[发明专利]电镀设备及电镀方法

说明书

本发明提出一种电镀设备，在晶圆表面进行电镀，该电镀设备具有多个电极，多个电极在晶圆表面形成电场，其中在指定区域形成独立电场，独立电场的强度为独立控制，当晶圆缺口处于指定区域时，晶圆缺口在指定区域内接收到的总电量降低。本发明还提出一种电镀方法，使用具有多个电极的电镀设备在晶圆表面进行电镀，控制多个电极在晶圆表面形成电场，其中在指定区域形成独立电场，独立电场的强度为独立控制，当晶圆缺口处于所述指定区域时，晶圆缺口在指定区域内接收到的总电量降低。该电镀设备和电镀方法，通过直接控制电场强弱的方式来控制晶圆缺口区域的电镀高度，与单纯依靠改变晶圆转速的传统方法相比，该控制更加准确可靠，且电镀效率更高。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，更具体地说，涉及半导体制造工艺中的电镀工艺。

背景技术

电镀在半导体芯片的制造过程和封装过程中都会使用到。在进行电镀工艺时，会将晶圆放置在电镀腔中。电镀腔中有阳极，晶圆作为阴极，电镀腔中具有电镀液，通过电化学反应的方式进行电镀。现有的电镀设备一般采用具有多个阳极的电镀设备。图1揭示了现有技术中使用的电镀设备的电极的结构示意图。如图1所示，电镀设备具有两个电极：第一电极302和第二电极304。第一电极302为圆形，位于中心区域。第二电极304为环形，位于周边区域。第一电极和第二电极作为阳极。圆形的第一电极和环形的第二电极都具有对称的结构，因此其产生的电场也是对称的。早期的晶圆上分布的芯片一般都是以对称的方式分布，且晶圆自身为圆形，因此这种结构的电极能够较好地完成电镀的工艺。

随着工艺的发展和产品的丰富，产生了不同的需求。随着晶圆级封装工艺的普及，提出了在包含非电镀区域的晶圆上进行整体电镀工艺的需求。典型的非电镀区域是在晶圆缺口(notch)附近的区域。在一些需求中，晶圆上的芯片裸片(die)可能是以不对称的方式布置的，也会形成不规则形状的非电镀区域。以较为常见的晶圆缺口附近的非电镀区域为例。在布置有芯片的电镀区，在光刻胶上会有很多开口，开口中会沉积金属。在进行电镀时，这些沉积有金属的开口会起到导线的作用。由于非电镀区域没有布置芯片，因此光刻胶上也就没有开口，也没有金属沉积。回到图1所示，由于电极的形状是圆形和环形，因此产生的电场的强度是均匀的。对于电镀区和非电镀区而言，当处于均匀电场下时，由于非电镀区没有导线而不能产生电流，因此会导致其周边区域的导线中产生更大的电流。这就使得非电镀区周边的位置，实际上处于更大的电流密度下，因此其电镀速率更高，最终的结果是电镀高度高于其他位置。对于晶圆级封装工艺来说，对于整体的高度控制非常严格，晶圆缺口附近的电镀高度较高容易导致产品良率降低和产量损失。

为了解决晶圆缺口附近电镀高度较高的问题，一种方法是使用屏蔽的方式。比如在晶圆和电极之间增加屏蔽板，当晶圆缺口区域转动到屏蔽板的位置时，降低晶圆的转动速度，使得晶圆缺口区域在屏蔽板覆盖位置处停留更长的时间。当晶圆缺口处于屏蔽板覆盖的位置时，其收到电场的作用减弱，相应的电镀速率降低，从而使得晶圆缺口区域的电镀高度降低。

但该方案的实现难度较高，且存在一定的副作用。该方案要求在晶圆转动到一定的位置时进行减速，在越过该位置时重新加速。这就要求驱动晶圆夹具转动的电机具有很好的加速和减速能力，以及很快的响应时间。由于电镀工艺是在电镀腔中进行，晶圆实际上位于电镀液中。晶圆转动的加速和减速会给电镀液带来扰动，液体的扰动又会作用于晶圆，这就给晶圆的实际转速带来不可预测的影响。由于控制器和上层控制软件之间存在时间差，晶圆往往无法在预计的位置开始实际减速或者实际加速，容易出现位置偏差。尤其在晶圆转速较高的工艺中，这种情况特别明显。对于转速高于50rpm的工艺而言，实现位置精准的加减速非常困难。并且，改变晶圆的转速会导致整体的电镀工作电流密度降低，不利于产量的提升。

发明内容

本发明提出一种电镀设备，在晶圆表面进行电镀，该电镀设备具有多个电极，多个电极在晶圆表面形成电场，其中在指定区域形成独立电场，独立电场的强度为独立控制，当晶圆缺口处于指定区域时，晶圆缺口在指定区域内接收到的总电量降低。