KR102203160B1 - 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거할 때의 액체 필터링 - Google Patents

웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거할 때의 액체 필터링 Download PDF

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폴 알. 맥휴
카일 모란 한슨
존 엘. 크록키
에릭 제이. 버그먼
스튜어트 크레인
그레고리 제이. 윌슨
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

웨이퍼로부터 포토레지스트 막을 제거하기 위한 시스템들 및 방법들에서, 웨이퍼는 프로세스 탱크 내의 프로세스 액체의 배쓰 내로 이동된다. 프로세스 액체는 웨이퍼로부터 포토레지스트 막을 제거한다. 프로세스 액체는 프로세스 탱크로부터 필터 어셈블리로 펌핑되고, 그리고 고체들을 프로세스 액체로부터 필터링 아웃 시키기 위해 필터 매체를 통해 이동되고, 그리고 필터링된 프로세스 액체는 프로세스 탱크로 리턴된다. 스크레이퍼는 축적된 고체들에 의한 필터 매체의 막힘(clogging)을 방지하기 위해 필터 매체를 스크레이핑(scrape)한다.

Description

웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거할 때의 액체 필터링
[0001] 본 발명의 분야는, 반도체 재료 웨이퍼들, 및 마이크로전자 디바이스들을 위한 유사한 워크피스들 또는 기판들을 프로세싱하기 위한 프로세서들, 시스템들, 및 방법들이다.
[0002] 마이크로전자 디바이스들, 이를테면, 반도체 디바이스들은 일반적으로, 반도체 재료 웨이퍼들 상에 그리고/또는 반도체 재료 웨이퍼들 내에 제조된다. 웨이퍼 레벨 패키징 애플리케이션들에서, 포토레지스트의 두꺼운 막이 웨이퍼에 적용되고 포토리소그래피를 통해 패터닝된다. 포토레지스트의 패턴을 통해 하나 또는 그 초과의 금속들이 도금되어, 마이크로전자 컴포넌트들 또는 상호연결부들을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 막은, 포토레지스트 막과 화학적으로 반응하여 웨이퍼로부터 포토레지스트 막을 제거하는 프로세스 액체(process liquid), 이를테면, 용매를 사용하여 스트리핑되거나 또는 제거된다.
[0003] 포토레지스트를 제거하는 것은, 포토레지스트 막의 두께로 인해 어려울 수 있다. 제거 단계 동안, 통상적으로 대략 50 내지 250 미크론 두께인 포토레지스트 막의 일부는 종종, 프로세스 액체에 의해 완전히 용해되지 않은 상대적으로 큰 젤라틴형 또는 다이애퍼너스형 피스(gelatinous or diaphanous-like piece)들 ― 본원에서 고체들로 지칭됨 ― 로 웨이퍼로부터 떨어져 나온다. 이는 많은 양의 포토레지스트 피스들이 프로세스 액체 내에 축적되는 것을 초래하며, 이는 프로세스 액체를 열화시키고, 필터들 또는 다른 유체 컴포넌트들을 막히게 하고, 프로세싱 시스템의 빈번한 세정을 필요로 하게 할 수 있다. 포토레지스트 막들을 제거하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공하는 데 있어서 공학적 난제들이 여전히 남아 있다.
[0004] 웨이퍼로부터 포토레지스트를 스트리핑 또는 제거하기 위한 프로세싱 시스템은 프로세스 액체의 배쓰(bath)를 홀딩하는 프로세스 탱크를 갖는다. 프로세스 액체는 고체들을 프로세스 액체로부터 필터링 아웃(filtering out) 시키기 위해 자가-세정 필터(self-cleaning filter)를 통해 펌핑된다. 기계적 스크레이퍼(scraper)는 필터링 아웃된 고체들을 필터 매체(filter media)로부터 기계적으로 제거한다. 필터는 선택적으로, 기계적 스크레이퍼를 사용하여 또는 기계적 스크레이퍼를 사용하지 않고서, 필터 매체를 주기적으로 세정하기 위해 국부적인 역 플러시(local back flush)로 동작할 수 있다. 유지보수 요건들, 프로세스 액체 소비, 및 필터 소모품 비용들이 감소된다.
[0005] 도 1은 포토레지스트 및 유사한 막들을 웨이퍼로부터 제거하기 위한 프로세싱 시스템의 사시도이다.
[0006] 도 2는 도 1에 도시된 프로세스 탱크의 단면도이다.
[0007] 도 3은 도 1에 도시된 필터의 제1 실시예의 개략도이다.
[0008] 도 4는 도 1에 도시된 필터의 제2 실시예의 개략도이다.
[0009] 도 1에 도시된 바와 같이, 프로세싱 시스템(20)은 인클로저(22) 내에 하나 또는 그 초과의 프로세서들(28)을 가질 수 있다. 인클로저(22)는, 워크피스들, 이를테면, 반도체 웨이퍼들이 통상적으로 로봇들을 통해 프로세싱 시스템(20) 내로 그리고 프로세싱 시스템(20) 밖으로 이동되는 것을 가능하게 하기 위한 액세스 개구들(24 및 26)을 가질 수 있다. 액세스 개구들(24 및 26)은, 증기들 또는 가스들을 인클로저(22) 내에 더 양호하게 함유하기 위해, 프로세싱 동안에, 액세스 개구들(24 및 26)을 폐쇄(closing off)하기 위한 폐쇄부(closure)들, 이를테면, 이동가능 패널들 또는 윈도우들을 가질 수 있다. 인클로저(22)에는 또한, 인클로저를 통한 공기의 제어된 유동을 제공하기 위해, 공기 유입구(air inlet)들 및 배기 연결부들이 제공될 수 있다.
[0010] 도 1을 계속 참조하면, 각각의 프로세서(28)는 웨이퍼들을 프로세스 탱크(30) 내로 그리고 프로세스 탱크(30) 밖으로 로딩하기 위한 헤드(50)를 갖는다. 수행되는 특정 프로세스에 따라, 2차 챔버(48), 이를테면, 스핀 린서 건조기(spin rinser dryer)는 인클로저 내의 각각의 프로세서(28)와 연관될 수 있다. 각각의 프로세서의 프로세스 탱크(30)는 유체 공급 라인 및 리턴 라인을 통해 인클로저(22) 내의 또는 인클로저로부터 원격의 위치의 필터 어셈블리(60)에 연결될 수 있다.
[0011] 도 2를 참조하면, 세정 하우징(32)이 프로세스 탱크(30)의 최상부에 제공될 수 있다. 세정 하우징(32)은, 사용되는 경우, 일반적으로, 하부 또는 세정 챔버 배출(drain) 채널(40)에 의해 둘러싸이는 세정 챔버(34) 및 상부 또는 린스 챔버 배출 채널(38)에 의해 둘러싸이는 린스 챔버(36)를 포함한다. 배출 채널들(38 및 40)은 설비 배출부(facility drain) 및 선택적으로 진공 소스에 연결된다. 프로세스 탱크(30)는 웨이퍼(100)를 수용하기에 충분히 넓은 링 섹션(69), 및 훨씬 더 좁은 중앙 웹 섹션(75)을 가질 수 있다. 탱크 로터(56)는 중앙 허브(61)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 복수의 아암(arm)들(58)을 가지며, 각각의 아암(58)의 외측 단부에 홀더(59)를 갖는다. 탱크 로터 모터(65)는 프로세스 탱크(30) 내의 탱크 로터(56)를 회전시키기 위해 탱크 로터(56)에 연결된다. 하나 또는 그 초과의 노즐들(73) 및/또는 음파 변환기(sonic transducer)들(77)이 프로세스 탱크(30)의 링 섹션(69)의 외측 벽(71) 상에 또는 외측 벽(71) 내에 제공될 수 있다.
[0012] 사용 시, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100)를 홀딩하는 헤드(50)는 프로세스 탱크(30)의 최상부의 로드 포트(54) 내로 하강된다. 헤드(50)는 웨이퍼(100)를 탱크 로터(56) 상의 홀더(59)로 전달한다. 탱크 로터 모터(65)는 탱크 로터(56)를 회전시켜, 프로세스 탱크(30) 내에 수용된 프로세스 액체를 통해 원형 경로로 웨이퍼(100)를 이동시키는 동시에, 후속적인 웨이퍼(100)를 수용하도록 후속적인 홀더(59)를 로드 포트(54)로 이동시킨다. 프로세스 액체는, 선택적으로 예컨대, 80 내지 120℃까지 가열되는 용매일 수 있다. 프로세스 액체는 선택적으로, 프로세스 액체의 표면에 또는 표면 위에 잠길 수 있는 노즐들(73)로부터 분사 또는 분무될 수 있다. 탱크 로터(56)가 계속해서 회전됨에 따라, 프로세싱된 웨이퍼(100)는 로드 포트(54)로 리턴되고, 헤드(50)를 통해 프로세스 탱크(30)로부터 제거된다. 후속 웨이퍼들(100)은 유사하게 순차적으로 프로세싱된다. 탱크 로터(56)는, 실질적으로 수평인, 즉, 수평으로부터 15° 이내인 회전 축을 중심으로 회전한다.
[0013] 도 3의 예에서 도시된 바와 같이, 필터 어셈블리(60)는 필터 매체(66)를 둘러싸는 필터 챔버(68)를 갖는다. 리턴 챔버(70)는 필터 매체(66)와 하우징(62) 사이에서, 필터 매체(66) 외측에 형성된다. 도시된 예에서, 필터 챔버(68)는 수직 배향된 원통형이고, 필터 매체(66) 및 컬렉션 챔버는 환형이고 그리고 필터 챔버(68)와 동심(concentric)이다. 그러나, 물론 다른 형상들이 또한 사용될 수 있다. 하우징(62) 상의 유입구(64)는 필터 챔버(68) 내로 이어진다. 프로세스 액체는 프로세스 탱크(30)로부터 유입구(64)로 그리고 필터 챔버(68) 내로 펌핑된다. 리턴 챔버의 하부 단부에 인접한 배출구(outlet)(72)는, 필터링된 프로세스 액체를 다시(back) 프로세스 탱크(30)로 리턴시키기 위해, 리턴 라인에 연결된다.
[0014] 필터 챔버(68)의 최하부의 컬렉터(74)는 고체들을 퍼지 밸브(82) 및 회수 유닛(84)을 향해 퍼넬링(funnel)할 수 있다. 기계적 스크레이퍼는 액추에이터(80)를 통해 선형으로 이동가능한 샤프트(78) 상에 스크레이퍼 헤드(76)를 갖는다. 스크레이퍼 헤드(76)는, 필터 매체 상에 축적된 고체들을 스크레이핑 오프(scrape off)하기 위해 필터 매체와 접촉하는 하나 또는 그 초과의 디스크들 또는 블레이드들을 포함할 수 있다. 필터 매체는 통상적으로 금속 스크린 또는 메시이지만, 다른 형태들의 필터 매체가 또한 사용될 수 있다.
[0015] 프로세싱 동안, 펌프(92)는 프로세스 액체를 프로세스 탱크(30)로부터 유입구(64)를 통해 필터 챔버(68) 내로 펌핑한다. 펌프(92)는 시스템을 통해 프로세스 액체를 펌핑하기 위한 자가-세정 펌프(self-cleaning pump), 이를테면, 준-밀폐형 임펠러 펌프(semi-enclosed impeller pump)일 수 있다. 프로세스 액체는, 필터 어셈블리 내의 프로세스 액체에 포지티브 유체 압력을 가하는 펌프(92)를 통하여, 필터 챔버(68)로부터 필터 매체(66)를 통해 리턴 챔버(70) 내로 이동한다.
[0016] 고체들은 필터 매체(66) 상에 또는 필터 매체(66) 내에 퇴적(deposit)된다. 필터링 아웃된 고체들이 거의 없는, 리턴 챔버(70) 내의 프로세스 액체는 재사용을 위해 배출구를 통해 프로세스 탱크(30) 내로 다시 펌핑된다.
[0017] 주기적으로 또는 필요에 따라, 액추에이터(80)는 스크레이퍼 헤드(76)를 필터 챔버(68)를 통해 선형으로 이동시킨다. 스크레이퍼 헤드(76)는 필터 매체(66)의 내부 환형 표면을 따라 슬라이딩하여, 고체들을 스크레이핑 오프하고 이들을 컬렉터(74) 내로 밀어 내린다. 이는 고체들(90)이 쌓여서(build up) 필터 매체를 막는 것을 방지한다. 특정된 양의 고체들(90)이 컬렉터(74) 내에 축적된 후에, 퍼지 밸브(82)가 개방되고 고체들(90)은 폐기물 배출부(waste drain)로 퍼지된다.
[0018] 대안적으로, 퍼지 밸브(82)는, 과잉 프로세스 액체를 고체들(90)로부터 분리하여 회수 라인(88)을 통해 유입구(64)로 다시 라우팅하도록 적응된 회수 유닛(84)에 연결될 수 있고, 고체들(90)은 처리(disposal)를 위해 회수 유닛 배출부(86) 또는 저장 용기로 라우팅된다. 회수 유닛(84)은 또한, 용해된 또는 동반된(entrained) 재료들, 이를테면, 귀금속(precious metal)들을 회수하도록 적응될 수 있다. 퍼지 밸브(82)를 개방하는 것은 또한, 필터 챔버(68)를 통하는 프로세스 액체의 신속한 이동에 의한 플러싱을 통해 고체들이 필터 매체(66)로부터 퍼지되는 것을 가능하게 할 수 있다.
[0019] 도 4는, 스크레이퍼 헤드(76), 샤프트(78) 및 액추에이터(80)가, 로터리 액추에이터(104)에 의해 회전되는 필터 로터(102)를 갖는 로터리 스크레이퍼로 대체되는 것을 제외하고는, 도 3에 도시된 필터 어셈블리(60)와 동일한 방식으로 동작하는 대안적인 자가-세정 필터 어셈블리(101)를 도시한다. 필터 로터(102)의 하나 또는 그 초과의 블레이드들 또는 다른 표면들은 필터 매체(66)로부터 고체들을 스크레이핑 오프한다.
[0020] 다수의 프로세서들(28)의 프로세스 액체를 동시에 필터링하여 프로세싱 시스템(20)의 비용을 감소시키기 위해, 단일 자가-세정 필터 어셈블리(60 또는 101)가 사용될 수 있다. 대안적으로, 유지보수를 위한 다운 타임(down time)을 방지하기 위해, 2개의 자가-세정 필터 어셈블리들(60 또는 101)이 병렬로 사용될 수 있다. 자가-세정 필터 어셈블리(60 또는 101)는, 프로세스 액체가 더 긴 시간 동안 사용되는 것을 가능하게 하고, 프로세싱 시스템(20)을 동작시키는 비용을 감소시킨다.
[0021] 설명되는 펌프들, 밸브들, 모터들, 액추에이터들, 및 헤드 이동들을 포함한 프로세싱 시스템(20)의 동작들은 이러한 엘리먼트들에 전기적으로 링크된 컴퓨터를 통해 제어될 수 있다.
[0022] 여기서 사용되는 바와 같은 "웨이퍼"라는 용어는 반도체 재료 웨이퍼들뿐만 아니라 마이크로-스케일 컴포넌트들이 상부에 형성되는 다른 기판들을 포함한다. 유체 컴포넌트들에 관하여 사용되는 바와 같은 "연결된"이라는 용어는, 임의의 다른 물리적 연결과 함께 또는 임의의 다른 물리적 연결 없이, 파이프 또는 호스를 통해 연결되는 것을 의미한다.

Claims (15)

  1. 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법으로서,
    포토레지스트 막을 갖는 웨이퍼를 프로세스 탱크 내의 프로세스 액체(process liquid)의 배쓰(bath) 내로 이동시키는 단계 ― 상기 프로세스 액체는 상기 웨이퍼로부터 상기 포토레지스트 막을 제거하고, 그리고 제거된 포토레지스트 막의 일부는 고체(solid)들을 포함함 ―;
    상기 프로세스 액체를 상기 프로세스 탱크로부터, 필터 매체(filter media)를 갖는 필터 어셈블리로 펌핑하는 단계;
    상기 프로세스 액체를 상기 필터 매체를 통해 이동시키는 단계 ― 상기 필터 매체는 상기 고체들을 상기 프로세스 액체로부터 필터링 아웃(filtering out) 시킴 ―;
    필터링된 프로세스 액체를 상기 프로세스 탱크로 리턴시키는 단계;
    필터링 아웃된 고체들을 상기 필터 어셈블리 내의 컬렉터로 이동시키기 위해 상기 필터 매체에 의해 형성된 필터 챔버 내에서 로터를 회전시킴으로써 상기 필터 매체를 스크레이핑(scraping)하는 단계 ― 상기 로터는 상기 필터 매체와 접촉하는 블레이드들을 가짐 ―;
    상기 필터링 아웃된 고체들을 상기 컬렉터로부터 제거하는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 상기 프로세스 탱크로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    준-밀폐형 임펠러 펌프(semi-enclosed impeller pump)를 사용하여 상기 프로세스 액체를 펌핑하는 단계를 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 필터 어셈블리 내의 프로세스 액체에 포지티브 유체 압력을 가하는 펌프를 통하여, 상기 프로세스 액체를 상기 필터 매체를 통해 이동시키는 단계를 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    복수의 웨이퍼들이 동시에 상기 프로세스 탱크 내에 있는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    복수의 웨이퍼들을 상기 프로세스 탱크 내 탱크 로터 상으로 로딩하고 그리고 상기 프로세스 탱크를 통해 각각의 웨이퍼를 순차적으로 이동시키도록 상기 탱크 로터를 회전시키는 것을 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 컬렉터에 연결된 퍼지 밸브를 개방하는 것에 의해서 상기 필터링 아웃된 고체들을 상기 컬렉터로부터 제거하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 필터링 아웃된 고체들을 상기 컬렉터로부터, 상기 퍼지 밸브를 통해, 그리고 회수 유닛(recovery unit) 내로 이동시키고 상기 회수 유닛 내의 고체들로부터 프로세스 액체를 분리하는 것을 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 프로세스 액체는 80 내지 120℃로 가열된 용매를 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  9. 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 시스템으로서,
    상기 웨이퍼로부터 상기 포토레지스트를 제거하기 위해 상기 포토레지스트와 화학적으로 반응하는 프로세스 액체를 홀딩하기 위한 프로세스 탱크;
    공급 라인 및 리턴 라인을 통해 상기 프로세스 탱크에 연결된 필터 어셈블리;
    상기 프로세스 액체를 상기 프로세스 탱크로부터 상기 필터 어셈블리로 그리고 다시(back) 상기 프로세스 탱크로 펌핑하기 위한 적어도 하나의 펌프;
    상기 프로세스 액체로부터 고체들을 필터링 아웃 시키도록 적응된, 상기 필터 어셈블리 내의 필터 매체; 및
    필터링 아웃된 고체들을 상기 필터 매체로부터 제거하기 위해 상기 필터 매체를 따라 이동가능한 스크레이퍼 및
    축적된 고체들을 상기 필터 어셈블리로부터 퍼지하기 위한, 상기 필터 어셈블리의 하부 단부에 있는 퍼지 밸브를 포함하고,
    상기 필터 매체는 원통형 필터 챔버를 갖는 수직 배향된 실린더를 포함하고, 상기 공급 라인은 상기 필터 챔버의 상부 단부에 있는 유입구(inlet)에 연결되고, 환형 리턴 챔버가 상기 필터 매체를 둘러싸고, 그리고 상기 리턴 라인은 상기 리턴 챔버의 하부 단부에 인접한 배출구에 연결되고,
    상기 스크레이퍼는 상기 필터 매체에 의해 형성된 필터 챔버 내에 로터를 그리고 상기 로터를 회전시키기 위한 모터를 포함하고, 상기 로터는 상기 필터 매체와 접촉하는 블레이드들을 갖는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 퍼지 밸브에 연결된 회수 유닛을 더 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 시스템.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펌프는 준-밀폐형 임펠러 펌프를 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 시스템.
  12. 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법으로서,
    포토레지스트 막을 갖는 웨이퍼를 프로세스 탱크 내의 프로세스 액체의 배쓰 내로 이동시키는 단계 ― 상기 프로세스 액체는 상기 웨이퍼로부터 상기 포토레지스트 막을 제거하고, 그리고 제거된 포토레지스트 막의 일부는 고체들을 포함함 ―;
    상기 프로세스 탱크로부터 필터 어셈블리 내 필터 챔버의 상부 단부 내로 프로세스 액체를 펌핑하는 단계 ― 상기 필터 챔버는 필터 매체의 실린더에 의해 형성됨 ―;
    상기 프로세스 액체를 상기 필터 매체를 통해 반경방향 외측으로 그리고 상기 필터 매체를 둘러싸는 환형 리턴 챔버 내로 이동시키는 단계 ― 상기 필터 매체는 상기 고체들을 상기 프로세스 액체로부터 필터링 아웃 시킴 ―;
    필터링된 프로세스 액체를 상기 리턴 챔버의 하부 단부에 인접한 배출구를 통해 상기 프로세스 탱크로 리턴시키는 단계;
    필터링 아웃된 고체들을 상기 필터 어셈블리 내의 컬렉터로 이동시키기 위해 상기 필터 매체를 스크레이핑하는 단계;
    상기 필터링 아웃된 고체들을 상기 컬렉터로부터 제거하는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 상기 프로세스 탱크로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 필터 매체에 의해 형성된 필터 챔버 내에서 로터를 회전시킴으로써 상기 필터 매체를 스크레이핑하는 것을 포함하고, 상기 로터는 상기 필터 매체와 접촉하는 블레이드들을 갖는,
    웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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