电镀设备、系统及方法与流程

1.本揭露是关于一种电镀设备、系统及方法。

背景技术：

2.半导体制造及处理近来的进展已导致愈来愈多地使用电镀来在半导体装置上沉积各种材料。此类材料包括电镀铜、镍及锡银合金。在电镀过程中，基板放置于基板固持件总成(实施为蛤壳总成)的杯状物中。

技术实现要素：

3.根据本揭示案的一些实施例，一种电镀设备包括：一杯状物，该杯状物用以支撑一基板；及一锥体，该锥体包括布置于该锥体的一下表面上且面向该基板的至少三个距离量测装置。每一距离量测装置用以：向该基板发射一激光脉冲，该激光脉冲撞击该基板；自该基板接收一反射激光脉冲；计算该激光脉冲的一往返时间；及使用该往返时间计算该距离量测装置与该基板之间的一距离以决定该基板的一倾斜。
4.根据本揭示案的一些实施例，一种电镀方法包括以下步骤：将一基板放置于一基板固持件的一杯状物中；将一锥体定位于该基板上方，一锥体包括布置于该锥体的一下表面上且面向该基板的至少三个距离量测装置；使用该至少三个距离量测装置中的每一者向该基板发射激光脉冲，该些激光脉冲撞击该基板；在该至少三个距离量测装置中的每一者处自该基板接收反射激光脉冲；使用一对应的距离量测装置来计算每一激光脉冲的一往返时间；使用该对应的距离量测装置来计算该距离量测装置与该基板之间的一距离，该距离是使用该往返时间来计算；及决定该基板的一倾斜。
5.根据本揭示案的一些实施例，一种用于对基板进行电化学电镀的系统包括：一电镀槽，该电镀槽容纳用于使一金属电化学沉积于该基板上的一电镀液；一基板固持件，该基板固持件用以将该基板固持于该电镀液中；一阳极，该阳极浸入于该电镀液中；及一电源供应器，该电源供应器电耦接于该阳极与该基板固持件之间。该基板固持件包括：一杯状物，该杯状物用以固持该基板，及一锥体，该锥体包括多个距离量测装置，该些距离量测装置布置于该锥体的一下表面上且面向该基板，且彼此间等角隔开。每一距离量测装置用以：向该基板发射一激光脉冲，该激光脉冲撞击该基板；自该基板接收一反射激光脉冲；计算该激光脉冲的一往返时间；及使用该往返时间计算该距离量测装置与该基板之间的一距离以决定该基板的一倾斜。
附图说明
6.在结合附图阅读时，自以下详细说明将能最好地理解本揭示案。要强调的是，根据业界的标准做法，各种特征未按比例绘制且仅用于进行说明。实际上，为了便于讨论，各种特征的尺寸可任意地增大或减小。
7.图1a为包括晶圆的电化学电镀设备的示意图；
8.图1b为制程系统的示意图，该制程系统包括图1a的电化学电镀设备；
9.图2示出包括锥体及杯状物的基板固持件的截面示意图；
10.图3为根据本揭示案的实施例的该锥体的下表面的示意平面图，该锥体包括多个距离量测装置；
11.图4示出在闭合蛤壳之前基板放置于杯状物中且锥体位于杯状物上方的设置；
12.图5a及图5b展示根据本揭示案的一实施例的数据分析设备。
13.【符号说明】
14.30:电化学电镀设备
15.31:电镀液
16.32:基板固持件
17.33:前工作侧
18.34:锥体
19.36:杯状物
20.38:基板
21.39:锥体的下表面
22.40:可旋转心轴
23.42:电镀槽
24.44:泵
25.46:箭头
26.48:凸缘
27.50:孔隙
28.52:箭头
29.54:箭头
30.55:再循环管线
31.56:溢流储集器
32.58:箭头
33.60:电源供应器
34.62:阳极
35.63:弯曲箭头
36.107:进入口
37.109:第一泵
38.111:过滤器
39.117:第一分析单元
40.119:第二分析单元
41.120:补充系统
42.121:监测系统
43.125:旁通管线
44.127:第一阀
45.129:冷却器
46.131:量测单元
47.151:第三分析单元
48.153:强度单元
49.155:谱分析单元
50.203:密封元件
51.204:支柱
52.205:顶板
53.206:心轴
54.207:减震器
55.209:密封元件
56.210:负输出引线
57.212:正输出引线
58.302/302-1～302-3:距离量测装置
59.303:激光脉冲
60.305:背面
61.307:反射激光脉冲
62.400:制程系统
63.500:控制器/计算机系统
64.501:计算机
65.502:键盘
66.503:鼠标
67.504:显示器
68.505:光盘驱动器
69.506:磁盘驱动器
70.511:处理器
71.512:只读记忆体
72.513:随机存取记忆体
73.514:硬盘
74.515:总线
75.521:光盘
76.522:磁盘
具体实施方式
77.应理解，以下揭示提供用于实施本揭示案的不同特征的许多不同的实施例或示例。在下文描述组件及布置的特定实施例或示例，以简化本揭示案。当然，这些组件及布置仅为示例且不意欲为限制性的。例如，元件的尺寸不限于所揭示的范围或值，而是可取决于装置的制程条件及/或所要性质。此外，在接下来的描述中第一特征在第二特征上方或之上形成可包括第一特征与第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可包括在第一特征与第二特征之间可形成额外特征使得第一特征与第二特征可能不直接接触的实施例。为了简单及
清楚起见，各种特征可任意地按不同比例绘制。
78.另外，为便于描述，在本文可使用空间相关术语，诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者，来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。除了图中绘示的取向之外，空间相关术语亦意欲涵盖装置在使用中或在操作中的不同取向。装置可以其他方式取向(旋转90度或采取其他取向)，且本文中使用的空间相关描述词可同样地相应地进行解释。另外，术语“由
……
制成”可表示“包括”或“由
……
组成”。
79.为了提高集成电路中的信号速度效能，由于与例如铝相比电阻较低，因此使用铜、金及银或其合金，以提高互连的频率。除了与铝相比拥有较低电阻之外，铜亦拥有优良的迁移性且展现出较高可靠性。用于达成铜金属化的技术包括cvd、选择性无电沉积、溅镀(pvd)及电化学电镀。
80.半导体装置制造为光微影步骤及化学处理步骤的多步骤序列，在此期间，在由纯半导电材料制成的晶圆上逐渐地产生电子电路。在半导体制造制程中，利用层沉积制程来形成ic组件。所采用的一种层沉积制程为电化学电镀(electrochemical plating，ecp)制程，电化学电镀制程通过电解沉积将一层导电材料(例如，金、锌镍、银、铜或镍)沉积至基板(例如，半导体晶圆)上。在电化学电镀(ecp)制程中，将基板浸入电镀液中，该电镀液包含待沉积的材料的离子。对基板施加dc电压，致使其用作吸引电镀液的阳离子的阴极，该些阳离子被还原且积聚于基板上以在基板上形成薄膜。
81.铜(或待沉积的任何其他导电材料)的电化学沉积是由电流在两个电极之间传递穿过硫酸铜溶液或其他含铜电解液而造成。去往电极的电流为电子的，而电解液中的电流为离子的。在阴极处，发生电化学还原，而在阳极处发生电化学氧化，阳极由将沉积/电镀于基板上的导电材料(在此种情况中，为铜)制成。在该布置中，阴极处移除的铜离子被阳极处产生的铜离子替代。铜离子通过电漂移、扩散及对流而输送至阴极。传递某一电流所需的必要电压为电解液中的欧姆电压降、双层上的表面过电位及与扩散层相关联的浓度过电位的总和。电化学电镀可以恒定电流、恒定电压或可变形式的电流或电压来实施。电流的分布及因此阴极上铜层的厚度分布取决于其几何形状、电化学反应的动力学及浓度变化，如由电解液中的流体动力学及对流质量输送所决定。
82.在硅晶圆上的铜电化学电镀的情况下，sio2覆盖的晶圆至少部分地涂布有薄的导电铜层，通常被称为晶种层，以便确保电子传导性。晶圆暴露于含有铜离子的电解液中，且通过沿着晶圆周边的若干接触点而在晶种层与电源供应器之间建立电接触。传递恒定电流某一段时间，借此产生对应厚度的铜层。
83.图1a为包括基板38的电化学电镀设备30的示意图。电化学电镀设备30包括基板固持件32，基板固持件32安装于可旋转心轴40上，可旋转心轴40允许基板固持件32旋转。基板固持件32包括锥体34、杯状物36及凸缘48，及孔隙50。在电化学电镀制程开始之前，将基板38安装于杯状物36中。随后将基板固持件32及基板38放置于电镀槽42中，电镀槽42用作用于容纳电镀液31(例如硫酸铜(cuso4)溶液)的容器/器皿。如箭头46所指示，通过泵44向电镀槽42连续地提供电镀液31。电镀液31向上朝着基板38且随后沿径向向外且且跨越基板38流动，随后流过孔隙50，如箭头52所指示。通过将电镀液31朝向基板38(朝向基板38的中心)引导，经由孔隙50移除截留于基板38上的任何气泡。在一些实施例中，电镀液31自电镀槽42溢出到溢流储集器56，如箭头54所指示。电镀液31随后被过滤且返回至泵44，如箭头58所指
示，借此完成电镀液31的再循环。
84.电镀液31可包括铜盐、酸、水及各种有机及无机添加剂的混合物，该些有机及无机添加剂改良了所沉积铜的性质。适合于电镀液31的铜盐包括包含硫酸铜、氰化铜、氨基磺酸铜、氯化铜、甲酸铜、氟化铜、硝酸铜、氧化铜、氟硼酸铜、三氟乙酸铜、焦磷酸铜及甲烷磺酸铜，或前述任一化合物的水合物。电镀液中使用的铜盐的浓度将视所使用的特定铜盐而改变。在电镀液31中可使用各种酸，包括：硫酸、甲磺酸、氟硼酸、盐酸、氢碘酸、硝酸、磷酸及其他合适的酸。所使用的酸的浓度将视电镀液31中所使用的特定酸而改变。用于铜电镀液的常见添加剂包括光亮剂、抑制剂及均匀剂。光亮剂为倾向于通过减少表面粗糙度及粒径变化来改良铜沉积的单向反射性(或反射率)的有机分子。合适的光亮剂包括例如有机硫化合物，诸如双-(磺丙基钠)-二硫化物、3-硫基-1-丙磺酸钠盐、n-二甲基-二硫代氨基甲酰丙基磺酸钠盐及3-硫-异硫脲丙基磺酸盐或前述任何化合物的混合物。抑制剂为倾向于吸附于基板的表面上且减小局部沉积速率的高分子沉积抑制剂。均匀剂通常具有带有氮官能团的成分，且可以相对较低的浓度添加至电镀液。传统均匀化涉及强电流抑制物质扩散或迁移至宏观物件的拐角或边缘，该些宏观物件归因于电场及溶液质量传递作用原本会比所期望的速率更快地进行电镀。均匀剂可选自以下剂：聚醚界面活性剂、非离子界面活性剂、阳离子界面活性剂、阴离子界面活性剂、嵌段共聚物界面活性剂、聚乙二醇界面活性剂、聚丙烯酸、多胺、氨基羧酸、氢化羧酸、柠檬酸、恩罗、四乙酸乙二胺、酒石酸、三级铵化多胺、聚丙烯酰胺、交联聚酰胺、啡口井偶氮染料、烷氧基胺界面活性剂、聚合物吡啶衍生物、聚乙亚胺、聚乙亚胺乙醇、咪唑啉与环氧氯丙烷的聚合物、苄基多胺聚合物。
85.将基板38及阳极62均浸入于电镀液31(cuso4溶液)中，电镀液31含有一种或多种溶解金属盐以及准许电力流动的其他离子。基板38用作阴极，自沉积于电镀槽42内的阳极62得到的材料沉积于阴极上。dc电源供应器60具有负输出引线210，负输出引线210经由一或多个滑环、电刷及触点(未图示)电连接至基板38。电源供应器60的正输出引线212电连接至阳极62。在使用期间，电源供应器60对基板38施加偏压以相对于阳极62具有负电位，借此导致电流自阳极62流向基板38。(如本文所使用，电流流动的方向与净正离子通量相同且与净电子通量相反)。此导致在基板38上发生电化学反应(例如，cu
++
+2e-＝cu)，该电化学反应致使导电层(例如，在此种情况下，为铜)沉积于基板38上。在电镀周期期间通过溶解阳极62来补充电镀液的离子浓度，阳极62包括例如金属化合物(例如，cu＝cu
++
+2e-)。
86.图1b为制程系统400的示意图，制程系统400可与图1a中的电化学电镀设备30一起使用以使基板38与电镀液31接触。参看图1b，继续参看图1a，电镀槽42容留电镀液31，且将基板38浸入于电镀液31中。因而，至少部分基于将处理的基板38的大小来对电镀槽42设定大小。
87.为了在电镀槽42内维持循环(由标为63的弯曲箭头所表示)，该循环有助于混合电镀液31且有助于补充基板38的表面附近的电镀液31，电镀槽42可另外具有溢流储集器56。溢流储集器56经定位以在电镀液31进入电镀槽42(例如，经由电镀槽42的底部处的进入口107)之后接收电镀液31且在进入溢流储集器56之前在电镀槽42内循环。因而，溢流储集器56可为位于电镀槽42的顶部附近的堰，使得电镀液31可进入电镀槽42的底部、在电镀槽42内循环且穿过电镀槽42，随后自电镀槽42的一侧溢流且进入溢流储集器56。
88.溢流储集器56连接至再循环管线55。再循环管线55自溢流储集器56接收电镀液31
且使电镀液31自溢流储集器56再循环回到电镀槽42。再循环管线55具有第一泵109，第一泵109用于经由例如进入口107将电镀液31泵抽回到电镀槽42中。第一泵109亦有助于提供一些力，该些力帮助混合电镀槽42内的电镀液31。
89.再循环管线55亦可包括过滤器111。过滤器111用于在电镀液31在制程系统400内再循环时自电镀液31移除颗粒材料及其他杂质。这些杂质可包括硅酸、聚集界面活性剂、电镀液31的油滴副产物，及可在处理反应期间形成或否则在电镀液31中形成的其他微粒。过滤器111可经设定大小，例如，以捕获杂质，诸如硅酸、聚集界面活性剂及油滴副产物，且因而可至少部分取决于这些杂质的大小。
90.再循环管线55、第一泵109及过滤器111提供电镀液31至电镀槽42的所要再循环速率。可使用此再循环速率来确保电镀液31恰当地混合，使得电镀液31内的不同点处的浓度变化(由化学反应所致)保持为最小。
91.随着处理继续，电镀液31内的反应物(例如，强碱、界面活性剂及氧化剂)将发生反应，且其浓度将减小，而反应的副产物(诸如硅酸盐)的浓度将增大，借此改变反应的各种速率且引入非所要的复杂性以试图控制处理过程。为了减少此减小的影响，使用补充系统120来监测各种化合物的浓度，且在必要时补充电镀液31内的各种组分以便维持对处理过程的更好控制。在一实施例中，补充系统120包括监测系统121及控制器500。
92.监测系统121通过连接于第一泵109与过滤器111之间的旁通管线125连接至再循环管线55。为了获得电镀液31的样本，将第一阀127安装于旁通管线125中且使用该第一阀来自再循环管线55移除电镀液31的样本以供分析。第一阀127自控制器500接收信号以按规律间隔来打开且取出样本。
93.为了实现所要冷却，提供冷却器129，例如，具有诸如冷却水的冷却介质的连续流热交换器，以便使电镀液31的样本达到恒定温度。替代地，冷却器129为有效冷却单元，例如，制冷单元，以向电镀液31的样本提供所要冷却。在不脱离实施例的范畴的情况下，使用降低电镀液31的样本的温度且维持电镀液31的样本的温度的任何合适的系统及方法。
94.一旦电镀液31的样本已冷却到适当温度，便可通过量测单元131来分析电镀液31的样本。量测单元131包括一或多个分析单元，其中每个分析单元用于量测电镀液31的一种或多种组分。例如，第一分析单元117可分析氧化剂的浓度，第二分析单元119可分析界面活性剂的浓度，且第三分析单元151可分析强碱的浓度。
95.用于量测电解液31的样本内的氧化剂的第一分析单元117进一步包括多个量测单元，其中各个不同量测单元中的每一者量测氧化物所处的不同浓度范围。例如，为了量测相对较高浓度的氧化物，第一分析单元117包括强度单元153，强度单元153量测例如电镀液31的样本的氧化还原电位(oxidation-reduction potential，orp)替代地，强度单元153为ph量测单元，该ph量测单元量测电镀液31的样本的ph。使用任一类型的强度单元153(例如，量测orp或ph)及在电镀液31内提供合适浓度的氧化剂的任何其他合适类型的量测单元，且所有该些类型完全意欲包括于实施例的范畴内。
96.另外，对于期望低于强度单元153的灵敏度水准(例如，低于100ppm)的量测，第一分析单元117亦包括谱分析单元155。谱分析单元155为光谱分析单元，在其中用紫外(ultraviolet，uv)光、近红外(near-infra red，nir)或红外(infra-red，ir)光照射电镀液31的样本，且分析所得的吸收谱以决定电镀液31的样本内的氧化剂的浓度。
97.谱分析单元155量测电镀液31内的其他组分的浓度。例如，谱分析单元155量测电镀液31内的反应副产物(诸如硅酸盐)的浓度。谱分析单元155适合于实施的此种及任何其他分析亦用于提供关于电镀液31的信息。
98.第二分析单元119量测电镀液31的样本内的界面活性剂的浓度。第二分析单元119为谱分析单元，且为光谱分析单元，其中用例如紫外(ultraviolet，uv)光照射电镀液31的样本，且分析所得吸收谱以决定电镀液31的样本内的界面活性剂的浓度。在一些实施例中，第二分析单元119为如上文相对于第一分析单元117所描述的谱分析单元155，但第二分析单元119可具有单独的谱分析单元。另外，可替代地使用任何合适的分析单元来量测电镀液31的样本内的界面活性剂的浓度。
99.第三分析单元151量测电镀液31的样本内的强碱的浓度。在一些实施例中，在强碱为koh时，第三分析单元151为用于决定电镀液31中的koh浓度的ph计。然而，可替代地使用任何其他合适的量测系统，诸如折射计，来量测电镀液31内的强碱的浓度。
100.图2示出包括锥体34及杯状物36的基板固持件32的截面示意图。杯状物36通过顶板205使用支柱204来支撑。大体上，杯状物36提供支撑件，基板38搁置于该支撑件上。杯状物36包括开口，电镀液31经由该开口接触位于开口处的基板38。请注意，基板38具有前工作侧33，电镀在前工作侧33上发生。基板38的周边搁置于密封元件203(例如，o形环、端头密封等)上，密封元件203位于杯状物36的底部部分上。亦位于杯状物36的底部部分上的一或多个减震器207(例如，机械减震器)在基板固持件32浸入于电解液31中期间及/或在电镀制程期间限制基板38由于例如电镀液31移动而发生移动。
101.参看图2，通过经由心轴206将锥体34自其绘示位置提起来将基板38载入至基板固持件32中。在提起锥体34时，在杯状物36与锥体34之间形成间隙，基板38可插入于该间隙中。如下文所描述，使用机械臂将基板38插入于基板固持件32中。随后降低锥体34以使基板38与杯状物36的周边接合，或更具体而言，与减震器207及密封元件203接合。
102.使用心轴206来在电镀、干燥及其他操作期间使基板固持件32及基板38旋转。密封元件203形成不透液体的密封，该不透液体的密封限制电镀液31(参见，图1a及图1b)接触基板38的背面(其中电镀液可能会将污染金属原子引入至硅基板上/中)且到达基板固持件32的其他组件。锥体34亦包括密封元件209，在接合时，密封元件209位于锥体34的外边缘及杯状物36的上部区域附近。此种布置亦保护基板38的背面免受可能会自杯状物36上方进入蛤壳的电镀液31所影响。密封元件209可附着至锥体34或杯状物36，且可为单个密封元件或多组件密封元件。在开始电镀后，在锥体34升高到杯状物36上方时，将基板38引入至杯状物36。在基板最初被引入至杯状物36中(通常通过机械臂)时，其前工作侧33搁置于密封元件203上。在电镀期间，基板固持件32旋转以便达成均匀电镀。
103.如上所述，将基板38提供至晶圆接合组件，亦称为“蛤壳”组件。该蛤壳包括杯状物36及设置于杯状物36上的锥体34。通常经由机器人(例如，前端及后端机器人)将待处理的基板提供至电镀设备且亦使用机器人将该基板插入于电镀设备的蛤壳中。要求基板在位于杯状物中时被定位为实质上水平的(例如，与理想水平轴所成角度为+/-5
°
(或更小))。确保此水平定位的一种方法为由操作人员进行目视检查。然而，通过目视检查难以决定基板是否为实质上水平的，因为人眼不能容易地看出基板倾斜的变化。不恰当定位的基板可能会导致密封元件与基板之间的不恰当密封。该不恰当密封可能会导致电镀液流过密封元件且
接触基板的背面。因此，希望确保以高精确度来实质上水平地放置基板。如本文所使用，基板的倾斜或其等效物是指基板与理想水平轴(x轴)之间的角度，该水平轴等效于处于静止状态的电镀液的液面。
104.根据实施例，使用一种使用例如激光的光学量测技术来决定基板是否水平地放置于杯状物中。该些激光是通过多个距离量测装置产生，该些距离量测装置放置于锥体下面，例如，在该锥体的面向该杯状物的下表面上。每一距离量测装置产生自基板的背面(顶表面)弹回的激光脉冲。量测每一激光脉冲返回到对应产生器所需的往返时间(turnaround time，tat)。按照自产生器发出激光脉冲的时间至在脉冲自基板更具体而言自基板的背面反射之后在产生器处检测到该脉冲的时间来量测该往返时间。根据该往返时间获得距离量测装置与基板背面之间的距离。量测通过每一距离量测装置产生的激光脉冲的往返时间，且获得每一距离量测装置与基板背面之间的对应距离。若该些距离彼此是在所要的接近度内，则决定基板实质上水平地定位于杯状物中。若该些距离不在所要的接近度内，则决定基板倾斜地放置于杯状物中。随后对基板重定位。机械臂将重接合基板、提起基板，且将基板再次放置于杯状物中。再次量测距离，直至达到所要接近度为止，借此指示基板实质上水平地定位于杯状物中。虽然实施例旨在确保基板实质上水平地放置于杯状物中，但就此而言，实施例不受限制。在不脱离本揭示案的精神及范畴的情况下，本揭示案的实施例同样可用于决定基板是否以所要倾斜(非实质上水平)放置于杯状物中。
105.图3为根据本揭示案的实施例的锥体304的下表面的示意平面图，该锥体包括多个距离量测装置302-1、302-2、302-3及302-4(统称为距离量测装置302)。如所示，该些距离量测装置302彼此成90
°
角间隔来定位。该些距离量测装置302位于锥体34的下表面39上的一区域中，在基板38放置于杯状物36中且锥体34闭合时，该区域位于基板38的正上方。虽然图3示出4个距离量测装置302，但就此而言，不限制距离量测装置的数目。类似地，距离量测装置302的布置不限于图3中所示的布置。锥体34可包括在下表面39上以任何所要组态定位的三个距离量测装置或4个以上距离量测装置，只要来自这些距离量测装置的激光脉冲是实质上垂直于下表面39发出且返回的激光脉冲被对应的距离量测装置302接收。例如，在另一个实施例中，三个距离量测装置302放置于下表面39上，各自与相邻的距离量测装置302以120
°
角间隔来间隔开。
106.图4示出在闭合蛤壳之前基板38放置于杯状物36中且锥体34位于杯状物36上的设置。如所示，多个距离量测装置302(类似于图3)安装于锥体34的下表面39上。在基板38已放置于杯状物36中之后，将锥体34定位于杯状物36上方以检查基板38的倾斜，借此决定基板38是否实质上水平地定位于杯状物38中。为了检查倾斜，距离量测装置302向基板38发出激光脉冲303。在一实施例中，距离量测装置302顺序地或按所要次序来发出激光脉冲。在另一个实施例中，该些距离量测装置302同时或几乎同时地(由距离量测装置产生的激光脉冲之间的延迟极小)发出激光脉冲。为了进行讨论，所揭示的实施例考虑在基板38处于电镀液31外部时执行使用距离量测装置302进行的量测。然而，就此而言，实施例不受限制。在其他实施例中，在不脱离本揭示案的精神及范畴的情况下，亦可在基板38浸入于电镀液31中时及/或在对基板38执行电镀操作时执行使用距离量测装置302进行的量测。
107.每一距离量测装置302向基板38发出各别激光脉冲303。在来自距离量测装置302的光能(光)不是以连续模式而是以持续时间短的短脉冲按某重复率发出时，产生激光脉
冲。为了进行讨论，假设每一距离量测装置302发出单个激光脉冲303，自基板38接收反射激光脉冲307及在发出下一个激光脉冲之前计算往返时间(turnaround time，tat)及距离(下文论述)。在一示例中，可通过增加两个连续脉冲之间的重复率或通过在已发出单个激光脉冲之后使距离量测装置302停止产生脉冲来达成此假设。然而，在其他实施例中，距离量测装置302可发出一连串脉冲且基于自基板38发射的该一连串脉冲来执行量测。
108.激光脉冲303击中(撞击于)基板38的背面305(顶表面)且反射(反射激光脉冲307)回到距离量测装置302。距离量测装置302计算接收到反射激光脉冲307要花的时间。此时间，亦被称为往返时间(turnaround time，tat)，是通过量测自距离量测装置302发出激光脉冲303时与距离量测装置302接收到反射激光脉冲307时之间的持续时间来计算。在其他实施例中，距离量测装置302在激光脉冲303已发出时将第一信号(命令)传输至外部控制器(例如，计算机系统500，图5a及图5b)，且在已接收到反射激光脉冲307时传输第二信号(命令)。在接收到第一信号时，该控制器启动计时器，且在接收到第二信号时，该控制器使该计时器停止。借此使用该计时器来获得往返时间。应注意，反射激光脉冲307与激光脉冲303为实质上相同的激光脉冲。为了进行阐释，提供不同标记来区分所发出(发射)的激光脉冲与反射的激光脉冲。
109.在一些实施例中，基于分别计算的往返时间，每一距离量测装置302计算距离量测装置302与基板38之间的对应距离。在距离量测装置302中包括用于根据往返时间计算距离的逻辑(软件或硬件)，且距离量测装置302将所计算出的距离提供至控制器以向操作人员指示(例如，在显示器504上显示，图5a)所计算出的距离。在其他实施例中，在控制器500中包括用于根据往返时间计算距离的逻辑(软件或电路)。在此种情况下，距离量测装置302将往返时间传输至控制器500，且控制器500向操作人员提供所计算出的距离。
110.计算由距离量测装置302计算的距离之间的差值。若该差值实质上为零(+/-0.5mm)或在所要的临限值内，则决定基板38为水平的。然而，若该差值并非实质上为零或不在所要的临限值内，则决定基板38并非水平的。
111.取决于距离量测装置302量测的距离，可决定倾斜方向(例如，偏倾)。换言之，可决定基板38的哪个部分(哪一端)低于基板38的其他部分。替代地，可决定基板38的哪个部分高于基板38的其他部分。例如，参看图4，若距离量测装置302-1与基板38之间的距离(例如称为dist1)大于距离量测装置302-3与基板38之间的距离(例如称为dist3)，则可决定基板38在距离量测装置302-3下面的部分所处的位置高于基板38在距离量测装置302-1下面的部分所处的位置。换言之，基板38自距离量测装置302-3至距离量测装置302-1向下倾斜。为了对基板38重定位，机械臂接合基板38以提起基板38且对基板38重定位，使得基板38在距离量测装置302-1下面的部分高于基板38在距离量测装置302-3下面的部分。再次量测距离量测装置302与重定位后的基板38相距的距离以决定基板38是否为实质上水平的。
112.在一些实施例中，每一距离量测装置302亦经程序化(经由软件或硬件电路)或以其他方式组态以实施超时条件，在该超时条件中，每一距离量测装置302要等待某一量的时间来接收反射激光脉冲307。若在该一定量的时间内未接收到反射激光脉冲307(亦即，超过时间限制)，则宣告超时，且通知操作人员(例如，在图5a中的显示器504上的通知)。超时可指示基板38严重倾斜，使得反射激光脉冲307未反弹回到发出该激光脉冲的距离量测装置302。这可指示机械臂已发生故障且无法如预期般装卸基板。操作人员随后可对机械臂进行
必要的补救措施。替代地，可指示其他设备发生故障或其他错误，且进行必要的补救措施。在已采取了适当的校正措施之后，重复决定基板38是否为水平的过程。一旦决定基板38实质上水平地定位于杯状物36中，则锥体34闭合且电镀操作开始。
113.图5a为计算机系统的示意图，该计算机系统用作用于控制距离量测装置302的操作的控制器、根据往返时间来计算距离及/或控制电镀操作。可使用计算机硬件及在计算机硬件上执行的计算机程序来实现前述实施例。在图5a中，计算机系统500具有计算机501，计算机501包括只读记忆体光盘驱动器505(例如，cd-rom或dvd-rom)及磁盘驱动器506、键盘502、鼠标503及显示器504。
114.图5b为展示计算机系统500的内部组态的图。在图5b中，除了光盘驱动器505及磁盘驱动器506之外，计算机501亦具有：一或多个处理器511，诸如微处理单元(micro processing unit，mpu)；只读记忆体(rom)512，其中储存了程序，诸如启动程序；随机存取记忆体(random access memory，ram)513，随机存取记忆体513连接至处理器511且其中暂时储存了应用程序的命令且提供暂时储存区域；硬盘514，其中储存了应用程序、系统程序及数据；及总线515，总线515将处理器511、只读记忆体512等相连接。请注意，计算机501可包括使得能够连接至lan的网络卡(未图示)。
115.用于致使计算机系统500执行前述实施例中讨论的操作的程序可储存于光盘521或磁盘522中且传输至硬盘514，光盘521或磁盘522是插入于光盘驱动器505或磁盘驱动器506中。替代地，程序可经由网络(未图示)传输至计算机501且储存于硬盘514中。在执行时，将程序载入至随机存取记忆体513中。程序可自光盘521或磁盘522载入或自网络直接载入。
116.在程序中，在一些实施例中，由程序实现的功能不包括可仅由硬件实现的功能。例如，在由上述程序实现的功能中不包括可仅由获取信息的获取单元或输出信息的输出单元中的硬件(诸如网络接口)实现的功能。此外，执行程序的计算机可为单个计算机或可为多个计算机。
117.在一些实施例中，通过使用激光干涉仪技术来执行使用激光的距离量测。在其他实施例中，通过使用超音波、声纳、回音测距等来执行距离量测。在其他实施例中，使用杜普勒装置来执行距离量测，杜普勒装置使用杜普勒技术、磁感测器(磁编码器)、旋转编码器等来量测距离。
118.在一些实施例中，甚至在蛤壳闭合之后执行距离量测。在此种情况下，亦在电镀制程期间执行距离量测，且可在电镀制程期间调整基板的位置以相对于电镀液的液面保持为平行位置。在其他实施例中，当基板倾斜超过临限值时，输出警报。在又其他实施例中，若在电镀操作期间基板倾斜超过临限值，则输出警报。
119.本揭示案的实施例旨在确保放置于蛤壳中的用于执行电镀操作的基板实质上水平地处于蛤壳的杯状物中。如此改良了基板的电镀且限制电镀液接触基板的背面。
120.应理解，在本文中不一定论述了所有优点，所有实施例或示例不要求特定优点，且其他实施例或示例可提供不同的优点。
121.根据本揭示案的一个态样，一种设备包括：一杯状物，该杯状物用以支撑一基板；及一锥体，该锥体包括布置于该锥体的一下表面上且面向该基板的至少三个距离量测装置。每一距离量测装置用以：向该基板发射一激光脉冲，该激光脉冲撞击该基板；自该基板接收一反射激光脉冲；计算该激光脉冲的一往返时间；及使用该往返时间计算该距离量测
装置与该基板之间的一距离以决定该基板的一倾斜。在一实施例中，该些距离量测装置同时发射该些激光脉冲。在一实施例中，该些距离量测装置在不同时间发射该些激光脉冲。在一实施例中，该些距离量测装置顺序地发射该些激光脉冲。在一实施例中，该些距离量测装置处于该基板的正上方。在一实施例中，该距离量测装置用以计算该距离量测装置与该基板之间的距离以决定该基板是否实质上水平地放置于该锥体中。
122.根据本揭示案的另一个态样，一种方法包括以下步骤：将一基板放置于一基板固持件的一杯状物中；将一锥体定位于该基板上方，一锥体包括布置于该锥体的一下表面上且面向该基板的至少三个距离量测装置；使用该至少三个距离量测装置中的每一者向该基板发射激光脉冲，该些激光脉冲撞击该基板；在该至少三个距离量测装置中的每一者处自该基板接收反射激光脉冲；使用一对应的距离量测装置来计算每一激光脉冲的一往返时间；使用该对应的距离量测装置来计算该距离量测装置与该基板之间的一距离，该距离是使用该往返时间来计算；及决定该基板的一倾斜。在一实施例中，决定该基板的该倾斜包括决定该基板是否为实质上水平的。在一实施例中，该方法进一步包括在决定该基板并非实质上水平时对该基板重定位。在一实施例中，该方法进一步包括在对该基板重定位之后决定该基板的该倾斜。在一实施例中，该方法进一步包括在决定该基板的该倾斜之后对该基板执行一电镀操作。在一实施例中，该些距离量测装置同时发射该些激光脉冲。在一实施例中，其中该些距离量测装置在不同时间发射该些激光脉冲。在一实施例中，其中该些距离量测装置顺序地发射该些激光脉冲。在一实施例中，其中将该锥体定位于该基板上方包括将该锥体定位于该基板上方，使得该至少三个距离量测装置在该基板的正上方。
123.根据本揭示案的一态样，一种用于对基板进行电化学电镀的系统包括：一电镀槽，该电镀槽容纳用于使一金属电化学沉积于该基板上的一电镀液；一基板固持件，该基板固持件用以将该基板固持于该电镀液中；一阳极，该阳极浸入于该电镀液中；及一电源供应器，该电源供应器电耦接于该阳极与该基板固持件之间。该基板固持件包括：一杯状物，该杯状物用以固持该基板，及一锥体，该锥体包括多个距离量测装置，该些距离量测装置布置于该锥体的一下表面上且面向该基板，且彼此间等角隔开。每一距离量测装置用以：向该基板发射一激光脉冲，该激光脉冲撞击该基板；自该基板接收一反射激光脉冲；计算该激光脉冲的一往返时间；及使用该往返时间计算该距离量测装置与该基板之间的一距离以决定该基板的一倾斜。在一实施例中，其中每一距离量测装置用以计算该距离以决定该基板是否为实质上水平的。在一实施例中，其中该锥体定位于该基板上方，使得该些距离量测装置在该基板的正上方。在一实施例中，该系统进一步包括一控制器，该控制器经程序化以使用该距离来决定该基板的该倾斜，该距离是使用该些距离量测装置来计算。在一实施例中，该控制器经程序化以在决定该基板为实质上水平时对该基板执行一电镀操作。
124.前文概述了若干实施例或示例的特征，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭示案的态样。熟悉此项技术者将了解，其可容易地使用本揭示案作为依据来设计或修改用于实现相同目的及/或达成本文中介绍的实施例或示例的相同优点的其他方法及结构。熟悉此项技术者亦将认识到，此类等效构造不脱离本揭示案的精神及范畴，且熟悉此项技术者可在不脱离本揭示案的精神及范畴的情况下于此进行各种改变、替代及更改。

技术特征：

1.一种电镀设备，其特征在于，包括：一杯状物，用以支撑一基板；及一锥体，包括布置于该锥体的一下表面上且面向该基板的至少三个距离量测装置，其中每一距离量测装置用以向该基板发射一激光脉冲，该激光脉冲撞击该基板，自该基板接收一反射激光脉冲，计算该激光脉冲的一往返时间，及使用该往返时间计算该距离量测装置与该基板之间的一距离以决定该基板的一倾斜。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该些距离量测装置同时发射该些激光脉冲。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该些距离量测装置在不同时间发射该些激光脉冲。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该些距离量测装置顺序地发射该些激光脉冲。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该些距离量测装置位于该基板的正上方。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该距离量测装置用以计算该距离量测装置与该基板之间的距离以决定该基板是否实质上水平地放置于该锥体中。7.一种电镀方法，其特征在于，包括：将一基板放置于一基板固持件的一杯状物中；将一锥体定位于该基板上方，一锥体包括布置于该锥体的一下表面上且面向该基板的至少三个距离量测装置；使用该至少三个距离量测装置中的每一者向该基板发射激光脉冲，该些激光脉冲撞击该基板；在该至少三个距离量测装置中的每一者处，自该基板接收反射激光脉冲；使用一对应的距离量测装置来计算每一激光脉冲的一往返时间；使用该对应的距离量测装置来计算该距离量测装置与该基板之间的一距离，该距离是使用该往返时间来计算；及决定该基板的一倾斜。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，决定该基板的该倾斜的步骤包括以下步骤：决定该基板是否为实质上水平的。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：在决定该基板并非实质上水平时，对该基板重定位。10.一种用于对一基板进行电化学电镀的系统，其特征在于，包括：一电镀槽，容纳用于使一金属电化学沉积于该基板上的一电镀液；一基板固持件，用以将该基板固持于该电镀液中；一阳极，浸入于该电镀液中；及一电源供应器，耦接于该阳极与该基板固持件之间，其中该基板固持件包括：一杯状物，用以固持该基板，及一锥体，包括多个距离量测装置，该些距离量测装置布置于该锥体的一下表面上且面
向该基板，且彼此间等角隔开，其中每一距离量测装置用以向该基板发射一激光脉冲，该激光脉冲撞击该基板，自该基板接收一反射激光脉冲，计算该激光脉冲的一往返时间，及使用该往返时间计算该距离量测装置与该基板之间的一距离以决定该基板的一倾斜。

技术总结

一种电镀设备、系统及方法，电镀设备包括：一杯状物，该杯状物用以支撑一基板；及一锥体，该锥体包括布置于该锥体的一下表面上且面向该基板的至少三个距离量测装置。每一距离量测装置用以：向该基板发射一激光脉冲，该激光脉冲撞击该基板；自该基板接收一反射激光脉冲；计算该激光脉冲的一往返时间；及使用该往返时间计算该距离量测装置与该基板之间的一距离以决定该基板的一倾斜。以决定该基板的一倾斜。以决定该基板的一倾斜。