TWI550139B - 用於裁整均勻輪廓之電鍍裝置 - Google Patents

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布萊恩Ｌ 巴卡魯
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Description

用於裁整均勻輪廓之電鍍裝置
本發明大體上係關於用於在半導體晶圓上電鍍金屬層之方法及裝置。更特定而言，本文描述之方法及裝置可用於控制鍍敷均勻性。
本申請案根據35 U.S.C.§ 119(e)主張2011年4月4日申請之美國臨時專利申請案第61/471,624號及2012年2月13日申請之美國臨時專利申請案第61/598,054號之權益，以上美國臨時專利申請案以引用之方式併入本文中。
在積體電路(IC)製造中自鋁至銅之轉變需要製程「架構」(用以鑲嵌及雙鑲嵌)之改變及一組全新之製程技術。在生產銅鑲嵌電路中使用之一製程步驟係形成「晶種層」或「預鍍層」，其隨後用作在其上電鍍(「電填充」)銅之基底層。晶種層將電鍍敷電流自晶圓之邊緣區(形成電接觸之處)載運至位於整個晶圓表面上之所有溝槽及通孔結構。晶種膜通常係薄導電銅層。其藉由障壁層與絕緣二氧化矽或其他介電質分離。晶種層沈積製程應產生具有良好的總體黏合性、極佳的台階覆蓋(更特定而言，沈積至嵌入式結構之側壁上的金屬之保形/連續量)及嵌入式特徵之頂部之最小閉合或「頸縮」之層。
日益變小之特徵及替代接種製程之市場趨勢驅動了對在日益變薄之接種晶圓上以高度均勻性進行鍍敷之能力的需要。在未來，預期晶種膜可簡單地由可鍍敷之障壁膜(例 如，釕)構成，或由非常薄之障壁及銅之雙層(例如，藉由原子層沈積(ALD)或類似製程來沈積)構成。此等膜給工程師帶來極端之終端效應情形。舉例而言，當將3安培總電流均勻地驅動至30歐姆/平方釕晶種層(對於30 Å至50 Å膜之可能值)中時，金屬中所得之中心至邊緣(徑向)電壓降將超過2伏特。為了有效地鍍敷大表面區域，鍍敷工具加工形成僅至晶圓基板之邊緣區中的導電晶種之電接觸。不存在與基板之中心區形成之直接接觸。因此，對於高電阻性晶種層，層之邊緣處的電位顯著大於層之中心區處的電位。在無電阻及電壓補償之適當手段之情況下，此大的邊緣至中心電壓降可導致極端不均勻之鍍敷速率及不均勻之鍍敷厚度分佈，其主要特徵在於在晶圓邊緣處之較厚鍍敷。此鍍敷不均勻性為徑向不均勻性，亦即，沿著圓形晶圓之半徑之均勻性變化。
需要緩解之另一類型之不均勻性係方位不均勻性。為了清楚起見，吾人使用極座標將方位不均勻性定義為在距晶圓中心之固定徑向位置處在工件上之不同角位置處展現之厚度變化，亦即，沿著晶圓周邊內之給定圓或圓之一部分之不均勻性。此類型之不均勻性可獨立於徑向不均勻性而存在於電鍍應用中，且在一些應用中，可為需要控制之主要類型之不均勻性。其常常出現在穿抗蝕劑鍍敷中，其中晶圓之主要部分以光抗蝕劑塗層或類似之防鍍敷層來遮蔽，且特徵之經遮蔽圖案或特徵密度在晶圓邊緣附近在方位上並不均勻。舉例而言，在一些情況下，在晶圓之缺口 附近可能存在缺失圖案特徵之技術上要求之弦區，以允許晶圓編號或處置。在缺失區內之徑向上及方位上可變之鍍敷速率可引起晶片晶粒不工作，因此需要用於避免此情形之方法及裝置。
電化學沈積當前可有效地滿足對複雜封裝及多晶片互連技術之商業需要，該等技術通常稱為晶圓級封裝(WLP)及穿矽通孔(TSV)電連接技術。此等技術帶來其自身之非常顯著之挑戰。
此等技術需要在比鑲嵌應用顯著更大之大小尺度上進行電鍍。取決於封裝特徵之類型及應用(例如，穿晶片連接TSV、互連再分佈佈線，或晶片至板或晶片接合，諸如覆晶柱)，在當前技術中，鍍敷特徵通常直徑大於約2微米，且通常直徑為5至100微米(例如，柱可為約50微米)。對於諸如電力匯流排之一些晶片上結構，待鍍敷特徵可能大於100微米。WLP特徵之縱橫比通常為約2：1(高度比寬度)或更小，更通常為1：1或更小，而TSV結構可具有非常高之縱橫比(例如，在約10：1或20：1附近)。
給定相對大量之待沈積材料，不僅特徵大小，而且鍍敷速度亦使WLP及TSV應用區別於鑲嵌應用。對於許多WLP應用，鍍敷必須以至少約2微米/分鐘且通常至少約4微米/分鐘且對於一些應用至少約7微米/分鐘之速率來填充特徵。實際速率將取決於正沈積之特定金屬而變化。但在此等較高鍍敷速率狀況下，電解液中之金屬離子向鍍敷表面之有效質量轉移係非常重要的。較高之鍍敷速率在電沈積 層之均勻性方面帶來挑戰。
描述用於控制鍍敷均勻性、尤其是方位不均勻性、徑向不均勻性或兩者之方法及裝置。本文描述之裝置及方法可用於多種基板(包含具有TSV或WLP凹入特徵之半導體晶圓基板)上之電鍍。
在一些實施例中，提供一種用於電鍍不對稱鍍敷工件(包含幾何上對稱之工件基板，其待鍍敷之曝露區域係不對稱的，諸如具有方位上不均勻圖案化之晶圓)之方法。不對稱性不僅指代基板之純幾何不對稱性(諸如，存在缺口或沿著弦切割之平坦區)，而且指代基板上之特徵內之不對稱性，此可導致鍍敷期間非吾人所樂見之離子電流積聚，且導致晶圓之某些方位區處之增加之鍍敷。舉例而言，在一些實施例中，在具有缺失晶粒之基板上執行電鍍。此基板上之電鍍導致在鄰近於外圍處之方位可變圖案化不連續性之區域(諸如，具有缺失特徵及缺失晶粒之區)中之電流積聚，且因此導致此區中之鍍敷不均勻性。
在一些實施例中，所提供之方法及裝置採用方位上不對稱之屏蔽件，該等屏蔽件在徑向位置中之至少一者處在某些方位(角)位置處比在其他方位(角)位置處以更大程度提供對鍍敷(離子)電流之屏蔽。
在一些實施例中，所提供之方法及裝置採用方位上不對稱之輔助電極，該等電極經組態以使鍍敷電流轉向(輔助陰極或竊流件)、給予鍍敷電流(輔助陽極)或在不同時間點 給予電流及使電流轉向(稱為陽極/陰極)，其中該等電極經成形或定邊界以便優先於其他位置而主要在某些方位(角)位置處以更大程度修改電流。
方位上不對稱之電極之實例為C形電極(陰極、陽極或陽極/陰極)。C形電極在一些實施例中位於相對靠近晶圓基板處(例如，在不大於晶圓半徑之0.2倍之距離內)，且電連接至電源供應器及控制器，該電源及控制器在一些實施例中使得C形電極與晶圓之旋轉相關地被供能。在一些實施例中，C形電極之本體較佳具有小於約120度(諸如小於約90度)之弧長。
在一態樣中，所提供之方法及裝置採用方位上不對稱之屏蔽件及/或方位上不對稱之輔助電極及/或多段輔助電極，其中調整晶圓之旋轉以使得晶圓之不同角(方位)位置在經屏蔽區域中或在接近輔助電極或其片段之區域中具有不同之停留時間。
因此，舉例而言，缺失晶粒區域在相對較多經屏蔽區域中平均花費之時間可大於晶圓之在不同角(方位)位置處但具有相同平均弧長及相同平均徑向位置之同等部分。
在另一態樣中，所提供之方法及裝置採用方位上不對稱之輔助電極及/或多段輔助電極，其中與晶圓之旋轉相關地對該等電極供能，使得晶圓之不同角(方位)位置曝露於由輔助電極(或電極片段)給予及/或轉向之不同量之鍍敷電流。
舉例而言，可與旋轉之晶圓相關地對C形輔助電極供 能，例如當晶圓之缺失晶粒區經過C形電極附近時，可以第一位準對電極供能(例如，以在第一位準下使電流轉向)，而在晶圓旋轉之過程期間在晶圓之其他方位(角)位置經過C形電極附近時，以不同位準對其供能，或不對其供能或對其供能以具有相反極性。術語「角位置」與「方位位置」係同義的，且可互換使用。
應瞭解，本文描述之所有次要或輔助電極功能性可作為陽極、陰極或兩者來操作。陽極可為惰性陽極或尺寸上穩定之陽極，例如產生氧氣，或者其可為金屬陽極，產生金屬離子。陰極可在其上進行金屬鍍敷，或可經歷另一陰極反應，諸如析氫(例如，若自電極之表面排除可鍍敷之金屬離子)。在一些實施例中，電極可組合上述過程中之兩者或兩者以上，從而在晶圓鍍敷循環期間在時間上改變(陽極/陰極)。因此，雖然藉由竊流陰極來例示本文描述之一些實施例，但應瞭解，所有此等實施例可不僅與竊流陰極一起使用，而且可與其他類型之輔助電極一起使用，包含陽極(經組態以用於給予鍍敷電流之經正性偏壓之電極)及陽極/陰極(可按需要在不同時間點經負性及正性偏壓之電極)。可連續地或在晶圓旋轉之某個部分中對輔助電極供能。
此外，雖然關於所描述方法中之每一者可能未提到，但較佳地，每一方法包含在電鍍之前的操作，其中對齊(例如，藉由光學器件)基板之所需方位位置，使得此位置已知，且使得裝置可經程式化以便提供在電鍍過程期間針對 此特定位置(或針對駐留在距已知位置某一角度處之不同位置)之適當鍍敷電流校正。只要所記錄之位置保持已知直至電鍍之時刻，便可在電鍍裝置中或在不同裝置中執行選定角位置(例如，缺口)之對齊。
在一態樣中，一種在經陰極性偏壓之基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法包含：將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該裝置包括陽極及固定之方位上不對稱之輔助電極；及在旋轉該基板之同時且在與該基板之旋轉相關地將功率提供至該方位上不對稱之輔助電極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該方位上不對稱之輔助電極以與該基板之第二部分不同之方式將鍍敷電流轉向及/或給予至該基板之在該基板之選定方位位置處之第一部分，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同方位角位置處。
應瞭解，可藉由控制來自電連接至輔助電極之電源供應器的電流、電壓或其組合來達成將所需功率提供至輔助電極。可對輔助電極供能以使得當選定方位位置經過其附近時將不同電流施加至該輔助電極，而當晶圓之其他角位置經過其附近時，可藉由不同電流位準對輔助電極供能、完全不對其供能或以不同極性對其供能。通常，在晶圓之一完整旋轉期間，輔助電極經過至少兩個不同狀態(例如，由不同電流位準供能、以不同極性供能或經供能/未經供能狀態)。
在一些實施例中，該方位上不對稱之電極係C形的。在一些實施例中，電極可駐留在方位電流約束結構中。若約束結構提供接近C形之鍍敷電流曝露(例如，經由狹槽或一系列開口)，則輔助電極自身可具有多種形狀，此係因為輔助電極對鍍敷電流之修改將由藉由約束結構產生之曝露來控管。在一些實施例中，方位上不對稱之輔助電極容納在單獨腔室中，且來自該輔助電極之鍍敷電流之曝露係在小於約120度之弧角度上穿過至少一通道，該至少一通道將電流遞送至鍍槽之在該基板之外圍附近之區中。
在一些實施例中，該方位上不對稱之輔助電極經陰極性偏壓，且經組態以在電鍍期間使不同量之鍍敷電流自該基板之不同方位位置轉向。舉例而言，在晶圓之一完整旋轉期間，電極可接受第一位準之陰極電流(當旋轉晶圓之選定角位置經過其附近時)，且隨後接受不同(較低或較高)位準之電流(當不同角位置經過其附近時)。在另一實例中，在晶圓之一完整旋轉期間，電極可接受第一位準之陰極電流(當旋轉晶圓之選定角位置經過其附近時)，且隨後可保持未經供能(當不同角位置經過其附近時)。
在其他實施例中，該方位上不對稱之輔助電極經陽極性偏壓，且經組態以在電鍍期間對基板之不同方位位置給予不同量之鍍敷電流。舉例而言，在晶圓之一完整旋轉期間，電極可接受第一位準之陽極電流(當旋轉晶圓之選定角位置經過其附近時)，且隨後接受不同(較低或較高)位準之電流(當不同角位置經過其附近時)。在另一實例中，在 晶圓之一完整旋轉期間，電極可接受第一位準之陽極電流(當旋轉晶圓之選定角位置經過其附近時)，且隨後可保持未經供能(當不同角位置經過其附近時)。
在其他實施例中，該方位上不對稱之輔助電極在電鍍期間經陽極性及陰極性偏壓，且經組態以使鍍敷電流自該基板上之第一方位位置轉向且對該基板上之第二方位位置給予鍍敷電流。舉例而言，在晶圓之一完整旋轉期間，電極可接受某一位準之陽極電流(當旋轉晶圓之選定角位置經過其附近時)，且隨後接受某一位準之陰極電流(當旋轉晶圓之不同角位置經過其附近時)。此陽極/陰極通常電連接至雙極電源供應器，該雙極電源供應器經組態以在必要時改變輔助電極之極性。
在一些實施例中，電鍍裝置包含屏蔽件，該屏蔽件在所有方位位置處屏蔽該基板之外圍，且該方位上不對稱之輔助電極至少在該基板之完整旋轉之時間之一部分期間經陽極性偏壓，且經組態以對該基板上之選定方位位置給予電流。藉由使用方位上對稱之屏蔽件，晶圓之整個外圍可能缺少鍍敷電流，此可藉由由輔助電極對不同角位置以不同位準給予鍍敷電流來校正。
在另一態樣中，一種在經陰極性偏壓之基板上電鍍金屬之方法包含：將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該裝置包括位於該基板附近之方位上不對稱或多段輔助陽極；及在旋轉該基板之同時且在以實質上恆定位準將功率提供至該方位上不對稱之輔 助陽極以對該基板給予電流之同時在該基板上電鍍該金屬。
在另一態樣中，提供一種用於在基板上電鍍金屬之電鍍裝置，其中該裝置包含：鍍敷腔室，其經組態以包含電解液、陽極及方位上不對稱之輔助電極；基板固持器，其經組態以固持該基板；及控制器，其包括用於進行如下操作之程式指令：在旋轉該基板之同時且在與該基板之旋轉相關地將功率提供至該方位上不對稱之輔助電極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該方位上不對稱之輔助電極以與該基板之第二部分不同之方式將鍍敷電流轉向及/或給予至該基板之在該基板之選定方位位置處之第一部分，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。在一些實施例中，此裝置整合至經組態以用於光微影處理之系統中，該系統進一步包含步進器。
在另一態樣中，提供一種非暫時性電腦機器可讀媒體，其包括用於控制電鍍裝置之程式指令，其中該等程式指令包含用於進行如下操作之程式碼：在旋轉基板之同時且在與該基板之旋轉相關地將功率提供至方位上不對稱之輔助電極之同時在該基板上電鍍金屬，使得該方位上不對稱之輔助電極以與該基板之第二部分不同之方式將鍍敷電流轉向及/或給予至該基板之在該基板之選定方位位置處之第一部分，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。
在一些實施例中，本文提供之方法整合至包含光微影處理之一般處理方案中，且進一步包含以下步驟：將光抗蝕劑塗覆至該基板；使該光抗蝕劑曝露於光；圖案化該抗蝕劑且將該圖案轉印至工件；及自該工件選擇性地移除該光抗蝕劑。在一些實施例中，在電鍍之前塗覆及圖案化光抗蝕劑，且在電鍍之後移除光抗蝕劑。
在另一態樣中，提供一種用於在基板上電鍍金屬之電鍍裝置，其中該裝置包含：鍍敷腔室，其經組態以包含電解液；基板固持器，其經組態以在電鍍期間固持及旋轉該基板；陽極；及方位上不對稱之輔助電極，其經組態以在電鍍期間經陽極性及陰極性偏壓。
在另一態樣中，提供一種用於在基板上電鍍金屬之電鍍裝置，其中該裝置包含：鍍敷腔室，其經組態以包含電解液；基板固持器，其經組態以在電鍍期間固持及旋轉該基板；陽極；屏蔽件，其經組態以屏蔽該基板之外圍處之電流；及方位上不對稱之輔助陽極，其經組態以對該基板之在該基板上之選定方位位置處之經屏蔽外圍給予電流。
在另一態樣中，提供一種用於在基板上電鍍金屬之電鍍裝置，其中該裝置包含：鍍敷腔室，其經組態以包含電解液；基板固持器，其經組態以在電鍍期間固持及旋轉該基板；陽極；及經組態以在電鍍期間經陽極性及陰極性偏壓之多段輔助電極，或多段輔助陽極。
在另一態樣中，一種在經陰極性偏壓之基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法包含：(a)將該基板提供至經組 態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該裝置包括第一陽極及多段輔助陽極或經組態以充當輔助陽極及輔助陰極兩者之多段輔助電極；及(b)在旋轉該基板之同時且在與該基板之旋轉相關地將功率提供至該多段輔助陽極或該多段輔助電極之若干片段之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該陽極以與該基板之第二部分不同之位準對該基板之在該基板之選定方位位置處之第一部分給予鍍敷電流，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處，或使得該輔助電極對該第一部分給予電流且使電流自該第二部分轉向。
在另一態樣中，一種在基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法包含：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中；及(b)在相對於屏蔽件旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在經屏蔽區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同之角方位位置處。
舉例而言，當該基板之選定部分經較少屏蔽時可以第一速度旋轉該基板，且當該基板之選定部分經較多屏蔽時可以第二速度旋轉該基板，其中該基板之一完整旋轉包括該第一速度之第一旋轉週期及該第二速度之第二旋轉週期。在一些實施例中，該第二速度低於該第一速度，亦即，當 晶圓之選定角位置(通常係受電流積聚影響之一角位置)經過較多屏蔽區域時，基板減慢。在更特定實例中，該第一速度為至少約20 rpm，該第二速度小於約10 rpm，且該基板在電鍍過程期間進行至少約5個可變速度完整旋轉。
在一些實施例中，藉由以恆定速度雙向地旋轉該基板來達成經屏蔽區域中之不同停留時間。雙向旋轉經組態以使得晶圓之選定角位置與其他角位置相比在經屏蔽區域中花費較多(或較少)時間。
較佳地，該屏蔽件與該基板之可鍍敷表面之間的距離不大於該基板之半徑的約0.1倍。在一些實施例中，該屏蔽件與該基板之可鍍敷表面之間的距離不大於約4 mm。
在一些實施例中，該電鍍裝置進一步包括具有平坦表面之離子電阻性離子可滲透元件，在電鍍期間該平坦表面實質上平行於該基板之鍍敷面且與該鍍敷面分離約10毫米或10毫米以下之距離，其中該元件具有複數個非連通孔。在一些實施例中，該屏蔽件係掩蔽離子電阻性離子可滲透元件之孔中之一些孔的方位上不對稱之屏蔽件，或該屏蔽件自身係具有方位上不對稱之孔分佈之離子電阻性離子可滲透元件。
在一態樣中，提供一種用於在基板上電鍍金屬之電鍍裝置，其中該裝置包含：鍍敷腔室，其經組態以包含電解液及屏蔽件；基板固持器，其經組態以固持該基板；及控制器，其包括用於進行如下操作之程式指令：在相對於該屏蔽件旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基 板之在選定方位位置處之選定部分停留在經屏蔽區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。在另一態樣中，提供一種包括此裝置及步進器之系統。
在另一態樣中，提供一種非暫時性電腦機器可讀媒體，其包括用於控制電鍍裝置之程式指令，其中該等程式指令包含用於進行如下操作之程式碼：在相對於屏蔽件旋轉基板之同時在該基板上電鍍金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在經屏蔽區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。
在另一態樣中，一種在基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，其中該方法包含：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間轉向及/或給予電流之多段輔助電極；及(b)在相對於該固定之多段輔助電極旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在接近於該輔助電極之片段之區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同徑向位置且駐留在不同角方位位置處，且其中該輔助電極之至少一片段以與另一片段不同之方式轉向及/或給予鍍敷電流。舉 例而言，該等片段中之一者可接受與其他片段不同位準(陽極或陰極)之電流，或該等片段中之一者可具有與其他片段相反之極性。
在另一態樣中，一種在基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法包含：將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間轉向及/或給予電流之方位上不對稱之輔助電極；及在相對於該方位上不對稱之輔助電極旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在接近於該方位上不對稱之輔助電極之區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。
在另一實施例中，一種在基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法包含：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之可旋轉多段竊流陰極；及(b)在以相同速度旋轉該基板及該竊流陰極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在接近於該竊流陰極之片段之區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。
在另一實施例中，一種在基板上電鍍金屬同時控制方位 均勻性之方法包含：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之方位上不對稱之可旋轉竊流陰極；及(b)在以相同速度旋轉該基板及該竊流陰極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在接近於該竊流陰極之區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。
在另一實施例中，一種在基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法包含：將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之可旋轉多段輔助陽極或經組態以充當陽極及陰極之可旋轉多段輔助電極；及在以相同速度旋轉該基板及該多段輔助陽極或該多段輔助電極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在接近於該陽極或該電極之片段之區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。
在另一實施例中，一種在基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法包含：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之方位上不對稱之可旋轉陽 極或經組態以在電鍍期間轉向及給予電流之方位上不對稱之可旋轉陽極/陰極；及(b)在以相同速度旋轉該基板及該陽極或陽極/陰極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在選定方位位置處之選定部分停留在接近於該陽極或該陽極/陰極之區域中歷時與該基板之第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在不同角方位位置處。
在一些實施例中，本文呈現之所有方法可進一步包含在電鍍過程期間旋轉已移除一片段之具有大體環形本體之屏蔽件，該屏蔽件駐留於晶圓之附近。此可最佳化晶圓附近之電解液流，此係因為電解液將趨於在晶圓表面處在該屏蔽件之開口之方向上橫向移動。在一些實施例中，以不同於晶圓旋轉速度之速度旋轉此流轉向器，進而使流圖案之隨機化最大化。
對於本文揭示之所有方法，基板之選定部分可包含鄰近於晶圓缺口、晶圓平坦部或一組方位上缺失特徵之區域，其在電鍍之前經對齊(例如，藉由光學對準器)。在一些實施例中，電鍍包含在TSV或WLP處理期間填充凹入特徵。
下文將參見相關聯圖式更詳細地描述本發明之此等及其他特徵及優點。
提供用於在基板上電鍍金屬同時控制電鍍層之均勻性(例如，方位均勻性、徑向均勻性或兩者)的方法及裝置。
大體上描述其中基板係半導體晶圓之實施例；然而，本 發明不限於此。所提供之裝置及方法可用於在TSV及WLP應用中電鍍金屬，但亦可用於多種其他電鍍製程中，包含在鑲嵌特徵中沈積銅。可使用所提供之方法電鍍的金屬之實例包含(但不限於)銅、錫、錫鉛組合物、錫銀組合物、鎳、鈷、鎳及/或鈷彼此之合金或與鎢之合金、錫銅組合物、錫銀銅組合物、金、鈀及包含此等金屬及組合物之各種合金。
在典型電鍍製程中，將在表面上可具有一或多個凹入特徵之半導體晶圓基板置放於晶圓固持器中，且將其可鍍敷表面浸沒至包含於電鍍浴中之電解液中。對晶圓基板加負偏壓，使得其在電鍍期間充當陰極。包含於電解液中之可鍍敷金屬之離子(諸如上文列出之金屬之離子)在電鍍期間在經負性偏壓之基板之表面處亦原，進而形成鍍敷金屬層。通常在電鍍期間旋轉之晶圓經歷電場(電解液之離子電流場)，該電場出於多種原因而可為不均勻的，該等原因包含存在於晶圓基板中之方位不對稱性。此情況可能會導致金屬之不均勻沈積。
本文提供之電鍍裝置通常包含：基板固持器，其經組態以用於在電鍍期間固持及旋轉基板；鍍敷浴，其經組態以用於固持電解液及陽極；及電源供應器，其具有電連接至晶圓基板之負端子及電連接至陽極之正端子。該裝置進一步包含經組態以用於在鍍敷期間裁整均勻輪廓之一或多個元件(諸如屏蔽件)及輔助電極(陰極、陽極或陽極/陰極)。在一些實施例中，該裝置進一步包含控制器，該控制器具 有用於執行本文揭示之方法之程式指令，諸如用於以允許控制鍍敷均勻性之方式改變基板之旋轉速度及/或旋轉方向。在一些實施例中，控制器進一步包含用於與晶圓旋轉相關地對輔助電極供能之程式指令。
本發明係關於尤其用於控制鍍敷均勻性之方法及裝置，不僅控制徑向不均勻性，而且控制方位不均勻性。方位不均勻性可以多種方式出現。在一實例中，半導體晶圓有時係沿著弦切割(例如，JEDA晶圓)且具有缺口，例如用於在製程操縱期間之對齊目的。此等弦或缺口構成晶圓中之方位不均勻性。在晶圓旋轉且曝露於鍍敷場時，晶圓之沿著弦或缺口之邊緣與晶圓之沿著同一環帶(亦即，相同徑向位置)之其他對應區域曝露於不同的場強度。在鍍敷期間，將存在自弦或缺口之邊緣朝向晶圓之中心區域向內延伸之方位不均勻性。作為另一實例，通常在已圖案化有器件特徵之晶圓上沈積晶種層，或在上覆於位於實質上圓形(用於角對齊之缺口除外)的晶圓上的晶種層上之光抗蝕劑層中圖案化器件特徵。此等器件特徵通常作為一系列(例如)矩形晶粒而重複。由於晶圓自身係圓形的，因此不可避免地會在晶圓之邊緣處存在無足夠空間用於具有所有晶粒器件特徵或圖案之完整晶粒(或整體上顯著不同於特徵之表面構形)之區域。由於此原因，在其中不存在特徵(例如，未曝露之未經圖案化抗蝕劑)之區域與具有特徵之區域之間不可避免地存在邊界。因此，沿著晶圓之周邊內之給定環帶，通常(但不一定)朝向晶圓之周邊，存在特徵圖 案變化，諸如含有經特徵化及其他未經特徵化表面之區。因為在經特徵化與未經特徵化(或表面構形上不同之)區域之間存在邊界，所以由於電流線及電場經裁整以例如用某一方式在特定表面構形上鍍敷之事實而必然存在方位鍍敷變化，及/或因為在此等邊界處，存在不同之表面構形及對鍍敷槽之場及電流線之過量曝露，因此鍍敷電流在此等轉變位置處積聚或積累。用以克服表面構形改變之一種方法係印刷部分(不起作用之)特徵及晶粒以填充晶粒一般不會適配之區域，從而將圖案延伸至晶圓邊緣，例如延伸至在晶圓之外圍周圍之全部。然而，由於通常在晶圓上個別地對晶粒進行微影處理，因此形成此等「虛設」特徵存在相關聯之高昂成本。此等基板將稱為方位上不對稱基板。顯然，此等基板可在幾何上不對稱(例如，具有缺口或切除部分，且基板自身並非實質上圓形的)，或不對稱性可存在於在基板上界定之特徵(例如，一組缺失之特徵或晶粒)的分佈中，或兩種情況皆存在。在方位上不對稱基板中，至少在一徑向位置處存在基板幾何形狀或基板表面構形之方位變化。
在一些實施例中，藉由使用方位上不對稱屏蔽件及方位上不對稱輔助電極及/或藉由使用使基板之選定方位位置與經屏蔽區域或竊流陰極附近之區域對準之旋轉技術，來解決在基板上且尤其在方位上不對稱基板上之方位鍍敷不均勻性。
方位上不對稱屏蔽件係沿著至少一徑向位置在一些方位 位置處且並不在相同程度上或完全不在其他方位位置中將基板屏蔽於鍍敷電流之屏蔽件。此等屏蔽件包含楔形屏蔽件、蝙蝠翼形屏蔽件等。純環形屏蔽件(不具有至環帶中心之突出部)並非相對於諸如晶圓之圓形工件為方位上不對稱的。屏蔽件通常由相對於主鍍敷溶液介質之離子電阻性材料製成，且置放於晶圓基板附近，以防止在基板之選定位置處產生非吾人所樂見之過量電流積聚。在一些情況下，屏蔽件之離子電阻並非絕對的，而是僅顯著大於鍍敷介質自身。在其他情況下，屏蔽件不僅具有方位上可變之形狀，而且具有例如因在諸如一片陶瓷或塑膠之電阻性板中具有可變孔圖案而產生之方位上及/或徑向上可變之離子電阻。大體上，屏蔽件係不導電的(其不藉由輸送電子來傳導電流)，且因此由諸如塑膠、玻璃及陶瓷之介電材料製成，而不由金屬製成。若晶圓之可鍍敷表面與屏蔽件之最靠近表面之間的距離不大於基板半徑之約0.1倍，諸如不大於基板半徑之約0.2倍，則屏蔽件在裁整方位鍍敷均勻性上係最有效的。作為特定實例，用於300mm直徑晶圓之根據本發明之方位邊緣校正屏蔽件將比約30mm更近，更通常地距晶圓基板間隔小於15mm，例如距晶圓表面約7mm。在許多實施例中，屏蔽件安置於鍍敷浴中，浸沒在電解液中，非常靠近基板，諸如在基板之可鍍敷表面之4mm以內。
方位上不對稱之竊流陰極係方位上不對稱之負性偏壓部件(例如，金屬條)，其安置成與鍍敷電解液離子連通(例 如，直接在鍍敷浴中，或在與晶圓及晶圓邊緣離子連通之鄰近腔室中)，其中竊流件經組態以用於使自大體上置放於晶圓下方且與晶圓對準之主陽極發出之離子鍍敷電流之一部分轉向離開基板到達竊流陰極。或者，電極可作為輔助陽極而操作，該輔助陽極經組態且操作以用於遞送額外離子鍍敷電流，其超過將自主陽極供應之部分。在一些實施例中，電極可在此兩種模式(充當輔助陽極，且稍後充當輔助陰極，兩者均與晶圓之旋轉同步)之間循環其操作，使得當旋轉之基板之選定角位置經過電極附近時以第一位準及/或極性對電極供能，且當旋轉之晶圓之不同角位置經過電極附近時以不同位準及/或以不同極性對電極供能。因此，在晶圓之一完整旋轉期間，方位上不對稱之電極具有至少兩個狀態(藉由施加兩個電流位準來供能、經供能/未經供能，或以不同極性供能)。陽極/陰極可由雙極電源供應器供能，該雙極電源供應器允許在無硬體改變之情況下自陰極切換至陽極模式。通常例如使用單獨之電源供應器或電阻性控制電路或對基板提供電流之同一電源供應器上之單獨通道來與基板分開地加偏壓及控制輔助電極。諸如竊流陰極、輔助陽極及陽極/陰極之方位上不對稱之電極在晶圓之一些方位位置處在與至少一徑向位置周圍之其他方位位置處不同之程度上修改鍍敷電流。方位上不對稱之竊流件、陽極或陽極/陰極之實例係C形輔助電極，其僅在晶圓圓周之一部分上超出晶圓之半徑圍繞晶圓外圍(例如，移除了一段之環形竊流件)。在一些實施例 中，C形電極之本體具有小於約120度(諸如小於約90度)之弧長。相比之下，環形電極係方位上對稱的，且在圓周之整個部分上完全地圍繞晶圓。在一些實施例中，方位上不對稱之電極駐留在晶圓附近，例如，較佳在不大於晶圓半徑之0.2倍之距離內。在一些實施例中，方位上不對稱之電極駐留在接近C形電極之提供電流曝露(例如，藉由約束結構中之狹槽或一系列開口)之約束結構中。在此情況下，電極自身可具有多種形狀，此係因為其功能將由本質上形成虛擬電極之約束結構之形狀來判定。在一些實施例中，輔助電極之位置可包含圍繞晶圓外圍之任何位置，諸如2010年5月13日公開之Mayer等人之題為「Method and Apparatus for Electroplating」的美國專利申請公開案第2010/0116672號中揭示之彼等位置，該美國專利申請公開案以全文引用之方式併入本文中。在使用時，用於輔助電極的容納結構可包含允許電極與鍍敷槽連通之複數個通孔，諸如Feng等人在2011年7月1日申請之題為「Purging Micro-Containments During Electroplating」之臨時美國申請案第61/499,653中描述之彼等通孔。
提供用於在方位上不對稱之電極與晶圓基板上之選定方位位置之間在時間及空間上對準及改變電流量及電流之正負號及用於調整晶圓之選定方位位置在竊流陰極附近的停留時間之方法及裝置。
在本文呈現之實施例中，重要的係在電鍍之前知曉基板上之選定方位區(亦即，目標為特殊處理之區)之位置。因 此，在本文呈現之實施例中，在電鍍之前例如用光學對準器來對齊選定之方位位置。舉例而言，可藉由缺口對準器來量測晶圓上之缺口之位置(選定之方位位置)。一些位置及缺口對準器使用光學量測器件，包括光電二極體陣列，其能夠獲取基板之陰影影像且將其儲存在記憶體檔案中，例如數位線性檔案中。判定缺口位置之對齊，且藉由用於特殊處理之選定方位區之此知識(藉由相對於缺口之計算)，允許在整個鍍敷製程中控制此方位位置之定向及(在需要時)屏蔽件及/或輔助電極與晶圓上之特定方位區之同步(位置及/或施加之功率)。在本文提供之典型電鍍製程中，在電鍍之前及在電鍍期間相對於標引之缺口位置知曉基板之選定方位部分之位置，從而允許在整個鍍敷過程中進行方位電流校正之協調。作為特定實例，晶圓可在置放至鍍敷工具上之前在前開式標準艙(Front Opening Unified Pod，FOUP)內經缺口對準。在另一實例中，晶圓恰好在經歷鍍敷之前經過缺口對準器件。在第三實例中，缺口對準係作為後續鍍敷及/或非鍍敷操作序列(例如，沖洗及化學預處理、真空預處理、表面預處理、銅鍍敷、鎳鍍敷、無鉛焊料鍍敷、金鍍敷)中之初始步驟而在鍍敷工具上完成，其中只要每一腔室中之操作不導致失去對齊(諸如，在晶圓固持卡盤中滑動)便可追蹤晶圓之定向改變。
在一些實施例中，本文提供之方法及裝置解決了針對徑向及方位不均勻性兩者之校正。
在一些實施例中，可藉由使用在鍍敷期間位於工作電極 (晶圓基板)與反電極(陽極)之間的離子電阻性離子可滲透元件以便使電場成形並控制電解液流特性，來達成徑向鍍敷均勻性控制。舉例而言，已發現具有電解液可滲透1D(亦即，不連通)通孔之離子電阻性元件(其中元件駐留在晶圓基板之附近)在此方面係高度有效的。此離子電阻性元件之一實例描述於Jonathan Reid等人於2008年11月7日申請之題為「Method and Apparatus for Electroplating」之美國非臨時申請案第12/291,356號中，該美國非臨時申請案出於所有目的以引用之方式併入本文中。其中描述的離子電阻性離子可滲透元件實質上改良了薄電阻性晶種層上之徑向鍍敷均勻性。其在結合經組態以使電流之一部分自晶圓之近邊緣區轉向或供應該部分之第二(竊流)陰極或陽極使用時尤其有用。其亦與電位受控之晶圓進入相容，電位受控之晶圓進入在一些實施例中係較佳之晶圓進入製程。離子電阻性離子可滲透元件用於在晶圓(陰極)附近達成近似恆定且均勻之電流源，且已被稱為虛擬陽極。相比之下，同樣靠近基板之陽極將顯著較不易於對晶圓供應近似恆定之電流，而是將支援陽極金屬表面處之恆定電位，進而允許在自陽極平面至終點(例如，至晶圓上之外圍接觸點)之淨電阻較小之地方電流最大。因此，雖然離子電阻性離子可滲透元件已被稱為高電阻虛擬陽極(HRVA)，但此並不暗示在電化學上該兩者可互換。雖然HRVA當然可視為「虛擬電流源」，亦即，其為發出電流之平面，且因此由於其為陽極電流源而可視為「虛擬陽極」，但與具有位 於同一實體位置處之金屬陽極相比，元件之相對高離子電阻(相對於電解液)帶來進一步有利的通常極佳之晶圓均勻性。且與本發明特定相關的係一較佳實施例構造，其中在徑向及/或方位孔陣列中之1-D HRVA孔之可變間距、大小及密度在外圍處產生高度可控的、不均勻的電流源。此與晶圓角位置(缺口)及停留/旋轉速率與角位置之對齊相結合而用以藉由與具有阻擋來自晶圓下方之陽極的電流源之屏蔽件類似之方式來校正方位不均勻性。
HRVA之兩個特徵尤其重要：HRVA相對於晶圓置放於附近，及HRVA中之通孔彼此在空間上及離子上隔離且不在HRVA之本體內形成互連通道之事實。此等通孔將被稱為1-D通孔，此係因為其在通常(但不一定)垂直於晶圓之鍍敷表面之一維度中延伸(在一些實施例中，該等1-D孔相對於大體上平行於HRVA前表面之晶圓成一角度)。此等通孔與3-D多孔網路不同，在3-D多孔網路中，通道在三個維度中延伸且形成互連小孔結構。HRVA之實例係由諸如聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚碸、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯及其類似物之離子電阻性材料製成之圓盤，其具有約6,000至12,000個1-D通孔。在許多實施例中，該圓盤與晶圓實質上同延(例如，當與300 mm晶圓一起使用時具有約300 mm之直徑)且駐留在晶圓附近，例如在晶圓面向下電鍍裝置中在晶圓正下方。較佳地，晶圓之鍍敷表面駐留在最靠近之HRVA表面之約10 mm內，更佳在約5 mm內。
電阻性但離子可滲透元件靠近晶圓之存在實質上減少終端效應，且改良徑向鍍敷均勻性。其亦同時提供藉由充當流擴散歧管板而使空間上實質均勻之電解液衝擊流在晶圓表面處向上引導之能力。重要的係，若相同元件較遠離晶圓而置放，則離子電流均勻性及流動改良變得顯著較不突出或不存在。此外，因為1-D通孔不允許HRVA內離子電流之橫向移動或流體運動，所以在HRVA內阻擋了中心至邊緣電流及流移動，從而導致徑向鍍敷均勻性之進一步改良。
HRVA結構之另一重要特徵係通孔之直徑或主要尺寸及其同HRVA與基板之間的距離之關係。較佳地，每一通孔(或大部分通孔)之直徑應不大於自鍍敷晶圓表面至HRVA之最靠近表面的距離。因此，當HRVA置放於鍍敷晶圓表面之約5 mm內時，通孔之直徑或主要尺寸不應超過5 mm。
因此，使用如上文描述之HRVA可解決徑向不均勻性。為了解決方位不均勻性，需要額外特徵及方法。本文描述之實施例包含鍍敷裝置之一或多個組件，其補償鍍敷期間晶圓表面上之方位不對稱性。更具體而言，鍍敷裝置之該一或多個組件以補償晶圓表面上之方位不對稱性的方式使電場成形，且因此除了高度均勻之徑向鍍敷之外亦提供高度均勻之方位鍍敷。「方位不對稱性」可指代表面構形上之方位不均勻性、導致之所得鍍敷電流不均勻性、由此局部表面構形產生之所得場變化，或其組合。
應注意，在一些實施例中，HRVA板可主要或專門用作 電解液流成形元件，而無關於其是否裁整徑向沈積均勻性。因此，舉例而言，在其中正以非常高之速率沈積金屬之TSV及WLP電鍍中，電解液流之均勻分佈係非常重要的，而徑向不均勻性控制可能較不必要。因此，HRVA板可稱為離子電阻性離子可滲透元件及流成形元件，且自沈積速率校正觀點來看可用於更改離子電流之流動、更改材料之對流流動或兩者。
本文描述之實施例使用鍍敷裝置之組件解決方位不均勻性，該等組件以補償鍍敷期間晶圓上之方位表面構形變化的方式使場成形。更具體而言，在一些實施例中，晶圓及此等場成形組件以使得由組件產生之局部場接近於其意欲補償之方位上不對稱之表面構形特徵的方式相對於彼此移動，且因此達成均勻之方位鍍敷。在本文描述之實施例中，對晶圓旋轉及/或屏蔽件旋轉及/或HRVA旋轉及/或輔助電極旋轉之控制可使用一或多個旋轉數位編碼器來準確地同步。另外，由本文描述之組件產生之局部化成形場無需始終接近晶圓之具有方位上不對稱表面構形之區域，亦即，局部場可相對於晶圓之其他部分而言僅花費不成比例量之時間(稱為「停留」)來接近此等區域，使得達成方位上均勻之鍍敷。此可稱為「方位平均化」。
由於在一些實施例中本文描述之方法涉及晶圓及/或屏蔽件中之一或多者相對於彼此旋轉，因此該等方法有時候稱為「旋轉可變屏蔽」(RVS)，且裝置有時稱為含有旋轉可變屏蔽件(RVS)。本文使用之方位上不對稱屏蔽件可包 含在如下美國專利中描述之方位上不對稱屏蔽件中之任一者：2005年7月19日頒於Mayer等人且題為「Uniform electroplating of thin metal seeded wafers using rotationally asymmetric variable anode correction」之美國專利第6,919,010號；2010年3月23日頒於Mayer等人且題為「Rotationally asymmetric variable electrode correction」之美國專利第7,682,498號；及2000年2月22日頒於Broadbent等人且題為「Electroplating system with shields for varying thickness profile of deposited layer」之美國專利第6,027,631號，以上美國專利全部以引用之方式併入本文中。
下文係對RVS之一些操作特性之簡短描述。大體上，如在本文之描述中，RVS屏蔽件係靠近晶圓定位之介電元件，其用以在當晶圓之特定部分位於RVS屏蔽件「上方」時之一段時間內阻擋電流線自「下方」陽極位置(在陽極位於晶圓下方之情況下)至達晶圓。為了實現最高效率，RVS元件應相對靠近晶圓而定位以使得電流無法繞過屏蔽件，從而在RVS元件邊緣周圍流動並進入經屏蔽區域之主體中。RVS之印記或影響因此受到元件之「接近聚焦」之限制。為了避免元件作用之顯著削弱，在距旋轉中心之特定距離處元件之弧長(關於一方位)因此應為RVS屏蔽件與晶圓表面之間的距離之若干倍(例如，>3倍)。舉例而言，若晶圓與RVS屏蔽件之間的距離為4 mm，則RVS屏蔽件將需要弧長為約12 mm以高度有效。在設計特定而言用於設 計晶圓中心附近之均勻性校正之屏蔽件時，可不再需要使用此等特性比率，且因此可能需要如「阻擋模型」將預期之RVS之形狀修改以補償電流在RVS周圍行進且大量進入屏蔽件後方之區域的能力。
在一些實施例中，將RVS屏蔽件併入至HRVA板之設計中。如本文使用之「HRVA」係為了方便，因為當在此特定操作集合中使用時，多孔板並不一定必須對總鍍槽電解液溶液電阻展現相對高之電阻以充當旋轉可變屏蔽元件。如上文所提到，其亦可稱為流成形元件。HRVA板可用於許多目的，例如包含(但不限於)修改晶圓上之電流分佈、在旋轉晶圓與板之間產生剪力流、在晶圓表面處產生向上之高衝擊流，及流動紊流。在一些實施例中，藉由在介電材料實心片(例如，0.5吋厚之諸如聚丙烯之塑膠片)中鑽製大量孔(例如，大約300 mm直徑區域上之6000個直徑0.5 mm之孔)來產生HRVA板。關於本文描述之實施例，並非藉由在板中以空間規則圖案鑽製孔來產生RVS屏蔽件，而是僅在選定區域中且不在其他區域中進行鑽製以便產生RVS(及下文描述之用於選擇性地阻擋預鑽製孔之其他技術)所需之本文描述之各種電流阻擋圖案。在一些實施例中，使用構造有特定孔圖案之選定HRVA來產生屏蔽件圖案。在其他實施例中，僅以此方式產生RVS圖案，且可藉由置放具有各種大小、角度等之屏蔽件來阻擋HRVA中之外圍額外孔，從而允許在時間上或在晶圓圖案上可能需要之對屏蔽件效能之修改。具有方位上不對稱無孔區之 HRVA承擔方位上不對稱屏蔽件之功能。
為了簡單起見，以下描述假定存在晶圓之具有方位不對稱性之單個特徵或區，例如晶圓之一區段具有晶粒及非晶粒區域，或例如自晶圓切出弦或缺口之晶圓。本文描述之實施例亦包含用以達成高方位鍍敷均勻性之方法及裝置，其中例如在晶圓上的一個以上區域中存在方位表面構形變化、其中在晶圓表面之大部分上微影處理多個晶粒及其中在晶圓表面之整個周邊附近及周圍存在無晶粒外圍區域。在此等實例中，如一般熟習此項技術者鑒於此描述將瞭解，組態組件及/或執行方法以補償此方位不對稱性。
單向晶圓旋轉
在一實施例中，晶圓在單個方向上旋轉，例如圍繞垂直於晶圓表面之軸順時針旋轉，且經組態以接近於方位上不對稱表面構形特徵產生局部場之組件相對於旋轉之晶圓同步變化，以便補償方位不對稱性且提供均勻之方位鍍敷。下文描述此實施例之實例。應注意，將此等所描述實施例說明為結合單向旋轉之晶圓使用，但更一般而言，亦可在電鍍期間晶圓雙向(順時針及逆時針兩者)旋轉及晶圓以恆定或可變速度旋轉(包含單向及雙向兩者)之情況下使用。
分段輔助電極
在一些實施例中，第二電極、(竊流)陰極或源極(陽極)或陽極/陰極包含若干片段，其中該等片段中之每一者可由單獨電源供應器單獨地供電或使用具有適於獨立地對第二陰極之片段進行供電的多個開關或通道之一電源供應器 來單獨地供電。具體而言，在一實例中，第二陰極之片段用於在晶圓旋轉時在晶圓之不同方位位置處提供鍍敷電流校正。在任一時間點施加至任一個別次要電極片段之電流可為正、負或零，其中電流之正負號及量在時間上與在該時間之晶圓角位置相關且同步地變化。如先前已提到，可控制電流、電壓或電流及電壓之組合中之任一者，以便使提供至電極(或片段)之功率與晶圓之旋轉相關。
在此多段電極實施例中，首先對齊晶圓基板以使得知曉晶圓上之選定方位部分之位置，將晶圓基板緊固於電鍍裝置中之基板固持器中，使得其可鍍敷表面浸沒至電解液中，且在具有固定多段竊流陰極或陽極源或陽極/陰極之電鍍裝置中旋轉晶圓基板，該固定多段竊流陰極或陽極源或陽極/陰極經組態以使額外電流自晶圓外圍之與特定電極之位置及方位範圍相關聯之有限區域中的晶圓邊緣轉向或向該晶圓邊緣供應額外電流。竊流陰極或次要陽極源之個別片段圍繞不同方位位置安置，且可被單獨地供電，使得可將不同電流位準施加至竊流陰極之不同片段。以基板之在選定方位位置處之選定部分將經歷與基板之在不同方位位置之類似部分(亦即，具有平均相同弧長及相同平均徑向位置之部分)不同量之由竊流件轉向(或由輔助陽極給予)之鍍敷電流的方式來使施加至片段之功率與基板之旋轉同步。舉例而言，可將較高(或較低)位準之竊取電流施加至竊流陰極之接近選定方位位置而定位之彼等片段。
圖1A及圖1B中說明此概念，圖1A及圖1B展示具有缺失 晶粒區103(選定方位位置)之晶圓101的示意圖。在晶圓外圍定位有四個竊流陰極片段105、107、109及111，其各自電連接至其自己之電源供應器113、115、117及119。一般熟習此項技術者將瞭解，亦可使用具有複數個通道之一電源供應器。舉例而言，可使用具有若干開關及/或電流調變器之組合之單個電源供應器。在其中使用陽極/陰極之彼等實施例中，片段連接至雙極電源。竊流電極片段位於相對於晶圓之不同方位位置處。片段105與缺失晶粒區對準且駐留在0°方位。片段107、109及111分別駐留在90°、180°及270°方位位置。在晶圓101在順時針方向上旋轉時，缺失特徵區103變為連續地與片段107、接著與片段109、與片段111且隨後再次與片段105對準。圖1B展示與圖1A所示相同之系統，其中晶圓旋轉90°以使得晶圓平坦部103與竊流片段107對準。
因為缺失晶粒區處之電流密度將與晶圓之其他區處之電流密度不同，所以與其他部分相比需要自缺失晶粒部分轉向不同量之電流。因此，在一實施例中，與晶圓旋轉協調地對竊流陰極片段供電，使得將第一電流位準供應至與缺失晶粒區對準之片段，同時將第二電流位準供應至與晶圓之其他部分對準之竊流片段。
舉例而言，在圖1A中所示之位置中，將第一電流位準X供應至與晶圓平坦部103對準之片段105，同時將第二(不同之)電流位準Y供應至片段107、109及111中之每一者。在晶圓旋轉90°至圖1B中所示之位置時，第一電流位準X將 供應至現在與晶圓平坦部103對準之片段107，而第二電流位準Y供應至片段109、111及105。藉由根據晶圓旋轉而交替供應至輔助電極片段之電流，適當地做出針對晶圓之圓形及弦區處之鍍敷不均勻性之校正。可使用連接至電源供應器且含有用於使供應至竊流片段之功率位準與晶圓旋轉速度相關之程式指令的控制器來協調該過程。
如已提到，此實施例不限於使用多段竊流陰極，而是亦可與多段陽極或多段陽極/陰極一起使用。在尤其較佳之實施例中，每一元件之電流可具有經最佳判定之波形，該波形在晶圓旋轉週期期間具有交替之電流位準或正負號序列。舉例而言，藉由將鍍敷槽設計為具有邊緣屏蔽件及/或HRVA，該邊緣屏蔽件及/或HRVA將在晶圓之未缺失晶粒或特徵之區中產生大體上薄之沈積物且經設計以在缺失晶粒/特徵區中給出大體上厚之一組特徵，可在晶圓旋轉時將對晶圓之電流添加及移除「脈衝」施加至晶圓。接著，多段電極之片段中之每一者之正負號將在薄多數邊緣接近時自陽極(供應外圍陽極電流)改變，且在少數厚區(缺失晶粒/特徵區)經對準且接近時自陰極(移除外圍陽極電流)改變。
應瞭解，圖1A及圖1B中所示之呈現僅係示意性的。輔助電極片段大體上位於晶圓外圍之外部及周圍或正下方，且當在晶圓外部及周圍時可位於晶圓平面下方、晶圓平面之同一水平面或晶圓平面上方，其在與晶圓相同之鍍敷腔室中或在與主鍍敷腔室離子連通之不同鍍敷腔室中。只要 片段與圍繞晶圓之不同方位位置對準，便可使用片段之任何適當配置。片段之數目可取決於製程之需要而變化。在一些實施例中，使用約2至10個片段。
雖然多段竊流陰極尤其有用於安置於晶圓之附近之HRVA，但此為可獨立地及結合本文揭示之各種鍍敷裝置特徵使用之單獨實施例。在稍後將參見圖10A至圖10C說明之其他實施例中，第二電極(竊流陰極或源陽極或陽極/陰極)在方位上不對稱且具有單式本體。舉例而言，已移除一片段之具有單式本體之電極，例如已移除一片段之環帶(亦稱為C形電極)，可與晶圓同時被供電。在另一實施例中，方位上不對稱之電極(陰極或陽極)與晶圓同時以相同速度與晶圓一起移動，使得經組態以補償方位不均勻性之適當局部場保持與晶圓之經設計以進行場補償之區域對齊。此輔助電極可經分段以使得一個以上區域具有方位鍍敷校正，例如其中片段經適當配置於在鍍敷期間與晶圓同步旋轉之支撐件上。此等裝置及方法在本發明之範圍內；然而，其可能更複雜，例如具有比實現同一目的所必要之移動零件更多之移動零件。此實施例包含在電鍍之前對齊選定方位位置之位置，將晶圓基板提供至具有方位上不對稱(例如，C形)或多段電極(陰極及/或陽極)(具有安置於不同方位位置處之片段)之電鍍裝置且旋轉基板及輔助電極兩者，使得基板之在選定方位位置處之選定部分停留在方位上不對稱之電極附近或多段電極之片段附近經歷之時間量與在不同方位位置處之類似部分不同。在一些實施例 中，輔助電極(方位上不對稱或多段)以與晶圓基板相同之速度旋轉，以使得晶圓之選定方位位置與不對稱電極或電極之片段對準，使得其比基板之在不同方位(角)位置處之類似部分更靠近(或更遠離)電極或片段。在另一實施例中，單個「C」形電極係固定的，且僅晶圓旋轉，其中施加至「C」形電極之電流在晶圓旋轉循環期間例如自陽極變化至陰極電流或者變化至不同陽極電流位準或不同陰極電流位準。當電極位於較靠近基板之選定部分時，朝向竊流件轉向(或由陽極給予)較大量之鍍敷電流，且此可減輕選定區域中之電流積聚及不必要地厚之鍍敷。
具有1D通孔之不均勻分佈之旋轉HRVA
在另一實施例中，可藉由使用旋轉之不對稱HRVA來調整方位上不對稱之晶圓上之鍍敷均勻性。不對稱HRVA可具有孔分佈圖案與主部分不同之部分，或切除之部分，或完全不具有孔之部分。使旋轉之HRVA與旋轉之晶圓對準，使得晶圓之不同部分與HRVA之不同部分對準。舉例而言，可以與旋轉之HRVA相同之速度來旋轉具有晶圓平坦區或缺失晶粒之晶圓以使得HRVA之具有不均勻孔分佈(例如，較低孔密度)之區在旋轉期間與晶圓平坦區對準。
圖2A及圖2B展示具有區203之旋轉HRVA 201之俯視圖，在區203中，孔之分佈不同於HRVA之其餘部分(因此係「不對稱HRVA」)。在一些實施例中，區203可不存在(切除一弦)或其可為實心的而不具有孔。在一些實施例(未說明)中，具有不均勻孔分佈之區係楔形的，或以其他方式 而為方位上不對稱的。HRVA之旋轉與晶圓(未圖示)之旋轉對準，使得在晶圓旋轉時，區203與晶圓平坦部或缺失晶粒區對準。圖2B展示在旋轉至90°時之具有不均勻區203之HRVA。在一些實施例中，包含用於同步晶圓旋轉與HRVA旋轉之程式指令的控制器將與HRVA及晶圓連接。一實施例係本文描述之其中描述對稱HRVA之任一實施例，但用不對稱HRVA來替換以將額外鍍敷輪廓成形元件添加至該裝置或方法。
此實施例可單獨地或結合輔助電極及本文揭示之其他特徵來使用。在使用旋轉之不對稱HRVA之一些實施例中，HRVA不需要定位於晶圓之附近。
具有旋轉屏蔽件之固定HRVA
在另一實施例中，藉由使用定位於HRVA上方或下方之旋轉屏蔽件來達成用於方位上不對稱之晶圓之鍍敷均勻性控制。在一些實施例中，旋轉屏蔽件定位於基板之附近(例如，其中至基板之可鍍敷表面之距離在基板半徑之約0.1倍內，諸如在基板半徑之約0.2倍內，且較佳在約4 mm內)。屏蔽件經組態以掩蔽HRVA孔，且經成形以便補償晶圓之具有方位上不對稱之表面構形特徵之區域處電流密度分佈之不均勻性。屏蔽件與晶圓平坦部對準且以與晶圓相同之速度旋轉，從而提供對存在方位表面變化之區所經歷之電流密度之連續調整。屏蔽件可具有多種形狀，諸如楔形、銀杏葉形、蝙蝠翼形等。可使用具有用於同步之程式指令的控制器來完成屏蔽件與晶圓旋轉速度之同步。更一 般而言，在一些實施例中，HRVA並非必要的，且旋轉之方位上不對稱之屏蔽件與基板之在選定方位位置處之選定部分對準且以相同速度與基板一起旋轉，使得基板之在選定方位位置處之選定部分停留在經屏蔽區域中經歷與在不同方位位置處之類似部分不同之時間量。
上文描述之實施例在本發明之範圍內，但可視為具有比達成方位鍍敷均勻性所必要之移動零件多之移動零件。藉由雙向地或以可變速度旋轉晶圓，可避免與移動零件相關聯之實施困難中之許多困難。
雙向晶圓旋轉
在另一實施例中，經組態以接近於方位上不對稱之表面構形特徵而產生局部場之組件係固定的，且晶圓雙向地旋轉，例如圍繞垂直於晶圓表面之軸順時針及逆時針旋轉，使得達成晶圓與場成形組件之間的同步，且因此補償晶圓上之方位不對稱性並達成均勻之方位鍍敷。組件包含固定之方位上不對稱之屏蔽件(包含具有方位上不對稱之孔分佈之固定HRVA)、方位上不對稱之輔助電極(竊流陰極、陽極及陽極/陰極)及具有分佈於各種方位位置處之片段之多段輔助電極。可使用雙向旋轉以便調整基板之在選定方位位置處之選定部分在經屏蔽區域中或在接近於輔助電極(或電極片段)之區域中的停留時間，使得此停留時間不同於基板之在不同之方位位置處之類似部分(具有相同平均弧長及相同平均徑向位置)的停留時間。舉例而言，若晶圓順時針及逆時針旋轉不同度數，則其將相對於其他位置 而言在某些方位位置處花費較多時間。可選擇此等位置以對應於經屏蔽或接近於方位上不對稱之竊流件或竊流片段之方位位置。舉例而言，若晶圓順時針旋轉360度且逆時針旋轉90度，則其將在270與360度之間的區段中花費較多時間。此外，雙向旋轉可趨於減少或消除任何特定方向性晶圓流場偏壓。
具有雙向晶圓移動之分段輔助電極(竊流陰極/源陽極或陽極/陰極)或方位上不對稱之輔助電極
如上文描述，當使用適於使一部分電流自晶圓之邊緣轉向之分段竊流陰極或方位上不對稱之竊流陰極來補償晶圓上之方位不均勻性時，且當晶圓單向旋轉時，達成方位鍍敷均勻性之一種方式係與晶圓同步地移動竊流陰極，使得經組態以補償方位不均勻性之適當局部場保持與晶圓之經設計以進行補償之選定區域對齊。此等竊流陰極可經分段以使得一個以上區域具有方位鍍敷校正，例如，其中片段經適當配置於在鍍敷期間與晶圓同步旋轉之支撐件上。
若晶圓以上文描述之方式雙向移動，則次要竊流陰極可保持固定，此係因為晶圓之選定方位位置(例如，缺失晶粒區)將在輔助電極或其片段附近具有與晶圓之不同方位位置不同的停留時間。此避免了許多機械複雜性。一實施例係經組態以用於晶圓之雙向移動之鍍敷裝置、經組態以使鍍敷電流轉向之分段次要竊流陰極，其中該裝置經組態以調整場以補償晶圓上之方位不均勻性。在此實施例中，在雙向旋轉中，晶圓順時針及逆時針旋轉不同度數(或旋 轉同一度數而不進行完整旋轉，例如在選定弧長上)，使得晶圓之在選定方位位置處之選定部分停留在竊流陰極片段附近歷時與基板之在不同方位位置處之類似部分不同的時間(例如，較長)。在一些實施例中，陰極之選定片段係以不同於其他片段之方式被供電(例如，具有與其他片段不同之施加電流位準或不同之極性)。另一實施例係一種鍍敷方法，其包含相對於次要分段竊流陰極雙向地旋轉晶圓，以便補償鍍敷期間晶圓上之方位不均勻性。雖然以使電流轉向之竊流陰極而言明此實施例，但此實施例亦可與輔助多段陽極或陽極/陰極一起使用。在此等實施例中，HRVA可存在或可不存在，且可在鍍敷期間旋轉或可不在鍍敷期間旋轉。通常(但不一定)，HRVA係對稱HRVA，與上文描述之不對稱HRVA相反。次要輔助電極操作以如本文描述來操縱場，但在鍍敷期間不移動。
方位上不對稱之屏蔽件
在一些實施例中，裝置經組態以用於雙向地旋轉晶圓，且裝置包含一或多個固定的方位上不對稱之屏蔽件，其經組態以用於限制基板附近之鍍敷電流。屏蔽件可獨立於HRVA來使用，且可置放於HRVA板上方或下方從而阻擋HRVA孔，或者屏蔽件自身可為具有方位上不對稱之通孔分佈之HRVA。在一些實施例中，調整雙向旋轉以使得基板之在選定方位位置處(例如，接近於缺口或缺失晶粒)之選定部分停留在經屏蔽區域中歷時與基板之在不同方位位置處之類似部分不同的時間。此可例如在順時針及逆時針 旋轉執行不同度數之情況下實現，以便產生晶圓之選定方位部分在某一經屏蔽位置中之較長停留時間。下文係方位上不對稱之屏蔽之各種實施方案之非限制性實例。
具有分段或不規則環形屏蔽件之固定HRVA：
在一實施例中，藉由使用具有附接之方位上不對稱之屏蔽件的固定HRVA來達成用於方位上不對稱之晶圓之鍍敷均勻性控制，其中方位上不對稱之屏蔽件係環形屏蔽件，其已移除一或多個片段及/或具有圍繞環帶在方位上安置之對環形屏蔽件賦予方位不對稱性的一或多個區域。雙向地旋轉晶圓，例如一或多個順時針旋轉且隨後一或多個逆時針旋轉，使得需要方位鍍敷補償之晶圓區域經方位上平均化，亦即，適當地定位於適當片段及/或上述區域上方以提供用於供方位上均勻鍍敷發生之場成形。經由晶圓旋轉速度及/或方向之調整對特定方位位置在屏蔽件上方之停留時間之調整可使用具有用於同步之程式指令的控制器來完成。
在一實施例中，結合附接至HRVA之環形屏蔽件來使用對稱HRVA。在一實施例中，環形屏蔽件(或間隔件)附著至HRVA，且環形屏蔽件已移除一區段(對環帶賦予不對稱性之特徵或區域)。通常，當採用雙向晶圓旋轉時，HRVA及附接之屏蔽件不移動。在一實施例中，環形屏蔽件已移除一區段，如圖3A中描繪。
參見圖3A，環形屏蔽件300安裝至對稱HRVA 302，如粗向下箭頭指示。底部總成306展示與HRVA接觸之分段屏蔽 件。在某些實施例中，由於存在自HRVA至晶圓表面上之衝擊電解液流，且諸如300之分段屏蔽件通常(但不一定)接近於晶圓而定位，因此屏蔽件在鍍敷期間在晶圓之鍍敷面處且尤其在鍍敷面上之中心旋轉軸處賦予橫向剪力。此剪力據信會減少或消除在晶圓之中心處觀察到的沈積速率之不均勻性(尤其在較高鍍敷速率下)。因此，分段環形屏蔽件亦可稱為方位上不均勻流轉向器(其可視為一類流限制器，亦即，限制經由分段區自晶圓表面偏轉之電解液流之大部分)。在一些應用中，此類流轉向器用於其中需要高鍍敷速率之應用中，例如晶圓級封裝(WLP)應用。此應用之一實例描述於2010年8月18日由Steven T.Mayer等人申請之題為「High Flow Rate Processing for Wafer Level Packaging」的美國臨時申請案第61/374,911號中，該美國臨時申請案出於所有目的以引用之方式併入本文中。
環形屏蔽件300可附接至或接近流成形板之圓周，且朝向旋轉工件延伸。在此處描繪之一些實施例中，屏蔽件之邊緣元件之頂部表面在基板固持器外圍與邊緣元件之頂部之間的區之大部分上提供晶圓固持器之底部與流轉向器之間的非常小之間隙(例如，約0.1至0.5 mm)。在此區之外部(約30至120度弧之間)，在邊緣元件中存在間隙，其提供相對低電阻路徑以供電解液流出幾乎封閉之腔室。在未自環形屏蔽件移除片段(亦即，存在賦予方位不對稱性之區域)之其他實施例中，屏蔽件取決於(例如)所需電解液流之量而可靠近晶圓或可不靠近晶圓。
圖3A描繪分段環形屏蔽件300如何與HRVA 302組合以形成總成306。環形屏蔽件300可(例如)使用螺釘及其類似物(未圖示)來附接，或總成306可為自(例如)材料塊磨製之單式本體。總成306定位於待鍍敷之基板之附近。以此方式，經約束之空間或偽腔室形成於晶圓與流成形板之間，其中衝擊在晶圓表面上之電解液之大部分經由300之帶狹槽部分而退出。尺寸A可界定為具有經界定半徑之環之角度或線性尺寸，其可變化以允許較多或較少之場改變區域(且在此實例中，藉由狹槽之流量)，且尺寸B可變化以在上述偽腔室中產生較大或較小之體積。
圖3B為定位於晶圓固持器總成301附近之總成306之橫截面描繪，晶圓固持器總成301固持晶圓345且可在鍍敷期間雙向地旋轉晶圓，如圖之頂部處之彎曲箭頭所指示。在某些實施例中，尺寸C為間隔件300之頂部與總成301之底部之間的間隙，其大約為約0.1 mm至0.5 mm，在另一實施例中為約0.2 mm至0.4 mm。
在鍍敷期間，由於屏蔽件在由切除片段界定之區段中以不同方式使場成形，因此在適當定時及與屏蔽件之同步下來回地旋轉晶圓，以便在晶圓上具有方位不均勻性之區域中達成均勻之方位鍍敷。
在一些實施例中，具有環形形狀之已移除一區段之屏蔽件未附著至HRVA，而是較佳地以不同於晶圓速度之速度在電鍍期間旋轉，此幫助最佳化晶圓附近之電解液流。
如所論述，環形屏蔽件無需分段。舉例而言，其可包含 賦予方位不對稱性之部分(在一實施例中，屏蔽件包含至少一分段部分及至少一賦予方位不對稱性之部分兩者)。圖4描繪若干例示性環形屏蔽件，包含屏蔽件300及400至475。在圖4中，自俯視圖將環形屏蔽件描繪為附接在對稱HRVA之頂部上。屏蔽件400至475係具有偏離環狀(亦即，賦予方位上不對稱之場)之部分(區域)之屏蔽件。亦即，沿著包含屏蔽件之偏離規則環狀之該部分的圓或環帶，在整個圓或環帶上不存在均勻之鍍敷場。
值得注意的是，雖然將屏蔽件300描繪為具有均勻厚度(如圖3A中描繪之尺寸B)，但此並非必要的。在一實施例中，屏蔽件厚度變化。舉例而言，圖4A中之屏蔽件400至475之厚度可逐漸縮小。舉例而言，參見屏蔽件405，在一實施例中，屏蔽件具有均勻厚度。在另一實施例中，屏蔽件自屏蔽件之中心部分至外部部分逐漸縮小，例如，在中心部分處較薄且沿著半徑D朝向外部周邊變得較厚。此厚度變化對於(例如)自晶圓中心向外之有效電解液流可為需要的。此類似於由分段環形屏蔽件300賦予之流。不僅沿著環帶之不規則部分，此逐漸縮小亦可沿著整個環帶自內部部分至外部部分。
可裁整環形屏蔽件之部分(或本文描述之獨立屏蔽件)之形狀以不僅適應方位鍍敷不均勻性而且適應徑向不均勻性。參見(例如)圖4B，若存在凹入之徑向鍍敷輪廓(如圖4B之左上處之圖形表示中描繪)，則屏蔽件或環形屏蔽件之延伸超過屏蔽件之規則環形部分(在內部)的部分可經成 形以補償凹入之徑向鍍敷輪廓。在此實例中，屏蔽件480a朝向HRVA 302之中心較薄，使得晶圓之中心部分在經過屏蔽件時將具有少之屏蔽且因此具有比外部部分多之鍍敷，該外部部分遭遇較多屏蔽區域且因此遭遇較少鍍敷。在存在凸出鍍敷輪廓之另一實例中，屏蔽件(或環形屏蔽件之部分)480b經成形以使得朝向晶圓之周邊存在較少屏蔽，且朝向晶圓之中心存在較多屏蔽。取決於晶圓上之方位不均勻性及鍍敷期間晶圓之旋轉順序，可能需要(例如)圖4A中描繪之不對稱屏蔽件部分(例如在屏蔽件440及445中)，此與屏蔽件400至435及450至475相反，該等屏蔽件400至435及450至475關於將屏蔽件之自環狀改變之部分一分為二的半徑而為對稱的。因此，如屏蔽件400至475中描繪，環形屏蔽件之偏離環狀部分之區域可為對稱的或不對稱的，此取決於待鍍敷晶圓上之所需鍍敷及方位不對稱性。
如所描述，藉由在具有或不具有場之不對稱部分之情況下組合鍍敷時間與同步以補償晶圓表面上之方位不均勻性且達成均勻之方位鍍敷，來利用由本文描述之屏蔽與竊流之各種組合產生之場中之此等不均勻性。在本部分中描述之實施例中，結合所描述之屏蔽件使用雙向晶圓旋轉。時序及同步除了其他因素外將取決於晶圓上之方位不均勻性、屏蔽件組態、所需之鍍敷量、鍍敷速率及其類似因素。屏蔽件特徵與晶圓之某些區域、晶圓旋轉速度及旋轉方向之同步可使用具有用於同步之程式指令的控制器來完 成。由於晶圓之具有方位不均勻性晶圓之區域將在屏蔽件之某些特徵上花費某一時間週期(或與其同步)，因此所描述之用於獲得方位鍍敷均勻性之方法有時稱為「停留屏蔽」方法。為了獲得在屏蔽件上之特定「停留」，可以某一旋轉速率或速度(對在未經屏蔽區域上之速率)旋轉晶圓，屏蔽件可較寬，將晶圓旋轉某一弧度以確保停留時間，及此等情況之組合。
具有分段或不規則環形屏蔽件及一或多個額外固定屏蔽件之固定HRVA
在另一實施例中，藉由使用先前部分中描述之環形屏蔽件(例如，附接至對稱HRVA之分段屏蔽件)及環形屏蔽件與晶圓之間的一或多個固定屏蔽件來達成用於方位上不對稱之晶圓之鍍敷均勻性控制。該一或多個固定屏蔽件經組態以掩蔽HRVA孔，且經成形以便連同晶圓之雙向旋轉及分段環形屏蔽件一起來補償在晶圓之具有方位上不對稱之表面構形特徵之區處電流密度分佈的不均勻性(且補償徑向不均勻性)。
圖5A描繪對稱HRVA 302上之如上所述之環形分段屏蔽件300。角度Ω(在此實例中為90°)界定切除片段，且如上所述，連同對晶圓之接近一起不僅界定鍍敷期間圍繞晶圓之與屏蔽件對齊的環帶之場成形，而且界定圍繞晶圓表面之電解液流。固定屏蔽件之數目及形狀取決於晶圓之方位不均勻性、待克服之徑向不均勻性等。
在一實施例中，結合屏蔽件300使用之固定屏蔽件之數 目N由公式界定：N=360°/Ω。舉例而言，當如圖5A中Ω為90°時，則N將為四。圖5B描繪環形屏蔽件300，其具有圍繞HRVA 302以規則圖案配置之四個固定屏蔽件500a至500d。在此實例中，屏蔽件500a至500d經成形以補償原本將為凹入徑向鍍敷輪廓之部分(例如，參見圖4B及相關聯描述)。每一屏蔽件之形狀可在給定裝置中獨立地變化，及/或屏蔽件無需圍繞HRVA以規則圖案配置。在一實施例中，無論其形狀如何，屏蔽件均如圖5B中描繪以規則圖案配置，亦即，其中一屏蔽件在環形屏蔽件之開口部分中位於中心(在此實例中，屏蔽件500d佔據該位置)。值得注意的是，例如圖5B中描繪之使用具有一或多個額外固定屏蔽件之分段環形屏蔽件描述之實施例可如(例如)圖5C中描繪而以具有與屏蔽件500a至500c突出至同一空間中之部分的環形屏蔽件及單獨屏蔽件500d來實施。在另一實例中，如圖5D中所描繪，使用單個屏蔽件500f。屏蔽件500f具有(例如)由固體聚合物磨製或壓力模製之單式本體。在此實例中，屏蔽件500f之指示為「E」之部分比屏蔽件之其餘部分之厚度B薄，以便允許如上文關於分段環形屏蔽件描述之電解液流。屏蔽件500f之部分E的類似於單獨屏蔽件500d(如圖5C中描繪)之子部分亦可(例如)為與屏蔽件之其餘部分相同之厚度B，如圖5D之最底部部分中所描繪。在此實施例中，當晶圓如關於圖2B所述而定位時，存在基本上兩個「較高流量」出口用於供電解液退出當晶圓固持器總成接近具有屏蔽件之HRVA時形成之偽腔室。當然，如 關於圖4A所述，屏蔽件400f之對應於圖5B中之個別屏蔽件500a至500d之部分可逐漸縮小，例如，在中心沿著尺寸B較薄，且朝向屏蔽件之周邊變得較厚。
具有如圖4A及圖4B中描繪之單獨屏蔽件及具有如圖5D中之單個屏蔽件都存在著優點。舉例而言，具有關於圖5B描述之單獨屏蔽件允許在不必改變環形屏蔽件300之情況下斷開屏蔽件500a至500d。又，屏蔽件500a至500d安裝在環形屏蔽件與晶圓之間，因此存在實現此安裝之對應支撐結構。同樣，當需要經由片段區域之最大流量時，在環形屏蔽件上方具有單獨屏蔽件有助於此流量。關於(例如)圖5D描述之單個屏蔽件可由於較少之零件(例如，用於單獨屏蔽件500a至500d之支撐件)而安裝、製造及操作起來較簡單。
亦值得注意的是，至此為止關於HRVA描述之屏蔽件係在額外組件方面來描述的，亦即，與HRVA分離。情況無需如此。舉例而言，圖5E描繪HRVA 550(類似於關於圖2A及2B描述之HRVA)，其中HRVA之若干部分具有較少之流孔，或在此實例中不具有流孔(區域560)，及在此實例中確實具有1-D通孔之單個區域570。在此實施例中，藉由在HRVA之某些區域中不具有孔來產生屏蔽。當然，上述電解液流特性在屏蔽組件(如HRVA 550中)不具有垂直要素(亦即，厚度B)時將不同。在另一實施例中，如圖5F中所描繪，類似區域560a不僅不具有通孔，而且在HRVA 570之具有孔之表面上方升高至(例如)高度B。在關於圖4E及圖 4F描述之實例中，在HRVA圓盤中選擇性地形成通孔以形成所示圖案，或在另一實例中，穿過整個結構製成通孔且隨後(例如)在區域560及560a中選擇性地阻擋通孔。後一實施例具有之優點為使用現存之經鑽製材料及(例如)使用絲網印刷來阻擋相關之孔。在另一實施例中，使用烙鐵來熔融閉合待密封之孔，該烙鐵以所需圖案成形或(例如)圍繞HRVA之表面移動以熔融閉合所需孔。可以任一數目之方式來熔融閉合孔，包含使用傳導熱源、對流熱源、感應熱源及輻射熱源。
在鍍敷期間，在HRVA及屏蔽件上方(例如)雙向地旋轉晶圓，以便在徑向上及方位上獲得均勻鍍敷。舉例而言，參見圖5B至圖5F中之任一者之屏蔽件配置，在鍍敷期間，在一實施例中，圍繞約270°之弧雙向地旋轉晶圓。舉例而言，參見描繪圖5F之HRVA 580之圖6，描述鍍敷製程之若干態樣。將具有對齊缺口605之晶圓600定位於HRVA 580上方。電解液流經過HRVA 580且衝擊在晶圓600之表面上。為了方便起見，僅將晶圓600描繪為輪廓以使得可看見晶圓600及HRVA 580之相對定位，且將晶圓600描繪為具有比HRVA 580小之直徑。對齊缺口接近需要如屏蔽元件之環形部分賦予之最少量的邊緣屏蔽之區域，因此如圖6之左邊部分中所描繪，缺口在環形屏蔽件之開口(片段)之前邊緣處開始，且晶圓順時針旋轉270°以使得缺口605在屏蔽件之開口片段之另一邊緣處結束。以此方式，晶圓上鄰近於缺口之需要較少邊緣屏蔽之區域得到對場之較多曝 露，且因此得到較多鍍敷。由於晶圓旋轉270°，因此晶圓上之每一點經過三個內部屏蔽件區域，該等屏蔽件區域由(例如)圖5B中之屏蔽件500a至500d表示。在一實施例中，晶圓以此方式雙向地(每一方向一次或一次以上)順時針及逆時針旋轉，直至達成所需鍍敷為止。如所描述，環形屏蔽件(厚度、寬度及高度、分段或未分段)與例如屏蔽件500a至500d之額外「內部」屏蔽件元件(厚度、寬度及形狀可取決於需要而變化)之任一數目之組合可用來在徑向上及方位上裁整鍍敷均勻性。
具有可變旋轉晶圓速度之鍍敷
值得注意的是，雖然上文描述之實施例係在單向或雙向晶圓旋轉方面，其中旋轉係完整360度旋轉之一部分，但亦可藉由使用可變速度晶圓旋轉來執行方位校正。亦即，若晶圓在給定區域(例如，HRVA之有孔區域)上方以某一角速度R1旋轉，且隨後在另一區域(例如，經屏蔽區域)上方以不同角速度R2旋轉，則可獲得類似結果。亦即，在任一個別完整旋轉期間改變旋轉速度係調整及獲得晶圓所曝露於之時間平均屏蔽之方位可變量的一種方式。一實施例係上文描述之實施例中之任一者，其中晶圓速度在每一旋轉期間變化，或者速度可在單個旋轉期間變化，或在一些旋轉中變化且不在其他旋轉中變化。又，晶圓速度可僅在一旋轉方向(例如，順時針)上自旋時變化而不在另一方向(例如，逆時針)上自旋時變化，或者其可在兩個旋轉方向上變化。一實施例係關於雙向晶圓旋轉描述之任一實施例， 但使用單向旋轉(其中旋轉速度在一或多個單個旋轉期間變化)或雙向旋轉(其中旋轉速度變化)。
圖7及圖8中所示之製程流程圖說明此等製程。在具有在基板附近之一或多個方位上不對稱之屏蔽件之裝置中實施第一製程。屏蔽件之實例包含定位於HRVA上方、HRVA下方之屏蔽件或在不存在HRVA之情況下之屏蔽件。在一些實施例中，方位上不對稱之屏蔽件係具有方位上不對稱之孔分佈之HRVA。製程藉由在操作701中對齊晶圓上之選定方位位置而開始。舉例而言，可藉由光學對準器來對齊缺口之方位位置，且將其記錄在記憶體中。在操作703中，將基板提供至基板固持器中，且浸沒至電解液中。在操作705中，在當基板之選定部分不在經屏蔽區域中時以第一速度旋轉基板之同時鍍敷基板。在操作707中，當基板之選定部分經過經屏蔽區域時以不同速度旋轉基板。因此，晶圓之一完整旋轉包含第一速度之旋轉週期及不同速度之旋轉週期，其中至少部分地當基板之選定部分經過經屏蔽區域時發生第二速度之旋轉週期。如先前所提到，屏蔽件較佳安置於基板之附近，例如可鍍敷表面之約4 mm內，或等於或小於基板半徑之0.1倍之距離內。接著可在必要時重複可變速度旋轉。舉例而言，一完整旋轉可包含20 rpm或20 rpm以上之旋轉週期，之後係10 rpm或10 rpm以下之旋轉週期，其中鍍敷包含至少5個完整之可變速度旋轉。在一實例中，晶圓之一完整旋轉包含當晶圓之選定部分未經屏蔽時約40 rpm之旋轉週期，之後係當晶圓之選定部分 經過經屏蔽區域時約1 rpm之約10至15度之旋轉週期。鍍敷可包含至少約10個(諸如，至少約20個)可變速度旋轉。應瞭解，電鍍中不一定所有旋轉皆為可變速度。舉例而言，鍍敷製程可包含恆定速度完整旋轉及可變速度完整旋轉兩者。此外，可在電鍍製程中在單向及雙向旋轉期間實施可變速度旋轉。
圖8說明用於在具有方位上不對稱之竊流件(例如，C形竊流件)或多段竊流陰極之裝置中進行鍍敷之製程流程圖。製程在801中藉由用光學對準器對齊所需方位位置而開始。在803中，將基板置放至晶圓固持器中，且浸沒在電解液中。在805中，當基板之在選定方位位置處之選定部分處於方位上不對稱之竊流陰極附近或多段陰極之片段附近時，在晶圓以第一速度旋轉之同時執行鍍敷。在807中，當選定區域不在竊流件之附近時改變旋轉速度(使晶圓減慢或加速)。因此，在一完整旋轉中，當選定區域在竊流件或竊流片段附近時，晶圓以第一速度旋轉一時間週期，且當選定區域較遠離竊流件時，晶圓以不同速度旋轉一時間週期。可變速度旋轉可重複必要數目之循環，例如至少10個循環。
應瞭解，在一些實施例中，在裝置中含有多個屏蔽件及/或多個竊流片段之情況下及/或在晶圓含有其中需要校正方位不均勻性之多個選定區域的情況下，晶圓之一完整旋轉可包含交替之較慢及較快旋轉之多個週期，以便使所需屏蔽件及/或竊流件與所有必要之選定方位部分對齊。
亦應注意，雙向旋轉及可變速度旋轉均勻性校正方法均可特徵在於為基板之在選定方位位置處之選定部分提供相對於基板之在不同方位位置處之類似部分的停留時間不同的停留時間，其中停留時間指代選定部分在經屏蔽區域中或在竊流陰極(或其片段)附近之停留。如先前已提到，此等實施例亦可與其他類型之輔助電極(諸如，方位上不對稱之輔助陽極)及陽極/陰極及多段陽極及陽極/陰極一起使用。
圖案化方法/裝置：
圖9中展示根據本文呈現之一例示性實施例之電鍍裝置之示意簡化橫截面圖。此非限制性實例說明具有方位上不對稱之竊流陰極(在其他實施例，中其可為陽極或陽極/陰極)及位於HRVA上方的方位上不對稱之屏蔽件兩者之裝置。應瞭解，在其他實施例中，鍍敷槽可具有不同之組件，或一些組件可不存在，例如HRVA可不存在，及/或裝置可含有屏蔽件而無竊流件，或含有竊流件而無屏蔽件。如圖9中描繪，鍍敷裝置901包含鍍敷槽903，其容納陽極905。陽極可為活性陽極(亦即，包含正鍍敷之金屬(諸如銅或錫)之陽極)或惰性陽極。在此實例中，包含可鍍敷金屬之離子及酸之電解液907經由陽極905流入鍍槽903，且電解液穿過具有垂直定向(不相交)通孔之流成形元件909(亦稱為HRVA或離子電阻性離子可滲透元件)，電解液流過該等通孔且隨後衝擊在由晶圓固持器913固持、定位及移動之晶圓911上。在所描繪之實例中，晶圓固持器經組態以 用於雙向地旋轉晶圓，且亦可經組態以用於以可變速度旋轉晶圓。電解液之衝擊流由垂直箭頭描繪，其說明電解液流過流成形元件909之通道向上到達晶圓911。方位上不對稱之竊流陰極915(例如，駐留在晶圓周邊之部分周圍之C形竊流件)駐留在流成形元件909上方。更一般而言，竊流件可駐留在與電解液離子連通之任何地方(例如，在鍍敷浴內或在單獨腔室中)。竊流陰極915連接至電源供應器(未圖示)之負端子，且經組態以使離子電流自晶圓基板轉向。另外，方位上不對稱之屏蔽件917(例如，楔形屏蔽件)在晶圓基板附近定位於流成形元件909上方。
較佳地，為了最佳地控制均勻性，流成形元件及屏蔽件兩者在基板之附近定位。在一些實施例中，在電鍍期間距基板固持器之底部表面及流成形元件之頂部表面之距離在約1 mm與5 mm之間。屏蔽件917較佳駐留在基板固持器之底部表面之約4 mm內。
在一些實施例中，流成形元件之厚度在約5 mm與約10 mm之間，且在電鍍期間流成形元件之面對基板之表面與基板之鍍敷面分離約10毫米或10毫米以下之距離，較較佳約5毫米或5毫米以下之距離。在一些實施例中，流成形元件係具有約6,000至12,000個通道之圓盤。
晶圓911通常具有與晶圓之外圍形成之複數個電接點，且電連接至電源供應器(未圖示)之負端子，使得上面具有導電層之晶圓在電鍍期間充當陰極。電源供應器之正端子電連接至陽極905。當施加電位差時，得至離子電流，其 將可鍍敷金屬之離子及質子移動至晶圓表面。金屬離子在晶圓表面處還原，從而在基板之表面上形成電鍍金屬層。鍍敷層之均勻性取決於基板附近之鍍敷場之分佈，該分佈又可藉由使用本文提供之方法以方位上不對稱之屏蔽件917進行屏蔽且以方位上不對稱之竊流件915進行電流轉向來加以調整。
電連接至電鍍裝置901之組件之控制器919包含指定用於電鍍之必要參數之程式指令，該等參數諸如為施加至晶圓及竊流件之電流位準、與將電解液遞送至鍍敷鍍槽相關之參數及基板之旋轉速度及旋轉方向。控制器919包含用於執行本文描述之所有方法之程式指令，例如對齊晶圓之選定方位位置以使得其與晶圓之在不同方位位置處之類似區相比以不同方式停留在經屏蔽區域中或竊流件附近。控制器將通常包含一或多個記憶體器件及一或多個處理器。處理器可包含CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接、步進馬達控制器板等。
在某些實施例中，控制器控制沈積裝置之所有活動。系統控制器執行系統控制軟體，包含用於控制晶圓旋轉速度、方位位置對齊等之程式指令集。
通常，將存在與控制器相關聯之使用者介面。使用者介面可包含顯示螢幕、裝置及/或製程條件之圖形軟體顯示器，及諸如指標器件、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等使用者輸入器件。
用於控制沈積製程之電腦程式碼可以任何習知電腦可讀 程式設計語言編寫：例如，組合語言、C、C++或其他語言。所編譯之目標程式碼或指令碼由處理器執行以執行程式中所識別之任務。
應瞭解，圖9中所示之描繪係一實施例之簡化方案，其並不展示本文描述之電鍍裝置之所有細節。舉例而言，如所描述，在一些實施例中，不對稱屏蔽件係不對稱HRVA，且在一些實施例中，諸如竊流件、屏蔽件或HRVA之鍍敷槽之組件經組態以旋轉。
本文描述之裝置及方法可結合微影圖案化工具或製程來使用，例如用於製作或製造半導體器件、顯示器、LED、光伏打面板及其類似物。通常(但不一定)，此等工具/製程將在常見之製造設施中一起使用或進行。膜之微影圖案化通常包括以下步驟中之一些或全部，每一步驟以若干可能工具來實現：(1)使用旋塗或噴塗工具在工件(亦即，基板)上塗覆光抗蝕劑；(2)使用熱板或爐或UV固化工具來固化光抗蝕劑；(3)用諸如晶圓步進器之工具使光抗蝕劑曝露於可見或UV或x射線光；(4)使用諸如濕式台架之工具使抗蝕劑顯影以便選擇性地移除抗蝕劑且進而將其圖案化；(5)藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻工具將抗蝕劑圖案轉印至下伏之膜或工件中；及(6)使用諸如RF或微波電漿抗蝕劑剝離器之工具移除抗蝕劑。一實施例係如本文描述之方法，其進一步包含：在電鍍之後將光抗蝕劑塗覆至晶圓以獲得徑向及方位均勻性；將光抗蝕劑曝露於能量源；圖案化抗蝕劑且將圖案轉印至晶圓；及自晶圓選擇性地移除光抗蝕 劑。一實施例係包含如本文描述之裝置之系統，其進一步包括步進器。在一些實施例中，在TSV及WLP處理中使用時，在電鍍之前塗覆且圖案化光抗蝕劑以提供具有一或多個凹入特徵之表面；在電鍍期間用金屬填充該特徵，且在電鍍之後移除光抗蝕劑。
方位上不對稱及多段陽極以及經組態以充當陽極及陰極之方位上不對稱及多段電極
在先前部分中，諸如方位上不對稱及多段電極之輔助電極主要藉由竊流陰極來例示，該等竊流陰極係經組態以使離子(鍍敷)電流轉向之經負性偏壓之電極。本文中允許，在其他實施例中，使用方位上不對稱輔助陽極及輔助多段陽極(經組態以給予鍍敷電流之經正性偏壓電極)而並非竊流件來進行方位校正。然而，在其他實施例中，使用經組態以充當陽極及陰極(亦稱為陽極/陰極)之方位上不對稱及多段電極來代替竊流件。陽極/陰極經組態以經正性(陽極性)偏壓一時間部分使得其能夠給予電流，且在電鍍期間經負性(陰極性)偏壓另一時間部分，此時其經組態以使電流轉向且充當電流竊流件。本文提供之實施例包含上文描述之實施例中之任一者，其中使用輔助陽極或輔助陽極/陰極來代替竊流陰極。
大體上，竊流陰極、輔助陽極及輔助陽極/陰極在本文中稱為輔助電極。此等包含方位上不對稱之電極(諸如C形電極)及多段輔助電極。
輔助陽極可為惰性陽極或尺寸上穩定之陽極，例如產生 氧氣，或者其可為金屬陽極，產生鍍敷金屬之金屬離子。輔助陰極在使用期間可在其上經歷金屬鍍敷，或可經歷另一陰極反應，諸如析氫。若例如藉由使輔助電極曝露於不含金屬之溶液(諸如僅含有酸或不可鍍敷之鹽之溶液)且使輔助電極與主腔室實體上分離以便避免含有鍍敷金屬之材料混合但使得其仍經由對流體輸送具抵抗性之離子傳導介質(例如，陽離子薄膜)與主鍍敷腔室(容納晶圓)離子連通，而自電極之表面排除可鍍敷金屬離子，則可啟用析氫而並非金屬鍍敷。
輔助陽極或陽極/陰極之使用有時係較佳的，此係因為在許多實施例中在電鍍期間金屬沈積在竊流陰極上，此可能導致形成雜散微粒、金屬剝落及對鍍敷浴之污染。相比之下，輔助陽極經正性偏壓，且避免了在其表面上沈積金屬。此外，在一些實施例中，經正性偏壓花費之時間比負性偏壓多之陽極/陰極出於同一原因係較佳的，亦即，存在淨陽極電流且因此在處理之完整循環中在電極上無金屬之淨積累。此具有「淨」陽極功能之陽極/陰極將不會在其表面上累積金屬沈積物，此係因為在其陰極階段期間沈積在其上之任何金屬都將在其陽極階段期間再溶解。
輔助陽極及陽極/陰極結合屏蔽來使用係最較佳的，因為諸如置放於晶圓下方以均勻地屏蔽晶圓外圍之對稱環形屏蔽件之屏蔽件可使晶圓之表面(例如，在其外圍處)大體上缺乏鍍敷電流(將導致比所需鍍敷薄之「冷」區域)。影響對稱環形屏蔽件之有效性之量值及相對於晶圓之較靠近 中心定位之區而言造成邊緣區不足的鍍敷之影響區域範圍之主要參數係屏蔽件之大小(屏蔽件之電流阻擋之最內直徑)。晶圓之不對稱性將在一或多個方位位置處引入一或多個區，其電流比晶圓之其餘部分或多或少地不足。藉由使用適當選定之屏蔽件大小，晶圓之在缺失晶粒或特徵附近之方位區可經調諧以展現某種程度之比平均厚之特徵，而晶圓之不具有缺失晶粒/特徵之方位區接著將趨於電流及厚度不足。使用阻擋邊緣之較多部分(較小之內徑)之屏蔽件可能產生其中缺失晶粒區及一般邊緣區均不足但缺失晶粒區在某種程度上比一般邊緣較少地不足之情形。或者，可能選擇具有大於前述兩個實例兩者之內徑之屏蔽件，在此情況下，一般邊緣及缺失晶粒邊緣兩者比晶圓中心厚，但缺失晶粒區特徵在晶圓上最厚。輔助「C」形電極可隨後藉由在不同方位位置處在不同程度及/或不同正負號(陽極對陰極)下給予或清除邊緣鍍敷電流來校正任何其他此等情況，亦即，過量及不足兩種情況。輔助陽極/陰極可藉由將電流給予晶圓之選定方位位置(在陽極/陰極經正性偏壓之時間期間)及藉由使電流自晶圓之不同方位位置轉向(在陽極/陰極經負性偏壓之時間期間)來校正此問題。
圖10A提供使用C形陽極/陰極校正具有缺失特徵之晶圓中的方位均勻性之說明。圖10A展示在晶圓旋轉時晶圓之四個視圖，其中屏蔽件具有適度量之邊緣延伸，其經定大小以使得缺失晶粒/特徵區將稍微較厚，且晶圓邊緣之其 餘部分將稍微較薄。在晶圓圍繞其中心軸旋轉時在不同時間點取得視圖1001、1003、1005及1007。在旋轉期間，旋轉之速度可恆定(對於此實施例最常見)，但亦可變化。下方之曲線圖展示在旋轉週期中及在此四個時間點及晶圓角位置期間供應至C形輔助電極之陽極及陰極電流之位準。在視圖1001中，缺失晶粒區1009接近於C形輔助電極1011。屏蔽件1020之大小「適度」，居中於在缺失晶粒區中產生稍微厚之區與在一般邊緣區中產生稍微薄之區之間。因此，在不施加校正性陰極電流之情況下，此面對C形輔助電極之區將最終較厚。為了減輕在缺失晶粒區域處之電流積聚，C形電極在此時間點充當陰極，且經負性偏壓以便使電流自缺失晶粒區轉向。在視圖1003、1005及1007中，晶圓旋轉，使得缺失晶粒區1009移動遠離C形輔助電極1011。在此三個時間點，電極經正性(陽極性)偏壓，使得其可對在其附近之晶圓外圍給予電流。因此，在晶圓之一完整旋轉期間，電極花費一部分時間經偏壓為陰極且花費一部分時間經偏壓為陽極，且偏壓之所施加電流位準(量值)及類型(正負號)以某一方式與晶圓之旋轉相關以便提供對晶圓之選定方位位置(在此情況下，缺失晶粒區)之特定校正。可(例如)結合適度屏蔽來使用圖10A中所示之說明，其中晶圓之大多數部分係「冷」的(經歷不足夠之電流，從而需要來自輔助電極之給予)，且缺失晶粒部分係「熱」的(經歷電流積聚，其需要轉向)。
在一些實施例中，例如關於晶圓外圍之強屏蔽，晶圓外 圍可能非常「冷」，而缺失晶粒區較不「冷」，使得所有方位位置均需要輔助陽極之電流給予，但程度不同。此在具有強屏蔽件1021之圖10B中說明，其中提供至C形電極之電流始終為陽極的，但是當缺失晶粒區(選定方位位置)在電極附近時，以較低位準提供。當缺失晶粒區旋轉遠離電極時，陽極電流增加以便對晶圓外圍之較冷區給予較多電流。因此，在晶圓之一完整旋轉期間，電極花費一部分時間在第一功率位準(或電流位準)下經偏壓為陽極，且花費一部分時間在較高功率位準(或電流位準)下經組態為陽極，其中電流位準以某一方式與晶圓之旋轉相關以便提供對晶圓之選定方位位置之特定校正。
在一些實施例中，例如當屏蔽較弱時，提供至陽極/陰極之陰極電流位準可實質上大於陽極電流位準。在(例如)圖10C中說明此情況。對於同一類型之晶圓，弱屏蔽件1022要求用於缺失晶粒區之陰極電流之位準大於兩個先前實例之任一者中之位準，且在對C形電極之一般邊緣曝露期間供應之陽極電流小得多(或甚至亦可為陰極的，此取決於晶圓、屏蔽件及鍍槽設計之特定細節)。
然而，在例如具有極少或不具有一般對稱屏蔽之另一實施例中，輔助C形電極可僅充當陰極。亦即，當電極在選定方位位置附近時將第一位準之陰極電流供應至電極，且當選定位置旋轉遠離C形輔助陰極時供應不同位準之陰極電流。因此，在晶圓之一完整旋轉期間，電極花費一部分時間在第一功率位準(或電流位準)下經偏壓為陰極，且花 費一部分時間在不同功率位準(或電流位準)下經組態為陰極，其中功率位準以某一方式與晶圓之旋轉相關以便提供對晶圓之選定方位位置之特定校正。
應注意，即使在不存在缺失晶粒或特徵區之情況下，電流之施加(陽極或陰極)亦可用來調諧一般邊緣厚度分佈，且因此，裝置之使用不限於關於具有方位上不均勻圖案之晶圓之操作。事實上，此設計有用於邊緣校正之兩種情況：具有方位不均勻圖案之晶圓及不具有方位不均勻圖案之晶圓。
圖10A至圖10C中說明之實施例涉及一種方法，其中提供至不對稱輔助電極之功率與晶圓旋轉相關以便相對於不同方位位置(具有相同平均弧長及相同平均徑向位置)將不同位準之鍍敷電流提供至晶圓上之選定方位位置，且進而以不同方式轉向及/或給予鍍敷電流至選定方位位置。經組態以執行此電鍍方法之裝置包含控制器及相關聯編碼器，該編碼器經程式化以使輔助電極之功率位準及/或輔助電極之極性與晶圓之選定方位部分(例如，缺失晶粒)之位置相關。
在替代實施例中，即使當將恆定功率位準施加至方位上不對稱之電極(例如，C形陽極、陰極或陽極/陰極)或多段電極以用於鍍敷電流之一般校正，亦發現該電極係有用的。
電極相對於晶圓邊緣之位置及/或輔助電極電流線之約束可具有顯著重要性。在一些實施例中，較佳地，輔助電 極(諸如C形陽極、陰極或陽極/陰極)駐留在晶圓基板之附近。較佳地，基板與電極之間的距離應不大於圓形基板之半徑之0.2倍。在此距離下，電極對於校正基板表面處之離子電流環境尤其有效。在較大距離下，輔助電極作用將遠不顯著，此係因為離子電流轉向/給予在電極面之正前方將較少地偏向有利，且在晶圓之包括許多方位位置之較大區域上擴散，從而潛在地使得對製程之控制在某種程度上更難。然而，在附近，電極對電流之轉向及/或給予可集中在需要校正之特定方位區上。本文提供之輔助陽極不同於位於距晶圓較大距離處之方位上不對稱之陽極。
替代或除了上文描述之接近集中之外，輔助電極可容納在約束結構中，該約束結構防止給予/轉向電流實質上在x-y方向上分佈。圖11中展示在方位電流約束結構1101中具有C形輔助電極1103之裝置的俯視圖，其中約束結構將來自輔助電極之電流之曝露約束於晶圓101附近的小區域。圖12中展示類似但不相同之結構之等角視圖。輔助電極亦可容納在完全單獨之腔室中，其中含有電解液之通道或類似之約束及角度影響界定區在所需之位置及角度範圍將其連接至主鍍敷腔室。經常將此稱為「虛擬輔助電極」構造，其中虛擬電極之定位/位置與輔助腔室至主鍍敷腔室之連接通道開口一致。
應注意，藉由約束或虛擬腔室之使用，實體電極自身之形狀變得較不重要，此係因為經轉向及/或給予之電流之形狀將由容納電極之約束結構或其開口之形狀來界定，其 中約束結構基本上充當虛擬輔助電極。
圖12為鍍敷槽上部腔室1200之例示性實施例之等角示意圖，其中晶圓及晶圓固持器將駐留在其上方且在其上方之附近旋轉(但晶圓及固持器未圖示)。鍍槽之外部圓形流體容納本體1201具有圍繞大部分圓周之上部流體約束堰壁1206。在所示實施例中，鍍槽之中心係HRVA板或流擴散器1203(為了簡單起見，板中之大量小孔未圖示)。在HRVA之邊緣周圍且駐留在晶圓邊緣下方的係對稱環形屏蔽件1202。在上部腔室之圓周之一部分上方係「C」形輔助電極1204。在較佳實施例中，在超出輔助電極1204之區域(自鍍槽之中心稍微較多移除)中係一區，其中上部腔室1200之堰壁1206經切除至稍微較低之水平面，從而允許流體流在實心或多孔(例如，絲網)輔助電極上及周圍的較佳引導，從而使得能夠供應充分之對流及自鍍槽移除任何微粒或氣泡。
所描述之方法不限於電鍍
應瞭解，本發明之與本文描述之方位校正有關的一些態樣可應用於除電沈積外之許多其他膜沈積及移除應用，其中適當地應用及考慮其他沈積及移除技術之實體機構及操作模式上之現有技術差異。舉例而言，C形或馬蹄形輔助標靶將適合於實現旋轉基板上之沈積之方位可變速率，或者在電漿蝕刻裝置內之旋轉晶圓前方類似於本文所述而置放之不對稱實體遮罩將導致在邊緣處及在晶圓邊緣上之特定角位置處的角度可控之蝕刻速率。
系統控制器：
如本文描述之電鍍裝置包含用於實現製程操作之硬體及具有用於控制根據本發明之製程操作之指令的系統控制器。舉例而言，旋轉數位編碼器、旋轉晶圓之晶圓固持器、任何移動之屏蔽元件、HRVA、供應至不對稱或多段輔助電極之功率位準等係由系統控制器控制及同步。系統控制器將通常包含一或多個記憶體器件及一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行指令以使得裝置將執行根據本發明之方法。含有用於控制根據本發明之製程操作之指令的機器可讀媒體可耦接至系統控制器。
103‧‧‧晶圓平坦部
105‧‧‧片段
107‧‧‧片段
109‧‧‧片段
111‧‧‧片段
113‧‧‧電源供應器
115‧‧‧電源供應器
117‧‧‧電源供應器
119‧‧‧電源供應器
201‧‧‧高電阻虛擬陽極
203‧‧‧區
300‧‧‧屏蔽件
301‧‧‧晶圓固持器總成
302‧‧‧高電阻虛擬陽極
306‧‧‧底部總成
345‧‧‧晶圓
400‧‧‧屏蔽件
405‧‧‧屏蔽件
410‧‧‧屏蔽件
420‧‧‧屏蔽件
425‧‧‧屏蔽件
430‧‧‧屏蔽件
435‧‧‧屏蔽件
440‧‧‧屏蔽件
445‧‧‧屏蔽件
450‧‧‧屏蔽件
455‧‧‧屏蔽件
460‧‧‧屏蔽件
465‧‧‧屏蔽件
470‧‧‧屏蔽件
475‧‧‧屏蔽件
480a‧‧‧屏蔽件
480b‧‧‧屏蔽件
500a‧‧‧屏蔽件
500b‧‧‧屏蔽件
500c‧‧‧屏蔽件
500d‧‧‧屏蔽件
500e‧‧‧屏蔽件
500f‧‧‧屏蔽件
550‧‧‧高電阻虛擬陽極
560‧‧‧區域
560a‧‧‧區域
570‧‧‧高電阻虛擬陽極
580‧‧‧高電阻虛擬陽極
600‧‧‧晶圓
605‧‧‧缺口
901‧‧‧鍍敷裝置
903‧‧‧鍍敷槽
905‧‧‧陽極
907‧‧‧電解液
909‧‧‧流成形元件
911‧‧‧晶圓
913‧‧‧晶圓固持器
915‧‧‧竊流陰極
917‧‧‧屏蔽件
919‧‧‧控制器
1001‧‧‧視圖
1003‧‧‧視圖
1005‧‧‧視圖
1007‧‧‧視圖
1009‧‧‧缺失晶粒區
1011‧‧‧C形輔助電極
1020‧‧‧屏蔽件
1021‧‧‧強屏蔽件
1022‧‧‧弱屏蔽件
1101‧‧‧方位電流約束結構
1103‧‧‧C形輔助電極
1200‧‧‧鍍敷槽上部腔室
1201‧‧‧流體容納本體
1202‧‧‧屏蔽件
1203‧‧‧流擴散器
1204‧‧‧輔助電極
1206‧‧‧上部流體約束堰壁
圖1A至圖1B展示不對稱晶圓在與晶圓旋轉相關地被供能之多段竊流陰極存在下的旋轉之示意性俯視圖。
圖2A至圖2B展示充當方位上不對稱屏蔽件之具有非連通孔之不同分佈的不對稱板之俯視圖。
圖3A展示具有非連通孔之板及屏蔽件之視圖。
圖3B展示與晶圓及晶圓固持器相關之圖3A中說明之總成之橫截面圖。
圖4A說明駐留在具有非連通孔之板上方的多種方位上不對稱屏蔽件之俯視圖。
圖4B說明進一步經組態以校正徑向不均勻性之屏蔽件。
圖5A至圖5F說明根據本文呈現之實施例之屏蔽件。
圖6展示含有方位上不對稱屏蔽之系統中的雙向旋轉晶圓之俯視圖。
圖7為根據實施例中之一者之製程之製程流程圖。
圖8為根據實施例中之一者之製程之製程流程圖。
圖9為根據本文提供之實施例之電鍍裝置之示意性橫截面圖。
圖10A至圖10C說明具有與晶圓旋轉相關地被供能之C形輔助電極之裝置中的不對稱晶圓之旋轉。
圖11展示具有在約束結構中之方位上不對稱之輔助電極的鍍敷槽之示意性俯視圖。
圖12展示根據本文提供之實施例之容納C形輔助電極之結構的等角視圖。

Claims (46)

  1. 一種在一經陰極性偏壓(cathodically biased)之基板上電鍍(electroplating)金屬同時控制方位均勻性(azimuthal uniformity)之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該裝置包括一陽極(anode)及一固定之方位上不對稱之輔助(asymmetric)電極；及(b)在旋轉該基板之同時且在與該基板之該旋轉相關地將功率提供至該方位上不對稱之輔助電極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該方位上不對稱之輔助電極以與該基板之一第二部分不同的方式將鍍敷電流轉向(divert)及/或給予(donate)至該基板之在該基板之一選定方位位置處的一第一部分，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同方位角位置處。
  2. 如請求項1之方法，其中該方位上不對稱之輔助電極係C形(C-shaped)的。
  3. 如請求項1之方法，其中該方位上不對稱之輔助電極係處於一方位電流約束結構中。
  4. 如請求項1之方法，其中該方位上不對稱之輔助電極容納在一單獨腔室中，且來自該輔助電極之鍍敷電流之曝露在小於約120度之一弧角度上穿過至少一通道，該至少一通道將電流遞送至鍍槽之在該基板之外圍附近的一區中。
  5. 如請求項1之方法，其中該方位上不對稱之輔助電極經陰極性偏壓，且經組態以在電鍍期間使不同量之鍍敷電流自該基板之不同方位位置轉向。
  6. 如請求項1之方法，其中該方位上不對稱之輔助電極經陽極性偏壓，且經組態以在電鍍期間對該基板之不同方位位置給予不同量之鍍敷電流。
  7. 如請求項1之方法，其中該方位上不對稱之輔助電極在電鍍期間經陽極性及陰極性偏壓，且經組態以使鍍敷電流自該基板上之一第一方位位置轉向及對該基板上之一第二方位位置給予鍍敷電流。
  8. 如請求項1之方法，其中該裝置包括一屏蔽件，該屏蔽件在所有方位位置處屏蔽該基板之外圍，且其中該方位上不對稱之輔助電極至少在該基板之一完整旋轉之時間之一部分期間經陽極性偏壓，且經組態以對該基板上之該選定方位位置給予電流。
  9. 如請求項1之方法，其中該方位上不對稱之輔助電極與該基板之間的距離不大於該基板之半徑的20%。
  10. 一種在一經陰極性偏壓之基板上電鍍金屬之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該裝置包括位於該基板附近之一方位上不對稱或多段輔助陽極；及(b)在旋轉該基板之同時且在以實質上恆定位準將功率提供至該方位上不對稱或多段(multi-segmented)之輔助 陽極以對該基板給予電流之同時在該基板上電鍍該金屬。
  11. 一種用於在一基板上電鍍金屬之電鍍裝置，該裝置包括：(a)一鍍敷腔室(plating chamber)，其經組態以包含電解液(electrolyte)、一陽極及一方位上不對稱之輔助電極；(b)一基板固持器，其經組態以固持該基板；及(c)一控制器，其包括用於進行如下操作之程式指令：在旋轉該基板之同時且在與該基板之該旋轉相關地將功率提供至該方位上不對稱之輔助電極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該方位上不對稱之輔助電極以與該基板之一第二部分不同的方式將鍍敷電流轉向及/或給予至該基板之在該基板之一選定方位位置處的一第一部分，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  12. 一種系統，其包括一如請求項11之裝置及一步進器。
  13. 一種非暫時性電腦機器可讀媒體，其包括用於控制一電鍍裝置之程式指令，該等程式指令包括用於進行如下操作之程式碼：在旋轉基板之同時且在與該基板之該旋轉相關地將功率提供至一方位上不對稱之輔助電極之同時在該基板上電鍍金屬，使得該方位上不對稱之輔助電極以與該基板之一第二部分不同的方式將鍍敷電流轉向及/或給予至該基板之在該基板之一選定方位位置處的一第 一部分，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  14. 一種用於在一基板上電鍍金屬之電鍍裝置，該裝置包括：(a)一鍍敷腔室，其經組態以包含電解液；(b)一基板固持器，其經組態以在電鍍期間固持及旋轉該基板；(c)一陽極；及(d)一方位上不對稱之輔助電極，其經組態以在電鍍期間經陽極性及陰極性偏壓。
  15. 一種用於在一基板上電鍍金屬之電鍍裝置，該裝置包括：(a)一鍍敷腔室，其經組態以包含電解液；(b)一基板固持器，其經組態以在電鍍期間固持及旋轉該基板；(c)一陽極；(d)一屏蔽件，其經組態以屏蔽該基板之外圍處之電流；及(e)一方位上不對稱之輔助陽極，其經組態以對該基板之在該基板上之一選定方位位置處的經屏蔽外圍給予電流。
  16. 一種用於在一基板上電鍍金屬之電鍍裝置，該裝置包括： (a)一鍍敷腔室，其經組態以包含電解液；(b)一基板固持器，其經組態以在電鍍期間固持及旋轉基板；(c)一陽極；及(d)經組態以在電鍍期間經陽極性及陰極性偏壓之一多段輔助電極，或一多段輔助陽極。
  17. 一種在一經陰極性偏壓之基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該裝置包括一第一陽極及一多段輔助陽極或經組態以充當一輔助陽極及一輔助陰極兩者之一多段輔助電極；及(b)在旋轉該基板之同時且在與該基板之該旋轉相關地將功率提供至該多段輔助陽極或該多段輔助電極的若干片段之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該陽極以與該基板之一第二部分不同之位準對該基板之在該基板之一選定方位位置處的一第一部分給予鍍敷電流，與該第一部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處，或使得該輔助電極對該第一部分給予電流且使該電流自該第二部分轉向。
  18. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基 板之一電鍍裝置中；及(b)在相對於一屏蔽件旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在一選定方位位置處的一選定部分停留在一經屏蔽區域中歷時與該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  19. 如請求項18之方法，其中(b)包括當該基板之該選定部分經較少屏蔽時以一第一速度旋轉該基板，且當該基板之該選定部分經較多屏蔽時以一第二速度旋轉該基板，其中該基板之一完整旋轉包括該第一速度之一第一旋轉週期及該第二速度之一第二旋轉週期。
  20. 如請求項19之方法，其中該第二速度低於該第一速度。
  21. 如請求項19之方法，其中該第一速度為至少約20rpm，該第二速度小於約10rpm，且其中該基板進行至少約5個可變速度完整旋轉。
  22. 如請求項18之方法，其中(b)包括以恆定速度雙向地旋轉該基板。
  23. 如請求項18之方法，其中該基板之該選定部分包括鄰近於一晶圓缺口、一晶圓平坦部或一組方位上缺失特徵之一區域。
  24. 如請求項18之方法，其中該屏蔽件與該基板之可鍍敷表面之間的距離不大於該基板之半徑之約0.1倍。
  25. 如請求項18之方法，其中該屏蔽件與該基板之可鍍敷表 面之間的距離不大於約4mm。
  26. 如請求項1或18之方法，其進一步包括在(a)之前對齊該基板之該選定部分之位置。
  27. 如請求項1或18之方法，其中該電鍍包括在TSV或WLP處理期間填充凹入特徵。
  28. 如請求項1或18之方法，其中該電鍍裝置進一步包括具有一平坦表面之一離子電阻性離子可滲透元件(ionically resistive ionically permeable element)，在電鍍期間，該平坦表面實質上平行於該基板之鍍敷面且與該鍍敷面分離約10毫米或10毫米以下之距離，其中該元件具有複數個非連通孔。
  29. 如請求項28之方法，其中該屏蔽件係掩蔽流成形元件之孔中之一些孔的一方位上不對稱之屏蔽件，或其中該屏蔽件係具有一方位上不對稱之孔分佈的該離子電阻性離子可滲透元件。
  30. 一種用於在一基板上電鍍金屬之電鍍裝置，該裝置包括：(a)一鍍敷腔室，其經組態以包含電解液及一屏蔽件；(b)一基板固持器，其經組態以固持該基板；及(c)一控制器，其包括用於進行如下操作之程式指令：在相對於該屏蔽件旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在一選定方位位置處之一選定部分停留在一經屏蔽區域中歷時與該基板之一第二部分不同之時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平 均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  31. 一種系統，其包括一如請求項30之裝置及一步進器。
  32. 一種非暫時性電腦機器可讀媒體，其包括用於控制一電鍍裝置之程式指令，該等程式指令包括用於進行如下操作之程式碼：在相對於一屏蔽件旋轉基板之同時在該基板上電鍍金屬，使得該基板之在一選定方位位置處的一選定部分停留在一經屏蔽區域中歷時與該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  33. 如請求項1或18之方法，其進一步包括以下步驟：將光抗蝕劑施加至該基板；使該光抗蝕劑曝露於光；圖案化該抗蝕劑且將圖案轉印至工件；及自該工件選擇性地移除該光抗蝕劑。
  34. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間轉向及/或給予電流之一多段輔助電極；及(b)在相對於該多段輔助電極旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在一選定方位位置處的一選定部分停留在接近於該輔助電極之一片段中歷時與 該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處，且其中該輔助電極之至少一片段以與另一片段不同之方式轉向及/或給予鍍敷電流。
  35. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之一方位上不對稱之輔助電極；及(b)在相對於該方位上不對稱之輔助電極旋轉該基板之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在一選定方位位置處之一選定部分停留在接近於該方位上不對稱之輔助電極之一區域中歷時與該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  36. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之一可旋轉多段竊流(thief)陰極；及(b)在以相同速度旋轉該基板及該竊流陰極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在一選定方位位置處 之一選定部分停留在接近於該竊流陰極之一片段之一區域中歷時與該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  37. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之一方位上不對稱之可旋轉竊流陰極；及(b)在以相同速度旋轉該基板及該竊流陰極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在一選定方位位置處之一選定部分停留在接近於該竊流陰極之一區域中歷時與該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  38. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之一可旋轉多段輔助陽極或經組態以充當一陽極及一陰極之一可旋轉多段輔助電極；及(b)在以相同速度旋轉該基板及該多段輔助陽極或該多段輔助電極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板 之在一選定方位位置處之一選定部分停留在接近於該陽極或該電極之一片段的一區域中歷時與該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同平均弧長及相同平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  39. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基板之一電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括經組態以在電鍍期間使電流轉向之一方位上不對稱之可旋轉陽極或經組態以在電鍍期間轉向及給予電流之一方位上不對稱之可旋轉陽極/陰極；及(b)在以相同速度旋轉該基板及該陽極或陽極/陰極之同時在該基板上電鍍該金屬，使得該基板之在一選定方位位置處之一選定部分停留在接近於該陽極或該陽極/陰極之一區域中歷時與該基板之一第二部分不同的時間量，與該選定部分相比，該第二部分具有相同的平均弧長及相同的平均徑向位置且駐留在一不同角方位位置處。
  40. 如請求項1或18之方法，其進一步包括：在電鍍期間旋轉已移除一片段之具有一大體環形本體之一屏蔽件，其中該屏蔽件定位於該基板之附近，且其中該旋轉不與晶圓旋轉同步，且其中該旋轉最佳化電解液在該基板附近之流動。
  41. 一種電鍍裝置，該裝置包括： (a)一鍍敷腔室，其經組態以包含電解液及一陽極以電鍍金屬於一半導體基板上；(b)一基板固持器，其經組態以固持及旋轉該半導體基板；(c)一離子電阻性離子可滲透元件，其包括一面對基板之表面及一相對表面，其中該離子電阻性離子可滲透元件包括複數個非連通(non-communicating)通道；及(d)一屏蔽件，其經組態以提供方位上(azimuthally)不對稱屏蔽，其中該屏蔽件係定位於該離子電阻性離子可滲透元件及該基板固持器之間，其中該屏蔽件具有可變化的厚度。
  42. 如請求項41之電鍍裝置，其中該屏蔽件係逐漸縮小的(tapered)。
  43. 如請求項41之電鍍裝置，其中該屏蔽件係逐漸縮小的使得該屏蔽件之一中心部分較在該屏蔽件之一外圍部分薄。
  44. 請求項41之電鍍裝置，其中該屏蔽件通常為楔形。
  45. 如請求項41之電鍍裝置，其中該離子電阻性離子可滲透元件係經組態以在電鍍期間定位於該基板之約10mm內。
  46. 一種在一基板上電鍍金屬同時控制方位均勻性之方法，該方法包括：(a)將該基板提供至經組態以用於在電鍍期間旋轉該基 板之一電鍍裝置中，其中該電鍍裝置包括：(i)一離子電阻性離子可滲透元件，其包括一面對基板之表面及一相對表面，其中該離子電阻性離子可滲透元件包括複數個非連通通道；及(ii)一屏蔽件，其經組態以提供方位上不對稱屏蔽，其中該屏蔽件係定位於該離子電阻性離子可滲透元件及該基板固持器之間，其中該屏蔽件具有可變化的厚度；及(b)電鍍該金屬於該基板上之同時相對於該屏蔽件來旋轉該基板而使得該基板之在一選定方位處之一選定部分停留在經屏蔽區域中歷時與該基板之一第二部分不同之時間量，該第二部分具有相同平均弧長度及相同平均徑向位置且駐留在一不同之角方位位置處。
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