專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)無(wú)電沉積的終點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及在形成于襯底上的亞微米孔徑上沉積導(dǎo)電材料的裝置和方法。
背景技術(shù)：
可靠地生產(chǎn)亞微米的和更小的構(gòu)件是用于下一代超大規(guī)模集成電路(VLSI)和甚大規(guī)模集成電路(ULSI)半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是，由于電路技術(shù)的界限受到壓力，VLSI和ULSI技術(shù)中互連器件尺寸的減小已經(jīng)對(duì)器件形成工藝的處理能力和持續(xù)均勻控制提出了額外的要求。在這些技術(shù)中位居中心的多級(jí)互連器件需要對(duì)復(fù)雜構(gòu)件(例如單嵌入結(jié)構(gòu)或雙嵌入結(jié)構(gòu))以及大長(zhǎng)寬比構(gòu)件(例如過(guò)孔或其他互連器件)的精密處理?？煽康匦纬蛇@些互連器件并可靠地將這些構(gòu)件連接到其他器件上對(duì)于VLSI和ULSI的成功非常重要，對(duì)于增大單個(gè)襯底的電路密度和器件產(chǎn)量的持續(xù)努力也非常重要。
半導(dǎo)體處理通常包括將材料沉積到襯底上以及從襯底上去除(“刻蝕”)材料。通常的沉積處理包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、電鍍以及無(wú)電鍍。去除處理包括化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)刻蝕以及其他。在襯底的處理和操作期間，襯底要經(jīng)歷各種結(jié)構(gòu)和化學(xué)上的改變。示例性的改變包括沉積在襯底上的層的厚度、形成于襯底上的層的材料、表面形態(tài)、器件圖樣的改變等等。必須控制這些改變以使形成于襯底上的器件產(chǎn)生期望的電特性。例如在刻蝕的情形中，用終點(diǎn)檢測(cè)方法來(lái)確定從襯底上去除所需數(shù)量材料的時(shí)間。更普遍地說(shuō)，成功的處理需要確保正確的處理方案、控制處理進(jìn)程(例如氣流、溫度、壓力、電磁能量、持續(xù)時(shí)間等)等等。
目前銅及其合金已經(jīng)成為亞微米互連技術(shù)中選擇的材料，因?yàn)殂~具有比鋁更低的電阻率(1.7μΩ-cm，鋁為3.1μΩ-cm)，更高的載流能力以及高得多的抗電子遷移能力。這些特性對(duì)于支持高集成度和提高器件速度所需的更高電流密度是重要的。銅可以通過(guò)各種技術(shù)沉積，例如PVD、CVD和電鍍。
通常使用銅或者銅合金的器件構(gòu)件是單嵌入或雙嵌入處理。在嵌入處理中，在介質(zhì)材料中刻蝕構(gòu)件，隨后用銅將其填充。在沉積銅之前，先在形成于介質(zhì)層中的構(gòu)件的表面上共形地沉積阻擋層。然后將銅沉積在阻擋層上方以及周?chē)鷧^(qū)域。由于材料層是順序地沉積和去除的，整個(gè)襯底最上層的表面可能變得不平并需要平面化。對(duì)表面進(jìn)行平面化或者對(duì)表面進(jìn)行“拋光”是從襯底表面去除材料以形成基本上平坦的平面表面的過(guò)程。平面化有助于去除不需要的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面、結(jié)塊材料、晶格破壞、劃痕以及被污染的層或材料。平面化還有助于通過(guò)去除多余的沉積材料而在襯底上形成構(gòu)件，所述多余的沉積材料是用于填充構(gòu)件并提供平坦表面用于后續(xù)的金屬化和處理。
化學(xué)機(jī)械平面化或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是用于對(duì)襯底進(jìn)行平面化的常用技術(shù)。CMP使用化學(xué)成分來(lái)選擇性地從襯底去除材料，所述化學(xué)成分通常是研磨液或其他流體媒介。在傳統(tǒng)的CMP技術(shù)中，襯底載具或拋光頭安裝在載具組件上并設(shè)置為與CMP裝置中的拋光墊相接觸。載具組件向襯底提供可控的壓力以使襯底靠在拋光墊上。通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)力使拋光墊相對(duì)于襯底運(yùn)動(dòng)。CMP裝置使襯底表面與拋光墊之間進(jìn)行拋光或摩擦運(yùn)動(dòng)，同時(shí)撒播拋光成分或研磨液以產(chǎn)生化學(xué)行為和/或機(jī)械行為并因此從襯底表面去除材料。
在對(duì)襯底表面進(jìn)行平面化之后，該表面通常包括暴露構(gòu)件組成的陣列以及“被填充區(qū)域”，所述“被填充區(qū)域”包括將各構(gòu)件彼此電隔離開(kāi)的某些結(jié)構(gòu)性的介質(zhì)材料。暴露構(gòu)件可能包含互連金屬例如銅、鋁或鎢，以及阻擋材料例如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鈷、釕、鉬等。
盡管銅已被選擇為最常用的互連材料之一，但它也有幾個(gè)缺點(diǎn)，由于它難以刻蝕，所以在暴露于大氣中時(shí)趨向于形成穩(wěn)定的氧化物層，并且在暴露于其他侵蝕性半導(dǎo)體制造環(huán)境中時(shí)可能形成各種腐蝕產(chǎn)物。形成穩(wěn)定的氧化物層可能大大影響連接的可靠性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)采用了各種方法在互連材料上方沉積更不活潑的金屬性層或覆蓋層，以減小表面的氧化或暴露層隨后遭到的侵襲。沉積覆蓋層可以通過(guò)物理氣相沉積(PVD)、分子束外延(MBE)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)或無(wú)電沉積處理來(lái)進(jìn)行。由于PVD、CVD、ALD和MBE會(huì)在整個(gè)襯底表面無(wú)差別、無(wú)選擇性地沉積覆蓋層材料，所以后續(xù)的拋光或形成圖樣以及刻蝕需要將暴露構(gòu)件從電學(xué)上隔離開(kāi)來(lái)。附加的拋光、形成圖樣以及刻蝕大大增加了器件形成工藝的復(fù)雜性。因此，無(wú)電沉積處理常常是優(yōu)選的。
盡管無(wú)電沉積技術(shù)已經(jīng)廣泛用于在不導(dǎo)電的印刷線(xiàn)路板上方沉積導(dǎo)電金屬，但無(wú)電沉積技術(shù)尚未大量用于在VLSI和ULSI半導(dǎo)體中形成互連器件。無(wú)電沉積包括自催化化學(xué)沉積處理，它無(wú)需施加電流以產(chǎn)生反應(yīng)。無(wú)電沉積通常包括通過(guò)將襯底浸入池中或通過(guò)在襯底上噴射溶液而使襯底暴露于溶液中。微米工藝中通過(guò)無(wú)電或電鍍技術(shù)沉積導(dǎo)電材料需要能夠電子遷移的表面用于導(dǎo)電材料在表面上方產(chǎn)生成核現(xiàn)象。非金屬表面和氧化的表面是不能參與電子遷移的表面的例子。包括鈦、氮化鈦、鉭和/或氮化鉭的阻擋層對(duì)于后來(lái)沉積的導(dǎo)電材料層的成核來(lái)說(shuō)是很差的表面，因?yàn)檫@些阻擋層易于形成天然氧化物。
使用無(wú)電沉積處理帶來(lái)的一個(gè)問(wèn)題是表面污染或氧化對(duì)無(wú)電沉積處理開(kāi)始或“起始”所花費(fèi)的時(shí)間的影響。這個(gè)時(shí)間通常稱(chēng)為“起始時(shí)間”，強(qiáng)烈依賴(lài)于催化層流體或沉積流體與互連構(gòu)件的表面發(fā)生反應(yīng)的能力。一旦無(wú)電反應(yīng)開(kāi)始，沉積固定量材料的時(shí)間就是可預(yù)計(jì)的，并且通常落在比較有重復(fù)性的沉積率范圍內(nèi)。但是，由于如果無(wú)法知道處理的起始時(shí)間并且起始時(shí)間隨著不同的襯底或襯底上不同的區(qū)域而變化，則難以知道何時(shí)能夠在整個(gè)襯底表面沉積到期望的材料厚度。為了補(bǔ)償這種工藝變化量，工程師們經(jīng)常采用最壞情況下的處理時(shí)間以確保整個(gè)襯底表面或從一個(gè)襯底到另一個(gè)襯底上都沉積了期望數(shù)量的材料。使用最壞情況下的處理時(shí)間使沉積室的生產(chǎn)能力受到了損失，并且浪費(fèi)了通常價(jià)格昂貴的無(wú)電沉積溶液。而且，整個(gè)襯底表面和/或襯底之間沉積的膜的厚度差別還會(huì)引起所形成的器件的處理速度(例如傳送延遲)的差別。由電阻差別(即不同的厚度)造成的所形成的器件的速度差別可能對(duì)器件產(chǎn)量帶來(lái)很大影響。
因此，需要一種改進(jìn)的裝置和方法，用于監(jiān)視并檢測(cè)無(wú)電沉積處理的終點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面提供了用于對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行監(jiān)視以確定無(wú)電處理步驟的終點(diǎn)的裝置。該裝置包括室、襯底支座、朝向襯底支座的電磁輻射源、檢測(cè)從安裝在襯底支座上的襯底的表面反射的電磁輻射強(qiáng)度的檢測(cè)器，以及用于接收來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)并控制無(wú)電沉積處理的控制器。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種用于對(duì)無(wú)電沉積進(jìn)行監(jiān)視的裝置包括室、襯底支座、朝向襯底支座的電磁輻射源、檢測(cè)從襯底表面反射的電磁輻射強(qiáng)度的檢測(cè)器，檢測(cè)來(lái)自電磁輻射源的電磁輻射強(qiáng)度的第二檢測(cè)器，以及用于接收來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)并控制無(wú)電沉積處理的控制器。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種用于對(duì)無(wú)電沉積進(jìn)行監(jiān)視的裝置包括室、襯底支座、朝向襯底支座的包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的電磁輻射源、檢測(cè)從安裝在襯底支座上的襯底的表面反射的電磁輻射強(qiáng)度的檢測(cè)器，以及用于接收來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)并控制無(wú)電沉積處理的控制器。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種用于對(duì)無(wú)電沉積進(jìn)行監(jiān)視的裝置包括室、襯底支座、朝向襯底支座的電磁輻射源、檢測(cè)從襯底表面反射的電磁輻射強(qiáng)度的檢測(cè)器，用于接收來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)而且用于控制無(wú)電沉積處理的控制器以及結(jié)合到控制器的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有包含于其中的計(jì)算機(jī)可讀程序用于指導(dǎo)無(wú)電沉積系統(tǒng)的操作。計(jì)算機(jī)可讀程序包括計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被編碼用于啟動(dòng)處理，對(duì)反射的電磁輻射的強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)與收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，隨后當(dāng)收集的數(shù)據(jù)超過(guò)閾值時(shí)停止無(wú)電沉積處理。
本發(fā)明的各方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的將襯底置于無(wú)電沉積室中，從寬帶光源將電磁輻射發(fā)射到襯底上，對(duì)反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視以確定無(wú)電沉積處理的狀態(tài)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的從寬帶光源將電磁輻射發(fā)射到襯底上，對(duì)反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，將第一時(shí)間收集到的所檢測(cè)到的電磁輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)與第二時(shí)間收集到的所檢測(cè)到的電磁輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)相比較，并且當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間檢測(cè)到的電磁輻射與第二時(shí)間檢測(cè)到的電磁輻射之間的差超過(guò)工藝值的時(shí)候改變處理步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的從寬帶光源將電磁輻射發(fā)射到襯底上，對(duì)第一時(shí)間反射離開(kāi)襯底表面的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)第二時(shí)間反射離開(kāi)襯底表面的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，用存儲(chǔ)的第一時(shí)間的電磁輻射數(shù)據(jù)與第二時(shí)間數(shù)據(jù)計(jì)算強(qiáng)度的第一改變率，對(duì)第三時(shí)間反射離開(kāi)襯底表面的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)第四時(shí)間反射離開(kāi)襯底表面的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，用存儲(chǔ)的第三時(shí)間的電磁輻射數(shù)據(jù)與第四時(shí)間數(shù)據(jù)計(jì)算強(qiáng)度的第二改變率，將計(jì)算得到的第一時(shí)間的和第二時(shí)間的改變率進(jìn)行比較，并且當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間的和第二時(shí)間的強(qiáng)度改變率之間的差等于工藝值的時(shí)候改變無(wú)電沉積處理。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的從寬帶光源將電磁輻射發(fā)射到襯底上，用第一檢測(cè)器對(duì)來(lái)自寬帶光源的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，用第二檢測(cè)器對(duì)無(wú)電沉積處理期間反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度差，并且對(duì)計(jì)算得到的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的強(qiáng)度差隨時(shí)間的變化進(jìn)行監(jiān)視以確定無(wú)電沉積處理的狀態(tài)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的將無(wú)電沉積流體發(fā)送到無(wú)電沉積室中，將檢測(cè)器浸入與襯底接觸的無(wú)電沉積流體，通過(guò)從寬帶光源發(fā)射電磁輻射并檢測(cè)反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度而檢測(cè)電磁輻射的強(qiáng)度，將第一時(shí)間檢測(cè)到的電磁輻射強(qiáng)度與第二時(shí)間檢測(cè)到的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間的電磁輻射強(qiáng)度與第二時(shí)間的電磁輻射強(qiáng)度之間的差等于工藝值的時(shí)候啟動(dòng)沉積定時(shí)器，以及在沉積定時(shí)器到達(dá)限定的一段時(shí)間之后改變處理步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的從寬帶光源發(fā)射電磁輻射，對(duì)無(wú)電沉積處理期間在襯底表面上兩個(gè)或更多位置處反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，將第一時(shí)間檢測(cè)到的襯底表面上一個(gè)位置處的電磁輻射與第二時(shí)間的電磁輻射相比較，并且在第一時(shí)間與第二時(shí)間在襯底表面該位置處的電磁輻射之間的差超過(guò)工藝值的時(shí)候改變處理步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的從寬帶光源發(fā)射電磁輻射，用檢測(cè)器對(duì)反射離開(kāi)襯底表面的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，用檢測(cè)器在整個(gè)襯底表面上掃描，通過(guò)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處監(jiān)視到的強(qiáng)度求和并用求和的結(jié)果除以該段時(shí)間而計(jì)算出處理的平均狀態(tài)，并且在計(jì)算得到的平均強(qiáng)度等于某個(gè)工藝值的時(shí)候改變處理步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的從寬帶光源發(fā)射電磁輻射，對(duì)反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算第一時(shí)間和第二時(shí)間每個(gè)檢測(cè)到的波長(zhǎng)處檢測(cè)到的電磁輻射強(qiáng)度值的強(qiáng)度差，并對(duì)計(jì)算得到的差最大的波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視以確定無(wú)電沉積處理的狀態(tài)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種對(duì)無(wú)電沉積進(jìn)行監(jiān)視的裝置包括室、設(shè)置在室內(nèi)的具有襯底接收表面的襯底支座、在表面上具有檢測(cè)構(gòu)件的襯底，其中該襯底設(shè)置在襯底支座的襯底接收表面上、朝向襯底表面的電磁輻射源、在無(wú)電沉積處理期間對(duì)從檢測(cè)構(gòu)件反射的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)器以及用于接收來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)并控制無(wú)電沉積處理的控制器。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的將襯底置于無(wú)電沉積室中，從寬帶光源將電磁輻射發(fā)射到襯底上的檢測(cè)構(gòu)件，在無(wú)電沉積處理步驟過(guò)程中用檢測(cè)器對(duì)反射離開(kāi)檢測(cè)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，以及對(duì)一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視以確定無(wú)電沉積處理的狀態(tài)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，該方法是通過(guò)下述步驟進(jìn)行的將襯底置于無(wú)電沉積室中，從寬帶光源將電磁輻射發(fā)射到襯底上，在無(wú)電沉積處理開(kāi)始時(shí)用檢測(cè)器對(duì)反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，在第二時(shí)間用檢測(cè)器對(duì)反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，以及當(dāng)一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處檢測(cè)到的強(qiáng)度改變超過(guò)期望程度時(shí)改變處理步驟。


通過(guò)結(jié)合附圖中所圖示的本發(fā)明實(shí)施例，可以對(duì)上面簡(jiǎn)要概括的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，這樣，就能夠詳細(xì)地了解實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的構(gòu)件、優(yōu)點(diǎn)和目的的方式。
但是，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅僅圖示了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被認(rèn)為限定了本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可以采取其他等效的實(shí)施例。
圖1A-1C示出了用本發(fā)明實(shí)施例處理的構(gòu)件的示例性截面圖。
圖2A示出晶片檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的示例性截面圖。
圖2B示出晶片檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的示例性截面圖。
圖3A圖示了發(fā)射傳感器檢測(cè)器測(cè)得的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化的曲線(xiàn)圖。
圖3B圖示了發(fā)射傳感器檢測(cè)器測(cè)得的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化的曲線(xiàn)圖。
圖3C圖示了對(duì)圖3A和圖3B所示的結(jié)果進(jìn)行比較而得到的歸一化信號(hào)的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化的曲線(xiàn)圖。
圖3D圖示了在一個(gè)波長(zhǎng)處測(cè)得信號(hào)的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。
圖4圖示了檢測(cè)機(jī)構(gòu)在襯底表面上的觀察區(qū)域的示例性視圖。
圖5圖示了本發(fā)明所用面朝上的無(wú)電處理室的示例性截面圖。
圖5A是示出本發(fā)明實(shí)施例的圖5的特寫(xiě)視圖。
圖6A是襯底的俯視圖，它圖示了一種分布在整個(gè)襯底表面的可能的檢測(cè)機(jī)構(gòu)陣列。
圖6B是襯底的俯視圖，它圖示了一種分布在整個(gè)襯底表面的可能的檢測(cè)機(jī)構(gòu)陣列。
圖6C是襯底的俯視圖，它圖示了使用單一電磁輻射源的一種分布在整個(gè)襯底表面的可能的檢測(cè)機(jī)構(gòu)陣列。
圖7示出了本發(fā)明所用的面朝下的無(wú)電處理室的示例性截面圖。
圖7A是示出了本發(fā)明實(shí)施例的圖7的特寫(xiě)視圖。
圖8示出使用了襯底表面上的構(gòu)件的晶片檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例的示例性截面圖。
圖9A圖示了當(dāng)襯底10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在第一時(shí)刻由檢測(cè)器系統(tǒng)測(cè)得的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。
圖9B圖示了當(dāng)襯底10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在第二時(shí)刻由圖9A的檢測(cè)器系統(tǒng)測(cè)得的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A示出了襯底基底14的示意性截面圖，襯底基底14形成于襯底10上并通過(guò)物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、電化學(xué)沉積(ECP)、無(wú)電沉積或分子束外延(MBE)處理而填充。襯底10包含在工件上進(jìn)行膜處理的任意工件。例如，襯底10可以是硅半導(dǎo)體襯底(或晶片)，或者形成于襯底上的其他材料層。介質(zhì)層12沉積在整個(gè)襯底上。介質(zhì)層12通常是氧化物、氧化硅、碳硅氧化物(carbon-silicon-oxide)、氟硅(fluoro-silicon)、多孔介質(zhì)或其他合適的介質(zhì)。對(duì)介質(zhì)層12進(jìn)行構(gòu)圖以提供構(gòu)件16，例如過(guò)孔、溝槽、接觸孔或線(xiàn)，延伸到襯底基底14的暴露表面部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員還明白，本發(fā)明可以用于雙嵌入工藝流程。用襯底10表示襯底基底14以及形成于襯底基底14上的其他材料層，例如介質(zhì)層12以及其他后續(xù)沉積的材料層。
圖1A示出填充構(gòu)件16的一種方法，該方法包括在整個(gè)襯底基底14上沉積阻擋層20，然后通過(guò)沉積導(dǎo)電材料層26填充余下的孔徑。導(dǎo)電材料層26的沉積可以通過(guò)無(wú)電沉積、ECP、PVD、CVD或無(wú)電沉積與其后的電鍍、PVD或化學(xué)氣相沉積的組合而進(jìn)行。根據(jù)構(gòu)件16的形狀和尺寸，由于其他處理需求要求形成額外的層以填充構(gòu)件16，所以填充構(gòu)件16的處理可能比圖1A-1C所示的更加復(fù)雜。形成于更加復(fù)雜的器件中的層的一個(gè)例子是阻擋層，籽晶層，催化層(如果是無(wú)電)，中間籽晶層和/或塊狀導(dǎo)電層。
圖1B大致地示出接下來(lái)的主要處理步驟，該步驟包括對(duì)填充后的構(gòu)件的頂部進(jìn)行平面化，它可以通過(guò)例如化學(xué)機(jī)械拋光的處理來(lái)完成。平面化步驟還可以通過(guò)電化學(xué)平面化(ECMP)處理來(lái)完成，其中使用機(jī)械、化學(xué)和/或電化學(xué)行為以去除期望的材料。
由于導(dǎo)電材料層26的構(gòu)件表面26a是用于將目前的金屬層中的器件電連接到后續(xù)金屬層的界面，所以界面上的氧化或污染可能影響其接觸目前的金屬層的能力并從而影響器件成品率，其中所述后續(xù)金屬層位于目前的金屬層頂上。因此需要如圖1C所示的覆蓋層28，它在后續(xù)處理中不受侵蝕或允許在構(gòu)件表面26上形成厚的氧化物層。由于PVD、MBE、CVD和ALD沉積處理無(wú)差別并且不加選擇地在整個(gè)襯底表面沉積覆蓋層材料，所以需要后續(xù)的拋光或形成圖樣以及刻蝕來(lái)將暴露的器件/構(gòu)件電學(xué)地隔離開(kāi)。由于選擇性沉積膜的能力，無(wú)電沉積處理經(jīng)常是優(yōu)選的。
在一種實(shí)施例中，覆蓋層28是單一的無(wú)電沉積層(未示出)。覆蓋層28可以通過(guò)沉積鈷或鈷合金而形成于襯底表面的導(dǎo)電部分上。例如，有用的鈷合金包括鈷-鎢合金、鈷-磷合金、鈷-錫合金、鈷-硼合金以及例如鈷-鎢-磷(CoWP)、鈷-鎢-硼(CoWB)和鈷-鎢-磷-硼(CoWPB)的合金。此實(shí)施例中的覆蓋層28可以沉積到約150埃或更小的厚度，例如約100埃到約200埃之間。
在另一實(shí)施例中，覆蓋層28可以有兩個(gè)或更多沉積層組成，例如催化層29和導(dǎo)電覆蓋層30。首先沉積很薄的催化層29以提高導(dǎo)電覆蓋層30到導(dǎo)電材料層26和阻擋層20的附著力。在一種實(shí)施例中，通過(guò)無(wú)電沉積處理來(lái)沉積催化層29以提高到構(gòu)件16中除了阻擋層20之外的所有層的附著力。可以通過(guò)在襯底表面的導(dǎo)電部分上沉積一種或更多貴金屬而在其上形成催化層。通常提供的催化層溶液可使貴金屬沉積到厚度約50埃()或更小，例如約10?；蚋　ＹF金屬可以是鈀、鉑、金、銀、銥、錸、釕、鋨或它們的任意組合。貴金屬優(yōu)選為鈀。
接下來(lái)通過(guò)選擇性無(wú)電沉積處理在暴露的催化層29上沉積導(dǎo)電覆蓋層30。導(dǎo)電覆蓋層30優(yōu)選地包括鈷或鈷合金。例如，有用的鈷合金包括鈷-鎢合金、鈷-磷合金、鈷-錫合金、鈷-硼合金以及例如鈷-鎢-磷、鈷-鎢-硼和鈷-鎢-磷-硼的合金。導(dǎo)電覆蓋層還可以包括其他金屬和金屬合金，例如鎳、錫、鈦、鉭、鎢、鉬、鉑、鐵、鈮、鈀、鎳鈷合金、摻雜鈷、摻雜鎳合金、鎳鐵合金以及它們的組合。導(dǎo)電覆蓋層可以沉積到約150?；蚋〉暮穸?，例如約100埃到約200埃之間。沉積覆蓋層的方法和裝置在2002年10月30日提交的題為“Post Rinse To Improve Selective DepositionOf Electroless Cobalt on Copper For ULSI Application”共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10/284,855[AMAT 7081]中有更加完整的說(shuō)明，在與此處的權(quán)利要求各方面和公開(kāi)內(nèi)容不矛盾的情況下，通過(guò)引用而將該文獻(xiàn)結(jié)合至本申請(qǐng)中。通過(guò)引用而結(jié)合的無(wú)電沉積處理步驟大致包括下列處理步驟預(yù)漂洗、起始層沉積、漂洗步驟、覆蓋層沉積以及覆蓋層沉積后清潔處理。預(yù)漂洗步驟設(shè)計(jì)為去除襯底表面上的金屬氧化物或其他污染物。此處所用的“襯底表面”指用作后續(xù)處理操作的基礎(chǔ)的金屬層，例如，它可以包含互連構(gòu)件(構(gòu)件16)的任何部分，例如插座、過(guò)孔、觸點(diǎn)、線(xiàn)、導(dǎo)線(xiàn)等等，以及一個(gè)或更多非導(dǎo)體材料(介質(zhì)層12)，例如硅、摻雜硅、鍺、砷化鎵、玻璃以及藍(lán)寶石。預(yù)漂洗處理可以使用酸性溶液去除/刻蝕襯底表面的頂部(例如約10埃到約50埃)，其中酸性溶液優(yōu)選為約25℃下重量比0.5％的HF，1M的硝酸和平衡去離子水(balance D1 water)。預(yù)漂洗處理還包括去離子水漂洗步驟以去除任何殘余的預(yù)漂洗溶液、任何被刻蝕的材料和微粒以及之前的預(yù)漂洗步驟中可能形成的任何副產(chǎn)品。在預(yù)漂洗處理之后，通過(guò)選擇性地在襯底表面的暴露導(dǎo)電材料上沉積約50?；蚋俚馁F金屬例如鈀而在襯底表面上沉積起始層。在一個(gè)方面，起始層是從包含至少一種貴金屬鹽和至少一種酸的無(wú)電溶液沉積的。起始層無(wú)電溶液內(nèi)貴金屬鹽的濃度應(yīng)當(dāng)在約百萬(wàn)分之80(ppm)到約300ppm之間。示例性的貴金屬鹽包括氯化鈀(PdCl2)、硫酸鈀(PdSO4)、氯化銨鈀(palladiumammonium chloride)或其組合。漂洗處理使用漂洗劑例如去離子水，對(duì)襯底表面進(jìn)行漂洗以去除用于形成起始層中的任何溶液。接下來(lái)通過(guò)選擇性無(wú)電沉積處理在暴露的起始層上沉積鈍化層。優(yōu)選地，鈍化層包括用鈷無(wú)電溶液沉積的鈷或鈷合金，所述鈷無(wú)電溶液包含20g/L的硫酸鈷、50g/L的檸檬酸鈉、20g/L的次磷酸鈉以及足夠量的氫氧化鉀以提供約為10的pH值。在鈍化層沉積之后，可以對(duì)襯底表面進(jìn)行清潔，通過(guò)使用沉積后清潔處理去除多余的鈍化材料部分。沉積后清潔溶液可包括例如硫酸和去離子水的溶液。
在另一種實(shí)施例中，用于無(wú)電催化層29和覆蓋層30沉積處理的化學(xué)物質(zhì)是由制造商，例如康涅狄格州West Haven的Enthone，Inc提供的。所用的通常的催化層29沉積的化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)實(shí)例是Enthone Inc提供的E-CoWP活性劑763-45(鈀(Pd))。使用E-CoWP活性劑763-45化學(xué)物質(zhì)的示例性催化層沉積處理是一種25秒的室溫沉積處理，它將沉積約30埃的鈀。在用E-CoWP活性劑763-45化學(xué)物質(zhì)沉積催化層29之后，用沉積后漂洗劑(例如螯合漂洗5×)來(lái)使催化層活化以便沉積后續(xù)的覆蓋層30。接下來(lái)將ENCAP CoWP763-38A和ENCAP CoWP763-39B覆蓋層30化學(xué)物質(zhì)按照制造商的建議比例混合，然后用于在活化了的催化層29上沉積約150埃的CoWP覆蓋層。使用兩組分ENCAP CoWP763-38A和CoWP763-39B化學(xué)物質(zhì)的示例性覆蓋層沉積處理是一種45秒和75攝氏度的沉積處理，它沉積約150埃的CoWP。
在另一種實(shí)施例中，用來(lái)自Enthone Inc.的自初始化覆蓋層化學(xué)物質(zhì)來(lái)覆蓋構(gòu)件表面26a。通常的沉積化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)示例是由Enthone Inc.提供的兩部分CAPB764-75A和CAPB764-75B化學(xué)物質(zhì)。將兩部分CAPB764-75A和CAPB764-75B化學(xué)物質(zhì)混合到制造商建議的比例，沉積約150埃的CoWB覆蓋層。使用兩組分CAPB764-75A和CAPB764-75B化學(xué)物質(zhì)的一種示例性工藝是45秒和65攝氏度的沉積處理，它沉積150埃的CoWB膜。在沉積覆蓋層之前，用Enthone提供的預(yù)清潔溶液CAPB清潔劑從構(gòu)件表面26a去除任何氧化物并使其為后續(xù)的沉積做好準(zhǔn)備。
催化層的無(wú)電沉積方法和/或?qū)щ姴牧蠈拥臒o(wú)電沉積方法可以在任何適于使襯底接觸處理溶液的室內(nèi)進(jìn)行，例如無(wú)電沉積室、電鍍室等等。在一種實(shí)施例中，可以在同一個(gè)室內(nèi)沉積催化層和導(dǎo)電材料層。在另一種實(shí)施例中，在不同的室內(nèi)沉積催化層和導(dǎo)電材料層。在一個(gè)方面，在不同的室內(nèi)沉積催化層和導(dǎo)電材料層減少了產(chǎn)生的微粒，所述微?？赡苡捎诖呋瘜尤芤号c導(dǎo)電層溶液的反應(yīng)而形成并沉積于室構(gòu)件上。
使用無(wú)電沉積處理帶來(lái)的一個(gè)問(wèn)題是即使是少量的表面污染或氧化對(duì)無(wú)電沉積處理“起始”或開(kāi)始沉積材料所花費(fèi)的時(shí)間的影響。無(wú)電沉積處理起始所花費(fèi)的時(shí)間，或者說(shuō)起始時(shí)間，可能隨著不同的襯底或襯底上不同的區(qū)域而變化。起始時(shí)間的變化使得難以知道在任意給定的時(shí)刻已經(jīng)沉積了多少材料或者何時(shí)能夠沉積期望數(shù)量的材料。如上所述，起始時(shí)間的變化可能浪費(fèi)非常昂貴的(多種)沉積溶液，引起整個(gè)襯底上以及不同襯底間器件性能的變化，并可能降低無(wú)電沉積室的襯底產(chǎn)量。此外，為了用無(wú)電沉積室獲得高產(chǎn)量(每小時(shí)的襯底數(shù))，沉積薄膜的處理時(shí)間可能很短，例如約10秒，因而對(duì)于生產(chǎn)具有一致器件特性的器件來(lái)說(shuō)，需要對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行監(jiān)視和控制可能是關(guān)鍵的。在某些情況下，將暴露于一種或多種無(wú)電沉積化學(xué)物質(zhì)組分的時(shí)間延長(zhǎng)將使一個(gè)或多個(gè)暴露的襯底表面受到明顯侵蝕。因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面，重要的是找到一種方法，使表面暴露于一個(gè)或多個(gè)無(wú)電沉積化學(xué)物質(zhì)構(gòu)件的時(shí)間最短以防止產(chǎn)生明顯侵蝕。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是開(kāi)發(fā)一種對(duì)襯底表面上沉積了期望厚度的材料的時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)視和/或檢測(cè)的方法。本發(fā)明一般可用于檢測(cè)并監(jiān)視由于構(gòu)件表面26a的某些物理特性的改變或期望材料的沉積而產(chǎn)生的改變。室控制器對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、存儲(chǔ)和處理的能力可以減小不同襯底間的差異以及減小浪費(fèi)的昂貴沉積化學(xué)品的數(shù)量。本發(fā)明另一個(gè)可能的目的是一種檢測(cè)并提供關(guān)于整個(gè)襯底表面上沉積層厚度的數(shù)據(jù)的方法，所述整個(gè)襯底表面上沉積層的厚度作為時(shí)間的函數(shù)。
圖2A示出本發(fā)明的一種實(shí)施例，它使用檢測(cè)機(jī)構(gòu)60對(duì)無(wú)電沉積處理的狀態(tài)作為時(shí)間函數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和反饋。為了達(dá)到這個(gè)目的，檢測(cè)機(jī)構(gòu)60安裝在無(wú)電沉積室中并設(shè)置為可以對(duì)無(wú)電沉積處理(例如催化層沉積處理、導(dǎo)電覆蓋層沉積處理、預(yù)漂洗步驟、漂洗步驟或后導(dǎo)電覆蓋層清潔處理步驟)期間構(gòu)件表面26的光學(xué)特性變化進(jìn)行監(jiān)視。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，從寬帶光源68發(fā)射的電磁輻射必須經(jīng)過(guò)沉積流體，從襯底10的表面上的構(gòu)件反射離開(kāi)，穿過(guò)沉積流體168，然后由檢測(cè)系統(tǒng)55收集。光源和檢測(cè)器置于沉積流體168表面上方帶來(lái)的一個(gè)問(wèn)題是從寬帶光源58發(fā)射的光可能反射離開(kāi)流體表面并由檢測(cè)系統(tǒng)55收集，從而在檢測(cè)器處給出錯(cuò)誤的高強(qiáng)度讀數(shù)。由來(lái)自流體表面的反射(即反射64)和其他外部輻射來(lái)源引起的干涉通常被認(rèn)為噪聲。在試圖對(duì)噪聲相對(duì)于所傳送信號(hào)的數(shù)量進(jìn)行量化時(shí)，經(jīng)常使用一個(gè)稱(chēng)為信噪比的量。信噪比越大，越容易將真實(shí)信號(hào)從出現(xiàn)在檢測(cè)系統(tǒng)中的不希望的噪聲中分離出來(lái)，從而在收集到的數(shù)據(jù)中所得到置信度越高。
如上所述，襯底10的表面包括填充后的構(gòu)件的頂面以及介質(zhì)材料12，其中所述頂面包含導(dǎo)電層和阻擋層。由寬帶光源58投射到襯底10表面上的光通常僅從暴露的金屬表面反射而不從介質(zhì)層反射。對(duì)于當(dāng)前的技術(shù)狀態(tài)，據(jù)信平面化步驟之后，襯底表面上暴露的金屬表面通常占襯底總表面積的約50％(即構(gòu)件密度)。為了使檢測(cè)器系統(tǒng)55收集到的輻射密度最大，檢測(cè)器的視角θ3優(yōu)選為與從襯底表面反射的輻射相符。期望的視角θ3可能取決于反射光的表面條件，該條件可能受例如表面粗糙度(影響鏡面反射或漫反射)、材料折射率以及表面在輻射波長(zhǎng)處的吸收特性的影響。期望的視角θ3大小通常設(shè)定為等于入射角θ1和反射角θ2。
圖2A示出檢測(cè)機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的示例性截面圖，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)是開(kāi)發(fā)來(lái)對(duì)沉積膜的終點(diǎn)和/或生長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)視和檢測(cè)的。檢測(cè)機(jī)構(gòu)60包括寬帶光源58、光源控制器14l、檢測(cè)器系統(tǒng)55、檢測(cè)器控制器142以及系統(tǒng)控制器140。檢測(cè)機(jī)構(gòu)60通常置于離開(kāi)襯底10一段距離處，使檢測(cè)器系統(tǒng)55可以收集和測(cè)量由寬帶光源58發(fā)射并從襯底10的表面反射的不同波長(zhǎng)處的輻射強(qiáng)度。在一種實(shí)施例中，寬帶光源58主要包含外殼57、光發(fā)射源50和光學(xué)聚焦裝置52。在另一種實(shí)施例中，寬帶光源58包含光發(fā)射源50和外殼57。外殼57包圍光發(fā)射源50并使發(fā)射的光能夠經(jīng)過(guò)單一開(kāi)口57a，以減小可能影響檢測(cè)器信噪比的雜散光數(shù)量。外殼57還用作容納并發(fā)射由光發(fā)射源50所產(chǎn)生的輻射的黑體。光學(xué)聚焦裝置52可以是透鏡或者其他器件，向著襯底10表面上的觀察區(qū)域68，對(duì)從光發(fā)射源50發(fā)射的電磁輻射進(jìn)行準(zhǔn)直、聚焦和/或引導(dǎo)。在一種實(shí)施例中，來(lái)自寬帶光源58的電磁輻射由光纜(未示出)收集并傳輸?shù)接^察區(qū)域68，從而使寬帶光源58可以置于與光投射到襯底表面上的點(diǎn)離開(kāi)一段距離的位置處。
圖4示出平面化處理之后襯底10的俯視圖以闡明包含構(gòu)件表面26a和視場(chǎng)表面12a的觀察區(qū)域68。觀察區(qū)域68，也就是輻射投射到襯底表面上的區(qū)域，是可以進(jìn)行調(diào)整以提供期望的粒度來(lái)確定襯底表面狀態(tài)的工藝變量。由于用減小后的面積對(duì)整個(gè)結(jié)果進(jìn)行平均，所以，使用較小的觀察區(qū)域時(shí)接收到的信號(hào)的差異可能大于使用較大的觀察區(qū)域時(shí)得到的差異。在一種實(shí)施例中，觀察區(qū)域可以與襯底的整個(gè)表面積一樣大。在另一種實(shí)施例中，觀察區(qū)域可以小至直徑約為1到2毫米。在另一種實(shí)施例中，優(yōu)選的觀察區(qū)域直徑為約2到約50微米(μm)。被反射的輻射即信號(hào)在特定波長(zhǎng)處與工藝參數(shù)改變、到新處理階段的轉(zhuǎn)變或者不同襯底表面特性之間差別(例如構(gòu)件密度、暴露的材料等等)的相關(guān)性，可以通過(guò)在進(jìn)行期望的沉積過(guò)程之前用一個(gè)或多個(gè)測(cè)試工件對(duì)強(qiáng)度信號(hào)隨沉積膜的生長(zhǎng)進(jìn)行表征來(lái)完成。
光發(fā)射源50是發(fā)射跨越從約200納米(nm)到約800nm的波長(zhǎng)范圍寬輻射譜的電磁輻射源?？赡艿碾姶泡椛湓?寬帶光源)的示例可以是鎢絲燈、激光二極管、氙燈、汞弧燈、金屬鹵化物燈、碳弧燈、氖燈、硫燈或它們的組合。在一種實(shí)施例中，可以用一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)作為電磁輻射源。因?yàn)榘l(fā)光二極管可以發(fā)出很窄波長(zhǎng)范圍的強(qiáng)光，并且一旦損壞可以相對(duì)便宜地進(jìn)行更換，所以它們具有超過(guò)其他設(shè)計(jì)的某些優(yōu)點(diǎn)。使用一個(gè)或多個(gè)LED還可以減小檢測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，因?yàn)樗鼰o(wú)需使用分光計(jì)、單色儀、衍射光柵、光學(xué)濾波器或其他的類(lèi)似部件。
光源控制器141控制光發(fā)射源50的輸出強(qiáng)度并向主系統(tǒng)控制器140發(fā)出輸出信號(hào)。在一種實(shí)施例中，采用光源控制器141作為可以從寬帶(多波長(zhǎng))光發(fā)射源50產(chǎn)生單一譜線(xiàn)的單色儀。在這個(gè)實(shí)施例中，光源控制器141設(shè)計(jì)為使它可以通過(guò)主系統(tǒng)控制器140發(fā)送的命令而作為時(shí)間的函數(shù)掃過(guò)從寬帶光發(fā)射源發(fā)射的波長(zhǎng)范圍。用光源控制器141作為單色儀使得可以將不同波長(zhǎng)作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行掃描，以監(jiān)視和控制無(wú)電處理。
檢測(cè)器系統(tǒng)55包括電磁輻射檢測(cè)器56、檢測(cè)器外殼53、光學(xué)聚焦裝置54以及檢測(cè)器控制器142。外殼53包圍寬帶光源58并優(yōu)選地使從其發(fā)射的光以及從襯底10反射的光可以由電磁輻射檢測(cè)器56收集。電磁輻射檢測(cè)器56是設(shè)置為測(cè)量跨越一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射強(qiáng)度的檢測(cè)器。電磁輻射檢測(cè)器56可以從下列種類(lèi)的傳感器中選擇，例如光伏的、光電導(dǎo)的、光電導(dǎo)結(jié)型、光電發(fā)射二極管、光電倍增管、熱電堆、輻射熱測(cè)定器、熱釋電傳感器或其他類(lèi)似的檢測(cè)器。在一種實(shí)施例中，用來(lái)自瑞典Solna的Hamamatsu Photonics Norden AB或華盛頓州Everett的PLCMultipoint Inc.的光電導(dǎo)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)電磁輻射的寬光譜。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，將一個(gè)或多個(gè)光學(xué)濾波器(未示出)增加到檢測(cè)器系統(tǒng)55中，位于襯底表面與電磁輻射檢測(cè)器56之間。增加的(多個(gè))光學(xué)濾波器選擇為使得只有特定的期望波長(zhǎng)可以傳送到電磁輻射檢測(cè)器56。這種實(shí)施例有助于減小照射到檢測(cè)器的能量，它可以幫助提高所檢測(cè)的輻射的信噪比。(多個(gè))光學(xué)濾波器可以是從例如馬薩諸塞州Westford的Barr Associates，Inc或新罕布什爾州Salem的AndoverCorporation購(gòu)買(mǎi)的帶通濾波器、窄帶濾波器、光學(xué)邊帶濾波器、陷波濾波器或?qū)拵V波器。在本發(fā)明的另一方面中，可以將光學(xué)濾波器增加到寬帶光源58以限制投射到襯底表面上并由檢測(cè)器系統(tǒng)55檢測(cè)到的波長(zhǎng)。
圖5A示出本發(fā)明一種實(shí)施例的截面圖，它可以通過(guò)將可透射的物體90浸入沉積流體而減小來(lái)自沉積流體表面的反射光的影響。在這個(gè)實(shí)施例中，寬帶光源58和檢測(cè)器系統(tǒng)55安裝在可透射的物體90上。將可透射的物體90結(jié)合到系統(tǒng)中以減小由反射離開(kāi)流體表面的輻射造成的噪聲。盡管可透射的物體90具有可以將所發(fā)射的輻射進(jìn)行反射的固體/液體界面，但如果使可透射的物體90與沉積流體168之間的折射率差別最小，則反射的輻射量也可以最小。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，穿過(guò)沉積流體投射的輻射波長(zhǎng)不影響沉積處理(例如流體中的光敏構(gòu)件等等)。同樣，通常優(yōu)選為使發(fā)射的波長(zhǎng)不被流體中的構(gòu)件吸收并因此影響檢測(cè)到的信號(hào)的信噪比。
如圖2A所示，光學(xué)聚焦裝置54可以是透鏡或其他器件，對(duì)通過(guò)開(kāi)口53a的電磁輻射進(jìn)行收集、聚焦和/或?qū)颉Ｔ谝环N實(shí)施例中，用光纜(未示出)來(lái)收集從襯底表面反射的光并將其發(fā)送到位于離開(kāi)襯底表面一段距離的檢測(cè)器56。在一種實(shí)施例中，光纜(未示出)包含光學(xué)聚焦裝置，用于收集反射的電磁輻射。在另一種實(shí)施例中，光纜(未示出)置于光學(xué)聚焦裝置54與檢測(cè)器56之間，從而使光學(xué)聚焦裝置可以收集到最大的輻射量并使檢測(cè)器和任何相關(guān)的電子構(gòu)件可以位于遠(yuǎn)離襯底處理區(qū)域的位置處。檢測(cè)器控制器142通常用于對(duì)檢測(cè)器56的輸出進(jìn)行感測(cè)并將輸出信號(hào)發(fā)送到主系統(tǒng)控制器140。
圖2B圖示了檢測(cè)機(jī)構(gòu)60的一種實(shí)施例，其中采用檢測(cè)器系統(tǒng)55形成分光計(jì)192。分光計(jì)用于收集來(lái)自寬帶光源58的輻射，將輻射分成離散的波長(zhǎng)，并檢測(cè)每個(gè)離散的波長(zhǎng)處的輻射強(qiáng)度。分光計(jì)通常包括輸入狹縫190、衍射光柵191(或光學(xué)棱鏡)、衍射光柵控制器195以及檢測(cè)器陣列193以收集輸入的輻射。衍射光柵控制器195使檢測(cè)器控制器142可以調(diào)整衍射光柵的位置以控制由檢測(cè)器陣列193中分立的檢測(cè)器194a-194c檢測(cè)到的每個(gè)波長(zhǎng)的強(qiáng)度。在一種實(shí)施例中，分光計(jì)用于對(duì)整個(gè)所發(fā)射的輻射波長(zhǎng)范圍作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行掃描，以監(jiān)視并控制無(wú)電處理。
在另一種實(shí)施例中，將發(fā)射傳感器70結(jié)合到檢測(cè)系統(tǒng)60中以便可以測(cè)量寬帶光源58的輸出并將其與檢測(cè)系統(tǒng)55收集到的被反射的輻射進(jìn)行比較，以增強(qiáng)對(duì)反射的輻射強(qiáng)度改變的檢測(cè)能力。發(fā)射傳感器70對(duì)整個(gè)波長(zhǎng)范圍的輻射強(qiáng)度進(jìn)行感測(cè)并將其發(fā)送到系統(tǒng)控制器140。對(duì)從寬帶光源58發(fā)射的輻射的測(cè)量可以通過(guò)使用光纜74來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述光纜74收集來(lái)自光源的輻射并將其發(fā)送給發(fā)射傳感器檢測(cè)器71。在一種實(shí)施例中，發(fā)射傳感器檢測(cè)器71耦合到單色儀以收集各離散波長(zhǎng)處的強(qiáng)度。在另一種實(shí)施例中，發(fā)射傳感器70可以是分光計(jì)。
在發(fā)射傳感器70的另一種實(shí)施例中，光纜74收集從寬帶光源58發(fā)射的輻射并將收集到的輻射發(fā)送到檢測(cè)系統(tǒng)55。在這種實(shí)施例中，光纜74接收并傳送的光以及檢測(cè)系統(tǒng)55的光學(xué)聚焦裝置54收集到的輻射由檢測(cè)器56用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的狹縫(未示出)進(jìn)行選擇性的感測(cè)，所述狹縫用于選擇待檢測(cè)的輻射源。在這種實(shí)施例中，由光源控制器141或系統(tǒng)控制器140控制的機(jī)械驅(qū)動(dòng)狹縫首先使光纜74接收并傳送的輻射強(qiáng)度照射到檢測(cè)系統(tǒng)55而防止檢測(cè)系統(tǒng)55感測(cè)光學(xué)聚焦裝置54收集到的輻射。在從光纜74收集到一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的強(qiáng)度數(shù)據(jù)之后，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的狹縫移動(dòng)到第二位置。機(jī)械驅(qū)動(dòng)的狹縫的第二位置使光學(xué)聚焦裝置54收集的信號(hào)可以由檢測(cè)系統(tǒng)55感測(cè)而防止檢測(cè)系統(tǒng)55感測(cè)來(lái)自光纜74的輻射。兩種不同信號(hào)的測(cè)量順序可以根據(jù)需要而改變以增強(qiáng)檢測(cè)過(guò)程。在另一種實(shí)施例中，光纜74收集到的輻射和光學(xué)聚焦裝置54收集到的光，通過(guò)被驅(qū)動(dòng)狹縫由分光計(jì)192進(jìn)行選擇性感測(cè)，所述狹縫用于選擇待檢測(cè)的輻射源。
圖3A示出發(fā)射傳感器檢測(cè)器71檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度(即信號(hào)的幅值)作為波長(zhǎng)的函數(shù)的示例。圖3B示出檢測(cè)器56檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度作為波長(zhǎng)的函數(shù)的示例。圖3C示出對(duì)發(fā)射傳感器檢測(cè)器71感測(cè)的輸入值與檢測(cè)器56感測(cè)的信號(hào)的強(qiáng)度值進(jìn)行相除的效果，稱(chēng)作歸一化信號(hào)。通過(guò)使發(fā)射傳感器檢測(cè)器71和檢測(cè)器56接收到的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行相除，系統(tǒng)控制器140可以生成每個(gè)波長(zhǎng)處的歸一化信號(hào)。在一種實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器140設(shè)計(jì)為收集并保存來(lái)自不同傳感器的輸入數(shù)據(jù)，對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比以獲得歸一化信號(hào)，然后根據(jù)歸一化信號(hào)數(shù)據(jù)采取措施(例如繼續(xù)監(jiān)視處理、停止處理、將數(shù)據(jù)保存到文件等等)。在另一種實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器140對(duì)一個(gè)時(shí)刻一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的歸一化數(shù)據(jù)與某個(gè)第二時(shí)刻的歸一化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定是否應(yīng)當(dāng)采取措施。在另一種實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器140使用在t1時(shí)刻由檢測(cè)器56收集到的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化數(shù)據(jù)以及在t2時(shí)刻由檢測(cè)器56收集到的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化數(shù)據(jù)來(lái)確定是否應(yīng)當(dāng)由于一個(gè)或多個(gè)規(guī)定波長(zhǎng)處的強(qiáng)度改變(或者強(qiáng)度沒(méi)有改變)而采取某些措施。在另一種實(shí)施例中，用t2時(shí)刻由檢測(cè)器56收集到的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化數(shù)據(jù)減去在t1時(shí)刻由檢測(cè)器56收集到的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化的數(shù)據(jù)，以放大一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處從t1時(shí)刻到t2時(shí)刻的變化量。
控制器140通常設(shè)計(jì)為便于控制整個(gè)系統(tǒng)并使之自動(dòng)化，它通?？梢园ㄖ醒胩幚韱卧?CPU)146、存儲(chǔ)器144以及支持電路(即I/O)148。CPU 146可以是工業(yè)裝置中所用的任何形式的計(jì)算機(jī)處理器之一，它用于控制各種室工藝和部件(例如檢測(cè)器、馬達(dá)、流體傳送部件等等)并監(jiān)視系統(tǒng)和室工藝(例如室溫度、處理時(shí)間、檢測(cè)器信號(hào)等等)。存儲(chǔ)器144連接到CPU 146，并且可以是易于獲得的存儲(chǔ)器中的一種或多種，例如隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、軟盤(pán)、硬盤(pán)或任何其他形式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，可以是本地的也可以是遠(yuǎn)程的。可以在存儲(chǔ)器144內(nèi)對(duì)軟件指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和存儲(chǔ)以給CPU 146提供指令。支持電路148也連接到CPU 146用于以傳統(tǒng)方式支持處理器。支持電路148可以包括緩存、電源、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)等等。控制器140可讀的程序(或計(jì)算機(jī)指令)確定可以在襯底上進(jìn)行何種工作。程序優(yōu)選為控制器140可讀的軟件并包括至少產(chǎn)生下列內(nèi)容的代碼，所述內(nèi)容包括襯底位置信息、來(lái)自檢測(cè)器56和發(fā)射傳感器70的譜、強(qiáng)度和波長(zhǎng)隨襯底位置變化的信息、歸一化信號(hào)數(shù)據(jù)、作為時(shí)間函數(shù)的強(qiáng)度和波長(zhǎng)數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)信息以及它們的任意組合。
控制器140將檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的輻射強(qiáng)度進(jìn)行比較以確定無(wú)電沉積處理步驟的狀態(tài)并按需要根據(jù)程序指令改變無(wú)電沉積處理步驟。術(shù)語(yǔ)“無(wú)電沉積處理步驟”通常被用來(lái)表示包括無(wú)電沉積處理的各個(gè)步驟或階段，這些步驟或階段可能包括例如催化層沉積處理、導(dǎo)電覆蓋層沉積處理、預(yù)漂洗步驟、漂洗步驟、后覆蓋層或清潔處理步驟。術(shù)語(yǔ)“改變無(wú)電沉積處理步驟”用于表示一般地描述控制器140采取的措施，所述措施用于確保無(wú)電沉積處理步驟按照要求來(lái)進(jìn)行?？刂破?40或用戶(hù)通常可能完成的用于改變無(wú)電沉積處理步驟的措施可能包括，例如，漂洗襯底表面，繼續(xù)監(jiān)視檢測(cè)到的強(qiáng)度，干燥襯底表面，啟動(dòng)工藝定時(shí)器，終止無(wú)電沉積處理步驟，警告用戶(hù)，在控制器的存儲(chǔ)器特定區(qū)域中存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的強(qiáng)度和其他處理數(shù)據(jù)，或者等待監(jiān)視的無(wú)電沉積處理變量到達(dá)某個(gè)用戶(hù)限定的處理值然后采取某種措施。如上所述，通過(guò)使用單色儀或分光計(jì)，可以挑選出某個(gè)具體時(shí)刻襯底表面的特定區(qū)域上產(chǎn)生的特定波長(zhǎng)處的強(qiáng)度，并將其與第二時(shí)刻同一波長(zhǎng)處襯底表面上同一區(qū)域測(cè)得的強(qiáng)度數(shù)據(jù)相比較。對(duì)于應(yīng)當(dāng)監(jiān)視哪個(gè)波長(zhǎng)以檢測(cè)中間處理步驟的起始、終止或者無(wú)點(diǎn)沉積處理的終點(diǎn)的選擇，取決于無(wú)電處理的類(lèi)型(例如催化層沉積、覆蓋層沉積等等)、沉積膜的厚度和/或襯底10上存在的材料類(lèi)型(例如介質(zhì)層材料、介質(zhì)層厚度、阻擋材料、導(dǎo)電層材料、籽晶層材料等等)。
在一種實(shí)施例中，控制器140用于監(jiān)視從襯底表面反射的輻射強(qiáng)度作為時(shí)間函數(shù)的改變率。采用這種方法，控制器可以通過(guò)增加或者減小一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處反射的輻射強(qiáng)度的變化率來(lái)檢測(cè)無(wú)電沉積處理轉(zhuǎn)變到不同階段，例如過(guò)程的開(kāi)始(例如起始)和終止。圖3D圖示了對(duì)于單一輻射波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)的平均，來(lái)自檢測(cè)器55的測(cè)得信號(hào)的強(qiáng)度作為時(shí)間函數(shù)的典型曲線(xiàn)圖?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算在任意時(shí)刻強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)斜率來(lái)得到強(qiáng)度改變率。即使測(cè)得的強(qiáng)度改變率與沉積率之間的關(guān)系在整個(gè)處理中可能不是恒定的，一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的強(qiáng)度改變率也能與無(wú)電沉積率直接相關(guān)。強(qiáng)度改變率與沉積率之間的關(guān)系可能取決于例如沉積的材料類(lèi)型(例如覆蓋層材料(鈷、鈷-鎢-磷等等)、催化層材料等等)、表面粗糙度的改變、構(gòu)件表面26a上的污染或者流體中特定組分的濃度。由于與其他處理監(jiān)視技術(shù)(例如電阻測(cè)量、渦流、脈沖分析(metapulse)技術(shù)等等)相比，強(qiáng)度測(cè)量涉及襯底表面的光學(xué)特性而不必涉及沉積膜的厚度，所以需要不同無(wú)電沉積處理的處理構(gòu)件步驟將測(cè)得的強(qiáng)度信號(hào)與實(shí)際的沉積處理狀態(tài)相互聯(lián)系起來(lái)。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，強(qiáng)度信號(hào)的加速度或減速度(例如沉積率的改變)，即強(qiáng)度信號(hào)改變率作為時(shí)間函數(shù)的改變率，可以用作感測(cè)沉積處理正在加速還是正在減速的有利條件，以表示沉積處理到特定階段的轉(zhuǎn)變(例如起始等等)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，投射的電磁輻射包含被沉積流體中的成分吸收的波長(zhǎng)。在這個(gè)實(shí)施例中，某些被吸收的波長(zhǎng)可以用于通過(guò)檢測(cè)到的輻射強(qiáng)度的增大或減小來(lái)檢測(cè)無(wú)電沉積流體成分的濃度改變。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，對(duì)與沉積流體中正在被沉積的成分相互作用(例如吸收、反射等等)的波長(zhǎng)之間、以及反射離開(kāi)構(gòu)件表面26a的波長(zhǎng)之間進(jìn)行比較。在這個(gè)實(shí)施例中，利用與沉積流體相關(guān)的(多個(gè))波長(zhǎng)的強(qiáng)度改變可以監(jiān)視正在被沉積的成分的濃度變化。這種技術(shù)將系統(tǒng)用于用兩個(gè)工藝變量監(jiān)視無(wú)電膜的沉積，所述兩個(gè)工藝變量中一個(gè)不受襯底表面光學(xué)特性改變的影響，并且共同使用時(shí)可以幫助對(duì)每種技術(shù)所獲得的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
如上所述，表面污染或氧化對(duì)無(wú)電沉積處理“起始”或開(kāi)始沉積材料所花費(fèi)的時(shí)間有影響。一旦無(wú)電反應(yīng)已經(jīng)起始，沉積限定量材料的時(shí)間就是可預(yù)計(jì)的并且通常落入比較有重復(fù)性的時(shí)間范圍。因此，在一種實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)60用于感測(cè)無(wú)電沉積處理的“起始”以便控制器可以啟動(dòng)定時(shí)器，所述定時(shí)器使處理可以進(jìn)行到經(jīng)過(guò)限定的時(shí)間段從而到達(dá)終點(diǎn)為止。定時(shí)器在處理停止之前總計(jì)的時(shí)間量取決于工藝條件(例如處理溫度、沉積成分的濃度、構(gòu)件表面26a在沉積之前的狀態(tài)、流體攪拌等等)和沉積材料的厚度，并優(yōu)選為用戶(hù)定義的。用戶(hù)定義的處理時(shí)間長(zhǎng)短可以從使用類(lèi)似工藝條件和沉積厚度運(yùn)轉(zhuǎn)的另一襯底收集到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。在這種模式中，在檢測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)反應(yīng)起始之后，檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以監(jiān)視剩余的沉積處理，也可以不監(jiān)視。這種實(shí)施例對(duì)于處理結(jié)束時(shí)信號(hào)較弱或信噪比隨著接近處理終點(diǎn)而增加的處理可能是重要的。
在一種實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)60用于感測(cè)起始處理的啟動(dòng)，然后定時(shí)器被啟動(dòng)，然后通過(guò)使用控制器140、流體源128和噴嘴123，在經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間段之后對(duì)襯底10的表面進(jìn)行漂洗。這種實(shí)施例在構(gòu)件表面26a或?qū)щ姴牧蠈?6表面由于暴露于沉積流體的時(shí)間延長(zhǎng)而受到侵蝕的情況下是重要的。構(gòu)件表面26a或?qū)щ姴牧蠈?6的表面可能影響后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的電特性。
可能帶來(lái)的一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)介質(zhì)厚度相當(dāng)小和/或電磁輻射的波長(zhǎng)被介質(zhì)材料透射而不是吸收(介質(zhì)材料通常對(duì)于＞300nm透明)時(shí)，檢測(cè)器系統(tǒng)55收集到的某些反射可能由襯底表面下方的反射層產(chǎn)生。通過(guò)仔細(xì)選擇不透過(guò)介質(zhì)層的所發(fā)射和檢測(cè)到的波長(zhǎng)以及使用信號(hào)歸一化技術(shù)可以避免來(lái)自非頂面的表面的反射。
室部件圖5示出有助于如上所述沉積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥氖?60的一種實(shí)施例的示例性截面圖。當(dāng)然，室160也可以設(shè)置為沉積除了催化層和導(dǎo)電材料層之外的其他層。這里，在與此處的權(quán)利要求各方面和公開(kāi)內(nèi)容不矛盾的情況下，2002年1月1日提交的題為“Electroless DepositionApparatus”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10/059,572[AMAT 5840.03]中說(shuō)明的無(wú)電沉積催化層和金屬層的裝置通過(guò)引用而結(jié)合至本發(fā)明中。室160包括處理隔間150，處理隔間150包括頂部152、側(cè)壁154和底部156。襯底支座162設(shè)置在室160中大致中心的位置處，包括用于將襯底10支撐在面向上方的位置的襯底接收表面164。室160還包括夾緊環(huán)166，它設(shè)置為夾持襯底10靠在襯底接收表面164上。在一個(gè)方面，夾緊環(huán)166改善了襯底10與被加熱的襯底支座162之間的熱傳遞。通常襯底支座162可以用外部電源以及嵌入襯底支座162中的一個(gè)或多個(gè)電阻構(gòu)件加熱。在另一方面，夾緊環(huán)166在襯底支座162轉(zhuǎn)動(dòng)期間夾持襯底。在另一個(gè)方面，在處理期間，夾緊環(huán)166的厚度用于在襯底10的表面上形成沉積流體168的池子。
室160還包括穿過(guò)其壁而形成的槽108或開(kāi)口以提供機(jī)器人(未示出)將襯底10發(fā)送到室160和從室160取回襯底10所用的通道?；蛘?，襯底支座162可通過(guò)處理隔間的頂部152將襯底10升高以提供進(jìn)出室160的通道。室160還包括排放口127以收集和排出室160中用過(guò)的流體。
抬升組件116可以設(shè)置在襯底支座162下方并結(jié)合到抬升銷(xiāo)118以便通過(guò)襯底支座162中的孔120升高和降低抬升銷(xiāo)118。抬升銷(xiāo)118將襯底10升高到襯底支座162的襯底接收表面164上和從其上降低。還可以采用抬升組件來(lái)將夾緊環(huán)166接合到襯底10的表面或從其上分開(kāi)以便在一種情況下可以將襯底夾持到襯底支座162的表面上，而在另一種情況下使襯底10可以從室160傳送。
馬達(dá)122可以結(jié)合到襯底支座162以轉(zhuǎn)動(dòng)襯底支座162使襯底10旋轉(zhuǎn)。在一種實(shí)施例中，抬升銷(xiāo)118可以設(shè)置在襯底支座162下方的較低位置以使襯底支座162可以獨(dú)立于抬升銷(xiāo)118轉(zhuǎn)動(dòng)。在另一種實(shí)施例中，抬升銷(xiāo)118可以隨著襯底支座162轉(zhuǎn)動(dòng)。
襯底支座162可以被加熱以將襯底10加熱到期望的溫度。襯底支座162的襯底接收表面164的大小可以設(shè)定為基本上容納襯底10的背面以對(duì)襯底10提供均勻的加熱。對(duì)襯底進(jìn)行均勻的加熱是對(duì)襯底進(jìn)行一致處理的重要因素，特別是對(duì)于沉積率是溫度的函數(shù)的沉積處理。
流體輸入端(例如噴嘴123)可以設(shè)置在室160中以向襯底10的表面發(fā)送流體，例如化學(xué)處理溶液、去離子水和/或酸性溶液。噴嘴123可以設(shè)置在襯底10中心的上方以向襯底10的中心發(fā)送流體，也可以設(shè)置在任何位置。分配臂122可以是圍繞可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐構(gòu)件121可動(dòng)的，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐構(gòu)件121用于使分配臂122和噴嘴123向著或者背離襯底中心10進(jìn)行樞轉(zhuǎn)和回旋。
可以將單一的或多個(gè)流體源128a-f(統(tǒng)稱(chēng)為“流體源”)結(jié)合到噴嘴123。閥門(mén)129可以結(jié)合到流體源128與噴嘴123之間以提供多種不同類(lèi)型的流體。流體源128可以提供(例如并取決于特定的處理)去離子水、酸性或堿性溶液、鹽溶液、催化層溶液(例如貴金屬/IV族金屬溶液(例如鈀和錫溶液)、半貴金屬/IV族金屬溶液(例如鈷和錫溶液)、貴金屬溶液、半貴金屬溶液、IV族金屬溶液)、導(dǎo)電覆蓋層溶液(例如鈷(Co)、鈷-鎢-磷(CoWP)等等)、還原劑溶液以及它們的組合。化學(xué)處理溶液優(yōu)選為根據(jù)被處理的每個(gè)襯底10的需要而進(jìn)行混合。
閥門(mén)129還可以用于使得可以將定量的流體分配到襯底10以使化學(xué)浪費(fèi)最少，因?yàn)槟承┗瘜W(xué)處理溶液的購(gòu)買(mǎi)和處置可能非常昂貴。
在一種采用了轉(zhuǎn)動(dòng)的襯底支座162的實(shí)施例中，襯底支座162的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)正在進(jìn)行的具體處理(例如沉積、漂洗、干燥)而變化。在沉積的情況下，可以使襯底支座162以比較低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)(例如取決于流體的粘度而在約10RPM到約500RPM之間)，以便依靠流體的慣性而將流體散布到襯底10的整個(gè)表面。在漂洗的情況下，可以使襯底支座162以相對(duì)中等的速度轉(zhuǎn)動(dòng)(例如在約100RMP到約500RPM之間)。在干燥的情況下，可以使襯底支座162以比較快的速度轉(zhuǎn)動(dòng)(例如在約500RPM到約2000RPM之間)以對(duì)襯底10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥。在一種實(shí)施例中，分配臂122在分配流體期間可以移動(dòng)以提高流體對(duì)襯底10的覆蓋程度。優(yōu)選地，襯底支座162在從噴嘴123分配流體期間轉(zhuǎn)動(dòng)以便增加系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。
襯底支座162可以包括結(jié)合到真空源125的真空端口124，所述真空端口124向襯底背面提供真空以將襯底10真空卡到襯底支座162。可以在襯底支座162上形成與真空端口124連通的真空槽126，以向整個(gè)襯底10背面提供更加均勻的真空壓力。在一個(gè)方面，真空吸盤(pán)改善了襯底10與襯底支座162之間的熱傳遞。此外，真空卡具在襯底支座162轉(zhuǎn)動(dòng)期間夾持襯底10。
襯底支座162可以包括陶瓷材料(例如氧化鋁Al2O3或碳化硅(SiC)、涂敷有TEFLONTM的金屬(例如鋁或不銹鋼)、聚合物材料或其他合適的材料。襯底支座162還可以包括嵌入的受熱構(gòu)件，特別是對(duì)于包括陶瓷材料或聚合物材料的襯底支座。
圖5A示出一種實(shí)施例，其中至少有一個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60，包括寬帶光源58、檢測(cè)系統(tǒng)55和可透射的物體90?？赏干涞奈矬w90浸入沉積流體168的池中，所述池形成于襯底的表面上方，從而使從寬帶光源58發(fā)射的輻射可以穿過(guò)可透射的物體90，穿過(guò)流體，反射離開(kāi)襯底表面，穿過(guò)流體和可透射的物體90，并由檢測(cè)系統(tǒng)55收集?？赏干涞奈矬w90可以由例如藍(lán)寶石、石英、塑料材料或任何其他對(duì)于所發(fā)射的輻射光學(xué)透明的介質(zhì)制成。在一種實(shí)施例中，可透射的物體90被分割成兩個(gè)單獨(dú)的部分(未示出)，使得檢測(cè)系統(tǒng)55在一個(gè)部分中而寬帶光源58在另一個(gè)部分中。在這種實(shí)施例中，兩個(gè)部分排列為使得從襯底表面反射的來(lái)自寬帶光源58的輻射由檢測(cè)系統(tǒng)55收集。這種實(shí)施例有助于減小與沉積流體168接觸的器件的質(zhì)量和尺寸，從而減小檢測(cè)系統(tǒng)60引起的對(duì)于沉積處理的任何可能的不利影響。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60以期望的布局設(shè)置在襯底10的整個(gè)表面上以收集期望的信息。圖6A到圖6B圖示了多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60在襯底10的整個(gè)表面上分布以獲得與無(wú)電沉積處理有關(guān)的更多信息的示例性布局。多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60所獲得的信息是在每個(gè)分布的檢測(cè)器的觀察區(qū)域68中收集到的。在另一種實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)60可以包括一群接收器和一個(gè)寬帶光源58。圖6C圖示了耦合到光學(xué)信號(hào)復(fù)用器200的多個(gè)檢測(cè)器系統(tǒng)55和光纜78a-e，所述復(fù)用器200與寬帶光源58相連。復(fù)用器200設(shè)置為收集從寬帶光源58發(fā)射的輻射，然后將分布的信號(hào)發(fā)送到襯底表面。在一種實(shí)施例中，復(fù)用器200接收來(lái)自單色儀76的光學(xué)數(shù)據(jù)，所述單色儀76使單一的光源可以有效地將一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的信號(hào)發(fā)送到多個(gè)檢查站。
由于在處理器件經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)襯底10以提高無(wú)電沉積處理的效果，它產(chǎn)生的一些復(fù)雜情況導(dǎo)致了本發(fā)明的幾個(gè)不同實(shí)施例。在一種實(shí)施例中，傳感器安裝到室150，從而在轉(zhuǎn)動(dòng)的襯底從一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60下方通過(guò)期間是靜止的。在此情況下，檢測(cè)機(jī)構(gòu)60收集到的信息傾向于將強(qiáng)度結(jié)果在相對(duì)于襯底轉(zhuǎn)動(dòng)中心的徑向位置上取平均。在這個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)60的徑向位置可以設(shè)置在襯底的轉(zhuǎn)動(dòng)中心、襯底的外邊緣或它們之間的某個(gè)位置。在這個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)徑向位置處(例如中心、邊緣等等)收集到的處理數(shù)據(jù)可以與在另一個(gè)徑向位置處收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以便更好地對(duì)沉積處理結(jié)果中的任何徑向變化進(jìn)行量化。
在另一種實(shí)施例中，可以通過(guò)用安裝到馬達(dá)122的編碼器(未示出)監(jiān)視襯底的角位置來(lái)將襯底表面上的區(qū)域在一個(gè)時(shí)刻與另一個(gè)時(shí)刻進(jìn)行對(duì)比，從而對(duì)其每次通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)時(shí)在同一個(gè)角位置處測(cè)得的強(qiáng)度結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
在一種實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)安裝到一個(gè)臂上，所述臂安裝到室150并可以在試圖以某種預(yù)定模式(例如直線(xiàn)型、放射型等等)掃描襯底表面時(shí)相對(duì)于襯底表面運(yùn)動(dòng)。通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)位置傳感器(未示出)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和控制器140，在檢測(cè)器通過(guò)預(yù)定點(diǎn)上方時(shí)可以在襯底表面上任意點(diǎn)處收集與處理狀態(tài)相關(guān)的信息。掃描襯底表面還可以提供整個(gè)襯底表面沉積處理的平均狀態(tài)，這是通過(guò)在整個(gè)掃描期間對(duì)一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的強(qiáng)度值求和并將強(qiáng)度之和除以完成掃描所花費(fèi)的時(shí)間而完成的。
在另一種實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)60設(shè)計(jì)為隨著襯底轉(zhuǎn)動(dòng)并安裝到轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，例如夾緊環(huán)166或抬升組件(如果它隨著襯底轉(zhuǎn)動(dòng))，以使檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以監(jiān)視轉(zhuǎn)動(dòng)的襯底表面上固定位置處表面狀態(tài)的改變。在此實(shí)施例中，除了例如檢測(cè)器控制器142和光源控制器141之外的所有檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)件都可以結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的室構(gòu)件。光源控制器141和檢測(cè)器控制器142連接到檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)件可以通過(guò)本領(lǐng)域通常稱(chēng)為匯流環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)的電饋通來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在一種實(shí)施例中，對(duì)同一襯底進(jìn)行一連串的覆蓋掃描以提供襯底的形貌圖。形貌圖通過(guò)有效地圖示整個(gè)襯底的改變而增強(qiáng)了對(duì)處理的監(jiān)視。例如，具有均勻的光滑表面的襯底通常在顏色差異方面幾乎沒(méi)有改變。圖示了色彩變化的襯底形貌圖可能與襯底厚度的改變和/或無(wú)電處理步驟的均勻度有關(guān)。
面朝下的部件圖7圖示了用于沉積催化層和/或?qū)щ姴牧蠈拥氖?70的另一種實(shí)施例的示例性截面圖。室170包括具有襯底接收表面174的襯底保持器172，所述襯底接收表面174適于將襯底10夾持在面朝下的位置?？梢约訜嵋r底保持器172以將襯底10加熱到期望的溫度。襯底保持器172的襯底接收表面174的尺寸可以設(shè)定為基本容納襯底10的背面以對(duì)襯底10提供均勻的加熱。襯底保持器172還包括結(jié)合到真空源183的真空端口173以向襯底10的背面提供真空以將襯底10真空卡到襯底保持器172。襯底保持器172還可以包括真空密封181和液體密封182以防流體順著襯底10背面流動(dòng)并進(jìn)入真空端口173。室170還包括具有流體輸入端例如流體端口177的缽體176。流體端口177可以結(jié)合到流體源178a-c、流體回路179a-c和/或氣體源180。在一種實(shí)施例中，可以采用流體廢料排出口184收集處理過(guò)程中用過(guò)的流體。
襯底保持器172還可結(jié)合到用于升高或降低襯底保持器172的襯底保持器組件171。在一種實(shí)施例中，襯底保持器組件可以用于將襯底10浸入凹坑或池中。在另一種實(shí)施例中，襯底保持器組件可以用于在襯底10與缽體176之間提供間隙。流體源178用于經(jīng)過(guò)流體端口177提供流體，用流體層填充襯底10與缽體176之間的間隙。在一種實(shí)施例中，流體用安裝在缽體176上并連接到流體源178a-c的噴霧器或霧化噴嘴(未示出)噴灑到襯底10的表面上。襯底保持器組件可以用于轉(zhuǎn)動(dòng)襯底保持器172以向流體層提供攪拌。
缽體176還可以包括加熱器以將流體層加熱到期望的溫度。在用流體層處理完畢之后，流體回路179a-c用于通過(guò)排出口或流體端口177將流體收回，以便對(duì)流體進(jìn)行再生用于在處理其他襯底時(shí)重新使用。氣體源180用于向襯底10的表面提供氣體例如氮?dú)庖员愀稍镆r底10。襯底保持器組件還可以用于轉(zhuǎn)動(dòng)襯底保持器172以對(duì)襯底10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥。室170還可以包括可伸縮環(huán)175以?shī)A持襯底用于將其傳送到室170或從室170傳送。例如，可伸縮環(huán)可以包括兩個(gè)部分環(huán)(即每個(gè)都形如“c”)。兩個(gè)部分環(huán)可以一起移動(dòng)以便支撐襯底10。兩個(gè)部分環(huán)可以移動(dòng)分開(kāi)以使襯底保持器172可以降低貼近缽體176。
圖7A示出一種實(shí)施例，其中包含寬帶光源58、檢測(cè)器55和可透射的物體90的至少一個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60安裝到缽體176?？赏干涞奈矬w90適于安裝到缽體176中的區(qū)域，該區(qū)域使其可以在位于處理位置(如圖7和圖7A中所示)時(shí)觀察襯底10的表面。此實(shí)施例中的檢測(cè)機(jī)構(gòu)60用某些緊固機(jī)構(gòu)(例如螺釘、螺栓、粘合劑等等)安裝到缽體并用o形密封圈185密封以防流體從缽體176泄漏。在處理期間，可透射的物體90浸入通過(guò)流體源178a-c發(fā)送到室的處理流體中。在這種結(jié)構(gòu)中，從寬帶光源58投射的輻射通過(guò)可透射的物體90，通過(guò)處理流體，反射離開(kāi)襯底表面，通過(guò)處理流體和可透射的物體90返回，并最終由檢測(cè)器55收集。在一種實(shí)施例中，多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60以期望的布局設(shè)置在襯底的整個(gè)表面上以收集期望的信息。某些可用于使多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)60收集到的信息最多的典型布局的示例與圖6A到圖6B中所示的類(lèi)似。在一種實(shí)施例中，包括一群接收器和一個(gè)光源的檢測(cè)機(jī)構(gòu)60的方案與上述圖6C中所示的實(shí)施例類(lèi)似，適用于面朝下的處理結(jié)構(gòu)。如上所述，對(duì)于上述面朝上的和面朝下的所有實(shí)施例，通常都在處理期間轉(zhuǎn)動(dòng)襯底10以提高無(wú)電沉積處理的效果。
圖2-7的室可以用于對(duì)200mm襯底、300mm襯底或任何尺寸襯底的處理。已示出的室用于單襯底處理。但是，這些室可以用于批處理。這些室可以用于一次性使用流體，也可以用于對(duì)流體進(jìn)行再循環(huán)，所述再循環(huán)的流體重復(fù)用于若干個(gè)襯底，之后被拋棄。例如，在一種實(shí)施例中，適于對(duì)流體進(jìn)行再循環(huán)的室包括對(duì)特定流體進(jìn)行選擇性轉(zhuǎn)移以便在處理過(guò)程中重復(fù)使用的排出口。如果室用于流體的再循環(huán)，則應(yīng)當(dāng)對(duì)流體線(xiàn)進(jìn)行漂洗以防止沉積和阻塞。盡管已經(jīng)說(shuō)明了具有特定構(gòu)件和構(gòu)件的室的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，室可能具有來(lái)自不同實(shí)施例的構(gòu)件和構(gòu)件的組合。
檢測(cè)構(gòu)件圖8圖示了本發(fā)明的一個(gè)方面，其中將多個(gè)檢測(cè)構(gòu)件250增加到襯底表面以增強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)69檢測(cè)和監(jiān)視無(wú)電沉積處理的能力。在此實(shí)施例中，檢測(cè)構(gòu)件250通常包括襯底表面上的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，所述區(qū)域由與構(gòu)件表面26a相同的金屬材料制成。檢測(cè)構(gòu)件250可以增加到半導(dǎo)體襯底表面上常見(jiàn)的“光刻標(biāo)記”、器件中的無(wú)源構(gòu)件或“劃線(xiàn)”中?？梢韵胂螅瑱z測(cè)構(gòu)件250可以是任何形狀(例如圓形、卵形、矩形等等)并且可能覆蓋襯底表面上主要尺寸介于約100納米到約100微米長(zhǎng)之間的區(qū)域。在另一種實(shí)施例中，檢測(cè)構(gòu)件250由單獨(dú)的更小檢測(cè)構(gòu)件250的陣列限定，所述單獨(dú)的更小檢測(cè)構(gòu)件250具有相同尺寸并分開(kāi)一段與所投射的輻射的期望波長(zhǎng)成比例的間距(用“X”示出)。檢測(cè)構(gòu)件250的陣列的尺寸和間距選擇為使得被反射的輻射在一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處形成相長(zhǎng)或相消干涉。在此實(shí)施例中，(多個(gè))無(wú)電沉積膜的生長(zhǎng)改變了襯底表面上的檢測(cè)構(gòu)件250陣列的物理尺寸和間距，從而改變了形成相長(zhǎng)和相消干涉的波長(zhǎng)。形成相長(zhǎng)和相消干涉的反射波長(zhǎng)的改變以及不同波長(zhǎng)處的強(qiáng)度改變使檢測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)到沉積膜的生長(zhǎng)。為了減小雜散光對(duì)信噪比的任何影響，檢測(cè)器系統(tǒng)60和襯底表面上的觀察區(qū)域68可能需要覆蓋或屏蔽掉任何外界光源。也可以將狹縫、窄孔徑(開(kāi)口53)增加到檢測(cè)器系統(tǒng)55以控制檢測(cè)器收集到的輻射量，增強(qiáng)檢測(cè)處理并提高信噪比。
在另一種實(shí)施例中，襯底10相對(duì)于檢測(cè)器系統(tǒng)60運(yùn)動(dòng)，使得檢測(cè)器250的一個(gè)或多個(gè)陣列(或單一的檢測(cè)器250)以固定時(shí)間間隔通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)60的觀察區(qū)域68。通過(guò)了解檢測(cè)構(gòu)件通過(guò)觀察區(qū)域的時(shí)間間隔并監(jiān)視檢測(cè)系統(tǒng)60收集到的輻射強(qiáng)度，控制器可以感測(cè)從不同的檢測(cè)構(gòu)件250陣列表面反射的輻射強(qiáng)度改變。當(dāng)強(qiáng)度從第一時(shí)間(示于圖9A)對(duì)第二時(shí)間(示于圖9B)的改變達(dá)到某個(gè)用戶(hù)限定的工藝或程序設(shè)定值時(shí)，就找到了沉積處理的終點(diǎn)。圖9A圖示了典型的強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)的示例，它是在沉積處理早期某個(gè)時(shí)間檢測(cè)構(gòu)件250每次通過(guò)觀察區(qū)域68時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)60檢測(cè)、由系統(tǒng)控制器140監(jiān)視到的。圖9B圖示了典型的強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)的示例，它是在沉積處理開(kāi)始后某個(gè)時(shí)間檢測(cè)構(gòu)件250每次通過(guò)觀察區(qū)域68時(shí)由檢測(cè)系統(tǒng)60檢測(cè)、由系統(tǒng)控制器140監(jiān)視到的。將圖9A和圖9B所示的圖示數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，系統(tǒng)控制器140可以注意到處理期間兩個(gè)不同時(shí)間處信號(hào)強(qiáng)度的增加(第一強(qiáng)度數(shù)據(jù)260＜第二強(qiáng)度數(shù)據(jù)261)并根據(jù)用戶(hù)限定的包含于系統(tǒng)控制器140中的規(guī)則作出反應(yīng)。
盡管前述內(nèi)容針對(duì)的是本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明其他的和另外的實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行監(jiān)視的裝置，包括室；設(shè)置在所述室中的襯底支座，所述襯底支座具有襯底接收表面；朝向所述襯底接收表面的電磁輻射源；檢測(cè)器，所述檢測(cè)器在無(wú)電沉積處理期間檢測(cè)從安裝在所述襯底接收表面上的襯底反射的電磁輻射的強(qiáng)度；以及控制器，所述控制器用于接收來(lái)自所述檢測(cè)器的信號(hào)并對(duì)所述無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電磁輻射源發(fā)射波長(zhǎng)在約200納米到約800納米之間的電磁輻射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電磁輻射源包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述檢測(cè)器包括兩個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以使所述襯底支座相對(duì)于所述檢測(cè)器運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以使所述檢測(cè)器相對(duì)于所述襯底支座運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述檢測(cè)器是分光計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括光纜，所述光纜接收從所述電磁輻射源收集的電磁輻射；機(jī)械狹縫，所述機(jī)械狹縫使被反射的電磁輻射或來(lái)自所述光纜的電磁輻射可以通到所述檢測(cè)器；以及控制器，所述控制器通過(guò)使用對(duì)所述機(jī)械狹縫進(jìn)行定位的機(jī)械驅(qū)動(dòng)器而對(duì)被反射的電磁輻射或來(lái)自所述光纜的電磁輻射向所述檢測(cè)器的傳送進(jìn)行選擇性的控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第二檢測(cè)器，所述第二檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自所述電磁輻射源的電磁輻射的強(qiáng)度；以及控制器，所述控制器用于接收來(lái)自所述檢測(cè)器的信號(hào)和來(lái)自所述第二檢測(cè)器的信號(hào)并對(duì)所述無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括結(jié)合到所述控制器的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有包含于其中的計(jì)算機(jī)可讀程序，用于指導(dǎo)所述無(wú)電沉積系統(tǒng)的操作，所述計(jì)算機(jī)可讀程序包括計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令控制所述無(wú)電沉積系統(tǒng)進(jìn)行i)啟動(dòng)處理；ii)在所述無(wú)電沉積處理期間對(duì)反射的電磁輻射的強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中；iii)隨后，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)與收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；iv)當(dāng)收集的數(shù)據(jù)超過(guò)閾值時(shí)停止所述無(wú)電沉積處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括襯底，所述襯底在表面上具有檢測(cè)構(gòu)件，其中所述襯底設(shè)置在所述襯底支座的所述襯底接收表面上；電磁輻射源，所述電磁輻射源朝向所述襯底的所述表面；檢測(cè)器，所述檢測(cè)器在無(wú)電沉積處理期間對(duì)從所述檢測(cè)構(gòu)件反射的電磁輻射的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)；以及控制器，所述控制器用于接收來(lái)自所述檢測(cè)器的信號(hào)并控制所述無(wú)電沉積處理。
12.一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的方法，包括將襯底定位在無(wú)電沉積室中；從寬帶光源發(fā)射電磁輻射到所述襯底上；在無(wú)電沉積處理步驟過(guò)程中，用檢測(cè)器對(duì)反射離開(kāi)襯底表面的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)；以及對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射的強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視以確定所述無(wú)電沉積處理的狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在檢測(cè)所述電磁輻射的強(qiáng)度的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)所述襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括使所述檢測(cè)器相對(duì)于所述襯底運(yùn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)在約200納米到約800納米之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在檢測(cè)所述電磁輻射的強(qiáng)度之前，將所述檢測(cè)器浸入與所述襯底相接觸的無(wú)電沉積流體中。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括當(dāng)監(jiān)視到的所述電磁輻射的強(qiáng)度超過(guò)工藝值的時(shí)候?qū)λ鰺o(wú)電沉積處理步驟進(jìn)行改變。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括當(dāng)在第一時(shí)間監(jiān)視到的所述電磁輻射強(qiáng)度與第二時(shí)間監(jiān)視到的所述電磁輻射強(qiáng)度之間的差等于工藝值的時(shí)候啟動(dòng)沉積定時(shí)器；并且在所述沉積定時(shí)器到達(dá)限定的一段時(shí)間后對(duì)處理步驟進(jìn)行改變。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在無(wú)電沉積處理步驟過(guò)程中，用所述檢測(cè)器對(duì)反射離開(kāi)所述襯底表面上的檢測(cè)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)；以及對(duì)反射離開(kāi)所述檢測(cè)構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射的強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視以確定所述無(wú)電沉積處理的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行控制的裝置和方法，所述控制是通過(guò)如下方式進(jìn)行的將電磁輻射導(dǎo)向襯底表面并檢測(cè)襯底表面的構(gòu)件上反射離開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處的電磁輻射強(qiáng)度改變。在一種實(shí)施例中，在襯底相對(duì)于檢測(cè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)對(duì)檢測(cè)到的無(wú)電沉積處理步驟的終點(diǎn)進(jìn)行衡量。在另一種實(shí)施例中，用多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)監(jiān)視整個(gè)襯底表面的沉積處理狀態(tài)。在一種實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)浸入襯底上的無(wú)電沉積流體中。在一種實(shí)施例中，用控制器使用存儲(chǔ)的工藝值、對(duì)不同時(shí)刻收集到的數(shù)據(jù)的比較以及各種計(jì)算所得的時(shí)變數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)無(wú)電沉積處理進(jìn)行監(jiān)視、存儲(chǔ)和/或控制。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1853004SQ200480027059
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者阿拉庫(kù)瑪·山姆戈薩卓姆, 曼歐徹爾·比郎, 伊恩·A·帕查姆, 瑟戈伊·洛帕汀 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司