KR20150127638A - 기판 세정용 방법 및 장치 - Google Patents

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제임스 매튜 홀든
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살리나 디. 서드헤란
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판 세정 장치가 제 1 측 및 오염된 제 2 측을 갖는 기판을 지지하기 위한 기판 지지 부재, 액체 이산화탄소 소스, 가스 이산화탄소 소스 및 액체 이산화탄소 소스와 가스 이산화탄소 소스에 커플링되는 하나 또는 그 초과의 노즐들을 포함할 수 있고, 하나 또는 그 초과의 노즐들은 액체 이산화탄소를 수용하고 액체 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물을 배출하고 가스 이산화탄소를 수용하고 가스 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물을 배출하도록 구성된다. 기판의 세정 방법은 기판 세정 장치에서 수행될 수 있다.

Description

기판 세정용 방법 및 장치 {METHODS AND APPARATUS FOR CLEANING A SUBSTRATE}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이다.
[0002] 반도체 기판은 제작 프로세스 동안, 예컨대 금속 증착, 화학 증기 증착 또는 에칭 프로세스들 동안 그의 에지 및 뒷면이 다 회 처리된다. 이러한 처리는 오염물들이 기판의 뒷면에 접착되고 챔버에서 챔버로, 기판에서 기판으로, FOUP 에서 FOUP로, 또는 프로세스 툴에서 프로세스 툴로 기판을 따라 이동하는 것을 야기할 수 있다. 이러한 오염물들은 기판의 전방 측으로 옮겨질 수 있으며, 결과적으로 수율의 손실을 초래한다. 대안적으로는, 오염물들은 기판이 프로세스 툴의 기판 지지부에 편평하지 않게 놓이는 것을 야기할 수 있다. 예컨대, 리소그래피 단계에서, 오염물들은 바람직하지 않게 기판이 스테퍼(stepper) 렌즈의 필드의 작업 깊이를 넘어서 리소그래피 툴의 지지 스테이지의 정상부에 고르지 않게 놓이는 것을 야기할 수 있다.
[0003] 이러한 문제에 대한 통상적인 해법들은 습식 화학물들을 사용하는 제조 라인 내 세정 툴, 뒷면 스크러빙, 입자 형성을 제한하기 위한 시도들 및/또는 프로세스 툴들의 빈번한 세정을 통하여 오염물들을 제거하는 것이었다. 하지만, 이러한 단계들은 단지 수율 손실을 완화하고 장비 및 소비재들의 측면에서 비싸다. 예컨대, 습식 화학물들의 사용은 습식 화학 작용의 처리 및 처분을 요구하고, 기판의 뒷면에 대한 바람직하지 않은 손상을 가능하게 할 있다.
[0004]그리하여, 발명자들은 기판으로부터 입자 오염을 세정하기 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공하였다.
[0005] 기판으로부터 오염물들을 세정하는 방법들의 실시예들이 본원에 개시된다. 일부 실시예들에서, 기판 세정 장치는 제 1 측 및 오염된 제 2 측을 갖는 기판을 지지하기 위한 기판 지지 부재, 액체 이산화탄소 소스; 가스 이산화탄소 소스; 및 액체 이산화탄소 소스 그리고 가스 이산화탄소 소스에 커플링되는 하나 또는 그 초과의 노즐들을 포함할 수 있고, 하나 또는 그 초과의 노즐들은 액체 이산화탄소를 수용하고 액체 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체 및 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물을 배출하며 가스 이산화탄소를 수용하고 가스 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물을 배출하도록 구성된다.
[0006] 일부 실시예들에서, 기판 지지 부재 정상에 배치되는 기판으로부터 오염물들을 세정하는 방법이 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판이 제 1 측과 제 2 측을 갖는, 기판 세정 챔버 내에 배치된 기판으로부터 오염물들을 세정하는 방법은 (a) 기판의 제 2 측으로부터 하나 또는 그 초과의 오염물들을 제거하기 위해 액체 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물을 지향시키는 단계로서, 제 1 혼합물은 제 1 잔여물을 남기는 단계, 및 (b) 제 1 잔여물의 적어도 일부를 제거하기 위해 가스 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물을 지향시키는 단계로서, 제 1 혼합물은 제 2 혼합물보다 더 많은 양의 고체 이산화탄소를 함유하는 단계를 포함한다.
[0007] 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 이하에 설명된다.
[0008] 위에서 간단하게 요약되고 이하에 더욱 상세하게 논의될, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들에 묘사된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 하지만, 본 발명이 다른 동일하게 유효한 실시예들을 인정할 수 있기 때문에, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 통상적인 실시예들을 예시하고 따라서 그의 범주를 제한하는 것으로 고려되지 않는 것에 주의해야 한다.
[0009] 도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판을 세정하는 방법을 위한 흐름도를 묘사한다.
[0010] 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 세정 장치의 개략도를 묘사한다.
[0011] 도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 세정의 다양한 스테이지들에서의 고정 기판을 묘사한다.
[0012] 도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 세정의 다양한 스테이지들에서의 회전 기판을 묘사한다.
[0013] 도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 본 발명의 부분들을 수행하기에 적절한 클러스터 툴의 묘사들을 묘사한다.
[0014] 이해를 돕기 위해, 가능하게는, 동일한 참조 부호들이 도면들에서 공통인 동일한 요소들을 나타내기 위해 사용되었다. 도면들은 축척대로 그려지지 않았고 명료함을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 다른 인용 없이도 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것이 고려된다.
[0015] 본 발명의 실시예들은 기판을 세정하기 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예들은 유리하게는, 프로세스 단계들 사이에서 기판을 처리하는 동안 그리고 프로세스 챔버 내측에서 기판을 처킹(chucking)하는 동안과 같은 제작 프로세스 동안 기판에 축적된 오염물의 제거를 가능하게 할 수 있으며, 이는 오염물들이 기판의 전방 측에 도달하고 수율 손실을 야기하는 것을 제한하거나 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 유리하게는 접촉 세정 또는 습식 세정과 연관된 기판의 잠재적인 손상 없이 오염물의 제거를 가능하게 할 수 있다. 본 발명의 실시예들은, 예컨대 디스플레이 프로세싱, 실리콘 칩 패키징, 하드 디스크 매체 세정 및 광학 디바이스 제작에서 입자들의 매우 낮은 부가에 더하여 매우 높은 입자 제거가 요구되는 표면들의 매우 다양한 세정에 사용될 수 있다.
[0016] 도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판의 세정 방법(100)을 위한 흐름도를 묘사한다. 일부 실시예들에서, 이 방법(100)의 적어도 일부 부분들은, 예컨대 도 2에 대하여 이하에 설명되는 기판 세정 장치(200)와 같은 기판 세정 장치에서 수행될 수 있다.
[0017] 여기서 도시된 기판 세정 장치(200)의 특별한 실시예는 예시적인 목적들을 위해 제공되며 본 발명의 범주를 제한하는데 사용되지 않아야 한다. 도 2에 묘사된 기판 세정 장치(200)는 일반적으로 기판(220)을 지지하기 위해 기판 지지 부재(218)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 부재는 제 1 용적부(234)를 갖는 선택적인 프로세스 챔버(232) 내에 배치된다. 다른 실시예들에서, 기판 지지 부재(218)는 챔버에 배치되지 않으면서 세정될 기판을 지지하기 위해 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 세정 장치는 또한 기판(220)을 가열하기 위해, 텅스텐 램프와 같은 열원(230)을 포함한다.
[0018] 기판(220)은 다양한 재료들의 원형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 형상의 기판들과 같은 반도체 또는 유사한 박막 제작 프로세스들에서 사용되는 임의의 적절한 기판일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판(220)은 반도체 웨이퍼(예컨대, 200 ㎜, 300 ㎜, 450 ㎜ 등의 실리콘 웨이퍼)일 수 있다. 세정될 기판(220)은 일반적으로 오염되지 않은 제 1 측(236) 그리고 오염된 제 2 측(222)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 부재(218)는, 제 1 측(236)의 오염을 방지하기 위해 제 1 측(236)을 파지하지 않으면서, 그리고 기판(220)의 제 2 측(222)으로의 완전한 접근을 가능하게 하기 위해 제 2 측(222)을 파지하지 않으면서 기판(220)의 외부 에지에 의해 기판(220)을 파지한다.
[0019] 기판(220) 아래에는 이동 가능한 아암(208)에 커플링되는 제 1 노즐(212)이 잇다. 이동 가능한 아암은 이동 가능한 아암(208)의 이동을 용이하게 하기 위해 액추에이터(206)에 커플링된다. 제 1 노즐(212)은 액체 이산화탄소 소스(202)에 커플링된다. 제 1 노즐(212)은 가스 이산화탄소의 스트림에 수반되는 고체 이산화탄소의 스트림을 포함하는 제 1 혼합물(214)을 기판(220)의 제 2 측(222)으로 배출한다. 일부 실시예들에서, 액체 이산화탄소는 제 1 노즐(212)로부터 배출하기에 앞서 액체 이산화탄소로부터 유리하게는 전체적인 미립자들을 제거하기 위해 미세한 메쉬 필터(210)(예컨대, 니켈 메쉬 필터)를 통과한다. 메쉬 필터에 대하여 본원에 사용될 때, "미세한" 은 기판에 제작될 디바이스의 노드 크기의 약 1/2 보다 더 작은 구멍 크기를 갖는 필터를 나타낸다. 예컨대, 노드 크기가 약 22 ㎚인 일부 실시예들에서, 미세한 메쉬 필터(210)는 약 11 ㎚ 미만의 필터 구멍 크기를 가질 수 있다.
[0020] 오염된 제 2 측(222)에 대한 제 1 혼합물의 도포는 제 2 측(222)으로부터 오염물(240)들을 제거한다. 일부 실시예들에서, 액체 이산화탄소는 약 200 내지 약 1000 psi 의 압력에서, 또는 일부 실시예들에서는 약 800 내지 약 850 psi 의 압력에서 제 1 노즐(212)에 공급된다. 일부 실시예들에서, 액체 이산화탄소는 상온(예컨대, 약 25℃)에서 액체 CO2 의 증기 압력에 따른 압력에서 제 1 노즐(212)에 공급된다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212)은 스로틀링 노즐이며, 이는 이산화탄소가 제 1 노즐(212)을 빠져나갈 때, 제 1 혼합물(214)로 팽창하도록 액체 이산화탄소의 등엔탈피(isenthalpic) 팽창을 야기한다. 제 1 혼합물(214)은 가스 이산화탄소보다 더 많은 양의 고체 이산화탄소를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 혼합물(214)은 약 10% 내지 약 50%의 고체 이산화탄소 그리고 약 90% 내지 약 50%의 가스 이산화탄소를 포함한다.
[0021] 이론에 얽매임이 없이, 발명자들은 고체 이산화탄소 입자들이 제 2 측(222)의 오염물(240)들과 충돌하고 고상에서 가스상으로 변하여, 오염물(240)들을 제 2 측(222)으로부터 밀어내는 팽창을 초래하는 것으로 여겼다. 하지만, 오염물(240)들의 제거를 야기하는 다른 물리적, 화학적 및/또는 열 프로세스들이 가능하다. 하지만, 제 1 혼합물(214)이 기판(220)의 제 2 측(222)으로부터의 오염물(240)의 제거에 유효하지만, 이는 또한 바람직하지 않게 제 2 측(222) 상에 잔여물의 층을 적층한다. 일부 실시예들에서, 잔여물은 금속, 금속 산화물들, 유기 재료들 및 다른 유전체 재료들을 포함한다.
[0022] 일부 실시예들에서, 제 1 혼합물(214)에 의해 적층된 잔여물의 층을 제거하기 위해, 제 1 노즐(212)은 가스 이산화탄소 소스(204)에 커플링되고 가스 이산화탄소의 스트림에 수반되는 고체 이산화탄소의 스트림을 포함하는 제 2 혼합물(216)을 기판(220)의 제 2 측(222)으로 배출한다. 스위치 또는 다른 배관이 제 1 노즐(212)을 액체 이산화탄소 소스(202) 또는 가스 이산화탄소 소스(204)에 선택적으로 커플링하기 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 이산화탄소는 제 1 노즐(212)로부터 배출하기에 앞서 가스 이산화탄소로부터 유리하게는 전체적인 미립자들을 제거하기 위해, 상기 설명된 바와 같은 미세한 메쉬 필터(210)(예컨대, 니켈 메쉬 필터)를 통과한다.
[0023] 대안적으로, 일부 실시예들에서, 가스 이산화탄소 소스(204)는 제 2 혼합물(216)을 기판(220)의 제 2 측(222)으로 배출하는 제 2 노즐(238)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제 2 노즐은 이동 가능한 아암(208)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 가스 이산화탄소는 제 2 노즐(238)에 의해 배출되기 전에 미세한 메쉬 필터(210)(예컨대, 니켈 메쉬 필터)를 통과한다.
[0024] 제 1 노즐(212)과 유사하게, 일부 실시예들에서, 제 2 노즐(238)은 스로틀링 노즐이며 이는 가스 이산화탄소가 제 2 노즐(238)을 빠져나갈 때, 제 2 혼합물(216)로 팽창하도록 가스 이산화탄소의 팽창을 야기한다. 하지만, 제 2 혼합물(216)은 제 1 혼합물(214)보다 크기 뿐만 아니라 양이 더 적은 고체 이산화탄소 입자들을 함유한다. 일부 실시예들에서, 제 2 혼합물(216)은 약 1% 내지 약 20%의 고체 이산화탄소 그리고 약 99% 내지 약 80%의 가스 이산화탄소를 포함한다.
[0025] 발명자들은, 더 적은 양의 고체 이산화탄소 입자들로 인해, 제 2 혼합물(216)이 기판(220)의 제 2 측(222)의 오염물(240)들의 제거에서 제 1 혼합물(214)보다 덜 효과적인 것을 관찰하였다. 게다가, 상기 논의된 바와 같이, 발명자들은 오염물들의 제거에 더 양호하더라도, 단지 제 1 혼합물(214)을 도포하는 세정 프로세스는 바람직하지 않게 제 1 혼합물(214)로부터의 잔여물의 층이 기판(220)의 제 2 측(222)에 접착되는 결과를 초래하는 것을 또한 관찰하였다. 하지만, 발명자들은 제 2 혼합물(216)을 사용하는 세정 프로세스가 제 1 혼합물(214)을 사용하는 세정 프로세스로부터의 결과적인 잔여물의 층을 제거하는데 특히 아주 적합한 것을 발견하였다. 따라서, 발명자들은 고체 이산화탄소 이송 소스로부터의 제 1 혼합물(214)을 도포하고 뒤이어 가스 이산화탄소 이송 소스로부터의 제 2 혼합물(216)을 도포하는 것이 기판 제작 프로세스로부터 초래되는 기판(220)의 제 2 측(222)으로부터의 오염물(240)들을 효과적으로 제거하고 제 1 혼합물(214)에 의해 적층되는 임의의 잔여물의 적어도 일부를 제거하는 것으로 판정하였다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 제 2 혼합물(216)은 제 1 혼합물(214)에 의해 적층된 잔여물의 약 50% 내지 약 99%를 제거한다. 게다가, 세정제로서 단지 이산화탄소를 사용하는 것은 유리하게는 처분하기에 비싸고 어려운 세정 화학물들의 사용을 감소시키고 기판(220)을 에칭하지 않는다.
[0026] 도 3a 내지 도 3f에 묘사된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 기판(220)은 기판 지지 부재(218)에 의해 고정 위치로 유지된다. 도 3a 내지 도 3f에 묘사된 실시예에서, 기판 지지 부재(218)는 배플일 수 있으며, 이는 오염물(240)들이 기판(220)의 제 2 측(222)으로부터 흩어지고 제 1 혼합물(214) 및 제 2 혼합물(216)로부터의 이산화탄소 입자들이 기판(220)의 제 1 측(236)에 도달하는 것을 방지하기 위해 외부 에지 주위에 시일을 형성하면서 기판(220)의 외부 에지를 따라 기판을 지지한다.
[0027] 도 3a 내지 도 3c에 묘사된 바와 같이, 기판(220)이 고정 위치로 유지되는 일부 실시예들에서, 복수의 제 1 노즐(212)들이 기판(220)의 직경을 가로지르는 이동 가능한 아암(208)에 커플링되는 제 1 노즐들의 어레이(302)를 형성한다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐들의 어레이(302)는 이동 가능한 아암(208)의 길이를 따라 선형으로 배열된다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐들의 어레이(302)는 이동 가능한 아암(208)의 길이를 따라 비선형으로 배열된다. 이동 가능한 아암(208)이 기판(220)의 직경을 가로지를 때, 제 1 노즐들의 어레이(302)는 오염물(240)들을 제거하기 위해 제 2 측(222)의 전체 표면적에 걸쳐 제 1 혼합물(214)을 분배한다. 일단 오염물(240)들이 제거되거나, 실질적으로 제거되면, 제 1 노즐들의 어레이(302)는 제 1 혼합물(214)에 의해 남겨지는 적어도 일부의 잔여물(308)을 제거하기 위해 제 2 측(222)의 전체 표면적에 걸쳐 제 2 혼합물(216)을 분배한다.
[0028] 도 3d 내지 도 3f에 묘사된 바와 같이, 기판(220)이 고정 위치로 유지되는 일부 실시예들에서, 복수의 제 1 노즐(212)들은 제 1 노즐들의 어레이(302)를 형성하고 복수의 제 2 노즐(238)들은 제 2 노즐들의 어레이(300)를 형성한다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐들의 어레이(302) 및 제 2 노즐들의 어레이(300)는 기판(220)의 직경을 가로지르는 이동 가능한 아암(208)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐들의 어레이(302)는 이동 가능한 아암(208)의 길이를 따라 선형으로 배열되고 제 2 노즐들의 어레이(300)는, 제 1 노즐들의 어레이(302)에 평행하게, 이동 가능한 아암(208)의 길이를 따라 선형으로 배열된다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐들의 어레이(302) 및 제 2 노즐들의 어레이(300)는 이동 가능한 아암(208)의 길이를 따라 비선형으로 배열된다. 이동 가능한 아암(208)이 기판(220)의 직경을 가로지를 때, 제 1 노즐들의 어레이(302)는 기판 프로세싱 동안 야기되는 오염물(240)들을 제거하기 위해 제 2 측(222)의 전체 표면적에 걸쳐 제 1 혼합물(214)을 분배하는 반면에, 제 2 노즐들의 어레이(300)는 제 1 혼합물(214)에 의해 남겨지는 임의의 잔여물(308)의 적어도 일부를 제거하기 위해 제 2 측(222)의 전체 표면적에 걸쳐 제 2 혼합물(216)을 분배한다.
[0029] 도 4a 내지 도 4f에 묘사된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 기판 지지 부재(218)는 중앙 축선(400)을 중심으로 기판(220)을 회전시킨다. 예컨대, 기판 지지 부재(218)는 기판(220)에 외접하고 기판(220)의 외부 에지(404)를 파지하는 회전 가능한 판(406)을 포함할 수 있다. 회전 가능한 판(406)은 제 1 혼합물(214) 및 제 2 혼합물(216)이 기판(220)의 제 2 측(222)에 접촉하는 것을 가능하게 하는 중앙 개구(408)를 포함한다.
[0030] 도 4a 내지 도 4c에 묘사된 바와 같이 기판(220)이 회전하는 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212)은 기판(220)의 중앙 축선(400) 위에 배치되는 제 1 단부(402)에서 이동 가능한 아암(208)에 커플링된다. 기판(220)이 회전할 때, 이동 가능한 아암(208)은, 예컨대 실질적으로 선형으로, 기판(220)의 중앙 축선(400)으로부터 기판(220)의 외부 에지(404)로 가르지른다. 이동 가능한 아암(208)이 기판(220)의 외부 에지(404)를 향하여 이동할 때 제 1 노즐(212)은 기판 프로세싱 동안 적층된 오염물(240)들을 제거하기 위해 기판(220)의 제 2 측(222) 상에 제 1 혼합물(214)을 분배한다. 일단 오염물(240)들이 제거되거나, 또는 실질적으로 제거되면, 이동 가능한 아암(208)은 제 1 혼합물(214)에 의해 남겨지는 잔여물(308)의 적어도 일부를 제거하기 위해 제 2 측(222)의 전체 표면적에 걸쳐 제 1 노즐의 어레이(302)가 제 2 혼합물(216)을 분배할 때 기판(220)의 중앙 축선(400)을 향하여 이동한다.
[0031] 도 4d 내지 도 4f에 묘사된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212) 및 제 2 노즐(238)은 기판(220)의 중앙 축선(400) 위에 배치되는 제 1 단부(402)에서 이동 가능한 아암(208)에 커플링된다. 기판(220)이 회전할 때, 이동 가능한 아암(208)은, 예컨대 실질적으로 선형으로, 기판(220)의 중앙 축선(400)으로부터 기판(220)의 외부 에지(404)로 가로지른다. 이동 가능한 아암(208)이 기판(220)의 외부 에지(404)를 향하여 이동할 때 제 1 노즐(212)은 기판 프로세싱 동안 적층되는 오염물(240)들을 제거하기 위해 기판(220)의 제 2 측(222) 상에 제 1 혼합물(214)을 분배하는 반면에, 제 2 노즐(238)은 제 1 혼합물(214)에 의해 적층된 임의의 잔여물(308)의 적어도 일부를 제거하기 위해 제 2 측(222) 전반에 걸쳐 제 2 혼합물(216)을 분배한다. 일부 실시예들에서, 이동 가능한 아암(208)이 기판(220)의 외부 에지(404)를 향하여 이동할 때 제 1 노즐(212)은 기판 프로세싱 동안 적층된 오염물(240)들을 제거하기 위해 기판(220)의 제 2 측(222) 상에 제 1 혼합물(214)을 분배하고 이동 가능한 아암(208)이 기판(220)의 중앙 축선(400)을 향하여 이동할 때 제 2 노즐(238)은 제 1 혼합물(214)에 의해 적층된 잔여물(308)을 제거하기 위해 제 2 측(222) 전반에 걸쳐 제 2 혼합물(216)을 분배한다. 기판 지지부들, 노즐 구성들 및 이들 사이의 상대 이동의 상기 예들은 단지 예시적이고 다른 구성들이 본원에 설명되는 바와 같은 세정 프로세스를 수행하기 위해 이용될 수 있다.
[0032] 도 2로 돌아가서, 일부 실시예들에서, 제 1 가스 소스(226)는 제 1 가스의 유동을 기판(220)의 제 2 측(222)을 향하도록 지향시킨다. 일부 실시예들에서, 제 1 가스는 공기이다. 공기는 세정 프로세스 동안 대전될 수 있는 기판(220)을 유리하게는 중화시키기 위해 이온화된다. 대전된 기판은 바람직하지 않게 기판(220)이 손상되거나 또는 흩어진 오염 입자들을 다시 끌어모으는 것을 야기할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 가스는 질소이다.
[0033] 일부 실시예들에서, 제 2 가스 소스(228)는 기판(220)의 제 1 측(236)을 향하여 제 2 가스의 유동을 지향시킨다. 일부 실시예들에서, 제 2 가스는 공기 또는 질소 가스(N2)일 수 있다. 제 2 가스는 이온화되거나 이온화되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 가스는 유리하게는 흩어진 오염 입자들 그리고 제 1 혼합물(214) 및 제 2 혼합물(216)로부터의 입자들이 기판(220)의 제 1 측(236)을 오염하는 것을 방지하는 시일을 생성하기 위해 기판(220)의 외부 에지들 주위로 유동한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(232)는 제 1 용적부(234)로부터 흩어진 오염물들 및 이산화탄소 입자들을 제거하기 위해, 제 1 용적부(234)에 유동식으로 커플링되는 배기 시스템(224)을 포함한다.
[0034] 도 1은 상기 설명된 기판 세정 장치(200)를 사용하여 기판(220)을 세정하는 하나의 예시적인 방법(100)을 묘사한다. 이 방법(100)에서, 화학 증착 또는 에칭과 같은 통상적인 기판 제작 프로세스를 통하여 프로세싱되고, 기판의 제 2 측(222)에 오염물의 층을 갖는 기판(220)이 기판 지지 부재(218) 상에 놓인다.
[0035] 단계 102 에서, 고체와 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물(214)이 기판(220)의 오염된 제 2 측(222)을 향하여 지향된다. 상기 논의된 바와 같이, 기판(220)의 오염된 제 2 측(222)으로의 제 1 혼합물(214)의 도포는 제 2 측(222)으로부터 오염물(240)들을 제거한다. 일부 실시예들에서, 제 1 혼합물(214)의 도포는 오염물(240)들의 약 99%를 초과하여 제거한다. 하지만, 제 1 혼합물(214)은 또한 제 2 측(222) 상에 제 1 잔여물을 남긴다. 일부 실시예들에서, 단계 102 는 오염물(240)들의 더 완전한 제거를 제공하기 위해 반복될 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, 기판(220)의 제 2 측(222)은 제 1 혼합물(214)을 기판(220)의 제 2 측(222)으로 지향시키기에 앞서 열원(230)에 의해 가열된다. 기판(220)을 가열하는 것은 유리하게는, 기판(220)의 제 1 측(236)을 향하여 지향되는 공기로부터 물을 응결시킬 수 있는, 기판(220)의 냉각에 대항한다. 기판(220)을 가열하는 것은 또한 유리하게는 기판(220)의 열 응력/변형을 방지한다. 일부 실시예들에서, 기판(220)의 제 2 측(222)은 가열되지 않는다.
[0037] 단계 104 에서, 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물(216)이 제 1 혼합물(214)에 의해 남겨지는 제 1 잔여물의 적어도 일부를 제거하기 위해 기판(220)의 제 2 측(222)을 향하여 지향된다. 일부 실시예들에서, 제 2 혼합물(216)의 도포는 잔여물(308)의 약 50% 내지 약 99%를 제거한다. 상기 논의된 바와 같이, 제 2 혼합물(216)은 제 1 혼합물(214)보다 크기 뿐만 아니라 수에서 더 적은 고체 이산화탄소 입자들을 함유한다. 고체 이산화탄소 이송 소스로부터 제 1 혼합물(214) 그리고 가스 이산화탄소 이송 소스로부터 제 2 혼합물(216)을 도포하는 것은 효과적으로 기판(220)의 제 2 측(222)으로부터 오염물(240)들을 제거하고 제 1 혼합물(214)에 의해 적층되는 잔여물의 적어도 일부를 제거한다. 일부 실시예들에서, 단계 104 는 제 1 혼합물(214)의 도포에 의해 남겨지는 임의의 잔여물의 더 완전한 제거를 제공하기 위해 반복될 수 있다.
[0038] 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212)은 액체 이산화탄소 소스(202)에 커플링되고 제 1 혼합물(214)을 기판(220)의 제 2 측(222)으로 지향시킨다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212)은 또한 가스 이산화탄소 소스(204)에 커플링된다. 일단 제 2 측(222)의 오염물(240)들이 제 1 혼합물(214)을 사용하여 제거되거나, 또는 실질적으로 제거되면, 제 1 노즐(212)은 제 1 혼합물(214)의 도포에 의해 남겨지는 적어도 일부의 잔여물을 제거하기 위해 제 2 측(222)으로 제 2 혼합물(216)을 지향시킨다.
[0039] 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212)은 액체 이산화탄소 소스(202)에 커플링되고 제 2 노즐(238)은 가스 이산화탄소 소스(204)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212)은 기판(220)의 제 2 측(222)으로 제 1 혼합물(214)을 지향시킨다. 일부 실시예들에서, 제 1 혼합물(214)이 전체 제 2 측(222)에 도포된 후에, 제 2 노즐(238)은 기판(220)의 제 2 측(222)으로 제 2 혼합물(216)을 지향시킨다. 일부 실시예들에서, 제 1 노즐(212)은 기판(220)의 제 2 측(222)으로 제 1 혼합물(214)을 지향시키며, 제 2 노즐(238)은 제 1 혼합물(214)이 잔여물을 남기는 제 2 측(222)의 구역들에 제 2 혼합물(216)을 도포한다.
[0040] 일부 실시예들에서, 제 1 가스의 유동은 기판(220)의 제 2 측(222)을 향하여 지향된다. 일부 실시예들에서, 제 1 가스는 공기, 여과된 공기, 이온화된 공기 또는 질소 중 하나 이상이다.
[0041] 도 5는 본 발명의 일부들을 수행하기에 적절한 클러스터 툴을 묘사한다. 일반적으로, 클러스터 툴은 기판 세정, 기판 중심 찾기 및 지향, 탈가스, 어닐링, 증착 및/또는 에칭을 포함하는 다양한 기능들을 수행하는 다중 챔버(예컨대, 프로세스 챔버(590A 내지 590D)들, 서비스 챔버(591A 및 591B)들 등)들을 포함하는 모듈형 시스템이다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 클러스터 툴은 상기 설명된 바와 같이 기판을 세정하는 방법을 수행하도록 구성되는, 상기 설명된 바와 같은 적어도 기판 세정 장치를 포함할 수 있다. 기판 세정 장치에 클러스터 툴을 통합시키는 것은 유리하게는 매 제작 단계 후에 세정 프로세스를 수행함으로써 챔버에서 챔버로의 교차 오염을 방지한다. 클러스터 툴의 다중 챔버들은 챔버들 사이에 기판들을 나르도록 구성된 로봇을 수납하는 중앙 전달 챔버에 장착된다. 전달 챔버는 통상적으로 진공 상태로 유지되고 하나의 챔버로부터 다른 챔버 및/또는 클러스터 툴의 전방 단부에 위치되는 로드 록(load lock) 챔버로 기판들을 나르기 위한 중간 스테이지를 제공한다.
[0042] 예시로서, 구체적인 클러스터 툴(580)이 도 5에 평면도로 도시된다. 클러스터 툴(580)은 일반적으로 복수의 챔버들 및 로봇들을 포함하고 바람직하게는 클러스터 툴(580)에서 수행되는 다양한 프로세싱 방법들을 실행하도록 프로그래밍된 마이크로프로세서 제어기(581)가 구비된다. 로드 록 챔버(584)들의 쌍과 선택적으로 연통하게 위치되도록 전방 단부 주변(583)이 도시된다. 전방 단부 주변(583)에 배치되는 포드 로더(pod loader)(585)는 전방 단부 주변(583)에 장착되는 복수의 포드(587)들과 로드 록 챔버(584)들 사이에 기판들의 카세트(cassette)들을 나르기 위한 선형 및 회전 이동(화살표(582)들)이 가능하다. 로드 록 챔버(584)들은 전방 단부 주변(583)과 전달 챔버(588) 사이에 제 1 진공 인터페이스를 제공한다. 2 개의 로드 록 챔버(584)들은 전달 챔버(588)와 전방 단부 주변(583)과 택일적으로 연통함으로써 처리량을 증가시키기 위해 제공된다. 따라서, 하나의 로드 록 챔버(584)가 전달 챔버(588)와 연통하는 반면에, 제 2 로드 록 챔버(584)는 전방 단부 주변(583)과 연통한다. 로봇(589)이 기판들을 로드 록 챔버(584)들로부터 다양한 프로세싱 챔버(590A 내지 590D)들 및 서비스 챔버(591A 및 591B)들 중 하나로 전송하기 위해 전달 챔버(588) 내의 중앙에 배치된다.
[0043] 일부 실시예들에서 상기 설명된 바와 같이, 기판으로부터 오염물들을 세정하는 예시적인 방법(100)은 프로세싱 챔버들 중 하나 이상 내의 기판을 프로세싱하는 것과 연관되어 수행될 수 있다. 예컨대, 프로세싱 챔버들 중 하나 이상(예컨대, 590A 내지 590D 중 임의의 하나)은 플라즈마 에칭 챔버일 수 있거나 제거를 필요로 하는 오염물들이 기판의 뒷면에 놓여지기 시작하는 것을 유도하는 프로세스 기판 상에서 수행하는 다른 프로세스 챔버일 수 있다. 따라서, 예컨대 에칭 또는 다른 프로세스에 이어서, 기판은 플라즈마 에칭 챔버로부터 제거되고 에칭 프로세스 동안 야기된 오염물을 제거하기 위해 로봇(589) 및 포드 로더(585)에 의해 기판 세정 챔버로 전달될 수 있다. 기판을 프로세싱하는 프로세스 챔버들과 동일한 클러스터 툴에 커플링되는 세정 장치를 제공함으로써, 기판은 프로세싱 후에 가능한 한 빠르게 세정될 수 있고, 이에 의해 유리하게는 프로세싱 장비와 오염된 기판의 접촉 및 다른 구성요소들 또는 기판들로의 오염물의 옮김 뿐만 아니라 기판 또는 다른 기판들의 잠재적인 손상을 최소화한다.
[0044] 세정 장치는 클러스터 툴(580)의 임의의 복수의 위치들에 위치될 수 있다. 예컨대, 세정 장치는 공장 인터페이스의 측면에, 또는 파선 박스(A)에 의해 묘사된 바와 같은 전방 단부 주변(583)에 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 조합적으로 세정 장치는 파선 박스(B)에 의해 묘사된 바와 같은 전방 단부 주변(583)에 커플링되는 포드(587)들 중 하나에 커플링되거나 또는 이들 대신 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 조합적으로 세정 장치는 파선 박스(C)에 의해 묘사된 바와 같이, 로드 록 챔버(584)들에 대향하여, 전방 단부 환경(583)의 중앙 부분에 커플링되거나 또는 이에 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 조합적으로 세정 장치는 파선 박스(D)에 의해 묘사된 바와 같이, 전방 단부 주변(583)의 상부 표면에 커플링되거나 또는 이를 따라 배치될 수 있다. 위치(A 내지 C)들에서, 세정 장치는 챔버 내에 배치되거나 또는 배치되지 않을 수 있다. 위치(D)에서, 세정 장치에는 챔버가 제공되지 않을 수 있으며 기판들이 포드(587)들과 로드 록 챔버(584)들 사이에서 세정 장치를 지나 이동할 때 기판들을 세정하도록 구성될 수 있다. 세정 장치의 다른 위치들 또는 구성들이 또한 사용될 수 있다.
[0045] 따라서, 기판을 세정하는 개선된 방법들 및 장치가 본원에 개시된다. 본 발명의 장치는 유리하게는, 프로세스 단계들 사이에서 기판을 처리하는 동안 그리고 프로세스 챔버 내측의 기판을 처킹하는 동안과 같은 제작 프로세스 동안, 기판에 축적되는 오염물의 제거를 가능하게 하고, 이에 의해 오염물들이 기판의 전방 측에 도달하고 수율 손실을 야기하는 것을 방지한다. 본 발명의 장치는 또한 유리하게는 예컨대 기판의 다른 위치들 상의 기판으로부터 오염물을 추가로 제거하기 위해 다른 세정 장치와 조합하여 사용될 수 있다. 본 발명의 기판 세정 장치와 조합하여 사용될 수 있는 적절한 기판 세정 장치의 하나의 예는 2013년 3월 5일에 출원되고, 발명의 명칭이 "기판 에지 세정을 위한 방법 및 장치(METHODS AND APPARATUS FOR SUBSTRATE EDGE CLEANING)" 인, 미국 특허 출원 번호 제 13/785,903 호에 설명된다.
[0046] 전술한 것이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 세정 장치로서,
    제 1 측 및 오염된 제 2 측을 갖는 기판을 지지하기 위한 기판 지지 부재;
    액체 이산화탄소 소스;
    가스 이산화탄소 소스; 및
    상기 액체 이산화탄소 소스 그리고 가스 이산화탄소 소스에 커플링되는 하나 또는 그 초과의 노즐들을 포함하고,
    상기 하나 또는 그 초과의 노즐들은 액체 이산화탄소를 수용하고 액체 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물을 배출하도록 그리고 가스 이산화탄소를 수용하고 가스 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물을 배출하도록 구성되는,
    기판 세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 노즐들은 :
    상기 액체 이산화탄소 소스에 커플링되는 제 1 노즐; 및
    상기 가스 이산화탄소 소스에 커플링되는 제 2 노즐을 포함하는,
    기판 세정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    이동 가능한 아암에 커플링되는 제 1 노즐 어레이를 형성하는 복수의 제 1 노즐들 및 제 2 노즐 어레이를 형성하는 복수의 제 2 노즐들을 더 포함하는,
    기판 세정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아암은 제 1 노즐 어레이와 제 2 노즐 어레이를 기판의 중심으로부터 기판의 외부 에지로 이동하도록 구성되는,
    기판 세정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 용적부를 갖는 프로세스 챔버를 더 포함하고,
    상기 기판 지지 부재는 제 1 용적부 내에 배치되는,
    기판 세정 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체와 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물은 약 10% 내지 약 50%의 고체 이산화탄소 그리고 약 90% 내지 약 50%의 가스 이산화탄소를 포함하는,
    기판 세정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물은 약 1% 내지 약 20%의 고체 이산화탄소 그리고 약 99% 내지 약 80%의 가스 이산화탄소를 포함하는,
    기판 세정 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는 하나 또는 그 초과의 노즐들에 기판의 제 2 측을 노출하면서 기판을 회전시키도록 구성되는,
    기판 세정 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 제 2 측을 가열하기 위해 기판 아래에 배치되는 열원을 더 포함하는,
    기판 세정 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 제 2 측에 제 1 가스를 제공하기 위한 제 1 가스 소스를 더 포함하는,
    기판 세정 장치.
  11. 기판 지지 부재의 정상에 배치되는 기판으로부터의 오염물들의 세정 방법으로서,
    상기 기판은 제 1 측 및 제 2 측을 갖고, 상기 방법은
    (a) 상기 기판의 제 2 측으로부터 하나 또는 그 초과의 오염물들을 제거하기 위해 액체 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물을 지향시키는 단계로서, 제 1 혼합물은 제 1 잔여물을 남기는 단계, 및
    (b) 상기 제 1 잔여물의 적어도 일부를 제거하기 위해 가스 이산화탄소 소스로부터 기판의 제 2 측으로 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물을 지향시키는 단계로서, 제 1 혼합물은 제 2 혼합물보다 더 많은 양의 고체 이산화탄소를 함유하는 단계를 포함하는,
    세정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고체와 가스 이산화탄소의 제 1 혼합물은 약 10% 내지 약 50%의 고체 이산화탄소 그리고 약 90% 내지 약 50%의 가스 이산화탄소를 포함하고;
    상기 고체와 가스 이산화탄소의 제 2 혼합물은 약 1% 내지 약 20%의 고체 이산화탄소 그리고 약 99% 내지 약 80%의 가스 이산화탄소를 포함하는,
    세정 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기판의 제 2 측으로 제 1 혼합물 및 제 2 혼합물을 지향시키면서 기판을 회전하는 단계;
    복수의 제 1 노즐들을 통하여 제 1 혼합물 및 제 2 혼합물을 분배하는 단계 또는 복수의 제 1 노즐들을 통하여 제 1 혼합물을 분배하고 복수의 제 2 노즐들을 통하여 제 2 혼합물을 분배하는 단계 중 적어도 하나의 단계로서, 상기 복수의 제 1 노즐들 및 복수의 제 2 노즐들은 아암에 커플링되는, 단계;
    상기 제 1 및 제 2 혼합물들을 분배하면서 상기 회전 기판의 중심으로부터 회전 기판의 외부 에지로 이동하도록 아암을 가동하는 단계를 더 포함하는,
    세정 방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합물 및 제 2 혼합물을 기판의 제 2 측으로 지향시키기에 앞서 기판의 제 2 측을 가열하는 단계; 또는
    상기 기판의 제 2 측으로의 제 1 혼합물 및 제 2 혼합물의 도포 동안 기판의 제 2 측을 향하여 제 1 가스를 유동시키는 단계 중 하나 이상을 더 포함하며,
    상기 제 1 가스는 공기, 여과된 공기, 이온화된 공기 또는 질소 중 하나 이상인,
    세정 방법.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기판의 제 2 측으로부터 제 1 잔여물의 잔여 양의 적어도 일부를 제거하기 위해 단계 (b)를 반복하는 단계를 더 포함하는,
    세정 방법.
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