KR20170056631A - 엔지니어링된 점성 유체를 이용한 고효율 ｃｍｐ 후 세정을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
CMP 후 세정을 위한 본 발명의 장치 및 방법의 실시예들이 개시된다. 더 구체적으로는, 실시예들은 나노 크기 입자들을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 일 실시예는 기판을 세정하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은, 기판으로부터 작은 입자들을 제거하기 위해 기판을 점탄성 유체에 노출시키는 단계를 포함한다. 점탄성 유체는 점도 조정제 및 수성 베이스를 포함한다.
Description
본 개시내용의 실시예들은 화학 기계적 연마 이후에 기판들로부터 입자들을 제거하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
화학 기계적 연마(CMP) 이후에, 기판들은 슬러리 입자들 및 유기 잔류물들이 제거되는 CMP 후 클리너(post CMP cleaner)를 일반적으로 거친다. 전형적으로, CMP 후 클리너는 브러쉬 세정, 고에너지 스크럽 세정, 메가소닉 세정, 유체 제트 및 다른 것들과 같은 다양한 입자 제거 기술들을 이용하는 수개의 세정 모듈로 구성된다.
업계가 더 작은 노드들로 이행해감에 따라, CMP 후 세정 동안 나노 크기 입자들(100nm보다 작은 입자들)과 같은 더 작은 입자들을 제거하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 수율 손실(yield loss)을 야기시킬 수 있는 기판 내의 결함들, 예컨대 입자들 및 스크래치들의 크기가 점점 더 작아지기 때문이다. 많은 수의 나노 입자들은 금속 단락들(metal shorts)을 야기시킬 수 있고, 따라서 수율 손실을 야기시킬 수 있다. 또한, 나노 입자들은 토포그래피 변경(topography alternation)을 야기시킬 수 있고, 후속 리소그래피에서의 초점 심도에 영향을 미칠 수 있다. 추가적으로, 입자들은 응집(agglomerate)될 수 있고, 기판의 주표면 또는 베벨로부터 이탈될(dislodged) 수 있으며, 세정 브러쉬 내로 매립되어, 수율 파괴적인 결함 변동(yield killing defect excursions)을 야기시킬 수 있다.
그러나, 나노 크기 입자들을 제거하는 것은 도전과제를 제기한다. 나노 크기 입자들은 반 데르 발스 힘으로 인해 기판 표면에 재부착될 수 있기 때문에, 나노 크기 입자들은 제거하기가 어렵다. 120nm 이하의 크기를 갖는 입자들을 제거하기 위해서 브러쉬 스크럽 이전에 고에너지 스크러빙이 이용될 수 있다. 그러나, 고에너지 스크러빙은 입자들을 제거하기 위해 세정 유체 및/또는 세정 브러쉬들로부터의 높은 전단력(sheer force)에 의존한다. 그러나, 특히 기판이 기판 위에 퇴적된 연질 막들을 가질 때에, 전단력은 마이크로스크래칭 및 다른 손상을 야기시킬 수 있다.
그러므로, CMP 후 세정 동안 나노 크기 입자들을 효율적으로 제거하기 위한 방법 및 장치가 필요하다.
CMP 후 세정을 위한 본 발명의 장치 및 방법의 실시예들이 개시된다. 더 구체적으로는, 실시예들은 나노 크기 입자들을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
일 실시예에서, 기판을 세정하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판으로부터 작은 입자들을 제거하기 위해 기판을 점탄성 유체(viscoelastic fluid)에 노출시키는 단계를 포함한다. 점탄성 유체는 점도 조정제(viscosity adjustor) 및 수성 베이스(aqueous base)를 포함한다.
다른 실시예에서, CMP 후 세정을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판으로부터 작은 입자들을 제거하기 위해 기판을 점탄성 유체에 노출시키는 단계; 및 브러쉬 박스, 린싱 스테이션, 스프레이 제트 유닛, 메가소닉 클리너 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 이용하여 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 점탄성 유체는 점도 조정제 및 수성 베이스를 포함한다.
다른 실시예에서, 기판을 세정하기 위한 점탄성 유체가 제공된다. 점탄성 유체는 수성 베이스, 및 점탄성 유체의 점도를 증가시키기 위한 점도 조정제를 포함한다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 점탄성 유체를 이용한 예비 세정 프로세스를 개략적으로 예시한다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 CMP 후 클리너의 평면도를 개략적으로 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 CMP 후 클리너의 평면도를 개략적으로 예시한다.
도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 CMP 후 클리너의 평면도를 개략적으로 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 이용될 수 있다고 고려된다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 점탄성 유체를 이용한 예비 세정 프로세스를 개략적으로 예시한다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 CMP 후 클리너의 평면도를 개략적으로 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 CMP 후 클리너의 평면도를 개략적으로 예시한다.
도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 CMP 후 클리너의 평면도를 개략적으로 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 이용될 수 있다고 고려된다.
본 개시내용은 CMP 후 세정 동안 나노 크기 입자들을 제거하기 위한 방법들을 설명한다. 본 개시내용은 기판을 세정하기 위한 점탄성 유체를 또한 설명한다. 일 실시예에서, 기판이 회전되는 예비 세정 모듈에서 기판에 점탄성 유체가 가해진다. 점탄성 유체는 전통적인 세정 유체보다 큰 점도를 갖는다. 일 실시예에서, 예비 세정 모듈에서 초연질 세정 패드(ultra soft cleaning pad)가 회전된다. 본 개시내용의 방법들은, 엔지니어링된 점성 유체(viscous engineered fluid) 및 초연질 연마 패드를 이용함으로써 손상 또는 마이크로스크래칭을 야기시키지 않고 CMP 후 클리너들의 입자 제거 효율을 개선한다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 점탄성 유체를 이용한 예비 세정 프로세스를 개략적으로 예시한다. 예비 세정 프로세스는 기판 표면으로부터 나노 크기 입자들을 포함하는 입자들을 제거하도록 구성된다. "나노 크기 입자들"이라는 용어는 약 100nm 이하의 직경을 갖는 입자들을 지칭한다. 예비 세정 프로세스는 세정 모듈(100)에서 수행될 수 있다. 도 1의 세정 모듈(100)은 수직 세정 디바이스이고, 여기서 처리 중인 기판(101)은 실질적으로 수직 배향으로 배치된다. 세정 모듈(100)은, 기판(101)을 지지 및 회전시키기 위한 하나 이상의 롤러(102)를 포함할 수 있다. 기판(101)을 향하여 유체 유동을 전달하도록 노즐(103)이 위치될 수 있다. 노즐(103)은 처리 동안 기판(101)의 전체 반경을 커버하도록 세정 모듈(100)에서 이동가능할 수 있다. 세정 모듈(100)은 기판(101)을 세정하도록 구성된 스크럽 디스크(scrub disk)(104)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 스크럽 디스크(104)는 CMP 후 세정에서 이용되는 전통적인 스크럽 디스크들보다 더 연질인 초연질 스크럽 디스크일 수 있다. 스크럽 디스크(104)는 기판(101)의 전체 표면을 커버하도록 계속 회전가능 및 이동가능할 수 있다. 대안적으로, 본 개시내용의 실시예들은 다른 구성의 세정 장치, 예를 들어 기판이 페디스털 상에 지지되고 회전되는 수평 세정 모듈에서 이용될 수 있다.
처리 중인 기판(101)은 나노 크기 입자들을 제거하기 위해 세정 모듈(100)에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(101)이 회전되고 있는 동안 점탄성 유체가 기판(101)을 향하여 지향될 수 있다. 점탄성 유체는 점성 특성 및 탄성 특성 둘 다를 나타내는 유체일 수 있다. 점탄성 유체는 접촉 시에 기판(101)의 표면에 유체역학적 견인력(hydrodynamic drag force)을 가한다. 기판(101) 상의 나노 크기 입자들을 포함하는 작은 입자들은 유체역학적 견인력에 의해 기판(101)의 표면으로부터 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 유체역학적 견인력은, 점탄성 유체가 기판(101)에 전달되고 있는 동안 기판(101)에 전단력을 가함으로써 증가될 수 있다. 일 실시예에서, 전단력은 세정 패드를 기판(101)에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 가해질 수 있다. 예를 들어, 기판(101)에 대하여 초연질 스크럽 디스크(104)를 회전시키는 것이다. 또한, 초연질 스크럽 디스크(104)는 기판(101)의 전체 표면을 스캐닝하도록 기판(101)에 걸쳐 이동할 수 있다. 점탄성 유체로부터의 유체역학적 견인력과 초연질 스크럽 디스크(104)로부터의 전단력의 조합은 나노 크기 입자들을 포함하는 작은 입자들을 기판(101)의 표면으로부터 효과적으로 제거한다.
일 실시예에서, 전단력은, 응집된 입자들로부터의 마이크로스크래칭을 최소화하기 위해 낮은 동적 전단 계수(low dynamic sheer modulus)를 갖는 재료로 이루어진 세정 패드, 예컨대 초연질 스크럽 디스크(104)로부터 가해질 수 있다. 예를 들어, 초연질 스크럽 디스크(104)는 낮은 밀도 및 높은 다공성의 컨포멀 재료(conformal material)로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 초연질 스크럽 디스크(104)는 폴리비닐 아세테이트(PVA)로 형성된다.
본 개시내용에 따른 점탄성 유체는 높은 점도를 갖고/갖거나 점탄성 속성들을 나타낸다. 일 실시예에서, 점탄성 유체는, 기판의 표면으로부터 나노 크기 입자들을 혼입(entrain)하고/하거나 스위프하도록 선택된 점탄도(viscoelastisity)를 가질 수 있다. 점탄성 유체는 점도 조정제 및 탄도 조정제(elasticity adjustor) 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 수성계 세정 매체(aqueous based cleaning medium)일 수 있다. 일 실시예에서, 수성 베이스는 탈이온수(de-ionized water)(DIW)일 수 있다. 예를 들어, 수성 베이스는 중량 95% 초과의 DIW일 수 있다. 점도 및 탄도 조정제는, 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리비닐 아세테이트(PVA) 또는 이들의 조합과 같지만 이에 제한되지는 않는 하나 이상의 고분자량 폴리머(high molecular weight polymer)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 점탄성 유체는 하나 이상의 고분자 폴리머를 포함할 수 있다. 점도 조정제 및 탄도 조정제는 글리콜과 같은 증점제(thickener)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 점탄성 유체는 하나 이상의 계면활성제를 또한 포함할 수 있다. 예시적인 계면활성제는 암모늄 도데실 술페이트(ammonium dodecyl sulfate) 또는 유사한 화학물질일 수 있다.
점탄성 유체는 세정 중인 기판의 표면 상의 재료에 따른 pH 조정제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구리 함유 기판을 세정할 때, 타겟 표면 마감(target surface finish)을 생성하기 위해 고 pH 값이 요구된다. 예를 들어, 점탄성 유체는 수산화 암모늄(NH4OH) 또는 수산화 테트라메틸암모늄(TMAH)을 포함할 수 있다.
점탄성 유체는 세정 동안 재료 손실이 최소이도록 기판 표면과 양립가능하도록 블렌딩될 수 있다. 예를 들어, 점탄성 유체는 처리 중인 기판 상의 Cu, Co, W, Si, 폴리 실리콘, 실리콘 산화물 및 다른 재료들과 양립가능할 수 있다.
또한, 점탄성 유체는 SiO2, SiN, Al2O3, CeO2의 입자들과 같은 입자들에 대해 높은 트래핑 효율(trapping efficiency)을 갖도록 블렌딩될 수 있다. 예를 들어, 점탄성 유체는 개선된 트래핑 효율을 달성하도록 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 점탄성 유체는 유기 입자들 및 잔류물들, 예컨대 벤조트라졸(BTA)의 제거를 위한 첨가제들을 포함할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은, 기판 표면 상에 점탄성을 갖는 점탄성 유체, 예컨대 위에서 논의된 점탄성 유체를 유동시킴으로써, 나노 크기 입자들을 포함하는 작은 입자들을 효율적으로 제거하기 위한 방법을 제공한다. 더 작은 입자들은 점탄성 유체에 의해 기판 표면에 가해지는 유체역학적 견인력에 의해 제거될 수 있다. 점탄성 유체는 유체역학적 견인력을 발생시키기 위해 회전 기판을 향하여 스프레이될 수 있다. 대안적으로, 기판은 기판으로부터 작은 입자들을 제거하기 위해 점탄성 유체의 배스(bath) 내에서 회전하고 있을 수 있다. 점탄성 유체는 입자들을 제거하기 위해 기판에 접촉하는 외부 패드나 브러쉬 없이 단독으로 이용될 수 있다. 선택적으로, 입자 제거율을 증가시키기 위해 세정 패드 또는 브러쉬가 점탄성 유체와 조합하여 기판에 적용될 수 있다. 세정 패드는 스크래칭 결함들을 최소화하기 위한 초연질 패드일 수 있다.
일반적으로, 점탄성 유체를 이용한 세정 프로세스 다음에, 처리 중인 기판으로부터 점탄성 유체를 제거하기 위한 린스 단계가 이어진다. 예를 들어, 점탄성 유체를 이용한 각각의 세정 프로세스 이후에, DI수를 이용한 린스가 이용될 수 있다.
점탄성 유체를 이용한 입자 제거의 방법들은 일반적인 기판 세정을 위해 또는 다른 세정들과 조합하여 이용될 수 있다. 일 실시예에서, CMP 후 세정에서 입자 제거율을 개선하기 위해 CMP 후 세정에서 점탄성 유체 세정이 이용될 수 있다. 점탄성 세정은 전통적인 CMP 후 세정에 추가될 수 있고/있거나, 전통적인 CMP 후 세정에서의 전통적인 예비 세정 프로세스를 대체하거나 수정하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 CMP 후 세정 모듈(200A)의 평면도를 개략적으로 예시한다. CMP 후 세정 모듈(200A)은 본 개시내용에 따른 점탄성 유체를 이용하여 세정 프로세스를 수행하도록 구성된 세정 스테이션을 포함한다.
CMP 후 세정 모듈(200A)은 화학 기계적 연마 이후에 기판들을 세정하기 위해 이용될 수 있다. CMP 후 세정 모듈(200A)은 복수의 세정 스테이션(210, 220, 230) 및 건조기(240)를 포함한다. 세정 스테이션들(210, 220, 230) 및 건조기(240) 사이에서 하나 이상의 기판(101)을 이동시키도록 기판 이송 모듈(202)이 위치된다. 세정 스테이션(210)은 본 개시내용에 따른 점탄성 유체를 이용하여 세정 프로세스를 수행하도록 구성된 예비 세정 스테이션일 수 있다. 세정 스테이션들(220, 230)은 스크러버 브러쉬 박스들일 수 있다. 세정 스테이션들/건조기의 안팎으로 기판(101)을 이송하기 위해 기판 핸들러(203)가 이용될 수 있다.
예비 세정 스테이션(210)은 탱크(211), 디스크 브러쉬(213) 및 노즐(214)을 포함할 수 있다. 디스크 브러쉬(213)는, 디스크 브러쉬(213)가 전체 반경에서 기판에 접촉할 수 있도록 탱크(211) 내에 이동가능하게 배치될 수 있다. 디스크 브러쉬(213)는 또한 디스크 브러쉬(213)의 중앙 축에 대하여 회전할 수 있다. 노즐(214)은 세정 유체를 기판(101)을 향하여 지향시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 노즐(214)은, 노즐(214)로부터의 유체 유동이 기판(101)의 전체 반경에 도달할 수 있도록 탱크(211) 내에 이동가능하게 배치될 수 있다. 예비 세정 스테이션(210)은, 처리 동안 기판(101)을 지지 및 회전시키기 위한 하나 이상의 롤러(215)를 또한 포함할 수 있다. 노즐(214)은 위에서 설명된 점탄성 유체의 유체 소스에 연결될 수 있다. 디스크 브러쉬(213)는 PVA로 이루어진 세정 패드와 같은 초연질 세정 패드를 포함할 수 있다. 예비 세정 스테이션(210)은, 실리카, 알루미나 등과 같은 슬러리 잔류물, 벤조트리아졸(benzotriazole; BTA) 등과 같은 유기 잔류물, 및/또는 다른 입자들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 입자들을 제거하도록 구성된다. 디스크 브러쉬(213)로부터의 초연질 세정 패드 및 점탄성 유체의 적용은 입자 제거율을 개선하고, 특히 나노 크기 입자들의 제거율을 개선한다.
스크러버 브러쉬 박스들(220, 230)은 기판 표면으로부터 비교적 작은 입자들을 세정할 수 있다. 스크러버 브러쉬 박스(220)는 탱크(221)에 배치된 2개의 롤러 브러쉬(223)를 포함할 수 있다. 2개의 롤러 브러쉬(223)는 처리 중인 기판의 후면 및 정면 표면에 대하여 회전된다. 스크러버 브러쉬 박스(220)는 기판 표면 상에 형성되었을 수 있는 임의의 구리 산화물(CuxO) 단괴(nodules) 등을 세정하기 위해 이용될 수 있다. 유사하게, 스크러버 브러쉬 박스(230)는 탱크(231)에 배치된 2개의 롤러 브러쉬(233)를 포함할 수 있다.
CMP 후 세정 모듈(200A)의 건조기(240)는, 이소프로필 알코올(IPA) 증기 건조기(예를 들어, 마랑고니 건조를 위한 것) 또는 임의의 다른 유형의 건조기를 포함할 수 있는 스핀-린스 건조기일 수 있다. 도 2에 도시된 건조기(240)는 탱크 유형 마랑고니 건조기이다.
일 실시예에서, CMP 후 세정은 CMP 후 세정 모듈(200A)을 이용하여 수행될 수 있다. 먼저, CMP 프로세스를 완료한 기판은 예비 세정 스테이션(210) 내로 이송된다. 기판은 롤러들에 의해 회전된다. 점탄성 유체가 기판에 대하여 스프레이될 수 있다. 디스크 브러쉬(213)는 기판의 반경을 스캐닝하면서 기판에 대하여 회전하고 있을 수 있다. 기판과 접촉하는 점탄성 유체는 기판으로부터 입자들을 제거하는 유체역학적 견인력을 가한다. 초연질 세정 패드는, 유체역학적 견인력을 증가시키고 입자 제거율을 개선하기 위해 기판에 대하여 이동하여 전단력을 발생시킨다. 세정 패드의 초연성(ultra softness)은 바람직하지 않은 스크래칭 결함들의 발생을 방지하는 데에 도움을 준다.
일 실시예에서, 예비 세정 스테이션(210)은 디스크 브러쉬(213)에서의 초연질 스크러버보다 더 경질인 제2 스크러버 브러쉬를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스크러버 브러쉬는 폴리텍스 또는 다른 적합한 재료들로 형성될 수 있다. 점탄성 유체를 이용한 세정 이후에, 제2 스크러버 브러쉬가 기판에 대하여 회전하는 동안, DI수 또는 저 pH 화학물질(예컨대, 약 2 내지 약 4의 pH 범위)과 같은 통상의 예비 세정 유체가 기판을 향하여 스프레이될 수 있다.
예비 세정 스테이션(210)에서 예비 세정이 수행된 이후에, 기판이 CMP 후 세정 모듈에서 세정 스테이션들을 따라 이동함에 따라, 전통적인 CMP 후 세정 프로세스들이 기판에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 기판은 브러쉬 박스(220)로 이송될 수 있고, 여기서 기판은 롤러 브러쉬들에 의해 고 pH 화학물질(예컨대, 7 초과의 pH 값, 예를 들어 약 11 내지 약 12.5의 pH 범위)로 스크러빙된다. 고 pH 화학물질 스크러빙은 산화물 층을 형성하면서 남아있는 입자들을 제거할 수 있고, 임의의 금속 구조물 상에 수동 표면(passive surface)을 남긴다. 수동 표면은 표면과 유리된 입자들(loose particles) 사이의 화학 결합들의 형성을 방지한다. 다음에, 기판은 브러쉬 박스(230)로 이송될 수 있고, 고 pH 화학물질로 다시 스크러빙된다. 브러쉬 박스들(220, 230)은 원하는 세정 결과를 달성하기 위해 상이한 화학물질 및/또는 상이한 유형의 브러쉬들을 이용할 수 있다. 다음에, 기판은 예를 들어 이소프로필 알코올(IPA) 증기에 의해 건조되도록 건조기(240)로 이송될 수 있다.
도 2에서는 2개의 브러쉬 박스에서의 세정이 설명되지만, 프로세스 레시피에 따라 다양한 유형의 세정 스테이션들의 조합이 이용될 수 있다. 예를 들어, CMP 후 세정을 완료하기 위해 예비 세정 프로세스에 이어서 브러쉬 박스들, 린싱 스테이션들, 스프레이 제트 유닛들, 메가소닉 클리너들, 이들의 조합이 이용될 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 CMP 후 세정 모듈(200B)의 평면도를 개략적으로 예시한다. CMP 후 세정 모듈(200B)은, 제2 스크러버 브러쉬 스테이션(250)이 예비 세정 스테이션(210) 바로 뒤에 위치된다는 점을 제외하고는, CMP 후 세정 모듈(200A)과 유사하다. 제2 스크러버 브러쉬 스테이션(250)은 디스크 브러쉬(213)에서의 초연질 스크러버보다 더 경질인 스크러버 브러쉬(253), 및 노즐(254)을 포함한다. 스크러버 브러쉬(253)는 폴리텍스로 이루어질 수 있다. 예비 세정 스테이션(210)에서의 점탄성 유체를 이용한 세정 이후에, DI수 또는 저 pH 화학물질과 같은 전통적인 세정 유체를 이용하여 제2 스크러버 브러쉬 스테이션(250)에서 스크럽 세정이 수행될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 CMP 후 세정 모듈(200C)의 평면도를 개략적으로 예시한다. CMP 후 세정 모듈(200C)은, 비접촉식 점탄성 클리너(260)가 건조기(240) 바로 앞에 위치된다는 점을 제외하고는, CMP 후 세정 모듈(200A)과 유사하다. 비접촉식 점탄성 클리너(260)는 탱크(261)를 포함할 수 있다. 탱크에서 기판을 회전시키기 위해 2개 이상의 롤러(262)가 탱크(261)에 위치될 수 있다. 처리 동안, 통상의 스크러빙 세정 또는 점탄성 유체를 이용한 예비 세정이 예비 세정 스테이션(210)에서 수행될 수 있다. 예를 들어 브러쉬 박스들(220 및 230)에서 중간 세정 프로세스들이 수행된 이후에, 기판은 임의의 남아있는 작은 입자들을 제거하기 위해 비접촉식 점탄성 클리너(260)로 이송될 수 있다. 일 실시예에서, 비접촉식 점탄성 클리너(260)는 탱크(261)에 점탄성 유체 배스를 가질 수 있고, 기판은 점탄성 유체 배스에서 회전함으로써 세정될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판이 롤러들(262)에 의해 회전되고 있는 동안 점탄성 유체가 기판을 향하여 스프레이될 수 있다. 대안적으로, 비접촉식 점탄성 클리너는 건조기(240)와 결합될 수 있다.
점탄성 유체를 제거하기 위해 위에서 설명된 점탄성 유체를 이용한 세정 프로세스들에도 린스 단계가 후속할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 린스는 기판을 향하여 DI수를 스프레이함으로써 수행될 수 있다.
기판들을 예비 세정하기 위해 점탄성 유체를 이용하는 것은 수개의 이점을 갖는다. 점탄성 유체를 이용하는 것은 세정 패드들 또는 스크러버 브러쉬들에 의해 제공되는 전단력의 감소를 허용한다. 전단력을 제공하기 위해 세정 패드들 또는 브러쉬들로부터의 하향력(down force)에 의존하는 대신에, 점탄성 유체에 의해 전단력이 제공된다. 더 낮은 하향력은 이탈된 입자들로 인한 마이크로스크래칭의 위험을 감소시킨다. 점탄성 유체를 이용하는 것은 이탈된 입자들이 세정 패드들 또는 브러쉬들에 매립될 기회를 또한 감소시킨다.
CMP 후 세정에서 점탄성 유체를 이용하는 것은 CMP 프로세스 이후의 기판들 상의 결함 개수들을 감소시킨다. CMP 후 세정 동안 점탄성 유체를 이용하여 세정 프로세스를 수행하는 것은, 높은 패드 하향력의 존재 시에, 이탈되는 응집된 슬러리 입자들에 의해 야기되는 마이크로스크래칭을 방지한다. CMP 후 세정 동안 점탄성 유체를 이용하여 세정 프로세스를 수행하는 것은 입자 제거 효율을 또한 개선한다. CMP 후 세정 동안 점탄성 유체를 이용하여 세정 프로세스를 수행하는 것은 이탈된 입자들이 세정 브러쉬들/패드들 내로 매립되는 것을 방지하고, 따라서 브러쉬의 서비스 수명을 연장시키며 비용을 감소시킨다.
상기 실시예들은 CMP 후 세정과 연관하여 설명되지만, 본 개시내용에 따른 엔지니어링된 유체 및/또는 초연질 패드는 임의의 적합한 기판 세정 프로세스에 의해 구현될 수 있다.
전술한 것은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 기판을 세정하기 위한 점탄성 유체(viscoelastic fluid)로서,
수성 베이스(aqueous base); 및
상기 점탄성 유체의 점도를 증가시키기 위한 점도 조정제(viscosity adjustor)
를 포함하는 점탄성 유체. - 제1항에 있어서,
상기 점도 조정제는 폴리머를 포함하는, 점탄성 유체. - 제2항에 있어서,
상기 폴리머는 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리비닐 아세테이트(PVA) 또는 이들의 조합을 포함하는, 점탄성 유체. - 제2항에 있어서,
상기 점도 조정제는 증점제(thickener)를 더 포함하는, 점탄성 유체. - 제4항에 있어서,
상기 증점제는 글리콜을 포함하는, 점탄성 유체. - 제1항에 있어서,
상기 수성 베이스는 DI수인, 점탄성 유체. - 제6항에 있어서,
상기 DI수는 약 95중량%인, 점탄성 유체. - 제1항에 있어서,
pH 조정제를 더 포함하는 점탄성 유체. - 제8항에 있어서,
상기 pH 조정제는 수산화 암모늄(NH4OH) 및 수산화 테트라메틸암모늄(TMAH) 중 하나를 포함하는, 점탄성 유체. - 제1항에 있어서,
계면활성제를 더 포함하는 점탄성 유체. - 제10항에 있어서,
상기 계면활성제는 암모늄 도데실 술페이트(ammonium dodecyl sulfate)인, 점탄성 유체. - 기판을 세정하기 위한 방법으로서,
상기 기판으로부터 작은 입자들을 제거하기 위해 상기 기판을 점탄성 유체에 노출시키는 단계를 포함하고,
상기 점탄성 유체는,
점도 조정제; 및
수성 베이스
를 포함하는, 방법. - 제12항에 있어서,
브러쉬 박스, 린싱 스테이션, 스프레이 제트 유닛, 메가소닉 클리너 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제12항에 있어서,
상기 기판을 점탄성 유체에 노출시키는 단계는, 상기 기판을 세정하기 이전에 예비 세정 스테이션에서 상기 기판을 예비 세정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제12항에 있어서,
상기 점탄성 유체를 상기 기판을 향하여 스프레이하면서, 상기 기판에 대하여 초연질 스크러버 디스크(ultra soft scrubber disk)를 회전시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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