(57)【要約】  基板の表面に向けて電磁放射を方向付けて、該基板の該表面上の部材から反射された該電磁放射の強度の変化を１つ以上の波長で検出することによって無電解堆積プロセスをコントロールするための装置および方法。一実施形態において、該基板が検出機構に対して移動されると、無電解堆積プロセスステップの検出された終了が測定される。別の実施形態において、多数の検出ポイントが、該基板の該表面にわたる該堆積プロセスの状態を監視するために使用される。一実施形態において、該検出機構は該基板上で無電解堆積流体に浸される。一実施形態において、コントローラは、記憶されたプロセス値、異なる時間に収集されたデータの比較、および種々の算出された時間依存データを使用して無電解堆積プロセスを監視、記憶および／またはコントロールするために使用される。【選択図】  図２Ａ【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電解堆積プロセスを監視するための装置であって、
チャンバと、
基板受け取り表面を有する、前記チャンバに配置された基板サポートと、
前記基板受け取り表面に向けられた電磁放射源と、
無電解堆積プロセス中に前記基板受け取り表面に搭載された基板の表面から反射された電磁放射の強度を検出する検出器と、
前記検出器からの信号を受け取り、かつ前記無電解堆積プロセスをコントロールするように適合されたコントローラと、
を備える装置。
【請求項２】
前記電磁放射源が、約２００ナノメートル〜約８００ナノメートルの波長で電磁放射を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電磁放射源が１つ以上の発光ダイオードを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記検出器が２つ以上の検出器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記基板サポートを前記検出器に対して移動させるドライブ機構をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記検出器を前記基板サポートに対して移動させる第２のドライブ機構をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記検出器がスペクトロメーターである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記電磁放射源から収集された前記電磁放射を受け取る光ファイバケーブルと、
前記反射された電磁放射または前記光ファイバケーブルからの前記電磁放射が検出器へと通過するようにする機械的スリットと、
前記機械的スリットを位置決めする機械的アクチュエータを使用して、前記反射された電磁放射または前記電磁放射の前記光ファイバケーブルから前記検出器への送信を選択的にコントロールするコントローラと、
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記電磁放射源からの前記電磁放射の強度を検出する第２の検出器と、
前記検出器からの信号および前記第２の検出器からの信号を受け取り、かつ前記無電解堆積プロセスをコントロールするように適合されたコントローラと、
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラに結合されたメモリをさらに備えており、前記メモリが、前記無電解堆積システムの動作を方向付けるコンピュータ読み取り可能なプログラムを内部に具現化しているコンピュータ読み取り可能な媒体を備えており、前記コンピュータ読み取り可能なプログラムが、
前記無電解堆積システムをコントロールして、
（i）処理をスタートさせる、
（ii）前記無電解堆積プロセス中に反射された電磁放射の強度を収集して、前記メモリに記憶する、
（iii）前記記憶されたデータを前記収集されたデータと比較する、そして
（iv）前記収集されたデータが閾値を超える場合に前記無電解堆積プロセスを停止させるコンピュータ命令を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
表面に検出部材を有する基板であって、前記基板サポートの前記基板受け取り表面上に配置される基板と、
前記基板の前記表面に向けられた電磁放射源と、
無電解堆積プロセス中に前記検出部材から反射された電磁放射の強度を検出する検出器と、
前記検出器からの信号を受け取り、かつ前記無電解堆積プロセスをコントロールするように適合されたコントローラと、
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
無電解堆積プロセスをコントロールするための方法であって、
無電解堆積チャンバに基板を位置決めするステップと、
ブロードバンド光源から前記基板上に電磁放射を放出するステップと、
無電解堆積プロセスステップ中に基板の表面から反射された前記電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出器を使用して検出するステップと、
前記１つ以上の波長で前記電磁放射の強度を監視して、前記無電解堆積プロセスのステータスを判断するステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
前記電磁放射の前記強度を検出しつつ前記基板を回転させるステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記検出器を前記基板に対して移動させるステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上の波長が約２００ナノメートル〜約８００ナノメートルである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記電磁放射の強度を検出する前に、前記基板と接触している無電解堆積流体に前記検出器を浸すステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記電磁放射の前記監視された強度がプロセス値を超える場合に前記無電解堆積プロセスステップを修正するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
第１回目の前記電磁放射の前記監視された強度と第２回目の前記電磁放射の強度の差がプロセス値に等しい場合に堆積タイマーをスタートさせるステップと、
前記堆積タイマーが定義された期間に達するとプロセスステップを修正するステップと、
をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
無電解堆積プロセスステップ中に前記基板の表面上の検出部材から反射された前記電磁放射の強度を１つ以上の波長で前記検出器を使用して検出するステップと、
前記検出部材から反射された前記電磁放射の強度を前記１つ以上の波長で監視して、前記無電解堆積プロセスのステータスを判断するステップと、
をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、一般的に、基板上に形成されたサブミクロンアパーチャの上に導電性材料を堆積するための装置および方法に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]サブミクロンおよびより小型の部材を確実に生成することは、次世代の大規模集積回路（ＶＬＳＩ）および超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）の半導体デバイスの重要なテクノロジーの１つである。しかしながら、回路テクノロジーの境界がプレスされると、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩテクノロジーにおける配線の寸法収縮は、デバイス形成プロセスの処理機能および一貫した均一なコントロールについて追加要求するようになった。これらのテクノロジーの中心の多層配線は、シングルまたはデュアルダマシン構造などの複雑な部材、および、ビアおよび他の配線などの高アスペクト比の部材の正確な処理を必要とする。これらの配線の確実な形成、およびこれらの部材の他のデバイスへの確実な接続は、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩの成功、かつ個々の基板の回路密度およびデバイス歩留まりを大きくするのに継続される試みにとって極めて重要である。
【０００３】
[0003]半導体処理は一般的に、基板への材料の堆積と、基板からの材料の除去（「エッチング」）を伴う。通常の堆積プロセスは化学気相堆積法（ＣＶＤ）、物理気相堆積法（ＰＶＤ）、電気メッキおよび無電解メッキを含む。除去プロセスは化学機械的平坦化（ＣＭＰ）エッチングなどを含む。基板の処理および取り扱い中に、基板は種々の構造的かつ化学的変化を受ける。事例的変化は、基板上に堆積された層の厚さ、基板上に形成された層の材料、表面形態、デバイスパターンの変化などを含む。これらの変化は、基板上に形成されたデバイスの所望の電気的特徴を生成するためにコントロールされなければならない。例えば、エッチングの場合、エンドポイント検出法が、必要量の材料がいつ基板から除去されたかを判断するために使用される。より一般的には、処理の成功は、正しいプロセスレレシピを確保すること、プロセスエクスカーション（例えば、ガス流、温度、圧力、電磁エネルギー、期間など）をコントロールすることなどを必要とする。
【０００４】
[0004]銅はアルミニウムよりも低効率が低く（アルミニウムの３．1μΩ−ｃｍと比較して１．７μΩ−ｃｍ）、通電容量が大きく、またエレクトロマイグレーション抵抗が極めて高いため、現在、銅およびその合金はサブミクロンの配線テクノロジーに適した材料となっている。これらの特徴は、高レベルの集積およびデバイススピードの増加に必要なより高い電流密度をサポートするために重要である。銅は、ＰＶＤ、ＣＶＤおよび電気メッキなどの種々の技術によって堆積可能である。
【０００５】
[0005]銅または銅合金を利用する通常のデバイス部材はシングルダマシンまたはデュアルダマシンプロセスである。ダマシンプロセスにおいて、部材は誘電材料でエッチングされて、その後銅で充填される。バリヤ層は、銅の堆積の前に、誘電層に形成された部材の表面にコンフォーマルに堆積される。次いで銅はバリヤ層および周囲の電界の上に堆積される。材料の層が順次堆積されて、除去されると、基板の最上面はその表面が非平面となり、平坦化を必要とすることがある。表面を平坦化すること、つまり表面を「研磨する」ことは、材料が基板の表面から除去されて、略平らな、平坦な表面を形成するプロセスである。平坦化は、粗い表面、凝集材料、結晶格子のダメージ、引っかきおよび材料層の汚れなどの、望ましくない表面トポグラフィおよび表面欠陥を除去する際に有用である。平坦化はまた、部材を充填し、かつ次のレベルのメタライゼーションおよび処理に平らな表面を提供するために使用される過剰に堆積された材料を除去することによって基板上に部材を形成する際に有用である。
【０００６】
[0006]化学機械的平坦化、つまり化学機械的研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するために使用される共通の技術である。ＣＭＰは、材料を基板から選択的に除去するために化学組成物、通常はスラリーや他の流体媒体を利用する。従来のＣＭＰ技術において、基板キャリアや研磨ヘッドはキャリアアセンブリに搭載されて、ＣＭＰ装置の研磨パッドと接触して位置決めされる。キャリアアセンブリは、基板にコントロール可能な圧力を提供して、基板を研磨パッドに対して付勢する。パッドは外部駆動力によって基板に対して移動される。ＣＭＰ装置は、研磨組成物、つまりスラリーを分散させながら、基板の表面と研磨パッド間の研磨または摩擦移動を生じさせ、化学的活動および／または機械的活動と、基板の表面からの結果的な材料の除去を生じさせる。
【０００７】
[0007]基板の表面が平坦化された後、表面は一般的に、暴露部材のアレイと、部材を相互に電気的に隔離する誘電材料を備える「ファイリングエリア」とを備える。暴露部材は、銅、アルミニウムまたはタングステンなどの配線金属と、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、コバルト、ルテニウム、モリブデンなどのバリヤ材料とを含有してもよい。
【０００８】
[0008]たとえ銅が好ましい配線材料の１つとして選択されたとしても、エッチングが困難であり、大気に暴露されると安定した酸化層を形成する傾向があるという２つの欠点があり、他の侵襲性の半導体製作環境に暴露されると種々の腐食製品を形成する可能性がある。安定した酸化層の形成は接続の確実性に大きく影響する可能性がある。この問題を解決するために、より不活性な金属層、つまりキャップ層を配線材料上に堆積させて表面の酸化や暴露層の後の攻撃を削減するための種々の方法が採用されてきた。キャップ層は物理気相堆積法（ＰＶＤ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ）または無電解堆積プロセスによって堆積可能である。ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤおよびＭＢＥは無差別かつ非選択的に基板の表面にキャップ層材料を堆積するため、後の研磨やパターニングおよびエッチングが、暴露部材を電気的に隔離するために必要となる。研磨、パターニングおよびエッチングの追加ステップはデバイス形成プロセスをかなり複雑にする。したがって、無電解堆積プロセスがしばしば好まれる。
【０００９】
[0009]無電解堆積技術が、非導電性プリント回路基板上に導電性金属を堆積されるために広く使用されているが、無電解堆積技術は、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩ半導体において配線を形成するために広範囲には使用されていない。無電解堆積は、反応を生じさせるのに電流の印加を必要としない自触媒化学堆積プロセスを伴う。無電解堆積は通常、槽に基板を浸したり、基板上に溶液をスプレーしたりすることによって基板を溶液に暴露することを伴う。無電解または電気メッキ技術によるミクロンテクノロジーにおいて導電性材料を堆積することは、導電性材料の核生成のために電子転送を基板上で生じさせることができる表面を必要とする。非金属表面および酸化表面は、電子転送に加わることができない表面の例である。チタン、窒化チタン、タンタルおよび／または窒化タンタルを備えるバリヤ層は、これらのバリヤ層材料の自然酸化物は簡単に形成されるために、後に堆積された導電性材料層の核生成に対しては不良な表面である。
【００１０】
[0010]無電解堆積プロセスの使用によって生じる１つの課題は、表面の汚れや酸化が、無電解堆積プロセスを始める、つまり「開始する」のに時間がかかるという点である。しばしば「開始時間」として知られているこの時間は、配線部材の表面と相互作用する触媒層流体や堆積流体の能力に大きく左右される。無電解反応が開始されると、決まった量の材料を堆積させる時間は予測可能であり、一般的に、比較的反復可能な堆積レートの範囲にある。しかしながら、いつプロセスが開始されて、開始時間が基板間で、または基板のエリア間で変更するのかを知る方法がなければ、いつ所望の厚さの材料が基板の表面に堆積されたのかを知るのは難しい。このタイプのプロセス変更を補償するために、エンジニアはしばしば最悪の場合の処理時間を使用して、所望の量の材料が基板の表面に、つまりある基板から別の基板に堆積されることを保証する。最悪の場合のプロセス時間の使用は堆積チャンバのスループットに損害を与え、しばしば高価な無電解堆積溶液を無駄にしてしまう。また、基板の表面の堆積膜の厚さの変更および／または基板間の変更は形成されたデバイスの処理スピード（例えば伝搬遅延）の変更を引き起こす。抵抗の変更（つまり、様々な厚さ）によって作成された、形成されたデバイスのスピードの変更はデバイスの歩留まりに対して大きな影響を有する可能性がある。
【００１１】
[0011]したがって、無電解堆積プロセスのエンドポイントを監視および検出するための改良された装置および方法の必要性がある。
【発明の概要】
【００１２】
[0012]本発明の態様は、無電解堆積プロセスを監視して無電解プロセスステップの終了を判断するための装置を提供する。該装置はチャンバと、基板サポートと、該基板サポートに向けられた電磁放射源と、該基板サポートに搭載された基板の表面から反射された電磁放射の強度を検出する検出器と、該検出器からの信号を受け取り、かつ無電解堆積プロセスをコントロールするように適合されたコントローラと、を含む。
【００１３】
[0013]本発明の別の態様において、無電解堆積を監視するための装置はチャンバと、基板サポートと、該基板サポートに向けられた電磁放射源と、基板の表面から反射された電磁放射の強度を検出する検出器と、該電磁放射源からの電磁放射の強度を検出する第２の検出器と、該検出器からの信号を受け取り、かつ該無電解堆積プロセスをコントロールするように適合されたコントローラと、を備える。
【００１４】
[0014]本発明の別の態様において、無電解堆積を監視するための装置はチャンバと、基板サポートと、該基板サポートに向けられた、１つ以上の発光ダイオードを備える電磁放射源と、該基板サポートに搭載された基板の表面から反射された電磁放射の強度を検出する検出器と、該検出器からの信号を受け取り、かつ無電解堆積プロセスをコントロールするように適合されたコントローラと、を備える。
【００１５】
[0015]本発明の別の態様において、無電解堆積を監視するためのシステムはチャンバと、基板サポートと、該基板サポートに向けられた電磁放射源と、基板の表面から反射された電磁放射の強度を検出する検出器と、該検出器からの信号を受け取るように適合され、かつ無電解堆積プロセスをコントロールするようにさらに適合されたコントローラと、該コントローラに結合されたメモリと、を備える。コンピュータ読み取り可能なプログラムを内部で具現化しているコンピュータ読み取り可能な媒体を備える該メモリは、該無電解堆積システムの動作を方向付ける。該コンピュータ読み取り可能なプログラムは、該堆積プロセスをスタートさせ、該反射された電磁放射データの強度を収集して該メモリに記憶し、該記憶されたデータと該収集されたデータとを比較し、次いで、該収集されたデータが閾値を超える場合には該無電解堆積プロセスを停止するように符号化されたコンピュータ命令を備える。
【００１６】
[0016]本発明の態様は、無電解堆積チャンバに基板を位置決めするステップと、ブロードバンド光源から該基板上に電磁放射を放出するステップと、基板の表面から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出するステップと、該１つ以上の波長で該電磁放射の強度を監視して無電解堆積プロセスのステータスを判断するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００１７】
[0017]本発明の別の態様は、電磁放射をブロードバンド光源から放出するステップと、基板の表面から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出するステップと、第１回目に収集された該検出された電磁放射強度データと、第２回目に収集された、検出された電磁放射強度データとを比較するステップと、第１回目の該検出された電磁放射と第２回目の検出された電磁放射との差がプロセス値を超える場合にプロセスステップを修正するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００１８】
[0018]本発明の別の態様は、電磁放射をブロードバンド光源から放出し、第１回目に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を検出するステップと、第２回目に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を検出するステップと、第１回目の該記憶された電磁放射データと第２回目の該データとを使用して該強度の第１の変化レートを算出するステップと、第３回目に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を検出するステップと、第４回目に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を検出するステップと、第３回目の該記憶された電磁放射データと第４回目の該データとを使用して該強度の第２の変化レートを算出するステップと、第１回目と第２回目の該算出された変化レートを比較するステップと、第１回目と第２回目の強度の変化レートの差がプロセス値に等しくなる場合に無電解堆積プロセスを修正するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００１９】
[0019]本発明の別の態様は、電磁放射をブロードバンド光源から放出し、第１の検出器を使用して、該ブロードバンド光源からの該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出するステップと、第２の検出器を使用して、無電解堆積プロセス中に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出するステップと、該第１の検出器および該第２の検出器による１つ以上の波長での該検出された電磁放射の強度の差を算出するステップと、１つ以上の波長での強度の該算出された差を長時間監視して該無電解堆積プロセスのステータスを判断するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００２０】
[0020]本発明の別の態様は、無電解堆積チャンバにおいて基板に無電解堆積流体を送出するステップと、該基板と接触している該無電解堆積流体に検出器を浸すステップと、ブロードバンド光源から電磁放射を放出することによって、かつ基板の表面から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出することによって該電磁放射の強度を検出するステップと、第１回目の該電磁放射の検出された強度と第２回目の該電磁放射の検出された強度を比較するステップと、第１回目の該電磁放射の強度と第２回目の該電磁放射の強度の差がプロセス値に等しい場合に堆積タイマーをスタートさせるステップと、該堆積タイマーが決められた期間に達した後プロセスステップを修正するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００２１】
[0021]本発明の別の態様は、ブロードバンド光源から電磁放射を放出するステップと、無電解堆積プロセス中に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で該基板の該表面上の２つ以上の位置で検出するステップと、第１回目の該基板の該表面の位置で検出された電磁放射と、第２回目の該電磁放射とを比較するステップと、第１回目と第２回目の該基板の該表面の該位置での電磁放射の差がプロセス値を超える場合にプロセスステップを修正するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００２２】
[0022]本発明の別の態様は、光源から電磁放射を放出するステップと、検出器を使用して、基板の表面から反射された電磁放射の強度を検出するステップと、該基板の該表面を該検出器で走査するステップと、ある期間にわたって１つ以上の波長で監視された強度を加算して、該加算された結果を該期間で除算することによって該プロセスの平均状態を算出するステップと、該算出された平均強度があるプロセス値と等しい場合にプロセスステップを修正するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００２３】
[0023]本発明の別の態様は、光源から電磁放射を放出するステップと、２つ以上の波長で基板の表面から反射された電磁放射の強度を検出するステップと、各検出された波長で第１回目と第２回目に検出された電磁放射強度の差を算出するステップと、算出された最大差を有する該電磁放射の強度を１つの波長で監視して無電解堆積プロセスのステータスを判断するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００２４】
[0024]本発明の別の態様において、無電解堆積を監視するための装置は、チャンバと、該チャンバに配置され基板受け取り表面を有する基板サポートと、表面に検出部材を有する基板であって、該基板サポートの該基板受け取り表面に配置されている基板と、該基板の該表面に向けられた電磁放射源と、無電解堆積プロセス中に該検出部材から反射された電磁放射の強度を検出する検出器と、該検出器からの信号を受け取り、かつ該無電解堆積プロセスをコントロールするように適合されたコントローラと、を備える。
【００２５】
[0025]本発明の別の態様は、基板を無電解堆積チャンバに位置決めするステップと、電磁放射をブロードバンド光源から該基板上の検出部材に放出するステップと、検出器を使用して、無電解堆積プロセス中に該検出部材から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出するステップと、該１つ以上の波長での該電磁放射の該強度を監視して該無電解堆積プロセスのステータスを判断するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００２６】
[0026]本発明の別の態様は、基板を無電解堆積チャンバに位置決めするステップと、電磁放射をブロードバンド光源から該基板に放出するステップと、検出器を使用して、該無電解堆積プロセスのスタート時に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出するステップと、検出器を使用して、第２回目に基板の表面から反射された該電磁放射の強度を１つ以上の波長で検出するステップと、１つ以上の波長での該検出された強度の変化が所望のレベルを超える場合にプロセスステップを修正するステップと、によって無電解堆積プロセスをコントロールするための方法を提供する。
【００２７】
[0027]本発明の上記引用された特徴、利点および目的が達成されかつ詳細に理解されるように、上で簡潔に要約された本発明のより具体的な説明は、添付の図面に図示された実施形態を参照してなされてもよい。
【００２８】
[0028]しかしながら、添付の図面は本発明の通常の実施形態のみを図示しており、したがって本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいために、その範囲を制限するものとみなされるべきではない点に注目する。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００２９】
[0047]図１Ａは、基板１０上に形成され、かつ物理気相堆積法（ＰＶＤ）、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、電気化学堆積（ＥＣＰ）、無電解堆積または分子線エピタキシ（ＭＢＥ）プロセスによって充填された基板ベース１４の概略断面図を示す。基板１０は膜処理が実行されるワークピースを指す。例えば、基板１０はシリコン半導体基板（つまりウェーハ）、または基板上に形成された他の材料層であってもよい。誘電層１２が基板上に堆積される。誘電層１２は一般的に酸化物、酸化シリコン、カーボンシリコン酸化物、フルオロシリコン、多孔性誘電体、または他の適切な誘電体である。誘電層１２は、ビア、トレンチ、コンタクトホール、または基板ベース１４の暴露表面部分に延びるラインなどの部材１６を提供するためにパターニングされる。本発明はデュアルダマシンプロセスフローで使用されてもよいことも当業者によって理解される。基板１０は、基板１４ならびに、誘電層１２および他の後に堆積される材料層などの、基板ベース１４に形成される他の材料層を記すために使用される。
【００３０】
[0048]図１Ａは、バリヤ層２０を基板ベース１４上に堆積するステップと、導電性材料層２６を堆積することによって残りのアパーチャを充填するステップとを含む、部材１６を充填するための方法を示す。導電性材料２６は、無電解堆積、ＥＣＰ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、あるいは電気メッキが続く無電解堆積、ＰＶＤまたは化学気相堆積法の組み合わせによって堆積されてもよい。部材１６の形状およびサイズに応じて、部材１６を充填するために追加層の形成を必要とする他のプロセス要件ゆえに、部材１６を充填するプロセスは図１Ａ〜１Ｃに示されたものよりも複雑になることがある。より複雑なデバイスに見られる層の一例は、バリヤ層、シード層、（無電解ならば）触媒層、中間シード層および／またはバルク導電層である。
【００３１】
[0049]図１Ｂは、一般的に、充填部材の上部の平坦化を含む次の主要な処理ステップを示しており、これは化学機械的研磨などのプロセスによって完了されてもよい。平坦化ステップはまた、機械的、化学的および／または電気化学的活動の使用が所望の材料を除去するために使用される電気化学的平坦化（ＥＣＭＰ）プロセスによって完了されてもよい。
【００３２】
[0050]導電性材料層２６の部材表面２６ａは、現在の金属層の上部に置かれた次の金属層に現在の金属層のデバイスを電気接続するために使用されるインタフェースであるため、インタフェースの酸化や汚れは、現在の金属層に接触する能力に影響する可能性があり、したがってデバイス歩留まりに影響する可能性がある。したがって、後のプロセスで腐食せず、または厚い酸化層が部材表面２６ａに形成されるのを許容する、図１Ｃに示されたキャップ層２８が必要とされる。ＰＶＤ、ＭＢＥ、ＣＶＤおよびＡＬＤ堆積プロセスは無差別かつ非選択的にキャップ層材料を基板の表面に堆積するので、後の研磨またはパターニングおよびエッチングが、暴露デバイス／部材を電気的に隔離するために必要とされる。膜を選択的に堆積する能力ゆえに、無電解堆積プロセスはしばしば好まれる。
【００３３】
[0051]一実施形態において、キャップ層２８は単一の無電解堆積層（図示せず）である。キャップ層２８は、コバルトまたはコバルト合金を堆積させることによって基板表面の導電性部分に形成されてもよい。例えば、有用なコバルト合金は、コバルト・タングステン合金、コバルト・リン合金、コバルト・スズ合金、コバルト・ホウ素合金、およびコバルト・タングステン・リン（ＣｏＷＰ）、コバルト・タングステン・ホウ素（ＣｏＷＢ）およびコバルト・タングステン・リン・ボラン（ＣｏＷＰＢ）などの他の合金を含む。本実施形態のキャップ層２８は、約１００Å〜約２００Åなど、約１５０Å以下の厚さに堆積されてもよい。
【００３４】
[0052]別の実施形態において、キャップ層２８は、触媒層２９および導電性キャップ層３０などの２つ以上の堆積層から作られてもよい。極めて薄い触媒層２９は、導電性材料層２６およびバリヤ層２０への導電性キャップ層３０の接着を促進するために最初に堆積される。一実施形態において、触媒層２９は、バリヤ層２０を除く部材１６のすべての層への接着を促進するために無電解堆積プロセスによって堆積される。触媒層は、１つ以上の貴金属をその上に堆積することによって、基板表面の導電性部分に形成されてもよい。触媒層溶液は一般的に、約１０Å以下など、約５０オングストローム（Å）以下の厚さに貴金属を堆積する。貴金属はパラジウム、プラチナ、金、銀、インジウム、レニウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、またはこれらの組み合わせであってもよい。好ましくは、貴金属はパラジウムである。
【００３５】
[0053]導電性キャップ層３０は、選択的無電解堆積プロセスによって暴露触媒層２９上に次に堆積される。好ましくは、導電性キャップ層３０はコバルトまたはコバルト合金を含む。例えば、有用なコバルト合金は、コバルト・タングステン合金、コバルト・リン合金、コバルト・スズ合金、コバルト・ホウ素合金、およびコバルト・タングステン・リン、コバルト・タングステン・ホウ素およびコバルト・タングステン・リン・ボランなどの他の合金を含む。導電性キャップ層はまた、ニッケル、スズ、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、プラチナ、鉄、ニオブ、パラジウム、ニッケルコバルト合金、ドープされたコバルト、ドープされたニッケル合金、ニッケル鉄合金、およびこれらの組み合わせなどの他の金属および金属合金を含んでもよい。導電性キャップ層は、約１００Å〜約２００Åなど、約１５０Å以下の厚さに堆積されてもよい。キャップ層を堆積する方法および装置は、本明細書で請求された態様および開示と矛盾しない限り参照して本明細書に組み込まれる、２００２年１０月３０日に提出された「Ｐｏｓｔ  Ｒｉｎｓｅ  Ｔｏ  Ｉｍｐｒｏｖｅ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  Ｃｏｂａｌｔ  ｏｎ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｆｏｒ  ＵＬＳＩ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」と題された同時係属出願の米国特許出願第１０／２８４，８５５号［ＡＭＡＴ  ７８０１］により完全に説明されている。参照して組み込まれた無電解堆積プロセスステップは一般的に以下のプロセスステップを含む：プレリンス、層堆積の開始、リンスステップ、キャップ層堆積、およびポストキャップ層堆積クリーニングプロセス。プレリンスステップは、基板表面上の金属酸化物や他の汚れを除去するように設計される。本明細書で使用された「基板表面」とは、プラグ、ビア、コンタクト、ライン、ワイヤなどの配線部材（部材１６）と、例えばシリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラスおよびサファイアなどの１つ以上の非導電性材料（誘電層１２）の一部を含有してもよい、後の処理動作の基礎としての役割を果たす材料の層を指す。プレリンスプロセスは、基板表面の上部（例えば、約１０Å〜約５０Å）を除去／エッチングするために、酸性溶液、好ましくは０．５重量％のＨＦと、１Ｍの硝酸およびバランスＤｌ水を約２５℃で利用してもよい。プレリンスプロセスはさらに、プレリンスステップの前に形成された可能性がある任意の残りのプレリンス溶液、任意のエッチング材料および粒子、および任意の副生成物を除去するＤｌ水リンスステップを含む。プレリンスプロセスに続いて、開始層が、約５０Å以下のパラジウムなどの貴金属を基板表面の暴露導電性材料上に選択的に堆積することによって、基板表面上に堆積される。一態様において、開始層は、少なくとも１つの貴金属塩および少なくとも１つの酸を含有する無電解溶液から堆積される。開始層の無電解溶液内の貴金属塩の濃度は約８０ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ（ｐｐｍ）〜約３００ｐｐｍであるべきである。例示的な貴金属塩は、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ２）、硫酸パラジウム（ＰｄＳＯ４）、塩化パラジウムアンモニウム、またはこれらの組み合わせを含む。例���ば脱イオン水などのリンス剤を使用するリンスプロセスは、開始層を形成する際に使用された任意の溶液を除去するために基板表面に適用される。次にパッシベーション層が選択的無電解堆積プロセスによって暴露開始層上に堆積される。好ましくは、パッシベーション層は、２０ｇ／Ｌの硫酸コバルトと、５０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウムと、２０ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウムと、ｐＨ約１０を提供する程度の水酸化カリウムとを含有するコバルト無電解溶液を使用して堆積されたコバルトまたはコバルト合金を含む。パッシベーション層の堆積に続いて、基板表面は、堆積後クリーニングプロセスを使用してパッシベーション材料の不要な部分を除去するためにクリーニングされてもよい。堆積後クリーニング溶液は、例えば硫酸およびＤｌ水の溶液を含んでもよい。
【００３６】
[0054]別の実施形態において、無電解触媒層２９およびキャップ層３０の堆積プロセスのケミストリーは、例えばＥｎｔｈｏｎｅ，Ｉｎｃ．，Ｗｅｓｔ  Ｈａｖｅｎ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔなどの製造業者によって供給される。使用される通常の触媒層２９の堆積ケミストリーの一例は、Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃによって供給されるＥ−ＣｏＷＰ  Ａｃｔｉｖａｔｏｒ７６３−４５（パラジウム（Ｐｄ））である。Ｅ−ＣｏＷＰ  Ａｃｔｉｖａｔｏｒ７６３−４５ケミストリーを使用する例示的な触媒層堆積プロセスは、約３０オングストロームのパラジウム（Ｐｄ）を堆積する２５秒の室温堆積プロセスである。Ｅ−ＣｏＷＰ  Ａｃｔｉｖａｔｏｒ７６３−４５ケミストリーを使用して触媒層２９を堆積した後、堆積後リンス剤、例えばＣａｐ  Ｃｈｅｌａｔｉｎｇ  Ｒｉｎｓｅ  ５Ｘが、後のキャップ層３０の堆積のために触媒層を活性化させるのに使用される。次に、製造業者の提案した割合で混合されたＥＮＣＡＰ  ＣｏＷＰ７６３−３８ＡおよびＥＮＣＡＰ  ＣｏＷＰ７６３−３９Ｂのキャップ層ケミストリーが、約１５０オングストロームのＣｏＷＰキャップ層を活性化された触媒層２９上に堆積するために使用される。２パートのＥＮＣＡＰ  ＣｏＷＰ７６３−３８ＡおよびＣｏＷＰ７６３−３９Ｂケミストリーを使用する例示的なキャップ層堆積プロセスは、約１５０オングストロームのＣｏＷＰを堆積する４５秒および摂氏７５度の堆積プロセスである。
【００３７】
[0055]別の実施形態において、Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃ．の自己開始キャップ層ケミストリーは部材表面２６ａをキャップするために使用される。通常の堆積ケミストリーの一例として、Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃ．によって供給される２パートのＣＡＰＢ７６４―７５ＡおよびＣＡＰＢ７６４−７５Ｂケミストリーがある。２パートのＣＡＰＢ７６４―７５ＡおよびＣＡＰＢ７６４−７５Ｂケミストリーは製造業者が提案する割合で混合されて、約１５０オングストロームのＣｏＷＢキャップ層を堆積する。２パートのＣＡＰＢ７６４―７５ＡおよびＣＡＰＢ７６４−７５Ｂケミストリーを利用する例示的なプロセスは、１５０オングストロームのＣｏＷＢ膜を堆積する４５秒および摂氏６５度の堆積プロセスである。Ｅｎｔｈｏｎｅによって供給されるプレクリーニング溶液ＣＡＰＢクリーナーは、キャップ層を堆積する前に部材表面２６ａから酸化物を除去しかつ次の堆積のために準備するのに使用される。
【００３８】
[0056]触媒層の無電解堆積方法および／または導電性材料層の無電解堆積方法は、基板を処理溶液と接触させるように適合された、無電解堆積チャンバ、電気メッキチャンバなどの任意のチャンバで実行されてもよい。一実施形態において、触媒層および導電性材料層は同じチャンバで堆積されてもよい。別の実施形態において、触媒層と導電性材料層は別々のチャンバで堆積される。一態様において、触媒層と導電性材料層を別々のチャンバで堆積することは、触媒層溶液と導電性材料層溶液の反応の結果としてチャンバコンポーネント上に形成および堆積することがある粒子の発生を削減する。
【００３９】
[0057]無電解堆積プロセスの使用に伴って生じる１つの課題は、少量の表面の汚れまたは酸化物でさえも、無電解堆積プロセスが材料の堆積を「開始する」つまり始めるには時間がかかるという点である。無電解堆積プロセスを開始する時間、つまり開始時間は、基板間、または基板のエリア間で変更することがある。開始時間の変更によって、どのくらいの材料が所与の時点で堆積されたか、またはいつ所望の量が堆積されたかを知るのが困難になる。記されたように、開始時間の変更は、（複数の）極めて高価な堆積溶液を無駄にしてしまい、基板および基板間のデバイス性能の変更を引き起こし、無電解堆積チャンバを介する基板スループットを削減する可能性がある。また、無電解堆積チャンバを介する高スループット（１時間あたりの基板）を達成するために、薄膜を堆積するプロセス時間は極めて短く、例えば約１０秒であることもあり、したがって無電解堆積プロセスを監視およびコントロールする必要性が、デバイス特性と矛盾しないデバイスの作成に重要である。１つ以上の無電解堆積ケミストリーコンポーネントへの拡大暴露は１つ以上の暴露基板表面の著しい腐食を引き起こす場合がある。したがって、本発明の一態様において、１つ以上の無電解堆積ケミストリーコンポーネントへの表面の暴露時間を最小にして、いかなる著しい腐食が生じるのも防ぐ方途を見つけることが重要である。
【００４０】
[0058]したがって、本発明の目的の１つは、所望の厚さの材料が基板の表面上に堆積された時点を監視および／または検出する方途を開発することである。一般に、本発明は、部材表面２６ａや所望の材料の堆積のいくつかの物理的特徴の変化に起因する変化を検出および監視するために使用されることが可能である。チャンバコントローラによって収集されたデータを監視、記憶および操作する能力は基板間変動性を削減することができ、また高価な堆積ケミカルの廃棄量を削減することができる。本発明の考えられる別の目的は、基板の表面の堆積層の厚さを時間の関数とみなすデータを検出および送出するための方法である。
【００４１】
[0059]図２Ａは、無電解堆積プロセスの状態を時間の関数として監視およびフィードバックする検出機構６０を使用する本発明の一実施形態を示す。この目的を果たすために、検出機構６０は無電解堆積チャンバに搭載され、無電解堆積プロセス（例えば、触媒層堆積プロセス、導電性キャップ層堆積プロセス、プレリンスステップ、リンスステップ、またはポストキャップ層クリーニングプロセスステップ）中に部材表面２６ａの光学的特性の変化を監視できるように位置決めされる。本発明の一実施形態において、ブロードバンド光源５８から放出された電磁放射は堆積流体を通過し、基板１０の表面上の部材から反射され、堆積流体１６８を通過し、そして検出器システム５５によって収集されなければならない。光源および検出器が堆積流体１６８の表面の上方に位置決めされる場合に生じる課題は、ブロードバンド光源５８から放出された光が流体の表面から反射され、検出器システム５５によって収集される可能性があるため、検出器において偽の高強度読み取りを付与するという点である。流体の表面からの反射（つまり反射６４）および外部放射源によって引き起こされた干渉は普通雑音と称される。送出信号に対する雑音量を定量化する試みにおいて、信号対雑音比として知られる数量を使用することが共通である。信号対雑音比が大きい程、真の信号を検出システムにある不要な雑音から分離することが簡単であり、したがって収集されたデータをより信頼することができる。
【００４２】
[0060]記されたように、基板１０の表面は、導電層およびバリヤ層を含有する充填部材と誘電材料１２の上部表面を備える。ブロードバンド光源５８によって基板１０の表面上に発射された光は一般的に、誘電層からではなく暴露金属表面から反射されるにすぎない。テクノロジーの現在の状態を考えると、平坦化ステップ後の基板の表面上の暴露金属表面は一般的に基板の全表面面積の約５０％（つまり部材密度）を考慮すると思われる。検出器システム５５によって収集された放射の密度を最大化するために、検出器のビューイング角度θ３は好ましくは、基板の表面から反射された放射と一列に並んでいる。所望のビューイング角度θ３は、例えば（鏡面または拡散反射に影響を与える）表面粗さ、材料の屈折率および放出波長での表面の吸収特性によって影響されることがある光を反射する表面の条件に左右される可能性がある。所望のビューイング角度θ３の大きさは普通、入射角θ１および反射角θ２の角度に等しい角度に設定される。
【００４３】
[0061]図２Ａは、堆積膜のエンドポイントおよび／または成長を監視および検出するために開発された検出機構の一実施形態の概略断面図を示す。検出機構６０はブロードバンド光源５８と、源コントローラ１４１と、検出器システム５５と、検出器コントローラ１４２とシステムコントローラ１４０とを含む。検出機構６０は一般的に、検出器システム５５が、ブロードバンド光源５８によって放出されかつ基板１０の表面から反射された、種々の波長での放射の強度を収集および測定するように、基板１０から距離をおいて位置決めされる。一実施形態において、ブロードバンド光源５８は一般的に、ハウジング５７と、発光源５０と集光手段５２とを含有する。別の実施形態においては、ブロードバンド光源５８が発光源５０とハウジング５７とを含有する。ハウジング５７は発光源５０を取り囲み、放出された光が単一の開口５７ａを通過して、検出器の信号対雑音比に影響を与えうる迷光量を削減することを可能にする。ハウジング５７はまた、発光源５０から発生された放射を含有および放出するブラックボディとして作用する。集光手段５２はレンズや、発光源５０から基板１０の表面上のビューイングエリア６８に放出された電磁放射をコリメート、集光および／または方向付ける他のデバイスであってもよい。一実施形態において、ブロードバンド光源５８からの電磁放射は光ファイバケーブル（図示せず）によって収集され、ビューイングエリア６８に送信されて、ブロードバンド光源５８が、光が基板の表面上に発射されるポイントから距離をおいて位置決めされるようにする。
【００４４】
[0062]図４は、平坦化プロセス後の基板１０の上面図を示しており、部材表面２６ａおよび電界表面１２ａを含有するビューイングエリア６８を図示している。ビューイングエリア６８、つまり放射が発射される基板の表面上のエリアは、所望の粒度を送出して基板表面の状態を判断するように適合可能なプロセス変数である。より小さなビューイングエリアを使用する場合に受け取られる信号の分散は、結果を平均化するために削減されたエリアゆえに、より大きなビューイングエリアを使用する場合に見られる分散よりも大きいことがある。一実施形態において、ビューイングエリアは基板の全表面面積と同じ大きさであってもよい。別の実施形態においては、ビューイングエリアは直径が約１〜約２ミリメートルと小さくてもよい。別の実施形態において、好まれるビューイングエリアの直径は約２〜約５０マイクロメートル（μｍ）である。プロセスパラメータの変化、プロセスの新たな段階への移行または異なる基板の表面特性（例えば、部材密度、暴露材料など）の変更に対する、具体的な波長で反射された放射、つまり信号の相関は、所望の堆積プロセスを行う前に１つ以上のテストピースを使用して、堆積膜の成長による強度信号の特徴付けによって完了可能である。
【００４５】
[0063]発光源５０は、約２００ナノメートル（ｎｍ）〜約８００ｎｍの波長の範囲でブロードスペクトルの放射を放出する電磁放射の源である。可能な電磁放射源（ブロードバンド源）の例は、タングステンフィラメントランプ、レーザーダイオード、キセノンランプ、水銀アークランプ、金属ハロゲンランプ、カーボンアークランプ、ネオンランプ、硫黄ランプまたはこれらの組み合わせであってもよい。一実施形態において、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）が電磁放射源として使用可能である。発光ダイオードは、極めて狭い範囲の波長で強力な光を送出可能であり、またダメージを受けても交換するは比較的安価であるために、他の設計に対していくつかの利点を有している。１つ以上のＬＥＤの使用はまた、スペクトロメーター、モノクロメーター、回折格子、光学フィルタまたは他の類似のハードウェアの必要性を排除するために、検出システムの複雑さを削減する。
【００４６】
[0064]源コントローラ１４１は発光源５０の出力強度をコントロールし、出力信号をメインシステムコントローラ１４０に送出する。一実施形態において、源コントローラ１４１は、ブロードバンド（多波長）発光源５０から単一のスペクトルラインを送出可能なモノクロメーターとして作用するように適合される。本実施形態において、源コントローラ１４１は、ブロードバンド発光源から放出された波長の範囲をメインシステムコントローラ１４０によって送られたコマンドを介して時間の関数として一掃できるように設計されている。源コントローラ１４１をモノクロメーターとして使用して、種々の波長が時間の関数として走査されて、無電解プロセスを監視およびコントロールすることが可能になる。
【００４７】
[0065]検出器システム５５は電磁放射検出器５６と、検出器ハウジング５３と、集光手段５４と検出器コントローラ１４２とを含む。ハウジング５３は、ブロードバンド光源５８から放出され、かつ基板１０から反射された光を取り囲み、かつ電磁放射検出器５６によって優先的に収集されるようにする。電磁放射検出器５６は、１つ以上の波長で電磁放射の強度を測定するように構成された検出器である。電磁放射検出器５６は以下のクラスのセンサー、例えば光起電力、光導電、光導電接合、外部光電ダイオード、光電子倍増チューブ、サーモパイル、ボロメーター、焦電センサーや他の同様の検出器から選択されてもよい。一実施形態において、Ｈａｍａｍａｔｓｕ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｎｏｒｄｅｎ  ＡＢ  ｏｆ  Ｓｏｌｎａ，ＳｗｅｄｅｎやＰＬＣ  Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ  Ｉｎｃ．ｏｆ  Ｅｖｅｒｅｔｔ  ＷＡの光導電検出器が、電磁放射のブロードスペクトルを検出するために使用される。
【００４８】
[0066]本発明の一実施形態において、１つ以上の光学フィルター（図示せず）が、基板表面と電磁放射検出器５６間の検出器システム５５に追加される。追加された（複数の）光学フィルタは、特定の所望の波長のみを電磁放射検出器５６を通過させるように選択される。本実施形態は、検出された放射の信号対雑音比の改良の助けとなりうる検出器にぶつかるエネルギー量を削減する助けとなる。（複数の）光学フィルタは、例えばＢａｒｒ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ｗｅｓｔｆｏｒｄ，ＭＡやＡｎｄｏｖｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓａｌｅｍ，ＮＨから購入された帯域通過フィルタ、狭帯域フィルタ、光学エッジフィルタ、ノッチフィルタ、または広帯域フィルタであってもよい。本発明の別の態様において、光学フィルタは、基板表面に発射され、かつ検出器システム５５によって検出される波長を制限するためにブロードバンド光源５８に追加されてもよい。
【００４９】
[0067]図５Ａは、透過型ボディ９０を堆積流体に浸すことによって堆積流体の表面から反射された光の影響を削減することができる本発明の一実施形態の断面図を示す。本実施形態において、ブロードバンド光源５８および検出器システム５５は透過型ボディ９０に搭載される。透過型ボディ９０は、流体表面から反射された放射によって作成された雑音を削減するためにシステムに組み込まれる。透過型ボディ９０が、放出された放射を反射可能な固体／液体インタフェースを有するのに対して、反射された放射量は、透過型ボディ９０と堆積流体１６８間の屈折率の差が最小化される場合に最小化可能である。
【００５０】
[0068]本発明の別の実施形態において、堆積流体を介して発射された放射の波長は堆積プロセス（例えば、流体の感光性コンポーネントなど）に影響しない。同様に、放出された波長は流体のコンポーネントによって吸収されないため、検出信号の信号対雑音比に影響を与えることが一般的に好まれる。
【００５１】
[0069]集光手段５４は、図２Ａに示されるように、レンズや、ハウジング５３の開口５３ａを通過する電磁放射を収集、集光および／または方向付けする他のデバイスであってもよい。一実施形態において、光ファイバケーブル（図示せず）が、基板の表面から反射された光を収集して、基板の表面から間隔をあけられた検出器５６に送出するために使用される。一実施形態において、光ファイバケーブル（図示せず）は、反射された電磁放射を収集する集光手段を含有する。別の実施形態において、光ファイバケーブル（図示せず）は集光手段５４と検出器５６間に置かれることによって、集光手段が最大量の放射を収集できるようになり、また検出器５６および関連する電気コンポーネントが基板処理エリアから遠ざけられることが可能になる。検出器コントローラ１４２は一般的に、検出器５６の出力を検知して、出力信号をメインシステムコントローラ１４０に送出するのに使用される。
【００５２】
[0070]図２Ｂは、検出器システム５５がスペクトロメーター１９２を形成するように適合されている検出機構６０の一実施形態を図示する。スペクトロメーターは、ブロードバンド光源５８からの放射を収集し、この放射を別個の波長に分割し、各別個の波長での放射の強度を検出するために使用される。スペクトロメーターは通常、入力スリット１９０と、回折格子１９１（つまり光学プリズム）と、回折格子コントローラ１９５と、入ってくる放射を収集する検出器アレイ１９３とを含む。回折格子コントローラ１９５によって検出器コントローラ１４２は、回折格子の位置を調整して、検出器アレイ１９３の別個の検出器１９４ａ〜１９４ｃによって検出された各波長の強度をコントロールすることができる。一実施形態において、スペクトロメーターは、ある範囲の波長の放出された放射を時間の関数として走査して、無電解プロセスを監視およびコントロールするために使用される。
【００５３】
[0071]別の実施形態において、放出センサー７０は検出システム６０に組み込まれているためブロードバンド光源５８の出力が測定され、検出システム５０によって収集された反射放射と比較されて、反射された放射の強度の変化の検出を高めることができる。放出センサー７０はある範囲の波長の放射の強度を検知して、システムコントローラ１４０に送出する。ブロードバンド光源５８から放出された放射の測定は、源からの放射を収集し、かつ放出センサー検出器７１に送出する光ファイバケーブル７４を使用して達成可能である。一実施形態において、放出センサー検出器７１は、別個の波長での強度を収集するためにモノクロメーターに結合される。別の実施形態において、放出センサー７０はスペクトロメーターであってもよい。
【００５４】
[0072]放出センサー７０の別の実施形態において、光ファイバケーブル７４はブロードバンド光源５８から放出された放射を収集して、収集された放射を検出システム５５に送出する。本実施形態において、光ファイバケーブル７４によって受け取りおよび転送された光と、検出システム５５の集光手段５４によって収集された放射は、検出される放射の源を選択するために使用される機械作動スリット（図示せず）を使用して、検出器５６によって選択的に検知される。本実施形態において、源コントローラ１４１またはシステムコントローラ１４０によってコントロールされる機械作動スリットは、集光手段５４によって収集された放射が検出システム５５によって検知されるのを防ぎつつ、光ファイバケーブル７４によって受け取りおよび転送された放射の強度が検出システム５５にぶつかることをまず可能にする。１つ以上の波長での強度データが光ファイバケーブル７４から収集された後、機械作動スリットは第２の位置に移動する。機械作動スリットの第２の位置によって、集光手段５４によって収集された信号は検出システム５５によって検知されるようになるのに対して、光ファイバケーブル７４からの放射が検出システム５５によって検知されるのを防ぐ。２つの異なる信号が測定される順番は、検出プロセスを高めるために必要ならば変化されてもよい。別の実施形態において、光ファイバケーブル７４によって収集された放射と、集光手段５４によって収集された光は、検出される放射の源を選択するために使用される作動スリットを使用して、スペクトロメーター１９２によって選択的に検知される。
【００５５】
[0073]図３Ａは、波長の関数として放出センサー検出器７１によって検出された信号の強度（つまり信号の振幅）の一例を示す。図３Ｂは、波長の関数として検出器５６によって検出された信号の強度の一例を示す。図３Ｃは、放出センサー検出器７１によって検知された入力値と、正規化信号と称される、検出器５６によって検知された信号の強度値を除算することの効果を示している。正規化信号は、各波長で放出センサー検出器７１および検出器５６から受け取られた信号の強度を除算することによって、システムコントローラ１４０によって作成可能である。一実施形態において、システムコントローラ１４０は、種々のセンサーからの入力データを収集および保存し、正規化信号を得るために入力値を比較し、正規化信号データに基づいて措置を講じる（例えば、プロセスの監視を継続する、プロセスを停止する、データをファイルに保存する、など）ように設計される。別の実施形態において、システムコントローラ１４０は、ある時点の１つ以上の波長の正規化信号を、第２の時点の正規化信号と比較して何らかの措置が講じられるべきか否かを判断する。さらに別の実施形態において、システムコントローラ１４０は時間ｔ１で検出器５６から収集された強度対波長データを、時間ｔ２で検出器５６から収集された強度対波長データと共に使用して、１つ以上の決められた波長での強度の変化（またはこの欠如）に起因して何らかの措置を講じるべきか否かを判断する。さらに別の実施形態において、時間ｔ１で検出器５６によって収集された強度対波長データは時間ｔ２で検出器５６から収集された強度対波長データから減算されて、１つ以上の波長での時間ｔ１から時間ｔ２への変更を拡大する。
【００５６】
[0074]コントローラ１４０は一般的にシステム全体のコントロールおよび自動化を容易にするように設計されており、通常は中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４６と、メモリ１４４と、サポート回路（つまりＩ／Ｏ）１４８とを含んでもよい。ＣＰＵ１４６は、種々のチャンバプロセスおよびハードウェア（例えば、検出器、モーター、流体送出ハードウェアなど）をコントロールするためのインダストリアル設定で使用されて、かつシステムおよびチャンバプロセス（例えば、チャンバ温度、プロセス時間、検出信号など）を監視する任意の形態のコンピュータプロセッサの１つであってもよい。メモリ１４４はＣＰＵ１４６に接続されており、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、あるいは任意の他の形態のローカルまたはリモートデジタル記憶装置などの１つ以上の容易に利用可能なメモリであってもよい。ソフトウェア命令およびデータは、ＣＰＵ１４６に命令するためにメモリ１４４内で符号化および記憶されてもよい。サポート回路１４８もまた、従来のようにプロセッサをサポートするためにＣＰＵ１４６に接続される。サポート回路１４８はキャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含んでもよい。コントローラ１４０によって読み取り可能なプログラム（またはコンピュータ命令）は、いずれのタスクが基板上で実行されるかを判断する。好ましくは、プログラムはコントローラ１４０によって読み取り可能なソフトウェアであり、少なくとも基板位置情報と、検出器５６および放出センサー７０からのスペクトルと、基板位置情報に対する強度および波長情報と、正規化信号データと、時間の関数としての強度および波長データと、較正情報と、これらの任意の組み合わせを発生させるコードを含む。
【００５７】
[0075]コントローラ１４０は１つ以上の波長で検出された放射の強度を比較して無電解堆積プロセスステップの状態を判断し、プログラミングされた命令にしたがって、必要ならば無電解堆積プロセスステップを修正する。無電解堆積プロセスステップという用語は一般的に、例えば触媒層堆積プロセス、導電性キャップ層堆積プロセス、プレリンスステップ、リンスステップ、ポストキャップ層またはクリーニングプロセスステップを含んでもよい無電解堆積プロセスの種々のステップまたは段階を包含することを意図している。無電解堆積プロセスステップを修正するという用語は、無電解堆積プロセスステップが所望のとおり実行されることを保証するためにコントローラ１４０が講じる措置を一般的に説明することを意図している。コントローラ１４０やユーザが無電解堆積プロセスステップを修正するために完了可能な通常の措置は、例えば基板表面をリンスすること、検出強度を監視し続けること、基板の表面を乾燥させること、プロセスタイマーをスタートさせること、無電解堆積プロセスステップを終了すること、ユーザに警告すること、１つ以上の波長での強度および他のプロセスデータをコントローラのメモリの場所に記憶すること、あるいは監視された無電解堆積プロセス変数がユーザの定義したプロセス値に達するまで待機して、何らかの措置を講じることを含んでもよい。記されたとおり、モノクロメーターまたはスペクトロメーターを使用して、具体的な時点での基板の表面上の具体的なエリアでの具体的な波長の強度結果は、第２回目の時点で同一波長で基板の表面の同一エリアで測定された強度結果から選び出され、かつこれと比較される。中間処理ステップの開始および終了や無電解堆積プロセスのエンドポイントを検出するためにいずれの波長が監視されるべきかという選択は、無電解プロセスのタイプ（例えば、触媒層堆積、キャップ層堆積など）、堆積膜の厚さおよび／または基板１０上にある材料のタイプ（例えば、誘電層の材料、誘電層の厚さ、バリヤ材料、導電層の材料、シード層の材料など）に左右される。
【００５８】
[0076]一実施形態において、コントローラ１４０は、時間の関数として基板の表面から反射された放射の強度の変化レートを監視するために使用される。この方法を使用して、コントローラは、１つ以上の波長で反射された放射の強度の変化レートの増減によって、プロセスの始まり（例えば開始）および終了などの異なる段階への無電解堆積プロセスの移行を検出することができる。図３Ｄは、単一の波長の放射や多数の波長の平均に対する時間の関数として検出器５５から測定された強度信号の通常のプロットを図示する。強度の変化レートは、任意の時点の強度対時間のプロットの傾斜を算出することによって見つけられる。１つ以上の波長での強度の変化レートは、測定された強度の変化レートと堆積レートの関係がプロセスを通じて一定でないとしても、無電解堆積レートに直接関連することができる。強度の変化のレートと堆積レートとの関係は例えば、堆積されている材料のタイプ（例えば、キャップ層の材料（コバルト、コバルト・タングステン・リンなど）、触媒層の材料など）、表面の粗さの変化、部材表面２６ａの汚れ、あるいは流体中の特定の構成物の濃度に左右されることがある。強度の測定は基板の表面の光学的特性に関連しており、必ずしも堆積膜の厚さに関連しているわけではないため、他のプロセス監視技術と比較して（例えば抵抗測定、渦電流、ｍｅｔａｐｕｌｓｅ技術など）、異なる無電解堆積プロセスのプロセス特徴付けステップは、測定された強度信号と堆積プロセスの実際の状態とを相関することを必要とする。本発明のさらなる態様において、強度信号の加速または減速（例えば、堆積レートの変化）、つまり時間の関数としての強度信号の変化レートは、堆積プロセスのスピードアップやスローダウンを検知して、堆積プロセスの特定の段階（例えば開始など）への移行を表すという長所として使用されてもよい。
【００５９】
[0077]本発明の別の態様において、発射された電磁放射は、堆積流体中のコンポーネントによって吸収された波長を含有する。本実施形態において、吸収された波長の一部は、検出された放射の強度の増減によって無電解堆積流体コンポーネントの濃度の変化を検出するために使用可能である。本発明の別の実施形態において、堆積されている堆積流体中のコンポーネントと相互作用する（例えば、吸収、反射など）波長と、部材表面２６ａから反射された波長間の比較がなされる。本実施形態において、堆積流体と関連した（複数の）波長の強度の変化は、堆積されているコンポーネントの濃度の変化を監視することを意図している。この技術は、基板表面の光学的特性の変化によって一方は影響を受けない２つのプロセス変数を使用して無電解膜の成長を監視するシステムを利用しており、併用される場合に、各技術から得られた結果を検証する助けとなることが可能である。
【００６０】
[0078]記されたように、表面の汚れや酸化は、無電解堆積プロセスが材料の堆積を開始する、つまり始める時間に影響を与える。無電解反応が開始されると、決まった量の材料を堆積する時間は予測可能であり、一般的に比較的反復可能な回数の範囲にある。したがって、一実施形態において、検出機構６０は無電解堆積プロセスの「開始」を検知するのに使用されるため、コントローラは、所定時間が経過して、プロセスの終了に達するまでプロセスが稼動できるようにするタイマーをスタートさせる。プロセスが停止されるまでにタイマーがカウントする時間はプロセス条件（例えば、プロセス温度、堆積コンポーネントの濃度、堆積前の部材表面２６ａの状態、流体攪拌など）および堆積材料の厚さに左右され、好ましくはユーザによって定義される。ユーザが定義したプロセス時間の長さは、類似のプロセス条件および堆積厚さを使用して稼動される他の基板から収集されたデータより作成可能である。このモードでは、検出機構が反応の開始を検知した後、検出機構は残りの堆積プロセスを監視しても、しなくてもよい。本実施形態は、プロセスの終了時に信号が弱く、または信号対雑音比がプロセスの終了に向かって大きくなるプロセスにとって重要である。
【００６１】
[0079]一実施形態において、検出機構６０は開始プロセスのスタートを検知するために使用され、次いでタイマーがスタートされて、コントローラ１４０、流体源１２８およびノズル１２３を使用して、基板１０の表面は、決められた期間が経過した後にリンスされる。本実施形態は、部材表面２６ａや導電性材料層２６の表面が堆積流体への拡大暴露によって腐食する場合に重要である。部材表面２６ａや導電性材料層２６の表面の腐食は、後に形成された半導体デバイスの電気的特性に影響を与える可能性がある。
【００６２】
[0080]生じる恐れのある１つの課題は、誘電体の厚さがかなり小さく、かつ／または電磁放射の波長が誘電材料によって吸収されるのではなく送信される場合（誘電材料は一般的に＞３００ｎｍの透明である）に、検出システム５５によって収集された反射が基板の表面の下方の反射層から生じることがあるという点である。上部表面にない表面からの反射は、誘電層を介して送信されない、放出および検出された波長を注意深く選択し、かつ信号正規化技術を使用して回避されることがある。
【００６３】
チャンバハードウェア
[0081]図５は、本明細書に説明されたような触媒層および／または導電性材料層の堆積に有用なチャンバ１６０の一実施形態の概略断面図を示す。当然、チャンバ１６０はまた、触媒層および導電性材料層以外の他のタイプの層を堆積するように構成されてもよい。２００２年１月１日に提出された、「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題された米国特許出願第１０／０５９，５７２号［ＡＭＡＴ  ５８４０．０３］に説明されている、触媒層および金属層を無電解堆積するための装置が、本明細書で請求された態様および開示と矛盾しない限り本明細書に参照して組み込まれる。チャンバ１６０は、上部１５２と、側壁１５４と底部１５６とを備える処理コンパートメント１５０を含む。基板サポート１６２がチャンバ１６０の略中央の場所に配置され、フェースアップ位置で基板１０を受け取るように適合された基板受け取り表面１６４を含む。チャンバ１６０はさらに、基板受け取り基板１６４に対して基板１０を保持するように構成されたクランプリング１６６を含む。一態様において、クランプリング１６６は、基板１０と加熱された基板サポート１６２間の熱転送を改良する。通常、基板サポート１６２は、外部電源と、基板サポート１６２に埋め込まれた１つ以上の抵抗要素とを使用して加熱されてもよい。別の態様において、クランプリング１６６は基板サポート１６２の回転中に基板を保持する。さらに別の態様において、クランプリング１６６の厚さは、処理中に基板１０の表面に堆積流体１６８のプールを形成するために使用される。
【００６４】
[0082]チャンバ１６０はさらに、チャンバ１６０に対して基板１０を送出および検索するロボット（図示せず）へのアクセスを提供するための、壁を介して形成されたスロット１０８、つまり開口を含む。代替的に、基板サポート１６２は処理コンパートメントの上部１５２を介して基板１０を持ち上げて、チャンバ１６０に対するアクセスを提供する。チャンバ１６０はさらに、チャンバ１６０で使用された流体を収集および取り除くために、ドレイン１２７を含む。
【００６５】
[0083]リフトアセンブリ１１６が基板サポート１６２の下方に配置されて、基板サポート１６２のアパーチャ１２０を介してリフトピン１１８を昇降させるためにリフトピン１１８に結合されてもよい。リフトピン１１８は基板サポート１６２の基板受け取り表面１６４に対して基板１０を昇降させる。リフトアセンブリはまた、基板１０の表面に対してクランプリング１６６を取り外しかつ係合させて、ある場合には基板が基板サポート１６２の表面にクランピングされ、別の場合には基板１０がチャンバ１６０から転送されることを可能にするように適合されてもよい。
【００６６】
[0084]モーター１２２は、基板サポート１６２を回転させて基板１０をスピンさせるために基板サポート１６２に結合されてもよい。一実施形態において、リフトピン１１８は、基板サポート１６２がリフトピン１１８と無関係に回転できるように、基板サポート１６２の下方の下部位置に配置されてもよい。別の実施形態において、リフトピン１１８は基板サポート１６２によって回転してもよい。
【００６７】
[0085]基板サポート１６２が加熱されて、基板１０を所望の温度に加熱してもよい。基板サポート１６２の基板受け取り表面１６４は、基板１０の均一な加熱を提供するために、基板１０のバックサイドを実質的に受け取るようにサイズ設定されてもよい。基板の均一な加熱は、基板の一貫した処理を生成するために、とりわけ温度の関数である堆積レートを有する堆積プロセスにとって重要な要因である。
【００６８】
[0086]ノズル１２３などの流体入力は、化学処理溶液、脱イオン水および／または酸性溶液などの流体を基板１０の表面に送出するために、チャンバ１６０に配置されてもよい。ノズル１２３は基板１０の中央に流体を送出するために基板１０の中央の上方に配置されてもよく、あるいは任意の位置に配置されてもよい。ディスペンスアーム１２２は、ディスペンスアーム１２２およびノズル１２３を基板１０の中央に対してピボット回転およびスイベル回転させるように適合された回転可能なサポート部材１２１を中心移動可能であってもよい。
【００６９】
[0087]（総称的に「流体源」と称される）単一または複数の流体源１２８ａ〜ｆがノズル１２３に結合されてもよい。バルブ１２９は、複数の異なるタイプの流体を提供するために流体源１２８とノズル１２３間に結合されてもよい。流体源１２８は例えば、具体的なプロセスに応じて、脱イオン水、酸性または塩基溶液、食塩水、触媒層溶液（例えば、貴金属／IV群金属溶液（つまりパラジウムおよびスズ溶液）、半貴金属／IV群金属溶液（つまりコバルトおよびスズ溶液）、貴金属溶液、半貴金属溶液、IV群金属溶液）、導電性キャップ溶液（例えばコバルト（Ｃｏ）、コバルト・タングステン・リン（ＣｏＷＰ）など）、還元剤溶液、およびこれらの組み合わせを提供してもよい。好ましくは、化学処理溶液は、処理される基板１０ごとに必要に応じて混合される。
【００７０】
[0088]バルブ１２９はまた、化学処理溶液には購入および処分するのが極めて高価であるものもあるため、化学的廃棄を最小限にするために、計測された量の流体が基板１０にディスペンスされるように適合されてもよい。
【００７１】
[0089]一実施形態において、基板サポート１６２が回転するように適合される場合に、基板サポート１６２の回転スピードは実行されている具体的なプロセス（例えば、堆積、リンス、乾燥）にしたがって変更されてもよい。堆積の場合、基板サポート１６２は、流体の粘度に応じて約１０ＲＰＭ〜約５００ＲＰＭなど、比較的ゆっくりのスピードで回転して、流体慣性によって基板１０の表面に流体を広げるように適合されてもよい。リンスの場合、基板サポート１６２は、約１００ＲＰＭ〜約５００ＲＰＭなど、比較的中位のスピードでスピンするように適合されてもよい。乾燥の場合、基板サポートは、約５００ＲＰＭ〜約２０００ＲＰＭなど、比較的速いスピードでスピンして基板１０を乾燥させるように適合されてもよい。一実施形態において、ディスペンスアーム１２２は流体のディスペンス中に移動して、基板１０の流体カバレージを改良するように適合される。好ましくは、基板サポート１６２は、システムのスループットを大きくするために、ノズル１２３からの流体のディスペンス中に回転する。
【００７２】
[0090]基板サポート１６２は、基板のバックサイドに真空を供給して、基板１０を基板サポート１６２に真空チャックする、真空源１２５に結合された真空ポート１２４を含んでもよい。真空溝１２６が、基板１０のバックサイドにより均一な真空圧力を提供するために、真空ポート１２４と連通して基板サポート１６２に形成されてもよい。一態様において、真空チャックは基板１０と基板サポート１６２間の熱転送を改良する。加えて、真空チャックは基板サポート１６２の回転中基板１０を保持する。
【００７３】
[0091]基板サポート１６２は、（アルミナＡｌ２Ｏ３やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの）セラミック材料や、（アルミニウムやステンレス鋼などの）ＴＥＦＬＯＮ（商標）コート金属や、ポリマー材料や、他の適切な材料を備えてもよい。基板サポート１６２はさらに、とりわけセラミック材料やポリマー材料を備える基板サポートに対して、埋め込まれた加熱要素を備えてもよい。
【００７４】
[0092]図５Ａは、少なくとも１つの検出機構６０が、ブロードバンド光源５８と、検出システム５５と透過型ボディ９０とを含有する一実施形態を示す。透過型ボディ９０が、基板の表面上に形成された堆積流体のプールに浸されることによって、ブロードバンド光源５８から放出された放射は流体を介して透過型ボディ９０を通過し、基板表面から反射し、流体および透過型ボディ９０を通過し、検出システム５５によって収集されることが可能になる。透過型ボディ９０は例えば、サファイア、石英、プラスチック材料、あるいは放出された放射に対して光学的に透明な媒体から作られることが可能である。一実施形態において、透過型ボディ９０は、検出システム５５が一方のボディにありブロードバンド光源５８が他方のボディにあるように、２つの別々のボディ（図示せず）にセグメント化される。本実施形態において、２つのボディは、基板の表面から反射された、ブロードバンド光源５８からの放射が検出システム５５によって収集されるように配列される。本実施形態は、堆積流体１６８と接触したデバイスの質量およびサイズを削減することによって、検出システム６０によって引き起こされる堆積プロセスへの起こりうる悪影響を削減する助けとなる。
【００７５】
[0093]本発明の一実施形態において、複数の検出機構６０が、所望の情報を収集するために、基板１０の表面に所望のパターンで間隔をあけられる。図６Ａ〜図６Ｂは、多数の検出機構６０の例示的なパターンが基板１０の表面に分布されて無電解堆積プロセスに関するより多くの情報を取得することを図示する。複数の検出機構６０によって取得された情報は分布された検出器の各々のビューイングエリア６８で収集される。別の実施形態において、検出機構６０は１クラスターの受信機と、１つのブロードバンド光源５８とを含んでもよい。図６Ｃは、ブロードバンド光源５８と連通している光信号マルチプレクサ２００に結合された複数の検出システム５５および光ファイバケーブル７８ａ〜ｅを図示する。マルチプレクサ２００はブロードバンド光源５８から放出された放射を収集し、分布信号を基板の表面に送るように位置決めされる。一実施形態において、マルチプレクサ２００はモノクロメーター７６から光学データを受け取り、単一の光源が、１つ以上の波長での信号を数多くの検査サイトに効果的に送出できるようにする。
【００７６】
[0094]処理中に基板１０を回転させて無電解堆積プロセス結果を改良することは共通であるため、本発明の２つの異なる実施形態につながる少数の複雑な状態を作成する。一実施形態において、センサーはチャンバ１５０に搭載されるため、回転している基板が１つ以上の検出機構６０の下を通過すると静止する。この場合、検出機構６０によって収集された情報は、基板の回転の中央に対して半径方向位置で強度結果を平均化することを意図している。本実施形態において、検出機構６０の半径方向位置は基板の回転の中央、基板の外縁、あるいは中間のどこかに置かれてもよい。本実施形態において、ある半径方向位置（たとえば、中央、縁など）で収集されたプロセスデータは、堆積プロセス結果の半径方向変更をより良好に定量化するために、別の半径方向位置で収集されたデータと比較されてもよい。
【００７７】
[0095]別の実施形態において、基板の表面上のエリアは、モーター１２２に取り付けられたエンコーダ（図示せず）を使用して基板の角度位置を監視することによってある時点と別の時点とで比較されてもよく、したがって、検出機構を通過するたびに同じ角度位置で測定された強度結果を比較する。
【００７８】
[0096]一実施形態において、検出機構は、いくつかの所定のパターン（例えば、線形パターン、放射状パターンなど）の基板の表面を走査する試みにおいて、基板の表面に対して移動可能なチャンバ１５０に搭載されたアームに取り付けられる。１つ以上の位置センサー（図示せず）、検出機構およびコントローラ１４０を使用して、プロセスの状態に関する情報が、検出器が決められたポイントを通過すると、基板の表面上の任意のポイントで収集可能である。基板の表面を走査することはまた、走査期間の１つ以上の波長での強度値を加算して、加算された強度を、走査を完了させるのにかかる時間で除算することによって、基板の表面にわたる堆積プロセスの平均状態を送出することができる。
【００７９】
[0097]さらに別の実施形態において、検出機構６０は基板と共に回転するように設計されており、クランプリング１６６や（もし基板と共に回転するなら）リフトアセンブリなどの回転コンポーネントに取り付けられて、検出機構は、回転している基板の表面上の固定位置での表面特性の変化を監視できるようになる。本実施形態において、例えば検出器コントローラ１４２および源コントローラ１４１を除く検出機構コンポーネントのすべてが１つ以上の回転チャンバコンポーネントに結合されてもよい。源コントローラ１４１および検出器コントローラ１４２の検出機構コンポーネントへの接続は、スリップリングとして当分野では普通知られている回転電気フィードスルーを介してなされてもよい。
【００８０】
[0098]一実施形態において、同一基板の一連の走査は、基板の輪郭マップを提供するためにオーバーレイされる。輪郭マップは、基板の変化を効果的に図示することによってプロセス検査を高める。例えば、均一なスムーズな表面を有する基板は大抵、カラーバリエーションにおいてほとんど変化しない。カラーバリエーションを図示する基板輪郭マップは基板の厚さの変化および／または無電解プロセスステップの均一性に関連してもよい。
【００８１】
フェースダウンハードウェア
[0099]図７は、触媒層および／または導電性材料層の堆積に有用なチャンバ１７０の別の実施形態の概略断面図を示す。チャンバ１７０は、フェースダウン位置で基板１０を保持するように適合された基板受け取り表面１７４を有する基板ホルダ１７２を含む。基板ホルダ１７２は基板１０を所望の温度に加熱するために加熱されてもよい。基板ホルダ１７２の基板受け取り表面１７４は、基板１０の均一な加熱を提供するために基板１０のバックサイドを実質的に受け取るようにサイズ設定されてもよい。基板ホルダ１７２はさらに、基板１０のバックサイドに真空を供給して基板１０を基板ホルダ１７２に真空チャックする、真空源１８３に結合された真空ポート１７３を含む。基板ホルダ１７２はさらに、基板１０のバックサイドに対する、かつ真空ポート１７３への流体の流れを防ぐ真空シール１８１および液体シール１８２を含んでもよい。チャンバ１７０はさらに、流体ポート１７７などの流体入力を有するボウル１７６を備える。流体ポート１７７は流体源１７８ａ〜ｃ、流体リターン１７９ａ〜ｃおよび／またはガス源１８０に結合されてもよい。一実施形態において、流体廃棄ドレイン１８４は処理中に使用された流体を収集するように適合可能である。
【００８２】
[00100]基板ホルダ１７２はさらに、基板ホルダ１７２を昇降させるように適合された基板ホルダアセンブリ１７１に結合されてもよい。一実施形態において、基板ホルダアセンブリは、基板をパドルや槽に浸すように適合されてもよい。別の実施形態において、基板アセンブリは基板１０とボウル１７６間のギャップにガスを提供するように適合されてもよい。流体源１７８は、流体ポート１７７を介して流体を提供して、基板１０とボウル１７６間のギャップを流体層で充填するように適合される。一実施形態において、流体は、ボウル１７６に搭載され、かつ流体源１７８ａ〜ｃに接続されたスプレーや噴霧ノズル（図示せず）を使用して基板１０の表面にスプレーされる。基板アセンブリは基板ホルダ１７２を回転させて、流体層の攪拌を提供するように適合されてもよい。
【００８３】
[00101]ボウル１７６はさらに、流体層を所望の温度に加熱するヒーターを備えてもよい。流体層による処理が完了した後、流体リターン１７９ａ〜ｃは、流体を回収して他の基板の処理に再使用するために、ドレインや流体ポート１７７を介して流体を引き戻すように適合される。ガス源１８０は、窒素などのガスを基板１０の表面に提供して基板１０の乾燥を容易にするように適合される。基板ホルダアセンブリはさらに、基板ホルダ１７２を回転させて、基板１０を遠心力で脱水させるように適合されてもよい。チャンバ１７０はさらに、基板１０を保持してチャンバ１７０に対して転送するように適合された格納式フープ１７５を含んでもよい。例えば、格納式フープは２つの部分的リング（つまり、各々が「ｃ」のように成形される）を含んでもよい。リングは共に基板１０を受け取るために移動されてもよい。リングは互いに遠ざけられて、基板ホルダ１７２がボウル１７６の近くに下げられるようにする。
【００８４】
[00102]図７Ａは、ブロードバンド光源５８と、検出器５５と透過型ボディ９０とを含有する少なくとも１つの検出機構６０がボウル１７６に搭載される一実施形態を示す。透過型ボディ９０は、（図７および７Ａに示された）プロセス位置にある場合に基板１０の表面を見ることができるようにするボウル１７６のエリアに搭載するように適合される。本実施形態の検出機構６０はいくつかの固定機構（例えばスクリュー、ボルト、接着剤など）を使用してボウルに搭載され、Ｏリングシール１８５を使用してボウル１７６からの流体漏れを防ぐようにシールされる。処理中に透過型ボディ９０はプロセス流体に浸され、流体源１７８ａ〜ｃを介してチャンバに送出される。この構成において、ブロードバンド光源５８から発射された放射はプロセス流体を介して透過型ボディ９０を通過し、基板の表面から反射され、プロセス流体および透過型ボディ９０を介して後方に通過し、最終的に検出器５５によって収集される。一実施形態において、複数の検出機構６０は、所望の情報を収集するために、基板の表面に所望のパターンで間隔をあけられる。複数の検出機構６０によって集められた情報を最大化するために使用可能な通常のパターンのいくつかの例は図６Ａ〜図６Ｂに示されたものに類似している。一実施形態において、１クラスターの受信機と１つの光源とを含む検出機構６０のスキームは上記説明された図６Ｃに示された実施形態に類似しており、フェースダウン処理構成にふさわしいように適合される。前述されたように、処理中に基板１０を回転させて、上記説明されたフェースアップおよびフェースダウン実施形態で説明された実施形態のすべてに対して無電解堆積プロセスを改良することは共通である。
【００８５】
[00103]図２〜図７のチャンバは、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板あるいは任意のサイズの基板の処理に適合されてもよい。チャンバは単一の基板の処理について示されている。しかしながら、チャンバは一括処理に対して適合されてもよい。チャンバは流体の１回限りの使用に適合されてもよく、あるいは多くの基板に再使用されてから捨てられる流体を再循環させるように適合されてもよい。例えば、一実施形態において、流体を再循環させるように適合されたチャンバは、処理中に再使用される特定の流体を選択的に迂回させるドレインを備える。チャンバが流体を再循環させるように適合されている場合、流体のラインは、ラインへの堆積やラインの詰りを防ぐためにリンスされるべきである。チャンバの実施形態が特定の要素および部材によって説明されてきたが、チャンバは異なる実施形態の要素および部材の組み合わせを有してもよい点が理解される。
【００８６】
検出部材
[00104]図８は、複数の検出部材２５０が基板の表面に追加されて、無電解堆積プロセスを検出および監視する検出システム６０の能力を高める本発明の一態様を図示する。本実施形態において、検出部材２５０は一般的に、部材表面２６ａと同じ金属製材料から作られる基板の表面上に１つ以上のエリアを含む。検出部材２５０は、デバイス、あるいは普通半導体基板の表面に見られる「スクライブライン」のパッシブ部材である「リソグラフィックマーク」に追加されてもよい。検出部材２５０は任意の形状（例えば、円形、楕円形、矩形など）であってもよく、一般的に、長さ約１００ナノメートル〜約１００マイクロメートルの主要な寸法を有する基板の表面上のエリアをカバーすることが想定される。別の実施形態において、検出部材２５０は、発射された放射の所望の波長に比例して間隔をあけられる（「Ｘ」と示される）同じサイズの個々のより小さな検出部材２５０のアレイによって定義される。検出部材２５０のアレイのサイズおよび間隔は、反射された放射が１つ以上の波長で建設的または破壊的干渉を呈するように選択される。本実施形態において、（複数の）無電解堆積膜の成長は基板の表面上の検出部材２５０のアレイの物理的サイズおよび間隔を変化させることによって、建設的または破壊的干渉を呈する波長を変える。建設的かつ破壊的干渉を呈する反射された波長の変化と、種々の波長での強度の変化によって、検出システムは堆積膜の成長を検出できるようになる。信号対雑音比に対する迷光の効果を削減するために、検出システム６０および基板の表面上のビューイングエリア６８は環境光源からカバーまたは遮断される必要があると思われる。スリット、狭いアパーチャ（開口５３ａ）はまた、検出器によって収集された放射量をコントロールして検出プロセスを高めかつ信号対雑音比を改良するために、検出システム５５に追加されてもよい。
【００８７】
[00105]別の実施形態において、基板１０は、複数の（または単一の）検出部材２５０の１つ以上のアレイがある一定の時間間隔で検出システム６０のビューイングエリア６８を通過するように、検出器システム６０に対して移動される。検出部材がビューイングエリアを通過する時間間隔を知ることによって、かつ検出システム６０によって収集された放射の強度を監視することによって、コントローラは検出部材２５０の種々のアレイの表面から反射された放射の強度の変化を検知することができる。検出プロセスのエンドポイントは、（図９Ａに示された）第１回目と（図９Ｂに示された）第２回目の強度の変化がユーザの定義したプロセスまたはプログラミング値に達すると見つけられる。図９Ａは、堆積プロセスの初期に検出部材２５０がビューイングエリア６８を通過するたびに、検出システム６０によって検出されかつシステムコントローラ１４０によって監視された通常の強度対時間のプロットの一例を図示する。図９Ｂは、堆積プロセスがスタートされた後のある時点で検出部材２５０がビューイングエリア６８を通過するたびに、検出システム６０によって検出され、かつシステムコントローラ１４０によって監視された通常の強度対時間のプロットの一例を図示する。図９Ａおよび図９Ｂに示された事例的データを比較すると、システムコントローラ１４０は、プロセス中の２つの異なる時間での信号強度（第１回目の強度データ２６０＜第２回目の強度データ２６１）の増加に注目し、システムコントローラ１４０に含有されるユーザの定義したルールにしたがって反応する。
【００８８】
[00106]上記は本発明の実施形態を目的としたが、本発明の他のさらなる実施形態も、この基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、またこの範囲は以下に続く請求項によって判断される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１Ａ】本発明の実施形態を使用して処理された部材の概略断面図を示す。
【図１Ｂ】本発明の実施形態を使用して処理された部材の概略断面図を示す。
【図１Ｃ】本発明の実施形態を使用して処理された部材の概略断面図を示す。
【図２Ａ】ウェーハ検出システムの実施形態の概略断面図を示す。
【図２Ｂ】ウェーハ検出システムの実施形態の概略断面図を示す。
【図３Ａ】放出センサー検出器によって測定された強度対波長のプロットを図示する。
【図３Ｂ】検出器によって測定された強度対波長のプロットを図示する。
【図３Ｃ】図３Ａおよび図３Ｂに示された結果を比較することによって作成された正規化信号の強度対波長のプロットを図示する。
【図３Ｄ】ある波長での測定信号の強度対時間のプロットを図示する。
【図４】基板表面の検出機構のビューイングエリアの概略図を示す。
【図５】本発明で使用されるフェースアップ無電解処理チャンバの概略断面図を示す。
【図５Ａ】本発明の実施形態を示す図５のクローズアップ図である。
【図６Ａ】基板表面に分布される検出機構の１つの可能なアレイを図示する基板の上面図である。
【図６Ｂ】基板表面に分布される検出機構の１つの可能なアレイを図示する基板の上面図である。
【図６Ｃ】単一の電磁放射源を利用して基板表面に分布される検出機構の１つの可能なアレイを図示する基板の上面図である。
【図７】本発明で使用されるフェースダウン無電解処理チャンバの概略断面図を示す。
【図７Ａ】本発明の実施形態を示す図７のクローズアップ図である。
【図８】基板の表面上の部材を利用するウェーハ検出システムの実施形態の概略断面図を示す。
【図９Ａ】基板１０が回転されると検出システムによって測定される第１回目の強度対時間のプロットを図示する。
【図９Ｂ】基板１０が回転されると図９Ａの検出システムによって測定される第２回目の強度対時間のプロットを図示する。
【符号の説明】
【００９０】
１０…基板、１２…誘電層、１２ａ…電界表面、１４…基板ベース、１６…部材、２０…バリヤ層、２６…導電性材料層、２６ａ…部材表面、２８…キャップ層、２９…触媒層、３０…導電性キャップ層、５０…発光源、５２…集光手段、５３…ハウジング、５３ａ…開口、５４…集光手段、５５…検出器システム、５６…電磁放射検出器、５７…ハウジング、５７ａ…開口、５８…ブロードバンド光源、６０…検出機構、６４…反射、６８…ビューイングエリア、７０…放出センサー、７１…放出センサー検出器、７４…光ファイバケーブル、７６…モノクロメーター、７８ａ〜ｅ…光ファイバケーブル、９０…透過型ボディ、１０８…スロット、１１６…リフトアセンブリ、１１８…リフトピン、１２２…ディスペンスアーム、１２３…ノズル、１２４…真空ポート、１２５…真空源、１２７…ドレイン、１２８…流体源、１２９…バルブ、１４０…システムコントローラ、１４１…源コントローラ、１４２…検出器コントローラ、１４４…メモリ、１４６…ＣＰＵ、１４８…サポート回路、１５２…上部、１５４…側壁、１５６…底部、１６０…チャンバ、１６２…基板サポート、１６４…基板受け取り表面、１６６…クランプリング、１６８…堆積流体、１７０…チャンバ、１７２…基板ホルダ、１７３…真空ポート、１７４…基板受け取り表面、１７５…格納式フープ、１７６…ボウル、１７７…流体ポート、１７８ａ〜ｃ…流体源、１７９ａ〜ｃ…流体リターン、１８０ガス源、１８１…真空シール、１８２…液体シール、１８３…真空源、１８４…流体廃棄ドレイン、１８５…Ｏリングシール、１９０…入力スリット、１９２…回折格子、１９２…スペクトロメーター、１９３…検出器アレイ、１９４ａ〜ｃ…検出器、１９５…回折格子コントローラ、２００…マルチプレクサ、２５０…検出部材。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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