CN110121761A - 用于润湿基板的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

润湿半导体基板的方法，可包括于容纳有所述半导体基板的处理腔室中形成受控的气体氛围。半导体基板可限定多个特征，其中可包括通孔。所述方法可包括使润湿剂流入处理腔室。腔室压力可维持在低于约100kPa。所述方法可亦包括润湿限定于所述基板中的所述多个特征。

Description

用于润湿基板的系统和方法
技术领域
本技术涉及在半导体处理的润湿基板。更具体而言，本技术涉及在通孔内以及其他结构内提供润湿且具有较少润湿缺陷的系统和方法。
背景技术
集成电路通过在基板表面上产生复杂精细的图案化材料层的工艺而得以达成。在一基板上产生图案化材料需要受控的方法以施用和移除材料。移除时，可根据各种目的进行化学性蚀刻或物理性蚀刻，包括将光刻胶中的图案转移到下面的层中、使层薄化、或者薄化已经存在于表面上的特征的侧向尺寸。一旦材料已经被蚀刻或以其他方式处理，则基板或材料层会被清洁或是准备用于进一步的操作。
随后的处理操作可包括，包含电镀的基板操作的准备。这些工艺可以涉及剥离材料、清洁经处理的层或图案、去除微粒或润湿基板以为电镀工艺做准备。电镀操作通常使用电化学工艺来形成或沉积金属材料到沟槽、通孔和形成在基板上的其他结构。随着器件特征变得更加复杂和紧密，充足的电镀在特征内部会变得更加困难。
因此，可用于生产高质量器件和结构的改进系统和方法是有需要。本文技术解决了这些和其他需求。
发明内容
润湿半导体基板的系统和方法可包括于容纳有半导体基板的处理腔室(processing chamber)中形成受控的气体氛围(controlled atmosphere)。半导体基板可限定多个特征(features)，所述特征可以包括通孔(vias)。此方法可以包括使润湿剂(wetting agent)流入处理腔室。腔室压力(chamber pressure)可维持在约100kPa以下。此方法还可以包括润湿在基板中限定的多个特征。
所述方法可以进一步包括将处理腔室加压至大约大气条件。所述方法还可以包括在加压处理腔室之后使润湿剂与多个特征维持接触达一时间段。在实施方式中，所述时间段可以小于大约一分钟。本技术的基板可以限定至少1,000个特征，并且少于5％的特征包含在润湿剂中或在随后电镀中的气泡缺陷(bubble defect)。
二氧化碳气体氛围(carbon dioxide atmosphere)可以通过二氧化碳的连续净化(continuous purge)、二氧化碳的抽空和回填(pump down and backfill)、二氧化碳置换操作(replacement operation)或通过负载锁定传送工艺(load lock transfer process)而进入一个二氧化碳环境来形成。在一些实施方式中，二氧化碳气体氛围可以包括超过50％的二氧化碳。多个特征可以包括形成在半导体基板中的通孔，并且至少一个通孔的特征可以是至少约20μm的直径。在一些实施方式中，润湿剂可以是或者包括经脱气的去离子水(degassed deionized water)。经脱气的去离子水可以脱气至大约20ppm以下。实施方式中，润湿剂可以通过重力引起的流动(gravity-induced flow)、强制流动(forced flow)或喷雾(spray)而流入处理腔室。在将润湿剂输送进入腔室期间腔室压力可保持在约20kPa以下。实施方式中，润湿剂可吸收留在基板限定的多个特征中的超过98％的二氧化碳。
本技术还包括润湿半导体基板的方法。此方法可包括在容纳有半导体基板的处理腔室中形成受控的气体氛围(a controlled atmosphere)。半导体基板可限定多个通孔，所述通孔包括以直径大于约50μm为特征的至少一个通孔。此方法可以包括将处理腔室内的压力降低到约10kPa以下。此方法可以包括使润湿剂流入处理腔室。此方法可以包括将处理腔室加压到大约50kPa以上。此方法还可以包括润湿在半导体基板上限定的多个通孔。在实施方式中，少于1％的通孔可能包含润湿过程中的缺陷。
于示例性方法中的受控的气体氛围可包括选自二氧化碳、一氧化碳、氧、氮、氩、氨、溴、二氮烯(diazene)、乙炔(acetylene)、氪(krypton)、氙(xenon)、氡(radon)、一氧化二氮(nitrous oxide)、硒化氢(hydrogen selenide)和碳氢化合物(hydrocarbons)所组成的群组中的一或多种流体。在实施方式中，润湿剂可以包括水。在加压之后，腔室可维持在约50kPa以上的压力达一时间段。在实施方式中，所述时间段可以是在约1秒和约20秒之间。
本技术还包括润湿基板的方法。此方法可以包括将基板提供到处理腔室。基板可限定多个特征。此方法可以包括从限定在基板中的多个特征中置换空气。在一些实施方式中，空气可以被二氧化碳置换。此方法可以包括维持处理腔室内的压力低于约10kPa。此方法可以包括将去离子水流入处理腔室。在一些实施方式中，去离子水可以脱气至大约5ppm以下。此方法还可以包括在约10kPa以上将处理腔室加压达一时间段。此方法可以包括润湿在基板上限定的多个特征。在一些实施方式中，可从特征中去除超过99％的二氧化碳。
在一些实施方式中，加压处理腔室可以将压力升高到约90kPa以上。这些方法的示例性基板可以限定超过一百万个特征。在实施方式中，多个特征中的少于0.01％的特征可以由一缺陷为特征，所述缺陷包括在润湿剂内或随后电镀的气泡。
此技术可以提供许多优于传统技术的优点。例如，本操作可以减少后续电镀操作中的空隙和缺陷。相较于空气环境，利用二氧化碳环境可提供工艺稳定性。由于飞溅、滴落或其他问题所导致的无意润湿可能导致气泡缺陷或在周围环境中增加吸收时间，而二氧化碳环境可以在大幅缩短的时间内提供更稳定的处理。另外，此改良方法可以在比传统技术更短的时间帧内通过置换残留的非凝结气体来缩短等候时间(queue times)。结合以下描述和附图更详细地描述这些和其他实施方式以及它们的许多优点和特征。
附图说明
通过参考说明书和附图的其余部分，可以获得对所公开的实施方式的本质和优点进一步的理解。
图1示出可以在其中实施根据本技术的实施方式的方法的腔室(chamber)的示意性截面图。
图2示出根据本技术的实施方式的润湿操作的图解。
图3示出根据本技术的实施方式的润湿半导体基板的方法。
图4示出根据本技术的实施方式在氮和二氧化碳的各种压力下气体吸收时间的图表。
图5A-5B示出来自传统工艺以及来自根据本技术一实施方式的工艺的示例性图像。
于图示中，类似的部件和/或特征可具有相同的数字附图标号。进一步地，相同类型的各种部件可以由在附图标号之后的字母来区分，所述字母区分相似部件和/或特征。若于说明书中仅使用第一数字附图标号，则该描述适用于具有相同第一数字附图标号的任何一个相似部件和/或特征，而不考虑后缀字母。
具体实施方式
执行半导体制造和处理中的各种操作可在整个基板上产生大量特征的排列。随着数个半导体层的形成，结构内产生通孔、沟槽和其他通路。然后，这些特征可以用导电材料或金属材料填充，可允许电从一层到另一层地传导通过器件。随着器件特征的尺寸不断缩小，提供穿过基板的导电路径的金属数量也不断减少。随着金属数量的减少，填充物的质量可能变得更加重要，以确保足够的导电性通过器件。因此，制造时可能希望减少或移除路径中的缺陷和不连续性。
执行电镀(electroplating)操作可以提供导电材料到基板上的通孔和其他特征中。电镀使用包含导电材料的离子的电解质浴，以电化学地沉积导电材料到基板上和进入基板限定的特征中。处理可能涉及预润湿过程(pre-wetting process)，其中在电镀之前润湿基材的表面和通孔。当引入预润湿操作于基板时，基板通常是干的并暴露于空气中，虽然也可能存在有例如来自预清洁操作(pre-clean operation)的残留液体。这种预润湿操作的目的是为了减少由于被困在特征内的气泡而不会发生电镀的区域。如果这些气泡不能被驱逐，那么气泡可能会充当电镀的阻挡位置(blocking sites)。当特征没有获得足够的电镀时，互连功能可能无法有效地运作，而可能会导致器件问题或失效。
传统技术一直在致力于完整地移除器件特征内的气泡，因为处理操作中所使用的材料和流体可能难以置换通孔和其他特征内的空气。随着这些特征的尺寸缩小或深宽比(aspect ratio)增加，置换可能会变得更加困难。随着时间过去，一些空气或受困的气体可能被吸收到润湿剂中并被置换，但这可能不会完全地除去气体，并且可能需要延长的时间段，这可能会降低基板生产量(substrate throughput)和总体的等候时间(overall queuetimes)。
本技术通过用更易溶解的材料来置换空气，并且通过处理润湿剂以促进非凝结气体(non-condensable gas)从通孔离开并进入整体流体中的扩散，来克服这些缺陷。润湿剂可以是或包括水或水溶液。由于水中自然地包含氧气的量，以及类似于氮气的空气成分的量，因此水可能不易吸收困在某个特征中的氧气和氮气，或者可能需要延长的时间段才能移除。通过调整润湿剂的成分和/或调整待置换气体的成分，本技术可以减少器件特征内受困的空气的程度。在描述了其中可以执行本技术的实施方式的示例性腔室之后，其余公开内容将讨论本技术的系统和工艺的方法和相关方面。
图1示出在其中可以实施本技术的实施方式的方法的腔室(chamber)20的示意性截面图。腔室20示出示例性的预润湿装置(pre-wet apparatus)，其具有由基座(base)22上的侧柱(side posts)26支撑的腔室板24。腔室20包括平台组件(platform assembly)28，平台组件28可包括用于接收具有基板的吸盘(chuck)的吸盘板(chucking plate)，此基板可具有待润湿的特征。升降框架(lift frame)72与平台组件28耦接，其可允许基板在吸盘内倾斜。枢轴致动器(pivot
actuator)102使平台组件28在打开位置和处理位置之间枢转。升降致动器110(lift actuators)可允许升降框架72线性地移动。弹簧32可以构造成向下拉动吸盘装配，这样可有利于基板的吸附和释放。
弹簧框架(spring frame)42可用在横板(cross plate)44相对端上的侧臂(sidearms)46而连接到吸盘板的底表面。线性吸盘致动器(linear chuck actuators)60可设置在横板44的相对侧。水脱气槽(water degasification tank)80可以被腔室板24支撑。供水管线(water supply line)82可连接到槽80内的喷嘴90(spray nozzle)。槽80上的真空通口(vacuum port)84可连接到真空源。压力平衡管线(pressure
equalization line)86可以连接到处理腔室内的平衡通口(equalizationport)。槽80的下端可以通过阀66连接到腔室液体入口(chamber liquid inlet)。可设置液位传感器(level sensor)88以测量水脱气槽80内的液位。阀块(valve block)112可以控制腔室中的真空。于操作时，可用输送受控的流体而提供水或其他润湿流体于腔室20中，以避免飞溅到基板上。
虽然半导体制造中的许多特征尺寸和沟槽都处于纳米尺寸，但是器件中形成的许多通孔可能处于更大尺寸，例如是微米尺寸。不论这些尺寸的特征相对较大的尺寸，但由于所使用的工艺和材料的各种特性和参数，诸如通孔的特征的润湿可能难以证明。图2示出根据本技术实施方式的润湿操作的图解，以及在润湿操作期间发生的问题。此图图解在基板上形成的两个通孔以及在不同条件下对这些通孔的润湿。
在润湿工艺期间，例如，基板可以倾斜至约5°与约60°之间的一角度，例如约20°。这可有助于润湿某些特征类型，尽管许多特征可能不是适当地被润湿。润湿剂的动态接触角度可能会影响特征内的润湿程度，以及润湿剂穿透通孔和其他特征的能力。25°的接触角能够完全润湿所示的较大和较小的通孔，尽管产生这样的接触角可能是困难的或不实际的。例如，光刻胶可能形成或沉积于基板上，这会影响润湿剂的接触角。此外，深宽比可能影响填充行为，并可能影响接触角以完全润湿通孔。例如，通孔，其特征为深宽比小于约1或小于约0.5，可以在大于或约25°、大于或约40°、或大于或约50°的接触角下完全润湿。随着深宽比增加，润湿通孔的接触角可减少到低于或约30°、低于或约25°、低于或约20°、低于或约15°、或者更低。
此外，尽管初始接触角(initial contact angle)可能较低，但动态接触角可能受到通孔本身的形成和排列的影响。例如，基板可能具有数百个、数千个或数百万个或更多的待被润湿的特征。而且，这些特征可以具有超过几百微米范围的几种不同尺寸，并且以各种不同的图案形成在基板上，其具有密集间隔的特征和在其他区域中具明显间隔的特征。因此，在使用任何特定润湿剂的润湿工艺期间，在整个表面上可能不保持一特定的动态接触角。例如，尽管图中显示在25°接触角下，即使在60°的动态接触角下，特征也被完全润湿。所示的较大通孔仅部分湿润，并且在120°的动态接触角下，两个特征被润湿剂完全覆盖，这样特征内的气体被润湿剂捕集，并且无法将润湿剂输送至基板限定的特征里。
当其他特征被完全湿润时，仍有一定量的非凝结气体会被困在整个基板表面的一些通孔中。随着时间过去，此气体可能会被吸收到润湿剂中，尽管可能不会发生完全吸收，并且任何确实会发生的吸收并不会在适当时间范围内发生。吸收的量和时间可能取决于许多与润湿剂以及受困的气体有关的因素。例如，如上所述，在一些润湿操作中被置换的气体可能是在大气条件下的空气。另外，润湿剂可包括水或水溶液。水吸收氧气和氮气的能力小于水吸收许多其他材料的能力，其中氧气和氮气构成99％的空气。尽管完全吸收气体的时间可能需要几分钟或更长时间，但通过减少要吸收的气体量而降低系统内的压力，可以间接地提高氧气和氮气的吸收速率。如果每个基板(例如半导体晶片)都需要这样的时间量，则将降低基板生产量，并且该工艺可能不会完全移除每个特征中的空气。然而，通过根据本技术而调节润湿剂和工艺的气体氛围，可以减少这些处理时间。
请参照图3，根据本技术的实施方式示出润湿半导体基板的方法300。方法300可以改善特征和通孔的润湿性，如此可进而减少电镀操作中的缺陷。此方法可包括在操作310中于容纳半导体基板的处理腔室中形成受控的气体氛围(a controlled atmosphere)。半导体基板可以包括形成在基板表面上的多个特征。此方法可视情况地包括在操作320时，将处理腔室内的压力降低至低于大气条件。
此方法还可以包括在操作330中使润湿剂流入处理腔室。在润湿操作期间润湿剂可以接触基板和特征。此方法可以进一步包括任选的操作340，其可包括将腔室加压到高达约大气压力的一阈值(threshold)。此方法还可包括在操作350中润湿该些特征。方法300的润湿工艺可以对于多种特征类型提供增进润湿的能力，且其内容如下详细讨论。
根据本技术的方法300可涉及在一个或多个操作期间于系统内维持低于大气压的压力。例如，在大气压力为约101kPa的情况下，在本技术的一个或多个操作期间，腔室压力可以保持在约100kPa以下。在一些实施方式中，压力可进一步降至低于或约90kPa、低于或约80kPa、低于或约70kPa、低于或约60kPa、低于或约50kPa、低于或约40kPa、低于或约30kPa、低于或约20kPa、低于或约15kPa、低于或约10kPa、低于或约9kPa、低于或约8kPa、低于或约7kPa、低于或约6kPa、低于或约5kPa、低于或约4kPa、低于或约3kPa、低于或约2kPa、低于或约1kPa，或者更低的压力。对于本技术的任何操作，压力还可以维持在这些所述数量中的任何一个之间，或者在这些范围中的任何一个所包含的范围内。
对于水或水溶液，压力的下降可能至少部分地受限于润湿剂的饱和压力(saturation pressure)，其可在约1kPa和约4kPa之间。通过朝着润湿剂的饱和压力而降低压力，可以减少特征内受困的气体和自由气体的量。当系统内的压力降低时，气体的摩尔数将成比例地减少，这可以减少润湿剂吸收的气体量。因此，在一些实施方式中，腔室压力可以维持在约20kPa以下、约10kPa以下、约1kPa和约20kPa之间、或约4kPa和约10kPa之间，以减少待置换的气体的量。
如以上方法300所讨论的，本技术可形成用于润湿操作的的受控的气体氛围。例如，空气可以从容纳基板的处理腔室中被置换。可能可以用多种方式和多种流体发生置换(displacement)。可以用多种方式发生置换，可以减少处理腔室内的空气量。例如，对于容纳在腔室内的基板，腔室可以被抽空以去除一定量的空气；然后可以将二氧化碳或一些其他流体回填到腔室中，以产生包含较低浓度空气的环境或气氛。此种循环，即对该腔室抽气并用二氧化碳或一些其他流体回填以进一步减少腔室内的空气浓度，可以重复多次。例如，循环可能发生一次、两次、或3、4、5次或更多次。额外的循环可以进一步限制处理腔室内的空气量。
其他可用的置换技术可包括，自腔室限定的单个出口(single outlet)并且提供连续流体或净化流体通过腔室，流体诸如二氧化碳。另外，可以进行连续吹扫(acontinuous purge)，其中腔室通常保持在流动流体(例如二氧化碳或氩气)的正压下。因此，当腔室被提供了待处理的一基板时，流体的正向流动可确保空气或其他环境组成不被输送到腔室中。而且，在包括受控气体氛围下的一个或多个腔室的处理系统中，负载锁定腔室(a load lock chamber)可提供对以下环境的接取：该环境可以包括被构造以执行所公开的操作的处理腔室。在负载锁定腔室已经接收基板或工作件之后，可以在提供对其他腔室或受控的气体氛围的接取之前，先用流体来清除负载锁(load lock)。可以理解的是，维持受控的气体氛围的这些和其他方式都包含在本技术中。
受控的气体氛围可以由一种或多种流体的量来表征，并且还可以由一定量的空气来表征。例如，受控的气体氛围可以由组成来表征，其中氧气和氮气共同形成小于受控气体氛围的99％。在一些实施方式中，氧和/或氮可以形成小于或约90％的受控气体氛围，并且可以包括小于或约80％、小于或约70％、小于或约60％、小于或约50％、小于或约40％、小于或约30％、小于或约20％、小于或约10％、小于或约5％、小于或约1％、或更少的受控气体氛围于实施方式中。另外，包括二氧化碳或别处讨论的其它流体中的一种或多种其他流体可以包括大于或约1％的受控气体氛围，并且二氧化碳和/或其他流体可构成大于或约5％的受控气体氛围、大于或约10％、大于或约20％、大于或约30％、大于或约40％，大于或约50％、大于或约60％、大于或约70％、大于或约80％、大于或约90％、大于或约99％的受控气体氛围，或者可实质上，基本上或完全地构成实施方式中的受控气体氛围的流体。
流体可以包括用于置换空气的任何流体或气体，并且不限于二氧化碳，其作为受控气体氛围的示例性流体在全文中被讨论。可以使用的气体的非详尽列表(a non-exhaustive list)包括例如二氧化碳、一氧化碳、氧、氮、氩、氨、溴、二氮烯(diazene)、乙炔(acetylene)、氪(krypton)、氙(xenon)、氡(radon)、一氧化二氮(nitrous oxide)、硒化氢(hydrogen selenide)和其他气体。另外还可以使用碳氢化合物(hydrocarbons)，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。一或多种气体的选择可以基于它们在水或水溶液中的溶解度，气体可以基于在水中的相关亨利定律系数(Henry’s Law coefficient in water)来选择。例如，氧气以约0.0013molg/Lsol·atm的系数为特征，并且氮气以约0.0006molg/Lsol·atm的系数为特征。相比之下，二氧化碳以约0.03mol/Lsol·atm的系数为特征，其比氧和氮至少高一个数量级。因此，与氧气或氮气相比，二氧化碳可以数倍地易于被吸收到水和其他水溶液中。于实施方式中，可以选择具有亨利定律系数大于或约0.0001mol/Lsol·atm的特征的其它流体。
通过利用可以被吸收的气体氛围，其包括相较于空气在水中更易被吸收的流体，置换残留气体的时间可以减少。图4示出根据本技术的实施方式在氮和二氧化碳的各种压力下气体吸收时间的图表。即使在50kPa以下的气氛条件下，吸收残留氮气所需的时间也超过10分钟，而二氧化碳可在5秒内被吸收。因此，所述方法可包括使润湿剂与在基板中限定的多个特征维持接触达一时间段，以允许吸收残留气体。该时间段可能会少于5分钟，这取决于气体氛围中的流体以及腔室条件。但是，通过利用其他环境材料而非空气，则吸收时间可以进一步减少。在一些实施方式中，此时间段可以小于或为约3分钟、小于或为约1分钟、小于或为约50秒、小于或为约45秒、小于或为约40秒、小于或为约35秒、小于或为约30秒、小于或为约25秒、小于或为约20秒、小于或为约15秒、小于或为约10秒、小于或为约9秒、小于或为约8秒、小于或为约7秒、小于或为约6秒、小于或为约5秒、小于或为约4秒、小于或为约3秒、小于或为约2秒、小于或为约1秒，或者更少。此时间段也可以是在这些所述数字中的任何一个之间所限定的任何范围，或者包含在这些范围中的任何较小范围。
如之前所讨论的，所述方法还可以包括在使润湿剂与基板的特征接触之后对处理腔室加压。加压可将腔室压力增加到高于或约10kPa，并且在实施方式中可将腔室压力增加至高于或约20kPa、高于或约30kPa、高于或约40kPa、高于或约50kPa、高于或约60kPa、高于或约70kPa、高于或约80kPa、高于或约90kPa、高于或约100kPa、或者高达或高于大气条件。对处理腔室加压有益于吸收留在特征中的气体。通过降低方法中先前的压力，可能受困的气体量可限定于系统中。通过在输送润湿剂之后提高腔室内的压力，气体占据的空间体积可以减小或压缩，并且润湿剂吸收残余气体的能力可以增加。
当腔室与大气相通或系统内的压力增加时，任何残留气体的压力也可能增加。因为气体可能处于更高的压力下，所以与润湿剂的液体界面处的气体浓度也可能增加。如此也可以改善润湿剂内残余气体的扩散。
润湿剂可以包括任何数量的流体或流体的组合，例如水溶液和/或水。在一些实施方式中，润湿剂可以是或包括去离子水，包括经脱气的去离子水。去离子水或其他润湿剂可以用不同方式输送至处理腔室以接触基板。例如，润湿剂可以自储存器借由重力引起的流动来输送，或者润湿剂可以被泵送到处理腔室中。润湿剂可以在基板上保持静态，或者可以连续地流过基板或喷涂整个基板。在其他实施方式中，可以使用喷雾器来输送处理腔室内的润湿剂并与基板接触。可以使用任何数量的喷雾或喷嘴构造来产生特定分布模式(distribution patterns)、流速(flow velocities)或覆盖分布(coverage profiles)于晶片上。润湿剂还可以用一种或多种方式进行改性，以改善来自腔室环境内的空气或任何其他流体的气体的吸收并且可以被捕集于基板的特征内。在一些实施方式中，润湿剂可以被脱气，例如经脱气的去离子水。去离子水可以在被输送到处理腔室以除去氧气或诸如二氧化碳的其他气体物质之前先流过接触器，例如膜接触器(membrane contacter)。在实施方式中，润湿剂可以脱气至小于或约50ppm，并且可以脱气至小于或约40ppm、小于或约30ppm、小于或约20ppm、小于或约15ppm、小于或约10ppm、小于或约9ppm、小于或约8ppm、小于或约7ppm、小于或约6ppm、小于或约5ppm、小于或约4ppm、小于或约3ppm、小于或约2ppm、小于或约1ppm，或者更小。通过使润湿剂脱气至减少环境气体以及腔室的环境气体(例如二氧化碳)的程度，本技术可以提供改善的吸收特性。
此方法可以去除通孔内或基板中限定的其他特征中的约50％或大于约50％的任何残余气体。在一些实施方式中，此方法可以去除残余空气、二氧化碳或其他气体，并且可以去除约60％或大于约60％的残余气体、大于或约70％的残余气体、大于或约80％的残余气体、大于或约90％的残余气体、大于或约91％的残余气体、大于或约92％的残余气体、大于或约93％的残余气体、大于或约94％的残余气体、大于或约95％的残余气体、大于或约96％的残余气体、大于或约97％的残余气体、大于或约98％的残余气体、大于或约99％的残余气体、大于或大约99.9％的残余气体、大于或大约99.99％的残余气体、大于或大约99.999％的残余气体，或者可以实质上、基本上或完全地从基板上限定的特征去除任何残留气体。在实施方式中，残留的气体可以经由置换而被移除，置换包括润湿剂的吸收。
如前所述，示例性基板可具有基板内限定的任何数量的特征。特征可以包括各种尺寸的通孔，包括直径大于或约1μm、大于或约5μm、大于或约10μm、大于或约20μm、大于或约50μm、大于或约100μm、大于或约200μm、大于或约400μm、或者更大，取决于通孔。直径通常意味着横跨通孔或特征的任何部分的距离。例如，并非所有通孔或特征都可以是圆形的，并且可以用任何其他形状或几何形状为特征，包括椭圆形通孔，其中几何形状的任何尺寸都可以构成所指出的直径。另外，通孔或特征可以由所指出的任何尺寸和范围的深度来表征。通常，任何通孔或特征可以是任何几何形状(geometry)或方向(orientation)，包括垂直或面朝下的方向。因此，通孔可以用深宽比、或者通孔深度与宽度的比值大于或为约0.5、大于或为约1、大于或为约1.5、大于或为约2，或者更大的比值来表征。整个基板可以是特征和/或通孔的任何图案，其可以在尺寸或间隔上变化。基板上的通孔的数量可以针对不同的器件而变化，但是示例性基板可以具有多个通孔和/或特征，例如大于或约10个通孔或特征、大于或约100、大于或约500、大于或约1000、大于或约10,000、大于或约100,000、大于或约500,000、大于或约1,000,000、大于或约5,000,000，或者更多通孔或特征限定在整个基板上，且该些通孔或特征具有各种形状和分布。
本技术可以减少在润湿操作之后可能留有气体的通孔或特征的数量，其可以是在润湿剂中或在后续操作中以气泡缺陷的形式留在通孔或特征内。例如，后续的电镀操作可能在残留气体未被润湿剂置换或吸收的位置处形成空隙(void)或气泡缺陷。本技术可以将包括诸如气泡缺陷之类的缺陷的通孔或特征的数量减少到小于或大约基板上通孔的5％。在一些实施方式中，本技术可以将从润湿操作中剩余的缺陷的数量减少到小于或约为基板上的通孔的1％，并且实施方式中可能可以将缺陷的数量减少到小于或约0.1％、小于或约0.01％、小于或约0.001％、小于或约0.0001％、小于或约0.00001％、小于或约0.000001％，或者更少。在一些实施方式中，本技术可以自湿润而去除所有缺陷，使得在润湿或随后的电镀中没有包括气泡或其他缺陷的通孔或特征。
请参照图5A-5B，其示出来自传统工艺的示例性图像以及来自根据本技术的实施方式的工艺的示例性图像。图5A示出执行传统工艺的多个通孔的图像，其使用去离子水作为空气气氛中的润湿剂。随后进行的电镀操作被执行到一控制深度(controlled depth)以暴露任何残留的气体。在几十万个通孔中，该工艺在电镀金属中显示超过160,000个气泡缺陷。图5B示出进行本技术操作的类似测试样本的图像。此工艺涉及使用经脱气的去离子水作为二氧化碳气体氛围中的润湿剂。随后的电镀操作鉴定出了4个气泡缺陷。随后的测试产生了2个气泡缺陷。如上所述结合了在大气压力下的保持时间造成1个气泡缺陷和随后测试中的零个气泡缺陷。因此，通过利用可以更容易被润湿剂吸收的大气成分，并且通过如本文其他地方所讨论的润湿剂使用操作，本技术能够将气泡缺陷的数量减少几个数量级，并且在实施方式中能够防止气泡缺陷的形成。
在前面描述中，为了解释的目的，已经阐述了许多细节以便提供对本技术的各种实施方式的理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，某些实施方式可以在没有这些细节中的一些或者具有附加细节的情况下而施行。例如，可能受益于在此所述的润湿技术的其他基板也可以使用本技术。
已经公开了数个实施方式，如本领域技术人员了解，可以在不脱离实施方式的精神的情况下运用各种修改、替代构造和等同形式。另外，为了避免不必要地模糊本技术，许多已知的工艺和元件尚未描述于此。因此，如上叙述不应被用作对本技术的范围限制。
在提供数值范围的情况下，应该理解的是，除非文中另有明确规定，在该范围的上限和下限之间的每个中介值至下限单位的最小部分也被具体公开。涵盖了在所表述范围内的任何已表述数值或未表述的中介值到所表述范围内的任何其他已表述值或中介值之间的任何较窄范围。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在该范围内或排除在外，并且在其中较小范围内包括上限和下限中的一个、两者或者不包括两者的各个范围也包含在本技术内，但受限于所表述范围中任何具体排除的限制。如果表述的范围包括一个或两个限制值，则排除这些限制值中的一个或两个限制值的范围也包括在内。在一列表中提供多个数值的情况下，包括或基于这些数值中任何数值的任何范围，已被类似地具体公开。
如本文和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括多个引用物。因此，例如，对“一种材料”的引用包括多种这样的材料，并且对“剂”(agent)的引用包括对本领域技术人员已知的一种或多种剂及其等同物的引用等等。
同样，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，词语“包括”(comprise(s))、“包括”(comprising)、“包含”(contain(s))，“包含”(containing)，“包括”(include(s))和“包括”(including)意欲用来指定所述的特征，整体，部件或操作的存在，但是它们并不排除存在或添加有一或多个其他特征、整体、部件、操作、行为或群组。

Claims (20)

1.一种润湿半导体基板的方法，包括：
于容纳有所述半导体基板的处理腔室中形成二氧化碳气体氛围，其中所述半导体基板限定多个特征；
使润湿剂流入所述处理腔室，其中腔室压力维持在低于约100kPa；和
润湿限定于所述基板中的所述多个特征。
2.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，进一步包括：
将所述处理腔室加压至大约大气条件；和
在加压所述处理腔室之后，使所述润湿剂与所述多个特征维持接触达一时间段。
3.如权利要求2所述的润湿半导体基板的方法，其中所述时间段小于约一分钟。
4.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中所述基板限定至少1000个特征，且其中少于5％的所述特征包含在所述润湿剂中的气泡缺陷。
5.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中所述二氧化碳气体氛围是通过二氧化碳的连续净化、二氧化碳的抽空和回填、二氧化碳置换操作或负载锁定传送工艺至二氧化碳环境中而形成。
6.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中所述二氧化碳气体氛围包括超过50％的二氧化碳。
7.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中所述多个特征包括形成于所述半导体基板中的通孔，且其中至少一通孔的特征在于直径为至少约20μm。
8.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中所述润湿剂包括经脱气的去离子水。
9.如权利要求8所述的润湿半导体基板的方法，其中所述经脱气的去离子水脱气至低于约20ppm。
10.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中所述润湿剂通过重力引起的流动、强制流动或喷雾而流入所述处理腔室。
11.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中在输送所述润湿剂进入所述腔室的期间，所述腔室压力维持在低于约20kPa。
12.如权利要求1所述的润湿半导体基板的方法，其中所述润湿剂吸收留在限定于所述基板的所述多个特征中超过98％的二氧化碳。
13.一种润湿半导体基板的方法，包括：
于容纳有所述半导体基板的处理腔室中形成受控的气体氛围，其中所述半导体基板限定多个通孔，所述多个通孔包括以直径至少大于约50μm为特征的至少一通孔；
将处理腔室的压力降低至低于约10kPa；
使润湿剂流动进入所述处理腔室；
将所述处理腔室加压至约50kPa以上；和
润湿限定于所述半导体基板的所述通孔，其中少于1％的所述通孔包含在所述湿润中的缺陷。
14.如权利要求13所述的润湿半导体基板的方法，其中所述受控的气体氛围包括选自由二氧化碳、一氧化碳、氧、氮、氩、氨、溴、二氮烯(diazene)、乙炔(acetylene)、氪(krypton)、氙(xenon)、氡(radon)、一氧化二氮(nitrous oxide)、硒化氢(hydrogenselenide)和碳氢化合物(hydrocarbons)所组成的群组中的一或多种流体。
15.如权利要求13所述的润湿半导体基板的方法，其中所述湿润剂包括水。
16.如权利要求13所述的润湿半导体基板的方法，其中于加压后，所述腔室维持高于约50kPa的压力达一时间段。
17.如权利要求16所述的润湿半导体基板的方法，其中所述时间段在约1秒钟和约20秒钟的范围之间。
18.一种润湿基板的方法，包括：
提供基板于处理腔室中，其中所述基板限定多个特征；
将限定于所述基板的所述多个特征中的空气置换，其中用二氧化碳置换前述空气；
维持所述处理腔室的压力在低于约100kPa；
将去离子水喷入所述处理腔室中，其中所述去离子水被脱气至低于约5ppm；
将所述处理腔室加压至高于约50kPa达一时间段；和
润湿限定于所述基板的所述多个特征，其中大于99％的二氧化碳自所述特征移除。
19.如权利要求18所述的润湿基板的方法，其中加压所述处理腔室的步骤将压力上升至高于约90kPa。
20.如权利要求18所述的润湿基板的方法，其中所述基板限定至少一百万个特征，且其中所述多个特征中的少于0.01％特征的特征在于，包括在所述去离子水中的气泡的缺陷。
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