KR20220116963A - 웨이퍼 세정 장치, 웨이퍼의 세정 방법 및 반도체의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220116963A
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엄태민
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Abstract

웨이퍼 세정 장치, 웨이퍼의 세정 방법 및 반도체의 제조 방법이 제공된다. 반도체 장치의 제조 방법은, 회전 가능한 척 상에 웨이퍼를 배치하고, 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하여 웨이퍼를 가열하고, 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하여 웨이퍼를 세정하는 것을 포함하되, 레이저는 비구면 렌즈 어레이를 포함하는 광학계를 투과하고, 레이저는 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 투광 윈도우와, 투광 윈도우의 제1 영역을 덮는 제1 코팅층과, 투광 윈도우의 제2 영역을 덮는 제2 코팅층을 포함하는 보정 윈도우를 투과하고, 제1 코팅층 및 제2 코팅층은 서로 다른 광투과율을 갖는다.

Description

웨이퍼 세정 장치, 웨이퍼의 세정 방법 및 반도체의 제조 방법{WAFER CLEANING APPARATUS, METHOD FOR CLEANING WAFER AND METHOD FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 레이저를 이용하는 웨이퍼 세정 장치, 웨이퍼의 세정 방법 및 반도체의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 필수적인 습식 세정(wet cleaning) 공정은 웨이퍼 상의 하드 마스크 등을 고온의 약액을 이용하여 세정하는 공정이다. 이러한 습식 세정 공정은 배치(batch) 장비에 의해 수행될 수 있다. 배치 장비란, 복수의 웨이퍼들을 한 세트로 하여 동시에 약액에 침전시킴으로써 한 세트의 웨이퍼들을 습식 세정하는 세정 장비를 지칭한다.
다만, 이러한 배치 장비는 웨이퍼 상에 흐름성 결함(flow defect), 건조 불량 및 산포 균일성의 저하 등의 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 매엽 장비로의 전환이 요구되고 있다. 매엽 장비란, 각각의 웨이퍼들을 하나씩 습식 세정 공정에 적용하는 장비를 지칭한다.
한편, 매엽 장비 상에 배치되는 웨이퍼를 가열하기 위해, 웨이퍼에 레이저를 조사하는 레이저 모듈이 이용될 수 있다. 그러나, 기류의 영향 및 웨이퍼의 반사율 등으로 인해, 웨이퍼 전면에 균일한 온도를 구현하기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 전면에 대한 온도 산포가 개선되어 성능이 향상된 웨이퍼 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 웨이퍼 전면에 대한 온도 산포가 개선되어 성능이 향상된 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 웨이퍼의 세정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 웨이퍼 전면에 대한 온도 산포가 개선되어 성능이 향상된 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 회전 가능한 척 상에 웨이퍼를 배치하고, 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하여 웨이퍼를 가열하고, 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하여 웨이퍼를 세정하는 것을 포함하되, 레이저는 비구면 렌즈 어레이를 포함하는 광학계를 투과하고, 레이저는 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 투광 윈도우와, 투광 윈도우의 제1 영역을 덮는 제1 코팅층과, 투광 윈도우의 제2 영역을 덮는 제2 코팅층을 포함하는 보정 윈도우를 투과하고, 제1 코팅층 및 제2 코팅층은 서로 다른 광투과율을 갖는다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는, 웨이퍼가 배치되는 척, 웨이퍼에 레이저를 조사하는 레이저 모듈, 및 웨이퍼와 레이저 모듈 사이에, 레이저가 투과되는 보정 윈도우를 포함하되, 보정 윈도우는, 레이저 모듈과 대향되는 하면을 포함하는 투광 윈도우와, 투광 윈도우의 하면 상에 제1 광투과율을 갖는 제1 코팅층과, 투광 윈도우의 하면 상에 제1 광투과율보다 큰 제2 광투과율을 갖는 제2 코팅층을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는, 웨이퍼가 배치되며, 회전 가능한 척, 척 상에, 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급부, 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하는 레이저 모듈, 레이저 모듈과 웨이퍼 사이에, 레이저가 투과되는 비구면 렌즈 어레이를 포함하는 광학계, 및 광학계와 웨이퍼 사이에, 레이저가 투과되는 보정 윈도우를 포함하되, 보정 윈도우는, 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 투광 윈도우와, 투광 윈도우의 제1 영역을 덮는 제1 코팅층과, 투광 윈도우의 제2 영역을 덮는 제2 코팅층을 포함하고, 제1 코팅층 및 제2 코팅층은 서로 다른 광투과율을 갖는다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼의 회전을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1의 제1 로터부 및 제2 로터부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 1의 광학계를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 5는 도 1의 보정 윈도우를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 1의 보정 윈도우를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 5의 제1 코팅층을 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 8은 도 5의 제2 코팅층을 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 9는 웨이퍼의 위치에 따른 레이저의 세기 및 온도를 나타내는 예시적인 그래프이다.
도 10 내지 도 12는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 다양한 평면도들이다.
도 13은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 평면도이다.
도 15는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 단면도이다.
도 16 내지 도 18은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 다양한 단면도들이다.
도 19는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 웨이퍼의 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 2는 도 1의 웨이퍼의 회전을 설명하기 위한 평면도이다. 도 3은 도 1의 제1 로터부 및 제2 로터부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 4는 도 1의 광학계를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다. 도 5는 도 1의 보정 윈도우를 설명하기 위한 단면도이다. 도 6은 도 1의 보정 윈도우를 설명하기 위한 평면도이다. 도 7은 도 5의 제1 코팅층을 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 도 8은 도 5의 제2 코팅층을 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는 하우징(100), 레이저 모듈(110), 광학계(120), 반사판(130), 보정 윈도우(140), 투명 윈도우(150), 척(160), 보울(180), 드레인 가이드부(190) 및 약액 공급부(200)를 포함한다.
척(160) 상에는 웨이퍼(W)가 배치될 수 있다. 척(160)은 배치된 웨이퍼(W)를 고정할 수 있다. 척(160)은 회전 가능할 수 있다. 척(160)이 회전함에 따라, 척(160)에 고정된 웨이퍼(W) 또한 회전할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼, 웨이퍼(W)는 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전할 수 있다. 웨이퍼(W)는 중심 영역(Wc) 및 가장자리 영역(We)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 웨이퍼(W)는 노광부(Wb) 및 비노광부(Wa)를 포함할 수 있다. 노광부(Wb)는 웨이퍼(W)에 대한 노광 공정에서 광이 조사된 영역일 수 있고, 비노광부(Wa)는 상기 노광 공정에서 광이 조사되지 않은 영역일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W) 상에 노광 마스크(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 노광 마스크의 상부로부터 광을 조사하면, 상기 노광 마스크의 투과부를 통과한 광은 웨이퍼(W)의 일부에 조사되어 노광부(Wb)를 형성할 수 있다. 상기 노광 마스크의 차폐부에 의해 광이 조사되지 않은 웨이퍼(W)의 다른 일부는 비노광부(Wa)를 형성할 수 있다. 노광부(Wb) 및 비노광부(Wa)를 포함하는 웨이퍼(W)는 포토레지스트(photoresist)막을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 척(160)은 그립부(161) 및 측벽부(163)를 포함할 수 있다. 그립부(161)는 웨이퍼(W)의 측면과 접촉함으로써 웨이퍼(W)를 고정할 수 있다. 또한, 그립부(161)는 단열재를 포함할 수 있다. 웨이퍼(W)가 레이저 모듈(110)에 의해 가열될 때, 그립부(161)는 열의 전달을 차단하여 다른 구성 요소들(예컨대, 척(160)의 측벽부(163))의 열 손상을 방지할 수 있다. 측벽부(163)는 후술되는 하우징(100)의 측면을 둘러쌀 수 있다.
몇몇 실시예에서, 회전하는 척(160)은 고정부(170) 및 베어링(172)에 의해 지지될 수 있다. 고정부(170)는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치가 배치되는 지면 상에 척(160)을 고정할 수 있다. 고정부(170)는 회전하지 않을 수 있다. 베어링(172)은 고정부(170)와 척(160) 사이에 개재되어 척(160)의 회전을 허용할 수 있다. 이에 따라, 척(160)은 회전하지 않는 고정부(170)에 의해 지지됨에도 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 베어링(172)은 고정부(170)와 측벽부(163) 사이에 개재되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 척(160)의 회전을 허용한다면 베어링(172)의 위치는 자유로울 수 있음은 물론이다.
몇몇 실시예에서, 척(160)은 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(175)에 의해 회전 가능할 수 있다. 제1 로터부(165)는 척(160)에 고정될 수 있다. 제2 로터부(175)는 자기 부상 방식으로 제1 로터부(165)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(175)는 각각 자성체를 포함할 수 있고, 자기력을 이용하여 회전력을 발생시킬 수 있다. 제1 로터부(165)가 회전함에 따라, 척(160) 및 웨이퍼(W)는 전체적으로 회전할 수 있다. 제1 로터부(165)는 척(160)의 측벽부(163) 내에 고정되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 척(160)을 회전시키도록 구성된다면 제1 로터부(165)의 위치는 자유로울 수 있음은 물론이다.
예시적으로, 도 3에 도시된 것처럼, 제1 로터부(165)는 제1 자극 영역(165a) 및 제2 자극 영역(165b)을 포함할 수 있고, 제2 로터부(175)는 제3 자극 영역(175a) 및 제4 자극 영역(175b)을 포함할 수 있다. 제1 자극 영역(165a)과 제2 자극 영역(165b)은 제1 로터부(165)에서 교대로 배치될 수 있고, 제3 자극 영역(175a)과 제4 자극 영역(175b)은 제2 로터부(175)에서 교대로 배치될 수 있다. 제1 자극 영역(165a)과 제2 자극 영역(165b)은 서로 다른 자극을 가질 수 있고, 제3 자극 영역(175a)과 제4 자극 영역(175b)은 서로 다른 자극을 가질 수 있다. 또한, 제1 자극 영역(165a)과 제3 자극 영역(175a)은 동일한 자극을 가질 수 있고, 제2 자극 영역(165b)과 제4 자극 영역(175b)은 동일한 자극을 가질 수 있다. 일례로, 제1 자극 영역(165a) 및 제3 자극 영역(175a)은 N극일 수 있고, 제2 자극 영역(165b) 및 제4 자극 영역(175b)은 S극일 수 있다. 제1 내지 제4 자극 영역(165a, 165b, 175a, 175b)은 각각 전자석으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 내지 제4 자극 영역(165a, 165b, 175a, 175b)이 엇갈리게 배치됨에 따라, 제1 로터부(165)는 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전할 수 있다. 구체적으로, 제1 내지 제4 자극 영역(165a, 165b, 175a, 175b)이 엇갈리게 배치됨에 따라, 제1 자극 영역(165a)과 제3 자극 영역(175a) 사이에 척력이 작용할 수 있고, 제1 자극 영역(165a)과 제4 자극 영역(175b) 사이에 인력이 작용할 수 있다. 마찬가지로, 제2 자극 영역(165b)과 제3 자극 영역(175a) 사이에 인력이 작용할 수 있고, 제2 자극 영역(165b)과 제4 자극 영역(175b) 사이에 척력이 작용할 수 있다. 이를 통해, 제1 로터부(165)는 제1 자극 영역(165a)과 제3 자극 영역(175a)이 마주보는 방향(또는, 제2 자극 영역(165b)과 제4 자극 영역(175b)이 마주는 방향)으로 회전할 수 있다. 이어서, 제1 로터부(165)의 자극(또는, 제2 로터부(175)의 자극)이 반전될 수 있다. 이에 따라, 제1 로터부(165)의 회전은 가속화되어 계속적으로 회전 가능할 수 있다.
척(160)은 소정의 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 예시적으로, 척(160)의 회전 속도는 약 100 rpm 내지 약 300 rpm일 수 있다. 척(160)의 회전 속도가 충분히 크지 않은 경우에, 웨이퍼(W)에 제공되는 약액(210)이 균일하게 도포되지 않을 수 있다. 척(160)의 회전 속도가 과도하게 큰 경우에, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We)이 상대적으로 냉각되어 온도 제어가 용이하지 않을 수 있다.
하우징(100)은 웨이퍼(W) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)의 상면은 웨이퍼(W)의 하면과 대향될 수 있다. 하우징(100)은 후술되는 레이저 모듈(110), 광학계(120), 반사판(130), 보정 윈도우(140) 및 투명 윈도우(150)를 고정하고 지지할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하우징(100)은 척(160) 및 웨이퍼(W)로부터 이격될 수 있다. 이를 통해, 척(160) 및 웨이퍼(W)가 전체적으로 회전하는 동안에도, 하우징(100)은 회전하지 않을 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 하우징(100)은 척(160)과 함께 회전하거나 이와 별도로 회전할 수도 있음은 물론이다.
레이저 모듈(110)은 웨이퍼(W)의 하면에 레이저(L)를 조사할 수 있다. 예를 들어, 레이저 모듈(110)은 하우징(100) 내에 배치될 수 있다. 레이저 모듈(110)로부터 조사된 레이저(L)는 후술되는 보정 윈도우(140) 및 투명 윈도우(150)를 투과하여 웨이퍼(W)에 도달할 수 있다. 웨이퍼(W)에 도달한 레이저(L)는 웨이퍼(W)를 가열하는데 이용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 레이저 모듈(110)은 레이저 공급부(111)로부터 레이저(L)를 제공받을 수 있다. 레이저 공급부(111)는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 외부로 연결되어 레이저(L)가 공급되는 경로를 형성할 수 있다. 레이저 공급부(111)는 예를 들어, 광섬유를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
레이저 공급부(111)로부터 제공되는 레이저(L)의 파장은 예를 들어, 약 100 nm 내지 약 2000 nm일 수 있다. 바람직하게는, 레이저 공급부(111)로부터 제공되는 레이저(L)의 파장은 약 400 nm 내지 약 1,600 nm일 수 있다. 레이저 공급부(111)로부터 제공되는 레이저(L)는 단수의 파장을 가질 수도 있고, 복수의 파장을 가질 수도 있다.
레이저 공급부(111)로부터 제공되는 레이저(L)는 연속 웨이브(Continuous Wave; CW) 타입일 수도 있고, 펄스(pulse) 타입일 수도 있다. 연속 웨이브 타입의 레이저란, 온/오프(on/off) 없이 연속적으로 조사되는 레이저를 위미한다. 펄스 타입의 레이저란, 주기적으로 온/오프되어 불연속적으로 조사되는 레이저를 의미한다. 상기 펄스 타입의 레이저의 주파수는 예를 들어, 약 10 MHz 내지 약 1,000 MHz일 수 있다.
레이저 모듈(110)로부터 조사된 레이저(L)는 광학계(120)를 투과할 수 있다. 광학계(120)는 레이저 모듈(110)로부터 공급되는 레이저의 프로파일을 가공하여 웨이퍼(W)에 전달할 수 있다. 광학계(120)에 의해 가공된 레이저(L)는 웨이퍼(W)를 전체적으로 가열할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 광학계(120)는 비구면 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 예시적으로, 도 4에 도시된 것처럼, 광학계(120)는 제1 내지 제3 비구면 렌즈(122, 124, 126)를 포함할 수 있다. 광학계(120)는 3개의 비구면 렌즈들(122, 124, 126)을 포함하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 비구면 렌즈들의 개수는 다양할 수 있음은 물론이다. 또한, 비구면 렌즈들(122, 124, 126) 사이에 구면 렌즈가 개재될 수도 있음은 물론이다.
제1 내지 제3 비구면 렌즈(122, 124, 126)는 레이저(L)의 굴절을 통해 레이저(L)의 프로파일을 가공할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 비구면 렌즈(122, 124, 126)는 플랫 톱(flat-top) 형태의 레이저(L)를 웨이퍼(W)에 제공할 수 있다.
요구되는 레이저(L)의 프로파일을 제공하기 위해, 제1 내지 제3 비구면 렌즈(122, 124, 126) 사이의 간격이 조절될 수도 있다. 예를 들어, 제1 비구면 렌즈(122)와 제2 비구면 렌즈(124) 사이의 제1 간격(g1), 제2 비구면 렌즈(124)와 제3 비구면 렌즈(126) 사이의 제2 간격(g2) 또는 제3 비구면 렌즈(126)와 웨이퍼(W) 사이의 제3 간격(g3)이 조절될 수 있다. 제1 내지 제3 간격(g1, g2, g3)은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 제조 시에 결정되어 고정될 수도 있고, 웨이퍼(W)의 크기 및 종류 등에 따라서 조절 가능할 수도 있다.
반사판(130)은 하우징(100) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 반사판(130)은 레이저 모듈(110) 및/또는 광학계(120)의 주변에 배치될 수 있다. 반사판(130)은 레이저 모듈(110)로부터 조사되어 웨이퍼(W)의 하면으로부터 반사된 레이저(L)를 재반사할 수 있다. 또한, 반사판(130)은 레이저(L)가 다른 구성 요소들(예컨대, 척(160)의 측벽부(163))에 도달하는 것을 차단할 수 있다. 예시적으로, 반사판(130)은 그 내면이 웨이퍼(W)의 하면과 대향되는 반구형일 수 있다. 이를 통해, 반사판(130)은 레이저(L)의 효율성을 향상시킬 수 있다.
반구형의 반사판(130)은 할로우 영역(100H)을 정의할 수 있다. 레이저 모듈(110)로부터 조사된 레이저(L)는 할로우 영역(100H)을 통해 진행되어 웨이퍼(W)에 도달할 수 있다.
투명 윈도우(150)는 웨이퍼(W)의 하면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 투명 윈도우(150)는 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다. 레이저 모듈(110)로부터 조사된 레이저(L)는 투명 윈도우(150)를 투과할 수 있다. 즉, 투명 윈도우(150)는 레이저(L)가 투과될 수 있는 투명한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 투명 윈도우(150)는 쿼츠(Quartz) 재질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
투명 윈도우(150)는 웨이퍼(W)와 인접하게 배치될 수 있다. 이를 통해, 투명 윈도우(150)를 투과하는 레이저(L)가 웨이퍼(W) 외의 영역에 유출되는 것이 최소화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 투명 윈도우(150)는 웨이퍼(W)와 접촉하지 않을 수 있다. 이를 통해, 척(160) 및 웨이퍼(W)가 전체적으로 회전하는 동안에도, 투명 윈도우(150)는 회전하지 않을 수 있다.
웨이퍼(W)의 하면을 전체적으로 가열하기 위해, 투명 윈도우(150)의 크기는 웨이퍼(W)에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 투명 윈도우(150)는 레이저(L)에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We)까지 노출되도록 형성될 수 있다.
보정 윈도우(140)는 하우징(100) 내에 배치될 수 있다. 보정 윈도우(140)는 레이저 모듈(110)과 웨이퍼(W) 사이에 개재될 수 있다. 예시적으로, 보정 윈도우(140)는 반사판(130)과 투명 윈도우(150) 사이에 개재될 수 있다. 보정 윈도우(140)는 레이저 모듈(110)로부터 조사된 레이저(L)에 대한 투과율을 영역 별로 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 보정 윈도우(140)는 서로 다른 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 영역(I)은 평면적 관점에서 제2 영역(II)을 둘러쌀 수 있다. 이 때, 제1 영역(I)의 제1 광투과율은 제2 영역(II)의 제2 광투과율과 다를 수 있다. 일례로, 제1 영역(I)의 상기 제1 광투과율은 제2 영역(II)의 상기 제2 광투과율보다 작을 수 있다. 다른 예로, 제1 영역(I)의 상기 제1 광투과율은 제2 영역(II)의 상기 제2 광투과율보다 클 수 있다. 여기서, 광투과율이란, 레이저(L)가 보정 윈도우(140)를 투과하는 비율을 의미한다. 또한, 설명의 편의를 위해, 이하에서 상기 제1 광투과율은 상기 제2 광투과율보다 작은 것을 중심으로 설명한다.
이를 통해, 보정 윈도우(140)는 보정된 레이저(L)를 웨이퍼(W)에 제공할 수 있다. 예시적으로, 제1 영역(I)의 상기 제1 광투과율은 제2 영역(II)의 상기 제2 광투과율보다 작을 수 있다. 이러한 경우에, 제1 영역(I)을 투과하여 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We)에 도달하는 레이저(L)의 광량은 제2 영역(II)을 투과하여 웨이퍼(W)의 중심 영역(Wc)에 도달하는 레이저(L)의 광량보다 작을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 고리형(또는 도넛형)의 제1 영역(I)은 원형의 제2 영역(II)과 중심을 공유하는 형태일 수 있다. 그러나, 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)의 모양, 크기, 개수 등은 예시적인 것일 뿐이며, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 고리형(또는 도넛형)의 제1 코팅층(144)은 원형의 제2 코팅층(146)을 둘러쌀 수 있다. 예시적으로, 도 6에 도시된 것처럼, 제2 코팅층(146)의 직경(DM2)은 약 200 mm 내지 약 350 mm일 수 있고, 제1 코팅층(144)의 직경(DM1)은 제2 코팅층(146)의 직경(DM2)보다 클 수 있다. 바람직하게는, 제2 코팅층(146)의 직경(DM2)은 약 250 mm 내지 약 330 mm일 수 있고, 제1 코팅층(144)의 직경(DM1)은 약 400 mm 이하일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 보정 윈도우(140)는 경통(148) 및 윈도우 구조체(141)를 포함할 수 있다. 경통(148)은 윈도우 구조체(141)를 고정하고 지지할 수 있다. 예를 들어, 경통(148)은 윈도우 구조체(141)의 측면을 둘러쌀 수 있다. 경통(148)은 예시적으로, 원통형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 경통(148)은 예를 들어, 알루미늄(Al) 및 스테인리스 강(steel use stainless; SUS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 윈도우 구조체(141)는 경통(148) 내에 배치될 수 있다. 예시적으로, 윈도우 구조체(141)는 원판형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
윈도우 구조체(141)의 두께(TH11)는 필요에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 윈도우 구조체(141)의 두께(TH11)는 약 1 mm 내지 약 100 mm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 윈도우 구조체(141)의 두께(TH11)는 약 5 mm 내지 약 50 mm일 수 있다.
웨이퍼(W)의 하면을 전체적으로 가열하기 위해, 윈도우 구조체(141)의 크기는 웨이퍼(W)에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우 구조체(141)는 레이저(L)에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We)까지 노출되도록 형성될 수 있다. 일례로, 300 mm 웨이퍼(W)가 사용되는 경우에, 윈도우 구조체(141)의 직경(예컨대, 도 5의 DM1)은 약 250 mm 내지 약 400 mm일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 윈도우 구조체(141)는 투광 윈도우(142), 제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)을 포함할 수 있다.
투광 윈도우(142)는 서로 반대되는 하면(142S1) 및 상면(142S2)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 투광 윈도우(142)의 하면(142S1)은 레이저 모듈(110)과 대향되고, 투광 윈도우(142)의 상면(142S2)은 웨이퍼(W)와 대향되도록 배치될 수 있다. 투광 윈도우(142)는 예를 들어, 붕규산(borosilicate) 유리(예컨대, BK7) 및 용융 실리카(fused silica) 유리 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 투광 윈도우(142)를 덮을 수 있다. 제1 코팅층(144)은 제1 영역(I)의 투광 윈도우(142)를 덮을 수 있고, 제2 코팅층(146)은 제2 영역(II)의 투광 윈도우(142)를 덮을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 투광 윈도우(142)의 하면(142S1)을 따라 연장될 수 있다. 예시적으로, 제1 코팅층(144)은 제1 영역(I)의 투광 윈도우(142)의 하면(142S1)을 따라 연장될 수 있고, 제2 코팅층(146)은 제2 영역(II)의 투광 윈도우(142)의 하면(142S1)을 따라 연장될 수 있다.
제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 서로 다른 광투과율을 가질 수 있다. 예시적으로, 제1 코팅층(144)의 제1 광투과율은 제2 코팅층(146)의 제2 광투과율보다 작을 수 있다. 일례로, 상기 제1 광투과율은 약 50 % 내지 약 95 %이고, 상기 제2 광투과율은 약 95 % 내지 약 99.9 %일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 광투과율은 약 80 % 내지 약 95 %이고, 상기 제2 광투과율은 약 95 % 내지 약 99.9 %일 수 있다.
제1 코팅층(144)의 두께(TH21) 및 제2 코팅층(146)의 두께(TH22)는 요구되는 광투과율을 달성하기 위해 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층(144)의 두께(TH21) 및 제2 코팅층(146)의 두께(TH22)는 각각 약 100 nm 내지 약 10,000 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 제1 코팅층(144)의 두께(TH21) 및 제2 코팅층(146)의 두께(TH22)는 각각 약 500 nm 내지 약 5,000 nm일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 코팅층(144)의 두께(TH21) 및 제2 코팅층(146)의 두께(TH22)는 각각 약 900 nm 내지 약 1,000 nm일 수 있다.
제1 코팅층(144)의 두께(TH21) 및 제2 코팅층(146)의 두께(TH22)는 동일한 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 도시된 것과 달리, 제1 코팅층(144)의 두께(TH21)는 제2 코팅층(146)의 두께(TH22)보다 크거나 작을 수도 있음은 물론이다.
제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 각각 예를 들어, 산화물을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 각각 실리콘 산화물 및 하프늄 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 제1 코팅층(144)은 고반사 코팅(high-reflection coating; HR coating) 물질을 포함할 수 있다. 상기 고반사 코팅 물질은 프레넬(Fresnel) 반사의 보강 간섭을 이용하여 높은 반사율 및 낮은 투과율을 제공할 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼, 제1 코팅층(144)은 투광 윈도우(142) 상에 교대로 적층되는 제1 및 제2 서브 코팅층(1441, 1442)을 포함할 수 있다. 제1 서브 코팅층(1441)의 굴절률(n1)은 제2 서브 코팅층(1442)의 굴절률(n2)보다 낮을 수 있다. 일례로, 제1 서브 코팅층(1441)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 제2 서브 코팅층(1442)은 하프늄 산화물을 포함할 수 있다. 이를 통해, 예시적으로, 제2 서브 코팅층(1442)의 표면에서 발생되는 제1 반사광(RW11)은 제1 서브 코팅층(1441)의 표면에서 발생되는 제2 반사광(RW12)과 보강 간섭을 이룰 수 있다.
제1 및 제2 서브 코팅층(1441, 1442)의 각각의 두께는 상기 보강 간섭을 유도하기 위해 레이저(L)의 파장(λ)에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예시적으로, 제2 서브 코팅층(1442)의 두께는 1/4λ일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 코팅층(146)은 반사 방지 코팅(anti-reflection coating; AR coating) 물질을 포함할 수 있다. 상기 반사 방지 코팅 물질은 프레넬(Fresnel) 반사의 상쇄 간섭을 이용하여 낮은 반사율 및 높은 투과율을 제공할 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 것처럼, 제2 코팅층(146)은 투광 윈도우(142) 상에 차례로 적층되는 제3 내지 제6 서브 코팅층(1461~1464)을 포함할 수 있다. 제3 내지 제6 서브 코팅층(1461~1464)의 굴절률(n21~n24)은 투광 윈도우(142)로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 일례로, 제5 서브 코팅층(1463)은 하프늄 산화물을 포함할 수 있고, 제6 서브 코팅층(1464)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 이를 통해, 예시적으로, 제6 서브 코팅층(1464)의 표면에서 발생되는 제3 반사광(RW21)은 제5 서브 코팅층(1463)의 표면에서 발생되는 제4 반사광(RW22)과 상쇄 간섭을 이룰 수 있다.
제3 내지 제6 서브 코팅층(1461~1464)의 각각의 두께는 상기 상쇄 간섭을 유도하기 위해 레이저(L)의 파장(λ)에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예시적으로, 제6 서브 코팅층(1464)의 두께는 1/4λ일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 모두 반사 방지 코팅 물질을 포함할 수도 있다. 예시적으로, 제1 코팅층(144)은 제1 광투과율을 갖는 반사 방지 코팅 물질을 포함할 수 있고, 제2 코팅층(146)은 상기 제1 광투과율보다 큰 제2 광투과율을 갖는 반사 방지 코팅 물질을 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 8에서, 제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 투광 윈도우(142)의 하면(142S1) 상에 형성되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 도시된 것과 달리, 제1 코팅층(144) 및 제2 코팅층(146)은 투광 윈도우(142)의 상면(142S2) 상에 형성될 수도 있고, 투광 윈도우(142)의 하면(142S1) 및 상면(142S2) 상에 모두 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 1에서, 보정 윈도우(140)는 반사판(130) 및 투명 윈도우(150)와 접촉하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 도시된 것과 달리, 보정 윈도우(140)는 반사판(130)으로부터 이격되거나, 투명 윈도우(150)로부터 이격될 수도 있음은 물론이다.
몇몇 실시예에서, 보정 윈도우(140)는 반사판(130)을 덮을 수 있다. 이러한 경우에, 할로우 영역(100H)은 반사판(130) 및 보정 윈도우(140)에 의해 외부로부터 고립될 수 있다. 반사판(130) 및 보정 윈도우(140)는 후술되는 약액(210)으로부터 발생되는 퓸(fume)에 의해 레이저(L)가 진행하는 할로우 영역(100H)이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 할로우 영역(100H)은 진공으로 제공될 수 있다. 진공으로 제공되는 할로우 영역(100H)은 레이저(L)의 진행을 용이하게 할 수 있다.
약액 공급부(200)는 척(160) 상에 배치될 수 있다. 약액 공급부(200)는 웨이퍼(W)의 상면에 약액(210)을 공급할 수 있다. 약액(210)은 웨이퍼(W)를 세정하기 위한 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 약액(210)은 인산, 암모니아수 및 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 약액(210)은 웨이퍼(W)에 대한 현상 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)에 공급되는 약액(210)은 노광부(Wb) 및 비노광부(Wa) 중 하나를 제거할 수 있다.
일례로, 웨이퍼(W)에 대한 노광 공정에 의해, 약액(210)에 대한 노광부(Wb)의 용해도는 약액(210)에 대한 비노광부(Wa)의 용해도보다 증가할 수 있다. 이러한 경우에, 웨이퍼(W)에 공급되는 약액(210)은 노광부(Wb)를 제거할 수 있고, 비노광부(Wa)는 잔류하여 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 포지티브 톤 현상(PTD; positive tone development) 공정이 수행될 수 있다.
다른 예로, 웨이퍼(W)에 대한 노광 공정에 의해, 노광부(Wb)는 경화될 수 있다. 이러한 경우에, 웨이퍼(W)에 공급되는 약액(210)은 비노광부(Wa)를 제거할 수 있고, 경화된 노광부(Wb)는 잔류하여 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 네거티브 톤 현상(NTD; negative tone development) 공정이 수행될 수 있다.
약액 공급부(200)는 예시적으로, 노즐(nozzle)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 약액(210)은 웨이퍼(W)의 중심에 공급되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 약액(210)은 웨이퍼(W)의 가장자리로부터 공급될 수도 있음은 물론이다.
약액 공급부(200)는 소정의 유량으로 약액(210)을 제공할 수 있다. 예시적으로, 약액 공급부(200)는 약 0.1 L/min 내지 약 1 L/min의 유량으로 약액(210)을 제공할 수 있다. 약액(210)의 유량이 충분히 크지 않으면 세정 속도가 느릴 수 있고, 약액(210)의 유량이 과도하게 크면 레이저(L)로 인한 웨이퍼(W)의 가열이 느릴 수 있다.
척(160)에 의해 웨이퍼(W)가 회전함에 따라, 약액 공급부(200)로부터 제공된 약액(210)은 웨이퍼(W)의 상면을 따라 펼쳐질 수 있다. 이를 통해, 약액(210)은 웨이퍼(W)의 전면을 세정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(W)의 고정 및 약액(210)의 균일한 펼쳐짐을 위해, 웨이퍼(W)의 상면을 향하는 방향으로 제1 플로우(F)가 인가될 수 있다. 제1 플로우(F)에 의해, 약액(210)은 웨이퍼(W)의 중심 영역(Wc)으로부터 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We)으로 이동될 수 있다. 제1 플로우(F)는 예를 들어, 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
보울(180)은 척(160)의 외벽 상에 배치될 수 있다. 또한, 보울(180)은 척(160) 및 웨이퍼(W)보다 높게 배치될 수 있다. 보울(180)은 약액(210) 및/또는 약액(210)이 기화된 퓸(fume)이 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다.
드레인 가이드부(190)는 약액(210) 및/또는 퓸의 드레인 경로를 가이드할 수 있다. 예시적으로, 제1 플로우(F)에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We)으로 이동된 약액(210)은 척(160)의 측벽부(163)를 거쳐 드레인 가이드부(190)에 도달할 수 있다. 드레인 가이드부(190)에 도달한 약액(210)은 드레인 약액(210d)으로서 외부로 배출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 드레인 가이드부(190)는 보울(180)보다 낮게 배치될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 드레인 가이드부(190)는 웨이퍼(W)로부터 척(160) 및 하우징(100)보다 멀리 이격될 수 있다. 이를 통해, 드레인 약액(210d)으로부터 다른 구성 요소들(예컨대, 척(160))이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 드레인 가이드부(190)를 향해 제2 플로우(C1) 및 제3 플로우(C2)가 인가될 수 있다. 예시적으로, 도시된 것처럼, 제2 플로우(C1)는 척(160)의 측벽부(163)와 드레인 가이드부(190) 사이에 제공될 수 있고, 제3 플로우(C2)는 보울(180)과 드레인 가이드부(190) 사이에 제공될 수 있다. 제2 플로우(C1) 및 제3 플로우(C2)는 약액(210) 및/또는 퓸이 역류하는 것을 방지할 수 있고, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 냉각할 수 있다. 제2 플로우(C1) 및 제3 플로우(C2)는 각각 예를 들어, 질소(N2) 가스 등의 냉매를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 제2 플로우(C1)는 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(175)를 경유하여 드레인 가이드부(190)를 향할 수 있다. 이러한 제2 플로우(C1)는 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(175)를 냉각함으로써 자성체를 포함하는 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(175)가 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 예시적인 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 효과를 설명한다.
도 9는 웨이퍼의 위치에 따른 레이저의 세기 및 온도를 나타내는 예시적인 그래프이다. 참고적으로, 도 9의 가로축(x축)은 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리를 나타내고, 도 9의 세로축(y축)은 웨이퍼(W)에 도달하는 레이저(L)의 세기(또는 광량) 및 웨이퍼(W)의 온도를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 웨이퍼(W)에 도달하는 레이저(L)의 세기(또는 광량) 및 웨이퍼(W)의 온도는 웨이퍼(W)의 전면에서 균일하지 않을 수 있다. 예시적으로, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We; 예컨대, 100 mm 내지 150 mm)에서 레이저(L)의 세기 및 웨이퍼(W)의 온도는, 웨이퍼(W)의 중심 영역(Wc; 예컨대, -100 mm 내지 100 mm)에서 레이저(L)의 세기 및 웨이퍼(W)의 온도보다 클 수 있다. 이는, 레이저(L)의 특성, 웨이퍼(W)의 하면에서 발생되는 반사율 유의차, 웨이퍼(W)의 외곽에서 발생되는 기류의 영향성, 웨이퍼(W)의 상면 상에 형성되는 유막 두께 유의차 등 다양한 원인에 기인할 수 있다.
그러나, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는 보정 윈도우(140)를 구비함으로써 상술한 레이저(L)의 세기 산포 및 웨이퍼(W)의 온도 산포를 최소화할 수 있다. 예시적으로, 상술한 것처럼, 보정 윈도우(140)의 제1 영역(I)의 제1 광투과율은 보정 윈도우(140)의 제2 영역(II)의 제2 광투과율보다 작을 수 있다. 즉, 제1 영역(I)을 투과하여 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(We)에 도달하는 레이저(L)의 광량은 제2 영역(II)을 투과하여 웨이퍼(W)의 중심 영역(Wc)에 도달하는 레이저(L)의 광량보다 작을 수 있다. 이를 통해, 웨이퍼 전면에 대한 온도 산포가 개선되어 성능이 향상된 웨이퍼 세정 장치가 제공될 수 있다.
이하에서, 도 10 내지 도 18을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명한다.
도 10 내지 도 12는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 다양한 평면도들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 9를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에서, 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)은 필요에 따라 다양하게 형성된다.
예컨대, 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 것처럼, 제1 영역(I)을 제공하는 제1 코팅층(144) 및 제2 영역(II)을 제공하는 제2 코팅층(146)은 필요에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 이를 통해, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는, 다양한 레이저(L)의 세기 프로파일 및 다양한 웨이퍼(W)의 온도 프로파일에 따라 다양한 맞춤형(customized) 보정 윈도우(140)를 제공할 수 있다.
일례로, 도 10에 도시된 것처럼, 보정 윈도우(140)의 광투과율은 점진적으로 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(I)의 광투과율은 제2 영역(II)으로부터 멀어짐에 따라 점진적으로 감소할 수 있다. 또는, 예를 들어, 제1 영역(I)의 광투과율은 제2 영역(II)으로부터 멀어짐에 따라 점진적으로 증가할 수 있다. 제1 영역(I)의 광투과율이 점진적으로 변하는 것만이 설명되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 제2 영역(II)의 광투과율이 점진적으로 변할 수도 있고, 제1 영역(I)의 광투과율 및 제2 영역(II)의 광투과율이 모두 점진적으로 변할 수도 있음은 물론이다.
다른 예로, 도 11에 도시된 것처럼, 보정 윈도우(140)의 제1 영역(I) 및/또는 제2 영역(II)은 방사형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)은 각각 방사형으로 형성되며 교대로 배치될 수 있다. 보정 윈도우(140)는 4개의 제1 영역(I)들 및 4개의 제2 영역(II)들을 포함하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제1 영역(I)의 개수 및 제2 영역(II)의 개수는 다양할 수 있음은 물론이다. 또한, 도시된 것과 달리, 복수의 제1 영역(I)들 중 적어도 일부 및/또는 복수의 제2 영역(II)들 중 적어도 일부가 연속적으로 배치될 수도 있음은 물론이다.
또 다른 예로, 도 12에 도시된 것처럼, 보정 윈도우(140)는 서로 이격되는 복수의 제2 영역(II)들을 포함할 수 있다. 각각의 제2 영역(II)들의 모양, 크기, 개수 등은 예시적인 것일 뿐이며, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 영역(II)들 중 적어도 일부는 원형이 아닌 임의의 다른 형태를 가질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 보정 윈도우(140)는 필요에 따라 반사판(130) 상에서 회전하여 배치될 수도 있다. 이를 통해, 보정 윈도우(140)는 영역 별로 다양한 형태를 제공할 수 있다.
도 13은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 단면도이다. 도 14는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 평면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 12를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에서, 보정 윈도우(140)는 복수의 웨이퍼 구조체들(141a, 141b, 141c)을 포함한다.
일례로, 보정 윈도우(140)는 차례로 적층되는 제1 내지 제3 웨이퍼 구조체(141a, 141b, 141c)를 포함할 수 있다. 레이저 모듈`로부터 조사된 레이저`는 제1 내지 제3 웨이퍼 구조체(141a, 141b, 141c)를 차례로 투과할 수 있다. 보정 윈도우(140)는 3개의 웨이퍼 구조체들(141a, 141b, 141c)을 포함하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 웨이퍼 구조체들의 개수는 다양할 수 있음은 물론이다. 몇몇 실시예에서, 적층되는 웨이퍼 구조체들(141a, 141b, 141c)의 개수는 약 50개 이하일 수 있다. 바람직하게는, 적층되는 웨이퍼 구조체들(141a, 141b, 141c)의 개수는 약 30개 이하일 수 있다.
제1 내지 제3 웨이퍼 구조체(141a, 141b, 141c)의 각각의 두께는 서로 동일한 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 필요에 따라 제1 내지 제3 웨이퍼 구조체(141a, 141b, 141c)의 각각의 두께는 서로 다를 수도 있음은 물론이다.
제1 내지 제3 웨이퍼 구조체(141a, 141b, 141c)는 각각 투광 윈도우(142a, 142b, 142c), 제1 코팅층(144a, 144b, 144c) 및 제2 코팅층(146a, 146b, 146c)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 내지 제3 웨이퍼 구조체(141a, 141b, 141c)의 제1 코팅층(144a, 144b, 144c)은 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 도시된 것처럼, 보정 윈도우(140)는 서로 다른 제1 내지 제4 영역(I~IV)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 영역(I)은 제2 영역(II)을 둘러싸고, 제2 영역(II)은 제3 영역(III)을 둘러싸고, 제3 영역(III)은 제4 영역(IV)을 둘러쌀 수 있다. 이 때, 예시적으로, 제1 웨이퍼 구조체(141a)의 제1 코팅층(144a)은 제1 영역(I)의 투광 윈도우(142a)를 덮을 수 있고, 제2 웨이퍼 구조체(141b)의 제1 코팅층(144b)은 제1 및 제2 영역(I, II)의 투광 윈도우(142b)를 덮을 수 있고, 제3 웨이퍼 구조체(141c)의 제1 코팅층(144c)은 제1 내지 제3 영역(I~III)의 투광 윈도우(142c)를 덮을 수 있다.
이러한 경우에, 제1 내지 제4 영역(I~IV)은 서로 다른 광투과율을 가질 수 있다. 일례로, 제1 영역(I)의 제1 광투과율은 제2 영역(II)의 제2 광투과율보다 작을 수 있고, 제2 영역(II)의 제2 광투과율은 제3 영역(III)의 제3 광투과율보다 작을 수 있고, 제3 영역(III)의 제3 광투과율은 제4 영역(IV)의 제4 광투과율보다 작을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 고리형(또는 도넛형)의 제1 내지 제3 영역(I~III)은 원형의 제4 영역(IV)과 중심을 공유하는 형태일 수 있다. 그러나, 제1 내지 제4 영역(I~IV)의 모양, 크기, 개수 등은 예시적인 것일 뿐이며, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 보정 윈도우(140)의 영역들(예컨대, 제1 내지 제4 영역(I~IV))의 개수가 증가할수록, 웨이퍼 전면에 대한 온도 산포는 보다 세밀하게 개선될 수 있다.
도 15는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 보정 윈도우를 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 14를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 15를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에서, 복수의 웨이퍼 구조체들(141a, 141b, 141d) 중 적어도 일부는 복수의 제1 코팅층들(144a, 144b, 144d)을 포함한다.
일례로, 복수의 웨이퍼 구조체들(141a, 141b, 141d)은 제4 웨이퍼 구조체(141d)를 포함할 수 있다. 각각의 웨이퍼 구조체들(141a, 141b, 141d)은 투광 윈도우(142a, 142b, 142d), 제1 코팅층(144a, 144b, 144d) 및 제2 코팅층(146a, 146b, 146d)을 포함할 수 있다. 이 때, 제4 웨이퍼 구조체(141d)는 복수의 제1 코팅층(144d)들을 포함할 수 있다.
제4 웨이퍼 구조체(141d)는 2개의 제1 코팅층(144d)들을 포함하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 비구면 렌즈들의 개수는 다양할 수 있음은 물론이다. 또한, 필요에 따라, 제1 웨이퍼 구조체(141a)가 복수의 제1 코팅층(144a)들을 포함하거나, 제2 웨이퍼 구조체(141b)가 복수의 제1 코팅층(144b)들을 포함할 수도 있음은 물론이다.
도 16 내지 도 18은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 다양한 단면도들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 15를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 16을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는 투명 윈도우(150)를 포함하지 않는다.
예를 들어, 보정 윈도우(140)는 웨이퍼(W)와 인접하게 배치될 수 있다. 이를 통해, 보정 윈도우(140)를 투과하는 레이저(L)가 웨이퍼(W) 외의 영역에 유출되는 것이 최소화될 수 있다. 즉, 보정 윈도우(140)는 도 1의 투명 윈도우(150)를 대체할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 보정 윈도우(140)는 웨이퍼(W)와 접촉하지 않을 수 있다. 이를 통해, 척(160) 및 웨이퍼(W)가 전체적으로 회전하는 동안에도, 보정 윈도우(140)는 회전하지 않을 수 있다.
도 17을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에서, 투명 윈도우(150)는 반사판(130)과 보정 윈도우(140) 사이에 개재된다.
보정 윈도우(140)는 투명 윈도우(150)와 접촉하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 도시된 것과 달리, 보정 윈도우(140)는 투명 윈도우(150)로부터 이격될 수도 있음은 물론이다.
몇몇 실시예에서, 투명 윈도우(150)는 반사판(130)을 덮을 수 있다. 이러한 경우에, 할로우 영역(100H)은 반사판(130) 및 투명 윈도우(150)에 의해 외부로부터 고립될 수 있다. 반사판(130) 및 투명 윈도우(150)는 약액(210)으로부터 발생되는 퓸에 의해 레이저(L)가 진행하는 할로우 영역(100H)이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 할로우 영역(100H)은 진공으로 제공될 수 있다. 진공으로 제공되는 할로우 영역(100H)은 레이저(L)의 진행을 용이하게 할 수 있다.
도 18을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에서, 보정 윈도우(140)의 적어도 일부는 반사판(130) 내에 배치된다.
예를 들어, 보정 윈도우(140)는 할로우 영역(100H) 내에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 투명 윈도우(150)는 반사판(130)을 덮을 수 있다. 이러한 경우에, 보정 윈도우(140)가 배치되는 할로우 영역(100H)은 반사판(130) 및 투명 윈도우(150)에 의해 외부로부터 고립될 수 있다. 보정 윈도우(140)는 투명 윈도우(150)와 접촉하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 도시된 것과 달리, 보정 윈도우(140)는 투명 윈도우(150)로부터 이격될 수도 있음은 물론이다.
이하에서, 도 1 내지 도 19를 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼의 세정 방법을 설명한다.
도 19는 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 웨이퍼의 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 18을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 19를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 웨이퍼의 세정 방법은, 웨이퍼(W)의 온도 구배를 측정하고(S10), 측정된 온도 구배를 이용하여 보정 윈도우(140)를 제공하고(S20), 보정 윈도우(140)를 이용하여 웨이퍼(W)를 세정하는(S30) 것을 포함한다.
웨이퍼(W)의 온도 구배를 측정하는(S10) 것은, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에서, 레이저(L)에 의해 가열된 웨이퍼(W)의 하면의 온도를 측정함으로써 수행될 수 있다. 웨이퍼(W)의 하면의 온도를 측정하는 것은, 예를 들어, 고온계(pyrometer) 및/또는 CCD(charge-coupled device) 카메라를 이용하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이를 통해, 예시적으로 도 9와 같은 그래프가 제공될 수 있다.
보정 윈도우(140)를 제공하는(S20) 것은, 측정된 온도 구배에 따라 레이저(L)에 대한 보정 윈도우(140)의 투과율을 영역 별로 조절함으로써 수행될 수 있다. 예시적으로, 도 9와 같은 그래프가 제공되는 경우에, 제1 광투과율을 갖는 제1 영역(I) 및 상기 제1 광투과율보다 큰 제2 광투과율을 갖는 제2 영역(II)을 포함하는 보정 윈도우(140)가 제공될 수 있다.
웨이퍼(W)를 세정하는(S30) 것은, 도 1 내지 도 18을 이용하여 상술한 웨이퍼 세정 장치를 이용함으로써 수행될 수 있다. 이에 관하여는, 도 20에 관한 설명에서 보다 구체적으로 후술한다. 이를 통해, 성능이 향상된 웨이퍼의 세정 방법이 제공될 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 20을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 19를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 20를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 이용하는 반도체 장치의 제조 방법은, 척(160) 상에 웨이퍼(W)를 배치하고(S40), 레이저(L)를 조사하여 웨이퍼(W)를 가열하고(S42), 웨이퍼(W)에 약액(210)을 공급하는(S44) 것을 포함한다.
척(160) 상에 웨이퍼(W)를 배치하는(S40) 것은, 척(160)의 그립부(161)에 웨이퍼(W)를 고정함으로써 수행될 수 있다. 척(160)이 회전함에 따라, 척(160)에 고정된 웨이퍼(W) 또한 회전할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(W)는 노광 공정이 수행된 웨이퍼일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)는 노광부(Wb) 및 비노광부(Wa)를 포함할 수 있다. 웨이퍼(W)는 포토레지스트(photoresist)막을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
웨이퍼(W)를 가열하는(S42) 것은, 웨이퍼(W)의 하면에 레이저(L)를 조사함으로써 수행될 수 있다. 웨이퍼(W)의 하면에 레이저(L)를 조사하는 것은 레이저 모듈(110)을 이용할 수 있다. 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 것처럼, 레이저 모듈(110)로부터 조사된 레이저(L)는 광학계(120) 및 보정 윈도우(140)를 투과하여 웨이퍼(W)의 하면에 다다를 수 있다.
웨이퍼(W)에 약액(210)을 공급하는(S44) 것은, 약액 공급부(200)를 이용할 수 있다. 약액 공급부(200)로부터 공급된 약액(210)은 웨이퍼(W)의 상면에 제공될 수 있다. 이를 통해, 웨이퍼(W)가 세정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(W)를 세정하는 것은, 약액(210)의 표면 장력을 이용하는 퍼들(puddle) 방식에 의해 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 웨이퍼(W)에 공급되는 약액(210)은 노광부(Wb) 및 비노광부(Wa) 중 하나를 제거할 수 있다. 일례로, 웨이퍼(W)에 공급되는 약액(210)은 노광부(Wb)를 제거할 수 있고, 비노광부(Wa)는 잔류하여 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 다른 예로, 웨이퍼(W)에 공급되는 약액(210)은 비노광부(Wa)를 제거할 수 있고, 노광부(Wb)는 잔류하여 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이를 통해, 웨이퍼(W)에 대한 현상 공정이 수행됨으로써 소정의 패턴을 포함하는 반도체 장치가 제조될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 하우징 100H: 할로우 영역
110: 레이저 모듈 111: 레이저 공급부
120: 광학계 130: 반사판
140: 보정 윈도우 142: 투광 윈도우
144: 제1 코팅층 146: 제2 코팅층
148: 경통 150: 투명 윈도우
160: 척 161: 그립부
163: 측벽부 165: 제1 로터부
170: 고정부 172: 베어링
175: 제2 로터부 180: 보울
190: 드레인 가이드부 200: 약액 공급부
210: 약액 210d: 드레인 약액
W: 웨이퍼

Claims (10)

  1. 회전 가능한 척 상에 웨이퍼를 배치하고,
    상기 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼를 가열하고,
    상기 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하여 상기 웨이퍼를 세정하는 것을 포함하되,
    상기 레이저는 비구면 렌즈 어레이를 포함하는 광학계를 투과하고,
    상기 레이저는 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 투광 윈도우와, 상기 투광 윈도우의 상기 제1 영역을 덮는 제1 코팅층과, 상기 투광 윈도우의 상기 제2 영역을 덮는 제2 코팅층을 포함하는 보정 윈도우를 투과하고,
    상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 서로 다른 광투과율을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 노광부 및 비노광부를 포함하고,
    상기 노광부 및 상기 비노광부 중 하나는 상기 약액에 의해 제거되는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 세정하는 것은, 상기 약액의 표면 장력을 이용하는 퍼들(puddle) 방식에 의해 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보정 윈도우는, 상기 레이저가 차례로 투과되는 제1 윈도우 구조체 및 제2 윈도우 구조체를 포함하고,
    각각의 상기 제1 윈도우 구조체 및 상기 제2 윈도우 구조체는, 상기 투광 윈도우, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 윈도우 구조체의 상기 제1 코팅층의 면적은, 상기 제2 윈도우 구조체의 상기 제1 코팅층의 면적과 다른 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 웨이퍼가 배치되는 척;
    상기 척 상에, 상기 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급부;
    상기 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하는 레이저 모듈; 및
    상기 웨이퍼와 상기 레이저 모듈 사이에, 상기 레이저가 투과되는 보정 윈도우를 포함하되,
    상기 보정 윈도우는, 상기 레이저 모듈과 대향되는 하면을 포함하는 투광 윈도우와, 상기 투광 윈도우의 하면 상에 제1 광투과율을 갖는 제1 코팅층과, 상기 투광 윈도우의 하면 상에 상기 제1 광투과율보다 큰 제2 광투과율을 갖는 제2 코팅층을 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 코팅층은, 상기 투광 윈도우의 하면 상에 교대로 적층되는 제1 및 제2 서브 코팅층을 포함하고,
    상기 제1 서브 코팅층의 굴절률은 상기 제2 서브 코팅층의 굴절률보다 작은 웨이퍼 세정 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 코팅층은, 상기 투광 윈도우의 하면 상에 차례로 적층되는 제1 내지 제3 서브 코팅층을 포함하고,
    제1 내지 제3 서브 코팅층의 굴절률은 상기 투광 윈도우의 하면으로부터 멀어짐에 따라 감소하는 웨이퍼 세정 장치.
  9. 웨이퍼가 배치되며, 회전 가능한 척;
    상기 척 상에, 상기 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급부;
    상기 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하는 레이저 모듈;
    상기 레이저 모듈과 상기 웨이퍼 사이에, 상기 레이저가 투과되는 비구면 렌즈 어레이를 포함하는 광학계; 및
    상기 광학계와 상기 웨이퍼 사이에, 상기 레이저가 투과되는 보정 윈도우를 포함하되,
    상기 보정 윈도우는, 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 투광 윈도우와, 상기 투광 윈도우의 상기 제1 영역을 덮는 제1 코팅층과, 상기 투광 윈도우의 상기 제2 영역을 덮는 제2 코팅층을 포함하고,
    상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 서로 다른 광투과율을 갖는 웨이퍼 세정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 하면으로부터 반사되는 레이저를 재반사하는 반구형의 반사판을 더 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
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