TWI756456B - 用於化學及／或電解表面處理之分配系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配系統、一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之裝置，及一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配方法。 用於化學及/或電解表面處理之該分配系統包括一分配本體及一控制單元。該分配本體經組態以引導該製程流體及/或一電流流動至該基板。該分配本體至少包括一第一分配元件及一第二分配元件。該控制單元經組態以分開地控制該第一分配元件及該第二分配元件。
Description
本發明係關於一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配系統、一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之裝置，及一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配方法。
在半導體產業中，各種程序可用於將材料沈積於晶圓之表面上或自晶圓之表面移除材料。
例如，電化學沈積(ECD)或電化學機械沈積(ECMD)程序可用於將導體(諸如銅)沈積於先前經圖案化之晶圓表面上以製造裝置互連結構。
化學機械拋光(CMP)通常用於一材料移除步驟。另一技術(電拋光或電蝕刻)亦可用於自晶圓之表面移除過量材料。
將材料電化學(或電化學機械)沈積於晶圓表面上或自該等晶圓表面電化學(或電化學機械)移除材料統稱為「電化學處理」。電化學、化學及/或電解表面處理技術可包括電拋光(或電蝕刻)、電化學機械拋光(或電化學機械蝕刻)、電化學沈積及電化學機械沈積。所有技術利用一製程流體。
化學及/或電解表面處理技術涉及以下步驟。待處理之一基板附接至一基板固持件，浸入至一電解製程流體中且用作一陰極。一電極被浸入至該製程流體中且用作一陽極。一直流電經施加至該製程流體且使帶正電荷之金屬離子在該陽極處解離。該等離子接著遷移至該陰極，在該陰極處其等電鍍附接至該陰極之該基板。
此一程序中之一問題係一均勻層之形成。一電鍍電流在自系統之一陽極傳遞至一陰極時可能不均勻及/或一處理腔室中之一流體分配可能不均勻。電流及/或流量之一均勻分配係藉由一分配本體實施，該分配本體應對應於待處理之基板。非均勻電流或流體分配可導致非均勻層厚度。
此問題可藉由針對一特定基板且特定言之針對該基板之一特定形狀及/或尺寸精確調整用於化學及/或電解表面處理之整個系統而處置。然而，此產生以下問題：每次改變該基板時必須調適該表面處理系統。表面處理系統之此調適主要包括交換應對應於待處理之基板之分配本體。該調適可進一步包括更換陽極。因此，針對一特定基板調整用於化學及/或電解表面處理之整個系統消耗大量時間及金錢。
因此，可能需要提供用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之一改良分配系統，該改良分配系統容許針對不同基板之一簡單調適。
本發明之問題係藉由獨立技術方案之標的解決，其中進一步實施例併入於附屬技術方案中。應注意，下文所描述之本發明之態樣亦應用於用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配系統、用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之裝置，及用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配方法。
根據本發明，提出一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配系統。該分配系統可為具有其中垂直插入該基板之一垂直電鍍腔室之一垂直分配系統。該分配系統亦可為具有其中水平插入該基板之一水平電鍍室之一水平分配系統。
化學及/或電解表面處理可為任何材料沈積、鍍鋅塗佈、化學或電化學蝕刻、陽極氧化、金屬分離或類似者。
基板可包括一導體板、一半導體基板、一膜基板、一基本上板狀、金屬或金屬化工件或類似者。待處理之基板之一表面可至少部分經遮罩或未遮罩。
用於化學及/或電解表面處理之分配系統包括一分配本體及一控制單元。
該分配本體經組態以引導製程流體及/或電流流動至基板。該分配本體特定言之可在其形狀及尺寸上對應於待處理之基板。
分配本體至少包括一第一分配元件及一第二分配元件。該第一分配元件及該第二分配元件可經配置以引導製程流體及/或電流流動至基板之不同部分。
控制單元經組態以分開地控制第一分配元件及第二分配元件。控制單元可為一處理器。控制單元可經組態以分開地且無關於第一分配元件打開或關閉第二分配元件以引導製程流體及/或電流流動至基板之不同部分。
根據本發明之用於化學及/或電解表面處理之系統藉此容許針對不同基板且特定言之針對基板之不同形狀及/或尺寸簡單調適系統。該簡單調適容許減少且甚至消除調整表面處理系統所需之時間，且因此容許降低且甚至消除用於調整表面處理系統之成本。不再需要針對不同基板交換分配本體、陽極、製程流體供應源及/或類似者。根據本發明之表面處理進一步容許在基板上形成一均勻層，無論基板之形狀及/或尺寸如何。在一實例中，第一分配元件及第二分配元件之分開控制係針對一均勻沈積速率組態。在一實例中，第一分配元件及第二分配元件之分開控制經組態以用於基板之一均勻表面處理。
例如，第一分配元件可經組態以用於一較小基板之一表面處理或用於一較大基板之一內部分之一表面處理。在一實例中，第一分配元件對應於分配本體之一內圓。在另一實例中，第一分配元件對應於分配本體之一內部矩形。
第二分配元件可經組態以在處理一較小基板時關閉或經打開以用於處理一較大基板之一外部分。在一實例中，第二分配元件對應於分配本體之至少部分圍繞第一分配元件之一外部元件。
換言之，第一分配元件可用於較小基板且第一分配元件與第二分配元件之一組合可用於較大基板。在一較大基板之情況下，第一分配元件及第二分配元件可同時或接續地打開。在一實例中，控制單元經組態以在一第一電力狀況中切換第一分配元件且將第二分配元件切換至不同於該第一電力狀況之一第二電力狀況中。
又換言之，第一分配元件及第二分配元件可經控制以引導製程流體及/或電流流動至基板之不同部分。
在一實例中，第一分配元件係一圓或一矩形且第二分配元件經塑形以將分配本體之形狀改變成一圓或一矩形之另一者。
分配本體可具有任何種類之形狀。在一實例中，分配本體具有一圓形形狀。在另一實例中，分配本體具有一有角形狀。其亦可為矩形、正方形、橢圓形或三角形，或具有另一合適幾何組態。
在一實例中，分配本體進一步至少包括一第三分配元件且控制單元經組態以分開地控制第一分配元件、第二分配元件及該第三分配元件之至少兩者。分配本體亦可包括兩個以上或三個以上分配元件，其中該等分配元件之至少兩者經組態以受分開控制。
根據本發明，亦提出一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之裝置。用於化學及/或電解表面處理之該裝置包括如上文所描述之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之一分配系統及一基板固持件。
該基板固持件經組態以固持該基板。該基板固持件可經組態以固持一或兩個基板(在基板固持件之各側上各一個基板)。
用於化學及/或電解表面處理之裝置可進一步包括一陽極。用於化學及/或電解表面處理之裝置可進一步包括一電源供應器。用於化學及/或電解表面處理之裝置可進一步包括一製程流體供應源。
根據本發明，亦提出一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之分配方法。用於化學及/或電解表面處理之該方法包括以下步驟，但不一定按此順序： a) 提供經組態以引導該製程流體及/或一電流流動至該基板之一分配本體，其中該分配本體至少包括一第一分配元件及一第二分配元件， b) 控制該第一分配元件，及 c) 控制該第二分配元件， 其中該第一分配元件及該第二分配元件之該控制係彼此分開的。
例如，第一分配元件可經組態以用於一較小基板之一表面處理或用於一較大基板之一內部分之一表面處理。第二分配元件可經組態以在處理一較小基板時關閉或經打開以用於處理一較大基板之一外部分。換言之，第一分配元件可用於較小基板且第一分配元件與第二分配元件之一組合可用於較大基板。在一較大基板之情況下，第一分配元件及第二分配元件可同時或接續地打開。
因此，本發明係關於一種用於化學及/或電解表面處理之方法，其容許針對不同基板且特定言之針對基板之不同形狀及/或尺寸之一簡單調適。該簡單調適容許減少且甚至消除調整表面處理方法所需之時間，且因此容許降低且甚至消除用於調整表面處理方法之成本。根據本發明之表面處理方法進一步容許在基板上形成一均勻層，無論基板之形狀及/或尺寸如何。
裝置及方法係尤其適於處理結構化半導體基板、導體板及膜基板，而且亦適於處理平坦金屬及金屬化基板之整個表面。裝置及方法亦可根據本發明用於製造用於太陽能發電之大表面光電面板，或大型顯示器面板。
應理解，根據獨立技術方案之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之系統、裝置及方法具有特定言之如附屬技術方案中所定義之類似及/或相同較佳實施例。應進一步理解，本發明之一較佳實施例亦可為附屬技術方案與各自獨立技術方案之任何組合。
將自下文所描述之實施例明白及參考下文所描述之實施例闡明本發明之此等及其他態樣。
圖1示意性及例示性地展示根據本發明之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板30之一裝置100之一實施例。用於化學及/或電解表面處理之裝置100包括一基板固持件20及用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理基板30之一分配系統10。
圖2a及圖2b中展示基板固持件20。基板固持件20各經組態以垂直固持基板30。兩個基板固持件20皆固持兩個基板30 (在基板固持件20之各側上各一個基板30)。圖2a中之基板固持件20固持具有(例如) 200 mm之一直徑之圓形基板30；圖2b中之基板固持件20固持具有(例如) 370 x 470 mm之一尺寸之矩形基板30。此等基板固持件20容許使用不同形狀及/或尺寸之基板，而無需在構造上修改用於化學及/或電解表面處理之裝置100。
當然，用於化學及/或電解表面處理之裝置100亦可與一基板固持件20一起使用，該基板固持件20經組態以在一較佳水平配置中僅固持一個基板30以用於單側或雙側表面處理。
如圖1及圖3中所展示之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板30之分配系統10產生用於一化學及/或電解表面處理之標定流動及電流密度圖案。分配系統10包括浸沒於一製程流體(未展示)中之兩個分配本體21。附接至一基板固持件20之基板30與各分配本體21相對。基板30之表面係藉由製程流體濕潤。存在兩個電極，此處兩個陽極22，其等各定位於分配本體21之與基板30相對之一側上，且其等亦浸浴於製程流體中。
分配本體21具有用於製程流體之至少一入口開口23及在分配本體21之一正面處之終止於一出口噴嘴陣列(未展示)處之至少一液體通道。泵抽之製程流體沿著基板30之方向以一相對較高速度流動通過該等出口噴嘴且在該位置處進行所要化學及/或電解反應。
分配本體21可有利地由塑膠組成，以尤其有利方式由聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯酸玻璃(即，聚甲基丙烯酸甲酯)、聚四氟乙烯或不會被製程流體分解之另一材料組成。
基板30可為用於產生電組件或電子組件之一基本上板狀工件，該基本上板狀工件機械地固定於一基板固持件20中，且待處理之其表面浸浴於作為來自分配本體21之處理介質之製程流體中。在一特殊情況下，基板30可為一經遮罩或未遮罩導體板、一半導體基板或一膜基板或甚至具有一近似平坦表面之任何金屬或金屬化工件。
陽極22附接於分配本體21之一後方區域中，與分配本體21機械接觸或與分配本體21空間分離，使得電流流動在陽極22與在製程流體內作為反電極之基板30之間進行。取決於所使用之表面處理方法，陽極22可由不溶於製程液體中之一材料(諸如鍍鉑鈦)或另外一可溶材料(舉例而言，諸如待鍍鋅分離之金屬)組成。
圖3a示意性及例示性地展示用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一水平配置之基板30之一裝置100之一截面。圖3b展示根據本發明之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理基板30 (圖3b中未展示)之分配系統10。用於化學及/或電解表面處理之分配系統10包括一分配本體21及一控制單元12。
分配本體21引導製程流體及/或電流流動至基板30且特定言之可在其形狀及尺寸上對應於待處理之基板30。分配本體21此處包括一第一分配元件13及一第二分配元件14。第一分配元件13及第二分配元件14經配置以引導製程流體及/或電流流動至基板30之不同部分。
控制單元12分開及獨立地控制第一分配元件13及第二分配元件14，此意謂控制單元12可(例如)分開地且無關於第一分配元件13打開或關閉第二分配元件14以引導製程流體及/或電流流動至基板30之不同部分。
第一分配元件13此處經組態以用於一較小基板30之一表面處理或用於一較大基板30之一內部分之一表面處理。第一分配元件13此處對應於分配本體21之一內圓。
第二分配元件14此處經組態以在處理一較小基板30時關閉或經打開以用於處理一較大基板30之一外部分。第二分配元件14此處對應於分配本體21之圍繞第一分配元件13之一外環。
因此，第一分配元件13可用於較小基板且第一分配元件13與第二分配元件14之一組合可用於較大基板。在一較大基板之情況下，第一分配元件13及第二分配元件14可同時或接續地打開。
根據本發明之用於化學及/或電解表面處理之分配系統10藉此容許針對不同基板且特定言之針對基板30之不同形狀及/或尺寸簡單調適分配系統10。此容許藉由替換表面處理系統之組件而減少且甚至消除調整表面處理系統習知所需之時間及成本。根據本發明之表面處理進一步容許在基板30上形成一均勻層(無論基板30之形狀及/或尺寸如何)，此係因為該表面處理容許一均勻沈積速率及基板30之一均勻表面處理。
圖4a示意性地展示用於水平配置於用於化學及/或電解表面處理之一裝置100中之一單個基板之一基板固持件20。圖4b示意性地展示用於垂直配置於用於化學及/或電解表面處理之一裝置100中之一單個基板之一基板固持件20。
圖5展示用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板30之一分配方法之步驟之一示意性概述。用於化學及/或電解表面處理之該方法包括以下步驟： - 在一第一步驟S1中，提供經組態以引導該製程流體及/或一電流流動至基板30之一分配本體21，其中分配本體21至少包括一第一分配元件13及一第二分配元件14。 - 在一第二步驟S2中，控制第一分配元件13。 - 在一第三步驟S3中，控制第二分配元件14。 第一分配元件13及第二分配元件14之該控制係彼此分開的。
應注意，本發明之實施例係參考不同標的描述。特定言之，一些實施例係參考方法類型請求項描述，而其他實施例係參考裝置類型請求項描述。然而，熟習技術者將自上文描述及下文描述暸解，除非另有通知，否則除屬於一種類型之標的之特徵之任何組合之外，亦考量藉由本申請案揭示關於不同標的之特徵之間的任何組合。然而，可組合所有特徵，從而提供超過該等特徵之簡單總和之協同效應。
雖然已在圖式及前文描述中詳細繪示及描述本發明，但此圖解說明及此描述應被視為闡釋性或例示性而非限制性。本發明不應限於所揭示之實施例。可由熟習技術者在自圖式、揭示內容及附屬發明申請專利範圍之研究實踐一所主張發明時理解及實現對所揭示實施例之其他變動。
在發明申請專利範圍中，字詞「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」並不排除複數個元件或步驟。一單個處理器或其他單元可實現發明申請專利範圍中所敘述之若干項之功能。某些措施在互異之附屬發明申請專利範圍中敘述，但僅就此事實，並不指示此等措施之一組合不能用於獲得好處。發明申請專利範圍中之任何元件符號不應解釋為限制範疇。
10‧‧‧分配系統12‧‧‧控制單元13‧‧‧第一分配元件14‧‧‧第二分配元件20‧‧‧基板固持件21‧‧‧分配本體22‧‧‧陽極23‧‧‧入口開口30‧‧‧基板100‧‧‧裝置S1‧‧‧第一步驟S2‧‧‧第二步驟S3‧‧‧第三步驟
下文將參考附圖描述本發明之例示性實施例： 圖1示意性及例示性地展示根據本發明之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之一裝置之一實施例。 圖2a及圖2b示意性及例示性地展示固持兩個基板之基板固持件之實施例。 圖3a及圖3b示意性及例示性地展示根據本發明之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之一裝置及用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之一分配系統之一實施例。 圖4a及圖4b示意性及例示性地展示用於一單個基板之基板固持件之一實施例。 圖5展示根據本發明之用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板之一分配方法之一實例之基本步驟。
10‧‧‧分配系統
12‧‧‧控制單元
13‧‧‧第一分配元件
14‧‧‧第二分配元件
21‧‧‧分配本體
Claims (13)
- 一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板(30)之分配系統(10)，其包括：一分配本體(21)，及一控制單元(12)，其中該分配本體(21)經組態以引導該製程流體及/或一電流流動至該基板(30)，其中該分配本體(21)至少包括一第一分配元件(13)及一第二分配元件(14)，該第二分配元件(14)對應於該分配本體(21)之至少部分圍繞該第一分配元件(13)之一外部元件，且其中該控制單元(12)經組態以分開地控制該第一分配元件(13)及該第二分配元件(14)。
- 如請求項1之系統(10)，其中該第一分配元件(13)及該第二分配元件(14)之該分開控制經組態以用於針對不同基板(30)調適該分配本體(21)。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該分配本體(21)具有一圓形形狀。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該分配本體(21)具有一有角形狀。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該第一分配元件(13)對應於該分配本體(21)之一內圓。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該第一分配元件(13)對應於該分配本體(21)之一內部矩形。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該第一分配元件(13)係一圓或一矩形且該第二分配元件(14)經塑形以將該分配本體(21)之該形狀改變成一圓或一矩形之另一者。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該控制單元(12)經組態以在一第一電力狀況中切換該第一分配元件(13)且將該第二分配元件(14)切換至不同於該第一電力狀況之一第二電力狀況中。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該第一分配元件(13)及該第二分配元件(14)之該分開控制經組態以用於該基板(30)之一均勻表面處理。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該第一分配元件(13)及該第二分配元件(14)之該分開控制係針對一均勻沈積速率組態。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該分配本體(21)進一步至少包括一第三分配元件，且該控制單元(12)經組態以分開地控制該第一分配元件(13)、該第二分配元件(14)及該第三分配元件之至少兩者。
- 一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板(30)之裝置 (100)，其包括：如請求項1或2之一分配系統(10)，及一基板固持件(20)，其中該基板固持件經組態以固持該基板(30)。
- 一種用於在一製程流體中化學及/或電解表面處理一基板(30)之分配方法，其包括以下步驟：提供經組態以引導該製程流體及/或一電流流動至該基板(30)之一分配本體(21)，其中該分配本體(21)至少包括一第一分配元件(13)及一第二分配元件(14)，該第二分配元件(14)對應於該分配本體(21)之至少部分圍繞該第一分配元件(13)之一外部元件，控制該第一分配元件(13)，及控制該第二分配元件(14)，其中該第一分配元件(13)及該第二分配元件(14)之該控制係彼此分開的。
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