KR101825673B1 - 반도체 박막 제조들에서의 가변 주파수 마이크로파(vfm) 프로세스들 및 애플리케이션들 - Google Patents

반도체 박막 제조들에서의 가변 주파수 마이크로파(vfm) 프로세스들 및 애플리케이션들 Download PDF

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Abstract

기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 여기에서 설명된다. 진공 다중-챔버 증착 툴은, 가변 주파수 마이크로파 소스 및 가열 메커니즘 양자 모두를 갖는 디개스 챔버를 포함할 수 있다. 여기에서 설명되는 방법들은, 다양한 컴포넌트들을 손상시키지 않으면서, 디개스 프로세스의 속도 및 품질을 증가시키기 위해, 가변 주파수 마이크로파 복사를 사용한다.

Description

반도체 박막 제조들에서의 가변 주파수 마이크로파(VFM) 프로세스들 및 애플리케이션들{VARIABLE FREQUENCY MICROWAVE(VFM) PROCESSES AND APPLICATIONS IN SEMICONDUCTOR THIN FILM FABRICATIONS}
[0001] 여기에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 마이크로파 복사(microwave radiation)를 사용하는 기판 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 박막들은 반도체 디바이스들의 주요한 컴포넌트들이다. 반도체 산업에서 사용되는 전형적인 박막들은, 다공성(porous) 유전체들, 저 저항 금속들, 폴리머 재료들, 및 고-k 유전체들의 형태일 수 있다. 플립 칩(flip chip) 및 웨이퍼 레벨 패키징 동안에, 대량의 폴리머들이, UBM(Under-Bump Metallization) 또는 RDL(redistribution layer) 금속화 엘리먼트 전에, 리패시베이션(repassivation) 층들로서 패터닝되고 사용된다. 다른 예는, 고 성능 반도체 디바이스들에서의 금속-간 유전체 막들로서 널리 사용되는 고도로 다공성인 저-k 유전체들이다.
[0003] 패터닝된 폴리머 막들의 성장(developing) 후의 전형적인 프로세스 흐름은, 막의 경화, 및 UBM/RDL의 후속 PVD 증착을 포함한다. 전형적인 프로세싱에서, 폴리머 막 경화 및 PVD 배리어 시드(barrier seed) 증착은 별개의 장비 상에서 수행된다. 경화 프로세스는 전형적으로, 통상적인(conventional) 오븐에서 열적으로 행해진다. 이는, 프로세스들 사이에 진공 파괴(break)를 도입하여, 폴리머 막에서의 수분 흡착을 야기한다.
[0004] 유전체 막들에서의 흡수된 가스 불순물들(예컨대, H2O)이 금속 증착 전에 제거되지 않는 경우에, 그러한 가스 불순물들은, 플라즈마 프로세스들 동안에 달성되는 더 높은 온도들의 결과로서, PVD 프로세스 동안에 아웃개싱(outgas)될 것이다. 결과적으로, 기판은, 아웃개싱된 불순물들이 PVD 금속 층의 품질에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 디개싱(degas)되어야 한다. 예컨대, 탄탈은, 특정한 불순물들의 존재 시에, 탄탈 산화물을 형성할 수 있고, 그러한 탄탈 산화물은 구리 확산을 방지하기 위한 최적의 배리어 재료가 아니다. 다른 예에서, 예컨대 패키징 금속화(예컨대, UBM 애플리케이션들)에 대해, H2O가 (스퍼터 에칭에 의한) 사전 세정 엘리먼트 전에 제거되지 않는 경우에, H2O의 아웃개싱이 발생할 것이고, 이는, 알루미늄 산화물과 같은 다른 원하지 않는 산화물들의 형성을 야기할 것이다. 알루미늄 산화물이 알루미늄 본드패드(bondpad) 상에 형성되어, 바람직하지 않은 고 접촉 저항을 발생시킬 수 있다.
[0005] 따라서, 가스 및 수분 흡수를 최소화하면서, 막의 효율적인 경화를 허용하는 방법들 및 장치에 대한 계속되는 필요성이 본 기술 분야에 존재한다.
[0006] 추가로, CVD 프로세스의 성질로 인해, 예컨대 잔류 가스들 또는 화학 반응들의 부산물들로부터의 불순물들의 포함은, 결과적인 막 특성들에 상당한 영향을 미칠 것이다. 예컨대, 수분(H2O) 및 CO와 같은 불순물들이 다공성 저-k 유전체 내로 잘못 포함될(misincorporated) 수 있고, 이는, k 값을 증가시킬 것이다. 전형적인 반도체 프로세스 흐름에서, PVD 금속 막들은 일반적으로, 유전체 층들 또는 폴리메트릭(polymetric) 버퍼 층 상에 증착된다.
[0007] 유전체 막들에서의 흡수된 가스 불순물들(예컨대, H2O)이 금속 증착 전에 제거되지 않는 경우에, 그러한 가스 불순물들은, 플라즈마 프로세스들 동안에 달성되는 더 높은 온도들의 결과로서, PVD 프로세스 동안에 아웃개싱될 것이다. 결과적으로, 아웃개싱된 불순물들이 PVD 금속 층의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 탄탈은, 특정한 불순물들의 존재 시에, 탄탈 산화물을 형성할 수 있고, 그러한 탄탈 산화물은 구리 확산을 방지하기 위한 최적의 배리어 재료가 아니다. 다른 예에서, 예컨대 패키징 금속화(예컨대, UBM 애플리케이션들)에 대해, H2O가 (스퍼터 에칭에 의한) 사전 세정 엘리먼트 전에 제거되지 않는 경우에, H2O의 아웃개싱이 발생할 것이고, 이는, 알루미늄 산화물과 같은 다른 원하지 않는 산화물들의 형성을 야기할 것이다. 알루미늄 산화물이 알루미늄 본드패드 상에 형성되어, 바람직하지 않은 고 접촉 저항을 발생시킬 수 있다.
[0008] PVD 프로세싱 동안의 아웃개싱을 방지하기 위하여, 아래 놓인 기판으로부터 임의의 수분을 제거하기 위해, 사전 세정 및 금속화 전에, (대류(convection) 가열에 의한) 디개스 엘리먼트가 사용된다. 표준(standard) 디개스 프로시저(procedure)들은 일반적으로, 흡수된 가스들 및 불순물들이, 추후의 엘리먼트들에서의 증착에 영향을 미치지 않고, 이탈(escape)될 수 있도록, 시간의 기간 동안의, 영향을 받는 층을 갖는 기판의 가열을 포함한다. 열은 일반적으로, 저항성 가열 엘리먼트 또는 램프에 의해 생성되고, 그 후에, 대류에 의해, 기판 및 박막들로 전달된다. 그러나, 패키징 애플리케이션들에서 사용되는 고도로 수분 흡착성(adsorbent)인 폴리머들, 뿐만 아니라, 유전체 막들의 계속 증가되는 다공도(porosity)로 인해, 막들로부터 수분을 완전히 제거하기 위해, 긴 디개스 시간들이 일반적으로 요구된다. 긴 디개스 시간들은 PVD 프로세스의 생산성을 제한한다. 추가로, 표준 열 프로세싱은 쉽게, 현대의 막들이, 산소-함유 이차 가스들을 생성하거나 또는 층의 유리 전이를 야기하는 온도에 이르게 할 수 있다.
[0009] 따라서, 증착된 막의 열 프로세싱 범위들로 열을 유지시키면서, 막의 효율적인 디개싱을 허용하는 방법들 및 장치에 대한 필요성이 본 기술 분야에 존재한다.
[0010] 일 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 방법은, 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 단계 ― 기판은 제 1 표면을 포함함 ―, 기판의 제 1 표면 위에, 폴리머, 에폭시(epoxy), 또는 이들의 조합들을 포함하는 경화되지 않은 층을 증착하는 단계, 및 경화되지 않은 층의 하드-경화(hard-cure)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 하드-경화는, 적어도 경화되지 않은 층을 하드-경화 온도로 가열하는 것, 프로세싱 챔버를 하드-경화 압력으로 세팅하는 것 ― 하드-경화 압력은 100 mTorr 미만임 ―, 경화되지 않은 층을 향하여 마이크로파 복사의 소스를 지향시키는 것 ― 마이크로파 복사의 소스는, 7 GHz 미만의 주파수 범위로부터 선택되는 주파수로 마이크로파 복사를 생성함 ―, 및 마이크로파 복사의 소스로부터, 경화되지 않은 층에, 가변 주파수로 마이크로파 복사를 전달하는 것을 포함할 수 있으며, 가변 주파수는, 주파수 범위로부터 선택되는 2개 또는 그 초과의 주파수들을 포함하고, 가변 주파수는 시간의 기간에 걸쳐 변화된다.
[0011] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 방법은, 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 단계 ― 기판은 제 1 표면을 포함함 ―, 기판의 제 1 표면 위에, 폴리머, 에폭시, 또는 이들의 조합들을 포함하는 경화되지 않은 층을 증착하는 단계, 경화되지 않은 층에 대해 소프트-경화(soft-cure)를 수행하는 단계 ― 소프트-경화는, 경화되지 않은 층으로부터, 소프트-경화된 층을 생성하기 위해, 기판 또는 챔버를 소프트-경화 온도로 가열하는 것, 및 챔버를 소프트-경화 압력으로 세팅하는 것을 포함함 ―, 프로세싱 챔버를 하드-경화 압력으로 세팅하는 단계 ― 하드-경화 압력은 100 mTorr 미만임 ―, 소프트-경화된 층을 향하여 마이크로파 복사의 소스를 지향시키는 단계 ― 마이크로파 복사의 소스는, 7 GHz 미만의 주파수 범위로부터의 선택된 주파수로 마이크로파 복사를 생성함 ―, 및 적어도 소프트-경화된 층을 온도로 가열하기 위해, 마이크로파 복사의 소스로부터, 소프트-경화된 층에, 가변 주파수로 마이크로파 복사를 전달하는 단계를 포함할 수 있으며, 가변 주파수는, 시간의 기간에 걸쳐, 주파수 범위로부터 선택되는 2개 또는 그 초과의 주파수들을 포함한다.
[0012] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법은, 프로세싱 챔버에서 기판 지지부 상에, 폴리머 또는 에폭시를 포함하는 기판을 위치시키는 단계 ― 프로세싱 챔버는 냉각 디바이스를 포함함 ―, 열 디개스 온도 미만의 온도로 기판을 유지시키는 단계, 기판에 마이크로파 복사를 전달하도록, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스를 지향시키는 단계, 기판의 온도를 열 디개스 온도 미만으로 유지시키면서, 기판에 가변 주파수 마이크로파 복사를 전달하는 단계, 및 챔버로부터 휘발성 화합물들을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
[0013] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법은, 프로세싱 챔버에서 기판 지지부 상에, 폴리머 층 또는 에폭시 층을 갖는 기판을 위치시키는 단계, 열 디개스 온도 미만의 온도로 기판을 유지시키는 단계, 적어도 폴리머 층 또는 에폭시 층에 마이크로파 복사를 전달하도록, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스를 지향시키는 단계, 및 기판의 온도를 열 디개스 온도 미만으로 유지시키면서, 시간의 짧은 버스트(short burst)들에 걸쳐 변화되는 주파수로 마이크로파 복사를 적어도 폴리머 층 또는 에폭시 층에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
[0014] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법은, 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 단계 ― 기판은 폴리머 또는 에폭시를 포함함 ―, 펄스형(pulsed) 마이크로파 프로세스를 수행하는 단계, 및 적어도 하나의 휘발성 컴포넌트가 기판으로부터 제거될 때까지, 펄스형 마이크로파 프로세스를 하나 또는 그 초과의 횟수로 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 펄스형 마이크로파 프로세스는, 기판이 제 1 온도에 도달할 때까지, 제 1 전력 레벨로서 기판에 가변 주파수 마이크로파 복사 소스를 전달하는 것, 기판을 제 2 온도로 냉각시키는 것, 및 프로세싱 챔버로부터, 방출된(released) 휘발성 물질을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
[0015] 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 방법들, 디바이스들, 및 시스템들의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 방법들, 디바이스들, 및 시스템들의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는, 여기에서 설명되는 방법들, 디바이스들, 및 시스템들이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0016] 도 1은, 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 개략도이다.
[0017] 도 2는, 일 실시예에 따른 경화 및 디개스 방법의 블록도이다.
[0018] 도 3은, 일 실시예에 따른 진공 다중-챔버 증착 툴의 평면도이다.
[0019] 도 4는, 일 실시예에 따른, 디개스 경화와 통상적인 경화 사이의 아웃개싱 비교를 도시한다.
[0020] 도 5 내지 도 9는, 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 디개싱의 방법의 블록도들이다.
[0021] 도 10은, 일 실시예에 따른 잔류 아웃개싱의 그래프이다.
[0022] 도 11은, 일 실시예에 따른, 온도 및 마이크로파 전력 양자 모두와 비교되는 잔류 아웃개싱의 그래프이다.
[0023] 도 12a는, 일 실시예에 따른, 온도가 유지되는 상태에서의 일정한 마이크로파 전력을 도시하는, 기판 프로세싱 방법의 그래프이다.
[0024] 도 12b는, 일 실시예에 따른, 펄스형 마이크로파 전력을 도시하는, 기판 프로세싱 방법의 그래프이다.
[0025] 도 13은, 일 실시예에 따른, 프로세싱되는 막의 누설 전류 밀도를 도시하는 그래프이다.
[0026] 도 14는, 일 실시예에 따른, 프로세싱되는 막의 굴절률에서의 변화를 도시하는 그래프이다.
[0027] 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 엘리먼트들이, 구체적인 설명 없이 다른 실시예들에 대해 유익하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0028] 여기에서의 실시예들은, 마이크로파 기술을 사용하고, 따라서, 단일 엘리먼트로의 경화 및 디개싱 프로세스들의 통합을 가능하게 하는, 낮은 압력 환경에서의 폴리머 막들의 경화를 개시한다. 이는, 장비의 단일 피스(piece)가 경화 및 후속 금속화 엘리먼트들 양자 모두를 행하게 허용하여, 별개의 경화 오븐/퍼니스(furnace)에 대한 필요성을 제거하고, 추가로, 프로세스들 사이의 진공 파괴를 방지한다. 낮은 압력에서 마이크로파를 사용하여 폴리머 막을 경화시킴으로써, PVD와의 인라인 통합이 가능하게 되고, 이는, 별개의 디개스 엘리먼트에 대한 필요성을 제거한다. 본원의 실시예들은 아래의 도면들을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
[0029] 도 1은, 여기에서 설명되는 방법들 중 하나 또는 그 초과를 수행하도록 적응된 프로세싱 챔버(100)의 개략도이다. PVD 챔버와 같은 하나 또는 그 초과의 현재 이용가능한 챔버들이, 아래에서 설명되는 실시예들을 위해 적응될 수 있다. 여기에서 설명되는 실시예들과 함께 사용가능한 챔버들은, CA, 산타클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 차저(Charger) UBM 시스템을 포함할 수 있다. 다른 제조자들로부터의 챔버들을 포함하는 다른 챔버들이, 개시된 방법들, 디바이스들, 및 시스템들로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 실시예들에 따라 사용될 수 있다는 것이 예상된다.
[0030] 프로세싱 챔버(100)는 기판(104)을 지지하기 위한 기판 지지부(102)를 포함할 수 있다. 기판 지지부(102)는 알루미늄, 석영, 세라믹, 또는 스테인리스 스틸과 같은 표준 재료들로 구성될 수 있다. 추가로, 기판 지지부(102)는 300 mm 기판과 같은 임의의 사이즈의 기판들을 지지하도록 설계될 수 있다. 다양한 가열 및 냉각 디바이스들이, 기판(104)에 가열 또는 냉각을 전달하기 위해, 프로세싱 챔버(100) 또는 기판 지지부(102)와 관련하여 위치될 수 있거나, 또는 프로세싱 챔버(100) 또는 기판 지지부(102)에 임베딩될(embedded) 수 있다.
[0031] 기판(104)은, 규소, 에폭시, 또는 석영 기판과 같이, 반도체 애플리케이션들에 대해 사용가능한 임의의 조성일 수 있다. 기판(104)은 기판(104) 상에 증착된 패키징 층(105)을 가질 수 있다. 패키징 층(105)은, 기판(104)의 표면 상에 증착되고 후속하여 기판(104) 상에 경화되는 층일 수 있다. 패키징 층(105)은, 기판(104) 상에 액체 폴리머를 스핀-코팅함으로써 형성될 수 있다. 그 후에, 패키징 층(105)은, 패키징 층(105)을 응고시키고 가교(cross-link)시키기 위해, 경화 엘리먼트를 겪을 수 있다. 패키징 층(105)은, 다수의 폴리머들 또는 에폭시들, 예컨대 폴리이미드들 또는 폴리벤조비스옥사졸(Polybenzobisoxazole)(PBO) 중 하나로 구성될 수 있다.
[0032] 패키징 층을 증착하기 위한 다른 증착 기법들이, 여기에서 설명되는 실시예들로부터 벗어나지 않으면서, 동등하게 잘 수행할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 패키징 층(105)이, 기판(104) 상으로의 건조 폴리머/에폭시 막의 진공 라미네이션(lamination)을 사용하여 증착될 수 있다는 것이 예상된다. 추가로, 실시예들은 CVD에 의한 패키징 층(105)의 증착을 포함할 수 있다.
[0033] 프로세싱 챔버(100)는 또한, 여기에서 기판 지지부(102)에 임베딩된 것으로 도시된 열 소스(106)와 같은 열 소스(106)를 가질 수 있다. 도 1에서, 열 소스(106)가, 기판 지지부(102)에 임베딩된 저항성 열 소스인 것으로 도시되어 있지만, 열 소스(106)는, 적외선 열 램프 열 소스와 같이, 챔버의 가열 또는 기판의 디개싱에 대해 적용가능한 임의의 열 소스일 수 있다. 열 소스(106)로부터의 열은, 챔버의 온도를 변화시킴으로써 간접적으로, 또는 직접적으로, 기판(104)에 전달될 수 있다. 열 소스(106)는, 기판을 가열하고, 100 ℃ 내지 500 ℃의 온도와 같은 안정적인 온도로 유지시키도록 설계될 수 있다. 열 소스는 임의의 설계로 이루어질 수 있고, 기판을 가열하기 위해 에너지가 전달되게 허용할 임의의 위치에 위치될 수 있다.
[0034] 프로세싱 챔버(100)는 가변 주파수 마이크로파 복사 소스(108)를 더 포함할 수 있다. 가변 주파수 마이크로파 복사 소스(108)는 마이크로파 전력 소스(110)를 포함할 수 있다. 마이크로파 전력 소스(110)는, 마그네트론(magnetron)들, 클라이스트론(klystron)들, 자이로트론(gyrotron)들, 및 진행파 튜브(traveling wave tube)들을 포함하는 모든 이용가능한 마이크로파 전력 소스들로부터 선택될 수 있다. 가변 주파수 마이크로파 복사 소스(108)는 또한, 마이크로파 공동(cavity)(111)을 포함할 수 있다. 마이크로파 공동(111)은 단일 모드, 다중-모드 공동, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 마이크로파 공동(111)은 마이크로파 전력 소스(110)로부터 전력을 수용(receive)할 수 있다.
[0035] 가변 주파수 마이크로파 에너지(112)는 이용가능한 주파수 범위에 걸친 주파수들의 연속적인 스위핑(continuous sweeping)을 포함할 수 있다. 연속적인 스위핑은 금속 층들에서의 전하 빌드업(buildup)을 방지할 수 있고, 따라서, 아킹(arcing) 및 후속적인 손상에 대한 가능성을 감소시킬 수 있다. 주파수 스위핑은 종종, 중심 주파수를 선택하고, 그 후에, 임의의 범위에 걸쳐, 실질적으로 연속적인 방식으로 주파수를 신속하게 스위핑함으로써, 수행된다. 전형적으로, 주파수 스위핑은 중심 주파수의 +/- 5 %의 범위에서의 주파수들을 포함할 수 있지만, 이러한 범위는, 마이크로파 파장에 비한 공동의 전체 사이즈, 및 마이크로파 소스의 타입과 같은 인자들에 따라 변화될 수 있다.
[0036] 가변 주파수 마이크로파 에너지(112)의 주파수 범위는, 5.85 GHz 내지 7.0 GHz, 예컨대 5.85 GHz 내지 6.65 GHz의 범위와 같은, 주파수들의 특정한 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 가변 주파수 마이크로파 에너지(112)는 5850 MHz 내지 6650 MHz의 범위에 있다. 추가로, 주파수 범위는, 200 Hz 내지 280 Hz만큼 분리되도록 선택된 주파수들과 같이, 서로에 대해 특정한 간격을 갖는 주파수들로 파티셔닝될(partitioned) 수 있다. 일 실시예에서, 가변 주파수 마이크로파 에너지로부터 선택되는 주파수들에서의 260 Hz 분리가 사용될 수 있고, 그에 따라, 4096개의 선택된 주파수들이 생성될 수 있고, 그러한 4096개의 선택된 주파수들로부터 가변 주파수 마이크로파 에너지(112)가 선택될 수 있다. 추가로, 주파수 스위핑 동안에 전달되는 가변 주파수 마이크로파 에너지(112)는, 주파수 당 20 마이크로초 내지 30 마이크로초, 예컨대 25 마이크로초의 짧은 버스트들과 같은, 선택된 각각의 주파수 범위의 짧은 버스트들로, 기판(104)에 전달될 수 있다.
[0037] 프로세싱 챔버(100)는 가스 소스(114)를 더 포함할 수 있다. 가스 소스(114)는, 헬륨 또는 아르곤을 포함하는 가스와 같은 비활성 가스를 전달할 수 있다. 가스 소스(114)는, 프로세싱되고 있는 기판의 사이즈 및 챔버의 사이즈에 기초한 특정된 유량으로 챔버에 가스를 전달할 수 있다. 가스 소스(114)는 챔버와 직접적으로 연결될 수 있거나, 또는 노블 가스(noble gas)가 챔버로의 전달 전에 원격 플라즈마 소스에서 플라즈마로 변환되는 것과 같이, 간접적으로 전달될 수 있다. 가스 소스(114)는, 선택된 비활성 가스의 전달 및 기판(104)의 냉각 양자 모두를 위해, 기판(104)에 걸쳐 가스를 전달하도록 위치될 수 있다.
[0038] 프로세싱 챔버(100)는 또한, 플라즈마 소스(116)를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스(116)는 비활성 가스로부터, 예컨대 헬륨 또는 아르곤을 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성할 수 있다. 플라즈마 소스(116)는 챔버 내부에서 플라즈마를 생성할 수 있거나, 또는 원격 소스에서 플라즈마가 생성될 수 있다. 플라즈마 소스(116)는 가스 소스(114)로부터 가스 유동을 수용할 수 있거나, 또는 플라즈마 소스(116)는 별개의 가스 유동(미도시)을 가질 수 있다. 플라즈마 소스(116)에서 사용되는, 비활성 가스, 또는 비활성 가스를 포함하는 조합은, 가스 소스(114)에서 사용되는, 비활성 가스, 또는 비활성 가스를 포함하는 조합과 동일할 필요는 없다. 플라즈마 소스(116)는, 유도성 커플링된 플라즈마, 용량성 커플링된 플라즈마, 또는 마이크로파 플라즈마를 포함하는 모든 이용가능한 플라즈마 생성 기법들에 의해 형성되는 플라즈마를 사용할 수 있다. 플라즈마 소스(116)는, 일반적으로 프로세싱 챔버(100)에, 또는 기판(104)을 향하여, 플라즈마를 전달할 수 있다.
[0039] 여기에서 설명되는 실시예들에서, 패키징 층(105)을 갖는 기판(104)의 경화 및 디개싱 양자 모두는, 엘리먼트들 사이에서 챔버들을 변경하지 않으면서, 동일한 프로세싱 챔버(100)에서 발생한다. 이는, 분위기(atmosphere)로부터의 수분의 흡착을 감소시키고, 따라서, 기판(104)을 디개싱하는데 요구되는 프로세싱 시간을 감소시킨다.
[0040] 프로세싱 챔버(100)는 진공 소스(118)를 더 포함한다. 진공 소스(118)는, 예컨대 플라즈마 프로세싱 동안에 그리고 경화/디개스 이벤트들 동안에 진공을 유지시키기 위해, 뿐만 아니라, 패키징 층(105)으로부터 방출된 부산물들과 같은, 디개싱의 원하지 않는 부산물들을 제거하기 위해, 적용될 수 있다. CxOy 및 CxHy 가스 부산물들과 같은 부산물들은, 그러한 부산물들이, 기판 프로세싱 동안에, 예컨대 금속화-전 세정 엘리먼트 동안에, 패키징 층(105)에 의해 아웃개싱될 수 있기 때문에, 추가적인 프로세싱에 영향을 미칠 수 있다.
[0041] 프로세싱 챔버(100)는, 금속화-전 세정 챔버(미도시)와 같은 하나 또는 그 초과의 관련된 챔버들에 유체적으로 연결될 수 있다. 프로세싱 챔버(100)는 또한, 금속화-전 세정 및 증착 챔버들을 포함하는 다중-챔버 유닛(미도시)의 일부일 수 있다. 챔버들 사이에 유체 연결을 사용하는 것은, 특히, 디개싱 후에, H2O 및 다른 불순물들의 추가적인 축적(accumulation)을 방지하는 것을 돕는다.
[0042] 여기에서 설명되는 실시예들이 기판 상의 패키징 층에 집중되지만, 여기에서 설명되는 실시예들은, 디개스 프로시저들을 겪을 필요가 있는 폴리머들 또는 에폭시들로 실질적으로 형성된, 또는 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 다른 열 경화가능한 컴포넌트들로 형성된 기판들에 대해 동등하게 적용가능하다는 것을 유의하는 것이 중요하다.
[0043] 도 2는, 일 실시예에 따른, 패키징 층을 경화시키고 디개싱하기 위한 방법의 흐름도이다. 여기에서 설명되는 바와 같이, 패키징 층들은 가변 주파수 마이크로파에 노출된다.
[0044] 방법(200)은, 202에서와 같이, 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 것에 의해 시작된다. 프로세싱 챔버는 위에서 설명된 바와 같은 프로세싱 챔버일 수 있다. 추가로, 프로세싱 챔버는 다중-챔버 유닛의 일부일 수 있다. 기판은, 기판 상에 형성된 하나 또는 그 초과의 구조들 또는 피처(feature)들을 포함할 수 있다. 기판은, 결정질 규소 기판과 같이, 본 기술 분야에서 알려져 있는 임의의 타입일 수 있다.
[0045] 실시예들은 기판에서만의 온도를 제어하는 것, 또는 기판 온도를 간접적으로 제어하기 위해, 프로세싱 챔버의 온도를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
[0046] 디개싱은, 기판의 부분들의 금속화를 위한 준비(preparation) 동안의 유용한 엘리먼트인 것으로 잘 알려져 있다. 다른 인자들 중에서, 금속화 동안의 아웃개싱은, 증착되는 금속의 높은 저항률(resistivity) 및 오염을 야기할 수 있다. H2O가, 기판을 디개싱함으로써 방지되는 유해한 영향들의 상당한 부분을 생성하는 것으로 주로 생각된다. 표면 H2O는 임의의 온도에서 디개싱되는 것으로 예상된다. 내부 수분은 50 ℃ 또는 그 초과의 온도들에서 디개싱되기 시작할 것이다. 따라서, 표면에 노출되지 않는 영역들을 특히 고려하여, 균일한 열은 적절한 디개싱을 위해 중요하다.
[0047] 204에서와 같이, 기판의 제 1 표면 위에 패키징 층이 증착된다. 패키징 층은 폴리머, 에폭시, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 패키징 층은, 에폭시, 실리콘(silicone), 강성(rigid) 실리콘, 우레탄, 옥세탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 및 이들 중 적어도 2개의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 패키징 층은, 적어도, 아래 놓인 구조를 코팅하거나 또는 덮는 레벨 또는 깊이로 제공될 수 있다.
[0048] 206에서와 같이, 패키징 층에 대해 소프트-경화가 수행될 수 있다. 소프트-경화는, 패키징 층이 유체가 아니면서 유연(pliable)하도록, 패키징 층을 부분적으로 응고시키는 프로세스이다. 소프트-경화는 일반적으로, 패키징 층의 제 1 어닐링을 수반한다. 온도, 압력, 및 지속기간을 포함하는, 제 1 어닐링의 프로세스 조건들은, 패키징 층의 소프트-경화가 달성되도록 선택된다. 소프트-경화된 상태에서, 패키징 층은, 더 이상 유체 상태에 있지 않고, 완전히 단단하게 되지 않는다. 제 1 어닐링의 프로세스 조건들은, 패키징 층의 볼륨 및 패키징 층의 타입에 따라 변화된다. 일 실시예에서, 폴리이미드 층의 소프트-경화는, 표준 압력에서의, 90 초 동안의 85 ℃에서의 어닐링에 이은, 90 초 동안의 95 ℃에서의 어닐링을 포함한다. 일반적으로, 기판 상에 증착되는 패키징 층의 더 큰 볼륨은 더 긴 어닐링 시간을 요구한다.
[0049] 하드-경화 또는 최종 경화의 시작 시에, 208에서와 같이, 프로세싱 챔버가 하드-경화 압력으로 세팅될 수 있다. 하드-경화 압력은 100 mTorr 미만일 수 있다. 경화되지 않은 상태 또는 소프트-경화된 상태에서의 패키징 층을 갖는 기판이 하드-경화 압력으로 세팅될 수 있다. 하드-경화 압력은 일반적으로, 100 mTorr 미만의 압력과 같은 매우 낮은 압력이다. 일 실시예에서, 압력은 1 mTorr 미만이다. 패키징 층이 소프트-경화되는 실시예들에서, 하드-경화 압력은 소프트-경화 압력과 동일할 수 있다.
[0050] 일 실시예에서, 소크(soak) 스테이지가 사용될 수 있다. 소크 스테이지 동안에, 패키징 층을 갖는 기판은, 추가적인 열 프로세싱 전에, 시간의 기간 동안, 제 2 온도에서 소킹되게 허용된다. 온도는, 최종 경화 온도 미만의 온도와 소프트-경화 온도 사이의 온도로 증가된다. 일 실시예에서, 소크 스테이지는 150 ℃ 내지 250 ℃, 예컨대 200 ℃의 온도를 채용한다. 소크 스테이지 동안에, 최종 경화 동안의 패키징 층에서의 응력(stress)을 감소시키기 위해, 온도가 5 내지 15 분, 예컨대 8 분 동안 유지된다.
[0051] 210에서와 같이, 마이크로파 복사의 소스가 패키징 층을 향하여 지향될 수 있다. 마이크로파 복사의 소스는, 주파수 범위로부터의 선택된 주파수들로 마이크로파 복사를 생성한다. 주파수 범위는 7 GHz 미만일 수 있다. 마이크로파 복사 소스는, 위에서 설명된 실시예들을 포함할 수 있는, 변화되는 주파수로 마이크로파 복사의 하나 또는 그 초과의 파장들이 기판에 전달되게 허용하는 임의의 설계로 이루어질 수 있다. 마이크로파 복사 소스는, 기판, 패키징 층, 또는 이들의 조합들에 마이크로파 복사를 전달하도록 위치될 수 있다. 추가로, 마이크로파 복사 소스는, 기판의 표면 상의 패키징 층이 마이크로파 복사의 적어도 일부를 수용하는 한, 기판 위치에 관하여 다양한 각도들로 있을 수 있다.
[0052] 가변 마이크로파 복사는, 패키징 층이 경화 프로세스를 완료할 수 있는 온도로 온도를 상승시킨다. 일 실시예에서, 온도는 300 ℃ 내지 400 ℃, 예컨대 330 ℃ 내지 350 ℃의 범위에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 제 2 온도는 340 ℃이다. 온도는 패키징 층의 특성들에 따라 좌우된다. 몇몇 층들, 또는 층들의 합성물들은 경화되기 위해 더 높은 또는 더 낮은 온도들을 요구할 수 있고, 따라서, 가변 마이크로파 복사는 그에 따라 조정될 수 있다.
[0053] 이론에 의해 구속되도록 의도하지 않으면서, 단일 주파수 마이크로파 복사는, 금속화 전의 기판들의 디개싱 및 경화에 대해 부적절하다. 단일 주파수 마이크로파 복사는, 금속 피처들을 갖는 기판들과 같은 프로세싱된 기판들에 에너지가 축적되게 허용할 수 있다. 가변 주파수 마이크로파 에너지 소스의 사용은, 프로세싱된 기판의 층들에서의 에너지의 빌드업을 방지할 수 있다. MOS 디바이스와 같은 디바이스 내의 아킹을 방지하기 위해, 그리고 패키징 층의 균일한 가열을 촉진하기 위해, 가변 주파수 마이크로파 소스가 채용될 수 있다.
[0054] 212에서와 같이, 마이크로파 복사는, 적어도 패키징 층을 하드-경화 온도로 가열하기 위해, 마이크로파 복사의 소스로부터 패키징 층에, 가변 주파수로 전달된다. 마이크로파 복사의 가변 주파수는, 시간의 기간에 걸쳐, 주파수 범위로부터 선택되는 2개 또는 그 초과의 주파수들을 포함할 수 있다. 가변 마이크로파 복사는, 도 1에 관하여 설명된 파라미터들을 사용하여 전달될 수 있다.
[0055] 마이크로파 복사가 경화 시간을 실질적으로 감소시킬 것이지만, 직접적인 가열에 의해 보충될 필요가 있을 것으로 생각된다. 마이크로파 에너지에 의해 다이폴 분자(dipole molecule)들이 진동된다(oscillated). 이러한 진동은, 다공성 폴리머 재료에서의 H2O 및 다른 흡착된 분자 축적을 감소시키기 위해 사용될 수 있는 내부 열을 생성한다. 경화가 계속됨에 따라, H2O와 같은, 마이크로파 가열이 의존하는 다이폴 분자들은 막으로부터 이탈할 것이다. 따라서, 마이크로파 복사로부터의 가열은 시간에 걸쳐 감소될 것이고, 경화 프로세스를 완료하기 위해, 직접적인 가열 또는 IR 가열로부터의 보충을 요구할 수 있다.
[0056] 패키징 층이 경화되고 디개싱되면, 214에서와 같이, 추가적인 프로세싱 전에, 챔버로부터 휘발성 화합물들이 배출될(evacuated) 수 있다. 디개싱 경화 프로세스 동안에, 가열 동안에 패키징 층으로부터 방출된, H2O 및 CxOy 화합물들과 같은 화합물들이 프로세싱 영역에 축적될 것이다. 이러한 화합물들은 냉각 프로세스 동안에 재-흡착될 수 있거나, 또는 이러한 화합물들은 노출된 금속들과 같은 다른 이용가능한 컴포넌트들과 상호작용할 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은, 챔버로부터 이러한 화합물들을 제거하기 위해, 비활성 가스 유동으로 챔버를 퍼징하는 것, 또는 진공을 생성하는 것과 같은 제거 방법을 채용할 수 있다.
[0057] 패키징 층의 국부화된(localized) 가열은, 경화 및 디개스 양자 모두가 동일한 챔버에서 동시에 발생하게 허용한다. 표준 경화 동작들에서, 온도는 대체로 무차별적인 방식으로 적용된다. 이러한 방식으로, 챔버 자체를 포함하는, 챔버에서의 모든 오브젝트들은 표면으로부터 내측 영역들로 가열된다. 더 최근의 재료들에서, 이는, 패키징 층의 유리 전이, 및 통합된 컴포넌트들에 대한 손상을 야기할 수 있다. 예컨대, 폴리이미드 막(PBO)은 350 ℃에서 경화되고, 375 ℃의 Tg를 갖고, 따라서, 전형적인 디개싱 경화 온도는 350 ℃ 미만이다. 차세대 에폭시 수지들은 약 200 ℃에서 경화되고, 대략 225 ℃의 Tg를 갖고, 그에 따라, 200 ℃ 미만의 최대 디개싱 경화 온도를 제공한다. 그 이상의 세대들을 위한 재료들은, 약 110 ℃의 경화 온도를 갖고, 대략 135 ℃의 Tg를 갖고, 그에 따라, 110 ℃ 미만의 최대 디개싱 경화 온도를 제공할 것으로 예상된다. 위에서 설명된 바와 같은 가변 마이크로파 복사는, 패키징 층을 전체적으로 가열하는 것으로 생각된다. 가변 마이크로파 복사는 낮은 압력과 조합되어, 휘발성 화학물질들 및 수분의 비등점을 감소시키고, 따라서, 동시적인 경화 및 디개스를 허용한다.
[0058] 도 3은, 일 실시예에 따른 진공 다중-챔버 증착 툴(300)의 평면도를 개략적으로 예시한다. 진공 다중-챔버 증착 툴(300)은, 2개의 이송 챔버들(308 및 333)을 포함하는 메인프레임에 커플링된 다수의 프로세싱 챔버들을 포함한다.
[0059] 진공 다중-챔버 증착 툴(300)은, 로드 락 챔버(304)와 선택적으로 소통하는 프론트-엔드(front-end) 환경(302)을 포함한다. 하나 또는 그 초과의 포드들(301)이 프론트-엔드 환경(302)에 커플링된다. 하나 또는 그 초과의 포드들(301)은 기판들을 저장하도록 구성된다. 팩토리 인터페이스 로봇(303)이 프론트-엔드 환경(302)에 배치된다. 팩토리 인터페이스 로봇(303)은 로드 락 챔버(304)와 포드들(301) 사이에서 기판들을 이송하도록 구성된다.
[0060] 로드 락 챔버(304)는 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)와 프론트-엔드 환경(302) 사이에 진공 인터페이스를 제공한다. 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)의 내부 구역은 전형적으로, 진공 조건으로 유지되고, 하나의 챔버로부터 다른 챔버로, 그리고/또는 로드 락 챔버로 기판들을 셔틀링하기 위한 중간 구역을 제공한다.
[0061] 일 실시예에서, 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)는 2개의 부분들로 분할된다. 일 실시예에서, 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)는 이송 챔버(308) 및 진공 연장 챔버(307)를 포함한다. 이송 챔버(308)와 진공 연장 챔버(307)는 함께 커플링되고, 서로 유체 소통한다. 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)의 내측 볼륨은 전형적으로, 프로세스 동안에, 낮은 압력 또는 진공 조건으로 유지된다. 로드 락 챔버(304)는, 각각, 슬릿 밸브들(305 및 306)을 통해, 프론트-엔드 환경(302) 및 진공 연장 챔버(307)에 연결될 수 있다.
[0062] 일 실시예에서, 이송 챔버(308)는, 복수의 측벽들, 바닥, 및 덮개를 갖는 다각형 구조일 수 있다. 복수의 측벽들은, 복수의 측벽들을 통해 형성된 개구들을 가질 수 있고, 프로세싱 챔버들, 진공 연장, 및/또는 패스 스루(pass through) 챔버들과 연결되도록 구성된다. 도 3에서 도시된 이송 챔버(308)는 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖고, 프로세싱 챔버들(311, 313), 패스 스루 챔버(331), 및 진공 연장 챔버(307)에 커플링된다. 이송 챔버(308)는, 각각, 슬릿 밸브들(316, 318, 및 317)을 통해, 프로세싱 챔버들(311, 313) 및 패스 스루 챔버(331)와 선택적으로 소통할 수 있다.
[0063] 일 실시예에서, 중앙 로봇(309)이, 이송 챔버(308)에서, 이송 챔버(308)의 바닥 상에 형성된 로봇 포트에 탑재될 수 있다. 중앙 로봇(309)은 이송 챔버(308)의 내부 볼륨(320)에 배치되고, 프로세싱 챔버들(311, 313), 패스 스루 챔버(331), 및 로드 락 챔버(304) 사이에서, 기판들(314) 또는 기판 캐리어들(341)을 셔틀링하도록 구성된다. 일 실시예에서, 중앙 로봇(309)은, 기판들을 홀딩하기 위한 2개의 블레이드들을 포함할 수 있고, 각각의 블레이드는, 동일한 로봇 베이스 상에 탑재된 독립적으로 제어가능한 로봇 암 상에 탑재된다. 다른 실시예에서, 중앙 로봇(309)은, 블레이드들을 수직으로 이동시키는 능력을 가질 수 있다.
[0064] 진공 연장 챔버(307)는, 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)에 진공 시스템에 대한 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 진공 연장 챔버(307)는 바닥, 덮개, 및 측벽들을 포함한다. 압력 변경(modification) 포트가 진공 연장 챔버(307)의 바닥 상에 형성될 수 있고, 진공 펌프 시스템에 대해 적응하도록 구성된다. 진공 연장 챔버(307)가 이송 챔버(308)와 유체 소통하고, 로드 락 챔버(304)와 선택적으로 소통하도록, 측벽들 상에 개구들이 형성된다.
[0065] 일 실시예에서, 진공 연장 챔버(307)는, 하나 또는 그 초과의 기판들(314)을 저장하도록 구성된 셸프(shelf)(미도시)를 포함한다. 이송 챔버(308)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 프로세싱 챔버들은 이들의 기판들을 셸프 상에 저장할 수 있고, 그 기판들을 이송하기 위해 중앙 로봇(309)을 사용할 수 있다.
[0066] 진공 다중-챔버 증착 툴(300)은, 패스 스루 챔버(331)에 의해 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)에 연결된 제 2 이송 챔버 어셈블리(330)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로드 락 챔버와 유사한 패스 스루 챔버(331)는, 2개의 프로세싱 환경들 사이에 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 이러한 경우에, 패스 스루 챔버(331)는, 제 1 이송 챔버 어셈블리(310)와 제 2 이송 챔버 어셈블리(330) 사이에 진공 인터페이스를 제공한다.
[0067] 일 실시예에서, 제 2 이송 챔버 어셈블리(330)는, 진공 다중-챔버 증착 툴(300)의 풋프린트(footprint)를 최소화하기 위해, 2개의 부분들로 분할된다. 일 실시예에서, 제 2 이송 챔버 어셈블리(330)는, 서로 유체 소통하는, 이송 챔버(333) 및 진공 연장 챔버(332)를 포함한다. 제 2 이송 챔버 어셈블리(330)의 내측 볼륨은 전형적으로, 프로세싱 동안에, 낮은 압력 또는 진공 조건으로 유지된다. 패스 스루 챔버(331)는, 각각, 슬릿 밸브들(317 및 338)을 통해, 이송 챔버(308) 및 진공 연장 챔버(332)에 연결될 수 있고, 그에 따라, 이송 챔버(308) 내의 압력이, 상이한 진공 레벨들로 유지될 수 있다.
[0068] 일 실시예에서, 이송 챔버(333)는, 복수의 측벽들, 바닥, 및 덮개를 갖는 다각형 구조일 수 있다. 복수의 측벽들은, 복수의 측벽들에 형성된 개구들을 가질 수 있고, 프로세싱 챔버들, 진공 연장, 및/또는 패스 스루 챔버들과 연결되도록 구성된다. 도 3에서 도시된 이송 챔버(333)는 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖고, 프로세싱 챔버들(335, 336, 337) 및 진공 연장 챔버(332)와 커플링된다. 이송 챔버(333)는, 각각, 슬릿 밸브들(338, 339, 340)을 통해, 프로세싱 챔버들(335, 336)과 선택적으로 소통할 수 있다.
[0069] 중앙 로봇(334)이, 이송 챔버(333)에서, 이송 챔버(333)의 바닥 상에 형성된 로봇 포트에 탑재된다. 중앙 로봇(334)은 이송 챔버(333)의 내부 볼륨(349)에 배치되고, 프로세싱 챔버들(335, 336, 337) 및 패스 스루 챔버(331) 사이에서, 기판들(314) 또는 기판 캐리어들(341)을 셔틀링하도록 구성된다. 일 실시예에서, 중앙 로봇(334)은, 기판들을 홀딩하기 위한 2개의 블레이드들을 포함할 수 있고, 각각의 블레이드는, 동일한 로봇 베이스 상에 탑재된 독립적으로 제어가능한 로봇 암 상에 탑재된다. 다른 실시예에서, 중앙 로봇(334)은, 블레이드들을 수직으로 이동시키는 능력을 가질 수 있다.
[0070] 일 실시예에서, 진공 연장 챔버(332)는, 제 2 이송 챔버 어셈블리(330)와 진공 시스템 사이에 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 진공 연장 챔버(332)는 바닥, 덮개, 및 측벽들을 포함한다. 압력 변경 포트가 진공 연장 챔버(332)의 바닥 상에 형성될 수 있고, 진공 시스템에 대해 적응하도록 구성된다. 진공 연장 챔버(332)가 이송 챔버(333)와 유체 소통하고, 패스 스루 챔버(331)와 선택적으로 소통하도록, 측벽들을 통해 개구들이 형성된다.
[0071] 일 실시예에서, 진공 연장 챔버(332)는, 위에서 진공 연장 챔버(307)와 관련하여 설명된 셸프와 유사한 셸프(미도시)를 포함한다. 이송 챔버(333)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 프로세싱 챔버들이 셸프 상에 기판들을 저장할 수 있다.
[0072] 캐리어(341)와 같은 기판 캐리어는, 기판들(343)과 같은 다수의 기판들을 동시에 프로세싱할 수 있게 하기 위해, 임의의 프로세싱 아키텍처와 함께 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 캐리어는, 여기에서 설명되는 프로세스들에 의해 생성되는 프로세싱 환경들을 견딜 수 있는 실질적으로 강성인 재료의 얇은 시트일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 캐리어는 유리 또는 규소 플래터(platter)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 캐리어는 세라믹 또는 합성물 재료, 예컨대 탄소 합성물일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 캐리어는, 유리-코팅된 또는 세라믹-코팅된 플래터와 같은, 프로세스-저항성(resistant) 재료로 코팅된 플래터일 수 있다. 캐리어는, 반도체 제조 프로세스들에서 통상적으로 사용되는 300 mm 기판일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 캐리어는, 기판 프로세싱 및 핸들링을 용이하게 하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 캐리어는, 캐리어 상에 배치된 개별적인 기판들을 조작하는 것을 용이하게 하기 위해, 상승된 또는 낮게 된 부분들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 캐리어 상의 각각의 기판 사이트(site)는, 그리핑 연장부(gripping extension)들을 갖는 로봇이, 사이트 상에 배치된 기판의 에지와 접촉하게 허용하기 위해, 사이트 주위에 형성된 트렌치(trench)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 캐리어는, 그리핑 연장부들을 갖는 로봇이, 중앙 개구를 갖는 기판의 내측 에지와 접촉하게 허용하기 위해, 기판 사이트의 중앙에 형성된 디프레션(depression)을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 캐리어 상의 기판 사이트들은, 캐리어가 운송되는 동안에 캐리어 상에서 기판들이 이동하는 것을 방지하기 위해 디프레싱될(depressed) 수 있다.
[0073] 전형적으로, 기판들은, 위에 배치된 기판을 지지하기 위한 페데스탈을 갖는 밀봉된 챔버에서 프로세싱된다. 페데스탈은 기판 지지부를 포함할 수 있고, 그러한 기판 지지부는, 프로세싱 동안에, 기판 지지부에 대하여 기판을 정전기적으로 홀딩하기 위해, 기판 지지부에 배치된 전극들을 갖는다. 더 높은 챔버 압력들을 허용하는 프로세스들의 경우에, 대안적으로, 페데스탈은, 프로세싱 동안에, 기판 지지부에 대하여 기판을 고정적으로 홀딩하기 위해 진공 소스와 소통하는 개구들을 갖는 기판 지지부를 포함할 수 있다.
[0074] 챔버들(311, 313, 335, 336, 또는 337) 중 임의의 것에서 수행될 수 있는 프로세스들은, 특히, 증착, 임플란트(implant), 및 열 처리 프로세스들을 포함한다. 일 실시예에서, 챔버들(311, 313, 335, 336, 또는 337) 중 임의의 것과 같은 챔버는, 기판에 대해, 또는 동시에 다수의 기판들에 대해 스퍼터링 프로세스를 수행하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 챔버(311)는 도 1에 관하여 설명된 바와 같은 디개스 챔버이다. 추가적인 실시예에서, 챔버(313)는 금속화-전 세정 챔버이다. 이러한 실시예의 금속화-전 세정 챔버는, 아르곤과 같은 비활성 가스를 포함하는 스퍼터링 세정 프로세스를 사용한다. 추가적인 실시예들에서, 챔버(335)는 증착 챔버이다. 여기에서 설명되는 실시예들과 함께 사용되는 증착 챔버는 임의의 알려진 증착 챔버일 수 있다.
[0075] 표 1은, 여기에서 설명되는 바와 같은 가변 마이크로파 주파수 경화와 통상적인 경화 프로세스 사이의 비교를 나타낸다. 아래의 샘플들에서 사용되는 패키징 층은, NJ, 팔린(Parlin)에 위치된 HD Microsystems, Inc.로부터 입수가능한 7 μm 두께의 HD4100 광패터닝 가능한(photopatternable) 유전체 막이다. 막 경화의 정도(이미드화(imidization), 고리화(cyclization))는 일반적으로, 막들에 대한 FTIR(fourier transform infra-red) 분광학 분석(spectroscopy analysis)에 의해 결정된다. 1360 cm-1 및 1473 cm-1에서의 이미드 및 방향족 피크들이 다른 흡수도들에 의해 최소로 오염되기 때문에, 1360 cm-1 and 1473 cm-1에서의 FTIR 피크 세기들의 비율이, 폴리이미드 경화의 양적인 분석을 위해 사용된다. 따라서, 퍼센트 이미드화(%Imid)는 패키징 층이 경화된 퍼센트를 나타낸다. 패키징 층에서의 막 응력을 감소시키기 위해, 소크 엘리먼트가 추가로 포함될 수 있다.
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[0076] 샘플 1은 소프트-경화된 폴리이미드 층을 나타낸다. 소프트-경화된 폴리이미드 층은, 표준 대기압(760 Torr)에서의, 90 초 동안의 85 ℃에서의 어닐링에 이은 90 초 동안의 95 ℃에서의 어닐링으로 경화되었다. 이 샘플에서, 소크 엘리먼트 및 경화 엘리먼트는 생략되었다. FTIR 피크 세기들은, 1009 cm-1에서 0.038, 1360 cm-1에서 0.035, 그리고 1473 cm-1에서 0.038이었다. 1360 cm-1/1473 cm-1 비율은 0.906이었고, %Imid는 51.864이었다.
[0077] 샘플 2는 통상적인 오븐 경화를 사용한 완전히 경화된 폴리이미드 층을 나타낸다. 완전히 경화된 폴리이미드 층은, 270 분의 총 프로세싱 시간에 대해 270 분 동안의 375 ℃에서의 어닐링을 사용하여, 소크 스테이지 없이, 경화되었다. 경화는 770 Torr에서 행해졌다. FTIR 피크 세기들은, 1009 cm-1에서 0.024, 1360 cm-1에서 0.050, 그리고 1473 cm-1에서 0.029이었다. 1360 cm-1/1473 cm-1 비율은 1.747이었고, %Imid는 100.000이었다.
[0078] 샘플 3은 가변 주파수 마이크로파 경화를 사용한 완전히 경화된 폴리이미드 층을 나타낸다. 완전히 경화된 폴리이미드 층은, 8 분의 총 프로세싱 시간에 대해 8 분 동안의 340 ℃에서의 어닐링을 사용하여, 소크 스테이지 없이, 경화되었다. 경화는 550 Torr에서 행해졌다. FTIR 피크 세기들은, 1009 cm-1에서 0.023, 1360 cm-1에서 0.056, 그리고 1473 cm-1에서 0.032이었다. 1360 cm-1/1473 cm-1 비율은 1.724이었고, %Imid는 98.640이었다.
[0079] 샘플 4는 가변 주파수 마이크로파 경화를 사용한 완전히 경화된 폴리이미드 층을 나타낸다. 완전히 경화된 폴리이미드 층은, 8 분의 총 프로세싱 시간에 대해 8 분 동안의 340 ℃에서의 어닐링을 사용하여, 소크 스테이지 없이, 경화되었다. 경화는 0.5 mTorr에서 행해졌다. FTIR 피크 세기들은, 1009 cm-1에서 0.098, 1360 cm-1에서 0.154, 그리고 1473 cm-1에서 0.091이었다. 1360 cm-1/1473 cm-1 비율은 1.692이었고, %Imid는 96.849이었다.
[0080] 샘플 5는 가변 주파수 마이크로파 경화를 사용한 완전히 경화된 폴리이미드 층을 나타낸다. 완전히 경화된 폴리이미드 층은 소크 스테이지를 이용하여 경화되었고, 소크 스테이지는 10 분 동안의 200 ℃의 온도를 포함한다. 경화는, 26 분의 총 프로세싱 시간에 대해 16 분 동안의 340 ℃에서의 가변 주파수 마이크로파 복사 어닐링을 사용하여, 완료되었다. 경화는 0.5 mTorr에서 행해졌다. FTIR 피크 세기들은, 1009 cm-1에서 0.049, 1360 cm-1에서 0.084, 그리고 1473 cm-1에서 0.051이었다. 1360 cm-1/1473 cm-1 비율은 1.645이었고, %Imid는 94.115이었다.
[0081] 여기에서 나타낸 바와 같이, 가변 주파수 마이크로파 복사 경화된 샘플들은, 통상적인 경화 방법보다 대략 30 배 더 빠른 레이트로, 유사한 레벨의 경화를 달성하였다. 샘플들 1 및 2는, 각각, 통상적인 소프트 베이크 및 하드 베이크에 대한 경화의 정도를 반영한다. %Imid에 의해 추정되는 바와 같은 경화의 정도는, 각각, 대략 50 % 및 대략 100 %로 예상된다. 샘플들 3 및 4는, 각각, 표준 및 낮은 압력에서의 가변 마이크로파 주파수를 나타낸다. 추정된 경화 레벨에 기초하여, 표준 및 낮은 압력 양자 모두에서, 완전한 경화가 달성되었다. 가변 주파수 마이크로파 복사 경화에 대한 소크 스테이지의 부가는, 완전한 경화에 대해 소비되는 시간의 양을 증가시켰지만, 그러한 소크 스테이지의 부가는, 달성되는 경화의 레벨에 상당한 영향을 미치지 않았다.
[0082] 도 4는, 일 실시예에 따른 디개스 경화와 통상적인 경화 사이의 아웃개싱 비교를 도시한다. 2개의 기판들이 준비되었고, 위의 실시예들에서 설명된 바와 같이, 가변 주파수 마이크로파 경화 또는 대류 열 경화(convection thermal cure)를 사용하여 경화되었다. 이전에 언급된 바와 같이, 대류 경화는 진공 파괴를 포함하는 반면에, 가변 주파수 마이크로파 경화는 포함하지 않는다. 기판으로부터의 수분 아웃개싱은 잔류 가스 분석기(RGA)를 사용하여 결정되었고, 여기에서, 아웃개싱은 초 단위의 시간에 걸친 원자 단위들(A)로 측정되었다.
[0083] 대류 경화는, 기판이 챔버에 진입할 시에(대략 50 초), 수분 아웃개싱을 나타낸다. 웨이퍼가 대략 75 초에서 제거되었지만, 잔류 수분은 최종 시간 포인트까지 챔버에서 유지된다. 최대 수분 아웃개싱(대략 1.2 x 10-10 A)이 도달되면, 이러한 아웃개스 레벨은, 기판이 챔버에 존재하였던 시간 프레임 동안 유지되었다.
[0084] 가변 주파수 마이크로파 경화는 검출가능한 아웃개싱 영향을 갖지 않는다. 대류 경화 기판에 관하여 설명된 바와 같이, 웨이퍼는 대략 50 초에서 챔버 내에 진입하였고, 75 초에서 빠져나갔다. 그러나, 검출된 아웃개싱은 베이스라인 레벨들을 초과하지 않았다. 추가로, 기판이 없는 챔버들의 베이스라인 레벨들은 대략 동등하다. 따라서, 여기에서의 디개스는, 가변 주파수 마이크로파 경화된 기판은 프로세싱 전에 추가적인 디개스를 요구하지 않았고, 반면에, 대류 경화 기판은, 획득된 수분을 제거하기 위해 추가적인 디개스를 요구하였던 것을 나타낸다.
[0085] 여기에서 설명되는 실시예들은 기판을 디개싱하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 낮은 압력에서의 마이크로파 복사의 사용은, 단일 챔버에서의 경화 및 디개싱을 포함할 수 있는, 더 낮은 온도 및 더 높은 처리량의 경화/디개싱 프로시저를 허용할 수 있다.
[0086] 도 5는, 일 실시예에 따른 방법(500)의 블록도이다. 방법(500)은, 502에서와 같이, 디개스 온도로 열 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 열 프로세싱 챔버는 위에서 설명된 바와 같은 프로세싱 챔버일 수 있다. 추가로, 열 프로세싱 챔버는 다중-챔버 유닛의 일부일 수 있다. 기판은 기판 지지부 상에 위치되고, 온도가 디개스 온도로 유지된다. 디개스 온도는 재료에 대해 특정될 수 있거나, 또는 표준 온도일 수 있다. 실시예들은 기판에서만의 온도를 제어하는 것, 또는 기판 온도를 간접적으로 제어하기 위해 프로세싱 챔버의 온도를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
[0087] 디개싱은, 기판의 부분들의 금속화를 위한 준비 동안에 유용한 엘리먼트인 것으로 잘 알려져 있다. 다른 인자들 중에서, 금속화 동안의 아웃개싱은 증착된 금속의 오염 및 높은 저항률을 야기할 수 있다. H2O가, 기판을 디개싱함으로써 방지되는 유해한 영향들의 상당한 부분을 생성하는 것으로 주로 생각된다. 표면 H2O는 임의의 온도에서 디개싱되는 것으로 예상된다. 내부 수분은 섭씨 50 도 또는 그 초과의 온도들에서 디개싱되기 시작할 것이다. 따라서, 표면에 노출되지 않는 영역들을 특히 고려하여, 균일한 열이 적절한 디개싱을 위해 중요하다.
[0088] 방법(500)은, 504에서와 같이, 기판으로 가변 주파수 마이크로파 복사 소스를 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 마이크로파 복사 소스는, 기판에 변화되는 주파수로 마이크로파 복사의 하나 또는 그 초과의 파장들이 전달되게 허용하는 임의의 설계로 이루어질 수 있고, 이는, 위에서 설명되는 실시예들을 포함할 수 있다. 마이크로파 복사 소스는 기판에 마이크로파 복사를 전달하도록 위치될 수 있다. 추가로, 마이크로파 복사 소스는, 기판의 표면 상의 폴리머/에폭시 층이 마이크로파 복사의 적어도 일부를 수용하는 한, 기판 위치에 관하여 다양한 각도들로 있을 수 있다.
[0089] 마이크로파 복사가 실질적으로 디개스 시간을 감소시킬 것이지만, 직접적인 가열에 의한 보충으로부터 이익을 얻을 수 있는 것으로 생각된다. 마이크로파 에너지에 의해 다이폴 분자들이 진동된다. 이러한 진동은, 다공성 폴리머 재료에서의 H2O 및 다른 흡착된 분자 축적을 감소시키기 위해 사용될 수 있는 내부 열을 생성한다. 디개싱이 계속됨에 따라, H2O와 같은, 마이크로파 가열이 의존하는 다이폴 분자들은 막으로부터 이탈할 것이다. 따라서, 마이크로파 복사로부터의 가열은 시간에 걸쳐 감소될 수 있다. 따라서, 직접적인 가열 또는 IR 가열로부터의 보충은, 디개스 프로세스를 완료하는 것을 도울 수 있다.
[0090] 디개스 프로세스가 기판을 프로세싱하기 위해 마이크로파 복사 및 열 프로세싱 양자 모두를 사용하기 때문에, 디개스 온도가, 반드시, 표준 디개스 온도들을 표현하는 것은 아니다. 따라서, 챔버 온도가 기판 국부화 온도보다 더 낮을 수 있고, 그에 따라, 프로세싱 후의 기판의 더 신속한 냉각, 및 폴리머/에폭시 층의 과열의 유해한 영향들의 방지를 허용할 수 있다.
[0091] 방법(500)은, 506에서와 같이, 변화되는 주파수들로 기판에 마이크로파 복사를 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다. 기판으로 가변 주파수 마이크로파 복사 소스를 지향시킨 후에, 변화되는 주파수들로 마이크로파 복사의 하나 또는 그 초과의 파장들이 기판에 전달될 수 있다. 마이크로파 복사는 특정한 파장의 미리 선택된 주파수들로 전달될 수 있다. 주파수들은 주파수들의 리스트로부터 무작위로 선택될 수 있거나, 또는 특정한 순서로 선택될 수 있다. 특정한 재료들은, 특정한 주파수들, 또는 주파수들의 특정한 조합들의 사용에 기초하여, 에너지를 축적할 가능성이 더 적을 수 있다. 에너지의 축적은, 사용되는 마이크로파 복사의 파장 및 적용되는 주파수들 양자 모두에 의해 영향을 받을 수 있다.
[0092] 이론에 의해 구속되도록 의도하지 않으면서, 단일 주파수 마이크로파 복사는, 금속화 전의 기판들의 디개싱에 대해 부적절하다. 단일 주파수 마이크로파 복사는, 금속 피처들을 갖는 기판들과 같은 프로세싱된 기판들에 에너지가 축적되게 허용할 수 있다. 가변 주파수 마이크로파 에너지 소스의 사용은, 프로세싱된 기판의 층들에서의 에너지의 빌드업을 방지할 수 있다. MOS 디바이스와 같은 디바이스 내의 아킹을 방지하기 위해, 그리고 폴리머/에폭시 층의 균일한 가열을 촉진하기 위해, 가변 주파수 마이크로파 소스가 채용될 수 있다.
[0093] 디바이스의 무결성(integrity)을 유지시키면서, 적절하게 낮은 H2O 함유량으로 기판을 디개싱하는 것은, 다수의 인자들의 고려를 요구한다. 디개싱은 시간의 기간에 걸쳐 특정한 온도에서 발생한다. 더 높은 온도는 디개싱을 위해 필요한 시간의 양을 감소시킬 것이다. 그러나, 폴리머 층의 유리 전이 온도들(Tg)이 비교적 낮기 때문에, 적절한 디개스 온도의 결정 시에, 층의 Tg가 고려되어야만 한다. 예컨대, 폴리이미드 막(PBO)은 섭씨 350 도에서 경화되고, Tg는 섭씨 375 도이고, 따라서, 전형적인 디개스 온도는 섭씨 350 도 미만이다. 차세대 에폭시 수지들은 섭씨 약 200 도에서 경화되고, 대략 섭씨 225 도의 Tg를 갖고, 그에 따라, 섭씨 200 도 미만의 최대 디개스 온도를 제공한다. 그 이상의 세대들을 위한 재료들은, 섭씨 약 110 도의 경화 온도를 갖고, 대략 섭씨 135 도의 Tg를 갖고, 그에 따라, 섭씨 110 도 미만의 최대 디개스 온도를 제공할 것으로 예상된다. 마이크로파 복사를 사용하여 가열을 국부화함으로써, 시간이 감소될 수 있고, 기판에서만의 균일한 가열을 통해 온도가 엄격하게 한정될(confined) 수 있다.
[0094] 방법(500)은, 508에서와 같이, 챔버로부터 산소 함유 화합물들을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 디개스 프로세스 동안에, 분위기에서의 이송 동안에 축적된, H2O와 같은 화합물들, 및 가열 동안에 폴리머/에폭시 층으로부터 방출된, CxOy 화합물들과 같은 화합물들 양자 모두가 프로세싱 영역에 축적될 것이다. 이러한 화합물들은 냉각 프로세스 동안에 재-흡착될 수 있거나, 또는 이러한 화합물들은 노출된 금속들과 같은 다른 이용가능한 컴포넌트들과 상호작용할 수 있다. 실시예들은, 챔버로부터 이러한 화합물들을 제거하기 위해, 비활성 가스 유동으로 챔버를 퍼징하는 것, 또는 진공을 생성하는 것과 같은 제거 방법을 채용할 수 있다.
[0095] 기판이 H2O에서의 충분한 감소에 도달하고, 디개싱된 화합물들이 디개스 챔버로부터 제거되면, 디개싱된 기판은, 금속화 전에 표면 오염물들을 제거하기 위해, 스퍼터 또는 화학 에칭을 위한 금속화-전 챔버로 이동될 수 있다.
[0096] 선택적으로, 방법(500)은, 510에서와 같이, 비활성 가스를 포함하는 플라즈마로 기판을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 플라즈마 처리는, 사전 세정 및 금속 증착 챔버들/엘리먼트들 전의 별개의 챔버에서, 또는 디개스 챔버에서 행해질 수 있다. 내부 테스트들은, CA, 산타클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 Isani XT 스퍼터 에칭 챔버에서 사용되는 것과 같은 고-밀도 플라즈마에 대한 몇몇 폴리머 재료들의 노출이, CxOy 및 CxHy 가스 부산물들의 방출, 및 폴리머 구조의 파괴를 초래할 수 있다는 것을 나타내었다. 특히, 산소 함유 부산물들은 금속화-전 세정 프로세스에 대해 유독할(poisonous) 수 있다. 금속화-전 세정 전에 그리고 별개의 챔버에서 폴리머의 플라즈마 전-처리를 행함으로써, 프로세스 포이즈닝(poisoning)이 방지될 수 있다.
[0097] 선택적인 플라즈마 전-처리는, 위에서 설명된 디개스 프로세스, 또는 본 기술 분야에 알려져 있는 다른 디개스 프로세스들을 포함하는 디개스 프로세스의 임의의 엘리먼트에서 수행될 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 프리-방출(pre-release) 프로세스가, 기판의 표면에 전달되는 아르곤 또는 헬륨 플라즈마를 사용하여, 수행된다. 플라즈마는 바람직하게, 기판의 마이크로파 처리 후에, 그리고 주요한 디개싱이 발생한 후에, 전달될 수 있다. 플라즈마는, 챔버 또는 기판을 디개스 온도로 유지시키면서, 전달될 수 있다.
[0098] 디개스 챔버로의 마이크로파 복사의 통합은, 통합된 경화가 수행되게 허용할 수 있다. 통합된 경화가 완료된 후에, 웨이퍼는, 웨이퍼를 공기에 노출시키지 않으면서, 금속화-전 세정 엘리먼트 및 후속 금속 증착 엘리먼트들로 진행될 수 있다. 통합된 경화는 독립형 경화 퍼니스에 대한 필요성을 제거할 수 있고, 추가로, 반도체 제조 비용 절약들을 야기할 수 있다.
[0099] 내부 테스트들은, 플라즈마 처리가 폴리머에서의 비활성 금속화-전 가스 흡착을 야기할 수 있다는 것을 나타내었다. 가스는, 플라즈마가 소멸된 후에, 폴리머로부터 탈착(desorb)된다. 그러나, 가스 탈착 레이트는 웨이퍼 온도에 의해 부분적으로 제어된다. 웨이퍼가 충분히 냉각되는 경우에, 가스는 폴리머에 트래핑될(trapped) 것이고, 느리게 탈착될 것이다. 이러한 "세공-밀봉" 엘리먼트는, 금속화-전 세정 엘리먼트 동안에, 폴리머 막 아웃개싱을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
[0100] 도 6은, 다른 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하기 위한 방법(600)이다. 방법(600)은, 표준 디개스 프로세스와 함께, 또는 위에서 설명된 디개스 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 마찬가지로, 방법(600)은, 위에서 설명된 프리-방출 플라즈마 처리의 엘리먼트들을 조합할 수 있다.
[0101] 방법(600)은, 602에서와 같이, 디개스 온도로 열 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 위에서 설명된 실시예들과 이러한 실시예가 조합되는 경우에, 기판은 이동될 필요가 없다. 바람직한 실시예들에서, 방법(600)을 방법(500)과 조합하는 경우에, 기판은 동일한 챔버에서 유지될 것이다. 필수적이지는 않지만, 바람직한 실시예들은, 방법(500)에서의 디개싱의 완료 후에, 방법(600)의 하나 또는 그 초과의 엘리먼트들을 조합할 것이다.
[0102] 방법(600)은, 604에서와 같이, 프로세스 챔버 내로의 비활성 가스의 유동을 더 포함할 수 있다. 비활성 가스는, 디개스 프로세스에 대해 비-반응성 분위기를 제공하고, 탈착된 가스들과 노출된 표면들 사이의 상호작용을 방지하는 것을 돕고, 추가로, 탈착된 가스들의 제거를 보조하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 엘리먼트에서의 챔버 내로 유동되는 비활성 가스는, 챔버로 직접적으로 유동될 수 있거나, 이차 디바이스와 관련하여, 예컨대 원격 플라즈마 디바이스를 통해 간접적으로 유동될 수 있거나, 또는 이들의 임의의 조합으로 유동될 수 있다. 여기에서 설명되는 실시예들에서 사용되는 비활성 가스는, 디개스 프로세스 또는 금속화-전 프로세스에 대해 비-유해한 그리고 비-반응적인 임의의 가스, 예컨대 노블 가스, 예를 들어 아르곤 가스 또는 헬륨일 수 있다.
[0103] 방법(600)은, 606에서와 같이, 비활성 가스를 포함하는 플라즈마를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 플라즈마는 챔버에서 형성될 수 있거나, 또는 플라즈마는 원격 플라즈마 소스에 의해 전달될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 플라즈마의 생성을 위해 사용되는 에너지 소스는 이용가능한 임의의 에너지 소스일 수 있다. 플라즈마는 유도성 커플링된, 용량성 커플링된, 또는 마이크로파 플라즈마일 수 있다. 이러한 플라즈마 엘리먼트는, 위에서 설명된 바와 같이, 프리-방출을 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 동시에, 세공 밀봉을 위해 표면을 준비하기 위해 사용될 수 있다.
[0104] 방법(600)은, 608에서와 같이, 기판의 폴리머/에폭시 층으로 비활성 가스를 포함하는 플라즈마를 지향시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 비활성 가스 플라즈마에 의한 처리는, 플라즈마 부산물들이 방출되는 위치에서, 폴리머/에폭시 층의 표면에서의 공간들을 개방하는 것으로 생각된다. 이러한 공간들, 뿐만 아니라, 이전부터 존재한 공간들은, 디개스 온도에서의 주변 열, 또는 마이크로파 복사로부터의 열과 같은 열의 존재 시에, 층으로부터 아웃개싱될 활성화된 비활성 가스에 의해 충전된다.
[0105] 방법(600)은, 610에서와 같이, 챔버로부터 산소 함유 화합물들을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 플라즈마 처리 동안에, 폴리머/에폭시 층으로부터의 CxOy 화합물들과 같은 화합물들이 방출될 수 있고, 그러한 화합물들은 프로세싱 영역에 축적될 것이다. 이러한 화합물들은 냉각 프로세스 동안에 재-흡착될 수 있다. 실시예들은, 챔버로부터 이러한 화합물들을 제거하기 위해, 비활성 가스 유동으로 챔버를 퍼징하는 것, 또는 진공을 생성하는 것과 같은 제거 방법을 채용할 수 있다.
[0106] 이러한 엘리먼트에서 챔버로부터 산소 함유 화합물들을 제거하는 것은, 폴리머/에폭시 층이, 이전의 비활성 가스 처리를 사용하여 프리-방출된 경우에, 덜 중요하다. 따라서, 엘리먼트(610)에서의 실시예의 부분은, 동등한 엘리먼트가, 선택적인 프리-방출 프로세스에 관하여 이전에 이미 수행된 경우에, 본원에서 설명되는 하나 또는 그 초과의 실시예들에 대해 유익하지 않을 수 있다.
[0107] 방법(600)은, 612에서와 같이, 프로세싱 챔버에서의 비활성 가스의 압력을 상승시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 비활성 가스는, 이전의 엘리먼트에서 챔버를 퍼징하기 위해 사용되었던 가스일 수 있다. 비활성 가스는, 헬륨 또는 아르곤과 같은 임의의 이전에 적용가능한 비활성 가스 중 하나, 또는 그러한 임의의 이전에 적용가능한 비활성 가스의 조합일 수 있다. 압력은, 폴리머/에폭시 층의 표면에 형성된 또는 이전부터 존재한 공극들이 비활성 가스에 의해 적어도 부분적으로 충전될 레벨로 상승될 수 있다. 비활성 가스의 압력을 상승시키면서, 기판은 최적으로 디개스 온도로 유지되어야 한다. 이는, 다른 방식들 중에서, 여기에서 설명되는 마이크로파 가열 실시예들, 또는 본 기술 분야에서 알려져 있는 바와 같은 기판의 표준 가열을 이용하여 달성될 수 있다.
[0108] 방법(600)은, 614에서와 같이, 기판의 온도를 낮게 하면서, 비활성 가스의 압력을 유지시키는 단계를 포함할 수 있다. 압력이 폴리머/에폭시 층에 대한 원하는 레벨에 도달한 경우에, 새롭게 트래핑된 비활성 가스로 세공을 밀봉시키기 위해, 온도가 낮게 될 수 있다. 비활성 가스는, 금속화-전 세정과 같은 후속 프로세싱 동안 아웃개싱되는 경우에 해로운 영향들을 미치지 않으면서, 이송 동안에 진입할 수 있는 가스들을 대체하는 것으로 생각된다. 온도는 챔버 내로 비활성 가스를 유동시킴으로써 낮게 될 수 있다. 열의 외부 소스들을 제거함으로써, 기판의 온도를 낮게 하면서 압력을 유지시키기 위해, 비활성 가스의 일정한 유동이 사용될 수 있다. 기판의 온도를 디개스 온도 미만으로 낮게 하는 것이 바람직하다. 추가로, 온도는, 챔버의 설계가 허용하는 바와 같이, 챔버에서의 또는 기판 지지부에서의 냉각 장치를 이용하여 낮게 될 수 있다.
[0109] 도 7은, 다른 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하기 위한 방법(700)이다. 방법(700)은, 702에서와 같이, 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 것에 의해 시작될 수 있다. 이러한 실시예에서, 프로세싱 챔버는, 기판 냉각 디바이스 또는 챔버 냉각 디바이스일 수 있는 냉각 디바이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 디바이스는 기판 지지부에서의 액체 냉각이다.
[0110] 기판은 도 1에 관하여 설명된 바와 같은 재료들로 구성될 수 있다. 기판은, 디개싱될 수 있는 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 가질 수 있다. 컴포넌트들은, 폴리머, 에폭시, 또는 이들의 조합들로 형성된 피처들 또는 층들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 컴포넌트는, 분위기로부터, 예컨대 챔버들 사이의 이송 동안에 수분을 흡수하는 것에 대해 민감한 기판이다. 기판은, 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들이, 기판 상에서, 기판 지지부와 비교하여 먼 쪽에 위치되도록 위치될 수 있다. 기판의 상부 표면에 대해 증착이 발생하는 챔버들에서, 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들은 상방을 향할 수 있다.
[0111] 704에서와 같이, 기판은 열 디개스 온도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 이러한 실시예에서, 열 디개스 온도는, 기판 또는 층을 열적으로 디개싱하기 위해 사용되는 온도이다. 열 디개스 온도는, 프로세싱되고 있는 기판에서의 컴포넌트의 조성에 따라 좌우된다. 일 실시예에서, 열 디개스 온도는, 섭씨 100 도 내지 섭씨 300 도, 예컨대 섭씨 100 도 내지 섭씨 150 도, 예를 들어 섭씨 100 도일 수 있다. 열 디개스 온도 미만의 온도는, 위에서 설명된 열 디개스 온도 미만인 별개의 범위일 수 있다. 열 디개스 온도가 섭씨 100 도인 일 예에서, 기판은 섭씨 100 도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 열 디개스 온도 미만으로 온도를 유지시킴으로써, 통상적인 열 프로세싱이 방지될 수 있다.
[0112] 706에서와 같이, 기판에 마이크로파 복사를 전달하도록, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스가 지향될 수 있다. 가변 주파수 마이크로파 복사 소스는, 일반적으로 기판에, 또는 기판의 특정한 부분에 마이크로파 복사를 전달하도록 지향될 수 있다. 일 예에서, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스는, 기판의 일부 또는 사분면(quadrant)에 마이크로파 복사를 전달하도록 위치된다.
[0113] 708에서와 같이, 그 후에, 가변 주파수 마이크로파 복사가 기판에 전달될 수 있다. 가변 주파수 마이크로파 복사 소스가 위치되면, 그 이후, 가변 주파수 마이크로파 복사가 기판, 또는 기판의 일부에 전달될 수 있다. 주파수 범위, 간격들, 및 주파수 변화 레이트는 도 1에 관하여 설명된 바와 같을 수 있다. 이러한 실시예에서, 과열을 방지하기 위해, 기판이 능동적으로(actively) 냉각된다. 능동적인(active) 냉각은, 가변 주파수 마이크로파 복사로부터의 증가된 전력 입력을 허용할 수 있다.
[0114] 증가된 가변 주파수 마이크로파 복사 전력이, 증가된 온도의 부재 시에, 기판의 적절한 프로세싱을 허용할 수 있는 것으로 생각된다. 다이폴 모멘트를 갖는 분자들은, 기판이 대체로 저온으로 유지되면서도, 마이크로파 복사에 의해 직접적으로 (증발 또는 다른 형태들의 휘발을 위해) 에너자이징될(energized) 수 있다. 이러한 방식으로, 이러한 분자들은 가스가 될 수 있고, 기판에 대한 손상의 가능성 없이, 챔버로부터 제거될 수 있다.
[0115] 710에서와 같이, 그 후에, 챔버로부터 휘발성 화합물들이 제거될 수 있다. 휘발성 화합물들은, H2O, H2, CO, CO2, N2, 또는 이들의 조합들과 같은, 위에서 설명된 바와 같은 화합물들일 수 있다. 산소-함유 화합물들은, 다수의 수단에 의해, 예컨대 진공 펌프의 적용에 의해, 비활성 가스의 유동에 의해, 이들의 조합들에 의해, 또는 다른 수단에 의해, 챔버로부터 제거될 수 있다.
[0116] 도 8은, 다른 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하기 위한 방법(800)이다. 방법(800)은, 802에서와 같이, 폴리머/에폭시 층을 갖는 기판이 프로세싱 챔버에서 기판 지지부 상에 위치되면서 시작될 수 있다. 기판 위치 및 조성은, 도 1 및 도 5 내지 도 7에 관하여 위에서 설명된 바와 같을 수 있다. 폴리머/에폭시 층은, 위에서 설명된 바와 같은 기판과 조합하여 사용될 수 있는 임의의 폴리머 또는 에폭시일 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머/에폭시 층은 도 1에 관하여 설명된 바와 같을 수 있다. 추가로, 폴리머/에폭시 층은, 기판의 일부, 기판의 표면, 또는 기판의 모든 표면들 상에 증착될 수 있다.
[0117] 804에서와 같이, 기판은 열 디개스 온도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 폴리머/에폭시 층을 포함하는 기판이, 열 디개스 온도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 열 디개스 온도는 도 7에 관하여 위에서 설명된 바와 같은 온도이다. 일 실시예에서, 기판은, 섭씨 100 도 내지 섭씨 130 도의 온도로 유지된다. 온도는, 도 7에 관하여 설명된 바와 같이, 냉각 디바이스의 사용에 의해, 열 디개스 온도 미만으로 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 온도는, 챔버의 주변 온도를 사용하여, 열 디개스 온도 미만으로 유지될 수 있다. 주변 온도는 챔버의 환경의 온도, 예컨대 섭씨 20 도 내지 섭씨 30 도의 온도이다.
[0118] 806에서와 같이, 그 후에, 적어도 폴리머/에폭시 층에 마이크로파 복사를 전달하도록, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스가 지향될 수 있다. 가변 주파수 마이크로파 복사 소스는, 도 7에 관하여 설명된 바와 같이, 마이크로파 복사를 전달하도록 지향될 수 있다. 일 예에서, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스는, 폴리머/에폭시 층의 위치에 기초하여, 기판의 일부 또는 사분면에 마이크로파 복사를 전달하도록 위치된다.
[0119] 808에서와 같이, 그 후에, 시간의 짧은 버스트들에 걸쳐 변화되는 주파수로 가변 주파수 마이크로파 복사가 폴리머/에폭시 층에 전달될 수 있다. 시간의 짧은 버스트들에 대한 주파수, 시간 기간들, 및 다른 파라미터들은, 도 1 및 도 5 내지 도 7에 관하여 설명된 바와 같을 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 시간의 짧은 버스트들 동안에, 기판의 온도는 열 디개스 온도 미만으로 유지될 수 있다. 열 디개스 온도 미만으로 기판의 온도를 유지시킴으로써, 디개스 효과가 마이크로파 복사에 의해 주로 전달될 수 있다.
[0120] 도 9는, 다른 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하기 위한 방법(900)이다. 방법(900)은, 902에서와 같이, 기판이 프로세싱 챔버에 위치되면서 시작될 수 있다. 기판은 폴리머 또는 에폭시를 포함할 수 있다. 기판 위치 및 조성은, 도 1 및 도 5 내지 도 7에 관하여 위에서 설명된 바와 같을 수 있다. 폴리머 및/또는 에폭시는, 위에서 설명된 바와 같은 기판과 조합하여 사용될 수 있는 임의의 폴리머 또는 에폭시일 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머 또는 에폭시는 도 1에 관하여 설명된 바와 같을 수 있다. 추가로, 폴리머 또는 에폭시는, 기판의 일부, 기판의 표면, 또는 기판의 모든 표면들 상에 증착될 수 있다.
[0121] 904에서와 같이, 펄스형 마이크로파 복사 프로세스가 기판에 대해 수행될 수 있다. 펄스형 마이크로파 복사 프로세스는, 기판이 제 1 온도에 도달할 때까지, 제 1 전력 레벨로서 기판에 가변 주파수 마이크로파 복사 소스를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 온도는 열 디개스 온도 미만인 온도이다. 열 디개스 온도는 도 7에 관하여 설명된다. 가변 주파수 마이크로파 복사가 기판에 전달됨에 따라, 온도가 증가될 수 있다. 디개스 효과는, 온도에 대한 직접적인 연관 없이, 가변 주파수 마이크로파 복사에 의해 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, 전력 레벨의 제어가 온도의 제어보다 더 중요할 수 있다. 높은 온도들이 기판 상의 층들 또는 컴포넌트들을 손상시킬 수 있기 때문에, 가변 주파수 마이크로파 복사는, 기판이 제 1 온도에 도달할 때까지, 기판에 전달될 수 있다. 제 1 온도는, 도 7에 관하여 설명된 바와 같이, 열 디개스 온도 미만일 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 온도는 섭씨 100 도 내지 섭씨 200 도이다. 추가로, 제 1 온도를 달성하기 위해 필요한 전달되는 마이크로파 복사는, 기판의 디개싱 및 층의 하드-경화를 완료하는데 요구되는 것보다 더 적을 수 있다.
[0122] 펄스형 마이크로파 복사 프로세스는, 기판을 제 2 온도로 냉각시키는 것을 더 포함할 수 있다. 그러면, 기판, 및 영향을 받는 컴포넌트들이, 제 2 온도로 냉각되게 허용될 수 있다. 제 2 온도는 주변 온도와 제 1 온도 사이의 온도일 수 있다.
[0123] 펄스형 마이크로파 복사 프로세스는, 프로세싱 챔버로부터, 방출된 휘발성 물질을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다. 펄스형 마이크로파 복사 프로세스 동안에, 수분과 같은 휘발성 물질이 방출될 수 있다. 휘발성 물질들의 다른 예들은, 도 1 및 도 5에 관하여 나열된 것들을 포함할 수 있다. 챔버로부터 휘발성 물질들을 제거하는 것은, 기판이 가열된 후의 임의의 포인트에서, 예컨대 냉각 엘리먼트 동안에, 또는 그 후의 임의의 포인트에서 행해질 수 있다.
[0124] 906에서와 같이, 펄스형 마이크로파 복사 프로세스는, 적어도 하나의 휘발성 컴포넌트가 기판으로부터 제거될 때까지, 하나 또는 그 초과의 횟수로 반복될 수 있다. 온도가 환경과의 평형을 사용하여 제어되고, 디개스 효과가, 전달되는 가변 주파수 마이크로파 복사의 전력 레벨에 관련되는 것으로 생각되기 때문에, 사이클이 종료되는 경우에, 디개스가 완료되지 않을 수 있다. 따라서, 가변 주파수 마이크로파 복사는, 제 1 온도가 도달될 때까지의 특정한 전력 레벨의 가변 주파수 마이크로파 복사의 전달, 제 2 온도로의 기판의 냉각, 및 휘발성 가스들의 동시 또는 후속 제거를 포함하여, 하나 또는 그 초과의 횟수로 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스는 총 4회 수행된다. 제 2 온도는, 기판이 제 1 온도까지 가열되기 전에, 특정한 양의 전력이 전달되게 허용하도록 선택될 수 있다.
[0125] 도 10은, 일 실시예에 따른, 온도 및 마이크로파 전력 양자 모두와 비교되는 잔류 아웃개싱의 그래프(1000)이다. 여기에서, 마이크로파 프로세싱된 CVD 증착된 다공성 SiO2 박막들의 잔류 가스 분석(RGA)의 결과들이 도시된다. 그래프(1000)에서 도시된 바와 같이, 각각 2 μm 두께의 규소 산화물 층을 갖는 2개의 기판들이 분위기에 노출되었고, 통상적인 가열 S1 및 통상적인 가열 S2로서 범례에서 설명된 저항성 가열 방법을 사용하여 디개싱되었다. 각각 2 μm 두께의 규소 산화물 층을 갖는 2개의 독립적인 기판들이 또한, 분위기에 노출되었고, 선택적인 가열 S1 및 선택적인 가열 S2로서 범례에서 설명된, 위의 실시예들에서 설명된 바와 같은 가변 주파수 마이크로파 복사를 사용하여 디개싱되었다. 잔류 아웃개싱은 원자 단위이고, 여기에서, 분 단위로 측정된 프로세싱 시간의 기간에 걸쳐 대수적으로(logarithmically) 도시된다.
[0126] 통상적인 가열 프로세싱된 CVD SiO2 박막들의 RGA 결과들은, 동일한 프로세스 시간이 주어지면, 마이크로파 프로세싱된 막들이, 일관되게, 저항성 가열 프로세싱된 막들보다 더 낮은 잔류 수분 함유량을 나타낸 것을 나타낸다. 여기에서 측정된 바와 같은, 마이크로파 가열의 수분 제거 레이트는, 저항성 가열 샘플들보다 대략 3 내지 4배 더 높다. 3 내지 4배의 증가는, 고정된 수분 레벨 엔드포인트에 대해 시간에 의해, 뿐만 아니라, 고정된 프로세스 시간 엔드포인트가 주어진 상태에서 수분 레벨에 의해, 관찰된다. 추가로, 기판에서의 최종 수분 레벨은, 저항성 열 처리된 기판과 대조적으로, 마이크로파 프로세싱된 기판에서 상당히 더 적었고, 이는, 전체적으로 더 우수한 수분 제거를 나타낸다.
[0127] 도 11은, 일 실시예에 따른, 온도 및 마이크로파 전력 양자 모두와 비교되는 잔류 아웃개싱의 그래프(1100)이다. 2 μm 두께의 규소 산화물 층을 갖는 기판이 환경에 노출되었고, 그 후에, 여기에서 설명되는 실시예들을 사용하여 디개싱되었다. 그래프(1100)는, 최대 전력의 퍼센티지로서의 가변 주파수 마이크로파 전력, 및 섭씨 온도 단위의 온도와 상관되는 바와 같은, 원자 단위의 잔류 아웃개싱을 도시한다.
[0128] 일반적으로, 더 높은 온도가 더 빠르게 수분을 제거하는 것으로 생각된다. 초기에, 수분 아웃개싱과 온도 사이에 상관이 존재하는 것으로 나타나고, 여기에서, 잔류 아웃개싱 신호는, 온도 및 마이크로파 전력이 증가됨에 따라 증가된다. 그러나, 온도가 계속 증가됨에도 불구하고, 잔류 아웃개싱 신호는 대략 55 분에서 감소를 나타내고, 이는, 마이크로파 전력에서의 감소와 상관된다. 아웃개싱에서의 스파이크는 추가로, 70 분에서, 마이크로파 전력에서의 스파이크와 상관되고, 이는, 디개싱 애플리케이션들에 대한, 온도와 마이크로파 효과의 디커플링(decoupling)의 근거를 제공한다.
[0129] 도 12a는, 일 실시예에 따른, 온도가 유지되는 상태에서의 일정한 마이크로파 전력을 도시하는, 기판 프로세싱 방법의 그래프(1200)이다. 그래프(1200)는, 기판 온도를 일정한 레벨로 유지시키면서 일정한 전력 레벨로 전달되는 가변 주파수 마이크로파 복사를 도시한다. 기판 온도는 일반적으로, 능동적인 냉각 시스템에 의해, 일정한 레벨로 유지된다. 온도를 일정하게 유지시킴으로써, 가변 주파수 마이크로파 전력이 증가될 수 있고, 따라서, 열 프로세싱에 걸친 프로세싱 시간이 감소될 수 있다.
[0130] 도 12b는, 일 실시예에 따른, 펄스형 마이크로파 전력을 도시하는, 기판 프로세싱 방법의 그래프(1250)이다. 이러한 실시예에서, 기판은 수동적으로(passively) 냉각되거나, 또는 냉각이, 제어 하에 온도를 유지시키기에는 불충분하다. 따라서, 가변 주파수 마이크로파 전력이 기판에 전달됨에 따라, 온도가 마이크로파 전력에 비례하여 증가된다. 기판 또는 층에 대한 최대 온도일 수 있는 특정한 온도로 기판이 가열되면, 기판은 제 2 온도로 냉각되게 허용된다. 제 2 온도가 도달되면, 프로세스는, 휘발성 생성물들이 기판 또는 층으로부터 아웃개싱될 때까지 반복된다. 이러한 프로세스는, 기판 및 층의 적절한 디개스를 보장하기 위해, 다수 회 반복될 수 있다.
[0131] 도 13은, 여기에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세싱되는 막의 누설 전류 밀도를 도시하는 그래프(1300)이다. 그래프(1300)는, 가변 주파수 마이크로파 복사 프로세싱되기 전 그리고 그 후의 SiH4 막의 누설 전류 성능을 도시한다. 누설 전류 밀도는 A/cm2 단위로 측정되어 도시되고, 전기장은 MV/cm 단위로 측정된다. 그래프(1300)는, 가변 주파수 마이크로파 처리가 한 자릿수만큼 누설 전류 성능을 개선한 것(대략 10배 개선)을 나타낸다.
[0132] 도 14는, 여기에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세싱되는 막의 굴절률에서의 변화를 도시하는 그래프(1400)이다. 그래프(1400)는, 가변 주파수 마이크로파 복사 프로세싱 전(이전의 RI)과 그 후(이후의 RI) 사이에서의, 기판의 표면의 부분에서의 굴절률(RI)의 변화를 나타내는 40 포인트 등고선도(contour map)를 도시한다. 측정들은, 프로세싱 전과 프로세싱 후 양자 모두에서, 동일한 기판에 대해, 그리고 기판 상의 동일한 측정 사이트들에서 수행된다. 그래프(1400)에서 도시된 바와 같이, 가변 주파수 마이크로파 프로세싱은, 각각의 포인트에서, 굴절률을 감소시켰다. 또한, 프로세싱은, 기판 상의 다른 측정된 포인트들 사이의 균일성을 개선하는 것을 도왔다.
[0133] 표 2는, 규소-함유 층을 포함하는 복수의 기판들을 나타낸다. 규소-함유 층들은, 위에서 설명된 가변 주파수 마이크로파 복사 방법을 사용하여 프로세싱되었다. 규소 함유 층들은 동일한 조성 및 두께로 이루어졌고, 유사한 기판들 상에 증착되었다. K 값들이 프로세싱-전 및 프로세싱-후 양자 모두에 대해 결정되었다.
Figure 112016026397109-pct00002
[0134] 프로세싱 전의 샘플들의 K 값들(이전의 K)은, 5.9102, 5.9123, 5.9287, 5.9691, 및 5.9869이었다. 프로세싱 전의 평균 K 값은 5.94이었다. 위에서 설명된 방법들을 사용한 프로세싱 후의 샘플들의 K 값들은, 5.4851, 5.4868, 5.4514, 5.4546, 및 5.4674이었다. 프로세싱 후의 평균 K 값은 5.47이었다. K 값에서의 감소는, 증착된 층에서의 수분 농도에서의 감소를 나타낸다.
[0135] 여기에서 설명되는 실시예들은, 기판을 디개싱하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 마이크로파 복사의 사용은, 표준 열 디개싱 유닛들로부터 달성될 수 있는 것보다, 더 낮은 온도 및 더 높은 처리량의 디개싱 프로시저를 허용할 수 있다. 추가로, 마이크로파 디개싱 실시예들은 단일 챔버에서의 경화 및 디개싱 양자 모두를 포함할 수 있다. 추가로, 금속화에 대해 이용가능한 가스들이, 폴리머/에폭시 층의 플라즈마 처리 후에 발생하는 가스들과 같은 생성된 가스들, 및 H2O와 같은 축적된 가스들 양자 모두를 포함한다는 것이 발견되었다. 기판의 디개싱의 일부로서, 프리-방출 엘리먼트, 세공 밀봉 엘리먼트, 또는 이들의 조합들을 채용함으로써, 축적된 가스들 및 생성된 가스들 양자 모두가, 금속화-전 세정 전에, 기판으로부터 제거될 수 있다. 위에서 개시된 바와 같은 디개싱이, 후속 증착 엘리먼트들 동안에, 더 높은 품질의 금속 피처들을 야기하는 것으로 생각된다.
[0136] 일 예는 기판을 프로세싱하는 방법을 포함할 수 있다. 방법은, 프로세싱 챔버에서 기판 지지부 상에, 폴리머 또는 에폭시를 포함하는 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있고, 프로세싱 챔버는 냉각 디바이스를 포함한다. 그 후에, 기판은 열 디개스 온도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 다음으로, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스가 기판에 마이크로파 복사를 전달하도록 지향될 수 있다. 그 후에, 기판의 온도를 열 디개스 온도 미만으로 유지시키면서, 가변 주파수 마이크로파 복사가 기판에 전달될 수 있다. 그 후에, 휘발성 화합물들이 챔버로부터 제거될 수 있다.
[0137] 방법은, 열 디개스 온도가 섭씨 130 도 미만인 것을 더 포함할 수 있다.
[0138] 방법은, 냉각 디바이스가 기판 지지부와 관련하여 형성되는 것을 더 포함할 수 있다.
[0139] 방법은, 가변 주파수 마이크로파 복사의 주파수가 5.85 GHz 내지 6.65 GHz의 범위에 있는 것을 더 포함할 수 있다.
[0140] 방법은, 휘발성 화합물들이 진공 펌프, 비활성 가스 유동, 또는 이들의 조합들에 의해 제거되는 것을 더 포함할 수 있다.
[0141] 방법은, 가변 주파수 마이크로파 복사가, 냉각 디바이스의 냉각 능력에 비례하는 전력 레벨로 전달되는 것을 더 포함할 수 있다.
[0142] 방법은, 열 디개스 온도 미만의 온도로 기판을 유지시키기 전에, 기판이, 시간의 기간 동안, 열 디개스 온도로 가열되는 것을 더 포함할 수 있다.
[0143] 방법은, 휘발성 화합물들이 영구 다이폴 모멘트를 갖는 것을 더 포함할 수 있다.
[0144] 방법은, 가변 주파수 마이크로파 복사가 변화의 간격을 갖는 것을 더 포함할 수 있고, 여기에서, 변화의 각각의 간격 후의 각각의 주파수는, 각각의 이전의 주파수로부터, 200 MHz 내지 280 MHz만큼 변화된다.
[0145] 다른 예는 기판을 프로세싱하는 방법을 포함할 수 있다. 방법은, 프로세싱 챔버에서 기판 지지부 상에, 폴리머 층 또는 에폭시 층을 갖는 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 그 후에, 기판은, 열 디개스 온도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 그 후에, 적어도 폴리머 층 또는 에폭시 층에 마이크로파 복사를 전달하도록, 가변 주파수 마이크로파 복사 소스가 지향될 수 있다. 그 후에, 기판의 온도를 열 디개스 온도 미만으로 유지시키면서, 시간의 짧은 버스트들에 걸쳐 변화되는 주파수로 마이크로파 복사가 적어도 폴리머 층 또는 에폭시 층에 전달될 수 있다.
[0146] 방법은, 열 디개스 온도가 섭씨 130 도 미만인 것을 더 포함할 수 있다.
[0147] 방법은, 가변 주파수 마이크로파 복사의 주파수가 5.85 GHz 내지 6.65 GHz의 범위에 있는 것을 더 포함할 수 있다.
[0148] 방법은, 시간의 짧은 버스트들이 20 마이크로초 내지 30 마이크로초인 것을 더 포함할 수 있다.
[0149] 방법은, 가변 주파수 마이크로파 복사가 변화의 간격을 갖는 것을 더 포함할 수 있고, 여기에서, 변화의 각각의 간격 후의 각각의 주파수는, 각각의 이전의 주파수로부터, 200 MHz 내지 280 MHz만큼 변화된다.
[0150] 방법은, 기판이, 섭씨 100 도 내지 섭씨 130 도의 온도로 유지되는 것을 더 포함할 수 있다.
[0151] 다른 예는 기판을 프로세싱하는 방법을 포함할 수 있다. 방법은, 프로세싱 챔버에 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있고, 기판은 폴리머 또는 에폭시를 포함한다. 그 후에, 펄스형 마이크로파 프로세스가 수행될 수 있다. 펄스형 마이크로파 프로세스는, 기판이 제 1 온도에 도달할 때까지, 제 1 전력 레벨로서 기판에 가변 주파수 마이크로파 복사 소스를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 펄스형 마이크로파 프로세스는, 기판을 제 2 온도로 냉각시키는 것을 더 포함할 수 있다. 펄스형 마이크로파 프로세스는, 프로세싱 챔버로부터, 방출된 휘발성 물질을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다. 펄스형 마이크로파 프로세스는, 적어도 하나의 휘발성 컴포넌트가 기판으로부터 제거될 때까지, 하나 또는 그 초과의 횟수로 반복될 수 있다.
[0152] 방법은, 제 1 온도가 섭씨 100 도 내지 섭씨 200 도인 것을 더 포함할 수 있다.
[0153] 방법은, 펄스형 마이크로파 프로세스가 적어도 4회 반복되는 것을 더 포함할 수 있다.
[0154] 방법은, 제 2 온도가 섭씨 20 도 내지 섭씨 30 도인 것을 더 포함할 수 있다.
[0155] 방법은, 가변 주파수 마이크로파 복사의 주파수가 5.85 GHz 내지 6.65 GHz의 범위에 있는 것을 더 포함할 수 있다.
[0156] 전술한 바가, 여기에서 설명되는 방법들, 디바이스들, 및 시스템들의 실시예들에 관한 것이지만, 방법들, 디바이스들, 및 시스템들의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 그 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있고, 그 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (18)

  1. 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    물리적 증기 증착 (physical vapor depostion) 챔버에 기판을 위치시키는 단계 ― 상기 기판은 제 1 표면을 포함함 ―;
    상기 기판의 제 1 표면 위에, 폴리머(polymer), 에폭시(epoxy), 또는 이들의 조합들을 포함하는 경화되지 않은(uncured) 층을 증착하는 단계; 및
    상기 물리적 증기 증착 챔버 내 상기 경화되지 않은 층의 하드-경화(hard-cure)를 수행하는 단계
    를 포함하며,
    상기 하드-경화는,
    적어도 상기 경화되지 않은 층을 85℃ 내지 95℃ 범위의 디개스(degas) 온도 ― 상기 디개스 온도는 상기 경화되지 않은 층에 대한 하드-경화 온도보다 낮음 ― 로 가열하는 것;
    상기 물리적 증기 증착 챔버를 하드-경화 압력으로 세팅하는 것 ― 상기 하드-경화 압력은 100 mTorr 미만임 ―;
    상기 경화되지 않은 층을 향하여 마이크로파 복사(microwave radiation)의 소스를 지향(directing)시키는 것 ― 상기 마이크로파 복사의 소스는, 7 GHz 미만의 주파수 범위로부터 선택되는 주파수로 마이크로파 복사를 생성함 ―; 및
    상기 경화되지 않은 층을 상기 하드-경화 온도로 가열하기 위해, 상기 마이크로파 복사의 소스로부터 상기 경화되지 않은 층에, 가변 주파수로 상기 마이크로파 복사를 전달하는 것
    을 포함하고,
    상기 가변 주파수는, 상기 주파수 범위로부터 선택되는 2개 또는 그 초과의 주파수들을 포함하고, 상기 가변 주파수는 시간의 기간에 걸쳐 변화되며, 상기 디개스 온도, 하드-경화 압력, 및 마이크로파 복사는, 경화되고 디개싱된 층을 생성하기 위해 함께 작용(act in conjunction)하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드-경화 온도는 300 ℃ 내지 400 ℃인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    시드(seed) 층을 증착하는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드-경화 압력은 1 mTorr 미만인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 범위는 5850 MHz 내지 6650 MHz인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간의 기간은 6 분 내지 10 분인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 주파수의 변화는, 20 마이크로초 내지 30 마이크로초의 시간 간격으로, 상기 시간의 기간 동안에 발생하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 물리적 증기 증착 챔버로부터 아웃개싱된(outgassed) 물질들을 없애기(clear) 위해 상기 물리적 증기 증착 챔버 내로 비활성 가스를 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  10. 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    물리적 증기 증착 챔버에 기판을 위치시키는 단계 ― 상기 기판은 제 1 표면을 포함함 ―;
    상기 기판의 제 1 표면 위에, 폴리머, 에폭시, 또는 이들의 조합들을 포함하는 경화되지 않은 층을 증착하는 단계; 및
    상기 물리적 증기 증착 챔버 내에서 상기 경화되지 않은 층의 하드-경화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 하드-경화는,
    적어도 상기 경화되지 않은 층을 85℃ 내지 95℃ 범위의 디개스 온도 ― 상기 디개스 온도는 상기 경화되지 않은 층에 대한 하드-경화 온도보다 낮음 ― 로 가열하는 단계;
    상기 물리적 증기 증착 챔버를 하드-경화 압력으로 세팅하는 단계 ― 상기 하드-경화 압력은 100 mTorr 미만임 ―;
    상기 경화되지 않은 층을 향하여 마이크로파 복사의 소스를 지향시키는 단계 ― 상기 마이크로파 복사의 소스는, 7 GHz 미만의 주파수 범위로부터의 선택된 주파수로 마이크로파 복사를 생성함 ―; 및
    상기 경화되지 않은 층을 상기 하드-경화 온도로 가열하기 위해, 상기 마이크로파 복사의 소스로부터 상기 경화되지 않은 층에, 가변 주파수로 상기 마이크로파 복사를 전달하는 단계
    를 포함하며,
    상기 가변 주파수는, 상기 주파수 범위로부터 선택되는 2개 또는 그 초과의 주파수들을 포함하고, 시간의 기간동안 변화하며, 상기 2개 또는 그 초과의 주파수들 각각은 이전 주파수로부터 200 MHz 내지 280 MHz만큼 변화되고, 상기 디개스 온도, 하드-경화 압력, 및 마이크로파 복사는, 경화되고 디개싱된 층을 생성하기 위해 함께 작용하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하드-경화 온도는 300 ℃ 내지 400 ℃인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    시드 층을 증착하는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 하드-경화 압력은 1 mTorr 미만인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 주파수 범위는 5850 MHz 내지 6650 MHz인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 시간의 기간은 6 분 내지 10 분인,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  16. 삭제
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 물리적 증기 증착 챔버로부터 아웃개싱된 물질들을 없애기 위해 상기 물리적 증기 증착 챔버 내로 비활성 가스를 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  18. 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    물리적 증기 증착 챔버에 기판을 위치시키는 단계 ― 상기 기판은 제 1 표면을 포함함 ―;
    상기 기판의 제 1 표면 위에, 폴리머, 에폭시, 또는 이들의 조합들을 포함하는 경화되지 않은 층을 증착하는 단계; 및
    상기 물리적 증기 증착 챔버 내에서 상기 경화되지 않은 층의 하드-경화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 하드-경화는,
    적어도 상기 경화되지 않은 층을 85℃ 내지 95℃ 범위의 디개스 온도 ― 상기 디개스 온도는 상기 경화되지 않은 층에 대한 하드-경화 온도보다 낮음 ― 로 가열하는 단계;
    상기 물리적 증기 증착 챔버를 하드-경화 압력으로 세팅하는 단계 ― 상기 하드-경화 압력은 100 mTorr 미만임 ―;
    상기 경화되지 않은 층을 향하여 마이크로파 복사의 소스를 지향시키는 단계 ― 상기 마이크로파 복사의 소스는, 7 GHz 미만의 주파수 범위로부터의 선택된 주파수로 마이크로파 복사를 생성함 ―; 및
    상기 경화되지 않은 층을 상기 하드-경화 온도로 가열하기 위해, 상기 마이크로파 복사의 소스로부터 상기 경화되지 않은 층에, 가변 주파수로 상기 마이크로파 복사를 전달하는 단계
    를 포함하며,
    상기 가변 주파수는, 상기 주파수 범위로부터 선택되는 2개 또는 그 초과의 주파수들을 포함하고, 시간의 기간동안 변화하며, 상기 2개 또는 그 초과의 주파수들 각각은 이전 주파수로부터 200 MHz 내지 280 MHz만큼 변화되고, 상기 가변 주파수의 변화는 20 마이크로초 내지 30 마이크로초의 시간 간격으로 상기 시간의 기간 동안에 발생하며, 상기 디개스 온도, 하드-경화 압력, 및 마이크로파 복사는, 경화되고 디개싱된 층을 생성하기 위해 함께 작용하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
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