KR101555702B1 - 금속 리프트오프 장비들 및 금속 리프트 오프 방법들 - Google Patents

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Abstract

특정 구현예들에 있어서, 내측 둑을 포함하고 웨이퍼 카세트 및 그 내부에 장입된 웨이퍼들을 수용하기 위한 침지 탱크, 상기 침지 탱크 내의 유체에 잠긴 상태에서 상기 웨이퍼 카세트를 상승 및 하강시킬 수 있는 상승 및 하강 메커니즘, 상기 웨이퍼 표면의 평면과 평행한 상기 침지 탱크의 대향하는 측면들에 위치되어 금속을 스트리핑하기 위한 저압 고속의 제1 스프레이 젯들, 및 상기 침지 탱크의 바닥에 위치되고 압력 균등화 힘을 주기 위한 제 2 스프레이 젯들을 포함하는 금속 리프트오프 장비가 제공된다. 상기 침지 탱크의 바닥에는 카세트 내의 웨이퍼들을 수용하고 주기적으로 상승시키기 위하여 웨이퍼 리프트 삽입부가 배치된다.

Description

금속 리프트오프 장비들 및 금속 리프트 오프 방법들 {Metal liftoff tools and methods}
반도체 장치를 제조하기 위한 장치와 방법들이 개시되며, 특히 금속 리프트오프 공정을 수행하기 위한 장치와 방법들이 개시된다.
반도체 및 전자 부품들의 제조에 있어서, 기판 위에 금속층들 및 구조물들을 형성하기 위하여 사용되는 식각 공정에는 일반적으로 두 가지 타입의 식각 공정들이 있다. “제거식”(subtractive) 또는 “에치-백”(etch-back) 접근법은 우선 전체 기판 표면 위에 금속을 퇴적시키고, 이어서 상기 금속 위에 레지스트 식각 마스크를 패터닝한 후 습식 또는 건식 식각에 의하여 원하지 않는 영역에 있는 금속을 선택적으로 제거하는 것이다. “첨가식”(additive) 또는 “리프트오프”(liftoff) 접근법은 기판 표면 위에 레지스트가 우선 패터닝되고 이어서 스퍼터링 퇴적 또는 증발법(evaporation method)에 의하여 금속을 퇴적시키는 금속 리프트오프를 수행하는 것이다. 그런 다음 상기 희생 레지스트 층이 적절한 용매에 용해되어 상기 레지스트의 위에 존재하는 금속은 리프트오프되고, 상기 기판 위의 레지스트 개구 영역 내에 있던 금속만 남게 된다. 상기 “에치-백” 접근법에서 모든 금속층들을 선택적으로 제거하는 것이 항상 쉽거나 간단하지는 않은 반면, 상기 “리프트오프” 기술은 상이한 금속층들을 포함하는 금속 패턴들을 용이하게 생성할 수 있다.
통상 포토레지스트인 희생 물질을 사용하는 기판(통상 반도체 웨이퍼)의 표면 위에 집적 회로 또는 목표 물질의 다른 미세 소자 구조물를 생성하기 위하여, 미세 구조화 기술의 리프트-오프 장비들과 공정들이 사용된다. 상기 구조물들의 규모는 나노규모에서부터 센티미터 규모까지 다양하지만 통상적으로는 마이크로미터의 치수를 갖는다.
본 발명의 장비들과 방법들은 첨가식 공정을 통해 집적 회로를 생성하기 위하여 처리되는 웨이퍼 표면으로부터 금속 및/또는 다른 층들을 제거하기 위한 것이다. 개시된 금속 리프트오프 장비들 및 방법들에 의하여 처리될 웨이퍼들은 웨이퍼(또는 다른 기판)의 표면 위에 퇴적되는 희생 스텐실 층 (예를 들면 포토레지스트) 내에 생성되는 역상 패턴을 갖도록 처리되었다. 그런 다음 상기 웨이퍼 표면 위의, 최종 패턴을 생성하고자 하는 영역에 상기 목표 물질(통상적으로는 금속)이 퇴적될 수 있도록 상기 희생층을 통하여 개방부들이 식각되었다. 상기 웨이퍼 표면의 노출된 영역들과 상기 희생층의 위를 포함하여 상기 웨이퍼의 표면 위에 금속의 박막 또는 금속층이 퇴적되었다. 그런 다음, 개시된 상기 장비들과 방법들은 상기 희생층(예를 들면 용매 내의 포토레지스트)을 하부 침식(undercut)하고, 상기 희생층 위의 금속은 리프트오프되어 제거된다. 상기 리프트오프 후에, 금속의 박막은 노출된 웨이퍼 표면과 직접 접촉하던 영역에서만 원하는 패턴으로 잔존한다. 금속 리프트오프와 레지스트 스트리핑을 위한 방법들과 장비가 개시되었지만, 논의의 편의를 위하여 상기 장비와 방법들은 금속 리프트오프의 용어로 주로 논의한다.
특정 구현예들에 있어서, 금속 리프트오프 장비는 웨이퍼들이 그 안에 든 웨이퍼 카세트를 수용하기 위한 침지 탱크를 포함한다. 상기 침지 탱크는 내측 둑, 침지 탱크 내의 유체에 잠겨 있으면서 상기 웨이퍼 카세트를 상승 및 하강시킬 수 있는 상승 및 하강 메커니즘, 상기 침지 탱크의 대향하는 측면들에 위치되고 상기 금속을 스트리핑하기 위한 저압 고속의 제 1 스프레이 젯들, 상기 침지 탱크의 바닥에 위치하고 압력 균등화 힘을 제공할 수 있는 제 2 스프레이 젯들을 포함한다. 상기 대향하는 측벽들은 상기 웨이퍼들이 침지 탱크 내의 웨이퍼 카세트 내에 있을 때 상기 웨이퍼들에 의하여 정의되는 평면과 수직이다. 상기 침지 탱크의 바닥에는 웨이퍼 리프트 삽입부가 배치되어 상기 카세트 내의 웨이퍼들을 수용하고 주기적으로 상승시킨다.
특정 구현예들에 있어서, 상기 금속 리프트오프 방법은 처리될 웨이퍼들이 안에 든 웨이퍼 카세트를 침지 탱크 내의 유체에 침지시키는 단계를 포함하고, 상기 유체는 리프트오프될 금속층의 아래에 있는 희생 레지스트층을 제거하거나 소진되어 사라지게 하기 위한 액체 용매이다. 상기 상승 메커니즘이 상기 침지 탱크 내에서 웨이퍼 카세트를 하강시킬 때, 상기 웨이퍼들의 침지 탱크 바닥 쪽에 가까운 가장자리들은 상기 웨이퍼 리프트 삽입부의 슬럿들 내에 주기적으로 삽입된다. 저압 고속의 유체 줄기들은 상기 침지 탱크의 측벽들에 위치된 제 1 스프레이 젯들로부터 스프레이된다. 상기 유체 줄기들은 상기 웨이퍼 표면과 평행한 방향으로 스프레이 되어 상기 레지스트 층을 언더컷하고 상기 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 극대화된 금속 스트리핑 힘을 제공한다. 상기 웨이퍼 카세트와 웨이퍼들은 완전한 또는 실질적으로 완전한 금속 리프트오프를 제공하기 위하여 상기 제 1 스프레이 젯들로부터 나오는 유체의 흐름을 통과하여 상기 침지 탱크 내에서 순환적으로 상승 및 하강된다. 압력 균등화 힘을 제공하기 위하여 상기 침지 탱크의 바닥 위에 위치되는 하나 또는 그 이상의 유체 젯들로부터 동시에 및/또는 간헐적으로 유체가 스프레이된다. 상기 압력 균등화 힘은 스트립된 금속의 대부분이 상기 침지 탱크의 상부로 이동하여 내측 둑으로부터 외측 둑으로 유동하는 것을 야기할 수 있다.
금속 리프트오프 공정을 수행하기 위하여 사용 가능한 금속 리프트오프 장비들과 방법들이 현재 여러 개가 있지만, 현재의 장비들과 방법들은 각각 문제점들이 있으며, 이러한 문제점들은 여기에 개시된 장비와 방법들의 구현예들에 의하여 극복된다. 현재의 단일 웨이퍼 스핀 장비들은 웨이퍼 상부 표면이 수평 위치로 하여 사용되고 있는데, 용매는 상기 웨이퍼 표면에 대하여 수직으로 스프레이된다. 이러한 처리 방법을 이용한 제거는, 금속 하부의 레지스트층이 유연해지고 금속층이 주름지기 시작하도록 하기 위하여 별도의 장비 또는 탱크 내에서 장시간의 침액(soak) 단계를 요구한다. 하방으로의 스프레이 힘에 있어서, 금속을 스트립하여 제거하기 위하여 주름 효과가 필요하다. 이것은 고속의 생산 공정들에 있어서는 비효율적이며 웨이퍼 표면 위에 많은 금속 플래그들을 남긴다. 또한, 용매의 사용이 매우 많고, 또한 리프트된 금속이 처리 탱크의 벽에 달라붙기 때문에 이러한 장비들과 방법들을 사용할 때에는 금속의 재생이 흔히 문제된다.
재순환되는 탱크로 침지를 이용하는 현재의 금속 리프트오프 장비들과 방법들이 이용 가능하지만, 추가적인 처리와 하드웨어들 없이는 금속 제거가 대체로 비효율적이었다. 현재의 침지 장비들은 단순히 침지 탱크 내의 유체에 침액시키고 이를 재순환하는 방법을 채용한다. 이러한 공정은 현재의 주어진 제조 요구를 고려할 때 효율적이 되기에는 너무 오래 걸린다. 그 결과 금속의 제거를 돕기 위하여 고속 저압의 젯들이 사용되었다. 액체 내에서 먼 거리에 걸쳐 고속의 흐름(stream)을 만드는 것이 어려운 경우, 웨이퍼를 회전시키기 위하여 롤러 어셈블리들이 사용되었고, 고속의 흐름이 웨이퍼의 전체 표면에 도달하는 것을 가능하게 되었다. 이들 시스템들에 있어서의 문제점은 플랫이 있는 웨이퍼들이 회전될 수 없기 때문에 일부 웨이퍼들이 갖는 플랫(flat)들이 롤러 어셈블리를 비효율적으로 만든다는 것이다. 또한, 이러한 유형의 시스템에서는 여러 사이즈의 웨이퍼들이 처리될 수 없어서 일반적으로 덜 바람직하다. 또한, 기존의 침지 시스템들은 리프트오프된 금속들이 영구 금속층들의 표면을 스크래치함으로써 야기되는 손상으로 인한 어려움을 갖고 있었다. 상기 리프트오프 금속은 처리 탱크 내에서 난류 패턴 내에 포획되기 때문에 유체 흐름 내에서는 부스러기로 된다. 상기 금속이 일단 난류 내에 포획되면 용액을 통하여 고속으로 순환하게 되고, 때때로 영구 금속층들을 스크래치하기도 한다.
또한, 기존의 사용 가능한 많은 시스템들에 있어서 리프트오프된 금속의 상당량은 시스템을 종종 드레인함으로써 수작업으로 처리 탱크로부터 세정 제거되어야 했다. 이것은 상당한 유휴시간과 일반적으로 낮은 생산성을 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 드레인 순환 동안, 리프트오프로부터 발생하는 금속은 종종 밸브 또는 펌프들에 포획되어 부품들에 손상을 일으키기 때문에 비용을 더 증가시키고 가동 시간을 더욱 감소시킨다. 또한 필터들은 종종 막히고, 일부 경우들에 있어서는 막힘으로 인해 처리 탱크가 전혀 드레인되지 않기도 한다. 이것은 장비에 대하여 작업하는 정비 인력에게 매우 위험한 상황을 가져온다.
여기에 개시된 장비들과 방법들의 실시예들은 주의깊게 설계된 하드웨어와 방법 단계들의 조합을 통하여 이러한 문제점들을 해결한다. 웨이퍼들의 침지, 상기 웨이퍼 표면이 금속 제거를 위한 제 1 스프레이 젯들을 통하여 움직이도록 하는 상승 및 하강 메커니즘, 리프트오프된 금속을 침지 탱크 금속 리프트오프 처리 영역 바깥으로 이동시키기 위하여 압력 균등화 힘들을 제공하기 위한 제 2 스프레이 젯들의 사용, 및 금속 리프트오프 장비의 둑(weir) 구성의 포함의 조합은 모두 금속 리프트오프 및 이와 동시적인 리프트오프 금속의 침지탱크로부터의 제거를 제공하도록 시너지적으로 작용한다. 그 결과 완전한 또는 실질적으로 완전한 금속 리프트오프가 수행되어 유체 내의 금속 입자로 인한 금속 플래그나 귀들(ears), 스트립된 금속 또는 다른 불완전한 금속 리프트오프의 재퇴적, 또는 웨이퍼나 웨이퍼 상 금속 패턴에 대한 손상이 없거나 최소화된다. 흐름 속도와 방향, 스프레이 젯의 시퀀싱 및 웨이퍼 카세트를 침지 탱크 유체 내에서 상승 및 하강시키는 단계의 조화는, 리프트오프 금속이 침지 탱크 내에 포획되거나 웨이퍼 접촉점에서 재퇴적됨이 없이 완전한 금속 리프트오프 및 리프트오프 금속을 침지 탱크로부터 완전히 씻겨 나가도록 하는 것을 제공한다.
본 발명에 관한 이상의 설명 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 첨부 도면을 참조하여 진행되는 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
흐름 속도와 방향, 스프레이 젯의 시퀀싱 및 웨이퍼 카세트를 침지 탱크 유체 내에서 상승 및 하강시키는 단계의 조화는, 리프트오프 금속이 침지 탱크 내에 포획되거나 웨이퍼 접촉점에서 재퇴적됨이 없이 완전한 금속 리프트오프 및 리프트오프 금속을 침지 탱크로부터 완전히 씻겨 나가도록 하는 것을 제공한다.
도 1a는 개시된 금속 리프트오프 장비의 침지 탱크(또는 처리 탱크)의 구현예를 나타낸 사시 단면도이다.
도 1b는 개시된 금속 리프트오프 장비의 침지 탱크(또는 처리 탱크)의 구현예를 나타낸 단면도이다.
도 1c는 개시된 금속 리프트오프 장비의 침지 탱크(또는 처리 탱크)의 구현예를 나타낸 사진 이미지이다.
도 1d는 개시된 금속 리프트오프 장비의 침지 탱크(또는 처리 탱크)의 구현예를 카세트 및 그 안의 웨이퍼들과 함께 나타낸 부분도이다.
도 2a 및 도 2b는 침지 탱크(상기 MLO 처리 탱크), 웨이퍼 카세트를 유지하는 상승 및 하강 메커니즘(엔드 이펙터를 갖는 로봇 아암), 배관, 및 저장고의 실시예들을 나타내는 금속 리프트오프 장비의 구현예들의 사시도들이다.
도 3은 상기 침지 탱크보다 낮게 위치되는 액체 저장고를 포함하는 금속 리프트오프 장비의 구현예를 나타낸 측면도이다. 대형 직경의 자체-세정 밸브가 개방될 때, 유체가 트랩 스크린(도 4 참조)을 통하여 상기 저장고 내부로 떨어지도록 중력이 강제한다. 상기 트랩 스크린은 리프트오프된 금속을 포획하여 침지 탱크를 청정하게 만들고, 스트립될 다음 웨이퍼 로트를 준비한다.
도 4는 리프트오프된 금속을 포획하는 트랩 스크린을 포함하는 금속 리프트오프 장비의 구현예를 나타낸 측면도이다.
도 5는 재순환 펌프들 및 필터들을 갖는 금속 리프트오프 장비의 구현예를 나타낸 후면도이다.
도 6은 재순환 흐름 및 자체-세정 데드 존을 도시한, 개시된 장비의 구현예의 침지 탱크의 하면을 나타낸 하면도이다.
도 7a는 상기 금속 리프트오프 장비 외부의 배관 특징들을 보인 구현예를 나타낸다.
도 7b는 저장고 탱크를 포함하는 상기 금속 리프트오프 장비 외부의 배관 특징들을 보인 구현예를 나타낸다.
도 8은 상기 금속 리프트오프 장비의 구현예의 침지 탱크(처리 탱크)의 측면도이다.
도 9는 상기 금속 리프트오프 장비의 구현예의 침지 탱크(처리 탱크)의 평면도이다.
도 10a는 상기 금속 리프트오프 장비의 구현예의 침지 탱크(처리 탱크)를 위에서 바라본 사진 이미지이다.
도 10b는 재생을 위한 금속 리프트오프 스크린을 위에서 바라본 사진 이미지이다.
도 11은 침액 탱크(탱크 1), 린스 탱크(탱크 2), 및 침지 탱크(탱크 3)을 포함하는 세 개의 탱크를 갖는 금속 리프트오프 장비의 구현예의 평면도이다.
도 12는 상기 금속 리프트오프 장비를 조작하기 위한 컴퓨터 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터, 키보드 및 모니터를 포함하는 금속 리프트오프 장비의 구현예를 나타내는 정면도이다.
도 13은 상기 금속 리프트오프 장비의 구현예 내의 재퇴적된 금속 또는 금속 플래그들(flags)을 씻어 제거하기 위한 린스 탱크 내의 스프레이 젯들의 구현예들로부터 나오는 유체 흐름을 도시한다.
도 14는 탱크 2의 도 13의 린스 탱크의 배면도이다.
도 15는 개시된 리프트오프 장비의 유체 흐름 장치들의 소프트웨어 제어를 포함하는 구현예를 나타낸다. 상기 유체 흐름 장치들은 유체 재순환 펌프들, 조정 가능한 사이클 지속 시간 및 시퀀싱, 고-터뷸런스 밸런스된 흐름, 제1 및 제2 스프레이 젯들 및 자동 탱크 세정 후처리 사이클들의 독립적인 제어를 가능하게 하여, 용매 사용을 최소화하면서 공정 운전 시간을 극대화한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
도 1a, 도 1b, 및 도 2a를 참조하면, 일부 구현예들에 있어서 금속 리프트오프 장비는, 내측 둑(weir)(22)과 외측 둑(26)을 각각 갖고 웨이퍼 카세트(14) 및 웨이퍼들(18)을 수용하기 위한 침지 탱크(10), 카세트와 그 안의 웨이퍼들을 상기 침지 탱크 내의 유체에 잠기게 하면서 웨이퍼 카세트를 상승 및 하강시킬 수 있는 상승 및 하강 메커니즘(30), 금속을 리프트오프하기 위한 저압고속의 제 1 스프레이젯들(34), 압력 균등화 힘(pressure equalization force)을 제공하기 위한 저압고속의 제 2 스프레이젯들(38)을 포함한다. 상기 제 1 스프레이젯들은 상기 침지 탱크의 대향하는 측면들에 위치되고, 상기 제 2 스프레이젯들은 상기 침지 탱크의 바닥에 위치된다. 상기 침지 탱크의 바닥에는 웨이퍼 상승 인서트(28)가 위치되어 카세트 내의 웨이퍼들을 수용하고 주기적으로 상승시킨다. 그에 의하여 상기 웨이퍼 상승 인서트에 의하여 상승되지 않았을 때 상기 카세트와 접촉하는 상기 웨이퍼 표면의 부분들이 상기 제 1 스프레이젯들(34)의 흐름에 노출되어 전체 웨이퍼 표면의 완전한 또는 실질적으로 완전한 금속 리프트오프가 보장될 수 있도록 한다.
여기서 사용될 때, “웨이퍼”(wafer)는 집적회로 또는 다른 미세소자들의 제조에 사용되는 실리콘, 실리콘 카바이드 사파이어, 저머늄 또는 GaAs와 같은 반도체 물질의 슬라이스를 의미한다. 여기서 사용될 때, “웨이퍼”(wafer)는, 예를 들면, 두께 200 - 300㎛, 160㎛, 375㎛, 525㎛, 625㎛, 675㎛, 725㎛, 775㎛, 925㎛ 또는 현재 상용으로 입수 가능한 다른 두께들의 또는 통상의 기술자에게 알려진 가능한 두께들을 갖는 웨이퍼들을 포함한다. 여기서 사용될 때, “웨이퍼”(wafer)는, 25.4 - 450 mm의 직경 또는 100 - 300 mm의 직경 또는 다른 상용으로 입수 가능한 직경들 또는 통상의 기술자에게 알려진 가능한 직경들을 갖는 웨이퍼들을 포함한다.
처리 탱크로도 불리는 상기 침지 탱크(10)는 웨이퍼 카세트를 수용하고 위에 설명된 바와 같이 배치된 제 1 스프레이 바 또는 젯트와 제 2 스프레이 바 또는 젯트(38)를 수납하기에 적합한 임의의 구성 및 치수를 가질 수 있다. 상기 침지 탱크는 웨이퍼들의 스트립(strip)에 필요한 용매들 및/또는 산들과 양립 가능한 물질들로 이루어진 정사각형 또는 직사각형의 용기를 포함할 수 있다. 상기 침지 탱크는 동작부를 포함하지 않기 때문에, 상기 침지 탱크는 스테인레스 스틸, 플라스틱, 또는 이에 유사한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 침지 탱크의 구현예들은 네 측면의 벽들 및 고정식 웨이퍼 리프팅 콤(wafer lifting comb)(28)을 수용하는 크기를 갖는 바닥을 포함한다. 상기 고정식 웨이퍼 리프팅 콤은 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼들을 상승시키기 위하여 슬럿(slot) 내의 각 웨이퍼의 가까운 쪽의 엣지(edge)를 수용하는 슬럿들을 갖는다. 이는 웨이퍼 표면의 모든 부분들이 상기 제 1 스프레이 젯(34)에 노출되고, 웨이퍼가 카세트와 접촉할는 표면 영역을 갖는 표준 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼의 표면으로부터 불필요한 금속이 떨어지는 것을 확실하게 하기 위해서이다. 일부 구현예들은 단일 중앙 적재식 또는 듀얼 측부 적재식의 웨이퍼 리프트 삽입부 또는 콤(comb)들을 포함한다.
도 1b에 나타낸 바와 같이 일부 구현예들에 있어서, 상기 침지 탱크(10)는 내측 둑(inner weir)(22)를 포함한다. 상기 내측 둑(22)은, 상기 제 2 스프레이 젯들(38)에 의하여 발생한 유체 힘들과 조합되어 웨이퍼들로부터 제거된 리프트오프 금속이 상기 침지 탱크 내의 유체의 상부로 가도록 강제되고 또한 상기 둑(22)을 넘어 외측 저장고 또는 외측 둑(26) 안으로 흐르도록 구성된다. 이것은 금속 부스러기(debris)로 인한 웨이퍼 표면의 손상을 최소화하고 상기 웨이퍼 표면 위로 금속이 재퇴적되는 것을 방지하는 것을 돕는다. 도 1b 및 도 14에 도시된 바와 같이, 일부 구현예들에 있어서, 상기 내측 둑은 톱니형(serrated) 구조를 갖는 가장자리(42)를 포함한다. 상기 톱니형 구조는 최대의 유체 칼럼을 제공하거나, 또는 리프트오프 금속 조각들이, 부분적으로 유체 장력으로 인해 내측 둑의 가장자리에 붙잡히지 않고 내측 둑으로부터 자유롭게 유출되는 것을 허용하도록 내측 둑의 유출을 돕는다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 침지 탱크(10)는 외측 둑(outer weir)(26)을 더 포함한다(도 8). 상기 외측 둑은 상기 내측 둑(22)으로부터 리프트오프 금속 조각들과 함께 고속의 유체 흐름을 수용한다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 내측 둑(22)을 넘도록 강제되지 않은 리프트오프 금속을 포획하기 위하여 상기 침지 탱크는 상기 웨이퍼 카세트(14)가 배치되는 위치 아래의 내측 둑(22)의 바닥에 리세스된 영역(데드 존)(46)을 더 포함한다(도 1b 및 도 8). 상기 침지 탱크의 상기 리세스된 영역(46)은 상기 제 1 스프레이 젯(34)과 상기 제 2 스프레이 젯(38)에 의하여 생성된 압력과 처리 흐름의 레벨 아래에 있다. 상기 데드 존(46)은, 다양한 이유로 상기 내측 둑(22)을 벗어나지 못한 금속 조각들이 이 영역 내에 침전되도록 한다. 일부 구현예들에 있어서, 상기 금속이 데드 존의 중심쪽으로 움직이는 것을 돕기 위하여 상기 데드 존(46)의 측면은 경사질 수 있다. 일부 구현예들에 있어서, 상기 데드 존(46)의 중앙부 아래에는 피스톤 밸브(도 8)(50)가 여기에 연결되어 있다. 공정 사이클들 사이에서 상기 피스톤 밸브가 열렸을 때, 상기 데드 존 내의 금속 조각들은 보조 유체 저장고 내부로 흘러나간다. 다른 구현예들은 재생을 위해 상기 금속 조각들을 수집하기 위하여 상기 피스톤 밸브(50)의 전위 또는 후위에 배치된 스크린을 포함한다.
개시된 금속 리프트오프 장비의 구현예들은 상승 및 하강 메커니즘(30)을 더 포함한다. 상기 상승 및 하강 메커니즘(30)은 상기 침지 탱크(10) 내의 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼들(18)을 상승 및 하강시키기 위하여 상기 웨이퍼 카세트(14)에 부착된다(도 2a 및 도 4). 상기 상승 및 하강 메커니즘(30)은, 통상의 기술자에게 알려진 바에 따라, 웨이퍼 카세트와 연결되어, 그리고 상기 웨이퍼 카세트를 그 안의 웨이퍼들과 함께 상승/하강시킬 수 있는 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다.
상기 금속 리프트오프 장비의 구현예들은 제 1 스프레이 젯(34) 및 제 2 스프레이 젯(38)을 더 포함한다(도 1a 내지 도 1c, 및 도 10a). 상기 스프레이 젯들은 금속 리프트오프 공정에 사용되는 용매들(다분히 산을 포함함)을 견뎌낼 수 있고, 또한 바(bar) 형태로 형성된 다중 스프레이 젯들 또는 개별 스프레이 장치들(미도시)과 같이 임의의 적합한 형태를 갖는, 임의의 적합한 저압 고속의 스프레이 젯들을 포함할 수 있다. 상기 제 1 스프레이 젯(34)이 상기 웨이퍼 카세트(14)들 내의 웨이퍼들(18)의 표면과 본질적으로 평행한 저압 고속의 유체 흐름을 제공할 수 있도록, 상기 제 1 스프레이 젯(34)은 상기 침지 탱크(10)의 내측 둑(22) 내에 상기 침지 탱크의 대향하는 측면들에 위치된다. 특정 구현예들에 있어서, 상기 제 1 스프레이 젯(34)으로부터 나오는 상기 유체 흐름들은 상기 웨이퍼들의 표면에 대하여 약 0도 내지 약 25도 또는 약 0도 내지 약 20도의 각을 가질 수 있다. 다른 구현예들에 있어서, 상기 제 1 스프레이 젯(34)으로부터 나오는 상기 유체 흐름들은 상기 웨이퍼들의 표면에 대하여 약 0도 내지 약 15도의 각을 가질 수 있다. 또 다른 구현예들에 있어서, 상기 제 1 스프레이 젯으로부터 나오는 상기 유체 흐름들은 상기 웨이퍼들의 표면에 대하여 약 15도의 각을 가질 수 있다.
특정 구현예들에 있어서, 상기 웨이퍼들이 상승 및 하강될 때 상기 젯들이 전체 웨이퍼들의 표면들을 가로질러 최대화된 스트리핑(stripping) 힘을 제공하도록 상기 침지 탱크(10)의 대향하는 측벽들에 배치된 상기 제 1 스프레이 젯들(34)은 수직적으로 서로 오프셋될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 제 2 스프레이 젯들(38)은 (도 1a 내지 도 1c, 및 도 10a) 상기 침지 탱크의 상부를 향하도록 위쪽 방향으로 유체 흐름을 방향짓기 위하여 상기 침지 탱크(10)의 바닥 쪽에 배치된다. 특정 구현예들에 있어서, 상기 제 2 스프레이 젯들(38)은, 상기 카세트 내의 모든 웨이퍼들(18)이 상기 제 2 스프레이 젯들로부터 나와 위쪽을 향하는 유체 흐름에 노출되도록 유체 흐름의 줄기들이 상기 웨이퍼 카세트(14)의 길이 방향을 따라 제공되게끔 바(bar) 형태로 형성된다. 상기 침지 탱크(10) 내의 상기 제 2 스프레이 젯들(38)은 상기 리프트오프 금속을 상기 침지 탱크의 상부로 그리고 상기 내측 둑(22) 너머로 상승시키기 위하여 상기 침지 탱크에 압력 균등화 힘(pressure equalization force)을 제공한다. 상기 침지 탱크에 압력 균등화 힘을 제공하는 상기 제 2 스프레이 젯들이 없으면, 상기 침지 탱크 내의 작용 유체들은 상기 카세트의 어느 한 쪽 위에 회오리(cyclone)를 형성하기 시작하고, 이러한 원형 흐름은 스트리핑된 금속 조각들이 카세트 영역으로부터 이동하는 것을 방해할 뿐만 아니라 제거된 금속 조각들이 상기 웨이퍼들 사이로, 그리고 웨이퍼들을 관통하여 이동하는 것을 초래하여 웨이퍼 표면의 손상을 야기할 수 있다.
특정 구현예들에 있어서, 상기 침지 탱크로부터 유출된 용매 및 다른 유체를 포집하고 이들을 재사용 목적으로 재순환시키기 위하여 상기 금속 리프트오프 장비들은 재순환 배관 및 펌프들을 더 포함한다(도 5). 도 5는 공정 배관(54)을 구성하고 상기 침지 탱크 내의 스트리핑 스프레이 젯들에 깨끗한 유체를 제공하는 재순환 펌프들과 필터들의 구현예를 도시한다. 도 6은 바닥으로부터의 시선 방향에서 바라본 침지 탱크(10)를 도시하며, 자체-세정 데드 존(46)뿐만 아니라 재순환 흐름을 위한 연결들의 구현예도 나타낸다. 상기 용매 또는 다른 유체는, 만일 재순환 없이 여기서 사용되는 흐름 속도로 사용되어 시스템을 흘러나간다면, 통상 매우 비싸기 때문에 재순환은 특히 유용한 특징이다. 또한, 이러한 재순환은 환경친화적인 리프트오프 장비를 제공한다. 재순환은, 부분적으로는, 상기 내측 둑으로부터 나온 리프트오프 금속(40)의 대부분이 외측 둑에 결합된 하나 또는 그 이상의 스크린들(66) 또는 필터들에 의하여 제거됨으로써 가능하다(도 10a 및 도 10b).
금속을 포획하기 위한 스크린들(66)과 필터들을 사용하는 이러한 침지 탱크들을 포함하는, 본 발명에 개시된 금속 리프트오프 장비들은 금속 조각들(40)이 드레인 밸브들, 필터들 또는 펌프들에 도달하는 것을 방지한다. 금속이 펌프에 도달하지 않도록 포획하기 위하여 스크린들이 상기 드레인 포트 내의 내측 둑(22) 내에 그리고 상기 외측 둑(26) 내에 포함될 수 있다(도 4, 도 10a, 및 도 10b). 또한 하나 또는 그 이상의 스크린들(66)이 상기 저장고(74)의 입구에 포함될 수 있다(도 4). 특정 구현예들은 금속의 파편들 또는 작은 입자들을 여과함으로써, 재순환된 용매가 사용될 때 리프트오프 금속 부스러기(40)로 인해 야기되는 막힘으로부터 상기 제 1 스프레이 젯들, 상기 제 2 스프레이 젯들, 및 매니폴드 어셈블리들을 보호하기 위하여 하나 또는 그 이상의 상기 펌프들의 후위에 배치된 필터들(70)을 더 포함할 수 있다(예를 들면 도 5 참조). 또한, 상기 필터들 및 상기 스크린들에 의하여 포획된 금속 조각들은 재생을 위하여 회수될 수 있으며, 비용을 절감하고 더욱 환경친화적인 리프트오프 장비를 제공할 수 있다.
일반적으로, 금속 리프트오프 방법들의 구현예들은 처리될 웨이퍼들(18)이 안에 든 웨이퍼 카세트(14)를 상기 침지 탱크(10) 내의 유체 안으로 침지시키는 단계를 포함한다. 상기 유체는 제거될 금속층 하부의 희생층을 침식하기 위한 액체 용매이다. 상기 상승 메커니즘(30)이 상기 웨이퍼 카세트를 상기 침지 탱크 내부로 하강시킬 때, 상기 웨이퍼들에서 상기 침지 탱크(10)의 바닥 쪽에 가까운 가장자리들은 웨이퍼 리프트 삽입부(wafer lift insert)(28)의 슬럿들 내에 규칙적으로 삽입된다. 저압 고속인 유체의 줄기들이 상기 침지 탱크(10)의 측벽들에 위치된 상기 제 1 스프레이 젯들(34)로부터 스프레이된다. 이 때, 상기 유체의 줄기들의 방향은 상기 침지 탱크 내의 웨이퍼들(18)의 표면에 대하여 평행하거나 또는 약간의 각도, 예를 들면 0-20% 또는 0-15% 또는 15%의 각을 가짐으로써 레지스트 층(또는 다른 희생 물질)의 하부를 침식하고, 또한 상기 웨이퍼 전체 표면을 가로질러 극대화된 금속 스트리핑(stripping) 힘을 제공한다. 상기 웨이퍼 카세트(14)와 웨이퍼들(18)은 완전한 또는 실질적으로 완전한 금속 리프트오프를 제공하기 위하여 상기 제 1 스프레이 젯들(34)로부터 방출되는 유체의 흐름들을 통과하면서 상기 침지 탱크(10) 내에서 상승 및 하강된다. 스트립된 금속 조각들의 대부분이 상기 침지 탱크의 상부 쪽으로 이동하여 상기 내측 둑(22)으로부터 상기 외측 둑(26)으로 흐르는 것을 야기하는 압력 균등화 힘을 제공하기 위하여, 유체가 상기 침지 탱크의 바닥 위에 위치하는 하나 또는 그 이상의 상기 제 2 스프레이 젯들(38)로부터 동시에 및/또는 간헐적으로 스프레이된다.
여기에 개시된 방법들의 특정 구현예들에 있어서, 퇴적된 금속층들을 갖는 웨이퍼들은 표준 테플론 웨이퍼 공정 카세트 내부에 위치된다. 상기 공정 카세트(14)는 MEI Robot End Effector(MEI, LLC, Albany, Oregon)와 같은 상승 및 하강 메커니즘(30)에 연결된다. 상기 상승 및 하강 메커니즘(30)은 상기 카세트(14) 내의 웨이퍼들을 상기 침지 탱크(10) 내부로 하강시킨다. 상기 침지 탱크(10)는, 저압 고속의 제 1 스프레이 젯들(34)의 유체를 이용하여 산성 화학 물질 (화학적으로 양립 가능한 플라스틱 탱크를 이용하여 수행됨) 또는 유기 용매들 (스테인레스 스틸과 같이 적절한 탱크 물질을 이용하여 수행됨) 중의 어느 하나의 형태를 갖는 액체와 같은, 상기 희생층을 제거하기 위한 용매로 충전된다. 상기 침지 탱크(10)의 내측 둑(22) 내의 카세트(14)의 대향하는 측벽들 위에 배치된 상기 제 1 스프레이 젯들(34)은 스프레이 젯 출구에서 10 리터/분보다 더 큰, 예를 들면 10-20 리터/분 또는 17-20 리터/분의 유량으로 상기 웨이퍼(18)의 전체 표면을 가로질러 용매 또는 사용되는 다른 액체를 스프레이한다. 특정 구현예들에 있어서, 스트립 사이클 동안 상기 제 2 스프레이 젯들(38)은 온(on)되고, 상기 웨이퍼 표면들로부터 금속을 스트립하기 위하여 좌측 및 우측 측벽의 제 1 스프레이 젯들이 교대로 온(on)된다. 상기 제 2 스프레이 젯들(38)은 상기 제 1 스프레이 젯들(34)의 측방향 움직임에 상승력(lift)을 제공하고, 상기 두 힘들이 조합되어 상기 웨이퍼(18)의 표면들을 스윕(sweep)한다. 상기 스프레이 젯들에 대한 다른 온/오프 순서들도 특정 구현예들에 있어서 사용될 수 있다.
특정 구현예들에 있어서, 모든 펌프들이 온(on)되는 짧은 사이클이 주기적으로 사용되어, 모든 펌프들이 오프(off)되고 리프트오프 금속 조각들이 가라앉을 수 있는 “대기 시간”(wait time) 동안 재퇴적될 수 있었던 임의의 작은 금속 조각들을 분출 제거(flush off)한다. 그런 다음 상기 드레인이 개방되어 상기 데드 존(46) 내에 침전된 금속 조각들(40)이 침지 탱크로부터 저장고로 배출되는 것을 허용한다. 상기 저장고에서는 침지 탱크로 작용 유체를 리턴시키기 전에 상기 유체를 스크린하고 여과한다. 그 이후에, 일부 구현예들에 있어서, 웨이퍼들이 완전히 또는 실질적으로 완전히 스트립될 때까지 반복적인 대기 시간 및 드레인 시간으로 하나 또는 그 이상의 펌프들이 온(on)될 수 있다.
완전한 또는 실질적으로 완전한 금속 리프트오프 처리를 제공하기 위하여 상기 상승 및 하강 메커니즘(30)은 안에 웨이퍼들(18)이 든 웨이퍼 카세트(14)를 유체의 제 1 스트리핑 젯(34) 흐름을 통하여 (상하의) 수직 방향으로 이동시킨다. 특정 구현예들에 있어서, 상기 웨이퍼 카세트(14)는 1-5인치의, 1-3인치의, 또는 1-2인치의 전체 이동 거리에 대하여 순환적으로, 간헐적으로, 또는 주기적으로 상승 및 하강된다.
상기 침지 탱크(10) 내의 제 2 스프레이 젯(38)은 상기 침지 탱크의 바닥 부분에서 상기 웨이퍼 카세트(14)와 그 안의 웨이퍼들(18) 아래에 배치되며, 상기 침지 탱크 측벽들의 표면에 의하여 정의되는 평면에 대하여 바로 수직과 같이 상부 방향을 향하여 저압 고속의 용매 또는 사용되는 다른 액체 줄기를 스프레이한다. 또한 상기 제 2 스프레이 젯은 상기 침지 탱크 내에 압력 균등화 힘을 제공하여 상기 리프트오프 금속 조각들이 침지 탱크의 상부로, 그리고 상기 내측 둑(22)을 넘어 이동하도록 한다. 상기 스프레이 젯 출구들에서의 상기 제 2 스프레이 젯(38)의 흐름 속도는 1리터/분보다 크거나, 또는 5리터/분보다 크거나, 또는 10-20 리터/분 또는 17-20 리터/분과 같이 10 리터/분보다 크다. 상기 리프트오프 금속 조각들(40)이 일단 고속의 흐름에 의하여 외측 둑(26)까지 운반되면, 상기 금속 조각들은 상기 외측 둑(26)에 있는 제 1 재포획 스크린(66)에 의하여 붙잡힌다(도 10a 및 도 10b). 상기 제 1 재포획 스크린(66)은 적합한 임의의 형태와 모양을 가질 수 있는데, 공정 사이클들 사이에서 비움을 위한 탈거를 용이하게 하기 위하여 바구니 형태로 성형될 수 있다.
특정 구현예들에 있어서, 스트리핑 공정 동안 상기 제 2 스프레이 젯들(38)이 유체를 상부 방향으로 가도록 강제할 때 상기 웨이퍼 카세트(14) 내의 웨이퍼들(18)은 상기 웨이퍼 상승 콤(comb)(28)의 슬럿들 내에 삽입된다. 특정 구현예들에 있어서, 상기 웨이퍼들은 상기 상승 콤으로부터 상승된 후 다시 상기 상승 콤 위로 하강되어 웨이퍼들을 카세트 크래들(cassette cradle) 밖으로 상승시킨다. 일부 구현예들에 있어서, 이 액션은 상기 상승 콤이 상승되어 있지 않고 하강되어 있는 한 스트리핑 공정 사이클 동안 반복되거나 또는 상기 스트리핑 공정의 일부 동안에만 수행될 수 있다. 유체 젯들에 의하여 웨이퍼 표면이 완전히 스트리핑되는 것을 보장하기 위하여 상기 제 1 스프레이 젯들 및/또는 상기 제 2 스프레이 젯들이 유체를 분출하는 동안 웨이퍼들은 상기 웨이퍼 상승 콤과의 접촉에 의하여 상기 웨이퍼 카세트 내에서 소정 거리 상승된다. 만일 상기 웨이퍼들이 공정의 일부로서 상기 카세트 내에서 상승되지 않는다면 상기 웨이퍼 캐리어/카세트들 내의 웨이퍼들이 웨이퍼 표면의 4시 및 8시 위치의 하부 코너에 있는 금속을 가려서 금속 제거를 방해한다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 내측 둑(22) 위로 상승되지 않은 스트립된 금속 조각들(40)은 상기 침지 탱크(10)의 내측 둑의 바닥에 있는 데드 존(46) 또는 저장고 내부로 떨어진다. 일부 구현예들에 있어서, 상기 침지 탱크의 이 리세스된 영역(46)은 상기 제 1 스프레이 젯과 상기 제 2 스프레이 젯에 의하여 생성된 압력과 처리 흐름의 레벨 아래에 있다. 일부 구현예들에 있어서, 상기 금속 조각들(40)이 데드 존의 중심쪽으로 움직이는 것을 돕기 위하여 상기 데드 존(46)의 측면은 경사진다. 개시된 방법의 특정 구현예에 있어서, 상기 데드 존(46) 아래의 피스톤 밸브는 상기 데드 존 내에 포획된 금속 조각들이 제 2 유체 저장고로 막힘없이 흘러나갈 수 있도록 스트리핑 공정 사이클들 사이에서 개방된다. 상기 유체가 저장고 내부로 유동할 때, 저장고 트랩은 유체가 저장고의 하루 챔버 내부로 흐를 수 있게 하면서 금속 조각들을 포획한다. 개시된 방법의 일부 구현예들에 있어서, 상기 스크린(66)은 사이클를 사이에서 세정될 수 있도록 탈거되고, 금속 조각들은 재생된다.
상기 금속 리프트오프 방법의 특정 구현예들에 있어서, 상기 저장고 내의 유체는, 레벨 센서와 조합하여 펌프를 사용함으로써 상기 침지 탱크로 재순환된다. 또한 상기 펌프는 상기 제 2 스프레이 젯을 위한 재순환 펌프로서 작용할 수 있다.
개시된 금속 리프트오프 장비들과 방법들의 특정 구현예들은 종전의 롤러 기술을 이용하는 침지 장비들 또는 단일 웨이퍼 스핀 장비보다 유리한 점들을 제공한다. 개시된 금속 리프트오프 장비들과 공정들의 특정 구현예들에 있어서, 단일 탱크 내에서 다수의 크기를 갖는 웨이퍼들이 처리될 수 있다. 정지한 웨이퍼 상승 콤을 사용하는 특정 구현예들에 있어서, 플랫들(flats)을 갖는 웨이퍼들은 완전히 또는 실질적으로 완전히 스트리핑될 수 있다. 개시된 장비들 및 공정들에 관한 본 구현예들은 롤러 어셈블리들을 포함하지 않기 때문에, 여기에 개시된 장비들과 방법들은 웨이퍼들이 플랫들을 포함하는 경우에도 카세트 내의 웨이퍼들을 상승시켜 엣지 금속(edge metal)이 씻겨 올라가(flush up) 침지 탱크 밖으로 나갈 수 있다.
개시된 금속 리프트오프 장비들과 공정들의 구현예들은 웨이퍼들이 처리되는 내측 둑(22)으로부터 리프트오프 금속 조각들이 제거되는 양을 최대화하기 위하여 상기 내측 둑 밖으로의 유체 흐름을 최적화하도록 구성된 침지 탱크들을 포함한다. 이것은 금속 부스러기로 인한 웨이퍼의 손상을 최소화한다. 금속 조각들이 드레인 밸브들, 필터들 또는 펌프들에 도달하는 것을 방지하기 위하여 하나 또는 그 이상의 스크린들 및 필터들을 갖는 상기 구현예들은 금속 조각들을 포획하고, 스프레이 젯들 및 매니폴드 어셈블리들을 막힘으로부터 보호하고, 또한 금속 회수를 가능하게 한다.
특정 구현예들에 있어서, 개시된 상기 금속 리프트오프 장비들과 공정들은 자체-세정하는 침지 탱크(10)를 포함함으로써 정지 시간을 최소화하고 처리량을 극대화한다. 침지 탱크, 내측 둑(22), 데드 존(46), 및 유체 저장고로 보내는 대형 덤프 밸브(50)를 사용함으로써 금속 조각들(40)은 스크린(66)에 의하여 포획되고 유체는 침지 탱크로 재순환된다. 도 3에 도시된 유체 저장고(74)는, 직경이 큰 자체-세정 밸브(50)가 개방될 때 중력이 유체로 하여금 상기 저장고(74) 내부로 유입되게 하고 금속을 포획하는 트랩 스크린(66)(도 4)을 통과하여 상기 침지 탱크가 청정하도록 유지하고 스트립될 다음 웨이퍼 로트(lot)에 대하여 준비될 수 있도록 침지 탱크보다 하부에 위치하고 있다.
상기 금속 리프트오프 장비는 상기 침지 탱크 내의, 및/또는 상기 침지 탱크로 들어가기 전의 상기 작용 유체를 가열하기 위한 히터(heater)를 더 포함할 수 있다.
특정 구현예들은 용매 스트립 젯 사이클들에서 유연성을 극대화할 수 있게 함으로써 금속 제거 공정을 가속하기 위한 소프트웨어를 더 포함할 수 있다. 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 상이한 금속층들은 상이한 제거 사이클 시퀀스들을 사용하여 효과적으로 스트립될 수 있기 때문이다. 상기 소프트웨어는 스트립하고자 하는 특정 금속에 대해 가장 적절한 공정 시퀀스를 사용자가 조절하도록 유연성을 극대화할 수 있게 한다.
특정 구현예들에 있어서, 유체 처리 탱크 내에서 초음파 에너지가 사용된다. 상기 초음파 에너지는, 예를 들면, 네거티브 레지스트의 박막들을 제거하기 위하여 및/또는 상기 금속의 제거를 돕기 위하여 사용될 수 있다. (170 KHz와 40KHz 사이에서) 변화하는 주파수의 초음파들은 웨이퍼 상의 IC 구조물들을 손상함이 없이 금속의 스트리핑을 돕는다.
특정 구현예들에 있어서, 상기 장비들과 방법들은 금속 플래그들(flags), 귀들(ears), 재퇴적된 금속 또는 다른 불완전한 금속 스트리핑을 제거 또는 스트리핑하는 것을 돕기 위하여 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이 별도의 웨이퍼 린스 탱크(78)를 더 포함할 수 있다.
본 장비들과 방법들은 금속층이 아닌 레지스트 또는 다른 유사한 물질들을 제거하는 데 응용될 수 있다.
여기서 사용될 때, “포함하는”(comprising)은 “포함하는”(including)을 의미하고, 단수형을 나타내는 “하나의” 또는 “상기”는 문맥상 달리 명확하게 진술되지 않는다면 복수형을 포함한다. 용어 “또는”은 문맥상 달리 명확하게 진술되지 않는다면 언급된 선택가능한 요소들의 개별 요소 또는 둘 이상의 요소들의 조합을 가리킨다.
달리 설명되지 않는다면, 여기에 사용된 모든 기술적 그리고 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의하여 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 여기에 설명된 방법들과 물질들과 동등 또는 유사한 방법들과 재료들이 본 개시를 시험 또는 실시하기 위하여 사용될 수 있지만, 적절한 방법들과 물질들이 여기에 설명된다. 상기 물질들, 방법들 및 실시예들은 달리 표시되지 않은 한 본 발명을 한정하고자 하는 목적이 아니다.
달리 표시되지 않은 한, 발명의 상세한 설명 및 청구항에 사용된 압력 및 속도, 성질들, 백분율 등과 같은 양을 나타내는 모든 수치들은 용어 “약”에 의하여 조정되는 것으로 이해되어야 한다. 달리 표시되지 않는 한, 유체 흐름 방향과 같은 비-수치적 성질은 발명의 상세한 설명 및 청구항에 사용될 때, 상당한 정도나 범위를 의미하는 용어 “실질적으로”에 의하여 조정되는 것으로 이해되어야 한다. 특정 사용에 있어서, “실질적으로”는 5% 이내, 3% 이내, 2% 이내, 또는 1% 이내를 의미한다. 따라서, 명시적 또는 묵시적으로 달리 표시되지 않은 한, 제시된 수치적 파라미터들 및/또는 비-수치적 성질들은 추구되는 원하는 성질들, 표준 시험 조건들/방법들 하에서의 검출 한계, 처리 방법들의 한정, 및/또는 그 파라미터 또는 성질의 속성에 의존하는 근사치들이다. 논의된 선행 기술로부터 구현예들을 직접 또는 묵시적으로 구별할 때, 상기 구현예 숫자들은 단어 “약”이 언급되지 않는다면 근사치가 아니다.
개시된 본 발명의 원리들이 적용될 수 있는 많은 가능한 구현예들을 고려할 때, 예시된 구현예들은 본 발명의 선호되는 실시예들일 뿐이며 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 받아들여져서는 안된다는 점이 인식되어야 한다. 오히려, 본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위에 의하여 정의된다. 따라서, 이들 청구항들의 정신과 범위 내에 속하는 모든 것을 우리들의 발명으로서 청구한다.
본 발명은 반도체 산업에 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (22)

  1. 대향하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과 바닥을 갖는 침지 탱크 내에서 웨이퍼들의 카세트를 상기 침지 탱크 내의 작용 유체에 침지시키는 단계;
    상기 카세트 내의 웨이퍼들이 상기 작용 유체 내에 침지되어 있는 채로 작용 유체 흐름이 상기 웨이퍼들의 표면 위로 유동하도록, 상기 침지 탱크의 적어도 하나의 측벽을 따라 배치된 제 1 유체 스프레이 젯으로부터 나오는 상기 작용 유체 흐름을 상기 웨이퍼들의 상기 표면들을 직접(directly) 향하여 지향하는 단계;
    상기 제 1 유체 스프레이 젯들로부터 나오는 작용 유체 흐름을 지향하는 단계와 동시에, 상기 제 1 유체 스프레이 젯들을 통과하여 상기 웨이퍼들의 카세트를 상기 침지 탱크 내에서 상승 및 하강시키는 단계; 및
    상기 침지 탱크의 바닥에 위치된 제 2 유체 스프레이 젯들로부터 나오는 작용 유체 흐름을 상기 침지 탱크의 바닥에 대하여 직접 상부 방향으로 유동하도록 지향하는 단계;
    를 포함하는 금속 리프트오프 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    작용 유체 흐름들이 상기 제 1 유체 스프레이 젯들, 상기 제 2 유체 스프레이 젯들, 또는 상기 제 1 유체 스프레이 젯들 및 상기 제 2 유체 스프레이 젯들에 의하여 스프레이되는 동안 상기 웨이퍼들을 상기 카세트의 하부로부터 주기적으로 상승시키기 위하여 상기 웨이퍼들의 카세트를 침지된 고정식 상승 콤(comb) 위로 간헐적으로 하강시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 스프레이 젯들 및 상기 제 2 유체 스프레이 젯들은 작용 유체 흐름들을 상기 웨이퍼들의 아래로부터 및 상기 침지 탱크의 한 쪽 측면만으로부터 수평적으로 동시에, 또는 상기 침지 탱크의 바닥으로부터 및 상기 웨이퍼들의 다른 쪽 측면으로부터 수평적으로 동시에 스프레이하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼들의 표면을 가로질러 작용 유체 흐름들을 스프레이 하도록 상기 침지 탱크의 제 1 측벽 및 제 2 측벽에 위치된 제 1 스프레이 젯들을 더 포함하고,
    상기 제 2 스프레이 젯들과 상기 제 1 측벽쪽의 상기 제 1 스프레이 젯들은, 상기 웨이퍼들의 카세트가 상기 작용 유체 흐름 내에서 상승 및 하강할 때 소정 길이의 시간 동안 작용 유체를 동시에 스프레이하고,
    그런 다음 상기 제 2 스프레이 젯들과 상기 제 2 측벽쪽의 상기 제 1 스프레이 젯들은,상기 웨이퍼들의 카세트가 상기 작용 유체 흐름 내에서 상승 및 하강할 때 소정 길이의 시간 동안 작용 유체를 동시에 스프레이하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 스프레이 젯들로부터 나오는 작용 유체 흐름들은 상기 웨이퍼들의 평면 표면과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 작용 유체가 가열되는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 침지 탱크 내에 내측 둑을 더 포함하고, 상기 제 2 스프레이 젯들로부터 나오는 작용 유체 흐름은 상기 작용 유체 내의 스트립된 금속 조각들이 상기 내측 둑 위로 가도록 강제하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    외측 둑 내에서 상기 작용 유체와 스트립된 금속 조각들을 수집하는 단계, 및 그런 다음 상기 작용 유체로부터 상기 스트립된 금속 조각들을 여과하여 상기 작용 유체를 상기 침지 탱크로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼들이 처리되는 동안, 상기 작용 유체가 상기 침지 탱크로부터 주기적으로 드레인되는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  10. 대향하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽, 및 바닥을 갖고, 웨이퍼들의 카세트 및 작용 유체를 수용하는 치수를 갖는 침지 탱크;
    상기 침지 탱크의 대향하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽 위에 배치되는 제 1 스프레이 젯들;
    상기 침지 탱크의 바닥 위에 배치되는 제 2 스프레이 젯들;
    상기 웨이퍼들을 상기 침지 탱크 내에 침지되어 있으면서 상기 카세트의 바닥 부분으로부터 상승시키기 위하여 상기 침지 탱크의 바닥에 배치된 고정식 상승 콤; 및
    상기 침지 탱크 내에 침지된 채 있으면서 상기 웨이퍼들의 카세트를 상승 및 하강시키기 위하여 상기 웨이퍼들의 카세트에 연결 가능한 상승 및 하강 메커니즘;
    을 포함하는 금속 리프트오프 장비.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 침지 탱크 내에 내측 둑을 더 포함하고, 상기 제 2 스프레이 젯들이 스트립된 금속 조각들을 상기 침지 탱크로부터 상기 내측 둑 위로 가도록 강제하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 침지 탱크의 바닥에 형성된 리세스된 영역을 더 포함하고, 상기 리세스된 영역 내에는 상기 내측 둑 위로 올라가도록 강제되지 않은 스트립된 금속 조각들이 수집되는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 리세스된 영역 아래에 위치된 피스톤 밸브를 더 포함하고,
    상기 피스톤 밸브는 공정 사이클들 사이에서 개방될 때, 상기 리세스된 영역 내의 금속 조각들이 제 2 유체 저장고로 유동하도록 상기 리세스된 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 침지 탱크의 상기 내측 둑을 넘어 유동하는 작용 유체와 스트립된 금속 조각들을 수집하기 위한 외측 둑을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  15. 제 14 항에 있어서,
    스트립된 금속 조각들을 상기 외측 둑으로부터 흘러 나가는 작용 유체로부터 포획하기 위한 스크린을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 처리 탱크 내에서 초음파 에너지가 사용되는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 작용 유체로부터 금속 조각들을 제거하기 위한 여과 루프(loop)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 침지 탱크 내의, 상기 침지 탱크로 들어가기 전의, 또는 상기 침지 탱크 내 및 상기 침지 탱크로 들어가기 전의 상기 작용 유체를 가열하기 위한 히터(heater)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 작용 유체를 가압하기 위한 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 유체 젯들을 독립적으로 제어하기 위한 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  21. 제 14 항에 있어서,
    탈거 가능한 필터-트랩을 더 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
  22. 제 14 항에 있어서,
    펌프들, 밸브들, 젯들, 및 히터 중의 적어도 하나를 조작하기 위한 컴퓨터 소프트웨어 및 컴퓨터 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리프트오프 장비.
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