메니스커스, 진공, ＩＰＡ증기, 건조 매니폴드를 이용한 기판처리시스템 document_id A220517004055

반도체칩 제조공정에서 웨이퍼 표면에 원치 않는 잔류물을 남기게 되는 제조작업을 실시하는 경우 웨이퍼를 세정하고 건조할 필요가 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이런 제조작업의 예로는 플라즈마 에칭(예를 들어, 텅스텐에치백(WEB)) 및 화학기계적 폴리싱(CMP)이 포함된다. CMP에 있어서, 웨이퍼는 홀더 내에 놓여져서 웨이퍼의 표면이 홀더에 의해 회전하는 컨베이어벨트에 대하여 밀어진다. 이 컨베이어벨트는 폴리싱을 위한 화학약품 및 연마제로 구성된 슬러리를 사용한다. 그러나 불행하게도 이 공정은 웨이퍼의 표면에 슬러리 입자 및 잔류물을 축적시키게 된다. 웨이퍼에 원치 않는 잔류물질 및 입자가 남는다면 이 것들은 특히 웨이퍼 표면의 스크래치 및 금속화특징간의 부적절한 상호작용 등의 결함을 일으킬 수 있다. 경우에 따라서, 이런 결함들은 웨이퍼 상의 장치가 동작하지 못하게 할 수도 있다. 따라서, 동작불능의 장치를 갖는 웨이퍼를 폐기하는데 필요한 부당한 비용을 줄이기 위해서는 원치 않는 잔류물을 남기게 되는 제조작업 후에 웨이퍼를 적절히 그리고 효율적으로 세정할 필요가 있다. 웨이퍼를 습식세정한 후, 물이나 세정 유체 잔류물이 웨이퍼 상에 남는 것을 방지하기 위해 웨이퍼를 효율적으로 건조시켜야 한다. 유체방울이 형성될 때처럼 웨이퍼 표면의 세정 유체가 증발한다면 세정 유체 속에 이전에 용해된 잔류물이나 오염물이 증발 후에 웨이퍼 표면에 남을 것이다(예를 들어, 반점을 형성할 것이다). 증발이 일어나는 것을 방지하기 위해서는 웨이퍼 표면 상에서 유체방울이 형성되지 않게 하면서 가능한 신속히 세정 유체를 제거하여야 한다. 이를 위한 시도로서 탈수(spin drying), IPA, 또는 마란고니 건조(Marangoni drying) 등의 몇 가지 다양한 건조법을 이용한다. 이들 건조법은 모두 웨이퍼 표면 상의 액체/기체 계면을 이동시키는 형태를 이용하는데, 이 방법은 적절히 유지하였을 때 유체방울의 형성 없이 웨이퍼 표면을 건조시키게 된다. 그러나 불행하게도 전술한 모든 건조방법에서 자주 일어나듯이 이동하는 액체/기체 계면이 파괴되면 유체방울이 형성되고 증발이 일어나서 웨이퍼 표면에 오염물질이 남게 된다. 현재 이용되고 있는 가장 보급되어있는 건조방법은 스핀린스드라잉(SRD)이다. 도 1A는 SRD 건조법 중에 웨이퍼(10) 상의 세정 유체의 이동을 나타낸다. 이 건조법에서 젖은 웨이퍼는 회전(14)에 의해 고속으로 회전한다. SRD에서는 원심력을 이용하므로 웨이퍼를 세정하는데 사용되는 물이나 세정 유체는 유체방향 화살표(16)로 나타낸 바와 같이 웨이퍼의 중심으로부터 웨이퍼의 외측으로 당겨져서 최종적으로는 웨이퍼로부터 제거된다. 세정 유체가 웨이퍼로부터 당겨져서 떨어짐에 따라서 웨이퍼의 중심에 이동하는 액체/기체 계면(12)이 생기고 건조공정이 진행됨에 따라서 웨이퍼의 외측으로 이동한다(즉, 이동하는 액체/기체 계면(12)에 의해 형성된 원이 커지게 된다). 도 1A의 예에서, 이동하는 액체/기체 계면(12)에 의해 형성된 원의 내측영역은 유체가 없으며 이동하는 액체/기체 계면(12)에 의해 형성된 원의 외측영역은 세정 유체이다. 따라서, 건조공정이 진행됨에 따라서, 이동하는 액체/기체 계면(12)의 내부영역(건조영역)이 증가하는 반면 이동하는 액체/기체 계면(12)의 외부영역(습윤영역)은 감소한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 이동하는 액체/기체 계면(12)이 파괴되면 웨이퍼 상에 세정 유체방울이 형성되며 이 방울의 증발에 의해 오염이 생길 수 있다. 이와 같이 웨이퍼 표면에서 오염물을 제거하기 위해서는 유체방울의 형성 및 후속의 증발을 제한하는 것이 불가피하다. 그러나 불행하게도 이 건조방법은 이동하는 액체 계면의 파괴를 방지하는 경우에 어느 정도만 성공적이다. 게다가 SRD 공정은 소수성의 웨이퍼 표면을 건조시키는데 어려움을 겪는다. 소수성의 웨이퍼 표면은 물 및 수계(수성) 세정용액을 배척하기 때문에 건조시키기 어려울 수 있다. 따라서, 건조공정이 진행되고 세정 유체가 웨이퍼 표면으로부터 당겨짐에 따라서, 남아있는 세정 유체(수성인 경우)는 웨이퍼 표면에 의해 배척될 것이다. 그 결과, 수성 세정 유체는 최소영역이 소수성 웨이퍼 표면과 접촉하기를 원할 것이다. 또한 수성 세정용액은 표면장력의 결과로서(즉 분자수소결합의 결과로서) 자체적으로 달라붙는 경향이 있다. 따라서 소수성 상호작용과 표면장력 때문에 수성 세정 유체의 구(또는 방울)가 소수성 웨이퍼 표면 상에 불규칙하게 형성된다. 이런 방울들이 형성되면 앞에서 언급한 유해한 증발 및 오염이 발생한다. 이런 SRD의 한계점은 방울 상에 작용하는 원심력이 최소가 되는 웨이퍼의 중심에서 특히 심해진다. 따라서 현재 SRD 공정이 가장 보편적인 웨이퍼건조 방법이지만, 이 방법은 특히 소수성 웨이퍼 표면에 사용될 때 웨이퍼 표면 상의 세정 유체방울의 형성을 줄이는데 어려움을 가질 수 있다. 따라서, 반도체웨이퍼를 신속하고 효율적으로 세정, 처리 및 건조하면서도, 동시에 웨이퍼 표면에 오염을 일으킬 수 있는 많은 물 또는 세정 유체방울의 형성을 줄일 수 있는 방법 및 장치가 필요하다. 현재 자주 발생하는 이런 오염물의 피착으로 인해 적합한 웨이퍼의 수율이 낮아지고 반도체웨이퍼의 제조비용이 증가된다.