(57)【要約】  基板の表面に向けて電磁放射線を方向付けて、該基板の該表面上の部材から反射された該電磁放射線の強度の変化を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回転されると、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、プロセス領域に近い検出機構は、電磁放射線を基板表面で検出し、電磁放射線は、その後、基板表面部材で反射され、検出機構により検出される。他の態様において、検出された電磁放射線の角度は、基板の表面に対して直角であり、向けられた電磁放射線スポットの形状は、ほぼ円形の形状である。【選択図】  図２Ａ
2008532258.tif 000002
【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、
プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、
基板受け取り表面を有する、前記プロセス領域に配置された基板サポートと、
前記プロセス領域付近に搭載され、前記基板の表面に対しほぼ直交する角度で、前記基板受け取り表面に搭載された基板の表面に衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と、
前記プロセス領域付近に搭載され、無電解堆積プロセス中に前記基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と、
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修正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線を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電磁放射源が、約６６０ナノメートル〜約６８０ナノメートルの波長で電磁放射線を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記検出器に対し前記基板サポートを回転させるドライブ機構を更に備え、前記基板サポートが回転中心を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記基板の表面に衝突し、前記基板サポート上に位置する前記電磁放射線は、形状がほぼ円形であり、前記基板サポートの前記回転中心に位置する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ほぼ円形の電磁放射線の直径は、約２ミクロンメートル〜約２５ミクロンメートルである、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ほぼ円形の電磁放射線の直径は、約１ミリメートル〜約２０ミリメートルである、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記検出器は、スペクロメータである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
電磁放射源から前記電磁放射線を受け取り、それを前記基板受け取り表面に向ける光ファイバケーブルをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記信号のデータを保存する為にコントローラに結合されたメモリと、
前記信号のデータとプロセス値の比較に基づき前記コントローラからの命令に基づいて前記無電解堆積プロセスを制御する為に使用される制御装置と、
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
無電解堆積プロセスを監視するための装置であって、
プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、
基板受け取り表面を有する、前記プロセス領域に配置された基板サポートと、
前記プロセス領域内に搭載されたミラーと、
前記基板プロセス領域付近に搭載され、前記ミラーに衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源であって、前記ミラーは、前記基板受け取り表面上に搭載された基板の表面に向けて前記電磁放射線を反射する、前記電磁放射源と、
前記プロセス領域付近に搭載され、無電解堆積プロセス中に前記基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と、
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修正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１２】
前記ミラーは、狭帯域ミラーである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記狭帯域ミラーは、約６４０ナノメートル〜約７８０ナノメートルの波長を反射する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記検出器は、スペクトメータである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記電磁放射源は、約２００ナノメートル〜約８００ナノメートルの波長で電磁放射線を放出する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記検出器に対し前記基板サポートを回転させるドライブ機構を更に備え、前記基板サポートが回転中心を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記基板の表面に衝突し、前記基板サポート上に位置する前記電磁放射線は、形状がほぼ円形であり、前記基板サポートの前記回転中心に位置する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ほぼ円形の電磁放射線の直径は、約２ミクロンメートル〜約２５ミクロンメートルである、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ほぼ円形の電磁放射線の直径は、約１ミリメートル〜約２０ミリメートルである、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記電磁放射源は、１以上のＬＥＤである、請求項１１に記載の装置。
【請求項２１】
無電解堆積プロセスを監視するための装置であって、
プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、
基板受け取り表面を有する、前記プロセス領域に配置された基板サポートと、
前記基板サポートを回転可能なドライブ機構と、
前記プロセス領域付近に搭載され、前記基板受け取り表面に対しほぼ直交する角度で前記基板受け取り表面に搭載された基板の表面上の回転中心と通信状態にある約６６０ナノメートル〜約６８０ナノメートルの波長で電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と、
前記プロセス領域付近に搭載され、無電解堆積プロセス中に前記基板の表面から約６６０ナノメートル〜約６８０ナノメートルの波長で反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と、
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修正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２２】
無電解堆積プロセスを監視するためのシステムであって、
プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、
基板受け取り表面を有する前記プロセス領域に配置された基板サポートと、
前記プロセス領域付近に搭載され、前記基板受け取り表面に搭載された基板の表面に衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と、
前記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線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修正するように適合されたコントローラと、
前記コントローラに結合されたメモリであって、前記無電解堆積システムの操作を導く為に内部にコンピュータ読み取り可能プログラムが埋め込まれたコンピュータ読み取り可能媒体を備える、前記メモリと、
を備え、前記コンピュータ読み取り可能なプログラムは：
ｉ）プロセスを開始し；
ｉｉ）前記メモリ内に前記無電解堆積プロセス中に反射された電磁放射線データの強度を収集し保存し；
ｉｉｉ）収集されたデータと保存されたデータとを比較し；
ｉｖ）収集されたデータが閾値を超えているとき無電解堆積プロセスを修正する；
ように無電解堆積システムを制御するコンピュータ指令を備える、
前記システム。
【請求項２３】
前記閾値は、前記メモリ内に保存されている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記電磁放射源は、約２００ナノメートル〜約８００ナノメートルの波長で電磁放射線を放出する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
無電解堆積プロセスを制御する為の方法であって：
無電解堆積チャンバ内に基板を置くステップと；
前記基板を回転させるステップと；
前記基板の表面にブロードバンド光源から電磁放射線を放出するステップであって、前記基板の表面に衝突する放出された電磁放射線の形状は、ほぼ円形であり、前記基板の表面に衝突する放出された電磁放射線は、前記基板の回転中心に位置する、前記ステップと；
検出器の使用により、無電解堆積プロセスステップ中、基板の表面から離れて反射される１以上の波長で前記電磁放射線の強度を検出するステップと、
前記無電解堆積プロセスを決定する為に前記１以上の波長で前記電磁放射線の強度を監視するステップと、
を備える、前記方法。
【請求項２６】
前記無電解堆積プロセス中に前記電磁放射線の強度を検出するステップは、第１無電解堆積プロセス中の電磁放射線の強度を検出するステップ、第２無電解堆積プロセス中の電磁放射線の強度を検出するステップを更に備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記電磁放射源は、約２００ナノメートル〜約８００ナノメートルの波長で電磁放射線を放出する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記ほぼ円形の電磁放射線の直径は、約２ミクロンメートル〜約２５ミリメートルである、請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記基板の表面に衝突する、ほぼ円形の電気放射の直径は、約１ミリメートルから約２５ミリメートルである、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記基板の表面に衝突する、放出された電磁放射線の角度は、前記基板の表面に対し、ほぼ直交する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記基板の表面に対しほぼ直交しない方向でブロードバンド光源から電磁放射線を放出するステップと、
前記基板の表面に衝突する前記電磁放射線の形状がほぼ円形となるようにアノモルフィックプリズムの使用により、放出された電磁放射線の形状を訂正するステップと、
を更に備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
無電解堆積プロセスを制御する為の方法であって：
無電解チャンバ内の基板に無電解流体を送出するステップと；
前記電磁放射線の強度を検出するステップであって、
基板を回転させる工程、
前記基板の表面にブロードバンド光源から電磁放射線を放出する工程であって、前記基板の表面に衝突する前記放出された電磁放射線の形状がほぼ円形であり、前記基板の表面に衝突する放出された電磁放射線は前記基板の回転軸に位置されている、前記工程、
基板の表面から離れて反射される１以上の波長で前記電磁放射線の強度を検出する工程、を備える、前記検出するステップと；
第１の時間に検出された前記電磁放射線の強度と、第２の時間に検出された電磁放射線の強度とを比較するステップと；
前記第１の時間の電磁放射線の強度と前記第２の時間の電磁放射線の強度との間の差がプロセス値に等しいとき堆積タイマーを開始させるステップと；
前記堆積タイマーが所定時間間隔に達した後、前記無電解堆積プロセスステップを修正するステップと；
を備える、前記方法。
【請求項３３】
無電解堆積プロセスの開始を感知する方法であって：
無電解堆積チャンバ内に基板を位置するステップと；
前記基板を回転させるステップと；
前記基板の表面にブロードバンド光源から電磁放射線を放出するステップであって、前記基板の表面に衝突する放出された電磁放射線の形状がほぼ円形であり、前記基板の表面に衝突する放出された電磁放射線が前記基板の回転軸に位置する前記ステップと；
検出器の使用により前記無電解堆積プロセスの開始時に基板の表面から離れて反射される１以上の波長で前記電磁放射線の強度を検出するステップと；
検出器の使用により、第２の時間で基板の表面から離れて反射される１以上の波長で前記電磁放射線の強度を検出するステップと；
前記１以上の波長で検出された強度における変化が所定レベルを超えるとき、前記無電解堆積プロセスを修正するステップと；
を備える、前記方法。
【請求項３４】
無電解堆積プロセスを監視する為の装置であって：
プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と；
基板受け取り表面を有する、前記プロセス領域に配置された基板サポートと；
前記基板サポートを回転させるように適合されたモータであって、前記基板サポートは、前記基板受け取り表面に対し、ほぼ直交する回転軸を有する、前記モータと；
前記基板受け取り表面上に保持された基板の中心点であって前記回転軸と一致する前記中心点に、ほぼ向けられた電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と；
無電解堆積プロセス中に前記基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と；
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修正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３５】
無電解堆積プロセスを監視する為の装置であって：
プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と；
基板受け取り表面を有する、前記プロセス領域に配置された基板サポートと；
前記基板サポートを回転させるように適合されたモータであって、前記基板サポートは、前記基板受け取り表面に対し、ほぼ直交する回転軸を有する、前記モータと；
前記基板受け取り表面上に保持された基板に衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と；
前記電磁放射源から放出された電磁放射線の形を歪めるように適合されたアノモルフィックプリズムと；
無電解堆積プロセス中に前記基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と；
前記検出器からの信号を受け取り、前記無電解堆積プロセスを修正するように適合されたコントローラと；
を備える装置。
【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（features）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プロセス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プロセスを必要とする。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]半導体プロセスは一般的に、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。基板のプロセス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、プロセスの成功は、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、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プロセス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、曝露部材のアレイと、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。曝露部材は、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、大気に曝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曝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曝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、曝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曝露することを伴う。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プロセス時間を使用して、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プロセススピード（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]再現性があり信頼性のあるプロセス結果が達成されるように、無電解堆積プロセスを監視および制御する為に様々な監視技術が使われてきた。使われてきた典型的なプロセス監視技術は、例えば、光監視技術、膜抵抗測定技術、渦電流測定技術である。膜抵抗測定技術と渦電流測定技術は、両方とも、連続あるいは広い面積を必要とするが、そこから信頼性のある測定値を収集する為に、これらは、ＣＭＰプロセスを使用して金属層の平坦化後のように電子デバイス製造プロセスの様々な段階で、あまり利用可能ではない。また、光検出方法の使用は、表面にわたって密度が変化する曝露部材のアレイを含む表面で実行されるプロセスをモニタする為に使用されるという問題がある。表面部材の密度または表面部材密度の変化という語句は、一般に、基板表面で曝露された反射する部材の表面積が、基板の一領域から他の領域に変化することを説明することが意図されている。曝露された部材の密度は、基板表面から離れて反射される検出信号の強度と検出信号の信号対雑音比に影響することから、光検出技術に伴う複雑性が生じる。これらの複雑性は、電磁放射線が反射される検出エリアが、基板表面上の、平坦でない、不規則な形状の、または異なる密度の部材にわたって移動されるとき、検出される信号強度を変化させる。信号対雑音比という用語は、光検出器により受け取られた必要な信号の強度と光検出器により受け取られた背景ノイズの強度との比を説明する為に使用されている。信号対雑音比が大きくなる程、検出システムにおいて存在する不要なノイズから真の信号を分離することが簡単であるので、収集されるデータにおいて信頼性が大きくなる。強度と高い信号対雑音比における可変性は、無電解堆積プロセスを監視すること、更に、再現性があり、信頼性がある、測定可能な結果に達することを難しくする。
【００１２】
[0012]プロセス監視技術は、一般に、ある方法で基板の表面と相互作用または基板付近に置かれるシステムの構成要素を感知することが必要である。プロセス監視用ハードウェアと腐食性のある蒸気との相互作用、プロセス中に基板表面にわたる空気の層流とそれとの衝突は、測定技術の信頼性に影響を与え、基板表面の直接または間接汚染による装置の歩留まりに影響を与える。
【００１３】
[0013]したがって、基板表面上に異なる密度の部材を有する基板上の無電解堆積プロセスの状態が装置の歩留まりに影響を与えないことを、信頼性良く監視および検出する為の、改良された装置及び装置が必要である。
【発明の概要】
【００１４】
[0014]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、プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、基板受け取り表面を有する、該プロセス領域に配置された基板サポートと、該プロセス領域付近に搭載され、該基板の表面に対しほぼ直交する角度で該基板受け取り表面に搭載された基板の表面に衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と、該プロセス領域付近に搭載され、無電解堆積プロセス中に該基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と、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修正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、無電解堆積プロセスを監視するための装置は、プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、基板受け取り表面を有する、該プロセス領域に配置された基板サポートと、該プロセス領域内に搭載されたミラーと、該基板プロセス領域付近に搭載され、該ミラーに衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源であって、該ミラーは、該基板受け取り表面上に搭載された基板の表面に向けて該電磁放射線を反射する、該電磁放射源と、該プロセス領域付近に搭載され、無電解堆積プロセス中に該基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と、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修正するように適合されたコントローラと、を備える。
【００１６】
[0016]本発明の別の態様において、無電解堆積プロセスを監視するための装置は、プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、基板受け取り表面を有する、該プロセス領域に配置された基板サポートと、該基板サポートを回転可能なドライブ機構と、該プロセス領域付近に搭載され、該基板受け取り表面に対しほぼ直交する角度で該基板受け取り表面に搭載された基板の表面上の回転中心と通信状態にある約６６０ナノメートル〜約６８０ナノメートルの波長で電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と、該プロセス領域付近に搭載され、無電解堆積プロセス中に該基板の表面から約６６０ナノメートル〜約６８０ナノメートルの波長で反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と、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修正するように適合されたコントローラと、を備える。
【００１７】
[0017]本発明の別の態様において、無電解堆積プロセスを監視するためのシステムは、プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と、基板受け取り表面を有する該プロセス領域に配置された基板サポートと、該プロセス領域付近に搭載され、該基板受け取り表面に搭載された基板の表面に衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と、該無電解堆積プロセス中に、該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線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修正するよう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であって、該無電解堆積システムの操作を導く為に内部にコンピュータ読み取り可能プログラムが埋め込まれたコンピュータ読み取り可能媒体を備える、該メモリと、を備え、該コンピュータ読み取り可能なプログラムは：ｉ）プロセスを開始し；ｉｉ）前記メモリ内に前記無電解堆積プロセス中に反射された電磁放射線データの強度を収集し保存し；ｉｉｉ）収集されたデータと保存されたデータとを比較し；ｉｖ）収集されたデータが閾値を超えているとき無電解堆積プロセスを修正する；ように無電解堆積システムを制御するコンピュータ指令を備える。
【００１８】
[0018]本発明の態様は、無電解堆積チャンバ内に基板を置くステップと；該基板を回転させるステップと；該基板の表面にブロードバンド光源から電磁放射線を放出するステップであって、該基板の表面に衝突する放出された電磁放射線の形状は、ほぼ円形であり、該基板の表面に衝突する放出された電磁放射線は、該基板の回転中心に位置する、該ステップと；検出器の使用により、無電解堆積プロセスステップ中、基板の表面から離れて反射される１以上の波長で前記電磁放射線の強度を検出するステップと、該無電解堆積プロセスを決定する為に該１以上の波長で前記電磁放射線の強度を監視するステップと、により無電解堆積プロセスを制御する為の方法を提供する。
【００１９】
[0019]本発明の別の態様は、無電解チャンバ内の基板に無電解流体を送出するステップと；該電磁放射線の強度を検出するステップであって、基板を回転させる工程、該基板の表面にブロードバンド光源から電磁放射線を放出する工程であって、該基板の表面に衝突する該放出された電磁放射線の形状がほぼ円形であり、該基板の表面に衝突する放出された電磁放射線は該基板の回転軸に位置されている、該工程、基板の表面から離れて反射される１以上の波長で該電磁放射線の強度を検出する工程、を備える、該検出するステップと；第１の時間に検出された該電磁放射線の強度と、第２の時間に検出された電磁放射線の強度とを比較するステップと；該第１の時間の電磁放射線の強度と該第２の時間の電磁放射線の強度との間の差がプロセス値に等しいとき堆積タイマーを開始させるステップと；該堆積タイマーが所定時間間隔に達した後、該無電解堆積プロセスステップを修正するステップと；により、無電解堆積プロセスを制御する為の方法を提供する。
【００２０】
[0020]本発明の別の態様は、無電解堆積チャンバ内に基板を位置するステップと；該基板を回転させるステップと；該基板の表面にブロードバンド光源から電磁放射線を放出するステップであって、該基板の表面に衝突する放出された電磁放射線の形状がほぼ円形であり、該基板の表面に衝突する放出された電磁放射線が該基板の回転軸に位置する該ステップと；検出器の使用により該無電解堆積プロセスの開始時に基板の表面から離れて反射される１以上の波長で前記電磁放射線の強度を検出するステップと；検出器の使用により、第２の時間で基板の表面から離れて反射される１以上の波長で該電磁放射線の強度を検出するステップと；該１以上の波長で検出された強度における変化が所定レベルを超えるとき、該無電解堆積プロセスを修正するステップと；により、無電解堆積プロセスの開始を感知する方法を提供する。
【００２１】
[0021]本発明の別の態様において、無電解堆積プロセスを監視する為の装置は：プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と；基板受け取り表面を有する、該プロセス領域に配置された基板サポートと；該基板サポートを回転させるように適合されたモータであって、該基板サポートは、該基板受け取り表面に対し、ほぼ直交する回転軸を有する、該モータと；該基板受け取り表面上に保持された基板の中心点であって該回転軸と一致する前記中心点に、ほぼ向けられた電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と；無電解堆積プロセス中に該基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と；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修正するように適合されたコントローラと；を備える。
【００２２】
[0022]本発明の別の態様において、無電解堆積プロセスを監視する為の装置は：プロセス領域を囲む複数のチャンバ壁と；基板受け取り表面を有する、該プロセス領域に配置された基板サポートと；該基板サポートを回転させるように適合されたモータであって、該基板サポートは、該基板受け取り表面に対し、ほぼ直交する回転軸を有する、該モータと；該基板受け取り表面上に保持された基板に衝突する電磁放射線を放出するように適合された電磁放射源と；該電磁放射源から放出された電磁放射線の形を歪めるように適合されたアノモルフィックプリズムと；無電解堆積プロセス中に該基板の表面から反射された電磁放射線の強度を検出するように適合された検出器と；該検出器からの信号を受け取り、該無電解堆積プロセスを修正するように適合されたコントローラと；を備える。
【００２３】
[0023]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。
【００２４】
[0024]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】
【００２５】
[0037]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の曝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。
【００２６】
[0038]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。
【００２７】
[0039]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。
【００２８】
[0040]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、曝露デバイス／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。
【００２９】
[0041]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。
【００３０】
[0042]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。
【００３１】
[0043]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曝露触媒層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  ７０８１］、２００４年１０月２１日に提出された「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｅｌｆ−Ｉｎｉｔｉａｔｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  Ｃａｐｐｉｎｇ  Ｏｆ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｗｉｔｈ  Ｃｏｂａｌｔ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ａｌｌｏｙｓ」と題された米国特許出願第１０／９６７，９１９号[ＡＭＡＴ８６６０．０２]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曝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��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。例え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曝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。
【００３２】
[0044]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。
【００３３】
[0045]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。
【００３４】
[0046]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。
【００３５】
[0047]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曝露は１つ以上の曝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曝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。
【００３６】
プロセスの監視
[0048]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。
【００３７】
[0049]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４０は、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。反射された放射線における変化の相関、または、処理特性における変化に対する特定波長における信号は、所望のプロセスを実行する前に１以上のテストピースを使用することにより、その表面特性における変化、堆積膜の成長に伴う強度信号の特徴により完了可能である。一実施形態において、ブロードバンド光源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。
【００３８】
[0050]前述されたように、基板１０の表面は、導電層、バリヤ層、誘電層を含有する多くの充填部材を含有してもよい。ブロードバンド光源４１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曝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曝露金属表面は一般的に基板の全表面面積の約５０％（つまり部材の密度）を考慮すると思われる。
【００３９】
[0051]図２Ａを参照すると、検出機構６０は、一般に、発光源４１Ａと、源コントローラ１４１と、ビームスプリッタ４４，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。発光源４１Ａは、一般に、ブロードバンド光源４１と、ビームエクスパンダ４２と、を含む。一般に、検出機構が基板１０の表面を監視するとき、ブロードバンド光源４１から放出された放射線は、放射された放射線が拡張及び／又はコリメートされるビームエクスパンダ４２を通って移動する。ビームエクスパンダを出た後、放射線は、ビームスプリッタ（以下に検討される項目４４Ａを参照）の一面に入り、ここで、放出された放射線のうち数パーセントの放射線が方向「Ｂ」で被覆面４４Ｅにより反射され、残りのパーセントは、ビームスプリッタ４４を直接通り、反対側の面４４Ｃから外に出る。放出された放射線は、面４４Ｃを出た後、ミラー４６に当たり、基板１０の表面に向かって反射される（項目「Ｃ」参照）。以下に説明するように、本発明の幾つかの態様において、ミラーは、一定波長のみを反射するように設計されているので、他の反射されない波長は、矢印“Ａ”で示されるように、ミラー４６を通過する。放出された放射線がミラー４６により反射された後、放射線は、ビューイングエリア６８として知られるエリアを覆う基板１０の表面に当たる。放出された放射線は、その後、反射され、基板１０の表面で、散乱され、吸収される。反射された放射線は、その後、ミラー４６に戻って移動し、そこで、ビームスプリッタ４４の面４４Ｃを通過する。反射された放射線は、その後、面４４Ｃを通過し、被覆面４４Ｅに当たり、そこで、反射された放射線の一定のパーセントが、入射放射線が検出される検出機構５５に向けられる。
【００４０】
[0052]図２Ａに示された実施形態は、基板の表面から離れた距離に検出機構４０に配置させるので、処理雰囲気と検出機構４０の相互作用を減じる。検出機構４０と処理雰囲気との、減じられた相互作用は、プロセス検出機構４０と飛び散らされた液体及び腐食蒸気との相互作用、基板表面にわたるガス（例えば、空気、窒素、アルゴンなど）の層流との干渉を減少させる。図４Ａ−Ｃに示されるように、一態様において、検出機構４０は、検出機構４０と処理雰囲気との相互作用を防止または減少させる為に、チャンバ壁のような境界を使用することにより、処理雰囲気から隔離されている。他の態様において、検出機構４０は、処理雰囲気内に搭載されるが、処理エリア（例えば、処理コンパートメント１５０）上の影響を最小にするように配置されている。
【００４１】
[0053]図２Ａを参照すると、本発明の一態様において、基板の表面に当たり反射される入射／反射放射線（“Ｃ”経路参照）の角度は、放出された放射線が反射される同一経路を、反射が辿るように、基板の表面に対し、ほぼ直角（又は垂直）になっている。そのため、本発明の一態様において、検出機構４０から放出される放射線の角度と、ミラー４６の角度は、ミラー４６により反射された放出された放射線の角度が基板表面に対し、ほぼ垂直になるように整列されている。一実施形態において、ミラーは、放出された放射線を、発光源４１Ａから、基板の表面に対して垂直ではないが、反射された放射線が別個の検出システム５５Ａ（図４Ｄ参照）により収集される一定角度で放射線を反射してもよい。この実施形態は、基板１０の表面上方の層流における不利な影響を最小にし、腐食性蒸気との相互作用を減じる、ミラーアセンブリ３９を処理雰囲気内の一定位置に置かせる。
【００４２】
[0054]一実施形態において、ブロードバンド光源４１は、一般に、ハウジング５７、発光源５０、集光手段５２を含む。他の実施形態において、ブロードバンド光源４１は、発光源５０，ハウジング５７を含む。ハウジング５７は、発光源５０を囲み、放出された光に単一の開口５７ａを通過させ、検出器の信号対雑音比に影響し得る迷光の量を減じる。また、ハウジング５７は、黒体として作用し、発光源５０から生成された放射線を含み、放出させる。集光手段５２は、レンズ、又は、発光源５０から放出された電磁放射線を、基板１０の表面上のビューイングエリア６８に向けて、コリメートし、焦点を合わせ、更に／又は、案内する他のデバイスでもよい。
【００４３】
[0055] 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（例えば、ＹＡＧ、エキシマーなど）、レーザダイオード、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、電磁放射源として１つ以上のＬＥＤが使用可能である。ＬＥＤは、極めて狭帯域波長の集中光を送出し、損害を受けたとき比較的安価に交換できるので、他の設計より幾つか利点がある。１つ以上のＬＥＤの使用はまた、スペクトロメータ、モノクロメータ、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。一実施形態において、約６７０ナノメートル（ｎｍ）＋／−１０ナノメートル（ｎｍ）（約６６０〜６８０ナノメートル）の波長を放出するＬＥＤが、発光源５０として使用される。
【００４４】
[0056]ミラーアセンブリ３９は、一般に、ミラー４６，ミラーサポート４５を含む、ミラーは、ブロードバンド光源４１から放出された電磁放射線を反射するように設計されている。本発明の一態様において、ミラー４６は、銀またはアルミニウム被膜ミラーであり、しばしば、ブロードバンドミラーと呼ばれ、ブロードバンド光源４１から放出された広範囲の波長を反射する。ブロードバンドミラーは、ニューメキシコ州アルバカーキのＣＶＩレーザＬＬＣから購入可能である。本発明の他の形態において、検出システム５５により検出されることが意図された狭帯域波長だけを反射するように選択可能である。例えば、約６７０ｎｍ＋／−１０ナノメートル（ｎｍ）の波長で電磁放射線の強度を測定することが意図されている場合、ルビーソリッドステートミラーが、約６４０ｎｍから７８０ｎｍの範囲の波長を反射する為に使用される。ルビーソリッドステートミラーは、ニューメキシコ州アルバカーキのＣＶＩレーザＬＬＣから購入可能である。ミラーにより反射、または、検出システム５５により収集される不要な波長数は、一般に、減少されるので、狭い帯域または波長でだけを反射するミラー、または狭い帯域ミラーは、検出機構４０の信号対雑音比を改善する為に使用可能である。
【００４５】
[0057]図２Ａを参照すると、ミラーサポート４５は、一般に、金属、被覆金属、または、チャンバ１６０内の取り付け面（図示せず）に付けられミラー４６を支持するように設計された他のプロセス互換性材料で形成された構造サポートピースである。一実施形態において、ミラー４５は、内部に形成された支持穴４５ａを有し、その支持穴４５ａを直接通過するようにミラー４６により波長を反射させない。支持穴４５ａは、ミラー４６により反射させないことが意図された一定波長が、サポート４５が形成された材料により反射される場合に重要である。一実施形態において、ミラーサポート４５は、アクチュエータ（図示せず）に付けられ、アクチュエータは、基板表面に対するミラーの角度を分節または基板の異なる変化が監視可能となるように基板の表面にわたりミラーの位置を変更するように適合されている。
【００４６】
[0058]ビームエクスパンダ４２は、一般に、発光源５０により放出される放射線の直径を増やすように設計された光学システムである。通常、ビームエクスパンダは、望遠鏡、または、広い直径でコリメートされた出力ビームを生成できる他の種類の装置であるので、放出された放射線（又はビーム）の発散を減少させる。そのため、ビームエクスパンダは、光源から発射された放射線のビューイングエリア６８が監視プロセスを完了するのに望ましい大きさになるように、発光源５０からの一定の大きさの放出ビームを所望の大きさまで拡大させる。ビューイングエリア６８、つまり発光源５０から放出された電磁放射線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。
【００４７】
[0059]ビームスプリッタ４４は、一般に、光ビームを２つに分ける光学装置である。そのため、ビームスプリッタは、放射線の一部を送出し、他の部分を反射する。通常、ビームスプリッタは、オプティカルコーティングを備えた一片のガラスであり、オプティカルコーティングは、入射する放射線の伝送と反射の比を決定する。その最も一般的な形式のビームスプリッタは、２つの三角形のガラス製プリズムから形成され、樹脂または被覆を使用して底面で一緒に接合されたキューブである（図２Ａ、項目４４Ｅ）。「ポート」（すなわち、キューブの面）を通って入射する光の一部が反射され、残りの部分が伝送されるように、樹脂またはコーティング層の厚さは、調整可能である。
したがって、ビームスプリッタの使用によって、放射線は、分けられ、検出機構４０の２以上のエリアに送られる。図２Ａを参照すると、ビームスプリッタ４４は、発光源５０により放出された放射線と、ビューイングエリア６８で基板１０の表面から反射される後の放射線とが、同一軸に沿って伝送され、放射された信号の検出も許容する。そのため、ビームスプリッタの使用は、発光源５０と検出システム５５を最適角度で整列させ、ブロードバンド光源４１からの放出ビームを検出システム５５により収集させるという集中的作業労働を完了させる必要がない。
【００４８】
[0060]源コントローラ１４１は、発光源５０の出力強度を制御し、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、モノクロメータとして作動するように適合され、モノクロメータは、ブロードバンド（マルチ波長）発光源から一つのスペクトル線を送出する。この実施形態において、源コントローラ１４１は、メインシステムコントローラ１４０により送られたコマンドを介して、時間の関数として、ブロードバンド発光源から放出された波長の範囲を掃引することができるように設計されている。モノクロメータとして源コントローラ１４１を使用することにより、無電解プロセスを監視及び制御する為に、時間の関数として様々な波長が走査される。
【００４９】
[0061]検出器システム５５は、電磁放射線検出器４８，集光手段４７、検出器コントローラ１４２を含む。一実施形態において、ハウジング（図示せず）は、ブロードバンド光源４１から放出され基板１０から反射された光を囲み、電磁放射線検出器４８により収集させる。電磁放射線検出器４８は、１以上の波長にわたる電磁放射線の強度を測定するように構成された検出器である。たとえば、電磁放射線４８は、例えば、光電池、光導電接合、光電子放出ダイオード、光電子増倍管、熱電対列、ボロメータ、焦電センサ、他の同等の検出器のクラスのセンサから選択されてもよい。一実施形態において、スウェーデン、ソルナの浜松ホトニクス・ノーデンＡＢ、又は、エヴェレットWAのＰＬＣマルチポイント社からの光導電接合は、電磁放射線の広いスペクトルを検出する為に使用される。オプションの集光手段４７は、レンズまたは、図２Ａに示されるように、放射線検出器４８までビームスプリッタ面４４Ｂを通過する電磁放射線を収集し、焦点を合わせ、更に／又は、向ける他の装置でもよい。
【００５０】
[0062] 一実施形態において、検出器システム５５は、スペクトロメータ（図示せず）を形成するように適合されている。スペクトロメータは、ブロードバンド光源４１から、放射線を収集し、放射線を離散的波長に分け、各離散的波長で放射線の強度を検出する為に使用される。スペクトロメータは、典型的に、入力スリット（図示せず）、回折格子（図示せず）、回折格子コントローラ（図示せず）、検出器アレイ（図示せず）を含み、到来する放射線を収集する。回折格子コントローラは、検出器コントローラ１４２が回折格子の位置を調整させ、検出器アレイ内の離散的検出器（図示せず）により検出される各波長の強度を制御する。一実施形態において、スペクトロメータは、無電解プロセスを監視および制御する為に、時間の関数として、放出された放射線の波長の範囲にわたり走査する為に使用される。
【００５１】
[0063] 本発明の一実施形態において、１以上の光学フィルタ（図示せず）は、基板表面と電磁放射検出器４８の間の検出器システム５５に追加される。追加された光学フィルタは、一定の所望の波長だけを電磁放射線検出器４８まで通過させるように選択される。この実施形態は、検出器に衝突するエネルギ量を減じることに役立つが、これが、検出された放射線の信号対雑音比を改善するのに役立つ。光学フィルタは、バンドパスフィルタ、狭帯域フィルタ、光学エッジフィルタ、ノッチフィルタ、広帯域フィルタでもよく、これらは、例えば、マサチューセッツ州ウェストフォードのBarrAssociates, Inc.、ニューハンプシャー州サレムのAndover Corporationから購入可能である。本発明の他の態様において、光学フィルタは、基板表面に発射され、検出器システム５５により検出された波長を制限する為に、ブロードバンド光源４１に付加されてもよい。
【００５２】
[0064]図２Ｂは、ブロードバンド光源４１から放出された電磁エネルギ（又は放出ビーム）は、直接、基板１０の表面に向けられているので、電磁放射線を基板１０の表面に案内し、反射された電磁放射線を検出システム５５まで戻す為にミラーアセンブリ４６が不要である他の実施形態を例示する。この実施形態は、ミラーアセンブリ３９が基板表面と検出機構４０に対して整列される必要がないことから、検出機構４０のセットアップ時間、複雑性、コストを減じる為に使用可能である。本発明の一態様において、基板表面に衝突し、そこから反射される入射／反射放射線（経路“Ｃ”）の角度は、放出ビームが反射される同一経路を反射が辿るように、基板表面に対しほぼ直角になっている。本発明の一態様において、基板表面で放出されたビームのほぼ直角の角度は、基板表面に発射された放出ビームまたはビューイングエリア６８の形状が、垂直でない入射角のために歪むことが妨げられる。たとえば、検出機構４０からの放出ビームが円形形状である場合、放出ビームが基板表面に垂直以外の角度で発射されるとき、ビューイングエリア６８は、長円形状を有するであろう。ビューイングエリア６８の形状は、変化する部材の表面２６ａの密度を有する表面上で使用されるとき、検出された信号の信号対雑音比に影響を有することが可能である。
【００５３】
[0065]図２Ｃは、フェースダウン基板処理システムにおける使用に適合された検出機構４０の一実施形態を例示する。この実施形態において、検出機構４０は、ブロードバンド光源４１，検出器システム５５，ボウル１７６に搭載されられた光ファイバケーブル７８を含む。光ファイバケーブル７８は、ボウル１７６のエリア内に搭載され、ボウル１７６は、プロセス位置（図２Ａに図示）にあるとき、光ファイバケーブルに基板１０の回転中心を見ることができる。検出機構４０は、ボウルから離れており、光ファイバケーブル７８の一端に電磁放射線を送出するのに適合されている。Ｏリングシール１８５は、ボウル１７６からの流体漏れを防ぐ為に光ファイバケーブル７８とボウル１７６との間にシールを形成する。光ファイバケーブル７８の一端は、プロセス流体に浸され、流体源１２８ａ−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４１から発射された放射線は、プロセス流体を介してビームスプリッタ４４を通過し、光ファイバケーブル７８を通過し、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光ファイバケーブル７８を介して後方に通過し、最終的にビームスプリッタ４４に戻り、ここで、反射された放射線は、ビームスプリッタ４４により、検出器システム５５まで反射される。
【００５４】
[0066]図２Ａ，図２Ｂ、図２Ｃを参照すると、コントローラ１４０は、一般に、全体のシステムの制御および自動化を容易にするように設計され、典型的には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４６、サポート回路（又はＩ／Ｏ）１４８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、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。
【００５５】
[0067]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、モノクロメータまたはスペクトロメータを使用して、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。
【００５６】
[0068]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。
【００５７】
パターンが形成された基板の監視
[0069]図３Ａは、パターン化された部材が基板表面に形成された基板１０の表面の平面図を示す。図３Ａも、基板表面上のビューイングエリアの、可能な位置を示す。記されたように、ビューイングエリア６８の大きさは、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。
【００５８】
[0070]変化する密度は、ビューイングエリア６８で放出された放射線に曝露された、反射された放射線の強度を変化させることから、反射された放射線は、基板表面にわたって密度が変わる曝露された部材のアレイ（すなわち、表面エリア）を基板表面が含む場合には複雑になる。言い換えると、曝露された部材の表面エリアは、直接、ビューイングエリア６８で基板の表面から反射された検出信号の強度に影響を与える。この問題は、プロセスが検出システム４０により監視される間に基板を回転させることを要する堆積プロセスに対して増大する。ビューイングエリア６８Ａが基板の回転中心１０Ａから距離“Ｒ”に位置するところで回転の問題が起こる（図３Ａ参照）。この場合、ビューイングエリア６８が部材表面２６ａの異なる密度に曝されるので、信号は変化する。本発明の一態様において、ビューイングエリア６８は、ビューイングエリアにより見られる部材表面２６ａの密度は、基板が回転するとき変化しないので、処理中、基板の回転中心に合わせられる。基板が回転すると基板部材表面２６ａの角度位置は変化するが、部材表面２６ａはビューイングエリア６８から移動しないことから部材の密度は時間の関数として変化しないことを示す為に、図３Ｂは、中央に配置されたビューイングエリアのクローズアップ図を示す。
【００５９】
[0071]本発明の一実施形態において、ビューイングエリア６８の形は、ほぼ円形である。図２Ａ−Ｃを参照すると、一実施形態において、アノモルフィックプリズム（図示せず）は、発光源５０とビームエクスパンダ４２とのあいだいに置かれ、ダイオードレーザからの放射パターンのような非対称放射パターンを修正する為に使用される。アノモルフィックプリズムは、ダイオード接合から電磁放射線を発している処理のために、固有の非対称放射パターンと長円ビーム形を修正することが意図されている。アノモルフィックプリズムの対は、一方向だけビームを拡張する（他の方向を変更しない）ことにより、長円形から近似円形へと、非対称を修正する。アノモルフィックプリズムは、ニューメキシコ州アルバカーキのＣＶＩレーザＬＬＣから購入可能である。本発明の一態様において、ビューイングエリアの直径は、約２〜約５０ミクロンメートルくらい小さくてもよい。本発明の他の態様において、ビューイングエリアは、基板の完全表面エリアくらい大きくてもよい。本発明の他の態様において、ビューイングエリアの好ましい直径は、約１〜約２５ミリメートル（ｍｍ）であり、より好ましい直径は、約５〜約１５ｍｍである。本発明の他の態様において、ビューイングエリア６８は、長円、矩形、星状、チャンバの処理を監視するのに有用な同等の形状でもよい。ビューイングエリア６８の内外にある部材の表面２６ａはビューイングエリア６８に出入りせず、ビューイングエリア６８内の部材表面２６ａは一定のままであり、信号対雑音非は改善されるので、ビューイングエリア６８は、形状がほぼ円形であり、基板の回転中心に置かれるのが好ましい。
【００６０】
[0072]図３Ｃは、部材表面２６ａの異なる密度を有する基板は回転されるときの信号強度と時間のプロットを概略的に示す。図３Ｃは、基板の回転中心１０Ａに位置されたビューイングエリア６８、更に、回転中心１０Ａから一定の距離に位置されたビューイングエリア６８Ａから反射された放射線から受け取られた検出信号が差異であることを示す。
【００６１】
[0073]場合によっては、基板にわたりビューイングエリア６８Ａを移動させ、基板表面上の異なるエリアで堆積プロセスの状態を監視することが有用である。本発明の一態様において、時間の関数として強度変化を分析するために、コントローラ１４０が使用され、一定の時間間隔にわたり測定強度を合計し、その後、合計された強度を測定時間で割り、平均強度を見つける。本発明の他の態様において、モータ１１４に付けられたエンコーダ（図示せず）の使用により基板の角度位置を監視し、検出機構を通り過ぎる時間毎に同一角度位置で測定された強度結果を比較することにより、基板表面は、一瞬の時間と他の瞬間の時間とを比較することができる。本発明の他の態様において、雑音の最小化／検出用ソフトウェアが使用され、強度の変化が減衰される。
【００６２】
[0074]本発明の他の実施形態において、堆積流体を通して発射された放射線の波長は、堆積プロセス（例えば、流体内の感光性コンポーネント）に影響を与えない。同様に、放出された波長は、流体内のコンポーネントにより吸収されないので、検出信号の信号対雑音に影響を与えることが一般に、好ましい。
【００６３】
[0075]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。
【００６４】
[0076]前述されたように、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。
【００６５】
[0077]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曝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。
【００６６】
[0078]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。
【００６７】
チャンバ・ハードウエア
[0079]図２Ａ及び図２Ｂ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。
【００６８】
[0080]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。
【００６９】
[0081]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。
【００７０】
[0082]モータ１１４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。
【００７１】
[0083]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。
【００７２】
[0084]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。ディスペンスされた流体は、ドレイン１４９によって収集されてもよい。
【００７３】
[0085]（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。
【００７４】
[0086]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。
【００７５】
[0087]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。
【００７６】
[0088]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。
【００７７】
[0089]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。
【００７８】
フェースダウンハードウェア
[0090]図２Ｃ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１２８ａ〜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。
【００７９】
[0091]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１２８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１２８ａ〜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。
【００８０】
[0092]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１７９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。
【００８１】
[0093]図２Ａ〜図２Ｃ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。
【００８２】
チャンバ統合
[0094]図４Ａ−図４Ｄは、プロセス領域２０７から検出機構４０が分離され、検出機構４０がチャンバのプロセス特性（例えば、粒子性能など）を損なわず、処理中にディスペンスされた流体のスプラッシュにより影響を受けず、又は、プロセス領域２０７内で見つけられる腐食性蒸気により攻撃されない無電解プロセスチャンバの様々な実施形態を示す横断面図である。無電解プロセスチャンバ３２０は、メインフレーム２００に搭載されているが、一般に、ＨＥＰＡフィルタアセンブリ２２０、複数の外壁２４０を含み、プロセス領域２０７、ボウルアセンブリ２１７、基板サポートアセンブリ２５０を囲んでもよい。典型的なメインフレームとプロセスチャンバ設計の実施例は、２００４年１０月１４日に提出された”ApparatusFor Electroless Deposition”と題する米国特許出願第１０／９６５２２０号（ＡＰＰＭ８７０７．０２）、２００４年１１月２２日に提出された”ApparatusFor Electroless Deposition Of Metals On Semiconductor Wafers”と題する米国特許出願第１０／９９６３４２号（ＡＰＰＭ９０３２）に説明されているが、これらの内容は、本願の態様と開示内容と矛盾しない範囲で、本願明細書に組み入れられる。
【００８３】
[0095]ＨＥＰＡフィルタアセンブリ２２０は、一般に、フィルタ２２１、入口２２３、外部包囲体２２２を含む。処理中、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴンなど）又は空気は、ガス源（図示せず）から、外部包囲体２２２とフィルタ２２１の間に形成されているプレナム２２４に流れ込む。プレナム２２４内の不活性ガス又は空気は、その後、フィルタ２２１を通って、基板１０の表面に向かって下方に流れ、そこで、基板サポート表面２５１に載る。フィルタ２２１は、不活性ガス、又は、空気から粒子を除去し、更に／又は、プロセス領域２０７内のガス乱流を最小にするように設計されている。不活性ガスまたはガス乱流は、プロセス領域２０７内の表面に付いた粒子を撹拌し、あるいは、取り除くが、これにより、粒子は基板１０の表面に着地する。基板１０の表面を汚染し得る多くの粒子源の数を最小にするため、しばしば、プロセス領域内にある障害物及び／又はコンポーネントの表面エリアの数を最小にすることが望ましい。
【００８４】
[0096]基板サポートアセンブリ２５０は、フェースアップ配向（すなわち、基板の処理表面は基板サポート表面２５１から離れるように対面）において、各ステーション内の処理の為に基板１０を支えるように構成されている。基板サポートアセンブリ２５０は、一般に、バックサイドヒータアセンブリ２６０、回転モータ２１２、リフトピンアセンブリ２５２を含む。バックサイドヒータアセンブリ２６０は、上部プラテン２０３を含み、上部プラテン２０３は、処理の為に基板を受け取るように構成された、ほぼ水平の上面を形成する。プラテン２０３は、セラミック又は金属材料から製造されるが、貫通して形成された少なくとも流体アパーチャ２１３を含み、流体アパーチャ２１３は、一般に、流体供給コンジット２０９と流体連通されている。供給コンジット２０９は、一般に、少なくとも一つの流体源２０９（クリーニング流体、リンス流体、プロセス流体など）に流体連通されている。基板サポートアセンブリ２５０は、リフトピンアセンブリ２５２を更に含み、リフトアセンブリ２５２は、バックサイドヒータアセンブリ２６０に対し、独立して移動可能である。リフトピンアセンブリ２５２は、均等に離間された複数の基板サポート表面２５１を含み、これらは、従来方式で、処理中に基板と係合して固定するように構成されている。リフトピンアセンブリ２５２は、回転モータ２１２の使用によりバックサイドヒータアセンブリ２６０に対し回転可能であると共に、リフト機構（図示せず）の使用によりバックサイドヒータアセンブリ２６０に対し垂直に作動可能になるように構成されている。バックサイドヒータアセンブリ２６０は、通常、動かず、サポート２１４により支持されている。さらに、基板サポート面２５１は、自立壁部分を含み、自立壁部分は、内側に突き出たリップを有し、リップは、その壁部分の間の上部で、基板に係合して支持するように構成されている。
【００８５】
[0097]ボウルアセンブリ２１７は、一般に、壁２１６、ベース２１５、ドレイン／排気ポート２１０を含み、これらは、プロセスチャンバ３２０の底部を囲んでいる。ボウルアセンブリ２１７は、基板１０の表面に送られるプロセス流体と、ＨＥＰＡフィルタアセンブリ２２０によりプロセス領域２０７に噴射される不活性ガス又は空気を収集される。プロセス流体は、流体源１２８ａ−ｆに接続された流体ノズル１２３から基板１０に送られる。収集された流体は、その後、ドレイン／排出ポート２１０を通って、排気処理システム（図示せず）まで排出される。不活性ガスまたは空気は、ドレイン/排出ポート２１０に付けられた排出ポンプ（図示せず）の使用により、プロセス領域２０７から除去される。
【００８６】
[0098]処理中、基板１０は、基板サポート面２５１により固定され、基板１０は、バックサイドヒータアセンブリ２６０の、丁度上に位置される。バックサイドヒータアセンブリ２６０と基板１０との間の空間は、コンジット２０９からディスペンスされた温度制御流体で満たされる。流体は、基板に接触しており、基板１０を加熱する為に熱を基板に伝達する。この実施形態において、基板は、一般に、約０．２ｍｍから約１０ｍｍだけバックサイドヒータアセンブリ２６０から離れて位置する。温度制御流体は、流体源２０８に付けられたヒータ２０６及び／又は、バックサイドヒータアセンブリ２６０内に埋め込まれたヒータエレメントの使用により、加熱される。
【００８７】
[0099]図４Ａは、プロセス領域２０７に搭載されたミラーアセンブリ３９の使用を介して、チャンバ壁２４０に搭載された検出機構４０は、基板１０の表面で実施されているプロセスの状態を監視することができる一実施形態を示す。そのため、この実施形態は、検出機構４０がプロセス領域２０７から隔離させる。本発明の一態様において、チャンバ壁２４０は、検出機構４０から放出された放射線に対し、光学的に透明である。本発明の一態様において、光学的に透明な領域、またはウインドウ２２２（図４Ａに図示）は、壁に付けられ、検出機構４０から放出された放射線をプロセス領域２０７に入れさせ、反射された放射線を検出機構４０に戻させる。図４Ａに示されるように、本発明の一態様において、ミラーアセンブリ３９のミラーサポート４５は、ＨＥＰＡフィルタアセンブリ２２０に付けられている。
【００８８】
[00100]図４Ｂは、検出機構４０が基板１０の表面上方に搭載され、基板１０の表面で行われているプロセスの状態を監視する実施形態を示す。検出機構４０は、プロセス領域２０７の外側に搭載されてもよいが、図４Ｂに示されるように、ＨＥＰＡフィルタアセンブリ２２０に搭載されてもよい。この構成において、検出機構４０は、ウインドウ２２２の使用によりプロセスボリュームから隔離され、ウインドウ２２２は、ＨＥＰＡフィルタアセンブリ２２０にシールされ、検出機構４０からの放出された放射線がウインドウ２２２を通って基板に向かって伝送され、反射された放射線が検出機構４０まで戻る。
【００８９】
[00101]図４Ｃは、検出機構４０がプロセスチャンバ３２０から遠く離れており、ファイバ光ケーブル２２５の使用により、基板１０の表面を見るように適合されている。この構成において、ファイバ光ケーブルの一端は、検出機構４０と通信状態にあり、他端は、プロセスチャンバ（例えば、ＨＥＰＡフィルタアセンブリ２２０）の最上部に搭載されている。本発明の一態様において、検出機構４０は、放射線を放出し、放射線は、収集され、ファイバ光ケーブル２２５と透明なウインドウ２２２を通り、プロセス領域２０７へ伝送される。その後、放出された放射線は、基板表面上のプロセス流体を通過し、部材２６ａの表面から反射され、プロセス流体を通って戻り、その後、ウインドウ２２２及びファイバ光ケーブル２２５を通って検出機構４０まで移動し、そこで、信号が検出可能になる。本発明の他の態様において、ウインドウ２２２は、ファイバ光ケーブル２２５の一端と表面部材２６ａとの間に置かれていない。
【００９０】
[00102]図４Ｄは、プロセス領域２０７内に搭載されたミラーアセンブリ３９の使用を介して、発光源４１Ａと検出システム５５Ａは、基板１０の表面で行われているプロセスの状態を監視することができる一実施形態を示す。この実施形態において、ミラーアセンブリ３９は、プロセス領域２０７内の所定位置に置かれているので、プロセス領域内にミラーアセンブリ３９を搭載することにより生じる悪影響は最小になる。本発明の一態様において、ミラーは、発光源４１Ａから、放出された放射線を、基板表面に対し直角でない角度で反射するように配向されているが、反射された放射線が別個の検出システム５５Ａにより収集されるような角度で、放射線を反射している。そのため、この実施形態は、検出機構４０をプロセス領域２０７から隔離させ、また、プロセス領域内に不要な表面を有する影響を最小にする。本発明の一態様において、チャンバ壁２４０は、発光源４１Ａから放出された放射線に対し、光学的に透明である。本発明の一態様において、光学的に透明な領域又はウインドウ２２２（図４Ａに図示）は、壁に付けられ、発光源４１Ａから放出された放射線をプロセス領域２０７に入らせ、ミラーアセンブリ３９により反射させ、その後、基板１０の表面から反射させ、壁２４０に付けることができる検出システム５５Ａにより受けさせている。本発明の一態様において、図４Ｄに示されるように、ミラーアセンブリ３９のミラーサポート４５は、壁２４０に付けられている。
【００９１】
[00103] 一実施形態において、アノモルフィックプリズム（２７５参照）は、発光源４１Ａと検出システム５５Ａの間に追加されており、基板の表面で放出された放射線の入射角度が直角でないことに起因するビューイングアリア６８の形状の歪みに対し修正を行う。そのため、この実施形態は、位置されるミラーアセンブリ３９に、それをプロセス領域内に有することの負の影響を最小にさせることができるが、ビューイングエリア６８で発射される放射線がほぼ円形形状にさせ、必要であれば、回転中心で発射させて検出システム４０の信号対雑音非を改善する。
【００９２】
[00104]一実施形態において、ミラーアセンブリ３９は、図４Ａ−図４Ｄに示されるように、ミラーの角度を基板表面に対し分節し、基板表面にわたってミラーの位置を変更し、基板の異なるエリアを監視可能とするように適合されたアクチュエータ（図示せず）に付けられる。
【００９３】
[00105]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】
【００９４】
【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】
【００９５】
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、７１…放出センサ検出器、７４…光ファイバケーブル、７６…モノクロメータ、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、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】
2008532258.tif 000003
【図１Ｂ】
2008532258.tif 000004
【図１Ｃ】
2008532258.tif 000005
【図２Ａ】
2008532258.tif 000006
【図２Ｂ】
2008532258.tif 000007
【図２Ｃ】
2008532258.tif 000008
【図３Ａ】
2008532258.tif 000009
【図３Ｂ】
2008532258.tif 000010
【図３Ｃ】
2008532258.tif 000011
【図３Ｄ】
2008532258.tif 000012
【図４Ａ】
2008532258.tif 000013
【図４Ｂ】
2008532258.tif 000014
【図４Ｃ】
2008532258.tif 000015
【図４Ｄ】
2008532258.tif 000016
【国際調査報告】
2008532258.tif 000017
2008532258.tif 000018
2008532258.tif 000019