用于在衬底上进行垂直金属、优选地为铜电流沉积的装置及适合于接纳此装置的容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明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。
[0002]本发明一般来说进一步针对于一种适合于接纳此装置及衬底固持器的容器，所述衬底固持器适合于接纳待处理衬底。另外，本发明涉及至少一个此装置在此容器内侧用于在衬底上进行金属、特定来说为铜电流沉积的用途。
【背景技术】
[0003]从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。电镀受晶片上的呈极薄金属层的形式的所谓的种子层的初始形成影响，借此使晶片的表面变得导电。此电镀导电性准许通过在反应器器皿中进行电镀来随后形成所谓的所要金属毯覆层。后续处理(例如化学、机械平面化)移除在电镀期间形成的金属毯覆层的不需要部分，从而在正形成的半导体集成电路或微型机构中产生所要经图案化金属层。经图案化金属层的形成也可受电镀影响。
[0004]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，促进金属沉积的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。
[0005]在典型电镀设备中，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，其中电镀溶液围绕阳极的外围引导，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。
[0006]然而，市场上仍存在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。
[0007]特定来说，利用现有技术中已知的装置，系统维修、替换及维护通常需要大量人力，同时其为极耗时的，此使整个过程低效且高成本。此工作导致用于金属电流沉积的整个装置的缩减，以便能够替换基本系统组件(例如阳极)。因此，在通常包括至少一个工作日的这些时间周期期间，必须使整个装置停止。
[0008]本发明的目标
[0009]鉴于现有技术，因此本发明的第一目标为提供一种将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，特定来说提供一种适合于与用于此目的的适合种类的容器一起形成有利复合单元的装置。
[0010]另外，本发明的第二目标为提供一种容器，所述容器不仅适合于接纳用于在衬底上进行垂直金属电流沉积的装置，而且与此装置一起形成有利复合单元，从而特定来说改善所述复合单元针对系统维修、替换及维护的需要的能力。
【发明内容】
[0011]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具有技术方案I的所有特征的装置实现。在附属技术方案2到8中保护对本发明性装置的适当修改。此外，技术方案9包括适合于接纳至少此发明性装置的发明性容器，而在附属技术方案10到14中保护所述发明性容器的适当修改。此外，技术方案15包括至少一个此发明性装置在此发明性容器内侧用于在衬底上进行金属、特定来说为铜电流沉积的用途。
[0012]因此，本发明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:至少第一阳极元件，其具有至少一个贯通导管；至少第一载体元件，其包括至少一个贯通导管；至少第一流体馈送元件，其用于将处理溶液引导于所述至少第一载体元件内侧；至少第一紧固构件；及至少第一电连接元件；其中所述至少第一阳极元件及所述至少第一载体元件彼此牢固地连接；且其中用于将所述整个装置以可拆卸方式固定于适合于接纳此装置的容器内侧的所述至少第一紧固构件及用于将电流提供到所述至少第一阳极元件的所述至少第一电连接元件两者均布置于所述至少第一载体元件的背侧上。
[0013]因此，以不可预知的方式提供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于的装置、特定来说提供适合于与用于此目的的适合种类的容器一起形成有利复合单元的装置为可能的。
[0014]另外，本发明提供不仅适合于接纳用于在衬底上进行垂直金属电流沉积的装置而且与此装置一起形成有利复合单元，特定来说属于所述复合单元针对系统维修、替换及维护的能力的容器。
【附图说明】
[0015]为更全面地理解本发明，参考连同附图一起考虑的以下【具体实施方式】，附图中:
[0016]图1展示本发明的优选实施例的装置的示意性透视前视图；
[0017]图2展示本发明的优选实施例的装置的示意性透视后视图；
[0018]图3展示包括本发明的优选实施例的所接纳装置的容器的示意图；
[0019]图4展示适合于接纳本发明的优选实施例的装置的容器的示意性透视俯视图；及
[0020]图5展示包括本发明的优选实施例的所接纳装置的容器的示意性俯视图。
【具体实施方式】
[0021]如本文中所使用，术语“电镀金属”当应用于根据本发明的用于在衬底上进行垂直金属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。
[0022]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达待处理衬底。
[0023]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，其间不具有任何明显距离。不可忽略的此距离将导致在已通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的不利变宽。
[0024]已发现在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1mm的情况下为有利的。
[0025]如本文中所使用，术语第一载体元件的“背侧”是指第一载体元件的相对于第一载体元件的第一阳极元件适于布置于其中的侧的相对侧。
[0026]本发明提供确保处理溶液的恒定体积流速度的装置，其中体积流速度介于从0.lm/s到30m/s的范围内、优选地从0.5m/s到20m/s的范围内且更优选地从lm/s到1m/s的范围内。
[0027]至少第一载体元件的总厚度介于从4mm到25mm的范围内、优选地从6mm到18mm的范围内且更优选地从8mm到12mm的范围内；而至少第一阳极元件的总厚度介于从Imm到20mm的范围内、优选地从2mm到1mm的范围内且更优选地从3mm到5mm的范围内。
[0028]在本发明的优选实施例中，至少第一阳极元件及/或至少第一载体元件的贯通导管可拥有介于从0.2mm到1mm的范围内、优选地从Imm到8mm的范围内且更优选地从2mm到5mm的范围内的相同或不同平均直径。
[0029]在本发明的优选实施例中，至少第一阳极元件及/或至少第一载体元件的贯通导管可拥有相同或不同长度。
[0030]在本发明中已发现有利的是，传入的处理溶液流是从处理溶液的外部源(特定来说，来自处理溶液的至少一个馈送构件)穿过第一流体馈送元件进入到至少第一载体元件中。此处，已发现有利的是，传入的处理溶液流将(如果可能)全部以相同压力或至少以相对类似的压力到达至少第一载体元件的背侧上的贯通导管的开口，以确保首先穿过至少第一载体元件的贯通导管且其次穿过至少第一阳极元件的贯通导管的恒定体积流到达待处理衬底的表面，具有相同或至少相对类似的体积流及体积流速度。
[0031]在一个实施例中，所述装置进一步包括以可拆卸方式连接到至少第一阳极元件且优选地还以可拆卸方式连接到至少第一载体元件的第二载体元件，其中至少第一阳极元件及优选地还有至少第一载体元件由所述第二载体元件优选地至少部分地、优选地完全地包围，其中第二载体元件及第一阳极元件的上部边缘对准或不对准，优选地对准；及/或其中所述第二载体元件为布置于至少第一阳极元件的前表面上的至少部分地、优选地完全地包围的元件(特定来说，一环)。
[0032]在优选实施例中，第二载体元件是第一载体元件的一部分。
[0033]在所述装置的一个实施例中，至少第一阳极元件由至少第一载体元件至少部分地、优选地完全地包围，其中所述至少第一载体元件的指向所述至少第一阳极元件的侧具有腔，从而以使得至少第一载体元件及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。
[0034]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装置的高度紧凑布置。因此，第一阳极元件并非如现有技术中已知是所述装置的与第一载体元件间隔开的经分离