CN107012489A - 用于在电化学沉积期间遮蔽工件特征的系统和方法 - Google Patents

Abstract

在一个实施方式中，一种用于将金属沉积到基板表面上的电镀单元包括：电镀腔室，所述电镀腔室被配置成接收含有金属离子的电解质和具有表面被设置成接触所述电解质的基板，其中所述基板的表面被配置成用作阴极，并且其中所述基板的表面包括在所述基板的所述表面的外周处或附近的异常区域；阳极，所述阳极设置在所述电解质室中；遮蔽装置，所述遮蔽装置设置在所述阴极与所述阳极之间，以便遮蔽所述异常区段；振荡器，所述振荡器被配置成在所述阴极与所述遮蔽装置之间施加相对振荡；以及电源，所述电源在所述阳极与所述阴极之间造成电场。

Description

用于在电化学沉积期间遮蔽工件特征的系统和方法

相关申请

本申请要求2016年1月6日提交的美国临时专利申请号62/275674的权益，所述专利申请的公开内容的全文以引用的方式并入本文。

技术领域

用于在电化学沉积期间遮蔽基板表面的电镀单元、方法和装置。

背景技术

在工件上进行电化学沉积的挑战包括遮蔽工件上的异常区域，例如工件上的测试裸片或测试特征或工件上的遮蔽区域，诸如工件划线区域。因此，针对工件上的电化学沉积的工艺变化，需要改进技术。

发明内容

提供本发明内容以简化的形式介绍以下具体实施方式中详细描述的概念选择。本发明内容不旨在标识要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

根据本公开内容的一个实施方式，提供一种用于将金属沉积到基板表面上的电镀单元。电镀单元包括：电镀腔室，所述电镀腔室被配置成接收含有金属离子的电解质和具有表面被设置成接触电解质的基板，其中基板的表面被配置成用作阴极，并且其中基板的表面包括在基板的表面的外周处或附近的异常区域。电镀单元还进一步包括：阳极，所述阳极设置在电解质室中；遮蔽装置，所述遮蔽装置设置在阴极与阳极之间，以便遮蔽异常区段；振荡器，所述振荡器被配置成在阴极与遮蔽装置之间施加相对振荡；以及电源，所述电源在阳极与阴极之间造成电场。

根据本公开内容的另一个实施方式，提供一种在电镀腔室中将金属电镀到基板表面上的方法，电镀腔室被配置成接收含有金属离子的电解质、阳极和具有表面被设置成接触电解质的基板，其中基板的表面被配置成用作阴极，并且其中基板的表面包括在基板的表面的外周处或附近的异常区域。所述方法包括：在电解质室中提供遮蔽装置，其中遮蔽装置被配置成遮蔽异常区域；在阳极与阴极之间施加电场；以及在阴极与遮蔽装置之间施加相对振荡。

根据本公开内容的另一个实施方式，提供一种用于在用来将金属电镀到基板表面上的电镀腔室中遮蔽基板的表面的装置，电镀腔室被配置成接收含有金属离子的电解质、阳极和具有表面被设置成接触电解质的基板，其中基板的表面被配置成用作阴极，并且其中基板的表面包括在基板的表面的外周处或附近的异常区域。所述装置包括：外周，所述外周被配置成与基板的外周对准；以及延伸区段，所述延伸区段从外周向内延伸距外部环在约5mm至约25mm范围内的径向距离。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，遮蔽装置可成形为具有外部环和从外部环向内延伸的延伸区段。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，延伸区段可以从外部环向内延伸距外部环在约5mm至约25mm范围内的径向距离。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，延伸区段可以具有在约2度至约35度范围内的角长。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，遮蔽装置的延伸区段的形状和大小可设定为与异常区域的形状基本对准。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，振荡器可配置成振荡阴极，并且其中遮蔽装置是固定的遮蔽装置。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，电镀单元可进一步包括用于混合电解质的混合装置。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，遮蔽装置可以在混合装置与基板之间。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，遮蔽装置可以在混合装置与阳极之间。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，遮蔽装置可以集成到混合装置中。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，振荡器可配置成振荡阴极，并且其中遮蔽装置随着混合装置移动。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，振荡器可配置成振荡混合装置。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，在表面与遮蔽装置之间施加相对振荡可以包括相对于固定遮蔽装置来振荡阴极。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，在表面与遮蔽装置之间施加相对振荡可以包括运行多个振荡周期。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，操作方法可进一步包括在顺序振荡周期之间至少一部分的时间内旋转阴极。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，方法可进一步包括利用混合装置将电解质混合。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，遮蔽装置可以集成到混合装置中。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，在表面与遮蔽装置之间施加相对振荡可以包括相对于正旋转的阴极来振荡混合装置。

在本文所述实施方式中的任何实施方式中，遮蔽装置可进一步包括混合翅片和通道。

附图说明

当结合附图时，参考以下详细描述，将更易于了解并同样更好地理解本公开内容的前述方面以及许多伴随优点，其中：

图1是根据本公开内容的一个实施方式的电镀单元的示意图，包括以横截面来示出的遮蔽装置；

图2是根据本公开内容的一个实施方式的遮蔽装置的透视图，所述遮蔽装置与具有遮蔽划线区域的示例性的工件邻近；

图3A和图3B示出示例性的工件和没有划线区域的工件中的凸块高度变化的数据；

图4A和图4B示出示例性的工件和具有无遮蔽的划线区域的工件中的凸块高度变化的数据；

图5A和图5B示出根据本公开内容的一个实施方式的示例性的工件和具有有遮蔽的划线区域的工件中的凸块高度变化的数据；

图6A和图6B示出无遮蔽装置的电镀单元和有遮蔽装置的电镀单元的比较凸块高度的涂镀结果；

图7示出随工件上的开口区域总量变化的涂镀结果；

图8是根据本公开内容的另一个实施方式的电镀单元的示意图；

图9是根据图8的实施方式的遮蔽装置的透视图，所述遮蔽装置与具有遮蔽划线区域的示例性的工件邻近；

图10和图11是图8的遮蔽装置的相应顶视图和底透视图；

图12是穿过图11的平面12-12得到的图8的遮蔽装置的横截面图；以及

图13是图12的遮蔽装置的横截面图的一部分的特写图。

具体实施方式

本公开内容的实施方式涉及包括有遮蔽装置的电镀单元和在电化学沉积工艺期间遮蔽工件的部分的方法。参考图1和图2，提供本公开内容的一个实施方式，这个实施方式包括电镀单元20，所述电镀单元包括遮蔽装置32，以便减小在工件22的特定区域(例如，在异常区域附近的区域)、诸如工件22的遮蔽划线区域36上的涂镀厚度的不均匀性。

在用于制造微电子器件(诸如计算机芯片)的电化学沉积领域中，导电性金属膜沉积在形成于基板上的器件上。基板可以包括硅、玻璃、蓝宝石上硅、砷化镓等等。

参考图1，电镀单元20包括电解质室24，所述电解质室被配置成接收含有金属离子的电解质26和具有表面28被设置成接触电解质26的基板或工件22，其中工件22的表面28被配置成用作阴极。电镀单元20还进一步包括阳极30和电源44，所述阳极设置在电解质室24中，所述电源用于在阳极30与阴极28之间造成电场。

参考图1和图2，提供本公开内容的一个实施方式，这个实施方式包括遮蔽装置32，以便减小在工件22的特定区域(例如，在工件22的遮蔽划线区域36附近的区域)上的涂镀厚度的不均匀性。电镀单元20还进一步包括振荡器38，所述振荡器被配置成在工件22的表面28与遮蔽装置32之间施加相对振荡。另外，电镀单元20包括桨板42，用于将电解质混合并有助于将金属离子质量传输到工件22。

工件可设计成具有位于工件边缘处的特定于几何形状的异常。例如，工件可以包括在沿着周边的工件边缘处的特征(诸如凹槽)，以便在电化学沉积期间对工件进行定向。

如图2所示，工件22可以包括在沿着外周的工件边缘40处的划线区域36，所述划线区域可以包括工件标识信息。工件划线区域36通常位于尚未被图案化来进行电化学沉积的区域中。相反，划线区域36被遮蔽以防止在所述区域中进行涂镀。由于在工件的种晶层中的电流分布的所得变化，划线区域36中的图案化的缺乏在电化学沉积工艺中会成问题。

在参考图1的涂镀工艺过程中，工件22浸入电解质26，其中电流通过电解质26从阳极30流动到工件22，所述工件用作阴极。涂镀工艺使导电膜以实际尽可能均匀的层沉积在工件22的暴露表面28上。然而，导电膜的图案密度的变化可影响到导电层中的电流分布。

用于在电化学沉积工艺中的涂镀的开口区域包括没有光刻胶掩模的区域，在这个区域中，可将金属涂镀在可用的种晶层上。在特定于工件的电镀工艺中，开口区域可以在小至约5％至约80％的范围内。具有用于涂镀的高百分比开口区域的区域将会局部导致更低电流分布和更低涂镀速率。具有低百分比开口区域的区域将会导致更高电流分布和更高涂镀速率。如以下实例6(图7)所述，在工件上的开口区域的增大的百分比可使跨工件涂镀的不均匀性增大。

微电子器件通常很小并且包括重复图案。因此，电流分布一般不跨工件显著变化。尽管在单个裸片内可能存在变化，但是本公开内容的焦点在于工件边缘的变化和异常，诸如划线区域。

涂镀工件过程中一直存在的挑战发生在图案化结束的工件边缘处。通常，在工件周边周围有“边缘排除”区域，这个区域延伸约1mm至约3mm进入工件中。边缘排除区域具有暴露的种晶层，以便从位于工件边缘的工件触点传导电流。电镀单元中至种晶层的电气触点可由密封件保护，使得涂镀将仅发生在工件的图案化的区域中，而不发生在电气触点上。

在密封件下方的区域形成导电路径的一部分并与图案化的区域相邻。因此，未用于在遮蔽区域中进行涂镀的过量电流将优先迁移到最近开口区域。在最近开口区域中，过量电流趋向于使涂镀加速。因此，在工件边缘上可看见到涂镀厚度增大。

工件周边上进行的涂镀在很大程度上可通过使用遮蔽装置来控制。典型遮蔽装置是放置在工件和阳极之间的涂镀腔室中的非导电材料的环圈(annular ring)，以便选择性地阻挡工件周边上的电场。选择性地阻挡工件边缘可有助于改进电沉积均匀性。

然而，当待涂镀的图案的图案密度或重复频率有异常或显著干扰时，就会产生问题。此异常或干扰可由于例如位于工件上的测试裸片或测试特征的存在而发生。这些测试特征可以具有与有源器件不同的图案。因此，环绕测试裸片的有源器件可能经历图案密度偏移，从而导致电化学沉积速率的变化。可干扰工件上的电流密度的其他常见异常包括工件上的遮蔽区域，例如，工件划线区域36(参见图2)。

工件22通常在电化学沉积工艺期间旋转。作为非限制性实例，在一个工艺中，在预定量的时间内，根据要实现的涂镀厚度，可使工件以3rpm顺时针(CW)旋转47秒，接着以3rpm逆时针(CCW)旋转47秒。旋转通常可以在约1rpm至约300rpm的范围内。由于在电镀单元20中存在桨板42，因此工件22的旋转对于将电解质26混合并且将金属离子质量传输到工件22的涂镀表面28来说并非必要。

当遮蔽工件22的边缘上的特定区域时，需要用于遮蔽比工件边缘40上的其他区域更多的特定区域(例如，划线区域36)的装置。一种遮蔽手段包括固定遮蔽装置，所述固定遮蔽装置从工件边缘向内延伸足以将期望特征遮蔽的距离。这种类型的固定的遮蔽件将会具有对应于工件上的区域的特定尺寸。如果工件是以恒定速度在遮蔽装置的顶部上方旋转，那么将以相同程度遮蔽工件边缘上的每个位置。然而，如果工件速度改变，例如，当工件特定区域穿过遮蔽特征时，速度减小，那么比起以较高速度穿过遮蔽装置的相邻区域，这个特定区域将会成比例地被遮蔽得更多。因此，特定区域将暴露于较少电场，并且因此将会经历涂镀速率减小。涂镀速率的这样的减小可以用于抵消与非图案化区域相邻的区域(诸如划线周围的凹槽区域或遮蔽区域)可能经历的涂镀速率的增大。

改变工件速度带来的潜在问题是，速度通常出于特定原因进行选择，诸如为了促进整体运输的均匀性或改进跨工件或工件的某些部分的质量传输。因此，可能并不总是期望改变工件速度。

根据本公开内容的一个实施方式，使用相对旋转振荡实现工件上的特定于区域的遮蔽。参考图1，根据本公开内容的一个实施方式的遮蔽装置32设置在阴极与阳极之间，并且设计和配置成遮蔽工件上的异常，诸如工件22的遮蔽划线区域36。

在所示实施方式中，遮蔽装置32被成形为具有外部环50，以便遮蔽工件22的边缘40。遮蔽装置32还进一步包括向内延伸区段52，所述向内延伸区段从外部环50向内延伸距遮蔽装置32在约5mm至约25mm范围内的径向距离，并且具有在约2度至约35度范围内的角长。

向内延伸区段52的长度和形状可取决于要遮蔽的异常区域的尺寸而变化。而且，由于使用振荡，因此可使用标准向内延伸区段52来遮蔽具有不同形状和大小的各种异常区域。

遮蔽装置32是由非导电材料(诸如聚丙烯、PPO、聚乙烯或任何其他非导电材料)制成。

在本公开内容的一个实施方式中，遮蔽装置32被配置成在电镀单元20中振荡。如上所述，电镀单元20包括振荡器38，所述振荡器被配置成在工件22的表面28与遮蔽装置32之间施加相对振荡。

在本公开内容的一个实施方式中，振荡器38用于通过使用与工件旋转马达分开的振荡马达相对于工件22来振荡遮蔽装置32。振荡器38将使遮蔽装置32围绕遮蔽装置32的中心轴振荡。

在本公开内容的另一个实施方式中，振荡器38用于在工件22并未旋转时相对于遮蔽装置32来振荡工件22。在一个非限制性实例中，也可使用用于旋转工件22的马达来使工件22围绕工件22的中心轴振荡。尽管在电化学沉积期间旋转基板是常见的，但是以频繁间隔改变旋转方向以促进涂镀的均匀性和所涂镀的特征的均匀性同样是常见的。现代旋转马达非常精确。如果工件是以已知定向装载到涂镀腔室中，那么边缘异常(诸如划线区域36)将被称为覆盖工件22周边的特定角度和弧。鉴于此，工艺控制器可编程为使方向反向或进行振荡，使得比起工件边缘40其余部分，异常区域36和其周围区域将在更大比例时间内与遮蔽装置32的向内延伸区段52对准，从而导致在这个区域上方的更多遮蔽，以便抵消由于这个区域中的图案化的改变或缺乏而原本发生的涂镀速率增大。

在本公开内容的示例性的实施方式中，电镀可以多个工艺步骤进行。例如，电镀工艺将会包括一个或多个振荡序列，其中在旋转方向改变前，工件旋转不到一个360度回转。电镀将进一步包括一个或多个旋转序列，其中在旋转方向改变前，工件旋转超过360度。

工艺可以从工件旋转或工件振荡开始，并且在制法中可存在有旋转序列和振荡序列两者。作为振荡的结果，比起在旋转序列期间的情况，划线区域36将会在振荡序列期间在遮蔽延伸区段52上方停留更多时间。工件22的非划线区域和工件22的划线区域36将会在旋转序列期间在遮蔽延伸区段52上方停留大致相同量的时间，从而在旋转过程中提供划线区域36的非优先性遮蔽。

作为非限制性实例，假设工件具有30％开口区域并且期望在约15分钟内涂镀40微米的铜，那么在铜镀浴中，电流可为在15分钟内约25安培。为了容易在这个实例中进行解释，我们将会使用两个涂镀序列。首先，工件在振荡模式下行进7.5分钟，其中划线被定位成使得划线的右边缘被对准在遮蔽特征的左边缘上方，并且工件在使划线穿过遮蔽特征顶部上方的方向上以1rpm旋转4秒，然后以1rpm来使方向反向4秒。在方向反向前，在工件边缘上的固定点将会在工件边缘处行进约24度或62mm直线距离的距离。假设工件的划线区域为20mm长并且遮蔽延伸区段为40mm长，那么划线区域中的一些部分在约97％的时间内都将处于在遮蔽特征顶部上方。

接着，工件在旋转模式下行进7.5分钟。在旋转过程中，系统被编程为在方向反向前以5rpm旋转47秒。工件边缘将在方向反向之间移动3691mm，并且划线中的一些部分在不到17％的时间内都将处于遮蔽特征顶部上方，并且这个时间将对工件边缘每20mm部分是相同的。因此，在旋转过程中，并不存在对工件上的任何给定位置的优先遮蔽。

通过改变在振荡与旋转中花费的时间比率，系统可设计成根据需要提供对划线区域的更多或更少的遮蔽。将这种情况与转速和时间在方向反向之间的变化联系起来，并且当将工件的划线区域和非划线区域相比时，可优化对划线区域的遮蔽以实现电镀特征差异的最小化。因此，来自于模式差异的影响可通过增加划线周围的有效遮蔽以抵消划线效应来调整。

振荡器通过经由部分回转来向遮蔽装置32或工件22施加旋转运动而“振荡”。因此，在旋转完整360度旋转前，振荡使运动的方向反向。例如，根据一个非限制性实例，遮蔽振荡模式包括以CW和CCW在1rpm下旋转4秒。因此，在这个实例中，振荡的角运动为约24度或工件的角距的1/15。振荡时间是取决于划线大小，并且振荡时间范围可为总涂镀时间的约10％至约75％。

作为非限制性实例，如果总涂镀时间为8分钟或480秒，并且程序将在划线区域上振荡50％的涂镀时间，那么制法可以包括例如两个ECD步骤。第一步骤(ECD 1)时长将为240秒或4分钟。振荡将发生在这个步骤期间，其中划线区域位于遮蔽特征上方，并且工件以1rpm旋转。方向每4秒反向一次。因此，在反向前，在一个方向上总体行进约24度，总行程为约62mm。第二步骤(ECD 2)将为240秒或4分钟，在反向前，以3rpm旋转47秒。因此，工件在反向前行进多于一个完整回转，而非振荡工件在遮蔽特征上方的局部部分。

可取决于工件上的异常的大小和形状和/或遮蔽装置32上的向内延伸区段52的大小和形状以及两者如何彼此对准，施加其他振荡模式。例如，角长大于向内延伸区段52的角长的异常仍可有效地被在部分旋转的较大的角范围上振荡的遮蔽装置32遮蔽。同样，角长小于向内延伸区段52的角长的异常可无需与部分旋转相同的角范围。

本公开内容的实施方式的有利效应是工件22的表面28与在遮蔽划线区域36上方的遮蔽装置32之间的相对振荡减小遮蔽划线区域36附近的涂镀厚度的不均匀性。参见以下实例2-5中的结果。此外，另一个有利效应是工件22的表面28与在遮蔽划线区域36上方的遮蔽装置32(其与固定的遮蔽件相对)之间的相对振荡导致羽化效应(feathering effect)来对电流进行分配。羽化效应趋向于使遮蔽划线区域36附近的涂镀的峰值和谷值的极值减小。

在先前所设计的遮蔽装置中，遮蔽装置被附接到工件。因此，遮蔽装置相对于工件的振荡变化并无可能，并且遮蔽被限制为遮蔽装置形状。而且，不存在由于工件表面和遮蔽装置之间的相对振荡而羽化以分配电流的优点。

在另一个先前所开发的系统中，如2000年2月22日授予的美国专利号6027631中所述，系统并不包括用于电解质混合的桨板，并且因此取决于要质量传输的工件的旋转。在这个系统中，遮蔽件以不同于阴极的旋转的角速率或方向旋转。遮蔽件并不振荡。

在本公开内容的另一个实施方式中，遮蔽装置32可定位在电镀单元中的桨板42的阳极30侧上。发明人已发现，将遮蔽装置32定位在桨板42的阴极28侧上或桨板42的阳极30侧上提供对工件22上的划线区域36的合适遮蔽。

参考图8-13，提供根据本公开内容的遮蔽装置132的另一个实施方式。图8-13的遮蔽装置132类似于图1和图2的遮蔽装置32，不同之处在于，遮蔽装置132具有遮蔽和电解质混合能力两者。除了100系列之外，图8-13的实施方式的元件符号类似于图1和图2的元件符号。

在图8-13所示的实施方式中，遮蔽装置132与桨板142结合以随着桨板142在电镀单元120中移动，而非静止。自图9可见，密切接近工件122的表面的桨板142通常用于通过以线性往复运动的方式在电解质126中移动来改进大量传输和大量传输的均匀性。某些腔室设计使得桨板与工件之间的距离为仅几毫米，从而留下很少空间插入单独遮蔽特征。因此，遮蔽装置132可耦接到桨板142或与桨板集成。

如果遮蔽装置132并入到桨板142中，那么桨板142可配置成具有两个步骤：将电解质126混合，并且周期性地在工件122的划线区域136上方振荡遮蔽装置132。或者，桨板142可配置成将电解质126均匀混合，并且工件122可配置成周期性地在遮蔽装置132上方振荡。

参见图8，遮蔽装置132是桨板142被配置成与工件122的划线区域136对准的遮蔽区段。自图9可见，包括有遮蔽区段132的桨板142定位在电镀单元120中的阴极128与阳极130之间。

参考图10-13，桨板142具有第一侧160和第二侧162。第一侧160包括用于接收将输送到阴极128的电解质126的多个细长通道164。在所示实施方式中，出于质量传输目的，通道164跨工件122的深度改变。

桨板142的第二侧164包括多个混合翅片166，以便增强搅拌并且跨工件122且在整个电镀单元120中维持电解质126中离子的基本上恒定的体积浓度。桨板142通过以混合模式来回CW和CCW往复运动来混合。

桨板142的遮蔽区段132包括不具有通道164且不具有混合翅片166的区域以遮蔽工件122的划线区域136。也可将遮蔽区段132配置成不具有通道164但可包括有混合翅片166。

桨板142的遮蔽区段132如同图1和图2的遮蔽件32那样，被设计成从电镀单元120或工件122的边缘向内延伸特定距离并沿着工件122的弧或弦延伸以在处理时间的至少一部分中基本覆盖工件122的划线区域136。

在本公开内容的一个实施方式中，工件122被配置成振荡以在遮蔽区段132与工件122的划线区域136之间施加相对振荡，以便增强在此局部异常区域中的遮蔽。

在其他时间上，工件122完全地在桨板142和遮蔽区段132的顶部上方旋转，以便限制局部遮蔽效应。

实例

实例1描述用于实例2-4中的涂镀的示例性的工件旋转方案和遮蔽装置振荡方案。在以下实例2-4中，提供关于没有划线区域(实例2)、具有无遮蔽的划线区域(实例3)和具有根据本公开内容的实施方式的有遮蔽的划线区域(实例4)的工件的凸块高度变化的比较数据。实例5提供具有遮蔽和未遮蔽遮蔽划线区域的样本的比较涂镀结果。实例6提供有开口区域变化的比较涂镀结果。

实例1

示例性的遮蔽装置振荡模式

电化学沉积工艺包括在预定量的时间内，根据要实现的涂镀厚度，以3rpm顺时针(CW)旋转工件47秒，接着以3rpm逆时针(CCW)旋转47秒。遮蔽振荡模式包括以CW和CCW两者在1rpm下旋转4秒。

作为非限制性实例，如果总涂镀时间为8分钟或480秒，并且程序将在划线区域上振荡50％的涂镀时间，那么制法可以包括例如两个ECD步骤。第一步骤(ECD 1)时长将为240秒或4分钟。振荡将发生在这个步骤期间，其中“划线”区域位于遮蔽特征上方，并且工件以1rpm旋转。方向每4秒反向一次。因此，在反向前，在一个方向上总体行进约24度，总行程为约62mm。第二步骤(ECD 2)将为240秒或4分钟，在反向前，以3rpm旋转47秒。因此，工件在反向前行进多于一个完整回转，而非振荡工件在遮蔽特征上方的局部部分。振荡时间是取决于划线大小，并且振荡时间范围为总涂镀时间的约10％至约75％。

实例2

无划线区域的凸块高度数据

参考图3A，示出没有划线区域的工件的部分。参考图3B，就5个边缘裸片样本和与边缘相隔一行的5个裸片样本提供以微米计凸块高度数据。虽然就5个边缘裸片样本和与边缘相隔一行的5个裸片样本来说存在凸块高度变化，但是数据显示这两种样本的在约21.6微米与约23.4微米之间范围内的相当一致凸块高度，并且峰值与谷值之间的最大变化为约1.8微米。

实例3

未遮蔽划线区域的凸块高度数据

参考图4A，示出具有划线区域的工件的部分。划线区域沿着工件外周边缘。划线区域近似矩形形状，并且其大小设定为约20微米长和约10微米宽。

参考图4B，就在凹槽上方的5个裸片样本和从凹槽往上一行的5个裸片样本提供以微米计凸块高度数据。从图4B可见，在凹槽上方的5个裸片样本的凸块高度存在在约20.7微米与约23.3微米之间范围内的显著变化，其中峰值与谷值之间的最大变化为约2.6微米。尤其在最靠近划线区域的样本区段中部中的裸片样本中，已显示出显著增大。由于在缺少用于吸收功率的模式的情况下电流拥挤，凸块高度趋向于在特征附近增大。

对于从凹槽往上一行的5个裸片样本，数据比在凹槽上方的5个裸片样本更一致，其中凸块高度在约20.6微米与约21.7微米之间的范围内，其中峰值与谷值之间的最大变化为约1.1微米。

实例4

将划线区域遮蔽的凸块高度数据

参考图5A，示出具有划线区域的工件的部分。在这个实例中，根据参考图1和图2示出和描述的实施方式使用遮蔽装置。图5B中的划线区域类似于图4B中的划线区域，沿着工件周边边缘。划线区域近似矩形形状，并且其大小设定为约20微米长和约10微米宽。

参考图5B，就在凹槽上方的5个裸片样本和从凹槽往上一行的5个裸片样本提供以微米计凸块高度数据。从图5B可见，在凹槽上方的5个裸片样本的凸块高度存在在约20.3微米与约21.7微米之间范围内的一定变化，其中峰值与谷值之间的最大变化为约1.4微米。尤其在最靠近划线区域的样本区段中部中的裸片样本中，已显示出增大。

对于从凹槽往上一行的5个裸片样本，数据比在凹槽上方的5个裸片样本更一致，其中凸块高度在约20.0微米与约21.2微米之间的范围内，其中峰值与谷值之间的最大变化为约1.2微米。

相较图4B中的数据(未将划线区域遮蔽)来说，图5B中的凸块高度数据(遮蔽划线区域)显示凸块变化减小。图5B中的数据近似于图3B中的不具有划线且不具有遮蔽的对照样本中的凸块高度变化。

实例5

比较涂镀结果

参考图6A和图6B，对于在实例1中描述的工艺中使用根据图1和图2的实施方式的遮蔽装置的工艺，示出在划线区附近的非均匀的沉积减少。

图6A示出基线硬件的涂镀结果(压缩在x轴上)，具有8.2微米的平均凸块高度变化。大多数的凸块高度变化出现在遮蔽划线区域周边上。

图6B示出根据本公开内容的一个实施方式的硬件的涂镀结果(压缩在x轴上)，具有2.2微米的平均凸块高度变化。大多数的凸块高度变化出现在工件外缘上。

实例6

有开口区域变化的比较涂镀结果

参考图7，来自于三个不同涂镀实验的结果显示，遮蔽划线区域附近的涂镀不均匀性的增大随着工件上的开口区域变化。比较70％工件开口区域、40％工件开口区域和5％工件开口区域。

利用根据图1和图2的实施方式的遮蔽工艺，三个样本中的每个都显示了工件中的涂镀不均匀性减小约50％至约75％的类似的百分比。

虽然已示出并描述例示性的实施方式，但将了解的是，可在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，在这些实施方式中做出各种修改。

Claims (20)

1.一种用于将金属沉积到基板表面上的电镀单元，所述电镀单元包括：

电镀腔室，所述电镀腔室被配置成接收含有金属离子的电解质和具有表面被设置成接触所述电解质的基板，其中所述基板的所述表面被配置成用作阴极，并且其中所述基板的所述表面包括在所述基板的所述表面的外周处或附近的异常区域；

阳极，所述阳极设置在所述电解质室中；

遮蔽装置，所述遮蔽装置设置在所述阴极与所述阳极之间，以便遮蔽所述异常区段；

振荡器，所述振荡器被配置成在所述阴极与所述遮蔽装置之间施加相对振荡；以及

电源，所述电源在所述阳极与所述阴极之间造成电场。

2.如权利要求1所述的电镀单元，其特征在于，所述遮蔽装置被成形为具有外部环和从所述外部环向内延伸的延伸区段。

3.如权利要求2所述的电镀单元，其特征在于，所述延伸区段从所述外部环向内延伸距所述外部环在约5mm至约25mm范围内的径向距离。

4.如权利要求2所述的电镀单元，其特征在于，所述延伸区段具有在约2度至约35度范围内的角长。

5.如权利要求2所述的电镀单元，其特征在于，所述遮蔽装置的所述延伸区段的形状和大小被设定为与所述异常区域的形状基本对准。

6.如权利要求1所述的电镀单元，其特征在于，所述振荡器被配置成振荡所述阴极，并且其中所述遮蔽装置是固定的遮蔽装置。

7.如权利要求1所述的电镀单元，其进一步包括用于混合所述电解质的混合装置。

8.如权利要求6所述的电镀单元，其特征在于，所述遮蔽装置在所述混合装置与所述基板之间、在所述混合装置与所述阳极之间，或者集成到所述混合装置中。

9.如权利要求6所述的电镀单元，其特征在于，所述振荡器被配置成振荡所述阴极，并且其中所述遮蔽装置随着所述混合装置遮移动。

10.如权利要求9所述的电镀单元，其特征在于，所述振荡器被配置成振荡所述混合装置。

11.一种在电镀腔室中将金属电镀到基板表面上的方法，所述电镀腔室被配置成接收含有金属离子的电解质、阳极和具有表面被设置成接触所述电解质的基板，其中所述基板的所述表面被配置成用作阴极，并且其中所述基板的所述表面包括在所述基板的所述表面的外周处或附近的异常区域，所述方法包括：

在电解质室中提供遮蔽装置，其中所述遮蔽装置被配置成遮蔽所述异常区域；

在所述阳极与所述阴极之间施加电场；以及

在所述阴极与所述遮蔽装置之间施加相对振荡。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述表面与所述遮蔽装置之间施加相对振荡包括相对于固定遮蔽装置来振荡所述阴极。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述表面与所述遮蔽装置之间施加相对振荡包括运行多个振荡周期。

14.如权利要求13所述的方法，其进一步包括在顺序振荡周期之间至少一部分的时间内旋转所述阴极。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述遮蔽装置的形状和大小被设定为与所述异常区域的形状基本对准。

16.如权利要求11所述的方法，其进一步包括利用混合装置将所述电解质混合。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述遮蔽装置集成到所述混合装置中。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述表面与所述遮蔽装置之间施加相对振荡包括相对于正旋转的阴极来振荡所述混合装置。

19.一种用于在用来将金属电镀到基板表面上的电镀腔室中遮蔽基板的表面的装置，所述电镀腔室被配置成接收含有金属离子的电解质、阳极和具有表面被设置成接触所述电解质的基板，其中所述基板的所述表面被配置成用作阴极，并且其中所述基板的所述表面包括在所述基板的所述表面的外周处或附近的异常区域，所述装置包括：

外周，所述外周被配置成与所述基板的所述外周对准；以及

延伸区段，所述延伸区段从所述外部环向内延伸距所述外部环在约5mm至约25mm范围内的径向距离。

20.如权利要求19所述的装置，其进一步包括混合翅片和通道。