인 피스톤(40A)(도 6)은 웨이퍼 플래튼 조립체(34A)를 장전 위치로 하강시켰다. 도 8c에서, 로봇 단부 작동체(116)는 반도체 웨이퍼(46)를 바람직한 압력 챔버(30A)내로 이동시킨다. 도 8d에서, 베어링대(92)는 공기 실린더(86)(도 6)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼(46)를 로봇 단부 작동체(116)로부터 상승시키고 이 로봇 단부 작동체(116)는 바람직한 압력 챔버(30A)로부터 후퇴된다. 베어링대(92)가 반도체 웨이퍼(46)를 로봇 단부 작동체로부터 상승시킴으로써 제 1 진공 포트(94)를 통해 진공이 가해져 반도체웨이퍼(46)가 베어링대 진공 척(96)에 고정된다.
도 8e에서, 베어링대(92)는 공기 실린더(86)에 의해 하강되어 베어링대(92)의 하측 표면이 제 7 O-링 홈(114)에서 하측 플래튼(88)에 밀봉된다. 베어링대(92)가 하측 플래튼(88)에 도달함에 따라, 제 1 및 제 2 진공 홈(104, 106)에 진공이 가해져, 반도체 웨이퍼(46)를 상측 플래튼(90)에 고정시킨다. 도 8f에서, 변형적인 피스톤(40A)은 웨이퍼 플래튼 조립체(34A)를 상승시켜 웨이퍼 캐비티(44)가 상측 플래튼(90)과 스페이서/분사 링(42) 사이에서 밀봉된다.
본 발명의 제 2 변형적인 압력 챔버를 일체화하는 본 발명의 초임계 처리 모듈이 도 9에 도시되어 있다. 초임계 처리 모듈(200)은 제 2 변형적인 압력 챔버(30B), 압력 챔버 가열기(204), 이산화탄소 공급 장치(206), 순환 루프(208), 순환 펌프(210), 화학약제 및 린스제 공급 장치(212), 분리 용기(214), 액체/고체 부산물 수집 용기(217) 및 액화/정화 장치(219)를 포함한다.
제 2 변형적인 압력 챔버(30B)는 변형적인 압력 챔버 하우징(12A)과 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)을 포함한다. 변형적인 압력 챔버 하우징(12A) 및 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)은 반도체 기판(46)용 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)를 형성한다. 변형적인 압력 챔버 하우징(12A)은 변형적인 분사 노즐(66A)을 포함한다. 바람직하게는, 변형적인 웨이퍼 플래튼(34A)은 유압력을 사용하여 변형적인 압력 챔버 하우징(12A)에 대해 고정된다. 변형 실시예에 있어서, 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)은 기계적인 클램핑력을 사용하여 변형적인 압력 챔버 하우징(12A)에 대해 고정된다. 바람직하게는, 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)은 유압력을 해제함으로써 장전/언로딩 위치(215)로 이동한다. 변형 실시예에 있어서, 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)은 기계적인 클램핑력의 해제시 장전/언로딩 위치(215)로 이동한다. 다른 변형 실시예에 있어서, 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)은 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)에 연결된 구동 나사를 작동시킴으로써 또는 공압력(pneumatic force)을 사용함으로써 장전/언로딩 위치(215)로 이동한다.
이산화탄소 공급 장치(206)는 이산화탄소 공급 용기(216), 이산화탄소 펌프(218) 및 이산화탄소 가열기(220)를 포함한다. 화학약제 및 린스제 공급 장치(212)는 화학약품 공급 용기(222), 린스제 공급 용기(224), 및 제 1 및 제 2 고압 분사 펌프(226, 228)를 포함한다.
이산화탄소 공급 용기(216)는 이산화탄소 펌프(218) 및 이산화탄소 배관(230)을 통해 제 2 변형적인 압력 챔버(30B)로 연결된다. 이산화탄소 배관(230)은 이산화탄소 펌프(218)와 제 2 변형적인 압력 챔버(30B) 사이에 위치된 이산화탄소 가열기(220)를 포함한다. 압력 챔버 가열기(204)는 제 2 변형적인 압력 챔버(30B)에 연결된다. 순환 펌프(210)는 순환 루프(208)상에 위치된다. 순환 루프(208)는 순환 입구(232) 및 순환 출구(234)에서 제 2 변형적인 압력 챔버(30B)에 연결된다. 화학약품 공급 용기(222)는 화학약품 공급 라인(236)을 통해 순환 루프(208)에 연결된다. 린스제 공급 용기(224)는 린스제 공급 라인(238)을 통해 순환 루프(208)에 연결된다. 분리 용기(214)는 배출 가스 배관(240)을 통해 제 2 변형적인 압력 챔버(30B)에 연결된다. 액체/고체 부산물 수집 용기(217)는 분리 용기(214)에 연결된다.
분리 용기(214)는 복귀 가스 배관(241)을 통해 액화/정화 장치(219)에 바람직하게 연결된다. 액화/정화 장치(219)는 액체 이산화탄소 배관(243)을 통해 이산화탄소 공급 용기(216)에 바람직하게 연결된다. 변형 실시예에 있어서, 이격 위치에 액화/정화 장치(219)를 내장하며, 이 장치는 가스 수집 용기내에 배출 가스를 수납하고 액체 이산화탄소를 액체 이산화탄소 용기내에 복귀시킨다.
압력 챔버 가열기(204)는 제 2 변형적인 압력 챔버(30B)를 가열시킨다. 바람직하게는, 압력 챔버 가열기(204)는 가열 블랭킷(blanket)이다. 변형 실시예에 있어서, 압력 챔버 가열기는 몇몇 다른 형태의 가열기이다.
바람직하게는, 제 1 및 제 2 필터(221, 223)는 순환 루프(208)에 연결된다. 바람직하게는, 제 1 필터(221)는 조밀한 필터를 포함한다. 보다 바람직하게는, 제 1 필터(221)는 0.05㎛ 및 그 보다 큰 입자를 거르도록 구성된 조밀한 필터를 포함한다. 바람직하게는, 제 2 필터(223)는 성긴 필터를 포함한다. 보다 바람직하게는, 제 2 필터(223)는 2㎛ 내지 3㎛ 및 그 보다 큰 입자를 거르도록 구성된 성기 필터를 포함한다. 바람직하게는, 제 3 필터(225)는 이산화탄소 공급 용기(216)를 이산화탄소 펌프(218)에 연결시킨다. 바람직하게는, 제 3 필터(225)는 조밀한 필터를 포함한다. 보다 바람직하게는, 제 3 필터(225)는 0.05㎛ 및 그 보다 큰 입자를 거르도록 구성된 조밀한 필터를 포함한다.
초임계 처리 모듈(200)이 밸브 장치, 제어 전자 장치, 및 대체로 초임계 유체 처리 시스템인 유틸리티 후크업(utility hookups)을 포함함을 당업자에 의해 쉽게 명백해질 수 있다. 또한, 변형적인 분사 노즐(66A)이 변형적인 챔버하우징(12A)의 부분이기 보다는 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)의 부분으로써 구성될 수 있음이 당업자에게 쉽게 명백해질 수 있다.
작동시, 초임계 처리 모듈은 반도체 웨이퍼(46)로부터 포토레지스트 및 포토레지스트 찌꺼기를 제거하기 위해 바람직하게 사용된다. 초임계 처리 모듈(200)을 사용한 포토레지스트 제거 공정은 장전 단계, 세정 절차, 헹굼 절차, 및 언로딩 단계를 포함한다.
장전 단계에서, 반도체 웨이퍼(46)가 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)상에 위치되고, 그 후 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)이 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)을 밀봉하는 변형적인 챔버 하우징(12A)에 대해 변형적인 챔버 하우징(12A)으로 이동되어, 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)를 형성한다.
세정 절차는 제 1 내지 제 4 처리 단계를 포함한다. 제 1 처리 단계에 있어서, 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)는 이산화탄소 펌프(218)에 의해 소정의 초임계 상태로 가압된다. 제 2 처리 단계에 있어서, 제 1 분사 펌프(226)는 용매를 화학약품 공급 라인 및 순환 루프(208)를 통해 화학약품 공급 용기(222)로부터 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)로 펌핑한다. 소정의 초임계 상태에 도달하면, 이산화탄소 펌프는 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)를 가압하는 것을 중단한다. 용매가 소정 농도에 도달하면, 제 1 분사 펌프(226)는 용매의 분사를 중단한다. 제 3 처리 단계에 있어서, 포토레지스트 및 포토레지스트 찌꺼기가 반도체 웨이퍼로부터 제거될 때까지 순환 펌프(210)는 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A) 및 순환 루프(208)를 통해 초임계 이산화탄소 및 용매를 순환시킨다. 제 4 처리 단계에 있어서, 웨이퍼 캐비티(44A)는 부분적으로 배기되는 반면 압력은 임계 압력 이상으로 유지되며, 그 후 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)는 이산화탄소 펌프(218)에 의해 재가압되고 부분적으로 다시 배기되는 반면 압력은 임계 압력 이상으로 유지된다.
헹굼 절차는 제 4 내지 제 7 처리 단계를 포함한다. 제 4 처리 단계에 있어서, 변형적인 웨이퍼 캐비티는 이산화탄소 펌프(218)에 의해 가압된다. 제 5 처리 단계에 있어서, 제 2 분사 펌프(228)는 린스제 공급 라인(238) 및 순환 루프(208)를 통해 린스제를 린스제 공급 용기(224)로부터 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)내로 펌핑한다. 린스제가 소망의 농도에 도달했을 때, 제 2 분사 펌프(228)는 린스제의 분사를 중단한다. 제 6 처리 단계에 있어서, 순환 펌프(210)는 소정 시간동안 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A) 및 순환 루프(208)를 통해 초임계 이산화탄소 및 린스제를 순환시킨다. 제 7 처리 단계에 있어서, 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)는 감압된다. 변형 실시예에 있어서, 제 5 및 제 6 처리 단계가 필요하지 않음을 알 수 있다.
언로딩 단계에 있어서, 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)은 반도체가 변형적인 웨이퍼 플래튼(34B)으로부터 이동되는 장전/언로딩 위치(215)로 이동된다.
바람직하게는, 본 발명의 적어도 2개의 초임계 처리 모듈은 다수의 소재 처리 시스템의 부분을 형성하며, 이는 적어도 2개의 반도체 웨이퍼에 대해 동시 처리 가능성을 제공한다. 다수의 소재 처리 시스템은 2000년 11월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제 09/704,642 호에 개시되어 있으며, 이의 전체 개시 내용은 참조로서 본원에 인용된다. 변형 실시예에 있어서, 본 발명의 초임계 처리 모듈은 비초임계처리 모듈과 함께 다수의 처리 반도체 처리 시스템의 부분을 형성한다. 다수의 처리 반도체 처리 시스템은 2000년 11월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제 09/704, 641 호에 개시되어 있으며, 이의 전체 개시 내용은 참조로서 본원에 인용된다. 다른 변형 실시예에 있어서, 본 발명의 초임계 처리 모듈은 본 발명의 단일 초임계 처리 모듈을 사용하는 독립하여 조작이 가능한 초임계 처리 시스템의 부분을 형성한다.
본 발명의 제 3 변형적인 압력 챔버는 제 2 변형적인 압력 챔버(34B)에 덧붙여 반도체 기판(46) 위에 변형적인 챔버 하우징(12A)의 표면 강화 특징부를 포함한다. 반도체 기판(46) 위에 보다 균일한 분자 속도를 제공하기 위해, 표면 강화 특징부는 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)의 외경에서 변형적인 웨이퍼 캐비티(44A)의 중심까지의 높이 변화를 갖는다. 바람직하게는, 높이 변화는 변형적인 웨이퍼 캐비티(34B)의 외경에서의 높은 지점과 변형적인 웨이퍼 캐비티(34B)의 중심에서의 낮은 지점을 가져서 웨이퍼 캐비티(34B)의 중심에 보다 제한적인 공간을 제공한다. 변형 실시예에 있어서, 높이 변화는 변형적인 웨이퍼 캐비티(34B)의 외경에서의 높은 지점과, 변형적인 웨이퍼 캐비티(34B)의 외경과 중심 사이의 낮은 지점과, 변형적인 웨이퍼 캐비티(34B)의 중심에서의 중간 지점을 포함한다.
당업자는 바람직한 압력 챔버(30A) 및 본 발명의 제 1 내지 제 3 변형적인 압력 챔버가 초임계 상태 이하의 고압 처리에 대해 적절함을 쉽게 알 수 있다.
당업자는 첨부된 특허청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 다른 다양한 변형이 바람직한 실시예에 이루어질 수 있음을쉽게 알 수 있다.

Claims (17)

  1. 반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버에 있어서,
    ⓐ 제 1 밀봉 표면을 구비하는 챔버 하우징과,
    ⓑ 상기 반도체 기판과 제 2 밀봉 표면을 고정하기 위한 영역을 구비하는 플래튼과,
    ⓒ 상기 플래튼을 상기 챔버 하우징에 연결하는 기계적인 구동 장치로서, 작동시 상기 기계적인 구동 장치는 상기 반도체 기판의 장전을 위해 상기 챔버 하우징으로부터 상기 플래튼을 분리시키고, 또한 작동시 상기 기계적인 구동 장치는 상기 플래튼의 제 2 밀봉 표면과 상기 챔버 하우징의 제 1 밀봉 표면이 상기 반도체 기판 둘레에 고압 처리 챔버를 형성하도록 하는, 상기 기계적인 구동 장치를 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 하우징의 제 1 밀봉 표면은 O-링 홈을 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 O-링 홈내에 O-링을 더 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 2 밀봉 표면은 O-링 홈을 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 O-링 홈내에 O-링을 더 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 하우징의 제 1 밀봉 표면은 스페이서에 밀봉되고, 상기 플래튼의 제 2 밀봉 표면은 상기 스페이서에 밀봉되는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계적인 구동 장치는 유체에 의해 구동되는 피스톤을 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체는 비압축성 유체를 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체는 압축성 유체를 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계적인 구동 장치는 전기-기계 구동 장치를 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기-기계 구동 장치는 선형 액추에이터를 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 선형 액추에이터는 구동 나사를 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 하우징 및 상기 플래튼에 연결된 기계적인 클램프를 더 포함하여 작동시 상기 기계적인 클램프가 처리동안 고압 처리 챔버를 유지시키는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  14. 반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버에 있어서,
    ⓐ 챔버 하우징과,
    ⓑ 상기 반도체 기판을 고정하기 위한 영역을 구비하는 플래튼과,
    ⓒ 상기 플래튼을 상기 챔버 하우징에 연결시키는 기계적인 구동 장치로서, 작동시 상기 기계적인 구동 장치는 상기 반도체 기판의 장전을 위해 상기 챔버 하우징으로부터 상기 플래튼을 분리시키는, 상기 기계적인 구동 장치와,
    ⓓ 상기 챔버 하우징에 연결된 밀봉 수단으로서, 작동시 상기 기계적인 구동 장치는 상기 밀봉 수단, 상기 플래튼 및 상기 챔버 하우징이 상기 반도체 기판 둘레에 고압 처리 챔버를 형성하도록 하는, 상기 밀봉 수단을 포함하는
    반도체 기판의 처리를 위한 고압 챔버.
  15. 반도체 기판의 고압 처리를 위한 장치에 있어서,
    ⓐ 압력 챔버 프레임과,
    ⓑ 상기 압력 챔버 프레임에 연결되고, 피스톤 몸체와 피스톤 네크를 구비하는 피스톤으로서, 상기 압력 챔버 프레임과 상기 피스톤 몸체가 제 1 유체 캐비티를 형성하는, 상기 피스톤과,
    ⓒ 상기 압력 챔버 프레임에 연결되고, 상기 압력 챔버 프레임, 상기 피스톤 몸체 및 상기 피스톤 네크와 연계하여 제 2 유체 캐비티를 형성하는 밀봉 플레이트와,
    ⓓ 상기 피스톤 네크에 연결되고, 상기 반도체 기판과 제 1 밀봉 표면을 고정하기 위한 영역을 포함하는 플래튼과,
    ⓔ 상기 압력 챔버 프레임에 연결되고, 제 2 밀봉 표면을 포함하는 상측 뚜껑으로서, 상기 플래튼의 제 1 밀봉 표면과 상기 상측 뚜껑의 제 2 밀봉 표면은 작동시 상기 제 1 및 제 2 밀봉 표면이 고압 처리 챔버를 형성하도록 구성된, 상기 상측 뚜껑을 포함하는
    반도체 기판의 고압 처리를 위한 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    작동시 상기 고압 처리 챔버는 초임계 상태에서 작동하는
    반도체 기판의 고압 처리를 위한 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    작동시 상기 고압 처리 챔버는 초임계 상태 이하에서 작동하는
    반도체 기판의 고압 처리를 위한 장치.
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