기판을 처리하기 위한 장치 및 방법 document_id A220517009265

본 발명은 반도체 웨이퍼 처리에 관한 것으로, 및 더 상세하게는, 오염물을 감소시키고 웨이퍼 처리 비용을 저감시키면서 유체를 더욱 효과적으로 공급하고 웨이퍼 표면으로부터 제거하기 위한 장치 및 기술에 관한 것이다. 반도체 칩 제조 공정에서 세정과 건조와 같은 동작을 이용하여 웨이퍼를 처리할 필요가 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 타입의 동작 각각에서, 웨이퍼 동작 공정을 위해 유체를 효과적으로 공급하고 제거할 필요가 있다. 예를 들어, 웨이퍼 표면에 원치 않는 잔류물을 남기는 제조 동작이 수행되는 웨이퍼 세정이 수행되어야 할 수도 있다. 이러한 제조 동작의 예들은 플라스마 에칭(예를 들면, 텅스텐 에치 백(WEB ; tungsten etch back)) 및 화학 기계적 연마(CMP)를 포함한다. CMP에서, 웨이퍼는, 돌아가는 컨베이어 벨트에 대해 웨이퍼 표면을 푸시(push)하는 홀더에 놓인다. 이 컨베이어 벨트는 화학물과 연마재로 구성된 슬러리(slurry)를 이용하여 연마를 일으킨다. 불행하게도, 이 공정은 웨이퍼 표면에 슬러리 입자 및 잔류물의 축척물을 남기는 경향이 있다. 원하지 않는 잔류물과 입자가, 웨이퍼 상에 남으면, 특히 웨이퍼 표면상의 스크래치 및 금속화 피처(features) 간의 부적당한 상호 작용과 같은 결함을 초래할 수도 있다. 어떤 경우에는 이런 결함이 웨이퍼 상의 장치가 동작할 수 없게 할 수 있다. 따라서, 동작할 수 없는 디바이스를 가진 웨이퍼를 폐기하는 부당한 비용을 피하기 위해서, 원치 않는 잔류물을 남기는 제조 동작 이후에 적절하지만 효율적으로 웨이퍼를 세정하는 것이 필요하다. 웨이퍼가 습식 세정이 된 후에, 그 웨이퍼는 물이나 세정 유체 잔여물이 웨이퍼 상에 잔류물을 남기는 것을 효과적으로 막기 위해 건조되어야 한다. 드롭릿(droplet)이 형성될 때 통상 발생하는 것과 같이, 웨이퍼 표면상의 세정 유체가 증발되도록 허용하면, 증발 이후에 세정 유체에 미리 용해된 잔류물 또는 오염물이 웨이퍼 상에 잔류한다(예를 들어, 물 얼룩을 형성함). 증발이 발생하는 것을 막기 위해, 세정 유체는 웨이퍼 표면상의 드롭릿이 형성되지 않게 가능한 신속히 제거되어야 한다. 이를 수행하기 위한 시도에서 스핀 건조, IPA 또는 마란고니(Marangoni) 건조과 같은 수개의 상이한 건조 기술 중 하나가 채용된다. 이러한 건조 기술 모두는 웨이퍼 표면의 유동 액체/기체 계면의 일부 형태를 이용하는데, 이 형태가 적절하게 유지된다면, 드롭릿의 형성 없이 웨이퍼 표면을 건조시킨다. 불행하게도, 전술한 모든 건조 방법에 종종 일어나는 것처럼 이동하는 액체/기체 계면이 파괴되면, 드롭릿이 형성되고 증발이 발생하여, 웨이퍼 표면에 남는 오염물을 발생시킨다. 오늘날 이용되는 가장 우세한 건조 기술은 스핀 린스 건조(SRD)이다. 도 1a는 SRD 공정 동안 웨이퍼(10) 상의 유체의 이동을 도시한 것이다. 이 건조 공정에서, 젖은 웨이퍼는 회전(14)에 의해 고속으로 회전된다. SRD에서, 원심력의 이용에 의해 웨이퍼를 린스하는데 이용되는 유체는 웨이퍼의 중심으로부터 웨이퍼의 외부로 당겨지고 유체 방향의 화살표(16)에 의해 도시되는 바와 같이 마지막으로 웨이퍼에서 이탈된다. 유체가 웨이퍼에서 이탈됨에 따라, 유동 액체/기체 계면(12)이 웨이퍼 중심에 형성되고, 건조 공정이 진행되면서 웨이퍼의 외부로 이동한다(즉, 유동 액체/기체 계면(12)에 의해 생긴 원은 점점 커짐). 도 1a의 실시예에서, 유동 액체/기체 계면(12)에 의해 형성된 원의 내부 영역에는 유체가 없고, 유동 액체/기체 계면(12)에 의해 형성된 원의 외부 영역에는 유체가 있다. 따라서, 건조 공정이 계속되면서, 유동 액체/기체 계면(12)의 내부의 섹션(건조 영역)은 증가하는 반면 유동 액체/기체 계면(12)의 외부 영역(젖은 영역)은 감소한다. 전술한 바와 같이, 유동 액체/기체 계면(12)이 파괴된다면, 유체의 드롭릿이 웨이퍼 상에 형성되고, 드롭릿의 증발 때문에 오염물이 발생할 수 있다. 이처럼 드롭릿의 형성 및 후속적인 증발은 오염물이 웨이퍼 표면에서 발생하지 않도록 제한되어야 하는 것이 필수적이다. 불행히도, 현재의 건조 방법은 이동 액체 계면의 파괴의 방지에 오직 부분적으로만 성공적이다. 또한, SRD 공정은 소수성인 웨이퍼 표면을 건조시키는데 어려움이 있다. 소수성의 웨이퍼 표면은, 그 표면이 물 및 물 기반(수성) 세정 용액에 반발하기 때문에 건조되기가 어려울 수 있다. 따라서, 건조 공정이 계속되고 세정 유체가 웨이퍼 표면에서 이탈됨에 따라, 잔존하는 세정 유체(수성 기반이면)는 웨이퍼 표면에 의해 반발될 것이다. 그 결과, 수성 세정 유체는 최소의 영역이 소수성의 웨이퍼 표면에 접촉하기를 원할 것이다. 또한, 수성 세정 용액은 표면 장력의 결과로서(즉, 분자성 수소 결합의 결과로서), 스스로에 달라붙는 경향이 있다. 따라서 소수성 상호작용과 표면 장력 때문에, 수성 세정 유체의 볼(즉, 드롭릿)이 소수성 웨이퍼 표면상에 제어되지 않는 방식으로 형성된다. 이러한 드롭릿의 형성은, 이전에 설명한 해로운 증발 및 오염물을 발생시킨다. SRD의 제한은 특히 웨이퍼의 중심에서 심하며, 여기서 드롭릿에 작용하는 원심력이 가장 작다. 결과적으로, SRD 공정이 현재 웨이퍼 건조의 가장 일반적인 방식일지라도, 이 방법은, 특히 소수성 웨이퍼 표면에 이용될 때 웨이퍼 표면에서 세정 유체의 드롭릿의 형성을 줄이는 데는 어려움이 있을 수 있다. 웨이퍼의 특정 부분은 상이한 소수성의 특성을 가질 수 있다. 도 1b는 웨이퍼 건조 공정(18)의 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에서 웨이퍼(10)의 부분(20)은 친수성 영역을 가지고 부분(22)은 소수성 영역을 가진다. 부분(20)은 물을 끌어당겨서 유체(26)는 이 영역에서 풀링(pool) 된다. 부분(22)은 소수성이어서 영역은 물에 반발하고, 따라서 웨이퍼(10)의 그 부분에 물로 된 박막이 존재할 수 있다. 따라서 웨이퍼(10)의 소수성 부분은 종종 친수성 부분보다 더 빨리 건조된다. 이것은, 오염물의 레벨을 증가시키며 이에 따라 웨이퍼 생산 수율을 감소시킬 수 있는 모순된 웨이퍼 건조를 발생시킬 수 있다.