專利名稱：無電淀積設(shè)備和方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域一般地說，本發(fā)明涉及在形成于襯底上的亞微米孔上淀積導(dǎo)電材料的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
可靠地制造亞微米及更小的結(jié)構(gòu)是下一代超大規(guī)模集成(VLSI)和特大規(guī)模集成(ULSI)半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，由于電路邊緣技術(shù)(the fringes of circuit technology)緊迫，VLSI和ULSI技術(shù)中縮減的互連尺寸對處理能力提出了附加的要求。處于這項技術(shù)核心地位的多級互連需要精確地處理高縱橫比結(jié)構(gòu)，如通孔和其它互連。可靠地形成這些互連對于VLSI和ULSI獲得成功和為提高電路密度和單獨襯底的質(zhì)量而所作的繼續(xù)努力都是非常重要的。
隨著電路密度增加，通孔、接觸件和其它結(jié)構(gòu)以及處于它們之間的材料的寬度降低到亞微米尺寸，而介電層的厚度基本保持不變，結(jié)果導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的縱橫比即它們的高度與寬度的比增加。很多傳統(tǒng)的淀積工藝對于在縱橫比超過2∶1的地方填充亞微米結(jié)構(gòu)是有難度的，特別是在縱橫比超過4∶1的地方。因此，人們在形成基本無空隙、具有高縱橫比的亞微米結(jié)構(gòu)方面正在繼續(xù)努力著。
目前，銅及其合金已經(jīng)被選擇用于亞微米互連技術(shù)，因為銅具有比鋁低的電阻率，(相比之下，鋁為3.1μΩ-cm，銅為1.7μΩ-cm)，并且具有較高的電流承載能力和相當(dāng)高的耐電遷移性。這些特性對于支持經(jīng)歷高集成水平和增加的器件速度的較高電流密度是很重要的。此外，銅具有良好的導(dǎo)熱性并且可以以高純度狀態(tài)獲得。
電鍍是用于在襯底上填充高縱橫比結(jié)構(gòu)的一項工藝。電鍍工藝通常需要在襯底上淀積薄的導(dǎo)電籽晶層。電鍍是通過給籽晶層施加電流和將襯底暴露于含有被鍍在籽晶層上的金屬離子的電解液來實現(xiàn)的。籽晶層通常包括導(dǎo)電金屬，如銅，并且傳統(tǒng)地使用物理汽相淀積(PVD)或化學(xué)汽相淀積(CVD)技術(shù)淀積在襯底上。連續(xù)的金屬籽晶層對于傳導(dǎo)電鍍期間所需的電流是必須的。隨著結(jié)構(gòu)尺寸減小，可能會損害淀積保形籽晶層的能力。襯底上的不連續(xù)的籽晶層在電鍍期間可能產(chǎn)生大量問題。
例如，當(dāng)在金屬籽晶層中存在不連續(xù)性時，沒有電連接到偏壓電源的一部分籽晶層在電鍍工藝期間不接受淀積。特別是利用籽晶層的物理汽相淀積在高縱橫比的亞微米結(jié)構(gòu)內(nèi)淀積連續(xù)的均勻籽晶層是非常困難的。因為難以穿過結(jié)構(gòu)的細(xì)(即亞微米)孔淀積材料，籽晶層趨于變?yōu)椴贿B續(xù)，尤其在結(jié)構(gòu)的底表面處。金屬籽晶層的不連續(xù)性可能在高縱橫比互連結(jié)構(gòu)中形成空隙。在電鍍工藝期間，在電連接到偏壓電源的所有表面上淀積金屬。由于電鍍的金屬在所有方向生長，因此籽晶層中的不連續(xù)區(qū)域周圍的淀積物通常在不連續(xù)部分上形成橋，在結(jié)構(gòu)內(nèi)的不連續(xù)部分附近形成空隙?？障陡淖兞嘶ミB結(jié)構(gòu)的操作特性并可能導(dǎo)致器件的不正常工作和過早擊穿。標(biāo)題為“Apparatus andMethod For Electrolytically Depositing a Metal on a MicroelectronicWorkpiece”的美國專利6,197,181公開了通過利用堿性電鍍液電鍍銅層來修補PVD或CVD銅籽晶層以形成“增強的籽晶層”。然后通過利用酸性電鍍液電鍍銅而進行體淀積，利用酸性電鍍液電鍍比使用堿性液具有更高的淀積速度。上面公開的工藝存在的一個問題是提供“增強的籽晶層”取決于可能會出現(xiàn)上述問題的銅籽晶層上的電鍍工藝。
無電淀積是用于淀積導(dǎo)電材料的另一項工藝。盡管無電淀積技術(shù)已經(jīng)普遍地用于在非導(dǎo)電印刷電路板上淀積導(dǎo)電金屬，但是無電淀積技術(shù)還沒有廣泛地用于形成VLSI和ULSI半導(dǎo)體中的互連。無電淀積涉及自動催化的化學(xué)淀積工藝，該工藝不需要對發(fā)生的反應(yīng)施加電流。無電淀積通常包括通過將襯底浸在電鍍槽中或通過在襯底上噴射溶液而將襯底暴露于溶液。在制造印刷電路板領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員都承認(rèn)利用無電淀積技術(shù)在高縱橫比結(jié)構(gòu)如具有0.028英寸或0.018英寸直徑的印刷電路板的通孔中淀積金屬有問題。例如，標(biāo)題為“Electroless PlatingProcess For The Manufacture Of Printed Circuit Boards”的美國專利5,648,125公開了無電鎳淀積工藝，并陳述了在適當(dāng)?shù)仉婂兺走@一困難任務(wù)方面，傾向于較小的較高-縱橫比孔如0.18英寸直徑的通孔對制造印刷電路板的方法增加了壓力。(參見col.4，Ins.25-46)標(biāo)題為“Interconnect Structure In a Semiconductor Device andMethod of Formation”的美國專利6,197,688提出了用于無電淀積的材料。然而，該專利沒有公開用于在亞微米結(jié)構(gòu)上無電淀積材料的工藝條件。相應(yīng)地，尚未表明有在具有亞微米幾何結(jié)構(gòu)的襯底的處理中使用無電淀積的滿意方法。
通過無電或電鍍技術(shù)淀積微米技術(shù)的導(dǎo)電材料需要能夠發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的表面，以使導(dǎo)電材料在該表面上進行成核。非金屬表面和氧化表面是不參與電子轉(zhuǎn)移的表面的例子。包括鈦、氮化鈦、鉭和氮化鉭的阻擋層是不適于隨后淀積的導(dǎo)電材料層進行成核的表面，原因是很容易形成這些阻擋層材料的自身氧化物。籽晶層如銅籽晶層可用作能進行電子轉(zhuǎn)移的表面。然而，在籽晶層中存在不連續(xù)性的地方，隨后淀積的導(dǎo)電材料層成核不完全并且可能是不均勻地形成于籽晶層上。
因此，需要一種在形成于襯底中的亞微米結(jié)構(gòu)中淀積導(dǎo)電金屬的改進的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施方式提供了在形成于襯底中的亞微米結(jié)構(gòu)中淀積催化層的設(shè)備和方法，該催化層包括選自貴金屬、半貴金屬、其合金及其組合的至少一種金屬。催化層提供了能夠發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的表面，用于隨后的淀積和導(dǎo)電材料成核。貴金屬和半貴金屬不容易氧化，因此提供了能發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的表面。貴金屬的例子包括金、銀、鉑、鈀、銥、錸、汞、釕和鋨。在一個實施方式中，使用的貴金屬包括鈀或鉑，最優(yōu)選地，貴金屬包括鈀。半貴金屬的例子包括鐵、鈷、鎳、銅、碳、鋁和鎢。在另一實施方式中，使用的半貴金屬包括鈷、鎳或鎢。催化層可通過無電淀積、電鍍，或化學(xué)汽相淀積來淀積。在一個實施方式中，催化層可淀積在結(jié)構(gòu)中，以便用作隨后淀積的導(dǎo)電材料的阻擋層。在一個方案中，催化/阻擋層包括鈷、鎢或其組合。在另一實施方式中，催化層可淀積在阻擋層上。在又一實施方式中，催化層可淀積在籽晶層上，以便用作籽晶層中的任何不連續(xù)處的“補丁”，其中籽晶層淀積在阻擋層上。
一旦已經(jīng)淀積了催化層，導(dǎo)電材料如銅可淀積在催化層上。在一個實施方式中，通過無電淀積將導(dǎo)電材料淀積在催化層上。在另一實施方式中，通過進行無電淀積后再進行電鍍或化學(xué)汽相淀積而在催化層上淀積導(dǎo)電材料。在又一實施方式中，通過電鍍在催化層上淀積導(dǎo)電材料。在再一實施方式中，通過化學(xué)汽相淀積在催化層上淀積導(dǎo)電材料。


為了實現(xiàn)和詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征、優(yōu)點和目的，通過參照附圖中所示的實施方式對以上簡要概括的本發(fā)明進行更具體的說明。
然而，應(yīng)該注意的是附圖只是示出了本發(fā)明的典型實施方式，因此不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明范圍進行限制，原因是本發(fā)明可能有其它等效的有效實施方式。
圖1A-1D表示由本方法的實施方式所填充的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。
圖2表示用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇业囊粋€實施方式的示意剖面圖。
圖3A-3D表示圖2的襯底支架周邊部分的一個實施方式的示意剖面圖。
圖4表示連接到襯底的導(dǎo)電部分的電源的示意圖。
圖5表示用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇业牧硪粚嵤┓绞降氖疽馄拭鎴D。
圖6表示圖5的襯底支架的周邊部分的一個實施方式的示意剖面圖。
圖7表示圖5的襯底支架的周邊部分的另一個實施方式的示意剖面圖。
圖8表示用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇业脑僖粋€實施方式的示意剖面圖。
圖9表示用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇业挠忠粋€實施方式的示意剖面圖。
圖10表示用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥亩嗉壡皇业囊粋€實施方式的示意剖面圖。
圖11表示用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇业牧硪粚嵤┓绞降氖疽馄拭鎴D。
圖12表示用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇业牧硪粚嵤┓绞降氖疽馄拭鎴D。
圖13表示快速加溫退火室的一個實施方式的示意剖面圖。
圖14表示在催化層和導(dǎo)電材料層的無電淀積中使用的示例無電淀積系統(tǒng)平臺的一個實施方式的示意俯視圖。
圖15表示在催化層和導(dǎo)電材料層的淀積中使用的示例無電淀積系統(tǒng)平臺的一個實施方式的示意俯視圖。
具體實施例方式
圖1A示出了形成在襯底14上并通過本發(fā)明的一種方法填充的襯底結(jié)構(gòu)10的示意剖面圖。襯底14指的是在其上進行膜處理的任何工件。例如，襯底14可以是硅半導(dǎo)體晶片，或者已經(jīng)在晶片上形成的其它材料層。介電層12淀積在襯底上。介電層12可以是氧化物、氧化硅、氧化碳硅、氟化硅(fluoro-silicon)、多孔電介質(zhì)或其它合適電介質(zhì)材料。介電層12被構(gòu)圖以提供結(jié)構(gòu)16，如通路、溝槽、接觸孔或延伸到襯底14的露出表面的線路。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該理解本發(fā)明可用于雙鑲嵌工藝流程中。襯底結(jié)構(gòu)10用于表示襯底14以及在襯底14上形成的其它材料層，如介電層12和其它隨后淀積的材料層。
圖1A示出了填充結(jié)構(gòu)16的一種方法，包括在襯底結(jié)構(gòu)10上淀積阻擋層20，在阻擋層20上淀積籽晶層22、在籽晶層22上淀積催化層24，并通過淀積導(dǎo)電材料層26填充其余的孔穴。圖1B示出了通過另一個實施方式填充結(jié)構(gòu)16的示意剖面圖，包括在襯底結(jié)構(gòu)10上淀積阻擋層20、在阻擋層20上淀積催化層24，并通過淀積導(dǎo)電材料層26填充其余的孔穴。圖1C示出了通過再一個實施方式填充結(jié)構(gòu)16的示意剖面圖，包括在襯底結(jié)構(gòu)10上淀積催化層24和通過淀積導(dǎo)電材料層26填充其余的孔穴。對于圖1A-1C，可以通過無電淀積、電鍍、化學(xué)汽相淀積，或者在無電淀積之后進行電鍍或化學(xué)汽相淀積的組合技術(shù)來淀積導(dǎo)電材料層26。圖1A-1C所示的方法可進一步包括采用如化學(xué)機械拋光之類的方法使填充的結(jié)構(gòu)的頂部變平。圖1D示出了變平的圖1A的填充結(jié)構(gòu)的剖面圖。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本方法適合于填充亞半微米結(jié)構(gòu)、亞四分之一微米結(jié)構(gòu)和亞0.13微米結(jié)構(gòu)。
阻擋層的淀積可以淀積阻擋層20以防止或禁止隨后淀積在阻擋層上的材料擴散到下部襯底或介電層中。阻擋層的例子包括難熔金屬或難熔金屬氮化物，如鉭(Ta)、氮化鉭(TaNx)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiNx)、鎢(W)、氮化鎢(WNx)及其組合。阻擋層材料的其它例子包括用氮填充的PVD鈦、摻雜硅、鋁、氧化鋁、氮化鈦硅、氮化鎢硅和其組合。在一個實施方式中，可使用包括CoWP的阻擋層，關(guān)于這一點在2000年2月16日申請的、標(biāo)題為“Chemical Vapor Deposition of Barriers From NovelPrecursors”的美國專利申請序號09/599,125中和在2000年3月10日申請的、標(biāo)題為“MOCVD Approach To Deposit Tantalum Nitride”的美國專利申請序號09/522,726中有更詳細(xì)的描述，將其列于此以參考與本發(fā)明一致的內(nèi)容。
可采用CVD，PVD，無電淀積技術(shù)或分子束取向生長法淀積阻擋層。阻擋層也可為采用同樣的技術(shù)或采用技術(shù)組合單獨或相繼淀積的多層膜。
適于淀積阻擋層的物理汽相淀積技術(shù)包括例如高密度等離子體物理汽相淀積法(HDP PVD)或準(zhǔn)直濺射或長距離拋鍍等技術(shù)。一種HDPPVD為電離金屬等離子體物理汽相淀積法(IMP PVD)。能進行阻擋層IMP PVD的腔室的例子是IMP VECTRATM腔室。這一腔室和處理方式可從加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料有限公司獲得。通常，IMPPVD包括電離從金屬靶濺射的材料的重要部分，以將濺射的材料淀積在襯底上。向腔內(nèi)線圈供電的電源提高了濺射材料的電離程度。電離使濺射的材料被吸引到基本垂直于偏壓襯底表面的方向上并積淀一層很好地階梯覆蓋于高縱橫比結(jié)構(gòu)上的材料。該腔室也可包括用于淀積金屬氮化物的活性處理氣體，例如氮氣。一種利用物理汽相淀積法淀積阻擋層的典型工藝在2000年8月29日申請的、標(biāo)題為“Method ForAchieving Copper Fill Of High Aspect Ratio Interconnect Featuers”的、處于共同審查(co-pending)中的美國專利申請序列號09/650,108中有更詳細(xì)的描述，將其列于此以參考與本發(fā)明一致的內(nèi)容。
能進行阻擋層化學(xué)汽相淀積的腔室的例子是CVD TxZTM腔室。這一腔室和處理方式也可從加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料有限公司獲得。通常，化學(xué)汽相積淀法包括使金屬前體流入腔室中。該金屬前體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在襯底表面上淀積金屬膜?；瘜W(xué)汽相淀積可進一步包括利用等離子體以幫助在襯底表面上淀積金屬膜。由金屬前體淀積阻擋層的典型工藝在2000年2月16日申請的、標(biāo)題為“Chemical Vapor Deposition of Barriers From Novel Precursors”的、處于共同審查中的美國專利申請序列號09/650,108中，以及在2000年3月10日申請的、標(biāo)題為“MOCVD Approach To Deposit Tantalum NitredeLayers”的、處于共同審查中的美國專利申請序列號09/522,726中有更詳細(xì)的描述，將兩者都列于此以參考與本發(fā)明一致的內(nèi)容。
籽晶層的淀積籽晶層22包括有助于隨后在其上淀積材料的導(dǎo)電金屬。籽晶層優(yōu)選包括銅籽晶層或其合金。其它金屬、特別是貴金屬也可以用于籽晶層。籽晶層可通過包括物理汽相淀積技術(shù)和化學(xué)汽相淀積技術(shù)之類的本領(lǐng)域公知的常規(guī)技術(shù)淀積在阻擋層上。。
適于淀積籽晶層的物理汽相淀積技術(shù)包括如高密度等離子體物理汽相淀積(HDP PVD)或準(zhǔn)直濺射或長距離拋鍍等技術(shù)。一種HDP PVD是電離金屬等離子體物理汽相淀積(IMP PVD)。能進行籽晶層的電離金屬等離子體物理汽相淀積的腔室的例子是IMP VectraTM腔室。該腔室和處理方式可從加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料有限公司獲得。利用PVD技術(shù)淀積籽晶層的典型工藝在于2000年8月29日申請的、題目為“Method For Achieving Copper Fill of High Aspect RatioInterconnect Features”的共同審查中的美國專利申請序號09/650108中有更全面的描述，將其列于此以參考與本發(fā)明一致的內(nèi)容。能進行籽晶層的化學(xué)汽相淀積的腔室的例子是CVD TxZTM腔室。該腔室和處理方式也可從加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料有限公司獲得。利用CVD技術(shù)淀積籽晶層的典型工藝在于2001年1月9日授權(quán)公布的標(biāo)題為“Deposition of Copper With Increased Adhesion”的美國專利號6,171,661中有更全面的描述。
由于PVD籽晶層與阻擋層有更好的粘接性和PVD籽晶層具有低電阻，因此利用物理汽相淀積技術(shù)淀積籽晶層是優(yōu)于化學(xué)汽相淀積技術(shù)。也確信PVD籽晶層促進了催化層在其上的粘接性。
用于無電淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥脑O(shè)備催化層24可淀積在籽晶層22上，可以淀積在阻擋層20上，或者在不使用阻擋層時可以淀積在襯底結(jié)構(gòu)10上。在一個實施方式中，催化層可通過無電淀積法來淀積。在一個實施方式中，催化層的無電淀積包括使襯底結(jié)構(gòu)與包含下列物質(zhì)的水溶液接觸1)貴金屬離子、半貴金屬離子或其組合；和2)IV族金屬離子，如錫(Sn)離子。在另一實施方式中，催化層的無電淀積包括使襯底結(jié)構(gòu)與包含IV族金屬離子如錫離子的水溶液接觸，然后使襯底結(jié)構(gòu)與含有貴金屬離子、半貴金屬離子或其組合的水溶液接觸。
在一個實施方式中，通過使襯底結(jié)構(gòu)與含有導(dǎo)電金屬離子如銅離子和還原劑的水溶液接觸，可以在催化層24上淀積導(dǎo)電材料層26，如銅層。
催化層的無電淀積法和導(dǎo)電材料層的無電淀積法可在適于使襯底與處理液接觸的任何腔室中進行，如無電淀積室、電鍍室等。在一個實施方式中，催化層和導(dǎo)電材料層可在同一腔室中淀積。在另一實施方式中，催化層和導(dǎo)電材料層可在分開的腔室中淀積。一方面，在分開的腔室中淀積催化層和導(dǎo)電材料層減少了由于催化層溶液和導(dǎo)電材料層溶液的反應(yīng)產(chǎn)生的可能形成和淀積在腔室部件上的顆粒。
圖2示出了用于淀積此處所述的催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇?00的一個實施方式的示意剖面圖。當(dāng)然，還可構(gòu)造腔室100用于淀積催化層和導(dǎo)電材料層以外的其它類型的層。
腔室100包括處理分隔間102，它包括頂部104、側(cè)壁106和底部107。襯底支架112設(shè)置在腔室100中的大概中心位置上。襯底支架112包括用于在“面朝上”的位置接收襯底110的襯底接收表面114。在一個方案中，襯底110以“面朝上”的位置設(shè)置在襯底支架112上減少了在給襯底110施加的流體中產(chǎn)生氣泡的可能性，防止對襯底110的處理造成影響。例如，氣泡可能在流體中就地產(chǎn)生，在流體控制設(shè)備中產(chǎn)生，或者在傳送濕襯底時產(chǎn)生。如果在處理期間襯底以“面朝下位置”設(shè)置，則由于氣泡的浮力而使流體中的氣泡將被捕獲在襯底表面上。襯底以“面朝上”位置設(shè)置減少了由于氣泡浮力使氣泡在流體中上升而引起流體中的氣泡附著于襯底表面上。襯底以面朝上位置設(shè)置還降低了襯底傳送機構(gòu)的復(fù)雜性，提高了在處理期間清洗襯底的能力，并允許在濕狀態(tài)下傳送襯底，從而使襯底的污染和/或氧化最小化。
襯底支架112可包括陶瓷材料(如氧化鋁Al2O3HUO碳化硅(SiC))、TEFLONTM涂敷金屬(如鋁或不銹鋼)、聚合物材料或其它合適材料。這里使用的TEFLONTM是氟化聚合物的通用名，如Tefzel(ETFE)、Halar(ECTFE)、PFA、PTFE、FEP、PVDF等。優(yōu)選地，襯底支架112包括氧化鋁。襯底支架112還可包括尤其是用于襯底支架的掩埋加熱元件，該加熱元件包括陶瓷材料或聚合物材料。
腔室100還包括穿過其壁形成的槽108或開口，以便為機械手(未示出)提供通路，向腔室100運送和從腔室100收回襯底110?；蛘?，襯底支架112可穿過處理分隔間的頂部104提升襯底110，以便向和從腔室100提供通路。
提升組件116可設(shè)置在襯底支架112下面并耦合到起模頂桿118，以便穿過襯底支架112中的孔120升高和降低起模頂桿118。起模頂桿118向和從襯底支架112的襯底接收表面114升高和降低襯底110。
電機122可耦合到襯底支架112使襯底支架112旋轉(zhuǎn)，從而旋轉(zhuǎn)襯底110。在一個實施方式中，起模頂桿118可設(shè)置在襯底支架112下面的較低位置上，從而允許襯底支架112獨立于起模頂桿118而旋轉(zhuǎn)。在另一實施方式中，起模頂桿118可與襯底支架112一起旋轉(zhuǎn)。
襯底支架112可被加熱，從而將襯底110加熱到所希望的溫度。襯底支架112的襯底接收表面114的尺寸使得基本上可接收襯底110的背面，以使襯底110均勻受熱。為了實現(xiàn)襯底的一致處理，尤其是對于淀積速度為溫度函數(shù)的淀積處理，襯底的均勻受熱是非常重要的。
流體輸入端如噴嘴123可設(shè)置在腔室100中，從而向襯底110的表面輸送流體，如化學(xué)處理液、去離子水和/或酸性溶液。噴嘴123可設(shè)置在襯底110的中心上，以便向襯底110的中心輸送流體，或者可設(shè)置在任何位置上。噴嘴123可設(shè)置在位于頂部104上或穿過處理分隔間102的側(cè)壁116的分配臂122上。分配臂122可圍繞可旋轉(zhuǎn)支撐部件121移動，而可旋轉(zhuǎn)支撐部件121適于向和從襯底110的中心旋轉(zhuǎn)(pivot)和轉(zhuǎn)動(swivel)分配臂122和噴嘴123。附加地或任選地，噴嘴(未示出)可設(shè)置在腔室100的頂部104或側(cè)壁106，并適于在襯底110上以任何所希望的圖形噴射流體。
一個或多個流體源128a-f(總稱為“流體源”)可耦合到噴嘴123。閥門129可耦合在流體源128和噴嘴123之間，以便提供多種不同類型的流體。流體源128可示例性地或根據(jù)特定處理而提供去離子水、酸或堿溶液、鹽溶液、貴金屬/IV族金屬溶液(即鈀和錫溶液)、半貴金屬/IV族金屬溶液(即鈷和錫溶液)、貴金屬溶液、半貴金屬溶液、IV族金屬溶液、銅溶液、還原劑溶液及其組合。優(yōu)選地，按照需要為被處理的每個襯底110混合化學(xué)處理液。由于化學(xué)處理液可能是不穩(wěn)定的，這種用點輸送可防止溶液損失它們的活性。這種用點輸送還防止溶液過早地淀積在腔室部件上和流體輸送系統(tǒng)部件上。例如，為了從流體源128a分配含有錫和鈀的溶液，可以恰好在從流體源128a分配之前將錫和鈀混合在一起。
閥門129還可適于允許配量流體分配到襯底110上，從而使化學(xué)廢物最少化，原因是有些化學(xué)處理液的購買和處理可能非常昂貴。在一個實施方式中，為了在某一溫度下向襯底表面輸送流體，可以加熱流體源128和噴嘴123之間的流體通路。
腔室100還包括排放管127，用于收集和排放在腔室100中使用的流體。處理分隔間102的底部107可包括傾斜表面，以便幫助在腔室100中使用的流體流向與排放管127連通的環(huán)形通道并保護襯底支架組件113不與流體接觸。在一個實施方式中，排放管127可構(gòu)成用于回收在腔室中使用的流體。例如，排放管127可耦合到再生元件149上，以便流體如無電淀積液可再循環(huán)、保存和/或化學(xué)地更新，以便被再利用于處理襯底。
從流體源128、排放管127和/或到和從再生元件149耦合的流體線路可用流體清潔和清洗，從而減少在流體線路中形成的顆粒。例如，可以在每個晶片之后、每隔一個晶片之后等情況下清洗流體線路。
在一個實施方式中，襯底支架112可適于旋轉(zhuǎn)。襯底支架112的旋轉(zhuǎn)速度可根據(jù)要進行的特定處理(例如淀積、漂洗、干燥)而改變。在淀積的情況下，襯底支架112可適于以相對慢的速度旋轉(zhuǎn)，如轉(zhuǎn)速在大約10RPM至大約500RPM之間，這取決于流體的粘度，從而借助流體慣性在襯底110的整個表面上噴撒流體。在漂洗的情況下，襯底支架112可適于以相對中等速度旋轉(zhuǎn)，如在大約100RPM至大約500RPM之間。在干燥的情況下，襯底支架可適于以相對快的速度旋轉(zhuǎn)，如在大約500RPM和大約2000RPM之間，以便旋轉(zhuǎn)干燥襯底110。襯底支架112可適于在交變方向上以往返運動方式旋轉(zhuǎn)，從而有助于均勻地在襯底110的整個表面上噴撒流體。在一個實施方式中，分配臂122適于在流體分配期間移動，從而提高襯底110的流體覆蓋率。優(yōu)選地，在從噴嘴123噴撒流體期間使襯底支架112旋轉(zhuǎn)，以便提高系統(tǒng)的處理量。
襯底支架112可包括耦合到真空源125的真空端口124，從而向襯底的背面提供真空，并將襯底110用真空吸附在襯底支架112上。真空溝槽126可形成在襯底支架112上并與真空端口124連通，以便在襯底110的背面提供更均勻的真空壓力。在一個方案中，真空吸盤提高了襯底110和襯底支架112之間的熱傳遞。此外，在襯底支架112旋轉(zhuǎn)期間，真空吸盤固定襯底110。
圖3A示出了圖2的襯底支架112的周邊部分的一個實施方式的示意剖面圖。襯底支架112可包括形成在襯底接收表面114的周邊部分的流體排放管132，從而提供將流體從襯底110的頂部排放出去的通路。流體排放管132可耦合到廢物口50，從而允許流體從襯底支架112排放出去。在一個實施方式中，流體排放管132形成在襯底支架112中，以便襯底邊緣定位于流體排放管132上方。至少一個彈性密封墊134a-b可沿著襯底支架112的周邊設(shè)置，從而防止從真空溝槽損失真空壓力和/或防止流體流到襯底110的背面上。在一個實施方式中，彈性密封墊134a是環(huán)形吸盤形狀的，它具有適于被襯底110壓縮的翼片136?；蛘撸瑥椥悦芊鈮|134b可以是類似于O形環(huán)的環(huán)形管形狀的。例如，如果使用兩個彈性密封墊134，彈性密封墊之一134a可相對于另一彈性密封墊134b沿徑向向內(nèi)設(shè)置在襯底支架112上。另一彈性密封墊135還可設(shè)置在襯底支架112中的孔120周圍，從而防止真空壓力從真空溝槽126穿過孔120損失掉。
圖3B示出了圖2的襯底支架112的周邊部分的一個實施方式的另一示意剖面圖。襯底支架112可包括相對于流體排放管132沿徑向向內(nèi)形成的氣體出口130，以便向襯底110的周邊部分的背面提供凈化氣體，如氮氣或任何其它氣體。氣體源或氣體入口(未示出)耦合到凈化氣體的氣體出口130。通道133可以形成在襯底支架112中，以便將氣體出口130與流體排放管132連通和將凈化氣體從氣體出口130徑向地引導(dǎo)到流體排放管132，如由箭頭131所示。凈化氣體防止流體在襯底110的背面流動和幫助流體流到流體排放管132中。襯底支架112還可包括至少一個彈性密封墊134c，該密封墊134c相對于氣體出口130徑向向內(nèi)地設(shè)置在襯底支架112上，從而防止真空壓力從真空溝槽損失和/或防止流體在流到襯底100的背面。
圖3C示出了圖2的襯底支架112的周邊部分的一個實施方式的另一示意剖面圖。代替或者與通道133結(jié)合，至少一個彈性密封墊134d可設(shè)置在氣體出口130和流體排放管132之間的襯底支架112上。氣體出口130可輸送正壓力，以便防止流體在彈性密封墊134d周圍滲漏。氣體出口130在從襯底支架傳送襯底110期間可向襯底110的周邊部分的背面提供噴除氣體，從而防止流體流在襯底110的背面上。此外，氣體出口130在處理期間還可提供真空壓力，以便更好地用真空吸附襯底110的周邊部分。
圖3D示出了圖2的襯底支架112的周邊部分的一個實施方式的另一示意剖面圖。襯底支架112可包括形成在襯底接收表面114的周邊部分的至少一個彈性密封墊134e，從而防止真空壓力從真空溝槽損失和/或防止流體流到襯底110的背面上。襯底支架112還可包括凸緣52，以便處理流體54可收集在襯底110和襯底支架112上。在一個實施方式中，襯底支架112可適于旋轉(zhuǎn)以通過處理流體54的慣性除去被收集在襯底110和襯底支架112上的處理流體54。
圖3A-3D中所示和所述的這些“流體密封墊”防止了化學(xué)處理液淀積在襯底110的背面。此外，如果通過真空溝槽126拉動并進入真空端口124，流體和化學(xué)處理液可能損傷或阻擋真空源。
腔室還可包括耦合到襯底以給其提供偏壓的電源。圖4示出了連接到襯底110的導(dǎo)電部分以便給襯底提供偏壓的電源60的一個實施方式的示意圖。電源60的一個接線柱通過電接觸件62耦合到襯底(即耦合到導(dǎo)電銅籽晶層22)。電接觸件62可以是接觸環(huán)，如在于1999年4月8日申請的、標(biāo)題為“Electro-Chemical Deposition System”的美國專利申請09/289074中有更詳細(xì)的描述，將其列與此以參考其全部內(nèi)容。電源60的另一接線柱耦合到適于與襯底110上的流體66接觸的電極64上。流體密封墊68可設(shè)置成與襯底110接觸，從而將電接觸件62與電極64隔離。
圖5示出了圖2的腔室100的另一實施方式，它還包括蒸發(fā)護罩138，該蒸發(fā)防護罩138適于設(shè)置在襯底接收表面114上的襯底110上，并且其尺寸可覆蓋襯底110，以便防止分散在襯底110上的流體如化學(xué)處理液蒸發(fā)。在一個實施方式中，如果催化層和導(dǎo)電材料層在分開的腔室中淀積，則用于無電淀積催化層的腔室可以沒有蒸發(fā)防護罩，而用于無電淀積導(dǎo)電材料層的腔室則具有蒸發(fā)防護罩。對于有些催化層的無電淀積，由于淀積發(fā)生在較低的溫度下且發(fā)生的時間相對較短，以及由于淀積的層可以相對較薄，因此流體層的蒸發(fā)不會不利地影響催化層的淀積。然而，在另一實施方式中，如果催化層和導(dǎo)電材料層在分開的腔室中淀積，則用于無電淀積催化層的腔室和用于無電淀積導(dǎo)電材料層的腔室都具有蒸發(fā)防護罩。
在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩138和/或襯底支架112可適于上下移動，以便允許向和從襯底接收表面114傳送襯底110。在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩中的流體輸入端如流體端口144可耦合到一個或多個流體源128，以便提供多種不同類型的流體。閥門129可耦合在流體源128和流體端口144之間，以便提供多種不同類型的流體。優(yōu)選地，按照需要為被處理的每個襯底110混合或制備化學(xué)處理液。由于化學(xué)處理液可能是不穩(wěn)定的，因此這種用點輸送防止溶液損失它們的活性。用點輸送還防止溶液過早地淀積在腔室部件上和流體輸送系統(tǒng)部件上。閥門129還可適于將配量流體分配給襯底110，從而使化學(xué)廢物最少化，原因是有些化學(xué)處理液的購買和處理是非常昂貴的。在一個實施方式中，流體源128和流體端口144之間的流體通路可以被加熱，以便在某一溫度下將流體輸送到襯底表面。
在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩138可被加熱，從而單獨地或與受熱的襯底支架112一起加熱襯底110上的流體。蒸發(fā)防護罩138可以用蒸發(fā)防護罩138中的埋置加熱元件加熱?；蛘撸赏ㄟ^循環(huán)與蒸發(fā)屏蔽件接觸的加熱流體來加熱蒸發(fā)防護罩。或者，可以用加熱燈加熱蒸發(fā)防護罩138。
在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩138可包括選自聚合物(如聚乙烯或聚偏二氟乙烯)、陶瓷(如氧化鋁)、石英和涂敷金屬(如TEFLONTM涂敷金屬)的材料。當(dāng)蒸發(fā)防護罩138包括下述除氣薄膜時，蒸發(fā)防護罩138優(yōu)選包括聚合物。
圖6示出了在襯底支架112的周邊部分的蒸發(fā)防護罩138的一個實施方式。蒸發(fā)防護罩138可從襯底110設(shè)置，以便在蒸發(fā)防護罩138底部和襯底110之間存在間隙137。在一個實施方式中，流體可分配到襯底110上，以便在間隙137中形成流體層140，流體層140的底部與襯底110接觸，流體層140的頂部與蒸發(fā)防護罩138接觸。如果蒸發(fā)防護罩138距離襯底接收表面114太遠(yuǎn)，則流體層140不能與蒸發(fā)防護罩138的底部接觸，并且可能在蒸發(fā)防護罩138上發(fā)生流體的凝結(jié)。此外，如果蒸發(fā)防護罩138距離襯底接收表面114太遠(yuǎn)，則流體位置在襯底110和蒸發(fā)防護罩138之間是不可控制的。蒸發(fā)防護罩138上的凝結(jié)可能導(dǎo)致流體從蒸發(fā)屏蔽件138滴下，這可能導(dǎo)致流體在襯底110上飛濺并可能影響襯底110的表面處理的均勻性。在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩138設(shè)置在襯底110上，以便間隙的尺寸在大約0.5毫米到大約4毫米之間。因此，對于直徑為300mm的襯底110，流體層140的體積(襯底的面積乘以間隙的厚度)為大約35ml到大約285ml。同樣，對于直徑為200mm的襯底110，流體層140的體積大約為15ml和大約130ml。在另一實施方式中，蒸發(fā)防護罩138的底部設(shè)置成基本上平行于設(shè)置在襯底接收表面114上的襯底110，從而在襯底110上提供厚度基本均勻的流體層140。在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩138和/或襯底支架112可以適于上下移動，以便調(diào)節(jié)蒸發(fā)防護罩138和襯底支架112之間的間隙137的尺寸。在一個實施方式中，流體端口144或排放管可適于除去或收回襯底110上的流體，以便再利用該流體處理其它襯底或處理流體。例如，流體端口144可耦合到再生元件149上，以便流體如無電淀積溶液可以再循環(huán)、保存和/或化學(xué)更新，以便再用于處理襯底。
蒸發(fā)防護罩138還可包括作為蒸發(fā)防護罩138的底表面的除氣薄膜141，它適于與流體層140接觸。該除氣薄膜包括允許空氣通過但不允許流體流過的可吸氣材料?？晌鼩獠牧系囊粋€例子是疏水性可吸氣聚合物膜。因而，可通過經(jīng)除氣薄膜141進行氣體交換而除去流體層140中的氣體(如在銅的無電淀積期間產(chǎn)生的溶解的氫氣或捕獲的空氣氣泡)。在一個實施方式中，除氣薄膜設(shè)置在蒸發(fā)防護罩138的底部上的薄膜支架143上。薄膜支架143可包括多孔聚合物支架。在一個方案中，不需要對催化層和/或無電淀積導(dǎo)電層進行退火(如下面要說明的)，因為蒸發(fā)防護罩的除氣薄膜141充分除去了流體層140中的氣體。蒸發(fā)防護罩138還可包括形成在其中的增壓室146(如圖5所示)，從而允許氣體從流體層140經(jīng)除氣薄膜141進入蒸發(fā)防護罩138。在一個方案中，真空壓力或限定氣體的受控低分壓可通過蒸發(fā)防護罩138的增壓端口148(圖5所示)提供給增壓室146，從而促進通過除氣薄膜141進行的流體層140中的氣體交換。
圖7示出了與密封墊142一起使用的蒸發(fā)防護罩138的另一實施方式。密封墊142可耦合到蒸發(fā)防護罩138的周邊部分和/或可耦合到襯底支架112上的周邊部分上。密封墊142的尺寸使得它保持蒸發(fā)防護罩138和襯底接收表面114上的襯底110之間的間隙137。密封墊142還可防止分配到襯底110上的流體蒸發(fā)。
在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩138可旋轉(zhuǎn)干燥其自身。在另一實施方式中，蒸發(fā)防護罩138和/或襯底支架112可旋轉(zhuǎn)以便在蒸發(fā)防護罩138和襯底112之間混合流體層140。例如，為了混合流體層140，蒸發(fā)防護罩138可以是固定的，而襯底支架112旋轉(zhuǎn)；蒸發(fā)防護罩138可旋轉(zhuǎn)，而襯底支架112是固定的；和/或蒸發(fā)防護罩138和襯底支架112以相同方向或相反方向旋轉(zhuǎn)。在一個實施方式中，蒸發(fā)防護罩138和襯底支架112在交變方向上以來回運動的方式一起旋轉(zhuǎn)，其中動量的變化有助于流體層140的混合。如果蒸發(fā)防護罩138和襯底支架112還包括密封墊142，則蒸發(fā)防護罩138和襯底支架112優(yōu)選一起旋轉(zhuǎn)以混合流體層140，以便防止蒸發(fā)防護罩138和/或襯底支架112的表面與密封墊142摩擦并產(chǎn)生顆粒。
蒸發(fā)防護罩138的底表面還可包括流體攪拌部件145，如通道、脈絡(luò)或突起(圖6和7)，以便幫助混合流體層140。通道、脈絡(luò)或突起可以以任何式樣如徑向或成陣列形式形成在蒸發(fā)防護罩138的底表面上。蒸發(fā)防護罩138還可包括適于向設(shè)置在襯底110上的流體層140提供聲波如在低千赫頻率直到高達兆聲頻率之間的聲波的變換器147(圖6和7)，以便幫助攪拌流體層140。變換器147可靠著蒸發(fā)防護罩138設(shè)置，從而使聲波通過蒸發(fā)防護罩138耦合到流體層。或者，變換器147(圖5)可包括適于與流體層接觸以提供聲波的棒147b(圖5)。例如，變換器可包括設(shè)置在蒸發(fā)防護罩138的流體端口處的中空棒，該中空棒延伸到流體層140中，以便向流體層140提供聲波。在一個實施方式中，使用提供低千赫頻率的變換器，以便防止在流體層140中產(chǎn)生氣泡空穴。流體層140中的氣泡空穴對襯底的處理可能具有有害的影響，因此是不希望的。變換器(未示出)還可耦合到襯底支架112上。
圖8示出了用于無電淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇?50的一個實施方式的示意剖面圖。腔室150的有些部件與前面關(guān)于腔室100所述的部件相同或相似。因而，在適當(dāng)?shù)牡胤绞褂孟嗤臉?biāo)記。腔室150包括襯底支架152，該襯底支架152具有適于以面朝上方式接收襯底151的襯底接收表面154。襯底支架還包括與波紋管159連通的真空端口156，從而向襯底背面輸送真空，以便將襯底151用真空卡在襯底支架152上。真空溝槽158可以形成在襯底支架152上并與真空端口156連通，以便穿過襯底151背面提供更均勻的真空壓力。當(dāng)波紋管159膨脹時，產(chǎn)生真空，從而將襯底151用真空卡在襯底支架152上。當(dāng)波紋管15收縮時，釋放真空并且可從襯底支架152移走襯底151。在一個方案中，襯底支架152不需要氣體出口和流體排放管，如圖3中所示的那些，因為有些流體可能進入波紋管159而不會對波紋管159的簡單機構(gòu)造成損害和因為只有固定量的流體可進入波紋管159。
圖9示出了用于無電淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇?60的另一實施方式的示意剖面圖。腔室160包括襯底支架162，該襯底支架162具有適于以面朝上位置接收襯底161的襯底接收表面164。腔室160還包括相對于襯底支架162固定襯底161的夾持環(huán)166，以將襯底161固定靠在襯底支架上。在一個方案中，夾持環(huán)166提高了襯底161和受熱的襯底支架162之間的熱傳遞。在另一個方案中，夾持環(huán)166在襯底支架162旋轉(zhuǎn)期間固定襯底。在又一方案中，夾持環(huán)166的厚度用于在處理期間在襯底162的表面上形成流體坑168。腔室160還可包括可移動蓋子169，它適于設(shè)置在夾持環(huán)的頂部，以便使在襯底161上分配的流體的蒸發(fā)最小化。流體輸入端58可耦合到可移動蓋子169上，以便向襯底161提供流體。流體輸入端58適于具有小孔，以便減少流體坑168的蒸發(fā)。
在一個實施方式中，圖2-圖9的無電淀積室可適于是多級腔室，以便幫助回收在處理期間使用的流體。圖10示出了多級腔室2200的一個實施方式的剖面圖。通常，多級腔室2200包括襯底支撐件2204和溶液入口2240，溶液入口2240在襯底2202上或在被處理襯底表面的方向向多級腔室2200輸送溶液。多級腔室2200限定單元殼體2100并包括殼蓋2102、殼側(cè)壁2104和殼底部2106。殼側(cè)壁2104包括用于將襯底送進和送出多級腔室2200的開口2280以及用于密封開口2280的門閥2282。多級腔室2200可任選地包括設(shè)置在多級腔室2200頂部的蒸發(fā)防護罩或蓋子2230。蒸發(fā)防護罩2230可適于旋轉(zhuǎn)。
在工作中，襯底2202被自動葉片1088經(jīng)縮回的襯底支撐件2204上的開口2280傳送到多級腔室2200。襯底2202設(shè)置在襯底支撐件2204的上方，起模頂桿平臺2320上升。襯底2202被起模頂桿平臺2320上的起模頂桿2272升高到自動葉片1088上方。自動葉片1088則從多級腔室2200縮回并且門閥2282閉合，從而密封處理環(huán)境。起模頂桿平臺2320將起模頂桿2272降低，從而將襯底2202放在襯底支撐表面2206上。真空吸盤將襯底2202固定在襯底支撐表面2206上，并且流體密封墊2298密封襯底2202的背面使其與處理化學(xué)物質(zhì)隔離。真空泵和/或氣體泵/輸送裝置可耦合到襯底支撐件2204。例如，真空泵可提供真空，以便將襯底2202用真空吸附在襯底支撐件2204上。此外，例如氣體泵/輸送裝置可向襯底2202的周邊部分輸送清洗氣體。
然后由電機將支撐件2204升高到處理位置，使襯底2202位于吸盤2246上。在一個實施方式中，襯底2202設(shè)置成靠近蒸發(fā)防護罩/蓋子2230。作為選擇或附加地，蒸發(fā)防護罩/蓋子2230可適于向和遠(yuǎn)離襯底移動。吸盤2246是從多級腔室2200的殼側(cè)壁2104向內(nèi)延伸的結(jié)構(gòu)。在處理位置處，溶液通過在殼頂部2102的溶液入口2240泵送到襯底表面上。溶液流到襯底表面上之后，吸盤2246適于收集溶液。然后該溶液流過流體排放管2244并經(jīng)出口2258從多級腔室2200排出。溶液可以被回收到電解槽1094中并再循環(huán)到溶液入口2240。該溶液還可以被廢棄。
處理之后，襯底2202可被降低到漂洗位置，該漂洗位置位于由一個或多個漂洗噴管2260限定的水平面以下但位于由漂洗吸盤2264的末端限定的水平面之上。漂洗噴管2260在襯底2202上噴射漂洗劑。漂洗劑通過漂洗排放管2270排放到單元2200的底部并經(jīng)出口2259排出單元2200并進入漂洗劑槽1096中。任選地，襯底支撐件2204可旋轉(zhuǎn)以便旋轉(zhuǎn)干燥襯底2202。清潔器1194、1196可耦合到出口2258和2259，以便收集或回收昂貴的部件(例如Pd、Sn等)或不利于環(huán)境的部件(如金屬、絡(luò)合劑等)。
可設(shè)置閘板(未示出)以隔離多級腔室2220的某些區(qū)域。例如，閘板可設(shè)置在蒸發(fā)防護罩/蓋子2230的下面，以便控制殘余溶液從蒸發(fā)防護罩/蓋子2230滴到襯底2202上。在另一示例中，閘板可設(shè)置在吸盤2246上以防止漂洗劑從漂洗噴管2260噴射到吸盤2246中?；蛘撸舭l(fā)防護罩/蓋子2230可適于移出該路徑以防止溶液從蒸發(fā)防護罩/蓋子2230滴到襯底2202上。典型的多級腔室在于1999年4月19日申請的、標(biāo)題為“Electro-Chemical Deposition Cell For Face-UpProcessing Of Single Semiconductor Substrates”的美國專利申請序列號09/294,240中有更詳細(xì)的說明，將其列與此以參考與本發(fā)明一致的內(nèi)容。
圖11示出了用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇?70的另一實施方式的示意剖面圖。腔室170包括襯底固定器172，該襯底固定器172具有適于固定襯底171處于面朝下位置的襯底接收表面174。襯底固定器172可被加熱，從而將襯底171加熱到預(yù)定溫度。襯底固定器172的襯底接收表面174的尺寸使得可以基本上接收襯底171背面，以便均勻地加熱襯底171。襯底固定器172還包括耦合到真空源183的真空端口173，從而給襯底171背面提供真空，將襯底171用真空吸附到襯底固定器172上。襯底固定器172可以還包括真空密封墊181和液體密封墊182，從而防止流體流到襯底171的背面和流進真空端口173。腔室170還包括具有流體輸入端如流體端口177的碗狀物176。流體端口177可耦合到流體源178a-c、流體回路179a-b和/或氣體源180。
襯底固定器172可進一步耦合到襯底固定器組件上，該襯底固定器組件適于升高和降低襯底固定器172。在一個實施方式中，襯底固定器組件可適于將襯底171浸在坑或槽中。在另一實施方式中，襯底組件可適于提供襯底171和碗狀物176之間的間隙。流體源178適于經(jīng)流體端口177提供流體，以便用流體層填充襯底171和碗狀物176之間的間隙。襯底組件可適于旋轉(zhuǎn)襯底固定器176，以便攪拌流體層。襯底固定器172和/或碗狀物176可進一步包括向設(shè)置在襯底171上的流體層提供聲波如處于超聲頻率和兆聲頻率的聲波的變換器。襯底固定器172可進一步適于振動以助于攪拌流體層。在一個方案中，流體層的攪拌防止流體層捕獲氣泡或在處理中產(chǎn)生氣泡從而影響處理和淀積。例如，流體層的攪拌可除去留在襯底171表面的氣泡。碗狀物可進一步包括將流體層加熱到預(yù)定溫度的加熱器。完成流體層的處理之后，流體回路179適于經(jīng)排放管或流體端口177將收回流體，以便回收流體使其再用于處理其它襯底。氣體源180適于提供氣體，如氮氣，使氣體流到襯底171的表面。襯底固定器組件可進一步適于旋轉(zhuǎn)襯底固定器172，以便旋轉(zhuǎn)干燥襯底171。腔室170可進一步包括可縮回箍175，它適于固定襯底171以從和向腔室170傳送襯底171。例如，可縮回箍可包括兩個分環(huán)(即每個形狀為“C”形)。這些環(huán)可以一起移動用來接收襯底171。這些環(huán)可分開移動，以便允許襯底固定器172下降靠近碗狀物176。
圖12示出了用于淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥那皇?90的另一實施方式的示意剖面圖。腔室190包括下碗191和上碗192。下碗191適于固定襯底193處于面朝上或面朝下位置。上碗192適于上下移動用于從和向腔室190傳送襯底。上碗192還適于移動并與下碗191接觸。密封墊194設(shè)置在上碗192和下碗191之間，以便在其間提供液體密封。下碗191還包括耦合到流體輸送裝置196和流體回路197的流體輸入端，如流體端口195。流體輸送裝置196適于給下碗191輸送流體。在一個實施方式中，流體適于填充下碗191和上碗192。下碗191和/或上碗192可以被加熱。完成流體層的處理之外，流體回路197適于通過排放管或流體端口195收回流體，以便回收流體使其再用于處理其它襯底。在一個實施方式中，可以將腔室190設(shè)計成沒有卡盤機構(gòu)的形式。腔室190可有利地用于無電淀積銅導(dǎo)電層，原因是銅無電淀積主要是只發(fā)生在催化層或金屬表面上。
圖2-圖12的腔室可適于處理200mm的襯底、300mm的襯底或任何尺寸的襯底。所示的腔室是用于處理一個襯底的。然而，該腔室可以適于批量處理。該腔室可適于一次使用流體或可適于再循環(huán)再用于大量襯底然后廢棄的流體。例如，在一個實施方式中，適于再循環(huán)流體的腔室包括在處理期間選擇地轉(zhuǎn)移被再利用的某些流體的排放管。如果腔室適于再循環(huán)流體，則流體線路應(yīng)該被漂洗，以便防止在流體線路中淀積和阻塞。盡管已經(jīng)利用某些元件和特征介紹了腔室的實施方式，應(yīng)該理解腔室可具有來自于不同實施方式的這些元件和特征的組合。
淀積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥墓に嚳砂ㄔ跓嵬嘶鹗抑袑σr底進行退火。加溫退火處理室一般在本領(lǐng)域是公知的，并且通常在襯底處理系統(tǒng)中使用快速熱退火室，以便增強淀積材料的性能。本發(fā)明試圖利用各種熱退火室設(shè)計，包括擴熱板設(shè)計、熱燈設(shè)計和爐子設(shè)計，以便提高無電淀積的結(jié)果。一種特殊的爐子設(shè)計包括在爐子室的加熱區(qū)使用加熱氣體，以便對襯底進行退火。爐子室還包括冷卻區(qū)。通過將襯底放在爐子室的冷卻區(qū)中的起模頂桿上而將襯底傳送到爐子室。然后襯底被起模頂桿升高到加熱區(qū)并對其進行退火。然后，襯底下降回到冷卻區(qū)，使襯底冷卻。
用于本發(fā)明的一種特殊的熱退火室是可從加利福尼亞的SantaClara的應(yīng)用材料有限公司獲得的xZTM室。圖13示出了快速熱退火室的一個實施方式的示意剖面圖。RTA 900腔室限定了殼體902并包括加熱器板904、加熱器907和多個襯底支撐柱906。殼體902由基座908、側(cè)壁910和頂部921限定。優(yōu)選地，冷卻板913設(shè)置在殼體的頂部912的下面。優(yōu)選地，反射器絕緣盤914設(shè)置在基座908上的殼體902的內(nèi)部。反射器絕緣盤914通常由可承受高溫(即大于約500℃)的材料制成，并用作加熱器907和殼體902之間的熱絕緣體。盤914還可用反射材料如金涂敷，從而將熱量反射回到加熱器板904上。
加熱器板904優(yōu)選具有比正在系統(tǒng)中處理的襯底大的質(zhì)量，并優(yōu)選由如碳化硅、石英或不與RTA室900中的任何環(huán)境氣體反應(yīng)或不與襯底材料反應(yīng)的其它材料等材料制成。加熱器907通常包括電阻加熱元件或傳導(dǎo)/輻射熱源并設(shè)置在加熱器板904和反射器絕緣盤914之間。加熱器907連接到電源916，電源916提供加熱加熱器907所需的能量。優(yōu)選地，熱電偶920設(shè)置在導(dǎo)管922中，穿過基座908和盤914設(shè)置，并延伸到加熱器板904中。熱電偶920連接到控制器(即下述系統(tǒng)控制器)并向控制器輸送溫度測量值。然后控制器根據(jù)溫度測量值和所希望的退火溫度增加或減少由加熱器907提供的熱量。
殼體902優(yōu)選包括冷卻室918，該冷卻室918設(shè)置在殼體902的外部并與側(cè)壁910熱接觸以便冷卻殼體902。設(shè)置在頂部912的內(nèi)表面上的冷卻板913冷卻靠近冷卻板913設(shè)置的襯底。
RTA室900包括設(shè)置在殼體902的側(cè)壁910上的槽閥922，以便于利用裝載站傳送機械手將襯底送進和送出RTA室。槽閥922選擇性地密封殼體的側(cè)壁910上的開口924，該開口924與裝載站連通。
襯底支撐柱906優(yōu)選包括由耐高溫材料制成的遠(yuǎn)端錐形部件。每個襯底支撐柱906設(shè)置在管形導(dǎo)管926內(nèi)，該管形導(dǎo)管優(yōu)選由耐熱和耐氧化材料制成，并且延伸穿過加熱器板904。襯底支撐柱906連接到用于以均勻方式移動襯底支撐柱906的提升板928。提升板928通過提升軸932固定到激勵器930如步進電機上，其中提升軸932移動提升板928以便于在RTA室內(nèi)的各個垂直位置上定位襯底。提升軸932穿過殼體902的基座908延伸并由設(shè)置在提升軸周圍的密封凸緣934來密封。
為將襯底傳送到RTA室900中，槽閥922打開，并且裝載站傳送機械手，使襯底設(shè)置在其上的自動葉片延伸穿過開口924并進入RTA室。裝載站傳送機械手的自動葉片將襯底定位于加熱器板904上的RTA室中，并且襯底支撐柱906向上延伸，升高自動葉片上的襯底。然后自動葉片從RTA室縮回，槽閥922閉合該開口。然后襯底支撐柱906縮回，將襯底降低到距離加熱器板904預(yù)定距離的位置。任選地，襯底支撐柱906可完全縮回，從而使襯底直接與加熱器板接觸。
優(yōu)選地，氣體入口936穿過殼體902的側(cè)壁910設(shè)置，在退火處理工藝期間允許選擇的氣體流進RTA室900中。氣體入口936通過用于控制流進RTA室900的氣體的閥門940連接到氣體源938。氣體出口942優(yōu)選設(shè)置在殼體902的側(cè)壁910的較低部分以排除RTA室的氣體并優(yōu)選連接到減壓/檢測閥944，以便防止氣體從腔室的外部回流。任選地，氣體出口942連接到真空泵(未示出)，以便在退火處理期間使RTA室排氣到所希望的真空度。RTA室在于1999年3月5日申請的、標(biāo)題為“Apparatus for Electro Chemical Deposition of CopperMetallization with the Capability of In-Situ Thermal Annealing”的共同審查中美國專利申請09/263126中有進一步的說明，將其列于此以參考與本發(fā)明一致的內(nèi)容。
圖14示出了在淀積催化層和無電淀積導(dǎo)電材料層中使用的無電淀積系統(tǒng)平臺200的一個實施方式的示意性俯視圖。具有淀積單元的無電淀積系統(tǒng)平臺200也在于1999年4月8日申請的、標(biāo)題為“Electro-Chemical Deposition System”的共同審查中的美國專利申請09/289,074、以及在于1999年3月5日申請的、標(biāo)題為“Apparatus forElectro Chemical Deposition of Copper Metallization with the Capabilityof In-Situ Thermal Annealing”的共同審查中的美國專利申請09/263,126中有介紹，將兩者都列于此以參考與本發(fā)明一致的內(nèi)容。
無電淀積系統(tǒng)平臺200一般包括裝載站210、熱退火室211、主機架214和電解液補充系統(tǒng)220。主機架214一般包括主機架傳送站216、旋轉(zhuǎn)漂洗干燥(SRD)站212和六個處理單元240。主機架214包括基座217，該基座217具有用于支撐完成淀積處理所需的各種站的斷路器。電解液補充系統(tǒng)220與主機架214相鄰設(shè)置并連接到處理單元240，以便單獨地循環(huán)用于無電淀積處理的電解液。無電淀積系統(tǒng)平臺200還包括用于給該系統(tǒng)提供電力的電源站221和控制系統(tǒng)222，該控制系統(tǒng)222通常包括可編程微處理器。
裝載站210優(yōu)選包括一個或多個襯底盒接收區(qū)224、一個或多個裝載站傳送機械手228和至少一個襯底定向器230。包含在裝載站210中的大量襯底盒接收區(qū)、裝載站傳送機械手228和襯底定向器可根據(jù)系統(tǒng)的所希望產(chǎn)量來構(gòu)造。如一個實施方式所示，裝載站210包括兩個襯底盒接收區(qū)224、兩個裝載站傳送機械手228和一個襯底定向器230。含有襯底234的襯底盒232被裝載到襯底盒接收區(qū)224上，以便將襯底234引入到無電淀積系統(tǒng)平臺中。裝載站傳送機械手228在襯底盒232和襯底定向器230之間傳送襯底234。裝載站傳送機械手228包括本領(lǐng)域公知的典型傳送機械手。襯底定向器230將每個襯底234定位于所希望的方向，以便保證適當(dāng)?shù)靥幚硪r底。裝載站傳送機械手228還在裝載站210和SRD站212之間以及裝載站210和熱退火室211之間傳送襯底。裝載站210優(yōu)選還包括根據(jù)需要用于暫時儲存襯底的襯底盒231，以便于穿過該系統(tǒng)有效地傳送襯底。
主機架傳送機械手242可設(shè)置在主機架214的中心。主機架傳送機械手242用于在附著于主機架站上的不同站之間傳送襯底，這些不同站包括處理站和SRD站。主機架傳送機械手242包括可彼此相對獨立地移動的多個自動臂2404。主傳送機械手242能在附著于主機架上的不同站之間傳送襯底。
快速熱退火(RTA)室211優(yōu)選連接到裝載站210，利用裝載站傳送機械手228將襯底送進和送出RTA室211。無電淀積系統(tǒng)優(yōu)選包括設(shè)置在裝載站210的相對側(cè)的兩個RTA室211，與裝載站210的對稱設(shè)計相對應(yīng)。
SRD站212包括一個或多個SRD模塊236和一個或多個襯底穿過盒238。優(yōu)選地，SRD站212包括對應(yīng)大量與裝載站傳送機械手228的數(shù)目相應(yīng)的兩個SRD模塊236，襯底穿過盒238設(shè)置在每個SRD模塊236的上方。襯底穿過盒238便于在裝載站210和主機架214之間傳送襯底。襯底穿過盒238提供到和從主機架傳送站216中的裝載站傳送機械手228和傳送機械手242兩者的訪問。
在無電淀積系統(tǒng)的一個實施方式中，六個處理單元240包括用于淀積催化層的兩個無電淀積室(如參照圖2-圖12所述的室)和用于淀積導(dǎo)電材料層的四個無電淀積室(如參照圖2-圖12所述的室)。在另一實施方式中，六個處理單元240包括六個兩用無電淀積室，它們適于通過無電淀積法淀積催化層和導(dǎo)電材料層(如參照圖2-圖12所述的室)。在又一實施方式中，六個處理單元240中的至少一個包括用于淀積導(dǎo)電材料層的電鍍室。例如，該系統(tǒng)可包括用于淀積催化層的兩個無電淀積室(如參照圖2-圖12所述的室)、用于淀積導(dǎo)電材料層的兩個無電淀積室(如參照圖2-圖12所述的室)、以及用于淀積導(dǎo)電材料層的兩個電鍍室。或者，該系統(tǒng)可包括適于淀積催化層和導(dǎo)電材料層的四個兩用無電淀積室以及用于淀積導(dǎo)電材料層的兩個電鍍室。
圖15示出了在無電淀積催化層和無電淀積導(dǎo)電材料層時使用的無電淀積系統(tǒng)平臺300的另一實施方式的示意性俯視圖。無電淀積系統(tǒng)平臺300一般包括盒302、適于淀積催化層的無電淀積室304(如參照圖2-圖12所述的室)、適于淀積導(dǎo)電材料層的無電淀積室306(如參照圖2-圖12所述的室)、SRD室308以及退火室310(如參照圖13所述的室)。一個或多個傳送機械手312可設(shè)置在平臺300的中心，用于在不同室之間傳送襯底以及向和從盒302傳送襯底。
在淀積催化層和無電淀積導(dǎo)電材料層時使用的無電淀積系統(tǒng)平臺(未示出)的另一實施方式包括用于淀積催化層的兩個無電淀積室、用于淀積導(dǎo)電材料層的四個無電淀積室以及用于淀積導(dǎo)電材料層的四個電鍍室。
無電淀積催化層的方法這里所述的室和平臺可用于執(zhí)行各種處理。下面介紹示例性的處理。在一個實施方式中，催化層的無電淀積包括使襯底結(jié)構(gòu)與包括膠體的無電淀積水溶液接觸，其中所述膠體包括1)貴金屬離子、半貴金屬離子或其組合；2)IV族金屬離子，如錫離子。在另一實施方式中，催化層的無電淀積包括使襯底結(jié)構(gòu)與IV族金屬離子如錫離子的無電淀積水溶液接觸，然后使襯底結(jié)構(gòu)與包括貴金屬離子、半貴金屬離子或其組合的無電淀積水溶液接觸。貴金屬的例子包括金、銀、鉑、鈀、銥、錸、汞、釕和鋨。優(yōu)選地，本方法中使用的貴金屬包括鈀或鉑，貴金屬最優(yōu)選包括鈀。半貴金屬的例子包括鐵、鈷、鎳、銅、碳、鋁和鎢。優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用的半貴金屬包括鈷、鎳或鎢。IV族金屬的例子包括錫、鈦和鍺。優(yōu)選地，本方法中使用的IV族金屬包括錫。
貴金屬/半貴金屬(這里使用的“貴金屬/半貴金屬”指的是貴金屬和/或半貴金屬)和IV族金屬可添加到作為無機和/或有機鹽的無電淀積溶液中。可使用的鹽的例子包括氯化物、溴化物、氟化物、氟硼酸鹽、碘化物、硝酸鹽和硫酸煙。優(yōu)選地，金屬鹽是氯化物，如氯化鈀(PdCl2)、氯鉑酸(H2PtCl6)以及氯化錫(SnCl2)。
在一個實施方式中，無論IV族金屬和貴金屬/半貴金屬離子是分開淀積還是作為膠體一起淀積，在無電淀積中使用的IV族金屬離子與貴金屬/半貴金屬離子的比例在大約1∶1到大約40∶1之間。優(yōu)選地，用于淀積催化層的無電淀積溶液是酸性的?？墒褂玫乃岚}酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、氟硼酸(HBF4)、碘酸(HI)以及乙酸(CH3COOH)。優(yōu)選地，使用鹽酸。用于淀積催化層的無電淀積溶液還可包括其它添加劑，如表面活性劑和濕潤劑。在一個實施方式中，用于淀積催化層的無電淀積溶液具有小于或等于大約1的初始PH值。在一個特殊實施方式中，用于淀積催化層的無電淀積溶液包括在大約0.3g/L到大約1.4g/L之間的Pd；在大約15g/L到大約60g/L的Sn或優(yōu)選在25到大約30g/L的Sn；以及大約20％到大約60％體積的強酸，如鹽酸，或優(yōu)選30％到40％體積的強酸，如鹽酸。用于淀積催化層的典型的無電淀積溶液可從位于West Haven，CT的Enthone-OMI公司獲得。
催化層的無電淀積方法的一個實施方式包括在大約20℃和大約150℃之間的反應(yīng)溫度下使襯底結(jié)構(gòu)與包括貴金屬離子和/或半貴金屬離子以及IV族金屬離子的無電淀積溶液接觸。對于淀積鈀和錫，最佳反應(yīng)溫度在大約20℃和大約80℃之間，反應(yīng)溫度處于大約40℃和大約60℃之間是更優(yōu)選的。在無電淀積期間使用的溶液量可根據(jù)使用的無電淀積設(shè)備以及被處理的襯底尺寸而改變。在一個實施方式中，對于200mm晶片，使用大約3ml至大約200ml之間的無電淀積溶液。反應(yīng)溫度指的是溶液和/或襯底的溫度，因為反應(yīng)溫度可通過加熱溶液、加熱襯底或加熱溶液和襯底來提供。襯底與無電淀積溶液接觸的時間可改變。例如，包括高濃度貴金屬/半貴金屬離子和IV族金屬離子的無電淀積溶液可以在較短時間內(nèi)在高溫下使用，以便淀積預(yù)定厚度的催化層。包括低濃度貴金屬/半貴金屬離子的無電淀積溶液可以在低溫下在長時間內(nèi)使用，以便淀積相同厚度的催化層。在一個實施方式中，使襯底結(jié)構(gòu)與無電淀積溶液接觸可以在至少5秒的時間內(nèi)進行，優(yōu)選在大約30秒到大約120秒之間進行?？梢允挂r底結(jié)構(gòu)與無電淀積溶液接觸以便淀積至少單層厚度的催化層。在一個實施方式中，淀積的催化層的厚度在大約5埃到大約100埃之間。
催化層的無電淀積的另一實施方式包括使襯底結(jié)構(gòu)與貴金屬/半貴金屬離子和IV族金屬離子的分開的無電淀積溶液接觸。利用分開無電淀積溶液的催化層的無電淀積的一個實施方式包括首先使襯底結(jié)構(gòu)與包括IV族金屬離子如錫離子的無電淀積溶液接觸，然后使襯底結(jié)構(gòu)與包括貴金屬離子、半貴金屬離子或其組合的無電淀積溶液接觸?？梢栽诖蠹s20℃到大約150℃之間、優(yōu)選在大約20℃到約50℃之間、更優(yōu)選在大約20℃到大約40℃之間的反應(yīng)溫度下，使襯底與包括IV族金屬離子如錫的無電淀積溶液接觸。在一個實施方式中，對于200mm晶片，使用大約3ml至大約200ml之間的無電淀積溶液。襯底結(jié)構(gòu)與包括IV族金屬離子的無電淀積溶液的接觸可以在至少5秒的時間、優(yōu)選在大約30秒到大約120秒之間的時間內(nèi)進行。然后可任選地用至少一種漂洗液漂洗襯底。漂洗液可包括去離子水、熱去離子水、腐蝕性溶液(酸或堿溶液)、熱腐蝕性溶液、鹽溶液或熱鹽溶液。然后，在大約20℃到約150℃之間的反應(yīng)溫度下使襯底與包括貴金屬離子、半貴金屬離子或其組合的無電淀積溶液接觸。對于鈀的淀積，最佳反應(yīng)溫度在大約20℃和約80℃之間，更優(yōu)選在大約40℃和約60℃之間。在一個實施方式中，對于200mm的晶片，使用大約3ml至大約200ml之間的無電淀積溶液。襯底結(jié)構(gòu)與包括貴金屬離子、半貴金屬離子或其組合的無電淀積溶液的接觸可以在至少5秒時間內(nèi)、優(yōu)選在大約30秒到大約120秒之間的時間內(nèi)進行。可使襯底結(jié)構(gòu)與分開的無電淀積溶液接觸，以便淀積具有至少單層厚度并包括貴金屬和/或半貴金屬和IV族金屬的催化層。在一個實施方式中，貴金屬/半貴金屬和IV族金屬組合后的厚度為大約5埃到大約100埃。
在催化層已經(jīng)淀積之后，可用至少一種漂洗液漂洗催化層，所述漂洗液包括去離子水、熱去離子水、腐蝕性溶液(酸或堿溶液)、熱腐蝕性溶液、鹽溶液或熱鹽溶液。優(yōu)選地，使用熱去離子水，并優(yōu)選在從大約40℃或大約70℃的下限到大約90℃或大約100℃的上限之間的溫度下使用，從任何下限到任何上限的范圍都屬于本發(fā)明的范圍。一種優(yōu)選的范圍是在大約40℃到大約90℃的范圍內(nèi)。該方法還包括在用去離子水如熱去離子水漂洗襯底之后用酸性溶液漂洗襯底。用于漂洗襯底的酸性溶液的一個例子包括具有大約5％到大約20％體積的強酸如HCl的溶液。該酸性溶液被認(rèn)為是可用于形成更容易漂洗的氫氧化錫。在另一實施方式中，代替用去離子水漂洗和然后用酸性溶液漂洗，該方法可包括用酸性溶液漂洗之后，用去離子水如熱去離子水漂洗。然后，可進一步用堿性溶液漂洗催化層，以便制備用于利用堿性無電淀積溶液淀積導(dǎo)電材料層的襯底。
淀積催化層的方法可包括在無電淀積催化層期間向襯底結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電部分(即籽晶層)施加偏壓，如DC偏壓。該偏壓被認(rèn)為是有助于除去在淀積處理期間形成在催化層中的被捕獲的氫氣。
該方法還包括在大約100℃到大約400℃，優(yōu)選為大約100℃到大約300℃的溫度下對催化層進行退火(即加熱)。該退火可以在真空下進行，優(yōu)選在低于1毫乇的壓力下進行?；蛘?，該退火可以在氣體氛如一種或多種惰性氣體(如氬氣、氦氣)、氮氣、氫氣和其混合氣體的氣體氛下進行。在一個實施方式中，退火在至少大約1分鐘的時間內(nèi)進行。在另一實施方式中，退火在大約1到大約10分鐘的時間內(nèi)進行。優(yōu)選地，退火是通過快速熱退火工藝進行的。對襯底進行退火被認(rèn)為是促進了催化層在阻擋層上、在籽晶層上或在襯底結(jié)構(gòu)上的粘接。該退火還被認(rèn)為是有助于除去在淀積期間在催化層中形成的氫氣。
淀積催化層的方法可以在上述無電淀積室(一個或多個)中進行。在一個實施方式中，催化層可以在無電淀積室中退火，或者可以在分開的退火室中退火。在另一實施方式中，催化層的漂洗可以在無電淀積室中進行，或者在分開的室中進行。
在不限于特殊理論的情況下，催化層催化后來的導(dǎo)電材料層如銅層的無電淀積的機理被認(rèn)為是涉及形成貴金屬/半貴金屬和IV族金屬的金屬絡(luò)合物，如Pd/Sn絡(luò)合物，而不管貴金屬/半貴金屬和IV族金屬是一起淀積還是分開淀積。貴金屬/半貴金屬和IV族金屬絡(luò)合物被認(rèn)為是在處理液中作為膠體形成，其中中心部分包括大部分的貴金屬/半貴金屬，外殼部分包括IV族層，如錫層。外殼的粘接性能使膠體附著于襯底上。外殼的電荷防止膠體聚集，允許膠體顆粒獨立地附著于襯底。淀積催化層的反應(yīng)溫度被認(rèn)為是有助于控制淀積速度。如果反應(yīng)溫度太低，則催化層的淀積速度太慢，并且將降低穿過該系統(tǒng)的襯底產(chǎn)量。如果反應(yīng)溫度太高，催化層的淀積速度太快，這將引起雜質(zhì)在淀積期間結(jié)合到催化層中。
此外，還認(rèn)為金屬絡(luò)合物芯必須暴露于后續(xù)的導(dǎo)電材料層的無電淀積。通過漂洗掉貴金屬/半貴金屬芯周圍的一些IV族金屬如Sn，熱去離子漂洗之后進行酸性漂洗被認(rèn)為是對于暴露所述芯是有效的。作為選擇或附加地，熱去離子漂洗之后進行酸性漂洗被認(rèn)為是可以漂洗掉再淀積在襯底上的IV族金屬和貴金屬/半貴金屬，從而形成用于后續(xù)的導(dǎo)電材料層的無電淀積的活性表面。
導(dǎo)電材料層的無電淀積方法可以通過使襯底結(jié)構(gòu)與包含導(dǎo)電金屬離子水溶液和還原劑的無電淀積溶液接觸，將導(dǎo)電材料層26(圖1A-1D)如銅層淀積在催化層24(圖1A-D)上。在一個實施方式中，用于無電淀積銅的溶液包括作為要淀積的銅源的銅鹽，如硫酸銅(CuSO4)、氯化銅、碘化銅。由于銅趨于在pH3.5以上沉淀，因此該溶液可包括絡(luò)合劑或螯合劑，用以形成金屬絡(luò)合物并防止氫氧化銅沉淀。絡(luò)合或螯合劑的例子包括酒石酸鹽、EDTA、胺、氨基聚乙酸、內(nèi)消旋赤蘚醇、羥基乙酸和檸檬酸。該溶液還可包括還原金屬離子的還原劑。還原劑的例子包括甲醛、羥基乙酸、乙醛酸、抗壞血酸和連二磷酸鈉。該溶液還可包括pH調(diào)節(jié)劑。PH調(diào)節(jié)劑包括氫氧化鈉、鉀和氫氧化銨。該溶液還可包括穩(wěn)定劑，如巰基苯并噻唑、硫脲(thiorea)、氰化物(cynide)、五氧化釩、甲基丁醇(methyl butynol)和硒化合物。該溶液可包括其它添加劑以提高淀積性能(如提高延展性)。添加劑的例子包括氰化鈉、五氧化釩、砷酸鈉(sodiumaresenite)和聚乙二醇?；境煞种g的典型化學(xué)反應(yīng)可表示如下
在催化表面存在
這種反應(yīng)將兩個電子傳輸個銅離子并在催化表面上淀積銅，反應(yīng)產(chǎn)生了副產(chǎn)物氫氣。
在一個方案中，可以在使用時混合無電淀積溶液。例如，無電淀積可分為兩種溶液。第一種溶液可包括銅鹽、絡(luò)合劑、添加劑和穩(wěn)定劑。第二種溶液可包括還原劑和PH調(diào)節(jié)劑。第一種溶液和第二種溶液恰好在要分散到襯底上之前混合，從而保持無電淀積溶液的活性。
一種典型的溶液包括0.02摩爾/升到大約0.4摩爾/升的銅鹽、作為絡(luò)合劑的0.04摩爾/升到大約0.2摩爾/升的乙二胺四乙酸(EDTA)、用于輸送OH-以便實現(xiàn)優(yōu)選在大約11以上的PH值的0.45摩爾/升到大約0.6摩爾/升的氫氧化鈉、作為還原劑的0.06摩爾/升到大約1.0摩爾/升的甲醛(HCHO)。在一個實施方式中，將溶液的PH值調(diào)節(jié)到大約11以上。在另一實施方式中，為了解決后來的酸性電鍍槽的集成問題，將無電淀積溶液調(diào)節(jié)到酸性PH值，用于后續(xù)的在由無電淀積法淀積的導(dǎo)電材料上電鍍導(dǎo)電材料。
在一個實施方式中，使襯底結(jié)構(gòu)與無電銅溶液接觸可以在大約20℃和大約100℃之間的反應(yīng)溫度下進行，優(yōu)選在大約40℃到大約80℃之間的溫度下進行。在無電淀積期間使用的溶液量可以根據(jù)使用的無電淀積設(shè)備和要處理的襯底的尺寸而改變。在一個實施方式中，對于200mm的晶片，使用大約10ml到大約400ml之間的溶液。使襯底結(jié)構(gòu)與無電銅溶液接觸可以至少5秒種。如果用作籽晶層的話，可使襯底結(jié)構(gòu)與無電銅溶液接觸大約45秒到大約120秒的時間，以便淀積厚度小于500埃，并且優(yōu)選在大約50埃到大約300埃之間的銅層?；蛘?，可以進行無電銅淀積，從而淀積銅層以填充結(jié)構(gòu)，如厚度高達1微米或以上。如果用于填充結(jié)構(gòu)，則無電銅溶液還可包括添加劑如促進劑、抑制劑、以及勻平劑，用以幫助從下向上填充結(jié)構(gòu)。淀積之后，可漂洗襯底的表面，如用去離子水漂洗，從而除去殘留的無電淀積溶液，然后烘干。導(dǎo)電層的漂洗可以在無電淀積室中進行，或者可以在分開的腔室如SRD室中進行。
淀積導(dǎo)電層的方法可包括在淀積導(dǎo)電層期間給襯底結(jié)構(gòu)施加偏壓，如DC偏壓。該偏壓被認(rèn)為是有助于除去在淀積工藝期間形成在導(dǎo)電層中的被捕獲氫氣。在一個實施方式中，電源耦合到襯底的導(dǎo)電部分，如PVD銅籽晶層，從而給襯底結(jié)構(gòu)施加偏壓。在一個實施方式中，電源的正極可耦合到襯底，電源的負(fù)極可耦合到與襯底上的無電淀積銅溶液接觸的電極。正極給襯底結(jié)構(gòu)提供正向偏壓而給電極提供負(fù)向偏壓。這種偏壓有助于從無電淀積銅層除去正的氫離子，原因是正襯底結(jié)構(gòu)排斥正氫離子而電極的負(fù)偏壓吸引正氫離子。在一個實施方式中，電源提供小于+0.337V的電池電壓，從而防止銅層發(fā)生除鍍。在另一實施方式中，電源的極性可以相反，從而防止導(dǎo)電銅層發(fā)生除鍍。
在另一實施方式中，電源的負(fù)極可耦合到襯底上，電源的正極可耦合到與無電銅溶液接觸的電極。可向襯底結(jié)構(gòu)施加偏壓，幫助“跳躍啟動”銅的無電淀積工藝。電源可提供小于或大于+0.337V的電池電壓，以便“跳躍啟動”銅的無電淀積工藝。在一個實施方式中，在無電淀積工藝期間在較短時間內(nèi)施加偏壓，例如在大約一毫秒到小于大約1秒的時間之間。在另一實施方式中，可以在較長的時間內(nèi)加偏壓，例如在大于大約1秒到大約無電淀積工藝的持續(xù)時間之間的時間內(nèi)施加偏壓。
該方法還包括在大約100℃到大約400℃之間、優(yōu)選在大約100℃到大約300℃之間的溫度下對襯底進行退火(即加熱)。該退火可以在真空下、優(yōu)選在低于1毫乇的壓力下進行。作為選擇，退火可以在氣體氛下進行，如惰性氣體、氮氣、氫氣和其混合氣體的氣體氛。在一個實施方式中，退火在至少大約1分鐘的時間內(nèi)進行。在另一實施方式中，退火是在大約1到大約10分鐘之間的時間內(nèi)進行的。優(yōu)選地，退火是通過快速熱退火工藝進行的。
在一個實施方式中，退火是在兩步處理中進行的。第一，在沒有氫氣氛的情況下對襯底進行退火，從而除去在銅導(dǎo)電層中形成的氫。第二，在從腔室移走之前，在氫氣氛中進行退火，以便減少從銅導(dǎo)電層上形成的氧化銅的量。
除了在淀積催化層之后的退火之外或作為選擇，還可進行退火。優(yōu)選地，進行導(dǎo)電層的退火而不是催化層的退火。對襯底進行退火被認(rèn)為是促進了導(dǎo)電層的粘接。退火還被認(rèn)為是有助于除去在淀積期間在無電銅層中的被捕獲的氫氣。此外，通過除去導(dǎo)電材料層中的氫空隙除去捕獲的氫氣被認(rèn)為是降低了導(dǎo)電材料層的電阻率。退火還被認(rèn)為是促進了銅導(dǎo)電層的再結(jié)晶。
催化層的電鍍催化層還可以通過電鍍來淀積。能通過電鍍工藝淀積催化層的設(shè)備的一個實施方式是從加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料有限公司獲得的ELECTRA CUTM ECP平臺。該電鍍設(shè)備在于1999年4月8日申請的、標(biāo)題為“Electro-Chemical Deposition System”的美國專利申請序號09/289,074中有更詳細(xì)的說明，將其列于此以參考與本申請一致的內(nèi)容。電鍍包括在陽極和作為陰極的襯底之間通電流，其中這些電極位于含有金屬離子的電化學(xué)槽中，從而在襯底上淀積金屬或合金層。
通過電鍍淀積的催化層可包括貴金屬、半貴金屬、其合金或其組合。優(yōu)選地，通過電鍍淀積的催化層包括鈷、鈀、鉑、鎳、鎢、其合金和其組合。包含合金的催化層的一個實施方式包括鈷-鎳、鈷-鎢和鈷-鈀。電鍍?nèi)芤和ǔ０ㄗ鳛榻饘冫}的希望電鍍的金屬的金屬離子，如金屬硫酸鹽、金屬氯化物、金屬氨基磺酸鹽及其組合。通常，電鍍?nèi)芤哼€包括酸、鹽、其它電解質(zhì)和其它添加劑。催化層的電子淀積還包括對襯底進行退火。
催化層的化學(xué)汽相淀積催化層還可通過化學(xué)汽相淀積法來淀積。能化學(xué)汽相淀積催化層的腔室的例子是從加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料有限公司獲得的CVD TxZTM腔室。一般情況下，化學(xué)汽相淀積包括使用載體氣體將金屬前體輸送到腔室中。金屬前體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在襯底表面上淀積金屬膜?；瘜W(xué)汽相淀積還可包括利用等離子體以助于在襯底表面淀積金屬膜。通過化學(xué)汽相淀積法淀積的催化層可包括貴金屬、半貴金屬，其合金或其組合。催化層的化學(xué)汽相淀積還可包括對襯底進行退火。
導(dǎo)電材料層的電鍍在一個實施方式中，導(dǎo)電材料層26如銅層可以通過在催化層24上電鍍來淀積。在另一實施方式中，可通過在催化層上進行導(dǎo)電材料的無電淀積之后進行導(dǎo)電材料的電鍍來淀積導(dǎo)電材料層26。
能通過電鍍工藝淀積導(dǎo)電材料的設(shè)備是ELECTRA CUTM ECP平臺。該電鍍設(shè)備在于1999年4月8日申請的、標(biāo)題為“Electro-ChemicalDeposition System”的美國專利申請序號09/289,074中有更詳細(xì)的說明，將其列于此以參考與本申請一致的內(nèi)容。電鍍包括通過在含有導(dǎo)電材料離子的電化學(xué)槽中給陽極和作為陰極的襯底之間施加電流，在襯底上淀積一層導(dǎo)電材料。
用于在含有可消耗陽極的系統(tǒng)中淀積銅層的典型電鍍化學(xué)技術(shù)在于1999年2月5日申請的、標(biāo)題為“Electrodeposition Chemistry ForImproved Filling Of Apertures”的處于共同審查中的美國申請序號09/245,780中有更詳細(xì)的說明，將其列于此以參考與本申請一致的內(nèi)容。典型的電鍍方法還在2000年9月5日授權(quán)公布的、標(biāo)題為“ElectroDeposition Chemistry”的美國專利號6,113,771中有介紹，將其列于此以參考與本申請一致的內(nèi)容。
通常情況下，在襯底結(jié)構(gòu)上電鍍導(dǎo)電材料層的方法包括將襯底結(jié)構(gòu)連接到電源的負(fù)極端，將襯底結(jié)構(gòu)和陽極放在包含金屬離子和支持電解質(zhì)的溶液中，向襯底結(jié)構(gòu)上電鍍來源于溶液中的金屬離子的金屬。導(dǎo)電材料層的化學(xué)汽相淀積在一個實施方式中，導(dǎo)電材料層26如銅層可通過在催化層24上進行化學(xué)汽相淀積來淀積。在另一實施方式中，可通過在催化層上無電淀積導(dǎo)電材料之后化學(xué)汽相淀積導(dǎo)電材料來淀積導(dǎo)電材料層26。
能通過化學(xué)汽相淀積工藝淀積導(dǎo)電材料層的設(shè)備是從加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料有限公司獲得的CVD Cu腔室。用于淀積銅層的典型化學(xué)汽相淀積工藝在2000年8月29日授權(quán)公布的、標(biāo)題為“CVD method of deposition copper films by using improvedorganocopper precursor blend”的美國專利6,110,530中有介紹，將其列于此以參考與本申請一致的內(nèi)容。
一般情況下，導(dǎo)電材料層的化學(xué)汽相淀積包括利用載體氣體如氬氣將金屬前體輸送到腔室中。銅前體的例子包括銅+2(hfac)2、Cu+2(fod)2和絡(luò)合物銅+1hfac，TMVS(fod是七氟二甲基辛二烯的縮寫，hfac是六氟乙酰丙酮化物離子的縮寫，TMVS是三甲基乙烯基硅烷的縮寫)。金屬前體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在襯底表面上淀積金屬膜。化學(xué)汽相淀積還可包括利用等離子體以助于在襯底表面上淀積金屬膜。
實施例在淀積催化層和導(dǎo)電材料層時進行了各種試驗。下面介紹一些實施例。
實施例A在襯底結(jié)構(gòu)上淀積700埃PVD銅籽晶層，其中襯底結(jié)構(gòu)具有0.2微米特征結(jié)構(gòu)，所述特征結(jié)構(gòu)的縱橫比為大約5比大約1。通過無電淀積法在大約40℃的反應(yīng)溫度下、在30秒、60秒、120秒或240秒的時間內(nèi)在PVD銅籽晶層上淀積含有錫和鈀的催化層。該催化層是利用含有0.7g/L的Pd、25-30g/L的Sn和30％-40％體積的HCl的無電淀積溶液淀積的。襯底的掃描電子顯微照片表明，對于在120秒或240秒時間內(nèi)淀積的催化層，催化層的酸性無電淀積溶液將開始溶解并在PVD銅籽晶層中產(chǎn)生孔。在30秒或60秒內(nèi)淀積的催化層表現(xiàn)出良好的階梯覆蓋率，而沒有在PVD銅籽晶層中產(chǎn)生孔。
實施例B在具有大約5比大約1的縱橫比的0.2微米特征結(jié)構(gòu)的襯底結(jié)構(gòu)上淀積薄PVD銅籽晶層。在30秒時間內(nèi)、在室溫、40℃、60℃或80℃的反應(yīng)溫度下在PVD銅籽晶層上通過無電淀積法淀積包含錫和鈀的催化層。該催化層是利用含有0.7g/L的Pd、25-30g/L的Sn和30％-40％的HCl的無電淀積溶液淀積的。襯底的掃描電子顯微照片表明，對于在室溫下淀積的催化層，催化層具有非常粗糙的表面。
實施例C在具有大約5比大約1的縱橫比的0.2微米特征結(jié)構(gòu)的襯底結(jié)構(gòu)上淀積薄PVD銅籽晶層。在60℃的反應(yīng)溫度下、在30秒時間內(nèi)通過無電淀積法在薄PVD銅籽晶層上淀積包含錫和鈀的催化層。該催化層是利用含有0.7g/L的Pd、25-30g/L的Sn和30％-40％體積HCl的100ml無電淀積溶液淀積的。在有些實驗中，向100ml無電淀積溶液中添加額外的5ml、10ml或20ml的濃HCl。掃描電子顯微照片表明，在不用額外的HCl淀積的催化層和利用額外的5ml、10ml或20mlHCl淀積的催化層之間，對銅籽晶層沒有太大影響。
實施例D在具有大約5比大約1的縱橫比的0.2微米特征結(jié)構(gòu)的襯底結(jié)構(gòu)上淀積薄PVD銅籽晶層。利用含有0.7g/L的Pd、25-30g/L的Sn和30％-40％體積HCl的無電淀積溶液、在大約40℃的反應(yīng)溫度下、在30秒時間內(nèi)通過無電淀積法在薄PVD銅籽晶層上淀積包含錫和鈀的催化層。利用包含銅離子的無電淀積溶液，在30秒、60秒或120秒的時間內(nèi)、在60℃的反應(yīng)溫度下在催化層上通過無電淀積法淀積導(dǎo)電材料層。掃描電子顯微照片表明，對于在30秒或60秒內(nèi)淀積的導(dǎo)電材料層，導(dǎo)電材料層是不連續(xù)的。對于在120秒內(nèi)淀積的導(dǎo)電材料層是連續(xù)的。
實施例E在襯底上淀積TaN阻擋層。在阻擋層上淀積薄PVD銅籽晶層。在15秒、30秒、45秒或60秒的時間內(nèi)，在大約60℃的反應(yīng)溫度下在PVD銅籽晶層上通過無電淀積法淀積包含錫和鈀的催化層。該催化層是利用含有0.7g/L的Pd、25-30g/L的Sn和30％-40％體積HCl的無電淀積溶液淀積的。在60℃下在120秒時間內(nèi)利用無電淀積法在催化層上淀積銅導(dǎo)電材料層。利用俄歇電子光譜儀測量在淀積膜的一定深度下的元素的原子濃度。對于在15秒內(nèi)淀積的催化層上淀積的銅導(dǎo)電材料層，Pd和Sn的原子濃度在膜疊置體的表面上很高，表示催化層具有粗糙表面。對于在30秒、45秒或60秒內(nèi)淀積的催化層上淀積的銅導(dǎo)電材料層，Pd和Sn的濃度在膜疊置體的表面上很低，表明催化層光滑。在不限制于任何特殊理論的情況下，認(rèn)為淀積催化層需要一定的時間，以便允許Pd/Sn顆粒聚結(jié)形成平滑表面。
實施例F在具有大于6∶1、8∶1或10∶1的縱橫比的亞0.2微米特征結(jié)構(gòu)的襯底結(jié)構(gòu)上淀積250埃Ta阻擋層。在阻擋層上淀積400埃的PVD銅籽晶層。在40℃下，在30秒內(nèi)在Cu籽晶層上通過無電淀積法淀積Pd/Sn催化層。在60℃下在120秒內(nèi)通過無電淀積法在催化層上淀積銅導(dǎo)電材料層。掃描電子顯微照片表明在亞微米結(jié)構(gòu)上的無電淀積的銅導(dǎo)電材料具有良好的階梯覆蓋率。
實施例G在具有大于大約6∶1的縱橫比的亞0.2微米特征結(jié)構(gòu)的襯底結(jié)構(gòu)上淀積Pd/Sn催化層。在該催化層上通過無電淀積法淀積銅導(dǎo)電材料層。通過電鍍在銅材料層上淀積第二銅導(dǎo)電材料層。掃描電子顯微照片表明特征結(jié)構(gòu)被銅導(dǎo)電材料填充而沒有任何孔或縫隙。
前面已經(jīng)介紹了本發(fā)明的實施方式，在不脫離其基本范圍的情況下可以設(shè)計本發(fā)明的其它和進一步的實施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種襯底處理設(shè)備，包括具有襯底接收表面的襯底支架；設(shè)置在襯底支架的周邊部分上的彈性流體密封墊，它適于防止流體流到設(shè)置在襯底支架的襯底接收表面上的襯底的背面；和沿流體密封墊的徑向向外形成于襯底支架的周邊部分上的流體排放管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括在流體排放管之內(nèi)和流體密封墊之外形成于襯底支架的周邊部分上的氣體出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中氣體出口被構(gòu)造為向設(shè)置在襯底支架的襯底接收表面上的襯底的背面提供清洗氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括形成位于襯底支架中并與氣體出口和流體排放管連通的通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括設(shè)置成與襯底接收表面相對并與處于其平行方向上的蒸發(fā)防護罩。
6.一種襯底處理室，包括襯底接收表面；真空端口；與真空端口連通的真空槽；和位于襯底支架的周邊部分的流體密封墊；流體源；耦合到流體源的流體輸入端，它適于向設(shè)置在襯底接收表面上的襯底輸送處理流體；和適于除去處理流體的排放管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的襯底處理室，還包括耦合到排放管和耦合到流體輸入端的再生元件，該再生元件適于向流體輸入端再循環(huán)從排放管接收的處理流體，使其再用于襯底處理室中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的襯底處理室，還包括蒸發(fā)防護罩，其尺寸基本上可以覆蓋設(shè)置在襯底接收表面上的襯底，并適于設(shè)置在襯底上以在蒸發(fā)防護罩和襯底之間形成間隙，該間隙適于用流體層填充。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的襯底處理室，其中流體輸入端和排放管各包括設(shè)置在蒸發(fā)防護罩中的至少一個流體端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的襯底處理室，其中蒸發(fā)防護罩適于旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的襯底處理室，還包括位于蒸發(fā)防護罩和襯底支架之間的密封墊。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的襯底處理室，其中蒸發(fā)防護罩包括除氣薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的襯底處理室，其中蒸發(fā)防護罩還包括與除氣薄膜連通的增壓室。
14.一種在形成于襯底的襯底結(jié)構(gòu)上的亞微米結(jié)構(gòu)中淀積導(dǎo)電材料的方法，包括通過無電淀積法淀積催化層，該催化層包括選自貴金屬、半貴金屬和其組合的金屬并包括IV族金屬；和利用無電淀積在催化層上淀積厚度小于大約500埃的導(dǎo)電材料層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中淀積導(dǎo)電材料層包括淀積厚度小于大約300埃的導(dǎo)電材料層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中IV族金屬包括錫。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中貴金屬包括選自鈀和鉑的金屬。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中半貴金屬包括選自鈷、鎳和鎢的金屬。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中淀積催化層包括使襯底結(jié)構(gòu)與無電淀積溶液接觸，所述無電淀積溶液包括IV族金屬離子和包括選自貴金屬離子、半貴金屬離子和其組合的金屬離子。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中催化層淀積至厚度大約為5埃到大約100埃之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中淀積催化層包括使襯底結(jié)構(gòu)與包括IV族金屬離子的第一無電淀積溶液接觸，并使襯底結(jié)構(gòu)與包括貴金屬離子、半貴金屬離子和其組合的第二無電淀積溶液接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中淀積導(dǎo)電材料層包括通過使襯底結(jié)構(gòu)與含有銅離子的銅無電淀積溶液接觸而進行銅層的無電淀積。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中淀積催化層還包括在大約20℃到大約150℃的反應(yīng)溫度下，在大約30秒到大約120秒之間的時間內(nèi)使襯底結(jié)構(gòu)與無電淀積溶液接觸，所述無電淀積溶液包括IV族金屬離子并包括選自貴金屬、半貴金屬和其組合的金屬離子。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中半貴金屬包括選自鈷、鎳和鎢的金屬。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中用于進行無電處理的無電淀積溶液是酸性的。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中無電淀積處于小于或等于大約1的初始PH值。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中無電淀積溶液包括大約0.3g/L到大約1.4g/L的鈀；在大約15g/L28.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在大約100℃到大約400℃之間的溫度下對催化層進行退火。
29.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中催化層包括鈷、鈀、鉑、鎳、鎢和其合金中的至少一種。
30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中催化層包括選自鈷、鈀、鉑、鎳和鎢中的兩種或兩種以上金屬的金屬間化合物。
31.一種在形成于襯底上的亞微米結(jié)構(gòu)中淀積導(dǎo)電材料的方法，包括淀積阻擋層；通過選自無電淀積、電鍍和化學(xué)汽相淀積的淀積技術(shù)在阻擋層上淀積催化層，該催化層包括選自貴金屬、半貴金屬、其合金和其組合的金屬；和通過選自無電淀積、電鍍、化學(xué)汽相淀積、無電淀積之后進行電鍍的組合法、無電淀積之后進行化學(xué)汽相淀積的組合法的淀積技術(shù)，在催化層上淀積厚度小于500埃的導(dǎo)電材料層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中催化層包括選自鈷、鈀、鉑、鎳和鎢的兩種或兩種以上金屬的金屬間化合物。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中催化層是通過電鍍淀積的，催化層包括選自鈷-鎳、鈷-鎢、鈷-鈀及其組合的鈷合金。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中催化層是通過無電淀積技術(shù)淀積的，催化層包括選自錫-鈷、錫-鈀、錫-鉑和錫-鎳的合金。
全文摘要
一種向形成于襯底上的亞微米結(jié)構(gòu)中淀積催化層的設(shè)備和方法，該催化層包括選自貴金屬、半貴金屬和其合金/組合。典型的金屬包括鈀、鉑、鈷、鎳和鎢。催化層可通過無電淀積、電鍍或化學(xué)汽相淀積技術(shù)來淀積。在一個實施方式中，催化層可淀積在結(jié)構(gòu)中，從而用作后續(xù)淀積的導(dǎo)電材料的阻擋層。在另一實施方式中，催化層可淀積在阻擋層上。在又一實施方式中，催化層可以淀積在籽晶層上，而籽晶層淀積在阻擋層上，從而用作籽晶層中的任何不連續(xù)處的“補丁”。一旦催化層已經(jīng)淀積，可以在催化層上通過例如無電淀積工藝淀積導(dǎo)電材料。在另一實施方式中，導(dǎo)電材料是通過無電淀積技術(shù)然后進行電鍍或化學(xué)汽相淀積而淀積在催化層上的。在另一實施方式中，通過電鍍或通過化學(xué)汽相淀積技術(shù)在催化層上淀積導(dǎo)電材料。
文檔編號C23C18/16GK1639840SQ03804707
公開日2005年7月13日 申請日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月28日
發(fā)明者J·J·史蒂文斯, D·盧博米爾斯卡, I·班沙姆, D·J·奧爾加多, H·E·格魯內(nèi)斯, Y－F·E·莫克 申請人:應(yīng)用材料有限公司