KR20110094269A - 세정 최적화를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20110094269A
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월래스 피 프린츠
스티븐 쉬어
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 양태는, 반도체 웨이퍼의 하나 이상의 표면에 세정액을 공급하기 위한 최적의 세정 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 양태는, 제작 사이클의 여러 지점에서 웨이퍼를 처리하는데 적용될 수 있으며, 웨이퍼는 하나 이상의 금속층을 포함할 수 있다.

Description

세정 최적화를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR RINSE OPTIMIZATION}
본 발명은, 웨이퍼 처리에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 최적화된 세정 시스템 및 이 시스템을 이용한 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 단계의 흐름에 있어서, 노광 후의 잠상은, 레지스트 기판에 있어서 노광된 패턴을 제거하도록 화학적으로 현상 처리되어야 한다. 레지스트 표면에 현상용 화학물질이 도포된 후에는, 순수(deionized water) 세정 단계를 이용하여 웨이퍼 표면으로부터 현상용 화학물질을 제거하고 있다. 물을 이용한 세정 중에, 레지스트 표면에는, 화학 잔류물, 즉 부분적으로 용해되고 노광된 레지스트 성분이나 현상액의 침전물이 다시 퇴적되는 경우가 많다. 구체적으로, 잔류물은 노광 영역에 인접한 비노광 영역에서 주로 보이지만, 비노광 영역에서만 보이는 것은 아니다. 또한, 심지어 전혀 노광되거나 현상되지 않은 레지스트 표면에 남아 있는 액적에 의하여, 레지스트 성분을 액적에, 그리고 액적의 증발 중에는 상기 성분의 퇴적물을 레지스트 표면에 침출시킬 수 있다.
액적의 퇴적을 줄이고 레지스트의 표면 오염을 제거하는 제거 효율을 높이기 위한 노력으로 여러 가지 조치가 취해지고 있다. 본 발명은, 액적 형성 메커니즘을 확인하고 이러한 지식을 액적이 형성될 수 있는 조건에서의 동작을 피하는데 이용하는 신규의 계산법을 이용함으로써, 이전의 노력의 연장선상에 있는 것이다.
본 발명의 양태는, 현상 처리 후의 표면 오염을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼의 하나 이상의 표면에 하나 이상의 세정액을 공급하는 최적화된 세정 시스템, 서브시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 양태는, 세정 처리 후에 레지스트 표면에 남아 있는 액적에 의해 초래되는 결함을 제거한다. 본 발명의 양태는, 제작 사이클의 여러 지점에서 웨이퍼를 처리하는데 적용될 수 있으며, 웨이퍼는 하나 이상의 금속층을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 있어서 사용되는 코팅/현상 처리 시스템의 개략도의 평면도이고,
도 2는 도 1의 코팅/현상 처리 시스템의 정면도이고,
도 3은 도 1의 선 3-3을 따라 취한 코팅/현상 처리 시스템의 부분 절결 이면도이고,
도 4a 및 도 4b는, 본 발명의 실시예에 따른 세정 시스템의 예시적인 개략도를 도시하고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 세정 시스템의 사용 방법을 간략화한 공정 흐름도를 도시하고,
도 6은 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 DOE(Design of Experiments) 데이터 표를 도시하고,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 DOE 데이터를 도시하고,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 있어서의 추가의 예시적인 DOE 데이터를 도시하고,
도 9는 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 결함 반경 데이터(defect radius data)를 도시하고,
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 노즐 스캔 속도의 데이터를 도시하고,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 레시피 스루풋 최적화 데이터를 도시하고,
도 12는 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 웨이퍼 회전 노즐 스캔 속도의 최적화 데이터를 도시한다.
본 발명의 보다 완벽한 이해 및 수반되는 많은 이점에 대해서는, 특히 첨부 도면을 참고로 하는 이하의 상세한 설명으로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 양태는, 세정 시스템을 이용하여 반도체 웨이퍼의 하나 이상의 표면으로부터 에지 비드 물질(edge-bead material)을 제거하기 위한 세정 시스템, 서브시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 양태는, 제작 사이클의 여러 지점에서 웨이퍼를 처리하는데 적용될 수 있으며, 웨이퍼는 하나 이상의 금속층을 포함할 수 있다. 본원 명세서에 있어서 "웨이퍼" 및 "기판"이라는 용어는, 예컨대 여러 물질의 확산, 증착 및 에칭에 의해 미세회로가 구성되어 있는 실리콘 크리스털 또는 유리 물질 등의 물질의 얇은 슬라이스를 지칭하는 용도로 서로 호환 가능하게 사용되고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 코팅/현상 처리 시스템(1)은 로딩/언로딩 섹션(10), 처리 섹션(11) 및 인터페이스 섹션(12)을 구비한다. 로딩/언로딩 섹션(10)은, 복수(예컨대 25개)의 반도체 웨이퍼(W)(14)를 각각 저장하고 있는 카세트(13)를 처리 시스템(1)에 대하여 로딩 및 언로딩하는 카세트 테이블(20)을 구비한다. 처리 섹션(11)은 웨이퍼(14)를 1매씩 순서대로 처리하기 위한 다양한 매엽식 웨이퍼 처리 유닛을 구비한다. 이들 처리 유닛은, 다단 스테이지의 정해진 위치에, 예컨대 제1(G1), 제2(G2), 제3(G3), 제4(G4) 및 제5(G5)의 다단 처리 유닛의 군(31, 32, 33, 34, 35) 내에 배치되어 있다. 인터페이스 섹션(12)은 처리 섹션(11)과 하나 이상의 노광 시스템(도시 생략) 사이에 배치되어 있고, 레지스트 코팅된 웨이퍼를 처리 섹션들 사이에서 전달하도록 구성되어 있다. 하나 이상의 노광 시스템은, 마스크로부터 웨이퍼의 표면상의 레지스트에 구성요소 또는 회로의 이미지를 전사하는 포토리소그래피 툴과 같은 레지스트 패터닝 시스템을 포함할 수 있다.
코팅/현상 처리 시스템(1)은, 패터닝된 웨이퍼 상의 테스트 영역으로부터 CD 계측 데이터를 얻기 위한 CD 계측 시스템을 더 구비한다. CD 계측 시스템은, 처리 시스템(1) 내에, 예컨대 다단 처리 유닛의 군(31, 32, 33, 34, 35) 중 하나에 위치될 수도 있다. CD 계측 시스템은, ODP(optical digital Profilometry) 시스템과 같은 광 산란 시스템일 수 있다.
ODP 시스템은, (미국 캘리포니아주 95054 산타클라라 벙커 힐 레인 2953에 소재하는) Timbre Technologies Inc.에서 시판하는 광 계측 시스템 및 ODP 소프트웨어를 포함할 수도 있다.
스캐터로메트리(Scatterometry)와 같은 광학 계측을 실행할 때에는, 반도체 웨이퍼 또는 평판과 같은 기판 상의 구조를 전자기(EM) 복사에 의해 조사하고, 이 구조로부터 수신된 회절 신호를 이용하여 구조의 프로파일을 재구성한다. 구조는 주기적 구조를 가질 수도 있고, 비주기적 구조를 가질 수도 있다. 또한, 구조는 기판상의 작동 구조(즉, 비아 또는 콘택트 홀, 또는 인터커넥트 라인 또는 트렌치, 또는 이들과 관련하여 마스크층에 형성된 피처)를 가질 수도 있고, 구조는 기판 상에 형성된 동작 구조에 가깝게 형성된 주기적 격자(grating) 또는 비주기적 격자를 포함할 수도 있다. 예컨대, 주기적 격자는 기판 상에 형성된 트랜지스터에 인접하여 형성될 수 있다. 대안으로, 트랜지스터의 동작과 간섭하지 않는 트랜지스터의 영역에 주기적 격자를 형성할 수도 있다. 주기적 격자, 나아가서는 주기적 격자에 인접한 동작 구조가 사양에 따라 제작되었는가를 결정하기 위한 주기적 격자의 프로파일이 얻어진다.
계속해서 도 1 내지 도 3을 참조하면, 카세트 테이블(20)에는 복수의 돌기(20a)가 형성되어 있다. 이들 돌기에 의하여 처리 섹션(11)에 대한 복수의 카세트(13)의 각각의 방위가 결정된다. 카세트 테이블(20)에 탑재된 각각의 카세트(13)는, 처리 섹션(11)에 마주하는 로딩/언로딩 개구(9)를 갖는다.
로딩/언로딩 섹션(10)은, 웨이퍼(W)를 각 카세트(13)에 대하여 로딩/언로딩하는 기능을 갖는 제1 서브아암 기구(21)를 구비한다. 제1 서브아암 기구(21)는 웨이퍼(14)를 유지하기 위한 홀더부와, 이 홀더부를 전후로 이동시키기 위한 전후 이동 기구(도시 생략)와, 홀더부를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 이동 기구(도시 생략)와, 홀더부를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축 이동 기구(도시 생략)와, 홀더부를 Z축의 둘레에서 회전시키기 위한 θ(세타) 회전 기구(도시 생략)를 구비한다. 제1 서브아암 기구(21)는, 후술하는 바와 같이, 제3(G3) 처리 유닛의 군(33)에 속하는 정렬 유닛(ALIM; 41) 및 연장 유닛(EXT; 42)에 액세스할 수 있다.
특히 도 3을 참조하면, 현상/코팅 처리 섹션(11)의 중앙에는 메인 아암 기구(22)가 승강 가능하게 배치되어 있다. 처리 유닛(G3, G4)이 메인 아암 기구(22)의 둘레에 배치되어 있다. 메인 아암 기구(22)는 원통형 지지체(49) 내에 배치되어 있고, 승강 가능한 웨이퍼 운반 시스템(46)을 갖는다. 원통형 지지체(49)는 모터(도시 생략)의 구동축에 연결되어 있다. 구동축은, 웨이퍼 운반 시스템(46)과 동기하여 Z축을 중심으로 θ의 각도로 회전할 수도 있다. 웨이퍼 운반 시스템(46)은, 운반용 기본 테이블(47)의 전후 방향으로 이동 가능한 복수의 홀더부(48)를 구비한다.
제1(G1) 및 제2(G2) 처리 유닛의 군(31, 32)에 속하는 유닛은 코팅/현상 처리 시스템(1)의 전방부(2)에 배치되어 있다. 제3(G3) 처리 유닛의 군(33)에 속하는 유닛은 로딩/언로딩 섹션(10) 옆에 배치되어 있다. 제4(G4) 처리 유닛의 군(34)에 속하는 유닛은 인터페이스 섹션(12) 옆에 배치되어 있다. 제5(G5) 처리 유닛의 군(35)에 속하는 유닛은 현상/코팅 처리 시스템(1)의 후방부에 배치되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1(G1) 처리 유닛의 군(31)은, 컵(CP; 38) 내의 스핀 척(도시 생략)에 탑재된 웨이퍼(14)에 대하여 정해진 처리를 실행하는 투 스피너 타입(two spinner type)의 처리 유닛을 갖는다. 예컨대, 제1(G1) 처리 유닛의 군(31)에 있어서는, 레지스트 코팅 유닛(COT; 36) 및 현상 유닛(DEV; 37)이 아래로부터 순서대로 2단으로 스택되어 있다. 제2(G2) 처리 유닛의 군(32)에 있어서는, 레지스트 코팅 유닛(COT; 36) 및 현상 유닛(DEV; 37) 등과 같은 투 스피너 타입의 처리 유닛이 아래로부터 순서대로 2단으로 스택되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 레지스트 코팅 유닛(COT; 36)은 현상 유닛(DEV; 37)보다 아래의 단(stage)에 설정되어 있는데, 그 이유는, 폐기 레지스트액을 폐기 현상액보다 더 배출하기가 어려워서 폐기 레지스트액용의 배출 라인(도시 생략)을 폐기 현상액용의 배출 라인보다 짧게 하는 것이 유리하기 때문이다. 그러나 필요에 따라, 레지스트 코팅 유닛(COT; 36)이 현상 유닛(DEV; 37)에 대하여 상단(upper stage)에 배치될 수도 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제3(G3) 처리 유닛의 군(33)은, 냉각 유닛(COL; 39), 정렬 유닛(ALIM; 41), 접착 유닛(AD; 40), 연장 유닛(EXT; 42), 2개의 프리베이킹 유닛(PREBAKE; 43), 2개의 포스트베이킹 유닛(POBAKE; 44)을 구비하고, 이들은 아래서부터 차례로 스택되어 있다.
마찬가지로, 제4(G4) 처리 유닛의 군(34)은, 냉각 유닛(COL; 39), 연장-냉각 유닛(EXTCOL; 45), 연장 유닛(EXT; 42), 다른 냉각 유닛(COL; 39), 2개의 프리베이킹 유닛(PREBAKE; 43), 2개의 포스트베이킹 유닛(POBAKE; 44)을 구비하고, 이들은 아래서부터 차례로 스택되어 있다. 단지 2개의 프리베이킹 유닛(43) 및 2개의 포스트베이킹 유닛(44)을 도시하고 있지만, G3 및 G4는 임의의 수의 프리베이킹 유닛(43) 및 포스트베이킹 유닛(44)을 포함할 수도 있다. 또한, 프리베이킹 유닛(43) 및 포스트베이킹 유닛(44) 중 어느 하나 또는 이들 모두는, PEB, PAB(Post Application Bake) 및 PDB(Post Developing Bake) 공정을 실행하도록 구성될 수도 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 낮은 처리 온도에서 동작되는 냉각 유닛(COL; 39) 및 연장-냉각 유닛(EXTCOL; 45)은 하단(lower stage)에 배치되어 있고, 고온에서 동작되는 프리베이킹 유닛(PREBAKE; 43), 포스트베이킹 유닛(POBAKE; 44) 및 접착 유닛(40)은 상단에 배치되어 있다. 이러한 구조에 의해, 유닛들 사이의 열적 간섭을 줄일 수 있다. 대안으로, 이들 유닛은 상이한 배치로 구성될 수도 있다.
인터페이스 섹션(12)의 전방측에는, 가동 픽업 카세트(PCR; 15) 및 고정 버퍼 카세트(BR; 16)가 2단으로 배치되어 있다. 인터페이스 섹션(12)의 후방측에는, 둘레의 노광 시스템(23)이 배치되어 있다. 둘레의 노광 시스템(23)은 리소그래피 툴이나 ODP 시스템을 포함할 수 있다. 대안으로, 리소그래피 툴 및 ODP 시스템은, 코팅/현상 처리 시스템(1)에 대하여 원거리에 협력 가능하게 결합될 수도 있다. 인터페이스 섹션(12)의 중심부에는, 제2 서브아암 기구(24)가 설치되어 있고, 이 기구는 X 방향 및 Z 방향으로 독립적으로 이동할 수 있고, 양 카세트[PCR(15) 및 BR(160)] 및 둘레의 노광 시스템(23)에 액세스할 수 있다. 또한, 제2 서브아암 기구(24)는 Z축의 둘레에서 θ의 각도로 회전할 수 있으며, 제4(G4) 처리 유닛의 군(34)에 위치한 연장 유닛(EXT; 42)뿐만 아니라 원격의 노광 시스템(도시 생략) 근처의 웨이퍼 전달 테이블(도시 생략)에도 액세스할 수 있도록 설계된다.
처리 시스템(1)에 있어서, 제5(G5) 처리 유닛의 군(35)은, 메인 아암 기구(22)의 이면의 후방부(3)에 배치될 수도 있다. 제5(G5) 처리 유닛의 군(35)은 가이드 레일(25)을 따라 Y축 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 변위될 수도 있다. 제5(G5) 처리 유닛의 군(35)이 전술한 바와 같이 변위될 수 있기 때문에, 이면으로부터 용이하게 메인 아암 기구(22)에 대한 메인터넌스 작업을 실행할 수 있다.
프리베이킹 유닛(PREBAKE; 43), 포스트베이킹 유닛(POBAKE; 44) 및 접착 유닛(AD; 40)은 각각, 웨이퍼(14)를 실온을 넘는 온도로 가열하는 열처리 시스템을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 코팅/현상 처리 시스템(1)은, 코팅/현상 처리 시스템(1)에 통합될 수 있거나 또는 추가의 모듈로서 통합될 수 있는 하나 이상의 세정 시스템을 포함할 수 있다.
세정 공정을 개선하기 위한 이전의 노력으로부터, 노즐을 웨이퍼 중심으로부터 웨이퍼 가장자리로 스캔 이동하는 동안에 웨이퍼 회전 속도를 변경함으로써 처리후의 결함이 감소하는 것으로 확인되었다.
회전 속도를 연속해서 변경하는 공식을 활용한 수세(水洗) 공정에 의해 결함이 감소하는 개선된 결과를 나타냈지만, 웨이퍼는 여전히 최적으로 세정되지 않고 있다. 처리 및 결함 측정 후에는, 일반적으로 웨이퍼가 두 영역으로 구별된다. 즉, 비교적 결함이 없는 내부 영역과 비교적 결함이 많은 외부 영역으로 구별된다. 결함이 적은 영역과 결함이 많은 영역 사이의 전환은 특정의 반경에서 발생하였고, 이 반경은 노즐 스캔 속도와 웨이퍼 회전 속도의 함수이다. 일반적으로, 세정 레시피 내에서, 웨이퍼 회전 속도의 증가 및/또는 노즐 스캔 속도의 저하에 의해, 결함의 형성이 감소한다.
본원의 발명자들은, 1 회전 중에 노즐이 이동하는 거리를 계산하기 위하여, 노즐 스캔 속도와 웨이퍼 회전 속도를 조합한 새로운 세트의 방정식을 도출하였다. 노즐 스캔 속도와 웨이퍼 회전 속도의 임의의 조합에 대하여, 모든 반경 방향 위치에서 1회전 당 노즐의 이동(이하에서는 "NMpR"로 지칭함)을 계산할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 세정 시스템의 예시적인 개략도를 도시한다. 예시된 실시예에 있어서는, 처리 챔버(410), 웨이퍼(401)를 지지하는 웨이퍼 테이블(403), 이 웨이퍼 테이블(403) 및 처리 챔버(410)에 결합된 이동 유닛(404; translation unit)을 구비하는 예시적인 세정 시스템(400)이 도시되어 있다. 웨이퍼 테이블(403)은, 웨이퍼(401)를 웨이퍼 테이블(403)에 결합하는 진공 시스템(도시 생략)을 구비할 수 있다. 이동 유닛(404)은 웨이퍼 테이블(403)을 하나 이상의 방향으로 정렬하는데 사용될 수 있고, 웨이퍼 테이블을 회전시키는데 사용될 수 있다. 예컨대, 회전수는 대략 0 rpm 내지 약 4,000 rpm 사이에서 변할 수 있고, 회전수의 정밀도는 대략 +1 rpm 내지 약 -1 rpm 사이에서 변할 수 있으며, 가속도는 대략 100 rpm/sec 내지 약 50,000 rpm/sec 사이에서 변경될 수 있다.
하나 이상의 제1 공급 요소(452), 하나 이상의 결합 요소(454) 및 하나 이상의 제2 공급 요소(456)를 이용하여 분배 서브시스템(460)을 제어 서브시스템(450)에 결합할 수 있다. 예컨대, 제1 공급 요소(452), 결합 요소(454) 및 제2 결합 요소(456)는 가요성 아암으로서 구성될 수 있다. 분배 서브시스템(460)은, 하나 이상의 세정 노즐 조립체(461), 하나 이상의 프로세스 가스 노즐 조립체(462) 및 하나 이상의 분배 노즐 조립체(463)를 포함할 수 있다. 세정 시스템(400)은 처리 챔버(410)에 결합된 유체 공급 서브시스템(430) 및 가스 공급 서브시스템(440)을 포함할 수 있다. 유체 공급 서브시스템(430)은, 필요할 때에 정확한 온도 및 유량으로 처리 유체를 공급하도록 구성될 수 있다. 가스 공급 서브시스템(440)은, 필요할 때에 정확한 온도 및 유량으로 프로세스 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 프로세스 가스는 불활성 가스, 공기, 반응성 가스 및 비반응성 가스를 포함할 수 있다.
분배 서브시스템(460)은 길이(466), 폭(467) 및 높이(468)를 가질 수 있다. 길이(466)는 대략 5㎜ 내지 대략 100 ㎜ 사이에서 변경될 수 있고, 폭(467)은 대략 5㎜ 내지 대략 50 ㎜ 사이에서 변경될 수 있으며, 높이(468)는 대략 5㎜ 내지 대략 20 ㎜ 사이에서 변경될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 분배 서브시스템(460)은 하나 이상의 세정 노즐 조립체(461), 하나 이상의 프로세스 가스 노즐 조립체(462) 및 하나 이상의 분배 노즐 조립체(463)를 포함할 수 있다. 대안으로, 상이한 수의 노즐 조립체를 사용할 수도 있다. 세정 노즐 조립체(461)는 제1 길이(l1) 및 제1 각도(φ1)를 가질 수 있고, 프로세스 가스 노즐 조립체(462)는 제2 길이(l2) 및 제2 각도(φ2)를 가질 수 있고, 분배 노즐 조립체(463)는 제3 길이(l3) 및 제3 각도(φ3)를 가질 수 있다. 제1 길이(l1)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜ 사이에서 변경될 수 있고, 제1 각도(φ1)는 대략 10도 내지 대략 110도 사이에서 변경될 수 있다. 제2 길이(l2)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜ 사이에서 변경될 수 있고, 제2 각도(φ2)는 대략 10도 내지 대략 110도 사이에서 변경될 수 있다. 제3 길이(l3)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜ 사이에서 변경될 수 있고, 제3 각도(φ3)는 대략 10도 내지 대략 110도 사이에서 변경될 수 있다.
세정 노즐 조립체(461)는, 대략 0.1 ㎜ 내지 대략 2.0 ㎜의 범위의 내경(오리피스 직경)과 대략 0.5 ㎜ 내지 대략 5.0 ㎜의 범위의 외경을 가질 수 있는 제1 분배 팁(D1)을 포함할 수 있다. 프로세스 가스 노즐 조립체(462)는, 대략 0.1 ㎜ 내지 대략 2.0 ㎜의 범위의 내경(오리피스 직경)과 대략 0.5 ㎜ 내지 대략 5.0 ㎜의 범위의 외경을 가질 수 있는 제2 분배 팁(D2)을 포함할 수 있다. 또한, 분배 노즐 조립체(463)는, 대략 0.1 ㎜ 내지 대략 2.0 ㎜의 범위의 내경(오리피스 직경)과 대략 0.5 ㎜ 내지 대략 5.0 ㎜의 범위의 외경을 가질 수 있는 제3 분배 팁(D3)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서는, 제1 분배 팁(D1)과 웨이퍼 테이블(403)의 상면 사이에 제1 분리 거리(s1)를 둘 수 있고, 이 제1 분리 거리(s1)는 대략 2 ㎜ 내지 대략 25 ㎜의 범위로 있을 수 있으며, 제2 분배 팁(D2)과 웨이퍼 테이블(403)의 상면 사이에 제2 분리 거리(s2)를 둘 수 있고, 이 제2 분리 거리(s2)는 대략 2 ㎜ 내지 대략 25 ㎜의 범위로 있을 수 있으며, 제3 분배 팁(D3)과 웨이퍼 테이블(403)의 상면 사이에 제3 분리 거리(s3)를 둘 수 있고, 이 제3 분리 거리(s3)는 대략 2 ㎜ 내지 대략 25 ㎜의 범위로 있을 수 있다.
다른 실시예에 있어서는, 웨이퍼(401)의 상면을 이용하여 하나 이상의 분리 거리(s1, s2, s3)를 확립할 수 있다.
치수는, 웨이퍼의 유형, 제거되는 잔류물의 종류, 사용되는 처리 화학물질, 그리고 사용되는 세정액에 의존할 수 있다. 또한, 분배 서브시스템(460)이 웨이퍼에 대하여 이동함에 따라, 처리 중에 분리 거리(s1, s2, s3) 중 하나 이상을 변경할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 유형, 피처의 유형, 웨이퍼의 곡률, 제거되는 잔류물, 잔류물의 양, 잔류물의 위치 및/또는 사용되는 세정액에 따라 분리 거리(s1, s2, s3)를 최소로 할 수 있다.
노즐 조립체(461, 462, 463) 중 하나 이상은 원통형, 사각형 및/또는 테이퍼형일 수 있다. 대안으로, 다른 형상 및 각도를 사용할 수도 있다.
처리 챔버(410)는, 처리 공간(405) 및 하나 이상의 배기 시스템(470)에 결합된 하나 이상의 배기 포트(475)를 포함할 수 있다. 또한, 배기 포트(475)는 하나 이상의 밸브(도시 생략) 및/또는 하나 이상의 배기 센서(도시 생략)를 포함할 수 있다. 당업자는, 하나 이상의 밸브를 사용하여 처리 공간(405) 내외로의 유량을 제어할 수 있고 하나 이상의 배기 센서를 이용하여 세정 시스템(400) 내에서의 처리 챔버(410)에 대한 처리 상태를 결정할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 가요성 호스/튜브/파이프/도관(도시 생략)을 이용하여 배기 포트(475) 중 하나 이상을 배기 시스템(470)에 결합할 수도 있다. 일부 실시예에 있어서는, 배기 포트(475)와 배기 시스템(470)을 사용하여, 처리 공간(405)으로부터 제거되어야 하는 세정 가스, 클리닝 가스 및/또는 기타 프로세스 가스를 배기할 수 있다. 다른 실시예에 있어서는, 배기 포트(475) 및 배기 시스템(470)을 이용하여 처리 공간(405) 내의 압력을 제어할 수 있다.
처리 챔버(410)는, 웨이퍼 전달 과정 중에 개방될 수 있고 웨이퍼 처리 중에 폐쇄될 수 있는 웨이퍼 전달 포트(409)를 구비할 수 있다.
세정 시스템(400)은 하나 이상의 회수 시스템(420)을 포함할 수 있고, 회수 시스템(420)은, 하나 이상의 처리 유체를 분석하고, 여과하고, 재사용하고 및/또는 제거하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 세정 및/또는 클리닝 성분(용매)을 재사용할 수도 있다. 또한, 세정 시스템(400)은, 회수 시스템(420)에 결합된 하나 이상의 유체 포집 시스템(422) 및 공급 라인(424)을 포함할 수 있다.
계속해서 도 4를 참조하면, 세정 시스템(400)은, 웨이퍼 테이블(403), 이동 유닛(404), 웨이퍼 전달 포트(409), 처리 챔버(410), 회수 시스템(420), 유체 공급 서브시스템(430), 가스 공급 서브시스템(440), 제어 서브시스템(450), 결합 요소(454) 및 분배 서브시스템(460)에 결합될 수 있는 컨트롤러(495)를 포함할 수 있다. 대안으로, 다른 구성을 사용할 수도 있다.
다양한 실시예에 있어서, 세정 시스템(400)은 처리 공간(405)에 결합된 하나 이상의 모니터링 시스템(480)을 포함할 수 있고, 이 모니터링 시스템(480)을 이용하여, 웨이퍼의 사이즈, 웨이퍼의 곡률, 에지 비드, 분리 거리, 처리 상태, 위치, 두께, 온도, 압력, 유량, 화학물질, 회전 속도, 가속도, 잔류물이나 입자 또는 이들의 임의의 조합을 결정할 수 있다. 다른 실시예에 있어서는, 분배 서브시스템(460)은 하나 이상의 센서(465)를 구비할 수 있고, 이 센서(465)를 이용하여, 분리 거리, 처리 상태, 위치, 두께, 온도, 유량, 화학물질, 회전 속도, 가속도, 잔류물이나 입자 또는 이들의 임의의 조합을 결정할 수 있다.
또한, 세정 시스템(400)은, 복수의 클리닝 스테이션(490)을 포함할 수 있고, 개별 클리닝 스테이션(490)은 세정 노즐 조립체(461), 공정 가스 노즐 조립체(462) 및/또는 분배 노즐 조립체(463)에 제공될 수 있다. 노즐 조립체(461, 462, 463)는, 사용되지 않을 때에 또는 자체 클리닝 과정 중에는 클리닝 스테이션(490) 내에 위치 결정될 수 있다. 예컨대, 클리닝 스테이션은, 노즐 조립체(461, 462, 463)를 클리닝하기 위하여 선택되는 클리닝 유체를 포함할 수 있다.
일부 세정 과정에서는, 순수를 사용할 수 있다. 여러 클리닝 과정에서, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트를 클리닝 유체 또는 세정제로서 이용할 수 있다. 다른 제거 과정에서는, 원치 않는 막의 유형이나 양에 따라서, 다른 용매, 또는 용매나 액체의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 클리닝 유체 또는 세정제는, N-부틸 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸 락테이트, 아세톤, 이소프로필 알콜, 4-메틸 2-펜타논, 감마 부틸 락톤을 단일의 물질로서 포함할 수 있다. 다른 클리닝 과정에서는, 폴리머 필름 및/또는 에지 비드 물질을 제거하기 위하여 물, 희석 HF, 희석 황산/과산화수소를 사용할 수 있다.
변형예에 있어서, 세정 시스템(400) 및/또는 분배 서브시스템(460)은 많은 전기 소자, 저항 소자, 열전 소자 및/또는 광학 발열 소자(도시 생략)를 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 분배 서브시스템(460)에 있어서 노즐 조립체(461, 462) 중 하나 이상을 통하여 질소 또는 임의의 다른 가스를 제공할 수도 있다.
본 발명에 있어서는, 웨이퍼의 회전 중에 분배 서브시스템(460)의 이동을 제어하는 신규의 방법을 사용하여 세정 처리 후에 남겨지는 액적의 양을 줄이고 있다. 또한, 세정 중의 수막(water film)을 제어함으로써, 현상 처리 중의 웨이퍼의 표면에 퇴적되는 결함을 제거하는 효율이 개선된다.
수세 과정을 행할 때에는, 실시간 데이터 및 기존 데이터를 사용하여, 최소의 실시간 제어 변수를 갖는 세정 레시피를 얻을 수 있다. 일부 실시예에 있어서는, 실시간 제어 변수에, 노즐 스캔 속도 및 웨이퍼 회전 속도(rpm 등)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 세정 레시피 내에서, 웨이퍼 회전 속도의 증가 및/또는 노즐 스캔 속도의 감소의 결과로, 결함의 형성이 줄어든다.
본 발명에 있어서는, 1회전 중의 노즐의 이동 거리를 산출할 수 있도록 노즐 스캔 속도와 웨이퍼 회전 속도를 조합한 식을 도출하고 있다. 노즐 스캔 속도와 웨이퍼 회전 속도의 임의의 조합에 대하여, 모든 반경 방향 위치에서 1회전 당 노즐의 이동(이하에서는 "NMpR"로 지칭함)을 계산할 수 있다.
실험 결과로부터, 소정의 웨이퍼 상태(레지스트 재료, 노광 패턴 등) 및 세정 레시피(노즐 스캔 속도 및 웨이퍼 회전 속도)에 대하여, 결함이 저밀도에서 고밀도로 전환되는 특정 반경에서의 NMpR을 산출함으로써, 상이한 세정 레시피에 대하여 결함이 전환되는 대응 반경을 예측할 수 있다는 것을 알았다.
실험을 통하여 얻은 지식과 결함이 전환되는 반경에서의 NMpR의 산출을 이용함으로써, 이하에서는 결함이 형성되지 않는 결과를 얻는 최대 NMpR을 예측할 수 있다. 이하에서는 결함이 형성되지 않는 결과를 얻는 최대 NMpR을 예측함으로써, 결함이 형성되지 않도록 하는 노즐 스캔 속도 및 웨이퍼 회전 속도를 유지하기 위한 레시피 조건을 선택할 수 있다.
또한, 총 레시피 시간을 줄임으로써 결함을 형성하지 않으면서, 레시피 스루풋을 최적화할 수 있다. 레시피 스루풋의 최적화는, NMpR 산출 및 실험을 통하여 확인된 특정의 반경에서의 노즐 스캔 속도를 변경함으로써 얻어지며, 노즐 스캔 속도가 상기 반경을 넘어서 유지되면, 결함이 형성되게 된다. 이상적으로는, 가능한 한 고속의 노즐 스캔 속도를 유지할 수 있게 하는 웨이퍼 회전 속도를 선택함으로써, 스루풋의 엄청난 삭감을 달성한다.
또한, 일정 NMpR을 전환값 미만으로 유지하기 위하여 웨이퍼 회전 속도의 연속적인 변경 및 노즐 스캔 속도의 연속적인 변경을 산출함으로써 레시피 스루풋을 더욱 최적화할 수 있다.
일부 실시예에 있어서는, 세정 처리 중에 가변 웨이퍼 회전 속도 및 가변 노즐 스캔 속도를 사용할 수 있다. NMpR 산출법을 이용함으로써, 최적값의 웨이퍼 회전 속도 및 노즐 스캔 속도를 채용할 수 있는 것을 확인하는 방법에 의하여, 셋업 시간의 단축 및 개선된 스루풋의 방법이 가능하게 된다.
이러한 기본적인 세정 공정에 대한 하나의 개선은, 공급 세정수에 계면활성제 물질을 첨가한다는 것이다. 계면활성제를 채용한 수세 처리에 의해 기판의 습윤성이 향상되므로, 클리너 스핀 드라이 공정이 가능하게 되고, 잔류 액적이 보다 적게 남게 된다.
이러한 공정에 대한 다른 개선은, TEL의 소위 PDR(Physical Defect Reduction) 대책이다. 이 공정에 있어서, 세정 노즐은 웨이퍼의 중앙 위에 고정되어 있지 않으며, 대신에 중심에서 물을 분배하기 시작하고, 물을 계속해서 분배하면서, 반경 방향 축선을 따라 웨이퍼 가장자리를 향하여 이동한다. 건조 중심 영역의 형성을 개선하기 위하여 세정 노즐이 웨이퍼 중심 위치에 있는 동안에 질소 가스를 도포할 수도 있고 도포하지 않을 수도 있다. 처리 중에, 노즐 스캔 속도는, 중심으로부터 가장자리에 이르기까지 일정하다.
이러한 공정에 대한 다른 개선은, TEL에서 개발한 ADR(Advanced Defect Reduction) 대책이다. 이 공정에 있어서, 세정 노즐은, 물 분배 개시 시점에 웨이퍼의 중심 위에 배치되어 있다. 중심에서 분배하는 중에 질소 가스를 도포하고 회전 속도를 고속으로 하면, 건조 중심 스폿의 형성이 개선된다. 건조 중심 스폿이 형성되면, 세정 노즐은 중심으로부터 가장자리로 스캔 이동한다. 노즐의 스캔 이동과 동시에, 노즐 아래에서 일정 각속도를 유지함으로써, 웨이퍼의 회전 속도가 고 RPM에서 저 RPM으로 느려진다. 처리 중에, 노즐 스캔 속도는 중심으로부터 가장자리에 이르기까지 일정하다.
본 발명의 한 가지 이점은 목표 실험 설계를 활용하여, 고밀도 결함으로부터 저밀도 결함으로의 NMpR 전환점을 결정할 수 있다는 것이다. 제한된 수의 실험으로, ADR 공정을 셋업하는 시간 및 재료비용을 줄일 수 있다. 다른 이점은 세정 공정에 있어서의 결함이 더욱 감소한다는 것이다. 또 다른 이점은, 세정 공정의 스루풋이 최적화된다는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 세정 시스템의 이용 방법에 대한 간단한 흐름도를 도시한다. 패턴 형성 포토레지스트층 또는 ARC층을 현상한 후에, 세정 시스템을 사용하여 웨이퍼의 상측(상면) 및/또는 이면(가장자리면)으로부터 현상제 물질, 포토레지스트 잔류물, 반사방지 잔류물 또는 기타 폴리머 잔류물을 제거할 수 있다.
일부 실시예에 있어서는, DOE(Design of Experiment) 기술을 사용하여 세정 과정을 최적화할 수 있다. 일부 DOE의 결과는, 제1 세트의 처리 변수[레지스트 재료, 레지스트 두께, 웨이퍼 재료, 노광 데이터, 포커스 데이터, 선량 데이터(dose data), 접촉각, 네킹 거리(necking distance), 노즐 스캔 속도, 웨이퍼 회전 속도, 유량, 분배 체적, 속도 프로파일, 전단율, 스핀-오프 프로파일 등]를 사용하면, 상이한 결함 밀도의 패턴이 생성될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 일부 예에 따라서는, 결함 밀도가 저밀도로부터 고밀도로 전환되는 하나 이상의 결함 반경을 확인할 수 있으며, 본 발명을 사용하여 상이한 세정 레시피와 관련한 결함 반경을 예측할 수 있다. 상이한 결함 패턴, 상이한 웨이퍼, 상이한 세정 레시피 및/또는 상이한 결함 반경에 대한 측정 데이터 및 시뮬레이션 데이터를 이용하여 보정 인자(calibration factor)를 확립할 수 있다. 결함 밀도가 저밀도로부터 고밀도로 전환되는 특정의 결함 반경에서의 보정 인자를 산출하면, 이들 보정 인자를 이용하여 상이한 세정 레시피 및/또는 변형된 세정 레시피에 대하여 결함 반경을 예측할 수 있다.
본원의 발명자는, 세정 과정과 관련한 각 세트의 처리 변수가 다른 세트의 결함 전환점을 확립할 수 있는 것으로 결정하였다. 본원의 발명자는 DOE 기술을 이용하여, 세정 과정과 관련한 다른 세트의 처리 변수를 기초로 하는 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 이 시뮬레이션 모델을 이용하여 다양한 세정 공정에 대한 결함 전환점을 예측하였다. 다양한 예에 있어서, 처리 변수는, 결함 데이터, 레지스트 재료 데이터, 레지스트 두께 데이터, 웨이퍼 데이터, 노광 데이터, 포커스 데이터, 선량 데이터, 접촉각 데이터, 네킹 거리 데이터, 노즐 스캔 속도 데이터, 웨이퍼 회전 속도 데이터, 유량 데이터, 분배 체적 데이터, 속도 프로파일 데이터, 전단율 데이터, 스핀-오프 프로파일 데이터, 노즐 직경 데이터, NMpR 데이터, 노즐 길이 데이터, 또는 노즐 분리 데이터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
세정 과정과 관련한 처리 변수의 수가 많을 수 있기 때문에, 본원의 발명자는, 목표 실험 설계 데이터를 사용하여 저밀도 결함으로부터 고밀도 결함으로의 전환점을 결정하는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 본원의 발명자는, 시뮬레이션 모델이 제한된 수의 실험을 기초로 하고 있기 때문에, 이들 시뮬레이션 모델이 ADR(Advanced Defect Reduction) 공정을 셋업하는 시간 및 재료비용을 줄일 수 있는 것으로 생각하고 있다. 일부 예에 따라서는, 세정 레시피를 최적화하기 전에 ADR 공정을 각각 구현하기 위하여 NMpR 전환점을 확인할 수 있다.
일부 실시예에 있어서는, 노즐이 웨이퍼 가장자리에 있을 때의 원하는 최종 RPM 및 웨이퍼의 전체 직경을 특정함으로써 일정한 각속도(Vang)를 산출할 수 있다. 식 1 참조. 다음으로, NMpR을 반경 방향 위치(Radius), 노즐 스캔 속도 및 일정한 각속도(Vang)의 함수로서 산출할 수 있다.
[식 1]
Figure pct00001
[식 2]
Figure pct00002
세정 레시피에서 일정한 각속도 및 일정한 스캔 속도를 사용하는 때에, 노즐이 웨이퍼 중심에 근접하여 위치되어 있으면 1회전당 노즐이 이동하는 거리는 짧지만, 노즐이 웨이퍼의 가장자리로 이동함에 따라 1회전당 노즐이 이동하는 거리가 길어지게 된다.
테스트 레티클 설계 및 제한된 세트의 처리 변수를 이용하여 제한된 세트의 DOE 데이터를 수집하는 때에, 노즐 스캔 속도 및 최종 RPM에 따라서 결함 반경 및 결함 카운트 데이터를 결정하였다. 제한된 세트의 처리 변수는, 화학적으로 증폭되는(CA; chemically-Amplified) 레지스트 데이터, 노즐 스캔 속도, CA 레지스트에 대한 노광 데이터, 레티클 패턴 데이터, 최종 RPM 데이터, 결함 반경 데이터 및 결함 카운트 데이터를 포함하였다. 스트리크 데이터(streak data)를 위하여 NMpR을 조사한 때에, 최소 NMpR은 대략 0.25 ㎜로 결정되었고, 최대 NMpR은 대략 0.45 ㎜로 결정되었다.
구조화 DOE 데이터를 이용하여 NMpR 한계를 결정하면, 식 3 및 식 4에 각각 나타낸 바와 같이, 보정 인자 및 노즐 속도를 산출할 수 있다. NMpR은 웨이퍼 회전 속도 및 노즐 스캔 속도의 함수일 수 있으며, 웨이퍼 회전 속도는 (웨이퍼 가장자리에서 설정된) 일정한 각속도로서 정의될 수 있다.
[식 3]
Figure pct00003
[식 4]
Figure pct00004
NMpR 데이터가 대략 0.25 ㎜ 내지 0.45 ㎜ 사이에서 변경되면, 보정 인자는 대략 130 내지 대략 240 사이에서 변경될 수 있다. 경우에 따라서, 보정 인자는 고객 측의 처리 레시피를 기초로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 결정될 수 있고, NMpR 값은 시뮬레이션된 보정 인자를 이용하여 결정될 수 있다. 최적의 보정 인자가 결정되면, 고객 측의 프로세스 엔지니어는 보정 인자를 크게 하여 결함의 수를 줄이거나, 보정 인자를 작게 하여 스루풋을 증가시킬 수 있다.
다시 도 5의 510을 참조하면, 패턴 형성 웨이퍼를 웨이퍼 테이블 상에 위치 결정할 수 있으며, 진공 기술을 이용하여 웨이퍼를 웨이퍼 테이블에 고정할 수 있다. 대안으로, 패턴이 형성되지 않은 웨이퍼를 사용할 수도 있다. 일부 처리 과정에서는, 웨이퍼에 있는 노치를 활용하여 정렬 과정을 실행할 수 있다.
도 5의 515에서는, 패턴 형성 웨이퍼 및 웨이퍼 테이블을 처리 챔버 내에서 제1 회전 속도로 회전시킬 수 있고, 제1 회전 속도는 제1 시간 중의 일정한 제1 각속도일 수 있다. 일부 처리 과정에서는, 웨이퍼에 있는 노치를 이용하여 제1 웨이퍼 위치를 결정할 수 있다. 패턴 형성 웨이퍼는 상면의 하나 이상의 피처 상에 및/또는 그 내부에 잔류물질이 있을 수 있고, 레시피 데이터 및/또는 시뮬레이션 데이터를 사용하여 잔류물질의 종류 및 잔류물질의 위치를 결정할 수 있다. 대안으로, 세정 시스템에 있어서는, 모니터링 시스템(480)을 이용하여 잔류물질의 종류 및 잔류물질의 위치를 결정할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 및 웨이퍼 테이블은 실질적으로 동일한 온도로 있을 수 있고, 웨이퍼 테이블의 온도를 이용하여 웨이퍼의 온도를 제어할 수 있다.
일부 실시예에 있어서는, 식 1을 이용하여 각속도(Vang) 데이터를 산출할 수 있고, 식 2를 이용하여 NMpR 데이터를 산출할 수 있으며, 식 3을 이용하여 보정 인자를 산출할 수 있고, 식 4를 이용하여 노즐 속도를 산출할 수 있다. 제1 각속도(Vang) 데이터는, 대략 10 rpm 내지 대략 2500 rpm의 범위일 수 있다. NMpR 데이터는 대략 0.25 ㎜ 내지 대략 0.45 ㎜의 범위일 수 있다. 보정 인자는 대략 100 내지 대략 400의 범위일 수 있고, 보정 인자는 각각의 제조 환경에 대하여 상이할 수 있다. 노즐 속도는 대략 1 ㎜/s 내지 대략 100 ㎜/s의 범위에서 변경될 수 있다.
도 5의 520에서는, 분배 서브시스템을 웨이퍼의 중심에 근접하게 위치시킬 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 분배 서브시스템은 세정 노즐 조립체를 포함할 수 있고, 세정 노즐 조립체는 제1 시간 중에 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 위치 결정될 수 있고, 제1 위치는 레시피 데이터 및/또는 시뮬레이션 데이터를 이용하여 결정될 수 있다.
분배 서브시스템(460)은, 세정 노즐 조립체(461) 중 하나 이상, 또는 프로세스 가스 노즐 조립체(462) 중 하나 이상, 또는 분배 노즐 조립체(463) 중 하나 이상, 또는 이들의 임의의 조합을 이용하여 제1 세트의 세정 유체 및/또는 가스를 웨이퍼 표면에 인접한 세정 공간(464)에 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 분배 서브시스템(460)은, 세정 공정 중에 웨이퍼의 중심에 근접한 지점으로부터 웨이퍼의 가장자리에 근접한 지점으로 웨이퍼의 표면을 가로질러 스캔 이동될 수 있다. 일부 대안의 과정에 따르면, 분배 서브시스템(460)은 웨이퍼 표면에 가열된 세정 유체 및/또는 가스를 제공할 수 있다. 다른 대안에 따르면, 분배 서브시스템(460)은 웨이퍼 표면에 냉각된 세정 유체 및/또는 가스를 제공할 수 있다.
본원의 발명자는, 세정 과정과 관련한 각 세트의 처리 변수가 다른 세트의 결함 전환점을 확립할 수 있는 것으로 결정하였다. 본원의 발명자는 DOE 기술을 이용하여, 세정 과정과 관련한 다른 세트의 처리 변수를 기초로 하는 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 이 시뮬레이션 모델을 이용하여 다양한 세정 공정에 대한 결함 전환점을 예측하였다. 다양한 예에 있어서, 처리 변수는, 결함 데이터, 레지스트 재료 데이터, 레지스트 두께 데이터, 웨이퍼 데이터, 노광 데이터, 포커스 데이터, 선량 데이터, 접촉각 데이터, 네킹 거리 데이터, 노즐 스캔 속도 데이터, 웨이퍼 회전 속도 데이터, 유량 데이터, 분배 체적 데이터, 속도 프로파일 데이터, 전단율 데이터, 스핀-오프 프로파일 데이터, 노즐 직경 데이터, NMpR 데이터, 노즐 길이 데이터, 또는 노즐 분리 데이터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
세정 과정과 관련한 처리 변수의 수가 많을 수 있기 때문에, 본원의 발명자는, 목표 실험 설계 데이터를 사용하여 저밀도 결함으로부터 고밀도 결함으로의 전환점을 결정하는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 본원의 발명자는, 시뮬레이션 모델이 제한된 수의 실험을 기초로 하고 있기 때문에, 이들 시뮬레이션 모델이 ADR(Advanced Defect Reduction) 공정을 셋업하는 시간 및 재료비용을 줄일 수 있는 것으로 생각하고 있다. 일부 예에 따라서는, 세정 레시피를 최적화하기 전에 ADR 공정을 각각 구현하기 위하여 NMpR 전환점을 확인할 수 있다.
도 5의 525에 있어서, 제1 세정 과정을 실행할 수 있다. 일부 실시예에 있어서는, 웨이퍼의 표면 상의 하나 이상의 내부 영역에서 제1 세정 과정을 실행할 수 있다. 대안으로, 다른 영역을 이용할 수도 있다.
실시예에 따라서는, 식 1을 이용하여 각속도(Vang) 데이터를 산출할 수 있고, 식 2를 이용하여 NMpR 데이터를 산출할 수 있으며, 식 3을 이용하여 보정 인자를 산출할 수 있고, 식 4를 이용하여 노즐 속도를 산출할 수 있다. 제1 각속도(Vang) 데이터는, 대략 10 rpm 내지 대략 2500 rpm의 범위일 수 있다. NMpR 데이터는 대략 0.25 ㎜ 내지 대략 0.45 ㎜의 범위일 수 있다. 보정 인자는 대략 100 내지 대략 400의 범위일 수 있고, 보정 인자는 각각의 제조 환경에 대하여 상이할 수 있다. 노즐 속도는 대략 1 ㎜/s 내지 대략 200 ㎜/s의 범위에서 변경될 수 있다.
일부 예에서는, 제1 세정 과정 중에, 세정 노즐 조립체(461) 중 하나 이상을 사용하여, 웨이퍼의 상면으로 흐르는 하나 이상의 흐름에 하나 이상의 세정 유체 및/또는 가스를 제공할 수 있다. 다른 예에서는, 제1 세정 과정 중에, 세정 노즐 조립체(461) 중 하나 이상을 사용하여, 웨이퍼의 가장자리로 흐르는 하나 이상의 흐름에 하나 이상의 세정 유체 및/또는 가스를 제공할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 상면 상의 상이한 영역에서 잔류물이 상이할 수 있으며, 또한 웨이퍼의 가장자리의 잔류물도 상이할 수 있다.
제1 세정 과정 중에, 처리 레시피 또는 시뮬레이션 모델을 이용하여, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 분배 서브시스템(460)의 위치 및/또는 스캔 속도 및 분배 시간을 결정할 수 있다. 또한, 제1 세정 과정 중에, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 분배 서브시스템(460)의 위치 및/또는 스캔 속도 및 분배 시간을 변경할 수 있다. 예컨대, 제1 세정 과정 중에, 분배 서브시스템(460)의 위치 및/또는 스캔 속도가 변경됨에 따라, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 및/또는 유동 방향을 변경할 수 있다. 다양한 예에 있어서, 제1 세정 과정 중에, 분배 서브시스템(460)이 웨이퍼의 가장자리를 향하여 이동함에 따라, 또는 분배 서브시스템(460)이 웨이퍼의 가장자리 근처에 위치됨에 따라, 또는 분배 서브시스템(460)이 웨이퍼 가장자리로부터 멀어지게 이동함에 따라, 또는 이들의 임의의 조합에 따라, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 및/또는 분배 서브시스템(460)의 스캔 속도를 결정할 수 있다.
세정 시스템(400)은 하나 이상의 회수 시스템(420)을 포함할 수 있고, 회수 시스템(420)은, 제1 세정 과정 중에 하나 이상의 처리 유체를 분석하고, 여과하고, 재사용하고 및/또는 제거하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 세정 과정 중에 웨이퍼의 상면의 하나 이상의 피처로부터 제1 세트의 잔류 세정 유체 및/또는 가스를 제거할 수 있고, 제1 세트의 잔류 세정 유체 및/또는 가스는 포토레지스트 재료, 세정제, 및/또는 현상 잔류물을 포함할 수 있다.
도 5의 530에서는, 제2 세정 과정을 실행할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 제2 세정 과정은 웨이퍼 표면 상의 하나 이상의 외부 영역에서 실행될 수 있다. 대안으로, 다른 영역을 사용할 수도 있다.
일부 예에서는, 제2 세정 과정 중에, 세정 노즐 조립체(461) 중 하나 이상을 사용하여 웨이퍼의 상면으로 흐르는 하나 이상의 흐름에 하나 이상의 제2 세정 유체 및/또는 가스를 제공할 수 있다. 다른 예에서는, 제2 세정 과정 중에, 세정 노즐 조립체(461) 중 하나 이상을 사용하여, 웨이퍼의 가장자리로 흐르는 하나 이상의 흐름에 하나 이상의 세정 유체 및/또는 가스를 제공할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 상면 상의 상이한 영역에서 잔류물이 상이할 수 있으며, 또한 웨이퍼의 가장자리의 잔류물도 상이할 수 있다.
제2 세정 과정 중에, 처리 레시피 또는 시뮬레이션 모델을 이용하여, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 분배 서브시스템(460)의 위치 및/또는 스캔 속도 및 분배 시간을 결정할 수 있다. 또한, 제2 세정 과정 중에, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 분배 서브시스템(460)의 위치 및/또는 스캔 속도 및 분배 시간을 변경할 수 있다. 예컨대, 제2 세정 과정 중에, 분배 서브시스템(460)의 위치 및/또는 스캔 속도가 변경됨에 따라, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 및/또는 유동 방향을 변경할 수 있다. 다양한 예에 있어서, 제2 세정 과정 중에, 분배 서브시스템(460)이 웨이퍼의 가장자리를 향하여 이동함에 따라, 또는 분배 서브시스템(460)이 웨이퍼의 가장자리 근처에 위치됨에 따라, 또는 분배 서브시스템(460)이 웨이퍼의 가장자리로부터 멀어지게 이동함에 따라, 또는 이들의 임의의 조합에 따라, 세정 유체, 세정 가스, 세정제, 회전 속도, 유량, 및/또는 분배 서브시스템(460)의 스캔 속도를 결정할 수 있다.
세정 시스템(400)은 하나 이상의 회수 시스템(420)을 포함할 수 있고, 회수 시스템(420)은, 제2 세정 과정 중에 하나 이상의 처리 유체를 분석하고, 여과하고, 재사용하고 및/또는 제거하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제2 세정 과정 중에 웨이퍼의 상면의 하나 이상의 피처로부터 제2 세트의 잔류 세정 유체 및/또는 가스를 제거할 수 있고, 제2 세트의 잔류 세정 유체 및/또는 가스는 포토레지스트 재료, 세정제, 및/또는 현상 잔류물을 포함할 수 있다.
대안의 세정 과정에서, 하나 이상의 건조 과정을 실행할 수도 있다. 건조 과정을 실행할 때에, 분배 서브시스템(460)을 이용하여, 웨이퍼의 표면을 향하여 흐르는 하나 이상의 추가의 흐름에 하나 이상의 건조 가스를 제공할 수 있다. 건조 과정 중에, 처리 레시피 및/또는 시뮬레이션 모델을 이용하여 건조 가스, 회전 속도, 유량, 분배 서브시스템(460)의 위치 및/또는 스캔 속도 및 처리 시간을 결정할 수 있다.
도 5의 535에서는, 패턴 형성 웨이퍼에 대한 제1 처리 상태를 결정할 수 있고, 제1 처리 상태는 기존의 데이터 및/또는 실시간 데이터를 이용하여 결정될 수 있다. 기존의 데이터 및/또는 실시간 데이터는, 리스크 데이터, 신뢰 데이터, 프로세스 데이터, 예측 데이터, 측정 데이터, 결함 데이터, 시뮬레이션 데이터, 인증 데이터 또는 라이브러리 데이터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 패턴 형성 웨이퍼에 대한 제1 처리 상태는 잔류물 데이터를 이용하여 결정될 수 있으며, 제1 처리 상태는, 웨이퍼의 표면에 하나 이상의 잔류물 스트리크(streak)가 존재할 때에 제1값일 수 있고, 웨이퍼의 표면에 하나 이상의 잔류물 스트리크(streak)가 존재하지 않을 때에 제2값일 수 있다. 다른 예에 있어서, 패턴 형성 웨이퍼에 대한 제1 처리 상태는, 결함 데이터, 입자 카운트 데이터, 입자 사이즈 데이터, 입자 위치 데이터, 또는 브릿징 데이터, 또는 이들의 임의의 조합을 이용하여 결정될 수 있다.
여러 실시예에 있어서, 하나 이상의 세정된 웨이퍼로부터의 처리 상태 데이터, 제1 측정 데이터, 신뢰 데이터, 및/또는 리스크 데이터를 조사하여 추가의 웨이퍼를 처리할 것인가를 결정할 수 있다. 예컨대, 전체 로트를 처리하기 전에 처리를 위하여 하나 이상의 미리 준비된 기판(send-ahead substrate)을 선택할 수 있다.
일부 예에서, 세정된 기판에 대한 개별 및/또는 전체 신뢰값을 개별 및/또는 전체 신뢰 한계와 비교할 수 있다. 하나 이상의 신뢰 한계가 만족되는 경우에는, 소정 세트의 기판에 대한 처리를 계속할 수 있고, 하나 이상의 신뢰 한계가 만족되지 않는 경우에는, 보정 동작을 적용할 수 있다. 보정 동작은, 소정 세트의 기판 내의 하나 이상의 추가의 기판에 대한 신뢰값을 확립하고, 추가의 기판의 하나 이상에 대한 신뢰값을 신뢰 한계와 비교하고, 추가의 신뢰 한계 중 하나 이상이 만족되는 경우에는 소정 세트의 기판을 계속해서 처리하고, 추가의 신뢰 한계 중 하나 이상이 만족되지 않는 경우에는 처리를 정지하는 것을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 기판에 대한 개별 및/또는 전체 리스크값을 개별 및/또는 전체 리스크 한계와 비교할 수 있다. 리스크 한계 중 하나 이상이 만족되면, 소정 세트의 기판을 계속 처리할 수 있고, 리스크 한계 중 하나 이상이 만족되지 않으면, 보정 동작을 적용할 수 있다. 보정 동작은, 소정 세트의 기판 내의 하나 이상의 추가의 기판에 대한 리스크값을 확립하고, 추가의 기판의 하나 이상에 대한 리스크값을 리스크 한계와 비교하고, 추가의 리스크 한계 중 하나 이상이 만족되는 경우에는 소정 세트의 기판을 계속해서 처리하고, 추가의 리스크 한계 중 하나 이상이 만족되지 않는 경우에는 처리를 정지하는 것을 포함할 수 있다.
도 5의 540에서는, 제1 처리 상태가 제1값과 동일한가, 그리고 실질적으로 모든 잔류물이 제거되었는가를 결정하기 위한 질문(query)을 실행할 수 있다. 제1 처리 상태가 제1값과 동일하면, 과정 500은 545로 분기될 수 있다. 제1 처리 상태가 제1값과 동일하지 않으면, 과정 500은 550으로 분기될 수 있다. 여러 실시예에서, 회수 시스템(420)으로부터의 데이터를 이용하여 웨이퍼에 대한 제1 처리 상태를 결정할 수 있으며, 제1 처리 상태는 제거량에 따라 결정된다. 처리 상태가 제1값인 경우(완전 제거인 경우)에는 처리 챔버로부터 웨이퍼를 제거할 수 있으며, 처리 상태가 제2값인 경우(부분 제거인 경우)에는 하나 이상의 보정 동작을 실행할 수 있다.
도 5의 545에서는, 세정된 웨이퍼를 세정 시스템(400)의 처리 챔버(410)로부터 제거할 수 있다.
도 5의 550에서는, 하나 이상의 보정 동작을 실행할 수 있다. 보정 동작은, 클리닝 과정, 세정 과정, 건조 과정, 측정 과정, 검사 과정, 보관 과정 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 동일하거나 상이한 세정 과정 및/또는 세정 시스템을 이용하여 웨이퍼를 다시 처리할 수 있다.
일부 세정 과정은, 웨이퍼가 제1 회전 속도로 제1 시간 동안 회전할 때에 제1 웨이퍼 위치를 결정하는 하나 이상의 과정을 포함할 수 있고, 제1 시간 중의 제1 웨이퍼 위치를 이용하여 분배 서브시스템(460)의 위치를 결정할 수 있다. 예컨대, 분배 서브시스템(460) 내의 모니터링 시스템(480) 및/또는 센서(465)는, 웨이퍼 위치를 결정하고, 분배 서브시스템(460)을 위치시키고, 세정 공간(464)을 모니터링하고, 웨이퍼(401)의 상면을 모니터링하는데 사용되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 잔류물은 폴리머 잔류물, 포토레지스트 재료, 로우-k 재료, 울트라 로우-k 재료 또는 이들의 임의의 조합을 또한 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 DOE 데이터 테이블을 도시한다. 소정 세트의 DOE 과정으로부터의 예시적인 데이터 테이블이 도 6에 도시되어 있고, 데이터 테이블 내의 예시적인 데이터는 슬롯 데이터, 결함 카운트 데이터, 노즐 스캔 속도 데이터(㎜/s), 최종 RPM 데이터, 최대 RPM 데이터, 최소 RPM 데이터, 가변 RPM 데이터, 가속 데이터, 결함 반경 데이터(㎜), RPM 브레이크업 데이터, 각속도 데이터(㎜/s), [d(t)/d(rot)] 데이터, [노즐 이동/rot (㎜)] 데이터를 포함할 수 있다. 추가의 DOE 데이터는 포토레지스트 데이터를 포함할 수 있고, 포토레지스트 데이터는 재료 데이터, 두께 데이터, 균일성 데이터, 광학 데이터, CD 데이터, SWA 데이터, PEB 데이터, PAB 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, DOE 데이터는, 현상 데이터, 클리닝 데이터, 건조 데이터, 챔버 매칭 데이터, 웨이퍼 두께 데이터, 웨이퍼 곡률 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는, 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 DOE 데이터를 도시한다. 도 6의 "슬롯 7" 데이터 세트에 대한 예시적인 스캐터 플롯 매트릭스 데이터가 도 7a에 도시되어 있고, 도 6의 "슬롯 7" 데이터 세트에 대한 예시적인 누적 분포 함수(CDF) 플롯 데이터가 도 7b에 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 도 7a 및 도 7b에 도시된 예시적인 데이터를 사용하여 성공적인 세정 과정을 확인할 수 있다. 예컨대, 입자의 수 및 입자의 위치가 성공적인 세정 과정에 대하여 확립된 한계 내에 있을 수 있다. 일부 예에서, 여과 기능을 사용하여 일부의 입자를 제거할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는, 본 발명의 실시예에 있어서의 추가의 예시적인 DOE 데이터를 도시한다. 도 6의 "슬롯 2" 데이터 세트에 대한 예시적인 스캐터 플롯 매트릭스 데이터가 도 8a에 도시되어 있고, 도 6의 "슬롯 2" 데이터 세트에 대한 예시적인 누적 분포 함수(CDF) 플롯 데이터가 도 8b에 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 도 8a 및 도 8b에 도시된 예시적인 데이터를 사용하여 성공적인 세정 과정을 확인할 수 있다. 예컨대, 입자의 수 및 입자의 위치가 성공적인 세정 과정에 대하여 확립된 한계 내에 있지 않을 수 있다. 일부 예에서, 도 8a에 도시된 바와 같은 "스트리크 데이터(streak data)"를 이용하여 바람직하지 않은 세정 과정을 확인할 수 있다. 다른 예에서, 여과된 "스트리크 데이터" 또는 평균의 "스트리크 데이터" 또는 누적 "스트리크 데이터"를 사용할 수 있다. 또 다른 예로서, 웨이퍼 상의 격리된 패턴 및/또는 밀집 패턴(dense pattern)으로부터의 입자 데이터를 사용하여 입자의 수, 입자의 위치 및 세정 과정의 품질을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 결함 반경 데이터를 도시한다. 예시적인 그래프(900)가 도 9에 도시되어 있고, 예시된 그래프(900)는, 3개의 예시적인 데이터 세트(901, 902, 903)에 대한 결함 데이터를 도시한다. 제1 데이터 세트(901)에 있어서, 최종 RPM은 500 rpm이고, Min(노즐 스캔 속도)은 2 ㎜/s이고, Max(노즐 스캔 속도)는 12 ㎜/s이다. 제2 데이터 세트(902)에 있어서, 최종 RPM은 1000 rpm이고, Min(노즐 스캔 속도)은 6 ㎜/s이고, Max(노즐 스캔 속도)는 20 ㎜/s이다. 제3 데이터 세트(903)에 있어서, 최종 RPM은 1250 rpm이고, Min(노즐 스캔 속도)은 8 ㎜/s이고, Max(노즐 스캔 속도)는 20 ㎜/s이다.
또한, 평균값 라인(910)이 표시되어 있고, (1-시그마) 값 라인(920)이 도시되어 있으며, (2-시그마) 값 라인이 도시되어 있다. 경우에 따라서는, NMpR(nozzle movement per rotation)의 최소 경계는, 평균값 미만의 대략 1-시그마에서 확립될 수 있다. 또한, (2-시그마) 값 라인(930)을 사용하여 NMpR 임계값을 계산할 수 있다. (1-시그마) 값 라인(920)이 대략 0.36 ㎜에 도시되어 있고, (2-시그마) 라인은 대략 0.29 ㎜에 도시되어 있다.
일부 실시예에 있어서는, 도 9에 도시된 예시적인 데이터를 사용하여, 성공적인 세정 과정을 확립하는데 사용될 수 있는 한계를 확인할 수 있다. 예컨대, 도 9에 도시된 입자의 수 및 입자의 위치는 성공적인 세정 과정에 대하여 확립된 한계 내에 있을 수 있다. 일부 예에서, 산출된 NMpR 값은 도 9에 도시된 것과 상이할 수 있다. 본 발명은, 챔버 데이터, 결함 카운트 데이터, 노즐 스캔 속도 데이터(㎜/s), 최종 RPM 데이터, 최대 RPM 데이터, 최소 RPM 데이터, 가변 RPM 데이터, 가속 데이터, 결함 반경 데이터(㎜), RPM 브레이크업 데이터, 각속도 데이터(㎜/s), [d(t)/d(rot)] 데이터, [노즐 이동/rot (㎜)] 데이터를 사용할 수 있는 세정 모델을 제공한다. 또한, 세정 모델은, 포토레지스트 데이터를 사용할 수 있고, 이 포토레지스트 데이터는 재료 데이터, 두께 데이터, 균일성 데이터, 광학 데이터, CD 데이터, SWA 데이터, PEB 데이터, PAB 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 세정 모델은, 현상 데이터, 클리닝 데이터, 건조 데이터, 챔버 매칭 데이터, 웨이퍼 두께 데이터, 웨이퍼 곡률 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 노즐 스캔 속도 데이터를 도시한다. 제1 세트의 예시적인 그래프가 도 10a에 도시되어 있고, 도 10a는, 최종 RPM이 500 rpm으로 일정하게 유지될 때 6개의 상이한 노즐 스캔 속도(2 ㎜/s, 4 ㎜/s, 6 ㎜/s, 8 ㎜/s, 10 ㎜/s, 16 ㎜/s)에 대한 시뮬레이션된 데이터[(노즐 이동/Rot) 대 (웨이퍼 반경)]를 도시한다. 대략 0.29 ㎜ 내지 대략 0.42 ㎜의 범위일 수 있는 [노즐 이동/rot (㎜)]에 대한 한계 범위(1010a)가 도시되어 있다. 또한, 8 ㎜/s의 스캔 속도(1020a)에 대하여, 대략 47 ㎜ 내지 대략 64 ㎜의 범위일 수 있는 예측된 결함 반경 범위(1015a)가 도시되어 있다.
제2 세트의 예시적인 그래프가 도 10b에 도시되어 있고, 도 10b는, 최종 RPM이 750 rpm으로 일정하게 유지될 때 6개의 상이한 노즐 스캔 속도(2 ㎜/s, 4 ㎜/s, 6 ㎜/s, 8 ㎜/s, 10 ㎜/s, 16 ㎜/s)에 대한 시뮬레이션된 데이터[(노즐 이동/Rot) 대 (웨이퍼 반경)]를 도시한다. 대략 0.29 ㎜ 내지 대략 0.42 ㎜의 범위일 수 있는 [노즐 이동/rot (㎜)]에 대한 한계 범위(1010b)가 도시되어 있다. 또한, 8 ㎜/s의 스캔 속도(1020b)에 대하여, 대략 74 ㎜ 내지 대략 100 ㎜의 범위일 수 있는 예측된 결함 반경 범위(1015b)가 도시되어 있다.
제3 세트의 예시적인 그래프가 도 10c에 도시되어 있고, 도 10c는, 최종 RPM이 1000 rpm으로 일정하게 유지될 때 6개의 상이한 노즐 스캔 속도(2 ㎜/s, 4 ㎜/s, 6 ㎜/s, 8 ㎜/s, 10 ㎜/s, 16 ㎜/s)에 대한 시뮬레이션된 데이터[(노즐 이동/Rot) 대 (웨이퍼 반경)]를 도시한다. 대략 0.29 ㎜ 내지 대략 0.42 ㎜의 범위일 수 있는 [노즐 이동/rot (㎜)]에 대한 한계 범위(1010c)가 도시되어 있다. 또한, 8 ㎜/s의 스캔 속도(1020c)에 대하여, 대략 95 ㎜ 내지 대략 128 ㎜의 범위일 수 있는 예측된 결함 반경 범위(1015c)가 도시되어 있다.
제4 세트의 예시적인 그래프가 도 10d에 도시되어 있고, 도 10d는, 최종 RPM이 1250 rpm으로 일정하게 유지될 때 6개의 상이한 노즐 스캔 속도(2 ㎜/s, 4 ㎜/s, 6 ㎜/s, 8 ㎜/s, 10 ㎜/s, 16 ㎜/s)에 대한 시뮬레이션된 데이터[(노즐 이동/Rot) 대 (웨이퍼 반경)]를 도시한다. 대략 0.29 ㎜ 내지 대략 0.42 ㎜의 범위일 수 있는 [노즐 이동/rot (㎜)]에 대한 한계 범위(1010d)가 도시되어 있다. 또한, 8 ㎜/s의 스캔 속도(1020d)에 대하여, 대략 143 ㎜ 내지 대략 150 ㎜를 넘는 값의 범위일 수 있는 예측된 결함 반경 범위(1015d)가 도시되어 있다.
제5 세트의 예시적인 그래프가 도 10e에 도시되어 있고, 도 10e는, 최종 RPM이 1500 rpm으로 일정하게 유지될 때 6개의 상이한 노즐 스캔 속도(2 ㎜/s, 4 ㎜/s, 6 ㎜/s, 8 ㎜/s, 10 ㎜/s, 16 ㎜/s)에 대한 시뮬레이션된 데이터[(노즐 이동/Rot) 대 (웨이퍼 반경)]를 도시한다. 대략 0.29 ㎜ 내지 대략 0.42 ㎜의 범위일 수 있는 [노즐 이동/rot (㎜)]에 대한 한계 범위(1010e)가 도시되어 있다. 또한, 8 ㎜/s의 스캔 속도(1020e)에 대하여, 대략 95 ㎜ 내지 대략 128 ㎜의 범위일 수 있는 예측된 결함 반경 범위(1015e)가 도시되어 있다.
일부 실시예에 있어서, 도 10a 내지 도 10e에 도시된 예시적인 데이터를 사용하여, 성공적인 세정 과정을 확립하는데 사용될 수 있는 한계를 확인할 수 있다. 예컨대, 도 10a 내지 도 10e에 도시된 [노즐 이동/rot (㎜)] 한계 및 예측된 결함 반경 범위를 사용하여 성공적인 세정 과정을 위한 세정 모델을 생성하거나 및/또는 한계를 확립할 수 있다. 일부 예에서, 산출된 NMpR 값은 도 10a 내지 도 10e에 도시된 것과 다를 수도 있다. 본 발명은, 한 세트 이상의 세정 관련 데이터를 사용하여 NMpR 한계 및 결함 반경 범위를 산출하거나 및/또는 예측할 수 있는 세정 모델을 제공한다. 세정 관련 데이터는, 챔버 데이터, 결함 카운트 데이터, 노즐 스캔 속도 데이터(㎜/s), 최종 RPM 데이터, 최대 RPM 데이터, 최소 RPM 데이터, 가변 RPM 데이터, 가속 데이터, 결함 반경 데이터(㎜), RPM 브레이크업 데이터, 각속도 데이터(㎜/s), [d(t)/d(rot)] 데이터, [노즐 이동/rot (㎜)] 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 세정 관련 데이터는, 포토레지스트 데이터를 포함할 수 있고, 이 포토레지스트 데이터는 재료 데이터, 두께 데이터, 균일성 데이터, 광학 데이터, CD 데이터, SWA 데이터, PEB 데이터, PAB 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 세정 관련 데이터는, 현상 데이터, 클리닝 데이터, 건조 데이터, 챔버 매칭 데이터, 웨이퍼 두께 데이터, 웨이퍼 곡률 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
상이한 결함 전환 반경에서의 NMpR의 측정된 값 및/또는 시뮬레이션된 값을 활용함으로써, 본 발명을 이용하여, 그 미만에서는 결함이 형성되지 않는 결과를 갖는 최대 NMpR을 예측할 수 있다. 그 미만에서는 결함이 형성되지 않는 결과를 갖는 최대 NMpR을 인지함으로써, 결함이 형성되지 않도록 노즐 스캔 속도 및 웨이퍼 회전 속도를 유지하기 위한 레시피 조건을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명을 사용하여, 총 레시피 시간을 줄임으로써, 결함을 형성하지 않으면서 레시피 스루풋을 최적화할 수 있다. 레시피 스루풋의 최적화는, NMpR 산출 및 실험을 통하여 확인된 특정의 반경에서의 노즐 스캔 속도를 변경함으로써 얻어지며, 노즐 스캔 속도가 상기 반경을 넘어서 유지되면, 결함이 형성되게 된다. 이상적으로는, 가능한 한 고속의 노즐 스캔 속도를 유지할 수 있게 하는 웨이퍼 회전 속도를 선택함으로써, 스루풋의 엄청난 삭감을 달성한다.
도 11a 및 도 11b는, 본 발명의 실시예에 있어서의 예시적인 레시피 스루풋 최적화 데이터를 도시한다. 제1 세트의 예시적인 그래프가 도 11a에 도시되어 있고, 도 11a는, 최종 RPM이 1000 rpm으로 일정하게 유지될 때 6개의 상이한 노즐 스캔 속도(2 ㎜/s, 4 ㎜/s, 6 ㎜/s, 8 ㎜/s, 10 ㎜/s, 16 ㎜/s)에 대한 시뮬레이션된 데이터[(노즐 이동/Rot) 대 (웨이퍼 반경)]를 도시한다. 대략 0.29 ㎜ 내지 대략 0.42 ㎜의 범위일 수 있는 [노즐 이동/Rot (㎜)]에 대한 한계 범위(1110a)가 도시되어 있다. 또한, 제1 부분(1121a), 제2 부분(1122a) 및 전환 반경(1123a)을 갖는 제1 시간 단축 레시피(1120a)가 도시되어 있고, 이들은 세정 레시피에 필요한 시간을 줄이도록 확립된다. 제1 부분(1121a) 중에는, 전환 반경(1123a)에 도달할 때까지 노즐에 대하여 8 ㎜/s의 스캔 속도(1125a)가 사용되며, 제2 부분(1122a) 중에는, 전환 반경(1123a)을 지난 후에 노즐에 대하여 4 ㎜/s의 스캔 속도(1126a)가 사용된다. 예컨대, 전환 반경(1123a)은 대략 80 ㎜ 내지 대략 88 ㎜의 범위일 수 있고, 제1 부분(1121a)의 시간은 대략 10초 내지 대략 11초의 범위일 수 있고, 제2 부분(1122a)의 시간은 대략 15.4초 내지 대략 17.5초의 범위일 수 있으며, 총 시간은 대략 25초 내지 대략 28초의 범위일 수 있다.
제2 세트의 예시적인 그래프가 도 11b에 도시되어 있고, 도 11b는, 최종 RPM이 1000 rpm으로 일정하게 유지될 때 6개의 상이한 노즐 스캔 속도(2 ㎜/s, 4 ㎜/s, 6 ㎜/s, 8 ㎜/s, 10 ㎜/s, 16 ㎜/s)에 대한 시뮬레이션된 데이터[(노즐 이동/Rot) 대 (웨이퍼 반경)]를 도시한다. 대략 0.29 ㎜ 내지 대략 0.42 ㎜의 범위일 수 있는 [노즐 이동/Rot (㎜)]에 대한 한계 범위(1110b)가 도시되어 있다. 또한, 제1 부분(1121b), 제2 부분(1122b), 제1 전환 반경(1123b), 제3 부분(1131b) 및 제2 전환 반경(1130b)을 갖는 제2 시간 단축 레시피(1120b)가 도시되어 있고, 이들은 세정 레시피에 필요한 시간을 줄이도록 확립된다. 제1 부분(1121b) 중에는, 제1 전환 반경(1123b)에 도달할 때까지 노즐에 대하여 8 ㎜/s의 스캔 속도(1125b)가 사용되고, 제2 부분(1122b) 중에는, 제1 전환 반경(1123b)을 지난 후에 노즐에 대하여 6 ㎜/s의 스캔 속도(1132b)가 사용되며, 제3 부분(1131b) 중에는, 제2 전환 반경(1130b)을 지난 후에 노즐에 대하여 4 ㎜/s의 스캔 속도(1126b)가 사용된다. 예컨대, 제1 전환 반경(1123b)은 대략 80 ㎜ 내지 대략 88 ㎜의 범위일 수 있고, 제1 부분(1121b)의 시간은 대략 10초 내지 대략 11초의 범위일 수 있다. 제2 전환 반경(1130b)은 대략 115 ㎜ 내지 대략 120 ㎜의 범위일 수 있고, 제2 부분(1122b)의 시간은 대략 5초 내지 대략 6초의 범위일 수 있으며, 제3 부분(1131b)의 시간은 대략 7.5초 내지 대략 8.5초의 범위일 수 있고, 총 시간은 대략 22.5초 내지 대략 25.5초의 범위일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 예시적인 데이터를 사용하여, 하나 이상의 상이한 스캔 속도를 사용하여 세정 과정에 필요한 시간을 줄일 수 있는 성공적인 세정 과정을 확립하는데 사용될 수 있는 한계를 확인할 수 있다. 예컨대, 도 11a 및 도 11b에 도시된 [노즐 이동/Rot(㎜)] 한계, 예측된 결함 반경 범위 및 상이한 스캔 속도를 사용하여 보다 빠른 세정 과정을 위한 세정 모델을 생성하거나 및/또는 한계를 확립할 수 있다. 일부 예에서, 산출된 NMpR 값은 도 11a 및 도 11b에 도시된 것과 상이할 수 있다. 본 발명은, NMpR 한계, 결함 반경 범위 및 노즐 스캔 속도를 산출하거나 및/또는 예측하기 위하여 한 세트 이상의 세정 관련 데이터를 사용할 수 있는 세정 모델을 제공한다. 세정 관련 데이터는, 챔버 데이터, 결함 카운트 데이터, 노즐 스캔 속도 데이터(㎜/s), 최종 RPM 데이터, 최대 RPM 데이터, 최소 RPM 데이터, 가변 RPM 데이터, 가속 데이터, 결함 반경 데이터(㎜), RPM 브레이크업 데이터, 각속도 데이터(㎜/s), [d(t)/d(rot)] 데이터, [노즐 이동/rot (㎜)] 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 세정 관련 데이터는, 포토레지스트 데이터를 포함할 수 있고, 이 포토레지스트 데이터는 재료 데이터, 두께 데이터, 균일성 데이터, 광학 데이터, CD 데이터, SWA(sidewall angle) 데이터, PEB(post exposure bake) 데이터, PAB(post application bake) 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 세정 관련 데이터는, 현상 데이터, 클리닝 데이터, 건조 데이터, 챔버 매칭 데이터, 웨이퍼 두께 데이터, 웨이퍼 곡률 데이터 또는 이들의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 있어서 예시적인 웨이퍼 회전 및 노즐 스캔 속도 최적화에 대한 데이터를 도시한다. 제1 예시 그래프(1210)는 RPM 데이터와 웨이퍼 반경(㎜) 사이의 관계에 대한 데이터를 도시하고, 제2 예시 그래프(1220)는 노즐 스캔 속도(㎜/s)와 웨이퍼 반경(㎜)의 사이의 관계에 대한 데이터를 도시하고 있다. 예시적인 최대 RPM 값(1211)이 도시되어 있으며, 예시적인 최대 RPM 값(1211)은 2500 rpm으로서 표시되어 있다. 최대 RPM 값(1211)은 대략 2000 rpm 내지 대략 3000 rpm의 범위일 수 있다. 예컨대, 최대 RPM 값(1211)은, 사용되는 이동 유닛(404; 도 4)과 관련한 회전 속도 및 분배 서브시스템(460; 도 4)에 관련한 스캔 속도에 의존할 수 있다. 예시적인 RPM 브레이크포인트 값(1212)이 도시되어 있고, 예시적인 RPM 브레이크포인트 값(1212)은 60 ㎜의 웨이퍼 반경에서 표시되어 있다. RPM 브레이크포인트 값(1212)은, 대략 50 ㎜ 내지 대략 100 ㎜의 반경의 범위일 수 있다. 예컨대, RPM 브레이크포인트 값(1212)은 산출된 NMpR 값에 의존할 수 있다. 또한, 예시적인 가변 RPM 값(1213)이 도시되어 있고, 예시적인 가변 RPM 값(1213)은 선형 또는 비선형 기울기를 가질 수 있다. 또한, 예시적인 RPM 종점(1214)이 도시되어 있고, 예시적인 RPM 종점(1214)은 대략 800 rpm 내지 대략 1500 rpm의 값의 범위일 수 있다.
예시적인 최대 노즐 스캔 속도의 값(1221)이 도시되어 있고, 예시적인 최대 노즐 스캔 속도의 값(1221)은 13 ㎜/s로 도시되어 있다. 노즐 스캔 속도는 대략 2 ㎜/s 내지 대략 30 ㎜/s의 범위일 수 있다. 예컨대, 최대 노즐 스캔 속도의 값(1221)은, 사용되는 이동 유닛(404; 도 4)과 관련한 회전 속도 및 분배 서브시스템(460; 도 4)에 관련한 스캔 속도에 의존할 수 있다. 예시적인 노즐 스캔 속도 브레이크포인트 값(1222)이 도시되어 있고, 예시적인 노즐 스캔 속도 브레이크포인트 값(1222)은 60 ㎜의 웨이퍼 반경에 도시되어 있다. 노즐 스캔 속도 브레이크포인트(1222) 값의 위치는 대략 50 ㎜ 내지 대략 100 ㎜의 반경의 범위일 수 있다. 예컨대, 노즐 스캔 속도 브레이크포인트(1222)는 산출된 NMpR 값에 의존할 수 있다. 또한, 예시적인 가변 노즐 스캔 속도(1223)가 도시되어 있고, 예시적인 가변 노즐 스캔 속도(1223)는 선형 또는 비선형 기울기를 가질 수 있다. 또한, 예시적인 노즐 스캔 속도 종점(1224)이 도시되어 있고, 예시적인 노즐 스캔 속도 종점(1224)은 150 ㎜의 웨이퍼 반경에 도시되어 있다. 노즐 스캔 속도 종점(1224)의 값은 대략 4 ㎜/s 내지 대략 6 ㎜/s의 값의 범위일 수 있다.
일부 예에서, 전환값 미만의 일정한 NMpR을 유지하기 위하여 웨이퍼 회전 속도의 연속적인 변화 및 노즐 스캔 속도의 연속적인 변화를 산출함으로써 레시피 스루풋을 더욱 최적화하는 것이 가능하다.
예시적인 제1 순서에 있어서, a1) 제1 웨이퍼(패턴 형성 또는 패턴 미형성)를 웨이퍼 테이블에 결합할 수 있다. b1) 웨이퍼가 제1 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전함에 따라 제1 웨이퍼 위치를 결정할 수 있다. c1) 분배 서브시스템(460)을 제1 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 위치시킬 수 있고, 제1 웨이퍼 위치를 이용하여 제1 위치를 결정할 수 있다. d1) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제2 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제1 양의 제1 세정 유체 또는 가스를 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제2 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. e1) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제3 시간 동안 제1 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제2 양의 제2 세정 유체 또는 가스를 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제3 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. f1) 제4 시간 동안 웨이퍼의 회전을 정지시킬 수 있다.
예시적인 제2 순서에 있어서, a2) 제1 웨이퍼(패턴 형성 또는 패턴 미형성)를 웨이퍼 테이블에 결합할 수 있다. b2) 웨이퍼가 제1 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전함에 따라 제1 웨이퍼 위치를 결정할 수 있다. c2) 분배 서브시스템(460)을 제1 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 위치시킬 수 있고, 제1 웨이퍼 위치를 이용하여 제1 위치를 결정할 수 있다. d2) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제2 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제1 양의 제1 세정 유체 또는 가스를 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제2 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. e2) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제3 시간 동안 제2 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제2 양의 제2 세정 유체 또는 가스를 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제3 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. f2) 제4 시간 동안 웨이퍼의 회전을 정지시킬 수 있다.
예시적인 제3 순서에 있어서, a3) 제1 웨이퍼(패턴 형성 또는 패턴 미형성)를 웨이퍼 테이블에 결합할 수 있다. b3) 웨이퍼가 제1 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전함에 따라 제1 웨이퍼 위치를 결정할 수 있다. c3) 분배 서브시스템(460)을 제1 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 위치시킬 수 있고, 제1 웨이퍼 위치를 이용하여 제1 위치를 결정할 수 있다. d3) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제2 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제1 양의 제1 세정 유체 또는 가스를 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제2 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. e3) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제3 시간 동안 제2 스캔 속도로 중간 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제2 양의 제2 세정 유체 또는 가스를 웨이퍼의 상면의 중간 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제3 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. f3) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제4 시간 동안 제3 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제3 양의 제3 세정 유체 또는 가스를 패턴 형성 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제4 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. g3) 제5 시간 동안 웨이퍼의 회전을 정지시킬 수 있다.
예시적인 제4 순서에 있어서, a4) 제1 웨이퍼(패턴 형성 또는 패턴 미형성)를 웨이퍼 테이블에 결합할 수 있다. b4) 웨이퍼가 제1 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전함에 따라 제1 웨이퍼 중심을 결정할 수 있다. c4) 분배 서브시스템(460)을 제1 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 위치시킬 수 있고, 이전에 결정된 제1 웨이퍼의 중심을 이용하여 제1 위치를 결정할 수 있다. d4) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제2 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제1 양의 제1 세정 유체 또는 가스를 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제2 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. e4) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제3 시간 동안 제2 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제2 양의 제2 세정 유체를 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제3 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. f4) 분배 서브시스템(460)을 제4 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 다시 위치시킬 수 있다. g4) 분배 서브시스템(460)의 프로세스 가스 노즐 조립체(462)가 제5 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제1 양의 제1 세정 가스를 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제5 시간 동안 일정한 제2 각속도로 회전시킬 수 있다. h4) 분배 서브시스템(460)의 프로세스 가스 노즐 조립체(462)가 제6 시간 동안 제2 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 제2 양의 제2 세정 가스를 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 도포할 수 있고, 웨이퍼를 제6 시간 동안 일정한 제2 각속도로 회전시킬 수 있다. i4) 제7 시간 동안 웨이퍼의 회전을 정지시킬 수 있다.
예시적인 제5 순서에 있어서, a5) 제1 웨이퍼(패턴 형성 또는 패턴 미형성)를 웨이퍼 테이블에 결합할 수 있다. b5) 웨이퍼가 제1 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전함에 따라 제1 웨이퍼 위치를 결정할 수 있다. c5) 분배 서브시스템(460)을 제1 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 위치시킬 수 있고, 제1 웨이퍼 위치를 이용하여 제1 위치를 결정할 수 있다. d5) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461) 및 프로세스 가스 노즐 조립체(462)가 제2 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 세정 노즐 조립체(461)가 제1양의 제1 세정 유체를, 프로세스 가스 노즐 조립체(462)가 제1 양의 세정 가스를, 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 공급할 수 있고, 웨이퍼를 제2 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. e5) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461) 및 프로세스 가스 노즐 조립체(462)가 제3 시간 동안 제2 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 세정 노즐 조립체(461)가 제2 양의 제2 세정 유체를, 프로세스 가스 노즐 조립체(462)가 제2 양의 세정 가스를, 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 공급할 수 있다. f5) 제4 시간 동안 웨이퍼의 회전을 정지시킬 수 있다.
예시적인 제6 순서에 있어서, a6) 제1 웨이퍼(패턴 형성 또는 패턴 미형성)를 웨이퍼 테이블에 결합할 수 있다. b6) 웨이퍼가 제1 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전함에 따라 제1 웨이퍼 중심을 결정할 수 있다. c6) 분배 서브시스템(460)을 제1 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 위치시킬 수 있고, 상기 결정된 제1 웨이퍼의 중심 위치를 이용하여 제1 위치를 결정할 수 있다. d6) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제2 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 세정 노즐 조립체(461)는 제1 양의 제1 클리닝 유체 및/또는 제1 양의 클리닝 가스를 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 공급할 수 있고, 웨이퍼를 제2 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. e6) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제3 시간 동안 제2 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 세정 노즐 조립체(462)는 제2 양의 제2 클리닝 유체 및/또는 제2 양의 클리닝 가스를 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 공급할 수 있다. f6) 분배 서브시스템(460)을 제4 시간 동안 웨이퍼의 중심에 근접한 제1 위치에 다시 위치시킬 수 있다. g6) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제5 시간 동안 제1 스캔 속도로 내부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 세정 노즐 조립체(461)는 제1 양의 제1 세정 유체 및/또는 제1 양의 세정 가스를 웨이퍼의 상면의 내부 영역에 공급할 수 있고, 웨이퍼를 제5 시간 동안 일정한 제1 각속도로 회전시킬 수 있다. h6) 분배 서브시스템(460)의 세정 노즐 조립체(461)가 제6 시간 동안 제2 스캔 속도로 외부 영역을 가로질러 스캔 이동함에 따라, 세정 노즐 조립체(461)는 제2 양의 제2 세정 유체 및/또는 제2 양의 세정 가스를 웨이퍼의 상면의 외부 영역에 공급할 수 있다. i6) 제7 시간 동안 웨이퍼의 회전을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 세정 순서는 보다 신속하며, 극히 소량의 이물질을 제공한다. 세정 순서의 여러 단계는 대략 0.1초 내지 대략 60초 사이에서 가변적인 지속 시간을 가지며, 세정 유체의 유량은 대략 0 ㎜/s 내지 대략 10 ㎜/s 사이에서 변할 수 있고, 가스의 유량은 대략 0 sccm 내지 대략 100 sccm 사이에서 변할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 세정 시스템은, 클리닝 조립체 중 하나 이상 및 관련 요소를 클리닝하는 워싱(washing) 수단을 구비하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 처리 레시피에서 특정된 클리닝 시간 중에 테스트 웨이퍼를 유지하고 저속으로 스핀 회전시킬 수 있고, 분배 서브시스템(460)은 용매를 분배하여 하나 이상의 노즐을 클리닝할 수 있다.
본 명세서에서 설명하고 있는 컨트롤러 중 하나 이상은, 세정 시스템에 데이터를 보낼 수 있는 시스템 컨트롤러(도시 생략)에 결합될 수도 있다. 데이터는 웨이퍼 정보, 층 정보, 처리 정보 및 계측 정보를 포함할 수 있다. 웨이퍼 정보는 조성 정보, 사이즈 정보, 두께 정보 및 온도 정보를 포함할 수 있다. 층 정보는 층 수, 층의 조성 및 층의 두께를 포함할 수 있다. 처리 정보는 이전의 단계 및 현재의 단계와 관련한 데이터를 포함할 수 있다. 계측 정보는, 임계(CD; Critical Dimension) 데이터, 프로파일 데이터, 균일성 데이터 및 광학 데이터와 같은 광 디지털 프로파일 데이터와, 굴절률(n) 데이터 및 흡광 계수(k) 데이터와 같은 광학 데이터를 포함할 수 있다. 예컨대, CD 데이터 및 프로파일 데이터는, 하나 이상의 층에 있어서 피처 및 개방 영역에 대한 정보를 포함할 수 있고, 균일성 데이터를 포함할 수 있다. 각 컨트롤러는, 마이크로프로세서, 메모리(예컨대, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리) 및 디지털 I/O 포트를 포함할 수도 있다. 메모리에 저장된 프로그램을 활용하여, 처리 레시피에 따라 세정 시스템의 전술한 구성 요소를 제어할 수 있다. 컨트롤러는, 처리 데이터를 분석하고, 처리 데이터를 목표 처리 데이터와 비교하고, 이러한 비교를 이용하여 처리를 변경하거나 및/또는 처리 시스템의 구성 요소를 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 노즐 조립체 중 하나 이상은 분배 서브시스템(460)에 분리 가능하게 결합되어, 메인터넌스 과정 중에 노즐 조립체를 분리하거나, 청소하거나 및/또는 교환할 수 있다. 유량 컨트롤러(도시 생략)를 사용하여 노즐 조립체에 공급되는 유체 및/또는 가스의 유형과, 공급되는 유체 및/또는 가스의 유량을 제어할 수 있다.
반도체 재료, 유전체 재료, 로우-k 재료 및 울트라 로우-k 재료에 손상을 입히거나 및/또는 개질시키지 않으면서 본 발명의 시스템 및 방법을 사용할 수 있다.
다른 실시예에 있어서는, 하나 이상의 클리닝 스테이션(490)을 제공할 수 있고, 자체 클리닝 과정 중에 클리닝 스테이션을 사용할 수 있다. 예컨대, 작업자의 개입 및 잠재적 오류를 최소화하기 위하여 완전 자동화된 자체 클리닝 공정을 구현할 수 있다. 고객측의 결함 레벨 요구에 의해 세정 시스템을 주기적으로 클리닝해야 할 경우에는, 이를 프로그램으로 저장해 둘 수 있다. 완전 자동화된 클리닝 공정/설계에 의하여 전체 툴을 정지시키지 않으면서 클리닝 사이클을 실행시킬 수 있기 때문에, 예방용 메인터넌스(PM; Preventative Maintenance) 세정 동작에 기인한 다운 타임 및 생산성 저하가 최소화된다. 또한, 툴을 "개방하거나" 또는 분해하지 않기 때문에, 세정 후의 공정 검사(확인)는 필요하지 않다. 또한, 메인터넌스 인원에 의해 구성 요소를 분리하거나 및/또는 세정하지 않기 때문에, 메인터넌스 인원이 용매 증기, 폴리머 잔류물, 또는 잠재적인 승강 부상 또는 핸들링 부상에 노출되지 않는다. 경우에 따라서는, 외부 클리닝 시스템을 이용하여 세정 시스템의 구성 요소 중 하나 이상을 클리닝할 수 있다. 자체 클리닝 빈도 및 자체 클리닝 공정은 프로그램화될 수 있으며, 시간, 처리되는 웨이퍼의 수 또는 배출값(처리 중에 측정되는 알람 조건 또는 최소 배출값)에 기초하여 실행될 수 있다. 자체 클리닝 단계 중에 질소 또는 그 외의 다른 가스를 사용할 수도 있다.
본 발명을 다양한 실시예를 참고로 하여 설명하였고, 이들 실시예를 매우 상세하게 설명하였지만, 본원 출원인의 의도가, 첨부된 청구범위의 기술 사상을 그러한 상세한 내용으로 제한하거나 절대 한정하고자 하는 것은 아니다. 당업자는 추가의 이점 및 변형을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 광의의 의미에 있어서 특정의 세부 사항, 대표적인 시스템 및 방법, 그리고 도시되고 설명된 예시적인 예로 한정되지 않는다. 따라서 본원 출원인의 일반적인 발명의 개념을 벗어나지 않으면서, 그러한 세부 사항에 대하여 변형이 있을 수도 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 포토레지스트 피처가 마련된 패턴 형성 웨이퍼를 처리 챔버 내의 웨이퍼 테이블 상에 위치 결정하는 단계로서, 상기 포토레지스트 피처의 하나 이상의 표면상에 잔류 물질이 있는 것인 단계;
    상기 패턴 형성 웨이퍼를 제1 회전 속도로 회전시키는 단계로서, 웨이퍼 중심이 결정되는 것인 단계;
    분배 서브시스템의 세정 노즐 조립체를 웨이퍼의 중심에 근접하게 위치 결정하는 단계로서, 상기 분배 서브시스템은 적어도 하나의 프로세스 가스 노즐 조립체, 적어도 하나의 분배 노즐 조립체 및 상기 세정 노즐 조립체를 포함하는 것인 단계;
    상기 패턴 형성 웨이퍼의 내부 영역에 제1 세정 과정을 실행하는 단계로서, 상기 세정 노즐 조립체가 제1 스캔 속도로 웨이퍼의 내부 영역을 지나 웨이퍼의 가장자리를 향해 이동할 때에, 상기 패턴 형성 웨이퍼는 제1 회전 속도로 회전하며, 상기 세정 노즐 조립체는 웨이퍼의 표면에 근접한 세정 공간에 제1 세정 유체를 제1 유량으로 공급하는 것인 단계;
    상기 패턴 형성 웨이퍼의 외부 영역에 제2 세정 과정을 실행하는 단계로서, 상기 세정 노즐 조립체가 제2 스캔 속도로 웨이퍼의 외부 영역을 지나 웨이퍼의 가장자리를 향해 이동할 때에, 상기 패턴 형성 웨이퍼는 제2 회전 속도로 회전하며, 상기 세정 노즐 조립체는 웨이퍼의 표면에 근접한 세정 공간에 제2 세정 유체를 제2 유량으로 공급하는 것인 단계;
    상기 패턴 형성 웨이퍼의 체1 처리 상태를 결정하는 단계로서, 상기 제1 처리 상태는, 상기 패턴 형성 웨이퍼의 상부 웨이퍼면에 적어도 하나의 잔류물 스트리크(residue streak)가 존재할 때에는 제1값이고, 상기 패턴 형성 웨이퍼의 상부 웨이퍼면에 하나 이상의 잔류물 스트리크가 존재하지 않을 때에 제2값인 것인 단계;
    상기 제1 처리 상태가 제1값인 때에 보정 동작을 실행하는 단계;
    상기 제1 처리 상태가 제2값인 때에 상기 처리 챔버로부터 웨이퍼를 제거하는 단계
    를 포함하는 웨이퍼 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내부 영역에서는 상기 제1 세정 유체와 관련한 제1 접촉각이 사용되고, 상기 외부 영역에서는 제2 접촉각이 사용되는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부 영역과 외부 영역은 노광 데이터를 이용하여 결정되는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 내부 영역과 외부 영역은 결함 반경 데이터를 이용하여 결정되는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 스캔 속도는 상기 제1 스캔 속도보다 느리고, 상기 제1 스캔 속도는 대략 2 ㎜/s 내지 대략 200 ㎜/s의 범위로 있고, 상기 제2 스캔 속도는 대략 1 ㎜/s 내지 대략 100 ㎜/s의 범위로 있는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 속도는 일정한 제1 각속도이고, 상기 제2 회전 속도는 상기 일정한 제1 각속도와는 다른 일정한 제2 각속도이며, 상기 일정한 제1 각속도는 대략 10 rpm 내지 대략 2000 rpm의 범위로 있고, 상기 일정한 제2 각속도는 대략 10 rpm 내지 대략 2000 rpm의 범위로 있는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 속도는 일정한 제1 각속도이고, 상기 제2 회전 속도는 상기 일정한 제1 각속도와 실질적으로 동일한 일정한 제2 각속도이며, 상기 일정한 제1 각속도는 대략 10 rpm 내지 대략 2000 rpm의 범위로 있고, 상기 일정한 제2 각속도는 대략 10 rpm 내지 대략 2000 rpm의 범위로 있는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 세정 노즐 조립체는 제1 길이(l1) 및 제1 각도(φ1)를 갖고, 상기 제1 길이(l1)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜의 범위로 있고, 상기 제1 각도(φ1)는 대략 10도 내지 대략 110도의 범위로 있으며, 상기 프로세스 가스 노즐 조립체는 제2 길이(l2) 및 제2 각도(φ2)를 갖고, 상기 제2 길이(l2)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜의 범위로 있고, 상기 제2 각도(φ2)는 대략 10도 내지 대략 110도의 범위로 있으며, 상기 분배 노즐 조립체는 제3 길이(l3) 및 제3 각도(φ3)를 갖고, 상기 제3 길이(l3)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜의 범위로 있고, 상기 제3 각도(φ3)는 대략 10도 내지 대략 110도의 범위로 있는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 세정 노즐 조립체는 제1 분배 팁(D1)을 갖고, 상기 제1 분배 팁(D1)은, 내경이 대략 0.1 ㎜ 내지 2.0 ㎜이고, 외경이 대략 0.5 ㎜ 내지 대략 5.0 ㎜인 것인 웨이퍼 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 분배 팁(D1)은 웨이퍼 테이블의 상면 위의 제1 분리 거리(s1)에 위치되어 있고, 상기 제1 분리 거리(s1)는 대략 2 ㎜ 내지 대략 25 ㎜의 범위로 있는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 가스 노즐 조립체는 제2 분배 팁(D2)을 갖고, 상기 제2 분배 팁(D2)은, 내경이 대략 0.1 ㎜ 내지 2.0 ㎜이고, 외경이 대략 0.5 ㎜ 내지 대략 5.0 ㎜인 것인 웨이퍼 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 분배 팁(D2)은 웨이퍼 테이블의 상면 위의 제2 분리 거리(s2)에 위치되어 있고, 상기 제2 분리 거리(s2)는 대략 2 ㎜ 내지 대략 25 ㎜의 범위로 있는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 분배 노즐 조립체는 제3 분배 팁(D3)을 갖고, 상기 제3 분배 팁(D3)은, 내경이 대략 0.1 ㎜ 내지 2.0 ㎜이고, 외경이 대략 0.5 ㎜ 내지 대략 15.0 ㎜인 것인 웨이퍼 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제3 분배 팁(D3)은 웨이퍼 테이블의 상면 위의 제3 분리 거리(s3)에 위치되어 있고, 상기 제3 분리 거리(s3)는 대략 2 ㎜ 내지 대략 25 ㎜의 범위로 있는 것인 웨이퍼 처리 방법.
  15. 세정 시스템으로서,
    처리 챔버에 결합되어 있고, 웨이퍼 전달 과정 중에 개방되어 있고 웨이퍼 처리 과정 중에 폐쇄되어 있는 웨이퍼 전달 포트;
    상기 처리 챔버 내에 배치되도록 구성되어 있고, 복수의 포토레지스트 피처가 마련된 패턴 형성 웨이퍼를 유지하도록 구성된 웨이퍼 테이블로서, 상기 포토레지스트 피처의 하나 이상의 표면에 잔류 물질이 있는 것인 웨이퍼 테이블;
    상기 웨이퍼 테이블 및 처리 챔버에 결합되고, 상기 웨이퍼 테이블과 패턴 형성 웨이퍼를 제1 회전 속도로 회전시키도록 구성된 이동 유닛;
    상기 처리 챔버에 결합된 제어 서브시스템;
    상기 제어 서브시스템에 결합되고, 하나 이상의 제1 공급 요소, 하나 이상의 결합 요소 및 하나 이상의 제2 공급 요소를 구비하는 하나 이상의 가요성 아암;
    상기 가요성 아암 중 적어도 하나에 결합되고, 세정 노즐 조립체, 프로세스 가스 노즐 조립체 및 분배 노즐 조립체를 구비하는 분배 서브시스템;
    상기 처리 챔버, 이동 유닛, 웨이퍼 테이블, 가요성 아암 및 분배 서브시스템에 결합된 컨트롤러
    를 포함하며,
    상기 제어 서브시스템, 가요성 아암 및 분배 서브시스템은, 제1 시간 동안 분배 서브시스템의 세정 노즐 조립체를 웨이퍼 중심에 근접하여 위치시키도록 구성되고, 상기 분배 서브시스템은 적어도 하나의 프로세스 가스 노즐 조립체, 적어도 하나의 분배 노즐 조립체 및 세정 노즐 조립체를 포함하며,
    상기 제어 서브시스템, 가요성 아암 및 분배 서브시스템은, 제2 시간 동안 세정 노즐 조립체가 패턴 형성 웨이퍼의 내부 영역을 제1 스캔 속도로 스캔 이동하도록 구성되며, 상기 이동 유닛은, 제2 시간 동안 웨이퍼 테이블을 제1 회전 속도로 회전시키도록 구성되고, 상기 세정 노즐 조립체는, 제2 시간 동안 웨이퍼의 표면에 근접한 제1 세정 공간에 제1 세정 유체를 제1 유량으로 공급하도록 구성되며,
    상기 제어 서브시스템, 가요성 아암 및 분배 서브시스템은, 제3 시간 동안 세정 노즐 조립체가 패턴 형성 웨이퍼의 외부 영역을 제2 스캔 속도로 스캔 이동하도록 또한 구성되며, 이동 유닛은, 제3 시간 동안 웨이퍼 테이블을 제2 회전 속도로 회전시키도록 구성되며, 상기 세정 노즐 조립체는, 제3 시간 동안 웨이퍼의 표면에 근접한 제2 세정 공간에 제2 세정 유체를 제2 유량으로 공급하도록 구성되며,
    상기 컨트롤러는, 패턴 형성 웨이퍼의 제1 처리 상태를 결정하도록 구성되며, 상기 제1 처리 상태는, 웨이퍼의 상면에 적어도 하나의 잔류물 스트리크가 존재할 때에는 제1값이고, 웨이퍼의 상면에 적어도 하나의 잔류물 스트리크가 존재하지 않을 때에 제2값이며, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 처리 상태가 제1값인 때에 보정 동작을 실행하고, 상기 제1 처리 상태가 제2값인 때에 상기 처리 챔버로부터 웨이퍼를 제거하는 것인 세정 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 회전 속도는 일정한 제1 각속도이고, 제2 회전 속도는 상기 일정한 제1 각속도와 실질적으로 동일한 일정한 제2 각속도이며, 상기 일정한 제1 각속도는 대략 10 rpm 내지 대략 2000 rpm의 범위로 있고, 상기 일정한 제2 각속도는 대략 10 rpm 내지 대략 2000 rpm의 범위로 있는 것인 세정 시스템.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제2 스캔 속도는 상기 제1 스캔 속도보다 느리고, 상기 제1 스캔 속도는 대략 2 ㎜/s 내지 대략 200 ㎜/s의 범위로 있고, 상기 제2 스캔 속도는 대략 1 ㎜/s 내지 대략 100 ㎜/s의 범위로 있는 것인 세정 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 세정 노즐 조립체는 제1 길이(l1) 및 제1 각도(φ1)를 갖고, 상기 제1 길이(l1)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜의 범위로 있고, 상기 제1 각도(φ1)는 대략 10도 내지 대략 110도의 범위로 있으며, 상기 프로세스 가스 노즐 조립체는 제2 길이(l2) 및 제2 각도(φ2)를 갖고, 상기 제2 길이(l2)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜의 범위로 있고, 상기 제2 각도(φ2)는 대략 10도 내지 대략 110도의 범위로 있으며, 상기 분배 노즐 조립체는 제3 길이(l3) 및 제3 각도(φ3)를 갖고, 상기 제3 길이(l3)는 대략 5 ㎜ 내지 대략 50 ㎜의 범위로 있고, 상기 제3 각도(φ3)는 대략 10도 내지 대략 110도의 범위로 있는 것인 세정 시스템.
  19. 제15항에 있어서, 상기 세정 노즐 조립체는 제1 분배 팁(D1)을 갖고, 상기 제1 분배 팁(D1)은, 내경이 대략 0.1 ㎜ 내지 2.0 ㎜이고, 외경이 대략 0.5 ㎜ 내지 대략 5.0 ㎜인 것인 세정 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 분배 팁(D1)은 웨이퍼 테이블의 상면 위의 제1 분리 거리(s1)에 위치되어 있고, 상기 제1 분리 거리(s1)는 대략 2 ㎜ 내지 대략 25 ㎜의 범위로 있는 것인 세정 시스템.
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