電化學(xué)處理器對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種基板電鍍處理器，該基板電鍍處理器具有在支撐結(jié)構(gòu)上的容器和相對(duì)于該支撐結(jié)構(gòu)而固定定位的頭部支座。具有轉(zhuǎn)子的頭部裝設(shè)至該頭部支座上。與該頭部支座相關(guān)聯(lián)的舉升器使該頭部移動(dòng)而與該容器接合或脫離?？裳b設(shè)至該轉(zhuǎn)子的對(duì)準(zhǔn)組件，該對(duì)準(zhǔn)組件具有至少一個(gè)傳感器，該傳感器用以在該頭部接合于該容器時(shí)檢測(cè)該容器的內(nèi)部表面的一位置。該傳感器可為定位以接觸該容器的該內(nèi)部表面的物理接觸傳感器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電化學(xué)處理器對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及用于電化學(xué)處理微特征結(jié)構(gòu)工件或基板的腔室、系統(tǒng)和方法，該微特征結(jié)構(gòu)工件或基板具有集成在該基板中和/或上的微型(miciO-scale)裝置。
[0002]背景
[0003]微電子裝置(例如半導(dǎo)體裝置)和微機(jī)械或微光學(xué)裝置一般是使用數(shù)種不同類(lèi)型的機(jī)器而被制造在基板上和/或中。在典型制造工藝中，在基板上電鍍一或多層傳導(dǎo)材料(一般是金屬)，然后該基板一般被蝕刻和研磨，以除去一部分的沉積傳導(dǎo)層而形成觸點(diǎn)和/或傳導(dǎo)線(xiàn)路。
[0004]隨著微型裝置被逐漸以更小的微觀尺寸加以制造，在制造工藝中所使用的機(jī)器也必須變得更為精確。當(dāng)在基板上電鍍金屬層時(shí)，通常需要在基板的全部區(qū)域上都有高度均勻的厚度。為達(dá)到均勻電鍍輪廓或厚度，需要在電鍍腔室中精確控制電流流量。此對(duì)應(yīng)地需要基板被精確定位且位于電鍍腔室中央。
[0005]在大部分的電鍍機(jī)器中，基板是被固持在頭部中的夾具或轉(zhuǎn)子中，該夾具或轉(zhuǎn)子使基板從負(fù)載/卸載位置移動(dòng)到在電鍍?nèi)萜?vessel)(內(nèi)有電解液)內(nèi)的處理位置。由于在基板位于該處理位置時(shí)，電鍍腔室是關(guān)閉的，因此無(wú)法目檢對(duì)準(zhǔn)基板或固持該基板的該頭部與該容器。因此，需要能在基板電鍍腔室中使頭部對(duì)準(zhǔn)于容器的技術(shù)。
[0006]發(fā)明概述
[0007]—種基板電鍍處理器，所述基板電鍍處理器具有在支撐結(jié)構(gòu)上的容器和相對(duì)于該支撐結(jié)構(gòu)而固定定位的頭部支座。具有轉(zhuǎn)子的頭部裝設(shè)至該頭部支座上。與該頭部支座相關(guān)聯(lián)的舉升器(例如在舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中)使該頭部移動(dòng)而與該容器接合或脫離?？裳b設(shè)至該轉(zhuǎn)子的對(duì)準(zhǔn)組件，該對(duì)準(zhǔn)組件具有至少一個(gè)傳感器，該至少一個(gè)傳感器用以在該頭部接合于該容器時(shí)檢測(cè)該容器的內(nèi)部表面的一位置。該傳感器可定位以接觸該容器的該內(nèi)部表面的物理接觸傳感器。也可視情況使用其它類(lèi)型的傳感器，例如光學(xué)式、聲波式、或其它的測(cè)距傳感器。從本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的下述具體描述中將可清楚理解其它及進(jìn)一步的目標(biāo)與優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然可在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用其它實(shí)施方式。本發(fā)明同樣存在于所述元件與步驟的子組合(sub combinations)中。
[0008]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0009]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記是代表各圖中的相同元件。
[0010]圖1是電鍍腔室的立體圖。
[0011]圖2是圖1中所示電鍍腔室的頭部的前視立體圖，其中為說(shuō)明所需而移除了頭部外蓋。
[0012]圖3是圖2所示頭部的后視立體圖。
[0013]圖4是圖1所示頭部的截面圖。
[0014]圖5是圖4所示的對(duì)準(zhǔn)組件的立體圖。
[0015]具體描述
[0016]如圖1所示，電鍍處理器或腔室20具有頭部30，頭部30裝設(shè)至舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)34的臂部44。該舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)34可垂直舉升和降低頭部30，且也使頭部30在面向上與面向下位置之間旋轉(zhuǎn)。在圖1中所示的頭部30是位于面向下位置，其中頭部30也接合至蓋板板(deck plate) 24上所支撐的容器組件50中。
[0017]現(xiàn)參閱圖4，頭部30包括轉(zhuǎn)子180與視情況裝設(shè)至該轉(zhuǎn)子180的背板198。在頭部30中的電機(jī)184使轉(zhuǎn)子180在處理期間旋轉(zhuǎn)。在電鍍處理期間，基板(例如硅晶片)被固持于轉(zhuǎn)子180中并且旋轉(zhuǎn)，同時(shí)與容器組件50中的液體電解液槽接觸。在容器組件50中的擴(kuò)散器74與上蓋76幫助控制電鍍腔室30內(nèi)的電場(chǎng)與電解液的流量。如圖4所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子180位于處理位置時(shí)，電鍍腔室20是關(guān)閉的，且既無(wú)法目視到轉(zhuǎn)子180也無(wú)法目視到與轉(zhuǎn)子180中所固持的基板。因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子180或頭部30與容器組件50之間的目檢對(duì)準(zhǔn)。
[0018]圖5繪示了一種對(duì)準(zhǔn)組件200，該對(duì)準(zhǔn)組件200可用以使包括轉(zhuǎn)子180的頭部30與容器組件50精確對(duì)準(zhǔn)。所繪示的具體對(duì)準(zhǔn)組件實(shí)例200包括第一對(duì)準(zhǔn)位置接觸傳感器206與第二對(duì)準(zhǔn)位置接觸傳感器208。傳感器206可以是水平位置傳感器，而傳感器208可以是垂直位置傳感器。傳感器206與208連結(jié)至對(duì)準(zhǔn)組件外殼204內(nèi)的傳送器210。在外殼204內(nèi)還含有電池212，電池212連結(jié)至傳送器210與傳感器。外殼204可包括或裝設(shè)至安裝環(huán)件202。在圖5中，傳感器彼此取向呈直角的物理接觸傳感器，其中傳感器208呈實(shí)質(zhì)垂直、而傳感器206呈實(shí)質(zhì)水平。在替代設(shè)計(jì)中，也可使用單一傳感器、或兩個(gè)以上的傳感器，且也可使用不同的傳感器取向。
[0019]圖4繪示裝設(shè)至轉(zhuǎn)子180的對(duì)準(zhǔn)組件200。具體而言，對(duì)準(zhǔn)組件200的安裝環(huán)件202拴于轉(zhuǎn)子180上，而頭部位于面向上和/或負(fù)載/卸載位置。若轉(zhuǎn)子180包括背板198，則于裝設(shè)至對(duì)準(zhǔn)組件之前先行移除。接著經(jīng)由該舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)34而使頭部30反轉(zhuǎn)和下降至圖4所示的處理位置中。
[0020]在一個(gè)用于使頭部30與容器組件50對(duì)準(zhǔn)的方法中，先調(diào)整頭部而使其為調(diào)平。此可通過(guò)先利用數(shù)字調(diào)平器或類(lèi)似的人工測(cè)量裝置來(lái)檢查頭部的取向而實(shí)現(xiàn)。若測(cè)量裝置指示該頭部并未調(diào)平，則可利用人工測(cè)量裝置與下述調(diào)平機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行第一調(diào)平操作。
[0021]若該數(shù)字調(diào)平器顯示該頭部呈調(diào)平，或在執(zhí)行第一調(diào)平操作之后，即可通過(guò)旋轉(zhuǎn)容器組件50內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)組件200 (經(jīng)由電機(jī)184的控制)來(lái)進(jìn)行一次更精確的測(cè)量。當(dāng)對(duì)準(zhǔn)組件200旋轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自垂直傳感器208的讀數(shù)傳送至鄰近顯示器，例如經(jīng)由射頻傳送。此提供了頭部的調(diào)平外(out-of-level)或“下降”(若有的話(huà))的指示。
[0022]參閱圖2與圖3，可利用頭部上的調(diào)平機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)平頭部30?？墒褂酶鞣N調(diào)平機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)平頭部，一般是由在臂部44與頭部30之間產(chǎn)生推力或拉力而進(jìn)行。在圖2與圖3所示實(shí)例中，調(diào)平機(jī)構(gòu)通過(guò)使鎖定螺栓47松動(dòng)、然后使調(diào)整螺絲49前進(jìn)或縮回而操作。調(diào)整螺絲49的內(nèi)端部抵靠于臂部板46上。當(dāng)調(diào)整螺絲49順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)或旋緊時(shí)，其會(huì)將頭部板48上拉、或順時(shí)鐘方向拉動(dòng)，如圖3所示。隨對(duì)準(zhǔn)組件繼續(xù)旋轉(zhuǎn),調(diào)整螺絲49可于監(jiān)看垂直傳感器208的輸出顯示器時(shí)被轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023]在經(jīng)由調(diào)整螺絲49調(diào)平頭部30之后，鎖定螺栓被旋緊以將頭部30固定至調(diào)平位置中。若顯示器顯示沒(méi)有頭部下降，則可跳過(guò)這些步驟，因?yàn)椴恍枰^部下降調(diào)整。若數(shù)字調(diào)平測(cè)量裝置初始顯示出頭部為調(diào)平外，則可執(zhí)行上述頭部調(diào)平步驟，直到數(shù)字調(diào)平裝置指示該頭部呈調(diào)平為止，然后接著是使用對(duì)準(zhǔn)組件200，如上所述。[0024]由于有頭部30調(diào)平，來(lái)自水平傳感器206的讀數(shù)可用以使頭部位于容器組件50中央。此可通過(guò)松開(kāi)使容器組件50固持定位在蓋板板24上的類(lèi)似裝置的容器夾鉗51、螺紋緊固件而實(shí)現(xiàn)，如圖1中所示。容器組件50接著水平移動(dòng)于蓋板板24上，直到水平傳感器206的讀數(shù)在整個(gè)360度旋轉(zhuǎn)中都維持實(shí)質(zhì)固定為止。來(lái)自水平傳感器的實(shí)質(zhì)固定讀數(shù)指示該頭部繞著轉(zhuǎn)子的垂直旋轉(zhuǎn)軸而與容器組件50對(duì)準(zhǔn)?？捎墒謥?lái)水平移動(dòng)容器組件50，或由視情況使用一個(gè)或多個(gè)凸輪作用或杠桿作用工具組來(lái)水平移動(dòng)容器組件50。在使用時(shí)，該工具組可為手動(dòng)工具組，或它們可設(shè)置為處理器20的永久部件。在容器組件50與頭部30對(duì)準(zhǔn)以后，即栓緊夾鉗51。
[0025]接著可使用舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)使頭部30上升并離開(kāi)容器組件50，并使頭部30轉(zhuǎn)回至面向上位置中。接著自轉(zhuǎn)子移除對(duì)準(zhǔn)組件?；褰又杀患虞d至頭部中進(jìn)行電鍍。根據(jù)轉(zhuǎn)子與對(duì)準(zhǔn)組件的具體設(shè)計(jì)而定，在移除對(duì)準(zhǔn)組件之后且開(kāi)始處理之前，可視需要對(duì)轉(zhuǎn)子裝設(shè)一個(gè)或多個(gè)夾具，例如接觸環(huán)件、密封環(huán)件等。
[0026]傳感器206與208可為差動(dòng)可變磁阻傳感傳感器(DVRT)。此種類(lèi)型的傳感器輸出與傳感器臂部216的尖端218的移動(dòng)量成比例的計(jì)數(shù)。舉例而言，尖端的Imm移動(dòng)量可產(chǎn)生計(jì)數(shù)值為500的輸出，其中一個(gè)計(jì)數(shù)值相當(dāng)于0.002mm的移動(dòng)量。以下表1說(shuō)明可使用的對(duì)準(zhǔn)方法的一個(gè)實(shí)例。
[0027]表1
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基板電鍍處理器，所述基板電鍍處理器包括: 容器，所述容器在支撐結(jié)構(gòu)上； 頭部支座，所述頭部支座相對(duì)于所述支撐結(jié)構(gòu)而固定定位； 頭部，所述頭部裝設(shè)至所述頭部支座上； 舉升器，所述舉升器與所述頭部支座相關(guān)聯(lián)以移動(dòng)所述頭部而與所述容器接合或脫離； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在所述頭部上；和 對(duì)準(zhǔn)組件， 所述對(duì)準(zhǔn)組件可裝設(shè)至所述轉(zhuǎn)子，其中所述對(duì)準(zhǔn)組件具有至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器用以在所述頭部接合于所述容器時(shí)檢測(cè)所述容器的內(nèi)部表面的一位置。
2.如權(quán)利要求1的基板電鍍處理器，其中所述至少一個(gè)傳感器包括物理接觸傳感器，所述物理接觸傳感器定位以接觸所述容器的所述內(nèi)部表面。
3.如權(quán)利要求2的基板電鍍處理器，其中所述容器包括上蓋，所述上蓋具有實(shí)質(zhì)垂直表面，且其中所述至少一個(gè)傳感器與所述實(shí)質(zhì)垂直表面物理接觸。
4.如權(quán)利要求1的基板電鍍處理器，其中所述對(duì)準(zhǔn)組件進(jìn)一步包括第二傳感器，且其中所述容器包括上蓋，所述上蓋具有第一表面以及與所述第一表面分隔的第二表面，且其中所述第一傳感器用以感測(cè)所述第一表面的一位置，且所述第二傳感器用以感測(cè)所述第二表面的一位置。
5.如權(quán)利要求4的基板電鍍處理器，其中所述第一表面和第二表面在所述容器中的上蓋上，且其中所述第一表面為實(shí)質(zhì)垂直且所述第二表面為實(shí)質(zhì)水平。
6.如權(quán)利要求5的基板電鍍處理器，其中所述第一表面與所述第二表面間形成40至90度的一角度。
7.如權(quán)利要求4的基板電鍍處理器，其中所述第一傳感器與第二傳感器包括線(xiàn)性位置傳感器，所述線(xiàn)性位置傳感器具有可滑進(jìn)和滑出外殼的活塞，其中所述活塞可于實(shí)質(zhì)垂直軸上移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求5的基板電鍍處理器，其中所述上蓋具有彎曲表面，所述彎曲表面延伸于所述上蓋的下端部與上端部之間，且其中所述第一表面與所述上蓋的下部相鄰，而所述第二表面與所述蓋部的所述上端部相鄰。
9.如權(quán)利要求1的基板電鍍處理器，進(jìn)一步包括在所述對(duì)準(zhǔn)組件中的傳送器，所述傳送器連結(jié)至所述至少一個(gè)傳感器。
10.如權(quán)利要求1的基板電鍍處理器，其中所述對(duì)準(zhǔn)組件包括安裝板，用于將所述對(duì)準(zhǔn)組件暫時(shí)裝設(shè)至所述轉(zhuǎn)子。
11.如權(quán)利要求1的基板電鍍處理器，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括蓋板板，且所述基板電鍍處理器進(jìn)一步包括將所述容器鎖定于所述蓋板板上一固定位置中的夾持裝置，且其中所述夾持裝置可釋放以使所述容器相對(duì)于所述頭部而水平移動(dòng)，以對(duì)準(zhǔn)所述容器與所述頭部。
12.如權(quán)利要求1的基板電鍍處理器，進(jìn)一步包括在所述頭部上的調(diào)平調(diào)整器。
13.—種基板電鍍處理器，所述基板電鍍處理器包括: 容器，所述容器在蓋板上，所述容器延伸通過(guò)所述蓋板中的清除開(kāi)口 ； 調(diào)整鎖，所述調(diào)整鎖將所述容器鎖定定位于所述蓋板上；所述容器具有彎曲壁，所述彎曲壁延伸于實(shí)質(zhì)垂直下表面與實(shí)質(zhì)水平上表面之間； 舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述蓋板而固定定位； 頭部，所述頭部裝設(shè)至所述舉升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的臂部； 頭部調(diào)平調(diào)整器，所述頭部調(diào)平調(diào)整器與所述頭部和所述臂部相關(guān)聯(lián)； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在所述頭部上；和 對(duì)準(zhǔn)組件，所述對(duì)準(zhǔn)組件可裝設(shè)至所述轉(zhuǎn)子，其中所述對(duì)準(zhǔn)組件具有第一接觸傳感器和第二接觸傳感器，當(dāng)所述頭部與所述容器接合時(shí)，所述第一接觸傳感器接觸于所述容器的第一環(huán)形表面，所述第二接觸傳感器接觸于所述容器的第二環(huán)形表面，所述第二環(huán)形表面與所述第一環(huán)形表面分隔；和 電池，所述電池在所述對(duì)準(zhǔn)組件中連接至傳送器，所述傳送器連結(jié)至所述對(duì)準(zhǔn)組件中的所述第一接觸傳感器與所述第二接觸傳感器。
14.如權(quán)利要求13的基板電鍍處理器，其中在所述容器中，所述第一環(huán)形表面與所述實(shí)質(zhì)垂直下表面相鄰，而所述第二環(huán)形表面與所述實(shí)質(zhì)水平上表面相鄰。
15.一種用于使頭部對(duì)準(zhǔn)基板電鍍?cè)O(shè)備的容器的方法，所述方法包括以下步驟: 將對(duì)準(zhǔn)組件裝設(shè)至所述頭部中的轉(zhuǎn)子； 將所述頭部移動(dòng)至所述容器中的處理位置； 旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子； 自所述對(duì)準(zhǔn)組件接收輸出，所述輸出代表所述頭部相對(duì)于所述容器的一位置； 使所述容器相對(duì)于所述頭部而移動(dòng)，以根據(jù)所述對(duì)準(zhǔn)組件的所接收輸出對(duì)準(zhǔn)所述容器與所述頭部； 將所述頭部移出所述容器；和 自所述轉(zhuǎn)子移除所述對(duì)準(zhǔn)組件。
16.如權(quán)利要求15的方法，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:利用頭部調(diào)平調(diào)整器來(lái)調(diào)平所述頭部，所述頭部調(diào)平調(diào)整器位于所述頭部上或與所述頭部相鄰。
17.如權(quán)利要求15的方法，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:在移動(dòng)所述容器之前，釋放使所述容器相對(duì)于所述頭部而固持定位的裝設(shè)裝置，然后在對(duì)準(zhǔn)所述容器與所述頭部之后鎖定所述裝設(shè)裝置。
18.如權(quán)利要求15的方法，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:自所述對(duì)準(zhǔn)組件接收第一輸出與第二輸出，所述第一輸出與第二輸出分別代表所述容器與所述轉(zhuǎn)子之間的垂直與水平對(duì)準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】H01L21/288GK103843116SQ201280048868
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月6日
【發(fā)明者】布賴(lài)恩·普奇 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司