KR20140140518A - 진보된 패키징 애플리케이션들을 위한 장치 - Google Patents

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브라이언 엘. 부캘루
스티븐 티. 메이어
데이비드 포터
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노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 명세서에서 개시된 실시예들은 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 신규한 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 이 방법 및 장치는 네거티브 포토레지스트를 제거하는데 사용되지만, 개시된 기술들은 다양한 재료들을 제거하는데 구현될 수 있다. 개시된 실시예들을 실시할 시에, 스트리핑 용액이 유입부를 통해서 때로 횡단 흐름 매니폴드로 지칭되는 내부 매니폴드 내로 유입된다. 이 용액은 기판과 베이스 플레이트 간의 상대적으로 좁은 캐비티를 통해서 수평으로 이동한다. 유체는 이 좁은 캐비티를 유출부를 통해서 나가며, 유출부는 기판의 다른 측으로서 상기 유입부 및 내부 매니폴드 반대편에 위치한다. 스트리핑 용액과 접촉하면서 기판이 회전하고 이로써 기판의 면에 걸쳐서 보다 균일한 흐름이 달성된다. 몇몇 실시예들에서, 베이스 플레이트는 기판의 면 근처에서 플로우 레이트를 증가시키도록 (및 이로써 국소적 Re를 증가시키도록) 동작하는 돌출부들을 포함한다.

Description

진보된 패키징 애플리케이션들을 위한 장치{APPARATUS FOR ADVANCED PACKAGING APPLICATIONS}
본원은 2013년 5월 29일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 13/904,283 "APPARATUS FOR ADVANCED PACKAGING APPLICATIONS"에 대한 우선권을 주장하며, 이 문헌은 본 명세서에서 그 전체 내용이 모든 목적들을 위해서 참조로서 인용된다.
포토레지스트는 프로세싱 동안에 예를 들어서 반도체 웨이퍼와 같은 작업 피스 (work piece) 상에 패턴닝된 코팅을 형성하기 위한 특정 제조 프로세스들에서 사용되는 광 감지 재료 (light sensitive material) 이다. 포토레지스트 코팅된 표면을 고 에너지 방사선 패턴에 노광시킨 후에, 포토레지스트의 일부분이 표면 아래를 드러내도록 제거되며, 표면의 나머지 부분은 보호되게 남는다. 이어서, 증착, 에칭 및 다른 프로세스들과 같은 반도체 프로세스들이 부분적으로 피복되지 않은 표면 및 남아있는 포토레지스트 상에서 수행될 수 있다. 하나 이상의 반도체 프로세스들을 수행한 후에, 남아있는 포토레지스트는 스트리핑 (strip) 동작에서 제거될 수 있다.
네거티브 포토레지스트 및 포지티브 포토레지스트 양자가 웨이퍼를 패터닝하는데 사용될 수 있다. 포지티브 포토레지스트를 사용하는 경우, 이 포지티브 포토레지스트를 고 에너지 방사선에 노출시키면 포지티브 포토레지스트 재료는 방사선에 노출되지 않는 레지스트의 부분들에 비해서 현상제에 보다 잘 용해될 수 있다. 이로써, 포지티브 포토레지스트로 패터닝된 기판은 현상제에 노출되는 때에, 레지스트가 방사선에 노출된 구역들이 제거되는 반면에, 비노출 구역들에서의 레지스트는 그대로 남게 된다. 네거티브 포토레지스트는 반대 방식으로 동작하는데, 즉 네거티브 포토레지스트가 고 에너지 방사선에 노출되면 네거티브 포토레지스트 재료는 현상제에 덜 (less) 용해되게 된다. 이로써, 현상제와 접촉한 후에, 방사선에 노출된 네거티브 포토레지스트의 구역들은 그대로 남게 되는 반면에, 노출되지 않은 네거티브 포토레지스트의 구역들이 제거된다.
사용되기 위해서 네거티브 포토레지스트가 채택된 일 분야는 범프 및 구리 필라 (pillar) 애플리케이션들과 같은 웨이퍼 레벨 패키징 (WLP) 프로세스들에서이다. 예를 들어서, 이러한 프로세스들은 특정 네거티브 드라이 필름 (dry film) 및 스핀-온 포토레지스트들을 사용할 수 있다. 이러한 재료들은 이러한 애플리케이션들에서 특히 유리하다고 입증되었는데, 그 이유는 이러한 재료들이 기판들로의 양호한 부착력을 가지며 도금 화학 물질들 (plating chemistries) 과 우수한 양립성을 가지며 이로써 깊은 피처들 (예를 들어서, 약 20 ㎛보다 깊은 피처들) 에 대해서도 피처 베이스에서 실질적으로 어떠한 풋팅 (footing) 도 없는 양호하게 형성된 수직 프로파일들을 낳기 때문이다. 그러나, 네거티브 포토레지스트들은 특정 제조상 문제점들을 낳는다. 이러한 네거티브 포토레지스트들 사용에 있어서 일 주요한 문제점은 네거티브 포토레지스트들을 제거하기 매우 어렵다는 것이다.
본 명세서에서 특정 실시예들은 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 몇몇 경우들에서, 제거되는 재료는 네거티브 포토레지스트 재료이며 기판은 부분적으로 제조된 반도체 기판이지만, 실시예들은 이들로 한정되지 않는다.
본 명세서에서의 실시예들의 일 양태에서, 기판으로부터 재료를 제거하는 방법이 제공된다. 이 방법은 (a) 제거할 재료를 기판 상에 갖는 상기 기판을 수용하는 단계; (b) 상기 제거할 재료가 노출되도록 기판 홀더 내에 상기 기판을 위치시키고 실링 (sealing) 하는 단계; (c) 상기 기판 홀더를 제거 위치에 위치시키며, 이로써 일 측면이 상기 기판에 의해서 규정되며 반대 측면 (opposite side) 이 베이스 플레이트에 의해서 규정되며 에지들이 플로우 분배기 (flow distributor) 에 의해서 두르도록 (around) 규정되는 캐비티 (cavity) 를 형성하는 단계로서, 상기 캐비티는 상기 기판의 면에 수직인 방향으로 측정된 약 2 내지 10 mm 크기를 가지며, 상기 플로우 분배기는 (i) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장된 (spanning) 내부 매니폴드 (internal manifold) 로서, 상기 내부 매니폴드는 유체가 통과하여 흐를 수 있는, 상기 플로우 분배기 내의 캐비티인, 상기 내부 매니폴드; (ii) 하나 이상의 유체 공급 라인들로부터 유체를 상기 내부 매니폴드로 전달하기 위한 하나 이상의 유입부들 (inlets); 및 (iii) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장하며 (spanning) 상기 내부 매니폴드 반대편에 위치한 유출부 매니폴드 (outlet manifold) 를 포함하는, 상기 캐비티를 형성하는 단계; (d) 상기 기판 홀더 내에서 상기 기판을 회전시키는 단계; 및 (e) 스트리핑 용액 (stripping solution) 을 상기 하나 이상의 유입부들로부터 상기 내부 매니폴드를 통해서 상기 캐비티 내로 그리고 상기 기판의 면에 걸쳐서 그리고 상기 유출부 매니폴드를 통해서 외부로 유동시키며, 이로써 상기 제거할 재료의 적어도 일부를 상기 기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 상기 기판 홀더 내에서 상기 기판을 실링하는 단계는 상기 기판과 상기 기판 홀더 간의 유체 기밀 시일 (seal) 을 형성한다. 이 방법은 상기 기판이 상기 기판 홀더로부터 분리될 수 있도록 상기 기판 홀더를 개방 위치에 위치시키고 상기 기판을 분리하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 경우들에서, 상기 제거할 재료는 포토레지스트 재료를 포함한다. 상기 포토레지스트 재료는 네거티브 포토레지스트 재료일 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 상기 스트리핑 용액은 약 20 내지 40 LPM 레이트로 흐른다. 상기 스트리핑 용액은 DMSO-계 용액 및/또는 TMAH-계 용액을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상기 처리될 기판은 상기 기판 상에 피처들을 가지며, 상기 피처들은 약 5 내지 120 ㎛의 주요 치수 (principal dimension) 를 갖는다. 몇몇 경우들에서, 제거할 재료는 완전하게 제거된다. 다른 경우들에서, 제거할 재료는 실질적으로 완전하게 제거된다. 일 구현예에서, 상기 기판의 면에 걸쳐서 상기 스트리핑 용액을 유동시키기 시작한 이후의 약 4 분 내에서 상기 제거할 재료가 실질적으로 완전하게 제거된다.
본 명세서에서의 실시예들의 다른 양태에서, 기판으로부터 재료를 제거하는 장치가 제공된다. 이 장치는 제거 셀 (removal cell) 을 포함하며, 상기 제거 셀은, (a) 디스크 형상 기판을 기판 평면에서 홀딩 및 회전시키도록 구성된 기판 홀더; (b) 상기 기판이 상기 기판 홀더 내에 존재할 때에 캐비티가 베이스 플레이트와 상기 기판 간에 형성되도록 상기 기판 평면에 대해 실질적으로 평행하게 위치한 상기 베이스 플레이트로서, 상기 기판 홀더 내의 상기 기판과 상기 베이스 플레이트 간의 거리는 약 2 내지 10 mm인, 상기 베이스 플레이트; 및 (c) 적어도 일부분이 상기 베이스 플레이트와 상기 기판 홀더 간에 위치한 플로우 분배기 (flow distributor) 를 포함하며, 상기 플로우 분배기는, (i) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장하는 (spanning) 내부 매니폴드 (internal manifold) 로서, 상기 내부 매니폴드는 유체가 통과하여 흐를 수 있는, 상기 플로우 분배기 내의 캐비티인, 상기 내부 매니폴드; (ii) 하나 이상의 유체 공급 라인들로부터 유체를 상기 내부 매니폴드로 전달하기 위한 하나 이상의 유입부들 (inlets); 및 (iii) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장하며 (spanning) 상기 내부 매니폴드 반대편에 위치한 유출부 매니폴드 (outlet manifold) 를 포함한다.
이 장치는 상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 내부 매니폴드로부터 상기 유출부 매니폴드로 실질적으로 선형인 흐름 패턴으로 유체가 흐르게 유체의 방향을 정하도록 (directing) 동작하는 복수의 핀들 (fins) 을 더 포함할 수 있다. 또한, 이 장치는 린스 유체 (rinsing fluid) 를 상기 기판의 표면으로 전달하도록 설계 또는 구성된 린스 요소를 더 포함할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 상기 린스 요소는 상기 제거 셀 내에서 사용되도록 설계 또는 구성될 수 있다. 다른 경우들에서, 상기 린스 요소는 상기 제거 셀로부터 이격된, 스핀 린스 건조 모듈와 같은 모듈 내에 위치할 수 있다. 상기 기판은 약 300 또는 450 mm의 직경을 가질 수 있다. 상기 장치의 상기 내부 매니폴드는 유체를 상기 캐비티에 전달하도록 설계 또는 구성된 복수의 샤워헤드 유출 구멍들을 포함할 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 상기 복수의 샤워헤드 유출 구멍들은 상기 기판 홀더와 상기 베이스 플레이트 간에서 그리고 상기 기판의 주변부 에지 외측에서 방사상으로 위치할 수 있다. 장치는 상기 플로우 분배기와 상기 기판 홀더 간의 갭을 포함할 수 있다. 다양한 경우들에서, 이 갭은 약 0.25 내지 8 mm 크기이다. 몇몇 실시예들에서, 상기 내부 매니폴드는 복수의 각도상 구별되는 섹션들 (angularly distinct sections) 을 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 내부 매니폴드의 적어도 하나의 각도상 구별되는 섹션으로의 플로우 (flow) 는 상기 내부 매니폴드의 적어도 하나의 다른 각도상 구별되는 섹션과는 독립적으로 제어될 수 있다.
이러한 특징들 및 다른 특징들이 관련 도면들을 참조하여서 이하에서 기술될 것이다.
도 1a는 대표적인 (typical) WLP 프로세스 시퀀스에서의 다양한 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 1b는 도 1a에 기술된 다양한 스테이지들에서의 기판을 예시한다.
도 2는 본 명세서의 실시예들에 따른 포토레지스트 스트리핑 동작을 도시한다.
도 3은 제거 셀 및 이와 연관된 유체 루프 (fluid loop) 의 단순화된 단면도를 예시한다.
도 4는 린싱 위치에서 기판 홀더를 갖는 제거 셀의 단순화된 단면도이다.
도 5는 본 명세서의 실시예들에 따른 플로우 분배기의 위에서 아래로 본 도면이다.
도 6은 6 개의 개별 하위 영역들을 갖는 유입부 매니폴드를 예시한다.
도 7은 본 명세서의 실시예들에 따른, 장치의 다른 컴포넌트들과 체결된 플로우 분배기의 유입부 측의 확대 단면도이다.
도 8은 베이스 플레이트로부터 웨이퍼를 향해서 연장하는 돌출부들을 갖는 제거 장치의 추가 실시예를 도시한다.
도 9는 다양한 가능한 돌출부 형상들의 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10c는 베이스 플레이트 상의 다양한 가능한 돌출부 레이아웃들의 위에서 아래로 본 도면들이다.
도 11은 본 명세서에서의 다양한 실시예들에 따른 예시적인 기판 홀더의 사시도이다.
도 12는 기판과 체결한 기판 홀더의 실시예의 확대도이다.
도 13은 기판 홀더의 특정 구현예들에서 사용될 수 있는 컵 (cup) 의 위에서 아래로 본 도면이다.
도 14는 프로세싱 챔버 내에서 기판과 체결한 클램쉘-타입 기판 홀더를 예시한다.
도 15는 본 명세서에서 개시된 실시예에 따른 다중-툴 반도체 프로세싱 장치의 위에서 아래로 본 개략도이다.
도 16은 본 명세서에서 개시된 실시예에 따른 다른 다중-툴 반도체 프로세싱 장치의 위에서 아래로 본 개략도이다.
본원에서, 용어 "반도체 웨이퍼", "웨이퍼", "기판", "웨이퍼 기판" 및 "부분적으로 제조된 집적 회로"는 상호교환가능하게 사용된다. 본 기술 분야의 당업자는 "부분적으로 제조된 집적 회로"는 그 상에서의 다수의 집적 회로 제조 스테이지들 중 임의의 스테이지 동안의 실리콘 웨이퍼를 말할 수 있다. 반도체 디바이스 산업에서 사용되는 웨이퍼 또는 기판은 통상적으로 200 mm, 300 mm 또는 450 mm의 직경을 갖는다. 또한, 용어 "포토레지스트" 와 "레지스트"도 상호교환가능하게 사용된다. 다음의 상세한 설명은 본 발명이 웨이퍼 상에서 구현됨을 가정한다. 하지만, 본 발명은 이로 한정되는 것은 아니다. 작업 피스는 다양한 크기, 형상 및 재료들을 가질 수도 있다. 반도체 웨이퍼들 이외에, 본 발명을 이용할 수 있는 다른 작업 피스들은 인쇄 회로 기판 등과 같은 다양한 물체들을 포함한다.
다음의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 제공된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 개시된 실시예들은 이러한 특정 세부사항들 전부 또는 일부 없이도 실시될 수 있다. 다른 실례들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해서 세부적으로는 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 특정 실시예들과 관련되게 기술되지만, 이는 개시된 실시예들을 한정하는 것으로 해석되지 말아야 함이 이해될 것이다.
또한, 다음의 설명에서, 개시된 실시예들의 "상단" 피처 또는 엘리먼트들 및 "하단" 피처 또는 엘리먼트들을 말할 때에, 용어 "상단" 및 "하단"은 단순히 편리성을 위해서 사용되었을 뿐 오직 본 발명의 참조 또는 구현의 단일 프레임을 나타낸다. 상단 컴포넌트와 하단 컴포넌트가 중력에 대해서 바뀌고/바뀌거나 상단 컴포넌트와 하단 컴포넌트가 좌측 컴포넌트 및 우측 컴포넌트 또는 우측 컴포넌트 및 좌측 컴포넌트가 되는 구성들과 같은 다른 구성들도 역시 가능하다. 마찬가지로, 용어 "수평" 및 "수직"도 도면들에서 기술 및 도시된 바와 같이 실시예들에 적용되지만, 다른 배향들도 역시 가능함이 이해될 것이다.
본 명세서의 실시예들은 때로 네거티브 포토레지스트를 제거하는 것과 관련되어서 기술되지만, 실시예들은 이로 한정되지 않으며 다양한 제거/세정 프로세스들에서 구현될 수 있다. 예를 들어서, 본 명세서에서 기술되는 방법들 및 장치들은 네거티브 포토레지스트 재료 및 포지티브 포토레지스트 재료 양자를 제거하는데 사용될 수도 있다. 또한, 개시된 기술들은, 목표 재료를 제거하기 위해서 적합한 화학 물질들의 치환과 함께, 다른 비-포토레지스트 (non-photoresist) 재료들을 디스크 형상 기판들과 같은 기판들로부터 제거하도록 구현될 수도 있다.
통상적인 포토레지스트 스트리핑 방법들은 주로 아세톤에서 쉽게 용해되는 포지티브 포토레지스크 재료를 제거하도록 처음에는 설계되었다. 이러한 통상적인 방법들은 때로 N2 버블링 시스템 또는 단일-웨이퍼 스핀 시스템과 함께 소크 탱크 (soak tank) 를 채용한다. 네거티브 레지스트들은 때로 DMSO-계 (DMSO-based) 용액 또는 TMAH-계 용액을 사용하여서 제거되지만, 다른 스트리핑 용액들이 역시 사용될 수도 있다. 포지티브 레지스트들과는 달리, 네거티브 레지스트들은 스트리핑 용액에서 쉽게 용해되지 않는다. 대신에, 네거티브 레지스트들은 부풀고 (swell) 리프트되며 (lift) (즉, 디-라미네이트:de-laminate) 이어서 상대적으로 긴 기간에 걸쳐서 부분적으로 용해된다. 상업적 애플리케이션들에서, 이러한 용해는 대략 5 분에 걸쳐서 발생한다. 보다 작은 스케일의 연구소-기반 애플리케이션들에서, 이러한 용해는 대략 30 분에 걸쳐서 발생한다.
특정 피처 타입들은 네거티브 포토레지스트 제거를 더 어렵게 할 수도 있다. 예를 들어서, SnAg 재료가 피처를 충진하고 이어서 피처를 과잉 충진하도록 (이로써, 버섯 형상을 형성함) 도금되는 SnAg 버섯형상 도금 (SnAg mushroom plating) 에서, SnAg 과잉 충진 (overfilling) 은 버섯 형상의 축적물의 상단부 하래에 특정 양의 포토레지스크 재료를 피닝 (pinning) 시킬 수 있다. 이렇게 피닝된 재료는 제거하는데 물리적으로 어렵다. 피처 타입이 포토레지스트 제거에 영향을 주는 다른 실례는 범프들 및 필러들 (pillars) 과 같은 고 피치 (high pitch) (조밀하게 패킹된) 피처들의 경우에서이다. 이러한 고 피처 피처들은 스트리핑 유체가 포토레지스트를 제거하는데 필요한만큼 침투 및 순환하는 것을 어렵게 한다. 본 명세서의 실시예들은 이러한 난해한 기하구조들이 존재하는 경우에도 포토레지스트 및 다른 재료들을 제거하는데 사용될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 스트리핑될 기판은 약 5 내지 120 ㎛, 예를 들어서 20 내지 50 ㎛의 주요 치수 (principal dimension) 를 갖는 피처들을 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 스트리핑될 기판은 커야 (at most) 약 250 ㎛의 피치, 예를 들어서 약 5 내지 100 ㎛의 피치를 갖는 피처들을 포함한다. 일 실시예에서, 스트리핑될 기판은 대략 20 × 20 ㎛ 크기이며 40 ㎛ 피치를 갖는 필러들 또는 다른 구조물들을 포함한다. 다른 실시예에서, 스트리핑될 기판은 대략 80 × 120 ㎛ 크기이며 대략 150 ㎛ 피치를 갖는 도금된 범프들을 포함한다.
본 명세서에서 개시된 방법들 및 장치는 포토레지스트 재료 (및 다른 재료) 를 제거하기 위한 신규한 기술들을 제공한다. 개시된 기술들은 네거티브 포토레지스트의 보다 신속하고 보다 효율적이며 보다 효과적인 제거를 제공한다.
방법들
도 1a 및 도 1b는 대표적인 WLP 프로세스 시퀀스로 수행되는 상이한 동작들을 예시한다. 이들 도면들에서, 포토레지스트 스트리핑 동작은 매우 높은 레벨에서 다루어진다. 도 2 및 이와 관련된 설명은 포토레지스트 스트리핑 동작을 보다 상세하게 기술한다.
도 1a는 대표적인 WLP 프로세스 시퀀스의 흐름도이며, 도 1b는 도 1a에 기술된 각 스테이지에서의 부분적으로 제조된 반도체 기판의 단순화된 도면들을 도시한다. 프로세스 (100) 는 예를 들어서 솔더 볼 (solder ball) 과 같은 솔더 구조물 및 구리 RDL (redistribution layer) 패드, 구리 필러, 또는 다른 유사한 구조물들과 같은 구리 함유 구조물을 포함하는 WLP 구조물을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 솔더 볼은 주석-은 또는 주석-납과 같은 주석 함유 재료와 같은 임의의 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 WLP 구조물들은 니켈, 금 등을 포함할 수 있다. 이러한 재료들 중 임의의 것이 패터닝된 포토레지스트를 포함하는 기판 상에 전기도금함으로써 전착될 수 있다. 구리 함유 구조물은 집적 회로 패키지 내의 하나 이상의 솔더 구조물들과 하나 이상의 포트들 간에 전류를 전달하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 구리 함유 구조물의 두께는 약 1 ㎛보다 크며, 예를 들어서 약 5 ㎛ 내지 약 10㎛ 또는 약 10 ㎛ 내지 약 30㎛일 수 있다. 이 두께는 통상적으로 구리가 도금되는 기판과 솔더와 접하는 (interfacing) 도금된 구리의 표면 간의 거리이다.
프로세스 (100) 는 단계 (105) 에서 시작하고, 이 단계에서 시드 층 (154) (예를 들어서, 구리 시드 층) 이 기판 (150) 상에 증착된다. 단계 (105) 에서의 시드 층 (154) 증착은 물리적 기상 증착 (PVD) 에 의해서 발생할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 시드 층 (154) 은 탄탈륨 (Ta) 층 또는 탄탈륨 질화물 (TaN) 층 또는 TaN/Ta의 이중 층과 같은 베리어 층 (152) 상에 증착될 수도 있다.
프로세스 (100) 는 단계 (110) 에서 계속되며, 이 단계에서 포토레지스트 (156) 가 시드 층 (154) 상에 증착 및 패터닝된다. 몇몇 실시예들에서, 포토레지스트 (156) 는 스핀 코팅과 같은 임의의 적합한 기술에 의해서 증착되고 이어서 목표 구리 RDL 및/또는 솔더 범프 레이아웃에 따라서 패터닝된다. 예를 들어서, 포토레지스트 (156) 는 포토레지스트 (156) 를 선택적으로 마스킹, 노광, 현상 및 에칭함으로써 패터닝될 수 있다. 패터닝은 집적 회로 상의 입출력 포트와 같은 기판 상의 포트들 (미도시) 에서, 존재한다면, 베리어 층 (152) 의 일부 또는 전부를 제거할 수 있다.
프로세스 (100) 는 단계 (115) 에서 계속되며, 이 단계에서 전착된 구조물을 형성하도록 재료가 기판 상에 전착된다 (electrodeposited). 특정 구현예들에서, 전착된 재료는 구리이며, 전착된 구조물은 구리 함유 구조물이다. 몇몇 실시예들에서, 구리는, 기판을 전기도금 조 내에 침지시키고 기판에 캐소드성 전류 (cathodic current) 를 인가함으로써, 기판 상에 전해 방식으로 (electrolytically) 도금될 수 있다. 이와 달리 또는 후속하여서, 솔더 범프가 포토레지스트가 제거된 기판의 영역들에서 전기도금될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 솔더 범프는 주석 및 은으로부터 형성된다. 전착된 재료가 구리인 경우에, 전기도금 조는 구리의 양 이온들 및 이와 관련된 음이온들을 산 용액 (acid solution) 내에 포함할 수 있다. 구리 이온들의 소스는 구리 설파이트 (copper sulfate (CuSO4)), 구리 메탄 설포네이트 (copper methane sulfonate (Cu(CH3SO3)2)), 구리 글루코네이트 (copper gluconate (C12H22CuO14)), 구리 설파메이트 (copper sulfamate), 구리 나이트레이트 (copper nitrate), 구리 포스파이트 (copper phosphate), 구리 클로라이드 (copper chloride) 및 다른 소스일 수 있다. 특정 구현예들에서, 전기도금 조는 약 10 g/L 내지 약 200 g/L의 황산, 및 약 10 g/L 내지 약 80 g/L의 구리 이온들을 포함할 수 있다. 예를 들어서, 전기도금 조는 약 140 g/L의 황산, 및 약 40 g/L의 구리 이온들을 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 전해질 제법들은 본질상 예시적이며 어떠한 방식으로든 한정하는 것으로 해석되지 말아야 한다. 구리가 아닌 재료들이 전착되는 경우에, 전해질은 본 기술 분야의 당업자에게 이해되는 것과 같은, 이러한 전착을 위해서 적합한 재료들을 포함할 것이다.
도 1a 및 도 1b의 단계 (115) 는 일련의 일렉트로필링 (electrofilling) 프로세스들과 관련될 수 있다. 예를 들어서, 도 1b의 실시예에서, 3 개의 재료 층들이 전착된다. 구리 층 (158) 이 시드 층 (154) 바로 상에 전착된다. 이어서, 중간의 니켈 층 (160) 이 선택적으로 구리 층의 상단 상에 도금된다. 이 중간의 니켈 층 (160) 은 확산 베리어 층 역할을 할 수 있다. 구리 층 (158) 및 니켈 층 (160) 은 함께 본 명세서에서 기술되는 전착된 구조물을 형성한다. 도 1b에서 단계 (115) 동안에 전착된 제 3 층은 주석-은 솔더 층 (162) 이다. 특정 경우들에서, 솔더 재료는 이 단계에서 전기도금되지 않으며 대신에 이하에서 보다 상세하게 기술될 바와 같이 프로세스의 후속 단계에서 도입된다.
단계 (115) 에 참여할 수 있는 다른 예시적인 일련의 일렉트로필링 프로세스들은 2001년 2월 28일자에 출원된 미국 특허 번호 6,793,796 (변호사 문서 번호 NOVLP073) 에서 기술되며, 이 문헌은 본 명세서에서 참조로서 인용된다. 이 문헌은 적어도 4 개의 페이즈들으 일렉트로필링 프로세스들을 말하며 상대적으로 작은 리세스된 피처들의 최적 충진을 위해 각 페이즈에 대해 제어되는 전류 밀도 방법들을 개시한다.
프로세스 (100) 는 단계 (120) 에서 계속되며, 이 단계에서 포토레지스트 (156) 가 기판으로부터 제거된다. 포토레지스트 (156) 는 이하에서 기술되는 기법들 (물론, 다른 기법들도 가능함) 을 사용하여서 기판으로부터 스트리핑 또는 이와 달리 제거될 수 있다. 포토레지스트 (156) 가 일단 제거되면, 시드 층 (154) 의 일부분 및 임의의 베리어 층 (152) 이 노출될 수 있다. 도 1b에 도시된 실시예에서, 구리 층 (158) 은 구리 시드 층 (154) 의 상단 상에 직접적으로 전착된다. 이로써, 명료성을 위해서, 시드 층 (154) 및 전착된 구리 층 (158) 은 이 시점부터는 서로 합쳐서 구리 층 (158) 으로서 도시된다.
프로세스 (100) 는 단계 (125) 에서 계속되며, 이 단계에서 시드 층 (154) 및 임의의 베리어 층 (152) 이 제거된다. 몇몇 실시예들에서, 예를 들어서, 포토레지스트 (156) 에 의해서 이전에 보호된 시드 층 (154) 및/또는 임의의 베리어 층 (152) 은 화학적 에칭에 의해서 제거될 수도 있다.
특정 실시예들에서, 단계 (115) 에서 솔더 재료를 일렉트로필링하는 대신에, 솔더가 이 프로세스의 이 시점에서 제공될 수도 있다. 이러한 방법 (도 1a 및 도 1b에서는 제공되지 않음) 을 사용하여서, 솔더 구조물은 전착된 구조물의 패드에 접촉한다. 몇몇 실시예들에서, 솔더 구조물은 전착된 구조물의 패드에 접촉하도록 기계적으로 드롭핑 (dropped) 또는 이와 달리 배치되는 솔더 구조물 (예를 들어서, 솔더 볼) 이다. 다른 실시예들에서, 솔더 구조물은 전착된 구조물의 패드 상에 솔더 재료를 전해 방식으로 도금함으로써 형성된다.
솔더 구조물은 IC 패키징 구조물들을 IC들의 상호접속부들에 전기적으로 접속시키는데 사용된다. 예를 들어서, 구리 함유 구조물 상의 패드는 솔더링, 와이어 본딩 (wire bonding), 플립 칩 마운팅 (flip chip mounting) 또는 다른 유사한 접속이 발생할 수 있는 구역들로서 지정된다. 몇몇 실시예들에서, 솔더 구조물은 편평하거나 상승된 (elevated), 패드의 상단 상에 부착될 수도 있다.
솔더 구조물은 시일 (seal) 을 형성하도록 다른 재료와 결합될 수 있는 원소적 금속 (elemental metal) 또는 금속 합금 솔더 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 솔더 구조물은 주석 솔더 또는 주석 합금 솔더를 포함할 수도 있다. 예를 들어서, 솔더 구조물은 주석, 주석-은, 주석-은-구리, 주석-구리, 또는 주석-납을 포함할 수 있다. 주석-납은 양호한 품질의 패키징용 "범프들"을 제공할 수 있으며 상대적으로 도금하기가 용이한 반면에, 납은 그의 독성으로 인해서 은보다 덜 바람직할 수 있다.
특정 실시예들에서, 솔더 구조물은 약 100 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 직경을 갖는 솔더 볼일 수 있다. 다른 실시예들에서, 솔더 구조물은 단계 (115) 와 관련하여서 상술한 바와 같이, 기판의 규정된 부분들에서 전해 방식으로 도금된 솔더 층일 수 있다. 특정 경우들에서, 솔더 층은 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 두께일 수 있다.
솔더 구조물의 도금은 본 기술 분야에서 알려진 임의의 적합한 전기도금 기술을 사용하여서 이루어질 수 있다. 2 재료의 주석-은 또는 3 재료의 주석-은-구리와 같은 솔더 재료의 도금은 2011년 11월 28일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 13/305,384 (변호사 문서 번호 NOVLP368) 에 기술된 바와 같은 2 개의 상이한 금속들의 이온들을 포함하는 전기도금 조 용액을 사용하여서 이루어질 수 있으며, 이 특허 문헌은 본 명세서에서 그 전체 내용이 참조로서 인용된다.
프로세스 (100) 는 단계 (130) 에서 계속되며, 이 단계에서 액체 플럭스 (liquid flux) (152) 가 웨이퍼 상에 분사된다. 스핀 코팅기가 특정 실시예들에서 이러한 유체 전달을 달성하는데 사용될 수 있다. 액체 플럭스는 그 아래에 있는 재료들의 산화를 방지하며 솔더가 비드들 (bead) 을 형성하기보다는 작업 피스 상에서 용이하게 유동하도록 할 수 있게 하는데 사용될 수 있다. 그 아래에 놓인 재료들의 산화를 방지하는 것은, 솔더 재료들이 특정 재료들에 매우 잘 부착되는 반면에 이러한 재료들의 산화된 형태에는 잘 부착되지 않기 때문에, 바람직하다. 일 실례는 구리 및 구리 산화물의 상황에서 주석-은 솔더이다. 주석-은 솔더는 구리에는 매우 잘 부착되지만 구리 산화물에는 잘 부착되지 않는다. 구리 산화물은 솔더링을 위해서 사용되는 온도에서 쉽게 형성되기 때문에, 부분적으로는, 그 표면의 이러한 산화를 방지하기에 강하게 환원하는 분위기를 (솔더링을 위해서 사용되는 상승된 온도들에서) 제공하는데 있어서 액체 플럭스가 사용된다. 이로써, 솔더는 그 아래에 놓인 구리 재료로의 양호한 부착력을 유지할 수 있다.
프로세스 (100) 는 단계 (135) 에서 계속되며, 이 단계에서 솔더 구조물 (162) 은 전착된 구조물과의 솔더 조인트 (solder joint) 의 형성을 가능하게 하도록 리플로우된다 (reflowed). 달리 말하면, 솔더 구조물은 전착된 구조물의 패드에 부착된 전기 도전성 계면 (interface) 의 생성을 실현하도록 신중하게 용융 또는 리플로우된다.
도 2는 도 1의 포토레지스트 스트리핑 단계 (120) 를 실행하는 일 방식의 프로세스 흐름도를 도시하며 도 3 내지 도 4에서 도시된 장치를 참조하여서 기술될 것이다. 프토레지스트 스트리핑 프로세스 (200) 는 단계 (205) 에서 시작하며, 이 단계에서 포토레지스트-코팅된 기판 (301) 이 예를 들어서 제거 셀 (300) 내의 기판 홀더 (302) 내에 수용 및 실링된다 (sealed). 때로 웨이퍼 홀더로도 지칭되는 기판 홀더 (302) 는 기판을 제자리이에서 유지하도록 대략 링 형상의 컵 내에서 기판의 주변부 (periphery) 를 지지한다. 콘 (cone) 이 기판을 컵 내에서 고정시키는 것을 지원하도록 기판의 후방 측을 아래로 누를 수 있다. 기판 (301) 은 포토레지스트-코팅된 표면이 기판 홀더 (302) 와 떨어져서 마주보도록 배향된다. 도 3의 실시예에서, 기판 (301) 의 포토레지스트-코팅된 표면은 하향으로 바라본다.
본 명세서에서 기술된 몇몇 양태들은 다양한 타입의 장치들에서 사용될 수 있지만, 명료성 및 단순성을 위해서, 본 설명의 대부분은 웨이퍼-하향-대면 (wafer-face-down) "분수형 (fountain)" 스트리핑 장치와 관련된다. 이러한 장치에서, 스트리핑될 작업 피스 (통상적으로 본 명세서에서 제공되는 실례들에서는 반도체 웨이퍼) 는 일반적으로 실질적으로 수평인 배향을 가지며 (몇몇 경우들에서는 전체 스트리핑 프로세스 동안 또는 전체 스트리핑 프로세스의 일부분 동안에 정확한 수평으로부터 몇 도 정도 만큼 변할 수도 있음), 작업 피스는 스트리핑 동안에회전하도록 구동된다. 분수형 스트리핑 장치는 유사한 "분수형" 조금 장치와 공통된 다수의 설계상의 특징부들을 가질 수 있다. 다수의 분수형 도금 셀들/장치들의 부류 중 일 실례는 미국 캘리포니아 프레몬트 소재의 Lam Research 사에 의해서 제조되며 이로부터 입수가능한 Sabre® Electroplating System이다. 또한, 분수형 전기도금 시스템들은 2001년 8월 10일자에 출원된 미국 특허 번호 6,800,187 (변호사 문서 번호 NOVLP020) 및 2008년 11월 7일자에 출원된 미국 특허 번호 8,308,931 (변호사 문서 번호 NOVLP299) 에 기술되며, 이 문헌들은 그 전체 내용들이 본 명세서에서 참조로서 인용된다. 본 명세서의 설명은 이러한 타입의 수평 기판 배향에초점을 두고 있지만, 다른 배향들도 역시 가능하다. 일 실례에서, 웨이퍼는 실질적으로 수직인 방식으로 배향될 수 있다.
포토레지스트 재료는 통상적으로 기판의 에지로부터 어느 정도의 거리만큼 떨어져서 예를 들어서 약 1 mm 만큼 떨어져서 증착되고 이로써 금속 기판의 스트립이 웨이퍼의 주변부를 둘러서 노출되게 된다. 기판 홀더 (302) 는 이러한 노출된 금속 영역에서 포토레지스트 자체에 대해서 실링하기보다는 기판 (301) 에 대해서 실링한다. 이러한 구성은 신뢰할만한 시일 (seal) 을 형성하고 포토레지스트가 기판 홀더에 의해서 트랩되는 (trapped) 것을 방지하는데, 그렇지 않다면 트랩된 재료들이 기판 상에 바람직하지 않게 남게 될 수 있다. 기판 홀더 내에 기판을 실링하는 것이 유리한데, 그 이유는 이렇게 하면 유체 누수가 방지될 수 있는데, 이러한 유체 누수는 스트리핑 화학물질들의 과잉 양을 요구하며 이와 달리 제거 셀 내에서의 불량한 유체 역학사항들 (예를 들어서, 웨이퍼의 에지 근방에서 불연속적인 플로우 (flow)) 을 유발할 수도 있다.
프로세스 (200) 는 단계 (210) 에서 계속되며, 이 단계에서 기판 (301) 이 회전되고 가열된 스트리핑 용액 내에 침지된다. 이 회전은 침지 이전에 또는 이후에 또는 동안에 시작될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 회전은 약 1 내지 20 RPM 레이트, 예를 들어서 약 5 내지 15 RPM 레이트로 발생한다. 도 3의 실시예들에서, 스트리핑 용액은 서로에 대해서 실질적으로 평행인 (예를 들어서, 약 20°내에서), 기판 (301) 의 도금 면과 하단 플레이트 (304) 간의 캐비티 (cavity) (306) 를 충진한다. 몇몇 경우들에서, 임의의 유체가 캐비티 (306) 내로 들어가기 이전에 기판 홀더가 제거 위치 (즉, 침지된 위치) 에 위치될 수 있다. 다른 경우들에서, 기판 홀더가 제거 위치로 이동하기 이전에 유체가 베이스 플레이트 상에 제공된다. 스트리핑 용액은 이하에서 보다 상세하게 기술될 플로우 분배기 (flow distributor) (308) 를 통해서 캐비티 (306) 내로 들어가며 유출부 (310) 를 통해서 캐비티 (306) 를 나온다. 이 유체는 다양한 경우들에서 약 20 내지 50 LPM 레이트로 유동할 수 있다. 플로우 분배기 (308) 는 주변부에 위치한 플로우 분배기의 섹션을 걸쳐 있는 C 형상 내부 매니폴드를 포함한다. 일 실례에서, 내부 매니폴드는 기판의 주변부의 약 120°만큼 걸쳐 있다. 이러한 구성은 스트리핑 용액이 셀의 일 측에서 캐비티 (306) 에 들어가고 실질적으로 선형 횡단 (cross) 플로우 패턴 (linear cross flow pattern) 으로 캐비티를 따라서 이동하며 이어서 유출부 (310) 를 통해서 셀을 나갈 수 있게 한다. 이는 기판의 면에 대해 시어링 작용 (shearing action) 을 생성한다. 기판 (301) 이 스트리핑 용액 내에 침지된 상태에서 기판 (301) 이 회전하기 때문에, 선형 플로우 패턴들은 웨이퍼의 면에 걸쳐서 평균화되며 이로써 우수한 재료 제거 결과를 제공한다. 달리 말하면, 웨이퍼 아래에서 공간적으로 일정한 대류성 (convective) 플로우 필드 (flow field) 를 생성하고 웨이퍼를 회전시킴으로써, 각 피처 및 각 다이는 회전 및 도금 프로세스 과정 동안에 거의 동일한 플로우 패턴을 보인다.
단계 (215) 에서, 기판은 일정 시간 동안에 스트리핑 용액 내에 침지된 채로 유지된다. 이러한 용액에 노출되는 기간은 참여한 화학물질, 용액의 온도, 용액의 플로우 레이트, 스트리핑될 포토레지스트의 두께 및 다른 기하학적 특성들, 제거 셀의 정확한 기하구조 등을 포함하는 다양한 요인들에 의존할 것이다. 대표적인 실시예에서, 포토레지스트가 완전하게 또는 실질적으로 완전하게 제거될 때까지 기판은 침지 상태로 유지될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 완전한 제거는 약 5 분보다 짧은 시간에, 예를 들어서 약 4 분보다 짧은 시간에, 약 3 분보다 짧은 시간에 또는 약 2 분보다 짧은 시간에 이루어진다. 몇몇 구현예들에서, 제거될 재료는 완전하게 제거된다. 다른 구현예들에서, 재료는 실질적으로 완전하게 제거된다 (즉, 재료의 적어도 99 퍼센트가 제거된다). 또 다른 구현예들에서, 재료의 더 적은 양이 제거된다 (예를 들어서, 재료의 적어도 25 퍼센트, 재료의 적어도 50 퍼센트, 재료의 적어도 75 퍼센트, 또는 재료의 적어도 90 퍼센트가 제거된다).
이어서, 프로세스 (200) 는 단계 (220) 에서 계속되며, 이 단계에서 도 4에 도시된 바와 같이 기판이 린스 위치 (rinse position) 로 이동하고 린스된다. 린스 용액이 제거 챔버 벽들 (322) 또는 적절하다면 장치의 임의의 다른 피스에 장착될 수 있는 린스 노즐 (320) 을 통해서 제공될 수 있다. 특정 구현예들에서, 노즐은 정지형이며, 다른 구현예들에서, 노즐은 필요한 장소로 스윙 (swing) 또는 이와 달리 이동할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 린스 노즐들이 사용될 수 있다. 린스 용액은 임의의 적합한 용액일 수 있으며, 특정 실시예들에서 탈이온수이다. 린스 동작은 기판의 표면으로부터 스트리핑 용액의 제거를 지원하며 또한 존재할 수도 있는 잔여 포토레지스트 입자들을 제거하는 것을 지원할 수도 있다. 이어서 기판이 단계 (225) 에서 건조될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 건조가 증가된 회전 레이트 (예를 들어서, 약 1000 내지 2000 RPM) 으로의 기판의 회전을 통해서 발생할 수 있다.
린스 단계 (220) 및 건조 단계 (225) 가 제거 셀 (300) 내에서 발생할 수도 있지만, 이러한 단계들은 이와 달리 별도의 린스 모듈 및/또는 별도의 건조 모듈 내에서 발생할 수도 있다. 이러한 모듈들은 다중-툴 장치의 부품으로서 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스트리핑 용액이 재순환 용액 루프로 제공될 수 있다. 홀딩 탱크 (314) 가 스트리핑 용액의 저장부를 홀딩하기 위해서 사용될 수 있다. 홀딩 탱크는 필요한 용액의 양을 홀딩하도록 충분하게 커야 한다. 필요한 용액의 양은 기판/제거 챔버/이와 관련된 배관 (plumbing) 의 크기에 의존할 것이다. 특정 실시예에서, 홀딩 탱크는 약 50 리터의 용액을 홀딩한다.
홀딩 탱크 (314) 는 가열 요소 (316) 뿐만 아니라, 스트리핑 용액을 목표 온도로 유지하도록 동작하는 제어 센서들 및 피드백 루프들 (미도시) 을 가질 수 있다. 용액은 홀딩 탱크 (314) 를 나와서 펌프 (318) 로 전달되며 펌프는 유체를 횡단 (cross) 플로우 유입부 (cross flow inlet) (308) 로 전달한다. 기판 (301) 이 존재하고 기판 홀더 (302) 가 스트리핑 위치에 있을 때에, 좁은 캐비티 (306) 가 기판 (301) 과 하단 플레이트 (304) 간에 형성된다. 용액은 횡단 (cross) 플로우 유입부 (cross flow inlet) (308) 를 나가서 캐비티 (306) 를 통해서 이동하며 유출부 (310) 에서 나간다. 이어서, 용액은 흐르며 (몇몇 경우들에서는 위어 (weir) 벽 상에서 흐리고 다른 경우들에서는 전용 배관을 통해서 흐름), 스크린 (312) 을 통과한다. 몇몇 구현예들에서, 스크린 (312) 은 매우 거칠고 (coarse) 약 1 mm 크기의 개구들을 가지며 기판 표면으로부터 떨어진 포토레지스트 편들 (pieces) 을 제거하도록 동작한다. 포토레지스트 편들은 통상적으로 센티미터 또는 수 센티미터 크기이다. 스크린 (312) 은 플로우 루프 내의 다양한 위치들에서 위치할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 스크린 (312) 은 유체가 홀딩 탱크 (314) 에 도달하기 이전에 유체가 통과하는 별도의 요소일 수 있다. 이 실시예가 도 3에 도시된다. 다른 경우들에서, 스크린 (312) 은 홀딩 탱크 (314) 내로 합쳐질 수 있다. 몇몇 경우들에서, 필터가 스크린 대신에 사용될 수 있다.
스크린 (312) 은 원하지 않는 포토레지스트 또는 다른 재료를 제거하도록 주기적으로 세정되어야 한다. 스크린 자체가 일반적으로 스트리핑 용액의 충분한 세정을 제공한다. 그러나, 스트리핑 용액은 필요하다면 새로운 스트리핑 용액을 제공하기 위해서 주기적으로 바꾸어지거나 블리드-앤드-피드 사이클 (bleed-and-feed cycle) 하에서 동작해야 한다.
장치들
본 명세서에서 기술된 방법들은 본 명세서에서 기술된 재료 제거 모듈을 갖는 임의의 적합한 장치에 의해서 수행될 수 있다. 적합한 장치는 통상적으로 포토레지스트 스트리핑과 관련된 프로세스 동작들, 다른 제거 동작 및 선택적으로 다른 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 갖는 시스템 제어기를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 하드웨어는 프로세스 툴 또는 플랫폼 내에 포함되는 하나 이상의 프로세스 스테이션들을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서의 실시예들 중 몇몇은 제거 셀들과 관련된다. 이러한 제거 셀들의 특정 양태들이 위에서 기술 또는 언급되었으며, 이 부분에서 보다 완벽하게 기술될 것이다.
본 명세서에서의 실시예들에 따른 대표적인 (typical) 제거 셀은 웨이퍼 홀더 및 플로우 분배기를 갖는 제거 챔버를 포함할 것이다. 플로우 분배기는 다른 요소들 중에서도 베이스 플레이트 (때로 하단 플레이트로도 지칭됨), 유체 유입부 및 유체 유출부를 포함할 수 있다. 유체 유입부는 내부 매니폴드 및 샤워헤드를 포함할 수 있다. 제거 셀은 또한 대표적으로 (typically) 용액 홀딩 탱크, 스크린 또는 다른 필터, 가열기, 및 제거 셀과 유체 연통하는 펌프와 연관된다. 이러한 요소들의 전체적인 구성이 도 3에 도시된다.
도 5는 플로우 분배기 (500) 의 위에서 아래로 본 도면이다. 플로우 분배기 (500) 는 특징적으로 (typically) 기판 외측에서 적어도 부분적으로 기판의 주변에서 그리고 적어도 부분적으로 기판의 평면 아래에 위치한다. 상술한 바와 같이, 플로우 분배기 (500) 는 유입부 (504), 플로우 방향성 핀들 (flow directional fins) (508), 및 유출부 (510) 를 포함하는 다수의 요소들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 베이스 플레이트는 플로우 분배기의 일부로서 구현될 수 있지만, 다른 경우들에서 베이스 플레이트는 별도의 요소일 수 있다. 유입부 (504) 는 내부 매니폴드 (때로 유입부 매니폴드 또는 횡단 (cross) 플로우 주입 매니폴드로도 지칭됨) (도 5에서는 보이지 않음) 및 복수의 샤워헤드 구멍들 (507) 을 갖는 매니폴드 샤워헤드 (506) 를 포함하는 다수의 요소들을 포함할 수 있다. 샤워헤드 구멍들 (507) 은 때로 이 구멍들을 나가는 유체가 기판의 면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 배향된다. 다른 경우들에서, 샤워헤드 구멍들 (507) 은 때로 이 구멍들을 나가는 유체가 초기에는 기판의 도금 면을 향해서 상향으로 이동하도록 배향된다. 특징적으로, 샤워헤드 구멍들 (507) 이 후자의 방식으로 배향되는 경우에, 때로 플로우 분배기의 요소와의 상호작용으로 인해서, 흐름 방향은 (a) 기판을 향하는 방향에서 (b) 기판에 평행한 방향으로 변한다 (예를 들어서, 흐름은 플로우 분배기의 표면과 만난 후에 방향을 바꿀 수 있다).
몇몇 실시예들에서, 내부 매니폴드는 플로우 분배기 (500) 내에 연속하는 유체적으로 연통된 캐비티를 형성한다. 이 경우에, 횡단 (cross) 플로우 피드 채널(들)이 일 연속 연통하는 내부 매니폴드 챔버 내로 나간다. 다른 실시예들에서, 내부 매니폴드는 각도상 구별되고 완전하게 또는 부분적으로 분리된 세그먼트들로 분할된다. 각 세그먼트로의 흐름은 몇몇 경우들에서 독립적으로 제어될 수 있다. 특정 실시예에서, 이러한 각도상 구별되는 세그먼트들 각각은 플로우 분배기 (500) 내에 배치된 별도의 피드 채널 (503) 과 유체 연통된다. 몇몇 경우들에서, 플로우 한정 로드들 (rods) 이 유입부의 각 세그먼트로 전달되는 유체의 흐름을 제어하는 것을 지원하도록 유체 유입부 경로들 내에 배치될 수 있다. 내부 매니폴드/유입부/샤워헤드 하위 영역들이 도 6에 도시된다. 특정 실시예들에서, 내부 매니폴드의 이러한 구별되는 하위 영역들 각각은 동일한 체적 및/또는 동일한 각도상의 크기 (angular extent) 를 갖는다. 마찬가지로, 유출부는 유입부와 동일한 방식으로 각도상 구별되는 하위 영역들로 분할될 수 있다. 이로써, 다중-섹션 유입부들에 대한 본 명세서의 교시 사항들은 또한 다중-섹션 유출부들에 대해서도 적용될 수 있다.
개별 유입부 채널들 및 하위 영역들의 개수는 약 1 내지 12 개이며 예를 들어서 4 내지 6개일 수 있다. 일 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 6 개의 유입부 채널들이 존재한다. 용액 유입부는 웨이퍼의 면에 걸쳐서 일정한 선형 흐름을 제공하기 위해서 복수의 유입부들로 분할될 수 있다. 유입부가 분할되지 않는다고 가정하면, 각도상 구별되는 유체 유입 지점들 간의 압력 차가 존재할 것이며 이로써 유체가 상이한 속도로 기판의 면에 걸쳐서 흐르게 되고 이로써 흐름 패턴이 덜 일정하게 된다. 유입부 채널들 (503) 이 내부 매니폴드에 공급하며 (feed), 내부 매니폴드는 유입부 (504) 의 샤워헤드 (506) 에 공급한다.
내부 매니폴드는 유체를 다양한 개별 피드 채널들 (503) 으로부터 횡단 (cross) 플로우 샤워헤드 플레이트 (506) 의 다양한 다수의 플로우 분배 구멍들 (507) 로 분배할 수 있는 플로우 분배기 (500) 내의 덕 아웃 채널 (dug out channel) 일 수 있다. 이 내부 매니폴드 (및 이와 관련된 유입부 (504)) 는 플로우 분배기 (500) 의 주변 영역 또는 에지 영역의 각도상 섹션 (angular section) 을 따라서 위치하며, 플로우 분배기는 체결된 때에 기판의 주변부의 근소하게 외측에서 주변부를 둘러서 위치한다. 몇몇 경우들에서, 내부 매니폴드 및 유입부 (504) 는 기판의 주변부를 약 90 도 내지 180 도만큼 (예를 들어서, 약 120 도 내지 170 도 또는 약 140 도 내지 150 도만큼) 둘러 있는 섹션에 걸쳐있다. 특정 경우에, 내부 매니폴드 및 유입부 (504) 는 기판의 주변부를 약 120도 만큼 둘러서 연장된다. 샤워헤드 (506) 는 이러한 동일한 각도상의 크기들만큼 걸쳐있을 수 있다.
도 7에서 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 내부 매니폴드 (704) 는 "L자형상" 단면을 가지며, 이 형상에서는 매니폴드가 (a) 기판 홀더 (702) 의 주변 외측 수직 표면에 걸쳐서 위로 연장되며 (b) 기판 홀더 (702) 의 수평 하단 표면 아래에서 연장된다. 매니폴드의 높이가 높은 외측 부분은 그 높이가 약 5 내지 20 mm, 예를 들어서 약 10 내지 15 mm이며 일 실시예에서 약 8.5 mm이다. (도 7의 실시예의 수평 방사상 방향에서 측정되는 바와 같은) 내부 매니폴드의 보다 높은 부분의 길이는 다수의 경우들에서 약 5 내지 20 mm일 수 있으며, 이 실시예에서는 약 15 mm이다. 몇몇 실시예들에서, 내부 매니폴드의 보다 낮은 내부 부분은 그 높이가 2 내지 10 mm이며 예를 들어서 약 4 내지 6 mm이며 일 실시예에서 약 2.5 mm이다. 내부 매니폴드의 보다 낮은 내부 부분의 길이는 약 2 내지 10 mm일 수 있으며, 예를 들어서 약 4 내지 6 mm이며 일 실시예에서 약 2.5 mm이다.
내부 매니폴드 (704) 및 이와 연관된 샤워헤드 (706) 는 기판 홀더 (702) 아래에서 수평으로 이 기판 홀더에 부분적으로 걸쳐서 연장된다. 샤워헤드 (706) 가 기판 홀더 (702) 의 내측 하단 코너까지 연속적으로 연장되는 것이 가능하지만, 기판 홀더 (702) 의 이러한 코너와 샤워헤드 구멍들 (707) 간에 어느 정도 거리 (715) 가 존재하도록 샤워헤드 (706) 가 기판 홀더 (702) 아래에서 종단되는 것이 바람직하다. 이러한 이격 거리 (715) 는, 기판 (701) 의 면에 걸쳐서 유체가 흐를 때에 흐름이 보다 잘 확립되고 일정하게 되는 것을 보장하는 것을 지원하기 때문에, 유리할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이 거리 (715) 는 약 2 내지 30 mm이며 예를 들어서 약 10 내지 15 mm일 수 있다. 이러한 거리 (715) 가 없다면, 웨이퍼의 에지는 샤워헤드 구멍들 (707) 로부터의 초기 흐름 상태로 인해서 어느정도의 비균일성을 겪게 될 것이다.
도시된 실시예에서, 내부 매니폴드 (704) 와 웨이퍼 홀더 (702) 간에 작은 갭 (예를 들어서, 약 0.25 내지 2.5 mm 만큼 걸쳐 있음) 이 존재한다. 수평으로 배향된 갭은 수직으로 배향된 갭과 동일하거나 이와 상이한 갭 크기를 가질 수 있다. 특정 구현예들에서, 수직으로 배향된 갭은 약 0.5 내지 8 mm의 폭을 갖는다. 이러한 또는 다른 구현예들에서, 수평으로 배향된 갭은 약 0.25 내지 8 mm의 높이를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 기판 홀더 (702) 아래에서 수평으로 배향된 갭은 약 0.5 mm 높이를 가지며 기판 홀더 (702) 외측에서 수직으로 배향된 갭은 2 mm의 폭을 갖는다. 이러한 좁은 갭들은 유체 누수를 방지하며 이로써 웨이퍼 (701) 의 면에 걸친 바람직한 수력학적 (hydrodynamic) 상태들을 증진시킨다. 또한, 내부 매니폴드 (704) 의 외측의 높이가 높은 부분은 유체가 그로부터 매니폴드 샤워헤드 (706) 로 전달되는 대형 저장부를 생성함으로써 웨이퍼의 면에 걸쳐서 균일한 흐름 패턴들을 확립하는 것을 지원할 수 있다.
다른 특정 실시예들 (미도시) 에서, 내부 매니폴드는 L자형 대신에 편평할 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 기판 홀더의 하단 근방에서 다른 저항-유도 요소가 존재할 수 있다. 이 저항 유도 요소는 기판 (701) 과 베이스 플레이트 (714) 간의 캐비티 외부의 구역들에서 유체의 흐름을 제한하는 어떠한 요소일 수 있다. 일 실례에서, 추가 저항 유발 요소는 도 7에 도시된 내부 매니폴드 (704) 의 높이가 높은 부분과 유사한, 기판 홀더 (702) 의 외측 벽에 걸쳐서 위로 부분적으로 연장하는 재료 블록이다. 다른 실례에서, 시일 (예를 들어서, 유연성 시일) 이 기판 홀더 (702) 와 플로우 분배기 (708) 의 몇몇 부분들 (예를 들어서, 내부 매니폴드 (704), 샤워헤드 (706) 등) 간에 위치한다. 시일 사용은 본 명세서에서 개시된 다른 실시예들보다, 장치 열화 및 대체 비용의 측면에서, 덜 바람직할 수 있다. 내부 매니폴드의 기하구조와 상관없이, 유체는 유입부(들) (703) 를 통해서 매니폴드 (704) 로 제공된다.
도 5로 돌아가면, 내부 매니폴드 (504) 의 유출부는 매니폴드 샤워헤드 (506) 로 지칭된다. 스트리핑 용액은 샤워헤드 (506) 내로 공급되며 웨이퍼 평면 및 베이스 플레이트에 평행하게 되게 방향이 정해지는 복수의 소형 구멍들 (507) 을 통해서 나간다. 구멍들의 개수가 많으면 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 균일한 흐름을 생성할 시에 유리하다. 몇몇 실시예들에서, 매니폴드 샤워헤드 (506) 는 약 100 개 내지 200 개의 개별 구멍들 (507) 을 포함한다. 도 5의 실시예에서, 샤워헤드 구멍들 (507) 은 실제 축척대로 도시되지 않을 수 있다. 특징적으로 각 방향성 핀들 (508) 쌍 간에 6 개 초과의 구멍들 (506) 이 존재하지만, 이는 반드시 언제나 그러한 것은 아니다.
용액이 샤워헤드 구멍들 (507) 을 나간 후에, 흐름은 복수의 플로우 방향성 핀들 (508) 에 의해서 방향이 정해지며, 이 핀들은 플로우 분배기 (500) 의 일부로서 구현되거나 개별 요소들로 구현될 수 있다. 플로우 분배기 (500) 의 유출부 측면들 및 유입부 측면들 각각의 근방의 핀들 (508) 의 개수는 약 2 내지 30 개일 수 있다. 몇몇 경우들에서, 30 개 초과의 핀들이 사용된다. 이 방향성 핀들 (508) 은 서로 인접하는 방향성 핀들 (508) 간에 그리고 기판 홀더의 표면 아래에서 크게 분리된 유체 통로들을 규정한다. 몇몇 경우들에서, 이 핀들의 목적은 매니폴드 샤워헤드 구멍들 (507) 으로부터 나가는 흐름을 방사상 내측 방향으로부터 "좌측에서 우측으로의" 흐름 궤적 (좌측은 횡단 (cross) 흐름의 유입부 측이고 우측은 유출부 측임) 으로 재방향설정 (redirection) 및 한정하기 위한 것이다. 매니폴드 샤워헤드 (506) 의 구멍들 (507) 을 나가는 용액은 방향성 핀들 (508) 의 배향에 의해서 유발되는 플로우 스트림라인을 따르도록 방향성 핀들 (508) 에 의해서 방향이 정해진다. 특정 실시예들에서, 플로우 분배기의 모든 방향성 핀들 (508) 은 도 5에 도시된 바와 같이 서로 간에 평행하다. 이는 내부 매니폴드 내의 균일한 횡단 (cross) 흐름 방향을 확립하는 것을 지원한다. 다양한 실시예들에서, 방향성 핀들 (508) 은 도 5에 도시된 바와 같이 플로우 분배기의 유입부 측 및 유출부 측 양자를 따라서 배치된다.
도 7로 돌아가면, 용액이 샤워헤드 구멍들 (707) 을 통해서 매니폴드 샤워헤드 (706) 를 나간 후에, 용액은 상단이 기판 (701) 에 의해서 규정되며 하단이 베이스 플레이트 (714) 에 의해서 규정되는 캐비티 (716) (정확하게 에지를 둘러서는, 캐비티 (716) 는 기판 자체보다는 기판 홀더의 하단 표면에 의해서 그 상단이 규정됨) 로 들어간다. 이 캐비티 (716) 는 기판 형상이며 (예를 들어서, 디스크 형상이며), 기판의 노출된 표면 아래에서 연장된다. 캐비티의 직경은 작업 피스의 직경보다 약간 크며 특정한 경우들에서 이 직경들은 실제로 동일할 수도 있다. 다양한 구현예들에서, 캐비티 (716) 의 높이는 약 2 내지 15 mm이며 예를 들어서 8 내지 10 mm일 수 있다. 이러한 높이는 캐비티 (716) 를 통한 높은 횡단 (cross) 플로우 레이트를 부여함으로써 기판 면의 시어링 (shearing) 을 증진시키도록 매우 낮다. 좁은 캐비티를 통한 이러한 높은 플로우 레이트는 웨이퍼의 면 근방에서의 보다 겪한 난류를 발생시키며 이는 재료 제거/세정 결과의 측면에서 유리하다. 도 5에 도시된 플로우 방향성 핀들은 캐비티 (716) 내에 위치한다.
도 7은 기판 홀더의 코너를 따라서 연장되는 캐비티 (716) 단차를 도시하지만, 이 단차는 모든 실시예들에서 존재하는 것은 아니다. 특정 경우들에서, 웨이퍼 홀더 (702) 의 주변부 하단 표면은 샤워헤드 구멍들 (707) 과 기판 (701) 의 에지 간에서 경사가 존재하도록 기울어져 있을 수 있다. 단차가 존재하는 경우에, 단차 높이는 최소가 되어야 한다 (즉, 단차는 기판에 수직한 방향으로 매우 짧아야 한다). 이러한 단차의 낮은 높이는 캐비티 (716) 의 높이가 작게 되어서, 기판 (701) 의 표면에 걸친 바람직한 수력학적 상태들을 증진시키는 것을 보장하는 것을 지원한다. 작은 단차를 달성하기 위해서, 기판 홀더는 매우 얇은 하단 두께 (예를 들어서, 약 5 mm 미만, 약 3 mm 미만, 또는 약 1.5 mm 미만) 를 가져야 한다.
용액이 캐비티 (716) 를 통과한 후에, 용액은 플로우 분배기 (708) 내의 유출부 매니폴드 (미도시) 를 통해서 나간다. 유출부 매니폴드는 기판의 주변부를 약 90도 내지 180도만큼 (예를 들어서, 약 120도 내지 170도만큼 또는 약 140도 내지 150도만큼) 둘러있는 섹션에 걸쳐서 연장될 수 있다. 특정 경우에, 유출부 매니폴드는 기판의 주변부를 약 120도만큼 둘러서 연장된다.
도 8은 기판 (801) 과 베이스 플레이트 (814) 간의 캐비티 (816) 내에 위치하며 기판 (801) 에 걸친 횡단 플로우에 대해 수직으로 배향된 복수의 돌출부들 (820) 을 갖는 다른 실시예를 도시한다. 돌출부들은 웨이퍼로의 매스 전달 (mass tranfer) 를 증가시키고 웨이퍼의 면에 걸친 매스 전달의 균일성을 개선하도록 웨이퍼에 인접하는 플로우 필드를 수정한다. 이는 웨이퍼의 표면에 인접하는 유체의 국소적 레이놀즈 넘버 (local Reynolds number) (Re) 를 증가시키고 웨이퍼의 표면에 걸친 보다 균일한 횡단 흐름을 제공함으로써 이루어질 수 있다.
돌출부들은 캐비티 (814) 를 통한 실질적으로 보다 높은 플로우 속도를 증진하여서 재료 제거를 위한 개선된 유체 역학사항을 달성하도록 동작하는 상대적으로 길고 얇은 형상들로서 제공될 수 있다. 달리 말하면, 돌출부들은 웨이퍼의 표면 상에 또는 근방에서 국소화된 난류 구역을 생성한다.
도 9는 돌출부 형상들의 다양한 가능한 실시예들을 도시한다. 이러한 형상들은 예시적으로 비한정적이며 본 기술 분야의 당업자는 다양한 돌출부 형상들, 크기들 및 배향들이 본 발명의 범위 내에서 고려될 수 있음을 인지할 것이다. 돌출부들은 특징적으로 (typically) 얇고 길며 횡단 흐름의 방향에 대해서 수직으로 배향된다. 돌출부들은 베이스 플레이트 표면에 대해서 수직이거나 경사질 수도 있다. 돌출부들은 직사각형, 삼각형, 원통형, 또는 이들의 몇몇 조합 또는 다른 형상일 수 있다. 특정 구현예들에서, 돌출부들은 도금 용액의 흐름에 더욱 영향을 주기 위해서 구멍들을 가질 수 있다. 돌출부들은 그들의 길이를 따라서 연속 또는 불연속일 수 있다. 몇몇 경우들에서, 돌출부들은 베이스 플레이트의 전체 면에 걸쳐서 연장될 수 있다. 다른 경우들에서, 베이스 플레이트의 주변 에지 영역에서는 돌출부들이 없을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 돌출부들은 가변하는 형상들 및/또는 크기들 (예를 들어서, 교번하는 직사각형 돌출부와 삼각형 돌출부) 를 가질 수도 있다. 특정 형상들은 유체와 관련된 이점들을 가질 수 있는데, 예를 들어서 삼각형 팁 (tip) 을 갖는 직사각형 돌출부들은 유체의 보다 큰 시어 (shear) 및/또는 스트리핑 용액 내에서 와류를 형성하는 보다 높은 경향성을 낳을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 돌출부 높이는 베이스 플레이트와 웨이퍼 표면 간의 거리의 약 30 내지 85 퍼센트일 수 있다. 예를 들어서, 베이스 플레이트와 웨이퍼 표면 간의 거리가 6 mm이면, 돌출부 높이는 약 2 내지 5 mm, 예를 들어서 약 2 내지 4 mm이어야 한다. 돌출부 높이를 특성화하는 다른 방식은 돌출부(들)의 상단과 기판 표면 간의 거리를 특정하는 것이다. 수많은 구현예들에서, 이 거리는 약 1 내지 4 mm이다. 예를 들어서, 베이스 플레이트와 웨이퍼 표면 간의 갭이 10 mm이고 돌출부들의 상단이 웨이퍼의 표면으로부터 약 1 내지 4 mm 떨어져 있으면, 이는 돌출부들이 약 6 내지 9 mm 높이 (10 - 4 mm = 6 mm 내지 10 - 1 mm = 9 mm) 를 가짐을 의미한다. 돌출부들의 최대 높이는 시스템에서의 특정 흐름 특성들에 의해서 한정될 수 있다. 돌출부들은 베이스 플레이트 대 웨이퍼 채널에서 난류 (예를 들어서, Re > 1400) 를 유도할 수 있도록 충분한 높이를 가져야 한다. 돌출부들은 스트리핑 용액이 웨이퍼 근방에서의 증가된 와류로 인해서 피처들 간을 보다 용이하게 침투할 수 있게 한다.
돌출부들의 폭은 약 0.5 내지 3 mm (예를 들어서, 약 1 내지 2 mm) 일 수 있다. 돌출부의 길이는 해당 돌출부가 위치하는 기판 코드 (chord) 의 길이에 달할 수 있다. 기판의 중앙에서는, 최대 돌출부 길이는 기판의 직경이다. 기판의 중앙으로부터 떨어진 구역들에서, 이러한 최대 길이는 어느 정도 더 작게 될 수 있다. 보다 짧은 돌출부들이 또한 사용될 수도 있다. 돌출부들 간의 거리는 약 2 내지 10 mm일 수 있다. 이 거리는 돌출부들의 상이한 세트들 간에 일정하거나 변할 수도 있다.
돌출부들의 레이아웃은 체계적이거나 랜덤 (random) 일 수 있다. 다양한 가능한 돌출부 레이아웃들이 도 10a 내지 도 10c에서 제공된다. 이러한 도면들 각각에서, 유체 흐름은 도 10a의 패널에서 화살표로 표시된 바와 같이 좌측에서 우측 방향이다. 이 실시예에서, 돌출부들은 베이스 플레이트의 전체 또는 실질적으로 전체 길이에 걸쳐서 길이 방향으로 연장된다. 돌출부들은 서로 평행하게 배향되며 횡단 흐름의 방향에 대해서는 수직으로 배향된다. 도 10b에서, 돌출부들 간의 채널들이 횡단 흐름의 방향에서 서로 일렬로 되지 않도록 세트-오프 (set-off) 방식으로 배열된다. 이 실시예에서, 돌출부들은 길이 방향에서 불연속적인 것으로 간주될 수 있다. 도 10c에서, 돌출부들은 보다 랜덤하게 배열되며 실질적으로 가변하는 돌출부 길이들 및 인접하는 돌출부들 간의 가변하는 거리들을 갖는다.
몇몇 실시예들에서, 메가소닉 (megasonic) 에너지 또는 초음파 에너지가 기판 표면에 전달된다. 몇몇 구현예들에서, MegPie 트랜스듀서 (미도시) 가 베이스플레이트에 결합된다. MegPie 트랜스듀서는 메가소닉 에너지를 베이스 플레이트에 전달하며, 이어서 스트리핑 용액으로 전달된다. 이러한 메가소닉 에너지는 기판의 면으로부터 포토레지스트 또는 다른 재료를 제거하는 것을 지원한다.
도 11은 예시적인 기판 홀더 (100) 의 사시도이다. 이 기판 홀더는 제거 셀들 및 전착 셀들을 모두 포함하는 다양한 타입의 반도체 프로세싱 장치와 연계되어서 사용될 수 있다. 다음의 설명에서는 제거 셀들에 초점이 부여될 것이다. 장치 (100) 는 때로 "클램쉘" 컴포넌트들, "클램쉘" 어셈블리 또는 "클램쉘"로도 지칭되는 웨이퍼-체결 컴포넌트들을 포함한다. 클램쉘 어셈블리는 컵 (101) 및 콘 (cone) (103) 을 포함한다. 도 12에서 도시될 바와 같이, 컵 (101) 은 웨이퍼를 홀딩하고 콘 (103) 은 컵 내에서 웨이퍼를 확실하게 클램핑한다. 다른 겁 및 콘 설계들이 본 명세서에서 특정하게 도시된 설계들을 넘어서 사용될 수도 있다. 공통된 특징부는 웨이퍼가 그 내에 상주하는 내부 영역을 갖는 컵 및 웨이퍼를 제자리에서 유지하도록 컵에 대해서 웨이퍼를 누르는 콘이다. 컵의 하단은 웨이퍼의 표면과 베이스 플레이트 간의 좁은 갭을 유지하기 위해서 상대적으로 얇은 두께 (예를 들어서, 약 5 mm 미만) 를 가져야 한다. 컵은 예를 들어서 직경 200 mm, 300 mm 또는 450 mm의 웨이퍼들과 같은 다양한 직경의 웨이퍼들과 체결하도록 크기를 가질 수 있다.
도시된 실시예에서, 클램쉘 어셈블리 (컵 (101) 및 콘 (103)) 는 스트러트들 (struts) (104) 에 의해서 지지되며, 이 스트러트들은 상단 플레이트 (105) 에 연결된다. 이러한 어셈블리 (101, 103, 104, 및 105) 는 상단 플레이트 (105) 에 연결된 스핀들 (106) 을 통해서 모터 (107) 에 의해서 구동된다. 모터 (107) 는 장착 브라켓 (미도시) 에 부착된다. 스핀들 (106) 은 토크를 (모터 (107) 로부터) 클램쉘 어셈블리에 전달하여 이 어셈블리는 웨이퍼 (미도시) 를 스트리핑 동안에 그 내에서 유지한 채로 회전시킨다. 스핀들 (106) 내의 공기 실린더 (air cylinder) (미도시) 는 또한 컵 (101) 을 콘 (103) 과 체결시키기 위한 수직력을 제공한다. 클램쉘이 미체결된 때에 (미도시), 엔드 이펙터 암을 갖는 로봇이 웨이퍼를 컵 (101) 과 콘 (103) 간에 삽입시킬 수 있다. 웨이퍼가 삽입된 후에, 콘 (103) 은 컵 (101) 과 체결되고, 이로써 오직 웨이퍼 전방 측면 (작업 표면) 만이 용액에 노출되도록 한 상태로 해서 장치 (100) 내에서 웨이퍼를 고정시킨다.
특정 실시예들에서, 클램쉘은 튕겨나가는 용액으로부터 콘 (103) 을 보호하는 스프레이 스커트 (spray skirt) (109) 를 포함한다. 도시된 실시예에서, 스프레이 스커트 (109) 는 수직 원주형 슬리브 및 원형 캡 부분을 포함한다. 스페이싱 부재 (110) 는 스프레이 스커트 (109) 와 콘 (103) 간의 분리를 유지한다.
본 설명을 위해서, 컴포넌트들 (101 내지 110) 을 포함하는 어셈블리는 집합적으로 (collectively) "웨이퍼 홀더" (111) 로서 지칭된다. 그러나, "웨이퍼 홀더" 또는 "기판 홀더"의 개념은 일반적으로 다양한 실시예들 및 웨이퍼와 체결되어서 웨이퍼의 이동 및 포지셔닝을 가능하게 하는 컴포넌트들의 하위 조합들까지 확장될 수 있음이 주목된다.
또한, 전체 웨이퍼 홀더 (111) 는 스트리핑 용액 (또는 도금 용액) 내로 웨이퍼 홀더의 근위 단부 (proximal end) 를 침지시키기 위해서 액추에이터 (미도시) 를 통해서 상승되거나 하강된다. 이로써, 2-컴포넌트 포지셔닝 메카니즘이 용액 표면에 수직인 궤적을 따르는 수직 이동 및 웨이퍼가 수평 배향 (용액 표면에 평행함) 으로부터 벗어나게 하는 기울이기 운동 (tilting movement) (경사진-웨이퍼 침지 능력) 을 모두 제공한다.
도 12는 기판 (304) 과 체결한 기판 홀더의 실시예의 확대도이다. 폐쇄 동작은 컵 (308) 을 하강시키고 컵 (308) 으로 웨이퍼 (304) 의 후방 측면 상을 누르는 동작과 관련된다. 이러한 누름 동작으로 인해서, 활성 표면 (306) 은 립실 (lipseal) (212) 의 립 (212b) 과 접촉하게 된다. 또한 이러한 누름 동작은 특히 어느 하나의 표면들 내에 몇몇 결함들이 존재할지라도 립 (212b) 의 전체 둘레가 전방 표면 (306) 과 접촉하게 되도록 보장한다. 립실 (212) 은 통상적으로 압축가능한 재료로 구성된다.
도 12에 도시된 클램쉘 어셈블리는 본 실시예들에 따라서 (제거 셀들 및 도금 셀들 모두에서) 사용될 수 있으며, 다양한 경우들에서 미국 캘리포니아 프레몬트 소재의 Lam Research 사가 공급하는 Sabre® 전기도금 시스템 상에서 구현될 수 있다. 예시된 클램쉘 어셈블리의 구현예는 실링을 개선하며 기판 및 장치를 보호하는 것을 지원한다. 또한, 이는 용이한 수동 세정 동작 및 자동 세정 동작, 린스 동작, 및 세정/에칭 동작 (컵 접촉 린스 (CCR) 동작 및 자동 접촉 에칭 (ACE) 동작으로서 알려짐) 을 가능하게 한다. 도 13은 기판 홀더의 부분으로서 구현될 수 있는 클램쉘 컵 (410) 의 실시예를 도시한다. 클램쉘 컵 (410) 은 그의 내측 에지를 둘러서 유체 기밀 시일을 형성하는 탄성체성 립실 (418) 을 포함한다.
도 14는 특정 실시예들에서 (예를 들어서, 제거 셀 및/또는 도금 셀에서) 사용될 수 있는 대표적인 클램쉘 어셈블리의 개략적 표현을 도시한다. 장치 (1300) 는 클램쉘 (요소들 (202,204,210,212,214,306,308 기타) 을 회전시키는 모터 (107) 및 이 장치 내측의 콘 (308) 을 승강시키기 위한 에어 실린더를 갖는 샤프트 (106) 를 가질 수 있다. 모터(107) 및 샤프트 (106) 는 도 11의 맥락에서 더 기술된다. 모터 (107) 의 동작 및 공기 실린더의 동작은 시스템 제어기 (1302) 에 의해서 제어될 수 있다. 특정 실시예에서, 시스템 제어기 (1302) 는 재료 스트리핑 (예를 들어서, 포토레지스트 스트리핑), 구리 또는 다른 재료 전착, 웨이퍼의 삽입 및 분리 등의 동안의 프로세스 조건들을 제어하는데 사용된다. 제어기 (1302) 는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입출력 접속부, 스텝퍼 모터 제어기 보드 등을 갖는 하나 이상의 프로세스들 및 하나 이상의 메모리들을 포함하며 이하에서 보다 상세하게 기술될 것이다.
도 15는 본 명세서에서의 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있는 예시적인 다중-툴 장치를 도시한다. 전착 (electrodeposition) 장치 (900) 는 3 개의 개별 전기 도금 모듈 (902,904,906) 을 포함할 수 있다. 전착 (electrodeposition) 장치 (900) 는 스트리핑 모듈 (916) 을 또한 포함할 수 있다. 전착 장치 (900) 는 다양한 프로세스 동작들을 위해서 구성된 2 개의 다른 별도의 모듈들 (912 및 914) 을 더 포함할 수 있다. 예를 들어서, 몇몇 실시예들에서, 모듈들 (912 및 914) 중 하나 이상은 SRD (spin rinse drying) 모듈일 수 있다. 다른 실시예들에서, 모듈들 (912 및 914) 중 하나 이상은 PEM (post-electrofil module) 일 수 있으며, 이 경우 각 모듈은 기판들이 전기 도금 모듈 (902,904 및 906) 중 하나에 의해서 처리된 후에 기판들에 대해서 에지 베벨 제거, 배면 에칭 및 산성 에칭과 같은 처리를 수행하도록 구성될 수 있다.
전착 장치 (900) 는 중앙 전착 챔버 (924) 를 포함한다. 이 중앙 전착 챔버 (924) 는 전기 도금 모듈들 (902,904, 및 906) 내에서 전기 도금 용액으로서 사용되는 약액을 유지하는 챔버이다. 전착 장치 (900) 는 전기 도금 용액용 첨가제를 저장 및 전달할 수 있는 도징 시스템 (dosing system) (926) 을 더 포함할 수 있다. 화학 희석 모듈 (922) 이 에칭제로서 사용될 화화제들을 저장 및 혼합할 수 있다. 여과 및 펌핑부 (928) 는 중앙 전착 챔버 (924) 용의 전기 도금 용액을 여과하고 이를 전기 도금 모듈들로 펌핑할 수 있다.
시스템 제어기 (930) 는 전착 장치 (900) 를 동작시키는데 요구되는 전자적 제어 및 인터페이스 제어를 제공한다. 이 시스템 제어기 (930) (하나 이상의 물리적 또는 논리적 제어기를 포함할 수 있음) 는 전착 장치 (900) 의 특성 몇몇 또는 모두를 제어한다. 시스템 제어기 (930) 는 통상적으로 하나 이상의 메모리 장치 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 이 프로세서는 CPU, 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입출력 접속부, 스텝퍼 모터 제어기 보드 및 다른 유사한 구성 요소들을 포함한다. 본 명세서에서 개시된 바와 같은 적합한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들이 프로세서 상에서 실행될 수 있다. 이러한 인스트럭션들은 시스템 제어기 (930) 와 연관된 메모리 장치 상에 저장되거나 네트워크 상에서 제공될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 시스템 제어기 (930) 는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다.
전착 장치 (900) 내의 시스템 제어 소프트웨어는 전착 장치 (900) 에 의해서 수행되는 특정 프로세스의 타이밍, 전해질 성분 믹싱 (하나 이상의 전해질 성분들의 농도를 포함함), 유입부 압력, 도금 셀 압력, 도금 셀 온도, 스트리핑 용액 성분의 믹싱, 제거 셀 온도, 제거 셀 압력, 기판 온도, 기판 및 임의의 다른 전극에 인가된 전류 및 전위, 기판 위치, 기판 회전 속도 또는 다른 파라미터들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다.
시스템 제어 로직은 임의의 적합한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어서, 다양한 프로세스 툴에 의한 공정을 수행하는데 필요한 프로세스 툴 구성 요소들의 동작을 제어하도록 다양한 프로세스 툴 구성 요소 서브루틴 또는 제어 객체가 기록될 수 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 코딩될 수 있다. 이러한 언어는 프로그램 가능한 로직 디바이스 (가령, FPGA), ASIC 또는 다른 적합한 비히클 (vehicle) 로 해서 하드웨어로서 구현될 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 상술한 바와 같은 다양한 파라미터를 제어하기 위한 인스트럭션들을 시퀀싱하는 IOC (input/output control) 를 포함한다. 예를 들어서, 전기도금 프로세스의 각 페이즈는 시스템 제어기 (930) 에 의해서 실행되도록 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 침지 프로세스 페이즈 (immersion process phase) 에 대한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들이 대응하는 침지 레시피 페이즈 내에 포함될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전기도금 레시피 페이즈들은 전기도금 프로세스 페이즈에 대한 모든 인스트럭션들이 이 프로세스 페이즈와 동시에 실행되도록 순차적으로 구성될 수 있다.
제어 로직은 몇몇 실시예들에서 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들과 같은 다양한 컴포넌트들 (components) 로 분할될 수 있다. 이러한 목적을 위한 로직 컴포넌트의 실례는 기판 포지션닝 컴포넌트, 전해질 성분 제어 컴포넌트, 스트리핑 용액 성분 제어 컴포넌트, 용액 플로우 제어 컴포넌트, 압력 제어 컴포넌트, 가열기 제어 컴포넌트, 및 전위/전류 전원 제어 컴포넌트를 포함한다. 제어기는 예를 들어서 목표된 대로 기판 홀더가 이동 (회전, 수직이동, 기울임) 하도록 지시함으로써 기판 포지셔닝 컴포넌트를 실행할 수 있다. 제어기는 프로세싱 동안의 다양한 시간들에서 특정 밸브들이 개방 및 폐쇄되도록 지시함으로써 다양한 유체들 (전해질 용액 및 스트리핑 용액을 포함하지만 이로 제한되지 않음) 의 성분 및 플로우를 제어할 수 있다. 제어기는 특정 밸브들, 펌프들 및/또는 시일들이 개방/온 또는 폐쇄/오프되게 하도록 지시함으로써 압력 제어 프로그램을 실행할 수 있다. 마찬가지로, 제어기는 예를 들어서 하나 이상의 가열 요소들 및/또는 냉각 요소들이 턴 온 또는 오프되도록 지시함으로써 온도 제어 프로그램을 실행시킬 수 있다. 제어기는 프로세싱에 걸쳐서 목표 전류/전위 레벨을 제공하도록 전원을 지시함으로써 전원을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 시스템 제어기 (930) 와 연계된 사용자 인터페이스가 존재할 수 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 상태의 그래픽 소프트웨어 디스플레이, 포인팅 장치, 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰 등과 같은 사용자 입력 장치를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 시스템 제어기 (930) 에 의해서 조절되는 파라미터들은 프로세스 조건과 연관될 수 있다. 비한정 실례는 다양한 스테이지에서의 용액 상태 (온도, 성분 및 플로우 레이트), 기판 위치 (회전 레이트, 선형 (수직) 속도, 수평으로부터의 기울어짐 각도) 등을 포함한다. 이러한 파라미터들은 사용자 인터페이스를 사용하여서 입력될 수 있는 레시피 형태로 사용자에게 제공될 수 있다.
이 프로세스를 모니터링하기 위한 신호가 다양한 프로세스 툴 센서로부터 시스템 제어기 (930) 의 아날로그 및/또는 디지털 입력 접속부들에 의해서 제공될 수 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호는 프로세스 툴의 아날로그 출력 접속부 및 디지털 출력 접속부 상에 출력될 수 있다. 이러한 프로세스 툴 센서들의 비한정적 실례들은 매스 플로우 제어기, (마노미터와 같은) 압력 센서, 써모커플, 광학적 위치 센서, 등을 포함할 수 있다. 적절하게 프로그램된 피드백 알고리즘 및 제어 알고리즘이 이러한 센서들로부터의 데이터와 함께 사용되어서 프로세스 조건들을 유지할 수 있다.
다중-툴 장치의 일 실시예에서, 인스트럭션들은 기판을 웨이퍼 홀더 내로 삽입하고, 기판을 틸팅 (tilting) 하며, 침지 동안에 기판을 바이어싱하고, 기판 상에 구리 함유 구조물을 전착하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 인스트럭션들은 기판을 제거 셀에 전달하고, 기판을 스트리핑 용액 내에 침지시키고, 기판을 회전시키고, 스트리핑 용액을 내부 횡단 흐름 매니폴드로부터 웨이퍼의 면을 거쳐서 유동시키고 (플로우 레이트를 일부 또는 전부를 조절하든지 조절하는 동작을 포함함), 기판을 분리하고, 기판을 린스하고, 기판을 건조하기 위한 인스트럭션들을 더 포함할 수 있다.
핸드-오프 툴 (940) 이 카세트 (942) 또는 카세트 (944) 와 같은 기판 카세트로부터 기판을 선택한다. 카세트 (942) 또는 카세트 (944) 는 FOUP (front opening unified pod) 일 수 있다. FOUP는 제어 환경에서 기판을 안전하면서 안정되게 유지하고 적합한 로딩 포트 및 로봇 핸드링 시스템이 구비된 툴들에 의해서 프로세싱 또는 측정되기 위해서 기판이 분리 이동되게 하도록 설계된 인클로저 (enclosure) 이다. 핸드-오프 툴 (940) 은 진공 흡착 또는 몇몇 다른 흡착 메카니즘을 사용하여서 기판을 유지할 수 있다.
핸드 오프 툴 (940) 은 웨이퍼 핸들링 스테이션 (932), 카세트 (942 또는 944), 트랜스퍼 스테이션 (950) 또는 정렬기 (948) 와 인터페이싱할 수 있다. 트랜스퍼 스테이션 (950) 으로부터, 핸드 오프 툴 (946) 은 기판에 대한 액세스를 얻을 수 있다. 트랜스퍼 스테이션 (950) 은 핸드 오프 툴 (940, 946) 이 정렬기 (948) 를 통과하지 않고 기판을 그로 전달하거나 그로부터 전달받는 위치 또는 슬롯일 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예들에서, 전기 도금 모듈로의 정확한 전달을 위해서 기판이 핸드 오프 툴 (946) 상에서 적절하게 정렬되도록 하기 위해서, 핸드 오프 툴 (946) 은 기판을 정렬기 (948) 에 정렬시킬 수 있다. 핸드 오프 툴 (946) 은 또한 기판을 전기 도금 모듈들 (902,904,906) 중 하나 또는 다양한 프로세스 동작들을 위해서 구성된 별도의 모듈들 (912 및 914) 중 하나로 전달할 수 있다.
순차적 도금 동작, 린스 동작, 건조 동작 및 PEM 프로세스 동작 (예를 들어서, 스트리핑) 에 걸쳐서 기판을 효율적으로 순환시키도록 구성된 장치가 제조 환경에서 사용되기 위해서 구현되도록 사용될 수 있다. 이를 달성하기 위해서, 모듈 (912) 이 스핀 린스 건조기 및 에지 베벨 제거 챔버로서 구성될 수 있다. 이러한 모듈 (912) 를 사용하면, 기판은 오직 구리 도금 동작과 EBR 동작을 위해서 전기 도금 모듈 (904) 과 모듈 (912) 간에서 전송되기만 한면 된다. 마찬가지로, 모듈 (916) 이 스트리핑 모듈/제거 셀인 경우에, 스테이션들 간의 기판 전달은 상대적으로 효율적이며 간단하다.
도 16는 본 명세서에서의 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있는 다중-툴 장치의 추가 실례를 도시한다. 이 실시예에서, 전착 장치 (1000) 는 다수의 전기 도금 셀 (1007) 로 구성된 세트를 포함하며, 각 전기 도금 셀은 전기 도금 조 (bath) 를 포함하며, 이 세트는 쌍 구성을 갖거나 다수의 듀엣 (duet) 구성을 갖는다. 전기 도금 동작 그 자체 이외에, 전착 장치 (1000) 는 예를 들어서 스핀 린싱, 스핀 건조, 금속 및 실리콘 습식 에칭, 무전해 증착, 전해질 폴리싱 (electroplishing), 사전 웨팅 (pre-wetting), 사전 화학 처리, 환원, 어닐링, 포토레지스트 탈피 등과 같은 다양한 다른 전기 도금과 연관된 프로세스 및 하위 프로세스들을 수행할 수 있다. 전착 장치 (1000) 는 도 10에서 위에서 아래로 본 개략적 평면도로 도시되어 있으며 오직 하나의 레벨 또는 "플루어 (floor)" 가 이 도면에서 드러나 있지만 Lam Research SabreTM 3D 툴과 같은 장치는 각각이 잠재적으로는 서로 동일하거나 상이한 타입의 프로세싱 스테이션을 갖는, 서로 상하로 적층된 2 개 이상의 레벨들을 가질 수 있음을 본 기술 분야의 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
다시 한번 도 16를 참조하면, 전기 도금 처리될 기판 (1006) 이 일반적으로 프론트 엔드 로딩 FOUP (1001) 를 통해서 전착 장치 (1000) 로 공급되고 본 실례에서는 FOUP로부터 프론트 엔드 로봇 (1002) 을 통해서 전착 장치 (1000) 의 주 기판 프로세싱 구역으로 이동되며, 이 로봇 (1002) 은 접근 가능한 스테이션들 중 하나의 스테이션에서 다른 스테이션으로 다차원으로 (in multiple dimensions) 스핀들 (1003) 에 의해서 구동되는 기판 (1006) 을 후퇴 및 이동시킬 수 있으며, 본 실례에서는 2 개의 프론트 엔드 액세스 가능한 스테이션들 (1004) 및 또한 2 개의 프론트 엔드 액세스 가능한 스테이션들 (1008) 이 도시되어 있다. 이 프론트 엔드 액세스 가능한 스테이션들 (1004, 1008) 은 예를 들어서 전 처리 스테이션들 및 SRD (spin rinse drying) 스테이션들을 포함할 수 있다. 이 프론트 엔드 액세스 가능한 스테이션들 (1004, 1008) 은 또한 본 명세서에서 기술된 바와 같은 제거 스테이션들일 수도 있다. 프론트 엔드 로봇 (1002) 의 측 간 측 방향 이동은 로봇 트랙 (1002a) 을 사용하여서 달성될 수 있다. 기판 각각 (606) 은 모터 (미도시) 에 연결된 스핀들 (1003) 에 의해서 구동되는 컵/콘 어셈블리 (미도시) 에 의해서 유지되며, 모터는 실장 브라켓 (1009) 에 부착될 수 있다. 또한, 본 실례에서는, 총 8 개의 전기 도금 셀들 (1007) 에 대해서 4 개의 쌍형 또는 듀엣형 전기 도금 셀 세트 (1007) 로 구성되게 도시되었다. 전기 도금 셀들 (1007) 은 (다른 가능한 재료들 중에서도) 구리 함유 구조물용 구리 및 솔더 구조물용 솔더 재료를 전기도금하기 위해서 사용될 수 있다. 시스템 제어기 (미도시) 는 전착 장치 (1000) 에 연결되어서 전착 장치 (1000) 의 특성들 모두 또는 일부를 제어할 수 있다. 이 시스템 제어기는 전술한 바와 같은 프로세스에 따라서 인스트럭션들을 실행하도록 프로그래밍되거나 이와 달리 구성될 수 있다.
본 명세서에서 기술한 다양한 하드웨어 실시예 및/또는 방법 실시예는 예를 들어서 반도체 디바이스, 디스플레이, LED, 광전 패널 등의 제조 또는 가공을 위한 리소그래피 패터닝 툴 또는 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 통상적으로, 이러한 툴 또는 프로세스는 반드시 그러한 것은 아니지만 공통 제조 시설 내에서 함께 사용 또는 수행될 수 있다.
막 리소그래피 패터닝은 통상적으로 각각 다수의 가능한 툴을 사용하여서 실현되는 다음의 단계들 중 몇몇 또는 모두를 포함하며, 이 단계들은 (1) 스핀 온 또는 스프레이 온 툴을 사용하여서, 그 상에 형성된 실리콘 질화물 막을 갖는 기판과 같은 작업 피스 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, (2) 고온 플레이트 또는 퍼니스 또는 다른 적합한 경화 툴을 사용하여서 포토레지스트를 경화하는 단계, (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 가시광선 또는 자외선 또는 x 선 광에 노광시키는 단계, (4) 습식 벤치 (wet bench) 또는 스프레이 현상기와 같은 툴을 사용하여서 레지스트를 선택적으로 제거하여서 이를 패터닝하도록 상기 포토레지스트를 현상하는 단계, (5) 건조 또는 플라즈마-지원형 에칭 툴을 사용하여서 아래에 놓인 막 또는 작업 피스에 레지스터 패턴을 전사하는 단계, 및 (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트립퍼 (stripper) 와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 애시가능한 (ashable) 하드 마스크 층 (예를 들어, 비정질 탄소 층) 및 다른 적합한 하드 마스크 (예를 들어, 반사방지 층) 가 포토레지스트를 도포하기 이전에 증착될 수도 있다.
본 명세서에서 기술된 구성들 및/또는 방식들은 본질상 예시적이며 다수의 변경들이 가능하므로 이러한 특정 실시예들 또는 실례들은 한정적으로 해석되지 말아야 한다. 본 명세서에서 기술된 특정 루틴 또는 방법은 하나 이상의 임의의 수의 프로세싱 전략들을 나타낼 수 있다. 이로써, 예시된 다양한 동작들은 예시된 순서로, 다른 시퀀스들로, 병렬로 수행되거나 몇몇 경우들에는 생략될 수 있다. 마찬가지로, 상술한 프로세스들의 순서도 변할 수 있다.
본 개시의 주제 대상은 본 명세서에서 개시된 다양한 프로세스들, 시스템들 및 구성들, 다른 특징부들, 기능들, 동작들, 및/또는 특성들 및 이들의 모든 및 임의의 균등 사항들의 모든 신규하고 비자명한 조합들 및 하위조합들을 포함한다.

Claims (20)

  1. 기판으로부터 재료를 제거하는 방법으로서,
    (a) 제거할 재료를 기판 상에 갖는 상기 기판을 수용하는 단계;
    (b) 상기 제거할 재료가 노출되도록 기판 홀더 내에 상기 기판을 위치시키고 실링 (sealing) 하는 단계;
    (c) 상기 기판 홀더를 제거 위치에 위치시키며, 이로써 일 측면이 상기 기판에 의해서 규정되며 반대 측면 (opposite side) 이 베이스 플레이트에 의해서 규정되며 에지들이 플로우 분배기 (flow distributor) 에 의해서 두르도록 (around) 규정되는 캐비티 (cavity) 를 형성하는 단계로서,
    상기 캐비티는 상기 기판의 면에 수직인 방향으로 측정된 약 2 내지 10 mm 크기를 가지며,
    상기 플로우 분배기는,
    (i) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장하는 (spanning) 내부 매니폴드 (internal manifold) 로서, 상기 내부 매니폴드는 유체가 통과하여 흐를 수 있는, 상기 플로우 분배기 내의 캐비티인, 상기 내부 매니폴드;
    (ii) 하나 이상의 유체 공급 라인들로부터 유체를 상기 내부 매니폴드로 전달하기 위한 하나 이상의 유입부들 (inlets); 및
    (iii) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장하며 (spanning) 상기 내부 매니폴드 반대편에 위치한 유출부 매니폴드 (outlet manifold) 를 포함하는, 상기 캐비티를 형성하는 단계;
    (d) 상기 기판 홀더 내에서 상기 기판을 회전시키는 단계; 및
    (e) 스트리핑 용액 (stripping solution) 을 상기 하나 이상의 유입부들로부터 상기 내부 매니폴드를 통해서 상기 캐비티 내로 그리고 상기 기판의 면에 걸쳐서 그리고 상기 유출부 매니폴드를 통해서 외부로 흐르게 하고, 이로써 상기 제거할 재료의 적어도 일부를 상기 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    재료 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 홀더 내에서 상기 기판을 실링하는 단계는 상기 기판과 상기 기판 홀더 간의 유체 기밀 시일 (seal) 을 형성하는,
    재료 제거 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 기판 홀더로부터 분리될 수 있도록 상기 기판 홀더를 개방 위치에 위치시키는 단계 및 상기 기판을 분리하는 단계를 더 포함하는,
    재료 제거 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거할 재료는 포토레지스트 재료를 포함하는,
    재료 제거 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 재료는 네거티브 포토레지스트 재료를 포함하는,
    재료 제거 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트리핑 용액은 약 20 내지 40 LPM 레이트로 흐르는,
    재료 제거 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트리핑 용액은 DMSO-계 용액 및/또는 TMAH-계 용액을 포함하는,
    재료 제거 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판 상에 피처들을 가지며,
    상기 피처들은 약 5 내지 120 ㎛의 주요 치수 (principal dimension) 를 갖는,
    재료 제거 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 면에 걸쳐서 상기 스트리핑 용액을 유동시키기 시작한 이후의 약 4 분 내에서 상기 제거할 재료가 실질적으로 완전하게 제거되는,
    재료 제거 방법.
  10. 기판으로부터 재료를 제거하는 장치로서,
    제거 셀 (removal cell) 을 포함하며,
    상기 제거 셀은,
    (a) 디스크 형상 기판을 기판 평면에서 홀딩 및 회전시키도록 구성된 기판 홀더;
    (b) 상기 기판이 상기 기판 홀더 내에 존재할 때에 캐비티가 베이스 플레이트와 상기 기판 간에 형성되도록 상기 기판 평면에 대해 실질적으로 평행하게 위치한 상기 베이스 플레이트로서, 상기 기판 홀더 내의 상기 기판과 상기 베이스 플레이트 간의 거리는 약 2 내지 10 mm인, 상기 베이스 플레이트; 및
    (c) 적어도 일부분이 상기 베이스 플레이트와 상기 기판 홀더 간에 위치한 플로우 분배기 (flow distributor) 를 포함하며,
    상기 플로우 분배기는,
    (i) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장하는 (spanning) 내부 매니폴드 (internal manifold) 로서, 상기 내부 매니폴드는 유체가 통과하여 흐를 수 있는, 상기 플로우 분배기 내의 캐비티인, 상기 내부 매니폴드;
    (ii) 하나 이상의 유체 공급 라인들로부터 유체를 상기 내부 매니폴드로 전달하기 위한 하나 이상의 유입부들 (inlets); 및
    (iii) 상기 플로우 분배기를 약 90 내지 180도 만큼 둘러서 연장하며 (spanning) 상기 내부 매니폴드 반대편에 위치한 유출부 매니폴드 (outlet manifold) 를 포함하는,
    재료 제거 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 내부 매니폴드로부터 상기 유출부 매니폴드로 실질적으로 선형인 흐름 패턴으로 유체가 흐르게 유체의 방향을 정하도록 (directing) 동작하는 복수의 핀들 (fins) 을 더 포함하는,
    재료 제거 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    린스 유체 (rinsing fluid) 를 상기 기판의 표면으로 전달하도록 설계 또는 구성된 린스 요소를 더 포함하는,
    재료 제거 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 린스 요소는 상기 제거 셀 내에서 사용되도록 설계 또는 구성된,
    재료 제거 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 린스 요소는 상기 제거 셀로부터 이격된 스핀 린스 건조 모듈 내에 위치하는,
    재료 제거 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은 약 300 또는 450 mm의 직경을 갖는,
    재료 제거 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 매니폴드는 유체를 상기 캐비티에 전달하도록 설계 또는 구성된 복수의 샤워헤드 유출 구멍들을 포함하는,
    재료 제거 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 샤워헤드 유출 구멍들은 상기 기판 홀더와 상기 베이스 플레이트 간에서 그리고 상기 기판의 주변부 에지 외측에서 방사상으로 위치되는,
    재료 제거 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    체결 시에 상기 플로우 분배기와 상기 기판 홀더 간의 갭은 약 0.25 내지 8 mm인,
    재료 제거 장치.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 매니폴드는 복수의 각도상 구별되는 섹션들 (angularly distinct sections) 을 포함하는,
    재료 제거 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 내부 매니폴드의 적어도 하나의 각도상 구별되는 섹션으로의 플로우 (flow) 는 상기 내부 매니폴드의 적어도 하나의 다른 각도상 구별되는 섹션과는 독립적으로 제어될 수 있는,
    재료 제거 장치.
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