用于化学和/或电解表面处理的分配系统的制作方法

本发明涉及一种用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配系统，一种用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的装置，以及一种用于基板在工艺流体中的化学和/电解表面处理的分配方法。

背景技术：

在半导体工业中，可以使用各种工艺在晶片表面上沉积材料或从晶片表面去除材料。

例如，可以使用电化学沉积(ecd)或电化学机械沉积(ecmd)工艺在先前图案化的晶片表面上沉积导体例如铜，以制造器件互连结构。

化学机械抛光(cmp)通常用于材料去除步骤。另一种技术，电抛光或电蚀刻，也可以用于从晶片表面去除多余的材料。

在晶片表面上电化学(或电化学机械)沉积材料或从晶片表面电化学(或电化学机械)去除材料统称为“电化学处理”。电化学、化学和/或电解表面处理技术可以包括电抛光(或电蚀刻)、电化学机械抛光(或电化学机械蚀刻)、电化学沉积和电化学机械沉积。所有技术都使用工艺流体。

化学和/或电解表面处理技术涉及以下步骤。将待处理的基板附接至基板保持器，浸入电解工艺流体中并用作阴极。将电极浸入工艺流体中并用作阳极。向工艺流体施加直流电流并在阳极处离解带正电荷的金属离子。然后离子迁移至阴极，在那里离子对附接至阴极上的基板进行镀覆。

这种方法的问题是均匀的层的形成。镀覆电流在从系统的阳极流到阴极时可能不均匀和/或处理室中的流体分布可能不均匀。电流和/或流的均匀分布由分配体实现，该分配体应对应于待处理的基板。不均匀的电流或流体分布可能导致不均匀的层厚度。

这个问题可以通过用于化学和/或电解表面处理的整个系统的针对特定基板具体地针对基板的特定形状和/或尺寸的精确调整来解决。然而，这产生了每次换基板时必须适配表面处理系统的问题。表面处理系统的这种适配主要包括应该对应于待处理的基板的分配体的更换。适配还可以包括阳极的更换。结果，用于化学和/或电解表面处理的整个系统针对特定基板的调整消耗了大量的时间和金钱。

技术实现要素：

因此，可能需要提供一种用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的改进的分配系统，其允许对不同的基板的容易的适配。

通过独立权利要求的主题解决了本发明的问题，其中另外的实施方式包含在从属权利要求中。应当注意，以下描述的本发明的方面还适用于用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配系统，用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的装置，以及用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配方法。

根据本发明，提出了一种用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配系统。分配系统可以是具有竖直镀覆室的竖直分配系统，基板被竖直插入竖直镀覆室。分配系统也可以是具有水平镀覆室的水平分配系统，基板被水平插入水平镀覆室。

化学和/或电解表面处理可以是任何材料沉积、电镀涂覆、化学或电化学蚀刻、阳极氧化、金属分离等。

基板可以包括导体板、半导体基板、膜基板，基本上为板形状的金属或金属化工件等。基板的待处理的表面可以至少部分地被遮蔽或未遮蔽。

用于化学和/或电解表面处理的分配系统包括分配体和控制单元。

分配体被配置成将工艺流体的流和/或电流引导到基板。分配体可以对应于待处理的基板，特别是在其形状和尺寸方面。

分配体至少包括第一分配元件和第二分配元件。第一分配元件和第二分配元件可以布置成将工艺流体的流和/或电流引导到基板的不同部分。

控制单元被配置为分开控制第一分配元件和第二分配元件。控制单元可以是处理器。控制单元可以被配置成独立于第一分配元件开启或关闭第二分配元件，以将工艺流体的流和/或电流引导到基板的不同部分。

因此，根据本发明的用于化学和/或电解表面处理的系统允许系统针对不同的基板的容易的适配，特别是针对不同形状和/或尺寸的基板。容易适配允许减少甚至消除调整表面处理系统所需的时间，从而允许减少甚至消除调整表面处理系统的成本。不再需要针对不同的基板来更换分配体、阳极、工艺流体供应等。根据本发明的表面处理还允许独立于基板的形状和/或尺寸在基板上的均匀的层的形成。在一个示例中，第一分配元件和第二分配元件的分开控制被配置用于均匀的沉积速率。在一个示例中，第一分配元件和第二分配元件的分开控制被配置用于基板的均匀的表面处理。

例如，第一分配元件可以被配置成用于较小基板的表面处理或用于较大基板的内部分的表面处理。在一个示例中，第一分配元件对应于分配体的内圆。在另一示例中，第一分配元件对应于分配体的内矩形。

第二分配元件可以配置成在处理较小的基板时被关闭或者被开启以处理较大的基板的外部分。在一个示例中，第二分配元件对应于至少部分地围绕第一分配元件的分配体的外元件。

换句话说，第一分配元件可以用于较小的基板，第一分配元件和第二分配元件的组合可以用于较大的基板。在较大的基板的情况下，第一分配元件和第二分配元件可以同时或相继开启。在一个示例中，控制单元被配置成将第一分配元件切换到第一电力条件，并且将第二分配元件切换到与第一电力条件不同的第二电力条件。

换句话说，第一分配元件和第二分配元件可以被控制以将工艺流体的流和/或电流引导到基板的不同部分。

在一个示例中，第一分配元件是圆形或矩形，并且第二分配元件被成形为将分配体的形状改变为圆形或矩形中的另一者。

分配体可以具有任何类型的形状。在一个示例中，分配体具有圆形形状。在另一示例中，分配体具有角形形状。其也可以是矩形、正方形、椭圆形或三角形，或者具有其他合适的几何配置。

在一个示例中，分配主体还至少包括第三分配元件，并且控制单元被配置成分开控制第一分配元件、第二分配元件和第三分配元件中的至少两个。分配体还可以包括多于两个或三个分配元件，其中它们中的至少两个被配置成单独控制。

根据本发明，还提供了一种用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的装置。用于化学和/或电解表面处理的装置包括如上所述的用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配系统和基板保持器。

基板保持器被配置成保持基板。基板保持器可以被配置成保持一个基板或两个基板(在基板保持器的每一侧上各有一个基板)。

用于化学和/或电解表面处理的装置还可以包括阳极。用于化学和/或电解表面处理的装置还可以包括电源。用于化学和/或电解表面处理的装置还可以包括工艺流体供应装置。

根据本发明，还提出了一种用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配方法。用于化学和/或电解表面处理的方法包括以下步骤，不一定按此顺序：

a)提供分配体，其被配置成将工艺流体的流和/或电流引导到基板，其中分配体包括至少第一分配元件和第二分配元件，

b)控制第一分配元件，以及

c)控制第二分配元件，

其中第一分配元件和第二分配元件的控制彼此分开。

例如，第一分配元件可以被配置成用于较小基板的表面处理或用于较大基板的内部分的表面处理。第二分配元件可以被配置成在处理较小的基板时关闭或者被开启以处理较大的基板的外部分。换句话说，第一分配元件可用于较小的基板，第一分配元件和第二分配元件的组合可以用于较大的基板。在较大的基板的情况下，第一分配元件和第二分配元件可以同时或相继开启。

因此，本发明涉及一种用于化学和/或电解表面处理的方法，其允许针对不同的基板的容易的适配，特别地针对不同形状和/或尺寸的基板。容易适配允许减少甚至消除调整表面处理方法所需的时间，并因此允许减少甚至消除调整表面处理方法的成本。根据本发明的表面处理方法还允许独立于基板的形状和/或尺寸在基板上形成均匀的层。

特别地，根据本发明的装置和方法适用于结构化半导体基板、导体板、膜基板的处理，但还适用于平面金属和金属化基板的整个表面的处理。根据本发明，装置和方法也可以适用于制造用于太阳能发电的大型表面光电面板、大型监视器面板等。

应当理解，根据独立权利要求的用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的系统、装置和方法具有类似和/或相同的优选实施方式，特别是如在从属权利要求中的。还应该理解，本发明的优选实施方式也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任何组合。

参考下文描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施方式：

图1示意性和示例性地示出了根据本发明的用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的装置的实施方式。

图2a和图2b示意性和示例性地示出了保持两个基板的基板保持器的实施方式。

图3a和图3b示意性和示例性地示出了根据本发明的用于化学和/或电解表面处理的装置和用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配系统的实施方式。

图4a和图4b示意性和示例性地示出了用于单个基板的基板保持器的实施方式。

图5示出了根据本发明的用于基板在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配方法的示例的基本步骤。

具体实施方式

图1示意性和示例性地示出了根据本发明的用于基板30在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的装置100的实施方式。用于化学和/或电解表面处理的装置100包括用于基板30在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的基板保持器20和分配系统10。

图2a和图2b中示出了基板保持器20。基板保持器20各自被配置成竖直地保持基板30。基板保持器20二者保持两个基板30，在基板保持器20的每一侧上各有一个基板30。图2a中的基板保持器20保持具有例如直径为200mm的圆形基板30，图2b中的基板保持器20保持具有例如370mm×470mm的尺寸的矩形基板30。这些基板保持器20允许使用不同形状和/或尺寸的基板，而无需对用于化学和/或电解表面处理的装置100的结构修改。

当然，用于化学和/或电解表面处理的装置100也可以与如下基板保持器20一起使用，该基板保持器20被配置成以优选水平的布置保持仅一个基板30用于单侧或双侧表面处理。

如图1和图3所示的用于基板30在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配系统10产生用于化学和/或电解表面处理的目标流和电流密度模式。该分配系统10包括浸没在工艺流体(未示出)中的两个分配体21。与每个分配体21相对的是附接到基板保持器20的基板30。基板30的表面被工艺流体润湿。存在两个电极，在此是两个阳极22，每个电极位于分配体21的与基板30相反的一侧，并且也浸浴在工艺流体中。

分配体21具有至少一个用于工艺流体的入口开口23和至少一个在分配体21的前面处的出口喷嘴阵列(未示出)处终止的液体通道。泵送的工艺流体在基板30的方向上以相对高的速度流经出口喷嘴并且在该位置处进行期望的化学和/或电解反应。

分配体21可以有利地由塑料构成，特别有利地由聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯酸玻璃即聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或不会被工艺流体分解的其他材料构成。

基板30可以是用于制造电气或电子部件的基本上为板形的工件，该工件机械地固定在基板保持器20中，并且该工件的待处理的表面浸浴在来自分配体21的作为处理介质的工艺流体中。在特殊情况下，基板30可以是遮蔽或未遮蔽的导体板、半导体基板或膜基板、或者甚至是具有近似平面表面的任何金属或金属化工件。

阳极22附接在分配体21的后部区域中，与分配体21机械接触或在空间上分离，使得在工艺流体内的阳极22和作为反电极的基板30之间进行电流流动。取决于所使用的表面处理方法，阳极22可以包括不溶于工艺流体的材料例如铂钛合金或者可溶材料例如待电镀分离的金属。

图3a示意性和示例性地示出了用于水平布置的基板30在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的装置100的截面。图3b示出了根据本发明的用于基板30(图3b中未示出)在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配系统10。用于化学和/或电解表面处理的分配系统10包括分配体21和控制单元12。

分配体21将工艺流体的流和/或电流引导到基板30，并且对应于待处理的基板30，特别是在其形状和尺寸方面。分配体21在此包括第一分配元件13和第二分配元件14。第一分配元件13和第二分配元件14被布置成将工艺流体的流和/或电流引导到基板30的不同部分。

控制单元12分开且独立地控制第一分配元件13和第二分配元件14，这意味着控制单元12可以例如分开且独立于第一分配元件13开启或关闭第二分配元件14，以将工艺流体的流和/或电流引导到基板30的不同部分。

第一分配元件13在此被配置成用于较小基板30的表面处理或用于较大基板30的内部分的表面处理。第一分配元件13在此对应于分配体21的内圆。

第二分配元件14在此被配置成在处理较小的基板30时被关闭或者被开启以处理较大的基板30的外部分。第二分配元件14在此对应于围绕第一分配元件13的分配体21的外环。

结果，第一分配元件13可以用于较小的基板，第一分配元件13和第二分配元件14的组合可以用于较大的基板。在较大的基板的情况下，第一分配元件13和第二分配元件14可以同时或相继地开启。

因此，根据本发明的用于化学和/或电解表面处理的分配系统10允许分配系统10针对不同的基板的容易适配，特别是不同形状和/或尺寸的基板30。这允许减少甚至消除通常通过更换表面处理系统的部件来调整表面处理系统所需的时间和成本。根据本发明的表面处理还允许在基板30上的均匀的层的形成，独立于基板30的形状和/或尺寸，因为其允许基板30的均匀的沉积速率和均匀的表面处理。

图4a示意性地示出了用于单个基板的基板保持器20，该基板保持器20水平地布置在用于化学和/或电解表面处理的装置100中。图4b示意性地示出了用于单个基板的基板保持器20，该基板保持器20竖直地布置在用于化学和/或电解表面处理的装置100中。

图5示出了用于基板30在工艺流体中的化学和/或电解表面处理的分配方法的步骤的示意图。用于化学和/或电解表面处理的方法包括以下步骤：

在第一步骤s1中，提供分配体21，分配体21被配置成将工艺流体的流和/或电流引导到基板30，其中分配体21包括至少第一分配元件13和第二分配元件14。

在第二步骤s2中，控制第一分配元件13。

在第三步骤s3中，控制第二分配元件14。

第一分配元件13和第二分配元件14的控制彼此分开。

必须注意，参考不同的主题描述了本发明的实施方式。特别地，参考方法类型权利要求描述了一些实施方式，而参考装置类型权利要求描述了其他实施方式。然而，根据以上和以下的描述，本领域技术人员将理解，除非另有指示，否则除了属于一种类型主题的特征的任何组合之外，还考虑将与不同主题相关的特征之间的任何组合与本申请一起公开。然而，所有特征可以组合，以提供超过特征的简单叠加的协同效果。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施方式。通过研究附图、公开内容和从属权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施方式的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中重新引用的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中重新引用某些方法这一事实并不表明这些方法的组合不能用于获益。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。