專(zhuān)利名稱(chēng)：具有非液體加熱源的無(wú)電鍍裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片的無(wú)電鍍裝置及其方法，且特別是有關(guān)于一 種用于半導(dǎo)體晶片在無(wú)電鍍時(shí)，控制加熱方式以改善其晶片鍍層均勻性的方 法。
背景技術(shù)：
圖案化金屬層以及連續(xù)金屬層可利用電鍍(electroplating)和無(wú)電鍍 (electroless plating)來(lái)進(jìn)行沉積。電鍍之前的預(yù)先步驟，通常是利用無(wú)電鍍 預(yù)鍍一種籽層(seed layer)。鑲嵌(damascene)工藝是微電子制造工業(yè)技術(shù) 的工藝程序中，其中一道將金屬沉積到半導(dǎo)體晶片上的步驟。在這樣一個(gè)工 藝中，是在介電層中形成開(kāi)孔、溝槽(trench)亦或其它凹槽(recess)，然 后填入金屬材料，如銅。對(duì)在介電層中具有過(guò)孔(vias)以及蝕刻溝槽的晶 片，首先會(huì)接收--金屬種籽層，用以在其后的金屬電鍍步驟中導(dǎo)通電流。如 果使用了如銅的金屬，種籽層將會(huì)被形成在阻擋層(barrier layer)物質(zhì)上方， 阻擋層如鈦(Ti)或氮化鈦(TiN)等。典型上，種籽層為由無(wú)電鍍形成的一 層相當(dāng)薄的金屬層，而在種籽層上隨后的層為電鍍所產(chǎn)生的鍍層。
圖1是現(xiàn)有的無(wú)電鍍裝置的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，晶片2置于晶片定位 裝置4上，晶片定位裝置4包含定位銷(xiāo)6，用以限制晶片2。化學(xué)藥劑分配噴 嘴8連接到一電鍍液分配器(圖中未畫(huà)出)，用以分配電鍍化學(xué)藥劑。典型 上，無(wú)電鍍是在提高晶片溫度的情況下進(jìn)行，可通過(guò)在晶片2下方導(dǎo)入熱去 離子水(de-ionized， DI)來(lái)進(jìn)行，其中晶片2和去離子水可直接接觸。在一 典型的設(shè)計(jì)中，熱去離子水被導(dǎo)入晶片底部中央，然后流散到邊緣，如圖中 的箭頭所示。此外，在電鍍液被分配到晶片2表面之前，也有可能被加熱。
眾所皆知，溫度會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)。因此在無(wú)電鍍中，溫度會(huì)影響沉積速 率(depositionrate)。在某些例子中，例如在鎳-磷(Ni-P)無(wú)電鍍工藝中， 當(dāng)溫度每增加10度，沉積速率將隨著增加為原來(lái)的兩倍，所以希望晶片2表面的溫度是均勻分布的。然而，在現(xiàn)有的加熱方案中，當(dāng)熱去離子水從晶片2底部中央流到邊緣時(shí)，由于熱耗散(heatdissipation)，熱去離子水的溫 度將沿著流動(dòng)路徑而具有較低的溫度。于是晶片2的邊緣部的溫度會(huì)比中央 部低，有時(shí)溫度差會(huì)高達(dá)攝氏5度。溫度差會(huì)造成晶片的中央部與邊緣部之 間區(qū)域的沉積速率產(chǎn)生明顯的差異。因此，需要一種無(wú)電鍍裝置與方法用以 均勻地加熱晶片。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種無(wú)電鍍裝置及其方法，在半導(dǎo) 體晶片無(wú)電鍍時(shí)均勻的加熱晶片。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種無(wú)電鍍裝置，包含一晶片定位裝置、 一化學(xué)藥劑分配噴嘴、 一導(dǎo)管以及一幅射熱源裝置。其中該化學(xué)藥劑分配噴 嘴設(shè)于該晶片定位裝置上方，該導(dǎo)管連接于該化學(xué)藥劑分配噴嘴，該幅射熱 源裝置設(shè)于該晶片定位裝置上方。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種用于析鍍晶片的無(wú)電鍍裝置，包 含一晶片定位裝置，用于固定晶片； 一化學(xué)藥劑分配噴嘴，位于晶片上方； 一水管，具有一終端，且位于晶片下方； 一聚焦反射器，置于晶片上方；以 及至少一照射單元設(shè)于該聚焦反射器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明又提出-一種無(wú)電鍍半導(dǎo)體晶片的方法，至少 包含置放一半導(dǎo)體晶片于一晶片定位裝置上；使用一幅射熱源裝置覆蓋于 該半導(dǎo)體晶片上方加熱該半導(dǎo)體晶片；以及從化學(xué)藥劑分配噴嘴噴灑析鍍化 學(xué)藥劑于該半導(dǎo)體晶片上。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明再提出無(wú)電鍍半導(dǎo)體晶片的方法，至少包含: 放置一半導(dǎo)體晶片于一晶片定位裝置上；設(shè)置一聚焦反射器于該晶片上方； 裝設(shè)多個(gè)照射單元于該聚焦反射器；使用所述照射單元加熱該半導(dǎo)體晶片； 導(dǎo)入熱去離子水于該半導(dǎo)體晶片的底部表面；以及噴灑析鍍化學(xué)藥劑于該半 導(dǎo)體晶片上。由本發(fā)明的實(shí)施例可知，析鍍的晶片在其表面上具有實(shí)質(zhì)上均勻的溫度， 因此整個(gè)晶片的沉積速率為均勻的，同時(shí)，本發(fā)明提供一種調(diào)整析鍍速率的 技術(shù)，通過(guò)調(diào)整晶片上的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。


為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所 附附圖的詳細(xì)說(shuō)明如下圖1所示為一種現(xiàn)有的無(wú)電鍍裝置，其中使用熱去離子水對(duì)晶片進(jìn)行加 熱的示意圖；圖2所示為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種無(wú)電鍍裝置，其中使用一幅射熱源裝置提供熱給晶片的示意圖；圖3所示為一種裝設(shè)有照射單元的聚焦反射器的俯視圖；圖4A和圖4B所示分別為一幅射熱源裝置的剖面圖與仰視圖；圖5所示為一種環(huán)形配置照射單元于一幅射熱源裝置的仰視圖；圖6所示為依照本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的一種采用個(gè)別照射單元加熱晶片的示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明2:晶片6:定位銷(xiāo)20:無(wú)電鍍裝置24:晶片定位裝置30:幅射熱源裝置34:聚焦反射器42:電力控制單元46:導(dǎo)管50:箭頭54:照射單元56:照射單元4:晶片定位裝置8:化學(xué)藥劑分配噴嘴22: 晶片26:定位銷(xiāo)32:照射單元40:管子44:開(kāi)孔48:化學(xué)藥劑分配噴嘴 51:箭頭 52:檔板具體實(shí)施方式
在下列實(shí)施例中，詳細(xì)地揭露目前較佳實(shí)施例的使用與制作。然而，本 發(fā)明的發(fā)明精神能提供許多可實(shí)施的實(shí)施例，這些實(shí)施例可能被不同的具體的文字加以說(shuō)明實(shí)現(xiàn)。以下所討論的特定實(shí)施例僅僅為使用或制造本發(fā)明的 其中一種具體方式的范例性質(zhì)，并不是用以限定本發(fā)明的專(zhuān)利范圍。請(qǐng)參照?qǐng)D2，其所示為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種無(wú)電鍍裝置的示意圖。無(wú)電鍍裝置20包含一幅射熱源裝置30以及一晶片定位裝置24。其中 該幅射熱源裝置30用以提供熱源給晶片22。晶片22被固定于該晶片定位裝 置24上。該晶片定位裝置24包含有一定位銷(xiāo)26，定位銷(xiāo)26可定位限制晶 片22。在無(wú)電鍍工藝中，晶片定位裝置24和晶片22是以一固定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。 該幅射熱源裝置30為任何一種非液體加熱源。在本實(shí)施例中，幅射熱源裝置 30可發(fā)射任何具有加熱能力的光線(xiàn)，如紅外線(xiàn)亦或遠(yuǎn)紅外線(xiàn)。其中幅射熱源 裝置30可包含有燈絲(lamp filaments)或燈絲圈(lamp coils)。在一實(shí)施例中，幅射熱源裝置30包含一聚焦反射器34，其具有多個(gè)照 射單元32。其中聚焦反射器34為一圓形外形，如圖3所示。在聚焦反射器 34上形成有多個(gè)開(kāi)孔，開(kāi)孔中設(shè)有照射單元32。聚焦反射器34較佳的可使 用具有較佳隔熱能力和熱反射能力的材料所制成，如電鍍過(guò)的不銹鋼等之類(lèi) 的材料。本實(shí)施例中所述的"照射單元(lamp)" —詞是指一種所有可產(chǎn)生 熱的熱源，即使其不會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光。每一照射單元32包含一或多個(gè)線(xiàn)圈或一 或多個(gè)燈絲，線(xiàn)圈或燈絲可以產(chǎn)生熱，其中線(xiàn)圈或燈絲具有一從開(kāi)孔底部延 伸到開(kāi)孔的螺旋形狀。聚焦反射器34幫助照射單元32將產(chǎn)生的熱聚焦到晶 片22上。無(wú)電鍍裝置20可選擇地包含管子(水管)40，以傳導(dǎo)熱去離子水。其中熱 去離子水被導(dǎo)入到晶片22的底部表面中央，并且從中央往邊緣的方向流動(dòng)， 如箭頭51所示。熱去離子水扮演加熱晶片22的額外熱源的角色，且具有一 介于大約50。 C到大約90。 C的溫度，較佳的溫度是大約80。 C。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其所示為一種幅射熱源裝置的仰視圖。在一沒(méi)有提供熱去 離子水的實(shí)施例中，可調(diào)整照射單元32的分布，使得整個(gè)晶片22可均勻的 受熱。例如可通過(guò)增加幅射熱源裝置30的直徑，使其直徑接近或甚至大于晶 片22的直徑，并實(shí)質(zhì)上均勻地分配聚焦反射器34上的照射單元32，來(lái)達(dá)到 使晶片均勻受熱的目的。在另一實(shí)施例中，提供了熱去離子水，由于熱去離 子水會(huì)造成晶片22中央部和邊緣部的溫度差，因此，調(diào)整照射單元32的分 布，讓幅射熱源裝置30補(bǔ)償因熱去離子水所造成的溫度差。在一范例性的實(shí)8施例中，從幅射熱源裝置30的中央到其邊緣，增加照射單元32的密度，使得晶片22的邊緣部的每單位面積接收到更多由幅射熱源裝置30所產(chǎn)生的熱。 或者提供較高的能量給靠近聚焦反射器34邊緣的照射單元，使其產(chǎn)生較多的 熱，而提供較少的能量給靠近聚焦反射器34中央的照射單元，產(chǎn)生較少的熱， 使得整個(gè)晶片22其溫度實(shí)質(zhì)上為均勻分布。請(qǐng)參照?qǐng)D2，照射單元32連接于一電力控制單元42，用以控制開(kāi)關(guān)照射 單元32。此外，電力控制單元42控制提供照射單元32的功率大小。在第一 個(gè)實(shí)施例中，利用電力控制單元42來(lái)控制調(diào)整整個(gè)晶片的析鍍速率(plating rate)。例如，在晶片析鍍之后，測(cè)量該晶片以決定析鍍速率，如果析鍍速率 比預(yù)期的低，則增加電力控制單元42供給照射單元32的功率；相反的，當(dāng) 析鍍速率比預(yù)期的高，則減少電力控制單元42供給照射單元32的功率。在 第二個(gè)實(shí)施例中，利用電力控制單元42來(lái)改善晶片析鍍的均勻性。例如，如 果晶片邊緣部的析鍍速率比中央部低，則增加電力控制單元42的功率，使在 幅射熱源裝置30外部的照射單元32的功率增加，因此提高晶片外側(cè)的溫度， 進(jìn)而增加析鍍速率。相反的，如果晶片邊緣部的析鍍速度比中央部高，則減 少電力控制單元42供給幅射熱源裝置30外部的照射單元32的功率，使晶片 22上不同點(diǎn)的溫度的均勻性與析鍍速率獲得改善。因此，晶片22的溫度均 勻性，也可以通過(guò)使用電力控制單元42加以決定及改善。幅射熱源裝置30與化學(xué)藥劑分配噴灑系統(tǒng)相結(jié)合。在一實(shí)施例中，在幅 射熱源裝置30中央形成一開(kāi)孔44 (也可當(dāng)作是一化學(xué)藥劑注入部44)。導(dǎo) 管46具有一第一端連接于一化學(xué)藥劑分配器(未繪制于圖上)，以及一第二 端連接于一化學(xué)藥劑分配噴嘴48，其設(shè)于化學(xué)藥劑注入部44。在無(wú)電鍍工藝 中，化學(xué)藥劑分配噴嘴48以及連接的導(dǎo)管46可在晶片22中央部到邊緣部之 間前后移動(dòng)(如箭頭50所示)。因此，幅射熱源裝置30也可配合化學(xué)藥劑 分配噴嘴48移動(dòng)。無(wú)電鍍裝置20也可包含一檔板(shieldplate) 52，其具有阻斷由幅射熱 源裝置30所產(chǎn)生的熱傳遞到下方晶片22的能力。在一較佳實(shí)施例中，幅射 熱源裝置30由具有反射能力的材質(zhì)所構(gòu)成。例如，與用于聚焦反射器34相 同的材質(zhì)。檔板52為可動(dòng)的，當(dāng)無(wú)電鍍工藝在加熱時(shí)，檔板52可移開(kāi)，不 會(huì)在加熱路徑上。如果無(wú)電鍍裝置20閑置時(shí)亦或沒(méi)有晶片置放在晶片定位裝置24上時(shí)，可被移入到加熱路徑(heatpath)中。在這樣一個(gè)方案中，幅射 熱源裝置30不需要關(guān)掉，且繼續(xù)提供固定的熱。由上述可以了解到，在圖2和圖3中的幅射熱源裝置30只是其中一種實(shí) 施，實(shí)際上可能有許多不同的結(jié)構(gòu)、形狀和材質(zhì)等，只要可以提供均勻的熱 給析鍍時(shí)的晶片或補(bǔ)償晶片中央部與邊緣部的溫度差即可。圖4A和圖4B說(shuō) 明一第二實(shí)施例，其中照射單元54為水平的，而不是垂直的配置在聚焦反射 器34下方。圖4A所示為一幅射熱源裝置的剖面圖。所示為照射單元54設(shè) 于聚焦反射器34底部。圖4B所示為圖4A的幅射熱源裝置的仰視圖。照射 單元54以環(huán)型的方式排列，如圖4B所示?；蛘呖刹捎孟嗷ゲ⑴诺姆绞?。在 再一實(shí)施例中，如圖5所示，幅射熱源裝置30包含多個(gè)照射單元，每一個(gè)照 射單元形成一環(huán)狀(bop)。在再一實(shí)施例中，幅射熱源裝置與化學(xué)藥劑分配導(dǎo)管46分隔開(kāi)來(lái)。圖6 所示為個(gè)別的照射單元56置于無(wú)電鍍裝置20的示意圖。類(lèi)似于圖2所示的 實(shí)施例，個(gè)別配置的照射單元56，以這樣的方式分布，來(lái)讓晶片22的上表 面有均勻的溫度分布。通過(guò)使用本發(fā)明的實(shí)施例，無(wú)電鍍晶片的表面具有實(shí)質(zhì)上均勻的溫度， 因此整個(gè)晶片沉積速率的均勻性獲得改善，同樣的本發(fā)明的實(shí)施例也可用以 調(diào)整析鍍速率。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的 情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形， 但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種無(wú)電鍍裝置，其特征在于，包含一晶片定位裝置；一化學(xué)藥劑分配噴嘴，位于該晶片定位裝置上方；一導(dǎo)管，連接于該化學(xué)藥劑分配噴嘴；以及一幅射熱源裝置，位于該晶片定位裝置上方。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)電鍍裝置，其特征在于，還包含 一水管，包含一開(kāi)孔，用以導(dǎo)入熱去離子水于該晶片定位裝置上的晶片下方；一電力控制單元，連接于該幅射熱源裝置；以及 一可移動(dòng)式檔板，其設(shè)于該晶片定位裝置與該幅射熱源裝置之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)電鍍裝置，其特征在于，該幅射熱源裝置包含一聚焦反射器；以及多個(gè)照射單元，設(shè)于該聚焦反射器上且與該導(dǎo)管相結(jié)合，其中該聚焦反 射器包含有多個(gè)開(kāi)孔，且其中各該照射單元放置于其中一個(gè)開(kāi)孔中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)電鍍裝置，其特征在于，該幅射熱源裝置提 供一均勻的熱源給在該晶弁定位裝置上的半導(dǎo)體晶片的上表面，且該輻射熱 源裝置用以補(bǔ)償在該晶片定位裝置上的半導(dǎo)體晶片，其中央部到邊緣部之間 區(qū)域的溫度差。
5、 一種用于析鍍一晶片的無(wú)電鍍裝置，其特征在于，該無(wú)電鍍裝置包含: 一晶片定位裝置，用以定位該晶片；一化學(xué)藥劑分配噴嘴，位于該晶片上方； 一水管，位于該晶片下方并具有一終端； 一聚焦反射器，位于該晶片上方；以及 至少一照射單元，固設(shè)于該聚焦反射器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)電鍍裝置，其特征在于，該聚焦反射器，用 以反射從該至少一照射單元所產(chǎn)生的熱，且該聚焦反射器包含多個(gè)開(kāi)孔，所 述開(kāi)孔分布于該聚焦反射器上，且其中該至少一照射單元分別設(shè)置于所述開(kāi)孔中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)電鍍裝置，其特征在于，該至少一照射單元 位于該聚焦反射器邊緣的部分照射單元，多于位于該聚焦反射器中央的部分 照射單元，且該至少一照射單元提供該晶片的上表面一均勻的熱源，并用以 補(bǔ)償該晶片中央部到邊緣部間區(qū)域的溫度差。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)電鍍裝置，其特征在于，還包含 一電力控制單元，連接于各該照射單元；一檔板，該檔板介于該晶片與各該照射單元之間，其中該檔板為可移動(dòng) 的；以及其中該化學(xué)藥劑分配噴嘴連接于一導(dǎo)管，且其中該導(dǎo)管穿過(guò)該聚焦反射 器中的一開(kāi)孔。
9、 一種用于半導(dǎo)體晶片無(wú)電鍍的方法，其特征在于，包含 放置一半導(dǎo)體晶片于一晶片定位裝置上；加熱該半導(dǎo)體晶片，使用一幅射熱源裝置覆蓋于該半導(dǎo)體晶片的上方；以及從一化學(xué)藥劑分配器中噴灑析鍍化學(xué)藥劑于該半導(dǎo)體晶片上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于半導(dǎo)體晶片無(wú)電鍍的方法，其特征在于， 還包含導(dǎo)入熱去離子水到該半導(dǎo)體晶片底部表面，其中該幅射熱源裝置提供該 半導(dǎo)體晶片的邊緣的熱能比中央更多。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于半導(dǎo)體晶片無(wú)電鍍的方法，其特征在于，該幅射熱源裝置提供均勻的熱能于該半導(dǎo)體晶片表面并可在該半導(dǎo)體晶片的 中央到邊緣之間移動(dòng)，且包含一聚焦反射器以及多個(gè)照射單元，所述照射單 元分布于該聚焦反射器。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體晶片無(wú)電鍍的方法，其特征在于，還包含決定該半導(dǎo)體晶片的析鍍均勻性；依據(jù)該析鍍均勻性調(diào)整由該幅射熱源裝置所產(chǎn)生的熱能；以及 使用一檔板，遮蔽由該幅射熱源裝置所發(fā)出的熱能。
13、 一種用于半導(dǎo)體晶片無(wú)電鍍的方法，其特征在于，包含放置一半導(dǎo)體晶片于一晶片定位裝置上；放置一聚焦反射器于該半導(dǎo)體晶片上方；設(shè)置多個(gè)照射單元于該聚焦反射器；使用所述照射單元加熱該半導(dǎo)體晶片；導(dǎo)入熱去離子水到該半導(dǎo)體晶片底部表面；以及分配析鍍化學(xué)藥劑于該半導(dǎo)體晶片上。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于半導(dǎo)體晶片無(wú)電鍍的方法，其特征在于， 該加熱該半導(dǎo)體晶片的歩驟包含-提供該半導(dǎo)體晶片的邊緣部的熱大于其中央部，用以補(bǔ)償由熱去離子水 所造成的溫度差。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于半導(dǎo)體晶片無(wú)電鍍的方法，其特征在于， 還包含提供在該聚焦反射器不同位置的所述照射單元不同程度的電力功率； 決定該半導(dǎo)體晶片的析鍍均勻性；依據(jù)該析鍍均勻性，調(diào)整該聚焦反射器不同位置的所述照射單元不同程 度的電力功率；以及在析鍍工藝的閑置時(shí)間時(shí)，放置一檔板于所述照射單元下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)電鍍裝置，包含一晶片定位裝置、一化學(xué)藥劑分配噴嘴、一導(dǎo)管以及一輻射熱源裝置。其中該化學(xué)藥劑分配噴嘴位于該晶片定位裝置上方。該導(dǎo)管連接于該化學(xué)藥劑分配噴嘴。該輻射熱源裝置位于該晶片定位裝置上方。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101294280SQ20081000745
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者詹政勛, 黃見(jiàn)翎 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司