镀膜装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种镀膜装置，其能够容易地在材料的将要被镀膜的表面上形成均匀的镀膜。该镀膜装置包括：保持器，其用于保持材料，使材料的将要被镀膜的表面朝上，而且所述将要被镀膜的表面的周部被密封住；热流体容纳部分，其用于容纳热流体，所述热流体能够接触由保持器保持着的材料的背侧表面，以加热所述材料；以及镀液供应部分，其用于向由保持部分保持着的材料的将要被镀膜的表面供应镀液。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
镀膜装置和方法
本专利技术涉及一种镀膜装置和方法。特别地讲，本专利技术涉及一种无电镀装置和方法，其用于形成嵌入式互连结构，其中诸如铜或银等电导体嵌入到形成于基片例如半导体基片的表面中的用于产生互连结构的精细凹槽中，所述无电镀装置和方法还用于形成一个保护层，以保护通过上述方式形成的互连结构的表面。
技术介绍
无电镀是这样一种方法，其中通过在镀液中化学还原金属离子而在材料的将要被镀膜的表面上形成镀膜，而不需要从外界供应任何电流。无电镀广泛应用于镀镍磷和镀镍硼工艺中，以提高耐腐蚀性和耐磨性，以及应用于印刷布线基片的镀铜工艺中。作为无电镀装置，现有一种广为人知的装置，其包括一个用于容纳无电镀液的镀膜浴槽和一个布置在镀膜浴槽上方的可竖直移动的保持部分，该保持部分用于以使之面向下方(面朝下)的方式保持将要被镀膜的材料例如基片，如此由保持部分保持着的材料被浸没在镀膜浴槽中的镀液中。此外，还有一种广为人知的装置，包括：一个保持部分，该保持部分以使之面向上方(面朝上)的方式保持将要被镀膜的材料例如基片；和一个镀液供应部分(喷嘴)，用于向由保持部分保持着的材料的上表面(将要被镀膜的表面)供应镀液，如此可以使镀液沿着由保持部分保持着的材料的将要被镀膜的上表面流动。-->最近几年，随着半导体芯片的加工速度和集成程度越来越高，出现了以具有低导电率和高电迁移阻力的铜取代铝和铝合金作为用于在半导体基片上形成互连电路的金属材料的趋势。这种类型的铜互连结构通常是通过在基片的表面中的精细凹槽中充填铜而形成的。作为形成铜互连结构的方法，已知有CVD、溅镀和电镀等，但电镀通常被采用。在任何一种情况下，在铜膜沉积在基片表面上后，均需要通过化学机械抛光(CMP)工艺将基片表面抛光成具有平整的表面精度。在利用上述方法形成互连结构的情况下，嵌入式互连结构在抛光平面化处理之后会具有一个暴露表面。当一个附加的嵌入式互连结构形成在半导体基片的互连结构的这种暴露表面上时，会遇到下面的问题。例如，在形成新的SiO2中级电介质的过程中，预先形成的互连结构的暴露表面容易氧化。此外，在对SiO2层进行蚀刻以形成触点孔时，暴露在触点孔底部的预先形成的互连结构可能会被蚀刻剂、抗剥落剂等污染。另外，在铜互连结构的情况下，有铜扩散的可能。考虑到这些问题，作为示例，在铜互连结构的情况下，可以考虑在铜互连结构的表面上选择性地覆盖一个保护层(镀膜)，该保护层由Ni-P合金等具有良好的铜粘着性和低电阻率(ρ)的材料构成。利用一种含有镍离子、镍离子络合剂和作为镍离子还原剂的烷基胺硼烷或硼氢化合物的无电镀液，并将基片表面浸没在无电镀液中，Ni-B合金层可以选择性地形成在例如铜的表面上。无电镀层可以被应用在用于形成铜互连结构的主填料(Cu)、隔离金属上的晶粒层的形成、或晶粒(Cu)的强化、隔离金属材料自身的进一步形成或用于铜互连结构的封镀材料的形成(在任何情况下，可以是Ni-P、Ni-B、Co-P、Ni-W-P、Ni-Co-P、-->Co-W-P)或类似物上。在任何无电镀过程中，都需要基片整个表面上的膜厚保持均匀。在无电镀过程中，当将要被镀膜的材料表面与无电镀液接触时，镀膜金属立即开始向将要被镀膜的材料表面上沉积，而且镀膜金属的沉积速度随着镀液的温度变化而变化。因此，为了在将要被镀膜的材料表面上形成均匀膜厚的镀膜，需要从材料与镀液之间初始接触时刻开始在材料的整个表面上保持镀液的温度均匀，而且均匀的镀液温度必须在整个镀膜处理过程中保持一致。在传统的无电镀装置中，将要被处理的材料被保持在一个设有内置式加热器的保持器的上表面或下表面上；在材料被加热器加热的状态下，将要被镀膜的材料表面与被加热到预定温度的无电镀液相接触。由于将要被处理的材料的不规则性和保持器的表面粗糙度，空气可能会存在于材料与保持器之间。部分地由于空气起到绝热材料的作用，将要被处理的材料和保持器这两个固体之间的热传导容易变得不均匀。此外，通常在保持器的表面上附着一张特氟纶片材等导热率差的材料。因此，在镀膜过程中将要被处理的材料的温度容易不均匀。也就是说，难以在镀膜过程中在材料的整个表面上保持均匀的温度。无电镀速度和镀膜的质量在很大程度上取决于无电镀液的温度。为了确保在将要被处理的材料的整个表面上获得均匀的膜厚，希望在将要被处理的材料的整个表面上将镀液温度的变化控制在±1℃的范围内。然而，在采用面朝下系统的无电镀装置的情况下，由于保持着将要被处理的材料的保持装置，在实施镀膜之前处在正常温度，因此在镀膜过程的初始阶段，与保持器相接触的材料部分可能会出现局部的缓慢升温。另一方面，在采用面朝上系统的无电镀装置的情况下，在镀液接触到将要被镀膜的材料表面之前，难以-->将镀液保持在恒定温度。因此，根据传统的无电镀装置，在镀膜过程中，与将要被处理的材料相接触的镀液中通常会产生±5℃左右的温度变化，因此难以满足上述±1℃变化的要求。镀液温度不均匀的问题也同样存在于传统电镀装置中。此外，采用面朝下系统的无电镀装置还具有以下缺点，即在镀膜过程中产生的氢气难以从将要被镀膜的材料表面上释放，从而导致在镀膜表面上产生未镀膜斑点。另外，镀膜的结果好坏非常容易受到流体因素例如镀液的流率、将要被处理的材料的转速等的影响。采用面朝上系统的无电镀装置具有这样的问题，即镀膜的结果好坏非常容易受到镀液供应部分(喷嘴)的运动的影响。
技术实现思路
本专利技术是考虑到现有技术中的上述情况而研制。因此，本专利技术的目的是提供一种镀膜装置和方法，其能够容易地在将要被镀膜的基片表面上形成均匀的镀膜。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种镀膜装置，包括：处理浴槽，其用于容纳处理液，以通过基片与处理液的接触而对基片进行处理；以及基片保持器，其用于以这样的状态保持基片，即基片的背侧表面被密封，而基片的将要被镀膜的表面被带到与处理液接触；其中，处理浴槽具有流体容纳部分，其用于容纳具有预定温度的流体，所述流体用于接触基片的背侧表面。当具有预定温度的流体与被处理基片的背侧表面接触以加热基片时，具有预定温度的流体良好地随从于基片的背侧表面的不规则结构并且接触整个背侧表面，从而通过增大了的接触面积而确保高效的传热。此外，通过采用具有高热容性的流体作为热源，基片可以在短时间内被更均匀地加热。例如，通过使温度被控制在60-->℃的热水接触半导体晶片的背侧表面，半导体晶片可以被加热，从而使其表面在大约2-3秒之内达到60℃。另外，由于基片不是全部浸没在镀液中，因而可以更容易地管理镀液。基片保持器优选可旋转和可竖直移动。这样，可以降低基片保持器，以使由基片保持器保持着的基片接触具有预定温度的流体。此外，通过旋转基片保持器，可以利用供应到将要被镀膜的表面上的镀液，来均匀地润湿由基片保持器所保持着的基片的将要被镀膜表面，并且能够在镀膜处理之后排出镀液。基片保持器还优选可以倾斜。这样，在基片的背侧表面与具有预定温度的流体接触时，可以使由基片保持器保持着的基片相对于热流体的表面倾斜，然后使基片返回水平位置，以防止气泡保留在基片的背侧表面上。此外，通过在镀膜结束之后再次倾斜基片，可以使保留在基片的已镀膜表面上的镀液集中，以便于排出镀液。镀膜装置可以还包括一个头部，其可竖直移动，并且可在一个位于基片保持器上方的位置与一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镀膜装置，包括：处理浴槽，其用于容纳处理液，以通过基片与处理液的接触而对基片进行处理；以及基片保持器，其用于以这样的状态保持基片，即基片的背侧表面被密封，而基片的将要被镀膜的表面被带到与处理液接触；其中，处理浴槽 具有流体容纳部分，其用于容纳具有预定温度的流体，所述流体接触基片的背侧表面。

【技术特征摘要】
JP 2001-8-10 243534/2001;JP 2001-9-5 268640/2001;J1.一种镀膜装置，包括：处理浴槽，其用于容纳处理液，以通过基片与处理液的接触而对基片进行处理；以及基片保持器，其用于以这样的状态保持基片，即基片的背侧表面被密封，而基片的将要被镀膜的表面被带到与处理液接触；其中，处理浴槽具有流体容纳部分，其用于容纳具有预定温度的流体，所述流体接触基片的背侧表面。2.如权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述基片保持器可旋转和可竖直移动。3.如权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述基片保持器可倾斜。4.如权利要求1所述的镀膜装置，还包括：头部，其可竖直移动，并且可在一个位于基片保持器上方的位置与一个后退位置之间移动，在所述位于基片保持器上方的位置处，所述头部覆盖着基片保持器；以及镀液供应嘴，其设在所述头部中。5.如权利要求4所述的镀膜装置，其特征在于，所述头部设有镀液容纳槽，其用于将预定的镀液供应到由基片保持器保持着的基片的表面上，以及温度保持机构，其用于将由镀液容纳槽容纳着的镀液保持在预定温度。6.如权利要求4所述的镀膜装置，其特征在于，所述头部设有镀前处理液容纳槽，其用于容纳镀前处理液并将镀前处理液供应到由基片保持器保持着的基片的表面上。7.如权利要求4所述的镀膜装置，其特征在于，所述头部设有纯净水供应嘴，其用于将纯净水供应到由基片保持器保持着的基片的表面上。8.如权利要求1所述的镀膜装置，还包括镀液回收嘴，其用于将供应到由基片保持器保持着的基片的表面上的镀液回收。9.如权利要求4所述的镀膜装置，还包括惰性气体引入部分，其用于将已被调节到预定温度的惰性气体引入到由基片保持器保持着的基片与位于覆盖着基片的上表面的位置处的头部之间的空间中。10.如权利要求5所述的镀膜装置，还包括清洗液引入部分，其用于使清洗液流经镀液容纳槽和镀液供应嘴，以清洗它们。11.一种镀膜装置，包括：处理浴槽，其用于容纳处理液，以通过基片与处理液的接触而对基片进行处理；基片保持器，其用于以这样的状态保持基片，即基片的背侧表面被密封，而基片的将要被镀膜的表面被带到与处理液接触；加热器，其用于加热由基片保持器保持着的基片；镀液供应部分，其用于向由基片保持器保持着的基片的表面上供应镀液；以及罩体，其可以覆盖由基片保持器保持着的基片的表面。12.如权利要求11所述的镀膜装置，还包括流体容纳部分，其用于容纳具有预定温度的流体，所述流体用于接触由基片保持器保持着的基片的背侧表面，以加热基片。13.如权利要求11所述的镀膜装置，其特征在于，所述基片保持器可旋转和可竖直移动。14.如权利要求11所述的镀膜装置，其特征在于，所述基片保持器可倾斜。15.如权利要求11所述的镀膜装置，还包括：头部，其可竖直移动，并且可在一个位于基片保持器上方的位置与一个后退位置之间移动，在所述位于基片保持器上方的位置处，所述头部覆盖着基片保持器；以及镀液供应嘴，其设在所述头部中。16.如权利要求15所述的镀膜装置，其特征在于，所述头部设有镀液容纳槽，其用于将预定量的镀液供应到由基片保持器保持着的基片的表面上，以及温度保持机构，其用于将由镀液容纳槽容纳着的镀液保持在预定温度。17.如权利要求15所述的镀膜装置，其特征在于，所述头部设有镀前处理液容纳槽，其用于容纳镀前处理液并将镀前处理液供应到由基片保持器保持着的基片的表面上。18.如权利要求15所述的镀膜装置，其特征在于，所述头部设有纯净水供应嘴，其用于将纯净水供应到由基片保持器保持着的基片的表面上。19.如权利要求15所述的镀膜装置，还包括镀液回收嘴，其用于将供应到由基片保持器保持着的基片的表面上的镀液回收。20.如权利要求15所述的镀膜装置，还包括惰性气体引入部分，其用于将已被调节到预定温度的惰性气体引入到由基片保持器保持着的基片与位于覆盖着基片的上表面的位置处的头部之间的空间中。21.如权利要求16所述的镀膜装置，还包括清洗液引入部分，其用于使清洗液流经镀液容纳槽和镀液供应嘴，以清洗它们。22.一种镀膜装置，包括：处理浴槽，其用于容纳处理液，以通过基片与处理液的接触而对基片进行处理；基片保持器，其用于以这样的状态保持基片，即基片的背侧表面被密封，而基片的将要被镀膜的表面被带到与处理液接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：本乡明久，王新明，松田尚起，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]