[發明專利]用于潤濕預處理以進行貫通抗蝕劑金屬電鍍的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310080545.3
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103305886B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 布萊恩·L·巴卡柳;史蒂文·T·邁耶;托馬斯·A·波努司瓦米;羅伯特·拉什;布賴恩·布萊克曼;道格·希格利
• 申請（專利權）人: 諾發系統公司
• 主分類號: C25D7/12
• 分類號: C25D7/12;H01L21/768
• 代理公司: 上海勝康律師事務所31263
• 代理人: 李獻忠

技術領域

本文所公開的實施方式涉及預潤濕的裝置結構和方法。更具體地，實施方式涉及在將導電材料沉積到集成電路制造的半導體晶片上之前，預潤濕該晶片的預潤濕的裝置結構和方法。

背景技術

潤濕是受液體和固體之間的粘附力以及液體內的凝聚力作用的固/液界面的屬性。液體和固體之間的粘附力導致液體在整個固體表面擴散。在液體中的凝聚力使液體與固體表面的接觸最小化。在許多液體與固體表面相互作用的工業處理中，通過液體來潤濕固體表面是重要的。電鍍（陰極處理），包括在集成電路制造中的電鍍，就是一種這樣的工業處理。在陽極處理（包括電蝕刻和電拋光）中，潤濕也是很重要的。

例如，許多半導體和微電子工藝利用貫通抗蝕劑電沉積。這種電鍍工藝有時也被稱為貫通掩模或光致抗蝕劑圖案化電沉積。這些工藝會關聯于：電鍍在砷化鎵晶片上的亞微米級金互連件，電鍍用于薄膜記錄頭的銅線圈或磁性合金，電鍍用于重新分配或集成無源應用的銅導體，電鍍用于倒裝芯片連接的錫鉛或無鉛焊料。所有這些工藝涉及具有覆蓋導電籽晶層的襯底，或導電性電鍍基體，及圖案化的介電模板，將金屬沉積于它們之中。

發明內容

本發明提供了在貫通抗蝕劑電鍍或其他處理之前預處理襯底的方法和裝置。預潤濕并清洗該襯底，例如，以去除包括光致抗蝕劑顆粒和殘留物在內的污染顆粒材料并提供適合于后續處理的潤濕表面。

一個方案中，提供了裝置。該裝置包括：脫氣器，其被配置為從預潤濕流體去除一種或多種溶解的氣體以產生脫氣預潤濕流體；以及處理室，其包括：晶片保持架，其被配置為保持晶片襯底并被配置為旋轉所述晶片襯底，真空端口，其被配置為使得能在所述處理室中形成低于大氣壓的壓強，以及流體入口，其聯接到所述脫氣器，并被配置為以能使所述晶片襯底上的顆粒材料（包括顆粒和殘留物）松脫的至少約7米每秒的速率以及以能將松脫的顆粒從所述晶片襯底去除的流率將所述脫氣預潤濕流體輸送到所述晶片襯底上。所述裝置還可以包括控制器，所述控制器包括用于下述操作的程序指令：旋轉所述晶片襯底，并在旋轉所述晶片襯底的同時，通過使所述晶片襯底與來自所述脫氣器的并能以至少約0.4升每分鐘的流率通過所述流體入口的所述脫氣預潤濕流體接觸，從而在所述處理室中在所述低于大氣壓的壓強在所述晶片襯底上形成潤濕層，所述脫氣預潤濕流體處于液體狀態。選擇所提供的流體速率和流體流率例如以足以將顆粒物質從所述襯底松脫并去除，以及提供了合適的流體輸送方法，包括使用扇形噴嘴。

在一些實施方式中，其中所述脫氣器是膜片接觸脫氣器，該膜片接觸脫氣器被配置為產生用于接觸所述晶片襯底的具有約0.5ppm或以下的溶解的大氣氣體的脫氣預潤濕流體。所述預潤濕流體優選是去離子水或有助于從所述晶片襯底松脫并去除顆粒的化學溶液。在一些實施方式中，所述真空端口位于所述晶片保持架下方。在一些實施方式中，所述裝置被配置為在所述晶片襯底上形成所述潤濕層的過程中保持低于約50乇的所述低于大氣壓的壓強。

在一些實施方式中，所述流體入口包括被配置為輸送所述脫氣預潤濕流體到所述晶片襯底上的噴嘴。在一些實施方式中，所述噴嘴被安裝在所述處理室的側壁上，并且在一些實現方式中，扇形噴嘴被配置為輸送所述脫氣預潤濕流體到所述晶片襯底上，使得撞擊所述晶片襯底的所述脫氣預潤濕流體具有線條的形狀。在一些實施方式中，所述流體入口包括歧管，所述歧管包括被配置為輸送所述脫氣預潤濕流體到所述晶片襯底上的至少一個噴嘴，其中所述噴嘴位于所述晶片襯底的上方，且所述至少一個噴嘴是被配置為輸送所述脫氣預潤濕流體到所述晶片襯底上的扇形噴嘴，使得撞擊所述晶片襯底的所述脫氣預潤濕流體具有線條的形狀。

在一些實施方式中，所述處理室包括蓋和本體，其中所述蓋保持靜止，而所述本體被配置為以基本垂直的方式運動，從而將所述本體帶至與所述蓋接觸，并形成真空密封，并且其中上文所述及的所述歧管的所述噴嘴連接至所述蓋。在一些實施方式中，所述歧管的所述噴嘴被配置為從所述晶片襯底的邊緣到大致所述晶片襯底的中央將所述脫氣預潤濕流體輸送到所述晶片襯底上。

在一些實施方式中，所述晶片保持架被配置為以基本面朝上的方向保持所述晶片襯底，并且所述裝置被配置為將所述預潤濕流體從高速噴嘴噴射到所述晶片襯底上。

可以在這種裝置中預潤濕的典型的襯底包括金屬層和上覆的光致抗蝕劑，其中在所述光致抗蝕劑中的特征暴露所述金屬層的一部分。在一些實施方式中，所述光致抗蝕劑中的特征包括具有介于約2:1至約1:2之間的深寬比的特征。其中所述光致抗蝕劑中的特征具有介于約5微米至200微米之間的尺寸的開口。