发明名称 电化学沉积系统
摘要 本发明提供一种电化学沈积系统,其设计已考虑到未来在设计上与填隙方面的需求、并提供令人满意的生产能力以配合其他处理系统需求的可扩充式弹性结构。该电化学沈积系统一般而言包含:具有自动晶片转换机之主机架、与主机架相连接之装料站、与主机架连接之一个或数个处理槽、以及与一个或多个电处理槽流体连接的电解液供应器。较佳之电化学沈积系统包括配置于主机架内与装料站相邻的棱珠(edge bead)去除/旋转-冲洗-乾燥(EBR/SRD)平台、附加在装料站的快速热退火室、位于主机架上的籽晶层修补平台、及用以控制电化学沈积程序及电化学沈积系统组件的系统控制器。
申请公布号 TW513751 申请公布日期 2002.12.11
申请号 TW088120799 申请日期 2000.02.25
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 叶斯迪多迪;唐诺得J.奥葛多;罗特森莫拉得;彼得海伊;马克丹诺;麦克索格曼;马克罗德;约瑟夫史帝文斯;丹恩马洛尔;辛侯杉;尤金尼赖维诺维奇;罗宾琼;亚斯霍克K 辛哈;艾薇汤普曼;丹恩卡尔;乔治柏克迈尔;沈彬;穆罕默德阿提夫马立克;郝赫男;提摩西J 富兰克林
分类号 H01L21/205 主分类号 H01L21/205
代理机构 代理人 蔡坤财 台北巿松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种电化学沈积系统,包括:a)主机架,其系具有主机架晶片自动转换机;b)配置上与主机相接之装料站;c)与主机架连接之一个或数个处理槽;及d)与一个或多个电处理槽流体连接的电解液供应器。2.如申请专利范围第1项所述之系统,其更包括:e)控制电化学沈积程序的系统控制器。3.如申请专利范围第2项所述之系统,其更包括:f)配置于主机架内与装料站相邻的棱珠去除/旋转-冲洗乾燥(EBR/SRD)平台。4.如申请专利范围第3项所述之系统,其更包括:g)与装料站连接的快速热退火室。5.如申请专利范围第1项所述之系统,其中装料站包含:i)一个或多个晶片卡盒接收区;ii)一个或多个可在装料站内运送晶片之装料站晶片自动转换机;以及iii)晶片定位机。6.如申请专利范围第1项所述之系统,其中主机架晶片自动转换机包括数个可以独立运转的自动机臂杆。7.如申请专利范围第6项所述之系统,其中各自动机臂杆包括具有真空夹自动机叶片的终端操纵装置。8.如申请专利范围第1项所述之系统,其中处理槽包含:i)头端配件,内含阴极和配置于阴,上方之晶片支架;ii)处理套组,内含电解液容器,其上具有坝、电解液入口和配置在电解液容器内之阳极;iii)配置在坝下方的电解液溢流盆;以及iv)电源,连接到阴极和阳极。9.如申请专利范围第8项所述之系统,其中头端配件系附在旋转式臂杆上供头端配件绕着处理套组旋转。10.如申请专利范围第9项所述之系统,其中头端配件系附在从旋转式臂杆延伸出的悬臂梁杆上。11.如申请专利范围第8项所述之系统,其中可移开的处理套组是配置在主机架上。12.如申请专利范围第1项所述之系统,其中电解液供应器包含与主机连接的电解液补充系统,包括:(i)电解液供应槽;(ii)化学分析器微型组件,内含一种或多种与电解液供应槽相接的化学分析器;(iii)与电解液供应槽相接的化学药品供应微型组件;以及(iv)一个或多个操控电解液补充平台的控制器。13.如申请专利范围第12项所述之系统,其中化学药品供应微型组件包含一个或多个源槽,源槽内含以颜色编码、各自具有配组连接器之微型组件槽。14.如申请专利范围第12项所述之系统,其中电解液补充系统进一步包含:(v)过滤微型组件,包括一个或多个与电解液供应槽连接之滤膜。15.如申请专利范围第12项所述之系统,其中一种或多种化学分析器包括有机化学分析器和无机化学分析器。16.如申请专利范围第15项所述之系统,其中有机化学分析器包含电流循环消除器(cyclic voltametric stripper)。17.如申请专利范围第15项所述之系统,其中无机化学分析器包含自动滴定分析器。18.如申请专利范围第12项所述之系统,其中一种或多种化学分析器包括一种或多种标准品以及一种或多种校准图。19.如申请专利范围第1项所述之系统,其更包括:e)一种或多种配置在电解液供应器及处理槽之间的除气器。20.如申请专利范围第1项所述之系统,其更包括:g)配置在主机架之上的籽晶层修补平台。21.如申请专利范围第20项所述之系统,其中籽晶层平台包含非电式沈积槽。22.如申请专利范围第1项所述之系统,其中主机架包括具有保护涂层的底座。23.如申请专利范围第22项所述之系统,其中涂层内含乙撑-氯-三-氟-乙烯(ethylene-chloro-tri-fluoro-ethaylene,ECTFE)。24.一种电化学沈积系统,包括:a)电解液供应槽,其与一种或多种电化学处理槽流体相接;以及b)化学分析器微型组件,包括一种或多种与电解液供应槽相接的化学分析器,其中一种或多种化学分析器内含有机化学分析器以及无机化学分析器。25.如申请专利范围第24项所述之系统,其更包括与一种或多种化学分析器连接的控制器。26.如申请专利范围第24项所述之系统,其更包括过滤微型组件,其内含一种或多种与电解液供应槽连接的滤膜。27.如申请专利范围第24项所述之系统,其中有机化学分析器包括电流循环消除器。28.如申请专利范围第24项所述之系统,其中无机化学分析器包含自动滴定分析器。29.如申请专利范围第24项所述之系统,其更包括:c)与电解液供应槽流体相通的化学药品供应微型组件。30.如申请专利范围第29项所述之系统,其更包括:d)控制系统,以操控与化学分析器微型组件及化学药品供应微型组件连接的电化学沈积程序。31.如申请专利范围第29项所述之系统,其更包括与化学药品供应微型组件相接的控制器。32.如申请专利范围第29项所述之系统,其更包括与化学药品供应微型组件及化学分析器微型组件相接的控制器。33.一种分析电化学沈积系统内之电解液的方法,电化学沈积系统内含一个或多个与主电解液供应槽相接之处理槽,包括:a)从主电解液供应槽流放出至少一部份电解液到一个或多个化学分析器;以及b)分析此电解液用以测定无机物质及有机物质之浓度,其中分析电解液包含操控自动滴定分析器以及电流循环消除器(cyclic voltametric stripper)。34.如申请专利范围第33项所述之方法,其更包括:c)从一个或多个源槽流放出一个或多个化学药品到主电解液供应槽。35.如申请专利范围第33项所述之方法,其更包括:c)流放出至少一部份电解液到一个或多个处理槽。36.一种携带信号的装置,其内含之程式由处理器执行时会引起一种或多种控制器进行下列步骤:(a)从主电解液供应槽流放出至少一部份电解液到一个或多个化学分析器;以及(b)产生相关于电解液之组成的数据。37.如申请专利范围第36项所述之携带信号的装置,其中步骤(b)包含操控自动滴定分析器及电流循环消除器。38.如申请专利范围第36项所述之携带信号的装置,其中步骤(b)包含测定无机物质和有机物质之浓度。39.如申请专利范围第36项所述之携带信号的装置,其更包括:(c)根据步骤(b)产生的数据从一个或多个源槽流放出一种或多种化学药品到主电解液供应槽。40.一种在基材上以电化学方式沈积金属的设备,包括:a)头端配件,包括:i)阴极,以及ii)配置在阴极上方的晶片支架;b)处理套组,配置在头端配件下方,包括:i)电解液容器,具有坝和电解液入口;以及ii)配置在电解液容器内的阳极;c)配置在坝下方之电解液溢流盆,电解液溢流盆具有电解液出口;以及d)与阴极和阳极连接之电源。41.如申请专利范围第40项所述之设备,其中阴极包含阴极接环。42.如申请专利范围第41项所述之设备,其中阴极接环包含的晶片座表面具有数个晶片接触片。43.如申请专利范围第41项所述之设备,其中阴极接环具有亲水性表面。44.如申请专利范围第40项所述之设备,其中处理套组进一步包含配置在电解液容器内阳极上方之滤膜。45.如申请专利范围第40项所述之设备,其中其更包括:e)电解液供应器,包括:i)主槽,其经由泵而与电解液容器上之电解液入口连接;ii)一种或多种与主槽连接的滤膜槽;以及iii)一种或多种与主槽连接的源槽。46.如申请专利范围第40项所述之设备,其中阳极包含:a)消耗性阳极板;以及b)封装消耗性阳极板的通透性封包构件。47.如申请专利范围第46项所述之设备,其中阳极进一步包含:c)数个电触点构件,其系延伸穿过封包构件而进入阳极板,各电触点构件延伸穿过并固定在电解液容器上。48.如申请专利范围第46项所述之设备,其中封包构件包含亲水性膜。49.如申请专利范围第46项所述之设备,其中封包构件包含顶部亲水性膜和底部亲水性膜,其系附在配置于其间的膜支托环上。50.如申请专利范围第49项所述之设备,其中底部亲水性膜包括开口,其可用以促进电解液流进入处于封包构件和阳极板之间的沟道。51.如申请专利范围第50项所述之设备,其中阳极进一步包含:d)与膜支托环连接之旁通出口,并延伸穿过电解液容器。52.如申请专利范围第49项所述之设备,其中阳极进一步包含:d)穿过底部亲水性膜之旁通电解液入口。53.如申请专利范围第52项所述之设备,其中阳极进一步包含:e)与膜支托环连接之旁通出口,并延伸穿过电解液容器。54.如申请专利范围第52项所述之设备,其中旁通入口包括流量控制阀。55.如申请专利范围第54项所述之设备,其中电解液入口包括流量控制阀。56.如申请专利范围第40项所述之设备,其更包括:e)与头端配件相接的旋转传动装置,并使头端配件旋转。57.如申请专利范围第40项所述之设备,其中晶片支架包括囊袋配件。58.如申请专利范围第57项所述之设备,其中囊袋配件包含附在中介晶片支架板背面的膨胀式囊袋和配置在中介晶片支架板正面环形沟槽内之密封圈。59.如申请专利范围第58项所述之设备,其中中介的晶片支架板包括数个在板上穿通之钻孔或洞而与真空喷口以流体相接配置。60.如申请专利范围第58项所述之设备,其中一种或多种密封圈和中介的晶片支架板之表面内含亲水性表面。图式简单说明:图1为配备有接触针的典型简化的喷镀器10之横切面图。图1A为晶片30棱边之横切面图,显示在籽晶层34之棱边32有过量的沈积物36。图2为本发明电镀系统平台200之透视图。图3为本发明电镀系统平台200之概要图。图4为本发明旋转-冲洗-乾燥(SRD)微型组件之概要透视图,内有冲洗以及溶解液入口。图5为图4旋转-冲洗-乾燥(SRD)微型组件侧面之横切面图,并显示基材系直立在液体入口之间的处理位置。图6为依据本发明电镀处理槽400之横切面图。图7为阴极接环部份之横切透视图。图8为阴极接环之横切透视图,系为有接触片的另一种具体实施例。图9为阴极接环之横切透视图,显示另一种有接触片以及独立衬垫的具体实施例。图10为显示有独立衬垫之阴极接环的横切面透视图。图11为代表穿过各接触针的电镀系统的简化电路概要图。图12为本发明晶片配件450之横切面图。图12A为图12囊袋区域之放大横切面图。图13为晶片支架板之部份横切面图。图14为歧管之部份横切面图。图15为囊袋之部份横切面图。图16为电解液补充系统220之概要图。图17为快速热退火室之横切图。图18为另一种阴极接环具体实施例之透视图。图19为另一种晶片支架配件具体实施例之部份横切面图。图20为第一个封包阳极具体实施例之横切面图。图21为第二个封包阳极具体实施例之横切面图。图22为第三个封包阳极具体实施例之横切面图。图23为第四个封包阳极具体实施例之横切面图。图24为非电式沈积处理(EDP)槽之横切图。图25为处理头端配件的另一种具体实施例,其具有旋转式头端配件2410。图26a及26b为除气微型组件具体实施例之横切图。图27为组合成的棱珠去除/旋转-冲洗-乾燥(EBR/SRD)微型组件之横切面图,显示基材系直立在液体入口之间的处理位置。图28为EBR/SRD微型组件之俯瞰概要图,显示棱珠去除喷嘴位置之具体实施例。图29为喷嘴2150与经处理之晶片2122位置之关系。
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