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KR101312571B1 - 호환성 화학물을 이용하는 기판 브러시 스크러빙과 근접 세정-건조 시퀀스, 근접 기판 준비 시퀀스, 및 이를 구현하기 위한 방법, 장치, 및 시스템 - Google Patents

호환성 화학물을 이용하는 기판 브러시 스크러빙과 근접 세정-건조 시퀀스, 근접 기판 준비 시퀀스, 및 이를 구현하기 위한 방법, 장치, 및 시스템 Download PDF

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KR101312571B1
KR101312571B1 KR1020127023986A KR20127023986A KR101312571B1 KR 101312571 B1 KR101312571 B1 KR 101312571B1 KR 1020127023986 A KR1020127023986 A KR 1020127023986A KR 20127023986 A KR20127023986 A KR 20127023986A KR 101312571 B1 KR101312571 B1 KR 101312571B1
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미하일 코롤리크
마이클 지 알 스미스
칼 우즈
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

기판의 앞면과 뒷면을 세정 및 건조시키는 방법이 제공된다. 그 방법은, 브러시-근접 세정 및/또는 건조 시스템 (100) 을 이용하여 상기 기판의 뒷면을 브러시 스크러빙하는 단계를 포함한다. 그 시스템은, 챔버 (104), 작동 컴포넌트 (114) 에 고정된 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b), 및 시스템 제어기 (116) 를 포함한다. 그 챔버는, 웨이퍼 (102) 를 맞물리게 하고 회전시키도록 구성된 복수의 롤러 (108) 를 갖는다. 그 방법은, 뒷면의 브러시 스크러빙 단계를 완료할 때 기판의 앞면 위에 전면 메니스커스를 인가하는 단계를 포함한다.

Description

호환성 화학물을 이용하는 기판 브러시 스크러빙과 근접 세정-건조 시퀀스, 근접 기판 준비 시퀀스, 및 이를 구현하기 위한 방법, 장치, 및 시스템 {SUBSTRATE BRUSH SCRUBBING AND PROXIMITY CLEANING-DRYING SEQUENCE USING COMPATIBLE CHEMISTRIES, AND PROXIMITY SUBSTRATE PREPARATION SEQUENCE, AND METHODS, APPARATUS, AND SYSTEMS FOR IMPLEMENTING THE SAME}
본 발명은 일반적으로 기판 세정 및 건조에 관한 것으로, 더 상세하게는, 기판 표면의 오염을 저감시킴으로써 반도체 기판의 세정 및/또는 건조를 향상시키는 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, 기판 준비 동작과 관련된 준비 시간 및 비용을 저감시킴으로써 반도체 기판 준비, 세정, 및/또는 건조를 향상시키는 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제작은 다수의 프로세싱 동작을 수반한다. 이들 동작은, 예를 들어, 불순물 주입, 게이트 산화물 생성, 금속-간 산화물 증착, 금속 배선 증착 (metallization deposition), 포토리소그래피 패터닝, 에칭 동작, 화학 물리적 연마 (CMP) 등을 포함한다. 이들 동작은 입자 및 잔여물을 발생시키기 때문에, 기판의 표면에 부착되어 있는 미립자 오염물을 제거하기 위하여 기판 표면을 세정할 필요가 있다.
미립자 오염물은 일반적으로 친화도 (affinity) 를 갖는 뚜렷하게 한정된 작은 재료 조각으로 이루어져 기판 표면에 부착된다. 미립자 오염물의 예는, 실리콘 먼지, 실리카, 슬러리 잔여물, 중합 잔여물, 금속 파편, 대기 먼지, 플라스틱 입자 및 실리케이트 입자등과 같은 유기 및 무기 잔여물을 포함할 수 있다. 기판 표면 상에 이러한 오염물이 남아 있으면 집적 회로 디바이스의 성능에 악영향을 끼칠 수 있기 때문에 기판 표면으로부터 미립자 오염물을 제거해야 한다.
전통적으로, 기판의 프로세싱 시에 해로운 결함이 초래될 수도 있기 때문에, 통상의 기판 세정 시스템과 프로세스에 있어서는 기판 앞면 (즉, 활성면 또는 최상면) 의 세정에 더 높은 우선순위를 부여하고 있다. 그러나, 기판 크기가 증가하고/증가하거나 피쳐 크기가 감소할수록, 특정 결점에 의해 기판 뒷면 (즉, 비-활성면) 의 충분하고 적절한 세정 및 프로세싱의 실패에 이르게 된다.
기판 뒷면에 오염물 미립자를 가질 경우의 한가지 결점은, 기판 뒷면으로부터 기판 앞면으로 미립자 오염물이 이동한다는 것이다. 예를 들어, 이런 이동은, 습식 프로세싱 단계 동안 및/또는 기판을 이동시키거나 그렇지 않으면 프로세싱 또는 계측 툴 사이에서 처리할 때 발생할 수도 있다. 또한, 하나의 프로세스 툴 또는 프로세스 단계로부터 뒷면의 오염물이 바람직하지 않게 이동할 수 있어, 이로 인해, 후속 프로세스를 오염시킬 수 있다.
이러한 결점을 제거하기 위해, 특정 기판 프로세싱 동작 시에는, 우선, 롤러형 세정 어셈블리를 이용하여 웨이퍼 뒷면을 브러시 스크러빙한 후 웨이퍼 앞면을 상태조절 (condition) 한다. 그 롤러형 세정 어셈블리에 있어서, 세정 인터페이스 위에 유체를 공급하면서, 회전 브러시를 웨이퍼 뒷면과 접촉시킨다. 이러한 예시적인 유체들 중 하나는, 수산화 암모늄과 과산화 수소의 혼합물로서 정의된 SC1 이다. 그러나, 브러시 스크러빙을 수행하는 경우, 바람직하지 않게, 세정 유체 (SC1) 가 일부 경우에는 웨이퍼 앞면으로 스프레이될 수 있다.
이러한 점에서, SC1 브러시 스크러빙 유체와 호환가능하지 않은 플루오르화 수소산 (HF) 및 DIW (De Ionized Water) 의 용액과 같은 상태조절 유체 (conditioning fluid) 를 이용하여 세정 모듈에서 웨이퍼 앞면을 상태조절한다. 웨이퍼 앞면의 교차 오염 (cross contamination) 및 SC1 과 HF 용액의 비호환성의 결과로서, 세정 동작의 품질이 저하될 수도 있다.
웨이퍼 앞면의 오염 이외에, 다른 종류의 비호환성 화학물을 이용한 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면의 세정은, 구현 화학물들 각각을 위해 관련 유체 처리 장치 및 폐기물 처리 유닛을 구현할 필요가 있다. 실시예로서, 세정 챔버로부터 각각의 화학물을 제거하기 위해 별개의 배수 장치와 배기 장치를 사용해야 한다. 직접적인 결과로서, 웨이퍼 프로세싱 시스템의 풋프린트 (footprint) 를 불필요하게 증가시킬 뿐만 아니라, 시스템 화학물 처리 장치가 매우 복잡해 질 수 있다.
세정 장치에서 화학 약품을 이용하여 기판 앞면과 기판 뒷면을 세정함으로써 이러한 제한을 더 제거할 수 있다. 그 후에, 결함 준위 (defect level) 가 낮은 기판을 생성하기 위해, 기판의 뒷면과 기판의 앞면을, 예를 들어, DIW 를 이용하여 린싱한다. 이런 방식으로, 기판 앞면과 기판 뒷면에 남아 있는 화학 약품을 희석시키고/희석시키거나 그 위의 잔여 미립자 오염물을 치환 (displace) 시킨다. 그러나, 낮은-결함 준위의 기판을 생성하는 것은, 기판 앞면과 기판 뒷면을 충분히 린싱할 것을 요구할 수 있다. 즉, 종종, 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 세정하고/하거나 프로세싱하기 위해 소비된 시간만큼일 수 있는 특정 주기의 시간 동안 다량의 DIW 를 이용하여 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 린싱할 수 있다. 물론, 기판 표면의 세정 및/또는 프로세싱은, 연장된 다량의 시간이 걸릴 수도 있다.
또한, 어떤 시나리오에서는, 기판 앞면을 린싱하는 경우의 그 기판 앞면 (예를 들어, 소자가 노출되는 부분 등) 의 특정 조건은 기판 표면의 조건에 악영향을 끼칠 수도 있다. 예를 들어, 실리콘 기판의 린싱은, 기판 표면의 노출 부분 위에 산화물을 재성장시킬 수도 있고, 구리 기판에서의 기판 앞면과 기판 뒷면의 린싱은 부식을 초래할 수도 있다.
전술한 내용을 고려하면, 비호환성 화학물의 이용에 의해 생기는 교차 오염을 최소화시킴으로써 기판 처리량 (surface throughput) 을 향상시키는 단순화된 유체 처리 장치를 구현할 수 있는 기판을 준비하는 시스템, 장치, 및 방법이 필요하다. 또한, 기판의 앞면과 기판의 뒷면의 프로세싱과 관련된 시간과 비용을 실질적으로 저감시킬 수 있는 기판 표면을 준비하는 시스템, 장치, 및 방법이 필요하다.
대체로 말하면, 본 발명은, 유체 처리 장치를 단순화시킬 수 있고 비호환성 화학물의 구현에 의해 생기는 교차 오염을 최소화시킴으로써 기판 처리량을 향상시킬 수 있는 기판 표면을 준비하는 방법, 장치, 및 시스템의 제공에 의해 이들 필요성을 충족시킨다.
일 실시형태에서, 브러시 스크러빙 화학물을 이용하여 기판 뒷면에 브러시 스크러빙 동작을 수행한 후, 그 브러시 스크러빙 화학물과 호환가능한 화학물을 이용하여 기판 앞면과 기판 뒷면을 근접 세정 및/또는 건조시킴으로써 기판을 준비한다. 다른 실시형태에서, 본 발명은, 세정 동작 이후에 일어나는 린스 동작을 수행할 필요성을 제거함으로써 기판 표면의 근접 준비와 관련된 시간과 비용을 실질적으로 저감시킬 수 있는 기판 표면을 준비하는 방법, 장치, 및 시스템을 제공한다.
프로세스, 장치, 시스템, 디바이스, 또는 방법 등을 포함하는 다양한 방식으로 본 발명을 구현할 수 있음을 알 수 있다. 이하, 본 발명의 몇몇 독창적인 실시형태를 설명한다.
일 실시형태에서, 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 세정하고 건조시키는 방법이 제공된다. 그 방법은, 브러시 스크러빙 유체 화학물을 이용하여 기판의 뒷면을 브러시 스크러빙하는 단계를 포함한다. 그 방법은, 기판의 앞면에 있어서는 전면 메니스커스를 형성하고 기판의 뒷면에 있어서는 이면 메니스커스를 형성하는 단계를 더 포함한다. 전면 메니스커스와 이면 메니스커스의 형성 단계는, 뒷면의 브러시 스크러빙 단계 이후에 수행된다. 그 방법은, 전면 메니스커스와 이면 메니스커스로 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 스캐닝하는 단계를 더 포함한다. 전면 메니스커스와 이면 메니스커스 각각은, 브러시 스크러빙 유체 화학물과 호환가능한 화학물을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 세정하고 건조시키는 또 다른 방법이 제공된다. 그 방법은, 브러시 스크러빙 유체 화학물을 이용하여 기판의 뒷면을 브러시 스크러빙하는 단계를 포함한다. 그 방법은, 뒷면의 브러시 스크러빙 단계를 완료할 때 기판의 앞면에 전면 메니스커스를 인가 (apply) 하는 단계를 더 포함한다. 전면 메니스커스는, 브러시 스크러빙 유체 화학물과 화학적으로 호환가능한 전면 세정 화학물을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 기판 준비 시스템이 제공된다. 그 시스템은, 브러시, 전면 헤드, 및 이면 헤드를 포함한다. 브러시는, 브러시 스크러빙 화학물을 이용하여 기판의 뒷면을 브러시 스크러빙하도록 구성된다. 전면 헤드는 기판의 앞면 근처에 규정되며, 이면 헤드는 기판의 뒷면 근처에 규정된다. 이면 헤드는, 전면 헤드와 실질적으로 대향하여 위치된다. 브러시가 기판으로부터 이격될 때 전면 헤드와 이면 헤드는 한 쌍으로서 기판에 적용된다.
일 실시형태에서, 기판의 표면을 준비하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 메니스커스로 기판의 표면을 스캐닝하는 단계, 그 메니스커스를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 단계, 및 린싱 동작을 수행하지 않고, 준비되었던 기판의 표면 상에 후속 준비 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 기판의 표면을 준비하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 기판의 표면을 준비하기 위하여 기판의 표면 상에 제 1 메니스커스를 인가하고 준비된 기판의 표면을 다시 한번 준비하기 위하여 준비된 기판의 표면위에 제 2 메니스커스를 인가하는 단계를 포함한다. 제 2 메니스커스의 인가 단계는, 린스 동작을 수행하지 않고 제 1 메니스커스의 인가 단계 직후에 실질적으로 수행하도록 구성된다.
또 다른 실시형태에서, 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 준비하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 기판의 앞면에 있어서는 전면 메니스커스를 형성하고 기판의 뒷면에 있어서는 이면 메니스커스를 형성하는 단계를 포함한다. 그 방법은, 전면 메니스커스와 이면 메니스커스를 사용하여, 각각 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 스캐닝하는 단계를 더 포함한다. 기판의 앞면과 기판의 뒷면의 스캐닝 단계는, 기판의 앞면과 기판의 뒷면을 실질적으로 세정하고 건조시키도록 구성된다. 또한, 그 방법은, 린싱 동작을 수행하지 않고 기판의 앞면과 기판의 뒷면의 스캐닝 단계 이후, 기판의 앞면과 기판의 뒷면에 후속 기판 준비 프로세스를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이점은 셀 수 없이 많다. 특히, SC1 과 HF 와 같은 비호환성 화학물이 각각 웨이퍼 뒷면과 웨이퍼 앞면을 세정하기 위해 이용되는 종래 기술과는 현저히 다르게, 본 발명의 실시형태에서는, 호환성 화학물이 웨이퍼 앞면과 뒷면을 세정하고/세정하거나 건조시키기 위해 사용된다. 또 다른 이점은, 웨이퍼 앞면과 뒷면을 세정하기 위해 호환성 화학물을 이용함으로써, 브러시 스크러빙 단계에서의 유체 처리 장치와 근접 세정 준비 시스템이 단순화된다는 것이다. 본 발명의 또 다른 이점은, 웨이퍼 표면을 브러시 스크러빙하고 근접 세정 및/또는 건조시키기 위해 호환성 화학물을 구현함으로써, 스크러빙과 근접 세정 및/또는 건조 챔버가 교차 오염으로부터 자유로울 수 있다는 것이다. 이것은, 비호환성 화학물을 이용하지 않기 때문에, 장치의 풋프린트를 또한 감소시킨다는 이점이 있다. 또 다른 이점은, 본 발명의 실시형태가 장치내의 호환성 화학물을 처리하는 단계를 단순화하여, 그로 인해, 각각의 화학물에 대해 개별적인 유량 처리 컴포넌트와 폐기물 처리 유닛의 이용과 관련된 기계적 비용을 저감시킨다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은, 종래 기술과는 달리, 본 발명의 일부 실시형태가, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면이 화학물에 노출될 때마다 기판 앞면과 기판 뒷면을 린싱할 필요성을 제거하고 있다는 것이다. 이런 방식으로, 각각의 기판의 프로세싱과 관련된 프로세스 시간과 비용을 상당히 저감시킬 수 있다. 본 발명의 또 다른 이점은, 웨이퍼 표면의 상태를 실질적으로 동일하게 유지시키기 위하여, 근접 기판 준비 시스템 웨이퍼 표면을 이용하여 웨이퍼 표면의 준비를 준비할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 웨이퍼 표면을 물에 노출시키지 않고 후속 준비 단계에서 사용하기 위해 웨이퍼 표면을 깨끗한 채로 유지할 수 있어, 이로써 반도체 또는 웨이퍼 표면 (예를 들어, 금속 표면) 상에 산화물 재-성장을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 양태 및 이점은, 본 발명의 원리를 예시로서 도시한 첨부된 도면과 관련하여 얻어진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명에 의해 본 발명을 쉽게 이해할 것이며, 유사한 참조 부호는 유사한 구조적 엘리먼트를 나타낸다.
도 1a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 브러시 스크러빙과 근접 세정 및/또는 건조 시스템의 단순화된 단면도이다.
도 1b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템에서의 화학물의 공급, 전달, 및 수집을 설명하는 일 예시적인 브러시 스크러빙과 근접 세정 및/또는 건조 시스템의 단순화된 부분 상부도이다.
도 2a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 브러시 스크러빙과 근접 세정 및/또는 건조 시스템의 단순화된 단면도이다.
도 2b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 브러시를 이용하여 웨이퍼 뒷면의 브러시 스크러빙 단계를 설명하는 단순화된 상부도이다.
도 3a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 브러시 스크러빙 화학물과 호환가능한 화학물을 이용하여 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면의 근접 세정 및/또는 건조 단계를 설명하는 단순화된 단면도이다.
도 3b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 웨이퍼 표면이 전면 근접 헤드에 의해 세정 및/또는 건조되어 있는, 도 3a 에서 설명된 웨이퍼 앞면의 단순화된 상부도이다.
도 4a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 일 예시적인 근접 헤드의 단순화된 하부도이다.
도 4b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 또 다른 예시적인 근접 헤드의 단순화된 하부도이다.
*도 5a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 전면 근접 헤드에 의해 세정 및/또는 건조된 웨이퍼 앞면의 단순화된 단면도이다.
도 5b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 도 5a 에 도시된 영역의 단순화된 확대도이다.
도 5c 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 웨이퍼 앞면의 근접 세정 및/또는 건조 이후에, 그 위에 형성되는 산화물 층을 갖는 복수의 금속 라인을 포함한 웨이퍼 앞면의 단순, 확대된 부분 단면도이다.
도 6a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 일 예시적인 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템에서 수행되는 방법 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 뒷면을 브러시 스크러빙하면서 수행된 방법 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6c 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면의 근접 세정 동안에 수행되는 방법 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 근접 기판 준비 시스템의 단순화된 단면도이다.
도 7b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 도 7a 의 근접 기판 준비 시스템에서의 웨이퍼 앞면의 근접 준비의 시작을 나타낸 단순화된 상부도이다.
도 7c 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 세정/건조 동작이 실질적으로 완료될 때 도 7b 에 도시된 웨이퍼 앞면의 단순화된 상부도이다.
도 7d 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 도 7c 에 도시된 전면 근접 헤드에 의해 세정 및/또는 건조되어 진 웨이퍼 앞면의 단순화된 단면도이다.
도 7e 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 일 예시적인 전면 근접 헤드의 단순화된 하부도이다.
도 8a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 웨이퍼 앞면을 준비하는 근접 헤드의 단순화된 상부도이다.
도 8b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 도 8a 에 도시된 바와 같이 준비되는 웨이퍼 앞면의 단순화된 단면도이다.
도 9a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 한 쌍의 병렬 바 (bar) -형 근접 헤드를 구현하는 일 예시적인 순차적 근접 준비 시스템의 단순화된 단면도이다.
도 9b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 도 9a 에 도시된 2 개의 바-형 근접 헤드에 의해 준비되고 있는 웨이퍼 앞면의 단순화된 상부도이다.
도 9c 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 2개의 바형 근접 헤드에 의해 준비되어 진 웨이퍼 표면과 같이 도 9b 에서 설명된 웨이퍼 앞면의 단순화된 단면도이다.
도 9d 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 일 예시적인 근접 바의 단순화된 상부도이다.
도 10a 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 단일의 바-형 근접 헤드를 구현하는 순차적인 근접 준비 시스템의 단순화된 상부도이다.
도 10b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 도 10a 에 도시된 단일의 바-형 근접 헤드에 의해 준비되어 진 웨이퍼 앞면의 단순화된 단면도이다.
도 10c 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 2 개의 메니스커스를 포함하는 일 예시적인 단일의 바-형 근접 헤드의 단순화된 하부도이다.
도 11 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 일 예시적인 근접 웨이퍼 준비 시스템에서 수행되는 방법 동작을 나타낸 흐름도이다.
*도 12 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 2 개의 바-형 근접 헤드를 이용하여 순차적인 근접 준비 시스템에서 수행되는 방법 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 13 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 2 개의 메니스커스를 포함한 단일의 바형 근접 헤드를 구현하는 순차적인 근접 준비 시스템에서 수행되는 방법 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 14 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 프로세싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 15a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 프로세싱 동작을 수행하는 근접 헤드를 나타낸 도면이다.
도 15b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드의 일부를 나타낸 상부도이다.
도 15c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드의 인렛/아웃렛 패턴을 나타낸 도면이다.
도 15d 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드의 또 다른 인렛/아웃렛 패턴을 나타낸 도면이다.
도 15e 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드의 추가적인 인렛/아웃렛 패턴을 나타낸 도면이다.
유체 처리 장치를 단순화시킬 수 있고, 비호환성 화학물의 구현에 의해 생기는 교차 오염을 최소화시킴으로써 기판 처리량을 향상시킬 수 있는 방법이 제공된다. 일 실시형태에서, 브러시 화학물을 이용하여 기판 뒷면에 브러시 스크러빙 동작을 수행한 후, 그 브러시 스크러빙 화학물과 호환가능한 화학물을 이용하여 기판 앞면과 기판 뒷면을 근접 세정 및/또는 건조시킴으로써 기판을 준비한다. 일 실시예에서, 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드는, 각각, 전면 메니스커스와 이면 메니스커스를 이용하여, 실질적으로 동시에 기판 앞면과 기판 뒷면을 세정 및/또는 건조시키기 위해 이용된다. 일 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는, 소스 인렛, 진공 및 프로세싱 유체를 이용하여 웨이퍼 표면에 인가될 수도 있는 질소 가스의 이소프로필 알코올 IPA/N2 를 인가할 수 있다. 일 실시형태에서, IPA/N2 와 프로세싱 유체의 인가뿐만 아니라, 프로세싱 유체와 IPA/N2 를 웨이퍼 표면으로부터 제거하기 위한 진공의 인가의 결과로서 유체 메니스커스를 발생시킨다. 일 구현에 의하면, 유체 메니스커스는, 안정적이며 제어가능한 방식으로 웨이퍼 표면에 걸쳐 이동될 수 있는, 근접 헤드와 웨이퍼 표면 사이에 한정되는 유체 층으로서 규정될 수 있다.
일 구현에 있어서, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면을 세정하기 위해 이용되는 브러시 스크러빙 화학물과 전면 화학물 및 이면 화학물은, 플루오르화수소산 (HF) 및 DIW 의 용액이다. 바람직한 적용에 따라, 브러시 스크러빙 화학물 및 전면 화학물과 이면 화학물의 HF 농도는 동일하거나 상이하도록 구성될 수 있다.
본 발명은, 또한, 기판 준비 동작들 사이에 기판 표면을 린싱할 필요성을 실질적으로 제거함으로써 기판 표면의 준비와 관련된 비용 및 프로세스 시간을 실질적으로 더 저감시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 일단, 기판 표면이 화학물을 포함하는 메니스커스를 이용하여 근접 헤드에 의해 준비되면, 기판 표면을 린싱하지 않고도 기판 표면에 대해 후속 기판 준비 동작이 수행될 수 있다. 일 실시예에서의 근접 준비법은 기판 표면을 세정 및/또는 건조시키는 것이고, 또 다른 실시형태에서의 근접 준비법은 자연발생 산화막을 제거시키는 것이다. 또 다른 실시형태에 의하면, 제 1 메니스커스를 이용하여 침전된 잔여물을 의도적으로 발생시키기 위하여 기판 표면 상에 형성된 층을 제거함으로써 기판 표면을 근접 준비할 수 있다. 그 후에, 제 2 메니스커스를 이용하여 그 제 2 메니스커스의 제 2 화학물과 침전된 잔여물 사이에 소망의 화학 반응을 야기함으로써 웨이퍼 표면을 근접 준비한다. 이러한 후속 기판 준비 동작은, 2 개의 근접 준비 동작 사이에 기판을 린싱하지 않고도 수행된다. 일 실시예에서, 제 1 메니스커스는 하나의 근접 헤드에서 이용되며 제 2 메니스커스는 제 2 근접 헤드에서 이용된다. 다른 실시형태에서, 제 1 메니스커스와 제 2 메니스커스는, 전체 웨이퍼를 트래버싱하는 헤드를 트래버싱하도록 구성된 단일의 근접 헤드에서 이용된다. 일 구현에서, 웨이퍼 표면을 준비하기 위한 화학물은, 플루오르화수소산 (HF) 및 DIW 의 용액일 수 있다.
다음의 설명에서, 본 발명을 완전히 이해하기 위하여 다수의 특정 상세한 설명을 기술한다. 그러나, 당업자라면, 본 발명이 이들 특정 상세한 설명의 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있음을 이해할 것이다. 다른 경우에는, 본 발명을 불필요하게 모호하지 않게 하기 위하여 널리 공지된 프로세스 동작을 상세히 설명하지 않는다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 브러시 스크러빙-근접 세정 및/또는 건조 시스템 (100) 의 단순화된 단면도를 나타낸 것이다. 브러시 스크러빙과 근접 세정 및/또는 건조 시스템 (100) 은, 유체 처리 시스템 (106) 위에 배치된 챔버 (104), 작동 컴포넌트 (114) 에 고정된 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b), 및 시스템 제어기 (116) 를 포함한다. 전면 근접 헤드 (110a) 및 이면 근접 헤드 (110b) 는, 각각, 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 에 의해 작동 컴포넌트 (114) 에 연결된다. 그러나, 일 실시형태에서, 작동 컴포넌트 (114) 는 모터일 수 있고, 다른 실시형태에서, 작동 컴포넌트 (114) 는 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 을 이동시킬 수 있는 임의의 컴포넌트일 수 있다. 또한, 당업자라면, 다른 메커니즘과 엔지니어링이 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 을 이동시키고 그로 인해, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 챔버 (104) 안밖으로 이동시키도록 구현될 수 있음을 인식할 것이다.
챔버 (104) 는, 웨이퍼 (102) 를 맞물리게 하고 회전시키도록 구성된 복수의 롤러 (108) 를 포함한다. 일 실시예에서, 4 개의 롤러 (108) 가 구현되며, 4 개의 롤러 중 2 개의 롤러는 웨이퍼 (102) 를 맞물리도록 구성된 안정화 부재 (stabilizing member) 로서 기능한다. 나머지 2 개의 롤러 (108) 는, 웨이퍼 (102) 를 회전시키도록 구성된다. 삽입될 웨이퍼 (102) 가 프로세싱되게 하기 위하여 2 개의 안정화 롤러 (108) 를 멀리 이동시킨 후, 웨이퍼 (102) 를 맞물리게 하기 위하여 다시 안으로 이동시킬 수 있다. 웨이퍼 앞면 (102a) 은 오염물 (147) 과 액체 (146) 를 포함하는 것으로 나타내지며, 웨이퍼 뒷면 (102b) 은 오염물 (145) 을 포함하는 것으로 나타내진다. 일 실시예에서, 웨이퍼 뒷면 (102b) 은 액체 (146') 를 더 포함할 수도 있다.
또한, 챔버 (104) 는 복수의 노듈 (124) 을 갖는 브러시 (122) 를 포함한다. 도 1a 에 도시된 실시형태에서, 웨이퍼 뒷면 (102b) 아래의 챔버 저부 벽 (104a) 근처에 브러시 (122) 를 배치하여, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 의 인가를 위한 경로를 세정할 수 있다. 챔버 (104) 는, 챔버 (104) 로부터 폐기물과 과잉 유체를 제거하기 위해 배수/배기 아웃렛 (132) 을 더 포함한다.
챔버 (104) 아래에 한정된 유체 처리 시스템 (106) 은, 예를 들어, 활강 기계장치를 이용하여 스크러빙과 근접 세정 및/또는 건조 모듈 (101) 밖으로 빠져나올 수 있다. 유체 처리 시스템 (106) 은 배수 배기 컴포넌트 (106a) 및 유체 처리 컴포넌트 (106b) 를 포함한다. 유체 처리 컴포넌트 (106b) 는 웨이퍼 (102) 의 세정 단계 시에 사용될 로우 화학물 (raw chemistry) 을 포함하도록 설계된 복수의 유량 제어기 (118a, 118b, 및 118c) 를 포함한다. 각 유량 제어기 (118a 내지 118c) 는 각각 소스 아웃렛 (124a, 124b, 및 124c) 을 포함한다.
마찬가지로, 배수/배기 컴포넌트 (106a) 는, 챔버 (104) 로부터 제거되는 과잉 유체, 폐기물, 잔여물, 및 오염물을 수용하도록 설계된 폐기물 처리 유닛 (120) 을 포함한다. 도 1a 에 도시된 실시형태에서, 폐기물 재료는, 폐기물 처리 유닛 (120) 에 한정된 3 개의 배수/배기 인렛 (128a, 128b, 및 128c) 을 통해 폐기물 처리 유닛 (120) 으로 들어간다. 이하, 도 1b 와 관련하여 유량 처리기 (118a 내지 118c) 와 폐기물 처리 유닛 (120) 에 관한 추가 정보뿐만 아니라 근접 헤드 (110a 및 110b) 와 브러시 (122) 에 화학물을 혼합하고 공급하는 단계를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템 (100) 에서의 화학물의 공급, 전달, 및 수집 단계를 설명하는 도 1b 를 참조한다. 유량 제어기 (118a) 내에 포함된 화학물 A 와 유량 제어기 (118b) 내에 포함된 화학물 B 를, 매니폴드 (125) 에서 적절한 농도로 혼합하는 것으로 나타낸다. 일 실시예에서, 로우 화학물 A 는 로우 HF 이고 화학물 B 는 DIW 이다. 즉, 로우 HF 와 DIW 는, 매니폴드 (125) 로 펌핑된 후, 전면 세정 화학물을 소망의 농도로 만들기 위하여 혼합된다.
일 실시예에서, 화학물 A 와 B 각각에 대해 소망의 농도를 모니터링하고 유지하기 위해 시스템 제어기 (116) 에 의해 컴퓨터 소프트웨어가 사용된다. 일 실시예에서, 브러시 스크러빙 동작 중에, 로우 화학물 A 와 B (예를 들어, HF 의 용액) 의 혼합물은, 공급관 (134) 을 통해 브러시 (122) 로 공급될 수 있다. 그 후에, 근접 세정 및/또는 건조 단계 중에, HF 와 동일한 용액이 공급관 (127) 을 통해 전면 근접 헤드 (110a) 로 공급될 수 있으며, DIW 는 공급관 (129) 을 통해 이면 근접 헤드 (110b) 로 공급된다. 설명된 실시형태에서, 화학물 A 와 DIW 는 소스 아웃렛 (124a 및 124b) 을 통해 매니폴드 (125) 로 향하여, HF 가 적절한 농도로 DIW 와 혼합될 수 있다. 그 후에, HF 의 용액은 전면 근접 헤드 (110a) 로 공급되지만, DIW 물은 각각, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 에 한정된, 유체 인렛 (126a 및 126b) 을 통해 이면 근접 헤드 (110b) 로 공급된다.
마찬가지로, 각각, 공급관 (131 및 133) 을 이용하여 화학물 C 를 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 로 공급하는 것을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 화학물 C 는 소스 아웃렛 (124c) 을 이용하여 공급관으로 공급된 후, 유체 인렛 (126b 및 126b') 을 통해 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 로 공급된다. 일 실시예에서, 화학물 C 는 캐리어 가스로서 N2 를 이용하는 이소프로필 알코올 (IPA) 증기이다. 알 수 있는 바와 같이, 유량 제어기 (118a 내지 118c) 뿐만 아니라 폐기물 처리 유닛 (120) 으로부터 화학물의 유량을 제어하기 위해 밸브 (117) 를 이용한다. 일 실시예에서, 밸브 (117) 의 동작은 시스템 제어기 (116) 에 의해 제어되고 모니터링된다.
설명된 바와 같이, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 위에 진공처리된 화학물, 오염물, 및 액체와 같은 폐기물 재료는, 각각, 관 (137 및 139) 을 통해 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 로부터 배수된다. 진공처리된 폐기물 재료는, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 에 한정된 폐기물 아웃렛 (126c) 과 폐기물 아웃렛 (126c') 을 통해 관 (137 및 139) 으로 공급된다. 그 후에, 폐기물 재료는, 폐기물 인렛 (128a 및 128b) 을 통해 폐기물 처리 유닛 (120) 으로 전달된다. 마찬가지로, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 브러시 스크러빙과 근접 세정 동작 중에 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로 공급된 화학물 뿐만 아니라 오염물은 관 (130) 을 통해 및 챔버 저부 벽 (104a) 에 한정된 폐기물 아웃렛 (132) 을 통해 챔버 (104) 로부터 배수된 후, 폐기물 인렛 (128c) 을 통해 폐기물 처리 유닛 (120) 으로 배수된다.
일 실시형태에 의하면, 브러시 스크러빙 동작 중에 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정하기 위해 사용된 화학물 A 는, 웨이퍼 앞면 (102a) 에 수행된 근접 세정 및/또는 건조 동작을 위한 화학물로서 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 본 발명의 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템은 더 작아져 종래 기술의 브러시 스크러빙 모듈보다 더 작은 풋 프린트를 가질 수 있다. 또한, 상기 동일한 유형의 화학물 또는 전면 근접 헤드 (110a) 를 이용하여 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 브러시 스크러빙하고 웨이퍼 앞면 (102a) 을 세정 및/또는 건조시키기 위해 호환가능 화학물을 이용함으로써, 각각의 화학물에 대해 개별적인 폐기물 컴포넌트를 이용할 필요성을 제거한다. 이런 방식으로, 챔버 (104) 로부터 폐기물 유체와 오염물을 제거하기 위해 동일한 배수 및 배기 컴포넌트가 이용될 수 있다.
계속하여, 도 2a 에 도시된 단순화된 단면도를 설명하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 본 발명의 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템 (100) 에서 브러시 (122) 를 이용하는 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 브러시 스크러빙하는 단계가 제공된다. 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 세정 단계는, 브러시 (122) 를 웨이퍼 뒷면 (102b) 과 접촉시킴으로써 시작된다. 일 실시형태에서, 처음에는 높이 H1 에서 챔버 저부 벽 (104a) 부근에 한정된 브러시 (122) 를, 방향 136 으로 하여 높이 H2 까지 이동시킨다. 이 시점에서, 브러시 (122) 와 그 브러시 (122) 의 노듈 (124) 은, 브러시 (122) 가 회전 방향 138 로 회전할 때 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 적용되고 웨이퍼 (102) 가 회전 방향 140 으로 회전될 때 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 걸쳐 아크-형 방향 142 로 이동된다.
도 2a 의 실시형태에 있어서, 브러시 스크러빙 동작을 시작하기 전에, 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 은 대응하는 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 챔버 (104) 로 운반한다. 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는, 그 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 브러시 스크러빙 동작을 방해하지 않기 위하여 각각 롤러 (108) 의 위 아래에 접하여 한정될 때까지 챔버 (104) 로 운반된다. 이런 방식으로, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는, 브러시 스크러빙 동작이 끝난 바로 직후에 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 근접 세정 및 건조시키기 시작한다. 물론, 당업자라면, 다른 실시형태에서는, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 임의의 적절한 시간에, 그리고 브러시 스크러빙 동작 이전, 도중, 및 이후에 챔버 (104) 로 운반될 수도 있음을 인식할 것이다. 또한, 일 구현에서, 브러시 스크러빙 화학물을 이용하여 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면을 브러시 스크러빙한 이후에, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면을 근접 세정 및/또는 건조시킬 수 있음을 인식할 것이다.
브러시 스크러빙 동작의 완료시에, 브러시 스크러빙 화학물과 동일한 화학물 또는 그 브러시 스크러빙 화학물과 호환가능한 화학물을 이용하여 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및/또는 건조시켜, 브러시 스크러빙 화학물에 의한 웨이퍼 앞면 (102a) 의 교차 오염 가능성을 실질적으로 감소시킨다. 일단 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 세정 및/또는 건조 단계를 완료하였다면, 각각 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 을 이용하여 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 챔버 (104) 밖으로 운반한다.
일 예시적인 실시형태에서, 브러시 (122) 는 샤프트에 고정된 브러시 코어 위에 탑재될 수 있다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼 뒷면 (102b) 상의 오염물 (145) 을 제거하기 위하여 브러시 스크러빙 동작 중에 웨이퍼 뒷면 (102b) 과 접촉하는 복수의 노듈 (124) 로 브러시 (122) 의 외면이 커버된다.
도 2b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 브러시 (122) 를 이용하여 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 브러시 스크러빙 단계를 설명하는 단순화된 상부도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 챔버 (104) 내에 한정되고 웨이퍼 (102) 의 에지에 접하고 있지만, 이면 근접 헤드 (110b) 는, 브러시가 적용되어 이동되고 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 걸쳐 적용되도록 이동된 후 아크 운동 방향 142 로 이동할 때 브러시 (122) 의 경로 외부로 이면 근접 헤드가 한정되도록 웨이퍼 (102) 의 에지에 접한다. 브러시 스크러빙 화학물이 웨이퍼 앞면 (102a) 을 침식시켜 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 드롭 (drop; 121') 을 형성하고 있는 것이 도시되어 있다.
브러시 코어 (123) 는, 샤프트 (143) 내부에 배치된 공급관 (134) 을 통해 브러시 스크러빙 화학물 (121) 을 브러시 코어 (123) 내로 공급하도록 설계된 유체 인렛에 연결된다. 일 실시예에서는, 브러시 (122) 를 웨이퍼 뒷면 (102b) 위에 적용하여 높이 H1 과 높이 H2 사이에서 브러시 (122) 를 이동시키기 위해 샤프트 (143) 가 사용된다. 도시되어 있지는 않지만, 브러시 코어 (123) 는 그 위에 복수의 홀을 가지며, 이로써, 브러시 스크러빙 화학물을 브러시 코어 (123) 로 빠져나오게 하여 브러시 (122) 를 평평하게 한다.
일단, 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 브러시 스크러빙 단계가 완료되면, 초기 위치를 부여하기 위하여 브러시 (122) 를 웨이퍼 (102) 아래의 높이 H1 으로 운반한다. 이런 방식으로, 근접 세정 및/또는 건조 단계 중에 브러시 (122) 는 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 의 경로를 차단할 수 없다.
웨이퍼 뒷면 (102b) 을 스크러빙하고 린싱함으로써 웨이퍼 뒷면 (102b) 위의 오염물 (145) 을 제거하는 단계는, 브러시 (TTB) 를 통해 브러시 스크러빙 화학물 (121) 을 스크러빙 계면으로 공급하고, 브러시 (122) 를 브러시 스크러빙 화학물로 흠뻑 적시며, 소망의 시간 동안 브러시 스크러빙 화학물 (121) 로 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 브러시 스크러빙함으로써 달성된다. 그 후, 일 양태에서, 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 남아 있는 브러시 스크러빙 화학물 (121) 과 임의의 오염물 (145) 을 제거하기 위해 브러시 (122) 를 평평하게 하고 그 브러시 (122) 를 DIW 로 흠뻑 적실 때 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 TTB 린싱할 수 있다. 물론, 설명된 실시형태에서 브러시 스크러빙 화학물 (121) 이 웨이퍼 뒷면 (102b) TTB 로 도입되지만, 다른 실시형태에서, 브러시 스크러빙 화학물 (121) 은 다른 적절한 방식 (예를 들어, 접촉 계면으로 유체를 분산시키도록 설계된 암에 부착된 분산 노즐, 웨이퍼의 직경 외부에 위치된 분산 노즐 등) 으로 웨이퍼 뒷면 (102b) 과 브러시 (122) 로 도입될 수 있음을 인식할 것이다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 스크러빙하도록 구현된 브러시 스크러빙 화학물 (121) 은 소망의 농도를 갖도록 희석될 수 있다. 이런 방식으로, 일단, 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 브러시 스크러빙하는 단계가 달성되면, 웨이퍼 앞면 (102a) 이 이면 세정 화학물과 동일한 화학물이나 브러시 스크러빙 화학물 (121) 과 호환가능한 임의의 다른 화학물을 이용하여 세정되기 때문에, 후속 세정 동작 중에, 웨이퍼 앞면 (102a) 으로의 임의의 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 침투 (penetration) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 을 교차 오염시킬 수 없다. 또한, 그 적용에 따라, 다른 농도의 화학물이 구현될 수 있다.
바람직한 일 실시형태에 의하면, SC1 화학물과 마찬가지로, 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 한정된 오염물 (145) 을 제거하는 단계를 화학적으로 지원하기 위해 브러시 스크러빙 화학물 (121) 로서 HF 를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, HF 의 농도는 약 100:1 이다. 또 다른 실시형태에서, HF 의 농도는 대략 1000:1 이다. 물론, 모듈에서 구현된 화학물이 화학적으로 호환가능하면 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 오염물 (145) 을 제거하기에 적절한 임의의 다른 화학물 (예를 들어, BOE (Buffered Oxide Etch), HF 와 구연산, HF 및 H2O2 (oxidizer) 등) 이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
일 실시형태에서, 브러시 (122) 는, 브러시 스크러빙 동작과 린싱 동작 중에, 대략 50 과 400 RPM 사이, 더 바람직하게는, 대략 200 과 400 RPM 의 범위, 및 가장 바람직하게는, 대략 200 내지 250 RPM 에서 회전하도록 구성된다. 또한, 일 구현에서, 린스 유체의 유속은, 린스 동작 중에, 대략 0.5 와 2 리터/분 사이, 더 바람직하게는, 대략 0.7 과 1.5 리터/분의 범위, 및 가장 바람직하게는 대략 1 리터/분일 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 브러시 스크러빙 화학물의 유속은, 브러시 스크러빙 동작 중에, 대략 0.3 과 1.5 리터/분 사이, 더 바람직하게는, 대략 0.5 와 1.0 리터/분의 범위, 가장 바람직하게는, 대략 0.7 리터/분일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 웨이퍼 (102) 는, 브러시 스크러빙 동작과 린스 동작 중에, 대략 분당 1 회전 (RPM) 과 50 RPM 사이, 더 바람직하게는 대략 2 와 30 RPM 의 범위 및 가장 바람직하게는, 대략 10 RPM 으로 회전하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 브러시 (122) 는 폴리비닐 알코올 폼 (PVA foam) 으로 만들어질 수 있다. PVA 재료는 임의의 표면 특성을 가질 수 있으며, 일 실시형태에서는, 표면이 평활화될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 브러시 (122) 는 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 프로세싱하기에 적절한 재료 (예를 들어, 나일론, 모헤어 (mohair), 연마 패드 재료로 감싸진 맨드럴 (mandrel), 폴리우레탄 롤러, 고밀도 PVA, 폴리텍스, 폴리우레탄 합성물 (예를 들어, IC1000 (로델) 연마 패드 등), 등) 로 만들어질 수 있다. 또한, 또 다른 실시형태에서, 브러시 (122) 는, 착탈식의 1 회용 브러시가 되도록 구성될 수 있다.
계속하여, 도 3a 에 설명된 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템 (100) 의 단순화된 단면도를 설명하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 브러시 스크러빙 화학물과 호환가능한 화학물을 이용한 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 근접 세정 및/또는 건조를 더 이해할 수 있다. 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 를 이용하여 웨이퍼 (102) 의 반경을 따라 운동 방향 (144) 으로 이동하는 사이에 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 에 의해 세정 및/또는 건조한다. 여기에 사용된 바와 같이, 전면 근접 헤드 (110a) 와 웨이퍼 앞면 (102a) 사이의 영역내에 한정된 유체 (예를 들어, 전면 화학물 (front chemistry), 린스 유체, IPA 증기, 등) 의 일부가 전면 메니스커스 (150) 로서 규정된다. 마찬가지로, 이면 메니스커스 (152) 는, 이면 세정 화학물, 또는 만약 있다면, DIW 와 IPA 증기를 이용하여 발생된다.
여전히 도 3a 를 참조하면, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 수직 방식으로 이동시키는 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 에 의해 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 대응하는 웨이퍼 앞면 (102a) 과 뒷면 (102b) 근처로 가져와 고정시킨다. 따라서, 브러시 스크러빙 동작을 개시하기 위해 롤러 (108) 가 접하는 위치를 취하도록 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 방향 144 로 수평으로 이동시킬 경우, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 근처의 위치들 각각에 대해 근접 헤드 (110a 및 110b) 를 수직으로 이동시킨다. 여기에 사용된 바와 같이 근접성 (close proximity) 은, 대응하는 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 를 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 대하여 유지시킬 수 한, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터의 임의의 적절한 거리일 수도 있음을 인식할 것이다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 프로세싱 동작을 개시하기 위해, 근접 헤드 (110a 및 110b) 를 각각, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 약 0.1 내지 약 10mm 만큼, 바람직하게는, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 약 0.5mm 내지 약 4.5mm 만큼 이동시킬 수도 있다.
도 3a 에 도시된 실시형태에서, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는, 웨이퍼 (102) 반경을 따라 방향 144 로 수평으로 이동한다. 그러나, 원하는 대로 웨이퍼 (102) 를 세정 및/또는 건조시키기 위해 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 웨이퍼 (102) 에 대하여 임의의 적절한 방식으로 이동시킬 수 있음을 인식할 것이다. 예로서, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 웨이퍼 (102) 의 중심으로부터 웨이퍼의 에지까지 이동시킬 수 있다. 또한, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는, 예를 들어, 도 4a 와 도 4b 에 의해 도시된 바와 같이 임의의 적절한 사이즈 또는 형상을 가질 수도 있음을 인식할 것이다. 또한, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 여기에 설명된 프로세스를 수행할 수 있는 다양한 유형의 구성을 가질 수 있음을 인식할 것이다.
일 실시형태에 의하면, 각각의 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 에 의한 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 근접 세정 및/또는 건조 단계는, 웨이퍼 (102) 의 중심 영역에서 에지 영역까지 나선형 방식으로 연장할 수도 있는 세정 및/또는 건조 영역을 생성시킬 수 있다. 그러나, 시스템 (100) 의 구성, 근접 헤드의 배향 (orientation), 또는 근접 헤드의 운동을 변경시킴으로써 임의의 적절한 세정 및/또는 건조 경로를 발생시킬 수도 있음을 인식할 것이다.
일 구현에 의하면, 전면 근접 헤드 (110a) 와 웨이퍼 앞면 (102a) 사이에 전면 메니스커스 (150) 를 형성하고 이면 근접 헤드 (110b) 와 웨이퍼 뒷면 (102b) 사이에 이면 메니스커스 (152) 를 형성한다. 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 는, 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물을 인가함으로써 웨이퍼 표면을 세정 및/또는 건조시켜, 그에 따라, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 오염물과 유체를 제거하도록 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 트래버싱한다. 일 실시형태에서, 롤러 (108) 에 의한 웨이퍼 (102) 의 회전은, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 근처에서 프로세싱되지 않은 웨이퍼 영역을 이동시키기 위해 기능한다.
알 수 있는 바와 같이, 롤러 (108) 의 회전은, 웨이퍼 (102) 를 회전시키며, 이로써, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 전 표면을 실질적으로 세정 및/또는 건조시킨다. 이하에 더 상세히 설명한 바와 같이, 동작시에, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는, 각각, 이소프로필 알코올 (IPA), DIW, 및 전면 세정 화학물을 웨이퍼 앞면 (102a) 에 인가 및 배기시키고 (evacuate), IPA 와 DIW 를 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 인가 및 배기시킴으로써 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 오염물과 유체를 제거한다.
그러나, 일 실시예에서, 원하는 적용에 따라, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 상이한 전면 화학물과 이면 화학물을 인가할 수 있음을 인식할 것이다. 그 적용에 따라, 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물은 동일하거나 다른 농도를 갖는 동일한 유형의 화학물일 수도 있고, 또는, 전면 화학물과 이면 화학물은 다른 호환성 화학물일 수 있다. 또한, 배향이, 세정되거나 건조될 대응하는 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 근처에 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 존재하게 할 수 있는 한, 웨이퍼 (102) 가 임의의 적절한 배향으로 맞물려질 수도 있음을 인식할 것이다.
계속하여 도 3a 를 참조하면, 전면 근접 헤드 (110a) 의 리딩 에지 앞에 한정된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부는 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정하기 위해 이용된 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 드롭 (121'), 오염물 (147) 및 액체 (146) 에 의해 부분적으로 커버된다. 설명된 바와 같이, 이면 근접 헤드 (110b) 의 리딩 에지 앞에 한정된 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 일부는 브러시 스크러빙 화학물 (121) 과 오염물 (145) 에 의해 부분적으로 커버될 수 있다. 그러나, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 의 트레일링 에지 (trailing edge) 는 외관상 건조상태인 것으로 나타내진다. 여기에 사용된 바와 같이, 근접 헤드의 리딩 에지는, 메니스커스 앞에 한정된 웨이퍼 표면과 근접 헤드 사이의 영역으로 한정된다. 마찬가지로, 근접 헤드의 트레일링 에지는, 메니스커스 이면에 뒤쪽에 한정된 웨이퍼 표면과 근접 헤드 사이의 영역이다.
당업자는, 예를 들어, 증기 형태의 IPA 가 N2 가스의 사용을 통해 입력되는 IPA 증기와 같은 임의의 적절한 유형으로 IPA 유입물이 존재할 수도 있음을 인식할 것이다. 마찬가지로, 본 발명의 몇몇 실시형태가 DIW 를 이용하는 것으로 설명하고 있지만, 또 다른 실시형태에서, 예를 들어, 다른 방식으로 정화된 물, 세정 유체 등과 같은 웨이퍼 프로세싱을 가능하게 하거나 향상시킬 수도 있는 임의의 다른 적절한 유체를 이용할 수도 있다.
일 실시예에서, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 근접 세정 및/또는 건조 단계는, 전면 세정 화학 유입물과 IPA 유입물이 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 인가되어, 웨이퍼 앞면 (102a) 에 한정된 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 드롭 (121') 과 임의의 액체 (146) 를 전면 세정 화학 유입물과 혼합할 수 있게 함을 설명할 수 있다. 이 시점에서, 웨이퍼 앞면 (102a) 에 인가될 전면 세정 화학물과 DIW 유입물은, IPA 유입물과 충돌 (encounter) 한다. 결과적으로, 인가된 전면 세정 화학물과 DIW 유입물은, 웨이퍼 앞면의 일부에 한정된 액체 (146) 와 브러시 화학물 액체 (121) 와 함께 전면 근접 헤드 (110a) 와 웨이퍼 앞면 (102a) 사이의 영역에 상주하여, 전면 메니스커스 (150) 를 형성시킨다. 따라서, 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 는, 대응하는 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 쪽으로 인가될 일정한 유체의 흐름이며, 실질적으로 동시에, 웨이퍼 앞면 (102a) 위의 액체 (146) 와 브러시 스크러빙 화학물 (121) 을 함께 제거할 수 있다.
따라서, 전면 근접 헤드 (110a) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 을 스캔할 때, 전면 메니스커스 (150) 는 전면 근접 헤드 (110a) 를 따라 이동한다. 이런 방식으로, 사전에 전면 메니스커스 (150) 에 의해 점유된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 영역은, 메니스커스의 적용과 유체의 제거가 실질적으로 동시에 달성될 때, 전면 메니스커스 (150) 의 움직임의 결과로서 세정 및 건조된다.
마찬가지로, 웨이퍼 뒷면 (102b) 이 세정 및/또는 건조된다. 일 실시형태에서, 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 희석된 HF 유입물, DIW 유입물, 및 IPA 증기 유입물이 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 인가되어, 이면 메니스커스 (152) 를 형성시킨다. 이러한 실시형태에서, 뒷면 (102b) 위 또는 근방에 위치될 수도 있는 임의의 유체, 오염물, 또는 증기를 제거하기 위해 웨이퍼 뒷면 (102b) 근처의 영역에 진공을 인가하도록 폐기물 아웃렛을 이용할 수도 있다.
일 실시형태에서, 도 3a 에서 설명된 바와 같이, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 분석은, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 위에 침전된 잔여물 (예를 들어, HF 잔여물) 의 존재를 드러낼 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 액체가 존재하지 않을 수도 있다. 즉, 사전에 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 에 의해 점유된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부와 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 일부가 침전된 잔여물을 포함할 수도 있다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 침전된 잔여물은, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및/또는 건조시키기 위해 사용되어 진 전면 세정 화학물 또는 이면 세정 화학물로부터 유체를 제거한 결과로서 발생된 잔여물일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태는, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 추가 린싱하지 않고 전면 또는 이면 세정 화학 유입물과 IPA 유입물을 이용하여 세정 및 건조시킨 이후에 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및 건조시키도록 구성된다.
도 3b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 3a 에서 설명된 전면 근접 헤드 (110a) 에 의해 세정 및/또는 건조되는 웨이퍼 앞면 (102a) 의 단순화된 상부도를 나타낸 것이다. 전면 근접 헤드 (110a) 의 리딩 에지 앞에 한정된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부는, 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 드롭 (121'), 오염물 (147), 및 액체 (146) 를 포함하는 것으로 나타내진다. 액체 (146) 는, 사전 웨이퍼 프로세싱 동작 (예를 들어, CMP, 에칭 등) 중 임의의 동작 이후에 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 남아있을 수도 있는 임의의 액체일 수 있음을 인식할 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 일단, 전면 근접 헤드 (110a) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 근처로 이동되면 전방 세정 화학물 및 IPA 유입물이 유체 인렛 (126a 및 126b) 을 통해 전면 근접 헤드로 도입되어 웨이퍼 앞면 (102a) 과 접촉하는 전면 메니스커스 (150) 를 발생시킨다. 거의 동시에, 액체 (146), 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 드롭 (121') 및 오염물 (147) 은 진공처리되어 웨이퍼 앞면 (102a) 위로부터 제거된다.
도 4a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 전면 근접 헤드 (110a) 의 단순화된 상부도를 나타낸 것이다. 전면 근접 헤드 (110a) 는, 웨이퍼 앞면 (102a) 으로 상이한 유형의 유체를 도입하도록 설계된 복수의 인렛뿐만 아니라, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 세정 및/또는 건조시키도록 웨이퍼 앞면 (102a) 위의 유체와 오염물을 실질적으로 동시에 진공처리하기 위한 복수의 진공 아웃렛을 갖는 타원 형상을 갖는 것으로 나타내진다.
복수의 전면 세정 화학물 인렛 (154) 은 실질적으로 전면 근접 헤드 (110a) 의 중심에 한정되어, 액체 (146) 를 웨이퍼 앞면 (102a) 으로 도입하도록 설계된 실질적으로 선형의 라인을 형성한다. 전면 세정 화학물 인렛 (154) 의 경계부 (bordering) 에는, 진공 아웃렛 (158) 과 웨이퍼 앞면 (102a) 사이에 한정된 임의의 유형의 유체와 오염물을 진공처리하여 제거하도록 설계된 복수의 진공 아웃렛 (158) 이 있다. 더 알 수 있는 바와 같이, 복수의 이소프로필 알코올 (IPA) 인렛 (156) 은 도 4a 에 도시된 실시형태에서 타원형 경로를 한정하는 진공 아웃렛 (158) 에 접하여 한정된다. 설명된 실시형태에서, 전면 메니스커스 (150) 는, 진공 아웃렛 (158) 의 타원형 경로내에 제한된 영역에 형성된다.
도 4b 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 또 다른 전면 근접 헤드 (110a) 의 단순화된 상부도를 나타낸 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 복수의 진공 아웃렛 (158') 은, 전면 세정 화학물 인렛 (154) 근방에 한정되고, 복수의 린스 인렛 (160) 은, 복수의 진공 아웃렛 (158') 과 진공 아웃렛 (158) 사이에 한정된다. 일 실시예에서, 린스 인렛 (160) 은, 웨이퍼 표면 (102a) 을 린싱하기 위하여 웨이퍼 앞면 (102a) 으로 DIW 유입물을 도입하도록 구성된다. 도 4b 에 도시된 구현에 의하면, 전면 근접 헤드 (110a) 와 웨이퍼 앞면 (102a) 사이에 한정된 전면 메니스커스 (150) 는 2 개의 동심의 메니스커스, 즉, 내부 메니스커스 (150a) 와 외부 메니스커스 (150b) 로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 내부 메니스커스 (150a) 는 전면 세정 화학물과 DIW 의 용액에 의해 발생되며 외부 메니스커스 (150b) 는 DIW 유입물 (160) 에 의해 형성된다.
본 발명의 설명된 실시형태가 복수의 전면 세정 화학물 인렛 (154), 진공 아웃렛 (158 및 158'), DIW 인렛 (160), 및 IPA 증기 인렛 (156) 을 포함하지만, 또 다른 실시형태에서는, 본 발명의 실시형태가 하나 이상의 전면 세정 화학물 인렛 (154), 하나 이상의 IPA 증기 인렛 (156), 하나 이상의 DIW 인렛 (160), 및 하나 이상의 진공 아웃렛 (158) 을 구현할 수도 있음을 인식할 것이다.
이면 근접 헤드 (110b) 와 관련하여, 하나 이상의 IPA 증기 인렛 (156) 이 하나 이상의 진공 아웃렛 (158) 근방에 한정될 수 있고, 그 다음에는 하나 이상의 DIW 인렛 (160) 근방에 한정되어, IPA-진공-DIW 배향을 형성한다. 당업자라면, 소망의 웨이퍼 프로세스와 향상된 웨이퍼 세정 및/또는 건조 기계장치의 유형에 따라 IPA-DIW-진공, DIW-진공-IPA, 진공-IPA-DIW 등과 같은 다른 유형의 배향이 이용될 수도 있음을 인식할 것이다. 바람직한 일 실시형태에서, 이면 근접 헤드 (110b) 와 웨이퍼 뒷면 (102b) 사이에 위치된 이면 메니스커스 (152) 를 지능적으로 강하게 발생시키고, 제어하며 이동시키기 위해 IPA-진공-DIW 배향이 이용된다. 또 다른 실시형태에서, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및/또는 건조시키기 위해 IPA-진공 배향이 이용될 수 있다.
또한, 각각의 메니스커스가 발생되고 제어될 수 있는 한, 임의의 적절한 방식으로, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 의 최상면 상에 DIW 인렛 (160), IPA 증기 인렛 (156), 진공 아웃렛 (158), 및 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물 인렛이 배열될 수도 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 전면 세정 화학물 인렛, IPA 증기 인렛, 진공 아웃렛, 및 DIW 인렛 이외에, 또 다른 실시형태에는, 소망의 근접 헤드의 구성에 따라 추가적인 세트의 IPA 증기 인렛, DIW 인렛 및/또는 진공 아웃렛이 존재할 수도 있다.
또한, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 임의의 개수와 임의의 유형의 인렛과 아웃렛을 가질 수 있으며, 그 인렛과 아웃렛은 임의의 적절한 배향으로 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드에 대해 방향지정될 수도 있음을 인식할 것이다. 또한, 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 는, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로의 유체의 흐름 량을 제어함으로써, 그리고 인가된 진공을 제어함으로써 임의의 적절한 방식으로 관리될 수 있다. 또한, 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 가 안정적인 한, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 에 따라 인렛과 아웃렛의 사이즈뿐만 아니라 위치가 변할 수도 있음을 인식할 것이다.
또한, 당업자라면, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 린싱 유체로 린싱할 필요 없이, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정하기 위해 본 발명의 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 브러시 스크러빙한 이후에, 전면 근접 헤드 (110a) 를 이용하여 웨이퍼 앞면 (102a) 을 세정 및/또는 건조시키는 단계를 나타낸 도 5a 내지 도 5c 에 도시된 단순화된 단면도를 참조한다. 실시예로서, 설명된 실시형태에서, 예를 들어, HF 와 DIW 의 혼합물을 이용하여 구리 금속 배선 라인의 형성 이후에, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 남아있는 구리 잔여물을 제거하고 있다. 웨이퍼 앞면 (102a) 을 세정 및/또는 건조시키기 위해 전면 근접 헤드 (110a) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 을 트래버싱할 때, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 커버하는 임의의 유체뿐만 아니라 구리 잔여물이 제거되어, 외관상으로 세정되고 건조한 웨이퍼 앞면 (102a) 이 남겨진다. 일 실시예에 의하면, 침전된 HF 잔여물이 웨이퍼 앞면 (102a) 의 정밀한 분석에 따라 검출될 수도 있다. 따라서, 적용 및 소망의 결과에 따라, 웨이퍼 앞면 (102a) 또는 웨이퍼 뒷면 (102b) 은 임의의 침전된 HF 잔여물을 제거하기 위해 DIW 를 이용하여 린싱 오프될 수도 있다. 대부분의 적용에서, 침전된 HF 잔여물을 린싱할 필요가 없다. 예로서, 특정 적용에서는, 기판 위에 형성된 상이한 층들 사이에 미립자의 잔여물이 임의의 부정적 상호작용을 초래하지 않을 수도 있어, DIW 유입물을 이용하여 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 린싱할 필요성을 제거한다.
도 5a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 전면 근접 헤드 (110a) 에 의해 세정 및 건조되어 진 웨이퍼 앞면 (102a) 의 단면도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 전면 근접 헤드 (110a) 의 리딩 에지 앞에 한정된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부는, 액체, 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 드롭 (121'), 및 오염물 (147) 을 부분적으로 포함한다. 근접 헤드 (110a) 와 그에 따른 전면 메니스커스 (150) 를 방향 144 로 이동시키면 웨이퍼 앞면 (102a) 이 세정 및 건조되는 것으로 나타내진다.
전면 근접 헤드 (110a) 의 트레일링 에지에 한정된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부는 외관상 건조된 것으로 나타내진다. 즉, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부를 프로세싱한 이후, 액체 (146), 오염물 (147) 및 브러시 스크러빙 화학물 모두를 전면 메니스커스 (150) 와 혼합한 후 제거하여, 이로써, 외관상 세정 및 건조된 웨이퍼 앞면 (102a) 을 남겨둔다. 그러나, 일 실시형태에서, 사전에 세정 및/또는 건조된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부는 웨이퍼 앞면 (102a) 의 건조 단계 이후에 위에 남겨진 침전된 잔여물을 포함할 수도 있다. 전면 세정 화학물, 이면 세정 화학물, 및 브러시 스크러빙 화학물이 화학적으로 호환가능한 것으로 구성될 때, 종래 기술과 관련된 SC1 의 침투에 의해 야기되는 웨이퍼 앞면 (102a) 의 교차 오염으로부터 발생한 부정적 효과가 상당히 제거된다.
도 5b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 세정 및/또는 건조 단계 중에 복수의 금속 라인 (168) 을 갖는 웨이퍼 앞면 (102a) 을 단순화하여 확대한 부분 단면도를 나타낸 것이다. 전면 근접 헤드 (110a) 의 리딩 에지를 부분적으로 커버하는 오염물 (147), 액체 (146) 및 브러시 스크러빙 화학물 (121) 의 드롭 (121') 은 전면 근접 헤드 (110a) 의 이동에 의해 제거되는 것으로 나타내진다. 그러나, 일 실시예에서, 침전된 잔여물이 전면 근접 헤드 (110a) 의 트레일링 에지에서 검출될 수도 있다.
일 실시예에서, 전면 근접 헤드 (110a) 는, HF 와 DIW 유입물의 혼합물, IPA 유입물, 및 진공을 이용하여 웨이퍼 앞면 (102a) 을 세정 및/또는 건조시켜, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 남아있는 임의의 유형의 액체 또는 오염물을 제거한다. 일 실시형태에 의하면, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 건조시키는 동안에, 웨이퍼 전면 근접 헤드에 의해 사전 처리되는 중인 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부 위에 HF 의 침전된 잔여물이 형성되고 남아있을 수도 있다. 도 5c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 근접 세정 및/또는 건조시킨 이후에 그 위에 형성되는 산화물 층 (103) 과 복수의 금속 라인 (168) 을 갖는 웨이퍼 앞면 (102a) 을 단순화하여 확대한 부분 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물을 이용하는 경우에, 전면 세정 화학물과 이면 화학물들은 HF 와 DIW 의 용액일 수 있다. 그러나, 적용의 유형에 따라, 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물의 HF 의 농도는 동일하거나 다를 수도 있다. 일 구현에 의하면, 이면 세정 화학물의 HF 의 농도는, 대략 10:1 과 1500:1 사이, 더 바람직하게는, 대략 20:1 과 1000:1 사이의 범위일 수 있고, 가장 바람직하게는, 대략 50:1 일 수 있다. 마찬가지로, 전면 세정 화학물의 HF 의 농도는, 대략 50:1 과 10,000:1 사이, 더 바람직하게는, 100:1 과 1000:1 사이의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템에서 수행되는 방법 동작을 나타내는 도 6a 에 도시된 흐름도 (600) 를 참조한다. 그 방법은, 웨이퍼 뒷면이 브러시 스크러빙 화학물을 이용하여 브러시 스크러빙되는 동작 (602) 에서 시작한다. 일 실시예에서, 브러시 스크러빙 화학물은, 대략 100:1 의 농도, 더 바람직하게는, 대략 1000:1 의 농도를 갖는 희석된 HF 이다. 일 구현에 의하면, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면은 거의 동시에 브러시 스크러빙될 수 있다.
다음으로, 동작 604 에서, 그에 따라 웨이퍼 앞면과 뒷면 사이에 형성되는 전면 메니스커스와 이면 메니스커스를 이용하여 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면을 세정 및/또는 건조시킨다. 전면 세정 화학물은 전면 근접 헤드에 공급되고, 이면 세정 화학물은 이면 근접 헤드에 공급된다. 그 전면 화학물과 이면 화학물은 브러시 스크러빙 화학물과 호환가능한 것으로 구성된다. 일 실시형태에서, HF 와 DIW 의 혼합물은 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면을 세정 및/또는 건조시키기 위해 사용된다. 적용 및 소망의 결과에 따라, 전면 화학물과 이면 화학물의 HF 의 농도는 동일할 수 있고 또는 다를 수도 있다. 일 실시예에서, 단지 DIW 를 이용하여 웨이퍼 뒷면을 린싱하는 동안 HF 와 DIW 의 혼합물을 이용하여 웨이퍼 앞면을 세정 및/또는 건조시킨다. 그 후에, 그 방법은, 이러한 동작이 존재하는 경우, 후속 웨이퍼 준비 동작을 수행하는 동작 606 을 계속한다.
계속하여, 도 6b 에 도시된 흐름도를 설명하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 뒷면을 브러시 스크러빙하면서 수행되는 방법 동작을 더 이해할 수 있다. 동작 602a 에서, 일 실시예에서는, PVA 브러시일 수 있는 브러시가 제공된다. 그 다음에, 동작 602b 에서, 브러시를 웨이퍼 뒷면 근처로 이동시킨다. 일 예로, 처음에는, 웨이퍼 뒷면 아래의 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 모듈의 챔버 저부 벽 근처에 한정되어 있는 브러시를, 웨이퍼 뒷면 근처에 한정되도록 이동시킨다. 그 후에, 동작 602c 에서, 브러시 스크러빙 화학물을 브러시 스크러빙 계면으로 도입한다. 일 실시예에서, 브러시 스크러빙 화학물은 브러시를 통해 도입될 수 있다.
계속하여, 동작 602d 를 설명하면, 브러시 스크러빙 화학물을 도입하면서 브러시를 웨이퍼 뒷면에 적용한다. 일 실시예에서, 전 웨이퍼 뒷면을 브러시 스크러빙하도록 브러시를 회전시키며 아크 방향으로 이동시킨다. 그 다음에, 웨이퍼 뒷면에 브러시를 적용하는 단계는 동작 602e 에서 중단된다. 이런 방식으로, 다른 웨이퍼 준비 동작의 임의의 동작 다음에 웨이퍼 뒷면 위에 남아있는 임의의 오염물과 액체를 웨이퍼 뒷면으로부터 대부분 제거한다.
이 시점에서, 동작 602f 에서는 웨이퍼 뒷면으로부터 멀리 브러시를 이동시킨다. 일 실시예에서, 브러시를 초기 위치로 다시 이동시키며, 일 실시형태에서는, 브러시를 모듈 저부 벽 근처에 존재하게 한다. 이런 방식으로, 브러시 메카닉 (mechanics) 은, 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드의 동작을 방해할 수 없다. 종래 기술과 관련된 비호환성 화학물로부터 부작용을 발생시킬 가능성을 실질적으로 제거할 때 웨이퍼 앞면으로의 임의의 브러시 스크러빙 화학물의 침투는 웨이퍼 준비 동작 중 부정적 효과를 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면의 전면 근접 세정과 이면 근접 세정 단계 동안에 수행되는 방법 동작을 나타내는 도 6c 에 나타내진 흐름도를 참조한다. 동작 604a 에서, 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드가 제공된다. 그 다음에, 동작 604b 에서, 전면 세정 화학물은 전면 근접 헤드에 공급되고 이면 세정 화학물은 각각의 IPA 유입물과 함께 이면 근접 헤드에 공급되어, 전면 메니스커스와 이면 메니스커스를 생성할 수 있다. 적용에 따라, 일 실시예에서, 전면 화학물과 이면 화학물은 동일한 농도 또는 다른 농도를 갖는 동일한 화학물일 수 있다. 일 실시예에서, 전면 화학물과 이면 화학물은, 동일하거나 다른 HF 의 농도를 갖는 HF 와 DIW 의 용액이다. 다른 실시형태에서는, 이면 세정 화학물을 구현할 수 없어, 이로써 DIW 유입물을 사용하여 웨이퍼 뒷면을 린싱하게 한다.
동작 604d 에서, 전면 메니스커스는 웨이퍼 앞면과 전면 근접 헤드 사이에 형성되고 이면 메니스커스는 이면 근접 헤드와 웨이퍼 뒷면 사이에 형성된다. 그 후에, 동작 604e 에서, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면을, 각각, 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드를 이용하여 스캔한다.
호환가능한 브러시 스크러빙 화학물 및 전면 메니스커스와 이면 메니스커스를 이용함으로써, 모듈 내 교차-오염을 갖는 것과 관련된 부정적 효과를 또한 제거한다. 또한, 브러시 스크러빙 화학물 및 전면 화학물과 이면 화학물을 제거하기 위해 동일한 폐기물 기계장치가 사용될 수 있어, 시스템을 단순화시킨다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 본 발명의 브러시 스크러빙과 근접 세정 및/또는 건조 모듈이 클러스터링 웨이퍼 프로세싱 시스템에 통합될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 앞면 및/또는 웨이퍼 뒷면을 에칭 챔버, 화학 증기 증착 시스템, CMP 시스템, 등에서 사전-프로세싱한 이후에, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면을 본 발명의 시스템에서 세정 및/또는 건조시킬 수 있다. 그 후에, 에칭 챔버, CVD 시스템, PVD 시스템, ECD (Electrochemical Deposition) 시스템, ALD (Atomic Layer Deposition) 시스템, 리소그래픽 프로세싱 시스템 (코터 (coater) 와 스테퍼 (stepper) 포함) 모듈, 등에서 웨이퍼 뒷면 및/또는 웨이퍼 앞면을 후-프로세싱할 수 있다.
물론, 다른 기판 준비 동작 (예를 들어, 스핀, 린스, 와 건조 모듈, 근접 증기 프로세스 모듈, 고속 열 프로세싱 시스템, 에칭 시스템, 등) 을 제공할 수 있는 임의의 다른 장치, 시스템, 및 모듈에서 웨이퍼 사전-프로세싱을 수행할 수도 있다.
또한, 일 예시적인 구현에서, 본 발명의 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 시스템은, 제어 스테이션에 의해 자동 방식으로 제어될 수도 있는 클러스터링 웨이퍼 세정 장치에 구현될 수 있다. 예를 들어, 클러스터링 세정 장치는, 송신기 스테이션, 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 모듈, 및 수신기 스테이션을 포함할 수도 있다. 대체로 말하면, 초기에 송신기 스테이션에 배치된 웨이퍼를, 하나씩, 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 모듈로 전달한다. 브러시 스크러빙 근접 세정 및/또는 건조 모듈에서 스크러빙되고 근접 세정 및/또는 건조된 이후에, 건조한 웨이퍼를 임시로 저장하기 위해 수신기 스테이션으로 전달한다. 당업자라면, 일 실시형태에서, 클러스터링 세정 장치가 복수의 다른 기판 준비 동작 (예를 들어, 세정, 에칭, 버핑, 등) 을 수행하도록 구현될 수 있음을 인식할 것이다.
도 7a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 근접 기판 준비 시스템 (1000) 의 단순화된 단면도를 나타낸 것이다. 그 시스템 (1000) 은, 챔버 (104), 그 챔버 내에 한정된 복수의 롤러 (108), 유체 처리 시스템 (106), 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b), 작동 컴포넌트 (114), 및 시스템 제어기 (116) 를 포함한다. 챔버 (104) 는 유체 처리 시스템 (106) 위에 배치되며 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는 각각, 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 에 의해 작동 컴포넌트 (114) 에 고정된다. 일 실시형태에서, 작동 컴포넌트 (114) 는 모터일 수 있다.
롤러 (108) 는, 웨이퍼 (102) 를 맞물리게 하여 회전 방향 (140) 으로 회전시키도록 구성된다. 도 7a 에서 설명된 실시형태에서, 4 개의 롤러 (108) 를 구현하며, 4 개의 롤러 중 2 개의 롤러는 안정화 부재로서 웨이퍼 (102) 를 맞물리게 하도록 구성된다. 나머지 2 개의 롤러 (108) 는, 웨이퍼 (102) 를 회전 방향 (140) 으로 회전시키도록 구성된다. 웨이퍼를 삽입하는 경우, 프로세싱될 웨이퍼 (102) 를 챔버 (104) 로 전달 및 삽입할 때, 안정화 롤러 (108) 를 웨이퍼 (102) 의 경로 밖으로 멀리 이동시킨다. 그 후에, 각각의 초기 위치를 부여하고 웨이퍼 (102) 를 맞물리게 하기 위하여 안정화 롤러 (108) 를 다시 복귀시킨다. 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 웨이퍼 (102) 의 에지에 접하도록 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 챔버 (104) 내에 한정시킨다.
상기 설명된 실시형태에서, 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정하도록 구현된 화학물이 웨이퍼 앞면 (102a) 으로 침투할 수 있다. 오염물들 (147 및 145) 은, 각각, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 위에 분산되는 것으로 나타내진다. 액체 드롭 (146 및 146') 또한, 대응하여 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 위에 분산된다. 일 실시예에서, 오염물 (147 및 145) 과 액체 드롭 (146 및 146') 은, 예를 들어, 브러시 스크러빙 동작일 수도 있는 선행 웨이퍼 준비 동작 중에 발생되어 질 수도 있다. 예를 들어, 액체 드롭 (146) 은, 사전의 웨이퍼 프로세싱 동작 (예를 들어, CMP, 에칭 등) 중 임의의 동작 다음에 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 남아있을 수도 있는 임의의 액체일 수 있다.
유체 처리 시스템 (106) 은, 예를 들어, 활강 기계장치 (slide mechanism) 를 이용하여 시스템 (1000) 밖으로 빠져나올 수 있다. 일 실시형태에서, 유체 처리 시스템 (106) 은, 2 개의 컴포넌트, 즉, 배수 배기 컴포넌트와 유량-처리 컴포넌트를 포함한다. 유량-처리 컴포넌트는, 웨이퍼 (102) 의 준비 (예를 들어, 세정 등) 시에 사용될 로우 화학물을 포함하도록 설계된 복수의 유량 제어기를 포함하도록 구성된다. 배수/배기 컴포넌트는, 챔버 (104) 로부터 제거되어 진 과잉 유체, 폐기물, 잔여물, 및 오염물을 수용하도록 설계된 폐기물 처리 유닛을 포함한다. 일 실시예에서, 유량 제어기 내에 포함된 화학물들은, 매니폴드에서 적절한 농도로 혼합될 수 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼 표면을 세정하도록 구현되는 로우 화학물은 로우 HF 와 DIW 의 혼합물일 수 있다. 일 실시형태에 의하면, 컴퓨터 소프트웨어를 시스템 제어기 (116) 에 의해 사용하여 화학물들 각각에 대해 소망의 농도를 모니터하고 유지한다. 근접 기판 준비 프로세싱 동안에, 대응하는 공급관을 통해 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 로 동일하거나 상이한 화학물을 공급할 수 있다. 이런 방식으로, 추가적인 화학물 (예를 들어, 캐리어 가스로서 N2 를 이용한 이소프로필 알코올 (IPA) 증기 등) 을 더 공급할 수 있다. 여기에 사용되는 바와 같이, 전면 근접 헤드 (110a) 와 웨이퍼 앞면 (102a) 사이의 영역 내에 한정된 유체 (예를 들어, 화학물, IPA 증기 등) 의 일부를 전면 메니스커스 (150) 로서 한정한다. 마찬가지로, 이면 세정 화학물, IPA 증기, 등을 이용하여 이면 메니스커스 (152) 를 발생시킨다.
웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 위에서 진공처리된 화학물, 오염물, 및 액체와 같은 폐기물 재료는, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 로부터 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 에 한정된 폐기물 아웃렛에 연결된 관을 통해 배수되도록 구성된다. 그 후에, 폐기물 재료를 폐기물 유닛 (예를 들어, 수집 진공 탱크) 으로 전달한 후, 수집 탱크로부터 설비 배수로로 제거한다. 일단, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 준비 단계 (즉, 세정 및/또는 건조) 를 완료하면, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는 각각 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 을 이용하여 챔버 (104) 밖으로 운반된다.
당업자는, 일 실시형태에서는, 작동 컴포넌트가 모터일 수 있지만, 다른 실시형태에서는, 작동 컴포넌트 (114) 는 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 을 이동시킬 수 있는 임의의 컴포넌트일 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 당업자는, 다른 메카닉과 엔지니어링이 전면 암 (112a) 과 이면 암 (112b) 을 이동시킨 후, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 챔버 (104) 안밖으로 이동시키도록 구현될 수 있음을 인식할 것이다.
일 실시예에서, 실질적으로 웨이퍼 (102) 의 중심에 각각의 위치를 부여하기 위하여 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 방향 144 로 수평으로 이동시키는 경우, 예를 들어, 전면 근접 헤드 (110a) 를 웨이퍼 앞면 (102a) 근처의 위치에 수직으로 이동시키고 이면 근접 헤드 (110b) 를 웨이퍼 뒷면 (102b) 근처의 위치에 수직으로 이동시킨다. 당업자라면, 대응하는 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 를 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 대하여 유지할 수 있는 한, 여기에 사용된 근접성은 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터의 임의의 적절한 거리일 수도 있음을 인식할 것이다. 일 실시형태에서, 근접 헤드 (110a 및 110b) 는, 웨이퍼 프로세싱 동작을 개시하기 위해 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 약 0.1mm 내지 약 10mm 사이, 더 바람직하게는, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 약 0.5mm 내지 약 4.5mm 사이에서 각각 이동될 수도 있다.
도 7a 에 나타내진 실시형태에서, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 준비하는 동안, 웨이퍼 (102) 의 반경을 따라 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는 방향 143 으로 수평으로 이동한다. 그러나, 원한다면, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 준비하기 위하여 웨이퍼 (102) 와 관련하여 임의의 적절한 방식으로 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 이동시킬 수 있음을 인식할 것이다. 예로서, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 웨이퍼 (102) 의 에지로부터 웨이퍼의 중심까지 이동시킬 수 있다. 또한, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는, 예를 들어, 도 7e, 도 9b, 도 9d, 도 10a, 및 도 10c 에 의해 나타내진 바와 같은 임의의 적절한 사이즈 또는 형상을 가질 수도 있다. 또한, 당업자라면, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 여기에 설명된 프로세스를 수행할 수 있는 다양한 유형의 구성을 가질 수 있음을 인식할 것이다.
일 구현에 의하면, 도 7a 에 나타내진 바와 같이, 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 는, 전면 화학물과 이면 화학물에 웨이퍼 표면을 노출시킴으로써 세정 및 건조시키기 위하여 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 트래버싱한다. 그 후에, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 DIW 로 린싱하지 않고도 웨이퍼 표면에 후속 웨이퍼 준비 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 대응하여 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물을 인가함으로써, 오염물 (147 과 145, 146 과 146') 이 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 세정 및 제거될 수 있어, 실질적으로 세정되고/세정되거나 건조한 웨이퍼 표면을 남긴다. 일 실시형태에서, 롤러 (108) 에 의한 웨이퍼 (102) 의 회전은, 프로세싱 (예를 들어, 세정 및/또는 건조) 되어지지 않은 웨이퍼 영역을 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 근처로 이동시키도록 기능하여, 프로세싱되도록 이동되는 웨이퍼 영역을 실질적으로 세정 및 건조시킨다.
일 실시예에서, HF 는, 약 100:1 의 농도를 갖는 HF 로 웨이퍼 앞면 (102a) 을 세정하기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, HF 의 농도는 대략 1000:1 일 수 있다. 물론, 웨이퍼 표면을 준비하기 위한 모듈에서 사용하기 위해 선택되는 화학물을 그 화학물이 화학적으로 호환가능 (예를 들어, BOE, HF 와 구연산, HF 와 H2O2, 표준 세정 1 (SC1), 표준 세정 2 (SC2), 암모니아, 계면 활성제, 산성염, 구연산, 산성염과 구연산의 화합물, 산성염, 구연산과 계면 활성제의 합성물, 플루오르화 수소 암모늄, 혼합된 구리 세정 (MCC) 2500, MCC3000, 황산과 과산화 수소의 혼합물 등) 하도록 선택하는 한, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 오염물 (147 및 145) 및 액체 드롭 (146 및 146') 을 제거하기에 적절한 임의의 화학물이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 구현된 화학물은, 표면 준비 특성 (예를 들어, 주로 낮은 표면 장력을 갖는 반-수성 용매 (semi-aqueous solvent) 등) 을 갖는 임의의 유체일 수 있다. 또한, 그 실시형태에 따라, 상이한 전면 화학물과 이면 화학물이 소망의 적용에 따라, 각각, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 적용될 수 있다. 그 적용에 따라, 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물은 동일하거나 다른 농도를 갖는 동일한 유형의 화학물일 수도 있으며, 또는 전면 화학물과 이면 화학물을 서로 다른 호환가능한 화학물일 수 있다.
당업자라면, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 이용하여 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 근접 준비를 실질적으로 동일한 방식으로 수행할 수 있음을 인식할 것이다. 설명된 실시형태에서, 실질적으로 침전된 잔여물을 검출할 수 없도록 웨이퍼 표면을 세정 및/또는 건조시켜, 후속 웨이퍼 준비 동작을 시작하기 이전에 웨이퍼 표면을 린싱할 필요성을 제거시킨다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 본 발명의 근접 기판 준비 시스템 (1000) 에서의 웨이퍼 앞면 (102a) 의 세정 및/또는 건조 단계의 시작을 나타내는 단순화된 상부를 나타낸 도 7b 를 참조한다. 전면 근접 헤드 (110a) 를, 전면 암 (112a) 에 의해 웨이퍼 앞면 (102a) 근처로 가져와 유지시키고 웨이퍼 (102) 가 회전 방향 140 으로 회전될 때는 웨이퍼 앞면의 중심으로부터 방향 143 으로 멀리 이동시킨다. 설명된 웨이퍼 앞면 (102a) 은 그 위에 확산된 오염물 (147) 과 액체 드롭 (146) 을 갖는다.
도 7c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 전면 근접 헤드 (110a) 에 의한 세정 및/또는 건조 동작의 실질적 종결시에 도 7b 에 나타내진 웨이퍼 앞면 (102a) 의 단순화된 상부도를 나타낸 것이다. 나타내진 바와 같이, 전면 근접 헤드 (110a) 가 방향 143 으로 이동하지만, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 전면 근접 헤드 (110a) 에 의해 세정하여, 웨이퍼 (102) 의 중심으로부터 웨이퍼 (102) 의 에지까지 연장하는 세정되고 건조한 웨이퍼 앞면 (102a) 을 생성한다. 좀더 상세히 말하면, 전면 근접 헤드 (110a) 에 의해 오염물 (147) 을 세정 및 건조시켜, 실질적으로 건조한 웨이퍼 앞면 (102a) 을 남긴다. 따라서, 본 발명의 근접 준비 시스템을 이용한 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 근접 세정 및/또는 건조 단계는, 세정되고 건조한 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 생성하여, 린스 동작에서 웨이퍼 표면을 우선 린싱하지 않고도 웨이퍼 (102) 표면에 후속 준비 단계를 수행할 수 있다.
일 예시적인 동작에서, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 는, 각각, 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 를 이용하여 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 오염물, 유체, 및 에칭 박막을 제거한다. 좀더 상세히 말하면, 이소프로필 알코올 (IPA) 과 전면 세정 화학물은, 웨이퍼 앞면 (102a) 에 인가되고 그 웨이퍼 앞면으로부터 배기되며, IPA 와 이면 세정 화학물은, 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로 인가되고 그 웨이퍼 뒷면으로부터 배기된다. 알 수 있는 바와 같이, 롤러 (108) 의 회전은, 웨이퍼 (102) 를 회전시켜, 이로써, 전체 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 실질적으로 세정 및/또는 건조시킨다. 이런 방식으로, 후속 준비 단계를 시작하기에 앞서 웨이퍼 표면의 린싱과 관련된 프로세스 시간뿐만 아니라 비용을 실질적으로 저감시킨다.
도 7c 에 나타내진 실시형태에서, 전면 근접 헤드 (110a) 가 방향 143 으로 하여 웨이퍼 중심으로부터 웨이퍼 에지로 이동하지만, 시스템 (1000) 의 구성, 근접 헤드의 배향, 또는 근접 헤드의 운동을 변경시킴으로써 임의의 적절한 세정 및 건조 경로를 발생시킬 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 배향이, 세정 또는 건조될 대응하는 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 일부 근처에 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 존재하게 하는 한, 임의의 적절한 배향으로 웨이퍼 (102) 를 맞물리게 할 수도 있음을 인식할 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 7c 에 나타내진 전면 근접 헤드 (110a) 에 의해 세정 및/또는 건조되어 진 웨이퍼 앞면 (102a) 을, 도 7d 의 단순화된 단면도에서 설명하고 있다. 설명된 실시형태에서, 전면 근접 헤드 (110a) 에 의해 세정 및/또는 건조되어 진 웨이퍼 앞면 (102a) 은, 외관상, 그 앞면 위에 어떤 오염물 (147) 과 액체 드롭 (146) 도 갖지 않는다. 일 실시예에서, 전면 근접 헤드 (110a) 의 리딩 에지 앞에 한정된 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부는, 세정 및/또는 건조 단계 이전에 오염물 (147) 과 액체 드롭 (146) 에 의해 부분적으로 커버될 수 있다. 그러나, 근접 준비를 계속할수록, 전면 근접 헤드 (110a) 의 트레일링 에지는 세정되어 건조된 기판 표면을 남기도록 구성된다. 여기에 사용된 바와 같이, 근접 헤드의 리딩 에지는, 메니스커스의 앞면에 한정된 웨이퍼 표면과 근접 헤드 사이의 영역으로서 한정된다. 마찬가지로, 근접 헤드의 트레일링 에지는, 메니스커스의 뒷면에 한정된 웨이퍼 표면과 근접 헤드 사이의 영역이다.
일 예시적인 실시형태에서, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 근접 세정 및/또는 건조단계는, 전면 세정 화학 유입물과 IPA 유입물이 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 인가되는 것으로 설명될 수 있다. 이런 방식으로, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 남아있는 임의의 유체를 전면 세정 화학 유입물과 혼합한다. 이 시점에서, 웨이퍼 앞면 (102a) 으로 인가되는 전면 세정 화학물과 DIW 유입물은 IPA 유입물과 충돌한다. 결과적으로, 인가된 전면 세정 화학물과 DIW 유입물은, 액체 드롭 (146; 특정 실시형태에서는 액체 막 (146)) 및 이면 세정 드롭렛 (146') 과 함께 전면 근접 헤드 (110a) 와 웨이퍼 앞면 (102a) 사이의 영역에 상주하여 전면 메니스커스 (150) 를 형성한다. 따라서, 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 는, 대응하는 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 향하여 인가되는 유체의 흐름을 일정하게 하도록 구성되며 실질적으로 동시에 웨이퍼 앞면 (102a) 위의 액체 드롭 (146) 및 이면 화학물 드롭렛 (146') 을 따라 제거될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 일단, 웨이퍼 앞면 (102a) 근처로 전면 근접 헤드 (110a) 를 이동시키면, 전면 화학물과 IPA 유입물을 전면 근저 헤드 (110a) 로 도입하여 웨이퍼 앞면 (102a) 과 접촉하고 있는 전면 메니스커스 (150) 를 발생시킨다. 거의 동시에, 액체 드롭 (146) 과 오염물 (147) 은 웨이퍼 앞면 (102a) 위에서 진공처리되어 제거된다.
따라서, 전면 근접 헤드 (110a) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 을 스캔할 때, 전면 메니스커스 (150) 는 전면 근접 헤드 (110a) 와 함께 이동한다. 이런 방식으로, 사전에 전면 메니스커스 (150) 에 의해 점유되는 웨이퍼 앞면 (102a) 의 영역은, 메니스커스의 적용 및 유체의 제거가 실질적으로 동시에 달성될 때 전면 메니스커스 (150) 의 이동의 결과로서 세정 및 건조된다. 따라서, 바람직하게는, 세정되고/세정되거나 건조된 웨이퍼 표면을 생성하기 위하여 본 발명의 근접 세정 및/또는 건조 시스템에서 세정 및/또는 건조되도록 화학물에 웨이퍼 앞면 (102a) 을 노출시킬 수 있으며, 이로써, 린싱 동작에서 웨이퍼 앞면 (102a) 을 린싱할 필요성을 제거한다.
마찬가지로, 나타내지는 않았지만, 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 후속 준비 동작을 수행하기 이전에 DIW 로 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 린싱하지 않고 본 발명의 근접 세정 및 건조 시스템에서 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및 건조시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 희석된 HF 유입물, DIW 유입물, 및 IPA 증기 유입물을 웨이퍼 뒷면 (102b) 에 인가하여 이면 메니스커스 (152) 를 형성시킬 수 있다. 이러한 실시형태에서, 뒷면 (102b) 위 또는 근방에 위치할 수도 있는 임의의 유체, 오염물, 또는 증기를 제거하기 위하여 웨이퍼 뒷면 (102b) 근처의 영역에 진공을 인가하도록 폐기물 아웃렛을 이용할 수도 있다.
일 실시형태에 의하면, 도 7d 에서 설명된 바와 같이, 침전된 잔여물을 남기는 것이 의도적이라면, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 분석은, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 위에 침전된 잔여물 (예를 들어, 수성 HF 에 대한 노출의 결과로서 발생된 플루오르 이온) 의 존재를 드러낼 수도 있다. 즉, 그렇게 선택되면, 사전에 전면 메니스커스 (150) 와 이면 메니스커스 (152) 에 의해 점유되는 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부와 웨이퍼 뒷면 (102b) 의 일부는 침전된 잔여물을 포함할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 실질적으로 액체가 존재하지 않을 수도 있다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 침전된 잔여물은, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 으로부터 오염물과 유체를 제거하는 결과로서 발생될 수 있으며, 또는 웨이퍼 표면 위에 형성되는 층이 선택되었다면, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및/또는 건조시키기 위해 사용되는 전면 세정 화학물 또는 이면 세정 화학물과 화학 반응을 시작한다. 따라서, 본 발명의 실시형태는, 그렇게 선택되었다면, 전면 또는 이면 세정 화학 유입물 및 IPA 유입물을 이용하여 세정 및 건조된 이후에 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및 건조시키도록 설계되고, 또는 후속 준비 동작 동안에 사용하기 위해 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면 위에 침전된 잔여물이 남아있도록 침전된 잔여물을 의도적으로 발생시킬 수 있다.
도 7e 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 전면 근접 헤드 (110a) 의 하부도를 나타낸 것이다. 도시된 전면 근접 헤드 (110a) 는 복수의 아웃렛과 인렛을 갖는 타원 형상을 갖는다. 복수의 인렛은 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 상이한 유형의 유체를 도입하도록 설계되며, 복수의 진공 아웃렛은, 웨이퍼 앞면을 DIW 로 린싱하지 않고도 웨이퍼 앞면 (102a) 을 세정 및 건조시키기 위하여 웨이퍼 앞면 (102a) 위로부터 유체와 오염물들을 거의 동시에 진공처리하기 위해 사용되도록 구성된다. 복수의 화학물 인렛 (154) 은 전면 근접 헤드 (110a) 의 실질적 중심에 한정되며, 이로써, 전면 화학 유입물을 웨이퍼 앞면 (102a) 으로 도입하도록 설계된 실질적으로 선형의 라인을 형성한다. 전면 화학물 인렛 (154) 의 경계부에는, 진공 아웃렛 (158) 과 웨이퍼 앞면 (102a) 사이에 한정된 임의의 유형의 유체와 오염물들을 진공처리하여 제거하도록 설계된 복수의 진공 아웃렛 (158) 이 있다. 더 알 수 있는 바와 같이, 복수의 IPA 인렛 (156) 은, 도 7e 에 나타내진 실시형태에서, 타원형 경로를 한정하는 진공 아웃렛 (158) 에 접하여 한정된다. 상기 설명된 실시형태에서, 진공 아웃렛 (158) 의 타원형 경로 내에 제한되는 영역에 전면 메니스커스 (150) 를 형성한다.
당업자라면, IPA 유입물이 예를 들어, 증기 형태의 IPA 가 N2 가스의 이용을 통해 입력되는 IPA 증기와 같은 임의의 적절한 형태로 존재할 수도 있음을 인식할 것이다. 마찬가지로, 본 발명의 몇몇 실시형태가 DIW 를 이용하는 것으로 설명되고 있지만, 다른 실시형태에서는, 예를 들어, 다른 방식으로 정화된 물, 세정 유체 등과 같이 웨이퍼 프로세싱을 가능하게 하거나 향상시킬 수도 있는 임의의 다른 적절한 유체가 이용될 수도 있다. 또한, 인렛과 아웃렛의 위치뿐만 아니라 사이즈는, 전면 메니스커스와 이면 메니스커스가 안정적인 한, 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드에 따라 변할 수도 있음을 인식할 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물을 이용하는 경우에, 전면 세정 화학물과 이면 세정 화학물은 HF 와 DIW 의 용액일 수 있다. 그러나, 적용의 유형에 따라, 전면 화학물과 이면 화학물의 HF 농도는 동일할 수도 있고 또는 다를 수도 있다. 일 구현에 의하면, 이면 화학물의 HF 농도는, 대략 10:1 과 1500:1 사이, 더 바람직하게는, 2:1 과 1000:1 사이, 및 가장 바람직하게는, 대략 50:1 의 범위일 수 있다. 마찬가지로, 전면 화학물의 HF 농도는, 대략 50:1 과 10,000:1 사이, 및 더 바람직하게는, 100:1 과 1000:1 사이의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 후속 동작 동안 웨이퍼 앞면 (102a) 을 준비하는 본 발명의 근접 헤드 (110) 를 도시하고 있는 도 8a 에 나타내진 단순화된 상부도를 참조한다. 상기 설명된 준비 동작 동안에, 웨이퍼 (102) 를 방향 140 으로 회전시킬 때, 웨이퍼 (102) 중심에서 웨이퍼 (102) 의 에지로 방향 143 으로 근접 헤드 (110) 를 이동시키고 있다. 나타내진 바와 같이, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 한정되는 자연발생 산화물 층 (103) 은, 메니스커스 (150') 가 자연발생 산화물 층 (103) 위에 인가될 때 제거된다. 일 실시예에서, 대략 12 옹스트롱의 두께를 갖는 자연발생 산화물 층 (103) 은, 대략 6:1 의 농도를 갖는 HF 를 포함한 메니스커스 (150') 를 인가함으로써 본 발명의 근접 헤드 (110) 에 의해 제거될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 메니스커스 (150') 를 자연발생 산화물 층 (103) 위에 인가하여, 메니스커스 (150') 의 실질적 중심에 한정되는 HF 가 자연발생 산화물 층 (103) 위에 인가될 때 그 자연발생 산화물이 제거된다. 대체로, 제거되는 자연발생 산화물 층 (103) 뿐만 아니라 HF 가, 근접 헤드 (110) 에 한정된 진공 아웃렛에 의하여 웨이퍼 표면 위로부터 동시에 제거되며, 이로써, 자연발생 산화물 층 (103) 이 제거되는 실질적으로 건조한 웨이퍼 앞면 (102a) 을 남긴다. 이런 방식으로, 린스 동작에서 웨이퍼 앞면 (102a) 을 린싱하지 않고도 자연발생 산화물 층 (103) 을 웨이퍼 표면 위에서 제거할 수 있고, 다른 준비 동작을 이용하여 연속하여 준비할 수 있으며, 이로써, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 린싱 동작과 관련된 비용뿐만 아니라 프로세스 시간을 저감시킨다.
예로서, 제거되는 웨이퍼 앞면 (102a) 은, 오염물과 과잉 유체에 대해 실질적으로 자유로울 수 있으며, 이로써, 웨이퍼 표면을 우선 린싱하지 않고 후속 준비 동작 (예를 들어, 에칭, 저장 등) 이 수행되게 한다. 다른 실시형태에서, 구리를 습윤 공기에서 가능한 한 부식시키지 않기 위하여 보호 막 (예를 들어, BTA) 의 층 (예를 들어, 단층) 이 웨이퍼 표면 위에 남겨질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태는, 후속 기판 준비 동작을 수행하기 이전에 웨이퍼 표면을 린싱할 필요 없이 웨이퍼 표면을 제거, 세정 및/또는 건조시키기 위해 매우 농축된 화학물을 이용하게 할 수 있다.
제거되는 웨이퍼 앞면 (102a) 을 생성하도록 자연발생 산화물 층 (103) 의 제거 단계는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 8a 에 나타내진 바와 같은 웨이퍼 앞면 (102a) 을 도시한 도 8b 의 단순화된 단면도에 나타내진다. 알 수 있는 바와 같이, 점선으로 표시된 자연발생 산화물 층 (103) 은 근접 헤드 (110) 와, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 중심으로부터 웨이퍼 앞면 (102a) 의 에지까지 트래버싱하는 메니스커스 (150') 의 결과로서 제거되어 진다. 일 실시형태에서, HF 의 용액이 자연발생 산화물 층 (103) 을 제거할 때, 모든 발생된 액체와 미립자는, 근접 헤드 (110) 에 한정된 진공 아웃렛에 의해 제거된다. 이런 방식으로, 자연발생 산화물 층은, 실질적으로 모든 오염물과 액체들이 웨이퍼 앞면으로부터 제거되도록 화학물을 이용하여 근접 헤드에 의해 준비된 이후 제거되게 되며, 이로써, 제거, 세정, 및/또는 건조된 웨이퍼 앞면 (102a) 을 남기게 된다. 이런 방식으로, 후속 웨이퍼 준비 동작은, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 우선 린싱하지 않고 수행될 수 있다.
또 다른 실시형태에 의하면, 웨이퍼 표면이 다른 특성을 나타낼 수 있도록 웨이퍼 표면을 준비하기 위해 순차적인 근접 준비 시스템을 구현할 수 있다. 도 9a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 순차적으로 준비하도록 2 개의 병렬 바-형 근접 헤드 (210 및 210') 를 구현하는 일 예시적인 순차적인 근접 준비 시스템 (300) 의 단순화된 단면도를 나타낸 것이다. 제 1 근접 헤드 (210) 는 연결 암 (112) 을 통해 제 2 근접 헤드 (210') 에 고정되며, 제 2 근접 헤드 (210') 는 그 암 (112) 을 통해 작동 컴포넌트에 고정된다. 동작시에, 제 1 근접 헤드 (210) 와 제 2 근접 헤드 (210'), 및 이와 관련된 제 1 메니스커스 (250) 와 제 2 메니스커스 (250') 는 웨이퍼 앞면 (102a) 에 인가되어 방향 144 로 이동된다. 이런 실시형태에서, 웨이퍼 (102) 의 전 표면이 트래버싱되어 프로세싱되기 때문에 웨이퍼 (102) 는 회전하지 않도록 구성된다. 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 일 실시형태에서, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 순차적인 근접 준비는, 도 9b 에 나타내진 바와 같이, 전 웨이퍼 앞면의 스케일에서 수행될 수 있다.
일 예시적인 실시형태에서, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 9b 의 단순화된 상부도에 나타내진 바와 같이, 웨이퍼 앞면 (102a) 을 2 개의 순차적인 프로세스에서 화학적으로 프로세싱할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에는 대부분 3 개의 다른 섹션이 외관상 나타내질 수 있다. 섹션 (103a) 에는, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 초기 형성되고 제 1 전면 근접 헤드 (210) 의 리딩 에지 앞에 한정되는 산화물 층 (103), 제 1 메니스커스 (250) 에 산화물 층 (103) 을 노출시킨 결과로서 발생된 침전된 잔여물 (111), 및 그 침전된 잔여물 (111) 과 제 2 메니스커스 (250') 사이에서의 화학 반응 결과로서 형성되는 소망의 층 (109) 이 있다. 물론, 소망의 웨이퍼 준비 동작의 유형에 따라, 침전된 잔여물 (111) 이 연속하여 웨이퍼 앞면 (102a) 을 커버하고, 이로써 막의 형태로 존재하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 2 개의 바-형 근접 헤드 (210 및 210') 를 이용한 웨이퍼 앞면 (102a) 의 순차적인 준비 단계가 후술되는 바로서 달성될 수 있다. 초기에, 암 (112) 을 방향 143' 으로 이동시킬 때 제 1 근접 헤드 (210) 의 리딩 에지를 웨이퍼 앞면 (102a) 근처로 가져온다. 이 시점에서, 제 1 화학물과 IPA 유입물에 의해 발생되는 제 1 메니스커스 (250) 를, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 에지에 한정되는 산화물 층 (103) 과 접촉시킨다. 산화물과 제 1 메니스커스 (250) 사이의 소망의 화학 반응 결과로서, 제 1 메니스커스 (250) 와 접촉하고 있는 산화물 층 (103) 의 전 부분을 거의 커버하는 침전된 잔여물 (111) 을 발생시킨다. 침전된 잔여물 (111) 의 형성과 실질적으로 동시에, 사전의 웨이퍼 준비 프로세스로부터 웨이퍼 앞면 (102a) 에 남아있거나 화학 반응의 결과로서 발생되는 임의의 액체는, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 특정 부분으로부터 진공처리되어 제거된다.
제 1 근접 헤드 (210) 와 그에 따른 제 1 메니스커스 (250) 를 웨이퍼 앞면 (102a) 에 인가하고 방향 143' 으로 이동시키는 동안, 제 1 근접 헤드 (210) 와 제 1 메니스커스 (250) 를 트레일링하는 제 2 근접 헤드 (210') 와 그에 따른 제 2 메니스커스 (250') 를 웨이퍼 앞면 (102a) 에 인가하고, 더 바람직하게는, 침전된 잔여물 (111) 의 형성을 야기하는 제 1 근접 헤드 (210) 에 의해 직전에 프로세싱되는 웨이퍼 표면 (102a) 의 일부에 인가한다. 이 시점에서, 제 2 메니스커스 (250') 의 IPA 유입물과 제 2 화학물은 침전된 잔여물 (111) 과 화학 반응하여, 제 1 근접 헤드 (210) 와 제 2 근접 헤드 (210') 모두에 의해 사전 준비되는 웨이퍼 앞면 (102a) 의 일부 위에 소망의 층 (109) 을 형성시킨다. 일 실시형태에 따라서, 침전된 잔여물 (111) 을 발생시킨 직후에 실질적으로 원하는 층 (109) 을 형성시키도록 제 1 근접 헤드 (210) 와 제 2 근접 헤드 (210') 를 서로의 근처에 한정할 수 있다.
소망의 침전된 잔여물 (111) 을 의도적으로 발생시키기 위한 산화물 층 (103) 의 화학적 제거와 그 다음의 소망의 층 (109) 을 형성시키기 위한 화학 반응을, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 9c 에 나타내진 단순화하여 확대한 단면도와 관련하여 더 이해할 수 있다. 제 1 근접 헤드 (210) 의 제 1 메니스커스 (250) 에 의해 화학적으로 처리되고 있는 산화물 층 (103) 의 일부는, 침전된 잔여물 (111) 이 형성되도록 변형되고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이미 제 1 메니스커스 (250) 에 의해 처리되는 산화물 층 (103a) 의 부분들은, 적어도 부분적으로 화학적으로 변환되어 진다. 그러나, 제 1 메니스커스 (250) 에 의해 완전히 커버되지 않는 제 1 근접 헤드 (210) 바로 아래의 영역은, 제 1 전면 메니스커스 (250) 를 웨이퍼 앞면 (102a) 에 걸쳐 이동시킬 때 변경된다.
유사하게, 사전에 제 2 메니스커스 (250') 에 의해 처리된 침전된 잔여물 (111) 부분은 현재 소망의 층 (109) 으로 커버되지만, 이제 제 2 메니스커스 (250') 에 의해서 처리되고 있는 침전된 잔여물 (111) 부분은 소망의 층 (109) 으로 아직 완전히 변환되지 않았다. 따라서, 바람직하게는, 제 1 근접 헤드 (210) 와 제 2 근접 헤드 (210') 가 웨이퍼 앞면 (102a) 에 걸쳐 이동될 때, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 형성되는 층이 그 층을 제 1 화학물에 화학적으로 노출시킴으로써 제거될 수 있다. 그 후에, 제거된 층은, 형성된 층의 제거 단계 이후와 소망의 층을 형성하는 단계 이전에 린스 화학물로 웨이퍼 앞면을 린싱할 필요 없이 소망의 층으로 대체될 수 있다.
도 9d 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 단일의 메니스커스를 포함하는 일 예시적인 순차적인 기판 준비 시스템의 하부도를 나타낸 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 복수의 진공 아웃렛 (158) 은 제 1 화학물 인렛 (254) 에 인접하여 한정되며, 복수의 IPA 증기 인렛 (156) 은 진공 아웃렛 (158) 에 인접하여 한정된다. 아웃렛과 인렛은, 소망의 층의 형성과 그 형성된 층의 제거는 실질적으로 균일한 방식으로 달성될 수 있도록 제 1 근접 헤드 (210) 의 저면 위에 거의 균일하게 확산된다. 이런 방식으로, 제 1 근접 헤드 (210) 는, 실질적으로 동질의 웨이퍼 앞면 (102a) 이 생성될 수 있도록 전체 웨이퍼 앞면 (102a) 을 준비하도록 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 순차적인 근접 준비 프로세스에는 산화물 층의 제거 단계 이후에, 패시베이션 동작, 플레이팅 동작, 자연발생 산화물의 재-성장 등이 있을 수 있다. 예로서, 웨이퍼 앞면을 패시베이팅하여, 웨이퍼를 저장소에 저장하도록 산화물 층을 웨이퍼 표면 위에 형성할 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 패시베이팅 층의 린싱이 패시베이션 동작을 파기시킬 수 있기 때문에 패시베이팅 이후의 웨이퍼 앞면 (102a) 의 린싱은 바람직하지 않다. 일 예시적인 실시형태에서, 계면 활성제, 중합체, BTA (Benzene Trizol) 은, 웨이퍼 앞면 층을 패시베이팅하도록 구현될 수 있는 화학물이다. 또 다른 실시예는, 웨이퍼 표면 위에 형성되는 층을 제거하고 그 대신 소망의 층을 형성시킴으로써 웨이퍼 앞면을 플레이팅한다. 예를 들어, 산화물 층을 제거한 후, 일 유형의 화학적 프로세싱을 통해 시드 층 (seed layer) 을 인가한다. 일 실시형태에 따라서, 형성된 층의 제거와 그 층의 소망의 층으로의 대체는 비활성 분위기에서 수행되도록 구성된다. 일 실시예에서, 이러한 결과는, 예를 들어, 폐쇄형 챔버를 이용함으로써 웨이퍼 표면을 산소에 노출시키지 않고 질소를 이용함으로써 달성될 수 있다.
이것은, 상이한 메니스커스의 제거 단계 사이에 비활성 가스로서 질소를 이용함으로써 달성된다. 일 실시예에서, 웨이퍼 앞면 위의 층의 순차적인 제거와 형성은, 층의 제거뿐만 아니라 층의 형성을 달성하도록 희석된 화학물을 이용함으로써 달성될 수 있다. 그 후에, 일 실시예에서는, 증착, 에칭, 패시베이션, 저장 등일 수 있는 후속 준비 단계에서 웨이퍼 앞면을 프로세싱할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d 에 나타내진 실시형태에서, 제 1 근접 헤드와 제 2 근접 헤드를 구현하고 있지만, 다른 실시형태에서는, 층을 제거하는 동작, 침전된 잔여물의 발생 동작, 및 소망의 층의 형성 동작을 달성할 수 있는 한, 다수의 근접 헤드를 구현할 수 있다.
도 10a 를 계속하여 설명하면, 2 개의 메니스커스의 단일의 바-형 근접 헤드를 이용하여 층의 제거, 침전된 잔여물의 발생, 및 소망의 층의 형성을 본 발명의 일 실시형태에 따라서 설명한다. 전면 암 (112) 을 방향 144 로 이동시킬 때 근접 헤드 (310) 의 리딩 에지를 산화물 층 (103) 에 의해 커버되는 웨이퍼 앞면 (102a) 근처로 가져온다. 이 시점에서, 우선, 제 1 화학물과 IPA 유입물에 의해 발생되는 제 1 메니스커스 (250) 와 그 후에, 제 2 전면 화학물과 IPA 유입물에 의해 발생되는 제 2 메니스커스 (250') 를 산화물 층 (103) 과 접촉시킨다. 산화물 (103) 과 제 1 전면 메니스커스 (250) 사이에서의 소망의 화학 반응 결과로서, 침전된 잔여물 (111) 을 발생시켜, 제 1 전면 메니스커스 (250) 와 접촉하고 있는 웨이퍼 부분을 실질적으로 커버한다. 이 때, 제 1 메니스커스 (250) 와 산화물 층 (103) 의 화학 반응의 결과로서 발생되거나 사전의 웨이퍼 준비 프로세스로부터 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 남아있는 임의의 액체는, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에서 진공처리되어 제거된다. 일 실시예에서, 이것은, 침전된 잔여물 (111) 의 형성과 실질적으로 동시에 달성된다.
그러나, 나타내진 바와 같이, 제 2 메니스커스 (250') 는 제 1 메니스커스 (250) 를 트레일링하고 있으며, 그러한 것으로서, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에, 특히, 침전된 잔여물 (111) 위에 인가되고 있다. 이 시점에, 제 2 메니스커스 (250') 의 IPA 유입물과 제 2 화학물은, 웨이퍼 앞면 (102a) 의 준비 부분 위에 소망의 층 (109) 을 발생시키도록 침전된 잔여물 (111) 과 화학 반응한다. 일 실시형태에 따라서, 실질적으로 소망의 층 (109) 은, 침전된 잔여물 (111) 이 발생된 직후에, 형성될 수 있다.
도 10b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 10a 에서 순차적으로 준비되고 있는 웨이퍼 (102) 의 단순화된 단면도를 나타낸 것이다. 설명된 바와 같이, 침전된 잔여물 (111) 이 발생될 수 있는 제 1 메니스커스 (250) 에 의해 화학적으로 처리되고 있는 산화물 층 (103) 부분은 변형되고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 전면 메니스커스 (250) 에 의해 처리되고 있는 산화물 층의 부분들은, 적어도 부분적으로 화학적 변환되고 있다. 그러나, 제 1 전면 메니스커스 (250) 에 의해 커버되지 않는 제 1 근접 헤드 (310) 아래의 영역은, 제 1 전면 메니스커스 (250) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 에 걸쳐 이동될 때 변경될 것이다.
비교적, 사전에 제 2 메니스커스 (250') 에 의해 처리된 침전된 잔여물 (111) 부분은 현재 소망의 층 (109) 으로 커버되지만, 이제 제 2 메니스커스 (250') 에 의해서 처리되고 있는 침전된 잔여물 (111) 부분은 소망의 층 (109) 으로 아직 완전히 변환되지 않는다. 따라서, 바람직하게는, 제 1 근접 헤드 (210) 가 웨이퍼 앞면 (102a) 을 트래버싱하고 있을 때, 웨이퍼 앞면 (102a) 위에 형성되는 층을 제거한 후, 실질적으로 동시에 린스 화학물로 웨이퍼 앞면을 우선 린싱하지 않고 소망의 층으로 대체할 수 있다.
도 10c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 2 중 메니스커스의 바-형 근접 헤드 (310) 의 하부도를 나타낸 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 복수의 진공 아웃렛 (158) 은 제 1 화학물 인렛 (254) 에 인접하여 한정되며, 복수의 IPA 증기 인렛 (156) 은 진공 아웃렛 (158) 에 인접하여 한정된다. 마찬가지로, 복수의 진공 아웃렛 (158) 은 제 2 화학물 인렛 (254') 에 인접하여 한정되며, 복수의 IPA 증기 인렛 (156) 은 진공 아웃렛 (158) 에 인접하여 한정된다. 또한, 소망의 층의 형성 및 그 형성된 층의 제거가 실질적으로 균일한 방식으로 달성될 수 있도록 아웃렛과 인렛은 근접 헤드 (310) 의 저면 위에 실질적으로 균일하게 확산된다. 이런 방식으로, 근접 헤드 (310) 는, 실질적으로 동질의 웨이퍼 앞면 (102a) 이 생성될 수 있도록 웨이퍼 앞면 (102a) 전체를 준비하도록 구현될 수 있다.
상기 설명된 실시형태에서, 본 발명의 근접 헤드는 복수의 전면 또는 이면 화학물 인렛 (154, 154', 254, 및 254'), 진공 아웃렛 (158 및 158'), 및 IPA 증기 인렛 (156) 을 포함하고 있지만, 또 다른 실시형태에서, 본 발명의 실시형태는, 하나 이상의 전면 화학물 인렛, 하나의 이면 화학물 인렛, 하나 이상의 IPA 증기 인렛 (156), 및 하나 이상의 진공 아웃렛 (158) 을 구현할 수도 있다. 당업자라면, 소망의 웨이퍼 준비 프로세스와 향상되어진 웨이퍼 세정 및/또는 건조 기계장치의 유형에 따라, IPA-DIW-진공, DIW-진공-IPA, 진공-IPA-DIW, 등과 같은 다른 유형의 배향이 이용될 수도 있음을 인식할 것이다.
바람직한 일 실시형태에서, IPA-진공-DIW 배향은 근접 헤드와 웨이퍼 표면 사이에 위치된 메니스커스들을 지능적으로 강력하게 발생시키고, 제어하며, 이동시키기 위해 이용된다. 또 다른 실시형태에서, IPA-진공 배향은, 웨이퍼 앞면 (102a) 과 웨이퍼 뒷면 (102b) 을 세정 및/또는 건조시키기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 전면 화학물 인렛, IPA 증기 인렛, 진공 아웃렛, 및 DIW 인렛 이외에, 또 다른 실시형태에서는, 소망의 근접 헤드의 구성에 따라 추가적인 세트의 IPA 증기 인렛, DIW 인렛 및/또는 진공 아웃렛이 존재할 수도 있다. 또한, 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드는 임의의 개수 및 임의의 유형의 인렛과 아웃렛을 가질 수 있으며, 인렛과 아웃렛은 임의의 적절한 배향으로 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드에 대해 방향 지정될 수도 있음을 인식할 것이다. 또한, 전면 메니스커스와 이면 메니스커스는, 웨이퍼 앞면과 웨이퍼 뒷면으로의 유체의 흐름 량을 제어함으로써, 그리고 인가된 진공을 제어함으로써 임의의 적절한 방식으로 관리될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 일 예시적인 근접 웨이퍼 준비 시스템에서 수행되는 방법 동작을 도시하는 도 11 에 나타내진 흐름도 (1100) 를 참조한다. 그 방법은, 웨이퍼 표면을 메니스커스를 이용하는 근접 헤드를 이용하여 준비하는 동작 1102 에서 시작한다. 일 실시예에서, 웨이퍼 준비 동작은, 웨이퍼 표면을 세정 및/또는 건조시키도록 구성된다. 그 후에, 동작 1104 에서, 웨이퍼 표면을 린스 유체로 린싱하지 않고 웨이퍼 표면에 후속 웨이퍼 준비 동작을 수행한다. 이런 방식으로, 예를 들어, 웨이퍼 표면을 화학물에 노출시킨 이후 웨이퍼 표면을 린싱하기 위해 보통 사용되는 DIW 를 제거하여, 이로써, 웨이퍼 표면의 준비와 관련된 웨이퍼 프로세스 시간뿐만 아니라 비용을 저감시킨다.
계속하여, 도 12 에 도시된 흐름도를 설명하면, 순차적인 2 개의 바-형 근접 헤드 준비 시스템에서 수행되는 방법 동작을, 본 발명의 일 실시형태에 따라서 보다 더 이해할 수 있다. 동작 1202 에서, 웨이퍼 표면 위에 형성되는 층을, 제 1 메니스커스를 이용하는 제 1 근접 헤드에 의해 제거한다. 일 실시예에서, 제거되고 있는 층은 산화물 층이다. 그 다음에, 동작 1204 에서는, 침전된 잔여물을, 제 1 메니스커스의 제 1 화학물과 제거되고 있는 층 사이의 소망의 화학 반응의 결과로서 의도적으로 형성시킨다. 그 후에, 동작 1206 에서는, 제 2 근접 헤드와 제 2 메니스커스 및 침전된 잔여물을 이용하여 웨이퍼 표면 위에 원하는 층을 형성시킨다. 일 실시예에서, 제 2 메니스커스의 제 2 화학물과 침전된 잔여물 사이에 소망의 화학 반응을 달성하여 소망의 층을 형성시킨다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 2 개의 메니스커스를 포함한 순차적인 단일의 바-형 근접 웨이퍼 준비 시스템 동안에 수행되는 방법 동작을 도시하는 도 13 에 나타내진 흐름도를 참조한다. 동작 1302 에서, 웨이퍼 표면 상에 형성되는 층을 근접 헤드의 제 1 메니스커스를 이용하여 제거한 후 동작 1304 에서 침전된 잔여물을 발생시킨다. 침전된 잔여물은, 형성된 층과 제 1 메니스커스의 제 1 화학물 사이의 소망의 화학 반응의 결과로서 발생된다. 그 다음에, 동작 1306 에서, 근접 헤드의 제 2 메니스커스와 침전된 잔여물을 이용하는 근접 헤드를 이용하여 소망의 층이 웨이퍼 표면 위에 형성된다. 일 실시형태에서, 제 2 메니스커스가 제 1 메니스커스를 트레일링하고, 이로써, 사전에 제 1 메니스커스에 의해 준비되는 웨이퍼의 영역을 거의 바로 커버한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 본 발명의 브러시 근접 웨이퍼 준비 시스템은 클러스터링 웨이퍼 프로세싱 시스템에 통합될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 앞면 및/또는 뒷면이 에칭 챔버, 화학 증기 증착 시스템, CMP 시스템 등에서 사전-프로세싱된 이후, 웨이퍼 앞면과 뒷면은 본 발명의 시스템에서 준비될 수 있다. 그 후에, 웨이퍼 앞면 또는 웨이퍼 뒷면을 린싱하지 않고, 웨이퍼 뒷면 및/또는 웨이퍼 앞면은 에칭 챔버, CVD 시스템, PVD 시스템, ECD 시스템, ALD 시스템, 리소그래픽 프로세싱 시스템 (코터 및 스테퍼 포함) 모듈 등에서 후-프로세싱될 수 있다. 물론, 웨이퍼 사전-프로세싱은, 다른 기판 준비 동작 (예를 들어, 스핀, 린스, 및 건조 모듈, 근접 기상 프로세스 모듈, 고속 열 프로세싱 시스템, 에칭 시스템 등) 을 제공할 수 있는 임의의 다른 장치, 시스템, 및 모듈에서 수행될 수도 있음을 인식할 것이다.
다음의 도면은, 유체 메니스커스를 발생시킬 수 있는 일 예시적인 근접 헤드를 갖는 일 예시적인 웨이퍼 프로세싱 시스템을 설명한다. 유체 메니스커스를 발생시킬 수 있는 임의의 적절한 유형의 근접 헤드를 갖는 임의의 적절한 유형의 시스템은, 여기에 설명된 본 발명의 실시형태와 함께 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
도 14 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서 웨이퍼 프로세싱 시스템 (2000) 을 나타낸 것이다. 웨이퍼를 고정시키고 이동시키는 임의의 적절한 방식은, 예를 들어, 롤러, 핀, 플레이튼 등과 같이 이용될 수 있다. 시스템 (2000) 은, 웨이퍼 표면을 프로세싱할 수 있도록 웨이퍼를 고정시키고 회전시킬 수 있는 롤러 (2108a, 2108b, 및 2108c) 를 포함할 수도 있다. 시스템 (2000) 은, 또한, 일 실시형태에서, 각각 전면 암 (2112a) 과 이면 암 (2112b) 에 부착될 수 있는 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 포함할 수도 있다. 전면 암 (2112a) 과 이면 암 (2112b) 은, 웨이퍼 (102) 의 반경을 따라 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 실질적으로 선형 운동하게 하는 근접 헤드 캐리어 어셈블리 (2112) 의 일부일 수 있다. 일 실시형태에서, 근접 헤드 캐리어 어셈블리 (2112) 는, 웨이퍼 (102) 근처에서, 웨이퍼 (102) 위의 전면 근접 헤드 (110a) 와 웨이퍼 (102) 아래의 이면 근접 헤드 (110b) 를 수용하도록 구성될 수도 있다. 이것은, 일단, 전면 근접 헤드와 이면 근접 헤드를 웨이퍼 프로세싱을 시작하기 위한 위치로 수평 이동시키면, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 를 웨이퍼 (102) 근처의 위치에 대해 수직으로 이동시킬 수 있기 때문에 수직 방식으로 이동가능한 전면 암 (2112a) 과 이면 암 (2112b) 을 가짐으로써 달성될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 유체 메니스커스 (150 및 152) 는, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 사이에 형성될 수도 있으며 웨이퍼의 최상면과 저면 위로 이동될 수도 있다. 전면 암 (2112a) 과 이면 암 (2112b) 은, 전면 근접 헤드 (110a) 와 이면 근접 헤드 (110b) 가 여기에 설명된 바와 같이 웨이퍼 프로세싱을 가능하게 하기 위해 이동될 수 있는 임의의 적절한 방식으로 구성될 수도 있다. 또한, 시스템 (2000) 은, 근접 헤드가 웨이퍼 표면 위의 메니스커스를 발생시키고 제어하기 위하여 웨이퍼 (102) 근처로 이동될 수도 있는 한, 임의의 적절한 방식으로 구성될 수도 있음을 인식할 것이다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는, 암의 제 2 말단에 의해 한정된 축 둘레로 회전하는 암의 제 1 말단에 위치될 수도 있다. 따라서, 이러한 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는, 웨이퍼 (102) 표면 위에서 아크로 이동될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 암은 회전 운동과 선형 운동의 결합으로 이동될 수도 있다. 웨이퍼의 각 면에 대해 근접 헤드 (110) 를 갖는 것으로 도시하고 있지만, 웨이퍼의 단일 면에 대해 단일의 헤드를 사용할 수 있다. 다른 표면 준비 프로세스는, 웨이퍼 스크럽 브러시와 같이, 근접 헤드 (110) 를 사용하고 있지 않은 면에 대해 수행될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 시스템 (2000) 은, 웨이퍼에 근방에 전이면 (transition surface) 을 갖는 근접 헤드 도킹 (docking) 스테이션을 포함할 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 유체 메니스커스 (150) 는, 제어되고 관리된 상태에서 웨이퍼의 표면과 도킹 스테이션 사이에서 전이될 수도 있다. 다시, 오직 웨이퍼 (102) 의 일면이 프로세싱되길 원한다면, 하나의 근접 헤드 (110) 를 갖는 하나의 암이 사용될 수도 있다.
*도 15a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서 웨이퍼 프로세싱 동작을 수행하는 근접 헤드 (110) 를 나타낸 것이다. 일 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는, 웨이퍼 프로세싱 동작을 수행하기 위해 웨이퍼 (102) 의 최상면 (102a) 근처로 이동한다. 웨이퍼 (102) 에 인가된 유체의 유형에 따라, 웨이퍼 표면 (102a) 상에서 근접 헤드 (110) 에 의해 발생되는 유체 메니스커스 (150) 는, 예를 들어, 세정, 린싱, 건조, 에칭, 플레이팅 등과 같은 임의의 적절한 웨이퍼 프로세싱 동작일 수도 있음을 인식할 것이다. 또한, 근접 헤드 (110) 가 웨이퍼 (102) 의 저면 (102b) 을 프로세싱하기 위해 이용될 수도 있음을 인식할 것이다. 일 실시형태에서, 유체 메니스커스 (150) 가 최상면 (102a) 을 프로세싱하는 동안 웨이퍼 (102) 를 회전시킬 수도 있고 또한 근접 헤드 (110) 를 이동시킬 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 웨이퍼 (102) 는, 근접 헤드 (110) 가 웨이퍼 표면 상에 유체 메니스커스 (150) 를 발생시키는 동안 여전히 고정될 수도 있다. 그 후, 근접 헤드 (110) 는 웨이퍼 표면 위로 이동하거나 스캔할 수도 있으며, 따라서, 웨이퍼 (102) 의 표면을 따라 유체 메니스커스 (150) 를 이동시킨다. 또 다른 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는, 유체 메니스커스 (150) 가 전체 웨이퍼 (102) 의 표면적을 둘러싸기에 충분할 정도로 클 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 유체 메니스커스 (150) 를 웨이퍼 (102) 의 표면에 인가함으로써, 웨이퍼의 전체 표면은, 근접 헤드 (110) 의 운동 없이 프로세싱될 수도 있다.
일 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는 소스 인렛 (2156 및 2154) 및 소스 아웃렛 (2158) 을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 질소 가스의 이소프로필 알코올 증기 IPA/N2 (2155) 는 소스 인렛 (2156) 을 통해 웨이퍼 표면에 인가될 수도 있고, 진공 (2159) 은 소스 아웃렛 (2158) 을 통해 웨이퍼 표면에 인가될 수도 있으며, 프로세싱 유체 (2153) 는 소스 인렛 (2154) 을 통해 웨이퍼 표면에 인가될 수도 있다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 표면 (102a) 으로부터 프로세싱 유체 (2153) 및 IPA/N2 (2155) 를 제거하기 위해 진공 (2159) 의 인가 이외에, IPA/N2 (2155) 및 프로세싱 유체 (2153) 의 인가는 유체 메니스커스 (150) 를 발생시킬 수 있다. 유체 메니스커스 (150) 는, 안정적으로 제어가능한 방식으로 웨이퍼 표면 (102a) 에 걸쳐 이동될 수 있는 웨이퍼 표면과 근접 헤드 (110) 사이에 한정된 유체 층일 수도 있다. 일 실시형태에서, 유체 메니스커스 (150) 는, 프로세싱 유체 (2153) 의 일정한 인가 및 제거에 의해 한정될 수도 있다. 유체 메니스커스 (150) 를 한정하는 유체 층은, 소스 인렛 (2154), 소스 아웃렛 (2158) 및 소스 인렛 (2156) 의 사이즈, 개수, 형상, 및/또는 패턴에 따라 임의의 적절한 형상 및/또는 사이즈로 존재할 수도 있다.
또한, 진공, IPA/N2, 진공, 및 프로세싱 유체의 임의의 적절한 유속은, 발생되길 원하는 유체 메니스커스의 유형에 따라 이용될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 와 웨이퍼 표면 사이의 거리에 따라, IPA/N2 는 유체 메니스커스 (150) 를 발생시키고 이용하는 경우에 생략될 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는 소스 인렛 (2156) 을 포함하지 않을 수도 있으며, 그 결과 오직, 소스 인렛 (2154) 에 의한 프로세싱 유체 (2153) 의 인가 및 소스 아웃렛 (2158) 에 의한 프로세싱 유체 (2153) 의 제거만이 유체 메니스커스 (150) 를 발생시킨다.
근접 헤드 (110) 의 다른 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 의 프로세싱 표면 (소스 인렛과 소스 아웃렛이 위치되는 근접 헤드의 영역) 은 발생될 유체 메니스커스의 구성에 따라 임의의 적절한 지형 (topography) 을 가질 수도 있다. 일 실시형태에서, 근접 헤드의 프로세싱 표면은 둘러싸고 있는 표면으로부터 움푹 들어가거나 돌출될 수도 있다.
도 15b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드 (110) 의 일부의 상부도를 나타낸 것이다. 도 15b 를 참조하여 설명한 바와 같이 근접 헤드 (110) 의 구성이 사실상 예시적이라는 것을 알 수 있다. 따라서, 근접 헤드 (110) 의 다른 구성은, 프로세싱 유체가 웨이퍼 표면에 인가되어 웨이퍼 표면 상에 안정적인 유체 메니스커스를 발생시키기 위해 웨이퍼 표면으로부터 제거될 수 있는 한 유체 메니스커스 (150) 를 발생시키도록 이용될 수도 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 근접 헤드 (110) 가 N2/IPA 의 이용 없이 유체 메니스커스를 발생시키도록 구성되는 경우에 근접 헤드 (110) 의 다른 실시형태는 소스 인렛 (2156) 을 가질 필요가 없다.
일 실시형태의 상부도에서, 왼쪽에서 오른쪽으로, 일 세트의 소스 인렛 (2156), 일 세트의 소스 아웃렛 (2158), 일 세트의 소스 인렛 (2154), 일 세트의 소스 아웃렛 (2158), 및 일 세트의 소스 인렛 (2156) 이 존재한다. 따라서, N2/IPA 및 프로세싱 화학물이 근접 헤드 (110) 와 웨이퍼 (102) 사이의 영역으로 입력될 때, 진공은 웨이퍼 (102) 에 상주할 수도 있는 임의의 유체 막 및/또는 오염물과 함께 N2/IPA 및 프로세싱 화학물을 제거한다. 여기에 설명된 소스 인렛 (2156), 소스 인렛 (2154), 및 소스 아웃렛 (2158) 은, 또한, 예를 들어, 원형 개구, 삼각형 개구, 사각형 개구 등과 같은 임의의 적절한 유형의 구조일 수도 있다. 일 실시형태에서, 소스 인렛 (2156 및 2154) 및 소스 아웃렛 (2158) 은 원형 개구를 가진다. 근접 헤드 (110) 가 발생되길 원하는 유체 메니스커스 (150) 의 사이즈와 형상에 따라, 임의의 적절한 사이즈, 형상, 및/또는 구성으로 존재할 수도 있음을 인식할 것이다. 일 실시형태에서, 근접 헤드는 웨이퍼 반경보다 작게 연장할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 근접 헤드는 웨이퍼의 반경보다 크게 연장될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 근접 헤드는 웨이퍼 직경보다 크게 연장할 수도 있다. 따라서, 유체 메니스커스의 사이즈는 임의의 소망의 시간에 프로세싱되길 원하는 웨이퍼 표면적의 사이즈에 따라 임의의 적절한 사이즈일 수도 있다. 또한, 근접 헤드 (110) 가, 예를 들어, 수평, 수직, 또는 그들 사이의 임의의 다른 적절한 위치와 같이, 웨이퍼 프로세싱 동작에 따라 임의의 적절한 배향에 위치될 수도 있다. 그 근접 헤드 (110) 는 또한, 하나 이상의 유형의 웨이퍼 프로세싱 동작이 수행될 수도 있는 웨이퍼 프로세싱 시스템에 통합될 수도 있다.
도 15c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드 (110) 의 인렛/아웃렛 패턴을 나타낸 것이다. 이 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는 소스 인렛 (2156 및 2154) 뿐만 아니라 소스 아웃렛 (2158) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 소스 아웃렛 (2158) 은 소스 인렛 (2154) 을 둘러쌀 수도 있고 소스 인렛 (2156) 이 소스 아웃렛 (2158) 을 둘러쌀 수도 있다.
도 15d 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드 (110) 의 또 다른 인렛/아웃렛 패턴을 나타낸 것이다. 이 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는 소스 인렛 (2156 및 2154) 뿐만 아니라 소스 아웃렛 (2158) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 소스 아웃렛 (2158) 은 소스 인렛 (2154) 을 둘러쌀 수도 있으며 소스 인렛 (2156) 은 적어도 부분적으로 소스 아웃렛 (2158) 을 둘러쌀 수도 있다.
도 15e 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 근접 헤드의 또 다른 인렛/아웃렛 패턴을 나타낸 것이다. 이 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는 소스 인렛 (2154) 뿐만 아니라 소스 아웃렛 (2158) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 소스 아웃렛 (2158) 은 소스 인렛 (2154) 을 둘러쌀 수도 있다. 일 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 는, 일 실시형태에서, 근접 헤드 (110) 가 IPA/N2 없이 유체 메니스커스를 발생시킬 수 있기 때문에 소스 인렛 (2156) 을 포함하지 않는다. 상술된 인렛/아웃렛 패턴은 사실상 실시예이며 안정적이고 제어가능한 유체 메니스커스가 발생될 수 있는 한 임의의 적절한 유형의 인렛/아웃렛 패턴이 사용될 수도 있음을 인식할 것이다.
또한, 일 예시적인 구현에서, 본 발명의 근접 준비 시스템은, 제어 스테이션에 의해 자동 방식으로 제어될 수도 있는 클러스터링 웨이퍼 준비 장치에 구현될 수 있다. 예를 들어, 클러스터링 준비 장치는, 송신기 스테이션, 근접 웨이퍼 준비 모듈, 및 수신기 스테이션을 포함할 수도 있다. 대체로 말하면, 송신기 스테이션에 초기 배치된 웨이퍼는, 하나씩, 근접 웨이퍼 준비 모듈로 전달된다. 근접 준비된 이후에, 그 후, 건조되고 세정된 웨이퍼는 임시로 저장하기 위해 수신기 스테이션으로 전달된다. 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 표면은, 수신기 스테이션에 웨이퍼를 저장하기 전에 웨이퍼를 린스로 린싱할 필요가 없다. 당업자라면, 일 실시형태에서, 클러스터링 준비 장치가 복수의 다른 기판 준비 동작 (예를 들어, 세정, 에칭, 버핑 등) 을 수행하도록 구현될 수 있음을 인식할 것이다.
상기 발명이 완전한 이해를 목적으로 보다 상세히 설명되고 있지만, 특정 변경 및 변형이 첨부된 청구 범위 내에서 실행될 수도 있음을 알 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시형태는, 반도체 디바이스, 평탄 디스플레이, 하드 드라이브 디스크, 평탄 디스플레이 등과 같이 사이즈와 형상을 변경시키는 임의의 기판을 세정하도록 구현될 수 있다. 또한, 본 실시형태는 제한으로서가 아닌 예시로서 고려될 것이며, 본 발명은, 여기에 주어진 상세한 설명으로 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구항의 관점 및 등가물 내에서 변형될 수도 있다.

Claims (14)

  1. 반도체 웨이퍼인 기판의 표면을 준비하는 방법으로서,
    제 1 근접 헤드와 상기 기판의 상기 표면 사이의 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm 의 거리로부터 제 1 메니스커스를 형성하는 제 1 유체를 인가하는 상기 제 1 근접 헤드에 상기 기판의 상기 표면의 제 1 영역을 노출시키는 단계로서, 상기 제 1 유체는 화학물인, 상기 제 1 영역을 노출시키는 단계;
    상기 기판을 상기 근접 헤드에 관하여 옮기는 것에 의해 상기 제 1 메니스커스에 상기 기판의 상기 표면의 제 2 영역을 노출시키는 단계;
    상기 기판을 옮길 때 상기 제 1 영역으로부터 상기 제 1 유체를 제거하기 위하여 진공을 인가하는 단계로서, 상기 진공은 상기 제 1 근접 헤드 내에 통합되어 있는 복수의 포트를 통하여 인가되고, 상기 제 1 유체의 제거는 상기 제 1 메니스커스에 노출되고 그 후 상기 진공에 노출되는 상기 제 1 영역 내의 상기 기판의 상기 표면상의 건조한 상태에 침전물이 있게 되도록 하는, 상기 진공을 인가하는 단계; 및
    상기 건조한 상태에 상기 침전물이 있게 되도록 하는 상기 진공을 인가하는 단계를 마친 후, 상기 거리에 위치하고 상기 제 1 근접 헤드의 근처에 배치되는 제 2 근접 헤드를 사용하여, 제 2 메니스커스를 형성하는 제 2 유체에 상기 기판의 상기 표면의 상기 제 1 영역을 노출시키는 단계로서, 상기 제 2 메니스커스를 상기 제 1 영역에 노출하는 것은 상기 제 1 영역이 상기 건조한 상태의 상기 제 1 근접 헤드에서 벗어난 직후에 발생하고, 상기 제 2 유체는 상기 침전물과 반응하여 상기 표면의 상기 제 1 영역 위에 층을 형성하는, 상기 노출시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 근접 헤드의 근처에 배치되는 상기 제 2 근접 헤드는 적어도 한번의 상기 제 1 메니스커스 및 상기 제 2 메니스커스가 동시에 상기 기판 위에 있게 되는 상태를 제공하고, 상기 제 1 메니스커스에 노출된 후 탈이온수 (deionized water) 메니스커스를 인가함 없이 상기 제 1 영역에 상기 제 2 메니스커스가 인가되는, 기판 표면 준비 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 진공을 인가하는 단계는 상기 기판의 상기 표면의 상기 제 1 영역이 건조하게 되도록 하는, 기판 표면 준비 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 메니스커스는 반수성 용매를 사용하여 형성되는, 기판 표면 준비 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 메니스커스는 준비된 상기 기판의 상기 표면 위로 시드 층 (seed layer) 을 패시베이팅 (passivating) 하는, 기판 표면 준비 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유체는 플루오르화 수소산, 표준 세정 1 (SC1), 표준 세정 2 (SC2), 암모니아, 계면 활성제, 산성염, 구연산, 산성염과 구연산의 화합물, 산성염, 구연산과 계면 활성제의 화합물, 플루오르화 수소 암모늄, 혼합된 구리 세정 (MCC) 2500, MCC3000, 황산과 과산화 수소의 혼합물 중 하나를 포함하고, 탈이온수는 포함하지 않는, 기판 표면 준비 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 상기 제 1 및 제 2 근접 헤드를 지나는 동안, 상기 제 1 메니스커스가 상기 기판을 먼저 떠나고 난 이후, 상기 제 2 메니스커스가 상기 기판을 떠나는, 기판 표면 준비 방법.
  7. 반도체 웨이퍼인 기판의 표면을 준비하는 방법으로서,
    상기 기판의 상기 표면을 준비하기 위해 제 1 근접 헤드로부터 제 1 유체를 인가하여 상기 기판의 상기 표면과 상기 제 1 근접 헤드 사이의 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm 의 거리로부터 제 1 메니스커스를 형성하는 단계로서, 상기 제 1 유체는 상기 기판의 상기 표면의 화학 처리를 촉진시키기 위한 화학물인, 상기 형성하는 단계;
    상기 준비된 표면으로부터 잔여의 제 1 유체를 제거하기 위하여 진공을 인가하는 동안 상기 준비된 표면을 상기 제 1 메니스커스로부터 떨어지게 이동시키는 단계로서, 상기 제 1 유체의 제거는 상기 준비된 표면상의 건조한 상태에 침전물이 있게 되도록 하는, 상기 이동시키는 단계; 및
    상기 기판의 상기 준비된 표면과 제 2 근접 헤드 사이에 제 2 메니스커스를 형성하기 위해, 상기 제 1 근접 헤드 근처에 배치되고 상기 거리에 위치하는 상기 제 2 근접 헤드로부터 제 2 유체를 인가하는 단계로서, 상기 제 2 메니스커스는 상기 제 1 메니스커스가 상기 기판의 다른 부분 위에 있는 동안 상기 기판에 인가되고, 상기 제 2 유체는 상기 기판의 상기 표면상에 층을 형성하기 위해 상기 침전물과 반응하고, 상기 제 2 유체의 인가는 실질적으로 상기 제 1 유체의 인가의 직후인, 상기 제 2 유체를 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 메니스커스를 인가한 후에 탈이온수 (deionized water) 메니스커스를 인가함 없이 상기 제 2 메니스커스가 상기 준비된 표면에 인가되는, 기판 표면 준비 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 준비된 표면을 상기 제 1 메니스커스로부터 떨어지게 이동시키는 작동은 상기 기판의 상기 표면을 실질적으로 건조하게 되도록 하는, 기판 표면 준비 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 메니스커스의 상기 제 1 유체는 플루오르화 수소산, 표준 세정 1 (SC1), 표준 세정 2 (SC2), 암모니아, 계면 활성제, 산성염, 구연산, 산성염과 구연산의 화합물, 산성염, 구연산과 계면 활성제의 화합물, 플루오르화 수소 암모늄, 혼합된 구리 세정 (MCC) 2500, MCC3000, 황산과 과산화 수소의 혼합물 중 하나를 포함하고, 순수한 탈이온수는 포함하지 않는, 기판 표면 준비 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 메니스커스 및 상기 제 2 메니스커스는 상기 기판 표면 및 준비된 상기 기판의 상기 표면 위로 각각 동시에 인가되는, 기판 표면 준비 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 상기 제 1 및 제 2 근접 헤드를 지나는 동안, 상기 제 1 메니스커스가 상기 기판을 먼저 떠나고 난 이후, 상기 제 2 메니스커스가 상기 기판을 떠나는, 기판 표면 준비 방법.
  12. 반도체 웨이퍼인 기판의 표면을 준비하는 방법으로서,
    상기 기판의 제 1 영역 위에 제 1 유체 메니스커스를 인가하는 단계로서, 상기 제 1 유체 메니스커스는, 상기 제 1 유체 메니스커스가 상기 제 1 영역으로부터 제거된 후에 상기 제 1 영역을 건조한 상태가 되도록 하면서 상기 제 1 영역에 침전물이 있게 되도록 하는 화학물인, 상기 제 1 유체 메니스커스를 인가하는 단계; 및
    상기 제 1 영역 위에 제 2 유체 메니스커스를 인가하는 단계로서, 상기 제 2 유체 메니스커스는 상기 침전물을 상기 제 1 영역 위의 층으로 변환시키는 화학물인, 상기 제 2 유체 메니스커스를 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 유체 메니스커스 각각은 상기 기판의 상기 표면에 접촉하지 않는 별개의 근접 헤드로부터 인가되고, 상기 제 2 유체 메니스커스는 상기 제 1 유체 메니스커스가 상기 기판의 다른 부분 위에 있는 동안 상기 기판에 인가되고,
    상기 침전물을 갖는 상기 제 1 영역의 상기 건조한 상태에 먼저 탈이온수 메니스커스를 인가함 없이 상기 제 2 유체 메니스커스가 상기 제 1 영역에 인가되는, 기판 표면 준비 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 메니스커스의 상기 화학물은 플루오르화 수소산, 표준 세정 1 (SC1), 표준 세정 2 (SC2), 암모니아, 계면 활성제, 산성염, 구연산, 산성염과 구연산의 화합물, 산성염, 구연산과 계면 활성제의 화합물, 플루오르화 수소 암모늄, 혼합된 구리 세정 (MCC) 2500, MCC3000, 황산과 과산화 수소의 혼합물 중 하나를 포함하고, 순수한 탈이온수는 포함하지 않는, 기판 표면 준비 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 상기 제 1 및 제 2 근접 헤드를 지나는 동안, 상기 제 1 메니스커스가 상기 기판을 먼저 떠나고 난 이후, 상기 제 2 메니스커스가 상기 기판을 떠나는, 기판 표면 준비 방법.
KR1020127023986A 2004-03-31 2005-03-25 호환성 화학물을 이용하는 기판 브러시 스크러빙과 근접 세정-건조 시퀀스, 근접 기판 준비 시퀀스, 및 이를 구현하기 위한 방법, 장치, 및 시스템 Expired - Fee Related KR101312571B1 (ko)

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