用于在襯底上進行垂直金屬電流沉積的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明一般來說涉及一種用于在襯底上進行垂直金屬、優選地為銅電流沉積的裝置。本發明進一步涉及一種用于使用此裝置在襯底上進行垂直金屬、優選地為銅電流沉積的方法。
【背景技術】
[0002]由半導體晶片產生半導電集成電路及其它半導電裝置通常需要在晶片上形成多個金屬層以電互連集成電路的各種裝置。電鍍金屬通常包含銅、鎳、金及鉛。在典型的電鍍設備中，所述設備的陽極(可消耗或不可消耗)浸沒于設備的反應器器皿內的電鍍溶液中以用于在工件的表面處形成所要電位以實現金屬沉積。先前采用的陽極一直以來通常為盤狀配置，其中電鍍溶液繞陽極的外圍引導，且穿過大體定位于陽極上面且與陽極成間隔開關系的多孔擴散器板。電鍍溶液流過擴散器板，且撞擊固持于擴散器上面的位置中的相關聯工件。當金屬在工件的表面上沉積時通過可旋轉地驅動工件來促進金屬沉積的均勻度。
[0003]在電鍍之后，將典型的半導體晶片或其它工件細分成若干個別半導體組件。為在每一組件內實現電路的所要形成同時實現在一個組件與下一組件間的所要鍍覆均勻度，期望將每一金屬層形成為跨越工件的表面盡可能均勻的厚度。然而，由于每一工件通常在其外圍部分處接合于電鍍設備的電路中(其中工件通常充當陰極)，因此跨越工件的表面的電流密度的變化是不可避免的。在過去，促進金屬沉積均勻度的努力已包含流動控制裝置(例如擴散器等等)，其定位于電鍍反應器器皿內，以便引導并控制電鍍溶液沖擊工件的流動。
[0004]然而，市場上仍存在對提供經改善裝置及使用此類新的經改善裝置進行金屬電流沉積、特定來說用于垂直金屬電流沉積的方法的高度需求。
[0005]通常，已知的裝置及方法具有呈此類電鍍金屬的不均勻沉積的形式的顯著缺點。此外，此類已知的裝置及方法通常在其借助待處理襯底的互連孔的后續填充而成功且有效地執行所述互連孔中電鍍金屬的橋接器構建而不產生經封閉空隙、氣體、電解質液體及類似物(其引起如短路及類似物等已知技術缺點)的能力上強烈受限。襯底(如印刷電路板、晶片或類似物)中的盲孔的填充遭遇相同問題。
_6] 本發明的目標
[0007]鑒于現有技術，因此本發明的目標是提供一種用于在襯底上進行垂直金屬電流沉積的裝置，其將不展現已知現有技術裝置的前述缺點。
[0008]因此，需要一種以均勻方式在襯底的至少一側上沉積電鍍金屬而在所述襯底的所述至少一側的表面上方不具有不均勻部分或厚度梯度的方法。
[0009]另外，本發明的另一目標是提供一種不僅能夠在襯底的一側上沉積電鍍金屬而且能夠填充所述襯底中的盲孔的裝置。

【發明內容】

[0010]這些目標以及未明確陳述但根據以介紹的方式論述于本文中的上下文可即刻導出或辨別的其它目標通過一種具有技術方案I的所有特征的裝置實現。在附屬技術方案2到13中保護對本發明裝置的適當修改。此外，技術方案14包括一種用于使用此裝置在襯底上進行垂直金屬、優選地為銅電流沉積的方法，而附屬技術方案15包括所述發明方法的適當修改。
[0011]本發明因此提供一種用于在襯底上進行垂直金屬、優選地為銅電流沉積的裝置，其特征在于所述裝置包括彼此平行地以垂直方式布置的至少第一裝置元件及第二裝置元件，其中所述第一裝置元件包括具有多個貫通導管的至少第一陽極元件及具有多個貫通導管的至少第一載體元件，其中所述至少第一陽極元件與所述至少第一載體元件彼此牢固地連接；且其中所述第二裝置元件包括適于接納至少第一待處理襯底的至少第一襯底固持器，其中所述至少第一襯底固持器在接納所述至少第一待處理襯底之后沿著其外框架至少部分地、優選地完全地包圍所述至少第一待處理襯底；且其中所述至少第一裝置元件的所述第一陽極元件與所述第二裝置元件的所述至少第一襯底固持器之間的距離介于從2_到15mm的范圍內。
[0012]因此，可以不可預知的方式提供一種不展現已知現有技術裝置的前述缺點的用于在襯底上進行垂直金屬電流沉積的裝置。
[0013]除此以外，本發明的裝置還提供一種以均勻方式在襯底的至少一側上沉積電鍍金屬而在所述襯底的所述至少一側的表面上方不具有不均勻部分或厚度梯度的方法。
[0014]此外，本發明提供一種不僅能夠在襯底的一側上沉積電鍍金屬而且能夠填充所述襯底中的盲孔的裝置。
[0015]此外，本發明的裝置提供一種裝置，其中所述至少第一陽極元件及所述至少第一載體元件的所述多個貫通導管用于產生處理溶液(特定來說，現有技術中已知的電解質溶液)的合適恒定體積流，其引發將處理溶液的盡可能高的恒定體積流從待處理襯底的表面的中心引導到所述待處理襯底的外邊緣。
【附圖說明】
[0016]在結合附圖閱讀以下說明后，本發明的目標、特征及優點也將變得顯而易見，附圖中:
[0017]圖1展示本發明的優選實施例的第一裝置元件的第一陽極元件的示意性前視圖；
[0018]圖2展示本發明的優選實施例的第一裝置元件的第一載體元件的示意性后視圖；
[0019]圖3展示本發明的優選實施例的第一裝置元件的第一載體元件的貫通導管的一個可能分布的示意圖；
[0020]圖4展示本發明的優選實施例的第一或第三裝置元件兩者的第一陽極元件與第一載體元件結合的示意性前視圖；
[0021]圖5展示本發明的優選實施例的第一或第三裝置元件兩者的第一陽極元件與第一載體元件結合的透視前視圖；
[0022]圖6a及b展示本發明的優選實施例的具有其貫通導管的均勻(圖6a)或非均勻(圖6b)分布的掩蔽元件的前視圖；及
[0023]圖7a、b及c展示本發明的優選實施例的包括多個突出部的第一載體元件的透視圖的一部分的前視圖、透視圖及分解視圖。
【具體實施方式】
[0024]如本文中所使用，術語“電鍍金屬”當應用于根據本發明的用于在襯底上進行垂直電流沉積的裝置時是指已知適合用于此垂直沉積方法的金屬。此類電鍍金屬包括金、鎳及銅，優選地為銅。
[0025]必須注意，至少第一陽極元件的每一貫通導管必須與至少第一載體元件的至少一個相應貫通導管對準以便允許恒定電解質體積流到待處理襯底。
[0026]如本文中所使用，術語“牢固地連接”是指至少第一載體元件與位于所述載體元件前方的至少第一陽極元件的連接，其之間不具有任何明顯距離。不可忽略的此距離將導致在已經過載體元件的貫通導管之后在到達第一陽極元件的相應貫通導管之前電解質流動的不利變寬。
[0027]已發現經牢固連接的第一載體元件與第一陽極元件之間的此距離小于50mm、優選地小于25mm且更優選地小于1mm是有利的。
[0028]在本發明的意義上可發現第一裝置元件及/或第三裝置元件的至少第一陽極元件由第一裝置元件及/或第三裝置元件的至少第一載體元件至少部分地、優選完全地包圍是合適的，其中所述至少第一陽極元件的指向所述至少第一載體元件的側具有腔，從而以使得所述至少第一載體元件及所述至少第一陽極元件的上部邊緣對準或不對準(優選地對準)的方式容納所述至少第一陽極元件。
[0029]此裝置基于第一載體元件及第一陽極元件的上部邊緣的優選對準而提供第一裝置元件的高度緊湊布置。因此，第一陽極元件并非如現有技術中所已知是所述裝置的與第一載體元件間隔開的經分離件，而是其表示產生節約成本的較小裝置的均勻裝置單元，其中第一陽極元件也支持整個第一裝置元件的穩定性。
[0030]如本文中所使用，第一陽極元件與相對敷設襯底固持器之間的距離被作為從所述第一陽極元件的表面到所述襯底固持器的相對敷設表面的垂線的長度來測量。
[0031]在一個實施例中，所述至少第一陽極元件是包括涂覆有鈦或氧化銥的材料的不可溶解陽極。
[0032]在一個實施例中，所述至少第一待處理襯底為:圓的、優選地圓形；或有角的、優選地多角，例如矩形、方形或三角形；或圓與有角結構元件的混合，例如半圓形；及/或其中在圓結構的情況中，所述至少第一待處理襯底具有介于從50mm到1000mm、優選地從10mm到700mm且更優選地從120mm到500mm的范圍內的直徑；或在有角、優選地多角結構的情況中，所述至少第一待處理襯底具有介于從1mm到1000mm、優選地從25mm到700mm且更優選地從50mm到500mm的范圍內的邊長，及/或其中所述至少第一待處理襯底為印刷電路板、印刷電路箔片、半導體晶片、晶片、太陽能電池、光電電池、平板顯示器或監視器單元。所述第一待處理襯底可由一種材料構成或由不同材料(例如玻璃、塑料、模制化合物或陶瓷)的混合物構成。
[0033]通過本發明可進一步打算，第一及/或第三裝置元件的至少第一陽極元件及/或至少第一載體元件的大體形狀以待處理襯底及/或第二裝置元件的襯底固持器的大體形狀定向。據此，通過減少所需裝置構造條件仍可使金屬電流沉積更高效且節約成本。
[0034]在本發明的另一實施例中，所述裝置進一步包括第三裝置元件，所