TWI749136B - 用於潤濕基板的方法 - Google Patents

Abstract

潤濕一半導體基板之方法，可包括形成一受控之氣體氛圍於容納有此半導體基板之一處理腔室。半導體基板定義有複數個特徵，其可包括通孔。此方法可包括使一濕潤劑流入處理腔室。一腔室壓力可維持在低於約100kPa。此方法可亦包括潤濕定義於此半導體基板之這些特徵。

Description

用於潤濕基板的方法

本技術係有關於在半導體製程之潤濕基板。特別是，本技術係有關於在通孔內提供潤濕以及具有較少潤濕缺陷之其他結構的系統和方法。

積體電路通過在基板表面上產生複雜精細的圖案化材料層之製程而得以實現。在一基板上產生圖案化材料需要控制方法以設置和移除材料。移除時，可根據各種目的進行化學性蝕刻或物理性蝕刻，包括將光阻中的圖案轉移到下面的層中、對層進行減薄、或者薄化已經存在於表面上的特徵之橫向尺寸。一旦材料已經被蝕刻或以其他方式處理，則基板或材料層會被清潔或是準備用於進一步的操作。

隨後的製程操作可包括，包含電鍍之基板操作的準備。這些製程可以涉及剝離材料、清潔製程後的層或圖案、去除微粒或潤濕基板以準備一電鍍製程。電鍍操作通常使用一電化學製程來形成或沉積金屬材料到溝槽、通孔和形成在基板上的其他結構。隨著元件特徵變得更加複雜和緊密，充足的電鍍特徵內部會變得更加困難。

因此，可用於生產高質量裝置和結構的改進系統和方法是有需要。本文技術係解決了這些和其他需求。

潤濕一半導體基板的系統和方法可包括形成一受控之氣體氛圍於容納有半導體基板的處理腔室中。半導體基板可定義有多個特徵(features)，其可以包括通孔(vias)。此方法可以包括使一濕潤劑(wetting agent)流入處理腔室。腔室壓力可維持在約100kPa以下。此方法還可以包括潤濕在基板中定義的多個特徵。

所述方法可以進一步包括將處理腔室加壓到大約大氣條件。所述方法還可以包括在加壓處理腔室之後使濕潤劑與多個特徵維持接觸一段時間。在實施例中，此段時間可以小於大約一分鐘。本技術的基板可以定義至少1,000個特徵，並且少於5%的特徵包含有在濕潤劑中或在隨後電鍍中的一氣泡缺陷(bubble defect)。

一二氧化碳氣體氛圍(carbon dioxide atmosphere)可以通過二氧化碳的連續淨化、二氧化碳的抽空和回填、二氧化碳置換操作或通過負載鎖定轉移過程而進入一個二氧化碳環境來形成。在一些實施例中，二氧化碳氣體氛圍可以包括超過50%的二氧化碳。多個特徵可以包括形成在半導體基板中的通孔，並且至少一個通孔的特徵可以是至 少約20μm的直徑。在一些實施例中，濕潤劑可以是或者包括脫氣去離子水。脫氣去離子水可以在大約20ppm以下脫氣。實施例中，濕潤劑可以通過一重力引起的流動、強制流動或噴霧而流入處理腔室。在將濕潤劑流入腔室期間腔室壓力可保持在約20kPa以下。實施例中，濕潤劑可吸收留在基板定義的多個特徵中之超過98%的二氧化碳。

本技術還包括潤濕半導體基板的方法。此方法可包括在容納有半導體基板的處理腔室中形成一受控之氣體氛圍(a controlled atmosphere)。半導體基板可定義有多個通孔，其包括以直徑大於約50μm為特徵的至少一個通孔。此方法可以包括將處理腔室內的壓力降低到約10kPa以下。此方法可以包括使濕潤劑流入處理腔室。此方法可以包括將處理腔室加壓到大約50kPa以上。此方法還可以包括潤濕在半導體基板上定義的多個通孔。在實施例中，少於1%的通孔可能包含有潤濕過程中的一個缺陷。

於示例性方法中的受控之氣體氛圍可包括選自二氧化碳、一氧化碳、氧、氮、氬、氨、溴、二氮烯(diazene)、乙炔(acetylene)、氪(krypton)、氙(xenon)、氡(radon)、一氧化二氮(nitrous oxide)、硒化氫(hydrogen selenide)和碳氫化合物(hydrocarbons)所組成之群組的其中一或多種流體。在實施例中，濕潤劑可以包括水。在加壓之後，腔室可維持在約50kPa 以上的壓力一段時間。在實施例中，此段時間可以是在約1秒和約20秒之間。

本技術還包括潤濕基板的方法。此方法可以包括將基板提供到處理腔室。基板可定義有多個特徵。此方法可以包括從定義在基板中的多個特徵中置換空氣。在一些實施例中，空氣可以被二氧化碳置換。此方法可以包括維持處理腔室內的壓力低於約10kPa。此方法可以包括將去離子水流入處理腔室。在一些實施方式中，去離子水可以在大約5ppm以下脫氣。此方法還可以包括在約10kPa以上將處理腔室加壓一段時間。此方法可以包括潤濕在基板上定義的多個特徵。在一些實施例中，可從特徵中去除超過99%的二氧化碳。

在一些實施例中，加壓處理腔室可以將壓力升高到約90kPa以上。這些方法的示例性基板可以定義超過一百萬個特徵。在實施例中，多個特徵中少於0.01%的特徵可以由一缺陷來表徵，此缺陷包括在濕潤劑內或隨後電鍍的氣泡。

此技術可以提供許多優於傳統技術的優點。例如，本操作可以減少後續電鍍操作中的空隙和缺陷。相較於一空氣環境，利用一二氧化碳環境可提供製程穩定性。由於飛濺、滴落或其他問題所導致的無意潤濕可能導致氣泡缺陷或在一周圍環境中增加吸收時間，而一二氧化碳環境可以在大幅縮短的時間內提供更穩定的製程處理。另外，此改良方法可以在比傳統技術更短的時間幀內藉由置換殘留的非凝結 氣體來縮短等候時間(queue times)。結合以下描述和附圖更詳細地描述這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。

20:腔室

22:基座

24:腔室板

26:側柱

28:平台組件

32:彈簧

42:彈簧框架

44:橫板

46:側臂

60:線性夾盤致動器

66:閥

72:舉升框架

80:水脫氣槽

82:供水管線

84:真空埠

86:壓力平衡管線

88:液位感測器

90:噴嘴

102:樞軸致動器

110:舉升致動器

112:閥塊

300:方法

310、320、330、340、350:操作

通過參考說明書和所附圖示之其餘部分，可以對所揭露之實施例的本質和優點有進一步的理解。

第1圖係顯示出可以實施本技術實施例之方法的一腔室(chamber)之示意性剖面圖。

第2圖係繪示根據本技術之實施例的潤濕操作。

第3圖係繪示根據本技術之實施例的濕潤一半導體基板之一方法。

第4圖繪示了根據本技術之實施例在氮和二氧化碳的各種壓力下氣體吸收時間之一圖表。

第5A-5B圖顯示了來自一傳統製程以及來自根據本技術一實施例製程的示例性影像。

於圖示中，類似的部件和/或特徵可具有相同的數字參考標號。再者，相同類型的各種組件可以藉由在參考標號之後用區分相似組件和/或特徵的字母來區分。若於說明書中僅使用第一數字參考標號，則該描述係適用於具有相同第一數字參考標號的任何一個相似組件和/或特徵，而不考慮後綴字母。

執行半導體製造和處理中的各種操作可在一基板上產生大量特徵的排列。隨著多層半導體層的形成，結構內係產生通孔，溝槽和其他通路。然後，這些特徵可以用一導電材料或金屬材料填充，以允許電可從一層到另一層地通過元件進行傳導。隨著元件特徵的尺寸不斷縮小，提供穿過基板的導電路徑的金屬數量也不斷減少。隨著金屬數量的減少，填充物的質量可能變得更加重要，以確保足夠的導電性通過元件。因此，製造時可能希望減少或移除路徑中的缺陷和不連續性。

執行電鍍(electroplating)操作可以提供導電材料到一基板上的通孔和其他特徵中。電鍍係使用包含有導電材料之離子的一電解質浴，以電化學地沉積導電材料到基板上和進入基板定義的特徵中。製程可能涉及一預濕潤過程(pre-wetting process)，其中在電鍍之前係潤濕基材的表面和通孔。當引入預潤濕操作於基板時，基板通常是乾的並暴露於空氣中，雖然也可能存在有例如來自一預清潔操作(pre-clean operation)的殘留液體。這種預潤濕操作的目的是為了減少由於被困在特徵內的氣泡而不會發生電鍍的區域。如果這些氣泡不能被驅逐，那麼氣泡可能會如同電鍍的阻擋位置(blocking sites)之作用。當特徵沒有獲得足夠的電鍍時，互連功能可能無法有效地運作，而可能會導致元件問題或失效。

傳統技術一直在努力於完整地移除元件特徵內的氣泡，因為製程操作中所使用的材料和流體可能難以置換通孔和其他特徵內的空氣。隨著這些特徵的尺寸縮小或深寬比(aspect ratio)增加，置換可能會變得更加困難。隨著時間過去，一些空氣或受困的氣體可能被吸收到濕潤劑中並被置換，但這可能不會完全地除去氣體，並且可能需要延長的時間，這可能會降低基板生產量(substrate throughput)和等候總時間(overall queue times)。

本技術通過用一更易溶解的材料來置換空氣，並且通過濕潤劑之程序以促進非凝結氣體(non-condensable gas)從通孔離開並進入整體流體中的擴散，來克服這些缺陷。濕潤劑可以是或包括水或水溶液。由於水中自然地包含有氧氣，以及空氣成分(例如氮氣)的含量，因此水可能不易吸收困在某個特徵中的氧氣和氮氣，或者可能需要較長時間才能移除。藉由調整濕潤劑的成分和/或調整待置換氣體的成分，本技術可以減少元件特徵內留滯空氣的程度。在描述了其中可以執行本技術之實施例的一示例性腔室之後，其餘揭露將討論本技術的系統和製程之方法和相關方面。

第1圖係顯示出可以實施本技術實施例之方法的一腔室(chamber)20之示意性剖面圖。腔室20係繪示一示例性的預濕裝置(pre-wet apparatus)，其具有由一基座(base)22上的側柱(side posts)26支撐的一腔室板24。腔室20包括一平台組 件(platform assembly)28，平台組件28可包括用於接收具有基板之一夾盤(chuck)的一夾盤板(chucking plate)，此基板可具有將被潤濕之特徵。一舉升框架(lift frame)72係與平台組件28耦接，其可允許基板在夾盤內傾斜。樞軸致動器(pivot actuator)102使平台組件28在打開位置和處理位置之間樞轉。舉升致動器110(lift actuators)可允許舉升框架72線性地移動。彈簧32可以構造成向下拉動夾盤裝配，如此可有利於夾住和釋放基板。

彈簧框架(spring frame)42可用在橫板(cross plate)44相對端上之側臂(side arms)46而連接到一夾盤板的底表面。線性夾盤致動器(linear chuck actuators)60可設置在橫板44的相對側。一水脫氣槽(water degasification tank)80可以被腔室板24支撐。一供水管線(water supply line)82可連接到水脫氣槽80內的一噴嘴90(spray nozzle)。水脫氣槽80上的真空埠(vacuum port)84可連接到一真空源。壓力平衡管線(pressure equalization line)86可以連接到處理腔室內的一平衡埠(equalization port)。水脫氣槽80的下端可以通過一閥66連接到腔室液體入口(chamber liquid inlet)。可設置一液位感測器(level sensor)88以測量水脫氣槽80內的液位。一閥塊(valve block)112可以控制腔室中的真空。於操作時，可用一有輸送控制之流體而提供水或其他濕潤流體於腔室20中，以避免飛濺到基板上。

雖然半導體製造中的許多特徵尺寸和溝槽都處於奈米尺寸，但是元件中形成的許多通孔可能處於較大尺寸，例如是微米尺寸。不論這些尺寸之特徵有相對較大尺寸，但由於所使用的工藝和材料的各種特性和參數，特徵(例如通孔)的濕潤可能難以證明。第2圖繪示出了根據本技術實施例的潤濕操作，以及在潤濕操作期間發生的問題。此圖示繪示出在一基板上形成的兩個通孔以及在不同條件下對這些通孔的濕潤。

在濕潤過程期間，例如，基板可以傾斜至約5°與約60°之間的一角度，例如約20°。這可有助於潤濕某些特徵類型，儘管許多特徵可能不是適當地被濕潤。濕潤劑的動態接觸角度可能會影響一特徵內的潤濕程度，以及濕潤劑穿透通孔和其他特徵的能力。25°的一接觸角能夠完全潤濕所示的較大和較小的通孔，儘管產生這樣的接觸角可能是困難的或不實際的。例如，光阻可能形成或沉積於基板上，這會影響濕潤劑的接觸角。此外，深寬比可能影響填充行為，並可能影響接觸角以完全潤濕一通孔。例如，通孔，其特徵為深寬比小於約1或小於約0.5，可以在大於或約25°、大於或約40°、或大於或約50°的接觸角下完全潤濕。隨著深寬比增加，潤濕一通孔的接觸角可減少到低於或約30°、低於或約25°、低於或約20°、低於或約15°、或者更低。

再者，儘管一初始接觸角(initial contact angle)可能較低，但動態接觸角可能受到通孔本身的形成和排列的影響。例如，基板可能具有數百個、數千個或數百萬個或更多的待被潤濕的特徵。而且，這些特徵可以具有超過幾百微米範圍的幾種不同尺寸，並且以各種不同的圖案形成在基板上，其具有密集間隔的特徵和在其他區域中具明顯間隔的特徵。因此，在使用任何特定濕潤劑的潤濕過程期間，在整個表面上可能不保持一特定的動態接觸角。例如，儘管圖中顯示在25°接觸角下，即使在60°的動態接觸角下，特徵也被完全潤濕。所示之較大通孔僅部分濕潤，並且在120°的動態接觸角下，兩個特徵被濕潤劑完全覆蓋，其特徵內之氣體係被濕潤劑捕集，並且無法將濕潤劑遞送至基板定義的特徵裡。

當其他特徵被完全濕潤時，仍有一定量的非凝結氣體會被困在整個基板表面的一些通孔中。隨著時間過去，此氣體可能會被吸收到濕潤劑中，儘管可能不會發生完全吸收，並且任何確實會發生的吸收並不會在一適當時間範圍內發生。吸收的量和時間可能取決於許多與濕潤劑以及滯留氣體有關的因素。例如，如上所述，在一些潤濕操作中被置換的氣體可能是在大氣條件下的空氣。另外，濕潤劑可包括水或一水溶液。水吸收氧氣和氮氣，其構成99%的空氣，的能力係小於水吸收許多其他材料的能力。儘管完全吸收氣體的時間可能需要幾分鐘或更長時間，但藉由減少要吸收的 氣體量而降低系統內的壓力，可以間接地提高氧氣和氮氣的吸收速率。如果每個基板(例如一半導體晶圓)都需要這樣的時間量，則將降低基板生產量，並且該過程可能不會移除每個特徵中的空氣。然而，通過根據本技術而調節濕潤劑和製程的氣體氛圍，可以減少這些處理時間。

請參照第3圖，其繪示根據本技術之實施例的濕潤一半導體基板之一方法300。方法300可以改善特徵和通孔的濕潤性，如此可進而減少電鍍操作中的缺陷。此方法可包括在操作310中於容納半導體基板的一處理腔室中形成一受控的氣體氛圍(a controlled atmosphere)。半導體基板可以包括形成在基板表面上的多個特徵。此方法可更選擇性地包括在操作320時，將處理腔室內的一壓力降低至低於大氣條件。

此方法還可以包括在操作330中使一濕潤劑流入處理腔室。在潤濕操作期間濕潤劑可以接觸基板和特徵。此方法可以進一步包括選擇性的操作340，其可包括將腔室加壓到一閾值(threshold)以上且可高達到約大氣壓力。此方法還可包括在操作350中濕潤該些特徵。方法300的濕潤過程可以對於多種特徵類型提供增進潤濕的能力，且其內容如下詳細討論。

根據本技術之方法300可涉及在一個或多個操作期間於系統內維持一低於大氣壓的壓力。例如，在大氣壓力為約101kPa的情況下，在本技術之一個或多個操作期間， 腔室壓力可以保持在約100kPa以下。在一些實施例中，壓力可進一步降至低於或約90kPa、低於或約80kPa、低於或約70kPa、低於或約60kPa、低於或約50kPa、低於或約40kPa、低於或約30kPa、低於或約20kPa、低於或約15kPa、低於或約10kPa、低於或約9kPa、低於或約8kPa、低於或約7kPa、低於或約6kPa、低於或約5kPa、低於或約4kPa、低於或約3kPa、低於或約2kPa、低於或約1kPa，或者更低的壓力。對於本技術的任何操作，壓力還可以維持在這些所述數量中的任何一個之間，或者在這些範圍中之任何一個所包含的範圍內。

對於水或水溶液，壓力的下降可能至少部分地限制於濕潤劑的飽和壓力(saturation pressure)，其可在約1kPa和約4kPa之間。藉由朝著濕潤劑之飽和壓力而降低壓力，可以減少特徵內所滯留和自由氣體的量。當系統內的壓力降低時，氣體的摩爾數將成比例地減少，這可以減少濕潤劑吸收的氣體量。因此，在一些實施例中，腔室壓力可以維持在約20kPa以下、約10kPa以下、約1kPa和約20kPa之間、或約4kPa和約10kPa之間，以減少待置換之氣體的量。

如以上方法300所討論的，本技術可形成用於潤濕操作的一受控之氣體氛圍。例如，空氣可以從容納基板的處理腔室中被置換。可能可以用多種方式和多種流體發生置換(displacement)。可以用多種方式發生置換，可以減少處理室腔內的空氣量。例如，對於容納在腔室內的基板，腔室可 以被抽空以去除一定量的空氣；然後可以將二氧化碳或一些其他流體回填到腔室中，以產生包括一較低濃度空氣的一環境或氣氛。此種循環，即對該腔室抽氣並用二氧化碳或一些其他流體回填以進一步減少腔室內的空氣濃度，可以重複多次。例如，循環可能發生一次、兩次、或3、4、5次或更多次。額外的循環可以進一步限制處理腔室內的空氣量。

其他可用的置換技術可包括，自腔室定義的一單個出口(single outlet)並且提供一連續流體或淨化流體，例如二氧化碳，以通過腔室。另外，可以進行連續吹掃清除(a continuous purge)，其中腔室通常保持在流動流體(例如二氧化碳或氬氣)的一正壓下。因此，當腔室被提供了待處理的一基板時，流體的正向流動可確保空氣或其他環境組成不被輸送到腔室中。而且，在包括受控氣體氛圍下的一個或多個腔室的處理系統中，一加載鎖定腔室(a load lock chamber)的提供可進入環境，該環境可以包括被配置以執行所揭露之操作的處理腔室。在加載鎖定腔室已經接收基板或工作件之後，可以在向其他腔室或受控之氣體氛圍提供通路之前，先用流體來清除加載鎖(load lock)。可以理解的是，維持受控之氣體氛圍的這些和其他方式都包含在本技術中。

受控之氣體氛圍可以由一種或多種流體的量來表徵，並且還可以由一定量的空氣來表徵。例如，受控之氣體氛圍可以由組成來表徵，其中氧氣和氮氣共同形成小於受 控氣體氛圍的99%。在一些實施例中，氧和/或氮可以形成小於或約90%的受控氣體氛圍，並且可以包括小於或約80%、小於或約70%、小於或約60%、小於或約50%、小於或約40%、小於或約30%、小於或約20%、小於或約10%、小於或約5%、小於或約1%、或更少的受控氣體氛圍於實施例中。另外，包括二氧化碳或別處討論的其它流體之一種或多種其他流體可以包括大於或約大於1%的受控氣體氛圍，並且二氧化碳和/或其他流體可構成大於或大約5%的受控氣體氛圍、大於或約10%、大於或約20%、大於或約30%、大於或約40%，大於或約50%、大於或約60%、大於或約70%、大於或大約80%、大於或大約90%、大於或大約99%的受控氣體氛圍，或者可實質上地，基本地或完全地構成實施例中的受控氣體氛圍的流體。

流體可以包括用於置換空氣的任何流體或氣體，並且不限於二氧化碳，其作為一受控氣體氛圍的示例性流體係在全文中討論。可以使用的氣體之一非詳盡列表(a non-exhaustive list)包括例如二氧化碳、一氧化碳、氧、氮、氬、氨、溴、二氮烯(diazene)、乙炔(acetylene)、氪(krypton)、氙(xenon)、氡(radon)、一氧化二氮(nitrous oxide)、硒化氫(hydrogen selenide)和其他氣體。另外還可以使用碳氫化合物(hydrocarbons)，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。一或多種氣體的選擇可以基於它們在水或水溶液中的溶解度，氣體可 以基於在水中的相關亨利定律係數(Henry’s Law coefficient in water)來選擇。例如，氧氣係以約0.0013molg/Lsol‧atm的係數為特徵，並且氮氣係以約0.0006molg/Lsol‧atm的係數為特徵。相比之下，二氧化碳係以約0.03mol/Lsol‧atm的係數為特徵，其比氧和氮至少高一個數量級。因此，與氧氣或氮氣相比，二氧化碳可以多次地更易於在水和其他水溶液中做吸收。於實施例中，可以選擇具有亨利定律係數大於或約0.0001mol/Lsol‧atm之特徵的其它流體。

藉由利用可以被吸收的一氣體氛圍，其包括在水中比空氣更容易吸收的流體，置換殘留氣體的時間可以減少。第4圖繪示了根據本技術之實施例在氮和二氧化碳的各種壓力下氣體吸收時間之一圖表。即使在50kPa以下的氣氛條件下，吸收殘留氮氣所需的時間也超過10分鐘，而二氧化碳可在5秒內被吸收。因此，所述方法可包括使濕潤劑與在基板中定義的多個特徵維持接觸一段時間，以允許吸收殘留氣體。這段時間可能會少於5分鐘，這取決於氣體氛圍中的流體以及腔室條件。但是，藉由利用其他環境材料而非空氣，則吸收時間可以進一步減少。在一些實施例中，此段時間可以小於或約3分鐘、小於或約1分鐘、小於或約50秒、小於或約45秒、小於或約40秒、小於或約35秒、小於或約30秒、小於或約25秒、小於或約20秒、小於或約15秒、小於或約10秒、小於或約9秒、小於或約8秒、小於或約7秒、小於或約6秒、小於或 約5秒、小於或約4秒、小於或約3秒、小於或約2秒、小於或約1秒，或者更少。此段時間也可以是在這些所述數字中的任何一個之間所定義的任何範圍，或者包含在這些範圍中的任何較小範圍。

如之前所討論的，所述方法還可以包括在使濕潤劑與基板的特徵接觸之後對處理腔室加壓。加壓可將腔室壓力增加到高於或約10kPa，並且在實施例中可將腔室壓力增加至高於或約20kPa、高於或約30kPa、高於或約40kPa、高於或約50kPa、高於或約60kPa、高於或約70kPa、高於或約80kPa、高於或約90kPa、高於或約100kPa、或高達或高於大氣條件。對處理腔室加壓係有益於吸收留在特徵中的氣體。藉由降低方法中先前的壓力，可能滯留的氣體量可定義於系統中。藉由在遞送濕潤劑之後提高腔室內的壓力，氣體佔據的空間體積可以減小或壓縮，並且濕潤劑吸收殘餘氣體的能力可以增加。

當腔室與大氣相通或系統內的壓力增加時，任何殘留氣體的壓力也可能增加。因為氣體可能處於一更高的壓力下，所以與濕潤劑的液體界面處的氣體濃度也可能增加。如此也可以改善濕潤劑內殘餘氣體的擴散。

濕潤劑可以包括任何數量的流體或流體的組合，例如水溶液和/或水。在一些實施例中，濕潤劑可以是或包括去離子水，包括脫氣的去離子水。去離子水或其他濕潤 劑可以用不同方式輸送至處理腔室以接觸基板。例如，濕潤劑可以自一儲器藉由重力引起的流動來輸送，或者濕潤劑可以被泵送到處理腔室中。濕潤劑可以在基板上保持靜態，或者可以連續地流過或噴過基板。在其他實施例中，可以使用噴霧器來將處理腔室內的濕潤劑遞送並接觸基板。可以使用任何數量的噴霧或噴嘴配置來產生特定分佈模式(distribution patterns)、流速(flow velocities)或覆蓋分佈(coverage profiles)於晶圓上。濕潤劑還可以用一種或多種方式進行改質，以改善來自腔室環境內之空氣或任何其他流體之氣體的吸收並且可以被捕困於基板的特徵內。在一些實施例中，濕潤劑可以被脫氣，例如脫氣的去離子水。去離子水可以在被輸送到處理腔室以除去氧氣或其他氣體例如二氧化碳之前先流過一接觸器，例如一膜接觸器(membrane contacter)。在實施例中，濕潤劑可以脫氣至小於或約50ppm，並且可以脫氣至小於或約40ppm、小於或約30ppm、小於或約20ppm、小於或約15ppm、小於或約10ppm、小於或約9ppm、小於或約8ppm、小於或約7ppm、小於或約6ppm、小於或約5ppm、小於或約4ppm、小於或等於約10ppm或約3ppm、小於或約2ppm、小於或約1ppm，或者更小。藉由使濕潤劑脫氣以減少環境氣體以及腔室之環境氣體(例如二氧化碳)的程度，本技術可以提供改善的吸收特性。

此方法可以去除通孔內或基板中定義的其他特徵中之大於或約50%的任何殘餘氣體。在一些實施例中，此方法可以去除殘餘空氣、二氧化碳或其他氣體，並且可以去除大於或約60%的殘餘氣體、大於或約70%的殘餘氣體、大於或約80%的殘餘氣體、大於或約90%的殘餘氣體、大於或約91%的殘餘氣體、大於或約92%的殘餘氣體、大於或約93%的殘餘氣體、大於或約94%的殘餘氣體、大於或約95%的殘餘氣體、大於或約96%的殘餘氣體、大於或約97%的殘餘氣體、大於或約98%的殘餘氣體、大於或約99%的殘餘氣體、大於或大約99.9%的殘餘氣體、大於或大約99.99%的殘餘氣體、大於或大約99.999%的殘餘氣體，或者可以實質上、基本上或完全地從基板上定義的特徵去除任何殘留氣體。在實施例中，殘留的氣體可以通過包括以濕潤劑之吸收的置換而被移除。

如前所述，示例性基板可具有基板內定義的任何數量的特徵。特徵可以包括各種尺寸的通孔，包括直徑大於或大約1μm、大於或大約5μm、大於或大約10μm、大於或大約20μm、大於或大約50μm、大於或大約100μm、大於或約200μm、大於或約400μm、或者更大，取決於通孔。直徑通常意味著穿過通孔或特徵的任何部分的距離。例如，並非所有通孔或特徵都可以是圓形的，並且可以用任何其他形狀或幾何形狀為特徵，包括橢圓形通孔，其中幾何形狀的任 何尺寸都可以構成所指出的直徑。另外，通孔或特徵可以由所指出的任何尺寸和範圍的一深度來表徵。通常，任何通孔或特徵可以是任何幾何形狀(geometry)或方向(orientation)，包括垂直或面朝下的方向。因此，通孔可以用一深寬比、或者一通孔深度與寬度之比值大於或約0.5、大於或約1、大於或約1.5、大於或約2，或者更大，來表徵。整個基板可以是特徵和/或通孔的任何圖案，其可以在尺寸或間隔上變化。基板上的通孔的數量可以針對不同的元件而變化，但是示例性基板可以具有多個通孔和/或特徵，例如大於或大約10個通孔或特徵、大於或大約100、大於或大約500、大於或大約1000、大於或大約10,000、大於或大約100,000、大於或大約500,000、大於或大約1,000,000、大於或大約5,000,000，或者更多通孔或特徵定義在整個基板上，且該些通孔或特徵具有各種形狀和分佈。

本技術可以減少在潤濕操作之後可能留有氣體的通孔或特徵的數量，其可以是在濕潤劑中或在後續操作中以氣泡缺陷的形式留在通孔或特徵內。例如，後續的電鍍操作可能在殘留氣體未被濕潤劑置換或吸收的位置處形成空隙(void)或氣泡缺陷。本技術可以將包括諸如氣泡缺陷之類的缺陷的通孔或特徵之數量減少到小於或大約基板上通孔的5%。在一些實施例中，本技術可以將從潤濕操作中剩餘的缺陷之數量減少到小於或約為基板上的通孔的1%，並且實施例 中可能可以將缺陷的數量減少到小於或大約0.1%、小於或約0.01%、小於或約0.001%、小於或約0.0001%、小於或約0.00001%、小於或約0.000001%，或者更少。在一些實施例中，本技術可以自濕潤而去除所有缺陷，使得在濕潤或隨後的電鍍中沒有包括氣泡或其他缺陷的通孔或特徵。

請參照第5A-5B圖，其顯示了來自一傳統製程的示例性影像以及來自根據本技術一實施例製程的示例性影像。第5A圖顯示出了執行一傳統製程的多個通孔的影像，其使用去離子水作為空氣氣氛中的濕潤劑。隨後進行的電鍍操作係被執行到一控制深度(controlled depth)以暴露任何殘留的氣體。在幾十萬個通孔中，該製程在電鍍金屬中顯示超過160,000個氣泡缺陷。第5B圖顯示出進行本技術操作之類似測試樣本的影像。此製程涉及使用脫氣去離子水作為二氧化碳氣體氛圍中的濕潤劑。隨後的電鍍操作係辨識出了4個氣泡缺陷。隨後的測試產生了2個氣泡缺陷。如上所述結合了在大氣壓力下之一保持時間係造成1個氣泡缺陷和隨後測試中的零個氣泡缺陷。因此，通過利用可以更容易被濕潤劑吸收的大氣成分並且通過，如本文其他地方所討論的濕潤劑使用操作，本技術能夠將氣泡缺陷的數量減少幾個數量級，並且在實施例中能夠防止氣泡缺陷的形成。

在前面描述中，為了解釋之目的，已經闡述了許多細節以便提供對本技術的各種實施例之理解。然而，對 於本領域技術人員很顯然的是，某些實施例可以在沒有這些細節中的一些或者具有附加細節的情況下而施行。例如，可能受益於在此所述之濕潤技術的其他基板也可以使用本技術。

已經揭露了數個實施例，如本領域技術人員瞭解，可以在不脫離實施例之精神的情況下運用各種修飾、替代構造和均等物。另外，為了避免不必要地模糊本技術，許多已知的製程和元件尚未描述於此。因此，如上敘述不應被用以限制本技術之範圍。[0001]

在提供數值範圍的情況下，應該理解的是，除非文中另有明確規定，在該範圍的上限和下限之間的每個中介值至下限單位的最小部分也被具體揭露。涵蓋了任何較窄範圍，其在一表述範圍內的任何表述數值或未表述之中介值到任何表述範圍內的任何其他表述值或中介值之間。這些較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在該範圍內或排除在外，並且其中任一範圍、或兩者皆非、或兩個範圍都包括在較小範圍內的各個範圍也包含在本技術內，但受限於表述範圍中任何具體排除之限制。如果表述的範圍包括一個或兩個限制值，則排除這些限制值中的一個或兩個限制值的範圍也包括在內。在一列表中提供多個數值的情況下，包括或基於這些數值中任何數值的任何範圍，係已被類似地具體揭露。

如本文和所附權利要求中所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式“一”、“一個”和“該”包括複數個引用物。因此，例如，對“一種材料”的引用包括多種這樣的材料，並且對“劑”(agent)的引用包括對本領域技術人員已知的一種或多種劑及其均等物的引用等等。

此外，當在本說明書和所附權利要求書中使用時，詞語“包含”(comprise(s))、“包含”(comprising)、“含有”(contain(s))，“含有”(containing)，“包括”(include(s))和“包括”(including)係欲用來指定所敘述之特徵，整體，組件或操作的存在，但是它們並不排除存在或添加有一或多個其他特徵、整體、組件、操作、行為或群組。

310、320、330、340、350:操作

Claims (19)

1. 一種潤濕一半導體基板之方法，包括：形成一二氧化碳氣體氛圍(carbon dioxide atmosphere)於容納有該半導體基板之一處理腔室(processing chamber)中，其中該半導體基板定義有複數個特徵(features)；使一濕潤劑(a wetting agent)流入該處理腔室，同時維持該二氧化碳氣體氛圍，其中在該濕潤劑流入之期間，一腔室壓力(chamber pressure)係維持在低於約100kPa；以及潤濕定義於該半導體基板之該些特徵。
2. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，更包括：加壓該處理腔室到大約大氣條件；和在加壓該處理腔室之後，使濕潤劑與該些特徵維持接觸一段時間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該段時間係小於約一分鐘。
4. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該半導體基板定義有至少1000個該些特徵，且其中少於5%的該些特徵係包含有在該濕潤劑中之一氣泡缺陷(bubble defect)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該二氧化碳氣體氛圍係以二氧化碳的連續淨化(a continuous purge of carbon dioxide)、二氧化碳的抽空和回填(a pump down and backfill of carbon dioxide)、二氧化碳置換操作(a carbon dioxide replacement operation)或負載鎖定轉移程序至一二氧化碳環境中(a load lock transfer process into a carbon dioxide environment)而形成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該二氧化碳氣體氛圍包括超過50%的二氧化碳。
7. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該些特徵包括通孔(vias)形成於該半導體基板中，且其中該些通孔至少其中之一其特徵在於具有至少約20μm之一直徑。
8. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該濕潤劑包括脫氣去離子水(degassed deionized water)。
9. 如申請專利範圍第8項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該脫氣去離子水在低於約20ppm下脫氣。
10. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該濕潤劑通過一重力引起的流動 (gravity-induced flow)，一強制流動(forced flow)或一噴霧(spray)而流入該處理腔室。
11. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中在送入該濕潤劑進入該處理腔室之期間，該腔室壓力係維持在低於約20kPa。
12. 如申請專利範圍第1項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該濕潤劑吸收留在定義於該半導體基板之該些特徵中超過98%的二氧化碳。
13. 一種潤濕一半導體基板之方法，包括：形成一受控之氣體氛圍(a controlled atmosphere)於容納有該半導體基板之一處理腔室(processing chamber)中，其中該半導體基板定義有複數個通孔(vias)包括至少其中一者其特徵在於具有至少大於約50μm之一直徑，其中該受控之氣體氛圍包括選自由二氧化碳、一氧化碳、氧、氮、氬、氨、溴、二氮烯(diazene)、乙炔(acetylene)、氪(krypton)、氙(xenon)、氡(radon)、一氧化二氮(nitrous oxide)、硒化氫(hydrogen selenide)和碳氫化合物(hydrocarbons)所組成之群組中的一或多個流體；將處理腔室之一壓力降低至低於約10kPa；使一濕潤劑(a wetting agent)流動進入該處理腔室，同時維持該受控之氣體氛圍；加壓該處理腔室至約50kPa以上；和 潤濕定義於該半導體基板之該些通孔，其中少於1%的該些通孔係包含有在該濕潤劑中之一缺陷。
14. 如申請專利範圍第13項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該濕潤劑包括水。
15. 如申請專利範圍第13項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中於加壓後，該處理腔室係維持一高於約50kPa之壓力一段時間。
16. 如申請專利範圍第15項所述之潤濕該半導體基板之方法，其中該段時間係在約1秒鐘和約20秒鐘的範圍之間。
17. 一種潤濕一基板之方法，包括：提供該基板於一處理腔室(processing chamber)中，其中該基板定義有複數個特徵(features)；將定義於該基板之該些特徵中的空氣置換，其中係以二氧化碳置換前述空氣；將去離子水噴入該處理腔室中，其中該去離子水係脫氣至低於約5ppm，其中在噴入該去離子水之同時以二氧化碳維持該處理腔室之一壓力(chamber pressure)在低於約100kPa；加壓該處理腔室到高於約50kPa一段時間；和潤濕定義於該基板之該些特徵，其中大於99%之二氧化碳係自該些特徵移除。
18. 如申請專利範圍第17項所述之潤濕該基板之方法，其中加壓該處理腔室係將壓力上升至高於約90kPa。
19. 如申請專利範圍第17項所述之潤濕該基板之方法，其中該基板定義有至少1000個該些特徵，且其中該些特徵中少於0.01%特徵其特徵在於，包括在該去離子水中之一氣泡的一缺陷。

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