專利名稱：用于電化學電鍍的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型一般是關于半導體基材制作工藝系統(tǒng)，具體說，是有關一種半導體基材制作工藝系統(tǒng)中用于執(zhí)行電化學電鍍制作工藝的設備。
背景技術：
電化學電鍍(ECP)制作工藝一般為一兩步驟制作工藝，包括形成晶種層，并接著電鍍該晶種層。一般而言，晶種層是利用CVD、PVD、蒸鍍以及類似制作工藝來進行沉積。當使用電化學制作工藝時，基材是與電鍍?nèi)芤航佑|，同時電偏壓則同步施加于該電鍍?nèi)芤簝?nèi)基材及陽極電極之間。該電鍍?nèi)芤焊缓冎粱?亦即銅)的金屬離子，電偏壓會致使該金屬離子驅離電鍍?nèi)芤憾练e至晶種層上。
電偏壓是利用數(shù)個電接點提供至基材。典型地，于ECP制作工藝期間，該相同的接點亦可用于支撐基材。一般而言，該接點是共同結合至一導體支撐環(huán)并嚙合基材的晶種層，利用電鍍?nèi)芤盒纬呻娏髀窂?。此電流路徑具有關聯(lián)的電阻，電接點(接觸晶種層的接觸點部分)頂端的接觸表面會因電鍍?nèi)芤憾g。同樣的，當形成在該接點柄部及頂端之間的機械及電性界面因電鍍?nèi)芤憾幼儠r，電流路徑的電阻也會隨之改變。
已有技術中為延長電接點的壽命，接觸頂端可涂覆貴重金屬的保護層，例如鉑(Pt)、銦(In)以及類似者，或涂覆該貴重金屬的合金層。一般而言，接觸頂端是連接以固定物(例如螺絲物或類似者)連接至接點的柄部。盡管如此，已有技術的電接點在使用壽命及可變接點電阻上仍有許多限制，例如因為保護涂層的厚度、接點柄部及頂端間界面的退化及類似情形等。電接點的接點電阻的改變會導致鍍于基材上薄膜呈現(xiàn)不均勻，且也可能導致ECP制作工藝的失敗。
因此業(yè)界存有改善電接點的需求，以使電接點可于電化學電鍍制作工藝期間提供電偏壓至基材。
實用新型內(nèi)容本實用新型是提供一種用于電化學電鍍的設備，其至少包括一支撐環(huán)，該支撐環(huán)具有數(shù)個由該環(huán)的內(nèi)圓周朝內(nèi)延伸的柄部，其中該柄部的每一個包括一燒焊至該柄部的末梢端的接觸頂端。
于一實施例中，接觸頂端是由鉑/銦合金所形成，且是利用鈀/鈷合金燒焊至該柄部。于另一實施例中，該柄部是由一金屬，例如鈮(Nb)、鉭(Ta)及類似者所制成，該金屬可于電鍍?nèi)芤褐醒趸⒂诒可闲纬杀Ｗo性的氧化層。
為進一步說明本實用新型的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本實用新型進行詳細的描述。


圖1是一概要圖，其是依據(jù)本實用新型一實施例中一示范性的電鍍設備的部分透視及斷面圖；圖2A及2B分別是依據(jù)本實用新型的一實施例中一示范性支撐環(huán)的概要的截面圖及俯視平面圖；以及圖3-5是依據(jù)本實用新型的該實施例中示于圖2A及2B的支撐環(huán)接點的概要性截面圖。
具體實施方式
本實用新型是一種用于提供電偏壓至制作工藝系統(tǒng)中的基材以執(zhí)行電化學電鍍制作工藝的設備。該設備(如支撐環(huán))至少包括一導電性環(huán)形體，其提供數(shù)個可彎曲的載電流電接點。該接點為該支撐環(huán)的一部份或導電性的結合至該支撐環(huán)。每一接點包括一柄部及一燒焊至該柄部的接觸頂端。操作上，該接觸頂端嚙合基材的周圍部。數(shù)個該可彎曲電接點可利用，例如鉑/銦合金的預成形環(huán)焊燒至該支撐環(huán)，并接著按尺寸制作以形成各個接點。
于一實施例中，該接觸頂端是由包括至少兩種貴重金屬的合金(例如鉑(Pt)/銦(In)合金及其類似者)。于另一實施例中，該柄部是由金屬，例如鉑(Pt)、鉭(Ta)及其類似者所制成，其可于一電鍍?nèi)芤褐醒趸⒂陂L炳部上形成保護氧化層。
圖1是依據(jù)本實用新型的一實施例中，一示范性電化學電鍍(ECP)設備的一概要性的部分透視及截面圖，該電化學電鍍設備是利用一具有數(shù)個可彎曲電接點156的支撐環(huán)150。圖2A及2B是分別為該支撐環(huán)150的概要性截面圖以及俯視平面圖。為能有效了解本實用新型，讀者應同時參閱圖1、2A及2B。圖1A、2A及2B中的圖像是經(jīng)簡化以便說明，故并未按尺寸表示。
該ECP設備100一般包括一頭部組件102、一基材固定組件110以及一電鍍曝洗組件161。該頭部組件102是利用一支撐臂106連接至一座部104。于操作中，該頭部組件102可限定該固定組件110的位置及移動以將基材120置放于電鍍液165中進行電鍍。
該電鍍曝洗組件161包括一包含在較大外盆部163內(nèi)的內(nèi)盆部167，以及一陽極組件170。電鍍?nèi)芤?電解質(zhì))165是經(jīng)由一位于該盆部底部169的入口166提供至該內(nèi)盆部167。該入口166通常是連接至一供應線至一用于電解溶液165的儲存器(未示出)。該外盆部163收集來自該內(nèi)盆部167的電鍍?nèi)芤?，并?jīng)由一流體排出部168 回該儲存器。
該陽極組件170是定位于該內(nèi)盆部167的下方部，并將一擴散板172(例如空孔陶瓷元件或類似者)設于該陽極組件170上。利用一不溶于電鍍?nèi)芤?例如鉑、鍍鉑鋼及類似者)的導體材料所制成的陽極接點174與該陽極組件170形成電性連接。
該陽極接點174延伸通過該底部169并耦接至一電源(未示出)的陽極端，同時該電源的陰極端耦接至一支撐環(huán)150(參見下文的基材固定組件110)。就其而論，該電源是于該陽極組件170及該基材120間提供電偏壓。于操作時(亦即當基材120浸入電鍍?nèi)芤簳r)，電離子電流(以電流通量線180表示)會回應該偏壓由陽極組件170流至該基材120的電鍍表面122。該電離子電流會將電鍍材料沉積至基材上，以金屬化基材120上的連接線結構。
該基材固定組件110至少包括一架設板146、一推板144、一密封板142、一殼體116以及一支撐環(huán)150。該基材固定組件110亦可包含一選擇性膨脹囊組件或O型環(huán)(未示出)，以施加均勻分散向下的力至基材120的非電鍍表面124。該架設板146及推板144是將該基材固定組件110耦接至該頭部組件102。
該支撐環(huán)150包括數(shù)個可支撐基材120的可彎曲電接點156。該接點156是以環(huán)形圖案繞設于該支撐環(huán)150的內(nèi)圓周，并由該圓周向內(nèi)延伸。每一接觸點156包括一柄部301及一接觸頂端316。一般而言，該接觸頂端316是嚙合該基材120的周圍。于一實施例中，該柄部301是由較該柄部為厚的該支撐環(huán)150中點320延伸出。于其他實施例中，該柄部301則可與該支撐環(huán)150的上表面或底部表面共平面。
該支撐環(huán)150還選擇性設有保護涂層130以保護該接點156不與電鍍?nèi)芤?65接觸。該保護涂層130可包括至少一層可化學性抵抗電鍍?nèi)芤旱牟牧?，例如聚四氟乙烯?polytetrafluoroethylene-based)材料，諸如AFLON、TEFZEL、KALREZ、VITON及類似者。此等材料是由美國賓州AGFluoropolymers公司及其他供應商所上市?；蛘?，該殼體116亦可設有上述保護涂層(未示出)。
一般而言，該殼體116是由涂覆絕緣體的導電性材料(例如不銹鋼)所形成。該殼體116本身可將該支撐環(huán)150耦接至電源以利于電鍍制作工藝的進行。因此，電源(例如可控制DC電流形式)可藉連接該電源的方式提供至該接點156，以達該殼體116或直達該支撐環(huán)150。該接觸點156可將來自該支撐環(huán)150的電流引至沉積于該基材120上的晶種層。一般而言，該電流是配合地提供至該接點156。或者，電流可供應至該接點群，或供應至彼此絕緣的各個接點。
該支撐環(huán)150還可包括數(shù)個貝殼(scallop)狀盤碟(未示出)，其是沿該支撐環(huán)底部表面324設置以增加通過該基材120的電鍍表面122的電流通量均勻度。此等貝殼狀盤碟是描述于2002年10月22日所申請的美國專利申請第10/278,527號中，其是共同轉讓于本申請且將其一并引用于此以做參考。
圖3-5是描述該支撐環(huán)150接點的示范性實施例的概要截面圖。為較佳理解該實施例，讀者應同時參看圖3-5。圖3-5中所示的該圖像是經(jīng)簡化以便說明，故并未按尺寸表示。然而熟悉本技術的人士應了解其并非用以限定本實用新型的該示范性實施例。
圖3是表示一可彎曲接點350，其中該接觸頂端316是燒焊至位于該柄部301末梢端的一凹陷處314。因此，圖4是表示一可彎曲接點450，其中該接觸頂端316是燒焊至該柄部301的側壁328，而圖5表示一可彎曲接點550，其中該接觸頂端316是設有一燒焊至該柄部301的側壁328的肩部330。
于一實施例中，該支撐環(huán)150及柄部301是由一單一材料所形成，例如不銹鋼(如″302″號鋼)及類似者。于一替代實施例中，該不銹鋼柄部301可利用如焊接、燒焊及類似者等方式結合至該支撐環(huán)150。此外，于操作中可施加保護性涂層130以保護該接點及支撐環(huán)不與電鍍?nèi)芤航佑|。于另一替代實施例中，該柄部301可由例如鈮(Nb)、鉭(Ta)及類似者等金屬所形成，該金屬能于電鍍?nèi)芤?65中氧化并形成保護性氧化層(未示出)。當支撐環(huán)150包括該氧化的柄部時，可選擇性施加保護性涂層130。
該柄部301的長度及截面所形成的系數(shù)可作選擇以使接點156能支撐并電性接觸該基材120，然而，應以不傷及基材表面為宜。于一實施例中，該柄部301的長度306、厚度308以及寬度309各約為2至10mm、0.2至1mm以及0.5至10mm。于此實施例中，該接觸頂端316的長度310(于接觸表面313所測得)、厚度312(由該柄部301的表面量至接觸表面313所測得)及寬度315分別約為0.05至1mm、0.1至1mm以及0.5至10mm。于一實施例中，該柄部301的寬度309是與該接觸頂端316的寬度315相同，然而，于其他實施例中，寬度309及315則不相同。
接點156的數(shù)目可作改變，例如可依據(jù)基材120的尺寸及寬度而作變化。于一特定實施例中，為支撐300mm的硅晶片，該支撐環(huán)150及柄部301是由一單一的″302″號不銹鋼制成，且該支撐環(huán)包括500個接觸點350。每一柄部長4mm、厚0.8mm、寬0.5mm，并包括一長為0.2mm、厚0.4mm、寬0.5mm的接觸頂端。
該接觸頂端316可由合金形成，至少包括兩種貴重金屬(例如鉑(Pt)/銦(In))，其中約含85％的鉑及15％的銦，并接著與該柄部301結合。于一實施例中，該接觸頂端316是利用例如把(Pd)/鈷(Co)的合金(其中約含65％的鈀，35％的鈷)燒焊至該柄部301。
于操作中，電鍍?nèi)芤嚎赡軙е陆狱c的腐蝕，以及接觸頂端及頂端與柄部間界面的腐蝕并降低電性。然而，于接點156中，全部接觸頂端316是由抗化學物合金所形成，并接著利用該抗化學合金燒焊至柄部301。燒焊有助于頂端與柄部間呈現(xiàn)高品質(zhì)的機械及電性界面。此外，于圖5所示的實施例中，燒焊界面的位置是由接觸頂端316的接觸表面313移離，就本身而論是移離電鍍?nèi)芤骸Ｓ诿恳粚嵤├?，柄部是如前所述覆有保護性涂層。于一替代實施例中，該柄部301是由例如鉭或鈮的金屬所形成，當暴露至電鍍?nèi)芤簳r，會于柄部上形成保護性的氧化層以取代使用個別的保護性涂層130。因此于另一實施例中，前述該接點156相較于其他用于ECP設備中的接點而言，可具有較長的使用壽命、可靠度以及性能表現(xiàn)(例如穩(wěn)定性以及低電阻值)。
該些熟悉本技術的人士將可了解的是，示于圖4及5中的該接點可利用相似于圖3的接點所述的技術予以制造。同樣的，為制造具有鉭或鈮柄部432的接點428，該支撐環(huán)450的內(nèi)部404可分別由鉭或鈮形成。
雖然本實用新型已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，在沒有脫離本實用新型精神的情況下還可作出各種等效的變化和修改，因此，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將落在本實用新型權利要求書的范圍內(nèi)。
權利要求1.一種用于電化學電鍍的設備，其特征在于至少包括一支撐環(huán)；數(shù)個接觸頂端，其是以放射狀朝內(nèi)設于該支撐環(huán)內(nèi)部；以及數(shù)個柄部，該柄部的每一個具有一耦接至該支撐環(huán)的第一端，以及一燒焊至該接觸頂端的各個的第二端。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于該支撐環(huán)及該柄部是由一單一的相同材料所形成。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于該柄部是結合至該支撐環(huán)。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于該柄部是由不銹鋼所形成。
5.如權利要求1所述的設備，其特征在于該柄部是由一金屬所形成，當該金屬暴露至一電鍍?nèi)芤簳r形成一保護性氧化層。
6.如權利要求5所述的設備，其特征在于該金屬是為鉭或鈮。
7.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接觸頂端是燒焊至該柄部的一底部。
8.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接觸頂端是燒焊至該柄部的一側壁。
9.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接觸頂端還至少包括一第一部份，其具有一燒焊至該柄部的一側壁的第一端，并向內(nèi)延伸至一第二端；以及一第二部分，其是由該第一部份的該第二端向上延伸至一接觸表面，以支撐其上的一基材。
10.如權利要求1所述的設備，其特征在于該支撐環(huán)至少包括一涂層，保護該支撐環(huán)不與一電鍍?nèi)芤航佑|。
11.如權利要求10所述的設備，其特征在于該涂層包括至少一聚四氟乙烯基材料層。
12.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接觸頂端是由一鉑/銦合金所形成，該合金約含85％的鉑以及15％的銦。
13.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接觸頂端是利用一鈀/鈷合金作燒焊，該合金約含65％的鈀以及35％的鈷。
14.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接觸頂端長度為0.5至10mm、寬度為0.05至1mm，且厚度至少為0.5mm。
15.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接點的柄部長度為2至10mm、寬度為0.5至10mm，且厚度為0.2至1mm。
16.如權利要求1所述的設備，其特征在于該接觸頂端是由至少兩種貴重金屬所制成。
17.一種用于電化學電鍍的設備，其特征在于至少包含一支撐環(huán)；數(shù)個導電柄部，其是耦接至該支撐環(huán)并具有一末梢端以放射狀朝內(nèi)延伸于該支撐環(huán)的一內(nèi)圓周的內(nèi)部；以及數(shù)個電接點元件，每一接點元件具有一燒焊至數(shù)個柄部的每一個末梢端的第一部份，以及一以放射狀向該第一端的內(nèi)部及上方延伸至一接觸頂端的第二部分，以支撐其上的一基材。
專利摘要本實用新型提供一種用于電化學電鍍的設備，其包括一支撐環(huán)以及數(shù)個由該支撐環(huán)的一內(nèi)圓周朝內(nèi)延伸的柄部，其中該柄部的每一個至少包括一燒焊至該柄部的末梢端的接觸頂端。
文檔編號H01L21/02GK2725320SQ200420001600
公開日2005年9月14日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權日2003年1月22日
發(fā)明者哈拉爾德 赫辰 申請人:美商·應用材料股份有限公司