| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202311365666.2 | 申请日 | 2023-10-20 |
| 公开(公告)号 | CN119859837A | 公开(公告)日 | 2025-04-22 |
| 申请人 | 新阳硅密(上海)半导体技术有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 史蒂文·贺·汪; 王铮; 印琼玲; 韦永雁; 徐亚南; 黄亚丽; | 第一发明人 | 史蒂文·贺·汪 |
| 权利人 | 新阳硅密(上海)半导体技术有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 新阳硅密(上海)半导体技术有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：上海市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：上海市松江区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：上海市松江区思贤路3600号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：201616 |
| 主IPC国际分类 | C25D17/02 | 所有IPC国际分类 | C25D17/02 ; C25D21/12 ; C25D17/00 ; C25D21/10 ; C25D7/12 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京市盈科律师事务所 | 专利代理人 | 陈晨; 方茗茗; |
| 摘要 | 本 发明 提供了一种改善电 镀 均匀性的 电镀 装置和电镀方法，其中电镀装置包括激光测距装置，当电镀头夹持 晶圆 进入电镀腔并到达激光测距装置所在高度时，激光测距装置所包含的各个激光测距仪测量其与电镀头的距离，并将距离反馈至控制装置，若控制装置显示的距离相等，则使电镀头向下以进行晶圆的电镀工艺，若不相等，则移动电镀头直至各个激光测距仪反馈的距离相等，而后使电镀头向下以进行晶圆的电镀工艺。本发明能够确保电镀头夹持的晶圆与搅拌装置、进液分流装置在电镀过程中同心，由此促使电镀液更好的在晶圆表面沉积，从而提升电镀镀层的均匀性。 | ||
| 权利要求 | 1.一种改善电镀均匀性的电镀装置，其特征在于，包括第一驱动装置、电镀头、电镀槽、圆形的搅拌装置、第二驱动装置、激光测距装置以及控制装置； |
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| 说明书全文 | 一种改善电镀均匀性的电镀装置和电镀方法技术领域[0001] 本发明涉及电镀技术领域，具体地，涉及一种改善电镀均匀性的电镀装置和采用该电镀装置进行的电镀方法。 背景技术[0002] 近年来，由于全球消费类电子市场的需求的快速上涨，使得各个半导体制造商所生产的半导体元器件向减小封装尺寸、成本和重量的方向发展，并在此基础上增强了元器件功能和性能。为了使半导体功耗越来越低，速度越来越快，减少RC延迟，半导体金属互连也在迅速的发展。相较于PVD/CVD制备金属膜层工艺，电镀工艺由于其工艺的低温、低成本优势，已成为金属互连的主要制备方法。 [0003] 目前，电镀工艺在晶圆制造和封装中主要应用于金属互连及先进封装工艺，金属铜互连工艺已成为晶圆制造和先进封装技术的关键工艺，其具有的主要优势是更低的电阻率以及抗电迁移性(由于电子在导电过程中会撞击金属导体中的离子，将动量转移给金属离子，从而引起及推动金属离子发生缓慢移动，该现象称之为电迁移。电迁移对集成电路的可靠性有重要影响，这是因为在导电过程中，电迁移会不断地积累，最终在金属导线中产生分散的缺陷，这些缺陷继续汇集形成大的空洞，造成金属断路，直接影响电路的性能。由于铜的电迁移比铝材料小很多，所以金属铜具有显著的优越性。因此，在先进技术节点的工艺中金属铜被广泛应用)，且能够满足芯片尺寸更小、功能更强大、能耗更低等技术性要求。 [0004] 在金属铜互连工艺中，是将带有扩散阻挡层和籽晶层的晶圆浸没在含有相应添加剂的高纯铜电镀液中，利用电镀工艺对已经刻蚀好的互连穿孔(Via)和槽隙(Trench)进行无缺陷填充。铜互连工艺贯穿整个芯片的制造过程，铜互连工艺所使用的铜电镀液具有金属杂质低、纯度高、洁净度高的优良品质，可满足集成电路制造大马士革铜互连、先进封装凸块电镀(Cu Pillar/Bump/RDL/UBM)、硅盲孔/通孔(TSV)电镀等工艺要求。其他金属电镀包括电镀锡、电镀金等种类，具有镀层均匀、电流效率高、镀液稳定性强等特点，适合集成电路传统封装和先进封装中的电镀等各项工艺，要求镀层结晶致密，杂质含量少。 [0005] 针对晶圆电镀，电镀的均匀性是衡量电镀工艺能力的重要指标。其中电镀电流分布/电镀药液流场分布/电镀药液循环方式等都会影响晶圆电镀的结果。如何提高晶圆的电镀均匀性，成为本领域亟需解决的技术问题。 发明内容[0006] 本发明的目的是要改善晶圆电镀过程中晶圆表面电镀层的均匀性。 [0007] 根据本发明的第一个方面，提供一种改善电镀均匀性的电镀装置，包括第一驱动装置、电镀头、电镀槽、圆形的搅拌装置、第二驱动装置、激光测距装置以及控制装置； [0008] 所述第一驱动装置连接电镀头并可驱动电镀头移动及旋转，电镀头用于夹持晶圆；所述电镀槽包括圆形的电镀腔，电镀腔盛放有电镀液，电镀槽的底部圆心位置处设置有进液分流装置；所述搅拌装置水平设置于电镀腔内且二者同心设置；所述第二驱动装置连接搅拌装置并可驱动搅拌装置旋转； [0009] 所述激光测距装置包括若干个均匀设置于电镀腔腔壁的激光测距仪，激光测距仪位于搅拌装置上方且激光测距仪所在平面与搅拌装置平行；所述控制装置连接激光测距装置； [0010] 使电镀头夹持晶圆，并控制第一驱动装置驱动电镀头进入电镀腔，电镀头进入电镀腔并到达激光测距仪所在高度时，各个激光测距仪测量其与电镀头的距离，并将距离反馈至控制装置，若控制装置显示的距离相等，则第一驱动装置继续驱动电镀头向下以进行晶圆的电镀工艺；若不相等，则第一驱动装置水平移动电镀头直至各个激光测距仪反馈的距离相等，而后第一驱动装置继续驱动电镀头向下以进行晶圆的电镀工艺。 [0011] 本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，能够确保电镀头夹持的晶圆与搅拌装置、进液分流装置在电镀过程中同心，由此促使电镀液更好的在晶圆表面沉积，提升电镀镀层的均匀性。 [0012] 优选地，所述激光测距仪的数量为3个，3个激光测距仪呈120°等距分布于电镀腔的腔壁。 [0013] 本技术方案中，采用3个激光测距仪进行同心与否判断，保证判断准确性。当然，在本申请的其他方案中，使用者也可根据实际需要选择其他数量的激光测距仪，如可选择4个90°等距分布的激光测距仪，6个60°等距分布的激光测距仪等。 [0014] 优选地，所述控制装置记录有各个激光测距仪与电镀头等距时的距离值，控制装置能够根据激光测距仪反馈的距离值计算电镀头偏移值。 [0015] 本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，根据控制装置反馈的电镀头偏移值，使用者可对电镀头的位置进行有针对性调整，由此快速完成同心设定。 [0016] 优选地，所述搅拌装置包括圆形的搅拌板，晶圆电镀时，搅拌板在第二驱动装置的驱动下旋转。 [0018] 优选地，所述搅拌板呈倒置盘形，搅拌板包括向上隆起的搅拌区以及自搅拌区底部向外侧延伸形成的底盘，搅拌区包括搅拌区上表面和搅拌区侧面；所述搅拌区包括骨架结构，骨架结构包括多个相交的横向骨架和纵向骨架； [0019] 所述搅拌区还包括匀流口，匀流口包括中部匀流口和边部匀流口，中部匀流口开设于相邻的横向骨架及相邻的纵向骨架围合的区域内，边部匀流口连续开设于搅拌区上表面的边部、搅拌区侧面、以及底盘表面靠近其与搅拌区底部连接的位置处。 [0020] 本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，当电镀药液从电镀腔下部中心位置处循环向上输入，电镀药液将被搅拌区的横向骨架和纵向骨架打散而从匀流口穿过，由此使电镀药液更加均匀的分布，同时，边部匀流口开设至搅拌区侧面及底盘，使得骨架边缘呈开放式分布，由此使边缘电镀液能有控制的流出，减小晶圆边缘镀层厚度，减小晶圆电镀边缘效应。 [0021] 优选地，所述横向骨架上设置有鳍式结构，鳍式结构的形状为梯形，相邻鳍式结构之间形成近V形开口；近V形开口在越靠近于搅拌区上表面圆心的位置密度越大，在越远离搅拌区上表面圆心的位置密度越低。 [0022] 本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，当电镀液循环向上输入，骨架上设置的鳍式结构能够带动电镀药液向上运动，使电镀药液到达晶圆表面，同时，该设计也使得电镀药液能够通过各个鳍式结构之间形成的空隙，在骨架的不同位置分布，并且，骨架结构上鳍式结构之间的间隙为V型开口并进行分区以采用不同密度设计(搅拌中心处开口多，而边缘处开口少)，由此减少电镀液在晶圆中心和边缘电镀药液的量差。 [0023] 优选地，所述进液分流装置包括进液部及位于进液部上方的分流部，分流部上沿其延伸方向均匀设置有多排分流孔。 [0024] 本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，使电镀药液均匀流向腔体，电镀腔体不同位置均匀充满电镀药液，进而电镀药液中各化学组分均匀的分布在晶圆表面，减少电镀腔体内部化学组分浓度差异，从而改善整片晶圆金属沉积厚度的均匀性。 [0025] 根据本发明的第二个方面，提供一种改善电镀均匀性的电镀方法，采用以上任一项所述的改善电镀均匀性的电镀装置，包括如下步骤： [0026] 将晶圆上载至电镀头，通过进液分流装置向电镀腔内输入电镀液； [0027] 控制第一驱动装置驱动电镀头进入电镀腔，电镀头进入电镀腔并到达激光测距仪所在高度时，各个激光测距仪测量其与电镀头的距离，并将距离反馈至控制装置； [0028] 若控制装置显示的距离相等，则第一驱动装置继续驱动电镀头向下以进行晶圆的电镀工艺，若不相等，则第一驱动装置水平移动电镀头直至各个激光测距仪反馈的距离相等，而后第一驱动装置继续驱动电镀头向下以进行晶圆的电镀工艺。 [0029] 本技术方案中，通过采用以上所述方法设计，能够确保电镀头夹持的晶圆与搅拌装置、进液分流装置在电镀过程中同心，由此促使电镀液更好的在晶圆表面沉积，从而提升电镀镀层的均匀性。 [0030] 优选地，在进行晶圆的电镀工艺中，控制第一驱动装置驱动晶圆旋转，且控制第二驱动装置驱动搅拌装置旋转。 [0031] 本技术方案中，通过采用以上所述方法设计，晶圆电镀过程中，通过搅拌装置旋转对电镀药液施加受控的物理搅拌，将晶圆表面上阴极进液进行适当的分流、匀流作用，电镀液随着搅拌装置匀流运动，配合晶圆的水平旋转，会加快其向晶圆表面沟槽中的扩散，减少晶圆中心及边缘的电镀液浓度差。 [0032] 优选地，晶圆电镀过程中，晶圆与搅拌装置的距离介于1～1.5mm之间。 [0033] 本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，通过调整晶圆与搅拌装置之间的距离，可以控制晶圆表面扩散层厚度，使得晶圆表面镀层厚度均匀性提升。 [0034] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果： [0035] 1、本发明通过激光测距装置的设计，能够确保电镀头夹持的晶圆与搅拌装置、进液分流装置在电镀过程中同心，由此促使电镀液更好的在晶圆表面沉积，提升电镀镀层的均匀性。 [0036] 2、本发明在晶圆电镀过程中，通过实施独特的搅拌装置，对电镀药液施加受控的物理搅拌，将晶圆表面上阴极药液进行适当的分流、匀流，电镀液随此特殊的搅拌装置的匀流运动，在保证电镀品质的前提下，提升电镀层的均匀性。附图说明 [0037] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显： [0038] 图1为实施例1所述改善电镀均匀性的电镀装置的结构示意图； [0039] 图2为实施例1中进液分流装置的结构示意图； [0040] 图3为实施例1中搅拌装置的结构示意图一； [0041] 图4为实施例1中搅拌装置的侧视图； [0042] 图5为实施例1中搅拌装置的结构示意图二； [0043] 图6为图5的局部放大图； [0044] 图7为实施例2中搅拌装置的结构示意图； [0045] 图8为图7的局部放大图； [0046] 图9为图8的局部放大图； [0047] 图10为12寸检测标定晶圆厚度测试61个点位分布图； [0048] 图11为电镀夹具镀头与搅拌装置不同心时，12寸检测标定晶圆的不均匀性结果图； [0049] 图12为电镀夹具镀头与搅拌装置同心时，12寸检测标定晶圆的不均匀性结果图； [0050] 图13为电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为0.5mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性结果图； [0051] 图14为电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为0.8mm时，12寸检测标定晶圆不均匀性结果图； [0052] 图15为电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.0mm时，12寸检测标定晶圆不均匀性结果图； [0053] 图16为电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.2mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性结果图； [0054] 图17为电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.5mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性结果图； [0055] 图18为电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.8mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性结果图； [0056] 图19为电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为2.0mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性结果图。 [0057] 图中示出： [0058] 100‑改善电镀均匀性的电镀装置； [0059] 1‑第一驱动装置； [0060] 2‑电镀头； [0061] 3‑电镀槽； [0062] 4‑搅拌装置； [0063] 5‑第二驱动装置； [0064] 7‑进液部； [0065] 8‑电镀腔； [0066] 9‑进液分流装置； [0067] 10‑底盘； [0068] 11‑分流部； [0069] 20‑搅拌区； [0070] 21‑搅拌区上表面； [0071] 22‑搅拌区侧面； [0072] 30‑骨架结构； [0073] 31‑横向骨架； [0074] 32‑纵向骨架； [0075] 40‑匀流口； [0076] 41‑中部匀流口； [0077] 42‑边部匀流口； [0078] 50‑边缘位置； [0079] 60‑鳍式结构； [0080] 70‑近V形开口； [0081] 80‑搅拌板 具体实施方式[0082] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0083] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0084] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，本申请中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、底…)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。进一步地，在申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 [0085] 第1实施例 [0086] 如图1所示，本实施例提供一种改善电镀均匀性的电镀装置100，该电镀装置100包括第一驱动装置1、电镀头2、电镀槽3、圆形的搅拌装置4、第二驱动装置5、激光测距装置(图1未示出)以及控制装置。其中，第一驱动装置1为机械手，其与电镀头2连接，第一驱动装置1可以驱动电镀头2移动、旋转、摆动。电镀头2用于夹持晶圆，在第一驱动装置1的驱动下，电镀头2带动晶圆进行平移、旋转、摆动等动作，本实施例中关于电镀头的结构设计，可参考申请人在先申请的申请号为202211717395.8的发明专利。 [0087] 电镀槽3包括圆形的电镀腔8，电镀槽3的底部圆心位置处设置有进液分流装置9(图1未示出)，电镀液经进液分流装置9从电镀腔8的底部圆心位置进入电镀腔8，以提供晶圆电镀所需的环境，进液分流装置9的进液孔数量，使用者可根据实际需要进行选择，可为1个，也可以为多个，当进液分流装置9的进液孔数量为多个，其以电镀槽3的底部为圆心均匀分布。 [0088] 如图2所示，为使电镀液均匀流向电镀腔8，进液分流装置9设计为整体上包括位于底部的进液部7以及位于进液部7上方的分流部11，进液部7和分流部11整体上均呈圆柱形且分流部11的横向尺寸大于进液部7，分流部11上沿其圆周侧面均匀设置有多排分流孔，当电镀液从进液部7进入分流部11，电镀液的全部或部分将通过分流部11上设置的分流孔均匀流入电镀腔8内部，由此使电镀腔8不同位置均匀充满电镀液，进而电镀液中各化学组分均匀的分布在晶圆表面，减少电镀腔8内部化学组分浓度差异。 [0089] 如图1所示，搅拌装置4的整体形状为圆形，其水平设置于电镀腔8内且二者同心设置，第二驱动装置5连接搅拌装置4并可驱动搅拌装置4在电镀腔8内旋转。第二驱动装置5可以为步进电机，其可通过齿轮传动的方式驱动搅拌装置4旋转，例如可以是，在步进电机的传动轴上套设一个传动齿轮，并使搅拌装置4与一个转动齿轮连接并同心设置，传动齿轮和转动齿轮啮合，当步进电机的传动轴开始旋转，传动齿轮即通过转动齿轮带动搅拌装置4旋转。搅拌装置4的旋转可以加速影响晶圆表面电镀液有效化学组分之间的对流分布并随着搅动消除过电位产生的氢气气泡，由此大大提升电镀均匀性。 [0090] 进一步地，本实施例中，搅拌装置4主要包括一个呈倒置盘形的搅拌板80，如图4所示，搅拌板80包括向上隆起的搅拌区20以及自搅拌区20的底部向外侧延伸形成的底盘10，搅拌区20包括搅拌区上表面21和搅拌区侧面22。 [0091] 如图3和图5所示，搅拌区20包括骨架结构30，骨架结构30包括多个横向骨架31和多个纵向骨架32(注：横向和纵向作为方向性指示，用于描述在图3特定视角下相交的两个方向的骨架的相对位置关系，基于描述的便利性考虑，当视角发生改变,如将图3的正视视角切换为图5的侧向斜视视角，即使方向性指示也相应的改变了，仍是对应称呼为横向骨架31和纵向骨架32)。多个横向骨架31间平行设置，多个纵向骨架32间亦平行设置，横向骨架 31和纵向骨架32均垂直相交。在本实施例中，纵向骨架32的数量为4个，横向骨架31的数量则较多。 [0092] 如图6所示，横向骨架31上设置有鳍式结构60，鳍式结构60为梯形，其具有相同的高度。鳍式结构60的侧面倾斜角度相同，相邻鳍式结构60的间隔相同，由此在相邻的鳍式结构60间形成开口角度相同的近V形开口70，近V型开口70的设计，使得搅拌装置4在旋转过程中，电镀液能够在骨架的不同位置停留，从而加速影响晶圆表面电镀液有效化学组分之间的对流分布并随着搅动消除过电位产生的氢气气泡。此外，近V形开口70在搅拌区上表面21的分布密布并不均匀，整体上，搅拌区上表面21越靠近其圆心的位置，近V形开口70密度越大，而越远离其圆心的位置，近V形开口70密度越小，从而减少晶圆中间和边缘电镀药液的量差，由此使晶圆中间位置到晶圆边缘的电镀液扩散层中物质分布更加均匀，减少晶圆中心与晶圆边缘的浓度差。 [0093] 进一步地，搅拌区20还包括匀流口40，匀流口40包括中部匀流口41和边部匀流口42，中部匀流口41开设于相邻的横向骨架31及相邻的纵向骨架32围合的区域内，边部匀流口42连续开设于搅拌区上表面21的边部、搅拌区侧面22、以及底盘10表面靠近其与搅拌区底部连接的位置处。本实施例中，中部匀流口41和边部匀流口42的开口宽度均匀且一致，由此使电镀液的分布更加均匀，且该设计也使得骨架边缘为100％的开放式分布，由此使边缘电镀液能有控制的流出，减小晶圆边缘镀层厚度，减小晶圆电镀边缘效应。 [0094] 使用时，搅拌板80被安装于电镀腔8内，电镀时，其在与之直接或间接连接的第二驱动装置5的驱动下处于旋转状态，当电镀液从电镀腔8下部圆心位置处循环向上输入，电镀液将被搅拌区20的横向骨架31和纵向骨架32打散而从匀流口40穿过，由此使电镀液更加均匀的分布；同时，横向骨架31上设置的鳍式结构60，能够带动电镀液向上运动，使电镀液到达晶圆表面，同时，鳍式结构60之间形成的间隙也使得电镀液能够在骨架的不同位置分布，由此加速影响晶圆表面电镀液有效化学组分之间的对流分布。 [0095] 总体而言，本实施例通过搅拌板80的设计，在晶圆电镀过程中对电镀液施加受控的物理搅拌，将晶圆表面上阴极进液进行适当的分流、匀流作用，电镀液随着搅拌板80匀流运动，加快向晶圆表面沟槽中的扩散，减少晶圆中心及边缘的电镀液浓度差，实现整片晶圆上各处电镀薄膜厚度均匀一致。 [0096] 为确保电镀头2夹持的晶圆与搅拌装置4、进液分流装置9在电镀过程中同心，由此促使电镀液更好的在晶圆表面沉积，从而提升电镀镀层的均匀性，本实施例进一步采取如下设计：激光测距装置包括3个呈120°等距均匀设置于电镀腔8腔壁的激光测距仪，激光测距仪位于搅拌装置4上方且激光测距仪所在平面与搅拌装置4平行，控制装置连接激光测距装置。 [0097] 使用时，首先，使电镀头2夹持晶圆，并控制第一驱动装置1驱动电镀头2进入电镀腔8，电镀头2进入电镀腔8并到达激光测距仪所在高度时，各个激光测距仪测量其与电镀头2的距离，并将距离反馈至控制装置，若控制装置显示的距离相等，则表明晶圆与电镀腔8同心，而如前所述，进液分流装置9设置于电镀槽3底部的圆心位置处(即也位于电镀腔8的底部圆心位置)，搅拌装置4水平设置于电镀腔8内，此时，第一驱动装置1继续驱动电镀头2向下以进行的晶圆电镀工艺过程中，晶圆、搅拌装置4以及进液分流装置9同心。 [0098] 而若各个激光测距仪测量的其与电镀头2的距离不相等，因控制装置记录有各个激光测距仪与电镀头2等距时的距离值，控制装置能够根据激光测距仪反馈的距离值计算电镀头2偏移值，由此根据该偏移值，第一驱动装置1水平移动电镀头直至各个激光测距仪反馈的距离相等，而后第一驱动装置1继续驱动电镀头2向下以进行晶圆的电镀工艺，此时，晶圆、搅拌装置4以及进液分流装置9同心。 [0099] 在晶圆的电镀工艺中，使晶圆与搅拌装置4的距离介于1～1.5mm之间，并且，使第二驱动装置5驱动搅拌装置4的搅拌板80处于旋转状态，并使第一驱动装置1驱动晶圆处于旋转状态，由此进一步加速影响晶圆表面电镀液有效化学组分之间的对流分布，提升电镀均匀性。 [0100] 本实施例中，采用了激光测距装置进行全闭环控制，即机械手是否到位并不是预先依据软件设定，也不是依据各轴电机的编码器决定，而是依据最终的激光测距装置反馈的实际值，这些值和要求的控制值比较产生的差值作为反馈信号去驱动调整机械手的各轴电机转动的角度导致这个控制是全闭环(而不是开环或半闭环)。从运动学上知道机械手最终端的误差值可以通过机械手的结构参数逆推到各轴需要调整的电极旋转角度。 [0101] 实施例2 [0102] 本实施例亦提供一种改善电镀均匀性的电镀装置100，其结构与第1实施例基本相同，区别在于搅拌装置4的结构设计略有不同。搅拌装置4最主要的差异在于骨架结构的边缘开放程度不同，实施例1中，边部匀流口42的开口宽度均匀且一致，由此使得骨架边缘为100％的开放式分布，而本实施例中，如图7和图8所示，边部匀流口42的边缘位置50的开口宽度小于非边缘位置的开口宽度，由此使骨架边缘并未呈现100％的开放式分布，而是呈现 80％～90％的开放式分布。 [0103] 实施例3 [0104] 本实施例提供一种改善电镀均匀性的电镀方法，采用实施例1或实施例2任一项所述的改善电镀均匀性的电镀装置，包括如下步骤： [0105] 将晶圆上载至电镀头2，通过进液分流装置9向电镀腔8内输入电镀液； [0106] 控制第一驱动装置1驱动电镀头2进入电镀腔8，电镀头2进入电镀腔8并到达激光测距仪所在高度时，各个激光测距仪测量其与电镀头2的距离，并将距离反馈至控制装置； [0107] 若控制装置显示的距离相等，则第一驱动装置1继续驱动电镀头2向下以进行晶圆的电镀工艺，若不相等，则第一驱动装置1水平移动电镀头2直至各个激光测距仪反馈的距离相等，而后第一驱动装置1继续驱动电镀头向下以进行晶圆的电镀工艺； [0108] 在进行晶圆的电镀工艺中，控制第一驱动装置1驱动晶圆旋转，且控制第二驱动装置5驱动搅拌装置4旋转。 [0109] 本实施例中，通过采用以上所述步骤设计，能够确保电镀头2夹持的晶圆与搅拌装置4、进液分流装置9在电镀过程中同心，由此促使电镀液更好的在晶圆表面沉积，从而提升电镀镀层的均匀性；同时，晶圆电镀过程中，通过搅拌装置4旋转对电镀药液施加受控的物理搅拌，将晶圆表面上阴极进液进行适当的分流、匀流作用，电镀液随着搅拌装置4匀流运动，配合晶圆的水平旋转，会加快其向晶圆表面沟槽中的扩散，减少晶圆中心及边缘的电镀液浓度差。 [0110] 以下通过部分测试例说明本发明通过上述结构设计及采用以上所述方法所实现的技术效果： [0111] 测试例1： [0112] 对于12寸晶圆，在适合的工艺条件下，一组采用实施例3所述改善电镀均匀性的电镀方法，使镀头夹具与搅拌装置在晶圆电镀过程中完全同心，另一组则未采用实施例3所述方法，存在镀头夹具与搅拌装置在晶圆电镀过程中未同心的情况。 [0113] 以图10所示的61个点位作为厚度测试点，测试晶圆电镀不均匀性(后文若无特别说明，晶圆电镀不均匀性均以图10所示的61个点位作为厚度测试点)。图11示出了镀头夹具与搅拌装置在晶圆电镀过程中不同心而测定的不均匀性结果，图12示出了镀头夹具与搅拌装置在晶圆电镀过程中同心而测定的均匀性结果。 [0114] 计算晶圆不均匀性，结果如下： [0115] 电镀夹具镀头与搅拌装置 不同心 同心晶圆不均匀性 5.26％ 3.80％ [0116] 根据图11和图12以及以上结果数据，可以得出如下结论： [0117] 1、当电镀夹具镀头装置与搅拌装置不同心时，12寸检测标定晶圆的不均匀性为5.26％，38～61点为外环电镀厚度，镀层厚度波动比较大。 [0118] 2、当电镀夹具镀头装置与搅拌装置同心时，12寸检测标定晶圆的不均匀性为3.80％，38‑61点为外环电镀厚度，镀层厚度波动很小。 [0119] 测试例2： [0120] 对于12寸检测标定晶圆，通过进一步采用电镀夹具镀头与搅拌装置之间的距离优化，实现晶圆厚度不均匀性＜3％，最佳不均匀性为2.06％。 [0121] [0122] 图13示出了电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为0.5mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性，其结果为6.99％。 [0123] 图14示出了电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为0.8mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性，其结果为4.56％。 [0124] 图15示出了电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.0mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性，其结果为3.80％。 [0125] 图16示出了电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.2mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性，其结果为2.06％。 [0126] 图17示出了电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.5mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性，其结果为4.06％。 [0127] 图18示出了电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为1.8mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性，其结果为4.13％。 [0128] 图19示出了电镀夹具镀头与搅拌装置同心，晶圆到搅拌装置之间的距离为2.0mm时，12寸检测标定晶圆的不均匀性，其结果为5.36％。 [0129] 根据以上测试结果：当控制电镀夹具镀头与搅拌装置之间的距离，使得电镀时晶圆到搅拌装置的距离为1.2mm,镀层厚度1um,12寸晶圆不均匀性最佳达到2.06％。 |
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