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    • 专利摘要:
    一種基板電鍍處理器具有在一支撐結構上之一液槽以及相對於該支撐結構而固定定位之一頭部支座。具有一轉子之一頭部係裝設至該頭部支座上。與該頭部支座相關聯之一舉升器係使該頭部移動而與該液槽接合或脫離。一對準裝置係可裝設至該轉子，該對準裝置具有至少一感測器，該感測器用以於該頭部接合於該液槽時偵測該液槽的一內部表面的一位置。該感測器可為經定位以接觸該液槽的該內部表面之一物理接觸感測器。
    公开号:TW201315841A
    申请号:TW101126820
    申请日:2012-07-25
    公开日:2013-04-16
    发明作者:Bryan Puch
    申请人:Applied Materials Inc；
    IPC主号:C25D17-00
    专利说明:
    電化學處理器對準系統
    本發明係與用於電化學處理微特徵結構工作件或基板之腔室、系統及方法有關，該微特徵結構工作間或基板具有整合於該基板中及/或上之微尺度元件。
    微電子元件(例如半導體元件)與微機械或微光學元件一般是使用數種不同類型的機器而被製造在一基板上及/或中。在一典型製程中，係於一基板上電鍍一或多層傳導材料(一般是金屬)，然後該基板係一般被蝕刻及研磨，以移除一部分的沉積傳導層而形成觸點及/或傳導線路。
    隨著微尺度元件被逐漸以甚或更小的微觀尺寸加以製造，在製程中所使用的機器也必須變得更為精確。當在一基板上電鍍一金屬層時，通常需要在基板的全部區域上都有一高度均勻的厚度。為達到一均勻電鍍輪廓或厚度，需要在電鍍腔室中精確控制電流流量。此對應地需要基板被精確定位且位於電鍍腔室中央。
    在大部分的電鍍機器中，基板是被固持在一頭部中的夾具或一轉子中，該夾具或轉子係使基板從負載/卸載位置移動到在一電鍍液槽(內有電解液)內的一處理位置。由於在基板位於該處理位置時，電鍍腔室是關閉的，因此無法目檢對準基板或固持該基板之該頭部與該液槽。因此，需要能在基板電鍍腔室中使頭部對準於液槽之技術。
    一種基板電鍍處理器具有在一支撐結構上之液槽以及相對於該支撐結構而固定定位的一頭部支座。具有一轉子之一頭部係裝設至該頭部支座上。與該頭部支座相關聯之一舉升器(例如在一舉升/旋轉機構中)係使該頭部移動而與該液槽接合或脫離。一對準裝置係可裝設至該轉子，該對準裝置具有至少一感測器，該感測器用以於該頭部接合於該液槽時偵測該液槽的一內部表面的一位置。該感測器可為經定位以接觸該液槽的該內部表面之一物理接觸感測器。也可視情況使用其他類型的感測器，例如光學式、聲波式、或其他的測距感測器。從本發明之一實施方式的下述詳細說明中將可清楚理解其他及進一步的目標與優點。當然可在本發明之範疇內使用其他實施方式。本發明同樣存在於所述元件與步驟的次組合中。
    如第1圖所示，一電鍍處理器或腔室20具有一頭部30，頭部30係裝設至一舉升/旋轉機構34的臂部44。該舉升/旋轉機構34可垂直舉升及降低頭部30，且也使頭部30在一面向上與一面向下位置之間旋轉。在第1圖中所示之頭部30是位於面向下位置，其中頭部30也接合至一甲板板材24上所支撐之一液槽裝置50中。
    現參閱第4圖，頭部30包含一轉子180與視情況裝設至該轉子180之一背板198。在頭部30中之一馬達184係使轉子180在處理期間旋轉。在電鍍處理期間，一基板(例如一矽晶圓)係被固持於轉子180中並且旋轉，同時與液槽裝置50中的液體電鍍浴接觸。在液槽裝置50中的一擴散器74與一上蓋76係幫助控制電鍍腔室30內之電場與電解液的流量。如第4圖所示，當轉子180位於處理位置時，電鍍腔室20是關閉的，且無法目視到轉子180與轉子180中所固持之基板。因此無法達成轉子180或頭部30與液槽裝置50之間的目檢對準。
    第5圖繪示了一種對準裝置200，該對準裝置200是用以使包含轉子180之頭部30與液槽裝置50精確對準。所繪示之具體對準裝置實例200包含第一與第二對準位置接觸感測器206與208。感測器206係一水平位置感測器，而感測器208是一垂直位置感測器。感測器206與208係連結至對準裝置外殼204內的一傳送器210。在外殼204內亦含有一電池212，電池212亦連結至傳送器210與感測器。外殼204可包含或裝設至一固定環件202。在第5圖中，感測器係彼此取向呈直角之物理接觸感測器，其中感測器208係呈實質垂直、而感測器206係呈實質水平。在替代設計中，也可使用單一感測器、或兩個以上的感測器，且也可使用不同的感測器取向。
    第4圖繪示裝設至轉子180之對準裝置200。具體而言，對準裝置200的固定環件202係拴於轉子180上，而頭部係位於面向上及/或負載/卸載位置。若轉子180包含一背板198，則於裝設至對準裝置之前先行移除。接著經由該舉升/旋轉機構34而使頭部30反轉及下降至第4圖所示的處理位置中。
    在一個用於使頭部30與液槽裝置50對準的方法中，係先調整頭部而使其為調平。此可藉由先利用一數位調平器或類似的人為測量元件來檢查頭部的取向而達成。若測量元件指示該頭部並未調平，則可利用人為測量元件與下述調平機構來執行一第一調平操作。
    若該數位調平器顯示該頭部係呈調平，或在執行第一調平操作之後，即可藉由旋轉液槽裝置50內之對準裝置200(經由馬達184的控制)來進行一次更精確的測量。當對準裝置200旋轉時，從垂直感測器208之一讀數係傳送至一鄰近顯示器，例如經由無線電射頻傳送。此提供了頭部之調平外(out of level)或「下降」(若有的話)之指示。
    參閱第2圖與第3圖，可利用頭部上的一調平機構來調平頭部30。可使用各種調平機構來調平頭部，一般是藉由在臂部44與頭部30之間產生一推力或拉力而進行。在第2圖與第3圖所示實例中，一調平機構係藉由使鎖定螺栓47鬆動、然後使一調整螺絲49前進或縮回而運作。調整螺絲49的內端部係推抵於臂部板材46上。當調整螺絲49順時鐘方向轉動或旋緊時，其會將頭部板材48上拉、或順時鐘方向拉動，如第3圖所示。隨對準裝置繼續旋轉，調整螺絲49係於監看垂直感測器208的輸出顯示器時被轉動。
    在經由調整螺絲49調平頭部30之後，鎖定螺栓係被旋緊以將頭部30固定至調平位置中。若顯示器顯示沒有頭部下降，則可跳過該等步驟，因為不需要頭部下降調整。若數位調平測量元件初始顯示出頭部為調平外，則執行上述頭部調平步驟，直到數位調平元件指示該頭部係呈調平為止，然後接著是使用對準裝置200，如上所述。
    由於有頭部30調平，來自水平感測器206之讀數係可用以使頭部位於液槽裝置50中央。此可藉由鬆開可使液槽裝置50固持定位在甲板板材24上之類似元件的液槽夾鉗51、螺紋鎖固件而達成，如第1圖中所示。液槽裝置50係接著水平移動於甲板板材24上，直到水平感測器206的讀數在一整個360度旋轉中都維持實質固定為止。來自水平感測器的一實質固定讀數係指示該頭部係沿著轉子的垂直旋轉軸而與液槽裝置50對準。藉由手來水平移動液槽裝置50，或藉由視情況使用一或多個凸輪動作或一槓桿動作工具組來水平移動液槽裝置50。在使用時，該工具組可為手動工具組，或其可設置為處理器20的永久部件。在液槽裝置50與頭部30對準以後，即栓緊夾鉗51。
    接著使用舉升/旋轉機構來使頭部30上升並離開液槽裝置50，並使頭部30轉回至一面向上位置中。接著自轉子移除對準裝置。一基板係接著被載入頭部中進行電鍍。根據轉子與對準裝置的具體設計而定，在移除對準裝置之後且開始處理之前，可視需要對轉子裝設一或多個夾具，例如接觸環件、密封環件等。
    感測器206與208可為差動可變磁阻傳感感測器(DVRT)。此種類型的感測器係輸出與感測器臂部216的尖端218的移動量成比例之計數。舉例而言，尖端的1 mm移動量會產生計數值為500之一輸出，其中一個計數值係相當於0.002 mm的移動量。以下表1係說明可使用之對準方法的一個實例。

    因此，本文已繪示及說明新穎設備與方法，當然可在不背離本發明之精神與範疇下進行各種變化與置換。因此，本發明應不受此限制，除非是由下述申請專利範圍與其等效方式所限定者。
    20‧‧‧腔室
    24‧‧‧甲板版材
    30‧‧‧頭部
    34‧‧‧舉升/旋轉機構
    44‧‧‧臂部
    46‧‧‧臂部板材
    47‧‧‧鎖定螺栓
    48‧‧‧頭部板材
    49‧‧‧調整螺絲
    50‧‧‧液槽裝置
    51‧‧‧夾鉗
    74‧‧‧擴散器
    76‧‧‧上蓋
    180‧‧‧轉子
    184‧‧‧馬達
    198‧‧‧背板
    200‧‧‧對準裝置
    202‧‧‧固定環件
    204‧‧‧外殼
    206‧‧‧感測器
    208‧‧‧感測器
    210‧‧‧傳送器
    212‧‧‧電池
    216‧‧‧感測器臂部
    218‧‧‧尖端
    在圖式中，相同的元件符號是代表各圖中的相同元件。
    第1圖是一電鍍腔室的立體圖。
    第2圖是第1圖中所示電鍍腔室的頭部之前視立體圖，其中為說明所需而移除了頭部外蓋。
    第3圖是第2圖所示頭部的後視立體圖。
    第4圖是第1圖所示頭部的截面圖。
    第5圖是第4圖所示之對準裝置的立體圖。
    20‧‧‧腔室
    30‧‧‧頭部
    74‧‧‧擴散器
    76‧‧‧上蓋
    180‧‧‧轉子
    184‧‧‧馬達
    198‧‧‧背板
    200‧‧‧對準裝置
    206‧‧‧感測器
    208‧‧‧感測器
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] 一種基板電鍍處理器，包含：一液槽，其位於一支撐結構上；一頭部支座，其相對於該支撐結構而固定定位；一頭部，其裝設至該頭部支座上；一舉升器，其與該頭部支座相關聯以移動該頭部而與該液槽接合或脫離；一轉子，其在該頭部上；及一對準裝置，其可裝設至該轉子，該對準裝置具有至少一感測器，用以於該頭部接合於該液槽時偵測該液槽的一內部表面的一位置。
    [2] 如請求項第1項之基板電鍍處理器，其中該至少一感測器包含一物理接觸感測器，該物理接觸感測器係經定位以接觸該液槽的該內部表面。
    [3] 如請求項第2項之基板電鍍處理器，其中該液槽包含一上蓋，該上蓋具有一實質垂直表面，且其中該至少一感測器係與該實質垂直表面物理接觸。
    [4] 如請求項第1項之基板電鍍處理器，其中該對準裝置更包含一第二感測器，且其中該液槽包含一上蓋，該上蓋具有一第一表面以及與該第一表面分隔之一第二表面，且其中該第一感測器用以偵測該第一表面的一位置，且該第二感測器用以偵測該第二表面的一位置。
    [5] 如請求項第4項之基板電鍍處理器，其中該第一與第二表面位於該液槽中的一上蓋上，且其中該第一表面為實質垂直且該第二表面為實質水平。
    [6] 如請求項第5項之基板電鍍處理器，其中該第一表面與該第二表面間係形成40至90度之一角度。
    [7] 如請求項第4項之基板電鍍處理器，其中該第一與第二感測器包含線性位置感測器，該等線性位置感測器具有可滑進及滑出一外殼之一活塞，其中該等活塞係可於實質垂直軸上移動。
    [8] 如請求項第5項之基板電鍍處理器，其中該上蓋具有一彎曲表面，該彎曲表面係延伸於該上蓋的一下端部和一上端部之間，且其中該第一表面係與該上蓋的下部相鄰，而該第二表面係與該蓋部的該上端部相鄰。
    [9] 如請求項第1項之基板電鍍處理器，更包含在該對準裝置中之一傳送器，該傳送器係連結至該至少一感測器。
    [10] 如請求項第1項之基板電鍍處理器，其中該對準裝置包含一固定板材，用於將該對準裝置暫時裝設至該轉子。
    [11] 如請求項第1項之基板電鍍處理器，其中該支撐結構包含一甲板板材，且該基板電鍍處理器更包含將該液槽鎖定於該甲板板材上一固定位置中之夾持元件，且其中該等夾持元件係可釋放以使該液槽相對於該頭部而水平移動，以對準該液槽與該頭部。
    [12] 如請求項第1項之基板電鍍處理器，更包含在該頭部上之一調平調整器。
    [13] 一種基板電鍍處理器，包含：一液槽，其在一甲板上，該液槽係延伸通過該甲板中之一清除開口；調整閘鎖，其將該液槽鎖定定位於該甲板上；該液槽具有一彎曲壁，該彎曲壁係延伸於一實質垂直下表面與一實質水平上表面之間；一舉升/旋轉機構，其相對於該甲板而固定定位；一頭部，其裝設至該舉升/旋轉機構的一臂部；一頭部調平調整器，其與該頭部與該臂部相關聯；一轉子，其在該頭部上；及一對準裝置，其可裝設至該轉子，其中該對準裝置具有一第一接觸感測器與一第二接觸感測器，當該頭部與該液槽接合時，該第一接觸感測器接觸於該液槽的一第一環形表面，該第二接觸感測器接觸於該液槽的一第二環形表面，該第二環形表面係與該第一環形表面分隔；及一電池，其在該對準裝置中連接至一傳送器，該傳送器連結至該對準裝置中的該第一接觸感測器與該第二接觸感測器。
    [14] 如請求項第13項之基板電鍍處理器，其中在該液槽中，該第一環形表面係與該實質垂直下表面相鄰，而該第二環形表面係與該實質水平上表面相鄰。
    [15] 一種用於使一頭部對準一基板電鍍設備之一液槽的方法，該方法包含以下步驟：將一對準裝置裝設至該頭部中之一轉子；將該頭部移動至該液槽中的一處理位置；旋轉該轉子；自該對準裝置接收一輸出，該輸出代表該頭部相對於該液槽之一位置；使該液槽相對於該頭部而移動，以根據該對準裝置的所接收輸出對準該液槽與該頭部；將該頭部移出該液槽；及自該轉子移除該對準裝置。
    [16] 如請求項第15項之方法，該方法更包含以下步驟：利用一頭部調平調整器來調平該頭部，該頭部調平調整器係位於該頭部上或與其相鄰。
    [17] 如請求項第15項之方法，該方法更包含以下步驟：在移動該液槽之前，釋放使該液槽相對於該頭部而固持定位的裝設元件，然後在對準該液槽與該頭部之後鎖定該等裝設元件。
    [18] 如請求項第15項之方法，該方法更包含以下步驟：自該對準裝置接收第一與第二輸出，該第一與第二輸出分別代表該液槽與該轉子之間的垂直與水平對準。
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