KR20150073153A - 웨이퍼 세정 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20150073153A
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Abstract

웨이퍼들을 세정하기 위한 장치는 챔버, 챔버 내의 회전가능한 기판 홀더, 회전가능한 기판 홀더 위의 노즐, 아랫방향으로 향해있고 노즐과 유체연통적으로(fluidly) 결합된 커버를 포함한다. 회전가능한 기판 홀더는 하나 이상의 반도체 웨이퍼들을 회전가능한 기판 홀더 상에 탑재시키도록 구성된다. 노즐은 세정 매체를 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 상에 분사시키도록 구성된다. 커버는 상단 단면적을 갖는 상단 엣지와 바닥 단면적을 갖는 바닥 엣지를 갖는 형상을 갖는다.

Description

웨이퍼 세정 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD OF CLEANING WAFERS}
개시된 장치 및 방법은 반도체 처리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 개시된 발명내용은 하나 이상의 반도체 웨이퍼들을 세정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
수 많은 전자 디바이스들 내에는 집적 회로("IC")들이 병합되어 있다. 인쇄 회로 보드("PCB")상의 수평 면적을 절감시키기 위해 다수의 IC들이 소위 말하는 삼차원("3D") 패키지들로 수직하게 적층될 수 있도록 IC 패키징은 진화하여 왔다. 2.5D 패키지라고 불리우는 대안적인 패키징 기술은 하나 이상의 다이들을 기판에 결합시키기 위해 인터포저를 이용할 수 있는데, 이 인터포저는 실리콘과 같은 반도체 물질로부터 형성될 수 있다. 인터포저상에는 이종적인 기술들로 형성될 수 있는 복수의 IC 칩들이 탑재된다. 다양한 IC들 중에서 접속부들은 인터포저에서의 도전성 패턴들을 통해 라우팅된다. 이러한 인터포저 및 적층된 IC 기술들을 각각 2.5D-IC 및 3D-IC이라고 부른다. 이러한 패키지들을 때때로 "3D-IC"라고 총칭하기도 한다.
(웨이퍼를 단품화하기 전에) IC 칩들이 인터포저 웨이퍼상에 탑재될 때, 솔더 범프들이 도포되기 전에 유기 화학물질들을 일반적으로 포함하는 플럭스가 웨이퍼 상에 도포된다. 플럭스는 솔더 범프 리플로우 공정 동안 범프 모폴러지(morphology)를 향상시킨다. 리플로우 공정 이후 및 언더필(underfill)을 도포시키는 것과 같은 추가적인 패키징 단계들 이전에, 특히 칩들과 웨이퍼 사이의 좁은 갭들에 있는 플럭스 잔유물들은 세정되어 완전히 제거된다. 플럭스 잔유물들은 패키지 신뢰성 및 궁극적으로는 결과적인 디바이스들의 성능을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 카르복시산을 포함한 플럭스 잔유물은 솔더 범프들의 부식을 초래시킬 수 있다.
본 발명개시는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 세정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 일 양태에서, 장치는 챔버, 챔버 내의 회전가능한 기판 홀더, 회전가능한 기판 홀더 위의 노즐, 아랫방향으로 향해있고 노즐과 유체연통적으로(fluidly) 결합된 커버를 포함한다. 회전가능한 기판 홀더는 하나 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀더 위에 탑재시키도록 구성된다. 노즐은 세정 매체를 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 상에 제공하도록 구성된다. 커버는 상단 엣지와 바닥 엣지를 갖는 형상을 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 커버의 상단 엣지와 바닥 엣지 모두는 원형이며, 바닥 엣지는 상단 엣지보다 크다.
몇몇의 실시예들에서, 바닥 엣지에서의 커버의 바닥 단면적은 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작은 크기를 갖는다. 노즐과 커버는 암(arm)과 결합되며, 암은 회전가능한 기판 홀더를 가로질러서 노즐과 커버를 수평적으로 이동시키도록 구성된다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더는 하나의 반도체 웨이퍼를 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 각각은 복수의 칩들을 포함한다.
다른 실시예들에서, 바닥 엣지에서의 커버의 바닥 단면적은 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는다. 회전가능한 기판 홀더는, 몇몇의 실시예들에서 하나의 반도체 웨이퍼를 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖거나, 또는 다른 실시예들에서 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더는 원형 형상을 가지며, 회전가능한 기판 홀더 상에서 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 대칭적으로 홀딩하도록 충분히 크며; 커버는 회전가능한 기판 홀더와 동심(concentrically)을 갖추면서 정렬된다.
또다른 양태에서, 본 발명개시는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 세정하기 위한 방법을 제공한다. 몇몇의 실시예들에서, 본 방법은 다음의 단계들, 즉 챔버 내의 회전가능한 기판 홀더 상에 하나 이상의 반도체 웨이퍼들을 탑재시키는 단계; 회전가능한 기판 홀더를 미리결정된 속도로 회전시키는 단계; 및 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 상에 세정 매체를 노즐 및 노즐과 유체연통적으로 결합된 커버를 통해, 미리결정된 유량으로 제공하는 단계를 포함한다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 각각은 복수의 솔더 범프들을 통해 웨이퍼들에 접합된 적어도 하나의 집적 회로를 포함한다. 하나 이상의 반도체 웨이퍼들은 제거될 플럭스 잔유물을 포함한다.
몇몇의 실시예들에서, 커버의 상단 엣지와 바닥 엣지 모두는 원형 단면들을 가지며, 바닥 엣지의 바닥 단면적은 상단 엣지의 상단 단면적보다 크다. 몇몇의 실시예들에서, 바닥 엣지에서의 커버는 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는다. 회전가능한 기판 홀더는, 몇몇의 실시예들에서 하나의 반도체 웨이퍼를 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 가질 수 있거나, 또는 다른 실시예들에서 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 가질 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 본 방법은 회전가능한 기판 홀더 상에 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 대칭적으로 탑재시키는 단계와; 커버를 회전가능한 기판 홀더와 동심을 갖추면서 정렬시키는 단계를 더 포함한다.
몇몇의 실시예들에서, 본 발명개시에서의 방법은 다음의 단계들, 즉 챔버 내의 회전가능한 기판 홀더 상에 하나 이상의 반도체 웨이퍼들을 탑재시키는 단계; 회전가능한 기판 홀더를 미리결정된 속도로 회전시키는 단계; 노즐과 커버를 통해, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 상에 미리결정된 유량으로 세정 매체를 제공하는 단계; 세정 매체가 분사되는 동안 노즐과 커버를 회전가능한 기판 홀더를 가로질러서 수평적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 커버는 노즐과 유체연통적으로(fluidly) 결합된다. 커버는 상단 단면적을 갖는 상단 엣지와 바닥 단면적을 갖는 바닥 엣지를 갖는 형상을 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 커버의 바닥 엣지는 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작은 크기를 갖는다. 회전가능한 기판 홀더는, 몇몇의 실시예들에서 하나의 반도체 웨이퍼를 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖거나, 또는 다른 실시예들에서 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 각각은 복수의 칩들을 포함한다.
하나 이상의 반도체 웨이퍼들을 효율적이고 효과적으로 세정할 수 있다.
본 발명개시는 첨부 도면들과 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 최상으로 이해된다. 본 업계에서의 통상적인 관행에 따라, 도면들의 다양한 피처들은 반드시 실척도로 작도된 것은 아니라는 점을 강조해둔다. 이와는 달리, 다양한 피처들의 치수들은 명료함을 위해 임의적으로 확대되거나 또는 축소된다. 명세서 및 도면들 전반에 걸쳐 동일한 참조 번호들은 동일한 피처들을 가리킨다.
도 1a는 몇몇의 실시예들에 따른, 바닥 엣지(edge)에서의 커버의 바닥 단면적이 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작은 크기를 갖는 예시적인 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1b는 도 1a에서 도시된 장치의 일부분의 평면도(top-down view)를 도시한다.
도 1c는 도 1a에서 도시된 장치의 일부분의 확대된 세부도이다.
도 2a는 몇몇의 실시예들에 따른, 바닥 엣지에서의 커버의 바닥 단면적이 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는 예시적인 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2b는 도 2a에서 도시된 장치의 일부분의 확대된 세부도이다.
도 2c는 몇몇의 실시예들에 따른 예시적인 커버의 형상을 도시한다.
도 3a는 몇몇의 실시예들에 따른, 커버의 바닥 단면적이 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작지 않은 크기를 갖고, 회전가능한 기판 홀더가 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는 예시적인 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 몇몇의 실시예들에 따른, 도 3a의 장치에서의 회전가능한 기판의 예시적인 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4는 몇몇의 실시예들에 따른 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 몇몇의 실시예들에 따른, 노즐과 커버를 회전가능한 기판 홀더를 가로질러 수평하게 이동시키는 단계를 포함한 또다른 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
이러한 예시적인 실시예들의 설명은 첨부 도면들과 관련하여 판독되도록 의도된 것이며, 이 도면들은 기재된 설명 전체의 일부로서 간주된다. 본 설명에서, "상위", "하위", "수평적", "수직적", "위", "밑", "위로", "아래로", "최상단", 및 "바닥" 뿐만 아니라, 이것들의 파생어들(예컨대, "수평적으로", "아래쪽으로", "윗쪽으로" 등)와 같은 상대적인 용어들은 논의되는 도면에서 도시되거나 또는 설명된 배향을 언급하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적인 용어들은 단지 설명의 편리성을 위해 제공된 것일뿐, 장치가 특정 배향으로 구축되거나 동작될 것을 요구하지는 않는다. "연결되다"와 "상호연결되다"와 같은 부착과 관련된 용어들인 커플링 등은 구조물들이 개입 구조물들을 통해 서로에 대해 직접적으로 또는 간접적으로 고정되거나 또는 부착되는 관계는 물론, 이와 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 이동가능식 부착 또는 관계 또는 강체 부착 또는 관계 모두를 말한다.
본 발명개시는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 세정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 반도체 웨이퍼의 예시들은 비제한적인 예시로서 복수의 솔더 범프들 또는 마이크로범프들(아래에서는 이것들을 "범프들"이라고 총칭한다)을 통해 웨이퍼에 접합되어 있는 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 웨이퍼를 포함한다. 예를 들어, 이러한 웨이퍼는 2.5D-IC 구조물들을 포함한 삼차원 집적 회로(3D-IC)를 위한 인터포저일 수 있다. 유기 화학물질들을 포함한 플럭스는 일반적으로 3D-IC 제조 공정에서 솔더 범프들이 도포되기 전에 이용된다. 솔더 범프들의 리플로우 이후, 플럭스 잔유물들은 반도체 웨이퍼와 집적 회로들(칩들) 사이의 좁은 갭들에 남겨진다. 세정 공정을 통해 플럭스 잔유물들을 완전히 제거하는 것이 바람직하다. 본 발명개시는 아래에서 설명된 몇몇의 실시예들에 따른 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
도 1a 내지 도 3c, 도 4 및 도 5에서, 동일한 아이템들 또는 단계들은 달리 명백하게 표시되지 않는 한 동일한 참조 번호들로 표시되며, 간략을 위해, 구조물 또는 단계의 설명들은 한번 설명되고 나서는 반복하지 않는다. 도 4 및 도 5에서 설명된 방법들을 도 1a 내지 도 3c에서 설명된 예시적인 장치를 참조하여 설명한다.
도 1a를 참조하면, 예시적인 장치(100)는 챔버(102), 챔버(102) 내의 회전가능한 기판 홀더(108), 회전가능한 기판 홀더(108) 위의 노즐(114), 아랫방향으로 향해있고 노즐(114)과 유체연통적으로(fluidly) 결합된 커버(116)를 포함한다. 회전가능한 기판 홀더(108)는 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀더(108) 위에 탑재시키도록 구성된다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 각각은 복수의 칩들을 포함한다. 회전가능한 기판 홀더(108)는 적절한 메커니즘, 예컨대 정전척, 진공, 클립, 또는 회전가능한 기판 홀더(108)상의 원형 캐비티를 통해 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀딩하도록 구성된다. 회전가능한 기판 홀더(108)는 샤프트(106)를 통해 모터(107)와 연결된다. 몇몇의 실시예들에서, 모터(107)는 미리결정된 속도로 회전가능한 기판 홀더(108)를 회전시키도록 구성된다. 예를 들어, 회전 속도는 1000rpm 내지 2000rpm의 범위 내에 있을 수 있다. 노즐(114)은 세정 매체(119)를 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 상에 제공하도록 구성된다. 몇몇의 실시예들에서, 노즐(114)은 세정 매체(119)를 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 상에 분사시키도록 구성된다. 몇몇의 실시예들에서 세정액 매체(119)는 일정한 압력, 예컨대 0.5MPa 내지 1MPa의 범위의 압력을 가질 수 있다. 커버(116)는 상단 단면적을 갖는 상단 엣지(116-1)와 바닥 단면적을 갖는 바닥 엣지(116-2)를 갖는 형상을 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 커버(116)의 상단 엣지(116-1)와 바닥 엣지(116-2) 모두는 원형이며, 바닥 엣지(116-2)는 상단 엣지(116-1)보다 크다.
몇몇의 실시예들에서, 도 1a의 예시적인 장치(100)에서 도시된 바와 같이, 바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)의 바닥 단면적은 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기보다 작은 크기를 갖는다. 노즐(114)과 커버(116)는 암(arm)(112)과 결합되며, 암(112)은 회전가능한 기판 홀더(108)를 가로질러서 노즐(114)과 커버(116)를 수평적으로 이동시키도록 구성된다. 도 1b의 평면도에서 도시된 바와 같이, 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기는 커버(116)의 바닥 단면적보다 크다. 노즐(114) 및 커버(116)와 결합된 암(112)은 수평 지지 빔(120)(도 1b에서 도시됨)과 수직 지지 빔(118)(도 1a에서 도시됨)에 연결될 수 있으며, 회전가능한 기판 홀더(108) 위에서 자유롭게 이동하도록 구성될 수 있다. 도 1a에서 도시된 바와 같이, 노즐(114), 암(112) 및 택일적으로, 수직 지지 빔(118) 또는 수평 지지 빔(120)은 모터(115)와 연결될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 노즐(114)과 커버(116)는 수직하게 이동하거나 또는 회전하도록 구성될 수 있다.
장치(100)는 또한 노즐(114)과 유체연통적으로 결합된 세정 매체(119)의 공급기를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 설명된 이러한 이동 및 분사를 위해 노즐(114)은 모터(326) 및 액추에이터(미도시됨)와 연결될 수 있다. 적절한 세정 매체(119)의 예시들에는 비제한적인 예시로서, 필터링된 탈이온수(deionized water) 또는 초순수(ultra-pure water)가 포함된다. 몇몇의 실시예들에서, 적절한 분사 세정 매체(119)는 택일적으로 계면활성제, 용매(예컨대, 이소프로필 알콜) 또는 다른 적절한 화학물질을 포함할 수 있다. 세정 매체(119)는 임의의 잠재적인 미립자 오염물을 제거하기 위해 0.1미크론 미만, 예컨대 50㎚로 필터링된다.
노즐(114), 커버(116) 및 회전가능한 기판 홀더(108)를 위한 적절한 물질들은 임의의 특정한 물질 유형으로 제한되지 않는다. 노즐(114) 또는 커버(116) 중 어느 한쪽을 위한 적절한 물질의 예시들에는, 비제한적인 예시로서, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)과 같은 불소수지, 및 폴리에테르에테르 케톤(PEEK)과 같은 임의의 다른 엔지니어링 플라스틱들 및 세라믹이 포함된다. 이러한 물질들은 세정 매체(119)에 대한 우수한 내식성을 가질 수 있고 세정 동작 동안에 어떠한 오염도 일으키지 않을 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 커버(116)를 위한 적절한 물질은, 희망하는 액체 흐름 유폐와 유량의 제어와 커버(116) 아래의 분배를 위해, 경질이고, 마찰이 없으며, 내식성을 갖는다. 다른 실시예들에서, 커버(116)용으로 유연한 물질이 이용된다.
몇몇의 실시예들에서, 컴퓨터, 제어기, 또는 내장된 프로세서와 같은 프로세서(130)가 모터(107), 모터(115) 및 세정 매체(119)의 공급기에 각각 연결된다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서(130)는 컴퓨터, 마이크로제어기, 또는 내장된 프로세서(이것들을 아래에서 "컴퓨터"로서 총칭한다)이다. 컴퓨터(130)는 모터(107)에게 명령을 내려서 회전가능한 기판 홀더(108)를 미리결정된 속도로 회전시키도록 하고, 모터(115)에게 명령을 내려서 노즐(114)과 커버(116)를 미리결정된 패턴으로 이동시키도록 특수하게 프로그래밍된다. 컴퓨터(130)를 통해, 노즐(114)은 또한 미리결정된 레이트로 또는 미리결정된 분사율 프로파일에 따라 세정 매체(119)를 분사시키도록 구성된다.
도 1c는 세정 공정 동안의 도 1a의 장치(100)의 일부분과, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)의 확대된 세부도이다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 각각은 복수의 솔더 범프들(128)을 통해 웨이퍼들에 접합된 적어도 하나의 집적 회로(IC)(126)를 포함한다. 몇몇의 실시예들에서, 웨이퍼(110)는 2.5D-IC 구조물들을 포함한 삼차원 집적 회로(3D-IC)를 위한 복수의 반도체(예컨대, 실리콘) 인터포저들을 포함한다. IC(126)들은 웨이퍼를 단품화(singulating)시키기 전에 인터포저들에 탑재된다. 미세정된 웨이퍼(110)는 유기 화학물질들을 포함한 플럭스 잔유물(124)을 가질 수 있는데, 이 유기 화학물질들은 반도체 웨이퍼(110)와 집적회로(칩)(126) 사이의 좁은 갭들에 갇혀있다. 발명자들은 플럭스 잔유물(124)이 본 발명개시에서의 장치에 대한 세정 공정을 통해, 전단 와류(shear vortex), 원심력을 통해, 커버(116) 아래의 좁은 갭들 내외부 사이의 세정 매체(119)의 압력차로 제거될 수 있다라고 결정내렸다.
몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는 하나의 반도체 웨이퍼(110)를 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 각각의 반도체 웨이퍼(110)는 복수의 칩들을 가질 수 있다. 웨이퍼 크기는 임의의 크기로 제한되지 않는다. 예를 들어, 몇몇의 실시예들에서, 반도체 웨이퍼(110)의 적절한 크기는 200~450㎜의 범위 내에 있다. 반도체 웨이퍼의 크기는 200㎜, 300㎜ 또는 450㎜일 수 있다.
예시적인 장치(200)를 도시하는 도 2a를 참조하면, 몇몇의 실시예들에 따라, 바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)의 바닥 단면적은 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는다. 도 2b는 도 2a에서 도시된 장치(200)의 일부분의 확대된 세부도이다. 도 2c는 몇몇의 실시예들에 따른 예시적인 커버(116)의 형상을 도시한다. 도 2a 내지 도 2c에서, 동일한 아이템들은 동일한 참조 번호들로 표시되며, 간략을 위해, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 위에서 제공된 구조물의 설명들은 반복하지 않는다.
몇몇의 실시예들에서, 바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)의 바닥 단면적이 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는 경우, 노즐(114)과 커버(116)는 수평하게 이동할 수 없다. 하지만, 몇몇의 실시예들에서, 노즐(114)과 커버(116)는 수직하게 이동하거나 또는 회전하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 도 2b에서 도시된 바와 같이, 회전가능한 기판 홀더(108)는 하나의 반도체 웨이퍼(110)를 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는 원형 형상을 가지며, 회전가능한 기판 홀더(108)의 축을 중심으로 대칭적으로 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀딩하도록 충분히 크며; 커버는 회전가능한 기판 홀더(108)와 동심(concentrically)을 갖추면서 정렬된다. 도 2c에서 정의된 바와 같이, 커버(116)의 형상 및 치수는 두 개의 파라미터들 R(일정한 지점에서의 커버(116)의 반경) 및 H(동일 지점에서의 커버(116)의 높이)를 포함한 재계산된 프로파일에 따라 설계될 수 있다. 예를 들어, 몇몇의 실시예들에서, R*H는 상수이다. 액체 유량은 2*π*R*H*ν과 같으며, 여기서 "ν"는 임의의 지점에서의 세정액 매체의 유속이다. 몇몇의 실시예들에서, 액체 유량은 일정하다. 몇몇의 실시예들에서, 노즐(114)과 커버(116)는 ν가 증가함에 따라 R이 증가하는 것을 제공하도록 구성된다. 몇몇의 실시예들에서, 커버(116)는 두 개의 파라미터들 R 및 H를 포함한 프로파일에 따라 이용될 때 조정가능해지도록 구성될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 예시적인 장치(300)는 도 2a의 장치(200)와 유사하다. 몇몇의 실시예들에 따르면, 예시적인 장치(300)에서, 바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)의 바닥 단면적이 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기보다 작지 않은 크기를 갖고, 회전가능한 기판 홀더(108)는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다. 단지 예시를 목적으로 이용되는 것으로서, 도 3b는 몇몇의 실시예들에 따른, 도 3a의 장치(300)에서의 회전가능한 기판 홀더(108)상의 회전가능한 기판(110)의 예시적인 구성의 평면도이다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는 원형 형상을 가지며, 회전가능한 기판 홀더(108) 상에서 대칭적으로 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀딩하도록 충분히 크며; 커버는 회전가능한 기판 홀더(108)와 동심(concentrically)을 갖추면서 정렬된다. 회전가능한 기판 홀더(108)는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 적절한 메커니즘으로, 예컨대 클립(미도시됨), 또는 회전가능한 기판 홀더(108) 상의 원형 캐비티(111)를 통해 홀딩하도록 구성된다. 도 3a에서 도시된 바와 같이, 원형 캐비티의 크기는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 각각의 크기와 동일하다.
도 4는 몇몇의 실시예들에 따른 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 세정하기 위한 예시적인 방법(400)을 도시하는 흐름도이다. 단계(402) 이전에, 택일적 사항으로서 하나 이상의 미세정된 반도체 웨이퍼들(110)은 일정한 시간 간격 동안, 예컨대 30분 동안 세정 매체(119) 내에 담궈질 수 있다. 적절한 세정 매체(119)의 예시들에는 비제한적인 예시로서, 필터링된 탈이온수(deionized water) 또는 초순수(ultra-pure water)가 포함된다. 세정 매체(119)는 택일적으로 계면활성제, 용매 또는 다른 적절한 화학물질을 포함할 수 있다. 세정 매체(119)는 임의의 잠재적인 미립자 오염물을 제거하기 위해 0.1미크론 미만, 예컨대 50㎚로 필터링된다.
단계(402)에서, 도 1a, 도 2a 및 도 3a에서 설명된 장치에서, 하나의 반도체 웨이퍼들(110)이 챔버(102) 내의 회전가능한 기판 홀더(108) 상에 탑재된다. 설명한 바와 같이, 예시적인 장치(100, 200 또는 300)는 챔버(102), 챔버(102) 내의 회전가능한 기판 홀더(108), 회전가능한 기판 홀더(108) 위의 노즐(114), 아랫방향으로 향해있고 노즐(114)과 유체연통적으로(fluidly) 결합된 커버(116)를 포함한다. 몇몇의 실시예들에서, 커버(116)의 상단 엣지(116-1)와 바닥 엣지(116-2) 모두는 원형 단면들을 가지며, 바닥 엣지(116-2)의 바닥 단면적은 상단 엣지(116-1)의 상단 단면적보다 크다.
몇몇의 실시예들에서, 바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)는 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는다. 회전가능한 기판 홀더(108)는 하나의 반도체 웨이퍼(110)를 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 가질 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는 원형 형상을 가지며, 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀딩하도록 충분히 크다. 하나의 반도체 웨이퍼(110) 또는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들은 회전가능한 기판 홀더(108) 상에서 대칭적으로 탑재된다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 각각은 복수의 솔더 범프들(128)을 통해 웨이퍼들에 접합된 적어도 하나의 집적 회로(126)를 포함한다. 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)은 제거될 플럭스 잔유물을 포함한다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 각각은 2.5D-IC 구조물들을 포함한 삼차원 집적 회로(3D-IC)를 위한 인터포저이다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)은 복수의 칩들을 포함한다.
바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)가 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는 경우, 단계(404)는 택일적인 단계이다. 단계(404)에서, 커버(116)는 회전가능한 기판 홀더(108)와 동심을 갖추면서 정렬된다.
단계(406)에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는, 도 1a에서 설명된 바와 같이, 미리결정된 속도로 모터(107)를 통해 회전된다. 몇몇의 실시예들에서, 컴퓨터, 제어기, 또는 내장된 프로세서와 같은 프로세서(130)는 회전가능한 기판 홀더(108)에 연결된 모터(107)를 제어하기 위해 이용될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는 컴퓨터 또는 내장된 프로세서와 같은 프로세서(130) 상에서 프로그래밍된 회전 속도의 미리결정된 프로파일에 따라 회전된다.
도 4의 단계(408)에서, 세정 매체(119)는 도 1a, 도 2a 및 도 3a에서 기술된 바에 따라 노즐(114)과 커버(116)를 통해, 미리결정된 유량으로 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 상에 분사된다. 커버(116)는 노즐(114)과 유체연통적으로(fluidly) 결합된다. 세정 매체(119)는 분무 또는 박무의 형태 또는 임의의 다른 적절한 형태로 분사될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 세정 매체(119)가 분사될 때 노즐(114)과 커버(116)는 수직하게 이동하거나 또는 회전하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 커버(116)는 고정된 구성 및 치수를 갖는다. 다른 실시예들에서, 커버(116)는 조정가능한 구성 또는 치수를 갖는다. 구성 또는 치수는 택일적으로 단계(408)에서 조정될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 세정 매체(119)는 컴퓨터 또는 내장된 프로세서와 같은 프로세서(130) 상에서 프로그래밍되어 저장될 수 있는 미리결정된 유량 및 시간 길이의 프로파일에 따라 분사된다.
단계(408)에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)은 필터링된 탈이온수(deionized water), 초순수(ultra-pure water), 용매 또는 이들의 조합으로 씻겨질 수 있다. 그 후 세정된 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)은 건조되고 검사될 수 있다.
도 5는 몇몇의 실시예들에 따른, 노즐(114)과 커버(116)를 회전가능한 기판 홀더(108)를 가로질러 수평하게 이동시키는 단계를 포함한 또다른 예시적인 방법(500)을 도시하는 흐름도이다. 몇몇의 실시예들에서, 커버(116)는 상단 단면적을 갖는 상단 엣지(116-1)와 바닥 단면적을 갖는 바닥 엣지(116-2)를 갖는 형상을 갖는다. 예시적인 방법(500)은 바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)가 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기보다 작은 크기를 갖는 경우에 이용될 수 있다. 회전가능한 기판 홀더(108)는 몇몇의 실시예들에서 하나의 반도체 웨이퍼(110), 또는 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들(110)을 홀딩하도록 적어도 충분히 큰 크기를 갖는다.
단계(502)에서, 도 4의 단계(402)에서 설명된 바와 같이, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)이 챔버(102) 내의 회전가능한 기판 홀더(108) 상에 탑재된다. 몇몇의 실시예들에서, 바닥 엣지(116-2)에서의 커버(116)는 회전가능한 기판 홀더(108)의 크기보다 작은 크기를 갖는다. 따라서 도 4의 단계(404)는 이용될 수 없다. 회전가능한 기판 홀더(108) 위에서의 커버(116)의 위치는 임의의 수평적인 위치로 제한되지 않는다.
단계(506)에서, 회전가능한 기판 홀더(108)는, 도 4에서 설명된 바와 같이, 미리결정된 속도로 회전된다. 단계(508)에서, 세정 매체(119)는 도 4에서 기술된 바와 같이, 노즐(114) 및 노즐(114)과 유체연통적으로 결합된 커버(116)를 통해, 미리결정된 유량으로 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110) 상에 분사된다. 설명한 바와 같이, 몇몇의 실시예들에서, 커버(116)는 고정된 구성 및 치수를 갖는다. 다른 실시예들에서, 커버(116)는 조정가능한 구성 또는 치수를 갖는다. 구성 또는 치수는 택일적으로 단계(508)에서 조정될 수 있다.
도 5의 단계(510)에서, 세정 매체(119)가 분사되는 동안 노즐(114)과 커버(116)는 회전가능한 기판 홀더(108)를 가로질러 수평하게 이동된다. 몇몇의 실시예들에서, 세정 매체(119)가 분사될 때 노즐(114)과 커버(116)는 수직하게 이동하거나 또는 회전하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 노즐(114)과 커버(116)는 컴퓨터 또는 내장된 프로세서와 같은 프로세서(130) 상에서 프로그래밍되어 저장될 수 있는 미리결정된 방향 프로파일에 따라 이동된다.
단계(510)에서, 하나 이상의 반도체 웨이퍼들(110)은 도 4에서 설명된 바와 같이 씻겨지고, 건조되고 검사될 수 있다.
본 발명내용을 예시적인 실시예들의 측면에서 설명해왔지만, 본 발명내용은 이에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 첨부된 청구항들은 본 업계의 당업자에 의해 행해질 수 있는 다른 변형들과 실시예들을 포함하도록 광범위하게 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 장치에 있어서,
    챔버;
    하나 이상의 반도체 웨이퍼를 위에 탑재하도록 구성된, 상기 챔버 내의 회전가능한 기판 홀더;
    세정 매체를 상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼 상에 제공하도록 구성된, 상기 회전가능한 기판 홀더 위의 노즐; 및
    아랫방향으로 향해 있으며, 상기 노즐과 유체연통적으로(fluidly) 결합된 커버를 포함하며,
    상기 커버는 상단 단면적을 갖는 상단 엣지와 바닥 단면적을 갖는 바닥 엣지를 갖는 형상을 갖고,
    상기 커버는 상기 노즐로부터 상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼의 일부 상으로만 상기 세정 매체의 흐름을 가이드하도록 구성되는 것인, 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버의 상기 상단 엣지와 상기 바닥 엣지 모두는 원형이며, 상기 바닥 엣지는 상기 상단 엣지보다 큰 것인, 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바닥 엣지에서의 상기 커버의 바닥 단면적은 상기 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작은 크기를 갖는 것인, 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐과 상기 커버는 암(arm)과 결합되며, 상기 암은 상기 회전가능한 기판 홀더를 가로질러서 상기 노즐과 상기 커버를 수평적으로 이동시키도록 구성된 것인, 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바닥 엣지에서의 상기 커버의 바닥 단면적은 상기 회전가능한 기판 홀더의 크기보다 작지 않은 크기를 갖는 것인, 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전가능한 기판 홀더는 적어도, 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 홀딩하기에 충분히 큰 크기를 갖는 것인, 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전가능한 기판 홀더는 원형 형상을 가지며, 상기 회전가능한 기판 홀더 상에서 상기 두 개 이상의 반도체 웨이퍼들을 대칭적으로 홀딩하기에 충분히 크며;
    상기 커버는 상기 회전가능한 기판 홀더와 동심(concentrically)을 갖추면서 정렬되는 것인, 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  8. 하나 이상의 반도체 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서,
    챔버 내의 회전가능한 기판 홀더 상에 하나 이상의 반도체 웨이퍼를 탑재시키는 단계;
    상기 회전가능한 기판 홀더를 미리결정된 속도로 회전시키는 단계; 및
    노즐 및 상기 노즐과 유체연통적으로(fluidly) 결합된 커버를 통해, 상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼 상에 세정 매체를 미리결정된 유량으로 분사시키는 단계
    를 포함하며, 상기 커버는 상단 단면적을 갖는 상단 엣지와 바닥 단면적을 갖는 바닥 엣지를 구비하고,
    상기 커버는 상기 노즐로부터 상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼의 일부 상으로만 상기 세정 매체의 흐름을 가이드하도록 구성되는 것인, 반도체 웨이퍼 세정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼 각각은 복수의 솔더 범프들을 통해 상기 각각의 웨이퍼에 접합된 적어도 하나의 집적 회로를 구비하며,
    상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼는 제거될 플럭스 잔유물을 포함한 것인, 반도체 웨이퍼 세정 방법.
  10. 하나 이상의 반도체 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서,
    챔버 내의 회전가능한 기판 홀더 상에 하나 이상의 반도체 웨이퍼를 탑재시키는 단계;
    상기 회전가능한 기판 홀더를 미리결정된 속도로 회전시키는 단계;
    노즐 및 상기 노즐과 유체연통적으로(fluidly) 결합된 커버를 통해, 상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼 상에 세정 매체를 미리결정된 유량으로 제공하는 단계;
    상기 세정 매체가 분사되는 동안 상기 노즐과 상기 커버를 상기 회전가능한 기판 홀더를 가로질러서 수평적으로 이동시키는 단계
    를 포함하며, 상기 커버는 상단 단면적을 갖는 상단 엣지와 바닥 단면적을 갖는 바닥 엣지를 갖는 형상을 구비하고,
    상기 커버는 상기 노즐로부터 상기 하나 이상의 반도체 웨이퍼의 일부 상으로만 상기 세정 매체의 흐름을 가이드하도록 구성되는 것인, 반도체 웨이퍼 세정 방법.
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