电化学处理器对准系统的制作方法
【专利摘要】一种基板电镀处理器，该基板电镀处理器具有在支撑结构上的容器和相对于该支撑结构而固定定位的头部支座。具有转子的头部装设至该头部支座上。与该头部支座相关联的举升器使该头部移动而与该容器接合或脱离。可装设至该转子的对准组件，该对准组件具有至少一个传感器，该传感器用以在该头部接合于该容器时检测该容器的内部表面的一位置。该传感器可为定位以接触该容器的该内部表面的物理接触传感器。
【专利说明】电化学处理器对准系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于电化学处理微特征结构工件或基板的腔室、系统和方法，该微特征结构工件或基板具有集成在该基板中和/或上的微型(miciO-scale)装置。
[0002]背景
[0003]微电子装置(例如半导体装置)和微机械或微光学装置一般是使用数种不同类型的机器而被制造在基板上和/或中。在典型制造工艺中，在基板上电镀一或多层传导材料(一般是金属)，然后该基板一般被蚀刻和研磨，以除去一部分的沉积传导层而形成触点和/或传导线路。
[0004]随着微型装置被逐渐以更小的微观尺寸加以制造，在制造工艺中所使用的机器也必须变得更为精确。当在基板上电镀金属层时，通常需要在基板的全部区域上都有高度均匀的厚度。为达到均匀电镀轮廓或厚度，需要在电镀腔室中精确控制电流流量。此对应地需要基板被精确定位且位于电镀腔室中央。
[0005]在大部分的电镀机器中，基板是被固持在头部中的夹具或转子中，该夹具或转子使基板从负载/卸载位置移动到在电镀容器(vessel)(内有电解液)内的处理位置。由于在基板位于该处理位置时，电镀腔室是关闭的，因此无法目检对准基板或固持该基板的该头部与该容器。因此，需要能在基板电镀腔室中使头部对准于容器的技术。
[0006]发明概述
[0007]—种基板电镀处理器，所述基板电镀处理器具有在支撑结构上的容器和相对于该支撑结构而固定定位的头部支座。具有转子的头部装设至该头部支座上。与该头部支座相关联的举升器(例如在举升/旋转机构中)使该头部移动而与该容器接合或脱离。可装设至该转子的对准组件，该对准组件具有至少一个传感器，该至少一个传感器用以在该头部接合于该容器时检测该容器的内部表面的一位置。该传感器可定位以接触该容器的该内部表面的物理接触传感器。也可视情况使用其它类型的传感器，例如光学式、声波式、或其它的测距传感器。从本发明的一个实施方式的下述具体描述中将可清楚理解其它及进一步的目标与优点。当然可在本发明的范围内使用其它实施方式。本发明同样存在于所述元件与步骤的子组合(sub combinations)中。
[0008]附图简要说明
[0009]在附图中，相同的附图标记是代表各图中的相同元件。
[0010]图1是电镀腔室的立体图。
[0011]图2是图1中所示电镀腔室的头部的前视立体图，其中为说明所需而移除了头部外盖。
[0012]图3是图2所示头部的后视立体图。
[0013]图4是图1所示头部的截面图。
[0014]图5是图4所示的对准组件的立体图。
[0015]具体描述
[0016]如图1所示，电镀处理器或腔室20具有头部30，头部30装设至举升/旋转机构34的臂部44。该举升/旋转机构34可垂直举升和降低头部30，且也使头部30在面向上与面向下位置之间旋转。在图1中所示的头部30是位于面向下位置，其中头部30也接合至盖板板(deck plate) 24上所支撑的容器组件50中。
[0017]现参阅图4，头部30包括转子180与视情况装设至该转子180的背板198。在头部30中的电机184使转子180在处理期间旋转。在电镀处理期间，基板(例如硅晶片)被固持于转子180中并且旋转，同时与容器组件50中的液体电解液槽接触。在容器组件50中的扩散器74与上盖76帮助控制电镀腔室30内的电场与电解液的流量。如图4所示，当转子180位于处理位置时，电镀腔室20是关闭的，且既无法目视到转子180也无法目视到与转子180中所固持的基板。因此无法实现转子180或头部30与容器组件50之间的目检对准。
[0018]图5绘示了一种对准组件200，该对准组件200可用以使包括转子180的头部30与容器组件50精确对准。所绘示的具体对准组件实例200包括第一对准位置接触传感器206与第二对准位置接触传感器208。传感器206可以是水平位置传感器，而传感器208可以是垂直位置传感器。传感器206与208连结至对准组件外壳204内的传送器210。在外壳204内还含有电池212，电池212连结至传送器210与传感器。外壳204可包括或装设至安装环件202。在图5中，传感器彼此取向呈直角的物理接触传感器，其中传感器208呈实质垂直、而传感器206呈实质水平。在替代设计中，也可使用单一传感器、或两个以上的传感器，且也可使用不同的传感器取向。
[0019]图4绘示装设至转子180的对准组件200。具体而言，对准组件200的安装环件202拴于转子180上，而头部位于面向上和/或负载/卸载位置。若转子180包括背板198，则于装设至对准组件之前先行移除。接着经由该举升/旋转机构34而使头部30反转和下降至图4所示的处理位置中。
[0020]在一个用于使头部30与容器组件50对准的方法中，先调整头部而使其为调平。此可通过先利用数字调平器或类似的人工测量装置来检查头部的取向而实现。若测量装置指示该头部并未调平，则可利用人工测量装置与下述调平机构来执行第一调平操作。
[0021]若该数字调平器显示该头部呈调平，或在执行第一调平操作之后，即可通过旋转容器组件50内的对准组件200 (经由电机184的控制)来进行一次更精确的测量。当对准组件200旋转时，来自垂直传感器208的读数传送至邻近显示器，例如经由射频传送。此提供了头部的调平外(out-of-level)或“下降”(若有的话)的指示。
[0022]参阅图2与图3，可利用头部上的调平机构来调平头部30。可使用各种调平机构来调平头部，一般是由在臂部44与头部30之间产生推力或拉力而进行。在图2与图3所示实例中，调平机构通过使锁定螺栓47松动、然后使调整螺丝49前进或缩回而操作。调整螺丝49的内端部抵靠于臂部板46上。当调整螺丝49顺时钟方向转动或旋紧时，其会将头部板48上拉、或顺时钟方向拉动，如图3所示。随对准组件继续旋转,调整螺丝49可于监看垂直传感器208的输出显示器时被转动。
[0023]在经由调整螺丝49调平头部30之后，锁定螺栓被旋紧以将头部30固定至调平位置中。若显示器显示没有头部下降，则可跳过这些步骤，因为不需要头部下降调整。若数字调平测量装置初始显示出头部为调平外，则可执行上述头部调平步骤，直到数字调平装置指示该头部呈调平为止，然后接着是使用对准组件200，如上所述。[0024]由于有头部30调平，来自水平传感器206的读数可用以使头部位于容器组件50中央。此可通过松开使容器组件50固持定位在盖板板24上的类似装置的容器夹钳51、螺纹紧固件而实现，如图1中所示。容器组件50接着水平移动于盖板板24上，直到水平传感器206的读数在整个360度旋转中都维持实质固定为止。来自水平传感器的实质固定读数指示该头部绕着转子的垂直旋转轴而与容器组件50对准。可由手来水平移动容器组件50，或由视情况使用一个或多个凸轮作用或杠杆作用工具组来水平移动容器组件50。在使用时，该工具组可为手动工具组，或它们可设置为处理器20的永久部件。在容器组件50与头部30对准以后，即栓紧夹钳51。
[0025]接着可使用举升/旋转机构来使头部30上升并离开容器组件50，并使头部30转回至面向上位置中。接着自转子移除对准组件。基板接着可被加载至头部中进行电镀。根据转子与对准组件的具体设计而定，在移除对准组件之后且开始处理之前，可视需要对转子装设一个或多个夹具，例如接触环件、密封环件等。
[0026]传感器206与208可为差动可变磁阻传感传感器(DVRT)。此种类型的传感器输出与传感器臂部216的尖端218的移动量成比例的计数。举例而言，尖端的Imm移动量可产生计数值为500的输出，其中一个计数值相当于0.002mm的移动量。以下表1说明可使用的对准方法的一个实例。
[0027]表1
[0028]
【权利要求】
1.一种基板电镀处理器，所述基板电镀处理器包括: 容器，所述容器在支撑结构上； 头部支座，所述头部支座相对于所述支撑结构而固定定位； 头部，所述头部装设至所述头部支座上； 举升器，所述举升器与所述头部支座相关联以移动所述头部而与所述容器接合或脱离； 转子，所述转子在所述头部上；和 对准组件， 所述对准组件可装设至所述转子，其中所述对准组件具有至少一个传感器，所述至少一个传感器用以在所述头部接合于所述容器时检测所述容器的内部表面的一位置。
2.如权利要求1的基板电镀处理器，其中所述至少一个传感器包括物理接触传感器，所述物理接触传感器定位以接触所述容器的所述内部表面。
3.如权利要求2的基板电镀处理器，其中所述容器包括上盖，所述上盖具有实质垂直表面，且其中所述至少一个传感器与所述实质垂直表面物理接触。
4.如权利要求1的基板电镀处理器，其中所述对准组件进一步包括第二传感器，且其中所述容器包括上盖，所述上盖具有第一表面以及与所述第一表面分隔的第二表面，且其中所述第一传感器用以感测所述第一表面的一位置，且所述第二传感器用以感测所述第二表面的一位置。
5.如权利要求4的基板电镀处理器，其中所述第一表面和第二表面在所述容器中的上盖上，且其中所述第一表面为实质垂直且所述第二表面为实质水平。
6.如权利要求5的基板电镀处理器，其中所述第一表面与所述第二表面间形成40至90度的一角度。
7.如权利要求4的基板电镀处理器，其中所述第一传感器与第二传感器包括线性位置传感器，所述线性位置传感器具有可滑进和滑出外壳的活塞，其中所述活塞可于实质垂直轴上移动。
8.如权利要求5的基板电镀处理器，其中所述上盖具有弯曲表面，所述弯曲表面延伸于所述上盖的下端部与上端部之间，且其中所述第一表面与所述上盖的下部相邻，而所述第二表面与所述盖部的所述上端部相邻。
9.如权利要求1的基板电镀处理器，进一步包括在所述对准组件中的传送器，所述传送器连结至所述至少一个传感器。
10.如权利要求1的基板电镀处理器，其中所述对准组件包括安装板，用于将所述对准组件暂时装设至所述转子。
11.如权利要求1的基板电镀处理器，其中所述支撑结构包括盖板板，且所述基板电镀处理器进一步包括将所述容器锁定于所述盖板板上一固定位置中的夹持装置，且其中所述夹持装置可释放以使所述容器相对于所述头部而水平移动，以对准所述容器与所述头部。
12.如权利要求1的基板电镀处理器，进一步包括在所述头部上的调平调整器。
13.—种基板电镀处理器，所述基板电镀处理器包括: 容器，所述容器在盖板上，所述容器延伸通过所述盖板中的清除开口 ； 调整锁，所述调整锁将所述容器锁定定位于所述盖板上；所述容器具有弯曲壁，所述弯曲壁延伸于实质垂直下表面与实质水平上表面之间； 举升/旋转机构，所述举升/旋转机构相对于所述盖板而固定定位； 头部，所述头部装设至所述举升/旋转机构的臂部； 头部调平调整器，所述头部调平调整器与所述头部和所述臂部相关联； 转子，所述转子在所述头部上；和 对准组件，所述对准组件可装设至所述转子，其中所述对准组件具有第一接触传感器和第二接触传感器，当所述头部与所述容器接合时，所述第一接触传感器接触于所述容器的第一环形表面，所述第二接触传感器接触于所述容器的第二环形表面，所述第二环形表面与所述第一环形表面分隔；和 电池，所述电池在所述对准组件中连接至传送器，所述传送器连结至所述对准组件中的所述第一接触传感器与所述第二接触传感器。
14.如权利要求13的基板电镀处理器，其中在所述容器中，所述第一环形表面与所述实质垂直下表面相邻，而所述第二环形表面与所述实质水平上表面相邻。
15.一种用于使头部对准基板电镀设备的容器的方法，所述方法包括以下步骤: 将对准组件装设至所述头部中的转子； 将所述头部移动至所述容器中的处理位置； 旋转所述转子； 自所述对准组件接收输出，所述输出代表所述头部相对于所述容器的一位置； 使所述容器相对于所述头部而移动，以根据所述对准组件的所接收输出对准所述容器与所述头部； 将所述头部移出所述容器；和 自所述转子移除所述对准组件。
16.如权利要求15的方法，所述方法进一步包括以下步骤:利用头部调平调整器来调平所述头部，所述头部调平调整器位于所述头部上或与所述头部相邻。
17.如权利要求15的方法，所述方法进一步包括以下步骤:在移动所述容器之前，释放使所述容器相对于所述头部而固持定位的装设装置，然后在对准所述容器与所述头部之后锁定所述装设装置。
18.如权利要求15的方法，所述方法进一步包括以下步骤:自所述对准组件接收第一输出与第二输出，所述第一输出与第二输出分别代表所述容器与所述转子之间的垂直与水平对准。
【文档编号】H01L21/288GK103843116SQ201280048868
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2011年10月6日
【发明者】布赖恩·普奇 申请人:应用材料公司