KR20010053300A - 반도체 및 기타 장치 침지처리 방법 및 장치 - Google Patents

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선딘제임스브래들리
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터커, 토마스 엔
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Abstract

수성 세정용액과 캐리어 가스를 삼투막 탈기장치에 통과시킴으로써 탈산소화되는 수성 세정 용액을 사용한, 반도체 장치(22) 및 기타 가공물의 클리닝방법 및 장치(10). 클리닝방법을 수행하기 위한 클리닝 챔버(26) 또한 기재된다.

Description

반도체 및 기타 장치 침지처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMMERSION TREATMENT OF SEMICONDUCTOR AND OTHER DEVICES}
본원에서 알 수 있듯이, 본 발명은 액정 디스플레이, 평면 패널 디스플레이, 메모리 저장 디스크 기질, 및 사진판과 필름과 같은 광범위한 공업적으로 중요한 제품의 수처리에 관한 것이다. 본 발명은 반도체 웨이퍼, 특히 복수의 전자 장비를 형성하기 위해 결국 분리되는 형태의 웨이퍼 분야에서 즉각적인 공업적 용도를 발견할 수 있다.
공업용 반도체 웨이퍼를 생성하는 동안, 다양한 물질층이 웨이퍼 블랭크의 일 표면상에 생긴다. 이들 다양한 층은 다수의 상이한 에칭 기술을 이용하여 프로세싱되며, 이들 각각은 추가 장비 제작을 손상시키는 잔류물을 생성한다. 이러한 잔류물을 효과적으로 제거함이 중요하다. 전형적으로, 여러 형태의 잔류물이 특히 특정 잔류물에 적합한 용매를 이용하여 제거된다. 이러한 용매가 일반적으로 잔류물 제거에 효과적이지만, 반도체 장비 표면에 남아있는 용매가 또한 추가 장비 제작 단계를 손상시킨다.
따라서, 반도체 장비로부터 용매를 제거함이 중요하고 수 세정이 용매 제거의 효과적인 수단으로 알려져 있다. 그러나, 반도체 장비층 물질은 다년간에 걸쳐 변화되었고, 현재 반도체 장비 제조업자는 물과 접촉시 부식되는 물질을 이용하고 있다. 부식 문제를 해결하는 노력에서, 이산화탄소 가스가 세정수 안으로 스파징, 즉 버블링되어 세정수의 pH를 부분적으로 낮춘다. 그러나, 반도체 장비 제작 산업에 이용된 세정수 안으로 이산화탄소의 버블링이 단지 근소하게 부식 정도를 줄이는데 성공적인 것으로 입증되었지만, 오염 입자를 용액에 도입하는 위험을 가중시켰다. 부식 문제를 극복하기 위해, 반도체 장비 제작 산업은 비-수성 세정액을 이용하는 중간 세정 단계를 연구했다. 그러나, 이러한 비-수용액은 용매를 제거하는 세정수보다 덜 효과적인 것으로 나타났고 웨이퍼는 부식 작용에도 불구하고 여전히 물로 세정된다.
구리와 알루미늄의 합금을 함유한 웨이퍼를 세정수에 노출시키는 양을 줄이는 노력이 상당수 진행중이다. 그러나, 개선된 전기적 성능을 위한 장래 요구사항을 충족시키기 위해서는, 합금의 알루미늄 함량이 상당히 감소되고 가능한한 제거되어, 부식에 대한 웨이퍼층 물질의 감도를 현재 겪고있는 수준보다 높은 수준으로 상당히 증가시키는데 있는 것 같다.
웨이퍼 생성을 개선시키는 노력의 일례에는 반도체 웨이퍼 표면상에 옥사이드 생성을 줄이는 산소 제거가 있다. 예를 들어, PALL SEPAREL Model EFM-530 Degasification Module을 기술한 문헌은 원치않는 옥사이드층 형성에 의해 야기된 반도체 장비에 대한 잠재적 결함을 없애는 방법으로 탈이온수에 용존산소의 감소를 제시하고 있다. 업계에 알려져 있듯이, 옥사이드층은 순수한 실리콘이 산소원, 예를 들면 세정수 또는 기타 수성 매질내의 용존산소에 노출시킬 때 형성된다. 옥사이드층은 실리콘의 표면을 소수성 조건으로부터 예비-확산 세정 작업과 같은 웨이퍼 프로세싱의 몇몇 측면에 바람직하지 않은 친수성 조건으로 변화시킬 수 있다.
따라서, PALL Degasification Module는 HF 에치 용액으로 웨이퍼를 처리한 후 세정시 실리콘 디옥사이드층이 형성되지 못하도록 세정수에서 산소를 제거할 필요가 있음을 제시한다. 보시다시피, PALL Degasifiation Module이 제시한 문제는 알루미늄의 부식을 조절하면서 직면하는 문제, 예를 들면 표면상에 구리/알루미늄 구조물을 운반하는 웨이퍼를 프로세싱하면서 겪게되는 피팅 및 에칭과는 관련이 없다. 용존산소는 또한 부식의 관점에서 바람직하지 않지만, 부식 문제는 원치않는 옥사이드의 형성과는 관련이 없다. 또한, 구리/알루미늄 구조물을 함유한 웨이퍼에서 부식을 줄이기 위해 웨이퍼 프로세싱의 좀더 완벽한 시스템 통제가 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 수용액을 이용하여 반도체 웨이퍼를 클리닝하는데 있으며, 수용액은 반도체 기판에 쌓인 반도체 장비 물질의 부식을 제거하는 방식으로 처리된다.
본 발명의 또다른 목적은 반도체 표면에 형성된 비교적 작고, 속이 빈 구조물, 예를 들면 유리병에 효과적인 상술된 형태의 클리닝을 제공하는 데 있다.
본 발명의 추가 목적은 수용액의 pH를 조절하면서 수용액으로부터 용존산소를 제거하는 상술된 형태의 수처리를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 통상적으로 쉽게 입수되는 장치를 이용하는 다수의 여러 형태의 장비, 및 비교적 값싼 소모품의 수처리용 설비를 제공한다.
본 발명의 또다른 목적은 삼투막 탈기장치를 이용하고, 바람직하게는 산소 제거, 임의로는 pH 조절 또는 수용액에 대한 기타 화학적 조절을 위한 1 이상의 성분으로 이루어진 캐리어 유체(바람직하게는 가스)를 이용하는 상술된 형태의 공정 설비를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 이들 및 기타 목적에는 하기를 포함한 가공물을 프로세싱하는 장치가 제공된다:
가공물을 받아들이는 공동을 규정하는 클리닝 챔버 및 가공물이 공동의 안과 밖으로 통과되는 장비 통로;
탈기장치 공동을 규정하는 삼투막 탈기장치, 탈기장치 공동을 제1 및 제2 부분으로 분할하는 막, 수용액이 막의 일 측면과 접촉하도록 제1 부분과 결합된 수용액 유입구와 수용액 배출구, 및 캐리어 가스가 막의 나머지 측면과 접촉하도록 제2 부분과 결합된 캐리어 가스 유입구 및 캐리어 가스 배출구;
및 클리닝 챔버에 커플링된 수용액 배출구.
본 발명은 산소 제거된 세정수 용액을 이용하여 반도체 웨이퍼의 침지 세정을 포함한 각종 제품의 수처리에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 클리닝 장치의 정면도이고;
도 2는 이의 개략적인 평면도이며;
도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 자른 단면도이며;
도 4는 이의 개략적인 다이어그램이며;
도 5-8은 작동 순서를 도시한다.
앞서 언급했듯이, 본 발명은 반도체 장비 제작 분야에서 즉각적으로 활용된다. 그러나, 조절된 침지 프로세싱 작업을 수행하고 산소 제거되고/제거되거나 pH-조절된 수용액을 제공하는 방법 및 장치를 제공함으로써, 본 발명은 공업적으로 중요한 넓은 활용 범위, 예를 들면 사진판, 필름 및 인쇄 프로세싱, 및 액정과 평면 패널 디스플레이의 제작, 및 하드 디스크 메모리 기질과 같은 고도로 정련된 표면 마무리를 요하는 제품에 쉽게 적용될 수 있다. 하기에 기술되듯이, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 프로세싱 측면에서 기술될 것이지만, 업계의 숙련인은 반도체 웨이퍼 이외의 기타 형태의 가공물 및 반도체 웨이퍼의 수성 클리닝 및/또는 세정이외의 침지 프로세싱도 본 발명의 범위내에 포함됨을 알 수 있다.
반도체 웨이퍼는 전형적으로 기본적인 반도체 블랭크 또는 소위 "프라임 웨이퍼"와 통합된 일련의 층을 이룬 장비를 형성하여 제작된다. 각 층을 형성함에 있어, 웨이퍼는 다음 층형성 단계를 위해 미리 폴리싱 및 클리닝되어야 한다. 층 물질에서 변화가 일어나면서, 새로운, 도전적인 프로세싱 문제가 발생했다. 일반적으로, 개개 웨이퍼의 유닛 가격은 극적으로 증가하고, 이에따라, 프로세싱되는 웨이퍼의 부분적 손실이 웨이퍼 제작자에게 엄청난 위험을 초래한다. 원치않는 물질, 예를 들면 에칭 또는 금속 에칭 프로세스에 의해 생긴 오염 입자 및 잔류물은 차후의 층형성 작업을 방해할 수 있다. 이와 결부된 이러한 잔류물 및 오염 입자는 전형적으로 각종 용매에 의해 제거된다. 용매는 1 이상의 세정액으로 제거되고, 본 발명은 이러한 세정, 특히 세정 작업에 유용한 수용액(즉, 조성물이 전적으로 또는 주로 물로 이루어진 용액)을 제공한다.
수 세정시 부식에 보다 민감한 장비층 물질(예, 알루미늄/구리 합금 및 제안된 모든-구리 구조물)의 사용이 증가하고 있다. 그러나, 널리 인식된 바와 같이, 웨이퍼 세정용 수용액을 이용함이 특히 유리하다. 예를 들어, 비-수성 세정제(즉, 주로 물로 이루어지지 않은 세정제), 예를 들어 이소프로필 알콜(IPA) 또는 N-메틸 피롤리돈(NMP)과 비교해서, 세정수용액은 자본이 적게 들고, 안전 예방수칙이 보다 약하며, 유효 수명이 만료될 때 처리하기에 알맞으며, 다수 형태의 일반 용매의 경우, 수용액은 프로세싱되는 웨이퍼 표면을 세정하기에 가장 효과적인 세정제이다.
본 발명을 전개하면서, 프로세싱되는 반도체 웨이퍼에 전형적으로 직면하는 부식 메카니즘이 고려된다. 예를 들어, 알루미늄 부식은 하기 산화/환원 반응 측면에서 고려된다:
(방정식 1) 4Al → 4Al3+ + 12e-
(방정식 2) 6H2O + 3O2 + 12e- → 12OH-
(방정식 3) 4Al + 3O2 + 6H2O → 4Al(OH)3
(방정식 4) 4Al(OH)3 → 2Al2O3 + 6H2O
방정식 1과 2는 부식 형성 반응을 기재하고 있고 부식 부산물은 방정식 3과 4에 나타나 있다. 본원에서 알 수 있듯이, 본 발명의 접근법은 산소 반응물을 제거하는데 있다. 추가로, 부식 속도는 수용액의 pH에 의해 영향을 받는 것으로 관찰된다. 본 발명의 일 목적은 pH 조절과 산소 제거 모두를 조합하여 프로세싱된 웨이퍼와 접촉하는 수용액의 조합식 일-단계 처리를 형성하는데 있다.
도 1과 2에서, 본 발명의 원리에 따른 웨이퍼 처리 장치는 일반적으로 (10)으로 표시된다. 장치(10)는 실제 웨이퍼-처리 작업을 형성하는 관련 설비에 의해 둘러싸인 프로세스 챔버(12)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 로보트 로드/언로드 영역(14)은 프로세스 챔버에 이웃하거나 그 위에 위치되고 프로세스 챔버(12)로부터 반도체 웨이퍼를 삽입하고 제거하는 통상적인 로보트 배치 장비(도시되지 않음)를 포함한다. 참조 번호(16)는 엄청난 전력 공급(UPS)과 제어 수단을 포함하는 웨이퍼 처리 장치(10)의 일부를 나타내고, 이는 예를 들어 도 1에 도시된 인클로져 캐비넷의 외부에 위치된 스위치 및 기타 제어기(18)에 의해 접근되는 컴퓨터식, 및 전자식 유입/배출 능력을 포함한다.
도 3에서, 프로세스 챔버(12)는 보다 상세하게 도시되어있다. 여러 프로세스가 챔버(12)에서 수행될 수 있지만, 도 3에 도시된 웨이퍼(22)와 같은 반도체 웨이퍼의 침지 클리닝(세정 및 건조 포함)에 즉각적으로 적용된다. 챔버(12)는 일반적으로 리셉터클(26)과 외부, 주변 인클로져(28)를 포함하는 (24)로 표시된 본체를 포함한다. 본체(24)는 바람직하게는 용접 밀폐되어 적당한 제어 시스템으로 배기되는 속이 빈 내부(30)를 말한다.
리셉터클(26)은 바람직하게는 석영 물질 또는 기타 비-반응성 물질로 제조되고 웨이퍼 또는 기타 가공물이 삽입되고 공동(34)으로부터 제거될 때 통과되는 상부 통로(36)를 지닌 웨이퍼-수용 공동(34)을 규정하기 위해 형성된다. 위어식 통로(38)는 리셉터클(26)의 상부 말단에 이웃하게 형성되고 도 4의 개략적인 다이어그램의 측면에서 하기에 기재된 방식으로 배수관으로 이어진다. 1 이상의 웨이퍼(22)는 본체(24) 아래에 위치된 플리넘(46)과 통하는 통로(44)에 이웃하게 위치된 퍼니쳐 또는 지지체 막(42)상의 기저부 가장자리에서 지지된다. 고속 배수 밸브(48)는 플리넘(46)의 하부 말단에 위치된다.
도 3에서 알 수 있듯이, 통로(44)는 플리넘(46)의 내부 용기(52)와 공동(34)을 연결한다. 고속 유동 밸브(60)와 느린 유동 밸브(62)는 내부(52)와 통하고 수성 매질, 바람직하게는 본원에 기재된 방식으로 처리되는 탈이온수로 플리넘(46)을 채우도록 작동된다. 플리넘(46)의 내부(52)에 고속 유동 밸브(66)와 느린 유동 밸브(68)가 커플링되어 화학물질, 예를 들면 용매 또는 이소프로필 알콜(IPA)과 같은 비-수성 세정액으로 플리넘(46)을 채운다. 작동시, 플리넘(46)은 우선 결국 세정 후 통로(44)가 구멍(34)에 진입하는 수준으로 원하는 용액으로 채워진다.
액체 수준은 프로세스의 임의 단계에서 석영 리셉터클(26)내에 유지되거나 의도적으로 배수관이 배수관 위어(38)를 통과하게끔 할 수 있다. 바람직하게는, 리셉터클(26) 내부의 가공물 및 용액은 통상적인 수단, 예를 들면 음파, 바람직하게는 초음파 또는 메가음파 변환기(102)에 의해 자극되어 클리닝 또는 기타 프로세싱 작업을 증진시킨다.
본체(24)의 상부 벽(72)은 통상적인 밀봉 가스킷(74)을 위한 리세스를 포함한다. 복수개의 리드, 바람직하게는 2개의 리드, 가장 바람직하게는 3개의 리드가 상부 표면(72)에 이웃한 본체(24)에 경첩식으로 연결되고 한번에 리셉터클(26)의 상부 말단(36)을 밀봉식으로 감싸도록 선택적으로 이동가능하다. 본원에 기재된 바와 같이, 각각의 리드는 리셉터클 공동 내부에 광범위한 환경을 제공하기 위해 공동(34)을 둘러싸는 방식으로 작동가능하다. 예를 들어, (82)에서 본체(24)에 경첩식으로 연결된 프로세싱 리드(80)는 웨이퍼(22)의 클리닝 또는 기타 프로세싱동안 밀폐된다. 리드 내부 표면(84)상에 응축을 막기 위해, 리드(80)에는 블랭킷 히터(86)가 제공된다. 일반적으로 리드(80)가 공동(34) 내부의 액체 표면 상부에 가압된 가스 블랭킷을 가두는 것이 바람직하다. 가스 블랭킷은 프로세스 리드 또는 공동 벽에서 통상적인 노즐 수단에 의해 공동에 도입된다. 가스 블랭킷은 적당한 비-반응성 퍼지 가스, 예를 들면 질소로 이루어지거나, 원한다면, 빠른 공동-충진 작업동안 공동(34) 내부의 액체 표면이 파괴되는 경우 부가적인 pH 조절을 제공하도록 이산화탄소로 이루어질 수 있다. 임의로는, 프로세싱 리드(80)는 프로세싱 작업에 앞서 공동(34)으로부터 주위 환경을 퍼징시키는 장치를 포함할 수 있다.
건조 리드(90)는 가스킷(74)과 맞물리고 웨이퍼 건조 작업동안 공동(34)의 상부 통로(36)를 둘러싸도록 내려진다. 리드(90)는 바람직하게는 "MARANGONI" 또는 표면 장력 구배 건조 형태의 통상적인 웨이퍼 건조 장치를 포함하지만, 가열 램프, 초 가열 증기, 또는 스핀 건조와 같은 기타 형태의 건조 장치도 이용될 수 있다. 건조 리드(90)의 일례는 본원에서 참고된 미국 특허 5,634,978에 주어진다.
바람직한 리드(90)는 최종 세정액, 바람직하게는 이소프로필 알콜과 같은 비교적 낮은 증기 압력을 지닌 세정액, 및 질소 가스와 같은 가열된 비활성 건조 매질을 주입하는 노즐의 어셈블리(92)를 포함한다. 제3의 로드 리드(94)가 로딩/언로딩 작업동안 사용되고 이는 웨이퍼 카세트, 캐리어 또는 기타 로드/언로드 장치가 임시로 놓일 수 있는 내부 표면을 포함한다. 그러나, 작업 표면이 달리 제공되거나 충분한 능력의 로보트 장치가 로딩 및 언로딩에 사용된다면, 리드(94)는 불필요해질 수 있고 원한다면 생략될 수 있다.
도 2에서, 어셈블리(92)에 위치된 건조 장치와 결합된 각종 구성 요소는 도 2에서 참조 번호(106)로 도시된다. 구성 요소(106)는 (도시되지 않은) 수단에 의해 리드(90)에서 어셈블리(92)에 커플링된다. 언급했듯이, 밸브(60,62)는 수성 매질을 리셉터클(26)에 도입시킨다. 웨이퍼(22)상에서 운반된 층을 이룬, 구리-함유 구조물과의 산화 반응을 개선된 방식으로 제어하기 위해, 웨이퍼(22)와 접촉하는 수성 매질은 본 발명의 일 측면에 따르면 도 2에서 참조 번호(105)로 표시된 삼투막 탈기장치 형태의 산소 필터로 처리된다. 수성 매질(바람직하게는 통상적인 탈이온수)은 반투과성 막, 예를 들면 LIQUI-CEL 막 탈기장치, 본 발명을 수행하는데 바람직한 삼투막 탈기장치와 함께 이용되는 Hoechst Celanese에서 입수가능한 막을 통과한다. 유사한 삼투막 탈기장치는 또한 상표명 "SEPAREL"하에 미국 뉴욕 이스트 힐에 소재하는 Pall Corporation에서 입수가능하고 상표명 "DISSOLVE"하에 미국 메릴랜드 엘크톤에 소재하는 W.L,Gore ＆ Assoc.에서 입수가능하다.
수성 매질은 탈기장치(108)에서 반투과성 막의 일 측면을 통과하지만 캐리어 유체, 바람직하게는 미리-선택된 온도 및 압력에서 가스는 반투과성 막의 맞은편 측면을 유동한다. 본 발명의 원리에 따른 바람직한 캐리어 가스는 1 이상의 성분으로 구성될 수 있고 바람직하게는 다수 목적을 수행한다. 우선, 캐리어 가스는 처리될 수성 매질로부터 용존산소를 "운반"하거나 "풀링"한다. 이에 따라, 수성 매질로부터 산소 (또는 기타 용존 가스)는 반투과성 막을 가로질러 선택적으로 확산되어 막의 맞은편 측면에 위치된 캐리어 가스 스트림으로 들어간다. 바람직하게는, 캐리어 가스의 유동은 막을 가로지르는 최고의 실제 확산 속도를 유지하게끔 세팅되어, 막의 캐리어 가스 측면상의 산소 수준이 캐리어 가스와 평형에 이르지 못하게끔 해준다.
임의로, 캐리어 가스는 반투과성 막을 가로질러 역 방향으로 확산하는 능력 위주로 선택되어, 수성 매질내의 용액으로 유익한 첨가제를 조용히 주입한다. 가장 바람직하게는, 캐리어 가스는 수성 매질에 용해시 웨이퍼 구조물의 부식을 추가로 차단하는 방식으로 수성 매질의 pH 값을 변경하는 기능을 하도록 선택된다. 본 발명의 바람직한 캐리어 가스는 두가지 가스의 혼합물을 포함하는데, 하나는 수성 매질내의 용존산소가 삼투막을 가로질러 유동하게끔 해주고 두번째 것은 수성 매질로 도입시 pH값을 변경시킨다. 제1 성분은 실제로 산소 이외의 가스 또는 액체로 구성되어 막을 가로질러 원하는 삼투압이 생기도록 할 수 있으며, 제2 성분은 가장 바람직하게는 이산화탄소를 포함하지만, 또한 암모니아, 일산화질소, 산화 질소 및 일산화 탄소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 바람직하게는, 반도체 물질과 함께 이용되는 본 발명의 캐리어 가스는 이산화탄소와 질소 가스의 혼합물을 포함한다. 이러한 이산화탄소 혼합물의 일례는 유효 pH 개질제를 반대 방향으로 막을 통과시키면서 본 발명의 일 요구사항, 반투과성 막을 통해 수성 매질로부터 산소를 "풀링"하는 조건을 충족시키는 캐리어 가스이다.
캐리어 가스는 추가 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 수성 매질에 갖힌 가스는 교반 에너지, 예를 들면 초음파 및 메가음파(즉, 메가헤르츠) 진동수 범위를 포함한 음파 에너지의 좀더 효율적인 커플링을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 앞서 지적했듯이, 용존산소는 교반 향상을 위해서는 부적절한 선택일 수 있다. 그러나, 본 발명의 경우, 양호한 가스는 삼투막을 통과할 때 수성 매질에 용해될 수 있다.
수성 매질을 지닌 용액에서, 막을 통해 발생한 이산화탄소는 상기 방정식, 특히 방정식 3에 도시된 OH-를 제거한다. 그러나, 이산화탄소 스파징 또는 버블링과는 달리, 잠재성 오염 입자는 웨이퍼-접촉 수성 매질에 도입되지 않는다. 스파징 기술을 능가하는 추가 이점이 본 발명에 의해 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 반투과성 막을 통과함으로써, 이산화탄소는 보다 미세한, 즉, 물리적으로 보다 작은 형태로 수성 매질에 도입된다. 따라서, 이산화탄소는 수성 매질에 좀더 완전히 용해되고 좀더 빠르면서도 철저히 혼합된다. 추가로, 본 발명의 경우, 이산화탄소는 버블없이 조용히 수성 매질에 도입된다. 캡슐화된 CO2 가스의 용해를 느리게 하거나 방해하면서, 스파징 또는 유사한 버블링 기술에 의해 도입된 버블은 웨이퍼 표면으로 운반되어 웨이퍼 표면이 처리 용액과의 긴밀한 접촉을 최소한 부분적으로 블로킹하는 효과적인 방어벽을 형성한다.
pH값의 광범위한 제어를 위해, 언급된 바람직한 캐리어 가스는 이산화탄소와 희석제, 예를 들어 질소 가스의 혼합물을 포함하여, 수성 매질을 일정한 수준의 pH 값으로 유지하면서 막을 통해 산소 전달이 계속되도록 해준다. 상기로부터 보여질 수 있는 것처럼, CO2 가스는 수성 매질에 도입되어 pH 조절을 제공한다. 본 발명은 또한 pH 조절 외에 원하는 목적을 달성하기 위해 삼투막을 통과하는 화학물질의 도입을 포함한다. 예를 들면, 목적하는 계면활성제가 캐리어 스트림에 액체 또는 기체 형태로 도입될 수 있고, 삼투막을 통과할 때, 수성 매질에 비활성적으로 첨가될 것이다. 필요에 따라, 부가의 제어가 프로세스 챔버에서 직접적으로 다른 통상적인 pH 조절 방법을 이용함으로써 제공될 수 있다. 예를 들면, 4% 수소 가스와 96% 질소 가스의 캐리어 가스 혼합물이 사용되어 부식을 덜 허용할 것 같은, 더 환원 환경을 제공할 수 있다. 추가의 예로서, 주입 장치가 공동(34) 내에 제공되어 완충액 또는 이온 교환 용액을 도입할 수 있다. 임의로, 산 또는 염기 드립이 공동을 덮고 있는 리드중 하나에 첨가될 수 있다.
상기 평형식 외에, 또한 반도체 기판에 층으로 놓인 구조로서 증가된 구리 및 구리 합금의 사용이 고려된다. 설비 제조자의 관점에서, 증가된 구리 함량은 증가된 전도성을 제공하여 전자 작업의 속도를 증가시킨다. 구리/알루미늄 합금의 구리 함량에 대한 수요는 점점 증가하고 반도체 기판상에 형성되는 금속 라인이 완전히 구리 금속으로 이루어질 수도 있음이 가능하다. 익히 공지된 것처럼, 매우 소량%의 구리가 용존산소를 함유하는 물과 접촉하면 실질적인 부식을 진행한다. 이러한 소량의 구리(총 합금의 1% 이상의 성분)가 알루미늄에 첨가되면, 구리와 알루미늄 사이에 관찰되는 갈바니 반응이 진행되어 알루미늄 성분의 부식 속도를 심각하게 증가시킨다.
알루미늄 성분이 양으로 하전되면, 전자는 세정수 O2 분자의 p-오비탈로 끌린다. 수성 매질로부터 용존산소를 효과적으로 제거함으로써, 본 발명은 이러한 유형의 부식 반응을 제거한다.
또한 본 발명의 실행에서, 부식 반응속도는 광화학적 감수성을 보인다고 관찰되었다. 다양한 부식 반응의 광반응성을 정량하기 위한 시도는 상세히 연구되지는 않았지만, 관찰된 광반응성 역할은 통상적인 반도체 클리닝 작업에서 알려져 있다. 프로세스 챔버(12)는 리셉터클(26)의 내부가 단순히 자연광을 차단하는 이상으로 여러 기능을 수행하는 리드를 사용하여, 광-차단 및 기밀 조건으로 밀봉되도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 프로세싱할 웨이퍼(22)에 분무할 수 있지만, 바람직하게는 리셉터클(26) 내에 함유된 용액에 침지시킨다. 이는 여러 장점을 제공한다. 사용되는 물질의 화학적 감수성과 공정 파라미터에 대한 엄격한 규제로 인해, 웨이퍼 손실이 제어된다면 이른바 "뒷면" 웨이퍼 오염의 취급은 점점 더 중요하게 되었다. 웨이퍼(22)의 침지 클리닝을 제공함으로써, 뒷면 오염의 문제점은 비용 효과적이고 신속한 방법으로 제거되는데, 이는 웨이퍼의 모든 노출된 표면이 동시에 클리닝되기 때문이다.
추가로, 본 발명에서, 제거되는 입자는 이의 웨이퍼 표면으로의 재도입을 방지하기 위해 더욱 제어되면서 다뤄진다. 예를 들면, 도 2 및 4에서, 탱크(110, 112)는 프로세스 챔버(12)에 인접하여 위치하고 다수의 공급 및 귀환 라인으로 프로세스 챔버와 커플링된다. 탱크(110)는 귀환 라인(116) 및 펌프(120)와 필터(122)를 포함하는 공급 라인(118)에 의해 플리넘(46)과 커플링된다. 제 2 귀환 라인(124)은 탱크(110)와 위어 배출구(38)를 커플링한다. 탱크(112)는 귀환 라인(126) 및 펌프(130) 및 필터(132)와 연결된 공급 라인(128)을 통해 플리넘(46)과 연결된다. 제 2 귀환 라인(134)은 탱크(112)와 위어 배출구(38)를 커플링한다. 탱크(110, 112)는 벌크 화학물질 공급원(도시하지 않음)으로의 공급물 유입구(140, 142)를 구비하고 있다.
도 4의 오른쪽 하단에서, 탈이온수 유입구(150)와 이산화탄소 혼합물 유입구(152)가 삼투막 탈기장치(108)를 위해 제공된다. 유입구(152)로 진입하는 이산화탄소 혼합물 또는 기타 캐리어 가스는 탈기장치(108)로 막내부를 교차하여 통과하고 배출구(154)를 통해 배출된다. 유입구(150)에 의해 도입되는 물과 함께, 캐리어 가스의 일부는 밸브(60, 62)와 커플링된 라인(156)을 통해 배출된다. 바람직하게는, 유입구(150, 152)는 제어기(304)와 커플링된 온도 조절(예를 들면, 가열) 성능을 포함한다. 공동(34)내 수성 매질의 제어를 제공하는 것 외에, 유입구(150, 152)에서의 가열 제어는 확산 속도와 삼투막의 이방향 선택성을 제어한다.
도 4의 오른쪽 상단에서, 건조 기기(106)는 리드(90)에 설치된 어셈블리(92)와 커플링된 세정제 탱크(160)와 펌프(162)를 포함한다. 언급한 바와 같이, 세정제는 바람직하게는 이소프로필 알콜을 포함한다. 건조 가스, 바람직하게는 N2는 유입구(164)를 통해 진입하고 가열기(166)에서 가열되어, 리드(90)내 어셈블리(92)로 라인(168)을 통해 인도된다.
전술한 바와 같이, 모든 웨이퍼-접촉 화학물질은 플리넘(46)으로부터 공동(34)으로 도입되는 것이 바람직하다. 이 설비에서, 포획 지점은 리셉터클(26)로의 직접 화학적 연결이기 때문에 제거되어, 오작동의 부속 가능성을 회피한다. 하기에서 설명될 것처럼, 일반적으로 공동(34)은 재순환 침지 프로세스 챔버 및 오버플로우 침지 클리닝조로서 작동되는 것이 바람직하다. 반도체 웨이퍼의 처리를 위해 바람직하지는 않지만, 공동(34)은 공동(34)의 내부에 위치하는 통상적인 노즐 및/또는 이와 연결된 리드로, 분무 접촉 또는 워터폴(waterfall) 모드로 작동될 수 있다.
도 4의 상기 설명으로부터 보여질 수 있는 것처럼, 다수의 재순환 루프가 본 발명의 설비에 제공되고 처리 장치는 전체적으로 폐쇄 시스템을 포함할 수 있을거라고 생각된다. 그러나, 또한 사용되는 프로세스 시약 또는 세정제의 특정 부분이 때때로 폐기되고 산업 폐수 배수구와의 연결이 라인(172, 플리넘(46)의 배출구에서 매니폴드 배출) 및 라인(174, 위어 배출구(38)와 커플링)에 의해 제공되는 것이 유리할 수 있다. 분리된 용매 배수구와의 연결은 플리넘(46)에서 배출되는 라인(176)과 탱크 위어 배출구(38)와 커플링된 라인(176)에 의해 제공된다.
상기로부터 감지될 것처럼, 챔버(12)는 다수의 상이한 방법으로 작동될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 처리는 후 용매 웨이퍼 클리닝으로 제한될 수 있다. 그러나, 분리된 위치에서 잔여물-제거 용매 클리닝을 실행하는 것은 불필요하다고 밝혀졌다. 오히려, 잔여물을 바람직하게는 챔버(12)내 용매를 사용하여 웨이퍼로부터 제거한 다음, 용매-제거 클리닝하고 웨이퍼 건조 작업으로 마무리한다. 초기에, 공동(34), 통로(44) 및 플리넘(46)은 모든 액체가 제거되어 비어 있다. 필요에 따라, 공동, 통로 및 플리넘을 충진하는 퍼지 가스가 사용될 수 있다.
웨이퍼 운반 작업을 위한 준비에서, 로드 리드(94)를 개봉하고 하나 이상의 웨이퍼(22)를 공동(34)에 삽입하여, 설비 지지체(42)에 부착한다. 임의의 전처리 단계에서, 빈 플리넘(46)을, 바람직하게는 탱크(110)로부터 취해져 필터(122)를 통과한 제 1 용매 용액으로 후속 충진한다. 용매를 도입하여 결국 플리넘(46), 통로(44) 및 리셉터클(26)의 내부 또는 공동을 충진한다. 탱크(110)는 바람직하게는 본원에서 설명될 것처럼, 이전의 2차 용매 클리닝 작업으로부터 포획된, 사용된 용매를 함유한다. 웨이퍼와의 이러한 초기 접촉은 공동(34)내의 용액으로 진입하는 잔여물 및 오염 입자의 최고 농도를 야기한다. 다수의 상업적 작업에서, 이러한 초기 전처리 용액이 방출될 것이라고 예상된다. 공동(34)내의 유동 조건에 따라, 초기 전처리 용액은 또한 오버플로우 위어(38)를 통해 공동(34)으로부터 배출될 수 있다. 이와 달리, 공동(34), 통로(44) 및 플리넘(46)은 라인(176)에 의해 배수될 수 있다.
특정의 예에서, 전처리 작업은 필터(122)에서 배출된 후에, 플리넘(46) 및 궁극적으로 공동(34)을 충진하는 탱크(110)로부터의 사용된 용매를 취출하기 위해펌프(120)가 작동할 경우에는 불필요할 수도 있다. 충분한 시간의 초음파 교반 후에, 용매는 라인(116)을 통해 탱크(110)로 귀환하거나 라인(176)을 통해 용매 배수구로 방출된다. 일반적으로 모든 웨이퍼 클리닝 단계 동안에 웨이퍼(22)가 완전히 침지되어 유지되고 추가로 공동(34)이 위어(38)를 통해 제어된 오버플로우를 야기하기 위해 충진되는 것이 바람직하다. 오버플로우 용매는 라인(124)을 통해 탱크(110)로 귀환할 수 있거나 오버플로우는 라인(176)을 통해 용매 배수구로 방출될 수 있다.
필요에 따라, 콜로라도 보울더(Boulder, Colorado) 소재 Particle Measuring Systems(PMS)로부터 시판되는 것과 같은 통상적인 입자 카운터(300, 도 4 참조)가 오버플로우 및/또는 공동 내용물을 보유하는지 또는 방출하는지를 결정하는 데 도움이 되도록 공동(34)의 내용물을 모니터하는 데 사용될 수 있다. 이와 달리, 통상적인 화학물질 모니터 시스템(302)은 제어기(304)와 커플링되어 제어기(304)에 용액내 잔여 실제 시간 농도를 나타내는 정보를 제공하기 위해 잔여물 성분의 존재 또는 농도를 검출하도록 위어 오버플로우를 샘플링할 수 있다. 이러한 지표는 언제 용매의 클리닝이 완료되는 지를 검출하는 데 사용될 수 있다. 나타난 잔여물의 농도에 따라서, 오버플로우 잔여물은 제어기(304)내 작업 하에서, 탱크(110)에 보유되거나 방출될 수 있다. 배출 지표는 또한 라인(140)을 통해 탱크(110)에 첨가될 수 있는 신선한 화학물질을 희석하는- 오염물질의 양을 제어할 수 있다.
플리넘(46)과 탱크 공동(34)으로부터 취출되는 재사용 용매로의 1차 클리닝 단계가 완료되면, 탱크(112)내 "클리너" 용매가 펌프(130)와 필터(132)를 통해 플리넘(46)으로 통과하고 수준은 공동(34)을 충진하고 웨이퍼(22)를 완전히 침지시키며 위어 배출구(38)를 통해 제어되는 오버플로우를 유도하도록 상승을 허용한다. 위어 오버플로우는 라인(134)을 통해 탱크(112)로 귀환할 수 있거나 라인(178)을 통해 용매 배수구로 방출될 수 있다. 웨이퍼 클리닝의 2차 단계가 완료되면, 웨이퍼를 침지시키고, 분무하며, 세척할 수 있거나 그렇지 않으면 벌크 공급물로부터의 순수한 용매로 "재사용"된다. 이어서 탱크 공동 통로(44)와 플리넘(46)에서 모든 용매가 배수된다. 용매는 바람직하게는 탱크(110 및/또는 112)로 라인(116, 126)을 통해 귀환하거나 필요에 따라, 라인()을 통해 용매 배수구로 방출될 수 있다.
이 후에, 웨이퍼(22)를 수성 세정 용액으로 클리닝하여 웨이퍼 표면, 웨이퍼 공동 및 웨이퍼 기질 상에 수반된 기타 구조로부터 용매를 제거한다. 탈이온수와 같은 수성 매질은 전술한 바와 같이 삼투막 탈기장치(108)에서 프로세싱된다. 탈이온수의 유동은 유입구(150)를 통해 진입하고 이산화탄소 캐리어 가스의 유동은 유입구(152)를 통해 탈기장치로 진입한다. 산소가 풍부한 캐리어 가스는 라인(154)을 통해 탈기장치(108)에서 배출되고 산소가 결여되고, pH-안정된 탈이온수는 라인(156)으로 탈기장치(108)에서 배출된다. 이렇게 처리된, 수용액은 필요에 따라, 산지저장될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 수용액은 필요한 만큼 수요에 따라 사용된다. 처리되는 장치와 접촉하는 다른 용액처럼, 개질된 탈이온수는 플리넘(46), 통로(44) 및 공동(34), 침지 웨이퍼(22)를 충진한다. 바람직하게는, 제어된 오버플로우는 배출 라인(174)과 커플링된 매니폴드를 통해 향하는 위어 개구부(38)를 통해 유지되어, 산업 폐수 배수구로 통과한다. 세정제로서 탈이온수를 사용하는 비용 효율로 인해 불필요하다고 밝혀졌지만, 필요에 따라, 오버플로우는 여과되어 펌핑(도시되지 않음)을 통해 탈이온수 개선 유입구(186)로 다시 향할 수 있다.
이제 도 5-8에서, 바람직한 용매 노출이 간략하게 고려될 것이다. 도 5는 탱크(110)로부터의 재사용 용매가 공동(34)을 충진하는 초기 웨이퍼 접촉 작동을 도시한다. 웨이퍼와의 이러한 초기 접촉은 탱크(110)에서 발견되는 것들보다 실질적으로 큰 중합체 농도로, 대부분의 용해된 중합체를 함유한다. 따라서, 언급된 것처럼 용매 배수구로 초기 접촉 용매를 방출하는 것이 바람직할 수 있다. 이 후에, 오버플로우 용매는 탱크(110)로 재순환하여 돌아가고 경제적인 이유로 보존된다. 필요에 따라, 용매는 또한 적당한 용매 배수구로 향할 수 있다.
도 6에 표현된 용매는 재사용되어 특정 농도의 용해된 잔여물을 함유하지만, 잔여물의 농도는 도 5를 참조로 상기에서 고려된 것처럼 초기 웨이퍼 접촉으로 달성되는 농도에 비해 비교적 작다. 일반적으로 웨이퍼 상 잔여물의 전부는 아니지만 대부분은 도 6에서 언급되는 단계, 즉 재사용 용매로 제거되는 것이 바람직하다.
잔여물이 처리되는 웨이퍼의 표면으로부터 제거된 후만이 도 7에서 언급된 것처럼, 클리너 용매가 웨이퍼에 적용된다. 신선한 용매의 사용은 용액으로부터 용해된 중합체 잔여물의 드롭핑 또는 아직 여과되지 않은 용매에서 중합체의 현탁을 방해할 가능성을 제거한다. 탱크(112)로부터 클리너 용매 도입의 바람직한 목적은 화학물질의 재순환에 앞서 오염된 용매를 제거하는 것이다. 도 7에서 언급된 것처럼, 다음 클리닝 사이클에 사용하기 위해, 탱크(110)에서 탱크(112)로부터의 "클리너" 용매를 포획하는 것이 바람직하다.
감지될 것처럼, 본 발명에 이르러 웨이퍼와 접촉하면서 존재하는 화학물질은 통상적인 이중 탱크 벤치식 구조보다 더 깨끗한데, 이는 탱크내 용적이 벌크 공급원으로부터의 신선한 화학물질로 연속적으로 토핑되기 때문이다. 도 4의 도면으로부터 보여질 수 있는 것처럼, 수성 클리닝 단계에 앞서, 또한 배타적으로 순수한 용매 화학물질을 사용할 수도 있다.
도 8에서, 최종 용매 클리닝 단계로서, 신선하고 사용되지 않은 용매를 도입하여 탱크(112)로 재순환시킨다. 공동, 통로 및 플리넘을 충진하는 용매는 추가의 사용을 위해 탱크(112)로 귀환시키는 것이 바람직하다. 이어서, 전술한 수성 클리닝 및 건조 단계가 실행된다. 이 단계 중에, 탱크(112)는 필요에 따라, 벌크 용매 공급원으로부터 "토핑"된다. 감지될 것처럼, 탱크(112)에 도입되는 신선한 용매는 후속 프로세스 사이클에서 이의 적용에 앞서 목적하는 혼합, 가열 또는 기타 온도 조절을 위한 실질적인 체류시간의 장점을 가질 것이다.
가능한 한 용매 화학성분의 적당한 비율을 유지하기 위해, 본 발명은 최소 배출 및 퍼지로 실행되는 클리닝 단계를 허용하고, 그렇지 않으면 주위 공기의 산소 및 물 함량과 관련된 증발 또는 분해로 인해 용매의 특성 또는 양의 손실을 일으킬 수 있다. 따라서, 보여질 수 있는 것처럼, 본 발명은 클리닝 작업 중에 화학적 환경을 제어함으로써 개선된 화학적 취급을 제공한다.
전술한 바와 같이, 특정의 변화 및 대안의 설비가 본 발명의 원리에 따른 방법 및 장치로 가능하다. 필요에 따라, 다른 대안의 설비 또한 통상적인 기기 및 기술을 사용하여, 본 발명과 함께 쉽게 사용될 수 있다. 예를 들면, 삼투막 탈기장치(108)의 작동은 캐리어 가스의 소비를 최소화하기 위해 통상을 기술을 사용하여 자동화될 수 있다. 예를 들면, 언급한 바와 같이, 이산화탄소와 질소 가스의 혼합물은 막을 교차하는 산소의 적당한 확산 속도를 보장하는 유속으로 캐리어를 위해 사용되는 것이 바람직하다.
필요에 따라, 용존산소를 감지하는 통상적인 미터링(308)이 라인(156)으로 제공될 수 있고 유입구(152)에서 캐리어 가스의 유속은 각각 N2 및 CO2 유동 제어기(312, 314)에 적용되는 제어 시그널로 조절될 수 있다. 예를 들면, 허용할 수 없는 산소 수준이 라인(156)에서 검출되면, 캐리어 가스의 유속을 증가시켜 삼투압을 증가시킴으로써, 유입 수용액으로부터 용존산소를 고속으로 취출할 수 있다. 반면, 라인(156)에서 용존산소 함량이 충분히 작으면, 하나 이상의 캐리어 가스 성분의 유입 유동을 감소시켜 라인(156)에서 산소 제거의 목적하는 수준을 달성하는 것이 가능할 수 있다.
추가로, 관련된 변화 또한 가능하다. 예를 들면, 캐리어 가스의 이산화탄소와 질소 성분을 필요한 만큼 혼합하여 유입구(152)에 공급할 수 있다. 통상적인 pH 미터기를 미터링(308)에 도입하여 라인(156)내 수성 매질의 pH를 감지할 수 있고 목적하는 pH 수준에 도달하기 위해 캐리어 가스의 CO2 성분은 유동 제어기(314)의 작동으로 제어될 수 있다. 삼투압(용존산소를 제거하기 위해 필요)에서 원하지 않는 반응은 질소 가스 유동 성분을 독립적으로 조절함으로써(유동 제어기(312)로의 시그널에 의해) 효과적으로 다뤄질 수 있는데, 이는 캐리어 가스의 이산화탄소와 질소 가스 성분 모두 탈기장치(108)에서 수용액으로부터 효과적인 산소 제거를 위해 필요한 목적하는 삼투압의 유지에 효과적이기 때문이다. 필요에 따라, 작업자 또는 더 바람직하게는 컴퓨터 제어되는 자동화기(304)가 미터링(308)으로부터 pH 모니터 출력 및 용존산소 모니터 출력을 함께 고려하여 유입구(152)로 진입하는 캐리어 가스 성분의 유속을 변화시킬 수 있다. 물론, 용존산소 및/또는 pH 수준이 예정된 제어 포인트를 초과한다면 이러한 자동화 제어는 라인(156)내 수성 매질이 프로세스 챔버(12)로 진입하는 것을 방지하기 위해 작동할 수 있다.
전술한 바와 같이, 용해된 잔여물의 농도를 나타내는 예보기의 입자 카운터(300)와 화학물질 모니터 센서(322)는 공동(34)에서 또는 오버플로우 배출 위어(38)의 방출물에서 사용될 수 있다. 상기 설명에서 언급된 것처럼, 자동화 제어는 공동(34)내 오염 입자의 농도와 잔여물 수준의 변화에 관심이 있고, 제어 단계가 허용할 수 없게 큰 농도의 오염 입자 및/또는 용해된 잔여물을 함유하는 물질을 분리(바람직하게는 방출)하기 위해 실행된다는 것이 예상된다.
오염물질 수준(입자 또는 용해된 잔여물)은 웨이퍼 또는 공동(34)내에 침지된 다른 공작물과 접촉하는 이들의 체류시간을 기준으로 측정될 수 있다. 예를 들면, 공동(34)을 충진하는 물질이 오버플로우 위어(38)를 통과하는 오버플로우의 목적하는 속도를 보장하기 위한 속도로 플리넘(46)에 유입된다는 사실이 고려된다. 초기에 위어(38)에 나타나는 오버플로우 물질은 초반에, 재순환 루프 또는 저장 용기로부터 우회하여 덜 오염된 용액과 접촉하게 되는 것이 방지될 수 있다.
그러나, 통상적인 자동화 기술을 사용하여, 공동(34) 및/또는 오버플로우 위어(38)로부터의 배출물 내의 오염 수준을 직접적으로 모니터함으로써 더 큰 효율이 달성될 수 있다. 입자 카운터 및/또는 용해된 잔여물의 자동화 화학물질 모니터가 사용되어 초기에 웨이퍼 표면과 접촉하는 용액의 불필요한 폐기를 방지함으로써 용액의 더 효율적인 사용을 제공할 수 있다. 이 방법으로, 작업의 더 큰 융통성이 가능하고 상이한 조성과 표면 특성의 웨이퍼가 단일 경로 생산 스케쥴로 달성될 수 있다.
추가로, 자동화 미터링 및 다른 제어의 도입으로, 프로세스 챔버에서 사용되는 처리 물질의 일신을 고려하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들면, 오염물질 수준을 기준으로(용액내 입자 또는 용해된 화학물질) 문제의 용액을 개선하도록 시도하는 것이 비용 효과적인지를 결정할 수 있다. 예를 들면, 용매와 세정 용액이 허용되는 수준의 화학물질 성분을 함유하지만, 불행히도 허용할 수 없는 고수준의 오염물질 입자를 운반함이 관찰될 수 있다. 문제의 용액은 통상적인 여과 기기로 향할 수 있고 후속 공정 단계에 재도입하기 위한 이의 허용성을 확인하기 위해 재시험한다. 또한 원하지 않는 용해된 화학물질을 제거하거나 감소시키기 위해 문제의 용액을 화학적으로 처리함으로써, 동일한 개선을 실행하는 것이 가능할 수도 있다.
자동화 설비는 또한 예를 들면 탱크(110 또는 112)를 통해 유동하는 용액의 구성을 위한 수요를 고려할 수 있다. 최종 오염물질 수준에의 실효과를 계산할 수 있고 때때로 신선한 화학물질로 희석함으로써 공정 용액의 불필요한 방출을 방지하여, 대체 용액과 폐기물 처리의 비용과 관련한 절약을 제공하는 것도 가능할 수 있다. 이러한 자동화 설비는, 프로세스 기기를 위해 필요한 공간에 상당한 영향을 끼치지 않는 공간-효율적인 방법으로 통상적인 기술을 사용하여 제공될 수 있음이 당분야의 숙련인에게 감지될 것이다.
임의의 자동화 제어와 함께, 산소 필터(예를 들면, 삼투막 탈기장치)는 저장된 양의 처리된 수성 물질을 제공하기 위해 독립형 모드로 사용될 수 있음이 당분야의 숙련인에게 쉽게 감지될 것이다. 추가로, 산소 필터는 본원에 도시된 것 외의 설비에 도입될 수 있다. 예를 들면, 통상적인 웨이퍼 연마 작업은 본 발명의 원리에 따라 산소 필터의 도입으로 유리해질 수 있고, 이러한 관점에서 웨이퍼 취급의 실질적인 감소가 이렇게 가능함이 감지될 것이다. 필요에 따라, 추가의 장점이 산소 필터와 본 발명의 프로세스 챔버를 조합함으로써, 예를 들면 현존 웨이퍼 프로세싱 작업에 조합을 도입함으로써 달성될 수 있다.
필요에 따라, 프로세스 챔버의 변화 또한 본 발명에 의해 예상될 수 있다. 전술한 바와 같이, 광-차단 폐쇄 환경으로부터의 웨이퍼 프로세싱 장점 및 작업의 융통성 및 웨이퍼 취급의 감소가 통상적인 리셉터클에 다수의 상이한 리드 설비를 도입함으로써 달성되었다. 그러나, 배치식 작업보다는 연속 작업을 위해 리셉터클을 변화시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 컨베이어 벨트를 프로세스 리셉터클을 통과하도록 제조할 수 있고 리셉터클 내에 유지되는 유체 수준 아래에 컨베이어 벨트상에 운반되는 침지 물품을 위한 하강 부분을 포함할 수 있다. 이러한 설비는 특히 예를 들면, 사진 작업을 위해 매력적일 수 있다.
도면과 상기 설명은 작업의 구조와 방법의 세부 사항에 관하여 본 발명의 형태만을 나타내고자 하지 않는다. 형태와 부분의 비율의 변화 및 등가물의 대체가 환경이 제안하거나 편리하게 할 수 있는 한 포함되고; 특정 용어가 사용되지만, 이들은 일반적이고 설명적인 의미만을 가지고 제한을 목적으로 하지 않으며, 본 발명의 범위는 하기 청구범위에 의해 서술된다.

Claims (94)

  1. 가공물 수납 공동 및 가공물이 공동 내외로 통과되는 장치 개구부를 규정하는 처리 챔버,
    탈기장치 공동, 탈기장치 공동을 제 1 및 제 2 파트로 세분하는 막, 수용액을 막의 일측과 접촉하도록 지시하기 위하여 제 1 파트와 결합된 수용액 유입구와 수용액 배출구, 및 캐리어 유체를 막의 타측과 접촉하도록 지시하기 위하여 제 2 파트와 결합된 캐리어 유체 유입구와 캐리어 유체 배출구를 규정하는 삼투막 탈기장치; 및
    처리 챔버와 커플링된 수용액 배출구를 포함하는 가공물 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 처리 챔버와 커플링되어 있고 수용액 배출구와 커플링된 혼합 챔버를 규정하는 플리넘(plenum)을 추가로 포함하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 프로세싱 화학물질을 혼합 챔버로 도입하는 화학적 개구부를 추가로 포함하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 장치 개구부를 선택적으로 덮기 위하여 처리 챔버에 경첩식으로 연결된 복수의 커버를 추가로 포함하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 공동 안에 봉입된 가스 블랭킷을 삽입하기 위한 유체 블랭킷 수단을 추가로 포함하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 가스 블랭킷 수단이 커버 중 하나에 배치되는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 가스 블랭킷이 적어도 부분적으로는 이산화탄소 가스로 이루어지는 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 커버 중 적어도 하나가 광-차단성인 장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 커버 중 하나가 응축 방지를 위한 히터 수단을 포함하는 장치.
  10. 제 4 항에 있어서, 커버 중 하나가 세정제를 챔버 중으로 주입하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 하나의 커버가 건조 가스를 챔버 중으로 지향하기 위한 수단을 추가로 포함하는 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 처리 챔버가 공동을 규정하는 공동 벽을 포함하고, 장치가 공동 벽과 수용액 중 적어도 하나와 커플링된 교반수단을 추가로 포함하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 교반수단이 공동 벽과 수용액 중 적어도 하나와 커플링된 초음파 변환기 수단을 포함하는 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 교반수단이 교반 에너지를 부여하기 위해 공동 벽과 수용액 중 적어도 하나와 커플링된 메가헤르츠 주파수 변환기 수단을 포함하는 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 처리 챔버가 오버플로우 위어를 추가로 규정하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    저장탱크; 및
    위어를 저장탱크와 커플링하기 위한 수단을 추가로 포함하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 귀환 배출구를 규정하는 처리 챔버 및 플리넘 중 하나; 및
    귀환 배출구를 저장탱크와 커플링하기 위한 수단을 추가로 포함하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 처리 챔버와 커플링된 플리넘을 추가로 포함하고 플리넘이 수용액 배출구와 커플링된 혼합 챔버를 규정하고 귀환 배출구를 구비하는 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    수용액 배출구 중의 산소 함량 감지를 위한 산소 센서 수단; 및
    센서와 커플링되어 있고 캐리어 유체 유입구에서 캐리어 유체의 유동을 조절하기 위해 센서에 반응하는 유동 조절 수단을 추가로 포함하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 캐리어 유체가 제 1 및 제 2 가스의 조성물을 포함하고 유동 조절 수단이 성분 각각의 유동을 조절하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  21. 제 1 항에 있어서, 가공물로부터 공동내 수성 유체로 전달된 입자를 계수하기 위하여 처리 챔버에 배치된 입자 계수 수단을 추가로 포함하는 장치.
  22. 적어도 하나의 성분을 포함하는 캐리어 유체를 제공하고;
    수용액으로부터 막을 통해 캐리어 유체로 산소를 드로잉하도록, 수용액과 캐리어 유체를 막이 있는 삼투막 탈기장치에 통과시키며;
    처리 챔버를 제공하며;
    삼투막 탈기장치로부터의 수용액으로 처리 챔버를 적어도 부분적으로 충진한 다음;
    가공물을 수용액에 적어도 부분적으로 침지시키는 단계를 포함하는, 가공물을 수용액으로 처리하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 캐리어 유체를 삼투막 탈기장치에 통과시키는 단계가 또한 캐리어 유체를 막에 통과시켜, 캐리어 유체의 적어도 1 성분이 수용액 중으로 도입되어 수용액의 pH를 조절하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 캐리어 유체가 이산화탄소를 포함하는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    가공물 수납 공동을 규정하는 처리 챔버를 제공하고;
    가공물을 공동 중으로 삽입한 다음;
    수용액으로 공동을 충진하여 가공물을 수용액에 침지시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 처리 챔버와 커플링된 혼합 챔버를 규정하는 플리넘을 제공하는 단계를 추가로 포함하고; 공동을 수용액으로 충진하는 단계가 공동으로 들어가기에 앞서 수용액을 혼합 챔버에 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 공동을 빛이 새지 않는 커버로 밀봉하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  28. 제 25 항에 있어서, 공동을 가열된 커버로 봉입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  29. 제 25 항에 있어서, 공동을 커버로 봉입하고 공동에 가스 블랭킷을 도입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 가스 블랭킷이 적어도 부분적으로는 이산화탄소로 이루어지는 방법.
  31. 제 25 항에 있어서, 공동을 봉입하기 위한 커버를 제공하고 세정제를 공동에서 처리 챔버 중으로 주입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  32. 제 25 항에 있어서, 공동을 봉입하기 위한 커버를 제공하고, 공동을 비운 다음, 건조 가스를 커버에서 처리 챔버 중으로 지시하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  33. 제 22 항에 있어서, 수용액을 교반하여 그 안에서 가공물의 처리를 증강시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 교반단계가 수용액을 초음파 주파수로 여기시키는 단계를 포함하는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서, 교반단계가 수용액을 메가헤르츠 주파수 범위의 음파 에너지로 여기시키는 단계를 포함하는 방법.
  36. 제 22 항에 있어서, 처리 챔버에 오버플로우 위어를 제공하고 처리 챔버를 수용액으로 충진하여 위어를 통해 수용액의 일부를 범람시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 저장탱크를 제공하고 위어에서 저장탱크로의 유동을 커플링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  38. 제 22 항에 있어서, 삼투막 탈기장치로부터의 수용액의 산소 함량을 모니터하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 삼투막 탈기장치로부터의 수용액에서 감지된 산소 수준에 반응하여 삼투막 탈기장치를 통해 캐리어 유체의 유동을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 캐리어 유체를 제공하는 단계가 복수의 캐리어 유체 성분을 제공하고 캐리어 유체 성분을 함께 혼합하여 캐리어 유체를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 삼투막 탈기장치로 들어가는 캐리어 유체의 유동 조절단계가 캐리어 유체 형성을 위해 함께 혼합되는 캐리어 유체 성분을 개별적으로 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  42. 제 22 항에 있어서, 가공물을 삼투막 탈기장치로부터의 수용액과 접촉시키는 단계가 가공물을 수용액에 침지시키는 단계를 포함하는 방법.
  43. 제 22 항에 있어서, 가공물을 삼투막 탈기장치로부터의 수용액과 접촉시키는 단계가 가공물을 수용액으로 분무하는 단계를 포함하는 방법.
  44. 제 22 항에 있어서, 가공물을 삼투막 탈기장치로부터의 수용액과 접촉시키는 단계가 가공물 위로 수용액을 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
  45. 반도체 장치 수납 공동을 규정하는 처리 챔버를 제공하고;
    캐리어 유체를 제공하며;
    수용액을 제공하며;
    반도체 장치를 공동 중으로 삽입하며;
    수용액과 캐리어 유체를 막이 있는 삼투막 탈기장치에 통과시켜 산소를 수용액으로부터 막을 통해 캐리어 유체로 드로잉하고 캐리어 유체를 막을 통해 수용액 중으로 도입시켜 수용액의 pH를 조절한 다음;
    반도체 웨이퍼를 삼투막 탈기장치로부터의 수용액과 접촉시키는 단계를 포함하는, 반도체 장치의 대향하는 주요 표면의 처리방법.
  46. 제 45 항에 있어서, 수성 유체의 공동을 비우고 가열된 유체를 반도체 장치의 표면 위로 통과시킴으로써 반도체 장치를 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  47. 제 46 항에 있어서, 반도체 장치 건조단계가 반도체 장치의 주요 표면 상에 세정 화학약품을 분무하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  48. 제 45 항에 있어서,
    프로세스 커버에 이를 가열하기 위한 히터 수단을 제공하고;
    건조 커버에 건조 가스의 스트림을 지향하기 위한 수단을 제공하며;
    반도체 장치가 공동 내외로 통과되는 장치 개구부를 처리 챔버에 제공하며;
    장치 개구부를 반도체 장치의 처리 동안 프로세스 커버로 덮은 다음;
    장치 개구부로부터 프로세스 커버를 회수하여 장치 개구부를 반도체 장치의 건조 동안 건조 커버로 덮는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  49. 제 45 항에 있어서, 처리 챔버와 수용액 중 적어도 하나를 초음파 및 메가헤르츠 주파수 범위 중 하나에서 음파 에너지로 음파 여기하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  50. 제 45 항에 있어서, 오버플로우 위어를 제공하고 공동을 수용액으로 충진하여 반도체 장치를 수용액으로 침지시키고 수용액을 위어를 통해 범람시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서, 저장탱크를 제공하고 오버플로우를 위어를 통해 저장탱크와 커플링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  52. 제 48 항에 있어서, 삼투막 탈기장치로부터의 수용액의 산소 함량을 모니터하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  53. 제 52 항에 있어서, 수용액내 산소 측정에 반응하여 삼투막 탈기장치를 통한 캐리어 유체의 유동을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  54. 제 53 항에 있어서, 캐리어 유체가 함께 혼합되어 캐리어 유체를 구성하는 복수의 캐리어 유체 성분으로 구성되는 방법.
  55. 제 54 항에 있어서, 캐리어 유체의 유동 조절단게가 함께 혼합되고 삼투막 탈기장치 중으로 투입되는 캐리어 유체 성분의 유동을 개별적으로 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  56. 제 45 항에 있어서, 캐리어 유체에 이산화탄소 성분을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  57. 제 45 항에 있어서, 반도체 장치에서 수용액으로 전달된 입자의 계수단계를 추가로 포함하는 방법.
  58. 제 56 항에 있어서, 반도체 장치에서 수용액으로 전달된 입자의 계수에 반응하여 리셉터클로부터 수용액의 적어도 일부를 취출하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  59. 제 50 항에 있어서, 처리 챔버와 커플링된 혼합 챔버를 규정하는 플리넘을 제공하는 단계를 추가로 포함하고; 수용액으로 공동을 충진하는 단계가 수용액을 공동으로 들어가기에 앞서 혼합 챔버를 통해 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
  60. 제 45 항에 있어서, 공동을 커버로 봉입하고 가스 블랭킷을 공동에 도입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  61. 제 60 항에 있어서, 가스 블랭킷이 적어도 부분적으로는 이산화탄소로 구성되는 방법.
  62. 반도체 장치가 공동 내외로 통과되는 장치 개구부를 갖는 반도체 장치 수납 공동을 규정하는 처리 챔버;
    처리 챔버와 커플링되어 있고 수용액을 혼합 챔버 중으로 도입하기 위한 수용액 주입 개구부와 비-수성 용매를 혼합 챔버 중으로 도입하기 위한 비-수성 용매 개구부를 포함하는 혼합 챔버를 규정하는 플리넘; 및
    탈기장치 공동, 탈기장치 공동을 제 1 및 제 2 파트로 세분하는 막, 제 1 파트와 결합된 수용액 유입구와 수용액 배출구, 및 제 2 파트와 결합된 캐리어 유체 유입구와 캐리어 유체 배출구를 규정하는 삼투막 탈기장치를 포함하며, 수용액 배출구가 플리넘의 수용액 유입구 개구부와 커플링되는, 반도체 장치 처리장치.
  63. 제 62 항에 있어서, 장치 개구부를 선택적으로 덮기 위하여 처리 챔버에 경첩식으로 연결된 복수의 커버를 추가로 포함하는 장치.
  64. 제 63 항에 있어서, 커버 중 적어도 하나가 광-차단성인 장치.
  65. 제 63 항에 있어서, 커버 중 하나가 응축 방지를 위한 히터 수단을 포함하는 장치.
  66. 제 63 항에 있어서, 커버 중 하나가 세정제를 챔버 중으로 주입하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  67. 제 66 항에 있어서, 하나의 커버가 건조 가스를 챔버 중으로 지시하기 위한 수단을 추가로 포함하는 장치.
  68. 제 62 항에 있어서, 처리 챔버가 공동을 규정하는 공동 벽을 포함하고, 장치가 공동 벽과 수용액 중 하나와 커플링된 음파 교반수단을 추가로 포함하는 장치.
  69. 제 62 항에 있어서, 처리 챔버가 오버플로우 위어를 추가로 규정하는 장치.
  70. 제 69 항에 있어서,
    저장탱크; 및
    위어를 저장탱크와 커플링하기 위한 수단을 추가로 포함하는 장치.
  71. 제 70 항에 있어서, 귀환 배출구를 규정하는 처리 챔버 및 플리넘 중 하나; 및
    귀환 배출구를 저장탱크와 커플링하기 위한 수단을 추가로 포함하는 장치.
  72. 제 71 항에 있어서, 처리 챔버와 커플링된 플리넘을 추가로 포함하고 플리넘이 수용액 배출구와 커플링된 혼합 챔버를 규정하고 귀환 배출구를 구비하는 장치.
  73. 제 62 항에 있어서,
    수용액 배출구 중의 산소 함량 감지를 위한 산소 센서 수단; 및
    센서와 커플링되어 있고 캐리어 유체 유입구에서 캐리어 유체의 유동을 조절하기 위해 센서에 반응하는 유동 조절 수단을 추가로 포함하는 장치.
  74. 제 73 항에 있어서, 캐리어 유체가 제 1 및 제 2 유체의 조성물을 포함하고 유동 조절 수단이 유체 성분 각각의 유동을 조절하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  75. 제 62 항에 있어서, 가공물로부터 공동내 수성 유체로 전달된 입자를 계수하기 위하여 처리 챔버에 배치된 입자 계수 수단을 추가로 포함하는 장치.
  76. 공동을 규정하거나 반도체 장치를 수납하는 클리닝 챔버를 제공하고;
    반도체 장치를 캐비팅 중으로 삽입하며;
    공동을 제 1 용매로 충진하여 반도체 장치를 제 1 용매에 침지시키면서 챔버를 초음파 에너지로 여기시켜 초음파 에너지를 제 1 용매를 통해 반도체 장치로 투과시키며;
    제 1 용매의 공동을 비우며;
    공동을 제 2 용매로 충진하여 반도체 장치를 제 2 용매에 침지시키면서 챔버를 초음파 에너지로 여기시켜 초음파 에너지를 제 2 용매를 통해 반도체 장치로 투과시키며;
    제 2 용매의 공동을 비우며;
    수용액을 제공하며;
    이산화탄소를 함유하는 캐리어 유체를 제공하며;
    수용액과 캐리어 유체를 막이 있는 삼투막 탈기장치에 통과시켜 수용액으로부터 막을 통해 산소를 캐리어 유체로 드로잉하고 이산화탄소 가스를 막을 통해 수용액 중으로 도입시켜 수용액의 pH를 조절하며;
    공동을 삼투막 탈기장치로부터의 수용액으로 충진하여 반도체 장치를 수용액에 침지시키면서 챔버를 초음파 에너지로 여기시켜 초음파 에너지를 수용액을 통해 반도체 장치로 투과시키며;
    수용액의 공동을 비우며;
    반도체 장치의 주요 표면을 건조시킨 다음;
    반도체 장치를 공동에서 제거하는 단계를 포함하는, 반도체 장치의 대향하는 주요 표면을 클리닝하는 방법.
  77. 제 76 항에 있어서, 반도체 장치 건조단계가 가열된 유체를 반도체 장치의 표면 위로 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
  78. 제 76 항에 있어서, 반도체 장치 건조단계가 반도체 장치의 주요 표면 상에 세정제를 분무하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  79. 제 76 항에 있어서,
    프로세스 커버에 이를 가열하기 위한 히터 수단을 제공하고;
    건조 커버에 건조 가스의 스트림을 지향하기 위한 수단을 제공하며;
    반도체 장치가 공동 내외로 통과되는 장치 개구부를 클리닝 챔버에 제공하며;
    장치 개구부를 반도체 장치의 세정 동안 프로세스 커버로 덮은 다음;
    장치 개구부로부터 프로세스 커버를 회수하여 장치 개구부를 반도체 장치의 클리닝 동안 건조 커버로 덮는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  80. 제 76 항에 있어서, 처리 챔버와 커플링된 혼합 챔버를 규정하는 플리넘을 제공하는 단계를 추가로 포함하고; 공동을 수용액으로 충진하는 단계가 공동으로 들어가기에 앞서 수용액을 혼합 챔버에 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
  81. 제 76 항에 있어서, 공동을 빛이 새지 않는 시일로 밀봉하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  82. 제 76 항에 있어서, 공동을 가열된 리드로 봉입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  83. 제 80 항에 있어서, 공동으로부터 제 1 용매의 적어도 일부를 취출하고 제 1 용매의 취출된 부분을 공동 중으로의 재도입을 위해 혼합 챔버에 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  84. 제 80 항에 있어서, 공동으로부터 제 2 용매의 적어도 일부를 취출하고 제 2 용매의 취출된 부분을 공동 중으로의 재도입을 위해 혼합 챔버에 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  85. 제 80 항에 있어서, 공동으로부터 수용액의 적어도 일부를 취출하고 수용액의 취출된 부분을 공동 중으로의 재도입을 위해 혼합 챔버에 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  86. 제 76 항에 있어서, 처리 챔버에 오버플로우 위어를 제공하고 처리 챔버를 수용액으로 충진하여 위어를 통해 수용액의 일부를 범람시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  87. 제 86 항에 있어서, 저장탱크를 제공하고 위어에서 저장탱크로의 유동을 커플링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  88. 제 76 항에 있어서, 삼투막 탈기장치로부터의 수용액의 산소 함량을 모니터하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  89. 제 88 항에 있어서, 삼투막 탈기장치로부터의 수용액에서 감지된 산소 수준에 반응하여 삼투막 탈기장치를 통해 캐리어 유체의 유동을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  90. 제 89 항에 있어서, 캐리어 유체를 제공하는 단계가 복수의 캐리어 유체 성분을 제공하고 캐리어 유체 성분을 함께 혼합하여 캐리어 유체를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  91. 제 90 항에 있어서, 삼투막 탈기장치로 들어가는 캐리어 유체의 유동 조절단계가 캐리어 유체 형성을 위해 함께 혼합되는 캐리어 유체 성분을 개별적으로 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  92. 제 76 항에 있어서, 가공물을 삼투막 탈기장치로부터의 수용액과 접촉시키는 단계가 가공물을 수용액에 침지시키는 단계를 포함하는 방법.
  93. 제 76 항에 있어서, 가공물을 삼투막 탈기장치로부터의 수용액과 접촉시키는 단계가 가공물을 수용액으로 분무하는 단계를 포함하는 방법.
  94. 제 76 항에 있어서, 가공물을 삼투막 탈기장치로부터의 수용액과 접촉시키는단계가 가공물 위로 수용액을 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
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