JP4875492B2 - 無電解堆積のための装置 - Google Patents

Description

発明の背景

発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、無電解堆積プロセスを実行するための処理プラットフォームに関する。

関連技術の説明
[0002]１００ナノメートル未満のサイズの特徴部のメタライゼーションは、現在および将来世代の集積回路製造プロセスの基礎的技術である。更に詳しくは、超大規模集積型デバイスのようなデバイス、すなわち１００万個を超える論理ゲートを持つ集積回路を有するデバイスにおいて、これらのデバイスの心臓部に存する多層配線は、一般的に、高アスペクト比すなわち約１０：１より高いアスペクト比の配線特徴に銅のような導電性材料を充填することによって形成される。従来、配線特徴を充填するために化学気相堆積および物理気相堆積のような堆積技術が使用されてきた。しかし、配線サイズが減少し、アスペクト比が増加するにつれて、従来のメタライゼーション技術によるボイドの無い（無ボイド）配線充填はどんどん難しくなる。その結果、集積回路製造プロセスにおける１００ナノメートル未満のサイズの高アスペクト比の配線特徴部の無ボイド充填のための有望なプロセスとして、メッキ技術すなわち電気化学メッキおよび無電解堆積が出現した。更に、キャッピング層のようなポスト堆積層を堆積するための有望なプロセスとして、メッキプロセスおよび特に無電解堆積プロセスが出現した。

[0003]しかし、無電解堆積プロセスに関して、従来の処理装置および方法は、無電解堆積プロセスおよび結果的に得られる堆積層の欠陥比率を正確に制御するにあたって課題に直面した。更に、基板の堆積前および堆積後の洗浄、欠陥を最小限に抑えた均質な無電解層の堆積、および基板のアニールが可能な無電解堆積プロセスのための機能的一体型プラットフォームが必要である。

発明の概要

[0004]本発明の実施形態は、一般的に無電解基板処理プラットフォームを提供する。該プラットフォームは、一般的にファクトリインタフェースと呼ばれる基板インタフェースと、メインフレーム処理部とを一般的に含む。基板インタフェース部は、一般的に、堆積プロセスが行われる処理メインフレーム内に基板を送り込んだり、そこから基板を取り出すように動作する。メインフレームは、一般的にベベル洗浄セルと、ベベル洗浄セルと結合することのできる基板リンスおよびドライセルと、無電解堆積アクセサリとを含み、メインフレームロボットはそれらの全てにアクセスすることができる。更に、メインフレームと連通する状態で、または基板インタフェース部と連通する状態で、アニールステーションを位置決めすることができる。

[0005]本発明の実施形態は、一般的に流体処理プラットフォームを提供する。該流体処理プラットフォームは、基板搬送ロボットを有するメインフレームと、メインフレーム上に位置決めされた少なくとも１つの基板洗浄セルと、無電解堆積アセンブリを収容した少なくとも１つの処理エンクロージャとを含む。処理エンクロージャは、処理エンクロージャの内部と流体連通状態に位置決めされたガス供給アセンブリと、エンクロージャ内に位置決めされた第一流体処理セルと、第一流体処理セルにおける処理のために基板を支持するように位置決めされた第一基板ヘッドアセンブリと、エンクロージャ内に位置決めされた第二流体処理セルと、第二流体処理セルにおける処理のために基板を支持するように位置決めされた第二ヘッドアセンブリと、第一および第二流体処理セル間に位置決めされかつ基板を流体処理セルとメインフレームロボットとの間で基板を移送するように構成された基板シャトルとを含む。

[0006]本発明の実施形態は、更に、基板上に金属を堆積するための方法を提供する。該方法は、一般的に、堆積エンクロージャ内に位置決めされたシャトル上に基板を位置決めするステップと、約１００ｐｐｍ未満のエンクロージャ内の酸素含有量を提供するように堆積エンクロージャ内に不活性ガスを流入させるステップと、活性化プロセスのためにシャトルで基板を第一処理セルに搬送するステップと、および無電解堆積プロセスのためにシャトルで基板を第二流体処理セルに搬送するステップとを含む。

[0007]本発明の上記特徴を詳細に理解することができるように、簡単に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照して行われ、その実施形態のうちの一部が添付図面に示される。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すだけであり、したがって、本発明は他の同等に有効な実施形態を認めることができるので、その範囲の限定とみなすべきではないことに留意されたい。

好ましい実施形態の詳細な説明

[0017]本発明の実施形態は、一般的に、一体型無電解堆積システムまたはプラットフォームを提供する。プラットフォームは、一般的に、ファクトリインタフェース（ＦＩ）と、ＦＩと連通状態に位置決めされたメインフレーム処理部とを含む。メインフレーム処理部は、一般的に、基板洗浄セルと、無電解堆積アセンブリと、洗浄セルおよび無電解堆積アセンブリ内の処理セルにアクセスするように構成されたロボットとを含む。アニールステーションは、堆積および／または洗浄プロセスが完了した後または代替的に所望するならば堆積プロセス前に基板をアニールするために、メインフレームと連通状態に、または基板インタフェース部と連通状態に位置決めすることができる。

[0018]図１は、本発明の例示的な処理システム１００の平面図を示す。システム１００は、基板収納カセットとインタフェースするように構成された、複数の基板搬入ステーション１３４を有するＦＩ１３０を含む。ロボット１３２はＦＩ１３０内に位置決めされ、搬入ステーション１３４に位置決めされたカセット内に収容されている基板にアクセスするように構成される。更に、ロボット１３２はまた、ＦＩ１３０を処理メインフレーム１１３に接続するリンクトンネル１１５内に延入する。ロボット１３２の位置は、搬入ステーション１３４にアクセスしてそこから基板を取り出し、かつその後、処理メインフレーム１１３上に位置決めされた処理位置１１４、１１６の１つに、または代替的にアニールステーション１３５に基板を送り出すことを可能にする。同様に、ロボット１３２は、基板処理シーケンスが完了した後、処理位置１１４、１１６またはアニールステーション１３５から基板を取り出すために使用することができる。この状況で、ロボット１３２は、基板をシステム１００から取り出すために、搬入ステーション１３４に位置決めされたカセットの１つに戻すことができる。ＦＩ１３０は、処理ステップの前および／または後に基板を検査するために使用することのできる、計測／検査ステーション１６０を含むこともできる。計測／検査ステーションは、例えば基板のメッキ材の特性、例えば、厚さ、平坦性、粒状構造等を分析するために使用することができる。計測情報は、基板に行われるその後のプロセスの制御に使用するために、その後のプロセスハードウェアに通信することができ、あるいは代替的に、計測情報は、被測定基板が出てきた処理セルにおけるその後の処理ステップを制御するために使用することができる。本発明の実施形態で使用することのできる例示的な計測／検査ステーションは、ＢＸ−３０ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＳｙｓｔｅｍシステムおよびＣＤ−ＳＥＭまたはＤＲ−ＳＥＭ検査ステーションを含み、それらは全てカリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されている。

[0019]アニールステーション１３５は、一般的に、冷却プレート１３６および加熱プレート１３７が相互に隣接して位置決めされ、基板搬送ロボット１４０がそれらに近接して、例えば２つのステーションの間に位置決めされた、二位置アニールステーションを含む。ロボット１４０は、加熱プレート１３７および冷却プレート１３６それぞれの間で基板を移動させるように構成される。更に、アニールステーション１３５は、リンクトンネル１１５からアクセスされるように位置決めされるものとして示されているが、本発明の実施形態は特定の構成または配置に限定されない。したがって、アニールステーション１３５は、処理メインフレーム１１３と直接連通状態に、すなわちメインフレームロボット１２０によってアクセスされるように位置決めすることができ、あるいは代替的に、アニールステーション１３５は処理メインフレーム１１３と連通状態に位置決めすることができ、すなわちアニールステーションは処理メインフレーム１１３と同じシステムに位置決めすることができるが、処理メインフレーム１１３と直接接触しなくてもよく、つまりメインフレームロボット１２０からアクセス可能にするすることができる。例えば、図１に示すように、アニールステーション１３５はリンクトンネル１１５と直接連通状態に位置決めすることができ、それは処理メインフレーム１１３へのアクセスを可能にし、したがって、アニールチャンバ１３５は、処理メインフレーム１１３と連通している状態で図示されている。アニールステーション１３５の更なる説明は、本願と同一譲受人に譲渡された２００３年４月１８日に出願された「Ｔｗｏ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ａｎｎｅａｌ Ｃｈａｍｂｅｒ」と題する米国特許出願第６０／４６３，８６０号に見ることができ、その全体を参照として本明細書に組み入れる。

[0020]処理メインフレーム１１３は、中心に位置決めされた基板搬送ロボット１２０を含む。中心に位置決めされた基板搬送ロボット１２０は、一般的に、基板を支持しかつ処理メインフレーム１１３上の様々な位置と隣接する処理位置との間で移送するように構成された、１つ以上のアーム／ブレード１２２、１２４を含む。加えて、ロボット１２０および付随するブレード１２２、１２４は、一般的に、ロボット１２０が処理メインフレーム１１３に位置決めされた複数の処理位置１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６に基板を挿入したり取り出すことができるように、延長し、回転し、ジョイントを中心に枢動し（水平方向に移動し）、かつ垂直方向に移動するように構成される。ロボット１２０のブレード１２２、１２４は協働することができ、すなわち、それらは隣接する処理位置から基板を同時に移送することができ、あるいは代替的にブレードは個別に動作することができ、すなわち各ブレードがメインフレームの異なる側の異なる処理位置に同時にアクセスすることができる。同様に、ファクトリインタフェースロボット１３２もまた、ファクトリインタフェース１３０から処理メインフレーム１１３まで延びるロボットトラック１５０に沿って直線的に進むことができる一方、回転し、延長し、枢動し、かつその基板支持ブレードを垂直方向に移動させる能力を含む。一般的に、処理位置１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６は、基板処理システムで利用される任意の数の処理セルを含むことができる。更に詳しくは、処理セルは、電気化学メッキセル、リンスセル、ベベル洗浄セル、スピンリンスドライセル、基板表面洗浄セル（これは洗浄セル、リンスセル、およびエッチングセルを集合的に含む）、無電解堆積セル（これは前および後洗浄セル、リンスセル、活性化セル、堆積セル等を含む）、計測／検査ステーション、および／または堆積プラットフォームと共に有利に使用できる他の処理セルとして構成することができる。それぞれの処理セルおよびロボットは各々一般的にプロセスコントローラ１１１と連通し、該コントローラは、ユーザおよび／またはシステム１００内に位置決めされた様々なセンサの両方からの入力を受け取るように構成されかつ入力に従ってシステム１００の動作を適切に制御する、マイクロプロセッサベースの制御システムとすることができる。加えて処理セルは、処理中に必要な処理流体をそれぞれのセルの各々に供給するように構成された、流体送達システムとも連通する。例示的な処理流体送達システムは、本願と同一譲受人に譲渡された２００３年５月１４日に出願された「Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１０／４３８，６２４号に見ることができ、その全体を参照として本明細書に組み入れる。

[0021]図１に示す例示的な無電解堆積システムでは、処理位置は次のように構成することができる。処理位置１１４および１１６は、処理メインフレーム１１３上の湿式処理ステーションと、リンクトンネル１１５内の一般的に乾式の処理領域、アニールステーション１３５、およびＦＩ１３０との間のインタフェースとして構成することができる。インタフェースセルに設置された処理セルは、例えばスピンリンスドライセルおよび／または基板洗浄セルとすることができる。更に詳しくは、各々の位置１１４および１１６は、スタック構成でスピンリンスドライセルおよび基板洗浄セルの両方を含むことができる。本発明の実施形態で使用できる例示的なスピンリンスドライセルの詳細な説明は、本願と同一譲受人に譲渡された２００３年４月１８日に出願された「Ｓｐｉｎ Ｒｉｎｓｅ Ｄｒｙ Ｃｅｌｌ」と題する米国特許出願第６０／４６３，８６２号に見ることができ、その全体を参照として本明細書に組み入れる。

[0022]処理位置１０６、１０８はベベル洗浄セルとして、すなわち堆積プロセスが完了した後、基板の周縁から過剰堆積を除去するように構成されたセルとして構成することができる。例示的なベベル洗浄セルは、本願と同一譲受人に譲渡された２００３年４月１８日に出願された「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｂｅｖｅｌ Ｃｌｅａｎ Ｃｈａｍｂｅｒ」と題する米国特許出願第６０／４６３，９７０号に見ることができ、その全体を参照として本明細書に組み入れる。

[0023]処理位置１０２、１０４、１１０、および１１２は、メッキまたはメッキ支持セルとして、例えば電気化学メッキセル、無電解堆積セル、活性化セル、および／または基板リンスまたは洗浄セルとして構成することができる。処理セルが無電解堆積セルである実施形態では、プラットフォーム１００の各辺毎に一般的に１つのセルが活性化セルとなる、プラットフォームの同一辺のもう１つのセルは無電解堆積セルとなる。この構成は、一般的に、プラットフォーム１００の対向辺で鏡像化される。例えば、処理位置１０２および１１２を活性化セル（これについては本明細書で更に説明する）として構成する一方、処理位置１０４および１１０は無電解堆積セル（これについても本明細書で更に説明する）として構成することができる。この実施形態では、処理される基板は、メインフレームロボット１２０によって一般的に活性化セル位置１０２、１１２に位置決めされ、そこで表面活性化液がその上に分配される。その後、基板は処理セル位置１１４、１１６でリンスまたは洗浄することができ、その後、メインフレームロボット１２０によって無電解堆積セル位置１０４、１１０に移送され、そこで無電解堆積液が活性化されかつ洗浄された表面上に分配される。代替的に、基板は処理セル位置１０２、１０４、１１０、１１２のうちの１つでリンスすることができる。その後、基板は処理セル位置１１４、１１６、１２２、１２４のうちの１つ以上で、または活性化セル位置１０２、１１２で洗浄および／またはリンスすることができる。

[0024]図１に示した実施形態では、メインフレームロボット１２０は、処理のための基板をそれぞれの処理セル位置１１０、１１２、１０２、１０４に位置決めするために使用される。それぞれの処理セル位置は、それぞれのセルで処理するために基板を支持するように構成された基板支持アセンブリを含むことができ、したがって、ロボット１２０はそれぞれのセルのための基板支持体に基板を受け渡すために使用することができ、更に、ロボット１２０はその後の処理ステップのために１つのセルから別のセルへ基板を移送するために使用することができる。この実施形態で使用できる例示的な基板支持部材またはヘッドアセンブリについては、図２〜図７に関連して更に本明細書で説明する。この実施形態では、基板はフェースダウン構成で支持され、したがって、メインフレームロボット１２０から基板支持体への基板の受け渡しは、メインフレームロボット１２０が基板の製造表面に接触しない場合、中間支持ステップを一般的に必要とする。基板が処理のためにフェースアップ構成で支持される実施形態では、メインフレームロボット１２０は処理用のそれぞれのセルに基板を位置決めして後退することができる。使用できる例示的な処理セルは、本願と同一譲受人に譲渡された２００１年７月１０日に発行された「Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｅｅｄ Ｌａｙｅｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許第６，２５８，２２３号、および本願と同一譲受人に譲渡された２００１年１２月２６日に出願された「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ Ｐｌａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１０／０３６，３２１号に見ることができ、それらを両方を参照として本明細書に組み入れる。

[0025]図２は、本発明の無電解堆積プラットフォーム２００の別の実施形態を示す。図２に示した実施形態は図１に示した実施形態と一般的に同様であり、したがって、適用可能な場合、共通の番号付けを使用した。しかし、プラットフォーム２００は、処理セル位置１０２、１０４および処理セル位置１１０、１１２の各々の間に位置決めされた基板ヘッドアセンブリ２０２（これについては本明細書で更に論じる）を含む。ヘッドアセンブリ２０２は、点２０４に一般的に枢動可能に取り付けられ、そこから延びる基板支持アセンブリ２０６を有する。支持アセンブリ２０６は、矢印「Ａ」によって示されるようにヘッドアセンブリ２０２の枢動を介して、隣接して位置決めされたセル位置（セル位置１０２、１０４またはセル位置１１０、１１２）の間で移動する。したがって、この構成では、メインフレームロボット１２０は基板をヘッドアセンブリ２０２に位置決めするために使用することができ、その後、それを使用して基板を活性化セル位置１０２、１１２と無電解堆積セル位置１０４、１１０との間で移送することができる。この構成は、活性化セル（例えばセル位置１１２）から無電解堆積セル（例えばセル位置１１０）への基板の効率的な移送、移送中の活性化層の最小限の汚染を達成し、メインフレームロボット１２０がメッキ液で汚されず、きれいな状態を維持することができる。

[0026]図３は、本発明の無電解処理プラットフォーム３００の別の実施形態を示す。プラットフォーム３００は図２に示したプラットフォームと同様であり、したがって、適用可能な場合、共通の番号付けを使用した。プラットフォーム３００は、活性化セル位置１０２、１１２および無電解堆積セル位１０４、１１０を密閉するように位置決めされた流体堆積処理エンクロージャ３０２を含む。処理エンクロージャ３０２は、一般的に、メインフレームロボット１２０がそれぞれのエンクロージャ３０２に選択的にアクセスして基板を出し入れすることができるように位置決めされた、スリットバルブのような少なくとも１つのアクセスポート３０４を有する、処理メインフレーム１１３に位置決めされた環境制御エンクロージャを含む。

[0027]処理エンクロージャ３０２、それと流体連通状態に位置決めされた処理ガス源３０６に接続される。処理ガス源３０６は、処理エンクロージャ３０２の内部に処理ガスを提供するように構成される。更に詳しくは、ガス源３０６は、基板処理ステップの前、途中、および後に、窒素、ヘリウム、アルゴン、水素、それらの混合ガスのような不活性ガス、または半導体処理で一般的に使用される他のガスを処理エンクロージャ３０２の内部に提供するように構成することができる。更に詳しくは、例えば基板処理ステップの前に、処理ガスを連続的に処理エンクロージャ３０２に提供し、排出システムまたはポンプ（図示せず）によってそこから除去することができる。基板を処理エンクロージャ３０２に出し入れするためにアクセスポート３０４が開口されたときは、アクセスポート３０４からの処理ガスの正の外方流量が維持されるように、処理エンクロージャ３０２への処理ガスの流量を増大させることができる。処理ガスのこの正の外方流量は、エンクロージャへの基板の出し入れ中の処理エンクロージャ３０２への酸素の導入を最小化する。ひとたびアクセスポート３０４が閉じて、基板が例えば処理のために処理エンクロージャ３０２内に位置決めされると、処理ガスの流量を低減することができ、処理エンクロージャの内部をパージすることができる。パージプロセスは、処理ガスを処理エンクロージャ３０２内に連続的に流入させ、かつ排出システムまたはポンプによって処理エンクロージャ３０２から処理ガスを除去することを含む。処理ガスのこの連続的流入および除去は、処理エンクロージャから残留酸素をパージするように作動する。本発明の実施形態では、処理ガスの流動は、一般的に、処理エンクロージャ３０２の上部の処理位置の上に導入される。処理ガスはそれぞれの処理位置に向かって下方に流動し、それぞれの処理位置内またはその下の位置から処理エンクロージャから汲みだされまたは排出される。

[0028]処理ガスを処理エンクロージャ３０２に供給するための一般的にプロセスは、約１０ｓｌｍ〜約２５ｓｌｍの間、更に詳しくは約１２ｓｌｍ〜約２０ｓｌｍとの間の流量で、不活性ガスを供給することを含むことができる。処理エンクロージャが閉鎖されているとき、つまりアクセスポート３０４が閉じているときには、不活性ガスの流量を低減させることができる。処理エンクロージャ３０２は、処理エンクロージャ３０２の内部容積と流体連通して位置決めされた真空ポンプ（図示せず）を更に含むことができる。真空ポンプは、パージポンピングプロセスを介して処理容積の望ましくないガスの存在を更に低減させるために使用することができる。処理エンクロージャ３０２の内部はまた、製造設備の排出システムと選択的に流体連通することもできる。したがって、排出システムは、処理エンクロージャ３０２の内部から処理ガスを排出しまたは汲み出して、密閉された容積内への処理ガスの導入の結果としてのエンクロージャの加圧を防止するために使用することができる。処理エンクロージャ３０２内の環境が制御されるように、システムコントローラ１１１を使用して、処理エンクロージャへの処理ガスの導入および除去を制御することができる。加えて、特定の処理技術が更なる環境制御を必要とする場合、加熱器、冷却器、エアフィルタまたは浄化装置、加湿器等のような他の制御機構を処理エンクロージャ３０２内に、またはそれに接続して含め、それをコントローラ１１１によって制御することができると、本発明者等は考える。

[0029]図１〜図３に示した化学構成のプラットフォームに関しては、この構成のプラットフォームは、一般的に、一回使用型化学セルを利用する。すなわち、一回量のプロセス化学物質が単一の基板に使用され、その後、追加の基板を処理するために使用されることなく廃棄される。例えば、プラットフォーム２００および３００は共通のセルを利用して、基板を活性化、洗浄、および／または後処理することができる。これらのプロセスは各々異なる化学物質を利用する可能性があるので、セルは、一般的に、各々の要求される化学物質を必要なときに基板に供給するように構成される。しかし、単一のセルから異なる化学物質を回収することにより実質的な汚染の問題が提示されるので、セルは、一般的に、化学物質を回収するようには構成されない。

[0030]例えば、処理セル位置１０２、１１２は活性化セルおよび洗浄セルとして構成することができる一方、処理セル位置１０４、１１０は無電解堆積セルとして構成することができる。この構成では、基板は最初に活性化／洗浄セル位置１０２、１１２に位置決めされ、そこで基板はその上に活性化前／洗浄液、リンス液、および／または活性化液の分配を受けることができる。活性化前／洗浄液を使用する実施形態では、基板は、一般的に、洗浄液が適用された後でリンスされ、活性化液が適用される前に基板表面に洗浄液が残らないようにする。活性化液が適用された後、基板は、一般的に、活性化／洗浄セル位置１０２、１１２から無電解堆積セル位置１０４、１１０へ移送される。セル位置１０４、１１０は無電解堆積液を基板上に分配して所望の層をその上に堆積するように構成される。無電解堆積プロセスが完了した後、基板は活性化／洗浄セルに戻すことができ、そこで基板はそれに対して行われる堆積後洗浄プロセスを受けることができる。堆積後洗浄プロセスが完了した後、基板はベベル洗浄セル位置１０６、１０８のうちの１つ、またはスピンリンスドライセル位置１１４、１１６のうちの１つに搬送することができる。無電解堆積セル位置１０４、１１０はこの実施形態では異なる化学物質を使用しないので、無電解セルは複数回使用化学セルとして構成することができる。例えば、セル用の化学物質を回収して、化学的性質がプロセスにとってもはや望ましくない状態になるまで、複数の基板に再使用することができる。しかし、所望する場合、堆積セルは堆積後洗浄プロセスのような追加のプロセスに使用することができる。この構成では、回収される溶液の組合せは、一般的に、連続処理に適さないので、堆積セルは、一般的に、一回使用型の化学セルとしてセットアップされる。

[0031]図３Ａは、本発明の無電解堆積プラットフォーム３５０の別の実施形態を示す。図３Ａは図３と同様であり、したがって、適用可能な場合、２つの図の間で共通の番号付けが維持される。プラットフォーム３５０は、図３で説明したように、処理エンクロージャ３０２を含むが、エンクロージャ３０２内の構成部品は、この実施形態では異なるように構成される。例えば、考察のために図面の下部にあるエンクロージャ３０２を使用すると（プラットフォーム３５０の対向辺にあるエンクロージャ３０２は同一であるが鏡像化された構成を含む）、処理セル位置１１２は処理セル位置１１２に資するように構成された専用ヘッドアセンブリ３５３を含む。同様に、処理セル位置１１０は、処理セル位置１１０のみに資するように構成された専用ヘッドアセンブリ３５２を含む。したがって、この構成で、基板シャトル３５１は、メインフレームロボット１２０から基板を受け取るように位置決めされかつ構成される。基板はシャトル３５１に位置決めされ、シャトル３５１はヘッドアセンブリ３５２、３５３のうちの１つの下の位置に枢動される。それぞれのヘッドアセンブリ３５２、３５３はシャトル３５１上に位置決めされた基板のすぐ上の位置まで下降し、ヘッドアセンブリは、真空チャック、重力、または半導体処理技術で既知の他の基板固定プロセスにより、基板をそれに係合して固定する。基板がヘッドアセンブリ３５２、３５３に固定されると、シャトル３５１はヘッドアセンブリ３５２、３５３の下から枢動して離れる。

[0032]その後、ヘッドアセンブリ３５２、３５３は、流体処理ステップのために基板をそれぞれの処理セル位置１１０、１１２まで下降させる。流体処理ステップが完了すると、基板を流体から外に引き上げることにより、基板はヘッドアセンブリ３５２、３５３によって流体から取り出される。その後、シャトル３５１は基板の下に位置決めされるように枢動することができ、ヘッドアセンブリ３５２、３５３は基板をシャトル３５１上に位置決めするように下降させ、真空チャック力を解除させて基板を解放させ、それがシャトル３５１によって支持されるようにする。ヘッドアセンブリ３５２、３５３は上昇し、シャトル３５１を隣接処理セルに枢動させ、そこで別の流体処理ステップを実行することができ、あるいは代替的に、シャトル３５１は、メインフレームロボット１２０が基板を処理エンクロージャ３０２から取り出すことができるように位置決めすることができる。

[0033]図３Ａに示したハードウェア構成は、無電解堆積プロセスに実現することができる。例えば、処理セル位置１０２および１１２は無電解予備洗浄プロセス、無電解活性化プロセス、および無電解活性化後／洗浄プロセスを実行するように構成することができる一方、処理セル位置１０４、１１０は無電解堆積セルおよび無電解堆積後洗浄セルとして構成することができる。この構成では、それぞれのプロセスからの化学物質の再利用が可能である。図３Ａに示す構成の利点は、流体処理セル位置１０２、１０４、１１０、１１２用の処理空間が制御環境の処理エンクロージャ３０２内にあるので、つまり移送ステップ中にアクセスポート３０４が閉じているので、不活性環境で基板を活性化液から無電解堆積液へ移送することができることであり、したがって、処理エンクロージャ内の酸素含有量を制御して、低レベルに維持することができる。更に、ガス供給源３０６から処理エンクロージャ３０２に不活性ガスを溢流させ、したがって、処理エンクロージャ３０２の内部はかなり低減された百分率の酸素、例えば約１００ｐｐｍ未満の酸素、割合の酸素、または更に詳しくは、約５０ｐｐｍ未満の酸素、または更になお約１０ｐｐｍ未満の酸素を有する。更に、処理セル位置、シャトル３５１、およびヘッドアセンブリ３５２、３５３の構成は、活性化セルから無電解堆積セルへ約１０秒未満で基板を移送させることを可能にする。これらのプロセスは両方とも、堆積プロセス自体の前に無電解プロセスによりメッキされる表面の酸化を実質的に防止するのに役立つ。

[0034]一般的に、図３および図３Ａに示した本発明の実施形態は、相溶性または不相溶性化学物質と共に使用することができる。例えば不相溶性化学物質、例えば酸性および塩基性溶液を利用する処理シーケンスでは、酸性溶液は、一般的に、１つのセルで排他的に使用される一方、塩基性溶液は別のセルで排他的に使用される。セルは隣接して位置決めすることができ、基板はシャトルの１つのよってそれぞれのセルの間で移送することができる。相溶性化学物質を使用する場合、単一の流体処理セルを使用してプロセスの各ステップを実行することができる。例えば、単一のセルを使用して、基板を予備洗浄し、基板を活性化し、活性化後に基板を洗浄し、無電解堆積プロセスを実行し、かつ堆積後洗浄プロセスを実行することができる。更に、不相溶性化学物質を使用する場合、基板を第一セル内で処理し、その後、第一セル内の化学物質とは不相溶性の化学物質を使用する別の流体処理セルに基板を移送する前に、そのセル内または別の隣接位置の洗浄セル内でリンスまたは洗浄することができる。リンスステップは、不相溶性化学物質が使用される後続セルで基板を処理する前に、基板の表面から不相溶性化学物質を除去することを可能にする。更に、この構成は処理システム内の他の要素、例えば基板シャトル３５１を、シャトル３５１に発生する他の汚染物質と後で反応する可能性がある化学元素で汚染する可能性を最小化するので、リンスステップはインシトゥで、つまり当初の化学物質の適用と同じセル内で行なうことが好ましいと本発明者等は考える。

[0035]図４および図５は、本発明の無電解堆積プラットフォーム４００の別の実施形態を示す。堆積プラットフォーム４００は、一般的に、図１〜３Ａに示したプラットフォームと同様のプラットフォームの特徴を含み、したがって、適用可能な場合、２つの図の間で共通の番号付けが維持される。しかし、プラットフォームはプラットフォーム４００のセル位置１０２、１０４、１１０、１１２が部分的に異なる。更に詳しくは、プラットフォーム４００は、前に図示したプラットフォームと同様に、ガス供給源４０６と連通したエンクロージャ４０２と、エンクロージャに基板を出し入れするためのアクセスポート４０４とを含む。しかし、プラットフォーム４００は、例えばプラットフォーム３００でエンクロージャ３０２に示された２つの処理位置とは対照的に、各エンクロージャ４０２内に４つの処理位置を含む。エンクロージャ４０２内の４つの処理位置は、セル位置４１４、４１６、４１８、４２０を含む。これらの処理位置は、活性化セル、洗浄セル、リンスセル、および無電解堆積セルの組合せとして構成することができる。例えばセル位置４１４および４１８は活性化セルとして構成することができ、セル位置４１６および４２０は無電解堆積セルとして構成することができる（これらのセルの構造および構成については本明細書で更に論じる）。この構成で、プラットフォーム４００は、外側の処理セル位置４１４、４１８、つまりメインフレームロボット１２０に近接して位置決めされたセルの間で基板を搬送するように位置決めされた、第一基板移送シャトル４０８（図８にも示す）をも含む。この構成では、シャトル４０８はメインフレームロボット１２０から基板を受け取り、基板を処理のためにセル位置４１４、４１８の１つに移送するために使用することができる。同様に、該シャトルは、メインフレームロボット１２０がエンクロージャ４０２から基板を取り出すことができるように、セル位置４１４、４１８から基板を取り出すために使用することができる。

[0036]図８により詳細に示す基板シャトル４０８は、一般的に、遠位基板支持面８０６を含む、枢着されたアーム部材８０４（枢着部８０２に装着された）を含む。基板支持面８０６は、基板の製造表面を損傷しないように、基板の外周との接触によりフェースダウン方式で基板を支持するように構成される。基板が基板支持面８０６上に位置決めされると、アームは処理セル位置４１４、４１８の１つの上の位置に枢動することができ、そこでヘッドアセンブリは処理のために基板を支持面８０６から摘み取ることができる。

[0037]基板支持ヘッドアセンブリ４１０、４１２は、一般的に、それぞれの処理セル位置４１８と４２０との間、および４１４と４１６との間に位置決めされる。これらのヘッドアセンブリ４１０、４１２は、一般的に、ヘッドアセンブリ４１０、４１２の両側に位置決めされた処理セル間で基板を移送し、それぞれのセル内での処理中に基板を支持するように構成される。例えば、ヘッドアセンブリ４２０は処理セル４１８と処理セル４２０との間で基板を移送するように構成され、同様に、ヘッドアセンブリ４１２は処理セル４１４と処理セル４１６との間で基板を移送するように構成される。

[0038]本明細書に示すヘッドアセンブリは、一般的に、フェースダウン型ヘッドアセンブリとして示されるが、本発明の実施形態をこの構成に限定するつもりはない。例えば、本発明のヘッドアセンブリは、当分野において既知の通り、フェースアップ構成で基板を支持するように構成することができる。同様に、本明細書に示す処理セルは、一般的に、基板をフェースダウン構成で受け取りかつ処理するように示されるが、処理セルはフェースアップ型またはフェースダウン型どちらの処理セルとしても構成することができるので、本発明の実施形態をこの構成に限定するつもりはない。

[0039]図４および図５に示したプラットフォーム構成では、ヘッドアセンブリ４１０、４１２は、次のように単一化学物質無電解堆積構成をサポートするために使用することができる。例えば、処理セル位置４１４、４１８は活性化／リンスセルとして構成することができ、かつ処理セル位置４１６、４２０は無電解堆積セルとして構成することができる。この構成では、メインフレームロボット１２０によって基板を処理エンクロージャ４０２に送達することができる。その後、シャトル４０８によって基板を活性化およびリンスセル位置４１４、４１８の１つに搬送することができ、その後、ヘッドアセンブリ４１０、４１２の１つが処理のために基板を支持する。活性化リンスセル位置４１４、４１８で、基板は活性化の前に洗浄および／またはリンスすることができる。その後、無電解活性化液を基板表面上に分配することができる。基板表面が活性化されると、それをリンスおよび／または洗浄して、それぞれのヘッドアセンブリ４１０、４１２によって無電解堆積セル４１６、４２０に移送することができ、そこで基板表面は堆積のために無電解堆積液にさらされる。堆積プロセスが完了すると、基板は、所望する場合は別の活性化層のために、またはリンスプロセスのために、ヘッドアセンブリ４１０、４１２によって活性化／リンスセル位置４１４、４１８に戻すことができる。追加の堆積を所望する場合、活性化された基板を更なる処理のために別の堆積セルに搬送することができる。所望の堆積プロセスがこの時点で完了した場合、基板はシャトル４０８によって活性化セル位置４１４、４１８から取り出し、その後、メインフレーム処理ロボット１２０によってエンクロージャ４０２から取り出すことができる。この構成では、２つの基板をエンクロージャ４０２内で同時に処理することができる。つまり、１つの基板はセル位置４１４、４１６を利用する一方、第二の基板はセル位置４１８、４２０を利用する。

[0040]しかし、本発明の別の実施形態で、図４および５に示したプラットフォームは、単一基板複数化学物質処理エンクロージャとして構成することができる。更に詳しくは、エンクロージャ４０２は、セル位置４１４、４１６、４１８、４２０の各々を使用して単一の基板を処理するように構成することができる。各々のセルは異なる化学物質を、例えば酸性無電解堆積および／または活性化化学物質および塩基性無電解および／または活性化化学物質を含むことができる。この実施形態では、基板を最初に、セル位置４１８に位置決めされた活性化セルに位置決めすることができ、そこで酸性反応予備洗浄化学物質が基板上に分配される間、温度低下または上昇ヘッドアセンブリを使用して基板を支持することができる。温度低下ヘッドアセンブリは、例えばヘッドアセンブリの内部に冷却流体を流動させて基板支持面の温度を低下させる、熱吸収部材として構成された基板支持面を含むことができる。温度上昇ヘッドアセンブリは、基板支持面の中に位置決めされ基板支持面の温度を制御するように構成された流体または抵抗加熱器を有する基板支持面を含むことができる。その後、基板は、セル位置４２０に位置決めされた無電解活性化セルに移送することができ、そこで酸性活性化液が基板上に分配される。その後、基板は活性化後洗浄プロセスのためにセル位置４１８に戻すことができ、その後、基板は（シャトル４０８およびヘッドアセンブリ４１２を介して）セル位置４１４のアルカリ性または塩基性予備洗浄セルへ移送することができ、そこでアルカリ性または塩基性洗浄液が基板表面に分配される。

[0041]酸性活性化／洗浄または堆積プロセスのために基板を支持するのに使用されるヘッドアセンブリ４１２は、その中に位置決めされヘッドアセンブリの基板支持面を加熱するように構成され、その結果、活性化／洗浄または堆積プロセス中に基板を加熱する加熱器を含むことができる。加熱洗浄プロセスは、洗浄液を例えば約８０℃〜約９０℃の間の温度まで加熱すること、および／または基板と接触している支持部材を加熱温度まで加熱することを含むこともできる。その後、基板は、後処理つまり堆積後リンスおよび／または洗浄のために基板をセル位置４１４に戻す前に、セル位置４０２の無電解堆積セルに移送することができ、それもまた塩基性またはアルカリ性無電解液を含む。この実施形態では、各個別セルが特定の化学物質、例えば活性化化学物質、無電解化学物質、予備洗浄化学物質等を含むことができ、単一セル内の化学物質相互汚染に関係する問題が解消されるので、それはセル内の化学物質を２つ以上の基板に使用することを可能にする。

[0042]図６は、例示的な流体処理セル６００および本発明のヘッドアセンブリ６０４の下部の部分断面斜視図を示す。流体処理セル６００は、本明細書に説明する実施形態のいずれかにおける無電解堆積セル、活性化セル、および／または洗浄／リンスセルとして使用することができる。流体処理セル６００は、一般的に、セル本体６０２の上に移動可能に位置決めされたヘッドアセンブリ６０４を有するセル本体６０２を含む。セル本体は、流体処理（無電解またはＥＣＰ）液と反応しないことが知られている、例えばプラスチック、ポリマ、およびセラミックスのような様々な物質から製造することができる。同じく図７に示されたヘッドアセンブリ６０４は、一般的に、回転し、水平に作動または枢動し、かつ垂直方向に作動するように構成されると共に、セル本体６０２の開口内に受容されるサイズに作られた、基板支持部材６０６を含む。基板支持部材６０６は、複数の真空アパーチャ６１０が形成され一般的にプラテンとも呼ばれる略平面状支持面６０８を含む。支持面６０８は、流体処理液と反応しないセラミックまたはプラスチックのような材料で被覆するか製造することができる。真空アパーチャ６１０は選択的に真空源（図示せず）と流体連通し、したがって真空アパーチャ６１０は基板６１４を支持面６０８に真空チャックするために使用することができる。例えばＯリング型シールのような環状シール６２１が、基板支持面６０８の周縁付近に位置決めされる。シール６２１は、一般的に、流体が基板の裏側と接触するのを防止しながら、基板支持面６０８と基板６１４との間に真空密封を作成して真空チャックプロセスを促進すべく、基板支持面６０８に真空チャックされる基板６１４の裏側と係合するように構成される。

[0043]基板支持部材６０６の内部は、複数の同心状に位置決めされた加熱帯６１２を備えることのできる加熱器アセンブリを含むことができる。加熱帯６１２は抵抗加熱器、被加熱流体が中を流動するように構成された流体流路、または半導体処理方法のために基板支持部材を加熱する別の方法を含むことができる。複数の加熱帯６１２は、所望するならば、処理中に基板温度をより正確に制御するために、個別に制御することができる。更に詳しくは、加熱帯６１２の個別制御は堆積温度の正確な制御を可能にし、それは無電解堆積プロセスにとって非常に重要である。基板支持部材６０６は更に、処理中にメガソニックまたは他の振動エネルギを基板６１４に与えるように構成されたアクチュエータまたは振動装置（図示せず）を含むことができる。

[0044]セル本体６０２の底中心部は流体処理槽６１５を含む。槽６１５は、一般的に、槽面６１６を取り囲む環状流体堰６１８を有する略平面状槽面６１６を含む。流体堰６１８は、一般的に、約２ｍｍ〜約２０ｍｍの間の高さを有し、一般的に、処理流体を処理領域６２０の槽面６１６のパドル型構成内に維持するように構成される。槽面６１６はまた、そこに形成された複数の流体アパーチャ６２２をも含む。流体アパーチャ６２２は、一般的に、リンス液源、活性化液源、洗浄液源、無電解堆積液源、および無電解堆積プロセスで使用することのできる他の流体源のような複数の処理流体源と流体連通する。したがって、アパーチャ６２２は処理流体を処理領域６２０に供給するために使用することができる。処理流体は、一般的に、アパーチャ６２２内を上方に流動し、その後、矢印「Ｂ」で示すように、処理領域６２０内を外方に堰６１８に向かって流動する。流体ドレン６２４は、一般的に、セル本体６０２の外方下部、一般的に流体堰６１８の外側に位置決めされる。したがって、流体ドレン６２４は、堰６１８を溢流した流体を捕集するように構成される。

[0045]同じく図７に示すヘッドアセンブリ６０４は、一般的に、一般的に２つの処理セルの間の位置で処理メインフレーム１１３に枢着される垂直取付柱７１４を含む。すなわち、ヘッドアセンブリ６０４は、柱部材７１４が軸７０４を中心に回転して、基板支持部材６０６を各々の隣接して位置決めされた処理セルの上に選択的に位置決めすることができるように、位置決めされる。ヘッドアセンブリ６０４は更に、柱部材７１４に取り付けられかつそこから延長する構造アーム部材７１６を含む。構造アーム部材７１６は柱部材７１４に移動可能に位置決めされる。すなわち、アーム部材７１６の垂直位置は、例えばギヤ装置を通して、柱部材７１４に対して調整することができる。ギヤ装置では、第一ギヤードモータ７０８が柱７１４の側部の垂直軌道７０６と係合して、軌道７０６に沿って垂直方向にアーム部材７１６を選択的に移動させる。第二モータ７１２はアーム部材７１６上に位置決めされ、基板支持部材６０６と連通する。第二モータは基板支持部材６０６に回転運動をもたらすように構成される。

[0046]本発明の別の実施形態では、ヘッドアセンブリ６０４は更に、すなわち基板を垂直移動させ、枢動（水平移動）させ、かつ回転移動させることに加えて、基板支持部材６０６を傾斜させるように構成することができる。この実施形態では、第二モータ７１２の回転軸を基板支持部材６０６の回転軸に位置決めすることができ、モータ７１２および基板支持部材６０６の組合せを、軸７１８を中心にアーム部材７１６に枢着することができる。該構成は、処理ステップの前、間、または後に、例えば所望する場合傾斜浸漬プロセスを促進するために、基板の平面を水平から傾斜させることを可能にする。

[0047]本発明の別の実施形態では、ヘッドアセンブリ６０４は、基板の裏側の複数のゾーンにおけるチャック力を制御するように構成された、マルチゾーン真空チャック型基板支持面を含むことができる。一般的に、この型のヘッドアセンブリは基板支持面上に位置決めされた膜を利用し、該膜は基板の裏側に位置決めされ、周縁をシールされる。その後、基板支持面と膜との間に真空がもたらされ、したがって膜は基板支持面に向かって、かつそこに形成された１つ以上の凹所内に引き付けられる。これにより膜と基板との間に真空が生成され、それは基板を膜および基板支持面にチャックさせるように動作する。膜を利用して基板をチャックするヘッドアセンブリについての詳細な説明は、本願と同一譲受人に譲渡された、２００１年２月６日に発行された、１９９７年５月２１日に出願された「Ｃａｒｒｉｅｒ Ｈｅａｄ ｗｉｔｈ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｏｒ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許第６，１８３，３５４号に見ることができ、その全体を参照として本明細書に組み入れる。

[0048]動作中、本発明の実施形態および特にプラットフォーム４００は、無電解堆積プロセスにより基板にキャッピング層を堆積されるために使用することができる。このプロセスは、誘電体層を有し、該誘電体層に特徴が形成され、該特徴に導電性材料（一般的に銅）が充填され、基板をプラットフォーム４００が受容することから開始される。更に、基板は、一般的に、フィールド領域で誘電体層を露出する略平面状の製造表面と、銅充填特徴の上面とを有する。一般的に、誘電体層および特徴の略平面状上面は、一般的に別の処理プラットフォームで実行される、化学機械的研磨プロセスまたは他の特徴充填後平坦化プロセスの完了の結果得られる。

[0049]基板１２６は搬入ステーション１３４の１つを介してプラットフォーム４００内に受容され、ロボット１３２によって処理セル位置１１４、１１６の１つに搬送される。一般的に基板スピンリンスドライセルとして構成される処理セル位置１１４、１１６で、基板１２６は最初にリンスし、かつ／または洗浄液により洗浄することができる。代替的に、基板１２６は単純にセル位置１１４、１１６を通過させ、メインフレームロボット１２０によって摘み上げることができる。メインフレームロボットは基板１２６と係合し、例えばアクセスバルブ４０４を介して基板を処理エンクロージャ４０２に移送する。移送プロセス中に、処理ガス源４０６は不活性ガス、一般的に窒素、または窒素と別のガス例えば水素との混合ガスを処理エンクロージャ４０２の内部に流入させる。このガス流は、一般的に、基板が受容されている間、処理エンクロージャ４０２の内部に不活性ガスを溢流させ、開いたアクセスバルブ４０４を介して処理エンクロージャ内に入る望ましくない酸素含有大気を最小限にするように動作する。

[0050]基板１２６が処理エンクロージャ４０２内に挿入されると、基板１２６は、基板シャトル４０８上にフェースダウン配向に位置決めされる。メインフレームロボットブレード１２０は処理エンクロージャ４０２から後退し、アクセスバルブ４０４は閉じる。所望する場合、処理エンクロージャ４０２内の酸素含有量を更に最小化するために、処理ガス源は、しばらくの間、処理エンクロージャ４０２の内部容積に窒素を溢流させ続けることができる。これは、処理エンクロージャ４０２の内部を大気に連通させる１つ以上のベントまたは排出路を開くことによって達成することができる。

[0051]基板１２６がシャトル４０８上に位置決めされ、処理エンクロージャに窒素が溢流する状態で、プロセスは、シャトル４０８による基板１２６のヘッドアセンブリ４１２への搬送に続く。更に詳しくは、シャトル４０８は基板１２６がヘッドアセンブリ４１２の下に位置決めされるように枢動し、ヘッドアセンブリ４１２は、基板１２６が基板シャトル４０８に着座したままで、基板支持面６０８を基板１２６の裏側に近接する位置まで下降させる。基板支持面６０８を基板１２６の裏側と接触させることができる。面６０８が基板１２６の裏側に近接して位置決めされると、真空アパーチャ６１０が作動し、基板１２６は支持面６０８に真空チャックされ、シールされる。その後、ヘッドアセンブリ４１２は基板１２６を垂直方向にシャトル４０８から離れるように上昇させ、シャトル４０８は基板１２６から離れるように枢動する。

[0052]その後、基板１２６は処理セル位置４１４の流体槽６２０内まで下降され、そこで基板１２６は、誘電体洗浄液を基板１２６に適用することによって洗浄することができる。誘電体洗浄液は（クエン酸、ＨＦ、および／またはＨＣｌのような）１つ以上の酸を含むことができ、かつ１つ以上の腐食防止剤を含むことができる。腐食防止剤は様々な化学化合物のいずれか、例えばベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾトリアゾール、または５−メチル−１−ベンゾトリアゾールのようなアゾール基を含む有機化合物を含むことができる。誘電体洗浄ステップは、基板温度が約２０℃〜約６０℃の間になるように加熱器６１２を作動させて、実行することができる。

[0053]一般的に、誘電体洗浄液は、誘電体層の露出部から金属残留物を除去するように構成される。また、腐食防止剤も誘電体洗浄プロセス中に銅層の露出部を保護すると考えられる。金属残留物が除去されなければ、望ましくない無電解堆積が一般的に誘電体のこれらの金属残留物上に発生する。

[0054]本発明の別の実施形態では、基板は、誘電体洗浄ステップが既に実行された状態で、処理プラットフォーム４００に送り出される。この実施形態では、本発明のプロセスシーケンスは、単純に誘電体洗浄ステップを飛ばして、下述する銅洗浄ステップに進む。

[0055]誘電体洗浄プロセスが完了すると、プロセスは銅洗浄プロセスに続く。プロセスのこの部分は、一般的に、処理セル４１４でも行われる。更に詳しくは、ヘッドアセンブリ４１２を上昇させて基板１２６を処理流体から取り出すことができ、その後、処理流体を誘電体洗浄液から銅洗浄液に切り替えることができる。銅洗浄液が処理容積６２０内に位置決めされた後、基板１２６を液中まで下降させることができる。適切な銅洗浄液の一例として、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されているＥｌｅｃｔｒａ Ｃｌｅａｎ（商標）がある。適切な銅洗浄液の別の例として硫酸およびＨＣｌがある。適切な銅洗浄液の更に別の例として、クエン酸と過酸化物との混合液がある。

[0056]銅洗浄液は、一般的に、銅酸化物および残留誘電体洗浄液を除去するように構成される。例えば銅洗浄液は、銅層の露出部に残っている誘電体洗浄液の腐食防止剤を除去することができる。銅層の露出部に残っている誘電体洗浄液の腐食防止剤は、その後の処理ステップにおけるその上のキャッピング材の形成および／または付着を阻害する可能性がある。一実施形態では、銅層の約５０Å未満、好ましくは約３０Å未満の厚さ、および誘電体層の約５０Å未満、好ましくは約３０Å未満の厚さが銅洗浄液によってエッチングされる。

[0057]銅洗浄ステップの後、基板はヘッドアセンブリ４１２によって処理セル４１６に移送され、そこで活性化液を基板構造に適用することができる。処理セル４１６は構造的に処理セル４１４と同様であり（図６に示す通り）、したがって、基板１２６を処理容積４２０内に浸漬するヘッドアセンブリ４１２の詳細は省略する。活性化セル位置４１６で使用できる活性化液の一例としてパラジウム塩がある。パラジウム塩の例として、塩化物、臭化物、フッ化物、フルオロホウ酸塩、ヨウ化物、硝酸塩、硫酸塩、カルボニル、金属酸の塩、およびそれらの組合せがある。好ましくは、パラジウム塩は、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）、塩化白金酸（Ｈ_２ＰｔＣｌ_６）、およびそれらの組合せのような塩化物である。銅洗浄液がセル位置４１４に適用される時間の終了から活性化液がセル位置４１６に適用されるときの開示時間までの待ち時間は、一般的に、約１５秒未満であり、好ましくは約５秒未満である。したがって、ヘッドアセンブリ４１２は、セル位置４１４の銅洗浄液からセル位置４１６の活性化液へ遅延無く直接移動する。

[0058]活性化液は、一般的に、特徴の露出銅上に活性化金属シード層を堆積するように働く。その結果、銅層の露出部の洗浄後の酸化は、銅酸化物は銅より高い電気抵抗率を有することが知られているので、銅層の露出部上の金属シード層の堆積にとって有害である。銅洗浄と活性化との間の短い待ち時間は酸化を最小化する一方、不活性ガス環境もまた銅層の露出部の酸化を防止するのに役立つ。

[0059]活性化プロセスが完了すると、基板１２６をセル位置４１４またはセル位置４１８に戻すことができ、そこで、活性化後洗浄液を基板１２６に適用することによって、活性化後洗浄を実施することができる。活性化後洗浄液は１つ以上の酸（例えばクエン酸、ＨＦ、および／またはＨＣｌ）を含むことができる。活性化液が適用される時間の終了から活性化後洗浄液が加えられるときの開始までの待ち時間は、約１５秒未満、好ましくは約５秒未満とすることができる。

[0060]活性化後洗浄液は、一般的に、活性化金属シード層が銅層の露出部上にだけ残るように、誘電体層の露出部から活性化金属シード層のいずれかを除去するように働く。誘電体層の露出部上に残る活性化金属シード層は、その上に望ましくないキャッピング材の無電解堆積を引き起こす。

[0061]活性化層が洗浄された後、基板はセル位置４２０に移送され、そこで、無電解堆積液を基板構造に適用することにより、露出銅層の活性化部の上の選択的無電解堆積によって、キャッピング層を堆積することができる。キャッピング層はＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＢ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＰＢ、ＮｉＢ、またはＮｉＷＢを含むことができ、好ましくはＣｏＷＰまたはＣｏＷＰＢを含む。無電解堆積液は、堆積するキャッピング層材に応じて、１つ以上の金属塩および１つ以上の還元剤を含むことができる。無電解堆積液はまた、当分野において既知の通り、酸または塩基のようなｐＨ調整剤をも含むことができる。

[0062]選択されたキャッピング層がコバルトを含む場合、無電解堆積液は、一般的に、コバルト塩を含む。コバルト塩の例として塩化物、臭化物、フッ化物、フルオロホウ酸塩、ヨウ化物、硝酸塩、硫酸塩、カルボニル、金属酸の塩、およびそれらの組合せがある。好ましくは、コバルト塩は硫酸コバルト、塩化コバルト、またはそれらの組合せを含む。タングステン含有キャッピング材を堆積する場合、無電解堆積液はタングステン塩を含む。タングステン塩の例として塩化物、臭化物、フッ化物、フルオロホウ酸塩、ヨウ化物、硝酸塩、硫酸塩、カルボニル、金属酸の塩、およびそれらの組合せがある。好ましくはタングステン塩は、タングステン酸アンモニウムまたはタングステン酸テトラメチルアンモニウムのようなタングステン酸の塩を含む。好ましくは、タングステン塩はタングステン酸アンモニウムを含む。ニッケル含有キャッピング材を堆積する場合、無電解液は、一般的に、ニッケル塩を含む。ニッケル塩の例として塩化物、臭化物、フッ化物、フルオロホウ酸塩、ヨウ化物、硝酸塩、硫酸塩、カルボニル、金属酸の塩、およびそれらの組合せがある。

[0063]選択されたキャッピング材がＣｏＰ、ＣｏＷＰ、またはＣｏＷＰＢのようにリンを含む場合、還元剤は、次亜リン酸ナトリウムのようなリン化合物を含むことが好ましい。キャッピング材がＣｏＢ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＰＢのようにホウ素を含む場合、還元剤は、一般的に、水素化ホウ素ナトリウム、ジメチルアミン−ボラン（ＤＭＡＨ）、またはそれらの組み合わせのようなホウ素化合物を含む。上記の還元剤に加えて、またはその代わりに、ヒドラジンのような他の還元剤も使用することができる。

[0064]無電解堆積液および／または基板は、約４０℃〜約８５℃の間の温度に加熱することができる。一態様では、無電解堆積液および／または基板構造の加熱は、無電解堆積率を高める。一実施形態では、キャッピング材の堆積率は約１００Å／分以上であり、好ましくは約２００Å／分以上である。一実施形態では、キャッピング材は約１００Åから２００Åの間の厚さ、好ましくは約１５０Å堆積される。しかし、無電解プロセスの堆積率は温度に大きく依存することが知られているので、基板全体の温度を均一温度に維持することが重要である。したがって、図６に示す加熱器６１２の環状帯および／または温度制御プロセス流体供給源を使用することができる。

[0065]所望の厚さのキャッピング層が無電解堆積プロセスによって形成された後、堆積後洗浄を基板構造に適用することによって、堆積後洗浄ステップを実施することができる。堆積後洗浄は、一般的に、セル４１８で実行され、したがって、基板はヘッドアセンブリ４１０によってそこに転送することができる。一実施形態では、堆積後洗浄は、（クエン酸、ＨＦ、および／またはＨＣｌのような）１つ以上の酸を含むことができる。堆積後洗浄は、一般的に、誘電体層の露出部に存在するキャッピング材を除去するように構成される。

[0066]堆積後洗浄ステップが完了すると、基板１２６を処理エンクロージャ４０２から取り出すことができる。これは、一般的に、ヘッドアセンブリ４１０が基板１２６を基板シャトル４０８に移送し、メインフレームロボット１２０がエンクロージャ４０２内に入って基板１２６をシャトル４０８から取り出すことを含む。

[0067]その後、メインフレームロボットは、ベベル洗浄プロセスのために基板を処理セル位置１０６、１０８の１つに移送することができ、そこで、ベベルエッジにエッチング液を提供することによって、基板１２６のベベルエッジを洗浄し、蓄積した材料（しばしばエッジビードと呼ばれる）をそこから除去することができる。エッチング液の一例として硫酸溶液、過酸化水素、および脱イオン水がある。エッチング液の別の例として硝酸溶液がある。本発明の一実施形態では、処理セル位置１０６、１０８はベベル洗浄ステーションを含まず、むしろ活性化および堆積に使用することのできる本明細書に記載した別の処理エンクロージャを、位置１０６、１０８に位置決めすることができる。

[0068]ベベル洗浄プロセスが完了すると、基板１２６は、一般的に、メインフレームロボット１２０によって処理セル１１４、１１６の１つに移送され、そこで基板リンスおよび乾燥プロセスが実行される。一実施形態では基板構造はスピンリンスドライセル内で乾燥することができ、別の実施形態では基板構造は蒸気乾燥セル内で乾燥される。蒸気乾燥は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）のような表面張力低減揮発性化合物を基板構造に導入することを含む。例えば、ＶＯＣは（窒素ガスのような）キャリアガスにより、基板構造に付着する液体の近傍に導入することができる。ＶＯＣの導入は結果的に表面張力勾配を生じ、それは液体を基板から流離させ、基板を乾燥状態に維持させる。一実施形態では、ＶＯＣはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。一態様では、蒸気乾燥による基板構造の乾燥は、他の乾燥方法によって基板に残されたウォータマークの形成を低減する。

[0069]基板１２６をリンスし乾燥した後、ロボット１３２を使用して基板１２６をアニールステーション１３５に移送する。その後、基板１２６をアニールして、誘電体層または金属層の細孔に吸収された水分または湿気を放出させるのを助ける。基板構造は、抵抗加熱器によって、または熱ランプによって、約２００℃〜約３５０℃の間の温度に加熱することができる。

[0070]上記は本発明の実施形態に向けられているが、その基本的範囲から逸脱することなく、本発明のその他および更なる実施形態を考案することができ、その範囲は添付される請求の範囲によって決定される。

本発明の無電解堆積システムの一実施形態の平面図を示す。 本発明の無電解堆積プラットフォームの別の実施形態の平面図を示す。 本発明の無電解堆積プラットフォームの別の実施形態の平面図を示す。 本発明の無電解堆積プラットフォームの別の実施形態の平面図を示す。 本発明の無電解堆積プラットフォームの別の実施形態の平面図を示す。 図４に示した無電解堆積エンクロージャの斜視図を示す。 本発明の流体処理セルの部分断面斜視図を示す。 本発明のヘッドアセンブリの斜視図を示す。 本発明の基板シャトルの斜視図を示す。

符号の説明

１００…半導体処理システム、１０２…処理位置、１０４…処理位置、１２０…メインフレームロボット、４０２…エンクロージャ、４０４…アクセスポート、４０８…基板シャトル、４１０…基板支持ヘッドアセンブリ、４１２…基板支持ヘッドアセンブリ、４１６…処理セル、４２０…処理セル、６０６…基板支持部材、６０８…基板支持面。

Claims (19)

1. 半導体処理のための流体堆積システムであって、
   基板移送ロボットが上部に位置決めされたメインフレームと、
   前記メインフレーム上部に位置決めされかつ前記基板移送ロボットにアクセス可能な少なくとも２つの基板処理エンクロージャであって、前記少なくとも２つの基板処理エンクロージャのそれぞれは、前記メインフレームから環境的に制御され、前記基板処理エンクロージャの壁を貫通して形成されたアクセスポートを介して前記基板搬送ロボットへアクセスが可能であり、前記基板処理エンクロージャの各々は、その中に位置決めされた少なくとも２つの基板流体処理セルを有する基板処理エンクロージャと、
   前記少なくとも２つの基板処理エンクロージャのそれぞれと流体的に連通する処理ガス源及び処理ガス排出システムであって、前記少なくとも２つの基板流体処理セルが、前記基板処理エンクロージャ内に相互に隣接して位置決めされた無電解流体活性化セル及び無電解流体堆積セルを有している、処理ガス源及び処理ガス排出システムと、
   前記無電解流体活性化セルと前記無電解流体堆積セルとの間に位置決めされた基板搬送シャトルであって、前記基板搬送シャトルは、前記無電解流体活性化セルと前記無電解流体堆積セルとの間で基板を移送するように構成される基板搬送シャトルとを備える、流体堆積システム。
2. 前記無電解流体活性化セルおよび前記無電解流体堆積セルが各々、それぞれのセル内での流体処理中に基板を支持するように構成された基板支持部材を備え、前記基板支持部材が温度制御アセンブリを有する、請求項１に記載の流体堆積システム。
3. 前記温度制御アセンブリが前記基板支持部材に位置決めされた複数の個別制御される加熱素子を備える、請求項２に記載の流体堆積システム。
4. 前記メインフレーム上に位置決めされた基板洗浄セルを更に備える、請求項１に記載の流体堆積システム。
5. 前記処理ガス源および前記処理ガス排出システムの動作を制御して１００ｐｐｍ未満の基板処理エンクロージャ内の酸素含有量を生成するように構成されたシステムコントローラを更に備える、請求項１に記載の流体堆積システム。
6. 前記処理ガス源が、窒素源、ヘリウム源、アルゴン源、および水素源のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の流体堆積システム。
7. 前記メインフレームと連通して位置決めされたアニールステーションを更に備える、請求項１に記載の流体堆積システム。
8. 基板処理システム上に位置決めされた基板処理エンクロージャであって、外部ロボットによる前記処理エンクロージャの内部へのアクセスを可能にするように構成されたアクセスポートを有する前記基板処理エンクロージャと、
   前記処理エンクロージャの内部に位置決めされた無電解活性化セルと、
   処理エンクロージャの内部に位置決めされた無電解堆積セルと、
   前記処理エンクロージャの内部と選択的に流体連通した処理ガス供給源と、
   前記処理エンクロージャの内部と選択的に流体連通した処理ガス排出システムと、
   処理エンクロージャの内部で前記無電解活性化セルと前記無電解堆積セルとの間に位置決めされた基板搬送シャトルと、
   前記基板処理システム内の前記処理エンクロージャの外部に配置されたアニールステーション及び洗浄セルのうちの少なくとも一方とを備える、無電解流体処理アセンブリ。
9. 前記処理ガス供給源および前記処理ガス排出システムと電気的に連通したコントローラを更に備える、請求項８に記載の無電解流体処理アセンブリ。
10. 前記コントローラが前記処理ガス供給源および前記処理ガス排出システムの動作を協調制御して、基板処理中に前記処理エンクロージャの内部に１００ｐｐｍ未満の酸素含有量を生成するように構成される、請求項９に記載の無電解流体処理アセンブリ。
11. 前記無電解活性化セルおよび前記無電解堆積セルの少なくとも１つが、被加熱基板支持部材を備える、請求項８に記載の無電解流体処理アセンブリ。
12. 前記被加熱基板支持部材が処理のために基板を支持するように構成された略平面状基板支持プラテンを備え、前記プラテンがその中に位置決めされた複数の個別制御される加熱源を有する、請求項１１に記載の無電解流体処理アセンブリ。
13. 前記基板処理システムと連通して位置決めされたアニールステーションを更に備える、請求項８に記載の無電解流体処理アセンブリ。
14. 一層の半導体基板上に金属を無電解堆積するための方法であって、
    基板処理エンクロージャ内に位置決めされた流体処理セル内に基板を位置決めするステップと、
    前記基板処理エンクロージャ内に処理ガスを同時に流入させ、かつ同時に前記基板処理エンクロージャから処理ガスを排出させて、前記基板処理エンクロージャ内に１００ｐｐｍ未満の酸素含有量を生成するステップと、
    前記流体処理セル内の前記基板上に活性化液を分配するステップと、
    前記処理エンクロージャ内に位置する基板シャトルを用いて、前記基板を無電解流体活性化セルから無電解堆積セルに移送するステップと、
    前記流体処理セル内の前記基板上に無電解堆積液を分配するステップと、
    前記基板処理エンクロージャから前記基板を取り出すステップとを備える、方法。
15. 活性化液を分配するステップが、
    前記活性化液の前に洗浄液を前記基板上に分配する工程と、
    前記活性化液の後でリンス液を前記基板上に分配する工程と、
    を更に備える、請求項１４に記載の方法。
16. 無電解堆積液を前記基板上に分配するステップが、前記活性化液の後で洗浄液およびリンス液のうちの少なくとも１つを前記基板上に分配する工程を更に備える、請求項１４に記載の方法。
17. 前記活性化液の分配および前記無電解堆積液の分配のうちの少なくとも１つの間、被加熱基板支持部材により前記基板を支持して、それぞれの分配プロセス中の前記基板の温度を制御するステップを更に備える、請求項１４に記載の方法。
18. 前記活性化液を分配するステップが、前記基板処理エンクロージャ内に位置決めされた無電解活性化セル内に前記基板を位置決めする工程を備える、請求項１４に記載の方法。
19. 無電解堆積液を分配するステップが、前記基板処理エンクロージャ内で前記無電解活性化セルに隣接して位置決めされた無電解堆積セル内に基板を位置決めする工程を備える、請求項１８に記載の方法。

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