TWI611543B - 適於金屬化諸如貫穿矽通孔型結構之半導體或傳導基材空腔的機器 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種適於金屬化諸如貫穿矽通孔型結構之半導體或傳導基材空腔的機器，根據一金屬化製程其包含以下步驟：a)於該空腔中沉積一絕緣介電層，b)沉積對於該填入金屬之擴散的一阻障層，c)藉由電沉積金屬，較佳地為銅，填入該空腔，以及d)完成該基材之退火，該機器的特徵在於其包含一系列之濕式加工模組經組配以於一化學浴中實施該等步驟a)，b)及c)濕式加工，以及至少一附加的模組適於實施該基材之退火步驟d)，以致該機器能夠完成該空腔之整個金屬化製程。

Description

適於金屬化諸如貫穿矽通孔型結構之半導體或傳導基材空腔的機器
本發明一般地係有關於電子裝置之製造，諸如特別是積體電路，尤其以三維方式，以及一特別的目標係為諸如貫穿矽通孔型結構之半導電或導電基材空腔金屬化的機器及製程。
本發明基本上適用在微電子金屬化之領域，特別是以三維(3D)或是垂直整合方式藉由銅貫穿矽通孔(即以英文所謂«貫穿矽通孔»或«貫穿晶圓通孔»或«貫穿晶圓互連»)。其亦適用在其他的電子領域，其中包含貫穿矽通孔的一基材必需藉由一銅層加以電絕緣及覆蓋。於此內文中之實例係為製造印刷電路中的互連元件(即以英文所謂«印刷電路板»或«印刷線路板»)或是被動元件之互連元件諸如積體電路或微系統中的電感或機電元件(即以英文所謂«微機電系統»)。
大多數目前的電子系統包含複數積體電路或組件，並且每一積體電路履行一或更多的功能。例如，一電腦包含至少一微處理器及複數記憶體電路。每一積體電路通常於其之自有的外殼中與一電子晶片相對應(即以英文所謂的«封裝»)。該等積體電路，例如，係以焊接或是插入在一印刷電路板上(即以英文所謂的«印刷電路板»或«PCB»)，其確保該等積體電路之間連接。
對於提高電子系統之功能密度的永久需求已導 致所謂“三維整合(integration in three dimensions)”或“垂直整合(vertical integration)”的概念，其之特徵在於該等晶片係藉由垂直互連方式而疊置並互連。所完成之堆疊現包含複數之主動組件或晶片層(layers)或層(strata)，並以三維方式組成一積體電路(即以英文所謂«3D積體電路»或«3DIC»)。
在堆疊作業之後，例如藉由黏合，該等晶片可個別地藉由連接線連接至該封裝之該等引腳。該等晶片之互連一般地包含使用貫穿矽通孔。
用於製造三維積體電路所需的基本技術特別地包含矽晶圓(即以英文所謂“晶圓”)之薄化，該等層之間的對準，該等層之黏合，於每一層中該等貫穿矽通孔之蝕刻與金屬化。
矽晶圓之薄化能夠在製造貫穿矽通孔之製造前完成(例如，U.S.7,060,624；U.S.7,148,565)。
可任擇地，通孔之蝕刻及金屬化可在矽晶圓薄化之前完成(例如，U.S.7,060,624；U.S.7,101,792)。於此例子中，封閉通孔或«盲»通孔(即以英文所謂«盲通孔»)係於矽中經蝕刻，接著在該矽晶圓經薄化之前金屬化至較佳的深度以產生貫穿矽通孔。
銅之良好的導電性及其之對於電移現象的高阻抗性，亦即，在可能導致重大故障的在電流密度的影響下銅原子之遷移最小，所以特別地將其列為用於貫穿矽通孔之金屬化的一材料選擇。
3D積體電路之貫穿矽通孔一般地係以與在微電子領域中所使用的«鑲嵌式製程»相似的方式構成用於製造積體電路之互連，根據一連續的步驟其包含：-位在矽晶圓中或是橫越矽晶圓的該等通孔之蝕刻；-沉積一絕緣介電層；-沉積一阻障層以擴散，或是«襯墊»，用以阻止該填入金屬，一般而言為銅的遷移或是擴散；-儘管組成該阻障層的材料對擴散具強裂阻抗性，但仍沉積一銅生長層(germination layer)(薄銅層，以英文所謂«種子層(seed layer)»)使能夠以銅填入該通孔；-以銅之電沉積物填入通孔；-使基材退火，以及-藉由機械化學拋光法消除過多之銅。
該絕緣介電層可為無機的(例如，一般地包含氧化矽SiO2，氮化矽SiN或氧化鋁)，藉由化學蒸氣沉積法(CVD)沉積，或為有機的(例如，聚對二甲苯C N或D，聚醯亞胺，苯環丁烯，聚苯並噁唑)，藉由浸漬於液體介質或是旋塗式玻璃(SOG)法(以英文為旋塗式玻璃法)沉積。
對銅之擴散的該阻障層一般地係由鉭(Ta)、鈦(Ti)、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、鈦鎢合金(TiW)、氮-碳化鎢(WCN)或是該等材料的一結合物組成，並且一般而言在氣相下沉積(物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD))。
此阻障層可由諸如，特別地，一鎳或鈷為基礎的 一合金的其他金屬藉由無電鍍加工而構成。
以此方式構成的通孔特徵在於其之形狀因子(以英文為«高寬比»)，其定義該通孔之深度與直徑之間的比例。例如10：1的一著名的形狀因子定義一通孔所具直徑的尺寸為其之深度的十分之一以下。
阻障層，成長，填入及退火層的沉積步驟通常係藉由措辭«貫穿矽通孔之金屬化»一起標示。
一般地，該絕緣介電層、該阻障層及該生長層之該等沉積步驟係藉由所謂«乾燥製程»，藉由物理或化學氣相沉積的製程(分別為PVD或«物理氣相沉積»，以及CVD或«化學氣相沉積»)而構成，就其本身而論該填入作業能夠藉由«濕式製程»完成。
一般地，就工業觀點而言用於構成絕緣介電層及對於擴散之阻障層的目前較佳方式係為化學氣相沉積，利用物理沉積無法產生足夠順應覆蓋通孔之整個深度的沉積物。然而，生長層寧可利用物理氣相沉積構成，藉由CVD沉積該生長層可觀察到與有機前驅物連接起來的黏著與碳污染的問題。
然而，利用乾燥製程之該等步驟的通孔金屬化，由於其之消耗品及低產量所以相對地成本高具有難以完成的缺點。事實上，該等PVD及CVD製程需要高真空條件、高溫、使用氣相前驅物或甚至產生電漿。
因此，根據此傳統方法，通孔金屬化需要複數不同的機器運轉，一般為3至5具，用於沉積該絕緣介電層， 對於擴散之阻障層，生長層，填入層及退火層。該等機器亦為體積龐大且用於通孔金屬化所需時間極長，部分係由於該等層在機器之間轉移。
文件US 2004/0188257已建議於沉積一生長層期間，在一基材上進行一微影蝕刻製程，接著在曝光之前將該基材沖洗並乾燥以產生一光敏層，使用單一機器對所有件進行濕式加工。然而，於此文件中，該機器無法將貫穿矽通孔(或是一半導體或傳導基材之任何其他的空腔)金屬化。事實上，此機器僅能夠在一空腔中沉積生長層，然而該金屬化製程亦需在先沉積一絕緣層及一阻障層。於此文件中所說明的該機器因而絕對無法適用於該一製程。
因此，本發明之一目標在於提出適於金屬化諸如貫穿矽通孔型結構之半導體基材空腔的機器，其能夠快速地執行所有的金屬化步驟並具有一小的佔用面積，並與藉由乾燥製程之熟知的金屬化製程比較能夠以低成本產生品質良好的金屬化通孔。
其次，本發明之另一目標在於限制或甚至排除化學溶液與其他有害成分及操作者之間的接觸。
為此，本發明提出適於金屬化諸如貫穿矽通孔型結構之半導體或傳導基材空腔的機器，根據一金屬化製程其包含以下步驟：a)於該空腔中沉積一絕緣介電層，b)沉積對於該填入金屬之擴散的一阻障層， c)藉由電沉積金屬，較佳地為銅，填入該空腔，以及d)執行該基材之退火，特徵在於其包含一系列之濕式加工模組經組配以於一化學浴中實施該等步驟a)，b)及c)濕式加工，以及至少一附加的模組適於實施該基材之退火步驟d)以致該機器能夠完成該空腔之整個金屬化製程。
因為其由於使用適合模組而完成濕式加工通孔之金屬化(除了藉由乾燥製程所實施的退火之外)，該機器因而能夠執行所有的金屬化步驟，並減小所需的佔用面積。該濕式加工沉積及填入模組事實上不需使物件安置在真空或是產生電漿的狀況下，並同時產生具連續沉積並順應於一寬廣範圍之形狀因子以及具有極佳黏附至該基材之黏著性的通孔。
以下係為本發明之該機器的一些較佳且非限定的觀點：＊該基材包含一空腔係構成於其上的活性面，以及與該活性面相對的一背後面，並且每一濕式加工模組包含一容器其經設計以包含該化學浴，於其底部處意欲接收該基材之該背後面的一支撐件係水平地佈置以致該基材之該活性面係在與該模組之該底部相對的方向上向上地定向。
於此水平係理解為意指一化學浴大體上與該模組之該底部平行。
以此方式，能夠限制對於執行所進行的通孔濕式加工的每一步驟所需的化學浴B之容積，並因而限制每一模 組之體積。事實上，由於該半導體基材其之活性面朝上，針對化學浴僅需一化學溶液薄層以執行該製程之不同的步驟，鑑於與熟知機器比較該基材活性面向下進入該化學浴B較低以保護該等不同的連接，因此使用一大容積化學浴以確保完全地浸漬該基材以及使用高度複雜的化學浴之進化的監控裝置。該等化學浴Bs亦能夠再次使用以致在該機器中加以處理的每一半導體基材所需的消耗品量，以及因而半導體基材之該金屬化製程的整體成本減少。最後，一般而言如此限制了該製程之監控：事實上，讓使用的化學溶液量為低，與傳統的濕式加工機器的例子比較更為頻繁地更新該化學浴。該機器因而更不複雜。
＊該支撐件包含在該金屬化製程期間用於將該基材保持在適當位置的佈置；＊該支撐件包含適於保護該基材之該背後面的防護；＊該等佈置及該防護係藉由適於在該支撐件與該基材之間產生一真空的至少一通道所構成；＊該等濕式加工模組之該容器包含大體上與該支撐件相鄰的側壁俾以限制該容器之該內部容積；＊其包含該基材之至少一退火模組以及其中該系列之濕式加工模組包括：-該基材之至少一預濕模組，-該絕緣介電層之至少一沉積模組，-至少一沖洗及乾燥模組，-該對於擴散之阻障層的至少一活化模組， -該對於擴散之阻障層的至少一沉積模組，以及-藉由電沉積金屬的至少一填入模組；＊其包含該基材之至少六退火模組以及其中該系列之濕式加工模組包括：-該基材之至少二預濕模組，-該絕緣介電層之至少三沉積模組，-至少一沖洗及乾燥模組，-該對於擴散之阻障層的至少一活化模組，-該對於擴散之阻障層的至少一沉積模組，-藉由電沉積金屬的至少八填入模組，＊該預濕、絕緣介電層之沉積、沖洗及乾燥、活化、對於擴散之阻障層之沉積、以及填入模組分別包含適於在一高位置，其中該支撐件係與該模組之一開口相鄰使能夠將該基材置於該支撐件上，與一低位置，其中該支撐件係降低進入該模組俾以使能夠進行其之濕式加工處理，之間重直地移動該基材；＊該絕緣介電層之該等沉積模組、對於擴散之該阻障層的該等活化模組、對於擴散之該阻障層的該等沉積模組及/或該等填入模組進一步包含用於沖洗及乾燥該基材的一裝置；＊用於沖洗及乾燥作業的該裝置包含適於將沖洗流體沉積在該基材之該活性面上的一臂件；＊用於沖洗及乾燥的該裝置進一步包含適於讓該支撐件相對於該支撐件之一中心軸轉動的一馬達及/或適於將 惰性氣體輸送到該基材上以將該基材乾燥的一噴嘴；＊該絕緣介電層之該沉積、對於擴散之阻障層之該等活化模組、對於擴散之阻障層之該等沉積模組、及/或該等填入模組係經佈置位在於該支撐件轉動期間適於接收該沖洗流體的一容器中；＊該預濕、該絕緣介電層之沉積、活化、對於擴散之該阻障層之沉積以及填入模組進一步至少包含適於至少容許部分地排空該化學浴的構件；＊該構件包含適於至少部分地吸出該化學浴自該模組之一蓋延伸的一管，及/或適於至少部分地吸出該化學浴的一噴嘴；＊其進一步包含適於接收包覆複數之基材的一盒的一容器，以及至少一機器人連續地自該盒取出該等基材並連續地將其由一模組轉移到另一模組以將該每一層之至少一空腔金屬化；＊每一退火模組包含：-一容器，在其之底部處佈置構成一冷源的一板以及構成一熱源的一板，其意欲連續地接收該基材，-一內部機器人經構態以將該基材由該冷源移動至該熱源，且反之亦然，以及-適於以惰性氣體取代該容器中的主要氣體的構件，且反之亦然；＊該絕緣介電層之每一沉積模組包含：-經設計用以包含該化學浴的一容器，於此一電解液， 在其之底部佈置該支撐件經組配以接收該基材，-一陽極包含惰性金屬並佈置在該容器中，-照明包含一放射光束源以及用於傳播該光束涵蓋該基材之該整個表面的構件俾以活化該基材之該表面，-一電源包含連接構件至該基材及至該陽極以在一電位下將該基材之該表面極化使能夠發生電化學反應，以及-一密封接頭，適於將該電源與電解液隔離。
＊該絕緣介電層之每一沉積模組進一步包含該陽極相對於該支撐件之轉動構件；＊每一填入模組包含適於讓該支撐件相對於該支撐件之一中心軸轉動以排空該部分之化學浴的一馬達；＊每一填入模組係進一步適於在對於擴散的該阻障層上沉積一由與該填入層相同金屬所構成的生長層；＊每一填入模組其包含：-經設計用以包含該化學浴的一容器，於此一電解液，在其之底部佈置該支撐件經組配以接收該基材，-一陽極，包含惰性金屬或是與填入該空腔期間所沉積之相同的金屬，-一電源包含連接構件至該擴散阻障層及至該陽極以在一電位下將該擴散阻障層之該表面極化使能夠發生電化學反應，以及-一密封接頭，適於將該電源與電解液隔離；＊每一填入模組進一步包含該陽極相對於該支撐件的轉動構件； ＊該對於擴散的阻障層之每一活化模組及/或每一沉積模組包含：-經設計用以包含該化學浴的一容器，位於其之底部所佈置的該支撐件經組配以接收該基材，-第一加熱作業，適於加熱該基材至大小為50℃至80℃的一溫度，較佳地為65℃，該第一加熱作業能夠藉由經組配以接收該基材的該支撐件所構成，及/或第二加熱作業，適於加熱該容器中化學浴活性插入至大小為50℃至80℃的一溫度，較佳地為65℃，-一超音波(ultrasonic或megasonic)傳送器，以及-一密封接頭，適於將該基材之一周圍區域與該化學浴隔離；以及＊每一預濕模組包含：-經設計用以包含該化學浴的一容器，於此為去離子水，在其之底部佈置該支撐件經組配以接收該基材，以及-適於在該容器中產生真空的一泵。
根據一第二觀點，本發明亦提出一諸如貫穿矽通孔型結構之半導體或傳導基材空腔的金屬化製程，其包含以下步驟：a)沉積一絕緣介電層，b)沉積對於該填入金屬之擴散的一阻障層，c)藉由金屬之電沉積，較佳地為銅，填入該空腔，以及d)執行該基材之退火， 特徵在於根據本發明該等步驟係完全地利用一機器完成。
本發明之該製程的一些較佳但非限定的觀點係為如下：＊其連續地包含以下次步驟：(i)該基材之預濕，(ii)沉積一絕緣介電層，(iii)沖洗及乾燥該基材，(iv)該基材之退火，(v)活化該對於金屬之擴散的阻障層，(vi)沖洗及乾燥該基材，(vii)沉積該對於該填入金屬之擴散的阻障層，(viii)沖洗及乾燥該基材，(ix)該基材之預濕，(x)藉由該金屬之電沉積填入該空腔，(xi)沖洗及乾燥該基材，以及(xii)該基材之退火；＊其進一步在該基材之沖洗及乾燥步驟(viii)與該基材之預濕步驟(ix)之間包含一該基材之退火步驟；＊該基材之該沖洗及乾燥步驟(iii)、(vi)及/或(viii)分別地係與該沉積(ii)、活化(v)及/或沉積步驟相同的模組中完成。
＊在每一步驟(i)、(ii)、(iv)、(v)、(vii)及(ix)之開始，該基材係固定在佈置於與藉由一機器人之該步驟相對應的 該模組中的一支撐件上；＊該基材固定在該支撐件上之後，該製程進一步包含一步驟於該步驟期間將該支撐件降低進入該模組並將該模組閉合；以及＊完成每一步驟(i)、(ii)、(iv)、(v)、(vii)及(ix)後，開啟該模組並移開該支撐件以致該支撐件現係與該模組之該開口相鄰因此該機器人能夠將該支撐件自該模組取出。
1‧‧‧機器
2‧‧‧容器
2a‧‧‧底部
2b‧‧‧側壁
2c‧‧‧開口
3‧‧‧蓋
4,4s‧‧‧支撐件
5‧‧‧抽吸構件
5a‧‧‧貫穿通道/真空泵
7‧‧‧電接點/連接構件
8‧‧‧密封接頭
10‧‧‧預濕模組
20‧‧‧絕緣介電層
30‧‧‧填入金屬/活化模組
40‧‧‧對於擴散之阻障層
50‧‧‧銅/填入模組
60‧‧‧沖洗及乾燥模組
70‧‧‧退火模組
71‧‧‧冷源
72‧‧‧熱源
73‧‧‧內部機器人
74‧‧‧適應的構件
80‧‧‧機器人
100‧‧‧金屬化製程
110‧‧‧預濕該基材S
120‧‧‧沉積一絕緣介電層
130‧‧‧沖洗及乾燥該基材S
140‧‧‧將該基材S退火
150‧‧‧活化對於該金屬之擴散的該阻障層
160‧‧‧沖洗及乾燥該基材S
170‧‧‧沉積對於該填入金屬之擴散的該阻障層
180‧‧‧沖洗及乾燥該基材S
190‧‧‧預濕該基材S
200‧‧‧以電沉積金屬填入該空腔
210‧‧‧沖洗及乾燥該基材S
220‧‧‧將該基材S退火
B‧‧‧化學浴/電解液
R‧‧‧貯藏器
S‧‧‧基材
經由非限定的實例參考該等附加的圖式，本發明之其他的特性、目標及優點將自該以下詳細的說明更為清楚地浮現，其中圖1a及1b分別地圖示根據本發明之一機器的一實例的一一般透視圖及一斷面視圖；圖2係為代表本發明之一金屬化製程的不同步驟的一構造示意圖；圖3一般地圖示圖1a及1b之該機器的一濕加工模組，以及圖4圖示一絕緣介電層或是填入層的一沉積模組之連接的一實例之一詳細視圖。
現將說明根據本發明用於金屬化，例如一通孔，一半導體基材S空腔的機器。
該基材S，例如，可為一直徑200公厘至300公厘具有至少一通孔之矽平板。
於下文中，其特別地能夠根據以本申請人為名的文件FR 2 933 425及申請案FR 10 54668中所說明該製程加以應用將一通孔金屬化。該結果在於其中構成通孔的一傳導或半導體基材S覆以一絕緣介電層、一對於擴散的阻障層以及一生長層。僅留待藉由電沉積以填入該等通孔，接著執行該整體之退火。
然而，如此並非為限定的，一濕式加工傳導或半導體基材S之空腔的其他金屬化製程能夠用於沉積電絕緣、對於擴散的一阻障及成長之該等層。
此外，明顯地該一機器較佳地係適於使用在一與用於製造諸如由微電子工業所生產之組件的目前標準符合的一無塵室中。
本發明之一機器包含一系列之模組其經組配以於一化學浴B中沉積介電絕緣及阻障層並濕式加工該空腔之填入，以及至少一模組適於完成該半導體基材S之退火。
更為精確地，該機器可包含：-該基材S之至少一預濕模組10，-該絕緣介電層20之至少一沉積模組，-至少一沖洗及乾燥模組60，-該對於填入金屬30之擴散的阻障層的至少一活化模組，-該對於擴散之阻障層40的至少一沉積模組，-藉由電沉積金屬，較佳為銅50的至少一填入模組，以及 -該基材S之至少一退火模組70。
賦予該等之每一步驟的該速度，後者較佳地可包含將該機器之該輸出最佳化：-該基材S之二預濕模組10，-該絕緣介電層20之三沉積模組，-一沖洗及乾燥模組60，-該對於填入金屬30之擴散的阻障層的一活化模組，-該對於擴散之阻障層40的一沉積模組，-藉由電沉積金屬，較佳為銅50的八填入模組，以及-該基材S之六退火模組70，或是22模組，因而其之產量為每小時金屬化至少十基材S。
應瞭解的是構成本發明之目的的該機器1能夠執行所有該等金屬化步驟。然而，其能夠僅執行其中之一些步驟，例如由具有通孔的一基材S開始在其上藉由乾燥製程沉積一介電層，例如一SiO2層，已經沉積，或甚至如為所需的一對於該填入金屬(一般為銅)之擴散的一阻障層。
此外，由於該機器1包含與其他不同的模組，其亦能夠在無該等模組的情況下發揮作用以構成該等絕緣介電層或甚至無該等模組發揮作用以構成擴散阻障層，就其本身而論未背離本發明之精神。
與本發明一致，僅有該基材S之該退火模組70經由乾燥製程發揮作用，其他則適於採用濕式加工步驟。
特別地，該絕緣介電層20及對於擴散之阻障層40，該阻障層30之活化的該等濕式加工沉積模組，特別地 為該預濕模組10以及填入模組50，包含具有一底部2a，側壁2b及藉由一蓋3閉合的一開口2c的一容器2。於此例子中，儘管並未限定，但該等壁2b大體上係表示為圓筒狀。
該容器2係經設計以包含該化學浴B以及每一模組特有的所有連接及構件。其進一步包含一支撐件(以英文表示為«平台»)，其經組配以在該金屬化製程之該對應的步驟期間接收並保持該基材S位於適當位置。該支撐件4係與該容器2之該底部2a平行地佈置，位在一大體上水平的位置。
例如，該支撐件4係配備抽吸構件5，適於以該基材S之一面產生真空俾以將其保持在適當位置。該抽吸構件特別地可具有一或更多貫穿通道5a之形式，其之一第一端部係連接至一真空泵5a而其之第二端部係於經組配以接收該基材S的該支撐件4之該表面處終止，例如位在該後者之一中心區域處。
有利地，該基材S(其具有該(等)通孔於上終止的一活性面，其係適於接收該等不同的金屬化層，以及一與該活性面相對的一背後面)係以其之活性面經向上地定向，位在與該容器2之該底部2a相對的該方向上，的該一方式設定位在該支撐件4上。
因此，其係為與該支撐件4接觸的該基材S之背後面。
於該容器2中該基材S之此特別的定向之選擇限制了消耗品之使用量，並因而限制了每處理一基材S之金屬化的總成本，以及限制了該機器相對於該基材S之活性面係 呈現面對支撐件4的情況下的佔用面積。
事實上，在傳統式濕式加工電池的例子中，在該基材S係呈現使其之活性面向下地定向或是垂直地定向並於此位置插入該化學浴B中以完成該對應步驟的情況下，假若目標在於確保該整個基材S係由該化學浴B加以弄濕，則需要一較大容積的化學浴B。因此，假若該等模組係經佈置以接收活性面向下的該基材S，就傳統電池而言，則對機器來說所使用的消耗品量太大以致相對於今日所熟知之機器非為有利的，並且監控該化學浴之作業更加複雜。
在比較上，於此，該基材S之該活性面的該獨特向上的定向，在該容器2之該開口的方向上，將該化學浴B限制在位於該活性面上的一精細薄膜，因為其水平地延伸，同時保證充分的潤濕以完成該金屬化製程之接續的濕式加工步驟。
為了進一步將所使用的溶液之容積最佳化，該容器2之尺寸係經順應俾以限制用於覆蓋該基材S之該活性面所需的容積。為此，該容器2之該等壁能夠加以調整為該基材S之該等尺寸俾以僅在該基材S之該晶圓與該容器2之間留有一小的空間。每一模組之該容器2因此較佳地經選定以致其足夠大以能夠包含該支撐件4、一基材S、與金屬化製程之相對應步驟相關聯的該等連接與該化學浴(例如，電接點、一密封接頭、一超音波傳送器、一電解液等)以及減小至最小所需者以限制該機器之該整體佔用面積以及所使用消耗品之數量。
例如，針對藉由直徑約為200公厘的一矽平板構成的一基材S，能夠藉由調整該容器2之內部尺寸為該等經處理平板的尺寸，每一矽平板僅使用介於1公升與1.5公升之間的去離子水以及60毫升至300毫升的化學浴B，並且如此並不必需監控該化學浴B。
然而，就濕式加工金屬化期間所採用的該等不同步驟而言，在該支撐件4上該基材S之此特別的定向選擇並不明顯。事實上，該等需要一整體連接，在此整個更為詳細地說明將為明顯的，一般地連接至該基材S之周圍並且無論如何必需受到保護而不受該化學浴B之影響，否則會對平順地進行該製程造成損害。
同時，在通孔之金屬化的不同步驟期間所使用的該化學浴B一般而言係可重複使用數次。大意上，回想傳統式電池一般而言包含一整個系列之用於監控化學浴B的構件用於取用預定的測量參數(pH值，一已知化學物質量等)，以密切注意其之進展並如所需地藉由添加額外的產物調整該化學浴B，或是以一新的化學浴B替換。
事實上，需要將化學浴B之使用循環次數最佳化以限制每一基材B的消耗品量，從而降低成本。
但於此例子中，如上文中顯而易見的，藉由將該基材S之該背後面位設在該支撐件4上能夠顯著地降低化學浴B之容積。因此，能夠大大地簡化該化學浴B之監控，在這方面來說能夠更為頻繁地更新該化學浴B而實際上未影響每一基材S之整體成本。例如，於先前說明的實例中，針 對所有22個濕式加工模組，僅監控一些物理參數，諸如該化學浴B之pH值、溫度或速率。此外，此監控並不需連線即可完成，亦即，可藉由直接佈置在該機器上的監測器，或離線，於一實驗室中完成。
大意上，由於該機器係構成為個別的模組之形式，所以亦能夠在每一模組，該化學浴進料之該等模組，包含意欲在該金屬化製程期間使用的該等化學浴B之該等罐及/或其中構成該等不同溶液之混合以獲得該化學浴B之中間槽(intermediate tanks)之該高度處採取樣本。
就一變化形式而言，該化學浴B能夠隨著所使用之浴的型式而變化在完成確定數目之循環時有系統地進行更新。典型地，於該預濕模組中，在每一循環之後更新該去離子水，而在該活化模組中，每十個循環後粗略地更新該化學浴B。如有需要容許藉由在該機器之不同位置處取樣之離線監控，因此該機器與包含一用於監控化學浴的複雜系統的機器相較更為簡單。
向上地位設該活性面的另一優點在於該支撐件4能夠保護該背後面不致受該化學浴污染。
現將說明根據本發明構成一機器的該等模組之具體實施例。一示範的基材S係為包含一系列之通孔的一矽平板。該支撐件4具有大體上相同的形式及尺寸俾以限制該模組之該佔用面積並保護該平板之整個背後表面。然而，如此並非為限制以及能夠設想其他型式的基材S。
一般地，以及如先前明顯的，每一模組包含一容 器2，其係藉由一底部2a，側壁2b及藉由一蓋3閉合的一開口2c構成，於其之底部2a處係佈置意欲接收並將該基材S維持在適當位置的該支撐件4。
有利地，該等濕式加工模組之該支撐件4包含適於在一第一位置，所熟知的低位置，其係與該容器2之該底部2a相鄰並且其中進行與該金屬化製程相關聯的該步驟，以及一第二位置，所熟知的高位置，其係與該模組之該開口相鄰並且其中該基材S係特別地位設在該支撐件4上接著由之移開，較佳地藉由藉由一機器人80，之間垂直地移動該支撐件4的構件。
該預濕模組10之目的在於將去離子水強制進入該通孔以使能夠由該絕緣層為其之接續的塗層。為此，其包含一水源，較佳地去離子，連接至經組配以將該水引進至該容器2的構件，以及適於將該基材S真空化的一泵，典型地係處於1至10 mbar大小的壓力。
該絕緣介電層20之該沉積模組就其本身而論包含一佈置於該容器2中的陽極，照明設備包含一放射光束的光源以及用於將該光束傳播涵蓋該基材S之該整個表面的構件俾以活化該基材S之該表面，以及用於實體上將電接點7與該化學浴B隔離的一裝置，於此係為一電解液。
該陽極較佳地包含惰性金屬(例如，覆以白金之鈦)，並能夠相對於該支撐件4轉動地安裝俾以在轉動期間行進該基材S之周圍。於此，在一圓形板的例子中，該陽極因而相對於該板及該支撐件4之對稱軸轉動地安裝。
例如，該陽極，該照明設備及該沉積模組之該電源可符合以本申請人為名的文件FR 2 943 688中所說明的該模組。
此外，用於電接點的該裝置具有連接至該基材S及連接至該陽極的連接構件7以在使能夠電化學反應的一電位下將該基材S極化，並係藉由一密封接頭8與該電解液隔離。該等能夠特別地為沿著該基材S之周圍的不連續環狀之電接點，俾以在基材上均勻地佈置的複數接點處提供電力至該基材S。該等接點7亦係由沿著該基材S之周圍的所有環形密封接頭8所保護，將該等接點與該電解液隔離同時容許該等接點與一電源連接。該環形接頭8之該徑向範圍(相對於該基材之周圍)較佳地係為約2至4公厘的大小。
以此方式並且特別地由於該密封接頭，因而該模組之此構態確保該基材S以其之活性面向上位設在該支撐件4上，不致造成對該電連接7之損害的風險。
最後，該電解液B，在經引進至該模組之前，於一混合器中，其包含至少二化學溶液，係構成在該模組之上游。例如，該機器1可包含一泵系統及適於取樣於特別桶B中每一溶液之所需量的劑量器並將該等溶液量引進至該混合器，在將之引進至該容器2之前，根據一預定的比例將之混合以獲得用於沉積該絕緣介電層的電解液B。
對於該填入金屬的擴散阻障層40之該活化模組30及該沉積模組包含適於加熱該基材S及/或該化學浴B至一介於50℃與80℃之間的溫度，較佳地為65℃的大小，的 構件，一超音波(ultrasonic或是megasonic)傳送器，以及一密封接頭。特別地，針對更多細節，可參考以本申請人為名的該等申請案WO 2011/039310及WO 2011/029860。
根據一較佳具體實施例，該基材S係藉由其所佈置於其上的該支撐件4直接地加熱至所期望的溫度，以及在將化學浴B引進至該容器2之前加熱。
此外，該密封接頭之目的在於隔離該基材S之一周圍區域，在一2至4公厘大小的徑向範圍。
再者，該化學浴B可包含至少二不同的化學溶液，以致該模組係在上游處連接至一相關聯的混合器，適於在該等溶液引進該模組之前加以混合。
該絕緣介電層20之每一沉積模組，對於該填入金屬層30之擴散的阻障之活化以及該阻障層40之沉積可進一步包含用於沖洗及乾燥該基材S的構件。為此，該模組進一步包含一將該容器2圍住的外部大桶，至少一噴嘴適於送出沖洗流體，於此為去離子水，至該基材S以及適於設定該支撐件4相對於其之對稱軸轉動的構件。
適於將該去離子水輸送至該基材S的該噴嘴，例如，能夠固定在相對於該模組轉動地安裝的一臂件上，並適於輸送蒸餾水至該基材S之一中央區域。
如此，當該金屬化製程之該步驟係於該模組中完成時，該模組之該蓋3開啟並且將該支撐件4帶至該高位置。接著將該水輸送至該基材S加以沖洗，然後設定該基材S轉動以將水排空並將該基材S乾燥。
該支撐件4可任擇地能夠在第一時間經設定轉動以利用水完成沖洗，俾以將位在浴缸中的該基材S之該表面上存在的浴殘留物排除。
此外，根據一較佳具體實施例，該基材S及可任擇的該支撐件4在一高位置突出該容器2以較容易地完成排空浴缸中之水。
藉由電沉積金屬，較佳地為銅，的該填入模組，就其本身而論包含佈置在該容器2中的一陽極以及用於實體上將電接點與該化學浴B隔離的一裝置，於此為電解液。
該陽極較佳地包含惰性金屬或是與該沉積金屬(於此為銅)相同的金屬並能夠相對於該支撐件4轉動地安裝，俾以在轉動期間行進該基材S之該周圍。於此，在一圓形板的例子中，因此該陽極係相對於該板及該支撐件4之該對稱軸安裝。
此外，用於電接點的該裝置可與該絕緣介電層之該沉積模組者相同，並具有連接構件至該基材S以及至該陽極用以在使能夠發生電化學反應的一電位下將對銅的擴散阻障層之該表面極化。亦能夠藉由如先前說明般為環形的一密封點，相對於電接點構成一環狀通道以及延伸涵蓋約3至5公厘大小的一段徑向距離與該電解液隔離。
該填入模組係適於沉積該通孔之生長層及填入層。就一變化形式而言，以及如於以本申請人為名於2010年6月11日提出的申請案FR 10 54668中所詳細說明，該模組亦係適於藉由銅電沉積填入該通孔而未在先沉積該生長 層。可參考此申請案以得關於該製程及該模組本身的更多細節。
此外，該填入模組可進一步包含適於設定該支撐件4相對於支撐件之對稱軸轉動的乾燥構件，以及一包圍該容器2的外部浴缸。以此方式，於完成該填入步驟，開啟該模組之該蓋3，並將該支撐件4帶至一高位置。接著在該基材S送至接著的模組之前讓其轉動以排空該電解液殘留物。
可任擇地，該填入模組亦可包含如先前說明的沖洗構件。然而，就該基材S接著送至該沖洗及乾燥模組而言，此並非為必需的。
因此，該化學浴B能夠再次使用複數次並可避免該電化學浴與連接至該基材S(以及特別地用於電接點的裝置)的該等不同的連接之間任何的接觸，該用於預濕、該絕緣介電層之沉積、對於金屬之擴散的該阻障層之活化、對於金屬及填入之擴散的該阻障層之沉積的該等模組進一步至少包含適於至少容許部分地排空該化學浴B的排空構件。
事實上，即使該支撐件4在，例如，藉由一機器人80之鉗子握抓之前係安置在一高位置，但該化學浴B之一薄膜仍留在該基材S之該表面上。然而，由於該化學浴B之可濕性，所以難以將該等連接自該基材S退出而無讓其被化學浴弄濕的風險。
該排空構件包含，例如，自該模組之一蓋3延伸的一管並適於至少部分地吸出該化學浴B。該管，例如，能夠移動式安裝在該蓋3中介於一收回位置，其中該管朝向該 蓋3收回並且不妨礙該基材S或是該金屬化製程的操作，與一吸出位置，其中該管之該自由端係經導向該基材S之該活性面同時該基材現係位於一低位置，之間，距該基材一段短的距離(0.1公厘至3公厘的大小)以自該化學浴B吸出最大量，就其本身而論並未阻塞該管。該管因而能夠吸出大量的化學浴B以再次使用或是由一新的化學浴加以更換。
就一變化形式而言，構件亦可包含適於至少部分地吸出該化學浴B之一噴嘴。該噴嘴，例如，能夠固定在經安裝以在該模組上樞轉的一臂件之該自由端上。
於所有的例子中，僅有一0.3公厘至3公厘厚度大小的極為精細薄膜仍留在該基材S上。然而，介於仍留存該化學浴B之該精細薄膜與該基材S之間的表面張力使該等連接撤銷而無讓之污染的風險。
明顯的是當該基材S係以活性面向下地插入該化學浴B時，如同針對傳統式機器的該例子，並未產生與該等連接之脫離相關聯的問題。事實上，該基材係經直接地與該連接取出。
該沖洗與乾燥模組包含適於進給至一噴嘴的沖洗流體之供給源，於此為去離子水，該噴嘴適於將該去離子水輸送至基材S，以及適於將該支撐件4設定相對於該支撐件之該對稱軸轉動的構件。
該噴嘴，例如，可固定在轉動地安裝在該模組上的一臂件之該自由端上。
該模組進一步包含適於輸送惰性氣體，一般為 氮，至該基材S的該活性面的一噴嘴，使能夠完成其之表面的乾燥。
最後，該退火模組70傳統上包含構成一冷源71的一平板(以英文為«冷板(cold plate)»)以及構成一熱源72的一平板(以英文為«熱板(hot plate)»)，適於接收該基材S之該背後面，以及適於將該基材S由一板轉移至另一板的一內部機器人70，以及容許適應的構件74將容器2中主要的氣體以惰氣加以取代的構件，但反之亦然。
於作業中，該內部機器人73較佳地藉由晶圓握抓該基材S並將其安置進入該退火模組70，位在構成一冷源71的該平板上。接著將該容器2閉合，並由惰氣取代空氣。該內部機器人73接著將該基材S安置在構成一熱源72的一平板上並讓其退火持續一段確定的期間，一般而言為幾分鐘。最後，該機器人73重新位設該基材S在構成一冷源71的一平板上持續一段確定的期間，一般而言為幾分鐘，該惰性空氣經排空並開啟該模組70。
根據一較佳具體實施例，該機器1係排出氣體的，亦即，將所有的氣體經由一管系統排出無塵室俾以防止任何暴露至操作者。
此外，該機器1係適於自動化操作該金屬化製程100之所有步驟以限制，或甚至排除操作者與化學浴B或是基材S之間任何接觸的風險。
為此，該機器1，例如，可包含適於接收包覆複數之基材S的一盒(於該等圖式中無法看到)的一貯藏器R， 以及至少一機器人以連續地自該盒取出該等基材S並將之連續地自一模組轉移至另一模組以完成該每一半導體基材S之通孔的該等金屬化製程。
為使該等基材S在該等模組之間及在該金屬化製程100之每一步驟之間更容易地轉移，該機器人80可包含，例如鉗子，具有一平面並適於根據一抹刀藉由其之下表面握抓該基材S。該基材亦能夠利用固定構件加以配裝，諸如適於產生真空以確保該基材S係牢固地固持在該鉗子上的噴嘴。
此外，明顯的是該等模組之該等支撐件4s安置在一高位置，使正確地將藉由鉗子將該基材S位設在該等支撐件4s上。
最後，該等模組能夠佈置在一軌道的任一側邊上，該機器人80能夠在該軌道上移動，並能夠分佈在至少二平台上以減小該機器之該佔用面積。
本發明之一機器的尺寸可為2公尺×5公尺而高度3公尺的大小。
現將說明本發明之諸如貫穿矽通孔型結構的一半導體或傳導基材S之空腔的一金屬化製程。
本發明之一製程包含以下步驟：a)沉積一絕緣介電層，b)沉積一對於填入金屬之擴散的阻障層，c)以電沉積金屬填入空腔，較佳地為銅，以及d)執行基材S之退火。
該等步驟較佳地皆藉由本發明之機器執行。然而，假若基材S已包含一絕緣介電層，或一絕緣介電層及一對於填入金屬之擴散的阻障層，則能夠僅執行步驟b)，c)及d)，或如為所需地執行步驟c)及d)。
更為明確地，該製程100可包含以下步驟：(i)預濕該基材S 110，(ii)沉積一絕緣介電層120，(iii)中洗及乾燥該基材S 130，(iv)將該基材S退火140，(v)活化對於該金屬之擴散的該阻障層150，(vi)沖洗及乾燥該基材S 160，(vii)沉積對於該填入金屬之擴散的該阻障層170，(viii)中洗及乾燥該基材S 180，(ix)預濕該基材S 190，(x)以電沉積金屬填入該空腔200(xi)沖洗及乾燥該基材S 210，以及(xii)將該基材S退火220。
該製程可進一步在該基材S之該沖洗與乾燥步驟180與該基材S之該預濕步驟190之間包含一附加的該基材S之退火步驟。
此外，如先前所示，該基材之該等沖洗及乾燥步驟130、160及/或180分別地能夠在與針對沉積作業120、活化對於該金屬之擴散的該阻障層及/或沉積作業170的該等步驟相同的模組中完成。
該製程100可如下地加以完成。
於一第一步驟期間，一操作者將包含複數之基材S，例如25個矽板，的一盒放置於該貯藏器R中。
該製程之其餘部分能夠完全地自動化進行而無需操作者介入。
該盒係根據通常的構件開啟以及該機器人80握抓一板以將之帶至該預濕模組10。
該預濕模組10較佳地係經開啟以及其之支撐件4係位在一高位置以使能夠插入及位設該板在該支撐件4上。有利地，該機器人80將板設置在該支撐件4上的中心處。
該支撐件4接著，例如，藉由產生真空而固定該板，俾以保護其之背後面並確保在該模組10中被帶至一低位置之前其係在該模組10中保持在適當位置。
接著，該模組10係藉由蓋3、5加以閉合並可進行該預濕步驟110。
完成該步驟後，吸出該去離子水。為此，根據一具體實施例，將該管自該蓋3取下以致其之自由端現係與該板之該活性面相鄰，所距0.1公厘至3公厘大小的一段距離，並且該去離子水係經吸出。該管接著收回進入該蓋3，並開啟該模組10。
該支撐件4係往回升高進入一高位置，較佳地高於該開口並自該容器2突出，藉由相對於該支撐件4之對稱軸轉動該支撐件4而讓該板歷經一乾燥步驟。
最後，該支撐件4鬆開該板，並且該機器人80可 尋找該板並將之轉移至該絕緣介電層之該沉積模組。
於一第二步驟期間，該機器沉積該絕緣介電層120。
為此，如早先指示，該機器人80將該板位設在該支撐件4上，在其被帶至位在該模組之該底部2a處的一低位置之前，將其固定在適當位置。該絕緣介電層之該沉積模組接著由該蓋3閉合並能夠進行該絕緣介電層之該沉積步驟。
此步驟120係於以本申請人為名的文件FR 2 943 688中詳加說明，因此於此並不作進一步的詳細說明。
在完成該步驟後，該化學浴B係經吸出供再次使用或替換，例如由於該管，如先前所說明。
該等連接(亦即，特別地供電接點所用的該等裝置)因而自該支撐件4脫離。
該支撐件4係經升高往回進入一高位置，較佳地高於該開口，以及該板歷經一沖洗及乾燥步驟130。為此，該噴嘴被帶至高於該板，較佳地位於其之一中心區域，並輸送去離子水(或其他沖洗流體)至該板。如此因而係經設定轉動俾以排空該外部浴缸中該去離子水並乾燥該板。
藉由選擇，該支撐件4已可經設定在以水沖洗之前轉動第一次以排空位在該浴缸中該基材S之該表面處存在的該浴之殘留物。
最後，該支撐件4鬆開該板，以及該機器人80現能夠握抓該板並將其轉移至該退火模組70。
該機器人80接著提供該板至該內部機器人73其藉由晶圓握抓該板並將之置入該退火模組70，位在構成冷源71的該板上。接著，如早先所示，該容器2係為閉合，該空氣由惰氣所取代，以及該內部機器人73將該板置於構成一熱源72的該板上並讓其加熱140持續一段預定期間，一般而言為幾分鐘。最後，該內部機器人73重新位設該基材S位在構成一冷源71的該板上，該惰性空氣係經排空並將該模組70再次開啟。該內部機器人73接著握抓該板並將之傳遞給該機器人80，其握抓該板並轉移至該對於金屬擴散之該阻障層的該活化模組30。
在該表面係根據對於擴散之阻障層40的該接續沉積經活化期間，該對於金屬擴散之該阻障層的該活化模組同樣地對該絕緣介電層20之該沉積模組作動，除了本身的加工步驟之外。
在完成該加工步驟150後，該板亦經沖洗及乾燥，如先前所說明。
在該阻障層經沉積期間，該機器人80將該板轉移至對於金屬擴散之該阻障層的該活化模組亦同樣地對該絕緣介電層之該沉積模組作動，除了本身的加工步驟之外，例如，與申請案WO 2011/039310及WO 2011/029860之說明相一致，接著如先前所說明將該板沖洗及乾燥。
在該板由機器人80轉移至該填入模組之前，該機器人80接著將該板轉移至該預濕模組，於該處歷經與先前已加以說明之相同的預濕作業。
在該通孔係由電沉積所填入期間，該填入模組亦同樣地對該絕緣介電層之該沉積模組作動，除了本身的加工步驟之外，具有或是無先前沉積的一生長層，例如，根據以本申請人為名於2010年6月11日登記的申請案FR 10 54668號。
明顯的是該最後的沖洗及乾燥步驟係為可任擇的。特別地，根據一較佳的具體實施例，當該支撐件返回至該高位置時能夠僅執行該支撐件4相對於其之對稱軸轉動的一乾燥步驟。
該機器人80接著將該板轉移至該沖洗及乾燥模組。
該沖洗及乾燥模組較佳地係經開啟並且其之支撐件4係位在該高位置。如早先所示，在該模組中被帶至該低位置之前，該機器人80將該板位設在該支撐件4上將其固定在適當位置。可任擇地，該沖洗及乾燥模組可藉由蓋3加以閉合並進行該沖洗及乾燥步驟。
於此步驟期間，例如，藉由該臂件將該噴嘴帶到該板上方，並輸送沖洗流體，於此為去離子水，至該板之該活性面。該板接著經設定相對於該支撐件4之該對稱軸轉動以將水排空。最後，將另一噴嘴帶到該板上方並輸送惰氣，例如為氮，至該板之該活性面，較佳地輸送至該板的中間部分。
在完成該步驟後，該支撐件4係經升高往回至該高位置並鬆開該板以容許該機器人80握抓該板以接著將該 板轉移至該退火模組。
該退火模組接著完成該板之退火作業，如早先所說明。
最後，該機器人80於該退火模組中握抓該板並將其歸位在該盒中，或是如有需要，在一新盒中。
每一板該全部的金屬化製程整體地持續介於1小時與2小時之間並消耗約1.2公升的化學浴B。
比較上，一群組化的處理製程(以英文為每«批(batch)»)，由在該基材S上構成一些層(特別地，該對於填入金屬之阻障擴散層)的濕式加工所組成，亦快速地部分金屬化的基材S。然而，其無法適用在該金屬化製程所有的步驟，當其無法執行該等預濕步驟時(其中需強制水進入該等空腔)，在同時地投入該相同的化學浴B的複數基材S上沉積絕緣介電層並填入。由於所使用的該等化學浴B之容積，所以該等相關聯的機器亦係極為體積龐大的且需要複雜的監控構件。
相反地，藉由一個接一個地處理該等基材，本發明之一機器顯著地減少消耗品的使用量，並因此降低該化學浴B之所需的佔用面積及該監控需求，因而同時降低根據本發明之一製程所處理的每一基材之製造成本，並快速地生產品質良好的金屬化基材。
當然，本發明並未限定在上文中以及該等圖式中所說明及圖解的該等具體實施例，而專家能夠由之構成複數變化形式及修改。
1‧‧‧機器
50‧‧‧銅/填入模組
70‧‧‧退火模組
B‧‧‧化學浴/電解液
R‧‧‧貯藏器

Claims (31)

  1. 一種適於金屬化諸如貫穿矽通孔型結構之半導體或傳導基材空腔的機器，根據一金屬化製程其包含以下步驟：a)於該空腔中沉積一絕緣介電層，b)沉積對於該填入金屬之擴散的一阻障層，c)藉由電沉積金屬填入該空腔，該金屬較佳地為銅，以及d)執行該基材之退火，該機器的特徵在於其包含一系列之濕式加工模組，其經組配以於一化學浴中實施該等步驟a)，b)及c)濕式加工，以及至少一附加的模組，其適於實施該基材之退火步驟d)，以致該機器能夠完成該空腔之整個金屬化製程，以及在於該基材包含形成有該空腔於其上的一活性面，以及與該活性面相對的一背後面，並且每一濕式加工模組包含經設計以容納該化學浴的一容器，於其底部處係水平地配置有一意欲接收該基材之該背後面的支撐件，以致該基材之該活性面係在與該模組之該底部相對的方向上向上地定向。
  2. 如申請專利範圍第1項之機器，其中該支撐件包含在該金屬化製程期間用以保持該基材位在適當位置的配置。
  3. 如申請專利範圍第1項中任一項之機器，其中該支撐件包含適於保護該基材之該背後面的防護。
  4. 如申請專利範圍第2項之機器，其中該支撐件包含適於保護該基材之該背後面的防護，以及其中該等配置及該 防護係藉由適於在該支撐件與該基材之間產生一真空的至少一通道所構成。
  5. 如申請專利範圍第1項之機器，其中該等濕式加工模組之該容器包含大體上與該支撐件相鄰的側壁，以便限制該容器之該內部容積。
  6. 如申請專利範圍第1項之機器，其包含該基材之至少一退火模組以及其中該系列之濕式加工模組包含：-該基材之至少一預濕模組，-該絕緣介電層之至少一沉積模組，-至少一沖洗及乾燥模組，-該對於擴散之阻障層的至少一活化模組，-該對於擴散之阻障層的至少一沉積模組，以及-藉由電沉積金屬的至少一填入模組。
  7. 如申請專利範圍第6項之機器，其包含該基材之至少六退火模組以及其中該系列之濕式加工模組包含：-該基材之至少二預濕模組，-該絕緣介電層之至少三沉積模組，-至少一沖洗及乾燥模組，-該對於擴散之阻障層的至少一活化模組，-該對於擴散之阻障層的至少一沉積模組，-藉由電沉積金屬的至少八填入模組。
  8. 如申請專利範圍第6項之機器，其中該基材包含上面形成有該空腔的一活性面，以及與該活性面相對的一背後面，並且每一濕式加工模組包含經設計以容納該化學浴 的一容器，於其底部處係水平地配置有一意欲接收該基材之該背後面的支撐件，以致該基材之該活性面係在與該模組之該底部相對的方向上向上地定向，以及其中該預濕模組、該絕緣介電層之沉積模組、沖洗及乾燥模組、活化模組、對於擴散之阻障層之沉積模組以及填入模組分別包含適於在一高位置與一低位置之間垂直地移動該基材的構件，其中於該高位置該支撐件係與該模組之一開口相鄰以容許將該基材安置於該支撐件上，其中於該低位置該支撐件係於該模組中降低以便容許其之濕式加工處理。
  9. 如申請專利範圍第6項之機器，其中該絕緣介電層之該等沉積模組、對於擴散之該阻障層的該等活化模組、對於擴散之該阻障層的該等沉積模組及/或該等填入模組進一步包含用於沖洗及乾燥該基材的一裝置。
  10. 如申請專利範圍第9項之機器，其中該用於沖洗及乾燥的該裝置包含適於將沖洗流體沉積在該基材之該活性面上的一臂件。
  11. 如申請專利範圍第10項之機器，其中該用於沖洗及乾燥的該裝置進一步包含適於設定該支撐件相對於該支撐件之一中心軸轉動的一馬達及/或適於將惰性氣體輸送到該基材上以將該基材乾燥的一噴嘴。
  12. 如申請專利範圍第9項之機器，其中該絕緣介電層之該等沉積模組、對於擴散之阻障層之該等活化模組、對於擴散之阻障層之該等沉積模組及/或該等填入模組係經 配置位在於該支撐件轉動期間適於接收該沖洗流體的一容座中。
  13. 如申請專利範圍第6項之機器，其中該預濕模組、該絕緣介電層之沉積模組、活化模組、對於擴散之該阻障層之沉積模組以及填入模組進一步至少包含適於至少容許部分地排空該化學浴的構件。
  14. 如申請專利範圍第13項之機器，其中該構件包含適於至少部分地吸出該化學浴自該模組之一蓋延伸的一管，及/或適於至少部分地吸出該化學浴的一噴嘴。
  15. 如申請專利範圍第6項之機器，其進一步包含適於接收包覆複數之基材的一盒的一容座，以及至少一機器人連續地自該盒取出該等基材並連續地將其由一模組轉移到另一模組以將該每一基材之至少一空腔金屬化。
  16. 如申請專利範圍第6項之機器，其中每一退火模組包含：-一容器，在其之底部處配置有構成一冷源的一板以及構成一熱源的一板，其意欲連續地接收該基材，-一內部機器人經組配以將該基材由該冷源移動至該熱源，且反之亦然，以及-適於以惰性氣體取代該容器中的主要氣體的構件，且反之亦然。
  17. 如申請專利範圍第6項之機器，其中該絕緣介電層之每一沉積模組包含：-經設計用以容納該化學浴，於此為一電解液的一容器，在其之底部配置有經組配以接收該基材的該支撐 件，-一陽極，其包含一經配置在該容器中的惰性金屬，-燈光，其包含一放射光束源以及用於使該光束均勻涵蓋該基材之該整個表面的構件，以便活化該基材之該表面，-一電源，其包含連接構件至該基材及至該陽極，以在一電位下將該基材之該表面極化使能夠發生電化學反應，以及-一密封接頭，適於將該電源與該電解液隔離。
  18. 如申請專利範圍第17項之機器，其中該絕緣介電層之每一沉積模組進一步包含該陽極相對於該支撐件之轉動構件。
  19. 如申請專利範圍第6項之機器，其中每一填入模組包含經組配以接收該基材的一支撐件以及適於設定該支撐件相對於該支撐件之一中心軸轉動以排空該部分之化學浴的一馬達。
  20. 如申請專利範圍第6項之機器，其中每一填入模組係進一步適於在對於擴散的該阻障層上沉積一由與該填入層相同金屬所構成的生長層(germination layer)。
  21. 如申請專利範圍第6項之機器，其中每一填入模組包含：-經設計用以容納該化學浴，於此為一電解液的一容器，在其之底部配置有經組配以接收該基材的該支撐件，-一陽極，包含惰性金屬或是與填入該空腔期間所 沉積之相同的金屬，-一電源，包含連接構件至該擴散阻障層及至該陽極，以在一電位下將該擴散阻障層之該表面極化使能夠發生電化學反應，以及-一密封接頭，適於將該電源與該電解液隔離。
  22. 如申請專利範圍第21項之機器，其中每一填入模組進一步包含該陽極相對於該支撐件的轉動構件。
  23. 如申請專利範圍第6項之機器，其中該對於擴散的阻障層之每一活化模組及/或每一沉積模組包含：-經設計用以容納該化學浴的一容器，位於其之底部係配置有經組配以接收該基材的該支撐件，-第一加熱作業，適於加熱該基材至大小為50℃至80℃的一溫度，較佳地為65℃，該第一加熱作業能夠藉由經組配以接收該基材的該支撐件所構成，及/或第二加熱作業，適於加熱該容器中化學浴活性插入至大小為50℃至80℃的一溫度，較佳地為65℃，-一超聲波(ultrasonic)或超音波(megasonic)傳送器，以及-一密封接頭，適於將該基材之一周圍區域與該化學浴隔離。
  24. 如申請專利範圍第6項之機器，其中每一預濕模組包含：-經設計用以容納該化學浴，於此為去離子水的一容器，在其之底部係配置有經組配以接收該基材的該支撐件，以及 -一泵，其適於在該容器中產生真空。
  25. 一種諸如貫穿矽通孔型結構之半導體或傳導基材空腔的金屬化製程，其包含以下步驟：a)沉積一絕緣介電層，b)沉積對於該填入金屬之擴散的一阻障層，c)藉由電沉積金屬，較佳地為銅，填入該空腔，以及d)執行該基材之退火，其之特徵在於，其係完全地利用如於申請專利範圍第1項所主張之機器完成該等步驟。
  26. 如申請專利範圍第25項之金屬化製程，其之特徵在於連續地包含以下次步驟：(i)預濕該基材，(ii)沉積一絕緣介電層，(iii)沖洗及乾燥該基材，(iv)退火該基材，(v)活化該對於金屬之擴散的阻障層，(vi)沖洗及乾燥該基材，(vii)沉積該對於該填入金屬之擴散的阻障層，(viii)沖洗及乾燥該基材，(ix)預濕該基材，(x)藉由電沉積該金屬填入該空腔，(xi)沖洗及乾燥該基材，以及(xii)退火該基材。
  27. 如申請專利範圍第26項之金屬化製程，其進一步在該基材之沖洗及乾燥步驟(viii)與該基材之預濕步驟(ix)之間包含該基材之一退火步驟。
  28. 如申請專利範圍第26項之金屬化製程器，其中該基材之該等沖洗及乾燥步驟(iii)、(vi)及/或(viii)分別地係與該等沉積(ii)、活化(v)及/或沉積步驟相同的模組中執行。
  29. 如申請專利範圍第28項之金屬化製程，其中在每一步驟(i)、(ii)、(iv)、(v)、(vii)及(ix)之開始，該基材係固定在配置於與藉由一機器人之該步驟相對應的該模組中的一支撐件上。
  30. 如申請專利範圍第29項之金屬化製程，其中該基材固定在該支撐件上之後，該製程進一步包含一於其之期間中該支撐件降低到該模組中並關閉該模組之步驟。
  31. 如申請專利範圍第30項之金屬化製程，其中一旦完成每一步驟(i)、(ii)、(iv)、(v)、(vii)及(ix)，開啟該模組並移開該支撐件，以致該支撐件係與該模組之該開口相鄰，因此該機器人能夠將該支撐件自該模組取出。
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