KR20150050489A - 가스 농도 감쇠기들을 갖는 웨이퍼 진입 포트 - Google Patents

Abstract

본 명세서에서의 실시예들은 프로세싱 챔버 내로 기판을 삽입하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 개시된 실시예들 중 다수는 산소를 최소한으로 도입하면서 어닐링 챔버 내로 반도체 기판을 삽입하는 것에 관한 것이지만, 구현예들은 이로 한정되는 것은 아니다. 개시된 실시예들은 상대적으로 플랫한 대상이 채널을 통해서 프로세싱 볼륨으로 들어가며 프로세싱 볼륨에서의 특정 가스 농도가 낮게 유지되는 것이 필요한 다수의 상이한 상황들에서 유용하다. 개시된 실시예들은 어닐링 챔버의 프로세싱 볼륨 내로 기판이 이동할 때에 산소의 농도를 순차적으로 감쇠시키는 다수의 캐비티들을 사용한다. 일부 경우들에서, 어닐링 챔버로부터 발생한 가스의 상대적으로 높은 플로우가 사용된다. 또한, 상대적으로 낮은 전달 속도가 기판을 어닐링 챔버 내외로 전달할 때에 사용될 수 있다.

Description

가스 농도 감쇠기들을 갖는 웨이퍼 진입 포트{WAFER ENTRY PORT WITH GAS CONCENTRATION ATTENUATORS}

수많은 반도체 디바이스 제조 프로세스에서, 특정 제조 단계들 동안에 기판을 둘러싸는 분위기를 맞춤화하는 것이 바람직하다. 이러한 분위기 제어는 원하지 않는 반응들을 최소화하는 것을 도우며 잘 동작하고 신뢰성이 있는 디바이스들을 생산하는 것을 돕는다.

반도체 디바이스들의 제조 시에 사용되는 프로세스들 중 하나는 일 기간 동안에 상승된 온도로 부분적으로 제조된 집적 회로를 가열하는 것을 수반하는 열적 어닐링이다. 어닐링은 통상 다마신 애플리케이션들에서 구리의 전기화학적 디포지션 후에 수행된다. 어닐링은 또한 통상 다른 일렉트로필(electrofill)-관련된 프로세스들, 예를 들어서 준귀금속들 (예를 들어서, 루테늄, 코발트 등) 상의 직접적 구리 도금 및 전기디포지션 이전의 시드 층으로부터의 산화물 제거 및 도금을 개선하기 위해서 비구리 베리어 시드 층들에 대한 전처리 후에 수행된다.

특정 애플리케이션들에서, 어닐링 프로세스는 어닐링 챔버 내의 산소의 농도가 최소화되는 때에 가장 성공적이다. 이 챔버에서 산소 농도를 최소화하기 위한 한가지 이유는 계측 판독치들에 영향을 줄 수 있는 원치 않는 산화물들 (예를 들어서, 구리 산화물) 의 형성을 피하기 위함이다. 예를 들어서, 구리 산화물에 대해서 취해진 계측 판독치들은 디포지션된 구리가 피트들 (pits) 을 포함한다고 잘못 제시할 수 있다. 이러한 타입의 부정확한 결과들은 실제로는 허용가능한 품질을 갖는 기판들의 불필요한 파괴/처분으로 이어질 수 있다. 어닐링 챔버에서 산소량을 줄이는 다른 이유는 준귀금속 상의 직접적 구리 디포지션과 같은 일부 진보된 프로세스들에서, 구리 상에 존재하는 임의의 산화물이 디바이스에 치명적일 수 있기 때문이다. 따라서, 어닐링 챔버에서 산소 농도를 최소화하기 위한 방법/장치가 필요하다. 이는 프로세싱 챔버 내에서 특정 가스의 농도를 최소화하기 위한 방법/장치에 대한 필요로서 보다 일반적으로 진술될 수 있다.

본 명세서에서의 특정 실시예들은 관심 가스를 프로세싱 챔버 내로 최소한으로 도입하면서 기판을 외부 분위기로부터 프로세싱 챔버 내로 전달하는 방법들에 관한 것이다. 일부 경우들에서, 프로세싱 챔버는 어닐링 챔버이며 관심 가스는 산소이다. 본 명세서에서의 다른 실시예들은 관심 가스의 프로세싱 챔버 내로의 도입을 최소화하기 위한 얇은 진입 실릿을 갖는 프로세싱 챔버에 관한 것이다.

본 명세에서의 실시예들의 일 양태에서, 프로세싱 챔버가 제공된다. 프로세싱 챔버는 박형 기판을 외측 분위기로부터 프로세싱 챔버의 내부로 및/또는 프로세싱 챔버의 내부로부터 외측 분위기로 전달하기 위한 진입 슬릿으로서, 진입 슬릿은 기판이 통과하는 플레인 (plane) 위의 상부 부분 및 기판이 통과하는 플레인 (plane) 아래의 하부 부분을 포함하는, 진입 슬릿; 및 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 복수의 캐비티들 (cavities) 로서, 적어도 3 개의 캐비티들이 진입 슬릿의 상부 부분 및 하부 부분 중 적어도 하나를 따라서 제공되는, 복수의 캐비티들을 가질 수 있다.

일부 실시예들에서, 진입 슬릿은 약 6 내지 14 mm의 최소 높이를 갖는다. 이러한 또는 다른 경우들에서, 진입 슬릿은 기판의 두께보다 약 6 배 큰 높이보다 작은 최소 높이를 갖는다. 일부 경우들에서, 기판은 450 mm 직경 반도체 웨이퍼일 수 있다. 다른 경우들에서, 기판은 200 mm 또는 300 직경 반도체 웨이퍼일 수 있거나 인쇄 회로 기판일 수 있다. 실시예들이 역시 다른 타입들의 기판들에도 사용될 수 있다.

특정 구현예들에서, 적어도 2 개의 캐비티들이 페어링된 캐비티 구성 (paired cavity configuration) 으로 제공된다. 배기 스라우드 (exhaust shroud) 가 진입 슬릿 내에 제공되며, 배기 스라우드 (exhaust shroud) 는 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 진공 소스를 포함한다. 적어도 3 개의 캐비티들이 배기 스라우드에 제공될 수 있다. 이러한 또는 다른 경우들에서, 적어도 3 개의 캐비티들이 진입 슬릿에서 배기 스라우드의 부분이 아닌 위치들에서 제공될 수 있다. 특정 경우들에서, 적어도 2 개의 캐비티들이 동일한 치수들을 갖는다. 그러나, 캐비티들은 또한 상이한 치수들을 가질 수 있는데, 예를 들어서, 적어도 2 개의 캐비티들이 상이한 깊이 및/또는 폭 및/또는 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 캐비티들 중 적어도 하나는 약 2 내지 20 mm의 깊이를 가질 수 있다. 또한, 캐비티들은 약 2 내지 20 mm의 폭을 갖는다. 캐비티들의 깊이:폭 종횡비는 약 0.5 내지 2, 예를 들어서 약 0.75 내지 1이다. 일부 실시예들에서, 캐비티들 중 적어도 하나는 실질적으로 직사각형의 단면을 갖는다. 그러나, 캐비티들 중 적어도 하나는 실질적으로 비직사각형의 단면을 갖는다. 진입 슬릿의 상부 부분 또는 하부 부분 상의 인접하는 캐비티들 간의 거리는 적어도 약 1 cm이다.

진입 슬릿의 길이는 프로세싱 챔버 내의 해당 가스의 목표된 농도에 따라서 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 진입 슬릿은 적어도 약 1.5 cm 길이, 예를 들어서 약 1.5 내지 10 cm 또는 약 3 내지 7 cm 길이를 갖는다. 이 길이는 프로세싱 챔버와 외측 분위기 간의 거리로서 측정될 수 있다.

상기 프로세싱 챔버는 기판의 삽입 및 제거 동안에도 약 50 ppm보다 낮은 분자적 산소의 최대 농도를 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 분자적 산소의 최대 농도는 약 10 ppm보다 낮게 또는 심지어 약 1 ppm보다 낮게 유지될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 어닐링 챔버이다. 어닐링 챔버는 냉각 스테이션 및 가열 스테이션을 포함한다. 진입 슬릿은 적어도 제 1 위치 및 제 2 위치를 갖는 도어를 더 포함한다. 제 1 위치는 개방 위치에 대응하고, 제 2 위치는 폐쇄 위치에 대응하거나 이와 반대로도 된다. 도어가 제 1 위치에 있을 때에 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 적어도 하나의 캐비티를 도어가 포함한다.

본 명세에서의 실시예들의 다른 양태에서, 프로세싱 챔버로 해당 가스를 최소로 도입하면서 외측 분위기로부터 프로세싱 챔버 내로 기판을 삽입하는 방법이 제공된다. 이 방법은 기판을 외측 분위기로부터 프로세싱 챔버의 진입 슬릿 내로 삽입하는 단계로서, 진입 슬릿은 기판이 통과하는 플레인 (plane) 위의 상부 부분, 기판이 통과하는 플레인 (plane) 아래의 하부 부분, 및 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 복수의 캐비티들 (cavities) 을 포함하며, 적어도 3 개의 캐비티들이 진입 슬릿의 상부 부분 및 하부 부분 중 적어도 하나 상에 제공되는, 기판을 삽입하는 단계; 및 기판을 진입 슬릿을 통해서 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨 내로 전달하는 단계를 포함한다.

이 방법은 진입 슬릿 내에 또는 상에 있는 도어를, 기판이 도어를 통해서 능동적으로 전달되고 있는 때에, 개방하고, 이러한 전달이 발생하지 않을 때에 도어를 폐쇄하는 단계를 더 포함한다. 일부 경우들에서, 방법은 도어가 개방된 때에 가스를 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨으로부터 증가된 가스 플로우로 유동시키고 도어가 폐쇄된 때에 가스를 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨으로부터 감소된 가스 플로우로 유동시키는 단계를 더 포함한다. 일부 경우들에서, 가스 플로우 레이트는 도어 개방 시 또는 폐쇄 시에 변할 수 있다. 다른 경우들에서, 가스 플로우는 도어가 개방되기 전에 증가하고 이어서 도어가 폐쇄되기까지 증가된 플로우 레이트로 유지된다. 일부 구현예들에서, 기판을 프로세싱 챔버 내로 삽입하는데 사용된 레이트보다 느린 레이트로 기판을 프로세싱 챔버로부터 제거한다. 기판을 프로세싱 챔버로 삽입 및/또는 이로부터 제거하는데 사용되는 속도는 상대적으로 느릴 수 있다. 예를 들어서, 기판이 450 mm 직경 기판인 경우에, 기판은 적어도 약 2 초의 기간에 걸쳐서, 예를 들어서 약 2 내지 10 초, 또는 약 3 내지 7 초 또는 약 3 내지 5 초에 걸쳐서 프로세싱 챔버로 전단될 수 있다.

이 방법은 해당 가스의 최대 농도를 매우 낮은 레벨로 유지하는데 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 해당 가스의 최대 농도는 약 350 ppm보다 낮게, 약 300 ppm보다 낮게, 약 100 ppm보다 낮게, 약 10 ppm보다 낮게, 또는 약 1 ppm보다 낮게 유지된다. 특정 실시예에서, 프로세싱 챔버는 어닐링 챔버이며, 해당 가스는 산소이다.

이러한 특징들 및 다른 특징들이 관련 도면들을 참조하여서 이하에서 기술될 것이다.

도 1은 개시된 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있는 다중-툴 전기도금 장치의 개략도이다.
도 2a는 단일 캐비티 페어 (pair) 를 갖는 기판 진입 슬릿의 단면도를 도시한다.
도 2b는 3 개의 캐비티 페어들을 갖는 기판 진입 슬릿의 단면도를 도시한다.
도 2c는 상이한 캐비티 형상들의 단면도들을 도시한다.
도 3은 캐비티 단일 페어과 함께 표면 진공부 (surface vacuum) 을 갖는 기판 진입 슬릿의 단면도를 도시한다.
도 4는 기판을 어닐링하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 다양한 개시된 실시예들에 따른 어닐링 챔버의 단면도를 제공한다.
도 6 및 도 7은 도어가 폐쇄된 (도 6) 그리고 도어가 개방된 (도 7), 도 5에 도시된 어닐링 챔버의 진입 슬릿의 확대도들이다.
도 8은 도 5 내지 도 7에 도시된 어닐링 챔버의 등측 절취도를 예시한다.
도 9 및 도 10은 도어가 폐쇄된 (도 9) 그리고 도어가 개방된 (도 10), 도 8에 도시된 어닐링 챔버의 등측 뷰의 확대도들이다.
도 11은 개시된 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있는 다중-툴 전기도금 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 12a 내지 도 12d는 기판 진입 슬릿들의 다양한 구성들을 도시한다.
도 13은 도 12a 내지 도 12d에 도시된 기판 진입 슬릿들을 통해서 기판이 삽입되는 때에 시간에 따른 산소의 농도에 대한 모델링 결과들을 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 단일 캐비티 경우 (도 14a) 및 다중 캐비티 경우 (도 14b) 에 있어서 기판 진입 슬릿 내의 스트림 라인들을 예시한다.
도 15a 및 도 15b는 단일 페어링된 캐비티 경우 (15a) 및 다중 페어링된 캐비티 경우 (도 15b) 에 있어서 기판 진입 슬릿 내에서의 산소 농도 프로파일들에 대한 모델링 결과들을 예시한다.

본원에서, 용어 "반도체 웨이퍼", "웨이퍼", "기판", "웨이퍼 기판" 및 "부분적으로 제조된 집적 회로"는 상호교환가능하게 사용된다. 본 기술 분야의 당업자는 "부분적으로 제조된 집적 회로"는 그 상에서의 다수의 집적 회로 제조 스테이지들 중 임의의 스테이지 동안의 실리콘 웨이퍼를 말할 수 있다. 반도체 디바이스 산업에서 사용되는 웨이퍼 또는 기판은 통상적으로 200 mm, 300 mm 또는 450 mm의 직경을 갖는다. 다음의 상세한 설명은 본 발명이 웨이퍼 상에서 구현됨을 가정한다. 하지만, 본 발명은 이로 한정되는 것은 아니다. 작업 피스는 다양한 크기, 형상 및 재료들을 가질 수도 있다. 반도체 웨이퍼들 이외에, 본 발명을 이용할 수 있는 다른 작업 피스들은 인쇄 회로 기판 등과 같은 다양한 물체들을 포함한다.

다음의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 제공된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 개시된 실시예들은 이러한 특정 세부사항들 전부 또는 일부 없이도 실시될 수 있다. 다른 실례들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해서 세부적으로는 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 특정 실시예들과 관련되게 기술되지만, 이는 개시된 실시예들을 한정하는 것으로 해석되지 말아야 함이 이해될 것이다. 특정 실시예들이 "좌측" 및 "우측", 또는 "상부" 및 "하부" 등과 같은 상대적 서술자들의 측면에서 기술되지만, 이러한 용어들은 이해를 용이하게 하기 위해서 사용되며 이와 달리 특정되지 않는다면 한정적으로 해석되지 말아야 한다. 예를 들어서, 기판 진입 슬릿이 상부 부분 및 하부 부분의 차원에서 기술되지만, 이러한 요소들은 하부 부분 및 상부 부분, 좌측 부분 및 우측 부분 등에 대응할 수도 있다.

개시된 실시예들은 대체적으로 프로세싱 챔버 내의 특정 가스의 농도를 저감시키기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 본 논의의 대부분이 어닐링 챔버 내에서 산소의 농도를 최소화하는 것에 초점을 두고 있지만, 본 발명은 이로 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은 다른 타입들의 프로세싱 챔버들에서 다른 가스들의 농도를 줄이는데 사용될 수도 있다.

어닐링은 때로 덜 안정된 재료를 보다 안정된 재료로 변환하는데 사용될 수 있다. 예를 들어서, 통상적인 다마신 프로세스들에서, 전기화학적으로 디포지션된 구리는 디포지션 시에 상대적으로 작은 그레인 크기를 갖는다 (예를 들어서, 평균 그레인 크기는 약 10 내지 50 nm임). 이 작은 그레인 크기는 열역학적으로 불안정되며 시간에 지남에 따라서 형태상으로 (morphologically) 변하여서 보다 큰 그레인들을 형성한다. 부분적으로 제조된 집적 회로가 어닐링되지 않으면, 디포지션 시의 그레인 구조 (as-deposited grain structure) 가 수 일의 기간이 지나면 보다 열역학적으로 안정된 그레인 크기로 자발적으로 변환될 것이다. 열역학적으로 안정된 그레인 크기 (예를 들어서, 평균 그레인 크기는 약 0.5 내지 3 배의 도금된 막 두께이며, 여기서 막 두께는 0.25 내지 3 ㎛ 범위에 있음) 는 대체적으로 디포지션 시의 그레인 크기보다 크다.

불안정된 작은 그레인 크기들은 다양한 문제들을 유발할 수 있다. 먼저, 디포지션된 재료의 형태 (morphology) 는 시간이 지남에 따라서 변하기 때문에, 이 변하는 재료는 후속 프로세싱에서 불안정된 기초를 제공한다. 이는 특히 형태적 변화에 대한 타임프레임이 집적 회로를 제조하기 위한 타임프레임과 유사하거나 더 길기 때문에 문제가 된다. 달리 말하면, 기판이 구리 디포지션 이후에 어닐링 프로세스를 수행하지 않고서 계속 프로세싱을 겪게 되면, 디포지션된 구리는 남은 제조 단계들 동안에 형태적 변화를 겪을 것이다. 이 불안정된 형태는 신뢰할만하고 균일한 제품들을 생성하는데 있어서 문제가 된다. 예를 들어서, 새롭제 제조된 디바이스는 형태적 변화가 완료된 후에 결함이 있을 수 있거나 기판들 간에서 큰 편차들이 존재할 수도 있다.

불안정한 작은 그레인 크기들로부터 유발되는 다른 문제는 작은 그레인들이 계측 결과들을 편향시킬 수 있다는 것이다. 많은 구현예들에서, 새롭게 디포지션된 구리의 시트 저항은 구리 과잉부 (overburden) 두께를 결정하고 디포지션 균일성을 평가하기 위해서 측정된다. 이는 예를 들어서, 4 포인트 프로브로 수행될 수 있다. 디포지션 시의 작은 그레인들이 보다 큰 그레인들보다 낮은 도전성을 갖기 때문에, 새롭게 디포지션된/어닐링되지 않은 구리의 존재는 신뢰할수 없는 도전도 측정들 (unreliable conductivity measurements) 로 이어질 수 있다. 이는 또한 막 두께 및 균일도의 부정확한 판정으로 이어질 수 있다.

상기 이유들 이외에, 디포지션 시의 금속을 보다 큰 그레인 크기를 갖는 금속으로 변환시키는 것이 바람직한데, 그 이유는 보다 큰 그레인들은 과잉부를 제거하는데 통상적으로 사용되는 프로세스인 화학적 기계적 폴리싱에 의해서 폴리싱되기가 보다 용이하기 때문이다. 또한, 큰 그레인들의 증가된 도전도는 디바이스 설계 시에 유리하다.

대형-그레인 이점들을 실현하고 불안정된 작은 그레인들과 관련된 문제점을 피하기 위해서, 많은 반도체 제조 방식들이 열적 어닐링 프로세스를 사용하여서 작은 그레인 구리를 목표된 대형 그레인 구리로 신속하게 변환시킨다. 많은 애플리케이션들에서, 어닐링 챔버는 이 프로세스를 실행하는데 제공될 것이다. 어닐링 챔버는 단독형 유닛이거나, 전기도금 시스템 또는 다른 다중-툴 반도체 프로세싱 장치에 통합될 수도 있다.

어닐링 방법들 및 장치는 각각이 그 전체가 본 명세서에서 참조로서 인용되는 다음과 같은 미국 특허 문헌들에서 더 논의 및 기술된다: 미국 특허 번호 7,799,684 "Two step process for uniform across wafer deposition and void free filling on ruthenium coated wafers"; 미국 특허 번호 7,964,506 "TWO STEP COPPER ELECTROPLATING PROCESS WITH ANNEAL FOR UNIFORM ACROSS WAFER DEPOSITION AND VOID FREE FILLING ON RUTHENIUM COATED WAFERS"; 미국 특허 번호 8,513,124 "COPPER ELECTROPLATING PROCESS FOR UNIFORM ACROSS WAFER DEPOSITION AND VOID FREE FILLING ON SEMI-NOBLE METAL COAETD WAFERS"; 미국 특허 번호 7,442,267 "ANNEAL OF RUTHENIUM SEED LAYER TO IMPROVE COPPER PLATING; 미국 특허 출원 번호 13/367,710 (February 7, 2012에 출원됨) "COPPER ELECTROPLATING PROCESS FOR UNIFORM ACROSS WAFER DEPOSITION AND VOID FREE FILLING ON RUTHENIUM COATED WAFERS"; 미국 특허 출원 번호 13/108,894 (May 16, 2011에 출원됨) "METHOD AND APPARATUS FOR FILLING INTERCONNECT STRUCTURES"; 미국 특허 출원 번호 13/108,881 (May 16, 2011에 출원됨) "METHOD AND APPARATUS FOR FILLING INTERCONNECT STRUCTURES"; 및 미국 특허 출원 번호 13/744,335 (January 17, 2013에 출원됨) "TREATMENT METHOD OF ELECTRODEPOSITED COPPER FOR WAFER-LEVEL-PACKAGING PROCESS FLOW".

특정 어닐링 애플리케이션들에서, 어닐링 분위기는 산소를 거의 포함하지 않거나 전혀 포함하지 말아야 한다는 것이 발견되었다. 일부 애플리케이션들은 예를 들어서 약 20 ppm 산소보다 작은 양을 요구한다. 어닐링 챔버 내에서의 산소의 존재는 디포지션된 재료의 산화로 이어질 수 있다 (예를 들어서, 구리 표면 상에 구리 산화물이 형성될 수 있음). 디포지션된 재료 표면 상에 존재하는 임의의 산화물은 문제가 될 수 있다. 예를 들어서, 일부 애플리케이션들에서, 디포지션된 표면 상의 임의의 산화물 재료의 존재는 디바이스 불합격으로 이어질 수 있다. 이것이 문제가 될 수 있는 일 애플리케이션은 준귀금속 상의 직접적인 구리 디포지션이다. 이 애플리케이션에서, 산소 농도를 약 2 ppm보다 낮게 유지하는 것이 필요하다. 또한, 산화물은 디바이스 고장으로 이어지지 않을 지라도 실질적인 과제들을 부여한다. 예를 들어서, 어닐링된 표면 상에 존재하는 산화물은 계측 툴이 기판 표면이 피트들 (pits) 을 포함한다고 잘못 결론을 내리게 할 수도 있다. 이 타입의 부정확한 표면 특성화 (characterization) 는 허용가능한 기판들의 불필요한 파괴로 이어질 수 있다. 이러한 이유들로 인해서, 개시된 실시예들의 일 목적은 프로세싱 동안에 어닐링 챔버 내에 존재하는 산소의 양을 최소화하는 어닐링 챔버 진입 포트를 설계하는 것이다. 상술한 바와 같이, 실시예들은 또한 존재하는 다른 가스들의 양을 최소화하고 또한 다른 타입들의 프로세싱 챔버들에서 구현될 수 있다.

다수의 기법들이 어닐링 챔버 내의 산소의 농도를 최소화하는데 사용되어 왔다. 일 기법은 프로세싱 챔버 (예를 들어서, 디포지션 챔버/툴) 및 어닐링 챔버 간에서 로드 락 (load lock) 을 사용하는 것을 수반한다. 로드 락은 적어도 2 개의 도어들을 가지며, 일 도어는 로드 락과 외측 분위기 간에 위치하며 제 2 도어는 로드 락과 어닐링 챔버 간에서 위치한다.

산소 도입을 최소화하면서 어닐링 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위해서, 몇 개의 단계들이 시퀀스로 수행될 수 있다. 먼저, 기판은 외측 분위기로 도입된다. 외측 분위기는 일부 경우들에서 개방된 공기 분위기일 수 있다. 다른 경우들에서, 외측 분위기는 반도체 프로세싱 툴 (예를 들어서, 디포지션 챔버, 진공 전달 모듈, 대기 전달 모듈, 등) 내측이다. 용어 "외측"은 로드 락 및 어닐링 챔버 외측에 있는 분위기를 지칭한다는 것이 주목되어야 한다. 이어서, 로드 락 및 어닐링 챔버 간의 도어가 폐쇄되고 동시에 로드 락 및 외측 분위기 간의 도어는 개방된다. 기판이 이어서 로드 락 내로 전달된다. 웨이퍼는 전달된 후에, 로드 락 및 외측 분위기 간의 도어가 폐쇄된다. 이 시점에서, 모든 로드 락 도어들은 폐쇄되어야 한다. 이어서, 로드 락은 실질적으로 모든 산소가 제거되도록 보장하기 위해서 프로세스 가스로 배기 및/또는 스위핑될 수 있다. 로드 락 및 어닐링 챔버 간의 도어가 이어서 개방될 수 있으며 기판이 실질적으로 산소가 없는 분위기 내에서의 프로세싱을 위해서 어닐링 챔버 내로 전달된다.

로드 락들이 어닐링 챔버 내의 산소의 농도를 최소화하기 위한 신뢰할만한 방식을 제공하지만, 이들은 특정 단점들을 겪는다. 먼저, 로드 락 시스템들은 설치 및 유지하기가 고가이다. 둘째로, 로드 락들은 생산 프로세스를 느리게하는 추가 프로세싱 스텝들을 요구한다. 세째로, 이러한 느림은 감소된 처리량 및 이득으로 이어진다.

이 문제에 대한 다른 방식은 어닐링 챔버 내에서 강한 양의 압력 (strong positive pressure) 을 제공하는 것을 수반한다. 이 방식을 구현하는 한가지 길은 어닐링 챔버 내에서 발생하는 높은 가스 플로우 레이트를 사용하는 것이다. 가스가 어닐링 챔버 내에 도입되고 압력이 증가하기 시작할 때에, 가스는 예를 들어서 어닐링 챔버 상의 진입 포트를 통해서 배출된다. 이 방식은 기판 진입 포트를 통해서 어닐링 챔버 내로 들어오는 산소의 양을 감소시키는 것을 돕는데, 그 이유는 이 영역에서 존재하는 임의의 산소가 신속하게 나가는 가스와 함께 챔버로부터 스위핑되기 때문이다.

이러한 양의 압력 방식의 일 단점은 어닐링 챔버 내에 존재하는 프로세싱 가스들을 다른 분위기들 내로 전달하는데 이러한 프로세싱 가스들은 해롭거나 이와 달리 허용될 수 없다는 것이다. 많은 경우들에서, 어닐링 챔버 내의 가스는 불활성 또는 환원성 (reducing) 이다. 특정 실시예들에서, 어닐링 챔버 내의 가스는 질소 및 수소를 함유하는 형성 가스이다. 형성 가스는 환원 분위기를 제공하여서 낮은 산소 농도의 산화 효과를 압도하는 것을 돕기 때문에 유용하다. 많은 애플리케이션들에서, 수소 가스가 프로세스 디바이스 (예를 들어서, 어닐링 챔버) 로부터 제조 설비 내로 또는 프로세싱 툴의 다른 부분들로 나가게 하는 것은 허용될 수 없다. 이러한 애플리케이션들에서, 양의 압력 방식은 실현할 수 없는 옵션일 수 있다.

본 명세서에서의 실시예들은 다른 방식으로 이러한 문제에 접근한다. 특히, 개시된 실시예들은 어닐링 챔버의 기판 진입 슬릿의 길이를 따라서 개재된 다수의 캐비티들 또는 다른 구조체들을 사용하여서 이 구역에서 수력학 조건들을 수정하는 것에 초점을 둔다. 이 진입 슬릿는 또한 진입 포트 또는 채널로서 지칭될 수도 있다. 실제로, 캐비티들은 기판이 어닐링 챔버 내로 멀리 이동함에 따라서 산소 농도를 연속적으로 감쇠하도록 동작한다. 일부 경우들에서, 산소는 어닐링 챔버 내에서 기판 상의 경계 층 상으로 이송된다고 사료된다. 개시된 실시예들로부터 기인되는 수정된 수력학 조건들은 기판 표면 상 및 이를 따라서 이동하는 산소를 제거할 수 있다. 일부 설계들에서, 난류 (turbulence) 또는 다른 수력학적 스코링 (scouring) 이 사용되어서 어닐링 챔버 내의 산소의 플로우를 더 저감할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 일 또는 보다 많은 캐비티들이 진공 소스들과 커플링되어서 어닐링 챔버 내의 산소량을 더 저감할 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 진입 슬릿은 기판이 프로세싱 챔버에 들어가기 전에 기판이 이동하는 채널을 의미한다. 통상적으로, 진입 슬릿은 높이가 약 6 내지 14 mm의 크기로 상대적으로 짧을 수 있다. 이 높이는 기판 및 이 기판을 전달하는데 사용된 로봇 암을 수용하기에 충분하게 높으면서 어닐링 챔버 내로의 산소 플로우를 최소화하는 것을 돕도록 충분하게 짧게 설계된다. 반도체 기판들은 매우 얇은데 예를 들어서 약 0.5 내지 1mm이다. 인쇄 회로 기판은 약 10 배 더 두꺼우며 추가 슬릿 높이를 요구하는 높은 디바이스들 또는 다른 복잡한 구조들을 가질 수 있다. 오븐 경화의 맥락에서, 슬릿 높이는 매우 길 수도 있다. 어닐링 챔버의 맥락에서, 진입 슬릿은 대체적으로 어닐링 챔버의 냉각부와 외측 분위기 간에 위치한다. 일부 실시예들에서, 별도의 피스 (예를 들어서, 배기 스라우드) 가 어닐링 챔버 진입부에 부착되거나 정렬될 수도 있다. 이 별도의 피스가 기판이 어닐링 챔버의 프로세싱 부분으로 들어가기 이전에 기판이 통과하는 채널을 효과적으로 연장하는 경우에, 이 별도의 피스는 진입 슬릿의 일부로서 (외측 환경의 일부가 아니라) 간주된다. 이는 이하에서 더 기술된다. 일부 실시예들에서, 어닐링 챔버는 진입 슬릿 및 출구 슬릿을 포함하며, 일부 경우들에서 이들은 어닐링 챔버의 반대 단부들에 위치할 수 있다. 진입 슬릿 및 출구 슬릿 각각은 도어를 포함할 수 있다. 진입 슬릿에 대한 본 명세서에서의 교시사항들은 또한 출구 슬릿에 적용될 수 있다. 이 경우에, 프로세싱 챔버로부터 발생하는 가스 플로우의 방향은 기판이 챔버로 들어가는 시간과 기판이 챔버를 나가는 시간 간에서 반전될 우 있다. 통상적으로, 오직 단일 도어만이 소정의 시간에 개방될 것이다.

도 1은 개시된 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있는 다중-툴 반도체 프로세싱 장치 (100) 의 일 실시예의 탑 다운 뷰를 제공한다. 도 1에 도시된 전기디포지션 장치 (100) 는 프론트 엔드 (120) 및 백 엔드 (121) 를 포함한다. 프론트 엔드 (120) 는 프론트 엔드 핸드-오프 툴 (140) 을 포함하며 이는 기판을 장치의 상이한 부분들 간에서 전달한다. 프론트 엔드 (120) 는 또한 FOUP들 (front opening unified pods) (142 및 144), 및 어닐링 챔버 (155), 및 전달 스테이션 (148) 을 포함한다. 전달 스테이션 (148) 은 정렬기 (aligner) (150) 를 포함한다. 장치 (100) 의 백 엔드 (121) 는 전기도금 하드웨어 (hardware) 의 나머지 부분, 예를 들어서 3 개의 개별 전기도금 모듈들 (102, 104 및 106), 및 스트리핑 모듈 (116) 을 포함한다. 2 개의 개별 모듈들 (112 및 114) 은 기판들이 전기도금 모듈들 (102, 104 또는 106) 중 하나에 의해서 프로세싱된 후의 다양한 프로세스 동작들, 예를 들어서 기판들의 스핀 린스 건조 (spin rinse drying), 에지 베벨 제거 (edge bevel removal), 후면 에칭, 및 산성 세정을 위해서 구성될 수 있다. 이러한 모듈들 (112 및 114) 은 PEM들 (post-electrofill 모듈s) 로서 지칭될 수 있다. 일부 실시예들, 모듈 (116) 은 스트리핑 모듈 대신에 PEM이다. 백 엔드 핸드-오프 툴 (146) 은 기판을 필요한대로, 예를 들어서 전달 스테이션 (150) 및 전기도금 모듈 (102) 간에서 전달하는데 사용될 수 있다. 핸드-오프 툴들 (140 및 146) 은 또한 로봇들 또는 전달 로봇들로 지칭될 수 있다.

통상적 실시예에서, 웨이퍼는 FOUP (142 또는 144) 내에 배치되며, 여기서 웨이퍼는 프론트 엔드 핸드-오프 툴 (140) 에 의해서 픽업된다. 핸드-오프 툴 (140) 은 기판을 정렬기 (148)/전달 스테이션 (150) 으로 전달한다. 여기로부터, 백 엔드 핸드-오프 툴 (146) 은 웨이퍼를 픽업하고 이를 전기도금 모듈 (102) 로 전달한다. 전기디포지션 프로세스가 발생한 후에, 백 엔드 핸드-오프 툴 (146) 은 기판을 모듈 (112) 로 전달하여서 디포지션후 프로세싱을 받게 한다. 이 프로세싱이 발생한 후에, 백 엔드 핸드-오프 툴 (146) 은 기판을 다시 전달 스테이션 (150) 으로 전달한다. 여기로부터, 프론트 엔드 핸드-오프 툴 (140) 은 기판을 어닐링 챔버 (155) 로 전달한다. 이어서, 어닐링이 완료된 후에, 프론트 엔드 핸드-오프 툴 (140) 은 기판을 FOUP (142) 에 전달하며 여기서 기판이 제거된다.

기판은 전기도금 장치 (100) 내의 제조 프로세스 동안에 다양한 지점들에서 대기적 상태들에 노출될 수 있다. 예를 들어서, 일부 실시예들, 개별 (individual) 모듈들 (102, 104, 106, 112, 114, 116 및 155) 외측의 모든 공간은 대기적 (atmospheric) 상태들에 있다. 다른 실시예들에서, 백 엔드 (121) 는 진공 상태에 있으며 한편 프론트 엔드 (120) 는 대기적 상태들로 있다. 또한, 일부 경우들에서, 개별 전기도금 모듈들 (102, 104 및 106) 및/또는 PEM들 (112 및 114) 이 대기적 상태들 하에 있을 수 있다. 정확한 셋업이 무엇이든지, 어닐링 챔버 (155) 바로 외측의 구역은 대기적 (또는 다른 산소-함유) 상태들에 노출되는 것이 통상적이다.

상술한 바와 같이, 특정 애플리케이션들에서 어닐링 챔버 내측의 산소 농도를 최소화하는 것이 바람직하다. 이러한 최소화는 기판이 챔버 내로 삽입되거나 이로부터 제거되는 때마다 어닐링 챔버에 들어가는 산소의 양을 감소시키는 것을 요구한다.

도 2a는 어닐링 챔버 (204) 내의 산소 농도를 최소화하는데 사용될 수 있는 기판 진입 슬릿 (201) (또는 진입 포트로도 지칭됨) 의 간략화된 뷰를 제공한다. 도 2a에서, 진입 슬릿 (201) 은 외측 분위기 (202) 및 어닐링 챔버 (204) 간에 위치한다. 외측 분위기 (202) 는 예를 들어서 다중-툴 반도체 전기도금 장치의 내부일 수도 있다. 진입 슬릿 (201) 은 슬릿 (201) 의 상단 영역 및 하단 영역에 캐비티 (205) 를 포함한다. 도 2a에서의 화살표는 기판이 외측 분위기 (202) 로부터 어닐링 챔버 (204) 내로 이동할 때에 기판이 이동하는 경로를 나타낸다. 기판이 이 화살표를 따라서 이동함에 따라서, 기판은 통상적으로 기판 표면에 가까운 경계 층에서 어느 정도의 산소량을 운반한다. 캐비티 (205) 는 웨이퍼가 어닐링 챔버 (204) 내로 더 멀리 이동함에 따라서 산소의 농도를 감쇠하는 것을 돕는다.

산소 농도 감쇠에 기여하는 다른 요인은 슬릿 (201) 의 길이이다. 보다 긴 슬릿 길이들은 챔버 (204) 내에서 산소 농도를 감소시키는데 우수하다. 진입 슬릿의 최적 길이는 슬릿 내측의 기하학적 고려사항들 (geometric considerations) 및 수력학 조건들에 의해서 영향을 받을 수 있다.

수, 확산성 이송 레이트에 대한 이류성 이송 레이트와 관련된 무크기 비 (dimensionless ratio) 가 진입 슬릿의 최적 길이를 결정하는데 유용하다. 일부 실시예들에서, 진입 슬릿을 통한 웨이퍼의 전달과 관련된 분자적 산소 전달은 약 10-100의

수에 의해서 특성화된다. 일부 실시예들에서, 슬릿 (201) 길이는 약 1.5-10 cm, 예를 들어서 약 3-7cm이다. 슬릿 길이는 어닐링 챔버 내의 목표된 O₂ 레벨 (level), 가스 속도 (속도), 및 비이상적인 거동들 (non-ideal behaviors), 예를 들어서 웨이퍼들의 삽입/제거, 슬릿의 폭을 따른 불일한 가스 플로우, 에지 효과들 (edge effects) 및 개방 시에 영향을 주는 외부 공기 흐름들 (external air currents) 에 의존한다. 작은 슬릿 높이 (6mm) 및 높은 가스 속도 (12 inch/sec) 에서의 챔버 내에서의 상대적으로 높은 허용가능한 O₂ 레벨 (예를 들어서 > 100ppm) 은 매우 짧은 길이를 필요로 할 수 있는데, 예를 들어서 길이가 약 1 mm 보다 작을 수 있다 (예를 들어서, 약 0.5 mm보다 작음). 14 mm 슬릿 높이 및 1 inch/sec 가스 플로우에서의 2 ppm 허용가능한 O₂ 레벨은 보다 긴 슬릿, 예를 들어서 약 10 mm 길이 또는 이보다 작은 길이 (예를 들어서, 약 8 mm 길이 또는 이보다 작은 길이) 의 슬릿을 필요로 할 수 있다.

캐비티는 워크 피스 (웨이퍼) 가 진입 슬릿을 통과할 때에 이 워크 피스의 표면에 실질적으로 평행한 플레인 또는 공칭적으로 (nominally) 플랫한 영역 (flat 영역) 의 변형이다. 캐비티가 없다면, 진입 슬릿은 주로 2 개의 공칭적으로 플랫한 표면들에 의해서 구획될 것이며, 각 플랫한 표면은 슬릿을 통한 웨이퍼의 이송 동안에 웨이퍼의 면에 대해서 실질적으로 평행하다. 일 이러한 표면은 웨이퍼의 일 측면에 평행한 것이며 다른 이러한 표면은 웨이퍼의 타측면에 평행한 것일 것이다 (예를 들어서, 웨이퍼 위 및 아래에 있음). 캐비티는 진입 슬릿의 하나의 공칭적으로 플랫한 표면에 홈부 (indentation) 을 제공한다. 홈부 방향은 진입 슬릿 내에서 웨이퍼의 위치로부터 멀어지게 향한다. 도 2a-b, 3, 5-10, 12b-d, 14a-b 및 15a-b는 캐비티들의 실례들을 도시한다.

캐비티는 많은 상이한 형상들 (shapes) 및/또는 크기들 중 임의의 것을 갖는다. 특정 실시예들에서, 캐비티는 "폭" (웨이퍼의 면에 대해서 실질적으로 평행한 방향에서의 치수) 및 "깊이" (웨이퍼의 면으로부터 멀어지는 방향으로의 치수) 를 갖는다. 많은 상이한 캐비티 기하구조들 (geometries) 이 사용될 수 있다고 예상되며 예를 들어서 이들은 캐비티들의 상이한 높이들, 폭들 (widths), 및 형상들을 포함한다. 일부 실시예들, 캐비티들은 직사각형이지 않는다. 도 2c는 상이한 예시적인 캐비티 형상들의 단면을 제공한다.

캐비티드의 기하구조도 역시 어닐닝 챔버 내의 산소 농도를 최소화하는 능력에 영향을 준다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 캐비티들은 캐비티의 상단으로부터 캐비티의 하단까지 측정된, 약 2 내지 20 mm 깊이, 예를 들어서 약 5 내지 8 mm 깊이를 갖는다. 이러한 또는 다른 실시예들에서, 캐비티들은 (도 2a에서 좌측-우측 방향으로 측정된) 약 2 내지 20 mm 폭, 예를 들어서 약 4 내지 10 mm 폭을 갖는다. 캐비티들은 약 0.5 내지 2, 예를 들어서 약 0.75 내지 1 종횡비 (높이:폭) 를 가질 수 있다. 연속하는 캐비티들 간의 이격정도는 캐비티들의 유효성에 영향을 준다. 캐비티들 간의 이격거리는 공기플로우 난류가 진정되어 플로우 라인을 원활하게 스트리밍하는데 요구되는 것보다 결코 클 필요가 없는데, 이러한 포인트에서 다른 압력 강하가 웨이퍼 표면으로부터의 플로우의 교란을 일으킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐비티들 간의 거리는 캐비티 폭의 약 0.25 내지 2 배, 예를 들어서 캐비티 폭의 약 0.5 내지 1 배이다.

도 2b는 기판 진입 슬릿 (201) 의 다른 설계의 단순화된 뷰를 제공한다. 여기서, 추가 캐비티들 (206 및 207) 이 산소의 농도를 순차적으로/연속적으로 (serially/consecutively) 감쇠하게 포함된다. 달리 말하면, 제 1 캐비티 (205) 내의 산소의 농도는 제 2 캐비티 (206) 내의 산소의 농도보다 높으며, 제 2 캐비티 (206) 내의 산소의 농도는 제 3 캐비티 (207) 내의 산소의 농도보다 높다. 이 순차적 감쇠는 어닐링 챔버 (204) 내의 산소 농도가 매우 낮은 레벨로 감소될 수 있게 한다. 통상적인 설계들에서, 어닐링 챔버는 정상 상태에서 약 20-30 ppm 산소를 경험하며 기판의 삽입/제거 동안에 약 400 ppm 산소의 과도 피크를 경험한다. 본 명세서에서 예시된 개시된 개선된 설계들에서, 산소 레벨들 (정상 상태 및 피크 상태 모두에서) 은 이러한 값들보다 낮다. 예를 들어서, 정상 상태에서의 어닐링 챔버 내의 산소 농도는 약 15 ppm보다 작으며, 예를 들어서 약 5 ppm보다 작으며, 약 1 ppm보다 작으며, 또는 심지어 약 0.1 ppm 보다 작을 수 있다. 실험 결과들은 정상 상태 (steady state) 산소 농도가 0.1 ppm보다 작음을 보였으며, 이는 검출기 정확성을 위한 하한치였다. 챔버 내에서의 과도 피크 산소 농도는 약 300 ppm보다 작으며, 예를 들어서 약 100 ppm보다 작으며, 또는 약 10 ppm보다 작으며, 또는 약 1 ppm보다 작다. 실험 결과들 (experimental results) 은 개시된 실시예들이 과도 피크 (transient peak) 산소 농도들을 1 ppm보다 작게 할 수 있다는 것을 보였다.

일부 실시예들, 상단 및/또는 하단 캐비티들 (205, 206 및/또는 207) 과 커플링된 진공 소스가 존재할 수 있다. 이 진공부는 기판과 함께 안으로 들어온 산소의 제거를 보조하며 또한 임의의 프로세싱 가스들 (예를 들어서, 형성 가스) 이 외측 분위기 (202) 내로 나가는 것을 방지하는 것을 보조한다. 진공부는 하나 이상의 캐비티들에 커플링될 수 있다. 일부 경우들에서, 진공 소스는 배기 스라우드 (exhaust shroud) 를 통해서 적용된다. 배기 스라우드 (exhaust shroud) 는 기판 진입 포트 내에서 또는 이 포트의 바로 외측에서 구현될 수 있으며 예를 들어서 진입 포트에 부착되거나 이와 정렬될 수 있다.

특정 구현예들에서, 하나 이상의 추가 수력학적 요소들이 프로세싱 챔버 내의 원치않는 가스 농도를 감쇠하도록 포함된다. 일 실례에서, 수력학적 요소는 표면 진공부로서 지칭될 수 있다. 도 3은 진입부 근처에 위치한 표면 진공부 (315) 를 갖는 기판 진입 슬릿 (201) 을 도시한다. 표면 진공부 (315) 는 진공 소스들과 커플링된 2 개의 노즐들을 포함한다. 노즐들은 그들 위/아래를 지나가는 기판의 폭을 걸쳐서 연장된 좁은 직사각형 노즐들로서 성형될 수 있다. 다른 실시예에서, 많은 노즐들/홀들이 열 또는 조밀하게 팩킹된 어레이로 기판의 폭에 걸쳐서 연장되게 서로 조합되어서 사용된다. 진공부는 배기 스라우드와 유사한 방식으로 노즐들을 통해서 가스를 흡입한다. 그러나, 표면 진공부는 기판 표면에 매우 근접하게 위치한다는 점에서 배기 스라우드와 구별된다. 배기 스라우드는 진공을 캐비티들의 상단 표면 및 하단 표면에 인가하는 반면, 표면 진공부 (315) 는 기판의 표면에 매우 근접하게 작용한다. 이는 특히 기판의 경계 층 상에 존재하는 산소를 흡입제거하는데 유용하다. 일부 실시예들에서, 기판 표면 및 표면 진공부 에지 간의 거리는 약 1-2 mm이다. 이와 대조하여서, 기판 표면 및 배기 스라우드 (exhaust shroud) (즉, 캐비티의 근위 단부) 간의 거리는 약 4-5 mm일 수 있다. 일부 경우들에서 표면 진공부는 기판의 단일 표면에 대해서만 (예를 들어서, 상단 표면에 대해서만) 작용하지만, 다른 경우들에서 표면 진공부는 도 3에 도시된 바와 같이 기판의 양 표면들에 대해 작용한다. 표면 진공부는 진입 슬릿 내의 별도의 요소로서 구현되거나 캐비티의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 표면 진공부는 도 6의 캐비티들 (602a 및 602c) 간에서와 같이, 매우 서로 근접한 2 개의 캐비티들 간에 위치할 수 있다. 이 실시예에서, 표면 진공부는 배기 스라우드 내에서 캐비티들을 분리시킨다.

표면 진공부를 통한 플로우는 산소 농도를 감쇠시키는 표면 진공부의 능력에 영향을 준다. 보다 낮은 체적의 플로우 레이트들이 바람직하다. 플로우가 너무 높으면, 이는 표면 진공부가 외측 분위기로부터 공기를 흡입하게 한다. 표면 진공부의 에지가 기판 표면에 근접할 수록, 표면 진공부의 성능은 우수해진다. 표면 진공부 및 기판 간의 짧은 거리는 적어도 보다 높은 진공 압력, 산소 스크러빙을 위한 보다 높은 속도, 및 보다 낮은 총 플로우를 촉진하기 때문에 유리하다.

특정 프로세싱 파라미터들이 어닐링 챔버 내의 산소 농도를 줄이는데 도움이 된다. 상술한 바와 같이, 특정 실시예들에서, 어닐링 챔버의 내부로부터 발생하여서 적어도 부분적으로 기판 진입 포트 및/또는 진공 소스를 통해서 나가는 가스의 플로우가 존재한다. 수많은 경우들에서 이 가스는 형성 가스이지만, 다른 프로세싱 가스들이 역시 사용될 수도 있다. 도 2b의 맥락에서, 화살표가 기판이 어닐링 챔버로 삽입되는 때에 슬릿을 통한 기판의 이동을 도시한다. 가스 플로우는 이 화살표의 방향과 반대이다.

특정 실시예들에서, 도어가 진입 슬릿 내에 포함된다. 일부 설계들에서, 도어는 위로 및/또는 아래로 슬라이딩 또는 회전하여서 개방된다. 도어가 진입 슬릿 내에 있으면, 도어는 캐비티들 간에 위치할 수 있다 (즉, 기판의 선두 에지가 이 도어에 도달하기 이전에 하나 이상의 캐비티들 위/아래를 통과하고 또한 이 도어에 도달한 후에 하나 이상의 캐비티들 위/아래를 지나갈 수 있다). 기판이 도어를 통해서 능동적으로 이동할 때에 도어는 개방되고 예를 들어서 기판이 챔버에서 프로세싱되는 때와 같이, 자신을 능동적으로 통과할 기판이 존재하지 않을 때는 폐쇄된다. 일부 경우들에서, 기판이 도어를 통과하자마자 도어는 폐쇄된다. 다른 경우들에서, 상대적으로 높은 가스 플로우가 어닐링 챔버로부터 산소를 제거하게 도어는 일정 기간 개방 상태로 유지될 수 있다. 이러한 경우들에서, 기판이 도어를 통과한 후에 약 1 내지 10 초의 기간 동안에 도어가 개방 상태로 유지될 수 있다.

일부 실시예들에서, 도어는 캐비티를 포함하며, 이로써 도어가 회전되어 개방되는 때에, 도어는 산소 농도를 감쇠하기 위해서 진입 슬릿 내에 추가 캐비티를 제공한다. 이는 도 7에 도시되며, 이하에서 더 논의된다. 도어가 위 또는 아래로 슬라이딩하여서 개방되는 다른 실시예들에서, 도어는 추가 캐비티를 생성하도록 필요한 것보다 더 아래로 또는 더 위로 슬라이딩할 수 있다. 진입 슬릿을 통한 가스 플로우는 도어의 개방 또는 폐쇄 여부에 따라서 크게 변하는데, 가스 플로우는 도어가 개방 상태에 있을 때에 매우 높다. 일부 경우들에서, 가스 플로우는 도어가 개방되기 이전에 시작하고 도어가 폐쇄된 후에 끝나는 기간 동안에 고 레벨로 증가 또는 유지된다. 이 기간은 도어가 개방된 기간 전에 및/또는 후에 약 1 내지 10 초만큼 연장될 수 있다.

이 슬릿을 통한 선형 가스 속도는 어닐링 챔버 내의 산소 레벨을 결정하는데 도움이 된다. 보다 높은 선형 가스 속도는 개선된 (improved) 산소 최소화 (minimization) 를 제공한다. 일부 실시예들에서, 진입 슬릿을 통한 선형 가스 속도는 약 5-30 cm/sec, 또는 약 10-20 cm/sec이다. 이러한 또는 다른 경우들에서, 선형 가스 속도는 적어도 약 5 cm/s, 또는 적어도 약 15 cm/sec, 또는 적어도 약 17 cm/sec이다. 특정 실시예에서, 슬릿을 통한 선형 가스 속도는 약 16.8 cm/sec이다. 이러한 값들은 450 mm 직경 기판에 대하여 사용된 것들이며 따라서 스케일링될 수 있다. 속도는 슬릿의 높이/폭에 따라서 스케일링되며, 이 높이/폭은 기판의 크기와는 간접적으로 스케일링된다.

어닐링 챔버 내의 산소 레벨을 최소화시키는 것을 돕는 다른 요인은 로봇/핸드-오프 툴이 기판을 진입 슬릿 내로 또는 이를 통해서 삽입하는 속력이다. 대체적으로, 보다 저속의 로봇 속력이 최소 산소 레벨을 달성하는데 유리하다. 그러나, 처리량 측면에서, 때로 기판을 고속으로 삽입 및 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 고려사항은 특히 본 산업이 450 mm 기판들로 향해가면서 때로 보다 긴 프로세싱 시간을 요구하므로 중요하다. 따라서, 한편에서는 챔버 내의 가능한 최저의 산소 농도를 달성하는 것과 다른 편에서는 높은 처리량을 달성하고자 하는 것 간에 절충이 있다. 특정 실시예들에서, 로봇/핸드-오프 툴이 웨이퍼를 삽입하는데 걸리는 시간은 약 2-10 초, 또는 약 3-7 초, 또는 약 3-5 초이다. 이러한 값들은 450 mm 직경 기판을 삽입하기 위한 시간을 나타내므로 스케일가능하다. 예를 들어서, 300 mm 직경 기판에 있어서, 진입 시간은 약 0.5-3 초, 예를 들어서 약 1 초이다. 다수의 고려사항들 (considerations) 이 기판 삽입 시간을 스케일링하는데 고려되는데 예를 들어서 기판 직경, 임의의 로봇 가속/역가속 (acceleration/deceleration) 등이 있다.

어닐링 챔버 내의 산소 농도에 영향을 주는 다른 측면은 사용되는 캐비티들의 개수이다. 대체적으로, 진입 슬릿이 보다 높은 개수의 캐비티들을 가지면 산소 농도를 감쇠하는데 보다 성공적이다. 특정 설계에서 캐비티들의 개수를 측정할 시에, 양 상단 및 하단 캐비티들이 카운트되어야 한다. 예를 들어서, 도 2a는 2 개이 캐비티들을 갖는 진입 슬릿을 도시하며, 도 2b는 6 개의 캐비티들을 갖는 진입 슬릿을 도시한다. 용어 "페어링된 캐비티"도 또한 사용되는데 이는 수직 방향으로 서로 정렬된 2 개의 캐비티들을 말한다 (예를 들어서, 상단 캐비티가 하단 캐비티에 정렬됨). 이로써, 또한 도 2a는 하나의 페어링된 캐비티를 갖는 진입 슬릿을 도시하고, 도 2b는 3 개의 페어링된 캐비티를 갖는 진입 슬릿을 도시한다고 말해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 페어링된 캐비티들의 중앙이 서로 정렬되도록 이들은 서로 정렬된다. 페어링된 캐비티의 캐비티들은 또한 동일한 높이 및/또는 폭을 가지거나, 이들은 상이한 높이 및/또는 폭을 가질 수 있다. 캐비티들이 페어링될 필요는 없으며 (예를 들어서, 상단 캐비티 및 하단 캐비티가 서로 오프셋되어 있을 수 있음) 또는 캐비티들의 총 개수가 짝수일 필요도 없다.

또한, 배기 스라우드와 같은 구조체가 진입 슬릿의 입구에 부착 및/또는 이와 정렬되는 (이 구조체가 진입 슬릿 외측에 있어서, 기판이 어닐링 챔버로 들어가도록 기판이 통과하는 채널을 효과적으로 연장시키도록) 경우에, 이러한 정렬된 구조체는 진입 슬릿의 일부로서 간주되며, 이러한 정렬된/부착된 구조체 내에 포함된 임의의 캐비티들은 진입 슬릿의 일부로서 카운트된다. 달리 말하면, 캐비티들이 장치의 상이한 부분들 상에서 구현될 수 있을 때에, 기판이 외측 분위기에서 어닐링 챔버로 가는 도중에 기판이 통과하는 채널 내에 있는 임의의 캐비티들은 기판 진입 슬릿의 일부로서 카운트된다.

일부 실시예들에서, 캐비티들 개수는 적어도 약 5 개, 적어도 약 6 개, 또는 적어도 약 8 개이다. 캐비티들은 진입 슬릿의 상단 및/또는 하단을 따라서 분포할 수 있다. 예를 들어서, 일 실시예에서 적어도 약 3 개의 캐비티들이 진입 슬릿의 상단 또는 하단을 따라서 분포할 수 있다. 일부 경우들에서, 적어도 3 개의 페어링된 캐비티들이 존재한다.

일부 실시예들에서, 상이한 조건들이 기판을 어닐링 챔버 내로 삽입하는 동안과 기판을 어닐링 챔버로부터 제거하는 동안 간에 사용된다. 전형적으로, 산소 농도 레벨은 기판 삽입 동안보다 기판 제거 동안 보다 높다. 이에 대한 일 이유는 기판이 제거되는 때에 흡입력이 기판이 최초에 위치한 공간에서 일시적으로 생성되기 때문이다. 산소를 포함하는 가스가 기판이 어닐링 챔버로부터 제거되는 때에 이러한 구역 내로 채워지게 급격하게 이동할 수 있다. 이러한 문제는 저속으로 기판을 제거함으로써 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판이 삽입되는 속력보다 낮은 속력으로 기판이 진입 슬릿으로부터 제거된다. 평균 선형 전달 속력 차원에서, 삽입 속력은 제거 속력보다 적어도 약 10-30% 만큼 빠를 수 있다. 이는 약 9 cm/s 보다 작은, 또는 약 5 cm/s보다 작은 평균 제거 속력에 대응할 수 있다.

개시된 기법들는 다수의 이점들을 달성한다. 실례로서, 개시된 실시예들 기판 도입 및 제거 동안에도 약 1 ppm보다 작은 어닐링 챔버 내의 산소 농도를 실현할 수 있다. 이 낮은 산소 농도는 많은 어닐링 애플리케이션들에서 이상적이다. 또한, 낮은 농도는 전반적인 고속 프로세싱으로 이어지는데 그 이유는 어닐링 챔버가 산소 농도를 허용가능한 레벨로 낮추기 위해서 어닐링전 퍼지를 수행하기 위한 시간이 덜 드기 (전혀 들지 않기) 때문이다. 많은 실시예들에서, 캐비티들을 사용하게 되면 어닐링 챔버는 상기 개시된 산소 농도들을 임의의 전용 어닐링전 퍼지 (purge) 없이도 달성할 수 있다. 본 명세서에서의 실시예들의 다른 잠재적 이점은 이들이 통상적인 설계들에 비해서 외측 공기 흐름들에 덜 민감하다는 것이다. 때로, 전달 로봇은 다중-툴 장치의 상이한 부분들 간에 기판들을 이동시킬 때에 공기 흐름을 생성할 것이다. 선택적으로 상대적으로 저속의 로봇 전달 속력, 슬릿 및/또는 도어를 통한 상대적으로 높은 선형 가스 플로우 속도를 사용하는 것과 함께, 기판 진입 슬릿 내에 캐비티를 제공함으로써, 이러한 외측 공기 흐름들이 어닐링 챔버의 내부에 영향을 줄 가능성이 매우 작아질 수 있다.

도 4는 본 명세서에서의 특정 실시예에 따른 기판을 어닐링하는 방법의 흐름도를 제공한다. 방법 (400) 은 동작 401에서 시작되며, 여기서 기판은 제 1 위치로부터 기판 진입 슬릿에 인접한 구역으로 전달된다. 많은 경우들에서, 제 1 위치 (first location) 는 전기디포지션 모듈, PEM들, 또는 다중-툴 기판 프로세싱 장치의 임의의 다른 부분들일 수 있다. 이와 달리 (alternatively), 제 1 위치는 프로세싱 장치의 일부가 아니며 어닐링 챔버는 단독형 유닛일 수 있다. 동작 403에서, 가스 플로우 속도는 증가하고, 외측 분위기 및 어닐링 챔버 간의 도어는 개방되며, 기판은 진입 슬릿을 통해서 상대적으로 저속 이동 속도로 어닐링 챔버의 프로세싱 볼륨 내로 이동한다. 진입 슬릿은 다수의 캐비티들을 많은 실시예들에서 가질 것이다. 기판이 진입 슬릿을 통과한 후에, 도어는 폐쇄되고 가스 플로우 속도는 감소한다 (동작 405). 상술한 바와 같이, 가스 플로우 속도는 도어가 폐쇄되는 동안에 비해서 또는 도어가 개방되는 시간을 주변의 기간 동안에 비해서 도어가 개방되는 때에 매우 보다 높은 레벨로 유지될 수 있다 (즉, 가스 플로우는 도어는 개방되기 전에 증가하고 도어가 폐쇄된 후에 감소함). 선택적 어닐링전 퍼지 (purge) 가 이 시간에서 수행될 수 있지만, 많은 실시예들에서 이는 필요하지 않다. 동작 409에서, 기판은 어닐링 챔버의 가열 부분으로 이동된다. 웨이퍼는 이어서 상승된 (elevated temperature) 로 어닐링 기간 동안 가열된다. 많은 구현예들에서, 웨이퍼는 약 125-425 ℃ 로 가열된다. 이상적인 어닐링 온도는 특정 애플리케이션에 의존하며, 많은 경우들에서는 약 150-250 ℃, 예를 들어서 약 180 ℃이다. 어닐링 시간도 역시 특정 애플리케이션에 의존할 것이며 때로 약 60-400 초이다.

어닐링이 수행된 후에, 기판은 동작 411에서 어닐링 챔버의 냉각 부분으로 이동한다. 여기서, 기판은 선택적으로 냉각 기간 동안, 예를 들어서 약 30-60 초 동안 냉각된다. 이어서, 가스 플로우 속도는 증가하고, 도어는 개방되고, 기판은 어닐링 챔버로부터 제거된다 (동작 413). 이어서, 진입 슬릿으로의 도어가 동작 415에서 폐쇄되고 가스 플로우는 감소하여서 어닐링 챔버 내에서 낮은 산소 농도를 유지하면서 가스 소비량을 최소화시킨다.

도 4에서 개략된 동작들 중 몇몇은 선택적임이 이해되어야 한다. 예를 들어서, 일부 실시예들에서, 웨이퍼 진입 슬릿은 도어를 포함하지 않는다. 이러한 경우에, 몇몇 동작들은 단순화되거나 (simplified) 또는 제거된다 (eliminated). 예를 들어서, 동작들 403 및 413은 기판이 입구를 통해서 진입 슬릿으로 이동하는 동작들로 단순화되고, 동작들 405 및 415이 제거될 것이다. 마찬가지로, 냉각 동작은 동작 411에서 제거될 수 있다.

도 5 내지 도 10은 본 명세서에서 개시된 바와 같은 웨이퍼 진입 슬릿을 갖는 어닐링 챔버의 실시예의 상이한 뷰들을 도시한다. 이 도면들은 도면들에 걸쳐서 동일한 요소들을 나타내는 동일한 참조 부호들을 사용한다. 도 5는 어닐링 챔버 (500) 의 측단면도이다. 어닐링 챔버 (500) 는 진입 슬릿 영역 (501), 냉각 영역 (503), 및 가열 영역 (505) 을 포함한다. 화살표 (506) 는 웨이퍼가 어닐링 챔버 (500) 내로 삽입되는 방향을 표시한다. 전달 암이 사용되어서 기판을 진입 슬릿 및 냉각 페데스탈 간에서 이동시킨다. 내부 전달 암 (미도시) 은 기판을 냉각 페데스탈 (pedestal) 및 가열 스테이션 간에서 전달한다. 이러한 실시예들에서, 로드 락은 사용되지 않으며, 어닐링 챔버는 진입 슬릿을 통해서 수소를 벤팅하지 않는다. 또한, 이러한 실시예들은 임의의 이탈하는 수소를 완전하게 포획하는 배기 매카니즘을 포함한다.

도 6은 어닐링 챔버 (500) 의 진입 슬릿 영역 (501) 의 확대도이다. 진입 슬릿 영역 (501) 은 복수의 캐비티들 (602a-g) 및 회전가능한 (rotatable) 도어 (604) 를 포함한다. 도어 (604) 는 기판이 삽입 또는 제거되게 아래로 피봇운동/회전운동한다. 도 6에서, 도어 (604)는 폐쇄된 위치에서 도시된다. 진입 슬릿 영역 (501) 은 특정 최소 높이 h를 가지며, 이는 진입 슬릿의 상부 부분과 하부 부분 간의 최소 거리를 말한다. 이 최소 높이는 캐비티들 (602a-b) 의 벽들 간의 거리 (이는 몇 개의 다른 상단 부분과 하단 부분 간의 거리에도 대응함) 로서 도시되지만, 언제나 그러한 것은 아니다. 예를 들어서, 도어에 근접한 공간이 보다 짧아지면, 이 영역의 높이가 최소 높이를 결정한다. 최소 높이는 기판을 수평 방향으로 통해서 피팅하도록 충분하게 커야 한다. 일부 실시예들에서, 최소 높이는 적어도 약 8 mm이고 약 6-15 mm일 수 있다. 이는 기판 두께보다 약 6-15 배 두꺼운 거리에 대응할 수 있다. 대체적으로, 보다 낮은 최소 높이는 보다 양호한 산소 감쇠를 제공한다. 그러나, 보다 낮은 최소 높이는 손상 없이 기판들을 전달하기 위해서 또한 보다 정확한 로봇들을 요구한다. 따라서, 최적의 최소 높이는 가용한 기판 핸들링 방법들의 정밀도 및 기하구조에 의존할 수 있다.

진입 슬릿 영역 (501) 은 또한 최대 높이 H를 가지며, 이는 진입 슬릿의 상부 부분과 하부 부분 간의 가장 큰 거리에 대응한다. 이 최대 높이는 통상적으로 매우 작은데, 예를 들어서 약 2-5 cm이다. 이는 최소 높이보다 약 8.3 배 이내로 큰 최대 높이에 대응할 수 있다. 이는 최소 높이보다 적어도 약 1.3 배 만큼 큰 최대 높이에 대응한다.

캐비티들 (602a-d) 위 및 아래에는 배기 영역들 (608a-b) 이 존재한다. 이러한 배기 영역들 (608a-b) 및 캐비티들 (602a-d) 은 장비의 개별 피스로서 함께 구현될 수 있다 (때로 이 피스는 배기 스라우드로 지칭됨). 이와 달리, 이러한 요소들은 어닐링 챔버 진입 슬릿 내에서 직접적으로 구현될 수 있다. 진공이 배기 영역에 인가되고, 캐비티들 (602a-d) 내에 존재하는 가스가 작은 홀들 (미도시) 을 통해서 이동하여서 배기 (exhaust) 영역으로 들어간다. 이 배기는 산소의 어닐링 챔버 내로의 도입을 방지하는 것을 도우며, 또한 형성 가스가 어닐링 챔버로부터 외측 분위기로 나가는 것을 방지한다. 여기에서 도시된 실시예에서, 배기 영역들 (608a-b) 은 4 개의 개별 캐비티들 (602a-d) 에 대해서 작용한다. 다른 실시예들에서, 배기 영역들은 적어도 약 2 개의 캐비티들, 적어도 약 4 개의 캐비티들, 또는 적어도 약 6 개의 캐비티들에 커플링된다. 오직 2 개의 (only two) 캐비티들 (602f-g) 만이 도어 (604) 의 내부에서 도시되었지만, 다른 실시예들에서 추가 캐비티들이 이 영역 (즉, 어닐링 챔버의 냉각 영역 및 도어 간에서) 에서 존재한다. 예를 들어서, 일부 구현예들에서 적어도 약 2 개의 캐비티들, 적어도 약 4 개의 캐비티들, 또는 적어도 약 6 개의 캐비티들 이 영역에서 존재할 수 있다.

도 7은 도 (604) 가 개방 위치에 있을 때의, 어닐링 챔버 (500) 의 진입 슬릿 영역 (501) 의 확대도이다. 이 실시예에서, 도어 (604) 는 캐비티 (602h) 를 포함하며 이는 웨이퍼가 챔버 내로 삽입되는 때에 산소 농도를 저 레벨로 유지하는 것을 돕는다. 도어 (604) 는 또한 슬릿들 (606) 을 갖는데, 이는 O-링 (o-ring) 또는 다른 타입의 시일 (seal) 을 유지한다. 도 7에 도시된 캐비티들 (602a-h) 은 일정하지 않은 크기를 갖는다. 캐비티들 (602a-d) 은 가장 대형이며, 캐비티들 (602f-g) 은 가장 소형이다. 다른 실시예들에서, 캐비티들는 보다 일정한 크기를 가질 수 있다. 추가적으로 (additionally), 일부 실시예들은 보다 많은 개수의 캐비티들을 가질 수 있다. 추가 캐비티들을 도입하는 일 방식은 보다 캐비티들을 진입/배기 영역들 (608a-b) 근처에 포함시키는 것이다. 추가 캐비티들을 도입하는 다른 방식은 추가 (additional) 캐비티들을 캐비티들 (602f-g) 의 남은 구역에 도입하는 것이다. 다른 옵션들도 역시 가능하다.

도 8은 진입 슬릿 부분 (501), 냉각 부분 (503) 및 가열 부분 (505) 을 갖는 어닐링 챔버 (500) 의 등측 절취도이다. 진입 슬릿 영역 (501) 주변의 "A"로 표시된 원은 도 9 및 도 10에서 확대도로 도시되었다.

도 9는 도 8에서 도시된 진입 슬릿 영역 (501) 의 확대도이다. 특정 참조 번호들은 맥락상 포함되지만, 다른 참조 번호들은 명료성을 위해서 배제된다. 이전의 도면들에서 도시되지 않은 도 9에 도시된 한가지 특징부는 복수의 홀들 (610) 이며 이들은 캐비티들 (602a/602c) 및 배기 영역 (608a) 간에 위치한다. 유사한 홀들이 캐비티들 (602b/602d) 및 배기 영역 (608b) 간에 위치한다. 이러한 홀들은 가스가 캐비티들 (602a-d) 로부터 배기 영역들 (608a-b) 로 이동되게 할 수 있으며, 이 배기 영역에서 가스는 제거된다. 도 9에 도시된 도어 (604) 는 하향 위치에 있다. 화살표 (506) 는 어닐링 챔버로의 진입 동안의 기판이 이동하는 방향을 나타낸다.

도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 진입 슬릿 영역 (501) 의 확대도이다. 도 9 및 도 10 간의 차이는 오직 도 10이 폐쇄 위치에서 도어 (604) 를 도시하고 있다는 것이다.

본 개시된 방법들의 유효성을 보이는 실험 결과들이 실험 부분에서 이하에서 논의된다.

본 명세서에서 기술된 방법들은 임의의 적합한 장치에 의해서 수행될 수 있다. 적합한 장치는 본 명세서에서 기술된 하드웨어 구성들을 갖는 기판 진입 슬릿을 포함한다. 일부 구현예들에서, 하드웨어는 프로세스 툴 내에 포함된 하나 이상의 프로세스 스테이션들을 포함할 수 있다. 다양한 경우들에서, 적합한 장치는 본 실시예에 따라서 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 갖는 시스템 제어기를 또한 포함한다.

도 11은 본 명세서에서의 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있는 예시적인 다중-툴 장치를 도시한다. 전기디포지션 (electrodeposition) 장치 (900) 는 3 개의 개별 전기도금 모듈 (902,904,906) 을 포함할 수 있다. 전기디포지션 (electrodeposition) 장치 (900) 는 스트리핑 모듈 (916) 을 또한 포함할 수 있다. 전기디포지션 장치 (900) 는 다양한 프로세스 동작들을 위해서 구성된 2 개의 다른 별도의 모듈들 (912 및 914) 을 더 포함할 수 있다. 예를 들어서, 몇몇 실시예들에서, 모듈들 (912 및 914) 중 하나 이상은 SRD (spin rinse drying) 모듈일 수 있다. 다른 실시예들에서, 모듈들 (912 및 914) 중 하나 이상은 PEM (post-electrofill module) 일 수 있으며, 이 경우 각 모듈은 기판들이 전기도금 모듈 (902,904 및 906) 중 하나에 의해서 처리된 후에 기판들에 대해서 에지 베벨 제거, 배면 에칭 및 산성 에칭과 같은 처리를 수행하도록 구성될 수 있다.

전기디포지션 장치 (900) 는 중앙 전기디포지션 챔버 (924) 를 포함한다. 이 중앙 전기디포지션 챔버 (924) 는 전기도금 모듈들 (902,904, 및 906) 내에서 전기도금 용액으로서 사용되는 약액을 유지하는 챔버이다. 전기디포지션 장치 (900) 는 전기도금 용액용 첨가제를 저장 및 전달할 수 있는 도징 시스템 (dosing system) (926) 을 더 포함할 수 있다. 화학 희석 모듈 (922) 이 에칭제로서 사용될 화화제들을 저장 및 혼합할 수 있다. 여과 및 펌핑부 (928) 는 중앙 전기디포지션 챔버 (924) 용의 전기도금 용액을 여과하고 이를 전기도금 모듈들로 펌핑할 수 있다. 전기디포지션 장치 (900) 는 본 명세서에서 기술된 바와 같이 구성된 어닐링 챔버 (932) 를 더 포함한다.

시스템 제어기 (930) 는 전기디포지션 장치 (900) 를 동작시키는데 요구되는 전자적 제어 및 인터페이스 제어를 제공한다. 이 시스템 제어기 (930) (하나 이상의 물리적 또는 논리적 제어기를 포함할 수 있음) 는 전기디포지션 장치 (900) 의 특성 몇몇 또는 모두를 제어한다. 시스템 제어기 (930) 는 통상적으로 하나 이상의 메모리 장치 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 이 프로세서는 CPU, 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입출력 접속부, 스텝퍼 모터 제어기 보드 및 다른 유사한 구성 요소들을 포함한다. 본 명세서에서 개시된 바와 같은 적합한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들이 프로세서 상에서 실행될 수 있다. 이러한 인스트럭션들은 시스템 제어기 (930) 와 연관된 메모리 장치 상에 저장되거나 네트워크 상에서 제공될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 시스템 제어기 (930) 는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다.

전기디포지션 장치 (900) 내의 시스템 제어 소프트웨어는 전기디포지션 장치 (900) 에 의해서 수행되는 특정 프로세스의 타이밍, 전해질 성분 믹싱 (하나 이상의 전해질 성분들의 농도를 포함함), 유입부 압력, 도금 셀 압력, 도금 셀 온도, 스트리핑 용액 성분의 믹싱, 제거 셀 온도, 제거 셀 압력, 기판 온도, 기판 및 임의의 다른 전극에 인가된 전류 및 전위, 기판 위치, 로봇 운동 기판 회전 또는 다른 파라미터들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 다양한 경우들에서, 본 명세서에서 개시된 바와 같이 기판을 프로세스 챔버 진입 슬릿으로 삽입하기 위한 인스트럭션들을 제어기는 갖는다. 예를 들어서, 제어기는 상대적으로 낮은 속도로 기판을 삽입 및/또는 제거하는 인스트럭션들, (예를 들어서, 어닐링 챔버 도어가 개방된 때에 상대적으로 높은 플로우로 그리고 어닐링 챔버 도어가 폐쇄된 때에 상대적으로 낮은 플로우로) 형성 가스를 어닐링 챔버로 공급하는 인스트럭션들, 기판을 어닐링 챔버의 상이한 부분들 간에서 이동하기 위한 인스트럭션들, 어닐링 챔버 내의 온도를 제어하기 위한 인스트럭션들, 진입 슬릿 내의 하나 이상의 캐비티들 또는 표면 진공부들에 진공을 인가하는 인스트럭션들 등을 갖는다.

시스템 제어 로직은 임의의 적합한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어서, 다양한 프로세스 툴에 의한 공정을 수행하는데 필요한 프로세스 툴 구성 요소들의 동작을 제어하도록 다양한 프로세스 툴 구성 요소 서브루틴 또는 제어 객체가 기록될 수 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 코딩될 수 있다. 이러한 언어는 프로그램 가능한 로직 디바이스 (가령, FPGA), ASIC 또는 다른 적합한 수단 (vehicle) 으로 해서 하드웨어로서 구현될 수도 있다.

몇몇 실시예들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 상술한 바와 같은 다양한 파라미터를 제어하기 위한 인스트럭션들을 시퀀싱하는 IOC (input/output control) 를 포함한다. 예를 들어서, 전기도금 프로세스의 각 페이즈는 시스템 제어기 (930) 에 의해서 실행되도록 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 어닐링 프로세스 페이즈 (process phase) 에 대한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들이 대응하는 어닐링 레시피 페이즈 내에 포함될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전기도금 레시피 페이즈들은 전기도금 프로세스 페이즈에 대한 모든 인스트럭션들이 이 프로세스 페이즈와 동시에 실행되도록 순차적으로 구성될 수 있다.

제어 로직은 몇몇 실시예들에서 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들과 같은 다양한 컴포넌트들 (components) 로 분할될 수 있다. 이러한 목적을 위한 로직 컴포넌트의 실례는 기판 포지션 이동 컴포넌트, 전해질 성분 제어 컴포넌트, 스트리핑 용액 성분 제어 컴포넌트, 용액 플로우 제어 컴포넌트, 가스 플로우 제어 컴포넌트, 압력 제어 컴포넌트, 가열기 제어 컴포넌트, 및 전위/전류 전원 제어 컴포넌트를 포함한다. 제어기는 예를 들어서 목표된 대로 기판 홀더가 이동 (회전, 수직이동, 기울임) 하도록 지시함으로써 기판 포지셔닝 컴포넌트를 실행할 수 있다. 마찬가지로, 제어기는 프로세싱 스테이션들/모듈들/챔버들 간에서 요구되는대로 기판을 이동하도록 적합한 로봇 암들을 향하게 함으로써 기판 전달 컴포넌트를 실행할 수도 있다. 제어기는 프로세싱 동안의 다양한 시간들에서 특정 밸브들이 개방 및 폐쇄되도록 지시함으로써 다양한 유체들 (전해질 용액 및 스트리핑 용액 및 형성 가스를 포함하지만 이로 제한되지 않음) 의 성분 및 플로우를 제어할 수 있다. 제어기는 특정 밸브들, 펌프들 및/또는 시일들이 개방/온 또는 폐쇄/오프되게 하도록 지시함으로써 압력 제어 프로그램을 실행할 수 있다. 마찬가지로, 제어기는 예를 들어서 하나 이상의 가열 요소들 및/또는 냉각 요소들이 턴 온 또는 오프되도록 지시함으로써 온도 제어 프로그램을 실행시킬 수 있다. 제어기는 프로세싱에 걸쳐서 목표 전류/전위 레벨을 제공하도록 전원을 지시함으로써 전원을 제어할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 시스템 제어기 (930) 와 연계된 사용자 인터페이스가 존재할 수 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 상태의 그래픽 소프트웨어 디스플레이, 포인팅 장치, 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰 등과 같은 사용자 입력 장치를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 시스템 제어기 (930) 에 의해서 조절되는 파라미터들은 프로세스 조건과 연관될 수 있다. 비한정 실례는 다양한 스테이지에서의 용액 상태 (온도, 성분 및 플로우 레이트), 기판 위치 (회전 레이트, 선형 (수직) 속도, 수평으로부터의 기울어짐 각도) 등을 포함한다. 이러한 파라미터들은 사용자 인터페이스를 사용하여서 입력될 수 있는 레시피 형태로 사용자에게 제공될 수 있다.

이 프로세스를 모니터링하기 위한 신호가 다양한 프로세스 툴 센서로부터 시스템 제어기 (930) 의 아날로그 및/또는 디지털 입력 접속부들에 의해서 제공될 수 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호는 프로세스 툴의 아날로그 출력 접속부 및 디지털 출력 접속부 상에 출력될 수 있다. 이러한 프로세스 툴 센서들의 비한정적 실례들은 질량 유량 제어기, (마노미터와 같은) 압력 센서, 써모커플, 광학적 위치 센서, 등을 포함할 수 있다. 적절하게 프로그램된 피드백 알고리즘 및 제어 알고리즘이 이러한 센서들로부터의 데이터와 함께 사용되어서 프로세스 조건들을 유지할 수 있다.

다중-툴 장치의 일 실시예에서, 인스트럭션들은 기판을 웨이퍼 홀더 내로 삽입하고, 기판을 틸팅하며, 침지 동안에 기판을 바이어싱하고, 기판 상에 구리 함유 구조물을 전기디포지션하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 인스트럭션들은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 어닐링 챔버로 기판을 전달하는 인스트럭션들을 더 포함할 수 있다.

핸드-오프 툴 (940) 이 카세트 (942) 또는 카세트 (944) 와 같은 기판 카세트로부터 기판을 선택한다. 카세트 (942) 또는 카세트 (944) 는 FOUP (front opening unified pod) 일 수 있다. FOUP는 제어 환경에서 기판을 안전하면서 안정되게 유지하고 적합한 로딩 포트 및 로봇 핸드링 시스템이 구비된 툴들에 의해서 프로세싱 또는 측정되기 위해서 기판이 분리 이동되게 하도록 설계된 인클로저 (enclosure) 이다. 핸드-오프 툴 (940) 은 진공 흡착 또는 몇몇 다른 흡착 메카니즘을 사용하여서 기판을 유지할 수 있다.

핸드 오프 툴 (940) 은 웨이퍼 핸들링 스테이션 (932), 카세트 (942 또는 944), 트랜스퍼 스테이션 (950) 또는 정렬기 (948) 와 인터페이싱할 수 있다. 트랜스퍼 스테이션 (950) 으로부터, 핸드 오프 툴 (946) 은 기판에 대한 액세스를 얻을 수 있다. 트랜스퍼 스테이션 (950) 은 핸드 오프 툴 (940, 946) 이 정렬기 (948) 를 통과하지 않고 기판을 그로 전달하거나 그로부터 전달받는 위치 또는 슬릿일 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예들에서, 전기도금 모듈로의 정확한 전달을 위해서 기판이 핸드 오프 툴 (946) 상에서 적절하게 정렬되도록 하기 위해서, 핸드 오프 툴 (946) 은 기판을 정렬기 (948) 에 정렬시킬 수 있다. 핸드 오프 툴 (946) 은 또한 기판을 전기도금 모듈들 (902,904,906) 중 하나 또는 다양한 프로세스 동작들을 위해서 구성된 별도의 모듈들 (912 및 914) 중 하나로 전달할 수 있다.

순차적 도금 동작, 린스 동작, 건조 동작 및 PEM 프로세스 동작 (예를 들어서, 스트리핑) 에 걸쳐서 기판을 효율적으로 순환시키도록 구성된 장치가 제조 환경에서 사용되기 위해서 구현되도록 사용될 수 있다. 이를 달성하기 위해서, 모듈 (912) 이 스핀 린스 건조기 및 에지 베벨 제거 챔버로서 구성될 수 있다. 이러한 모듈 (912) 를 사용하면, 기판은 오직 구리 도금 동작과 EBR 동작을 위해서 전기도금 모듈 (904) 과 모듈 (912) 간에서 전송되기만 하면 된다. 마찬가지로, 어닐링 챔버 (955) 가 다중-툴 장치 (900) 상에서 구현되는 때에, 디포지션 프로세스와 어닐링 프로세스 간의 기판 전달은 매우 간단하다.

일부 실시예에서, 전기디포지션 장치는 다수의 전기도금 셀로 구성된 세트를 포함하며, 각 전기도금 셀은 전기도금 욕 (bath) 을 포함하며, 이 세트는 페어 구성을 갖거나 다수의 "듀엣 (duet)" 구성을 갖는다. 전기도금 동작 그 자체 이외에, 전기디포지션 장치는 예를 들어서 스핀 린싱, 스핀 건조, 금속 및 실리콘 습식 에칭, 무전해 디포지션, 사전 웨팅 (pre-wetting), 사전 화학 처리, 환원, 어닐링, 포토레지스트 스트리핑, 표면 사전-활성화 등과 같은 다양한 다른 전기도금과 연관된 프로세스 및 하위 프로세스들을 수행할 수 있다. Lam Research Sabre^TM 3D 툴과 같은 이러한 장치는 각각이 잠재적으로는 서로 동일하거나 상이한 타입의 프로세싱 스테이션을 갖는, 서로 상하로 적층된 2 개 이상의 레벨들을 가질 수 있음을 본 기술 분야의 당업자는 용이하게 이해할 것이다.

막 리소그래피 패터닝은 통상적으로 각각 다수의 가능한 툴을 사용하여서 실현되는 다음의 단계들 중 몇몇 또는 모두를 포함하며, 이 단계들은 (1) 스핀 온 또는 스프레이 온 툴을 사용하여서, 그 상에 형성된 실리콘 질화물 막을 갖는 기판과 같은 작업 피스 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, (2) 고온 플레이트 또는 퍼니스 또는 다른 적합한 경화 툴을 사용하여서 포토레지스트를 경화하는 단계, (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 가시광선 또는 자외선 또는 x 선 광에 노광시키는 단계, (4) 습식 벤치 (wet bench) 또는 스프레이 현상기와 같은 툴을 사용하여서 레지스트를 선택적으로 제거하여서 이를 패터닝하도록 상기 포토레지스트를 현상하는 단계, (5) 건조 또는 플라즈마-지원형 에칭 툴을 사용하여서 아래에 놓인 막 또는 작업 피스에 레지스터 패턴을 전사하는 단계, 및 (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트립퍼 (stripper) 와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 애시가능한 (ashable) 하드 마스크 층 (예를 들어, 비정질 탄소 층) 및 다른 적합한 하드 마스크 (예를 들어, 반사방지 층) 가 포토레지스트를 도포하기 이전에 디포지션될 수도 있다.

본 명세서에서 기술된 구성들 및/또는 방식들은 본질상 예시적이며 다수의 변경들이 가능하므로 이러한 특정 실시예들 또는 실례들은 한정적으로 해석되지 말아야 한다. 본 명세서에서 기술된 특정 루틴 또는 방법은 하나 이상의 임의의 수의 프로세싱 전략들을 나타낼 수 있다. 이로써, 예시된 다양한 동작들은 예시된 순서로, 다른 시퀀스들로, 병렬로 수행되거나 몇몇 경우들에는 생략될 수 있다. 마찬가지로, 상술한 프로세스들의 순서도 변할 수 있다.

본 개시의 주제 대상은 본 명세서에서 개시된 다양한 프로세스들, 시스템들 및 구성들, 다른 특징부들, 기능들, 동작들, 및/또는 특성들 및 이들의 모든 및 임의의 균등 사항들의 모든 신규하고 비자명한 조합들 및 하위조합들을 포함한다.

실험

개시된 실시예들이 어닐링 챔버 내에서 산소 농도를 크게 줄일 수 있다는 것을 모델링 결과들이 보인다. 통상적인 기판 진입 슬릿이 사용되면, 과도 산소 농도는 기판 도입/제거 동안에 400 ppm 이상까지 오른다. 개시된 실시예들을 사용하면, 대기 상태 및 과도 산소 농도들이 약 1 ppm 보다 낮게 유지될 수 있다.

도 12a 내지 도 12d는 4 개의 다른 기판 진입 슬릿 구성들을 나타낸다. 이 구성은 상이한 요소들 (예를 들어서, 페어링된 캐비티들, 다수의 페어링된 캐비티들, 및 표면 진공부들) 이 시스템에 갖는 상대적 영향을 이해하기 위해서 매우 간단하게 모델링된다. 도 12a는 산소 농도를 감쇠하는데 어떠한 캐비티도 사용되지 않은 기준의 통상적인 경우를 나타낸다. 도 12b는 단일 페어링된 캐비티가 사용된 실시예를 나타낸다. 도 12c는 3 개의 페어링된 캐비티가 사용된 실시예를 나타낸다. 도 12d는 표면 진공부가 단일 페어링된 캐비티와 함께 사용된 실시예를 나타낸다.

도 12a 내지 도 12d에서, 기판이 기판 진입 슬릿 (1201) 을 통해서 외측 분위기 (1202) 로부터 어닐링 챔버 (1204) 의 프로세싱 볼륨으로 이동할 때에 기판은 좌측에서 우측으로 이동한다. 존재한다면, 페어링된 캐비티들 (1205-1207) 및 표면 진공부 (1215) 는 어닐링 챔버 (1204) 에 도달하는 산소량을 최소화하도록 동작한다. 도 12d에서의 표면 진공부 (1215) 이외에, 이러한 구성을 모델링할 때에 어떠한 진공 소스들도 포함되지 않았다. 도 12a에서 볼 수 있는 라인 (1220) 은 산소 농도가 도 13를 참조하여서 모델링되는 위치를 나타낸다. 이 위치는 진입 슬릿이 끝나고 어닐링 챔버 프로세싱 구역이 시작되는 곳이다. 이 라인은 오직 도 12a에 대해서만 포함되지만, 다른 구성들도 동일한 위치에서 모델링되었다는 것이 이해된다.

도 13은 기판이 진입 슬릿을 통해서 삽입되는 때에 어닐링 챔버 프로세싱 뷸륨의 입구 (즉, 도 12a의 라인 (1220) 에서) 산소의 농도를 도시한다. 이 실험에서 사용된 모델들은 진입 슬릿들의 단순화된 버전들이기 때문에, 산소 농도에 대한 절대 값은 특히 중요하지 않다. 이보다는, 이 결과들은 어널링 챔버 내에서의 산소 레벨들을 최소화하는데 있어서 캐비티들, 다수의 캐비티들 및 표면 진공부들의 상대적 유효성을 나타내는데 포함된다. 라인들 (1302A 내지 1302D) 은 각기 도 12a 내지 도 12d에 도시된 구성들에 대응한다. 달리 말하면, 1302A는 기준 경우에 대응하며, 1302B는 단일 페어링된 캐비티 경우에 대응하며, 1302C는 다수의 페어링된 캐비티 경우에 대응하며, 1302D는 단일 페어링된 캐비티를 갖는 표면 진공부 경우에 대응한다. 단일 페어링된 캐비티 경우 1302B는 기준 경우 1302A에 비해서 약간 개선된 정도를 보인다. 그러나, 이러한 개선 정도는 너무 근소하여서 라인들 (1302A-1302B) 은 이 스케일에서 구별될 수 없다. 표면 진공부 구현예 1302D 는 기준 경우 1302A 및 단일 페어링된 캐비티 경우 1302B에 비해서 큰 개선을 보였다. 가장 큰 개선 (즉, 최저 피크 과도 산소 농도) 이 다수의 페어링된 캐비티 경우 1302C에서 보였다.

도 14a 및 도 14b는 단일 캐비티 (1405) (도 14a) 의 경우에 그리고 다수의 캐비티들 (1405-1406) (도 14b) 의 경우에 기판 진입 슬릿에서의 가스 스트림 라인들의 개략적 도면들을 나타낸다. 화살표는 기판 (1430) 상의 플로우 경로를 나타낸다. 다수의 직렬로 배향된 캐비티들의 사용은 우수한 산소 감쇠 결과들을 제공하는데 이는 다수의 캐비티들이 기판 (1430) 상의 경계 층을 교란하는 추가 기회들을 제공하기 때문이라고 사료된다. 이 경계 층 교란은 어닐링 챔버의 프로세싱 볼륨 내로 운반되는 산소량을 감소하는데 도움이 된다.

도 15a 및 도 15b는 단일 페어링된 캐비티 경우 (도 15a) 및 다수의 페어링된 캐비티 경우 (도 15b) 에 대한 진입 슬릿/어닐링 챔버에서의 산소 농도 컨투어 (contour) 에 대한 모델링 결과들을 나타낸다. 어떠한 표면 진공부 또는 진공 소스도 이 모델에서 포함되지 않았다. 제공된 범례는 양 도면들에 적용된다. 범례는 산소 농도를 나타내는 수치 값들 (ppm) 및 문자들로 라벨링된다. 농도 프로파일의 보다 양호한 이해를 제공하기 위해서, 문자들은 도 15a 및 도 15b에서의 상이한 위치들에서 산소 농도 값들을 명시하는데 사용된다. 문자 A는 실질적으로 어떠한 산소도 존재하지 않음 (약 0 ppm) 을 나타낸다. 이 알파벳 순서상 뒤에 오는 문자들은 보다 높은 산소 농도들에 대응하는데, K는 외측 분위기에 있는 산소의 농도를 말한다. 산소 농도는 양 경우들에서 기판 아래에 비해서 기판 위에서 높다. 이는 하향 가스 플로우가 외부 분위기에서 존재한다는 사실과 관련된 가능성이 있다. 함께 취해질 때에, 도 15a 및 도 15b는 추가 캐비티 사용은 어닐링 챔버 내측에서의 매우 낮은 산소 농도를 낳음을 보인다.

Claims (28)

1. 프로세싱 챔버로서,
   박형 기판을 외측 분위기로부터 상기 프로세싱 챔버의 내부로 및/또는 상기 프로세싱 챔버의 내부로부터 상기 외측 분위기로 전달하기 위한 진입 슬릿으로서, 상기 진입 슬릿은 상기 기판이 통과하는 플레인 (plane) 위의 상부 부분 및 상기 기판이 통과하는 플레인 (plane) 아래의 하부 부분을 포함하는, 상기 진입 슬릿; 및
   상기 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 복수의 캐비티들 (cavities) 로서, 적어도 3 개의 캐비티들이 상기 진입 슬릿의 상기 상부 부분 및 상기 하부 부분 중 적어도 하나를 따라서 제공되는, 상기 복수의 캐비티들을 포함하는, 프로세싱 챔버.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 진입 슬릿은 약 6 내지 14 mm의 최소 높이를 갖는, 프로세싱 챔버.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 진입 슬릿은 상기 기판의 두께보다 약 6 배 큰 높이보다 작은 최소 높이를 갖는, 프로세싱 챔버.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판은 450 mm 직경 반도체 웨이퍼를 포함하는, 프로세싱 챔버.
5. 제 1 항에 있어서,
   적어도 2 개의 캐비티들이 페어링된 캐비티 구성 (paired cavity configuration) 으로 제공되는, 프로세싱 챔버.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 진입 슬릿은 상기 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 진공 소스를 포함하는 배기 스라우드 (exhaust shroud) 를 포함하는, 프로세싱 챔버.
7. 제 6 항에 있어서,
   적어도 3 개의 캐비티들이 상기 배기 스라우드에 제공되는, 프로세싱 챔버.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 3 개의 캐비티들이 상기 진입 슬릿에서 배기 스라우드의 부분이 아닌 위치들에서 제공되는, 프로세싱 챔버.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 2 개의 캐비티들이 상이한 치수들을 갖는, 프로세싱 챔버.
10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진입 슬릿은 상기 외측 분위기와 상기 프로세싱 챔버 간의 거리에 의해서 측정되는, 적어도 약 1.5 cm 길이를 갖는, 프로세싱 챔버.
11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진입 슬릿의 상기 상부 부분 또는 상기 하부 부분 상의 인접하는 캐비티들 간의 거리는 적어도 약 1 cm인, 프로세싱 챔버.
12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버는 상기 기판의 삽입 및 제거 동안에도 약 50 ppm보다 낮은 분자적 산소의 최대 농도를 유지하도록 구성된, 프로세싱 챔버.
13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버는 어닐링 챔버인, 프로세싱 챔버.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 어닐링 챔버는 냉각 스테이션 및 가열 스테이션을 포함하는, 프로세싱 챔버.
15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진입 슬릿은 적어도 제 1 위치 및 제 2 위치를 갖는 도어를 더 포함하는, 프로세싱 챔버.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 도어가 상기 제 1 위치에 있을 때에 상기 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 적어도 하나의 캐비티를 상기 도어가 포함하는, 프로세싱 챔버.
17. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티들 중 적어도 하나는 약 2 내지 20 mm의 깊이를 갖는, 프로세싱 챔버.
18. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티들 중 적어도 하나는 약 2 내지 20 mm의 폭을 갖는, 프로세싱 챔버.
19. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티들 중 적어도 하나는 실질적으로 직사각형의 단면을 갖는, 프로세싱 챔버.
20. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티들 중 적어도 하나는 비직사각형의 단면을 갖는, 프로세싱 챔버.
21. 프로세싱 챔버로 해당 가스를 최소로 도입하면서 외측 분위기로부터 상기 프로세싱 챔버 내로 기판을 삽입하는 방법으로서,
    상기 기판을 상기 외측 분위기로부터 상기 프로세싱 챔버의 진입 슬릿 내로 삽입하는 단계로서, 상기 진입 슬릿은 상기 기판이 통과하는 플레인 (plane) 위의 상부 부분, 상기 기판이 통과하는 플레인 (plane) 아래의 하부 부분, 및 상기 진입 슬릿과 유체적으로 연통하는 복수의 캐비티들 (cavities) 을 포함하며, 적어도 3 개의 캐비티들이 상기 진입 슬릿의 상기 상부 부분 및 상기 하부 부분 중 적어도 하나 상에 제공되는, 상기 기판을 삽입하는 단계; 및
    상기 기판을 상기 진입 슬릿을 통해서 상기 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨 내로 전달하는 단계를 포함하는, 기판 삽입 방법.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 진입 슬릿 내에 또는 상에 있는 도어를, 상기 기판이 상기 도어를 통해서 능동적으로 전달되고 있는 때에, 개방하고, 이러한 전달이 발생하지 않을 때에 상기 도어를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는, 기판 삽입 방법.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 도어가 개방된 때에 가스를 상기 프로세싱 챔버의 상기 프로세싱 볼륨으로부터 증가된 가스 플로우로 유동시키고 상기 도어가 폐쇄된 때에 가스를 상기 프로세싱 챔버의 상기 프로세싱 볼륨으로부터 감소된 가스 플로우로 유동시키는 단계를 더 포함하는, 기판 삽입 방법.
24. 제 21 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 프로세싱 챔버 내로 삽입하는데 사용된 레이트보다 느린 레이트로 상기 기판을 상기 프로세싱 챔버로부터 제거하는 단계를 더 포함하는, 기판 삽입 방법.
25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 450 mm 직경 기판이며,
    상기 기판은 적어도 약 2 초의 기간에 걸쳐서 전달되는, 기판 삽입 방법.
26. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해당 가스의 최대 농도는 약 350 ppm보다 낮게 유지되는, 기판 삽입 방법.
27. 제 26 항에 있어서,
    상기 해당 가스의 최대 농도는 약 10 ppm보다 낮게 유지되는, 기판 삽입 방법.
28. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버는 어닐링 챔버이며, 상기 해당 가스는 산소인, 기판 삽입 방법.

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