电镀系统技术方案

本文提供了一种电镀系统，该电镀系统可包括电镀腔室。这些系统也可包括与所述电镀腔室流体耦接的补给组件。所述补给组件可包括容纳阳极材料的第一隔室。所述第一隔室可包括在其中容纳有所述阳极材料的第一隔室区段和通过间隔物与所述第一隔室区段分离的第二隔室区段。所述补给组件可包括与所述电镀腔室流体耦接且与所述第一隔室电耦接的第二隔室。所述补给组件也可包括与所述第二隔室电耦接的第三隔室，所述第三隔室包括惰性阴极。所述第三隔室包括惰性阴极。所述第三隔室包括惰性阴极。

【技术实现步骤摘要】
电镀系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有在2020年10月23日递交的名称为“MULTI
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COMPARTMENT ELECTROCHEMICAL REPLENISHMENT CELL(多隔室电化学补给池)”的第17/078413号美国专利申请的权益和优先权，通过引用将该专利申请全部并入在此。


[0003]本技术涉及半导体处理中的电镀操作。更具体而言，本技术涉及电镀系统，并涉及为电镀系统执行离子补给(replenishment)的系统和方法。

技术介绍

[0004]通过在基板表面上制作复杂图案化的材料层的工艺，使得集成电路成为可能。在基板上成形、蚀刻和其他的处理之后，经常沉积或者形成金属或者其他导电材料以在部件之间提供电连接。由于该金属化可以在许多制造操作之后执行，所以该金属化期间发生的问题可能产生付出昂贵代价的废弃基板或者晶片。
[0005]在电镀腔室中执行电镀，其中晶片的器件一侧处于液体电解质的浴(bath) 中，并且接触环上的电触点接触晶片表面上的导电层。电流流过电解质和导电层。电解质中的金属离子被向外镀到晶片上，从而在晶片上产生金属层。电镀腔室通常具有可消耗的阳极，对浴的稳定性和所有者的成本有益。例如，在镀铜时常使用铜制可消耗的阳极。从镀浴(plating bath)中取出的铜离子由从阳极移除的铜来补给，由此维持镀浴中的金属浓度。尽管在替换被电镀的金属离子时有效，但使用可消耗的阳极需要相对复杂且昂贵的设计以使可消耗的阳极能被替换。当可消耗的阳极与膜进行组合以避免使电解质降解(degrade)或在闲置状态期间氧化可消耗的阳极时，甚至增加了更多的复杂性。
[0006]因此，需要能够用于在保护基板和镀浴两者的同时生产高质量器件和结构的改良系统和方法。这些和其他需求由本技术来解决。

技术实现思路

[0007]电镀系统可包括电镀腔室。这些系统也可包括与所述电镀腔室流体耦接的补给组件。所述补给组件可包括容纳阳极材料的第一隔室。所述第一隔室可包括第一隔室区段(section)和第二隔室区段，在第一隔室区段中容纳有所述阳极材料，并且第二隔室区段通过间隔物(divider)与所述第一隔室区段分离。所述补给组件可包括与所述电镀腔室流体耦接且与所述第一隔室电耦接的第二隔室。所述补给组件也可包括与所述第二隔室电耦接的第三隔室，并且所述第三隔室包括惰性阴极。
[0008]在一些实施方式中，所述系统可包括将所述阳极材料与所述惰性阴极相耦接的电压源。所述第一隔室可包括阳极电解液(anolyte)，所述第二隔室可包括阴极电解液(catholyte)，并且所述第三隔室可包括取样电解液(thiefolyte)。所述第三隔室可与所述电镀腔室流体耦接以在所述第三隔室和所述电镀腔室之间递送取样电解液。所述第二隔室
可与所述电镀腔室流体耦接。所述系统可包括定位在所述第一隔室的所述第二隔室区段和所述第二隔室之间的第一离子膜(ionic membrane)。所述系统可包括定位在所述第二隔室和所述第三隔室之间的第二离子膜。所述第二离子膜可以是单价膜(monovalent membrane)。所述系统可包括流体耦接在所述第一隔室的所述第一隔室区段和所述第一隔室的所述第二隔室区段之间的泵。所述泵在第一设定中是可操作的，以使阳极电解液从所述第一隔室的所述第一隔室区段流动至所述第一隔室的所述第二隔室区段。可围绕所述间隔物界定流体路径(path)，从而当在所述第一设定中操作所述泵时，阳极电解液从所述第一隔室的所述第二隔室区段流动至所述第一隔室的所述第一隔室区段。所述泵在第二设定中是可操作的，以从所述第一隔室的所述第二隔室区段彻底排空(drain)所述阳极电解液。所述系统可包括位于所述第二隔室中的插入物。所述插入物可沿着所述插入物界定至少一个流体通道。所述系统可包括设置在所述第一隔室的所述第一隔室区段内的隔室。所述隔室可容纳所述阳极材料。所述间隔物可以是将所述第一隔室的所述第一隔室区段至所述第一隔室的所述第二隔室区段之间的流动路径流体隔离的离子膜。
[0009]本技术的一些实施方式可包含操作电镀系统的方法。所述方法可包括通过补给组件驱动电压。所述补给组件可包括容纳阳极材料的第一隔室。所述第一隔室可具有第一隔室区段和第二隔室区段，在第一隔室区段中容纳有所述阳极材料，并且第二隔室区段通过间隔物与所述第一隔室区段分离。所述补给组件可包括与电镀腔室流体耦接且与所述第一隔室电耦接的第二隔室。所述补给组件可包括与所述第二隔室电耦接的第三隔室。所述第三隔室可包括惰性阴极。通过所述第一隔室的所述第一隔室区段、所述第一隔室的所述第二隔室区段、所述第二隔室、和所述第三隔室，所述电压可被从所述阳极材料驱动至所述惰性阴极。所述方法可包括将所述阳极材料的离子提供至流过所述第二隔室的阴极电解液。
[0010]在一些实施方式中，所述方法可包括使所述阳极材料和所述惰性阴极之间的电压反转。所述方法可包括从所述惰性阴极移除经电镀的阳极材料。所述方法可包括将阳极电解液从所述第一隔室的所述第二隔室区段泵送至所述第一隔室的所述第一隔室区段，以排空所述第一隔室的所述第二隔室区段。所述补给组件可包括定位在所述第一隔室的所述第二隔室区段和所述第二隔室之间的第一离子膜。所述补给组件可包括定位在所述第二隔室和所述第三隔室之间的第二离子膜。所述泵送可维持所述第一离子膜仅与所述阴极电解液流体接触。
[0011]本技术的一些实施方式可包含电镀系统。所述系统可包括电镀腔室。所述系统可包括与所述电镀腔室流体耦接的补给组件。所述补给组件可包括容纳阳极材料和阳极电解液的第一隔室。所述第一隔室可具有第一隔室区段和第二隔室区段，在第一隔室区段中容纳有所述阳极材料，并且第二隔室区段通过间隔物与所述第一隔室区段分离。在所述第一隔室区段和所述第二隔室区段之间可界定流体回路。所述补给组件可包括与所述电镀腔室流体耦接且与所述第一隔室电耦接的第二隔室。所述第二隔室可包含阴极电解液。所述补给组件可包括定位在所述第一隔室的所述第二隔室区段和所述第二隔室之间的第一离子膜。所述补给组件可包括与所述第二隔室电耦接的第三隔室。所述第三隔室可包括惰性阴极。所述第三隔室可包括酸取样电解液。所述补给组件可包括定位在所述第二隔室和所述第三隔室之间的第二离子膜。在一些实施方式中，所述间隔物可以是第三离子膜。
[0012]这种技术相对于传统技术而言可提供众多的益处。例如，本技术可限制系统闲置
状态期间的添加剂损失。此外，该系统也可限制因阴极电解液中的夹带空气导致的电镀缺陷。结合下面的说明和附图，更详细地描述这些和其他实施方式以及许多它们的优点和特征。
附图说明
[0013]通过参考本说明书的余下部分和附图，可以实现对所公开的多个实施方式的本质和优点的进一步理解。
[0014]图1示出了根据本技术的一些实施方式的电镀处理系统的示意图。
[0015]图2示出了根据本技术的一些实施方式的惰性阳极的截面图。
[0016]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电镀系统，其特征在于，包括：电镀腔室；和与所述电镀腔室流体耦接的补给组件，所述补给组件包括：容纳阳极材料的第一隔室，所述第一隔室具有第一隔室区段和第二隔室区段，在所述第一隔室区段中容纳有所述阳极材料，并且所述第二隔室区段通过间隔物与所述第一隔室区段分离，第二隔室，所述第二隔室与所述电镀腔室流体耦接且与所述第一隔室电耦接，和与所述第二隔室电耦接的第三隔室，所述第三隔室包括惰性阴极。2.根据权利要求1所述的电镀系统，其特征在于，所述电镀系统进一步包括：电压源，所述电压源将所述阳极材料与所述惰性阴极相耦接。3.根据权利要求1所述的电镀系统，其特征在于，所述第一隔室包括阳极电解液，其中所述第二隔室包括阴极电解液，并且其中所述第三隔室包括取样电解液。4.根据权利要求3所述的电镀系统，其特征在于，所述第三隔室与所述电镀腔室流体耦接以在所述第三隔室与所述电镀腔室之间递送取样电解液，并且其中所述第二隔室与所述电镀腔室流体耦接。5.根据权利要求1所述的电镀系统，其特征在于，所述电镀系统进一步包括：第一离子膜，所述第一离子膜定位在所述第一隔室的所述第二隔室区段与所述第二隔室之间；和第二离子膜，所述第二离子膜定位在所述第二隔室与所述第三隔室之间。6.根据权利要求5所述的电镀系统，其特征在于，所述第二离子膜是单价膜。7.根据权利要求1所述的电镀系统，其特征在于，所述电镀系统进一步包括：泵，所述泵被流体耦接在所述第一隔室的所述第一隔室区段与所述第一隔室的所述第二隔室区段之间。8.根据权利要求7所述的电镀系统，其特征在于，所述泵在第一设定中是可操作的，以使阳极电解液从所述第一隔室的所述第一隔室区段流动至所述第一隔室的所述第二隔室区段。9.根据权利要求8所述的电镀系统，其特征在于，围绕所述间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺兰，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：新型
国别省市：