由接触环造型控制的电镀均匀性制造技术

一种在处理系统中给衬底提供电偏置的装置，包括：　　　　一个导电环形体，其限定中央开口，具有适合接收衬底的衬底支持面；　　　　多个电触点，其形成在所述衬底支持面上以接合所述衬底的电镀表面；和　　　　多个突起，其形成在所述导电环形体的一个表面上，其中所述突起被定形，以当经由所述电触点给所述衬底提供电偏置时，沿着所述衬底的周边提供基本均匀的电流密度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般涉及电化镀层，更具体地，涉及在电化镀层处理期间用于对衬底提供电偏置的接触环。
技术介绍
次1/4微米(sub-quarter micron)大小的部件的金属化是现在和未来的集成电路制造工艺的基本技术。尤其是，在比如超大规模集成类型的器件中，也就是具有超过百万的逻辑门的集成电路的器件，位于这些器件中心的多层互连一般是通过用导电材料，比如铜或铝填充高纵横比(例如大于约4∶1)的互连部件形成的。传统上，沉积技术比如化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)一直被用于填充这些互连部件。但是，随着互连件尺寸的减小和纵横比的增加，经由传统金属化技术的进行无空隙互连部件填充变得越加困难。结果，出现了镀层技术，比如电化镀层(ECP)和化学镀层作为有前途的工艺，用于集成电路制造工艺中次1/4微米大小的高纵横比互连部件的无空隙填充。在ECP工艺中，例如，形成在衬底表面(或沉积于其上的层)的次1/4微米大小的高纵横比部件被导电材料比如铜有效地填充。ECP电镀工艺通常是两阶段工艺，其中种子层首先在衬底的表面部件上形成，然后衬底的表面部件暴露于电镀液，并同时在衬底和电镀液内的铜阳极之间应用电偏置。电镀液一般含丰富的离子，这些离子将被镀到衬底的表面上，因此，电偏置的应用导致这些离子从电镀液析出并被镀到种子层上。经由导电接触环，电偏置典型地被应用到形成在衬底上的种子层。为了努力给衬底提供均匀的电偏置，接触环可具有多个电触点，这些电触点以均匀的间隔沿着衬底的周边与种子层电接触。电触点典型地向衬底的种子层施加负电压，生成穿过种子层的电流密度，种子层具有相关联的电阻。通过种子层到电触点的电流通路在远离电触点的位置增加，这些远离电触点的位置相对于更靠近电触点的位置而言。遗憾的是，伴随着电流通路的增加，种子层电阻也增加，这导致在触点之间的位置的电流相对于触点处或靠近触点的位置的电流会有所减小。通常，这种电流减小导致在种子层上该位置的电镀减少。因此，触点之间的这种电流减少可导致沿着衬底周边的电镀不均匀，即触点之间的电镀较少，而触点处或靠近触点的位置的电镀较多。因此，需要一种在电化沉积系统中使用的改进的接触环，其可以改进沿着衬底周边的电镀均匀性。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供一种用于在处理系统中给衬底提供电偏置的装置。所述装置一般包括一个限定中央开口的导电环形体，所述导电环形体具有一个适合接收衬底的衬底支持面和多个形成在与所述衬底支持面相对的表面上的突起。多个电触点可形成在所述衬底支持面上，与所述多个突起相对，所述电触点适合接合衬底的电镀表面。另一个实施例提供一种在处理系统中固定衬底的装置，其一般包括一个接触环，该接触环包括限定中央开口的导电环形体，所述导电环形体具有一个衬底支持面、多个安放在所述衬底支持面上的电触点，所述电触点适合接合衬底的电镀表面，和多个在与所述衬底支持面相对的表面上与所述电触点相对形成的突起。所述装置还可包括一个止推板组件，其包括一个适合在衬底上施加固定力的止推板，以把衬底固定到所述衬底支持面上。另一个实施例提供一种制造接触环的方法，所述接触环用于在处理系统中给衬底提供电偏置。所述方法一般包括提供一种导电环形环，其具有基本平坦的、适合接收衬底的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中多个突起从所述第二表面延伸，且在所述导电环形环的所述第一表面上形成多个电触点，其中所述多个电触点是相对所述多个突起形成的。附图说明以上叙述的本专利技术的特征可被详细理解，以上简要总结了本专利技术，本专利技术的更具体描述可参考实施例，某些实施例在附图中说明。但是，应该注意的是，附图仅仅说明本专利技术典型的实施例，因此不被认为是限制其范围，因为本专利技术可承认其他同样有效的实施例。图1依据本专利技术的一个实施例说明示例的电镀单元。图2是依据本专利技术的一个实施例的接触环和止推板的立体图。图3A-3D是依据本专利技术实施例的接触环的详细横截面视图。图4A-B分别是说明使用传统的接触环和依据本专利技术实施例的接触环所实现的电镀均匀性图。图5A-5F是依据本专利技术的另一个实施例说明在制造过程的不同步骤的示例接触环。具体实施例方式依据本专利技术的某些方面，提供一种具有多个电触点的接触环，以给处理系统中的衬底提供电偏置。接触环的平均厚度可经由形成在接触环中的、在所述触点之下的突起或“凸出(scallop)”来增加。通过补偿存在于所述触点之间的增加的种子层电阻，凸出可帮助控制所述触点之间的电流密度的变化。在此使用的术语凸出一般指的是部分接触环，其在触点或靠近触点处相对于在触点之间的(更薄的)接触环部分而言具有增加的厚度。例如，凸出可形成在接触环的底表面上，在电触点之下。此外，在此使用的顶部和底部是相对的术语，不限于任何特定的方位，一般指远离电镀槽的接触环部分(顶部)或面向电镀槽的接触环部分(底部)。换句话说，在衬底的电镀表面朝上的处理系统中，这里所指的接触环的顶表面可能实际上面朝下。图1依据本专利技术一个实施例描述了示例电化镀层(ECP)系统100的部分透视图和截面图，电化镀层系统100利用了具有凸出156的接触环150。ECP系统100一般包括头组件102、衬底固定组件110和电镀槽组件161。头组件102由支撑臂106连接到基座104。头组件102适合于在电镀槽组件161之上的位置支撑衬底固定组件110，其支撑方式使得头组件102能够在电镀槽165中定位衬底120(被固定在衬底固定组件ll0中)，以进行处理。头组件120还适合于在衬底120被放入到电镀槽165之前、之中和之后，给衬底固定组件110提供垂直运动、转动和角运动。电镀槽组件161一般包括内槽167，其包含在更大直径的外槽163内。可使用任何合适的技术向电镀组件160供应电镀液。例如，电镀液可通过在内槽167底表面的入口166供应到内槽167。入口166可连接到供应线，该供应线例如来自储存器系统(没有示出)。外槽163可收集来自内槽163的液体，并通过液体排放管168排出收集的液体，排放管168也可连接到电解液储存器系统。阳极组件170一般位于内槽163的较低区域内。阳极组件170可以是任何合适的可消耗的或非消耗类型的阳极。对于某些实施例，膜片(没有示出)一般跨越内槽的直径，位于阳极组件170之上。所述膜片可以是任何合适类型的膜片，比如阳离子膜片、阴离子膜片、不带电的膜片或多层扩散分化可渗透(multi-layer diffusiondifferentiated permeable)膜片。可使用任何合适的方法给阳极组件170提供电连接。例如，到阳极组件170的电连接可通过阳极电极接头174提供。阳极电极接头174可由任何合适的导电材料制作，导电材料在电镀液中是不溶解的，比如钛、铂和铂涂敷的不锈钢。如所说明的，阳极电极接头174可延伸通过电镀槽组件161的底表面，且可连接到电源(没有示出)的阳极接头，例如，通过任何合适的布线管。电源的阴极接头可连接到接触环150，以在阳极组件170和衬底120之间提供电偏置。响应于阳极组件170和衬底120电镀表面122之间施加的电偏置，由电流通量线180表示的电流一般从阳极组件170流到衬底120。电流通量线180倾向于在衬底120的周边汇集。因此，接触环150本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在处理系统中给衬底提供电偏置的装置，包括一个导电环形体，其限定中央开口，具有适合接收衬底的衬底支持面；多个电触点，其形成在所述衬底支持面上以接合所述衬底的电镀表面；和多个突起，其形成在所述导电环形体的一个表面上，其中所述突起被定形，以当经由所述电触点给所述衬底提供电偏置时，沿着所述衬底的周边提供基本均匀的电流密度。2.如权利要求1所述的装置，其中所述突起基本是矩形。3.如权利要求1所述的装置，其中所述导电环形体的第一厚度是从所述衬底支持面到其上形成突起的表面测量的，其范围在所述突起处是从大约3mm到大约9mm，在所述突起之间是从大约1mm到大约5mm。4.如权利要求1所述的装置，其中所述电触点被粘合到形成在所述导电环形体衬底支持面中的空穴。5.如权利要求4所述的装置，其中所述电触点被硬焊到形成在所述导电环形体衬底支持面中的空穴。6.如权利要求5所述的装置，其中所述电触点是由铂铟合金形成的，且使用钯钴合金作为硬焊材料被硬焊到所述空穴中。7.如权利要求6所述的装置，进一步包括一个环形安装元件，其连接到所述导电环形体，用于连接到所述处理系统的衬底定位部件，其中所述环形安装元件是导电的，且所述环形安装元件经由导电连接元件与所述导电环形体电连接。8.如权利要求7所述的装置，其中所述导电连接元件的间隔比所述衬底的直径大。9.如权利要求1所述的装置，其中所述导电环形体包括一个固体的导电芯子，其涂敷有抗电镀材料，且其中所述电触点延伸穿过所述抗电镀材料。10.一种处理系统，包括一个电镀槽组件，其包含电镀液，该电镀液包含要被电镀到衬底电镀表面的离子；和一个衬底固定组件，其被配置以当暴露所述衬底到所述电镀液时固定所述衬底，所述衬底固定组件包括一个限定中央开口的导电环形体，多个电触点，其形成在所述导电环形体的衬底支持面上以接合所述衬底的电镀表面，和多个突起，其形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·赫晨，H·豪，C·M·伊斯坦布恩，T·R·韦伯，S·N·特瑞恩，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：