电镀系统及与电镀处理器一起使用的补充器技术方案

技术编号:15804763 阅读:39 留言:0更新日期:2017-07-12 14:18
本公开内容涉及电镀系统及与电镀处理器一起使用的补充器。一种电镀系统包括具有容器的处理器,所述容器具有分别含有阴极电解液和阳极电解液的第一或上隔室和第二或下隔室,在所述隔室之间存在处理器阴离子隔膜。惰性阳极安置在所述第二隔室中。补充器经由阴极电解液返回线和供应线和阳极电解液返回线和供应线与所述容器连接,从而使阴极电解液和阳极电解液流通经过由补充器阴离子隔膜分离的所述补充器中的隔室。所述补充器通过移动来自块体金属源的离子将金属离子添加到所述阴极电解液中,并且将来自所述阳极电解液的阴离子移动穿过所述阴离子隔膜并且到所述阴极电解液中。所述阴极电解液和所述阳极电解液中的金属离子和阴离子的浓度保持平衡。

Electroplating system and supplement for use with electroplating processor

The disclosure relates to an electroplating system and a supplement for use with an electroplating processor. A plating system includes a container having a processor, the container has respectively containing the catholyte and anolyte or on the first compartment and the second compartment or, in the presence of anion membrane compartment between the processors. An inert anode is disposed in the second compartment. The use of supplementary cathode electrolyte return line and supply line and the anode electrolyte return line and supply line is connected with the container, so that the cathode electrolyte and anode electrolyte circulation after separation by filling the anion membrane compartment in the supplement. The ion supplement device by moving from the bulk metal source of metal ions added to the cathode electrolyte, and will move from the anode electrolyte anion through the anion exchange membrane to the cathode and the electrolyte. The cathode electrolyte is balanced with the concentration of metal ions and anions in the anode electrolyte.

【技术实现步骤摘要】
电镀系统及与电镀处理器一起使用的补充器
本技术的领域是用于使用惰性电极和离子补充器进行电镀的装置和方法。
技术介绍
制造半导体集成电路和其它微型装置通常需要在晶片或其它基板上形成多个金属层。通过结合其它步骤电镀金属层,产生形成微型装置的图案化金属层。在电镀处理器中执行电镀,其中晶片的装置侧在容器中的液体电解液浴中,并且接触环上的电接触件接触晶片表面上的导电种晶层。使电流穿过电解液和导电层。电解液中的金属离子析出(plateout)到晶片上,从而在晶片上产生金属层。电镀处理器通常具有自耗阳极,这对于浴稳定性和拥有成本是有益的。举例来说,在电镀铜时通常使用铜自耗阳极。离开电镀浴以在晶片上形成镀铜层的铜离子由离开阳极的铜离子补充,以此维持电镀浴中的铜离子浓度。与更换电解液浴相比,维持浴中的金属离子浓度是成本有效的方法。然而,使用自耗阳极需要相对复杂和成本高昂的设计以允许周期性地更换自耗阳极。如果通过腔室的顶部更换阳极,那么电场成形硬件被扰乱(disturb),从而需要重新检验腔室的性能。如果从腔室的底部更换阳极,为了容易地移除腔室的下部区段并添加可靠的密封件,那么给腔室主体增加额外的复杂性。当为了避免电解液降解或自耗阳极在闲置状态操作期间氧化以及出于其它原因,而将自耗阳极与隔膜(例如阳离子隔膜)组合时,甚至增加了更多的复杂性。阳离子隔膜允许一些金属离子通过,这降低补充系统的效率并且可能需要额外的隔室和电解液以补偿通过阳离子隔膜的金属离子的损失。已经提议使用惰性阳极的电镀处理器作为使用自耗阳极的替代方案。惰性阳极处理器可以减少复杂性、成本和维护。然而,使用惰性阳极已经导致其它缺点,尤其涉及以与自耗阳极相比成本有效的方式维持金属离子浓度,和在惰性阳极处产生可能导致晶片上的缺陷的气体。因此,仍然存在提供惰性阳极电镀处理器的工程学挑战。
技术实现思路
一种电镀系统包含:处理器,所述处理器具有电镀容器,所述电镀容器含有第一处理器隔室和第二处理器隔室,所述第二处理器隔室含有阳极电解液,并且所述第一处理器隔室含有阴极电解液,所述阳极电解液由处理器阴离子隔膜与所述阴极电解液分离,并且所述阴极电解液包括金属离子;至少一个惰性阳极,所述惰性阳极与所述第二处理器隔室中的阳极电解液接触;头部,所述头部用于固持晶片,所述晶片具有与所述阴极电解液接触的导电种晶层;接触环,所述接触环具有用于与所述导电种晶层进行电接触的电接触件,并且所述接触环在所述头部上;和补充器,所述补充器包括:第一补充器隔室,经由第一供应线和返回线与所述第一处理器隔室连接,所述第一补充器隔室含有所述阴极电解液和块体金属;第二补充器隔室,经由第二供应线和返回线与所述第二处理器隔室连接,所述第二补充器隔室含有所述阳极电解液和惰性阴极;补充器阴离子隔膜,所述补充器阴离子隔膜将所述第一补充器隔室中的所述阴极电解液与所述第二补充器隔室中的所述阳极电解液分离。在所述系统中,所述惰性阴极包含包铂丝网或面板。在所述系统中,所述处理器阴离子隔膜水平且所述补充器阴离子隔膜垂直。在所述系统中,所述块体金属包含铜且所述阴离子包含硫酸根。在所述系统中,所述补充器仅具有所述第一补充器隔室和所述第二补充器隔室。在所述系统中,所述补充器仅容纳所述阴极电解液和所述阳极电解液,并且不容纳其它电解液。所述系统进一步包括在所述补充器中的支持所述补充器阴离子隔膜的流筛网。其中,所述补充器阴离子隔膜嵌入在所述流筛网中。在所述系统中,所述块体金属在所述第一补充器隔室的侧壁上的固持件中。在所述系统中,所述流筛网接触所述固持件和所述惰性阴极。在所述系统中,所述处理器阴离子隔膜和所述补充器阴离子隔膜包含相同的隔膜材料。一种电镀系统包含:处理器,所述处理器具有至少一个电镀容器,所述电镀容器具有含有阴极电解液的第一处理器隔室和含有阳极电解液的第二处理器隔室,所述阳极电解液由实质上水平的处理器阴离子隔膜与所述阴极电解液分离,所述阴极电解液包括金属离子;至少一个惰性阳极,所述惰性阳极与所述第二处理器隔室中的阳极电解液接触;头部,所述头部用于固持实质上水平的晶片,所述晶片具有与所述阴极电解液接触的导电种晶层;接触环,所述接触环具有用于与所述导电种晶层进行电接触的电接触件,并且所述接触环在所述头部上;第一电源,所述第一电源与所述至少一个惰性阳极连接,并且与所述导电种晶层连接;和补充器,所述补充器包括:第一补充器隔室,经由第一供应线和返回线与所述第一处理器隔室连接,所述第一补充器隔室含有所述阴极电解液和固持暴露于所述阴极电解液的块体金属的固持件;第二补充器隔室,经由第二供应线和返回线与所述第二处理器隔室连接,所述第二补充器隔室含有所述阳极电解液和在所述第二补充器隔室的垂直侧壁上的惰性阴极;补充器阴离子隔膜,所述补充器阴离子隔膜将所述第一补充器隔室中的所述阴极电解液与所述第二补充器隔室中的所述阳极电解液分离,并且所述补充器阴离子隔膜实质上垂直;和第二电源,所述第二电源与所述块体金属连接,并且与所述惰性阴极连接。在所述系统中,所述补充器仅具有容纳所述阴极电解液的所述第一补充器隔室和容纳所述阳极电解液的所述第二补充器隔室,并且所述补充器不含有任何其它电解液。所述系统进一步包括在所述补充器中的流筛网,所述补充器阴离子隔膜附接到所述流筛网。一种用于与电镀处理器一起使用的补充器包含:第一补充器隔室,所述第一补充器隔室含有第一电解液和固持暴露于所述阴极电解液的块体金属的固持件;第一供应线和返回线,所述第一供应线和返回线连接到所述第一补充器隔室中;第二补充器隔室,所述第二补充器隔室含有不同于所述第一电解液的第二电解液和在所述第二补充器隔室的垂直侧壁上的惰性阴极;第二供应线和返回线,所述第二供应线和返回线连接到所述第二补充器隔室中;补充器阴离子隔膜,所述补充器阴离子隔膜将所述第一补充器隔室中的所述第一电解液与所述第二补充器隔室中的所述第二电解液分离,并且所述补充器阴离子隔膜实质上垂直;和第二电源,所述第二电源与所述块体金属连接,并且与所述惰性阴极连接。在一个方面中,电镀处理器具有容器,所述容器含有第一或上部处理器隔室和第二或下部处理器隔室,在所述隔室之间存在处理器阴离子隔膜。在处理器阴离子隔膜上方的上隔室中提供阴极电解液(第一电解液液体)。在处理器阴离子隔膜下方且与处理器阴离子隔膜接触的下隔室中提供阳极电解液(不同于阴极电解液的第二电解液液体)。在与阳极电解液接触的第二隔室中安置至少一个惰性阳极。头部固持与阴极电解液接触的晶片。晶片与电源的阴极连接,并且惰性阳极与阳极连接。补充器经由阴极电解液返回线和供应线以及阳极电解液返回线和供应线与容器连接,从而使阴极电解液和阳极电解液流通经过由阴离子隔膜分离的补充器中的第一和第二补充器隔室。补充器通过将离子从块体金属源(诸如铜丸)移动到第一补充器隔室中的阴极电解液中来向阴极电解液中添加金属离子。同时,阴离子(诸如在电镀铜情况下的硫酸盐离子)通过阴离子隔膜从第二补充器隔室中的阳极电解液移动到第一补充器隔室中的阴极电解液中。在处理器中的阴极电解液中的离子浓度和阳极电解液中的离子浓度保持平衡。附图说明图1是使用惰性阳极的电镀处理系统的示意图。图2是在图1中所示的系统的操作期间发生的离子类传输的图。本文档来自技高网
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电镀系统及与电镀处理器一起使用的补充器

【技术保护点】
一种电镀系统,其特征在于,所述电镀系统包含:处理器,所述处理器具有电镀容器,所述电镀容器含有第一处理器隔室和第二处理器隔室,所述第二处理器隔室含有阳极电解液,并且所述第一处理器隔室含有阴极电解液,所述阳极电解液由处理器阴离子隔膜与所述阴极电解液分离,并且所述阴极电解液包括金属离子;至少一个惰性阳极,所述惰性阳极与所述第二处理器隔室中的阳极电解液接触;头部,所述头部用于固持晶片,所述晶片具有与所述阴极电解液接触的导电种晶层;接触环,所述接触环具有用于与所述导电种晶层进行电接触的电接触件,并且所述接触环在所述头部上;和补充器,所述补充器包括:第一补充器隔室,经由第一供应线和返回线与所述第一处理器隔室连接,所述第一补充器隔室含有所述阴极电解液和块体金属;第二补充器隔室,经由第二供应线和返回线与所述第二处理器隔室连接,所述第二补充器隔室含有所述阳极电解液和惰性阴极;补充器阴离子隔膜,所述补充器阴离子隔膜将所述第一补充器隔室中的所述阴极电解液与所述第二补充器隔室中的所述阳极电解液分离。

【技术特征摘要】
2015.11.18 US 14/944,5851.一种电镀系统,其特征在于,所述电镀系统包含:处理器,所述处理器具有电镀容器,所述电镀容器含有第一处理器隔室和第二处理器隔室,所述第二处理器隔室含有阳极电解液,并且所述第一处理器隔室含有阴极电解液,所述阳极电解液由处理器阴离子隔膜与所述阴极电解液分离,并且所述阴极电解液包括金属离子;至少一个惰性阳极,所述惰性阳极与所述第二处理器隔室中的阳极电解液接触;头部,所述头部用于固持晶片,所述晶片具有与所述阴极电解液接触的导电种晶层;接触环,所述接触环具有用于与所述导电种晶层进行电接触的电接触件,并且所述接触环在所述头部上;和补充器,所述补充器包括:第一补充器隔室,经由第一供应线和返回线与所述第一处理器隔室连接,所述第一补充器隔室含有所述阴极电解液和块体金属;第二补充器隔室,经由第二供应线和返回线与所述第二处理器隔室连接,所述第二补充器隔室含有所述阳极电解液和惰性阴极;补充器阴离子隔膜,所述补充器阴离子隔膜将所述第一补充器隔室中的所述阴极电解液与所述第二补充器隔室中的所述阳极电解液分离。2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述惰性阴极包含包铂丝网或面板。3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述处理器阴离子隔膜水平且所述补充器阴离子隔膜垂直。4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述块体金属包含铜且所述阴离子包含硫酸根。5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述补充器仅具有所述第一补充器隔室和所述第二补充器隔室。6.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述补充器仅容纳所述阴极电解液和所述阳极电解液,并且不容纳其它电解液。7.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统进一步包括在所述补充器中的支持所述补充器阴离子隔膜的流筛网。8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,所述补充器阴离子隔膜嵌入在所述流筛网中。9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述块体金属在所述第一补充器隔室的侧壁上的固持件中。10.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所述流筛网接触所述固持件和所述惰性阴极。11.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述处理器阴离子隔膜和所述补充器阴离子隔膜包含相同的隔膜材料。12.一种电镀系统,其特征在于,所述电镀系统包含:处理器,所述处理器具有至少一个电镀...

【专利技术属性】
技术研发人员:保罗·R·麦克休格雷戈里·J·威尔逊
申请(专利权)人:应用材料公司
类型:新型
国别省市:美国,US

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