KR20140092266A - 금속 산화물 표면들을 변형된 금속 표면들로 환원시키는 방법 - Google Patents

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타이 에이. 스퍼린
스티븐 티. 메이어
조나단 디. 리드
아르투르 코릭스
후안펭 주
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노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드
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Abstract

금속 산화물 표면들을 변경된 금속 표면들로 환원하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 금속 산화물 표면들은 환원제를 갖는 용액을 금속 산화물 표면들에 접촉시킴에 의해 금속 시드층으로 일체화된 필름을 형성하도록 환원된다. 환원제를 갖는 용액은 금속 시드층을 갖는 집적된 필름을 형성하는 조건에서 금속 산화물 표면들에 접촉할 수 있고, 주위 환경으로의 노출로부터의 재산화를 감소시킨다. 일부 실시형태들에서, 첨가제가 금속 시드층 상에 표면 보호층을 형성하기 위해 환원제와 함께 포함될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 금속은 다마신 구리 구조들에서 사용되는 구리이다.

Description

금속 산화물 표면들을 변형된 금속 표면들로 환원시키는 방법 {METHODS FOR REDUCING METAL OXIDE SURFACES TO MODIFIED METAL SURFACES}
본 발명은 일반적으로 금속 시드층들 상의 금속 산화물 표면의 환원과 관련된 것이다. 본 발명의 특정 양태는, 다마신 구리 구조 내의 구리 시드층과 일체화된 필름에 대한 구리 산화물의 환원과 관련된 것이다.
집적 회로 (ICs) 내의 금속 배선 상호 접속부의 형성은 다마신 또는 듀얼 다마신 프로세스를 이용하여 달성될 수 있다. 일반적으로, 트렌치들 또는 홀들이 기판 상에 위치된, 실리콘 이산화물 같은 유전체 물질 내로 에칭된다. 홀들 또는 트렌치들은 하나 이상의 접착 및/또는 확산 배리어층들로 라이닝될 (lined) 수 있다. 이후에, 얇은 금속층은, 전기도금된 금속에 대한 시드층으로서 기능할 수 있는 홀들 또는 트렌치들 내로 증착될 수 있다. 그 이후에, 홀들 또는 트렌치들은 전기도금된 금속으로 충진될 수 있다.
일반적으로, 시드 금속은 구리이다. 그러나, 루테늄, 팔라듐, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 코발트, 니켈, 금, 은 및 알루미늄 같은 다른 금속 또는 이들 금속의 합금이 이용될 수도 있다.
더 우수한 성능의 ICs를 달성하기 위해, ICs의 피처의 대부분이 더 작은 피처 크기와 더 높은 부품 밀도를 갖도록 제조되고 있다. 일부 다마신 프로세싱에서, 예를 들어, 2X-nm 노드 피처 상의 구리 시드층들은 50Å만큼의 또는 더 얇은 두께일 수 있다. 보이드 (void) 또는 결함이 실질적으로 없는 금속 시드층들 및 금속 상호 접속부를 산출하는데 있어, 더 작은 피처 크기를 갖도록 하는 기술적 과제가 부각되고 있다.
본 발명은 금속 시드층과 일체화된 필름을 형성하기 위해 금속 시드층 상에 금속 산화물을 순 (pure) 금속으로 환원시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 일체화된 필름을 형성하는, 그리고 대기 환경에 노출로부터의 재산화를 감소시키는 환경 하에서 환원제를 함유하는 용액과 금속 산화물을 접촉시키는 단계를 포함한다. 일부 양태들에서, 이송 기간을 단축하는 것, 이송 동안 분위기를 제어하는 것, 또는 전기도금 배스 (bath) 와 동일한 환원제에 대한 용액을 이용하는 것에 의해, 재산화가 최소화될 수 있다. 일부 양태들에서, 금속 시드층 상으로 표면 보호 층을 형성하기 위해, 첨가제 또는 금속염 (metal salt) 은 환원제와 함께 포함될 수 있다.
본 발명은 도금 모듈, 환원 모듈 및 선택적으로 사전처리와 관련된 다른 모듈들을 포함하는 시스템 또는 플랫폼 같은 장치와 관련된 것이다. 다른 모듈들의 예들은 스핀 린스, 건조, 어닐링을 위한 모듈들을 포함한다. 장치는 금속 시드층 상의 금속 산화물을 환원하여 금속 시드층과 일체화된 필름을 형성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 금속 시드층 상의 금속 산화물을 환원하여 금속 시드층과 일체화된 필름을 형성하기 위한 동작을 수행하도록 구성되는 명령어들을 갖는 컨트롤러를 포함한다.
일부 실시예들에서, 금속은 다마신 구리 구조에서 이용될 수 있는 구리를 포함할 수 있다. 환원제는 보란 (borane) 또는 보로하이드리드 (borohydride) 같은 보론-함유 화합물, 하이드라진 (hydrazine) 같은 질소-함유 화합물, 하이포포스파이트 (hypophosphite) 같은 인-함유 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 환원제와의 접촉이 비활성 분위기 또는 환원 가스 분위기에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 환원제와의 접촉이 약 10℃ 내지 약 100℃ 사이의 온도에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 환원제를 함유하는 용액은 용해된 산소가 실질적으로 프리 (free) 일 수 있다. 일부 실시예들에서, 환원제를 함유하는 용액은 촉진제 (accelerator) 같은 유기 첨가제를 포함할 수 있다. 다른 첨가제는 금속 시드층의 표면의 웨팅 포텐셜 (wetting potential) 을 증가시키는, 또는 환원제의 안정성을 증가시키는 첨가제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 환원제를 함유하는 용액은 금속염 같은 무기 첨가제를 포함할 수 있다. 유기 첨가제 및/또는 금속염은 금속 시드층의 재산화를 감소시키는 표면 보호 코팅 또는 층을 제공할 수 있다.
도 1a는 다마신 프로세스에서 비아 에칭 이전의 유전체층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 1b는 다마신 프로세서에서 에칭이 수행된 이후의 유전체층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 1c는 다마신 프로세스에서 에칭된 영역이 금속으로 충진된 이후의 도 1a 및 1b의 유전체층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 기판 상에 구리를 도금하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 3은 금속 시드층 상에 산화물을 환원시키고 기판 상에 금속을 도금하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 4a는 산화된 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 4b는 금속 산화물의 제거에 기인하여 보이드를 갖는 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 4c는 금속 시드층과 일체화되지 않는 반응 부산물을 형성하는, 환원된 금속 산화물을 갖는 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 4d는 금속 시드층과 일체화된 필름을 형성하는, 환원된 금속 산화물을 갖는 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5a는 금속 산화물 표면을 환원하고 전기도금 시스템으로 이송 동안 재산화를 최소화하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 5b는 금속 산화물 표면을 환원하고 환원 처리 및 무전해 증착이 동일한 용액에서 일어나도록 하여 재산화를 최소화하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 5c는 환원제 및 금속염으로 금속 시드층의 표면을 처리하는 단계를 포함하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 6a는 환원제 및 표면 보호 코팅으로 금속 시드층의 표면을 처리하는 단계를 포함하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 6b는 환원제 및 촉진제 분자들로 금속 시드층의 표면을 처리하는 단계를 포함하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 6c는 금속 표면 상에 형성된 티올 자기-조립된 (self-assembled) 단층의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 7은 전기증착 (electrodeposition) 장치의 일 예의 상면을 개략적으로 도시한다.
도 8은 이중 구성의 전기도금 셀들의 세트를 갖는 자동화된 전기증착 장치의 일 예의 상면을 개략적으로 도시한다.
도 9a 및 9b는 구리의 반사율의 변화를 이용한, 환원제 처리의 노출 시간, PH, 온도의 효과를 설명하는 그래프를 도시한다.
도 10a 및 10b는 순구리로 변환된 추정된 구리 산화물을 이용한, 환원제 처리의 노출 시간, PH, 온도의 효과를 설명하는 그래프를 도시한다.
도 11은 보이드의 존재를 설명하는 다양한 처리로부터의 최적화된 그리고 주변의 (marginal) 시드 트렌치 쿠폰들 (trench coupons) 의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지들을 도시한다.
도 12는 도 11의 최적화된 그리고 주변 시드 트렌치 쿠폰들 내의 다양한 처리들로부터 큰 (large) 보이드의 비율을 설명하는 그래프를 도시한다.
도 13은 보이드의 존재를 설명하는 살포된 질소를 이용한 다양한 처리들로부터의 최적화된 그리고 주변 시드 트렌치 쿠폰들의 SEM 이미지들을 도시한다.
도 14는 도 13의 최적화된 그리고 주변 시드 트렌치 쿠폰들 내의, 살포된 질소를 이용한 다양한 처리들로부터의 큰 보이드의 비율을 설명하는 그래프를 도시한다.
이하의 상세한 설명에서, 본 발명의 개념의 충분한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적인 설명이 이루어진다. 이러한 개념은 아래의 구체적인 설명들의 전부 또는 일부 없이도 실행될 수 있다. 다른 예들에서, 익히 공지된 프로세스 동작들은 개시된 개념들을 불필요하게 모호하게 만들지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다. 일부 개념들이 구체적인 실시예와 함께 설명되었다고 하더라도, 이러한 실시예들이 개시된 것으로 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.
도입
본 개시가 다양한 애플리케이션에서 이용될 수 있다고 하더라도, 가장 유용한 하나의 애플리케이션은, 반도체 디바이스의 제조에서 일반적으로 이용되는 다마신 또는 듀얼 다마신 프로세스이다. 다마신 또는 듀얼 다마신 프로세스는, 구리 상호 접속부 같은 금속 상호 접속부를 포함할 수 있다.
듀얼 다마신 기술의 일반적인 버전은, 듀얼 다마신 프로세서의 단계들의 일부를 도시하는 도 1a 내지 1c를 참고하여 설명될 수 있다.
도 1a는 다마신 프로세스에서 비아 에칭 이전의 하나 이상의 유전체층들의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 듀얼 다마신 프로세스에서, 유전체의 제1 및 제2 층은, 실리콘 질화물 층 같은 에칭 스톱층의 증착에 의해 분리될 수 있게끔, 연속하여 수직으로 증착된다. 이러한 층들은, 제1 유전체층 (103), 제2 유전체층 (105) 및 에칭 스톱층 (107) 으로 도 1a에 도시되고 있다. 이들은 기판 (109) 의 인접한 일부 상에 형성되며, 이러한 일부는 (디바이스 레벨에서) 하부의 (underlying) 금속화 (metallization) 층 또는 게이트 전극 층일 수 있다.
제2 유전체층 (105) 의 증착 이후에 프로세스는 비아들이 후속하여 에칭될 개구부들을 갖는 비아 마스크 (111) 를 형성한다. 도 1b는 에칭이 다마신 프로세스에서 수행된 이후의, 도 1a의 하나 이상의 유전체층들의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 다음에, 에칭 스톱층 (107) 을 통해 비아들은 부분적으로 하향 에칭된다. 다음에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 비아 마스크 (111) 가 제거되고, 라이닝 (line) 마스크 (113) 로 대체된다. 충분한 양의 유전체를 제거하여 제2 유전체층 (105) 내의 라이닝 경로 (115) 를 정의하기 위해, 제2 스톱 에칭 동작이 수행된다. 에칭 동작은 또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 하부의 기판 (109) 과 접촉하도록, 제1 유전체층 (103) 을 통해 비아 홀들 (117) 을 하향 연장시킨다.
그 이후에, 프로세스는 유전체층들 (103 및 105) 의 (측벽들을 포함하는) 노출된 표면들 상에 상대적으로 전도성인 배리어층 물질 (119) 의 얇은 층을 형성한다. 도 1c는 다마신 프로세스에서 에칭 영역이 전도성 배리어층 물질로 코팅되고 금속으로 충진된 이후의 도 1a 및 1b의 유전체층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 전도성 배리어층 물질 (119) 은, 예를 들어, 탄탈 질화물 (tantalum nitride) 또는 티타늄 질화물 (titanium nitride) 로 형성될 수 있다. 화학 기상 증착 (CVD) 또는 물리 기상 증착 (PVD) 동작이 일반적으로 전도성 배리어층 물질 (119) 을 증착하기 위해 채용된다.
전도성 배리어층 물질 (119) 의 상부에서, 프로세스는 비아 홀 및 라이닝 경로 (117 및 115) 내에 전도성 금속 (121; 반드시 그러하지는 않으나, 일반적으로 구리) 을 증착한다. 종래에, 이러한 증착은 두 개의 단계들로 수행된다: 금속 시드층의 최초 증착에 후속하는 도금에 의한 금속의 벌크 증착. 그러나, 본 개시는, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 벌크 증착 단계 이전의 사전-증착 단계를 제공한다. 금속 시드층은 PVD, CVD, 무전해 도금 또는 본 기술분야의 임의의 다른 적절한 증착 기술에 의해 증착될 수 있다. 구리의 벌크 증착은 라이닝 경로 (115) 를 충진할 뿐만 아니라, 완벽한 충진이 달성되도록, 제2 유전체층 (105) 상부의 노출된 표면 모두를 커버한다 (cover). 금속 (121) 은 IC 디바이스에 대한 구리 상호 접속부로서 기능할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 구리가 아닌 다른 금속들이 시드층으로 이용될 수 있다. 다른 금속들의 예는, 코발트, 텅스텐 및 루테늄을 포함한다.
금속 시드층들은 공기 내에서 용이하게 산소 또는 수증기와 반응할 수 있고, 순금속으로부터 매립된 (buried) 순금속과 금속 산화물의 혼합 필름으로 산화될 수 있다. 대기 환경 하의 산화가 일부 금속의 얇은 표면 층으로 제한될 수 있는 반면, 얇은 층은 상당한 균열 (fraction) 또는 전류 기술 노드에서 이용되는 얇은 시드층들의 전체 두께를 나타낼 수 있다. 상대적으로 얇은 층들이, 4x nm 노드, 3x nm 노드, 2x nm 노드, 및 1x nm 노드, 그리고 10 nm 이하의 노드 같은 기술 노드로서 필요하게 될 수 있다. 상대적으로 얇은 금속층들을 필요로 하는 노드 기술에서 비아들 및 트렌치들의 높이 대 폭의 종횡비 (aspect ratio) 는 약 5:1 또는 그 이상일 수 있다. 이러한 노드 기술에서, 금속 시드층의 두께는, 평균적인 결과로서, 약 100Å 미만일 수 있다. 일부 구현 예에서, 금속 시드층의 두께는 평균 약 50Å 미만일 수 있다.
금속 표면 (M) 과 주위 산소 또는 수증기 사이의 정확한 반응 메커니즘은 특성 및 산화 상태에 따라 변경될 수 있으나, 아래의 화학식 1 및 화학식 2의 일반적인 화학 반응을 통해, 시드 또는 배리어층들에 이용되는 금속은 금속 산화물 (MOx) 로 변환된다.
화학식 1: 2M(s) + O2 (g) → 2MOx(s)
화학식 2: 2M(s) + H2O(g) → M2Ox + H2 (g)
예를 들어, 기판 상에 증착된 구리 시드는 공기에 노출될 때에 금속하게 구리 산화물을 형성하는 것으로 알려져 있다. 구리 산화물 필름은 하부 구리 금속의 상부 상에 대략 20Å 그리고 50Å 두께의 층을 형성한다. 금속 시드층이 더 얇아지면 얇아질수록, 대기 환경에의 산화로부터의 금속 산화물의 형성은, 상당한 기술적 과제를 부과할 수 있다.
순금속 시드의 금속 산화물로의 변환은 심각한 문제점을 유발할 수 있다. 이는 전류 구리 다마신 프로세싱에서뿐만 아니라, 루테늄, 코발트, 은 및 알루미늄 같은 전도성 금속을 이용하는 전기증착 프로세스에서도 사실이다. 첫째로, 산화된 표면은 도금되기 어렵게 된다. 전기도금 배스 첨가제의 금속 산화물 및 순금속 상에서의 어려운 상호 작용 때문에, 불균일한 도금이 유발될 수 있다. 금속 산화물과 순금속 사이의 전도성 차이의 결과로서, 불균일한 도금이 또한 유발될 수 있다. 둘째로, 금속 시드의 일부들이 도금을 지지할 수 없게 만들 수 있는, 보이드가 금속 시드 내에 형성될 수 있다. 보이드는, 부식성 도금 용액에의 노출 동안 금속 산화물의 용해 (dissolution) 의 결과로서 형성될 수 있다. 보이드는 또한 불균일한 도금 때문에 표면 상에 형성될 수 있다. 추가로, 산화된 표면의 상부에 벌크 금속을 도금하는 것은, 화학적 기계적 연마 (CMP) 같은 이후의 후속 프로세싱 단계에서 보이드를 더 유발할 수 있는, 부착 (adhesion) 또는 박리 (delamination) 문제를 야기할 수 있다. 에칭, 불균일한 도금, 박리, 또는 다른 수단들로부터 야기된 보이드는 금속 시드층을 불연속적으로 만들고, 도금을 지지할 수 없게 만든다. 사실, 현대 다마신 금속 시드층들은 이를 테면 약 50Å 또는 그 이하로, 상대적으로 얇기 때문에, 작은 산화물이 전체 층 두께를 차지할 정도이다. 셋째로, 금속 산화물 형성은 캡핑 같은, 후속-전기증착 단계를 방해할 수 있는데, 이는 금속 산화물이 캡핑층에 대한 부착을 제한할 수 있다.
금속 시드층 증착한 이후에, 그러나 시드층 상에 벌크 금속을 도금하기 이전에, 금속 시드층 상에의 금속 산화물의 형성을 피하기는 어려울 수 있다. 금속의 도금 이전에, 대기 환경 내에서 금속 시드층을 산소 또는 수증기에 노출할 수 있는 다양한 단계들이 일어날 수 있다. 예를 들어, 도 2는 기판 상에 구리 도금하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 나타낸다. 프로세스 (200) 는 단계 (205) 에서 시작될 수 있는데, 여기서 프로세스 챔버 또는 증착 챔버는 반도체 웨이퍼 같은 기판을 수용한다. 구리 시드층 같은 금속 시드층은 PVD 같은 적절한 증착 기술을 이용하여 기판 상에 증착될 수 있다.
선택적인 단계 (210) 에서, 구리 시드층을 갖는 기판은 린스되고 건조될 수 있다. 예를 들어, 금속 시드층은 탈-이온수로 린스될 수 있다. 린스 단계는 예를 들어 약 1 내지 10초로, 시간에 대한 제한이 있을 수 있으나, 린스 단계에는 더 긴 또는 더 짧은 시간이 소요될 수 있다. 후속하여, 비록 건조 단계에 더 긴 또는 더 짧은 시간이 소요될 수 있으나, 약 20 내지 40초 사이일 수 있는 시간으로, 기판은 건조될 수 있다. 이러한 단계 동안, 금속 시드층은 산화에 노출될 수 있다.
단계 (215) 에서, 금속 시드층을 갖는 기판은 전기도금 시스템 또는 배스로 이송된다. 이러한 이송 동안, 금속 시드층은 금속 시드층이 급격히 산화될 수 있는 대기 환경에 노출될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 이러한 노출 기간은 약 1분 내지 약 4시간 사이, 약 15분 내지 약 1시간 사이, 또는 그 이상 중 임의의 기간일 수 있다. 단계 (220) 에서, 벌크 금속은 기판 상에 전기도금될 수 있다. 구리 시드층을 갖는 기판은, 예를 들어, 산성 용액 내에 구리 양이온 및 관련된 음이온을 함유하는 전기도금 배스 내에 액침될 (immersed) 수 있다. 도 2의 단계 (220) 는 2011년 2월 28일 출원된 미국 특허 제 6,793,796 호 (attorney docket no. NOVLP073) 에 개시된 일련의 프로세스를 포함할 수 있으며, 상기 특허의 내용은 참고로서 본 명세서에 포함된다. 상기 문헌은 전자충진 프로세스의 적어도 4 개의 상 (phase) 들을 개시하며, 매입된 상대적으로 작은 피쳐들의 최적 충진을 위한, 각 상에 대한 제어된 전류 밀도 방법을 개시한다.
금속 시드층의 증착과 전기도금 사이의 산화에 금속 시드층이 노출될 수 있는 다양한 단계들과 관련하여, 금속 산화물 표면에 관한 부정적 효과들을 감소시키기 위한 기술이 필요하다. 그러나, 현재 기술들의 일부는 단점들을 가질 수 있다. 수소-기반의 플라즈마의 이용은 두꺼운 금속 산화물을 환원시킬 수 있으나, 이러한 기술은 실질적인 비용을 가중시키며, 피처 내에 많은 수의 보이드가 야기되어, 얇은 금속 시드층에 좋지 않은 손상을 줄 수 있는, 실질적으로 높은 온도 (예를 들어, 적어도 200 ℃ 이상) 를 이용한다. 두꺼운 금속 산화물을 환원하기 위한 열적 가스 형성 어닐링 (thermal forming gas anneal) 은 150℃보다 높은 온도에서 가스 (예를 들어, 수소 및 질소 가스의 혼합물) 의 형성을 이용하며, 이는 금속 시드의 응집을 유발할 수 있고, 증가된 보이드 형성을 야기할 수도 있다. 다른 산성 또는 화학 작용제의 이용은 두꺼운 금속 산화물을 용해하거나 에칭할 수 있지만, 이러한 산화물의 제거는 금속이 그 위에 도금될 수 있는 영역에의 보이드 형성의 증가를 야기할 수 있다.
본 개시는 변형된 금속 표면에 대해 금속 산화물 표면을 환원시키는 방법을 제공한다. 금속 산화물 표면을 환원시키는 방법은, 기판이 전기도금 배스에 도입될 때에 실질적으로 산소가 없는 금속성 표면에 실질적인 세정을 제공한다. 추가로, 금속 산화물을 환원시키는 방법은 상대적으로 낮은 온도에서 동작하며, 환원된 금속 산화물은 금속으로 변환되어, 하부의 시드 또는 기판에 대해 접착력을 갖는, 그리고 금속 시드층과 일체화된 연속성 (continuous) 필름을 형성한다.
프로세스
도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 시드층의 일부가 금속의 산화물로 변환된, 기판의 도금 표면 상의 금속 시드층을 갖는 기판을 수용하는 단계를 포함한다. 기판은 약 5:1 보다 큰 높이 대 폭의 종횡비를 갖는 리세스를 가진다. 상기 방법은, 금속의 산화물을 시드층과 일체화된 필름의 형태의 금속으로 환원시키는 환경에서, 금속의 산화물을 환원제를 함유하는 용액에 적어도 접촉시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 도금 용액을 포함하는 도금 배스에 기판을 이송시키는 단계, 및 도금 용액을 이용하여 금속 시드층으로 금속을 도금하는 단계를 더 포함한다.
도 3은 금속 시드층 상의 산화물을 환원시키고 기판 상에 금속을 도금하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다. 프로세스 (300) 는 금속 시드층이 기판 상에 증착되는 단계 (305) 로 시작될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 시드층은 반-귀금속 (semi-noble metal) 층을 포함할 수 있다. 반-귀금속층은 확산 배리어의 일부일 수 있고, 또는 확산 배리어로서 기능할 수 있다. 반-귀금속층은 루테늄 같은 반-귀금속을 포함할 수 있다. 반-귀금속층의 양태들은 미국 특허 제 7,442,267 호 (attorney docket no. NOVLP350), 미국 특허 제 7,964,506 호 (attorney docket no. NOVLP272), 미국 특허 제 7,799,684 호 (attorney docket no. NOVLP207), 미국 특허 출원 제 11/540,937 호 (attorney docket no. NOVLP175), 미국 특허 출원 제 12/785,205 호 (attorney docket no. NOVLP272X1), 및 미국 특허 출원 제 13/367,710 호 (attorney docket no. NOVLP272X2) 에 더 개시되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참고로서 포함된다. 단계 (305) 는 PVD 장치와 같은 증착 장치 내에서 일어날 수 있다. 프로세스 (300) 는, 기판이 환원 스테이션 또는 환원 용액을 함유하는 장치로 이송되는, 단계 (310) 로 계속될 수 있다. 단계 (310) 동안, 기판은 금속 시드층의 표면의 산화를 유발할 수 있는 대기 환경에 노출될 수 있다.
단계 (315) 에서, 기판은 환원 스테이션 또는 환원 용액을 함유하는 장치로 도입될 수 있다. 용액은 금속 산화물을, 직접적으로 또는 간접적으로 금속으로 환원하기 위한 환원제를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 산화물 표면에서 반응하여 순금속성 표면을 생성하는 수소 가스 또는 양자 (protons) 를 릴리스함으로써, 환원제는 동작한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 화학식 3은 금속 산화물 표면과의 후속 반응을 위해 수소 가스를 릴리스하는 환원제의 예를 나타낸다. 예를 들어, 디메틸 아민 보란 (dimethyl amine borane; DMAB) 는 수소 가스를 형성하기 위해 분해될 수 있다. 화학식 4는 금속으로 변환되기 위해, 금속 산화물과 반응하는 수소 가스의 일반적 반응을 나타낸다.
화학식 3: (CH3)2NH:BH3 → (CH3)2NBH2 + H2
화학식 4: xH2 + MOx → M + xH2O
환원제는 금속 산화물을 금속 시드층과 일체화된 필름의 형태의 금속으로 변환시키는 환경에서 금속 산화물과 반응한다. 금속 시드층과 일체화된 필름의 특성은 아래의 도 4d와 관련하여 더 상세하게 논의된다.
환원제는 단일 환원 조성물 또는 다수의 환원 조성물들의 혼합물을 포함할 수 있다. 환원 조성물들의 예시적인 종류는: 보론-함유 조성물, 질소-함유 조성물 및 인-함유 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 환원제는 이러한 종류로 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
일부 실시형태들에서, 환원제는 보론-함유 조성물을 포함한다. 보론-함유 조성물은 암모니아 보란, 디메틸 아민 보란 (DMAB), 디에틸 아민 보란 (diethyl amine borane; DEAB), 모폴린 보란 (morpholine borane), 이소프로필 아민 보란 (isopropyl amine borane) 및 수소 또는 양자를 용이하게 릴리스할 수 있는 다른 보란 복합물 같은, 보란 복합물일 수 있다. 다른 예들에서, 보란-함유 조성물은 보로하이드라이드 (borohydride) 일 수 있다. 보로하이드라이드는 또한 금속 산화물을 환원시키는, 나트륨 (Na), 칼슘 (K), 리튬 (Li) 또는 테트라메틸암모늄 (tetramethylammonium) 같은 다양한 반대 이온 (counter ions) 을 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 환원제는 질소-함유 조성물을 포함한다. 질소-함유 조성물은 하이드라진, 이를 테면, 순 하이드라진 (hydrazine), 하이드라진 클로라이드 (hydrazine chloride), 하이드라진 브로마이드 (hydrazine bromide) 및 하이드라진 하이드레이트 (hydrazine hydrate) 일 수 있다.
일부 실시형태들에서, 환원제는 인-함유 조성물을 포함한다. 인-함유 조성물은 하이포포스파이트 (hypophosphite), 이를 테면, 나트륨 하이포포스파이트 (sodium hypophosphite), 암모늄 하이포포스파이트 (ammonium hypophosphite), 칼슘 하이포포스파이트 (calcium hypophosphite), 하이포포스파이트 산 (hypophosphorus acid) 및 하이포포스파이트 모노하이드레이트 (hypophosphite monohydrate) 일 수 있다.
다른 환원제들은 조성물 함유 알데히드 기능성 그룹들, 이를 테면 글리옥실산 및 포름알데히드를 포함할 수 있다. 추가 환원제들은 금속성 종들, 이를 테면 티타늄 (III) 클로라이드 및 티타늄 (III) 설페이트 (sulfate) 를 포함하는 조성물로부터 유도된 티타늄 (III) 이온들을 포함할 수 있다.
환원제는 임의의 적절한 용매 시스템 내에서 용해될 수 있다. 예를 들어, 환원제는 물 또는 알코올 (예를 들어, 메탄올, 에탄올 등) 내에서 용해될 수 있다. 다른 예들은 톨루엔 (toluene), 메틸렌 클로라이드 (methylene chloride), 디메틸설폭사이드 (dimethylsulfoxide) 등을 포함할 수 있다.
환원제는 용액 내에서 적절한 농도로 용해될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 환원제의 농도는 약 0.001 M 내지 약 5 M 사이일 수 있다. 예를 들어, 환원제의 농도는 약 0.1 M 내지 약 5 M일 수 있다.
추가로, 특정 pH가 환원제를 안정화하기 위해 환원제의 조성에 따라 적절할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 용액의 pH는 약 7 내지 약 12 사이일 수 있다. 예를 들어, 용액의 pH는 실질적으로 약 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0, 9.5, 10.0, 10.5, 11.0, 11.5, 또는 12.0일 수 있다.
환원제를 함유하는 용액을 금속 시드층과 접촉시킴으로써 환원제는 금속 산화물과 반응할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접촉 단계는 환원제를 함유한 용액에 기판을 액침함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접촉 단계는 용액을 금속 시드층의 표면 상으로 분무함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접촉 단계는 금속 시드층의 표면을 환원제를 함유한 기화된 용액에 노출함으로써 달성될 수 있다.
접촉 단계의 지속 기간은 금속 산화물의 특성, 환원제의 조성, 환원 용액의 온도 및 다른 파라미터들에 따라 가변될 (vary) 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접촉 단계는 약 1초 내지 약 20분 사이의 임의의 기간 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 접촉 단계의 기간은 약 5초 내지 약 5분 사이일 수 있다.
접촉 단계가 일어나는 분위기는 금속 시드층의 재산화 효과를 감소하거나 제한하는 분위기일 수 있다. 예를 들어, 분위기는 질소 또는 아르곤을 실질적으로 포함하는 분위기 같은 비활성 분위기일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분위기는 수소를 함유하는 분위기 같은 환원 분위기일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분위기는 포밍 가스 (forming gas; 예를 들어 질소 및 수소) 를 갖는 분위기 같은 비활성 및 환원 분위기일 수 있다.
접촉 단계가 일어나는 용액의 온도는 금속 산화물 표면을 환원하기 위한 종래의 기술, 이를 테면 수소-기반 플라즈마 처리 또는 열적 포밍 가스 어닐링과 비교하여 상대적으로 낮을 수 있다. 일부 실시형태들에서, 온도는 약 5℃ 내지 약 300℃, 약 10℃ 내지 약 100℃ 사이일 수 있다. 접촉 단계의 기간을 단축시키기 위해, 더 높은 온도가 금속 산화물 환원 반응을 가속시키는데 이용될 수 있다.
환원제를 함유하는 용액은 낮은 농도의 용해된 산소를 가져서 금속 시드층의 산소 재산화 표면 효과를 감소시킨다. 일부 실시형태들에서, 용해된 산소의 농도는 약 0 ppm 내지 약 10 ppm 사이일 수 있다. 용해된 산소의 농도는 질소-살포된 (sparged) 용액을 이용하여 감소될 수 있다. 추가로, 환원제를 함유하는 용액은 실질적으로 금속 이온들을 가지지 않을 수 있다.
재산화 효과를 최소화하도록 환원제에 대한 첨가제는 표면 보호 층을 제공할 수 있다. 선택적으로, 단계 (320) 에서, 표면 보호 층은 금속 시드층으로부터 제거될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 표면 보호 층의 제거는 전기도금 배스와 동일한 장치 또는 용액에서 일어날 수 있다.
전기도금 이전에, 기판은 단계 (325) 에서 선택적으로 린스 또는 웨팅되고, 이후에 건조될 수 있다. 예를 들어, 기판은 탈-이온수로 린스될 수 있다. 기판의 린스는 임의의 환원제를 금속 시드층의 표면으로부터 실질적으로 제거할 수 있다. 기판은 그 이후에 단계 (330) 에서 전기도금 시스템으로 이송될 수 있다.
도 3의 단계 (330) 에서, 기판은 대기 환경에서 전기도금 시스템 또는 다른 사전처리 장치로 이송될 수 있다. 금속 산화물을 환원 용액에 접촉시켜 금속 시드층 내의 금속 산화물이 실질적으로 환원되었다고 하더라도, 단계 (330) 을 수행하는 것은 대기 환경에 대한 노출로부터의 재산화에 관한 추가적인 과제를 제공할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 대기 환경에 대한 노출은, 이송 기간을 단축하는 것, 이송 동안 대기를 제어하는 것, 또는 전기도금 배스와 동일한 환원제에 대한 용액을 이용하는 것과 같은 기술을 이용하여 최소화될 수 있다. 이러한 기술들의 예들은 도 5a 및 5b를 참고하여 더 상세하게 설명된다. 일부 실시형태들에서, 환원제는 금속 시드층을 재산화로부터 보호하는 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 예들이 도 5c, 및 도 6a 내지 6c를 참고하여 더 상세하게 설명된다. 단계 (335) 에서, 금속은 기판 상으로 전기도금될 수 있다.
도 4a 내지 4d는 전도성 배리어층 상에 증착된 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 4a는 전도성 배리어층 (419) 위에 증착된 산화된 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 본 명세서에서 앞서 논의한 바와 같이, 금속 시드층 (420) 은 대기 환경의 산소 또는 수증기의 노출 시에 산화될 수 있으며, 이는 금속 시드층 (420) 의 일부 내에서 금속을 금속 산화물 (425) 로 변환시킬 수 있다.
도 4b는 금속 산화물의 제거에 기인한 보이드를 갖는 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 본 명세서에서 앞서 논의한 바와 같이, 일부 용액은 금속 산화물 (425) 의 제거에 의해 금속 산화물 (425) 을 처리하는데, 이는 보이드 (426) 를 야기할 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물 (425) 은 산 또는 다른 화학 물질에 의한 산화물 에칭 또는 산화물 용해에 의해 제거될 수 있다. 보이드 (426) 의 두께가 금속 시드층 (420) 의 두께에 비해 상대적으로 클 수 있기 때문에, 후속 도금에 대한 보이드 (426) 의 효과는 현저할 수 있다.
도 4c는 금속 시드층과 일체화되지 않은 반응 부산물을 형성하는 환원된 금속 산화물의 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 본 명세서에서 앞서 논의한 바와 같이, 일부 용액은 금속 시드층 (420) 과 금속을 응집시키는 상황에서 금속 산화물 (425) 을 환원한다. 일부 실시형태들에서, 환원 기술은 금속 시드층 (420) 과 응집할 수 있는 구리 파우더 같은 금속 파티클 (427) 을 생성한다. 금속 파티클 (427) 은 금속 시드층 (420) 과 일체화된 필름을 형성하지 않는다. 대신에, 금속 파티클 (427) 은 연속적이 아니고, 등각성이 (conformal) 아니고 및/또는 금속 시드층 (420) 에 부착성을 가지지 않는다.
도 4d는 금속 시드층과 일체화된 필름을 형성하는 환원된 금속 산화물과 금속 시드층의 일 예의 단면을 개략적으로 도시한다. 일부 실시형태들에서, 적절한 환원제를 갖는 용액은 금속 산화물 (425) 을 환원시킬 수 있다. 온도, 분위기, pH, 구간, 환원제의 조성, 환원제의 농도 및 용해된 산소의 농도 같은 프로세스 환경이 적절하게 조절될 때에, 도 4a의 금속 산화물 (425) 은 금속 시드층 (420) 과 일체화된 필름 (428) 으로 변환될 수 있다. 필름 (428) 은 파우더가 아니다. 도 4c의 예와 대조적으로, 필름 (428) 은 금속 시드층 (420) 과 필름 (428) 을 일체화시키는 여러 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 필름 (428) 은 윤곽 (contours) 금속 시드층 (420) 에 대해 실질적으로 연속성이고 등각성일 수 있다. 더욱이, 필름 (428) 이 금속 시드층 (420) 으로부터 용이하게 박리될 수 없도록, 필름 (428) 은 금속 시드층 (420) 에 실질적으로 부착성을 가질 수 있다.
대기 환경에 대한 노출로부터의 재산화 효과를 최소화하기 위한 여러 기술이 있을 수 있다. 일부 기술은 이송의 기간을 단축하는 것, 이송 동안 분위기를 제어하는 것, 또는 전기도금 배스와 동일한 환원제에 대한 용액을 이용하는 것과 같은 기술을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 일부 기술들은 금속 시드층 상의 표면 보호 층을 형성하여 재산화를 방지하기 위해 환원제와 첨가제를 결합하는 것을 포함할 수 있다.
도 5a는 전기도금 시스템으로의 이송 동안 재산화를 최소화하고 금속 산화물 표면을 환원시키는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다. 도 5a는 먼저 금속 시드층 내의 금속 산화물을 환원하고, 이후에 전기도금 시스템 내에서 금속을 증착하는 두 단계의 프로세스 경로를 설명한다. 일부 실시형태들에서, 이송 기간은 주변 상황에 대한 노출을 최소화하기 위해 상대적으로 짧을 수 있다. 예를 들어, 이송 기간은 약 5초 내지 약 1분 이상일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 이송 동안의 대기 환경에 대한 노출은 비활성 또는 환원 분위기 내에서 기판을 이송시킴으로써 최소화될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 환원제는 용해된 산소가 실질적으로 없는 용액 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 용액은 질소 살포될 수 있다. 더욱이, 질소-살포된 탈-이온수로 린스하는 것을 포함하는, 전체 사전처리는 질소-살포된 환경에서 수행될 수 있다.
도 5b는 금속 산화물 표면을 환원시키고, 환원 처리 및 무전해 증착이 동일한 용액 내에서 일어나도록 함으로써 재산화를 최소화하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다. 도 5b는 금속 시드층 내의 금속 산화물을 환원시키고, 동일한 용액을 이용하여 금속 시드층 상에 금속을 무전해 증착하는 일 단계 프로세스 경로를 설명한다. 따라서, 금속 시드층 상에 금속을 도금하는 것은 금속 산화물 표면을 환원하는 것에 수반될 수 있다. 그러나, 무전해 도금은, 금속 시드층 상으로의 금속의 벌크 증착을 위해 전기도금 배스로 금속 시드층을 갖는 기판을 이송시키는 것과 함께 수행될 수도 있다. 전류의 경로 없이 금속을 도금하기 위해, 무전해 도금은 금속 이온들, 착화제 및 환원제를 함유하는 무전해 배스를 이용할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 구리 시드층 상의 구리 필름의 상향식 (bottom-up) 충진을 위해, 구리는 무전해 도금될 수 있다. 무전해 도금 프로세스 또는 무전해 도금 프로세스의 양태들은 미국 특허 제 6,962,873 호 (attorney docket no. NOVLP052), 미국 특허 제 6,664,122 호 (attorney docket no. NOVLP026), 미국 특허 제 6,815,349 호 (attorney docket no. NOVLP043) 및 미국 특허 제 7,456,102 호 (attorney docket no. NOVLP139) 에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 그 전체가 참고로서 본 명세서에 포함된다.
노출 시간을 감소시키는 것, 이송 분위기를 제어하는 것, 그리고 부수적으로 환원 처리 및 무전해 증착이 동일 용액에서 발생하도록 하는 것 외에, 표면 보호 층을 형성하여 재산화를 최소화하기 위해 용액 내에 환원제와 함께 첨가제가 첨가될 수 있다. 도 5c는 표면 보호 층을 제공하기 위해 금속염을 추가하는 일 예의 흐름도를 제공하며, 도 6a 및 6b는 표면 보호 층을 제공하기 위해 유기 첨가제를 추가하는 예들의 흐름도를 제공한다.
환원제 및 용해 가능한 금속염을 함유하는 용액과 접촉함으로써, 무기의, 표면 보호 층이 금속 시드층 위에 형성될 수 있다. 도 5c는 금속 시드층의 표면을 환원제와 금속염으로 처리하는 단계를 포함하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다. 프로세스 (500c) 는 기판 상에 금속 시드층을 증착함으로서 단계 (505c) 가 시작될 수 있고, 금속 시드층의 표면이 환원제와 금속염을 함유하는 용액으로 처리되는 단계 (510c) 가 후속될 수 있다. 금속염은 용액 내에서 용해 가능하며, 추가 재산화를 방지하기 위해 금속 시드층 위에 무기의, 보호 희생 (sacrificial) 층을 형성한다. 금속 산화물을 환원제 및 금속염으로 처리하기 위한 용액은 같다. 다시 말해서, 동일한 용액이 먼저 금속 산화물을 제거하고, 이후에 금속 시드층 상에 금속염으로부터의 금속을 증착한다. 효과 면에서, 이러한 환원제 및 금속염으로부터의 금속의 무전해 도금을 이용한 동시 처리는 도 5b의 단계 (510b) 와 유사할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 금속염은 임의의 코발트 (II) 염, 이를 테면, 코발트 설페이트 (cobalt sulfate), 코발트 클로라이드 (cobalt chloride) 및 코발트 하이드록사이드 (cobalt hydroxide) 일 수 있다. 추가로, 보호 희생 층들을 형성할 수 있는 다른 금속염은 니켈, 주석, 및 철의 염을 포함한다. 코발트 설페이트는 환원제 용액에 추가되며, 예를 들어, 코발트는 무전해 프로세스를 통해 구리 같은 금속의 상부 상에 증착될 수 있다. 증착된 코발트는 공기에 대한 노출 상에 급속하게 코발트 산화물을 형성할 것이나, 하부의 금속 표면은 금속 산화물을 형성하지 않을 것이다.
단계 (515c) 에서, 보호 희생 층을 갖는 기판은 대기 환경에서 전기도금 시스템으로 이송될 수 있으며, 또는 대기 환경에서 저장될 수 있다. 단계 (515c) 동안, 코발트 산화물 같은, 보호 희생 층은 하부 금속의 재산화를 최소화한다.
단계 (520c) 에서, 보호 희생 층을 갖는 기판은 도금이 시작되기 이전의 유도 (induction) 기간 동안 산성 전기도금 용액에 선택적으로 노출될 수 있다. 산성 용액은, 후속 도금을 위해 금속 시드층의 표면이 노출된 상태로, 보호 희생 층을 용해시킨다. 전기도금 배스로의 기판의 액침과 전류 애플리케이션 사이의 기간인, 유도 기간은 하부 금속층을 용해시키는 일 없이 희생 층을 충분히 용해시키기 위해 제어될 수 있다. 유도 기간은 증착된 필름의 두께에 따라 약 0초 내지 약 1분 사이일 수 있다. 작은 양의 무전해 증착된 무기 물질의 추가가, 전자 이주 (electromigration) 같은 특성의 개선을 위해 바람직할 수 있기 때문에, 유도 기간이 필요하지 않을 수 있다. 유도 기간에 후속하여, 벌크 금속이 단계 (525c) 에서 전기도금에 의해 금속 시드층 상에 도금된다.
대안적으로, 첨가제가 용액 내에 첨가되어 금속 시드층 위에 표면 보호 코팅을 제공할 수 있다. 도 6a는 금속 시드층의 표면을 환원제 및 표면 보호 코팅으로 처리하는 단계를 포함하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다. 프로세스 (600a) 는 금속 시드층이 기판 상에 증착되는 단계 (605a) 에서 시작될 수 있다. 거기서부터, 단계 (610a) 에서 금속 시드층이 환원제 및 표면 보호 코팅으로 처리될 수 있으며, 린스 및 건조 동작이 후속될 수 있다.
표면 보호 코팅을 형성하기 위한 첨가제는 유기일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 환원제와 함께 표면 보호 코팅을 형성하기 위해 첨가될 수 있는 첨가제는 황-함유 조성물을 포함할 수 있다. 황-함유 조성물은 금속-황 (M-S) 결합의 형성을 통해 금속 표면에 결합될 수 있다. M-S 결합을 형성하여 금속 시드층의 표면을 보호하는 황-함유 조성물의 예들은 티올의 n-알칸 종류 (n-2-25) 및 티아졸 (thiazole) 을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 환원제와 함께 표면 보호 코팅을 형성하기 위해 첨가될 수도 있는 유기 첨가제는 비-황-함유 조성물, 이를 테면, 벤조트리아졸 (benzotriazole), 5-메틸-1H-벤조트리아졸 (5-methyl-1H-benzotriazole) 및 벤조트리아졸-5 카르복실 산 (benzotriazole-5 carboxylic acid) 을 포함할 수 있다.
기판을 이송하고 금속 시드층을 벌크 금속으로 도금하기 이전에, 표면 보호 코팅이 단계 (615a) 에서 제거될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 산, 열 또는 자외선 광 조사를 이용한 처리에 의해, 표면 보호 코팅으로부터의 잔류 결합을, 이를 테면 M-S 결합을 끊기 위한 후속하는 린스 처리에 의해, 표면 보호 코팅은 제거될 수 있다. 단계 (620a) 에서 노출된 금속성 표면을 갖는 기판은 전기도금 시스템으로 이송될 수 있으며, 이는 이후에 단계 (625a) 에서 금속 시드층 상으로 금속을 도금함으로써 후속 처리될 수 있다.
도 6b는 환원제 및 촉진제를 이용하여 금속 시드층의 표면을 처리하는 단계를 포함하는 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 도시한다. 프로세스 (600b) 는, 도 6a와 관련하여 설명된 바와 같은 단계 (605a) 와 유사한 단계 (605b) 에서 시작될 수 있다. 이후에, 단계 610b에서, 금속 시드층은 환원제 및 촉진제로, 후속하여 린스 및 건조 동작으로 처리될 수 있다.
명칭이 의미하는 바와 같이, 촉진제들은 도금 반응률을 증가시키는 첨가제들이다. 촉진제들은 금속 표면들 상으로 흡수하고, 소정의 인가된 전압에서 국부적인 전류 밀도를 증가시키는 분자들이다. 통상적으로, 촉진제들은 M-S 결합 형성을 통해 표면 보호 코팅을 형성할 수 있는 펜던트 (pendant) 황 (sulfur) 원자들을 함유한다. 그러한 코팅들은 재산화로부터 표면을 보호할 수 있고, 또한 전기도금 용액들에서의 금속의 전기증착을 촉진시킬 수 있다. 촉진제들이 구리 이온 환원 반응에 참여하고, 구리 필름들의 핵형성 (nucleation) 및 표면 성장에 강하게 영향을 준다는 것이 이해된다.
동작의 임의의 이론 또는 메커니즘에 의해 구속되는 것을 바라지 않지만, 촉진제들 (단독 또는 다른 배스 첨가제들과의 결합) 은 억제제 (suppressor) 들의 존재와 관련된 분극 효과를 국부적으로 감소시키고, 그에 의해 전기증착률을 국부적으로 증가시키는 경향이 있다. 감소된 분극 효과는 흡수된 첨가제가 가장 집중된 영역들에서 가장 확연하다 (즉, 분극은 흡수된 첨가제의 국부적인 표면 농도의 함수로서 감소된다). 촉진제가 기판 표면에 강하게 흡수될 수도 있지만, 촉진제는 일반적으로 필름에 포함되지 않는다. 따라서, 촉진제는 금속이 증착되는 것처럼 표면 상에 남는다. 리세스 (recess) 가 충진됨에 따라, 국부적인 첨가제 촉진제 농도가 리세스 내의 표면 상에서 증가한다. 첨가제들은 상대적으로 작은 분자들인 경향이 있고, 리세스된 피쳐들 (features) 로의 상대적으로 빠른 확산을 나타낸다.
일부 실시형태들에서, 첨가제는 일 단 상에 술폰산 (sulfonic acid) 을 갖는 상이한 티올 (thiol) 형태의 유기 황-함유 조성물일 수 있고, 예를 들어: X-S-S-C-C-C-SO3-이고, X는 알킬 (alkyl) 또는 알킬 술폰산 (alkyl sulfonate) 기이다. 일부 촉진제 첨가제들은 메캅토프로판술폰산 (mercaptopropanesulfonic acid; "MPS", 예를 들어, 3-메캅토-프로판술폰산) 의 파생물들이다. 다른 촉진제 첨가제들은 디메캅토프로판술폰산 (dimercaptopropanesulfonic acid; "DPS") 또는 비스 (3-술포프로필 (3-sulfopropyl)) 디술파이드 (disulfide) ("SPS") 이다. 다른 첨가제들은: 2.5-디메캅토-1,3,4-티아다졸 (2.5-dimercapto-1,3,4-thiadazole; "DMTD"), 5-메틸-2-메캅토-1,3,4-티아다졸 (5-methyl-2-mercapto-1,3,4-thiadazole; "MMTD"), 5-아미노-2-메캅토-1,3,4-티아다졸 (5-amino-2-mercapto-1,3,4-thiadazole; "AMTD"), 1-페닐-1H-테트라졸-5-티올 (1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiol; "PTT"), 5-메캅토-1-메틸테트라졸 (5-mercapto-1-methyltetrazole; "MMT"), 및 1-메틸-1H-테트라졸-5-티올 (1-methyl-1H-tetrazole-5-thiol; "MTT") 을 포함한다. 대안적으로 광택제 (brighterner) 들로 지칭되는 일부 촉진제들은, 예를 들어 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 특허 제5,252,196호에서 설명된다. 촉진제들은, 예를 들어 Shipley Company (Marlborough, MA) 로부터의 Ultrafill A-2001 또는 Enthone OMI (New Haven, CT) 로부터의 Viaform Accelerator 또는 SC Primary와 같이 상업적으로 이용가능하다.
촉진제들이 벌크 금속 도금의 촉매 작용에 대한 활성화된 표면을 제공하므로, 촉진제들은 도 6a에서의 표면 보호 코팅과 대조적으로 제거 단계를 겪지 않아도 된다. 따라서, 환원제 및 촉진제로 처리된 금속 시드층은 도 6a에서의 단계들 (620a 및 625a) 각각과 유사할 수 있는 단계들 (615b 및 620b) 로 바로 진행할 수 있다.
도 6c는 금속 표면 상에 형성된 촉진제 분자들의 개략적인 예시를 도시한다. 도 6c에 도시된 바와 같은 예시에서, 티올 (thiol) 자기-조립된 단분자층 (monolayer) 은 금속 표면 상으로 형성된다. 티올 자기-조립 단분자층은, 추가적인 재산화에 대한 표면 보호 코팅 및 전기증착을 촉진시키기 위한 표면 촉매도 제공하는 촉진제를 설명한다.
일부 실시형태들에서, 다양한 첨가제들이, 표면 웨팅을 돕기 위한 환원제를 포함하고/포함하거나 환원제를 안정화시키는 용액에 더 추가될 수도 있다. 예를 들어, 표면 웨팅을 도울 수 있는 첨가제들은 계면활성제 분자들을 포함한다. 계면활성제 분자들은, 예를 들어 Dow Chemical Company (Midland, MI) 로부터의 Triton® 및 EO/PO 블록 공중합체들, 및 DuPont (Wilmington, DE) 로부터의 Zonyl®과 같이 상업적으로 이용가능하다. 계면활성제 분자들은, 환원제가 보다 쉽게 금속 산화 표면들을 코팅하고 환원하게 하기 위해, 금속 시드층의 표면을 웨팅하는 것을 도울 수 있다.
다른 실시예들에서, 환원제를 안정화시키고 용액에서의 환원제의 활성을 연장시키기 위해, 환원제를 함유하는 용액에 첨가제들이 첨가될 수도 있다. 통상적으로, 본 명세서에서 앞서 설명된 환원제들은 시간 경과에 따라 분해될 수 있고, 금속 산화물을 금속으로 변환시키는데 덜 효율적으로 될 수 있다. 환원제들에 대한 안정제들로서 기능할 수 있는 첨가제들은, 예를 들어, 트리아졸 (triazoles), 이미다졸 (imidazoles), 술폰 (sulfones), 및 티아졸 (thiazoles) 을 포함한다. 따라서, 용액에 안정제들을 첨가하는 것은 환원제 용액들의 수명을 증가시키고, 새로운 프로세스 경로들을 실행하는 것과 관련된 소유권 비용을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에서 앞서 설명된 임의의 첨가제들은 활성의 다수의 모드를 갖는 용액들을 획득하기 위해 다수의 첨가제들의 혼합물로서 용액에 첨가될 수도 있음이 이해되어야 한다.
장치
본 명세서에서 개시된 전기증착 및 환원 처리 방법들의 일부는 다양한 집적화된 도구 장치들을 참조하여 설명될 수 있고, 다양한 일체화된 도구 장치들의 내용에서 채용될 수도 있다. 본 명세서에서 개시된 전기증착, 환원, 및 다른 방법들은 더 넓은 전기증착 장치를 형성하는 컴포넌트들에서 수행될 수 있다. 도 7은 전기증착 장치의 개략적인 상면도를 도시한다. 전기증착 장치 (700) 는 3개의 별개의 전기도금 모듈들 (702, 704, 및 706) 을 포함할 수 있다. 또한, 전기증착 장치 (700) 는 다양한 프로세스 동작들을 위해 구성된 3개의 별개의 모듈들 (712, 714, 및 716) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 모듈들 (712 및 716) 은 스핀 린스 건조 (SRD) 모듈들일 수도 있고, 모듈 (714) 은 어닐링 스테이션일 수도 있다. 일부 실시형태들에서 (712, 714, 및 716) 중 적어도 하나는 금속 산화물들을 환원시키기 위한 전처리를 포함하도록 변경될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기도금 모듈들 (702, 704, 및 706) 의 적어도 하나는 금속 산화물들을 환원하기 위한 전처리를 전기도금에 일체화시키도록 변경될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 모듈들 (712, 714, 및 716) 은 포스트-전자충진 (post-electrofill) 모듈들 (PEMs) 일 수도 있고, 각각은 기판들이 전기도금 모듈들 (702, 704, 및 706) 중 하나에 의해 프로세싱된 후 기판들의 산 세정, 엣지 베벨 제거 및 후측 에칭과 같은 기능을 수행하도록 구성된다.
전기증착 장치 (700) 는 중앙 전기증착 챔버 (724) 를 포함한다. 중앙 전기증착 챔버 (724) 는 전기도금 모듈들 (702, 704, 및 706) 에서 전기도금 용액으로서 사용되는 화학적 용액을 유지하는 챔버이다. 전기도금 장치 (700) 는 또한 전기도금 용액을 위한 첨가제들을 저장 및 전달할 수도 있는 주입 (dosing) 시스템 (726) 을 포함한다. 화학적 희석 모듈 (722) 이 에천트로서 사용되는 화합물들을 저장 및 혼합할 수도 있다. 여과 및 펌핑 유닛 (728) 이 중앙 전기증착 챔버 (724) 를 위한 전기도금 용액을 필터링하고, 전기도금 모듈들로 펌핑할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 어닐링 스테이션 (732) 이 사전처리로서 기판들을 어닐링하는데 사용될 수도 있다. 어닐링 스테이션 (732) 은 다수의 적층된 어닐링 디바이스들, 예를 들어, 5개의 적층된 어닐링 디바이스들을 포함할 수도 있다. 어닐링 디바이스들은, 별개의 스택들에서 또는 다른 다수의 디바이스 구성들에서, 어닐링 스테이션 (732) 에서 하나가 다른 하나의 상부에 배열될 수도 있다.
시스템 컨트롤러 (730) 는 전기증착 장치 (700) 를 동작하는데 요구되는 전자 및 인터페이스 제어들을 제공한다. (하나 이상의 물리적 또는 논리적 컨트롤러들을 포함할 수도 있는) 시스템 컨트롤러 (730) 는 전기도금 장치 (700) 의 특성들의 일부 또는 전부를 제어한다. 통상적으로, 시스템 컨트롤러 (730) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세스들을 포함한다. 프로세서는 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 연결부들, 스텝 모터 (stepper motor) 컨트롤러 보드들, 및 다른 같은 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 적절한 제어 동작들을 구현하기 위한 명령어들이 프로세스 상에서 실행될 수도 있다. 이러한 명령어들은 시스템 컨트롤러 (730) 와 관련된 메모리 디바이스들에 저장될 수도 있거나, 그들은 네트워크 상에 제공될 수도 있다. 특정 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러 (730) 는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다.
전기증착 장치 (700) 에서의 시스템 제어 소프트웨어는 시간, 전해질 컴포넌트들의 혼합, 유입구 압력, 도금 셀 압력, 도금 셀 온도, 기판 온도, 기판 및 임의의 다른 전극들에 인가되는 전류 및 전위, 기판 위치, 기판 회전, 및 전기증착 장치 (700) 에 의해 수행되는 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 명령어들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 도구 컴포넌트 서브-루틴들 또는 제어 객체들은 다양한 프로세스 도구 프로세스들을 수행하는데 필요한 프로세스 도구 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 기입될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 상술한 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 입력/출력 제어 (IOC) 시퀀싱 (sequencing) 명령어들을 포함한다. 예를 들어, 전기도금 프로세스의 각각의 상은 시스템 컨트롤러 (730) 의 실행을 위한 하나 이상의 명령어들을 포함할 수도 있다. 액침 프로세스 상을 위한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 명령어들은 대응하는 액침 레시피 상에 포함될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기도금 프로세스 상을 위한 모든 명령어들이 전기도금 프로세스 상과 동시에 실행되도록, 전기도금 레시피 상은 순차적으로 배열될 수도 있다.
다른 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그램들이 일부 실시형태들에 채용될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예시들은 기판 위치 프로그램, 전해질 조성물 제어 프로그램, 압력 제어 프로그램, 히터 제어 프로그램, 및 전위/전류 전원 공급 제어 프로그램을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러 (730) 과 관련된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러 (730) 에 의해 조정되는 파라미터들은 프로세스 조건들과 관련될 수도 있다. 비-제한 예시들은 온도, 지속 기간, 대기에서의 가스들의 조성물 등을 포함한다. 이러한 파라미터들은 사용자 인터페이스를 이용하여 기입될 수도 있는 레시피의 형태로 사용자에게 제공될 수도 있다.
프로세스를 모니터링하기 위한 신호들이 시스템 컨트롤러 (730) 의 아날로그 및/또는 디지털 입력 연결부들에 의해 다양한 프로세스 도구 센서들로부터 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 프로세스 도구의 아날로그 및 디지털 출력 연결부들 상에 출력될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 프로세스 도구 센서들의 비-제한 예시들은 질량유량계 (mass flow controller) 들, (마노미터 (manometer) 들과 같은) 압력 센서들, 열전대 (thermocouple) 들 등을 포함한다. 적절하게 프로그래밍된 피드백 및 제어 알고리즘들이 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이러한 센서들로부터의 데이터와 함께 사용될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 전기도금 시스템의 부분인 환원 챔버 또는 사전처리 챔버에서의 동작들이 컴퓨터 시스템에 의해 제어된다. 컴퓨터 시스템은 프로그램 명령어들을 포함하는 시스템 컨트롤러를 포함할 수도 있다. 프로그램 명령어들은 금속 시드층과 일체화된 필름의 형태로 금속 시드층에서 금속 산화물들을 금속으로 환원시키기 위해 요구되는 동작들의 모두를 수행하기 위한 명령어들을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, (하나 이상의 물리적 또는 논리적 컨트롤러들을 포함할 수도 있는) 시스템 컨트롤러는 프로세스 도구의 특성들의 일부 또는 전부를 제어한다. 통상적으로, 시스템 컨트롤러는 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세스들을 포함할 것이다. 프로세서는 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 연결부들, 스텝 모터 컨트롤러 보드들, 및 다른 같은 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 적절한 제어 동작들을 구현하기 위한 명령어들이 프로세스 상에서 실행된다. 이러한 명령어들은 컨트롤러와 관련된 메모리 디바이스들에 저장될 수도 있거나, 그들은 네트워크 상에 제공될 수도 있다. 특정 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다.
시스템 제어 소프트웨어는 시간, 환원제들의 혼합, 환원제들의 농도, 챔버 압력, 용액 온도, 용액 pH, 접촉 모드, 첨가제들의 혼합, 대기에서의 가스들의 혼합, 기판 위치, 및 프로세스 도구에 의해 수행되는 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 명령어들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 도구 컴포넌트 서브-루틴들 또는 제어 객체들은 다양한 프로세스 도구 프로세스들을 수행하는데 필요한 프로세스 도구 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 기입될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 상술한 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 입력/출력 제어 (IOC) 시퀀싱 명령어들을 포함한다. 예를 들어, 사전처리 또는 환원 프로세스의 각각의 상은 시스템 컨트롤러에 의한 실행을 위한 하나 이상의 명령어들을 포함할 수도 있다. 환원제를 함유하는 용액과 접촉하기 위한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 명령어들은 대응하는 환원 상 레시피에 포함될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 환원 프로세스를 위한 모든 명령어들이 그 프로세스 상과 동시에 실행되도록, 환원 레시피의 상들은 순차적으로 배열될 수도 있다.
다른 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그램들이 일부 실시형태들에 채용될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예시들은 시간 제어 프로그램, 기판 위치 프로그램, 접촉 모드 제어 프로그램, 환원제 조성물 제어 프로그램, 압력 제어 프로그램, 히터 제어 프로그램, pH 제어 프로그램, 용액 첨가 제어 프로그램, 및 가스 대기 제어 프로그램을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러와 관련된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러에 의해 조정되는 파라미터들은 프로세스 조건들과 관련될 수도 있다. 비-제한 예시들은 용액에서의 환원제들의 조성물, 용액에서의 환원제들의 농도, 온도, 압력, pH, 접촉 지속 기간, 용액에서의 첨가제들의 조성물, 용액에서의 첨가제들의 농도, 용해된 산소의 농도, 애기에서의 가스들의 조성물 등을 포함한다. 이러한 파라미터들은 사용자 인터페이스를 이용하여 기입될 수도 있는 레시피의 형태로 사용자에게 제공될 수도 있다.
프로세스를 모니터링하기 위한 신호들이 시스템 컨트롤러의 아날로그 및/또는 디지털 입력 연결부들에 의해 다양한 프로세스 도구 센서들로부터 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 프로세스 도구의 아날로그 및 디지털 출력 연결부들 상에 출력될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 프로세스 도구 센서들의 비-제한 예시들은 질량유량계들, (마노미터들과 같은) 압력 센서들, 열전대들 등을 포함한다. 적절하게 프로그래밍된 피드백 및 제어 알고리즘들이 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이러한 센서들로부터의 데이터와 함께 사용될 수도 있다.
일 실시형태에서, 시스템 컨트롤러 (730) 는 기판의 도금 표면 상에 금속 시드층을 갖는 기판을 수용하고, 그 뒤에, 금속 시드층에 일체화된 층의 형태로 금속의 산화물을 금속으로 환원시키는 환경에서 금속 시드층의 금속의 산화물을 환원제를 함유하는 용액에 접촉시키기 위한 명령어들을 포함한다. 환원제를 갖는 용액은, 용액에 기판을 액침함에 의해, 기판에 용액을 분무함에 의해, 또는 환원제를 함유하는 증발된 용액에 금속의 산화물을 노출함에 의해 금속의 산화물에 접촉할 수도 있다. 금속은 구리를 포함할 수 있다. 환원제를 함유하는 용액은 유기 첨가제 또는 금속염 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러 (730) 는 금속 시드층 상으로 금속을 전기도금하기 위한 명령어들을 더 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 시스템 컨트롤러 (730) 는 또한 실질적으로 산소 프리에서 기판을 전기도금 배스로 이동시키기 위한 명령어들을 포함할 수도 있다.
핸드-오프 (hand-off) 도구 (740) 가 카세트 (742) 또는 카세트 (744) 와 같은 기판 카세트로부터 기판을 선택할 수도 있다. 카세트들 (742 또는 744) 은 FOUP (front opening unified pod) 들일 수도 있다. FOUP는 제어된 환경에서 단단히 그리고 안전하게 기판을 유지하고, 기판이 적절한 부하 포트들 및 로봇 핸들링 시스템들에 장착된 도구들에 의해 프로세싱 및 측정을 위해 제거되게 하도록 설계된 인클로져 (enclosure) 이다. 핸드-오프 도구 (740) 는 진공 부착 또는 기타 다른 부착 메커니즘을 사용하여 기판을 유지할 수도 있다.
핸드-오프 도구 (740) 는 어닐링 스테이션 (732), 카세트들 (742 또는 744), 이송 스테이션 (750), 정렬기 (aligner; 748) 과 인터페이싱 (interface) 할 수도 있다. 이송 스테이션 (750) 으로부터, 핸드-오프 도구 (746) 가 기판에 대한 액세스를 얻을 수도 있다. 이송 스테이션 (750) 은, 핸드-오프 도구들 (740 및 746) 이 정렬기 (748) 를 통함이 없이 기판들을 통과시킬 수도 있는 곳으로부터의 그리고 곳으로의 슬롯 또는 위치일 수도 있다. 그러나, 일부 실시형태들에서, 전기도금 모듈로의 정확한 전달을 위해 핸드-오프 도구 (746) 상에 기판이 적당히 정렬된 것을 보장하기 위해, 핸드-오프 도구 (746) 는 기판을 정렬기 (748) 와 정렬시킬 수도 있다. 핸드-오프 도구 (746) 는 또한 기판을 전기도금 모듈들 (702, 704, 또는 706) 중 하나 또는 다양한 프로세스 동작들을 위해 구성된 3개의 별개의 모듈들 (712, 714, 및 716) 중 하나로 전달할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 모듈 (714) 은 구리 함유 구조 자체의 가열 플레이트 저항성 전기적 가열을 갖는 기판을 어닐링할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 모듈 (714) 은 웨이퍼를 어닐링하기 위한 자외선 (UV) 광 소스 또는 적외선 (IR) 광 소스를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기증착 장치 (700) 는 도금 동작 동안 일정하게 기판을 가열하기 위한 디바이스를 포함할 수도 있다. 이는 기판 후측을 통해 수행될 수도 있다.
순차적인 도금, 린스, 건조, 및 어닐링 프로세스 동작들을 통한 기판의 효율적인 사이클링을 허용하도록 구성된 장치가 제조 환경에서의 사용을 위한 구현예들을 위해 유용할 수도 있다. 이를 달성하기 위해, 모듈 (712) 은 스핀 린스 건조기 및 어닐링 챔버로서 구성될 수 있다. 그러한 모듈 (712) 로, 기판은 오직 전기도금 모듈 (704) 과 구리 도금 및 어닐링 동작들을 위한 모듈 (312) 사이에서 운송될 필요가 있을 것이다. 나아가, 일부 실시형태들에서, 전기증착 장치 (700) 는 기판의 오염을 방지하는 것을 돕기 위해 기판을 진공 환경, 비활성 가스 대기, 또는 환원 가스 대기에 유지할 수도 있다.
전기증착 장치 (800) 의 대안적인 실시형태는 도 8에 개략적으로 도시된다. 이 실시형태에서, 전기증착 장치 (800) 는 한 쌍의 또는 다수의 "듀엣" 구성에서 각각이 전기도금 배스를 포함하는 전기도금 셀들 (807) 의 세트를 갖는다. 전기도금 그 자체에 추가적으로, 전기증착 장치 (800) 가, 예를 들어, 스핀-린스, 스핀-건조, 금속 및 실리콘 습식 에칭, 무전해 증착, 사전-웨팅 및 사전-화학적 처리, 환원, 어닐링, 포토레지스트 스트리핑, 및 표면 사전-활성화와 같은 다양한 다른 전기도금 관련 프로세스들 및 서브-단계들을 수행할 수도 있다. 전기증착 장치 (800) 는 도 8에서 위에서 아래로 바라본 것으로 개략적으로 도시되고, 오직 단일층 또는 "플로어 (floor)"가 도면에 나타나지만, 그러한 장치, 예를 들어, Novellus SabreTM 3D 도구가 서로의 상부에 "적층된" 2개 이상의 레벨들을 가질 수 있고, 각각이 동일하거나 상이한 타입의 프로세싱 스테이션들을 잠재적으로 가질 수 있다는 것이 당업자에 의해 쉽게 이해될 것이다.
다시 한번 도 8을 참조하면, 전기도금될 기판들 (806) 은 일반적으로 전단 부하 FOUP (801) 을 통해 전기증착 장치 (800) 로 공급되고, 본 실시예에서, 다중 치수들에서 스핀들 (spindle; 803) 에 의해 구동되는 기판을 일 스테이션으로부터 접근 가능한 스테이션들 중 다른 하나로 집어넣고 이동시킬 수 있는 전-단 (front-end) 로봇 (802) 을 통해 FOUP로부터 전기증착 장치 (800) 의 주 기판 프로세싱 영역으로 가져가진다 - 2개의 전-단 접근가능한 스테이션들 (804) 및 2개의 전-단 접근가능한 스테이션들 (808) 도 본 실시예에서 도시된다. 전-단 접근가능한 스테이션들 (804 및 808) 은, 예를 들어, 사전-처리 스테이션들, 어닐링 스테이션들, 및 스핀 린스 건조 (SRF) 스테이션들을 포함할 수도 있다. 전-단 로봇 (802) 의 좌우로의 측방향 이동은 로봇 트랙 (802a) 을 이용하여 달성된다. 기판들 (806) 의 각각은 모터 (미도시) 에 연결된 스핀들 (803) 에 의해 구동되는 컵/콘 어셈블리 (미도시) 에 의해 유지될 수도 있고, 모터는 장착 브래킷 (809) 에 부착될 수도 있다. 또한, 총 8개의 전기도금 셀들 (807) 에 대한 전기도금 셀들 (807) 의 4개의 "듀엣들"이 본 실시예에서 도시된다. 전기도금 셀들 (807) 은 구리 함유 구조를 위해 구조를 전기도금하기 위해 그리고 솔더 (solder) 구조를 위해 솔더 물질을 전기도금하기 위해 사용될 수도 있다. 시스템 컨트롤러 (미도시) 가 전기증착 장치 (800) 의 특성들의 일부 또는 전부를 제어하기 위해 전기증착 장치 (800) 에 커플링될 (coupled) 수도 있다. 시스템 컨트롤러는 프로그래밍되거나 본 명세서에서 앞서 설명된 프로세스들에 따른 명령어들을 실행하도록 다르게 구성될 수도 있다.
특정 실시형태들에서, 웨이퍼를 환원제에 접촉시키기 위한 장치는 2010년 1월 8일에 출원되고 본 명세서에 전체로서 참조로 포함된 미국 특허 출원 제 12/684,787 호 (attorney docket no. NOVLP320) 에서 설명된 바와 같은 웨이퍼 사전-웨팅 장치와 유사하거나 동일할 수도 있다. 특정 실시형태들에서, 웨이퍼를 환원제에 접촉시키기 위한 장치는 둘 다 본 명세서에 전체로서 참조로 포함된, 2012년 7월 11일 출원된 미국 특허 출원 제 13/546,146 호 (attorney docket no. NOVLP471) 및 2011년 2월 1일에 발행된 미국 특허 제 7,879,218 호 (attorney docket no. NOVLP092) 에서 설명된 촉진제 사전처리 장치와 유사하거나 동일하다.
본 명세서에서 앞서 설명된 장치/프로세스는 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전지 패널들 등과 같은 것들의 조립 또는 제조를 위한 리소그래픽 (lithographic) 패터닝 도구들 또는 프로세스들과 결합하여 사용될 수도 있다. 통상적으로, 반드시 필요하지 않을지라도, 그러한 도구들/프로세스들은 일반적인 조립 시설에서 함께 사용되거나 수행될 것이다. 통상적으로, 층의 리소그래픽 패터닝은 각각의 동작이 다수의 가능한 도구들로 인에이블되는 (enabled) 후속하는 동작들의 일부 또는 전부를 포함한다: (1) 스핀-온 (spin-on) 또는 스프레이-온 (spray-on) 도구를 사용하여 작업물, 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포; (2) 핫 플레이트 또는 가열로 (furnace) 또는 UV 경화 도구를 사용한 포토레지스트의 경화; (3) 웨이퍼 스테퍼 (stepper) 와 같은 도구로 포토레지스트를 가시선 또는 UV 또는 x-레이 광에 노출; (4) 레제스트를 선택적으로 제거하기 위해 레지스트를 현상하고, 그에 의해 습식 벤치 (bench) 와 같은 도구를 사용하여 레제스트를 패터닝; (5) 건조 또는 플라즈마-보조 에칭 도구를 사용함에 의해 레지스트 패턴을 하부의 필름으로 전사; 및 (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트리퍼와 같은 도구를 사용하여 레지스트를 제거.
다양한 변형예들이 가능하기 때문에, 본 명세서에서 설명된 구성들 및/또는 접근법들은 완전히 예시적이고, 이러한 특정 실시형태들 또는 실시예들은 제한된 의미로 고려되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에서 설명된 특정 루틴들 또는 방법들이 하나 이상의 임의의 수의 프로세싱 전략들을 나타낼 수도 있다. 따라서, 설명된 다양한 동작들이 설명된 순서로, 다른 순서로, 병렬적으로, 또는 일부 경우가 생략된 채로 수행될 수도 있다. 또한, 전술한 프로세스들의 순서는 변경될 수도 있다.
데이터
다양한 환경들에서 환원제를 함유하는 용액들이, 구리 산화물을 환원시키고 보이드 형성을 방지하는 용액의 효율성을 결정하기 위해 구리 시드된 (seeded) 트렌치 쿠폰들의 샘플들에 접촉했다. 구리 시드된 트렌치 쿠폰들의 샘플들 각각은 각각 약 48㎚의 폭을 갖는 트렌치들을 가졌다. 최적화된 구리 시드된 트렌치 쿠폰들은, 시드 환경이 훌륭한 충진을 제공했던 샘플들을 이용했다. 주변 구리 시드된 트렌치 쿠폰들은 시드 환경이 얇은 시드 커버리지를 제공했던 샘플들을 이용했다. 주변 구리 시드된 트렌치 쿠폰들은 일반적으로 매우 넓은 하부 보이드들을 야기한다. 주변 구리 시드된 트렌치 쿠폰들은, 통상적으로 웨이퍼들 생산에서 찾아지지 않으나 구리 산화물을 환원시키고 보이드 형성을 방지하는 환원제 처리의 능력을 보다 효율적으로 나타낼 수 있는 극단적인 샘플들을 나타낸다.
도 9a 및 9b는 구리의 반사율에서의 변화에 따른 환원제 처리의 pH, 온도, 및 노출 시간의 효과를 설명하는 그래프들을 도시한다. 구리 샘플의 반사도가 높아질수록, 구리 산화물로부터 변환된 순구리의 존재가 커진다. 여기서, 관찰된 샘플들은 블랭킷 (blanket) 구리 시드된 웨이퍼들이었다. 도 9a 및 9b에서의 샘플들에서, 0.25M의 DMAB 환원제를 함유하는 용액이 블랭킷 구리 시드된 웨이퍼들에 접촉했다. 도 9a에서, 용액은 주위 온도 (예를 들어, 약 21°C) 였다. 도 9b에서, 용액은 상승된 온도 (예를 들어, 약 60°C) 였다. 환원 처리의 시간의 길이는 5초와 5분 사이에서 변했다. 용액 샘플들의 일부는 9의 pH를 가졌던 반면, 다른 용액 샘플들은 12의 pH를 가졌다. 추가적으로, 탈-이온 린스 제어가, 각각의 샘플들이 DMAB로의 노출 이전에 린스되는 것과의 비교를 위해 제공된다.
도 10a 및 10b는 순 구리로 변환된 추정된 구리 산화물에 대한 환원제 처리의 pH, 온도, 및 노출 시간의 효과를 설명하는 그래프들을 도시한다. 도 10a 및 10b는 도 9a 및 9b에서의 조건들 각각으로부터의 결과들을 취하고, 표면 저항 측정에 기초하여 금속 구리로 변환된 구리 산화물의 추정된 양을 계산한다.
도 9a 및 10a는 주위 온도에서, 환원 처리의 더 긴 지속 기간이 9의 pH에서 보다 많은 구리 산화물을 구리로 변환시켰다는 것을 설명한다. 12의 pH에서, 환원 처리는 구리 산화물을 산화시키는데 효율적이지 않았다. 도 9b 및 10b는 상승된 온도에서, 훨씬 더 많은 구리 산화물이 주위 온도와 비교하여 9의 pH뿐만 아니라 12의 pH에서 구리로 변환되는 것을 설명한다. 무관하게, 9의 pH는 12의 pH보다 더 많은 구리 산화물을 구리로 변환시켰다. 나아가, 보다 긴 처리 시간 및 상승된 온도는 보다 많은 구리로의 구리 산화의 양으로 이어졌다.
도 11은 보이드들의 존재를 설명하는 다양한 처리들로부터의 최적화된 시드 트렌치 쿠폰들 및 주변 시드 트렌치 쿠폰들의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지들을 도시한다. 처리들의 일부는 9의 pH 및 60°C로 가열되었던 0.25M DMAB 용액들을 사용하여 수행되었다. 처리들의 일부는 다양한 제어 조건들을 사용하여 수행되었다. 대표적인 주사 전자 현미경 (SEM) 단면 이미지는 각각의 조건들에 대해 찍혔다.
제1 제어 조건은 임의의 DMAB 처리 없이 구리를 도금했고, 각각의 트렌치 쿠폰들을 통해 거의 전체적으로 열악한 충진을 가져왔다. 구리 도금은 실질적으로 유기 첨가제들 프리인 순수 메이크업 용액 (virgin makeup solution; VMS) 에서 일어났다. 제2 제어 조건은 임의의 DMAB 처리 없이 구리를 도금했으나, 하향식 (bottom up) 충진을 촉진했던 전기도금 용액에 첨가제가 포함되었다. 제3 제어 조건은 임의의 DMAB 처리 없이 구리를 도금했으나, 하향식 충진을 위한 첨가제들을 가졌던 전기도금 용액에 도금 이전에 9의 pH에서의 탈-이온 린스를 포함했다. 구리 시드층의 산화를 증가시키는 알칼리성 용액에 거의 부분적으로 기인하여, 제3 제어 조건은 제2 제어 조건보다 더 큰 보이드들을 야기했다.
제4, 제5, 및 제6 조건들은 60°C로 가열되었던 0.25M의 DMAB 용액들을 사용하여 9의 pH에서 DMAB 처리로 그리고 하향식 충진을 촉진시켰던 첨가제들을 함유하는 전기도금 용액으로 구리를 도금했다. 보이드 사이즈들이 상대적으로 동일하게 남지 않았다면, 그러한 조건들에서 구리를 도금했던 각각의 샘플들은 DMAB를 사용하지 않았던 샘플들과 비교하여 약간 감소되거나 상당히 감소된 보이드 사이즈들을 보여줬다. DMAB로의 처리를 위해 그리고 90초까지의 처리 시간을 위해, 하부 보이드 사이즈들은 DMAB가 없는 처리들보다 눈에 띄게 작아졌다. 그러나, 90초 이상으로 처리 시간을 증가시키는 것은 하부 보이드 사이즈의 증가를 야기하는 것으로 보여졌고, 이는 용해된 산소를 함유하는 용액들 및 린스 용액들에 대한 재산화에 부분적으로 기인할 수도 있다.
도 12는 도 11로부터의 최적화된 시드 트렌치 쿠폰 및 주변 시드 트렌치 쿠폰에서의 댜앙한 처리들로부터의 큰 보이드들의 백분율을 설명하는 그래프를 도시한다. 도 11에서의 샘플들로부터 취해진 큰 보이드들의 계산된 백분율은 도 11에서의 SEM 이미지들에서 보여지는 것을 확인한다.
도 13은 보이드들의 존재를 설명하는 살포된 질소를 사용한 다양한 처리들로부터의 최적화된 시드 트렌치 쿠폰들 및 주변 시드 트렌치 쿠폰들의 SEM 이미지들을 도시한다. 도 11에서의 샘플들과 유사하게, 처리들의 일부는 9의 pH 및 60°C로 가열되었던 0.25M DMAB 용액들을 사용하여 수행되었고, 처리들의 일부는 다양한 제어 조건들을 사용하여 수행되었다. 그러나, DMAB 처리의 샘플들은 또한 질소-살포된 용액들을 포함했다. 용해된 산소의 농도가 매우 낮도록, 질소-살포된 용액들은 환원 용액에서의 산소량을 감소시킨다. 대표적인 주사 전자 현미경 (SEM) 단면 이미지들이 각각의 조건들에서 찍혔다.
제1 제어 조건은 매우 열악한 충진을 야기한 반면, 제2 제어 조건은 하향식 충진을 촉진시키기 위한 활성제로 개선된 충진을 야기했다. 질소-살포된 용액들을 사용한 DMAB 처리는 5초, 30초, 60초 및 120초에서 하부 보이드 사이즈들을 감소시켰다. 따라서, DMAB 처리의 지속 기간과 무관하게, 하부 보이드 사이즈들은 상대적으로 동일했다. 시간 경과에 따른 시드 재산화는 질소-살포된 용액들에 의해 제한될 수도 있다.
도 14는 도 13에서의 최적화된 시드 트렌치 쿠폰 및 주변 시드 트렌치 쿠폰에서의 살포된 질소를 사용한 댜앙한 처리들로부터의 큰 보이드들의 백분율을 설명하는 그래프를 도시한다. 도 13에서의 샘플들로부터 취해진 큰 보이드들의 계산된 백분율은 도 13에서의 SEM 이미지들에서 보여지는 것을 확인한다.
다른 실시형태들
앞서 설명한 것이 명확화 및 이해의 목적으로 일부 상세하게 설명되었더라도, 특정 변경예들 및 변형예들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있음이 명백할 것이다. 설명된 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 다수의 대안적인 방식들이 있다는 것에 주목해야 된다. 따라서, 설명된 실시형태들은 예시적이고, 제한적이지 않은 것으로 고려될 것이다.

Claims (35)

  1. 도금을 위한 금속 시드 (seed) 층을 갖는 기판을 준비하는 방법으로서,
    약 5:1보다 큰 높이 대 폭의 종횡 비 (aspect ratio) 들을 갖는 리세스 (recess) 들을 갖는 도금 표면 상에 상기 금속 시드층을 갖는 기판을 수용하는 단계로서, 상기 금속 시드층의 부분은 상기 금속의 산화물로 변환된, 상기 수용하는 단계;
    상기 금속 시드층에 일체화된 필름의 형태로 상기 금속의 상기 산화물을 상기 금속으로 환원시키는 조건들에서 상기 금속의 적어도 상기 산화물을 환원제를 함유하는 용액에 접촉시키는 단계;
    상기 기판을, 도금 용액을 포함하는 도금 배스 (bath) 로 이송하는 단계; 및
    상기 도금 용액을 사용하여 상기 금속 시드층 상으로 금속을 도금하는 단계를 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 구리를 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 시드층의 평균 두께는 약 100Å보다 작은, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 확산 배리어로 기능하는 반-귀금속 (semi-noble metal)을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 환원제는 보론 (boron)-함유 조성물을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보론-함유 조성물은 암모니아 보란 (ammonia borane), 디메틸 아민 보란 (dimethyl amine borane; DMAB), 디에틸 아민 보란 (diethyl amine borane; DEAB), 모르폴린 보란 (morpholine borane), 및 이소프로필 아민 보란 (isopropyl amine borane) 으로 구성된 그룹으로부터 선택된 보란 복합체 (borane complex) 인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보론-함유 조성물은 보로하이드라이드 (borohydride) 인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 환원제는 질소-함유 조성물을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 질소-함유 조성물은 하이드라진 (hydrazine), 하이드라진 클로라이드 (hydrazine chloride), 하이드라진 브로마이드 (hydrazine bromide), 및 하이드라진 하이드레이트 (hydrazine hydrate) 로 구성된 그룹으로부터 선택된 하이드라진 조성물인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 환원제는 인 (phosphorus)-함유 조성물을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인-함유 조성물은 나트륨 하이포포스파이트 (sodium hypophosphite), 칼슘 하이포포스파이트 (calcium hypophosphite), 하이포포스파이트 산 (hypophosphorus acid), 및 하이포포스파이트 모노하이드레이트 (hyphosphite monohydrate)로 구성된 그룹으로부터 선택된 차아린산 조성물인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 비활성 분위기에서 수행되는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 환원 가스 분위기에서 수행되는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 약 10℃와 약 100℃ 사이의 온도에서 수행되는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 약 7과 약 12 사이의 pH를 갖는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  16. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액의 농도는 약 0.1M과 약 5M 사이인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  17. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액에서의 용해된 산소의 농도는 약 0ppm과 약 10ppm 사이인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  18. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 첨가제를 더 포함하고,
    상기 첨가제는 상기 금속 시드층 상에 표면 보호 코팅을 형성하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    산 (acid), 가열, 또는 자외선 광 처리 중 적어도 하나를 사용하여 상기 표면 보호 코팅을 제거하는 단계를 더 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 첨가제는 촉진제들을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  21. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 첨가제를 더 포함하고,
    상기 첨가제는 상기 금속 시드층의 상기 표면의 웨팅 포텐셜 (wetting potential) 을 증가시키는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  22. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 첨가제를 더 포함하고,
    상기 첨가제는 상기 환원제의 안정성을 증가시키는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  23. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 금속염을 더 포함하고,
    상기 금속염은 상기 금속 시드층 위에 보호 희생층을 형성하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    산을 사용하여 상기 보호 희생층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  25. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 및 상기 도금하는 단계는 동일한 용액에서 일어나고,
    상기 도금하는 단계는 무전해 도금 금속을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  26. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 도금 배스로 이송하는 동안, 상기 기판은 실질적으로 산소 프리 (free) 인 분위기에서 유지되는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  27. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 시드층의 상기 표면으로부터 상기 환원제를 실질적으로 제거하기 위해 상기 기판을 이송하기 전에 상기 기판을 린스하는 단계 (rinsing) 를 더 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  28. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 실질적으로 금속 이온 프리인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 방법.
  29. 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치로서,
    상기 장치는 후속하는 동작들을 수행하기 위한 명령어들을 갖는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 후속하는 동작들은,
    (a) 약 5:1보다 큰 높이 대 폭의 종횡비들을 갖는 리세스들을 갖는 도금 표면 상에 상기 금속 시드층을 갖는 기판을 수용하는 동작으로서, 상기 금속 시드층의 부분은 상기 금속의 산화물로 변환된, 상기 수용하는 동작;
    (b) 상기 금속 시드층에 일체화된 필름의 형태로 상기 금속의 상기 산화물을 상기 금속으로 환원시키는 조건들에서 상기 금속의 적어도 상기 산화물을 환원제를 함유하는 용액에 접촉시키는 동작;
    (c) 상기 기판을, 도금 용액을 포함하는 도금 배스로 이송하는 동작; 및
    (d) 상기 도금 용액을 사용하여 상기 금속 시드층 상으로 금속을 도금하는 동작을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    동작 (b)는 상기 환원제를 함유하는 상기 용액에 상기 기판을 액침시키는 (immersing) 동작을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치.
  31. 제29항에 있어서,
    동작 (b)는 상기 환원제를 함유하는 상기 용액을 기판에 분무하는 동작을 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 금속은 구리를 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치.
  33. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    동작 (c)는 실질적으로 산소 프리인 분위기에서 수행되는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치.
  34. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 실질적으로 금속 이온 프리인, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치.
  35. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 함유하는 상기 용액은 유기 첨가제 또는 금속염 중 적어도 하나를 더 포함하는, 도금을 위한 금속 시드층을 갖는 기판을 준비하는 장치.
KR1020140004810A 2013-01-14 2014-01-14 금속 산화물 표면들을 변형된 금속 표면들로 환원시키는 방법 KR20140092266A (ko)

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