TWI774797B - 具有減少的夾帶空氣的電鍍系統 - Google Patents
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Abstract
根據本科技的電鍍處理系統，可包含含有第一容積處理流體的再循環槽。再循環槽可流體耦接於輸送幫浦。系統可包含槽，槽經配置以接收來自幫浦的處理流體。容器可包含內腔室與外腔室，且內腔室的尺寸可被設定為固持少於第一容積處理流體的第二容積處理流體。液體位準感測器可相關聯於槽，以提供外腔室中的液體位準指示。系統可包含回送線，回送線耦接於槽的出口並耦接於再循環槽的入口。系統亦可包含流體耦接於回送線的回送幫浦。回送幫浦可電性耦接於液體位準感測器。
Description
本科技相關於半導體方法與設備。更特定而言，本科技相關於一種處理系統，此系統經配置以減少在使用於半導體製造的處理流體中的空氣夾帶（air entrainment）。
半導體裝置大抵而言係由在基板或工件上產生複雜的結構來形成。製造過程時常包含形成導電線或金屬化，這在溝槽與穿過裝置的通孔中沈積或形成含金屬材料，以在層與結構之間提供導電路徑。
時常由在電鍍處理器中進行電化學電鍍，以在基板上形成金屬層。典型的電鍍處理器包含用於固持電鍍溶液的槽或杯體、在杯體中與電鍍溶液接觸的一或更多個陽極、以及具有接觸環的頭部，接觸環具有多個觸碰晶圓的電性接點。亦可包含沿著頭部的密封構體，以維持槽中溶液遠離接點。晶圓的前表面可被浸入電鍍溶液中，且電場可使得電鍍溶液中的金屬離子鍍出到晶圓上，而形成含金屬層。
在處理期間內（特別是在輸入與移除晶圓的期間），槽中的電鍍溶液中可發生容積性的改變。這可在槽中暴露出孔，或者可允許空氣被夾帶入處理流體中。隨著此流體被再循環，空氣可產生氣泡，在處理期間內氣泡可被輸送回槽中。這些氣泡可附著在半導體基板上的特徵中，並可抑制溝槽或特徵內的金屬沈積，這可在製成裝置中產生短路或失效。
因此需要改良的系統與方法，以產生高品質的裝置與結構。本科技解決了這些與其他的需求。
根據本科技的電鍍處理系統，可包含含有第一容積處理流體的再循環槽。再循環槽可流體耦接於輸送幫浦。系統可包含槽，槽經配置以接收來自幫浦的處理流體。容器可包含內腔室與外腔室，且內腔室的尺寸可被設定為固持少於第一容積處理流體的第二容積處理流體。液體位準感測器可相關聯於槽，以提供外腔室中的液體位準指示。系統可包含回送線，回送線耦接於槽的出口並耦接於再循環槽的入口。系統亦可包含流體耦接於回送線的回送幫浦。回送幫浦可電性耦接於液體位準感測器。
在一些具體實施例中，回送線可包含限制件，限制件的尺寸被設定以維持使得重力支援式流體流動速率小於輸送幫浦的穩態輸送速率。回送幫浦可經配置以在液體位準感測器指示槽的外腔室中的流體位準位於或低於預定最小值時脫開。回送幫浦可包含積分級控制演算法，以基於來自液體位準感測器的讀數決定幫浦速度。回送幫浦可化學性相容於甲磺酸、氫氧化鉀、和硼酸之至少一者。回送幫浦可額定在少於或約100瓦。槽在含有第二容積流體時，可被定位在該系統內，且與再循環槽的流體高度差小於24吋。
本科技亦包含電鍍處理系統。系統可包含再循環槽。系統可包含槽，槽經配置以接收來自再循環槽的處理流體。槽可包含內腔室與外腔室。系統可包含回送線，回送線定位在槽的出口與再循環槽的入口之間。系統亦可包含流體耦接於回送線的容器。容器可經配置以接收退出槽的處理流體，諸如先前所說明的容器。容器可包含介質，介質經配置以萃取處理流體內夾帶的空氣氣泡。
在一些具體實施例中，介質可經配置以萃取由1 µm或更大的直徑特徵化的氣泡。介質可化學性相容於甲磺酸、氫氧化鉀、和硼酸之至少一者。介質可包含聚合材料。聚合材料可為（或包含）設置在容器內的網格。容器可耦接於至少兩個槽。
本科技亦包含電鍍處理系統。系統可包含再循環槽。系統可包含處理槽，處理槽經配置以接收來自再循環槽的處理流體。槽可包含內腔室與外腔室。系統可包含回送線，回送線定位在槽的出口與再循環槽的入口之間。系統亦可包含緩衝槽，緩衝槽流體耦接在處理槽與再循環槽之間。緩衝槽可包含來自緩衝槽的第一退出通口。緩衝槽可包含耦接於緩衝槽基座的豎管。豎管可提供對來自緩衝槽的第二退出通口的存取。
在一些具體實施例中，緩衝槽可包含通道，通道被定位在緩衝槽內，並經配置以輸送處理流體向下進入緩衝槽。系統可包含複數個處理槽，複數個處理槽經配置以接收來自再循環槽的處理流體。緩衝槽可經配置以從複數個處理槽中的每一處理槽接收處理流體。緩衝槽可包含複數個豎管。每一豎管可從緩衝槽的基座延伸至不同於複數個豎管的每一其他豎管的高度。豎管的特徵可在於在豎管的頂端處的內部邊緣的斜表面。豎管的特徵可在於鄰近緩衝槽的基座的通口。在一些具體實施例中，介質可被定位在豎管內或在回送線內，介質經配置以萃取處理流體內夾帶的氣泡。
這種科技可提供優於習知科技的數個益處。例如，本裝置可減少夾帶入處理流體的空氣。此外，所改良的科技可進一步移除夾帶在處理流體中的空氣。這些與其他的具體實施例（以及許多他們的優點與特徵），被結合下列說明與附加圖式更詳細地說明。
電鍍處理可用於沿著（以及穿過）半導體基板的各種特徵形成導電材料。許多電鍍作業可將基板輸送入電鍍槽中，以在基板上電化學性地沈積金屬。電鍍槽可包含數個金屬離子，電鍍裝置電性激活這些金屬離子以成形或沈積在基板上。可將電鍍槽流體或處理流體循環通過系統，或再輸送入系統。此循環可包含過濾、離子再平衡、溫度調整以及其他處理。在許多處理系統中，來自槽的回送路徑，係由重力支援式流動來產生，這係基於槽與再循環槽之間的流體高度差。由於許多系統是小型的，這種落差壓力（head pressure）可被限制為十二吋或更小的落差空間。電鍍處理可發生在大氣環境中，且夾帶入處理流體的空氣可造成如前述的問題。基板的輸入與移除，可造成槽內處理流體移動中的相當大的容積改變。來自槽的流動調整與控制，可無法足夠快速地發生以限制空氣夾帶，這可允許空氣被拉入處理流體中。
習知的科技可藉由使用閥與感測器來控制槽中的流體位準，以試圖限制空氣氣泡，來處理此問題。系統亦可包含在輸送線中的氣泡去除器（debubbler），以移除併入處理流體內的空氣。然而，許多這些設計是不充備的。例如，閥可允許調整流入與流出槽的流動，然而他們仍然受限於最大速率，在閥被基於系統中的落差壓力而開啟時。在基板被輸送入槽中時，由位移所移除的流體容積，可大於可由支援重力與管道快速移除通過系統，這可產生擾流與空氣夾帶。再者，隨著容許程度持續降低，基於閥的系統的作業可包含幾乎固定的閥開啟或關閉的方向改變，這可造成閥中的薄膜損耗與失效。
本科技藉由在來自槽的回送路徑內，利用一或更多個結構控制液體位準與空氣夾帶，來克服這些問題。本科技包含主動系統與被動系統兩者以處理液體位準與空氣夾帶，這可對所使用的處理流體提供增強的控制。隨著處理流體內併入的空氣量被由本科技減少，可相對於習知科技進一步減少缺陷與裝置失效。
雖然說明書的剩餘部分將常規地參照半導體處理，但本技術不應被視為受限於半導體或（特定而言）電鍍作業。例如，許多科技尋求在小型系統（諸如微流體、醫療流體處理等許多領域）中控制流體輸送。本系統與技術亦可適合用於這些科技，這可負擔更受控制的流體移除與流體輸送，而產生較少的氣泡。在討論了可於其中使用本科技的示例性腔室之後，將說明數個結構以改良流體輸送與空氣夾帶。
第 1 圖
圖示根據本科技的具體實施例的示例性處理系統100的示意圖。處理系統100可包含可使用在本文全文所討論的科技中的部件中的一些部件。如圖示說明，處理系統100可包含基板固持器20，基板固持器20用於電鍍半導體基板或晶圓25。基板固持器20可包含環形構體24與背板組件22。可經由機器人200，將基板固持器20從裝載/卸載模組移動至處理器202。基板固持器20可被經由樞紐附接至處理器202的轉子206，樞紐接合至轉子上的適配件。在處理期間，可從處理器202（可為處理器中的陰極）提供電流路徑到晶圓25，藉由對於內部電性接點、背板匯流桿、吸盤接點、環形匯流桿、以及與晶圓接觸的電性接觸指的適配件。吸盤接點可構成背板組件22與環形匯流桿之間的電性連結。
處理器202的處理器頭部204可將基板固持器20中固持的晶圓25，移動入處理器202的槽210中的電解液槽，並可透過電解液傳輸電流以電鍍金屬或導電膜到晶圓25上。在電鍍完成後，可反轉此作業序列。裝載/卸載模組中的升舉銷，可通過背板中的升舉銷淨空間距孔向上延伸，以允許機器人拾取經電鍍的晶圓，且並可從電鍍系統100移除經電鍍的晶圓25以進行進一步的處理。系統控制電腦207可控制將基板輸送入槽210，並可控制垂直平移、旋轉、以及輸入角度。第1圖可從處理系統的基板側圖示說明電鍍作業。
看到第 2 圖
，圖示根據本科技的具體實施例的示例性處理系統槽210的示意截面圖。槽210可接收處理流體（諸如電鍍流體），處理流體可用於將金屬或含金屬材料沈積到輸入槽210中的基板上。槽210可包含內腔室215與外腔室220。可將處理流體輸送到內腔室中，諸如如圖所示從下方輸送。可在處理之前、之中及（或）之後，由穩定速率輸送流體。在一些具體實施例中，可在一些作業的期間內調整速率，諸如在基板已被從槽210移除時提升流動速率，雖然在一些具體實施例中，可在每一處理態樣期間內維持固定的流動速率。
隨著處理流體填充槽並填充內部腔室215的容積，處理流體可疊接在內腔室215的外邊緣上，並可流入外腔室220。內腔室215可被設定尺寸以接收基板（諸如半導體基板），基板的直徑可為數百毫米或更大。如前述耦接了吸盤的基板，可被輸送入內腔室215以進行處理。可提供基板而使得基板的整體表面隨時接觸處理流體。外腔室的尺寸可被設定以容納大於或等於內腔室容積的處理流體容積。
在處理作業期間，可持續提供處理流體流，以確保在處理之前及處理期間，槽隨時完全裝滿處理流體。藉由使流體固定流入內腔室215並從內腔室215溢流，系統可確保處理流體與基板之間不會形成氣隙，氣隙可對基板上的沈積造成限制。類似的，藉由使處理流體流入內腔室215，並允許處理流體疊接自內槽，與基板接觸的處理流體表面處的氣泡可被限制或避免。一旦被外腔室220接收，則處理流體可被從槽210移除，此將於下文詳細討論。處理流體可透過通口、閥、墊片、或其他用於從槽210移除處理流體的傳輸機制退出外腔室220。
槽210亦可包含一或更多個感測器，以判定外腔室220中的流體位準。例如，流體位準感測器225可被定位在槽210上或沿著槽210定位，並可提供外腔室220內的流體量的一或更多個訊號（諸如回饋訊號）。這可用於控制從外腔室220移除流體的速率，以確保流體位準不會淹沒外腔室（諸如藉由延伸到感測器區225b上方），也不會下降到外腔室220內的最小位準（諸如藉由下降到感測器區225a下方）。例如，外腔室220可包含通口，流體可透過通口從外腔室220流出或移除。取決於從腔室移除的速率，在通口處可生成吸引壓力。若流體降到暴露出通口的位準，則空氣將進入回送系統。此外，隨著流體位準延伸朝向通口，吸引壓力可產生渦流效應，這可將處理流體上方的空氣夾帶入流體中。雖然可不會輸送可見的氣泡通過回送系統，但此空氣量在處理系統內仍會產生問題。
隨著半導體裝置持續縮小尺寸，諸如溝槽與通孔的特徵也持續縮小尺寸。這種尺寸縮小可提供寬度或直徑可為十奈米或更小的通孔與溝槽。夾帶入系統中的空氣可產生顯微性氣泡，這些顯微性氣泡可繼續通過回送系統並再循環回處理槽。這種尺度的氣泡，可通過過濾器與幫浦，且這些剩餘氣泡在回送槽中時可在基板上產生電鍍問題。例如，即使是十分之一微米的氣泡，夾帶通過回送系統於處理流體中並輸送回槽時，可接觸基板。這種氣泡的量值仍可大於基板上通孔或溝槽直徑一個量級，並可防止通孔內發生電鍍。這可移除導電路徑，而在基板上造成短路或其他缺陷，這在最壞情況中可構成缺陷性的損壞。因此，即使是由槽內流體控制不精確所造成的系統內的小量空氣，仍可對電鍍造成不可接受的缺陷或問題。因此，隨著電鍍需求的精確度提升，需要更仔細控制系統內的處理流體位準。
在處理期間內，諸如在基板輸送入槽中的處理流體中之後（諸如輸送入內腔室215），流入與流出槽的處理流可被維持在穩態情況。然而，在從槽輸送與移除基板的期間內，可發生較大的流體容積位移。例如，在基板輸送入槽之前，內腔室215的容積可完全充滿處理流體。在基板輸送入槽時，在其上要執行電鍍的表面，可被完全浸入處理流體中，這可將相等容積的處理流體從內腔室215位移入外腔室220。因此，可提升從槽210的移除速率。類似的，在處理之後移除基板時，此容積被回復，這可減少內腔室215中的處理流體容積，此可減少或暫停流入外腔室220一段時間，直到透過將流體輸送入槽而回復容積為止。若從外腔室移除處理流體的速率沒有在足夠短的時間內減少，則外腔室內的位準可下降到足以允許空氣夾帶入回送流中，而可輸送回槽內，作為可造成電鍍缺陷的顯微氣泡。
本科技包含多個態樣以限制空氣夾帶，並解決從系統移除氣泡，此將由下列圖式之每一者說明。雖然個別討論，但應瞭解到，所說明的解決方案之每一者，可彼此結合或與其他系統結合，以提供更精確的液體位準控制，以及提供改良的空氣移除。
第 3 圖
圖示根據本科技的具體實施例的流體輸送系統300的示意圖。流體輸送系統300可為用於說明性目的的處理系統的簡圖，但並非意為用於將系統的複雜性限制於本科技可應用的系統。流體輸送系統300圖示說明一種主動系統，此系統在處理期間精確控制處理槽內的液體位準，並可協助積極地限制處理流體內的空氣夾帶。流體系統300可包含先前說明的處理系統100的任意態樣，並可圖示說明用於提供處理流體的流體回送與輸送系統，處理流體用於執行前述的電鍍作業。
流體系統300可包含再循環槽305。再循環槽305可包含或容納第一處理流體容積，這可被輸送至一或更多個電鍍設備。再循環槽305可被與輸送幫浦308耦接，這可協助將處理流體輸送到一或更多個槽。在一些具體實施例中，再循環槽可被定位在處理設備的位準的垂直下方，且輸送幫浦308可經配置以由足以克服輸送管道或系統中的任何落差壓力的力來輸送處理流體。流體輸送系統300可包含槽310，在槽310中可發生處理作業，諸如前述的電鍍。槽310可類似於前述的槽210，這可包含針對第2圖所討論的內腔室與外腔室。
雖然流動通過系統300的流體被圖示說明為在一端進入槽310並從另一端退出槽310，應瞭解到示意圖僅用於說明，且並非意為限制科技。例如，處理流體可被從下方向上輸送入槽310，以限制擾流與表面氣泡的產生。類似的，可在任意位準從槽310移除流體，諸如如先前說明的從槽310外腔室中的通口。可由本科技中的任何數量的方式，輸送入槽310以及從槽310移除。槽310的內腔室的大小可被設定，以固持處理流體的容積，以執行基板上的作業。例如，槽310的內腔室的大小可被設定，以固持處理流體第二容積，處理流體第二容積小於固持在再循環槽305中的處理流體第一容積。藉由在再循環槽305中包含較大量容積的處理流體，系統可容納多個槽310，以及在處理期間內確保適當的處理流體可用性。
槽310可包含液體位準感測器312，液體位準感測器312與槽310耦接或相關聯。液體位準感測器312可為電子感測器、浮動感測器、或任何其他可提供回饋的感測器，諸如可用於調整來自槽310的流的電子回饋。液體位準感測器312可相對槽310定位，以提供槽310外腔室中的液體位準指示。液體位準感測器312可基於槽310外腔室內的流體高度或容積提供可變回饋。例如，液體位準感測器312可提供一範圍值的回饋（諸如電壓值），基於在槽310外腔室內感測到的位準。以此方式，可執行演算法決策，包含槽310內容積或高度改變的變化速率考量。
回送線315可被包含在流體輸送系統300中，並可被定位在槽310出口與再循環槽305入口之間。回送線315可流體性地耦接於再循環槽305，並可從槽310提供回流體以進行再循環。雖然未圖示，但流體輸送系統300可包含額外的部件，包含閥、流感測器、溫度控制器（諸如熱交換器、加熱器、或冷卻器）、用於離子物質的輸送源以再平衡處理流體內的材料組合物、以及與電鍍或處理系統有關的任何其他有用部件。
流體輸送系統300亦可包含回送幫浦320。回送幫浦320可被定位在系統內，在槽310與再循環槽305之間流體連通。回送幫浦320可流體性地耦接於回送線315，並可直接饋送處理流體入回送線315。在具體實施例中，回送幫浦320可電性耦接於液體位準感測器312，並可在閉回饋迴路中耦接於液體位準感測器312。不像包含在回送線310中的閥，回送幫浦320可能夠提升壓力獲通過回送線315的流。例如，包含在回送線315中的閥在完全開啟時將容納流體流，基於系統的落差壓力與回送管道的尺寸與特性。然而，回送幫浦可協助在各種情況下改良流體通路，並可單獨決定壓力與速率。此外，在敏感流體系統中，諸如回送幫浦320的幫浦可更佳容納流動速率的小量與持續的改變，相較於可變閥。
例如在穩態處理期間內，維持來自槽310的適當流體流，可涉及小量的向上與向下擾流。持續在開啟與關閉之間切換的閥，可使閥的薄膜或其他部件應變。然而，諸如回送幫浦320的幫浦，可單純調變輸送速度以執行相同的容納，此可提供較持久的系統部件作業。可基於系統可用的空間、基板尺寸、以及其他可限制系統與系統部件的變數，來設定電鍍系統的尺寸。例如，系統設置的尺寸與高度可受限，這可限制槽與再循環槽之間可用的空間量。由於許多這種系統涉及於基於重力的回送，高度減少可進一步限制可用於流體回送的落差壓力量。
例如，槽320與再循環槽305之間的高度差（或包含在其內的流體的高度差），可小於或約36吋，且可小於或約30吋、小於或約24吋、小於或約18吋、小於或約15吋、小於或約12吋、小於或約10吋、小於或約9吋、小於或約8吋、小於或約7吋、小於或約6吋、小於或約5吋、小於或約4吋、小於或約3吋、或更小。雖然可調整部件以應付這些效果，這些調整可增加系統對於容積擾動容許度減少的風險，這可影響對於空氣夾帶的控制。因此，本科技可對流體位準提供較緊密的容許，而可不受限於重力性流體回送。
可考量流入槽310的流體，來設定回送幫浦320與返回線315的尺寸。在具體實施例中，輸送幫浦308可提供相對固定的處理流體流，且回送幫浦320與返回線315的尺寸可被設定以在回送幫浦320脫開時，提供低於輸送流動速率的流體流動速率。例如，諸如在從槽310移除晶圓時的情況中（且外腔室中的容積可開始降低），可關閉回送幫浦320或使回送幫浦320操作在最小速度。液體位準感測器312可指示或登錄外腔室中的流體位準為接近、位於、或低於預定最小位準。因此作為回應，回送幫浦320可經配置以脫開。此作業可限制從外腔室移除，直到液體位準感測器312判定流體位準已提升至足以再次接合返回幫浦。此外，返回線315的尺寸可被設定，以在幫浦完全接合時容納增加的流體流，諸如在輸送基板入處理系統中且輸送入外腔室的流體體積可快速提升時。回送幫浦320可因此加速，以應對外槽中增加的流體容積，且回送線315的尺寸可被設定以容納此增加的容積流。
在一些具體實施例中，回送線315亦可包含在線內的限制件317。因為回送線315的尺寸可被設定以容納增加的流體流（諸如在基板進入槽310時），回送線亦可包含限制件317以控制來自槽的流體流，即使是在回送幫浦320操作在低速時（或已被脫開時）。在具體實施例中，限制件317的尺寸可被設定以維持使得重力支援式流體流動速率小於來自輸送幫浦308的穩態輸送速率。
回送幫浦320的特徵可在於相關於其所涉及之特定系統作業的數個特徵。例如，回送幫浦可包含控制演算法，控制演算法可容納可接收自液體位準感測器312的可變訊號，以及基於此輸入來判定幫浦速度。因為液體位準感測器312可提供外腔室內的液體位準的可變訊號，回送幫浦320可包含含有基於速率式成分的控制演算法。例如在一些具體實施例中，回送幫浦320可包含含有比例控制的控制演算法，並可包含演算法的積分級控制成分及（或）微分級控制成分之一或更多者。
在一些具體實施例中，回送幫浦320可包含與流體輸送系統300的處理流體化學性相容的部件。電鍍與液體處理系統（諸如流體輸送系統300）可包含數個成分，包含可腐蝕一些金屬或其他系統組件的酸和鹼。回送幫浦320可由一些部件組成（或包含一些部件），這些部件將與處理流體材料接觸，並可承受流體輸送系統300的特定環境。例如，回送幫浦320可包含在接觸一或更多種酸、鹼、水溶液、或其他包含在處理流體內的材料（諸如金屬性或離子性成分）時，不會腐蝕或化學性受損的部件。回送幫浦可接觸且回送幫浦部件可不易受損的示例性材料，可包括基礎材料，諸如氫氧化鉀或其他含氫氧化物的材料。材料可包括酸，包括一種或多種非金屬元素，包括硼、碳、氮、磷、硫、氟、或氯。例如，回送幫浦320或回送幫浦部件可化學性相容的示例性酸，包括硼酸、鹽酸、硫酸、鏈烷磺酸，包括甲磺酸、鏈烷醇磺酸、以及其他酸。
在具體實施例中，可基於小於、高達、或大於約0.5gpm、大於或約1gpm、大於或約1.5gpm、大於或約2gpm、大於或約2.5gpm、大於或約3gpm、或更高的系統流動速率，來設定回送幫浦320的尺寸。因此，回送幫浦320可包含馬達，馬達的尺寸可被設定為小於或約1馬力、小於或約0.5馬力、小於或約0.25馬力、小於或約150瓦特、小於或約100瓦特、小於或約80瓦、小於或約50瓦、小於或約30瓦、小於或約10瓦、或更小。藉由提供尺寸可被設定以快速對系統內容積差進行調整的回送幫浦320，槽內的液體位準可被緊密控制，以限制流體輸送系統300內的空氣夾帶。例如，槽310外腔室內的流體高度，可被隨時控制在數毫米的高度之內，儘管使用較大幫浦的系統可無法進行如此精細的調整。
在一些系統中，雖然可對夾帶在處理流體內的空氣量進行控制，但處理作業仍可併入一些空氣到處理流體內。第 4 圖
圖示根據本科技的具體實施例的處理系統的示例性容器400的示意截面圖。在具體實施例中，容器400可用於減少或移除處理流體內的氣泡或空氣。在具體實施例中，容器400可被併入流體輸送系統300，並可例如流體耦接於回送線315，且可或可不被與回送幫浦320一起包含。
在具體實施例中，容器400可為被動部件，用於從處理系統移除空氣。容器400可經配置以接收退出槽的處理流體，諸如先前所說明的槽310。容器400可包含介質405，介質405經配置以萃取處理流體內夾帶的空氣氣泡。容器400可包含受控制的從槽310輸送的處理流體，諸如從定位在接近槽310外腔室的退出通口處的堰，堰可透過豎管410或一些用於提供處理流體的其他管道來提供處理流體至容器400。在一些具體實施例中，容器400可耦接多個槽310，並可經配置以接收來自在流體輸送系統內作業的多個槽的處理流體。
隨著處理流體流動通過介質405，包含在處理流體內的氣泡可接觸介質405，並可被在介質的一或更多個表面上收集。介質405可為多孔介質，多孔介質具有有序的或隨機的孔配置。隨著氣泡接觸介質，氣泡初始地可被維持在介質表面上，從來自槽310的向下處理流體流。處理流體隨後可持續通過容器400到回送線315中，且空氣或氣泡的量被減少。隨著更多氣泡被收集在介質405上，氣泡可開始合併成較大的氣泡。較大的氣泡最後可大到足以克服向下流體壓力的浮力來特徵化。氣泡隨後可上升到表面，並從系統移除。
取決於氣泡被包含在介質內的位置，隨著氣泡上升朝向介質，他們在橫越介質層或孔時可被拆散，然而以此方式，氣泡隨後可被再合併並持續穿過介質。因此，容器可為自排氣式，從處理流體移除的空氣可流到容器400頂端，並可被從系統自然移除。容器亦可由一高度來特徵化，使得流體進入容器400的力可不足以單純將氣泡拉引通過介質並繼續通過系統。例如，豎管410與介質405之間的容器或距離，可足以確保處理流體的進入力或流，在介質從處理流體移除氣泡之前不會完全滲透介質。
介質405可為化學性地相容於處理流體的任何數量的材料。材料可化學性地抵抗或相容於前述可位於處理流體中的材料。介質405可為聚合材料，且可由數種形式被包含在容器400內。例如，介質405可為一系列的多孔板，具有變化的孔與配置。此外，介質405可為一系列的緊密封裝的管，這些管延伸通過容器400，並提供受控制的輸送，這可允許從處理流體移除氣泡。介質405可為網或網格，網或網格在容器400內具有不規則的形狀，且含有數個具有各種形狀與尺寸的孔。網格可被包含或壓縮在容器400內，諸如被壓縮在容器400內的多孔板或結構之間。
介質405的結構，可允許從流過的處理流體移除氣泡，氣泡由約1 µm或大於1 µm的直徑特徵化。在具體實施例中，介質405可被配置為萃取氣泡，氣泡的特徵在於直徑小於或約1 μm、小於或約0.8 μm、小於或約0.6 μm、小於或約0.4 μm、小於或約0.2 μm、小於或約0.1 μm、小於或約90 nm、小於或約80 nm、小於或約70 nm、小於或約60 nm、小於或約50 nm、小於或約40 nm、小於或約30 n、小於或約20 nm、小於或約10 nm、小於或約9 nm、小於或約8 nm、小於或約7 nm、小於或約6 nm、小於或約5 nm、小於或約4 nm、小於或約3 nm、小於或約2 nm、小於或約1 nm或更小。以此方式，容器400與介質405可能夠從流體輸送系統，實質上、本質上、或完全地移除夾帶在處理流體內的各種尺寸的空氣氣泡。
亦可在流體輸送系統內併入額外的被動移除部件。第 5 圖
圖示根據本科技的具體實施例的處理系統的示例性緩衝槽500的示意截面圖。在具體實施例中，緩衝槽500可被併入流體輸送系統300，並可例如流體耦接於回送線315，且可或可不被與回送幫浦320（或容器400）一起包含。諸如對於流體輸送系統300，緩衝槽可被併入系統內，並耦接在處理槽與再循環槽之間。緩衝槽500可從處理槽（諸如槽310）接收處理流體，並可從複數個處理槽接收處理流體。例如，緩衝槽310的尺寸可被設定以容納處理流體容積，處理流體容積在再循環槽305的第一容積與對應於流體輸送系統的一或更多個處理槽的第二容積之間。
緩衝槽500可包含從槽退出的一或更多個退出通口，並可包含數量等於或大於輸送處理流體至緩衝槽500的處理槽數量的退出通口。緩衝槽500可包含耦接回送線315（諸如前述）通過緩衝槽500基座的第一退出通口505。緩衝槽500亦可包含豎管510，豎管510與緩衝槽500的基座耦接。緩衝槽500可包含第二退出通口507，可透過豎管510存取第二退出通口507。如圖示，第二退出通口507可提供對回送線315的額外流體存取。對回送線315的流體存取件之一者或兩者，可包含限制件，以進一步控制來自緩衝槽500的流體流，如先前相關於前述限制件317所討論的。亦圖示緩衝槽500為包含第二豎管515，第二豎管515透過第三退出通口509對回送線315提供額外的流體存取。在具體實施例中，緩衝槽500可包含任何數量的豎管與退出通口，此數量可基於輸送處理流體到緩衝槽500的處理槽的數量。
在作業中，緩衝槽500可用於控制流，並維持來自流體輸送系統的任何數量的處理槽的處理流體的充足回送。緩衝槽可提供自調節式或被動的流動控制，此可容納從流體輸送系統循環開啟與關閉的一或更多個處理槽。在單一處理槽的作業期間內，退出通口505（在具體實施例中可或可不包含類似於豎管510、515的豎管）可允許從緩衝槽500移除處理流體。退出通口的尺寸可被設定為使得緩衝槽內的特定落差可提供匹配的處理流體流動速率輸送進處理槽，且亦可維持液體位準520高於退出通口505一段距離，以減少或限制夾帶入回送線315的空氣。
隨著基板進入處理槽，液體位準可上升或擾動至一高度525，在具體實施例中高度525可低於豎管510。隨著落差壓力增加，較高的位準可提供來自緩衝槽500的提升的流動速率，直到位準減少回到基線520為止。在移除基板的期間內，雖然流體高度可稍微降低（而可進一步減少來自槽的流動），可經由落差的量預定流體高度520以容納此損失，而不會暴露出退出通口505，直到處理槽的出口提供額外的流體為止。
隨著額外的處理容器開啟，緩衝槽500內的流體位準可上升，並可延伸超過第一豎管510的高度。豎管510可包含鄰近豎管基座的排水孔506或其他通口，以維持來自退出通口507的最小流動，而限制從此退出通口夾帶入空氣。豎管515可類似地包含排水孔508。一旦流體位準上升超過豎管510，管道填充，且退出通口507可提供來自腔室的適當流體流，以解決系統中增加的落差，這現在可由退出通口505、507兩者來容納。豎管510的尺寸可被設定以延伸超過第一槽操作時的擾動高度，但在第二槽操作時可被完全浸入。
豎管515的尺寸可被設定以容納第三處理槽加入的容積，且尺寸可被設定以在第一槽與第二槽操作時延伸超過擾動高度，但可在第三槽操作時被完全浸入。雖然僅圖示兩個這種豎管，但可包含任何數量的豎管以容納實際上額外的處理槽，諸如大於或約2、大於或約3、大於或約4、大於或約5、大於或約6、大於或約7、大於或約8、大於或約9、大於或約10、大於或約11、大於或約12、大於或約13、大於或約14、大於或約15、或更多。在具體實施例中，可包含複數個豎管，豎管數量可等於流體輸送系統中包含的處理槽的數量，或小於流體輸送系統中包含的處理槽的數量（諸如少一根）。每一豎管可提供對退出通口的存取，並可從緩衝槽500基座延伸到緩衝槽500內彼此不同的高度，以在作業期間容納每一處理槽。
豎管的特徵可在於減少或限制夾帶入處理流體的空氣的特徵。例如，豎管的尺寸可被設定而使得豎管內流動的小氣泡，可由足夠的浮力特徵化，而上升至表面，且不被拉引於回送線315內。例如，在前述範圍之任意者內的氣泡，可在豎管內上升，並被從緩衝槽移除。在一些具體實施例中，豎管的特徵可在於約在豎管頂端處的入口處的一或更多個斜表面。例如，豎管510可包含在豎管頂端的斜的、倒角的、或斜角的內部邊緣。豎管亦可具有約在豎管頂端的通口或堰，以控制流入豎管的流體，以在處理流體在豎管內流動時限制擾流與氣泡。
緩衝槽500亦可包含一或更多個輸送裝置，以提供處理流體於緩衝槽500內。取決於輸送入緩衝槽的高度，未暢通或未控制的進入緩衝槽的流，可在輸送時產生水躍現象，這可增加夾帶在處理流體內的空氣。因此在一些具體實施例中，緩衝槽可包含輸送管道或通道，諸如通道530，以由受控制的方式輸送處理流體到緩衝腔室500內。取決於緩衝槽的尺寸，通道530可包含螺旋設計或斜設計，或可包含經配置以提供處理流體於緩衝槽500內的向下管線。
介質可被併入在緩衝槽500內，以進一步減少處理流體內的氣泡。前述的容器400可被併入在回送線315內，雖然回送線315的特徵可在於來自緩衝槽500的充足流體流。在一些具體實施例中，如前述的介質可被定位或包含在豎管之一或更多者內，或在從退出通口到回送線315的存取件內。介質可如前述般配置，以萃取夾帶在處理流體內的氣泡。藉由提供如本公開內容所說明的一或更多個被動或主動的解決方案，可減少、控制、或消除處理系統內夾帶的空氣。這種系統與部件可提供改良的基板處理，並進一步限制在電鍍與其他半導體處理作業期間內產生的缺陷。
在上文說明中，為了解釋的目的，闡述了多種細節，以期通透瞭解本科技的各種具體實施例。然而在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，特定具體實施例的實作可並不需要這些特定細節的一些（或是需要額外的細節）。
在已揭示了數種具體實施例之後，在本發明技術領域中具有通常知識者將理解到，可使用各種修改、替代性結構與均等範圍，而不脫離所揭示具體實施例的精神。此外，並未說明一些為人熟知的處理與要素，以避免不必要地遮蔽本科技。因此，上文的說明不應被視為限制科技的範圍。
在提供一系列值的情況下，應當理解，除非上下文另有明確規定，否則還具體公開了此範圍的上限和下限之間的每個中間值，至下限單位的最小部分。在所述範圍內的任何陳述值或未陳述的介入值與所述範圍內的任何其他陳述或介入值之間的任何較窄範圍都包括在內。這些較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在此範圍內或排除在此範圍內，且包含上下限之一者、兩者、或皆不包含的較小範圍中的每一範圍也被包含在本技術內，且受制於所陳述範圍中任何特別排除的限制。在所陳述的範圍包含上下限之一者或兩者時，也包含了排除了這些上下限之任一者或兩者的範圍。在多個值被提供於列表中時，類似地特定揭示了包含基於這些值之任意者的任何範圍。
說明書與附加申請專利範圍中所使用的單數形式「一(a)」、「一(an)」以及「該」，包含複數的參照物，除非背景內容清楚表示並非如此。因此，例如，對「一材料」的參照，包含複數個此種材料，且對於「此藥劑」的參照，包含對於一或更多種藥劑的參照以及在本發明技術領域中具有通常知識者所能知的均等範圍，諸如此類。
此外，本說明書和下列申請專利範圍中使用的詞語「包含(comprise(s))」、「包含(comprising)」、「含有(contain(s))」、「含有(containing)」、「包括(include(s))」和「具有(including)」，意為指明所陳述的特徵、整數、部件、或作業的存在，但他們不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、部件、作業、步驟、或組。
100‧‧‧處理系統20‧‧‧基板固持器22‧‧‧背板組件24‧‧‧環形構體25‧‧‧半導體基板或晶圓200‧‧‧機器人202‧‧‧處理器204‧‧‧處理器頭部206‧‧‧轉子207‧‧‧系統控制電腦210‧‧‧槽215‧‧‧內腔室220‧‧‧外腔室225a‧‧‧感測器區225b‧‧‧感測器區300‧‧‧流體輸送系統305‧‧‧再循環槽308‧‧‧輸送幫浦310‧‧‧槽312‧‧‧液體位準感測器315‧‧‧回送線317‧‧‧限制件320‧‧‧回送幫浦400‧‧‧容器405‧‧‧介質410‧‧‧豎管500‧‧‧緩衝槽505‧‧‧第一退出通口506‧‧‧排水孔507‧‧‧第二退出通口508‧‧‧排水孔509‧‧‧第三退出通口510‧‧‧豎管515‧‧‧豎管520‧‧‧液體位準525‧‧‧高度
參照說明書的其餘部分與圖式，可進一步理解所揭示具體實施例的本質與優點。
第1圖圖示根據本科技的具體實施例的示例性處理系統的示意圖。
第2圖圖示根據本科技的具體實施例的示例性處理系統槽的示意截面圖。
第3圖圖示根據本科技的具體實施例的流體輸送系統的示意圖。
第4圖圖示根據本科技的具體實施例的處理系統的示例性部件的示意截面圖。
第5圖圖示根據本科技的具體實施例的處理系統的示例性緩衝槽的示意截面圖。
數個圖式被包含以作為示意圖。應瞭解到圖示係用於說明，且不應被視為具有實際尺寸比例，除非特定說明其為實際尺寸比例。此外，作為示意圖，圖式被提供以幫助理解，且可不包含相較於實際呈現的所有態樣或資訊，並可包含誇大的內容以供說明。
在圖式中，類似的部件及（或）特徵可具有相同的元件符號。再者，相同類型的各個部件，可由元件符號之後的字母來分辨，此字母分辨類似的部件及（或）特徵。若說明書中僅使用了首個元件符號，則其說明可適用於具有相同的首個元件符號的類似部件及（或）特徵之任意者，不論其字尾字母為何。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
300‧‧‧流體輸送系統
305‧‧‧再循環槽
308‧‧‧輸送幫浦
310‧‧‧槽
312‧‧‧液體位準感測器
315‧‧‧回送線
317‧‧‧限制件
320‧‧‧回送幫浦
Claims (6)
- 一種電鍍處理系統，包含：一再循環槽，包含一第一容積處理流體，其中該再循環槽流體耦接於一輸送幫浦；一槽，該槽經配置以從該幫浦接收該處理流體，其中該槽包含一內腔室與一外腔室，其中該內腔室的尺寸經設定以固持少於該第一容積處理流體的一第二容積處理流體，且其中有一液體位準感測器相關聯於該槽以提供對該外腔室中的一液體位準指示；一回送線，該回送線定位在該槽的一出口與該再循環槽的一入口之間；以及一回送幫浦，該回送幫浦流體耦接於該回送線，其中該回送幫浦電性耦接於該液體位準感測器，其中該回送線包含一限制件，該限制件的尺寸經設定以維持一重力支援式流體流動速率小於該輸送幫浦的一穩態輸送速率。
- 如請求項1所述之電鍍處理系統，其中該回送幫浦經配置以在該液體位準感測器指示該槽的該外腔室中的一流體位準位於或低於一預定最小值時脫開。
- 如請求項1所述之電鍍處理系統，其中該回送幫浦包含一積分級控制演算法，以基於來自該液體 位準感測器的讀數決定幫浦速度。
- 如請求項1所述之電鍍處理系統，其中該回送幫浦化學性相容於甲磺酸、氫氧化鉀、和硼酸之至少一者。
- 如請求項1所述之電鍍處理系統，其中該回送幫浦額定在少於或約100瓦。
- 如請求項1所述之電鍍處理系統，其中該槽在含有該第二容積流體時，被定位在該系統內，且與該再循環槽的一流體高度差小於24吋。
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