TW478072B - Optimal anneal technology for micro-voiding control and self-annealing management of electroplated copper - Google Patents
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Description
五、發明說明（） 以其寬度）會提高。 許多傳統的沉積處理，如物理氣相沉積（PVD)及化學 氣相沉積（C VD)，很難對深高比大於4 ••卜特別是大於丨〇 : 1 ,的結構加以填充。因此，目前有許多正在進行中的研 咒是朝向無氣隙之具有高的深寬比的之奈米大小的特徵 的形成在孓力’其中所謂高的深寬比是指特徵的高度對特 徵的寬度之比。此外，當特徵的寬度變小，裝置電流仍保 持固定或變大時，這會導致在該特徵中之電流密度提高的 結果。 元素铭（A1)及其合金是傳統上在半導體處理中被用來 形成接線及插塞（plug)，因為鋁有低的電阻係數，對於二 氧化矽（SiCh)具有良好的附著性，其容易形成圖案，及容 易獲得高純度形式的鋁。然而，與其它更佳的導電物質， 如銅，比起來鋁的電阻係數相對較高，且鋁會由電子漂移 (electromigration)的問題，導致氣隙形成於導體内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 特徵尺吋的縮小造成了需要使用具有比鋁的導電枝 更佳之導電物質。銅及其合金現被認為是取代鋁作為内速 線材料的取代物質，因為銅具有較低的電阻係數（1.7 μ Ω -c m，链為3.1 // Ω - c m)，大很多之電子漂移阻抗性，及权 高的電流載負容量。這些特性對於支援在高度的集積所Α 遇度之高電流密度及高裝置速度而言是很童要的。銅亦具 有良好的導熱性且可以高純度的形式被獲得。因，此銅變 成用來填充在半導體基材上之次四分之一微米，高深寬％ 内連線特徵之首選金屬。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478072 A7 __B7 五、發明說明（） 雖然選用銅來作為半導體裝置製造是所想要的，但可 供選擇來將銅沉積於高的深寬比（如>4: 1的深寬比或尺忖 小於0.35微米）的特徵中之方法則沒有太多的選擇。在過 去，化學氣相沉積（CVD)及物理氣相沉積（pVD)為將導電物 質，典型地為鋁，沉積至接點，介層孔，接線，或其它形 成於積材上之特徵中之較佳方法。然而，對於銅而言，cvD 銅處理的先驅物質會被形成’及被沉積於此等特徵中之 PVD銅的結果亦令人不滿意，因為會在特徵中形成氣隙。 例如，PVD銅有將開口橋接至小的特徵處之傾向，導致在 該基材上之一非保形的大沉積，其典型地包括在介層孔及 内連線中之氣隙。這些處理的限制的結果為，之前侷限在 電路板製造中之電鍍被用來填充在半導體裝置中之介層 孔及接點。因此，努力的方向則被擴展至改良電鍍處理以 能使用在基材製造上，特別是具有高的深寬比特徵的基材 製造上。 金屬電鍍是被廣泛之曉的且可藉由不同的技術來實 施。目前用來將一金屬電鍍至一基材上之電鍍槽的設計係 根據噴泉式（fountain)電鍍裝置來設計。半導體基材係以該 電鍍表面在圓筒形電解液容器之上一固定距離的方式被 設置’且該電解液以與該基材電鍍表面垂直的方向沖擊該 表面。該基材為該電鍍系統的陰極，及在鼋解溶液中之離 子則沉積於該基材之導電的裸露表面上及在該基材之次 微米特徵中。 一典型之銅電鍍沉積方法大體上高含物理氣相沉積 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2羿15¾ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂——τ-----線· 478072 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 回火處理包含在一第一溫度，對於銅而言最好是低於300 °c，對該金屬層回火，然後在一高於該第一溫度的第二溫 度下對該金屬層回火，其中對於銅而言該第二溫度最好是 高於300 °C而低於450 °C。最好是，該第一溫度回火持續的 時間少於3 0秒鐘及該第二溫度回火持續的時間少於90秒 鐘。該金屬最好是在室溫下藉由電鍍被沉積且對於像是銅 的材質而了電鍍是很方便的。回火礎理是在大氣壓下的一 處理氣體中發生的。最好是，該處理氣體為氮氣（N2)，氬 氣（Ar)，氦氣（He)及它們的組合加上少於1〇〇ppm的氧成份 及少於4%的體積之氫成份。 在本發明的另一態樣中，一特徵藉由沉積一介電層於 該基材上’在該基材上蚀刻一圖案，沉積一阻障層於該基 材上，沉積一導電金屬層於該阻障層上，在一第一溫度下 對該導電金屬層回火，及然後在一高於該第一溫度的第二 溫度下對於該導電金屬層回火，而被形成於一基材上。此 兩步驟回火處理提供晶粒生長控制及在高的深寬比中之 氣隙的填充。 圖式簡箪說明： 本發明之一更為特定的描述可藉由參照顯示於附圖 中之實施例而被作成，使得本發明之上述特徵，優.點及目 地可被詳地地瞭解。 然而’應注意的是，附圖中所示者為本發明之典型的 實施例’因此不應被認為是本發明範圍的限制，因為本發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2冰¥爱） - 一 . 丨7---：-----------l·!丨訂——Ί-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7
478072 五、發明說明（） 明可以有其它等效的實施例。 第1圖為一層疊結構的剖面圖，其中介電層被沉積於—其 材上且被蝕刻形成圖案用以根據本發明的一實施 例形成一基材特徵。 第2 A圖為一層疊結構的剖面圖，其顯示一根據本發明的— 實施例之填充一氣隙的銅層的沉積及回火。 第2B圖為一層疊結構的剖面圖，其顯示第2 A圖中之層叠、妹 構的平坦化。 第3圖為一電鍍系統平台的示意圖。 第4圖為一快速熱回火室的剖面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號#照說明： 10 層疊結構 12 底基材層 14 介電層 16 内連線 18 銅層 20 底板 22 介電側壁 24 導電特徵 17 阻障層 200 電鍵系統平台 211 熱回火室 210 裝載站 214 主架構 212 旋轉沖洗乾燥（SRD)站 220 電解液再補充系統 2 16 主架構輸送站 217 基底 218 處理站' 240 處理槽 221 電源供應站 222 控制系統 242 主架構輸送機械臂 2402 機械手臂 2404 端作用器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 楚） A7 B7
478072 五、發明說明（） 224 基 材 匣 盒 承接區 228 裝 載 站 輸送機械臂 23 0 基 材 定 向 器 232 基 材 匣 盒 234 基 材 23 1 基 材 匣 盒 302 外 殼 304 加 熱 器 板 307 加 熱 器 306 基 材 支撐銷 308 基 底 3 10 側 壁 3 12 頂 部 313 冷 板 3 14 反 射 器 絕 緣盤 316 電 源 320 熱 電 耦 322 導 管 324 開 孔 326 導 管 328 舉升 板 330 作 動 器 332 舉 升 $ύ 334 密 封 凸 緣 322 槽 缝 閥 336 氣 體 入 π 338 氣 體 源 340 閥 342 氣 體 出 a 344 安 全/止回閥 238 基 材 穿 通 匣盒 215 修 補 處 理站 I明#細說明： (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) -I ϋ 1· n ϋ ί I )rJI ϋ I I I I ϋ I I - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明大體上提供一種用於一被沉積的金屬声上之 兩步驟回火處理。更特定地，本發明提供一種用於被沉積 的金屬層，如被沉積於基材上之被電鍍的扁，上之.·兩步驟 回火處處理，其中該被沉積的金屬在一第一溫度被回火， 及在一高於該第一溫度的第二溫度被回火。該兩步驟回火 處理包含在低300°C的溫度對一金屬層，最好是被電鍵的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X ' ---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印t 478072 A7 ---------B7 五、發明說明（） 銅’回火少於30秒鐘，接著在介3〇〇t：至45(rc之間的溫度 對該金屬層回火少於90秒鐘。該金屬最好是在室溫下藉由 電鍍而被沉積。本發明具有基材產出率提高，改善的自我 回火微孔控制，及改良的晶粒生長管理等優點。 該第一回火溫度藉由提升該被回火的材質之流動以 填充形成於孔洞及其它基材特徵内之孔及氣隙來控制基 材特徵微孔。一低回火溫度對於膜層而言將會有較低的應 力，其作為該自我回火ECP銅的驅動力。該第二回火溫度 控制該金屬層之最終的自我回火並管理該金屬層之晶粒 生長及結晶方向。 以前的回火處理並沒有同時著力在自我回火微孔控 制及晶粒生長管理這兩個相對抗的處理。典型地只有其中 一項會被加以考慮，如藉由實施一高溫回火來達到晶粒生 長或實施一低溫回火在促進自我回火現象。再者，本發明 的回火處理藉由允許一具有低膜層應力之金屬層於第一 回火步驟中發展，及在第二回火步驟中藉由管理晶粒生長 為一更加穩定的金屬層結構同時防止膜層應力的提高而 克服了在次微米特徵中之膜層應力的問題。 關於回火處理，該回火室最好是被維持在約大氣壓的 壓力，且在回火室中回火處理期間之氧含量最好是被控制 在lOOppm以下。最好是，在該回火室内的處理氣體.包含氮 氣（NO，氬氣（Ar)，氦氣（He)及它們的組合及包含少於4% 的體積之氫（Η〇。進入該回火室中之處理氣體流被保持在 大於每分鐘2 0公升的流速，或該室需要的特定流速用以將
本紙張尺度適用巾酬家標準（CNS)A4祕mo X遗挪D (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
478072 A7 一， 1 _ B7 五、發明說明（） 氣含量控制在lOOppm以下。 熟悉此技藝者將可瞭解到，當考慮到應使用不同的設 備，製程，及所想要的膜層特性時，要保有實施本發明之 基本本質時需要針對時間及溫度加以修改。 銅層可藉由使用此處理，將該銅層沉積於該基材上， 在低於300C的一第一回火溫度下對該銅層回火少於30秒 鐘以讓該銅層流動，及在一介於3〇〇°c至45〇°c的一第二溫 度下對該銅層回火少於90秒鐘，而被有效地改善。銅層可 藉由在此技藝中任何習知的方法加以沉積，如典型地係藉 由習知的物理氣相沉積（PVE)),化學氣相沉積（CVD),及電 艘。該第一回火讓銅能夠填充形成於基材特徵中之氣隙並 修補在金屬層中之其它層疊缺陷。在一低溫下的銅流動可 降低在金屬層再結晶時所形成的膜層應力或在回火處理 期間的緻密化。高溫回火提供在銅層中根據發展於低溫回 火中之一穩定的膜層結構之晶粒生長及結晶方向的控 制。 為了要根據本發明形成一基材特徵或孔洞，一介電層 被形成於一形成在該基材之上的底層材質之上。該介電層 的厚度可如所需要般的厚，用以形成後續的基材特徵，如 垂直及水平的内連線。該介電層的厚度可以是一單一内連 線層的兩倍，如果一雙鑲嵌介層孔及電線&ire)將..被蝕刻 穿透它們形成圖案的話。任何的介電材質，不論是目前已 知或尚未發現者，都可被使用且都是在本發明的範圍之 内。該介電層可被沉積於任何適當的底層材質上，但 丨·—τ-------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂——：------線； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 ) 478072 A7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將該銅層1 8在低於3 0 0 °c的溫對回火少於3 0秒鐘，接著對 該銅層18在介於300°C與450 t：之間的溫度回火少於90秒 鐘而被貫施。對該銅層回火將會造成銅流動並填充形成於 内連線16中之任何氣隙（未示出）並進一步管理銅層18的晶 粒生長及結晶方向。該特徵可藉由將基材1 〇的上部平坦 化，最好是使用化學機械研磨（CMP)，如第2B圖所示，而 被處理。在平坦化的處理期間，銅層1 8及介電層1 4的一部 分由該結構的頂端被去除，留下具有被形成於該内連線16 中之導電特徵24之完全平坦的表面。 或者，一晶種層（未示出）可被沉積以幫助銅層1 8的沉 積。該晶種層可以是藉由物理氣相沉積（PVD)或化學氣相 沉積（CVD)而被沉積的銅；然而在此技藝中所使用之任何 適當的銅晶種層都可被使用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該阻障層1 7可在晶種層或該銅層1 8之前被沉積用以 防止從銅層18至底基材層12的擴散。對於銅金屬層而言， 一較佳的阻障層1 7包括像是耐火金屬的層（如鎢（w)，氮化 鎢（WN)，鈮（Nb)，鋁矽酸鹽等等），鈕（Ta)，氮化鈕（TaN)， 氮化鈦（TiN)，PVD Ti/N2-填充的，經過摻雜的碎，鋁，及 氧化鋁，一三元化合物（如TiSiN，WsiN等）層，或這些層 的組合。較佳的阻障層為T a及TaN其典型地是由p V D沉積 的0 設備 第3圖為結合了一適合本發明的處理之回火室211之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2^1¾¾ ) 478072 A7 _ B7 五、發明說明（） 電鍍系統平台200的示意圖。適當的裝置通常提供電鍍沉 積，典型地為銅，及回火室兩者於一整合的處理中。 該電鍍系統平台200通常包括一裝載站210, 一熱回火 室21 1，一主架構214，及一電解液再補充系統220。該主 架構214通常包含一主架構輸送站216，一旋轉沖洗乾燥 (SRD)站212，多個處理站218，及一晶種層修補站215。最 好是，該電鍍系統平台200，特別是該主架構2 1 4，係使用 像是塑膠玻璃板的板片而被包覆於一潔淨環境中。該主架 構214包括一基座217其具有切除部用以支撐完成電化學 沉積處理所需的站。該基座217最妤是由鋁，不銹鋼或其 它可支撐設置於其上的站之堅硬的材質所製成。一化學保 護塗層，如Halai:TM，乙烯-氯-三氟-乙埽（ECTFE)，或其它 保護塗層，最好被沉積於該基座2 1 7之會曝露於化學腐蝕 的表面上。最好是，該保護塗層提供良好的保形收斂於該 金屬基座217上，良好地附著於該金屬基座217上，提供良 好的延展性，及在該系統之正常的操作條件下可抵抗裂 痕。每一處理站218都包括一或多個處理槽240。一電解液 再補充系統2 2 0被設置於鄰近該主架構2 1 4處且個別連接 至每一處理槽2 4 0用以將電鍍處理使用過的電解液加以循 環。該電鍍系統平台220亦包括一電源供應站221用來提供 電力給該系統及一控制系統222其典型地^括一可程式的 微處理器。 該主架構輸送站216包括一主架構輸送機械臂242設 置於中心用以將基材輸送於該主架構上的不同站之間。最 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X '"""" """" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---_------線 |
經濟部智慧財產局員工消費合作社印1K 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478072 A7 B7____ 五、發明說明（） 好是，主架構輸送機械臂242包含多個獨立的機械手臂 2402其可提供在處理站218，SRD站212，晶種層修補站， 及其它設置在該主架構上或與主架構連結之處理站中之 晶圓的獨立存取。如第3圖中所示，該主架構輸送機械臂 242包含兩個機械手臂2402，對應於每一處理站21 8的處理 槽240的數目。每一機械受臂2402都包括一端作用器2404 用來在晶圓輸送期間固持該晶圓。最好是，每一機械手臂 2 402都獨立地作業以便於系統中之晶圓的獨立輸送。或 者，機械手臂2402是以相關連的方式作業使得當一機械手 臂收回時另一者則伸出。該主架構輸送機械臂242包括多 個機械手臂24〇2(兩個被示出）及一翻面機械臂2404如一端 作用器般地被附加於每一機械手臂2402上。翻面機械臂在 此技藝中為習知且可被附加作為基材搬運機械臂的端作 用器，如設在美國加州Milpita市的Rorze Automation公司所生產 之型號RR701。具有一翻面機械臂作為端作用器之該主架 構輸送機械臂242能夠將基材輸送於附加在該主架構上的 不同站之間而且可將被輸送的基材翻面至所想要的表面 方向。 該裝載站210最好是包括一或多個基材匣盒承接區 224，一或多個裝載站輸送機械臂228及至少一基材轉向器 23 0。包括在該裝載站210中之基材匣盒承接區，裝載站輸 送機械臂228及基材轉向器的數量可根據該系統被期望之 產出率而加以安排。如第2及3圖所示之實施例，該裝載站 210包括兩個基材匣盒承接區224，兩個裝載站輸送機械臂 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 211¾ ) ·〆 . i:----:------------r---訂---^------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478072 A7 ____ B7 五、發明說明（） 228，及一個基材轉向器230。一其内容納有基材234之基 材匣盒232被載入到該基材匣盒承接區224用以將基材234 置如該電鍍系統平台内。該裝載站輸送機械臂228將基材 234輸送於該基材匣盒23 2與該基材轉向器230之間。該裝 載站輸送機械臂228包含一典型的輸送機械臂，其在此技 藝中為習知的。該基材轉向器230將每一基材234置於一所 需要的方向上以確保該基材被適當地處理。該裝載站輸送 機械臂228亦將基材234輸送於該裝載站210與該SRD站212 之間及該裝載站210與該熱回火室211之間。該裝載站21〇 最好亦包括一基材匣盒231用以在需要時暫時存放基材以 促進基材在該系統中之有效率的輸送。 第4圖為使用於本發明中之一快速熱回火室的剖面 圖。該快速熱回火（RTA)室211最好是連接至該裝載站 210，且基材是藉由裝載站輸送機械臂228而被傳送進出該 RT A室2 1 1。該電鍍系統最好是包含兩個分別設置在該裝 載站2 1 0的相對側上的RT A室2 1 1，對應於該裝載站2 1 〇的 對稱設計。熱回火處理室在此技藝中為習知，且快速熱回 火室典型地被使用於基材處理系統中用以提高被沉積物 質的特性。本發明可用不同的熱回火室設計來實施，包括 熱板式設計及熱燈式設計，以強化電鍍結果。對於本發明 而言一特別有用的熱回火室為由設在美國加州Santa Clara 市的Applied Materials公司所製造的WxZ室。雖然本發明 是以熱板式快速熱回火室來說明，但本發明亦可使用其它 型式的快速熱回火室來實施。 -—-第-^----- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚^ -- i:——I-------% i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂——：------線· 478072 A7 B7 五、發明說明（） 該RTA室211通常包含一外殼302，一加熱器板304， 一加熱器307及多個基材支撐銷306。該外殼3〇2包括一基 底3 0 8，一側壁3 1 0及一頂部3 1 2。最好是，一冷板3 1 3被設 置於該外殼的頂部312的底下。或者，該冷板313被一體地 形成為該外殼頂部3 1 2的一部分。最紹，一反射器絕緣盤 314被設置於該外殼302内的基底308上。該反射器絕緣盤 314典型地是由一像是石英，礬土或其它可承受高溫（如高 於500 °C)的材質所製成，且作為該加熱器307與該外殼302 之間的絕緣體之用。該盤3 1 4亦可被塗佈一反射材質，如 金，用以將熱導回該加熱器板3 06。 該加熱器板3 04與將於該系統中被處理之基材比起來 最好是具有一大的質量且最好是由像是碳化矽，石英，或 其它不會與該RTA室211内之環境氣體或與基材起反應之 材質所製成。該加熱器307典型地包含一電阻式加熱元件 或傳導/幅射熱源且被設置於該被加熱的板3 0 6與遠射器菊 緣盤314之間。該加熱器307連接至一電源316其供應所需 之能量以加熱該加熱器307。最好是，一熱電耦320被設置 於一穿過該基底308與該盤314之導管322中，並延伸至該 加熱器板304中。該熱電耦320連接至一控制器（即，於下 文中所描述的系統控制器）並提供溫度測量值給該控制 器。該控制器然後根據溫度側測量值及所需要的回,火溫度 來增加或減少由該加熱器307所提供的熱。 該外殼302最好是包括一設置在該外殼302的外面而 與側壁3 1 0熱接觸之冷卻件3 1 8用以冷卻該外殼3 〇 2。或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨！！-------%.丨| (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 釘_丨丨I-----線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印t- 478072 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__ 五、發明說明（） 者，一或多個冷卻通遒（未示出）被形成於側壁3 1 0之内以控 制該外殼3 02的溫度。設置於頂部3 1 2的表面内之冷板3 1 3 將設置於靠近该冷板3 1 3的基材加以冷卻。 該RT A室2 1 1包括一設置在該外殼3 02的側壁3 1 0上的 槽缝閥322以便於基材輸送進出該Rta室。該槽縫閥322選 擇性地將在該外殼302的側壁310上的一開孔324封閉，該 開孔與該裝載站210連通。該裝載站機械臂22 8(見第3圖） 經由該開孔324將基材輸送進出該RTA室。 該等基材支撐銷3 06最好是包括由石英，氧化鋁，碳 化矽，或其它抗高溫材質所製成的遠端斜削件。每一基材 支撐銷306都被設置於一管形的導管326内，其最妤是由抗 熱及抗氧化的材質所製成且延伸穿過該加熱器板3 04。該 等基材支撐銷306連接至一舉升板328用來以--致的方 式移動該等基材支撐銷306。舉升板328經由一舉升軸332 被連接至一作動器330，如一步進馬達，其移動該舉升板 328用以將該基材至於該RTA室内的不同垂直位置處。該 舉升軸332延伸穿過該外殼302的基底308且被一設在該軸 的周圍之密封凸緣所密封。 為了要將一基材送入該RTA室211，該槽缝閥322被打 開，且該裝載站輸送機械臂228將其機械臂載盤伸展穿過 該開孔324進入該RTA室21 1中，該機械臂載盤上至.有一基 材。該裝載站輸送機械臂22 8的機械臂載盤將該基材置於 該RTA室内的加熱器板304之上，且該等基材支撐銷306被 向上升起用以將該基材舉離該載盤。該機械臂載盤然後被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 2¾1¾ ) " -----------------：----訂----^------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 478072 經濟部智慧財產局員工消費合作社印r A7 B7 五、發明說明（） 撤出該RTA室’且該槽縫閥322則將該開孔封閉。該等基 材支撐銷3 06然後被降下用以將該基材降低至距該加熱器 板304所想要的距離。或者該等基材支撐銷306可完全地被 收回用以讓該基材與該加熱器板直接接觸。 最好是，一氣體入口 3 36被設置穿過該外殼302的側壁 3 1 0以允許經過選擇的氣體於回或處理期間流入該RT A室 211。該氣體入口 336經由一用來控制流入該RT A室211中 之氣體流之閥340而連接至一氣體源3 3 8。一氣體出口 342 最好是設置在該外殼3 02的侧壁3 1 0的下部用以將該RT A 室中之氣體排出且最好是連接至一安全/止回閥344用以防 止大氣從室外回流。該氣體出口 342可連接至一真空幫浦 (未示出）用以在回火處理期間將該RT A室排空至一所想要 的真空程度。 根據本發明，一基材在其已於該電鍍槽中被電鍍及在 SRD站被清洗過之後於該RTA室21 1中被回火。最好是，該 RTA室211被保持在大氣壓力，及在該RTA室211中之氧成 分於回火處理期間被控制在lOOppm以下。最好是，在該 RTA室21 1中之處理氣體包含氮氣（N2)，氬氣（A〇,氦氣（He) 及它們的組合及包含少於4%的體積之氫（H2)，及進入該回 火室中之處理氣體流被保持在大於每分鐘20公升的流速 用以將氧含量控制在1 OOppm以下。 該被電鍍的基材最好是在低於300°C的溫度下被回火 少於30秒鐘，接著在一介於300°C至450°C的溫度下被回火 少於90秒鐘。快速熱回火處理典型地需要至少每秒50°C的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2¾¾¾^ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
478072 A7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 溫度上升。為了在回火期間提供所需要之溫度上升速率， 該加熱器板最好是被保持在介於350°C至450 °C之間的溫 度，且該基材在回火處理期間最好是被置於離該加熱器板 0mm(即與該加熱器板直接接觸）至20mm的距離處。最好 是，一控制系統222控制該RTA室211的作業，這包括著包 在該RTA室中之所想要的環境氛圍及該加熱器板的溫 度。 在該回火處理完成之後，該等基材支撐銷306將該基 材升高至一位置以被送出該RTA室21 1之外。該槽縫閥322 打開，且該裝載站機械臂228的機械臂載盤被伸入該RTA 室中並位於該基材底下。該等基材支撐銷306收回用以將 該基材降至該載盤上，然後該載盤從該RTA室中撤出。該 裝載站機械臂228然後將該經過處理的基材送入匣盒232 中以移出該電鍍處理系統（見第3圖）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印«- 參照第3圖，該電鍍系統平台200包括一控制系統222 其可控制該平台的每一構件的功能。最好是，該控制系統 2 22被安裝在該主架構214上且包含一哿程式的微處理 器。該可程式的微處理器典型地係使用一特別設計來控制 該電鍍系統平台200的所有構件之軟體所程式化。該控制 系統222亦提供電力至該系統的構件並包括一控制面板 (未示出）其可讓一操作員來監看及操作該< 電鍍系統平台 2 0 0。該控制面板為一獨立的模組其經由一電纜線連接至 該控制系統222並提供操作員方便的操作。通常，該控制 系統222會協調裝載站210，RT A室211，SRD站212，主架 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 21¾¾¾ ) — A7
478072 五、發明說明（） 構214及處理站218間的作業。此外，該控制系統222會協 調電解液再補充系統2 2 2的控制器以提供電解液給電鍍處 理。 以下為藉由第3圖所示之地鍍系統平台2〇0所實施之 一典型的基材電鍍處理的順序的說明。一内含多個基材之 基材匣盒被載入該電鍍系統平台200的裝載站2 1 0的基材 匣盒承接區224中。一裝載站機械臂228從該基材匣盒中的 基材縫揀取一基材並將該基材置於該基材轉向器230中。 該基材轉向器2 3 0將該基材轉至經由該系統處理所需要的 方向。該裝載站機械臂228然後輸送該經過轉向的基材從 該基材轉向器230並將其置該SRD站212中的基材穿通g盒 23 8的一基材縫中。該主架構輸送機械臂2 1 6將該基材從該 基材穿通匣盒2 3 8中取出並將該基材輸送至相連結的一修 補處理站2 1 5以進行一無電流沉積的晶種層修補處理。在 晶種層修補處理之後，該主架構輸送機械臂216將該基材 送至該處理槽240以進行電鍍處理。典型地，該電鍍是在 室溫下實施，但可在必要時加以變化以配合新的電鍍處 理。 在電鍍沉積處理完成之後，該主架構輸送機械臂2 1 6 將該經過處理的基材送至該SRD模組23 6之上。該SRD基材 支撐件將該基材舉起，且該主架構輸送薇械臂載盤從該 SRD模組236中撤離。該基材於該SRD模組中用去離子水或 去離子水於一清潔流體的組合加以清洗。該基材然後被置 於被送出該SRD模組的位置處。該裝載站輸送機械臂228 本^氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 一 " i_— ^-------------—訂—·------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 /«U72 A7 B7 五、 發明說明（ 將該基材從該SRD模組236處取出並將該經過處理的基材 送入該RT A室2 1 1中一進行一回火處理以強化被沉積材質 之特性。該經過回火的基材然後被該裝載站輸送機械臂 228送出該RTA室211，然後放回到該基材匣盒中以從該* 鍍系統中移出。上述的程序可同時對本發明的電鍍系統2 台200中的多個基材實施。而且，根據本發明的電鍵系矣 可被設計為多工基材處理。 i4 雖然以上係針對本發明的較佳實 J千又狂貝把例加以描述，但本 發明之其它及進一步的實施例可在不偏雜 仗个侷離本發明的基本 範圍下被達成，且本發明的範圍是由以下的申請專利範圍 來加以界定。 f請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) -ϋ i— n ϋ ϋ ·ϋ immm Jl···n ϋ ϋ ϋ ϋ fl— n I ι i4w 矣 經濟部智慧財產局員工消費合作社印r 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐
Claims (1)
- 478072 A8 B8 1 C8 D8 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第7項所述之回火處理，其中該處理氣體 具有少於4%的體積之氫含量。 9. 一種在一基材上形成一銅層的方法，其至少包含： a) 將該銅層沉積於該基材上； b) 在一低於300 °C的第一溫度下對該銅層回火少於 30秒；及 c) 在一高於300 °C的第二溫度下對該銅層回火少於 90秒。 10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該銅層是藉由 電鍍加以沉積的。 11·如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第二溫度低 於 450〇C 〇 12.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該銅層是在一 處理氣體中被回火的，該處理氣體係由包含氮氣（N2)， 氬氣（Ar)，氦氣（He)及它們的組合的組群中選取的。 1 3 „如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該處理氣體具 有低於lOOppm的氧含量。 ___ 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 丨：----»--------^裳--------訂—.------^9 (請先-M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _____ I 478072 A8 B8 ' C8 D8 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其中該處理氣體具 有少於4%的體積之氫含量。 (請先'M讀背面之注意事項再填寫本頁) 15. —種在一基材上形成一特徵（feature)的方法，其至少包 含： a) 沉積一介電層於該基材上； b) 在該介電層上蚀刻一孔洞； c) 沉積導電金屬層於該阻障層中； d) 在一第一溫度下對該導電金屬層回火；及 e) 在一高於該第一溫度的第二溫度下對該導電金屬 層回火。 16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其進一步包含將該 導電金屬層及介電層平坦化的步驟。 17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該第一溫度低 於300°C及該第二溫度大於300°C且小於450。(：。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該導電金屬層 於該第一溫對下被回火少於3 0秒鐘，且在該第二溫度下 被回火少於90秒鐘。 1 9 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該導電金屬層 為銅。 __________第 26 頁___：_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4/8072 C8 D8 (N2)，氬氣（Ar) 的。 六、申請專利範圍 2 0 ·如申請專利範圍第丨5項所述之方法，其中該導電金屬層 是藉由電鍍加以沉積的。 2 1 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該導電金屬層 是在一處理氣體中被回火的，該處理氣體係由包含氮氣 ，氦氣（He)及它們的組合的組群中選取 22·如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該處理氣體具 有低於lOOppm的氧含量。 23.如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該處理氣體具 有少於4%的體積之氫含量。 1^ Ί 裝--------訂---.------^9 C請先«讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 X 27 第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 x 297公餐）
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