KR20050100405A - 패터닝된 기판의 메가소닉 세정을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 기판을 세정하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 반도체 기판의 표면에 실질적으로 수직한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 것으로 시작한다. 그 다음, 반도체 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지가 발생된다. 음향 에너지의 각 배향은 동시에 발생되거나 또는 교대로 발생될 수도 있다. 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템 및 장치가 또한 제공된다.

Description

패터닝된 기판의 메가소닉 세정을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEGASONIC CLEANING OF PATTERNED SUBSTRATES}

발명의 배경

1. 발명의 분야

본 발명은 일반적으로 표면 세정에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제조 공정 후의 반도체 기판의 메가소닉 세정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

2.관련 기술의 설명

메가소닉 세정은 반도체 제조 작업에서 널리 사용되며 일괄처리형 세정 공정 또는 단일 웨이퍼 세정 공정에 사용될 수 있다. 일괄처리형 세정 공정에서는, 메가소닉 변환기의 진동이 반도체 기판의 한 묶음을 담고 있는 세정 탱크의 액체 내에 음향 압력파를 발생시킨다. 단일 웨이퍼 메가소닉 세정공정은 회전하는 웨이퍼 위에서 비교적 작은 변환기를 사용하며, 변환기는 웨이퍼를 가로질러 스캐닝되거나, 웨이퍼가 완전히 담겨지는 경우에는 단일 웨이퍼 탱크 시스템이 사용된다. 각각의 경우에 메가소닉 세정에 의한 주요 파티클제거 메커니즘은 공동화 (cavitation) 와 음향 흐름 (acoustic streaming) 에 기인한다. 공동화는 음향 에너지가 액체 매질에 가해질 때 용해된 가스로부터 형성되는 미세 기포의 빠른 형성과 붕괴이다. 붕괴시 기포는 반도체 기판에 파티클을 접착시키는 다양한 접착력을 없애서 파티클제거를 돕는 에너지를 방출한다. 음향 흐름은 RF 전력이 압전 변환기에 인가될 때 유체를 통한 음파에 의해 유도된 유체 운동이다.

도 1a는 일괄처리형 메가소닉 세정시스템의 개략도이다. 탱크 (100) 는 세정용액으로 채워져 있다. 웨이퍼 홀더 (102) 는 세정될 웨이퍼의 한 묶음을 구비한다. 변환기 (104) 는 1㎒에 가까운 주파수를 갖는 음파에너지를 통해서 압력파를 발생시킨다. 파티클의 재접착을 제어하기 위해서, 적절한 화학물질과 함께 사용되는 이러한 압력파는 세정작용을 제공한다. 화학물질의 사용뿐만 아니라 일괄처리형 세정시스템에서 필요한 긴 세정시간 때문에, 화학물질의 사용을 감소시키고 웨이퍼 간의 제어를 증가시키며 반도체의 국제기술 로드맵 (International Technology Roadmap for Semiconductors) 요구에 따른 결점을 감소시키기 위한 노력이 단일 웨이퍼 세정시스템에 집중되었다. 일괄처리형 시스템은 탱크 내에서 다수의 웨이퍼로 메가소닉 에너지를 전달하는 것이 비균일하고, 보강 간섭으로 인한 과열점이나 상쇄 간섭으로 인한 과냉점이 발생할 수 있다는 단점을 갖는데, 상기 과열점 또는 과냉점은 다수의 웨이퍼와 메가소닉 탱크 모두로부터의 메가소닉파의 반사로 생기게 된다. 보강 간섭은 웨이퍼 기판상의 민감한 피처(feature) 또는 패턴에 손상을 줄 수 있으며, 따라서 임의의 과열점이 손상 임계값 아래가 되는 것을 보장하기 위해서 평균 에너지가 낮추어져야 한다. 과냉점의 경우, 불충분한 세정이 발생하고 따라서 웨이퍼 홀더 (102) 내의 웨이퍼의 모든 영역에 도달하도록 더 높은 메가소닉 에너지가 가해져야 한다. 양자 모두의 경우, 세정을 가능하게 하기 위한 충분히 높은 평균 에너지를 제공하면서 손상을 최소화하기 위한 절충안이 이루어져야 한다.

도 1b는 단일 웨이퍼 세정용 탱크의 개략도이다. 여기서, 탱크 (106) 는 세정 용액으로 채워져 있다. 캐리어 (108) 에 의해 지지되는 웨이퍼 (110) 는 탱크 (106) 의 세정 용액에 담겨진다. 변환기 (104) 는 웨이퍼 (110) 를 세정하기 위한 에너지를 공급한다. 세정 용액은 통상적으로 파티클 재부착을 방지하기 위해 변환기 (104) 에 의해 공급되는 음향 에너지를 통해 웨이퍼 표면과 웨이퍼의 표면으로부터 제거된 파티클 사이의 제타 포텐셜을 변경하도록 설계된다. 세정 용액 농도는 표면들 사이의 적절한 제타 포텐셜을 유지하기 위해 매우 엄격한 범위 내에서 유지되어야 한다. 그러나, 라인, 컨택트, 스페이스, 비아 등과 같은 기판의 표면상에 규정된 피처들 때문에, 그 피처들에 의해 규정된 영역 내의 파티클-기판 계면에서 특정한 세정 용액 농도를 유지할 수 없음으로 인해, 즉, 세정용액을 다시 채움으로 인해 파티클은 기판의 표면상에 재부착될 수도 있다. 또한, (단일 탱크 메가소닉 시스템에서와 같이) 변환기가 기판 표면에 대해 수직하게 배향되는 경우, 고종횡비 피처로 인해 그 피처의 더 낮은 영역이 메가소닉 에너지 및 공동화로부터 가려지거나 차단될 수도 있다. 웨이퍼 표면에 평행하게 배향된 변환기에 대해, 공동화가 그 피처들 내에서 발생할 수도 있지만, 음향 흐름은 제거된 파티클을 기판에서 멀리 떨어지게 하는 것을 용이하게 하는 가장 바람직한 방향에 있지 않다. 그러나, 이 구성은 각각의 결정 사이에 갭 (114a-c) 을 유발한다. 이 구성의 다른 단점은 압전 결정에 의해 공급된 음향 에너지의 시준된 성질 (collimated nature) 로 인해 갭이 음향에너지의 비교가능한 레벨이 공급되지 않는 영역을 초래한다는 것이다. 따라서, 웨이퍼 (110) 의 특정한 영역은 균일한 음향 에너지를 보이지 않으며, 불균일한 세정을 초래한다.

부가적으로, 특정한 무전해 도금에서, 전기 증착 작업은 통상적으로 기판 상에 막을 증착하기 위해 사용된다. 예를 들어, 구리막은 무전해 도금을 통해 기판상에 증착될 수도 있다. 무전해 도금의 단점 중 하나는 무전해 도금중인 패터닝된 기판의 피처에서 임의의 기포 형성이 존재함으로써 후속 도금 작업에서 공극 (void) 을 유발할 수 있다는 것이다. 고종횡비 피처로의 무전해 도금의 다른 단점은 용액으로부터 피처로의 초기반응물의 대량 이동 및 동일한 피처로부터의 부산물의 대량 이동이다.

상술한 내용의 견지에서, 음향 에너지에 의해 제거된 파티클이 웨이퍼 상에 재증착하는 것을 방지하기 위해 세정 화학용액을 피처에 의해 규정된 영역으로 다시 채울 수 있는, 단일 웨이퍼 메가소닉 세정 구성을 위한 방법 및 장치가 필요하다. 또한, 무전해 도금 작업중인 피처의 인접부에서 기포 형성을 제거하는 것 및 고종횡비 피처로의 반응물의 대량 이동과 고종횡비 피처로부터의 부산물의 대량 이동을 개선하는 것이 필요하다.

발명의 요약

일반적으로, 본 발명은 파티클의 제거를 위해 음향 에너지를 피처로 공급하고, 분리된 파티클의 제거를 돕기 위해 세정 화학용액을 피처 영역으로 다시 채우기 위한 방법 및 장치를 제공함으로써, 이러한 필요를 충족시킨다. 또한, 본 발명은 무전해 도금 작업 동안 기포 형성을 제어하고 대량 이동을 개선하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 방법, 시스템 또는 장치를 포함하여 많은 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명의 몇몇 창조적인 실시형태를 아래에 설명한다.

일 실시형태에서, 반도체 기판을 세정하기 위한 방법이 제공된다. 그 방법은 반도체 기판의 표면에 실질적으로 수직한 방향으로 배향되는 음향 에너지를 발생시킴으로써 시작한다. 그 다음, 반도체 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지가 발생된다. 음향 에너지의 각 배향은 (동위상으로) 동시에 발생되거나 (다른 위상으로) 교대로 발생될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치가 제공된다. 그 장치는 하나의 베이스와 그 베이스로부터 연장된 적어도 하나의 측벽을 포함한다. 측벽은 실질적으로 베이스에 수직하다. 베이스에 구비된 제 1 메가소닉 변환기가 포함된다. 측벽에 구비된 제 2 메가소닉 변환기도 또한 포함된다. 제 1 메가소닉 변환기는 제 2 메가소닉 변환기에 실질적으로 직교의 방법으로 배향된다.

또 다른 실시형태에서, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템이 제공된다. 그 시스템은 하나의 베이스와 베이스로부터 연장된 적어도 하나의 측벽에 의해 규정되는 내부 공동 (cavity) 을 갖는 탱크를 포함한다. 그 탱크는 내부 공동 내의 액체의 부피를 유지하도록 구성된다. 반도체 기판의 일 축 주위의 반도체 기판을 지지하고 회전시키도록 구성되는 기판 지지부가 포함된다. 기판 지지부는 탱크의 내부 공동에서 반도체 기판을 지지하고 회전시키도록 더 구성된다. 베이스에 결합된 제 1 메가소닉 변환기가 포함된다. 메가소닉 변환기의 최상위 표면은 실질적으로 반도체 기판의 바닥 표면에 평행하다. 제 2 메가소닉 변환기는 적어도 하나의 측벽에 결합된다. 제 1 메가소닉 변환기는 반도체 기판의 바닥 표면에 실질적으로 수직한 방향과 관련된 음향 에너지를 발생시키도록 구성된다. 제 2 메가소닉 변환기는 반도체 기판의 바닥 표면에 실질적으로 평행한 방향과 관련된 음향 에너지를 발생시키도록 구성된다.

또 다른 실시형태에서, 기판의 무전해 도금을 위한 방법이 제공된다. 그 방법은 기판을 도금 용액에 담금으로써 시작한다. 그 다음, 막이 기판의 표면 상에 증착된다. 또한, 음향 에너지가 도금 용액으로 전달된다. 일 실시형태에서, 음향 에너지는 웨이퍼 표면에 실질적으로 평행하게 배향된 변환기를 사용하여 기판의 표면에서의 기포 형성을 제어하도록 기판의 표면에 배향된다. 또 다른 실시형태에서, 음향 에너지는 웨이퍼 표면에 실질적으로 수직하게 배향된 변환기를 사용하여 기판의 표면에서의 반응물과 부산물의 대량이동을 개선하도록 기판의 표면에 배향된다.

또 다른 실시형태에서, 기판의 무전해 도금을 위한 장치가 제공된다. 그 장치는 도금 용액을 유지하도록 구성된 탱크 및 음향 에너지를 도금 용액으로 전달하도록 구성된 변환기를 포함한다.

본 발명의 다른 양태 및 이점은 첨부한 도면과 함께 본 발명의 원리를 예로서 설명하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도면의 간단한 설명

본 발명은 첨부한 도면과 함께 다음의 상세한 설명에 의해 쉽게 이해될 것이며, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지정한다.

도 1a는 일괄처리형 메가소닉 세정 시스템의 개략도이다.

도 1b는 단일 웨이퍼 세정 탱크의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 단순화된 메가소닉 세정 장치이다.

도 3은 도 2에 도시된 메가소닉 세정 장치에 대한 또 다른 실시형태이다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 메가소닉 세정 장치의 확대된 단면도이다.

도 5는 도 4의 메가소닉 세정 탱크의 또 다른 실시형태이다.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 메가소닉 세정을 통한 반도체 기판의 세정을 위한 방법 동작을 도시한 흐름도이다.

도 7a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 무전해 도금 작업에 사용되는 메가소닉 변환기의 단순화된 개략도이다.

도 7b는 도 7a의 무전해 도금 용기 (vessel) 의 또 다른 실시형태이다.

도 8a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 음향 에너지가 기판을 세정하는데 사용되는 세정 장치의 단순화된 개략도이다.

도 8b는 도 8a의 세정 장치의 또 다른 실시형태이다.

도 8c는 도 8a의 세정 장치의 또 다른 실시형태이다.

도 8d는 도 8a의 세정 장치의 또 다른 실시형태이다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2개의 음향 에너지 발생기를 갖는 세정장치의 단순화된 개략도이다.

도 10a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판의 반대측을 세정하도록 구성된 세정 장치의 단순화된 개략도이다.

도 10b는 도 10a의 세정 장치의 또 다른 실시형태의 단순화된 개략도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따라 기판의 표면을 세정하기 위해 음향 에너지를 적용하기 위한 방법 동작을 도시한 흐름도이다.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

본 발명은 음향 에너지를 패터닝된 기판의 규정된 피처로 직접 제공하며 그 피처에 의해 규정된 영역에 세정 화학용액을 다시 채우기 위해 최적화된 메가소닉 세정 스킴을 제공하는 시스템, 장치 및 방법을 개시한다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정한 상세한 설명의 일부 또는 전부가 없이 실행될 수도 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 널리 공지된 프로세스 작업은 상세하게 설명하지 않았다. 도 1a 및 도 1b는 "발명의 배경" 부분에 설명하였다.

본 발명의 실시형태들은 패터닝된 기판의 메가소닉 세정의 세정 효율을 최적화하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기판과 웨이퍼는 상호교환가능하다. 하나의 변환기는 세정되는 기판의 표면에 실질적으로 평행하고, 나머지 변환기는 세정되는 기판의 표면에 실질적으로 수직한, 직교하도록 배향된 2개의 메가소닉 변환기를 공급함으로써, 공동화 효과와 음향 흐름 효과 양자 모두가 최적화된다. 즉, 기판의 표면에 실질적으로 평행한 메가소닉 변환기는 음향 에너지를 패터닝된 기판의 피처로 직접 공급할 수 있다. 그 피처로 직접적으로 공급되는 음향 에너지는 공동화를 유도하여 피처 내의 임의의 파티클을 제거한다. 한편, 세정되는 기판의 표면에 대하여 실질적으로 수직한 방법으로 배향되는 메가소닉 변환기는 웨이퍼 표면에 평행한 음향 흐름을 제공할 수 있다. 음향 흐름은 그 피처 주위의 영역 및 그 피처 내에 소용돌이 (eddy) 또는 교류 (turbulence) 를 유도한다. 따라서, 그 피처로의 화학적 이동 및 그 피처로부터의 화학적 이동은 강화되어 그 피처 내의 화학적 세정을 가능케 한다.

부가적으로, 본 명세서에 설명된 실시형태들은 메가소닉 에너지의 인가를 통해 무전해 도금 작업의 증착 품질을 개선시키기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 메가소닉 에너지의 인가는 도금 프로세스 동안에 형성된 기포의 붕괴를 돕는 공동화를 유도한다. 붕괴 전에 기포가 성장하는 크기는 인가된 메가소닉 에너지의 주파수에 의존한다. 따라서, 도금 작업 중인 표면에서 기포의 형성은 도금 작업과 함께 메가소닉 에너지의 인가를 통해 제어될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 단순화된 메가소닉 세정 장치이다. 메가소닉 세정 장치 (110) 는 양자 모두 베이스 (120) 로부터 연장된 측벽 (118 및 122) 을 갖는 탱크를 구비한다. 탱크는 세정 용액 (112) 을 포함한다. 세정 용액 (112) 은 메가소닉 세정에 사용되는 임의의 적절한 세정 용액일 수도 있으며, 기판 (116) 의 표면 상의 파티클의 재증착을 방지할 뿐만 아니라 파티클을 제거하는 것을 용이하게 하는 특성을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 세정 용액과 세정 화학용액은 상호교환가능하다. 알 수 있는 바와 같이, 기판 (116) 은 세정 용액 (112) 에 담겨지고 캐리어 (114) 에 의해 지지된다. 메가소닉 세정 탱크의 세정 용액 (112) 내에 기판 (116) 을 지지하기 위한 임의의 적절한 수단이 여기에 사용될 수도 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 메가소닉 세정 탱크는 메가소닉 변환기 (124 및 126) 에 결합된다. 메가소닉 변환기 (126) 는 기판 (116) 의 바닥 표면 (117) 에 수직하게 배향된다. 따라서, 변환기 (126) 는 아래에 나타내는 바와 같이 바닥 표면 (117) 에 평행한 음향 흐름을 제공한다. 메가소닉 변환기 (124) 는 기판 (116) 의 바닥 표면 (117) 에 평행하게 배향된다. 따라서, 변환기 (124) 는 피처들, 즉, 비아, 홀, 트렌치 등에 액세스하여 그 피처들 내부에 공동화를 유도할 수 있는 음향 에너지를 제공한다. 즉, 웨이퍼 표면 방향에 관련하여 수평 또는 수직인 변환기는 음향 흐름 및 대량 이동 보조 파티클 제거 및 화학적 유체 교환을 웨이퍼 표면 및 공동에 제공하여, 기판표면에 결합된 파티클을 이동시키고 제거한다.

도 3은 도 2에 도시된 메가소닉 세정 장치에 대한 또 다른 실시형태이다. 여기서, 기판 (116) 은 도 2 의 수평 위치가 아닌 수직 위치로 배향된다. 기판 (116) 이 임의의 적절한 지지 수단, 예를 들어, 기판 캐리어, 롤러 등에 의해 지지될 수도 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 기판 (116) 은 메가소닉 세정 탱크의 베이스 (120) 와 측벽 (118 및 122) 에 의해 규정된 공동 안에 담긴 세정 용액 (112) 내에 담겨진다. 메가소닉 세정 탱크의 형상은 하나의 변환기는 기판의 표면에 실질적으로 수직한 방향으로 음향 에너지를 제공하고 나머지 변환기는 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 음향 에너지를 제공하는 방식으로 변환기들로부터 음향 에너지의 전달을 제공하는 임의의 적절한 형상일 수도 있다. 일 실시형태에서, 음향에너지의 수직한 방향은 법선의 약 5°사이, 즉 90 ± 5°이며, 법선은 기판의 표면에 대한 것이다. 또 다른 실시형태에서, 음향 에너지의 평행한 방향은 평행선의 5°사이, 즉 0 ± 5°이며, 평행한 방향은 기판의 표면 또는 기판의 표면에 평행한 면에 평행한 것이다. 따라서, 베이스의 형상은 직사각형, 정사각형, 또는 심지어 원형일 수도 있으며, 베이스 메가소닉 변환기에 의해 전달된 음향 에너지에 대해 음향 에너지를 직각 방향으로 전달하는 메가소닉 변환기의 위치를 고려하여 측벽이 구성된다. 세정 용액 (112) 은 듀퐁 일렉트로닉 테크놀로지스, EKC 테크놀로지, Inc., 또는 ASHLAND 코포레이션 사로부터 입수가능한 세정 용액과 같은 임의의 상업적으로 입수가능한 세정 용액일 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 메가소닉 세정 장치의 확대된 단면도이다. 여기서, 기판 (116) 의 패터닝된 표면 (117) 이 더욱 상세하게 나타나며, 즉, 패터닝된 표면의 피처들이 도시된다. 기판 (116) 은 메가소닉 세정 탱크의 측벽 (118), 측벽 (122) 및 베이스 (120) 사이에 규정된 공동 내에 담겨진 세정 용액 (112) 내에 담겨진다. 기판 (116) 이 적절한 기판 지지부를 통해 그 축 주위에서 회전될 수도 있다. 메가소닉 변환기 (124 및 126) 는 각각 변환기 소자 (124a 및 126a) 및 각각 공진기 소자 (124b 및 126b) 를 포함한다. 메가소닉 변환기 (124 및 126) 는 상업적으로 이용가능한 임의의 적절한 메가소닉 변환기일 수도 있다. 메가소닉 변환기는 통상적으로 500 ㎑ 내지 5 ㎒의 주파수 범위의 에너지를 발생시킨다. 메가소닉 변환기를 위해 선택된 특정한 재료들이 발생되는 주파수 범위를 결정할 것이라는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 적절한 재료는 압전 재료 및 압전 세라믹 재료, 예를 들어, 석영 및 사파이어를 포함한다.

메가소닉 변환기 (126) 에 대한 메가소닉 변환기 (124) 의 배향은 패터닝된 기판 (116) 의 개선된 세정을 위한 최적 에너지 및 대량 이동의 이익을 고려한다. 메가소닉 변환기 (124) 는 기판 (116) 의 표면 (117) 의 피처에 접근가능한 음향 에너지를 제공한다. 여기서, 음향 에너지는 표면 (117) 의 피처의 내부 표면에 부착된 파티클 (132) 을 제거하기 위해 공동화를 유도할 것이다. 파티클 (132) 이 내부 표면에 재부착되는 것을 방지하기 위해서, 메가소닉 변환기 (126) 는 화살표 (130) 로 도시된 음향 흐름을 야기하는 음향 에너지를 제공한다. 음향 흐름은 음향 에너지의 영향을 받을 때 유체 내의 속도 구배에 의해 유도되는 유체 운동이다. 음향 흐름은 주파수와 전달된 강도의 함수이며, 그 자체의 힘이 제 1의 파티클 제거제인, 세정 용액의 강한 국소적 흐름을 제공한다. 화살표 (130) 로 도시된 음향 흐름에 의해 야기된 흐름은 표면 (117) 상에 규정된 피처 내부에 소용돌이 (134) 를 야기한다. 소용돌이 (134) 는 또한 교류로도 칭하며, 새로운 세정 용액이 표면 (117) 상에 규정된 피처로 유입되도록 하여, 피처의 내부로의 대량 이동 및 피처로부터의 대량 이동을 개선시키고, 메가소닉 변환기 (124) 로부터 피처로 전달된 음향 에너지에 의해서 야기된 공동화를 통해 피처로부터 분리된 임의의 제거된 파티클들을 제거한다.

도 4의 화살표 (128) 는 메가소닉 변환기 (124) 로부터 바닥 표면 (117) 의 피처 내에 전달된 음향 에너지를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 음향 에너지 (128) 는 파티클 (132) 를 이동시키기 위한 공동화를 유도한다. 교류 또는 소용돌이 (134) 는 피처, 특히 고종횡비 피처의 내부로 및 외부로의 반응물/부산물 이동을 개선하는 것을 돕는다. 그러나, 공동화 및 파티클 제거를 제공하기 위해서 직접 에너지가 피처의 내부로 전달된다. 따라서, 웨이퍼의 표면에 평행한 그리고 수직한 메가소닉 변환기의 방향은 기판의 표면 상에 규정된 피처를 세정하기 위한 직접 에너지 및 그 피처로의 화학적 이동을 위한 직접 에너지 양자 모두를 제공한다.

도 5는 도 4의 메가소닉 세정 탱크의 또 다른 실시형태이다. 여기서, 기판 (116) 은 수평 위치가 아닌 수직 위치로 배향된다. 따라서, 메가소닉 변환기 (126) 는 기판 (116) 의 표면 (117) 상에 규정된 피처로부터 파티클 (132) 를 제거하기 위한 화살표 (128) 로 도시된 직접 에너지를 제공한다. 메가소닉 변환기 (124) 는 파티클 (132) 을 제거하기 위해 소용돌이 (134) 를 야기하고 새로운 세정 용액을 바닥 표면 (117) 의 피처 내에 유입시키는 화살표 (130) 로 도시된 음향 흐름을 제공한다. 세정 용액 (112) 이 단일 웨이퍼 세정 작업을 위해 특별하게 설계되었기 때문에, 세정 용액 (112) 의 반응물/부산물 농도가 변함에 따라, 세정 특성도 마찬가지로 변할 것이다. 즉, 고종횡비 피처, 예를 들어, 기판 (116) 의 표면 (117) 상의 피처 내의 세정 용액 (112) 은 고종횡비 피처의 내부를 세정한다. 세정이 발생함에 따라, 그 피처 내의 세정 용액의 농도가 변화할 수도 있고, 따라서 파티클와 기판 표면 사이의 계면 특성과 제타 포텐셜이 변화한다. 이 변화는 파티클 (132) 이 기판의 표면에 재부착되게 할 수도 있는데, 그 이유는 세정 용액이 파티클 (132) 의 표면과 기판 표면 (117) 사이의 적절한 또는 일정한 제타 포텐셜을 유지하지 않을 수도 있기 때문이다. 따라서, 음향 흐름, 또는 더 정확하게, 음향 흐름에 의해 야기되는 소용돌이 (134) 가 대량 이동을 개선시키고 피처 내에 세정 용액을 다시 채움으로써 이것이 발생하는 것을 방지한다.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 메가소닉 세정을 통해 반도체 기판을 세정하기 위한 방법 동작을 도시한 흐름도이다. 그 방법은 2개의 분리된 변환기에 결합된 세정 용기가 제공되는 작업 (140) 으로 시작한다. 예를 들어, 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명된 세정 용기가 여기에 제공될 수도 있다. 그 다음, 그 방법은 기판이 세정 용기 내에 담긴 세정 용액으로 담겨지는 작업 (142) 로 진행한다. 담겨진 기판은 하나의 메가소닉 변환기가 기판 상의 세정될 표면에 실질적으로 평행하고 두번째 메가소닉 변환기가 세정될 기판의 표면에 실질적으로 수직하도록 배향된다. 다시 말하면, 변환기들은 각각의 변환기로부터 세정 용액으로 전달된 각각의 음향 에너지가 서로 거의 수직하도록, 즉, 서로 대략 직각으로 배향되는 방식으로 배향된다. 상술한 바와 같이, 세정 용액은 단일 웨이퍼 세정을 위해 설계된 상업적으로 이용가능한 세정 용액일 수도 있고, 또한 심지어는 탈 이온화된 물일 수도 있다. 그 다음, 그 방법은 기판이 회전되는 작업 (144) 으로 진행한다. 여기서, 기판은 당업계에 공지된 임의의 적절한 수단을 통해 회전될 수도 있다.

그 다음, 도 6의 방법은 음향 에너지가 기판의 표면에 실질적으로 수직한 방으로 발생되는 작업 (146) 으로 이동한다. 여기서, 음향 에너지는 고종횡비 피처의 세정 동안 파티클 제거를 위한 공동화를 제공하기 위해 고종횡비 피처에 직접적으로 작용한다. 다음으로, 그 방법은 음향 에너지가 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 발생되는 작업 (148) 으로 진행한다. 여기서, 음향 에너지는 고종횡비 피처 내로 및 고종횡비 피처로부터의 반응물/부산물 이동을 개선하는 것을 돕는 소용돌이를 유발한다. 즉, 음향 흐름은 파티클이 세정되는 웨이퍼의 표면상에 재증착되는 것을 방지하기 위해서 화학용액을 다시 채우는 것을 돕는다. 또한, 음향 흐름은 분리된 파티클의 이동을 강화한다. 실질적으로 수직한 방향으로 발생된 음향 에너지와 실질적으로 평행한 방향으로 발생된 음향 에너지가 동시에 인가되거나 교대로 인가되거나 또는 그들의 어떤 조합일 수도 있다. 보다 상세하게는, 변환기는 동시에 또는 교대로 전력이 공급될 수도 있으며, 즉, 위상이 같거나 또는 위상이 다를 수도 있다.

도 7a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 무전해 도금 작업에서 사용되는 메가소닉 변환기의 단순화된 개략도이다. 여기서, 무전해 도금 용기 (150) 는 도금 용액 (152) 을 포함한다. 기판 (154) 은 무전해 도금 용기 (150) 내부에서 지지된다. 일반적으로 공지된 바와 같이, 무전해 도금은 도금 용액 내에 구성요소를 담금으로써 발생한다. 도금 용액은 일반적으로 가용성 금속염과 환원제로 구성된다. 금속염은 산화물이 없는 표면 상에 환원된다. 따라서, 금속막은 표면, 예를 들어, 구리, 니켈 등의 상에 증착될 수도 있다. 그러나, 금속이 증착되는 표면의 상에 또는 근처의 임의의 기포 형성은 증착된 금속막에 공극을 유발할 수도 있다. 따라서, 메가소닉 변환기 (156) 를 무전해 도금 용기 (150) 에 결합함으로써, 메가소닉 변환기 및 기판과 접촉하는 도금 용액 (152) 을 통해 존재할 수도 있는 임의의 기포를 붕괴시키도록 음향 에너지 (160) 가 기판 (154) 의 표면으로 전달될 수 있다. 따라서, 더욱 신뢰성 있고 균일한 막이 기판 (154) 의 표면 (155) 상에 증착될 수도 있다.

도 7b는 도 7a의 무전해 도금 용기의 또 다른 실시형태이다. 여기서, 제 2 메가소닉 변환기는 기판 (154) 에 실질적으로 수직하게 장착된다. 따라서, 변환기 (158) 는 무전해 도금 프로세스 동안 사용되는 음향 흐름이 기판 (154) 의 표면으로부터 임의의 파티클을 제거한다. 즉, 변환기 (158) 로부터의 음향 흐름은 기판 (154) 의 표면에서 반응물과 부산물의 대량 이동을 개선한다. 무전해 도금 용기 (150) 는 도금 용액 (152) 를 재순환 시키거나 다시 채우기 위한 능력을 포함한다. 여기서, 입구 (164) 는 도금 용기 (150) 에 새로운 도금 용액을 제공할 수도 있으며, 반면 출구 (166) 는 배수된 도금 용액의 제거를 위해 사용된다. 도금 용액이 1회 통과 시스템 (once pass system) 의 대안으로서 입구 (164) 와 출구 (166) 를 통해 재순환될 수도 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 일 실시형태에서, 도금 용액 (152) 은 불필요한 부산물의 수거 또는 배출을 위해 넘쳐서 배수된다. 또한, 도금 용기의 형상뿐만 아니라 입구 (164) 와 출구 (166) 의 위치는 각각 무전해 도금 작업을 수행하기 위한 임의의 적절한 위치 또는 형상일 수도 있다.

요약에서, 도 2-7b를 참조하여 상술한 발명은 패터닝된 기판을 위한 세정 효율을 최적화하기 위한 방법 및 시스템을 설명한다. 세정되는 기판의 표면에 대해 하나는 수평 방향으로 나머지는 수직방향으로, 2개의 메가소닉 변환기를 배향함으로써, 공동화 및 메가소닉 에너지와 관련된 음향 흐름 특성이 최적화된다. 수평하게 배향된 메가소닉 변환기, 즉 기판 표면에 실질적으로 평행하게 배향된 변환기는 음향 에너지가 피처 내로 전달되어 공동화를 제공하도록 피처 내로 조준선 (line of sight) 를 갖는다. 공동화는 피처 내에서 임의의 파티클을 분리할 것이다.

수직하게 배향된 메가소닉 변환기, 즉 기판 표면에 실질적으로 수직하게 배향된 변환기는 웨이퍼의 표면에 평행한 음향 흐름을 전달한다. 음향 흐름은 분리된 파티클이 피처 내의 표면에 재부착하지 않는 것을 더 보장하기 위해서, 분리된 파티클을 제거하기 위한 소용돌이나 교류를 야기하고 또한 세정 화학용액을 피처, 예를 들어, 고종횡비 피처 내에 다시 채운다. 본질적으로, 음향 흐름은 피처 내에 세정 화학용액을 다시 채움으로써 피처 내에 화학적 세정을 고려한다. 본 명세서에 설명된 실시형태는 화학 반응을 강화하는 것이 바람직한 애플리케이션에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 레지스트 제거 (resist stripping) 에 관련된 본 명세서에 설명된 실시형태는 반응물의 대량 이동이 반응한 재료를 제거하는 것을 도울 것이다. 즉, 상술한 음향 흐름은 대량 이동을 강화시킬 것이다.

도 8a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 음향 에너지가 기판을 세정하는데 사용되는 세정 장치의 단순화된 개략도이다. 세정 장치 (218) 는 베이스 (228) 와 베이스로부터 연장된 측벽 (232) 으로 구성된다. 내부 공동 (220) 은 베이스 (228) 및 측벽 (232) 사이에 규정된다. 세정 장치 (218) 는 공진기 (226) 에 부착된 변환기 (224) 로 구성된 음향 에너지 발생기 (223) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 음향 에너지 발생기 (223) 는 메가소닉 에너지를 발생시키고, 즉, 변환기 (224) 는 메가소닉 변환기이다. 본 명세서에 설명된 실시형태는 메가소닉 에너지를 참조하지만, 본 발명은 임의의 음향 에너지에 적용될 수도 있다. 음향 에너지 발생기 (223) 는 세정 장치 (218) 의 하부 코너에 위치한다. 당업자는 음향 에너지 발생기 (223) 의 공진기 (226) 가 세정 용액과 접촉한다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 음향 에너지는 세정 프로세스를 돕기 위해 세정 용액을 통해 기판으로 전달될 것이다.

계속해서 도 8a에서, 음향 에너지 발생기 (223) 는 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음파를 발생시키도록 구성된다. 바닥 표면 (222a) 에 실질적으로 평행한 음파는 선 (234) 으로 나타내었다. 연장 암 (extention arm) (238) 은 측벽 (232) 으로부터 연장되고 베이스 (228) 와 연장 암 (238) 사이의 통로를 규정한다. 연장 암 (238) 은 임의의 적절한 길이를 가질 수도 있다. 반사 표면 (230) 은 베이스 (228) 의 경사진 부분이다. 여기서, 음향 에너지 발생기 (223) 에 의해 발생된 음파는 표면 (230) 에서 반사되어 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 을 향한다. 반사된 음향 에너지는 선 (236) 으로 나타내었다. 반사 표면 (230) 은 실질적으로 평행한 음향 에너지 파 (234) 가 선 (236) 에 의해 도시한 바와 같이 바닥 표면 (222a) 에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 배향되도록 경사진다. 예를 들어, 표면 (230) 과 베이스 (228) 사이의 각은 약 45°이다.

여전히 도 8a를 참조하면, 음파의 방향이 음향 에너지의 소스로부터 분리된다. 또한, 세정 장치 (218) 의 구성은 음향 에너지 발생기 (223) 의 구성요소로의 외부 접근을 허용한다. 일 실시형태에서, 세정 장치 (218) 는 저 프로파일 (low profile) 탱크일 수도 있으며, 즉 기판 (222) 은 베이스 (228) 의 약 0.5 인치 내에 위치한다. 베이스 (228) 는 섹션 (228a) 으로 나타낸 바와 같이 표면 (230) 을 지나서 연장될 수도 있다. 이 실시형태에서, 섹션 (228a), 섹션 (232a), 베이스 (228) 의 상승된 부분 및 표면 (230) 사이에 규정된 영역은 공극을 규정한다. 또 다른 실시형태에서, 표면 (230) 은 표면 (230) 과 베이스 (228) 사이의 각도를 변경하기 위해 조정가능하다. 따라서, 표면 (230) 의 움직임은 반사된 음향 에너지가 기판 (230) 의 표면 (222a) 을 쓸어버리도록 한다. 따라서, 반사된 음향 에너지는 기판의 중앙 영역보다는 기판 (222) 의 에지 영역 주변에 집중될 수도 있으며, 그리하여 에지 영역은 에너지의 동등한 양을 나타낸다. 물론, 기판 (222) 은 아래에 설명하는 바와 같이 여기서 회전한다.

도 8b는 도 8a의 세정 장치의 또 다른 실시형태이다. 세정 장치 (218) 는 기판 (222) 을 세정하도록 구성된 탱크를 포함하며, 기판은 내부 공동 (220) 내에 담겨진 세정 용액에 담겨진다. 메가소닉 변환기 (224) 는 공진기 (226) 에 부착되고 반사 표면 (230) 을 향하는 음향 에너지를 발생시킨다. 여기서, 반사 표면 (230) 은 세정 장치 (218) 의 세정 용액과 접촉하는 볼록한 표면을 갖는다. 따라서, 메가소닉 변환기 (224) 에 의해 발생되는 음향 에너지는 도 8a와 비교하여 상이한 패턴에서 반사된다. 따라서, 반사기 (230) 의 볼록한 형상은 선 (234) 에 의해 도시된 발생된 음향 에너지가 선 (236) 에 의해 도시된 상이한 각도에 따라 산란되도록 한다. 따라서, 선 (236) 에 의해 도시된 반사된 음향 에너지는 기판 (222) 의 표면 상에 다양한 각도로 영향을 미친다. 본질적으로, 반사 표면 (230) 은 시준된 소스/음파를 포착하여 소스/음파를 규정된 영역 위로 확산시킨다. 또한, 압전 결정들 사이의 공간에 대응하는 에너지 갭들은 음향 에너지의 반사를 통해 제거된다.

도 8c는 도 8a의 세정 장치의 또 다른 실시형태이다. 세정 장치 (218) 는, 도 8a에서와 같이, 베이스 (228) 와 함께 베이스로부터 연장된 측벽 (232) 을 가지고 세정 용액을 포함하는 탱크를 구비한다. 그러나, 범람 또는 재순환 능력과 함께 다른 반사 표면 (230) 을 갖는 세정 장치 (218) 가 도시된다. 반사 표면 (230) 은 음향 에너지 발생기 (223) 로부터 발생된 음향 에너지를 산란시키기 위해 많은 수의 볼록한 돌기를 포함한다. 따라서, 베이스 (228) 과 연장부 (238) 사이에 규정된 통로 내부에 실질적으로 평행한 방향으로 발생된 음향 에너지는 반사된 음향 에너지를 기판 (222) 의 바닥 표면 (222b) 를 가로질러 확산시키기 위해서 음향 에너지의 방향을 변경시킨다. 물론, 기판 (222) 은 기판의 한 축을 따라 회전할 수도 있다. 기판 (222) 의 회전은 이용가능한 임의의 적절한 회전 수단에 의해 제공될 수도 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 기판 (222) 을 지지하도록 구성된 기판 캐리어가 회전력을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 다른 방법으로, 기판 (222) 의 에지를 지지하는 롤러가 회전력을 제공할 수도 있다.

여전히 도 8c를 참조하면, 또한 세정 장치 (218) 는 입구 (229) 및 출구 (231) 를 포함한다. 입구 (229) 는 새로운 세정 용액을 세정 장치로 흐르게 하는 능력을 제공한다. 일 실시형태에서 출구 (231) 는 초과 세정 용액을 범람시키도록 구성된다. 또 다른 실시형태에서, 출구 (231) 는 세정 용액을 세정 장치 전체로 재순환시키기 위해서 펌프를 통해 입구 (229) 와 연결되어 있을 수도 있다. 세정 용액이 단일 기판 세정 애플리케이션을 위해 설계된다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 단일 기판 세정 용액은 통상적으로 EKC Inc, 및 Ashland, Inc 사와 같은 회사로부터 입수가능하다.

도 8d는 도 8a의 세정 장치의 또 다른 실시형태이다. 여기서, 반사 표면 (230) 은 오목한 형상을 갖는다. 당업자는 반사된 음향 에너지 (236) 가 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 의 특정한 점에 집중된다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 반사 표면 (230) 은 음향 에너지 소스 (223) 에 의해 발생된 시준된 음향 에너지 (234) 를 포착하여 에너지를 집중시킨다. 반사 표면 (230) 은 반사된 광선들 (236) 을 단일점에 집중시키기 위해 포물선 형상을 가질 수도 있다. 다른 방법으로, 반사 표면 (230) 은 반사된 광선들을 하나의 선을 따라 집중시키기 위해서 원통형의 형상일 수도 있다. 여기서 다시, 반사 표면 (230) 은 회전 기판의 표면을 가로질러 음향 에너지를 쓸어내기 위해 움직일 수 있을 수도 있다. 당업자는 음향 에너지 소스 (223) 로부터 발생된 음향 에너지와 관련된 방향을 분리하기 위해 수많은 다른 형상들이 규정될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 반사 표면 (230) 은 음향 에너지 소스 (223) 로부터 전달된 음향 에너지를 산란하거나 집중하거나 또는 균일하게 분배하도록 구성될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2개의 음향 에너지 발생기를 갖는 세정 장치의 단순화된 개략도이다. 세정 장치 (218) 는 음향 에너지 발생기 (223 및 242) 를 구비하며, 그것은 메가소닉 변환기일 수도 있다. 음향 에너지 발생기 (223 및 242) 는 각각의 음향 에너지 발생기의 각각으로부터 발생된 음향 에너지가 기판 (222) 의 상부 표면 (222b) 또는 바닥 표면 (222a) 중 하나에 실질적으로 평행하게 배향되도록 구성된다. 즉, 선 (240a 및 240b) 에 의해 도시된, 음향 에너지 발생기 (242) 로부터 발생된 음향 에너지는 실질적으로 기판 (222) 의 상부 표면 (222b) 및 바닥 표면 (222a) 에 실질적으로 평행하다. 유사하게, 음향 에너지 발생기 (223) 에 의해 발생된 음향 에너지는 또한 바닥 표면 (222a) 에 실질적으로 평행하다.

여전히 도 9를 참조하면, 세정 장치는 두 변환기 모두의 표면이 반도체 기판 (222) 의 상부 표면 및 바닥 표면 (222a 및 222b) 에 대해 실질적으로 수직한 메가소닉 변환기 (223 및 242) 를 구비할 수도 있다. 반사 표면 (230) 을 통해, 메가소닉 변환기 (223) 에 의해 발생된 음향 에너지 (234) 는 음향 에너지가 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 에 실질적으로 수직하도록 재배향된다. 따라서, 메가소닉 변환기 (223) 에 의해 발생된 음향 에너지는 바닥 표면 (222a) 상에 규정된 피처 내의 파티클을 분리하도록 공동화를 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 메가소닉 변환기 (242) 는 분리된 파티클을 제거하고 규정된 피처 내에 세정 용액을 새로 공급하기 위한 음향 흐름을 제공한다. 이 세정 동작의 더 상세한 설명은 도 2-7b와 관련하여 상술하였다. 물론, 기판 (222) 은 도 8c에 도시된 바와 같이 회전할 수도 있다. 또한, 세정 장치 (218) 는 도 8c를 참조하여 예시한 바와 같이 범람 및 재순환 능력을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 도 9의 반사 표면 (230) 은 기판 표면 (222a) 의 법선에 대해 작은 각도로 음향 에너지를 반사할 수도 있다. 음향 에너지가 기판 표면 상에 영향을 미치는 각도에서의 변화는 임피던스와 관련된 진동의 감소를 가능하게 한다. 일 실시형태에서, 기판의 표면의 법선과 관련된 각도는 약 3°와 약 6°사이이다. 도입된 각도는 회전 동안에 웨이퍼 런-아웃 (흔들림) 에 의해 야기된 임피던스 변화를 감소시킨다. 또 다른 실시형태에서, 음향 에너지 소스 (223) 는 자동으로 동조된다.

도 10a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 기판의 반대측을 세정하도록 구성된 세정 장치의 단순화된 개략도이다. 세정 장치 (218) 는 기판 (222) 의 반대 표면에 음향 에너지를 제공하도록 구성된 음향 에너지 발생기 (223 및 242a) 를 구비한다. 음향 에너지 발생기 (223) 로부터 발생된 음향 에너지는 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 을 세정하기 위해서 반사 표면 (230) 으로부터 반사된다. 음향 에너지 발생기 (242a) 는 기판의 상부 표면의 세정을 용이하게 하기 위해 기판 (222) 의 상부 표면 (222b) 에 음향 에너지를 제공하도록 구성된다. 여기서, 음향 에너지 발생기 (242a) 는 선 (243) 에 의해 도시된 바와 같이 음향 에너지를 발생시키도록 구성되며, 이 선 (243) 은 기판 (222) 의 상부 표면 (222b) 에 대해 작은 각도에 있다. 일 실시형태에서, 음향 에너지 (240b) 와 상부 표면 (222b) 사이에 규정된 각도는 약 0°와 5°사이이다. 음향 에너지 (240b) 의 일부는 선 (246) 에 의해 도시된 바와 같이 상부 표면 (222b) 으로부터 반사될 것이다. 따라서, 반사 표면 (244a) 은 한번 반사된 음향 에너지 (246) 를 선 (248) 에 의해 도시된 바와 같이 상부 표면 (222b) 로 다시 반사하도록 위치될 수도 있다. 물론, 반사된 에너지는 반사될 때마다 전력을 소실할 것이지만, 증가된 음향 에너지는 기판 (222) 의 세정을 도울 것이다.

도 10b는 도 10a의 세정 장치의 다른 실시형태의 단순화된 개략도이다. 여기서, 3개의 음향 에너지 발생기 (223, 242a 및 242b) 에는 세정 장치 (218) 가 제공된다. 음향 에너지 발생기 (223) 는 음향 에너지를 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 에 제공하고, 유사하게 음향 에너지 발생기 (242b) 는 음향 에너지를 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 에 제공한다. 음향 에너지 발생기 (242a) 는 도 10a를 참조하여 논의한 바와 같이 음향 에너지를 상부 표면 (222b) 에 제공하도록 구성된다. 음향 에너지 발생기 (242b) 는 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 에 대해 작은 각도로 향하는 음향 에너지를 발생시킨다. 일 실시형태에서, 선 (240a) 에 의해 도시된 음향 에너지와 바닥 표면 (222a) 사이의 각도는 약 0°내지 약 5°사이이다. 여기서 다시, 음향 에너지 (240a) 는 선 (250) 에 의해 도시된 대로 기판 (222a) 으로부터 반사될 것이다. 따라서, 반사기 (244b) 는 반사된 음향 에너지 (250) 를 선 (252) 에 의해 도시된 바와 같이 다시 기판 (222) 의 바닥 표면 (222a) 으로 반사시키도록 위치될 수도 있다.

볼록한 형상을 갖는 반사 표면 (230) 이 도시되었지만, 반사 표면 (230) 은 상기 논의한 형상을 포함하여 임의의 적절한 형상을 가질 수도 있다. 또한, 일 실시형태에서, 음향 에너지 발생기 (223, 242a 및 242b) 는 메가소닉 변환기이다. 또한, 기판 (222) 은 세정 프로세스 동안에 그 축 주위를 회전할 수도 있다. 세정 장치 (218) 는 도 8c를 참조하여 논의한 바와 같이 재순환 및 범람 능력을 제공하도록 구성될 수도 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따라 기판의 표면을 세정하기 위해 음향 에너지를 적용하는 방법 동작을 예시한 흐름도이다. 상기 방법은 반도체 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지가 제 1 변환기로부터 발생되는 작업 (260) 으로 시작한다. 예를 들어, 여기서 발생된 음향 에너지는 도 8a-8d, 9, 10a 및 10b 의 음향 에너지 발생기 (223) 에 의해 발생된 음향 에너지일 수도 있다. 그 후, 이 방법은 제 1 변환기로부터의 음향 에너지와 관련된 방향이 반도체 기판의 표면에 실질적으로 수직한 방향으로 변경되는 작업 (262) 로 진행한다. 여기서, 도 8a-8d, 9, 10a 및 10b 를 참조하여 상기 논의한 반사 표면과 같은 반사 표면은 음향 에너지의 방향을 변경시킬 수도 있다. 음향 에너지는 집중되거나 산란되거나 또는 균일하게 분배될 수도 있다. 따라서, 반사 표면은 본질적으로 음향 에너지의 소스로부터의 음향 에너지의 방향을 분리한다. 또한, 반사 표면은 세정될 기판의 표면을 가로질러 음향 에너지를 적용하기 위해 조정되거나 이동할 수도 있다.

그 후, 도 11의 방법은 반도체 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지가 제 2 변환기로부터 발생되는 작업 (264) 으로 진행한다. 여기서, 제 2 변환기는 더욱 효율적으로 기판의 표면을 세정하기 위해 음향 흐름을 제공할 수도 있다. 제 2 변환기로부터 발생된 음향 에너지는 도 10a 및 도 10b를 참조하여 상술한 바와 같이 반도체 기판의 표면에 대해 작은 각도로 배향될 수도 있다. 또한, 제 3 음향 에너지 발생기는 음향 에너지가 제 2 변환기로부터의 음향 에너지가 향하는 표면으로부터의 반대 표면을 향하게 하기 위해 제공될 수도 있다.

요약하면, 도 8a-11을 참조하여 상술한 본 발명은 반도체 기판에 대한 세정 효율을 최적화하기 위한 방법 및 시스템을 개시한다. 세정 장치는 음향 발생기로부터의 음파를 분리함으로써 데드존 (dead zone) 을 제거한다. 분리효과는 세정될 기판의 표면을 향해 음향 에너지를 반사시키도록 위치된 반사 표면에 의해 제공된다. 다수의 변환기들이 세정 효율을 더 증가시키기 위해 구비될 수도 있다. 일 실시형태에서, 기판의 표면에 대해 실질적으로 수직한 방법으로 배향된 2 개의 변환기들이 제공된다. 2개의 변환기 모두 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지를 제공하지만, 하나의 음향 에너지 흐름은 반사 표면에 의해 재배향되어 그 음향 에너지는 기판 표면에 실질적으로 수직하게 된다. 반사 표면은 세정 용액과 호환 가능하고 음향 에너지에 대해 반사적인 임의의 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 반사 재료는 스테인레스 스틸, 석영, 테플론, 폴리프로필렌, 실리콘 카바이드 또는 시스템에서 사용된 세정 화학용액과 호환가능한 다른 재료일 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 반사 표면은 반사 표면과 관련된 한 축의 주위를 이동하도록 구성된다. 따라서, 기판이 회전함에 따라 음향 에너지를 기판 표면 상부에 더욱 균일하게 분배하기 위해서 음향 에너지는 기판의 표면을 가로질러 적용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시형태들은 무전해 도금 작업에 대해 고품질 막증착을 가능하게 한다. 무전해 도금 작업 동안 메가소닉 에너지의 적용을 통해, 무전해 도금 작업 중인 물체의 표면에서 기포 형성이 제어될 수도 있다. 도금 용액으로 전달된 메가소닉 에너지와 관련된 공동화 특성을 통해, 기포들은 물체의 표면 주위의 인접부로부터 효과적으로 제거되며, 그에 의해 증착된 막 내의 공극의 상당한 제거를 가능하게 한다.

비록 상술한 발명은 이해의 명확성을 목적으로 일부 상세한 설명에만 개시되었지만, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 특정한 변화 및 변경이 실행될 수 있다는 것은 명백할 것이다. 따라서, 본 실시형태는 예시적인 것으로 고려되어야하고 제한적인 것은 아니며, 본 발명은 본 명세서에 주어진 상세한 설명에 제한되지 아니하며, 첨부된 청구범위의 범위 및 동등물 내에서 변경될 수도 있다. 청구범위에서, 구성요소 및/또는 단계는 청구범위에서 명백하게 언급하지 않는 한 임의의 특정한 작업 순서를 의미하지 않는다.

Claims (20)

1. 반도체 기판의 표면에 실질적으로 수직한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 단계; 및

   상기 반도체 기판의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 단계를 포함하는, 반도체 기판을 세정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 음향 에너지는 메가소닉 변환기 (megasonic transducer) 를 통해 발생된 메가소닉 에너지인, 반도체 기판을 세정하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   기판을 용기 내에 담긴 세정 용액에 담그는 단계; 및

   상기 담긴 기판을 회전시키는 단계를 더 포함하는, 반도체 기판을 세정하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 실질적으로 수직한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 단계와 상기 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 단계는 동시에 수행되는, 반도체 기판을 세정하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 실질적으로 수직한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 단계와 상기 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 단계는 교대로 수행되는, 반도체 기판을 세정하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 반도체 기판의 표면에 상기 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 음향 에너지를 발생시키는 단계는 상기 음향 에너지의 일부를 반사 표면으로부터 상기 반도체 기판의 표면을 향해 반사시키는 단계를 포함하는, 반도체 기판을 세정하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 음향 에너지의 소스에 대해 상기 반사 표면의 각도를 조절하는 단계를 더 포함하는, 반도체 기판을 세정하는 방법.
8. 베이스;

   상기 베이스로부터 연장되고 상기 베이스에 실질적으로 수직한 하나 이상의 측벽;

   상기 베이스에 부착된 제 1 메가소닉 변환기; 및

   상기 측벽에 부착된 제 2 메가소닉 변환기를 구비하며,

   상기 제 1 메가소닉 변환기는 상기 제 2 메가소닉 변환기에 대해 실질적으로 수직하게 배향되는, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 베이스는 정사각형, 원 및 직사각형으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 형상인, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 장치는 상기 베이스와 상기 하나 이상의 상기 측벽에 의해 규정된 공동 내에 세정 용액을 포함하도록 구성되는, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 세정 용액에 담겨지며, 기판 지지부에 의해 지지되고, 표면이 제 1 메가소닉 변환기의 표면에 실질적으로 평행하게 배향되며, 또한, 표면이 제 2 메가소닉 변환기의 표면에 실질적으로 수직하게 배향된 반도체 기판을 더 포함하는, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 1 메가소닉 변환기는 공동화 (cavitation) 목적을 위해 음향 에너지를 상기 반도체 기판의 표면 상에 규정된 피처 (feature) 로 공급하도록 구성되고, 상기 제 2 메가소닉 변환기는 음향 흐름 목적을 위해 음향 에너지를 상기 반도체 기판의 표면 상에 규정된 피처로 공급하도록 구성되는, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치.
13. 제 8 항에 있어서,

    상기 제 1 메가소닉 변환기 및 상기 제 2 메가소닉 변환기 중 하나는 대응하는 발생된 음향 에너지와 관련된 방향을 상기 대응하는 음향 에너지의 소스로부터 분리하도록 구성되는, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치.
14. 베이스 및 상기 베이스로부터 연장된 하나 이상의 측벽에 의해 규정된 내부 공동을 가지고, 상기 내부 공동 내에 액체량을 유지하도록 구성되는 탱크;

    반도체 기판의 일 축에 대하여 상기 반도체 기판을 지지하고 회전시키도록 구성되며, 상기 탱크의 내부 공동 내에서 상기 반도체 기판을 지지하고 회전시키도록 더 구성되는 기판 지지부;

    상기 베이스에 결합되고 상부 표면이 반도체 기판의 바닥 표면에 실질적으로 평행한 제 1 메가소닉 변환기; 및

    하나 이상의 측벽에 결합된 제 2 메가소닉 변환기를 포함하며,

    상기 제 1 메가소닉 변환기는 상기 반도체 기판의 바닥 표면에 실질적으로 수직한 방향과 관련된 음향 에너지를 발생시키도록 구성되며,

    상기 제 2 메가소닉 변환기는 상기 반도체 기판의 바닥 표면에 실질적으로 평행한 방향과 관련된 음향 에너지를 발생시키도록 구성되는, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 반도체 기판의 바닥 표면에 실질적으로 수직한 방향과 관련된 음향 에너지는 상기 반도체 기판의 바닥 표면 상에 규정된 피처 내에 증착된 파티클을 분리하기 위한 공동화 에너지를 제공하는, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 반도체 기판의 바닥 표면에 실질적으로 평행한 방향과 관련된 음향 에너지는 상기 반도체 기판의 바닥 표면 상에 규정된 피처 내에 액체의 농도를 보충하기 위한 음향 흐름 에너지를 제공하는, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템.
17. 제 14 항에 있어서,

    상기 제 1 메가소닉 변환기 및 상기 제 2 메가소닉 변환기는 동위상 (in phase) 으로 동작하는, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템.
18. 제 14 항에 있어서,

    상기 제 1 메가소닉 변환기 및 상기 제 2 메가소닉 변환기는 다른 위상 (out of phase) 으로 동작하는, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템.
19. 제 14 항에 있어서,

    상기 제 2 메가소닉 변환기에 의해 발생된 음향 에너지의 일부는 상기 베이스와 관련된 반사 표면을 향해 발생되고, 상기 반사 표면은 상기 음향 에너지를 상기 반도체 기판의 표면을 향하도록 구성되는, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 반사 표면은 실질적으로 평면, 오목 및 볼록으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 형상과 관련된, 반도체 기판을 세정하기 위한 시스템.