相關(guān)申請

本申請要求2016年1月6日提交的美國臨時專利申請?zhí)?2/275674的權(quán)益，所述專利申請的公開內(nèi)容的全文以引用的方式并入本文。

用于在電化學(xué)沉積期間遮蔽基板表面的電鍍單元、方法和裝置。

背景技術(shù)：

在工件上進(jìn)行電化學(xué)沉積的挑戰(zhàn)包括遮蔽工件上的異常區(qū)域，例如工件上的測試裸片或測試特征或工件上的遮蔽區(qū)域，諸如工件劃線區(qū)域。因此，針對工件上的電化學(xué)沉積的工藝變化，需要改進(jìn)技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供本發(fā)明內(nèi)容以簡化的形式介紹以下具體實施方式中詳細(xì)描述的概念選擇。本發(fā)明內(nèi)容不旨在標(biāo)識要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征，也不旨在用于幫助確定要求保護(hù)的主題的范圍。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式，提供一種用于將金屬沉積到基板表面上的電鍍單元。電鍍單元包括：電鍍腔室，所述電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的電解質(zhì)和具有表面被設(shè)置成接觸電解質(zhì)的基板，其中基板的表面被配置成用作陰極，并且其中基板的表面包括在基板的表面的外周處或附近的異常區(qū)域。電鍍單元還進(jìn)一步包括：陽極，所述陽極設(shè)置在電解質(zhì)室中；遮蔽裝置，所述遮蔽裝置設(shè)置在陰極與陽極之間，以便遮蔽異常區(qū)段；振蕩器，所述振蕩器被配置成在陰極與遮蔽裝置之間施加相對振蕩；以及電源，所述電源在陽極與陰極之間造成電場。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施方式，提供一種在電鍍腔室中將金屬電鍍到基板表面上的方法，電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的電解質(zhì)、陽極和具有表面被設(shè)置成接觸電解質(zhì)的基板，其中基板的表面被配置成用作陰極，并且其中基板的表面包括在基板的表面的外周處或附近的異常區(qū)域。所述方法包括：在電解質(zhì)室中提供遮蔽裝置，其中遮蔽裝置被配置成遮蔽異常區(qū)域；在陽極與陰極之間施加電場；以及在陰極與遮蔽裝置之間施加相對振蕩。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施方式，提供一種用于在用來將金屬電鍍到基板表面上的電鍍腔室中遮蔽基板的表面的裝置，電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的電解質(zhì)、陽極和具有表面被設(shè)置成接觸電解質(zhì)的基板，其中基板的表面被配置成用作陰極，并且其中基板的表面包括在基板的表面的外周處或附近的異常區(qū)域。所述裝置包括：外周，所述外周被配置成與基板的外周對準(zhǔn)；以及延伸區(qū)段，所述延伸區(qū)段從外周向內(nèi)延伸距外部環(huán)在約5mm至約25mm范圍內(nèi)的徑向距離。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，遮蔽裝置可成形為具有外部環(huán)和從外部環(huán)向內(nèi)延伸的延伸區(qū)段。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，延伸區(qū)段可以從外部環(huán)向內(nèi)延伸距外部環(huán)在約5mm至約25mm范圍內(nèi)的徑向距離。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，延伸區(qū)段可以具有在約2度至約35度范圍內(nèi)的角長。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，遮蔽裝置的延伸區(qū)段的形狀和大小可設(shè)定為與異常區(qū)域的形狀基本對準(zhǔn)。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，振蕩器可配置成振蕩陰極，并且其中遮蔽裝置是固定的遮蔽裝置。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，電鍍單元可進(jìn)一步包括用于混合電解質(zhì)的混合裝置。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，遮蔽裝置可以在混合裝置與基板之間。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，遮蔽裝置可以在混合裝置與陽極之間。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，遮蔽裝置可以集成到混合裝置中。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，振蕩器可配置成振蕩陰極，并且其中遮蔽裝置隨著混合裝置移動。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，振蕩器可配置成振蕩混合裝置。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，在表面與遮蔽裝置之間施加相對振蕩可以包括相對于固定遮蔽裝置來振蕩陰極。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，在表面與遮蔽裝置之間施加相對振蕩可以包括運行多個振蕩周期。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，操作方法可進(jìn)一步包括在順序振蕩周期之間至少一部分的時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)陰極。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，方法可進(jìn)一步包括利用混合裝置將電解質(zhì)混合。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，遮蔽裝置可以集成到混合裝置中。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，在表面與遮蔽裝置之間施加相對振蕩可以包括相對于正旋轉(zhuǎn)的陰極來振蕩混合裝置。

在本文所述實施方式中的任何實施方式中，遮蔽裝置可進(jìn)一步包括混合翅片和通道。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖時，參考以下詳細(xì)描述，將更易于了解并同樣更好地理解本公開內(nèi)容的前述方面以及許多伴隨優(yōu)點，其中：

圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式的電鍍單元的示意圖，包括以橫截面來示出的遮蔽裝置；

圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式的遮蔽裝置的透視圖，所述遮蔽裝置與具有遮蔽劃線區(qū)域的示例性的工件鄰近；

圖3a和圖3b示出示例性的工件和沒有劃線區(qū)域的工件中的凸塊高度變化的數(shù)據(jù)；

圖4a和圖4b示出示例性的工件和具有無遮蔽的劃線區(qū)域的工件中的凸塊高度變化的數(shù)據(jù)；

圖5a和圖5b示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式的示例性的工件和具有有遮蔽的劃線區(qū)域的工件中的凸塊高度變化的數(shù)據(jù)；

圖6a和圖6b示出無遮蔽裝置的電鍍單元和有遮蔽裝置的電鍍單元的比較凸塊高度的涂鍍結(jié)果；

圖7示出隨工件上的開口區(qū)域總量變化的涂鍍結(jié)果；

圖8是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施方式的電鍍單元的示意圖；

圖9是根據(jù)圖8的實施方式的遮蔽裝置的透視圖，所述遮蔽裝置與具有遮蔽劃線區(qū)域的示例性的工件鄰近；

圖10和圖11是圖8的遮蔽裝置的相應(yīng)頂視圖和底透視圖；

圖12是穿過圖11的平面12-12得到的圖8的遮蔽裝置的橫截面圖；以及

圖13是圖12的遮蔽裝置的橫截面圖的一部分的特寫圖。

具體實施方式

本公開內(nèi)容的實施方式涉及包括有遮蔽裝置的電鍍單元和在電化學(xué)沉積工藝期間遮蔽工件的部分的方法。參考圖1和圖2，提供本公開內(nèi)容的一個實施方式，這個實施方式包括電鍍單元20，所述電鍍單元包括遮蔽裝置32，以便減小在工件22的特定區(qū)域(例如，在異常區(qū)域附近的區(qū)域)、諸如工件22的遮蔽劃線區(qū)域36上的涂鍍厚度的不均勻性。

在用于制造微電子器件(諸如計算機芯片)的電化學(xué)沉積領(lǐng)域中，導(dǎo)電性金屬膜沉積在形成于基板上的器件上。基板可以包括硅、玻璃、藍(lán)寶石上硅、砷化鎵等等。

參考圖1，電鍍單元20包括電解質(zhì)室24，所述電解質(zhì)室被配置成接收含有金屬離子的電解質(zhì)26和具有表面28被設(shè)置成接觸電解質(zhì)26的基板或工件22，其中工件22的表面28被配置成用作陰極。電鍍單元20還進(jìn)一步包括陽極30和電源44，所述陽極設(shè)置在電解質(zhì)室24中，所述電源用于在陽極30與陰極28之間造成電場。

參考圖1和圖2，提供本公開內(nèi)容的一個實施方式，這個實施方式包括遮蔽裝置32，以便減小在工件22的特定區(qū)域(例如，在工件22的遮蔽劃線區(qū)域36附近的區(qū)域)上的涂鍍厚度的不均勻性。電鍍單元20還進(jìn)一步包括振蕩器38，所述振蕩器被配置成在工件22的表面28與遮蔽裝置32之間施加相對振蕩。另外，電鍍單元20包括槳板42，用于將電解質(zhì)混合并有助于將金屬離子質(zhì)量傳輸?shù)焦ぜ?2。

工件可設(shè)計成具有位于工件邊緣處的特定于幾何形狀的異常。例如，工件可以包括在沿著周邊的工件邊緣處的特征(諸如凹槽)，以便在電化學(xué)沉積期間對工件進(jìn)行定向。

如圖2所示，工件22可以包括在沿著外周的工件邊緣40處的劃線區(qū)域36，所述劃線區(qū)域可以包括工件標(biāo)識信息。工件劃線區(qū)域36通常位于尚未被圖案化來進(jìn)行電化學(xué)沉積的區(qū)域中。相反，劃線區(qū)域36被遮蔽以防止在所述區(qū)域中進(jìn)行涂鍍。由于在工件的種晶層中的電流分布的所得變化，劃線區(qū)域36中的圖案化的缺乏在電化學(xué)沉積工藝中會成問題。

在參考圖1的涂鍍工藝過程中，工件22浸入電解質(zhì)26，其中電流通過電解質(zhì)26從陽極30流動到工件22，所述工件用作陰極。涂鍍工藝使導(dǎo)電膜以實際盡可能均勻的層沉積在工件22的暴露表面28上。然而，導(dǎo)電膜的圖案密度的變化可影響到導(dǎo)電層中的電流分布。

用于在電化學(xué)沉積工藝中的涂鍍的開口區(qū)域包括沒有光刻膠掩模的區(qū)域，在這個區(qū)域中，可將金屬涂鍍在可用的種晶層上。在特定于工件的電鍍工藝中，開口區(qū)域可以在小至約5％至約80％的范圍內(nèi)。具有用于涂鍍的高百分比開口區(qū)域的區(qū)域?qū)植繉?dǎo)致更低電流分布和更低涂鍍速率。具有低百分比開口區(qū)域的區(qū)域?qū)?dǎo)致更高電流分布和更高涂鍍速率。如以下實例6(圖7)所述，在工件上的開口區(qū)域的增大的百分比可使跨工件涂鍍的不均勻性增大。

微電子器件通常很小并且包括重復(fù)圖案。因此，電流分布一般不跨工件顯著變化。盡管在單個裸片內(nèi)可能存在變化，但是本公開內(nèi)容的焦點在于工件邊緣的變化和異常，諸如劃線區(qū)域。

涂鍍工件過程中一直存在的挑戰(zhàn)發(fā)生在圖案化結(jié)束的工件邊緣處。通常，在工件周邊周圍有“邊緣排除”區(qū)域，這個區(qū)域延伸約1mm至約3mm進(jìn)入工件中。邊緣排除區(qū)域具有暴露的種晶層，以便從位于工件邊緣的工件觸點傳導(dǎo)電流。電鍍單元中至種晶層的電氣觸點可由密封件保護(hù)，使得涂鍍將僅發(fā)生在工件的圖案化的區(qū)域中，而不發(fā)生在電氣觸點上。

在密封件下方的區(qū)域形成導(dǎo)電路徑的一部分并與圖案化的區(qū)域相鄰。因此，未用于在遮蔽區(qū)域中進(jìn)行涂鍍的過量電流將優(yōu)先遷移到最近開口區(qū)域。在最近開口區(qū)域中，過量電流趨向于使涂鍍加速。因此，在工件邊緣上可看見到涂鍍厚度增大。

工件周邊上進(jìn)行的涂鍍在很大程度上可通過使用遮蔽裝置來控制。典型遮蔽裝置是放置在工件和陽極之間的涂鍍腔室中的非導(dǎo)電材料的環(huán)圈(annularring)，以便選擇性地阻擋工件周邊上的電場。選擇性地阻擋工件邊緣可有助于改進(jìn)電沉積均勻性。

然而，當(dāng)待涂鍍的圖案的圖案密度或重復(fù)頻率有異常或顯著干擾時，就會產(chǎn)生問題。此異?；蚋蓴_可由于例如位于工件上的測試裸片或測試特征的存在而發(fā)生。這些測試特征可以具有與有源器件不同的圖案。因此，環(huán)繞測試裸片的有源器件可能經(jīng)歷圖案密度偏移，從而導(dǎo)致電化學(xué)沉積速率的變化?？筛蓴_工件上的電流密度的其他常見異常包括工件上的遮蔽區(qū)域，例如，工件劃線區(qū)域36(參見圖2)。

工件22通常在電化學(xué)沉積工藝期間旋轉(zhuǎn)。作為非限制性實例，在一個工藝中，在預(yù)定量的時間內(nèi)，根據(jù)要實現(xiàn)的涂鍍厚度，可使工件以3rpm順時針(cw)旋轉(zhuǎn)47秒，接著以3rpm逆時針(ccw)旋轉(zhuǎn)47秒。旋轉(zhuǎn)通?？梢栽诩s1rpm至約300rpm的范圍內(nèi)。由于在電鍍單元20中存在槳板42，因此工件22的旋轉(zhuǎn)對于將電解質(zhì)26混合并且將金屬離子質(zhì)量傳輸?shù)焦ぜ?2的涂鍍表面28來說并非必要。

當(dāng)遮蔽工件22的邊緣上的特定區(qū)域時，需要用于遮蔽比工件邊緣40上的其他區(qū)域更多的特定區(qū)域(例如，劃線區(qū)域36)的裝置。一種遮蔽手段包括固定遮蔽裝置，所述固定遮蔽裝置從工件邊緣向內(nèi)延伸足以將期望特征遮蔽的距離。這種類型的固定的遮蔽件將會具有對應(yīng)于工件上的區(qū)域的特定尺寸。如果工件是以恒定速度在遮蔽裝置的頂部上方旋轉(zhuǎn)，那么將以相同程度遮蔽工件邊緣上的每個位置。然而，如果工件速度改變，例如，當(dāng)工件特定區(qū)域穿過遮蔽特征時，速度減小，那么比起以較高速度穿過遮蔽裝置的相鄰區(qū)域，這個特定區(qū)域?qū)杀壤乇徽诒蔚酶?。因此，特定區(qū)域?qū)⒈┞队谳^少電場，并且因此將會經(jīng)歷涂鍍速率減小。涂鍍速率的這樣的減小可以用于抵消與非圖案化區(qū)域相鄰的區(qū)域(諸如劃線周圍的凹槽區(qū)域或遮蔽區(qū)域)可能經(jīng)歷的涂鍍速率的增大。

改變工件速度帶來的潛在問題是，速度通常出于特定原因進(jìn)行選擇，諸如為了促進(jìn)整體運輸?shù)木鶆蛐曰蚋倪M(jìn)跨工件或工件的某些部分的質(zhì)量傳輸。因此，可能并不總是期望改變工件速度。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式，使用相對旋轉(zhuǎn)振蕩實現(xiàn)工件上的特定于區(qū)域的遮蔽。參考圖1，根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式的遮蔽裝置32設(shè)置在陰極與陽極之間，并且設(shè)計和配置成遮蔽工件上的異常，諸如工件22的遮蔽劃線區(qū)域36。

在所示實施方式中，遮蔽裝置32被成形為具有外部環(huán)50，以便遮蔽工件22的邊緣40。遮蔽裝置32還進(jìn)一步包括向內(nèi)延伸區(qū)段52，所述向內(nèi)延伸區(qū)段從外部環(huán)50向內(nèi)延伸距遮蔽裝置32在約5mm至約25mm范圍內(nèi)的徑向距離，并且具有在約2度至約35度范圍內(nèi)的角長。

向內(nèi)延伸區(qū)段52的長度和形狀可取決于要遮蔽的異常區(qū)域的尺寸而變化。而且，由于使用振蕩，因此可使用標(biāo)準(zhǔn)向內(nèi)延伸區(qū)段52來遮蔽具有不同形狀和大小的各種異常區(qū)域。

遮蔽裝置32是由非導(dǎo)電材料(諸如聚丙烯、ppo、聚乙烯或任何其他非導(dǎo)電材料)制成。

在本公開內(nèi)容的一個實施方式中，遮蔽裝置32被配置成在電鍍單元20中振蕩。如上所述，電鍍單元20包括振蕩器38，所述振蕩器被配置成在工件22的表面28與遮蔽裝置32之間施加相對振蕩。

在本公開內(nèi)容的一個實施方式中，振蕩器38用于通過使用與工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)分開的振蕩馬達(dá)相對于工件22來振蕩遮蔽裝置32。振蕩器38將使遮蔽裝置32圍繞遮蔽裝置32的中心軸振蕩。

在本公開內(nèi)容的另一個實施方式中，振蕩器38用于在工件22并未旋轉(zhuǎn)時相對于遮蔽裝置32來振蕩工件22。在一個非限制性實例中，也可使用用于旋轉(zhuǎn)工件22的馬達(dá)來使工件22圍繞工件22的中心軸振蕩。盡管在電化學(xué)沉積期間旋轉(zhuǎn)基板是常見的，但是以頻繁間隔改變旋轉(zhuǎn)方向以促進(jìn)涂鍍的均勻性和所涂鍍的特征的均勻性同樣是常見的?，F(xiàn)代旋轉(zhuǎn)馬達(dá)非常精確。如果工件是以已知定向裝載到涂鍍腔室中，那么邊緣異常(諸如劃線區(qū)域36)將被稱為覆蓋工件22周邊的特定角度和弧。鑒于此，工藝控制器可編程為使方向反向或進(jìn)行振蕩，使得比起工件邊緣40其余部分，異常區(qū)域36和其周圍區(qū)域?qū)⒃诟蟊壤龝r間內(nèi)與遮蔽裝置32的向內(nèi)延伸區(qū)段52對準(zhǔn)，從而導(dǎo)致在這個區(qū)域上方的更多遮蔽，以便抵消由于這個區(qū)域中的圖案化的改變或缺乏而原本發(fā)生的涂鍍速率增大。

在本公開內(nèi)容的示例性的實施方式中，電鍍可以多個工藝步驟進(jìn)行。例如，電鍍工藝將會包括一個或多個振蕩序列，其中在旋轉(zhuǎn)方向改變前，工件旋轉(zhuǎn)不到一個360度回轉(zhuǎn)。電鍍將進(jìn)一步包括一個或多個旋轉(zhuǎn)序列，其中在旋轉(zhuǎn)方向改變前，工件旋轉(zhuǎn)超過360度。

工藝可以從工件旋轉(zhuǎn)或工件振蕩開始，并且在制法中可存在有旋轉(zhuǎn)序列和振蕩序列兩者。作為振蕩的結(jié)果，比起在旋轉(zhuǎn)序列期間的情況，劃線區(qū)域36將會在振蕩序列期間在遮蔽延伸區(qū)段52上方停留更多時間。工件22的非劃線區(qū)域和工件22的劃線區(qū)域36將會在旋轉(zhuǎn)序列期間在遮蔽延伸區(qū)段52上方停留大致相同量的時間，從而在旋轉(zhuǎn)過程中提供劃線區(qū)域36的非優(yōu)先性遮蔽。

作為非限制性實例，假設(shè)工件具有30％開口區(qū)域并且期望在約15分鐘內(nèi)涂鍍40微米的銅，那么在銅鍍浴中，電流可為在15分鐘內(nèi)約25安培。為了容易在這個實例中進(jìn)行解釋，我們將會使用兩個涂鍍序列。首先，工件在振蕩模式下行進(jìn)7.5分鐘，其中劃線被定位成使得劃線的右邊緣被對準(zhǔn)在遮蔽特征的左邊緣上方，并且工件在使劃線穿過遮蔽特征頂部上方的方向上以1rpm旋轉(zhuǎn)4秒，然后以1rpm來使方向反向4秒。在方向反向前，在工件邊緣上的固定點將會在工件邊緣處行進(jìn)約24度或62mm直線距離的距離。假設(shè)工件的劃線區(qū)域為20mm長并且遮蔽延伸區(qū)段為40mm長，那么劃線區(qū)域中的一些部分在約97％的時間內(nèi)都將處于在遮蔽特征頂部上方。

接著，工件在旋轉(zhuǎn)模式下行進(jìn)7.5分鐘。在旋轉(zhuǎn)過程中，系統(tǒng)被編程為在方向反向前以5rpm旋轉(zhuǎn)47秒。工件邊緣將在方向反向之間移動3691mm，并且劃線中的一些部分在不到17％的時間內(nèi)都將處于遮蔽特征頂部上方，并且這個時間將對工件邊緣每20mm部分是相同的。因此，在旋轉(zhuǎn)過程中，并不存在對工件上的任何給定位置的優(yōu)先遮蔽。

通過改變在振蕩與旋轉(zhuǎn)中花費的時間比率，系統(tǒng)可設(shè)計成根據(jù)需要提供對劃線區(qū)域的更多或更少的遮蔽。將這種情況與轉(zhuǎn)速和時間在方向反向之間的變化聯(lián)系起來，并且當(dāng)將工件的劃線區(qū)域和非劃線區(qū)域相比時，可優(yōu)化對劃線區(qū)域的遮蔽以實現(xiàn)電鍍特征差異的最小化。因此，來自于模式差異的影響可通過增加劃線周圍的有效遮蔽以抵消劃線效應(yīng)來調(diào)整。

振蕩器通過經(jīng)由部分回轉(zhuǎn)來向遮蔽裝置32或工件22施加旋轉(zhuǎn)運動而“振蕩”。因此，在旋轉(zhuǎn)完整360度旋轉(zhuǎn)前，振蕩使運動的方向反向。例如，根據(jù)一個非限制性實例，遮蔽振蕩模式包括以cw和ccw在1rpm下旋轉(zhuǎn)4秒。因此，在這個實例中，振蕩的角運動為約24度或工件的角距的1/15。振蕩時間是取決于劃線大小，并且振蕩時間范圍可為總涂鍍時間的約10％至約75％。

作為非限制性實例，如果總涂鍍時間為8分鐘或480秒，并且程序?qū)⒃趧澗€區(qū)域上振蕩50％的涂鍍時間，那么制法可以包括例如兩個ecd步驟。第一步驟(ecd1)時長將為240秒或4分鐘。振蕩將發(fā)生在這個步驟期間，其中劃線區(qū)域位于遮蔽特征上方，并且工件以1rpm旋轉(zhuǎn)。方向每4秒反向一次。因此，在反向前，在一個方向上總體行進(jìn)約24度，總行程為約62mm。第二步驟(ecd2)將為240秒或4分鐘，在反向前，以3rpm旋轉(zhuǎn)47秒。因此，工件在反向前行進(jìn)多于一個完整回轉(zhuǎn)，而非振蕩工件在遮蔽特征上方的局部部分。

可取決于工件上的異常的大小和形狀和/或遮蔽裝置32上的向內(nèi)延伸區(qū)段52的大小和形狀以及兩者如何彼此對準(zhǔn)，施加其他振蕩模式。例如，角長大于向內(nèi)延伸區(qū)段52的角長的異常仍可有效地被在部分旋轉(zhuǎn)的較大的角范圍上振蕩的遮蔽裝置32遮蔽。同樣，角長小于向內(nèi)延伸區(qū)段52的角長的異?？蔁o需與部分旋轉(zhuǎn)相同的角范圍。

本公開內(nèi)容的實施方式的有利效應(yīng)是工件22的表面28與在遮蔽劃線區(qū)域36上方的遮蔽裝置32之間的相對振蕩減小遮蔽劃線區(qū)域36附近的涂鍍厚度的不均勻性。參見以下實例2-5中的結(jié)果。此外，另一個有利效應(yīng)是工件22的表面28與在遮蔽劃線區(qū)域36上方的遮蔽裝置32(其與固定的遮蔽件相對)之間的相對振蕩導(dǎo)致羽化效應(yīng)(featheringeffect)來對電流進(jìn)行分配。羽化效應(yīng)趨向于使遮蔽劃線區(qū)域36附近的涂鍍的峰值和谷值的極值減小。

在先前所設(shè)計的遮蔽裝置中，遮蔽裝置被附接到工件。因此，遮蔽裝置相對于工件的振蕩變化并無可能，并且遮蔽被限制為遮蔽裝置形狀。而且，不存在由于工件表面和遮蔽裝置之間的相對振蕩而羽化以分配電流的優(yōu)點。

在另一個先前所開發(fā)的系統(tǒng)中，如2000年2月22日授予的美國專利號6027631中所述，系統(tǒng)并不包括用于電解質(zhì)混合的槳板，并且因此取決于要質(zhì)量傳輸?shù)墓ぜ男D(zhuǎn)。在這個系統(tǒng)中，遮蔽件以不同于陰極的旋轉(zhuǎn)的角速率或方向旋轉(zhuǎn)。遮蔽件并不振蕩。

在本公開內(nèi)容的另一個實施方式中，遮蔽裝置32可定位在電鍍單元中的槳板42的陽極30側(cè)上。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，將遮蔽裝置32定位在槳板42的陰極28側(cè)上或槳板42的陽極30側(cè)上提供對工件22上的劃線區(qū)域36的合適遮蔽。

參考圖8-13，提供根據(jù)本公開內(nèi)容的遮蔽裝置132的另一個實施方式。圖8-13的遮蔽裝置132類似于圖1和圖2的遮蔽裝置32，不同之處在于，遮蔽裝置132具有遮蔽和電解質(zhì)混合能力兩者。除了100系列之外，圖8-13的實施方式的元件符號類似于圖1和圖2的元件符號。

在圖8-13所示的實施方式中，遮蔽裝置132與槳板142結(jié)合以隨著槳板142在電鍍單元120中移動，而非靜止。自圖9可見，密切接近工件122的表面的槳板142通常用于通過以線性往復(fù)運動的方式在電解質(zhì)126中移動來改進(jìn)大量傳輸和大量傳輸?shù)木鶆蛐浴Ｄ承┣皇以O(shè)計使得槳板與工件之間的距離為僅幾毫米，從而留下很少空間插入單獨遮蔽特征。因此，遮蔽裝置132可耦接到槳板142或與槳板集成。

如果遮蔽裝置132并入到槳板142中，那么槳板142可配置成具有兩個步驟：將電解質(zhì)126混合，并且周期性地在工件122的劃線區(qū)域136上方振蕩遮蔽裝置132?；蛘撸瑯?42可配置成將電解質(zhì)126均勻混合，并且工件122可配置成周期性地在遮蔽裝置132上方振蕩。

參見圖8，遮蔽裝置132是槳板142被配置成與工件122的劃線區(qū)域136對準(zhǔn)的遮蔽區(qū)段。自圖9可見，包括有遮蔽區(qū)段132的槳板142定位在電鍍單元120中的陰極128與陽極130之間。

參考圖10-13，槳板142具有第一側(cè)160和第二側(cè)162。第一側(cè)160包括用于接收將輸送到陰極128的電解質(zhì)126的多個細(xì)長通道164。在所示實施方式中，出于質(zhì)量傳輸目的，通道164跨工件122的深度改變。

槳板142的第二側(cè)164包括多個混合翅片166，以便增強攪拌并且跨工件122且在整個電鍍單元120中維持電解質(zhì)126中離子的基本上恒定的體積濃度。槳板142通過以混合模式來回cw和ccw往復(fù)運動來混合。

槳板142的遮蔽區(qū)段132包括不具有通道164且不具有混合翅片166的區(qū)域以遮蔽工件122的劃線區(qū)域136。也可將遮蔽區(qū)段132配置成不具有通道164但可包括有混合翅片166。

槳板142的遮蔽區(qū)段132如同圖1和圖2的遮蔽件32那樣，被設(shè)計成從電鍍單元120或工件122的邊緣向內(nèi)延伸特定距離并沿著工件122的弧或弦延伸以在處理時間的至少一部分中基本覆蓋工件122的劃線區(qū)域136。

在本公開內(nèi)容的一個實施方式中，工件122被配置成振蕩以在遮蔽區(qū)段132與工件122的劃線區(qū)域136之間施加相對振蕩，以便增強在此局部異常區(qū)域中的遮蔽。

在其他時間上，工件122完全地在槳板142和遮蔽區(qū)段132的頂部上方旋轉(zhuǎn)，以便限制局部遮蔽效應(yīng)。

實例

實例1描述用于實例2-4中的涂鍍的示例性的工件旋轉(zhuǎn)方案和遮蔽裝置振蕩方案。在以下實例2-4中，提供關(guān)于沒有劃線區(qū)域(實例2)、具有無遮蔽的劃線區(qū)域(實例3)和具有根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的有遮蔽的劃線區(qū)域(實例4)的工件的凸塊高度變化的比較數(shù)據(jù)。實例5提供具有遮蔽和未遮蔽遮蔽劃線區(qū)域的樣本的比較涂鍍結(jié)果。實例6提供有開口區(qū)域變化的比較涂鍍結(jié)果。

實例1

示例性的遮蔽裝置振蕩模式

電化學(xué)沉積工藝包括在預(yù)定量的時間內(nèi)，根據(jù)要實現(xiàn)的涂鍍厚度，以3rpm順時針(cw)旋轉(zhuǎn)工件47秒，接著以3rpm逆時針(ccw)旋轉(zhuǎn)47秒。遮蔽振蕩模式包括以cw和ccw兩者在1rpm下旋轉(zhuǎn)4秒。

作為非限制性實例，如果總涂鍍時間為8分鐘或480秒，并且程序?qū)⒃趧澗€區(qū)域上振蕩50％的涂鍍時間，那么制法可以包括例如兩個ecd步驟。第一步驟(ecd1)時長將為240秒或4分鐘。振蕩將發(fā)生在這個步驟期間，其中“劃線”區(qū)域位于遮蔽特征上方，并且工件以1rpm旋轉(zhuǎn)。方向每4秒反向一次。因此，在反向前，在一個方向上總體行進(jìn)約24度，總行程為約62mm。第二步驟(ecd2)將為240秒或4分鐘，在反向前，以3rpm旋轉(zhuǎn)47秒。因此，工件在反向前行進(jìn)多于一個完整回轉(zhuǎn)，而非振蕩工件在遮蔽特征上方的局部部分。振蕩時間是取決于劃線大小，并且振蕩時間范圍為總涂鍍時間的約10％至約75％。

實例2

無劃線區(qū)域的凸塊高度數(shù)據(jù)

參考圖3a，示出沒有劃線區(qū)域的工件的部分。參考圖3b，就5個邊緣裸片樣本和與邊緣相隔一行的5個裸片樣本提供以微米計凸塊高度數(shù)據(jù)。雖然就5個邊緣裸片樣本和與邊緣相隔一行的5個裸片樣本來說存在凸塊高度變化，但是數(shù)據(jù)顯示這兩種樣本的在約21.6微米與約23.4微米之間范圍內(nèi)的相當(dāng)一致凸塊高度，并且峰值與谷值之間的最大變化為約1.8微米。

實例3

未遮蔽劃線區(qū)域的凸塊高度數(shù)據(jù)

參考圖4a，示出具有劃線區(qū)域的工件的部分。劃線區(qū)域沿著工件外周邊緣。劃線區(qū)域近似矩形形狀，并且其大小設(shè)定為約20微米長和約10微米寬。

參考圖4b，就在凹槽上方的5個裸片樣本和從凹槽往上一行的5個裸片樣本提供以微米計凸塊高度數(shù)據(jù)。從圖4b可見，在凹槽上方的5個裸片樣本的凸塊高度存在在約20.7微米與約23.3微米之間范圍內(nèi)的顯著變化，其中峰值與谷值之間的最大變化為約2.6微米。尤其在最靠近劃線區(qū)域的樣本區(qū)段中部中的裸片樣本中，已顯示出顯著增大。由于在缺少用于吸收功率的模式的情況下電流擁擠，凸塊高度趨向于在特征附近增大。

對于從凹槽往上一行的5個裸片樣本，數(shù)據(jù)比在凹槽上方的5個裸片樣本更一致，其中凸塊高度在約20.6微米與約21.7微米之間的范圍內(nèi)，其中峰值與谷值之間的最大變化為約1.1微米。

實例4

將劃線區(qū)域遮蔽的凸塊高度數(shù)據(jù)

參考圖5a，示出具有劃線區(qū)域的工件的部分。在這個實例中，根據(jù)參考圖1和圖2示出和描述的實施方式使用遮蔽裝置。圖5b中的劃線區(qū)域類似于圖4b中的劃線區(qū)域，沿著工件周邊邊緣。劃線區(qū)域近似矩形形狀，并且其大小設(shè)定為約20微米長和約10微米寬。

參考圖5b，就在凹槽上方的5個裸片樣本和從凹槽往上一行的5個裸片樣本提供以微米計凸塊高度數(shù)據(jù)。從圖5b可見，在凹槽上方的5個裸片樣本的凸塊高度存在在約20.3微米與約21.7微米之間范圍內(nèi)的一定變化，其中峰值與谷值之間的最大變化為約1.4微米。尤其在最靠近劃線區(qū)域的樣本區(qū)段中部中的裸片樣本中，已顯示出增大。

對于從凹槽往上一行的5個裸片樣本，數(shù)據(jù)比在凹槽上方的5個裸片樣本更一致，其中凸塊高度在約20.0微米與約21.2微米之間的范圍內(nèi)，其中峰值與谷值之間的最大變化為約1.2微米。

相較圖4b中的數(shù)據(jù)(未將劃線區(qū)域遮蔽)來說，圖5b中的凸塊高度數(shù)據(jù)(遮蔽劃線區(qū)域)顯示凸塊變化減小。圖5b中的數(shù)據(jù)近似于圖3b中的不具有劃線且不具有遮蔽的對照樣本中的凸塊高度變化。

實例5

比較涂鍍結(jié)果

參考圖6a和圖6b，對于在實例1中描述的工藝中使用根據(jù)圖1和圖2的實施方式的遮蔽裝置的工藝，示出在劃線區(qū)附近的非均勻的沉積減少。

圖6a示出基線硬件的涂鍍結(jié)果(壓縮在x軸上)，具有8.2微米的平均凸塊高度變化。大多數(shù)的凸塊高度變化出現(xiàn)在遮蔽劃線區(qū)域周邊上。

圖6b示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式的硬件的涂鍍結(jié)果(壓縮在x軸上)，具有2.2微米的平均凸塊高度變化。大多數(shù)的凸塊高度變化出現(xiàn)在工件外緣上。

實例6

有開口區(qū)域變化的比較涂鍍結(jié)果

參考圖7，來自于三個不同涂鍍實驗的結(jié)果顯示，遮蔽劃線區(qū)域附近的涂鍍不均勻性的增大隨著工件上的開口區(qū)域變化。比較70％工件開口區(qū)域、40％工件開口區(qū)域和5％工件開口區(qū)域。

利用根據(jù)圖1和圖2的實施方式的遮蔽工藝，三個樣本中的每個都顯示了工件中的涂鍍不均勻性減小約50％至約75％的類似的百分比。

雖然已示出并描述例示性的實施方式，但將了解的是，可在不脫離本公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下，在這些實施方式中做出各種修改。