發(fā)明背景

半導(dǎo)體集成電路的制造及其他微尺寸器件的制造一般需要在晶片或其他基板上形成多個(gè)金屬層。通過電鍍金屬層與其他步驟的組合(例如平坦化、蝕刻及光刻)，產(chǎn)生形成微尺寸器件的圖案化金屬層。

對(duì)于基板(或基板的一個(gè)側(cè)面)的電鍍?cè)谝后w電解質(zhì)的電鍍槽中進(jìn)行，其中電接點(diǎn)接觸基板表面上的導(dǎo)電層。電流通過電解質(zhì)及導(dǎo)電層。電解質(zhì)中的金屬離子沉積或電鍍于基板上，在基板上產(chǎn)生金屬膜。金屬離子同樣也趨向于電鍍?cè)陔娊狱c(diǎn)上。此效應(yīng)稱為“向上電鍍(plate-up)”，會(huì)改變接點(diǎn)周圍的電場(chǎng)，造成不均勻的電鍍。因此必須移除電鍍至電接點(diǎn)上的金屬，這增加了制造過程的時(shí)間要求及復(fù)雜度。

已開發(fā)所謂干燥或封閉的接觸環(huán)以避免接點(diǎn)的向上電鍍。在這些設(shè)計(jì)中，密封件密封了電解質(zhì)，使電解質(zhì)遠(yuǎn)離電接點(diǎn)。密封件朝電接點(diǎn)徑向向內(nèi)接觸基板表面，使得接點(diǎn)保持與電解質(zhì)隔離。針對(duì)對(duì)于密封接觸環(huán)的電鍍的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)越來越多地要求：被密封件覆蓋的晶片邊緣處的環(huán)狀帶必須盡可能的小，目前趨于約1mm。為了電鍍晶片邊緣中具有凹槽的晶片(以指示晶片材料的特定晶體取向(crystalorientation))，密封件對(duì)應(yīng)地必須具有在凹槽處的向內(nèi)的突出物，以維持緊靠晶片的連續(xù)密封。在電鍍期間，由于不規(guī)則的幾何形狀，電流在凹槽處擁擠。這導(dǎo)致所電鍍的膜在凹槽周圍比在晶片其余部分處更厚。晶片的產(chǎn)量可能因而減小，因?yàn)榘疾壑車竦乃婂兊哪た赡茇?fù)面地影響后續(xù)的處理步驟。

因此，工程挑戰(zhàn)仍舊存在于電鍍晶片及相似的具有邊緣不規(guī)則體(例如凹槽)的工件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通過增加在凹槽的區(qū)域處的電流竊流電極(thiefelectrode)的影響，減小或消除在凹槽的區(qū)域中導(dǎo)致較厚電鍍的電流擁擠?？稍诮佑|環(huán)中或接觸環(huán)的密封件中(或以上兩者)提供凹部。凹部提供從晶片上凹槽的區(qū)域至電流竊流電極的經(jīng)由電解質(zhì)的較大流動(dòng)通路，使得相對(duì)于晶片的其余部分而言，電流竊流電極從凹槽的區(qū)域抽取更多的電流。

在第一設(shè)計(jì)中，電處理設(shè)備具有竊流電極，竊流電極與帶有密封件的接觸環(huán)一起操作，以補(bǔ)償由晶片或工件上的凹槽(或其他不規(guī)則體)所產(chǎn)生的電場(chǎng)畸變。改變密封件的形狀以提供凹槽周圍的具有對(duì)竊流電極的更大暴露的局部面積。竊流電極因而抽取更多電流優(yōu)先離開凹槽的區(qū)域，而改良電鍍均勻性。在第一方面中，接觸環(huán)具有密封件，該密封件具有凹槽處的薄區(qū)段。相對(duì)于密封件的其余部分，凹槽處密封件的形狀被改變，以減小凹槽處的電流擁擠。凹槽處的密封件形狀上的改變減小了竊流電極與晶片邊緣之間的電流通路的阻抗，以增加從凹槽的區(qū)域抽取的竊流電極電流。結(jié)果，晶片被電鍍有具有更均勻厚度的膜。

附圖說明

圖1為電鍍?cè)O(shè)備的示意圖。

圖2為圖1中所展示的電鍍?cè)O(shè)備的接觸環(huán)的示意圖。

圖3為圖2中所展示的接觸環(huán)上的密封件的區(qū)段的放大細(xì)部視圖。

圖4為圖3中的密封件的末端的進(jìn)一步放大細(xì)部視圖。

圖5為圖4中所展示的晶片的透視示意圖。

圖6為圖2中所展示的密封件的透視示意圖。

圖7為除了圖5中所展示的凹槽處以外的在處理位置的密封件的所有區(qū)段的示意視圖。

圖8為圖6及7的密封件在凹槽處的示意截面圖。

圖9為替代實(shí)施例的示意截面圖。

圖10為接觸環(huán)的透視圖。

圖11為電連接的放大細(xì)部截面圖，該電連接介于接觸卡盤組件的環(huán)上的接觸指部與轉(zhuǎn)體之間。

圖12為展示從轉(zhuǎn)體松開圖11的卡盤組件的截面圖。

具體實(shí)施方式

為了從每一個(gè)晶片實(shí)現(xiàn)器件的高產(chǎn)量，被密封件接觸的邊緣區(qū)必須盡可能的小。在過去，經(jīng)?？山邮?mm或3mm的邊緣區(qū)(亦即，晶片邊緣處的環(huán)狀環(huán)對(duì)于制造器件而言不可用)。由于現(xiàn)今工業(yè)的需求，邊緣區(qū)現(xiàn)在接近或已為1mm。馬上參考圖5，一些晶片50具有凹槽52(為了便于圖示已被放大)。在300mm直徑的晶片50上，凹槽52延伸1.5mm。因此，用于處理這些類型的晶片的密封件在凹槽處具有向內(nèi)凸起，以避免電鍍流體經(jīng)由凹槽泄漏。結(jié)果密封件在凹槽周圍覆蓋晶片的更多部分。這改變了凹槽周圍區(qū)域中的電場(chǎng)，由于凹槽處的電流擁擠，而造成凹槽周圍的電鍍膜比在晶片其余部分上的電鍍膜厚。

改良凹槽附近均勻性的一個(gè)方法是移除凹槽處的環(huán)接觸指部。當(dāng)所電鍍膜是薄的(<0.5微米)時(shí)該方法是有效的。對(duì)于大于0.5微米厚度的膜，在接近凹槽的指部被移除時(shí)，仍優(yōu)先電鍍凹槽區(qū)域。因?yàn)榫陔婂兤陂g旋轉(zhuǎn)，所以無法實(shí)現(xiàn)對(duì)于不跟著晶片旋轉(zhuǎn)的電鍍?cè)O(shè)備的部件的特別屏蔽或幾何修改。

可使用在凹槽處具有變平的區(qū)段的密封件來應(yīng)對(duì)凹槽(或其他邊緣不規(guī)則體)所呈現(xiàn)的工程挑戰(zhàn)。相對(duì)于密封件的其余部分，凹槽處密封件的形狀被改變以減小凹槽處的電流擁擠。密封件形狀上的變化改變了竊流電極與晶片邊緣之間的竊流電極電流的阻抗或限制。竊流電極電流優(yōu)先聚集于凹槽附近的電流擁擠區(qū)，改良了膜厚度的均勻性。

作為針對(duì)改良凹槽處的均勻性的替代或補(bǔ)充設(shè)計(jì)特征，可使用針對(duì)平坦區(qū)域中接觸指部的分開的接觸通道?？沈?qū)動(dòng)該通道至稍高電位，使得凹槽處的所電鍍的膜比晶片的其余部分更均勻。此外，可在平坦部附近的密封件的外部主體中嵌入小的外部竊流電極?？煽刂圃撏獠扛`流電極至與環(huán)的其余部分相同的電位，而無需分開的電源通道。竊流區(qū)域減小了平坦部處的電流擁擠。可在每一個(gè)環(huán)維護(hù)步驟期間除去外部竊流電極的鍍層。

上述技術(shù)可以用于對(duì)于凹槽處具有平坦部的密封件接觸環(huán)的銅鑲嵌鍍敷。如果電鍍?cè)O(shè)備具有邊緣竊流電極，上述技術(shù)也可用于晶片級(jí)封裝電鍍(wlp)。在這些應(yīng)用中，可改變晶片周邊的各部分處的密封件形狀以允許這些區(qū)域中更多或更少的竊流。例如，在wlp晶片可不需具有平坦側(cè)面的密封件時(shí)(因?yàn)檫@些晶片不具有凹槽)，這些晶片可具有導(dǎo)致電流擁擠及減小的電鍍均勻性的晶片邊緣周圍較少的敞開面積(亦即，更多的光阻覆蓋范圍)的區(qū)域。

許多wlp晶片具有凹槽附近的劃線區(qū)域(scriberegion)(特征在于較少的敞開面積)。在處理這些類型的晶片時(shí)，在凹槽處具有較小橫截面的密封件允許竊流電極在劃線區(qū)域處優(yōu)先動(dòng)作，改良電流通量(currentflux)的均勻性。在晶片上部分小片(die)未被圖案化之處(亦即，無虛設(shè)凸塊(dummybumps))，晶片周圍可存在連續(xù)光阻的變化區(qū)域，這些區(qū)域也可與合適的變化環(huán)橫截面匹配以使得竊流電極更強(qiáng)或更弱地去動(dòng)作。

現(xiàn)在詳細(xì)地轉(zhuǎn)到附圖，如圖1中展示，電鍍?cè)O(shè)備20具有頭部22中的轉(zhuǎn)體24。轉(zhuǎn)體24包含背板26及具有密封件80的接觸環(huán)30。接觸環(huán)致動(dòng)器34垂直地移動(dòng)接觸環(huán)30(在圖1中的方向t上)，以將接觸環(huán)30及密封件80接合于晶片或基板50的面向下表面上。波紋管32可用以密封頭部的內(nèi)部部件。

接觸環(huán)一般具有接觸晶片50上導(dǎo)電層的金屬指部35。放置頭部22以將基板50放入基底36內(nèi)的容器38中盛裝液體電解質(zhì)的電鍍槽。一個(gè)或多個(gè)電極與液體電解質(zhì)接觸。圖1展示具有被單一外部電極42圍繞的中央電極40的設(shè)計(jì)，不過也可使用多個(gè)同心外部電極?？稍陔姌O與晶片之間的容器中放置由介電材料制成的電場(chǎng)塑形單元44。

可以可選地包含隔膜60，陽(yáng)極液位于隔膜下方的下腔室中且陰極液位于隔膜60上方的上腔室中。電流從電極經(jīng)過電解質(zhì)至晶片上的導(dǎo)電表面。頭部中的馬達(dá)28可以用以在電鍍期間旋轉(zhuǎn)晶片。

轉(zhuǎn)到圖2至圖4，密封件80一般具有彈性體末端84，末端84接觸晶片且形成緊靠晶片的密封件，末端84支撐于緣部(rim)86上或是緣部86的一部分，緣部86具有梁狀結(jié)構(gòu)或懸臂結(jié)構(gòu)。接觸指部35(一般為柔性金屬元件)觸碰晶片至密封件外部，使得接觸指部35不會(huì)曝露于電解質(zhì)。傳統(tǒng)密封件80一般在整體周邊周圍具有均勻的橫截面。

現(xiàn)在參考圖6，為了補(bǔ)償凹槽52處的電流擁擠，本設(shè)備20可具有密封件80，密封件80具有薄區(qū)段90。使用中，晶片50被裝載進(jìn)入設(shè)備20，凹槽52與平坦區(qū)段90對(duì)齊。隨著密封件80在處理期間與晶片50一起旋轉(zhuǎn)，平坦區(qū)段90保持與凹槽52對(duì)齊。針對(duì)具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)凹槽的300mm直徑的晶片，平坦區(qū)段可具有25至33mm或27至31mm的寬度aa。

在圖7至圖9中，灰色區(qū)代表容器38中的液體電解質(zhì)46。白色區(qū)44代表電場(chǎng)塑形單元44的固體材料。圖7展示除了平坦區(qū)段90處以外整體周邊周圍的密封件80的橫截面。在密封件80的底部或面向下表面82與電場(chǎng)塑形單元44的頂部表面48之間形成穿過電解質(zhì)46的電流流動(dòng)通路(具有特征尺寸p1)。

圖8展示平坦區(qū)段90處的密封件80的橫截面。在平坦區(qū)段90處，密封件80不會(huì)像覆于密封件80的周邊的其余部分時(shí)那樣向下凸出。結(jié)果，平坦區(qū)段90處經(jīng)由電解質(zhì)46的電流流動(dòng)通路具有特征尺寸p2，特征尺寸p2比特征尺寸p1大20％至400％或50％至200％。當(dāng)p2通路的阻抗低于p1，竊流電極92在凹槽52處的電場(chǎng)上施加更強(qiáng)的影響，幫助補(bǔ)償凹槽52處的電流擁擠。

圖9展示具有前往第二或外部電極94的外部電流通路96的替代設(shè)計(jì)。電極92及94皆可連接至抽取竊流電流的竊流通道，或者，當(dāng)電極92作為陽(yáng)極(接觸指部作為陰極)時(shí)電極94可起竊流電極的作用。當(dāng)電極92起額外陽(yáng)極的作用且電極94起竊流電極的作用時(shí)，電流流經(jīng)區(qū)段96增大，允許針對(duì)晶片偏移及凹槽校正的更佳補(bǔ)償。區(qū)段或空間96(為電解質(zhì)的容積)的橫截面面積及長(zhǎng)度影響了從晶片邊緣抽取至竊流電極94的電流量。通過提供接觸環(huán)中的局部凹部(接觸環(huán)與晶片一起旋轉(zhuǎn)，使得凹部在電鍍期間保持與凹槽對(duì)齊)，可在凹槽周圍增加空間96的橫截面面積。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖10、圖11、及圖12，在某些更加新的晶片處理系統(tǒng)中，晶片被放入卡盤100，卡盤100包含帶有密封件80的環(huán)接觸件30。(有圍住的晶片的)卡盤平移穿過具有多種設(shè)備或腔室的陣列的處理系統(tǒng)，以執(zhí)行不同的處理步驟。在此類型的系統(tǒng)中，可匹配如上述修改的密封件至特定類型的晶片。例如，針對(duì)晶片的一套卡盤上的密封件可在劃線附近處具有減小厚度的區(qū)域，且其他卡盤可具有為了與具有虛設(shè)凸塊的晶片一起使用而特別修改的密封件。通過本方式，不需要改變電鍍?cè)O(shè)備本身以解決多種晶片及這些晶片在晶片周邊周圍的獨(dú)特電鍍均勻性問題。

此處所使用的晶片意指基板，例如硅晶片，該晶片上形成微電子、微機(jī)械及/或微光學(xué)器件。上述技術(shù)可以類似地用以減小由劃線區(qū)域造成的電鍍偏差。