CN102021624A

CN102021624A - 对准装置

Info

Publication number: CN102021624A
Application number: CN200910195570XA
Authority: CN
Inventors: 何; 杨小军
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2029-09-11
Also published as: CN102021624B

Abstract

本发明揭露了一种对准装置，所述对准装置包括：底座；设置于所述底座上的支撑件，用于承载晶圆；设置于所述底座上的探测模块，用于判断所述晶圆的表面是否具有特定膜层；设置于所述底座上的晶圆卡盘和定位螺丝；与所述晶圆卡盘连接的驱动装置；其中，当所述晶圆的表面具有特定膜层时，所述驱动装置驱动所述晶圆卡盘移动，以使所述晶圆卡盘与所述定位螺丝夹持所述晶圆。本发明的探测模块可通过光反射率来判断晶圆表面是否具有特定膜层，避免并未形成有特定膜层的晶圆被送入电镀槽内，确保晶圆的安全，同时也确保电镀设备不受损伤。

Description

对准装置

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种用于电镀设备的对准装置。

背景技术

目前，在集成电路制造领域，铜已经取代铝成为超大规模集成电路制造中的主流互联技术。作为铝的替代物，铜导线可以降低互联阻抗，降低功耗和成本，提高芯片的集成度、器件密度和时钟频率。因此，目前普遍采用铜互连线作为金属互连线。业界通常采用电化学电镀(ECP，Electro-Chemical Plating)，简称电镀的方法的形成铜层，再对所述铜层进行加工以形成金属互联线结构。其中，所述铜层的质量对电路的性能影响非常大，会直接影响到电路的多个性能参数。因此，必须确保形成高质量的铜层。

具体请参考图1，其为现有的电镀设备的示意图，所述用于进行电镀工艺的电镀设备包括：对准装置10、电镀槽20、电镀后清洗槽30以及退火装置40，此外，所述电镀设备还包括用以传递晶圆的第一机械手、第二机械手以及中转模块，其中，电镀槽20以及电镀后清洗槽30的数量可以为多个，以便于提高生产效率。

请继续参考图2至图3，其中，图2为现有的对准装置的第一空间的俯视图，图3为现有的对准装置的第二空间的俯视图，如图2至图3所示，对准装置10包括底座11、设置于所述底座11的第一空间16内的支撑件12、设置于所述第一空间16内的晶圆卡盘13和定位螺丝14、以及设置于所述底座11的第二空间17内的驱动装置15，所述驱动装置15与晶圆卡盘13固定连接。在未进行电镀工艺前，晶圆卡盘13是停留在第一位置上，在进行电镀工艺时，晶圆卡盘13则会在驱动装置15的驱动下移动，并与定位螺丝14共同夹持以定位晶圆50，确保晶圆50可准确的放进电镀槽20的平台上，有利于形成厚度均匀的铜层。

一般来说，利用电镀设备进行电镀工艺的过程包括如下步骤，首先，第一机械手将所述晶圆50传送至支撑件12上，此时，驱动装置15驱动晶圆卡盘13移动至第二位置，以使晶圆卡盘13与定位螺丝14共同夹持住晶圆50，以定位晶圆50，其中，晶圆50的表面必须形成有种子层，以确保晶圆50的种子层可作为后续电化学反应中带负电荷的阴极；接着，晶圆卡盘13在驱动装置15的驱动下移回第一位置，第二机械手将支撑件12上的晶圆50取走，放进电镀槽20内，当电镀槽20被施加外在电压或者电流时，由电镀槽20内的阳极、电解液、阴极所组成的电路便会被导通，而在阴极进行还原反应，进而将铜原子沉积在晶圆50上形成铜层；接下来，第二机械手将形成有铜层的晶圆50传送至电镀后清洗槽30内，利用清洗液去除晶圆50边缘多余的铜；之后，晶圆50经所述中转模块传送至退火装置40，以干燥并退火晶圆50，使其晶格重新排列，进而确保形成高品质的铜层。

然而，在实际生产中发现，在进行电镀工艺的过程中，操作人员经常由于人为疏忽，将未形成有种子层的晶圆放在电镀设备上，第一机械手会将并未形成种子层的晶圆传送至对准装置10，由于现有的对准装置10无法自动判断所述晶圆是否已经形成有进行电化学反应所必须的种子层，而仍然会对所述晶圆进行定位，随后所述晶圆则会被传送至电镀槽20内，这不仅导致无法在所述晶圆表面形成铜层，甚至会导致晶圆破碎，所述电镀设备也会受影响，给工艺生产带来巨大的损失。

因此，提供一种对准装置，可以自动判断晶圆的表面是否已形成种子层，避免未形成种子层的晶圆被送入电镀槽内，是十分必要的。

发明内容

本发明提供一种对准装置，以解决现有的对准装置无法判断晶圆是否形成有种子层，而导致晶圆报废，并导致电镀设备被损坏的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种对准装置，其包括底座；设置于所述底座上的支撑件，用于承载晶圆；设置于所述底座上的探测模块，用于判断该晶圆的表面是否具有特定膜层；设置于所述底座上的晶圆卡盘和定位螺丝；与所述晶圆卡盘连接的驱动装置；其中，当所述晶圆的表面具有特定膜层时，所述驱动装置驱动所述晶圆卡盘移动，以使所述晶圆卡盘与所述定位螺丝夹持所述晶圆。

可选的，所述底座包括周边壁、设置于所述周边壁内的隔壁以及由所述隔壁间隔形成的第一空间和第二空间。

可选的，所述探测模块包括光学传感器，其中所述光学传感器通过光反射率来判断晶圆的表面是否具有特定膜层。

可选的，所述探测模块设置于所述周边壁上。

可选的，所述支撑件设置于所述第一空间内，所述支撑件包括支撑条以及设置在所述支撑条上的多个接触凸起，所述接触凸起与晶圆50的表面接触，所述接触凸起的数量为五个，所述支撑条通过所述定位螺丝固定在所述底座上，所述支撑条为“U”形。

可选的，所述驱动装置包括气缸，所述气缸位于所述第二空间内并与晶圆卡盘固定连接，晶圆卡盘设置于所述第一空间内，所述气缸根据所述探测模块发出的信号驱动晶圆卡盘直线移动。

可选的，所述特定膜层是种子层，所述种子层的材质是铜。

与现有技术相比，本发明提供的对准装置具有以下优点：

所述对准装置包括探测模块，所述探测模块可通过光反射率来判断晶圆表面是否具有特定膜层，当所述晶圆的表面具有特定膜层时，驱动装置可根据所述探测模块发出的信号驱动晶圆卡盘移动，以使晶圆卡盘与所述定位螺丝夹持所述晶圆，当所述晶圆上未形成有特定膜层时，晶圆卡盘不会夹持晶圆，避免并未形成有种子层的晶圆被送入电镀槽内，确保晶圆的安全，并保护电镀设备不受损伤。

附图说明

图1为现有的电镀设备的示意图；

图2为现有的对准装置的第一空间的俯视图；

图3为现有的对准装置的第二空间的俯视图；

图4为本发明实施例所提供的对准装置的第一空间的俯视图；

图5为本发明实施例所提供的对准装置的第二空间的俯视图。

具体实施方式

在背景技术中已经提及，由于现有的对准装置无法自动判断晶圆上是否已经形成有种子层，因此，当操作人员由于人为疏忽，而将未形成有种子层的晶圆放在电镀设备上，现有的对准装置仍然会对未形成有种子层的晶圆进行定位，随后所述晶圆则会被传送至电镀槽内，由于所述晶圆表面未形成种子层，也就是说，所述晶圆表面并非导电表面，因此，其无法作为电化学反应中的阴极与外电源形成电连接，这不仅导致无法形成铜层，同时所述晶圆也会报废，更为严重的是，所述晶圆有可能会破碎，电镀设备也将会受影响。为了解决这个问题，晶圆生产厂家加强了对操作人员的培训，但是操作人员误操作的情况仍然经常出现。

本发明的核心思想在于，提供一种包括探测模块的对准装置，所述探测模块可通过光反射率来判断晶圆表面是否具有特定膜层，避免并未形成特定膜层的晶圆被送入电镀槽内，确保晶圆的安全，同时确保电镀设备不受损伤。

下面将结合剖面示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图4至图5，其中，图4为本发明实施例所提供的对准装置的第一空间的俯视图，图5为本发明实施例所提供的对准装置的第二空间的俯视图。如图4至图5所示，对准装置100包括：底座110、设置于所述底座110上的支撑件、设置于所述底座110上的晶圆卡盘130和定位螺丝140、与晶圆卡盘130连接的驱动装置150以及探测模块160。其中，驱动装置150可根据所述探测模块160发出的信号驱动晶圆卡盘130移动，以使晶圆卡盘130与定位螺丝140共同夹持并定位晶圆500。其中，探测模块160可以是光学传感器，所述光学传感器是通过光反射率来判断晶圆500的表面是否具有特定膜层。

详细的，底座110包括周边壁111、设置于周边壁111内的隔壁、以及由所述隔壁间隔形成的第一空间112和第二空间113，其中，第一空间112是位于对准装置100正面，相对地，第二空间112是位于对准装置100的背面。

在本发明实施例中，探测模块160包括一个光学传感器，其设置于底座110的周边壁111上，使得所述光学传感器可恰好探测到晶圆500的表面是否具有特定膜层，然而应所述认识到，探测模块160也可以包括其它数目的光学传感器，例如两个光学传感器。还应所述认识到，所述光学传感器可以设置在底座110的其它任意可探测晶圆500的表面的特定膜层的反射率的位置上。

其中，设置于底座110上的支撑件是用于承载晶圆500，其设置于底座110的第一空间112内，所述支撑件包括支撑条121以及设置在支撑条121上的多个接触凸起122，所述接触凸起122与晶圆500的背面接触，以减少支撑件与晶圆500的接触面积，避免损伤晶圆表面。

在本发明实施例中，支撑条121的形状大致为“U”形，其通过定位螺丝140固定在底座110上，接触凸起122的数量为五个，定位螺丝140的数量为两个。其中，三个接触凸起122对称设置于所述“U”形的两条竖边上，两个接触凸起122设置于所述“U”形的底边上。当然，接触凸起122的分布位置也可根据支撑条121的形状而改变，接触凸起122的数量也可根据实际需要支撑的晶圆500的尺寸及重量而改变，定位螺丝140的数目也可为更多个。

可选的，底座110上还设置有多个支撑脚114，所述支撑脚114位于底座110的第二空间113内，其用以稳定的支撑底座110，在本发明实施例中，支撑脚114的数量为三个。

优选的，驱动装置150可以为气缸，所述气缸位于底座110的第二空间113内，晶圆卡盘130设置于底座110的第一空间112内，并且所述气缸与晶圆卡盘130固定连接，所述气缸可根据探测模块160发出的信号驱动晶圆卡盘130移动，其中，晶圆卡盘130夹持所述晶圆500的一端的形状是与所述晶圆500的形状匹配的弧形。

本发明实施例所提供的对准装置的工作原理如下，以铜电镀为例，在进行铜电镀工艺之前，对准装置100的晶圆卡盘130是停留在靠近底座110的周边壁111的第一位置，在进行铜电镀工艺时，电镀设备的第一机械手将晶圆500传送至对准装置100的支撑件上，此时，探测模块160可以探测晶圆500表面的光反射率。若晶圆500的表面已形成有特定膜层，在本发明实施例中，所述特定膜层是种子层，也就是说，在进行电镀工艺之前，晶圆500的表面已通过物理气相沉积等方式形成有铜层，那么其表面的光反射率较高。

具体的说，当所述晶圆500的表面已经形成有种子层时，探测模块160会探测到放置在支撑件上的晶圆500的反射率在一规定数值范围内，探测模块160发送信号至一可编程序控制器，所述可编程序控制器则通过控制供给驱动装置150的气体来控制驱动装置150移动，进而带动晶圆卡盘130由第一位置移动至恰好卡住晶圆500的边缘的第二位置，晶圆卡盘130恰好与定位螺丝140共同夹持晶圆500，进而定位晶圆500。随后，晶圆卡盘130在驱动装置150的驱动下移回所述第一位置，电镀设备的第二机械手则将支撑件上的晶圆500取走，放进电镀槽内的可旋转的平台上，形成有种子层的晶圆500则可作为电化学反应中的阴极，当电镀槽被施加外在电压或者电流时，由电镀槽200内的阳极、电解液、阴极所组成的电路便会被导通，而在阴极进行还原反应，进而将铜原子沉积在晶圆500表面形成铜层。其中，所述规定数值范围可根据晶圆500表面的特定膜层的特性确定，本领域技术人员可以通过实验获得具体的数值范围。

当所述晶圆500的表面并未形成有种子层时，探测模块160则会探测到放置在支撑件上的晶圆500的反射率不在所述规定数值范围内，探测模块160则发送信号至可编程序控制器，所述可编程序控制器则控制晶圆卡盘130停留在第一位置，并不进行定位晶圆500的动作，并且，所述可编程序控制器报警通知操作人员，避免未形成有种子层的晶圆500被送入电镀槽内，确保晶圆500的安全，并保护电镀设备不受损伤。

综上所述，本发明提供一种对准装置，所述对准装置包括：底座；设置于所述底座上的支撑件，用于承载晶圆；设置于所述底座上的探测模块，用于判断所述晶圆的表面是否具有特定膜层；设置于所述底座上的晶圆卡盘和定位螺丝；与所述晶圆卡盘连接的驱动装置；其中，当所述晶圆的表面具有特定膜层时，所述驱动装置驱动所述晶圆卡盘移动，以使所述晶圆卡盘与所述定位螺丝夹持所述晶圆。本发明的探测模块可通过光反射率来判断晶圆表面是否具有特定膜层，避免未形成有特定膜层的晶圆被送入电镀槽内，确保晶圆的安全，同时确保电镀设备不受损伤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种对准装置，包括：

底座；

设置于该底座上的支撑件，用于承载晶圆；

设置于该底座上的探测模块，用于判断所述晶圆的表面是否具有特定膜层；

设置于该底座上的晶圆卡盘和定位螺丝；

与所述晶圆卡盘连接的驱动装置；

当所述晶圆的表面具有特定膜层时，所述驱动装置驱动所述晶圆卡盘移动，以使所述晶圆卡盘与所述定位螺丝夹持所述晶圆。

2.如权利要求1所述的对准装置，其特征在于，所述底座包括周边壁、设置于所述周边壁内的隔壁以及由所述隔壁间隔形成的第一空间和第二空间。

3.如权利要求2所述的对准装置，其特征在于，所述探测模块包括光学传感器，所述光学传感器通过光反射率来判断所述晶圆的表面是否具有特定膜层。

4.如权利要求3所述的对准装置，其特征在于，所述探测模块设置于所述周边壁上。

5.如权利要求4所述的对准装置，其特征在于，所述支撑件设置于所述第一空间内。

6.如权利要求5所述的对准装置，其特征在于，所述支撑件包括支撑条以及设置在所述支撑条上的多个接触凸起。

7.如权利要求6所述的对准装置，其特征在于，所述接触凸起与所述晶圆接触，所述接触凸起的数量为五个。

8.如权利要求7所述的对准装置，其特征在于，所述支撑条通过所述定位螺丝固定在所述底座上。

9.如权利要求8所述的对准装置，其特征在于，所述支撑条为“U”形。

10.如权利要求2至9中任意一项所述的对准装置，其特征在于，所述定位螺丝的数量为两个。

11.如权利要求10所述的对准装置，其特征在于，所述驱动装置包括气缸。

12.如权利要求11所述的对准装置，其特征在于，所述气缸位于所述第二空间内并与所述晶圆卡盘固定连接。

13.如权利要求12所述的对准装置，其特征在于，所述晶圆卡盘设置于所述第一空间内，所述气缸根据所述探测模块发出的信号驱动所述晶圆卡盘线性移动。

14.如权利要求1至13中任意一项所述的对准装置，其特征在于，所述特定膜层是种子层。

15.如权利要求14所述的对准装置，其特征在于，所述种子层的材质是铜。