TWI653366B - 電鍍設備與方法 - Google Patents
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Abstract
提供用以電鍍基板之設備與方法。所述設備包括：一電鍍槽，用以容納一電鍍液；一基板托座，用以托持電鍍液中之一基板；一旋轉驅動器，與基板托座耦接、且用以旋轉基板托座；一功率分布組件與旋轉驅動器耦接；一陽極設於電鍍槽內；一電源供應單元電性耦接於陽極與功率分布組件之間，因而形成一電性迴路；以及一電流調結構件，用以對電性迴路提供一預定阻抗值，其中電源供應單元所提供之電壓使得一電流流經所述電性迴路，且所述預定阻抗經選擇使得能將電流變異保持在較小的範圍中，相較於在沒有所述電流調結構件下所測得之電流變異。
Description
本揭露係關於以電化學法電鍍一半導體結構之方法與設備。
半導體裝置是利用半導體材料以及有機半導體的電學特性之電子組件。在大多數的應用中，半導體裝置已取代了熱離子元件(真空管)。半導體裝置運用了在固態下的電子傳導，而非在氣態下或高度真空下所造成之熱離子發射。可將半導體裝置製造為獨立的單一元件或積體電路(integrated circuit，IC)，後者係由在一單一半導體基板或晶圓上所製造且互相連接的複數個元件所組成。
半導體裝置的製造是多個光影與化學處理製程所組成的多步驟程序，在這些過程中，會在由純半導體材料所製成的晶元上逐步形成電子電路。在大多數的情形中通常會使用矽材，但在特定應用中，也可使用多種複合半導體。在各種半導體製備過程中，會使用層沈積製程以形成IC元件。最常使用的層沈積製程之一就是電化學電鍍(electro-chemical plating，ECP)製程，其可利用電解沈積，將一層導電材料沈積到基板上。
習知電鍍設備的問題之一在於與電性迴路中之各種元件相關的物理特性、尺寸條件或其他參數會導致流經電性迴路的電流出現顯著的變異，因此影響電鍍的品質與均勻性。
本揭露的某些實施方式提出了一種可利用電化學法來電鍍基板之電鍍設備，其包括一電鍍槽，用以容納電鍍液；一基板托座，用以托持電鍍液中之基板；一旋轉驅動器，與基板托座電性耦接，且用以旋轉基板托座；一功率分布組件，與旋轉驅動器電性耦接；一陽極，設於電鍍槽內，且陽極浸沒於電鍍液中；一電源供應單元電性耦接於陽極與功率分布組件之間，因而形成一電性迴路；以及一電流調結構件，用以對電性迴路提供一預定阻抗值，其中電源供應單元所提供之電壓導致一電流流經電性迴路，且上述預定阻抗經選擇使得流經電性迴路之電流的變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有所述電流調結構件的條件下所測得之電流變異。
本揭露的某些實施方式提出了一種可利用電化學法來電鍍基板之電鍍設備，其包括一電鍍槽，用以容納電鍍液；一基板托座，用以托持電鍍液中之基板；一旋轉驅動器，與基板托座電性耦接，且用以旋轉基板托座；一陽極，設於電鍍槽內，且陽極浸沒於電鍍液中，其中施加於旋轉驅動器與陽極之電壓導致一電流由旋轉驅動器流到陽極；以及一電流調結構件，與旋轉驅動器電性耦接，其中電流調結構件之一預定阻抗值經選擇使得電流的變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有所述電流調結構件的條件下所測得之電流變異。
本揭露的某些實施方式提供了一種利用電化學法來電鍍基板之電鍍方法，其包括：將基板浸沒於電鍍液中；將一陽極電性耦接至電鍍液；形成一電性迴路，其中電流由電源供應流動至陽極、電鍍液、基板並回到電源供應；以及在所述電性迴路上提供具有一預定阻抗值之電流調結構件，其中所述預定阻抗經選擇使得流經電性迴路之電流的電流變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有電流調結構件的條件下所測得之電流變異，其中所述電流於電性迴路中的流動使
得一導電材料沈積於該基板上。
100、200、300、600、700‧‧‧電鍍設備
101‧‧‧電鍍槽
102‧‧‧電鍍液
102a‧‧‧表面
103‧‧‧基板托座
103a‧‧‧錐狀構件
103b‧‧‧杯狀構件
103c‧‧‧密封(凸緣)構件
104‧‧‧基板
104a‧‧‧電鍍表面
105‧‧‧旋轉驅動器
105a‧‧‧可旋轉心軸
105b‧‧‧滑環組件
106‧‧‧功率分布組件
107‧‧‧陽極
108‧‧‧電源供應單元
109‧‧‧電流調結構件
801、802、803、804‧‧‧操作
I1、I2、I3、I4‧‧‧電流
V‧‧‧電壓
在閱讀下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本揭露的多種態樣。應注意到，根據本領域的標準作業習慣，圖中的各種構件並未依比例繪製。事實上，為了能夠清楚地進行描述，可能會刻意地放大或縮小某些構件的尺寸。
圖1的示意圖繪示了在電化學電鍍(ECP)製程中，用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備。
圖2的示意圖繪示了根據本揭露一實施方式，用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備。
圖3的示意圖繪示了根據本揭露一實施方式之電鍍設備。
圖4的剖面圖繪示了根據本揭露一實施方式之基板托座與旋轉驅動器。
圖5的剖面圖繪示了根據本揭露一實施方式之基板托座與旋轉驅動器。
圖6的示意圖繪示了用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備。
圖7的示意圖繪示了根據本揭露一實施方式，用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備。
圖8是用於以電化學法來電鍍基板之方法的流程圖。
下文詳細說明了本揭露之實施方式的製造與使用方式。然而，當可想見，這些實施方式提供了許多可實現的發明性概念，並可實作於廣泛的特定脈絡中。應理解到，下以下揭示內容提供了多種實施方式或例示，其能用以實現本揭示內容的不同特徵。下文
所述之元件與配置的具體例子係用以簡化本揭示內容。當可想見，這些敘述僅為例示，其本意並非用於限制本揭示內容。
下文利用具體的文字來說明圖式中所繪示的實施方式或實施例。然而，當可理解，這些實施方式與實施例之本意並非用於限制。對所述實施方式任何改變與修飾，以及對本文件中所述的原理之任何進一步應用，皆屬於本發明所述技術領域中具有通常知識者通常可想見之範圍。
再者，當理解到，某些製程步驟(操作)和/或元件之特徵可能被簡略地描述。又，可以加入額外的製程步驟和/或特徵而某些後續製程步驟和/或步驟可加以移除或改變，但仍然可實現所請發明。因此，應將下文的敘述理解為僅代表例示而非用以暗示其中一或多步驟或特徵為必須的。
此外，本揭露中可能會在不同的實施例中重複使用元件符號和/或標號。這種重複是基於簡潔與清楚之目的，且其本身並非用以限定所討論的各種實施方式和/或組態之間的關係。
再者，在此處使用空間上相對的詞彙，譬如「之下」、「下方」、「低於」、「之上」、「上方」及與其相似者，可能是為了方便說明圖中所繪示的一元件或構件相對於另一或多個元件或構件之間的關係。這些空間上相對的詞彙其本意除了圖中所繪示的方位之外，還涵蓋了裝置在使用或操作中所處的多種不同方位。可能將所述設備放置於其他方位(如，旋轉90度或處於其他方位)，而這些空間上相對的描述詞彙就應該做相應的解釋。
製備積體晶片(integrated circuit，IC)時，會對一半導體進行多個製程步驟。在這些步驟中，利用層沈積製程來形成IC組件譬如多晶矽閘極材料與位於介電層空腔中的金屬互連層。沈積製程包括物理氣相沈積(physical vapor deposition，PVD)、原子層沈積
(atomic layer deposition，ALD)及電化學電鍍(electro-chemical plating，ECP)。
電化學電鍍(ECP)製程利用電解沈積法將一層導電材料沈積到基板上，其中將基板浸沒至一電鍍液中，此電鍍液包含欲沈積之材料的多個離子。對基板施加一DC電壓，使得其可作為一陰極而吸引電鍍液中的陽離子，這些陽離子被還原後積累於基板上，進而在基板上以形成一層薄膜。
參照圖式，圖1的示意圖繪示了在電化學電鍍(ECP)製程中，用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備100。電鍍設備100包括電鍍槽101、基板托座103、旋轉驅動器105、功率分布組件106及陽極107。電鍍槽101作為一種容器/器皿，其可容納電鍍液102。基板托座103用以托持電鍍液102中之基板104。旋轉驅動器105用於旋轉基板托座103，且與基板托座103電性耦接。功率分布組件106與旋轉驅動器105電性耦接。此外，陽極107係設於電鍍槽101內，且陽極107浸沒於電鍍液102中。電鍍設備100進一步包括電源供應單元108，其係電性耦接於陽極107與功率分布組件106之間，因而形成一電性迴路(圖中未繪示)。電源供應單元108用以提供一電壓V(圖中未繪示)而使得電流I1流經電性迴路。亦即，電流I1會由電源供應單元108流經陽極107、電鍍液102、基板104、基板托座103、旋轉驅動器105、功率分布組件106並回到電源供應單元108。電流I1在電性迴路中的流動會導致電鍍液102中之導電材料(圖中未繪示)沈積到基板104上。
正如習知技藝人士所熟知的，在電化學電鍍(ECP)製程中，電鍍品質與均勻性取決於電流分布之穩定度與均勻性。假設電源供應單元108所提供之電壓V為一固定值，電流I1會取決於電性迴路之總有效阻抗，這包括基板104、基板托座103、旋轉驅動器105、
功率分布組件106、電源供應單元108、陽極107、電鍍液102之導電路徑(從陽極107開始到基板104)以及導電線的有效阻抗。因此，常見的電鍍設備100所面臨的問題之一在於電性迴路中各種組件(如，基板104)的物理特性、尺寸條件或其他參數會使得流經電性迴路之電流I1出現顯著的變異，進而影響電鍍品質與均勻性。
更有甚者，當流經電鍍設備之電性迴路的電流有顯著變異時，會導致半導體基板(或晶圓)的電鍍製程出現其他問題。一般來說，在將基板完全浸沒至電鍍液中之前，電鍍設備不會進行電鍍製程。在前-電鍍步驟(其定義為開始將基板沒入電鍍液中到完全浸入的時期)期間，電流會逐漸升高到一峰電流值(隨著基板/電鍍液介面間之電阻/阻抗越來越小)。因此，可利用峰電流值之偵測作為將基板完全浸沒至電鍍液中的指標，以便進行後續電鍍操作。有鑑於此，一在流經電性迴路中之顯著的電流變異(肇因於，譬如，晶圓與晶圓間的變異)會使得峰電流值有顯著的變異，這又會影響電鍍品質或降低通量。
為了解決存在習知電鍍設備100中的上述問題，此處提出了具有一額外電流調結構件的電鍍設備。圖2的示意圖繪示了根據本揭露一實施方式，用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備200。相似地，電鍍設備200包括電鍍槽101、基板托座103、旋轉驅動器105、功率分布組件106、陽極107、電源供應單元108，以及電流調結構件109。電鍍槽101可容納電鍍液102，而基板托座103係用以托持基板104。電源供應單元108可以是DC電源供應單元。根據圖2所示配置，電流調結構件109係電性耦接於旋轉驅動器105與功率分布組件106之間。然而，當可注意到亦可將電流調結構件109設置於電性迴路上的其他位置。舉例來說，在圖3中(其繪示了根據本揭露一實施方式之電鍍設備300的示意圖)，電流調結構件109係電性耦接於電源供
應單元108與陽極107之間。或者是，電流調結構件109可電性耦接於電源供應單元108與功率分布組件106之間。又或者是，電流調結構件109可電性耦接於基板托座103與旋轉驅動器105之間。應注意到，電流調結構件109不應設於電鍍槽101內。
回到圖2，電源供應單元108所提供之電壓V會使電流I2流經電性迴路，其中電流I2會從電源供應單元108流經陽極107、電鍍液102、基板104、基板托座103、旋轉驅動器105、電流調結構件109、功率分布組件106並回到電源供應單元108。電流I2在電性迴路中的流動會導致電鍍液102中之導電材料沈積到基板104上。
電流調結構件109的功用是對電性迴路提供一預定阻抗值。選擇上述預定阻抗，而使得流經電性迴路之電流I2的變異被保持在較小的範圍中，相較於流經電性迴路之電流I1(此處之電流變異是在沒有電流調結構件109的條件下所測量的)。預定阻抗之選擇取決於以下二標準：(1)當電流調結構件109之阻抗越大時，越容易控制流經電性迴路之電流的變異；以及(2)當電流調結構件109之阻抗越大時，其所消耗的功率越高。在較佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.02mΩ至20Ω之間。在更佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.05mΩ至5Ω之間。在進一步更佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.1mΩ至1Ω之間。在最佳的情形中，預定阻抗值為50mΩ。應注意，電性迴路之總阻抗的範圍在1Ω至50Ω之間。
於一實施方式中，基板104是半導體晶圓，其活性表面(電鍍表面)上具有導電部件/構件(如，導電栓、導電通孔、導電柱、填料或導電跡線)。於一實施方式中，基板104可包括邏輯元件、嵌入式快閃記憶體(eFlash)元件、記憶體元件、微機電(microelectromechanical，MEMS)元件、數位元件、CMOS元件、或上述之組合或與其相似者。基板104可包括摻雜或未摻雜的矽塊
材、或絕緣層上覆矽(silicon-on-insulator，SOI)基板之一主動層。一般來說，SOI基板包括一層半導體材料譬如矽、鍺、矽鍺、SOI、絕緣層上覆矽鍺(silicon germanium on insulator，SGOI)或其組合。於一實施方式中，基板104包括多層基板、梯度基板、混合方向基板、上述之任意組合和/或與其相似者，而使得半導體封裝件可容納更多主動與被動元件與電路。於一實施方式中，利用電鍍設備200以利用電化學法來電鍍基板104，以便在先前已設置於基板104的活性表面上之半導體構件上，形成多個銅互連、圖樣或層。
於一實施方式中，用於電鍍至基板104上的導電材料可以是金屬(譬如金、鋅鎳、銀、銅或鎳)，且陽極107可由相同金屬所製成。此外，電鍍液102可包括相同金屬之金屬鹽類。於一實施方式中，欲沈積/或電鍍至基板104上的導電材料為銅。因此，陽極107可以由銅所製成。電鍍液102可以是一混合物，其包括銅之鹽類、酸、水以及可改善銅之沈積特性之多種有機與無機添加物。適合作為電鍍液102的銅之鹽類包括硫酸銅、氰化銅、胺磺酸銅、氯化銅、甲酸銅、氟化銅、氮化銅、氧化銅、氟硼酸銅、三氟乙酸銅、焦磷酸銅以及甲磺酸銅、或任何上述化合物的水合物。電鍍液102中之銅鹽類的濃度會隨著所用之銅鹽類的種類而不同。電鍍液102中可用的各種酸類包括：硫酸、甲磺酸、氟硼酸、氫氯酸、硝酸、磷酸及其他適當的酸。電鍍液102中酸類的濃度會隨著所用之酸類的種類而不同。
於一實施方式中，電鍍液102是硫酸銅(CuSO4)溶液。基板104與陽極107都浸沒在電鍍液102(CuSO4溶液)中，其中含有一或多溶解之金屬鹽類以及其他允許電流流過之其他離子。電源供應單元108提供電流至陽極107，氧化陽極107所含之銅原子並使得其溶解於電鍍液102中。在基板104(陰極)，溶解於電鍍液102中之金屬離子(陽離子Cu2+)在基板104上藉由得到兩個電子而被還原成金
屬銅。在陽極107，銅在陽極藉由失去兩個電子而被氧化成Cu2+。結果就是銅由陽極107轉移到基板104。陽極107溶解的速率等於基板104被電鍍的速率。如此一來，陽極107可持續補充電鍍液102中的離子。
電鍍液102可包括某些添加物，其能夠改善電鍍液之某些電鍍特性、改善所沈積之銅的特性或加速銅之沈積速率。添加物的主要功能之一在於藉由抑制在基板104表面中之突起區域的電沈積速率和/或加速在基板104表面中之凹陷區域的電沈積速率，而使沈積物更為平整。藉由鹵素離子的存在可進一步提升吸收與抑制。
銅電鍍液之常見添加物包括增亮劑(brightener)、抑制劑(suppressor)與平衡劑(leveler)。增亮劑是有機分子，其能夠藉由減少表面粗糙度與粒子大小變異，來改善銅沈積物之單向反射性(specularity，又稱反射性)適當的增亮劑包括，舉例來說，有機硫化合物、譬如聚二硫二丙烷磺酸钠(bis-(sodium sulfopropyl)-disulfide)、3-巰基-1-丙烷磺酸鈉鹽(3-mercapto-1-propanesulfonic acid sodium salt)、N-二甲基二硫代甲醯胺丙烷磺酸鈉鹽(N-dimethyl-dithiocarbamyl propylsulfonic acid sodium salt)及3-S-硫脲丙基硫酸鹽(3-S-isothiuronium propyl sulfonate)或任何上述化合物之組合。抑制劑是大分子沈積抑制劑，其能夠被基板上表面吸收，並可降低局部沈積速率、增加沈積均勻性。平衡劑通常含有帶有氮官能基的成分，且其在電鍍液中的含量通常相對較低。傳統的平衡劑涉及使具有較強之電流抑制力之物質擴散或遷移到巨觀物體(macroscopic objects)之角落或邊緣，否則上述物質會因為電場以及溶液質量轉移效應(mass transfer effects)的關係而以高於所欲之速率電鍍。平衡劑可選自下列：聚醚界面活性劑、非離子型界面活性劑、陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、塊狀共聚物界面活性劑、聚乙二醇界面活性劑、聚丙烯酸、聚胺、胺基羧酸、羥基羧酸、檸檬酸、
N,N,N',N'-四-(2-羥基丙基)乙二胺(entprol)、四乙酸乙二胺、酒石酸、季胺化聚胺(quaternized polyamine)、聚丙烯醯胺、交聯聚醯胺、酚嗪偶氮染料(phenazine azo-dye)、烷氧基化胺(alkoxylated amine)界面活性劑、聚合物吡啶衍生物、聚乙亞胺、聚乙亞胺乙醇、唑啉與環氧氯丙烷(epichlorohydrine)的聚合物以及苯化聚胺(benzylated polyamine)聚合物。
要使金屬離子(來自電鍍液102)均勻沈積在基板104上的另一種方法是攪拌電鍍液102，以使電鍍液102以均勻的流速流向基板104。在電鍍製程中，均勻的流速對於使來自電鍍液102之金屬離子均勻地沈積到基板104上非常重要。於一實施方式中，控制電鍍液102流向基板104之電鍍表面的中央之流速，使其和流向基板104之電鍍表面的周邊之流速相等。因此，電鍍液102(當其側向流過基板104之電鍍表面時)的流速一致，可得到均勻的電鍍高度。此外，可以減輕由於電鍍液之流速分布不均所造成之電鍍厚度不均勻，且可在基板104的電鍍表面上得到均勻之電鍍厚度分布。
圖4的剖面圖繪示了根據本揭露一實施方式之基板托座103與旋轉驅動器105。可控制基板托座103，以托持基板104並將其浸沒至電鍍液102中。於一實施方式中，基板托座103可以是一種蛤殼型基板托座，其包括錐狀構件103a、杯狀構件103b與密封(凸緣)構件103c，其中杯狀構件103b與密封構件103c的外型成環狀。當將基板104夾固於錐狀構件103a與杯狀構件103b所形成的空腔中時，密封構件103c會壓在基板104的電鍍表面104a(亦即基板104的活性表面)上。這會在密封構件103c以及基板104的電鍍表面104a之周邊區域間形成密封結構，且同時在基板托座103(圖中未繪示)內提供的複數個接點和基板104的電鍍表面104a之間形成電性連接。電鍍表面104a之密封結構可防止電鍍液102接觸基板104的上述邊緣、基板104邊緣
的其餘部分以及上述複數個接點，且因而能夠防止來自電鍍液102之相關電解質的污染(在電鍍循環中，只有基板104的電鍍表面104a之目標部分會暴露於電鍍液102)。
於一實施方式中，旋轉驅動器105可包括一可旋轉心軸105a以及一滑環組件105b(其包括複數個滑環)。滑環組件105b裝載於可旋轉心軸105a上且與其電性隔離，且滑環組件105b藉由可旋轉心軸105a內的電性互連/導線(圖中未繪示)和基板托座103電性連接。當旋轉可旋轉心軸105a時，滑環組件105b之多個滑環的每一者連同一相應的刷子(圖中未繪示)可在外部電子組件(如，圖2之電源供應單元108)和基板托座103之間建立電性連接。通常可利用一或多滑環來提供一或多個通道(彼此絕緣的多個電子路徑)。舉例來說，可使用四個或六個滑環。
於一實施方式中，利用一馬達來驅動(圖中未繪示)可旋轉心軸105a。將基板托座103之錐狀構件103a裝設於可旋轉心軸105a上的優點之一在於使得可在將其浸沒於電鍍液102之後(或之前、浸沒時)，能夠旋轉基板托座103與基板104。這可以防止在基板104的電鍍表面104a上出現氣泡殘存(bubble entrapment)，進而確保電鍍以及平可能擾動(averaging possible disturbances)的均勻性，並可改善電解質至基板104的傳輸。再者，可藉由改變可旋轉心軸105a的旋轉速度而輕易地調整電鍍層的厚度剖面外型。在不同的操作中可使用不同的旋轉速度。在浸沒基板時，轉速較佳在約1至150rpm之間。對於直徑為200mm之基板(晶圓)，轉速較佳為約100至150rpm之間。對於直徑為300mm之基板(晶圓)，轉速較佳為約50至100rpm之間。
防止基板104的電鍍表面104a出現氣泡殘存的另一種方法是斜向浸沒(angled immersion)，如圖5(其繪示了根據本揭露
一實施方式之基板托座與旋轉驅動器的剖面圖)所示。圖5的配置使得在浸沒基板104時，基板104和電鍍液102的表面102a形成一角度。具體而言，斜向浸沒可減少基板104的電鍍表面104a出現氣泡殘存之問題。隨著電鍍製程以及基板托座103之具體細節(如，蛤殼型基板托座)的不同，可以使用不同的角度。應注意到以一角度進行電鍍有助於防止在電鍍過程中於電鍍表面上出現氣泡殘存，且當使用斜向電鍍時，所電鍍之薄膜中的瑕疵亦可減少。於一實施方式中，基板104的電鍍表面104a相對於電鍍液102之表面102a的夾角為約1至約5度。於一實施方式中，所述角度為約4至約5度。更有甚者，在較佳的情形中，將基板104移動到電鍍液102中的速度在約5至50毫米/秒之間。在更佳的情形中，將基板104移動到電鍍液102中的速度在約5至25毫米/秒之間。在又更佳的情形中，將基板104移動到電鍍液102中的速度在約8至15毫米/秒之間。在最佳的情形中，將基板104移動到電鍍液102中的速度為約12毫米/秒。
圖6的示意圖繪示了用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備600。電鍍設備600包括：一電鍍槽101(用以容納電鍍液102)。電鍍設備600包括用以托持基板104之基板托座103。電鍍設備600進一步包括旋轉驅動器105與陽極107，其中在旋轉驅動器105和陽極107施加一電壓V，以使得電流I3從旋轉驅動器105流向陽極107。
圖7的示意圖繪示了根據本揭露一實施方式，用於以電化學法來電鍍基板之電鍍設備700。電鍍設備700包括電鍍槽101、基板托座103、旋轉驅動器105、陽極107與電流調結構件109。相似地，電鍍槽101是用來容納電鍍液102。基板托座103能夠托持電鍍液102中之基板104。旋轉驅動器105用以旋轉基板104。電流調結構件109電性耦接於旋轉驅動器105與陽極107之間，其中施加於電流調結構件109與陽極107間的電壓V造成從電流調結構件109流向陽極107之
電流I4。電流I4會從電流調結構件109經過陽極107、電鍍液102、基板104、基板托座103、旋轉驅動器105並回到電流調結構件109。電流I4在電性迴路中的流動會使得電鍍液102中的導電材料沈積到基板104上。
電流調結構件109的功用是對電性迴路提供一預定阻抗值。選擇上述預定阻抗，而使得流經電性迴路之電流I4的變異被保持在較小的範圍中，相較於流經電性迴路之電流I3(此處之電流變異是在沒有電流調結構件109的條件下所測量的)。在較佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.02mΩ至20Ω之間。在更佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.05mΩ至5Ω之間。在進一步更佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.1mΩ至1Ω之間。在最佳的情形中，預定阻抗值為50mΩ。應注意，電性迴路之總阻抗的範圍在1Ω至50Ω之間。
圖8為利用電化學法來電鍍基板之方法的流程圖。在操作801中，將基板浸沒於電鍍液中。在操作802中，提供陽極，並使其與電鍍液電性耦接(如，將其浸沒於電鍍液中)。操作803揭示形成從電源供應開始到陽極、電鍍液、基板並回到電源供應之一電性迴路(其中一電流從電源供應流向陽極、電鍍液、基板並回到電源供應)。在操作804中，於電性迴路上提供具有預定阻抗值之電流調結構件，其中預定阻抗經選擇使得可將流經電性迴路之電流的變異保持在較小的範圍內，相較於沒有電流調結構件的情形所測量者，其中流經上述電性迴路之電流使得導電材料沈積於基板上。在較佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.02mΩ至20Ω之間。在更佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.05mΩ至5Ω之間。在進一步更佳的情形中，預定阻抗值的範圍在0.1mΩ至1Ω之間。在最佳的情形中，預定阻抗值為50mΩ。應注意，電性迴路之總阻抗的範圍在1Ω至50Ω之間。
於一實施方式中，可在操作801(即，將基板浸沒至
電鍍液中)之間，可進行一操作以形成額外的多種導電金屬層。首先，可將阻障層預先沈積在將要進行電鍍的基板表面上，所述的阻障層較佳包括鉭、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)或任何適當材料。通常可利用物理氣相沈積(PVD)、濺鍍或化學氣相沈積(CVD)製程將阻障層沈積在將要進行電鍍的基板表面上。阻障層可防止銅擴散至半導體基板(因為銅會和二氧化矽反應，所以必須先形成阻障層)及其任何介電層中，因而可增加可靠度。在較佳的情形中，對於具有次微米尺寸之互連結構/構件，其阻障層的膜厚度介於約25埃至約500埃之間。於一實施例中，阻障層的厚度介於約50埃至約3000埃之間。其後，可利用PVD銅晶種層沈積於阻障層上。銅晶種層對於後續電鍍之銅提供了良好的接著性。於一實施例中，晶種層之厚度介於約50埃至約3000埃之間。可將晶種層圖案化，以供後續形成沈積之銅。
此外，在電鍍之後，可將基板之電鍍表面平面化，譬如，利用化學機械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)，以界定一導電互連構件。化學機械平面化技術是一種能夠移除基板之電鍍表面的表面起伏之製程。利用化學機械平面化技術能夠將電鍍表面平面化，以用於後續製造過程。在深次微米IC製備中，化學機械平面化技術是較佳的平面化技術步驟。對於化學機械平面化，研磨作用部分為機械性的且部分為化學性的。製程中的機械元件施加了向下的壓力，而所進行的化學反應可增加材料移除速率，其通常會針對所處理之材料而量身打造。
本揭露的某些實施方式提出了一種可利用電化學法來電鍍基板之電鍍設備，其包括一電鍍槽，用以容納電鍍液；一基板托座，用以托持電鍍液中之基板；一旋轉驅動器，與基板托座電性耦接，且用以旋轉基板托座；一功率分布組件，與旋轉驅動器電性耦接；一陽極，設於電鍍槽內，且陽極浸沒於電鍍液中；一電源供應單
元電性耦接於陽極與功率分布組件之間，因而形成一電性迴路；以及一電流調結構件，用以對電性迴路提供一預定阻抗值，其中電源供應單元所提供之電壓導致一電流流經電性迴路，且上述預定阻抗經選擇使得流經電性迴路之電流的變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有所述電流調結構件的條件下所測得之電流變異。
本揭露的某些實施方式提出了一種可利用電化學法來電鍍基板之電鍍設備，其包括一電鍍槽，用以容納電鍍液；一基板托座，用以托持電鍍液中之基板；一旋轉驅動器，與基板托座電性耦接，且用以旋轉基板托座；一陽極，設於電鍍槽內，且陽極浸沒於電鍍液中，其中施加於旋轉驅動器與陽極之電壓導致一電流由旋轉驅動器流到陽極；以及一電流調結構件，與旋轉驅動器電性耦接，其中電流調結構件之一預定阻抗值經選擇使得電流的變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有所述電流調結構件的條件下所測得之電流變異。
本揭露的某些實施方式提供了一種利用電化學法來電鍍基板之電鍍方法，其包括：將基板浸沒於電鍍液中；將一陽極電性耦接至電鍍液；形成一電性迴路，其中電流由電源供應流動至陽極、電鍍液、基板並回到電源供應；以及在所述電性迴路上提供具有一預定阻抗值之電流調結構件，其中所述預定阻抗經選擇使得流經電性迴路之電流的電流變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有電流調結構件的條件下所測得之電流變異，其中所述電流於電性迴路中的流動使得一導電材料沈積於該基板上。
上文的實施例與敘述中已充分地揭露了本揭示之方法與特徵。當可理解，在不悖離本揭露之精神的前提下，可對其進行任何修飾或變更，且仍為本揭露之保護範圍所涵蓋。
更有甚者，本申請之範圍不應限於本說明書中所之製程、機器、製造物、物質組成、手段、方法與步驟的特定實施方式。
本發明所述技術領域中具有通常知識者由本揭露之內容可以輕易推知既有的或未來發展出來的各種製程、機器、製造物、物質組成、手段、方法與步驟，其能夠實現和此處所述之實施方式實質上相同的功能或達成實質上相同的結果，而本揭示內容亦可運用之。因此，負隨的申請專利範圍其範圍應涵蓋，譬如上述製程、機器、製造物、物質組成、手段、方法與步驟/操作。此外，每一請求項構成一獨立的實施方式，且不同請求項與實施方式之間的組合也屬於本揭露之範圍。
Claims (10)
- 一種用於以電化學法電鍍一基板之電鍍設備，其包括：一電鍍槽，用以容納一電鍍液；一基板托座，用以托持該電鍍液中之一基板並使該基板與該電鍍液之一表面形成一角度；一旋轉驅動器，與該基板托座電性耦接，且用以旋轉該基板托座；一功率分布組件，與該旋轉驅動器電性耦接；一陽極，設於該電鍍槽內，且該陽極浸沒於該電鍍液中；一電源供應單元，電性耦接於該陽極與該功率分布組件之間，因而形成一電性迴路；以及一電流調結構件，電性耦接於該旋轉驅動器與該電源供應單元之間且用以對該電性迴路提供一阻抗值，其中該電源供應單元所提供之一電壓導致一電流流經該電性迴路，且該阻抗值經選擇使得流經該電性迴路之該電流的變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有該電流調結構件的條件下所測得之電流變異，且該阻抗值經選擇使該電性迴路之總阻抗範圍在1Ω至50Ω之間。
- 如請求項1所述之電鍍設備，其中該陽極係由金、鋅、鎳、銀、銅或鎳所製成。
- 如請求項1所述之電鍍設備，其中該旋轉驅動器包括一可旋轉心軸以及一滑環組件。
- 如請求項1所述之電鍍設備，其中該電源供應單元包括一DC電源供應單元。
- 如請求項1所述之電鍍設備，其中該電流調結構件經設置於該電性迴路上且不位於該電鍍槽中。
- 如請求項1所述之電鍍設備，其中該阻抗值的範圍在約0.02mΩ至約20Ω之間。
- 如請求項1所述之電鍍設備，其中該阻抗值的範圍在約0.05mΩ至約5Ω之間。
- 如請求項1所述之電鍍設備，其中該阻抗值的範圍在約0.1mΩ至約1Ω之間。
- 一種用於以電化學法電鍍一基板之電鍍設備，其包括：一電鍍槽，用以容納一電鍍液；一基板托座，用以托持該電鍍液中之一基板並使該基板與該電鍍液之一表面形成一角度；一旋轉驅動器，與該基板托座電性耦接，且用以旋轉該基板托座；一陽極，設於該電鍍槽內，且該陽極浸沒於該電鍍液中，其中施加於該旋轉驅動器與該陽極之一電壓導致一電流由該旋轉驅動器流到該陽極；以及一電流調結構件，電性耦接於該基板托座與該旋轉驅動器之 間，其中該電流調結構件之一阻抗值經選擇使得該電流的變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有該電流調結構件的條件下所測得之電流變異，且該阻抗值經選擇使該電性迴路之總阻抗範圍在1Ω至50Ω之間。
- 一種以電化學法電鍍一基板之電鍍方法，其包括：將一位於一基板托座之基板浸沒於一電鍍液中並使該基板與該電鍍液之一表面形成一角度，其中該基板托座電性耦接至一旋轉驅動器用以旋轉該基板托座；將一陽極電性耦接至該電鍍液；形成一電性迴路，其中一電流在該電性迴路中流動由一電源供應流動至該陽極、該電鍍液、該基板並回到該電源供應；以及在該電性迴路上提供具有一阻抗值之一電流調結構件，電性耦接於該旋轉驅動器與該電源供應之間；其中該阻抗值經選擇使得流經該電性迴路之該電流的變異被保持在較小的範圍中，相較於沒有該電流調結構件的條件下所測得之變異，且該阻抗值經選擇使該電性迴路之總阻抗範圍在1Ω至50Ω之間，其中該電流於該電性迴路中的流動使得一導電材料沈積於該基板上。
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