專利名稱：沉積金屬薄膜的方法和包括超臨界干燥/清潔組件的金屬沉積組合工具的制作方法
相關(guān)申請本申請要求申請日為2000年4月25日的在先美國專利申請№.60/199580的優(yōu)先權(quán)，此處將其編入作參考。
在現(xiàn)有技術(shù)中，解吸步驟、預(yù)清潔步驟和金屬薄膜沉積步驟均是用組合工具進(jìn)行的，以致使在解吸步驟或預(yù)清潔步驟與金屬薄膜沉積步驟之間基材未暴露于大氣中。
為了使基材脫氣，現(xiàn)有技術(shù)的解吸步驟是在真空下加熱基材。通過在真空下加熱基材，被吸附到基材表面的或被吸收到基材中的物質(zhì)從基材中被除掉。典型的加工條件包括10-3乇或更高的真空和溫度在200-400℃范圍之間。一般說，為了縮短加工時(shí)間就使用較高的溫度，就較高的溫度而言加工時(shí)間一般在30-60秒的范圍內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)清潔步驟是將基材暴露于離子轟擊中，這通常被稱為濺射蝕刻預(yù)清潔。在濺射蝕刻預(yù)清潔中，氬離子、氫離子、氦離子、或它們的混合物，和電子形成等離子體，等離子體轟擊基材表面而濺蝕掉一層薄的材料層。通常，在半導(dǎo)體加工中，蝕刻步驟在沉積金屬薄膜之前進(jìn)行。蝕刻步驟在基材中形成溝槽和達(dá)到底層金屬層的通道孔。蝕刻步驟后，由于將基材暴露于大氣中之故，在通道處底下的金屬層之暴露表面形成氧化物。濺射蝕刻預(yù)清潔試圖濺蝕掉氧化物，并在灰化和濕清潔之后除去任何殘留的殘余物。濺射蝕刻預(yù)清潔通常要求10-3乇或更高的真空。
現(xiàn)有技術(shù)的一種特定的金屬沉積方法是，在半導(dǎo)體基材上沉積隔離金屬層和銅晶籽層，從而在通道孔處與底下的銅層形成接觸。在蝕刻步驟中，形成穿透二氧化硅層與氮化硅層而到達(dá)底下銅層的通道孔。在現(xiàn)有技術(shù)的另一種蝕刻步驟中，通道孔在低-k電介質(zhì)材料諸如聚合物基材料和含氟或碳的氧化物中形成。在蝕刻步驟之后和金屬薄膜沉積之前，等離子體灰化步驟和濕清潔步驟基本上除掉光敏抗蝕劑、光敏抗蝕劑殘余物、蝕刻殘余物和留下的被吸收到基材表面的材料殘余物和留在通孔處底下的銅層上的薄氧化銅層上的材料殘余物?，F(xiàn)有技術(shù)的解吸步驟除去吸附在基材表面上的材料。所述濺蝕預(yù)清潔除去通道孔中的氧化銅層，并除去通道孔周邊基材的暴露層。然后在沉積隔離層金屬后繼之以銅晶籽層。隨后，是電鍍步驟將另外的銅層沉積在銅晶籽層上。
現(xiàn)有技術(shù)的組合工具包括無人管理站(handoff station)、前轉(zhuǎn)移組件、后轉(zhuǎn)移組件、脫氣組件、濺射蝕刻組件、和金屬沉積組件。前轉(zhuǎn)移組件包括第一機(jī)械手。后轉(zhuǎn)移組件包括第二機(jī)械手。無人管理站通過第一閥門或負(fù)載鎖定裝置(loadlock)而與前轉(zhuǎn)移組件相連。脫氣組件和濺射蝕刻組件被連接到前轉(zhuǎn)移組件。后轉(zhuǎn)移組件通過第二閥門或負(fù)載鎖定裝置而與前轉(zhuǎn)移組件相連。金屬沉積組件與后轉(zhuǎn)移組件相連。通常，組合工具包括二個(gè)脫氣組件、二個(gè)濺射蝕刻組件、和二個(gè)或多個(gè)金屬沉積組件。在操作時(shí)，前后轉(zhuǎn)移組件是在真空下操作的?，F(xiàn)有技術(shù)中用于解吸、預(yù)清潔和金屬沉積的第二組合工具包括單一的轉(zhuǎn)移組件、脫氣組件、濺射蝕刻組件、和金屬沉積組件，在此情況下脫氣組件、濺射蝕刻組件、和金屬沉積組件與單一的轉(zhuǎn)移組件相連。
組合工具的操作以第一機(jī)械手將基材從無人管理站輸送到脫氣組件開始，在進(jìn)行脫氣步驟。然后，第一機(jī)械手將基材輸送到濺射蝕刻組件，在該處進(jìn)行濺射蝕刻預(yù)清潔。然后，第一機(jī)械手將基材輸送到第二機(jī)械手，而將基材置于金屬沉積組件中，在沉積金屬薄膜之后，然后第二機(jī)械手將基材返回到第一機(jī)械手，從而將基材返回到無人管理站。
由于現(xiàn)有技術(shù)的解吸步驟是在提高溫度下進(jìn)行的，因此提高的溫度有可能引起基材的損壞。這種擔(dān)心對聚合物材料是特別明顯的，因?yàn)槲磥淼恼w電路可能使用低介電常數(shù)性的聚合物材料作絕緣體。
在預(yù)清潔步驟中，等離子體能夠引起基材表面的等離子體損壞。還有，眾所周知的，是濺射蝕刻預(yù)清潔會在溝槽的邊緣和通孔的邊緣引起角隅削剪(corner clipping)而產(chǎn)生小平面。此角隅削剪對較小尺寸的整體電路是特別有害的，因?yàn)榻怯缦骷魷p少毗鄰線的分離，從而導(dǎo)致在毗鄰線之間的不能接受的電干擾。不但濺射蝕刻預(yù)清潔會引起整體電路的物理損害，而且還會能引起電損害。
此外，在溝槽底下與通孔中的金屬層的濺射，除了引起濺射材料在溝槽和通孔側(cè)壁的沉積之外還會引起研磨。例如，在通孔中的氧化銅層的濺射蝕刻預(yù)清潔引起銅和氧化銅沉積在通孔側(cè)壁。而且，還有，濺射蝕刻預(yù)清潔對預(yù)清潔聚合物基材料是不合適的，因?yàn)闀霈F(xiàn)預(yù)料到的在濺射蝕刻預(yù)清潔中由于物理轟擊而引起的損壞。還有，即使夠能使用濺射蝕刻預(yù)清潔的話，當(dāng)聚合物材料被暴露時(shí)就不能使用氫離子，因?yàn)樵摎鋾纤鼍酆衔锘牧?。另外，濺射蝕刻預(yù)清潔隨溝槽與通孔的長徑比(深度除以寬度)增加，其效果逐漸變差。
脫氣組件與濺射蝕刻組件二者均要求高真空泵和相關(guān)的真空管道設(shè)備，這就意味著增加組合工具的購置與維護(hù)費(fèi)用，因?yàn)樗鼈兪窍喈?dāng)復(fù)雜的并要求經(jīng)常維修以保證不成為微粒污染源。
當(dāng)前急需的是一種不要求過高溫度且與金屬沉積相適應(yīng)的解吸方法。
當(dāng)前急需的是一種不使用等離子體且與金屬沉積相適應(yīng)的預(yù)清潔方法。
當(dāng)前急需的是一種與低k-材料諸如聚合物材料、和含氟或碳的氧化物相適應(yīng)的解吸方法。
當(dāng)前急需的是一種與低k-材料諸如聚合物材料、和含氟或碳的氧化物相適應(yīng)的預(yù)清潔方法。
當(dāng)前急需的是一種與金屬沉積相適應(yīng)且不昂貴的解吸方法。
當(dāng)前急需的是一種與金屬沉積相適應(yīng)且不昂貴的預(yù)清潔方法。
一種將金屬薄膜沉積到基材的裝置，它包括轉(zhuǎn)移組件、超臨界加工組件、真空組件、和金屬沉積組件。超臨界加工組件被連接到轉(zhuǎn)移組件。真空組件將金屬沉積組件連接到轉(zhuǎn)移組件。在操作時(shí)，沉積金屬薄膜的裝置執(zhí)行超臨界預(yù)清潔步驟、超臨界解吸步驟、和金屬沉降步驟。
圖2示意性地說明本發(fā)明的另一優(yōu)選的方法。
圖3示意性地說明本發(fā)明的優(yōu)選的金屬沉積組合工具。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明在

圖1中示意性地說明本發(fā)明的優(yōu)選的方法。優(yōu)選方法20將金屬薄膜沉積在基材上。最好，基材為在整個(gè)電介質(zhì)材料到底層金屬層具有通孔的半導(dǎo)體基材。當(dāng)金屬薄膜被沉積在半導(dǎo)體基材上時(shí)，金屬薄膜在通孔處與底層金屬層接觸。更優(yōu)選的是，該半導(dǎo)體基材包括在雙重的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)中的通孔和溝槽。在金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)中，金屬層也在通孔處與底層金屬層接觸。另一種選擇是，金屬薄膜被沉積在另一種基材上，在此金屬薄膜與另一種基材上的被暴露的金屬表面相接觸。
優(yōu)選方法20包括超臨界預(yù)清潔步驟22、超臨界解吸步驟24、和金屬沉積步驟26。在超臨界預(yù)清潔步驟22中，基材被保持于超臨界室中且最好被暴露于超臨界二氧化碳與螯合劑中。與超臨界二氧化碳相混合的螯合劑與底層金屬層上的氧化物反應(yīng)，而形成底層金屬的螯合物。超臨界二氧化碳將螯合物帶走。在超臨界解吸步驟24中，基材保持在臨界室中且暴露于超臨界二氧化碳中，從而從基材中解吸被吸附的或被吸收的材料。
更優(yōu)選的是，超臨界預(yù)清潔步驟22除包括維持超臨界二氧化碳和螯合劑與基材的接觸外，還維持一種酸與基材的接觸。該酸起溶解氧化物的作用而螯合劑與疏松的金屬離子相連接并將其帶走。
最好，螯合劑選自由2，4-戊烷-二酮、1，1，1，6，6，6-六氟-2，4-戊二酮、1，1，1-三氟戊烷-2，4-二酮、2，6-二甲基庚烷-3，5-二酮、2，2，7-三甲基辛烷-2，4-二酮、2，2，6，6-四甲基-庚烷-3，5-二酮、乙二胺二乙酸(EDTA)、和次氮基三乙酸(NTA)的組成的組中。
優(yōu)選的是，酸選自由有機(jī)酸或無機(jī)酸組成的組中，這取決于開始被預(yù)清潔的具體氧化物。最好，將有機(jī)酸用于預(yù)清潔氧化銅。更優(yōu)選的是，對預(yù)清潔氧化銅而言，有機(jī)酸選自由乙酸、蟻酸、草酸和丙二酸；α-羥基酸諸如羥基乙酸、檸檬酸、蘋果酸或乳酸；或氨基酸諸如甘氨酸、丙氨酸、白氨酸、纈氨酸、谷氨酰胺或賴氨酸組成的組中。
優(yōu)選的是，無機(jī)酸被用于預(yù)清潔氧化鋁。更優(yōu)選的是，對預(yù)清潔氧化鋁而言，無機(jī)酸選自由氫氟酸和緩沖的氫氟酸配方諸如氟化銨和氟化氫銨組成的組中。
另一種可選擇的是，在預(yù)清潔步驟22中，螯合劑和酸被一種胺所取代。胺起溶解氧化物并將金屬離子帶走的作用。最好，該胺選自由三乙醇胺、2-甲基氨基乙醇、吡啶、2，2′-雙吡啶、和五甲基二亞乙基三胺組成的組中。
在超臨界預(yù)清潔步驟22中，超臨界室最好被加壓到超過臨界壓力的高壓而超臨界二氧化碳和螯合劑在基材上流動。更優(yōu)選的是，超臨界二氧化碳、螯合劑、和酸在基材上流動?？晒┻x擇的是，超臨界二氧化碳和胺是在基材上流動。
為了在超臨界室內(nèi)達(dá)到超臨界狀態(tài)，室內(nèi)的溫度必須維持在或高于臨界溫度，該溫度為30.5℃。此后，壓力在高壓與低壓之間至少循環(huán)1.5次。最好，低壓高于臨界壓力。
超臨界解吸步驟24優(yōu)選為超臨界預(yù)清潔步驟22的一部份。超臨界預(yù)清潔步驟22中，被吸收到基材或基材中的氣體和液體被解吸。為了改善超臨界解吸步驟24應(yīng)升高室內(nèi)的溫度。還可供選擇的是，超臨界解吸步驟24作為獨(dú)立步驟可在超臨界預(yù)清潔步驟22之前或之后進(jìn)行。
優(yōu)選的是，在超臨界預(yù)清潔步驟22與超臨界解吸步驟24期間，室內(nèi)的溫度為31-100℃。還可供選擇的是，室內(nèi)的溫度可維持在低于基材的溫度限之內(nèi)。
金屬沉積步驟26包括將金屬薄膜沉積在基材上。最好，基材包括通到底層金屬層的通孔。金屬沉積步驟26優(yōu)選將金屬薄膜沉積在通孔中，從而使金屬薄膜與底層金屬層接觸。最好，金屬沉積步驟26為化學(xué)蒸汽沉積(CVD)過程。另一種可選擇的是，金屬沉積步驟26為物理蒸汽沉積(PVD)過程。
重要的是，在超臨界預(yù)清潔步驟22，超臨界解吸步驟24和金屬沉積步驟26之間，基材不被暴露于大氣或不被暴露會在基材上形成非揮發(fā)性吸收的被吸附物、不會在基材內(nèi)形成不揮發(fā)性被吸收物或與基材反應(yīng)的其他氣體中。在基材上揮發(fā)性被吸附物的形成并不是有害的，因?yàn)樵诔R界預(yù)清潔步驟22的終點(diǎn)或在超臨界解吸步驟24的終點(diǎn)，短暫地暴露于真空中會引起揮發(fā)性被吸收物快速地從基材中解吸。同樣，揮發(fā)性被吸收物的形成并不是有害的，因?yàn)槎虝旱乇┞队谡婵罩袝饟]發(fā)性被吸收物快速地從基材中解吸。最好，在超臨界預(yù)清潔步驟22，超臨界解吸步驟24和金屬沉積步驟26之間，基材被保持在真空下。另外，也可在超臨界預(yù)清潔步驟22，超臨界解吸步驟24和金屬沉積步驟26之間，將基材保持在惰性氣體環(huán)境中，在此情況下惰性氣體環(huán)境既不會形成非揮發(fā)性被吸附物也不會形成非揮發(fā)性被吸收物。
由于使用超臨界預(yù)清潔步驟22而不使用濺射蝕刻預(yù)清潔，從而避免了基材的等離子體損害。另外，使用超臨界預(yù)清潔步驟22而不使用濺射蝕刻預(yù)清潔，還避免在溝槽與通孔中的角隅削剪(cornerclipping)和小平面的產(chǎn)生，避免在溝槽與通孔中產(chǎn)生研磨，和避免將濺射的金屬沉積在溝槽與通孔的側(cè)壁上。另外，使用超臨界預(yù)清潔步驟22而不使用濺射蝕刻預(yù)清潔，還避免制造在基材上的整體電路的電損害。而且，超臨界預(yù)清潔步驟22與濺射蝕刻預(yù)清潔相比，對聚合物基電介質(zhì)材料而言會造成較小的損害。
使用超臨界解吸步驟24而不在真空下加熱基材以使基材脫氣，從而避免了在加工基材中使用過高的溫度，此點(diǎn)對聚合物基電介質(zhì)材料而言特別重要。
根據(jù)具體方法的需要，超臨界預(yù)清潔步驟22或超臨界解吸步驟24可能并不是必須的。在本發(fā)明的第一種可供選擇的方法中，進(jìn)行超臨界預(yù)清潔步驟22和金屬沉積步驟26，但是并不進(jìn)行超臨界解吸步驟24。在本發(fā)明的第二種可供選擇的方法中，進(jìn)行超臨界解吸步驟24和金屬沉積步驟26，但并不進(jìn)行超臨界預(yù)清潔步驟22。在本發(fā)明的第三種可供選擇的方法中，第二可供選擇方法金屬沉積步驟26被另外的沉積步驟所取代。在這可選擇的沉積步驟中，一種不是金屬薄膜的薄膜被沉積在基材上。
附圖2示意地說明本發(fā)明的第四種可供選擇的方法。第四種可供選擇的方法30是在優(yōu)選方法20中添加上超臨界殘余物去除步驟32。超臨界殘余物去除步驟32去掉在先前的蝕刻步驟后仍留在基材上的殘余物。在先前的蝕刻步驟中，光致抗蝕劑掩蓋基材的某些部分以致只有基材的未掩蓋部分被蝕刻掉。蝕刻步驟還蝕刻光致抗蝕劑，有時(shí)光致抗蝕劑被完全蝕刻掉。一般說，蝕刻步驟后在基材上存在某些殘留的光致抗蝕劑，且在基材上還存在蝕刻殘留物和光致抗蝕劑殘留物。因此，蝕刻步驟后仍留在基材上的殘留物包括光致抗蝕劑殘留物、蝕刻殘留物、和可能殘留的光致抗蝕劑。超臨界殘余物去除步驟32包括將基材與殘留物暴露于超臨界二氧化碳和一種溶劑中，直至殘留物被從基材上除掉時(shí)為止。超臨界殘余物去除步驟32是2000年10月25日提交的美國專利申請№ 09/697 227的主題，此處將其全文引入作參考文獻(xiàn)。
本發(fā)明的優(yōu)選金屬沉積組合工具被示于圖3中。該優(yōu)選的金屬沉積組合工具40包括裝載機(jī)組件42、前轉(zhuǎn)移組件44、前轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手46、第一-第四超臨界組件(48-51)、后轉(zhuǎn)移組件52、后轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手54、和第一-第四金屬沉積組件(56-59)。裝載機(jī)組件42包括第一和第二負(fù)載鎖定裝置(60與62)、和裝載機(jī)機(jī)械手64。第一和第二負(fù)載鎖定裝置(60與62)包括前轉(zhuǎn)移組件的入口。
裝載機(jī)組件42、前轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手46、第一-第四超臨界組件(48-51)均與前轉(zhuǎn)移組件相連。后轉(zhuǎn)移組件52通過閥66與前轉(zhuǎn)移組件相連。后轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手54與第一-第四金屬沉積組件(56-59)被連接到后轉(zhuǎn)移組件52。
在操作中，使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械界面(SMIF)概念的第一與第二前開啟單元容器(FOUP)(68與70)與裝載機(jī)組件42相連。優(yōu)選的是，第一容器68最初含有在濕清潔法中已被蝕刻、灰化和清潔了的半導(dǎo)體基材72。裝載機(jī)機(jī)械手64將半導(dǎo)體基材72從第一容器68轉(zhuǎn)移到第一負(fù)載鎖定裝置60。負(fù)載鎖定裝置60被關(guān)閉并被抽真空。然后負(fù)載鎖定裝置60與真空狀態(tài)的前轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手46相開通。前轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手46將半導(dǎo)體基材72轉(zhuǎn)移到第一超臨界組件48，在此情況下發(fā)生超臨界預(yù)清潔和解吸(22與24)(圖1)。同時(shí)，將另外的半導(dǎo)體基材從第一容器通過第一負(fù)載鎖定裝置60裝到第二-三超臨界組件(49-51)。可供選擇的是，F(xiàn)OUP被SMIF容器所取代，或打開盒。
一旦完成超臨界預(yù)清潔和解吸步驟(22和24)，半導(dǎo)體基材72從第一超臨界組件48通過閥66被轉(zhuǎn)移到后轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手52。后轉(zhuǎn)移組件52也是在真空下操作的。然后后轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手54將半導(dǎo)體基材72轉(zhuǎn)移到第一金屬沉積組件56，在該處進(jìn)行金屬沉積步驟(圖1)。同時(shí)，另外的半導(dǎo)體基材從第二-三超臨界組件(49-51)轉(zhuǎn)移到第二-三金屬沉積組件(57-59)。
一旦完成金屬沉積步驟26，借助第二轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手54而將半導(dǎo)體基材從第一金屬沉積組件56轉(zhuǎn)移到第一轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手46。然后第一轉(zhuǎn)移組件機(jī)械手46將半導(dǎo)體基材72轉(zhuǎn)移到被加壓到大氣壓的第一負(fù)載鎖定裝置60。然后借助于裝載機(jī)組件機(jī)械手46將半導(dǎo)體基材72轉(zhuǎn)移到第一容器68。隨后，另外的半導(dǎo)體基材從第二-三金屬沉積組件(57-59)被轉(zhuǎn)移到第一容器68。以后，來自第二容器70的更多的半導(dǎo)體基材被加工并返回到第二容器70。
對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說，將或多或少的超臨界加工組件連接到前轉(zhuǎn)移組件44是顯而易見的。此外，對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說，將或多或少的金屬沉積組件連接到后轉(zhuǎn)移組件52也是顯而易見的。還有，對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說，前轉(zhuǎn)移組件44的單個(gè)負(fù)載鎖定裝置對于前轉(zhuǎn)移組件44的入口已經(jīng)足夠。
在第一種可供選擇的金屬沉積組合工具中，前轉(zhuǎn)移組件44是在大氣壓下操作，且對半導(dǎo)體晶片提供惰性氣體環(huán)境的。在第一種可供選擇的金屬沉積組合工具中，第三和第四負(fù)載鎖定裝置將前轉(zhuǎn)移組件44連接到后轉(zhuǎn)移組件52。還有，在第一種可供選擇的金屬沉積組合工具中，惰性氣體注入裝置與前轉(zhuǎn)移組件相連。
在第二種可供選擇的金屬沉積組合工具中，第一與第二超臨界加工組件(48和49)和第一第二金屬沉積組件(56和57)與單一的轉(zhuǎn)移組件相連。與優(yōu)選的金屬沉積工具40相比，第一可供選擇的金屬沉積工具不被優(yōu)選，因?yàn)橥ㄟ^在各別的轉(zhuǎn)移組件上排列各組件，該優(yōu)選的金屬沉積工具使超臨界加工組件與金屬沉積組件相分開。此種方式可能提供更清潔的金屬沉積過程。第一種可供選擇的金屬沉積組合工具被介紹于2000年11月1日提交的美國專利申請№ 09/704 641中，此處將其全文引入作參考文獻(xiàn)。
對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說，在不背離由權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神與范圍之前提下，對優(yōu)選的實(shí)施方案作出其他的改進(jìn)是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種在基材上沉積金屬薄膜的方法，包括以下各步驟a.維持超臨界二氧化碳和螯合劑與基材的接觸，以便從基材的金屬表面除去氧化物層，由此形成預(yù)清潔的基材；和b.在不使預(yù)清潔基材暴露于會氧化預(yù)清潔基材金屬表面的材料之前提下，在預(yù)清潔基材上沉積金屬薄膜。
2.權(quán)利要求1的方法，其中維持超臨界二氧化碳和螯合劑與基材接觸的步驟還包括維持一種酸與基材的接觸以致使該酸溶解氧化物層。
3.權(quán)利要求2的方法，其中的酸選自由有機(jī)酸與無機(jī)酸組成的組中。
4.權(quán)利要求2的方法，其中氧化物層包括氧化銅。
5.權(quán)利要求4的方法，其中的酸包括有機(jī)酸。
6.權(quán)利要求4的方法，其中酸選自由乙酸、蟻酸、草酸、丙二酸、α-羥基酸、羥基乙酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、氨基酸、甘氨酸、丙氨酸、白氨酸、纈氨酸、谷氨酰胺、賴氨酸組成的組中。
7.權(quán)利要求2的方法，其中的氧化物包括氧化鋁。
8.權(quán)利要求7的方法，其中的酸包括無機(jī)酸。
9.權(quán)利要求7的方法，其中的酸選自由氫氟酸、緩沖的氫氟酸、氟化銨和氟化氫銨組成的組中。
10.權(quán)利要求1的方法，還包括維持超臨界二氧化碳與基材接觸的步驟，以便在沉積金屬薄膜步驟之前從基材中解吸被吸收物。
11.權(quán)利要求10的方法，其中括維持超臨界二氧化碳與基材的接觸步驟從基材解吸被吸收物。
12.權(quán)利要求1的方法，還包括維持超臨界二氧化碳和一種溶劑與基材接觸的步驟，以便在沉積金屬薄膜步驟之前從基材除去由選自由光敏抗蝕劑、光敏抗蝕劑殘余物、和蝕刻殘余物組成的組中的殘留物。
13.權(quán)利要求1的方法，其中螯合劑選自由2，4-戊烷-二酮、1，1，1，6，6，6-六氟-2，4-戊二酮、1，1，1-三氟戊烷-2，4-二酮、2，6-二甲基庚烷-3，5-二酮、2，2，7-三甲基辛烷-2，4-二酮、2，2，6，6-四甲基-庚烷-3，5-二酮、乙二胺二乙酸、和次氮基三乙酸組成的組中。
14.一種在基材上沉積金屬薄膜的方法，包括以下各步驟a.維持超臨界二氧化碳和一種胺與基材的接觸，以便從基材的金屬表面除去氧化物層，由此形成預(yù)清潔的基材；和b.在不使預(yù)清潔的基材暴露于會氧化預(yù)清潔基材金屬表面的材料之前提下，在預(yù)清潔基材上沉積金屬薄膜。
15.權(quán)利要求14的方法，其中的胺選自由三乙醇胺、2-甲基氨基乙醇、吡啶、2，2′-雙吡啶、和五甲基二亞乙基三胺組成的組中。
16.權(quán)利要求14的方法，還包括維持超臨界二氧化碳與基材的接觸，以便在金屬薄膜沉積步驟之前從基材中解吸被吸收物。
17.權(quán)利要求16的方法，其中維持超臨界二氧化碳與基材接觸的步驟，以便從基材中解吸被吸收物。
18.權(quán)利要求14的方法，還包括維持超臨界二氧化碳和一種溶劑與基材接觸的步驟，以便在沉積金屬薄膜步驟之前從基材除去選自由光敏抗蝕劑、光敏抗蝕劑殘余物、和蝕刻殘余物組成的組中的殘留物。
19.一種在基材上沉積一種薄膜的方法，包括以下各步驟a.維持超臨界二氧化碳與基材的接觸，以便從基材除去選自由被吸收物和被吸附物組成的組中的吸著物，由此形成解吸的基材；和b.在不使解吸的基材暴露于會形成非揮發(fā)性吸著物的前提下，在解吸的基材上沉積該薄膜。
20.權(quán)利要求19的方法，其中的薄膜包括金屬薄膜。
21.權(quán)利要求20的方法，還包括維持超臨界二氧化碳和螯合劑與基材接觸的步驟，以便在基材上沉積金屬薄膜步驟之前，從基材的金屬表面除去氧化物層。
22.權(quán)利要求21的方法，其中維持超臨界二氧化碳和螯合劑與基材接觸的步驟，還包括維持一種酸與基材的接觸，以便使該酸溶解所述氧化物層。
23.權(quán)利要求20的方法，還包括維持超臨界二氧化碳和一種胺與基材接觸的步驟，以便在基材上沉積金屬薄膜步驟之前，從基材的金屬表面除去氧化物層。
24.權(quán)利要求19的方法，還包括維持超臨界二氧化碳和一種溶劑與基材接觸的步驟，以便在沉積金屬薄膜步驟之前，從基材除去選自由光敏抗蝕劑、光敏抗蝕劑殘余物、和蝕刻殘余物組成組中的殘留物。
25.一種在基材上沉積金屬薄膜的方法，包括以下各步驟a.維持超臨界二氧化碳與基材的接觸，以便從基材除去選自由被吸收物和被吸附物組成的組中的吸著物；b.維持超臨界二氧化碳和一種螯合劑與基材的接觸，以便從基材的金屬表面除去氧化物層；和c.隨后在不使基材暴露于會在沉積金屬薄膜之前形成非揮發(fā)性吸著物的第一種材料和不使基材暴露于會在沉積金屬薄膜之前形成氧化物的第二種材料的前提下，在基材上沉積金屬薄膜。
26.權(quán)利要求25的方法，其中維持超臨界二氧化碳和螯合劑與基材接觸的步驟還包括維持一種酸與基材的接觸，以致該酸溶解所述氧化物層。
27.權(quán)利要求25的方法，還包括維持超臨界二氧化碳和一種溶劑與基材接觸的步驟，以便在沉積金屬薄膜步驟之前，除去選自由光敏抗蝕劑、光敏抗蝕劑殘余物、和蝕刻殘余物組成組中的吸著物。
28.一種在基材上沉積金屬薄膜的方法，包括以下各步驟a.維持超臨界二氧化碳與基材的接觸，以便從基材除去選自由被吸收物和被吸附物組成的組中的吸著物；b.維持超臨界二氧化碳和一種胺與基材接觸的步驟，以便從基材的金屬表面除去氧化物層；和c.隨后在不使基材暴露于會在沉積金屬薄膜之前形成非揮發(fā)性吸著物的第一種材料和不使基材暴露于會在沉積金屬薄膜之前形成氧化物的第二種材料的前提下，在基材上沉積金屬薄膜。
29.權(quán)利要求28的方法，還包括維持超臨界二氧化碳和一種溶劑與基材的接觸接觸的步驟，以便在沉積金屬薄膜步驟之前，除去選自由光敏抗蝕劑、光敏抗蝕劑殘余物、和蝕刻殘余物組成的組中的殘留物。
30.一種在基材上沉積金屬薄膜的方法，包括以下各步驟a.維持超臨界二氧化碳、一種螯合劑、和一種酸與基材的接觸，以致該酸從基材的金屬表面溶解氧化物層和還使螯合劑將金屬離子帶走，從而形成預(yù)清潔的基材；和b.在不使預(yù)清潔基材暴露于會氧化預(yù)清潔基材的金屬表面的前提下，在預(yù)清潔基材上沉積金屬薄膜。
31.一種在基材上沉積金屬薄膜的裝置，包括步驟a.一種轉(zhuǎn)移組件；b.一種與轉(zhuǎn)移組件相連的超臨界加工組件；c.一種金屬沉積組件；和d.一種將金屬沉積組件連接到轉(zhuǎn)移組件的真空組件。
32.權(quán)利要求31的裝置，其中的轉(zhuǎn)移組件包括入口與第一機(jī)械手。
33.權(quán)利要求32的裝置，其中的入口包括負(fù)載鎖定裝置。
34.權(quán)利要求33的裝置，還包括連接到轉(zhuǎn)移組件的惰性氣體注入裝置，以致在操作時(shí)轉(zhuǎn)移組件提供惰性氣體環(huán)境。
35.權(quán)利要求33的組件，還包括連接到轉(zhuǎn)移組件的真空泵，以致轉(zhuǎn)移組件是在真空下操作的。
36.權(quán)利要求32的裝置，其中的真空組件包括第二機(jī)械手。
37.權(quán)利要求36的裝置，還包括將轉(zhuǎn)移組件連接到真空組件的閥。
38.權(quán)利要求37的裝置，還包括連接到真空組件的真空泵。
39.權(quán)利要求36的裝置，還包括將轉(zhuǎn)移組件連接到真空組件的負(fù)載鎖定裝置。
40.權(quán)利要求31的裝置，其中超臨界加工組件包括一個(gè)壓力容器。
41.一種在基材上沉積金屬薄膜的裝置，包括a.包括入口與第一機(jī)械手的轉(zhuǎn)移組件；b.被連接到轉(zhuǎn)移組件的超臨界加工組件；c.金屬沉積組件；和d.將金屬沉積組件連接到轉(zhuǎn)移組件的真空組件，該真空組件包括真空室和第二機(jī)械手。
全文摘要
一種在基材上沉積金屬薄膜的方法包括超臨界預(yù)清潔步驟、超臨界解吸步驟、和金屬沉積步驟。最好，預(yù)清潔步驟包括維持超臨界二氧化碳和螯合劑與基材的接觸，以便從基材的金屬表面除去氧化物。更優(yōu)選的是，預(yù)清潔步驟包括維持超臨界二氧化碳、螯合劑、酸與基材的接觸。另一種選擇，是預(yù)清潔步驟包括維持超臨界二氧化碳和胺與氧化物層的接觸。解吸步驟包括維持超臨界二氧化碳與基材的接觸，以便從基材除去被吸收的材料。然后，金屬沉積步驟將金屬薄膜沉積在基材上，同時(shí)不使基材暴露于會氧化預(yù)清潔的基材表面的氧化材料中，同時(shí)不使基材暴露于會吸附到基材上的非揮發(fā)性吸附材料中。一種將金屬薄膜沉積到基材的裝置包括轉(zhuǎn)移組件、超臨界加工組件、真空組件、和金屬沉積組件。超臨界加工組件被連接到轉(zhuǎn)移組件。真空組件將金屬沉積組件連接到轉(zhuǎn)移組件。在操作時(shí)，該沉積金屬薄膜裝置執(zhí)行超臨界預(yù)清潔步驟、超臨界解吸步驟、和金屬沉積步驟。
文檔編號H01L21/00GK1425194SQ01808330
公開日2003年6月18日 申請日期2001年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月25日
發(fā)明者M·A·比伯格爾, P·E·施林 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社