对电镀浴中溶解气体浓度的控制的制作方法

对电镀浴中溶解气体浓度的控制
1.pct申请表作为本技术的一部分与本说明书同时提交。本技术要求在同时提交的pct申请表中确定的权益或优先权的每份申请均出于所有目的以引用方式全文并入本文。

背景技术：

2.电化学沉积工艺在半导体工业中广泛用于集成电路制造的金属化。电化学沉积工艺将金属或金属合金(例如铜、钴和镍)沉积到预先形成于电介质层中的沟槽和/或通孔中。在此过程中，使用物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)将薄的粘附金属扩散阻挡膜预沉积到表面上。然后通常通过pvd沉积工艺将薄金属晶种层沉积到阻挡层的顶部。然后通过电化学沉积工艺用金属或金属合金电化学填充特征结构(通孔和沟槽)，在此期间金属或金属合金阴离子电化学还原成金属，诸如铜阴离子电化学还原成金属铜。

技术实现要素：

3.本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和下面的描述中阐述。其他特征结构、方面和优点将从描述、附图和权利要求中变得显而易见。以下非限制性实施方式被认为是本公开内容的一部分；其他实施方式将由本公开的全部内容以及附图中显而易见。
附图说明
4.本文中公开的各种实施方式在附图中以示例而非限制的方式示出，其中相似的附图标记指示相似的元件。
5.图1描绘了示例性电镀系统的示例。
6.图2a描述了示例性接触器的横截面视图。
7.图2b描绘了图2a的接触器的放大横截面部分。
8.图3描绘了图1的示例性系统与电镀槽的图解剖视图。
9.图4描绘了另一电镀系统。
10.图5描绘了测量的溶解氧相对于接触器压力的关系的图表。
11.图6a描绘了另一示例性电镀系统。
12.图6b描绘了另一示例性电镀系统。
13.图7a描绘了又一示例性电镀系统。
14.图7b描绘了又一示例性电镀系统。
15.图7c描绘了又一示例性电镀系统。
16.图8描绘了控制电镀溶液中溶解气体浓度的第一技术。
17.图9描绘了随时间推移溶解气体浓度和接触器压力的图表。
18.图10描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的第二示例性技术。
19.图11描绘了随时间推移的溶解气体浓度的图。
20.图12描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的第三示例性技术。
21.图13描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的第四示例性技术。
22.图14描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的另一示例性技术。
23.图15描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的又一示例性技术。
具体实施方式
24.在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对所呈现的实施方案的透彻理解。可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所公开的实施方案。在其他情况下，没有详细描述众所周知的过程操作以避免不必要地模糊所公开的实施方案。尽管将结合具体实施方案来描述所公开的实施方案，但是应当理解，其不旨在限制所公开的实施方案。定义
25.在整个公开中间歇地使用以下术语：
[0026]“衬底”—在本技术中，术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”和“部分制造的集成电路”可互换使用。本领域的普通技术人员将理解术语“部分制造的集成电路”可指在其上集成电路制造的许多阶段中的任何阶段期间的硅晶片。半导体器件行业中使用的晶片或衬底通常具有200mm、300mm或450mm的直径。此外，术语“电解质”、“电镀浴”、“镀浴”、“浴”、“电镀溶液”和“电镀液”可互换使用。工件可以具有各种形状、尺寸和材料。除了半导体晶片之外，还可利用本发明所公开的实施方案的其他工件包括多种制品，诸如印刷电路板、磁记录介质、磁记录传感器、反射镜、光学元件、微机械装置等。
[0027]“电镀电池
”‑‑
一种电池，其通常配置成容纳彼此相对定位的阳极和阴极。在电镀槽的阴极上发生的电镀，是指使用电流还原溶解的金属阳离子，使其在电极上形成薄粘附金属涂层的过程。在某些实施方案中，电镀系统具有两个隔室，一个用于容纳阳极，且另一个用于容纳阴极。在某些实施方案中，阳极室和阴极室由半渗透膜隔开，该半渗透膜允许各浓度的离子物质选择性地移动通过。该膜可以为离子交换膜，诸如阳离子交换膜。对于一些实施方式，nafion
tm
版本(例如nafion 324)适合用作此类膜。
[0028]“阳极室
”‑‑
电镀槽内被设计用于容纳阳极的室。阳极室可包含用于保持阳极和/或提供与阳极的一个或多个电连接的支撑件。阳极室可通过半渗透膜与阴极室隔开。保持在阳极室中的电解质有时称为阳极电解液。
[0029]“阴极室
”‑‑
电镀槽内被设计用于容纳阴极的室。通常在本公开的上下文中，阴极是具有多个部分制造的半导体器件的衬底，诸如晶片，例如硅晶片。阴极室中的电解质有时被称为阴极电解液。许多实施方式中，阴极可从阴极室移除以便允许晶片与阴极连接；然后可以将阴极重新引入阴极室并浸入阴极电解液中。应当理解，阳极室和阴极室也可指同一整体结构(例如电镀槽)的不同部分。如果使用膜，则膜可用作两个室之间的分隔部。
[0030]“电镀溶液”(或电镀浴、电镀电解液、浴、电镀溶液、溶液或主要电解液)
‑‑
离解的金属离子的液体，通常呈具有增强电导率的溶剂(例如酸或碱)的溶液形式。溶解的阳离子和阴离子均匀地分散在溶剂中。在电学上，此类溶液是中性的。如果对此类溶液施加电势，则溶液的阳离子被吸引到电子丰富的电极，而阴离子被吸引到电子不足的电极。
[0031]“再循环系统
”‑‑
将电镀溶液循环回中央储存器中以供后续再使用的系统。再循环系统可被配置成有效地再利用电镀溶液并且还根据需要控制和/或维持溶液内金属离子的
浓度水平。再循环系统可包括管道或其他流体导管连同泵或其他用于驱动再循环的机构。介绍和背景
[0032]
半导体器件的制造通常需要在半导体晶片上沉积导电材料。例如，导电材料(诸如铜、镍和钴)通常通过电镀沉积到金属的晶种层上，该晶种层通过各种方法(诸如物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd))沉积在晶片表面上。电镀一般用于在嵌入式和双嵌入式处理期间，将金属沉积到经处理晶片的通孔和沟槽中。
[0033]
电镀通常在电镀浴中进行，其中半导体晶片浸没在电镀溶液中。电镀溶液(或溶液、电解质溶液、电镀浴、电镀电解液或主电解液)可以被认为是离解的金属离子的液体，通常呈具有电导率增强组分(诸如酸或碱)的溶液形式。溶解的阳离子和阴离子均匀地分散在溶剂中。在电学上，这种溶液是中性的。如果对此类溶液施加电势，则溶液的阳离子被吸引到电子丰富的电极，而阴离子被吸引到电子不足的电极。
[0034]
选择电镀溶液的组成以便优化电镀的速率和均匀性。在一些镀铜工艺中，铜盐用作铜阳离子的来源，同时也为电镀溶液提供电导率；在某些实施方案中，硫酸通过提供氢离子作为电荷载体来增强电镀溶液的电导率。此外，例如，在本领域中通常称为促进剂、抑制剂或整平剂的有机添加剂能够选择性地增强或抑制不同表面和晶片特征结构上的铜(cu)沉积速率。
[0035]
一些电镀溶液使用溶解的气体，诸如氧气或氮气，来控制电镀溶液中的各种成分，包括添加剂以及副产品。例如，一些铜电镀工艺产生一价铜(cu
1+
)作为副产物，这会对电镀工艺和所产生的晶片性能产生不利影响。在一些实施方式中，cu
1+
是作为阳极电解产物的高反应性物质，并且其与电镀溶液中的一种或多种有机添加剂反应以形成一种或多种添加剂的还原态。某些有机添加剂的还原态具有与氧化态的不同反应性，这可改变电镀溶液的性能和产生的电沉积。然而，在电镀溶液的溶解气体存在的情况下，可控制cu
1+
的存在和影响。例如，溶解氧可通过的反应将cu
1+
氧化为稳定的浴离子物质二价铜(cu
2+
)，从而生成2cu2+h20。
[0036]
各种实施方式控制电镀溶液中溶解气体浓度，因为过多或过少的溶解气体可具有不利影响。例如，电镀溶液中溶解的气体过多可导致形成气泡，诸如微气泡，这可导致晶片缺陷。在一些实施方式中，过多的溶解气体还可不利地影响电镀系统的其他方面，诸如引起自耗电极(例如包括铜阳极)的化学腐蚀。另一方面，溶解的气体太少可能无法充分控制电镀溶液中的目标成分。例如，电镀溶液中的溶解氧太少可能无法将cu
1+
还原到期望水平。因此期望将电镀溶液中溶解气体浓度控制在溶液中大于零的“亚饱和”浓度。亚饱和浓度是附加气体可溶解在溶液中但不产生气泡的浓度。在一些实施方案中，期望的亚饱和浓度被称为中间浓度。
[0037]
本文描述的是用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的方法、技术、系统和设备。流体连接到电镀系统的脱气设备，诸如接触器，可用于控制电镀溶液中溶解气体浓度。接触器内的压力控制流过该接触器的电镀溶液的溶解气体浓度，因此一些实施方式可通过控制该接触器内的压力来控制和维持期望的溶解气体浓度。这种控制可依赖于来自脱气设备中的压力传感器和/或确定电镀溶液中溶解气体浓度的气体传感器的反馈。在一些实施方案中，可通过向接触器选择性施加真空和/或通过使用压力调节器来控制接触器压力。在一些实施方案中，例如，可控制溶解气体浓度以考虑电镀槽或系统的不同状态，诸如晶片在电镀槽中
还是在电镀槽外，以及电镀是否正在执行或系统是否正在运行。
[0038]
虽然本文所述的一些实施方案涉及铜电镀系统和铜电镀溶液中的溶解氧浓度，但所公开的实施方案不限于该系统。这些概念一般适于控制用于电镀任何金属的电解液中任何溶解气体浓度，其中溶解气体浓度对电镀的一个或多个方面具有影响。本发明所公开的实施方案不限于控制氧气作为溶解气体。这些实施方案可扩展到其他溶解气体，诸如氮气。
[0039]
可以采用各种机制以将溶解气体浓度控制到电解液内的中间或亚饱和水平。电镀系统
[0040]
本文所述的各种系统和装置能够控制电镀溶液中溶解气体浓度。图1描绘了示例性电镀系统100，其具有两个电镀槽102、用于容纳电镀溶液的储存器104、被配置为使电镀溶液在电镀槽102和储存器104之间流动的电镀槽流动回路106。尽管电镀系统100描述了两个电镀槽，但是一些实施方案可具有多于两个的电镀槽或仅一个电镀槽；类似地，一些实施方案可能没有储存器。电镀系统100还包括脱气装置，其可以是接触器108，该接触器通过电镀槽流动回路106流体连接到电镀系统，诸如与电镀溶液流动通过的管线成一直线。真空源110连接到接触器108并且被配置为向接触器108施加真空。
[0041]
包括接触器108在内的脱气装置被配置为从在装置内流动的液体中去除气体。接触器108的一些实施方式可具有疏水气液分离膜，气体而非液体可流过该膜，并且通过在膜的一侧施加真空同时使液体在膜的另一侧流动，溶液中溶解的气体被迫通过膜孔并被真空带走。该膜可具有数百根或数千根中空纤维，以形成用于液气接触的大表面积。通过使流体在膜的中空纤维的外侧或“壳体侧”流动，并且在膜的中空纤维的内侧或“内腔侧”施加真空，迫使液体中的气体从壳体侧到内腔侧穿过膜，并通过真空从接触器中被抽出。
[0042]
图2a描绘了示例接触器的横截面示意图。接触器208包括形成接触器208的外部的外壳212、流体入口214和流体出口216、真空端口218，真空管线或真空泵可以连接到该真空端口以便将真空施加到接触器208，以及膜220。用阴影示出的膜220可具有大致环形的形状，其围绕中心圆柱形或管状通道延伸，有时被称为收集管222。接触器208的一些实施方式虽然未在图2a中示出，但可具有一个或多个挡板，其迫使液体径向向外进入膜220中。当液体228流动通过流体入口214和膜220的壳体侧上时，如虚线箭头228所示，而真空(如箭头232所示)施加在真空端口和膜220的内腔侧时，接触器208可使在其中流动的液体228脱气。
[0043]
图2b描绘了图2a的接触器的放大横截面部分。这里，在壳体侧224和内腔侧226之间观察到膜220的部分220a。具有溶解气体230的液体228在壳体侧224上流动，同时真空被施加到内腔侧226，如箭头232所示的。疏水膜220可透过气体230，但不可透过液体228，从而导致溶解在液体228中的气体230在施加真空时从壳体侧224流动通过膜220中的孔234并到达内腔侧226。
[0044]
真空源110可以为被配置成提供真空的真空泵，诸如一级或二级机械干泵和/或涡轮分子泵，其可将气体从接触器中抽出。真空源110可被配置成将接触器中的压力降低到例如0和2atm之间，包括0.1atm和1atm之间。真空源也可为真空泵系统，该真空泵系统包括第一粗抽泵、第二粗抽泵和涡轮分子泵，该涡轮分子泵与所述第一粗抽泵和所述第二粗抽泵中的一个或两个流体连通。真空源110也可以为连接到一个或多个真空泵的气体管线，例如真空设施。
[0045]
在一些实施方式中，可使用粗抽泵(诸如干式机械泵)来降低接触器中的压力。可
使用(有时组合使用)旋转爪式泵、增压泵和/或升压泵，以提供粗抽泵功能。在一些实施方式中，随着接触器中的压力降低，可断开粗抽泵并且可接合高真空泵以进一步降低接触器中的压力。
[0046]
例如，涡轮分子泵或涡轮泵可用于排出留在接触器中的分子流状态气体。涡轮分子泵可包括多个同心、堆叠的旋转涡轮叶片，其与同心、固定涡轮叶片交错。当涡轮叶片旋转时，其影响行进到涡轮分子泵喉部中的气体分子，并使该气体分子被迫通过涡轮叶片堆叠件。涡轮分子泵可与下游的粗抽泵串联连接以有助于从接触器中排出气体。在一些实施方式中，一个或多个相同的粗抽泵可用作涡轮分子泵下游的粗抽泵并用作用于初始抽取中的粗抽泵。在此类实施方式中，粗抽泵的前级管线可被配置为例如能够使用阀在与接触器直接连接和经由涡轮分子泵与接触器间接连接之间切换。涡轮分子泵即使在不用于在接触器中抽真空时也可保持旋转，并且所用的阀门系统可能能够在粘性流动状态下将涡轮分子泵与气体隔离，同时在这种状态下以防止损坏涡轮分子泵。
[0047]
可以单独使用或与其他高真空泵组合使用的高真空泵的另一示例是低温泵。低温泵是可冷却到非常低的温度以便通过冷凝捕获气体和蒸汽的装置。例如，低温泵可包括使用例如氦气或液氮(或其他合适的冷却机制)冷却的大表面。例如，与表面接触的室中的任何气体都可在表面上冷凝，然后冷冻，从而减少室内游离气体的量(从而降低室内的气压)。低温泵可能对捕集水蒸气特别有用，但低温泵也可用于捕集其他气体。
[0048]
电镀系统的附加特征描述于图3中，图3描绘了图1的示例性系统以及电镀槽的示意性剖视图。通常，电镀系统包括一个或多个在其中处理晶片的电镀单元。为了清楚起见，图3中仅示出了一个电镀槽。在图3中，电镀浴114包含电镀溶液(具有例如如本文所提供的组成)，其以水平面116示出。该容器的阴极电解液部分适用于将衬底接收在阴极电解液中。晶片118浸入电镀溶液中并由例如安装在可旋转心轴122上的“掀盖式”衬底保持器120保持，所述可旋转心轴允许掀盖式衬底保持器120与晶片118一起旋转。
[0049]
阳极124设置在电镀浴114内的晶片下方并且通过电镀膜125(优选地离子选择性膜)与晶片区域隔开。例如，可以使用nafion
tm
阳离子交换膜(cem)。阳极膜下方的区域通常被称为“阳极室”。离子选择性阳极膜125允许电镀槽的阳极区域和阴极区域之间的离子连通，同时防止在阳极处产生的颗粒进入晶片附近并污染它。阳极膜也可用于在电镀过程中重新分配电流，从而提高电镀均匀性。离子交换膜，诸如阳离子交换膜，尤其适用于这些应用。这些膜通常由离聚物材料制成，诸如含有磺酸基的全氟共聚物(例如nafion
tm
)、磺化聚酰亚胺和本领域技术人员已知的适用于阳离子交换的其他材料。合适的nafion
tm
膜的所选示例包括可从dupont de nemours co.购得的n324和n424膜。
[0050]
在电镀期间，来自电镀溶液的离子沉积在基板上。金属离子必须扩散通过扩散边界层并进入通孔或晶片的其他特征结构。辅助扩散的典型方式是通过由泵126提供的电镀溶液的对流。另外，可使用振动搅拌或声波搅拌构件以及晶片旋转，这对于均匀电镀可能是有利的。例如，振动换能器128可附接到掀盖式衬底保持器120。
[0051]
在电镀期间，通过可如本文所述操作的电镀槽流动回路，将电镀溶液从储存器连续提供至槽，并从槽提供至储存器。如图3中的示例性实施方案所示，使用泵126使电镀溶液从储存器104流到槽，在阴极侧的膜上方进入槽，然后向上流动到晶片118的中心，并且然后径向向外流动并穿过晶片118。然后电镀溶液溢出镀槽114到达溢流储存器132。然后电镀溶
液流回储存器104，从而完成电镀溶液通过电镀槽流动回路106的再循环，这由虚线箭头106部分地指示。
[0052]
图3中的电镀系统100的其他特征结构包括位于电镀浴114外部上在单独室136中的参比电极134，该室由来自主电镀浴114的溢流补充。或者，在一些实施方案中，参比电极尽可能靠近衬底表面定位，并且参比电极室经由毛细管或通过另一种方法连接到晶片衬底的侧面或晶片衬底的正下方。在一些优选的实施方案中，该设备还包括接触感测引线，所述感测引线连接到晶片外周并且被配置为感测晶片外周处的金属晶种层的电势但不向晶片携带任何电流。在需要在受控电势下进行电镀时，通常采用参比电极134。参比电极134可以是多种常用类型中的一种，例如汞/硫酸汞、氯化银、饱和甘汞或铜金属。在一些实施方案中，除了参考电极之外，还可使用与晶片118直接接触的接触感测引线，以用于更准确的电势测量(未示出)。
[0053]
dc电源138可用于控制流向晶片118的电流。电源138具有通过一个或多个滑环、电刷和触点(未示出)电连接到晶片118的负输出引线140；或者，负输出引线可与衬底支架120电连接，该衬底支架120又可与衬底连接。电源138的正输出引线142电连接到位于电镀浴114中的阳极124。电源138、参比电极134和接触感测引线(未示出)可连接到系统控制器144，其允许调节提供给电镀单元的元件的电流和电势等其他功能。例如，控制器可以允许在电势控制和电流控制范围内进行电镀。控制器可包括程序指令，该程序指令指定需要施加到电镀槽的各种元件的电流和电压水平，以及需要改变这些水平的时间。当施加正向电流时，电源138将晶片118偏置成相对于阳极124具有负电势。这导致电流从阳极124流向晶片118，并在晶片表面(阴极)上发生电化学还原(例如cu
2+
+2
e-＝cu0)，这导致晶片表面沉积导电层(例如铜)。
[0054]
该系统还可以包括用于将电镀溶液的温度维持在特定水平的加热器152。电镀溶液可用于将热量传递给电镀浴的其他元件。例如，当将晶片118装载到电镀浴中时，可开启加热器152和泵126以使电镀溶液循环通过电镀系统100直到整个设备的温度变得基本均匀。在一个实施方案中，加热器连接到系统控制器144。系统控制器144可连接到热电偶以接收电镀设备内的电镀溶液温度的反馈并确定需要附加的加热。
[0055]
控制器将通常包括一个或多个存储设备和一个或多个处理器。处理器可包括cpu或计算机、模拟和/或数字输入/输出连接、步进电机控制器板等。在某些实施方案中，控制器控制电镀设备的所有活动。根据本实施方案的包含用于控制过程操作的指令的非暂时性机器可读介质可耦合到系统控制器。
[0056]
通常将存在与控制器144相关联的用户界面。该用户界面可包括显示屏、设备和/或工艺条件的图形软件显示、以及用户输入设备诸如指点设备、键盘、触摸屏、麦克风等。可以任何传统的计算机可读编程语言编写用于控制电镀过程的计算机程序代码：例如，汇编语言、c、c++、pascal、fortran或其他语言。编译后的目标代码或脚本由处理器执行以执行程序中标识的任务。根据本文的实施方案可使用的电镀设备的一个示例是lam research saber工具。电沉积可在形成更大电沉积设备的部件中进行。
[0057]
图3的系统100还包括接触器108和真空源110。接触器108流体连接到电镀系统100，使得电镀溶液可以流动通过接触器108。这可包括将接触器定位成与电镀槽流动回路106成一直线，如图3所示，或与再循环回路平行，如下所述。
[0058]
本文所述的电镀系统可以以各种方式实施以便控制电镀溶液中溶解气体浓度。图4描绘了另一电镀系统400，其包括多个电镀槽402、储存器404、电镀槽流动回路406、接触器408、真空源410和控制器444。这些特征结构可与上述图1和图3的电镀槽102、储存器104、电镀槽流动回路106、接触器108、真空源110和控制器144的那些特征结构相同。
[0059]
在此，在系统400中，阀460被包括在接触器408和真空源410之间并且被配置为控制对接触器408施加真空。在一些实施方式中，阀460可被配置为完全打开，从而允许通过该阀的最大量的流，被配置为完全关闭，从而不允许任何流通过该阀，或者多个部分打开的配置以允许不同量的流通过该阀。阀460还连接到系统控制器444，该系统控制器被配置为控制阀460的操作，例如使其完全打开、部分打开或关闭。通过控制阀460的操作，控制器444能够控制向接触器408施加真空，控制接触器408的脱气，并控制电镀溶液中溶解气体浓度。
[0060]
系统400还可包括一个或多个传感器，其连接到控制器444并用于提供反馈以控制接触器408的操作，诸如阀460的操作和向接触器408施加真空源410。在一些实施方式中，系统400可包括一个或多个气体传感器462，其被配置为检测和/或确定电镀溶液内的气体浓度。气体传感器462可被定位在系统400内的不同位置，诸如在一个或多个电镀槽402中，包括槽的电镀浴(图3中的114)、在储存器404中、在溢流储存器中(例如，图3中的132)和/或在系统400的流动元件(如管道、管材或泵)内。对于一些电镀操作和/或状态而言，测量电镀槽和储存器两者中的气体浓度可能是有利的。这可能包括当电镀槽体积和浴槽体积不成比例时和/或电镀槽和浴之间的溶解气体浓度存在显著变化时。
[0061]
气体传感器被配置为检测电镀中的一种或多种气体，诸如氧气或氮气。一些此类气体传感器的示例包括与酸相容的不锈钢压力传感器。如下文更详细描述的，直接检测和测量电镀溶液中的气体浓度使得能够控制施加到接触器的真空和由接触器产生的脱气，以便控制电镀溶液中溶解的气体的浓度。
[0062]
该系统还可包括一个或多个压力传感器464，其被配置为测量接触器408内的压力。控制器444连接到一个或多个压力传感器464并且被配置为接收由一个或多个压力传感器464生成的压力数据。检测和测量接触器中的压力可用作电镀溶液中溶解气体浓度的代替或替代，并且能够控制电镀溶液中溶解气体浓度。在一些实施方式中，接触器内的压力与溶解气体浓度正相关，使得增加接触器压力增加溶解气体浓度并且降低接触器压力降低溶解气体浓度。在一些情况下，接触器压力和溶解气体浓度可具有线性或基本线性(例如，在线性的85％以内)的关系，如图5所示，图5描绘了测量的溶解氧相对于接触器压力的关系的图表。图5的数据是在测量电镀溶液中接触器压力和溶解氧的实验中收集的。可以看出，增加接触器压力增加溶解气体浓度，并且接触器压力和溶解气体浓度之间的关系接近于或基本上呈线性并且还遵循正相关。
[0063]
返回参见图4，可通过控制阀460操作来控制接触器408。例如，接触器408压力可通过关闭阀460并防止真空施加到接触器408，或通过部分关闭阀460(其也可被认为是部分打开状态)并减少从其中流过的允许流量来增加。这可包括将阀460从完全打开状态转变为完全关闭状态、从完全打开位置转变为部分打开状态、从部分打开状态转变为较少部分打开状态、或从部分打开状态转变为完全关闭状态。接触器408的压力可通过打开阀460至完全打开并向接触器408施加真空，或增加阀460的通过其中的可允许流量并增加对接触器408的真空施加来降低。这可包括将阀460从完全关闭状态转变为部分打开状态、从部分打开状
态转变为更多部分打开状态、从部分打开状态转变为完全打开状态、或从完全关闭状态转变为完全打开状态。
[0064]
在一些实施方式中，接触器压力可用压力调节器控制。压力调节器被配置成通过调节施加到接触器的真空量并使接触器膜保持在壳体侧上内部的液体和内腔侧上真空之间的平衡来保持接触器内的恒定压力或基本恒定压力)例如在15％以内)。保持恒定或基本上恒定的接触器压力导致流出接触器的液体的恒定或基本上恒定的溶解气体浓度。例如，返回参见图5，将接触器压力保持在所列压力之一，例如图5中的a点，导致将电镀溶液中的溶解氧浓度保持在特定的对应值，例如b点。无论进入接触器的液体的溶解气体浓度高于期望浓度多高，这都适用，因为接触器能够保持壳体侧和内腔侧内部液体之间的平衡。压力调节器的固定压力，即设定压力，可在执行电镀前确定并设定。
[0065]
具有压力调节器的电镀系统的示例示于图6a和6b，其中每个均描绘了另一示例性电镀系统600，其包括多个电镀槽602、储存器604、电镀槽流动回路606、接触器608和真空源610。这些特征结构可以与上述图1和图3的电镀槽102、储存器104、电镀槽流动回路106、接触器108和真空源110的特征结构相同。在此，压力调节器666用于控制对接触器的真空应用。在图6a中，从电镀槽102流出的液体在进入储存器604之前通过接触器108。这是有时被称为“返回”管线的一部分的位置。在图6b中，从储存器604流出的液体在进入电镀槽102之前进入接触器108。这是有时被称为“进料”管线的一部分的位置。如上文所提供的，使用压力调节器将接触器保持在恒定或基本上恒定的压力导致流出接触器的液体中溶解气体浓度恒定或基本上恒定。
[0066]
在一些实施方式中，压力调节器可能暴露于电镀溶液，这可能导致金属盐和/或酸在调节器中积聚，从而可导致其故障。这可能会发生，因为电镀溶液中的一些可能会渗过膜并行进到调节器。许多压力调节器不能承受对腐蚀性电镀溶液的暴露。可通过添加液体收集器来避免这种暴露，以保护压力调节器，在一些情况下，这可能需要硬件来感测收集器液位、排空收集器并监测调节器的使用寿命。这些特征结构可包含在一些使用压力调节器的电镀系统中。
[0067]
电镀系统的另一实施方式可将接触器定位成与电镀槽流动回路平行，使得流体同时流过电镀槽流动回路和接触器。在一些此类实施方式中，可向接触器持续施加真空，这导致接触器的恒定溶解气体去除率。因此，通过接触器的流率可影响流过接触器的电镀溶液的所得溶解气体浓度。例如，在溶解气体去除率恒定的情况下，流体流过接触器越慢，从流体中去除的溶解气体越多，并且电镀流体的所得溶解气体浓度就越低。反之，在溶解气体去除率恒定的情况下，流体流过接触器越快，将从电镀溶液中去除的溶解气体就越少。因此，在流速较高的情况下(诸如在电镀期间)，与流速低的情况下(诸如系统空闲期间)相比，可从溶液中除去更少的溶解气体。
[0068]
这在图7a和7b中示出，所述图中的每一者均描绘了又一个示例性电镀系统700，其包括多个电镀槽702、储存器704、电镀槽流动回路706、接触器708和真空源710。这些特征结构可与上述图1和图3的电镀槽102、储存器104、电镀槽流动回路106、接触器108和真空源110的特征结构相同。这里，接触器708与电镀槽流动回路706平行放置，使得流体可以同时流过接触器708和电镀槽流动回路706。在图7a中，接触器708被定位成与返回管线平行，而在图7b中，接触器708被定位成与进料管线平行。在一些实施方式中，真空源710流体连接到
接触器708并且向接触器708施加真空源710可以是持续的或任选地由如上所述的控制阀760控制。图7c描绘了包括图7a和7b中所示的特征结构的另一个示例性电镀系统700。在此，接触器708不经由进料或返回管线直接连接到电镀槽流动回路706。相反，接触器708仅连接到储存器704以控制储存器704中的氧气浓度。换句话讲，接触器708的入口管线和出口管线都连接到储存器704。
[0069]
在一些实施方案中，可以以各种方式控制通过接触器708的流率，例如使用由可插入和调节的限流器进行的静态或可调节的控制，或者利用控制阀761进行主动控制以及基于使用上文提供的传感器中的一个或多个(如气体传感器762)测量的系统700中溶解气体浓度进行的反馈控制。尽管在图7a-7c中未示出，但反馈控制可由控制器实施，该控制器可接收传感器数据、确定通过接触器的调节流量并控制控制阀761以改变通过接触器的流量，诸如增加或减少。例如，如果溶解气体浓度高于期望浓度，则控制器可使控制阀减慢溶液流过接触器，从而从溶液中去除更多的溶解气体。
[0070]
接触器可定位在电镀系统内的不同位置。这可包括，例如，插入电镀槽和储存器之间，如图1和3、4、6a和7a所示。如图7c所示，接触器也可直接流体连接到储存器、一个或多个槽，或位于电镀槽流动回路的不同位置内，诸如在图6b和7b中所示的储存器之后。用于控制溶解气体浓度的技术
[0071]
本文所述的各种技术用于控制和维持电镀溶液中溶解气体浓度，包括一些依赖于反馈的技术，尽管其他技术不依赖反馈。图8描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的第一种技术。该实施方案可使用上文提供的系统来实现，包括图4的系统400。在第一种技术的方框801中，电镀溶液如本文所述流入接触器中。这可包括使用一个或多个泵，诸如图3中的泵126，来拉动或推动溶液通过接触器。在一些情况下，电镀溶液从槽流入接触器中，而在一些使用储存器的其他实施方案中，电镀溶液可从储存器流入接触器中。
[0072]
在方框803中，控制接触器中的压力以便使电镀溶液中溶解的气体的浓度保持在第一范围内。在一些实施方式中，该压力控制包括通过在期望的压力范围内增加和降低接触器压力来调节接触器压力，这继而将溶解气体浓度保持在期望的浓度范围内。例如，如上文提供和图5所示的，接触器内的压力可与溶解气体浓度正相关，使得增加接触器压力增加溶解气体浓度并且降低接触器压力降低溶解气体浓度。因此，方框803的控制可包括增加接触器压力以增加溶解气体浓度和降低接触器压力以降低溶解气体浓度。在一些其他实施方式中，控制可以包括使用压力调节器来控制接触器中的压力，诸如利用图6a和图6b的压力调节器666。
[0073]
如本文所提供的，接触器压力可通过向接触器施加真空而降低，并可通过停止施加真空并继续使电镀溶液流过接触器而升高。在一些实施方式中，可以通过将真空源连接到接触器来施加真空，例如通过打开接触器和真空源之间的阀，诸如图4中的系统400的控制阀460，和/或打开流体连接到接触器的真空源的真空泵。在一些情况下，所施加的真空可被配置为将接触器中的压力降低至例如0和2atm之间，包括0.2atm和1atm之间。
[0074]
在一些实施方案中，接触器压力可重复增加和降低以将接触器压力保持在期望的压力范围内，并因此将溶解气体浓度保持在期望的浓度范围内。例如，一旦通过降低接触器压力降低了溶解气体浓度，由于电镀系统的性质，诸如在系统中进行的各种操作、晶片是否处于电镀槽中以及溶解气体被电镀液吸收，溶解气体浓度都可能再次增加。接触器用于去
除一些溶解气体浓度，但这些不同的操作和状态仍然导致气体重新添加到溶液中。因此，电镀溶液的溶解气体浓度可以以一个或多个频率重复地或循环地增加和减少。
[0075]
图9进一步说明了这一概念，图9描绘了随时间推移的溶解气体浓度和接触器压力的图表。在此，进行了一项实验，其中测量了一段时间内电镀系统的溶解氧浓度和接触器压力。虚线表示接触器压力，并且实线表示溶解氧浓度。如可看出的，将接触器压力控制(或保持)在特定压力范围内，例如，介于约p1 atm和约p2 atm之间，导致使溶解氧浓度保持在特定浓度范围内，例如，介于约cl ppm和约c2 ppm之间。通过以下方式将接触器压力控制在该范围内：当接触器压力达到上限时降低接触器压力，即约p1atm，通过向接触器施加真空直到接触器压力达到下限阈值，即约p2 atm，并且然后在该较低阈值处停止向接触器施加真空以允许接触器压力增加。这可在接触器压力再次达到上限时重复。
[0076]
更具体地在图9中，在时间为零时，不将真空施加到接触器，所以接触器压力能够随着流体流过接触器并且在电镀系统内流动而增加。例如，这可以通过关闭图4中的控制阀460来实现。在时间tl，接触器压力已达到期望压力范围的上限。因此，在时间t1，将真空施加到接触器并且在时间t2处，压力从约p1 atm下降到大约p2 atm，这可以是期望压力范围的下限阈值。该接触器压力降低可以通过打开图4中的控制阀460来实现，例如，以将真空源410施加到接触器408。一旦在时间t2处并且处于压力下限阈值，就停止施加真空，这可以通过关闭控制阀460来完成。在时间t1和t2之间，随着压力降低，溶解氧浓度也从约c3 ppm降低至约c4 ppm。在时间t2和t3之间，不将真空施加到接触器并且接触器压力可以随着电镀溶液流过接触器而增加，这也导致电镀溶液中的溶解氧浓度增加。在时间t3处，与时间t1一样，压力再次达到上限，并且将真空源施加到接触器直到时间t4，此时停止施加真空。这再次导致溶解氧浓度降低。图9示出了通过将接触器压力控制在期望的压力范围内，可将溶解气体浓度保持在期望的浓度范围内。在该示例中，重复施加真空和停止施加真空可保持期望的浓度和压力范围。
[0077]
通过重复增加和降低接触器压力来控制接触器压力在图10中进一步示出，图10描绘了用于控制电镀溶液中的溶解气体浓度的第二示例性技术。方框1001与801相同。方框1003通过执行方框1003a和1005b控制接触器压力；这三个方框1003、1003a和1003b一起可以被认为是控制接触器压力。在方框1003a中，将真空施加到接触器，这降低了接触器压力并降低了溶解气体浓度。如图9所示，例如，当压力达到上限阈值时，该压力降低可在时间t1处发生，并且可持续直到接触器压力达到下限阈值。可以本文提供的任何方式施加真空，包括打开控制阀460以将真空源410施加到接触器408的图4实施方案。在方框1003b中，停止向接触器施加真空，同时流体可继续流过接触器，从而允许压力增加并且进一步导致溶解气体浓度增加。施加真空可以本文提供的任何方式停止，包括关闭控制阀460或关闭真空源410的图4实施方案。
[0078]
在方框1003b之后，可再次重复方框1003a和1003b。通过重复向接触器施加真空和停止向接触器施加真空，重复升高和降低接触器内的压力，从而将溶解气体浓度控制并保持在第一范围内。这可能导致在两个压力之间调节接触器压力。例如，在第一接触器压力下，对接触器施加真空以将接触器压力降低至第二接触器压力，此时将停止施加真空并且接触器压力将再次升高至第一接触器压力。鉴于本文所述的压力和溶解气体之间的相关性，该循环可以重复并且可以导致溶解气体浓度也在该范围内增加和减少。
[0079]
可基于各种因素和考虑以不同频率重复方框1003a和1003b。例如，电镀溶液的溶解气体浓度可能受到定位于槽内的晶片的影响，因为每个槽在该槽内具有较大的电镀溶液表面积，当晶片定位于槽内时，该表面积被晶片覆盖，当晶片不定位于其中时，其暴露在环境中。电镀溶液暴露于环境的表面积越大，则由电镀溶液吸收的所得气体量越高且速度越快，并且所得溶解气体浓度也越高。相反，暴露于环境的表面积越小，吸收的气体就越少。因此，溶解气体浓度在晶片未定位于槽中时可能比在晶片定位于槽中时以更快的速率增加。
[0080]
本文提供的技术可被配置为考虑不同的气体吸收率，包括基于晶片是否处于电镀槽中的那些气体吸收率。在一些实施方案中，施加和不施加真空的频率可在晶片定位于槽内时处于一个频率，而在晶片未定位于槽内时处于不同频率。与晶片在槽中时相比，当晶片未定位于槽中时气体吸收的速率更大时，施加真空和停止施加真空在晶片未处于槽中时可以比晶片处于槽中时以更高频率执行。
[0081]
图11描绘了随时间推移的溶解气体浓度图。进行了实验，其中随着控制接触器压力，在一段时间内测量溶解氧浓度。在标有“晶片进入”的图表的第一部分中，晶片定位于槽内，而在标有“晶片离开”的图表的第二部分中，晶片未定位于槽内。可以看出，溶解气体浓度在晶片处于槽外时比晶片处于槽内时以更快的速率增加。结果导致“晶片进入”部分具有比“晶片离开”更慢频率的向接触器施加和停止施加真空。
[0082]
例如，在时间t1处施加真空，在时间t2处停止施加真空，在时间t3处施加真空，在时间t4处停止施加真空，并且在时间t5处再次施加真空。在“晶片进入”部分中，tl和t3之间的时间大于“晶片离开”部分中t3和t5之间的时间，从而指示当晶片离开槽时，向接触器施加和停止施加真空的频率更大。在图11中，“晶片进入”部分在时间t1和t3之间具有第一频率f1，而“晶片离开”部分在时间t3和t5之间具有大于第一频率f1的第二频率f2。
[0083]
类似于图11控制接触器压力不限于“晶片进入”和“晶片离开”实施方案，而是适用于具有不同溶解气体浓度的任何实施方式。在一些这样的实施方案中，与当气体吸收处于相对较低速率和/或量时相比，当气体吸收处于较高速率和/或量时，重复施加真空和停止施加真空这两个操作的频率，例如，返回参见图10，重复方框1003a和1003b的频率可以是更高的频率。例如，当电镀系统处于空闲状态时，电镀溶液吸收的气体以及因此电镀溶液的溶解气体浓度可能低于电镀系统执行电镀操作时的气体浓度。在该示例中，返回参考图10，重复方框1003a和1003b的频率在空闲期间可以处于一个频率并且在电镀操作期间可以处于更高的频率。
[0084]
如上所述，一些实施方案可使用来自一个或多个传感器的反馈来控制接触器压力。这可包括检测接触器压力并基于该压力检测控制接触器压力，和/或检测溶解气体浓度并基于该浓度检测控制接触器压力。图12描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的第三示例性技术。在此，基于该检测来检测和控制接触器压力，例如增加或减少，以便将溶解气体浓度维持在期望范围内。在方框1201中，与方框801一样，具有一定浓度的电镀溶液流过接触器。在方框1205中，接触器压力由上文提供的压力传感器中任一者检测，如图4的压力传感器464。可以连续地检测或确定接触器压力。基于该检测，接触器压力在方框1203、1203a和1203b中被控制。
[0085]
如果检测到或确定接触器压力已经达到第一接触器压力，如上限阈值，则接触器压力可以通过执行方框1203a并如本文所述将真空施加到接触器来降低，如上文方框
1003a。返回参见图9，例如，如果检测到接触器压力在时间t1或t3达到约p1 atm的上限阈值，则可执行方框1203a。如果检测到或确定接触器压力已经达到低于第一接触器压力的第二接触器压力，例如下限阈值，则可通过执行方框1203b并如本文所述停止向接触器施加真空来增加接触器压力，如在方框1003b中。例如，再次返回参见图9，如果检测到接触器压力在时间t2处达到约p2 atm的下限阈值，例如，则可以执行框1203b并继续执行直到接触器压力再次达到上限，例如在时间t3处。在一些实施方案中，压力可被检测为测量值或模拟信号，而在一些其他实施方案中，压力可以是由控制器或从压力传感器接收信号的其他逻辑设备确定、计算和/或解释的值。在这些实施方案的任一个中，由压力传感器生成的数据用于控制接触器压力。
[0086]
与上述类似，方框1203a和1203b也可基于检测到的接触器压力以各种频率重复。例如，返回参见图11，可基于晶片是处于电镀槽内还是处于电镀槽外以不同的频率以与图11中所示类似的方式控制接触器压力。
[0087]
在一些基于反馈的实施方案中，接触器压力控制可基于检测溶解气体浓度并且基于该浓度检测来控制接触器压力。图13描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的第四示例性技术。在此，直接测量气体浓度，并根据该检测控制接触器压力，例如增加或减少，以将溶解气体浓度保持在期望范围内。在方框1301中，与方框801一样，使具有一定浓度的电镀溶液流过接触器。在方框1305中，气体浓度由上文提供的气体传感器中任一者测量，如图4的气体传感器462，该气体传感器置于在如上所述的系统内的一个或多个位置。基于该检测，接触器压力在方框1303、1303a和1303b中被控制。
[0088]
如果确定溶解气体浓度已达到第一浓度水平，诸如上限阈值，则可通过执行方框1303a并如本文所述将真空施加至接触器来降低接触器压力，如方框1003a。例如，返回参见图9，如果检测到浓度水平在约时间t1处达到约c3 ppm的上限阈值，则可执行方框1303a以降低接触器压力。如果检测到或确定溶解气体浓度已达到低于第一浓度水平的第二浓度水平，例如下限阈值，则可通过执行方框1303b并如本文所述停止向接触器施加真空来增加接触器压力，例如方框1003b。再次返回参见图9，例如，如果检测到溶解气体浓度达到约c4 ppm的下限阈值，则可执行方框1303b并且继续执行直到时间t3。在一些实施方案中，气体浓度可被检测为测量值或模拟信号，而在一些其他实施方案中，浓度可以为由控制器或从气体传感器接收信号的其他逻辑设备确定、计算和/或解释的值。在这些实施方案的任一个中，由气体传感器生成的数据用于控制接触器压力。在一些实施方案中，溶解气体可以为溶解氧并且一个或多个气体传感器可以为氧气传感器。
[0089]
在一些实施例中，可基于检测到的接触器压力和测量的溶解气体浓度来控制接触器压力。
[0090]
在一些实施方式中，基于电镀系统的不同状态具有不同的溶解气体浓度可能是有利的，诸如在电镀期间、空闲时、晶片进入和/或晶片离开时。例如，可控制接触器压力以在槽具有定位于其中的晶片时产生第一溶解气体浓度，而在槽不具有定位于其中的晶片时产生不同的第二溶解气体浓度。在另一个示例中，可控制接触器压力以在电镀发生时产生第一溶解气体浓度，而在电镀未发生时产生不同的第二溶解气体浓度。类似地，可控制接触器压力以在电镀工艺的不同阶段期间引起不同的溶解气体浓度。这可有利地用于调整在不同的处理过程中产生不同的副产物含量和/或在电镀期间导致的不同的浴和沉积材料特性。
[0091]
如上所述，电镀系统可包括连接到接触器的压力调节器，如上图6a和6b中所述。在这些实施方案的一些中，压力调节器被设定在特定值并且控制接触器压力和真空施加以将接触器维持在该特定值并且因此将溶解气体浓度维持在设定值。图14描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的另一示例性技术。在此，接触器的压力调节器被设置为设定压力。如图6a和6b所示，压力调节器可以流体方式插置于真空源和接触器之间；调节器被配置为维持接触器中的设定压力。在方框1403中，电镀溶液流过接触器，如本文所述，并且在方框1405中，真空通过调节器施加到接触器，该调节器调节真空应用并维持接触器中的设定压力。如框1407所述，维持设定压力导致溶液中溶解气体浓度维持在第一值内、在设定值或基本上维持在设定值(例如，在该值的15％内)。
[0092]
在一些实施方案中，电镀系统可包括与电镀流动回路并联的接触器，如上所述并在图7a和7b中示出。在一些这样的实施方案中，可对接触器持续施加真空以产生恒定或基本恒定(例如，在该值的10％内)的气体浓度去除率。图15描绘了用于控制电镀溶液中溶解气体浓度的又一示例性技术。在方框1501中，电镀流体同时流过电镀流动回路，诸如回路706，以及与回路706平行的接触器708。在方框1503中，向接触器施加真空以导致流过接触器的电镀溶液的基本上恒定的气体浓度去除率。
[0093]
如上所述，通过接触器的流体流率影响从流体中去除的实际气体量。例如，流率越快，实际去除的气体就越少。因此，在一些实施方案中，图15的技术还可包括调节通过接触器的流体的流率以由此增加、减少或维持气体浓度在一定范围内或设定水平的任选步骤。在一些实施方案中，该流率调整可基于气体传感器确定，如图7a、7b和7c中的传感器762。例如，如果气体传感器确定气体浓度处于或高于期望的气体浓度水平，则可降低通过接触器的流率，以便从液体中去除更多溶解的气体并因此降低溶液的总气体浓度水平。
[0094]
如上所述，一些技术考虑了电镀单元或系统的不同状态。这些状态可包括晶片是定位于浴/溶液中还是定位于浴/溶液之外。在一些此类实施方案中，溶解气体浓度，如溶解的氧浓度，当晶片定位于浴中时可处于相对较低的浓度并且当晶片在浴之外时处于相对较高的浓度。这些状态还可包括在电镀发生时和电镀不发生时的槽中的晶片。同样，溶解气体浓度在这些状态之一期间可比在另一状态期间更高，并且这些技术可以控制接触器压力以便解决这些状态。
[0095]
例如，当浓度在这些状态之一期间与另一状态相比处于相对较高的浓度时，如上所述，接触器压力可以更高的频率增加和降低。当在这些状态之一期间浓度较高时，接触器压力所保持的范围也可能较高。例如参见图10，当浓度较高时，重复方框1003a和1003b的频率可能较高。此外，方框1003a和1003b的压力范围在浓度较低时可以比浓度较低时处于更高范围。电解液参数
[0096]
在各种实施方案中，溶解的气体可以是溶解氧，并且铜电镀溶液中的这种溶解氧浓度可保持在约1ppm和10ppm之间，或在约2ppm和约8ppm之间。在一些实施方案中，铜电镀溶液中的溶解氧浓度保持在约3ppm和6ppm之间。在另外的实施方案中，铜电镀溶液中的溶解氧浓度保持在约4.5ppm和6ppm之间。
[0097]
在各种实施方案中，用于控制溶解氧浓度的接触器压力在约0.2atm和2atm之间。在某些实施方案中，用于控制溶解氧浓度的接触器压力在约0.2amt和约1atm之间、约
0.3atm和约0.7atm之间。在另外的实施方案中，用于控制溶解氧浓度的接触器压力在约0.4atm和约0.6atm之间。在某些实施方式中，在达到电镀溶液中溶解氧的平衡浓度的条件下，施加接触器压力以使电镀溶液流动或静止。
[0098]
虽然控制电镀溶液中的溶解氧浓度可能是某些公开实施方案的目标，但是各种其他参数可能影响溶解氧浓度。这些其他参数可包括电镀溶液的温度和/或电解液的组成。
[0099]
本文提供的系统被配置为执行本文描述的技术中的任一者。这可包括用于控制本文所述的电镀系统的工艺条件和硬件状态的系统控制器，例如包括控制器144和444。系统控制器可包括一个或多个存储器设备、一个或多个大容量存储设备以及一个或多个处理器。处理器可能包括cpu或计算机、模拟和/或数字输入/输出连接、步进电机控制器板等。
[0100]
在一些实施方式中，控制器是系统的一部分，其可以是上述示例的一部分。此类系统可包括半导体处理设备，其包括一个或更多个处理工具、一个或更多个室、电镀槽、一个或更多个用于处理的平台和/或特定处理部件(晶片基座、气流系统等)。这些系统可与电子设备集成以用于在处理半导体晶片或衬底之前、期间和之后控制它们的操作。电子设备可被称为“控制器”，其可控制一个或更多个系统的各种部件或子部分。根据处理要求和/或系统类型，控制器可被编程以控制本文所公开的过程中的任一者，包括处理气体和流体的输送、真空源、泵、电镀、温度设置(例如，加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
[0101]
概括地说，控制器可被定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(dsp)、定义为专用集成电路(asic)的芯片、和/或一个或更多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或更多个处理步骤。
[0102]
在一些实现方案中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，以改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供处理配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或更多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的处理的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或更多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分
布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或更多个集成电路通信的室上的一个或更多个集成电路，其组合以控制在室上的处理。
[0103]
示例系统可以包括但不限于沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(pvd)室或模块、化学气相沉积(cvd)室或模块、原子层沉积(ald)室或模块、原子层蚀刻(ale)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
[0104]
如上所述，根据将由工具执行的一个或更多个处理步骤，控制器可以与一个或更多个其他工具电路或模块、其它工具部件、集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。
[0105]
应当理解，本文中使用序号指示符，例如(a)、(b)、(c)...，仅用于组织目的，并不旨在向与每个顺序指示符相关的项目传达任何特定顺序或重要性。例如，“(a)获得关于速度的信息和(b)获得关于位置的信息”将包括在获得关于速度的信息之前获得关于位置的信息，在获得关于位置的信息之前获得关于速度的信息，以及同时获得关于位置的信息与获得有关速度的信息。尽管如此，在某些情况下，与顺序指示符相关的某些项目可能固有地需要特定的顺序，例如，“(a)获得关于速度的信息，(b)根据关于速度的信息确定第一加速度，以及(c)获得有关位置的信息”；在该示例中，(a)将需要在(b)之前执行，因为(b)依赖于在(a)中获得的信息，然而(c)可以在(a)或(b)之前或之后执行。
[0106]
对本公开中所述的实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文定义的一般原理可适于其他实施方式。因此，权利要求不旨在限于本文所示的实施方式，而是要符合与本文所公开的该公开内容、原理和新颖性特征一致的最宽范围。
[0107]
在单独实现方式的上下文中在本说明书中描述的某些特征结构也可在单个实现方式中组合实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征结构也可以单独或以任何合适的子组合形式在多个实现方式中实现。此外，尽管特征结构可能在上文中被描述为以某些组合起作用，甚至最初也如此要求保护，但在一些情况下，可以从该组合中删除所要求保护的组合的一个或多个特征结构，并且所要求保护的组合可涉及子组合或子组合的变型形式。类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但这不应理解为要求以所示的特定顺序或按顺序执行此类操作，或者执行所示的操作以获得期望的结果。此外，附图可以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例性过程。然而，未描绘的其他操作可并入示意性示出示例性过程中。例如，可以在所示操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。在某些情况下，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方式中各个系统部件的分离不应理解为所有实施方式都需要这种分离，并且应当理解，所述的程序部件和系统一般可集成在一个软件产品中或打包成多种软件产品。此外，其他实施方式也在所附权利要求的范围内。在以下情况下，权利要求中记载的动作可以不同的顺序执行，但仍能达到期望的结果。

技术特征：

1.一种控制电镀系统的电镀溶液中溶解气体浓度的方法，所述电镀系统具有一个或多个电镀槽，具有带壳体侧和内腔侧的膜并且流体连接到所述一个或多个电镀槽的接触器，连接到所述接触器并被配置为向所述接触器施加真空的真空源，所述方法包括：使所述电镀溶液流过所述接触器；以及控制所述接触器内的压力，从而将所述电镀溶液中的所述溶解气体浓度维持在非零且亚饱和的第一浓度范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述控制包括增加所述接触器中的压力从而增加所述浓度，并且所述控制包括降低所述接触器中的压力从而降低所述浓度。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述电镀系统还包括阀，所述阀插置在所述真空源和所述接触器之间，被配置为在关闭时停止向所述接触器施加真空，并被配置为能够在打开时向所述接触器施加真空，增加压力还包括关闭所述阀以停止向所述接触器施加真空，并且降低压力还包括打开所述阀以向所述接触器施加真空。4.根据权利要求3所述的方法，其还包括使用压力传感器检测所述接触器内的压力，其中：所述控制还包括响应于检测到所述接触器内的第一压力而打开所述阀，从而降低所述接触器内的压力，并且所述控制还包括响应于检测到所述接触器中低于所述第一压力的所述第二压力而关闭所述阀，从而增加所述接触器内的压力。5.根据权利要求3所述的方法，其还包括使用气体传感器检测所述电镀溶液的气体浓度，其中：所述控制还包括响应于检测到第一气体浓度而打开所述阀，从而降低所述接触器内的压力，并且所述控制还包括响应于检测到低于所述第一气体浓度的第二气体浓度而关闭所述阀，从而增加所述接触器内的压力。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述溶解气体为氧气，并且所述气体传感器为氧气传感器。7.根据权利要求3所述的方法，其中所述控制还包括：当所述电镀槽中的一个或多个具有定位于其中的晶片时以第一频率打开和关闭所述阀，并且当所述电镀槽中的一个或多个不具有定位于其中的晶片时以大于所述第一频率的第二频率打开和关闭所述阀。8.根据权利要求3所述的方法，其中所述控制还包括：当对所述电镀槽中的晶片进行电镀时，以第一频率打开和关闭所述阀，并且当在所述电镀槽中的一个中未执行所述电镀中的一个或多个时，以不同于所述第一频率的第二频率打开和关闭所述阀。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀溶液的浓度与所述接触器中的压力基本上正相关。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：所述控制还包括重复增加和减少所述接触器内的压力，从而将所述压力保持在第一压力范围内，并且所述第一压力范围对应于所述第一浓度范围。11.根据权利要求1所述的方法，其中：所述电镀系统还包括连接到所述接触器的压力调节器，所述控制还包括将所述压力维持在与所述第一浓度范围对应的第一压力范围内。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一浓度范围介于约2ppm与约8ppm之间。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制包括将所述压力保持在介于约0.2atm和约1atm之间的第一压力范围内。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶解的气体是氧气。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制还包括：当所述电镀槽中的一个或多个具有定位于其中的晶片时，将所述接触器内的所述压力维持在第一压力范围内，从而使所述浓度维持在所述第一浓度内范围，并且当所述电镀槽中的一个或多个不具有定位于其中的晶片时，将所述接触器内的所述压力维持在第二压力范围内，从而使所述浓度维持在非零、亚饱和且不同于所述第一浓度范围的第二浓度范围内。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制还包括：当对所述电镀槽中的一个中的晶片进行电镀时，将所述接触器内的所述压力维持在第一压力范围内，从而使所述浓度维持在所述第一浓度范围内，并且当对所述电镀槽中的一个中的晶片进行电镀时，将所述接触器内的压力保持在第二压力范围内，从而使所述浓度维持在非零、亚饱和且不同于所述第一浓度范围的第二浓度范围内。17.一种电镀系统，其包括：一个或多个电镀槽；接触器，所述接触器具有带壳体侧和内腔侧的膜，并且流体连接到所述一个或多个电镀槽；电镀溶液，其具有溶解气体浓度；泵，其被配置为在所述一个或多个电镀槽和所述接触器之间泵送所述电镀溶液；真空源，其连接到所述接触器并配置为向所述接触器施加真空；以及控制器，其具有指令，所述指令被配置成：使所述电镀溶液流过所述接触器；并且控制所述接触器内的压力，从而将所述电镀溶液中溶解气体浓度维持在非零和亚饱和的第一浓度范围内。18.根据权利要求17所述的电镀系统，其中所述压力控制还包括：增加所述接触器中的压力从而增加所述浓度，以及降低所述接触器中的压力从而降低浓度。19.根据权利要求17所述的电镀系统，其还包括：阀，所述阀：
插置在所述真空源和所述接触器之间，被配置为在关闭时停止向所述接触器施加真空，并且被配置为使得在打开时能够向所述接触器施加真空，其中所述压力的控制还包括：关闭所述阀以停止向所述接触器施加真空从而增加所述接触器中的压力，以及打开所述阀以向所述接触器施加真空从而降低所述接触器中的压力。20.根据权利要求19所述的电镀系统，其还包括压力传感器，所述压力传感器被配置为检测所述接触器内的压力，其中所述控制器还包括指令，所述指令被配置为：检测所述接触器中的第一压力，检测所述接触器中低于所述第一压力的第二压力，并且所述控制还包括：响应于检测到所述第一压力而打开所述阀，从而降低所述接触器内的压力，以及响应于检测到所述第二压力而关闭所述阀，从而增加所述接触器内的压力。21.根据权利要求19所述的电镀系统，其还包括气体传感器，所述气体传感器被配置为检测所述电镀溶液的气体浓度，其中所述控制器还包括指令，所述指令被配置为：检测所述电镀溶液的第一浓度，检测所述电镀溶液的低于所述第一浓度的第二浓度，并且所述控制还包括：响应于检测到所述第一浓度而打开所述阀，从而降低所述接触器内的压力，以及响应于检测到所述第二浓度而关闭所述阀，从而增加所述接触器内的压力。22.根据权利要求21所述的电镀系统，其中所述气体传感器定位于以下一者或多者中：电镀槽中的一者、接触器或所述电镀系统的贮存器。23.一种电镀系统，其包括：一个或多个电镀槽；接触器，其具有带壳体侧和内腔侧的膜，并且流体连接到所述一个或多个电镀槽；电镀溶液，其具有溶解气体浓度；泵，其被配置为在所述一个或多个电镀槽和所述接触器之间泵送所述电镀溶液；真空源，其连接到所述接触器并被配置为向所述接触器施加真空；以及压力调节器，其连接到所述接触器并被配置为维持第一压力范围，所述第一压力范围对应于所述电镀溶液中溶解气体的第一浓度范围，所述第一浓度范围是非零且亚饱和的。24.一种电镀系统，其包括：一个或多个电镀槽；电镀溶液，其具有溶解气体浓度；电镀槽流动回路，其被配置为在所述电镀系统内使电镀溶液流动；接触器，其具有带壳体侧和内腔侧的膜，并与所述电镀槽流动回路并联流体连接，使得所述电镀溶液可同时在所述电镀槽流动回路和所述接触器中流动；泵，其被配置为将所述电镀溶液在所述电镀槽流动回路内泵送至所述接触器；真空源，其连接到所述接触器并被配置为向所述接触器施加真空；以及控制器，其具有指令，所述指令被配置为：使所述电镀溶液同时流过所述电镀槽流动回路和接触器，并且
将所述真空源施加到所述接触器，从而在所述接触器中保持第一溶解气体去除率。

技术总结

溶解气体浓度可以通过在电镀溶液通过接触器之后，控制所述接触器内的压力，从而将所述电镀溶液中溶解气体浓度保持在第一浓度范围内来控制。所述第一浓度范围是非零且亚饱和的。的。的。

技术研发人员：

格雷戈里

受保护的技术使用者：

朗姆研究公司

技术研发日：

2022.04.14

技术公布日：

2023/3/28