KR101546148B1 - 전기-도금 및 전기-도금 실시를 위한 장치 - Google Patents

전기-도금 및 전기-도금 실시를 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101546148B1
KR101546148B1 KR1020130115821A KR20130115821A KR101546148B1 KR 101546148 B1 KR101546148 B1 KR 101546148B1 KR 1020130115821 A KR1020130115821 A KR 1020130115821A KR 20130115821 A KR20130115821 A KR 20130115821A KR 101546148 B1 KR101546148 B1 KR 101546148B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
workpiece
voltage
contact
plating
Prior art date
Application number
KR1020130115821A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140111925A (ko
Inventor
첸-유안 카오
훙-웬 수
밍싱 차이
Original Assignee
타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 filed Critical 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20140111925A publication Critical patent/KR20140111925A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101546148B1 publication Critical patent/KR101546148B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/001—Apparatus specially adapted for electrolytic coating of wafers, e.g. semiconductors or solar cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/004—Sealing devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/005—Contacting devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/10—Agitating of electrolytes; Moving of racks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/12—Semiconductors
    • C25D7/123—Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/04—Electroplating with moving electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

워크피스 상에 금속 층을 도금하는 방법은, 상기 워크피스의 표면을 도금 용액에 노출시키는 단계, 및 전원의 음의 단부의 제 1 전압을 상기 워크피스의 엣지 부분으로 공급하는 단계를 포함한다. 제 2 전압은 워크피스의 내측 부분으로 공급되고, 상기 내측 부분은 상기 엣지 부분 보다 워크피스의 중심에 더 가깝다. 전원의 양의 단부가 금속 플레이트에 연결되고, 상기 금속 플레이트 및 상기 워크피스는, 상기 도금 용액에 의해 서로 이격되고, 상기 도금 용액과 접촉한다.

Description

전기-도금 및 전기-도금 실시를 위한 장치{ELECTRO-PLATING AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
본원은 2013년 3월 11일에 가출원되고 명칭이 "Electro-Plating and Apparatus for Performing the Same"인 미국 특허출원 제 61/776,744 호를 기초로 우선권을 주장하고, 상기 출원은 본원에서 참조에 의해 포함된다.
전기-도금은 반도체 웨이퍼들 상으로 금속 및 금속 합금들을 침착(depositing)하기 위해서 일반적으로 이용되는 방법이다. 전형적인-전기 도금 프로세스에서, 웨이퍼의 표면이 구리 시드(seed) 층과 같은 브랭킷(blanket) 금속 시드 층으로 침착된다. 웨이퍼의 표면은 패턴들, 예를 들어, 트렌치들을 가질 수 있을 것이다. 또한, 웨이퍼의 상단부 표면은 또한 금속 시드 층의 일부 부분들을 커버하기 위한 패터닝된 마스크 층을 가질 수 있는 한편, 금속 시드 층의 나머지 부분들은 커버되지 않는다. 금속은 커버되지 않은 금속 시드 층의 부분들 상으로 침착된다.
전기-도금을 실시하기 위해서, 웨이퍼가 클램쉘(clamshell) 상에 장착되고, 그러한 클램쉘은 웨이퍼의 엣지 상에 위치되는 금속 시드 층의 부분들과 접촉하는 복수의 전기 콘택트들을 포함한다. 웨이퍼가 도금 용액 내로 배치된다. 금속 시드 층이 DC 전원의 음의 단부에 연결되고, 그에 따라 금속 시드 층이 캐소드로서 작용한다. 도금하고자 하는 금속의 이온들을 제공하는 금속 플레이트가 애노드로서 작용하고, 여기에서 도금 용액이 애노드를 캐소드로부터 분리한다. 전압이 캐소드와 애노드 사이에 인가될 때, 금속 플레이트 내의 원자들이 이온화되고 그리고 도금 용액 내로 이동된다. 이온들이 최종적으로 웨이퍼 상으로 침착된다.
워크피스 상에 금속 층을 도금하는 방법은, 상기 워크피스의 표면을 도금 용액에 노출시키는 단계, 및 전원의 음의 단부의 제 1 전압을 상기 워크피스의 엣지 부분으로 공급하는 단계를 포함한다. 제 2 전압은 워크피스의 내측 부분으로 공급되고, 상기 내측 부분은 상기 엣지 부분 보다 워크피스의 중심에 더 가깝다. 전원의 양의 단부가 금속 플레이트에 연결되고, 상기 금속 플레이트 및 상기 워크피스는, 상기 도금 용액에 의해 서로 이격되고, 상기 도금 용액과 접촉한다.
실시예들 및 그 실시예들의 장점들에 대한 보다 완전한 이해를 위해서, 첨부 도면들과 함께 기술된 이하의 설명들을 이제 참조한다.
도 1은 일부 예시적인 실시예들에 따라 전기-도금을 실시하기 위한 장치의 단면도를 도시한다.
도 2는 웨이퍼의 엣지 부분과 접촉하는 전기 콘택트들 및 웨이퍼의 평면도를 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 전기 콘택트들에 연결된 웨이퍼의 부분들 및 웨이퍼의 저면을 도시한 저면도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 웨이퍼 홀더의 하단부 피스의 일부의 확대 부분을 도시한 확대도이다.
도 5는, 웨이퍼 홀더의 하단부 피스의 일부인 블레이드의 사시도를 도시한다.
도 6은 금속 시드 층의 일부가 전극과 어떻게 접촉하는지를 도시한 도면이다.
도 7은 금속 시드 층에 연결된 전극에 대해서 이용된 웨이퍼의 다이를 도시한다.
도 8은, 웨이퍼로 전압들을 제공하기 위해서 2개의 전원들이 이용되는, 다른 실시예들에 따른 전기-도금 실시를 위한 장치의 단면도를 도시한다.
도 9 내지 12는 웨이퍼의 상이한 부분들로 전압들을 제공하기 위한 여러 가지 예시적인 연결 방식들(schemes)을 도시한다.
이하에서는, 개시된 실시예들의 제조 및 이용에 대해서 구체적으로 설명한다. 그러나, 실시예들이 매우 다양한 구체적인 문맥들로 구현될 수 있는 많은 적용 가능한 개념들을 제공한다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러한 구체적인 실시예들은 설명을 위한 것이고, 그리고 개시 내용의 범위를 제한하지 않는다.
전기-도금 프로세스 및 그러한 프로세스를 실시하기 위한 장치가 여러 가지 예시적인 실시예들에 따라서 제공된다. 실시예들의 변형들 및 동작에 대해서 설명한다. 여러 도면들 및 설명적인 실시예 전반을 통해서, 유사한 요소들을 나타내기 위해서 유사한 참조 번호들을 사용하였다.
도 1은 워크피스(20) 상으로 금속 층을 도금하기 위해서 이용되는, 전기-도금 장치(10)의 단면도를 도시한다. 전기-도금 장치(10)는 전기-도금 용액 컨테이너(12)를 포함하고, 상기 컨테이너(12)는 도금 용액(16)을 유지한다. 금속 플레이트(14)가 전기-도금 용액 컨테이너(12)의 하단부에 배치된다. 일부 실시예들에서, 금속 플레이트(14)는 워크피스(20) 상으로 도금하고자 하는 금속을 포함하고, 그러한 금속은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 및/또는 니켈 등을 포함할 수 있을 것이다. 도금 용액(16)은 황산, 염산, 및/또는 황산구리(copper sulfate) 등을 포함할 수 있을 것이다.
전기-도금 장치(10)는 워크피스(20)를 유지하기 위해서 이용되는 워크피스 홀더(18)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 워크피스(20)는 집적 회로들이 상부에 형성되는 반도체 웨이퍼이다. 대안적인 실시예들에서, 워크피스(20)는 유전체 웨이퍼, 인터포저(interposer) 웨이퍼, 기판 스트립, 또는 다른 타입의 워크피스일 수 있을 것이다. 설명 전반을 통해서, 워크피스(20)는 웨이퍼로서 지칭되나, 그러한 워크피스(20)는 또한 다른 타입의 집적 회로 성분이 될 수도 있을 것이다. 그에 따라, 워크피스 홀더(18)가 웨이퍼 홀더로서 지칭된다.
웨이퍼 홀더(18)는, 도 2에 도시된 바와 같이 립-밀봉부(lip-seal)(22) 및 전기 콘택트(24)을 포함하는, 하단부 피스(18A)를 포함한다. 도 2는 하단부 피스(18A) 및 웨이퍼(20)의 평면도를 도시한다. 립-밀봉부(22)는 완전한 원을 형성한다. 복수의 전기 콘택트들(24)이 립-밀봉부(22)의 엣지들에 분포되고, 그리고 원에 대해서 정렬된다. 복수의 전기 콘택트들(24)이 원을 따라서 균일하게 분포된다. 웨이퍼(20)가 립-밀봉부(22) 및 전기 콘택트(24) 상에 배치된다. 웨이퍼(20)의 엣지 부분이 전기 콘택트들(24) 및 립-밀봉부(22)의 하단부 표면과 접촉하고, 상기 엣지 부분은 완전한 링을 형성한다. 웨이퍼(20)가 웨이퍼 홀더(18)의 상단부 피스(18B)(도 1)에 의해 립-밀봉부(22)에 대항하여(against) 가압될 때, 웨이퍼(20) 및 립-밀봉부(22)가 그 사이에 갭들을 가지지 않도록, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 도금 용액(16)(도 1)이 웨이퍼(20) 아래에 한정되도록, 립-밀봉부(22)가 루버(rubber)와 같은 상대적으로 연성인 재료를 포함한다.
도 1을 다시 참조하면, 웨이퍼 홀더(18)의 상단부 피스(18B)가 내부에 매립된 전기 연결 라인들(28A 및 28B)을 포함한다. 연결 라인들(28A 및 28B)은 DC 전원이 될 수 있는 전원(26)의 음의 단부(캐소드)에 전기적으로 커플링된다. 금속 플레이트(14)가 전원(26)의 양의 단부(애노드)에 전기적으로 커플링된다. 또한, 하단부 피스(18A)가 전기 연결 라인(28C)을 또한 포함하고, 상기 전기 연결 라인(28C)은, 웨이퍼(20)를 내부에서 유지하기 위해서 상단부 피스(18B)가 하단부 피스(18A)와 조립될 때, 전기 연결 라인(28B)에 전기적으로 연결된다. 전기 연결 라인들(28A)이 전기 연결 라인들(28D)에 전기적으로 연결되고, 그러한 전기 연결 라인들(28D)은 도 2의 전기 콘택트들(24)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 전원(26)의 음의 단부에서의 전압(V-)이 웨이퍼(20)의 하단부 엣지로 공급된다.
일부 실시예들에서, 블레이드(30)가 하단부 피스(18A)의 일부로서 구축되고, 그리고 웨이퍼(20) 아래에 장착된다. 블레이드(30)가 하단부 피스(18A)의 통합형 성분으로서 형성될 수 있을 것이다. 전기 연결 라인(28C)이 블레이드(30) 내에 매립될 수 있을 것이다. 블레이드(30)를 통해서, 전기 연결 라인(28C)이 웨이퍼(20)의 중심 부분에 연결되고, 그에 따라 전원(26)의 음의 단부에서의 전압(V-)이 웨이퍼(20)의 중심 부분으로 제공된다. 도금 중에, 시드 층(46)(도 6)이 웨이퍼(20)의 하단부 표면에 형성될 수 있고, 그에 따라 전원(26)의 전압(V-)이 시드 층(46)으로 공급된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(20)의 도금 중에, 웨이퍼 홀더(18)가 회전된다. 웨이퍼 홀더(18)에 고정된 웨이퍼(20)가 또한 웨이퍼 홀더(18)와 함께 회전된다. 금속 플레이트(14) 내의 원자들이 이온화되고(그리고 이온들이 되며) 그리고 전기-도금 용액(16) 내로 이동된다. 금속 이온들이 웨이퍼(20)의 시드 층(46)(도 6) 상으로 침착된다. 웨이퍼 홀더(18)의 회전으로, 침착이 보다 균일해진다.
도 3은 웨이퍼(20) 및 전기 콘택트들에 연결된 웨이퍼(20)의 부분들을 도시한 저면도이다. 웨이퍼(20)는, 하향 대면하고(도 1에서와 같음) 그리고 도 2에서 전기 콘택트들(24)과 접촉하는 하단부 엣지 부분(20A)을 가진다. 또한, 웨이퍼(20)는 하단부 중심 영역(20B)을 가지고, 그러한 하단부 중심 영역(20B)은 하향 대면하고(도 1에 도시된 바와 같음) 그리고 도 1에서 전기 연결 라인(28C)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 전원(26)(도 1)의 음의 단부에서의 전압(V-)이 상기 엣지 부분(20A) 및 중심 부분(20B) 모두에 연결된다. 도금 프로세스 동안에, 웨이퍼(20)의 상이한 부분들 상의 침착 속도들(rates)이 웨이퍼(20)의 개별적인 부분들 상의 전압들에 의해 영향을 받는다. 만약 전압(V-)이 웨이퍼(20)의 엣지 부분(20A)에서만 웨이퍼(20)에 연결된다면, 금속 시드 층(46)(도 6)이 엣지 부분(20A)과 웨이퍼(20)의 다른 부분들 사이에서 저항을 가지기 때문에, 엣지 부분(20A)과 다른 부분들 사이에 전압 강하가 있게 된다. 그에 따라, 부분들(20A) 및 다른 부분들(부분(20B)과 같음)에서의 전압들이 서로 상이하게 되고, 결과적으로 웨이퍼(20) 상에서의 상이한 침착 속도들을 초래한다. 본원 개시 내용의 실시예들에서, 전압(V-)이 엣지 부분(20A)에 더하여 중심 부분(20B)으로도 제공되는 상태에서, 전체 웨이퍼(20)에 걸친 전압은, 전압(V-)이 엣지 부분(20A)으로만 제공되는 경우 보다 더 균일하게 되고, 그리고 웨이퍼(20)에 걸친 침착 속도들이 보다 균일하게 된다.
도 4는 도 1의 웨이퍼 홀더의 하단부 피스(18A)의 확대된 부분을 도시하며, 여기에서 확대된 부분은 도 1의 부분(34)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하단부 피스(18A)가 블레이드(30), 및 상기 블레이드(30) 상에 고정된 후퇴가능한 전극(36)을 포함한다. 후퇴가능한 전극(36)은 블레이드(30) 상으로 고정되는 외측 쉘(shell)(38), 및 상기 외측 쉘(38) 내에서 이동가능한 실린더(40)를 포함한다. 상기 실린더(40)가 상기 외측 쉘(38) 내에서 상하로 이동될 때, 상기 후퇴가능한 전극(36)의 길이(L1)가 변화되며, 그에 따라, 전기 콘택트(전극)에 또한 연결되는 연결 라인(28C)이 웨이퍼(20)(의 시드 층)와 접촉한다(도 1). 실린더(40)의 운동은 공기압, 또는 모터(미도시) 등을 통해서 이루어질 수 있을 것이다.
후퇴가능한 전극(36)은 또한 전기 콘택트(28C)에 의해 관통되는 밀봉 링(37)을 포함한다. 전기 콘택트(28C)의 상단 단부 및 밀봉 링(37)이 실질적으로 동일 평면이고, 그에 따라 전극 콘택트(24) 및 밀봉 링(37) 양자 모두가 웨이퍼(20)의 표면과 동시에 물리적으로 접촉할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 밀봉 링(37)이 루버와 같은 가요성 재료로 형성될 수 있을 것이다.
도 5는 블레이드(30)의 사시도를 도시하며, 여기에서 도시된 구조물은 도 1의 부분(42)의 확대도이다. 일부 실시예들에서, 블레이드(30)는 윙들(wings)(44)을 포함하고, 그러한 윙들(44)의 형상은 특별하게 디자인된다. 웨이퍼 홀더(18)가 회전될 때, 블레이드(30)(웨이퍼 홀더(18)의 하단부 피스(18A)의 통합된 부분이다)가 그에 따라 회전된다. 따라서, 블레이드(30)는 도금 용액(16)(도 1)을 교반하고, 그에 따라 전기-도금 용액(16)(도 1) 내의 구성성분들(ingredients)의 농도들이 보다 균일해진다. 따라서, 블레이드(30)가 유체 필드(field) 제어 기능을 갖는다.
도 6은 연결 라인(28C)이 웨이퍼(20)의 시드 층(46)에 어떻게 연결되는지를 도시한다. 일부 실시예들에 따라서, 구리, 알루미늄, 니켈, 또는 텅스텐 등을 포함하는 금속 시드 층이 될 수 있는 시드 층(46)이, 예를 들어, 물리기상증착(PVD)을 통해서 웨이퍼(20) 상으로 침착된다. 웨이퍼(20)의 표면은, 개별적인 도금 프로세스 및 도금 프로세스에 의해 형성하고자 하는 피쳐들(features)에 따라서, 평면형일 수 있고 또는 평면형이 아닐 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 6은, 웨이퍼(20)가 트렌치들(48), 및 상기 트렌치들(48) 내로 연장하는 시드 층(46)을 포함한다는 것을 도시한다. 시드 층(46)은 웨이퍼(20)의 전체 하단부 표면을 커버하는 브랭킷 층으로서 침착된다. 결과적으로, 전원(26)(도 1)의 전압(V-)이 시드 층(46)의 엣지 부분 및 중심 부분으로 인가되고, 전체 시드 층(46)이 전압(V-)에 의해 바이어스된다. 그러나, 시드 층(46)의 상이한 부분들 상의 전압들이 서로 상이할 수 있는데, 이는 시드 층(46)의 저항 때문이다. 이는, 침착 속도들의 불균일성을 초래한다. 예를 들어, 만약 전압(V-)이 시드 층(46)의 엣지 부분들로만 인가된다면, 엣지 부분들에서의 도금 속도가 그러한 엣지 부분들을 둘러싸는 부분들의 경우 보다 더 빠르게 된다. 집적 회로들의 스케일-감소(down-scaling)가 증가됨에 따라, 시드 층(46)의 두께가 점점 더 얇아지고, 그리고 시드 층(46)의 저항이 점점 더 커지게 된다. 그에 따라, 전압(V-)이 웨이퍼(20)의 중심 부분(20B) 및 엣지 부분(20A)(도 3)으로 동시에 인가될 때, 시드 층(46)의 상이한 부분들 상의 전압 차이가 감소될 수 있을 것이다.
도 6을 다시 참조하면, 일부 실시예들에서, 전기 콘택트(28C)이 시드 층(46)과 양호하게 접촉하도록 하기 위해서, 그리고 도금 용액(16)이 전기 콘택트(28C)에 도달하는 것을 밀봉 링(37)이 방지하도록 하기 위해서, 시드 층(46)이 적어도 밀봉 링(37)만큼 큰, 또는 그보다 약간 더 큰 평면형 표면을 가지도록 디자인된다. 일부 실시예들에서, 시드 층 패드(46')가 약 10 mm 보다 더 큰 측방향 치수(L2)를 가진다. 전형적인 웨이퍼가 그러한 대형 금속 패드를 가지지 않을 것임을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 웨이퍼(20) 내의 칩이 시드 층 패드(46')의 형성을 위해서 지정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 7은 복수의 칩들(100)(칩(100A) 및 칩들(100B)을 포함)을 포함하는 웨이퍼(20)의 예시적인 평면도를 도시한다. 칩(100A)은 대형 금속 패드 시드 층 패드(46')(도 6)의 형성에 대해서 지정되고(dedicated), 그에 따라 칩(100A) 내의 시드 층(46)의 패턴이 칩들(100B) 내의 시드 층(46)의 패턴과 상이하게 된다. 달리 설명하면, 칩들(100B)은 서로 동일하고, 그리고 칩(100A)의 구조물과 상이한 구조물들을 가진다. 일부 실시예들에서, 칩(100A)의 주요 부분의 전체가 대형 시드 층 패드(46')의 형성을 위해서 이용되고, 상기 대형 시드 층 패드(46')는 칩(100A)의 크기와 실질적으로 같은 크기를 가진다.
도 6을 다시 참조하면, 도금 프로세스의 시작에 앞서서, 후퇴가능한 전극(36)이 웨이퍼(20)를 향해서 푸싱되고(pushed), 그에 따라 전기 콘택트(28C)이 시드 층 패드(46')와 물리적 및 전기적으로 접촉된다. 도금 용액(16)이 전기 콘택트(28C)과 접촉하지 않도록, 그리고 금속이 전기 콘택트(28C) 상에 도금되지 않도록, 밀봉 링(37)이 전기 콘택트(28C)을 밀봉한다. 도 6의 접촉 방식을 통해서, 전압(V-)을 시드 층(46)으로 공급하기 위한 양호한 접촉이 구축될 수 있을 것이다.
도 8은 대안적인 실시예들에 따른 전기-도금 장치(10) 및 도금 프로세스를 도시한다. 구체적인 다른 언급이 없으면, 이러한 실시예들의 성분들의 재료들 및 형성 방법들은 도 1 내지 7에 도시된 실시예들에서 유사한 참조 번호들로 표시된 유사한 성분들과 본질적으로 같다. 그에 따라, 이러한 실시예들에 도시된 성분들의 형성 프로세스 및 재료들에 관한 구체적인 설명을, 도 1 내지 7에 도시된 실시예에 관한 설명으로부터 확인할 수 있을 것이다. 웨이퍼(20)의 엣지 부분 및 중심 부분이, 전압(V1-) 및 전압(V2-)을 각각 제공하는, 상이한 전원들(26A 및 26B)에 연결된다는 것을 제외하고, 도 8의 실시예들은 도 1의 실시예들과 유사하다. 전원들(26A 및 26B)은 상이한 전압들을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 전압(V1-)이 약 1V 내지 약 10V의 범위 이내가 될 수 있고, 그리고 전압(V2-)이 약 5V 내지 약 10V의 범위 이내가 될 수 있을 것이다. 전압(V1-) 및 전압(V2-)을 독립적으로 조정될 수 있게 함으로써, 웨이퍼(20) 상의 도금 두께 프로파일을 조정할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 전압(V1-)이 전압(V2-) 보다 더 낮을 수 있고, 실질적으로 같을 수 있고, 또는 그보다 낮을 수 있을 것이다.
도 9 내지 12는 여러 실시예들에 따라 전압들을 인가하기 위한 방식들을 도시한다. 도 9에서, 웨이퍼(20)의 엣지 부분(20A) 및 웨이퍼(20)의 중심 부분(20B)으로 동일한 전압이 인가된다. 이러한 실시예들은 도 1에 도시된 전기-도금 장치(10)를 이용하여 성취될 수 있을 것이다. 도 10에서, 엣지 부분(20A) 및 중심 부분(20B)으로 상이한 전압(V1-) 및 전압(V2-)이 각각 인가되며, 상기 전압(V1-) 및 전압(V2-)은 전원(26A) 및 전원(26B) 각각에 의해 제공된다. 이러한 실시예들은 도 8에 도시된 전기-도금 장치(10)를 이용하여 성취될 수 있을 것이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 전압 인가 방식을 도시하며, 여기에서 웨이퍼 부분들(20C)로 전압이 독립적으로 인가될 수 있을 것이다. 전압 인가 방식은, 예를 들어, 도 6에 도시된 것과 유사할 수 있을 것이다. 이러한 실시예들에서, 웨이퍼 부분들(20C)이 웨이퍼(20)의 중심(200)과 엣지 부분(20A) 사이에 위치된다. 웨이퍼 부분들(20C)은, 예를 들어, 회전 대칭적인 패턴으로 분포될 수 있고, 이때 웨이퍼 부분들(20C)을 웨이퍼(20)의 중심(200)에 연결하는 선들이 120-도 각도들을 형성한다. 또한, 웨이퍼 부분들(20C)이 웨이퍼(20)의 중심(200)으로부터 실질적으로 동일한 거리들을 가질 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 부가적인 전압이 웨이퍼 중심 부분(20B)으로 인가되지 않는다. 다른 실시예들에서, 부가적인 전압(V3-)이 웨이퍼 중심 부분(20B)으로 인가된다. 부분들(10A, 20B, 및 20C)로 각각 제공되는 전압들(V1-, V2-, 및 V3-)이 서로 동일할 수 있고, 또는 서로 상이할 수 있을 것이다.
도 12는 또 다른 실시예들에 따른 전압 인가 방식을 도시한다. 전압들(V3)이 인가되는 4개의 웨이퍼 부분들(20C)이 있다는 것을 제외하고, 이러한 실시예들은 도 11의 실시예들과 유사하다. 이러한 실시예들에서, 웨이퍼 부분들(20C)이, 예를 들어, 대칭적일 수 있고, 이때 웨이퍼 부분들(20C)을 웨이퍼(20)의 중심(200)에 연결하는 선들이 90-도 각도들을 형성한다. 또한, 웨이퍼 부분들(20C)이 웨이퍼(20)의 중심(200)으로부터 실질적으로 동일한 거리들을 가질 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 부가적인 전압이 웨이퍼 중심 부분(20B)으로 인가되지 않는다. 다른 실시예들에서, 부가적인 전압(V3-)이 웨이퍼 중심 부분(20B)으로 인가된다. 전압들(V1-, V2-, 및 V3-)이 서로 동일할 수 있고, 또는 서로 상이할 수 있을 것이다.
본원 개시 내용의 실시예들에서, 전압들이 도금 프로세스 중에 워크피스의 상이한 부분들로 인가된다. 따라서, 도금된 금속 층의 두께의 균일성이 개선된다. 또한, 블레이드가 유체 필드 제어를 위해서 부가될 수 있을 것이고, 그에 따라 도금 프로세스의 균일성이 추가적으로 개선된다. 워크피스들의 다른 부분들 상으로 상이한 전압들을 인가할 수 있는 능력은, 도금된 금속 층의 프로파일을 조정할 수 있는 바람직한 능력을 결과적으로 초래한다.
일부 실시예들에 따라서, 워크피스 상에 금속 층을 도금하는 방법이 상기 워크피스의 표면을 도금 용액에 노출시키는 단계, 및 전원의 음의 단부의 제 1 전압을 상기 워크피스의 엣지 부분으로 공급하는 단계를 포함한다. 제 2 전압이 워크피스의 내측 부분으로 공급되고, 상기 내측 부분은 상기 엣지 부분 보다 워크피스의 중심에 더 가깝다. 전원의 양의 단부가 금속 플레이트에 연결되고, 상기 금속 플레이트 및 상기 워크피스가, 상기 도금 용액에 의해 서로 이격되고, 그리고 상기 도금 용액과 접촉된다.
다른 실시예들에 따라서, 전기-도금을 통해서 웨이퍼 상에 금속 층을 도금하는 방법이 웨이퍼의 표면을 도금 용액에 노출시키는 단계, 및 제 1 전압을 상기 웨이퍼의 엣지 부분으로 공급하는 단계를 포함한다. 제 1 전압은 웨이퍼의 엣지 부분과 접촉하는 복수의 전기 콘택트들을 통해서 연결된다. 상기 복수의 전기 콘택트들이 상기 웨이퍼의 엣지에 인접한 링에 대해서 정렬된다. 제 2 전압이 상기 웨이퍼의 중심 부분으로 공급된다. 도금 중에, 웨이퍼가 캐소드로서 작용하고, 그리고 금속 플레이트가 애노드로서 작용하며, 상기 금속 플레이트 내의 금속이 상기 웨이퍼로 도금된다.
또 다른 실시예에 따라서, 웨이퍼 상에서 전기-도금을 실시하도록 장치가 구성된다. 상기 장치는 상기 웨이퍼의 엣지 부분과 접촉하도록 구성된 제 1 전기 콘택트, 및 상기 제 1 전기 콘택트에 전기적으로 연결된 전원을 포함한다. 이러한 전원은 전압을 상기 웨이퍼의 엣지 부분으로 공급하도록 구성된다. 상기 웨이퍼의 내측 부분과 접촉하도록 제 2 전기 콘택트이 구성되고, 상기 웨이퍼의 내측 부분은 상기 웨이퍼의 엣지 부분에 의해 둘러싸인다.
비록 실시예들 및 그 장점들이 구체적으로 설명되었지만, 첨부된 청구항들에 의해 규정된 바와 같은 실시예들의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 여러 가지 변화들, 치환들, 및 변경들이 본원에서 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 본원의 범위는 명세서에 기술된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법들 및 단계들의 특별한 실시예들로 제한되지 않을 것이다. 본원의 개시 내용으로부터, 본원에서 개시된 상응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 또는 실질적으로 동일한 기능을 실시하는, 기존의 또는 추후에 개발되는 프로세스, 기계들, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법들, 또는 단계들이 본원 개시 내용에 따라서 이용될 수 있을 것임을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 그러한 프로세스, 기계들, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법들, 또는 단계들을 그 청구항들의 범위 내에 포함하도록 의도된 것이다. 또한, 각각의 청구항은 독립된 실시예를 구성하고, 그리고 여러 청구항들 및 실시예들의 조합이 본원 개시 내용의 범위 내에 포함된다.

Claims (10)

  1. 방법에 있어서,
    워크피스 상에 금속 층을 도금하는 단계를 포함하고,
    상기 도금 단계는,
    상기 워크피스의 표면을 도금 용액에 노출시키는 단계;
    상기 워크피스의 표면을 후퇴가능한(retractable) 전극에 접촉시키는 단계;
    제1 전원의 음의 단부에서의 제 1 전압을 상기 워크피스의 엣지 부분에 공급하는 단계;
    상기 워크피스의 제 1 내측 부분에 제 2 전압을 공급하는 단계로서, 상기 제 1 내측 부분은 상기 엣지 부분 보다 상기 워크피스의 중심에 더 가까운 것인, 상기 제 2 전압 공급 단계; 및
    상기 제 1 전원의 양의 단부를 금속 플레이트에 연결하는 단계로서, 상기 금속 플레이트 및 상기 워크피스는, 상기 도금 용액에 의해 서로 이격되고, 상기 도금 용액과 접촉하는 것인, 상기 연결 단계를 포함하고,
    상기 후퇴가능한 전극은,
    상기 제 1 내측 부분에 접촉하는 전기 콘택트; 및
    상기 전기 콘택트를 둘러싸는 밀봉 링을 포함하고, 상기 밀봉 링은 가요성 재료를 포함하고, 상기 밀봉 링의 표면과 동일 평면인 상기 전기 콘택트의 표면은 상기 워크피스의 표면과 접촉하는 것인, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크피스의 제 1 내측 부분은 상기 워크피스의 중심 부분인 것인, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크피스의 제 1 내측 부분은 상기 워크피스의 제 1 칩 내에 포함되고, 상기 워크피스의 제 1 칩은 상기 워크피스 내의 복수의 칩들의 표면 프로파일들과 상이한 표면 프로파일을 가지고, 상기 제 1 칩은 평면형 콘택트 패드(planar contact pad)를 포함하고, 상기 제 1 전압은 전기 콘택트를 통해서 상기 평면형 콘택트 패드 상에 인가되는 것인, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압과 동일한 것인, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압과 상이하고, 상기 제 2 전압은 상기 제 1 전원과 상이한 제 2 전원에 의해 공급되는 것인, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금이 수행될 때,
    상기 워크피스를 회전시키는 단계; 및
    상기 워크피스와 함께 회전되는 블레이드(blade)를 이용하여 상기 도금 용액을 교반하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  7. 방법에 있어서,
    전기-도금을 통해서 웨이퍼 상에 금속 층을 도금하는 단계를 포함하고,
    상기 전기-도금 단계는,
    상기 웨이퍼의 표면을 도금 용액에 노출시키는 단계;
    상기 웨이퍼의 표면을 후퇴가능한 전극에 접촉시키는 단계;
    상기 웨이퍼의 엣지 부분에 제 1 전압을 공급하는 단계로서, 상기 제 1 전압은 상기 웨이퍼의 엣지 부분과 접촉하는 복수의 전기 콘택트들을 통해서 연결되고, 상기 복수의 전기 콘택트들은 상기 웨이퍼의 엣지에 인접한 링(ring)에 대해서 정렬되는 것인, 상기 제 1 전압 공급 단계; 및
    상기 웨이퍼의 중심 부분에 제 2 전압을 공급하는 단계로서, 상기 도금 중에, 상기 웨이퍼는 캐소드로서 작용하고, 금속 플레이트는 애노드로서 작용하며, 상기 금속 플레이트 내의 금속은 상기 웨이퍼에 도금되는 것인, 상기 제 2 전압 공급 단계를 포함하고,
    상기 후퇴가능한 전극은,
    상기 중심 부분에 접촉하는 전기 콘택트; 및
    상기 전기 콘택트를 둘러싸는 밀봉 링을 포함하고, 상기 밀봉 링은 가요성 재료를 포함하고, 상기 밀봉 링의 표면과 동일 평면인 상기 전기 콘택트의 표면은 상기 웨이퍼의 표면과 접촉하는 것인, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 3 전압을 상기 웨이퍼의 부분에 연결하는 단계를 더 포함하고, 상기 웨이퍼의 부분은 상기 웨이퍼의 중심 부분과 상기 웨이퍼의 엣지 부분 사이에 있는 것인, 방법.
  9. 웨이퍼에 대해 전기-도금을 수행하도록 구성된 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 엣지 부분과 접촉하도록 구성된 제 1 전기 콘택트;
    상기 제 1 전기 콘택트에 전기적으로 연결되고, 상기 웨이퍼의 엣지 부분에 제 1 전압을 공급하도록 구성되는 제 1 전원;
    상기 웨이퍼의 내측 부분과 접촉하도록 구성된 제 2 전기 콘택트로서, 상기 웨이퍼의 내측 부분은 상기 웨이퍼의 엣지 부분에 의해 둘러싸이는 것인, 상기 제 2 전기 콘택트; 및
    후퇴가능한 전극을 더 포함하고, 상기 후퇴가능한 전극은,
    상기 제 2 전기 콘택트; 및
    상기 제 2 전기 콘택트를 둘러싸는 밀봉 링을 포함하고, 상기 밀봉 링은 가요성 재료를 포함하고, 상기 제 2 전기 콘택트의 표면은 상기 밀봉 링의 표면과 동일 평면인 것인, 장치.
  10. 삭제
KR1020130115821A 2013-03-11 2013-09-30 전기-도금 및 전기-도금 실시를 위한 장치 KR101546148B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361776744P 2013-03-11 2013-03-11
US61/776,744 2013-03-11
US13/871,712 2013-04-26
US13/871,712 US9518334B2 (en) 2013-03-11 2013-04-26 Electro-plating and apparatus for performing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140111925A KR20140111925A (ko) 2014-09-22
KR101546148B1 true KR101546148B1 (ko) 2015-08-20

Family

ID=51486491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130115821A KR101546148B1 (ko) 2013-03-11 2013-09-30 전기-도금 및 전기-도금 실시를 위한 장치

Country Status (3)

Country Link
US (3) US9518334B2 (ko)
KR (1) KR101546148B1 (ko)
CN (1) CN104047042B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9518334B2 (en) 2013-03-11 2016-12-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Electro-plating and apparatus for performing the same
JP6328582B2 (ja) * 2014-03-31 2018-05-23 株式会社荏原製作所 めっき装置、および基板ホルダの電気接点の電気抵抗を決定する方法
US10227706B2 (en) 2015-07-22 2019-03-12 Applied Materials, Inc. Electroplating apparatus with electrolyte agitation
US10240248B2 (en) * 2015-08-18 2019-03-26 Applied Materials, Inc. Adaptive electric field shielding in an electroplating processor using agitator geometry and motion control
CN107447242B (zh) * 2016-05-31 2020-09-08 台湾积体电路制造股份有限公司 电镀装置及方法
CN106207745B (zh) * 2016-08-17 2018-11-27 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种改善晶圆金属电镀电流导通率的方法及晶圆
CN110777412B (zh) * 2018-07-30 2021-03-16 上海新微技术研发中心有限公司 在基板上形成电镀结构的电镀装置及电镀方法
CN112513341A (zh) * 2018-07-30 2021-03-16 雷纳技术有限责任公司 流发生器、淀积装置和用于淀积材料的方法
CN109680324A (zh) * 2019-02-18 2019-04-26 福建泰兴特纸有限公司 用于镭射工作版的自动镀镍装置
CN109666955A (zh) * 2019-02-18 2019-04-23 福建泰兴特纸有限公司 镭射工作版镀镍装置
JP2022550449A (ja) * 2019-10-04 2022-12-01 ラム リサーチ コーポレーション リップシールプレートアウトを防止するためのウエハ遮蔽
CN110565150A (zh) * 2019-10-24 2019-12-13 新阳硅密（上海）半导体技术有限公司 屏蔽环、屏蔽装置、电镀设备及电镀方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006144060A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Sony Corp 電解メッキ装置および電解メッキ方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08283995A (ja) 1995-04-13 1996-10-29 Seikosha Co Ltd メッキ装置
US6217727B1 (en) * 1999-08-30 2001-04-17 Micron Technology, Inc. Electroplating apparatus and method
US6251250B1 (en) * 1999-09-03 2001-06-26 Arthur Keigler Method of and apparatus for controlling fluid flow and electric fields involved in the electroplating of substantially flat workpieces and the like and more generally controlling fluid flow in the processing of other work piece surfaces as well
US8475636B2 (en) * 2008-11-07 2013-07-02 Novellus Systems, Inc. Method and apparatus for electroplating
US6953522B2 (en) * 2000-05-08 2005-10-11 Tokyo Electron Limited Liquid treatment method using alternating electrical contacts
AU2002248343A1 (en) * 2001-01-12 2002-08-19 University Of Rochester Methods and systems for electro-or electroless-plating of metal in high-aspect ratio features
US7682498B1 (en) * 2001-06-28 2010-03-23 Novellus Systems, Inc. Rotationally asymmetric variable electrode correction
JP2005133160A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Ebara Corp 基板処理装置及び方法
US20060070883A1 (en) * 2004-10-04 2006-04-06 Chemical Safety Technology, Inc. Fixtureless vertical paddle electroplating cell
US9512538B2 (en) * 2008-12-10 2016-12-06 Novellus Systems, Inc. Plating cup with contoured cup bottom
TWI550139B (zh) 2011-04-04 2016-09-21 諾菲勒斯系統公司 用於裁整均勻輪廓之電鍍裝置
CN104272438B (zh) * 2012-03-28 2018-01-12 诺发系统公司 用于清洁电镀衬底保持器的方法和装置
US9518334B2 (en) 2013-03-11 2016-12-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Electro-plating and apparatus for performing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006144060A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Sony Corp 電解メッキ装置および電解メッキ方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200080221A1 (en) 2020-03-12
US11535950B2 (en) 2022-12-27
US9518334B2 (en) 2016-12-13
US10508356B2 (en) 2019-12-17
US20140251814A1 (en) 2014-09-11
US20170081775A1 (en) 2017-03-23
KR20140111925A (ko) 2014-09-22
CN104047042A (zh) 2014-09-17
CN104047042B (zh) 2017-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101546148B1 (ko) 전기-도금 및 전기-도금 실시를 위한 장치
CN110306224B (zh) 利用离子阻性离子可穿透元件电镀金属的装置和方法
US10053792B2 (en) Plating cup with contoured cup bottom
US6802946B2 (en) Apparatus for controlling thickness uniformity of electroplated and electroetched layers
US10364506B2 (en) Electroplating apparatus with current crowding adapted contact ring seal and thief electrode
TWI662160B (zh) 非等向性高電阻離子電流源
CN105177662A (zh) 用于定制的均匀性分布的电镀设备
KR20140103864A (ko) 전기도금 프로세스들을 위한 조절가능한 전류 차폐
US10697084B2 (en) High resistance virtual anode for electroplating cell
KR102194270B1 (ko) 반경방향으로 오프셋된 접촉 핑거들을 갖는 전기도금 접촉 링
US20060226019A1 (en) Die-level wafer contact for direct-on-barrier plating
US20110315547A1 (en) Plating device
TWI425122B (zh) 在半導體晶片上超均勻沉積銅膜的方法
JP2022550449A (ja) リップシールプレートアウトを防止するためのウエハ遮蔽
KR20230006883A (ko) 웨이퍼 에지에서 재료 무결성을 유지하기 위한 립시일 (lipseal) 에지 배제 엔지니어링
KR20170059108A (ko) 일체화된 도금과 평탄화 공정 및 이를 위한 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180731

Year of fee payment: 4