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TWI332039B - Plating uniformity control by contact ring shaping - Google Patents

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TWI332039B
TWI332039B TW092129171A TW92129171A TWI332039B TW I332039 B TWI332039 B TW I332039B TW 092129171 A TW092129171 A TW 092129171A TW 92129171 A TW92129171 A TW 92129171A TW I332039 B TWI332039 B TW I332039B
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contact
plating
annular body
contact points
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TW092129171A
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Herchen Harald
Hao Henan
M Esteban Celina
R Webb Timothy
N Trinh Son
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Publication date
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Description

133*2039 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明具體而言係關於一種電化學電鍵,尤指在電化 干電鑛過程中,對一基材提供一電偏壓的一接觸環。 【先前技術】 0.25微米以下尺寸線路的金屬化是目前與未來積體電 路製造的基礎技術。尤其對超大規模的整合元件如百萬以 上邏輯閘的整合線路,這些元件中的多層内連線通常藉著 填充高深寬比(超過4:1)的導電材料如鋼或鋁達成。在傳 統上是使用化學氣相沉積法或是物理氣相沉積法來填充内 連線路,然而隨著内連線尺寸漸小而深寬比卻漸高,上述 傳統的内連線技術變的越來越困難,而電鍍技術(包含電 化學電鍵與化學鑛)的引入提供了一個在積體電路製造中 0.25微米以下高深寬比的内連線無孔填充的可靠程序。 電鍍技術可以有效率地將導電物質如銅填滿於〇25微 米高深寬比的基材上(或是鍍層上)。電鍍通常包含2個步 驟’首先是在基材表面形成一種晶層,接著將表面之線路 圖案浸入鍍液,並持續施與一電偏壓於銅陽極與基材之 間,鍵液則通常是富含欲鑛著金屬的陽離子,施加的電偏 壓驅使離子從鍍液鍍在種晶層上。 電偏壓一般經由一導電接觸環與基材上的種晶層相 連’為了提供在基材上的均勾電流分布’接觸環的邊緣上 有多重的電子接觸點,以均勻的間隔排列來與種晶層相 丄幻.2039 接,這些接點通常提供基材上的種晶層負電壓,並在種晶 層上產生-電流密度以及相對應的電阻。種晶層盥各電子 接觸點間的電流通路在離接觸點越遠處越大;然而不幸 地,當電流通路越大時種晶層阻抗亦越大,這導致接觸點 之間電流比接觸點上或在其附近電流小,並使得種晶層上 鑛層減少。同時’由轉觸點間電流的減小可能導致基材 邊緣鍍層的不均勻’也就是接觸點間鍍的少而接觸點上或 在其附近鍍的多。 因此,可用於電化學電鐘系統中可以改善基材邊緣鍵 層不均勻性的改良性接觸環之需求於焉產生。 【發明内容】 本發明之一目的為在製程系統中提供電偏壓於基材 上的設備,此設備通常包括一中央開口之導電環狀本體, 此一導電環狀本體具有一接收基材之基材放置表面,且在 其相對於基材放置表面的反面具有複數個突出物,相對於 此複數個犬出物的基材放置表面上形成有複數個電子接觸 點,這些電子接觸點與基材之電鑛面互相接合。 本發明之另一目的為在—製程系統中提供一用以固 定基材之裝置,此裝置包括一接觸環,此接觸環包含一中 央開口之導電環狀本體,此導電環狀本體具有一基材放置 表面、複數個電子接觸點位於基材放置表面上,其並與基 材之電鍍面互相接合、以及複數個突出物形成於導電環狀 本體之一相反於基材放置表面之表面上。此裝置可再包含 1332039 一插盤裝置,該插盤裝置包含—插盤以施加—固著力於基 材上,以固定基材於基材放置表面上。 本發明之另-目的為提供一製造接觸環之方法,該接 觸環用以在製程系統中提供-電偏壓於—基材上。此方法 -般包括提供-導電環狀環,其具有一第一平面用以接收 -基材’以及-相反於第一平面之第二表面,#中複數個 突出物由第二表面延伸而出;以及形成複數個電子接觸點 於導電環狀環之第-平面,其中數個電子接觸點形成位置 相反於複數個突出物。 【實施方式】 依據本發明,-具有複數個電子接觸點的接觸環在製 程系統中供應電偏壓於基材1觸環的平均厚度可藉由形 成於接觸點下方之接觸環的突出物或「條塊」增加:條塊 可幫助控制介於接觸點間之電流密度變化,此乃藉 或增加存在於接觸點間之種晶層電阻達成。 在此’條塊泛指在接觸環上,相對於接觸點間的部分, 在接觸點上或在其附近具有較厚之厚度的部分。例如:條 塊可形成於電子接觸點下方之接觸環絲面。此外在此頂 部與底部係為一相對用語’一般指遠離電鍍槽之部份為上 部而朝向電鍵槽之部分為底部,而非為限定之某特定方 向。換言之,在製程系統中當基材的電鍍面朝上時係指 接觸環之上表面為朝下。 圖1為一示範電化學電鍍(ECP)系統1〇〇之部分透視之 1332039 示意圖’其係使用本發明實施例之一具有條塊156之接觸 環150。此ECP系統100 —般包含上端裝置1〇2、基材固 定裝置110、與電鍍槽裝置16b上端裝置1〇2藉由支揮臂 106與基座104相接。此上端裝置1〇2用以支撐基材固定 裝置110於電鍍槽裝置161之上方位置,以在製程中,允 許上端裝置1〇2將基材120定位於電鑛槽165内。此上端 裝置102並在基材120置於電鍵槽165前後與期間中,提 供基材固定裝置11〇之垂直方向移動、轉動、與角度移動。 電鍍槽裝置161 —般包含一内槽167,其裝置於一較大 直徑之外槽163中。任一適當之提供電鍵液於電鑛槽裝置 Ϊ61之技術均可適用於此。例如:藉由内槽丨67底表面之入 口 166提供電鍍液於内槽ι67。此入口 ι66可與一供應管 相連接,例如由一儲存系統(未顯示於圖上)。外槽163可 收集來自於内槽167之流體,並經由一排放口 168將收集 之流體排放出槽外,此排放口 168可再與一電解液儲存系 統相連接。 一陽極裝置170 —般位於内槽167之底部區域。陽極 裝置170可為任一適當之消耗式陽極或非消耗式陽極。在 一些實施例中,通常在陽極裝置17〇上方具有一薄膜(未顯 不於圖上)橫跨於内槽167之直徑。此薄膜通常為任意適當 形式之薄膜,如陽離子膜、陰離子膜、無電荷膜、或多層 擴散分化穿透膜。任何提供電性連接於陽極裝置17〇之適 當的方法均可使用。 例如:陽極裝置!70之電性連接係由陽極電極接觸點 1332039 174所提供。陽極電極接觸點174可由任何適當的不溶於 電鍍液之導電材料製作,如:鈦、鉑、塗覆鉑之不鏽鋼。如 圖所示,陽極電極接觸點174由電鍍槽裝置161之底部表 面延伸而出,並連接至陽極連接之電源供應器(未顯示於圖 上)’例如藉由適當之導電線。一陰極連接之電源供應器係 與接觸環相連接以提供一電偏壓於陽極裝置17〇與基材 120之間。為反應出位於陽極裴置17〇與基材12〇間之電 偏壓,代表電流通量線180之電流一般由陽極裝置17〇流 動至基材120。電流通量線18〇在基材12〇之周圓部分傾 向於聚集。因此,接觸環150可形成複數個條塊156於複 數個接觸點154下。條塊156可提供控制基材120之周緣 部分位於接觸點154與接近接觸點154之電流通量線 180,藉以控制延基材12〇周圓之電流密度,其將更詳述於 以下之内容。 基材固定_窨 基材固定裝置110 —般包含一裝載元件112,其透過一 連結元件116連結至一接觸環150。此連結元件116具有 足夠的空間放置基材120 (亦即連結元件116具有之空間 大於基材120的直徑)。此裝載元件112允許基材固定裝置 110經由插盤裝置之裝載盤146連結至上端裝置1〇2〇在其 他實施例中’基材固定裝置110可為鎖住於裝載元件n2 上’亦可經由接觸環150直接裝附於裝載盤146。裝載元 件112、接觸環15〇、與連結元件116可塗附一防鑛材料, 如PTFE材料(如Aflon®或Tefzel®)或其他之適當防鐘 1332039 塗附材料。 此接觸環150可具有一基材放置表面152,此基材放置 表面152 —般用以在基材面向電鍵槽165時接收基材12〇 之電鍍面122。基材固定裝置110 —般還包含一具有附著 密封盤142之插盤144,此附著密封盤142用以施一固著 力於基材120,以固定基材120於基材放置表面i52上。 由插盤144所施予之固著力可充分且適當地確保位於密封 盤142之環形密封元件148與基材之非電鍍面124之密 封。如圖中所示’環形密封元件148與基材120之非電錄 面124接觸之位置大致等同於當基材之電鑛面ι22接合於 接觸點154時,由基材邊緣輻射狀内部之接觸點154位置。 在一些實施例中,基材固定裝置110包含一氣囊膨脹裝置 (未顯示於圖中)以提供一均句分佈於基材12〇非電鍍面 124之向下力量。 藉由插盤144施予之固著力可充分地確保基材電鍍面 122與由接觸環15〇之基材放置表面152延伸之接觸點 的電性接觸。接觸點154用以與基材12〇之電鍍面122做 電性接觸,以提供一電鍍偏壓於電鍍面122上。接觸點154 可由任何適當之導電材料製成,如銅(Cu)、鉑(Pt)、鉈(Ta)、 鈦(Ti)、金(Au)、銀(Ag)、不鏽鋼、以上之合金、或任何適 當之導電材料。 如圖2所示,一接觸點154形成於條塊156之上方, 條塊156 —般為圓形圖樣並於接觸環15〇之基材放置表面 152週圍。接觸點之數目可變化,例如其依據基材⑽(未 1332039 顯不於圖2)之尺寸。接觸'點154亦可彈性地使用不同高 度與非電鍍面接觸。接觸點154的電力藉由電源供應器提 供(未顯示於圖中)。電源供應器可提供電力至所有之接觸 點154,其可為一組組分別供應,或單獨供應至接觸點。 在實施例中,電流可以群組或個別方式提供,其可使用電 流控制系統控制施予每一群組或單點之電流。 在一些實施例中,接觸環15〇、連結元件116與裝載元 件112均由導電材料製作。當接觸點154、接觸環15〇、連 結元件116、與裝載元件112由適當之導電材料製作時, 在一些實施例中,其可為不鏽鋼。故連結元件116可與裝 載元件112以及接觸環丨5〇電性耦合。因此電源藉由介於 裝載元件112與電源供應器間之一或多個電性連接提供給 接觸點154。 此外在一些實施例中,裝載元件112係實體上或電性 上與插盤裝置之裝載盤146連結’此裝载盤146亦由導電 材料製作而成,並連結至電源供應器。裝載元件丨12或裝 載盤146透過各種適當之接附方法連接至電源供應器,用 以在上端裝置102移動基材固定裝置11〇 (亦即上升、下 降或旋轉)時提供電源至接觸環154,如圖1所示。 如前所述’密封盤142附著於插盤144上。此插盤144 用以獨立的移動(亦即上下移動)接觸環150,其中密封 元件148施以一固著力於基材之非電鍍面上,以固定基材 於接觸環150之基材放置表面152上。此密封元件148可 設計提供一均勻之接觸力於接觸點154與基材電鑛面間。 12 1332039 例如密封元件148由可撓性材料製作,其設計可減少 密封元件之有效彈性常數。換言之,密封元件148可 壓縮用以減緩基材之非钱面的非均勾性(或減緩密封元 件148之非均勻性)。例如密封非電鍍面之最高點相較於密 封非電鍍面之最低點需較少之力量,當密封元件148被壓 縮時,由於可壓縮性使最高點與最低點的力量差異變小, 在基材非電鍍面以及與基材電鍍面接觸之接觸點之區域性 之力量會變的較為均m均勾之力量存在於接觸點 時,會使接觸電阻較均勻,而造成電鍍均勻度改善。 複數個條塊156形成於接觸環15〇之下表面並對應 於複數個接觸點154下方。此條塊156之尺寸與形狀並無 限制,其根據不同之應用而改變。例如圖2所示,條塊丨56 形成於接觸點154下方’並大致為一方形。然而在其他實 施例t,條塊可為其他之形狀,其包含但並非限制於圓形 (例如半圓柱形或半球狀形)。如圖中,條塊156由接觸環 15〇之底表面延伸而出(例如相反於基材放置表面152): 然而在其他之實施例中,條塊可由基材放置表面152延伸 而出’以抬高接觸點。 圖3A為詳細之接觸環15〇剖面圖。如圖所示,接觸環 150曰介於接觸點154間具有之厚度為u,而位在條塊⑼ 之厚度為t2。厚度tl與t2其分別為位在接觸點之間量測 由基材放置表面152至接觸環15〇之底表面162之厚度以 及位在接觸點下方量測由基材放置表面152至接觸環15〇 之底表面I64之厚度。一般當t2增加時,在接觸點154或 13 丄 接近接觸點154的電流密度會減少,故在接觸點i54或接 近接觸點154的電鍍量會隨之減少。相似地,當u減少時, 介於接觸點間之電流密度會增加’故介於接觸點154間之 電鍍量會增加。故藉由調整厚度u與t2的比例,可減少 位在基材12〇邊緣部分之非均勻性電鍍厚度。 如圖所示,接觸環150為一導電核心16〇並包覆一防 又層158在一些貫施例中,導電核心160為—固體片狀 之導體材料。接觸點154係由基材放置表面152延伸而出, 並穿越過防鍍層158。為了加大電鍍面122與電鍍液接觸 之表面積,接觸點154接合於位在基材12〇之電鍍面122 邊緣或接近邊緣的部分。例如在不同的實施例中接觸點 154接合於電鍍面122上時,位在基材12〇邊緣少於5mm 處(例如2.5mm或4.5mm)。如前所述,一插盤裝置包含 岔封元件(未顯示於圖3A)用以施予一固著力於基材 120之非電鍍面124,其位置相反於接觸點154,而接觸點 154靠接觸環15〇之基材放置表面152固定基材。密封元 件提供一均勻之密封力量於接觸點154與電鍍面122之 間’其幫助提供一均勻之接觸阻力,此接觸阻力廣泛地於 電鑛面122上提供一均勻之電流。 如圖3B所示,為在一些實施例中,一密封元件13〇附 著於接觸環15〇上’並接合於基材120之電鍍面122上, 且位於電子接觸點154輻射狀内側。.故此密封元件130阻 隔電鑛液防止其流動至接觸點154,故其亦可幫助接觸阻 力之均勻性,例如防止接觸點154被電鍍。 1332039 在電鍍面122上之任一點之電流一般反比於種晶層電 阻、接觸電阻、與電極電阻之總和。如前所述,位於電鍍 面122上’介於接觸點154間之點相較於位在接觸點154 或接近接觸點154之點具有較大之有效種晶層電阻。此種 晶層電阻的增加造成電流的減少以及較少的電鍍量介於接 觸點154間。然而’如圖3C與3D所示,較厚的條塊156 可補償介於接觸點間種晶層電阻之增加,故減少了沿電鍵 面122邊緣之電流變化。 如圖3C所示,位在接觸點154下方電流通量線ι8〇延 伸至電鑛面122之情況。而如圖3D所示,位在接觸點154 之間電流通量線180延伸至電鍍面122之情況。如圖所示 在此兩種情況下,電流通量線18〇在接觸環15〇之周圍趨 向於壓縮,其有效地增加電鍍液的有效電阻。然而因為條 塊156厚度的增加,圖3C之電流通量線18〇相較於圖3〇, 其壓縮在一起之距離較長。故介於條塊156之區域,電鍍 液之有效電阻較低,可補償介於接觸點154之間之種晶層 電阻。 π圖4A-B分別顯示由利用習知接觸環以及利用條塊接觸 ,之電錄均勻性。在每個圖中鍵模厚度係為具有4〇nm種 曰日層之30〇mm基材上,沿其八分之一(例如45度)週緣 =樣里測。如圖所不,人分之-週緣包含6個接觸點, 4、標不於圖中為接腳(pin)數(亦即共有48個接腳)。在圖 4A中’樣品基材使用習知接觸環作電鍍接觸環具有之厚 度均勻度約為7mm(亦即位在接觸點下方或之間)。在圖 15 1332039 4B中’樣品基材使用有條塊的接觸環作電鍵,接觸環具有 之厚度在接觸點之間(tl)約為5mm,在接觸點下方(t2)為 7mm。如圖4A之例子,使用習知接觸環時,在接觸點或 接近接觸點的位置之電鍍厚度增加,而介於接觸點間之厚 度減少。例如電鍍厚度由在接近接觸點或位在接觸點時約 為8〇o〇A變化至在接觸點間少於650〇a。相反地,如圖4B 之例子中,使用有條塊的接觸環時,電鐘厚度僅有微小之 變化。當然實際上,電鍍均勻度會隨不同之實施例與應用 而變化。 故在不同之應用中,為達到理想之電鍍均勻度,不同 形狀與尺寸之條塊將會被使用。例如位於條塊間之接觸環 厚度(tl)與接觸環厚度(t2)基於不同之應用參數而變化,例 如種晶層厚度、期望之電鍍厚度、基材尺寸、電偏壓強度、 電鍍材料等。換言之,當位於或接近接觸點之電鍍厚度需 減少時,t2則需增加。而當接觸點間之電鍍厚度需增加時, 則11需減小《如前所述之例子,實施例中當厚度約為 5mm時,厚度tl約為7mm。當厚度tl (;位在接觸點間) 之範圍由1mm至5mm間時,厚度t2 (位在接觸點下方) 一般之厚度範圍為3mm至9mm之間。 接觸環之贺作 如前所述,均勻之接觸電阻可促進電鍍厚度之均勻 度。故在一些實施例中,接觸環之製作主要為確保在製程 中具有均勻之接觸阻力。如圖5 A-5F為本發明一實施例中 製作接觸環550之不同步驟之製作流程上視圖(亦即俯視 1332039 基材放置表面)。 例如在圖5A中,接觸環550包含一單片導電材料560 (例如不鏽鋼)。接觸點藉由黏接一片接觸材料570於接觸 環550上形成。此片接觸材料570黏接於接觸環550之方 法可為任何適當之黏接技術,例如焊接技術(一般焊接 (soldering)係指金屬之熔點溫度低於450度,而焊接 (brazing)係指金屬之溶點溫度高於450度)。在一些實施例 中,接觸材料570係透過焊接(brazing)黏接。例如接觸材 料570藉由置放於接觸環550之中空穴562中黏接於接觸 環550,其中接觸材料570之頂部凸出於中空穴562之上 部表面。 如圖5B所示,一或多個焊接(brazing)材料572置放於 中空穴562中,其並鄰近於接觸材料570。一般焊接(brazing) 材料572應具有較低之熔點溫度相較於導電材料560與接 觸材料570。焊接(brazing)材料572亦需選擇具有高耐腐 蝕性、防污染高純度、在焊接溫度具有低蒸汽壓、以及具 有潤濕接觸材料570與導電材料560之能力。例如一些實 施例中,接觸材料570為一鉑铟合金(例如85%的鉑與15% 的銦),其具有之熔點約為2230°C,而導電材料560為一 不鏽鋼,其熔點約為1650°C。一適當之焊接(brazing)材料 572以焊接鉑銦合金接觸點至不鏽鋼接觸環(例如其性質 與上述相同)為鈀鈷合金(例如65%的鈀與35%的鈷), 其具有之熔點約為1220°C。換言之,接觸環550可加熱(例 如爐管)至高於焊接(brazing)材料572之溶點溫度(例如 17 1332039 高於1220。〇,造成焊接(brazing)材料572熔化形成單— —片焊接(brazing)材料574 ’致使接觸材料570固定於接 觸環550 ’如圖5C所示。此焊接之優點包括增加接觸點之 生命期、較均勻之接觸點高度、與較均勻之接觸電阻。 如前所述’ 一般基材期望具有較大之電锻面積。故在 —些實施例中’接觸環550如圖5D虛線所示之内部環狀 部分會被移除,以防止被移除之部分遮住基材上之電鑛 液’並允許接觸點形成於接近基材電鍍面之邊緣。 如圖5E所示’即為移除内部環狀部分後之接觸環。在 一些實施例中’在覆蓋一防鍍材料558 (於圖5f中所示) 前,接觸環550之導電材料560表面會先處理以增進防鍍 材料558與接觸環550間之接著力。例如導電材料56〇表 面之喷砂處理可改變導電材料56〇之表面平滑度,並增進 防鍍材料558之接著力。喷砂處理亦可防止防鍍材料558 隨時間而脫落於接觸材料570之頂部,喷砂處理防止介於 基材電鍍面與接觸點間之充分電性接觸,因此增加了接觸 電阻此外在一些實施例中,塗覆一底層(primer)材料於導 電材料560之表面,以合併或取代喷砂表面,可增加防鍍 材料558之接著力。 如圖5F所示,為塗覆防鍍材料558後之最终接觸環樣 式。如圖所示,部分之接觸材料570係透過塗覆防鍍材料 558暴露於外,以允許接觸材料與基材電鍵面相接連。在 —些實轭例中,接觸材料57〇在塗覆防鍍材料558前先遮 蓋一遮罩,以防止接觸材料57〇塗覆上防鍍材料558。在 18 1332039 其他實施例中’防鑛材料558係先塗覆於接觸材料57〇, 再將其移除。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已,本發明所 主張之權利範圍自應以中請專利範圍所述為準,而非僅限 於上述實施例。 【圖式簡單說明】 為了使上述發明詳細的特徵能更清楚的明瞭之,除上 述簡略的概述彳’以下有更^細的描述以附加圖說的方式 供作具體參考。然而要注意的是附加的圖說只是此發明的 典型的情形,不代表只限於此範圍,等效的概念仍包含在 此發明之中。 圖1係本發明之中的電鍍單元裝置的示意圖。 圖2係本發明之中的接觸環與突出盤的透視圖。 圖3A-D係本發明之中的接觸環的詳細刮面圖。 圖4A-B係使用本發明中的接觸環相對於傳統接觸環對電 鍍均勻性的達成之示意圖。 圖5A-5F係本發明中的接觸環在組裝時不同階段的範例示 意圖。 【圖號說明】 100電化學電鍍102上端裝置 104基座 (ECP)系統 1〇6支撐臂 110固定裝置 112裝載元件 1332039 116 連結元件 120 基材 122 124 非電鑛面 130 密封元件 142 密封盤 144 插盤 146 裝載盤 148 環形密封元件 150 152 基材放置表面 154 接觸點 156 158 防鍍層 160 導電核心 161 162 底表面 163 外槽 164 165 電鍍槽 166 入口 167 内槽 168 排放口 170 陽極裝置 174 陽極電極接觸180 550 接觸環 560 甜 導電材料 562 570 558 接觸材料 防鍍材料 572 焊接材料 574 電錄面 接觸環 條塊 電鍍槽裝置 底表面 電流通量線 中空穴 焊接材料

Claims (1)

1332039 EZ5 jiv^ 修: 拾、申請專利範圍: —一…一一 1. 種在一製程系統中提供一基材一電偏壓之裝 置’其包括: 一中央開口之導電環狀本體,其具有適於容納該基材 之一平面基材放置表面; 複數個突出物,其形成於與該平面基材放置表面相對 的一表面;以及 複數個電子接觸點,其形成於該導電環狀本體的該平 面基材放置表面上,其中該等複數電子接觸點係位於該等 複數個突出物之上方’及當一電偏麼透過該等複數個電子 接觸點施加於該基材時,該等突出物之形狀提供一沿該基 材之一周緣實質上均勻之電流密度。 2·如申請專利範圍第1項所述之裝置,其中該等複數 突出物實質上為方形。 3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置,其中從該導電 環狀本體中該平面基材放置表面量測至該等突出物形成之 該表面之一第一厚度,在該等突出物上係介於至9mm 之間而在該等突出物之間係介於丨m m至5 m m之間的一範 圍。 4. 如申請專利範圍第丨項所述之裝置,其中該等電子 接觸點係黏接於在該導電環狀本體之該平面基材放置表面 形成之複數個中空穴内。 21 1332039 5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置,其令該電子接 觸點係焊接於在該導電環狀本體之該平面基材放置表面形 成之該等中空穴内。 6. 如申請專利範圍第5項所述之裝置,其中該等電子 接觸點係由鉑銦合金製成,並利用鈀鈷合金作為焊接材料 焊接於該等中空穴内。 ’ 7·如申請專利範圍第6項所述之裝置,更包含一環狀 裝載元件,其係與該導電環狀本體相接,以連結至該製程 系統之一基材固定裝置,其中該環狀裝載元件為一導電材 料,並透過導電連結元件與該導電環狀本體電性相連。 8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置,其中該等導電 連結元件之一空間大於該基材之一直徑。 9. 如申請專利範圍第1項所述之裝置,其中該導電環 狀本體包含一固體導電核心,其被塗覆上一防鍍材料且 其中該等電子接觸點由該防鑛材料延伸而出。 10·—種製程系統,包含: 電鍍槽裝置,其包含一電鍍液,該電鍍液包含擬鍍 於一基材之一電鍍面之離子;以及 一基材固定裝置,其被設置為當該基材暴露於該電鍍 液’用以固定該基材,該基材固定裝置至少包含: 一中央開口之導電環狀本體,其中該導電環狀本 體具有一平面基材放置表面,以接合該基材的該電鍍 面,及形成於與該導電環狀本體的該平面基材放置表 面相對的一表面上的複數個突出物,以及 22 1332039 複數個電子接觸點,其形成於該導電環狀本體的 該平面基材放置表面上,其中該等複數電子接觸點係 位於該等複數個突出物之上方,及當一電偏壓透過該 等複數電子接觸點施加於該基材的該電鑛面時,該突 出物之形狀在該電鍍液中提供一沿該基材之該電鑛面 之一周緣實質上均勻之電流密度。 11. 如申請專利範圍第10項所述之製程系統苴更包含 一插盤裝置,該插盤裝置包含—插盤以施加__固著力於該 基材上,以固定該基材於該平面基材放置表面上。 12. 如申請專利範圍第n項所述之製程系統,其中該插 盤裝置更包含一環狀密封元件’當該插盤施加一固著力於 該基材上時,該環狀密封元件接合該基材之該非電鍍面。、 13. 如申請專利範圍第12項所述之製程系統,其中該環 狀密封7G件被設計為接合該基材之該非電鍍面,該環狀密 封元件位在該基材邊緣徑向朝内之距離實質上等同於該基 材之該電鍍面與該等電子接觸點之接合距離。 14. 如申請專利範圍第12項所述之製程系統,其中該基 材固定裝置係電性上與該插盤裝置連接,且該插盤裝置$ 連L至電源供應器以提供電源至該等電子接觸點。 15·如申請專利範圍第10項所述之製程系統,其中該等 電子接觸點係黏接於該導電環狀本體之該平面基材放置表 面形成之複數個中空穴内。 23 1332039 16·如申請專㈣㈣15項所述m统,其中該等 電子接觸點係焊接於該導電環狀本體之該平面基材放置表 面形成之該等中空穴内。 一種在-電鑛製程中控制—基材沿_周緣之電鑛 均勻度之方法,包含下列步驟: 透過形成於-導電環狀環之一平面基材放置表面上 之複數個電子接觸點,提供一電偏壓於該基材之一電鍍 面,其中施加之該電偏壓造成沿該電鍍面之一周緣之一^ 流密度;以及 透過形成於與該導電環狀環的該平面基材放置表面 相對的一表面上之複數個突出物,控制沿該電鍍面之該周 緣之該電流密度其中該等突出物之形狀係用以補償在該等 複數個電子接觸點間之該電鍍面增加之電阻。 18·如申請專利範圍第17項所述之方法,更包含黏接該 等電子接觸點於該平面基材放置表面形成之複數個中空穴 内。 19. 如申請專利範圍第18項所述之方法,其中黏接該等 電子接觸點於該平面基材放置表面形成之複數個中空穴内 之方式包含焊接(brazing) ·> 20. 如申請專利範圍第19項所述之方法,其中焊接該等 複數個電子接觸點係包含使用一鈀鈷合金作為一焊接材 料。 24 1352039 柒、指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:圖(2)。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明: 112 裝載元件 116 連結元件 142 144 插盤 146 裝載盤 148 150 接觸環 152 基材放置表面 154 接觸點 156 密封盤 環形密封元件 條塊 捌、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學式
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002506488A (ja) 1998-04-21 2002-02-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 電気化学堆積システム及び基体の電気めっき方法
US20050145499A1 (en) * 2000-06-05 2005-07-07 Applied Materials, Inc. Plating of a thin metal seed layer
US7247222B2 (en) * 2002-07-24 2007-07-24 Applied Materials, Inc. Electrochemical processing cell
US7223323B2 (en) * 2002-07-24 2007-05-29 Applied Materials, Inc. Multi-chemistry plating system
US20040134775A1 (en) * 2002-07-24 2004-07-15 Applied Materials, Inc. Electrochemical processing cell
US7128823B2 (en) 2002-07-24 2006-10-31 Applied Materials, Inc. Anolyte for copper plating
US7285195B2 (en) * 2004-06-24 2007-10-23 Applied Materials, Inc. Electric field reducing thrust plate
US7670436B2 (en) * 2004-11-03 2010-03-02 Applied Materials, Inc. Support ring assembly
USD556704S1 (en) * 2005-08-25 2007-12-04 Hitachi High-Technologies Corporation Grounded electrode for a plasma processing apparatus
USD557226S1 (en) * 2005-08-25 2007-12-11 Hitachi High-Technologies Corporation Electrode cover for a plasma processing apparatus
KR100651919B1 (ko) * 2005-09-29 2006-12-01 엘지전자 주식회사 녹화 속도 조절 기능을 갖는 이동통신단말기 및 이를이용한 방법
JP5038024B2 (ja) 2007-06-06 2012-10-03 上村工業株式会社 ワークの表面処理システム
USD703160S1 (en) * 2011-01-27 2014-04-22 Hitachi High-Technologies Corporation Grounded electrode for a plasma processing apparatus
US10131563B2 (en) * 2013-05-22 2018-11-20 Johns Manville Submerged combustion burners
US9517539B2 (en) * 2014-08-28 2016-12-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Wafer susceptor with improved thermal characteristics
US20160222537A1 (en) 2015-01-30 2016-08-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Electroplating apparatus and method
JP1546800S (zh) * 2015-06-12 2016-03-28
CN108291325B (zh) * 2015-12-04 2019-12-20 盛美半导体设备(上海)有限公司 基板保持装置
US10113245B2 (en) 2016-03-24 2018-10-30 Applied Materials, Inc. Electroplating contact ring with radially offset contact fingers
USD797691S1 (en) * 2016-04-14 2017-09-19 Applied Materials, Inc. Composite edge ring
US10612151B2 (en) * 2018-02-28 2020-04-07 Lam Research Corporation Flow assisted dynamic seal for high-convection, continuous-rotation plating
TWI700401B (zh) 2018-08-21 2020-08-01 財團法人工業技術研究院 待電鍍的面板、使用其之電鍍製程、及以其製造之晶片
US20220220627A1 (en) * 2019-05-17 2022-07-14 Lam Research Corporation Substrate sticking and breakage mitigation
CN112018058B (zh) * 2020-09-08 2021-09-24 南京宏景智能电网科技有限公司 一种电力逆变器模块及其制造方法
CN114981485B (zh) * 2020-12-21 2023-03-28 株式会社荏原制作所 镀覆装置以及镀覆液的搅拌方法
US12152312B2 (en) 2021-02-25 2024-11-26 Ebara Corporation Plating apparatus and air bubble removing method of plating apparatus
CN113549982B (zh) * 2021-07-26 2022-12-13 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种圆柱形零件电镀装置及电镀方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4304641A (en) 1980-11-24 1981-12-08 International Business Machines Corporation Rotary electroplating cell with controlled current distribution
US4341613A (en) 1981-02-03 1982-07-27 Rca Corporation Apparatus for electroforming
US5620581A (en) 1995-11-29 1997-04-15 Aiwa Research And Development, Inc. Apparatus for electroplating metal films including a cathode ring, insulator ring and thief ring
US5980706A (en) 1996-07-15 1999-11-09 Semitool, Inc. Electrode semiconductor workpiece holder
US6001234A (en) 1997-09-30 1999-12-14 Semitool, Inc. Methods for plating semiconductor workpieces using a workpiece-engaging electrode assembly with sealing boot
US6004828A (en) 1997-09-30 1999-12-21 Semitool, Inc, Semiconductor processing workpiece support with sensory subsystem for detection of wafers or other semiconductor workpieces
US6358388B1 (en) 1996-07-15 2002-03-19 Semitool, Inc. Plating system workpiece support having workpiece-engaging electrodes with distal contact-part and dielectric cover
US6017437A (en) 1997-08-22 2000-01-25 Cutek Research, Inc. Process chamber and method for depositing and/or removing material on a substrate
US6004440A (en) 1997-09-18 1999-12-21 Semitool, Inc. Cathode current control system for a wafer electroplating apparatus
EP1027481A1 (en) 1997-09-30 2000-08-16 Semitool, Inc. Electroplating system having auxiliary electrode exterior to main reactor chamber for contact cleaning operations
US6090711A (en) 1997-09-30 2000-07-18 Semitool, Inc. Methods for controlling semiconductor workpiece surface exposure to processing liquids
US6179983B1 (en) 1997-11-13 2001-01-30 Novellus Systems, Inc. Method and apparatus for treating surface including virtual anode
US6156167A (en) 1997-11-13 2000-12-05 Novellus Systems, Inc. Clamshell apparatus for electrochemically treating semiconductor wafers
US6159354A (en) 1997-11-13 2000-12-12 Novellus Systems, Inc. Electric potential shaping method for electroplating
JP2002506488A (ja) 1998-04-21 2002-02-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 電気化学堆積システム及び基体の電気めっき方法
US6022465A (en) 1998-06-01 2000-02-08 Cutek Research, Inc. Apparatus and method utilizing an electrode adapter for customized contact placement on a wafer
US7048841B2 (en) 1998-12-07 2006-05-23 Semitool, Inc. Contact assemblies, methods for making contact assemblies, and plating machines with contact assemblies for plating microelectronic workpieces
KR100691201B1 (ko) 1998-07-10 2007-03-08 세미툴 인코포레이티드 무전해 도금 및 전기 도금을 사용하는 구리 도금 방법 및그 장치
US6080291A (en) 1998-07-10 2000-06-27 Semitool, Inc. Apparatus for electrochemically processing a workpiece including an electrical contact assembly having a seal member
US7070686B2 (en) 2000-03-27 2006-07-04 Novellus Systems, Inc. Dynamically variable field shaping element
US6402923B1 (en) 2000-03-27 2002-06-11 Novellus Systems Inc Method and apparatus for uniform electroplating of integrated circuits using a variable field shaping element
US6514393B1 (en) 2000-04-04 2003-02-04 Novellus Systems, Inc. Adjustable flange for plating and electropolishing thickness profile control
US6080289A (en) 1998-10-28 2000-06-27 International Business Machines Corporation Electroplating apparatus with self-cleaning contacts
US6613214B2 (en) 1998-11-30 2003-09-02 Applied Materials, Inc. Electric contact element for electrochemical deposition system and method
US6251236B1 (en) * 1998-11-30 2001-06-26 Applied Materials, Inc. Cathode contact ring for electrochemical deposition
US6497800B1 (en) 2000-03-17 2002-12-24 Nutool Inc. Device providing electrical contact to the surface of a semiconductor workpiece during metal plating
US20020000380A1 (en) 1999-10-28 2002-01-03 Lyndon W. Graham Method, chemistry, and apparatus for noble metal electroplating on a microelectronic workpiece
US6423636B1 (en) 1999-11-19 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Process sequence for improved seed layer productivity and achieving 3mm edge exclusion for a copper metalization process on semiconductor wafer
JP2001200392A (ja) 2000-01-20 2001-07-24 Nec Corp めっき装置
US6432282B1 (en) 2000-03-02 2002-08-13 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for supplying electricity uniformly to a workpiece
US6482307B2 (en) 2000-05-12 2002-11-19 Nutool, Inc. Method of and apparatus for making electrical contact to wafer surface for full-face electroplating or electropolishing

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