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Gebiet der
vorliegenden Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere das Gebiet des Elektroplattierens
von Metallschichten auf Werkstücke,
die für
die Herstellung integrierter Schaltungen geeignet sind, etwa beispielsweise
Siliziumscheiben.
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In
den vergangenen Jahren wurden große Anstrengungen auf technischem
Gebiet unternommen, um Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung
einer Schicht aus elektrisch leitendem Material zu entwickeln, wobei
mehrere beabstandete Vertiefungen, die in einer Oberfläche eines
Substrats gebildet sind, gefüllt
werden und wobei die freigelegte obere Oberfläche der Schicht im Wesentlichen
coplanar mit nicht-vertieften Bereichen der Substratoberfläche ist.
Insbesondere wurden Verfahren und/oder Vorrichtungen entwickelt
im Stand der Technik, die eine "Back
end"-Metallisierung
von integrierten Hochgeschwindigkeitshalbleiterschaltungselementen
mit Entwurfselementen unter einem Mikrometer und Verbindungselementen
mit hoher Leitfähigkeit aufweisen,
wobei versucht wurde, ein vollständiges Füllen der
Vertiefungen zu erreichen, während
die anschließende
Einebnung der metallisierten Oberfläche durch chemisch-mechanisches
Polieren (CMP) vereinfacht und der Produktionsdurchsatz und die Produktqualität verbessert
wird.
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Ein
herkömmlich
verwendetes Verfahren zur Herstellung von Metallisierungsmustern,
wie sie für einen
Metallisierungsprozess von Halbleiterscheiben erforderlich sind,
verwendet die so genannte "Damaszener"-Technik. Typischerweise
werden in einem derartigen Prozess Vertiefungen zur Herstellung
von Metallleitungen zum elektrischen horizontalen Verbinden getrennter
Elemente und/oder Schaltungen in einer dielektrischen Schicht durch
konventionelle Fotolithografie- und Ätzverfahren geschaffen und
mit Metall, typischerweise Aluminium oder Kupfer (Cu) gefüllt. Überschüssiges Metall
auf der Oberfläche
der dielektrischen Schicht wird dann beispielsweise durch chemischmechanische
Polierverfahren (CMP) entfernt, wobei ein sich bewegendes Polierkissen gegen
die zu polierende Oberfläche
gedrückt
wird, wobei eine Schleifmittellösung
mit Schleifpartikeln (und anderen Inhaltsstoffen) dazwischen angeordnet
ist. 1a–1c zeigen
schematisch in einem vereinfachten Querschnitt eine konventionelle
Damaszener-Prozesssequenz
mit Elektroplattier- und CMP-Verfahren zur Herstellung von Metallisierungsmustern
(am Beispiel einer Cu-basierten Metallisierung, ohne darauf einschränkend zu
sein) auf einem Halbleitersubstrat 1. In 1a ist
eine dielektrische Schicht 3 mit einer Oberfläche 4 auf
dem Substrat 1 angeordnet, wobei eine Vertiefung oder ein
Graben 2 darin gebildet ist. Eine Haft/Barrierenschicht 7 und eine
Keim/Saatschicht 8 sind auf der dielektrischen Schicht 3 gebildet.
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Ein
typischer Prozessablauf kann die folgenden Schritte aufweisen. In
einem ersten Schritt wird das gewünschte leitende Muster definiert,
wenn die Vertiefung oder der Graben 2 (mittels konventioneller Fotolithografie-
und Ätzverfahren)
in der Oberfläche 4 der
dielektrischen Schicht 3 (beispielsweise ein Siliziumoxid
oder Nitrid oder ein organisches Polymermaterial) abgeschieden oder
anderweitig auf dem Halbleitersubstrat 1 gebildet wird.
Anschließend
wird die Haft/Barrierenschicht 7 mit beispielsweise Titan, Wolfram,
Chrom, Tantal oder Tantalnitrid, und die darüber liegende Keim/Saatschicht 8 (für gewöhnlich Cu
oder eine Kupferverbindung) abgeschieden durch gut bekannte Verfahren,
etwa die physikalische Dampfabscheidung (PVD), chemische Dampfabscheidung
(CVD) und die plasmaunterstützte
chemische Dampfabscheidung (PECVD).
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1b zeigt
das Substrat 1 nach der Abscheidung der großvolumigen
Metallschicht 5 aus Kupfer oder einer Kupferverbindung
mittels konventioneller Elektroplattierungsverfahren, um die Vertiefung 2 zu
füllen.
Um die Vertiefung vollständig
zu füllen,
wird die Metallschicht 5 ganzflächig oder als eine Überschussschicht
mit einer Überschussdicke
abgeschieden, um die Vertiefung 2 zu überfüllen und die obere Oberfläche 4 der
dielektrischen Schicht 3 zu bedecken. Anschließend werden
die gesamte Überschussdicke
der Metallschicht 5 über
der Oberfläche 4 der
dielektrischen Schicht sowie die Schichten 7 und 8 mittels
eines CMP-Prozesses entfernt.
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1c zeigt
einen Metallbereich 5' in
der Vertiefung 2, wobei dessen freigelegte obere Oberfläche 6 als
Folge des CMP-Prozesses im Wesentlichen coplanar mit der Oberfläche 4 der
dielektrischen Schicht 3 ist.
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2 zeigt
in einer vereinfachten Weise einen typischen Elektroplattierungsreaktor 9,
der zur Herstellung der Metallschicht 5 verwendbar ist.
Der Elektroplattierungsreaktor 9 umfasst eine Reaktionskammer 10,
die zur Aufbewahrung eines Elektroplattierungsfluids 11 ausgebildet
ist. Ein Substrathalter 15 ist so ausgebildet, um das Substrat
nach unten zeigend in der Reaktionskammer 10 zu halten.
Ein oder mehrere Kontakte 12 sind vorgesehen, um die Substratoberfläche mit
einer Galvanisierungsstromquelle 13 zu verbinden. Eine
Anode 14 ist in der Kammer 10 angeordnet und ist
mit der Galvanisierungsstromversorgung 13 verbunden. Der
Einfachheit halber sind Mittel zum Erzeugen einer Fluidströmung und
ein Verteilerelement, wie es typischerweise in Brunnen-Reaktoren
verwendet wird, in 2 nicht gezeigt. Der Substrathalter 15 und/oder
die Anode 14 können
um eine Achse 1' drehbar
sein. Selbstverständlich
können
andere Reaktoren als der Reaktor 9, der in 2 dargestellt
ist, für
die Zwecke des Elektroplattierens der Metallschicht 5 verwendet
werden. Beispielsweise können
Reaktoren verwendet werden, in denen das Galvanisierungsfluid auf
die Scheibe aufgesprüht
wird, oder es können
Reaktoren verwendet werden, in denen die Scheibe in ein Elektrolytbad
eingetaucht wird.
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Im
Betrieb wird eine Spannung zwischen der Anode 14 und dem
Substrat 1 mittels der Kontakte 12 angelegt, wobei
Stromwege sich von der Anode 14 über das Fluid 11,
die Oberfläche
des Substrats 1, d.h. die Saatschicht 8, und die
Kontakte 12 zu der Stromversorgung 13 bilden.
Die Abscheiderate an spezifischen Bereichen des Substrats 1 hängen u.a. von
dem Betrag des Stroms ab, der in jedem der Strompfade, der durch
die einzelnen Kontakte 12 definiert ist, fließt.
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Das
Damaszener-Verfahren, wie es zuvor mit Bezug zu den 1a–1c erläutert ist,
weist einige Nachteile auf, wovon zumindest einige durch die Ungleichförmigkeit
der Metallschicht 5 verursacht sind.
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In 3a ist
die typische Situation am Ende eines konventionellen Elektroplattierungsprozesses gezeigt.
Wie aus 3a ersichtlich ist, kann die
Dicke der Metallschicht 5 deutlich variieren. Dies ist
insbesondere nachteilig, wenn unterschiedliche Bereiche des Substrats 1 einschließlich der
Gräben 2a und 2b von
einer Schicht bedeckt sind, die eine ungleichförmige Dicke aufweist. Die Ungleichförmigkeit
der Metallschicht 5 kann zu einer Beeinträchtigung
der Metallgräben 2a, 2b in
dem nachfolgenden CMP-Prozess führen.
Wie 3b gezeigt ist, verbleiben Reste der Schicht 5 auf
dem Substrat 1 und können
Kurzschlüsse
oder Leckströme
zwischen den Metallleitungen 2a hervorrufen, wenn der CMP-Prozess
beendet wird, sobald die Bereiche der Metallschicht 5 an
den Gräben 2b entfernt
sind.
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Wie
in 3c gezeigt ist, wird, wenn andererseits
der CMP-Prozess ausgeführt
wird, bis die Bereiche der Schicht 5 mit größerer Dicke
entfernt sind und keine Metallreste auf dem Substrat verbleiben,
Metall in den Metallleitungen 2b übermäßig abgetragen. Folglich sind
die Querschnittsabmessungen der Metallleitungen 2b verringert,
wodurch die elektrische und thermische Leitfähigkeit der Metallleitungen 2b nachteilig
beeinflusst wird.
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Da
der CMP-Prozess ferner eine "inhärente" Ungleichförmigkeit
aufweisen kann, die zu dem gesamten Maß an Ungleichförmigkeit
beitragen kann, spitzt sich die zuvor beschriebene Situation zu
und erfordert ein hohes Maß "Sicherheitsspielraum" in den Entwurfsregeln.
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Die
Patentschrift
US 6
322 674 B1 offenbart eine Analge zum Elektroplattieren
eines Wafers. Die Anlage umfasst eine Rotoranordnung auf der mehrere
leitfähige
Finger als J-förmige Haken,
die die Oberfläche
des zu beschichtenden Wafers kontaktieren, vorgesehen sind. Die
Finger können
an ein Widerstandselement mit einer Rückkopplungsanlage angeschlossen
sein. Die Widerstandselemente werden über eine Infrarotschnittstelle
gesteuert. Eine Bürstenverbindung
wird eingesetzt, um ein Referenzspannungsniveau in bezug auf eine
im Galvanisierungsprozess verwendete Anodenanordnung festzulegen.
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Die
Patentschrift
US 5 472 592 offenbart
eine Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten eines Substrates,
das ein Halbleiterwafer sein kann. Der Wafer ist mit Hilfe gefederter
elektrischer Kontakte, die den Wafer festhalten und Ströme aus entsprechenden
Kanälen
einer Mehrkanalstromversorgung durch entsprechende Zuleitungen dem
Wafer zuführen,
auf einem Rad befestigt. Die Zuleitungen umfassen röhrenförmige leitfähige Kontaktbürsten. Während der
Beschichtung kann der Strom, der von jedem Kanal der Stromversorgung
geliefert wird, über eine
Steuerkonsole beobachtet werden.
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Angesichts
der zuvor erläuterten
Probleme und der aufwendigen Vorrichtungen des Standes der Technik
wäre es
deshalb wünschenswert,
ein einfach in bestehende Elektroplattieranlagen implementierbares
Elektroplattierungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung
bereitzustellen, die eines oder mehrere der zuvor genannten Probleme
lösen oder entschärfen können. Insbesondere
wäre es
wünschenswert,
ein entsprechendes Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektroplattierung
von Schichten leitenden Materials auf Werkstücken bereitzustellen, wobei
ein hohes Maß an
Steuerbarkeit des Abscheidevorgangs gewährleistet ist.
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Überblick über die
Erfindung
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Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung auf dem Konzept aufgebaut, dass es
wesentlich ist, die einzelnen Strompfade zu überwachen, um Information über die
Gleichförmigkeit
des Galvanisierungsprozesses zu erhalten. Ferner können gemäß den Erkenntnissen
der Erfinder Schichten mit leitendem Material, die ein hohes Maß an Gleichförmigkeit über die
gesamte Substratoberfläche
aufweisen, aufgalvanisiert werden, indem die Scheibe an unterschiedlichen
Positionen kontaktiert und Strom separat zu jedem der Kontakte,
die das Substrat kontaktieren, zugeführt wird. Der jedem Kontakt
zugeführte Strom
bestimmt die Metallabscheiderate gemäß dem Farradayschen Gesetz.
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Beispielsweise
kann durch Zuführen
des im Wesentlichen gleichen Stromes zu jedem Kontakt eine im Wesentlichen
identische Wachstumsrate in der Nähe der Kontakte erhalten werden.
Ferner erlaubt das Erhöhen
der Anzahl der Kontakte eine genauere Steuerung der Wachstumsraten.
Andererseits können
die Ströme
in den mehreren Stromwegen einzeln in Übereinstimmung mit einem Sollstrom für jeden
der Stromwege gesteuert werden, um ein gewünschtes Abscheideprofil über die
Substratoberfläche
zu erreichen, oder durch das individuelle Steuern können Ungleichförmigkeiten
beim Aufbau der Stromzuführung,
etwa ein unterschiedlicher Abstand zwischen benachbarten Kontaktbereichen,
eine unterschiedliche Größe der Kontaktbereiche
und dergleichen kompensiert werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Elektroplattieren
einer Schicht eines elektrisch leitenden Materials auf ein Werkstück wie in
Anspruch 1.
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Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Elektroplattierungsvorrichtung
zum Elektroplattieren einer Schicht eines elektrisch leitenden Materials
auf ein Werkstück
die Merkmale des Anspruchs 4.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und Merkmale sowie Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind in den angefügten
Patentansprüchen
definiert und gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung
deutlicher hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen
studiert wird, in denen identische oder entsprechende Teile durch
die gleichen Bezugszeichen belegt sind. Insbesondere zeigen in den
Zeichnungen:
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1a–1c eine
typische konventionelle Damaszener-Technik zur Herstellung von leitenden Mustern
auf Halbleiterscheiben;
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2 eine
typische konventionelle Elektroplattierungsvorrichtung, die zum
Galvanisieren von Schichten eines leitenden Materials auf Werkstücken ausgebildet
ist;
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3a–3c typische Probleme, die entstehen, wenn
ein konventionelles Galvanisierungsverfahren und eine Vorrichtung
zum Galvanisieren von Schichten mit leitendem Material auf Werkstücken verwendet
werden;
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4a und 4b schematisch
einen Galvanisierungsreaktor mit einem drehbaren Substrathalter
und eine Einrichtung zum individuellen Einprägen einer Spannung oder eines
Stromes in mehrere Kontaktleitungen; und
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5a und 5b schematisch
einen weiteren Galvanisierungsreaktor, der geringe Modifikationen
erfordert, um eine verbesserte Prozesssteuerung gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den
Zeichnungen darge stellt sind, ist es selbstverständlich, dass die folgende detaillierte
Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende
Erfindung auf die speziellen offenbarten anschaulichen Ausführungsformen
einzuschränken, sondern
die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn diese in
Verbindung mit einem Damaszener-Verfahren zur Ausbildung von Leitungen auf
der Oberfläche
einer Halbleiterscheibe während der
Herstellung von Halbleiterbauteilen verwendet wird. Aus diesem Grunde
werden Beispiele im Folgenden angeführt, in denen entsprechende
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Galvanisieren von Schichten
leitenden Materials auf die Oberfläche einer Halbleiterscheibe
beschrieben sind. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf den speziellen Fall von Metallschichten, die
auf Siliziumscheiben aufgebracht werden, eingeschränkt ist,
sondern dass die Erfindung in jeder anderen Situation verwendbar ist,
in der die Realisierung von Metallschichten erforderlich ist.
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In 4a ist
ein Galvanisierungsreaktor 400 in einer vereinfachten Weise
dargestellt. Der Reaktor 400 soll einen beliebigen Plattierungs-
bzw. Galvanisierungsreaktor, etwa Badreaktoren, Brunnen-Reaktoren,
Sprühreaktoren
und dergleichen repräsentieren,
die zum Abscheiden von Metall, etwa von Kupfer, verwendet werden.
Der Reaktor 400 umfasst eine Kammer 410, die ausgebildet
ist, ein Elektrolyt 411 aufzunehmen und aufzubewahren.
Ein Substrathalter 413 ist drehbar von einem Lagerabschnitt 430 gehalten.
Der Substrathalter 413 umfasst mehrere Kontakte bzw. Kontaktbereiche 412a,
..., 412f, die elektrisch leitend und, gemäß einer
Variante, aus einem Material hergestellt sind, etwa Platin, das
im Wesentlichen dem Elektrolyt 411 widersteht. Die Kontakte 412a,
..., 412f sind so angeordnet und ausgebildet, um ein Substrat 401 an
dessen Rand zu halten und elektrisch zu kontaktieren.
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Der
untere Bereich der 4a stellt die untere Ansicht
des Substrathalters 413 mit den Kontakten 412a,
..., 412f dar, die am Rand des Substrathalters 413 angeordnet
sind und die mit Kontaktleitungen 416a, ..., 416f mit
den Kontakten 412a, ..., 412f verbunden sind.
Die Kontakte 412a, ..., 412f sind über die
entsprechenden Kontaktleitungen 416a, ..., 416f mit
einem Anschlussbereich 440 verbunden, der ausgebildet ist,
einen elektrischen Kontakt mit den drehbaren Kontaktleitungen 416a,
..., 416f zu mehreren stationären Kontaktleitungen 426a,
..., 426f herzustellen. In einer Version kann der Anschlussbereich 440 mehrere
ringförmige
Gleitkontakte 441 und entsprechende mehrere Schleifer 442 aufweisen,
die jeweils einen entsprechenden Gleitkontakt 441 kontaktieren.
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4b zeigt
schematisch eine vergrößerte Ansicht
des Anschlussbereichs 440. Die Kontaktleitungen 416a,
..., 416f stellen elektrischen Kontakt zwischen den Gleitkontakten 441 und
den Kontaktbereichen 412a, ..., 412f her. Die
Kontaktbereiche 412a, ..., 412f können innerhalb
einer Welle 431 des Substrathalters 413 so angeordnet
sein, dass diese voneinander und von den Gleitkontakten 441 isoliert sind.
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Wieder
mit Bezug zu 4a sind die stationären Kontaktleitungen 426a,
..., 426f mit einer Stromversorgung 402 mittels
einer Messeinheit 405 verbunden. Eine Elektrode 417,
die der Einfachheit halber im Folgenden als eine Anode bezeichnet
wird, ist mit der Stromversorgung 402 verbunden.
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Im
Betrieb liefert die Stromversorgung 402 eine geeignete
Spannung zu jeder der Kontaktleitungen 426a, ..., 426f,
um einzelne Galvanisierungsströme,
die über
die Kontaktleitungen 426a, ..., 426f, den Anschlussbereich 440,
die Kontaktleitungen 416a, ..., 416f, die Kontakte 412a,
..., 412f, die Saatschicht (nicht gezeigt) des Substrats 401,
das Elektrolyt 411 und die Anode 417 zurück zu der
Stromversorgung 402 fließen, einzuprägen. Die
Elektroplattierungsrate ist eine direkte Funktion der Stromdichte,
die den Kontakten 412a, ..., 412f zugeführt wird.
Wenn daher die Kontakte 412a, ..., 412f im Wesentlichen
gleichförmig
auf dem Substratrand verteilt sind, kann ein im Wesentlichen gleicher
Strom zu den Kontakten 412a, ..., 412f zugeführt werden,
um eine im Wesentlichen gleichförmige
Abscheiderate an jedem der Kontakte 412a, ..., 412f zu
erhalten. Andererseits können
die Ströme
durch die Kontakte 412a, ..., 412f so gesteuert
werden, um eine erforderliche Abscheiderate in der Nähe jedes
der Kontakte 412a, ..., 412f zu erhalten, und
damit kann eine "geometrische" Ungleichförmigkeit,
d.h. unterschiedliche Abstände
zwischen benachbarten Kontakten 412a, ..., 412f,
durch entsprechendes Einstellen der Ströme kompensiert werden.
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In
einer anschaulichen Variante können "Referenzstrommuster" erzeugt werden,
beispielsweise durch Prozessieren eines oder mehrerer Substrate und
durch Bestimmen des endgültigen
Abscheideprofils, um das Strommuster zu erhalten, das ein optimales
Profil liefert. Das Strommuster muss nicht notwendigerweise zeitlich
konstant sein und kann während
des Abscheideprozesses variiert werden. Bei Anwendung dieser Referenzstrommuster
zur Steuerung der Ströme
in jedem der Kontakte 412a, ..., 412f, kann eine
Unausgewogenheit im Aufbau in automatischer Weise kompensiert werden.
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In
einigen Varianten kann die Messeinheit und/oder die Stromversorgung 402 so
ausgestaltet sein, um die Spannung zu erfassen, die zum Einprägen des
entsprechenden Galvanisierungsstromes in jedem der Kontakte 412a,
..., 412f erforderlich ist. Auf diese Weise können Unregelmäßigkeiten
in dem Galvanisierungsprozess, die beispielsweise in Form von Geräteabweichungen
und dergleichen auftreten, unmittelbar erkannt und dann berücksichtigt
werden. Beispielsweise kann ein übermäßiges Ansteigen oder
Abfallen der Spannung in einer der Kontaktleitungen eine Fehlfunktion
des Galvanisierungsreaktors 400 anzeigen.
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Das
Steuern der Ströme
kann durch diverse Mittel erreicht werden, die im Stand der Technik
gut bekannt sind. Beispielsweise kann die Stromversorgung 402 mehrere
einstellbare Konstantstromquellen mit einer Rückkopplungsschleife aufweisen,
um den Strom gemäß dem Referenzstrommuster
kontinuierlich einzustellen. In einer einfachen Ausführungsform kann
die Stromversorgung 402 Konstantstromquellen beinhalten,
die manuell einstellbar sind, um entsprechende zeitlich konstante
Ströme
bereitzustellen, so dass die Abscheiderate ebenfalls zeitlich konstant
ist, wobei die Abscheideraten an unterschiedlichen Kontakten 412a,
..., 412f nicht notwendigerweise gleich sein müssen. In
anderen Ausführungsformen
kann die Stromversorgung eine Steuereinheit (nicht gezeigt) aufweisen,
die ein automatisches Steuern der Ströme gemäß einem beliebigen gewünschten
Referenzstrommuster ermöglicht.
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Zusätzlich zum
Einprägen
eines spezifizierten Stromes in jede der Kontaktleitungen 426a,
..., 426f kann eine spezifizierte Spannung angelegt werden
und der resultierende Strom kann mittels der Messeinheit 405 überwacht
werden. Dazu kann die Messeinheit 405 Stromsensoren aufweisen,
die im Stand der Technik gut bekannt sind, beispielsweise Magnetfeldsensoren.
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Durch
Betreiben des Reaktors 400 in einem spannungsgesteuerten
Modus können
Unregelmäßigkeiten
durch eine Änderung
eines entsprechenden Stromes erfasst werden.
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Anzumerken
ist, dass das Konzept des individuellen Anlegen und/oder Überwachens
der Spannungen und/oder der Ströme,
die dem Substrat 401 zugeführt werden, alle Funktionsmodi
des Elektroplattierungsreaktors 400 umschließt. Unabhängig davon,
ob ein DC-Plattierungsvorgang,
ein Modus mit Vorwärtspuls,
ein Vorwärts-Inverspulsplattierungsmodus,
ein Elektropoliermodus und dergleichen ausgewählt wird, es kann somit gemäß der vorliegenden Erfindung
eine erhöhte
Stabilität
des Plattierungsprozesses und/oder eine verbesserte Gleichförmigkeit und/oder
ein erforderliches Abscheideprofil erhalten werden.
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Ferner
ist anzumerken, dass, obwohl sechs Kontakte 412a, ..., 412f in
obigen Beispielen gezeigt sind, eine beliebige Anzahl von Kontakten 412a,
..., 412f (mit einer entsprechenden Anzahl von Kontaktleitungen 416, 426)
gewählt
werden kann. Selbst mit vier Kontakten 412 kann eine deutliche
Verbesserung der Prozesssteuerung im Vergleich zu konventionellen
4-Kontaktvorrichtungen erreicht werden. Durch Bereitstellen einer
größeren Anzahl
von Kontakten 412 kann die Präzision des Abscheidevorganges
verbessert werden. Wenn eine größere Anzahl an
einzeln angesteuerten Kontakten 412 verwendet wird, umfassen
vorzugsweise die Stromversorgung 402 und/oder die Messeinheit 405 eine
Steuereinheit, die ausgebildet ist, die entsprechenden Mess- und
Ansteuersignale in einer zeiteffizienten Weise zu handhaben. Beispielsweise
können
die Stromversorgung 402 und/oder die Messeinheit eine Digitalschaltung
zum Ermitteln, verarbeiten und Zuführen von Messsignalen, Steuer-
und Ansteuersignale aufweisen.
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In
den zuvor beschriebenen Beispielen ermöglicht es der Anschlussbereich 440,
die Kontakte 412a, ..., 412f einzeln mit der Stromversorgung 402 über die
Messeinheit 405 zu verbinden. In einigen Varianten kann
es wünschenswert
sein, bereits bestehende Galvanisierungsreaktoren zu modifizieren, um
eine verbesserte Prozesssteuerung im Vergleich zu konventionellen
Reaktoren zu erhalten.
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Mit
Bezug zu den 5a und 5b werden
anschauliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In 5a sind
Komponenten und Teile, die zu jenen in 4a gezeigten äquivalent
oder ähnlich sind,
mit den gleichen Bezugszeichen belegt, mit Ausnahme einer führenden "5" anstelle einer führenden "4".
Eine detaillierte Beschreibung dieser Teile wird weggelassen. Der
Reaktor 500 besitzt keinen Anschlussbereich und die Kontaktleitungen 516a,
..., 516f sind mit einer Zufuhrleitung 526 verbunden,
die mit der Stromversorgung verbunden ist, wie in konventionellen
Vorrichtungen. Somit ist keine Modifizierung dieser Teile eines
konventionellen Reaktors erforderlich. Die Kontaktleitungen 516a,
..., 516f sind mit den Kontakten 512a, ..., 512f verbunden,
die in ähnlicher
Weise wie die Kontakte 412a, ..., 412f ausgebildet
sein können.
Ein stationäres
Messgerät 505 ist
an der Kammer 510 angebracht und kann mehrere kontaktlose
Stromsensoren 505a, ..., 505f, beispielsweise
Magnetfeldsensoren, etwa Hall-Elemente, aufweisen. In jeder der
Kontaktleitungen 516a, ..., 516f ist eine Spule 520a,
..., 520f vorgesehen und so angeordnet, um ein Magnetfeld
zu erzeugen, wie dies durch den Vektor H angedeutet ist. Die Lage
der Spulen 520a, ..., 520f kann sich in radialer
Position so unterscheiden, dass die radiale Position jeder Spule 520a,
..., 520f der Position eines der Stromsensoren 505a,
..., 505f entspricht. Die Stromsensoren 505a, ..., 505f sind
mit einer Steuereinheit 505 verbunden.
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5b zeigt
schematisch die Anordnung der Stromsensoren 505a, ..., 505f und
der Spulen 520a, ..., 520f detaillierter.
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In
Betrieb dreht der Substrathalter 513 das Substrat 501,
während
die Stromversorgung einen Strom oder eine Spannung oder geeignete
Impulse über
die Kontaktleitung 526 in die Kontaktleitungen 516a,
..., 516f einprägt,
um einen Galvanisierungsstrom in jeder der Kontaktleitungen 516a,
..., 516f zu erzeugen. Wenn die Spulen 520a, ..., 520f den
entsprechenden Stromsensor 505a, ..., 505f passieren, wird
ein Signal erzeugt, das den Stromfluss in der entsprechenden Kontaktleitung 516a,
..., 516f repräsentiert.
Diese Signale werden an die Steuereinheit für die weitere Bearbeitung weitergeleitet.
Aus diesen Signalen wird der Fortgang des Galvanisierungsprozesses
in ähnlicher
Weise überwacht,
wie dies mit Bezug zu 4a und 4b beschrieben
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann ein einzelner Stromsensor 505a vorgesehen sein und die
Spulen 520a, ..., 520f können an der gleichen radialen
Position angeordnet sein, wobei ein Zähler die Messsignale, die von
dem einzelnen Stromsensor 520a ausgegeben werden, identifizieren
kann. In einer weiteren Ausführungsform
müssen
die Spulen nicht vorgesehen werden und der einzelne Stromsensor
kann direkt das in den Kontaktleitungen 516a, ..., 516f erzeugte
Magnetfeld messen.
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In
einem rotierenden Reaktor 500 ermöglichen die Stromsensoren bzw.
Sensor 505a, ..., 505f ein effizientes Überwachen
der Galvanisierungsströme
und damit des Prozesses, ohne dass eine wesentliche Änderung
des herkömmlichen
Rotationsreaktors erforderlich ist.
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Um
eine verbesserte Steuerung des Galvanisierungsprozesses zu erreichen,
kann die Steuereinheit so ausgebildet sein – mittels geeigneter analoger
und/oder digitaler Schaltungen –,
um die Messung und die Einstellung der Galvanisierungsströme in einer
automatischen Weise auszuführen.
In anderen Ausführungsformen
kann es jedoch angebracht sein, dass ein Bediener die Messsignale
analysiert und möglicherweise
die Galvanisierungsströme
in den Kontaktleitungen 516a, ..., 516f einstellt.
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Ferner
können
der Elektroplattierungsprozess und die zuvor beschriebenen Reaktoren
in einfacher Weise in bestehende Prozessabläufe zur Herstellung von Halbleiterbauteilen
eingefügt
werden, ohne Kosten und/oder zusätzliche
Komplexität
hinzuzufügen,
da gegenwärtig
verfügbare
Galvanisierungssysteme in einfacher Weise gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
vervollständigt werden
können.
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Weitere
Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.