专利名称：电镀用阳极组件和电镀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种电镀用阳极组件和电镀装置。
背景技术：
在制造集成电路(IC)半导体器件中，基板表面的平勻度相当关键，特别是元件的密度增加且尺寸缩小至次微米等级后。一般使用金属层作为IC中个别元件的连线，以介电层或绝缘层隔开金属线，并于介电层间形成沟槽、接触孔、接点等互连结构，以提供导电金属层间的电路通道。现有技术中互连结构以采用铜或铜合金为主要材料，具体可采用下述方法沉积铜或铜合金的金属层或薄膜物理气相沉积(PVD)方法、化学气相沉积(CVD)方法以及电镀法。其中，电镀法能够容易获得高纯度的金属层或薄膜，不仅金属层或薄膜的形成速度快，而且还能够比较容易地控制金属层或薄膜的厚度，因此电镀法已成为主流方法。一般铜电镀制程是将晶圆接触电镀液，并于正负电极间提供电位差以沉积金属至半导体基板表面。电镀工艺需要采用电镀装置实现。根据电镀装置结构的不同，可以分为垂直式电镀装置和水平式电镀装置。以下以垂直式电镀装置为例进行说明。图1为现有技术中一垂直式电镀装置的结构示意图。所述垂直式电镀装置100包括旋转轴5和固定于旋转轴5上的衬底固定装置4。在电镀过程中，晶圆2固定在衬底基座3上，进而将衬底基座3固定在衬底固定装置4上，然后浸入包括电镀液的电镀池22中。整个电镀液的循环方向如箭头符号13所示，通过泵40提供连续性的循环电镀液，电镀液向上流向晶圆2，然后向外扩张横向流过晶圆2，如箭头符号14所示。电镀液的循环方向是自电镀池22溢流至电镀液储存槽20，如箭头符号10和11所示。电镀液流出储存槽20后，流经过滤器(图中未示出)后流回泵40，完成整个循环步骤，如箭头符号12所示。直流电源供应器(DC power supply) 50提供负极输出以及正极输出，其中的负极电性连接至晶圆2，正极电性连接至电镀池22中的阳极1。在电镀过程中，电源供应器50将偏压施加到晶圆2，从而产生相对于阳极1为负的电压降，使得电荷流动自阳极1流向晶圆2。图2为电镀装置的阳极与阴极间的电力线分布关系示意图。结合参考图2，半导体晶圆2通过衬底基座3固定于衬底固定装置(图2中未示出)上。电极接触环25通过多个接触引脚(contact pin) 2 与半导体晶圆2电性接触。当施加偏压至阳极1与半导体晶圆(阴极)2之间时，阳极和阴极间的电压降形成多条电力线Fc与狗。？(3与狗分别表示处于半导体晶圆(阴极)2的中央区域中的电力线与周围区域中的电力线。由于电极接触环25通过多个接触引脚2 与半导体晶圆2电性接触，在半导体晶圆2的周围区域靠近接触引脚2 处造成急剧的电压降，使得靠近接触引脚2 的电力线!^e的密度远比半导体晶圆(阴极)2中央区域的电力线Fc的密度高。然而，靠近接触引脚25a电力线！^密度愈高，就导致电流密度愈高，并使得半导体晶圆2的周围区域的电镀层沉积厚度愈厚，进而导致在后续工艺中，诱发剥离与颗粒残留。在半导体晶圆上的导电层厚度不均勻，也容易使工艺进一步恶化，并且使电阻偏离量更高。
类似地，在现有技术的其他电镀装置中，也存在晶圆的中央区域电镀层沉积厚度薄，周围区域电镀层沉积厚度厚的缺陷。尤其是当晶圆的尺寸大于8寸之后，上述缺陷更加明显。因此，如何保证电镀过程中沉积在晶圆表面的金属厚度均勻性就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种电镀用阳极组件和电镀装置，在电镀的过程中，可以在半导体晶圆的中央区域及周围区域形成均勻的金属层或薄膜，最终改善电镀的质量。为解决上述问题，本发明提供了一种电镀用阳极组件，包括阳极面板；多个支撑线，所述支撑线的第一端固定在阳极面板的边缘区域；支撑杆，一端固定在阳极面板的中间区域，所述支撑杆上设置有滑动装置和止位装置，所述支撑线的第二端固定在所述滑动装置上；所述支撑线的第二端随滑动装置一起移动，且当所述滑动装置通过止位装置进行固定后，所述支撑线使所述阳极面板处于弯曲状态。可选地，所述支撑线通过绑缚、焊接、卡槽或悬挂方式固定在阳极面板的边缘区域。可选地，所述支撑杆的一端通过螺钉螺栓、焊接或卡槽方式固定在阳极面板的中间区域。可选地，所述支撑线通过绑缚、焊接、卡槽或悬挂方式固定在所述滑动装置上。可选地，所述阳极面板设置多个孔洞。可选地，所述电镀用阳极组件还包括挡板，设置在所述阳极面板的边缘区域。可选地，所述阳极面板为多层同心圆结构，且每层接收不同的正极电压。可选地，所述阳极面板为圆板形，所述多个支撑线均勻地固定在所述阳极面板的边缘。可选地，所述支撑杆上设置有多个滑动装置。可选地，至少部分所述支撑线的第二端固定在不同的滑动装置上。可选地，所述支撑线的第二端固定在同一个滑动装置上。为了解决上述问题，本发明还提供了一种包括上述电镀用阳极组件的电镀装置。与现有技术相比，本发明具有以下优点在电镀过程中，使阳极处于弯曲状态，从而阳极与半导体晶圆之间的距离沿中间区域向边缘区域依次增大，进而使阳极与半导体晶圆中间区域之间的电场强于阳极与半导体晶圆边缘区域之间的电场，以弥补边缘区域的电力线密度大于中央区域的电力线密度的缺陷，从而减小边缘区域和中央区域的电镀层沉积厚度差，保证了半导体晶圆沉积的金属层或薄膜的均勻性，最终提高了电镀的质量。
图1为现有技术中一垂直式电镀装置的结构示意图；图2为现有技术中电镀装置的阳极与阴极间的电力线分布关系示意图3为本发明实施例一中电镀装置的结构示意图；图4为图3中电镀用阳极组件的结构示意图；图5为本发明实施例二中电镀装置的结构示意图；图6为本发明实施例三中电镀装置的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。正如背景技术部分所述，现有技术中在半导体晶圆上电镀金属层或薄膜时，由于阳极与阴极(即半导体晶圆)间的电力线分布不均勻，因此导致晶圆的中央区域电镀层沉积厚度薄，周围区域电镀层沉积厚度厚的缺陷。针对上述缺陷，本发明提供了一种电镀用阳极组件，包括阳极面板；多个支撑线，所述支撑线的第一端固定在阳极面板的边缘区域；支撑杆，一端固定在阳极面板的中间区域，所述支撑杆上设置有滑动装置和止位装置，所述支撑线的第二端固定在所述滑动装置上；所述支撑线的第二端随滑动装置一起移动，且当所述滑动装置通过止位装置进行固定后，所述支撑线使所述阳极面板处于弯曲状态。本发明在电镀过程中，使阳极面板处于弯曲状态，从而阳极面板与半导体晶圆之间的距离沿中间区域向边缘区域依次增大，进而使阳极与半导体晶圆中间区域之间的电场强于阳极与半导体晶圆边缘区域之间的电场，以弥补边缘区域的电力线密度大于中央区域的电力线密度的缺陷，从而减小边缘区域和中央区域的电镀层沉积厚度差，保证了半导体晶圆沉积的金属层或薄膜的均勻性，最终提高了电镀的质量。下面结合附图进行详细说明。实施例一参考图3所示，本实施例提供了一种电镀装置，包括化学电镀槽，包括电镀池110 ；衬底固定装置130，用于固定半导体晶圆140，所述半导体晶圆140待电镀面与阳极面板120相对设置；电源供应器150，用于提供负极输出以及正极输出，所述负极输出连接半导体晶圆140，所述正极输出连接电镀用阳极组件；电镀用阳极组件，包括阳极面板120 ；多个支撑线160，所述支撑线160的第一端固定在阳极面板120的边缘区域；支撑杆170，所述支撑杆170 —端固定在阳极面板120的中间区域，所述支撑杆170上设置有滑动装置180和止位装置190，所述支撑线160的第二端固定在所述滑动装置180上；所述支撑线160的第二端随滑动装置180 —起移动，且当所述滑动装置180通过止位装置190进行固定后，所述支撑线160使所述阳极面板120处于
5弯曲状态。所述阳极面板120可以垂直设置在所述电镀池110中，从而通过电镀液的水平运动完成电镀过程，即电镀装置可以为水平式。所述阳极面板120也可以水平设置在所述电镀池110中，从而通过电镀液的垂直运动完成电镀过程，即所述电镀装置可以为垂直式。图3以水平式电镀装置为例进行说明，但其不限制本发明的保护范围。其中，所述衬底固定装置130和电源供应器150的结构与作用均与现有技术相同，在此不再赘述。其中，所述衬底固定装置130和阳极面板120可以分别通过电镀池110上方的挂钩(图中未示出)进行悬挂固定，也可以采用其他方式进行固定，其不限制本发明的保护范围。所述阳极面板120可以为非惰性阳极。此时，当在半导体晶圆140上电镀铜时，则阳极面板120可以为铜板。此种情况下，阳极面板120参与氧化还原反应，通过阳极面板120的自身损耗以在半导体晶圆140上形成铜层。所述阳极面板120还可以为惰性电极。此时，当在半导体晶圆140上电镀铜时，则阳极面板120的材料可以为石墨或钼，从而阳极面板120只起传递电子的作用，不参与氧化还原反应，最终可以减少对阳极面板120的损耗。本实施例中所述阳极面板120可以为网状结构，即所述阳极面板120上设置有多个孔洞，所述孔洞的形状可以为圆形或多边形等，从而使得电镀液能在半导体晶圆140(即阴极)和阳极面板120之间充分对流和扩散，可以避免浓差极化，有利于气体的逃逸，最终可以提高金属沉积的均勻性。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述阳极面板120上也可以不设置孔洞，此时所述阳极面板120为厚度均勻的电极板。本实施例中所述阳极面板120与所述半导体晶圆140待电镀面相对的面可以为弧面，从而阳极面板120与所述半导体晶圆140之间的距离沿中间区域向边缘区域依次增大，此时，虽然在电镀过程中，半导体晶圆140与阳极面板120之间的电力线密度沿中间区域向边缘区域依次增大，但是由于半导体晶圆140中间区域与阳极面板120中间区域之间的距离dl小于半导体晶圆140边缘区域与阳极面板120边缘区域之间的距离d2，因此可以使阳极面板120与半导体晶圆140中间区域之间的电场强于阳极面板120与半导体晶圆140边缘区域之间的电场，进而可以减小边缘区域和中间区域的电镀层沉积厚度差，保证了半导体晶圆沉积的金属层或薄膜的均勻性，最终提高了电镀的质量。其中，所述阳极面板120的弯曲程度与半导体晶圆140的尺寸、待沉积金属层或薄膜的厚度、电源供应器150提供的电压大小、阳极面板120的尺寸、半导体晶圆140与阳极面板120之间的距离等因素有关。本实施例中所述支撑线160可以为导电材料，从而电源供应器150可以通过支撑线160为阳极面板120提供正极电压。所述支撑线160可以通过绑缚方式固定在阳极面板120的边缘区域，此时需要在阳极面板120的边缘区域设置孔洞，支撑线160穿过孔洞绑缚在阳极面板120上。此种方法简单易操作。所述支撑线160也可以通过焊接方式固定在阳极面板120的边缘区域。所述支撑线160还可以通过卡槽方式固定在阳极面板120的边缘区域，此时，所述阳极面板120的边缘区域设置有卡槽，所述卡槽与支撑线160的尺寸相对应，从而支撑线可以卡在卡槽中以进行固定。所述支撑线160还可以通过悬挂方式固定在阳极面板120的边缘区域，此时，阳极面板120的边缘区域设置有卡钩，所述支撑线160的第一端也设置有对应的卡钩，从而将支撑线160上的卡钩悬挂在阳极面板120上的卡钩上。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述支撑线160的第一端还可以通过其他方式固定在阳极面板120的边缘区域，其不限制本发明的保护范围。类似地，所述支撑线160也可以通过绑缚、焊接、卡槽或悬挂方式固定在滑动装置180上，此不再赘述。所述支撑杆170的一端可以通过螺钉螺栓方式固定在阳极面板120的中间区域，也可以通过焊接方式固定在阳极面板120的中间区域，还可以通过卡槽方式固定在阳极面板120的中间区域。具体地，所述支撑杆170可以固定在阳极面板120的中心位置点，也可以固定在阳极面板120非中心位置点的其他中心区域。优选地，所述阳极面板120为圆板形，所述多个支撑线160均勻地设置在阳极面板120的边缘。所述支撑线160的个数可以为多个，如3个、6个、8个或10个等。在本发明的其他实施例中，所述阳极面板120还可以为其他形状。本实施例中所述支撑杆上可以设置一个或多个滑动装置180。当只有一个滑动装置时(如图3所示)，每个支撑线160的第二端固定在所述滑动装置180上，从而多个支撑线160随同所述滑动装置180的滑动而移动。当有多个滑动装置180时，既可以使每个支撑线160的第二端固定在同一个滑动装置180上；也可以使其中部分支撑线160的第二端固定在同一个滑动装置180上，部分所述支撑线160的第二端固定在不同的滑动装置180上；还可以使每个支撑线160的第二端固定在不同的滑动装置180上，从而每个支撑线160随对应的滑动装置180的滑动而移动。本实施例可以使不同的滑动装置180进行不同的滑动，即对应支撑线160的第二端可以滑动到支撑杆170的不同位置。本实施例中所述止位装置190可以为多个，其固定在支撑杆170的不同位置，从而滑动装置180可以通过不同的止位装置190固定在支撑杆170上的不同位置，最终使得支撑线160的第二段固定在支撑杆170上。相邻止位装置190之间的距离可以相同，也可以不同，其根据具体的需要而定。通过滑动装置180和止位装置190的共同作用，所述支撑线160的第二端可以固定在支撑杆170的同一位置；也可以固定在支撑杆170的不同位置；还可以部分支撑线固定在支撑杆170的同一位置，剩余支撑线固定在支撑杆170的不同位置。其具体根据阳极面板120的弯曲需要进行设置。需要说明的是，所述滑动装置180和所述止位装置190对于本领域的技术人员是熟知的，如可以采用可折叠伞上的滑动装置和止位装置，其不限制本发明的保护范围。在电镀时，可以先在电镀池外采用支撑线160和支撑杆170将阳极面板120设置成弯曲状态，然后将上述电镀用阳极组件一块放置在电镀池中。当需要改变阳极面板120的弯曲状态时，将电镀用阳极组件从电镀池中取出，然后仅调整滑动装置180在支撑杆170上的位置(如使滑动装置180由一个止位装置固定改变为由另一个止位装置固定)，不改变支撑线160的第二端与滑动装置180的固定对应关系，也不改变支撑线160第一端与阳极面板120的固定对应关系，同时支撑线160的长度也可以不变，最终就可以改变阳极面板120的弯曲状态。实施例二
参考图5所示，本实施例还可以在阳极面板120的边缘区域设置有挡板220。所述挡板220的材料可以为任意一种绝缘材料，从而所述挡板220可以减少阳极面板120与半导体晶圆140边缘区域之间的电力线。此时，所述阳极面板120的弯曲角度可以减小。本实施例中所述挡板220为长方体，具体可以通过悬挂的方式进行固定。需要说明的是，在本发明的其他实施例中所述挡板220还可以为弯曲的弧状结构，其也可以采用粘贴在阳极面板120上的方式进行固定或者是其他方式进行固定。上述电镀过程中，不但使阳极面板120与半导体晶圆140之间的距离沿中间区域向边缘区域依次增大，以弥补边缘区域的电力线密度大于中央区域的电力线密度的缺陷，而且还可以通过挡板220减小边缘区域的电力线，从而可以进一步提高电镀沉积的均勻性。实施例三结合参考图6所示，本实施例在保持阳极面板120弯曲的前提下，所述阳极面板120可以为多层同心圆结构，此时，所述电源供应器150需要提供多个不同的正极输出，每个圆环连接不同的正极输出。优选地，所述正极输出对应的正极电压从所述同心圆结构的圆心向外依次减小。此时，所述阳极面板120的弯曲角度可以减小。作为一个具体例子，结合参考图6所示，阳极面板120包括三层同心圆121、122和123，每个同心圆分别与电源供应器150的不同正极输出相连，同心圆121接收到的正极电压为VI，同心圆122接收到的正极电压为V2，同心圆123接收到的正极电压为V3，其中，Vl> V2 > V3。本实施例在电镀过程中，不但使阳极面板120与半导体晶圆140之间的距离沿中间区域向边缘区域依次增大，以弥补半导体晶圆边缘区域的电力线密度大于中央区域的电力线密度的缺陷；还为阳极面板120不同区域提供不同的正极电压，且中心区域的正极电压最大，边缘区域的正极电压最小，从而可以进一步提高电镀沉积的均勻性。需要说明的是，本实施例还可以在阳极面板120的边缘区域设置挡板(图中未示出)。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种电镀用阳极组件，其特征在于，包括 阳极面板；多个支撑线，所述支撑线的第一端固定在阳极面板的边缘区域； 支撑杆，一端固定在阳极面板的中间区域，所述支撑杆上设置有滑动装置和止位装置， 所述支撑线的第二端固定在所述滑动装置上；所述支撑线的第二端随滑动装置一起移动，且当所述滑动装置通过止位装置进行固定后，所述支撑线使所述阳极面板处于弯曲状态。
2.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述支撑线通过绑缚、焊接、卡槽或悬挂方式固定在阳极面板的边缘区域。
3.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述支撑杆的一端通过螺钉螺栓、焊接或卡槽方式固定在阳极面板的中间区域。
4.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述支撑线通过绑缚、焊接、卡槽或悬挂方式固定在所述滑动装置上。
5.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述阳极面板设置多个孔洞。
6.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，还包括挡板，设置在所述阳极面板的边缘区域。
7.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述阳极面板为多层同心圆结构，且每层接收不同的正极电压。
8.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述阳极面板为圆板形，所述多个支撑线均勻地固定在所述阳极面板的边缘。
9.如权利要求1所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述支撑杆上设置有多个滑动直ο
10.如权利要求9所述的电镀用阳极组件，其特征在于，至少部分所述支撑线的第二端固定在不同的滑动装置上。
11.如权利要求1或9所述的电镀用阳极组件，其特征在于，所述支撑线的第二端固定在同一个滑动装置上。
12.一种电镀装置，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的电镀用阳极组件。
全文摘要
一种电镀用阳极组件和电镀装置。所述电镀用阳极组件包括阳极面板；多个支撑线，所述支撑线的第一端固定在阳极面板的边缘区域；支撑杆，一端固定在阳极面板的中间区域，所述支撑杆上设置有滑动装置和止位装置，所述支撑线的第二端固定在所述滑动装置上；所述支撑线的第二端随滑动装置一起移动，且当所述滑动装置通过止位装置进行固定后，所述支撑线使所述阳极面板处于弯曲状态。本发明可以在半导体晶圆的中央区域及周围区域形成均匀的金属层或薄膜，最终改善电镀的质量。
文档编号C25D17/12GK102560611SQ20121002756
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者丁万春 申请人:南通富士通微电子股份有限公司