CN1900358A - Apparatus for electroless deposition of metals onto semiconductor substrates - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无电镀沉积系统和无电镀沉积台。该系统包括处理主机架、定位在主机架上的至少一个衬底清洁台、和定位在主机架上的无电镀沉积台。无电镀沉积台包括环境受控处理围罩、构造为清洁和活化衬底表面的第一处理台、构造为将层无电镀沉积到衬底表面上的第二处理台、和定位以在第一和第二处理台之间传输衬底的衬底穿梭器。无电镀沉积台还包括各个流体递送和衬底温度控制设备以实现无污染且均匀的无电镀沉积处理。
The invention discloses an electroless deposition system and an electroless deposition platform. The system includes a processing mainframe, at least one substrate cleaning station positioned on the mainframe, and an electroless deposition station positioned on the mainframe. The electroless deposition station includes an environmentally controlled processing enclosure, a first processing station configured to clean and activate a substrate surface, a second processing station configured to electrolessly deposit a layer onto the substrate surface, and positioned to A substrate shuttle that transfers substrates between the second processing station. The electroless deposition station also includes various fluid delivery and substrate temperature control devices to achieve a contamination-free and uniform electroless deposition process.
Description
技术领域technical field
本发明的实施例一般地涉及用于半导体处理的无电镀沉积系统。Embodiments of the invention generally relate to electroless deposition systems for semiconductor processing.
背景技术Background technique
具有亚100纳米尺寸特征的敷金属法是用于当前和下一代集成电路制造处理的基础技术。更具体地,在诸如超大规模集成式器件(即,具有包含数百万个逻辑门的集成电路的器件)之类的器件中,通常通过用诸如铜之类的导电材料来填充大高宽比(即大于25∶1)的互连特征,来形成位于这些器件核心的多级互连。对于这些尺寸级别,诸如化学汽相沉积和物理汽相沉积之类的传统沉积技术不能用于可靠地填充互连特征。结果,为用于在集成电路制造处理中对亚100纳米尺寸大高宽比互连特征的无空隙填充,喷镀技术,即电化学镀和无电镀,已经发展为有前景的处理技术。此外,为用于沉积诸如覆盖层(capping layer)之类的其他层,电化学镀和无电镀处理也已经发展为有前景的处理技术。Metallization with sub-100nm sized features is a fundamental technology for current and next generation integrated circuit manufacturing processes. More specifically, in devices such as VLSI devices (i.e., devices with integrated circuits containing millions of logic gates), large aspect ratio (ie, greater than 25:1) to form the multilevel interconnects at the core of these devices. For these size classes, traditional deposition techniques such as chemical vapor deposition and physical vapor deposition cannot be used to reliably fill interconnect features. As a result, sputtering techniques, ie, electrochemical and electroless plating, have been developed as promising process technologies for void-free filling of sub-100 nanometer-sized high aspect ratio interconnect features in integrated circuit fabrication processing. In addition, electrochemical and electroless plating processes have also been developed as promising process technologies for depositing other layers such as capping layers.
但是,对于无电镀处理,传统的无电镀处理系统和方法已经面临一些挑战,例如精确控制沉积处理以及在结果沉积层中的缺陷率。更具体地,因为用在传统无电镀单元的电阻加热器和热灯已不能在衬底的表面上始终如一地提供均匀的温度,而这对于无电镀沉积处理的均匀度而言是非常关键的,所以传统系统已经受到较差的衬底温度控制的影响。此外,传统无电镀系统还未对无电镀沉积室内部的环境进行控制,近来已发现这会对缺陷率有实质上的影响。However, for electroless processing, conventional electroless processing systems and methods have faced several challenges, such as precisely controlling the deposition process and the defect rate in the resulting deposited layer. More specifically, because the resistive heaters and heat lamps used in conventional electroless plating cells have been unable to consistently provide a uniform temperature across the surface of the substrate that is critical to the uniformity of the electroless deposition process , so conventional systems have suffered from poor substrate temperature control. Additionally, conventional electroless systems have not controlled the environment inside the electroless deposition chamber, which has recently been found to have a substantial impact on defectivity.
而且,由于对环境和持有成本(CoO)的考虑,所期望的是通过减少为在衬底的接收表面上得到足够均匀的覆盖所需的液流,来减少昂贵的无电镀处理化学制剂的浪费。由于无电镀处理溶液被递送到衬底表面的速度和均匀度会影响沉积处理结果,所以需要能均匀地递送各种处理溶液的装置和方法。还期望的是通过当液体与衬底和支撑基板构件接触并在其间流动时在衬底的背面上使用传导和对流热传输器,来控制衬底温度。Also, due to environmental and cost of ownership (CoO) considerations, it is desirable to reduce the cost of expensive electroless treatment chemicals by reducing the liquid flow required to obtain sufficiently uniform coverage on the receiving surface of the substrate. waste. Since the speed and uniformity with which an electroless plating process solution is delivered to a substrate surface can affect deposition process results, there is a need for devices and methods that can uniformly deliver various process solutions. It is also desirable to control the substrate temperature by using conductive and convective heat transport on the backside of the substrate as the liquid is in contact with and flows between the substrate and the supporting substrate member.
此外,能够沉积具有最少缺陷的均匀层的用于无电镀沉积处理的功能和效率集成平台尚未被开发。同样,存在对能够沉积具有最少缺陷的均匀层的集成无电镀沉积装置的需求。Furthermore, a functional and efficient integrated platform for electroless deposition processes capable of depositing uniform layers with minimal defects has yet to be developed. Likewise, there is a need for an integrated electroless deposition apparatus capable of depositing uniform layers with minimal defects.
发明内容Contents of the invention
本发明的实施例提供了一种无电镀处理室,其适于处理衬底,所述无电镀处理室包括定位在所述处理区域中的台板组件,所述台板组件包括基体构件,其具有形成通过其的流体孔;流体扩散构件,其可密封地定位到所述基体构件并具有上游侧和下游侧,其中所述流体扩散构件具有在所述上游侧与所述下游侧之间流体连通的多个流体通道;流体容积,其形成在所述基体构件与所述流体扩散构件的上游侧之间;特征部,其从所述流体扩散构件的下游侧向上突出第一距离;和可旋转衬底支撑组件,其定位在所述处理区域中并具有衬底支撑表面,其中所述可旋转衬底支撑适于相对于所述台板组件旋转。Embodiments of the present invention provide an electroless processing chamber adapted to process substrates, the electroless processing chamber including a platen assembly positioned in the processing region, the platen assembly including a base member that having a fluid hole formed therethrough; a fluid diffusion member sealably positioned to the base member and having an upstream side and a downstream side, wherein the fluid diffusion member has a fluid between the upstream side and the downstream side a plurality of fluid passages in communication; a fluid volume formed between the base member and the upstream side of the fluid diffusion member; a feature protruding upward a first distance from the downstream side of the fluid diffusion member; and A rotating substrate support assembly is positioned in the processing region and has a substrate support surface, wherein the rotatable substrate support is adapted to rotate relative to the platen assembly.
本发明的实施例还提供了一种无电镀处理室,其适于处理衬底,所述无电镀处理室包括定位在所述处理区域中的台板组件,所述台板组件包括基体构件,其具有形成通过其的流体孔;流体扩散构件,其可密封地定位到所述基体构件并具有上游侧和下游侧;流体容积,其形成在所述基体构件与所述流体扩散构件的上游侧之间;和多个流体通道,其形成在所述流体扩散构件中,其中所述多个流体通道在所述流体扩散构件的所述上游侧与所述下游侧之间流体连通,且所述多个流体通道中的至少一个还包括第一特征部,其与所述上游侧流体连通并具有第一横截面积;和第二特征部,其具有第二横截面积,其中所述第一特征部和所述第二特征部流体连通;和可旋转衬底支撑组件,其定位在所述处理区域中并具有衬底支撑表面,其中所述可旋转衬底支撑适于相对于所述台板组件旋转。Embodiments of the present invention also provide an electroless processing chamber adapted to process a substrate, the electroless processing chamber comprising a platen assembly positioned in the processing region, the platen assembly comprising a base member, having a fluid aperture formed therethrough; a fluid diffusion member sealably positioned to the base member and having an upstream side and a downstream side; a fluid volume formed between the base member and the fluid diffusion member's upstream side between; and a plurality of fluid passages formed in the fluid diffusion member, wherein the plurality of fluid passages are in fluid communication between the upstream side and the downstream side of the fluid diffusion member, and the At least one of the plurality of fluid channels further includes a first feature in fluid communication with the upstream side and having a first cross-sectional area; and a second feature having a second cross-sectional area, wherein the first a feature in fluid communication with the second feature; and a rotatable substrate support assembly positioned in the processing region and having a substrate support surface, wherein the rotatable substrate support is adapted relative to the stage The plate assembly rotates.
本发明的实施例还提供了一种无电镀处理室,其适于处理衬底,所述无电镀处理室包括可旋转衬底支撑组件,其定位在所述无电镀处理室的处理区域中并具有一个或多个衬底支撑表面;边缘坝肩,其定位在所述处理区域中并具有第一表面,其中所述边缘坝肩和/或定位在所述一个或多个衬底支撑表面上的衬底可以定位为在所述第一表面与所述衬底的边缘之间形成间隙;和流体源,其定位以将无电镀处理溶液递送到定位于所述衬底支撑上的衬底的表面。Embodiments of the present invention also provide an electroless processing chamber adapted to process substrates, the electroless processing chamber including a rotatable substrate support assembly positioned in a processing region of the electroless processing chamber and Having one or more substrate support surfaces; an edge abutment positioned in the processing region and having a first surface, wherein the edge abutment and/or is positioned on the one or more substrate support surfaces a substrate positioned to form a gap between the first surface and an edge of the substrate; and a fluid source positioned to deliver an electroless plating treatment solution to a substrate positioned on the substrate support surface.
本发明的实施例还提供了一种无电镀处理室,其适于处理衬底,所述无电镀处理室包括可旋转衬底支撑组件,其定位在所述无电镀处理室的处理区域中并具有一个或多个衬底支撑特征部,其每个都具有衬底支撑表面;盆体组件,其定位在所述处理区域中并具有形成流体容积的一个或多个壁,所述流体容积适于收纳所述一个或多个径向间隔的衬底支撑特征部和位于其中的流体;流体源,其与所述流体容积和定位于所述一个或多个衬底支撑表面上的衬底流体连通;和流体加热器,其与位于所述流体容积中的所述流体热连通。Embodiments of the present invention also provide an electroless processing chamber adapted to process substrates, the electroless processing chamber including a rotatable substrate support assembly positioned in a processing region of the electroless processing chamber and There are one or more substrate support features, each of which has a substrate support surface; a basin assembly, which is positioned in the processing region and has one or more walls forming a fluid volume, the fluid volume is suitable for for receiving said one or more radially spaced substrate support features and a fluid therein; a fluid source associated with said fluid volume and substrate fluid positioned on said one or more substrate support surfaces in communication with; and a fluid heater in thermal communication with the fluid in the fluid volume.
本发明的实施例还提供了一种无电镀处理室,其适于处理衬底,所述无电镀处理室包括定位在处理区域中的台板组件,所述台板组件包括流体扩散构件,其具有上游侧和下游侧,以及在所述上游侧与所述下游侧之间流体连通的多个流体通道;第一基体构件,其具有形成通过其的第一流体孔,其中所述第一基体构件可密封地定位到所述流体扩散构件,且所述第一流体孔与形成在所述流体扩散构件中的所述多个流体通道中的至少一个流体连通;和第二基体构件,其具有形成通过其的第二流体孔,其中所述第二基体构件可密封地定位到所述流体扩散构件,且所述第二流体孔与形成在所述流体扩散构件中的所述多个流体通道中的至少一个流体连通;和可旋转衬底支撑组件,其定位在所述处理区域中并具有衬底支撑表面,其中所述可旋转衬底支撑适于相对于所述台板组件旋转。Embodiments of the present invention also provide an electroless processing chamber adapted to process substrates, the electroless processing chamber including a platen assembly positioned in a processing region, the platen assembly including a fluid diffusion member that having an upstream side and a downstream side, and a plurality of fluid passages in fluid communication between the upstream side and the downstream side; a first base member having a first fluid hole formed therethrough, wherein the first base a member sealably positionable to the fluid diffusion member, and the first fluid aperture is in fluid communication with at least one of the plurality of fluid passages formed in the fluid diffusion member; and a second base member having A second fluid hole is formed therethrough, wherein the second base member is sealably positionable to the fluid diffusion member, and the second fluid hole is connected to the plurality of fluid channels formed in the fluid diffusion member and a rotatable substrate support assembly positioned in the processing region and having a substrate support surface, wherein the rotatable substrate support is adapted to rotate relative to the platen assembly.
附图说明Description of drawings
为了能详细理解本发明的上述特征,将参考实施例进行对以上简单总结的本发明的更具体说明,其中一些实施例图示在附图中。但是,应该注意,附图仅图示了本发明的典型实施例,而因此不应被认为是本发明范围的限制,因为本发明可以包含其他等同效果的实施例。So that the above recited features of the present invention can be understood in detail, a more particular description of the invention, briefly summarized above, will be rendered by reference to embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. It is to be noted, however, that the appended drawings illustrate only typical embodiments of this invention and are therefore not to be considered limiting of its scope, for the invention may admit other equally effective embodiments.
图1是示例性衬底处理系统的俯视图。FIG. 1 is a top view of an exemplary substrate processing system.
图2是示例性无电镀沉积系统和包括在该衬底处理系统中的围罩的立体图。2 is a perspective view of an exemplary electroless deposition system and enclosure included in the substrate processing system.
图3是示例性无电镀沉积系统在移除了围罩的状态下的立体图。3 is a perspective view of an exemplary electroless deposition system with a shroud removed.
图4是示例性无电镀沉积系统和围罩的竖直剖视图。4 is a vertical cross-sectional view of an exemplary electroless deposition system and enclosure.
图5A是示例性流体处理台的竖直剖视图。5A is a vertical cross-sectional view of an exemplary fluid handling station.
图5B是定位在图5A所示的流体处理台中的示例性台板组件的剖视图。5B is a cross-sectional view of an exemplary deck assembly positioned in the fluid processing station shown in FIG. 5A.
图5C是图5B所示的示例性台板组件的一部分的放大竖直剖视图。5C is an enlarged vertical cross-sectional view of a portion of the exemplary deck assembly shown in FIG. 5B.
图5D是定位在流体处理台中的示例性台板组件的剖视图的另一个实施例的一部分的放大竖直剖视图。5D is an enlarged vertical cross-sectional view of a portion of another embodiment of a cross-sectional view of an exemplary deck assembly positioned in a fluid processing station.
图5E是定位在图5A所示的流体处理台中的示例性台板组件的竖直剖视图。5E is a vertical cross-sectional view of an exemplary deck assembly positioned in the fluid processing station shown in FIG. 5A.
图5F是示例性流体处理台的竖直剖视图。Figure 5F is a vertical cross-sectional view of an exemplary fluid handling station.
图6是示例性衬底支撑组件的等角视图。Figure 6 is an isometric view of an exemplary substrate support assembly.
图7是示例性流体处理台的竖直剖视图。Figure 7 is a vertical cross-sectional view of an exemplary fluid handling station.
图8A是示例性流体处理台的放大竖直剖视图。8A is an enlarged vertical cross-sectional view of an exemplary fluid handling station.
图8B是定位在图8A所示的流体处理台中的示例性边缘坝肩的竖直剖视图。8B is a vertical cross-sectional view of an exemplary edge abutment positioned in the fluid handling station shown in FIG. 8A.
图8C是定位在图8A所示的流体处理台中的示例性边缘坝肩的另一个实施例的剖视图。8C is a cross-sectional view of another embodiment of an exemplary edge abutment positioned in the fluid handling station shown in FIG. 8A.
图8D是图8C所示的示例性边缘坝肩的剖视图,其中边缘坝肩与衬底接触。8D is a cross-sectional view of the exemplary edge abutment shown in FIG. 8C with the edge abutment in contact with the substrate.
图8E是定位在图8A所示的流体处理台中的示例性的晶片保持组件的指部顶端的剖视图。8E is a cross-sectional view of the finger tips of the exemplary wafer holding assembly positioned in the fluid handling station shown in FIG. 8A.
图8F是定位在图8A所示的流体处理台中的示例性的晶片保持组件的指部顶端的另一个实施例的剖视图。8F is a cross-sectional view of another embodiment of a finger tip of the exemplary wafer holding assembly positioned in the fluid handling station shown in FIG. 8A.
图9是面向上无电镀处理室的竖直剖视图,该处理室利用了布置在室内的流体分配臂上的喷嘴。Figure 9 is a vertical cross-sectional view of an upward facing electroless plating process chamber utilizing nozzles disposed on a fluid distribution arm within the chamber.
图9A是图9所示的无电镀处理室的竖直剖视图,其衬底支撑组件在其升高位置上。9A is a vertical cross-sectional view of the electroless processing chamber shown in FIG. 9 with the substrate support assembly in its raised position.
图9B是图9的无电镀处理室的可选实施例的竖直剖视图。9B is a vertical cross-sectional view of an alternative embodiment of the electroless processing chamber of FIG. 9 .
图10是图9的无电镀处理室的水平剖视图。FIG. 10 is a horizontal cross-sectional view of the electroless plating treatment chamber of FIG. 9 .
图11是无电镀处理室的可选实施例的竖直剖视图。Figure 11 is a vertical cross-sectional view of an alternative embodiment of an electroless plating process chamber.
图11A是图11的无电镀处理室的剖视图,其具有定位在室内的气体偏流器。11A is a cross-sectional view of the electroless processing chamber of FIG. 11 with a gas deflector positioned within the chamber.
图11B是图11A的无电镀处理室的另一个竖直剖视图,其中气体偏流器处于其升高位置。11B is another vertical cross-sectional view of the electroless processing chamber of FIG. 11A with the gas deflector in its raised position.
图12是无电镀处理室的另一个实施例的竖直剖视图,其中室盖组件可移动。Figure 12 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of an electroless plating processing chamber in which the chamber lid assembly is movable.
图13和14是处理流体递送系统的实施例,包括可用作与本文所述的无电镀处理室连接的喷嘴的两个实施例的剖视图。13 and 14 are cross-sectional views of embodiments of treatment fluid delivery systems, including two embodiments of nozzles that may be used in connection with the electroless processing chambers described herein.
具体实施方式Detailed ways
图1图示了系统100的实施例。系统100包括工厂接口130,其包括构造为与衬底容纳盒接合的多个衬底装载台134。工厂接口自动机械132定位在工厂接口130中,并被构造为获取衬底126和将衬底126传输出入定位于衬底装载台134上的盒。工厂接口自动机械132还延伸到将工厂接口130连接到主机架113的连接通道115中。工厂接口自动机械132的位置允许访问衬底装载台134以从其获得衬底,并接着将衬底126递送到定位于主机架113上的处理单元位置114、116之一,或可选地递送到退火室135。类似地,工厂接口自动机械132可以用于在衬底处理序列结束之后从处理单元位置114、116或退火室135获得衬底126。在此情况下,工厂接口自动机械132可以将衬底126回送到定位于衬底装载台134上的盒之一中,以用于从系统100移除。FIG. 1 illustrates an embodiment of a
工厂接口130还可以包括度量检查台105,其可以用于在衬底于系统100中处理之前和/或之后检查衬底。度量检查台105可以用于例如分析衬底上沉积的材料的特性,例如厚度、平面度、晶粒结构、表面形态等。可以用于本发明实施例中的示例性度量检查台105包括BX-30高级互连测量系统和CD-SEM或DR-SEM检查台,其全部都可以从加州圣塔克莱拉的应用材料公司商业获取。在2003年10月21日递交的、题为“PlatingSystem with Integrated Substrate Inspection”的共同转让的美国专利申请No.60/513,310中还描述了一种示例性度量检查台,这里通过引用其全文(在不与本发明相矛盾的程度内)将其结合于本文中。
退火室135通常包括双位置退火室,其中冷却板136和加热板137彼此相邻地定位,衬底传输自动机械140定位在其附近,例如,定位在两个台之间。衬底传输自动机械140通常构造为将衬底在加热板137与冷却板136之间移动。系统100可以包括多个退火室135,其中退火室135可以是堆叠构造。此外,虽然退火室135示出为定位为可从连接通道115访问,但是本发明的实施例不限于任何构造或布置的退火室135。同时,退火室135可以定位在与主机架113相通的位置上,即,可被主机架自动机械120访问,或可选地,退火室135可以定位在与主机架113相同的系统上,但可以不与主机架113直接接触或不能由主机架自动机械120访问。例如,如图1所示,退火室135可以定位为与连接通道115直接相通,这就允许经由自动机械132和/或120访问主机架113。退火室135及其操作的更多说明可以在2004年4月13日递交的、题为“Two Position AnnealChamber”的共同转让的美国专利申请No.10/823,849中找到,这里通过引用其全文(在不与本发明相矛盾的程度内)将其结合于本文中。The
主机架113包括中心定位的主机架自动机械120。主机架自动机械120通常包括构造为支撑和传输衬底的一个或多个托板122、124。此外,主机架自动机械120及所附托板122、124通常被构造为独立地延伸、旋转、枢轴转动和竖直移动,使得主机架自动机械120可以同时将衬底插入多个处理单元位置102、104、106、108、110、112、114、116和从所述多个处理单元位置移除衬底,所述多个处理单元位置定位在主机架113上。类似地,工厂接口自动机械132也包括旋转、延伸、枢轴转动和竖直移动其衬底支撑托板的能力,同时也允许沿着从工厂接口130延伸到主机架113的自动机械轨道150线性行进。The
通常,处理单元位置102、104、106、108、110、112、114、116可以是可在衬底处理系统中使用的任何数量的处理单元。更具体地,处理单元或位置可以构造为电化学镀单元、清洗单元、边缘清洗单元(bevelclean cell)、旋转清洗干燥单元、衬底表面清洁单元(其总地包括清洁、清洗和刻蚀单元)、无电镀单元(其包括清洁前和清洁后单元、活化单元(activation cell)、沉积单元等)、度量检查台、和/或可以有利地与沉积处理系统和/或平台结合使用的其他处理单元。In general, processing
各个处理单元位置102、104、106、108、110、112、114、116和自动机械132、120通常与系统控制器111连通,系统控制器111可以是基于微处理器的控制系统,其构造为从用户和/或定位于系统100上的各种传感器两者接收输入,并根据输入和/或预定的处理方法合适地控制系统100的操作。控制器111通常包含存储设备(未示出)和CPU(未示出),其被控制器111用于在必要时保存各种程序、处理程序、和执行程序。存储器连接到CPU,并可以是本地或远程的,诸如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其他形式的数字存储器之类的容易获取的存储器中的一种或多种。软件指令和数据可以被编码并存储在存储器内以用于对CPU发指令。支持电路(未示出)也连接到CPU,从而以传统方式支持处理器。支持电路可以包括本领域公知的缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路、子系统等。由控制器111可读的程序(或计算机指令)判断可在处理室中执行那些任务。优选地,该程序是由处理器111可读的软件,并包括指令以基于界定的规则和输入数据来监视和控制无电镀处理。The various
此外,处理单元位置102、104、106、108、110、112、114、116还与诸如下述的流体引入系统1200之类的流体递送系统连通,其被构造为在处理期间将所需处理流体供应到各个处理单元。通常,由系统控制器111控制一个或多个流体递送系统。一种示例性的流体递送系统可以在2003年5月14日递交的、题为“Multi-Chemistry ElectrochemicalProcessing System”的共同转让的美国专利申请No.10/438,624中找到,这里通过引用其全文(在不与本发明相矛盾的程度内)将其结合于本文中。In addition,
如图1所示,在示例性系统100中,处理单元位置102、104、106、108、110、112、114、116可以如下构造。处理单元位置114和116可以构造为在主机架113上的湿的处理台与连接通道115、退火室135和工厂接口130中大体干的处理台之间的接口。例如,位于该接口处的处理单元位置114、116可以是旋转清洗干燥单元和/或衬底清洁单元。处理单元位置114和116的每个可以包括处于堆叠构造的旋转清洗干燥单元和衬底清洁单元。可选地,处理单元位置114可以包括旋转清洗干燥单元,而处理单元位置116可以包括衬底清洁单元。在另一个实施例中,处理单元位置114和116的每个可以包括组合的旋转清洗干燥单元和衬底清洁单元。在本发明的实施例中使用的示例性旋转清洗干燥单元的详细描述可以在2003年10月6日递交的、题为“Spin Rinse Dry Cell”的共同转让的美国专利申请No.10/680,616中找到,这里通过引用其全文(在不与本发明相矛盾的程度内)将其结合于本文中。As shown in FIG. 1, in the
处理单元位置106、108可以构造为衬底清洁单元,并更具体地,处理单元位置106、108可以构造为衬底边缘清洗单元,即,构造为在沉积处理已经完成之后从衬底的周界(和可选的背面)移除多余沉积物的单元。示例性边缘清洗单元在2004年4月16日递交的、题为“IntegratedBevel Clean Chamber”的共同转让的美国专利申请No.10/826,492中描述,这里通过引用其全文(在不与本发明相矛盾的程度内)将其结合于本文中。本发明的实施例还构思了如下情况:如果需要,可以从系统100中省去处理单元位置106、108。此外,处理单元位置106、108可以构造为无电镀处理单元或单元对,其将在此文中进一步讨论。The
处理单元位置102、104以及110、112可以构造为无电镀处理单元。无电镀处理单元位置102、104、110、112可以定位在主机架113上处理围罩302内,其处于每个处理围罩302中定位两个处理单元的构造,即,处理单元位置110和112可以在第一处理围罩302中作为第一和第二处理单元来操作,而处理单元位置102和104可以在第二处理围罩302中作为第三和第四处理单元来操作。此外,如上提及的,本发明的实施例构思了如下情况:如果需要,处理单元位置106和108可以具有定位在处理单元位置106、108之上的处理围罩302,而这些处理单元位置106、108可以构造为以与处理单元位置102、104、110、112类似的方式操作。The
定位在处理围罩302中的无电镀处理单元可以包括喷镀或喷镀支撑单元,例如,电化学镀单元、无电镀单元、无电镀活化单元、和/或衬底清洗或清洁单元。在示例性无电镀系统100中,在系统100上的每对单元中的一个流体处理单元将作为活化单元,而该对单元中的另一个处理单元将作为无电镀沉积单元。该构造通常在系统100的相对侧上被复制在相对的处理围罩302中。例如,虽然本发明不限于任何具体的构造,不过处理单元位置102可以构造为无电镀活化单元,而处理单元位置104可以构造为无电镀沉积单元。类似地,处理单元位置112可以构造为无电镀活化单元,而处理单元位置110可以构造为无电镀沉积单元。在各个处理围罩302中的处理单元通常在系统控制器111的控制下互相独立地操作。Electroless plating processing units positioned in
图2是示例性无电镀沉积系统100和围罩302的立体图,其示出作为处理单元位置110、112的示例。为清楚起见,图2省去了处理单元位置110、112的硬件。处理围罩302界定了绕该对处理单元位置110、112的受控处理环境。处理围罩302可以包括通常将处理容积平分为两个基本等尺寸的处理容积312、313的中央内壁308。虽然中央内壁308是可选地,但是当其实施时,中央内壁308通常产生在处理单元位置110之上的第一处理容积312和在处理单元位置112之上的第二处理容积313。第一和第二处理容积312和313被中央内壁308基本互相隔离;不过,中央内壁308的下部包括形成在其中的凹口或槽310。槽310制成一定的尺寸以容纳衬底传输穿梭器305,其定位在处理单元位置110与112之间。衬底传输穿梭器305通常被构造为在各个处理单元之间(110112)传输衬底,而无需使用主机架自动机械120。衬底传输穿梭器305可以是真空卡盘式衬底支撑构件,其构造为为绕一个点枢轴转动,使得衬底传输穿梭器305的远端衬底支撑端在箭头303(见图1)的方向上移动,以在各个处理单元位置110、112之间传输衬底。各个处理容积312、313的每个还可以包括访问端口304,其是可密封的,并被构造为允许诸如主机架自动机械120之类的自动机械访问各个处理容积312、313以向其插入衬底或从其移除衬底。FIG. 2 is a perspective view of an exemplary
各个处理容积312、313的每个还包括定位在各个处理容积312、313上部上的环境控制组件315(如图2所示,为清楚起见,从与处理围罩接触的状态移开)。环境控制组件315包括与处理容积312、313流体连通的处理气体源(未示出),并被构造为将处理气体提供到各个处理容积312、313。处理气体源通常被构造为将惰性气体流提供到各个处理容积312、313,所述惰性气体是例如氮、氦、氢、氩、和/或这些气体的混合物、或者通常用于半导体处理中的其他气体。环境控制组件315还包括微粒过滤系统,例如高效微粒空气(HEPA)式过滤系统。微粒过滤系统用于从进入处理容积312、313的气流去除微粒污染物。微粒过滤系统还用于对下方的处理单元位置产生基本线性并均等的处理气体流。环境控制组件315还可以包括构造为控制各个处理容积312、313中的湿度、温度、压力等的设备。系统控制器111可以用于调节环境控制组件和排放端口314以及系统100的其他部件的操作,以根据处理方法或者从定位于处理容积312、313中的传感器或检测器(未示出)接收的输入来控制处理容积312、313内的氧含量。Each of the respective processing volumes 312, 313 also includes an environmental control assembly 315 positioned on an upper portion of the respective processing volume 312, 313 (as shown in FIG. 2, removed from contact with the processing enclosure for clarity). The environmental control assembly 315 includes a process gas source (not shown) in fluid communication with the processing volumes 312 , 313 and is configured to provide process gas to the respective processing volumes 312 , 313 . The process gas source is typically configured to provide a flow of an inert gas, such as nitrogen, helium, hydrogen, argon, and/or mixtures of these gases, or a gas commonly used in semiconductor processing, to each processing volume 312, 313. other gases. Environmental control assembly 315 also includes a particulate filtration system, such as a high efficiency particulate air (HEPA) type filtration system. A particulate filtration system is used to remove particulate contaminants from the gas stream entering the processing volume 312,313. The particulate filtration system is also used to generate a substantially linear and equal flow of process gas to the underlying process unit locations. The environmental control assembly 315 may also include devices configured to control humidity, temperature, pressure, etc. in the respective processing volumes 312, 313. The
在操作中,通常通过环境控制组件315将处理气体提供至处理容积312、313。将处理气体引入到各个处理容积312、313中的步骤被操作以用惰性气体填充封闭处理环境的内部,从而清除处理容积312、313内部的诸如氧气之类的可能使无电镀处理劣化的气体。通常,处理气体源在处理单元位置110、112上方靠近各个处理容积312、313的中部的位置处,靠近处理容积312、313的顶部或上部将处理气体引入到处理容积312、313中。处理气体通常通过HEPA式过滤系统引入到处理容积312、313中,HEPA式过滤系统被构造为最少化气载微粒并平衡处理气体的流率和方向两者,使得气体朝向处理单元位置110、112均匀地并以连续的流率流动。In operation, process gases are provided to the process volumes 312 , 313 , typically via the environmental control assembly 315 . The step of introducing process gases into the respective process volumes 312, 313 is operative to fill the interior of the closed process environment with an inert gas, thereby purging the process volumes 312, 313 of gases such as oxygen that may degrade the electroless plating process. Typically, the process gas source introduces process gas into the process volumes 312, 313 near the top or upper portion of the respective process volumes 312, 313 at a location above the
处理单元位置110、112的每个还包括至少一个排放端口314(或者如果需要,多个径向定位的排放端口314),其被定位为帮助来自环境控制组件315中的气体供应体的处理气体朝向处理单元位置110、112的均匀流动。排放端口314可以定位在各个处理单元位置110、112处正被处理的衬底下方,或可选地,排放端口314可以从各个处理单元位置110、112径向向外地定位。不考虑定位,排放端口314可构造为帮助处理气体的均匀流动,同时可选地帮助流体和化学蒸气从各个处理单元位置110、112的排出。Each of the
用于将惰性气体供应到处理容积312、313的通常处理包括:以约10slm和约300slm之间(或更具体地,约12slm和约80slm之间)的流率供应惰性气体。通常,流率应该足以最小化残留或泄漏到处理容积中而产生的不期望的气体量。当各个处理容积312、313关闭时,即访问端口304关闭时,可以减小惰性气体的流率。当访问端口304打开时,即当衬底被传输入处理围罩302或从处理围罩302传输出时,增大处理气体流率以产生气体从处理围罩302的向外流动。气体的这种向外流动被配置为防止周围气体(具体地,为氧气)进入处理围罩的内部。一旦访问端口304关闭,处理气体流率可以减小到容许衬底处理的流率。此流率可以在衬底处理初始化之前维持一段时间,使得在初始化处理序列之前可以从处理容积312、313移除任何进入的氧气。排放端口314与处理气体供应体协同工作以从处理容积312、313去除氧气。排放端口314通常与标准制造装备排放系统连通,并用于从处理容积312、313移除处理气体。在本发明的可选实施例中,处理容积312、313可以包括布置为与处理容积312、313流体连通的真空泵。该真空泵可以用于进一步减少处理容积312、313中不期望气体的存在。不考虑排气或泵构造,环境控制组件315通常构造为在衬底处理期间将处理容积312、313内部的氧含量维持在约500ppm以下,更具体地,在衬底处理期间约100ppm以下。A typical process for supplying the inert gas to the treatment volumes 312, 313 includes supplying the inert gas at a flow rate between about 10 slm and about 300 slm (or, more specifically, between about 12 slm and about 80 slm). In general, the flow rate should be sufficient to minimize undesired amounts of gas trapped or leaked into the process volume. The flow rate of the inert gas may be reduced when the respective processing volume 312, 313 is closed, ie the
环境控制组件315、排放端口314和系统控制器111的组合还允许系统100在特定处理步骤期间控制处理容积312、313的氧含量,其中一个处理步骤可能需要用于优化结果的第一氧含量,而第二处理步骤可能需要用于优化结果的第二氧含量,该第一和第二氧含量彼此不同。除了氧含量,系统控制器111还可以构造为对特定处理序列如所需地控制处理围罩的其他参数,例如温度、湿度、压力等。这些具体参数可以由加热器、冷却器、加湿器、除湿器、真空泵、气体源、空气过滤器、风扇等来改变,其全部都可以包含在环境控制组件315中,布置为与处理容积312、313流体连通,并由系统控制器111控制。The combination of the environmental control assembly 315,
处理容积312、313通常制成一定的尺寸以帮助无电镀处理,即处理容积312、313制成一定的尺寸使得环境控制组件315的气体供应体可以在处理步骤期间维持较低的氧含量(通常小于约500ppm,更具体地,小于约100ppm),同时还允许足够的容积来支持容积中流体溶液的蒸发而不会使处理容积312、313的蒸气饱和。考虑到通常为防止蒸气饱和所需的顶部空间的容积,本发明人已经发现,用于每个处理位置110、112的顶部空间通常对于300mm衬底处理位置将在约1000in3和约5000in3之间。同时,当构造用于300mm衬底处理时用于本发明的处理容积312、313的顶部空间将通常例如在约1500in3和约5000in3之间,或在约2000in3和约4000in3之间,或在约2000in3和约3000in3之间。同时,从定位在处理单元位置110、112之一中的衬底的顶表面到横跨在该处理位置的区域之上的处理容积312、313的顶部之间(该容积通常称作顶部空间)的竖直距离通常在约6英寸到约40英寸高之间,并具有处理位置110、112的直径或横截面。更具体地,顶部空间的高度可以在约12英寸到约36英寸之间,而处理容积312、313的水平尺度通常接近各自处理单元位置110、112的周界,其通常制成比各自处理单元位置110、112中正被处理的衬底的直径大于约10%至约50%之间的尺寸。这些尺度对于本发明装置的操作是重要的,因为较小的处理容积容易达到蒸气饱和,这对无电镀处理有负面影响。同时,本发明人已经确定,合适的顶部空间(在从衬底到围罩顶部的距离上延伸的处理位置的横截面区域)对于防止蒸气饱和以及与此相关的缺陷是相当重要的。The processing volumes 312, 313 are typically sized to facilitate electroless plating processes, i.e., the processing volumes 312, 313 are sized so that the gas supply of the environmental control assembly 315 can maintain a low oxygen content (typically less than about 500 ppm, more specifically, less than about 100 ppm), while still allowing sufficient volume to support evaporation of the fluid solution in the volume without saturating the treatment volume 312, 313 with vapor. Taking into account the volume of headspace typically required to prevent vapor saturation, the inventors have found that the headspace for each
虽然处理容积312、313通常彼此隔离,但是槽310允许一个处理容积中的气体进入相邻的处理容积中。同时,本发明的实施例设置为在一个处理容积中有比相邻处理容积更高的压力。此压力差允许对各个处理容积312、313之间串扰的控制,因为如果维持该压力差,则处理容积之间的气流将是相同方向且相同流率。因此,处理单元中的一个可以构造为冷处理单元,例如活化单元,而另一个处理单元可以构造为受热处理单元,例如无电镀沉积单元。在此实施例中,受热处理单元被加压到更高压力,且同时,受热流体处理单元总是使气体经过槽310流动到更冷的流体处理单元中。该构造防止更冷的处理单元使得受热处理单元的温度降低,因为受热处理单元(即,无电镀沉积单元)通常比冷却流体处理单元(即,活化单元)更容易受温度波动影响而产生缺陷。While the processing volumes 312, 313 are generally isolated from each other, the slot 310 allows gas from one processing volume to pass into an adjacent processing volume. Also, embodiments of the present invention provide for a higher pressure in one treatment volume than in an adjacent treatment volume. This pressure differential allows control of crosstalk between the various processing volumes 312, 313, since if this pressure differential is maintained, the gas flow between the processing volumes will be in the same direction and at the same flow rate. Thus, one of the treatment units may be configured as a cold treatment unit, such as an activation unit, and the other treatment unit may be configured as a heated treatment unit, such as an electroless deposition unit. In this embodiment, the heated treatment unit is pressurized to a higher pressure, and at the same time, the heated fluid treatment unit always flows gas through slot 310 into the cooler fluid treatment unit. This configuration prevents cooler processing units from reducing the temperature of heated processing cells, since heated processing cells (ie, electroless deposition cells) are generally more susceptible to temperature fluctuations to cause defects than cooling fluid processing cells (ie, activation cells).
在另一个实施例中,各个处理容积312、313可以由中央内壁308完全彼此隔离,即,移除衬底传输穿梭器305和槽310。在此实施例中,主机架自动机械120可以用于经由各个访问端口304单独地服务或访问每个隔离的处理容积312、313,并可以操作以在各个处理容积312、313之间传输衬底。In another embodiment, the individual processing volumes 312, 313 may be completely isolated from each other by the central inner wall 308, ie, the
图3是示例性沉积台400在从其移除了处理围罩302的状态下的立体图。沉积台400通常表示图1和2所示的处理单元的实施例。沉积台400中所示的处理单元可以是无电镀活化台402和无电镀沉积台404。衬底传输穿梭器305定位在台402和404之间并构造为在各个台402、404之间传输衬底。每个台402、404包括可旋转的衬底支撑组件414,其被构造为支撑用于在各自的台中处理的、面向上方位的衬底401,即,衬底401的处理表面面向远离衬底支撑组件414的方向。在图3中,台402不具有在衬底支撑组件414上所示的衬底401,而台404具有支撑在衬底支撑组件414上的衬底401以示出在装载和空载两者状态下的各个台。通常,各个台402、404的硬件构造将是相同的;但是,本发明的实施例不限于台402、404在其中具有相同硬件的构造。例如,本发明构思了如下情况:沉积台404可以具有将在本文描述的台板组件403,而无电镀活化台402可以构造为不具有台板组件403。3 is a perspective view of an exemplary deposition station 400 with the
衬底支撑组件414(其也在图4的剖视图中示出)包括环411,环411具有从其延伸的多个竖直延伸的衬底支撑指412。如在图3中和图4的剖视图中的处理位置404处大致所示,衬底支撑指412通常包括构造为支撑衬底410的边缘或坡口的上水平表面。衬底支撑指412还可以包括竖直柱构件415,其定位为将衬底401在各个支撑指412上对中。衬底支撑组件414还包括提升组件413,其在图4中图示并将在本文中进一步描述,提升组件413被构造为对环411竖直地致动,并从而对支撑指412竖直地致动,以从各个台402、404装载和卸载衬底401。A substrate support assembly 414 (also shown in cross-sectional view in FIG. 4 ) includes a
各个台402、404的每个包括分配臂406、408,其被构造为在处理期间在衬底401上方枢轴转动以将处理流体分配到衬底401的前侧或生产表面上。流体分配臂406、408还可以构造为相对于衬底竖直地定位,即,分配臂406、408的流体分配部分可以定位在距衬底401的正被处理的表面的约0.5mm和约30mm之间,或更具体地,约5mm和约15mm之间,或约4mm和约10mm之间。如果需要,分配臂406、408的流体分配部分的竖直和/或角度位置可以在衬底的处理期间进行调整。分配臂406、408可以在其中包括不止一个流体导管,且同时,分配臂406、408可以构造为从其将多种处理流体分配到衬底401上。在一个实施例中,将在以下结合图9和9A-B讨论的一个或多个流体引入系统1200连接到分配臂406和/或408以将处理流体递送到衬底401表面。Each of the respective stages 402, 404 includes a dispensing
可以由分配臂406或臂408分配的示例性溶液包括清洗溶液、清洁溶液、活化溶液、无电镀溶液、以及可以为支持无电镀沉积处理所需的其他溶液。此外,各个分配臂406、408中的流体导管(未示出)可以被加热/冷却以控制由其分配的流体温度。臂导管中的加热/冷却提供了优点,即,流体在分配到衬底上之前没有时间冷却。因此,该构造运作以提高取决于温度的沉积均匀度。此外,在本实施例中,流体分配臂406、408的末端,即,处理流体被分配的位置被可移动地定位。同时,在分配臂406、408的流体分配部分与衬底表面之间的间距可以调节。该间距运作以最小化处理溶液的溅射,并允许对衬底的生产表面上的流体分配操作的定位进行控制。Exemplary solutions that may be dispensed by dispensing
图4是示例性的一对处理台402、404的剖视图。图4的剖视图还示出了如上根据图2所讨论的处理围罩302,其界定了被中央内壁308分开的第一和第二处理容积312、313。每个处理台402、404包括衬底处理台板组件403,其形成有基本水平上表面,该基本水平上表面被构造为在处理期间定位在衬底正下方。台板组件403(其还在图5A的详细剖视图中示出)总地包括定位在基板构件417之上的流体扩散构件405,使得流体扩散构件405和基板构件417在其两者之间形成流体容积410。FIG. 4 is a cross-sectional view of an exemplary pair of processing stations 402 , 404 . The cross-sectional view of FIG. 4 also shows the
参考图4和5A,流体供应导管409布置为与流体容积410和流体扩散构件405流体连通。在一个方面,诸如去离子(DI)水源或惰性气体源之类的流体源409B适于将流体递送通过流体供应导管409并进入流体容积410中。在另一方面,从流体源409B递送的流体可以通过使该流体在其进入流体容积410之前经过流体加热器409A而被加热。流体加热器409A用于控制递送到流体容积410的流体的温度。流体加热器409A可以是将能量给予温度受控流体的任何类型的器件。优选地,该加热器是夹套式电阻加热器(例如,加热器通过引入管臂来加热流体),而不是浸没式加热器(例如,加热器元件接触溶液)。与控制器111和温度探头(未示出)结合使用的流体加热器409A可以用于确保进入流体容积410的流体温度处于所需温度。Referring to FIGS. 4 and 5A ,
在一个方面,可选的折流板416附装到基板构件417,并定位在流体供应导管409的末端与流体扩散构件405之间的流体容积410中。折流板416适于使得从流体源409B和流体加热器409A递送的温度受控流体均匀地递送到流体扩散构件405。In one aspect, an
基板构件417和流体扩散构件405可以由陶瓷材料(例如完全加压(fully pressed)氮化铝、氧化铝Al2O3、硅碳化物(SiC))、聚合物涂覆材料(例如TeflonTM聚合物涂覆的铝或不锈钢)、聚合物材料、或适于半导体流体处理的其他材料制成。优选的聚合物涂层或聚合物材料是氟化聚合物,例如Tefzel(ETFE)、Halar(ECTFE)、全氟烷氧树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等。本发明的流体处理单元500的构造、部件和操作的更详细描述可以在2003年10月6日递交的、题为“Apparatus to Improve WaferTemperature Uniformity for Face-up Processing”的共同转让的美国专利申请No.10/680,325中找到,这里通过引用其全文(在不与本发明相矛盾的程度内)将其结合于本文中。The
参考图5A,在操作时,衬底401被支撑指412紧固并竖直地定位在流体扩散构件405正上方。在流体扩散构件405与衬底401之间的空间450填充有从流体源409B和流体加热器409A递送并通过流体供应导管409和流体扩散构件405分配的温度受控流体。温度受控流体接触衬底401的背面并将热传输到其以加热衬底。在此实施例中,衬底通常被定位为与流体扩散构件405的上表面平行的关系,并定位在距流体扩散构件405的上表面约0.1mm和约15mm之间,更具体地,距流体扩散构件405的上表面约0.5mm和约2mm之间。在一个方面,通过使用附装到衬底支撑组件414的支撑马达443(图4),衬底401相对于扩散构件405和从其流动的温度受控流体旋转。衬底401相对于流体扩散构件405和温度受控流体的旋转可以有利于提高温度受控流体与衬底401之间的热传输。Referring to FIG. 5A , in operation,
在另一个实施例中,台板组件403的内部可以包括加热器433,其被构造为提高台板组件403温度以将热传输到正被处理的衬底401,加热器433可以是电阻式加热器。在一个方面,流体供应体409B和流体加热器409A可以构造为在流体接触定位于支撑指412上的衬底401之前将温度受控流体递送经过流体供应导管409。在此构造中,加热器(例如,元件433和409A)可以与系统控制器111连通,使得系统控制器111可以调节各个加热器的操作以控制温度受控流体和正被处理的衬底的温度。In another embodiment, the interior of the
流体扩散构件405包括形成通过其的多个孔407,其将流体扩散构件405的下游侧或顶表面453连接到流体扩散构件405的底表面或上游侧405A。流体扩散构件405的周界部分通常与基板构件417密封连通,且同时,流体可以通过流体供应管道409引入到流体容积410中,并作为由于流体引入而在密封流体容积410中产生的背压力的结果,使得流体均匀地流动通过形成在流体扩散构件405中的孔。流体容积410于是被流体扩散构件405的上游侧405A和基板构件417的内表面417A所包围。The
在一个实施例中,流体扩散构件405可以包括约10个和约200个之间的孔407,孔407通常具有约0.5mm和约15mm之间的直径,或更具体地,约0.7mm和约3mm之间的直径。孔407可以竖直地定位,或可选地,相对于流体扩散构件405的顶表面453以一定的角度定位。孔407可以相对竖直方向以约5°和约45°之间的角度定位,以帮助在流体扩散构件405的表面之上向外的流体流动模式。此外,成角度的孔407可以构造为减少流体紊流。In one embodiment, the
图5B图示了流体扩散构件405的另一个实施例,其具有多个多面孔452和坝肩451以提高定位于支撑指412上的衬底表面之上温度受控流体分布的均匀度。在一个实施例中,如图5B-D所示,多面孔452具有入口部分452A,其直径(图5C中的标号D1)小于出口部分452B的直径(图5C中的标号D2)。在此构造中,多面孔452的小入口部分452A被制成一定的尺寸来限制经过多面孔452的流动,以提高在流体扩散构件405的表面和衬底之上的流动均匀度。出口部分452B(标号D2)大于入口部分452A(标号D1)以降低从出口部分452B留出的温度受控流体的速率,并还减小了流体扩散构件405的顶表面453(图5C)或下游侧的表面积。已经发现,减小顶表面453的表面积是有利的,这是因为其降低了在衬底的背面上形成不与流动的温度受控流体接触的区域(或“干区域”)的机会。确信的是,这些“干区域”的形成受到流动的温度受控流体的表面张力和温度受控流体“湿润”衬底表面和/或流体扩散构件405的顶表面453的能力的影响。在一个方面,所期望的是将流体扩散构件405的顶表面453粗糙化为约1.6微米(μm)到约20微米(μm)之间的表面粗糙度(Ra),以提高流体“湿润”顶表面的能力。如果“干区域”足够大,则衬底之上的温度均匀度将受到从温度受控流体传输到衬底的热不足的影响,并从而影响沉积处理结果。在一个方面,通过使用喷珠或喷砂处理来使顶表面453粗糙化。虽然以上讨论描述了具有“直径”的孔的使用,但是多面孔的其他实施例构思了其他形状区域的使用(例如,方形,八边形等),其可以具有通过扩散构件405的恒定的或变化的横截面。根据本发明的一个方面,多面孔452的形状及尺寸可以在扩散构件405的表面上变化以实现所需的流体覆盖、热传递分布及/或处理结果。FIG. 5B illustrates another embodiment of a
坝肩451,或“突起部分”是在流体扩散构件405的顶表面453之上突出的圈形环,并通常用于当流动的温度受控流体(图5B的标号“A”)将离开衬底与顶表面453之间形成的空间450时聚集和限制其流动。因此,坝肩451用于最小化或消除“干区域”的形成,因为其使得从多面孔452流出的温度受控流体在其流过坝肩451之前聚集。坝肩451因此意在保持温度受控流体,或者使得温度受控流体在流体扩散构件405的顶表面453上“汇聚成池”。参考图5C,根据一个方面,坝肩451从顶表面453以上突出距离“X”,该距离“X”在约0.5mm到约25mm之间。The
图5C还图示了图5B所示的剖视图的边缘的放大视图。根据台板组件403的一个方面,坝肩451和流体扩散构件405的外径D3(即,外表面)小于衬底的直径(标号D4)。此构造是所期望的,因为其最小化了分配在衬底顶表面(标号W1)上的流体接触温度受控流体的机会,并将使得分配在衬底顶表面上的流体中的成分避免污染衬底的背面(标号W2)。Figure 5C also illustrates an enlarged view of the edge of the cross-sectional view shown in Figure 5B. According to one aspect of the
图5C图示了台板组件403的一个实施例,其包含以距离“L”等间距间隔的多面孔452,多面孔452具有如上所述的两个特征(入口部分452A和出口部分452B)。如图5C所示,入口部分452A深度为H1,而出口部分452B深度为H2。图5D图示了流体扩散构件405的另一个实施例,其具有这样的多面孔452,多面孔452具有互相不成直角的表面(标号454A-C)以具有从入口部分452A到出口部分452B更缓和的传输。例如,在一个实施例中,在表面454B与孔的中心线之间造成约60度的角度是有利的。如图5D所示的表面数量(如所示的454A-C)和表面形状(即,线性或非线性(例如,指数曲线、二次曲线等))并不意在限制本发明的范围。虽然图5C-D图示了具有同轴特征(例如,这些特征具有共同的对称轴)的多面孔,但是其他实施例可以具有不对称的特征,或不具有共同的对称中心,而不偏离本发明的基本范围。5C illustrates one embodiment of a
图5E图示了台板组件403的等角剖视图,其图示了在流体扩散构件405之上多面孔图形的一个实施例。在一个实施例中,如图5E所示,多面孔452图形被布置为方形孔图形(例如,L1乘L1)。在其他实施例中,流体扩散构件405可以具有扇形、四分之一圆、或具有布置为六角形密集图形(即,单个孔被六个等间距孔围绕的循环图形)的孔阵列的整个表面、矩形孔图形、径向对称孔图形、和/或提高或调节在衬底之上的温度分布以提高在衬底表面上进行的无电镀沉积处理的均匀度的其他非均匀孔图形。FIG. 5E illustrates an isometric cross-sectional view of
图5F图示了台板组件403的一个实施例的剖视图,其将流体容积410分为两个区域,能够将一种或多种温度受控流体以不同的温度递送到流体扩散构件405与衬底401之间的空间450中。该构造可以有利于实现在衬底之上所期望的温度分布,并因此实现所期望的无电镀沉积结果。在此构造中,台板组件403可以包含第一区域硬件组件447和第二区域硬件组件448。第一区域硬件组件447可以包含第一流体供应导管446A、第一流体加热器446B、第一流体源446C和第一基体构件446D。第二区域硬件组件448可以包含第二流体供应导管445A、第二流体加热器445B、第二流体源445C和第二基体构件445D。在图5F所示的构造中,第二基体构件445D是图5A和7所示的基体构件417。在一个方面,第一区域硬件组件447构造为将第一温度受控流体(标号“B”)递送到定位于支撑指412上的衬底401,而第二区域硬件组件448构造为将第二温度受控流体(标号“A”)递送到定位于支撑指412上的衬底401,其中第一和第二温度受控流体处于不同温度。在本发明的另一个实施例中,台板组件403的内部可以包括一个或多个电阻式加热器(未示出),其适于提高第一区域硬件组件447的第一基体构件446D和/或第二区域硬件组件448的第二基体构件445D的温度。在此构造中,加热器(例如,电阻加热器、元件445B、元件446B)与系统控制器111连通,使得系统控制器111可以调节各个加热器的操作以控制温度受控流体以及正被处理的衬底的温度。虽然图5F图示了包含两个区域的台板组件403的一个实施例,但是在本发明的其他实施例中,其可以如所期望地将流体容积410分为三个或更多能够分离地控制与衬底接触的流体温度的区域。在一个方面,分离的受热流体经由单独或群组的孔407供应到衬底背面的不同区域,从而作为各个孔407的定位以及流经各个孔407的受热流体的温度的结果,提供对衬底之上温度波动的控制。例如,此实施例可以用于在处理期间对衬底的中心或边缘附件产生升高的温度。FIG. 5F illustrates a cross-sectional view of one embodiment of a
在本发明的另一个实施例中,流体扩散构件405可以包括构造为允许流体从其流过的多孔材料(例如多孔陶瓷)。在一个方面,多孔陶瓷材料是例如铝氧化物材料。在此实施例中,通常不需要孔407;但是,本发明人已经构思了与多孔流体扩散构件405结合实现一些孔407,以在需要时增强流体流动。在一个方面,流体扩散构件405可以包括多孔塑料材料,例如聚乙烯、聚丙稀、PVDF、PTFE、Teflon或其他兼容的多孔塑料材料。具有亲水表面的塑料材料可以有利于促进流体扩散构件405表面的“湿润”。In another embodiment of the invention,
在一个实施例中,流体扩散构件405被设计为具有从约0.1微米到约500微米尺度的细孔。由于通过流体扩散构件405的流体流动阻力是流体流经流动流体扩散构件405的距离的函数,所以流体扩散构件405的竖直高度可以被改变以提供所需的流体流动特性。In one embodiment, the
参考图4和7,将用于处理的衬底定位的处理涉及将提升组件413在装载位置和处理位置之间移动。在图4的左处理台402中,提升组件413图示在装载位置上,该提升组件在竖直位置上使得支撑指412延伸在上捕获环418上方。在此位置上,分配臂406在支撑指412上方竖直地间隔以允许衬底401的装载。分配臂406(和无电镀沉积系统的其他流体分配臂)包括可伸缩地收纳上臂构件425的固定基体构件426。驱动马达使得上臂构件425相对于基体构件426伸缩移动以调节分配臂406的竖直位置。衬底401由主机架自动机械120或衬底传输穿梭器305定位在支撑指412上方,接着支撑指412可以被竖直地致动以从各个自动机械120/穿梭器305移除衬底401。一旦衬底401被自动机械120/穿梭器305上方的支撑指412所支撑,则自动机械120/穿梭器305可以从衬底401下方移除,而支撑指412可以下降到处理位置上。Referring to Figures 4 and 7, the process of positioning a substrate for processing involves moving a lift assembly 413 between a loading position and a processing position. In the left processing station 402 of FIG. 4 , the lift assembly 413 is shown in a loading position with the lift assembly in a vertical position such that the
在图4的右处理台404中,提升组件413图示在处理位置上,该提升组件413被竖直地定位为使得支撑指412将衬底401定位在捕获环418、419之一附近的竖直位置处。如图4的处理台404处所示,在处理位置上,流体分配臂408下降并定位在衬底401的上表面附近。提升组件413通常被动力起重螺旋组件427竖直地致动,动力起重螺旋组件427被构造为竖直地致动提升组件413和附装到其的部件。更具体地,流体处理单元的下部附装到提升组件413并与其协同移动。处理单元的下部大体包括衬底支撑组件414(其包括支撑指412和环411)、下交错壁424和排放端口314。In the right processing station 404 of FIG. 4 , a lift assembly 413 is shown in the processing position, which is vertically positioned such that the
参考图4和7,在一个实施例中,台板组件403保持固定而不与提升组件413的部件(例如,支撑指412、环411)一起移动。在此构造中,连接到基板构件417和流体扩散构件405的基板支撑442通过一个或多个结构支撑件(未示出)安装到主机架113。于是,在此实施例中,基板支撑442、基板构件417和流体扩散构件405在衬底提升组件413提升衬底支撑组件414时不平移,在支撑马达443旋转衬底支撑组件414时不旋转。在一个方面,衬底支撑组件414使用一个或多个轴承(未示出,见图9的元件1054A-B)对准到基板支撑442,所述一个或多个轴承还相对于基板支撑442支撑和引导衬底支撑组件414的部件。因为需要基板构件417和流体扩散构件405旋转将要求使用通常不可靠且会产生微粒的旋转流体密封(未示出),这可能损害设备的生产性能,所以此实施例是有利的。在一个方面,基板支撑442还容纳电导线(未示出)和一个或多个流体供应导管409(图5A和7)。Referring to FIGS. 4 and 7 , in one embodiment, the
参考图6,衬底支撑组件414通常包含支撑指412、竖直柱构件415、衬底支撑表面415A和环411。放置在衬底支撑表面415A上的衬底被竖直柱构件415抓持或夹持。在本发明的一个方面,衬底支撑组件414被设计为使得各种部件的热膨胀将不会影响衬底支撑组件414夹持搁置在衬底支撑表面415A上的衬底的性能。衬底支撑组件414的热膨胀可能导致放置在竖直柱构件415之间的衬底的错位及/或损坏。减小热膨胀的一个方法是使用具有较低热膨胀系数的材料(例如,钨、铝或碳化硼)来设计衬底支撑组件414。在另一方面,环411可以设计为具有能最小化支撑指412和竖直柱构件415的移动的几何结构。Referring to FIG. 6 ,
参考图4和7,各个处理台402、404中每个的下部都包括多个交错壁组件422。交错壁组件422被构造为与提升组件413协同地在图4的位置402处所示的装载位置与图4的位置404处所示的处理位置之间移动。交错壁组件422通常包括刚性地附装到主机架113的上交错壁423和附装到提升组件413并构造为与其一起移动的下交错壁424。下交错壁424(具体地,定位得最靠近单元的最内一对交错壁424)可以填充有诸如去离子水之类的流体,其运作以从密封环境的环境外部来密封处理台402、404的下部。例如,去离子水通常通过传统的“滴水”机构持续地供应到下交错壁424之间的空间。流体密封交错壁组件422的使用允许本发明的处理台402、404形成可靠的密封,并还去除了当结构旋转和以线性方式移动时用单个密封428来密封的需要。在传统应用中,通常使用用作旋转和线性密封两者的密封件,其定位在公共导轴上。交错壁组件422允许如图7所示的密封428仅用作旋转密封,而不是旋转密封和竖直滑动密封的结合,后者经常难以可靠地在流体处理系统中操作。Referring to FIGS. 4 and 7 , the lower portion of each of the processing stations 402 , 404 includes a plurality of alternating
如上所提及的,如图4、5和7所示,台402、404的每个还可以包括上捕获环418和下流体捕获环419。各个捕获环418、419大体包括从各个台402、404的内壁向内并向上延伸的环状构件。环418、419可以附装到单元的内壁或可以是单元内壁的一体部分。捕获环418、419的内端缘421a、421b通常形成为具有比被处理的衬底401的直径大于约5mm和约50mm之间的直径的尺寸。同时,衬底401可以在处理期间竖直地上升和下降通过各个环418、419。此外,捕获环418、419的每个还分别包括排液道420a、420b,其构造为收集落在流体捕获环418、419上的处理流体(图7)。如图7所示,排液道420a、420b与排放端口314连通。排放端口314连接到分离盒429(图4),其中气体和流体可以被互相分离。分离盒429包括定位在分离盒429上部上的排气端口430和定位在盒下部上的排液道431。分离盒429还包括回收端口432(图4),其构造为将捕获环418的排液道420a或捕获环419的排液道420b中聚集的处理流体递送到再生设备(未示出)以用于收集和再使用。As mentioned above, as shown in FIGS. 4 , 5 and 7 , each of the stages 402 , 404 may also include an upper
参考图7,捕获环418和419构造为允许衬底401在处理台402、404的每个内的多个竖直位置处的流体处理。例如,在一个位置上,衬底401可以布置为使得衬底401的上表面定位在上捕获环418的端缘421a的略上方处,用于第一流体处理步骤。在此构造中,第一处理流体可以通过分配臂406、408分配到衬底401上,同时衬底支撑组件414以及由此衬底401使用支撑马达443以约5rpm和约120rpm之间的速率旋转。衬底401的旋转使得分配到衬底上的流体径向地流动离开衬底。随着流体流动越过衬底的边缘,其向外并向下行进并被接收在上捕获环418上。流体可以被排液道420a收纳并送至回收端口432或如果需要被再循环以用于后续处理。一旦第一流体处理步骤完成,衬底401可以竖直地移动到第二处理位置,该衬底401的上表面定位在下流体捕获环419的端缘412b略上方处,用于第二流体处理步骤。衬底401在此构造中以与第一流体处理步骤相似的方式被处理,且处理中使用的流体可以由排液道420b收集。此构造的优点在于可以在单个处理台中使用多种流体处理化学制剂。此外,流体处理化学制剂可以是相容或不相容的,因为分离的流体捕获环418、419(每个具有独立的排液道420a、420b)允许分离地收集不相容的处理流体。Referring to FIG. 7 , capture rings 418 and 419 are configured to allow fluid processing of
图8A图示了示例性流体处理室800的剖视图,其适于实现本发明的各个方面。流体处理室800可以定位在图1所示的处理单元位置102、104、106、108、110、112、114、116中的任一个处。可选地,流体处理室800可以实施为独立的喷镀单元,或与另一个衬底处理平台结合。流体处理室800通常包括处理隔室28,其包括顶部(可选的,未示出)、侧壁10和基体27。具有环形侧壁和在其底部4C的中心上的孔4A的盆体4大体布置在基体27的中心位置上。转轴13大体布置在盆体4的孔4A中。多个衬底支撑指18连接到定位于盆体4的孔4A内的转轴13。衬底支撑指构造为通过将真空施加到衬底W的背面W2,以通过摩擦或“卡吸”衬底来夹持衬底W。通过使用线性滑座30,转轴13和衬底支撑指18可以相对于盆体4上升或下降。当处于处理位置时,如图8A所示,夹持在衬底支撑指18上的衬底W通过使用滑座30定位以在盆体4的侧壁顶部4D与衬底W的衬底背面W2之间形成可调间隙33。间隙33通常被调节为限制和控制温度受控流体从衬底背面W2与盆体4之间形成的流体容积25的流动。流体源3将温度受控流体递送到流体容积25。Figure 8A illustrates a cross-sectional view of an exemplary
在一个实施例中,边缘坝肩1定位在衬底W周界的径向向外。边缘坝肩1大体是外接衬底W的连续圈形环,其可以直接附装到侧壁10(如图8B所示),或附装到可以使边缘坝肩1竖直地上升和下降的竖直提升组件2。边缘坝肩1通常构造为保持一定量的从流体分配端口26递送到衬底W的处理表面W1上的流体。在一个方面,衬底W的处理表面W1和边缘坝肩1的内壁1A界定了流体容积区域29,其中聚集了在处理表面W1上保持的流体。在一个方面,边缘坝肩1构造为具有比衬底W的外径大的内径,使得在衬底W的周界与边缘坝肩1的内壁之间形成间隙32。间隙32通常形成一定的尺寸以由于其尺寸以及在衬底W、边缘坝肩1和保持在流体容积区域29之间的表面张力而最小化流经间隙32的流体量。In one embodiment, the
在一个方面,边缘坝肩1用于允许流体聚集在衬底的处理表面W1上,防止流体污染衬底W的衬底背面W2,并限制分配到流体容积区域29中的处理溶液的消耗。在一个方面,间隙32可以在约0.5mm和约2mm之间。In one aspect, the
在一个实施例中,边缘坝肩1可以由竖直提升组件2(其适于将边缘坝肩1定位在两个或更多竖直位置上)提升或降低。竖直提升组件2可以是传统的气动致动器或附装到导螺纹(未示出)的DC伺服电机。在一个方面,边缘坝肩的上升或下降可以用于调节保持在流体容积区域29中的处理流体的量,并因此调节位于衬底W的处理表面W1上的流体量。在另一方面,当边缘坝肩1可以下降到使得边缘坝肩1的顶部低于衬底W,或上升到使得边缘坝肩1的底部高于衬底W时,允许保持在衬底W上的流体由于重力或通过旋转衬底产生的离心力而径向向外流动并离开衬底W表面。当边缘坝肩1上升或下降时,也可以实现诸如清洗处理及干燥处理之类的其他处理。In one embodiment, the
图8C和8D图示了边缘坝肩1的一个实施例,其具有定位在衬底W下方的延长部分1C。在一个方面,延长部分1C从边缘坝肩1的内壁1A向内延伸,并因此使得边缘坝肩1具有“L”形横截面。延长部分1C通常构造为具有比衬底W的外径小的内径。在一个方面,如图8C所示,边缘坝肩1定位为形成间隙32以在处理期间限制保持在流体容积区域29中的流体的流动。8C and 8D illustrate an embodiment of an
在一个方面,如图8D所示,边缘坝肩1上升足够高,使得边缘坝肩1的延长部分1C接触衬底W的表面,以允许分配流体的静态“池”形成在衬底W上(图8D)。在另一方面,延长部分1C可以用于将衬底W提升离开衬底支撑指18以允许在衬底背面W2不被容纳在流体容积25中的温度受控流体加热的状态下对衬底W进行处理。在另一方面,通过使用竖直提升组件2,边缘坝肩1可以下降到使得边缘坝肩1的顶部低于衬底W的位置上,因此保持在衬底上的处理流体由于重力或衬底的旋转而可以径向向外流动并离开衬底W。当边缘坝肩1下降时,也可以实现诸如清洗和干燥处理之类的其他处理。In one aspect, as shown in FIG. 8D, the
参考图8A,通常,三个或更多衬底支撑指18可以径向地附装到转轴13的顶部以在其上支撑衬底。在一个方面,三个衬底支撑指18均匀布置在径向方位上,即,指与指之间分开的角度为120度。衬底支撑指18通常具有与形成在转轴13中的转轴端口13A连通的中心通道17。在一个方面,转轴端口13A和中心通道17与诸如真空文氏管之类的真空源15流体连通。在此构造中,通过在衬底处理表面W1上方的大气压与中心通道17中由真空源15产生的真空之间的压差,衬底可以保持在衬底支撑指18上的密封16(例如,O环16A、弹性隔膜16B)上。使用真空来保持衬底可以用于防止当衬底W和支撑指18正通过衬底支撑指马达20旋转和/或通过衬底支撑提升组件50竖直移动时,衬底滑离衬底支撑指18。Referring to FIG. 8A , in general, three or more
图8E图示了具有定位在其上的O环16A以支撑衬底W的衬底支撑指18的顶端的更详细视图。O环16A的形状和材料硬度可以基于每个衬底支撑指18进行优化以补偿经常在半导体晶片中发生的平坦度问题和表面不规则。具有较大横截面积并由“非光滑”材料(例如,VitonTM,丁腈(buna-N)等)制成的软弹性密封是用于O环16A的理想选择。在此构造中,当已经由真空源15施加真空以将衬底W保持到指18时,密封16A用作主密封。O环16A还可以防止保持在流体容积25中的流体泄漏到中心通道17中。FIG. 8E illustrates a more detailed view of the top end of
图8F图示了衬底支撑指18的另一个实施例,其将衬底保持在弹性隔膜16B上。在此构造中,弹性隔膜16B可以定位在衬底支撑指18的每个上以在衬底支撑指18的端部上提供流体紧密密封,从而防止流体进入真空源15。通过使用在衬底背面W2与弹性隔膜16B的上表面16C之间形成的区域16F中产生的亚大气压或真空,弹性隔膜16B适于保持定位于其上的衬底。当通过使用真空源在弹性隔膜16B的背面16D之后产生亚大气压而使得弹性隔膜16B变形(例如,延展或扭曲)时,形成前述的亚大气压或真空。弹性隔膜16B的变形使得在衬底背面W2与密封(其形成在弹性隔膜16B的上表面16C上的触点16E之间)之间形成“真空”。通常,理想的是,弹性隔膜16B由柔软和非光滑材料(例如,VitonTM,丁腈(buna-N)等)制成。FIG. 8F illustrates another embodiment of the
参考图8A,流体处理室800还包括衬底支撑指马达20,其连接到转轴13并通常构造为旋转和支撑衬底支撑指18和转轴13。旋转密封组件14可以定位以在转轴13和真空源15之间提供旋转密封。旋转运动从马达20通过转轴13和衬底支撑指18传递给衬底W。衬底支撑指18和转轴13的转速可以根据正在执行的特定处理(例如沉积、清洗和干燥)而改变。在沉积的情况下,取决于处理流体的粘性,衬底支撑指可以适于以相对低速旋转,例如约5rpm和约150rpm之间。在清洗处理期间,衬底支撑指18可以适于以相对中速旋转,例如约5rpm和约1000rpm之间。在干燥的情况下,衬底支撑指18可以适于以相对高速旋转,例如约500rpm和约3000rpm之间以甩干位于其上的衬底W。Referring to FIG. 8A , the
衬底支撑指马达20可以连接到衬底支撑提升组件50,其通常包括耦合到导螺纹31的线性滑座30以及衬底支撑提升马达19。在一个布置中,衬底支撑提升马达19是将其旋转运动传输到导螺纹31的精密马达。导螺纹31的旋转运动转换为线性滑座30的线性运动,该线性运动被传递到转轴13。The substrate
参考图8A,盆体4可以用多个螺栓组件12安装到基体27。盆体4的形状形成流体容积25,其通过盆体4底部上的一个或多个入口4B与流体源3流体连通。流体源3可以适于递送诸如受热的DI水之类的流体。在一个方面,流体源3使得流体流经一个或多个入口4B,然后经过流体容积25并接着越过盆体4的侧壁顶部4D。在一个方面,衬底W定位为使得在衬底背面W2与盆体4的侧壁顶部4D之间形成间隙33以确保衬底背面W2与从流体源3递送或流动的流体之间的接触。间隙33的尺寸被构造为允许流体流动越过侧壁顶部4D(见标记为“A”的箭头)并确保流体接触衬底背面W2。在一个方面,盆体4被构造为在流体容积25内,尤其是在衬底背面W2附近产生和维持均匀温度的流体。通常,这通过优化流体容积25的尺寸和形状和/或将一个或多个入口定位为远离衬底背面W2来实现。流体容积25的能实现均匀的衬底温度的优化尺寸可以随着递送到流体容积25的流体类型、经过流体容积25的流体流动、流体的设定温度点、衬底支撑指18的物理尺寸、以及衬底支撑指18的转速而改变。由于层流状态已经表现出较差的热传输特性,所以衬底支撑指18的旋转还可以适于在流体容积25中维持紊流。在一个方面,递送到流体容积25的流体通过使用流体加热器41而被温度控制。流体加热器41可以包含附装到流体源3的串联流体加热器42和/或附装或嵌入在盆体4中的加热元件43。Referring to FIG. 8A , the
在一个方面,来自流体源3并经过间隙33的流体的向外流动被设计为防止或最小化流出流体容积区域29的处理流体不期望地接触衬底W的背面。防止处理流体与衬底背面之间的接触将防止微粒或不需要的材料沉积在衬底的背面上,其可以影响半导体器件的成品率。In one aspect, the outward flow of fluid from
在一个实施例中,可以在转轴13与盆体4的孔4A之间构造间隙5以允许转轴13相对于盆体4的旋转运动。间隙5可以在约0.1mm与约0.5mm宽之间。但是,也可以使用更大或更小的间隙。具有孔9A的捕获构件9定位在盆体4下方并围绕转轴13。在捕获构件9内部,迷宫式密封形成在护罩7与捕获构件9之间。迷宫式密封通常界定为一组叠置的特征(即,图8A中的元件7和9),其由于叠置特征的几何形状和构造而防止流体流动通过该密封。通过间隙5流动的流体由捕获构件9收集在收集区域8中,并接着导向到定位于捕获构件9的底部附近的排液道6。可选地,密封可以用在转轴13与盆体4的孔4之间,而去除了对迷宫式密封的需要。In one embodiment, a
边缘坝肩1、盆体4、衬底支撑指18和转轴13可以由陶瓷材料(例如完全加压氮化铝、氧化铝Al2O3、硅碳化物(SiC))、聚合物涂覆材料(例如TeflonTM聚合物涂覆的铝或不锈钢)、聚合物材料、或适于半导体流体处理的其他材料制成。优选的聚合物涂层或聚合物材料是氟化聚合物,例如Tefzel(ETFE)、Halar(ECTFE)、全氟烷氧树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟丙烯(FEP)、PVDF等。The
流体处理室800还包括穿孔板11,其可以定位在基体27上方并在盆体4的侧壁4E与侧壁10的内侧之间。盆体4的侧壁4E、基体27、侧壁10和穿孔板11界定了隔室34。隔室34通过穿孔板11中的多个孔11A与处理隔室28流体连通。排液端口24通常定位在基体27中并连接到排放端口21,排放端口21可以连接到传统的洗涤排放系统23和排液道22。The
在一个方面,在沉积处理期间,通过递送诸如氮、氦、氢、氩、和/或这些气体的混合物、或者在半导体处理中常用的其他气体之类的处理气体来控制处理隔室28中氧气或其他气体的量。处理气体可以通过HEPA式过滤系统(见图2,元件313)引入到处理隔室28,并从排放端口21排出。具有形成为穿过其的多个孔11A的穿孔板11提高了流动经过处理隔室28的处理气体的均匀度。In one aspect, during the deposition process, oxygen in
流动处理室800还包括流体分配端口26,其构造为当衬底W定位在衬底支撑指18上时将处理流体分配到衬底W上。与流体引入系统1200(以下在图9、9A、9B等中讨论)类似的流体分配端口26通常经由至少一个流体供应阀(例如,图9所示的阀1209)与至少一个流体供应源(例如,图9所示的溶液源1202、1204、1206)流体连通。同时,多种化学制剂可以混合并从流体分配端口26供应以实现如下讨论的各种无电镀处理。The
系统操作system operation
在操作时,本发明的系统100的实施例可以用于进行无电镀预清洁处理、无电镀活化处理、无电镀处理、无电镀后清洁处理、和/或可以用于无电镀处理中的其他处理步骤。现在,将对于本文描述的本发明的实施例来描述使用本发明的实施例用于进行无电镀处理的示例性处理序列。无电镀处理通常开始于将衬底插入到封闭处理围罩302(见图2)中。插入处理通常包括打开带阀访问端口304和用主机架自动机械120将衬底401插入到处理围罩302。衬底401以面向上的方位(即,衬底401的待镀表面朝向上)插入。In operation, embodiments of the
一旦衬底插入到封闭处理围罩302中,主机架自动机械120将衬底定位在处理台404中的支撑指412上,且主机架自动机械120从处理围罩302缩回。支撑指412然后可以竖直地定位衬底401以用于处理,同时带阀访问端口304被关闭。在插入处理期间,即在当带阀访问端口304打开的时间段期间,环境控制组件315中的气体供应体处于“开”并被促使用惰性气体填充封闭处理围罩302。使惰性气体流动到处理容积中的处理使得处理气体通过访问端口304向外流动,这被构造为防止周围气体,特别是氧气进入封闭处理围罩302,因为氧气是公知对镀材料(并具体地,为铜)具有有害效应(氧化)的。在带阀访问端口304关闭之后处理气体的流动持续,并且处理气体的流动通常在阀访问端口304打开之前就开始了。处理气体的流动在无电镀清洁、活化和镀序列期间持续,且一旦带阀访问端口304关闭,排放端口314、气孔、和/或真空泵可以用于在封闭处理围罩302中维持所期望的处理压力。气体供应体、HEPA过滤器和排放端口314的组合被用于控制在具体处理步骤期间在封闭处理围罩302中的氧含量,即,如果需要,可以为每个不同的处理步骤控制和优化处理围罩302中的氧含量。Once the substrate is inserted into the
一旦衬底被定位在处理单元中,本发明的无电镀处理通常将开始于衬底预清洁处理。预清洁处理开始于将衬底的上表面定位在上捕获环418的端缘421a的略上方,通常在约2mm和约10mm之间。经由通过分配臂406分配到衬底表面上的清洁溶液来实现清洁处理。清洁溶液可以在下降处理期间就分配到衬底表面上以节省处理时间和提高单元产量。取决于所期望的清洁特性,清洁溶液可以是酸性或碱性溶液,且清洁溶液的温度可以根据处理方法而控制(加热或冷却)。此外,清洁溶液可以包括表面活性添加剂。衬底的旋转(通常在约10rpm和约60rpm之间)使得清洁溶液径向向外地流动离开衬底并流动到上捕获环418上,在该处清洁溶液被收集传递到排液道420a,并接着经由排放端口314流到分离盒429以根据需要用于分离和循环。Once the substrate is positioned in the processing unit, the electroless plating process of the present invention will generally begin with a substrate pre-cleaning process. The pre-clean process begins with positioning the upper surface of the substrate slightly above the
一旦衬底已经被清洁,通常清洗衬底表面。清洗处理包括在旋转衬底的同时将诸如去离子水之类的清洗溶液分配到衬底表面。清洗溶液以设置为能从衬底表面有效地移除任何残留的清洁液体的流率和温度来分配。衬底以足以迫使清洗溶液离开衬底表面的速率旋转,即例如约5rpm和约120rpm之间。Once the substrate has been cleaned, the substrate surface is typically rinsed. The cleaning process involves dispensing a cleaning solution, such as deionized water, onto the substrate surface while the substrate is being rotated. The cleaning solution is dispensed at a flow rate and temperature set to effectively remove any residual cleaning liquid from the substrate surface. The substrate is rotated at a rate sufficient to force the cleaning solution off the substrate surface, ie, for example, between about 5 rpm and about 120 rpm.
一旦衬底已经被清洗,可以采用第二清洗步骤。更具体地,在通常包括将酸性活化溶液施加到衬底表面的活化步骤之前,衬底表面首先被酸性的调节清洗溶液处理。调节清洗溶液通常包括酸(例如在活化溶液中使用的酸),其运作以为酸性活化溶液的施加来调节衬底表面。可以用于调节溶液的示例性的酸包括硝酸、氯基酸、甲基磺酸、和其他常用于无电镀活化溶液的酸。衬底调节处理可以在与上捕获环418相邻的处理位置处进行,或者衬底可以下降到与下捕获环419相邻的处理位置处,这取决于用于调节处理的化学制剂与用于预清洁处理的化学制剂的相容性。Once the substrate has been cleaned, a second cleaning step may be employed. More specifically, the substrate surface is first treated with an acidic conditioning rinse solution prior to an activation step, which typically includes applying an acidic activation solution to the substrate surface. Conditioning cleaning solutions typically include an acid, such as that used in activation solutions, that works to condition the substrate surface with the application of the acidic activation solution. Exemplary acids that can be used to condition the solution include nitric acid, chlorine acid, methanesulfonic acid, and other acids commonly used in electroless activation solutions. The substrate conditioning process can be performed at the processing position adjacent to the
一旦衬底已经被调节,在衬底定位在下捕获环419附近的状态下将活化溶液施加到衬底表面。活化溶液通常用作后续沉积处理的催化剂和/或衬底表面与后续沉积的层之间的促粘剂。活化溶液通过臂408分配到衬底上,并作为衬底旋转的结果而被促使径向向外地流动越过衬底的边缘并流动到捕获环419上。活化溶液接着被排液道420收集以用于再循环。活化溶液通常包括具有酸基础的钯基溶液。在活化步骤期间,背面衬底表面(其通常为圆形且其直径与流体扩散构件405相似)通常定位在距流体扩散构件405的上表面约0.5mm和约10mm之间。衬底的背面与流体扩散构件405之间的空间填充有温度受控流体,其可以是从形成在流体扩散构件405中的孔407分配的去离子水。从孔407分配的温度受控流体(通常为受热流体,但也可以是冷却流体)接触衬底的背侧并将热从流体传输到衬底或从衬底传输到流体以加热/冷却用于处理的衬底。温度受控流体可以持续地供应,或可选地,可以供应预定量的流体,然后停止流体供应。接触衬底背面的温度受控流体的流动可以被控制以在活化处理期间维持恒定的衬底温度。此外,衬底在活化处理期间可以以约10rpm与约100rpm之间的转速旋转以帮助均匀的加热/冷却和流体散布。Once the substrate has been conditioned, an activation solution is applied to the substrate surface with the substrate positioned adjacent to the
一旦衬底表面已经被活化,可以将附加的清洗和/或清洁溶液施加到衬底表面以从其清除活化溶液。可以在活化之后使用的第一清洗和/或清洁溶液包括另一种酸,优选地选择为与活化溶液的酸匹配。在酸的后清洗之后,还可以用诸如去离子水之类的中性溶液清洗衬底以从衬底表面去除任何残留的酸。活化后清洁和清洗步骤可以在上处理位置或下处理位置进行,这取决于化学制剂的相容性。Once the substrate surface has been activated, additional rinse and/or cleaning solutions may be applied to the substrate surface to remove the activation solution therefrom. The first washing and/or cleaning solution that may be used after activation comprises another acid, preferably chosen to match the acid of the activation solution. After the acid post-rinse, the substrate may also be rinsed with a neutral solution such as deionized water to remove any residual acid from the substrate surface. Post-activation cleaning and cleaning steps can be performed in either the upper or lower processing position, depending on the compatibility of the chemical formulations.
当活化步骤完成时,衬底可以由衬底传输穿梭器305从无电镀活化台402传输到沉积台404。传输处理包括用支撑指412将衬底升高离开无电镀活化台402,移动衬底下方的衬底传输穿梭器305,将衬底降低到衬底传输穿梭器305上,以及将衬底从无电镀活化台402传输到沉积台404。一旦衬底处于沉积台404中,用于沉积台404的衬底支撑指412可以用于从衬底传输穿梭器305移除衬底并将衬底定位以用于处理。When the activation step is complete, the substrate may be transferred from the electroless activation station 402 to the deposition station 404 by the
衬底的定位通常包括将衬底定位在上捕获环418附近以用于预清洁处理。预清洁处理包括用臂408将预清洁溶液分配到衬底上,其中预清洁溶液通常被选择为具有与后续施加的无电镀溶液类似的pH值,使得预清洁溶液可以将衬底表面调节到沉积溶液的pH值。预清洁溶液可以是碱性溶液,其与调节步骤之后施加的无电镀沉积溶液具有相同基础。用具有与镀溶液相同pH值的溶液对衬底表面的预清洁还提高了用于沉积处理的衬底表面的可湿润性。根据处理方法的需要,预清洁溶液可以被加热或冷却。Positioning of the substrate typically includes positioning the substrate near
当衬底表面已经被碱性溶液调节之后,无电镀沉积处理中的下一个步骤是将镀溶液施加到衬底表面。镀溶液通常包括将以纯金属或数种金属的合金方式沉积到衬底表面上的金属,例如钴、钨、和/或磷等。镀溶液通常在pH值上是碱性的,并可以包括构造为帮助无电镀处理的表面活性剂和/或还原剂。衬底通常被降低到下流体捕获环419略上方的位置以用于沉积步骤。同时,由臂408施加的沉积溶液向外流动越过衬底的边缘,并被捕获环419接收,在捕获环419处,溶液被排液道420b收集以用于可能的循环。此外,在沉积步骤期间,衬底的背面通常定位在距流体扩散构件405的上表面约0.5mm和约10mm之间,或约1mm和约5mm之间。在衬底的背面与流体扩散构件405之间的空间填充有温度受控(通常为受热)流体,其可以是通过形成于流体扩散构件405中的孔407分配的去离子水。从孔407分配的温度受控流体接触衬底的背面,并将热从流体传输到衬底以加热衬底来用于沉积处理。温度受控流体通常在整个沉积处理期间持续地供应。在沉积处理期间接触衬底背面的温度受控流体的流动被控制以在沉积处理期间维持恒定的衬底温度。此外,衬底在沉积处理期间可以以约10rpm和约100rpm之间的转速旋转,以帮助施加到衬底表面的溶液的均匀加热和散布。After the substrate surface has been conditioned by the alkaline solution, the next step in the electroless deposition process is to apply the plating solution to the substrate surface. Plating solutions typically include metals, such as cobalt, tungsten, and/or phosphorus, that are to be deposited onto the substrate surface as pure metals or alloys of several metals. Plating solutions are generally alkaline in pH and may include surfactants and/or reducing agents configured to aid in the electroless plating process. The substrate is typically lowered to a position slightly above the lower
一旦沉积处理完成,通常在沉积后清洁处理中清洁衬底表面,该沉积后清洁处理包括将沉积后清洁溶液施加到衬底。沉积后清洁处理可以在上处理位置或下处理位置进行,这取决于处理化学制剂的相容性。沉积后清洁溶液通常包括具有与镀溶液大致相同pH值的碱性溶液。衬底在清洁处理期间旋转以促使清洁溶液离开衬底表面。一旦清洁处理完成,可以例如用去离子水清洗衬底表面,并甩干以从衬底表面去除任何残留的化学制剂。可选地,衬底可以通过施加具有高蒸气压的溶剂(例如丙酮、乙醇等)来蒸干。Once the deposition process is complete, the substrate surface is typically cleaned in a post-deposition cleaning process that includes applying a post-deposition cleaning solution to the substrate. The post-deposition cleaning treatment can be performed at the upper or lower treatment position, depending on the compatibility of the treatment chemicals. The post-deposition cleaning solution typically includes an alkaline solution having about the same pH as the plating solution. The substrate is rotated during the cleaning process to force the cleaning solution away from the substrate surface. Once the cleaning process is complete, the substrate surface can be rinsed, eg, with deionized water, and spin-dried to remove any residual chemicals from the substrate surface. Alternatively, the substrate can be evaporated to dryness by applying a solvent with high vapor pressure (eg, acetone, ethanol, etc.).
在本发明的示例性系统100中,处理单元位置102和112可以构造为进行无电镀预清洁处理、无电镀活化处理和无电镀活化后清洁处理,而处理单元位置104、110可以构造为无电镀沉积单元和无电镀沉积后清洁单元。在此构造中,因为各个活化和沉积化学制剂被分离在各自的处理位置,所以从各个处理回收化学制剂是可能的。此构造的另一个优点在于:因为用于流体处理单元位置102、104、110、112的处理空间在封闭处理围罩302内,所以衬底可在惰性环境下从活化溶液传输到无电镀沉积溶液。此外,在装载和处理期间,处理围罩被惰性气体充满,同时,封闭处理围罩302的内部具有充分降低的氧百分比,例如,小于约100ppm的氧气,或更具体地,小于约50ppm的氧气,或更进一步,小于约10ppm的氧气。充分降低的氧含量,并结合上活化和镀单元之间的靠近和快速传输(通常小于约10秒),其运作以防止衬底表面在活化和沉积步骤之间的氧化,这对传统无电镀系统是重大的挑战。In the
在本发明的整个流体处理步骤期间,衬底位置可以改变。更具体地,衬底相对于流体扩散构件405的竖直位置可以改变。例如,在处理期间如果需要,距流体扩散构件405的距离可以增大以降低衬底的温度。类似地,在处理期间衬底到流体扩散构件405的间距可以减小以升高衬底的温度。The substrate position may change throughout the fluid handling steps of the present invention. More specifically, the vertical position of the substrate relative to the
本发明实施例的另一个优点在于系统100可以使用相容或不相容的化学制剂。例如,在利用不相容化学制剂(例如酸性活化溶液和碱性镀溶液)的处理序列中,酸性溶液通常将专门用于一个单元或台中,而碱性溶液将专门用于另一个单元中。这些单元可以相邻地定位,而衬底可以在各个单元之间通过穿梭器305之一传输。衬底通常在传输到相邻单元之前在每个单元中被清洁,这防止来自一个单元的化学制剂污染另一个单元。此外,在每个处理台或单元内的多个处理位置(例如,捕获环418、419的定位)允许在单个单元或台中使用不相容的化学制剂,因为各个化学制剂可以由不同的捕获环418、419聚集并保持彼此分离。Another advantage of embodiments of the present invention is that the
本发明的实施例还构造为单次使用型化学制剂的单元,即,单剂的处理化学制剂可以用于单个衬底,并接着被丢弃而无需溶液回收,即不再用于处理其他衬底。例如,系统100可以利用公共的单元以活化、清洁、和/或后处理衬底,而同时使用另一个单元进行无电镀沉积和/或沉积后清洁处理。由于这些处理的每个可能利用不同的化学制剂,所以单元通常被构造为将每种所需化学制剂再需要时供应到衬底,并且一旦处理完成,将用过的化学制剂从其排走。但是,单元通常不构造为回收化学制剂,因为通过从单个单元回收不同的化学制剂将带来较严重的污染问题。Embodiments of the present invention are also configured as single-use chemical units, i.e., a single dose of processing chemistry can be used on a single substrate, and then discarded without solution recovery, i.e., no longer used to process other substrates . For example,
可以用于本发明实施例的其他处理单元可以在2001年7月10日授权的、题为“In-Situ Electroless Copper Seed Layer Enhancement in anElectroplating System”的共同转让的美国专利No.6,258,223和2001年12月26日递交的、题为“Electroless Plating System”的共同转让的美国专利申请No.10/036,321中找到,这里通过引用两者的全文(在不与本发明相矛盾的程度内)将其结合于本文中。Other processing units that may be used in embodiments of the present invention may be found in commonly assigned U.S. Patent No. 6,258,223, entitled "In-Situ Electroless Copper Seed Layer Enhancement in an Electroplating System," issued July 10, 2001, and 12, 2001 Found in commonly assigned U.S. Patent Application No. 10/036,321, entitled "Electroless Plating System," filed on March 26, which is hereby incorporated by reference in its entirety (to the extent not inconsistent with the present invention) in this article.
喷射分配系统jet distribution system
图9图示了面向上流体处理单元1010的一个实施例的侧剖视图,其类似于上述的各个台402、404。图9中可以看到面向上定向的衬底1250。虽然此处解释的各个实施例解释了构造为完全面向上处理的处理单元1010,但是衬底的方位并不意在限制本发明的各个方面。术语“无电镀”(或无电镀沉积处理)意在全面地覆盖用于将无电镀沉积膜沉积到衬底上的所有处理步骤,包括例如预清洁处理步骤(衬底准备步骤)、无电镀活化处理步骤、无电镀沉积步骤、以及沉积后清洁和/或清洗步骤中的一个或多个。Figure 9 illustrates a side cross-sectional view of one embodiment of an upwardly facing
流体处理单元1010包括单元体1015。单元体1015可以由已知不与流体处理(无电镀或电化学镀)溶液发生反应的各种物质制成。这些物质包括塑料、聚合物和陶瓷。在图9的布置中,单元体1015界定了为单元1010形成侧壁的圆形或矩形主体。单元体1015在其上端处容纳并支撑盖组件1033。单元体1015一体设置地设置有沿着其底端的底壁1016。底壁1016具有用于容纳衬底支撑组件1299的开口。衬底支撑组件1299的特征在以下描述。The
在一个实施例中,衬底支撑组件1299通常包括基板构件1304及附装到其的流体扩散构件1302。图9-12所示的衬底支撑组件1299图示了上述台板组件403的另一个实施例。诸如O环式密封之类的圈形密封1121定位在流体扩散构件1302的周界附近。圈形密封1121通常构造为与基板构件1304的外顶边缘配合,以在流体扩散构件1302与基板构件1304之间产生流体严密密封,从而帮助流体递送处理。In one embodiment, the
基板构件1304大体界定了固体盘形构件,其具有形成通过其中央部分或通过位于基板1304其他位置的流体入口1308。基板构件1304优选地由陶瓷材料或涂层金属制成。也可以采用聚偏二氟乙烯(PVDF)材料。在基板构件1304以上和流体扩散构件1302以下形成流体容积1310。这样,流体扩散构件1302定位在基板构件1304上方。流体容积1310通常在流体扩散构件1302与基板构件1304之间具有约2mm和约15mm之间的间距;但是,可以使用更大或更小的间距。The
流体扩散构件1302包括形成通过其的多个流体通道1306,如同以上结合图4、5A-E和7所讨论的。当使用时,流体被促使从流体入口1308流入密封的流体容积1310中,接着经过形成在流体扩散构件1302中的流体通道1306,并流入衬底1250的背面与流体扩散构件1302之间的热传输区域1312中。在一个方面,流体加热器1164与控制器111和温度探头(未示出)结合使用以确保从流体源1203进入热传输区域1312的流体温度处于所期望的温度。在一个方面,流体源1203适于递送去离子(DI)水。衬底1250背后受热流体的存在将接着加热衬底1250的背面。均匀升高的衬底温度有助于无电镀操作。多个加热线圈1112可以可选地嵌入在基板构件1304中,并且如果需要,可以被单独地控制,从而在处理期间更精确地控制流入热传输区域1312的DI水温度以及衬底温度。更具体地,对加热线圈1112的单独控制允许对衬底表面的精确控制,这对无电镀处理是相当重要的。The
参考图9B,作为上述加热布置的可选方案,可选的加热线圈1112可以从基板构件1304移除,并安装到流体扩散构件1302中。为容纳此改造,基板构件1304可以更薄,而流体扩散构件1302的几何尺寸将增大。随着去离子水流动通过流体入口1308,其经过受热流体扩散构件1302下方,通过流体通道1306,并接着流入衬底1250的背面与流体扩散构件1302之间的热传输区域1312。在此布置中,分离的流体加热器1164可以可选地移除。需要注意的是,流体通道1306可以构造为将DI水引导为抵靠衬底1250的背面。衬底1250的背面上水的存在不仅加热衬底1250,而且还防止无电镀流体不期望地接触衬底1250的背面。Referring to FIG. 9B , as an alternative to the heating arrangement described above, an
基板构件1304和流体扩散构件1302可以由陶瓷材料(例如完全加压氮化铝、氧化铝Al2O3、碳化硅(SiC))、聚合物涂覆材料(例如TeflonTM聚合物涂覆的铝或不锈钢)、聚合物材料、或适于半导体流体处理的其他材料制成。优选的聚合物涂层或聚合物材料是氟化聚合物,例如Tefzel(ETFE)、Halar(ECTFE)、全氟烷氧树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟丙烯(FEP)、PVDF等。The
多个衬底支撑指1300通常定位在流体扩散构件1302的周界附近。衬底支撑指1300构造为将衬底1250支撑在流体扩散构件1302上方的所需距离处,以形成热传输区域1312。自动机械托架(未示出)在衬底移除和/或插入处理时可以插入在衬底1250之下于衬底支撑指1300之间以抬起并移去衬底1250。在可选构造中,可以使用代替衬底支撑指1300的连续环(未示出)来支撑衬底。在此构造中,还可以采用提升销组件(未示出)来从连续环提升衬底。这样,自动机械托架可以再次访问衬底1250的底部,使得其可以被传输出入单元1010。流体处理单元1010还包括槽1108。该槽界定了形成通过侧壁1015的开口以提供用于自动机械(未示出)的访问通道,以将衬底1250递送到单元1010和从单元1010获取衬底1250。A plurality of
在图9的单元1010构造中,衬底支撑组件1299可以选择性地轴向平移和通过使用上轴承1054A和下轴承1054B绕基板支撑1301旋转。为此,首先设置衬底提升组件1060。衬底提升组件1060包括衬底支撑组件马达1062。在一个布置在中,衬底支撑组件马达1062是使得导螺纹1061旋转的精密马达。支撑组件马达1062的旋转运动转换为指滑座1064的线性运动。指滑座1064沿着有槽壳体1066依附,以将滑座上下驱动。在此情况下,支撑组件马达1062优选地是电致动的。可选地,衬底支撑组件马达1062可以是气动致动的空气缸。In the
衬底提升组件1060还包括衬底支撑指马达1052。指马达1052使衬底支撑指1300以及所支撑的衬底1250旋转。衬底支撑指1300绕由非旋转基板支撑1301所形成的轴线旋转。衬底支撑指1300的转速可以根据正在执行的具体处理(例如,沉积、清洗、干燥)而改变。在沉积的情况下,取决于处理流体的粘性,衬底支撑构件可以适于以相对低速旋转,例如约5rpm和约150rpm之间,从而利用流体惯性将流体散布在衬底1250的表面之上。在清洗的情况下,衬底支撑指1300可以适于以相对中速旋转,例如约5rpm和约1000rpm之间。在干燥的情况下,衬底支撑可以适于以相对高速旋转,例如约500rpm和约3000rpm之间以甩干衬底1250。The
基板支撑1301通过基体构件1013和1014安装到室基座或平台1012。于是,在优选实施例中,基板构件1304不被衬底提升组件1060平移,而用作用于衬底支撑指1300的引导件。设置上轴承1054A和下轴承1054B来实现该支撑。基板支撑1301还用作用于电导线(未示出)以及由管道1166馈送的流体入口1308的管路。导线和管道延伸通过基体构件1014中的基板管路1305。
图9A表示图9的面向上无电镀处理室的侧剖视图。在此视图中,衬底提升组件1060处于其升高位置。衬底1250被提升离开基板构件1304的表面以允许以流体处理单元1010的环境温度进行处理,这是因为衬底不被与流体容积1310和基板构件1304接触的流体所加热。这也是自动机械进入拾取已处理的衬底1250之前衬底1250通常被放置的位置。FIG. 9A shows a side cross-sectional view of the face-up electroless processing chamber of FIG. 9. FIG. In this view, the
流体处理单元1010还包括流体引入系统1200。流体引入系统1200操作以将各种处理流体(例如,溶液源1202、溶液源1204和溶液源1206等)递送到衬底1250的接收表面。在流体处理单元1010中可以使用的处理流体的数量取决于应用,并很可能超过如图9所示的三个。计量泵1208设置为与每个溶液源1202、1204、1206连接。此外,设置分配阀1209以用于控制每个溶液源1202、1204、1206到各自的前级管线1210的释放。来自溶液源1202、1204、1206的处理流体被有选择地从前级管线1210通过引入管1225引入到单元1010中。如图9大体所示,分配阀1209可以构造为在化学制剂已经从分配阀1209上游的处理流体源递送之后清洗前级管线1210。在一个方面,通过来自连接到引入管1225的气体源1207的气体注入,引入管1225可以被清除去任何残留流体。The
过滤器1162可选地结合在流体引入系统1200中,以防止从过滤器1162上游产生的微粒污染流体处理单元1010并最终污染衬底1250。在需要在移除衬底之前或者在处理步骤之间清洗引入管1225的情况下,由于过滤膜的较大的表面积,过滤器的附加会大大增加清洗管线的时间,因此可以不使用过滤器。A
在本发明的另一个方面,加热器1161结合到流体引入系统1200中,以在流体进入处理区域1025之前将其加热。本发明中构思的加热器1161可以是将能量给予处理流体的任何类型的设备。优选地,加热器1161是夹套式电阻加热器(例如,加热器通过引入管壁来加热流体),而不是浸没式加热器(例如,加热器元件接触溶液)。与控制器111结合使用的加热器1161可以用于确保进入流体处理单元1010的处理区域1025中的处理流体的温度处于所需温度。In another aspect of the invention, a
在本发明的另一个方面,加热器1161是微波功率源并通过微波谐振腔传播微波,其用于迅速地将能量给予处理流体。在一个实施例中,微波功率源在2.54GHz上以约500W到2000W的功率运行。在串联微波谐振腔加热器的一个实施例中,将各种溶液(例如,清洁化学制剂、清洗溶液、和后清洁溶液)的温度在其进入处理单元之前增高到优化水平。在一个实施例中,可以采用两个或更多分离的微波加热器以有选择地加热来自流体引入系统1200在分离流体管线中递送的分离流体。因此,当使用时,从各个溶液源1202、1204、1206递送的不同流体可以以不同温度递送到衬底的表面。In another aspect of the invention, the
在本发明的另一个方面,流体除气单元1170结合到流体引入系统1200中,以在处理流体进入处理区域1025之前移除其中携带或溶解的任何气体。由于溶解氧趋于抑制无电镀沉积反应、氧化暴露的金属表面、并影响无电镀清洁处理期间的刻蚀率,所以流体除气单元的使用可以帮助减少由处理流体中存在的溶解氧引起的任何腐蚀和/或处理波动。流体除气单元通常界定为能够从溶液分离溶解气体(例如,通过使用气体渗透膜和真空源)的任何单元。流体除气单元可以例如从马萨诸塞州Billerica的Mykrolis公司购买。In another aspect of the invention, a
在流体处理单元1010的一个实施例中,如图9、9A和9B所示,流体引入系统1200适于将一个或多个处理流体通过一个或多个喷嘴1402递送到衬底1250的表面。更具体地,来自溶液源1202、1204、1206的处理流体经由流体递送臂1406被有选择地递送到衬底1250的接收表面。沿着流体递送臂1406形成多个喷嘴1402。喷嘴1402从引入管1225接收流体并将处理流体引导在衬底1250的接收表面处。喷嘴1402可以布置在递送臂1406的端部处,或者沿着流体递送臂1406的长度布置。在图9、9A和9B的布置中,一对喷嘴1402以等间距排布布置。在一个实施例中,一个或多个流体引入系统1200和/或喷嘴1402连接到如图3和4所示的分配臂406和/或408。In one embodiment of
在图9的构造中,流体递送臂1406具有能使远端延伸越过衬底1250中心的长度。优选的是,喷嘴1402中的至少一个定位在流体递送臂1406的远端处。还优选的是,流体递送臂1406可绕分配臂马达1404移动,其适于使流体递送臂1406枢轴转动以接近或远离衬底1250的中心。在图9、9A和9B中,流体递送臂1406响应于分配臂马达1404的运动而枢轴转动。分配臂马达1404优选地布置在保护构件1410之后以将分配臂马达1404部分地与室处理区域1025隔离。In the configuration of FIG. 9 ,
在一个实施例中,流体递送臂1406适于不仅枢轴转动,而且还轴向地移动(图9)。图9B表示在可选实施例中图9的面向上无电镀处理室的侧剖视图。这里,流体递送臂1406连接到轴向马达1080(例如,线性马达)。流体递送臂1406在轴向上的移动允许流体递送臂1406有选择地在需要时定位为更靠近衬底1250。In one embodiment, the
图10图示了图9的面向上无电镀处理室的俯视图。这里,可以相对于已安装的衬底1250观察流体引入系统1200的流体递送臂1406。四个示意性的支撑指1300示出为支撑衬底1250。在此视图中,流体递送臂1406旋转远离衬底1250。此位置允许通过上述衬底提升组件1060使用提升指1300来提升衬底1350。但是,箭头1004表示对于流体递送臂1406的旋转运动路径,其说明了流体递送臂1406可以在处理期间使喷嘴1402在衬底上旋转。在一个方面,在将处理流体分配在衬底表面期间完成流体递送臂1406的旋转运动和/或竖直运动,以实现在衬底表面之上处理溶液的均匀度和所期望的分布。可以通过分配臂马达1404和轴向马达1080的使用来完成旋转和/或竖直运动。流体递送臂1406在衬底1250上方的运动可以帮助提高衬底1250的所需表面的流体均匀度和覆盖速度。优选地,衬底支撑指1300和衬底1250在流体从喷嘴1402分配期间旋转以提高流体分布均匀度和系统的产量。FIG. 10 illustrates a top view of the face-up electroless processing chamber of FIG. 9 . Here, the
在另一个实施例中,处理流体通过布置于流体递送臂1406上靠近衬底的旋转轴线的一个或多个喷嘴递送,且同时,承载气体(诸如N2或氩)通过布置于流体递送臂1406上的定位在衬底外边缘附近的喷嘴递送。在流体递送操作期间,衬底优选地旋转。在衬底1250边缘周围承载气体的注入形成了处理区域1025周围的气层。气层取代了可能逗留在处理区域内的任何残留O2。无电镀沉积处理领域的普通技术人员将理解到,氧气可以对诸如化学活化步骤之类的某些处理步骤产生不良影响。In another embodiment, the process fluid is delivered through one or more nozzles arranged on the
在一个实施例中,喷嘴1402是超声波喷嘴或“空气雾化喷嘴”。图13示出了空气雾化喷嘴1402的一种设计的剖视图。这是内部流体混合式喷嘴。这意味着流体在内部混合以产生处理流体的完全雾化喷雾或雾滴。在此构造中,承载气体因而包含处理溶液的小液滴,其被导向衬底表面。在一个实施例中,承载气体是诸如氩、氮或氦之类的惰性气体,用于将雾化的处理流体运送到衬底表面。In one embodiment,
在图13的喷嘴设计中,喷嘴1402包括主体1426和顶端1424。顶端1424通常直径为约10μm到约200μm。在一个实施例中,顶端1424的直径为约10μm到约50μm。由于当高压气体从喷嘴气体供应体1244递送时产生的文丘里(venturi)效应而引起的抽吸,流体通过顶端1424被递送。在图13的布置中,主体1426分别为接收分离的液体和气体流而设置了分离的通道1422、1420。流体通道1422和气体通道1420在顶端1424处汇合,允许两种流混合。这可以称作“同心文丘里设计”。在此布置中,从喷嘴1402分配的流体被预先混合以产生完全雾化喷雾。图13的具体的顶端1424设计产生了圆喷雾图形。但是,应该理解,其他顶端构造可以用于产生其他喷雾图形,例如平直的或扇形喷雾图形。In the nozzle design of FIG. 13 ,
图14提供了不同设计的空气雾化喷嘴1402剖视图。这是外部流体混合喷嘴。在图14的喷嘴设计中,喷嘴1402也包括主体1426和顶端1424。顶端1424的直径也通常为约10μm到约200μm,或者在另一个实施例中,直径为约10μm到约50μm。在图14的布置中,主体1426也分别为接收分离的液体和气体流而设置了分离的通道1422、1420。但是,在这种布置中,流体通道1422独立于气体通道1424来将液体递送通过喷嘴1402,使得两种流不在主体1426内混合,而在顶端1424外部混合。这可以称作“平行文丘里设计”。此布置具有能独立控制气体和液体流的优点,对于更高速度的液体和研磨悬浮液(abrasive suspension)是有效的。这与气流的改变将影响液流的内混合式喷嘴1402相反。Figure 14 provides a cross-sectional view of an
在一个方面,类似于图13和14所示的喷嘴的对传统超声波喷嘴的使用适于产生处理流体的雾化雾滴,其被导向在衬底的接收表面处。雾滴的方向(与液流相对)用于节省昂贵的无电镀处理流体。其还在接收表面之上提供了更均匀的覆盖。而且,当衬底1250通过使用衬底支撑指马达1052旋转时产生的流体动态边界层可以改善衬底1250的表面上的雾化处理流体的分布,这是因为在旋转盘的表面处的紊乱(turbulent)边界层的形状通常是在任何方向上平坦的或平行于衬底。雾化处理流体可观察到的边界层效应优于传统喷雾设计(其使得流体流冲击衬底的表面),这是因为可以通过对雾化流体到衬底表面的传送的边界层控制来最小化由一个或多个喷嘴产生的非均匀喷雾图形。In one aspect, the use of a conventional ultrasonic nozzle similar to the nozzles shown in FIGS. 13 and 14 is adapted to generate atomized droplets of treatment fluid that are directed at the receiving surface of the substrate. The direction of the droplets (as opposed to the liquid flow) is used to save expensive electroless treatment fluids. It also provides more uniform coverage over the receiving surface. Also, the hydrodynamic boundary layer created when the
为递送到喷嘴1402的流体设置流体供应体。在图13和14中,示出了箱体1212。箱体1212包括流体入口1218和通气口1214。通气口1214与大气压连通。此外,设置了流体出口1216。在流体递送期间,来自喷嘴气体供应体1214的气体以高速被递送到喷嘴1402。由于通过通气口1214与大气压连通,这在流体通道1422中产生了相对负压。流体接着被迫通过流体出口1216并进入喷嘴1402。A fluid supply is provided for the fluid delivered to the
通常,从流体引入系统1200递送的处理流体可以是在处理期间分配到衬底表面上的活化溶液、无电镀沉积溶液、和/或清洁溶液。在一个实施例中,处理流体是活化溶液。活化溶液的示例包括:包括氯化物、溴化物、氟化物、氟硼酸盐、碘化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酰基的钯盐,金属的酸盐,及其组合。在一个实施例中,钯盐是氯化物,例如氯化钯(PdCl2)。在另一个实施例中,钯盐是硝酸盐、链烷磺酸盐或包含非配位阴离子的Pd+2的其他可溶衍生物(且该可溶衍生物不易在溶液或金属表面上形成簇)。在一个实施例中,在铜清洁溶液施加的终点与施加活化溶液的起始时间之间的队列时间(或等待时间)通常小于约15秒,并优选地小于约5秒。活化溶液通常运作以将活化金属种晶层沉积到暴露特征的暴露铜上。因为已知氧化铜具有比铜高的电阻率,所以铜层在其清洁之后的暴露部分的氧化可能对后续步骤是不利的。在铜清洁与活化之间较短的队列时间最小化了氧化,同时如上所述,在流体处理单元周围的承载气体环境的使用也可以有助于防止铜层的暴露部分的氧化。Typically, the processing fluid delivered from the
在一个实施例中,处理流体是无电镀沉积溶液。在一个实施例中,无电镀沉积的覆盖层(capping layer)被沉积,其是包含CoP、CoWP、CoB、CoWB、CoWPB、NiB或NiWB的合金,并优选地包括CoWP或CoWPB。取决于待沉积的覆盖层材料,用于形成覆盖层的无电镀沉积溶液可以包括一种或多种金属盐和一种或多种还原剂。无电镀沉积溶液还可以包括诸如酸和碱之类的本领域公知的pH值调节剂。当所选择的覆盖层包含钴时,无电镀沉积溶液通常包括钴盐。钴盐的示例包括氯化物、溴化物、氟化物、醋酸盐、氟硼酸盐、碘化物、硝酸盐、硫酸盐、其他强酸或弱酸盐、和/或其组合。优选地,钴盐包括硫酸钴、氯化钴或其组合。如果要沉积含钨的覆盖材料,则无电镀沉积溶液包括钨酸盐。优选地,钨酸盐包括钨酸的盐,例如钨酸铵或钨酸四甲基铵,或可以通过钨酸的中和来产生。如果要沉积含镍的覆盖材料,则无电镀溶液通常包括镍盐。镍盐的示例包括氯化物、溴化物、氟化物、醋酸盐、氟硼酸盐、碘化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酰基、强酸或弱酸盐、和/或其组合。In one embodiment, the treatment fluid is an electroless deposition solution. In one embodiment, an electroless deposited capping layer is deposited which is an alloy comprising CoP, CoWP, CoB, CoWB, CoWPB, NiB or NiWB, and preferably comprises CoWP or CoWPB. Depending on the coating material to be deposited, the electroless deposition solution used to form the coating may include one or more metal salts and one or more reducing agents. The electroless deposition solution may also include pH adjusting agents known in the art such as acids and bases. When the selected overburden layer contains cobalt, the electroless deposition solution typically includes a cobalt salt. Examples of cobalt salts include chloride, bromide, fluoride, acetate, fluoroborate, iodide, nitrate, sulfate, other strong or weak acid salts, and/or combinations thereof. Preferably, the cobalt salt comprises cobalt sulfate, cobalt chloride or combinations thereof. If a tungsten-containing capping material is to be deposited, the electroless deposition solution includes tungstate. Preferably, the tungstate comprises a salt of tungstate, such as ammonium tungstate or tetramethylammonium tungstate, or can be produced by neutralization of tungstate. If a nickel-containing capping material is to be deposited, the electroless plating solution typically includes a nickel salt. Examples of nickel salts include chloride, bromide, fluoride, acetate, fluoroborate, iodide, nitrate, sulfate, carbonyl, strong or weak acid salts, and/or combinations thereof.
当所选择的覆盖层包括磷时,例如CoP、CoWP或CoWPB,则还原剂优选地包括磷成分,例如次磷酸阴离子(H2PO2)。如果覆盖材料包括硼,例如CoB、CoWB、CoWPB,则还原剂通常包括硼成分,二甲胺-硼烷(DMAB)、硼氢化阴离子(BH4 -)的非碱性金属盐、或其组合。其他还原剂也可以附加地或可选地与以上还原剂一起使用,例如肼。在一个实施例中,硼烷钴还原剂用于在铜上初始化的处理。When the selected cover layer includes phosphorus, such as CoP, CoWP or CoWPB, the reducing agent preferably includes a phosphorus component, such as hypophosphite anion ( H2PO2 ). If the capping material includes boron, eg, CoB, CoWB, CoWPB, the reducing agent typically includes a boron component, dimethylamine-borane (DMAB), a non-basic metal salt of borohydride anion (BH 4 − ), or combinations thereof. Other reducing agents may also be used additionally or alternatively with the above reducing agents, such as hydrazine. In one embodiment, a borane cobalt reducing agent is used in the initializing process on copper.
如所提及的,无电镀沉积溶液(处理流体)和/或衬底可以加热到一定温度。示例性温度在约40℃与约95℃之间。在一个方面,加热无电镀沉积溶液和/或衬底结构提高了无电镀沉积速率。这有助于弥补由处理流体在其流出喷嘴1402时经历的温度降落。在一个实施例中,覆盖材料的沉积速率是约100/min或更快。在一个实施例中,覆盖材料沉积到约100和约300之间的厚度,优选地为约150到约200。但是,所期望的是将衬底上的温度维持在均匀的温度,这是因为已知无电镀处理的沉积速率取决于温度。同时,可以使用图9所示的基板构件1304的加热线圈1112和/或加热器1164。As mentioned, the electroless deposition solution (processing fluid) and/or the substrate may be heated to a certain temperature. Exemplary temperatures are between about 40°C and about 95°C. In one aspect, heating the electroless deposition solution and/or the substrate structure increases the electroless deposition rate. This helps to compensate for the temperature drop experienced by the treatment fluid as it exits the
流体处理单元1010还包括流体引出系统1240。流体引出系统1240通常包含连接到排液道1249的引出管线1227。可选地,为了更均匀地从单元1010排出流体,可以绕单元1010布置超过一个引出管线1227。在图10中,可以看到设置了四个通常等距离间隔的引出管线1227。多个引出管线1227可以结合到单个排放填充室(plenum)和排流道1249。排流道1249接着将室排出物递送到废物收集排流道(未示出)。总之,处理流体将大体流动经过引入管1225,接着经过安装于流体递送臂1406上的喷嘴1402,然后向外经过处理区域1025朝向衬底1250,并接着流出一个或多个流体管线1227。The
流体引出系统1240包括气体排放。排放入口1246延伸通过侧壁1015。排放系统1248将气体抽出处理区域1025。在一个实施例中,排放入口1246是环(ring)/充气室(plenum),其在衬底1250的表面之下将气体均匀地吸入以促进衬底1250的表面附近的气体流动。
图11提供了面向上的流体处理单元1010在可选实施例中的侧剖视图。也设置了流体引入系统1200用于将流体递送到衬底1250的接收表面。也通过一个或多个喷嘴1402递送处理流体。但是,在此实施例中,喷嘴1402布置在室盖组件1033内的多孔板1030中。Figure 11 provides a side cross-sectional view of an upwardly facing
参考图9、9A-B、11和11A-B,室盖组件1033首先包括多孔板1030。优选地,多孔板1030是具有形成在其中的孔或细孔以允许流体流动经过的板。用于多孔板的示例性材料包括陶瓷材料(例如,氧化铝)、聚乙烯(PE)、聚丙烯和PVDF,其中形成有细孔或制造有孔以允许流体交换。在一个实施例中,可以采用HEPA过滤器布置。通常,利用卷到纸状材料中的玻璃纤维作为HEPA过滤器。图9、9A-B、11和11A-B中的多孔板1030由上支撑环1031支撑。室盖组件1033接着通常包括盖1032、上支撑环1031和多孔板1030。盖1032在盖组件1033和多孔板1030之间的容积中形成充气室1034。在一个方面,多孔板1030通过使用两个O环密封(元件1036和1037)被密封到盖1032。在图11的布置中,盖1032由多孔板1030和上支撑环1031两者支撑。Referring to FIGS. 9 , 9A-B, 11 and 11A-B, the
在盖组件1033的一个实施例中,如图11所示,处理溶液从溶液源1202、1204、1206通过引入管1225递送到衬底1250,引入管1225延伸通过盖1032并接着分支到多孔板1030中的将处理溶液引导到衬底表面处的一个或多个喷嘴1402。在一个方面,为在处理区域1025中提供气体的均匀流动,使用管线1040以提供流动路径来将气体从气体供应体1038递送通过充气室1034和多孔板1030,并递送到处理区域1025中。阀1035适于有选择地打开和关闭充气室1034与气体供应体1038之间的流体通路。在一个方面,气体供应体1038将诸如氩、氮、氦或其组合之类的惰性气体提供到处理区域1025。在另一方面,气体供应体将含氧气体提供到处理区域1025。应该注意,在无电镀沉积处理的一些阶段并不排斥氧气,例如,可以在活化步骤期间添加氧气。在此构造中,优选的是将包含所需比例的氢气和氧气的承载气体形成或通过多孔板1030递送到处理区域1025中。In one embodiment of the
充气室1034和多孔板1030定位在衬底1250上方以允许被递送的承载气体在衬底1250上方的层流。气体层流将均匀和垂直的气流产生到衬底1250上。这样,沿着衬底1250的半径提供了均匀的边界层。这接着允许在晶片半径上更均匀的热损耗,并用于减小晶片上方和晶片上的水和化学蒸气的集中。多孔板1030充当气流扩散器。流动经过多孔板1030的气体可以因此帮助将从喷嘴1402流动的处理流体雾滴引导和均匀地分布到衬底1250的接收表面上。最后,气体通过排放入口1246由排放系统1248排放。排放系统1248通常可包含排放扇或真空泵以从流体处理单元1010抽出气体。注意,排放入口1246帮助确保经过衬底1250的气流是层流。The
在一个实施例中,加热元件(未示出)布置在充气室1034附近的盖组件1033中。例如,加热线圈(未示出)可以布置在多孔板1030内。这提供了对从管线1040递送的气体的加热,其由此最小化了衬底1250之上凝结和液滴的形成。In one embodiment, a heating element (not shown) is disposed in
在一个实施例中,管线1040连接到流体引入系统1200以允许流体(例如,处理流体)代替气体被推送经过多孔板1030。这样,多孔板1030将充当喷头以将处理流体递送到衬底1250的表面。In one embodiment,
在一个实施例中,管线1040可以充当流体递送管线,并还通过真空源1039的使用在充气室1034中产生真空压力来充当流体移除管线。真空源1039可以用于防止在正要将衬底1250传输出单元1010之前残留在多孔板1030上的任何流体的滴落。在这点上,诸如真空文丘里管之类的真空源1039被致动以在充气室1034中产生真空,其接着使得多孔板1030下表面上的任何流体被“上吸”到充气室1034中。In one embodiment,
图11A表示图11的面向上无电镀处理室的侧剖视图。在此视图中,气体偏流器1102设置在单元1010内。通过使用传统的提升机构(未示出),气体偏流器1102有选择地升高或降低。如图11A所示,气体偏流器1102处于其降低位置,这可以允许衬底1250传输出/入流体处理单元1010。11A shows a side cross-sectional view of the face-up electroless processing chamber of FIG. 11. FIG. In this view,
图11B示出了图11的面向上无电镀处理室的侧剖视图,其具有气体偏流器1102。这里,气流偏流器1102处于其升高位置,由此其可以用于在处理期间“加强”和/或引导处理溶液(例如,处理溶液雾滴)在其从喷嘴1402行进时的流动以及在气体在其从气体供应体1038和多孔板1030朝向衬底1250行进时的流动。气体偏流器1102因此被用于通过限制障碍物的数量并控制到达流体的流动模式来提高处理期间处理流体和气流模式的可重复性和微粒性能。FIG. 11B shows a side cross-sectional view of the upward facing electroless processing chamber of FIG. 11 with a
所期望的是,提供装置来从单元1010外部可视地检查正分配在衬底1250上的流体的进程。在图11的布置中,相机1360设置在单元1010内部。该相机可以布置为沿着侧壁1015、在多孔板1030之下、沿着支撑环1031、或可以获得对衬底1250足够视野的任何其他位置。优选地,相机1360布置在盖的固定位置上。在图11的实施例中,相机1360附装到上支撑环1031。相机1360优选地是电荷耦合显示相机(“CCD相机”),其与控制器111连通并采用一系列像素来记录数字图像。监视器(未示出)设置在单元1010外部以提供对衬底1250表面的光学可视。这样,在处理流体分配处理期间或沉积处理期间可以对衬底1250的无电镀处理流体的覆盖的时机和合适程度提供可视的确认。It is desirable to provide means to visually check the progress of the fluid being dispensed on the
为辅助相机1360,所期望的是提供光源(未示出)。光源将优选地布置在盖的固定部分上;但是其可以定位在与处理区域1025相邻的任何位置处。光源用于在处理期间照明衬底1250。在一个方面,相机1360用于检测可视光谱上的光。To assist camera 1360, it may be desirable to provide a light source (not shown). The light source will preferably be arranged on a fixed part of the cover; however it may be positioned anywhere adjacent to the
可视确认优选地通过人力监视来提供。但是在一个布置中,可视确认处理通过机器可视控制式处理来提供。在此布置中,被充分覆盖的衬底1250的图像被程序化到控制器111(见以上的元件111)中。在一个方面,控制器111因而在流体分配处理期间监视由相机1360产生的像素图像,并将该图像与预先记录的图像或其他数据进行比较,使得可以由控制器111进行与处理有关的各种判断。例如,至少直到由相机1360中的像素所检测的实际衬底图像与预先记录的图像匹配,否则流体分配处理不允许“超时”,或终止。Visual confirmation is preferably provided by human monitoring. In one arrangement, however, the visual confirmation process is provided by a machine visually controlled process. In this arrangement, an image of the substantially covered
在一个方面,相机1360是红外相机。红外相机将忽视可视波长,但识别热波长。温度上的差别可以在所检测的图像内转换为颜色或所检测信号的强度,以表示物体(即衬底1250)中的温度差。当正被分配的流体处于与衬底1250的表面不同的温度时,温度差将作为颜色差被记录。流体分配将继续直到温度差消失,这提供了对衬底1250完全覆盖的指示。优选地,温度差将再次通过控制器和相机1360的使用而产生的机器可视控制式控制而被监视。由此,可以确保对衬底的完全覆盖。In one aspect, camera 1360 is an infrared camera. Infrared cameras will ignore visible wavelengths, but recognize thermal wavelengths. The difference in temperature can be converted within the detected image to color or intensity of the detected signal to represent the temperature difference in the object (ie, substrate 1250). When the fluid being dispensed is at a different temperature than the surface of the
在另一个方面,相机1360可以是用于接收入射光并输出表示各种可视光波长及其强度的数据的分光计。例如,红光将具有群组在可视光谱的低波长内的更大的光组成强度。分光计通常包括光学棱镜(或光栅)接口以将入射信号光学地分为其组分,其接着被透射到线性CCD检测器阵列上。分光计的一个实施例包括由数千个单独的检测器元件(例如,像素)组成的CCD检测器阵列来从棱镜(或光栅)接收结果光谱。通过收集强度对波长的数据,与相机1360连通的控制器111接着将最近接收的信息与过去或用户定义的值进行对比,使得无电镀沉积处理步骤和处理变量(例如,流体覆盖率、处理时间、衬底温度、衬底转速)能够被控制以优化处理结果。In another aspect, camera 1360 may be a spectrometer for receiving incident light and outputting data representing various wavelengths of visible light and their intensities. For example, red light will have a greater intensity of light components grouped in the low wavelengths of the visible spectrum. Spectrometers typically include an optical prism (or grating) interface to optically separate the incident signal into its components, which are then transmitted onto a linear CCD detector array. One embodiment of a spectrometer includes a CCD detector array consisting of thousands of individual detector elements (eg, pixels) to receive the resulting spectrum from a prism (or grating). By collecting intensity versus wavelength data, the
在一个布置中,相机1360可以流体分配臂1406的运动和来自化学制剂喷嘴1402的流态的软件优化状况下在闭环控制下操作,以确保衬底1250的表面具有连续的化学制剂覆盖。该闭环控制可以通过其全部都被控制器111连接和控制的相机1360、分配臂马达1404、和流体引入系统1200中的部件的使用来实现。In one arrangement, the camera 1360 may operate under closed loop control with software optimization of the motion of the
图12表示在另一个可选实施例中面向上流体处理单元1010的剖视图。这里,处理流体也通过由布置于多孔板1030中的喷嘴1402喷射流体来施加到衬底1250的接收表面。在此实施例中,多孔板1030相对于衬底1250有选择地升高或降低。更具体地,室盖组件1033相对于衬底1250轴向地移动。为实现此轴向移动,采用室盖提升组件1079。连接到室盖组件1033的室盖致动器(由元件1080′示意性地表示)可以用作室盖提升组件1079的一部分。致动器1080′优选地是电致动器,并在一个实施例中是线性DC伺服电机。但是,致动器1080′可以可选地是气动致动的空气缸。在此构造中,通过使马达1080′致动,室盖提升组件1079控制多孔板1030与其下方的衬底1250之间的处理区域1025的容积。这样的布置有利与控制衬底1250的表面附近的气流和氧气水平。Figure 12 shows a cross-sectional view of an upwardly facing
已经在处理衬底1250的描述中描述了用于上述面向上的无电镀单元的各种实施例。但是应该注意,在一些维护动作期间,所期望的是在支撑指1300(或支撑环)上没有衬底的状态下操作处理单元1010。更具体地,流体引入系统1200和流体引出系统1240可以在处理区域1025内未布置衬底的情况下操作。例如,去离子水或者其他清洁或清洗流体可以通过流体递送臂(例如图9的流体递送臂1406)或流体递送板(例如图11的多孔板1030)注入并分配到衬底支撑指1300和其他室部件上。可以完成此步骤以清洁衬底支撑指1300和其他室部件以降低处理单元1010中的微粒水平。为在此清洁步骤中进一步提供辅助,流体递送臂可以降低(图9B),流体递送头可以降低(图12)或衬底支撑组件可以升高(图9A)。Various embodiments for the above-described upward-facing electroless plating cells have been described in the description of
虽然前述针对本发明的实施例,但是本发明的其他和进一步的实施例可以被改变而不偏离本发明的基本范围,且本发明的基本范围由所附权利要求确定。While the foregoing is directed to embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be changed without departing from the essential scope of the invention, which is determined by the appended claims.
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