[发明专利]用于处理衬底的设备及方法

说明书

本发明提供用于处理衬底的设备及方法。根据一个实施例，用于电化学处理半导体衬底的设备包括：处理腔室，其具有可密封到半导体衬底的外围部分以便于界定覆盖处理体积的类型；衬底支撑件，其用于支撑所述半导体衬底；磁性布置，其安置在所述处理腔室的外部，所述磁性布置产生磁场；控制器，其用于控制所述磁性布置以便改变所述磁场；及搅拌器，其安置在所述处理腔室内，所述搅拌器包括磁性响应元件，所述磁性响应元件响应于所述磁性布置的所述磁场的改变以便向所述搅拌器提供往复运动。

技术领域

本发明涉及一种用于电化学处理半导体衬底的设备，特定来说涉及一种用于电化学处理半导体衬底的正面的设备。本发明还涉及处理半导体衬底的方法，其包含电化学处理半导体衬底及电化学沉积到半导体衬底上。

背景技术

电化学沉积(也称为电沉积或电镀)用于制造印刷电路板(PCB)、半导体装置及平板显示器(FPD)，以将金属涂层沉积到导电衬底上。为实现可接受的沉积，必须仔细控制沉积特性，例如沉积均匀性及沉积速率。

确定电化学沉积工艺的沉积特性(例如，均匀性及速率)的重要因素是向被涂覆的衬底表面的材料的质量传输。向电极表面的材料的质量传输速率与电化学沉积工艺期间的电流密度相关且因此与沉积速率相关。沉积速率受到最大电流密度的限制，最大电流密度由衬底表面的扩散边界层厚度(也称为“扩散层”)确定。随着扩散边界层厚度减小，向衬底表面的材料的质量传输速率增加，这导致电流密度及沉积速率增加。可通过控制跨越衬底表面的电解质的流动，例如通过电极移动(例如旋转)、通过气泡的流体搅拌、超声振动或机械移动来控制扩散边界层的厚度(以及因此沉积速率)。更快的质量传输通常导致更高的沉积速率。

半导体及相关行业(例如LED及FPD制造)要求电化学沉积(ECD)系统具有成本效益。为实现极佳的拥有成本(CoO)，这些领域中的ECD系统要求极佳的工艺能力，高沉积速率及良好的均匀性控制，以及在低操作成本下的可靠且可重复操作。对于需要相对较厚的涂层或薄膜(例如大于几微米)的应用，尤其如此。因此，期望以可靠且可重复方式改进ECD工艺的沉积速率，同时维持良好的均匀性控制。

ECD系统的运行成本也基于工具占据面积进行评估。由于晶片制造空间的成本高昂，因此应最小化ECD系统的工具占据面积，同时最大化系统的生产率。

EP3352206揭示一种用于处理包括垂直堆叠的晶片处理模块的半导体晶片的正面的设备，其旨在通过最小化邻近晶片处理模块的高度及其之间的间隔来最大化生产率，同时最小化工具占据面积。这使得能够将更多数目的处理模块堆叠在固定(垂直)空间中。具有界定覆盖处理体积的类型的处理腔室(也称为“封闭”处理腔室)不需要将笨重硬件定位在腔室上方(例如，用于衬底装载/卸载)，且因此允许邻近处理模块以其之间具有较小垂直间隔来堆叠。然而，当使用此类型的覆盖或“封闭”处理模块时，对任何移动部件形成可靠的密封将变得更具挑战性。流体密封形成不充分时，可能会发生泄漏，这可能导致污染问题。另外，随着晶片处理模块的高度减小，在衬底表面附近维持电解质的有效混合变得更具挑战性。混合不良可能导致不均匀沉积并降低沉积速率。

因此，期望避免在包括移动部件的处理腔室中的泄漏。还期望改进电解质在电化学处理腔室中的混合，特别是在低高度、小体积腔室中以增加沉积速率及沉积均匀性。

发明内容

在本发明的至少一些实施例中，本发明试图解决至少一些上文描述的问题、期望及需求。特定来说，在本发明的至少一些实施例中，本发明提供以下中的至少一者：高沉积速率、良好的沉积均匀性；及电解液的有效混合，这在小体积、低高度的电化学处理腔室中特别有益处。另外，在本发明的至少一些实施例中，本发明提供一种为移动部件提供更可靠的流体密封的设备。

根据本发明的第一方面，提供一种用于电化学处理半导体衬底的设备，所述设备包括：

处理腔室，其具有可密封到半导体衬底的外围部分以便界定覆盖处理体积的类型；

衬底支撑件，其用于支撑所述半导体衬底；