电化学沉积系统技术方案

一种用于将金属沉积到工件上的电化学沉积系统，包括：适于容纳镀覆液的沉积室；用于将工件固持于第一平面中的工件固持器；用于将屏蔽件固持于基本上平行于所述第一平面的第二平面中的屏蔽件固持器；以及具有异型表面以搅动所述镀覆液的搅动板，其中所述工件固持器、所述屏蔽件固持器以及所述搅动板均适于插入所述沉积室中并从所述沉积室中移除。所述电化学沉积系统还包括致动器，所述致动器可操作为当所述工件固持器和所述屏蔽件固持器位于所述沉积室内时，在垂直于所述第一平面和所述第二平面的方向上改变它们之间的相对距离。二平面的方向上改变它们之间的相对距离。二平面的方向上改变它们之间的相对距离。

【技术实现步骤摘要】
电化学沉积系统


[0001]本专利技术涉及电化学沉积系统和用于电化学沉积系统的插芯。

技术介绍

[0002]作为工件（例如晶片，尤其是半导体晶片）上的互连特征尺寸，其特征在于相对刚性的硅圆盘或面板以及在于更大且更具挠性的矩形基板，用于先进的包装收缩，并且随着电气要求的严格化，在许多应用中，空间和厚度均匀性尤为关键。本专利技术涉及用于此类应用中具有精确图案的金属的电化学沉积（ECD）。以下，术语“工件”将涵盖适用于ECD工艺的此类晶片、面板和衬底。
[0003]图1示意性地示出了用于在衬底上沉积金属的已知ECD系统500，其在US2017/0370017中进行了详细描述。该ECD系统500包括下面将描述的两个或以上的处理模块，诸如布置在公共平台上且用于在工件上沉积一种或以上的金属的ECD模块。每一个ECD模块包括：配置成包含阳极电解液流体的容积的阳极室、配置成包含阴极电解液流体的容积的阴极室、及将该阳极室与该阴极室分隔开的膜。该ECD系统500具有装载端口以接收一组工件，并包括装载器模块510，该装载器模块510用于接收通过装载/输入站512进入ECD系统500的工件且将每一个接收的工件装入工件固持器525，诸如挠性的面板固持器（PH）。
[0004]ECD系统500包括传送机构，该传送机构配置成借由工件固持器525将挠性工件从装载器模块510传送至给定处理模块（例如ECD模块），并将给定工件下降进入该给定处理模块。例如，一旦装载了被选定用于处理的工件固持器525，其可沿处理路径515（参见PH处理路径）前进，以在一个或以上的预处理模块520内加以预处理（需要时）；在一个或以上的处理模块530、532、534、536、538中加以处理；及在一个或以上的后处理模块540中加以后处理（需要时）。预处理可以包括，例如，清洁和/或润湿待处理的工件。处理可包括，例如，将诸如金属的材料沉积至工件上。同时，后处理可包括，例如，冲洗和/或干燥工件。
[0005]卸料器模块550配置为从工件固持器中移除挠性工件并将该挠性工件传送至用于接收该组挠性工件的卸料端口。一旦完成卸料，工件固持器525可沿返回路径555（参见PH返回路径）返回装载器模块510以接收另一工件。可以使用多个工件固持器，其中一些工件固持器固持于储存缓冲器内。
[0006]该ECD系统500还包括用于管理一个或以上的处理单元（即模块520、530、532、534、536、538、540）内的处理流体的化学品管理系统560。化学管理可以包括但不限于：供应、补充、用剂、加热、冷却、循环、再循环、存储、监控、排出、减少等。系统500还包括电气管理系统570，该电气管理系统570可以根据计算机编码的指令发送和接收信号以控制工件移动穿过ECD系统500，或控制多个模块520、530、532、534、536、538、540的化学性能，诸如化学组成、温度、流速等。此外，当挠性工件固持于给定的ECD模块内时，电气管理系统570可配置为向该挠性工件的一个平坦表面或两个相对的平坦表面施加电流。在这样做时，一或两个相对表面可镀覆金属，并且使用金属填充盲孔和/或通孔。
[0007]图2示意性地示出了这种ECD系统的透视图。ECD系统500包括装载器模块510和卸
料器模块550，其间布置有多个模块520、530、540。虽然装载器模块510和卸料器模块550是显示在ECD系统500的远端，但是这些装载和卸料模块可配置于整个系统的同一端的附近。工件W可装入工件固持器525中，借由工件传送系统561平移，并加以定向以定位于多个模块520、530、540中。
[0008]正如本领域中所理解的那样，设置在阳极与阴极或工件之间具有开孔区域的介电屏蔽件在ECD中用于对工件附近的电场进行全局改变，从而改变沉积电流以进行均匀性控制，例如，补偿终端效应或其他一维镀覆效应。
[0009]图3示意性地示出了从US7445697已知的这种屏蔽件100。屏蔽件100在此包括外环114，该外环114在使用中拦截工件边缘附近的电场。外环114包括用于在镀覆模块（未示出）内将屏蔽件连接至壳体（未示出）的紧固孔112。螺栓在镀覆期间将外环114与圆形工件（未示出）对准。在外环114内，屏蔽件100的基本上平坦的本体120上限定有多个孔116。例如，孔116可以具有尺寸分布，如图3所示，孔116的直径朝屏蔽件100的中心逐渐增大。屏蔽件100中的孔图案和外环114的内径均可取决于工件的尺寸（此类屏蔽件100通常可沿工件的整个跨度延伸）、“镀液电导率”（即，沉积室内镀覆液的电导率）、镀覆速率或其他一些全局参数，但不包括工件图案的细节，例如毫米级细节。
[0010]此类屏蔽件通常远离工件，其间距离明显大于孔之间的间隔。图4示意性地示出了屏蔽件100和部分工件101的剖视图。屏蔽件100的孔116以间距H间隔开。工件101的区域106包含互连特征。这些特征可以例如是均匀或不均匀的凸块、柱、通孔、重新分配层等。区域106可以包含至少一个具有高电流密度的子区域，也称高可镀覆区域，和/或至少一个分布稀疏的子区域，该子区域仅具有少数互连特征和低可镀覆区域。
[0011]屏蔽件100和工件101的相对表面以间隙距离G隔开。区域106的镀覆均匀性与间隙G与孔间距H的比有关。图4所示的G/H之比为3：1。模拟和实验测量表明，为了在区域106中获得可接受的镀覆均匀性，G/H之比必须为3：1或更大。区域106的沉积均匀性将取决于许多因素，诸如光刻胶-开口图案密度。如果同时存在稀疏模式和密集模式，则所谓的“电流拥塞”效应可能会导致稀疏区域的沉积速率更高。在光刻胶-开口图案密度的区域和纯光刻胶区域之间的边界附近，这一效果尤其明显。
[0012]可以看出，图3和图4中所示的远均匀性屏蔽件（FUS）中的孔图案与工件上的所需镀覆图案无关。
[0013]其他现有技术（其包括关于ECD系统、流体搅拌和现有技术的远均匀性屏蔽件方面的背景信息）包括：US2005/0167275，US2012/0305404，US2012/0199475，US9631294，US9816194，US10014170和US10240248。
[0014]申请人提出了另外一种形式的屏蔽件，其在使用中充分靠近工件以允许在特征构图的长度范围内进行均匀性控制，这对于要求严格均匀性控制的应用具有优势。这种屏蔽件具有专门设计用于特定工件图案的开口图案。
[0015]然而，在ECD系统中实现这种“近图案屏蔽件”（CPS）存在许多困难。例如，某些ECD系统使工件旋转以在工件表面搅动并分配流体。在这样的系统中难以实现CPS（close patterning shield），因为屏蔽件与工件的对准要求它们一起旋转。这种系统中，屏蔽件和工件之间的镀覆液也会旋转，从而减少了衬底表面的流体搅拌，限制了反应物种类的质量传递，并导致难以接受的低镀覆速率。
[0016]同样，某些ECD系统使工件保持静止，并使用桨板或搅动板进行流体搅拌。在这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将金属沉积到工件上的电化学沉积系统，其包括：适于在使用中容纳镀覆液的沉积室；用于将工件固持于第一平面中的工件固持器；用于将屏蔽件固持于基本平行于所述第一平面的第二平面中的屏蔽件固持器；具有异型表面以在使用中搅动镀覆液的搅动板；其中，所述工件固持器、所述屏蔽件固持器以及所述搅动板均适于插入所述沉积室中并从所述沉积室中移除，以及其中，所述电化学沉积系统还包括致动器，所述致动器可操作为当所述工件固持器和所述屏蔽件固持器位于所述沉积室内时，在垂直于所述第一平面和所述第二平面的方向上改变它们之间的相对距离。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述搅动板和所述屏蔽件固持器组装在一起作为插芯插入所述沉积室中并从所述沉积室中移除。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述搅动板安装在所述屏蔽件固持器上。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述搅动板可移动地安装在所述屏蔽件固持器上，以允许其在与所述第一平面平行的方向上相对运动。5.根据权利要求2所述的系统，其包括至少一个额外插芯，其用于插入所述沉积室中并从所述沉积室中移除。6.根据权利要求1所述的系统，其包括由所述屏蔽件固持器固定的屏蔽件。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述屏蔽件包括基本上平坦的板，所述板中形成有孔的图案，在使用中，所述孔的图案基本上对应于位于所述工件上的特征的位置。8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述屏蔽件包括基本上平坦的板，所述板中形成有孔的图案，所述图案包括在所述板的平面范围内周期性重复的多个子图案。9. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述周期在5至100 mm的范围内。10. 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟，
申请(专利权)人：先进尼克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：