TW201618210A - 半導體處理用大氣電漿設備 - Google Patents

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喬治 安祖 安東內利
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Abstract

本發明揭露了於沉積之前使用大氣電漿對基板進行處理的方法及設備。可將基板提供至基板支撐部與電漿分配器之間，其中電漿分配器包括一或更多大氣電漿源。大氣電漿源可於大氣壓力下產生電漿，其中電漿可包括處理氣體(例如，還原氣體物種)之自由基及離子。可在大氣壓力下將基板暴露於電漿以對基板表面進行處理，其中大氣壓力可在約50托與約760托之間。在一些實施例中，基板包括金屬種子層，該金屬種子層具有被轉化為金屬氧化物之部分，其中對於電漿的暴露使得金屬氧化物還原並使金屬種子層中之金屬回流。

Description

半導體處理用大氣電漿設備
此揭露內容大體上涉及在沉積前使用大氣電漿對基板進行處理。此揭露內容的某些態樣係關於用以於大氣壓力下以電漿對一或更多基板之表面進行處理以還原金屬氧化物之設備。
半導體元件製造中的各樣製程於在基板表面上沉積材料之前普遍需要前處理、清潔、或基板之處理。在一些實例中，基板上可能形成金屬氧化物及碳沉積物、以及潛在的其他污染物，而對後續層之沉積造成挑戰。因此，可使用各樣的前處理製程以移除金屬氧化物及其它污染物。此外，像鎢表面這樣的金屬表面可能在沉積後續層(例如，硬遮罩層)之前需要進行清潔。
於沉積之前對基板進行處理或其他製程之範例可為將金屬種子層或半貴金屬層上的金屬氧化物還原。可藉由使用鑲嵌或雙鑲嵌製程而在積體電路(IC)中形成金屬導線之內連線。一般而言，可將溝渠或孔蝕刻至位於基板上的介電材料(例如二氧化矽)中。可使用一或更多粘附及/或擴散阻障層做為孔或溝渠的襯墊。接著，可在孔或溝渠中沉積可做為電鍍金屬之種子層的金屬薄層。然後，可以電鍍金屬對孔或溝渠進行填充。一般而言，種子金屬為銅。然而，亦可使用其它金屬，例如釕、鈀、銥、銠、鋨、鈷、鎳、金、銀、及鋁、或這些金屬之合金。為了達成更高性能的積體電路，許多的IC之特徵部係以更小的特徵尺寸及更高的元件密度製成。例如，在一些鑲嵌製程中，2X-nm節點特徵部上的銅種子層最薄可至50 Å、或較50 Å更薄。在一些實行例中，可採用在1X-nm節點特徵部上的金屬種子層，其可以或可以不包括銅。而技術挑戰亦隨著較小的特徵部尺寸而出現在生產實質上沒有空洞或缺陷之金屬內連線及金屬種子層上。
在半導體製造中的各樣製程亦可需要對基板進行處理以影響沉積在基板上的一或更多層之物理、電、化學、機械、粘合、或熱特性。例如，低k介電材料中氫及碳原子的存在可使低k介電材料劣化。
一般而言，可使用電漿對半導體製造製程中的基板進行處理或其他製程。電漿在清潔基板表面上可為非常有效的，尤其是移除金屬氧化物、碳氫化合物、及其他污染物。然而，電漿(包括直接電漿及遠距電漿)係在低壓系統中產生及輸送，而低壓系統可能需要用於負載鎖室操作及抽真空的額外組件。這樣的組件可增加操作及維護之成本。此外，額外組件可佔據更大量的空間(例如，占地面積)。額外組件亦可減少基板處理之生產量。
此揭露內容係關於於沉積之前使用大氣電漿處理基板的方法。該方法可包括提供一基板至一基板支撐部與一或更多大氣電漿源之間、提供一處理氣體至該一或更多大氣電漿源、於大氣壓力下在該一或更多大氣電漿源中形成一電漿、及於大氣壓力下將該基板暴露於該電漿以對該基板之表面進行處理。該電漿包括該處理氣體之自由基及離子。大氣壓力可在約50托與約760托之間 。
在一些實施例中，該提供該基板之步驟包括以離開該一或更多大氣電漿源約0.1 mm與約10 mm之間的距離來提供該基板。在一些實施例中，該提供該基板之步驟包含了提供具有形成於該基板上的一金屬種子層之該基板，該金屬種子層的一部分已轉化成金屬氧化物，且其中該將該基板暴露於該電漿之步驟包含了在使金屬氧化物還原並使該金屬種子層中之金屬回流的條件下將該基板的該金屬種子層暴露於該電漿。在一些實施例中，該方法可更包括於該將該基板暴露於該電漿之步驟之後，將該基板傳遞至含有一電鍍溶液的一電鍍槽中。在一些實施例中，該電漿包含一還原氣體物種之自由基及離子，該還原氣體物種包含氫及氨其中至少一者。
此揭露內容亦關於於沉積之前使用大氣電漿處理基板的設備。該設備包括：一基板支撐部，該基板支撐部係用以支撐一基板；一電漿分配器，該電漿分配器係在該基板支撐部上方用以輸送一電漿至該基板之表面，其中該電漿分配器包括了用以產生該電漿的一或更多大氣電漿源；及一控制器，該控制器係具有用以執行以下操作之複數指令：(a) 將該基板提供至該基板支撐部與該電漿分配器之間；(b) 於大氣壓力下形成該電漿；及(c) 於大氣壓力下將該基板暴露於該電漿以對該基板之表面進行處理，其中大氣壓力係在約50托與約760托之間。
在一些實施例中，該基板支撐部及該電漿分配器係用以於操作(a)-(c)期間內以離開該電漿分配器約0.1 mm與約10 mm之間的距離來提供該基板。在一些實施例中，操作(a)包括了提供具有形成於該基板上的一金屬種子層之該基板，該金屬種子層的一部分已轉化成金屬氧化物，且其中操作(c)包含了在使金屬氧化物還原並使該金屬種子層中之金屬回流的條件下將該基板的該金屬種子層暴露於該電漿。該金屬種子層可包括一銅種子層，該銅種子層具有在約40 Å與約80 Å之間的厚度。在一些實施例中，該控制器更包括複數指令，該等指令係用以於該將該基板暴露於該電漿之操作之後，將該基板傳遞至含有一電鍍溶液的一電鍍槽中。在一些實施例中，該一或更多大氣電漿源包括複數電漿噴流。在一些實施例中，該電漿分配器包含一陶瓷主體、及在該陶瓷主體下方的一金屬電極。在一些實施例中，該設備更包括設置在該電漿分配器與該基板之間的一噴淋頭，其中該噴淋頭包括複數的孔。
在以下描述中，提出許多的特定細節以對所提出之概念提供周密的了解。提出之概念可被實行而無須部分或全部的特定細節。在其他實例中，為了不對所描述之概念造成不必要地混淆，眾所周知的處理操作則沒有被詳述。雖然將配合特定的實施例來描述一些概念，但應理解這些實施例並非意圖為限制性的。 引言
在本揭露內容中，使用各樣的術語來描述半導體處理的工作表面，且「晶圓」及「基板」為可互換使用的。透過電化學反應而將金屬沉積或鍍附至導電表面上之處理一般可稱為電鍍或電填充。主體電填充(bulk electrofilling)意指電鍍相對大量的銅來填充溝渠及介層窗。
雖然本揭露內容可用於許多的應用方式中，但一有用的應用方式為在半導體元件之製造中普遍使用的鑲嵌(damascene)或雙鑲嵌處理。鑲嵌或雙鑲嵌處理可包括金屬內連線，例如銅內連線。
可參照圖1A-1C來描述雙鑲嵌技術的通用版本，圖1A-1C描繪了雙鑲嵌處理的一些階段。
圖1A顯示了鑲嵌處理中在介層窗蝕刻之前的一或更多介電層之橫剖面示意圖之範例。在雙鑲嵌處理中，介電質的第一及第二層通常連續地沉積(可能被像矽氮化物層這樣的蝕刻停止層之沉積分隔開)。圖1A中將這些層描繪為第一電介層103、第二介電層105、及蝕刻停止層107。這些層係形成在基板109的一相鄰部分上，而一部分可為底下的金屬化層或閘極電極層(在元件層次)。
在第二介電層105的沉積之後，該處理形成了介層窗遮罩111，該介層窗遮罩具有接著將蝕刻介層窗的開口。圖1B顯示了已於鑲嵌處理中執行蝕刻之後圖1A中的一或更多介電層的橫剖面示意圖之範例。接著，將介層窗部分地向下蝕刻穿過蝕刻停止層107的水平。然後將介層窗遮罩111剝除並以線遮罩113取代(如圖1B中所描繪)。執行第二蝕刻操作來移除足夠量的介電質以在第二電介層105中界定線路徑115。該蝕刻操作亦使介層孔117延伸穿過第一介電層103、並往下至接觸底下的基板109(如圖1B中所繪示)。
之後，該處理於介電層103及105的暴露表面(包括側壁)上形成相對導電的阻障層材料119的薄層。圖1C顯示了於鑲嵌處理中該蝕刻區域已被以導電阻障層材料塗覆並填充金屬之後圖1A及1B中之介電層的橫剖面示意圖之範例。導電阻障層材料119可由例如鉭氮化物(TaN)或鈦氮化物(TiN)形成。一般使用化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、或物理氣相沉積(PVD)操作來沉積導電阻障層材料119。
在導電阻障層材料119上，該處理接著於介層孔117及線路徑115中沉積導電金屬121(一般而言為銅，但不是必然的)。習知上，此沉積係以二步驟進行：金屬種子層的初始沉積、然後藉由電鍍進行金屬的主體沉積。然而，本揭露內容在主體沉積步驟之前提供了一前處理步驟(如下面詳細描述)。可藉由PVD、CVD、無電鍍、或本領域中任何已知的其他合適沉積技術來沉積金屬種子層。吾人須注意，銅的主體沉積不僅填充了線路徑115，亦確保了完全填充、覆蓋第二介電層105的頂部上的全部暴露區域。金屬121可做為IC元件的銅內連線。在一些實施例中，於種子層中使用銅以外的金屬。這樣的其他金屬之範例包括鈷、鎢、及釕。
金屬種子層(包括半貴金屬層)可輕易地與空氣中的氧或水蒸汽反應、並從純金屬氧化成金屬氧化物與埋著的純金屬之混合膜。雖然在周圍條件下的氧化可能僅限在一些金屬的薄表面層，但該薄層可能代表了當前技術節點中所使用之薄種子層的很大一部分或者全部厚度。如4x nm節點、3x nm節點、2× nm節點、及1x nm節點、及小於10 nm這樣的技術節點可使得相對較薄的層成為必要的。在使得相對較薄的金屬層成必要之技術節點中，介層窗及溝渠的高度對寬度之深寬比可為約5：1或更大。因此，在這樣的技術節點中，金屬種子層的厚度平均可小於約100 Å。在一些實行例中，金屬種子層的厚度平均可小於約50 Å。
用於種子層及半貴金屬層之金屬透過下面方程式1及方程式2中所示之概略化學反應而轉化為金屬氧化物(Mox)，但是金屬表面(M)與周圍的氧或水蒸氣之間的確切反應機制可根據特性及氧化狀態而變化。 方程式1：2M(s) + O2( g) à 2MOx(s) 方程式2：2M(s) + H2 O( g) à M2 Ox + H2(g)
例如，吾人已知沉積在基板上的銅種子一旦暴露於空氣中會迅速形成銅氧化物。銅氧化物膜可在底下的銅金屬的頂部上形成大約20Å且最高達50 Å厚之層。此外，吾人已知沉積在基板的鈷層會迅速形成鈷氧化物。鈷氧化物膜可在底下的鈷金屬的頂部上形成一層，該層可將最高70％、80％、90％、及98％的鈷金屬轉化為鈷氧化物。隨著金屬種子層變得越來越薄，在周圍條件下的氧化所導致之金屬氧化物之形成可造成重大的技術挑戰。
純金屬種子轉化為金屬氧化物可導致若干問題。這不僅適用於目前的銅鑲嵌處理中，亦適用於使用不同導電金屬(例如，釕、鈷、銀、鋁、及這些金屬的合金)的電沉積處理。首先，對氧化的表面進行電鍍是困難的。由於電鍍槽液添加劑可對金屬氧化物及純金屬發生不同的相互作用，因此可能會導致不均勻的電鍍。由於金屬氧化物與純金屬之間的導電性差異，因此可能進一步導致不均勻的電鍍。第二，在金屬種子中可能形成空洞，而空洞可能使吾人無法獲得部分的金屬種子 來支持電鍍。金屬氧化物於暴露在腐蝕性電鍍溶液期間內溶解可導致空洞形成。由於不均勻的電鍍，空洞亦可形成在表面上。此外，在氧化表面的頂部上電鍍主體金屬可導致粘附或脫層的問題，這可進一步導致在後續處理步驟(例如化學機械研磨(CMP))之後的空洞。蝕刻、不均勻電鍍、脫層、或其它方式所導致之空洞可使金屬種子層變得不連續、並無法支持電鍍。事實上，由於現代的鑲嵌金屬種子層為相對較薄的(例如約50 Å或更薄)，因此即使一點氧化也可能消耗掉整個層的厚度。第三，金屬氧化物的形成可對電沉積後步驟造成阻礙，例如頂蓋步驟，其中金屬氧化物可限制頂蓋層之黏附。
上述問題亦可發生於在半貴金屬層上電鍍金屬種子層。具有半貴金屬層(例如鈷層)的基板可能有很大部分的半貴金屬層轉化為氧化物。於半貴金屬層上電鍍金屬種子層(例如銅種子層)可導致形成空洞、坑蝕(pitting)、不均勻電鍍、及粘附/脫層問題。
圖2A顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了對具有用以在基板上電鍍銅之金屬種子層的基板進行處理之方法。處理200a可開始於步驟205a，其中處理腔室或沉積腔室接收一基板(例如半導體基板)。可使用適當的沉積技術(例如PVD)而將金屬種子層(例如銅種子層)沉積在基板上。種子層可具有約15 Å至約100 Å或更大的平均厚度。在一些實施例中，種子層可具有在約40 Å與約80 Å之間的厚度。基板可包括具有側壁及底部的特徵部。特徵部可為介電材料，該介電材料具有蝕刻於其中用以沉積襯墊/阻障層及銅內連線的溝渠及介層窗。特徵部亦可包括一些襯墊/阻障層材料。舉例而言，可先沉積一層的鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉭氮化物(TaN)、氮化矽鉭(TaNSi)、鎢(W)、鈦氮化物(TiN)、或氮化鈦矽(TiNSi)。特徵部通常為用以在鑲嵌處理中形成銅內連線的溝渠及介層窗。在一些實施例中，特徵部於沉積半貴金屬層及銅種子層之前可具有擁有約10 nm至約30 nm之尺寸的開口、且可具有約15 nm至100 nm的深度。在一些實施例中，特徵部具有大於約5：1(例如，大於約10：1)的高度對寬度之深寬比。
在可選步驟210a，可將基板清洗並乾燥。例如，可用去離子水清洗金屬種子層。可將清洗步驟限制在例如約1與10秒之間的時間，但亦可使用更長或更短的時間。隨後，可將基板乾燥(可在約20與40秒之間)，但是乾燥步驟亦可使用更長或更短的時間。
在步驟215a，將基板傳遞至電鍍系統或槽。在傳遞期間內，銅種子層可暴露於周圍條件，使得銅種子層可能迅速氧化。在一些實施例中，此暴露的持續時間可為在約1分鐘與約4個小時之間的任何時間、在約15分鐘與約1小時之間的任何時間、或更多。在步驟220a，可將銅的主體層電鍍在基板上。可將具有銅種子層的基板例如浸入含有銅的正離子及酸性溶液中相關之負離子的電鍍槽中。在電鍍槽，將銅的主體層電鍍至基板上以填充特徵部。可使用習知的電鍍化學品及波形。在一些實施例中，圖2A的步驟220a可涉及美國專利第6,793,796號中所描述的一系列處理，該專利案之申請日期為2001年2月27日(代理人案號NOVLP073)，而其內容被完整納入本文中做為參照。該參考文獻描述了電填充處理的至少四個階段、並揭露了用以對相對較小之嵌入式特徵部進行最佳化填充的每一階段之控制電流密度的方法。
由於在金屬種子層沉積與電鍍之間有各樣可使金屬種子層暴露於氧化之步驟，吾人需要用以還原金屬氧化物表面之負面影響的技術。然而，目前的一些技術可能有缺點。一般而言，使用基於氫的電漿可還原厚的金屬氧化物，但這樣的技術增加了實質的成本、且使用了可嚴重損壞薄金屬種子層並導致特徵部中的高空洞數之相當高溫(例如，至少超過200°C)。用以還原厚金屬氧化物的熱成形氣體退火(thermal forming gas anneal)使用了溫度高於150°C的成形氣體(例如，氫及氮氣的混合物) ，而這可導致金屬種子聚結(agglomerate)、且亦導致增加的空洞。使用酸或其它化學試劑可溶解或蝕刻厚金屬氧化物，但移除這樣的氧化物導致了金屬無法電鍍上的區域(由於產生了具有不足的種子層之區域，而金屬無法電鍍上該等區域)中形成增加的空洞。
圖2B顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了對具有用以將金屬電鍍在基板上的金屬種子層或半貴金屬層之基板進行處理的方法。可參照如圖4A-4D中所繪示的一些範例來描述處理200b。該處理可從步驟205b開始，其中於基板上沉積金屬種子層或半貴金屬層。金屬種子層可為銅種子層。半貴金屬層可為鈷層或釕層。基板可具有凹部、介層窗、或具有大於約3：1或大於約5：1之高度對寬度的深寬比的溝渠。
處理200b可繼續至步驟210b，其中將基板傳遞至具有實質上減壓或真空之環境的腔室或設備。減壓或真空環境可具有在約0.1托與約5托之間的壓力。腔室或設備可包括還原氣體物種，例如氫 (H2 )、氨(NH3 )、一氧化碳(CO)、乙硼烷(B2 H6 )、亞硫酸鹽化合物、碳及/或烴、亞磷酸鹽、及/或聯氨(N2 H4 )。在步驟210b中的傳遞期間內，基板可暴露於可導致該金屬種子層或半貴金屬層的表面氧化的周圍條件。因此，至少一部分的金屬可能被轉化為氧化的金屬。
在步驟215b，當基板處於減壓或真空環境中時，可以還原氣體物種形成遠距電漿。遠距電漿可包括還原氣體物種的自由基，舉例而言，例如H* 、NH2 * 、或N2 H3 * 。還原氣體物種的自由基與金屬氧化物表面反應以產生純金屬表面。如下面所示，方程式3顯示了像氫氣這樣的還原氣體物種被分解成氫自由基之範例。方程式4顯示了氫自由基與金屬氧化物表面反應以將金屬氧化物轉化成金屬。對於未分解的氫氣分子、或重新結合而形成氫氣分子的氫自由基而言，氫氣分子仍然可做為將金屬氧化物轉化為金屬的還原劑(如方程式5中所示)。 方程3：H2 à 2H* 方程式4：(x)2H* + MOx à M + (x)H2 O 方程式5：xH2 + MOx à M + xH2 O
如步驟220b中所示，還原氣體物種的自由基、來自還原氣體物種的離子、來自還原氣體物種的紫外線(UV)輻射、或還原氣體物種本身在將金屬氧化物轉化成金屬(以與金屬種子層或半貴金屬層相結合之膜的形式)的條件下與金屬氧化物反應。以下參照圖4D進一步詳述與金屬種子層或半貴金屬層相結合之膜的特性。
在步驟220b，將基板暴露於遠距電漿以還原金屬種子層或半貴金屬層的氧化物。遠距電漿可包括還原氣體物種的離子及其它帶電物種。還原氣體物種的離子及帶電物種可移動至基板的表面進行反應、或者接觸金屬種子層或半貴金屬層。離子或帶電物種可自由地向基板的表面漂移、或於基板支撐部上設置了相反電性之偏壓時向基板的表面加速。離子或帶電物種可與金屬氧化物反應以還原金屬氧化物。在一些實行例中，遠距電漿中的離子或帶電物種可包括例如H+ 、NH2 + 、NH3 + 、及H- 。根據可能形成於銅、鈷、釕、鈀、銠、銥、鋨、鎳、金、銀、鋁、鎢、及其合金上的氧化物層之厚度及性質，離子或帶電物種對於將金屬種子層及半貴金屬層上的氧化物還原可為有利的。例如，離子或帶電物種對於含鈷的層之處理可為有益的。
遠距電漿亦可產生及包括來自還原氣體物種的UV輻射。遠距電漿對還原氣體分子的激發可導致光子的放射。放射的光子可導致若干效應其中一者。第一，於UV光譜中放射的光子可加熱基板的表面以活化金屬氧化物表面，使得自由基、離子、及其它帶電物種可更容易與金屬氧化物表面反應。第二，還原氣體物種可吸收放射的光子並產生還原氣體物種的自由基。產生的自由基可與金屬氧化物表面反應以還原金屬氧化物。第三，放射的光子本身可具有足夠的能量以引起金屬氧化物之還原。
可增加遠距電漿的能量以產生更高能的物種，其中包括了更高能的離子。可在高密度電漿(HDP)處理系統及/或濺射系統中產生更高能的離子。此外，當遠距電漿因激發還原氣體物種而產生UV輻射時，產生的UV輻射可具有在約100 nm與約700 nm之間的波長。例如，所產生的UV輻射可包括短波長UV光(例如在約120 nm與約200 nm之間)、及長波長UV光(例如在約200 nm與約700 nm之間)。另外，遠距電漿可包括中性物質、及/或產生還原氣體物種的重新結合分子。當金屬的氧化物暴露於遠距電漿時，該暴露使金屬的氧化物還原、並使金屬層中的金屬回流。在一些實行例中，金屬的回流及金屬氧化物的還原可同時發生。在某些實行例中，遠距電漿可包括來自還原氣體物種的UV輻射、自由基、及離子、或其一些組合。遠距電漿源與處理腔室之間的噴淋頭可具有用以容許自由基、離子、及UV輻射流動或以其他方式通過噴淋頭朝基板前進的厚度、孔的數量、及孔的平均直徑。自由基、離子、及UV輻射可進入處理腔室並使金屬種子層或半貴金屬層中的金屬氧化物還原。高能離子可進一步穿透基板的表面以將還原化學品提供至金屬種子層或半貴金屬層的更多部分。UV輻射可活化金屬氧化物表面以改善還原處理的熱力學、或本身直接使金屬氧化物還原。UV輻射亦可被還原氣體物種吸收並造成可使金屬氧化物還原的自由基。此外，還原氣體物種的中性分子可進一步反應並使金屬種子層或半貴金屬層中的金屬氧化物還原。
在一些實施例中，金屬種子層或半貴金屬層中的金屬可於暴露時被激發並移動。金屬可被回流以減少在金屬種子層或半貴金屬層中的間隙及空洞，而這可減少金屬種子層或半貴金屬層的表面粗糙度。多少金屬被回流可取決於例如基板的溫度、腔室壓力、還原氣體物種、及UV輻射的強度。隨著金屬回流並在底下的層上重新分佈，可形成更均勻且連續的金屬種子層或半貴金屬層。
在一些實行例中，遠距電漿不僅可將金屬氧化物還原為金屬以用於更均勻的電鍍，遠距電漿亦可藉由移除初沉積狀態(as-deposited)的金屬層所留下的有機雜質而提高金屬種子層或半貴金屬層的導電性。例如，遠距電漿可移除CVD沉積的鈷層所留下的有機雜質。
將金屬氧化物以與金屬種子層或半貴金屬層相結合的膜之形式轉化成金屬的處理條件可依據金屬的選擇及/或還原氣體物種的選擇而變化。在一些實施例中，還原氣體物種可包括H2 、NH3 、CO、碳及/或烴類、B2 H6 、亞硫酸鹽化合物、亞磷酸鹽、及N2 H4 其中至少一者。此外，可將還原氣體物種與混合氣體物種結合，例如相對惰性的氣體物種。相對惰性的氣體物種之範例可包括氮氣(N2 )、氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氙(xe)、氡(Rn)、及氬(Ar)。還原氣體物種的流率可依據用於處理之基板的尺寸而變化。例如，用以處理單一450 mm基板的還原氣體物種之流率可在約10標準立方公分每分鐘(sccm)與約100,000 sccm之間。其他晶圓尺寸亦可適用。例如，用以處理單一300 mm基板的還原氣體物種之流率可在約500 sccm與約30,000 sccm之間。
亦可對處理條件(例如，還原腔室中的溫度及壓力)進行控制以容許吾人將金屬氧化物以與金屬種子層或半貴金屬層相結合的膜之形式轉化成金屬。在一些實施例中，還原腔室的溫度可為相對較高的以容許還原氣體物種分解為自由基。例如，還原腔室可處於在約10°C與約500°C之間的任何溫度，例如在約50°C與約250°C之間。亦可使用更高的溫度以使金屬氧化物的還原反應加速、並縮短暴露於還原氣體大氣(例如，電漿處理)的持續時間。在一些實施例中，還原腔室可具有相對較低的壓力以將氧實質上從還原氣體大氣移除，由於將大氣中氧的存在最小化可減少再氧化的作用。例如，可將還原腔室抽空為真空環境或在約0.1托與約5托之間的減壓。升高溫度及/或降低溫度亦可增加金屬種子層或半貴金屬層中回流的金屬原子以產生更均勻且連續的層。
雖然還原腔室可具有相對較高的溫度以容許還原氣體物種分解為自由基，但可獨立地控制基板本身的溫度以避免或減少對於金屬種子層的損壞。根據金屬種子層中的金屬類型，金屬可在一臨界溫度上開始聚結。聚結的效應在相對較薄的種子層中更為明顯，尤其是在具有小於約100 Å之厚度的種子層中。聚結包括任何連續或半連續的金屬種子層融合或結珠成為珠狀物、 凸起物、島狀物、或其他團塊而形成不連續的金屬種子層。這可導致金屬種子層從其沉積的表面剝離、且可於電鍍期間內導致增加的空洞。舉例而言，銅開始發生聚結的溫度大於約100°C。不同聚結溫度可適用於不同的金屬。
為了控制基板的溫度及使聚結的效應最小化，可使用冷卻系統(例如，還原腔室中的主動式冷卻底座及/或氣體流動冷卻設備)以將基板的局部區域保持在聚結溫度以下之溫度。在一些實施例中，可將基板支撐在底座上並直接與其接觸。在一些實行例中，底座及基板之間可存在間隙。熱傳遞可藉由傳導、對流、輻射、或其組合發生。
在一些實行例中，主動式冷卻底座提供了具有電阻加熱元件、冷卻通道、或嵌入底座內中的其他熱源或散熱片(heat sink)的熱傳遞元件。例如，底座可包括容許流體(例如水)於底座內循環並主動冷卻底座的冷卻元件。在一些實施例中，冷卻元件可位於底座外面。在一些實施例中，冷卻流體可包括低沸點流體，例如乙二醇。包括了這樣的冷卻元件之實施例可描述於獲證日期為2008年2月5日的美國專利案第7,327,948號(代理人案號NOVLP127X1)；獲證日期為2011年1月5日的美國專利案第7,941,039號(代理人案號NOVLP127X3)；申請日期為2007年5月21日的美國專利申請案第11/751,584號(代理人案號NOVLP127X2)；申請日期為2012年2月10日的美國專利申請案第13/370,579號(代理人案號NOVLP127C1)；及獲證日期為2012年3月20日的美國專利案第8,137,465號(代理人案號NOVLP127)中，其中每一者的內容被完整納入本文中做為參照。可藉由使用反饋迴路而主動控制底座中的溫度。
在一些實行例中，底座及基板之間可存在間隙，且可將傳導介質(例如氣體)導入底座與基板之間以冷卻基板。在一些實施例中，傳導介質可包括氦。在一些實施例中，底座可為凸面或凹面以促進在整個基板上的均勻冷卻。底座剖面圖之範例可描述於申請日期為2005年5月12日的美國專利申請案第11/129,266號(代理人案號NOVLP361)；申請日期為2006年10月10日的美國專利申請案第11/546,189號(代理人案號NOVLP198)；及申請日期為2010年3月29日的美國專利申請案第 12/749,170號(代理人案號NOVLP361D1)中，其中每一者的內容被完整納入本文中作為參照。
可使用不同的配置以有效地冷卻及保持整個基板上的實質均勻之溫度。主動式冷卻系統的一些實行例包括了與在整個基板上的均勻氣流結合之於底座內之底座循環水。其他實行例包括與在整個基板上的均勻氣流結合的電阻加熱底座。主動式冷卻系統亦可設置有其它配置及/或額外設備。例如，可在底座與基板之間插入可移除的陶瓷蓋以促成在整個基板上之實質上均勻的溫度(如美國專利申請案第13/086,010號(代理人案號NOVLP400)中所述，申請日期為2011年4月13日，其內容被完整納入本文中作為參照)。在一些實施例中，可以最小觸點支持來控制氣流以快速且均勻地冷卻基板(如美國專利案第8,033,771號(代理人案號NOVLP298)中所述，獲證日期為2011年10月11日，其內容被完整納入本文中作為參照)。在一些實施例中，可藉由改變傳導介質的分壓而調整傳導介質的熱傳遞係數(如美國專利案第8,288,288號(代理人案號NOVLP232)中所述，獲證日期為2012年10月12日，內容被完整納入本文中作為參照)。可使用用以維持相對較低的基板溫度之局部冷卻系統的其它配置(當其在該技術領域中為已知時)。
可使用任何先前於本文中所述之冷卻系統或該技術領域中的已知者而將基板保持在金屬的聚結溫度以下之溫度。在一些實施例中，可將基板保持於約-10°C與約150°C之間的溫度。例如，對銅種子層而言，可將基板保持於約75°C與約100°C之間的溫度。對鈷種子層而言，基板可保持在高於約100°C的溫度。
暴露於電漿處理的持續時間可依據其它處理參數而變化。例如，可藉由增加遠距電漿功率、還原腔室的溫度、等而縮短暴露於電漿處理的持續時間。在某些實施例中，用以將金屬氧化物表面還原為與金屬種子層或半貴金屬層相結合之膜中的純金屬之暴露的持續時間可在約1秒與約60分鐘之間。例如，對於銅種子層的前處理而言，暴露的持續時間可在約10秒與約300秒之間。
雖然大部分還原處理可能需要於電鍍之前對基板進行清洗及乾燥以清潔基板表面，但暴露於電漿處理的基板不必於電鍍前進行清洗及乾燥。因此，使用電漿處理來還原金屬氧化物表面可避免於電鍍之前清洗及乾燥基板之額外步驟，而這可進一步減少再氧化的效應。
在一些實行例中，金屬種子層或半貴金屬層中的金屬可因暴露於  升高的溫度、降低的壓力、來自UV源的UV輻射、來自遠距電漿的UV輻射、及自由基、離子、及來自遠距電漿的其它帶電物種其中一或更多者而回流。這樣的暴露可導致金屬種子層或半貴金屬層中的原子進入更激發的狀態並變得更容易移動。原子可在底下的層上四處移動以減少空洞/間隙。因此，可產生更均勻且連續的金屬種子層或半貴金屬層。在一些實行例中，回流及還原處理可同時發生。
在圖2B中的步驟225b，可在周圍條件下或在一層(blanket)的惰性氣體下將基板傳遞至電鍍系統、無電鍍系統、金屬沉積系統、或前處理設備。雖然已藉由將金屬氧化物表面暴露於還原氣體大氣中而實質上將金屬種子層或半貴金屬層中的金屬氧化物還原，但執行步驟225b可引起再氧化的額外挑戰(由於暴露於周圍環境)。在一些實施例中，可使用例如將傳遞的持續時間縮短、或於傳遞期間內控制大氣之技術而將對於周圍條件之暴露最小化。額外或替代地，傳遞係在控制的環境中進行， 該環境相較於周圍條件較不會導致氧化。為了於傳遞期間內控制大氣，例如，該大氣可為實質上無氧的。該環境可為實質上惰性的、及/或為低壓力或真空。在一些實施例中，可在一層的惰性氣體下傳遞基板。如下面所述，步驟225b中的傳遞可發生在從遠距電漿設備至電鍍系統，其中該遠距電漿設備係與電鍍系統相整合或以其他方式連接至電鍍系統。在步驟230b，可將金屬電鍍在基板上。
本揭露內容提供了使用大氣電漿來處理基板的方法。處理基板可包括將污染物從基板的表面移除。例如，處理基板可包括將氫及/或碳原子從低k介電層移除、於電鍍金屬之前將氧化物從金屬種子層或半貴金屬層移除、於沉積硬遮罩層之前對銅或鎢表面進行清潔、等。於大氣壓力下將基板暴露於電漿，而不是在減壓環境或真空環境中將基板暴露於電漿。在一些實行例中， 大氣壓力可大於約10托、大於約50托、或在約50托與約760托之間。使用大氣電漿對基板進行處理的方法
可揭露使用大氣電漿對基板進行處理的方法。圖3A顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了使用大氣電漿對基板進行處理之方法。處理300a中的操作可以不同的順序來執行、及/或具有不同的、更少的、或額外的操作。
處理300a可以步驟305a開始，其中將基板提供至基板支撐部與一或更多大氣電漿源之間。可在基板的表面上形成第一層。舉例而言，第一層可包括金屬層，例如PVD沉積的金屬種子層或半貴金屬層。第一層可包括拋光的金屬或介電層，例如CMP後的銅或鎢層。第一層可包括低k介電層。第一層可包括一或更多污染物。舉例而言，PVD沉積的金屬種子層或半貴金屬層可包括金屬氧化物及/或碳化合物 。CMP後的銅或鎢層之表面可包括任何數量的表面殘餘物及污染物。低k介電材料可包括氫及/ 或碳原子。在一些實行例中，基板可包括特徵部，例如可參照圖2A中的步驟205a而相似地描述的凹槽、介層窗、或溝渠。特徵部可包括具有大於約3：1、大於約5：1、或大於約10：1之高度對寬度的深寬比之凹槽、介層窗、或溝渠。
一或更多大氣電漿源可包括在大氣或高壓環境中操作的一或更多電漿產生器。大氣或高壓環境可包括大於約10托、大於約50托、或在約50托與約760托之間的壓力。一或更多大氣電漿源可藉由DC激發(可包括電弧)、及AC激發(可包括電暈放電、介電質阻障放電、及電漿噴流)而產生電漿。例如，一或更多電漿源可包括複數電漿噴流。為了使用一或更多大氣電漿源來產生電漿，可採用高電壓放電，該高電壓放電係在約100 V與約50,000 V之間、或約5,000 V與約15,000 V之間，該高電壓放電具有在約1 kHz與約20 MHz之間的頻率。
可將基板設置在基板支撐部(例如底座)上。在一些實行例中，基板支撐部可使用冷卻或加熱系統以控制基板的溫度。例如，基板支撐部可包括主動式冷卻底座以冷卻基板，且基板支撐部可包括加熱元件以加熱基板。在一些實行例中，可動組件可在基板與基板支撐部之間產生一間隙以控制基板的溫度。
基板支撐部可包括一或更多可動組件或升降銷以將基板擺放在離開一或更多大氣電漿源一距離的地方。在一些實行例中，基板與大氣電漿源之間的距離可在公厘的量級上，例如在約0.1 mm與約10 mm之間、或在約0.1 mm與約3 mm之間。在一些實行例中，可將噴淋頭配置在基板與一或更多大氣電漿源之間。基板與噴淋頭之間的距離可在約 0.1  mm與約10 mm之間、或在約0.1 mm與約3 mm之間。因此，可將基板設置在基板支撐部與一或更多大氣電漿源之間，俾使吾人可將基板擺放地相較靠近一或更多大氣電漿源。基板支撐部的位置相對於一或更多大氣電漿源可在公厘的量級上，而基板支撐部的位置相對於其它電漿源可在幾公分的量級上、及幾十公分的量級上。
一般而言，由於低壓電漿中的自由基及離子一般可被認為係實質上無互動的，低壓電漿可在離開基板一在公分量級上的距離產生。然而，由於高壓電漿中的自由基及離子可被認為係不斷互動的，高壓電漿可在離開基板一在公厘量級上的距離產生。在高壓電漿中，反應物種可在非常短的距離內經歷快速的重組。因此，高壓電漿中的離子及自由基在到達基板表面之前的平均自由路徑可為相對較小的。這可使高壓電漿中在基板表面起反應的自由基或離子難以控制。
處理300a可於步驟310a繼續，其中將處理氣體提供至一或更多大氣電漿源。吾人應理解，可使用任何合適的處理氣體或氣體組合以形成電漿。處理氣體可包括反應氣體物種與惰性(稀釋)氣體物種的氣體混合物。反應氣體物種的範例可包括(但不限於)氫、氨、及聯氨。惰性氣體物種的範例可包括(但不限於)氮、氦、氬、氖、氪、氙、及氡。
可藉由使處理氣體流動進入一或更多大氣電漿源的放電區而提供處理氣體。在電漿噴流中，使處理氣體流動至放電區、並將其激發及轉化為電漿。電漿通過噴頭至待處理的基板表面。在介電質阻障放電中，可將處理氣體輸送至在兩電極之間的空間。在一些實行例中，基板的表面可做為介電質阻障。在一些實行例中，塗覆介電質的或陶瓷接合的金屬噴淋頭可做為介電質阻障。在中空陰極中，處理氣體流過中空陰極並進入中空陰極與電極之間的空間。
處理300a可在步驟315a繼續，其中電漿係在一或更多大氣電漿源中於大氣壓力下形成。電漿可包括處理氣體的離子及自由基。在一些實行例中，電漿包括處理氣體的離子及自由基、以及由處理氣體所產生的光子(例如，UV輻射)。為了形成電漿，脈衝產生器可施加高電壓放電至一或更多大氣電漿源。脈衝產生器能夠施加大於處理氣體之崩潰電壓的電壓。在一些實行例中，所施加的電壓可在約100 V與約50,000 V之間，例如在約5,000 V與約15,000 V之間.
可於高壓或大氣壓力下形成電漿，其中壓力可大於約10托、大於約50托、或在約50托與約760托之間。藉由在高壓下操作，大氣電漿可避免昂貴的真空設備、負載鎖室、及機器臂組件。可形成電漿而無須將腔室抽真空或使腔室成為減壓狀態，該減壓狀態係在約0.1托與約5托之間。
在一些實行例中，可形成電漿並將其輸送至基板而無須將其圍阻在處理腔室或反應容器中。這可減少與為了在沉積之前對基板進行處理而設置獨立的圍阻體結構相關聯之任何額外成本。在這樣的實行例中的處理氣體可為氣體混合物，該氣體混合物具有濃度降低的反應物種、及濃度提高的稀釋物種。可為了安全的原因而採用濃度提高的稀釋物種。例如，處理氣體可包括成形氣體。成形氣體可包括氫及氮的混合物。氫的濃度可小於約50％、或小於約10％的成形氣體。氮的濃度可大於約50％、或大於約90％的成形氣體。
而在一些實行例中，可在周圍條件下形成電漿而無須將其圍阻在處理腔室或反應容器中，其他實行例可形成電漿並將其輸送至處理腔室內的基板。處理腔室可提供用以圍阻處理氣體及電漿的泵浦、通風裝置、及安全裝置。在這樣的實行例中，處理氣體可為反應物種的純氣體、或具有濃度提高的反應物種及濃度降低的稀釋物種之氣體混合物。例如，處理可實質上包括氫及氨其中至少一者，其中氫及氨的該至少一者大於90％的氣體混合物。此外，可調整電漿形成之環境中的壓力。例如，可藉由使惰性氣體或任何其它合適的氣體流入處理腔室而調整處理腔室中的壓力。使惰性氣體流動不僅加壓了處理腔室，亦可減少在處理腔室中之氧的量。
在一些實行例中，電漿可在約0°C與約400°C之間的溫度下形成。這可部分取決於正在處理的第一層之材料。例如，若第一層包括銅，則電漿可於約0°C與約75°C之間的溫度下形成。若第一層包括鈷，則電漿可於在約100°C與約400°C之間的溫度下形成。在一些實行例中，電漿亦可在低溫或大氣溫度下形成，其中該溫度可小於約150°C、小於約75°C、小於約50°C之間、或在約5°C與約30°C之間。一般電漿可於相對較熱的條件下產生。然而，這樣的電漿可加熱基板、並可導致非意圖的效應(包括種子層的聚結)。當電漿係在低溫或大氣溫度下形成， 可更容易地將基板保持在想要的溫度水平。在一些實行例中，可形成電漿並將其輸送至基板而無需使用任何冷卻系統來主動地冷卻基板。
處理300a可於步驟320a繼續，其中在大氣壓力下將基板暴露於電漿以處理基板的表面。自由基、離子、及 /或來自處理氣體的光子(例如，UV輻射)可與基板的第一層進行反應。於沉積第二層之前對基板上的第一層進行處理可移除第一層中的污染物。
可藉由在大氣壓力下將第一層暴露於電漿而對其進行處理。例如，第一層可包括金屬種子層或半貴金屬層，其中第一層的處理可包括將氧化物、碳化合物、或其它污染物從金屬種子層或半貴金屬層移除。第一層可包括CMP後銅或鎢層，其中第一層的處理可將表面殘餘物及其他污染物從CMP後銅或鎢層移除。第一層可包括低k介電材料，其中第一層之處理可將氫及/或碳原子從低k介電材料移除。
對於大氣電漿而言，控制整個基板表面上的電漿分佈及均勻性可為困難的。然而，對於基板表面的處理而言(相較於基板表面上的材料沉積)，在整個基板表面上的精確控制可能不是那麼關鍵。更關鍵的可能是在基板表面產生的自由基的量。大氣電漿源可藉由控制氣體混合物、基板與電漿源之間的距離、壓力、及所施加的電壓而在基板的表面產生相對較高密度的自由基。大氣電漿源可藉由控制上述參數其中一或更多者而對於自由基之產生提供更好的控制。例如，基板表面與一或更多電漿源之間的距離可小於約10 mm、或在約0.1 mm與約3 mm之間。
在一些實行例中，於基板表面形成的相對較高密度之自由基對於處理具有複數介層窗或溝渠的基板可為有用的。增加自由基的密度可增加自由基到達凹部、介層窗、或溝渠之底部的可能性(尤其是對於高深寬比之凹槽、介層窗、或溝渠)。因此，藉由一或更多大氣電漿源形成的電漿可更有效地處理鋸齒狀表面(crenulated surface)。
在一些實行例中，處理300a可更包括於大氣條件下將基板傳遞至沉積設備。由於基板已於處理期間內暴露於大氣條件，因此可傳遞基板而無需額外的機器臂組件、負載鎖室、冷卻系統、及腔室。這可提高生產量、並降低與維護及操作額外設備相關之成本。
在一些實行例中，處理300a可更包括在使第一層暴露於電漿之後於第一層上沉積第二層。例如，其中第一層包括金屬種子層或半貴金屬層，第二層可包括主體電鍍金屬層。其中第一層包括CMP後銅或鎢層，第二層可包括硬遮罩層。其中第一層包括低k介電質，第二層可包括蝕刻停止層。
可揭露使用大氣電漿來還原基板表面上之金屬氧化物的方法。圖3B顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了於將金屬電鍍在基板上之前使用大氣電漿對基板進行處理以還原金屬氧化物的方法。在處理300b中的操作可以不同的順序來執行、及/或具有不同的、更少的、或額外的操作。
處理300b可於步驟305b開始，其中於基板上沉積金屬種子層或半貴金屬層。可使用適當的沉積技術(例如PVD)而將金屬種子層(例如銅種子層)沉積在基板上。金屬種子層或半貴金屬層可具有約15 Å至約100 Å、或更大的平均厚度。在一些實施例中， 金屬種子層或半貴金屬層可具有在約40 Å與約80 Å之間的厚度。基板可具有凹槽、介層窗、或溝渠，該等凹槽、介層窗、或溝渠具有大於約3：1、大於約5：1、或大於約10：1之高度對寬度的深寬比。
處理300b可於步驟310b繼續，其中將基板傳遞至大氣電漿設備，一部分的金屬種子層或半貴金屬層已被轉化為金屬氧化物。大氣電漿設備可為處理腔室的一部分。在一些實行例中，步驟310b中的傳遞可在將基板提供至處理腔室之前發生在傳遞腔室中。可用惰性氣體(例如，氮氣)對傳遞腔室進行填充或加壓。因此，該環境可為實質上無氧的以減少再氧化的效應。在傳遞之前或於傳遞期間內，金屬種子層或半貴金屬層可能暴露於周圍條件而使金屬轉化成金屬氧化物。具有被轉化為金屬氧化物之部分之初提供狀態的金屬種子層或半貴金屬層可導致進一步的問題如空洞、坑蝕、特徵部中的不均勻電鍍、及由不良介面品質所引起的粘附/脫層問題。在一些實施例中，金屬種子層或半貴金屬層的相當一部分可轉化為氧化物，例如多於約 50％、多於約70％、多於約90％、或多於約95％的被轉化成金屬氧化物的金屬層之元素成分。
處理300b可於步驟315b繼續，其中將還原氣體物種提供至大氣電漿設備中的一或更多大氣電漿源。大氣電漿設備可為處理腔室的一部分、或者包括了處理腔室，其中可以惰性氣體對處理腔室進行填充或加壓。還原氣體物種可包括H2 、NH3 、CO、B2 H6 、亞硫酸鹽化合物、碳及/或烴、亞磷酸鹽、及/或N2 H4 。還原氣體物種可為氣體混合物的一部分，其中氣體混合物包括還原氣體物種及惰性(稀釋)氣體物種。惰性氣體物種的範例可包括(但不限於)氮、氦、氬、氖、氪、氙、及氡。可在一或更多大氣電漿源的放電區中提供還原氣體物種。例如，當一或更多大氣電漿源包括了介電質阻障放電，則可使還原氣體物種流入處理腔室中金屬電極與介電質阻障之間的空間。在一些實行例中，基板的表面可做為介電質阻障。在一些實行例中，塗覆介電質的或陶瓷接合的金屬噴淋頭可做為介電質阻障。
處理300b可於步驟320b繼續，其中在大氣壓力下形成電漿。電漿包括了還原氣體物種的自由基及離子。在一些實行例中，電漿包括來自還原氣體物種的光子(例如，UV輻射)、自由基、及離子。為了形成電漿，脈衝產生器可施加高電壓放電至一或更多大氣電漿源。脈衝產生器能夠施加大於氣體之崩潰電壓的電壓。在一些實行例中，所施加的電壓可在約100 V與約50,000 V之間，例如在約5,000 V與約15,000 V之間。可於高壓或大氣壓力下形成電漿，其中壓力可大於約10托、大於約50托、或在約50托與約760托之間。亦可在低溫或大氣溫度下形成電漿，其中溫度可小於約150°C、小於約50°C之間、或在約5°C與約30°C之間。
處理300b可於步驟325b繼續，其中於大氣壓力下將基板暴露於電漿以使金屬氧化物還原、並使金屬種子層或半貴金屬層中的金屬回流。在步驟325b中，電漿與金屬種子層或半貴金屬層之互動及處理條件可相似於先前於本文中(關於圖2B的步驟220b)所述之電漿互動及處理條件。在一些實施例中，電漿可將金屬氧化物以與金屬種子層或半貴金屬層相結合的膜之形式還原成金屬。還原氣體物種的自由基、還原氣體物種的離子、或來自還原氣體物種的紫外線(UV)輻射、或還原氣體物種本身在可將金屬氧化物轉化成金屬(以與金屬種子層或半貴金屬層相結合之膜的形式)的條件下與金屬氧化物反應。以下參照圖4D進一步詳述與金屬種子層或半貴金屬層相結合之膜的特性。
圖4A-4D顯示了沉積在導電阻障層上的金屬層之橫剖面示意圖的範例。然而，具有一般技術者會了解，該金屬層可為導電阻障層的一部分。
圖4A顯示了沉積在導電阻障層419上的氧化金屬層之橫剖面示意圖的範例。金屬層可包括銅種子層可隨後形成於其上的半貴金屬層。如本文前面所述，金屬層420可於暴露於周圍條件中的氧或水蒸汽後氧化，而這可在金屬層420的一部分中將金屬轉化為金屬氧化物425。
圖4B顯示了由於移除金屬氧化物而具有空洞的金屬層之橫剖面示意圖的範例。如本文前面所述，一些溶液藉由移除金屬氧化物425來對金屬氧化物425進行處理，因此導致了空洞426。例如，可藉由酸或其它化學品的氧化物蝕刻或氧化物溶解而移除金屬氧化物425。由於空洞426的厚度(相對於金屬層420的薄)可為相當大的，因此空洞426對後續電鍍的影響可為顯著的。
圖4C顯示了具有還原的金屬氧化物之金屬層的橫剖面示意圖之範例，該還原的金屬氧化物形成了不與金屬層相結合之反應產物。如本文前面所述，一些處理在使金屬與金屬層420聚結的條件下將金屬氧化物425還原。在一些實施例中，還原技術產生可與金屬層420聚結的金屬顆粒427(例如銅粉末)。金屬顆粒427不會形成與金屬層420相結合的膜。反而，金屬顆粒427不是連續的、保形的、及/或粘著於金屬層420的。
圖4D顯示了具有還原的金屬氧化物之金屬層的橫剖面示意圖之範例，該還原的金屬氧化物形成了與金屬層相結合之膜。在一些實施例中，來自還原氣體物種的自由基、來自還原氣體物種的離子、來自還原氣體物種的UV輻射、或還原氣體物種本身可將金屬氧化物425還原。當對還原氣體大氣的處理條件中進行適當地調整時，圖4A中的金屬氧化物425可轉化為與金屬層420相結合之膜427。膜427不為粉末。相較於圖4C中之範例，膜427可具有幾個與金屬層420相結合的特性。例如，膜427在金屬層420的輪廓上可為實質上連續且保形的。此外，膜427可實質上粘附於金屬層420，使得膜427不容易從金屬層420脫層。
回到圖3B，處理300b中可於步驟330b繼續，其中將基板傳遞至電鍍或無電鍍設備。在一些實行例中，步驟330b中的傳遞可發生在傳遞腔室中，其中該傳遞可發生於一層的惰性氣體下。如此一來，可最小化或者減少對於周圍條件的暴露。例如，可以氮氣對傳遞腔室進行填充或者加壓。在一些實行例中，傳遞腔室可包括冷卻系統(例如主動式冷卻底座)以於基板暴露於電漿之後控制基板的溫度。額外或替代地，基板可暴露於冷卻氣體，其中冷卻氣體可包括氬、氦、及氮其中至少一者。在一些實行例中，可將基板的溫度保持在約-10°C與約150°C之間。
處理300b可於步驟335b繼續，其中將金屬電鍍在金屬種子層或半貴金屬層上。在一些實行例中，金屬電鍍可包括使用電鍍設備中的電鍍槽液進行金屬的主體沉積。用於金屬之主體沉積的電鍍槽液可對特徵部(其中包括高深寬比的凹槽、介層窗、及溝渠)進行填充。美國專利案第6,946,065號(代理人案號NOVLP071D1)以及美國專利案第7,799,674號(代理人案號NOVLP207)中可描述了用以沉積主體銅填充物的電鍍方法之範例，兩者的內容被完整納入本文中做為參照。可藉由電鍍而達成銅主體層之沉積，但若種子層為非常薄及不連續的，則電鍍可為困難的。然而，藉由在半貴金屬層及/或金屬種子層上使用大氣電漿來還原金屬氧化物可減少種子層中的不連續性及空洞以獲得更均勻的電鍍。大氣電漿處理亦可藉由移除初沉積狀態的金屬種子層或半貴金屬層所留下的有機雜質而提高金屬種子層或半貴金屬層的導電性。具有大氣電漿設備的電鍍設備
圖5A顯示了電鍍設備之俯視示意圖的範例。電鍍設備500可包括三獨立的電鍍模組502、504以及506。電鍍設備500亦可包括用於各樣的處理操作之三獨立的模組512、514以及516。例如，在一些實施例中，模組512及516可為旋轉清洗乾燥(SRD)模組，而模組514可為退火站。然而，SRD模組的用途可能於暴露於電漿處理之後變得不必要。在一些實施例中，模組512、514以及516其中至少一者可為電填充後模組(PEMs)，該等電填充後模組其中每一者係用以於基板被電鍍模組502、504、及506其中一者處理過後執行一功能，例如基板的邊緣斜角移除、背面蝕刻、酸洗、旋轉、及乾燥。
電鍍設備500包括一中央電鍍腔室524。該中央電鍍腔室524係容納了化學溶液之腔室，該化學溶液係做為電鍍模組502、504、及506中的電鍍溶液。電鍍設備500亦包括一注入系統526，該注入系統可儲存及投遞電鍍溶液之添加劑。化學品稀釋模組522可儲存及混合可做為蝕刻劑的化學品。過濾及泵送單元527可對中央電鍍腔室524之電鍍溶液進行過濾並將其泵送至電鍍模組502、504、及506。
在一些實施例中，退火站532可用來將基板退火(做為前處理)。退火站532可包括數個堆疊退火裝置，例如五堆疊退火裝置。可在退火站532中將退火裝置排列成一者在另一者上面、位於分開的堆疊中、或其他多裝置配置方式。
系統控制器530提供了對電鍍設備500進行操作所需之電子及介面控制。系統控制器530(其可包括一或更多物理或邏輯控制器)控制了電鍍設備500的一些或所有特性。系統控制器530一般包括一或更多記憶元件及一或更多處理器。處理器可包括中央處理單元(CPU)或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接、步進馬達控制器板、及其它類似的元件。可在處理器上執行用以實行本文中所述之適當控制操作的指令。這些指令可被儲存在與系統控制器530相聯之記憶元件上、或可透過網路來提供這些指令。在某些實施例中，系統控制器530執行系統控制軟體。
電鍍設備500中的系統控制軟體可包括複數電鍍指令，該等電鍍指令係用以控制時序、電解液成份之混合、入口壓力、電鍍室壓力、電鍍室溫度、基板溫度、施加至基板及任何其它電極之電流及電位、基板位置、基板旋轉、及由電鍍設備500執行之其它參數。可以任何合適的方式來對系統控制軟體進行配置。例如，可撰寫各樣的處理工具元件子程式或控制物件來控制實行各樣的處理工具程序所必需之處理工具元件的操作。可使用任何合適的電腦可讀程式語言來將系統控制軟體編碼。
在一些實施例中，系統控制軟體包括了用以控制上述各樣參數之輸入/輸出控制(IOC)序列指令。例如，電鍍處理之每一階段可包括用以讓系統控制器530來執行的一或更多指令，且前處理或還原處理的每一階段可包括用以讓系統控制器530來執行的一或更多指令。在電鍍中，可將用以設定浸沒處理階段之處理條件的指令包括在對應的浸沒配方階段中。在前處理或還原處理中，可將用以對將基板暴露於電漿之處理條件進行設定的指令包括在對應的還原配方階段中。在一些實施例中，可將電鍍及還原處理之階段依序安排，俾使一處理階段之所有指令與該處理階段同時執行。
在一些實施例中，可使用其他電腦軟體及/或程式。用於此目的之程式或程式片段之範例包括：基板定位程式、電解液成份控制程式、壓力控制程式、加熱器控制程式、電位/電流電源控制程式。用於此目的之程式或此程式之區段的其他範例包括時序控制程式、可移動組件定位程式、基板支撐部定位程式、電漿設備控制程式、壓力控制程式、基板支撐部溫度控制程式、噴淋頭溫度控制程式、冷卻氣體控制程式、及氣體大氣控制程式。
在一些實施例中，可存在著與系統控制器530相關聯之使用者介面。使用者介面可包括顯示螢幕、設備及/或處理條件之繪圖軟體顯示器、及使用者輸入裝置像是指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風、等。
各樣的處理工具感測器可藉由系統控制器530之類比及/或數位輸入連線提供用以對處理進行監控之訊號。用以控制處理之訊號可在處理工具的類比及數位輸出連線上輸出。可監控之處理工具感測器的非限制性範例包括了質量流動控制器、壓力感測器(例如壓力計)、熱電偶、等。可配合來自這些感測器之數據而使用適當地程式化之回饋及控制演算法以維持處理條件(例如，基板溫度)。
交遞工具540可從基板卡匣(例如卡匣542或卡匣544)選定基板。卡匣542或544可為前開式晶圓傳送盒(FOUP)。FOUP為一殼體，該殼體係設計來將基板牢固且安全地固定在控制的環境中、並容許基板被裝配有適當負載埠及機械臂搬運系統之工具移除以用於處理或測量。交遞工具540可使用真空附著或一些其它的附著機制來固定基板。
交遞工具540可透過介面而與退火站532、卡匣542或544、傳遞站550、或對準器548連接。交遞工具546可從傳遞站550取用基板。傳遞站550可為槽或位置，交遞工具540及546可傳遞基板離開及到達該槽或該位置而不通過對準器548。然而，在一些實施例中，為了確保基板在交遞工具546上被適當地對準以精確地將其輸送至電鍍模組，交遞工具546可以對準器548來對基板進行對準。對準器548可包括對準銷，交遞工具540推動基板靠著該等對準銷。當基板妥當地靠著對準銷而對準時，交遞工具540移動至相對於對準銷的預設位置。交遞工具546亦可將基板輸送至電鍍模組502、504、或506其中一者、或為了各樣的處理操作所配置之三獨立模組512、514、及516其中一者。
可在電鍍模組502、504、及506其中一者中將金屬種子層電鍍至基板上。在種子層電鍍操作完成後，交遞工具540可從電鍍模組502、504、及506其中一者將基板移除、並可將基板運送至PEM 512、514、及516其中一者中。例如，PEM 512、514、及516其中一者可清潔、清洗、乾燥、或以其他方式對基板進行處理。基板可接著被交遞工具540拾取、並放置在傳遞站550。傳遞站550可為槽或位置，交遞工具540及546可傳遞基板離開及到達該槽或該位置而不通過對準器548。交遞工具540接著將基板從傳遞腔室550可選性地移動至卡匣、或至退火站或遠距電漿設備其中一者。若基板被插入至卡匣中，則可將其儲存用於之後的處理及主體電鍍。或者，亦可僅將其移動至退火站或電漿設備。接著，交遞工具540可透過對準器548及交遞工具546而將基板移動回到電鍍模組502、504、及506其中一者用於主體電鍍。在對特徵部填充金屬之後，可將基板移動至PEM 512、514、及516其中一者。在一些實例中，可藉由化學品稀釋模組522提供的蝕刻劑溶液將不想要的金屬從基板上的某些位置(換言之，邊緣斜角區域及背面)蝕刻掉。PEM 512、514、及516亦可清潔、清洗、乾燥、或以其他方式對基板進行處理。
在一些實施例中，遠距電漿設備可為電鍍設備500的一部份或是與其整合在一起。圖5B顯示了具有電鍍設備之遠距電漿設備的俯視示意放大圖的範例。然而，在本技術領域中具有通常知識者會瞭解，遠距電漿設備可以替代性地連接至無電鍍設備或其他金屬沉積設備。遠距電漿設備560可以連接至電鍍設備500之側邊。可用促進基板有效率地到達或離開遠距電漿設備560及電鍍設備500之方式將遠距電漿設備560連接至電鍍設備500。交遞工具540可從卡匣542或544取用基板。交遞工具540可以將基板傳送至遠距電漿設備560用以使基板暴露於遠距電漿處理及冷卻操作。交遞工具540可將基板從遠距電漿設備560傳送至傳遞站550。在一些實施例中，對準器548可於基板傳送至電鍍模組502、504、506其中一者、或傳送至三獨立模組512、514、及516其中一者之前對基板進行對準。
在一些實施例中，系統控制器530可以控制遠距電漿設備560中之處理條件的參數。這樣的參數之非限制性範例包括基板支撐部溫度、噴淋頭溫度、基板支撐部位置、可移動組件位置、冷卻氣體流動、冷卻氣體溫度、處理氣體流動、處理氣體壓力、排放氣體流動、排放氣體、還原氣體、電漿功率、以及暴露時間、傳遞時間、等。可以配方的形式提供這些參數，而可使用本文前面所述之使用者界面來輸入配方。
可藉由電腦系統而控制為電鍍設備500的一部分之遠距電漿設備560中的操作。程式指令可以包括執行將半貴金屬層或金屬種子層中之金屬氧化物還原成金屬所需之所有操作的指令。該等程式指令亦可包括執行冷卻基板、將基板定位、以及裝載/卸載基板所需之所有操作的指令。
圖5C顯示了低壓系統的電鍍設備之方塊圖的範例。該圖繪示了包括複數區域的電鍍設備500c。為電鍍設備500c的每一區域標示了操作壓力範圍。在將金屬電鍍在基板上之前，基板可透過每一區域而經歷一系列的處理步驟，其中基板可於每一處理步驟中暴露於不同的環境條件。在圖5C中， FOUP 542可接收一基板，俾使該基板可被裝載至電鍍設備500c中。FOUP 542可在大氣條件下接收該基板，其中壓力可大於約10托、大於約50托、或在約50托與約760托之間。機器臂組件540c可透過介面與FOUP 542c連接以從FOUP 542c取用及拾取基板。機器臂組件540c可將基板傳送至傳遞站550c或傳遞埠中的槽或位置。負載鎖室555c可連接至傳遞站，俾使負載鎖室555c可透過傳遞站550c接收來自機器臂組件540c的基板。在一些實行例中，機器臂組件540c及傳遞站550c可在減壓或真空壓力下固定基板。可將負載鎖室555c抽空至減壓或真空壓力(如果還沒有進行的話)，其中壓力係在約0.1托與約5托之間。負載鎖室555c可配備具有、或者連接至第一電漿設備512c或第二電漿設備514c。第一電漿設備512 c及第二電漿設備514c其中每一者可在減壓或真空壓力下以直接或遠距電漿對基板進行處理。可參照圖6A而描述遠距電漿設備之範例。在一些實行例中，可在將基板傳遞至電鍍模組502c之前藉由噴淋頭、底座、冷卻氣體、或其他冷卻系統而將基板冷卻。在傳遞期間內，機器臂組件540c可透過傳遞站550c而從負載鎖室555c接收基板。傳遞站550c可將基板傳送至電鍍模組502c。當將基板傳遞至電鍍模組502c時，基板可暴露於大氣壓力，其中壓力可大於約10托、大於約50托、或在約50托至約760托之間。在基板上電鍍金屬之後，基板可回到FOUP 542c。
可揭露一具有大氣電漿設備之電鍍設備。採用大氣電漿設備可減少原本會被於減壓或真空壓力中操作之電漿設備所佔據的空間量。由於電鍍設備於每一處理步驟中可在相同的環境條件下進行操作，因此用於抽真空的設備、負載鎖室、及機器臂組件可變得不必要、或者被消除。這可減少製造、操作、及維護電鍍設備的成本。這亦可增加處理基板的生產量、以及減少電鍍設備所佔據的底面積。
圖5D顯示了一些實行例中的高壓系統之電鍍設備的方塊圖之範例。在電鍍設備500d，可在高壓或大氣壓力下對基板進行接收、傳遞、處理、及電鍍，其中壓力可大於約10托、大於約50托、或在約50托與約760托之間。FOUP 542d可接收基板以將基板裝載至電鍍設備500d中，其中於大氣條件下接收該基板。機器臂組件540d可在大氣條件下操作、並將基板傳遞至第一電漿設備522d、第二電漿設備524d、第三電漿設備526d、或冷卻站528d。第一電漿設備522d、第二電漿設備524d、或第三電漿設備526d可在大氣壓力下以電漿處理基板。在一些實行例中， 電漿設備522d、524d、及526d可各別包括一處理腔室以容納電漿。在一些實施例中，電漿設備522d、524d、526d其中任何者可為參照圖6B-6D所述之大氣電漿設備。在一些實行例中，處理腔室可將惰性氣體(例如氮氣)流入以使周圍的氧最小化。沒有用以減少電鍍設備500d中之壓力的負載鎖室、真空泵浦、及其它設備，可以有更大的空間來包括額外的單元，例如電漿設備、冷卻站、退火腔室、等。在透過暴露於大氣電漿而對基板進行處理之後，可將基板傳遞至電鍍模組502d以於大氣壓力下進行電鍍。額外或替代地，可在暴露於大氣電漿之後於冷卻站528d對基板進行冷卻。在一些實行例中，冷卻站528d可藉由使用圖7A中所繪示之雙腔室配置而取用對基板。
圖5E顯示了一些實行例中的高壓系統之電鍍設備的方塊圖之範例。電鍍設備500e在高壓或大氣壓力下對基板進行接收、傳遞、處理、及電鍍。在圖5E中，FOUP 542e、機器臂組件540e、堆疊式電漿設備532e、及電鍍模組502e可於大氣條件下操作。如同圖5D中的電鍍設備500d，電鍍設備500e不包括用以減壓的負載鎖室、真空泵浦、及其它設備。電鍍設備500e可包括在單一系統或元件中的複數電漿設備532e的垂直堆疊，而不是水平地彼此相鄰之複數獨立電漿設備。在一些實行例中，堆疊的電漿設備532e可具有與圖7B中的堆疊配置相同或相似之配置。將用以藉由暴露於大氣電漿而對基板進行處理的電漿設備堆疊起來可增加生產量。在一些實行例中，每一電漿設備可將一冷卻站與該電漿設備整合。大氣電漿設備
可使用遠距電漿設備而在減壓或真空環境中對基板進行處理。遠距電漿設備的態樣可描述於美國專利案第8,084,339號中，其發明人為Antonelli等人，申請日期為2009年6月12日，其內容被完整納入本文中做為參照。
圖6A顯示了遠距電漿設備及處理腔室之橫剖面示意圖的範例。遠距電漿設備600a包括一處理腔室650a，該處理腔室包括一基板支撐部605a(例如，用以支撐基板610a之底座)。遠距電漿設備600a亦包括在基板610a上方的遠距電漿源640a、及在基板610a與遠距電漿源640a之間的噴淋頭630a。還原氣體物種620a可從遠距電漿源640a透過噴淋頭630a而流向基板610a。可於遠距電漿源640a中產生遠距電漿以產生還原氣體物種620a的自由基。遠距電漿源640a亦可產生還原氣體物種之離子及其他帶電物種。遠距電漿亦可產生來自還原氣體物種620a之光子，例如UV輻射。例如，線圈644a可環繞遠距電漿源640a的壁，並在遠距電漿源640a中產生遠距電漿。
在一些實施例中，線圈644a可與射頻(RF)功率源或微波功率源電連通。具有RF功率源之遠距電漿源640a的範例可見於GAMMA®，由位於加州Fremont的Lam Research Corporation所生產。RF遠距電漿源640a之另一範例可見於Astron®，由位於麻州Wilmington的MKS Instruments所生產，其可在440kHz的頻率下操作、並可作為固定在較大型設備上的子單元而提供用以並行處理一或多個基板。在一些實施例中，可與遠距電漿源640a一起使用微波電漿(如在亦由MKS Instruments所生產之Astex®中可見)。微波電漿可用以在2.45GHz的頻率操作。
在使用RF功率源之實施例中，可以任何適當之功率對RF產生器進行操作以產生想要的自由基物種成分之電漿。適當功率的範例包括(但不限於)在0.5 kW與6 kW之間的功率。同樣地，RF產生器可為感應耦合電漿提供適當頻率之RF功率(例如13.56 MHz)。
還原氣體物種620a可從氣體入口642a輸送至遠距電漿源640a之內部體積。供應至線圈644a之功率可以利用還原氣體物種620a產生遠距電漿而形成還原氣體物種620a之自由基。於遠距電漿源640a中形成的自由基可被以氣相攜帶穿過噴淋頭630a而朝向基板610a。還原氣體物種620a之自由基可將基板610a表面上的金屬氧化物還原。
在還原氣體物種之自由基之外，遠距電漿亦可包括還原氣體物種620a之離子及其他帶電物種。在一些實施例中，遠距電漿可包括還原氣體物種620a之中性分子。中性分子其中一些可為來自還原氣體物種620a之帶電物種的再結合分子。還原氣體物種620a的中性分子或再結合分子亦可還原基板610a表面上的金屬氧化物，雖然相較於還原氣體物種620a之自由基，它們可能花費較長時間來反應及使金屬氧化物還原。離子可飄移至基板610a的表面而還原金屬氧化物，或者若基板支撐部605a具有相反電性之偏壓時，離子可向基板610a之表面加速以還原金屬氧化物。具有擁有較高離子能量之物種可允許對金屬種子層或半貴金屬層較深的植入，以產生離基板610a表面更遠的亞穩態自由基物種。若基板610a具有高深寬比(例如在約10：1與約60：1之間)之特徵部，則具有較高離子能量的離子可穿透至這樣的特徵部之較深處，以提供對整個特徵部更透徹之金屬氧化物的還原。相較而言，一些來自遠距電漿產生之還原氣體物種620a的自由基可在途中或特徵部頂部附近再結合。具有較高離子能量(例如，10eV-100eV)之離子亦可用以再濺射及回流金屬種子層中之金屬，而這可導致更均勻之種子覆蓋及降低後續電鍍或金屬沉積(例如PVD、CVD、ALD)之深寬比。
在圖6A中，遠距電漿設備600a可主動冷卻或以其他方式控制基板610a之溫度。遠距電漿設備600a可包括能夠將基板610a移離開或移向基板支撐部605a之可移動組件615a，例如升降銷。可移動組件615a可與基板610a之下表面接觸或以其他方式從基板支撐部605a拾取基板610a。在一些實施例中，可移動組件615a可以垂直地移動基板610a並控制基板610a與基板支撐部605a之間的間距。在一些實施例中，可移動組件615a可包括二或更多致動升降銷。可移動組件615a可用以伸出約0英吋到約5英吋之間、或更多(遠離基板支撐部605a)。可移動組件615a可用以將基板610a伸出(遠離熱基板支撐部605a且朝向冷噴淋頭630a)以冷卻基板610a。可移動組件615a亦可收回以將基板610a帶往熱基板支撐部605a且遠離冷噴淋頭630a以將基板610a加熱。藉由移動基板610a，可調整基板610a之溫度。當移動基板610a時，噴淋頭630a及基板支撐部605a可維持在恆溫。
在一些實施例中，遠距電漿設備600a可包括使得吾人得以控制噴淋頭溫度之噴淋頭630a。在一些實施例中，噴淋頭630a之溫度可控制在約30℃以下，例如在約5℃與約20℃之間。可將噴淋頭630a冷卻以降低於基板610a處理期間內過剩的熱可能對金屬種子層產生之損害。例如在對基板610a進行處理之前或之後，亦可將噴淋頭630a冷卻以降低基板610a之溫度。
在一些實施例中，噴淋頭630a可能包括複數的孔。增加噴淋頭630a中的孔之尺寸及數量、及/或減少噴淋頭630a的厚度可容許來自還原氣體物種620a之自由基、離子、UV輻射更大量地流動通過噴淋頭630a。將金屬種子層暴露於更多的自由基、離子及UV輻射可提供更多的UV暴露及更具能量的物種來使金屬種子層中之金屬氧化物還原。在一些實施例中，噴淋頭630a可包括在約100與約900個之間的孔。在一些實施例中，孔的平均直徑可在約0.05與約0.5英吋之間。在約3.7％與約25％之間的孔可在噴淋頭630a中產生一開放區域。在一些實施例中，噴淋頭630a可具有在約0.25與3.0英吋之間的厚度。
在一些實施例中，基板支撐部605a可用以移動至噴淋頭630a或自噴淋頭630a移開。基板支撐部605a可垂直延伸以控制基板610a與噴淋頭630a之間的間距。當還原基板610a上之金屬氧化物時，可以調整基板610a上之均勻性以及還原速率。在一些實施例中，基板支撐部605a可用以從噴淋頭630a延伸約0英吋至約5英吋、或延伸大於約5英吋。
在一些實施例中，亦可調整基板支撐部605a的溫度。在一些實施例中，基板支撐部605a可為具有一或更多流體通道(未顯示)之底座。該等流體通道可以在底座內循環熱傳遞流體，以根據熱傳遞流體的溫度而主動冷卻或加熱底座。在一些實施例中，可將基板支撐部605a的溫度調整至在約0°C與約400°C之間。
在一些實施例中，遠距電漿設備600a可包括一或更多氣體入口622a以使冷卻氣體660a流過處理腔室650a。該一或更多氣體入口622a可位於基板610a之上方、下方以及/或側面。在整個基板610a上的冷卻氣體660a之流動可使基板610a迅速冷卻。基板610a之迅速冷卻可減少基板610a中之金屬種子層或半貴金屬層的氧化。基板610a這樣的冷卻可於基板610a處理之前或之後進行。用於冷卻之冷卻氣體660a的流率可在約0.1標準公升每分鐘(slm)與約100 slm之間。冷卻氣體660a的範例可包括相對惰性的氣體，例如氮、氦、氖、氪、氙、氡、以及氬。在一些實施例中，可在室溫下(例如，在約10°C與約30°C之間)輸送冷卻氣體660a。在一些實施例中，可在低於室溫的溫度下輸送冷卻氣體660a。例如，可藉由使冷液(例如，液態氬、氦、或氮)膨脹為氣體而形成冷的惰性氣體。因此，可將用於冷卻之冷卻氣體660a的溫度範圍放寬為在約-270°C與約30°C之間的任何溫度。
控制器635a可包括用以控制遠距電漿設備600a之操作參數的指令。控制器635a一般會包括一或更多記憶元件及一或更多處理器。處理器可包括CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接、步進馬達控制板、等。有關圖5A及5B中之控制器相關的內容進一步描述了控制器635a的態樣。
可揭露用以於沉積之前對基板進行處理的大氣電漿設備。在一些實施例中，大氣電漿設備可為電鍍設備的一部分。圖6B顯示了直接大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。直接大氣電漿設備600b可包括基板支撐部605b(例如，用以支撐基板610b的底座)。直接大氣電漿設備600b可包括能夠將基板610b移離開或移向基板支撐部605b之可移動組件615b，例如升降銷。直接大氣電漿設備600b亦可包括在基板610b上方的電漿分配器640b，其中電漿分配器640b係用以將大氣電漿輸送至基板610b。電漿分配器640b可包括複數的大氣電漿源642b。在一些實施例中，大氣電漿源642b可包括電漿噴流。在一些實施例中，大氣電漿源642b可包括複數的中空陰極。可用特定的幾何形狀來排列複數大氣電漿源642b以促成在整個基板610b上之大氣電漿的更均勻分佈。
該等電漿源642b其中每一者可具有用以接收處理氣體的氣體入口644b。在一些實施例中，處理氣體可流入大氣電漿源642b的放電區，在其中一高電壓脈衝產生器612b可將處理氣體激發並使其轉化為電漿620b。電漿620b可從大氣電漿源642b流動至基板610b。在一些實行例中，處理氣體可流動至電漿分配器640b與基板610b之間的空間，在其中吾人可藉由介電質阻障放電而將處理氣體轉化為電漿620b。處理氣體可以實質上垂直於基板610b之表面、或實質上平行於基板610b之表面的方向流動。在一些實行例中，可旋轉基板610b以獲得更均勻的暴露。至大氣電漿源的電連接可依所使用的大氣電漿源的類型而變化。
電漿分配器640b可包括第一金屬電極及在第一金屬電極上方的陶瓷主體，其中第一金屬電極連接至高電壓脈衝產生器612b。基板支撐部605b亦可連接至高電壓脈衝產生器 612b，其中基板支撐部605b可包括第二金屬電極。介電質阻障放電可在二金屬電極之間產生電漿放電。在一些實行例中，基板610b可做為介電質屏障。在一些實行例中，塗覆介電質的或陶瓷接合的金屬噴淋頭可做為介電質屏障。
高電壓脈衝產生器612b可電連接至基板支撐部605b及電漿分配器640b。在一些實行例中，高電壓脈衝產生器612b可用以輸送在約100 V與約50,000 V之間、或在約5,000 V與約15,000 V之間的高電壓信號，其中該高電壓信號具有在約1與約100 kHz之間的頻率。相較於低壓電漿設備中在MHz量級上所產生的高頻，高壓電漿設備使用在kHz量級上的較低頻率。相較於低壓電漿設備中在1-100 V量級上所施加的低電壓，高壓電漿設備施加在kV量級上的更高電壓。
從大氣電漿源642b產生的電漿620b可包括自由基、離子、及來自處理氣體的UV輻射。在一些實行例中，電漿620b包括來自還原氣體物種(例如氫或氨)的UV輻射、自由基、及離子。電漿620b可向基板610b移動以於沉積之前對基板610b進行處理。
可移動組件615b可將基板610b放置在離開基板支撐部605b一距離的地方。當基板支撐部605b可被加熱或冷卻至特定溫度時，可藉由將基板610b放置於離開基板支撐部605b一特定距離的地方而控制基板610b的溫度。
可移動組件615b可將基板610b放置在離開電漿分配器640b一距離的地方。可藉由基板610b離開電漿分配器640b之距離來控制所產生之電漿於基板610b表面上的密度。對電漿620b在高壓或大氣壓力中可能經歷的多反應路徑進行控制可為困難的，這導致電漿620b之自由基及離子的平均自由路徑相對較小。基板610b與電漿分配器640b之間的距離較近可提供增加的自由基及離子密度。因此，基板610b離開電漿分配器640b的位置可在公厘的量級上。在一些實行例中，基板610b與電漿分配器640b之間的距離可在約0.1  mm與約10 mm之間、或在約0.1 mm與約3 mm 之間。
直接大氣電漿設備600b可包括用以控制直接大氣電漿設備600b之操作參數的控制器(未顯示)。與圖5A及5B相關的內容描述了該控制器的態樣。在一些實行例中，控制器可包括用以執行一或更多操作的指令。該等操作可包括：將基板610b提供至基板支撐部605b與大氣電漿源642b之間；將處理氣體提供至大氣電漿源642b；於大氣電漿源642b中在大氣壓力下形成電漿，其中該電漿包括了處理氣體的自由基及離子；及於大氣壓力下將基板610b暴露於電漿以對基板610b的表面進行處理。控制器可包括用以執行參照圖3A及3B所述之額外操作的指令。例如，控制器可包括複數指令用以：提供基板，該基板具有形成於其上的金屬種子層，該金屬種子層的一部分已轉化成金屬氧化物；及在使金屬氧化物還原並使金屬種子層中的金屬回流的條件下將基板的金屬種子層暴露於電漿。
圖6C顯示了遠距大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。遠距大氣電漿設備600c可包括如圖6B中之直接大氣電漿設備600b中所述的複數大氣電漿源642c、基板支撐部605c、基板610c、一或更多可移動組件615c、及電漿分配器640c。
然而，與直接大氣電漿設備600b不同，遠距大氣電漿設備600c可包括了配置在電漿分配器640c與基板610c之間的噴淋頭630c。噴淋頭630c可包括具有複數孔的陶瓷材料。增加噴淋頭630c中的孔之尺寸及數量、及/或減少噴淋頭630c的厚度可容許自由基、離子、UV輻射更大量地流動通過噴淋頭630c。在一些實行例中，噴淋頭630c可具有在約0.25英寸與約3.0英寸之間的厚度，且噴淋頭630c可具有在約100與約2000之間的孔，其中孔的平均直徑可在約0.05英寸與約0.5英寸之間。亦可控制噴淋頭630c的溫度。在一些實行例中，可將噴淋頭630c的溫度控制在小於約30°C，例如約5°C及約20°C之間。
在一些實施例中，大氣電漿源642c可於處理氣體在大氣壓力下被激發並轉化為電漿620b時產生電漿620c。例如，大氣電漿源642c可包括複數的電漿噴流。在另一範例中，大氣電漿源642c可包括複數的中空陰極。大氣電漿源642c可做為用以產生電漿620c的點源，且電漿620b從大氣電漿源642c流動至噴淋頭630c。噴淋頭630c將自由基、離子、及處理氣體的UV輻射配送至基板610c以對基板610c進行處理。在一些實施例中，基板可包括金屬氧化物及金屬種子層，且電漿620c可使金屬的氧化物還原、及使金屬種子層中的金屬回流。電漿620c可包括自由基、離子、及來自還原氣體物種(例如氫或氨)之UV輻射。
可移動組件615c可將基板610c放置在離開噴淋頭630c一距離的地方。可藉由基板610c離開噴淋頭630c之距離來控制所產生之電漿於基板610c表面上的密度。在一些實行例中，基板610c與噴淋頭630c之間的距離可在約0.1  mm與約10 mm之間、或在約0.1 mm與約3 mm 之間。
在一些實行例中，除了所產生的電漿620c係在高壓或大氣壓力下形成、及基板610c係在高壓或大氣壓力下暴露於電漿620c，遠距大氣電漿設備600c可以與如圖6A中的遠距電漿設備600a相同或相似的方式運作。
遠距大氣電漿設備600c可包括用以控制遠距大氣電漿設備600c之操作參數的控制器(未顯示)。與圖5A及5B相關的內容描述了該控制器的態樣。在一些實行例中，控制器可包括用以執行一或更多操作的指令。該等操作可包括：將基板610c提供至基板支撐部605c與大氣電漿源642c之間；將處理氣體提供至大氣電漿源642c；於大氣電漿源642c中在大氣壓力下形成電漿，其中該電漿包括了處理氣體的自由基及離子；及於大氣壓力下將基板610c暴露於電漿以對基板610c的表面進行處理。控制器可包括用以執行參照圖3A及3B所述之額外操作的指令。例如，控制器可包括複數指令用以：提供基板，該基板具有形成於其上的金屬種子層，該金屬種子層的一部分已轉化成金屬氧化物；及在使金屬氧化物還原並使金屬種子層中的金屬回流的條件下將基板的金屬種子層暴露於電漿。
圖6D顯示了使用中空陰極放電的大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。大氣電漿設備600d可包括如圖6B中的直接大氣電漿設備600b中所述之一或更多可移動組件615d、基板支撐部605d、基板610d、及高電壓脈衝產生器612d。
然而，在圖6D中，電漿分配器640d可包括一中空陰極，其中該中空陰極可用以產生電漿620d的放電。電漿620d之放電可在二電極之間形成。高電壓脈衝產生器612d可連接至每一電極，其中中空陰極包括一第一電極，且基板支撐部605d包括一第二電極。中空陰極可塗覆有金屬 ，俾使該中空陰極可做為第一電極。額外或替代地，中空陰極的尖端可為金屬。可從氣體入口644接收處理氣體並使其流過電漿分配器640d。可藉由施加一高電壓至電漿分配器640d而點燃從電漿分配器640d流動之處理氣體以形成電漿620d。所產生的電漿620d可包括處理氣體的自由基、離子、及UV輻射。電漿620d可包括來自還原氣體物種(例如氫或氨)的UV輻射、自由基、及離子。電漿620d可向基板610d擴散以處理基板610d。在一些實行例中，電漿分配器640d可包括複數中空陰極以產生複數的放電。在一些實行例中，該複數中空陰極其中每一者可包括在基板610d上方的金屬尖端。
大氣電漿設備600d可包括用以控制大氣電漿設備600d之操作參數的控制器(未顯示)。與圖5A及5B相關的內容描述了該控制器的態樣。在一些實行例中，控制器可包括用以執行一或更多操作的指令。該等操作可包括：將基板610d提供至基板支撐部605d與大氣電漿源642d之間；將處理氣體提供至大氣電漿源642d；於大氣電漿源642d中在大氣壓力下形成電漿，其中該電漿包括了處理氣體的自由基及離子；及於大氣壓力下將基板610d暴露於電漿以對基板610d的表面進行處理。控制器可包括用以執行參照圖3A及3B所述之額外操作的指令。例如，控制器可包括複數指令用以：提供基板，該基板具有形成於其上的金屬種子層，該金屬種子層的一部分已轉化成金屬氧化物；及在使金屬氧化物還原並使金屬種子層中的金屬回流的條件下將基板的金屬種子層暴露於電漿。
表I概述了可用於圖6B-6D中所述之大氣電漿設備的上述實施例其中任何者之處理參數的示例性範圍。表 I
任何上述的大氣電漿設備可輕易地與其他處理工具相整合或改造而成為單一單元。圖7A顯示了雙腔室大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。在這裡，前處理單元可結合大氣電漿設備750與傳遞設備700。傳遞設備700可包括加熱/冷卻系統。例如，傳遞設備可包括用以加熱或冷卻基板的第一基板支撐部705a。傳遞腔室700可透過開口或埠710而接收基板。傳遞腔室700可將基板傳遞到達或離開大氣電漿設備750，其中大氣電漿設備750可包括第二基板支撐部705b及大氣電漿源740。在一些實行例中，門720可將傳遞腔室700從大氣電漿設備750隔開。
此外，任何上述的大氣電漿設備可輕易地堆疊在彼此的頂部上以節省空間及減少底面積。例如，複數前處理單元(例如，圖7A中所示的前處理單元)可堆疊在彼此的頂部上。圖7B顯示了複數堆疊的雙腔室大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。在圖7B中，多個傳遞腔室700a、700b、700c、700d、及700e與多個處理腔室750a、750b、750c、750d、及750e可堆疊在彼此的頂部上。
上文中所描述之設備/處理可配合微影圖案化工具或處理而使用，例如用於半導體元件、顯示器、LEDs、太陽光電板、及類似物之製造或加工。一般來說，雖然不是必然，會在一共同的製造設施中一起使用或進行這樣的工具/處理。膜的微影圖案化一般包括一些或全部的以下操作，每一操作藉由一些可能的工具而實行，如：(1) 使用旋塗或噴塗工具將光阻施用在工作件(換言之，基板)上；(2)使用熱盤或加熱爐或UV固化工具將光阻固化；(3)利用例如晶圓步進機這樣的工具來將光阻暴露於可見或UV或X光；(4)使用例如濕式清洗台這樣的工具來將光阻顯影以選擇性地移除光阻並藉此將其圖案化；(5)藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻工具來將光阻圖案轉移至下面的膜或工作件中；及(6)使用例如RF或微波電漿光阻剝除器之工具來將光阻移除。
吾人應了解，由於許多變化係可能的，所以本文中所描述之配置及/或方法其在本質上為示例性的，且不應將這些具體的實施例或範例視為限制性的。本文中所描述之具體程序或方法可代表任何數量之處理策略其中一或更多者。因此，可以說明的次序來執行、以其他次序來執行、並行地執行、或在某些實例中省略所說明的各樣動作。同樣地，可以改變上述處理的順序。其他實行例
雖然為了清楚理解的目的已對前述的實施例進行詳細地描述，顯而易見的，仍可在隨附申請專利範圍的範圍內實行某些改變及修改。應當注意，所述的處理、系統及設備具有許多替代做法。因此，所述的實施例應被認為係說明性的而非限制性的。
103‧‧‧第一介電層
105‧‧‧第二介電層
107‧‧‧蝕刻停止層
109‧‧‧基板
111‧‧‧介層窗遮罩
113‧‧‧線遮罩
115‧‧‧線路徑
117‧‧‧介層孔
119‧‧‧導電阻障層材料
121‧‧‧金屬
200a‧‧‧處理
205a‧‧‧步驟
210a‧‧‧步驟
215a‧‧‧步驟
220a‧‧‧步驟
200b‧‧‧處理
205b‧‧‧步驟
210b‧‧‧步驟
215b‧‧‧步驟
220b‧‧‧步驟
225b‧‧‧步驟
230b‧‧‧步驟
300a‧‧‧處理
305a‧‧‧步驟
310a‧‧‧步驟
315a‧‧‧步驟
320a‧‧‧步驟
300b‧‧‧處理
305b‧‧‧步驟
310b‧‧‧步驟
315b‧‧‧步驟
320b‧‧‧步驟
325b‧‧‧步驟
330b‧‧‧步驟
335b‧‧‧步驟
419‧‧‧導電阻障層
420‧‧‧金屬層
425‧‧‧金屬氧化物
426‧‧‧空洞
427‧‧‧金屬顆粒
500‧‧‧電鍍設備
502、504、506‧‧‧電鍍模組
512、514、516‧‧‧模組
522‧‧‧化學品稀釋模組
524‧‧‧中央電鍍腔室
526‧‧‧注入系統
528‧‧‧冷卻站
530‧‧‧系統控制器
532‧‧‧退火站
540‧‧‧交遞工具
542、544‧‧‧卡匣
546‧‧‧交遞工具
548‧‧‧對準器
550‧‧‧傳遞站
560‧‧‧遠距電漿設備
500c‧‧‧電鍍設備
502c‧‧‧電鍍模組
512c‧‧‧第一電漿設備
514c‧‧‧第二電漿設備
540c‧‧‧機器臂組件
542c‧‧‧晶圓傳送盒(FOUP)
550c‧‧‧傳遞站
555c‧‧‧負載鎖室
500d‧‧‧電鍍設備
502d‧‧‧電鍍模組
522d‧‧‧第一電漿設備
524d‧‧‧第二電漿設備
526d‧‧‧第三電漿設備
528d‧‧‧冷卻站
540d‧‧‧機器臂組件
542d‧‧‧晶圓傳送盒(FOUP)
500e‧‧‧電鍍設備
502e‧‧‧電鍍模組
532e‧‧‧堆疊式電漿設備
540e‧‧‧機器臂組件
542e‧‧‧晶圓傳送盒(FOUP)
600a‧‧‧遠距電漿設備
605a‧‧‧基板支撐部
610a‧‧‧基板
615a‧‧‧可移動組件
620a‧‧‧還原氣體物種
622a‧‧‧氣體入口
630a‧‧‧噴淋頭
635a‧‧‧控制器
640a‧‧‧遠距電漿源
642a‧‧‧氣體入口
644a‧‧‧線圈
650a‧‧‧處理腔室
660a‧‧‧冷卻氣體
600b‧‧‧直接大氣電漿設備
605b‧‧‧基板支撐部
610b‧‧‧基板
612b‧‧‧高電壓脈衝產生器
615b‧‧‧可移動組件
620b‧‧‧電漿
640b‧‧‧電漿分配器
642b‧‧‧大氣電漿源
644b‧‧‧氣體入口
600c‧‧‧遠距大氣電漿設備
605c‧‧‧基板支撐部
610c‧‧‧基板
615c‧‧‧可移動組件
620c‧‧‧電漿
630c‧‧‧噴淋頭
640c‧‧‧電漿分配器
642c‧‧‧大氣電漿源
644c‧‧‧氣體入口
600d‧‧‧大氣電漿設備
605d‧‧‧基板支撐部
610d‧‧‧基板
612d‧‧‧高電壓脈衝產生器
615d‧‧‧可移動組件
620d‧‧‧電漿
640d‧‧‧電漿分配器
642d‧‧‧大氣電漿源
644d‧‧‧氣體入口
700‧‧‧傳遞腔室
705a‧‧‧第一基板支撐部
705b‧‧‧第二基板支撐部
710‧‧‧開口或埠
720‧‧‧門
740‧‧‧大氣電漿源
750‧‧‧大氣電漿設備
700a~700e‧‧‧傳遞腔室
750a~750e‧‧‧處理腔室
圖1A顯示了鑲嵌處理中在介層窗蝕刻之前的介電層之橫剖面示意圖之範例。
圖1B顯示了已於鑲嵌處理中執行蝕刻之後圖1A中的介電層的橫剖面示意圖之範例。
圖1C顯示了已於鑲嵌處理中以金屬填充該蝕刻區域之後圖1A及1B中之介電層的橫剖面示意圖之範例。
圖2A顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了對具有用以在基板上電鍍銅之金屬種子層的基板進行處理之方法。
圖2B顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了對具有用以將金屬電鍍在基板上的金屬種子層或半貴金屬層之基板進行處理的方法。
圖3A顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了使用大氣電漿對基板進行處理之方法。
圖3B顯示一範例性流程圖，該流程圖繪示了於將金屬電鍍在基板上之前使用大氣電漿對基板進行處理以還原金屬氧化物的方法。
圖4A顯示了氧化金屬層之橫剖面示意圖的範例。
圖4B顯示了由於移除金屬氧化物而具有空洞的金屬層之橫剖面示意圖的範例。
圖4C顯示了具有還原的金屬氧化物之金屬層的橫剖面示意圖之範例，該還原的金屬氧化物形成了不與金屬層相結合之反應產物。
圖4D顯示了具有還原的金屬氧化物之金屬層的橫剖面示意圖之範例，該還原的金屬氧化物形成了與金屬層相結合之膜。
圖5A顯示了電鍍設備之俯視示意圖的範例。
圖5B顯示了具有遠距電漿設備的電鍍設備之俯視示意圖的範例。
圖5C顯示了低壓系統的電鍍設備之方塊圖的範例。
圖5D顯示了一些實行例中的高壓系統之電鍍設備的方塊圖之範例。
圖5E顯示了一些實行例中的高壓系統之電鍍設備的方塊圖之範例。
圖6A顯示了遠距電漿設備之橫剖面示意圖的範例。
圖6B顯示了直接大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。
圖6C顯示了遠距大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。
圖6D顯示了使用中空陰極放電的大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。
圖7A顯示了雙腔室大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。
圖7B顯示了複數堆疊的雙腔室大氣電漿設備之橫剖面示意圖的範例。
600b‧‧‧直接大氣電漿設備
605b‧‧‧基板支撐部
610b‧‧‧基板
612b‧‧‧高電壓脈衝產生器
615b‧‧‧可移動組件
620b‧‧‧電漿
640b‧‧‧電漿分配器
642b‧‧‧大氣電漿源
644b‧‧‧氣體入口

Claims (24)

  1. 一種處理基板的設備，該處理係於沉積之前使用大氣電漿而進行，該設備包含： 一基板支撐部，用以支撐一基板； 一電漿分配器，在該基板支撐部上方用以輸送一電漿至該基板之表面，該電漿分配器包含了用以產生該電漿的一或更多大氣電漿源；及 一控制器，具有用以執行以下操作之複數指令： (a) 將該基板提供至該基板支撐部與該電漿分配器之間； (b) 於大氣壓力下形成該電漿；及 (c) 於大氣壓力下將該基板暴露於該電漿以對該基板之該表面進行處理，其中大氣壓力係實質上在50托與760托之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理基板的設備，其中該基板支撐部及該電漿分配器係用以於操作(a)-(c)期間內以實質上離開該電漿分配器0.1 mm與10 mm之間的距離來提供該基板。
  3. 如申請專利範圍第1項之處理基板的設備，更包含連接至該一或更多電漿源的一脈衝產生器。
  4. 如申請專利範圍第1項之處理基板的設備，其中操作(a)包含了提供具有形成於該基板上的一金屬種子層之該基板，該金屬種子層的一部分已轉化成金屬氧化物，且其中操作(c)包含了在使金屬氧化物還原並使該金屬種子層中之金屬回流的條件下將該基板的該金屬種子層暴露於該電漿。
  5. 如申請專利範圍第1項之處理基板的設備，其中該金屬種子層包含一銅種子層，該銅種子層具有實質上在40 Å與80 Å之間的厚度。
  6. 如申請專利範圍第1項之處理基板的設備，其中該控制器更包含複數指令，用以： 於該將該基板暴露於該電漿之操作之後，將該基板傳遞至含有一電鍍溶液的一電鍍槽中。
  7. 如申請專利範圍第6項之處理基板的設備，其中該設備係用以在大氣壓力及溫度下傳遞該基板。
  8. 如申請專利範圍第1項之處理基板的設備，其中該設備係用於以小於75°C的溫度形成該電漿。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，更包含一處理腔室，其中該設備係用以於該處理腔室中執行操作(b)及(c)。
  10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，其中該一或更多電漿源包含複數電漿噴流。
  11. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，其中該一或更多電漿源係用以形成介電質阻障放電。
  12. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，其中該一或更多電漿源包含複數中空陰極。
  13. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，其中該設備係用以由一成形氣體產生該電漿，該成形氣體包含氫及氮氣。
  14. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，其中該控制器更包含複數指令，用以： 於該將該基板暴露於該電漿之操作之前，輸送一層(blanket)的惰性氣體至該電漿分配器與該基板之間。
  15. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，其中對  該設備進行配置，俾使該電漿包含一還原氣體物種之自由基及離子，該還原氣體物種包含氫及氨其中至少一者。
  16. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，其中該電漿分配器包含一陶瓷主體、及在該陶瓷主體下方的一金屬電極。
  17. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之處理基板的設備，更包含設置在該電漿分配器與該基板之間的一噴淋頭，該噴淋頭包含複數的孔。
  18. 一種處理基板的方法 ，該處理係於沉積之前以大氣電漿進行，該方法包含： 提供一基板至一基板支撐部與一或更多大氣電漿源之間； 提供一處理氣體至該一或更多大氣電漿源； 於大氣壓力下在該一或更多大氣電漿源中形成一電漿，該電漿包含該處理氣體之自由基及離子；及 於大氣壓力下將該基板暴露於該電漿以對該基板之表面進行處理，其中大氣壓力係實質上在50托與760托之間。
  19. 如申請專利範圍第18項之處理基板的方法，其中該提供該基板之步驟包含以實質上在該一或更多大氣電漿源下方0.1 mm與10 mm之間的距離來提供該基板。
  20. 如申請專利範圍第18項之處理基板的方法，其中該提供該基板之步驟包含了提供具有形成於該基板上的一金屬種子層之該基板，該金屬種子層的一部分已轉化成金屬氧化物，且其中該將該基板暴露於該電漿之步驟包含了在使金屬氧化物還原並使該金屬種子層中之金屬回流的條件下將該基板的該金屬種子層暴露於該電漿。
  21. 如申請專利範圍第18項之處理基板的方法，其中該形成該電漿之步驟包含以小於75°C的溫度形成該電漿。
  22. 如申請專利範圍第18至21項中任一項之處理基板的方法，更包含： 於該將該基板暴露於該電漿之步驟之後，將該基板傳遞至含有一電鍍溶液的一電鍍槽中。
  23. 如申請專利範圍第18至21項中任一項之處理基板的方法，其中該電漿包含一還原氣體物種之自由基及離子，該還原氣體物種包含氫及氨其中至少一者。
  24. 如申請專利範圍第18至21項中任一項之處理基板的方法，更包含： 施加大於5,000 V之脈衝至該一或更多大氣電漿源以形成該電漿。
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