KR20170049546A - 증착된 재료들을 마스크들 캐리어들, 및 증착 툴 컴포넌트들로부터 제거하기 위한 박리 프로세스 - Google Patents

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Abstract

증착된 재료의, 워크 피스로부터의 박리를 위한 방법은: 워크 피스를 초음파 배스에 침지하고 초음파 에너지를 적용하는 단계 - 초음파 배스는, 실온 초과 내지 유체 끓는 점 미만의 범위 내의 일정한 온도에서 유지되는 유체, 또는 실온과 유체 끓는 점 미만 사이의 범위 내에서 선택된 ΔT에 걸쳐서 사이클링되는 유체를 포함하고, 온도는, 층의, 워크 피스로부터의 박리를 촉진하기 위해, 층과 워크 피스 사이에 상당한 CTE(coefficient of thermal expansion) 미스매치를 제공하도록 선택되며, 초음파 배스에서의 프로세스 시간은, 층을 느슨하게 하기 위해 수 초 내지 최대 120분의 범위 내에 있음 -; 액체들을 이용하여 린싱하는 것에 의해 워크 피스를 세정하는 단계; 및 워크 피스를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 박리 프로세스를 실행하기 위한 시스템이 설명된다.

Description

증착된 재료들을 마스크들 캐리어들, 및 증착 툴 컴포넌트들로부터 제거하기 위한 박리 프로세스{EXFOLIATION PROCESS FOR REMOVAL OF DEPOSITED MATERIALS FROM MASKS CARRIERS, AND DEPOSITION TOOL COMPONENTS}
관련 출원들에 대한 상호-참조
[0001] 본 출원은, 2014년 8월 28일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/042,922 호의 이익 향유를 주장한다.
[0002] 본 개시물의 실시예들은 일반적으로, 재료의 증착된 층들의, 마스크들, 캐리어들, 및 다른 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 워크 피스들(work pieces)로부터의 박리(exfoliation)를 위한 프로세스들 및 시스템들에 관한 것이며, 더 구체적으로, 배타적인 것은 아니지만, 온도 제어된 액체에서 피스들에 대한 초음파 에너지의 적용을 포함하는, 증착된 층들의, 워크 피스들의 표면들로부터의 박리를 위한 프로세스들 및 시스템들에 관한 것이고, 온도는, 워크 피스와 증착된 층(들)의 재료들 간의 CTE(coefficient of thermal expansion) 미스매치(mismatch)에 기인한, 워크 피스와 증착된 층들 사이의 계면(interface)에서의 응력(stress)을 증가시키기 위해 제어된다.
[0003] 재료들의 얇은 필름들을 기판 상에 증착시키기 위한 증착 시스템들은, 반도체 산업, 박막 배터리 산업, 일렉트로크로믹(electrochromics) 산업, 플랫 패널 디스플레이 산업, 등과 같은 많은 산업들에서 폭넓게 사용된다. 이러한 증착 시스템들은, 마스크들, 기판 캐리어들 및 서브(sub)-캐리어들, 다른 증착 시스템 컴포넌트들, 등과 같은 다양한 워크 피스들을 활용할 수 있다. 이러한 워크 피스들은, 워크 피스들의 표면들 상에 축적된(built up) 증착된 재료를 제거하기 위해 빈번하게(on a frequent basis) 세정될 필요가 있다. 증착된 재료들은, 금속들, 반도체들, 절연체들(insulators), 전해질들(electrolytes), 등과 같은 폭넓은 범위의 재료들을 포함할 수 있다. 일반적으로, (보통, 위험하거나 독성인 화학 물질들을 사용하는) 공격적인(aggressive) 화학 프로세스들 또는 (워크 피스들의 무결성 및 치수에 부정적으로 영향을 줄 수 있는) 기계적 프로세스들이, 이러한 워크 피스들을 세정하는 데에 사용된다.
[0004] 명백하게, 위험하거나 독성인 화학 물질들을 사용하지 않고 워크 피스들의 무결성 또는 치수들에 크게 영향을 주지 않는, 워크 피스들을 세정하기 위한 덜 공격적인 프로세스들이 필요하다.
[0005] 증착된 층들을 증착 시스템 워크 피스들, 예컨대, 새도우 마스크들, 캐리어들, 서브-캐리어들, 다른 증착 시스템 컴포넌트들 등으로부터 제거하기 위한 방법들 및 장비가 본원에서 설명된다. PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PECVD (plasma enhanced physical vapor deposition), 스퍼터링(sputtering), HWCVD (hot wire chemical vapor deposition), ALD (atomic layer deposition) 시스템들, 등을 포함하여, 매우 다양한 증착 시스템들로부터의 워크 피스들이, 본원에서 설명되는 프로세스들로부터 이익을 향유할 수 있다. 금속들, 반도체들, 절연체들, 전해질들, 등을 포함하여, 매우 폭넓은 범위의 증착된 재료들이, 개시된 방법들의 실시예들을 사용하여 제거될 수 있는 것으로 예상된다. 본원에서 설명되는 프로세스들의 실시예들은, 축적된 증착된 재료의 제거를 위해, 온도 제어된 액체에서 초음파 에너지를 코팅된 워크 피스들에 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 프로세스들은, 워크 피스와 증착된 층(들) 사이의 CTE 미스매치에 기인한 계면 응력을 유도하여, 초음파 에너지에 대한 노출 동안, 증착된 재료의 박리를 촉진하는 것에 기초한다. 이로써, 계면 응력의 결합 파괴 레벨들(bond breaking levels)을 발현시키고(developing) 따라서, - 재사용을 위해 매우 깨끗하고(clean), 치수에-영향을 받지 않은 워크 피스들을 남겨두면서 - 증착된 층(들)의 박리/층간박리(delamination)를 보조하기 위해, 박리 장비의 동작 범위 내의 온도, 또는 온도들의 범위가 결정될 수 있다.
[0006] 몇몇 실시예들에 따르면, 마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 프로세스는: 워크 피스의 표면을 코팅하는 증착된 재료의 층을 갖는 워크 피스를 제공하는 단계; 워크 피스를 초음파 배스(bath)에 침지하고 초음파 에너지를 워크 피스에 적용하는 단계 - 초음파 배스는 유체를 포함하고, 유체는, 실온 초과 내지 유체 끓는 점 미만의 범위 내의 일정한 온도로 유지되며, 일정한 온도는, 증착된 재료의 층의, 워크 피스로부터의 박리를 촉진하기 위해, 증착된 재료의 층과 워크 피스 사이에 상당한 CTE(coefficient of thermal expansion) 미스매치를 제공하도록 선택되고, 초음파 배스에서의 프로세스 시간은, 증착된 재료의 층을 느슨하게 하기(loosening) 위해 수 초 내지 최대 120분의 범위 내에 있음 -; 액체들을 이용하여 린싱하는(rinsing) 것에 의해 워크 피스를 세정하는 단계; 및 워크 피스를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
[0007] 또한, 몇몇 실시예들에 따르면, 마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 프로세스는: 워크 피스의 표면을 코팅하는 증착된 재료의 층을 갖는 워크 피스를 제공하는 단계; 워크 피스를 초음파 배스에 침지하고 초음파 에너지를 워크 피스에 적용하는 단계 - 초음파 배스는 유체를 포함하고, 물은, 실온과 유체 끓는 점 미만 사이의 범위 내에서 선택된 ΔT에 걸쳐서 사이클링되며(cycled), 워크 피스는, 초음파 배스에서의 침지 동안, ΔT에 걸친 다수의 사이클들을 겪고, ΔT는, 증착된 재료의 층의, 워크 피스로부터의 박리를 촉진하기 위해, 증착된 재료의 층과 워크 피스 사이에 상당한 CTE(coefficient of thermal expansion) 미스매치가 존재하는 온도들을 통한 편위들(excursions)을 제공하도록 선택되며, 초음파 배스에서의 프로세스 시간은, 증착된 재료의 층을 느슨하게 하기 위해 수 초 내지 최대 120분의 범위 내에 있음 -; 액체들을 이용하여 린싱하는 것에 의해 워크 피스를 세정하는 단계; 및 워크 피스를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
[0008] 또한, 본 개시물은 상기 언급된 프로세스들을 수행하기 위해 구성된 장치 및 시스템들을 설명한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 시스템은: 증착된 재료의 층으로 코팅된 워크 피스의 자동화된 기계적 연마를 위한 제 1 장치; 온도 제어된 유체에서 워크 피스에 초음파 에너지를 적용하기 위한 제 2 장치; 연마재 재료들을 이용하여 워크 피스 상의 증착된 재료의 층을 스크러빙하기(scrubbing) 위한 제 3 장치; 워크 피스 상의 임의의 잔류 코팅의 산 처리(acid treatment)를 위한 제 4 장치; 액체 린스들을 사용하여 워크 피스를 세정하기 위한 제 5 장치; 및 워크 피스를 건조시키기 위한 제 6 장치를 포함할 수 있다.
[0009] 본 개시물의 이러한 그리고 다른 양태들 및 특징들은, 첨부한 도면들과 함께 특정 실시예들의 이하의 설명을 검토함에 따라 당업자에게 자명해질 것이다:
[0010] 도 1은, 몇몇 실시예들에 따른, 마스크들, 캐리어들, 및 다른 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 제거를 위한 제 1 프로세스 흐름이고;
[0011] 도 2는, 몇몇 실시예들에 따른, 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 제거를 위한 제 2 프로세스 흐름이며;
[0012] 도 3은, 몇몇 실시예들에 따른, 초음파 박리 장치의 개략적인 대표도이고; 그리고
[0013] 도 4는, 몇몇 실시예들에 따른, 제거 프로세스를 위한 시스템의 대표도이다.
[0014] 본 개시물의 실시예들은 이제, 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이고, 도면들은, 당업자들이 본 개시물을 실시할 수 있게 하기 위해, 본 개시물의 예시적인 예들로서 제공된다. 특히, 이하의 예들 및 도면들은 본 개시물의 범위를 단일 실시예로 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 설명된 또는 예시된 엘리먼트들 중 일부 또는 전부의 상호 교환에 의해, 다른 실시예들이 가능하다. 또한, 공지된 컴포넌트들을 사용하여 본 개시물의 특정 엘리먼트들이 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있는 경우, 그러한 공지된 컴포넌트들의, 본 개시물의 이해를 위해 필요한 부분들만이 설명될 것이고, 그러한 공지된 컴포넌트들의 다른 부분들의 상세한 설명들은, 본 개시물을 방해하지 않기 위해, 생략될 것이다. 본 명세서에서, 단일 컴포넌트를 보여주는 실시예는 제한적인 것으로 여겨져서는 안된다; 오히려, 본 개시물은, 본원에서 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한, 복수의 동일한 컴포넌트를 포함하는 다른 실시예들을 포함하도록 의도되며, 그 역으로도 마찬가지이다. 게다가, 출원인들은, 명시적으로 그렇게 언급하지 않는 한, 본 명세서 또는 청구항들에서의 어떠한 용어도 흔치 않은 또는 특별한 의미로 간주되도록 의도하지 않는다. 또한, 본 개시물은, 예시로서 본원에 언급된 공지된 컴포넌트들에 대한 현재의 그리고 미래의 공지된 등가물들을 포함한다.
[0015] 증착된 층들을 증착 시스템 워크 피스들, 예컨대, 새도우 마스크들, 캐리어들, 서브-캐리어들, 다른 증착 시스템 컴포넌트들 등으로부터 제거하기 위한 방법들 및 장비가 본원에서 설명된다. 스퍼터링 및 증발(evaporation)과 같은 PVD, PECVD 및 HWCVD와 같은 CVD, 전기도금(electroplating), 졸-겔(sol-gel), ALD 시스템들, 등을 포함하여, 매우 다양한 증착 시스템들로부터의 워크 피스들은, 본원에서 설명되는 프로세스들로부터 이익을 향유할 수 있다. 금속들, 반도체들, 절연체들, 전해질들, 유기 캡핑 층들(organic capping layers) 등을 포함하여, 매우 폭넓은 범위의 증착된 재료들이, 개시된 방법들의 실시예들을 사용하여 제거될 수 있는 것으로 예상된다. 본원에서 개시되는 프로세스들은, 반도체 산업, 박막 배터리 산업, 일렉트로크로믹 산업, 플랫 패널 디스플레이 산업, 등을 포함하여, 폭넓은 범위의 산업들에 이익이 될 수 있다. 본 발명자들은, 본원에서 설명되는 방법들 및 장비가 TFB(thin film battery) 산업에서 사용되는 재료들을 제거하는데 특히 효과적이라는 것을 발견했다 - 예컨대, LiPON 및 Li는, 본원에서 설명되는 바와 같이, Li에 대해서는 실온에서 그리고 LiPON에 대해서는 대략 70℃에서 초음파 배스의 유체를 이용하여, 몇몇 경우들에서는 심지어, 기계적 프로세싱 또는 초음파 배스의 유체의 온도 사이클링에 대한 필요 없이, 초음파 프로세스에 의해 마스크/서브캐리어 워크 피스들로부터 용이하게 제거되고, 그리고 LiCoO2는, 실온에서부터 유체의 끓는 점 바로 아래까지의 온도 범위에 걸친, 초음파 배스에서의 유체의 온도 사이클링 및 기계적 프로세싱과 조합하여 핫(hot) 초음파 프로세스에 의해 용이하게 제거된다.
[0016] 본원에서 설명되는 프로세스들의 실시예들은, 축적된 증착된 재료의, 워크 피스들로부터의 제거를 위해, 온도 제어된 액체에서, 증착된 재료로 코팅된 워크 피스들에 초음파 에너지를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 프로세스들은, 워크 피스와 증착된 층(들) 사이의 CTE 미스매치에 기인한 계면 응력을 유도하여, 초음파 에너지에 대한 노출 동안, 증착된 재료의 박리를 촉진하는 것에 기초한다. 이로써, 계면 응력의 결합 파괴 레벨들(bond breaking levels)을 발현시키고(developing) 따라서, - 재사용을 위해 매우 깨끗하고(clean), 치수에-영향을 받지 않은 워크 피스들을 남겨두면서 - 증착된 층(들)의 박리/층간박리(delamination)를 보조하기 위해, 박리 장비의 동작 범위 내의 온도, 또는 온도들의 범위가 결정될 수 있다.
[0017] 워크 피스들은: Invar와 같은 강자성 재료들(일반적으로 마스크 재료로서 사용되는, 매우 낮은 CTE를 갖는 Fe-Ni 합금), 스테인레스 스틸과 같은 다른 금속들, Al2O3 및 AlN과 같은 세라믹들 등과 같은 재료들로 만들어질 수 있다.
[0018] 본 개시물의 프로세스들 및 장비로부터 이익을 향유할 수 있는 전기화학 디바이스들의 제조에서 사용되는 워크 피스들의 특정 예에 대해서, 워크 피스들 상에 증착될 수 있는 몇몇 전형적인 재료들, 그리고 이러한 증착들을 위해 사용될 수 있는 특정 타입들의 증착 시스템들의 예들이 이하와 같이 제공된다. 캐소드 층의 예는 LiCoO2 층이며, 애노드 층의 예는 Li 금속 층이고, 전해질 층의 예는 LiPON 층이다. 그러나, LiMn2O4 및 LiNiCoAlO2, V2O5, LiMnO2, Li5FeO4, NMC(NiMnCo 옥사이드), NCA(NiCoAl 옥사이드), LMO(LixMnO2), LFP(LixFePO4), LiMn 스피넬(spinel), 등과 같은 폭넓은 범위의 캐소드 재료들이 사용될 수 있고, Si, C, 실리콘-리튬 합금들, 리튬 실리콘 설파이드(sulfide), Al, Sn, 등과 같은 폭넓은 범위의 애노드 재료들이 사용될 수 있으며, 고체 폴리머 전해질들(solid polymer electrolytes), LiI/Al2O3 혼합물들(mixtures), LLZO(LiLaZr 옥사이드), LiSiCON, 등과 같은 폭넓은 범위의 리튬-전도성 전해질 재료들이 사용될 수 있는 것으로 예상된다. Ti 접착 층들, 등을 포함할 수 있고 그리고/또는 상이한 재료들의 다수의 층들에 존재할 수 있고 그리고/또는 합금될(alloyed) 수 있는, Ag, Al, Au, Ca, Cu, Co, Sn, Pd, Zn 및 Pt 중 하나 또는 그 초과를 포함하여, 다양한 전기 전도성 재료들이 또한, 예컨대, 애노드 또는 캐소드 전류 컬렉터 층들(current collector layers)로서 증착될 수 있다. 이러한 재료들은: 스퍼터링 및 증발 시스템들과 같은 PVD 시스템들, CVD 시스템들, 졸-겔 시스템들, 등과 같은 증착 시스템들을 사용하여 증착될 수 있다. 진공 증착 시스템들의 다른 예들은, PECVD, 반응성 스퍼터링, 비-반응성 스퍼터링, RF(radio frequency) 스퍼터링, 다중-주파수 스퍼터링, 전자 빔 증발, 이온 빔 증발, 열 증발(thermal evaporation), ALD, 등을 포함한다. 비-진공 기반 증착의 다른 예들은, 플라즈마 스프레이(plasma spray), 스프레이 열분해(spray pyrolysis), 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 스크린 프린팅(screen printing), 등을 포함한다.
[0019] 도 1은, 몇몇 실시예들에 따른, 마스크들, 캐리어들, 및 다른 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 프로세스 흐름의 제 1 예를 제공한다. TFB들 및 일렉트로크로믹 디바이스들과 같은 전기화학 디바이스들을 패터닝하기 위해 사용되는 새도우 마스크로부터의, LiCoO2와 같은 재료의 박리의 특정 예에 대한 프로세스 흐름은: LiCoO2와 같은 TFB 재료의 얇은 필름으로 코팅된, 본 예에서는 마스크인, 워크 피스를 제공하는 단계(101); 필요한 경우, 마스크 상의 코팅을 기계적으로 연마하는 단계(102) - 이는, 부유 미립자들(airborne particulates)의 생성을 감소시키기 위해, 습식 환경(wet environment)(본원에서 "습식 환경"이라는 용어는, 워크 피스가 건조해지는 것을 허용하지 않도록, 유체가-채워진 용기에 워크 피스가 담겨지거나(soaking) 또는 워크 피스가 표면 상의 유체의 필름으로 유지되는 것을 지칭함)에서 수행될 수 있고, 연마를 위해, 강모(steel wool), 사포(sand pape, 등이 사용될 수 있음 -;마스크를 초음파 배스에 침지하고 초음파 에너지를 마스크에 적용하는 단계(103) - 배스는 (물과 같은) 유체를 포함하고, 실온 초과 내지 유체 끓는 점(물의 경우에, 100℃) 미만의 범위, 실시예들에서는 60℃ 내지 80℃ 범위의 일정한 온도로 유지되며, 온도는, 증착된 재료의, 마스크로부터의 박리를 촉진하기에 충분한 CTE 미스매치를 마스크와 증착된 재료의 층 사이에 제공하도록 선택되고, 초음파 배스에서의 프로세스 시간은, 필요한 경우, 증착된 재료를 느슨하게 하기 위해, 수 초 내지 최대 120분까지 변화될 수 있음 -; 초음파 처리 이후, 필요한 경우, 마스크의 표면으로부터 남아있는 증착된 재료의 대부분을 제거하기 위해 - 강모, 사포, 등과 같은 - 연마재 재료로 마스크를 스크러빙하는 단계(104) - 이는, 부유 미립자들의 생성을 감소시키기 위해, 습식 환경에서 수행될 수 있음 -; 필요한 경우, 예컨대, 마스크의 표면 상의 임의의 남아있는 증착된 재료를 제거하는 것을 보조하기 위해, 마스크를 묽은 염산(dilute hydrochloric acid)(5중량% 내지 25중량%) 또는 묽은 불산(dilute hydrofluoric acid)(1중량% 미만)과 같은 희석산(dilute acid)으로 처리하는 단계(105) - 특정 산 처리는 마스크 재료에 따를 것이고, 처리는 마스크의 치수들 및 무결성에 영향을 주는 것을 피하도록 설계될 수 있음 -; 물(예컨대, 증류수 또는 탈이온수) 린스들 및/또는 유기 용매 린스들(organic solvent rinses)을 사용하여 마스크를 세정하는 단계(106); 및 마스크를 건조시키는 단계(107) - 마스크 건조는, 예컨대, 마스크에 열 및/또는 공기의 스트림(stream)을 적용하는 것에 의해 이루어질 수 있음 - 를 포함할 수 있다.
[0020] 전형적으로, 제 2 재료의 기판 상의 제 1 재료의 증착된 층 사이의 응력은 제 1 층의 두께에 따를 것이고, 따라서, 초음파 배스에서의 박리를 촉진하기에 충분할 수 있는 CTE 미스매치는 또한, 제 1 층의 두께에 따를 것이다 - 제 1 층이 더 두꺼울수록, 더 작은 CTE 미스매치가, 본원에서 개시되는 바와 같은 실시예들에 따른 방법들을 사용하여 제 1 층을 박리시킬 수 있다는 것을 주목한다.
[0021] 기계적으로 연마하는 단계(102), 스크러빙 단계(104), 및 산 처리 단계(105) 중 하나 또는 그 초과는 박리 프로세스의 일부로서 반드시 사용될 필요는 없을 수 있지만, 그렇지 않으면 쉽게 제거되지 않을 수 있는, 증착된 층들의, 워크 피스로부터의 박리를 보조하기 위해 이용 가능하다는 것을 주목한다. 예컨대, 마스크들/서브-캐리어들을 코팅하는 Li 또는 LiPON 층들은 전형적으로, 임의의 부가적인 기계적 처리 없이 용이하고 완전하게 박리될 것이다. 금속들 또는 LiCoO2로 코팅된 마스크들/서브-캐리어들의 경우, 초음파 처리 이후 추가적인 세정을 위해 사포가 사용될 수 있다. 부가적으로, 두꺼운 캐소드 TFB들의 경우에, 각각의 캐소드 증착은 전형적으로, 마스크들/서브캐리어들 상에 LiCoO2의 10㎛ 초과 두께의 층을 생성하며, 그러므로, 양호한 입자 성능(워크 피스의 후속하는 사용 동안에 입자 생성이 없음(lack))을 보장하기 위해, LiCoO2 마스크들/서브-캐리어들의 세정이, 각각의 증착 이후에 필수적일 수 있다. 두꺼운 캐소드 층들에서의 높은 응력에 기인하여, LiCoO2 필름은, 약 70℃의 핫 초음파 프로세스 이후에 마스크들/서브-캐리어들로부터 층간박리를 시작할 수 있으며, 그 이후에 가벼운 사포 처리가, 마스크들/서브-캐리어들로부터 임의의 LiCoO2 잔류물들을 제거하기에 충분하다.
[0022] 또한, 도 1을 참조하면, 기계적 연마는 실시예들에서 자동화될 수 있거나 수동일 수 있으며, 스크러빙은 실시예들에서 자동화될 수 있거나 수동일 수 있다. 또한, 실시예들에서, 워크 피스를 초음파 배스에 침지하는 대신, 초음파 에너지가 제공되는 온도 제어된 물의 제트(jet) 또는 스프레이가 워크 피스에 적용될 수 있으며, 증착된 재료에 의해 덮힌, 워크 피스의 모든 부분들에 제트/스프레이가 도달할 필요가 있는 경우에, 마스크와 제트/스프레이는 서로에 대해 이동될 수 있다. 또한, 실시예들에서, 초음파 에너지는, 부가적인 화학물질들이 있는 물에서 워크 피스에 적용될 수 있다. 부가적인 화학 물질들은, 화학 물질 기반 세정과 박리의 복합 효과들을 일으키도록 선택될 수 있다 - 예컨대: (1) 물과 유기 용매들, 특히, 수산화 작용기(hydroxide functional group)를 갖는 유기 용매들, (2) 물과 산, 또는 (3) 물과 과산화수소. 또한, 실시예들에서, 다음 중 하나 또는 그 초과가 적용될 수 있다: 초음파 에너지가 펄싱될(pulsed) 수 있거나 다른 방식으로 변화될 수 있고, 초음파 주파수가 변화될 수 있으며, 다수의 초음파 주파수들이 동시에 사용될 수 있다.
[0023] 도 2는, 몇몇 실시예들에 따른, 마스크들, 캐리어들, 및 다른 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 프로세스 흐름의 제 2 예를 제공한다. 박리를 위한 제 2 프로세스 흐름은 제 1 프로세스 흐름과 동일하지만, 워크 피스를 초음파 배스에 침지하고 초음파 에너지를 워크 피스에 적용하는 단계(203) - 배스는 (물과 같은) 유체를 포함하고, 유체의 온도는 실온 내지 유체 끓는 점 미만(물의 경우, 100℃ 미만)의 범위 내의 ΔT에 걸쳐서 사이클링되며, 실시예들에서 ΔT는 최대 80℃일 수 있고, 다른 실시예들에서 ΔT는 30℃ 내지 50℃이며, 워크 피스는, 초음파 배스에서의 침지 동안, 다수의 사이클들을 겪고, 실시예들에서 그러한 다수는 2 내지 5일 수 있으며, 다른 실시예들에서 그러한 다수는 5 초과이고, 온도는, 증착된 재료의 층의, 워크 피스로부터의 박리를 촉진하기에 충분한 CTE 미스매치를 증착된 재료와 워크 피스 사이에 제공하도록 선택되며, 초음파 배스에서의 프로세스 시간은, 증착된 재료의 층을 느슨하게 하기 위해 필요한 경우, 수 초 내지 최대 120분까지 변화될 수 있음 - 를 포함한다. 온도의 사이클링은, 박리가 이미 시작된 증착된 층들의 박리를 더 강화시킬 가능성이 있을 "계면에서의 이동"에 기인한 특정 경우들에서, 증착된 층들의 더 효과적인 제거를 유도할 수 있다는 것이 제안되는 것을 주목한다; 또한, 온도를 사이클링하는 것은, CTE 미스매치가 더 높은 온도를 통과할 가능성을 증가시킬 수 있다는 것을 주목한다 - 이는, 워크 피스 및 증착된 재료에 대한 상이한 CTE 함수들과 조합된 온도의 함수로서의 CTE 값들의 비선형 특성에 기인한다.
[0024] 도 3은, 몇몇 실시예들에 따른, 초음파 박리 시스템(300)의 개략적인 대표도를 도시한다. 시스템(300)은, 물과 같은 세정 유체(302)로 채워진 배스(301)를 포함하고, 워크 피스(310)는 배스에 침지된다. 워크 피스(310)를 둘러싸는 유체(302)에 초음파 에너지를 제공하기 위한 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer; 303)는, 도시된 바와 같이, 배스 내에 내장될 수 있거나, 또는 실시예들에서, 트랜스듀서는 유체(302)에서 현수될(suspended) 수 있거나, 또는 다른 실시예들에서, 트랜스듀서는, 유체가 배스에 다시 진입하기 직전의 유체 순환 루프(loop)(304) 내에 통합될 수 있다. 유체(302)는 배스(301) 및 유체 순환 루프(304)를 통해 펌프(305)에 의해 순환되고 유체의 온도는 가열기/냉각기(306)에 의해 필요에 따라 증가되고/감소될 수 있다. (유체 온도는 또한, 배스로부터 유체의 부가 및/또는 제거에 의해 조정될 수 있다 - 예컨대, 배스에 대한 저온수(cold water)의 부가는 신속한 냉각을 위해 사용될 수 있다.) 제어기(307)는 유체 순환, 유체 온도, 및 초음파 트랜스듀서에 의한 유체 내로의 에너지 입력을 제어하는 데에 사용된다. 또한, 장치(300)는 신속한 온도 사이클링 및 가변 초음파 기능들(펄싱, 주파수 변동, 등)을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 실시예들에서, 신속한 온도 사이클링은, 충분한 저온수를 배스에 부가함으로써 2분 미만에 배스 온도를 80℃로부터 실온으로 감소시키는 것일 수 있다.
[0025] 도 4는, 몇몇 실시예들에 따른, 인-라인(in-line) 박리 시스템(400)의 대표도를 도시한다. 시스템(400)은: 워크 피스의 자동화된 기계적 연마를 위한 장치(402); 온도 제어된 유체에서 워크 피스에 초음파 에너지를 적용하기 위한 장치(403) - 예컨대, 초음파 박리 장치(300); 실시예들에서, 습식 환경에서 연마재 재료들을 이용하여 워크 피스 상의 코팅을 스크러빙하기 위한 장치(404); 워크 피스 상의 임의의 잔류 코팅의 산 처리를 위한 장치(405); 물(예컨대, 탈이온(DI)수 또는 증류수) 및/또는 유기 용매 린스들을 이용한 세정을 위한 장치(406); 및 워크 피스를 건조시키기 위한 장치(407)를 포함할 수 있다. 시스템(400)은, 장치로부터 장치로 워크 피스를 이동시키기 위해, 실시예들에서 오버헤드 겐트리(overhead gantry) 또는 컨베이어(conveyor; 410)를 가질 수 있다. 실시예들에서, 시스템(400)은, 실행될 특정 박리 프로세스들에 대한 필요에 따라서, 더 많은 또는 더 적은 장치로 구성될 수 있다. 또한, 실시예들에서, 여러 가지 장치의 기능들은 하나의 장치로 결합될 수 있고, 추가적인 실시예들에서, 몇몇 장치는 단독형(stand alone)일 수 있다.
[0026] 본 개시물의 실시예들이, 본 개시물의 특정 실시예들을 참조하여 구체적으로 설명되었지만, 형태 및 세부 사항들에서의 변경들 및 수정들이, 본 개시물의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 용이하게 자명해야 한다.

Claims (15)

  1. 마스크들(masks), 캐리어들(carriers), 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들(deposition system components)과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들(work pieces)로부터의, 증착된 재료의 박리(exfoliation)를 위한 방법으로서,
    상기 워크 피스의 표면을 코팅하는 증착된 재료의 층을 갖는 워크 피스를 제공하는 단계;
    상기 워크 피스를 초음파 배스(bath)에 침지하고 초음파 에너지를 상기 워크 피스에 적용하는 단계 - 상기 초음파 배스는 유체를 포함하고, 상기 유체는, 실온 초과 내지 유체 끓는 점 미만의 범위 내의 일정한 온도로 유지되며, 상기 일정한 온도는, 증착된 재료의 상기 층의, 상기 워크 피스로부터의 박리를 촉진하기 위해, 증착된 재료의 상기 층과 상기 워크 피스 사이에 상당한 CTE(coefficient of thermal expansion) 미스매치(mismatch)를 제공하도록 선택되고, 상기 초음파 배스에서의 프로세스 시간은, 증착된 재료의 상기 층을 느슨하게 하기(loosening) 위해 수 초 내지 최대 120분의 범위 내에 있음 -;
    액체들을 이용하여 린싱하는(rinsing) 것에 의해 상기 워크 피스를 세정하는 단계; 및
    상기 워크 피스를 건조시키는 단계를 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크 피스 상의 증착된 재료의 상기 층을 기계적으로 연마하는 단계를 더 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배스의 상기 유체는 60℃ 내지 80℃의 범위의 온도로 유지되는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  4. 마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법으로서,
    상기 워크 피스의 표면을 코팅하는 증착된 재료의 층을 갖는 워크 피스를 제공하는 단계;
    상기 워크 피스를 초음파 배스에 침지하고 초음파 에너지를 상기 워크 피스에 적용하는 단계 - 상기 초음파 배스는 유체를 포함하고, 상기 유체는, 실온과 유체 끓는 점 미만 사이의 범위 내에서 선택된 ΔT에 걸쳐서 사이클링되며(cycled), 상기 워크 피스는, 상기 초음파 배스에서의 침지 동안, ΔT에 걸친 다수의 사이클들을 겪고, 상기 ΔT는, 증착된 재료의 상기 층의, 상기 워크 피스로부터의 박리를 촉진하기 위해, 증착된 재료의 상기 층과 상기 워크 피스 사이에 상당한 CTE(coefficient of thermal expansion) 미스매치가 존재하는 온도들을 통한 편위들(excursions)을 제공하도록 선택되며, 상기 초음파 배스에서의 프로세스 시간은, 증착된 재료의 상기 층을 느슨하게 하기 위해 수 초 내지 최대 120분의 범위 내에 있음 -;
    액체들을 이용하여 린싱하는 것에 의해 상기 워크 피스를 세정하는 단계; 및
    상기 워크 피스를 건조시키는 단계를 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 ΔT는 80℃와 동일하거나 그 미만인,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    ΔT는 30℃ 내지 50℃인,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 워크 피스 상의 증착된 재료의 상기 층을 기계적으로 연마하는 단계를 더 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 초음파 에너지를 적용하는 단계 이후, 상기 워크 피스의 상기 표면으로부터 임의의 남아있는 증착된 재료의 대부분을 제거하기 위해 상기 워크 피스를 연마재 재료로 스크러빙하는(scrubbing) 단계를 더 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 초음파 에너지를 적용하는 단계 이후, 상기 워크 피스의 상기 표면 상의 임의의 남아있는 증착된 재료를 제거하는 것을 보조하기 위해 상기 워크 피스를 희석산(dilute acid)으로 처리하는 단계를 더 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 액체들은 물을 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 액체들은 유기 용매(organic solvent)를 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 방법.
  12. 마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 시스템으로서,
    증착된 재료의 층으로 코팅된 워크 피스의 자동화된 기계적 연마를 위한 제 1 장치;
    온도 제어된 유체에서 상기 워크 피스에 초음파 에너지를 적용하기 위한 제 2 장치;
    상기 워크 피스 상의 증착된 재료의 상기 층을 연마재 재료들로 스크러빙하기 위한 제 3 장치;
    상기 워크 피스 상의 임의의 잔류 코팅의 산 처리를 위한 제 4 장치;
    액체 린스들(rinses)을 사용하여 상기 워크 피스를 세정하기 위한 제 5 장치; 및
    상기 워크 피스를 건조시키기 위한 제 6 장치를 포함하는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 워크 피스를 시스템으로부터 시스템으로 이동시키기 위해 컨베이어(conveyor)를 갖는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 장치는, 상기 온도 제어된 유체에서의 상기 워크 피스의 완전한 침지를 위해 구성되는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 장치는, 습식 환경(wet environment)에서 연마재 재료들로 상기 워크 피스 상의 증착된 재료의 상기 층을 스크러빙하도록 구성되는,
    마스크들, 캐리어들, 및 다른 재료 증착 시스템 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 워크 피스들로부터의, 증착된 재료의 박리를 위한 시스템.
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