发明名称 半导体晶圆之薄膜的沈积及平坦化用之设备与方法
摘要 提供一种用于在一晶圆表面上沉积一金属层之电镀设备。在一实施例中,一可被供电作为一阳极之邻近头配置于靠近该晶圆表面。一电镀流体提供于晶圆与邻近头之间以产生局部金属电镀。
申请公布号 TWI248132 申请公布日期 2006.01.21
申请号 TW093115954 申请日期 2004.06.03
申请人 兰姆研究公司 发明人 麦可 瑞夫肯;约翰 柏依;叶斯帝N 多迪;佛瑞德C 瑞德克;约翰 德 赖瑞厄斯
分类号 H01L21/3205 主分类号 H01L21/3205
代理机构 代理人 许峻荣 新竹市民族路37号10楼
主权项 1.一种电镀设备,用于电镀一晶圆之表面,该晶圆之 表面可被供电作为一阴极,包含: 一邻近头,可被供电作为一阳极,该邻近头具有复 数个输入与复数个输出,且当该邻近头安置于靠近 该晶圆表面时,该复数个输入之每一个可输送一流 体至该晶圆表面且该复数个输出之每一个可由该 晶圆表面移除该流体,当该晶圆与邻近头被供电时 ,流体输送至晶圆表面与由晶圆表面移除可在该邻 近头下方之区域中之该流体容积范围内达成局部 金属电镀,且该区域小于该晶圆之整个表面。 2.根据申请专利范围第1项之电镀设备,其中该晶圆 藉着与一负向偏压电源接触而被供电作为阴极。 3.根据申请专利范围第2项之电镀设备,其中该接触 系对该晶圆之一边缘外区域为之。 4.根据申请专利范围第1项之电镀设备,其中该邻近 头藉着与一正向偏压电源电接触而被供电作为阳 极。 5.根据申请专利范围第1项之电镀设备,其中该邻近 头之复数个输入的每一个被形成为圆形导管、环 状物、与分离导管的其中之一。 6.根据申请专利范围第1项之电镀设备,其中该流体 系由一种或多种流体来形成,且该等流体系选自于 由异丙醇(IPA)、电解液、可电镀金属之电镀化学 品、与无研磨料反应性化学品所组成的族群。 7.根据申请专利范围第6项之电镀设备,其中该电镀 化学品由一用来沉积金属之水溶液所形成,该金属 包含铜、镍、铊(Tl)、钽、钛、钨、钴、合金、与 复合金属等材料之其中之一。 8.根据申请专利范围第1项之电镀设备,其中该邻近 头之复数个输出中的每一个被形成为圆形导管、 环状物、与分离导管的其中之一。 9.根据申请专利范围第1项之电镀设备,其中一涡流 (eddy current)感测器可监测该局部金属电镀。 10.根据申请专利范围第1项之电镀设备,其中以一 研磨垫协助整平该邻近头下方之厚度差异。 11.根据申请专利范围第10项之电镀设备,其中由该 复数个输入所供应之无研磨料反应性化学品施加 到该研磨垫。 12.一种电镀设备,用于电镀一晶圆之表面,包含: 一第一邻近头,配置于该晶圆表面上,一第一流体 可被产生于该第一邻近头与该晶圆表面之间,该第 一流体被供电作为一阳极以在该晶圆表面上沉积 一金属层; 一第二邻近头,配置于该晶圆表面上,一第二流体 可被产生于该邻近头与该晶圆表面之间,该第二流 体被供电作为一阴极以在该晶圆表面上进行一非 消耗性化学反应,其中当沉积该金属层于该晶圆表 面上时,在该第一流体与第二流体之间形成电连接 。 13.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中该第 一流体透过其电解液特性提供电偶合至该晶圆,且 该第一流体藉着与一正向偏压电源电连接而被供 电作为阳极。 14.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中该第 二流体透过其电解液特性提供电偶合至该晶圆,且 该第二流体藉着与一负向偏压电源电连接而被供 电作为阴极。 15.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中在该 第二邻近头下方,一非消耗性化学反应藉着产生一 补偿(offsetting)反应来避免该金属层之分解。 16.根据申请专利范围第15项之电镀设备,其中该非 消耗性化学反应为一补偿反应,其藉着一氧化步骤 之还原作用来产生。 17.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中该第 一邻近头与第二邻近头之复数个输入的每一个被 形成为圆形导管、环状物、与分离导管的其中之 一。 18.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中该第 一邻近头与第二邻近头之复数个输出的每一个被 形成为圆形导管、环状物、与分离导管的其中之 一。 19.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中该第 一邻近头下方之流体由一或多种流体来形成,且该 等流体系选自于由异丙醇(IPA)、电解液、与可电 镀金属之电镀化学品所组成的族群。 20.根据申请专利范围第19项之电镀设备,其中该电 镀化学品由一用来沉积金属之水溶液所形成,该金 属包含铜、镍、铊(Tl)、钽、钛、钨、钴、合金、 与复合金属等材料之其中之一。 21.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中该第 二邻近头下方之流体由一或多种流体来形成,且该 等流体系选自于由异丙醇(IPA)、电解液、与水所 组成的族群。 22.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中局部 金属电镀将该流体之容积局限在一位于该第一邻 近头下方之区域中,且该区域小于该晶圆之整个表 面。 23.根据申请专利范围第12项之电镀设备,其中一涡 流(eddy current)感测器可监测在该第一邻近头下方 之局部金属电镀。 24.一种电镀设备,用于电镀一晶圆之表面,包含: 一第一邻近头,配置于该晶圆表面上,一第一流体 可被产生于该邻近头与该晶圆表面之间,该第一流 体被供电作为一阳极以在该晶圆表面上沉积一金 属层; 一第二邻近头,配置于该晶圆表面上且与该晶圆表 面物理接触,该第二邻近头藉着一垫产生物理接触 以移除至少一部份之该金属层,一第二流体可被产 生于该邻近头与该晶圆表面之间,该第二流体被供 电作为一阴极以在该晶圆表面上进行一非消耗性 化学反应,其中当沉积该金属层于该晶圆表面上时 ,在该第一流体与第二流体之间形成电连接。 25.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中该第 一流体透过其电解液特性提供电偶合至该晶圆,且 该第一流体藉着与一正向偏压电源电连接而被供 电作为阳极。 26.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中该第 二流体透过其电解液特性提供电偶合至该晶圆,且 该第二流体藉着与一负向偏压电源电连接而被供 电作为阴极。 27.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中在该 第二邻近头下方,该非消耗性化学反应藉着产生一 补偿(offsetting)反应来避免该金属层之分解。 28.根据申请专利范围第27项之电镀设备,其中该非 消耗性化学反应为一补偿反应,其藉着一氧化步骤 之还原作用来产生。 29.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中该第 一邻近头与第二邻近头之复数个输入中之每一个 被形成为圆形导管、环状物、与分离导管的其中 之一。 30.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中该第 一邻近头与第二邻近头之复数个输出中之每一个 被形成为圆形导管、环状物、与分离导管的其中 之一。 31.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中该第 一邻近头下方之流体由一种或多种流体来形成,且 该等流体系选自于由异丙醇(IPA)、电解液、与可 电镀金属之电镀化学品所组成的族群。 32.根据申请专利范围第31项之电镀设备,其中该电 镀化学品由一用来沉积金属之水溶液所形成,该金 属包含铜、镍、铊(Tl)、钽、钛、钨、钴、合金、 与复合金属等材料之其中之一。 33.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中该第 二邻近头下方之流体系由一种或多种流体所形成, 且该等流体系选自于由异丙醇(IPA)、电解液、水 、与无研磨料反应性化学品所组成的族群。 34.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中局部 金属电镀将该流体之容积局限在一位于该第一邻 近头下方之区域中,且该区域小于该晶圆之整个表 面。 35.根据申请专利范围第24项之电镀设备,更包含: 一涡流(eddy current)感测器,用以监测在该第一邻近 头下方之局部金属电镀。 36.根据申请专利范围第24项之电镀设备,其中该垫 包含一研磨垫,用以整平该第二邻近头下方之该金 属层之厚度差异。 37.根据申请专利范围第36项之电镀设备,其中由该 第二邻近头之复数个输入所供应之无研磨料反应 性化学品施加到该研磨垫。 38.根据申请专利范围第24项之电镀设备,更包含: 一散射计系统,用以控制该第二邻近头下方之该金 属层之厚度差异的整平。 图式简单说明: 图1A说明一电镀设备; 图1B说明一在局部金属电镀中之电镀设备; 图1C为电镀设备之邻近头之底视图; 图1D为一电镀设备之透视图,其装配有一用于平坦 化之研磨垫; 图2A说明一与晶圆无机械接触之电镀设备; 图2B说明一与晶圆无机械接触之电镀设备所利用 之电解反应,其用于电镀操作; 图2C为无机械接触之电镀设备的横剖面图,其显示 在晶圆表面的界面处之电镀头与第二头; 图2D为无机械接触之电镀设备的横剖面图,其显示 当应用电镀头与第二头到晶圆表面上时,沉积层之 增长; 图3为一电镀与平坦化设备的横剖面图,其显示在 晶圆表面的界面处之电镀与电解头,其中第二头装 配有一用于平坦化之研磨垫; 图4为电镀设备之操作的流程图。
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