TW201730933A - 用於在電化學沉積期間遮蔽工件特徵的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

在一個實施例中，一種用於將金屬沉積到基板表面上的電鍍單元包括：電鍍腔室，該電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的電解質和具有表面被設置成接觸該電解質的基板，其中該基板的表面被配置成用作陰極，並且其中該基板的表面包括在該基板的該表面的外周處或附近的異常區域；陽極，該陽極設置在該電解質室中；遮蔽裝置，該遮蔽裝置設置在該陰極與該陽極之間，以便遮蔽該異常區段；振盪器，該振盪器被配置成在該陰極與該遮蔽裝置之間施加相對振盪；以及電源，該電源在該陽極與該陰極之間造成電場。

Description

用於在電化學沉積期間遮蔽工件特徵的系統和方法
用於在電化學沉積期間遮蔽基板表面的電鍍單元、方法和裝置。
在工件上進行電化學沉積的挑戰包括遮蔽工件上的異常區域，例如工件上的測試裸片或測試特徵或工件上的遮蔽區域，諸如工件劃線區域。因此，針對工件上的電化學沉積的製程變化，需要改良技術。
提供本發明內容以簡化的形式介紹以下具體實施方式中詳細描述的概念選擇。本發明內容並非意欲識別所主張標的物的關鍵特徵，亦非意欲亦用於説明確定所主張標的物的範圍。
根據本揭示案的一個實施例，提供一種用於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，該電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的電解質和具有表面被設置成接觸電解質的基板，其中基板的表面被配置成用作陰極，並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域。電鍍單元進一步包括：陽極，該陽極設置在電解質室中；遮蔽裝置，該遮蔽裝置設置在陰極與陽極之間，以便遮蔽異常區段；振盪器，該振盪器被配置成在陰極與遮蔽裝置之間施加相對振盪；以及電源，該電源在陽極與陰極之間造成電場。
根據本揭示案的另一個實施例，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、陽極和具有表面被設置成接觸電解質的基板，其中基板的表面被配置成用作陰極，並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域。該方法包括：在電解質室中提供遮蔽裝置，其中遮蔽裝置被配置成遮蔽異常區域；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盪。
根據本揭示案的另一個實施例，提供一種用於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、陽極和具有表面被設置成接觸電解質的基板，其中基板的表面被配置成用作陰極，並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域。該裝置包括：外周，該外周被配置成與基板的外周對準；以及延伸區段，該延伸區段從外周向內延伸距外部環在約5 mm至約25 mm範圍內的徑向距離。
在本文所述實施例中的任何實施例中，遮蔽裝置可成形為具有外部環和從外部環向內延伸的延伸區段。
在本文所述實施例中的任何實施例中，延伸區段可以從外部環向內延伸距外部環在約5 mm至約25 mm範圍內的徑向距離。
在本文所述實施例中的任何實施例中，延伸區段可以具有在約2度至約35度範圍內的角長。
在本文所述實施例中的任何實施例中，遮蔽裝置的延伸區段的形狀和大小可設定為與異常區域的形狀基本對準。
在本文所述實施例中的任何實施例中，振盪器可配置成振盪陰極，並且其中遮蔽裝置是固定的遮蔽裝置。
在本文所述實施例中的任何實施例中，電鍍單元可進一步包括用於混合電解質的混合裝置。
在本文所述實施例中的任何實施例中，遮蔽裝置可以在混合裝置與基板之間。
在本文所述實施例中的任何實施例中，遮蔽裝置可以在混合裝置與陽極之間。
在本文所述實施例中的任何實施例中，遮蔽裝置可以集成到混合裝置中。
在本文所述實施例中的任何實施例中，振盪器可配置成振盪陰極，並且其中遮蔽裝置隨著混合裝置移動。
在本文所述實施例中的任何實施例中，振盪器可配置成振盪混合裝置。
在本文所述實施例中的任何實施例中，在表面與遮蔽裝置之間施加相對振盪可以包括相對於固定遮蔽裝置來振盪陰極。
在本文所述實施例中的任何實施例中，在表面與遮蔽裝置之間施加相對振盪可以包括運行複數個振盪週期。
在本文所述實施例中的任何實施例中，操作方法可進一步包括在順序振盪週期之間至少一部分的時間內旋轉陰極。
在本文所述實施例中的任何實施例中，方法可進一步包括利用混合裝置將電解質混合。
在本文所述實施例中的任何實施例中，遮蔽裝置可以集成到混合裝置中。
在本文所述實施例中的任何實施例中，在表面與遮蔽裝置之間施加相對振盪可以包括相對於正旋轉的陰極來振盪混合裝置。
在本文所述實施例中的任何實施例中，遮蔽裝置可進一步包括混合翅片和通道。
本揭示案的實施例針對包括有遮蔽裝置的電鍍單元和在電化學沉積製程期間遮蔽工件的部分的方法。參考圖1和圖2，提供本揭示案的一個實施例，該實施例包括電鍍單元20，該電鍍單元包括遮蔽裝置32，以便減小在工件22的特定區域（例如，在異常區域附近的區域）、諸如工件22的遮蔽劃線區域36上的塗鍍厚度的不均勻性。
在用於製造微電子元件（諸如電腦晶片）的電化學沉積領域中，導電性金屬膜沉積在形成於基板上的元件上。基板可以包括矽、玻璃、藍寶石上矽、砷化鎵等等。
參考圖1，電鍍單元20包括電解質室24，該電解質室被配置成接收含有金屬離子的電解質26和具有表面28被設置成接觸電解質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進一步包括陽極30和電源44，該陽極設置在電解質室24中，該電源用於在陽極30與陰極28之間造成電場。
參考圖1和圖2，提供本揭示案的一個實施例，該實施例包括遮蔽裝置32，以便減小在工件22的特定區域（例如，在工件22的遮蔽劃線區域36附近的區域）上的塗鍍厚度的不均勻性。電鍍單元20進一步包括振盪器38，該振盪器被配置成在工件22的表面28與遮蔽裝置32之間施加相對振盪。另外，電鍍單元20包括槳板42，用於將電解質混合並有助於將金屬離子質量傳輸到工件22。
工件可設計成具有位於工件邊緣處的特定於幾何形狀的異常。例如，工件可以包括在沿著周邊的工件邊緣處的特徵（諸如凹槽），以便在電化學沉積期間對工件進行定向。
如圖2所示，工件22可以包括在沿著外周的工件邊緣40處的劃線區域36，該劃線區域可以包括工件識別資訊。工件劃線區域36通常位於尚未被圖案化來進行電化學沉積的區域中。相反，劃線區域36被遮蔽以防止在該區域中進行塗鍍。由於在工件的種晶層中的電流分佈的所得變化，劃線區域36中的圖案化的缺乏在電化學沉積製程中會成問題。
在參考圖1的塗鍍製程過程中，工件22浸入電解質26，其中電流經由電解質26從陽極30流動到工件22，該工件用作陰極。塗鍍製程使導電膜以實際儘可能均勻的層沉積在工件22的暴露表面28上。然而，導電膜的圖案密度的變化可影響到導電層中的電流分佈。
用於在電化學沉積製程中的塗鍍的開口區域包括沒有抗光蝕遮罩的區域，在該區域中，可將金屬塗鍍在可用的種晶層上。在特定於工件的電鍍製程中，開口區域可以在小至約5％至約80％的範圍內。具有用於塗鍍的高百分比開口區域的區域將會局部導致更低電流分佈和更低塗鍍速率。具有低百分比開口區域的區域將會導致更高電流分佈和更高塗鍍速率。如以下實例6（圖7）所述，在工件上的開口區域的增大的百分比可使跨工件塗鍍的不均勻性增大。
微電子元件通常很小並且包括重複圖案。因此，電流分佈一般不跨工件顯著變化。儘管在單個裸片內可能存在變化，但是本揭示案的焦點在於工件邊緣的變化和異常，諸如劃線區域。
塗鍍工件過程中一直存在的挑戰發生在圖案化結束的工件邊緣處。通常，在工件周邊周圍有「邊緣排除」區域，該區域延伸約1 mm至約3 mm進入工件中。邊緣排除區域具有暴露的種晶層，以便從位於工件邊緣的工件觸點傳導電流。電鍍單元中至種晶層的電氣觸點可由密封件保護，使得塗鍍將僅發生在工件的圖案化的區域中，而不發生在電氣觸點上。
在密封件下方的區域形成導電路徑的一部分並與圖案化的區域相鄰。因此，未用於在遮蔽區域中進行塗鍍的過量電流將優先遷移到最近開口區域。在最近開口區域中，過量電流趨向於使塗鍍加速。因此，在工件邊緣上可看見到塗鍍厚度增大。
工件周邊上進行的塗鍍在很大程度上可藉由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塗鍍腔室中的非導電材料的環圈（annular ring），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於改良電沉積均勻性。
然而，當待塗鍍的圖案的圖案密度或重複頻率有異常或顯著干擾時，就會產生問題。此異常或干擾可由於例如位於工件上的測試裸片或測試特徵的存在而發生。該等測試特徵可以具有與主動元件不同的圖案。因此，環繞測試裸片的主動元件可能經歷圖案密度偏移，從而導致電化學沉積速率的變化。可干擾工件上的電流密度的其他常見異常包括工件上的遮蔽區域，例如，工件劃線區域36（參見圖2）。
工件22通常在電化學沉積製程期間旋轉。作為非限制性實例，在一個製程中，在預定量的時間內，根據要實現的塗鍍厚度，可使工件以3 rpm順時針（CW）旋轉47秒，接著以3 rpm逆時針（CCW）旋轉47秒。旋轉通常可以在約1 rpm至約300 rpm的範圍內。由於在電鍍單元20中存在槳板42，因此工件22的旋轉對於將電解質26混合並且將金屬離子質量傳輸到工件22的塗鍍表面28而言並非必要。
當遮蔽工件22的邊緣上的特定區域時，需要用於遮蔽比工件邊緣40上的其他區域更多特定區域（例如，劃線區域36）的構件。一種遮蔽構件包括固定遮蔽裝置，該固定遮蔽裝置從工件邊緣向內延伸足以將期望特徵遮蔽的距離。該種類型的固定的遮蔽件將會具有對應於工件上的區域的特定尺寸。若工件是以恆定速度在遮蔽裝置的頂部上方旋轉，則將以相同程度遮蔽工件邊緣上的每個位置。然而，若工件速度改變，例如，當工件特定區域穿過遮蔽特徵時，速度減小，則比起以較高速度穿過遮蔽裝置的相鄰區域，該特定區域將會成比例地被遮蔽得更多。因此，特定區域將暴露於較少電場，並且因此將會經歷塗鍍速率減小。塗鍍速率的此減小可以用於抵消與非圖案化區域相鄰的區域（諸如劃線周圍的凹槽區域或遮蔽區域）可能經歷的塗鍍速率的增大。
改變工件速度帶來的潛在問題是，速度通常出於特定原因進行選擇，諸如為了促進整體運輸的均勻性或改良跨工件或工件的某些部分的質量傳輸。因此，可能並不總是期望改變工件速度。
根據本揭示案的一個實施例，使用相對旋轉振盪實現工件上的特定於區域的遮蔽。參考圖1，根據本揭示案的一個實施例的遮蔽裝置32設置在陰極與陽極之間，並且設計和配置成遮蔽工件上的異常，諸如工件22的遮蔽劃線區域36。
在所示實施例中，遮蔽裝置32被成形為具有外部環50，以便遮蔽工件22的邊緣40。遮蔽裝置32進一步包括向內延伸區段52，該向內延伸區段從外部環50向內延伸距遮蔽裝置32在約5 mm至約25 mm範圍內的徑向距離，並且具有在約2度至約35度範圍內的角長。
向內延伸區段52的長度和形狀可取決於要遮蔽的異常區域的尺寸而變化。而且，由於使用振盪，因此可使用標準向內延伸區段52來遮蔽具有不同形狀和大小的各種異常區域。
遮蔽裝置32是由非導電材料（諸如聚丙烯、PPO、聚乙烯或任何其他非導電材料）製成。
在本揭示案的一個實施例中，遮蔽裝置32被配置成在電鍍單元20中振盪。如上所述，電鍍單元20包括振盪器38，該振盪器被配置成在工件22的表面28與遮蔽裝置32之間施加相對振盪。在本揭示案的一個實施例中，振盪器38用於藉由使用與工件旋轉馬達分開的振盪馬達相對於工件22來振盪遮蔽裝置32。振盪器38將使遮蔽裝置32圍繞遮蔽裝置32的中心軸振盪。
在本揭示案的另一個實施例中，振盪器38用於在工件22並未旋轉時相對於遮蔽裝置32來振盪工件22。在一個非限制性實例中，亦可使用用於旋轉工件22的馬達來使工件22圍繞工件22的中心軸振盪。儘管在電化學沉積期間旋轉基板是常見的，但是以頻繁間隔改變旋轉方向以促進塗鍍的均勻性和所塗鍍的特徵的均勻性亦是常見的。現代旋轉馬達非常精確。若工件是以已知定向裝載到塗鍍腔室中，則邊緣異常（諸如劃線區域36）將被稱為覆蓋工件22周邊的特定角度和弧。鑒於此，製程控制器可程式設計為使方向反向或進行振盪，使得比起工件邊緣40其餘部分，異常區域36和其周圍區域將在更大比例時間內與遮蔽裝置32的向內延伸區段52對準，從而導致在該區域上方的更多遮蔽，以便抵消由於該區域中的圖案化的改變或缺乏而原本發生的塗鍍速率增大。
在本揭示案的示例性的實施例中，電鍍可以多個製程步驟進行。例如，電鍍製程將會包括一或多個振盪序列，其中在旋轉方向改變前，工件旋轉不到一個360度迴轉。電鍍將進一步包括一或多個旋轉序列，其中在旋轉方向改變前，工件旋轉超過360度。
製程可以從工件旋轉或工件振盪開始，並且在製法中可存在有旋轉序列和振盪序列兩者。作為振盪的結果，比起在旋轉序列期間的情況，劃線區域36將會在振盪序列期間在遮蔽延伸區段52上方停留更多時間。工件22的非劃線區域和工件22的劃線區域36將會在旋轉序列期間在遮蔽延伸區段52上方停留大致相同量的時間，從而在旋轉過程中提供劃線區域36的非優先性遮蔽。
作為非限制性實例，假設工件具有30％開口區域並且期望在約15分鐘內塗鍍40微米的銅，則在銅鍍浴中，電流可為在15分鐘內約25安培。為了容易在該實例中進行解釋，我們將會使用兩個塗鍍序列。首先，工件在振盪模式下運行7.5分鐘，其中劃線被定位成使得劃線的右邊緣被對準在遮蔽特徵的左邊緣上方，並且工件在使劃線穿過遮蔽特徵頂部上方的方向上以1 rpm旋轉4秒，隨後以1 rpm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約24度或62 mm直線距離的距離。假設工件的劃線區域為20 mm長並且遮蔽延伸區段為40 mm長，則劃線區域中的一些部分在約97%的時間內皆將處於在遮蔽特徵頂部上方。
接著，工件在旋轉模式下運行7.5分鐘。在旋轉過程中，系統被程式設計為在方向反向前以5 rpm旋轉47秒。工件邊緣將在方向反向之間行進3691 mm，並且劃線中的一些部分在不到17%的時間內皆將處於遮蔽特徵頂部上方，並且該時間將對工件邊緣每20 mm部分是相同的。因此，在旋轉過程中，並不存在對工件上的任何給定位置的優先遮蔽。
藉由改變在振盪與旋轉中花費的時間比率，系統可設計成根據需要提供對劃線區域的更多或更少的遮蔽。將該種情況與轉速和時間在方向反向之間的變化聯繫起來，並且當將工件的劃線區域和非劃線區域相比時，可優化對劃線區域的遮蔽以實現電鍍特徵差異的最小化。因此，來自於模式差異的影響可藉由增加劃線周圍的有效遮蔽以抵消劃線效應來調整。
振盪器藉由經由部分迴轉來向遮蔽裝置32或工件22施加旋轉運動而「振盪」。因此，在旋轉完整360度旋轉前，振盪使運動的方向反向。例如，根據一個非限制性實例，遮蔽振盪模式包括以CW和CCW在1 rpm下旋轉4秒。因此，在該實例中，振盪的角運動為約24度或工件的角距的1/15。振盪時間是取決於劃線大小，並且振盪時間範圍可為總塗鍍時間的約10％至約75％。
作為非限制性實例，若總塗鍍時間為8分鐘或480秒，並且程式將在劃線區域上振盪50％的塗鍍時間，則製法可以包括例如兩個ECD步驟。第一步驟（ECD 1）時長將為240秒或4分鐘。振盪將發生在該步驟期間，其中劃線區域位於遮蔽特徵上方，並且工件以1 rpm旋轉。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約24度，總行程為約62mm。第二步驟（ECD 2）將為240秒或4分鐘，在反向前，以3 rpm旋轉47秒。因此，工件在反向前行進多於一個完整迴轉，而非振盪工件在遮蔽特徵上方的局部部分。
可取決於工件上的異常的大小和形狀和/或遮蔽裝置32上的向內延伸區段52的大小和形狀以及兩者如何彼此對準，施加其他振盪模式。例如，角長大於向內延伸區段52的角長的異常仍可有效地被在部分旋轉的較大的角範圍上振盪的遮蔽裝置32遮蔽。類似地，角長小於向內延伸區段52的角長的異常可無需與部分旋轉相同的角範圍。
本揭示案的實施例的有利效應是工件22的表面28與在遮蔽劃線區域36上方的遮蔽裝置32之間的相對振盪減小遮蔽劃線區域36附近的塗鍍厚度的不均勻性。參見以下實例2-5中的結果。此外，另一個有利效應是工件22的表面28與在遮蔽劃線區域36上方的遮蔽裝置32（其與固定的遮蔽件相對）之間的相對振盪導致羽化效應（feathering effect）來對電流進行分配。羽化效應趨向於使遮蔽劃線區域36附近的塗鍍的峰值和谷值的極值減小。
在先前所設計的遮蔽裝置中，遮蔽裝置被附接到工件。因此，遮蔽裝置相對於工件的振盪變化並無可能，並且遮蔽被限制為遮蔽裝置形狀。而且，不存在由於工件表面和遮蔽裝置之間的相對振盪而羽化以分配電流的優點。
在另一個先前所開發的系統中，如2000年2月22日授予的美國專利第6027631號中所述，系統並不包括用於電解質混合的槳板，並且因此取決於要質量傳輸的工件的旋轉。在該系統中，遮蔽件以不同於陰極的旋轉的角速率或方向旋轉。遮蔽件並不振盪。
在本揭示案的另一個實施例中，遮蔽裝置32可定位在電鍍單元中的槳板42的陽極30側上。發明人已發現，將遮蔽裝置32定位在槳板42的陰極28側上或槳板42的陽極30側上提供對工件22上的劃線區域36的合適遮蔽。
參考圖8-13，提供根據本揭示案的遮蔽裝置132的另一個實施例。圖8-13的遮蔽裝置132類似於圖1和圖2的遮蔽裝置32，不同之處在於，遮蔽裝置132具有遮蔽和電解質混合能力兩者。除了100系列之外，圖8-13的實施例的元件符號類似於圖1和圖2的元件符號。
在圖8-13所示的實施例中，遮蔽裝置132與槳板142結合以隨著槳板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通常用於藉由以線性往復運動的方式在電解質126中移動來改良大量傳輸和大量傳輸的均勻性。某些腔室設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徵。因此，遮蔽裝置132可耦接到槳板142或與槳板整合。
若遮蔽裝置132併入到槳板142中，則槳板142可配置成具有兩個步驟：將電解質126混合，並且週期性地在工件122的劃線區域136上方振盪遮蔽裝置132。或者，槳板142可配置成將電解質126均勻混合，並且工件122可配置成週期性地在遮蔽裝置132上方振盪。
參見圖8，遮蔽裝置132是槳板142被配置成與工件122的劃線區域136對準的遮蔽區段。自圖9可見，包括有遮蔽區段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160和第二側162。第一側160包括用於接收將輸送到陰極128的電解質126的複數個細長通道164。在所示實施例中，出於質量傳輸目的，通道164跨工件122的深度改變。
槳板142的第二側164包括複數個混合翅片166，以便增強攪拌並且跨工件122且在整個電鍍單元120中維持電解質126中離子的基本上恆定的整體濃度。槳板142藉由以混合模式來回CW和CCW往復運動來混合。
槳板142的遮蔽區段132包括不具有通道164且不具有混合翅片166的區域以遮蔽工件122的劃線區域136。亦可將遮蔽區段132配置成不具有通道164但可包括有混合翅片166。
槳板142的遮蔽區段132如同圖1和圖2的遮蔽件32一般，被設計成從電鍍單元120或工件122的邊緣向內延伸特定距離並沿著工件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的劃線區域136。
在本揭示案的一個實施例中，工件122被配置成振盪以在遮蔽區段132與工件122的劃線區域136之間施加相對振盪，以便增強在此局部異常區域中的遮蔽。
在其他時間上，工件122完全地在槳板142和遮蔽區段132的頂部上方旋轉，以便限制局部遮蔽效應。 實例
實例1描述用於實例2-4中的塗鍍的示例性的工件旋轉方案和遮蔽裝置振盪方案。在以下實例2-4中，提供關於沒有劃線區域（實例2）、具有無遮蔽的劃線區域（實例3）和具有根據本揭示案的實施例的有遮蔽的劃線區域（實例4）的工件的凸塊高度變化的比較資料。實例5提供具有遮蔽和未遮蔽遮蔽劃線區域的樣本的比較塗鍍結果。實例6提供有開口區域變化的比較塗鍍結果。 實例1 示例性的遮蔽裝置振盪模式
電化學沉積製程包括在預定量的時間內，根據要實現的塗鍍厚度，以3 rpm順時針（CW）旋轉工件47秒，接著以3 rpm逆時針（CCW）旋轉47秒。遮蔽振盪模式包括以CW和CCW兩者在1 rpm下旋轉4秒。
作為非限制性實例，若總塗鍍時間為8分鐘或480秒，並且程式將在劃線區域上振盪50％的塗鍍時間，則製法可以包括例如兩個ECD步驟。第一步驟（ECD 1）時長將為240秒或4分鐘。振盪將發生在該步驟期間，其中「劃線」區域位於遮蔽特徵上方，並且工件以1 rpm旋轉。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約24度，總行程為約62mm。第二步驟（ECD 2）將為240秒或4分鐘，在反向前，以3 rpm旋轉47秒。因此，工件在反向前行進多於一個完整迴轉，而非振盪工件在遮蔽特徵上方的局部部分。振盪時間是取決於劃線大小，並且振盪時間範圍為總塗鍍時間的約10％至約75％。 實例2 無劃線區域的凸塊高度資料
參考圖3A，圖示沒有劃線區域的工件的部分。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資料。儘管就5個邊緣裸片樣本和與邊緣相隔一行的5個裸片樣本而言存在凸塊高度變化，但是資料顯示該兩種樣本的在約21.6微米與約23.4微米之間範圍內的相當一致凸塊高度，並且峰值與谷值之間的最大變化為約1.8微米。 實例3 未遮蔽劃線區域的凸塊高度資料
參考圖4A，圖示具有劃線區域的工件的部分。劃線區域沿著工件外周邊緣。劃線區域近似矩形形狀，並且其大小設定為約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資料。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微米之間範圍內的顯著變化，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域的樣本區段中部中的裸片樣本中，已顯示出顯著增大。由於在缺少用於吸收電力的模式的情況下電流擁擠，凸塊高度趨向於在特徵附近增大。
對於從凹槽往上一行的5個裸片樣本，資料比在凹槽上方的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微米之間的範圍內，其中峰值與谷值之間的最大變化為約1.1微米。 實例4 將劃線區域遮蔽的凸塊高度資料
參考圖5A，圖示具有劃線區域的工件的部分。在該實例中，根據參考圖1和圖2圖示和描述的實施例使用遮蔽裝置。圖5B中的劃線區域類似於圖4B中的劃線區域，沿著工件周邊邊緣。劃線區域近似矩形形狀，並且其大小設定為約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資料。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微米之間範圍內的一定變化，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域的樣本區段中部中的裸片樣本中，已顯示出增大。
對於從凹槽往上一行的5個裸片樣本，資料比在凹槽上方的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微米之間的範圍內，其中峰值與谷值之間的最大變化為約1.2微米。
相較圖4B中的資料（未將劃線區域遮蔽）而言，圖5B中的凸塊高度資料（遮蔽劃線區域）顯示凸塊變化減小。圖5B中的資料近似於圖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 比較塗鍍結果
參考圖6A和圖6B，對於在實例1中描述的製程中使用根據圖1和圖2的實施例的遮蔽裝置的製程，圖示在劃線區附近的非均勻的沉積減少。
圖6A圖示基線硬體的塗鍍結果（壓縮在x軸上），具有8.2微米的平均凸塊高度變化。大多數的凸塊高度變化出現在遮蔽劃線區域周邊上。
圖6B圖示根據本揭示案的一個實施例的硬體的塗鍍結果（壓縮在x軸上），具有2.2微米的平均凸塊高度變化。大多數的凸塊高度變化出現在工件外緣上。 實例6 有開口區域變化的比較塗鍍結果
參考圖7，來自於三個不同塗鍍實驗的結果顯示，遮蔽劃線區域附近的塗鍍不均勻性的增大隨著工件上的開口區域變化。比較70%工件開口區域、40%工件開口區域和5%工件開口區域。
利用根據圖1和圖2的實施例的遮蔽製程，三個樣本中的每個皆顯示了工件中的塗鍍不均勻性減小約50%至約75%的類似的百分比。
儘管已圖示並描述說明性的實施例，但將瞭解的是，可在不脫離本揭示案的精神和範圍的情況下，在該等實施例中做出各種修改。
20‧‧‧電鍍單元
22‧‧‧工件
24‧‧‧電解質室
26‧‧‧電解質
28‧‧‧表面
30‧‧‧陽極
32‧‧‧遮蔽裝置
36‧‧‧遮蔽劃線區域
38‧‧‧振盪器
40‧‧‧工件邊緣
42‧‧‧槳板
44‧‧‧電源
50‧‧‧外部環
52‧‧‧向內延伸區段
120‧‧‧電鍍單元
122‧‧‧工件
126‧‧‧電解質
128‧‧‧陰極
130‧‧‧陽極
132‧‧‧遮蔽裝置
136‧‧‧劃線區域
142‧‧‧槳板
160‧‧‧第一側
162‧‧‧第二側
164‧‧‧通道
166‧‧‧混合翅片
當結合附圖時，參考以下詳細描述，將更易於瞭解並同樣更好地理解本揭示內容的前述態樣以及許多伴隨優點，其中：
圖1是根據本揭示案的一個實施例的電鍍單元的示意圖，包括以橫截面來圖示的遮蔽裝置；
圖2是根據本揭示案的一個實施例的遮蔽裝置的透視圖，該遮蔽裝置與具有遮蔽劃線區域的示例性的工件鄰近；
圖3A和圖3B圖示示例性的工件和沒有劃線區域的工件中的凸塊高度變化的資料；
圖4A和圖4B圖示示例性的工件和具有無遮蔽的劃線區域的工件中的凸塊高度變化的資料；
圖5A和圖5B圖示根據本揭示案的一個實施例的示例性的工件和具有有遮蔽的劃線區域的工件中的凸塊高度變化的資料；
圖6A和圖6B圖示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塗鍍結果；
圖7圖示隨工件上的開口區域總量變化的塗鍍結果；
圖8是根據本揭示案的另一個實施例的電鍍單元的示意圖；
圖9是根據圖8的實施例的遮蔽裝置的透視圖，該遮蔽裝置與具有遮蔽劃線區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。
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20‧‧‧電鍍單元
22‧‧‧工件
24‧‧‧電解質室
26‧‧‧電解質
28‧‧‧表面
30‧‧‧陽極
32‧‧‧遮蔽裝置
36‧‧‧遮蔽劃線區域
38‧‧‧振盪器
40‧‧‧工件邊緣
42‧‧‧槳板
44‧‧‧電源
50‧‧‧外部環
52‧‧‧向內延伸區段

Claims (20)

  1. 一種用於將一金屬沉積到一基板之一表面上的電鍍單元，該電鍍單元包括： 一電鍍腔室，該電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的電解質和具有一表面被設置成接觸該電解質的一基板，其中該基板的該表面被配置成用作一陰極，並且其中該基板的該表面包括在該基板的該表面的外周處或附近的一異常區域； 一陽極，該陽極設置在該電解質室中； 一遮蔽裝置，該遮蔽裝置設置在該陰極與該陽極之間，以便遮蔽該異常區段； 一振盪器，該振盪器被配置成在該陰極與該遮蔽裝置之間施加一相對振盪；以及 一電源，該電源在該陽極與該陰極之間造成一電場。
  2. 如請求項1所述之電鍍單元，其中該遮蔽裝置被成形為具有一外部環和從該外部環向內延伸的一延伸區段。
  3. 如請求項2所述之電鍍單元，其中該延伸區段從該外部環向內延伸距該外部環在約5 mm至約25 mm範圍內的徑向距離。
  4. 如請求項2所述之電鍍單元，其中該延伸區段具有在約2度至約35度範圍內的一角長。
  5. 如請求項2所述之電鍍單元，其中該遮蔽裝置的該延伸區段的形狀和大小被設定為與該異常區域的形狀基本對準。
  6. 如請求項1所述之電鍍單元，其中該振盪器被配置成振盪該陰極，並且其中該遮蔽裝置是固定的遮蔽裝置。
  7. 如請求項1所述之電鍍單元，其進一步包括用於混合該電解質的一混合裝置。
  8. 如請求項6所述之電鍍單元，其中該遮蔽裝置在該混合裝置與該基板之間、在該混合裝置與該陽極之間，或者整合到該混合裝置中。
  9. 如請求項6所述之電鍍單元，其中該振盪器被配置成振盪該陰極，並且其中該遮蔽裝置隨著該混合裝置遮移動。
  10. 如請求項9所述之電鍍單元，其中該振盪器被配置成振盪該混合裝置。
  11. 一種在一電鍍腔室中將一金屬電鍍到一基板之一表面上的方法，該電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的一電解質、一陽極和具有一表面被設置成接觸該電解質的一基板，其中該基板的該表面被配置成用作一陰極，並且其中該基板的該表面包括在該基板的該表面的外周處或附近的一異常區域，該方法包括以下步驟： 在一電解質室中提供一遮蔽裝置，其中該遮蔽裝置被配置成遮蔽該異常區域； 在該陽極與該陰極之間施加一電場；以及 在該陰極與該遮蔽裝置之間施加一相對振盪。
  12. 如請求項11所述之方法，其中在該表面與該遮蔽裝置之間施加一相對振盪之步驟包括以下步驟：相對於一固定遮蔽裝置來振盪該陰極。
  13. 如請求項11所述之方法，其中在該表面與該遮蔽裝置之間施加一相對振盪之步驟包括以下步驟：運行複數個振盪週期。
  14. 如請求項13所述之方法，其進一步包括以下步驟：在順序振盪週期之間至少一部分的時間內旋轉該陰極。
  15. 如請求項11所述之方法，其中該遮蔽裝置的形狀和大小被設定為與該異常區域的形狀基本對準。
  16. 如請求項11所述之方法，其進一步包括以下步驟：利用一混合裝置將該電解質混合。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該遮蔽裝置整合到該混合裝置中。
  18. 如請求項16所述之方法，其中在該表面與該遮蔽裝置之間施加一相對振盪之步驟包括以下步驟：相對於一正旋轉的陰極來振盪該混合裝置。
  19. 一種用於在用來將一金屬電鍍到該基板之該表面上的一電鍍腔室中遮蔽一基板的一表面的裝置，該電鍍腔室被配置成接收含有金屬離子的一電解質、一陽極和具有一表面被設置成接觸該電解質的一基板，其中該基板的該表面被配置成用作一陰極，並且其中該基板的該表面包括在該基板的該表面的外周處或附近的一異常區域，該裝置包括： 一外周，該外周被配置成與該基板的該外周對準；以及 一延伸區段，該延伸區段從該外周邊向內延伸距該外部環在約5 mm至約25 mm範圍內的徑向距離。
  20. 如請求項19所述之裝置，其進一步包括混合翅片和通道。
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