本公開總體上涉及用于在半導(dǎo)體晶片上電鍍金屬層的方法和裝置。更具體地，本文所描述的方法和裝置對(duì)于控制電鍍均勻性是有用的。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體器件的制造中，導(dǎo)電材料(如銅)通常通過電鍍到金屬的籽晶層上來沉積，以填充在半導(dǎo)體晶片襯底上的一個(gè)或多個(gè)凹陷特征。電鍍是用于在鑲嵌處理期間沉積金屬到晶片的通孔和溝槽的選擇的方法，并且也用于晶片級(jí)封裝(WLP)應(yīng)用中，以形成在晶片襯底上的金屬柱和金屬線。電鍍的另一種應(yīng)用是填充穿透硅通孔(TSV)，其是在3D集成電路和3D封裝中使用的相對(duì)較大的垂直電連接。

在一些電鍍襯底中，在電鍍(通常在鑲嵌和TSV處理中)之前，籽晶層暴露在襯底的整個(gè)表面上，并在襯底的整體上進(jìn)行金屬的電沉積。在其它電鍍襯底的過程中，籽晶層的一部分由非導(dǎo)電材料覆蓋，例如由光致抗蝕劑覆蓋，而籽晶層的另一部分被暴露。在具有部分被掩蔽的籽晶層的這樣的襯底中，電鍍僅在籽晶層的暴露部分進(jìn)行，而籽晶層的被覆蓋部分被保護(hù)以避免上面被電鍍。在具有涂覆有圖案化的光致抗蝕劑的籽晶層的襯底上電鍍被稱為穿過抗蝕劑電鍍，并且通常在WLP應(yīng)用中使用。

在電鍍期間，電觸點(diǎn)在晶片的周邊的籽晶層(例如，銅籽晶層)上形成，并且晶片被電偏置以用作陰極。使晶片與電解液接觸，電解液包含待鍍的金屬離子。電解液通常還包含向電解液提供足夠的導(dǎo)電性的酸，并且也可以含有在襯底的不同的表面上調(diào)節(jié)電沉積速率的添加劑，其被稱為促進(jìn)劑、抑制劑、以及均化劑(leveler)。

在電鍍過程中所遇到的一個(gè)問題是沿圓形半導(dǎo)體晶片的半徑不均勻分布的電沉積的金屬的厚度。這種類型的非均勻性被稱為徑向非均勻性。徑向非均勻性會(huì)由于多種因素而出現(xiàn)，例如因終端效應(yīng)(terminal effect)而出 現(xiàn)，以及由于在襯底的表面的電解液流量的變化而出現(xiàn)。終端效應(yīng)本身表現(xiàn)為邊緣厚的電鍍，因?yàn)樵诰倪吘壍碾娪|點(diǎn)附近的電位比在晶片的中心會(huì)是顯著較高的，尤其是當(dāng)使用薄電阻籽晶層時(shí)。

在電鍍期間可能遇到的另一種類型的非均勻性是方位角非均勻性。為清楚起見，我們使用極坐標(biāo)將方位角非均勻性定義為在相對(duì)于晶片中心的固定徑向位置處在晶片上的不同角度位置顯示的厚度變化，即，沿著晶片的周界內(nèi)的給定的圓或圓的部分的非均勻性。這種類型的非均勻性可獨(dú)立于徑向的非均勻性存在于電鍍應(yīng)用中，并且在一些應(yīng)用中可能是需要加以控制的主要類型的非均勻性。其經(jīng)常出現(xiàn)在穿過抗蝕劑電鍍中，其中，晶片的主要部分被用光致抗蝕劑涂層或類似的防鍍覆層掩蔽，并且特征的掩蔽圖案或特征密度在晶片邊緣附近在方位角上并不是均勻的。例如，在一些情況下，在靠近晶片的凹口處會(huì)存在缺失圖案特征的、技術(shù)上所需要的弦形(chord)區(qū)域，以使得能對(duì)晶片進(jìn)行編號(hào)或處理。

過度的徑向和方位角非均勻性可導(dǎo)致非功能性的芯片。因此需要改善鍍覆均勻性的方法和裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

描述了用于在襯底上以改善的鍍覆均勻性電鍍金屬的方法和裝置。本文描述的裝置和方法可以用于在各種襯底上電鍍，并且在WLP處理期間對(duì)于穿過抗蝕劑電鍍是特別有用的。所述裝置和方法利用在電鍍期間定位在襯底附近并且被配置為針對(duì)選定類型的非均勻性的離子阻性離子可穿透元件，該元件具有空間上特制的電阻率。例如由于終端效應(yīng)導(dǎo)致的徑向非均勻性，通過使用設(shè)置在緊鄰晶片的離子阻性離子可穿透元件而減輕，其中所述元件在邊緣比在中心更具電阻性。電阻率可以通過在空間上改變?cè)暮穸取⒃目紫堵?、或厚度和孔隙率的組合而在空間上變化。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電鍍裝置，其中，該裝置包括：(a)電鍍室，其被配置成在電鍍金屬到半導(dǎo)體襯底上時(shí)容納電解液和陽極；(b)襯底支架，其配置成在電鍍期間保持所述半導(dǎo)體襯底，使得所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開；以及(c)離子阻性離子可穿透元件，其包括基本上平坦的 面對(duì)襯底的表面和相反的表面，其中所述元件在電鍍期間使得離子流能穿過所述元件朝向所述襯底流動(dòng)，并且其中所述元件包括具有變化的局部電阻率的區(qū)域。在一些實(shí)施方式中，所述局部電阻率在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域是逐漸變化的。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域與所述元件是共同延伸的(即該區(qū)域是整個(gè)元件)，并且在該區(qū)域中的所述局部電阻率從所述元件的邊緣沿徑向到所述元件的中心減小。該實(shí)施方式對(duì)于減輕終端效應(yīng)，特別在WLP特征內(nèi)沉積金屬時(shí)是特別有用的。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述元件包括圍繞所述變化的局部電阻率的所述區(qū)域的恒定的局部電阻率的區(qū)域，其中所述變化的局部電阻率的區(qū)域位于所述元件的中心部分，并且其中在所述變化的局部電阻率的區(qū)域中的所述局部電阻率從與所述恒定電阻率的區(qū)域的界面沿徑向朝向所述元件的中心減小。該實(shí)施方式對(duì)于解決在穿過抗蝕劑電鍍中遇到的由于在半導(dǎo)體襯底的中心的較厚的光致抗蝕劑層而產(chǎn)生的非均勻性是特別有用的。

可以使用許多途徑(approach)改變?cè)撛碾娮杪?。在一種途徑中，所述元件在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域中具有變化的厚度和恒定的孔隙率。厚度的變化是優(yōu)選的但不必需是逐漸的。在另一種途徑中，所述元件在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域中具有變化的孔隙率(優(yōu)選逐漸變化的孔隙率)和恒定的厚度。也可以使用這些途徑的組合。例如，在一些實(shí)施方式中，所述元件在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域中具有逐漸變化的孔隙率和逐漸變化的厚度兩者。

在一些實(shí)施方式中，所述元件具有多個(gè)通過離子阻性材料制成的并且將所述元件的所述面對(duì)襯底的表面與所述元件的所述相反的表面連接的非連通通道，其中所述元件使得所述電解液能夠穿過所述通道朝向所述襯底運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域具有所述非連通通道的逐漸變化的密度。在一些實(shí)施方式中，所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域具有所述非連通通道的逐漸變化的直徑。在一些實(shí)施方式中，所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域具有所述非連通通道相對(duì)于由所述襯底的鍍覆面限定的平面的逐漸變化的傾斜角。也可使用這些實(shí)施方式(變化的通道密度、 變化的通道直徑、以及變化的傾斜角)的所有組合以提供變化的電阻率。

在使用變化的厚度以獲得變化的電阻率的一個(gè)特定的實(shí)施例中，所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域與所述元件是共同延伸的，并且其中由于所述元件的厚度從所述元件的邊緣到所述元件的中心逐漸減小，因此在該區(qū)域中的所述局部電阻率從所述元件的邊緣沿徑向到所述元件的中心逐漸減小。在該實(shí)施例的一些實(shí)施方式中，在沿徑向截面觀察時(shí)，所述元件的相反的表面是遵循二階多項(xiàng)式函數(shù)的凸起的表面。

在使用變化的厚度以獲得變化的電阻率的另一個(gè)特定的實(shí)施例中，所述元件包括圍繞所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域的恒定厚度的區(qū)域，其中，所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域位于元件的中心部分，并且其中在所述具有逐漸變化的局部電阻率的區(qū)域中所述元件的厚度從與所述恒定厚度的區(qū)域的界面沿徑向朝向所述元件的中心減小。

在其它實(shí)施方式中，其中使用變化的厚度以獲得變化的電阻率，并且其中所述厚度的變化介于所述元件的最大厚度的約3-100％之間。

在一些實(shí)施方式中，所述元件與所述半導(dǎo)體襯底基本上共同延伸，并具有介于約6000-12000個(gè)之間的用離子阻性材料制成的非連通通道。所述元件緊鄰所述半導(dǎo)體襯底放置。通常，在電鍍期間，所述元件的所述面對(duì)襯底的表面與所述半導(dǎo)體襯底的鍍覆面通過約10mm或小于10mm的間隙分離開。在一些實(shí)施方式中，所述裝置還包括通向所述間隙的用于引導(dǎo)電解液朝向所述間隙流動(dòng)的入口，和通向所述間隙的用于接收流過所述間隙的電解液的出口，其中，所述入口和所述出口被定位成鄰近所述襯底的鍍覆面的在方位角上相對(duì)的周界位置，并且其中，所述入口和所述出口都適合于在所述間隙內(nèi)產(chǎn)生電解液的交叉流。

在另一方面，提供了一種在包含多個(gè)凹陷特征的半導(dǎo)體襯底上電鍍金屬的方法，該方法包括：(a)提供襯底到電鍍室中，該電鍍室被配置成在電鍍金屬到襯底上時(shí)容納電解液和陽極，其中所述電鍍室包括：(i)襯底支架，其保持所述襯底，使得在電鍍期間所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開，以及(ii)離子阻性離子可穿透元件，其包括基本上平坦的面對(duì)襯底的表面和相反的表面，其中所述元件在電鍍期間使得離子流能穿過所述元件朝向所述襯底流 動(dòng)，并且其中所述元件包括具有變化的局部電阻率的區(qū)域，以及(b)電鍍金屬到所述襯底電鍍表面，同時(shí)陰極(cathodically)偏置和旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體襯底。

在另一方面，提供了一種電鍍裝置，其中該裝置包括：(a)電鍍室，其被配置成在電鍍金屬到半導(dǎo)體襯底上時(shí)容納電解液和陽極；(b)襯底支架，其配置成在電鍍期間保持所述半導(dǎo)體襯底，使得所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開；(c)離子阻性離子可穿透元件，其中所述元件在電鍍期間使得離子流能穿過所述元件朝向所述襯底流動(dòng)，并且其中所述元件包括方位角上不對(duì)稱離子可穿透區(qū)域，該區(qū)域的平均電阻率不同于(例如大于)所述元件的其余部分的平均電阻率。該方位角不對(duì)稱區(qū)域可以位于所述元件的周邊區(qū)域的多孔部分的方位角部分上。該方位角不對(duì)稱區(qū)域可以比該元件的其余部分具有較小的但恒定的孔隙率(或孔密度)，或該區(qū)域可在該區(qū)域內(nèi)具有逐漸變化的孔隙率，但作為一個(gè)整體比該元件的其余部分具有顯著較低的孔隙率。這樣的電鍍裝置可以被用于改善方位角上的非均勻性。在一個(gè)方面，提供了一種用于電鍍的方法，其中該方法包括：提供襯底到如上所述的電鍍裝置中，并電鍍金屬到所述襯底上，同時(shí)相對(duì)于所述離子阻性離子可穿透元件旋轉(zhuǎn)所述襯底，使得在所述襯底上的選定的方位角不對(duì)稱區(qū)域停留在所述元件的具有與在所述元件的其余部分的電阻率不同的電阻率的方位角不對(duì)稱區(qū)域上相比于所述襯底的具有相同的面積、相同的平均徑向位置、和相同的平均弧長(zhǎng)但存在于不同的方位角(角度)位置的另一區(qū)域持續(xù)不同的時(shí)間量。

本發(fā)明提供的方法可以集成到使用光刻圖案化的工藝中。在一方面，這些方法包括上述方法中的任意一些，并且進(jìn)一步包括：將光致抗蝕劑施加到所述晶片襯底上；使所述光致抗蝕劑暴露于光；圖案化所述光致抗蝕劑并將所述圖案轉(zhuǎn)印到所述晶片襯底上；以及從所述晶片襯底選擇性地去除所述光致抗蝕劑。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括以上描述的裝置中的任何一種和步進(jìn)式光刻機(jī)(stepper)。

在一些實(shí)施方式中，提供了一種裝置，其中該裝置還包括包含用于執(zhí)行本文描述的任何方法的程序指令和/或邏輯的控制器。在一個(gè)方面，提供了一種包含程序指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)機(jī)器可讀介質(zhì)。用于控制電鍍裝置的 程序指令包括用于執(zhí)行上述的任何方法的代碼。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以描述如下：

1.一種電鍍裝置，其包括：

(a)電鍍室，其被配置成在電鍍金屬到半導(dǎo)體襯底上時(shí)容納電解液和陽極；

(b)襯底支架，其被配置成在電鍍期間保持所述半導(dǎo)體襯底，使得所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開；

(c)離子阻性離子可穿透元件，其包括基本上平坦的面對(duì)襯底的表面和相反的表面，其中所述元件在電鍍期間使得離子流能穿過所述元件朝向所述襯底流動(dòng)，并且其中所述元件包括具有變化的局部電阻率的區(qū)域。

2.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述局部電阻率在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域是逐漸變化的。

3.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域與所述元件是共同延伸的，并且其中在所述區(qū)域中的所述局部電阻率從所述元件的邊緣沿徑向到所述元件的中心減小。

4.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述元件包括圍繞所述變化的局部電阻率的區(qū)域的恒定的局部電阻率的區(qū)域，其中所述逐漸變化的局部電阻率的區(qū)域位于所述元件的中心部分，并且其中在所述變化的局部電阻率的區(qū)域中的所述局部電阻率從與所述恒定的電阻率的區(qū)域的界面沿徑向朝向所述元件的中心減小。

5.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中，所述元件在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域中具有逐漸變化的厚度和恒定的孔隙率。

6.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中，所述元件在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域中具有逐漸變化的孔隙率和恒定的厚度。

7.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中，所述元件在所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域中具有逐漸變化的孔隙率和逐漸變化的厚度兩者。

8.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述元件具有多個(gè)通過離子阻性材料制成的并且將所述元件的所述面對(duì)襯底的表面與所述元件的所述相反的表面連接的非連通通道，其中所述元件使得所述電解液能夠穿過所述通道朝向 所述襯底運(yùn)動(dòng)。

9.根據(jù)條款8所述的電鍍裝置，其中所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域具有所述非連通通道的逐漸變化的密度。

10.根據(jù)條款8所述的電鍍裝置，其中所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域具有所述非連通通道的逐漸變化的直徑。

11.根據(jù)條款8所述的電鍍裝置，其中所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域具有所述非連通通道相對(duì)于由所述襯底的所述鍍覆面限定的平面的逐漸變化的傾斜角。

12.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域與所述元件是共同延伸的，并且其中由于所述元件的厚度從所述元件的邊緣到所述元件的中心逐漸減小，因此在所述區(qū)域中的所述局部電阻率從所述元件的邊緣沿徑向到所述元件的中心減小。

13.根據(jù)條款12所述的電鍍裝置，在沿徑向截面觀察時(shí)，所述元件的所述相反的表面是遵循二階多項(xiàng)式函數(shù)的凸起的表面。

14.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述元件包括圍繞所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域的恒定厚度的區(qū)域，其中，所述具有變化的局部電阻率的區(qū)域位于元件的中心部分，并且其中在所述具有逐漸變化的局部電阻率的區(qū)域中所述元件的厚度從與所述恒定厚度的區(qū)域的界面沿徑向朝向所述元件的中心減小。

15.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述元件具有可變的厚度，并且其中所述厚度的變化介于所述元件的最大厚度的約3-100％之間。

16.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中所述元件與所述半導(dǎo)體襯底是基本上共同延伸的，并具有介于約6000-12000個(gè)之間的用離子阻性材料制成的非連通通道。

17.根據(jù)條款1所述的電鍍裝置，其中在電鍍期間，所述元件的所述面對(duì)襯底的表面與所述半導(dǎo)體襯底的鍍覆面通過約10mm或小于10mm的間隙分離開。

18.根據(jù)條款17所述的電鍍裝置，還包括通向所述間隙的用于引導(dǎo)電解液朝向所述間隙流動(dòng)的入口，和通向所述間隙的用于接收流過所述間隙的電 解液的出口，其中，所述入口和所述出口被定位成鄰近所述襯底的所述鍍覆面的在方位角上相對(duì)的周界位置，并且其中，所述入口和所述出口都適合于在所述間隙內(nèi)產(chǎn)生電解液的交叉流。

19.一種在包含多個(gè)凹陷特征的半導(dǎo)體襯底上電鍍金屬的方法，該方法包括：

(a)提供襯底到電鍍室中，該電鍍室被配置成在電鍍金屬到所述襯底上時(shí)容納電解液和陽極，其中所述電鍍室包括：

(i)襯底支架，其保持所述襯底，使得在電鍍期間所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開，以及

(ii)離子阻性離子可穿透元件，其包括基本上平坦的面對(duì)襯底的表面和相反的表面，其中所述元件在電鍍期間使得離子流能穿過所述元件朝向所述襯底流動(dòng)，并且其中所述元件包括具有變化的局部電阻率的區(qū)域，

(b)電鍍金屬到所述襯底的鍍覆表面，同時(shí)陰極偏置和旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體襯底。

20.一種電鍍裝置，其包括：

(a)電鍍室，其被配置成在電鍍金屬到半導(dǎo)體襯底上時(shí)容納電解液和陽極；

(b)襯底支架，其配置成在電鍍期間保持所述半導(dǎo)體襯底，使得所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開；

(c)離子阻性離子可穿透元件，其中所述元件在電鍍期間使得離子流能穿過所述元件朝向所述襯底流動(dòng)，并且其中所述元件包括方位角上不對(duì)稱離子可穿透區(qū)域，該區(qū)域具有與所述元件的其余部分的平均電阻率不同的平均電阻率。

21.一種用于電鍍的方法，其包括：

(a)提供半導(dǎo)體襯底到電鍍裝置中，該電鍍裝置包括

(i)電鍍室，其被配置成在電鍍金屬到半導(dǎo)體襯底上時(shí)容納電解液和陽極；

(ii)襯底支架，其被配置成保持所述半導(dǎo)體襯底，使得在電鍍期間所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開；以及

(iii)離子阻性離子可穿透元件，其中所述元件在電鍍期間使得離子流能穿過所述元件朝向所述襯底流動(dòng)，并且其中所述元件包括方位角上不對(duì)稱離子可穿透區(qū)域，該區(qū)域具有與所述元件的其余部分的平均電阻率不同的平均電阻率；以及

(b)電鍍金屬到所述半導(dǎo)體襯底上，同時(shí)相對(duì)于所述離子阻性離子可穿透元件旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體襯底，使得在所述襯底上的選定區(qū)域停留在所述元件的具有與在所述元件的其余部分的電阻率不同的電阻率的所述方位角不對(duì)稱區(qū)域上相比于所述襯底的具有相同的面積、相同的平均徑向位置、和相同的平均弧長(zhǎng)但存在于不同的方位角位置的另一區(qū)域持續(xù)不同的時(shí)間量。

22.根據(jù)條款19或21所述的方法，其還包括：

(a)將光致抗蝕劑施加到所述半導(dǎo)體襯底上；

(b)使所述光致抗蝕劑暴露于光；

(c)圖案化所述光致抗蝕劑并將所述圖案轉(zhuǎn)印到所述半導(dǎo)體襯底上；以及

(d)從所述半導(dǎo)體襯底選擇性地去除所述光致抗蝕劑。

23.一種包括根據(jù)條款1或20所述的裝置和步進(jìn)式光刻機(jī)的系統(tǒng)。

24.根據(jù)條款1或20所述的裝置，其還包括具有用于電鍍金屬到所述半導(dǎo)體襯底上的程序指令的控制器。

下面將參照相關(guān)附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1A是在穿過抗蝕劑電鍍之前的襯底的示意性剖視圖。

圖1B是在穿過抗蝕劑電鍍之前的具有中心厚的光致抗蝕劑層的襯底的三個(gè)部分的示意性剖視圖。

圖2A是示出局部改變的電阻率的定義的離子阻性離子可穿透元件的示意性俯視圖。

圖2B是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的離子阻性離子可穿透元件的示意性俯視圖。

圖2C是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的具有可變厚度的離子阻性離子可穿透元件的示意性剖視圖。

圖2D是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的具有可變通道密度的離子阻性離子可穿透元件的示意性剖視圖。

圖2E是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的具有可變通道尺寸的離子阻性離子可穿透元件的示意性剖視圖。

圖2F是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的具有有可變傾斜角度的通道的離子阻性離子可穿透元件的示意性剖視圖。

圖2G是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的具有可變的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件的示意性剖視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的電鍍裝置的示意性剖視圖。

圖4A是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的電鍍裝置的一部分的示意性剖視圖，其根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式示出了電解液在晶片表面的橫向流動(dòng)。

圖4B根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的電鍍裝置的一部分的示意性剖視圖，其根據(jù)本發(fā)明提供的另一實(shí)施方式示出了電解液在晶片表面的橫向流動(dòng)。

圖5是用于根據(jù)本發(fā)明所提供的實(shí)施方式的電鍍方法的工藝流程圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)施方式的具有不同的電阻率的方位角不對(duì)稱區(qū)域的離子阻性離子可穿透元件的示意性俯視圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明所提供的實(shí)施方式的用于電鍍方法的工藝流程圖。

圖8是顯示用于用不同類型的離子阻性離子可穿透元件電鍍的電流密度分布的計(jì)算模型圖。

圖9是顯示用于用不同類型的離子阻性離子可穿透元件電鍍的電流密度分布的計(jì)算模型圖。

圖10是顯示用于用不同類型的離子阻性離子可穿透元件電鍍的電流密度分布的圖形。

具體實(shí)施方式

提供了用于以改善的均勻性(如以改進(jìn)的徑向均勻性、方位角均勻性或兩者)在襯底上電鍍金屬的方法和裝置。這些方法對(duì)于在WLP應(yīng)用(但并不限于這些應(yīng)用)中的穿過抗蝕劑電鍍會(huì)是特別有用的。這些方法也可以用于其它的處理方案中，如在TSV處理和在使用鑲嵌處理的集成電路的制造中的電鍍。這些方法和裝置采用具有空間特制的電阻率的離子阻性離子穿透元件，以解決各種均勻性問題，如終端效應(yīng)和穿過抗蝕劑電鍍中的光致抗蝕劑的不均勻厚度。使用所提供的方法和設(shè)備在許多情況下可導(dǎo)致5％或更小的在晶片內(nèi)的良好均勻性，其中所述均勻性的值是指電沉積的金屬層的厚度變化(最大厚度–最小厚度)與兩倍的平均厚度之比。

總體上描述了一些實(shí)施方式，其中襯底是半導(dǎo)體晶片，但本發(fā)明并不受此限制。術(shù)語“半導(dǎo)體晶片”和“半導(dǎo)體襯底”在本文中可互換使用，并且是指工件，在該工件內(nèi)的任何地方包含半導(dǎo)體材料，例如硅。典型地，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的半導(dǎo)體材料覆蓋有一個(gè)或多個(gè)其它材料層(例如，介電層和導(dǎo)電層)。用于電鍍的襯底包括至少在襯底的表面上的一些位置暴露的導(dǎo)電性籽晶層。籽晶層通常是金屬層，并且可以是，例如，銅層(包括純銅及其合金)、鎳層(包括NiB層和NiP層)、釕層等。襯底在其表面上通常具有在電鍍過程中被填充的若干凹陷特征。可以使用所提供的方法進(jìn)行電鍍的金屬的實(shí)例包括，但不限于，銅、銀、錫、銦、鉻、錫-鉛組合物、錫-銀組合物、鎳、鈷、鎳和/或鈷彼此之間的合金以及鎳和/或鈷與鎢的合金、錫-銅組合物、錫-銀-銅組合物、金、鈀、以及包括這些金屬和組合物的各種合金。

圖1A顯示了經(jīng)過WLP處理的襯底的示意性橫截面視圖。襯底包括硅層101，硅層101被涂敷有連續(xù)的銅籽晶層103。籽晶層103覆蓋有圖案化的光致抗蝕劑105，使得多個(gè)形成在光致抗蝕劑內(nèi)的凹陷特征107在其底部暴露籽晶層103。存在于光致抗蝕劑105正下方的籽晶層的部分被掩蔽，并且在電鍍期間不接觸電解液。在電鍍期間，在襯底的邊緣周圍向籽晶層103制造電接觸，并且襯底被陰極(cathodically)偏置。在襯底的鍍覆面與電解液接觸后，金屬僅在凹陷特征107內(nèi)電沉積(其中，籽晶層被暴露)，但 不在光致抗蝕劑105上電沉積。在電鍍結(jié)束后，將光致抗蝕劑105去除，在襯底上留下電沉積的金屬柱和金屬線。隨著在襯底的邊緣處電鍍金屬的厚度相比在襯底的中央部分的厚度增大，終端效應(yīng)在穿過抗蝕劑電鍍中就可以觀察到。當(dāng)使用較薄的籽晶層時(shí)，終端效應(yīng)更顯著，因?yàn)檩^薄且因此，更具阻性的籽晶層導(dǎo)致在襯底的邊緣(在這里，制造電接觸)和襯底的中心之間有較大的電壓降。用于減輕終端效應(yīng)的常規(guī)方法之一是引進(jìn)阻性元件，如與襯底共同延伸并且緊鄰襯底放置的多孔板阻性元件。這種板在從陽極朝向襯底的離子流的路徑上引入附加的電阻，并促使中心到邊緣的電鍍更均勻。在其整個(gè)主體具有均勻的電阻率(例如，具有相同的厚度和相同的孔隙率)的這樣的板并不總是足以充分抑制終端效應(yīng)。在一些情況下，籽晶層可能是如此有阻性的并且邊緣到中心的電壓降可能是如此之大，以致將需要不切實(shí)際的高電阻均勻板來補(bǔ)償極端的終端效應(yīng)。穿過抗蝕劑電鍍提供了特別困難的情況，因?yàn)樵诖┻^抗蝕劑電鍍中，在電鍍過程期間由于在較多的金屬沉積時(shí)籽晶層的薄層電阻不降低，因而終端效應(yīng)不減退。這是因?yàn)?，位于光致抗蝕劑正下方的籽晶層的厚度在電鍍過程期間保持恒定。這種情況與在具有完全暴露的籽晶層的襯底上的電鍍形成對(duì)照。當(dāng)籽晶層的整體在襯底上暴露時(shí)，籽晶層的薄層電阻隨著在電鍍過程期間較多的金屬被電沉積而減小，并因此，終端效應(yīng)是在鍍覆的過程中減輕。

本文所提供的實(shí)施方式利用具有在空間上特制的電阻率的離子阻性離子可穿透元件，以抵消終端效應(yīng)。具體而言，該元件可以在元件的周邊部分比在元件的中心部分具有較大的局部電阻率。這樣的元件可以在用于在完全暴露的籽晶層和部分地暴露的籽晶層兩者上電沉積金屬(例如，在穿過抗蝕劑電鍍中)的電鍍裝置中使用。在具有小于1000埃(例如介于約200埃-950埃之間)的厚度的銅籽晶層上或者在由比銅較具阻性的金屬所制造的籽晶層上進(jìn)行的穿過抗蝕劑電鍍中，使用這樣的元件是特別有利的。此外，當(dāng)電鍍?cè)诰哂刑貏e高的導(dǎo)電率(例如50mS/cm或更高的導(dǎo)電率)的電解液中進(jìn)行時(shí)，使用這樣的元件是特別有利的，因?yàn)楦邔?dǎo)電率電解液加劇終端效應(yīng)。當(dāng)電鍍?cè)诰哂蟹浅８叩谋与娮璧淖丫雍?或用具有非常高的導(dǎo)電率的電解液進(jìn)行時(shí)，終端效應(yīng)可以是如此大的以致其可能不能使用常規(guī)的具有均勻的局部電 阻率的離子可穿透的離子阻性元件進(jìn)行充分的補(bǔ)償?；蛘?，將要求這樣的元件具有極高的厚度和/或低的孔隙率，其將不可能制造也不可能裝配到電鍍裝置中。在這些情況下，所提供的具有變化的局部電阻率的元件將是終端效應(yīng)問題的一種有效的解決方案。

在穿過抗蝕劑電鍍中遇到的另一個(gè)均勻性問題是由于在襯底上的光致抗蝕劑的厚度變化導(dǎo)致的金屬的非均勻電沉積。觀察到，金屬電鍍?cè)谟奢^厚的光致抗蝕劑所包圍的凹陷特征中以較低的速率發(fā)生。因此，光致抗蝕劑厚度的變化直接影響電沉積的均勻性。較薄的金屬層電沉積在由相對(duì)較厚的光致抗蝕劑所包圍的凹陷特征內(nèi)。光致抗蝕劑典型地通過旋涂法沉積在襯底上，并且其會(huì)被無意地在晶片襯底的中心部分比在晶片襯底的邊緣附近沉積較大的厚度。這樣的光致抗蝕劑的中心厚的沉積(雖然是不希望有的)通常從晶片到晶片(from wafer to wafer)是可重復(fù)的，因此由于中心厚的光致抗蝕劑導(dǎo)致的不均勻的電鍍可通過使用具有補(bǔ)償變化的光致抗蝕劑厚度的變化的局部電阻率的離子可穿透的離子阻性元件來可靠地處理。因此，相比于在邊緣，在中心具有較低的局部電阻率的元件可用于在電鍍期間改善在具有中心厚的光致抗蝕劑層的晶片上的電鍍均勻性。

圖1B示出了具有中心厚的光致抗蝕劑層的襯底的三個(gè)部分的示意性剖視圖。部分109是在襯底的左側(cè)邊緣，部分111是襯底的中心部分，而部分113是襯底的右側(cè)邊緣?？梢钥闯觯r底的左側(cè)和右側(cè)部分具有厚度均勻的光致抗蝕劑層，而相比于在邊緣部分，在襯底的中心部分的光致抗蝕劑較厚，光致抗蝕劑的厚度朝襯底的中心逐漸增大。這使得在襯底的中心的凹陷特征比在襯底的邊緣部分的凹陷特征更深，并導(dǎo)致在襯底的中心部分的電沉積的層較薄。例如，在利用常規(guī)的具有均勻的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件的情況下，如果在襯底的中心的光致抗蝕劑比在邊緣厚40％時(shí)，則觀察到電鍍層在中心比在邊緣薄約30％。這種類型的非均勻性可以通過使用適當(dāng)?shù)木哂锌臻g上特制的電阻率的離子阻性離子可穿透元件而最小化。元件的電阻率可以變化，以與在晶片襯底上的光致抗蝕劑厚度的變化相匹配，其中減小在襯底的光致抗蝕劑厚度較厚的那些區(qū)域的正下方的元件的電阻率。因此，在一些實(shí)施方式中，所提供的方法和裝置使用在具有光致抗蝕劑 總厚度的至少約10％(如至少約20％)的光致抗蝕劑厚度變化的襯底上。

通常，具有變化的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件無論是在穿過抗蝕劑電鍍中還是在其它類型的電鍍中都可用于解決徑向均勻性和方位角均勻性問題。一般地，元件的局部電阻率以一定的方式在空間上特制，以在襯底的否則會(huì)接收比所需的離子流較大離子流的部分的正下方提供較高的局部電阻率(指鍍覆朝向下邊方位的面)。如果非均勻性是方位角上的，且襯底在電鍍期間旋轉(zhuǎn)，則調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度，使得襯底的否則會(huì)接收比所需的離子流較大的離子流的部分將在元件的比元件的其余區(qū)域具有較高的電阻率的區(qū)域上停留較長(zhǎng)的時(shí)間。

離子阻性離子可穿透元件

離子阻性離子可穿透元件(也稱為“元件”)是電鍍裝置的組成部分，其在離子流朝向陰極偏置的晶片襯底的路徑上提供附加的電阻，并且其在電鍍期間使得離子能穿過元件朝向襯底移動(dòng)。

在一些實(shí)施方式中，元件是多孔板，其中該板的主體由阻性材料制成，并且在阻性材料中的孔(其可以是非連通通道或互連的孔網(wǎng)絡(luò))使得離子能移動(dòng)穿過該板朝向陰極偏置的襯底。該元件具有優(yōu)選是平坦的且平行于襯底的面對(duì)襯底的表面，和相反的表面，該相反的表面不需要是平坦的。該元件定位成緊鄰襯底，但不接觸襯底。優(yōu)選所述元件在電鍍期間被定位在襯底的約10mm內(nèi)，更優(yōu)選在襯底的約5mm內(nèi)，如在襯底的約2-3mm內(nèi)，其中該間隙是指襯底的鍍覆面和元件的面對(duì)襯底的表面之間的距離。

元件的厚度和孔隙率可以在元件的整個(gè)主體內(nèi)變化。該元件的最大厚度在一些實(shí)施方案中其范圍在介于約10mm至約50mm之間，并且最小的孔隙率典型地在介于約1-5％之間的范圍內(nèi)，優(yōu)選小于約3％。如果該元件是具有鉆出的非連通通道的板，孔隙率被確定為元件的面對(duì)襯底的表面上的通道開口的面積與元件的面對(duì)襯底的表面的總面積的比值。如果元件具有3維的孔網(wǎng)絡(luò)，則孔隙率被確定為孔的體積與元件的總體積的比值。

在一些實(shí)施方式中，元件的孔是非連通通道(例如，在電介質(zhì)板內(nèi)的不在板內(nèi)互連的鉆出的孔)。這些通孔不同于三維(3-D)孔網(wǎng)絡(luò)，在三維孔網(wǎng)絡(luò)中所述通道在三個(gè)維度延伸并形成互連的孔結(jié)構(gòu)。有非連通通孔的元 件的一個(gè)實(shí)例是由離子阻性材料制成的盤狀物，離子阻性材料如聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚砜、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯、以及類似物，具有數(shù)目介于約6000個(gè)-12000個(gè)之間的一維(1-D)通孔。在一些實(shí)施方案中，元件可以進(jìn)一步具有將電解液流整形的功能，并且可以使大量的電解液能穿過其主體的通道，并提供在晶片表面的電解液沖擊流。通道的直徑不應(yīng)大于在襯底和元件的面對(duì)襯底的表面之間的距離，并且通常直徑不應(yīng)超過5mm。典型地，通道的直徑在介于約0.5-1mm之間的范圍內(nèi)。例如，通道可以具有0.508mm或0.66mm的直徑。通道可以被以90度角或以不同的傾斜角引導(dǎo)到元件的面對(duì)襯底的表面。

在其它實(shí)施方式中，孔是在元件的主體內(nèi)相互連接的三維網(wǎng)絡(luò)，并且元件由多孔介電材料(如多孔碳化硅、多孔玻璃等)制成。

具有變化的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件在圖2A中示出。具有變化的局部電阻率的元件被定義為具有至少兩個(gè)具有變化的局部電阻率的離子可穿透標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的元件。值得注意的是，不是離子可穿透的區(qū)域(如覆蓋有屏蔽件或僅具有被阻塞的孔的區(qū)域)不被用于判定元件的局部電阻率中，并且不被認(rèn)為是如在本文所提供的元件的一部分。電阻率指的是穿過元件朝向陰極襯底行進(jìn)的離子流的電阻率，前提是該元件的所有孔隙被用相同的電解液填充。如本文所使用的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域指的是通過利用該元件的面對(duì)襯底的表面上的標(biāo)準(zhǔn)面積并使該標(biāo)準(zhǔn)面積沿垂直于面對(duì)襯底的表面的平面的方向穿過元件且在元件的下面的(相反的)表面終止而得到的元件的體積部分。如本文所定義的標(biāo)準(zhǔn)面積等于元件的面對(duì)襯底的表面的面積的0.35％。例如，如果面對(duì)襯底的表面是直徑為30cm的圓，則所述面對(duì)襯底的表面的面積是706.5cm²，而用于局部電阻率確定的標(biāo)準(zhǔn)面積為約2.5cm²。局部孔隙率用類似的途徑確定，并且被定義為是元件的通過利用該元件的面對(duì)襯底的表面上的標(biāo)準(zhǔn)面積并使該標(biāo)準(zhǔn)面積沿垂直于面對(duì)襯底的表面的方向穿過元件且在元件的下面的(相反的)表面終止而得到的體積部分內(nèi)的孔隙率。在孔隙率是由離散的穿過元件的豎直孔產(chǎn)生的情況下，標(biāo)準(zhǔn)面積的準(zhǔn)確位置的小變化將導(dǎo)致小的變化(通常小于3％)，具體取決于該面積是否捕獲孔的最大數(shù)量與最小數(shù)量。所提供的元件的一些實(shí)施方式具有變化的局部孔隙率，即至少兩 個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域具有不同的孔隙率。

圖2A示出了元件201的示意性俯視圖，其示出了該元件的面對(duì)襯底的表面和多個(gè)示例性的標(biāo)準(zhǔn)面積205、207、209、213、215、217(元件的面對(duì)襯底的表面的下方的憑想象(mentally)切除的體積部分未示出)。例如，如果在任何兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面積正下方的區(qū)域中的局部電阻率是不同的，則該元件具有變化的局部電阻率。例如，如果在標(biāo)準(zhǔn)面積205下方和在標(biāo)準(zhǔn)面積217下方的區(qū)域的電阻率是不同的，則該元件具有變化的局部電阻率。用于測(cè)定局部電阻率的標(biāo)準(zhǔn)面積應(yīng)是非重疊的。差異應(yīng)該是歸因于元件的真實(shí)非均勻性(例如，元件中的厚度變化和/或孔隙率變化)，而不是歸因于標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域在均勻元件中的最小和最大數(shù)目的通道上的位置的變動(dòng)。

在一些實(shí)施方式中，元件中的局部電阻率逐漸變化。逐漸變化被定義為存在至少四個(gè)沿元件的面對(duì)襯底的表面上的任何矢量增大或減小的局部電阻率值。在一些實(shí)施方式中，矢量是在圖2A所示的面對(duì)襯底的表面的半徑，如半徑203。在一些實(shí)施方式中，局部電阻率從元件的中心朝向元件的邊緣逐漸增大。電阻率的這種逐漸增大的一個(gè)示例是其中在面積205下面的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域中的局部電阻率大于在面積207下面的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域中的局部電阻率，在面積207下面的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域中的局部電阻率進(jìn)而大于在面積209下面的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域中的局部電阻率，在面積209下面的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域中的局部電阻率進(jìn)而大于在面積211下面的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域中的局部電阻率這樣的實(shí)施方式。盡管在圖2A僅示出了一個(gè)半徑，但是在這些實(shí)施方式中的一個(gè)中，局部電阻率在整個(gè)元件上從元件的中心沿徑向朝向邊緣增大。這種實(shí)施方式特別適合用于解決電鍍期間的終端效應(yīng)。

具有變化的局部電阻率的元件的另一實(shí)施方式在圖2B中示出。元件的示意性俯視圖被顯示。在本實(shí)施方式中，元件201包括中央部分223和具有恒定電阻率的外部部分221，其中，局部電阻率變化。在所描繪的實(shí)施方式中，電阻率在徑向方向上從元件的中心朝向與恒定電阻率的部分221的界面處逐漸增大，如箭頭所示。盡管只示出了四個(gè)箭頭，但應(yīng)理解，在本實(shí)施方式中，電阻率在中心部分223的整體上沿所描述的徑向方向變化。本實(shí)施方式是非常適合于解決由于在經(jīng)處理的襯底上的中心厚的光致抗蝕劑層引 起的徑向非均勻性問題，如參照?qǐng)D1B所描述的。

元件的局部電阻率可以用多種途徑來改變。這些途徑包括改變?cè)暮穸群?或孔隙率。

例如，當(dāng)元件是具有多個(gè)非連通通道的板時(shí)，局部電阻率由公式(1)確定：

R＝L/(ρAK)＝4L/(πρDK) (1)，

其中R是局部電阻率，L是通道的長(zhǎng)度，A是通道的截面面積，ρ是通道的密度，D是通道的直徑，而K是通道內(nèi)的電解液的導(dǎo)電率。

當(dāng)通道是垂直于元件的面對(duì)襯底的表面時(shí)，在元件的每個(gè)位置的通道的長(zhǎng)度等于該元件的在該位置的厚度(在元件的面對(duì)襯底的表面和元件的相反的表面之間的距離)。因此，在元件內(nèi)的局部電阻率可通過改變?cè)暮穸龋瑫r(shí)在整個(gè)元件將局部孔隙率保持在恒定值而變化。

具有變化的厚度和變化的局部電阻率的元件的一個(gè)示例示于圖2C。該實(shí)例呈現(xiàn)具有平坦的面對(duì)襯底的表面233和凸起的相反的表面235的元件231的示意性剖視圖。在本示例中，元件的厚度從元件的邊緣沿徑向方向到中心逐漸減小。元件的局部電阻率類似地從元件的邊緣沿著元件的半徑朝向元件的中心以漸變方式減小。多個(gè)具有相等直徑的并以90度角被引導(dǎo)到元件的面對(duì)襯底的表面的均勻分布的通道將凸起的表面235與面對(duì)襯底的表面233連接。在一些實(shí)施方式中，表面235遵循(follow)二階多項(xiàng)式函數(shù)(當(dāng)沿徑向截面觀察時(shí))。在其它實(shí)施方式中，表面235可以遵循不同的函數(shù)，例如線性函數(shù)，或者局部電阻率可以以逐級(jí)的(step-wise)方式朝著中心減小。典型地，元件的厚度的變化為介于元件的最大厚度的約3-100％之間，例如介于約3-10％之間，更優(yōu)選介于元件的最大厚度的約7-10％之間。通常，元件的在邊緣的厚度比元件的在中心的厚度大0.54-1.8mm，例如比元件的在中心的厚度大1.3-1.8mm。例如在邊緣的最大厚度可以是在介于約15-18mm之間的范圍內(nèi)，而在中心的最小厚度可在介于約16.5-17.5mm之間的范圍內(nèi)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，元件的在邊緣的厚度為約18mm，而在中心的厚度為約16.7mm。

具有變化的局部電阻率的元件的另一示例示于圖2D中。在本示例 中，元件具有均勻的厚度，但是在元件中的通道的密度是局部變化的。在所描繪的元件231的橫截面圖中，面對(duì)襯底的表面233和相反的表面235是平行的并且由多個(gè)垂直于兩個(gè)表面的非連通通道連接。在本實(shí)施例中通道的局部密度是變化的，以致通道的局部密度沿徑向方向朝向襯底的中心逐漸減小。因此，在元件的邊緣附近的通道的局部密度比在元件的中心附近的通道的局部密度小。因此，在該元件中的局部電阻率從元件的邊緣部分沿徑向方向朝向元件的中心逐漸減小。通道的局部密度被確定為在之前定義的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的通道的密度。在一些實(shí)施方式中，在晶片的邊緣處的通道的局部密度是在每個(gè)區(qū)域有介于約10個(gè)-60個(gè)之間的通道，并且在晶片的中心的通道的局部密度是在每個(gè)區(qū)域有介于約40個(gè)-100個(gè)之間的通道(其中該區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)面積對(duì)應(yīng)于元件的面對(duì)襯底的表面的總面積的0.35％，例如，對(duì)應(yīng)于具有706.5平方厘米的面積的元件上的2.5平方厘米的區(qū)域)。在一個(gè)具體的示例中，該元件具有在邊緣的每標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域約10個(gè)通道的通道密度，以及在中心的每標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域約40個(gè)通道的通道密度。在另一具體的示例中，該元件具有在邊緣的每標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域約15個(gè)通道的通道密度，以及在中心的每標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域約60個(gè)通道的通道密度。

如可以從公式(1)中可以看出的局部電阻率也可以通過調(diào)節(jié)通道的尺寸(或者當(dāng)通道是圓筒形時(shí)通過調(diào)節(jié)通道的直徑)來調(diào)制。在圖2E中所示的實(shí)例中，通道被均勻地在元件231的平行的表面233和表面235之間分配，而通道的直徑與它們的位置相關(guān)聯(lián)地變化。在這個(gè)示例中，通道的直徑在從元件的邊緣部分沿徑向方向朝向元件的中心逐漸增大。由此實(shí)現(xiàn)局部電阻率在徑向上的逐漸減小。在一些實(shí)施方式中，通道的直徑從元件的邊緣到中心增大約4％至8％。例如通道的直徑從元件的邊緣到中心增大約0.01mm至0.04mm。在一個(gè)實(shí)施方案中，在元件的邊緣的通道的直徑是0.6mm，而在元件的中心的通道的直徑是約0.625mm。

雖然在許多實(shí)施方式中，元件僅包括垂直于元件的面對(duì)襯底的表面的通道，但在一些實(shí)施方式中，使用具有不是90度的傾斜的角度的通道可能是有利的。傾斜的角度在本文中定義為在元件的通道和面對(duì)襯底的表面的平面之間形成的銳角。在一些實(shí)施方式中，該角度通常在約35-90度之間的范 圍內(nèi)局部地變化，以實(shí)現(xiàn)局部電阻率的變化。其中通道以較小角度傾斜的位置具有相對(duì)較長(zhǎng)的通道，并因此具有較大的電阻率。具有傾斜角度變化的通道的元件的一個(gè)示例示于圖2F中。在本示例中，元件231具有均勻的厚度，但將平行的表面233和表面235連接的通道顯示出逐漸變化的傾斜角度，以致所述傾斜角度從元件的邊緣部分沿徑向方向朝向元件的中心部分逐漸增大(在所描繪的示例中，所述傾斜角為90度)。

局部電阻率的變化也可通過局部孔隙率的變化來實(shí)現(xiàn)，其中，局部孔隙率可以通過改變通道的直徑、通道的密度、或者這兩者的組合而變化。此外，如果元件包含三維孔的網(wǎng)絡(luò)，則局部孔隙率通過改變由在元件的各個(gè)位置的這些孔占據(jù)的體積而變化。在一些實(shí)施方式中，局部孔隙率從元件的邊緣部分沿徑向方向朝向元件的中心部分逐漸增大。在一些實(shí)施方式中，孔隙率可以增大約10％-200％，如50％-150％。例如，在一些實(shí)施方式中，在元件的邊緣處的局部孔隙率為約4％，而在元件的中心處的局部孔隙率為約8％。該變化可以遵循各種函數(shù)，包括遵循線性函數(shù)，以及二階多項(xiàng)式函數(shù)。

上文所說明的原理可以應(yīng)用于任何類型的局部電阻率的變化。例如局部電阻率可以在元件的選定區(qū)域而不是在如圖2C-2F中所示的整個(gè)元件變化(例如，通過厚度變化、孔隙率變化或兩者而變化)。圖2G示出了元件231，其包括恒定厚度的具有寬度D1的區(qū)域，該區(qū)域圍繞變化的厚度的具有直徑D2的區(qū)域。在本示例中，厚度是從與元件的恒定厚度的區(qū)域的界面沿半徑方向朝向中心逐漸減小。本示例說明了一種類型的可用于在具有中心厚的光致抗蝕劑層的襯底上電鍍時(shí)改善電鍍均勻性的元件。用于厚度變化量的特定參數(shù)以及用于恒定厚度區(qū)的寬度的特定參數(shù)取決于晶片上的非均勻性的幾何特征。通常情況下，當(dāng)晶片包含圍繞具有可變厚度的光致抗蝕劑的區(qū)域的恒定厚度的光致抗蝕劑的區(qū)域時(shí)，元件(其在電鍍?cè)诿娉碌姆轿贿M(jìn)行時(shí)，存在于晶片的正下方)的厚度應(yīng)具有針對(duì)該輪廓特制的厚度。具體而言，元件的存在于晶片的具有恒定光致抗蝕劑厚度的區(qū)域正下方的區(qū)域應(yīng)該具有恒定的厚度，而元件的存在于晶片的具有可變的光致抗蝕劑厚度的區(qū)域正下方的區(qū)域應(yīng)該具有可變的厚度，其中元件的厚度應(yīng)當(dāng)隨著光致抗蝕劑的厚度增大而減小。一般而言，在本實(shí)施方式中，元件的具有恒定厚度的區(qū)域是具有約 60-120mm的寬度的環(huán)形區(qū)域，以及具有可變厚度的內(nèi)部區(qū)域具有的直徑為約30-60mm。在一個(gè)實(shí)施方式中，元件的在恒定厚度區(qū)域中的厚度為約14mm，而在元件的中心的厚度為約7mm。

應(yīng)當(dāng)指出的是，元件的電阻率、其厚度和孔隙率分布應(yīng)適合于正被處理的晶片的類型。因此，例如，在500埃的籽晶層上提供均勻的鍍覆的元件可在300埃的籽晶層上提供非均勻的鍍覆。同樣，針對(duì)在中心厚的光致抗蝕劑層上均勻鍍覆特制的元件可以在均勻的光致抗蝕劑層上提供非均勻的鍍覆。本文所討論的原理(如對(duì)于較薄的籽晶層，提供具有較大的電阻率和較大的中心到邊緣的局部電阻率變化的元件，并且對(duì)于元件的位于較厚的光致抗蝕劑正下方的區(qū)域提供較大的局部電阻率)可以被用來制造針對(duì)不同類型的襯底特制的各種元件。

裝置

具有變化的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件可以用于各種電鍍裝置中，包括晶片面朝上的裝置和晶片面朝下的裝置。可包含所提供的元件的晶片面朝下的裝置的一個(gè)示例是可從加利福尼亞州弗里蒙特的Lam Research Corporation獲得的Sabre 3D^TM電鍍系統(tǒng)。通常，電鍍裝置包括：被配置成在電鍍金屬到半導(dǎo)體襯底上時(shí)容納電解液和陽極的電鍍室；襯底支架，其配置成在電鍍期間保持所述半導(dǎo)體襯底，使得所述襯底的鍍覆面與所述陽極分開；以及離子阻性離子可穿透元件，其具有變化的局部電阻率的區(qū)域，該區(qū)域已在之前部分中進(jìn)行描述。具有變化的局部電阻率的區(qū)域與元件可以是共同延伸的，或者該區(qū)域可以僅是元件的局部化的部分。

在圖3中呈現(xiàn)了裝置的一個(gè)示例，其中，離子阻性離子可穿透元件具有在整個(gè)元件徑向變化的厚度。示出了電鍍裝置301的示意性剖視圖。電鍍?nèi)萜?03包含電鍍?nèi)芤?電解液)，其通常包括金屬離子源和酸。晶片305在面朝下的方位浸入電鍍液，并通過“翻蓋式”保持夾具307保持，該保持夾具307安裝在可旋轉(zhuǎn)軸309上，可旋轉(zhuǎn)軸309允許翻蓋307與晶片305一起雙向旋轉(zhuǎn)。具有適用于本發(fā)明的方面的翻蓋式電鍍裝置的一般說明在授權(quán)給Patton等人的美國(guó)專利6,156,167，以及授權(quán)給Reid等人的美國(guó)專利6,800,187中被詳細(xì)描述，這些專利通過引用并入本文。陽極309(其可以是 惰性或可消耗陽極)設(shè)置在電鍍?cè)?03內(nèi)的晶片下方，并通過膜311(優(yōu)選離子選擇性膜)與晶片區(qū)域分隔開。陽極膜下方的區(qū)域313通常被稱為“陽極室”或“陽極電解液分室”，在此室中的電解液被稱為“陽極電解液”。膜311上方的區(qū)域315被稱為“陰極電解液分室”。離子選擇性陽極膜311允許電鍍槽的陽極和陰極區(qū)域之間的離子連通，同時(shí)防止在陽極產(chǎn)生的顆粒進(jìn)入晶片的附近并污染它，和/或防止存在于陰極電解液中的不希望有的化學(xué)物質(zhì)接觸陽極313。具有變化的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件317緊鄰晶片305駐留，與該晶片是共同延伸的，并且與該晶片通過10mm或小于10mm的填充電解液的間隙分離開。

通過泵(未示出)連續(xù)提供電鍍?nèi)芤褐岭婂冊(cè)?03。在一些實(shí)施方式中，電鍍?nèi)芤合蛏狭鲃?dòng)穿過膜311和穿過緊鄰晶片定位的具有變化的電阻率的離子阻性離子可穿透元件317。在其他實(shí)施方式中，例如當(dāng)膜311對(duì)電鍍流體的流是基本上不可穿透時(shí)(例如納米多孔介質(zhì)，諸如陽離子膜)，電鍍流體在膜311和元件317之間例如在室的周邊進(jìn)入電鍍室，然后流動(dòng)通過該元件。在這種情況下，陽極室內(nèi)的電鍍流體可以循環(huán)，壓力可獨(dú)立于陰極室進(jìn)行調(diào)節(jié)。此單獨(dú)調(diào)節(jié)例如在2013年12月10日授權(quán)的美國(guó)專利No.8,603,305以及2003年3月4日授權(quán)的美國(guó)專利No.6,527,920中被描述，該兩個(gè)專利其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本發(fā)明。

在所描繪的示例中，具有變化的電阻率的元件317具有變化的厚度，其中，它的厚度從元件的邊緣沿徑向方向朝向元件的中心逐漸減小。也可使用其它類型的具有變化的局部電阻率的元件(如具有變化的局部孔隙率的元件)。箭頭示意地示出在所示的裝置中的電鍍電流。起源于陽極309的電流被朝上引導(dǎo)，穿過將陽極電解液分室和陰極電解液分室分離開的膜311，并穿過元件317。在所描繪的示例中，離子流在電鍍室的中心部分遇到的電阻比在電鍍室的邊緣處遇到的電阻低，因?yàn)樵?17在中心處是較薄的。這減輕了終端效應(yīng)，并提高電鍍均勻性。

直流電源(未示出)與晶片305和陽極309電連接，并且被配置為使晶片305負(fù)偏置以及使陽極309正偏置。該裝置還包括控制器319，其允許調(diào)制提供給電鍍槽的元件的電流和/或電勢(shì)?？刂破骺砂ㄖ付ㄐ枰┘佑陔? 鍍槽的各種元件的電流和電壓電平以及這些電平需要改變的時(shí)間的程序指令。該控制器還可以包括指定電解液輸送和電解液組分的速率以及襯底被旋轉(zhuǎn)的速率的程序指令。通常，控制器是與電鍍裝置的部件電連接，并且可以包括指定所提供的電鍍方法的任何參數(shù)的程序指令或邏輯。

所提供的裝置的附加特征

在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選地，給具有離子阻性離子可穿透元件的裝置配備歧管，該歧管在晶片的表面附近提供電解液的交叉流。這樣的歧管對(duì)于在相對(duì)大的凹陷特征(例如WLP或TSV特征)中的電鍍尤其有利。在這些實(shí)施方式中，裝置可以包括布置在該元件和晶片之間的流整形器件，其中所述流整形器件提供基本上平行于晶片襯底的表面的交叉流。例如流整形器件可以是Ω形板，其引導(dǎo)交叉流朝向Ω形板中的開口。圖4A中示出了這樣的配置的剖面繪圖，其示出了電解液在基本上垂直于晶片的電鍍表面的方向上進(jìn)入離子阻性離子可穿透元件401，并且在離開離子阻性離子可穿透元件401之后，因?yàn)殡娊庖旱牧饔杀谙薅ǎ蚨T導(dǎo)在基本上平行于該晶片的電鍍表面的方向上的交叉流。電解液在基本上平行于襯底的表面的方向上橫向流動(dòng)通過襯底的中央被實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，通過在基本上平行于襯底的表面的方向上在期望的角度位置(例如，基本上跨越開口)噴射陰極電解液而進(jìn)一步誘導(dǎo)交叉流。在本實(shí)施方式中，裝置包括通向介于襯底和元件之間的間隙的用于引導(dǎo)電解液朝向所述間隙流動(dòng)的入口，和通向所述間隙的用于接收流過所述間隙的電解液的出口，其中，所述入口和所述出口被定位成鄰近所述襯底的鍍覆面的在方位角上相對(duì)的周界位置，并且其中，所述入口和所述出口都適合于在所述間隙內(nèi)產(chǎn)生電解液的交叉流。該實(shí)施方式示于圖4B中，其中示出了噴射歧管403，其橫向地噴射陰極電解液進(jìn)入離子阻性離子可穿透元件401和襯底之間的狹窄間隙。在于2014年8月5日授權(quán)的、名稱為“Control of Electrolyte Hydrodynamics for Efficient Mass Transfer Control during Electroplating”的、Mayer等人的美國(guó)專利No.8,795,480中，以及在于2013年11月28日公開的、名稱為“Cross Flow Manifold for Electroplating Apparatus”的、Abraham等人的美國(guó)專利公開No.2013/0313123中詳細(xì)描述了可結(jié)合本文提供的實(shí)施方式使用的用于提供在晶片表面的電解液的交叉流的交叉流歧 管和流整形元件，這些專利的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。盡管在圖示的示例中，在圖4A和4B中所示的元件401的一部分被顯示為具有恒定的厚度，但應(yīng)理解，該元件具有變化的局部電阻率(例如，通過局部孔隙率的變化而導(dǎo)致)，如本文所述的。還應(yīng)當(dāng)注意，在晶片的表面上采用電解液的交叉流(或者通過沿橫向方向直接噴射電解液，或者通過設(shè)置適當(dāng)?shù)牧髡纹骷?的這些實(shí)施方式中，特別重要的是，采用平行于襯底的電鍍面的離子阻性離子可穿透元件，該元件具有平坦的面對(duì)襯底的表面，因?yàn)檫@樣的表面使得在晶片的表面上能無阻礙地橫向流動(dòng)。而在一般情況下，也可以使用具有彎曲的面對(duì)襯底的表面的離子阻性離子可穿透元件，但確定具有平坦的面對(duì)襯底的表面的元件是優(yōu)選的，因?yàn)闄M向流在兩個(gè)平坦的表面(晶片的表面與元件的面對(duì)襯底的表面)之間是最佳的。

電鍍裝置還可以包括可以幫助調(diào)整電沉積的均勻性的一個(gè)或多個(gè)附加組件。例如，在一些實(shí)施例中，裝置還包括位于所述襯底的外周附近的并被配置成從襯底的邊緣附近部分轉(zhuǎn)移電鍍電流的搶電陰極(thieving cathode)。在一些實(shí)施方式中，裝置可進(jìn)一步包括在電鍍電流的路徑上的一個(gè)或多個(gè)介電屏蔽件以限制在屏蔽區(qū)中的電流。這些任選的組件未在裝置的示圖中示出以保持清晰。

方法

提供了以改善的均勻性電沉積金屬的方法。在圖5中呈現(xiàn)的工藝流程圖示出了合適的電鍍法。在操作501中，將晶片襯底提供至有具有變化的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件的電鍍裝置內(nèi)。例如，可以使用被配置為用于穿過抗蝕劑電鍍并具有多個(gè)凹陷特征的襯底，例如在圖1A或圖1B所示的襯底。使襯底的鍍覆表面與電解液接觸并且將襯底定位成使得該離子阻性離子可穿透元件的面對(duì)襯底的表面存在于緊鄰襯底的電鍍表面的位置。襯底電連接到電源，通常使用多個(gè)位于襯底的周邊的電觸點(diǎn)進(jìn)行。在操作503，使襯底陰極偏置，并將金屬電鍍到襯底上。襯底在電鍍過程中典型地以約2 150rpm之間的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，在電鍍過程期間，將電解液連續(xù)泵入電鍍室中。金屬(如銅)層沉積在襯底上。電鍍結(jié)束后，傳送襯底以用于后續(xù)處理。例如，在穿過抗蝕劑處理中，電鍍后的下一個(gè)步驟通常 是使用已知的光致抗蝕劑剝離方法除去光致抗蝕劑。

方位角非均勻性的校正

在一些實(shí)施方式中，具有變化的局部電阻率的離子阻性離子可穿透元件用于在電鍍期間改善方位角均勻性。在一些半導(dǎo)體襯底中，凹陷特征的分布在方位角上是不均勻的，這可能導(dǎo)致電鍍層的方位角上的非均勻性。其它襯底可能由于在襯底的邊緣存在凹口，因而在方位角上是不對(duì)稱的。這種凹口會(huì)導(dǎo)致在襯底上的離子流在方位角上的非均勻分布，同時(shí)在凹口附近存在電流擁擠。

在一些實(shí)施方式中，方位角上的非均勻性使用具有方位角不對(duì)稱區(qū)域的離子阻性離子可穿透元件校正，該方位角不對(duì)稱區(qū)域具有不同于元件的其余部分的平均電阻率的平均電阻率。該區(qū)域的面積(指面對(duì)襯底的表面的面積)應(yīng)該是元件的面對(duì)襯底的表面的總面積的至少0.35％。這種元件的一個(gè)示例在圖6中示出，其顯示了具有方位角不對(duì)稱區(qū)域603的離子阻性離子可穿透元件601的示意性俯視圖，方位角不對(duì)稱區(qū)域603具有不同于元件的其余部分的平均電阻率的平均電阻率。例如，區(qū)域603相比于元件的其余部分可以具有較大的厚度，或者可以具有較少的孔，但對(duì)于離子流仍然是可穿透的。這種元件可以是在本文所述的任何類型的電鍍裝置內(nèi)。圖7示出了用于使用這種方位角不對(duì)稱元件的電鍍方法的工藝流程圖。在操作701，將襯底提供至具有離子阻性離子可穿透元件的電鍍裝置內(nèi)，該離子阻性離子可穿透元件具有方位角不對(duì)稱離子可穿透區(qū)域，該方位角不對(duì)稱離子可穿透區(qū)域具有與元件的其余部分的平均電阻率不同的平均電阻率。下一步，在操作703，電鍍金屬到襯底上，同時(shí)相對(duì)于所述元件旋轉(zhuǎn)所述襯底，使得所述襯底的選定的方位角不對(duì)稱區(qū)域停留在所述元件的具有不同的電阻率的不對(duì)稱區(qū)域上相比于所述襯底的具有相同的徑向位置和相同的平均弧長(zhǎng)但存在于不同的方位角位置的不同區(qū)域持續(xù)不同的時(shí)間量。例如，晶片襯底可以以第一速度旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)在晶片襯底上的選定的方位角不對(duì)稱區(qū)域越過元件上的具有不同電阻率的方位角不對(duì)稱區(qū)域時(shí)可以減慢到較低的第二速度。當(dāng)襯底的選定區(qū)域在元件的較具阻性的部分上減慢時(shí)，在襯底的該選定區(qū)域中的離子流擁擠可以減輕。這種方法相比于包括通過減慢在方位角不對(duì)稱屏蔽件(或元件 的具有完全堵塞的孔的部分)上的選定的方位角不對(duì)稱區(qū)域來校正方位角非均勻性的方法可以提供優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椴煌谄帘渭?，具有不同的電阻率的方位角不?duì)稱區(qū)域是離子可穿透的，并且因此由晶片襯底經(jīng)受的電鍍電流的變化會(huì)是較不急劇的。

實(shí)施例

使用計(jì)算機(jī)建模來研究具有300mm的直徑和厚度為500埃的銅籽晶層的圓形襯底上電鍍銅的均勻性。

實(shí)施例1。參照?qǐng)D8，示出了電流密度的z分量(其與電鍍厚度直接相關(guān))與晶片襯底上的徑向距離的函數(shù)關(guān)系曲線圖。在X軸上的零對(duì)應(yīng)于晶片的中心；在X軸上的150mm對(duì)應(yīng)于300mm的晶片的邊緣。

圖8的曲線(a)通過將在有具有平坦的面對(duì)晶片的頂表面和相反的凸起的表面的離子阻性離子可穿透元件的系統(tǒng)中的電鍍建模而獲得。該元件具有變化的局部電阻率，其從元件的邊緣朝元件的中心減小。該元件與晶片是共同延伸的并位于晶片的2.5mm(指晶片的電鍍表面和元件的面對(duì)晶片的表面之間的距離)內(nèi)。元件在邊緣的厚度為21mm，而在中心為12.5mm。該元件的厚度從元件的邊緣沿徑向方向朝元件的中心逐漸減小，遵循等式(2)：

t＝0.38649858-0.00052899r-0.01118511r² (2)，

這是一個(gè)二階多項(xiàng)式方程，其中t為元件的厚度，r是徑向位置。元件的孔隙率是均勻的并且等于4％。

通過使用相同的參數(shù)進(jìn)行建模獲得曲線(b)，但離子阻性離子可穿透元件具有均勻的電阻率、12.5mm的均勻厚度并且其面對(duì)晶片的表面和相反的表面都是平坦的且相互平行。

通過使用相同的參數(shù)進(jìn)行建模獲得曲線(c)，但所述離子阻性離子可穿透元件具有均勻的電阻率、12.5mm的均勻厚度并且其面對(duì)晶片的表面和相反的表面都是凸起的。從元件的面對(duì)晶片的表面到晶片的電鍍表面的距離在所述元件的中心是4.5mm，并且在晶片的邊緣是13mm。

從曲線(a)、(b)和(c)中可以看出，對(duì)應(yīng)于利用具有變化的局部電阻率的元件電鍍的曲線(a)產(chǎn)生電鍍電流的最均勻的徑向分布。在中心和中半徑(mid-radius)范圍獲得在電鍍的均勻性方面的最顯著的增益(與具有均勻電阻率 的元件相比)。

圖8示出了均勻性可以通過使用具有可變的厚度和恒定的孔隙率的元件加以改進(jìn)。圖9示出了均勻性可以通過使用具有可變的孔隙率和恒定的厚度的元件加以改進(jìn)。

實(shí)施例2。參照?qǐng)D9，示出了電流密度的z分量(其與電鍍厚度直接相關(guān))與晶片襯底上的徑向距離的函數(shù)關(guān)系曲線圖。在X軸上的零對(duì)應(yīng)于晶片的中心；在X軸上的150mm對(duì)應(yīng)于300mm的晶片的邊緣。

圖9的曲線(a)通過將在有具有平坦的面對(duì)晶片的頂表面和相反的平坦的表面的離子阻性離子可穿透元件的系統(tǒng)中的電鍍建模而獲得。該元件具有12.5mm的均勻厚度。該元件與晶片是共同延伸的并位于晶片的2.25mm(指晶片的電鍍表面和元件的面對(duì)晶片的表面之間的距離)內(nèi)。元件的在邊緣的局部空隙率為4％，并且在中心為8％。元件的局部空隙率在從元件的邊緣沿徑向方向朝向元件的中心逐漸減小。在所描繪的實(shí)施例中，孔隙率遵循線性函數(shù)朝向中心減小。

通過使用相同的參數(shù)進(jìn)行建模獲得曲線(b)，但離子阻性離子可穿透元件具有4％的均勻孔隙率。

通過使用相同的參數(shù)進(jìn)行建模獲得曲線(c)，但離子阻性離子可穿透元件具有8％的均勻孔隙率。

從曲線(a)、(b)和(c)中可以看出，對(duì)應(yīng)于利用具有變化的局部電阻率的元件電鍍的曲線(a)產(chǎn)生電鍍電流的最均勻的徑向分布。在中心和中半徑范圍獲得在均勻性方面的最顯著的增益(與具有均勻電阻率的元件相比)。

實(shí)施例3。圖10示出實(shí)驗(yàn)的(曲線(b)和(c))和外推的(曲線(a))實(shí)施例，用于使用不同類型的離子阻性離子可穿透元件在均勻和非均勻的晶片上電鍍銅。曲線(a)和(b)用具有在空間上異型的(profiled)厚度(和電阻率)的元件得到，如圖2G所示的。該元件含有在元件外部的有恒定厚度和恒定電阻率的環(huán)形區(qū)域。此區(qū)域具有寬度D1＝90mm以及具有12.7mm的恒定的厚度。元件的內(nèi)部(對(duì)應(yīng)于120mm的內(nèi)徑D2)具有可變的厚度，其中該厚度從與元件的外部的界面處的12.7mm沿徑向方向逐漸減小到在元件的中心的6.35mm。使用在整個(gè)元件具有恒定的電阻率和12.7mm的恒定厚度的元件獲 得曲線(c)。曲線(a)是用于在均勻晶片上電鍍的計(jì)算曲線。曲線(b)和(c)是針對(duì)在具有中心厚的光致抗蝕劑層的非均勻晶片上的電鍍得到的，其中，在晶片的外部的光致抗蝕劑的厚度是恒定的，并且等于約63微米，而在晶片的內(nèi)部(對(duì)應(yīng)于120mm的內(nèi)徑)的光致抗蝕劑具有可變的厚度，其中，光致抗蝕劑的厚度從與晶片的外部的界面處的63微米沿徑向方向逐漸增大到在晶片的中心的約78微米。

可以從圖10看出，電阻率異型元件有效地補(bǔ)償由中心厚的光致抗蝕劑產(chǎn)生的非均勻性。具體地，曲線(a)顯示，如果均勻的晶片與中心變薄的元件一起使用，則結(jié)果將是中心厚的電鍍。曲線(c)顯示，如果具有中心的厚的光致抗蝕劑的晶片與均勻厚度的元件一起使用，則這將導(dǎo)致中心薄的電鍍。最后，曲線(b)表明，如果具有中心厚的光致抗蝕劑的晶片與中心薄的元件匹配(如在圖2G示出的)，那么將觀察到顯著更均勻的電鍍。

控制器

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述實(shí)例的一部分。這種系統(tǒng)可以包括半導(dǎo)體處理設(shè)備，其包括一個(gè)或多個(gè)處理工具、一個(gè)或多個(gè)室、用于處理的一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)和/或具體的處理組件(晶片基座、氣流系統(tǒng)等)。這些系統(tǒng)可以與用于控制它們?cè)谔幚戆雽?dǎo)體晶片或襯底之前、期間和之后的操作的電子器件一體化。電子器件可以稱為“控制器”，該控制器可以控制一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)的各種元件或子部件。根據(jù)處理要求和/或系統(tǒng)的類型，控制器可以被編程以控制本文公開的任何工藝，包括控制輸送功率到初級(jí)陽極、次級(jí)電極、和襯底的參數(shù)。具體而言，控制器可以提供用于功率施加的時(shí)序，所施加的功率的電平等的指令。

寬泛地講，控制器可以被定義為接收指令、發(fā)布指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點(diǎn)測(cè)量等等的具有各種集成電路、邏輯、存儲(chǔ)器和/或軟件的電子器件。集成電路可以包括存儲(chǔ)程序指令的固件形式的芯片、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、定義為專用集成電路(ASIC)的芯片和/或一個(gè)或多個(gè)微處理器或執(zhí)行程序指令(例如，軟件)的微控制器。程序指令可以是以各種單獨(dú)設(shè)置(或程序文件)的形式通信到控制器的指令，該設(shè)置定義用于在半導(dǎo)體晶片或系統(tǒng)上或針對(duì)半導(dǎo)體晶片或系統(tǒng)執(zhí)行特定過程的操作參數(shù)。在 一些實(shí)施方式中，操作參數(shù)可以是由工藝工程師定義的用于在制備晶片的一個(gè)或多個(gè)層、電路和/或管芯期間完成一個(gè)或多個(gè)處理步驟的配方的一部分。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可以是與系統(tǒng)集成、耦合或者說是通過網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)或它們的組合的計(jì)算機(jī)的一部分或者與該計(jì)算機(jī)耦合。例如，控制器可以在“云”中或者是fab主機(jī)系統(tǒng)的全部或一部分，其可以允許遠(yuǎn)程訪問晶片處理。計(jì)算機(jī)可以啟用對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問以監(jiān)測(cè)制造操作的當(dāng)前進(jìn)程，檢查過去的制造操作的歷史，檢查多個(gè)制造操作的趨勢(shì)或性能標(biāo)準(zhǔn)，改變當(dāng)前處理的參數(shù)，設(shè)置處理步驟以跟隨當(dāng)前的處理或者開始新的工藝。在一些實(shí)例中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(例如，服務(wù)器)可以通過網(wǎng)絡(luò)給系統(tǒng)提供工藝配方，網(wǎng)絡(luò)可以包括本地網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以包括能夠輸入或編程參數(shù)和/或設(shè)置的用戶界面，該參數(shù)和/或設(shè)置然后從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通信到系統(tǒng)。在一些實(shí)例中，控制器接收數(shù)據(jù)形式的指令，該指令指明在一個(gè)或多個(gè)操作期間將要執(zhí)行的每個(gè)處理步驟的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，參數(shù)可以針對(duì)將要執(zhí)行的工藝類型以及工具類型，控制器被配置成連接或控制該工具類型。因此，如上所述，控制器可以例如通過包括一個(gè)或多個(gè)分立的控制器而分布，這些分立的控制器通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起并且朝著共同的目標(biāo)(例如，本文所述的工藝和控制)工作。用于這些目的的分布式控制器的實(shí)例可以是與結(jié)合以控制室上的工藝的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程集成電路(例如，在平臺(tái)水平或作為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的一部分)通信的室上的一個(gè)或多個(gè)集成電路。

在非限制性的條件下，示例的系統(tǒng)可以包括等離子體蝕刻室或模塊、沉積室或模塊、旋轉(zhuǎn)清洗室或模塊、金屬電鍍室或模塊、清潔室或模塊、倒角邊緣蝕刻室或模塊、物理氣相沉積(PVD)室或模塊、化學(xué)氣相沉積(CVD)室或模塊、原子層沉積(ALD)室或模塊、原子層蝕刻(ALE)室或模塊、離子注入室或模塊、軌道室或模塊、以及在半導(dǎo)體晶片的制備和/或制造中可以關(guān)聯(lián)上或使用的任何其它的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。

如上所述，根據(jù)工具將要執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)工藝步驟，控制器可以與一個(gè)或多個(gè)其它的工具電路或模塊、其它工具組件、群集工具、其它工具界面、相鄰的工具、鄰接工具、位于整個(gè)工廠中的工具、主機(jī)、另一個(gè)控制器、或者在將晶片的容器往來于半導(dǎo)體制造工廠中的工具位置和/或裝載口搬 運(yùn)的材料搬運(yùn)中使用的工具通信。

本文所述的裝置/工藝可以與光刻圖案化工具或工藝結(jié)合使用，例如，用于制備或制造半導(dǎo)體器件、顯示器、LED、光伏電池板等。通常，雖然不是必要地，這些工具/工藝將在共同的制造設(shè)施中一起使用或操作。膜的光刻圖案化通常包括以下步驟中的一些或所有，每個(gè)步驟啟用多個(gè)可行的工具：(1)使用旋涂或噴涂工具在工件，即襯底上涂覆光致抗蝕劑；(2)使用熱板或加熱爐或UV固化工具固化光致抗蝕劑；(3)使用例如晶片步進(jìn)曝光機(jī)之類的工具使光致抗蝕劑暴露于可見光或紫外線或x-射線；(4)使用例如濕式工作臺(tái)之類的工具使該抗蝕劑顯影以便選擇性地去除抗蝕劑并且從而將其圖案化；(5)通過使用干法或等離子體輔助蝕刻工具將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)印到下伏的膜或工件上；并且(6)使用例如射頻或微波等離子體抗蝕劑剝離器之類的工具去除抗蝕劑。