TW202328505A - 電鍍系統及電鍍一基板的方法 - Google Patents

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Abstract

數種範例的電鍍系統可包括一容器。此些系統可包括一槳，設置於容器中。槳可以一第一表面及一第二表面為特徵。槳的第一表面可包括複數個肋，從第一表面向上延伸。此些肋可以一實質上平行方式配置於第一表面上。槳可定義數個孔，穿過槳的一厚度。此些孔之各者可具有少於約5 mm的一直徑。槳可具有少於約15 %的一開放區域。

Description

利用裸晶遮蔽之電鍍共面性改善
[相關申請案的交互參照]
本申請主張2021年9月17日申請及名稱為「ELECTROPLATING CO-PLANARITY IMPROVEMENT BY DIE SHIELDING」的美國專利申請案第17/478,252號的權益及優先權，其全部內容通過引用併入本文。
本技術是有關於數種用以半導體製造的方法、元件、及設備。更特別是，本技術有關於數種電鍍元件及其他半導體處理設備。
微電子裝置係製造於晶圓或工件上及/或晶圓或工件中，微電子裝置例如是半導體裝置。一般的晶圓電鍍製程包含透過氣相沈積(vapor deposition)來沈積金屬晶種層於晶圓的表面上。光阻可沈積及圖案化，以暴露出晶種層。晶圓接著移動至電鍍處理器的容器中，其中電流係導引通過電鍍液到晶圓，以提供金屬或其他導電材料的毯覆層(blanket layer)或圖案化層於晶種層上。導電材料的範例包括坡莫合金(permalloy)、金、銀、銅、鈷、錫、鎳、及此些金屬的合金。接續的處理步驟係形成元件、接觸件及/或導電線於晶圓上。電鍍製程的許多方面可能影響處理均勻性，例如是因圖案變化、質量轉移率(mass-transfer rate)、以及其他製程及元件參數所導致的電場中的不規則性。甚至整個基板上之微小的差異可能影響下線的加工製程(finishing processes)。
因此，目前存有對可使用以產生高品質之裝置及結構的改善系統及方法的需求。本技術可解決此些及其他需求。
數個範例的電鍍系統可包括一容器。此些系統可包括一槳，設置於容器中。槳可以一第一表面及一第二表面為特徵。槳的第一表面可包括複數個肋，從第一表面向上延伸。此些肋可以一實質上平行方式配置於第一表面上。槳可定義數個孔，穿過槳的一厚度。此些孔之各者可具有少於約10 mm的一直徑。槳可具有少於約30 %的一開放區域。
於一些實施例中，此些孔之各者可從第二表面延伸通過此些肋之一對應者的一頂表面。槳可包括數個垂直分隔件，於此些肋之各者之間橫向地延伸。此些孔之各者可從第二表面延伸通過此些垂直分隔件之一對應者的一頂表面。槳可定義數個槽、數個開口、或此些槽及此些開口於至少部分的此些肋之間。電鍍系統可包括一晶圓支承件，可移動以定位一晶圓於容器中。槳及晶圓支承件的一表面之間的一距離可少於約10 mm。此些孔的各者的一位置可對應於與電鍍系統一起使用的一裸晶圖案的一密集區域。
本技術的一些實施例可包含數種電鍍一基板的方法。此些方法可包括定位基板以接觸一容器中的液體電解質。容器可包括一裸晶遮罩，位於基板及一或多個陽極之間。裸晶遮罩可定義數個開放區域於至少一遮蔽區域之間。此些開放區域可對應於基板的數個密集區域。此至少一遮蔽區域可對應於基板的數個稀疏區域。此些方法可包括導引離子電流通過液體電解質。
於一些實施例中，此些方法可包括辨識基板的一裸晶圖案。裸晶圖案可包括數個密集區域及數個稀疏區域。此些方法可包括基於辨識之裸晶圖案製造裸晶遮罩。製造裸晶遮罩可包括至少一製程，選自由3D列印裸晶遮罩、模造裸晶遮罩、及機械加工裸晶遮罩所組成的群組。此些方法可包括在離子電流導引通過液體電解質時，旋轉基板。此些方法可包括調整基板相對於槳的一對齊方式。此些方法可包括於容器中去除基板之電鍍。此至少一遮蔽區域可包括數個遮蔽區域。此些開放區域及此些遮蔽區域可以一重複圖案配置於裸晶遮罩。裸晶遮罩可結合於容器的一堰部遮罩中。
本技術的一些實施例可包含數種電鍍一基板的方法。此些方法可包括放置基板以接觸一容器中的液體電鍍液。此些方法可包括導引離子電流通過液體電解質。此些方法可包括利用一水平運動於基板的下方的液體電解質中移動一槳，槳選擇地遮蔽基板的一部分。槳可以一第一表面及一第二表面為特徵。槳的第一表面可包括數個肋，從第一表面向上延伸。此些肋可以一實質上平行方式配置於第一表面上。槳可定義數個孔，穿過槳的一厚度。此些孔之各者可具有少於約10 mm的一直徑。槳可具有少於約30 %的一開放區域。
於一些實施例中，此些方法可包括在離子電流導引通過液體電解質時，旋轉基板。此些方法可包括調整基板相對於槳的一對齊方式。此些方法可包括於容器中去除基板之電鍍。此些方法可包括辨識基板的一裸晶圖案。裸晶圖案可包括數個密集區域及數個稀疏區域。此些方法可包括製造槳。此些孔的各者可實質上對齊於此些密集區域之一者。此些孔之各者可從第二表面延伸通過此些肋之一對應者的一頂表面。槳可包括數個垂直分隔件，於此些肋之各者之間橫向地延伸。此些孔之各者可從第二表面延伸通過此些垂直分隔件之一對應者的一頂表面。
此些技術可提供優於傳統系統及技術的許多優點。舉例來說，本技術的數個實施例可改善整個基板的共面性(co-planarity)。特別是，晶圓的柱分布密集的區域及柱分布稀疏的區域之間的共面性可改善。此些及其他實施例以及許多其之優點及特徵係結合下方的說明及所附的圖式更詳細說明。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
在許多或多數之電鍍應用中，重要的是電鍍的金屬膜或金屬層在整個晶圓或工件上具有均勻的厚度。非均勻性可因圖案變化、質量轉移率(mass-transfer rates)、及/或其他因素而導致電場的不規則性。舉例來說，共面性問題可能在基板具有不同貫孔或柱的密度的區域時產生。貫孔及/或柱分布較稀疏的區域比貫孔及/或柱分布較密集的區域展現出較高的電鍍高度。傳統的系統可能試著藉由改變電鍍操作之化學物(chemistry)、改變沈積及/或質量轉移率、調整電解質浴之導電性、及/或使用多種化學物以電鍍基板及接續地從基板移除電鍍來改善此共面性的問題。然而，此些操作可能引入額外的複雜度、時間、及/或成本至電鍍操作中，及/或可能導致電鍍製程中的其他問題。
本技術藉由結合元件來選擇地遮蔽基板的數個區域而避免受到電鍍操作期間所產生的電場之影響，以克服此些挑戰。舉例來說，本技術的數個實施例可利用裸晶遮罩，包括實體遮蔽區域及開放區域。實體遮蔽區域對應於及遮蔽稀疏區域來避免受到電場的影響。開放區域使電場能通過到基板的密集區域。此種裸晶遮罩的使用可在減少稀疏區域中之電鍍高度/電鍍率的情況下，維持在密集區域中之電鍍高度/電鍍率。一些實施例可利用槳，槳包括孔，孔對齊於密集區域，而促使電場能通過到基板的密集區域，且槳之實體表面可遮蔽稀疏區域來避免受到電場的影響。部分實施例可藉由於相同的化學浴中電鍍基板及從基板接續地去除電鍍來改善共面性。因此，本技術可在電鍍操作期間改善基板的共面性。
雖然其餘之揭露將照例確認利用所揭露的技術之特定電鍍製程，然而，將輕易理解的是，系統及方法同樣適用於其他電鍍腔室及系統，以及可能在所述的系統中執行的製程。因此，本技術不應視為僅侷限在用於此些特定的電鍍製程或系統。在說明根據本技術數個實施例對一個可行系統進行額外變化及調整之前，本揭露將討論可包括根據本技術數個實施例的電鍍元件之該系統。
第1-3圖繪示根據本技術數個實施例之用以電鍍基板30的範例之系統10的示意圖。系統10可包括頭部14，支撐於頭部升降件16及容器24上。單一個系統10可使用作為獨立單元(standalone unit)。或者，多個系統10可設置在外殼中的陣列中，具有透過一或多個機器人裝載至處理器中及卸載離開處理器的基板或工件。頭部升降件16可升起及/或反轉頭部14，以裝載及卸載基板30。頭部升降件16可亦降低頭部14，以卡合於用於基板30之處理的容器24的一或多個元件。膜40可包括以分隔容器24成下腔室44及上腔室42。下腔室44包含位於膜40之下方的一個或多個陽極28和第一液體電解質。上腔室42包含第二液體電解質。或者，在具有單一腔室容納單一電解質的容器24的情況下可省略膜40。參照第3圖的剖面圖，由介電材料製成的場成形元件(field shaping element)46可設置於容器24中。場成形元件46可支撐膜40及可分配陰極電解質流。容器24中的電場可經由陽極遮罩45、腔室遮罩47、及/或堰部遮罩(weir shield)34成形。堰部遮罩34可設置於容器24中之槳18及接觸環26之間。遮罩可為環形介電元件，及可提供容器24對電場之遮蔽。
可支承基板30的接觸環26可設置於頭部14上，並且可具有多個接觸指來用以與基板30上的導電層產生電性接觸，此導電層例如是金屬晶種層。接觸環26可選擇地具有密封件，以密封接觸指來避免受到電解質的影響。頭部14可包括轉子36，用於在處理期間旋轉基板30，其中接觸環26位在轉子上。接觸環通常可包括密封件和背板材，其中接觸環和背板材形成基板支承件。頭部14可為可移動，以定位基板支承件到容器中的處理位置中，晶種層在此處理位置可與容器中的電解質接觸。電性控制及電力纜線(未繪示)可連接於升起/旋轉堰部遮罩34及從系統10通往設備連接件的內部頭部元件，或連接於多處理器自動化系統中的連接件。具有分層排水環(tiered drain rings)的沖洗組件12可設置於容器24的上方及/或周圍。
槳18可設置於容器24中鄰近於基板30的固定垂直位置處。於一些實施例中，槳18可為由介電材料製成的實質上圓形的板材，具有由槽及/或其他開口分隔的數個平行肋或槳葉。槳致動器32可在容器24中平行於基板30的平面中水平地移動槳18，以攪動電解質。槳18和槳致動器32可支撐在附接至容器24的基座板材20上。基板30可為旋轉或靜止。槳18上的槽及/或其他開口可允許離子電流通過槳18。
於一些實施例中，槳18本身使用做為電場遮罩。在一般之操作中，槳18可以振盪方式(於一些實施例中可為或約為6-10 Hz之間)移動，及可具有約為½至1x的槳肋間距(pitch)之行程。次低頻率振盪可使用，以移動肋轉折點來避免壓印(imprinting)電場或質量轉移特徵(mass transfer signature)於基板30上(也就是於靜止的基板上的條紋，及於旋轉之基板上的環)。交錯動作包絡(stagger motion envelope)可粗略地等同於肋間隔。在處理期間，槳致動器32移動槳18，以攪動包含於容器24中的陰極電解質。舉例來說，槳18可利用振盪運動在槳行程尺寸中來回移動。對於一些應用而言，槳18可利用其他運動，例如是開始/停止、交錯等。
第4圖繪示範例之基板400的俯視平面圖。基板400可包括可利用電鍍操作形成的數個貫孔及柱402，柱402例如是銅柱。於一些實施例中，柱402可配置於基板400上，使得基板400的不同區域具有不同密度的柱402。舉例來說，基板400可包括一或多個密集區域404及/或稀疏區域406，密集區域404可包括高密度的柱402，稀疏區域406可包括低密度的柱402。部分實施例可包括中間密度之其他中間區域408，及將理解的是，具有任何數量之不同密度的任何數量的區域可提供於給定的基板400上。基於給定之區域中相鄰之柱402的中心之間的間距(或距離)，及/或基於給定之區域中的開放區域(舉例為貫孔/柱402所佔區域的百分比)，密度可以存在於基板400之一區域中的柱的數量為特徵。此些區域可為相同尺寸及/或可為相異尺寸。詞彙「高」、「中間」、及「稀疏」係理解為基於給定的基板400的柱配置之相對詞彙。舉例來說，具有相鄰的柱402之間的間距為225 µm的區域對亦包括具有相鄰的柱402之間的間距為375 µm的區域的基板來說可視為密集區域，而此區域對亦包括具有相鄰的柱402之間的間距為150 µm的區域的基板來說可為稀疏區域。在電鍍操作期間，基板400的不同區域可比其他區域具有較大之沈積高度。舉例來說，密集區域404可比中間區域408及/或稀疏區域406具有較低之沈積高度。
於一些實施例中，額外的元件可整合至電鍍系統中，以改善電鍍之基板的共面性。舉例來說，例如是系統10但不以此為限的部分的電鍍系統可包括裸晶遮罩，裸晶遮罩選擇地遮蔽部分的基板來避免受到陽極在電鍍操作期間所產生的電場的影響，以減少基板的選擇區域的電沈積高度，選擇區域例如是上方第4圖中所示之稀疏區域406，且同時使其他區域的電沈積高度能夠保持不變，其他區域例如是密集區域404。此可有助於改善整個基板的共面性。第5圖繪示根據本技術一些實施例之範例的裸晶遮罩500的俯視平面圖。第5圖可繪示有關於系統10中的元件之進一步的細節，例如是堰部遮罩34。裸晶遮罩500可位於類似於容器24的容器中。舉例來說，裸晶遮罩500可位於基板及容器的陽極之間。於一些實施例中，裸晶遮罩500可耦接於堰部遮罩502及/或以其他方式由堰部遮罩502支撐，堰部遮罩502可類似於上述結合第1-3圖所說明的堰部遮罩34。舉例來說，裸晶遮罩500可跨越形成於堰部遮罩34中的中間開口，而可靠近基板定位裸晶遮罩。裸晶遮罩500及槳之上邊緣(例如是槳18之肋的頂表面)之間的距離可為或約為0.5 mm及4 mm之間、可為或約為1 mm及3 mm之間、或可為或約為1.5 mm及2 mm之間。裸晶遮罩500及基板(例如是基板300)之間的距離可為或約為1 mm及6 mm之間、可為或約為2 mm及5 mm之間、或可為或約為3 mm及4 mm之間，而利用較小距離為遮蔽電場提供較大的調整精度。
裸晶遮罩500可以遮蔽區域504的數量及開放區域506的數量為特徵。於一些實施例中，遮蔽區域504可全部藉由支撐部件連接，支撐部件通過開放區域506。支撐部件可儘可能的薄來縮小支撐部件的遮蔽效應，而同時維持一定厚度來有助於維持裸晶遮罩500足夠的剛性，以在沉浸於攪動的電解質中時抵抗損壞或變形。此厚度可根據使用於製造裸晶遮罩500的材料決定。為了進一步確保裸晶遮罩500足夠堅固而足以在電鍍操作期間抵抗損害或變形，裸晶遮罩500可具有為或約為0.5 mm及5 mm之間、為或約為1 mm及4 mm之間、或為或約為2 mm及3 mm之間的厚度。裸晶遮罩500可以任何可與電鍍溶液化學相容的材料製成。於一些實施例中，裸晶遮罩500可以聚合物形成，例如是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene，ABS)、聚乙烯對苯乙二醇(polyethylene terephthalate glycol，PETG)、熱塑性聚烯烴(thermoplastic polyolefin，TPO)、及/或熱塑性或其他聚合物。
裸晶遮罩500可設計以在電鍍特定之裸晶圖案時使用。舉例來說，遮蔽區域504可配置以對齊於及/或以其他方式對應於給定之裸晶圖案的稀疏區域，而開放區域506可配置以對齊於及/或以其他方式對應於給定之裸晶圖案的密集區域。於一些實施例中，各遮蔽區域504(舉例為具有為或約為20%、為或約為15%、為或約為10%、為或約為5%、為或約為3%、為或約為1%、或更少的面積)可實質上匹配於裸晶圖案的個別之稀疏區域的尺寸及/或形狀，及/或各開放區域506可實質上匹配於裸晶的個別之密集區域的尺寸及/或形狀。於其他實施例中，遮蔽區域504的尺寸可小於或大於裸晶圖案之對應的稀疏區域的尺寸。舉例來說，尺寸的差異可至少為或約為5%、至少為或約為10%、至少為或約為15%、至少為或約為20%、至少為或約為25%、或更多。類似地，開放區域506的尺寸可小於或大於裸晶圖案的對應之密集區域的尺寸。舉例來說，尺寸的差異可至少為或約為5%、至少為或約為10%、至少為或約為15%、至少為或約為20%、至少為或約為25%、或更多。此設計可考慮通過裸晶遮罩後之電場的任何橫向延伸。遮蔽區域504及/或開放區域506的尺寸可最佳考慮任何預期及/或測試之沈積高度差來決定，及於一些情況中可考慮裸晶圖案之不同區域之間的沈積高度的逐漸轉變。
雖然繪示出遮蔽區域504及開放區域506係排列成對稱重複圖案，然而，將理解的是，特定之裸晶圖案可影響遮蔽區域504及/或開放區域506的排列，及遮蔽區域504及/或開放區域506的排列可為非重複及/或不對稱配置。此外，遮蔽區域504及/或開放區域506可如此處所示具有實質上矩形形狀，或可具有其他形狀。非矩形形狀之使用可特別在考慮裸晶圖案之單一區域中的沈積高度差時有用處。舉例來說，具有矩形之稀疏及密集區域的裸晶圖案可能在接近矩形區域之邊緣及/或角落的位置展現出些微不同的沈積高度，而各區域的中間部分可具有相當一致的沈積高度。遮蔽區域504及/或開放區域506的形狀可調整，以於一些實施例中考慮非均勻性的情況。
藉由利用具有實體遮蔽區域及開放區域的裸晶遮罩，實體遮蔽區域對應於且遮蔽稀疏區域來避免受到電場之影響，開放區域能夠促使電場通過到基板的密集區域，數個實施例可使電鍍高度/電鍍率能夠在密集區域中維持，而同時減少稀疏區域中的電鍍高度/電鍍率。於電鍍操作期間，此些裸晶電鍍可使用以改善基板的共面性。
如前所述，本技術的一些實施例可利用槳來於電鍍系統中提供一些電遮蔽。此種使用槳來做為電場遮蔽裝置可結合裸晶遮罩來使用，或與裸晶遮罩分開使用。第6圖繪示根據本技術一些實施例的範例之槳600的俯視平面圖。第6圖可繪示有關於系統10中的元件之進一步的細節，例如是槳18。槳600可位於類似於容器24的容器中。槳600及基板之間的距離可通常為或約為3 mm及10 mm之間、為或約4 mm及9 mm之間、為或約為5 mm及8 mm之間、為或約為5.5 mm及7 mm之間，而利用較短的距離為電場遮蔽提供更有效的遮蔽及更加改善的精確度及可調性。槳600可以第一表面602及第二表面(未繪示)為特徵，第二表面相對於第一表面602。第一表面602可於電鍍容器中面對基板。第一表面602可包括數個肋604，從第一表面602向上延伸。舉例來說，肋604可彼此平行，及可於陣列中等距分隔。相鄰之肋604之間的距離(間距)可為或約為10 mm及20 mm之間、為或約為11 mm及19 mm之間、為或約為12 mm及18 mm之間、為或約為13 mm及17 mm之間、為或約為14 mm及16 mm之間、或約為15 mm。於一些實施例中，肋間距可藉由給定之裸晶圖案決定。舉例來說，肋604可配置以匹配有關於裸晶圖案的特徵長度，例如是重複之密集區域之間的距離等。各肋的高度可為或約為5 mm及15 mm之間、為或約為6 mm及14 mm之間、為或約為7 mm及13 mm之間、為或約為8 mm及12 mm之間、為或約為9 mm及11 mm之間、或約為10 mm。於一些實施例中，一些或全部的肋604之端可開放，使得全部的肋604係以不同的結構形成，以有助於排水(drainage)。於其他實施例中，一些或全部的肋604的端可彎折，使得全部之肋604係形成單一繞組結構。於此些實施例中，一些或全部的端可定義成排水孔(未繪示)。於一些實施例中，槽及/或其他開口(例如是有關於槳18所說明之該些者)可包括於槳600中，而可增加通過槳600之電流傳導。槳600可為圓形及實質上平面之介電材料，具有為或約為7-40 mm之總厚度。槳600可實質上對稱於平行於肋604的中心線。於一些實施例中，槳600的第二表面可為平面，而於其他實施例中，第二表面可實質上為第一表面602之鏡像，及可包括數個肋。
如最佳由第6A圖中所示，槳600可定義數個孔606，孔606延伸通過槳600的厚度，使得各孔606在槳600位於電鍍容器中時實質上垂直。舉例來說，各孔606可從第二表面(可為第二表面的平面部分或可為從第二表面突出的肋之遠端)延伸穿過肋604之對應者的頂表面。於此些實施例中，各肋604可包括數個孔606，沿著肋604的長度定位。於一些實施例中，各肋604的厚度可足以容納孔606的直徑。於其他實施例中，例如是如此處所繪示，靠近於孔606之各肋604的區域可具有增加之局部厚度，以容納孔直徑。雖然增加局部厚度來提供做為沿著肋604之高度向上突出的矩形稜柱形狀係繪示出來，將理解的是可利用其他形狀。舉例來說，可利用圓柱形狀及/或具有錐形側壁的其他形狀，以提供增加的局部厚度。於一些實施例中，槽及/或其他開口(例如是有關於槳18所說明之該些者)可包括於槳600中，而可增加通過槳600之電流傳導。
雖然其他剖面形狀可使用在各種實施例中，孔606通常可包括圓形剖面。各孔606可具有少於或約為10 mm的直徑(或其他寬度尺寸)。舉例來說，直徑可為或約為0.5 mm及10 mm之間、為或約為1 mm及9 mm之間、為或約為2 mm及8 mm之間、為或約為3 mm及7 mm之間、為或約為4 mm及6 mm之間、或約為5 mm。於一些實施例中，各孔606可具有相同的直徑，而於其他實施例中，一些或全部的孔606可具有不同的尺寸。孔606可沿著各肋604的長度以規律及/或不規律的間隔分隔。於一些實施例中，在給定之肋604上的相鄰的孔606之間的距離(舉例為孔間距)可為或約為10 mm及20 mm之間、可為或約為11 mm及19 mm之間、可為或約為12 mm及18mm之間、可為或約為13 mm及17 mm之間、可為或約為14 mm及16 mm之間、或約為15 mm。距離可從相鄰之孔606的中心測量。於一些實施例中，沿著肋604之長度的孔606之間的距離可相同於相鄰的肋604上的孔606之間的距離(也就是肋604之間距)，而在其他實施例中，此些距離可相異。於一些實施例中，孔間距可藉由給定之裸晶圖案決定。舉例來說，孔間距可配置以匹配有關於裸晶圖案相關的特徵長度，例如是重複之密集區域之間的距離等。基於孔606之數量、尺寸、及分隔，槳600可具有電場可通過之總開放區域為少於或約為30%、少於或約為25%、少於或約為20%、少於或約為15%、少於或約為10%、少於或約為5%、少於或約為3%、少於或約為2%、少於或約為1.5%、少於或約為1%、少於或約為0.5%或更少，而以較低百分比之開放區域的槳係提供較大的遮蔽來避免受到電場之影響。
如上所述，於槳600上之孔606的配置、數量、及/或尺寸可基於提供之裸晶圖案設計。舉例來說，各孔606可對齊於裸晶圖案之提供的密集區域的一部分，而稀疏區域係對齊於槳600的實體部分。對齊於提供之密集區域的孔606的數量可決定於密集區域的尺寸及形狀。各密集區域可對應於至少或約為1個孔、至少或約為2個孔、至少或約為3個孔、至少或約為4個孔、或更多。於一些實施例中，一或多個孔606可沿著密集區域的長度集中。於一些實施例中，孔606可從密集區域的中心偏移。舉例來說，孔606可對齊，使得孔606在槳600之攪動期間相對於密集區域平移，以提供整個密集區域實質上均勻的覆蓋。
第7圖繪示根據本技術一些實施例之範例的槳700之局部剖視俯視等角視圖。第7圖可繪示有關於系統10中的元件之進一步的細節，例如是槳18。槳700可包括類似於槳600之特徵。舉例來說，槳700可以第一表面702及第二表面為特徵，且第一表面702及第二表面之一者或兩者包括數個肋704。槳700可包括數個垂直分隔件708，於相鄰之肋704之間橫向地延伸。垂直分隔件708可各具有為或約為1.5 mm及12 mm之間、為或約為2 mm及11 mm之間、為或約為3 mm及10 mm之間、為或約為4 mm及9 mm之間、為或約為5 mm及8 mm之間、或為或約為6 mm及7 mm之間的厚度。相鄰的垂直分隔件708之間的間距可為或約為10 mm及20 mm之間、為或約為11 mm及19 mm之間、為或約為12 mm及18 mm之間、為或約為13 mm及17 mm之間、為或約為14 mm及16 mm之間、或約為15 mm。
槳700可定義數個孔706，孔706延伸通過槳之厚度。孔706可從第二表面延伸穿過垂直分隔件708的對應者的頂表面。於一些實施例中，各孔706可集中在垂直分隔件708的寬度中，雖然於其他實施例中，一或多個孔706可從垂直分隔件708的寬度的中點偏移。一些或全部的孔706可對齊於其中一個肋704及/或可自肋704偏移(如此處所示)。於一些實施例中，各垂直分隔件708可定義至少一排水孔，延伸通過垂直分隔件708的厚度。排水孔可定位於相鄰的孔706之間。於一些實施例中，槽及/或其他開口(例如是有關於槳18所說明之該些者)可包括於槳700中，而可增加通過槳700之電流傳導。
雖然其他剖面形狀可使用在各種實施例中，孔706通常可包括圓形剖面。各孔706可具有為或約為0.5 mm及10 mm之間、為或約為1 mm及9 mm之間、為或約為2 mm及8 mm之間、為或約為3 mm及7 mm之間、為或約為4 mm及6 mm之間、或約為5 mm的直徑(或其他寬度尺寸)。於一些實施例中，各孔706可具有相同的直徑，而於其他實施例中，一些或全部的孔706可具有不同的尺寸。孔706可沿著各垂直分隔件708的長度以規律及/或不規律的間隔分隔。於一些實施例中，在給定之垂直分隔件708上的相鄰的孔706之間的距離可為或約為3 mm及20 mm之間、可為或約為4 mm及18mm之間、可為或約為5 mm及16 mm之間、可為或約為6 mm及14 mm之間、可為或約為7 mm及12 mm之間、或可為或約為8 mm及10 mm之間。距離可從相鄰之孔706的中心測量。於一些實施例中，沿著垂直分隔件708之長度的孔706之間的距離可少於相鄰的垂直分隔件708上的孔706之間的距離(也就是垂直分隔件708之間距)，而在其他實施例中，此些距離可相同。於一些實施例中，孔間距可藉由給定之裸晶圖案決定。舉例來說，孔間距可配置以匹配有關於裸晶圖案相關的特徵長度，例如是重複之密集區域之間的距離等。基於孔706之數量、尺寸、及分隔，槳700可具有電場可通過之總開放區域為少於或約為30%、少於或約為25%、少於或約為20%、少於或約為15%、少於或約為10%、少於或約為5%、少於或約為3%、少於或約為2%、少於或約為1.5%、少於或約為1%、少於或約為0.5%或更少，而以較低百分比之開放區域的槳係提供較大的遮蔽來避免受到電場之影響。
如上所述，於槳700上之孔706的配置、數量、及/或尺寸可基於提供之裸晶圖案設計。舉例來說，各孔706可對齊於裸晶圖案之提供的密集區域的一部分，而稀疏區域係對齊於槳700的實體部分。對齊於提供之密集區域的孔706的數量可決定於密集區域的尺寸及形狀。各密集區域可對應於至少或約為1個孔、至少或約為2個孔、至少或約為3個孔、至少或約為4個孔、或更多。於一些實施例中，一或多個孔706可沿著密集區域的長度集中。於一些實施例中，孔706可從密集區域的中心偏移。舉例來說，孔706可對齊，使得孔706在槳700之攪動期間相對於密集區域平移，以提供整個密集區域實質上均勻的覆蓋。
藉由利用槳及孔，槳選擇地遮蔽稀疏區域來避免受到電場之影響，孔能夠促使電場通過到基板的密集區域，數個實施例可使電鍍高度/電鍍率能夠在密集區域中維持，而同時減少稀疏區域中的電鍍高度/電鍍率。此外，槳於容器中的平移可有助於更進一步改善基板上的電鍍之非均勻性。因此，於電鍍操作期間，此些槳可使用以改善基板的共面性。
第8圖繪示根據本技術一些實施例之電鍍基板的範例之方法800的操作。此方法可於包括上述的系統10之數種電鍍系統中執行，此些電鍍系統可包括根據本技術數個實施例的裸晶遮罩(例如是裸晶遮罩500)及/或槳(例如是槳600及700)，例如是前述的任何裸晶遮罩及/或槳。方法800可包括數個選擇的操作，可特別與或不與根據本技術之方法的一些實施例相關。
方法800可包括處理方法，可包括用以電鍍基板的數個操作，基板例如是半導體基板。此方法可包括在方法800開始之前的數個選擇的操作。舉例來說，於一些範例中，電鍍操作的一部分可執行而無需裸晶遮罩(於相同及/或不同的容器中)，且該操作係於具有裸晶遮罩之容器中完成。方法可包括額外的操作。舉例來說，方法800可包括數個與所示不同的順序執行之操作。方法800可包括於操作805定位基板以接觸容器中的液體電解質。舉例來說，基板可定位於頭部中及降低至電解質中。容器可包括裸晶遮罩(例如是裸晶遮罩500)，可定位於基板及電鍍系統的一或多個陽極之間。裸晶遮罩可設計而用於特定的裸晶圖案。舉例來說，裸晶遮罩可定義數個開放區域及一或多個遮蔽區域，且開放區域對齊於及/或以其他方式對應於裸晶遮罩的密集區域，及遮蔽區域對齊於及/或以其他方式對應於裸晶遮罩的稀疏區域。
於一些實施例中，方法800可包括製造及/或選擇裸晶遮罩來用以電鍍具有給定之裸晶圖案(舉例為貫孔及/或柱的配置)的基板。舉例來說，裸晶圖案可提供及進行分析，以辨識出裸晶圖案的特徵。舉例來說，裸晶圖案的尺寸、形狀、位置、密度、及/或其他特徵可辨識出來。基於裸晶圖案資訊，可產生裸晶遮罩設計。舉例來說，基於裸晶圖案的尺寸、形狀、位置、密度、及/或其他特徵，電鍍沈積高度輪廓可進行建模。基於建模所得的高度輪廓，其他電腦建模可使用來訂定用於裸晶遮罩設計之遮蔽區域及開放區域的尺寸、形狀、及位置，以拉平(even out)整個基板的預測沈積高度。一旦設計完成之後，可製造出裸晶遮罩。舉例來說，裸晶遮罩可以3D列印、模造(molded)、機械加工(machined)、及/或其他方式製造。於一些實施例中，建模可具有足夠的資料，以於單一個設計操作中產生有效的裸晶遮罩設計。於其他實施例中，製造之裸晶遮罩可使用於數個測試電鍍操作中，以決定裸晶遮罩設計對改善整個基板的共面性的成效。可執行數次包括設計、製造、測試、及改善(refining)裸晶遮罩的疊代步驟，以設定出在電鍍操作中使用的最終之裸晶遮罩。
在操作810，離子電流可導引通過電解質液體。電鍍系統的槳可在離子電流導引時於容器中水平地平移，以攪動液體。槳可類似於槳600或700，或可為此技術領域中任何其他所知的槳。於一些實施例中，方法800可包括在離子電流係導引通過電解質時旋轉基板。基板可順時針及/或逆時針旋轉任何度數，例如是45度、90度、120度、150度、180度等。此旋轉可使用以對齊開放區域及遮蔽區域於基板的不同部分，而可於工作週期期間使基板旋轉來做為調整手段(tuning knob)，以改善整個基板的共面性。
於一些實施例中，基板可於容器中之相同的化學物質(chemistry)中去除電鍍。舉例來說，電流的波形可在一部分的工作週期之後反向，以去除基板的高區域(例如是稀疏區域)的電鍍。於一些實施例中，此可利用相對於裸晶遮罩位於相同之定向的基板完成。於其他實施例中，去除電鍍製程可包含在去除電鍍的電流供應之前及/或供應期間調整基板相對於裸晶遮罩的定向。舉例來說，在一段工作週期的預定部分(舉例是為或約為50%及99%之間的工作週期、為或約為60%及90%之間的工作週期、或為或約為70%及80%之間的工作週期)，基板可先相對於裸晶遮罩定位於第一定向(例如是遮蔽區域對齊於稀疏區域)。此定向可調整至第二定向(例如是稀疏區域對齊於密集區域)及可完成剩餘的工作週期。此可有助於稀疏區域去除電鍍，以在基板的此些區域降低沈積高度，而可有助於改善整個基板的共面性。於一些實施例中，電鍍電流波形及/或去除電鍍電流波形可同步於對應之製程期間槳的平移及/或基板的任何角度運動(舉例為旋轉)。電鍍電流密度可相同及/或相異於去除電鍍電流密度。舉例來說，於一些實施例中，去除電鍍電流密度可高於或低於電鍍電流密度。
藉由利用具有實體遮蔽區域及開放區域的裸晶遮罩，實體遮蔽區域對應於且遮蔽稀疏區域來避免受到電場之影響，開放區域能夠促使電場通過到基板的密集區域，數個實施例可使電鍍高度/電鍍率能夠在密集區域中維持，而同時減少稀疏區域中的電鍍高度/電鍍率。於電鍍操作期間，此些裸晶電鍍可使用以改善基板的共面性。
第9圖繪示根據本技術一些實施例之電鍍基板的範例之方法900的操作。此方法可於包括上述的系統10之數種電鍍系統中執行，此些電鍍系統可包括根據本技術數個實施例的裸晶遮罩(例如是裸晶遮罩500)及/或槳(例如是槳600及700)，例如是前述的任何裸晶遮罩及/或槳。方法900可包括數個選擇的操作，可特別與或不與根據本技術之方法的一些實施例相關。方法800及900的數種操作可以結合的方式執行。
方法900可包括處理方法，可包括用以電鍍基板的數個操作，基板例如是半導體基板。此方法可包括在方法900開始之前的數個選擇的操作，或方法可包括額外的操作。舉例來說，方法900可包括數個與所示不同的順序執行之操作。方法900可包括於操作905定位基板以接觸容器中的液體電解質。舉例來說，基板可定位於頭部中及降低至電解質中。在操作910，離子電流可導引通過電解質液體。在操作915，電鍍系統的槳(例如是槳600或700)可在離子電流導引時於容器中水平地平移，以攪動液體。槳可選擇地遮蔽部分的基板來避免電鍍操作期間受到電場的影響。槳可以第一表面及第二表面為特徵，且第一表面及/或第二表面包括數個肋，此些肋從第一表面向上延伸。肋可以實質上平行方式配置於第一表面上。槳可定義數個孔，穿過槳之厚度。此些孔之各者可具有少於約5 mm的直徑，及槳可具有少於約15%的開放區域。於一些實施例中，孔可沿著肋的高度延伸，例如是如槳600中所示，而於其他實施例中，孔可延伸通過垂直分隔件，垂直分隔件在肋之間橫向地延伸，例如是如槳700中所示。
於一些實施例中，方法900可包括在離子電流係導引通過電解質時旋轉基板。基板可順時針及/或逆時針旋轉任何度數，例如是45度、90度、120度、150度、180度等。此旋轉可使用以對齊孔於基板的不同部分，而可於工作週期期間使基板旋轉來做為調整手段，以改善整個基板的共面性。
於一些實施例中，基板的對齊可相對於槳調整。舉例來說，基板可於容器中旋轉及/或以其他方式調整，以改變孔的對齊。基板可於容器中之相同的化學物質中去除電鍍。舉例來說，電流的波形可在一部分的工作週期之後反向，以去除基板的高區域(例如是稀疏區域)的電鍍。於一些實施例中，此可利用相對於槳位於相同之定向的基板完成。於其他實施例中，去除電鍍製程可包含在去除電鍍的電流供應之前及/或供應期間調整基板相對於槳的定向。舉例來說，在一段工作週期的預定部分(舉例是為或約為50%及99%之間的工作週期、為或約為60%及90%之間的工作週期、或為或約為70%及80%之間的工作週期)，槳可先相對於基板定位於第一定向(例如是孔對齊於密集區域)。此定向可調整至第二定向(例如是孔對齊於密集區域)，及剩餘的工作週期可利用相對於用於電鍍基板之反向的電流波形完成。此可有助於稀疏區域去除電鍍，以在基板的此些區域降低沈積高度，而可有助於改善整個基板的共面性。於一些實施例中，電鍍電流波形及/或去除電鍍電流波形可同步於對應之製程期間槳的平移及/或基板的任何角度運動(舉例為旋轉)。電鍍電流密度可相同及/或相異於去除電鍍電流密度。舉例來說，於一些實施例中，去除電鍍電流密度可高於或低於電鍍電流密度。
於一些實施例中，方法900可包括製造及/或選擇槳來用以電鍍具有給定之裸晶圖案(舉例為貫孔及/或柱的配置)的基板。舉例來說，裸晶圖案可提供及進行分析，以辨識出裸晶圖案的特徵。舉例來說，裸晶圖案的尺寸、形狀、位置、密度、及/或其他特徵可辨識出來。基於裸晶圖案資訊，可產生槳設計。舉例來說，基於裸晶圖案的尺寸、形狀、位置、密度、及/或其他特徵，電鍍沈積高度輪廓可進行建模。基於建模所得的高度輪廓，其他電腦建模可使用來訂定用於槳設計之孔的尺寸、形狀、及位置，以拉平整個基板的預測沈積高度。一旦設計完成之後，可製造出裸槳。舉例來說，槳可以3D列印、模造、機械加工、及/或其他方式製造。於一些實施例中，建模可具有足夠的資料，以於單一個設計操作中產生有效的槳設計。於其他實施例中，製造之槳可使用於數個測試電鍍操作中，以決定槳設計對改善整個基板的共面性的成效。可執行數次包括設計、製造、測試、及改善槳的疊代步驟，以設定出在電鍍操作中使用的最終之槳。
藉由利用槳及孔，槳選擇地遮蔽稀疏區域來避免受到電場之影響，孔能夠促使電場通過到基板的密集區域，數個實施例可使電鍍高度/電鍍率能夠在密集區域中維持，而同時減少稀疏區域中的電鍍高度/電鍍率。此外，槳於容器中的平移可有助於更進一步改善基板上的電鍍之非均勻性。因此，於電鍍操作期間，此些槳可使用以改善基板的共面性。
於前述的說明中，針對說明之目的，許多細節係已經提出，以瞭解本技術的數種實施例。然而，對於此技術領域中具有通常知識者來說顯而易見的是，某些實施例可在無需部份之細節或需要額外的細節的情況下實行。
在已經揭露數種實施例的情況下，本技術領域中具有通常知識者將瞭解數種調整、替代構造、及等效物可在不脫離實施例之精神下使用。此外，一些已知的製程及元件未進行說明，以避免不必要地模糊本技術。因此，上述說明應不做為本技術之範圍的限制。
將理解的是，除非上下文另有明確規定，在提供數值範圍的情況下，在該範圍之上限及下限之間的各中間值至下限單位的最小分數係亦明確地揭露。在陳述的範圍中的任何陳述值或未陳述的中間值之間的任何較窄的範圍，及在此陳述之範圍中的任何其他陳述或中間值係包含在內。該些較小範圍的上限及下限可在範圍中獨立地包括或排除，及於較小的範圍中包含任一個限制、兩個限制皆沒有、或兩個限制皆有的各範圍係亦包含於此技術中，但仍受限於所述範圍中的任何明確排除的限制。在陳述的範圍包括一或兩個限制的情況下，不包括任一個或兩個該些限制的範圍亦包括在內。
如此處及所附之申請專利範圍中所使用，除非內容另有明確規定，「一(a)」、「一(an)」、及「此(the)」的單數形式包括複數形式。因此，舉例來說，述及「一區域(a region)」包括數個此區域，及述及「孔(the aperture)」包括本技術領域中具有通常知識者已知的一或多個孔及其等效者等。
再者，在使用於此說明書中及下方的申請專利範圍中時，「包括(comprise(s))」、「包括(comprising)」、「包括(contain(s))」、「包括(containing)」、「包括(include(s))」、及「包括(including)」的字詞欲意指所述之特徵、整數、元件、或操作之存在，但它們不排除一或多的其他特徵、整數、元件、操作、動作、或群組之存在或添加。綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:系統 12:沖洗組件 14:頭部 16:頭部升降件 18,600,700:槳 20:基座板材 24:容器 26:接觸環 28:陽極 30,400:基板 32:槳致動器 34,502:堰部遮罩 36:轉子 40:膜 42:上腔室 44:下腔室 45:陽極遮罩 46:場成形元件 47:腔室遮罩 402:柱 404:密集區域 406:稀疏區域 408:中間區域 500:裸晶遮罩 504:遮蔽區域 506:開放區域 602,702:第一表面 604,704:肋 606,706:孔 708:垂直分隔件 800,900:方法 805,810,905,910,915:操作
進一步瞭解所揭露的技術的本質及優點可藉由參照說明書的其餘部分及圖式實現。 第1圖繪示根據本技術一些實施例之範例的電鍍系統的俯視透視圖。 第2圖繪示針對說明之目的具有移除頭部的第1圖之系統的俯視透視圖。 第3圖繪示第1圖之系統的剖面圖。 第4圖繪示根據本技術一些實施例的裸晶圖案的俯視平面圖。 第5圖繪示根據本技術一些實施例之範例的裸晶遮罩的俯視平面圖。 第6圖繪示根據本技術一些實施例之範例的槳的俯視平面圖。 第6A圖繪示第6圖之槳的剖面圖。 第7圖繪示根據本技術一些實施例之範例的槳的剖面圖。 第8圖繪示根據本技術一些實施例之電鍍基板的範例之方法的操作。 第9圖繪示根據本技術一些實施例之電鍍基板的範例之方法的操作。 數個圖式係包含而做為示意之用。將理解的是，圖式係用於說明之目的，且除非特別說明圖式為依照比例，否則不應視為依照比例。另外，做為示意來說，圖式係提供而有助於理解，且與實際的表示相比可能不包括所有的方面或資訊，以及為了說明之目的可能包括誇大的材料。 在圖式中，類似的元件及/或特徵可具有相同的參考符號。再者，相同種類的元件可藉由在參考符號後加上區分類似之元件的字母來區分。若在說明書中僅使用前面的參考符號，則說明係適用於具有相同的前面的參考符號的任一類似元件，而與字母無關。
500:裸晶遮罩
502:堰部遮罩
504:遮蔽區域
506:開放區域

Claims (20)

  1. 一種電鍍系統，包括： 一容器；以及 一槳，設置於該容器中，其中： 該槳係以一第一表面及一第二表面為特徵，該槳的該第一表面包括複數個肋，從該第一表面向上延伸； 該些肋係以一實質上平行方式配置於該第一表面上； 該槳定義複數個孔，穿過該槳的一厚度； 該些孔之各者具有少於約10 mm的一直徑；以及 該槳具有少於約30 %的一開放區域。
  2. 如請求項1所述之電鍍系統，其中： 該些孔之各者係從該第二表面延伸通過該些肋之一對應者的一頂表面。
  3. 如請求項1所述之電鍍系統，其中： 該槳包括複數個垂直分隔件，於該些肋之各者之間橫向地延伸。
  4. 如請求項3所述之電鍍系統，其中： 該些孔之各者係從該第二表面延伸通過該些垂直分隔件之一對應者的一頂表面。
  5. 如請求項1所述之電鍍系統，其中： 該槳定義複數個槽、複數個開口、或該些槽及該些開口於至少部分的該些肋之間。
  6. 如請求項1所述之電鍍系統，更包括： 一晶圓支承件，可移動以定位一晶圓於該容器中，其中該槳及該晶圓支承件的一表面之間的一距離係少於約10 mm。
  7. 如請求項1所述之電鍍系統，其中： 該些孔的各者的一位置對應於與該電鍍系統一起使用的一裸晶圖案的一密集區域。
  8. 一種電鍍一基板的方法，包括： 定位該基板以接觸一容器中的液體電解質，其中： 該容器包括一裸晶遮罩，位於該基板及一或多個陽極之間； 該裸晶遮罩定義複數個開放區域於至少一遮蔽區域之間； 該些開放區域對應於該基板的複數個密集區域； 該至少一遮蔽區域對應於該基板的複數個稀疏區域；以及 導引離子電流通過該液體電解質。
  9. 如請求項8所述之電鍍該基板的方法，更包括： 辨識該基板的一裸晶圖案，該裸晶圖案包括該些密集區域及該些稀疏區域；以及 基於該辨識之裸晶圖案製造該裸晶遮罩。
  10. 如請求項9所述之電鍍該基板的方法，其中： 製造該裸晶遮罩包括至少一製程，選自由3D列印該裸晶遮罩、模造(molding)該裸晶遮罩、及機械加工(machining)該裸晶遮罩所組成的群組。
  11. 如請求項8所述之電鍍該基板的方法，更包括： 在該離子電流導引通過該液體電解質時，旋轉該基板。
  12. 如請求項8所述之電鍍該基板的方法，更包括： 調整該基板相對於該裸晶遮罩的一對齊方式；以及 於該容器中去除該基板之電鍍。
  13. 如請求項8所述之電鍍該基板的方法，其中： 該至少一遮蔽區域包括複數個遮蔽區域；以及 該些開放區域及該些遮蔽區域以一重複圖案配置於該裸晶遮罩。
  14. 如請求項8所述之電鍍該基板的方法，其中： 該裸晶遮罩結合於該容器的一堰部遮罩中。
  15. 一種電鍍一基板的方法，包括： 放置該基板以接觸一容器中的液體電鍍液； 導引離子電流通過該液體電解質；以及 利用一水平運動於該基板的下方的該液體電解質中移動一槳，該槳選擇地遮蔽該基板的一部分，其中： 該槳係以一第一表面及一第二表面為特徵，該槳的該第一表面包括複數個肋，從該第一表面向上延伸； 該些肋係以一實質上平行方式配置於該第一表面上； 該槳定義複數個孔，穿過該槳的一厚度； 該些孔之各者具有少於約5 mm的一直徑；以及 該槳具有少於約15 %的一開放區域。
  16. 如請求項15所述之電鍍該基板的方法，更包括： 在該離子電流導引通過該液體電解質時，旋轉該基板。
  17. 如請求項15所述之電鍍該基板的方法，更包括： 調整該基板相對於該槳的一對齊方式；以及 於該容器中去除該基板之電鍍。
  18. 如請求項15所述之電鍍該基板的方法，其中： 辨識該基板的一裸晶圖案，該裸晶圖案包括複數個密集區域及複數個稀疏區域；以及 製造該槳，其中該些孔的各者係實質上對齊於該些密集區域之一者。
  19. 如請求項15所述之電鍍該基板的方法，其中： 該些孔之各者係從該第二表面延伸通過該些肋之一對應者的一頂表面。
  20. 如請求項15所述之電鍍該基板的方法，其中： 該槳包括複數個垂直分隔件，於該些肋之各者之間橫向地延伸；以及 該些孔之各者係從該第二表面延伸通過該些垂直分隔件之一對應者的一頂表面。
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