[发明专利]无电沉积溶液和工艺控制

说明书

背景技术

本发明涉及电子设备如集成电路的制造，更具体地，本发明涉及无电电镀液装置的方法和无电电镀液的方法。

工艺控制是制造诸如电子设备之类复杂设备的关键环节。对于如集成电路等设备，其工艺规范和工艺结果必需符合严格的规范，以便确保集成电路所需性能。不仅在获得所需工艺规范和工艺结果存在挑战，保持这些规范和过程以便在优选的经济条件下加工大量基板也是一个挑战。

为了符合电子设备的要求，诸如无电沉积之类工艺已经应用于如沉积铜电介质金属结构的覆盖层。无电沉积过程提供了覆盖层的选择性沉积，如基于钴的覆盖层以及如基于镍的覆盖层。一些更优选的覆盖层是多元素合金如钴合金，钴钨合金，钴钨磷硼合金，钴镍合金，以及镍合金。一些覆盖层所需成分的复杂性需要复杂的化学反应以生产这些层，并且在工艺设备，如无电沉积设备和相关的无电沉积浴液的工艺控制中存在相应的复杂问题。

无电沉积设备成功的工艺控制包括在所需规范内保持无电沉积浴液，以获得所需工艺结果。一般而言，操作无电沉积浴液有一个可接受的规范范围。在无电沉积实行期间保持的重要参数是沉积速率，浴液稳定性，薄膜成分，薄膜覆盖范围，以及薄膜粗糙度。这些参数通常通过控制无电沉积溶液的成分来保持，尤其是通过控制诸如金属离子源，还原剂，以及PH调节剂等反应物的量来保持。当相比于消耗的浴液成分的浓度，沉积溶液中装载的料浓度高时，并且电镀液用于再循环模式或批处理模式中时，副产物的浓度在电镀浴液中快速地增大。无电浴液成分中这种的变化能改变沉积工艺，以及，因此改变沉积速率和薄膜的一些特征属性。

已经有公知的监测和保持无电沉积浴液操作的方法。大多数情况下，除了浴液温度，还监测还原剂浓度，金属离子浓度，以及电镀浴液的PH。为了保持预定工艺窗口中的浴液，如果还原剂浓度，金属离子浓度，和/或PH不在规范内，那么不得不在浴液中加入化学物质。可通过添加所需的PH调节剂，还原剂，和金属离子来保持浴液。除了浓度调整，可以将新鲜的溶液不时地添加到电镀液中，因为当电镀基板从电镀室移出时的带出(drag-out)，可能会失去部分溶液。

尽管无电沉积溶液配置(management)的方法和无电沉积溶液是公知的，本发明人认识到需要新的和/或改进的管理无电沉积溶液的方法以及新的和/或改进的覆盖层的无电沉积的无电沉积溶液，该覆盖层用于制造电子设备。

发明内容

本发明涉及加工基板，如用于电子设备制造的基板。本发明的一个方面是加工基板的方法。本发明的一个实施方式是通过无电沉积沉积覆盖层的方法和保持无电沉积浴液的方法。本发明的另一方面包括用于加工基板的溶液和成分。本发明的一实施方式包括用于覆盖层的无电沉积溶液。本发明的另一实施方式是配置为添补用于沉积覆盖层的无电沉积浴液的成分。

应了解，本发明并不局限于详细结构的应用以及下面所描述的成分配置的应用。本发明能用于其他实施方式并且能以不同方式实行和实施。另外，应了解，此处使用的措辞和术语仅是为了描述的目的，不应视为限制。

因此，本领域技术人员应了解，本发明所基于的构思可作为用于实施本发明各方面所设计的其他结构，方法和系统的基础。这一点很重要，所以，权利要求视为包括这种等同的结构范围，因为其没有脱离本发明的精神和范围。

具体实施方式

本发明涉及加工诸如用于电子设备制造的基板之类的基板。本发明实施方式的操作将在下面讨论，主要在加工诸如用于制造集成电路的硅晶片之类的半导体晶片方面。集成电路的金属化层包括形成嵌入式或双嵌入式电介质结构的金属线的铜。可选地，电介质是低k电介质材料，如掺杂氧化硅的碳(SiOC:H)。下面所披露的是针对在铜上包含至少钴的覆盖层的无电沉积的优选工艺和溶液。然而，应了解，根据本发明的实施方式可用于其他半导体设备，铜以外的金属，钴以外的覆盖层，半导体晶片以外的晶片。

下述定义将用于讨论本发明优选的实施方式。副产物是因实施化学反应以在基板上形成覆盖层从而在无电沉积溶液中形成的成分。反应物是在反应形成覆盖层期间消耗的无电沉积溶液中的成分。反应物包括例如，金属离子源和还原剂。补充物是不直接产生副产物的无电沉积溶液中的成分。补充物的示例包括但不局限于，络合剂，稳定剂，表面活性剂及其类似物。添补组分是添加到无电沉积浴液中以保持无电沉积浴液性能符合规范的任一种或一种以上的反应物、任一种或一种以上的副产物、和/或任一种或一种以上的补充物的混合物。