[发明专利]电化学处理器

说明书

技术领域

本发明的领域为用于电化学处理微特征工件的腔室、系统和方法，微特征工件具有整合于工件内和/或上的微装置。微装置可包括亚微米特征，且可为微电子装置、微机械装置、微机电装置和/或微光学装置。工件可为硅晶片或其他基板。

背景技术

诸如半导体装置、成像器和显示器等微电子装置通常由多种不同类型的机器制造在微电子工件上及/或内。在典型制造工艺中，在沉积步骤期间在工件上形成一层或更多层导电材料。然后，工件通常要经过蚀刻程序和/或抛光程序(例如平坦化)以移除沉积导电层的一部分而形成触点和/或导线。

电镀处理器可用于将铜、焊料、坡莫合金(permalloy)、金、银、铂、电泳防镀漆(resist)和其他材料沉积至工件上，以形成毯覆层(blanketlayers)或图案化层。典型的铜镀工艺涉及利用化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、无电镀(electrolessplating)工艺或其他适合方法来将铜晶种层沉积至工件表面。形成晶种层后，在存在电处理溶液的情况下，通过在晶种层与一个或更多个电极间施加适当的电位，将铜毯覆层或铜图案化层镀在工件上。接着，在把工件传送到另一处理机器前，于后续程序中对工件进行清洁、蚀刻和/或退火。

随着微电子特征和部件制作得越来越小，沉积于微电子特征和部件内或上的晶种层厚度亦随之变小。在薄晶种层上的电镀因终端效应(terminaleffect)而引起重大的工程挑战。终端效应是由于晶种层的高电阻造成跨越晶片直径的较大压降所致。若未被适当补偿，则终端效应会导致电镀层不均匀，也会导致在特征内形成空隙(voids)。使用极薄的晶种层时，电镀工艺开始时的表面电阻可高达如50欧姆/平方(Ohm/sq)，而工件上的电镀膜的最终表面电阻可小于0.02欧姆/平方。利用常规的电镀工具时，这三个数量级的表面电阻变化将导致难以或无法在工件上一致提供均匀的无空隙膜。故需要改良的电镀工具。

发明内容

一种新型处理器即使在工件具有高电阻晶种层和/或阻挡层的情况下，也可在工件上电镀高度均匀的膜。

在一个方面中，处理器可包括具有转子的头部，头部构造成支承和电接触工件，头部可移动以将转子定位于容器中。内部与外部阳极联结容器内的内部与外部阳极电解质腔室。容器中的上杯位于外部阳极腔室上方，并且具有弯曲上表面以及内部与外部阴极电解质腔室。电流取样器(currentthief)邻接弯曲上表面。弯曲上表面中的环状狭槽连接至通往外部阴极电解质腔室的通道(例如管子)。诸如薄膜的阻挡层可分别将内部和外部阳极电解质腔室与内部和外部阴极电解质腔室分隔开。

从以下显示新型处理器如何设计及其处理方法的示例的说明和附图将能明白其他和进一步的目的与优点。本发明亦存在于所述元件的子集中。

附图说明

各图中相同的元件符号代表相仿的元件。

图1为新型电化学处理器的透视图。

图2为图1所示处理器的分解透视图。

图3为图1及图2所示处理器的侧视图。

图4为图1及图2所示处理器的正视图。

图5为图1至图4所示容器组件截面的透视图。

图6为容器组件的放大截面图。

图7为容器组件的放大旋转截面图。

图8A为图6及图7所示扩散体的放大透视图。

图8B为图5及图6所示可替代上杯的放大截面图。

图8C为另一替代上杯的放大截面图。

图9为容器组件的顶部透视图。

图10为图9所示上杯截面的示意透视图。

图10A为选择性用于图10所示处理器的插入件的透视图。

图10B为工件-表面缝隙(workpiece-to-surfacegap)对直径300mm的工件半径的数学模型曲线图。

图10C为可移动垂直边缘屏蔽的示意图。

图10D为可移动水平边缘屏蔽的示意图。

图11为图10所示上杯的顶视图。

图12为阴极电解质流动路径图，图示出图10及图11所示上杯中的阴极电解质流动路径的几何形状。

图13为另一阴极电解质流动路径图，图示出进入扩散体的阴极电解质流动路径的几何形状。

图14为取样环组件的透视图。

图15为图14的取样环组件的分解透视图。

图16为图14及图15的取样环组件的截面图，取样环组件安装于图9所示容器50上。