用于在衬底上进行垂直金属电流沉积的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在衬底上进行垂直金属、优选地为铜电流沉积的装置，其中所述装置包括彼此平行地以垂直方式布置的至少第一装置元件及第二装置元件，其中第一装置元件包括具有多个贯通导管的至少第一阳极元件及具有多个贯通导管的至少第一载体元件，其中所述至少第一阳极元件与所述至少第一载体元件彼此牢固地连接；且其中第二装置元件包括适于接纳至少第一待处理衬底的至少第一衬底固持器，其中所述至少第一衬底固持器在接纳所述至少第一待处理衬底之后沿着其外框架至少部分地包围所述至少第一待处理衬底；且其中至少第一装置元件的第一阳极元件与第二装置元件的至少第一衬底固持器之间的距离介于从2mm到15mm的范围内。此外，本发明专利技术一般来说针对于一种用于使用此装置在衬底上进行垂直金属电流沉积的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在衬底上进行垂直金属电流沉积的装置
本专利技术一般来说涉及一种用于在衬底上进行垂直金属、优选地为铜电流沉积的装置。本专利技术进一步涉及一种用于使用此装置在衬底上进行垂直金属、优选地为铜电流沉积的方法。
技术介绍
由半导体晶片产生半导电集成电路及其它半导电装置通常需要在晶片上形成多个金属层以电互连集成电路的各种装置。电镀金属通常包含铜、镍、金及铅。在典型的电镀设备中，所述设备的阳极(可消耗或不可消耗)浸没于设备的反应器器皿内的电镀溶液中以用于在工件的表面处形成所要电位以实现金属沉积。先前采用的阳极一直以来通常为盘状配置，其中电镀溶液绕阳极的外围引导，且穿过大体定位于阳极上面且与阳极成间隔开关系的多孔扩散器板。电镀溶液流过扩散器板，且撞击固持于扩散器上面的位置中的相关联工件。当金属在工件的表面上沉积时通过可旋转地驱动工件来促进金属沉积的均匀度。在电镀之后，将典型的半导体晶片或其它工件细分成若干个别半导体组件。为在每一组件内实现电路的所要形成同时实现在一个组件与下一组件间的所要镀覆均匀度，期望将每一金属层形成为跨越工件的表面尽可能均匀的厚度。然而，由于每一工件通常在其外围部分处接合于电镀设备的电路中(其中工件通常充当阴极)，因此跨越工件的表面的电流密度的变化是不可避免的。在过去，促进金属沉积均匀度的努力已包含流动控制装置(例如扩散器等等),其定位于电镀反应器器皿内，以便引导并控制电镀溶液冲击工件的流动。然而，市场上仍存在对提供经改善装置及使用此类新的经改善装置进行金属电流沉积、特定来说用于垂直金属电流沉积的方法的高度需求。通常，已知的装置及方法具有呈此类电镀金属的不均匀沉积的形式的显著缺点。此外，此类已知的装置及方法通常在其借助待处理衬底的互连孔的后续填充而成功且有效地执行所述互连孔中电镀金属的桥接器构建而不产生经封闭空隙、气体、电解质液体及类似物(其引起如短路及类似物等已知技术缺点)的能力上强烈受限。衬底(如印刷电路板、晶片或类似物)中的盲孔的填充遭遇相同问题。本专利技术的目标鉴于现有技术，因此本专利技术的目标是提供一种用于在衬底上进行垂直金属电流沉积的装置，其将不展现已知现有技术装置的前述缺点。因此，需要一种以均匀方式在衬底的至少一侧上沉积电镀金属而在所述衬底的所述至少一侧的表面上方不具有不均匀部分或厚度梯度的方法。另外，本专利技术的另一目标是提供一种不仅能够在衬底的一侧上沉积电镀金属而且能够填充所述衬底中的盲孔的装置。
技术实现思路
这些目标以及未明确陈述但根据以介绍的方式论述于本文中的上下文可即刻导出或辨别的其它目标通过一种具有技术方案1的所有特征的装置实现。在附属技术方案2到13中保护对本专利技术装置的适当修改。此外，技术方案14包括一种用于使用此装置在衬底上进行垂直金属、优选地为铜电流沉积的方法，而附属技术方案15包括所述专利技术方法的适当修改。本专利技术因此提供一种用于在衬底上进行垂直金属、优选地为铜电流沉积的装置，其特征在于所述装置包括彼此平行地以垂直方式布置的至少第一装置元件及第二装置元件，其中所述第一装置元件包括具有多个贯通导管的至少第一阳极元件及具有多个贯通导管的至少第一载体元件，其中所述至少第一阳极元件与所述至少第一载体元件彼此牢固地连接；且其中所述第二装置元件包括适于接纳至少第一待处理衬底的至少第一衬底固持器，其中所述至少第一衬底固持器在接纳所述至少第一待处理衬底之后沿着其外框架至少部分地、优选地完全地包围所述至少第一待处理衬底；且其中所述至少第一装置元件的所述第一阳极元件与所述第二装置元件的所述至少第一衬底固持器之间的距离介于从2mm到15mm的范围内。因此，可以不可预知的方式提供一种不展现已知现有技术装置的前述缺点的用于在衬底上进行垂直金属电流沉积的装置。除此以外，本专利技术的装置还提供一种以均匀方式在衬底的至少一侧上沉积电镀金属而在所述衬底的所述至少一侧的表面上方不具有不均匀部分或厚度梯度的方法。此外，本专利技术提供一种不仅能够在衬底的一侧上沉积电镀金属而且能够填充所述衬底中的盲孔的装置。此外，本专利技术的装置提供一种装置，其中所述至少第一阳极元件及所述至少第一载体元件的所述多个贯通导管用于产生处理溶液(特定来说，现有技术中已知的电解质溶液)的合适恒定体积流，其引发将处理溶液的尽可能高的恒定体积流从待处理衬底的表面的中心引导到所述待处理衬底的外边缘。附图说明在结合附图阅读以下说明后，本专利技术的目标、特征及优点也将变得显而易见，附图中：图1展示本专利技术的优选实施例的第一装置元件的第一阳极元件的示意性前视图；图2展示本专利技术的优选实施例的第一装置元件的第一载体元件的示意性后视图；图3展示本专利技术的优选实施例的第一装置元件的第一载体元件的贯通导管的一个可能分布的示意图；图4展示本专利技术的优选实施例的第一或第三装置元件两者的第一阳极元件与第一载体元件结合的示意性前视图；图5展示本专利技术的优选实施例的第一或第三装置元件两者的第一阳极元件与第一载体元件结合的透视前视图；图6a及b展示本专利技术的优选实施例的具有其贯通导管的均匀(图6a)或非均匀(图6b)分布的掩蔽元件的前视图；及图7a、b及c展示本专利技术的优选实施例的包括多个突出部的第一载体元件的透视图的一部分的前视图、透视图及分解视图。具体实施方式如本文中所使用，术语“电镀金属”当应用于根据本专利技术的用于在衬底上进行垂直电流沉积的装置时是指已知适合用于此垂直沉积方法的金属。此类电镀金属包括金、镍及铜，优选地为铜。必须注意，至少第一阳极元件的每一贯通导管必须与至少第一载体元件的至少一个相应贯通导管对准以便允许恒定电解质体积流到待处理衬底。如本文中所使用，术语“牢固地连接”是指至少第一载体元件与位于所述载体元件前方的至少第一阳极元件的连接，其之间不具有任何明显距离。不可忽略的此距离将导致在已经过载体元件的贯通导管之后在到达第一阳极元件的相应贯通导管之前电解质流动的不利变宽。已发现经牢固连接的第一载体元件与第一阳极元件之间的此距离小于50mm、优选地小于25mm且更优选地小于10mm是有利的。在本专利技术的意义上可发现第一装置元件及/或第三装置元件的至少第一阳极元件由第一装置元件及/或第三装置元件的至少第一载体元件至少部分地、优选完全地包围是合适的，其中所述至少第一阳极元件的指向所述至少第一载体元件的侧具有腔，从而以使得所述至少第一载体元件及所述至少第一阳极元件的上部边缘对准或不对准(优选地对准)的方式容纳所述至少第一阳极元件。此装置基于第一载体元件及第一阳极元件的上部边缘的优选对准而提供第一装置元件的高度紧凑布置。因此，第一阳极元件并非如现有技术中所已知是所述装置的与第一载体元件间隔开的经分离件，而是其表示产生节约成本的较小装置的均匀装置单元，其中第一阳极元件也支持整个第一装置元件的稳定性。如本文中所使用，第一阳极元件与相对敷设衬底固持器之间的距离被作为从所述第一阳极元件的表面到所述衬底固持器的相对敷设表面的垂线的长度来测量。在一个实施例中，所述至少第一阳极元件是包括涂覆有钛或氧化铱的材料的不可溶解阳极。在一个实施例中，所述至少第一待处理衬底为：圆的、优选地圆形；或有角的、优选地多角，例如矩形、方形或三角形；或圆与有角结构元件的混合，例如半圆形；及/或其中在圆结构的情况中，所述至少第一待处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在衬底上进行垂直金属、优选地为铜电流沉积的装置，其特征在于所述装置包括彼此平行地以垂直方式布置的至少第一装置元件及第二装置元件，其中所述第一装置元件包括具有多个贯通导管的至少第一阳极元件及具有多个贯通导管的至少第一载体元件，其中所述至少第一阳极元件与所述至少第一载体元件彼此牢固地连接；且其中所述第二装置元件包括适于接纳至少第一待处理衬底的至少第一衬底固持器，其中所述至少第一衬底固持器在接纳所述至少第一待处理衬底之后沿着其外框架至少部分地包围所述至少第一待处理衬底；且其中所述至少第一装置元件的所述第一阳极元件与所述第二装置元件的所述至少第一衬底固持器之间的距离介于从2mm到15mm的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.20 EP 12075142.51.一种用于在衬底上进行垂直金属电流沉积的装置，其特征在于所述装置包括彼此平行地以垂直方式布置的至少第一装置元件及第二装置元件，其中所述第一装置元件包括具有多个贯通导管的至少第一阳极元件及具有多个贯通导管的至少第一载体元件，其中所述至少第一阳极元件与所述至少第一载体元件彼此牢固地连接；且其中所述第二装置元件包括适于接纳至少第一待处理衬底的至少第一衬底固持器，其中所述至少第一衬底固持器在接纳所述至少第一待处理衬底之后沿着其外框架至少部分地包围所述至少第一待处理衬底；且其中所述至少第一装置元件的所述第一阳极元件与所述第二装置元件的所述至少第一衬底固持器之间的距离介于从2mm到15mm的范围内；其中所述第一装置元件的所述第一载体元件的所述多个贯通导管以相对于载体元件表面上的垂线具有介于10°与60°之间的角度的直线的形式贯通所述第一载体元件。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述金属为铜。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述至少第一待处理衬底为：圆的；或有角的；或圆与有角结构元件的混合；及/或其中在圆结构的情况中，所述至少第一待处理衬底具有介于从50mm到1000mm的范围内的直径；或在有角结构的情况中，所述至少第一待处理衬底具有介于从10mm到1000mm的范围内的边长，及/或其中所述至少第一待处理衬底为印刷电路板、印刷电路箔片、半导体晶片、太阳能电池、光电电池或监视器单元。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少第一待处理衬底为矩形、方形、三角形或半圆形。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述装置进一步包括第三装置元件，所述第三装置元件以使得所述第二装置元件布置于所述第一装置元件与所述第三装置元件之间的方式平行于所述第一装置元件及所述第二装置元件以垂直方式布置，其中所述第三装置元件包括具有多个贯通导管的至少第一阳极元件及具有多个贯通导管的至少第一载体元件，其中所述至少第一阳极元件与所述至少第一载体元件彼此牢固地连接；且其中所述至少第三装置元件的所述第一阳极元件与所述第二装置元件的所述至少第一衬底固持器之间的距离介于从2mm到15mm的范围内；其中所述第三装置元件的所述第一载体元件的所述多个贯通导管以相对于载体元件表面上的垂线具有介于10°与60°之间的角度的直线的形式贯通所述第一载体元件。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述装置进一步包括第三装置元件，所述第三装置元件以使得所述第二装置元件布置于所述第一装置元件与所述第三装置元件之间的方式平行于所述第一装置元件及所述第二装置元件以垂直方式布置，其中所述第三装置元件包括具有多个贯通导管的至少第一阳极元件及具有多个贯通导管的至少第一载体元件，其中所述至少第一阳极元件与所述至少第一载体元件彼此牢固地连接；且其中所述至少第三装置元件的所述第一阳极元件与所述第二装置元件的所述至少第一衬底固持器之间的距离介于从2mm到15mm的范围内；其中所述第三装置元件的所述第一载体元件的所述多个贯通导管以相对于载体元件表面上的垂线具有介于10°与60°之间的角度的直线的形式贯通所述第一载体元件。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一装置元件及/或所述第三装置元件进一步包括具有多个贯通导管的掩蔽元件，所述掩蔽元件以可拆卸方式连接到所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述至少第一阳极元件，其中所述多个贯通导管在所述掩蔽元件的表面上的分布为均匀或非均匀的。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述掩蔽元件也以可拆卸方式连接到所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述至少第一载体元件。9.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述第一载体元件在指向所述至少第一阳极元件的前表面上进一步包括多个突出部，其中所述突出部装配到所述第一阳极元件的所述贯通导管中；且其中所述第一载体元件的所述贯通导管线性延长穿过所述全部突出部。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述突出部以使得所述第一载体元件的所述突出部的表面与所述第一阳极元件的表面对准的方式装配到所述第一阳极元件的所述贯通导管中。11.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于所述装置进一步包括用以沿平行于所述待处理衬底的经处理侧的方向产生在一侧上的所述第二装置元件与在另一侧上的所述第一装置元件及/或所述第三装置元件之间的相对移动的构件。12.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述第一阳极元件包括至少两个分段，其中每一阳极元件分段可被彼此分开地电控制及/或调节；及/或其中包括不具有贯通导管的最外部阳极分段、及/或在阳极分段的内侧的最外部区域、在所述最外部阳极分段的内侧的最外部区域、及/或围绕所述第一阳极元件的中心的区域。13.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述第一阳极元件的所述多个贯通导管以相对于所述第一阳极元件表面上的垂线具有介于0°与80°之间或为0°的角度的直线的形式贯通所述第一阳极元件。14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述第一阳极元件的所述多个贯通导管以相对于所述第一阳极元件表面上的垂线具有介于10°与60°之间的角度的直线的形式贯通所述第一阳极元件。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述第一阳极元件的所述多个贯通导管以相对于所述第一阳极元件表面上的垂线具有介于25°与50°之间的角度的直线的形式贯通所述第一阳极元件。16.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述第一阳极元件的所述多个贯通导管以围绕所述第一阳极元件的中心的同心圆的形式布置于所述第一阳极元件的所述表面上；及/或所述第一装置元件及/或所述第三装置元件的所述第一载体元件的所述多个贯通导管以围绕所述第一载体元件的中心的同心圆的形式布置于所述第一载体元件的所述表面上。17.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于在围绕所述第一载体元件的中心的同心圆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞·温霍尔德，费迪南多·温诺，
申请(专利权)人：德国艾托特克公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE