TWI841561B - 針對鍍覆操作改善基板的可濕性 - Google Patents

Abstract

諸多實施例包含於電化學沉積製程前濕化基板之方法及設備。於一實施例中，控制基板可濕性之方法包含：將基板置於預處理腔室中、控制預處理腔室之環境以濕化基板表面；以及將基板置入鍍槽中。本文亦揭示其他方法及系統。

Description

針對鍍覆操作改善基板的可濕性

本文所揭示之標的係關於處理諸多類型之基板（如矽晶圓或其他元素或化合物晶圓、或通常所指的「晶圓」），其因鍍覆前經過其他製程步驟而有不佳的可濕性。具體地說，所揭示之標的改善基板浸入鍍浴期間的潤濕，並改善基板上進行電化學鍍覆製程期間的效能。 [相關申請案之交互參照]

本申請案主張2018年4月30日申請之美國臨時專利申請案第62/664,938號的優先權，其全部揭露內容皆併於此作為參考。

電化學沉積製程通常係用於積體電路的金屬化。 於諸多製程中，沉積製程包含沉積金屬線至已預先形成於先前形成之介電層中的溝槽及貫孔中。於此相依製程中，通常是利用物理氣相沉積（PVD）或化學氣相沉積（CVD）製程，將薄的接著金屬擴散阻障膜預沉積至表面上。取決於目標金屬膜，後續金屬晶種層將沉積於阻擋膜上。接著，透過電化學沉積製程，以目標金屬電化學式填充特徵部（貫孔及溝槽）。

然而，電化學沉積至基板上的效能受到許多因素的影響。 例如，鍍浴組成物（包含無機成分濃度及添加劑濃度兩者）在確保無空孔間隙填充中扮有重要的角色。基板進入鍍覆溶液中的方式（例如，陰極/基板完全浸入鍍覆溶液所需的時間、陰極/基板進入溶液的角度、浸入期間陰極/基板的轉速等）、及施加至基板之電流及電壓可能在基板各處的間隙填充品質及間隙填充均勻性中扮演重要的角色。

本領域具有通常知識者已知諸多關於陰極/基板初始浸入鍍覆溶液中之態樣。扮演重要角色之其中一方面是進入期間鍍浴對基板的可濕性。舉例而言，在未適當潤濕之情況下，氣泡可能黏附至基板表面某些區域處，而之後受氣泡影響之區域的電沉積會因電不連續性而難以達成。最終結果是在該等區域漏鍍。與此不良可濕性相關之缺陷通常稱為「缺漏金屬」缺陷。該缺漏金屬缺陷經常對基板上含有主動元件之區域產生「致命缺陷」。例如，圖1A及1B顯示先前技術方法下因基板潤濕不良而導致的典型缺陷圖。圖1A及1B中較暗的區域表示高面積濃度的缺陷。圖2A至2C以逐漸縮小之視野（FOV）來顯示基板表面上因潤濕不良而導致之典型缺陷形狀。圖2A顯示約98 μm之FOV下的缺陷，圖2B顯示約11.25 μm之FOV下的缺陷，而圖2C顯示約3 μm之FOV下的缺陷。

如上所述，於電化學電鍍製程中，通常藉由利用例如物理氣相沉積（PVD）或化學氣相沉積（CVD）技術將薄的接著金屬擴散阻障膜預沉積至表面上。取決於目標金屬膜，可接著在阻障膜的頂部沉積金屬晶種層。通常，從阻障層及晶種層沉積至基板上之時間到基板即將進行電化學沉積之時間的期間產生了時間差（Δt ，稱為「等候時間」）。在等候時間的期間，基板的表面狀況預期會隨時間而改變。最被廣為注意到的表面變化之一是基板上的金屬層氧化。表面金屬的氧化會增加晶種層的片電阻，進而因更強的終端效應（terminal effect）而導致更加難以均勻地鍍覆於晶種層上。氧化物層改變了晶種層上添加劑吸附行為並且可能導致諸多鍍覆問題。氧化物層亦改變了基板浸入期間的潤濕行為。氧化物若在鍍覆之前未還原成金屬，便會溶解至鍍浴中，其隨後可能引起晶種層損耗及本領域具有通常知識者已知的其他問題。此外，金屬晶種層的氧化在整個基板上通常是不均勻的。所以，非均勻性通常對於等待時間有強相依性。因此，等待期間之基板氧化會引起鍍覆製程效能之變化，且氧化通常對鍍覆製程有害。

為了消除或降低等待時間的影響並確保製程效能，已在半導體及相關產業中採用諸多方法來解決晶種層氧化問題。 其一方法是在形成晶種之後且鍍覆之前將基板容置於環境受控之前開式晶圓傳送盒（FOUP）中。 在此實例中，FOUP通常填有氮（N₂ ），以防止氧（O₂ ）到達基板，使得O₂ 藉此氧化晶種，如圖3A所示。

圖3A顯示先前技術的方法300，其用以減少鍍覆設備上的氧化，後接諸多沉積、清洗及後退火操作。方法300顯示進入之晶種基板於FOUP中的操作，該FOUP包括N₂ 環境。 接著，將基板轉移至鍍槽中，以進行電化學沉積。完成電化學沉積後，隨後將基板轉移至鍍覆後腔室，以進行清洗及乾燥。於後續操作中，接著將基板轉移至退火腔室，以進行後退火製程。 一旦完成所示之所有操作後，接著便將基板移回FOUP。

現參考圖3B，用以解決晶種層氧化問題之先前技術的第二方法310是在升高之溫度下於氫（H₂ ）環境中還原表面氧化物。方法310顯示進入之晶種基板於FOUP中的操作。將基板從FOUP轉移至預鍍退火製程，其中基板於具有H₂ 之形成氣體中進行退火製程。接著，將基板轉移到鍍槽中，以進行電化學沉積。完成電化學沉積後，隨後將基板轉移到鍍覆後腔室，以進行清洗及乾燥。於後續操作中，接著將基板轉移到退火腔室，以進行後退火製程。一旦完成所示之所有操作，接著將基板移回FOUP。此基於H₂ 的製程通常稱為預退火製程，且需在緊接鍍覆製程之前進行。

圖3C顯示先前技術用以解決晶種層氧化問題之第三種方法330。該第三種方法300用氫（H）自由基，在基於H₂ 電漿之環境中還原表面氧化物。該方法330顯示進入之晶種基板於FOUP中的操作。將基板從FOUP轉移至預處理腔室，其中將基板置於升高之溫度下之基於H₂ 電漿之環境中的真空下。接著，將基板轉移到鍍槽中，以進行電化學沉積。完成電化學沉積後，隨後將基板轉移至鍍覆後腔室，以進行清洗及乾燥。於後續操作中，接著將基板轉移至退火腔室，以進行後退火製程。一旦完成所示之所有操作，接著將基板移回FOUP。此基於H₂ 電漿之製程通常稱為預退火製程，且其需要在緊接鍍覆製程之前進行。類似於預退火製程，此基於H₂ 電漿之製程通常在緊接鍍覆製程之前進行。然而，相較於參考圖3A及3B所討論之預退火製程，此製程可在明顯更低的溫度下進行。如文獻中所報導及本領域具有通常知識者所知，基於H₂ 電漿之製程亦能夠清洗表面層並移除晶種層中的許多雜質。

然而，於一些應用中，已觀察到上述用以防止氧化或將已形成之金屬氧化物還原成金屬之先前技術方法及製程可能在後續鍍覆製程中引發其他問題。例如，已發現將基板長時間容置於N₂ 填充之FOUP中通常可有效地防止氧化發生。然而，亦發現基板在後續鍍覆製程中卻可能變得非常難以潤濕。類似地，也已發現基於H₂ 電漿之製程中之預退火製程或預還原製程會使鍍覆期間之晶種基板可濕性變差，因而導致鍍覆期間有漏鍍缺陷。在未適當處置的情況下，就無法成功執行上述控制、減少或消除表面金屬氧化物之製程及方法。

本節所述之資訊係為了向本領域技術人員呈現下述主題之脈絡而提供，且其不應被認定為已承認的先前技術。

所揭示者為減少氧化並增加基板可濕性之方法，該方法包括：將該基板置於無氧且去離子濕化基板環境中達一預定時間量，該基板環境包括氮；對該基板進行鍍覆操作；以及對該基板進行該鍍覆操作之後，於一退火腔室中對該基板進行後退火。

現將參考附圖中諸多者所示之若干概括及具體實施例，以詳細描述所揭示之標的。 於下文描述中，闡述了許多具體細節以對所揭示之標的提供透徹的瞭解。 然而，本領域技術人員將顯而易見，可在沒有該等具體細節之一些或全部者下實施所揭示標的。在其他情況下，不再詳細描述公知的製程步驟或結構，以免模糊所揭示之標的。

本文包含之揭示標的描述了諸多改善基板可濕性的實施例。 然而，如上所述，已發現先前技術之諸多基板進入方法在基板可濕性上的改進有限。 因此，此等先前技術製程僅部分地改善因潤濕不佳而引起之漏鍍缺陷問題。

如本文所揭示，藉由在實質上緊接後續電化學鍍覆製程前「濕化」基板的表面（參見以下如圖7B所述之吸附機制及隨附的冗述），即可更充分地解決基板可濕性問題。 在閱讀和理解本文提供之揭示內容時，本領域具有通常知識者將知悉，本文揭示之諸多實施例與先前技術的預濕法不同。

例如，對於某些電化學鍍覆應用而言，基板不能完全潤濕。 否則，基板上的特徵部可能透過預濕過程而被去離子（DI）水填充。 接著特徵部內的後續電化學鍍覆製程會因為DI水佔據（例如填充或部分填充）一些或所有特徵部而被影響。下述揭示之標的有助於產生均勻或實質上均勻之濕化表面，以在鍍覆期間有良好的潤濕行為，而不以過量的DI填充特徵部，因而改善可濕性且不降低後續鍍覆製程的效能。

於諸多實施例中，揭示了鍍覆製程前基板表面之自然濕化製程。一般而言，自然濕化涉及利用鍍覆工具之環境中的水分來潤濕基板的表面。自然濕化可藉由下述方式來實施，例如在鍍槽之前的鍍覆設備中或鍍槽本身中的諸多位置進行鍍覆之前（例如，實質上緊接於鍍覆之前），將「等待步驟」引入處理程序中。等待步驟中的時間段取決於許多因素，例如使得基板例如是親水或疏水的基板（包括已在其上形成之任何膜）之本質、「等待體積（waiting volume）」的相對濕度、及本領域具有通常知識者已知或可知的其他因素。一旦知悉此等因素，本領域技術人員便可接著基於熱力學及化學吸附原理，來確定等待步驟的時間段（以及其他因素，例如H₂ O蒸氣的分壓或等待體積中的相對濕度、溫度等）。

例如，在自然濕化中，基板可於將基板放置於鍍槽內之前在機械臂的末端執行器上等待；在接續於其他處理程序（如預退火、於H₂ 電漿中處理等）之後暴露於空氣的FOUP中等待；及/或在鍍槽之前在堆疊站上暴露於空氣的處理模組內等待。如上所述，所需的停留時間至少部分地取決於相應位置處之環境中的相對濕度及其他因素。然而，取決於實施方式，使用此自然濕化方法之等待時間可能明顯足以在鍍覆設備上引發積壓及潛在的產能問題，且有時甚至導致基板運作排序上的困難。另一方面，發現在鍍槽中等待是非常可行的，其已發現約5秒至約30秒的等待時間能夠完全潤濕基板，從而完全或實質上減輕先前技術所述之原始基板可濕性不佳問題。

於諸多實施例中，亦揭示於鍍覆製程之前對基板表面進行加速/受控濕化。 通常，就加速/受控濕化之實施方式，基板可暴露於受控環境。

例如，由於濕化製程取決於鍍覆設備內部的相對濕度、金屬表面被環境中O₂ 氧化的可能性、以及基板從環境吸收水分所需的時間，因此在諸多實施例中，該基板可暴露於受控環境。該受控環境可以是例如無氧或氧調控環境，以防止或減少過度的表面氧化（參見例如圖4A）。同時參考圖4A至4D之一或更多附圖，可能的實施方式包括但不限於：（a）在鍍槽中暴露於透過噴嘴提供之加濕N₂ 的基板；（b）於鍍覆模組之前在堆疊/停放站中暴露於加濕N₂ 的基板；（c）在FOUP中暴露於加濕N₂ 的基板；（d）在鍍覆模組之前於所需之任何處理模組中暴露於加濕N₂ 的基板；（e）於鍍覆模組之前於所需之任何處理模組（包括但不限於，真空模組、真空/大氣轉換模組或大氣模組）中暴露於水蒸氣的基板；及/或（f）於獨立模組（而不是在鍍覆設備上）中執行的任何上述實施方式。以下針對這些及更多製程的各者提供詳細描述。雖然本文所揭示之諸多實施例可意指基板在諸多操作階段期間位於FOUP中，但是基板也可位於另一環境中，例如諸多類型的基板站、基板盒、基板固持位置及其他類型的位置及設備。因此，如此類型的位置（可包括例如N₂ 、DI及/或無氧環境）在本文中可簡稱為「基板環境」。此外，雖然諸多實施例係在參考鍍覆操作下進行描述，但所揭示之標的並不限於此，該等實施例可應用於諸多不同方法、製程及操作。

例如，現參考圖4A，其顯示減少或消除氧化且同時或實質上同時增加鍍覆設備中基板的可濕性之方法400的例示性實施例。方法400示出操作401，其中進入之晶種基板（其上形成有金屬晶種層之基板）係於實質上無氧、調控DI濕化FOUP環境中，其中FOUP包括N₂ 環境。

調控DI濕化FOUP環境係指例如具有約20%至約100%受控相對濕度（RH）範圍的環境。 基於如上游製程、製程要求、工具可用性、所欲基板生產率及諸多其他因素之因素，基板可於諸多時間保持於此環境中。 因此，對於給定製程，處於調控DI濕化FOUP環境中的時間可從幾秒到幾個小時長。 因此，給出的RH範圍及時間僅是舉例，且可針對特定製程顯著變化。 此外，如上所述，在本文所述之諸多實施例中，本領域具有通常知識者將知悉，基板可處於除了FOUP外的諸多環境中（例如，基板環境）。 因此，僅提供FOUP內的環境作為可產生所述環境之範例。

繼續參考圖4A，於操作403，接著將基板轉移至鍍槽，以進行電化學沉積。 完成電化學沉積後，接著在操作405將基板轉移至鍍覆後腔室，用於待清洗及乾燥之基板。 於後續操作407中，基板隨後轉移至退火腔室，以進行後退火製程。 於諸多實例中，後退火製程可包括在約30℃至約400℃的範圍內對基板進行退火約30秒至約600秒，冷卻時間為約30秒至約600秒。 然而，該等時間及溫度僅提供作為示例，且對特定製程而言，時間及溫度兩者皆可顯著變化。 一旦完成所示之所有操作，基板接著於操作409移回FOUP。

於圖4B中，其顯示減少或消除氧化且同時或基本上同時增加鍍覆設備中基板的可濕性之方法410的另一例示性實施例。方法410示出操作411，其中進入之晶種基板位於FOUP中，其中FOUP包括基於N₂ 的環境。於操作413，根據本文所述之諸多實施例，對基板進行基板濕化步驟。於操作415，接著將基板轉移至鍍槽，以進行電化學沉積。完成電化學沉積後，基板隨後在操作417中轉移至鍍覆後腔室，以使基板受到清洗及乾燥。於後續操作419中，基板接著轉移至退火腔室，以進行後退火製程。該後退火製程可與參考圖4A所給出的參數相同或相似。一旦完成所示之所有操作，隨後於操作421將基板移回FOUP。

於圖4C中，顯示減少或消除氧化且同時或實質上同時增加鍍覆設備中基板的可濕性之方法430的另一例示性實施例。方法430示出操作431，其中進入的晶種基板位於FOUP中。於一些實施例中，FOUP不一定包括基於N₂ 環境。於其他實施例中，FOUP包括基於N₂ 的環境。在操作433，基板在具有氫（H₂ ）之形成氣體中進行預鍍退火製程。在諸多實例中，預退火製程可包括在約30℃至約400℃的範圍內使基板退火約30秒至約600秒，冷卻時間為約30秒至約600秒。 然而，該等時間及溫度僅提供作為示例，對特定製程而言，時間及/或溫度兩者皆可顯著變化。又，如上所述，預退火製程可包括H₂ 的形成氣體，其可與N₂ 混合。於實施例中，H₂ 可與N₂ 及氦（He）混合。總形成氣體之H₂ 流量百分比可大約例如約4%或更低。然而，該H₂ 流量百分比僅提供作為示例，對特定製程而言，其可顯著變化。於操作435，根據本文所述之諸多實施例，對基板進行基板濕化步驟。在操作437，基板接著轉移至鍍槽，以進行電化學沉積。完成電化學沉積後，基板隨後在操作439轉移至鍍覆後腔室，以使基板受到清洗及乾燥。於後續操作441中，基板接著轉移至退火腔室，以進行後退火製程。該後退火製程可與參考圖4A所給出的參數相同或相似。一旦完成所示之所有操作，隨後於操作443將基板移回FOUP。

現參考圖4D，顯示減少或消除氧化且同時或實質上同時增加鍍覆設備中基板的可濕性之方法450的另一例示性實施例。該方法450示出操作451，其中進入之晶種基板位於FOUP中。於一些實施例中，FOUP不一定包括基於N₂ 的環境。於其他實施例中，FOUP包括基於N₂ 的環境。在操作453，將基板轉移至真空且升高之溫度下之具有H₂ 電漿的預處理腔室。於諸多實施例中，真空度可從約0.1托耳至約5托耳。升高之溫度的範圍可例如從約30℃至約400℃，以增進伴隨電漿之自由基的形成，進而增加基板預處理效率。於諸多實例中，預處理腔室內的處理時間可例如從約30秒至約600秒。然而，這些真空度、溫度及時間僅提供作為示例，且真空度、溫度及時間中之一或更多者可針對特定製程顯著變化。在操作455，根據本文所述之諸多實施例，對基板進行基板濕化步驟。在操作457，基板隨後轉移至鍍槽，以進行電化學沉積。

完成電化學沉積後，基板接著於操作459轉移至鍍覆後腔室，以進行清洗及乾燥。 於後續操作461中，基板接著轉移至退火腔室，以進行後退火製程。 該後退火製程可與參考圖4A所給出的參數相同或相似。一旦完成所示之所有操作，隨後於操作463將基板移回FOUP。

圖5顯示應用本文揭示之一或更多諸多實施例後的典型結果缺陷圖示例（例如，上述揭示方法參考圖4A至圖4D之例示性實施例）。相較於圖1A及1B顯示先前技術方法下因基板潤濕不良而導致的典型缺陷圖，本領域具有通常知識者將容易察知因應用本文揭示之一或更多諸多實施例而導致之缺陷顯著減少。圖1A及1B兩者中基板缺陷圖之各者是在相同的缺陷度（例如，相同的靈敏度）下利用與圖5結果缺陷圖相同或相似類型的度量工具拍攝而成。

圖6A顯示於真空/大氣轉換模組中對基板進行環境控制之例示性實施例。同時參考圖4D，圖6A之額外例示性方法600包含操作601，其中基板被轉移至入站真空/大氣轉換模組。基板接著在操作603轉移至預處理腔室。於諸多實施例中，預處理腔室可包括如上所述之真空下的H₂ 電漿處理。在諸多實施例中，預處理腔室中H₂ 電漿處理之真空度可從約0.1托耳至約5托耳。可施加一溫度範圍，且其例如可為約30℃至約400℃，以增進伴隨電漿的自由基形成，進而增加基板的預處理效率。在諸多實例中，預處理腔室內的處理時間可例如約30秒至約600秒。然而，該等真空度、溫度及時間僅提供作為示例，且可針對特定製程在真空度、溫度及時間中的一或更多者上顯著變化。

於操作603停留於預處理腔室之後，基板於操作605被轉移至出站真空/大氣轉換模組。該基板在出站真空/大氣轉換模組中保持一段時間，以從預處理腔室的真空條件轉換至接近大氣壓。

於操作455之濕化步驟的至少一部分發生於出站真空/大氣轉換模組中。 例如，在特定例示性實施例中，將水（H₂ O）蒸氣供應至出站真空/大氣轉換模組中，以增加基板表面上的H₂ O蒸氣吸附。於諸多實施例中，可藉由氫氧根（OH^- ）層進一步促進該吸附。如本領域具有通常知識者所知，氫氧根是水的次要成分，並且是包括氧及氫原子（以共價鍵耦合）之雙原子陰離子。氫氧根分子通常帶有負電荷。

繼續進行該具體示例性實施例，H₂ O的分壓大於0但小於水-蒸氣平衡。於約20℃的溫度下，出站真空/大氣轉換模組內的壓力在例如1托耳至20托耳之範圍內，但其他壓力及溫度亦合適。 H₂ O蒸氣的溫度可在約10℃至約90℃之範圍內。 根據本文所討論之其他因素，基板於H₂ O蒸氣中可有約10秒至約1200秒的停留時間。

在操作605中之出站真空/大氣轉換模組中的停留時間之後，基板在操作457中轉移回到鍍槽。當閱讀並理解所揭示之標的時，本領域具有通常知識者將知悉入站及出站真空/大氣轉換模組可以是相同的模組，其根據基板是否移進或移出預處理腔室而提高或降低真空及相應減小或增加大氣壓力。

圖6B顯示對停留站模組中基板進行環境控制之例示性實施例。 同時再次參考圖4D，圖6B之額外例示性方法610包含操作611，其中基板被轉移至入站真空/大氣轉換模組。該基板接著在操作613轉移至預處理腔室。於諸多實施例中，如上所述，預處理腔室可包括如上所述之真空下H₂ 電漿處理。 例如，諸多操作參數可與上述參考圖6A所討論者相似或相同。

在操作613於預處理腔室中停留之後，使基板於操作615轉移至出站真空/大氣轉換模組。基板於出站真空/大氣轉換模組中保持一段時間，以從預處理腔室的真空條件轉換至接近大氣壓。在出站真空/大氣轉換模組中短暫停留之後，在操作617將基板轉移至停留站。

操作455中之濕化步驟的至少一部分發生於停留站中。例如，在特定例示性實施例中，將加濕的N₂ 環境供應至基板，以增加基板表面上之H₂ O蒸氣吸附。如上參考圖6A所揭示，可透過氫氧根層促進H₂ O吸附，其中H₂ O分壓在類似於以上參考圖6A所揭示之範圍內。 於此實施例中，相對濕度可在例如約20%至約99%之範圍內。N₂ 流速在例如約1標準立方公尺/小時（SCMH）至約200 SCMH之範圍內，但其他流速可能是合適的。於諸多實施例中，基板可以例如約0轉/分鐘（RPM）至約1300 RPM之轉速旋轉，以使H₂ O蒸氣更均勻地吸附在基板表面上。隨後，基板可在停留站中保持約1秒至約1200秒。

在操作617的停留站中之停留時間之後，基板在操作457移回鍍槽。當閱讀並理解所揭示之標的時，本領域具有通常知識者將知悉入站及出站真空/大氣轉換模組可以是相同的模組，其分別根據基板是否移進預處理腔室或移出停留站而提高或降低真空及相應減小或增加大氣壓力。

雖然圖6A及6B之額外製程參考圖4D加以描述，但本領域具有通常知識者可理解該等製程亦可應用至圖4C的方法。此外，圖6A及6B之額外製程可包括分開的獨立程序。

現參考圖7A，其為先前技術程序700之說明，其中基板表面先前吸附的H₂ O分子從金屬層703（例如Co、Cu、W或本領域已知的其他金屬）剝離或實質上剝離。 例如，若金屬晶種膜層707未完全還原，則金屬晶種膜層707具有可能的金屬氧化物（M_x O_y ）層705。 剝離或實質上剝離的H₂ O分子在如上所述的後續鍍覆製程中導致不佳的潤濕效能，因而造成基板表面上的致命缺陷（例如，參見圖1A及1B的缺陷圖）。

相較於圖7A，圖7B顯示若金屬晶種膜層715未完全還原，H₂ O分子在具有金屬晶種膜層715及可能的金屬氧化物（M_x O_y ）層713之基板的表面710上之吸附。然而，可能的金屬氧化物（M_x O_y ）層713現在具有因本文所述之至少一些製程步驟而形成在可能的金屬氧化物（M_x O_y ）層713上的金屬氫氧化物M_x （OH）_y 層711。因此，如上述諸多實施例所揭示，基板之表面現被氣態H₂ O分子吸附而再次濕化（如在上述例示性實施例中關於濕度、溫度、氣流、時間所揭示）。在某些實施例中，亦可藉由在基板表面上形成金屬氫氧化物M_x （OH）_y 層711，而促進H₂ O分子的吸附。如上所述，H₂ O分子的吸附顯著改善了基板的可濕性，因此導致優異的缺陷效能（例如，參見圖5之缺陷圖）。

因此，基於本文所示及所述諸多實施例中所揭示之標的，已發現基板的可濕性在電化學鍍覆製程期間與基板表面上之氧化物（例如，金屬氧化物）有關。所以，通常會預期有最少表面氧化物之晶種基板比有一或更多表面氧化物層之晶種基板呈現良好的可濕性。因此，預期N₂ 環境FOUP、及/或預退火製程、及/或鍍覆製程前暴露於H₂ 電漿、及/或濕化步驟在浸入製程期間皆改善基板的可濕性。該揭示之標的呈現出表面水分對潤濕過程的重要性。相反地，觀察到在鍍覆之前從基板去除表面水分的任何製程將在後續鍍覆製程中產生可濕性問題。因此，在鍍覆之前對基板表面進行濕化可有助於以該等製程的益處為出發點（例如，減少或去除表面氧化物）實現該等製程。

又，本領域具有通常知識者在閱讀並理解本文提供之揭示內容時，將知曉本文所揭示之濕化處理步驟明顯不同於已於別處在先前技術討論之預濕處理步驟之操作或蒸發液體冷凝至基板上之操作。如本文所述，預濕處理或來自冷凝之過量水將影響特徵部內的後續鍍覆效能。因此，先前技術之這些操作將不能有效地運作於本揭示中所討論的應用。所以，所揭示之標的是用水蒸氣吸附（呈氣相）來濕化基板，此可藉由例如金屬氫氧化物單層或多層來促進濕化，以達到可濕性的改善，同時避免如先前技術中已實施之可能腐蝕晶種的冷凝。金屬氫氧化物單層或多層亦可促進金屬膜表面上的水吸附。

整體而言，先前技術中電化學鍍覆製程之浸入步驟期間已在改善基板可濕性方面作了很大的努力，其重點在於（1）最佳化浸入移動速度及旋轉（通常稱為「進入態勢（entry profile）」）; 以及（2）降低鍍液的表面張力。 雖然已發現此兩種方法在一定程度上改善了可濕性，但此等方法對鍍覆設備上的鍍覆硬件構成了限制，並降低了大批量製造環境所需的製程寬容度（process margin）。

因此，所揭示之標的對可濕性問題提供了實質改善，此可濕性問題在一些應用中不能透過改變鍍浴性質或透過改變基板的進入態勢來完全解決。

利用本文揭示之任何實施方式，本領域具有通常知識者在閱讀並理解所提供之揭示內容及實施例時，將明瞭可考慮到例如相對濕度、分壓、溫度等，通過控制熱力學方程式來判定在基板表面上之氣相水蒸氣吸附。可修飾改變一或更多參數，以控制例如給定裝置類型的整體缺陷效能參數，以增加良率及裝置效能（例如，參見圖5的缺陷圖，並與先前技術方法相關之圖1A及1B的缺陷圖比較）。

以上敘述包含具體說明所揭示標的之說明性實例、裝置、系統及方法。 在說明書中，為了解釋目的，闡述許多具體細節，以助於理解所揭示標的之諸多實施例。 然而，對於本領域具有通常知識者將顯而易見，可在沒有該等具體細節下實施所揭示標的之諸多實施例。此外，不再詳細示出公知的結構、材料及技術，以免模糊諸多說明實施例。

如文中所使用，用詞「或」可理解為包含或專屬之意義。此外，本領域具有通常知識者在閱讀並理解所提供之揭示內容後將能夠瞭解其他實施例。 再者，在閱讀並理解本文提供之揭示內容時，本領域具有通常知識者將容易理解，本文提供之技術及實例的諸多組合可全部以諸多組合應用。

雖然各個實施例是分開討論的，但該等單獨實施例的用意不應被視為獨立技術或設計。如上所述，諸多部分之每一者可以是相互關聯的，且各自可單獨使用或與本文討論的其他微粒物質感測器校正系統實施例組合使用。例如，雖然已描述了方法、操作及製程的諸多實施例，但該等方法、操作及製程可單獨使用或以諸多組合使用。因此，可透過諸多重複的鍍覆製程或在鍍覆操作的不同階段進行超過一個類型的濕化操作。本領域具有通常知識者在閱讀並理解本文提供之揭示內容時，將進一步知悉本文所討論的諸多金屬晶種膜可包括但不限於例如鈷（Co）、銅（Cu）、及鎢（W）。

因此，對本領域具有通常知識者而言，在閱讀並理解本文提供之揭示內容時將可輕易進行許多修改及變化。除了本文所列舉者之外，本揭示內容之範圍內的功能均等方法及裝置對於本領域具有通常知識者將從前文描述顯而易見。一些實施例的部分及特徵可包括在其他實施例中，或者取代其他實施例的部分及特徵。此等修改及變化旨在落入隨附請求項之範疇內。因此，本發明應僅受隨附請求項之用語及此等請求項所賦予之均等全部範圍所限制。亦應當理解，本文使用的術語僅為了描述特定實施例之目的，而非用於限制。

本發明之摘要係為了使讀者快速確定技術揭示內容之本質而提供。摘要係於其不用於解釋或限制請求項的理解下提交。另外，於前述實施方式中，可看出可為了簡化本發明之目的，將諸多特徵一起組合於單一實施例中。本發明之方法不應被解釋為限制請求項。因此，以下請求項在此併入實施方式中，且每個請求項各自作為單獨實施例。

300‧‧‧方法 310‧‧‧方法 330‧‧‧方法 400‧‧‧方法 401‧‧‧操作 403‧‧‧操作 405‧‧‧操作 407‧‧‧操作 409‧‧‧操作 410‧‧‧方法 411‧‧‧操作 413‧‧‧操作 415‧‧‧操作 417‧‧‧操作 419‧‧‧操作 421‧‧‧操作 430‧‧‧方法 431‧‧‧操作 433‧‧‧操作 435‧‧‧操作 437‧‧‧操作 439‧‧‧操作 441‧‧‧操作 443‧‧‧操作 450‧‧‧方法 451‧‧‧操作 453‧‧‧操作 455‧‧‧操作 457‧‧‧操作 459‧‧‧操作 461‧‧‧操作 463‧‧‧操作 600‧‧‧方法 601‧‧‧操作 603‧‧‧操作 605‧‧‧操作 610‧‧‧方法 611‧‧‧操作 613‧‧‧操作 615‧‧‧操作 617‧‧‧操作 700‧‧‧先前技術程序 703‧‧‧金屬層 705、713‧‧‧金屬氧化物層 707、715‧‧‧金屬晶種膜層 710‧‧‧表面 711‧‧‧金屬氫氧化物層

圖1A及1B顯示先前技術因基板潤濕不佳而導致之典型缺陷圖；

圖2A至2C以不同視野（FOV）顯示先前技術因潤濕處理不佳而在基板表面上導致之典型缺陷形狀；

圖3A至3C顯示先前技術中已用來減少鍍覆設備上氧化之諸多方法示例，其之後進行諸多沉積、清洗及後退火操作；

圖4A至4D顯示根據文中揭示之諸多實施例以減少或消除氧化並增加鍍覆設備上可濕性之諸多技術的示例，該諸多技術的示例之至少一些者後接諸多沉積、清洗及後退火操作；

圖5顯示應用文中揭示之諸多實施例之一或更多者後之典型結果缺陷圖示例。

圖6A顯示在真空/大氣轉換模組中對基板進行環境控制之例示性實施例；

圖6B顯示在停留站模組中對基板進行環境控制之例示性實施例；

圖7A為先前技術程序之說明，其中基板表面先前吸附的H₂ O分子從金屬層剝離或基本上剝離；以及

圖7B顯示H₂ O分子吸附於基板之表面710上。

450‧‧‧方法

451‧‧‧操作

453‧‧‧操作

455‧‧‧操作

457‧‧‧操作

459‧‧‧操作

461‧‧‧操作

463‧‧‧操作

610‧‧‧方法

611‧‧‧操作

613‧‧‧操作

615‧‧‧操作

617‧‧‧操作

Claims (18)

1. 一種減少氧化並增加基板可濕性之方法，該方法包括：將該基板置於基於氮之基板環境中達一預定時間量；對該基板進行一濕化操作，其中，該濕化操作包括：將該基板置於一預處理腔室中，其包含使該基板經歷真空下的基於氫電漿之製程；於該基於氫電漿之製程之後，將該基板置於一真空至大氣轉換模組中；以及供應水蒸氣至該真空至大氣轉換模組，以增加該基板之表面上的水蒸氣吸附；對該基板進行一鍍覆操作；以及對該基板進行該鍍覆操作之後，於一退火腔室中對該基板進行後退火。
2. 一種減少氧化並增加基板可濕性之方法，該方法包括：將該基板置於基於氮之基板環境中達一預定時間量；對該基板進行一濕化操作，其中，該濕化操作包括：將該基板置於一預處理腔室中，其包含使該基板經歷真空下的基於氫電漿之製程；於該基於氫電漿之製程之後，將該基板置於一真空至大氣轉換模組中；將該基板置於一停留站中，其包含旋轉該基板；以及 供應水蒸氣至該停留站，以增加該基板之表面上的水蒸氣吸附；對該基板進行一鍍覆操作；以及對該基板進行該鍍覆操作之後，於一退火腔室中對該基板進行後退火。
3. 如申請專利範圍第2項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該基板之轉速介於0轉/分鐘(RPM)與1300RPM之間。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，更包括：藉由在該基板之表面上形成一氫氧根層，而促進該水蒸氣吸附。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該基板包含一金屬晶種層形成於其上。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該鍍覆操作包括電化學沉積。
7. 一種減少氧化並增加基板可濕性之方法，該方法包括：將該基板置於一基板環境中達一預定時間量；以包含氫之一形成氣體，對該基板進行一預退火製程；於該預退火製程之後，對該基板進行一濕化操作，其中，該濕化操作包括： 將該基板置於一預處理腔室中，其包含使該基板經歷真空下的基於氫電漿之製程；於該基於氫電漿之製程之後，將該基板置於一真空至大氣轉換模組中；以及供應水蒸氣至該真空至大氣轉換模組，以增加該基板之表面上的水蒸氣吸附；對該基板進行一鍍覆操作；以及對該基板進行該鍍覆操作之後，於一退火腔室中對該基板進行後退火。
8. 一種減少氧化並增加基板可濕性之方法，該方法包括：將該基板置於一基板環境中達一預定時間量；以包含氫之一形成氣體，對該基板進行一預退火製程；於該預退火製程之後，對該基板進行一濕化操作，其中，該濕化操作包括：將該基板置於一預處理腔室中，其包含使該基板經歷真空下的基於氫電漿之製程；於該基於氫電漿之製程之後，將該基板置於一真空至大氣轉換模組中；將該基板置於一停留站中，其包含旋轉該基板；以及供應水蒸氣至該停留站，以增加該基板之表面上的水蒸氣吸附； 對該基板進行一鍍覆操作；以及對該基板進行該鍍覆操作之後，於一退火腔室中對該基板進行後退火。
9. 如申請專利範圍第8項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該基板之轉速介於0轉/分鐘(RPM)與1300RPM之間。
10. 如申請專利範圍第7項或第8項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，更包括：藉由在該基板之表面上形成一氫氧根層，而促進該水蒸氣吸附。
11. 如申請專利範圍第7項或第8項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該基板包含一金屬晶種層形成於其上。
12. 如申請專利範圍第7項或第8項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該預退火製程及該後退火製程各自包括：於30℃與400℃之間之溫度範圍內對該基板進行退火維持30秒與600秒之間；以及冷卻該基板維持30秒與600秒之間。
13. 一種減少氧化並增加基板可濕性之方法，該方法包括：將該基板置於一基板環境中達一預定時間量，該基板環境包含氮與氫之至少一者； 對該基板進行一預處理製程，該預處理製程包含處於升高溫度在真空下之氫電漿；對該基板進行該氫電漿的製程之後，對該基板進行一濕化操作，其中，該濕化操作包括：將該基板置於一預處理腔室中，其包含使該基板經歷真空下的基於氫電漿之製程；於該基於氫電漿之製程之後，將該基板置於一真空至大氣轉換模組中；以及供應水蒸氣至該真空至大氣轉換模組，以增加該基板之表面上的水蒸氣吸附；對該基板進行一鍍覆操作；以及對該基板進行該鍍覆操作之後，於一退火腔室中對該基板進行後退火。
14. 一種減少氧化並增加基板可濕性之方法，該方法包括：將該基板置於一基板環境中達一預定時間量，該基板環境包含氮與氫之至少一者；對該基板進行一預處理製程，該預處理製程包含處於升高溫度在真空下之氫電漿；對該基板進行該氫電漿的製程之後，對該基板進行一濕化操作，其中，該濕化操作包括： 將該基板置於一預處理腔室中，其包含使該基板經歷真空下的基於氫電漿之製程；於該基於氫電漿之製程之後，將該基板置於一真空至大氣轉換模組中；將該基板置於一停留站中，其包含旋轉該基板；以及供應水蒸氣至該停留站，以增加該基板之表面上的水蒸氣吸附；對該基板進行一鍍覆操作；以及對該基板進行該鍍覆操作之後，於一退火腔室中對該基板進行後退火。
15. 如申請專利範圍第14項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該基板之轉速介於0轉/分鐘(RPM)與1300RPM之間。
16. 如申請專利範圍第13項或第14項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，更包括：藉由在該基板上形成一氫氧根層，而促進該水蒸氣吸附。
17. 如申請專利範圍第13項或第14項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該基板包含一金屬晶種層形成於其上。
18. 如申請專利範圍第13項或第14項所述之減少氧化並增加基板可濕性之方法，其中，該後退火製程各自包括：於30℃與400℃之間之溫度範圍內對該基板進行退火維持30秒與600秒之間；以及 冷卻該基板維持30秒與600秒之間。