[发明专利]电化学沉积设备和用于控制其中的化学反应的方法

说明书

相关申请的交叉引用

根据37C.F.R.§1.78(a)(4)，本申请要求于2013年7月3日提交的共同未决的美国临时申请No.61/842801的权益和优先权，该申请全部内容通过引用明确并入本文。

技术领域

本文所公开的实施例总体上涉及电化学沉积(ECD，electrochemicaldeposition)和金属镀覆。

背景技术

可靠的多层互连形成和金属化对于下一代超大规模集成(ULSI，ultralargescaleintegration)器件和先进封装的成功是极为重要的，其中包括电子器件的三维集成(3DI)以及紧密间距焊料凸点和微凸点技术二者。作为示例，对于将超大规模集成电路制造扩展到7nm(纳米)技术节点并且超越7nm(纳米)技术节点，设想到经由触点和线路以高纵横比形成的双镶嵌铜(Cu)互连。另外，例如，直径为1微米至30微米并且深度为10微米至250微米的金属化的过硅通孔(TSV，throughsiliconvia)结构实现了3DI电子器件，同时针对先进封装来设想在紧密间距凸点(即间距小于300微米)或微凸点处的无铅焊料的掩模图案化沉积。

为了实现上述技术，电镀工艺或电化学沉积(ECD，electrochemicaldeposition)工艺以及其他工艺用作将包括金属例如锡(Sn)、银(Ag)、Sn-Ag合金、镍(Ni)、铜(Cu)等的各种材料应用于多种结构和表面例如半导体工件或基底的制造技术。用于这种工艺的系统的重要特征是产生均匀且可重复的材料属性例如厚度、组成、机械特性或电特性等的能力。

发明内容

电化学沉积系统可以使用当在镀覆期间耗减时需要补给的包括(多种)成分例如金属离子在内的该主要电解质(primaryelectrolyte)。例如，在锡银应用中，在耗减时可能需要对锡盐溶液的液体补给。这样的补给可能是昂贵的，并且可能基本上取决于应用。此外，补给可能需要电化学沉积工具或子模块的较长停机时间用于维护和工艺再鉴定，这可能对沉积设备的购置成本产生不利影响。因此，期望的是用于补给电化学沉积工具中耗减的工艺电解质的新的改进方法和设备。

本发明的实施例涉及用于电化学沉积(ECD)和电解质补给的方法和设备。根据一种实施例，描述了一种电化学沉积系统。该电化学沉积系统包括：被布置在公共平台上的一个或更多个电化学沉积模块，其用于将一种或更多种金属沉积在基底上；以及化学品管理系统，其被耦接至一个或更多个电化学沉积模块。化学品管理系统被配置成向一个或更多个电化学沉积模块中的至少一个电化学沉积模块提供用于沉积一种或更多种金属的一种或更多种金属成分。化学品管理系统可以包括至少一个金属富集槽和至少一个金属浓缩物产生器槽。

此外，虽然本文中不同的特征、技术、配置等中的每一个可能在本公开的不同位置被讨论，但是目的在于能够将各构思彼此独立地执行或彼此组合地执行。因此，可以以许多不同的方式来实施和观察本发明。

注意，本发明内容部分并不指定每个实施例和/或本公开或请求保护发明的递增新颖方面。相反，本发明内容仅提供了对不同实施例和新颖性优于传统技术的对应点的初步讨论。对于本发明和实施例的额外的细节和/或可能的角度，读者被引导到如下面进一步讨论的本公开的具体实施例以及相应附图。

附图说明

参考与附图结合考虑的以下详细描述，对本发明的各种实施例及其许多附带优点的更透彻理解将变得明显。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在对特征、原理和概念进行说明上。在附图中：

图1是根据实施例的示出定量给料方案(dosingscheme)的镀覆槽的简化示意图。

图2A和图2B是根据其他实施例的示出定量给料方案的镀覆槽的简化示意图。

图3A和图3B是根据另外的实施例的能够用金属富集槽操作的镀覆槽的简化示意图。

图4是根据实施例的电化学沉积模块和化学品管理系统的简化示意图。

图5示出了根据实施例的金属浓缩物产生器槽的简化示意流程图。

图6A是根据实施例的示出用于操作金属浓缩物产生器的方法的流程图。

图6B是根据另一实施例的示出用于操作金属浓缩物产生器的方法的流程图。

图7示出了根据实施例的金属富集槽的简化示意流程图。

图8示出了根据另一实施例的金属富集槽的简化示意流程图。

图9是根据又一实施例的水提取模块的简化示意图。

具体实施方式