專利名稱：用于在半導(dǎo)體襯底上無電鍍沉積金屬的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施一般地涉及用于半導(dǎo)體處理的無電鍍沉積系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
小于100納米尺寸特征的金屬化是當(dāng)代和下幾代集成電路制造處理的基本技術(shù)。更具體地，在諸如超大規(guī)模集成型器件(即，具有帶幾百萬個邏輯門的集成電路的器件)的器件中，處于這些裝置的核心的多級互連通常用通過用導(dǎo)體材料(諸如銅)填充高寬深比(即，大于約25∶1)的互連特征形成。在這些尺寸下，常規(guī)的沉淀方法(例如無電鍍氣相沉積和物理氣相沉積)不能可靠地填充互連特征。因此，電鍍技術(shù)(即，電鍍和無電鍍)已經(jīng)出現(xiàn)作為用于在集成電路制造處理中無孔隙填充小于100納米尺寸高寬深比互連特征的有前途的處理。另外，無電鍍和無電鍍處理也已經(jīng)出現(xiàn)作為用于沉積后沉積層(例如覆蓋層)的有前途的方法。
然而，對于無電鍍處理，常規(guī)的無電鍍處理系統(tǒng)和方法面臨幾個挑戰(zhàn)，例如精密地控制沉積處理以及在所得到的沉積層中的缺陷率。更具體地，常規(guī)的系統(tǒng)受到較差的襯底溫度控制的困擾，因?yàn)槌Ｒ?guī)的無電鍍鍍單元上使用的電阻加熱器和加熱燈不具備沿襯底表面提供均勻溫度的能力，這對無電鍍沉積處理的均勻性是關(guān)鍵性的。另外，常規(guī)的無電鍍系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對無電鍍沉積室內(nèi)部環(huán)境的控制，近來這已經(jīng)顯示出對缺陷率具有顯著的影響。
此外，由于對環(huán)境和擁有成本(CoO)的關(guān)注，可以期望通過降低在襯底接收表面上得到足夠的均勻覆蓋所需的流量來減少昂貴的無電鍍處理化學(xué)品的浪費(fèi)。因?yàn)闊o電鍍處理溶液輸送到襯底表面的速度和均勻性會影響沉積處理的結(jié)果，所以需要均勻地輸送各種處理溶液的裝置和方法。當(dāng)流體與襯底和支撐基板構(gòu)件接觸并在襯底和支撐基板構(gòu)件之間流動時，還期望通過利用在襯底背面的傳導(dǎo)和對流傳熱控制襯底溫度也是需要的。
此外，尚未開發(fā)出用于無電鍍沉積處理的實(shí)用且有效的集成臺，其能夠沉積具有最少缺陷的均勻?qū)?。因而，需要一種能夠沉積具有最少缺陷的均勻?qū)拥募蔁o電鍍沉積裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種無電鍍沉積系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括處理主框架、設(shè)置在該主框架上的至少一個襯底清潔臺和設(shè)置在該主框架上的至少一個無電鍍沉積臺。該無電鍍沉積臺包括環(huán)境受控的處理外殼、構(gòu)造成清潔和活化襯底表面的第一處理臺、構(gòu)造成無電鍍沉積一層到襯底表面上的第二處理臺、以及設(shè)置在第一和第二處理臺之間傳送襯底的襯底傳送艙。該系統(tǒng)還包括設(shè)置在主框架上并構(gòu)造成訪問處理外殼內(nèi)部的襯底傳送機(jī)械手。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供設(shè)置為在半導(dǎo)體襯底上有效地沉積具有極少缺陷的導(dǎo)體層的無電鍍沉積系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設(shè)置在處理主框架上的無電鍍沉積外殼。該沉積外殼的內(nèi)部環(huán)境是壓力和溫度受控的，并且包括第一和第二襯底處理臺。第一襯底處理臺設(shè)置為清潔和活化襯底，同時第二襯底處理臺設(shè)置為無電鍍沉積一層到襯底上。襯底艙設(shè)置在外殼內(nèi)，并設(shè)置為在各個臺之間傳送襯底。
本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步提供用于半導(dǎo)體處理的沉積系統(tǒng)。該沉積系統(tǒng)的實(shí)施例通常包括界定環(huán)境受控的處理容積的處理外殼、定位在該處理容積中的第一流體處理單元、定位在該處理容積中的第二流體處理單元、以及定位在該處理容積中并設(shè)置在第一和第二流體處理單元之間樞轉(zhuǎn)地傳送襯底的襯底艙。第一和第二流體處理單元通常包括流體擴(kuò)散構(gòu)件、設(shè)置為支撐與流體擴(kuò)散構(gòu)件平行的襯底的襯底支撐組件、以及可移動地定位為分送處理液到襯底上的流體分送臂。


本發(fā)明更具體的描述、以上簡要地概述可以參考其中一些在附圖中圖解的實(shí)施例，更詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅說明本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此，不應(yīng)認(rèn)為是對其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可以有其它等效的實(shí)施例。
圖1是示例性的無電鍍的俯視圖。
圖2是示例性的沉積系統(tǒng)的透視圖。
圖3是除去外殼的示例性沉積系統(tǒng)的透視圖。
圖4是示例性的沉積系統(tǒng)的剖視圖。
圖5是示例性的流體處理臺的剖視圖。
圖6是示例性的襯底支撐組件的透視圖。
圖7是示例性的流體處理平臺的剖視圖。
圖8提供面朝上的無電鍍沉積室的截面?zhèn)纫晥D，其利用布置在室內(nèi)的流體輸送臂上的噴嘴。此外，顯示了用于在該室內(nèi)有選擇地升高或降低襯底的襯底升降組件。在此視圖中，襯底升降組件處于其降低位置。
圖8A呈現(xiàn)圖8的面朝上的無電鍍沉積室的截面?zhèn)纫晥D。在此視圖中，襯底支撐組件處于其升高位置。
圖8B呈現(xiàn)替代實(shí)施例中圖8的面朝上的無電鍍沉積室的截面?zhèn)纫晥D。此時，樞轉(zhuǎn)臂不僅適合于樞轉(zhuǎn)，而且適合于軸向地移動。此外，擴(kuò)散板此刻包括加熱元件。
圖9顯示圖8的面朝上的無電鍍沉積室的俯視圖。此時，相對于安裝的襯底，流體入口系統(tǒng)的流體輸送臂可見。
圖10提供替代實(shí)施例中面朝上的無電鍍沉積室的截面?zhèn)纫晥D。此時，通過布置在處于室蓋組件內(nèi)的氣體輸送板中的一個或多個噴嘴輸送處理流體。
圖10A呈現(xiàn)圖10的面朝上的無電鍍沉積室的截面?zhèn)纫晥D。在此視圖中，在該室內(nèi)提供氣流分流器。在此視圖中，氣流分流器處于其降低位置。
圖10B顯示圖10面朝上的無電鍍沉積室的另一截面視圖。此時，氣流分流器處于其升高位置。
圖11呈現(xiàn)又一另外的替代實(shí)施例中面朝下的無電鍍沉積室的截面視圖。此時，通過經(jīng)布置在氣體輸送板中的噴嘴噴射流體，處理流體再次施加于襯底的接收表面。在此實(shí)施例中，室蓋組件相對于襯底軸向地移動。
圖12和13呈現(xiàn)可以與此處描述的無電鍍沉積室一起使用的噴嘴的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示無電鍍沉積系統(tǒng)100的實(shí)施例。系統(tǒng)100包括工廠界面130，該界面包括設(shè)置為與含襯底的盒子連接的多個襯底加載臺134。工廠界面機(jī)械手132配置在工廠界面130內(nèi)，并且設(shè)置為訪問定位在加載臺134上的盒子，并將襯底126送入和送出該盒子。該機(jī)械手132還延伸入將工廠界面130連接到處理主框架113的連接通道115。機(jī)械手132的位置允許訪問加載臺134，從那里取回襯底，然后將襯底126輸送到定位在主框架113上的處理單元位置114、116其中之一，或者輸送到退火臺135。類似地，在襯底處理工序完成后，機(jī)械手132可以用于從處理單元位置114、116或退火臺135取回襯底126。在此情況下，機(jī)械手132可以將襯底126送回配置在加載臺134上的盒子中的一個，用于從系統(tǒng)100移去襯底。
工廠界面130還可以包括在系統(tǒng)100中于處理之前和/或之后用于檢測襯底的計量檢測臺105。計量檢測臺105可以用于例如分析沉積在襯底上的材料的特性，例如厚度、平面度、晶粒結(jié)構(gòu)、表面形貌等?？捎糜诒景l(fā)明實(shí)施例的示例性計量檢測臺包括BX-30先進(jìn)互連測量系統(tǒng)(BX-30 Advanced InterconnectMeasurement System)，以及CD-SEM或DR-SEM檢測臺，所有這些可以從加利福尼亞州Santa Clara的Applied Materials公司購得。此外，提交于2003年10月21日、題為″Plating System withIntegrated Substrate Inspection″、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.60/513,310說明一示例性計量檢測臺，該專利申請通過全文引用而除了與本發(fā)明不一致的均包含于此。
退火臺135通常包括雙位置退火臺，其中冷卻板136和加熱板137彼此相鄰配置，并具有緊鄰其定位(例如，兩個臺之間)的襯底傳送機(jī)械手140。通常設(shè)置襯底傳送機(jī)械手140，在加熱板137和冷卻板136之間移動襯底。系統(tǒng)100可以包括多個退火臺135，其中這些臺135可以處于堆疊結(jié)構(gòu)。此外，雖然退火室135被圖示定位使得其可以從連接通道115訪問，但本發(fā)明實(shí)施例不局限于退火臺135的任何特定的結(jié)構(gòu)或位置。同樣地，退火臺135可以定位成與主框架113直接連通，即，由主框架機(jī)械手120訪問，或者退火臺135可以定位成和主框架113連通，即，該退火臺可以定位在與主框架113相同的系統(tǒng)上，但不與主框架113直接接觸或不能由主框架機(jī)械手120訪問。例如，如圖1中所示，退火臺135可以定位為與連接通道115直接連通，允許通過機(jī)械手132和/或120訪問主框架113。退火室135及其操作的補(bǔ)充描述可以在提交于2004年4月13日、題為″Two PositionAnneal Chamber″、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.10/823,849中得到，在此通過全文引用而除與本明不一致之外全部包含于此。
處理主框架113包括對中定位的主框架襯底傳送機(jī)械手120。主框架機(jī)械手120通常包括設(shè)置為支撐和傳送襯底的一個或多個葉片122、124。另外，主框架機(jī)械手120和附裝的葉片122、124通常設(shè)置為獨(dú)立地延伸、旋轉(zhuǎn)、樞轉(zhuǎn)以及垂直移動，以便主框架機(jī)械手120可以同時將襯底插入到定位在主框架113上的多個處理單元位置102、104、106、108、110、112、114、116，并從這些位置上將襯底移去。類似地，工廠界面機(jī)械手132也包括旋轉(zhuǎn)、延伸、樞轉(zhuǎn)以及垂直移動其襯底支撐葉片的能力，同時還允許沿從工廠界面130延伸到主框架113的機(jī)械手軌道150的直線移動。
通常，處理單元位置102、104、106、108、110、112、114、116可以是用在襯底處理系統(tǒng)中的任何數(shù)量的處理單元。更具體地，處理單元或位置可以設(shè)置為電化學(xué)鍍單元、清洗單元、斜壁清潔單元、旋轉(zhuǎn)清洗干燥單元、襯底表面清潔單元(總體包括清潔、清洗和蝕刻單元)、無電鍍單元(包括預(yù)先和在后清潔單元、活化單元、沉積單元等)、計量檢測臺和/或可以有利地和沉積處理系統(tǒng)和/或臺一起使用的其它處理單元。
每一相應(yīng)的處理單元位置102、104、106、108、110、112、114、116和機(jī)械手132、120通常與處理控制器111通信，該控制器可以是基于微處理器的控制系統(tǒng)，其設(shè)置為接收來自使用者和/或定位在系統(tǒng)100上的各種傳感器的輸入信號，并根據(jù)輸入信號和/或預(yù)定的處理配方適當(dāng)?shù)乜刂葡到y(tǒng)100的操作。另外，處理單元位置102、104、106、108、110、112、114、116還和流體輸送系統(tǒng)(未顯示)連通，該系統(tǒng)設(shè)置為在處理期間供應(yīng)必要的處理流體到相應(yīng)的處理單元位置，其通常也受系統(tǒng)控制器111的控制。此外，示例性處理流體輸送系統(tǒng)可以在提交于2003年5月14日、題為″Multi-Chemistry Electrochemical ProcessingSystem″、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.10/438,624中得到，該專利申請通過全文引用而除了與本發(fā)明不一致的都包含于此。
在示例性無電鍍沉積系統(tǒng)100中，如圖1所示，處理單元位置102、104、106、108、110、112、114、116可以設(shè)置如下。處理單元位置114和116可以設(shè)置為在主框架113上的濕法處理臺和在連接通道115、退火臺135以及工廠界面130中通常干法處理臺或區(qū)域之間的界面。位于該界面的處理單元位置114、116可以例如是旋轉(zhuǎn)清洗干燥單元和/或襯底清潔單元。每一處理單元位置114和116可以包括成堆疊結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)清洗干燥單元和襯底清潔單元。作為選擇，處理單元位置114可以包括旋轉(zhuǎn)清洗干燥單元，同時單元位置116可以包括襯底清潔單元。在又一個實(shí)施例中，每一單元位置114、116可以包括旋轉(zhuǎn)清洗干燥單元和襯底清潔單元的組合?？捎糜诒景l(fā)明實(shí)施例的示例性旋轉(zhuǎn)清洗干燥單元的詳細(xì)描述可以在提交于2003年10月6日、題為″SpinRinse Dry Cell″、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.10/680,616中得到，該專利申請通過全文引用而除與本發(fā)明不一致之外均包含于此。
處理單元位置106、108可以設(shè)置為襯底清潔單元，并且更具體地，處理單元位置106、108可以設(shè)置為襯底斜壁清潔單元，即，設(shè)置為在沉積處理完成后從襯底的周邊和可選的背面除去多余的沉積物的單元。示例性斜壁清潔單元在提交于2004年4月16日、題為″Integrated Bevel Clean Chamber″、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.10/826,492中描述，該專利申請通過全文引用而除與本發(fā)明不一致之外均包含于此。本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步設(shè)想，如果需要，處理單元位置106、108可以從系統(tǒng)100省略掉。另外，如同此處將進(jìn)一步論述的那樣，處理單元位置106、108可以設(shè)置為無電鍍沉積單元或單元對(cell pairs)。
處理單元位置102、104和110、112可以設(shè)置為無電鍍沉積單元。無電鍍沉積單元102、104、110、112可以按每個處理外殼302中定位兩個處理單元的結(jié)構(gòu)定位在處理外殼302內(nèi)的主框架113上，即，處理單元110和112可以在第一處理外殼302中作為第一和第二處理單元操作，以及處理單元102和104可以在第二處理外殼302中作為第三和第四處理單元302操作。另外，如上所述，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)想處理單元位置106和108可以具有定位在處理單元位置106、108上方的處理外殼302，并且如果必要，這些處理單元位置106、108可以設(shè)置為以類似于處理單元位置102、104、110、112的方式操作。
定位在處理外殼302中的無電鍍處理單元可以包括電鍍或電鍍輔助單元，例如電化學(xué)鍍單元、無電鍍單元、無電鍍活化單元和/或襯底清洗或清潔單元。在示例性無電鍍處理系統(tǒng)100中，在平臺100上每對單元中的一個流體處理單元將是活化單元，并且這對單元的另一個處理單元將是無電鍍沉積單元。此結(jié)構(gòu)通常在相對的處理外殼302中復(fù)制于平臺100的相對側(cè)上。例如，雖然本發(fā)明不局限于任何特定的結(jié)構(gòu)，但當(dāng)處理單元位置104設(shè)置為無電鍍沉積單元時，處理單元位置102可以設(shè)置為無電鍍活化單元。類似地，當(dāng)處理單元位置110設(shè)置為無電鍍沉積單元時，處理單元位置112可以設(shè)置為無電鍍活化單元。在相應(yīng)的處理外殼302中的處理單元通常在系統(tǒng)控制器111的控制下彼此獨(dú)立地運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖2是示例性沉積系統(tǒng)的透視圖，為了清楚，省略處理單元位置110、112的硬件。外殼302限定在這對處理單元位置110、112周圍受控的處理環(huán)境。處理外殼302可以包括通常將處理容積平分為兩個同樣大小的處理容積312、313的中央內(nèi)壁308。雖然中央內(nèi)壁308是可選的，但當(dāng)它被實(shí)施時，中央內(nèi)壁308通常產(chǎn)生在處理單元位置110上方的第一處理容積312和在處理單元位置112上方的第二處理容積313。第一和第二處理容積312、313大體上被中央內(nèi)壁308彼此隔離，然而，中央內(nèi)壁308的較低部分包括在其中形成的凹口或狹槽310。設(shè)置凹口310的大小以容納定位在處理單元位置110、112之間的襯底傳送艙305。襯底傳送艙305通常設(shè)置為在相應(yīng)的處理單元之間(110←→112)傳送襯底，而不需要使用主框架機(jī)械手120。襯底傳送艙305可以是真空吸盤型的襯底支撐構(gòu)件，其被設(shè)置為圍繞一點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，使艙305的襯底支撐遠(yuǎn)端沿箭頭303(示于圖1)的方向移動，以在相應(yīng)的處理單元位置110、112之間傳送襯底。每一相應(yīng)的處理容積312、313還包括裝有閥門的端口304，其設(shè)置為允許機(jī)械手(例如主框架機(jī)械手120)訪問相應(yīng)的處理容積312、313，以插入襯底并從中移去襯底。
每一相應(yīng)的處理容積312、314還包括定位在相應(yīng)的外殼312、314上部的環(huán)境控制組件315(在圖2中顯示，為了清楚，從與處理外殼接觸處去除)。環(huán)境控制組件315包括設(shè)置為向相應(yīng)的處理容積312、313提供處理氣體的處理氣體源。處理氣體源通常設(shè)置為向相應(yīng)的處理容積312、313提供受控體積的惰性氣體，例如氮、氦、氫、氬和/或這些氣體的混合物，或者一般用于半導(dǎo)體處理的其它氣體。環(huán)境控制組件315進(jìn)一步包括微粒過濾系統(tǒng)，例如HEPA型過濾系統(tǒng)。微粒過濾系統(tǒng)用來從進(jìn)入處理容積312、313的氣流中除去微粒污染物。微粒過濾系統(tǒng)還用于產(chǎn)生朝向下方處理單元位置的通常線性和等流量的處理氣流。環(huán)境控制組件315可以進(jìn)一步包括設(shè)置為在相應(yīng)的處理容積312、313中控制濕度、溫度、壓力等的器件。控制器111可以用于調(diào)節(jié)環(huán)境控制組件和排出端口314的操作，與處理系統(tǒng)100的其它部件一起，根據(jù)處理配方或從定位在處理容積312，313中的傳感器或檢測器(未顯示)接收到的輸入信號，控制處理容積312、313中的氧含量。
操作中，處理氣體通常由環(huán)境控制組件315向處理容積312、313提供。舉例來說，將處理氣體引入到相應(yīng)的處理容積312、313，促使用惰性氣體填充封閉的處理環(huán)境內(nèi)部，從而凈化處理容積312、313內(nèi)部、可能降低無電鍍處理的氣體，例如氧氣。通常，在處理單元位置110、112上方的處理容積312、313的頂部或上部附近、并靠近相應(yīng)的處理容積312、313的中心，處理氣體源將處理氣體輸入到處理容積312、313。處理氣體通常經(jīng)HEPA型過濾系統(tǒng)引入處理容積312、313，該過濾系統(tǒng)設(shè)置為使空氣中懸浮的顆粒減到最少，并平衡處理氣體的流速和方向，使該氣體線性地流動并以持續(xù)的流速流向處理單元位置110、112。
每一處理單元位置110、112還包括至少一個排出端口314(或者如果必要，多個輻射狀配置的端口314)，該排出端口定位成便于處理氣體從在環(huán)境控制組件315中的氣體供應(yīng)裝置均勻流向處理單元位置110、112。排出端口314可以定位于在相應(yīng)的處理位置110、112中處理的襯底下面，或者排出端口314可以從相應(yīng)的處理位置110、112輻射狀向外定位。無論怎樣定位，排出端口314設(shè)置為便于處理氣體的均勻流動，同時從相應(yīng)的處理位置110、112可選地排空流體和化學(xué)品蒸氣。
用于向處理容積312、313供應(yīng)惰性氣體的典型處理包括以介于約10slm和約300slm之間或者更具體地介于約12slm和約80slm之間的流速供應(yīng)惰性氣體。當(dāng)相應(yīng)的處理容積312、313關(guān)閉時，即，當(dāng)裝有閥門的訪問端口304關(guān)閉時，惰性氣體的流速可以降低。當(dāng)裝有閥門的端口304打開時，即，當(dāng)襯底送入或送出處理外殼302時，處理氣體流速增加，引起氣體從處理外殼302溢出。設(shè)置這樣的氣體溢出，以防止環(huán)境氣體尤其是氧氣進(jìn)入處理外殼內(nèi)部。一旦裝有閥門的端口304關(guān)閉，處理氣體流速可以降至適合襯底處理的流速。在開始襯底處理之前，此流速可以保持一段時間，以便在開始處理工序之前可以從處理容積312、313中除去任何進(jìn)入的氧氣。排出端口314與處理氣體供應(yīng)裝置協(xié)同工作，從處理容積312、313中除去氧氣。排出端口314通常和標(biāo)準(zhǔn)制造設(shè)施排出系統(tǒng)連通，并用于從處理容積312、313中除去處理氣體。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，處理容積312、313可以包括定位成與處理容積312、313流體連通的真空泵。該真空泵可以用來進(jìn)一步減少在處理容積312、313中不需要的氣體的存在。無論排出或泵結(jié)構(gòu)，環(huán)境控制組件315通常設(shè)置為在襯底處理期間保持處理容積312、313內(nèi)部的氧含量低于約500ppm，并且更具體地，在襯底處理期間低于約100ppm。
環(huán)境控制組件315、排出端口314和系統(tǒng)控制器111的組合還在特定的處理步驟期間使系統(tǒng)100控制處理容積312、313的氧含量，其中一個處理步驟可能需要適合于最佳結(jié)果的第一氧含量，以及第二處理步驟可能需要適合于最佳結(jié)果的第二氧含量，第一和第二氧含量彼此不同。除氧含量之外，控制器111可以設(shè)置為按照特定處理工序的要求控制處理外殼的其它參數(shù)，例如溫度、濕度、壓力等。這些具體的參數(shù)可以通過加熱器、冷卻器、加濕器、除濕器、真空泵、氣源、空氣過濾器、風(fēng)扇等改變，所有這些可以包括在環(huán)境控制組件315中，并定位成與處理容積312、313流體連通，并且由系統(tǒng)控制器111控制。
處理容積312、313通常大小被設(shè)計促進(jìn)無電鍍處理，即，設(shè)計處理容積312、313大小，使環(huán)境控制組件315的氣體供應(yīng)裝置在處理步驟中能夠保持低的氧含量(通常少于約500ppm，或者更具體地少于約100ppm)，同時還提供足夠的容積以支持該容積中流體溶液的蒸發(fā)，而不會達(dá)到處理容積312、313的蒸汽飽和狀態(tài)。象這樣，從定位在處理位置110、112之一中的襯底的上表面到該整個處理位置區(qū)域的處理容積312、313的頂部(此容積通常稱為頂部空間)的垂直距離通常約6英寸和約40英寸高之間，并且具有處理位置110、112的直徑或橫截面。更具體地，頂部空間高度可以在約12英寸和約36英寸之間，處理容積312、313的水平尺寸通常接近相應(yīng)的處理位置110、112的周長，其大小通常設(shè)計為比在相應(yīng)的處理位置110、112處理的襯底直徑大大約10％和大約50％之間。這些尺寸對本發(fā)明裝置的操作是重要的，因?yàn)橐呀?jīng)表明較小的處理容積易于蒸汽飽和，這對無電鍍方法有負(fù)面影響。象這樣，發(fā)明人確定，足夠的頂部空間(從襯底到外殼頂部的距離，處理位置越過該距離的橫截面積)對防止蒸汽飽和以及與其相關(guān)的缺陷是重要的。
就防止蒸汽飽和通常需要的頂部空間的容積而言，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于300mm的處理位置，每一處理位置110、112的頂部空間通常在約1000in3和約5000in3之間。如此，當(dāng)設(shè)置為用于300mm襯底的處理時，本發(fā)明處理容積312、313的頂部空間通常例如在約1500in3和約5000in3之間，或在約2000in3和約4000in3之間，或在約2000in3和約3000in3之間。
當(dāng)處理容積312、313通常彼此分隔時，狹槽310允許在一個處理容積中的氣體進(jìn)入相鄰的處理容積。象這樣，本發(fā)明實(shí)施例在一個處理容積中提供比在相鄰的處理容積中更高的壓力。此壓差允許控制在相應(yīng)的處理容積312、313之間的干擾，因?yàn)槿绻３衷搲翰睿谔幚砣莘e之間的氣流將以同樣的方向和相同的速率流動。因此，處理單元中的一個可以設(shè)置為冷處理單元，例如活化單元，而另一個處理單元可以設(shè)置為熱處理單元，例如無電鍍沉積單元。在此實(shí)施例中，熱處理單元加壓到更高的壓力，于是象這樣，加熱的流體處理單元始終使氣體經(jīng)狹槽310流入冷流體處理單元。此結(jié)構(gòu)防止冷處理單元降低熱處理單元的溫度，因?yàn)闊崽幚韱卧?即，無電鍍沉積單元)通常比冷流體處理單元(即，活化單元)更容易由于溫度變化產(chǎn)生缺陷。
在另一個實(shí)施例中，相應(yīng)的處理容積312、313可以被中央內(nèi)壁308彼此完全分隔，即，去掉襯底艙305和壁狹槽310。在此實(shí)施方例，主框架機(jī)械手120可以用于經(jīng)相應(yīng)的訪問閥304分別維護(hù)或訪問每一個隔離的處理容積312、313，并可以操作以在相應(yīng)的處理容積312、313之間傳送襯底。
圖3是從中除去外殼302的示例性沉積臺400的透視圖。沉積臺400通常代表在圖1和2中所示的處理單元的實(shí)施例。在沉積臺400中所示的處理單元可以是無電鍍活化臺402和無電鍍沉積臺404。襯底傳送艙305配置在臺402、404之間，并設(shè)置為在相應(yīng)的臺402、404之間傳送襯底。臺402、404中的每一個包括可旋轉(zhuǎn)的襯底支撐組件414，該設(shè)備設(shè)置為支撐在相應(yīng)的臺中處于面朝上方向的待處理襯底401，即，襯底401的處理面遠(yuǎn)離支撐組件414。在圖3中，臺402在襯底支撐組件414上沒有顯示襯底401，而臺404具有支撐在支撐組件414上的襯底401，顯示相應(yīng)的臺處于加載和空置狀態(tài)。通常地，相應(yīng)的臺402、404的硬件結(jié)構(gòu)是一樣的，然而，本發(fā)明實(shí)施例不局限于臺402、404在其中具有相同硬件的結(jié)構(gòu)。例如，發(fā)明人設(shè)想沉積臺404可以具有溫度受控壓板403，這將更進(jìn)一步描述，而活化臺402可以設(shè)置為沒有溫度受控的壓板403。
同樣顯示于圖4的剖視圖中的襯底支撐組件414包括支撐環(huán)結(jié)構(gòu)411，其具有從其中伸出的多個垂直延伸的襯底支撐指部412。襯底支撐指部412通常包括設(shè)置為支撐襯底401的邊緣或斜壁的向上水平表面，如同在圖3中和在圖4的剖視圖中在處理位置404通常所示的那樣。襯底支撐指部412可以進(jìn)一步包括定位成使襯底401在相應(yīng)的指部412上居中的垂桿構(gòu)件415。襯底支撐組件414進(jìn)一步包括升降組件413，這將參考圖4所示進(jìn)一步描述，該升降組件413被設(shè)置以垂直地驅(qū)動環(huán)411，從而指部412從相應(yīng)的臺402、404加載和卸載襯底401。
相應(yīng)的臺402、404各自包括流體分送臂406、408，其設(shè)置為在處理期間在襯底401上樞轉(zhuǎn)，將處理流體分送到襯底401的正側(cè)表面或生產(chǎn)表面上。流體分送臂406、408還可以設(shè)置為相對于襯底垂直地定位，即，臂406、408的流體分送部分可以距正在處理的襯底401表面約0.5mm和約30mm之間配置，或者更具體地在約5mm和約15mm之間，或在約4mm和約10mm之間。如果必要，在襯底處理期間，可以調(diào)整臂406、408的流體分送部分的垂直和/或角度位置。分送臂406，408中可以包括一個以上流體管道，因而，分送臂406、408可以設(shè)置為從其中分送多種流體溶液到襯底401上。
可以通過臂406或臂408分送的示例性溶液包括清洗溶液、清潔溶液、活化溶液、無電鍍?nèi)芤阂约拜o助無電鍍沉積處理所必需的其它流體溶液。另外，在相應(yīng)的臂406、408中的流體管道(未顯示)可以被加熱/冷卻以控制其中分送的流體的溫度。在臂管道中的加熱/冷卻提供的好處就是，當(dāng)流體穿過管道時，在分送到襯底上以前，沒有時間冷卻。因此，此結(jié)構(gòu)促使提高依賴溫度的無電鍍沉積均勻性。此外，流體分送臂406、408的終端(即，分送處理流體的位置)可移動地定位在本發(fā)明的實(shí)施例中。象這樣，臂406、408的流體分送部分和襯底表面之間的間隔可以被調(diào)整。此間隔促使處理溶液的飛濺減到最小，并且允許控制流體分送操作定位到產(chǎn)品表面上。用于分送流體的方法和裝置的一個實(shí)施例在下面公開。
圖4是示例性處理臺402、404的剖視圖。圖4的剖視圖還顯示外殼302，其界定如上根據(jù)圖2所述由中央內(nèi)壁308分隔的第一和第二處理容積312、313。每一處理臺402、404包括形成大體上水平的上表面的襯底處理壓板組件403，該上表面設(shè)置為在處理期間緊鄰襯底下方定位。壓板組件403還在圖5的詳細(xì)剖視圖中示出，其總體上包括定位在基板構(gòu)件417上的流體擴(kuò)散構(gòu)件405，使流體擴(kuò)散構(gòu)件405和基板構(gòu)件417在其間形成流體容積410。流體供給管道409與流體容積410流體連通，以及流體流動擋板416連接到基板構(gòu)件417，并在流體容積410內(nèi)定位于供給管道409的終端和流體擴(kuò)散構(gòu)件405的下表面之間。
流體擴(kuò)散構(gòu)件405包括貫穿其中形成的多個流體孔407，該流體孔407連接流體擴(kuò)散構(gòu)件405的上表面到流體擴(kuò)散構(gòu)件405的下表面。流體擴(kuò)散構(gòu)件405的周邊部分通常與基板構(gòu)件417密封連接，象這樣，流體可以通過流體供給管道409引入流體容積410，并且由于流體引入在封閉的流體容積410中產(chǎn)生增大的流體壓力，導(dǎo)致流體流過在擴(kuò)散構(gòu)件405中形成的孔407。
流體擴(kuò)散構(gòu)件405可以包括約10和約200個之間的流體孔407，該孔通常具有介于約0.5mm和約15mm之間的直徑，或者更具體地介于約0.7mm和約3mm之間的直徑?？?07可以垂直地定位，或者相對于擴(kuò)散構(gòu)件405的上表面成一定角度?？?07可以從垂直方向按約5°和約45°之間的角度定位，以促進(jìn)沿擴(kuò)散構(gòu)件405的表面上的向外流體流圖案。此外，可以設(shè)置傾斜的孔407以減少流體渦流。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，流體擴(kuò)散構(gòu)件405可以包括多孔材料，如多孔陶瓷，例如設(shè)置為使流體得以從其中流過。在此實(shí)施例中，通常不需要孔407，然而，發(fā)明人設(shè)想在必要處提供一些孔407與多孔的流體擴(kuò)散構(gòu)件405同時使用，以增強(qiáng)流體流動。陶瓷材料可能是有利的，因?yàn)樗鼈兲烊挥H水并且能夠基本上是剛性的。在一個方面，擴(kuò)散構(gòu)件405可以設(shè)計為具有尺寸為約0.1微米到約500微米的孔。因?yàn)橥ㄟ^擴(kuò)散構(gòu)件405的流體流動阻力是擴(kuò)散構(gòu)件405厚度的函數(shù)，所以在必要時可以改變或變化此特征，以提供所需的流體流動特性。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，基板417可以具有貫穿其中形成的多個流體供給管道409，其中每一流體供給管道409設(shè)置為供應(yīng)流體到單獨(dú)的和/或特定的孔407。更具體地，此實(shí)施例可以用于提供區(qū)域流體供應(yīng)系統(tǒng)，其中分離的加熱的流體經(jīng)過單獨(dú)的或成組的孔407供應(yīng)到襯底背面的不同區(qū)域，由于單獨(dú)的孔407的位置以及流過單獨(dú)的孔407的加熱的流體的溫度，從而控制整個襯底的溫度變化。此實(shí)施例例如可以用于在處理期間在襯底中心或邊緣附近產(chǎn)生升高的溫度。
基板417和擴(kuò)散構(gòu)件405可以由陶瓷材料(例如充分壓制的氮化鋁、氧化鋁Al2O3、碳化硅(SiC))、聚合物涂覆的金屬(例如TeflonTM聚合物涂覆的鋁或不銹鋼)、聚合材料或適合于半導(dǎo)體流體處理的其它材料制成。優(yōu)選的聚合物涂層或聚合材料是氟化聚合物，如Tefzel(ETFE)、Halar(ECTFE)、PFA、PTFE、FEP、PVDF等。本發(fā)明流體處理單元500的結(jié)構(gòu)、部件和操作的更詳細(xì)描述可以在提交于2003年10月6日、題為″Apparatusto Improve Wafer Temperature Uniformity for Face-up WetProcessing″、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.10/680,325中得到。
操作中，襯底401被指部412固定，并且垂直地定位在流體擴(kuò)散構(gòu)件405的正上方。流體擴(kuò)散構(gòu)件405和襯底401之間的空間被經(jīng)管道409分送穿過擴(kuò)散構(gòu)件405的溫度受控的流體填充。流體接觸襯底401的背面，并向那里傳熱以加熱襯底。在此實(shí)施例中，襯底通常與擴(kuò)散構(gòu)件405的上表面成平行關(guān)系定位，并且離擴(kuò)散構(gòu)件405的上表面約0.1mm和約15mm之間，并且更具體地，離擴(kuò)散構(gòu)件405的上表面約0.5和約2mm之間。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，壓板組件403的內(nèi)部可以包括加熱器433，其可以是電阻型加熱器，設(shè)置為提高壓板組件403的溫度以加熱正在處理的襯底401。類似地，流體管道409和/或流體供應(yīng)裝置可以包括加熱器件，其設(shè)置為在流體接觸定位在支撐指部412上的襯底401之前，加熱通過管道409的流體。加熱器可以與系統(tǒng)控制器111通信，以便控制器111可以調(diào)節(jié)相應(yīng)的加熱器的操作，控制流體和正在處理的襯底的溫度。
定位待處理的襯底401的處理通常包括在加載位置和處理位置之間移動升降組件413。在圖4的左邊處理臺402中所示的處于加載位置的升降組件413，該升降組件處于垂直位置，使支撐指部412延伸至上收集環(huán)418的上方。在此位置，流體分送臂406垂直地定隔在指部412的上方，以允許襯底401的加載。臂406(以及沉積系統(tǒng)的其它流體分送臂)包括可伸縮地容納上臂構(gòu)件425的固定基座構(gòu)件426。驅(qū)動電機(jī)相對于基座構(gòu)件426可伸縮地移動上臂構(gòu)件425，以調(diào)整臂406的垂直位置。襯底401被主框架機(jī)械手120或襯底艙305定位在支撐指部412的上方，然后可以垂直地驅(qū)動指部412，以從相應(yīng)的機(jī)械手/艙120、305移去襯底401。一旦襯底401被指部412支撐在機(jī)械手/艙120、305上方，機(jī)械手/艙120、305可以從襯底401下方移開，并且指部412可以降低至處理位置。
在圖4的右邊處理臺404中所示的處于處理位置的升降組件413，升降組件413垂直地定位，以便指部412將襯底401定位在緊鄰收集環(huán)418、419之一的垂直位置。在該處理位置中，流體分送臂408降低并緊鄰襯底401的上表面定位，如圖4中在處理臺404處所示。升降組件413通常被動力起重螺旋組件427驅(qū)動，該動力起重螺旋組件設(shè)置為垂直地驅(qū)動升降組件413以及附裝到其的部件。更具體地，流體處理單元的較低部分連接到升降組件413，并與之協(xié)同移動。處理單元的較低部分通常包括襯底支撐組件414(包括指部412和環(huán)411)、較低的分界壁424以及排出裝置314。壓板組件403保持固定，并且不隨升降組件413移動。
參照圖6，襯底支撐組件414通常包括指部412、垂直桿構(gòu)件415、襯底支撐表面415A和環(huán)411。放置在襯底支撐表面415A上的襯底被垂直桿構(gòu)件415捕獲或保持。在本發(fā)明的一個方面，設(shè)計襯底支撐組件414，使各種部件的熱膨脹不會影響襯底支撐組件414保持位于襯底支撐表面415A上襯底的能力。襯底支撐組件414的熱膨脹可能導(dǎo)致放置在垂直桿構(gòu)件415之間的襯底錯位和/或損壞。減少熱膨脹的一個方法是用具有低熱膨脹系數(shù)的材料(例如，鎢、氧化鋁或碳化硼)設(shè)計襯底支撐組件414。在另一個方面，環(huán)411可以設(shè)計為具有使指部412和垂直桿構(gòu)件415的移動減到最小的幾何形狀。
每一相應(yīng)的處理臺402、404的下部各自包括多個分界壁組件422。分界壁組件422設(shè)置為與升降組件413在圖4中位置402處所示的加載位置和圖4中位置404處所示的處理位置之間協(xié)同移動。分界壁組件422通常包括剛性地連接到主框架113的上分界壁423、以及連接到升降組件413并設(shè)置為隨其移動的下分界壁424。下分界壁424(具體地，定位為最接近該單元的最靠里的一對壁424)可以用流體(如去離子水)填充，流體操作用于將處理臺402、404的下部與封閉環(huán)境之外的環(huán)境密封。例如去離子水通常經(jīng)過滴注機(jī)構(gòu)連續(xù)地供給到下分界壁424之間的空間。流體密封分界壁組件422的使用，使本發(fā)明的處理臺402、404得以將該臺402、404的旋轉(zhuǎn)密封件428從該臺的豎直密封件解耦，也就是，在常規(guī)單元中，旋轉(zhuǎn)密封件以及豎直密封件定位在共用的軸上，例如本發(fā)明中的管道409。分界壁組件422使圖7中所示的密封件428僅僅是旋轉(zhuǎn)密封件，而不是在流體處理系統(tǒng)中難以操作的旋轉(zhuǎn)密封件和垂直滑動密封件的組合。
如上所述，臺402、404中的每一個還可以包括上流體收集環(huán)418和下流體收集環(huán)419，如圖4、5和7所示。相應(yīng)的收集環(huán)418、419通常包括從相應(yīng)的臺402、404的內(nèi)壁向內(nèi)和向上延伸的環(huán)形構(gòu)件。環(huán)418、419可以連接到單元的內(nèi)壁，或者可以是單元內(nèi)壁的一體部分。收集環(huán)418、419的內(nèi)側(cè)終止邊421a、421b通常大小為具有比正在處理的襯底401的直徑大大約5mm和大約50mm之間的直徑。象這樣，在處理期間襯底401可以經(jīng)相應(yīng)的環(huán)418、419垂直地升高和降低。另外，收集環(huán)418、419中的每一個還分別包括設(shè)置為收集落在流體收集環(huán)418、419上的處理流體的流體排液管420a、420b(參見圖7)。流體排液管420a、420b與排出端口314流體連通，如圖7所示。排出端口314連接到氣體和流體可以彼此分離的分離箱429。分離箱429包括定位在箱429上部的排氣端口430、以及定位在該箱下部的流體排出口431。分離箱429進(jìn)一步包括取回端口432，其設(shè)置為將在收集環(huán)418，419上收集的處理流體傳遞到供重新使用的回收裝置。
參照圖7，收集環(huán)418和419設(shè)置為允許在每一處理臺402、404內(nèi)的多個垂直位置進(jìn)行襯底401的流體處理。例如，可以定位襯底401，使襯底401的上表面定位在上收集418終端421a的稍上位置，用于第一流體處理步驟。第一處理流體可以被流體分送臂406、408分送到襯底401上，同時襯底401在約5rpm和約120rpm之間的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。襯底401的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致分送到該襯底上的流體輻射狀地向外流動離開該襯底。當(dāng)流體流過襯底的邊緣時，流體向外和向下流動，并在上收集環(huán)418上被接收。該流體可以被流體排液管420a捕獲，并且如果必要，再循環(huán)用于以后的處理。
一旦第一流體處理步驟完成，襯底401可以垂直地移到第二處理位置，在在此位置，襯底401的上表面定位在下收集環(huán)419終端421b的稍上位置，用于第二流體處理步驟。在此位置，以類似于第一流體處理步驟的方式處理襯底401，并且在此處理中使用的流體可以被流體排液管420b收集。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于，多種流體處理化學(xué)品可以在一個處理臺中使用。另外，流體處理化學(xué)品可以是相容或者不相容的，因?yàn)槊恳痪哂歇?dú)立流體排液管420a、420b的分離的流體收集環(huán)418、419允許分別收集不相容的處理流體。
操作中，本發(fā)明沉積系統(tǒng)100的實(shí)施例可以用于實(shí)施無電鍍預(yù)清潔步驟、無電鍍活化步驟、無電鍍步驟、無電鍍后清潔步驟和/或可以用于無電鍍鍍處理的其它處理步驟。現(xiàn)在根據(jù)圖1-5中所示的本發(fā)明實(shí)施例描述用本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施無電鍍處理的示例性工序。無電鍍處理通常從襯底插入封閉的處理環(huán)境302中開始。插入處理通常包括打開裝有閥門的訪問端口304，然后用主框架機(jī)械手120將襯底401插入處理環(huán)境302。襯底401按面朝上的方向插入，即，襯底401將要電鍍的面朝上。
一旦襯底插入封閉的處理環(huán)境302，主框架機(jī)械手120將襯底定位到在處理臺404中的支撐指部412上，然后該主框架機(jī)械手從處理外殼302收回。于是，指部412可以垂直地定位待處理的襯底401，同時裝有閥門的訪問端口304關(guān)閉。在插入處理期間(即，在裝有閥門的訪問端口304打開的時段內(nèi))，在環(huán)境控制組件315中的氣體供應(yīng)裝置打開，并且用惰性處理氣體填充封閉的處理環(huán)境302。惰性氣體流入處理容積的處理導(dǎo)致處理氣體經(jīng)裝有閥門的端口304外流，防止周圍氣體(尤其是氧氣)進(jìn)入封閉的處理環(huán)境302，因?yàn)橐阎鯕鈱﹄婂儾牧?尤其是銅)有不利影響(氧化)。在裝有閥門的訪問端口304關(guān)閉后，處理氣體流持續(xù)，并通常繼續(xù)到裝有閥門的訪問端口304打開之前。在無電鍍清潔、無電鍍活化和無電鍍工序期間，處理氣體的流動繼續(xù)，并且一旦裝有閥門的訪問端口304關(guān)閉，排出端口314、氣體出口和/或真空泵可以用于在封閉的處理環(huán)境302中保持所需的處理壓力。氣體供應(yīng)裝置、HEPA過濾器和排出端口314的組合用于在特定的處理步驟期間控制封閉的處理環(huán)境302中的氧含量，也就是，如果必要，對于每一單獨(dú)的處理步驟，外殼302中的氧含量可以被控制和優(yōu)化。
一旦襯底定位在處理單元中，本發(fā)明的無電鍍處理通常從襯底預(yù)清潔處理開始。預(yù)清潔步驟從定位在上收集環(huán)418終端421a之上通常約2mm和約10mm之間位置處的襯底上表面開始。借助于用流體分送臂406分送到襯底表面上的清潔液，完成清潔處理。清潔液可以在降低處理期間分送到襯底表面上，以節(jié)省處理時間并提高該單元的吞吐量。根據(jù)所需的清潔特性，清潔液可以是酸性或者堿性的溶液，并且根據(jù)處理配方可以控制(加熱或冷卻)清潔液的溫度。另外，清潔液可以包括表面活性添加劑。襯底通常介于約10rpm和約60rpm之間旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致清潔液輻射狀地向外流動離開該襯底，并且流到上收集環(huán)418上，清潔液被捕獲、傳輸?shù)脚乓汗?20a，然后經(jīng)排出端口314傳送到分流箱429，如果必要，用于分流和再循環(huán)。
一旦襯底已經(jīng)被清，通常清洗襯底表面。清洗處理包括在旋轉(zhuǎn)襯底的同時，分送清洗液如去離子水到襯底表面上。以從襯底表面有效地除去任何殘留清潔液的流速和溫度分送清洗液。以足夠推動清洗液離開襯底表面的速度(即，例如在約5rpm和約120rpm之間的速度)旋轉(zhuǎn)襯底。
一旦襯底已經(jīng)被清洗，可以采用第二清洗步驟。更具體地，在通常包括施加酸性活化液到襯底表面的活化步驟之前，該襯底表面可以首先用酸性調(diào)節(jié)清洗液處理。例如為了運(yùn)用酸性活化液，促使調(diào)節(jié)襯底表面的調(diào)節(jié)清洗液通常包括酸，如在活化液中使用的酸?？梢杂糜谡{(diào)節(jié)液的示例性酸包括硝酸、基于氯化物的酸、甲基磺酸以及通常在無電鍍活化液中使用的其它酸。根據(jù)用于調(diào)節(jié)處理的化學(xué)品和用于預(yù)清潔處理的化學(xué)品的相容性，襯底調(diào)節(jié)處理可以在鄰近上收集環(huán)418的處理位置實(shí)施，或者襯底可以降到鄰近下收集環(huán)419的處理位置。
一旦襯底已經(jīng)被調(diào)節(jié)，隨著襯底緊鄰下收集環(huán)419定位，活化液施加于襯底表面。活化液經(jīng)臂408分送到襯底上，并且由于襯底旋轉(zhuǎn)，輻射狀地向外流過襯底的邊緣，然后流到收集環(huán)419上。然后活化液被流體排液管420收集，用于再循環(huán)。活化液通常包括具有酸性的鈀基溶液。在活化步驟期間，通常圓形并且直徑類似于擴(kuò)散構(gòu)件405的襯底背面通常距擴(kuò)散構(gòu)件405的上表面約0.5mm和約10mm之間定位。襯底背面和擴(kuò)散構(gòu)件405之間的空間用溫度受控的流體填充，該流體可以是由形成于擴(kuò)散構(gòu)件405中的流體孔407分送的去離子水。由孔407分送的溫度控制流體(通常是加熱的流體，但也可以是冷卻的流體)接觸襯底的背面，然后從流體傳遞熱量到襯底/從襯底傳遞熱量到流體，以加熱/冷卻供處理的襯底。流體可以連續(xù)地供給，或者可以供給預(yù)定量的流體，然后停止流體供給。在活化處理期間，可以控制接觸襯底背面的流體流動以保持恒定的襯底溫度。另外，在活化處理期間，襯底可以在約10rpm和約100rpm之間旋轉(zhuǎn)，促進(jìn)均勻的加熱/冷卻以及流體分布。
一旦襯底表面已經(jīng)活化，另外的清洗液和/或清潔液可以施加于襯底表面，清潔其中的活化液?；罨罂梢允褂玫牡谝磺逑匆汉?或清潔液包括另一種酸，優(yōu)選地選擇與活化液的酸匹配。酸后清洗之后，襯底還可以用中性溶液如去離子水清洗，從襯底表面除去任何殘留的酸。根據(jù)化學(xué)品的相容性，后活化清潔以及清洗步驟可以在上處理位置或下處理位置實(shí)施。
當(dāng)活化步驟完成時，襯底可以用襯底艙305從活化臺402傳送到沉積臺404。傳送處理包括用升降指部412舉起襯底離開活化臺402，移動艙305到襯底下，放下襯底到艙305上，然后從活化臺402傳送襯底到沉積臺404。一旦襯底處于沉積臺404中，用于沉積臺404的襯底支撐指部412可以用來從艙305移開襯底，然后定位供處理的襯底。
襯底的定位通常包括定位該襯底緊鄰用于預(yù)清潔處理的上收集環(huán)418。預(yù)清潔處理包括用臂408分送預(yù)清潔液到襯底上，其中預(yù)清潔液通常選擇具有與隨后應(yīng)用的無電鍍?nèi)芤侯愃频膒H值，以便預(yù)清潔液可以將襯底表面調(diào)節(jié)到沉積溶液的pH值。預(yù)清潔液可以是與調(diào)節(jié)步驟后使用的無電鍍沉積液的基本溶液(foundation)相同的堿性溶液。襯底表面用具有與電鍍液相同pH值的溶液的預(yù)清潔，還提高用于沉積處理的襯底表面的浸潤性。預(yù)清潔液可以根據(jù)處理配方的需要加熱或冷卻。
當(dāng)襯底表面已經(jīng)用堿液調(diào)節(jié)時，無電鍍沉積處理中的下一個步驟是施加鍍液到襯底表面。鍍液通常包含以純金屬或幾種金屬的合金的形式沉積到襯底表面上的金屬，如鈷、鎢和/或含磷的(phosphorous)等。鍍液pH值通常為堿性，并且可以包含有利于無電鍍處理的表面活性劑和/或還原劑。襯底通常下降到用于沉積步驟的下收集環(huán)419稍上方的位置。象這樣，通過臂408施加的沉積液向外流過襯底的邊緣，并且被收集環(huán)419接收，在收集環(huán)419處，可以被排液管420b收集用于可能的再循環(huán)。另外，在該沉積步驟期間，襯底背面通常離擴(kuò)散構(gòu)件405的上表面約0.5mm和約10mm之間定位，或者在約1mm和約5mm之間。襯底背面和擴(kuò)散構(gòu)件405之間的空間被溫度受控(通常被加熱)的流體填充，該流體可以是經(jīng)形成于擴(kuò)散構(gòu)件405中的流體孔407分送的去離子水。從孔407分送的溫度受控流體接觸襯底的背面，然后從流體傳遞熱量到襯底，加熱用于沉積處理的襯底。在整個沉積處理期間，流體通常連續(xù)地供應(yīng)。控制沉積處理期間接觸襯底背面的流體流動，以在沉積處理期間保持恒定的襯底溫度。另外，在沉積處理期間，襯底可以在約10rpm和約100rpm之間旋轉(zhuǎn)，促進(jìn)施加于襯底表面的沉積液的均勻分布和均勻加熱。
一旦沉積處理完成，襯底表面通常在包括施加后沉積清潔液到該襯底的后沉積清潔步驟中清潔。根據(jù)處理化學(xué)品的相容性，后沉積清潔處理可以在上或下處理位置實(shí)施。后沉積清潔液通常包括具有與電鍍液大致相同pH值的堿性溶液。在清潔處理期間，旋轉(zhuǎn)襯底以促使清潔液離開襯底表面。一旦清潔處理完成，襯底可以用例如去離子水清洗，然后旋轉(zhuǎn)干燥，從襯底表面除去任何殘留的化學(xué)品。做為選擇，可以通過使用具有高蒸氣壓的溶劑如丙酮、酒精等蒸發(fā)干燥襯底。
在本發(fā)明的示例性處理系統(tǒng)100中，處理單元位置102和112可以設(shè)置為進(jìn)行無電鍍預(yù)清潔處理、無電鍍活化處理和無電鍍后活化清潔處理，同時處理單元位置104、110可以設(shè)置為無電鍍沉積單元和無電鍍后沉積清潔單元。在此結(jié)構(gòu)中，從相應(yīng)的處理回收化學(xué)品是可能的，因?yàn)樵谙鄳?yīng)的處理位置，相應(yīng)的活化化學(xué)品和沉積化學(xué)品分離。此結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，襯底在惰性環(huán)境中從活化液傳送到無電鍍沉積溶液，因?yàn)橛糜诹黧w處理單元位置102、104、110、112的處理空間在封閉的處理環(huán)境302內(nèi)。此外，處理外殼在加載和處理期間充滿惰性氣體，象這樣，封閉的處理環(huán)境302內(nèi)部氧氣比率顯著地降低，例如氧氣少于約100ppm，或者更具體地氧氣少于約50ppm，或者更進(jìn)一步氧氣少于約10ppm。顯著減少的氧含量、緊密的接近度(proximity)、以及在活化和電鍍單元之間快速傳送時間(通常少于約10秒)的結(jié)合，起到防止在活化和沉積步驟之間襯底表面氧化的作用，這對于常規(guī)的無電鍍系統(tǒng)是重大的挑戰(zhàn)。
本發(fā)明整個流體處理步驟中，襯底位置可以改變。更具體地，襯底相對于流體擴(kuò)散構(gòu)件405的垂直位置可以改變。例如，如果必要，距擴(kuò)散構(gòu)件405的距離可以增大，以降低襯底在處理期間的溫度。類似地，襯底到擴(kuò)散構(gòu)件405的接近度可以減小，以提高襯底在處理期間的溫度。
本發(fā)明實(shí)施例的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，處理系統(tǒng)100可以使用具有相容或不相容化學(xué)品。例如，在使用不相容化學(xué)品(如酸性活化液和堿性鍍液)的處理工序中，酸性溶液通常在一個單元或臺中單獨(dú)使用，而堿性溶液在另一個單元中單獨(dú)使用。這些單元可以相鄰定位，并且襯底可以用艙305之一在相應(yīng)的單元之間輸送。在輸送到相鄰的單元之前，襯底通常在每一單元中清潔，防止來自一個單元的化學(xué)品污染另一個單元。另外，每一處理臺或單元內(nèi)的多個處理位置(例如收集環(huán)418、419的位置)允許在一個單元或臺中使用不相容的化學(xué)品，因?yàn)橄鄳?yīng)的化學(xué)品可以被不同的收集環(huán)418、419收集，并保持彼此分離。
本發(fā)明實(shí)施例還可以設(shè)置為一次使用型化學(xué)品單元，即，一次劑量的處理化學(xué)品可以用于一個襯底，然后被丟棄而沒有溶液回收，即，不用來處理另外的襯底。例如，處理系統(tǒng)100可以利用共用的單元活化、清潔和/或后處理襯底，而用其它單元實(shí)施無電鍍沉積和/或沉積后清潔步驟。既然這些步驟中的每一個可能使用不同的化學(xué)品，單元通常設(shè)置為必要時向襯底供應(yīng)所需化學(xué)品中的每一種，并且一旦該步驟完成，從那里排出使用的化學(xué)品。然而，這些單元通常不設(shè)置為回收化學(xué)品，因?yàn)閺囊粋€單元回收不同的化學(xué)品存在實(shí)質(zhì)上的污染問題。
可以用于本發(fā)明實(shí)施例的另外的處理單元可以在授權(quán)于2001年7月10日、題為″In-Situ Electroless Copper Seed LayerEnhancement in an Electroplating System″、共同授權(quán)的美國專利申No.6,258,223，以及提交于2001年12月26日、題為″ElectrolessPlating System″、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.10/036,321中得到，其通用全文引用而除與本發(fā)明不一致的均包含于此。
噴霧分送系統(tǒng)圖8圖示面朝上的無電鍍沉積單元1010的一個實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D，其與如上所述的相應(yīng)的臺402、404類似。面朝上定位的襯底參見圖8中1250。術(shù)語“無電鍍鍍處理”(或無電鍍沉積處理)意指通常包括沉積無電鍍沉積膜到襯底上所執(zhí)行的全部處理步驟，包括例如預(yù)清潔處理步驟(襯底預(yù)備步驟)、無電鍍活化處理步驟、無電鍍沉積步驟以及后沉積清潔和/或清洗步驟中的一個或多個。
無電鍍沉積單元1010包括單元主體1015。該單元主體1015可以由已知不與流體處理(無電鍍或ECP)溶液起反應(yīng)的各種物質(zhì)制成。這樣的物質(zhì)包括塑料、聚合物和陶瓷。在圖8的設(shè)置中，單元主體1015為單元1010界定了形成徑向側(cè)壁的環(huán)狀主體。單元主體1015在其上端容納并支撐蓋組件1033。整個底壁1016沿其底端提供有單元主體1015，并且可以用基板1012支撐。底壁1016具有用于容納襯底支撐組件1299的開口。襯底支撐組件1299的特點(diǎn)描述如下。
在一個實(shí)施例中，襯底支撐組件1299通常包括基板構(gòu)件1304、以及連接其的流體擴(kuò)散構(gòu)件1302。在圖8-11中描繪的襯底支撐組件1299說明了如上所述壓板組件403的另一個實(shí)施例。環(huán)狀密封件1121(如O環(huán)形密封件)定位在流體擴(kuò)散構(gòu)件1302的周邊附近。環(huán)狀密封件1121通常設(shè)置為與基板構(gòu)件1304的頂部、外緣接合，以在流體擴(kuò)散構(gòu)件1302和基板構(gòu)件1304之間產(chǎn)生流體密封，以便于流體傳送處理。
基板構(gòu)件1304通常界定實(shí)心的盤狀構(gòu)件，其具有貫穿其中部或者穿過在板1304上另一個位置的流體通道1308。基板1304優(yōu)選地由陶瓷材料或涂覆的金屬制造。PVDF材料也可以使用。流體容積1310在基板構(gòu)件1304上方和流體擴(kuò)散構(gòu)件1302下方形成。照這樣，流體擴(kuò)散構(gòu)件1302定位在基板構(gòu)件1304上方。流體容積1310通常具有在流體擴(kuò)散構(gòu)件1302和基板1304之間約2mm和約15mm之間的空間；然而，可以使用更大或更小的空間。
流體擴(kuò)散構(gòu)件1302包括貫穿其中形成的多個流體通道1306。流體通道1306連接流體擴(kuò)散構(gòu)件1302的上表面到流體容積1310。如同標(biāo)記的那樣，流體擴(kuò)散構(gòu)件1302的周邊部分通常與基板構(gòu)件1304密封連通。這樣，流體可以經(jīng)流體入口1308引入流體容積1310。流體從流體通道1308流入封閉的流體容積1310，然后經(jīng)過在擴(kuò)散構(gòu)件1302中形成的流體通道1306，進(jìn)入在襯底1250背面和流體擴(kuò)散構(gòu)件1302之間的熱傳遞區(qū)域1312。
在圖8的設(shè)置中，流體源參見1203。更具體地說，流體源是去離子水。流體從DI水源1203流出，并經(jīng)過襯底流體加熱器1164。流體加熱器1164將水加溫到要求的溫度。此處使用的流體加熱器1164可以是傳遞能量進(jìn)入處理流體的任一類型裝置。優(yōu)選地，加熱器是套式電阻加熱器(例如，加熱器經(jīng)過入口管的壁加熱流體)，而不是浸入型加熱器(例如，加熱元件接觸溶液)。連同處理控制器1280和溫度探針1154(未顯示)使用的加熱器1164能夠用來保證進(jìn)入熱傳遞區(qū)域1312的DI水的溫度是要求的溫度。
DI水離開加熱器，然后經(jīng)過管1166流向流體入口1308。從那里，DI水被注入，通過基板構(gòu)件1304，穿過流體擴(kuò)散構(gòu)件1302，然后進(jìn)入在流體擴(kuò)散構(gòu)件1302和襯底1250之間的熱傳遞區(qū)域1312。在襯底1250后面，加溫流體的存在接著加溫襯底1250的背面。均勻并且升高的襯底溫度促進(jìn)無電鍍操作。多個加熱帶1112可以任選地嵌入基板構(gòu)件1304，并且如果必要，可以分別控制，以便更準(zhǔn)確地控制流入熱傳遞區(qū)域1312的DI水的溫度，從而更準(zhǔn)確地控制處理期間襯底的溫度。更具體地，分別控制加熱帶1112允許精確控制襯底表面，這對無電鍍處理是重要的。
作為對如上所述加熱裝置的替換，任選的加熱線圈1112可以從基板1304移開，然后安裝到擴(kuò)散板1302中。為了適應(yīng)此再設(shè)計，基板1304可以變薄，同時擴(kuò)散板1302的幾何形狀增大。當(dāng)去離子水流過流體入口1308時，它從加熱的擴(kuò)散板1302下面通過，經(jīng)過流體通道1306，然后進(jìn)入在襯底1250背面和流體擴(kuò)散構(gòu)件1302之間的熱傳遞區(qū)域1312內(nèi)。這樣一個替代的設(shè)置示于圖8B。在此設(shè)置中，單獨(dú)的流體加熱器1164可以任選除去。
基板1304和擴(kuò)散構(gòu)件1302可以由陶瓷材料(例如充分壓制的氮化鋁、氧化鋁(Al2O3)、碳化硅(SiC))、聚合物涂覆的金屬(例如TeflonTM聚合物涂覆的鋁或不銹鋼)、聚合物材料或適合于半導(dǎo)體流體處理的其它材料制成。優(yōu)選的聚合物涂層或聚合材料是氟化聚合物，如Tefzel(ETFE)、Halar(ECTFE)、PFA、PTFE、FEP、PVDF等。
應(yīng)當(dāng)補(bǔ)充，可以設(shè)置流體通道1306相對于襯底1250的背面引導(dǎo)DI水。在襯底1250背面上水的存在不僅加溫襯底1250，而且防止無電鍍流體不符合要求地接觸襯底1250的背面。
多個襯底支撐指部1300通常緊鄰流體擴(kuò)散構(gòu)件1302的周邊定位。該襯底支撐指部1300設(shè)置為在流體擴(kuò)散構(gòu)件1302上以所需的距離支撐襯底1250，形成熱傳遞區(qū)域1312。機(jī)械手葉片(未顯示)可以插在襯底1250下面和指部1300之間，舉起并除去襯底1250。在替代結(jié)構(gòu)中，連續(xù)的環(huán)(未顯示)代替襯底支撐指部1300，可以用來支撐襯底。在此結(jié)構(gòu)中，升降銷組件(未顯示)也可以用來從該連續(xù)的環(huán)舉起襯底。這樣，機(jī)械手葉片可以再次訪問襯底1250的底部，以便它可以被送入和送出單元1010。流體處理單元1010進(jìn)一步包括狹槽1108。該狹槽界定貫穿側(cè)壁1015形成的開口，以提供通道供機(jī)械手(未顯示)將襯底1250輸送到單元1010以及從單元1010取回。
在圖8的單元1010結(jié)構(gòu)中，通過利用上軸承1054A和下軸承1054B，襯底支撐組件1299能夠有選擇地沿軸向移動以及在基板支撐1301周圍旋轉(zhuǎn)。為了這些目的，首先提供襯底支撐升降組件1060。襯底支撐升降組件1060包括襯底支撐組件電機(jī)1062。在一種布置中，襯底支撐組件電機(jī)1062是使導(dǎo)引螺桿1061旋轉(zhuǎn)的精密電機(jī)。電機(jī)1062的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成指部滑塊1064的線性運(yùn)動。指部滑塊1064沿帶槽的外殼1066安放(ride)，以便上下推動該滑塊。在這種情況下，電機(jī)1062優(yōu)選是電力致動的。做為選擇，襯底支撐組件電機(jī)1062可以是氣動的氣缸。
襯底支撐升降組件1060還包括襯底支撐指部電機(jī)1052。指部電機(jī)1052使襯底支撐指部1300和所支撐的襯底1250旋轉(zhuǎn)。襯底支撐指部1300繞由非旋轉(zhuǎn)的基板支撐1301形成的軸旋轉(zhuǎn)。襯底支撐構(gòu)件1299的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)正在進(jìn)行的具體處理(例如沉積、清洗、干燥)改變。就沉積來說，襯底支撐構(gòu)件適合于以相對低的速度旋轉(zhuǎn)，根據(jù)流體的粘度例如在約5RPMs和約150RPMs之間，以便憑借流體慣性沿襯底 1250的表面散布流體。就清洗而論，襯底支撐構(gòu)件1299適合于以相對中等的速度旋轉(zhuǎn)，例如在約5RPMs和約1000RPMs之間。就干燥而言，襯底支座適合于以相對快的速度旋轉(zhuǎn)，例如在約500RPMS和約3000RPMs之間，以便旋轉(zhuǎn)干燥襯底1250。
基板支撐1301通過底座構(gòu)件1013和1014安裝到室底部或臺(未顯示)。因此，在該優(yōu)選實(shí)施例中，基板構(gòu)件1304沒有被襯底支撐升降組件1060移動，而是作為襯底支撐指部1300的導(dǎo)板。提供上軸承1054A和下軸承1054B，使這樣的支撐得以實(shí)現(xiàn)?；逯?301還充當(dāng)用于電線(未顯示)和通過襯底流體入口管線1166供料的入口管1308的管道。線和管穿過在底部構(gòu)件1014中的基板管道1305。
圖8A呈現(xiàn)圖8的面朝上的無電鍍沉積室的截面?zhèn)纫晥D。在此視圖中，襯底升降組件1060處于其升起位置。襯底1250被舉起，離開基板1304的表面，允許在處理單元1010的環(huán)境溫度下處理，因?yàn)橐r底沒有被與流體容積1310和底部構(gòu)件1304接觸的流體加溫。這也是在機(jī)械手進(jìn)入以拾取處理的襯底1250之前，典型地放置襯底1250的位置。
處理單元1010還包括流體入口系統(tǒng)1200。流體入口系統(tǒng)1200操作以輸送各種處理流體(例如，溶液1202、溶液1204以及溶液1206、惰性氣體源1207等)到襯底1250的接收表面。根據(jù)應(yīng)用，用于流體處理單元1010的處理流體的數(shù)量將會變化，并且如圖8所示很可能超過三個。提供計量泵1208與每一溶液1202、1204、1206相連。此外，為控制每一溶液1202、1204、1206釋放進(jìn)入相應(yīng)的前管線1210，提供分送閥1209。流體1202、1204、1206有選擇地從前管線1210經(jīng)入口管1225引入該單元1010。如圖8通常描繪的那樣，分送閥1209可能設(shè)置為在化學(xué)品從分送閥1209上游的處理流體源上游釋放之后，清洗前管線1210。
過濾器1162任選地結(jié)合到入口系統(tǒng)1200中，防止過濾器1162上游產(chǎn)生的微粒污染流體處理單元1010，并且最終污染襯底1250。在入口管線1225需要在移開襯底之前或在處理步驟之間清洗的情況下，由于濾膜的大表面積，過濾器的加入可能極大地增加清洗該管線花費(fèi)的時間，因而不可以使用。
在本發(fā)明的另一個方面，加熱器1161結(jié)合到入口系統(tǒng)1200中，在流體進(jìn)入處理區(qū)域1025之前加熱流體。在本發(fā)明中設(shè)想的加熱器1161可能是傳遞能量進(jìn)入處理流體的任一類型器件。優(yōu)選地，該加熱器1161是套式電阻加熱器(例如，加熱器經(jīng)過入口管壁加熱流體)，而不是浸入型加熱器(例如，加熱元件接觸溶液)。與控制器1280一起使用的加熱器1161能夠用來保證進(jìn)入流體處理單元1010處理區(qū)域1025的處理流體的溫度是要求的溫度。
在本發(fā)明的另一個方面，加熱器1161是微波功率源，并且流過所用的微波諧振腔，快速地將能量傳入處理流體。在一個實(shí)施例中，微波功率源在2.54GHz、以約500W到約2000W的功率運(yùn)轉(zhuǎn)。在串聯(lián)微波諧振腔加熱器的一個實(shí)施例中，在即將進(jìn)入處理單元之前快速升高各種溶液(例如，清潔化學(xué)品、清洗液以及后清潔溶液等)的溫度到最優(yōu)程度。在一個實(shí)施例中，可以使用兩個分離的微波加熱器有選擇地加熱分離的流體管線。
在本發(fā)明的另一個方面，流體除氣單元1170結(jié)合到入口系統(tǒng)1200中，在處理流體進(jìn)入處理區(qū)域1025以前，除去其中任何截留或溶解的氣體。因?yàn)槿芙庋鯐种茻o電鍍沉積反應(yīng)，氧化露出的金屬表面，并且在無電鍍清潔步驟期間影響蝕刻速率，流體除氣單元的使用能夠有助于降低由存在于處理流體中的溶解氧所引起的任何腐蝕和/或方法易變性。流體除氣組件通常定義為能夠從溶液中排出溶解氣體的任何單元，例如，通過利用氣體滲透膜以及真空源。流體除氣單元能夠購得，例如，從馬薩諸塞州Billerica的Mykrolis公司。
在流體處理單元1010中發(fā)現(xiàn)的每一相應(yīng)的部件以及其它外部系統(tǒng)部件(在下面論述)優(yōu)選地與處理控制器1280通信，處理控制器可以是基于微處理器的控制系統(tǒng)，設(shè)置為從使用者和/或定位在該系統(tǒng)上的各種傳感器接收輸入信號，并根據(jù)該輸入信號適當(dāng)?shù)乜刂圃撌乙约巴獠肯到y(tǒng)的操作?？刂破?280包括被該控制器使用、以保留各種程序、處理這些程序并且必要時執(zhí)行這些程序的存儲器(未顯示)和CPU(未顯示)。存儲器連接到CPU，并且可以是一個或多個易于得到的存儲器，例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或其它任何形式的本地或遠(yuǎn)程數(shù)字存儲器。軟件指令和數(shù)據(jù)能夠被編碼并存儲在存儲器內(nèi)，用于指令CPU。輔助電路(未顯示)也連接到CPU，用于按常規(guī)方式輔助處理器。該輔助電路可以包括高速緩沖存儲器、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)以及在現(xiàn)有技術(shù)中已知的所有類似物。控制器1280可讀取的程序(或計算機(jī)指令)決定在處理室中可實(shí)施的任務(wù)。優(yōu)選地，該程序是控制器1280可讀取的軟件，并且包括根據(jù)規(guī)定的規(guī)則和輸入數(shù)據(jù)監(jiān)視與控制無電鍍處理的指令。
在圖8、8A和8B的單元實(shí)施例中，流體入口系統(tǒng)1200通過噴涂機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。更具體地說，處理流體(例如流體1202、1204、1206)經(jīng)流體輸送臂1406有選擇地輸送到襯底1250的接收表面。多個噴嘴1402沿流體輸送臂1406形成。噴嘴1402接收來自入口管1225的流體，然后將該處理流體引向襯底1250的接收表面。噴嘴1402可以在輸送臂1406的一端或沿該臂1406的一段布置。在圖8、8A和8B的設(shè)置中，一對噴嘴1402等距離分隔排列。
在圖8的結(jié)構(gòu)中，臂1406具有使末端延伸到襯底1250中心上方的長度。優(yōu)選噴嘴1402中的至少一個定位在流體輸送臂1406的末端。還優(yōu)選流體輸送臂1406在分送臂電機(jī)1404周圍可動，適合于使臂1406旋轉(zhuǎn)往返于襯底1250的中心。在圖8、8A和8B中，流體輸送臂1406隨臂電機(jī)1404的移動而樞轉(zhuǎn)。臂電機(jī)1404優(yōu)選地布置在護(hù)板構(gòu)件1410后面，使臂電機(jī)1404局部地與腔室處理區(qū)域1025隔離。
在一個實(shí)施例中，流體輸送臂1406不僅適合于樞轉(zhuǎn)，而且適合于同時軸向地移動。圖8B呈現(xiàn)在替代實(shí)施例中，圖8的面朝上的無電鍍處理室的截面?zhèn)纫晥D。此時，樞轉(zhuǎn)臂1404連接到軸向電機(jī)1080(例如，線性電機(jī))。如果必要，臂1406在軸向的移動使該臂1406得以有選擇地移動，更接近襯底1250。
圖9圖示圖8的面朝上的無電鍍處理室的俯視圖。此時，流體入口系統(tǒng)1200的流體輸送臂1406相對于安放的襯底1250可見。顯示支撐襯底1250的四個說明性的支撐指部1300。在此視圖中，臂1406旋轉(zhuǎn)離開襯底1250。此定位使襯底1250得以用升降銷或襯底升降組件(例如上述的組件1060)舉起。然而，箭頭1004指示臂1406的旋轉(zhuǎn)移動路徑，表明在處理期間，臂1406可以使噴嘴1402旋轉(zhuǎn)到襯底1250上方。輸送臂1406在襯底1250上方的移動提高了襯底1250的流體覆蓋度。優(yōu)選地，在來自噴嘴1402的流體分送期間，襯底支撐構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，以便提高流體分布的均勻性以及該系統(tǒng)的吞吐量。
在另一個實(shí)施例中，處理流體通過緊鄰襯底旋轉(zhuǎn)軸布置的一個或多個噴嘴輸送。同時，載氣(例如N2或Ar)通過沿襯底外邊緣布置的噴嘴輸送。在流體輸送操作期間，襯底優(yōu)選被旋轉(zhuǎn)。在襯底1250邊緣附近的注入載氣形成繞處理區(qū)域1025的氣體覆蓋層。該氣體覆蓋層取代可能徘徊在該處理區(qū)域內(nèi)的任何殘留的O2。無電鍍沉積處理領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完全了解，氧氣對某些處理步驟具有不利的影響，例如化學(xué)活化步驟。
在一個實(shí)施例中，噴嘴1402是超聲波噴霧噴嘴或“氣力霧化噴嘴”。圖12顯示在一個設(shè)計中氣力霧化噴嘴1402的截面視圖。這是內(nèi)部流體混合型噴嘴。這意味著流體在內(nèi)部混合，產(chǎn)生處理流體徹底霧化的噴霧或薄霧。在此結(jié)構(gòu)中，載氣(如氬氣)包含處理溶液的小液滴。在一個實(shí)施例中，惰性氣體可以用來向襯底表面輸送霧化活化液。做為選擇，惰性氣體可以用來向襯底1250輸送霧化無電鍍沉積液。
在圖12的噴嘴1402設(shè)計中，噴嘴1402包括外殼1426和尖端1424。尖端1424的直徑通常為約10μm到約200μm。在一個實(shí)施例中，尖端1424的直徑為約10μm到約50μm。由于當(dāng)高壓氣體從噴嘴氣體源1244傳遞時引起的文丘里效應(yīng)而產(chǎn)生的吸力，流體被輸送通過尖端1424。在圖12的布置中，主體1426提供用于分別接收分離的液流和氣流的溝道1422、1420。液體溝道1422和氣體溝道1420在尖端1424匯合，使兩種流得以混合。這可以稱為“同心文丘里設(shè)計”。在此布置中，由噴嘴1402分送的流體預(yù)混合以產(chǎn)生徹底霧化的噴霧。圖12的具體的尖端方案1424產(chǎn)生圓形噴霧狀態(tài)。然而，當(dāng)然其它尖端結(jié)構(gòu)可以用來產(chǎn)生其它噴霧狀態(tài)，例如平的或扇形的噴霧狀態(tài)。
圖13提供采用不同設(shè)計的空氣霧化噴嘴1402的截面視圖。這是外部流體混合型噴嘴。在圖13的噴嘴1402設(shè)計中，噴嘴1402也包括主體1426和尖端1424。尖端1424的直徑通常也為約10μm到約200μm，或者在另一個實(shí)施例中，直徑為約10μm到約50μm。在圖13的布置中，外殼1426也提供用于分別接收分離的液流和氣流的分離溝道1422、1420。然而，在此布置中，液體溝道1422獨(dú)立于氣體溝道1420輸送液體經(jīng)過噴嘴1402，以便兩種流在主體1426內(nèi)不混合，但在噴嘴1424外混合。這可以稱為“平行文丘里設(shè)計”。此布置具有獨(dú)立地控制氣流和液流的好處，這對高粘度液體和磨蝕的懸浮液是有效的。這與內(nèi)部混合型噴嘴1402相反，在內(nèi)部混合型噴嘴1402中，氣流中的變化將影響液流。
超聲波噴嘴的使用(例如圖12和13的噴嘴)產(chǎn)生指向襯底接收表面的霧化薄霧(atomized mist)。薄霧的方向與液流相反，用以節(jié)約昂貴的無電鍍處理流體。它還提供沿該接收表面的更均勻的覆蓋度。此外，當(dāng)通過利用襯底支撐指部電機(jī)1052旋轉(zhuǎn)襯底1250時，產(chǎn)生的流體動力學(xué)邊界層能夠改善霧化的處理流體在襯底1250表面上的分布，因?yàn)樵撨吔鐚釉谛D(zhuǎn)圓盤表面的形狀通常是平的，或者在任一方向平行于襯底表面。與常規(guī)噴霧方案相比，霧化的處理流體所經(jīng)歷的、使流體流沖擊襯底表面的邊界層效應(yīng)可能是優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥ㄟ^邊界層控制霧化流體向襯底表面的輸送，可以將由一個或多個噴嘴產(chǎn)生的任何不均勻的霧化狀態(tài)減到最小。
提供流體供給裝置，用于向噴嘴1402輸送的流體。在圖12和13中，顯示了液槽1212。液槽1212包括流體入口1218和出口1214。出口1214與大氣壓力的流體連通。此外，提供一流體出口1216。在流體輸送期間，來自源1244的氣體以高速輸送到噴嘴1402。由于經(jīng)過出口1214與大氣壓連通，這在流體管路1422中產(chǎn)生相對的負(fù)壓。于是流體被推動，通過出口1216，然后進(jìn)入噴嘴1402。
在一個實(shí)施例中，處理流體是活化液?；罨旱膶?shí)施例包括鈀鹽，包括氯化物、溴化物、氟化物、氟硼酸鹽、碘化物、硝酸鹽、硫酸鹽、金屬羰基合物、金屬酸的鹽及其組合。在一個實(shí)施例中，鈀鹽是氯化物，例如氯化鈀(PdCl2)。在另一個實(shí)施例中，鈀鹽是硝酸鹽、烷基磺酸鹽、或者(包含非配位陰離子、在該溶液中或在金屬表面上沒有成團(tuán)傾向的)另一可溶性的Pd+2衍生物。在一個實(shí)施例中，運(yùn)用銅清潔液時的末尾和運(yùn)用活化液時的開始時間之間的排隊(duì)時間(或等待時間)通常少于約15秒，并且優(yōu)選地少于約5秒?；罨和ǔ⒒罨慕饘俜N晶層沉積到暴露特征暴露的銅上。在清潔后，銅層暴露部分的氧化對隨后的處理步驟可能是不利的，因?yàn)檠趸~已知具有比銅高的電阻率。在銅清潔和活化之間短的排隊(duì)時間將氧化減到最小，同時在流體處理單元附近載氣環(huán)境的使用，也可能有助于防止如上所述銅層暴露部分的氧化。
在一個實(shí)施例中，處理流體是無電鍍沉積液。在一個實(shí)施例中，沉積無電鍍沉積的覆蓋層，其為合金，包括CoP、CoWP、CoB、CoWB、CoWPB、NiB或NiWB，并且優(yōu)選地包括CoWP或CoWPB。根據(jù)待沉積的覆蓋層材料，用于形成覆蓋層的無電鍍沉積液可以包含一種或多種金屬鹽以及一種或多種還原劑。無電鍍沉積液還可以包括pH調(diào)節(jié)劑，例如酸或堿，如現(xiàn)有技術(shù)中通常已知的一樣。當(dāng)選擇的覆蓋層包含鈷時，無電鍍沉積液通常包括鈷鹽。鈷鹽的實(shí)施例包括氯化物、溴化物、氟化物、醋酸鹽、氟硼酸鹽、碘化物、硝酸鹽、硫酸鹽、其它強(qiáng)酸或弱酸的鹽和/或其組合。優(yōu)選地，鈷鹽包括硫酸鈷、氯化鈷或其組合。如果含鎢覆蓋材料將被沉積，無電鍍沉積液包含鎢酸鹽。優(yōu)選地，鎢酸鹽包括鎢酸的鹽，例如鎢酸銨或四甲基鎢酸銨、或通過鎢酸的中和可以產(chǎn)生的鹽。如果含鎳覆蓋材料將被沉積，無電鍍沉積溶液通常包含鎳鹽。鎳鹽的實(shí)施例包括氯化物、溴化物、氟化物、醋酸鹽、氟硼酸鹽、碘化物、硝酸鹽、硫酸鹽、金屬羰基合物、其它強(qiáng)酸或弱酸的鹽和/或其組合。
當(dāng)選擇的覆蓋層材料包含磷，例如CoP、CoWP或CoWPB時，還原劑優(yōu)選地包括磷化合物，例如次磷酸鹽陰離子(H2PO2)。如果覆蓋材料包含硼，例如CoB、CoWB、CoWPB，還原劑通常包括硼化合物、二甲胺-硼烷(DMAB)、硼氫化物陰離子(BH4-)的非堿金屬鹽或其組合。其它還原劑也可以用于添加或者替代以上還原劑，例如肼。在一個實(shí)施例中，硼烷共還原劑用于在銅上開始的方法。
正如指出的一樣，無電鍍沉積液(處理流體)和/或襯底可以被加熱到一溫度。示例性的溫度在約40℃和約95℃之間。在一個方面，加熱無電鍍沉積液和/或襯底結(jié)構(gòu)，提高無電鍍沉積率。這幫助補(bǔ)償處理流體離開噴嘴1402時經(jīng)受的溫度下降。在一個實(shí)施例中，覆蓋材料的沉積速率為約100/min或更多。在一個實(shí)施例中，覆蓋材料沉積到約100和300之間的厚度，優(yōu)選地約150到約200。然而，理想的是，沿襯底的溫度保持在均一的溫度，因?yàn)橐阎獰o電鍍處理的沉積速率取決于溫度。就這點(diǎn)而論，在圖8中圖示的基板構(gòu)件1304的加熱線圈1112和/或加熱器1164可以使用。
處理單元1010還包括流體出口系統(tǒng)1240。流體出口系統(tǒng)1240通常包含連接到流體排放管1249的出口線路1227。任選地，一個以上出口線路1227可以布置在單元1010周圍，以便更均勻地將流體抽出單元1010。在圖9中，能夠看出提供四個通常等距離分隔的出口1227。多個出口1227可以被束縛到一個排氣室(exhaust plenum)和流體排放管1249。流體排放管1249依次輸送室排出物到廢物收集排放管(未顯示)?？傊幚砹黧w通常流過入口管1225，然后通過流體輸送臂1406、通過噴嘴1402，然后向外通過處理區(qū)域1025，向襯底支撐指部1300流動，然后流出一個或多個流體排放管1227?；瘜W(xué)品將在處理區(qū)域1025接觸并處理襯底1250的接收表面。
流體出口系統(tǒng)1240包括氣體排放裝置。排氣管1246貫穿壁1015延伸。排氣系統(tǒng)1248將氣體抽出處理區(qū)域1025。在一個實(shí)施例中，排氣入口1246是環(huán)/氣室(plenum)，其在襯底1250的表面下均勻地吸入氣體，改善襯底1250表面附近的氣流。
圖10提供在替代實(shí)施例中面朝上的無電鍍沉積單元1010的截面?zhèn)纫晥D。再次提供流體入口系統(tǒng)1200，用于向襯底1250的接收表面輸送流體。處理流體再次經(jīng)過一個或多個噴嘴1402輸送。然而，在此實(shí)施例中，噴嘴1402布置在位于室蓋組件1033內(nèi)的氣體輸送多孔板1030中。
腔蓋組件1033首先包括一氣體輸送多孔板1030。優(yōu)選地，氣體輸送多孔板1030是允許空氣移動穿過其中的多孔板。用于多孔板的示例性材料包括陶瓷材料(例如，氧化鋁)、聚乙烯(PE)以及聚丙烯、PVDF，并且具有形成的毛孔或制造的孔以允許流體傳遞。在一個實(shí)施例中，可以使用HEPA過濾器(“高效微?？諝狻边^濾器)設(shè)備。HEPA過濾器利用玻璃纖維軋制成類似紙的材料。圖10中的氣體輸送多孔板1030由上支撐環(huán)1031支撐。
室蓋組件1033其次通常包括蓋1032、氣體輸送多孔板1030、上支撐環(huán)1031以及密封件1036和1037。蓋1032在介于蓋組件1033和氣體輸送多孔板1030之間的容積內(nèi)形成氣室1034。在圖10的布置中，蓋1032被氣體輸送多孔板1030和上支撐環(huán)1031支撐。流體入口管1225延伸穿過蓋1032，然后支管延伸到多孔板1030中的一個或多個噴嘴1402。
圖10的流體處理單元1010顯示一氣體線路1040。氣體線路1040提供從氣體供應(yīng)裝置置1038進(jìn)入室蓋氣室1034的流動路徑。閥1035有選擇地開啟和關(guān)閉流體與線路1040的連通。在一個方面，氣體供應(yīng)裝置1038在處理區(qū)域1299內(nèi)提供氧氣。氧氣在一些處理中并非不能采用。例如，在活化步驟期間，可以添加氧氣。優(yōu)選地，載氣與氫氣和氧氣按所需組合混合，然后送入氣室1034。在一個實(shí)施例中，氣體供應(yīng)裝置1038供給惰性氣體，例如，氬氣、氮?dú)?、氦或其組合。
氣室1034和氣體輸送多孔板1030定位在晶片1250上方，使載氣經(jīng)層流得以輸送到晶片1250上。層狀的氣體流動在晶片1250上產(chǎn)生均勻和垂直的氣流。這樣，沿晶片1250的半徑提供均勻的邊界層。這依次允許沿晶片半徑的更均勻的散熱，并且足以減少水蒸汽及化學(xué)品蒸氣在晶片上方和晶片上的凝結(jié)。
在一個實(shí)施例中，加熱元件(未顯示)放置在緊鄰氣室1034的蓋組件1033中。例如，加熱線圈(未顯示)可以布置在輸送多孔板1030內(nèi)。這用于加熱從線路1040輸送的氣體，依次將在晶片上方的凝結(jié)以及液滴形成減到最小。
氣體從線路1040流入氣室1034，然后穿過多孔板1030。多孔板1030充當(dāng)氣流擴(kuò)散器。然后氣體沿襯底1250供處理的接收表面向下流動。流過多孔板1030的氣體從而能夠幫助引導(dǎo)和均勻地將從噴嘴1402流出的處理流體薄霧分配到襯底1250的接收表面上。最后，氣體經(jīng)排氣入口1246被排氣系統(tǒng)1248排出。排氣系統(tǒng)1248通常包含排氣風(fēng)扇或真空泵，以從流體處理單元1010抽出氣體。需要注意的是，排氣入口1246有助于確保通過襯底1250的氣流是層流的。
在一個實(shí)施例中，氣體線路1040連接到入口系統(tǒng)1200，使流體(例如，處理流體)代替氣體被推動穿過多孔板1030。這樣，多孔板1030起類似噴淋頭(showerhead)的作用，輸送處理流體到襯底1250表面。
氣體線路1040不僅可以用作流體輸送線路，而且可以用作真空線路。提供真空源1039，用于在正要將襯底1250移出單元1010之前，防止附著于多孔板1030的任何流體滴下。在這方面，啟動真空源1039(例如真空文氏管)在室蓋氣室1034中產(chǎn)生真空。這依次使在多孔板1030底面上的任何流體被“吸取”到氣室1034中。
圖10A呈現(xiàn)圖10的面朝上的無電鍍處理室的截面?zhèn)纫晥D。在此視圖中，在單元1010內(nèi)提供氣流分流器1102。通過利用外部的氣流分流器升降機(jī)構(gòu)(未顯示)，氣流分流器1102有選擇地升高和降低。在此視圖中，氣流分流器1102處于其降低位置。圖10A圖示了當(dāng)襯底1250正在送入和送出流體處理單元1010時，氣流分流器1102的位置。
圖10B顯示圖10的面朝上的無電鍍沉積室的另一截面視圖。此時，氣流分流器處于其升高位置。在此位置，當(dāng)薄霧在處理期間通過噴嘴1402接近襯底1250時，氣流分流器1102用來“弄直”薄霧流。
需要提供設(shè)備，在單元1010外可視地檢測在襯底1250上分送的流體的進(jìn)程。在圖10的布置中，在單元1010內(nèi)提供照相機(jī)1360。該照相機(jī)可以沿壁1015、在氣體輸送多孔板1030下面、沿上支撐環(huán)1031或者可以獲得襯底1250的足夠顯示的任何其它位置布置。優(yōu)選地，照相機(jī)1360定位在蓋的固定部分上。在圖10的實(shí)施例中，照相機(jī)1360安裝于上支撐環(huán)1031。
為了輔助照相機(jī)1360，理想的是提供光源(未顯示)。光源也優(yōu)選地放置在蓋的固定部分上；然而，它可以定位在鄰近處理區(qū)域1025的任一位置。光源用于在處理期間照亮襯底1250。
優(yōu)選地，照相機(jī)1360是使用一系列像素以記錄數(shù)字圖像的電荷耦合顯示照相機(jī)(“CCD照相機(jī)”)。在單元1010外設(shè)立監(jiān)視器(未顯示)，提供襯底1250表面的光學(xué)顯示。這樣，可以提供關(guān)于流體分送以及無電鍍處理流體充分覆蓋襯底1250的目視確認(rèn)。
目視確認(rèn)優(yōu)選地通過人員監(jiān)控提供。然而，在一個布置中，目視確認(rèn)方法通過機(jī)器視覺控制型方法提供。在此排列中，充分覆蓋的襯底1250的圖像編程輸入控制器(例如，電腦)。然后該控制器監(jiān)控在流體分送處理中照相機(jī)1360生成的像素圖像。流體分送處理不允許中斷，至少直至照相機(jī)1360中的像素檢測的真實(shí)的襯底圖像與預(yù)先記錄的圖像匹配。
照相機(jī)1360可以任選地是紅外照相機(jī)。該紅外照相機(jī)濾除可見的波長，但識別熱波長。因而在圖像內(nèi)顏色上的差異是在目標(biāo)(也就是襯底1250)中溫差的指示。分送的流體處在不同于襯底1250表面的溫度時，溫差將以顏色差別的方式被記錄。流體分送持續(xù)，直至溫差消失，其提供襯底1250完全覆蓋的指示。優(yōu)選地，溫差將再次通過機(jī)器視覺控制監(jiān)控。因此，能夠確保襯底的完全覆蓋。
在一個布置中，照相機(jī)1360在閉環(huán)的控制下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且化學(xué)品分送臂1406的動作的軟件優(yōu)化和來自化學(xué)品噴嘴1402的流動狀態(tài)，確保晶片1250表面有連續(xù)的化學(xué)品覆蓋。
圖11呈現(xiàn)又一替代實(shí)施例中面朝上的無電鍍處理單元1010的截面視圖。此時，通過布置在氣體輸送多孔板1030中的噴嘴1402噴涂流體，處理流體再次施加于襯底1250的接收表面。在此實(shí)施例中，氣體輸送多孔板1030相對于襯底1250有選擇地升高和降低。更具體地說，室蓋組件1033相對于襯底1250軸向地移動。為了完成此軸向移動，使用室蓋升降組件1079。室蓋電機(jī)(示意地用1080′表示)可以用作室蓋升降組件1079的部件。電機(jī)1080′優(yōu)選是電力致動的，并且在一個實(shí)施例中，可以使用線性電機(jī)。然而，它可以替代地表示氣動氣缸。
通過開動電機(jī)1080′，室蓋升降組件1079控制介于多孔板1030和其下的襯底1250之間處理區(qū)域1025的容積。蓋1032附裝到由電機(jī)驅(qū)動、升高和降低該蓋的電機(jī)滑塊1082。任選的裙板1084可以連接到蓋1032，以防止飛濺和/或?qū)B入處理區(qū)域1025的大氣源氣體減到最少。這樣布置對控制襯底1250表面附近的氣體流動和氧含量有用。
用于如上所述面朝上的無電鍍單元的多個實(shí)施例已經(jīng)在處理襯底1250的范圍內(nèi)描述。然而，需要注意的是，在支撐指部1300(或支撐環(huán))上沒有襯底，電鍍單元也可以運(yùn)轉(zhuǎn)。更具體地，在處理區(qū)域1299內(nèi)沒有放置襯底的情況下，流體輸送系統(tǒng)1200和流體出口系統(tǒng)1240也可以操作。例如，去離子水或其它清潔或清洗流體可以在沒有襯底的情況下通過流體輸送臂(例如圖8的臂1406)或流體輸送板(例如圖10的氣體輸送多孔板1030)噴射。這樣做以提供對支撐指部1300和其它腔室部件的清潔。為了在此清潔步驟中進(jìn)一步地給予幫助，可以降低流體輸送臂(按照圖8B)、可以降低流體輸送頭(按照圖11)或者可以升高襯底支撐組件(按照圖8A)。
在上文指向本發(fā)明的實(shí)施例的同時，可以設(shè)計本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的實(shí)施例，而不會脫離其基本范圍，并且其范圍由下述權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種無電鍍沉積系統(tǒng)，其包括處理主框架；定位在所述主框架上的至少一個襯底清潔臺；定位在所述主框架上的無電鍍沉積臺，其中所述無電鍍沉積臺包括環(huán)境受控的處理外殼；定位在所述處理外殼中的第一流體處理臺；定位在所述處理外殼中的第二流體處理臺；以及定位在所述外殼中的襯底傳送艙，在所述第一和第二流體處理臺之間傳送襯底；以及定位在所述主框架上的襯底傳送機(jī)械手，其設(shè)置為進(jìn)入所述處理外殼的內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二流體處理臺包括可旋轉(zhuǎn)的襯底支撐組件，其設(shè)置為支撐在面朝上方向供處理的襯底。
3.如權(quán)利要求2所述的沉積系統(tǒng)，其中所述可旋轉(zhuǎn)的襯底支撐組件包括垂直升降組件；以及定位為與所述垂直升降組件連通的多個襯底接合指部。
4.如權(quán)利要求3所述的沉積系統(tǒng)，其中設(shè)置所述多個襯底接合指部和所述垂直升降組件，以共同定位所述襯底與定位在第一和第二流體處理臺至少之一內(nèi)的流體擴(kuò)散構(gòu)件成平行關(guān)系。
5.如權(quán)利要求2所述的沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二流體處理臺至少一個進(jìn)一步包括流體擴(kuò)散構(gòu)件；基板，其密封地接合所述流體擴(kuò)散構(gòu)件的背面的周邊，并且在所述基板和流體擴(kuò)散構(gòu)件的所述背面之間形成流體容積；以及與所述流體容積流體連通的流體供給管。
6.如權(quán)利要求5所述的沉積系統(tǒng)，其中所述流體供給管道與溫度受控的流體源流體連通。
7.如權(quán)利要求5所述的沉積系統(tǒng)，其中所述流體擴(kuò)散構(gòu)件包括多孔陶瓷盤。
8.如權(quán)利要求5所述的沉積系統(tǒng)，其中所述流體擴(kuò)散構(gòu)件包括具有貫穿其中形成的多個孔的盤形構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求8所述的沉積系統(tǒng)，其中所述多個孔具有在約0.7mm和約3mm之間的直徑。
10.如權(quán)利要求1所述的流體沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二流體處理臺每個包括可移動的流體分送臂，所述流體分送臂與溫度受控的處理流體源流體連通。
11.如權(quán)利要求1所述的流體沉積系統(tǒng)，其中所述環(huán)境受控的處理外殼包括定位在所述第一流體處理臺上方的第一處理容積和定位在所述第二流體處理臺上方的第二處理容積，所述第一處理容積通過中央壁至少局部地與所述第二處理容積分離。
12.如權(quán)利要求11所述的沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二處理容積的頂部空間容積每個在約1500in3和5000in3之間。
13.如權(quán)利要求11所述的沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二處理容積中的每一個具有與所述處理容積連接的環(huán)境控制組件。
14.如權(quán)利要求13所述的沉積系統(tǒng)，其中所述環(huán)境控制組件包括處理氣體源、加熱器和加濕器中至少一個。
15.如權(quán)利要求14所述的沉積系統(tǒng)，進(jìn)一步包括定位在所述第一和第二流體處理臺中的每一個內(nèi)的排出端口。
16.如權(quán)利要求15所述的沉積系統(tǒng)，其中協(xié)同地設(shè)置所述處理氣體供應(yīng)裝置和所述排出端口，以在處理步驟期間保持所述第一和第二處理容積中的氧含量少于約100ppm。
17.如權(quán)利要求3所述的沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二流體處理臺中至少一個包括多個流體收集環(huán)，其從所述處理臺的內(nèi)部向內(nèi)并向上朝定位在所述指部上的所述襯底的周邊延伸。
18.一種用于半導(dǎo)體處理的流體沉積系統(tǒng)，包括界定環(huán)境受控的處理容積的處理外殼；定位在所述受控的處理容積中的第一流體處理單元；定位在所述受控的處理容積中的第二流體處理單元；以及定位在所述受控的處理容積中的襯底艙，其被設(shè)置為在所述第一和第二流體處理單元之間樞轉(zhuǎn)地傳送襯底，其中所述第一和第二流體處理單元中每個包括流體可滲透的擴(kuò)散構(gòu)件；襯底支撐組件，其設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)地支撐與所述流體擴(kuò)散構(gòu)件成平行關(guān)系供處理的襯底；以及可移動地定位的流體分送臂，其分送處理流體到定位在所述襯底支撐組件上的所述襯底上。
19.如權(quán)利要求18所述的沉積系統(tǒng)，進(jìn)一步包括受控的處理氣體供應(yīng)裝置和處理氣體抽空部分，二者都與受控的處理容積流體連通，協(xié)同地設(shè)置所述處理氣體供應(yīng)裝置和所述處理氣體抽空部分，以在所述處理容積中產(chǎn)生少于約100ppm的氧氣。
20.如權(quán)利要求18所述的沉積系統(tǒng)，進(jìn)一步包括中央壁，其定位為將所述受控的處理容積分隔成定位在所述第一流體處理單元上方的第一處理容積和定位在所述第二流體處理單元上方的第二處理容積。
21.如權(quán)利要求20所述的沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二處理容積中至少一個具有在約1000in3和5000in3之間的頂部空間容積。
22.如權(quán)利要求20所述的沉積系統(tǒng)，其中從所述襯底到所述第一和第二處理容積頂部的下表面的垂直距離在約12英寸和約36英寸之間。
23.如權(quán)利要求18所述的沉積系統(tǒng)，其中所述流體擴(kuò)散構(gòu)件包括盤形構(gòu)件，該盤形構(gòu)件具有貫穿其中形成的多個徑向間隔的流體分送孔。
24.如權(quán)利要求23所述的沉積系統(tǒng)，其中所述流體分送孔與溫度受控的流體源的流體連通。
25.如權(quán)利要求18所述的沉積系統(tǒng)，其中所述流體擴(kuò)散構(gòu)件包括流體可滲透的多孔陶瓷盤構(gòu)件。
26.如權(quán)利要求18所述的沉積系統(tǒng)，其中所述襯底支撐組件包括多個垂直可移動的襯底支撐指部。
27.如權(quán)利要求18所述的沉積系統(tǒng)，其中所述流體分送臂與溫度受控的處理流體源的流體連通。
28.一種無電鍍沉積系統(tǒng)，其包括設(shè)置為支撐多個流體處理單元的處理主框架；定位在所述主框架上的主框架機(jī)械手，其被設(shè)置為訪問所述多個流體處理單元中的每一個；以及定位在所述主框架上的至少兩個處理外殼，所述處理外殼中的每一個包括第一流體處理單元，其設(shè)置為在溫度、壓力和濕度中至少一個受控的環(huán)境下清潔并活化襯底表面；第二流體處理單元，其設(shè)置為在溫度、壓力和濕度中至少一個受控的環(huán)境下清潔并無電鍍沉積金屬層到所述襯底的所述表面上；以及襯底艙，其定位為在所述第一和第二流體處理單元之間傳送襯底。
29.如權(quán)利要求28所述的無電鍍沉積系統(tǒng)，其中所述處理外殼中的每一個進(jìn)一步包括中央壁，所述中央壁將所述處理外殼分隔為第一處理容積和第二處理容積，所述第一和第二處理容積通過在所述中央壁上形成的襯底艙狹槽彼此連通。
30.如權(quán)利要求29所述的無電鍍沉積系統(tǒng)，其中所述處理容積中的每一個包括在約1500in3和5000in3之間的頂部空間。
31.如權(quán)利要求28所述的無電鍍沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二流體處理單元中至少一個包括流體擴(kuò)散構(gòu)件，其具有大體上平的上表面以及貫穿其中形成的多個流體分送孔；以及襯底支撐組件，其設(shè)置為在無電鍍沉積處理期間，距離所述流體擴(kuò)散構(gòu)件約1mm和約5mm之間定位襯底。
32.如權(quán)利要求28所述的無電鍍沉積系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述流體分送孔連通的加熱的流體源。
33.如權(quán)利要求28所述的無電鍍沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二流體處理單元各自包括可移動的流體分送臂，其與溫度受控的處理流體源連通。
34.一種用于處理襯底的面朝上的無電鍍單元，其包括用于支撐襯底的襯底支撐組件；具有流體入口和擴(kuò)散板的流體擴(kuò)散構(gòu)件，加熱的流體流過所述擴(kuò)散板接觸放在所述襯底支撐組件上的所述襯底的背面；蓋組件；在所述襯底支撐組件和所述蓋組件之間限定的流體處理區(qū)域；以及用于向所述流體處理區(qū)域提供處理流體的流體入口系統(tǒng)，其中所述流體入口系統(tǒng)包括用于向所述襯底傳送處理流體的一個或多個噴嘴。
35.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述襯底支撐組件進(jìn)一步包括襯底支撐指部，其用于支撐在所述擴(kuò)散板上方的襯底，其中通過利用支撐指部電機(jī)，所述襯底支撐指部適合于旋轉(zhuǎn)。
36.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述流體擴(kuò)散構(gòu)件進(jìn)一步包括與所述擴(kuò)散板連通的加熱元件。
37.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述流體擴(kuò)散構(gòu)件進(jìn)一步包括在所述擴(kuò)散板下面的基板，在所述基板和所述擴(kuò)散板之間提供流體容積區(qū)域，所述基板容納來自所述流體入口的流體；以及與所述基板連通的加熱元件。
38.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述流體入口系統(tǒng)進(jìn)一步包括流體輸送臂，所述至少一個噴嘴沿所述流體輸送臂布置；以及流體輸送臂電機(jī)，其用于樞轉(zhuǎn)在所述無電鍍單元的所述處理區(qū)域內(nèi)的所述流體輸送臂。
39.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述流體入口系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接到噴嘴的氣源，其中所述氣源用于向所述噴嘴輸送惰性氣體或者與氫氣混合的惰性氣體；以及連接到所述噴嘴的流體源，其中所述氣源和所述流體源用于從所述流體源輸送處理流體到所述襯底表面。
40.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述蓋組件進(jìn)一步包括蓋組件電機(jī)，其用于相對于所述襯底支撐組件有選擇地升高和降低所述蓋組件。
41.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述蓋組件進(jìn)一步包括用于在無電鍍沉積期間提供在所述單元內(nèi)所述襯底上處理流體覆蓋度的確認(rèn)的照相機(jī)。
42.如權(quán)利要求41所述的無電鍍單元，其中所述照相機(jī)進(jìn)一步包括用于監(jiān)控所述照相機(jī)的輸出信號的控制器，以確保所述襯底的所述表面基本上為所述處理流體所覆蓋。
43.如權(quán)利要求41所述的無電鍍單元，其中所述照相機(jī)是紅外照相機(jī)。
44.如權(quán)利要求34所述的無電鍍單元，其中所述蓋組件包括頂蓋構(gòu)件；以及布置在所述頂蓋構(gòu)件下面的板，其中所述頂蓋構(gòu)件和所述板一起形成氣室。
45.如權(quán)利要求44所述的無電鍍單元，其中所述板由選自陶瓷材料、聚乙烯、聚丙烯的材料制成。
46.如權(quán)利要求44所述的無電鍍單元，其中所述流體入口系統(tǒng)進(jìn)一步包括布置在所述板內(nèi)的多個噴嘴，每一噴嘴接收來自所述流體入口線路的無電鍍處理流體，并將它們傳送至所述流體處理區(qū)域。
47.如權(quán)利要求44所述的無電鍍單元，其中所述蓋組件進(jìn)一步包括用于有選擇地施加負(fù)壓于所述氣室的真空管，以便從所述板的表面除去流體。
48.一種用于處理面朝上的襯底的面朝上的無電鍍單元，其包括用于支撐襯底的襯底支撐組件；具有流體入口和擴(kuò)散板的流體擴(kuò)散構(gòu)件，加熱的流體流過該構(gòu)件，接觸放在所述襯底支撐組件上的所述襯底的背面；蓋組件，其中所述蓋組件包括頂蓋構(gòu)件；以及布置在所述頂蓋構(gòu)件下面的板，其中所述頂蓋構(gòu)件和所述板一起形成氣室；在所述襯底支撐組件和所述蓋組件之間限定的流體處理區(qū)域；以及連接到所述氣室的流體入口系統(tǒng)，通過所述氣室和所述板向所述襯底的所述表面提供處理流體。
全文摘要
提供一種無電鍍沉積系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括處理主框架、至少一個定位在該主框架上的襯底清潔臺和定位在該主框架上的無電鍍沉積臺。該無電鍍沉積臺包括環(huán)境受控的處理外殼、設(shè)置為清潔并活化襯底表面的第一處理臺、設(shè)置為無電鍍沉積一層到襯底的表面上的第二處理臺、以及設(shè)置在第一和第二處理臺之間傳送襯底的襯底傳送艙。該系統(tǒng)還包括定位在主框架上并設(shè)置為進(jìn)入處理外殼內(nèi)部的襯底傳送機(jī)械手。該系統(tǒng)還包括設(shè)置為通過使用噴霧方法向裝在處理外殼內(nèi)的襯底傳送處理流體的襯底流體輸送系統(tǒng)。
文檔編號H01L21/687GK1981070SQ200580003111
公開日2007年6月13日 申請日期2005年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月26日
發(fā)明者德米特里·魯博彌爾斯克, 阿拉庫瑪·山姆戈薩卓姆, 拉塞爾·埃利萬戈?duì)? 伊恩·A·帕查姆, 羅摩克里希納·切波里, 蒂莫西·W·韋德曼 申請人:應(yīng)用材料公司