发明名称 对单一半导体基材进行面上(face– up)处理之电化学沈积单元
摘要 本发明提供一电化学沉积一均匀金属层于基材上的设备及方法。本发明更提供一半导体基材制程面朝上的电化学沉积槽,该电化学沉积槽包含一基材支撑元件、一与基材电镀表面连接的阴极、一放置于基材支撑元件之上的阳极、及一与阳极及基材电镀表面连接之供应电镀液的电镀液入口。阳极通常包含一排列于液体可通过之结构中的可消耗性金属源且阳极和空腔环定义一空腔以维持并分布电镀液至基材电镀表面。基材支撑元件通常包括一具有真空口排列于基材支撑表面的真空夹盘,以提供制程期间的吸附以及提供吹散的气体流,以避免基材传递时其背面受污染。基材支撑元件于制程期间同时旋转及震动,以增强至基材电镀表面上的电性沉积。本发明的另一态样提供一包含电镀液收集杯以及清洁收集杯的双收集杯系统。双收集杯系统于制程期间提供分离的电镀液与清洁液,以及提供电镀系统之不同溶液的再循环系统。本发明也提供一输送电源至基材表面的设备,其基材表面包含一与电源电性连接的圆形环,一具有接触部位的圆形环与基材表面的周围部位电性接触。接触部位通常包含环形表面,例如充满金属的弹性环,以提供一与基材之周围部位的连续电性接触。本发明的另一态样提供一电化学沉积时承载基材的设备,包括一具有基材支撑表面的基材承载座,以及一与电源电性连接的圆形环,圆形环具有一与基材表面之周围部位电性接触的接触部位。
申请公布号 TW589408 申请公布日期 2004.06.01
申请号 TW088106310 申请日期 1999.04.20
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 叶斯迪多迪;乔史帝文斯;罗伊爱德华兹;罗伯特B 劳伦斯;麦克N 索格曼
分类号 C25D17/06;C25D5/22 主分类号 C25D17/06
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种电镀金属于具有基材电镀表面的基材上之 设备,至少包含: 一可旋转基材支撑元件具有可握持及可旋转基材 之装置,并以基材电镀面朝上地承载基材; 一阴极环夹置于该基材电镀表面并与之电性连接; 一阳极,该阳极系排列于该基材支撑元件之上; 一供应电镀液的电镀液入口,该电镀液入口以可流 通的方式与与该阳极及该基材电镀表面连接; 一电源,该电源系与该阳极及该阴极环夹连接,其 中,和该阴极环夹的一电性连接系和位于该基材支 撑元件及该阳极间的区域隔离; 一空腔环,该空腔环排列于电镀液入口之下,该空 腔环及该阳极定义一空腔以维持住电镀液;及 一启动器,该启动器与空腔环连接以移动空腔环于 一基本水平面。2.如申请专利范围第1项所述之设 备,其中上述之基材支撑元件至少包含一真空夹盘 。3.如申请专利范围第1项所述之设备,其中上述之 基材支撑元件包含一于基材接收表面上用以接收 基材的环形密封。4.如申请专利范围第1项所述之 设备,其中上述之基材支撑元件是一可旋转的元件 。5.如申请专利范围第1项所述之设备,其中上述之 基材支撑元件是一可震动元件。6.如申请专利范 围第1项所述之设备,其中上述之基材支撑元件包 含气体出口用以基材背面边缘的吹散。7.如申请 专利范围第1项所述之设备,其中上述之阴极至少 包含环形的导电环夹。8.如申请专利范围第1项所 述之设备,其中上述之阴极固定地与阴极电源连接 。9.如申请专利范围第1项所述之设备,其中上述之 基材支撑元件包含一选择性固定阴极的阴极接触 。10.如申请专利范围第1项所述之设备,其中上述 之阳极至少包含一穿孔的板。11.如申请专利范围 第1项所述之设备,其中上述之阳极至少包含排列 于液体可穿透之围壁的可消耗金属源。12.如申请 专利范围第1项所述之设备,其中上述之阳极是一 非消耗性阳极。13.如申请专利范围第1项所述之设 备,其中更包含: e)一阻隔板,该阻隔板排列于该阳极及该基材表面 之间;及 f)一启动器,该启动器与该阻隔板连接以移动阻隔 板于一基本水平面。14.如申请专利范围第1项所述 之设备,其中更包含: e)一清洁喷洒壶嘴,该清洁喷洒壶嘴排列于基材电 镀表面以喷洒清洁剂于基材表面。15.一种电镀金 属于具有基材电镀表面的基材上之设备,至少包含 : a)一围壁; b)一基材支撑元件,该基材支撑元件排列于该围壁 底部,该基材支撑元件具有可握持及可旋转基材之 装置,适于以基材电镀面朝上地承载基材; c)一阴极环夹,该阴极环夹适于与该基材电镀表面 电性接触; d)一阳极,该阳极排列于该基材支撑元件之上;及 e)一电镀液供应器,该电镀液供应器以可流通的方 式与该阳极及该基材电镀表面连接。16.如申请专 利范围第15项所述之设备,其中更包含: f)一收集杯,该收集杯从围壁内表面延伸至阴极环 夹底面。17.如申请专利范围第15项所述之设备,其 中上述之收集杯包括一排泄器以排出电镀液。18. 如申请专利范围第15项所述之设备,其中上述之收 集杯包含一阴极环夹支座。19.如申请专利范围第 15项所述之设备,其中上述之收集杯动态地与阴极 环夹接触。20.一电镀一金属于基材电镀表面上的 设备,至少包含: a)一围壁; b)一基材支撑元件具有可握持及可旋转基材之装 置,适于以基材电镀面朝上地承载基材; c)一阴极环夹,阴极环夹与该基材电镀表面连接; d)一阳极,该阳极排列于该基材支撑元件之上; e)一电镀液入口,该电镀液入口以可流通的方式与 该阳极及该基材电镀表面连接;及 f)一收集杯,收集杯从围壁内表面延伸至阴极环夹 底面。21.一种电镀一半导体基材的方法,至少包含 : 机械式地放置一具有电镀表面的半导体基材于电 镀槽中,其中该电镀表面朝上,且该槽至少包含(i) 一与该电镀表面电性连接以及围绕其周围的阴极 环及(ii)一置于该电镀表面之上的阳极,以及(iii)一 基材支撑元件具有可握持及可旋转基材之装置; 旋转该阴极环及该基材,将该阴极环及该基材视为 一个单元; 以电解质可流通地接触该电镀表面以及该阳极; 输送电力至该电镀表面使得金属离子镀于该电镀 表面上;及 机械式地从该电镀槽移动该半导体基材。图式简 单说明: 第1图是简化之喷泉镀板的截面图。 第2图为电化学沉积槽的部份剖视图,图中显示电 化学沉积槽的内部元件。 第3图为是电化学沉积槽200的截面图,图中显示一 传送基材202至电化学沉积槽200内之机械刀片。 第4图为本发明一具有基材202排列位于制程位置的 基材支撑元件204上之电化学沉积槽200的部份截面 图。 第5图为本发明位于转换位置之基材支撑元件204的 截面图,其具有一排列于被抬高之抬升针头的基材 。 第6图是本发明另一基材支撑元件204之实施例的截 面图,图中显示两个分离的流体导管以及双层密封 刀口。 第7图是具有另一接触部位实施例之阴极环夹的截 面图,其接触部位包括多个接触垫。 第8图是阴极环夹另一实施例的部份截面图。 第9图是阴极环夹的截面图,图中显示环夹之接触 部位的另一实施例。 第10图是充满金属弹性环350之部份实施例的透视 图。 第11图是电镀液收集杯246的上视图。 第12图是本发明电化学沉积槽200的截面图,图中显 示控制滴水之阳极/空腔环元件的实施例,其显示 基材支撑元件204位于清洗位置。 第13图是位于阴极环夹210上之阻隔板238的上视图, 图中显示残留电镀液从阳极/空腔环元件之滴水控 制方法的另一实施例。 第14图是用于阳极/空腔环元件之具有次反应室之 电化学沉积槽的侧面图。 第15图是电镀液收集杯246的底视图,图中显示三个 排列于电镀液收集杯246之底面的清洁壶嘴260。 第16图是清洁收集杯264的上视图。
地址 美国