專(zhuān)利名稱(chēng)：用于防止在施鍍工藝后在基底上形成金屬顆粒缺陷物的方法和溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及用于處理基底的方法和溶液，更具體地，涉及用于防止在電鍍沉 積方法后在基底上形成金屬顆粒缺陷物的方法和溶液。
背景技術(shù)：
以下說(shuō)明書(shū)和具體實(shí)施例，并不因?yàn)樗鼈儼诖瞬糠侄怀姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。通常在電鍍沉積工藝后，在基底上積聚了不需要的顆粒物質(zhì)和副產(chǎn)物薄膜。因此， 往往采用清潔工藝來(lái)除去這些物質(zhì)。通常清潔工藝的目的是為了獲得具有大體上光滑和平 坦表面的金屬鍍層。此外或或者，清潔工藝可用于從與鍍層鄰近的電介質(zhì)材料除去金屬顆 粒物質(zhì)和副產(chǎn)物薄膜，以至于減少金屬線之間的短路電流和泄露電流。清潔電介質(zhì)材料的 表面也有利于提高電介質(zhì)材料的表面電阻，從而，所述金屬線可保持擊穿電壓處于設(shè)計(jì)規(guī) 格中。常見(jiàn)的用于在電鍍沉積工藝后從基底除去顆粒物質(zhì)的方法包括配給基底大量的 水。然而，該方法通常不能有效地除去所有顆粒物質(zhì)或防止副產(chǎn)物薄膜的形成。在一些情 況下，采用酸或強(qiáng)堿(即，具有大于12. 0 WpH)來(lái)在電鍍沉積工藝后加強(qiáng)顆粒物質(zhì)的去除。 然而，酸和強(qiáng)堿會(huì)腐蝕金屬薄膜，因此這些溶液不適合用于一些應(yīng)用。例如，由于集成電路 元件的尺寸不斷的減小，在制造集成電路期間，即使是金屬層或結(jié)構(gòu)的最輕微的腐蝕可能 變得越來(lái)越不可接受。而且，已發(fā)現(xiàn)在一些情況下采用酸或強(qiáng)堿后，表面仍留有金屬顆粒和 /或鹽。另一種在電鍍沉積工藝后從半導(dǎo)體表面除去殘留物的方法是將羥胺溶液應(yīng)用在 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(semiconductor topography)上。類(lèi)似溶液也可用于從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)除去光致 抗蝕劑。雖然已發(fā)現(xiàn)該方法是無(wú)腐蝕性的并且能有效得到基本上不含有顆粒物質(zhì)和副產(chǎn)物 薄膜的表面，但是由于羥胺的成本高、缺乏可用性以及極端的安全性問(wèn)題(例如，羥胺在加 熱時(shí)容易爆炸，并且對(duì)人的粘膜有刺激性)，因此羥胺的應(yīng)用是不可取的。因此，開(kāi)發(fā)安全的、可實(shí)行的、性?xún)r(jià)比高的和無(wú)腐蝕的方法和溶液是有利的，所述 方法和溶液在電鍍沉積工藝后能有效地提供大體上不含有顆粒物質(zhì)和副產(chǎn)物薄膜的基底 表面。

發(fā)明內(nèi)容
已通過(guò)將基底暴露在無(wú)腐蝕性溶液中來(lái)解決了大部分以上著重描述的問(wèn)題，所述 無(wú)腐蝕性溶液被用于在電鍍沉積工藝后防止在基底上形成金屬顆粒缺陷物。以下僅是方法 和溶液的示例性具體實(shí)施例，但無(wú)論如何不能解釋為限制權(quán)利要求書(shū)要保護(hù)的主題。處理基底的溶液的具體實(shí)施例包括具有足夠濃度的非金屬pH調(diào)節(jié)劑，以至于該 溶液的PH值為大約7. 5至大約12.0。此外，所述溶液不含氧化劑。在一些情況下，溶液可 包括具有至少一種非胺或非亞胺官能團(tuán)的螯合劑。此外或或者，溶液可包括至少兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑，該兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑分別通過(guò)不同官能團(tuán)各自提供用于結(jié)合金屬離子 的單個(gè)連接點(diǎn)。在這些具體實(shí)施例中，所述兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑中的至少一種包括非胺 或非亞胺官能團(tuán)。用于處理基底的方法的具體實(shí)施方式
包括在基底上鍍一層金屬層，然后 將該金屬層暴露在包括上述組分的溶液中。


經(jīng)閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明并參照下列附圖，本發(fā)明的其他目的和有益效果將變得顯而 易見(jiàn)。圖1顯示為用于處理基底的示例性方法的流程圖；以及圖2顯示為用于處理基底的另一種示例性方法的流程圖。雖然對(duì)本發(fā)明易作各種變化和替換形式，其具體的實(shí)施方式通過(guò)在附圖中以舉例 的方式顯示，并在本文中將作詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解的是，所述附圖和對(duì)其所作的詳細(xì)描 述的目的不是要限制發(fā)明于公開(kāi)的特定形式，反而，本發(fā)明是要覆蓋所有的變化、同等物和 替換物，該所有的變化、同等物和替換物落入如附加的權(quán)利要求書(shū)所界定的本發(fā)明的精神 和范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在描述附圖，圖1和圖2顯示了用于處理基底的方法的示例性具體實(shí)施例，以及 尤其是用于防止在電鍍沉積工藝后在基底上形成金屬顆粒缺陷物的示例性方法。下面參照 附圖提供所采用的所述方法和溶液的具體細(xì)節(jié)和各種具體實(shí)施例。值得注意的是，本文中 描述的方法不一定局限于圖1和圖2中描繪的流程圖。詳而言之，本文所述的方法包括用 于制造集成電路的未顯示在圖1和圖2中的其它步驟，包括在圖1和圖2中顯示的步驟之 前、中間和/或之后進(jìn)行的步驟。如圖1的方框10所示，本文所述的方法包括在基底上鍍一層金屬層。所述施鍍方 法包括電鍍方法或化學(xué)鍍方法，并且該金屬層包括可通過(guò)所述方法被施鍍的任意組成，所 述組成包括但不限于鈷、磷、硼、鎢、鉻、鉬、鎳、鈀、銠、釕、銅及它們的合金。另外，所述施鍍 方法可為毯覆式沉積(blanket deposition)或者為選擇性沉積。在所述施鍍方法為選擇 性沉積的具體實(shí)施方式
中，得到的基底可被稱(chēng)為“具有圖案化的金屬布局的基底”或更簡(jiǎn)潔 地稱(chēng)為“圖案化的基底”。在這種情況下，參照方框12討論的將金屬層暴露在所述的溶液中 的方法，可包括還暴露該基底的相鄰部分。參照方框10施鍍的金屬層的厚度通常取決于需制造的設(shè)備的設(shè)計(jì)規(guī)格，因此厚 度可能有很大的差別。通常的范圍可包括但不限于大約5埃至大約1000埃。盡管它們的 應(yīng)用并不一定受到如此的限制，但是施鍍方法被特別的應(yīng)用于半導(dǎo)體制造中，用于沉積內(nèi) 襯(liner)層和/或覆蓋層，這些層通常比較薄(即，大約100?；蚋〔⑶?，最近，大約50 ?；蚋?。為了顧及這種偏見(jiàn)，如以下的更為詳細(xì)的闡述，在本文所述方法中用來(lái)防止金 屬顆粒缺陷物形成的溶液尤其適于接納薄的鍍層(即，厚度為100?；蚋〉膶硬⑶?，在一 些情況下，厚度為50埃或更小的層)。不考慮采用的施鍍方法以及所述金屬層的組成、布局和厚度，本文所述的方法包 括如圖1的方框12所示將所述基底的金屬鍍層以及(在一些情況下)相鄰的部分暴露在溶液中。所述溶液包括具有充足濃度的非金屬PH調(diào)節(jié)劑，以至于所述溶液的pH為大約7. 5 至大約12.0。另外，該溶液不含有氧化劑。如下文詳細(xì)的闡述，在一些情況下，所述溶液包 括具有至少一種非胺或非亞胺官能團(tuán)的螯合劑。另外或或者，該溶液包括至少兩種不同類(lèi) 型的絡(luò)合劑，該兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑分別通過(guò)不同官能團(tuán)各自提供用于結(jié)合金屬離子的 單個(gè)連接點(diǎn)。在這些后者的具體實(shí)施例中，所述兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑中的至少一種包括 非胺或非亞胺官能團(tuán)。值得注意的是，如本文所采用的。提到不同“類(lèi)型”絡(luò)合劑是指不同 化學(xué)結(jié)構(gòu)的絡(luò)合劑。假設(shè)在方框12中著重描述的溶液具體實(shí)施例通常在施鍍工藝后，將懸浮在所述 基底的表面上方的液體中的金屬離子絡(luò)合(即，螯合、多價(jià)螯合、穩(wěn)定等)。所述液體可以是 方框10中采用的施鍍?nèi)芤旱臍埩舨糠?，或者如關(guān)于圖2的以下詳細(xì)的闡述，由于在施鍍工 藝后結(jié)合采用化學(xué)惰性液體沖洗所述基底，所述液體可以是大量稀釋的該施鍍?nèi)芤旱臍埩?部分。在這兩種情況下，絡(luò)合這些金屬離子將基本上降低它們的還原電位以及，實(shí)際上，降 低它們形成金屬顆粒缺陷物并沉淀在基底上的可能性。同樣地，理論認(rèn)為本文所描述的方 法主要用于防止金屬顆粒缺陷物的形成，而不是從基底上除去金屬顆粒缺陷物。這是與大 多數(shù)的常規(guī)的著重于溶液的腐蝕能力和/或氧化能力以除去缺陷物的技術(shù)的關(guān)鍵區(qū)別所 在。本文所采用的術(shù)語(yǔ)“金屬顆粒缺陷物”通常是指包括金屬元素的任意顆粒物。如本文所應(yīng)用的，術(shù)語(yǔ)“絡(luò)合劑”是指采用一個(gè)或多個(gè)連接點(diǎn)來(lái)結(jié)合金屬離子以形 成絡(luò)合物的配體(即，分子或離子)。值得注意的是，該術(shù)語(yǔ)包括更狹義的類(lèi)別“螯合劑”，所 述“螯合劑”是指采用多個(gè)連接點(diǎn)來(lái)結(jié)合金屬離子以形成絡(luò)合物的配體(即，分子或離子)。 在開(kāi)發(fā)本文所述方法和溶液的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)具有螯合劑的溶液能有效地在施鍍工藝后消除 金屬顆粒缺陷物在基底上的形成，所述螯合劑具有一種非胺或非亞胺官能團(tuán)，并在PH為約 7. 5至約12. 0以及溫度為約15°C至約50°C時(shí)應(yīng)用。此外，已發(fā)現(xiàn)無(wú)論是否螯合劑加入到這 些溶液中，所述溶液可有效地提供相同或不同的官能團(tuán)，用于結(jié)合金屬離子。而且，已發(fā)現(xiàn) 在PH和溫度在上述范圍內(nèi)而應(yīng)用的溶液，該溶液具有至少兩種不同類(lèi)型的分別通過(guò)不同 官能團(tuán)而各自提供用于結(jié)合金屬離子的單個(gè)連接點(diǎn)的絡(luò)合劑，能有效地在施鍍工藝后消除 金屬顆粒缺陷物在基底上的形成。在這些情況下，所述兩種不同的絡(luò)合劑中的至少一種包 括非胺或非亞胺官能團(tuán)。然而，相反，pH和溫度在相同的范圍內(nèi)的溶液，該溶液包括有不同種類(lèi)的分別通過(guò) 相同官能團(tuán)而各自提供用于結(jié)合金屬離子的單個(gè)連接點(diǎn)的絡(luò)合劑，不能有效地在施鍍工藝 后消除金屬顆粒缺陷物在基底上的形成。另外，包含有提供單個(gè)連接點(diǎn)用于結(jié)合金屬離子 的單個(gè)類(lèi)型的絡(luò)合劑的溶液，不能有效地在施鍍工藝后消除金屬顆粒缺陷物在基底上的形 成。已發(fā)現(xiàn)這些相反的結(jié)果尤其與防止基本上由一種或多種金屬元素構(gòu)成的金屬顆粒缺陷 物的形成密切相關(guān)，但不一定限于防止該金屬顆粒缺陷物的形成。例如，已發(fā)現(xiàn)pH被調(diào)節(jié)為約10. 0的氨溶液不能有效地在施鍍工藝后防止金屬顆 粒缺陷物在基底上的形成。在這種情況下，氨根據(jù)其性質(zhì)被用作為所述溶液中的唯一的絡(luò) 合劑，提供用于結(jié)合金屬離子的單個(gè)連接點(diǎn)。然而，相反，例如將檸檬酸銨化合物溶解到去 離子水中并調(diào)節(jié)PH為約10. 0，能有效地在施鍍工藝后防止金屬顆粒缺陷物在基底上的形 成。在這些情況下，氨和檸檬酸根離子在所述溶液中用作為絡(luò)合劑。根據(jù)其性質(zhì)，每一個(gè)檸 檬酸根離子提供三個(gè)不同的連接點(diǎn)來(lái)用于結(jié)合金屬離子，因此特別地歸類(lèi)為螯合劑。雖然已發(fā)現(xiàn)在溶液中僅有氨是不能有效地防止在施鍍工藝后金屬顆粒缺陷物在基底上的形成， 但是人們認(rèn)為氨有助于這類(lèi)預(yù)防并且，同樣地，在溶液中的氨和檸檬酸根離子可共同地用 來(lái)結(jié)合金屬離子。其它的具有一種或多種絡(luò)合劑(即，一種或多種螯合劑和/或至少兩種 不同的提供單個(gè)連接點(diǎn)的絡(luò)合劑)的示例性化合物在下列表1中示出，所述化合物已被發(fā) 現(xiàn)能有效防止在施鍍工藝后在基底上形成金屬顆粒缺陷物。 通常本文所述的絡(luò)合劑溶液(complexing agent/s in the solutions) ( S卩，包括 一種或多種螯合劑和/或至少兩種不同的提供單個(gè)連接點(diǎn)的絡(luò)合劑的溶液)可通過(guò)將一種 或多種包含有絡(luò)合劑的化合物溶于去離子水而得到。在一些具體實(shí)施例中，大多數(shù)絡(luò)合劑 是通過(guò)將具有多種絡(luò)合劑的單一化合物溶于去離子水中而得到。在其它具體實(shí)施例中，大 多數(shù)絡(luò)合劑可來(lái)源于多種各自具有一種或多種絡(luò)合劑的化合物。然而在其它情況下，單個(gè) 螯合劑可由具有所述單個(gè)螯合劑的單個(gè)化合物溶于去離子水而得到。本文中所使用的術(shù)語(yǔ) “化合物”，通常是指由元素化學(xué)結(jié)合成確定的部分的以質(zhì)量計(jì)算的物質(zhì)。表1提供了一些 示例性化合物的列表，用于向溶液提供絡(luò)合劑。然而，本文所述的方法和溶液不一定受此限 制。詳而言之，可以考慮其它的提供在表1列出的絡(luò)合劑的化合物和/或其它絡(luò)合劑。而 且，雖然表1具體地列出了提供螯合劑的以及(在一些情況下)還提供具有用于結(jié)合金屬 離子的單個(gè)連接點(diǎn)的絡(luò)合劑的化合物，但是可考慮其它的單獨(dú)提供具有單個(gè)連接點(diǎn)的絡(luò)合 劑的化合物。-表1-用于向溶液提供絡(luò)合劑的示例性化合物
權(quán)利要求
1.一種水溶液，包括具有至少一種非胺或非亞胺官能團(tuán)的螯合劑；以及具有充足濃度的非金屬PH調(diào)節(jié)劑，以至于所述水溶液的pH為約7. 5至約12. 0，其中所 述水溶液不含有氧化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，所述螯合劑的濃度為約0.lg/L至約5. Og/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，所述螯合劑的濃度為約1.Og/L至約2. Og/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，所述螯合劑是由將檸檬酸鹽、絲氨酸、N-(2-羥 乙基)二胺三乙酸以及乙二胺四乙酸中的一種溶于去離子水中而得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，所述螯合劑具有用于結(jié)合金屬離子的單一類(lèi) 型的官能團(tuán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，所述螯合劑具有用于結(jié)合金屬離子的至少兩 種不同官能團(tuán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，還包括一種或多種其它螯合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，還包括一種或多種絡(luò)合劑，各自提供用于結(jié)合金屬 離子的單個(gè)連接點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水溶液，其中，所述一種或多種絡(luò)合劑包括至少兩種不同類(lèi) 型的絡(luò)合劑，分別通過(guò)不同官能團(tuán)而各自提供用于結(jié)合金屬離子的單個(gè)連接點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，所述非金屬pH調(diào)節(jié)劑選自氨、胺類(lèi)和亞胺類(lèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，還包括抗氧化劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，還包括表面活性劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，還包括用于使有機(jī)污染物溶解的溶劑。
14.一種水溶液，包括至少兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑，分別通過(guò)不同官能團(tuán)而各自提供用于結(jié)合金屬離子的單 個(gè)連接點(diǎn)的，其中，所述兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑中至少一種包括非胺或非亞胺官能團(tuán)；以及 具有充足濃度的非金屬PH調(diào)節(jié)劑，以至于所述水溶液的pH為約7. 5至約12. 0，其中所 述水溶液不含有氧化劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水溶液，其中，所述不同類(lèi)型的絡(luò)合劑的總濃度為約0.Ig/ L 至約 5. Og/L。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水溶液，其中，所述兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑中的至少一種 是由將具有多種絡(luò)合劑的單個(gè)化合物溶于去離子水中而得到。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水溶液，其中，所述單個(gè)化合物選自檸檬酸銨、檸檬酸甲胺 鹽、檸檬酸二甲胺鹽以及絲氨酸。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水溶液，還包括螯合劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水溶液，其中，所述非金屬pH調(diào)節(jié)劑選自氨、胺類(lèi)和亞胺類(lèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水溶液，還包括抗氧化劑。
21.一種用于處理基底的方法，包括 在基底上施鍍金屬層；以及然后將所述金屬層暴露于溶液，所述溶液不含有氧化劑，并且包括具有充足濃度的非金屬PH調(diào)節(jié)劑，以至于所述溶液的pH為約7. 5至約12. 0，其中所述溶液還包括用于通過(guò)如 下結(jié)合金屬離子的方式具有至少一種非胺或非亞胺官能團(tuán)的螯合劑；以及/或至少兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑，分別通過(guò)不同官能團(tuán)而各自提供用于結(jié)合金屬離子的單 個(gè)連接點(diǎn)，其中，所述兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑中至少一種具有至少一種非胺或非亞胺官能團(tuán)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述螯合劑和所述不同類(lèi)型的絡(luò)合劑是選自 氨基酸、氨、檸檬酸根離子、甲胺、二甲胺和羧酸鹽離子。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括在隨后將金屬層暴露在所述溶液中的步驟之 前和/或期間，將基本不含有氧氣的吹掃氣體引入到包含有所述基底的處理室中。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述隨后將金屬層暴露在所述溶液中的步驟， 包括在溫度小于約50°C將所述溶液引入到所述基底。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括在將金屬層暴露在所述溶液中的步驟之前和 /或之后，用化學(xué)惰性液體沖洗包含有所述金屬層的基底。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述隨后將金屬層暴露在所述溶液中的步驟， 包括在沖洗所述基底過(guò)程中將所述溶液引入到所述化學(xué)惰性液體流中。
全文摘要
本發(fā)明提供用于在施鍍工藝后防止在基底上形成金屬顆粒缺陷物的方法和溶液。具體地，提供的溶液不含有氧化劑，并且包括具有充足濃度的非金屬pH調(diào)節(jié)劑，以至于所述溶液的pH為約7.5至約12.0。在一些情況下，溶液可包括螯合劑。另外或或者，溶液可包括至少兩種不同類(lèi)型的絡(luò)合劑，分別通過(guò)不同官能團(tuán)而各自提供用于結(jié)合金屬離子的單個(gè)連接點(diǎn)。在任何情況下，所述絡(luò)合劑或所述螯合劑中的至少一種包含有非胺或非亞胺官能團(tuán)。用于處理基底的方法的具體實(shí)施方式
，包括在基底上鍍上金屬層以及然后將所述基底暴露在包含有上述組分的溶液中。
文檔編號(hào)C23C18/16GK102149846SQ200980134115
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者李時(shí)健, 蒂魯吉拉伯利·N·阿魯娜, 阿爾圖爾·K·科利奇 申請(qǐng)人:朗姆研究公司