JP2008032719A - 集積化学計測としてのラマン分光法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ラマン分光器法を用いて、混合した後の無電解めっき溶液中の各溶液の濃度を測定する。溶液をめっき浴に提供する前に各溶液の濃度を測定することにより、個々の溶液の濃度を調整して、各溶液の目標濃度を得ることができる。更に、各溶液は他の溶液と混合する前にラマン分光法を用いて個々に分析することができる。混合前の個々の溶液のラマン分光法測定値に基づいて、各溶液を形成する個々の成分を混合前に調整して目標の成分濃度を得ることができる。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、ラマン分光法を用いて、無電解めっき溶液及び無電解めっき溶液の個々の成分を測定する方法及び装置に関する。
(関連技術の説明)
本明細書に記載したプロセスは、無電解めっき溶液に基板を露出するよう構成された処理浴で行われる。基板は下向き又は上向き構成である。無電解流体配管システム402を用いて、連続した一連の処理溶液を、一連の層を洗浄及び無電解めっき堆積するために処理浴に提供して、本発明の様々な実施形態により、導電性表面に異なる組成を有する金属薄膜を形成する。
他の態様において、無電解堆積プロセスを実施するのに用いる無電解めっき溶液の濃度は、基板表面の導電性表面の密度、表面積又は形状の変化のために、基板毎に変わる。プロセスは、導電性表面特性に関して収集されたユーザー入力又は自動検査データに基づいて調整することができる。自動検査ツールは、基板表面に関する情報を収集するために適合されたパターンウェハ光学ウェハ検査ツール、ボクサークロス(Boxer Cross)及びSEM−EDX技術を含む。
一実施形態において、上述したプロセスを用いて無電解めっき溶液を形成することにより処理を行い、基板510の表面に分配する。無電解めっき溶液が基板510を覆い、基板510の端部に流れて収集タンクシステム549を充填するまで、無電解めっき溶液の流れを継続させる。収集タンクシステム549は、収集タンクシステム549に収集された無電解めっき溶液を再循環するべく適合された容器(図示せず)と再循環ポンプ(図示せず)を含む。所望量の無電解めっき溶液が収集タンクシステム549に保持された後、遮蔽弁471を閉じ、再循環ポンプを用いて、収集した流体を基板510表面へ継続的に流す。再循環ポンプによって、収集した流体を遮断ライン558を通して流し、インラインヒーター480を通して、ノズル523から出す。そこで、基板510に分配されて、収集タンクシステム549に含まれる容器に再収集されて、再循環ポンプにより再び再循環できるようにする。収集した無電解めっき溶液の流量は約100ml/分〜約1000mL/分の範囲である。
図5に、本明細書に記載した無電解層堆積に有用な処理浴500の一実施形態の概略断面図を示す。処理浴500は、上部504、側壁506及び下部507を含む処理区画502を有する。基板サポート512は処理浴500の略中心位置に配置され、基板510を基板サポート512へ真空チャックするための真空源525を有している。基板サポート512は基板受入表面514を有しており、基板510を「上向き」位置で受ける。一態様において、基板510を「上向き」位置で基板サポート512に配置させると、基板510を適用したときに、流体が発泡する可能性が減り、基板510の処理に影響しない。例えば、泡は、現場で流体中に形成、流体取扱い装置で形成、又は湿潤基板の移動により形成してよい。基板が処理中「下向き位置」で配置されていた場合には、流体中の泡は、泡の浮力の結果として、基板の表面に対してトラップされる。基板を「上向き」位置にすると、流体中の泡が基板の表面に対して配置されるのが減少する。浮力によって泡が流体を上げるからである。基板を上向き位置にするとまた、基板移動機構の複雑さが緩和され、処理中基板を清浄にする能力が改善され、基板が濡れた状態で移動されて、基板の汚染及び/又は酸化が最小になる。
図6に示す通り、流体処理浴600は、ヘッドアセンブリ604を含む下向き型流体処理浴であり、製造表面が下向きになるように配向された基板630をサポートし、浴本体602内に提供された処理流体へ基板を下方へ移動するよう構成されている。ヘッドアセンブリ604は、基板サポート部材606を含み、回転、水平又は枢動可能に動作、垂直に動作するよう構成されており、浴本体602の開口部内で受けられる大きさである。基板サポート部材606は、その中に形成された複数の真空アパチャ610を有する実質的に平坦な下部表面608を含む。下部表面はコートされている、又は流体処理溶液と反応性のないセラミックスやプラスチックス等の材料から製造されている。真空アパチャ610は真空源(図示せず)と選択的に流体連通しており、真空アパチャ610を用いて、基板630を下部表面608に真空チャックする。基板サポート表面608の周囲近くのo−リングタイプのシールのような環形シール621は、基板630の裏側と係合するよう構成されており、下部表面608と基板630の間に真空気密シールを作成し、流体が基板の裏側と接触するのを防止している。基板サポート部材606の内部はヒーターアセンブリ612を含み、これは複数の同軸配置の加熱バンドを含む。加熱バンドは、抵抗ヒーター、加熱流体が中を流れる流体通路又は半導体処理方法について基板サポート部材を加熱するその他加熱方法を含む。複数の加熱バンドは、所望であれば、別々に制御して、処理中基板温度をより正確に制御してもよい。具体的には、加熱バンドの個々の制御によって、堆積温度の正確な制御が可能となり、これは無電解めっきプロセスにとって重要である。基板サポート部材606は更にアクチュエータ又は振動装置(図示せず)を含み、これはメガソニック又はその他振動エネルギーを処理中基板614に付与するように構成されている。
プロセスの一態様において、様々な流体処理溶液は連続流れの流体を用いて基板表面に分配される。流体処理溶液という用語は、様々な処理流体、無電解めっき溶液及び/又は濯ぎ溶液を説明することを意図している。この構成において、様々な処理工程を実施するのに用いる流体処理溶液の全流を所望により変えて、処理ニーズに適合させてよいが、基板表面の流体処理溶液の流れは通常ゼロより大きい。途切れない流れを用いることは、初期濃度の溶液が基板表面に継続的に分配されて、処理中の化学物質濃度が変わることによるプロセス変動を最小にし、表面酸化の機会を減らすのに有利である。同様に、途切れない流れを用いることにより、全チャンバ処理時間を最小にする。化学物質を添加し、基板表面から除去する等、付加価値をもたらさない工程を完了するのに時間を浪費しないからである。
Claims (26)
- ラマン分光法を用いて溶液中の化学物質の濃度をモニターする工程と、
前記ラマン分光法からの結果を記憶された値と比較する工程と、
前記記憶された値との前記ラマン分光法からの比較結果に基づいて、前記溶液中の化学物質の濃度を調整するか、又は前記溶液を廃棄する工程とを含む方法。 - 前記方法が無電解堆積法であり、前記溶液が無電解溶液である請求項1記載の方法。
- 前記無電解溶液を無電解めっき浴に提供する工程を含み、前記基板が前記電解めっき浴内に上向き位置で提供されている請求項2記載の方法。
- 前記無電解溶液を無電解めっき浴に提供する工程を含み、前記基板が前記電解めっき浴内に下向き位置で提供されている請求項2記載の方法。
- 緩衝洗浄溶液を金属溶液及び還元剤溶液と混合する工程と、
前記ラマン分光法からの比較結果に基づいて前記無電解溶液内の前記緩衝洗浄溶液、前記金属溶液及び前記還元剤溶液の濃度を調整する工程とを含む請求項2記載の方法。 - 前記緩衝溶液、前記金属溶液及び前記還元剤溶液が夫々複数の個々の成分を含み、
前記緩衝溶液、前記金属溶液及び前記還元剤溶液の夫々の前記個々の成分をラマン分光法を用いてモニターする工程を含み、前記モニター工程が、前記緩衝溶液、前記金属溶液及び前記還元剤溶液を混合する前に行われる請求項5記載の方法。 - 前記個々の成分の前記モニタリングに基づいて、前記緩衝溶液、前記金属溶液及び前記還元剤溶液の前記個々の成分を調整する工程を含む請求項6記載の方法。
- 前記無電解溶液が還元剤及び金属を含む請求項2記載の方法。
- 処理システム内の溶液の濃度を測定する方法であって、
ラマン分光法により前記溶液中の成分の濃度を測定する工程であって、前記溶液の試料を前記システムから取り出さずに測定する工程と、
前記溶液の成分の濃度を前記濃度の測定結果に基づいて調整する工程とを含む方法。 - 前記溶液が無電解溶液である請求項9記載の方法。
- ラマン分光法を用いて金属溶液の成分の濃度を測定する工程と、
ラマン分光法を用いて還元剤の成分の濃度を測定する工程と、
前記金属溶液と前記還元剤溶液を混合して無電解溶液を形成する工程と、
基板表面に前記溶液を分配する工程とを含む無電解堆積法。 - 前記無電解溶液を無電解めっき浴に提供する工程を含み、前記基板が前記電解めっき浴内に上向き位置で提供されている請求項11記載の方法。
- 前記無電解溶液を無電解めっき浴に提供する工程を含み、前記基板が前記電解めっき浴内に下向き位置で提供されている請求項11記載の方法。
- 前記ラマン分光法の結果に基づいて前記金属溶液の組成を調整する工程を含む請求項11記載の方法。
- 前記ラマン分光法の結果に基づいて前記還元剤溶液の組成を調整する工程を含む請求項11記載の方法。
- 前記基板をめっきする前に、ラマン分光法を用いて、前記無電解溶液中の前記金属溶液及び前記還元剤溶液の濃度を測定する工程を含む請求項11記載の方法。
- 前記ラマン分光法の結果に基づいて前記無電解溶液中の前記金属溶液の濃度を調整する工程を含む請求項16記載の方法。
- 前記ラマン分光法の結果に基づいて前記無電解溶液中の前記還元剤溶液の濃度を調整する工程を含む請求項16記載の方法。
- 前記無電解溶液を無電解めっき浴に提供する工程を含み、前記基板が前記電解めっき浴内に上向き位置で提供されている請求項16記載の方法。
- 前記無電解溶液を無電解めっき浴に提供する工程を含み、前記基板が前記電解めっき浴内に下向き位置で提供されている請求項16記載の方法。
- 流体分配システムと、
試料を前記システムから取り出さずに流体の濃度を測定するように配置されたラマン分光器とを含む装置。 - 前記装置が無電解装置である請求項21記載の装置。
- 前記流体が原液を混合することにより形成される無電解溶液であり、前記分光器が、前記原液を混合する前に、前記流体の濃度を測定するように配置されている請求項22記載の装置。
- 前記流体が原液を混合することにより形成される無電解溶液であり、前記分光器が、前記原液を混合した後に、前記流体の濃度を測定するように配置されている請求項22記載の装置。
- 複数の無電解めっき溶液成分溶液源を有する無電解めっき溶液システムと、
前記装置に結合された少なくとも1つのラマン分光器であって、追加の溶液成分溶液と混合する前に各成分溶液の組成を測定する位置で結合されている前記分光器と、
前記ラマン分光器と結合された少なくとも1つの計量窓とを含む装置。 - 複数の無電解めっき溶液成分溶液源を有する無電解めっき溶液システムと、
前記装置に結合された少なくとも1つのラマン分光器であって、複数の無電解めっき成分と混合した後に各成分溶液の組成を測定する位置で結合されている前記分光器と、
前記ラマン分光器と結合された少なくとも1つの計量窓とを含む装置。
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