專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)電沉積溶液和工藝控制的制作方法
無(wú)電沉積溶液和工藝控制
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及電子設(shè)備如集成電路的制造，更具體地，本發(fā)明涉及無(wú)電電鍍液裝置的方法和無(wú)電電鍍液的方法。工藝控制是制造諸如電子設(shè)備之類(lèi)復(fù)雜設(shè)備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于如集成電路等設(shè)備，其工藝規(guī)范和工藝結(jié)果必需符合嚴(yán)格的規(guī)范，以便確保集成電路所需性能。不僅在獲得所需工藝規(guī)范和工藝結(jié)果存在挑戰(zhàn)，保持這些規(guī)范和過(guò)程以便在優(yōu)選的經(jīng)濟(jì)條件下加工大量基板也是一個(gè)挑戰(zhàn)。為了符合電子設(shè)備的要求，諸如無(wú)電沉積之類(lèi)工藝已經(jīng)應(yīng)用于如沉積銅電介質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)的覆蓋層。無(wú)電沉積過(guò)程提供了覆蓋層的選擇性沉積，如基于鈷的覆蓋層以及如基于鎳的覆蓋層。一些更優(yōu)選的覆蓋層是多元素合金如鈷合金，鈷鎢合金，鈷鎢磷硼合金，鈷鎳合金，以及鎳合金。一些覆蓋層所需成分的復(fù)雜性需要復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)以生產(chǎn)這些層， 并且在工藝設(shè)備，如無(wú)電沉積設(shè)備和相關(guān)的無(wú)電沉積浴液的工藝控制中存在相應(yīng)的復(fù)雜問(wèn)題。無(wú)電沉積設(shè)備成功的工藝控制包括在所需規(guī)范內(nèi)保持無(wú)電沉積浴液，以獲得所需工藝結(jié)果。一般而言，操作無(wú)電沉積浴液有一個(gè)可接受的規(guī)范范圍。在無(wú)電沉積實(shí)行期間保持的重要參數(shù)是沉積速率，浴液穩(wěn)定性，薄膜成分，薄膜覆蓋范圍，以及薄膜粗糙度。這些參數(shù)通常通過(guò)控制無(wú)電沉積溶液的成分來(lái)保持，尤其是通過(guò)控制諸如金屬離子源，還原劑， 以及PH調(diào)節(jié)劑等反應(yīng)物的量來(lái)保持。當(dāng)相比于消耗的浴液成分的濃度，沉積溶液中裝載的料濃度高時(shí)，并且電鍍液用于再循環(huán)模式或批處理模式中時(shí)，副產(chǎn)物的濃度在電鍍?cè)∫褐锌焖俚卦龃?。無(wú)電浴液成分中這種的變化能改變沉積工藝，以及，因此改變沉積速率和薄膜的一些特征屬性。已經(jīng)有公知的監(jiān)測(cè)和保持無(wú)電沉積浴液操作的方法。大多數(shù)情況下，除了浴液溫度，還監(jiān)測(cè)還原劑濃度，金屬離子濃度，以及電鍍?cè)∫旱腜H。為了保持預(yù)定工藝窗口中的浴液，如果還原劑濃度，金屬離子濃度，和/或PH不在規(guī)范內(nèi)，那么不得不在浴液中加入化學(xué)物質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)添加所需的PH調(diào)節(jié)劑，還原劑，和金屬離子來(lái)保持浴液。除了濃度調(diào)整，可以將新鮮的溶液不時(shí)地添加到電鍍液中，因?yàn)楫?dāng)電鍍基板從電鍍室移出時(shí)的帶出 (drag-out)，可能會(huì)失去部分溶液。盡管無(wú)電沉積溶液配置(management)的方法和無(wú)電沉積溶液是公知的，本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到需要新的和/或改進(jìn)的管理無(wú)電沉積溶液的方法以及新的和/或改進(jìn)的覆蓋層的無(wú)電沉積的無(wú)電沉積溶液，該覆蓋層用于制造電子設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及加工基板，如用于電子設(shè)備制造的基板。本發(fā)明的一個(gè)方面是加工基板的方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是通過(guò)無(wú)電沉積沉積覆蓋層的方法和保持無(wú)電沉積浴液的方法。本發(fā)明的另一方面包括用于加工基板的溶液和成分。本發(fā)明的一實(shí)施方式包括用于覆蓋層的無(wú)電沉積溶液。本發(fā)明的另一實(shí)施方式是配置為添補(bǔ)用于沉積覆蓋層的無(wú)電沉積浴液的成分。應(yīng)了解，本發(fā)明并不局限于詳細(xì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及下面所描述的成分配置的應(yīng)用。 本發(fā)明能用于其他實(shí)施方式并且能以不同方式實(shí)行和實(shí)施。另外，應(yīng)了解，此處使用的措辭和術(shù)語(yǔ)僅是為了描述的目的，不應(yīng)視為限制。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明所基于的構(gòu)思可作為用于實(shí)施本發(fā)明各方面所設(shè)計(jì)的其他結(jié)構(gòu)，方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。這一點(diǎn)很重要，所以，權(quán)利要求視為包括這種等同的結(jié)構(gòu)范圍，因?yàn)槠錄](méi)有脫離本發(fā)明的精神和范圍。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及加工諸如用于電子設(shè)備制造的基板之類(lèi)的基板。本發(fā)明實(shí)施方式的操作將在下面討論，主要在加工諸如用于制造集成電路的硅晶片之類(lèi)的半導(dǎo)體晶片方面。集成電路的金屬化層包括形成嵌入式或雙嵌入式電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的金屬線的銅?？蛇x地，電介質(zhì)是低k電介質(zhì)材料，如摻雜氧化硅的碳(SiOC:H)。下面所披露的是針對(duì)在銅上包含至少鈷的覆蓋層的無(wú)電沉積的優(yōu)選工藝和溶液。然而，應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式可用于其他半導(dǎo)體設(shè)備，銅以外的金屬，鈷以外的覆蓋層，半導(dǎo)體晶片以外的晶片。下述定義將用于討論本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。副產(chǎn)物是因?qū)嵤┗瘜W(xué)反應(yīng)以在基板上形成覆蓋層從而在無(wú)電沉積溶液中形成的成分。反應(yīng)物是在反應(yīng)形成覆蓋層期間消耗的無(wú)電沉積溶液中的成分。反應(yīng)物包括例如，金屬離子源和還原劑。補(bǔ)充物是不直接產(chǎn)生副產(chǎn)物的無(wú)電沉積溶液中的成分。補(bǔ)充物的示例包括但不局限于，絡(luò)合劑，穩(wěn)定劑，表面活性劑及其類(lèi)似物。添補(bǔ)組分是添加到無(wú)電沉積浴液中以保持無(wú)電沉積浴液性能符合規(guī)范的任一種或一種以上的反應(yīng)物、任一種或一種以上的副產(chǎn)物、和/或任一種或一種以上的補(bǔ)充物的混合物。下面給出的是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式所示的無(wú)電沉積溶液。該無(wú)電沉積溶液包括反應(yīng)物，副產(chǎn)物，以及可能包括補(bǔ)充物。在一個(gè)實(shí)施方式中，無(wú)電沉積溶液包括金屬離子源，一種或一種以上的還原劑，源自金屬離子源和還原劑之間反應(yīng)的一種或一種以上的副產(chǎn)物，以及可能包括一種或一種以上的PH調(diào)節(jié)劑，一種或一種以上的絡(luò)合劑，一種或一種以上的第二元素源，以及如果需要，還包括一種或一種以上的緩沖劑。金屬離子源通常構(gòu)成覆蓋層的最大成分。對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，該金屬離子源是鈷或鈷合金覆蓋層的鈷源。該鈷源實(shí)際上是任何可溶的鈷(II)鹽。一些示例性的鈷鹽為硫酸鈷和氯化鈷。高純度氫氧化鈷(II)的使用更為可取。這種化合物少量可溶于水但是在絡(luò)合劑或酸存在下易溶解。隨著金屬氫氧化物取代通用可溶的金屬鹽的應(yīng)用，能進(jìn)一步最小化無(wú)電沉積層中的污染水平，該通用可溶的金屬鹽如金屬硫酸鹽，金屬氯化物鹽， 或金屬硝酸鹽。對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施方式，作為鈷的替代，可使用鎳源生產(chǎn)基于鎳的覆蓋層。還原劑還原溶液中的金屬離子以便在基板表面形成覆蓋層。優(yōu)選的還原劑為次磷酸鹽，其以如次磷酸，無(wú)堿-金屬次磷酸鹽，以及次磷酸的絡(luò)合物等化合物的形式引入到浴液中。次磷酸鹽也用作沉積層中的磷源。另一使用的還原劑為二甲胺硼烷(DMAB)，其也可用作覆蓋層的硼源。其他適合用作沉積溶液中的還原劑的硼烷包括但不局限于烷基胺硼烷、二烷基胺硼烷、三烷基胺硼烷。無(wú)電沉積溶液中另一可用的還原劑為胼。
一種或一種以上的源自金屬離子源和還原劑之間反應(yīng)的副產(chǎn)物將取決于用于完成無(wú)電沉積的工藝化學(xué)過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，該還原劑包括次磷酸鹽，其產(chǎn)生作為金屬離子源和還原劑之間反應(yīng)的副產(chǎn)物的亞磷酸鹽。這意味著本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式的無(wú)電沉積溶液中包括適量的亞磷酸鹽。類(lèi)似地，本發(fā)明使用胺硼烷作為還原劑的優(yōu)選的實(shí)施方式中將有作為副產(chǎn)物的胺類(lèi)。這意味著本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式的無(wú)電沉積溶液中包括適量的胺類(lèi)。更具體地，本發(fā)明使用二甲胺硼烷作為還原劑的實(shí)施方式中將產(chǎn)生作為金屬離子和還原劑之間反應(yīng)的副產(chǎn)物的二甲胺。所以，本發(fā)明使用二甲胺硼烷作為反應(yīng)物的實(shí)施方式同樣也包括在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的無(wú)電沉積溶液中的反應(yīng)副產(chǎn)物二甲胺。可能包含在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中的其他可能的副產(chǎn)物可能是由中和在無(wú)電沉積期間生成的酸而形成的鹽。對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，PH調(diào)節(jié)劑包括季銨堿以調(diào)節(jié)溶液的PH。此處描述的用于無(wú)電沉積溶液中調(diào)節(jié)溶液PH的季銨堿可選自多種化合物。示例性的PH調(diào)節(jié)劑包括但不局限于四氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、甲基三乙基氫氧化銨、乙基三甲基氫氧化銨、芐基三甲基氫氧化銨，以及其他適合保持溶液PH的更長(zhǎng)的烷基鏈氫氧化銨。優(yōu)選地，一種或一種以上的絡(luò)合劑保留溶液中甚至PH值下的金屬離子，否則該金屬離子將形成不溶的金屬氫氧化物。通常適用的絡(luò)合離子包括但不局限于檸檬酸鹽、酒石酸鹽、甘氨酸、焦磷酸鹽，以及乙烯四乙酸(EDTA)。該絡(luò)合劑作為酸引入到浴液中。具體地， 檸檬酸鹽作為檸檬酸引入，酒石酸鹽作為酒石酸引入，或者焦磷酸鹽作為焦磷酸引入。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式使用檸檬酸作為絡(luò)合劑，但是也可使用其他絡(luò)合劑或其組合?？赡馨ǖ诙饘匐x子源以便改進(jìn)覆蓋層的耐腐蝕性。對(duì)于鈷鎢合金，這種離子優(yōu)選地是鎢(VI)化合物，如鎢(VI)的氧化物(WO3)或磷酸鎢H3 [P (W3Oltl)4],然而也可使用其他氧化形式的鎢，如V或IV。上述的第二金屬可選自周期表的第4周期，周期表的第5周期，以及周期表的第6周期。優(yōu)選的選自元素表的第4周期的第二金屬為Cr和Ni。優(yōu)選的選自元素表的第5周期的第二金屬為Mo、RU、I h和Pd。優(yōu)選的選自元素表的第6周期的第二金屬為W、Re、Os、Ir和Pt。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式使用鎢作為鎢源。如上所述，本發(fā)明的一些實(shí)施方式可能不需要緩沖劑。緩沖劑的需求取決于用于形成覆蓋層的工藝化學(xué)過(guò)程。本發(fā)明實(shí)施方式優(yōu)選的緩沖劑包括硼酸鹽，其可以作為硼酸并入到溶液中。更具體地，在PH為8到10的范圍內(nèi)用于緩沖溶液的最常見(jiàn)的化合物是硼酸。作為選擇，硼酸鹽/硼酸以外的緩沖劑也可用于本發(fā)明的實(shí)施方式中。如果需要，也可在浴液中加入其他非必要的成分，以便達(dá)到如改變沉積薄膜的屬性，沉積速率，溶液穩(wěn)定性，以及提高耐腐蝕性等目的。這些輔助成分及其功能對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的；詳見(jiàn)例如Kolics等人的美國(guó)專(zhuān)利6，911，067。Kolics等人的美國(guó)專(zhuān)利6，911，067在此作為參考完全并入本發(fā)明中。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是覆蓋層無(wú)電沉積的溶液。更具體地，配置該溶液以便支持無(wú)電沉積反應(yīng)進(jìn)而形成覆蓋層。該溶液包括確定為無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量胺類(lèi)和/ 或確定為無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，該胺類(lèi)包括二甲胺。對(duì)于一具體應(yīng)用的本發(fā)明實(shí)施方式使用濃度約0.01摩爾每升的二甲胺。對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，該亞磷酸鹽濃度約0.01摩爾每升。在另一實(shí)施方式中，該胺類(lèi)包括濃度約0. 01摩爾每升的二甲胺并且亞磷酸鹽的濃度約為0. 01摩爾每升。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，覆蓋層包括鈷以便形成鈷覆蓋層。作為本發(fā)明其他實(shí)施方式的選擇，覆蓋層可包括金屬，如鎳。根據(jù)本發(fā)明更優(yōu)選的實(shí)施方式，配置無(wú)電沉積溶液以沉積包含鈷，鎢，磷和硼的覆蓋層。該無(wú)電沉積溶液包括適量鈷，適量硼烷，適量次磷酸鹽，適量鎢，適量檸檬酸鹽，適量硼酸鹽，適量胺類(lèi)，以及適量亞磷酸鹽。對(duì)于無(wú)電沉積溶液中的每種成分，其量相當(dāng)于完成沉積的有效量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，無(wú)電沉積溶液包括約0. 012摩爾每升的鈷濃度，約 0. 015摩爾每升的硼烷濃度，約0. 083摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 023摩爾每升的鎢濃度，約0. 123摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 077摩爾每升的硼酸鹽濃度，濃度約0. 01摩爾每升的二甲胺，以及濃度約0. 01摩爾每升的亞磷酸鹽。本發(fā)明另一方面包括添補(bǔ)沉積包含金屬的覆蓋層的無(wú)電沉積浴液的組分。作為選擇，該無(wú)電沉積浴液可包含上述的本發(fā)明實(shí)施方式中的無(wú)電沉積溶液。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，添補(bǔ)沉積覆蓋層的無(wú)電沉積浴液的組分包括從無(wú)電沉積浴液的數(shù)學(xué)模型中得出的金屬濃度。作為選擇，該金屬濃度從無(wú)電沉積浴液操作的物質(zhì)平衡中得出。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，金屬的濃度高于無(wú)電沉積浴液中金屬反應(yīng)物濃度的約3倍到約10倍。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，金屬的濃度高于無(wú)電沉積浴液中金屬反應(yīng)物濃度的約5倍到約 10倍。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，金屬的濃度高于無(wú)電沉積浴液中金屬反應(yīng)物濃度的約 5. 1 倍。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式使用鈷作為金屬。具體應(yīng)用的優(yōu)選的實(shí)施方式使用鈷作為金屬以及組分包含有約0.0612摩爾每升的鈷濃度。當(dāng)然，本發(fā)明的其他實(shí)施方式可使用鈷以外的金屬。其他優(yōu)選的實(shí)施方式使用鎳以形成鎳層。根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施方式，添補(bǔ)無(wú)電沉積浴液的組分進(jìn)一步包括確定為無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量胺類(lèi)和/或確定為無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。優(yōu)選的胺是二甲胺，其作為在溶液中的金屬離子和諸如二甲胺硼烷之類(lèi)還原劑之間的無(wú)電沉積反應(yīng)的副產(chǎn)物出現(xiàn)。因?yàn)閬喠姿猁}作為通過(guò)包含在由無(wú)電沉積溶液中的次磷酸鹽還原的在無(wú)電沉積溶液中的金屬離子之間反應(yīng)的副產(chǎn)物出現(xiàn)，所以亞磷酸鹽包含在組分中。作為選擇， 二甲胺的濃度約為0. 038摩爾每升，以及亞磷酸鹽濃度約為0. 037摩爾每升。本發(fā)明更優(yōu)選的實(shí)施方式包括添補(bǔ)沉積具有鈷，鎢，磷，以及硼的覆蓋層的無(wú)電沉積浴液的組分。添補(bǔ)無(wú)電沉積浴液的組分包括適量鈷，適量次磷酸鹽，適量鎢，適量檸檬酸鹽，適量硼酸鹽，適量二甲胺，以及適量亞磷酸鹽。對(duì)于添補(bǔ)無(wú)電沉積溶液的組分中的每一成分，其量相當(dāng)于完成浴液添補(bǔ)的有效量，以便基本上保持無(wú)電沉積浴液的性能。組分的一些具體屬性可取決于操作浴液的環(huán)境。可能重要的環(huán)境包括但不局限于無(wú)電電鍍?cè)∫旱慕M分，浴液中溶液的量，每個(gè)基板帶出的量，以及每個(gè)基板帶入的量。對(duì)于如在300mm直徑基板上(如硅晶片)的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積的應(yīng)用，每基板有20毫升的帶入并且每基板有100毫升的浴液帶出，以及10升體積的無(wú)電沉積溶液，添補(bǔ)無(wú)電沉積浴液的組分的優(yōu)選的實(shí)施方式包含有對(duì)于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度，約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 09摩爾每升的鎢濃度，約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約 0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。類(lèi)似地，對(duì)于60毫升每基板的物質(zhì)帶出的應(yīng)用，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的組分包含有對(duì)于金屬而言約0. 061摩爾每升的鈷濃度，約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約 0. 077摩爾每升的鎢濃度，約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。本發(fā)明的另一方面是加工基板的方法，如加工用于制造電子設(shè)備的基板。該方法涉及無(wú)電沉積，無(wú)電沉積溶液，以及無(wú)電沉積浴液的保持。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法是在具有銅和電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的基板上的含有金屬的覆蓋層無(wú)電沉積的方法。該方法包括(i)提供具有用于無(wú)電沉積反應(yīng)以便沉積覆蓋層的反應(yīng)物以及用于無(wú)電沉積反應(yīng)的副產(chǎn)物的無(wú)電沉積浴液，以及(ii)使用該無(wú)電沉積浴液在基板上沉積覆蓋層。該無(wú)電沉積浴液可能是之前沒(méi)有使用過(guò)的起始浴液，或者是已經(jīng)使用過(guò)并翻新到與起始浴液屬性實(shí)質(zhì)相同的浴液。 該方法進(jìn)一步包括(iii)通過(guò)添加計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量與計(jì)算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量來(lái)添補(bǔ)無(wú)電沉積溶液。優(yōu)選地，實(shí)施添補(bǔ)無(wú)電沉積浴液，使得能用該無(wú)電沉積浴液在附加基板上沉積覆蓋層，該無(wú)電沉積浴液具有與(i)中的無(wú)電沉積浴液實(shí)質(zhì)相同的屬性。更具體地，配置該添補(bǔ)無(wú)電沉積浴液以保持無(wú)電沉積浴液的性能， 從而延長(zhǎng)無(wú)電沉積浴液的使用。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，該計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量與計(jì)算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從無(wú)電沉積浴液的數(shù)學(xué)模型得出。作為選擇，該計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量與計(jì)算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從無(wú)電沉積浴液操作的物料平衡(mass balance)得出的。對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式， 該計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量包括金屬反應(yīng)物的濃度，其高于無(wú)電沉積浴液中金屬反應(yīng)物濃度的約3倍到約10倍。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，該計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量包括金屬反應(yīng)物的濃度，其高于無(wú)電沉積浴液中金屬反應(yīng)物濃度的約5倍到約10倍。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，該計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量包括金屬反應(yīng)物的濃度，其高于無(wú)電沉積浴液中金屬反應(yīng)物濃度的約5. 1倍。對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施方式，優(yōu)選地通過(guò)具有不同組分的至少兩個(gè)儲(chǔ)液器將反應(yīng)物和副產(chǎn)物添加到沉積浴液中來(lái)完成添補(bǔ)無(wú)電沉積浴液。對(duì)于使用鈷作為所述金屬的本發(fā)明的實(shí)施方式，該添補(bǔ)無(wú)電電鍍?cè)∫喊◤牡谝粌?chǔ)液器添加鈷到浴液中以及從第二儲(chǔ)液器添加其他反應(yīng)物和副產(chǎn)物。包括使用無(wú)電沉積浴液沉積的鈷，鎢，磷和硼的覆蓋層能使用本發(fā)明實(shí)施方式通過(guò)從第一儲(chǔ)液器添加鈷到浴液中以及從第二儲(chǔ)液器添加鎢，磷，硼和副產(chǎn)物來(lái)翻新。本發(fā)明使用兩個(gè)儲(chǔ)液器提供組分以翻新無(wú)電沉積浴液的實(shí)施方式提供了調(diào)整金屬量與其他反應(yīng)物和副產(chǎn)物比例的更多選擇，該金屬如鈷。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，該方法包括使用添補(bǔ)組分，其包含有對(duì)于金屬而言高于無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度，適量無(wú)電沉積反應(yīng)的胺類(lèi)副產(chǎn)物，以及適量無(wú)電沉積反應(yīng)的亞磷酸鹽副產(chǎn)物。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式使用胺類(lèi)副產(chǎn)物如二甲胺。作為本發(fā)明的一些實(shí)施方式的選擇，該方法包括使用添補(bǔ)組分，其包含有對(duì)于金屬而言高于無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度，0. 038摩爾每升的二甲胺濃度，以及0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的方法包括使用添補(bǔ)組分，其包含有對(duì)于金屬而言高于無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度，適量次磷酸鹽；適量鎢；適量檸檬酸鹽；適量硼
10酸鹽；適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。對(duì)于如在300mm直徑基板(如硅晶片)上的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積的應(yīng)用，每基板具有20毫升的帶入和每基板100毫升的浴液帶出，以及10升體積的無(wú)電沉積溶液，該方法優(yōu)選的實(shí)施方式包括使用添補(bǔ)組分，其包含有對(duì)于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度， 約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 09摩爾每升的鎢濃度，約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 037 摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。類(lèi)似地，對(duì)于60毫升每基板的浴液帶出的應(yīng)用，本方法包括使用添補(bǔ)組分，其包含有對(duì)于金屬而言約0. 061摩爾每升的鈷濃度，約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 077摩爾每升的鎢濃度，約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。在上述說(shuō)明中，本發(fā)明通過(guò)參考的具體實(shí)施方式
來(lái)描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明下述權(quán)利要求范圍的前提下能進(jìn)行不同的修改及變化。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖
是說(shuō)明性的而不是限制性的，并且所有的這種修改包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)，其他優(yōu)勢(shì)，和解決方案已經(jīng)通過(guò)上述的具體實(shí)施方式
描述。然而，該優(yōu)點(diǎn)，其他優(yōu)勢(shì)，解決方案，以及可能引起任何優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)，或解決方案發(fā)生或變得更加明顯的任何元素不應(yīng)理解為是任一或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的，需要的，或必要的特征或元素。本文使用的術(shù)語(yǔ)“包括”，“包含”，“包含有”，“有”，“具有”，“含有”，“至少一個(gè)”，或這些的其他變化旨在涵蓋無(wú)排他性的包含。例如，包括一系列元素的工藝，方法，物品，或儀器并不局限于這些元素，其可能包括其他沒(méi)有特別列舉的元素或這種工藝，方法，物品，或儀器固有的其他元素。進(jìn)一步的，除非有相反的明確的陳述，“或”指的是包含在內(nèi)的或而不是排除在外的或。例如，條件A或B為滿(mǎn)足以下的任何一項(xiàng)A是真的(或存在的)以及 B是假的(或不存在的)，A是假的(或不存在的)以及B是真的(或存在的)，以及A和B 都是真的(或存在的)。
權(quán)利要求
1.在具有銅和電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的基板上的包含金屬的覆蓋層無(wú)電沉積的方法，所述方法包括(i)提供具有用于無(wú)電沉積反應(yīng)以便沉積覆蓋層的反應(yīng)物，并具有用于無(wú)電沉積反應(yīng)的副產(chǎn)物的無(wú)電沉積浴液；( )使用所述無(wú)電沉積浴液在基板上沉積所述覆蓋層；以及(iii)通過(guò)添加計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量與計(jì)算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量來(lái)添補(bǔ)所述無(wú)電沉積溶液，使得能用與(i)中的所述無(wú)電沉積浴液具有實(shí)質(zhì)相同屬性的無(wú)電沉積浴液在附加基板上沉積覆蓋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量與所述計(jì)算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從所述無(wú)電沉積浴液的數(shù)學(xué)模型得出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量與所述計(jì)算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從所述無(wú)電沉積浴液的物料平衡得出的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量包含有高于所述無(wú)電沉積浴液中所述金屬反應(yīng)物濃度的約3倍到約10倍的金屬反應(yīng)物濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量包含有高于所述無(wú)電沉積浴液中所述金屬反應(yīng)物濃度的約5倍到約10倍的金屬反應(yīng)物濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算出的一種或一種以上反應(yīng)物的有效量包含有高于所述無(wú)電沉積浴液中所述金屬反應(yīng)物濃度的約5. 1倍的金屬反應(yīng)物濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)具有不同組分的至少兩個(gè)儲(chǔ)液器將所述反應(yīng)物添加到所述沉積浴液中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無(wú)電電鍍?cè)∫喊ㄓ糜阝捀采w層的鈷；所述添補(bǔ)無(wú)電電鍍?cè)∫喊◤牡谝粌?chǔ)液器添加鈷到浴液中以及從第二儲(chǔ)液器添加其他反應(yīng)物和所述副產(chǎn)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無(wú)電電鍍?cè)∫喊ㄢ挘u，磷和硼；所述添補(bǔ)無(wú)電電鍍?cè)∫喊◤牡谝粌?chǔ)液器添加鈷到浴液中，以及從第二儲(chǔ)液器添加鎢，磷，硼和所述副產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補(bǔ)組分，該組分包含有 對(duì)于金屬而言高于所述無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度；適量所述無(wú)電沉積反應(yīng)的胺類(lèi)副產(chǎn)物；以及適量所述無(wú)電沉積反應(yīng)的亞磷酸鹽副產(chǎn)物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補(bǔ)組分， 該組分包括對(duì)于金屬而言高于所述無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度； 適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補(bǔ)組分， 該組分包含有對(duì)于金屬而言高于所述無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度；. 038摩爾每升的二甲胺濃度；以及 0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補(bǔ)組分， 該組分包含有對(duì)于金屬而言高于所述無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度；適量次磷酸鹽；適量鎢；適量檸檬酸鹽；適量硼酸鹽；適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述浴液帶出為100毫升每基板，以及(iii)包括使用添補(bǔ)組分，所述組分包含有對(duì)于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度； 約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 09摩爾每升的鎢濃度； 約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中浴液帶出為60毫升每基板， 以及(iii)包括使用添補(bǔ)組分，所述組分包含有對(duì)于金屬而言高于所述無(wú)電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度； 約0. 061摩爾每升的鈷濃度； 約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 077摩爾每升的鎢濃度； 約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
16.用于覆蓋層無(wú)電沉積的溶液，其包括 確定為無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量胺類(lèi)；和/或確定為無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述胺類(lèi)包括二甲胺。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述胺類(lèi)包括濃度約為0.01摩爾每升的二甲胺。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述亞磷酸鹽的濃度約為0.01摩爾每升。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中該胺類(lèi)包括濃度約0.01摩爾每升的二甲胺；以及所述亞磷酸鹽的濃度約為0. 01摩爾每升。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鈷。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鎳。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鈷，鎢， 磷和硼；所述無(wú)電沉積溶液進(jìn)一步包括適量鈷； 適量硼烷； 適量次磷酸鹽； 適量鎢；適量檸檬酸鹽；以及適量硼酸鹽。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鈷，鎢， 磷和硼；所述無(wú)電沉積溶液進(jìn)一步包含有約0.012摩爾每升的鈷濃度；約0. 015摩爾每升的硼烷濃度；約0. 083摩爾每升的次磷酸鹽濃度；約0. 023摩爾每升的鎢濃度；約0. 123摩爾每升的檸檬酸鹽濃度；約0. 077摩爾每升的硼酸鹽濃度；濃度約0. 01摩爾每升的二甲胺的所述胺類(lèi)；以及濃度約0. 01摩爾每升的所述亞磷酸鹽。
25.添補(bǔ)用于包括金屬的覆蓋層沉積的無(wú)電沉積浴液的組分，所述組分包含有從所述無(wú)電沉積浴液的數(shù)學(xué)模型中得出的所述金屬的濃度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度從所述無(wú)電沉積浴液的物料平衡中得出。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度高于所述無(wú)電沉積浴液中所述金屬反應(yīng)物濃度的約3倍到約10倍。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度高于所述無(wú)電沉積浴液中所述金屬反應(yīng)物濃度的約5倍到約10倍。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度高于所述無(wú)電沉積浴液中所述金屬反應(yīng)物濃度的約5. 1倍。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬包括鈷。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度包含有約0.0612摩爾每升的鈷濃度。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬包括鎳。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進(jìn)一步包括確定為所述無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量胺類(lèi)；和/或確定為所述無(wú)電沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進(jìn)一步包括適量二甲胺。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進(jìn)一步包括適量二甲胺和/或適量亞磷酸鹽。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進(jìn)一步包含有約0.038摩爾每升的二甲胺濃度和 /或約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進(jìn)一步包括 對(duì)于金屬而言的適量鈷；適量次磷酸鹽； 適量鎢； 適量檸檬酸鹽； 適量硼酸鹽； 適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。
38.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，對(duì)于具有100毫升每基板浴液帶出的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積，所述組分包含有對(duì)于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度； 約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 09摩爾每升的鎢濃度； 約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
39.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，對(duì)于具有60毫升每基板浴液帶出的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積，所述組分包含有對(duì)于金屬而言約0. 061摩爾每升的鈷濃度； 約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 077摩爾每升的鎢濃度； 約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是制造集成電路的覆蓋層無(wú)電沉積的方法。該方法包括控制無(wú)電沉積浴液組分以便實(shí)質(zhì)上保持浴液的無(wú)電沉積屬性。本發(fā)明的其他實(shí)施方式包括無(wú)電沉積溶液。本發(fā)明的另一實(shí)施方式是用于翻新無(wú)電沉積浴液的組分。
文檔編號(hào)C25D21/12GK102471918SQ200980160458
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者阿爾圖爾·科利奇 申請(qǐng)人:朗姆研究公司