[发明专利]电镀过程中用于高效传质的电解液流体动力的增强装置

说明书

相关申请交叉参考

本申请要求2012年12月12日提交的、名称为“ENHANCEMENT OF ELECTROLYTE HYDRODYNAMICS FOR EFFICIENT MASS TRANSFER DURING ELECTROPLATING”的美国临时申请No.61/736,499[代理机构案卷号LAMRP015P]的优先权的权益，通过参考出于全部目的将该临时申请全文并入此处。此外，本申请是2013年5月13日提交的、名称为“CROSS FLOW MANIFOLD FOR ELECTROPLATING APPARATUS”的美国专利申请No.13/893,242[代理机构案卷号NOVLP367X1]的后续部分，美国专利申请No.13/893,242是2011年6月29日提交的、名称为“CONTROL OF ELECTROLYTE HYDRODYNAMICS FOR EFFICIENT MASS TRANSFER DURING ELECTROPLATING”的美国专利申请No.13/172,642[代理机构案卷号NOVLP367]的后续部分，美国专利申请No.13/172,642要求了2010年10月21日提交的、名称为“FLOW DIVERTERS AND FLOW SHAPING PLATES FOR ELECTROPLATING CELLS”的美国临时申请No.61/405,608[代理机构案卷号NOVLP396P]，2010年8月18日提交的、名称为“HIGH FLOW RATE PROCESSING FOR WAFER LEVEL PACKAGING”的美国临时申请No.61/374,911[代理机构案卷号NOVLP367P]，以及2010年7月2日提交的、名称为“ANGLED HRVA”的美国临时申请No.61/361,333[代理机构案卷号NOVLP366P]的优先权的权益，这些申请或临时申请中的每一个出于全部目的通过参考全文并入此处。另外，美国专利申请No.13/893,242要求了2012年5月14日提交的、名称为“CROSS FLOW MANIFOLD FOR ELECTROPLATING APPARATUS”的美国临时申请No.61/646,598[代理机构案卷号NOVLP367X1P]的优先权的权益，该临时申请出于全部目的全文并入此处。

技术领域

所公开的实施方式涉及用于在电镀过程中控制电解液流体动力（electrolyte hydrodynamics）的方法和装置。更具体地，本文所描述的方法和装置对于将金属镀覆到半导体晶片衬底（尤其是具有多个凹陷特征的衬底）上特别有用。示例性的工艺和特征可包括具有小于例如约50μm的宽度的小型微凸特征（例如，铜、镍、锡和锡合金焊点）和铜的硅通孔（TSV）特征的穿抗蚀剂镀覆。

背景技术

在现代集成电路制造中很好地建立了电化学沉积工艺。在21世纪早期，从铝金属线连接到铜金属线连接的转变带动了对越来越精细的电沉积工艺和镀覆工具的需求。许多精细性工艺响应于对器件金属化层中的越来越小的载流线的需求而逐步形成。这些铜线按照通常称为“镶嵌（damascene）”处理（预钝化金属化）的方法通过将金属电镀到非常薄的、高深宽比的沟槽和通孔中而形成。

电化学沉积现在正准备满足对一般通俗称为晶片级封装（WLP）和硅通孔（TSV）电气连接技术的精细的封装和多芯片互连技术的商业需求。这些技术给它们自己提出了非常大的挑战，这部分是由于通常较大的特征尺寸（相较于前段制程（FEOL）互连）以及高深宽比。

根据封装特征的类型和应用（例如通过芯片连接TSV、互连再分配布线、或者芯片到板或芯片键合，比如倒装芯片支柱），镀覆特征在当前技术中通常大于约2微米且它们的主要尺寸典型地为约5-100微米（例如，铜柱可以是约50微米）。就一些片上结构（比如电源总线）而言，要镀的特征可以大于100微米。WLP特征的深宽比通常为约1:1（高比宽）或者更低，但它们的范围可高达约2:1左右，同时TSV结构可具有非常高的深宽比（例如，在大约20:1附近）。