근접 메니스커스 분기관 document_id A220517005507

본 발명은 반도체 웨이퍼 프로세싱에 관한 것으로, 더 상세하게는, 오염물을 감소시키고 웨이퍼 세정 비용을 줄이는 반면 더 효율적으로 웨이퍼에 유체를 제공하거나 웨이퍼로부터 유체를 제거하는 장치 및 기술과 관련된다. 반도체 칩 제조 프로세스에서, 에칭, 세정, 건조, 및 도금과 같은 공정을 이용하여 웨이퍼를 프로세싱할 필요가 있음이 공지되어 있다. 이러한 유형의 공정들 각각에서, 일반적으로 액체는 에칭, 세정, 건조 및 도금 프로세스를 위해 제공되거나 또는 제거되는 유체이다. 예를 들어, 웨이퍼 세정은 제조 공정이 행해져 원치 않는 잔여물을 웨이퍼의 표면상에 남기는 곳에서 행해져야 한다. 이러한 제조 공정의 예는 플라즈마 에칭 (예를 들어, 텅스텐 에치 백 (WEB)) 및 화학적 기계적 연마 (CMP) 를 포함한다. CMP 에서, 웨이퍼는 웨이퍼 표면을 이동 패드 쪽으로 미는 홀더 내에 위치한다. 이 이동 패드는 화학물과 연마제로 이루어져 연마를 야기하는 슬러리를 사용한다. 불행하게도, 이 프로세스는 웨이퍼 표면에 슬러리 입자의 축적물 및 잔여물을 남기는 경향이 있다. 웨이퍼 상에 원치 않는 잔여물 및 입자가 남는 경우, 이는, 웨이퍼 표면상의 스크레치 및 금속화 피쳐들 사이의 부적절한 상호 작용과 같은 결함을 초래할 수 있다. 몇몇 경우, 이러한 결함은 웨이퍼 상의 소자가 작동할 수 없게 할 수 있다. 작동할 수 없는 소자를 가지는 웨이퍼를 폐기하는 원치 않는 비용을 피하기 위해, 원치 않는 잔여물을 남기는 제조 공정 후에 웨이퍼를 적절하게 그리고 효율적으로 세정할 필요가 있다. 웨이퍼가 습식 세정 된 후에, 웨이퍼는 웨이퍼 상에 남아있는 잔여물로부터 수분 또는 세정 유체 잔존물을 제거하기 위해 효율적으로 건조되어야 한다. 작은 물방울 형태 (droplet form) 일 때 일반적으로 일어나듯이, 웨이퍼 상의 세정 유체가 증발하도록 한다면, 세정 유체에 이전에 용해된 잔여물 또는 오염물은 증발 후에 웨이퍼 상에 잔존 (예를 들어 점 (spot) 을 형성) 할 것이다. 증발이 일어나는 것을 방지하기 위해, 세정 유체는 웨이퍼 표면상에 방물이 형성되지 않게 최대한 빨리 제거되어야 한다. 이를 달성하기 위해, 스핀 건조, IPA, 또는 마란고니 (Marangoni) 건조 등과 같은 몇몇의 다른 건조 기술이 사용된다. 이러한 건조 기술은 모두 적절하게 유지될 경우, 웨이퍼 표면상에 작은 물방울의 형성 없이 웨이퍼 표면을 건조시키는 몇몇 형태의 이동 액체/기체 경계를 이용한다. 불행하게도, 상기한 건조 방법에서 종종 발생하듯이, 이동 액체/기체 경계가 무너진다면, 직은 물방울이 형성되고 증발이 일어나 웨이퍼 상에 오염물이 남게 된다. 현재 사용되는 가장 일반적인 건조 방법은 스핀 린스 건조 (SRD) 이다. 도 1 은 SRD 건조 프로세스 동안 웨이퍼 (10) 상의 세정 유체의 이동을 도시한다. 이 건조 프로세스에서, 젖은 웨이퍼는 회전 (14) 에 의해 빠른 속도로 회전한다. SRD 에서, 원심력을 이용하여 수분 또는 웨이퍼 세정용 세정 유체는 유체 방향 화살표 (16) 이 도시하는 바와 같이 웨이퍼의 중심에서 웨이퍼의 외각으로 그리고 결국 웨이퍼 밖으로 당겨진다. 세정 유체가 웨이퍼 밖으로 당겨짐에 따라, 이동 액체/기체 경계 (12) 는 건조 프로세스가 수행됨에 따라 웨이퍼의 중심에서 생겨 웨이퍼의 외각으로 이동한다. (즉, 이동 액체/기체 경계 (12) 에 의해 생긴 원이 점차 커진다.) 도 1 의 예에서, 이동 액체/기체 경계 (12) 에 의해 생긴 원의 내부에는 유체가 없으며, 이동 액체/기체 경계 (12) 에 의해 형성된 원의 외부에는 세정 유체가 존재한다. 따라서, 건조 공정이 계속됨에 따라, 이동 액체/기체 경계 (12) 의 외부 (젖은 구역) 가 감소함에 반해 이동 액체/기체 경계 (12) 의 내부 (건조 영역) 는 증가한다. 전술한 바와 같이, 이동 기체/액체 경계 (12) 가 무너진다면, 웨이퍼 상에 세정 유체의 직은 물방울이 형성되고, 이 작은 물방울의 증발에 의해 오염물이 야기될 수 있다. 이와 같이, 작은 물방울 형성 및 이에 뒤따른 증발은 웨이퍼 표면에서 오염물을 제거하는데 제한된다. 불행하게도, 본 건조 방법은 이동 액체 경계의 붕괴를 예방하는데 부분적으로만 성공적이다. 또한, SRD 프로세스는 소수성인 웨이퍼 표면을 건조시키는데 어려움이 있다. 소수성 웨이퍼 표면은 수분 및 수분 기반 (수용성의) 세정 용액을 밀어내기 때문에 건조시키기 어렵다. 따라서, 건조 공정이 계속되고 세정 유체가 웨이퍼 표면에서 끌려나감에 따라, 남은 세정 유체 (수용성 기반인 경우) 는 웨이퍼 표면에 의해 밀려난다. 결과적으로, 수용성 세정 유체는 소수성 웨이퍼 표면과 접촉하는 최소 면적을 원할 것이다. 또한, 수용성 세정 용액은 표면장력 (즉, 분자 수소 결합의 결과로) 때문에 스스로 뭉치려 할 것이다. 따라서, 소수성 상호작용과 표면 장력 때문에, 수용성 세정 유체의 볼 (또는 직은 물방울) 이 소수성 웨이퍼 표면상에 자유로운 방식으로 형성된다. 이러한 직은 물방울의 형성은 해로운 증발 및 상술한 오염물을 야기한다. SRD 의 제한은 직은 물방울에 작용하는 원심력이 가장 작은 웨이퍼의 중심에서 특히 심하다. 따라서, 비록 SDR 프로세스가 현재 가장 일반적인 웨이퍼 건조 방법이라 할지라도, 이 방법은 웨이퍼 표면상에, 특히 소수성 웨이퍼 표면상에 사용될 경우 세정 유체의 작은 물방울 형성을 줄이는 것은 어렵다. 또한, 세정, 에칭, 및 도금과 같은 다른 웨이퍼 프로세싱 공정에서, 효율적인 방식으로 웨이퍼에 유체를 제공하고 웨이퍼에서 유체를 제거하여 오염물을 줄이고 웨이퍼의 수율을 높이는 방법에는 문제가 있다. 따라서, 웨이퍼에 대한 최적화된 유체 관리를 가능하게하고 이를 응용하여 웨이퍼 표면상의 오염물의 증착을 감소시킴으로써 종래 기술의 문제점을 회피하는 방법 및 장치가 요구된다. 현재 종종 발생하는 이러한 증착들은 양질의 웨이퍼의 수율을 감소시키고 반도체 웨이퍼 제조 비용을 증가시킨다.