KR20040103911A - 전기화학적 에지 및 베벨 세정 공정 및 시스템 - Google Patents

전기화학적 에지 및 베벨 세정 공정 및 시스템 Download PDF

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Abstract

전방면 에지 및 베벨을 포함하는 회전하는 작업물의 에지 영역에 순한 에칭액의 지향된 스트림이 공급되는 한편, 상기 작업물과 상기 지향된 스트림 사이에 전위차가 유지되는 에지 세정 시스템 및 방법이 개시된다. 일 측면에 의하면, 본 발명은 작업물의 증착 및 제거 처리에 사용되는 동일한 처리 챔버 내에 놓인 에지 세정 시스템을 제공한다. 또다른 측면에 의하면, 본 발명은 에지 제거에 사용되는 순한 에칭액이, 에지 제거 공정과 동시에 또는 순차적으로, 웨이퍼의 전방면을 세정하는 데 또한 사용된다.

Description

전기화학적 에지 및 베벨 세정 공정 및 시스템{ELECTROCHEMICAL EDGE AND BEVEL CLEANING PROCESS AND SYSTEM}
반도체 산업에 있어서, 웨이퍼 상의 도전성 재료를 증착(deposit)하고 제어하는 데 다양한 공정들이 사용될 수 있다. 증착 기술은 전기화학적 증착(electrochemical deposition; ECD) 나 전기화학적 기계적 증착(electrochemical mechanical deposition; ECMD)과 같은 공정들을 포함한다. 이 두 공정에 있어서, 구리와 같은 도전체가, 웨이퍼 표면 및 다른 전극과 접촉하게 되는 전해액(electrolyte)으로부터 반도체 웨이퍼 또는 작업물 상에 증착된다. 재료 제거 기술은, 작업물 표면으로부터 원하지 않는 재료의 잉여부분을 제거하는데 사용되는 화학적 에칭(CE), 전기화학적 에칭(ECE), 전기화학적 기계적 에칭(ECME) 및 화학적 기계적 폴리싱(CMP)을 포함한다.
전기화학적 기계적 처리(Electrochemical Mechanical Processing; ECMPR)라는 용어는 전기화학적 기계적 에칭(ECME) 뿐만 아니라 전기화학적 기계적 증착(ECMD) 모두를 포함하도록 사용되고, 이는 또한 전기화학적 기계적 폴리싱(ECMP)이라고도 일컬어진다. ECMD와 ECME는 모두 작업물 표면상에 전기화학적 공정 및 기계적 작용과 관련되기 때문에 이들 둘 모두는 일반적으로 전기화학적 기계적 처리(ECMPR)라고 일컬어짐에 주의하여야 한다.
ECMPR 방법의 일 측면에 의하면, 작업물 표면과 WSID이 물리적으로 접촉하거나 매우 근접하고 그 사이에 상대적 이동이 존재하는 전기처리 공정의 적어도 일부 동안에 마스크, 패드(pad) 또는 스위퍼(sweeper)와 같은 작업물-표면-영향-디바이스(workpiece-surface-influencing device; WSID)가 사용된다. 평면 증착 및 평면 에칭 방법을 포함하는 다양한 증착 및 에칭 방법, 즉 ECMPR 접근법 및 장치에 대해서는, 발명의 명칭이 "Method and Apparatus For Electro Chemical Mechanical Deposition"인 미합중국 특허 제6,176,952호, 및 2001년 12월 18일에 출원되고 발명의 명칭이 "Plating Method and Apparatus that Creates a Differential Between Additive Disposed on a Top Surface and a Cavity Surface of a Workpiece Using an External Influence"인 미합중국 출원 번호 제09/740,701호(이 두 발명은 모두 본 발명의 양수인에 의해 공유된 것임)에 기재되어 있음을 알 수 있다.
사용된 증착 또는 제거 공정에 관계없이, 통상적으로 작업물은 처리 후에 일정 형태의 세정 및 건조 스테이션으로 이송된다. 세정 단계시, 상기 처리에 의해 발생된 다양한 잔여물(residue)이 상기 작업물로부터 린스되고, 이어서 상기 작업물은 스피닝공정에 의하여 그리고 필요하다면 그 표면상에 질소를 블로우잉(blowing)하는 단계에 의하여 건조된다.
일 설계에 의하면, 종래의 도금(plating) 또는 제거 처리 또는 ECMPR이 행해지는 처리챔버, 및 린스 챔버는 수직 공정 챔버 배치에서 수직으로 스택(stack)될 수 있다. 이러한 배치에서는, 상기 처리단계는 하부 챔버내에서 수행될 수 있고, 세정 및 건조 단계는, 각각의 챔버내에 사용된 화학물질이 서로 섞이지 않도록 상기 하부 챔버로부터 상부 챔버를 격리(isolating)시킨 후에 상기 상부 챔버내에서 수행될 수 있다. 이러한 수직 챔버에 대해서는, 1999년 12월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 "Vertically Configured Chamber Used for Multiple Processes"인 동시계류중인 미합중국 출원 일련번호 제09/466,014호에 개시되어 있으며, 이 출원은 본 출원의 양수인에 의해 공유된 것이다.
종래에, 전형적인 처리 순서는 먼저 작업물 상으로의 도전성 재료의 증착 또는 도금을 수행하고, 그 후에 상기 작업물의 전방면으로부터 원하지 않는 과부담된 도전성 재료와 같은 이전에 증착된 도전성 재료의 일부를 제거하는 것이다.
구리는 집적회로 인터커넥트 및 패키징 적용(IC interconnect and packaging application)에 사용되는 바람직한 도전성 재료이다. ECD 및 ECMD 공정들이 구리를 증착시킨다. 따라서 이것이 예로서 사용될 것이다.
구리가 웨이퍼 전방면 상에, 이에 더하여 IC들이 존재하는 영역에 도금되는경우, 이는 IC들 또는 회로가 없는 웨이상의 에지 및 측면, 즉 베벨(bevel) 상에도 증착될 것이다. 어떤 경우에 있어서는 에지 및 베벨이 도금액으로부터 보호되고; 따라서 구리가 그곳에 도금되지 않을 수도 있다. 그러나, 에지 영역 및 베벨 상에는 여전히 구리 시드층(seed layer)이 존재할 수 있다. 소스가 어떠한 것이라 하더라도, 남은 구리, 즉 에지 구리(edge copper)와 같은 것이, 특히 어닐링 단계시 웨이퍼의 측면 및 에지로부터 이웃 활성 영역(active region)으로 이동(migrate)할 수가 있다. 또한, 웨이퍼 에지로부터 기원하는 구리 입자들은 웨이퍼 이송 시스템, 및 어닐링 시스템 등과 같은 다른 공정 설비를 오염시키고, 따라서 다른 웨이퍼들을 오염시키도록 전달(pass on)될 수가 있다. 웨이퍼 에지로부터 구리 플레이크(flake)들을 약하게 접착시키는 것은, CMP 단계시 느슨하게 되어 회로가 존재하는 표면 영역상에 도달됨으로써 문제를 일으킬 수도 있다. 이러한 이유들 및 다른 이유들 때문에, 각 구리 도금 공정 단계 다음에 웨이퍼의 에지 및 베벨로부터 구리를 제거하는 것이 중요하다.
미국 특허 번호 제6,309,981호는 반도체 웨이퍼의 에지 베벨영역으로부터 금속을 제거하는 방법이 기재되어 있다. 본 발명의 양수인에 양도된 출원인 미국 가출원 번호 제60/276,103호는, 하부 처리 챔버를 또한 포함하는 수직 챔버시스템의 상부 린스 챔버내에서 에지 구리를 제거하는 방법 및 장치가 개시되어 있다.
상기 두 출원에서 화학적 제거 접근법은, 황산(sulfuric acid) 및 하이드로젠 페록사이드 혼합물 또는 질산(nitric acid)과 같은 강한 산화 산(oxidizing acid)과 같은 산화제(oxidizer)를 갖는 공격적인 에칭액(aggressive etchingsolution)을 사용한다. 이러한 공격적인 에칭액은, 산화제가 구리를 화학적으로 산화시키고 산성액(acidic solution)내에서 산화된 구리가 분해되도록 설계된다. 높은 공정 스루풋을 얻을 수 있기 위해서 상기 공격적인 에칭액은 구리에 대해서는 300 - 400 A/sec 보다 큰, 바람직하게는 1000A/sec보다 큰 아주 높은 에칭속도를 낳도록 제제화(formulate)된다. 이는 20000A/min보다 훨씬 높은 에칭속도에 해당한다. 공격적인 애칭액 및 이를 채택하는 시스템이 현재 사용 중이긴 하지만, 이들의 사용과 관련한 몇가지 문제점이 존재한다.
하이드로젠 페록사이드와 같은 강한 산화제는 그리 안정적이지 않다; 따라서, 공격적인 에지 구리 제거 에천트의 혼합, 운송, 및 저장은 도전해야할 문제이다. 예를 들어, 하이드로젠 페록사이드를 포함하는 용액은, 하이드로젠 페록사이드 붕괴(break-up)로 인하여 그 컨테이너 내에서 압력 빌트업(pressure built-up)을 허용하지 않는 통풍가능 컨테이너(breathable container)에 선적(ship)될 필요가 있다. 이러한 애칭액은 또한 그 산화제의 브레이크다운(breakdown)으로 인하여 제한된 수명을 갖는다. 작업물의 전면 에지로부터의 재료의 제거를 시도하고 작업물의 에지가 아닌 전면부분으로부터의 상기 공격적인 에칭액의 분리(separation)을 유지하는 것 또한 도전해야할 문제이다. 상술한 바와 같이, 공격적인 에칭액은 높은 속도로 구리를 에칭하도록 설계된다. 따라서 의도하지 않게 웨이퍼 표면의 다른 부분들상에 떨어지게 되는 어떠한 작은 방울(droplet)이라도 그 영역들을 에칭하게 되어 IC내의 산화 및 잠재적인 불량을 야기하게 된다. 공격적인 에칭액의 증기(vapor)조자도, 특히 재료 제거가 수행되는 경우에 에지에 인접하는 구리표면의 일부들의 산화 및 얼룩(discoloration)을 야기한다. 이러한 산화된 영역은, 아주 낮은 화학적 에칭 속도(etching rate)를 갖는 다른 산성액을 사용하여 통상적으로 에지 구리 제거 공정후에 세정될 필요가 있다. 이는 웨이퍼 표면에의 화학작용(chemistry)을 위한 다른 용액의 저장 및 전달을 필요하게 하여 비용을 증가시킨다. 도 5에 도시된 바와 같이 특히 수직 챔버 구조에 대하여 공격적인 에칭액을 사용하는 경우에는 또다른 고려해야할 사항이 있다. 이 시스템에서는 상부챔버 및 하부챔버가 플랩(flab) 또는 배리어(barrier)의 다른 수단에 의하여 잘 격리된다. 그러나, 만약 여하한의 우연한 누설(leak)이 존재하거나 에지 구리 제거액의 방울(drop)들이 하부챔버로의 길을 찾으려고 하는 경우에는, 에칭처리액과 혼합되지 않아 문제를 일으킬 수 있다.
미국 특허번호 제6,056,869호에는, 특정 디바이스 설계를 사용하여 특정 전기화학적 에칭 접근법을 사용하는 화학적 기계적 폴리싱을 위한 반도체 웨이퍼의 후방면 및 측면에지들로부터 금속을 도금해제(deplate)하는 디바이스가 개시되어 있다. 이 특허에서는 에칭액이 웨이퍼의 후방면 전체로 전달되고 에지 및 후방면으로부터 금속을 전기화학적으로 도금해제하는데 사용되는 한편, 웨이퍼의 상부면은 불활성 유체 재킷(inert fuid jacket)에 의해 에천트로부터 보호된다.
따라서, 반도체 산업에 있어서는, 웨이퍼의 전방면으로부터의 에지 구리의 제거 및 다른 세정공정의 일부로서 에지 구리의 제거를 포함하는, 보다 효율적인 처리를 허용하는 시스템 및 공정에 대한 필요가 존재한다.
본 발명은 일반적으로 반도체 처리 기술에 관한 것이며, 특히 작업물(workpiece)의 에지 및/또는 베벨로부터 도전층을 제거하고 이들 영역에 원하지 않는 불순물(impurity)을 없게 하는 시스템 및 공정에 관한 것이다.
본 출원은 2001년 12월 21일에 출원된 미합중국 출원 일련번호 제10/032,318호의 일부계속출원(continuation in part)이고 2002년 11월 8일에 출원된 미합중국 가출원 번호(Prov. No.) 제60/424,936호에 대한 우선권을 주장하며, 이 둘 모두는 본 명세서에 참조 인용된다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적들, 특징들, 및 이점들은, 본 발명의 제한하지 않는 바람직한 실시예에 의한 도면들을 참조하여, 다음의 상세한 설명에 더욱 기재되며, 이 도면들에서 동일한 도면부호는 여러 도면들 전체를 통하여 본 발명의 유사한 부분들을 나타낸다;
도 1은 본 발명에 따라 에지 제거가 수행되는 웨이퍼를 도시한 도면이고;
도 2는 본 발명에 따라 에지 제거가 수행되는 웨이퍼의 단면을 도시한 도면이고;
도 3은 본 발명에 따라 에지 제거가 수행되는 웨이퍼의 표면 일부의 상세 단면을 도시한 도면이고;
도 4는 본 발명에 따라 에지 제거가 수행되는 웨이퍼의 에지 일부의 상세 단면을 도시한 도면이고;
도 5는 본 발명에 따라 에지 제거가 수행되는 수직 챔버를 도시한 도면이고;
도 6 및 도 7은 본 발명의 에지 제거장치를 더욱 자세히 나타낸 도면이고;
도 8은 본 발명에 따라 그로부터 구리가 제거되는 웨이퍼의 에지 부분을 도시한 도면이고;
도 9는 도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 에지 제거를 더욱 자세히 나타낸 도면이고;
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따라 ECMPR 및 에지 제거 둘 모두에 사용될 수 있는 장치를 도시한 도면이고;
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 에지 제거를 더욱 자세히 나타낸 도면이고;
도 12는 본 발명에 따라 작업물 세정 및 에지 제거 공정 둘 모두에 사용될 수 있는 장치를 도시한 도면이고;
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 에지 베벨 도전체 제거 디바이스(EBCR 디바이스)를 포함하는 ECMPR(전기화학적 기계적 처리) 시스템을 도시한 도면이고;
도 14는 작업물 표면 영향 디바이스내에 배치된 EBCR 디바이스를 도시한 도면이고;
도 15a는 에지 베벨 도전체 제거 공정시 EBCR 디바이스의 개구부(opening)상에 위치되는 웨이퍼의 에지 영역을 도시한 도면이고;
도 15b는 에지 베벨 도전체 제거 공정시 EBCR 디바이스의 개구부 위에 위치되는 웨이퍼의 에지 영역을 도시한 도면이고;
도 16a 내지 도 16c는 에지 베벨 도전체 제거 공정의 스테이지들을 도시한 도면이고;
도 17은 시간에 대한 EBCR 공정 전압에서의 변화를 보여주는 그래프이고;
도 18은 웨이퍼의 에지가 ECBR 디바이스와 멀리 떨어져 유지되는 동안에 수행되는 대안적인 ECBR 공정을 도시하는 도면이고;
도 19a 및 도 19b는 ECBR 디바이스를 갖는 전기화학적 증착시스템을 도시하는 도면이고;
도 20은 에칭 전극을 포함하는 EBCR 시스템을 도시하는 도면이고;
도 21a 및 도 21b는 ECBR 디바이스의 다양한 실시예들을 도시하는 도면이고;
도 22a 및 도 22b는 ECBR 디바이스를 갖는 ECBR 시스템을 도시하는 도면이고;
도 23a 및 도 23b는 전기화학적 증착 및 EBCR 섹션을 갖는 시스템을 도시하는 도면이고; 및
도 24는 전기도금 또는 전기에칭 시스템 내에서 ECBR 공정을 위해 사용될 수 있는 전력 스위칭 시스템을 도시하는 도면이다.
본 발명의 목적은 작업물 상에 존재하는 에지 도전체(edge conductor)를 제거하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 작업물의 에지에 적용된 순한(mild) 에칭액의 지향된 스트림을 이용하여 에지 도전체를 제거하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 그 용액을 통하도록 전류를 통과시키고 웨이퍼의 에지 도전체상에 그 용액을 선택적으로 전달함으로써, 아주 낮은 에칭속도의 에칭액의 애칭능력을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 동일한 순한 에칭액이 에칭 도전체를 제거하고 또한 상기 작업물의 전방면을 세정하게 하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 동일한 순한 에칭액이 작업물의 전방면상에 도전체를 증착시키고 또한 에지 도전체를 제거하게 하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 에지 도전체 제거, 작업물 전방면 세정, 또는 이 둘 모두가 작업물의 증착 또는 제거에 사용되는 동일한 처리 챔버내에서 수행되도록 하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적들은, 그 중에서도 특히, 단독으로 또는 조합하여, 순한 에칭액의 지향된 스트림(directed stream)이 전방면 에지 및 베벨을 포함하는 회전하는 작업물의 에지 영역에 공급되는 한편, 상기 작업물과 상기 지향된 스트림 사이의 전위차가 유지되는 에지 세정 시스템 및 방법을 제공함으로써 본 발명에 의하여 달성된다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 작업물의 증착 또는 제거 공정에 사용되는 동일한 처리 챔버내에 배치된 에지 세정 시스템을 제공한다.
본 발명의 또다른 측면에 의하면, 에지 제거에 사용되는 상기 순한 에칭액이 에지 제거 공정과 동시에 또는 순차적으로 웨이퍼의 전방면을 세정하는 데 또한 사용된다.
본 발명은 상기에 인용된 장치에 용액을 제공한다. 본 발명의 접근법은, 하기하는 바와 같이, 훨씬 더욱 공격적인 에칭액들을 사용함에 의한 관련된 문제점들이 없어 에지 구리 제거 시간을 유리하게 감소시키고 따라서 스루풋을 증가시킨다. 상기 기술은 산화제 없는 순한 에칭액을 사용하는 능력을 가지며 따라서 에천트 안정화 문제를 갖지 않는다. 작업물의 다른 전방면 부분들이 에천트의 작은 방울들에 의하여 에칭되거나 그렇지 않다면 악영향을 받을 염려 없이 그 작업물의 전방면 에지상의 도전체들이 제거될 수 있는데, 그 이유는 상기 순한 에칭액은 도전체의 예시인 구리에 대해서 100A/sec 이하, 바람직하게는 50A/sec 이하의 매우 낮은 에칭속도를 가지기 때문이다. 이러한 에칭속도는 공격적인 에칭액의 20000A/min 이상의 에칭속도와는 반대로 3000a/min 이하의 에칭속도 범위에 해당한다. 이는, 본 발명에서 채택된 상기 순한 에칭액들은 강한 산화제가 아니거나 또는 상당한(appreciable) 양의 강한 산화제를 포함하지 않기 때문이다. 전형적인 순한 에칭액은 5 - 10(중량)% 황산 수용액이다. 하기에서 서술하는 바와 같이, 전형적인 구리 도금액조차도 본 발명의 순한 에칭액으로 채택될 수 있다. 감소된 양의 산화제와의 공격적인 에천트 제제(aggressive echant formulation) 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 전형적인 공격적 에칭액의 통상적인 조성물은 3 -10(중량)% 하이드로젠 페록사이드를 포함한다. 이 용액의 화학적 에칭속도는 약 1% 이하의 하이드로젠 페록사이드 농도(concentration)를 채용함으로써 감소될 수 있다. 본 발명에서 바람직한 것은 50A/sec 이하의 (인가된 전압이 없는 경우의) 화학적 에칭속도를 갖는 에칭액의 사용이다.
본 발명의 순한 에칭액의 에칭속도는 구리를 산화시키기 위하여 구리에 전압이 인가될 때에만 증가한다. 일단 구리 표면이 전기화학적 공정에 의하여 산화되면, 순한 에칭액에 의하여 제거될 수 있다. 순한 에칭액의 에칭속도는 500A/sec 이상일 것이며 인가된 전압의 존재하헤서는 1000A/sec 이상일 것이다. 도금 전해액으로의 에지 구리 제거 용액의 가능한 우연한 누설이 수직 챔버 공정 모듈에 대한 중요한 관심사항이 아니면, 도금 전해액과 융화가능한(compatible) 용액이 또한 순한 에칭액으로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 5 - 15 중량% 황산용액은, 황산 및 황산구리(copper sulfate)를 포함하고 일반적으로 사용되는 도금 전해액과 화학적으로 융화가능하기 때문에, 이 용액을 사용하는 것은 아주 매력적이다.
본 발명은 어떠한 에지 제거 시스템 및 챔버에서도 사용가능하다는 것에 주의해야 한다. 수직 챔버 구조 및 ECMD의 사용은 본 명세서에 오직 예시로서만 주어진다. 순한 에칭액은 에지 제거 공정이 수행되는 에지 영역에 인접한 구리 표면의 산화를 일으키지 않는다. 따라서 염소 표백 단계(acid wash step)가 완전히 제거될 수도 있다. 비록 이러한 단계가 이용된다고 하더라도, 이 공정단계는 에지 구리 제거의 단계시 사용된 동일한 순한 애칭액을, 오직 전압을 인가시키지 않은 채로, 사용할 수가 있다. 이는 웨이퍼 표면에 제 2 용액의 저장 및 전달과정을 제거할 수 있기 때문에 비용이 덜 든다는 것을 의미한다. 에지 구리 제거 단계가 구리 도름 공정과 통합된 시스템에서 수행되는 경우에 있어서는, 에지 구리 제거액으로서 도금 전해액을 사용하는 것이 가능하다. 이는 비용을 더욱 감소시킨다.
순한 에칭액이 본 발명의 공정에 사용되는 경우 구리 제거가 의도되는 에지 영역이 아닌 웨이퍼의 다른 영역상에 의도하지 않게 에칭액의 작은 방울이 내려 앉을 수 있다. 이는, 그를 통해 그 용액에 캐소드 전압(cathodic voltage)이 인가되는 전극과 상기 작은 방울이 물리적으로 접촉하지 않을 것이기 때문에 문제가 되지 않을 것이다. 에칭액 및 구리를 통하여 지나가는 에칭 전류(etching current) 없이, 작은 방울이 할 수 있는 유일한 에칭은, 논의된 바와 같이 최소한인 화학적 에칭이다.
도 1은 반도체 웨이퍼와 같은 도금된 작업물의 평면도이다. 도 2의 측면도에서도 도시된 바와 같이, 도금된 웨이퍼(100)는 최상면(103)을 갖는 최상층(102)과상부면(105a) 및 바닥면(105b)을 갖는 바닥층(104)을 포함한다. 최상층(102)은 바닥층(104)의 상부면(105a)상에 형성된다. 바닥층(104)의 상부면(105a)의 최상면 에지부(106), 바닥층의 측면(108) 및 바닥층의 바닥면 에지부(107)가 바닥층(104)의 주변부 주위로 에지 영역(101)을 한정한다. 이 실시예에서, 도금된 웨이퍼(100)의 최상층(102)은 예를 들면 구리와 같은 도전성 재료의 층 또는 층들로 구성되고, 바닥층(104)은, 디바이스, 회로 및 인터커넥트 구조체가 이미 조립되어 있는 실리콘 기판과 같은 반도체 기판을 포함한다.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼(100)의 가까운 최상면 영역(near top surface region)(109)의 확대된 부분 단면도이고, 이는, 웨이퍼 표면 상에 이전에 형성된 절연 영역(114)내에 형성된 비아 및 트렌치 피처(110 및 112)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도금된 웨이퍼의 표면 영역(109)은 복수의 비아, 트렌치 및 듀얼 다마신 피처(dual damascene feature)와 같은 다른 피처들을 포함할 수 있다. 피처 100, 피처 112 및 피처들 사이의 절연체의 표면은 일반적으로, 확산 배리어/글루층(diffusion barrier/glue layer)(116) 및 시드층(118), 즉 구리 증착의 경우에는 구리 시드층과 일렬로 늘어선다. 대부분의 경우에, 배리어층(116) 및/또는 시드층(118)은 최상면 에지부(106)상까지, 그리고 때때로 웨이퍼 측면(108)상까지 연장된다. 사실, 이러한 층들 중 하나 또는 둘 모두가 바닥면 에지부(107) 주위를 덮어싸서 코팅하고, 이에 의해 에지 영역(101)을 커버한다. 전기도금시 구리는 배리어 또는 구리 시드층 또는 배리어/시드 복합층으로 코팅된 도전성 영역상에만 증착하기 때문에, 따라서 이로 인해 만약 에지 영역(101)이 도금 전해액에 노출되는 경우에는 구리가 에지 영역(101)상에 증착하게 될 수 있다. 전기도금된 구리층(102)은 비아(110)들 및 트렌치(112)들을 충진(fill)하고 기판(104)상에 구리층(102)을 형성한다.
상술한 바와 같이, 구리층(102)도 또한 에지 영역상까지 연장되어 도 4에 도시된 에지 구리(120)을 형성할 수 있다. 배리어/시드층은 도 4에 도시되지 않는다는 점과, 에지 구리(120)는 에지 영역(101)상에 구리 시드층을 가지며 도금시 도금 전해액에 에지 영역(101)이 노출되는 경우 구리로 이 영역이 도금되는 결과가 생길 수가 있다는 점에 주의해야 한다. 대안적으로, 잘 알려진 시일링 수단을 사용하여 도금 공정시 도금 전해액으로부터 에지 영역이 보호되는 경우, 에지 구리(120)는 단지 에지 영역(101)을 커버하는 시드층 그 자체가 될 수 있다. 에지 구리(120)는 웨이퍼(100)의 주변부 주위 전체 또는 일부에 형성될 수 있다. 도 4에 예시된 바와 같이, 에지 구리(120)는 에지 영역(101)상에 형성된 상부(122), 측부(124) 및 하부(126)를 가질 수 있다. 에지 구리부들(122 - 126)은 본 발명의 공정을 통한 구리 에칭액을 적용함으로써 에지 영역(101)으로부터 제거될 수 있다. 이 실시예에서는 비록 에지 구리(120)가 상부, 측부 및 하부를 사용하여 예시되었으나, 이는 단지 예시의 목적을 가진 것임에 주의해야 한다; 따라서 원하지 않는 구리는 단지 상부 또는 단지 상부 및 측부 등을 가질 수 있다.
구리가 도금 공정시 최상면 에지부(106), 측면(108) 및 도 4의 바닥면 에지부(105)상에 증착되지 않는 경우라 할지라도, 이들 영역들내의 구리 시드층의 존재가 있을 수 있고 일반적으로 바람직하다. 또한, 도금 단계 후에 수행되는 종래의CMP 단계는 최상면 에지부(106)상의 어떠한 구리도 제거할 수는 있으나, 측면(108) 및 바닥면 에지부(107)로부터 구리를 제거하는데는 효과적이지 않을 것이다.
도 5에 도시된 전기도금 공정 및 시스템(200)을 사용하여 기판(104) 상에 구리층(102)이 증착될 수 있다. 상기 시스템(200)은 하부 섹션(202)과 상부 섹션(204)를 포함하는 수직 챔버 시스템일 수 있다. 이러한 수직 챔버 시스템은, 본 발명의 양수인에 의하여 공유되고 1999년 12월 17일에 "Vertically Configured Chamber Used for Multiple Processes"라는 명칭으로 출원된 미합중국 출원 일련번호 제09/466,014호에 개시되어 있다. 비록 본 발명이 수직 챔버 시스템을 사용하는 것으로 기재되어 있으나, 이는 단지 본 발명을 예시하는 목적을 위한 것이다. 본 발명의 실시예들은, 하기에 더욱 기재된 바와 같이 다른 공정들을 수행하는 챔버들 뿐만 아니라, 인접하지 않는 세정 및 공정 챔버들을 갖는 시스템과 같은 다른 시스템과 함께 사용될 수 있다. 따라서 이 실시예에 따르면, 에지 구리 제거 공정은 상부 챔버내에서 수행된다. 따라서, 하부챔버는 ECMPR, 도금 및 재료 제거 시스템과 같은 몇몇 형태의 처리 섹션을 포함할 수 있는 반면, 상부 섹션은 세정 및 에지 구리 제거 및 건조 섹션을 포함할 것이다. 상부 섹션 및 하부 섹션은 일 특정 실시예에서 가드 플랩(guard flap)으로 기재된 바와 같은 이동가능한 배리어를 갖는데, 이는, 하기에 상술하는 바와 같이, 상부 챔버의 공정들에 사용되는 다양한 재료 및 용액이 하부 챔버에 도달되지 못하게 한다.
공정의 일실시예에서는, 공정이 처음에는 하부 섹션(202)내에서 작업물의 전방면상에 수행되고, 다음 단계에서는 린스에 의한 세정공정이 상부 섹션(204)에서수행될 것이다. 하기에서 더욱 상술하는 바와 같이, 세정공정 전 또는 후에 순차적으로, 또는 세정공정과 동시에, 상부 섹션(204)에서, 에지 구리 제거 공정이 수행된다. 다른 실시예에서 상술하는 바와 같이, 에지 구리 제거 공정은 또한 하부 섹션이 그렇게 설비되는 경우에는 하부 섹션내에서 수행될 수도 있다. 에지 구리 제거 공정후에, 원한다면, 제 2 세정 및 건조 공정이 수행될 수 있다. 대안적으로, 스루풋을 증가시키기 위하여 처음의 세정 단계는 건너 뛸수도 있다. 이 경우에 세정 및 건조는 일단 에지 구리 제거 공정이 완료되면 수행된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더(206)는 하부 섹션(202)에서 증착 공정이 수행될 때 웨이퍼(100)를 지지한다. 웨이퍼 홀더는 바람직하게는 웨이퍼(100)가 바닥면(105) 먼저 로딩되고 고정(secure)되는 원형 척(207)을 포함한다. 가드 플랩(208)은 링키지 샤프트/롤러(210)을 통하여 수직으로 위치되어, 샤프트(212)를 사용하여 웨이퍼 홀더(206)가 하부 섹션으로 내려갈 수 있다. 사프트(212)는 나란히(side by side) 이동하고 그 샤프프(212)의 수직축선을 중심으로 회전하는 것이 더욱 적합하게 되어 있다. 세정, 에지 구리 제거 및 건조 공정시, 웨이퍼 홀더(206)는 수직으로 상부섹션으로 올려지게 되고 화살표 214의 방향으로 플랩(208)들을 이동시킴으로써 플랩(208)들은 폐쇄된다. 상술한 바와 같이 EMCPR 시, 웨이퍼(100)가 조작(operate)된다(도 3 참조). 예를 들면, ECMD 공정은 피처들 위에 일반적으로 평탄한 구리층을 형성하는데 사용될 수 있다. ECMPR 장치(215)는 애스페리티(asperity)(220)들을 갖는 패드와 같은 WSID(217)를 갖는 작업물 표면 영향 디바이스(WSID) 조립체(216), 및 용액에 침지된 전극(218)을 포함할 수 있으며, 상기 용액은 ECMD나 ECME가 사용되는 경우에는 전해액, ECME만이 수행되는 경우에는 에칭액, 및 다른 증착 또는 제거 방법이 사용되는 경우에는 다른 용액일 수 있다.
ECMD 공정에서 사용되는 전해액은 구리와 같은 증착될 금속의 이온들을 포함할 것이고, WSID(217)을 통해 흐르도록 함으로써 도금 전극(도시되지 않음) 및 웨이퍼(100)를 접촉시킨다. 예시적인 구리 도금액은, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되고 촉진제(accelerator), 억제제(suppressor), 염화물(chloride) 및 몇몇 경우에는 레벨러(leveler)와 같은 첨가제(additive)를 포함할 수도 있는 황산구리, 황산용액(copper sulfate, sulfuric acid solution)일 것이다. 전기공정시, 웨이퍼(100)의 최상면(103)은 WSID(217)와 약간의 간격을 두고 아주 가깝게 되거나, 혹은 바람직하게는 WSID(217)와 접촉하는 한편, 도금 전극과 웨이퍼 표면 사이에 전위차가 인가된다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 시스템(200)의 하부 섹션(202)에서 상기 공정이 발생된 후에 웨이퍼 홀더(206)는 샤프트(212)를 이용하여 올려진다. 그리고, 플랩(208)들이 그들의 수직 위치에서부터 수평 위치로 이동되어 상부 섹션(204)으로부터 하부섹션(202)를 분리시킨다. 일단 플랩(208)이 폐쇄된 위치에 있게 되면 세정공정이 수행된다. 린스에 의한 세정공정시 홀더(206)은 플랩(208) 쪽으로 내려가게 된다.
일 실시예에서는, 화살표 222로 도시된 세정액의 스트림이 상부 섹션의 측벽(226) 및/또는 플랩(208)상으로 위치된 노즐(224)들을 통하여 공급될 수 있다.사용된 세정액은 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같은 측벽(226)을 따라서 유출구 채널(228)을 이용하여 섹션(204) 밖으로 유출된다. 이 용액은 폐쇄된 위치에 있는 플랩(208)의 존재로 인하여 하부 섹션(202)내의 전해액과 혼합되지 않는다. 세정 단계시, 웨이퍼(100)는 회전되고 세정액이 웨이퍼(100)에 적용된다. 웨이퍼(100)는 높은 rpm으로 웨이퍼를 회전시킴으로써 스핀-건조될 수 있다. 추가적으로, 세적 및 건조 공기 또는 질소와 같은 불활성 기체가 웨이퍼를 건조시키는 것을 돕도록 블로잉될 수도 있다.
세정 및 건조 공정 후에, 에지 구리 제거 공정이, 하기에 서술되는 바와 같이, 순한 에천트의 스트림을 사용하여 동일한 상부 챔버(204)내에서 수행된다. 대안적으로, 하부 챔버(202)내에서 작업물 처리가 완료된 후에, 웨이퍼 표면이 그 하부 챔버내의 용액과 접촉하지 않도록 물이 샤프트(212)에 의하여 위로 이동된다. 그러나, 웨이퍼는 아직 하부 챔버(202)에 남아 있다. 웨이퍼의 높은 rpm 스핀(통상적으로 200 - 1000 rpm)은 전해액과 같은 잉여 용액을 웨이퍼의 표면으로부터 제거시키고 그 표면을 건조시킨다. 웨이퍼는 이제 에지 구리 제거 공정을 위해 상부 챔버(202)로 올라가게 된다. 세정 및 건조 단계들은 에지 구리 제거 후에 수행된다.
또다른 대안적인 처리 순서는 도금 단계 후에 상부 챔버(204)에서 웨이퍼 표면을 린스하는 단계를 포함한다. 에지 구리 제거는 그 다음에 스핀-건조 단게 없이 수행된다. 에지 구리 제거 다음에 린스 및 건조 단계가 뒤따른다. 이러한 대안적인 처리 순서는 처리 시간을 감소시키고 스루풋을 증가시키는 것을 목표로 하는 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 에지 구리 제거시, 화살표 230으로 도시된 순한 애칭액의 스트림이 에지 구리(120)상에 적용되는 한편, 웨이퍼(100)은 약 20 내지 1000 rpm, 바람직하게는 50 내지 500 rpm으로 회전된다. 또한, 도 9에 더욱 상세히 도시된 바와 같이, + 및 -로 도시된 전위차가 상기 스트림과 상기 작업물 사이에 생성되는데, 이는 순한 애칭액이, 인가된 전위차의 사용이 없는 경우에 일어날 수 있는 시간보다 적은 양의 시간안에 작업물의 에지 및 베벨 영역에서 금속 제거를 수행할 수 있게 한다. 상기 전위차는 구리막을 포함하는 웨이퍼 표면 및, 순한 에칭액과 물리적으로 접촉하는 에칭 전극 사이에 인가된다. 웨이퍼가 회전함에 따라 웨이퍼 표면상에서 슬라이딩하는 고정 콘택(stationary contact)을 포함하는 다양한 수단을 통해 웨이퍼 표면상으로 전기적 접촉이 행해질 수 있다. 에칭 전극은 그것이 접촉하는 순한 에칭액 내에서 안정적인 어떠한 도전성 재료로도 만들어질 수 있다. 플래티넘 코팅 금속(platinum coated metal) 및 티타늄이 에칭 전극 재료이다.
상기에서 지적한 바와 같이, 순한 에칭액이란, 전위차의 인가가 없으면 최소한의 에칭만을 제공하는 용액을 의미한다. 이러한 순한 애칭액의 에칭속도는 100A/sec 이하, 바람직하게는 50A/sec 이하일 것이다. 따라서, 이 애칭액들은 표준 에지 구리 에칭 적용에 있어서는 유용하지 않다. 이러한 순한 에칭액을 사용하여 예를 들어 2000 Å의 에지 구리층을 제거하기 위해서는, 40초 이상의 처리 시간이 필요하게 된다. 예를 들어 1미크론의 두꺼운 층을 제거하기 위해서는 처리시간이 엄청나게 길게 될 것이다. 대안적으로 이러한 용액이 본 발명에서와 마찬가지로 인가된 전압의 존재하에서 사용되는 경우, 인가된 전압, 그 용액의 온도 및 그 용액의 정확한 화학적 조성에 따라서 에칭속도가 100A/sec보다 높을 것이기 때문에 더욱 더 짧은 처리시간이 달성될 수 있다. 만약 처리시 순한 에칭액이 웨이퍼 표면상에서 에지 밖으로 흐르게 된다면, 이는 0-전압 (화학적) 에칭속도에 기초하여 재료의 작은 양만을 에칭하게 될 것이다. 도 7을 참조하면, 상기 순한 에칭액이 하나이상의 노즐(232)를 통하여 조절된 스트림의 형태로 적용되는데, 상기 노즐은 바람직하게는 플랩(208)상에 장착되거나, 그렇지 않으면 그 스트림이 웨이퍼(100)의 중심으로부터 멀어지도록 지향되는 수평 성분을 가지도록 하고, 따라서 그 용액을 웨이퍼의 중심으로부터 멀어지게 유지시켜 에지 구리 상에만 유지되는 것을 보조하게 하는 방식으로 노즐(232)이 순한 에칭액의 스트림을 웨이퍼(100) 쪽으로 지향시키도록 웨이퍼(100)에 대하여 위치된다.
순한 애칭액은 공급펌프(도시되지 않음)에 연결된 공급튜브(234)을 통하여 노즐(232)로 공급될 수 있다. 노즐(232)은 타이트하게 제어된 스트림으로서 웨이퍼의 에지 또는 주변부로 상기 용액을 지향시킨다. 에칭액은 다양한 시간주기 동안 다양한 양으로, 바람직하게는 약 5 내지 10초 동안 초당 1 내지 10ml의 범위로 적용될 수 있다. 스피닝 웨이퍼에 의하여 발생된 원심력 및 그 용액의 표면 장력 둘 모두로 인하여, 상기 용액은 각도를 가지고 웨이퍼의 에지에 도달하고, 에지 구리(120)의 상부(122)로 바깥쪽으로 지향된 용액의 스트림은 에지 구리(120)의 도면부호가 124 및 126인 부분들 위로 흐르고 그들을 커버한다(도 4 참조). 순한 에칭액이 에지 구리(120)에 부딪치는 각도는 변할 수 있으며, 이로 인해,에칭영역(106)인 에칭된 영역이 좁게 되거나 넓게 될 수 있다. 에지 영역(106)의 폭은 또한 웨이퍼 및/또는 노즐을 측면으로 또는 수직으로 이동시킴에 의하여 변경될 수 있다. 노즐이 주어진 각도로 일정하게 유지되는 경우에는, 웨이퍼를 위 및 아래로 이동시키거나 측면으로 이동시킴에 의하여 에칭된 영역이 좁아지거나 넓어질 수 있다. 유사하게 웨이퍼가 동일한 측면 위치 및 동일한 높이(elevation)로 유지(그러나 회전됨)되는 경우에는, 웨이퍼에 대한 노즐의 각도를 변경시킴에 의하여 에칭된 영역이 좁아지거나 넓어질 수 있다. 상기 주어진 공정이 상기한 방식으로 작용하는 한, 노즐은 벽 또는 다른 위치에 위치될 수 있고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. 하기에서 예시하는 바와 같이, 대안례에서는 하부 챔버(202)가 그렇게 설비되는 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 챔버(202)내에서 동일한 전기화학적 제거공정이 수행될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 인가된 전위차 하의 순한 에칭액은 최상면 에지부(106), 측면(108) 및 에지부(107)로부터 에지 구리부(122-126)를 에칭 및 제거함으로써, 에지 영역(101)이 드러나게 한다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 제거 공정은 상기 에지 영역(101)에 인접하여 구리단부벽(250)을 남긴다. 에칭 공정 후, 웨이퍼는 세정 및 건조된다.
따라서, 본 발명의 원리에 따르면, 에지 구리는 순한 에칭액을 이용하여 전기화학적으로 제거된다. 화학적 제거 또는 에칭 공정에 비해, 에지 구리의 전기화학적 제거가 보다 빠를 수 있다. 전기화학적 에지 구리 제거의 또 다른 장점은, 상기 공정이 순한 에칭액, 표준 에지 구리 제거액 뿐만 아니라 산화제를 함유하는 묽은 표준 에지 구리 제거액도 이용할 수 있다는 점이다. 바람직한 방법은 순한 에칭액을 이용하는 것이다.
본 발명의 독특한 특징은 에지 구리 제거용 순한 에칭액으로 도금액을 사용할 수 있는 능력이다. 이러한 목적을 위하여, 소정 종류의 도금액이 사용될 수 있다. 상기 실시예에서, 에지 구리 제거에 사용된 예시적인 순한 에칭액은 10-200 gm/l 황산 및 15-50 gm/l Cu를 포함하는 구리 도금액일 수 있다. 이 용액은 또한 염화물, 촉진제, 억제제 및 레벨러를 포함하는 흔히 사용되는 도금 첨가제 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 만일 에지 구리 제거가 도 5의 시스템의 상부 챔버에서 수행된다면, 상기 용액이 뜻밖에 하부 챔버에 사용된 도금액내로 누설되더라도 도금액의 품질에는 영향을 미치지 않는데, 그 이유는 두 용액이 같은 용액이기 때문이다.
도 9는 에지 제거 시스템 및 공정을 보다 상세히 보여준다. 다양한 구성요소의 도면부호는 도 6 및 도 7과 같다. 순한 에칭액(230)은 에지 구리(120)와 접촉한다. 1 이상의 콘택 소자(286)는 전원(282)의 양의 단자에 접속되고, 구리층(102) 상의 어느 곳에도 닿을 수 있다. 콘택 소자(286)는 도전성 브러시 또는 와이어로 만들어질 수 있다. 전원(282)의 음의 단자는 에칭 전극(290)에 접속되며, 이는 순한 에칭액과 물리적인 접촉을 한다. 공정 시, 전원(282)으로부터 전압이 인가되면, 화살표 I로 표시된 회로를 통해 전류가 흐른다. 순한 에칭액(284)은 화살표로 표시된 바와 같이 잘 조정된 스트림(well regulated stream)의 형태로 흐르고, 에칭 전류가 통과하는 상기 회로에서 도전체로 작용한다는 것을 유의한다. 따라서, 스트림이 연속적이라는 것이 가장 중요하다. 그렇지 않으면, 향상된 속도로 에칭이 일어나지 않는다. 노즐(232)은 용액 도관(284)을 통해 용액(230)을 수용하는 전기적으로 도전성인 노즐일 수 있다. 이 경우, 상기 노즐은 에칭 전극일 수 있으며, 전원(282)의 음의 단자는 직접 상기 노즐의 몸체에 접속될 수 있다. 대안적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 노즐(232)은 절연 물질로 만들어질 수 있다. 이 경우, 용액(230)과 만나는 에칭 전극(290)은 전원(282)의 음의 단자에 접속될 수 있다. 어느 경우든 간에, 에칭 전극 상의 음전압으로 인하여, 다수의 에지 구리 제거 절차 후에는 에칭 전극의 표면 상에 구리가 축적될 수 있다. 따라서, 축적되는 구리 퇴적물을 제거하기 위하여 주기적으로 세정되어야만 한다. 이러한 세정은 성질상 화학적 또는 전기화학적일 수 있다. 상기 노즐(232)은 예컨대 플랩 상에 또는 챔버 측벽 상에 위치할 수 있다. 상기 전원은 수직 챔버 시스템에서 전착에 사용되는 전원이거나 또는 에지 구리 제거 공정에만 사용되는 전원일 수 있다. 하지만, 수직 챔버 시스템의 전원이 사용된다면, 두 공정이 전원을 공유하는 방식으로 이용가능하기 때문에, 상기 전원은 도금에 사용되지 않을 때에 에지 구리 제거 공정에 사용될 수 있게 된다.
전기화학적 에지 구리 제거 시, 도 9에 화살표로 표시된 순한 에칭액(230)은 웨이퍼(100)의 에지 구리 상에 제공되는 한편, 상기 웨이퍼(100)는 대략 20 내지 1000rpm, 바람직하게는 50 내지 500rpm으로 회전된다. 상기 순한 에칭액은 상기 노즐(232)을 통해 잘 조절된 그리고 연속적인 스트림 형태로 제공된다. 바람직하게는, 상기 순한 에칭액의 스트림은 직경이 0.5mm 내지 2mm, 바람직하게는 1mm 일 수있다. 일단 전원이 콘택 소자 및 에칭 전극 또는 노즐에 인가되면, 에지 구리(120)는 전기화학적으로 제거된다. 앞서 언급된 바와 같이, 제거 시에는 제거액의 표면장력과 웨이퍼의 rpm으로 인하여, 상기 용액이 에지 구리를 둘러싸고 상기 에지 구리를 균일하게 에칭하여, 도 8에 도시된 웨이퍼(100)의 에지 영역(101)을 만들게 된다. 이 때, 웨이퍼의 rpm은 도 8에 도시된 에지 프로파일을 만들도록 최적화되어야만 한다. 상기 웨이퍼의 rpm이 너무 높으면, 상기 용액은 에지를 둘러싸지 못하고, 그 결과 에지 제거가 성공하지 못하게 된다. 다른 한편으로, rpm이 너무 낮으면, 상기 용액은 웨이퍼의 중앙을 향하여 더욱 뻗어나가, 어쩌면 에지 영역(101)에 인접한 구리층을 얇아지게 할 수 있는데, 이는 원치않는 결과이다.
앞서 나타낸 바와 같이, 순한 에칭액의 사용과 공정의 전기화학적 성질은 종래의 에지 구리 제거 공정에 비해 여러 장점들을 제공한다. 상술된 장점들 이외에, 종래의 공격적인 에칭액에 반해, 구리층 전반에 걸친 순한 에칭액의 뜻밖의 스플래시(splash) 시에, 상기 순한 용액에 의해 야기된 피해는 별로 대단하지 않다. 알 수 있듯이, 전기화학적 공정의 전기적인 구성요소의 불연속성은, 스플래시 시에, 순한 용액의 강화된 에칭력을 간단히 제거한다. 상기 공정의 또 다른 장점은 제거 공정이 전압 제어 방식 또는 전류 제어 방식 중 어느 하나로 수행될 수 있다는 점이다. 두 가지 기술은 조작자로 하여금 제거 공정을 모니터링하도록 하여, 종점이 검출될 때에, 즉 에지 구리가 제거될 때에 그것을 중단시킨다. 예컨대, 전압 제어가 선택된다면, 제거 공정에 의해 사용된 전류의 급격한 저하가 에지 구리 제거 종점을 나타낼 수 있으며, 상기 공정은 이 때 중지된다. 대안적으로, 전류 제어가 선택된다면, 상기 공정에 의해 사용된 전압의 급격한 증가는 에지 구리 제거 종점을 나타낸다.
상기 실시예에서, 보다 나은 용액 감싸기(wrap-around)를 제공하기 위하여, 상기 노즐은 웨이퍼(100)의 레벨 위쪽에 그리고 에지 구리(120)를 향하여 약간 각도를 이루어 위치될 수 있다.
에지 베벨 제거에 사용된 용액은 소정 환경에서 순한 용액이기 때문에, 작업물의 전방면으로부터 재료를 퇴적 또는 제거하도록 작동하는 동일한 처리 챔버에서 에지 베벨 제거가 일어날 수 있다. 도 10a 내지 도 10b는 도 5에 도시된 시스템(200)의 하부 섹션(202)에서 전기화학적 에지 구리 제거를 수행하는 대안예를 보여준다. 앞서 언급된 바와 같이, ECMPR 장치(215)는 애스페리티(220)들을 갖는 WSID(217)와, 처리액(219)에 침지된 전극(218)을 포함한다. 처리액(219)은 상기 WSID가 위치하는 공동(221)에 유지된다. 상술된 바와 같이, ECMPR 시, 웨이퍼의 표면은 WSID(217)를 통과하는 처리액에 의해 젖는 한편, 상기 WSID(217)에 전해액하여 처리되는 웨이퍼(100)의 표면과 전극(218) 사이에는 전위가 생긴다. 상기 실시예에서, 처리액(219)은 예컨대 도금처리 및 후속 전기화학적 에지 구리 제거 공정 모두에 사용될 수 있는 처리액이지만, 퇴적 공정 대신에 에칭 공정이 수행될 수도 있음을 유의하여야 한다. 두 공정에 있어서, 처리액(219)은 처리액공급조(도시안됨)로부터 전달된다. 처리 시, 웨이퍼 표면에의 전기 접촉이 WSID(217)에 인접하여 위치한 콘택(223)을 통해 이루어질 수 있다. 상기 콘택은 웨이퍼의 노출된 에지와 이동가능하게 접촉하는 한편, 상기 웨이퍼는 상기 WSID 위로 이동한다. 상기콘택(223)은 통상적으로 예컨대, 2001년 9월 12일에 출원된, "Method and System to Provide Electric Contacts for Electrotreating Processes"란 제목의 미국 가출원에 개시된 도전성 브러시이다.
도 10a에 예시된 바와 같이, 상기 실시예에서, ECMPR 장치(215)에는 노즐일 수 있는 전기화학적 에지 구리 제거 디바이스(290)가 갖춰져 있다. 상기 노즐은 상술된 동일한 처리액공급조에 연결되어, 상기 전극(218)과 전기 접촉을 이룬다. 이러한 시스템(200)의 전극(218)과의 전기 접속은, 시스템(200)의 전원(292)의 음의 단자에의 접속을 필요로 하고, 전기화학적 에지 제거 공정을 수행할 때의 특별한 에칭 전극을 포함하는 노즐 또는 도전성 노즐의 필요성을 없앤다. 전극(218)은 도금(또는 제거)에 사용되는 대신에, 에지 구리 제거 공정을 위한 에칭 전극으로도 사용된다. 물론, 이러한 도전성 노즐 또는 특별한 에칭 전극을 가지는 노즐을 이용하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.
전기화학적 에지 구리 제거 공정 시, 웨이퍼 표면에 필요한 양전기 접촉은 ECMPR 장치(215)의 콘택(223)에 이미 전기적으로 접속되는 콘택 소자를 이용하여 이루어질 수 있다. 이 경우, 공동(221) 내의 처리액(219)의 레벨은, 공동(221) 내의 용액(219)을 통하여 웨이퍼(100)의 전방면으로의 상기 용액(219)을 통한 전기 경로가 존재하지 않도록 낮아서, 존재하는 웨이퍼(100)로의 용액(219)을 통한 도전성 경로만이 에지 구리 제거 디바이스(290)를 통한 경로이다. 대안적으로 콘택(293)은 격리될 수 있으며, 전원(292)에의 전기 접속은 스위치(도시안됨)를 통해 이루어질 수 있다. 대안적인 구성에 의하여, 도 10a 및 도 10b를 다시 참조하면, 상기 콘택 소자(293)는 노즐(290) 부근에 위치한 도전성 브러시일 수 있다. 브러시(293) 및 노즐(290) 양자 모두는 WSID 주위의 적절한 위치에 배치되어, 도금(또는 제거)이 일어나는 주기 동안 웨이퍼와의 어떠한 물리적인 접촉도 일어나지 않도록 할 수 있다. 상기 브러시(293)는 콘택의 스트랜드보다 더 긴 스트랜드를 가질 수 있다. 이러한 보다 긴 스트랜드는, 에지 구리 제거 공정을 위하여, 웨이퍼가 WSID 위쪽으로 상승되어 노즐 및 브러시(293)가 위치하는 영역 위로 이동될 때에 웨이퍼의 표면과 접촉할 수 있다. 이러한 에지 구리 제거 공정 시, 용액(219)으로부터 웨이퍼(100)까지 존재하는 전기 경로만이 에지 구리 제거 디바이스(290)를 통과한다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 ECMPR 공정 시에 구리 도금된 웨이퍼가 에지 구리 제거 디바이스(290) 부근으로 이동됨에 따라, 브러시(293)는 상기 표면에 닿는다. 순한 에칭액(219)은 상술된 방식으로 에지 구리 위에 제공된다. 구리 퇴적(또는 제거) 공정 후에, 도금액 및 WSID로부터 멀리 웨이퍼를 이동시키고, 그 표면으로부터 과잉 용액을 몰아내도록 그것을 회전시키는 것이 최적이다. 그런 다음, 에지 구리 제거 단계를 수행하도록 새로운 위치로 웨이퍼가 이동된다. 에지 구리 제거액으로 도금액을 이용하는 것은 매우 흥미로운데, 그 이유는 여러 목적(도금 또는 에지 구리 제거)을 위해 다수의 용액을 저장하고 전달할 필요가 없기 때문이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에서, 에지 구리 제거 장치(300)는 상부 아암부(302) 및 베이스부(306)와 서로 연결된 하부 아암부(304)를 구비한직사각형 'U' 형상의 몸체를 포함할 수 있다. 용액 유입구(307)는 상부 및 하부 아암에 연결되어, 순한 에칭액을 U자 형상의 몸체내에 배치된 용액유지부재(308)로 전달하게 된다. 상기 장치(300)의 베이스부(306)는 전원(312)의 양의 단자에 접속되는 전극(310)을 포함한다. 상기 유지부재(308)는 상기 유입구를 통해 전달된 순한 용액으로 포화될 수 있는 연성의 스폰지 재료가 바람직하다. 상기 유지부재가 에지 구리(120)에 대해 가압되면, 그것은 에지 구리를 감싸고 상기 순한 용액을 에지 구리(120)로 운반한다. 전원(310)의 양의 단자에 접속되는 1 이상의 콘택 소자(314)는 구리층(102) 상의 어느 곳이든 닿을 수 있다. 상기 순한 에칭액은 웨이퍼(100)가 회전하면서 에지 구리(120) 상에 제공된다. 그 결과, 에지 구리는 웨이퍼의 에지로부터 에칭된다.
도 12는 에지 베벨 제거 및 웨이퍼의 전방면 세정을 위해 동일한 용액이 사용되는 또 다른 실시예를 예시한다. 도 12는 상술된 도 6의 수정예로서 상기 기술의 목적을 위해 예시된다. 하지만, 여기서 기술된 시스템은 수직 챔버 처리 시스템의 상부 챔버에서 사용될 필요는 없지만, 이러한 위치에서 사용하는 것이 장점이 있고, 그 결과 그렇게 기술된다는 점을 유의한다. 동일한 용액이 에지 베벨 제거에 적합하기 때문에, 상기 용액은 화살표 236으로 표시된 바와 같이 단일 공급원으로부터 노즐(232) 뿐만 아니라 노즐(224) 모두에 공급하는데 사용된다. 동일한 공급원이 사용되지만, 상이한 노즐을 위하여 상이한 펌프, 또는 미스트를 제공하는 노즐(224) 및 연속적인 스트림을 제공하는 노즐(232)과 같은 상이한 타입의 노즐 및 단일 펌프가 있을 수도 있다. 하지만, 예시된 바와 같이, 상술된 에지 베벨 제거를수행하기 위하여 노즐(232)로부터 나오는 용액의 스트림이 있는 한편, 노즐(224)로부터 나오는 용액은 작은 방울을 갖는 스프레이로서 나오지만 스트림을 피할 수 있다. 전방면 에지, 아니면 단지 작업물의 남아있는 전방면 상의 작은 방울을 포함하는, 에지 베벨 제거용 용액의 스트림을 이용함으로써, 스트림이 유지되는 전기 경로로 인하여 에지 베벨 영역 상에서 훨씬 더 빠르게 에칭이 일어나는데, 상기 전기 경로는 작은 방울에 의해 유지될 수 없다.
도 13a 내지 도 13b는 에지 베벨 도전체 제거 디바이스(1102)(이하 EBCR 디바이스)를 포함하는 ECMPR(전기화학적 기계적 처리) 시스템(1100)을 예시한다. 본 발명에 따른 ECMPR 시스템은 전기화학적 기계적 증착(ECMD) 시스템, 전기화학적 기계적 에칭(ECME) 시스템 또는 양자 모두로서 사용될 수 있다. 후술하는 바와 같이, ECMPR 시스템(1100)은 상기 ECMPR 시스템(1100)에서 수행된 에칭 공정 또는 증착에 사용된 동일한 전해액 또는 처리액 및 EBCR 디바이스(1102)를 이용하여 인-시튜 에지 베벨 도전체 제거 공정을 수행할 수 있다. 본 발명에 따른 EBCR 디바이스는, 여타의, 보다 많은 종래의 도전체 증착 및 제거 시스템, 예컨대 표준 전기도금 시스템 및 전기폴리싱 시스템에서, 웨이퍼로부터 에지 구리를 제거하는데 사용될 수 있다는 것을 이해하여야만 한다.
상기 ECMPR 시스템(1100)은 캐리어 헤드(1104), 작업물 표면 영향 디바이스(WSID)(1106) 및 처리액 컨테이너(1112)에 포함된 처리액(1110)에 침지된 전극(108)과 같은 여러 구성요소들을 더 포함한다. 상기 ECMPR 시스템(1100)은 평탄 또는 비평탄 도금 뿐만 아니라 평탄 또는 비평탄 전기에칭을 수행할 수 있다.예컨대, 비평탄 처리법이 선택된다면, 웨이퍼의 전방면이 WSID에 전해액하게 되어, 웨이퍼 표면과 WSID의 표면 사이에 갭이 생기므로, 비평탄 금속 증착이 수행될 수 있다. 또한, 평탄 처리법이 선택된다면, 상기 WSID와 웨이퍼 표면간의 상대 운동으로 인하여 웨이퍼의 전방면 혹은 측면이 WSID와 접촉하게 된다. 전해질 용액이 상기 WSID를 통해 전달됨에 따라, 웨이퍼가 이동되는 한편, 상기 전방면은 상기 WSID와 접촉하게 된다. 웨이퍼와 전극 사이에 인가된 전위 하에, 그리고 상기 WSID를 통과하는 처리액(1110)이 존재하면, 구리와 같은 도전체는 웨이퍼의 전방면 상에서 도금되거나 또는 에칭된다.
제1실시예의 처리액(1110)은 ECMD 공정에 사용되는 전기도금액일 수 있다. 상기 WSID는 처리액(1110)이 WSID(1106)를 통과하여 캐리어 헤드(1104)에 의해 유지되는 웨이퍼(1118)의 전방면(1116)을 적시도록 하는 여러 채널(1114)을 포함할 수 있다. 상기 캐리어 헤드는 웨이퍼를 횡방향으로 또한 수직방향으로 회전 및 이동시킬 수 있는 한편, 상기 웨이퍼의 전방면(1116), 즉 전체 전방면을 어떠한 에지 배제없이도 전기도금액에 노출시킬 수 있다. 상기 실시예에서, 웨이퍼(1118)의 전방면(1116)은, 시스템(1100)에서 ECMD 공정 또는 전기화학적 증착(ECD)을 이용하여, 도전체층 바람직하게는 구리층으로 도금된다. 도금 공정 시, 전극(1108)은 애노드로 작용하고, 전원(1119)의 양의 단자에 접속된다. 웨이퍼(1118)의 전방면(1116)은 콘택(1120)을 통해 전원의 음의 단자에 접속된다(도 13b). 도금 공정 시, 전체 웨이퍼 전방면은 웨이퍼가 이동 및 회전됨에 따라 도금액에 노출되기 때문에, 웨이퍼의 에지 영역(1122)은 도전체로 도금될 수 있다. 상기 에지 영역은웨이퍼의 측면 및 상기 측면에 인접한 전방면의 좁은 에지 스트립으로 이루어질 수 있다. 심지어는 그 에지에서 웨이퍼의 후방면을 향하여 연장되는 도전체를 일부 감쌀 수도 있다. 상기 모든 에지 영역 상에 도금된 도전체는 EBCR 공정 단계에 의해 제거되어야만 한다. 아래에는 웨이퍼의 에지 영역(1122) 상에 도금된 도전체가 어떻게 본 발명의 EBCR 디바이스(1102)를 이용하여 인-시튜 제거되는지를 설명한다. 본 실시예에서는, 예시적인 도전체로 구리(Cu)가 선택된다.
도 13a 내지 도 13b에 도시된 바와 같이, 시스템의 EBCR 디바이스(1102)는 상기 시스템(1100)의 WSID(1106)에 위치한다. 작동시, 일단 웨이퍼 상에서 수행된 공정이 끝나면, 웨이퍼 캐리어(1104)는 웨이퍼(1118)를 EBCR 디바이스 쪽으로 이동시키고, 에지 영역(1122)을 상기 EBCR 디바이스(1102)의 상부 개구부(1124) 위쪽에 위치시킨다. 상기 EBCR의 상부 개구부(1124)는 WSID(1106)의 최상면(1126)에 있어, 상기 채널(1114)을 통과하는 전해액(1110)이 상기 EBCR 디바이스 안팎으로 연속해서 흐르도록 한다. 대안적으로, 전해액은 상기 EBCR 디바이스의 바닥으로부터 직접 올 수 있다. 상기 EBCR 디바이스 내의 용액은 그 사이를 통과하는 전해액(110)의 일부이므로, 웨이퍼(1118)의 전방면 상의 도금된 구리 및 WSID 양자 모두에 닿게 된다. 이러한 스테이지에서, 상기 EBCR 디바이스(1102)는 EBCR 디바이스와 전원(1119)의 음의 단자간의 접속에 의해 스위치 온된다(도 13b 참조). 상기 웨이퍼(1118)의 전방면(1116)은 콘택(1120)을 통해 전원의 양의 단자에 접속된다. 이러한 방식으로, 웨이퍼의 에지에서 에지 베벨 구리의 전기에칭을 통해 에지 구리 제거가 수행될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 EBCR 디바이스는 EBCR 전극(1128)을 유지하는 엔클로저(enclosure; 1127)를 포함한다. 상기 엔클로저(1127)는 상기 WSID 내의 개구부일 수 있다. 상기 EBCR 디바이스를 채우는 전해액(1110)은 상기 웨이퍼(118)의 에지 영역(1122) 및 전방면(1116)에서 상기 전극(1128) 및 구리를 적신다. 따라서, 상기 EBCR 전극(1128)과 구리층 또는 웨이퍼의 표면 사이에 전압이 인가되면, 웨이퍼를 보다 양으로 만들고, 상기 웨이퍼(이는 애노드임)의 에지 영역(1122)으로부터 상기 EBCR 전극(1128)(이는 캐소드임)으로 전기에칭 전류가 흐르게 된다. 상기 전기에칭 전류는 실질적으로 엔클로저(1127)의 용적에 한정되므로, 전류는 꽤 국부화된다. 전해액(1110)이 WSID를 통과함에 따라, 에지 영역은 웨이퍼(1118)를 회전시켜 개구부(1124) 위로 이동되어, 에지 영역(1122)이 개구부(1124) 위를 지나감에 따라 상기 에지 영역(1122) 상의 구리가 제거된다. 하지만, 에지 영역이 EBCR 디바이스(1102)의 개구부(1124) 위에 오게 되면, 상기 에지 영역으로부터 제거되는 구리의 양은 상기 개구부와 에지 영역(1122)간의 거리 및 처리액의 저항력과 같은 소정의 변수에 좌우된다.
도 15a에 예시화된 바와 같이, 상기 WSID(1106)과 접촉하면서 웨이퍼가 EBCR 디바이스(1102) 위에 오게 된다면, 상기 웨이퍼의 전방면(1116) 또는 에지 영역과 상기 WSID(1106)의 표면간의 거리는 최소 또는 제로가 된다. 이에 따라, 에지 영역(1122)에서의 구리의 전기에칭은 개구부(1124) 상에 배치된 에지 영역의 일부분을 따라 진행된다. 웨이퍼가 WSID(1106)와 접촉하고 있기 때문에, 상기 전방면상에서 상당히 안쪽으로 에칭이 뻗어가지 못한다. 거리 dE1은 웨이퍼가 WSID(1106)와 접촉하면서 상기 EBCR 디바이스에 의해 제거되는 구리의 양을 대략적으로 보여준다.
하지만, 도 15b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼가 비접촉 위치에 있다면, EBCR 디바이스의 효과는 보다 안쪽으로 뻗어가고, 에지로부터 제거되는 정도는 보다 커질 수 있다. 에칭되는 거리가 거리 dE2(dE2>dE1)로 표시된다면, 거리 dE2는 웨이퍼와 WSID간의 수직 거리가 증가함에 따라 길어진다. 이것은 웨이퍼 주위의 보다 큰 영역이 EBCR 디바이스로부터의 전류에 노출된다는 사실에 기인한다. 하지만, 상기 ECMPR 시스템에 사용된 처리액이, 산성도(acidity)는 낮지만 구리 농도가 높은 용액과 같은 고저항성 용액이라면, 에칭의 정도는 실질적으로 EBCR 디바이스(1102)의 개구부(1124)를 가로지르는 영역으로 제한될 수도 있다.
일반적으로, EBCR 공정의 종료는 전기에칭 전압 및 전류를 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 구리가 웨이퍼의 에지 영역(1122)으로부터 제거됨에 따라, 전기 접촉이 (도 13b에 도시된 스루 콘택(1120)과 같은) 구리층에 이루어진다면, 전압은 주어진 전류에 대해 증가하고 전류는 주어진 전압에 대해 감소되어, 상기 에지로부터의 구리의 제거를 나타내게 된다.
도 17과 연계하여 도 16a 내지 도 16c는 도 13b에서 사용된 것과 같은 웨이퍼(1118)용 전기 콘택을 이용하여 EBCR 종점 검출 공정을 예시화한다. 도 16a 내지 도 16c에 도시된 스테이지 (I), (II), (III)는 도 15a 내지 도 15b와 연계하여 설명된 EBCR 디바이스를 이용하여, 소정의 예시적인 시간 간격으로, 상기 EBCR 공정이 진행됨에 따른 웨이퍼의 구리 도금된 전방면(1116)을 예시한다. 도 17은 시간에 대한 EBCR 처리 전압의 변화를 보여준다. 도 16a의 스테이지 (I)는 제1시간주기에서의 구리 제거 양을 보여준다. 웨이퍼(1118)가 회전함에 따라, 전기 콘택의 위치는 에지 영역(1122) 상의 경로 A로 표시된다. 예시적인 제1시간주기 t1(도 17) 동안의 전압 인가 시, 실제 원주에서의 구리는 제1제거라인(1130)까지 제거되어, 아래에 있는 배리어층을 노출시키게 된다. 또한, 도 16b의 스테이지 (II)에 있어서, 예시적인 제2시간주기 t2에서는, 구리층이 제2제거라인(1132)까지 제거된다. 도 17을 참조하면, 예시적인 시간 주기 t1, t2동안, 전압이 비교적 변하지 않은 상태로 유지되는데, 이는 에지 영역으로부터 제거될 구리가 여전히 존재한다는 것을 나타낸다. 도 16c를 참조하면, 스테이지 (III)에서는, 제3시간주기에서, 구리가 경로 A 또는 종점까지 제거되어, EBCR 공정을 완료하게 된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 구리 제거가 경로 A에 보다 접근함에 따라, 전기 콘택 전압이 증가하여, 콘택 경로 A를 따른 에지 구리의 제거를 나타내게 된다. 콘택 경로 A를 따르는 구리가 제거됨에 따라, 전기 콘택은 구리보다 도전성이 덜한 배리어층에 닿게 된다. 이는 전압의 증가를 초래한다. 상기 전압의 증가가 검출되면, EBCR 공정이 중지된다.
도 18에 예시된 바와 같이, 상기 접근법과는 달리, 웨이퍼는 EBCR 디바이스(1102)로부터 멀리 떨어져 있는 한편, EBCR 공정 시에 WSID(1106)의 표면에 접촉 또는 근접하여 있다. 이러한 접근법에서는, 에지 영역(1122)과 EBCR전극(1128) 사이의 거리가 최소이기 때문에, 전력이 인가되면, 에지 영역에서 전기에칭이 시작되고, 시간의 함수로서, 회전하는 웨이퍼의 중앙을 향하여 안쪽으로 연장된다. EBCR 공정 시, 전류 흐름은 실질적으로 WSID 위로 흐르는 전해액(1110)을 통해 일어난다. 전류 흐름의 검출은 화살표 A로 표시된다. 또한, 화살표 B로 도시된 바와 같이, 누설 전류는 WSID의 홀(1114)을 통한 또 다른 루트를 따를 수 있다. 이러한 누설은 에지 영역(1122) 이외의 영역에서의 웨이퍼 표면으로부터의 구리의 에칭을 야기한다. 따라서, 상기 누설 전류는, 경로 A를 통한 전류 흐름에 대한 저항을 감소시키고 경로 B를 통한 저항을 증가시켜 최소화할 필요가 있다. 여기서 기술된 EBCR 접근법은 전방면 에지 영역, 후방면 에지 영역 및 베벨을 포함하는 웨이퍼의 모든 에지 영역으로부터 원치않는 Cu 모두를 제거한다는 것을 유의해야 한다. 그 이유는 처리액이 상기 모든 영역과 물리적인 접촉을 하고, 전기에칭 전류가 EBCR 시에 그들 모두에 접근하기 때문이다.
EBCR 공정을 여러 번 반복한 후, 또는 각각의 EBCR 공정 후, EBCR 전극(1128)은 그 위에 축적된 일부 구리를 가질 것으로 예상된다. 상기 EBCR 전극(1128) 상에 축적된 구리는, EBCR 전극(1128)과 전극(1108)과 같은 용액과 접촉하는 또 다른 전극 사이에 전위를 인가하여 세정될 수 있다. 도 13a를 다시 참조하면, 세정 시, EBCR 전극(1128)은 (점선으로 도시된) 전원(1119')의 양 단자에 접속되는 한편, 전극(1108)은 상기 전극(1128) 상에 축적된 구리가 전기에칭될 때까지, 전원(1119')의 음 단자에 접속된다. 본 예시에서는 EBCR 공정이 전원(1119)을 이용하여 수행되고, EBCR 전극의 세정이 전원(1119')을 이용하여 행해지지만, 후술되는 바와 같이 적절한 전기 접속부 및 스위치를 이용하여 ECMPR 시스템(1100)에서 수행되는 모든 공정에 전력을 공급하는데 단 하나의 전원(1119)만이 사용될 수 있음을 유의한다. 또한, EBCR 전극 세정 단계는, 웨이퍼가 EBCR 공정 후에 린스 공정을 통해 세정되는 시간 주기 동안에 일어날 수 있다. 이 때, EBCR 전극 세정 시간은 ECMPR 공정의 전체 스루풋에 영향을 미치지 않는다.
도 19a 내지 도 19b는 에지 베벨 제거 디바이스(1202)(이하, EBCR 디바이스)를 포함하는 ECD(전기화학적 증착) 시스템(1200)을 예시한다. 상기 시스템(1200)은 증착을 위한 시스템에 사용된 동일한 전해질 용액과 연계되는 EBCR 디바이스를 이용하여 인-시튜 에지 베벨 제거 공정 및 전면(full face) 전착을 수행할 수 있다. 상기 시스템(1200)은 처리액 컨테이너(1212)에 포함된 처리액(1210)내에 침지된 전극(1208), 캐리어 헤드(1204)와 같은 여러 시스템 구성요소들을 포함한다. 상기 컨테이너(1212)는 상부 개구부(1213)를 구비한 직사각형 엔클로저일 수 있다. 상기 컨테이너(1212)는 상부 개구부(1213)의 레벨까지 전해액으로 가득차고, 상기 전해액은 상기 개구부(1213)로부터 계속해서 흘러 나간다. 만일 웨이퍼가 상부 개구부(1213)에 근접하게 된다면, 밖으로 흐르는 전해액은 캐리어 헤드(1204)에 의해 유지되는 웨이퍼(1218)의 전방면(1216)을 적신다. 상기 캐리어 헤드는 상기 개구부(1213) 위로 횡방향 및 수직방향으로 웨이퍼를 회전 및 이동시킬 수 있는 한편, 상기 웨이퍼의 전방면(1216)을 전해액에 노출시킬 수 있다. EBCR 공정에 앞서, 웨이퍼와 전극 사이에 전위가 인가되면, 웨이퍼(1218)의 전방면(1216)은 구리층과 같은 도전체층으로 도금된다. 전극(애노드)은 상기 공정 시에 전원(도시안됨)의 양단자에 접속된다. 상기 웨이퍼의 전방면(1216)은 도 19b에 도시된 컨테이너(1212)를 따라 연장되는 콘택(1220)일 수도 있는 콘택을 통해 전원의 음 단자에 접속된다. 콘택(1220)은 상이한 형상이고 (웨이퍼의 원주를 따라) 만곡된 형태를 포함한 형태일 수도 있음을 유의한다. 본 예시는 고정식인 선형 콘택을 사용한다.
상기 경우에서와 같이, 도금 시, 웨이퍼의 에지 영역(1222) 상에도 구리가 도금된다. 이는 원치않는 상황으로서, 상기 에지 영역 상에 도금된 구리는 본 실시예의 EBCR 공정 단계에 의해 제거되어야만 한다. 도 19a 내지 도 19b를 참조하면, 상기 시스템의 EBCR 디바이스(1202)는 처리액(1210)에 침지된다. 작동시, 일단 ECD 공정이 끝다면, 웨이퍼 캐리어(1204)가 EBCR 디바이스(1202)를 향해 웨이퍼(1218)를 횡방향으로 이동시키고, 상기 EBCR 디바이스(1202) 위에 상기 에지 영역(1222)을 위치시킬 수 있다. 대안적으로, 상기 EBCR 디바이스는 에지 영역을 향하여 이동될 수 있다. EBCR 디바이스는 구리 증착 시에 처리액 밖에 유지될 수 있다. 그것은 EBCR 수행 시에 처리액 내로 디핑될 수도 있다.
또한, 처리액이 웨이퍼의 뒷면을 적시도록 하는 적절한 웨이퍼 캐리어 설계에 의하여, 웨이퍼의 후방면 상에 전극이 도금될 수도 있으며, EBCR 공정이 에지 영역 상의 구리를 제거하도록 수행될 수도 있다. 도 20은 처리액 컨테이너(1606)내에 포함된 처리액(1604)에 침지된 전극(1602)을 포함하는 EBCR 시스템(1600)을 예시한다. 구리 도금된 전방면(1610)을 구비한, 반도체 웨이퍼와 같은 작업물(1608)의 후방면(1607)은 전극(1602)을 가로질러 위치한다. (둥근 모양인 것으로 가정한) 전극(1602)의 중앙 및 웨이퍼(1608)의 중앙은 거의 z-축선을 따라 정렬되는 것이바람직하다.
웨이퍼 캐리어(도시안됨)는 웨이퍼를 처리액 표면(1614)에 보다 근접하게 유지시킬 수 있다. 웨이퍼의 에지 영역(1616) 너머의 에칭을 피하기 위하여, 웨이퍼의 전방면(1610)은 처리액 표면(1614)에 근접하게 유지되므로, 처리액 표면(1614)과 웨이퍼(1608)의 전방면(1610) 사이의 거리 d는 기판 상의 구리막의 저항력보다 훨씬 더 큰 용액 전기 저항을 유도하는 양보다 적은 것이 바람직하다. 거리 d는 수 밀리미터일 수 있다. EBCR 공정 시, 웨이퍼의 전방면(1608)은 전원(1618)의 양 단자에 접속되는 한편, 전극(1602)은 전원(1618)의 음 단자에 접속된다. 전력이 인가되면, 전기에칭이 에지 영역(1616)에서 시작되고, 시간의 함수로서, 전방면(1610)의 중앙을 향하여 안쪽으로 연장된다. 상기 전방면(1610) 상의 좁은 용액 몸체의 보다 높은 전기 저항성은 상기 전방면(1608) 상의 전기에칭의 양을 제한한다. 상기 전방면 상의 전기에칭의 양은 거리 d를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 상기 접근법에 사용된 용액은 막 표면(1608)을 적절하게 화학적으로 에칭하지 않는 것이어야 함을 유의해야 한다. 하지만, 전압이 인가될 때에 상기 막을 전기화학적으로 에칭할 수 있는 능력을 가져야만 한다. 상기 용액의 화학적 에칭 속도는 1100 A/분 보다 느릴 수 있다. 이러한 순한 화학적 에칭액은 본 발명에서 전기에칭액으로서 잘 수행되는 한편, EBCR 공정이 수행됨에 따라 상기 표면을 부드럽고도 화학적으로 에칭 및 세정한다. 상기 웨이퍼 표면에 대한 전기 콘택은 도 20에서 웨이퍼의 중간에 도시되어 있다. 이러한 콘택은 웨이퍼의 에지에서 또는 그 부근 어디에도 있을 수 있으므로, 상기 구리막의 에지가 세정될 때에 전기에칭 공정으로부터의 전류 및 전압 신호는 상술된 바와 같은 공정의 완료를 나타내는 것이 바람직하다. 이 경우, EBCR 후에 웨이퍼 상의 원하는 에지 배제 값과 같거나 비슷한 위치에서 웨이퍼의 전방 에지 상에 콘택이 배치될 수도 있다. 일단 Cu 제거가 시작되면, 웨이퍼 뒷면의 어떠한 Cu도 제거된다. 그 후, 베벨 상의 Cu가 제거된다. 그런 다음, 상기 제거는 상부 표면(1608) 상의 웨이퍼의 중앙을 향하여 계속된다. 에지 배제가 전기 콘택이 있는 곳에 도달하면, 종점을 나타내는 곳까지 전압이 상승하고, 이 때 시간 프로세스는 전기에칭을 마침으로써 중단된다.
도 21a는 EBCR 전극(1228)을 유지하는 엔클로저(1227)를 포함하는 도 15a 및 도 15b에 도시된 EBCR 디바이스(1202)를 상세히 보여준다. 상기 EBCR 디바이스(1202)는 처리액(1210)이 상기 디바이스의 상부에서 개구부(1224)를 통해, 선택적으로는 디바이스 주위의 여러 개구부 또는 홀(1225)을 통해 EBCR 디바이스내로 흐르도록 한다. 이 스테이지에서, EBCR 디바이스(1202)는 상기 EBCR 디바이스와 전원의 음 단자 사이에 접속부를 만듦으로써 스위치 온된다. 웨이퍼의 전방면 상의 구리는 전원의 양 단자에 접속된다. 상기 EBCR 디바이스를 충진하는 처리액(1210)은, 전원의 음 단자에 접속되는 상기 EBCR 디바이스의 EBCR 전극(1228)을, 상기 처리액을 통해 웨이퍼(1218)의 에지 영역(1222) 및 전방면(1216)에서 구리와 전기 접촉하게 한다. 처리액(1210)이 흐름에 따라, 에지 영역(1222)은 웨이퍼(1218)를 회전시켜 개구부(1224) 위로 이동되어, 에지 영역(1222) 상의 구리는 에지 영역이 개구부(1224) 위로 지남에 따라 전기화학적으로 제거된다.
전술된 바와 같이, 에지 영역(1122)으로부터의 구리 제거 양은 EBCR 디바이스(1202)의 개구부(1224) 및 에지 영역 사이의 거리에 좌우된다. 개구부와 웨이퍼의 에지 영역(1122) 사이의 수직 거리가 늘어남에 따라, 구리 제거 양도 증가한다. 하지만, 앞서 설명된 바와 같이, 처리액의 저항성에 의해서도 제한된다.
도 19a 내지 도 19b 및 도 20과 연계하여 설명된 것과 유사한 접근법에서, EBCR 공정은 웨이퍼(1218)를 전혀 이동시키지 않고도 개시될 수 있다. 하지만, EBCR 디바이스는 전해액(1110)의 표면에 보다 근접하게 될 수도 있다. 이러한 접근법에서, 처리액(1210)은 웨이퍼(1218)의 에지 영역(1222) 및 표면(1216)에 제공된다. 전력이 인가되면, 전기에칭이 에지 영역에서 시작되고, 시간의 함수로서, 회전하는 웨이퍼의 중앙을 향하여 안쪽으로 연장된다. 이러한 특정 접근법에서는, 비교적 작은 전극이 EBCR 디바이스를 대체할 수 있다.
앞선 실시예에 기술된 바와 같이, EBCR 전극(1228) 상에 축적된 구리는, EBCR 공정이 완료된 후에 EBCR 전극(1228)과 전극(1208) 사이에 적절한 전위를 인가하여 세정될 수 있다. 대안적으로, 상기 용액과 접촉하는 또 다른 전극(도시안됨)이 상기 축적된 구리를 그 위로 이송하는데 사용될 수도 있다. 그 후, 이러한 기타 전극은 소정의 간격으로 그것을 밖으로 빼내어 에칭액으로 에칭함으로써 세정될 수 있다.
도 21b는 또 다른 실시예로서, 본 발명의 EBCR 디바이스(1230)를 보여준다. 상기 실시에에서, 상기 장치(1230)는 내측 도전성 코어(1232) 및 외측 절연 시스(sheath; 1234)를 구비한 고형(solid) 몸체로 이루어진다. 상기 실시예의 EBCR 디바이스(1230)는 앞선 실시예에 설명된 디바이스(1202)로 활용된다.
도 22a 내지 도 22b는 EBCR 디바이스(1302)를 포함하는 EBCR 시스템(1300)을 예시한다. 상기 시스템(1300)은 EBCR 용액(1303)에 의해 EBCR 디바이스를 이용하여 에지 베벨 제거 공정을 수행할 수 있다. 상기 시스템의 처리될 웨이퍼들은, ECMD, ECD, CVD, MOCVD, PVD 등을 포함하는 공지된 소정의 증착 방법들을 이용하여 구리 도금되는 예비처리된 웨이퍼일 수 있다.
상기 시스템(1300)은 캐리어 헤드(1304)와 컨테이너(1308)내에 포함된 EBCR 용액(1306)을 포함한다. 상기 컨테이너(1308)는 상부 개구부(1310)를 구비한 직사각형 엔클로저일 수 있다. 도 22a는 보다 긴 측면을 따라 컨테이너(1308)를 보여준다. 상기 컨테이너(1308)는 상부 개구부(1310)의 레벨까지 용액으로 가득 차고, 상기 용액은 개구부(1310)로부터 계속해서 흘러 나간다. 상기 공정 시, 캐리어 헤드(1304)에 의해 유지된 웨이퍼(1312)는 상부 개구부(1310)에 근접하게 되고, 에지 영역(1311)은 EBCR 용액(1303)내에 침지된 EBCR 디바이스(1302) 위에 위치한다. 상기 EBCR 디바이스(1302)는 전극(1318)을 유지하는 엔클로저(1316)를 포함한다. 상기 EBCR 디바이스(1302)는 처리액(1303)이 상기 디바이스의 상부에서 개구부(1320)를 통해, 또한 선택적으로는 상기 디바이스 주위의 여러 홀(1322)을 통해 EBCR 디바이스내로 흐르도록 한다. 상기 캐리어 헤드는 개구부(1310) 위로 회전될 수 있는 한편, 웨이퍼의 전방면(1314)을 약액(weak solution; 1303)에 완전히 노출시킬 수 있다. 상기 약액은 웨이퍼의 전방면(1314) 상의 구리를 에칭하지 않는다.
도 22b는 보다 짧은 측면에 따른 컨테이너를 보여준다. 도 22b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 전방면(3114)은 컨테이너(1308)를 따라 연장되는 콘택(1317)을 통해 전원의 양 단자에 접속된다. 이 스테이지에서, EBCR 디바이스(1302)는 EBCR 디바이스와 전원의 음 단자 사이에 접속부를 만듦으로써 스위치 온된다. 상기 EBCR 디바이스를 충진하는 용액(1303)은, 전원의 음 단자에 접속되는 EBCR 디바이스의 전극(1318)을, 웨이퍼(1312)의 에지 영역(1311) 및 전방면(1314)에서 구리와 접촉하게 한다. 용액이 흐름에 따라, 에지 영역(1311)은 웨이퍼(1312)를 회전시켜 EBCR 디바이스(1302)의 개구부(1224) 위로 이동되어, 에지 영역(1311) 상의 구리는 에지 영역이 개구부(1320) 위로 지남에 따라 제거된다.
앞선 경우에서와 같이, 에지 영역(1311)으로부터의 구리 제거 양은 EBCR 디바이스(1302)의 개구부(1320) 및 에지 영역 사이의 거리에 좌우된다. 웨이퍼의 에지 영역(1311)와 개구부 사이의 수직 거리가 늘어남에 따라, 구리 제거 양도 증가한다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이, 처리액의 저항성에 의해서도 제한된다.
도 23a 내지 도 23b는 전극(1401)을 구비한 에지 베벨 제거 디바이스(1402)(이하, EBCR 디바이스)를 포함하는 ECD(전기화학적 증착 시스템)(1400)를 예시한다. 상기 시스템(1400)은 증착을 위한 시스템에 사용된 동일한 전해질 용액과 연계되는 EBCR 디바이스를 이용하여 인-시튜 에지 베벨 제거 공정을 수행할 수 있다.
상기 시스템(1400)은 처리액 컨테이너(1412)에 포함된 처리액(1410)내에 침지된 전극(1408), 캐리어 헤드(1404)와 같은 여러 시스템 구성요소들을 포함한다. 상기 컨테이너(1412)는 상부 개구부(1413)를 구비한 직사각형 엔클로저일 수 있다. 벽(1414)은 컨테이너의 제1섹션(1415a)을 제2섹션(1415b)으로부터 분리시킨다. 상기 실시예에서, 제1섹션(1415a)은 EBCR 디바이스(1402)가 유지되고 상기 EBCR 공정이 수행되는 EBCR 섹션이다. 제2섹션(1415b)은 ECD 섹션이다. 상기 EBCR 및 ECD 섹션(1415a, 1415b)은 벽(1414)내의 개구부(1416)를 통해 접속될 수 있다. 이것은 상부에서의 유동(fluid communication)에 덧붙여 섹션(1415a, 1415b) 사이의 또 다른 유동 개구부를 더한다. 상기 컨테이너(1412)는 상부 개구부(1413)의 레벨까지 전해액으로 가득차고, 상기 전해액은 상기 개구부(1413)로부터 계속해서 흘러 나간다. 만일 웨이퍼(1417)가 ECD 섹션(1415b)에서 상부 개구부(1413)에 근접하게 된다면, 밖으로 흐르는 전해액은 캐리어 헤드(1404)에 의해 유지되는 웨이퍼(1417)의 전방면(1418)을 적시게 된다. 상기 캐리어 헤드는 상기 개구부(1413) 위로 횡방향 및 수직방향으로 웨이퍼를 회전 및 이동시킬 수 있는 한편, 상기 웨이퍼의 전방면(1418)을 전해액에 완전히 노출시킬 수 있다. 상기 ECD 섹션(1415b)에서는, EBCR 공정에 앞서, 웨이퍼와 전극 사이에 전위가 인가되면, 웨이퍼(1416)의 전방면(1418)이 도전체층, 바람직하게는 구리층으로 도금된다. 전극(애노드)은 전원(도시안됨)의 양 단자에 접속된다. 상기 웨이퍼의 전방면(1418)은 컨테이너(1412)를 따라 연장되는 콘택(도시안됨)을 통해 전원(1419)의 음 단자에 접속된다.
도 23a 내지 도 23b에 도시된 바와 같이, 에지 영역(1422) 상에 도금된 구리는, 웨이퍼(1416)를 EBCR 섹션(1415a) 위로 횡방향으로 이동시키고 상기 에지 영역(1422)을 상기 EBCR 디바이스(1402) 위로 또는 그것에 근접하여 위치시킴으로써 상기 시스템(1400)의 EBCR 섹션(1415a)에서 제거된다. 일단 전극(1401)이전원(1419)의 음 단자에 접속되면, 전류 흐름은 우선적으로 홀(1416)을 통하여 '경로 B' 보다는 '경로 A'를 따르는데, 그 이유는 '경로 B'를 통한 전류 흐름에 대한 저항이 보다 크기 때문이다. 상기 실시예에서, EBCR 공정은 앞선 실시예들과 같이 수행된다. 이러한 디자인은 또한 EBCR 전해액을 이용하여 별도의 EBCR 시스템에 사용될 수도 있다.
도 24는 ECMPR, ECD, ECMD와 같은 소정의 도금 또는 전기에칭 공정 및 EBCR 공정 양자 모두에 사용되는 파워 스위칭 시스템(1500)의 가능한 개략도를 예시하고 있다. 상기 파워 스위칭 시스템(1500)은 전원(1502)을 포함할 수 있다. 제1스위치(1504) 및 제2스위치(1506)를 통해, ECMPR 또는 ECD 시스템일 수 있는 전기처리 시스템(1600)에 전원(1502)이 접속된다. 명료성을 위하여, 도 24는 상기 시스템의 웨이퍼1(1602), EBCR 전극(1604) 및 전극(1606)을 간략하게 보여준다. 아래의 표는 노드 A의 극성 뿐만 아니라 시스템(1500)내의 스위치(1504, 1506)의 위치가 변함에 따라 상기 시스템(1600)에서 수행될 수 있는 공정들의 타입들을 보여준다.
A 제1스위치(1504)의 위치 제2스위치(1506)의 위치 공정
(-) FC GE 웨이퍼 상의 전기도금
(+) FC GE 웨이퍼로부터의 전기에칭
(+) FC GD 웨이퍼로부터의 EBCR
(+) FD GE EBCR 전극 세정
상술된 일부 예시들은 도전체 증착 직후에 인-시튜 에지 도전체 제거를 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법들의 능력을 설명하고자 처리액으로서 도금액을 사용하였지만, 상술된 시스템들은 전기에칭 시스템일 수도 있으며, 상기 처리액은 구리 제거의 경우 인산 용액과 같은 전기에칭 용액일 수도 있음을 유의해야 한다. 이러한 경우, 전기에칭 공정이 작업물의 표면으로부터 구리를 제거하도록 수행된 후, 에지 구리의 인-시튜 제거가 본 발명의 EBCR 디바이스를 이용하여 수행된다. 대안적으로, EBCR 디바이스를 구비한 상술된 시스템들은 여타의 모듈에서 미리 처리된 작업물의 에지 구리막을 제거하는데 사용될 수도 있다. 예컨대, 상기 시스템들은 에지를 제외한 전체 표면으로부터 과잉 도전체를 제거하기 위한 CMP, 에칭 또는 전기에칭 기술에 의해 폴리싱된 웨이퍼로부터 에지 구리를 제거하는데 사용될 수도 있다.
지금까지 여러 바람직한 실시예들을 상세히 설명하였지만, 당업계의 당업자라면 본 발명의 신규성 및 장점들로부터 벗어나지 않고도, 예시적인 실시예의 많은 수정예들이 용이하다는 것은 자명하다.

Claims (59)

  1. 에칭액 및 상기 에칭액과 접촉하는 에칭 전극을 사용하여, 도전층의 전방 에지면을 포함하는 작업물의 상기 도전층의 베벨 에지로부터 도전성 재료를 제거하는 방법에 있어서,
    상기 작업물을 회전시키는 단계;
    상기 작업물을 회전시키는 동안, 상기 도전층의 전방 에지를 포함하는 상기 작업물의 베벨 에지에 상기 에칭액의 연속적인 스트림을 지향시키는 단계; 및
    상기 지향시키는 단계가 수행되는 동안 상기 작업물의 상기 도전층과 상기 전극 사이에 전위차를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지향시키는 단계는 상기 베벨 에지에 순한 에칭액을 지향시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 순한 에칭액은, 상기 전위차를 인가시키지 않은 경우에 생겨나는 것보다도 상기 전위차를 인가시키는 것의 결과로서 더욱 많이 상기 베벨 에지를 에칭하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 순한 에칭액은 도금액인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지향시키는 단계 이전에 상기 도금액을 사용하여 상기 작업물의 상기 도전층의 최상면상에 도전체를 증착시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 상기 작업물이 수직 챔버 조립체의 하부 챔버내에 배치된 상태에서 수행되며, 상기 지향시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 상기 작업물이 상기 수직 챔버 조립체의 상부 챔버내에 배치된 상태에서 수행되며, 상기 증착시키는 단계 후에 그리고 상기 지향시키는 단계 전에 상기 작업물을 상기 하부챔버로부터 상기 상부 챔버로 이동시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 전기화학적 기계적 증착 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계 및 상기 지향시키는 단계 둘 모두는 상기 작업물이 단일 챔버내에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계 및 상기 지향시키는 단계 둘 모두는 상기 작업물이 상이한 각자의 챔버내에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 지향시키는 단계 이전에 도금액을 사용하여 상기 작업물의 상기 도전층의 최상면상에 도전체를 증착시키는 단계를 둘 모두는 상기 작업물이 상이한 각자의 챔버내에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 전기화학적 기계적 증착 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 상기 작업물이 수직 챔버 조립체의 하부 챔버내에 배치된 상태에서 수행되며, 상기 지향시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 상기작업물이 상기 수직 챔버 조립체의 상부 챔버내에 배치된 상태에서 수행되며, 상기 증착시키는 단계 후에 그리고 상기 지향시키는 단계 전에 상기 작업물을 상기 하부챔버로부터 상기 상부 챔버로 이동시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 전기화학적 기계적 증착 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 지향시키는 단계 이전에 상기 작업물의 상기 도전층의 최상면에 대하여 전기화학적 기계적 처리를 수행하는 단계는 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기화학적 기계적 처리를 수행하는 단계는 상기 작업물이 수직 챔버 조립체의 하부 챔버내에 배치된 상태에서 수행되며, 상기 지향시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 상기 작업물이 상기 수직 챔버 조립체의 상부 챔버내에 배치된 상태에서 수행되며, 상기 전기화학적 기계적 처리를 수행하는 단계 후에 그리고 상기 지향시키는 단계 전에 상기 작업물을 상기 하부챔버로부터 상기 상부 챔버로 이동시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기화학적 기계적 처리를 수행하는 단계 및 상기 지향시키는 단계 둘 모두는 상기 작업물이 단일 챔버내에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기화학적 기계적 처리를 수행하는 단계 및 상기 지향시키는 단계 둘 모두는 상기 작업물이 상이한 각자의 챔버내에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전층의 최상면상에 상기 순한 에칭액의 분무(mist)를 스프레잉하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스프레잉하는 단계 및 상기 지향시키는 단계 둘 모두는 상기 작업물이 단일 챔버내에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 스프레잉하는 단계 및 상기 지향시키는 단계 둘 모두는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 스프레잉하는 단계 및 상기 지향시키는 단계는 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 작업물의 전방 도전성 표면 에지에 대하여 에지 베벨 제거 공정을 수행하는 장치에 있어서,
    챔버;
    상기 작업물을 유지시키고 회전시키는 이동가능하고 회전가능한 작업물 홀더; 및
    에지 베벨 제거 시스템을 포함하고,
    상기 에지 베벨 제거 시스템은,
    적어도 상기 작업물의 상기 전방 도전성 표면 에지상으로 에칭액의 연속적인 스트림을 공급하는 하나 이상의 에지 도전성 재료 제거 디바이스; 및
    상기 연속적인 스트림과 물리적으로 접촉하는데 적합하고, 상기 작업물의 상기 전방 도전성 표면 및 상기 연속적인 스트림 사이에 전위차를 인가시키는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 에지 구리 제거 디바이스는, 상기 에칭액의 연속적인 스트림이 상기 작업물의 상기 전방 도전성 표면 에지를 향하여 바깥쪽으로 지향되도록 하는, 상기 작업물에 대하여 소정의 위치내에 배치된 하나 이상의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 작업물의 전방면상으로 순한 에칭액을 지향시키기 위한, 챔버 내에 배치된 하나 이상의 세정 노즐을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 순한 에칭액 및 상기 에칭액을 동일한 용액인 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 챔버 아래에 배치된 또다른 챔버;
    상기 작업물이 상기 챔버 내에 배치되고 상기 하나 이상의 에지 구리 제거 디바이스가 사용되는 경우 상기 챔버로부터 상기 또다른 챔버를 분리시키기에 적합한 이동가능한 가드; 및
    상기 또다른 챔버 내에 배치된 상기 작업물의 전방면을 처리하는 시스템을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 시스템은 전기화학적 기계적 처리 시스템인 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 전기화학적 기게적 처리 시스템은 전기화학적 기계적 증착 시스템인 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 작업물의 전방면에 전기화학적 기게적 처리를 제공하기 위하여 상기 챔버 내에 배치된 전기화학적 기계적 처리 시스템을 더욱 포함하는 특징으로 하는 장치.
  30. 제 22 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 도전성 재료 제거 디바이스에 의하여 사용된 상기 에칭액은 상기 전기화학적 기계적 처리 시스템에 의해서도 역시 사용되며,
    상기 전기화학적 기계적 처리 시스템은 공동 및 상기 공동내에 배치된 전극을 포함하여, 상기 에칭액은 상기 전극으로부터 상기 작업물의 상기 전방면까지의전기 경로를 제공하도록 상기 공동내에 배치되며, 작업물 표면 영향 디바이스는 상기 작업물 가까이에 배치되고 이를 통해 상기 에칭액이 흐르는 작업물 표면 영향 디바이스, 및 상기 공동내에 배치된 상기 에칭액 및 상기 작업물사이에 전위차가 유지될 수 있도록 전기화학적 기계적 처리동안 상기 작업물에 전기적 접촉을 제공하기 위한 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 공동으로부터 상기 하나 이상의 에지 도전성 재료 제거 디바이스까지 상기 에칭액의 상기 연속적인 스트림을 제공하기 위한 도관을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    에지 도전성 재료 제거시 상기 작업물에 전기적 접촉을 제공하는 또다른 단자를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 또다른 단자는 상기 단자와 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 또다른 단자는 상기 단자와 상이한 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 에지 구리 제거 디바이스는, 상기 에칭액의 연속적인 스트림이 상기 작업물의 상기 전방 도전성 표면 에지쪽으로 바깥쪽으로 지향되도록 하는, 상기 작업물에 대한 소정의 위치에 배치된 하나이 이상의 노즐을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 전기화학적 기계적 처리 시스템은 전기화학적 기계적 증착 시스템인 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 30 항에 있어서,
    상기 공동 내의 상기 에칭액의 레벨을 제어하여 상기 에칭액이 전기화학적 기계적 처리가 수행되는 경우 제 1 레벨을 갖고 에지 베벨 제거가 수행되는 경우 상기 공동 내에서 또다른 레벨을 가지도록 하는 유체 제어기를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 작업물상의 에지 베벨 제거를 수행하고 용액을 사용하여 작업물상의 전방면을 세정하는 방법에 있어서,
    상기 작업물을 회전시키는 단계;
    제 1 속도로 베벨 에지로부터 도전성 재료를 제거하기 위하여 상기 작업물을 회전시키는 동안, 소스로부터 얻어진 용액의 연속적인 스트림을 상기 작업물의 도전층의 상기 베벨 에지로 지향시키는 단계; 및
    상기 작업물의 전방면을 세정하기 위하여 상기 작업물을 회전시키는 동안, 상기 소스로부터 얻어진 상기 용액의 스프레이를 상기 작업물의 상기 도전층의 상기 전방면으로 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 스트림을 지향시키는 단계 및 상기 스프레이를 지향시키는 단계는 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 스트림을 지향시키는 단계 및 상기 스프레이를 지향시키는 단계는 동시에수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 연속적인 스트림을 지향시키는 단계가 수행되는 동안, 상기 용액의 상기 연속적인 스트림 및 상기 작업물의 상기 도전층 사이에 전위차가 인가되고, 상기 스프레이는 상기 도전층에 전기적 접촉을 제공할 수 없으며, 이에 의하여 상기 작업물의 상기 전방면으로부터의 상기 도전성 재료의 어떠한 제거라도 확실히 제 1속도보다 낮은 제 2 속도로 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 용액은 순한 에칭액인 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 스트림을 지향시키는 단계 및 상기 스프레이를 지향시키는 단계는 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 41 항에 있어서,
    상기 스트림을 지향시키는 단계 및 상기 스프레이를 지향시키는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 처리액 및 상기 처리액과 접촉하는 전극을 사용하여 작업물의 도전성 표면의 에지 영역으로부터 도전성 재료를 제거하는 방법에 있어서,
    상기 작업물을 회전시키는 단계;
    상지 처리액과 상기 작업물의 상기 도전성 표면을 접촉시키는 단계;
    상기 작업물의 상기 에지 영역을 상기 전극에 인접하게 위치시키는 단계; 및
    상기 작업물을 회전시키는 단계 동안 상기 전극 및 작업물의 상기 도전층 사이에 전위차를 인가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 처리액은 도금액인 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 도금액은 상기 전위차의 인가의 결과로서 상기 에지 영역을 에칭하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 위치시키는 단계 이전에, 상기 도금액을 사용하여 상기 도전성 표면상에 도전체를 증착시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계, 상기 위치시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 모두 상기 작업물이 단일 챔버 내에 배치된 상태에서 수행되는 경을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 전기화학적 기계적 증착 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 상기 작업물이 작업물 표면 영향 디바이스상에 배치된 상태에서 수행되고, 상기 위치시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 상기 작업물의 상기 에지가, 상기 작업물 표면 영향 디바이스내에서, 상기 전극을 보유하는 개구부 위에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 50 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 상기 작업물이 작업물 표면 영향 디바이스상에 배치된 상태에서 수행되고, 상기 위치시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 상기 작업물의 상기 에지가, 상기 작업물 표면 영향 디바이스내에서, 상기 전극을 보유하는 개구부에 인접하게 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 49 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 전기화학적 증착 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 증착시키는 단계는 상기 작업물의 상기 도전층이 상기 도금액에 침지된 상태에서 수행되고, 상기 위치시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 상기 작업물의 상기 에지가 상기 전극에 인접하게 위치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제 45 항에 있어서,
    상기 처리액은 에칭액인 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 45 항에 있어서,
    상기 도전성 표면을 에칭액에 침지시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 55 항에 있어서,
    상기 위치시키는 단계 및 상기 인가시키는 단계는 상기 작업물의 상기 에지가 상기 전극에 인접하게 위치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 작업물의 전방 도전성 표면 에지에 대하여 에지 베벨 제거 공정을 수행하기 위한 장치에 있어서,
    처리액을 담고 있는 챔버;
    상기 처리액내에서 상기 작업물을 유지시키고 회전시키는 이동가능하고 회전가능한 작업물 홀더; 및
    상기 처리액에 물리적으로 접촉하고 상기 작업물의 상기 전방 도전성 표면에대해 전위차를 공급하는데 적합한 전극을 포함하는 에지 베벨 제거 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  59. 제 58 항에 있어서,
    에지 도전성 재료 제거시 상기 작업물의 상기 도전성 표면에 전기 접촉을 제공하는 전기 콘택을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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