KR20240016973A - 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템 및 사용 방법 - Google Patents
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Abstract
본원에 개시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템은, 적어도 하나의 웨이퍼를 지지하고 선택적으로 회전시키도록 구성된 회전 가능한 척과, 적어도 하나의 광분해 재료를 웨이퍼의 표면에 선택적으로 흘리도록 구성된 적어도 하나의 디스펜서 바디와, 광분해 재료가 적용된 웨이퍼의 적어도 일부에 광방사선을 제공하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 광방사원을 포함하며, 광방사선은 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 재료와 향상된 반응성을 갖는 광-유도 라디칼의 형성을 가져오도록 구성된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허출원은, 2021년 6월 3일에 "광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템 및 사용 방법(Light-Enhanced Ozone Wafer Processing System and Method of Use)"이라는 발명의 명칭으로 출원된 미국 가특허출원 제63/196,472호에 대한 우선권을 주장하며, 해당 미국 가특허출원의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
반도체 제조 프로세스 동안에, 포토레지스트 및 기타 재료의 다수의 층이 원하는 패턴으로 기판에 순차적으로 적용된다. 그 후, 코팅된 기판이 특정 파장의 광에 노출될 수 있고 이에 의해 기판에 패턴이 전사되게 된다. 이 단계들의 순서를 다수 회 반복하여 원하는 패턴화된 회로의 다층을 형성(build up)할 수 있다. 그리고나서, 웨이퍼에 형성된 원하는 패턴을 노출시키기 위해 웨이퍼로부터 포토레지스트가 제거되어야 한다.
현재, 포토레지스트 제거 프로세스는, 웨이퍼에 패턴이 형성된 후 황산 및 과산화수소(이하, SPM)를 사용하여 포토레지스트를 제거하는 것이 보통이다. 예를 들어, 도 1은 반도체 제조에서 활용되는 전형적인 포토레지스트 제거 프로세스의 일례를 보여준다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 종래 기술의 포토레지스트 제거 프로세스(1)는, 회전하는 웨이퍼 척에 피처리 웨이퍼를 로딩하는 단계 및 웨이퍼가 배치된 척을 회전시키는 단계를 포함한다(참조 번호 "3"). 그 후, SPM의 유동이 개시되고 이에 의해 웨이퍼의 포토레지스트-코팅된 표면을 코팅한다(참조 번호 "5"). 웨이퍼에 대한 포토레지스트의 반복적인 적용 및 추가 처리가 웨이퍼 표면의 원하는 패턴을 형성한다. 그 후 포토레지스트는, 예를 들어 산화 프로세스 및 중단적인(discontinued) SPM의 유동(참조 번호 "9")을 사용하여 웨이퍼 표면으로부터 제거될 수 있다(참조 번호 "7"). 그리고나서, 회전하는 웨이퍼에 대한 SPM의 반복적인 적용 및 초순수(UPW; ultrapure water)에 의한 반복적인 헹굼은 잔류 재료의 제거를 가져온다(참조 번호 "11"). 또한, 웨이퍼는, 처리된 웨이퍼가 웨이퍼 척으로부터 제거되기 전에(참조 번호 "15"), 건조되어지거나 또는 건조하도록 허용될 수 있다(참조 번호 "13").
현재의 SPM-기반 포토레지스트 프로세스는 어느 정도 유용한 것으로 입증되었지만, 다수의 단점이 확인되고 있다. 예를 들어, SPM-기반 프로세스는 저장, 가열 및 제한된 화학적 수명으로 인해 비용이 많이 들어간다. 또한, 점성이 높은 SPM은 웨이퍼의 표면으로부터 완전히 제거하기 곤란하며 대규모 헹굼이 필요할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 표면에 남아있는 흡습성 유황은 수분을 흡수하고 이에 의해 표면 상에 미세한 결함을 유발할 수 있다. 또한, 주입된 포토레지스트는 이온 충격(ion bombardment) 동안에 웨이퍼의 표면 상에 탈수소화된 경질 껍질(de-hydrogenated hard crust)을 형성하거나 그 형성을 도울 수 있다. 탈수소화된 경질 껍질을 효율적으로 제거하는 것이 과제였다.
전술한 점을 감안하여, 처리 동안에 웨이퍼 표면으로부터 포토레지스트를 효과적이고 또한 효율적으로 제거할 수 있는 대안적인 방법이 지속적으로 요망되어 왔다.
본원은 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다양한 실시형태를 개시한다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 개시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템은 웨이퍼 또는 다른 기판의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 신속하고 효율적으로 제거할 수 있도록 한다. 본 명세서에 기재된 시스템은 웨이퍼 처리 동안에 반도체 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하도록 구성될 수 있지만, 본 시스템은 웨이퍼 또는 유사한 기판으로부터 임의의 다양한 종류의 재료를 제거하는 데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템은, 선택된 파장 및 출력으로 광방사선을 조사할 때, 처리되는 웨이퍼의 표면 상에 고반응성 라디칼의 형성을 가져오는 적어도 하나의 광분해 재료를 활용한다. 생성된 라디칼은, 처리 중인 웨이퍼의 표면으로부터 포토 레지스트 또는 기타 재료 등의 재료를 신속하고 효율적으로 박리하거나 다르게는 선택적으로 제거하는 데 채용된다.
일 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템은, 적어도 하나의 웨이퍼를 지지하고 선택적으로 회전시키도록 구성된 회전 가능한 척을 구비한 처리 바디(processing body)를 포함한다. 적어도 하나의 광분해 재료의 적어도 하나의 공급원과 소통하는 적어도 하나의 처리 헤드가, 회전 가능한 척에 배치된 웨이퍼에 근접하여 배치될 수 있다. 처리 헤드는 광분해 재료를 웨이퍼의 표면에 선택적으로 흘리도록 구성될 수 있다. 그 후, 적어도 하나의 광방사원이 광분해 재료가 적용된 웨이퍼의 적어도 일부에 광방사선을 제공하도록 구성될 수 있다. 광방사선은, 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 재료와의 반응성이 향상된 광-유도(optically-induced) 라디칼의 형성을 가져하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 본원은, 적어도 하나의 웨이퍼를 지지하고 선택적으로 회전시키도록 구성된 회전 가능한 척을 갖는 처리 바디를 포함하는 광-증강 웨이퍼 처리 시스템을 개시한다. 적어도 하나의 처리 헤드가 회전 가능한 척에 의해 지지된 웨이퍼에 근접하여 배치될 수 있다. 처리 헤드는, 적어도 하나의 광분해 재료의 적어도 하나의 공급원과 소통하는 적어도 하나의 디스펜서 바디를 포함할 수 있다. 디스펜서 바디는 웨이퍼의 표면에 적어도 하나의 광분해 재료를 선택적으로 흘리도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 광방사원은 광분해 재료가 적용된 웨이퍼의 적어도 일부에 광방사선을 제공하도록 구성될 수 있다. 사용 중에, 광방사선은 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 재료와의 반응성이 증가된 광-유도 라디칼의 형성을 가져오도록 구성된다.
또 다른 실시형태에서, 본원은 광-증강 웨이퍼 처리 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 개시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템은, 적어도 하나의 웨이퍼를 지지하고 선택적으로 회전시키도록 구성된 회전 가능한 척을 포함한다. 적어도 하나의 디스펜서 바디가 적어도 하나의 광분해 재료를 웨이퍼의 표면에 선택적으로 흘리도록 구성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 광방사원이 광분해 재료가 적용된 웨이퍼의 적어도 일부에 광방사선을 제공하도록 구성될 수 있으며, 광방사선은 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 재료와 향상된 반응성을 갖는 광-유도 라디칼의 형성을 가져오도록 구성될 수 있다.
아래의 상세한 설명을 고려한다면, 본 명세서에 기재된 바와 같은 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다른 특징 및 이점이 더욱 명확해지게 된다.
도면은 예시적인 실시형태를 개시하며, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 모든 실시형태를 제시하기 위한 것이 아니다. 공간을 절약하거나 보다 효과적인 설명을 위해, 명백하거나 불필요한 세부 사항은 생략될 수 있다. 반대로, 일부 실시형태는 본 명세서에 기재된 특정 실시형태와 관련하여 개시된 모든 세부 사항 없이도 실시될 수 있다. 동일한 참조 번호가 서로 다른 도면에 나타나는 경우, 참조 번호는 동일하거나 유사한 구성요소 또는 단계를 가리킨다. 아래의 도면을 고려하면, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 새로운 양태가 더욱 명확해질 것이며, 도면 중에서:
도 1은, 웨이퍼 처리 동안에 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 포토레지스트를 제거하기 위해 반도체 제조에서 활용되는 예시적인 포토레지스트 제거 프로세스의 흐름도를 나타낸다;
도 2는, 웨이퍼 처리 동안에 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 포토레지스트를 제거하기 위해 광-증강 처리 시스템을 활용하는 포토레지스트 제거 프로세스의 일 실시형태의 흐름도를 나타내는 도면이다;
도 3은, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 일 실시형태를 도시한 개략도이다;
도 4는, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 일 실시형태의 사시도(elevated perspective view)이다;
도 5는, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 일 실시형태의 측단면도이다;
도 6은, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 또 다른 실시형태의 사시도이다;
도 7은, 디스펜서 바디를 회전 가능한 척에 배치된 웨이퍼로부터 후퇴시킨, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 실시형태의 측단면도이다;
도 8은, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 다른 실시형태의 측단면도이며, 디스펜서는 그 내부에 배치되는 적어도 하나의 광방사원을 포함한다;
도 9는, 디스펜서 바디를 회전 가능한 척에 배치된 웨이퍼로 연장시킨, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 실시형태의 측단면도이다;
도 10은, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 실시형태의 측단면도이며, 디스펜서 바디는 회전 가능한 척에 배치된 웨이퍼까지 연장된다;
도 11은, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다른 실시형태의 사시도이며, 웨이퍼 처리 시스템은 광방사 스캐닝 헤드를 포함한다;
도 12는, 도 11에 도시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 실시형태와 함께 사용하기 위한 디스펜서 바디의 일 실시형태의 사시도이다;
도 13은, 도 11에 도시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 실시형태와 함께 사용하기 위한 디스펜서 바디의 다른 실시형태의 사시도이며, 디스펜서 바디는 그 내부에 광방사원을 갖는다;
도 14는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템과 함께 사용하기 위한 도 12에 도시된 디스펜서 바디의 일 실시형태의 평면도이다;
도 15는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템과 함께 사용하기 위한 도 13에 도시된 디스펜서 바디의 일 실시형태의 평면도이며, 디스펜서 바디는 적어도 하나의 광방사원을 그 내부에 포함한다;
도 16은, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다른 실시형태의 측면도이다;
도 17은, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다른 실시형태의 사시도이다; 그리고
도 18은, 도 17에 도시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 실시형태의 단면도이다.
도 1은, 웨이퍼 처리 동안에 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 포토레지스트를 제거하기 위해 반도체 제조에서 활용되는 예시적인 포토레지스트 제거 프로세스의 흐름도를 나타낸다;
도 2는, 웨이퍼 처리 동안에 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 포토레지스트를 제거하기 위해 광-증강 처리 시스템을 활용하는 포토레지스트 제거 프로세스의 일 실시형태의 흐름도를 나타내는 도면이다;
도 3은, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 일 실시형태를 도시한 개략도이다;
도 4는, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 일 실시형태의 사시도(elevated perspective view)이다;
도 5는, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 일 실시형태의 측단면도이다;
도 6은, 처리 동안에 웨이퍼의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 선택적으로 제거하는데 사용되는 광-증강 처리 시스템의 또 다른 실시형태의 사시도이다;
도 7은, 디스펜서 바디를 회전 가능한 척에 배치된 웨이퍼로부터 후퇴시킨, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 실시형태의 측단면도이다;
도 8은, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 다른 실시형태의 측단면도이며, 디스펜서는 그 내부에 배치되는 적어도 하나의 광방사원을 포함한다;
도 9는, 디스펜서 바디를 회전 가능한 척에 배치된 웨이퍼로 연장시킨, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 실시형태의 측단면도이다;
도 10은, 도 6의 광-증강 처리 시스템의 실시형태의 측단면도이며, 디스펜서 바디는 회전 가능한 척에 배치된 웨이퍼까지 연장된다;
도 11은, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다른 실시형태의 사시도이며, 웨이퍼 처리 시스템은 광방사 스캐닝 헤드를 포함한다;
도 12는, 도 11에 도시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 실시형태와 함께 사용하기 위한 디스펜서 바디의 일 실시형태의 사시도이다;
도 13은, 도 11에 도시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 실시형태와 함께 사용하기 위한 디스펜서 바디의 다른 실시형태의 사시도이며, 디스펜서 바디는 그 내부에 광방사원을 갖는다;
도 14는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템과 함께 사용하기 위한 도 12에 도시된 디스펜서 바디의 일 실시형태의 평면도이다;
도 15는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템과 함께 사용하기 위한 도 13에 도시된 디스펜서 바디의 일 실시형태의 평면도이며, 디스펜서 바디는 적어도 하나의 광방사원을 그 내부에 포함한다;
도 16은, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다른 실시형태의 측면도이다;
도 17은, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 다른 실시형태의 사시도이다; 그리고
도 18은, 도 17에 도시된 광-증강 웨이퍼 처리 시스템의 실시형태의 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시형태에 대해 설명한다. 달리 명시적인 언급이 없는 한, 도면에서 구성요소, 피처, 요소 등의 사이즈, 위치 등, 및 이들 사이의 거리는 반드시 축척에 맞는 것이 아니며, 명확성을 위해 불균형 및/또는 과장이 이루어질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 예시적인 실시형태를 설명하기 위한 것일 뿐, 한정하는 것을 의도하지 않는다. 단수형은, 본 명세서에서 사용되는 경우 문맥상 명백히 달리 지시하는 경우가 아니라면, 복수형을 마찬가지로 포함하도록 의도된 것이다. 본 명세서에서 사용되는 경우, "포함한다" 및/또는 "갖는다"라는 용어는, 언급된 피처, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 피처, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성 요소, 및/또는 그들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것이 아님을 인식해야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 값의 범위는, 언급되었을 때, 그 범위의 상한과 하한 양쪽 모두, 그리고 그들 사이의 임의의 하위 범위를 포함한다. 별도의 지시가 없는 한, "제1", "제2" 등과 같은 용어는, 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 한 노드를 "제1 미러"라고 부르고 유사하게, 다른 노드를 "제2 미러"라고 부를 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
달리 지시하지 않는 한, "약", "대략"과 같은 용어는 수량, 사이즈, 공식(formulation), 파라미터 및 기타의 량 및 특성이 정확하지 않으며 정확할 필요도 없지만, 허용 오차, 컨버젼 팩터, 반올림, 측정 에러 등과, 당업자에게 알려진 여타의 팩터를 반영하여, 필요에 따라, 근사치이며/이거나 더 크거나 더 작을 수 있음을 의미한다.
아래 설명에 기술된 실시형태 대부분은 공통의 구성 요소, 디바이스 및/또는 요소를 공유한다. 유사하게 명명된 구성 요소 및 요소는 전체에 걸쳐 유사하게 명명된 요소를 가리킨다. 예를 들어, 아래의 상세한 설명에 기술된 모든 실시형태들은 기판으로부터 불필요한 재료를 제거하기 위한 광분해 재료로서 오존화 탈이온수(ozonated deionized water)를 활용하는 것을 개시하고 있다. 물론 당업자는, 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 임의의 유체 또는 고체 형태의 임의의 다양한 재료가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 기체 오존이 사용될 수 있다. 나아가, 본 명세서에 개시된 다양한 실시형태는 반도체 기판으로부터 포토레지스트를 제거하는 것을 구체적으로 논의한다. 그러나, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법을 사용하는 다양한 실시형태를 사용하여 임의의 다양한 재료가 임의의 다양한 기판으로부터 제거될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 동일하게 또는 유사하게 명명된 구성 요소 또는 피처는, 그들이 대응하는 도면에 기재되거나 설명되지 않더라도 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 번호로 표시되지 않은 요소이더라도 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 개시의 사상 및 교시로부터 일탈하지 않으면서 다수의 상이한 형태 및 실시형태가 가능하며, 따라서 본 개시는 본 명세서에 제시된 예시적인 실시형태에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그와 달리 오히려, 이러한 예시적인 실시형태는, 본 개시가 철저하고 완전하게 되며 그리고 당업자에게 본 개시의 범위를 전달하도록 제공된다.
본원은 기판으로부터 포토레지스트 또는 유사한 재료를 효율적으로 제거하기 위한 다양한 시스템 및 방법을 개시한다. 하나의 특정한 실시형태에서, 기판이 반도체 웨이퍼를 포함하지만, 당업자라면 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 임의의 다양한 기판으로부터 포토레지스트 또는 유사한 재료를 제거하기 위해 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 포토레지스트 제거 매체로서 주로 SPM에 의존하는 종래 기술의 포토레지스트 제거 시스템 및 프로세스와 달리, 본 명세서에 개시된 다양한 실시형태는, 오존 및 광을 사용하여 반도체 웨이퍼의 적어도 하나의 표면으로부터 하나 이상의 재료를 제거한다. 선택적으로, 오존 대신 또는 오존과 조합하여 임의의 다양한 광해리성 재료가 사용될 수 있다. 또한, 일 실시형태에서, 하나 이상의 레이저 시스템을 사용하여 웨이퍼 처리 동안 오존 또는 기타 광분해 재료에 광방사선/광을 제공할 수 있다.
도 2는 기판을 처리하는 신규한 방법의 흐름도를 나타낸다. 보다 구체적으로, 도 2는 코팅된 웨이퍼 기판으로부터 포토레지스트를 제거하는 방법을 설명하지만, 당업자라면 설명된 방법을 사용하여 임의의 다양한 기판으로부터 임의의 다양한 재료가 제거될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 도시된 바와 같이, 처리 방법(20)은 적어도 하나의 기판 또는 웨이퍼를 지지부 또는 척에 위치시키는 단계를 포함한다(도 2, 참조 번호 "22"를 참조). 예시된 실시형태에서, 웨이퍼를 지지하는 척은 제어 가능하게 회전될 수 있지만(도 2, 참조 번호 "24"를 참조), 당업자는 척이 회전될 필요가 없다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 달리 오히려, 척이 선형으로 움직일 수 있고 이에 의해 기판의 선형 처리를 허용할 수 있다. 그 후, 적어도 하나의 광분해 재료 또는 용액이 척에 배치된 웨이퍼에 선택적으로 적용될 수 있다(도 2, 참조 번호 "26"을 참조). 일 실시형태에서, 광분해 재료는 오존화 탈이온수(이하, DIO3) 또는 기체 오존(이하, O3)을 포함하지만, 당업자는, 임의의 다양한 광분해 재료 또는 광반응성 재료, 용액 또는 화합물이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 표면에 적용된 DIO3는 약 1ppm 내지 약 600ppm의 농도를 갖지만, 당업자는, DIO3가 임의의 원하는 농도를 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 웨이퍼 표면에 적용된 DIO3는 약 30ppm 내지 약 300ppm의 농도를 갖는다. 선택적으로, DIO3는 그 안에 용해된 이산화탄소 또는 다른 화합물 또는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용해된 이산화탄소 또는 다른 화합물은 DIO3를 안정화시키거나 DIO3의 반응성을 향상시키도록 구성될 수 있다. 당업자는, 용해된 이산화탄소 또는 다른 화합물이 임의의 수의 목적을 위해 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 또 다른 실시형태에서, 기체 오존(이하, O3)이 DIO3 대신 또는 DIO3와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 농도 범위가 .25g/Nm³ 내지 약 2500g/Nm³인 O3가 사용될 수 있다. 하나의 특정 실시형태에서, 약 1g/Nm³ 내지 약 600g/Nm³의 농도 범위를 갖는 O3가 사용될 수 있지만, 당업자는 임의의 다양한 O3 농도가 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 선택적으로, 임의의 다양한 농도의 임의의 다양한 대체의 광분해 재료가 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 웨이퍼의 표면에의 광분해 재료의 유동은 난류를 포함하지만, 층류도 사용될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 광방사선은 DIO3 또는 O3가 적용된 웨이퍼의 적어도 일부에 선택적으로 적용될 수 있다(도 2, 참조 번호 "28"을 참조). 일 실시형태에서, 광방사선 또는 광은 약 100㎚ 내지 약 1000㎚의 파장을 가질 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 광방사선은 약 200㎚ 내지 약 400㎚의 파장을 갖는다. 선택적으로, 광방사선은 약 230㎚ 내지 약 275㎚의 파장을 가질 수 있다. 특정 실시형태에서, 광방사선은 약 246㎚ 내지 약 266㎚의 파장을 갖는다. 당업자는 광방사선의 파장이 예를 들어 사용되는 광분해 재료의 종류, 기판으로부터 제거되는 재료의 반응성 등을 포함한 다수의 팩터에 의해 결정될 수 있음을 이해할 것이다. 유사하게, 일 실시형태에서, 광방사선은 약 1mW 내지 약 100W의 출력을 갖는다. 하나의 특정 실시형태에서, 출력은 약 1W 내지 약 20W이다. 선택적으로, 출력은 약 8W일 수 있지만, 임의의 출력이 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 광 신호는 펄스 신호를 포함하지만, 당업자는 연속하는 웨이브 신호가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 사용 중, 광방사선의 적용은 오존 붕괴를 통해 향상된 반응성을 갖는 광-유도 라디칼의 형성을 트리거한다. 그 결과, 오존 라디칼의 존재는 웨이퍼 상의 포토레지스트에 근접하여 연쇄 반응을 촉진시키고, 이는 포토레지스트 분자와 반응하여 웨이퍼 표면으로부터 포토레지스트 분자를 박리시킨다(도 2, 참조 번호 "30"을 참조).
도 2에 도시된 바와 같이, 포토레지스트의 일부 또는 전부가 기판 표면으로부터 제거되면, 광방사선의 적용이 중단될 수 있다(도 2, 참조 번호 "32"를 참조). 유사하게, 기판 표면에 대한 광분해 재료의 유동도 중단될 수 있다(도 2, 참조 번호 "34"를 참조). 실질적으로 모든 원하는 재료가 기판으로부터 제거되도록 보장하기 위해, 기판은, 광분해 재료 및 광방사선의 반복적 적용을 받을 수 있다. 완료되면, 기판이 건조될 수 있으며 척으로부터 제거될 수 있다(도 2, 참조 번호 "36"을 참조).
도 3은 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템의 일 실시형태에 대한 도면이다. 도시된 바와 같이, 처리 시스템(40)은 적어도 하나의 광방사원(42)을 포함한다. 일 실시형태에서, 광방사원(42)은 적어도 하나의 레이저 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 광방사원(42)은 적어도 하나의 광 신호(44)를 출력하도록 구성된 다이오드 펌프드 솔리드 스테이트 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 광 신호(44)는 펄스 신호를 포함하지만, 당업자는 광 신호(44)가 연속하는 파형 신호를 포함하는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 광방사원(42)은 약 100㎚ 내지 약 1000㎚의 파장을 갖는 적어도 하나의 광 신호(44)를 출력하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적인 실시형태에서, 광 신호(44)는 약 250㎚ 내지 약 275㎚의 파장을 갖는다.
다시 도 3을 참조하면, 광 신호(44)는, 기판 처리 시스템(70) 내에 배치된 적어도 하나의 기판(76)으로 광 신호(44)를 제어 가능하게 향하게 하도록 구성된 적어도 하나의 빔 제어 시스템(46)으로 유도된다. 도시된 실시형태에서, 빔 제어 시스템(46)은 내부에 적어도 하나의 스캐닝 미러 또는 유사한 빔 조향 디바이스(48)를 포함한다. 선택적으로, 미러, 렌즈, 필터, 애퍼처, 아이리스, 센서, 모터, 광학 마운트, 컨트롤러 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는, 빔 제어 시스템(46)의 다양한 구성 요소를 형성하기 위해 임의의 다양한 광학 소자가 사용될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 기판 처리 시스템(70)은 내부에 적어도 하나의 척 또는 기판 지지부(74)를 포함한다. 척(74)은 기판 처리 시스템(70) 내의 원하는 개소에 기판(76)을 배치하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 척(74)은 선택적으로 회전 가능하게 구성된다. 또 다른 실시형태에서, 척(74)은 선형으로 이동 가능할 수 있다. 선택적으로, 척(74)은 임의의 원하는 평면을 따라 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 광분해 재료 공급원(60)이, 적어도 공급 도관(62)을 통해 기판 처리 시스템(70)과 유체 소통될 수 있다. 광분해 재료 공급원(60)은 기판 처리 시스템(70)에 광분해 재료를 선택적으로 공급하도록 구성될 수 있다. 게다가, 광방사원(42), 빔 제어 시스템(46), 광분해 재료 공급원(60) 및 기판 처리 시스템(70) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 프로세서 및 제어 시스템(78)과 통신할 수 있다. 제어 시스템(78)은 광방사원(42), 빔 제어 시스템(46), 광분해 재료 공급원(60) 및 기판 처리 시스템(70)의 임의의 수의 성능 특성을 변동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(78)은 광방사원(42)의 반복 속도(repetition rate) 및/또는 출력을 변동시키고, 빔 제어 시스템(46)의 스캔 속도(scan rate)를 변동시키고, 광분해 재료 공급 시스템(60)으로부터 기판 처리 시스템(70)으로의 광분해 재료의 유동을 개시/정지시키고, 척(74)의 회전 속도(rotation rate)/위치 등을 변동시킬 수 있다. 선택적으로, 하나 이상의 하우징이 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템(40)의 다양한 서브 시스템을 수용할 수 있다. 예를 들어, 하우징(80)은 내부에 광분해 재료 공급 시스템(60) 및 기판 처리 시스템(70)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 하우징(80)은 내부에 빔 제어 시스템(46), 광분해 재료 공급 시스템(60) 및 기판 처리 시스템(70)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 하우징은 내부에 광방사원(42), 광분해 재료 공급 시스템(60), 기판 처리 시스템(70) 및 제어 시스템(78)을 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템의 다양한 실시형태에서 사용되는 웨이퍼 지지 디바이스(100)의 여러 도면을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 디바이스(100)는 그 위에 적어도 제1 표면(104)이 형성된 바디(102)를 포함한다. 적어도 하나의 유체 입구(106) 및 적어도 하나의 유체 출구(108)가 바디(102)에 형성될 수 있다. 적어도 하나의 리세스(recess)(110)가 바디(102)에 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 리세스(110)는 적어도 하나의 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(114)을 그 안에 수용할 수 있는 사이즈이다. 적어도 하나의 척(112)이 리세스(110) 내에 배치될 수 있고 리세스(110) 내에 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(114)을 지지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 리세스(110)는 그 내부에 위치되거나 그 내부에 달리 형성된 적어도 하나의 윈도우, 렌즈, 유동 교반 디바이스 또는 피처(도시되지 않음)를 포함하지만, 당업자는, 리세스(110)가 그러한 윈도우 또는 유동 교반 디바이스를 포함하지 않아도 됨을 이해할 수 있을 것이다. 일 실시형태에서, 유동 교반 디바이스 또는 피처는, 광분해 재료의 난류의 존재를 보장하도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 입구 통로(116)가 바디(102) 내에 형성될 수 있으며 입구(106) 및 리세스(110)와 소통될 수 있다. 유사하게, 적어도 하나의 출구 통로(118)가 바디(102) 내에 형성될 수 있으며 리세스(110)를 출구(108)에 커플링할 수 있다. 따라서, 입구(106) 및 출구(108)는 리세스(110)와 유체 소통될 수 있다. 적어도 하나의 마운팅 디바이스(120)가 바디(102)에 커플링되거나 바디(102)에 형성되고, 이에 의해 웨이퍼 지지 디바이스(100)가 임의의 다양한 지지부 또는 디바이스에 커플링되도록 허용할 수 있다(도 4 참조).
다시 도 5를 참조하면, 사용 중에 하나 이상의 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(114)이 척(112)에 배치될 수 있다. 그 후, 광분해 재료의 유동이 입구(106)를 통해 리세스(110)로 도입된다. 일 실시형태에서, 유동은 난류를 포함하지만, 당업자는 광분해 재료(112)의 유동이 층류일 수 있음을 이해할 것이다. 그 결과, 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(114)의 적어도 일부가 광분해 재료(112)에 노출되거나 광분해 재료(112) 내에 침지된다. 그 후, 광분해 재료(112)에 노출되거나 광분해 재료(112) 내에 침지된 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(114)은 광방사선(126)에 노출될 수 있으며 그 결과 반응성이 향상된 광-유도 라디칼의 형성을 가져올 수 있다. 그 결과, 오존 라디칼의 존재가, 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(114) 상의 포토레지스트에 근접하여 연쇄 반응을 촉진하고, 이는 포토레지스트 분자와 반응하고 웨이퍼 표면으로부터 포토레지스트 분자가 박리되도록 한다. 그 후, 광분해 재료(124)는 출구(108)를 통해 바디(102)로부터 배출된다.
도 6 내지 도 10은 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템의 다른 실시형태의 여러 도면을 나타낸다. 일 실시형태에서, 도 6 내지 도 10에 도시된 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템(140)은 포토리소그래피 프로세스에서 일반적으로 사용되는 다양한 스핀 코팅 툴의 일부를 포함한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼 처리 시스템(140)은 제1 바디(142) 및 적어도 제2 바디(144)를 포함한다. 제1 바디(142)는 그 내부에 적어도 하나의 제1 바디 리세스(150)를 규정한다. 도시되지는 않았지만, 제1 바디(142)는 적어도 하나의 광방사원으로부터의 광방사선이 덮개 바디(142)를 거쳐 가로지를 수 있도록 허용하는 적어도 하나의 애퍼처를 규정할 수 있다. 선택적으로, 애퍼처는 내부에 하나 이상의 윈도우 또는 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 바디 리세스(150)는 그 내부에 적어도 하나의 디스펜싱 시스템(152)을 수용할 수 있는 사이즈일 수 있다. 제2 바디(144)는 그 내부에 적어도 하나의 웨이퍼(164)를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 회전 가능한 웨이퍼 척(162)을 수용할 수 있는 사이즈의, 적어도 하나의 제2 바디 리세스(160)를 규정한다. 선택적으로, 웨이퍼 척(162)은 회전 가능하지 않아도 된다. 이와 달리 오히려, 웨이퍼 척(162)은 임의의 원하는 평면을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 제어 시스템(166)은 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템(140)의 다양한 구성 요소에 커플링되거나 그들과 통신할 수 있다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 디스펜싱 시스템(152)은 그 내부에 적어도 하나의 바디 수용부(182)를 규정하는 적어도 하나의 디스펜싱 헤드 바디(180)를 포함한다. 일 실시형태에서, 바디 수용부(182)는 광방사선이 제1 바디(142) 및 헤드 바디(180)를 통해 가로질러서 그 후 적어도 하나의 웨이퍼 척(162) 상에 배치된 적어도 하나의 웨이퍼(164)에 입사될 수 있게 허용하도록 구성된다. 따라서, 헤드 바디(180)의 일부는 덮개 바디(142)를 통해 가로지를 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 바디 수용부(182)는 적어도 하나의 광방사원(도시되지 않음)을 그 내부에 수용하고 배치시킬 수 있는 사이즈일 수 있다. 예를 들어, 도 8은 헤드 바디(180) 내에 배치된 레이저 다이오드 어레이, 파이버-결합 레이저 디바이스 또는 유사한 광방사원과 같은 광방사원(200)을 활용하는 디스펜싱 시스템(152)의 실시형태를 보여준다. 예시적인 광방사원은 LED, LED 어레이, 레이저, 레이저 다이오드, 광섬유 디바이스, 파이버 레이저 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 도 7은 외부 광방사원을 활용하여 광방사선을 제공하는 디스펜싱 시스템(152)의 실시형태를 보여준다. 대조적으로, 도 8은 헤드 바디(180) 내에 배치되거나 헤드 바디(180)에 커플링된 적어도 하나의 광방사원(200)을 구비한 디스펜싱 시스템(152)의 실시형태를 나타낸다. 이전 실시형태와 마찬가지로, 바디 수용부(182)를 통해 가로지르거나 바디 수용부(182) 내에서 생성된 광 신호(198)는 약 100㎚ 내지 약 1000㎚의 파장을 가질 수 있다. 보다 구체적인 실시형태에서, 광 신호의 파장은 약 250㎚ 내지 약 275㎚이다. 적어도 하나의 헤드 프레임 또는 지지 바디(184)가 제1 바디(142) 및 헤드 바디(180) 중 적어도 하나에 커플링될 수 있다. 일 실시형태에서, 바디 수용부(182)는 헤드 프레임(184)에 이동 가능하게 커플링되도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 바디 수용부(182)가 제1 바디(142)로부터 제어 가능하게 연장될 수 있고 또한 제1 바디(142)로 후퇴될 수 있다(도 9 및 도 10 참조). 따라서, 헤드 바디(180)를 제1 바디(142)에 커플링하기 위해 적어도 하나의 커플링 피처(186) 및 커플러(188)가 사용될 수 있다.
다시 도 7 내지 도 10을 참조하면, 적어도 하나의 매니폴드(190)가 헤드 바디(180) 및/또는 바디 수용부(182)에 커플링되거나 또는 헤드 바디(180) 및/또는 바디 수용부(182) 상에 형성될 수 있다. 매니폴드(190)는 하나 이상의 유체 공급 도관(192)을 그에 커플링시키도록 구성될 수 있으며, 유체 도관(192)은 광분해 재료의 적어도 하나의 공급원(도시되지 않음)과 유체 소통될 수 있다. 바디 수용부(182) 및 매니폴드(190) 중 적어도 하나는, 그 위에 형성된 적어도 하나의 포트 또는 애퍼처를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 실시형태에서는, 적어도 하나의 애퍼처(194)가 디스펜싱 헤드 바디(180)에 형성된다. 예를 들어, 당업자는 애퍼처(194)가 매니폴드(190)에 또는 매니폴드(190)에 근접하여 형성될 수 있음을 이해할 것이다. 애퍼처(194)는 유체 도관(192)을 통해 광분해 재료 공급원(도시되지 않음)과 소통된다. 선택적으로, 임의의 수의 애퍼처(194)가 디스펜싱 헤드 바디(180) 상의 임의의 위치에 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 광학 소자(196)가 바디 수용부(182)에 커플링되거나 또는 바디 수용부(182)에 의해 리테이닝(retain)될 수 있다. 일 실시형태에서, 광학 소자(196)는 윈도우를 포함하지만, 당업자는, 광학 소자가 렌즈, 렌즈 시스템, 광방사원, LED, LED 어레이, 레이저 다이오드, 광섬유 디바이스, 센서, 카메라, 라이트 가이드 등을 포함하는 임의의 다양한 대체 디바이스를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 광학 소자(196)는 바디 수용부(182) 내에 배치된 광방사원(200)으로부터 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 윈도우를 포함한다. 일 실시형태에서, 광방사선(198)은 약 100㎚ 내지 1000㎚ 사이의 파장을 갖는다. 보다 구체적으로, 파장은 약 250㎚ 내지 약 275㎚일 수 있다. 대안의 실시형태에서, 광학 소자(196)는 파이버 레이저를 포함한다. 게다가, 광학 소자(196)는 애퍼처(194)로부터 재료의 난류를 형성하도록 구성된 하나 이상의 피처를 포함할 수 있다. 선택적으로, 디스펜싱 헤드 바디는 애퍼처(194)로부터 재료의 난류를 형성하도록 구성된 하나 이상의 피처 또는 디바이스를 포함할 수 있다. 예시적인 유동 수정 요소는, 애퍼처(194) 내 또는 그 부근에 배치된 릿지(ridge), 베인(vane), 또는 방해물을 포함할 수 있다(도시되지 않음). 애퍼처(194)는 헤드 바디(180)로부터 방출된 광방사선(198)이 애퍼처(194)로부터 방출된 광분해 재료 상에 입사하도록 광학 소자(196)에 근접하게 형성될 수 있다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(164)이 웨이퍼 지지 바디(168) 상에 배치될 수 있다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 지지 바디(168)는, 웨이퍼(164)를 회전시키거나 다르게는 웨이퍼 지지 바디(168) 상에 배치된 웨이퍼(164)를 원하는 회전 속도로 이동시킬 수 있는 적어도 하나의 웨이퍼 척(162)에 고정된다. 또한, 디스펜싱 헤드 바디(180)는, 바디 수용부(182)의 일부가 웨이퍼 지지 바디(168) 상에 배치된 웨이퍼(164)에 근접하도록 제1 바디(142)로부터 제어 가능하게 연장되고(도 6 참조) 바디 수용부(182)가 제1 바디(142)에 근접하게 위치하도록 제1 바디(142)로 후퇴하도록(도 6 참조) 구성될 수 있다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 사용 중에, 웨이퍼(164)가 웨이퍼 지지 바디(168) 상에 배치되고, 제1 바디(142)가 폐쇄되어 제1 바디(142)가 메인 바디(144)에 근접한다. 그 후, 웨이퍼(164)의 스핀 속도(rate), 광방사선 출력, 처리 시간 등의 처리 명령 및 파라미터가 제어 시스템(166)으로 입력될 수 있다. 제어 시스템(166)은 디스펜싱 헤드 바디(180)를 웨이퍼 지지 바디(168)에 배치된 웨이퍼(164)에 근접시켜 배치시킬 수 있다. 광분해 재료의 적어도 하나의 유동이 확립될 수 있다. 광분해 재료는 유체 도관(192) 및 매니폴드(190)를 통해 유동하고 애퍼처(194)를 통해 웨이퍼(164)에 증착될 수 있다. 광분해 재료는 원심력 또는 유사한 힘에 의해 웨이퍼(164)의 표면에 걸쳐 분산될 수 있다. 일 실시형태에서, 광분해 재료의 적어도 하나의 난류는 웨이퍼(164) 상에서 시작되지만, 당업자는, 유동이 난류일 필요는 없다는 것을 이해할 것이다. 그 후, 광방사선(198)이 웨이퍼(164)의 적어도 일부에 선택적으로 적용될 수 있다. 일 실시형태에서, 광방사선(198)은 외부 광방사원(도시되지 않음)에 의해 생성되고 바디 수용부(182)를 통해 가로질러 웨이퍼(164)로 간다. 대안의 실시형태에서, 광방사선(198)은 바디 수용부(182) 내에 배치되거나 다른 방식으로 바디 수용부(182)에 커플링된 적어도 하나의 광방사원(200)에 의해 생성된다(도 8 참조). 전술한 실시형태와 같이, 광분해 재료에 광방사선(198)을 적용하면 향상된 반응성을 갖는 광-유도 라디칼의 형성을 가져오는 증강된 라디칼의 생성을 가져온다. 예를 들어, 오존화 탈이온수 또는 기체 오존을 광분해 재료로서 사용하는 경우, 광방사선(198)은 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(164) 상의 포토레지스트에 근접하여 연쇄 반응을 촉진하는 오존 라디칼을 생성하고, 이는 포토레지스트 분자와 반응하여 웨이퍼 표면에서 포토레지스트 분자를 박리한다. 웨이퍼(164)가 처리되면, 바디 수용부(182)는 덮개 바디(142)에 근접하게 배치될 수 있으며 웨이퍼(164)는 시스템(140)으로부터 제거될 수 있다.
도 11 내지 도 15는 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템의 다양한 구성 요소의 대안의 실시형태를 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템(210)은 커플링 바디 또는 연장부(214)를 갖는 처리 바디(212)를 포함한다. 하나 이상의 마운팅 디바이스가 커플링 바디(214)에 커플링될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 제1 미러 또는 광학 소자(218)를 지지하는 제1 커플링 마운트(216)와 제2 미러 또는 광학 소자(222)를 지지하는 제2 커플링 마운트(220)가 커플링 바디(214)에 커플링되어 있다. 선택적으로, 예를 들어 광원, 광방사원, 레이저, 광섬유 디바이스, 파이버 레이저, 다이오드 펌프드 레이저 시스템, 카메라, 센서, 필터, 모션 컨트롤러, 제어 시스템, 광분해 재료 공급원, 스캐닝 디바이스 등을 포함한 임의의 다양한 디바이스, 광학 소자 등이 커플링 바디(214)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시형태에서 적어도 하나의 스캔 디바이스 또는 빔 조향 디바이스(232)가 적어도 하나의 디바이스 마운트(230)를 사용하여 커플링 바디(214)에 커플링될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 광학 소자(218), 제2 광학 소자(222) 및 빔 조향 디바이스(232) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 광방사원(252)으로부터 광방사선(252)을 받고 적어도 하나의 작업편 또는 기판으로 광방사선(252)을 선택적으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 광방사원(250)은 외부 또는 별개의 광방사원(250)을 포함하지만, 당업자는, 광방사원(250)이 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템(210)에 커플링되거나 또는 그와 일체로 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
다시 도 11 내지 도 15를 참조하면, 처리 바디(212)는 그 내부에 적어도 하나의 웨이퍼(242)를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 웨이퍼 수용부(240)를 규정할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 적어도 하나의 광분해 재료 디스펜싱 시스템(244)(이하, 디스펜서(244))은, 디스펜서(244)가 웨이퍼 수용부(240) 내에 배치된 웨이퍼(242)에 근접하도록 웨이퍼 수용부(240) 내 또는 웨이퍼 수용부(240)에 근접하게 배치될 수 있다.
도 12 내지 도 15는 디스펜서(244)의 여러 도면을 나타낸다. 도 12에 도시된 바와 같이, 디스펜서(244)는 디스펜서 베이스(262)를 갖는 디스펜서 바디(260)를 포함한다. 디스펜서 바디(260)와 베이스(262)는 적어도 하나의 디스펜서 리세스(266)를 규정한다. 디스펜서 베이스(262)는 내부에 형성된 하나 이상의 애퍼처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 12는 디스펜서 베이스(262)에 다수의 애퍼처(264)를 형성시킨 디스펜서 바디(260)의 실시형태를 보여준다. 이에 대하여, 도 14는 내부에 단일의 애퍼처(264)를 형성시킨 디스펜서 바디(260)의 실시형태를 나타낸다.
도 12 내지 도 15를 다시 참조하면, 디스펜서(244)는 하나 이상의 패스너(270)에 의해 디스펜서 바디(260)에 고정된 하나 이상의 커플링 연장부(268)를 포함할 수 있다. 게다가, 적어도 하나의 매니폴드(280)가 디스펜서 바디(260)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 도 12는 다수의 매니폴드(280)가 고정된 디스펜서 바디(260)의 일 실시형태를 나타낸다. 이에 대하여, 도 13은 단일의 매니폴드(280)가 고정된 디스펜서 바디(260)의 실시형태를 나타낸다. 매니폴드(280)는 적어도 하나의 광분해 재료 공급원(도시되지 않음)과 소통될 수 있다. 도시된 바와 같이, 매니폴드(280)는 디스펜서 바디 리세스(266) 내에 배치된 하나 이상의 매니폴드 출구 또는 노즐(284)을 갖는 매니폴드 바디(282)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 매니폴드 출구(284)는, 디스펜서 바디(260) 내에 광분해 재료의 난류가 존재하는 것을 보장하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 매니폴드 출구(284)는 디스펜서 바디(260) 내에 층류가 존재하는 것을 보장하도록 구성될 수 있다.
도 11 내지 도 15를 참조하면, 사용 중에 적어도 하나의 웨이퍼(242)가 웨이퍼 수용부(240) 내에 배치된다. 웨이퍼 수용부(240)는, 웨이퍼를 지지하며 원하는 회전 속도로 회전시키도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 웨이퍼 수용부(240)는 웨이퍼(242)를 회전시킬 필요가 없다. 오히려, 웨이퍼 수용부(240)는 임의의 원하는 평면을 따라 웨이퍼(242)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 그 후, 디스펜서(244)는 웨이퍼(242)에 근접하게 배치될 수 있다. 디스펜서(244) 내에서 광분해 재료의 유동이 개시될 수 있다. 광분해 재료는 디스펜서 베이스(262)에 형성된 적어도 하나의 애퍼처(264)를 통해 웨이퍼(242)에 제어 가능하게 적용된다. 그 후, 적어도 하나의 광방사원(250)으로부터의 광방사선이 처리 바디(212)로 지향되게 된다. 예를 들어, 도 11 및 도 12에서는 외부 광방사원(250)을 사용하여 광방사선(252)을 제1 미러(218), 제2 미러(222) 및 스캔 헤드(232)에 방사하고 이들이 협력하여 광방사선(252)을 웨이퍼 수용부(240) 내에 배치된 웨이퍼(242)로 향하게 하는, 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템(210)의 실시형태를 나타낸다. 대조적으로, 도 13은 적어도 하나의 광방사원(250)을 내부에 포함하는 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템에서 사용하기 위한 디스펜서(244)의 실시형태를 도시하는데, 광방사원(250)은 웨이퍼 수용부(240) 내에 배치된 웨이퍼(242)에 광방사선을 방출하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 광방사원은 약 100㎚ 내지 약 1000㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 다이오드 펌프드 솔리드 스테이트 레이저 디바이스를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 광방사원은 약 100㎚ 내지 약 1000㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 LED 디바이스 또는 어레이를 포함할 수 있다. 보다 구체적인 실시형태에서, 광방사선의 파장은 약 250㎚ 내지 약 275㎚이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 스캔 헤드(232)는 처리 바디(212)로 향하는 적어도 하나의 처리 신호(254)를 출력하도록 구성될 수 있다. 처리 신호(254)는 광분해 재료가 적용된 웨이퍼(242)로 향할 수 있다. 예를 들어, 오존화 탈이온수를 광분해 재료로 사용하는 경우, 광방사에 의해 오존 라디칼이 생성되고, 이 오존 라디칼이 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(242) 상의 포토레지스트에 근접하여 연쇄 반응을 촉진하고, 이는 포토레지스트 분자와 반응하여 웨이퍼 표면에서 포토레지스트 분자를 박리한다. 웨이퍼(242)가 처리되면, 동작이 중단될 수 있으며 웨이퍼(242)가 시스템(210)으로부터 제거될 수 있다.
상술한 예시적인 실시형태 중 다수가 광방사원으로서 다이오드 펌프드 솔리드 스테이트 레이저 또는 LED 어레이를 활용하지만, 당업자는, 임의의 다양한 디바이스 역시 광방사원으로서 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 16은 상술한 실시형태들 중 어느 것에서 사용하기 위한 처리 헤드(310)의 실시형태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 처리 헤드(310)는, 광 전달 시스템(314)이 커플링되거나 또는 그에 포함된 광분해 재료 전달 디바이스(312)를 포함한다. 광 전달 시스템(314)은 하나 이상의 개별 방출기(316)를 포함한다. 예시적인 방출기는 LED, LED 어레이, 레이저 다이오드, 광섬유 디바이스 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는다. 사용 중에 처리 헤드는 척(320)에 배치된 웨이퍼 또는 기판(324)에 근접하여 배치된다. 일 실시형태에서, 척(320)은 제어 가능하게 회전하도록 구성된다. 선택적으로, 척(320)은 임의의 원하는 평면을 따라 웨이퍼(324)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 광분해 재료(326)가 전달 디바이스(312)로부터 분배되고 웨이퍼(326)에 걸쳐 분산된다. 그 후, 광 전달 시스템(314)으로부터의 광방사선이 코팅된 웨이퍼(324)에 선택적으로 적용될 수 있다. 오존화 탈이온수 또는 기체 오존을 광분해 재료로서 사용하는 경우, 광방사선은 오존 라디칼을 생성하고, 이 오존 라디칼이 웨이퍼, 쿠폰 또는 기판(324) 상의 포토레지스트에 근접하여 연쇄 반응을 촉진하고, 이는 포토레지스트 분자와 반응하여 웨이퍼 표면에서 포토레지스트 분자를 박리한다.
도 17 및 도 18은, 도 16에 도시된 실시형태와 유사한, 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템의 또 다른 실시형태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 처리 시스템(360)은 제1 또는 덮개 바디(364)와 적어도 제2 또는 메인 바디(362)를 포함한다. 일 실시형태에서, 처리 바디(362)는 적어도 하나의 처리 리세스(366)를 규정한다. 도시된 실시형태에서 덮개 바디(364)는 투명할 수 있지만, 당업자는, 덮개 바디(364)가 투명할 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 적어도 하나의 디스펜서 시스템(370)이, 처리 리세스(366) 내에 위치되는 적어도 하나의 가이드 바디(372)에 이동 가능하게 커플링되거나 그에 배치될 수 있다. 도시된 실시형태에서 디스펜서 시스템(370)/가이드 바디(372)는 처리 바디(362)에 커플링되어 있지만, 당업자는, 디스펜서 시스템(370)과 가이드 바디(372) 중 적어도 하나가 덮개 바디(364)에 커플링될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
다시 도 17 및 도 18을 참조하면, 적어도 하나의 웨이퍼 또는 기판(380)이 처리 바디(362) 내의 적어도 하나의 척(382)에 배치될 수 있다. 디스펜서 시스템(370)은 적어도 하나의 광방사원(392)이 커플링되거나 또는 그와 소통하는 적어도 하나의 디스펜서 바디(390)를 포함할 수 있다. 예시적인 광방사원은 파이버 레이저, 레이저 다이오드, 레이저 방출기, 광 방출기, LED 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는다. 또한, 적어도 하나의 노즐 또는 디스펜서 디바이스(394)가 디스펜서 바디(390)에 커플링될 수 있다. 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 도관(396)은 노즐(394)을 적어도 하나의 광분해 재료 공급원(도시되지 않음)에 커플링시킬 수 있다. 적어도 하나의 구동 시스템 또는 모터(398)는 디스펜서 바디(392)를 가이드 바디에 이동 가능한 관계로 커플링시킬 수 있다. 또한 디스펜서 시스템(370)은, 광방사원(392) 및 노즐(394)이 웨이퍼(380)에 근접하게 배치되고 웨이퍼(380)로부터 덮개 바디(364) 쪽으로 후퇴하도록 덮개 바디(364)로부터 제어가능하게 연장되도록 구성될 수 있다.
사용 중, 적어도 하나의 웨이퍼(380)는 처리 바디(362) 내에 위치한 척(382)에 배치된다. 그 후, 덮개 바디(364)는 처리 바디(362)에 근접하여 배치될 수 있다. 일 실시형태에서, 디스펜서 바디(390)는 구동 모터(398)를 통해 웨이퍼(380)에 대해 원하는 위치로 구동되고 배치될 수 있다. 그 후, 도관(396)을 통해 광분해 재료 공급원(도시되지 않음)과 소통하는 노즐(394)을 통해 하나 이상의 광분해 재료가 웨이퍼(380)에 선택적으로 적용될 수 있다. 웨이퍼(380)의 적어도 일부는 광분해 재료로 코팅되거나 광분해 재료를 적용받게 된다. 그 후, 광방사원(392)을 구동시켜 광방사선을 인가하여 코팅된 웨이퍼(380)에 적용된 광분해 재료의 반응성을 높일 수 있다. 광분해 재료로서 오존화 탈이온수 또는 기체 오존을 사용하는 경우, 광방사선이 오존 라디칼을 발생시키고 이는 웨이퍼(380) 상의 포토레지스트에 근접하여 연쇄 반응을 촉진하고, 이는 포토레지스트 분자와 반응하여 웨이퍼 표면에서 포토레지스트 분자를 박리시킨다.
여기에 개시된 실시형태는 본 발명의 원리의 예시이다. 본 발명의 범위 내에 있는 다른 수정이 채용될 수도 있다. 이에 따라, 본원에서 개시된 디바이스는 여기에 도시되고 설명된 것으로 정확하게 제한되지 않는다.
Claims (40)
- 광-증강 웨이퍼 처리 시스템(light-enhanced wafer processing system)으로서:
적어도 하나의 웨이퍼를 지지하고 선택적으로 회전시키도록 구성된 회전 가능한 척(rotatable chuck)을 갖는 처리 바디(processing body);
적어도 하나의 광분해 재료(photolytic material)의 적어도 하나의 공급원과 소통되는 적어도 하나의 처리 헤드(processing head) - 상기 처리 헤드는 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 표면에 상기 적어도 하나의 광분해 재료를 선택적으로 흘리도록 구성됨 - ; 및
적어도 하나의 광분해 재료가 적용된 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 적어도 일부에 광방사선(optical radiation)을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 광방사원(optical radiation source) - 상기 광방사선은 상기 적어도 하나의 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 재료와 향상된 반응성을 갖는 광-유도(optically-induced) 라디칼의 형성을 가져오도록 구성됨 - 을 포함하는,
광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리 헤드는 상기 회전 가능한 척에 관하여 이동 가능한(movable), 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리 헤드는, 상기 적어도 하나의 웨이퍼에 근접하여 선택적으로 배치될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 웨이퍼로부터 원위측으로 선택적으로 후퇴되어질 수 있는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리 헤드는 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 표면 상에 상기 적어도 하나의 광분해 재료의 적어도 하나의 난류(turbulent flow)를 생성하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리 헤드는 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 표면 상에 상기 적어도 하나의 광분해 재료의 적어도 하나의 층류(laminar flow)를 생성하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광분해 재료는 오존화 탈이온수(ozonated deionized water)를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 오존화 탈이온수는 30ppm 내지 300ppm의 농도를 갖는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광분해 재료는 기체 오존을 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 기체 오존은 10g/m³내지 600g/m³의 농도를 갖는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광분해 재료는 오존화 탈이온수 및 기체 오존을 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 200㎚ 내지 300㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 1W 내지 30W의 출력을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 6W 내지 10W의 출력을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 다이오드 펌프드 솔리드 스테이트 레이저(diode pumped solid state laser)를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 레이저 다이오드를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 LED를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 파이버(fiber) 레이저를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 광방사선의 적어도 일부를 상기 적어도 하나의 웨이퍼로 선택적으로 지향시키도록 구성된 적어도 하나의 스캔 헤드를 더 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 광-유도 라디칼은 상기 적어도 하나의 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 포토레지스트 재료와 향상된 반응성을 가지는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 광-증강 웨이퍼 처리 시스템으로서:
적어도 하나의 웨이퍼를 지지하고 선택적으로 회전시키도록 구성된 회전 가능한 척을 갖는 처리 바디;
적어도 하나의 광분해 재료의 적어도 하나의 공급원과 소통되는 적어도 하나의 디스펜서 바디(dispenser body)를 갖는 적어도 하나의 처리 헤드 - 상기 적어도 하나의 디스펜서 바디는 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 표면에 적어도 하나의 광분해 재료를 선택적으로 흘리도록 구성됨 - ; 및
광분해 재료가 적용된 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 적어도 일부에 광방사선을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 광방사원 - 상기 광방사선은 상기 적어도 하나의 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 재료와 향상된 반응성을 갖는 광-유도(optically-induced) 라디칼의 형성을 가져오도록 구성됨 - 을 포함하는,
광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리 헤드는 상기 회전 가능한 척에 관하여 이동 가능한, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제22항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리 헤드는, 상기 적어도 하나의 웨이퍼에 근접하여 선택적으로 배치될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 웨이퍼로부터 원위측으로 선택적으로 후퇴되어질 수 있는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 적어도 하나의 디스펜서 바디 내에 형성된 적어도 하나의 바디 수용부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 바디 수용부는 당해 바디 수용부를 통해 상기 광방사를 전파시키도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 적어도 하나의 디스펜서 바디 내에 형성된 적어도 하나의 바디 수용부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 바디 수용부는 상기 적어도 하나의 광방사원이 당해 바디 수용부 내부에 배치되도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 처리 헤드는 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 표면 상에 광분해 재료의 적어도 하나의 난류를 생성하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광분해 재료는 오존화 탈이온수를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제27항에 있어서,
상기 오존화 탈이온수는 30ppm 내지 300ppm의 농도를 갖는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광분해 재료는 기체 오존을 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제29항에 있어서,
기체 오존은 10g/m³내지 600g/m³의 농도를 갖는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광분해 재료는 오존화 탈이온수 및 기체 오존을 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광방사원은 6W 내지 10W의 출력을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 다이오드 펌프드 솔리드 스테이트 레이저를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 레이저 다이오드를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 LED를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 파이버 레이저를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광방사원은 250㎚ 내지 275㎚의 파장을 갖는 광방사선을 출력하도록 구성된 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함하는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 광-유도 라디칼은 상기 적어도 하나의 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 포토레지스트 재료와 향상된 반응성을 가지는, 광-증강 웨이퍼 처리 시스템. - 광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템으로서:
적어도 하나의 웨이퍼를 지지하고 선택적으로 회전시키도록 구성된 회전 가능한 척;
상기 적어도 하나의 웨이퍼의 표면에 적어도 하나의 광분해 재료를 선택적으로 흘리도록 구성된 적어도 하나의 디스펜서 바디; 및
광분해 재료가 적용된 상기 적어도 하나의 웨이퍼의 적어도 일부에 광방사선을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 광방사원 - 상기 광방사원은 상기 적어도 하나의 웨이퍼에 적용된 적어도 하나의 재료와 향상된 반응성을 갖는 광-유도 오존 라디칼의 형성을 가져오도록 구성됨 - 을 포함하는,
광-증강 오존 웨이퍼 처리 시스템.
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