用于在朝向电镀浴槽中的晶片进入期间减少空气截留的润湿波浪前锋控制制造技术

本文中所描述的方法管理朝向电解液中的晶片进入以便减少因晶片及/或晶片保持器与所述电解液的初始撞击所致的空气截留，且以使得在所述晶片的整个浸没期间维持电解液润湿波浪前锋从而也使空气截留最小化的方式使所述晶片移动。

【技术实现步骤摘要】
用于在朝向电镀浴槽中的晶片进入期间减少空气截留的润湿波浪前锋控制相关申请案交叉参考本申请案依据35U.S.C.§119(e)主张以下申请案的权益：2011年5月17日提出申请的标题为“用于在朝向电镀浴槽中的晶片进入期间减少空气截留的润湿波浪前锋控制(WettingWaveFrontControlforReducedAirEntrapmentduringWaferEntryintoElectroplatingBath)”、将兰詹(Ranjan)等人提名为专利技术人的第61/487,207号美国临时专利申请案，其以全文引用的方式且出于所有目的而并入本文中。
本专利技术大体来说涉及电镀。更具体来说，本文中揭示用于在朝向电解液中的晶片进入期间减少空气截留的方法及设备。
技术介绍
电镀具有许多应用。一个非常重要的应用是将铜镀敷到半导体晶片上以形成用于对集成电路的个别装置进行“布线”的导电铜线。通常，此电镀工艺用作(举例来说)镶嵌制作程序中的步骤。现代晶片电镀处理中的持续问题是所沉积金属膜的质量。假定金属线宽度延伸到深亚微米范围中且假定镶嵌沟槽通常具有非常高的纵横比，则经电镀膜必须为极其同质的(在化学上及物理上)。其在晶片的面上必须具有均匀厚度且跨越众多晶片批次必须具有一致的质量。一些晶片处理设备经设计以提供必需的均匀度。一个实例是可从加利福尼亚州圣何塞的诺发系统公司(NovellusSystems，Inc.ofSanJose，California)以SABRETM电镀工具购得且描述于美国专利6,156,167、6,159,354及6,139,712中的蛤壳设备，所述专利以全文引用的方式并入本文中。除高晶片通过量及均匀度以外，所述蛤壳设备还提供许多优点；例如晶片背侧保护以免在电镀期间受污染、电镀工艺期间的晶片旋转及用于将晶片递送到电镀浴槽的相对小的占用面积(垂直浸没路径)。存在可能影响电镀工艺的质量的许多因素。在本专利技术的上下文中特别值得注意的是在使晶片浸没到电镀浴槽中的过程中产生的问题。在到镀敷电解液中的晶片浸没期间，可能在晶片的镀敷底侧(作用侧或镀敷表面)上截留气泡。当使晶片沿着垂直浸没轨迹以水平定向(平行于由电解液的表面界定的平面)浸没时，尤其如此。在晶片的镀敷表面上陷获的气泡可引起许多问题。气泡遮蔽晶片的镀敷表面的一区域使其不暴露于电解液且因此产生其中不发生镀敷的区域。所产生的镀敷缺陷可表现为无镀敷或镀敷厚度减小的区域，此取决于气泡被截留在晶片上的时间及所述气泡保持截留在所述晶片上的时间长度。与经水平定向晶片的垂直浸没相关联的另一问题是多个润湿前锋。当使晶片以此方式浸没时，电解液在一个以上点处接触晶片，从而在晶片浸入于所述电解液中时形成多个润湿前锋。在个别润湿前锋会聚的情况下，可能陷获气泡。此外，完工镀敷层中的缺陷可从沿着多个润湿前锋的会聚线形成的微观未润湿区域传播。因此，需要一种用以改进经镀敷金属质量的方式。经改进方法及设备应减少可能在晶片浸没期间由气泡形成及多个润湿前锋引起的问题。
技术实现思路
本文中所描述的方法管理朝向电解液中的晶片进入以便减少因晶片及/或晶片保持器的初始撞击所致的空气截留，且以使得在所述晶片的整个浸没中维持电解液润湿波浪前锋从而也使空气截留最小化(也就是说，波浪前锋在跨越晶片镀敷表面传播期间不崩塌)的方式使所述晶片移动。一个实施例是一种使晶片浸没到镀敷浴槽的电解液中的方法，所述方法包含：(a)将所述晶片水平定位于所述电解液上方第一高度处，其中所述晶片的平面镀敷表面平行于由所述电解液的表面界定的平面；(b)使所述晶片倾斜成一角度使得所述晶片的所述平面镀敷表面不再平行于由所述电解液的所述表面界定的所述平面；及(c)使所述晶片移动到所述电解液中，以便在所述晶片的整个浸没中维持电解液润湿波浪前锋。一个实施例是一种使晶片浸没到镀敷浴槽的电解液中的方法，所述方法包含：(a)将所述晶片水平定位于所述电解液上方第一高度处，其中所述晶片的平面镀敷表面平行于由所述电解液的表面界定的平面；(b)使所述晶片倾斜成一角度使得所述晶片的所述平面镀敷表面不再平行于由所述电解液的所述表面界定的所述平面；(c)使所述晶片沿着大致法向于由所述电解液的所述表面界定的所述平面的轨迹朝向所述电解液以第一速度移动；(d)从所述第一速度减速到第二速度，所述晶片的前缘以所述第一速度或在从所述第一速度到所述第二速度的所述减速期间进入所述电解液；(e)使所述晶片从所述第二速度加速到第三速度，其中使所述加速继续直到所述晶片的所述平面镀敷表面的实质部分浸没于所述电解液中；及(f)使所述晶片从所述第三速度减速到在第二高度处停止；其中所述晶片的所述平面镀敷表面以所述第三速度或在从所述第三速度到所述停止的所述减速期间完全浸没于所述电解液中。这些速度还将称为平移晶片速度或Z速度。本文中所描述的方法可包含使所述晶片沿着法向于所述晶片的所述平面镀敷表面且穿过所述晶片的中心的轴旋转。在某些实施例中，使从所述第一速度到所述第二速度的所述减速继续直到所述晶片的介于约25％与约75％之间的所述平面镀敷表面浸没于所述电解液中，在一些实施例中直到所述晶片的约50％的所述平面镀敷表面浸没于所述电解液中。所述晶片的所述前缘可在到所述第一速度的加速期间、以所述第三速度或在从所述第一速度到所述第二速度的所述减速期间进入所述电解液。在一个实施例中，所述晶片在从所述第三速度到所述停止的所述减速期间完全浸没于所述电解液中。在某些实施例中，从所述晶片的所述前缘进入所述电解液的时间直到所述晶片完全浸没于所述电解液中的浸没总时间小于300毫秒，在其它实施例中小于200毫秒。在一个实施例中，所述第一速度介于约120mm/s与约300mm/s之间，例如介于约120mm/s与200mm/s之间。在一些实施例中，使用介于约200mm/s到300mm/s之间的高速度。在一个实施例中，所述第二速度介于约40mm/s与约80mm/s之间。在一个实施例中，所述第三速度小于所述第一速度。在一个实施例中，所述第三速度介于约100mm/s与约140mm/s之间。下文更详细地论述所述第一、第二及第三速度的其它方面。在一个实施例中，使所述晶片倾斜成5度或小于5度(不包含零)的角度。可在浸没期间与在电镀期间采用不同的旋转速度。在某些实施例中，在浸没期间，使用针对200mm晶片介于约10rpm与180rpm之间、针对300mm晶片介于约5rpm与180rpm之间且针对450mm晶片介于约5rpm与150rpm之间的旋转速度。另一实施例是一种使晶片浸没到镀敷浴槽的电解液中的方法，所述方法包含：(a)将所述晶片水平定位于所述电解液上方第一高度处，其中所述晶片的平面镀敷表面平行于由所述电解液的表面界定的平面；(b)使所述晶片倾斜成介于约1度与约5度之间的角度，使得所述晶片的所述平面镀敷表面不再平行于由所述电解液的所述表面界定的所述平面；(c)使所述晶片沿着法向于所述晶片的所述平面镀敷表面且穿过所述晶片的中心的轴旋转；(d)使所述晶片沿着大致法向于由所述电解液的所述表面界定的所述平面的轨迹朝向所述电解液以介于约120mm/s与约300mm/s之间的第一速度移动；(e)使所述晶片减速到介于约40mm/s与约80mm/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使晶片浸没到镀敷浴槽的电解液中的方法，所述方法包括：(a)将所述晶片水平定位于所述电解液上方第一高度处，其中所述晶片的平面镀敷表面平行于由所述电解液的表面界定的平面；(b)使所述晶片倾斜成一角度使得所述晶片的所述平面镀敷表面不再平行于由所述电解液的所述表面界定的所述平面；(c)使所述晶片沿着大致法向于由所述电解液的所述表面界定的所述平面的轨迹朝向所述电解液以第一速度移动；(d)从所述第一速度减速到第二速度，所述晶片的前缘以所述第一速度或在从所述第一速度到所述第二速度的所述减速期间进入所述电解液；(e)使所述晶片从所述第二速度加速到第三速度，其中使所述加速继续直到所述晶片的所述平面镀敷表面的实质部分浸没于所述电解液中；及(f)使所述晶片从所述第三速度减速到在第二高度处停止；其中所述晶片的所述平面镀敷表面以所述第三速度或在从所述第三速度到所述停止的所述减速期间完全浸没于所述电解液中。

【技术特征摘要】
2011.05.17 US 61/487,207;2012.04.30 US 13/460,4231.一种使晶片浸没到镀敷浴槽的电解液中的方法，所述方法包括：(a)将所述晶片水平定位于所述电解液上方第一高度处，其中所述晶片的平面镀敷表面平行于由所述电解液的表面界定的平面；(b)使所述晶片倾斜成一角度使得所述晶片的所述平面镀敷表面不再平行于由所述电解液的所述表面界定的所述平面；(c)使所述晶片沿着大致法向于由所述电解液的所述表面界定的所述平面的轨迹朝向所述电解液以第一速度移动；(d)从所述第一速度减速到第二速度，而并不是减速到停止，所述晶片的前缘以所述第一速度或在从所述第一速度到所述第二速度的所述减速期间进入所述电解液；(e)使所述晶片从所述第二速度加速到第三速度，其中使所述加速继续直到所述晶片的所述平面镀敷表面的实质部分浸没于所述电解液中；及(f)使所述晶片从所述第三速度减速到在第二高度处停止；其中所述晶片的所述平面镀敷表面以所述第三速度或在从所述第三速度到所述停止的所述减速期间完全浸没于所述电解液中。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括使所述晶片沿着法向于所述晶片的所述平面镀敷表面且穿过所述晶片的中心的轴以第一旋转速度旋转。3.根据权利要求2所述的方法，其中使从所述第一速度到所述第二速度的所述减速继续直到所述晶片的介于25％与75％之间的所述平面镀敷表面浸没于所述电解液中。4.根据权利要求3所述的方法，其中使从所述第一速度到所述第二速度的所述减速继续直到所述晶片的50％的所述平面镀敷表面浸没于所述电解液中。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述晶片的所述前缘在到所述第二速度的所述减速期间进入所述电解液。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一速度介于120mm/s与300mm/s之间。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一速度介于120mm/s与175mm/s之间。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一速度介于120mm/s与160mm/s之间。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二速度介于40mm/s与110mm/s之间。10.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二速度介于50mm/s与70mm/s之间。11.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二速度介于55mm/s与65mm/s之间。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三速度小于所述第一速度。13.根据权利要求9所述的方法，其中所述第三速度介于100mm/s与140mm/s之间。14.根据权利要求9所述的方法，其中所述第三速度介于120mm/s与140mm/s之间。15.根据权利要求9所述的方法，其中所述第三速度介于130mm/s与140mm/s之间。16.根据权利要求1所述的方法，其中使所述晶片倾斜成5度或小于5度的角度。17.根据权利要求1所述的方法，其中使所述晶片倾斜成介于3度与5度之间的角度。18.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一旋转速度针对200mm晶片介于10rpm与180rpm之间、针对300mm晶片介于5rpm与180rpm之间，且针对450mm晶片介于5rpm与150rpm之间。19.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶片在从所述第三速度到所述停止的减速期间完全浸没于所述电解液中。20.根据权利要求2所述的方法，其中使所述晶片在浸没于所述电解液中之后以第二旋转速度旋转。21.根据权利要求1所述的方法，其中从所述晶片的所述前缘进入所述电解液的时间直到所述晶片完全浸没于所述电解液中的浸没总时间小于200毫秒。22.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二高度在所述电解液的所述表面下方介于15mm与25mm之间处。23.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尼史·兰詹，珊迪纳斯·古奈加迪，弗雷德里克·迪安·威尔莫特，道格拉斯·希尔，布赖恩·L·巴卡柳，
申请(专利权)人：诺发系统有限公司，
类型：发明
国别省市：