[发明专利]具有余度控制及ETHERCAT接口的电镀电源

说明书

一种控制用于电镀半导体基板的设备的操作的系统，包含在高操作模式与低操作模式中进行操作，在高操作模式中现有的电源供应器提供直接用于产生通道控制信号的电流或电压，且在低操作模式中现有的电源供应器对提供电流或电压以产生通道控制信号的电路进行偏压。

技术领域

本发明所属领域为用于电镀基板的设备，诸如硅晶片与类似的基板，以及在基板电镀设备中提供电力至电极的电源供应器与控制器。

背景技术

在生产微小尺寸半导体与类似的装置时，工艺控制装备所必需满足相较于大部分其他工业而言要严苛许多的要求。这主要是因为工艺参数必需被非常严密地控制，以成功生产微电子装置。例如在某些应用中，电镀(plating)至基板上的金属层的在基板所有表面上具有均匀的厚度是至关重要的。实现均匀的电镀轮廓或厚度，需要精确控制经由电镀设备中的电极所提供的电流。

半导体生产中所用的电镀设备所使用的控制系统，类似于使用在其他电镀产业中的设备的控制系统。一般而言，这些控制系统包含模拟电路、与微控制器或数字信号处理器(digital signal processor,DSP)的组合，以读取工艺参数并闭合反馈回路，从而允许系统产生所需的电镀轮廓。这些已知的控制系统达成了不同程度的成功。因此，需要改良的控制系统与控制方法。

附图说明

在附图中，相同的元件符号指示每一附图中相同的元件。

图1为电镀设备的电控制系统的示例的方块图。

图2为图示图1所示的系统的额外元件的方块图。

图3为控制电镀操作的示例方法的流程图。

图4为用于控制电镀操作的示例设备的方块图。

具体实施方式

电镀是这样一种工艺，其中使用电流或电压信号控制基板表面上的金属或金属化合物的沉积。电镀被使用在许多应用中，包含(例如)集成电路的生产。在此种应用中，期望高精确度的金属沉积速率与几何形状。这需要精确控制电镀电流，尤其考虑到半导体基板部件上的微电子部件持续变小。

较佳地，可数字地(或经由可编程控制器)控制电镀电流。可使用可编程输出来最佳化电镀速率。半导体制造装备可用于生产各种产品。可编程控制器允许轻易使用装备来电镀不同的产品。一些制造装备具有两个或更多个阳极、连接至晶片或基板的阴极、以及可选的窃流电极(thief electrode)。在此装备中，可编程控制器必需同时控制多重通道，从而产生了进一步的工程挑战。

电镀装备也优选具有精确控制输出电流的宽动态范围的能力。电镀系统时常被期望以提供宽范围的输出电流，以提供对于电镀的有效控制。电镀工艺所需的电流在宽泛范围上变化，例如毫安培至数十安培。

如图1图示，电镀设备10包含使用者接口计算机12与电镀控制计算机20，电镀控制计算机20具有EtherCAT接口24与乙太网路(Ethernet)接口22。单一电镀控制计算机可经由EtherCAT接口与一个或多个电镀子系统60通信。乙太网路接口被使用于不是时间关键(time-critical)的装备通信，诸如对于个别的使用者接口计算机的通信。每一电镀子系统控制电镀腔室中的一个或多个阳极。

每一电镀子系统60具有一个或多个通道30，每一通道连接至电镀腔室70中的分区。可使用多个电镀腔室分区来控制基板上的径向电镀均匀度。为了简化说明，本文将电镀子系统60部件称为电镀电源供应器组件(Plating Power Supply assembly,PPS)。图1图示三种不同的取样PPS构造。第一PPS构造图示四个通道，这些通道经连接以支持两个电镀腔室70，每个电镀腔室使用两个通道。第二示例图示由两个通道支持单一电镀腔室的PPS构造。第三示例图示由三个通道支持电镀腔室的PPS构造，每个电镀腔室使用三个通道。