[发明专利]用于在朝向电镀浴槽中的晶片进入期间减少空气截留的润湿波浪前锋控制

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案依据35U.S.C.§119(e)主张以下申请案的权益：2011年5月17日提出申请的标题为“用于在朝向电镀浴槽中的晶片进入期间减少空气截留的润湿波浪前锋控制(Wetting Wave Front Control for Reduced Air Entrapment during Wafer Entry into Electroplating Bath)”、将兰詹(Ranjan)等人提名为发明人的第61/487,207号美国临时专利申请案，其以全文引用的方式且出于所有目的而并入本文中。

技术领域

本发明大体来说涉及电镀。更具体来说，本文中揭示用于在朝向电解液中的晶片进入期间减少空气截留的方法及设备。

背景技术

电镀具有许多应用。一个非常重要的应用是将铜镀敷到半导体晶片上以形成用于对集成电路的个别装置进行“布线”的导电铜线。通常，此电镀工艺用作(举例来说)镶嵌制作程序中的步骤。

现代晶片电镀处理中的持续问题是所沉积金属膜的质量。假定金属线宽度延伸到深亚微米范围中且假定镶嵌沟槽通常具有非常高的纵横比，则经电镀膜必须为极其同质的(在化学上及物理上)。其在晶片的面上必须具有均匀厚度且跨越众多晶片批次必须具有一致的质量。

一些晶片处理设备经设计以提供必需的均匀度。一个实例是可从加利福尼亚州圣何塞的诺发系统公司(Novellus Systems，Inc.of San Jose，California)以SABRETM电镀工具购得且描述于美国专利6,156,167、6,159,354及6,139,712中的蛤壳设备，所述专利以全文引用的方式并入本文中。除高晶片通过量及均匀度以外，所述蛤壳设备还提供许多优点；例如晶片背侧保护以免在电镀期间受污染、电镀工艺期间的晶片旋转及用于将晶片递送到电镀浴槽的相对小的占用面积(垂直浸没路径)。

存在可能影响电镀工艺的质量的许多因素。在本发明的上下文中特别值得注意的是在使晶片浸没到电镀浴槽中的过程中产生的问题。在到镀敷电解液中的晶片浸没期间，可能在晶片的镀敷底侧(作用侧或镀敷表面)上截留气泡。当使晶片沿着垂直浸没轨迹以水平定向(平行于由电解液的表面界定的平面)浸没时，尤其如此。

在晶片的镀敷表面上陷获的气泡可引起许多问题。气泡遮蔽晶片的镀敷表面的一区域使其不暴露于电解液且因此产生其中不发生镀敷的区域。所产生的镀敷缺陷可表现为无镀敷或镀敷厚度减小的区域，此取决于气泡被截留在晶片上的时间及所述气泡保持截留在所述晶片上的时间长度。

与经水平定向晶片的垂直浸没相关联的另一问题是多个润湿前锋。当使晶片以此方式浸没时，电解液在一个以上点处接触晶片，从而在晶片浸入于所述电解液中时形成多个润湿前锋。在个别润湿前锋会聚的情况下，可能陷获气泡。此外，完工镀敷层中的缺陷可从沿着多个润湿前锋的会聚线形成的微观未润湿区域传播。

因此，需要一种用以改进经镀敷金属质量的方式。经改进方法及设备应减少可能在晶片浸没期间由气泡形成及多个润湿前锋引起的问题。

发明内容

本文中所描述的方法管理朝向电解液中的晶片进入以便减少因晶片及/或晶片保持器的初始撞击所致的空气截留，且以使得在所述晶片的整个浸没中维持电解液润湿波浪前锋从而也使空气截留最小化(也就是说，波浪前锋在跨越晶片镀敷表面传播期间不崩塌)的方式使所述晶片移动。

一个实施例是一种使晶片浸没到镀敷浴槽的电解液中的方法，所述方法包含：(a)将所述晶片水平定位于所述电解液上方第一高度处，其中所述晶片的平面镀敷表面平行于由所述电解液的表面界定的平面；(b)使所述晶片倾斜成一角度使得所述晶片的所述平面镀敷表面不再平行于由所述电解液的所述表面界定的所述平面；及(c)使所述晶片移动到所述电解液中，以便在所述晶片的整个浸没中维持电解液润湿波浪前锋。