KR20230008848A - 센서들 및 제어 알고리즘들을 통한 도금-향상을 위한 웨이퍼 습윤성 (wettability) 을 개선하기 위한 방법들 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시 예들은 전기 화학적 증착 프로세스 전에 기판을 보습하는 (moisturize) 방법들 및 장치들을 포함한다. 일 실시 예에서, 기판 습윤성 (wettability) 을 제어하기 위한 방법은 기판을 가습 (humidification) 환경에 배치하는 (place) 단계, 기판의 표면을 보습하도록 가습 환경을 제어하는 단계; 및 도금 셀 내로 기판을 배치하는 단계를 포함한다. 다른 방법들 및 시스템들이 개시된다.

Description

센서들 및 제어 알고리즘들을 통한 도금-향상을 위한 웨이퍼 습윤성 (wettability) 을 개선하기 위한 방법들
반도체 디바이스들은 비아들, 콘택트들, 또는 다른 상호 접속 피처들을 형성하기 위해 트렌치들 및/또는 홀들 내에 증착된 전기적으로 전도성 재료를 갖는 멀티-레벨 배열 (arrangement) 로 형성될 수도 있다. 전기 화학적 증착 프로세스는 이러한 상호 접속 피처들의 충진을 위해 사용될 수도 있다. 충진되지 않은 피처들을 갖는 반도체 디바이스는 금속화 프로세스의 일부로서 다양한 첨가제들을 포함하는 도금 욕 (bath) 내로 들어갈 수도 있다. 부분적으로 제조된 반도체 디바이스들은 도금 프로세스를 개선하기 위해 도금 전에 처리될 수도 있다.
본 명세서에 제공된 배경기술은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적들이다. 이 배경기술에 기술되는 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술 (description) 의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
참조로서 인용
PCT 신청 양식은 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출되었다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 우선권 또는 이익을 주장하는 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 인용되었다.
기판을 보습하는 (moisturize) 방법들 및 시스템들이 본 명세서에 개시된다. 본 명세서에 제시된 실시 예들의 일 양태에서, 방법이 제공될 수도 있고, 방법은 가습 (humidification) 환경에서 기판을 수용하는 단계; 상대 습도 센서로부터 가습 환경의 상대 습도 데이터를 수신하는 단계; 상대 습도 데이터에 기초한 조건들 하에서 가습 환경의 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시켜, 활성 표면 상에 응결된 물을 실질적으로 형성하지 않고 기판의 활성 표면이 가습될 수도 있는 단계; 가습 환경으로부터 기판을 제거하는 단계; 및 기판의 활성 표면 상으로 재료를 전기 도금하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 방법은 기판의 표면 상의 금속 옥사이드 층을 환원시키도록 기판을 전처리하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 기판을 전처리하는 단계는 기판 수분을 감소시킨다. 일부 실시 예들에서, 기판을 전처리하는 단계는 기판을 수소 플라즈마에 노출시키는 단계를 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 기판을 전처리하는 단계는 수소 존재 시 기판을 어닐링하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 기판을 전처리하는 단계는 질소와 함께 FOUP (front opening, unified pod) 에 기판을 포함하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경에서 기판을 수용하는 단계는 대기압에서 수행될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 가습 환경에서 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계 전에 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계를 더 포함한다. 다양한 구현 예들에서, 가습 환경의 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계 전에 가습 환경의 압력은 약 0 Torr 내지 약 100 Torr일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경에서 기판을 수용하는 단계는 약 0 Torr 내지 약 15 Torr의 압력에서 수행될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 기판의 활성 표면이 가습 환경에 노출될 수도 있는 조건들은 약 5 내지 약 95 ℃의 온도에서 활성 표면을 가습 환경에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 압력 센서 및 기판 온도 센서로 구성된 그룹으로부터의 하나 이상의 센서들을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 기판의 활성 표면이 가습 환경에 노출될 수도 있는 조건들은 부가적으로 하나 이상의 센서들로부터 수집된 데이터에 기초할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 기판의 활성 표면이 가습 환경에 노출될 수도 있는 조건들은 가습 환경으로 수증기를 전달하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 수증기의 조성은 10 ppm 미만의 용존 산소일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 수증기를 전달하기 전에 가습 환경의 압력은 약 5 내지 약 100 Torr일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 수증기를 전달하기 전에 가습 환경의 상대 습도는 약 0 내지 약 50 ％일 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 수증기의 온도는 약 10 ℃ 내지 약 100 ℃일 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 수증기의 플로우 레이트는 약 0 내지 약 3 slm일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 수증기를 전달하는 단계의 지속 기간은 약 0.1 내지 약 300 초일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 수증기를 전달한 후 가습 환경의 상대 습도는 약 50 내지 약 99 ％일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 기판의 활성 표면이 가습 환경에 노출될 수도 있는 조건들은 지연 시간 기간을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 지연 시간 기간은 약 0 내지 약 300 초일 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 기판의 활성 표면이 가습 환경에 노출될 수도 있는 조건들은 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시킨 후 가습 환경의 압력을 감소시키는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 쓰로틀 밸브 (throttle valve) 로 구성된 진공 펌프를 통해 달성될 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 압력을 약 0 Torr 내지 약 100 Torr로 감소시킨다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 압력을 약 0 Torr 내지 약 100 Torr만큼 감소시킨다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 약 100 초 미만 동안 수행될 수도 있다.
다양한 실시 예들에서, 방법은 기판의 활성 표면 상에 재료를 전기 도금하기 전에 기판을 전기 도금 욕 (bath) 에 침지시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 전처리 모듈 또는 전기 도금 모듈의 일부가 아닐 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 FOUP일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 전기 도금 모듈일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 이송 모듈일 수도 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예들의 또 다른 양태에서, 장치가 제공되고, 장치는, 가습 동작 동안 기판을 홀딩하도록 구성된 챔버; 챔버에 커플링된 수증기 전달 라인; 챔버에 커플링된 진공 라인; 챔버 내의 상대 습도를 나타내는 상대 습도 데이터를 획득하도록 구성된 상대 습도 센서; 및 제어 시스템을 포함하고, 제어 시스템은 상대 습도 데이터를 수신하고, 상대 습도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 수증기 전달 라인을 통해 챔버로의 수증기의 전달을 제어하고, 그리고 상대 습도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 진공 라인을 통해 챔버 내의 압력을 제어하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 진공 라인은 쓰로틀 밸브를 더 포함하고, 그리고 제어 시스템은 쓰로틀 밸브를 통해 챔버 내의 압력을 제어하도록 더 구성될 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 장치는 챔버 내의 압력을 나타내는 압력 데이터를 획득하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하고, 제어 시스템은 부가적으로 압력 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 진공 라인을 통해 챔버 내의 압력을 제어하도록 더 구성될 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 장치는 챔버 내의 온도를 나타내는 온도 데이터를 획득하도록 구성된 온도 센서를 더 포함하고, 제어 시스템은, 온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 수증기 라인을 통해 챔버로의 수증기의 전달을 제어하고 그리고 온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 진공 라인을 통해 챔버 내의 압력을 제어하도록 더 구성될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 챔버는 FOUP와 인터페이싱한다. 다양한 실시 예들에서, 챔버는 전처리 모듈과 인터페이싱한다. 일부 실시 예들에서, 챔버는 전기 도금 모듈과 인터페이싱한다.
본 명세서의 실시 예들의 또 다른 양태에서, 방법이 제공되고, 방법은, 가습 환경의 기판을 수용하는 단계로서, 기판을 수용하는 단계 동안 가습 환경의 압력은 약 대기압일 수도 있는, 기판을 수용하는 단계; 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계; 가습 환경의 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계로서, 기판의 활성 표면은 활성 표면 상에 응결된 물을 실질적으로 형성하지 않고 가습될 수도 있는, 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계; 가습 환경으로부터 기판을 제거하는 단계; 및 기판의 활성 표면 상에 재료를 전기 도금하는 단계를 포함한다.
개시된 실시 예들의 이들 및 다른 특징들은 연관된 도면들을 참조하여 이하에 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 펌핑 다운 (pump down) 시간의 함수로서 결함들 맵들 (defects maps) 의 예시들을 제시한다.
도 2는 증기 전달의 시작 압력에 기초한 결함 맵들의 예시들을 제시한다.
도 3은 일 예시적인 실시 예의 프로세스 흐름도를 제시한다.
도 4는 본 명세서의 실시 예들을 수행하기 위한 예시적인 시스템의 개략도를 제시한다.
도 5는 일 예시적인 실시 예의 또 다른 프로세스 흐름도를 제시한다.
도 6은 본 명세서의 실시 예들을 수행하기 위한 예시적인 시스템의 또 다른 개략도를 제시한다.
도입 및 맥락
반도체 디바이스들에서 전기 전도성 구조체들의 제조는 리세스된 피처들 (recessed features) 내에 금속 라인들 및 비아들을 증착하는 것을 수반한다. 피처들 (비아들 및 트렌치들) 은 기판의 활성 표면, 예를 들어, 시드 층 또는 확산 배리어 층 상에 도금함으로써 전기 화학적 증착 프로세스를 통해 타깃 금속으로 전기 화학적으로 충진될 수도 있다. 활성 표면은 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD), 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD), 또는 유사한 프로세스에 의해 이전에 증착될 수도 있다.
전기 화학적 증착 프로세스의 성능에 영향을 줄 수 있는 인자는 표면 금속의 산화이다. 산화는 저항률 증가, 전기 도금 욕 (bath) 내 유기 첨가제 거동에 영향을 주는 것, 전기 도금 욕 내 시드 층의 용해, 전기 충진된 피처들 내 보이드 형성, 및 후속하는 전기 화학적 증착의 증가된 불균일성을 포함하는 다양한 부정적인 효과들을 가질 수 있다. 일반적으로 시드 층의 산화를 방지하는 것은 어렵고, 따라서 옥사이드 층의 형성을 감소시키거나 금속 옥사이드를 환원시키기 위해 다양한 방법들이 채용된다. 산화를 제어하기 위한 일부 방법들은 산화를 방지하기 위해 N2 풍부한 환경에 웨이퍼들을 포함하는 것을 포함한다. 금속 옥사이드를 다시 금속으로 환원시키기 위한 일부 방법들은 H2에서 사전-어닐링 처리 또는 수소 플라즈마 처리를 수반한다. 전기 도금 전에 채용될 수도 있는 건식 전처리들의 예들은 2015년 6월 30일 허여된 미국 특허 제 9,070,750 호, 2018년 1월 9일 허여된 미국 특허 제 9,865,501 호, 2015년 10월 22일에 공개된 공개 번호 제 2015/0299886 호, 2015년 12월 31일 공개된 미국 특허 출원 공개 번호 제 2015/0376792 호, 및 2018년 4월 30일 출원된 미국 특허 출원 공보 제 62/664,938 호에 제시되고, 이들 각각은 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다.
시드 층의 산화를 제어하기 위한 전처리들, 특히 건식 전처리들은 때때로 기판 표면의 습윤성 (wettability) 을 감소시키고, 이는 바람직하지 않다. 적절한 습윤 (wetting) 없이, 기포들은 도금 욕 내로 기판의 진입 동안 특정한 영역들에서 웨이퍼 표면에 달라 붙을 수도 있고, 그 후 전착 (electrodeposition) 은 전기적 불연속성에 의해 영향을 받을 수도 있다. 최종 결과는 이들 영역들에서 도금을 손실하는 것이다. 이들 발생되는 결함들은 보통 "금속 손실 (missing metal)" 결함들로 지칭되고 웨이퍼 상의 활성 디바이스들에 대한 "치명적인 (killer)" 결함들일 수 있다. 특히, 기판의 낮은 습윤성은 금속 손실 결함들 및 보이드들을 야기할 수 있다.
도금 욕 내로의 웨이퍼 침지 동안 습윤을 개선하고 웨이퍼 상으로의 전기 화학적 도금 프로세스 동안 성능을 개선하기 위해, 때때로 도금 전에 다른 프로세스 단계들의 결과로서 잠재적으로 불량한 습윤성을 갖는 웨이퍼들을 처리하는 방법들 및 장치가 본 명세서에 개시된다. 습윤은 제어된 상대 습도 환경에 유입되는 기판을 보습함으로써 (moisturize) 개선된다. 표면 층의 보습은 습윤성 개선을 위해 흡착된 수증기 층 또는 관련 종을 형성하지만 시드를 부식시킬 수 있는 응결을 방지하는 것을 수반한다. 보습에 대한 추가 논의는 보습 동작들의 목적을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된 미국 특허 출원 제 62/664,938 호에서 발견될 수도 있다. 표면의 습윤성을 개선하는 일 가능한 메커니즘은 하이드록사이드-함유 (단일)층을 형성하는 것을 수반한다. 웨이퍼 습윤성을 개선하는 것은 일반적으로 바람직한 후속하는 도금 동작 동안 보다 적은 결함들을 야기한다.
웨이퍼 습윤성을 개선하는 또 다른 잠재적인 이점은 전기 화학적 도금 프로세스의 침지 단계를 위한 프로세스 윈도우의 경계들을 증가시키는 것이다. 일반적으로 침지 단계는 최적의 습윤성을 위해 (1) (일반적으로 "진입 프로파일"로 지칭되는) 수직 방향 및 회전으로 침지 이동 속도, (2) (수평에 대해) 기판 틸팅 각도를 최적화함으로써, 그리고 (3) 도금 용액의 표면 장력을 감소시킴으로써 튜닝된다. 이들 2 개의 접근법들은 습윤성을 상당히 개선하는 것으로 밝혀졌지만, 이들 접근법들은 도금 장치 상의 도금 하드웨어에 대한 제약들을 제기하고, 그리고 대량 제작 환경에 필요한 프로세스 마진들을 감소시킨다. 본 명세서에 개시된 기법들은 보다 넓은 범위의 진입 프로파일들 및 도금 용액들을 허용할 수도 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, "기판 환경", "가습 (humidification) 환경" 또는 "보습 모듈"은 기판이 수증기에 노출되는 위치 또는 환경이다. 이 위치 또는 환경은 임의의 다양한 모듈들 및/또는 프로세스 챔버들로서 구현될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 FOUP (front opening, unified pod) 이다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 인바운드/아웃바운드 로드 록 모듈 또는 진공/대기 이송 모듈과 같은, 이송 모듈이다. 다른 실시 예들에서, 가습 환경은 상기 기술된 전처리들과 같은 기판을 전처리하기 위한 프로세스 챔버와 연결된다. 일부 실시 예들에서, 가습 환경은 전착 모듈이다. 모든 경우들에서, 기판 표면은 습도에 대한 노출로써 개질된다.
이 기술에서, 용어 "반도체 웨이퍼" 또는 "반도체 기판", 또는 단순히 "기판"은 바디 내 어디에나 반도체 재료를 갖는 기판을 지칭하고, 반도체 재료는 노출될 필요가 없는 것으로 당업자에게 이해된다. 반도체 기판은 반도체 재료 위에 형성된 하나 이상의 유전체 층 및 전도성 층을 포함할 수도 있다. 반도체 디바이스 산업에서 사용된 웨이퍼는 통상적으로 예를 들어 200 ㎜, 300 ㎜, 또는 450 ㎜의 직경을 가질 수도 있는 원형-형상 반도체 기판이다.
본 명세서에 기술된 것은 피처들 내 가스 포켓들을 제거하기 위해 물 또는 전기 도금 용액으로 피처들을 충진하도록 때때로 사용되는, 때때로 사전-습윤 프로세스들로서 지칭되는 프로세스들과 상이할 수도 있다는 것을 주의해야 한다. 본 명세서에 기술된 기판 가습 프로세스들의 목적들을 위해, 특정한 실시 예들은 피처들을 응결된 물로 충진하지 않는 방식으로 이러한 프로세스들을 수행한다. 일부 경우들에서, 피처들 내의 응결된 물은 후속하는 전기 화학적 증착 프로세스에 바람직하지 않게 영향을 주어, 다운스트림 (downstream) 불균일성들 및 결함들을 유발한다. 이는 특히 응결된 물이 첨가제들과 같은 전기 도금 용액 성분들 (components) 을 갖지 않는 경우일 수도 있다. 일반적으로, 전기 도금 용액의 일부 또는 모든 성분들이 결여된 물로 피처들을 완전히 충진하지 않고 기판 표면 및 피처들을 보습하는 것이 바람직하다. 특정한 실시 예들에서, 본 명세서에 기술된 가습 프로세스는 사전-습윤 프로세스로 이어질 수도 있다. 사전-습윤 프로세스들의 예들은 2016년 9월 27일 허여된 미국 특허 제 9,455,139 호에 기술되고, 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다.
도 1은 불충분하거나 과도한 보습으로부터 잠재적인 결함들을 예시하는 예시적인 결함 맵들 (defect maps) (100a 및 100b) 을 제공한다. 결함 맵 (100b) 은 상대적으로 적은 결함들을 갖는 깨끗한 결함 맵으로 간주된다. 결함 맵 (100a) 은 표면 상의 수분 응결과 연관된 것으로 발견된 결함들의 라인을 예시한다. 응결은 피처들을 물로 충진할 수도 있고, 도금 용액이 피처를 충진하는 것을 억제하고 따라서 도금 동작에 영향을 준다. 스펙트럼의 반대편 단부에서, 불충분한 보습/낮은 습윤성은 진입 결함들과 연관될 수도 있다. 결함 맵 (100c) 은 불충분한 보습으로부터 발생할 수도 있는 진입 결함들을 예시한다.
보습은 기판 온도, 기판이 보습되는 챔버 내의 상대 습도, 및 기판이 보습되는 챔버 내의 총 압력에 의해 영향을 받을 수도 있다. 부가적으로, 기판이 이들 조건들에 노출되는 프로세스 변동들은 기판 표면의 보습량에 영향을 주도록 가변될 수도 있다.
기판 보습 기법들
특정한 실시 예들에서, 기판 보습 프로세스는 기판을 수증기 (예를 들어, 가습된 가스 또는 가습된 N2) 에 노출시키기 위해, 때때로 순차적으로 수행되는 2 또는 3 개의 동작들을 수반한다. 프로세스의 일부 지점에서, 수증기는 기판이 존재하는 환경으로 전달된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 수증기는 임의의 다양한 프로세스들에 의해 전달될 수도 있다. 일부 경우들에서, 수증기 전달은 가습 환경 내로 연관된 압력 강하 (pressure drop) 가 있도록, 기판이 존재하는 환경과 수증기의 소스 사이에 압력 차를 생성하거나 유지함으로써 달성된다. 일부 실시 예들에서, 수증기가 가습 환경으로 전달되는 시간은 제한된다. 일부 실시 예들에서, 소스로부터 전달될 때 수증기의 다양한 특성들이 제어된다. 예를 들어, 수증기는 어떠한 응결된 물방울들도 포함하지 않을 수도 있고 그리고/또는 상대 습도에 대한 값들의 특정한 범위 내에 있을 수도 있다.
도 2는 보습 모듈의 시작 압력, 뿐만 아니라 어떠한 보습 프로세스도 수행되지 않은 결함 맵 (205) 에 기초하여 일련의 결함 맵들 (200a 내지 200e) 을 제공한다. 증기 전달은 일반적으로 시작 압력으로부터 보습 모듈의 압력을 상승시킨다. 결함 맵 (200e 및 205) 은 기판의 에지에서 금속 손실 결함들을 도시한다 (화살표들은 도금 용액 내로의 선단 에지를 나타낸다). 결함 맵 (200e) 에 대해, 보습 프로세스가 없는 것과 비교하여 보습 프로세스가 금속 손실 결함들을 억제하는 반면, 시작 압력은 기판을 충분히 보습하기에는 너무 높고, 일부 금속 손실 결함들을 유발한다.
반대로, 결함 맵들 (200a 내지 200d) 에 대해, 금속 손실 결함들이 없지만, 결함 맵들 (200a 및 200b) 에 의해 도시된 바와 같이, 너무 낮은 시작 압력에서 응결이 발생한다. 결함 맵들 (200c 및 200d) 은 양호한 결함 맵들을 나타내고 증기 전달 동작의 적절한 시작 압력을 제안한다.
기판 표면을 보습하는 것과 연관된 또 다른 동작은 지연 또는 대기 기간을 수반할 수도 있고, 그동안 기판 표면은 가습 환경으로 방금 전달된 수증기에 노출된 채로 남는다. 지연/노출 기간은 물로 하여금 웨이퍼의 표면 상에 계속해서 흡착되게 하거나 그렇지 않으면 웨이퍼의 표면을 개질하게 할 수도 있다. 지연 시간이 너무 짧으면, 보다 적은 수증기가 기판의 표면 상에 흡착될 것이고, 결과적으로 전기 도금 동안 보다 많은 결함들이 발생할 수도 있다. 반대로, 지연 시간이 너무 길면, 프로세스 쓰루풋 (throughput) 이 감소될 수도 있다.
기판 표면을 보습하는 것과 연관된 또 다른 동작은 가습 환경의 압력이 감소되는 선택 가능한 (optional) "펌핑 다운 (pump down)" 프로세스이다. 이 동작은 기판 표면으로부터 응결된 물을 제거할 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 펌핑 다운 프로세스는 수행되지 않는다. 이러한 실시 예들에서, 기판이 보습되는 환경의 초기 압력은 펌핑 다운 단계가 수행되는 대안적인 프로세스들에서보다 상대적으로 보다 높은 압력에서 제공될 수도 있다.
도 1을 다시 참조하면, 결함 맵들 (100a 내지 100c) 은 기판 결함들이 펌핑 다운 시간의 함수일 수 있다는 것을 도시한다. 낮은 펌핑 다운 시간으로, 물이 기판 표면 상으로 응결될 수도 있고, 이는 결함 맵 (100a) 에 도시된 바와 같이 바람직하지 않은 결함들을 유발할 수도 있다. 반대로, 펌핑 다운 시간이 너무 길면, 기판은 증기 전달 동작 동안 전달된 수분을 잃을 것이고, 이는 결함 맵 (100c) 에 도시된 바와 같이 불량한 습윤성 및 진입 결함들을 발생시킬 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 펌핑 다운 동작은 결함 맵 (100b) 과 같이, 응결 결함들도 진입 결함들도 발생시키지 않을 것이다.
상기에 더하여, 기판의 온도는 또한 보습 성능에 영향을 줄 수도 있다. 상대적으로 보다 낮은 온도의 기판들은 시드 층 상에 수증기의 보다 우수한 흡착을 가질 수도 있다. 따라서, 일부 실시 예들에서 상대적으로 저온에서 보습을 수행하는 것이 바람직하다. 기판 온도는 보습 프로세스 전 또는 보습 프로세스 동안 규정된 온도에 도달할 (bring to) 수도 있다.
기판의 잘 제어된 보습을 달성하기 위해, 압력 마노미터들, 상대 습도 센서들, 및 온도 센서들과 같은 다양한 센서들이 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 쓰로틀 밸브 (throttle valve) 는 압력 마노미터 판독 값들에 기초하여 펌핑 레이트의 보다 발전된 제어를 인에이블하도록 가습 환경에 연결된 진공 펌프 시스템에 부가된다. 실시간 압력 및 상대 습도 판독 값에 기초하여, 수증기 디스펜싱 (dispense) 플로우 레이트, 증기 분배 시간, 불활성 가스 플로우 레이트, 불활성 가스 분배 시간, 펌핑 레이트, 및 펌핑 시간을 포함하는 (하지만 이로 제한되지 않는) 다양한 프로세스 파라미터들은 웨이퍼를 보습하기 위한 특정한 환경을 생성하기 위해 제어된다. 이들 파라미터 값들은 정적일 필요는 없고, 오히려 기판 상의 유입되는 시드 층이 적절한 하이드록사이드층을 형성하도록 적절한 정도로 습윤되도록 압력 또는 상대 습도와 같은 센서 판독 값들에 응답하여 동적으로 조정될 수 있다는 것을 주의한다. 실시간 피드백을 제공하기 위한 센서들의 사용은 웨이퍼들이 노출되는 환경의 일관된 제어를 가능하게 할 수도 있고, 대량 제작 환경에서 웨이퍼-대-웨이퍼 일관성을 증가시킨다.
특정한 실시 예들에서, 쓰로틀 밸브가 보습 모듈 내 압력을 상승시키거나 제어하도록 사용된다. 쓰로틀 밸브는 예를 들어, 증기 전달 동작 동안 모듈 내의 압력을 보다 정밀하게 조절하도록 모듈의 진공 펌프 시스템에 부가될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 쓰로틀 밸브는 증기 전달 동작 동안 보습 모듈 내의 목표 압력을 유지하도록 사용될 수도 있다. 쓰로틀 밸브는 또한 펌핑 다운 동작 동안 압력의 변화의 보다 우수한 제어를 제공하기 위해 선택 가능한 펌핑 다운 단계 동안 유용할 수도 있다.
고압 실시 예들
도 3 및 도 4는 각각 기판을 보습하기 위한 프로세스 흐름도 및 기판을 보습하기 위한 예시적인 시스템을 제공한다. 도 3은 도 4에 도시된 시스템에서와 같이, 기판이 고압의 보습 모듈에 제공될 때 사용될 수도 있는 프로세스 흐름도를 제공한다. 동작 (300) 에서, 기판이 보습 모듈 내로 수용된다. 특정한 실시 예들에서, 기판이 예를 들어, 보습 모듈 자체보다 보다 낮은 압력인 또 다른 모듈 또는 저장소로부터 수용되기 때문에, 모듈은 보다 높은 압력, 예를 들어 대기압에 있다. 다음에, 동작 (302) 에서, 보습 모듈 내의 압력은 예를 들어, 진공 레벨로 압력이 감소된다. 이어서, 동작 (304) 에서, 기판은 수증기에 노출된다. 동작 (304) 은 수증기가 모듈 내의 압력보다 보다 높은 압력에서 전달되는 증기 전달 동작이다. 일부 실시 예들에서, 진공 펌프는 수증기를 전달하는 동안 모듈의 목표 압력을 유지하도록 사용된다.
동작 (304) 에 이어서, 동작 (306) 은 기판 표면의 보습을 허용하기 위한 지연 동작이다. 일부 실시 예들에서, 증기 전달 및/또는 진공 펌핑은 지연 동작 동안 중단된다. 동작 (308) 에 도시된 바와 같이, 지연 동작 후, 보습 모듈은 선택 가능하게 펌핑 다운된다. 진공 펌프가 모듈 내의 압력을 감소시키기 위해 사용될 수도 있다. 마지막으로, 동작 (310) 에서, 모듈은 대기로 벤팅된다. 그 후, 기판은 재료로 기판의 리세스된 피처들을 충진하기 위해 전기 도금 챔버로 이송될 수도 있다.
다음 섹션들에서는 상기 동작 각각에 대해 보다 자세한 상세를 제공한다.
기판을 고압의 모듈 내로 수용함
상기 동작 (300) 에서, 기판은 고압의 보습 모듈 내로 수용된다. 일부 실시 예들에서, 고압은 대기압 미만 압력들 (sub-atmospheric), 통상적으로 진공에서 동작될 수도 있는, 이전의 프로세스 챔버, 예를 들어 전처리 모듈 내의 압력보다 보다 높은 압력을 지칭한다. 특정한 실시 예들에서, 고압은 대기압이다. 일부 실시 예들에서, 기판은 금속 옥사이드 층을 감소시키거나 제거하기 위해 기판을 전처리하도록 이전에 프로세싱됐을 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 기판은 전처리없이 프로세싱될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 기판의 온도는 약 5 ℃ 내지 약 90 ℃, 또는 약 주변 온도이다. 일부 실시 예들에서, 보습 모듈의 상대 습도는 증기 전달 전에 약 0 내지 약 50 ％이다.
압력을 진공 레벨로 감소시킴
상기 동작 (302) 에서, 보습 모듈의 압력은 진공 레벨로 감소된다. 압력은 동작 (302) 후에 약 5 내지 약 100 Torr일 수도 있다. 이 동작은 약 0 내지 약 100 초 걸릴 수도 있다. 보다 낮은 압력의 가습 환경은 일반적으로 기판 상의 응결 위험을 감소시키기 때문에 보습 동작에 바람직하다.
증기 전달
동작 (304) 에서, 상기 수증기가 보습 모듈로 전달된다. 일부 실시 예들에서, 수증기는 가습된 가스이다. 수증기의 조성은 적어도 약 99 ％, 적어도 약 99.9 ％, 또는 적어도 약 99.99 ％ 순수 (pure water) 일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 수증기는 약 10 ppm 미만의 용존 산소 함량을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 수증기 디스펜싱 플로우 레이트는 약 0 내지 약 3 slm (standard liters per minute) 이다. 일부 실시 예들에서, 수증기의 온도는 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃의 범위일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 증기 디스펜싱 시간은 약 0.1 초 내지 약 300 초이다. 일부 실시 예들에서, 가스는 수증기, 예를 들어, 불활성 가스, 예를 들어, N2, He, 또는 Ar와 함께 흐른다 (co-flow). 일부 실시 예들에서, 가스 벤팅 플로우 레이트는 약 0 내지 약 10 slm이다. 일부 실시 예들에서, 가스 벤팅 디스펜싱 시간은 약 0.1 초 내지 약 300 초이다. 일부 실시 예들에서, 증기 전달의 시작 압력은 약 5 torr 내지 약 100 torr이다. 일부 실시 예들에서, 진공 펌프는 증기 전달로 인해 모듈에서 상승하는 압력을 상쇄시키도록 사용된다. 동작 (304) 의 종료 시, 보습 모듈의 상대 습도는 약 50 내지 약 99 ％일 수도 있다.
지연
상기 동작 (306) 에서, 기판의 보습을 허용하도록 지연 시간이 발생한다. 지연 기간 동안, 수증기는 가습 환경으로 전달되지 않고 진공 흡입되지도 않는다. 지연 기간의 지속 기간은 약 0 내지 약 300 초일 수도 있다.
선택 가능한 펌핑 다운
상기 동작 (308) 에서, 선택 가능한 펌핑 다운 단계는 보습 모듈 내의 압력을 감소시킨다. 일부 실시 예들에서, 펌핑 레이트는 약 1 내지 약 100 m3/hr이고, 그리고 펌핑 시간은 약 0 내지 약 300 초이다. 일부 실시 예들에서, 압력은 펌핑 다운 단계 동안 약 0 내지 약 100 Torr만큼 감소된다. 일부 실시 예들에서, 압력은 펌핑 다운 단계 후 약 0 및 약 100 Torr의 레벨로 감소된다.
모듈을 대기로 벤팅함
상기 동작 (310) 에서, 보습 모듈은 대기로 벤팅된다. 일부 실시 예들에서, 대기로의 벤팅은 보습 모듈이 대기압에 도달할 때까지 비반응성 가스, 예를 들어, N2, He, 및/또는 Ar을 보습 모듈 내로 흘리는 것을 포함한다.
도 4는 기판이 FOUP (410) 로부터 고압, 예를 들어 대기압의 보습 모듈 (400) 내로 들어오는 시스템을 예시한다. 보습 모듈 (400) 은 압력 센서 (402), 상대 습도 센서 (404), 및/또는 온도 센서 (406) 를 가질 수도 있다. 센서 각각은 증기 전달의 압력 또는 지속 기간, 지연의 지속 기간, 및 펌핑 다운의 크기 및/또는 지속 기간과 같은 가습 프로세스를 제어하도록 사용되는 데이터를 제공할 수도 있다. 보습 모듈 (400) 은 또한 수증기 소스 (424), 불활성 가스 소스 (426) 및 진공 펌프 (420) 에 연결될 수도 있다. 수증기 소스 (424) 는 증기 전달 동작 동안 보습 모듈로 수증기를 제공하도록 사용될 수도 있다. 불활성 가스 소스는 보습 모듈을 벤팅, 예를 들어, 대기압으로 벤팅하도록 사용될 수도 있다. 진공 펌프 (420) 는 증기 전달 프로세스 동안, 뿐만 아니라 선택 가능한 펌핑 다운 동작들 동안 압력을 유지하도록 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 진공 펌프 (420) 는 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이 쓰로틀 밸브를 포함한다. 도 4는 또한 보습 모듈 (400) 내에서 수행된 보습 동작 후에 기판이 전기 도금을 위해 제공될 수도 있는, 전기 충진 모듈 (450) 을 예시한다.
도 4의 시스템은 상기 도 3에 도시된 프로세스 플로우를 수행하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 동작 (300) 동안, 기판은 FOUP (410) 로부터 보습 모듈 (400) 내로 이동할 수도 있다. 동작 (302) 동안, 진공 펌프 (420) 는 보습 모듈 (400) 내의 압력을 감소시키도록 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 압력 센서 (402) 는 보습 모듈 (400) 의 압력을 나타내는 데이터를 제공하여, 진공 펌프 (420) 로 하여금 보습 모듈 (400) 내의 압력을 보다 정확하게 감소시키게 한다.
동작 (304) 동안, 수증기는 수증기 소스 (424) 를 통해 전달될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 수증기는 수증기 및 또 다른 가스, 예컨대 N2를 함유하는 조성물이다. 이러한 실시 예들에서, 수증기 소스 (424) 는 각각이 조성물의 성분을 제공하는 복수의 소스들을 포함할 수도 있고, 또는 조성물은 단일 라인을 통해 제공될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 진공 펌프 (420) 는 보습 모듈 (400) 내로 수증기의 부가를 상쇄하고 특정한 압력을 유지하도록 동작 (304) 동안 실행될 수도 있다. 이러한 실시 예들에서, 쓰로틀 밸브는 진공 플로우 레이트의 보다 정밀한 제어를 제공하도록 진공 펌프를 제어하도록 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 압력 센서 (402), 상대 습도 센서 (404), 및 페데스탈 온도 센서 (406) 중 하나 이상은 진공 펌프에 의한 배기 및 수증기의 전달을 제어하도록 사용되는 데이터를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 상대 습도 센서 및 압력 센서는 보습 모듈로의 수증기의 플로우를 제어하고 특정한 압력 값 및 상대 습도 값에 도달할 때까지 진공 펌프에 의해 배기하도록 사용될 수도 있다.
동작 (306) 동안, 보습 모듈 (400) 은 기판의 보습을 허용하도록 유휴 상태 (idle) 로 있을 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 보습 모듈로 수증기도 전달되지 않고, 보습 모듈로부터 진공 펌프 배기되지 않는다.
동작 (308) 동안, 진공 펌프 (420) 는 보습 모듈 (400) 내의 압력을 감소시키도록 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 압력 센서 (402) 는 진공 펌프 (420) 를 제어하도록 사용되는 데이터를 제공한다.
동작 (310) 에서, 불활성 가스는 대기압에 도달할 때까지 보습 모듈 (400) 내로 흐를 수도 있다. 이는 수증기 소스 (424) 의 일부인 라인, 또는 별개의 라인 (미도시) 으로부터 일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 수증기는 동작 (310) 동안 보습 모듈 (400) 내로 흐르지 않는다. 대기로의 벤팅 후에, 기판은 다양한 방법들 및 장치들 (미도시) 에 의해 보습 모듈 (400) 로부터 전기 충진 모듈 (450) 로 이동될 수도 있다.
저압 실시 예들
본 명세서에 논의된 기법들의 대안적인 구현 예는 저압, 예를 들어 진공의 보습 모듈 내로 수용되는 기판을 수반한다. 도 5 및 도 6은 각각 기판을 보습하기 위한 프로세스 흐름도 및 기판을 보습하기 위한 예시적인 시스템을 제공한다. 도 5는 도 6에 도시된 시스템에서와 같이, 기판이 저압의 보습 모듈에 제공될 때 사용될 수도 있는 프로세스 흐름도를 제공한다. 동작 (500) 에서 기판은 저압의 보습 모듈 내로 수용된다. 일부 실시 예들에서, 보습 모듈은 진공에서 동작들을 수행하는 전처리 모듈로부터의 아웃바운드 로드 록으로서 작용한다. 이러한 예들에서, 모듈은 이미 진공 압력에 있을 수도 있고 기판은 상승된 온도에 있을 수도 있다. 이어서, 동작 (504) 에서, 기판은 모듈 내의 압력보다 보다 높은 압력의 수증기에 노출된다. 일부 실시 예들에서, 진공 펌프는 수증기를 전달하는 동안 모듈의 목표 압력을 유지하도록 사용된다.
동작 (504) 에 이어서, 동작 (506) 은 기판 표면의 보습을 허용하기 위한 지연 동작이다. 일부 실시 예들에서, 지연 동작 동안 증기 전달도 진공 펌핑도 발생하지 않는다. 동작 (508) 은 모듈을 펌핑 다운하기 위한 선택 가능한 동작이다. 진공 펌프는 모듈의 압력을 감소시키기 위해 사용된다. 마지막으로, 동작 (510) 에서, 모듈은 대기로 벤팅된다. 그 후, 기판은 재료로 기판의 리세스된 피처들을 충진하기 위해 전기 도금 챔버로 이송될 수도 있다.
동작들 (504 내지 510) 은 상기 기술된 동작들 (304 내지 310) 과 실질적으로 유사할 수도 있다. 특히, 기판이 진공의 보습 모듈로 들어갈 때 증기 전달 전에 압력 감소 동작이 없다. 일부 실시 예들에서, 저압은 보습 모듈의 압력이 직전 (immediately prior) 모듈, 예를 들어 전처리 모듈의 압력과 동일하다는 것을 의미한다. 일부 실시 예들에서, 저압은 약 0 Torr 내지 약 15 Torr의 압력이다. 일부 실시 예들에서, 기판이 보습 모듈로 들어갈 때 기판의 온도는 약 5 ℃ 내지 약 90 ℃이다.
도 6은 기판이 저압, 예를 들어 진공 압력의 보습 모듈 (600) 내로 들어오는 시스템을 예시한다. 보습 모듈 (600) 은 진공 상태인 또 다른 모듈, 예를 들어, 전처리 모듈 (615) 과 연결될 수도 있다. 전처리 모듈 (615) 은 상기 논의된 바와 같이, 어닐링 처리들 또는 수소 플라즈마 처리들과 같은 다양한 전처리들을 수행하도록 사용될 수도 있다. 전처리 모듈 (615) 은 FOUP (610) 로부터 인바운드 로드 록 (617) 을 통해 기판들을 수용할 수도 있다. 인바운드 로드 록 (617) 은 기판을 전처리 모듈의 저압 환경으로 이송하도록 사용될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 전처리 모듈은 온도 센서 (606) 를 갖는 한편, 다른 실시 예들에서 온도 센서는 보습 모듈 (600) 내에 있을 수도 있다. 보습 모듈 (600) 은 압력 센서 (602) 및 상대 습도 센서 (604) 를 가질 수도 있다. 센서 각각은 특히 다른 데이터들 중 증기 전달의 압력 또는 지속 기간, 지연의 지속 기간, 및 펌핑 다운의 크기 및/또는 지속 기간과 같은 가습 프로세스를 제어하도록 사용되는 데이터를 제공할 수도 있다. 보습 모듈 (600) 은 또한 수증기 소스 (626), 불활성 가스 소스 (626), 및 진공 펌프 (620) 에 연결될 수도 있다. 수증기 소스 (624) 는 증기 전달 동작 동안 보습 모듈로 수증기를 제공하도록 사용될 수도 있다. 불활성 가스 소스는 보습 모듈을 벤팅, 예를 들어, 대기압으로 벤팅하도록 사용될 수도 있다. 진공 펌프 (620) 는 증기 전달 프로세스 동안, 뿐만 아니라 선택 가능한 펌핑 다운 동작들 동안 압력을 유지하도록 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 진공 펌프 (620) 는 쓰로틀 밸브를 포함한다. 도 6은 또한 보습 모듈 (600) 내에서 수행된 보습 동작 후에 기판이 전기 도금을 위해 제공될 수도 있는, 전기 충진 모듈 (650) 을 제공한다.
도 6에 도시된 시스템은 도 4의 시스템과 유사한 방식으로 기판을 보습하도록 사용될 수도 있다. 그러나, 일부 실시 예들에서, 기판은 FOUP (610) 와 같은 FOUP 대신 전처리 모듈 (615) 로부터 보습 모듈 (600) 내로 들어간다. 게다가, 기판의 온도는 보습 모듈 (600) 내로부터가 아니라 전처리 모듈 (615) 내 압력 센서 (606) 에 의해 결정될 수도 있다.
장치
본 명세서에 논의된 기법들은 도 4 및 도 6에 도시된 것과 유사한 모듈들 및 시스템들을 포함하는, 다양한 모듈들 또는 프로세스 챔버들에서 수행될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 도 4 및 도 6의 모듈들은 제어기 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 제어기는 압력 센서들, 상대 습도 센서들, 온도 센서들, 수증기 소스들, 불활성 가스 소스들, 및 진공 펌프들 (선택 가능한 쓰로틀 밸브를 포함함) 중 임의의 하나 이상에 연결될 수도 있고 제어될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치 (electronics) 와 통합될 수도 있다. 전자 장치는 시스템들 또는 시스템의 서브 파트들 또는 다양한 컴포넌트들을 제어할 수도 있는 "제어기 (controller)"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (radio frequency; RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 위치 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하게 하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기와 통신하는 또는 시스템과 통신하는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들 (dies) 의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합인 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게할 수 있는 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공통 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 원격으로 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
제한 없이, 예시적인 시스템들은 보습 모듈, 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (atomic layer etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상기 주지된 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
결론
전술한 실시 예들이 이해의 명확성의 목적들을 위해 일부 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 본 명세서에 개시된 실시 예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 잘 공지된 프로세스 동작들은 개시된 실시 예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다. 또한, 개시된 실시 예들이 구체적인 실시 예들과 함께 기술될 것이지만, 특정한 실시 예들은 개시된 실시 예들을 제한하는 것으로 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다. 본 실시 예들의 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 주의해야 한다. 따라서, 본 실시 예들은 예시적이고, 제한적이지 않은 것으로 간주될 것이며, 실시 예들은 본 명세서에 주어진 상세들로 제한되지 않을 것이다.

Claims (41)

  1. 가습 (humidification) 환경에서 기판을 수용하는 단계;
    상대 습도 센서로부터 상기 가습 환경의 상대 습도 데이터를 수신하는 단계;
    상기 상대 습도 데이터에 기초한 조건들 하에서 상기 가습 환경의 상기 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계로서, 상기 활성 표면 상에 응결된 물을 실질적으로 형성하지 않고 상기 기판의 상기 활성 표면이 가습되는, 상기 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계;
    상기 가습 환경으로부터 상기 기판을 제거하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 활성 표면 상에 재료를 전기 도금하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 표면 상의 금속 옥사이드 층을 환원시키도록 상기 기판을 전처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판을 전처리하는 단계는 상기 기판 수분을 감소시키는, 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판을 전처리하는 단계는 상기 기판을 수소 플라즈마에 노출시키는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판을 전처리하는 단계는 수소의 존재 시 상기 기판을 어닐링하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판을 전처리하는 단계는 질소와 함께 FOUP (front opening, unified pod) 에 상기 기판을 포함하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가습 환경에서 상기 기판을 수용하는 단계는 대기압에서 수행되는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가습 환경의 상기 기판의 상기 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계 전에 상기 가습 환경의 압력을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가습 환경의 상기 기판의 상기 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계 전에 상기 가습 환경의 상기 압력은 약 0 Torr 내지 약 100 Torr인, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가습 환경에서 상기 기판을 수용하는 단계는 약 0 Torr 내지 약 15 Torr의 압력에서 수행되는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 활성 표면이 상기 가습 환경에 노출되는 상기 조건들은 약 5 내지 약 95 ℃의 온도에서 상기 활성 표면을 상기 가습 환경에 노출시키는 것을 포함하는, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가습 환경은, 압력 센서 및 기판 온도 센서로 구성된 그룹으로부터의 하나 이상의 센서들을 포함하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 활성 표면이 상기 가습 환경에 노출되는 상기 조건들은 부가적으로 상기 하나 이상의 센서들로부터 수집된 데이터에 기초하는, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 활성 표면이 상기 가습 환경에 노출되는 상기 조건들은 상기 가습 환경으로 수증기를 전달하는 것을 포함하는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수증기의 조성은 약 10 ppm 미만의 용존 산소인, 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    수증기를 전달하기 전에 상기 가습 환경의 상기 압력은 약 5 내지 약 100 Torr인, 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    수증기를 전달하기 전에 상기 가습 환경의 상기 상대 습도는 약 0 내지 약 50 ％인, 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 수증기의 상기 온도는 약 10 ℃ 내지 약 100 ℃인, 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    수증기를 전달하는 단계는 약 0 내지 약 3 slm의 플로우 레이트로 수행되는, 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 수증기를 전달하는 단계의 지속 기간은 약 0.1 내지 약 300 초인, 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    수증기를 전달한 후 상기 가습 환경의 상기 상대 습도는 약 50 내지 약 99 ％인, 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 활성 표면이 상기 가습 환경에 노출되는 상기 조건들은 지연 시간 기간을 포함하는, 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 지연 시간 기간은 약 0 내지 약 300 초인, 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 활성 표면이 상기 가습 환경에 노출되는 상기 조건들은 상기 기판의 상기 활성 표면을 수증기에 노출시킨 후 상기 가습 환경의 압력을 감소시키는 것을 포함하는, 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 쓰로틀 밸브 (throttle valve) 로 구성된 진공 펌프를 통해 달성되는, 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 압력을 약 0 내지 약 100 Torr로 감소시키는, 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 압력을 약 0 Torr 내지 약 100 Torr만큼 감소시키는, 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계는 약 100 초 미만 동안 수행되는, 방법.
  29. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 기판의 상기 활성 표면 상에 재료를 전기 도금하기 전에 상기 기판을 전기 도금 욕 (bath) 에 침지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  30. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가습 환경은 전처리 모듈 또는 전기 도금 모듈의 일부가 아닌, 방법.
  31. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가습 환경은 FOUP인, 방법.
  32. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가습 환경은 전기 도금 모듈인, 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가습 환경은 이송 모듈인, 방법.
  34. 가습 동작 동안 기판을 홀딩하도록 구성된 챔버;
    상기 챔버에 커플링된 수증기 전달 라인;
    상기 챔버에 커플링된 진공 라인;
    상기 챔버 내의 상대 습도를 나타내는 상대 습도 데이터를 획득하도록 구성된 상대 습도 센서; 및
    제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 시스템은
    상대 습도 데이터를 수신하고,
    상기 상대 습도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 수증기 전달 라인을 통해 상기 챔버로의 수증기의 전달을 제어하고, 그리고
    상기 상대 습도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 진공 라인을 통해 상기 챔버 내의 압력을 제어하도록 구성되는, 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 진공 라인은 쓰로틀 밸브를 더 포함하고, 그리고 상기 제어 시스템은 상기 쓰로틀 밸브를 통해 상기 챔버 내의 압력을 제어하도록 더 구성되는, 장치.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 압력을 나타내는 압력 데이터를 획득하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 부가적으로 상기 압력 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 진공 라인을 통해 상기 챔버 내의 압력을 제어하도록 더 구성되는, 장치.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 온도를 나타내는 온도 데이터를 획득하도록 구성된 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어 시스템은,
    상기 온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 수증기 라인을 통해 상기 챔버로의 수증기의 전달을 제어하고, 그리고
    상기 온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 진공 라인을 통해 상기 챔버 내의 압력을 제어하도록 더 구성되는, 장치.
  38. 제 34 항에 있어서,
    상기 챔버는 FOUP와 인터페이싱하는, 장치.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 챔버는 전처리 모듈과 인터페이싱하는, 장치.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 챔버는 전기 도금 모듈과 인터페이싱하는, 장치.
  41. 가습 환경의 기판을 수용하는 단계로서, 상기 기판을 수용하는 단계 동안 상기 가습 환경의 압력은 약 대기압인, 상기 기판을 수용하는 단계;
    상기 가습 환경에서 압력을 감소시키는 단계;
    상기 가습 환경의 상기 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계로서, 상기 기판의 상기 활성 표면은 상기 활성 표면 상에 응결된 물을 실질적으로 형성하지 않고 가습되는, 상기 기판의 활성 표면을 수증기에 노출시키는 단계;
    상기 가습 환경으로부터 상기 기판을 제거하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 활성 표면 상에 재료를 전기 도금하는 단계를 포함하는, 방법.
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