KR20190069595A - 공정 챔버에서 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 자기적으로 부상되고 회전되는 척 - Google Patents

공정 챔버에서 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 자기적으로 부상되고 회전되는 척 Download PDF

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Abstract

반도체 제조를 위한 세정 시스템 및 방법은 척 회전을 야기시키기 위한 자기 부상 및 회전 기능을 포함하는 회전가능하고, 선택적으로는, 병진이동가능한 척 어셈블리를 사용한다. 회전 척 컴포넌트들은 부상되고 회전할 때 다른 척 컴포넌트들과 물리적으로 접촉하지 않는다. 이는 마찰 또는 윤활제가 오염을 일으킬 수 있는 대응하는 컴포넌트들을 제거시킨다. 본 발명의 저 마찰(low friction) 척 기능은 처리 중에 워크피스가 회전 지지체 상에서 지지되는 임의의 제조 툴에서 유용하다. 척은 특히 극저온 세정 처리에서 유용하다. 이 회전 인터페이스를 위한 윤활제의 사용을 피함으로써, 공정 챔버는 훨씬 빠르게 소개(evacuate)되고 및/또는 더 높은 압력으로 통기(vent)될 수 있다. 이것은 극저온 처리를 위한 순환 시간을 상당히 감소시킨다.

Description

공정 챔버에서 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 자기적으로 부상되고 회전되는 척
본 출원은 2016년 11월 9일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/419,662호의 우선권을 청구하며, 이 가특허 출원의 내용은 모든 목적을 위해 그 전체가 참조로서 본 명세서 내에서 원용된다.
본 발명개시는 기판의 표면을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 기판의 표면으로부터 잔류물, 잔사(debris), 및 기타 물질들을 세정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
마이크로전자 기술의 진보는 능동 컴포넌트들의 밀도를 계속 증가시키면서 반도체 기판과 같은 기판 상에 집적 회로(IC)를 형성할 수 있게 해준다. IC의 형성은 기판 상에 다양한 물질들을 순차적으로 도포하고, 처리하며, 선택적으로 제거함으로써 수행된다. 그리고, 형성 중에, 기판의 노출된 표면은 공정 잔류물과 잔사를 주기적으로 제거하기 위해 세정 단계들을 필요로 한다. 건식 및 습식 세정 기술을 비롯한 반도체 기판 처리에서 기판으로부터 특정 부류의 물질들을 제거하기 위한 다양한 조성물이 개발되었다. 추가적으로, 다양한 조건 하에서 기판을 세정 화학물질에 노출시키기 위해 여러 가지의 상이한 유형의 장비가 사용된다. 이 장비의 중요한 측면은 기판을 균일한 방식으로 세정하면서 높은 처리량(throughput)을 달성하고 장비에 의해 생성되는 임의의 잔사 또는 입자를 최소화하는 것이다.
마이크로전자 산업계에서 알려진 한가지 세정 전략은 오염물을 워크피스 표면에서 제거하기 위해 입자들의 스트림을 사용한다. 이러한 유형의 극저온(cryogenic) 처리는 가압되고 냉각된 유체(이는 액체 및/또는 기체일 수 있고 일부 동반된(entrained) 고체 물질을 포함할 수 있음)를 저압 공정 챔버 내로 팽창시키기 위해 하나 이상의 적절한 노즐을 사용한다. 이것은 유체로 하여금 처리 스트림을 생성케 한다. 이 스트림의 에너지는 표면으로부터 오염물을 축출시키고 제거하는데 사용된다. 다양한 유형의 이러한 극저온 처리 스트림은 극저온 에어로졸, 극저온 에어로졸 분사, 나노 에어로졸 입자, 가스 분사 클러스터 등으로서 알려져 있다. 극저온 세정 툴의 우수한 예제는 미국 미네소타주 차스카에 위치해 있는 TEL FSI사의 상표명 ANTARES® 하에서 입수가능하다.
전형적인 극저온 처리에서, 처리 스프레이가 적어도 하나의 노즐로부터 공정 챔버 내로 디스펜싱(dispense)된다. 마이크로전자 기판의 형태의 워크피스는 회전가능하고 병진이동가능한(translatable) 척 상에서 홀딩된다. 척은 노즐(들) 아래에서 병진이동되고 및/또는 회전된다. 실제로, 척의 병진이동 및/또는 회전은 기판 표면의 전부 또는 일부를 원하는 바에 따라 처리하도록 노즐이 기판 표면을 스캐닝하게 해준다.
모터, 기어, 및 다른 기계적 엘리먼트가 워크피스를 홀딩하는 척을 병진이동시키고 회전시키기 위해 사용되어 왔다. 움직이는 컴포넌트들과 기계적 기능을 지원하는데 사용되는 윤활제 및 그리스(grease) 간의 마찰은 워크피스 상에서의 오염원이 되었다. 세정 처리는 처리 중에 오염물이 발생하는 경우에 효과가 떨어지는 경향이 있다.
종래 처리법의 다른 문제점은 처리를 수행하기 위한 순환(cycle) 시간과 관련이 있다. 통상적인 처리는 원하는 극저온 처리를 수행하기 위해 챔버 내에서 적절한 진공이 구축되는 천이로 시작된다. 처리 도중 또는 처리 후에, 챔버에 기판을 로딩(loading)하거나 챔버로부터 기판을 언로딩(unloading)할 때 발생할 수 있는 바와 같이, 챔버가 통기(vent)되어 압력을 증가시킬 수 있다. 너무 빨리 발생하는 진공이나 통기는 기계적 어셈블리 내의 윤활제와 그리스가 챔버 내부에서 축출되어 기판에 잠재적인 오염을 일으킬 수 있게 한다. 예를 들어, 이러한 시스템으로부터 생성된 오염물은 그리스, 입자, 및 아웃개싱된 증기를 포함하는데, 이들은 제품 성능 목표를 달성하는데 문제가 되었다. 증기는 응결되어 기판 상에서 오염물을 형성할 수 있다. 증기는 또한 기판 표면 상에 흡착되어 오염 막을 형성할 수 있다. 이러한 위험성을 최소화하기 위해, 그러한 오염의 위험성을 피하고자 소개(evacuation) 또는 통기를 더 천천히 발생시켰다. 순환 시간을 감소시키고 더 많은 처리량을 얻기 위해, 압력 변화가 보다 신속하게 발생하는 것이 바람직하다.
기판 세정 장비는 입자를 최소화하고 높은 처리량을 달성하면서 효율적이고 균일한 세정 결과를 달성하기 위해 여러 가지 방식으로 설계되었다. 따라서, 처리량을 향상시키면서 세정 효율성(예를 들어, 입자/결함 감소) 또는 균일성에 대한 임의의 개선이 업계 내에서 바람직할 것이다.
본 명세서에서는 척을 위한 자기 부상 및 회전 기능을 포함하는 회전가능하고 병진이동가능한 척 어셈블리를 사용하는 반도체 제조를 위한 세정 시스템 및 방법이 개시된다. 회전 척 컴포넌트들은 부상되고 회전할 때 다른 척 컴포넌트들과 물리적으로 접촉하지 않는다. 이는 마찰 또는 윤활제가 오염을 일으킬 수 있는 대응하는 컴포넌트들을 제거시킨다. 본 발명의 저 마찰(low friction) 척 기능은 처리 중에 워크피스가 회전 지지체 상에서 지지되는 임의의 제조 툴에서 유용하다. 척은 특히 극저온 세정 처리에서 유용하다. 이 회전 계면을 위한 윤활제의 사용을 피함으로써, 공정 챔버는 훨씬 빠르게 소개되고 및/또는 통기될 수 있다. 이것은 극저온 처리를 위한 순환 시간을 상당히 감소시킨다.
본 명세서의 기술은 처리 대상 기판을 부상시키고 회전시키는 자기 드라이브 시스템을 포함한다. 이러한 기능에 기초하여, 그러한 드라이브 메커니즘을 본 명세서에서는 마그레브(maglev) 드라이브 메커니즘이라고 칭한다. 이러한 기술은 회전 계면에서 모터, 기어, 및 베어링을 대체할 수 있으므로, 관련 오염을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 자기 부상 척은 챔버 내부에서 기판을 회전 및/또는 병진이동시키는 진공 기반 반도체 공정 챔버 내에 배치된다. 실시예는 공정 챔버 내부에서 부상되는 회전자(들)과, 고정자(들)(예컨대, 권선) 둘 다를 척 자체 내에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 챔버 내부 및 척 내에 회전 메커니즘의 주요 부분들 모두를 위치시키는 것은 고정자와 회전자 컴포넌트들 간에 정밀한 허용오차를 유지하면서 기판 홀더(척)를 횡측으로 병진이동시키는데 있어서 유리하다.
추가적으로, 본 명세서의 기술은, 처리 대상 기판의 풋프린트와 거의 동일하거나 또는 이보다 작거나, 또는 공정 처리 동안 기판을 고정시키는 지지 컴포넌트(예컨대, 스핀 플레이트(spin plate))의 풋프린트와 동일하거나 또는 이보다 작은 표면적 또는 풋프린트를 갖는 고정자/회전자 페어링(들)을 포함한다. 이러한 소형화된 사이즈는 공정 챔버로부터의 입자 및 잔류물의 배출을 더 용이하게 촉진시킬뿐만 아니라 횡측 병진이동에 유리하다. 다른 장점은 이 소형화된 배치로 인해 챔버의 전체 사이즈가 또한 감소된다는 것이다.
본 명세서의 기술은 고정자와 회전자 모두가 기판과 동일한 진공 환경에서 공존하는 대기압 미만(sub-atmospheric) 반도체 처리 시스템을 위한 자기 부상 기판 이동 시스템을 포함한다. 회전자와 고정자 메커니즘들 둘 다는 진공 환경에 보다 적절한 물질을 사용하여 설계될 수 있다.
본 발명의 자기 부상 및 회전 설계는 기판을 회전시키는데 일반적으로 사용되는 이동 부분들의 일부를 대체시킨다. 자기적으로 드라이브된 회전의 이전 실시예가 실시되었다. 그러나, 자기 고정자 권선의 많은 종래의 실시예들은 "불결한 것"으로 간주되며, 진공에 노출되는 것을 피하여 입자 또는 오염물 문제를 최소화하도록 공정 챔버 내에 배치되지 않았다. 이러한 종래의 자기 부상 및 회전 실시예들은 회전자와 자기 고정자를 진공 벽에 의해 분리하여 이 문제를 회피함으로써 회전자만이 챔버 내부에 있도록 했다. 그 결과는 자기 고정자 직경이 관련 챔버 직경 또는 기판보다 커서 훨씬 큰 툴 풋프린트를 창출시켰다는 것이다.
또한, 이들 종래의 실시예들은 척을 동시에 병진이동시키고 회전시키는 것을 포함하지 않았다. 따라서, 이들 종래의 실시예들은 고정자와 회전자 모두가 병진이동되지 않기 때문에 이들 간의 관계를 유지할 수 없었다. 예를 들어, 고정자는 회전자와 균일한 전자기 결합을 유지하기 위해 공정 챔버의 일부를 둘러쌀 것이다. 대부분의 경우, 회전자의 균일한 제어는 처리 중에 고정자와 회전자 간에 비교적 일정한 거리를 유지함으로써 가능하였다. 대조적으로, 회전자가 고정자에 대해 병진이동하는 경우 회전자 부상 및 회전을 정확하게 제어하는 것은 실용적이지도 않고 경제적이지도 않다.
본 명세서에 개시된 병진이동/회전 접근법은 공정 챔버 내의 자기 고정자 및 회전자를 척 자체 내에 배치함으로써 가능해진다. 또한, 권선을 비롯하여, 자기 고정자 어셈블리에서 사용되는 물질은 바람직하게는, 진공 양립적(vacuum compatible)(부적절한 손상 또는 단축된 수명없이 진공 환경에서 견딜 수 있음)이고 및/또는 기판 상에 퇴적될 수 있는 오염물을 환경 내로 방출시키거나 생성하지 않도록 개질된다. 물질 선택 이외에, 입자들이 기판의 전측면에 도달하는 것을 방지하기 위해 자기 고정자와 회전자를 기판 척 아래에 배치함으로써 잔사는 최소화된다. 추가적으로, 챔버의 진공 도관 개구는 기판의 평면 아래에 위치할 수 있어서, 부상 시스템이 생성했던 오염물이 존재하는 경우, 이것이 기판의 전측면에 도달할 위험성을 적게 할 가능성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 의해 제공되는 다른 장점은 열 관리에 관한 것이다. 자기 드라이브는 본질적으로 동작 동안에 열을 발생시키는 전기 모터이다. 자기로부터 발생된 열은 발산(dissipated)될 필요가 있는데, 이는 진공이 양호한 단열재이기 때문에 공정 챔버의 진공 환경에서는 과제로 남는다. 이러한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예는 열 전도성 물질을 척 자체뿐만 아니라 척을 홀딩하는 챔버 내의 구조물들 내에 배치한다. 이것들은 자기 드라이브로부터 밖으로 열을 열 전도시키는 경로를 제공한다. 본 발명의 원리에 따르면, 자기 드라이브는 부상과 회전 둘 다를 위해 사용된다. 부상은 발산될 필요가 있는 주요 열원이 되는 경향이 있다.
일 양태에서, 본 발명은 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치에 관한 것이며,
a) 마이크로전자 기판이 처리를 받는 공정 챔버를 제공하도록 구성된 하우징;
b) 공정 챔버 내에 배치된 회전가능한 척 - 상기 회전가능한 척은 처리의 적어도 일부 동안 마이크로전자 기판을 홀딩하도록 구성되고, 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 제2 척 부분은 제1 척 부분과는 독립적으로 부상하고 회전하며, 제2 척 부분은 처리의 적어도 일부 동안 마이크로전자 기판을 홀딩함 -; 및
c) 제1 척 부분에 대한 제2 척 부분의 자기 부상 및 회전을 야기시키는데 효과적인 방식으로 회전가능하고 병진이동가능한 척 내에 통합된 자기 드라이브 메커니즘을 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치에 관한 것이며,
a) 처리 동안 마이크로전자 기판이 위치되는 공정 챔버;
b) 진공 인클로저 내에 배치된 회전가능한 척 - 회전가능하고 병진이동가능한 척은 처리의 적어도 일부 동안 마이크로전자 기판을 홀딩하도록 구성되고, 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 제2 척 부분은 제1 척 부분과는 독립적으로 부상하고 회전하며, 제2 척 부분은 처리의 적어도 일부 동안 마이크로전자 기판을 홀딩함 -; 및
c) 척에 통합되고 제1 척 부분에 대해 제2 척 부분을 부상시키고 회전시킬 수 있는 자기 드라이브를 포함하고, 부상 및 회전 드라이브는, 제1 척 부분 내에 통합된 적어도 하나의 자기 고정자, 및 적어도 하나의 고정자에 의해 자기 부상되고 회전가능하게 드라이브되는, 제2 척 부분 내에 통합된 적어도 하나의 회전자를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 마이크로전자 기판을 처리하는 방법에 관한 것이며,
a) 공정 챔버를 포함하는 장치를 제공하는 단계;
b) 마이크로전자 기판을 척 상에 홀딩하는 단계 - 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 제2 척 부분은 제1 척 부분과는 독립적으로 부상하고 회전하며, 제2 척 부분은 마이크로전자 기판을 홀딩함 -;
c) 기판이 홀딩되어 있는 제2 척 부분을 기판 처리 동안 부상시키고 회전시키는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치에 관한 것이며,
a) 마이크로전자 기판이 처리를 받는 공정 챔버를 제공하도록 구성된 하우징 - 공정 챔버는 처리의 적어도 일부 동안 대기압 미만 환경을 제공하도록 구성됨 -;
b) 가압된 처리 유체를 포함하는 유체 공급부;
c) 공정 챔버 내에 배치된 병진이동가능하고 회전가능한 척 - 병진이동가능하고 회전가능한 척은 처리의 적어도 일부 동안 마이크로전자 기판을 홀딩하도록 구성되고, 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 제2 척 부분은 제1 척 부분과는 독립적으로 부상하고 회전하며, 제2 척 부분은 처리의 적어도 일부 동안 마이크로전자 기판을 홀딩함 -;
d) 유체 공급부에 결합되고, 공정 챔버 내에 배치되며, 처리의 적어도 일부 동안 척 상에 홀딩된 마이크로전자 기판 상으로 처리물을 디스펜싱하기 위해 상기 처리 유체를 사용하도록 구성된 노즐;
e) 척과 노즐 간에 상대적 병진이동을 야기시키기 위해 공정 챔버 내의 경로를 따라 척을 병진이동시키는데 효과적인 방식으로 제1 척 부분에 결합된 병진이동 메커니즘; 및
g) 제1 척 부분에 대한 제2 척 부분의 자기 부상 및 회전을 야기시키는데 효과적인 방식으로 회전가능하고 병진이동가능한 척 내에 통합된 자기 드라이브 메커니즘을 포함한다.
본원에서 설명된 상이한 단계들의 논의의 순서는 명료화를 위해 제시되었을 뿐이다. 일반적으로, 이러한 단계들은 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 추가적으로, 본 명세서에서는 본 발명개시의 상이한 곳들에서 상이한 특징들, 기술들, 구성들 등 각각이 논의될 수 있지만, 본 개념들 각각은 서로 독립적으로 또는 서로 결합되어 실행될 수 있는 것을 의도하는 바이다.
이 요약 섹션은 본 발명개시 또는 청구된 발명의 모든 실시예 및/또는 점진적으로 신규한 양태를 명시하지 않는다는 점을 유념한다. 대신에, 이 요약은 통상적인 기술들 대비 상이한 실시예들 및 대응하는 신규 사항들의 서론을 제공할 뿐이다. 본 발명 및 실시예들의 추가적인 세부사항들 및/또는 가능한 전망들에 대해서는, 독자를 향해 아래에서 심화적으로 논의되는 본 발명개시의 상세한 설명 및 대응 도면들이 주어진다.
본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 전술한 본 발명의 일반적인 설명 및 이하에서 주어지는 상세한 설명과 함께, 본 발명을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 마이크로전자 기판을 처리하기 위해 처리 스프레이를 사용하는 세정 장치의 형태인, 본 발명개시의 적어도 하나의 실시예에 따른 장치의 개략도를 포함하고, 회전가능하고 병진이동가능한 척은, 병진이동 메커니즘이 병진이동 경로를 따라 척을 병진이동시키는 동안 제2 척 부분이 제1 척 부분에 대해 자기 부상하고 회전축을 중심으로 회전하는 제1 구성으로 있으며, 척은 처리를 시작하기 위해(또한 처리를 종료시키기에 적절하도록) 기판의 가장자리에 인접하여 노즐과 함께 위치된다.
도 2는 병진이동 메커니즘의 일부에 결합된 회전가능하고 병진이동가능한 척을 도시하는 도 1의 장치의 일부의 사시도를 포함한다.
도 3은 도 1의 장치의 제2 구성을 도시하며, 여기서는 노즐이 도 1과 관련한 기판의 가장자리로부터 중심까지 기판을 스캐닝하도록 척과 노즐 간의 상대적 이동을 야기시키는 척의 병진이동이 발생한다.
도 4는 도 1의 장치의 제3 구성을 도시하며, 여기서는 제2 척 부분이 제1 척 부분에 대해 자기 부상하되 회전하지는 않도록 하고, 처리 전후에 또는 기판이 공정 챔버 내로 로딩되거나 또는 공정 챔버로부터 제거될 때 발생할 수 있듯이 노즐이 기판으로부터 단부에 있도록 하는 공정 챔버 내 위치로 병진이동되도록 제2 척 부분이 제1 척 부분 상에서 지지된다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 자기 부상 및 회전 능력뿐만 아니라 히터 기능을 통합한 회전가능하고 병진이동가능한 척의 일 실시예의 측단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 자기 부상 및 회전 능력뿐만이 아니라 히터 기능이 척 내에 통합되도록 하는 특징을 갖는 회전가능하고 병진이동가능한 척의 대안적인 실시예의 분해 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 7은 마그레브 드라이브 및 히터가 제거된 도 6의 척의 조립된 사시도이다.
이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 본 발명을 다음의 상세한 설명에서 개시된 정확한 형태들로 제한하거나 포괄하고자 하는 것은 아니다. 오히려 선택되고 설명된 실시예들의 목적은 본 발명의 원리 및 실시에 대한 당업자에 의한 인식과 이해를 용이하게 할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 명세서의 기술은 오염에 고도로 민감한 반도체 기판이 처리되고 있는 곳과 같은 진공 챔버 내부에 자기 부상 및 회전 드라이브 시스템을 배치하는 것을 포함한다. 이것은 고정자와 회전자 사이의 진공 벽을 제거하고 대신에 적어도 하나의 고정자/회전자 쌍을 진공 환경 자체 내부의 회전가능하고 병진이동가능한 척 내에 통합시킴으로써 달성된다. 이러한 방식으로, 고정자와 회전자 컴포넌트들은 함께 병진이동되면서, 회전자 및 이에 부착된 컴포넌트들이, 고정자(들) 및 이에 부착된 컴포넌트들과는 독립적으로 원하는 바에 따라 회전할 수 있다. 이는 회전자만이 챔버 내부에 있고 고정자를 공정 챔버 밖에 위치시키는 종래의 시스템과 대조된다.
본 발명의 원리는 마이크로전자 기판이 하나 이상의 처리 과정 동안에 회전 척 상에 지지되는 임의의 마이크로전자 처리 또는 제조 시스템에서 사용될 수 있다. 정확한 척 회전을 위해서는 고정자와 대응 회전자 간의 관계를 정확하게 유지하는 것이 중요하다. 유리하게는, 고정자 및 회전자 컴포넌트들 둘 다가 척 내에 통합되기 때문에, 고정자와 대응 회전자 사이의 긴밀한 허용오차는 척이 축을 중심으로 회전할 때 뿐만이 아니라 척이 공정 챔버를 병진이동하거나 또는 가로지를 때 유지될 수 있다.
이는 본 발명의 회전가능하고 병진이동가능한 척 실시예를 미네소타주 차스카에 위치해 있는 TEL FSI 회사로부터 상업적으로 입수가능한 ANTARES® 극저온 세정 툴과 같은 세정 툴에서 특히 유용해지도록 한다. 이러한 툴은 처리 스트림을 통해 기판 표면을 스캐닝하기 위해 병진이동가능하고 회전가능한 척을 사용하여 세정 처리를 구현한다. 자기 부상 및 회전 특성을 갖는 본 발명의 자기 부상 및 회전 척은 기존의 ANTARES® 또는 다른 툴 내에 장착될 수 있거나 또는 새로운 툴 내에 통합될 수 있다.
극저온 처리는 일반적으로 유체(기체 및/또는 액체) 공급 스트림으로부터 처리 스트림을 생성하는 실시를 포함한다. 공급 스트림은 전형적으로 가압되고 선택적으로 냉각된다. 하나 이상의 적절한 노즐을 통해 팽창될 때, 압력 해제는 물질을 더 냉각시킨다. 이러한 스트림은 에어로졸 스프레이, 가스 분사 스프레이, 기체 클러스터 등의 형태일 수 있다. 극저온 처리 스트림은 오염물과 마이크로전자 기판 간의 접착력을 극복하기에 충분한 에너지를 부여함으로써 마이크로전자 기판 표면 상의 오염물을 축출시킨다. 따라서, 알맞은 에너지의 그러한 처리 스트림(예컨대, 일부 실시예들에서, 에어로졸 스프레이 및/또는 기체 클러스터 분사 스프레이)을 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 세정력과 관련이 있는 처리 스프레이의 에너지는 질량과 속도의 함수이다. 에너지는 속도 또는 질량을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 에너지를 증가시키는 것은, 오염물이 더 클 때를 비롯하여 오염물이 더 작을 때에도(<100㎚), 기판 표면과 오염물 간의 강력한 접착력을 극복하는데 중요할 수 있다.
기판을 과도하게 오염시키는 것을 피하기 위해, (권선을 비롯한) 고정자(들) 및/또는, 진공 양립적(유지보수 또는 대체 전에 적절한 서비스 수명을 갖고 진공 환경에서 견딜 수 있음)일 뿐만이 아니라, 기판 표면 상에 퇴적될 수 있는 오염물을 처리 환경 내로 과도하게 방출시키거나 생성하지 않는 회전자(들)을 위한 물질들이 바람직하게 선택될 수 있다. 이러한 물질들은 또한 권선 및 다른 고정자 컴포넌트들로부터 열을 밖으로 전도시키는 것을 돕기 위해 선택될 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 자기 고정자(120)의 적어도 일부분은, 공정 챔버가 대기압 미만(sub-atmospheric pressure) 환경을 제공하도록 구성될 때, 자기 고정자(120)로부터 공정 챔버 내로의 아웃개싱(outgassing)을 감소시키는데 효과적인 보호층으로 코팅된다. 예시적인 실시예들에서, 보호층은 다음의 물질들, 즉, 적어도 하나의 폴리카보네이트, 적어도 하나의 플루오로폴리머, 적어도 하나의 폴리이미드, 적어도 하나의 폴리스티렌, PEEK(polyether ether ketone), 적어도 하나의 에폭시, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
플루오로폴리머는 플루오로-엘라스토머(ASTM D1418 하의 명칭 FKM 또는 ISO/DIN 1629 하의 명칭 FPM 중 하나 이상을 통해 입수가능한 것들을 포함하나 이에 한정되지 않음)를 포함할 수 있다. 다른 플루오로-엘라스토머는 FFKM(퍼플루오로 엘라스토머), FEPM(테트라플루오로 에틸렌/프로필렌 고무), 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 적절한 플루오로폴리머는 PTFE(polytetrafluoroethylene), PFA(perfluoroalkoxy alkane), PVDF(polyvinylidene fluoride), PCTFE(polychlorotrifluoroethylene), 및 이들의 조합을 포함한다.
회전자는 또한 진공 처리와 양립될 수 있는 적절한 물질로 제조될 수 있다. 이러한 물질의 일례는 페라이트계 스테인리스 강이다. 페라이트계 스테인리스 강은 일반적으로 자석에 반응하지 않는 오스테나이트계 스테인리스 강과는 달리 자석에 반응하는 경향이 있다.
고정자 및 회전자 컴포넌트들을 척 자체 내에 통합시키는 것은 소형이며 작은 풋프린트를 갖는 회전 드라이브 메커니즘을 제공한다. 소형 사이즈 및 풋프린트는 병진이동가능한 척 능력이 필요하지 않더라도 회전가능한 척이 있는 모든 시스템에서 유용하다. 따라서, 회전가능하고 병진이동가능한 척을 갖는 소형 시스템을 제공하는 것 외에도, 척의 더 작은 풋프린트 및 사이즈는 회전하되 병진이동되지 않는 척의 풋프린트를 감소시킬 수 있다. 이것은, 예를 들어, 제조 비용을 감소시키거나 또는 척이 사용되는 전체 툴의 사이즈를 감소시키기 위해 바람직할 수 있다. 더군다나, 많은 챔버들이 공통 플랫폼 상에 함께 모여있는 것처럼 더 많은 양의 챔버들이 사용될 수 있다면, 시설에 대한 처리량은 상당히 증가된다. 추가적인 챔버들은 처리량을 향상시키기 위해 동일한 시간에서 설비 공간의 평방 피트 당 더 많은 기판들을 처리할 수 있다. 회전 계면에서 윤활제 또는 그리스를 회피함으로써, 자기 드라이브의 사용은 또한 압력을 낮추거나 증가시키는 순환 시간을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 중요한 장점은 비 주위 압력에서 발생하는 처리에서 순환 시간을 감소시키는 능력이다. 예를 들어, 실제로 처리를 시작하기 전에, 처리가 시작되기 전 공정 챔버 내 압력이 종종 구축된다. 극저온 처리에서, 이것은 일반적으로 챔버 내 진공이 구축된다는 것을 의미한다. 진공이 너무 빨리 구축되면, 종래의 척 회전 메커니즘 내의 그리스 및 윤활제는 급하게 구축된 저압 환경 내로 축출되는 경향을 가질 수 있다. 결과물인 잔사는 챔버 내 마이크로전자 기판에 침전되어 이를 오염시킬 수 있다. 이를 피하기 위해, 진공은 천천히 구축될 수 있다. 이는 진공을 구축하는 기간이 실제 처리 시간 자체의 상당 부분이거나, 또는 이에 필적하거나, 또는 심지어 몇 배일 때, 순환 시간을 상당히 증가시킬 수 있다. 본 발명의 척들의 주요 장점은 척 회전이 자기 부상 및 회전에 의해 달성된다는 것이다. 기존의 기어 기반 시스템에서 사용되는 윤활제 및 그리스는 필요하지 않다. 이는 압력 변화, 예컨대, 진공을 구축하기 위한 소개 또는 챔버 압력을 증가시키기 위한 통기가, 윤활제 또는 그리스 오염물을 피할 필요성에 의해 제한받기 보다는, 진공 장비가 허용하는 것만큼 신속하게 발생할 수 있게 해준다. 통기는 바람직하게는 챔버(108) 내로 질소와 같은 기체를 도입시킴으로써 발생한다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 원리를 극저온 처리 시스템(100)의 형태의 장치에 의해 예시할 것이다. 시스템(100)은 처리 스프레이(104)를 사용하여 마이크로전자 기판(102)을 처리하는데 사용될 수 있다. 이러한 처리 스프레이(104)는 일부 실시예에서, 극저온 에어로졸, 극저온 에어로졸 분사, 나노 에어로졸 스프레이, 가스 분사 클러스터 등의 형태일 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 개시된 병진이동 및/또는 회전 시스템은 극저온 처리 장비에 국한된다는 것을 의도한 것은 아니며, 이는 단지 설명 목적으로만 행해진 것이다. 병진이동 및/또는 회전 시스템은 하나 이상의 처리 중의 적어도 일부 동안 워크피스가 회전될 필요가 있는 임의의 다른 시스템 내에 통합될 수 있다. 시스템(100)은 기판을 처리하기 위해 온도, 압력, 기체 유량, 및 많은 다른 공정 조건들이 제어되는 극저온 처리 환경 내에서 본 발명의 예시적인 구현예를, 다양한 요구 성능 기준을 충족시키기 위한 본 발명의 많은 능력들의 증명으로서 나타낸 것이다.
시스템(100)은 공정 챔버(108)를 제공하도록 구성된 하우징(106)을 포함한다. 공정 챔버의 압력은 처리의 적어도 일부 동안 대기압 미만 환경을 제공하도록 제어가능하다. 대표적인 실시 모드에서, 공정 챔버 내에 구축된 진공은 1밀리토르 내지 750토르의 범위 내에 있을 수 있다. 종종, 에어로졸 및/또는 기체 클러스터를 포함하는 처리 스프레이(104)의 형성을 향상시키기 위해 압력은 35Torr 미만 또는 심지어 10Torr 미만이다.
예를 들어, 극저온 처리 스프레이는 비교적 고압 및 저온 기체 및/또는 액체를 공정 챔버(104)의 대기압 미만 환경 내로 팽창시킴으로써 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 유체는 10psig 내지 900psig, 바람직하게는 10psig 내지 500psig, 더욱 바람직하게는 10psig 내지 100psig의 범위 내의 압력으로 공급될 수 있다. 유체의 온도는 50K 내지 320K, 바람직하게는 70K 내지 320K, 보다 바람직하게는 70K 내지 150K의 범위 내에 있을 수 있다. 유체 스트림이 유동하여 챔버 내로 디스펜싱될 수 있는 한, 일부 실시 모드들은 고체 물질을 동반한 유체를 공급하는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 유체가 기체 및/또는 액체를 포함하도록 하는 압력과 온도에서 유체는 공급된다.
처리 스프레이(104)는 하나 이상의 적절한 노즐을 통해 공정 챔버(108) 내로 디스펜싱된다. 예시의 목적으로, 단일 노즐(110)이 도시되어 있다. 노즐(110)은 공급 라인(159)에 의해 노즐(110)에 결합된 유체 공급원(156)을 포함하는 유체 공급 시스템(아래에서 더 설명됨)으로부터 유체 스트림(예를 들어, 하나 이상의 기체 및/또는 하나 이상의 액체의 유동)을 받아들인다. 선택적으로, 유체 공급 시스템은 노즐(110)을 통해 팽창되어 공정 챔버(108) 내로 디스펜싱되기 전에 원하는 온도로 유체(들)를 추가로 냉각시키기 위한 냉각 시스템(158)을 더 포함할 수 있다. 유체는 라인(160)에 의해 유체 공급원(156)으로부터 냉각 시스템(158)으로 공급된다. 냉각된 유체는 냉각 시스템(158)으로부터 라인(161)을 거쳐 공급 라인(159)으로 공급된다.
유체 공급원(156)은 하나 이상의 가압되고 냉각된 유체를 포함할 수 있다. 이러한 유체는 기체 및/또는 액체일 수 있다. 바람직하게는, 가압되고 냉각된 유체는 적어도 하나의 기체를 포함한다. 적절한 기체 또는 액체의 예시들은 질소, 아르곤, He, 수소, Xe, CO2, 네온, 크립톤, 이들의 조합 등 중 하나 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 가압되고 냉각된 기체 또는 액체는 아르곤이다. 다른 실시예에서, 가압되고 냉각된 기체 또는 액체는 질소이다. 다른 실시예에서, 가압되고 냉각된 기체 또는 액체는 1:100 내지 100:1, 바람직하게는 1:20 내지 20:1, 보다 바람직하게는 1:10 내지 10:1의 범위의 아르곤 대 질소의 몰비로 질소와 아르곤을 포함한다.
이산화탄소, 질소, 및/또는 아르곤을 포함하는 이러한 실시예들에서, 유체는 하나 이상의 추가적인 기체 또는 액체를 더 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 추가적인 기체 또는 액체는 헬륨, 수소, 네온, 또는 이들의 조합을 포함하며, 추가적인 기체(들) 대 아르곤, 이산화탄소, 및/또는 질소의 총량의 몰비는 1:100 내지 100:1, 바람직하게는 1:1 내지 10:1의 범위 내에 있다. 특정 혼합물은 아르곤과 헬륨; 아르곤과 수소; 아르곤, 수소, 및 헬륨; 질소와 헬륨; 질소와 수소; 질소, 수소, 및 헬륨; 이산화탄소와 헬륨; 이산화탄소와 수소; 이산화탄소, 수소, 및 헬륨을 포함한다.
노즐(110)은 유체 스트림이 스프레이(104)로서 공정 챔버(108) 내로 노즐(110) 아래의 기판(102) 상에 디스펜싱될 때 유체 스트림을 팽창시키고 냉각하도록 구성된다. 후술되는 바와 같이, 기판(102)이 균일하게 처리되도록 보장하는 것을 돕기 위해 기판(102)을 병진이동 및/또는 회전시킴으로써 노즐(110) 아래에서 기판(102)이 스캐닝된다. 노즐(110)은 임의의 적절한 각도로 척(112)의 윗면, 따라서 기판(102)에 조준될 수 있다. 일 실시예에서, 노즐은 척(112)의 윗면에 수직으로 처리 스프레이(104)를 디스펜싱하도록 배치된다.
노즐(110)은 기판(102)의 윗면에 대해 임의의 적절한 거리에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 노즐(110)과 기판(102)의 윗면 사이의 거리는 0.5㎜ 내지 200㎜, 바람직하게는 0.5㎜ 내지 100㎜, 보다 바람직하게는 0.5㎜ 내지 60㎜, 더욱 바람직하게는 2㎜ 내지 50㎜의 범위 내에 있다.
기판(102)은 공정 챔버(108)에 배치된 회전가능하고 병진이동가능한 척(112) 상에 홀딩된다. 따라서, 기판(102)은 처리의 적어도 일부 동안 기판(102)이 병진이동되고 및/또는 회전되는 동안 이동가동 척(112)에 의해 홀딩된다. 척은 척(112) 상에 기판(102)을 고정시키는 것을 돕기 위해 그립핑 및/또는 지지 피처(107)를 포함할 수 있다. 기판(102)은 반도체 처리 분야 내에서 통상적으로 행해지는 임의의 기술들과 같은 다양한 그립핑 및/또는 지지 피처를 사용하여 척(112) 상에 홀딩될 수 있다. 이들은 기계적 패스너(fastener) 또는 클램프, 진공 클램핑, 그립핑 핑거, 레스트 패드, 정전 클램핑, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 국한되지는 않는다. 또한, 기판(102)이 웨이퍼 핸들링 시스템(미도시됨)을 통해 수동적으로 또는 자동적으로 공정 챔버(108)에 진입하거나 또는 공정 챔버(108)로부터 제거될 때, 기판(124)을 이동가능 척(112)에 그리고 이로부터 이송시키는 것을 돕기 위해, 척(112)은 리프트 핀, 조작 핀, 피봇 아암 등을 포함할 수 있다.
기판(102)은 척(112)의 윗면(113)과 직접 접촉하는 것으로 도시되어 있다. 일부 실시 모드들에서, 기판(102)과 윗면(113) 사이에 작은 갭(미도시됨)이 제공되도록 하면서 기판(102)은 지지될 수 있다.
회전가능하고 병진이동가능한 척(112)은, 노즐(110) 아래의 기판(102)의 병진이동 스캐닝을 용이하게 하기 위해 적어도 하나의 병진이동 자유도(152)를 따라 횡측으로 가로지르도록 병진이동될 수 있다. 또한, 병진이동가능하고 회전가능한 척(112)은 기판(102)을 회전시키도록 구성된다. 기판(102) 상의 피처들을 손상시키는 과도한 위험성없이 세정 효율 및 처리량을 조정하기 위해 기판(102)의 모든 부분들 또는 선택된 부분들 상에서의 스프레이(104)의 체류 시간(dwell time)을 조정하도록 병진이동 및 회전은 동시에 또는 개별적으로 행해질 수 있다.
높은 레벨에서, 척(112)은, 처리 동안 오염원(예를 들어, 척의 내부 컴포넌트들)을 방지하는 것을 돕고 기판(102)을 노즐(110) 아래에서 병진이동 및/또는 회전시킬 수 있게 하기 위해 작은 풋프린트 및 자기 부상 및 회전을 위한 내포형 고정자/회전자 설계를 포함한다. 이를 위해, 내포형 고정자/회전자 설계는 척의 회전 컴포넌트 아래에서, 기판(102)을 부상시키고 회전시키기 위해, 고정자 및 회전자 전자기 컴포넌트를 배치한다. 예시적인 실시예에서, 내포형 고정자/회전자 설계는 단일 노즐(110)을 사용하여 기판(102)의 전측면 영역의 임의의 원하는 부분들 또는 전체 상에 스프레이 처리를 가능하게 하도록 회전 컴포넌트를 자기 리프팅하고, 회전시키고, 센터링하는 것을 가능하게 한다.
자기 부상되고 회전된 척(112)은 전자기장을 사용하여 이동 척 부분을 부상시키고 척(112)의 중심(103)에서 또는 그 근처에서 이동 척 부분을 중심 회전축(126)(z축)을 중심으로 회전시켜서 기판(102)의 마찰없거나 또는 거의 마찰없는 회전을 제공하도록 의도된 것이다. 척(112)은 처리 동안 노즐(110) 아래의 척(112)의 병진이동 운동과는 독립적으로 또는 이와 동시에 척 컴포넌트를 회전시키도록 설계된다.
고정자(120)와 회전자(122) 간의 정확한 관계를 유지하는 것은 정확한 회전 및 양호한 처리 성능을 달성하는데 있어서 중요하다. 고정자 및 회전자 제어를 향상시키고 입자 문제를 최소화하기 위한 하나의 접근법은 고정자와 회전자를 척(112) 자체 내에 같이 위치시키는 것이다.
척(112)은 척 기저부로서 기능하는 제1 척 부분(114)을 포함한다. 제1 척 부분(114)은 후술되는 바와 같이 병진이동 메커니즘(134)에 결합된다. 척(112)은 또한 제2 척 부분(116)을 포함한다. 제2 척 부분(116)은 제1 척 부분(114)에 대해 독립적으로 부상하고 회전하도록 제1 척 부분(114)에 회전가능하게 결합된다. 제2 척 부분(116)은 기판(102)을 홀딩한다. 결과적으로, 제2 척 부분(116)의 회전은 대응하는 회전을 기판(102)에 부여한다.
자기 드라이브 시스템(118)은 제1 척 부분(114)에 대해 독립적으로 제2 척 부분(116)을 자기 부상시키고 회전시키기에 효과적인 방식으로 척(112) 내에 통합된다. 자기 드라이브 시스템(118)은 제2 척 부분(116), 및 그에 따른 기판(102)이 회전축(126)을 중심으로 회전하게 한다. 자기 드라이브 시스템(118)은 원하는 바에 따라 임의의 방향으로의 회전, 예를 들어 시계 방향 또는 반시계 방향으로의 회전을 야기시키도록 작동될 수 있다.
자기 드라이브 시스템(118)은 부상 및 회전 기능을 제공하기 위해 회전자 시스템에 전자기적으로 결합되는 고정자 시스템을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 이들 시스템은 고정자(120) 및 회전자(122)로서 도시되어 있다. 고정자(120)는 회전자(122)를 부상시키고 회전자(122)의 회전을 야기시키기에 효과적인 방식으로 회전자(122)에 자기적으로 결합된다. 제2 척 부분(116)과 기판(102)의 나머지 부분에 결합됨으로써, 이는 또한 이들 컴포넌트들에게 부상 및 회전을 부여한다. 도 1 내지 도 3은 고정자(120)가 제2 척 부분을 부상시키고 회전시키도록 작동하는 제1 구성의 시스템(100)을 도시한다. 제1 척 부분(114)과 제2 척 부분(116) 사이에 갭(124)이 형성된다. 또한, 기판(102)을 홀딩하는 제2 척 부분(116)은 회전 자유도(128)를 통해 회전축(126)을 중심으로 회전한다. 바람직하게는, 회전축(126)은 윗면(113)에 수직이다. 또한 이 제1 구성에서, 노즐(110)은 기판의 가장자리에 인접한다. 이것은 기판(102)이 노즐(110) 아래에서 병진이동 및 회전하게 됨에 따라 노즐(110)이 기판(102)을 스캐닝하기 시작하는 처리 초기의 구성에 대응한다. 대안적으로, 이것은 또한 노즐(110)이 기판(102)의 스캐닝을 완료한 처리 스테이지의 단부에서의 구성에 대응할 수 있다.
이에 의해, 기판 회전은 회전가능하고 병진이동가능한 척(112) 내에 통합된 자기 드라이브 시스템(118)에 의해 가능해진다. 그 결과, 자기 드라이브 시스템(118)은 병진이동 작동 중에 공정 챔버(108) 내에서 이동가능 척(112)과 함께 병진이동된다. 이것은 고정자(120)와 회전자(122) 간의 정확한 관계가 회전 및 병진이동 둘 다 동안에 유지되도록 한다. 바람직하게는, 병진이동과 회전의 조합은 노즐(110)이 원하는 바에 따라 기판 표면의 전부 또는 일부 위를 지나갈 수 있게 한다.
일반적으로, 고정자(120)는 회전자(122)에 결합되어 리프팅, 회전, 및 센터링이 일어날 수 있게 해주는 자기장을 생성할 수 있는 임의의 전자기 컴포넌트로 제조될 수 있다. 고정자(120)는 전자 코일 및/또는 자석을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 일 실시예에서, 고정자(120)는 코일에 전류가 흐를 때 자기장을 생성하도록 설계된 도전성 와이어의 전자기 코일(미도시됨) 또는 권선(미도시됨)이다. 전류는, 각 고정자의 전자기장의 크기를 변화시켜서 제어가능한 기전력을 회전자(122)에 인가하여 회전자(122)를 부상시키고 회전자(122)를 회전축(126)을 중심으로 정확하게 회전시킬 수 있도록 변할 수 있다.
많은 경우에서, 공정 챔버(108) 내의 이동 부분들은 기계적 마찰에 의해 또는 이동 부분들 간의 마찰을 감소시키기 위해 사용되는 윤활제에 의해 야기될 수 있는 잠재적인 오염원이다. 이러한 오염은 기판이 이동 부분들 또는 윤활제에 아주 근접해 있을 때 더욱 문제가 된다. 통상적인 실시에서는, 예를 들어, 기판은 기계적으로 회전된 척에 고정될 수 있어서, 기판을 잠재적인 오염원에 근접하게 위치시킨다. 따라서, 공정 챔버(108) 내에서 마찰원 또는 윤활제의 사용을 감소시키기 위한 임의의 기술 또는 개선이 바람직할 것이다. 유리하게는, 본 발명은 회전 기능과 연관된 많은 마찰 및 윤활 공급원들을 제거함으로써 이러한 오염 위험성을 상당히 최소화시킨다.
본 발명은 제2 척 부분(116)을 자기 부상시키고 회전시킴으로써 이를 달성하며, 이는 선택적으로 척(112)이 병진이동되는 동안 실시될 수도 있다. 제2 척 부분(116)은, 부상될 때, 제1 척 부분(114)과 접촉하지 않아서, 기계적 결합없이 그리고 회전을 용이하게 하기 위한 윤활제를 사용하지 않고서 무접촉 회전을 제공한다. 고정자는 처리가 진행됨에 따라 회전 동안 고정자와 회전자가 항상 접촉하지 않고서 회전자를 자기적으로 부상시키고 이를 회전시킬 수 있다. 제2 척 부분(116)이 회전하지 않는 경우에도, 시스템(100)의 실시예는 제2 척 부분(116)을 제1 척 부분(114)에 대해 부상된 상태로 유지시킨다. 따라서, 척(112) 내의 자기 드라이브 시스템(118)의 사용은 처리 환경에서 오염을 일으킬 수 있는 회전 계면으로부터의 큰 마찰 및 윤활제를 제거한다.
추가적으로, 자기 드라이브 시스템(118)의 이러한 실시예는 고정자 및 회전자가 기판(102) 아래에 완전히 배치되도록 고정자(120) 및 회전자(122)를 기판(102) 아래에 통합시키도록 설계된다. 결과적인 척(112)의 풋프린트는 소형으로 남게되어 척(112) 및 기판(102)의 풋프린트는 실질적으로 동일하다. 일부 실시 모드들에서, 척(112)의 전체 풋프린트는 기판(102)의 풋프린트보다 약간 클 수 있다. 예를 들어, 척 풋프린트는 기판 풋프린트보다 0% 내지 15% 더 클 수 있다. 이러한 풋프린트들의 매칭은 기판(102)의 표면에 걸친 처리 물질의 바람직한 유동 동역학을 제공하는 것을 돕는다. 아래에 있는 척 컴포넌트들의 부적절한 돌출 또는 리세싱은 공정 흐름을 방해할 수 있으며 처리 성능에 영향을 줄 수 있는 바람직하지 않은 난류를 유발할 수 있다.
자기 드라이브 시스템(118)은 기판(102)의 모든 부분들 또는 선택된 부분들 상에서의 노즐 체류 시간을 제어하기 위해 척 병진이동이 있거나 없이 상이한 회전 방향과 상이한 속도로 기판(102)을 회전시키도록 구성가능하다. 이것은 처리 성능을 튜닝시키고 및/또는 입자 제거 효율을 최대화할 수 있는 능력을 제공한다. 일부 실시예에서, 기판(102)의 회전 및/또는 병진이동은 필요에 따라, 성능 및/또는 입자 제거 효율을 향상시키기 위해 노즐(110) 아래의 체류 시간을 최적화하기 위한 적절한 선택에 의해 독립적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 자기 드라이브 시스템(118)은 1000rpm까지, 바람직하게는 500rpm까지, 더욱 바람직하게는 300rpm까지의 속도로 기판(102)을 회전시킬 수 있다.
추가적인 컴포넌트로서, 제1 척 부분(114)는 온도 제어 컴포넌트(132)를 포함한다. 온도 제어 컴포넌트는 제1 척 부분(114) 상에 위치되고, 가열 또는 냉각과 같은 온도 제어를 기판(102)에 제공한다. 온도 제어 컴포넌트(132)는 고정자(120)가 회전자(122), 및 이에 따라 제2 척 부분(116)을 히터(132)와는 독립적으로 부상시키고 회전시키도록 제1 척 부분(114)에 결합된다. 온도 제어 컴포넌트(132)는 이동가동 척(112) 내의 저항성 가열 엘리먼트 또는 열 전기 히터/냉각기와 같은, 가열/냉각 엘리먼트를 포함할 수 있다. 축출된 입자들이 웨이퍼 상에 재퇴적되는 것을 방지하기 위해 가열이 또한 중요하다(열영동(thermophoresis) 효과). 가열 시스템은 기판(102)에 걸친 온도 불균일성을 개선시키고 처리 스프레이(104)와 공정 챔버 조건 간의 온도 차이에 기초한 온도에 의해 유도된 응력을 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 가열의 부재시, 냉각된 처리 유체를 사용하면 기판을 물리적으로 왜곡시킬 수 있다. 가열은 균일한 기판 온도를 유지하여 과도한 왜곡을 피하는 것을 돕는다. 가열은 또한 축출된 입자들이 세정된 기판 표면 상에 재퇴적되는 것을 방지하는데 도움을 준다.
바람직하게는, 온도 제어 컴포넌트(132)는 히터이다. 가열은 기판 처리 동안의 급격한 온도 변화로 인해 이동가능 척(112) 또는 기판(102) 상에서의 응결(condensation)의 가능성을 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 히터는 기판 표면을 희망에 따라 25℃ 내지 300℃의 범위의 온도로 가열할 수 있다. 그러나, 하나의 특정 실시예에서, 가열 엘리먼트 온도 범위는 25℃ 내지 150℃, 바람직하게는 30℃ 내지 120℃, 보다 바람직하게는 40℃ 내지 110℃이다.
다른 특징으로서, 제2 척 부분(116)은 조립, 유지보수, 및 서비스를 위해 아래에 있는 패스너에 대한 출구를 제공하도록, 윗면(113) 상에 액세스 포트(105)(도 2에 도시됨)를 포함한다. 제2 척 부분(116)은 연속적인 패스너를 액세스 포트(105)의 시야 내로 가져오기 위해 회전될 수 있다.
회전가능하고 병진이동가능한 척(112)은 병진이동 메커니즘(134)에 부착된다. 병진이동 메커니즘(134)은 척(112)과 노즐(110) 간에 상대적 병진이동을 야기시키기 위해 공정 챔버(108) 내의 경로(152)를 따라 척(112)을 병진이동시키는데 효과적인 방식으로 척(112)에 결합된다. 따라서, 병진이동 메커니즘(134)의 작동은 마이크로전자 기판(102)이 노즐(110)로부터 디스펜싱된 처리 스프레이(104)를 통해 이동되도록 노즐(110) 아래의 경로(152)를 따라 이동가능 척(112)을 이송한다. 실질적인 효과에서, 척(112)의 병진이동은 기판(102)이 회전할 때 노즐(110)이 선택적으로 기판(102) 전역을 스캐닝하는 것을 돕는다. 척(112)의 병진이동은 척(112)의 회전축(126)이 챔버(108) 내의 한 위치로부터 다른 위치로 이동하게 한다는 점에서, 병진이동은 회전과 구별될 수 있다. 회전시, 척(112)이 챔버(108) 내에서 병진이동한다해도 회전축(126)과 척(112) 간의 상대적 위치는 변하지 않는다.
병진이동 메커니즘(134)은 기저 부재(136), 지지 아암(140), 선반 부재(138), 병진이동 로드(rod)(142), 및 병진이동 드라이브 시스템(148)을 포함한다. 제1 척 부분(114)은 기저 부재(136)에 부착된다. 결과적으로, 기저 부재(136)의 병진이동은 척(112)의 대응하는 병진이동을 야기시킨다. 기저 부재(136)가 지지 아암(140)으로부터 외측으로 캔틸레버(cantilever)하도록 기저 부재(136)의 단부(141)는 지지 아암(140)의 최상부에 결합된다. 단부(141)와 척(112) 사이의 갭은 선반(138)으로 채워져서 기판(102)과 동일 위치에 있는 매끄러운 표면을 제공한다. 이것은 처리 동안 기판(102)으로부터의 처리 물질의 양호한 유동을 촉진시킨다. 기저 부재(136)는 바람직하게는 척(112) 내에 통합된 자기 드라이브로부터의 열을 발산시키는 것을 돕기 위해 알루미늄과 같은 열 전도성 물질로 제조된다.
각각의 지지 아암(140)의 기저부는 대응 병진이동 로드(142)에 연결되고, 이 병진이동 로드의 제1 단부(144)는 지지 아암(140)에 연결되고, 그 제2 단부(146)는 병진이동 드라이브 시스템(148)에 결합된다. 병진이동 로드(142)의 부분들은 공정 챔버(108) 밖에 있는 부분들을 포함한다. 로드들이 앞뒤로 병진이동하도록 작동될 때 로드(142)의 연속적인 부분들은 챔버(108)에 의해 제공된 진공 인클로저(vacuum enclosure)에 진입하거나 또는 이를 떠난다. 진공 밀봉재(150)는 이러한 병진이동 동안에 챔버(108) 내부에서 진공을 유지하는 것을 돕기 위해 로드(142)에 대한 하우징 출구에서 환경적으로 밀폐된 밀봉을 제공한다.
병진이동 드라이브 시스템(148)은 로드(142)의 작동을 가능하게 하는 임의의 전기적, 기계적, 전자기계적, 유압, 또는 공압 디바이스를 포함할 수 있다. 병진이동 드라이브 시스템(148)은 설비 로딩, 언로딩, 및 처리 동작으로의 마이크로전자 기판(102)의 원하는 병진이동을 허용하기에 충분한 동작 범위를 제공하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 처리 동안, 기판(102)은 노즐(110)로부터 분출되는 처리 스프레이(104)의 영역을 통해 적어도 부분적으로 스캐닝된다. 처리 동안, 기판(102)은, 노즐(110)이 기판(102)의 원하는 부분들을 스캐닝하도록, 300㎜/초까지와 같은 적절한 속도로 기판(102)의 일부분 또는 전체 직경을 가로질러 노즐(110) 아래에서 병진이동될 수 있다. 많은 실시예들에서, 처리 스프레이(104)는 기판(102)의 전체 표면을 처리하도록 실시된다. 병진이동과 관련하여, 기판(102)은 전체 표면 처리를 돕기 위해 회전한다.
챔버(108) 내로 디스펜싱된 처리 물질은 진공 시스템(156)을 사용하여 배출될 수 있다. 또한, 진공 시스템(155)은 적절한 대기압 미만 공정 압력에서 공정 챔버(108)를 구축하고 유지하는데 사용될 수 있다. 진공 시스템(114)은 진공 압력을 원하는 수준까지 가능하게 하는 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다.
제어 시스템(166)(하나 이상의 통합형 제어 디바이스를 포함할 수 있음)은 공정 정보를 모니터링하고, 수신하고, 및/또는 저장하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(166)은 공정 레시피, 커맨드 구조, 사용자 인터페이스, 실시간 공정 정보, 공정 이력 정보, 피드 공급, 온도 제어, 압력 제어, 열 제어, 척 부상 및 회전, 척 병진이동, 기판 로딩 및 언로딩, 척(112) 상의 기판 고정, 공정 제어 피드백 등을 저장하기 위해 메모리(118)를 포함할 수 있다. 제어기는 컴퓨터 프로세서(120)를 사용하여 이러한 동작들을 구현하고 시스템(100)의 다른 컴포넌트들과 인터페이싱하는 네트워크(122)를 통해 명령 및 다른 신호들을 수신하고 발행할 수 있다. 또한, 부상과 회전을 제어하는 별개의 다른 디바이스를 갖는다. 두 개의 별개의 박스들을 사용한다.
예를 들어, 제어 시스템(166)은 공정 챔버(108) 내에서의 척(112) 병진이동으로 인한 운동량 또는 가속도의 변화를 처리하기 위해 고정자(120)에 동력을 제공하는 전자기장을 제어할 수 있다. 제어 시스템(166)은 적절한 방식으로 전자기장을 제어하기 위해 고정자(120)에 연결된 하나 이상의 전류원(들)(도시하지 않음)을 사용하여 이 제어 체계를 제공할 수 있다. 전류원들은 챔버(108) 내부의 고정자(120)에 도달하도록 진공 밀봉식 통과를 사용하여 전기 와이어(들)(도시되지 않음)를 거쳐 고정자(120)에 연결될 수 있다. 다른 제어 예시로서, 제어 시스템(166)은 기판(102) 상에서의 또는 척(112) 상에서의 응결을 방지하고 및/또는 열 왜곡을 최소화하기 위한 목적으로 기판(102)의 온도를 조정하도록 온도 제어 컴포넌트(132)를 제어할 수 있다.
실용적인 관점에서, 처리 동안에 기판(102)의 윗면의 온도를 직접 모니터링하는 것은 어려울 수 있다. 대조적으로, 이 온도는 기판 온도와 정확하게 상관되기 때문에, 온도 센서가 온도 제어 컴포넌트(132)의 온도를 정확하게 측정하고 제어하기 위해 배치될 수 있다.
도 1은 병진이동 메커니즘(134)이 병진이동 경로(152)를 따라 척(112)을 병진이동시키는 동안 제2 척 부분이 제1 척 부분에 대해 자기 부상하고 회전축(126)을 중심으로 회전하는 시스템(100)의 제1 구성을 개략적으로 나타낸다. 이 제1 구성에서, 척(112)은 처리를 시작하기 위해 기판(102)의 가장자리에 근접하게 노즐(110)과 함께 위치된다. 이 위치는 또한 기판(102)의 병진이동 및 회전으로 인해 노즐(110)이 기판(102)을 가로질러 스캐닝하는 것을 완료한 후의 적절한 단부 처리이다. 이 제1 구성과는 대조적으로, 도 3은 노즐(110)이 이제 기판(110)을 가로질러 가장자리로부터 중심(103)까지 스캐닝하도록 경로(152)를 따른 척(112)의 추가적인 병진이동이 노즐(110)과 척(112) 사이의 상대적 이동을 유발시키는 장치(100)의 제2 구성을 도시한다.
도 4는 도 1의 장치(100)의 제3 구성을 도시하며, 여기서는 제2 척 부분(116)이 자기 부상하되 회전하지는 않도록 하고, 처리 전후에 또는 기판(102)이 공정 챔버(108) 내로 로딩되거나 또는 공정 챔버(108)로부터 제거될 때 발생할 수 있듯이 노즐(110)이 기판(102)으로부터 단부에 있도록 하는 공정 챔버(108) 내 위치로 척(112)이 병진이동되도록 제2 척 부분(116)이 제1 척 부분(114) 상에서 지지된다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 자기 부상 및 회전 능력뿐만 아니라 히터 기능을 통합한 회전가능하고 병진이동가능한 척(200)의 일 실시예의 측단면도를 도시한다. 척(200)은 자기 부상이 발생하지만 회전이 일어나지 않는 대기 구성에 있다. 척(200)은 회전가능한 플레이트, 또는 기판 홀딩 피처(177)를 포함하는 기판 홀더(176)를 포함한다. 이 컴포넌트는 알루미늄일 수 있다. 회전자(182)는 어댑터 메커니즘(180)에 의해 홀더(176)에 결합된다. 회전자(182)는 링 형상일 수 있다. 어댑터 메커니즘(180)은 알루미늄일 수 있다. 어댑터 메커니즘(180)은 회전자(182)가 홀더(176)에 결합될 때 갭(179)을 제공하도록 구성된다. 비 회전 히터(178)가 갭(179)에 끼워진다. 히터(178)는 연결부(187)에 의해 기저 부재(186)에 연결된다. 기저 부재(186)는 또한 알루미늄일 수 있다. 고정자(184)는 기저 부재(186)에 부착되고 회전자(182)에 자기적으로 결합된다. 작동시, 고정자(184)는 회전자(182)를 자기 부상시키고 회전시켜서, 대응하는 부상 및 회전을 홀더(176)에 부여한다. 기저 부재(186), 고정자(184), 히터(178), 및 히터 연결부(187)는 제1 척 부분을 구성한다. 홀더(176), 어댑터 메커니즘(180), 및 회전자(182)는 제1 척 부분과는 독립적으로 자기 부상되고 회전될 수 있는 제2 척 부분을 구성한다.
도 6과 도 7은 본 발명의 원리에 따른 자기 부상 및 회전 능력뿐만이 아니라 히터 기능이 척 내에 통합되도록 하는 특징을 갖는 회전가능하고 병진이동가능한 척(200)의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 척(200)은 마이크로전자 기판(미도시됨)을 지지하는 회전가능한 스핀 플레이트(202)를 포함한다.
마그레브 드라이브(206)는 자기 부상 및 회전 기능을 제공하도록 협력하는 고정자와 회전자 컴포넌트들을 포함한다. 탭(204)은 스핀 플레이트(202)를 마그레브 드라이브(206)의 회전자 컴포넌트에 연결시키는데 사용된다. 탭(204)은 회전자 컴포넌트와 스핀 플레이트(202)의 수직 및 회전 운동을 동기화시키는 것을 돕는다.
고정자 컴포넌트는 척 기저부(210)에 연결된다. 고정자 컴포넌트는 회전자 컴포넌트를 자기 부상시키고 회전시키며, 이에 따라 대응하는 부상 및 회전을 스핀 플레이트(202)에 부여한다. 히터(212)는 스핀 플레이트(202) 상에 홀딩된 기판을 가열하는데 사용된다.
히터(212)는 상부 플레이트(214)와 하부 플레이트(216) 사이에 저항성 가열 엘리먼트(218)가 개재된 샌드위치 구조를 갖는다. 상부 플레이트(214) 및 하부 플레이트(216)는 양호한 열 전달을 위해 알루미늄으로 제조될 수 있다. 히터(212)는 적절한 연결 부재들(도시되지 않음)에 의해 마그레브 드라이브(206)의 중심 구멍(208)을 통해 기저부(210)에 연결된다. 저항성 가열 엘리먼트(218)는 기저 플레이트(210) 및 하부 히터 플레이트(216)를 상호연결하는 히터 엘리먼트 스탠드오프를 통해 뻗어있는 와이어(도시되지 않음)를 통해 제어기에 전기적으로 연결될 수 있다.
컴포넌트들이 조립될 때, 히터(212)는 히터 갭(220) 내에 위치된다. 탭(204)은 이 갭(220)을 형성하기에 적절한 사이즈를 가지면서, 또한 회전 컴포넌트와 비회전 컴포넌트 간에 물리적 접촉이 회피되도록 추가적인 오프셋 공간을 제공한다. 마그레브 드라이브(206)는 갭(222) 내에 위치된다. 이것은 기저부(210)와 회전가능한 스핀 플레이트(202) 사이에 마그레브 드라이브(206)를 위치시킨다. 기저부(210)에 결합됨으로써, 회전자 컴포넌트와 스핀 플레이트(202)는 히터(212)와는 독립적으로 부상하고 회전한다. 기저부(210)는 바람직하게는 마그레브 드라이브(206)로부터 열을 발산시키는 것을 돕기 위해 알루미늄과 같은 열 전도성 물질로 제조된다.
탭(204)은 바람직하게는 탄성 굴곡 특성을 포함한다. 이것은 스핀 플레이트(202)와 회전자 컴포넌트 사이에 상이한 열팽창을 수용하는 것을 돕는다.
본 명세서 전반에 걸친 "하나의 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 해당 실시예와 관련하여 기술된 특정한 피처, 구조, 물질, 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 내에 포함된다는 것을 의미하지만, 이들이 모든 실시예에서 존재한다는 것을 나타내지는 않는다. 따라서, 본 명세서 전반에서의 다양한 위치들에서의 "하나의 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 어구들의 출현들은 반드시 본 발명의 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더 나아가, 특정한 피처들, 구조들, 물질들 또는 특징들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 다양한 추가적인 층들 및/또는 구조물들이 포함될 수 있고 및/또는 설명된 피처들은 다른 실시예들에서 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "마이크로전자 기판" 또는 "기판"은 일반적으로 본 발명에 따른 장치와 같은 처리 장치에서 처리되는 대상물 또는 워크피스를 지칭하며, 이러한 대상물 또는 워크피스는 마이크로전자 디바이스의 전체 또는 일부를 구성하도록 의도된 것이다. 마이크로전자 기판은 디바이스, 특히 반도체 또는 다른 전자 디바이스의 임의의 물질 부분 또는 구조물을 포함할 수 있고, 예컨대, 반도체 기판과 같은 기저 기판 구조물, 또는 박막과 같이 기저 기판 구조물 상에 있거나 그 위에 있는 층일 수 있다. 따라서, 기판은 패터닝되거나 또는 패터닝되지 않은, 임의의 특정 기본 구조물, 하위층 또는 상위층으로 한정되는 것으로 의도된 것이 아니며, 이보다는 이러한 임의의 층 또는 기저 구조물, 및 층들 및/또는 기저 구조물들의 임의의 조합을 포함하는 것으로 구상가능하다. 아래의 설명은 특정 유형의 기판들을 참조할 수 있지만, 이것은 단지 설명용일 뿐이며 제한성을 갖지 않는다. 마이크로전자 기판 이외에, 본 명세서에서 설명된 기술은 또한 포토리소그래피 기술을 사용하여 마이크로전자 기판의 패터닝에 사용될 수 있는 레티클 기판을 세정하는데 사용될 수 있다.
상술된 설명에서는, 본 명세서에서 사용된 처리 시스템의 특정 기하학적 구조 및 다양한 컴포넌트들 및 공정들의 설명들과 같은 구체적인 상세사항들이 진술되었다. 하지만, 본 명세서에서의 기술들은 이러한 구체적인 상세사항들을 벗어난 다른 실시예들에서 실시될 수 있다는 것과, 이러한 상세사항들은 설명을 위한 것일 뿐 제한적 의도를 갖는 것이 아님을 이해해야 한다. 본 명세서에서 개시된 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 설명하였다. 마찬가지로, 설명을 위해, 특정 숫자들, 물질들, 및 구성들이 완전한 이해를 제공하기 위해 진술되었다. 하지만, 실시예들은 이러한 특정 상세사항들 없이 실시될 수 있다. 실질적으로 동일한 기능적 구축물들을 갖는 컴포넌트들은 동일한 참조 문자들로 표시되며, 이에 따라 중복적인 설명은 그 어떠한 것도 생략될 수 있다.
다양한 실시예들을 이해하는 것을 돕기 위해 다양한 기술들이 다수의 개별적 동작들로서 설명되었다. 본 설명의 순서는 이러한 동작들이 반드시 순서 의존적임을 나타내는 것이라고 해석되어서는 안된다. 오히려, 이러한 동작들은 제시 순서로 수행될 필요는 없다. 설명된 동작들은 설명된 실시예와는 상이한 순서로 수행될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 다양한 추가적인 동작들이 수행될 수 있고/있거나 설명된 동작들은 생략될 수 있다.
본 발명분야의 당업자는 또한 본 발명의 동일한 목적을 여전히 달성하면서 상술한 기술들의 동작들에 많은 변형들이 취해질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 변형들은 본 발명개시의 범위에 의해 커버되는 것으로 의도된다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들의 상기 설명은 이것으로 한정시킨다는 것을 의도한 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 실시예들에 대한 그 어떠한 제한들은 아래의 청구범위들에서 제시된다.
본 명세서에서 인용된 모든 특허들, 특허 출원들, 및 공개물들은 모든 목적을 위해 이들 각각의 전체 내용이 참조로 원용된다. 전술한 상세한 설명은 단지 이해의 명료화를 위해 제공된 것이다. 이로부터 불필요한 제한이 이해되어서는 안된다. 본 발명은 도시되고 설명된 정확한 세부사항들로 한정되지 않으며, 당업자에게 자명한 변형들은 청구범위에 의해 정의된 본 발명 내에 포함될 것이다.

Claims (28)

  1. 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치에 있어서,
    a) 마이크로전자 기판이 처리를 받는 공정 챔버를 제공하도록 구성된 하우징;
    b) 상기 공정 챔버 내에 배치된 회전가능한 척 - 상기 회전가능한 척은 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 마이크로전자 기판을 홀딩하도록 구성되고, 상기 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 상기 제2 척 부분은 상기 제1 척 부분과는 독립적으로 부상(levitate)하고 회전하며, 상기 제2 척 부분은 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 마이크로전자 기판을 홀딩함 -; 및
    c) 상기 제1 척 부분에 대한 상기 제2 척 부분의 자기 부상 및 회전을 야기시키는데 효과적인 방식으로 회전가능하고 병진이동가능한(translatable) 척 내에 통합된 자기 드라이브 메커니즘
    을 포함하는 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기 드라이브 메커니즘은 상기 제1 척 부분에 결합된 고정자 시스템 및 상기 제2 척 부분에 결합된 회전자 시스템을 포함하고,
    상기 고정자 시스템은 상기 제2 척 부분에 전자기적으로 결합된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 척을 상기 공정 챔버 내의 경로를 따라 병진이동시키는데 효과적인 방식으로 상기 척에 결합된 병진이동 메커니즘
    을 더 포함하는 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 병진이동 메커니즘은 병진이동 경로를 따라 척 병진이동을 야기시키기 위해 상기 척에 결합된 적어도 하나의 병진이동가능한 로드(rod)를 포함하고,
    병진이동 로드의 연속적인 부분들은, 상기 병진이동 로드가 병진이동하여 척 병진이동을 야기시킬 때, 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 공정 챔버 내에 배치된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 병진이동 메커니즘은 상기 자기 드라이브 메커니즘으로부터의 열을 발산(dissipate)시키는데 효과적인 방식으로 상기 제1 척 부분에 결합된 열 전도성 기저 부재(base member)를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    유체 공급 시스템 및 상기 유체 공급 시스템에 결합된 적어도 하나의 노즐
    을 더 포함하며,
    상기 노즐은 상기 유체 공급 시스템으로부터의 처리 유체를 상기 척 상에 지지된 상기 마이크로전자 기판 상으로 디스펜싱(dispense)하도록 배치된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 척의 표면에 수직으로 처리 유체를 디스펜싱하도록 배치된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체 공급 시스템은 적어도 하나의 가압된(pressurized) 유체를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가압된 유체는 가압되고 냉각된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가압된 유체는 70K 내지 150K의 범위의 온도로 냉각된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 병진이동 메커니즘 및 상기 자기 드라이브 메커니즘은 상기 척을 동시에 회전시키고 병진이동시키도록 구성된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 유체 공급 시스템은 가압된 기체를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 유체 공급 시스템은 가압된 액체를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 유체 공급 시스템은 가압되고 냉각된 기체, 및 가압되고 냉각된 액체를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 척에 고정된 상기 마이크로전자 기판과 상기 회전가능한 척 각각은 풋프린트를 가지며,
    상기 마이크로전자 기판의 풋프린트와 상기 척의 풋프린트는 실질적으로 동일한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로전자 기판과 상기 회전가능한 척 각각은 풋프린트를 가지며,
    상기 척의 풋프린트는 상기 마이크로전자 기판의 풋프린트보다 면적이 0% 내지 15% 더 큰 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    제1 척 컴포넌트 내에 통합되어 있고, 상기 제2 척 부분 상에 홀딩된 상기 기판을 가열하는데 효과적인 방식으로 상기 제2 척 부분에 열적으로 결합된 히터
    를 더 포함하며,
    상기 제2 척 부분은 상기 히터와는 독립적으로 부상하고 회전하는 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  18. 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치에 있어서,
    a) 처리 동안 마이크로전자 기판이 위치되는 공정 챔버;
    b) 진공 인클로저 내에 배치된 회전가능한 척 - 상기 회전가능한 척은 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 마이크로전자 기판을 홀딩하도록 구성되고, 상기 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 상기 제2 척 부분은 상기 제1 척 부분과는 독립적으로 부상하고 회전하며, 상기 제2 척 부분은 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 마이크로전자 기판을 홀딩함 -; 및
    c) 상기 척 내에 통합되고, 상기 제1 척 부분에 대해 상기 제2 척 부분을 부상시키고 회전시킬 수 있는 자기 드라이브
    를 포함하고,
    부상 및 회전 드라이브는, 상기 제1 척 부분 내에 통합된 적어도 하나의 자기 고정자, 및 상기 적어도 하나의 자기 고정자에 의해 자기 부상되고 회전가능하게 드라이브되는, 상기 제2 척 부분 내에 통합된 적어도 하나의 회전자를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자기 고정자의 적어도 일부분은, 상기 공정 챔버가 대기압 미만(sub-atmospheric pressure) 환경을 제공하도록 구성될 때, 상기 자기 고정자로부터 상기 공정 챔버 내로의 아웃개싱(outgassing)을 감소시키는데 효과적인 보호층으로 코팅된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 보호층은, 다음의 물질들, 즉, 적어도 하나의 폴리카보네이트, 적어도 하나의 플루오로폴리머, 적어도 하나의 폴리이미드, 적어도 하나의 폴리스티렌, PEEK, 적어도 하나의 에폭시, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 플루오로폴리머는 적어도 하나의 플루오로-엘라스토머를 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플루오로-엘라스토머는, FKM 플루오로-엘라스토머, FPM 플루오로-엘라스토머, FEPM 플루오로-엘라스토머, FFKM 플루오로-엘라스토머, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플루오로폴리머는, PTFE, PFA, PVDF, PCTFE, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 제2 척 부분의 윗면은 회전가능한 플레이트(plate)의 일부분을 구성하고,
    상기 제2 척 부분은, 상기 회전자의 회전이 상기 회전가능한 플레이트에 부여되도록 상기 회전자를 상기 회전가능한 플레이트에 연결하는 적어도 하나의 어댑터 부재를 더 포함하며,
    상기 회전자는, 상기 회전자와 상기 회전가능한 플레이트 사이에 갭을 제공하는 방식으로 상기 회전가능한 플레이트에 연결된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 갭 내에 적어도 부분적으로 위치되고, 상기 회전자 및 상기 회전가능한 플레이트로부터 이격된 히터
    를 더 포함하고,
    상기 히터는 상기 제2 척 부분에 고정된 상기 마이크로전자 기판에 열을 제공하며,
    상기 히터는, 상기 회전자와 상기 제2 척 부분이 상기 히터와는 독립적으로 부상하고 회전하도록, 상기 제1 척 부분에 결합된 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  26. 마이크로전자 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    a) 공정 챔버를 포함하는 장치를 제공하는 단계;
    b) 마이크로전자 기판을 척 상에 홀딩하는 단계 - 상기 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 상기 척 내에 자기 드라이브가 통합되고, 상기 자기 드라이브는 상기 제1 척 부분에 대해 상기 제2 척 부분을 부상시키고 회전시킬 수 있고, 부상 및 회전 드라이브는, 상기 제1 척 부분 내에 통합된 적어도 하나의 자기 고정자, 및 상기 적어도 하나의 고정자에 의해 자기 부상되고 회전가능하게 드라이브되는, 상기 제2 척 부분 내에 통합된 적어도 하나의 회전자를 포함하며, 상기 제2 척 부분은 상기 마이크로전자 기판을 홀딩함 -;
    c) 상기 기판이 홀딩되어 있는 상기 제2 척 부분을 기판 처리 동안 부상시키고 회전시키게 하는 단계
    를 포함하는 마이크로전자 기판을 처리하는 방법.
  27. 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치에 있어서,
    a) 마이크로전자 기판이 처리를 받는 공정 챔버를 제공하도록 구성된 하우징 - 상기 공정 챔버는 상기 처리의 적어도 일부 동안 대기압 미만 환경을 제공하도록 구성됨 -;
    b) 가압된 처리 유체를 포함하는 유체 공급부;
    c) 상기 공정 챔버 내에 배치된 병진이동가능하고 회전가능한 척 - 상기 병진이동가능하고 회전가능한 척은 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 마이크로전자 기판을 홀딩하도록 구성되고, 상기 척은 제1 척 부분 및 제2 척 부분을 포함하고, 상기 제2 척 부분은 상기 제1 척 부분과는 독립적으로 부상하고 회전하며, 상기 제2 척 부분은 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 마이크로전자 기판을 홀딩함 -;
    d) 상기 유체 공급부에 결합되고, 상기 공정 챔버 내에 배치되며, 상기 처리의 적어도 일부 동안 상기 척 상에 홀딩된 상기 마이크로전자 기판 상으로 처리물을 디스펜싱하기 위해 상기 처리 유체를 사용하도록 구성된 노즐;
    e) 상기 척과 상기 노즐 간에 상대적 병진이동을 야기시키기 위해 상기 공정 챔버 내의 경로를 따라 상기 척을 병진이동시키는데 효과적인 방식으로 상기 제1 척 부분에 결합된 병진이동 메커니즘; 및
    g) 상기 제1 척 부분에 대한 상기 제2 척 부분의 자기 부상 및 회전을 야기시키는데 효과적인 방식으로 상기 병진이동가능하고 회전가능한 척 내에 통합된 자기 드라이브 메커니즘
    을 포함하는 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 자기 드라이브 메커니즘은, 상기 제1 척 부분에 결합된 고정자 시스템, 및 상기 제2 척 부분에 결합된 회전자 시스템을 포함한 것인 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.
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