KR20040063920A - 건식-습식 처리를 이용한 반도체 웨이퍼 상에서 재료를제거하기 위한 집적 전식-습식 처리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼와 같은 목적물의 표면 상에서 포토레지스터와 같은 재료들을 제거하기 위한 장치(100) 및 방법은 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 처리를 선택적으로 수행하도록 하나 또는 그 이상의 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)을 이용한다. 따라서 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 처리의 커스터마이즈된 결합은, 목적물 상에서 요구되는 처리 결과를 얻도록 단일의 플랫폼 상에서 수행되어질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 장치에 의해 처리되어지는 목적물을 검사하도록 장치는 임계치수 검사 유닛(critical dimension inspection unit)을 포함할 수도 있다.

Description

건식-습식 처리를 이용한 반도체 웨이퍼 상에서 재료를 제거하기 위한 집적 전식-습식 처리장치 및 방법{INTEGRATED DRY-WET PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR REMOVING MATERIAL ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING DRY-WET PROCESSES}
반도체 장치는 적극적으로 축소(scale down)되어지기 때문에, 사진식각공정(photolithography process)에서 사용되어지는 포토레지스트 마스킹 단계(photoresist masking step)의 수는, 다양한 에칭(etching) 또는/및 임플랜팅(implanting) 요구로 인하여 현저하게 증가한다. 결과적으로, 포스트-마스팅 클리닝 단계(post-masking cleaning step)의 수 또한 증가한다. 포토레지스트의 레이어(layer)가 반도체 웨이퍼 상에서 패턴(pattern)되어지고 다음으로 플라즈마 에칭 또는 이온 주입(ion implantation)과 같은 제조공정을 받게되어진 후에, 패턴된 포토레지스트 레이어는 성능과 신뢰도와 관련하여 결과적인 반도체 장치에 유해하게 영향을 끼칠 수도 있는 포토레지스트 잔여물(photoresist residue)을 남기는 것 없이 제거되어져야 한다.
패턴된 포토레지스터의 제거는 일반적으로 플라즈마 가스 처리(이하 "플라즈마 애싱 처리(plasma ashing process)"라고 함)를 이용한 포토레지스터 재료의 벌크의 제거와 습식-화학 처리(이하 "습식 화학 클리닝 공정(wet-chemical cleaning process)"라 함)를 이용하여 잔류 포토레지스터 재료의 제거를 포함한다. 플라즈마 애싱 처리는, 포토레지스터 재료를 선택적으로 산화하기 위하여 반도체 웨이퍼의 표면 상의 패턴된 포토레지스터 상으로 플라즈마 가스를 제공하는 것을 포함한다. 습식-화학 클리닝 공정은, 플라즈마 애싱 공정에 의해 제거되어지지 않는 잔류 포토레지스터 재료를 용해(dissolve)하기 위하여 반도체 웨이퍼의 표면 상에 하나 또는 그 이상의 화학용액(chemical solution)을 제공하는 것을 포함한다. 습식-화학 클리닝 공정 후에 반도체 웨이퍼는, 라인 폭, 구멍직경 그리고 반도체 웨이퍼 상에서 형성되는 다양한 레이어를 포함하는 반도체 웨이퍼의 두께와 같은 형상 프로파일(feature profile)을 측정함에 의해서 검사되어질 수도 있다.
통상적으로, 습식-화학 클리닝 공정은 반도체 웨이퍼의 다발(batch)들을 예를 들어 습식 벤치(wet bench)를 이용하는 다른 세정액(cleaning fluid)의 욕조(bath) 속으로 순차적으로 담그는 것을 포함한다. 그러나, 부-0.18 마이크론 지오메트리와 300mm 웨이퍼 처리의 도입으로, 배치 클리닝의 사용은 상호오염(cross-contamination) 및 잔류오염(residual contamination)으로 인하여 결점있는 반도체 장치에 대한 잠재성을 증가시킨다.
단일-웨이퍼 스핀-형 클리닝(single-wafer spin-type cleaning) 기술은 배치 클리닝 기술의 단점을 완화하기 위하여 개발되어졌다. 상기 단일-웨이퍼 스핀-형 클리닝 기술은, 밀폐된 환경(enclosed environment)에서 이온이 함유되지 않은 웨이퍼(de-ionized wafer), 스탠다드 클린 1(SC 1) 용액 그리고 스탠다드 클린 2(SC 2) 용액과 같은 하나 또는 그 이상의 세정액(cleaning fluid)을 스피닝 반도체 웨이퍼(spinning semiconductor wafer)의 표면 상으로 분배하는 것을 포함한다. 단일-웨이퍼 스핀-형 클리닝 기술에서, 상호-오염과 잔류오염을 위한 잠재성이 최소가 되도록 반도체 웨이퍼는 개별적으로 세척되어진다.
포토레지스터 제거를 위하여 상업적으로 이용가능한 웨이퍼 제조도구(wafer fabrication tool)는 플라즈마 애싱 공정 또는 습식-화학 클리닝 공정을 위하여 만들어진다. 따라서 두개의 개별적인 도구들이 플라즈마 애싱과 습식-화학 클리닝 공정을 수행하기 위하여 요구되어진다. 게다가 만일 반도체 웨이퍼들이 검사되어져야 한다면, 제 3의 별개의 웨이퍼 제조도구가 요구되어진다.
포토레지스터 제거를 위하여 별개의 웨이퍼 제조도구를 사용하는 주된 염려는, 다른 웨이퍼 제조도구들 사이에서 반도체 웨이퍼의 전송(transferring)이 각각의 도구에서 대기시간(queue time or waiting period)을 요구한다는 것이다. 따라서 포토레지스터 재료를 제거하기 위한 전체 처리시간은, 반도체 웨이퍼가 다수의 제조도구들 사이에서 전송되어져야 할 때, 상당히 증가하게 된다. 다른 염려는, 다른 웨이퍼 제조도구들 사이에서 반도체 웨이퍼가 전동되어지는 동안 불순물(contaminant)이 도입될 수도 있다는 것이다.
상기의 염려(concern)들 중 일부는 미국특허 제 5,227,001 호 및 미국특허 제 5,952,245 호에 언급되어져 있다. Takami 등에 의해 공고된 미국특허 제 5,227,001 호는 일부 건식 스트라이퍼 장치(즉, 플라즈마 애싱 장치), 습식 스트라이핑 베스 탱크장치(wet stripping bath tank unit), 제 1 린싱 탱크(rinsing tank), 초음파 바이브레이터를 포함하는 제 2 린싱 탱크, 그리고 클리닝 및 스핀 건식 장치를 포함하는 집적 건식-습식 반도체 레이어 제거장치(integrated dry-wet semiconductor layer removal apparatus)를 기술하고 있다. Torii 등에 의해 공고된 미국특허 제 5,952,245 호는, 플라즈마 에칭 및 포스트-프로세싱 플라즈마 애싱을 위한 버퍼 챔버(buffer chamber), 습식-화학 클리닝을 위한 습식-프로세싱 챔버, 그리고 히터(heater)를 이용하는 건조(drying)을 위한 건식-프로세싱 챔버를 포함하는, 샘플 처리장치(sample processing apparatus)를 기술하고 있다. 따라서Takami 등 및 Torii 등의 장치들은 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 양자 모두를 수행하도록 사용되어질 수 있다.
Takami 등 및 Torii 등의 장치와 관련된 염려는, 다양한 공정 스테이션(processing station)의 배치로 인하여 기술된 장치가 큰 밑넓이(footprint)를 필요로 한다는 것이다. 다른 염려는, 기술된 장치의 형상이 습식-화학 클리닝 공정 후에 어떤 적용에서는 선호되어질 수 있는 플라즈마 애싱 공정이 수행되어지지 않도록 한다는 것이다 나아가 기술된 장치는, 어떤 적용에서는 또한 선호되어질 수 있는 플라즈마 애싱 공정 또는 습식-화학 클리닝 공정이 반도체 웨이퍼가 양 공정들을 받게 되어진 후에, 용이하게 반복되어지지 않도록 한다는 것이다.
상기에서 기술된 염려의 관점에서, 장치의 큰 밑넓이(footprint)를 필요로 하지 않는 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 공정의 맞춤 조합(customized combination)을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에서 포토레지스트와 같이 요구되지 않는 재료를 제거하기 위한 장치 및 방법이 필요하게 된다.
본 발명은 2001년 11월 7일 출원된 미국 특허 가출원 제 60/346,000 호와 2002년 8월 14일 출원된 미국정규출원 제 10/219,967 호를 근거로 한 것이다.
본 발명은 일반적으로 반도체 제조공정(semiconductor fabrication processing)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 건식공정 및 습식공정(dry and wet process)을 모두 사용하여 반도체 웨이퍼 상의 재료를 제거하는 것에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 건식 및 습식 공정을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에서 포토레지스터와 같은 요구되지 않는 재료를 제거하기 위한 장치를 도식적으로 나타내는 모습
도 2A는 도 1의 장치 내에 포함되어진 집적된 건식-습식 처리 모듈을 정면에서 도시하는 모습
도 2B는 도 2A의 집적된 건식-습식 처리 모듈을 측면에서 도시하는 모습
도 3은 3개의 추가적인 집적된 건식-습식 처리 모듈을 포함하는 도 1의 장치를 도식적으로 나타내는 모습
도 4는 도 2A 및 도 2B의 집적된 건식-습식 처리 모듈의 습식-화학 클리닝 유닛의 단면도
도 5는 도 2A 및 도 2B의 집적된 건식-습식 처리 모듈의 플라즈마 애싱 유닛의 사시도
도 6은 도 2A 및 도 2B의 집적된 건식-습식 처리 모듈의 플라즈마 애싱 유닛을, 정면으로부터 본 단면도
도 7은 도 2A 및 도 2B의 집적된 건식-습식 처리 모듈의 플라즈마 애싱 유닛을, 측면으로부터 본 단면도
도 8은 제거되어지는 플라즈마 애싱 유닛의 척 어셈블리(chuck assembly)를 도시하는, 도 2A 및 도 2B의 집적된 건식-습식 처리 모듈의 플라즈마 애싱 유닛을 측면으로부터 본 다른 단면도
도 9는 도 2A 및 도 2B의 집적된 건식-습식 처리 모듈의 플라즈마 애싱 유닛의 배면도
도 10은 도 1의 장치의 전체적인 동작(operation)을 도시하는 공정흐름도
도 11은 본 발명의 수정된 실시예에 따라 건식 및 습식 공정을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에서 포토레지스터와 같은 요구되지 않는 재료를 제거하기 위한 장치를 도시하는 모습
도 12는 3개의 추가적인 건식-습식 집적된 처리 모듈을 포함하는 도 11의 장치를 도시하는 모습
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 반도체 웨이퍼 상에서 포토레지스터와 같은 요구되지 않는 재료를 제거하는 방법을 도시하는 공정흐름도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 장치 102A,102B,102C : 건식-습식 처리 모듈
104 : 하우징 106 : 카세트 유닛
108 : 웨이퍼 전달시스템 110 : 컨트롤 모듈
112 : 사용자 인터페이스 유닛 114A,114B,114C : 웨이퍼 캐리어
116,118 : 웨이퍼 전달 메커니즘 120 : 웨이퍼 버퍼 스테이션
122,126 : 다축 로봇 210,212 : 유틸리티 공간
반도체 웨이퍼와 같은 목적물의 표면 상에서 포토레지스트와 같은 재료를 제거하기 위한 장치 및 방법은, 플라즈마 애싱 및 습식 화학 클리닝 공정을 선택적으로 수행하도록 하나 또는 그 이상의 집적된 건식-습식 공정 모듈(integrated dry-wet processing module)을 이용한다. 따라서 플라스마 애싱 및 습식-화학 클리닝 공정의 맞춤 조합은, 상기 목적물 상에서 요구되는 처리 결과를 얻도록 단일의 플랫폼(platform) 상에서 수행되어질 수 있으며, 이는 스루풋(throughput)을 증가시키며 오염의 가능성을 감소한다. 집적된 건식-습식 처리 모듈의 각각은 플라즈마 애싱 유닛과 습식-화학 클리닝 유닛을 포함하며, 이는 상기 장치의 밑넓이를 최소화하도록 수직하게 위치되어질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 장치는, 상기 장치로 목적물을 로드(load)하도록 그리고 상기 장치로부터 목적물을 언로드(unload)하도록 형상화된 목적물 로딩/언로딩 유닛(object loading/unloading unit)과, 플라즈마 애싱 처리를 수행하도록 형상화된 제 1 처리 유닛(processing unit)과, 습식-화학 클리닝 공정을 수행하도록 형상화된 제 2 처리 유닛과, 상기 목적물 로딩/언로딩 유닛으로부터 목적물을 제 1 처리 유닛 또는 제 2 처리 유닛으로 선택적으로 전달하도록 형상화된 목적물 전달 시스템을 포함한다. 상기 장치는, 장치에 의해 처리되어지게 디는 목적물을 검사하는 임계치수 검사유닛(critical dimension inspection unit)을 또한 포함할 수도 있다.
상기 장치의 제 1 그리고 제 2 처리 유닛은 단일의 건식-습식 처리 모듈(dry-wet processing unit)로 집적되어질 수도 있다. 또한 제 1 그리고 제 2 처리 유닛은, 제 1 그리고 제 2 처리 유닛들 중의 하나의 유닛이 제 1 그리고 제 2 처리유닛들 중 다른 유닛 위쪽에 위치되도록 건식-습식 처리 모듈 상에 수직하게 위치되어질 수도 있다.
상기 장치의 제 1 처리 유닛은 처리 챔버(processing chamber)의 한쪽 측면 상에 위치되는 정비 윈도우(maintenance window)를 포함할 수도 있다. 제 1 처리 유닛은 또한 상기 처리 챔버에 연결된 배기구(exhaust outlet)를 포함할 수도 잇다. 상기 개구부는 처리 챔버로부터 상기 유닛의 측면에 유도되도록 형상화되어질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따라 목적물의 표면 상에서 재료를 제거하기 위한 방법은, 상기 장치에서 처리되어져야 하는 목적물을 제공하고, 상기 장치의 제 1 처리 유닛에서 목적물 상에서 제 1 처리를 선택적으로 수행하며, 그리고 상기 장치의 제 2 처리 유닛에서 장치의 제 2 처리 유닛에서 목적물 상에서 제 2 처리를 선택적으로 수행하는 것을 포함한다. 제 1 그리고 제 2 처리의 각각은, 플라즈마 애싱 공정 또는 습식-화학 클리닝 공정이 될 수 있다.
상기 방법은 또한 목적물 상에서 제 3의 공정을 선택적으로 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 3 공정은 플라즈마 애싱 공정, 습식-화학 클리닝 공정 또는 임계치수 검사 공정이 될 수도 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 본 발명의 원리의 실례로서 도시된 첨부도면과 관련하여 다음에서 상세하게 설명되는 내용으로부터 자명하게 된다.
도 1과 관련하여, 본 발명의 실시예에 따라 반도체 웨이퍼 상에서 포토레지스터와 같은 바람직하지 못한 재료를 제거하기 위한 장치(apparatus, 100)가 도시되어진다. 상기 장치는 밀폐된 환경(closed environment)에서 플라즈마 애싱 공정 및 습식-화학 클리닝 공정 모두를 수행하도록, 하우징(housing, 104)에 의해 제공되어지는 하나 또는 그 이상의 집적된 건식-습식 처리 모듈(dry-wet processing module, 102A, 102B, 102C)을 이용한다. 따라서 상기 장치는 2개의 통상적으로 분리된 웨이퍼 제조공정을 단일의 플랫폼으로 집적(integrate)한다. 나아가, 상기 장치의 형상은, 상기 장치에 의해 수행되어지는 플라즈마 애싱과 습식-화학 클리닝 공정의 순서가 커스터마이즈(customize)되어질 수 있다. 또한, 상기 공정들 중 하나 또는 양자는 요구되는 어떠한 순서로 반복되어질 수 있다. 예를 들어, 습식-화학 클리닝 공정은 플라즈마 애싱 공정 전에 그리고 후에 수행되어질 수 있으며, 이는 특정의 적용을 위하여 선호되어질 수 있다. 종래의 개별적인 웨이퍼 제조공정을 단일의 플랫폼으로 집적하는 것은, 장치의 이용(equipment utilization)을 현저하게 증가시키고, 장치의 전체 제조원가(manufacturing cost)를 현저히 감소시킨다. 나아가 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 제조공정 사이에서 외부 환경에 노출되지 않기 때문에, 집적은 결과적인 반도체 장치의 전체 결함밀도(defect density)를 감소시킨다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 장치는 카세트 유닛(cassette unit, 106), 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A, 102B, 102C), 웨이퍼 전달 시스템(108), 컨트롤 모듈(110) 그리고 사용자 인터페이스 유닛(112)을 포함한다. 집적된 건식-습식 처리 모듈 및 웨이퍼 전달 시스템은 하우징(104)에 의해 제공되는 밀폐된 환경 내에서 포함되어진다. 결과적으로, 상기 장치에 의해 처리되어지는 반도체 웨이퍼는 플라즈마 애싱과 습식-화학 처리 공정 사이에서 외부 환경, 즉 크린룸(cleanroom)에 노출되지 않으며, 이는 오염의 가능성을 현저히 감소한다.
상기 장치(100)의 카세트 유닛(106)은, 처리되어지는 반도체 웨이퍼를 상기 장치 속으로 로드(load)하도록 사용되어진다. 나아가 카세트 유닛은 처리된 반도체 웨이퍼를 상기 장치로부터 언로드(unload)하도록 사용되어진다. 카세트 유닛은 하나 또는 그 이상의 웨이퍼 캐리어(114A, 114B, 114C)를 수용하도록 형상화되어질 수 있으며, 이는 웨이퍼 카세트, SMIF(Standard Machien Interface)-Pods 또는 FOUPs(Front-Opening Unified Pods)로 되어질 수 있다. 웨이퍼 캐리어는 상기 장치 속으로 그리고 상기 장치로부터 반도체 웨이퍼를 운반하도록 사용되어질 수 있다. 처리되어지는 반도체 웨이퍼는, 처리를 위하여 웨이퍼가 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)에 선택적으로 전달되어질 수 있도록, 웨이퍼를 포함하는 하나 또는 그 이상의 웨이퍼 캐리어를 카세트 유닛으로 삽입함에 의해서 상기 장치 속으로 적재되어진다. 하나 또는 그 이상의 집적된 건식-습식 처리 모듈에 의해 처리되어진 후에, 반도체 웨이퍼는 원래의 웨이퍼 캐리어로 회복되거나 또는 카세트 유닛에서 다른 웨이퍼 캐리어로 회복되어진다. 이때 처리된 반도체 웨이퍼를 포함하는 상기 웨이퍼 캐리어는 카세트 유닛으로부터 제거되어질 수 있으며, 추가적인 처리를 위하여 다른 웨이퍼 제조장치로 전달되어질 수도 있다.
상기 장치(100)의 웨이퍼 전달 시스템(wafer transfer system, 108)은 카세트 유닛(106)과 집적된 건식-습식 처리 유닛(102A, 102B, 102C) 사이에서 반도체 웨이퍼를 전달하도록 작동된다. 선호적인 실시예에서, 웨이퍼 전달 시스템은 두개의 웨이퍼 전달 메커니즘(116, 118)과 임의의 웨이퍼 버퍼 스테이션(buffer station, 120)을 포함한다. 상기 웨이퍼 전달 메커니즘(116)은 웨이퍼 캐리어(114A, 114B, 114C)로부터 처리되어지는 반도체 웨이퍼를 카세트 유닛(112) 내의 웨이퍼 캐리어(wafer carrier, 114A, 114B, 114C)로부터 웨이퍼 버퍼 스테이션(wafer buffer station, 120)으로 전달하도록 창작되어지나, 다른 웨이퍼 전달 메커니즘(118)은 웨이퍼를 웨이퍼 버퍼 스테이션으로부터 집적된 전식-습식 처리 모듈로 선택적으로 전달하도록 그리고 집적된 건식-습식 처리 모듈 사이에서 웨이퍼를 선택적으로 전달하도록 형상화되어진다. 웨이퍼 버퍼 스테이션이 없는 실시예에서는, 웨이퍼 전달 메커니즘은 그들 사이에서 반도체 웨이퍼를 직접적으로 중계하도록, 카세트 유닛으로부터 집적된 건식-습식 처리 모듈로 웨이퍼를 선택적으로 전달하도록 형상화되어진다. 다음에서 상세하게 기술되어지는 바와 같이, 각각의 집적된 건식-습식 처리 모듈은 도 2A 및 도 2B에서 도시되어지는 바와 같이, 플라즈마 애싱 유닛(202)과 습식-화학 클리닝 유닛(204)을 포함한다. 따라서 플라즈마 애싱과 습식-화학 클리닝 모두를 수행하도록, 반도체 웨이퍼는 각각의 집적된 건식-습식 처리 모듈의 습식-화학 클리닝 유닛과 플라즈마 애싱 유닛 사이에서 전달되어지는 것이 필요하다. 집적된 건식-습식 처리 모듈의 습식-화학 크리링 유닛과 플라즈마 애싱 유닛 사이의 반도체 웨이퍼의 전달은 웨이퍼 전달 메커니즘(118)에 의해서 수행되어진다. 웨이퍼 전달 메커니즘(118)은 또한 집적된 건식-습식 처리 모듈 사이에서 반도체 웨이퍼를 전달할 수 있기 때문에, 웨이퍼 전달 메커니즘(118)은 반도체 웨이퍼를 집적된 건식-습식 처리 모듈의 어떠한 유닛으로부터 처리 모듈의 다른 어떠한 유닛으로 선택적으로 전달할 수 있다.
웨이퍼 전달 메커니즘(116)은, 카세트 유닛(106)의 전면을 가로질러 연장되는 트랙(track, 124) 상에 다축 로봇(multi-axis robot, 122)을 포함한다. 이와 유사하게, 웨이퍼 전달메커니즘(118)은 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A, 102B, 102C)의 전면을 가로질러 연장되는 트랙(128) 상에 다축 로봇(126)을 포함한다. 상기의 다축 로봇(122, 126)들은 각각의 트랙(124, 128)을 따라서 선행적으로 운행하도록, 그리고 다양한 방향, 예를 들어 방사상(radial), 회전상(rotational), 수직 그리고 측면 방향으로 하나 또는 그 이상의 반도체 웨이퍼를 조작하도록 창작되어진다. 상기 다축 로봇(122)은 카세트 유닛(106)내의 웨이퍼 캐리어(114A, 114B, 114C)로부터 반도체 웨이퍼를 선택적으로 픽업(pick up)하고 그리고 웨이퍼를 웨이퍼 버퍼 스테이션(120) 또는 다축 로봇(126)으로 전달하도록 트랙(124)을 따라 움직이도록 형상화되어진다. 다른 다축 로봇(126)은, 웨이퍼 버퍼 스테이션(120)으로부터 반도체 웨이퍼를 선택적으로 전달하도록 또는 다축 로봇(122)을 집적된 건식-습식 처리 모듈로 선택적으로 전달하도록 트랙(128)을 따라서 움직이도록 형상화되어진다. 비록 도시되지는 않았지만, 웨이퍼 전달 메커니즘의 하나 또는 양자는 웨이퍼 배열을 위한 프리-얼라이너(pre-aligner)를 포함할 수 있다. 상기 프리-얼라이너는 반도체 웨이퍼의 가장자리(edge)를 광학적으로 스캔하도록 작동하며, 웨이퍼의 각도 방향(angular orientation) 및 중앙위치(center location)에서 특정의 편차(discrepancy)를 교정하도록 회전(rotation) 또는/및 이동(translation)을 이용하여 웨이퍼를 조절하도록 작동한다. 다른 실시예에서, 본 장치는 웨이퍼 전달 메커니즘(116, 118)의 기능들을 수행하도록 형상화된 단지 하나의 웨이퍼 전달메커니즘을 포함할 수 있거나, 또는 웨이퍼 전달메커니즘(116, 118)의 하나 또는 그 이상의 기능들을 나누는 다축 로봇 또는 추가적인 웨이퍼 전달 메커니즘을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 전달메커니즘(116, 118)은, Newport 사에 의해 제작되어지는 것과 같이, 상업적으로 이용가능한 구성성분으로 이미 공지된 원리에 따라서 제작되어질 수도 있다.
본 장치(100)의 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A, 102B, 102C)은, 예를 들어, 반도체 웨이퍼 상의 포토레지스트와 같은 바람직하지 못한 재료를 제거하도록 플라즈마 애싱 및 습식 화학 크리링 처리 양자 모두를 수행할 수 있다. 도 1에서, 본 장치는 웨이퍼 전달 메커니즘(118)의 트랙(128)의 동일한 측면 상에 위치되어지는 3개의 집적된 건식-습식 처리 모듈을 포함하도록 도시되어진다. 그러나 상기 장치는 더 적은 또는 더 집적된 건식-습식 처리 모듈을 포함할 수 있다. 실례로서, 본 장치는 도 3에서 도시되어지는 바와 같이 웨이퍼 전달 메커니즘(118)의 트랙(128)의 다른 측면 상에 3개의 추가적인 집적된 건식-습식 처리 모듈(102D, 102E, 102F)를 포함할 수도 있다.
상기 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A, 102B, 102C)은 실례로서 처리 모듈(processing module, 102A)을 사용하여 기술되어진다. 도 2A 및 도 2B는 각각 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A)의 정면도 및 측면도이다. 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A)은, 도 2A 및 도 2B에서 도시되어지는 바와 같이 프레임(frame, 206)에 연결되어지는 플라즈마 애싱 유닛(202) 및 습식-화학 클리닝 유닛(204)을 포함한다. 상기 프레임은 집적된 건식-습식 처리 모듈을 하우징에 고정하도록 장치(100)의 하우징(104)에 부착되어질 수 있는 베이스(208)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 프레임은 하우징에 직접적으로 부착되어지도록 형상화되어질 수도 있다. 실례적인 실시예에서 플라즈마 애싱과 습식-화학 클리닝 유닛들은, 플라즈마 애싱 유닛이 습식-화학 클리닝 유닛 위쪽에 위치되어지도록 수직하게 위치되어진다. 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 유닛의 수직한 배열은 본 장치의 밑넓이(footprint)가 감소되어지는 것을 허용한다. 다른 실시예에서, 습식-화학 클리닝 유닛은 플라즈마 애싱 유닛 또는 전달메커니즘(116, 118)의 위쪽에 위치되어질 수도 있으며, 또는 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 유닛을 나란히 위치되어질 수도 있다.
도 2A 및 도 2B의 실시예에서, 상부 유틸리티 공간(utility space, 210)이 두개의 유닛 사이에서 위치되어지고 하부 유틸리티 공간(212)이 습식-화학 클리닝 유닛의 아래쪽에 위치하도록, 플라즈마 애싱 유닛(202) 및 습식-화학 클리닝 유닛(204)은 프레임에 연결되어질 수 있다. 상기 유틸리티 공간(210)은 도시되지 않은 하나 또는 그 이상의 유체공급 라인(fluid supply line)이 습식-화학 클리닝 유닛으로 돌려지도록 사용되어질 수도 있다. 다른 유틸리티 공간(212)은 배수도관(drain line) 또는/및 배기출구(exhaust outlet)를 습식-화학 클리닝 유닛으로부터 돌리도록 사용되어질 수도 있다. 유틸리티 공간(210, 212)은 요구되는 대로 전선(wire), 라인(line) 또는/및 도관(conduit)들을 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 유닛으로 돌리도록 사용되어질 수도 있다.
집적된 건식-습식 처리 모듈(102A)의 습식-화학 클리닝 유닛(204)의 실시예는 클리닝 유닛의 단면도인 도 4와 관련하여 기술되어진다. 습식-화학 클리닝 유닛은, 스핀-타입(spin-type), 단일 웨이퍼(single-wafer), 습식-화학 클리닝 유닛이다. 따라서 습식-화학 클리닝 유닛은, 적절한 기압(atmosphere)에서, 웨이퍼가 회전되어질 때, 웨이퍼 상으로 하나 또는 그 이상의 세정액(cleaning fluid)을 제공함에 의해서 단일의 반도체 웨이퍼를 깨끗이(clean)하도록 형상화되어진다. 도 4에서 도시되어지는 바와 같이, 습식-화학 클리닝 유닛은, 상부 및 하부 구조가 밀폐되어질 때 밀폐된 클리닝 챔버(406)를 제공하는 상부 엔클로져 구조(enclosure structure, 402) 및 하부 엔클로져 구조(404)를 포함한다. 상부 엔클로져 구조는, 습식-화학 클리닝 유닛이 깨끗하게 되어지는 반도체 웨이퍼를 수용하기 위하여 개방되어질 수 있도록 도시되지 않은 승강 메커니즘(lifting mechanism)에 의해 들려지도록 창작되어진다. 상기 습식-화학 클리닝 유닛은, 웨이퍼 지지구조체(wafer support structure, 408), 유체 공급라인(410), 유체 공급도관(414)을 가진 후면부 유체 공급구조(backside fluid supply structure, 412) 및 기체 공급라인(418)에 연결되어진 환경 기체 공급 어셈블리(environmental gas supply assembly, 416)를 추가로 포함한다.
웨이퍼 지지구조체(408)는 클리닝을 위한 단일의 반도체 웨이퍼를 안전적으로 유지하도록 형상화되어진다. 상기 웨이퍼 지지구조는 웨이퍼 지지구조체를 회전하는 도시되지 않은 모터(motor)에 연결되어진다. 결과적으로, 상기 지지구조체 상의 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 지지구조체의 회전에 의해 또한 회전되어진다. 상기 웨이퍼 지지구조체는, 예를 들어 상업적으로 이용가능한 단일-웨이퍼 습식 클리닝 시스템에서 현재 사용되어지는 종래의 웨이퍼 지지구조체와 같은 웨이퍼를 회전하고 반도체 웨이퍼를 안전적으로 유지할 수 있는 어떠한 웨이퍼 지지구조체로 될 수 있다.
유체 공급라인(410)은 하나 또는 그 이상의 세정액을 깨끗하게 되어지는 반도체 웨이퍼의 표면 상으로 공급하도록 사용되어진다. 상기 세정액은 다음의 유체를 포함할 수 있다: 탈이온수(de-ionized water), 희석불산(diluted HF), 암모니아수(NH40H)와 물(H20)의 혼합물, 표준 클린 1 또는 "SC1"(NH40H와 H202와 H20의 혼합물), 표준 클린 2 또는 "SC2"(HCl과 H202와 H20의 혼합물), 오존처리수(ozonated water) (용존오존(dissolved ozone)을 가진 탈이온수), 변형된 SC1(NH40H와 오존을 가진 H20와의 혼합물), 변형된 SC2(HCl과 오존을 가진 H20와의 혼합물), 공지된 세정용제(cleaning solvent) (예를 들어, EKC 테크놀로지 회사로부터 입수가능한 용제 EKC265에 근거한 히드록실 아미(hydroxyl amine)) 또는 상기 유체의 다른 성분을 포함할 수 있다. 후면부 유체공급구조체(412)는, 반도체 웨이퍼의 후면부가 클리닝 공정동안 오염되어지지 않게 되는 것을 보장하도록 깨끗하게 되어지는 반도체 웨이퍼의 후면부로 탈이온수와 같은 유체를 공급하도록 사용되어진다. 후면부 유체 공급구조체는 유체 공급 도관(414)을 통하여 유체를 수용한다. 상부 엔클로저 구조체(402)에 부착되어지는 환경기체 공급 어셈블리(environmental gas supply assembly, 416)는, N2또는 공기(air)와 같은 깨끗한 환경기체를 습식-화학 클리닝 유닛의 밀폐된 챔버(406) 속으로 제공한다. 상기 환경기체는 기체 공급 라인(418)을 통하여 환경기체 공급 어셈블리에서 수용되어진다. 상기 유체 공급 라인(410), 유체공급 도관(414) 및 기체 공급 라인(418)은 도시되지 않은 클리닝 유체 및 기체의 공급원에 연결되어진다.
습식-화학 클리닝 유닛(204)에 의해 수행되어지는 클리닝 공정은 도 4와 관련하여 기술되어진다. 깨끗하게 되어지는 반도체 웨이퍼는 습식-화학 클리닝 유닛의 클리닝 챔버(cleaning chamber, 406) 속으로 전달되어지고, 웨이퍼 전달 메커니즘(118)의 다축 로봇(126)에 의해 웨이퍼 지지구조체(408) 상에서 위치되어진다. 상기 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 버터 스테이션(120), 다축 로봇(122) 또는 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)의 어떠한 플라즈마 애싱 또는 습식-화학 클리닝 유닛으로부터 전달되어질 수도 있다. 이때 반도체 웨이퍼는 회전되어지고 세정액은 웨이퍼의 하나 또는 양쪽 표면, 즉 웨이퍼의 상부표면 및 뒤쪽 표면에 제공되어진다. 세정액은 유체공급 라인(410)과 유체 공급 도관(414)을 통하여 제공되어진다. 또한 깨끗한 환경기체는 환경기체 공급어셈블리(416)을 통하여 클리닝 챔버(406)로 도입되어진다. 상기 환경기체는 기체 공급라인(418)을 통하여 상기 어셈블리로 공급되어진다. 반도체 웨이퍼로 제공되는 세정액의 시퀀스(sequence)는 수행되어지는 특별한 웨이퍼 클리닝 기술에 따라 다르게 될 수 있다. 실레에서와 같이, 만일 RCA 웨이퍼 클리닝 기술이 수행되어진다면, 세정액의 순서는 다음과 같이 될 수 있다: SC1, 희석된 HF 및 SC2. 클리닝 공정은 추가로 린싱(rinsing)과 다음으로 스핀-건조(spin-drying)를 포함할 수도 있다.
습식-화학 클리닝 유닛(204)은 추가로 잔유물 검출 시스템(residue detection system)을 포함할 수 있는데, 상기 시스템은 제자리(in-situ) 잔유물을검출하기 위하여 자외선-조명 장치(UV-illuminating device, 420)와 자외선 검파기(UV detector, 420)로 구성된다. 동작에 있어서, 자외선-조명 장치(420)는 자외선 빛(424)으로 깨끗하게 되어지는 반도체 웨이퍼의 상부 표면을 비춘다. 반도체 웨이퍼 상에서 일반적으로 유기재료(organic material)로 구성되는 포토레지스트 잔유물은 자외선 검파기(422)에 의해 검파되어지게 되는 자외선 빛에 반응하는 형광빛(fluorescent light, 426)을 발생할 것이다. 따라서 반도체 웨이퍼 상에서 잔존하는 포토레지스터 잔유물은 웨이퍼가 깨끗하게 되어지면서, 잔유물 검파 시스템에 의해 검파되어질 수 있다.
집적된 건식-습식 처리 모듈(102A)의 플라즈마 애싱 유닛(202)은 도 5,6,7,8 그리고 도 9와 관련하여 기술되어진다. 도 5는 플라즈마 애싱 유닛의 사시도를 도시하고 있다. 도 6 및 도 7은 플라즈마 애싱 유닛의 단면도를 도시하고 있는데, 각각 플라즈마 애싱 유닛의 정면과 측면에서 본 단면이다. 도 8은 플라즈마 애싱 유닛의 측면으로부터 본 플라즈마 애싱 유닛의 다른 단면도이다. 도 9는 플라즈마 애싱 유닛의 후면도이다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 플라즈마 애싱 유닛은 챔버 구조체(502), 챔버 구조체의 전면에 위치되는 웨이퍼 도어(504), 챔버 구조체의 상부에 위치되는 샤워 헤드 어셈블리(506), 플라즈마 기체 주입구(508) 그리고 진공 및 배기 출구(510)를 포함한다. 챔버구조체(502)는 반도체 웨이퍼를 플라즈마 애싱하기 위한 도 6,7,8에서 도시된 애싱 챔버(512)를 제공한다. 처리되어지는 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 도어(504)를 통하여 상기 챔버 속으로 적재되어진다. 샤워 헤드어셈블리(506)는 도 6, 7, 8에서 도시된 플라즈마 기체 주입구(508)를 통하여 수용되어지는 플라즈마 기체를 균일하게 분포하도록 샤워헤드(602)를 포함한다. 플라즈마 기체는 CF4, O2, N2, NF3, NH3, H2N2, H2또는/및 Ar로서 구성되어질 수도 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 플라즈마 기체 주입구는 극초단파 발생기(microwave generator)를 이용하여 플라즈마 기체를 발생하는 플라즈마 기체 발생기에 연결되어진다. 진공 및 배기출구(510)는 플라즈마 애싱 처리의 생산물(product)를 제거하도록 사용되어진다.
또한 플라즈마 애싱 유닛(202)은, 도 7,8,9에서 도시되어지는 바와 같이 챔거 구조체(502)의 후면에 부착되어지는 척 어셈블리(chuck assembly, 604)를 포함한다. 도 8에서 도시된 바와 같이 정비 윈도우(maintenance window, 802)는 챔버의 정비를 위하여 노출되어질 수 있도록 상기 척 어셈블리는 챔버구조체의 후면부로부터 제거되어질 수 있다. 상기 척 어셈블리는 커넥팅 부재(706)를 통하여 연결되어지는 척(chuck, 702)과 백보드 구조체(backboard structure, 704)를 포함한다. 상기 척(702)은 플라즈마 애싱동안 위치되어지는 반도체 웨이퍼를 위한 플랫폼(platform)으로서 제공된다. 백보드 구조체(704)는 정비 윈도우(802) 속으로 맞추어지도록 창작되어진다. 또한, 백보드 구조체(704)는 정비윈도우로부터 제거되어지도록 창작되어진다. 결과적으로 백보드 구조체는, 전체 척 어셈블리(604)가 챔버정비를 위하여 제거되어질 수 있도록 구조체의 뒷면 상에 핸들(handle, 708)을 포함한다. 척 어셈블리는, 척으로부터 웨이퍼의 언로딩(unloading) 또는 척 상으로 웨이퍼의 로딩(loading) 과정동안 반도체 웨이퍼를 들기 위한 리프트-핀 메커니즘(lift-pin mechanism)을 추가로 포함한다. 상기 리프트-핀 메커니즘은 리프트-핀(710)과 리프트-핀 구동 모터(712)로 구성된다. 상기 리프트-핀(710)들은 다축 로봇(126)을 위한 간격(clearance)를 제공하도록 리프트-핀 구동 모터(712)에 의해 들어올려지고 낮추어지도록 형상화되어져서, 반도체 웨이퍼가 다축 로봇에 의해 척으로부터 제거되어지거나 또는 척 상으로 위치되어질 수 있도록 한다.
플라즈마 애싱 유닛(202)의 형상은, 정비 윈도우가 상기 유닛의 후면부에 위치되어진다는 점에서, 종래의 플라즈마 애싱 유닛과 다르다. 종래의 플라즈마 애싱 유닛에서, 정비 윈도우는 상기 유닛의 위쪽 또는/및 아래쪽 상에 위치되어진다. 습식-화학 클리닝 유닛(204)이 실례적인 실시예에서는 플라즈마 애싱 유닛(202)의 아래쪽에 위치되어지기 때문에, 정비 윈도우(802)의 후면 위치(rear location)는 플라즈마 애싱 유닛의 애싱 챔버(512)로 용이한 접근을 허용한다. 나아가 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 애싱 유닛에서의 경우와 같이 상기 유닛의 바닥으로부터 빠져나오는 것보다는 플라즈마 애싱 유닛(202)의 진공 및 배기 출구(510)는 상기 유닛의 측면으로부터 빠져나온다. 따라서 플라즈마 애싱 유닛(202)의 형상은, 플라즈마 애싱 유닛 아래, 즉 플라즈마 애싱 유닛과 습식-화학 클리닝 유닛(204) 사이의 상부 유틸리티 공간 아래에 위치되는 전선(wire), 라인(line) 또는/ 및 도관의 양을 감소하고, 정비를 위하여 상부 유틸리티 공간을 통하여 습식-화학 클리닝 유닛으로 접근되는 충분한 간격을 제공한다.
플라즈마 애싱 유닛(202)에 의해 처리되어지는 플라즈마 애싱 공정은 이제 기술되어진다. 깨끗하게 되어지는 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 도어(504)를 통하여 플라즈마 애싱 유닛의 애싱 챔버(512) 속으로 전달되어지고, 웨이퍼 전달 메커니즘(118)의 다축 로봇(126)에 의해 척(702) 상에 위치되어진다. 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 버퍼 스테이션(120), 다축 로봇(122) 또는 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)의 어떠한 플라즈마 애싱 또는 습식-화학 클리닝 유닛으로부터 전달되어질 수도 있다. 반도체 웨이퍼가 척 상에서 위치되어진 후에, 플라즈마 기체는 웨이퍼의 표면 상으로 균일하게 제공되어진다. 상기 플라즈마 기체는 플라즈마 기체 주입구(508)를 경유하여 샤워 헤드 어셈블리(506)를 통하여 제공되어진다. 플라즈마 애싱 처리 동안, 플라즈마 애싱으로부터 기인되는 생산물(product)은 진공 및 배기출구(510)를 통하여 애싱 챔버로부터 제거되어진다.
플라즈마 애싱 유닛(202)은 플라즈마 애싱 처리 동안 종료점(endpoint)을 감지하도록 도시되지 않은 종료점 검파 시스템을 또한 포함할 수도 있다. 종료점은 포토레지스터와 같은 재료의 위쪽에 놓인 레이어(overlying layer)가 완전히 제거되어지고 따라서 아래쪽에 놓인 레이어(underlying layer)가 노출되어질 때의 시점으로서 규정되어진다. 플라즈마 애싱 유닛은 ULVAC Technology사 또는 Novellus Systems사로부터 상업적으로 이용가능한 것과 같은 종래의 플라즈마 애싱 장치에서일반적으로 발견되는 많은 구성성분을 이용할 수도 있다. 비록 플라즈마 애싱 유닛(202)은 다운스트림 플라즈마 애셔(downstream plasma ahser)로서 기술되어지지만, 플라즈마 애싱 유닛은 애싱 챔버(512)내에 플라즈마 기체를 발생하도록 형상화되어질 수도 있다.
도 1로 돌아와서, 장치(100)의 컨트롤 모듈(control module, 110)은 상기 장치의 모든 작동상태를 제어한다. 따라서 컨트롤 모듈은 상기 장치의 구성성분을 제어하도록 형상화되어진다. 또한 컨트롤 모듈은 습식-화학 클리닝 유닛(204)의 자외선 검파기(422)와 같은, 장치의 구성성분으로부터 유래되는 다양한 데이터를 처리하도록 형상화되어진다. 상기 컨트롤 모듈은 전체 웨이퍼 제조 시설을 제어하는 중앙컴퓨터(host computer) 또는 다른 웨이퍼 처리 장치와 인터페이스하도록 창작되어질 수도 있다. 컨트롤 모듈은 오퍼레이터가 컨트롤 모듈로 접근하는 것을 허용하고 정보 또는/및 명령을 입력하는 것을 허용하는 사용자 인터페이스 유닛(112)에 연결되어진다. 사용자 인터페이스는 버튼, 다이얼, 레버, 스위치, 그래픽 유저 인터페이스 또는/및 다른 입력 수단을 포함할 수도 잇다.
장치(100)의 전체 작동은 도 10의 흐름도와 관련하여 기술되어진다. 단계 1002에서, 처리되어지는 반도체 웨이퍼를 포함하는 하나 또는 그 이상의 웨이퍼 캐리어(114A,114B,114C)는 카세트 유닛(106) 속으로 로드(load)되어진다. 다음으로 단계1004에서, 적절한 웨이퍼 처리 방법(wafer processing recipe)이 사용자 인터페이스 유닛(112)을 사용하여 오퍼레이터에 의해 선택되어진다. 웨이퍼 처리 방법는 장치에 의해 수행되어지는 공정의 순서와 공정과 관련된 매개변수(parameter)를 포함한다. 규정된 순서로 한 세트로 된 수의 공정들을 수행하는 종래의 웨이퍼 처리 장치와는 달리, 장치(100)는 커스터마이즈된 순서로 요구되는 수의 공정들을 선택적으로 수행할 수 있다. 즉 반도체 웨이퍼는, 각각의 반도체 웨이퍼를 위하여 수행되어질 수 있는 다수의 공정들 상에서 제한없이 장치의 다른 처리 유닛에서 선택적으로 처리되어질 수 있다. 결과적으로, 상기 장치는 다양한 웨이퍼 처리 방법에 따라 반도체 웨이퍼를 처리할 수 있다. 다음으로 단계 1006에서, 웨이퍼 캐리어들 중 하나에서 선택된 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 전달 메커니즘(116)의 다축 로봇(122)에 의해 카세트 유닛으로부터 웨이퍼 버퍼 스테이션(120)으로 전달되어진다. 단계 1008에서, 웨이퍼 전달 메커니즘(118)의 다축 로봇(126)에 의해 반도체 웨이퍼는 반도체 버퍼 스테이션으로부터, 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)의 습식-화학 클리닝 유닛 또는 어떠한 플라즈마 애싱으로 될 수 있는 처리 유닛으로 선택적으로 전달되어질 수 있다. 웨이퍼 버퍼 스테이션이 없는 실시예에서, 선택된 반도체 웨이퍼는 다축 로봇(122)으로부터 다른 다축 로봇(126)으로 직접적으로 전달되어진다. 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 버퍼 스테이션(120) 또는 다축-로봇(126)으로 전달되어진 후에, 처리되어지는 다음의 반도체 웨이퍼는 다축 로봇(122)에 의해서 카세트 유닛(106) 내의 웨이퍼 캐리어(114A,114B,114C)들 중 하나로부터 웨이퍼 버퍼 스테이션(120) 또는 다축 로봇(126)으로 전달되어진다. 상기 반도체 웨이퍼는 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)의 점유되지 않은 처리 유닛으로선택적으로 전달되어질 수 있다. 따라서 다중 반도체 웨이퍼들은 집적된 건식-습식 처리 모듈의 다른 처리 유닛에서 동시에 처리되어진다.
다음으로 단계 1010에서, 선택된 반도체 웨이퍼는 플라즈마 애싱 또는 습식-화학 클리닝을 포함할 수 있는 처리 유닛에서 처리되어진다. 만일 반도체 웨이퍼가 추가적인 처리가 필요하다면, 오퍼레이션은 반도체 웨이퍼가, 웨이퍼 전달 메커니즘(118)의 다축 로봇(126)에 의해 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)의 어떠한 플라즈마 애싱 또는 습식-화학 클리닝 유닛이 될 수 있는 다른 처리 유닛으로 전달되어지는 단계 1008로 되돌아간다. 만일 반도체 웨이퍼가 추가적인 처리가 필요하지 않다면, 오퍼레이션은 반도체 웨이퍼가 다축 로봇(126)에 의해 전류 처리유닛(current processing unit)으로부터 웨이퍼 버퍼 스테이션(120) 또는 다축 로봇(122)으로 전달되어지는 단계 1012로 진행된다. 다음으로, 단계 1014에서, 반도체 웨이퍼는 다축 로봇(122)에 의해 반도체 버퍼 스테이션 또는 다축 로봇(126)으로부터 카세트 유닛(106)에서 동일하거나 또는 다른 웨이퍼 버퍼 캐리어(114A,114B,114C)로 되돌려져 전달되어진다. 단계 1008 내지 1014들은, 하나의 반도체 웨이퍼가 하나의 처리 유닛에서 처리되어질 수 있지만, 다른 반도체 웨이퍼는 다른 처리 유닛에서 처리되어지도록 어긋나는 방법으로 후속의 반도체 웨이퍼를 위하여 수행되어진다. 따라서 장치(100)의 유출량(throughput)은 만일 반도체 웨이퍼가 한번에 하나의 웨이퍼를 순차적으로 처리되어지는 것보다 상당히 크게 된다.
이제 도 11로 돌아와서, 본 발명의 수정된 실시예와 관련하여 반도체 웨이퍼 상에서 포토레지스터와 같은 바람직하지 못한 재료를 제거하기 위한 장치(1100)가 도시되어진다. 상기 장치(1100)는 도 1의 장치(100)의 모든 구성성분을 포함하고, 나아가 웨이퍼 검사 모듈(1102)을 추가로 포함한다. 따라서 장치(1100)는 3개의 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C) 및 웨이퍼 검사모듈(1102)을 포함한다. 도 11에서, 웨이퍼 검사모듈(1102)는 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)와 관련하여 웨이퍼 전달 메커니즘(118)의 트랙(129)의 반대면 상에 위치되어지도록 도시되어진다. 그러나 웨이퍼 검사 모듈은 집적된 건식-습식 처리 모듈과 같이 트랙(128) 의 동일한 면 상에 위치되어질 수도 있다. 대안적으로 웨이퍼 검사 모듈은, 도 12에서 도시된 바와 같이 웨이퍼 전달 메커니즘(118)이 카세트 유닛(106)과 웨이퍼 검사모듈 사이에서 위치되어지도록 트랙(28)의 단부에서 위치되어질 수도 있다. 도 1의 장치와 유사하게, 수정된 실시예의 장치(1100)는 더 적은 수 또는 더 많은 수의 집적된 건식-습식 처리 모듈을 포함할 수도 있다. 실례와 같이, 장치(1100)는 여섯 개의 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B, 102C,102D,102E,102F)을 포함하도록 도 12에서 도시되어진다.
장치(1100)의 웨이퍼 검사 모듈(1102)은, 라인 폭 및 구멍 직경 그리고 반도체 웨이퍼의 두께와 같은 형상 프로파일(feature profile)을 포함하는 반도체 웨이퍼의 임계치수(critical dimension)를 측정하도록 작동한다. 웨이퍼 검사모듈은 예를 들어 포토레지스터와 같은 유기체 잔여물(organic residue)을 검출하도록 또한 작동할 수 있다. 따라서 웨이퍼 검사모듈은 습식-화학 클리닝 유닛(204)과 관련하여 상기에서 기술된 잔여물 검출 시스템을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 검사 모듈은 Ocean Optic 사에 의해 제작되어지는 것과 같은 상업적으로 이용가능한 구성성분을 이용하여 제작되어질 수도 있다. 웨이퍼 검사 모듈은 규정된 사양 내에 처리된 웨이퍼가 있는 것을 보장하도록 집적된 건식-습식 처리 모듈(102A,102B,102C)의 하나 또는 그 이상의 처리 유닛에 의해 처리되어진 후에, 반도체 웨이퍼가 검사되어지도록 한다. 규정된 사양에 일치되지 않는 처리된 반도체 웨이퍼는 집적된 건식-습식 처리 모듈의 하나 또는 그 이상의 처리 유닛에서 추가로 처리되어질 수 있다.
웨이퍼 검사 모듈(1102)은, 전자선 영상(electron-beam imaging), 주사 힘 현미경(scanning force microscopy), 표면 접촉 기계적 프로브 기법(surface contact mechanical probe technique) 또는 산란측정법(scatterometry) 또는 정초점 레이저 영상(focus laser imaging)과 같은 광학 기법(optical technique)을 이용하여 형상 프로파일의 측정을 수행하도록 형상화되어질 수도 있다. 고해상도의 지형적 정보(topographical information)를 제공할 수 있는 주사 힘 현미경(SFM)은 웨이퍼의 형상 프로파일을 측정하도록 반도체 웨이퍼의 표면에 매우 근접하게 상호작용하는 미세한 원자간 힘(minute atomic force)을 감지하도록 매우 작은 기계적 프로브(mechanical probe)를 이용한다. 표면 외형 분석기(surface profilometer)와 같은 장치에 의해 사용되어지는 상기 표면 접촉 기계적 프로브 기법은, 웨이퍼의형상 프로파일을 측정하도록 반도체 웨이퍼의 표면을 가로질러 기계적 프로브를 스캐닝(scanning)을 포함한다. 산란측정법은 광선빔(light beam), 예를 들어 레이저 빔을 이용하고 다음으로 웨이퍼 표면 상에 주기적 지형학의 구조(periodic topographic structure)를 특징을 부여하는 탄성적으로 분산된 빛의 각분포(angular distribution)를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면의 조명(illuminating)을 포함한다. 레이저 영상의 초점(focus)에서 반도체 웨이퍼 상의 초점은, 단색광이며, 높은 수광각도(NA) 광학 영상 시스템으로서 누진적으로(progressively) 조절되어진다.
장치(1100)의 동작은 도 1 및 도 2의 장치(100)의 동작과 유사하다. 그러나, 웨이퍼 검사모듈(1102)의 덕분으로, 장치(1100)는 플라즈마 애싱 및 습식-화학 클리닝 처리뿐만 아니라 임계치수(critical dimension) 검사를 수행할 수 있다. 따라서 장치(1100)는 어떠한 커스터마이즈된 시퀀스에서 플라즈마 애싱 처리, 습식-화학 클리닝 처리 및 임계치수크기 검사의 조합을 수행할 수 있으며, 상기 시퀸스는 하나 또는 그 이상의 상기 처리의 반복을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서 기술된 장치(100) 및 (1100)은, CVD(화학 기상 증착), 플라즈마 에칭, 이온 주입(ion implantation), 산화 및 어닐링(annealing) 유닛과 같은 다른 단일-웨이퍼 처리 유닛을 포함하도록 수정되어질 수도 있다. 따라서 이러한 실시예들 중에서, 장치는 단일의 플랫폼에서 다른 단일-웨이퍼 제조 공정을 수행할수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 반도체 웨이퍼 상에서 포토레지스터와 같은 바람직하지 못한 재료를 제거하는 방법은 도 13과 관련하여 기술되어진다. 단계 1302에서는 처리되어지는 반도체 웨이퍼가 제공되어진다. 다음으로, 단계 1304에서는 제 1 처리(process)가 웨이퍼 처리 장치의 제 1 처리 유닛에서 반도체 웨이퍼 상에서 선택적으로 수행되어진다. 제 1 처리 유닛은 웨이퍼 검사 모듈 또는 장치의 집적된 습식-화학 처리 모듈의 플라즈마 애싱 또는 습식-화학 클리닝 유닛이 되어질 수도 있다. 따라서, 제 1 처리 유닛에 의해 수행되어지는 제 1 처리는 플라즈마 애싱 처리, 습식-화학 클리닝 처리 또는 임계치수 검사 처리로 되어질 수도 있다. 단계1306에서 제 2 처리가 웨이퍼 검사모듈 또는 장치의 집적된 습식-화학 처리 모듈의 플라즈마 애싱 또는 습식-화학 클리닝 유닛이 될 수도 있는 장치의 제 2 처리 유닛에서 반도체 웨이퍼 상에서 선택적으로 수행되어진다. 제 1 처리와 유사하게, 제 2 처리 유닛에 의해 수행되어진 제 2 처리는 플라즈마 애싱처리, 습식-화학 클리닝 처리 또는 임계치수 검사 처리가 되어질 수도 있다.
비록 본 발명의 특정된 실시예가 기술되고 도시되고 있지만, 본 발명은 기술되고 설명된 특정의 형태 또는 부분의 배열에 한정되는 것은 아니다. 실례로서 본 발명은 LCD 기판과 같은 반도체 웨이퍼 이외의 다른 목적물의 처리에 사용되어질수도 있다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구항과 그 동의어에 의해 한정되지는 않는다.

Claims (33)

  1. 목적물을 처리하는 장치에 있어서, 상기 장치는
    목적물을 상기 장치 속으로 그리고 상기 장치로부터 로드(load) 하고 언로드(unload)하도록 형상화된 목적물 로딩/언로딩 유닛과,
    플라즈마 애싱 처리를 수행하도록 형상화된 제 1 처리 유닛과,
    습식-화학 클리닝 처리를 수행하도록 형상화된 제 2 처리 유닛, 그리고
    상기 목적물 상에서 수행된 제 1 처리가 상기 플라즈마 애싱 처리 및 상기 습식-화학 클리닝 처리로부터 선택되어질 수 있도록, 상기 목적물 로딩/언로딩 유닛으로부터 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 하나로 상기 목적물을 선택적으로 전달하도록 형상화된 목적물 전달 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들은 집적된 건식-습식 처리 모듈 속으로 일체화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 하나의 유닛이 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 다른 유닛 위쪽에 위치되어지도록, 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈의 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛은 수직하게 위치되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  4. 제 2 항에 있어서, 추가적인 집적된 건식-습식 처리 모듈을 추가로 포함하며, 상기 목적물 전달 시스템은 특정의 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈과 상기 추가적인 건식-습식 처리 모듈 사이에서 상기 목적물을 전달하도록 형상화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 목적물 전달 시스템은 제 1 목적물 취급 장치와 제 2 목적물 취급 장치를 포함하며, 상기 제 1 목적물 취급 장치는 상기 목적물 로딩/언로딩 유닛과 제 2 목적물 취급 장치사이에서 상기 목적물을 전달하도록 형상화되어지고, 상기 제 2 목적물 취급 장치는 상기 제 1 목적물 취급 장치와 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈 및 상기 추가적인 집적된 건식-습식 처리 모듈 사이에서 상기 목적물을 전달하도록 형상화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 처리 유닛은 단일-목적물 스핀-형 습식-화학 클리닝 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 처리 유닛은 처리 챔버의 측면 상에 위치되어지는 정비 윈도우를 가지는 처리 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 처리 유닛은 처리되어지는 목적물을 지지하기 위한 척을 가지는 제거가능한 어셈블리를 포함하며, 상기 제거 어셈블리가 제거되어질 때, 상기 제거 어셈블리는 상기 정비 윈도우를 드러내도록 형상화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 처리 유닛은 상기 제 1 처리 유닛의 처리 챔버에 연결된 배기 출구를 포함하며, 상기 배기 출구는 상기 처리 챔버로부터 상기 제 1 처리 유닛의 측면으로 안내되는 것을 특징으로 하는 장치
  10. 제 1 항에 있어서, 목적물 검사 모듈을 추가로 포함하며, 상기 목적물 검사 모듈은 상기 목적물의 표면 상에서 특성들을 검사하도록 형상화되어지고, 상기 목적물이 상기 목적물 전달 시스템에 의해서 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛과 상기 목적물 검사 모듈 사이에서 전달되어지도록, 상기 목적물 검사모듈은 상기 목적물 전달 시스템에 의해서 접근하기 쉽게 되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  11. 목적물을 처리하는 장치에 있어서, 상기 장치는
    목적물을 상기 장치 속으로 그리고 상기 장치로부터 로드(load) 하고 언로드(unload)하도록 형상화된 목적물 로딩/언로딩 유닛과,
    플라즈마 애싱 처리를 수행하도록 형상화된 제 1 처리 유닛과 습식-화학 클리닝 처리를 수행하도록 형상화된 제 2 처리 유닛을 가지는 집적된 건식-습식 처리 모듈과, 여기서 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 하나의 유닛은 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 다른 유닛의 위쪽에 위치되어지도록 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛은 수직하게 위치되어지는 건식-습식 처리 모듈과,
    상기 목적물 로딩/언로딩 유닛과 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈 사이에서 상기 목적물을 전달하도록 형상화된 목적물 전달 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈의 상기 제 2 처리 유닛은 단일-목적물 스핀-형 습식-화학 클리닝 유닛인 것을 특징으로 하는 장치
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 목적물 처리 시스템은, 상기 목적물 상에서 수행되어지는 제 1 처리 가 상기 플라즈마 애싱 처리 및 상기 습식-화학 클리닝 처리로부터 선택되어질 수 있도록, 상기 목적물 로딩/언로딩 유닛으로부터 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈의 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 하나로 상기 목적물을 선택적으로 전달하도록 형상화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈의 상기 제 1 처리 유닛은 플라즈마 처리 챔버의 측면 상에 위치되는 정비 윈도우를 가지는 처리 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈의 상기 제 1 처리 유닛은 처리되어지는 목적물을 지지하기 위한 척을 가지는 제거가능한 어셈블리를 포함하며, 상기 제거 어셈블리가 제거되어질 때, 상기 제거 어셈블리는 상기 정비 윈도우를 드러내도록 형상화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈의 상기 제 1 처리 유닛은 상기 제 1 처리 유닛의 처리 챔버에 연결된 배기 출구를 포함하며, 상기 배기 출구는 상기 처리 챔버로부터 상기 제 1 처리 유닛의 측면으로 안내되는 것을 특징으로 하는 장치
  17. 제 11 항에 있어서, 추가적인 집적된 건식-습식 처리 모듈을 추가로 포함하며, 상기 목적물 전달 시스템은 특정의 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈과 상기 추가적인 건식-습식 처리 모듈 사이에서 상기 목적물을 전달하도록 형상화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 목적물 전달 시스템은 제 1 목적물 취급 장치와 제 2 목적물 취급 장치를 포함하며, 상기 제 1 목적물 취급 장치는 상기 목적물 로딩/언로딩 유닛과 제 2 목적물 취급 장치사이에서 상기 목적물을 전달하도록 형상화되어지고, 상기 제 2 목적물 취급 장치는 상기 제 1 목적물 취급 장치와 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈 및 상기 추가적인 집적된 건식-습식 처리 모듈 사이에서 상기 목적물을 전달하도록 형상화되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  19. 제 11 항에 있어서, 목적물 검사 모듈을 추가로 포함하며, 상기 목적물 검사 모듈은 상기 목적물의 표면 상에서 특성들을 검사하도록 형상화되어지고, 상기 목적물이 상기 목적물 전달 시스템에 의해서 상기 집적된 건식-습식 처리 모듈의 특정의 제 1 및 제 2 처리 유닛과 상기 목적물 검사 모듈 사이에서 전달되어지도록, 상기 목적물 검사모듈은 상기 목적물 전달 시스템에 의해서 접근하기 쉽게 되어지는 것을 특징으로 하는 장치
  20. 목적물의 표면 상의 재료를 제거하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    장치에서 처리되어지는 목적물을 제공하고,
    상기 장치의 제 1 처리 유닛에서 상기 목적물 상에 제 1 처리를 선택적으로 수행하며, 상기 제 1 처리는 플라즈마 애싱 처리 및 습식-화학 클리닝 처리들 중 하나가 되며, 그리고
    상기 장치의 제 2 처리 유닛에서 상기 목적물 상에 상기 제 1 처리로부터 구별되는 제 2 처리를 선택적으로 수행하고, 상기 제 2 처리는 상기 플라즈마 애싱 처리 및 상기 습식-화학 클리닝 처리들 중 하나가 되는 것을 특징으로 하는 방법
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 목적물 상에 상기 제 1 및 제 2 처리들 중 하나를 선택적으로 반복하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 장치의 제 3 처리 유닛에서 상기 목적물 상의 제 3처리를 선택적으로 수행하는 것을 추가로 포함하며, 상기 제 3 처리는 상기 플라즈마 애싱 처리, 상기 습식-화학 클리닝 처리 및 임계치수 검사 처리들 중 하나가 되는 것을 특징으로 하는 방법
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 목적물 상에서 상기 제 1, 제 2 그리고 제 3 처리들 중 하나를 선택적으로 반복하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 임계치수 검사 처리는 상기 목적물의 표면의 형상 프로파일의 측정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 임계치수 검사 처리는 상기 목적물의 두께의 측정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 장치의 제 1, 제 2 그리고 제 3 처리 유닛 사이에서 상기 목적물을 선택적으로 전달하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  27. 제 20 항에 있어서, 상기 습식-화학 클리닝 처리는 상기 목적물을 회전하고 상기 목적물 상에 하나이상의 세정액의 제공을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 플라즈마 애싱 처리는 플라즈마 기체를 처리 챔버 속으로 전달하고 상기 목적물 상으로 상기 플라즈마 기체의 제공을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  29. 제 20 항에 있어서, 상기 장치의 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들은 집적된 습식-건식 처리 모듈 속으로 일체화되어지는 것을 특징으로 하는 방법
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 집적된 습식-건식 처리 모듈의 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들은, 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 하나의 유닛이 상기 제 1 및 제 2 처리 유닛들 중 다른 유닛 위쪽에 위치되어지도록 수직하게 위치되어지는 것을 특징으로 하는 방법
  31. 제 20 항에 있어서, 상기 목적물 상에서 상기 재료의 잔여물의 검출을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 목적물 상의 상기 재료의 잔여물을 검출하는 것은 상기 습식-건식 클리닝 처리 및 상기 임계치수 검사 처리들 중 하나 동안 수행되어지는 것을 특징으로 하는 방법
  33. 제 20 항에 있어서,
    상기 장치에서 처리되어지는 추가적인 목적물의 제공과,
    상기 장치의 추가적인 처리 유닛에서 상기 추가적인 목적물 상의 상기 제 1 처리를 선택적으로 수행하는 것과, 그리고
    상기 장치의 추가적인 제 2 처리 윤시에서 상기 추가적인 목적물 상의 상기 제 2 처리를 선택적으로 수행하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
KR10-2004-7006740A 2001-11-07 2002-11-06 건식-습식 처리를 이용한 반도체 웨이퍼 상에서 재료를제거하기 위한 집적 전식-습식 처리장치 및 방법 KR20040063920A (ko)

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