CN112239878A - 消泡电镀设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种消泡电镀设备，包括：电镀腔，电镀腔的腔口位置处环绕有金属阴极，待镀晶圆能够覆盖在电镀腔的腔口上；电镀液中的离子在选择性扩散膜处具有特定的扩散方向；按照扩散方向设置选择性扩散膜于电镀腔中，位于扩散方向前方的电镀腔部分为扩散前腔，位于扩散方向后方的电镀腔部分为扩散后腔；金属阳极，金属阳极设于扩散前腔中，在金属阳极和金属阴极之间能够形成电场线；电场线平衡膜，电场线平衡膜设于扩散后腔中，用于平衡电场线穿过待镀晶圆的表面；超声震荡装置，包括相连的超声震荡探头和超声波发生器，超声波发生器用于控制超声震荡探头产生震荡超声波；超声震荡探头设于电镀腔中。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种消泡电镀设备。
背景技术
电镀工艺是利用电解原理，在目标表面上沉积形成金属层，以实现所需的具体电路功能。例如在CMOS/MEMS中通过电镀工艺制作开关触点；通过电镀工艺制作保护层，以及制作各种引线键合的键合面等。由于电镀工艺可以增强半导体集成电路的导电性、抗腐蚀性，因此在半导体集成电路制造中有着广泛的应用。
相关技术中，常见的电镀设备包括能够容置电镀液的电镀腔，电镀腔的腔口处用于设置待镀晶圆，金属电极设于该电镀腔中。通过对电镀设备的金属电极通电，使得金属电极中的金属离子进入电镀液中，并最终以金属原子的形式沉积在待镀晶圆的目标表面上。
然而，对于相关技术中的电镀设备，在更换其中的电镀液时会使得空气进入电镀腔中形成气泡，该气泡会在电镀过程中到达待镀晶圆的目标表面，容易造成电镀电流不连续从而形成电镀缺陷，影响电镀工艺的良率。
发明内容
本申请提供了一种消泡电镀设备，可以解决相关技术中的电镀设备因气泡而影响电镀工艺的良率的问题。
本申请提供一种消泡电镀设备，所述消泡电镀设备包括：
电镀腔，所述电镀腔用于容置电镀液；所述电镀腔的腔口位置处环绕有金属阴极，待镀晶圆能够覆盖在所述电镀腔的腔口上；
选择性扩散膜，所述电镀液中的离子在所述选择性扩散膜处具有特定的扩散方向；按照所述扩散方向设置所述选择性扩散膜于所述电镀腔中，位于所述选择性扩散膜扩散方向前方的所述电镀腔部分为扩散前腔，位于所述选择性扩散膜扩散方向后方的所述电镀腔部分为扩散后腔；
金属阳极，所述金属阳极设于所述扩散前腔中，在所述金属阳极和所述金属阴极之间能够形成电场线；
电场线平衡膜，所述电场线平衡膜设于所述扩散后腔中，用于平衡电场线穿过待镀晶圆的表面；
超声震荡装置，包括相连的超声震荡探头和超声波发生器，所述超声波发生器用于控制所述超声震荡探头产生震荡超声波；所述超声震荡探头设于所述电镀腔中。
可选的，所述超声震荡探头设于所述扩散前腔中。
可选的，所述超声震荡探头包括多个，多个所述超声震荡探头沿所述扩散前腔的腔壁间隔设置。
可选的，所述超声震荡探头的材质为耐酸不锈钢。
可选的，所述超声波发生器用于控制所述超声震荡探头产生超声频率为20kHZ-30kHZ的震荡超声波。
可选的，所述电场线平衡膜上密布有扩散孔，所述电镀液中的离子在所述扩散孔中能够进行双向扩散。
可选的，所述电场线平衡膜位于所述选择性扩散膜和所述待镀晶圆之间。
可选的，所述选择性扩散膜呈倒锥状，所述选择性扩散膜上密布有单向扩散孔。
本申请技术方案，至少包括如下优点：本申请通过金属阳极的金属原子失去电子，以金属离子的形式进入电镀液中，该金属离子在电镀液中，按照选择性扩散膜的扩散方向，穿过所述选择性扩散膜上的单向扩散孔，并在电场的作用下继续移动，并最终沉积在待镀晶片的表面。超声震荡装置可以工作在上述过程之中，也可以工作在上述过程之前，即在电镀过程中可以使得超声震荡探头产生震荡超声波，也可以在电镀过程之前更换电镀液之后超声震荡探头产生震荡超声波，以超声震荡消除包括存留在电镀液中以及电场线平衡膜、选择性扩散膜中的气泡，保证电镀电流的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种消泡电镀设备剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本申请一实施例提供的一种消泡电镀设备，该消泡电镀设备包括电镀腔100，所述电镀腔100的腔口位置处环绕有金属阴极110，所述电镀腔100中还设有选择性扩散膜120、金属阳极130、电场线平衡膜140和超声震荡装置150。
所述电镀腔100中用于容置电镀液，待镀晶圆200能够覆盖在所述电镀腔100的腔口上。该电镀液可以选择硫酸铜溶液等导电溶液。
所述电镀液在所述选择性扩散膜处120具有特定的扩散方向。如图1所示，本实施例中的选择性扩散膜呈倒锥状，其上密布有单向扩散孔121，电镀液中的离子仅能按照特定的扩散方向流出所述单向扩散孔121。呈倒锥状的选择性扩散膜120能够增大与电镀液的接触面积。可选地，该选择性扩散膜120倒锥状的下凹方向，与电镀液在所述选择性扩散膜120位置处的扩散方向相反，从而电镀液在流经所述选择性扩散膜120时，会在该选择性扩散膜120的表面形成绕流，该绕流在靠近选择性扩散膜120表面的区域形成附面层，在该附面层中电镀液的流速由选择性扩散膜120表面的零值迅速增至该电镀液的来速，使得电镀液中的离子能够高效地扩散至选择性扩散膜的另一侧。
按照所述扩散方向将所述选择性扩散膜120设置于所述电镀腔100中，位于所述选择性扩散膜120扩散方向前方的所述电镀腔100部分为扩散前腔101，位于所述选择性扩散膜120扩散方向后方的所述电镀腔100部分为扩散后腔102。如图1所示，所述选择性扩散膜120包括相对的上表面和下表面，该选择性扩散膜120向其下表面所在方向向下凹陷，形成下凹锥状，该选择性扩散膜120的扩散方向为从下表面所在方向指向其上表面所在方向，即图1所示的A向。位于该选择性扩散膜120下表面下方的空间为该电镀腔100部分为扩散前腔101，位于该选择性扩散膜120上表面上方的空间为该电镀腔100部分为扩散后腔102。
所述金属阳极130设于所述扩散前腔101中，在所述金属阳极130和所述金属阴极110之间能够形成电场线。
所述电场线平衡膜140设于所述扩散后腔102中，用于平衡电场线穿过待镀晶圆200的表面。本实施例中，所述电场线平衡膜140位于所述选择性扩散膜120和所述待镀晶圆200之间。所述电场线平衡膜140上密布有扩散孔141，所述电镀液中的离子在所述扩散孔141中能够进行双向扩散。
如图1中的虚线为经过平衡后的金属阳极130与金属阴极110之间的电场线，该电场线平衡膜140可选择高电阻材料，使得该电镀液的电阻相对于该电场线平衡膜140的电阻可以忽略不计，从而能够平衡电场线，使得电场线均匀地穿过待镀晶圆200的表面。
所述超声震荡装置150包括相连的超声震荡探头151和超声波发生器152，所述超声波发生器152用于控制所述超声震荡探头151产生震荡超声波；所述超声震荡探头151设于所述电镀腔100中。可选的，该超声震荡探头151可通过防酸导线连接该超声波发生器152。
本实施例在通电后，金属阳极130的金属原子失去电子，以金属离子的形式进入电镀液中，该金属离子在电镀液中，按照选择性扩散膜120的扩散方向，穿过所述选择性扩散膜120上的单向扩散孔121，并在电场的作用下继续移动，并最终沉积在待镀晶片200的表面。超声震荡装置150可以工作在上述过程之前，即在电镀过程之前更换电镀液之后超声震荡探头151产生震荡超声波，以超声震荡消除包括存留在电镀液中以及电场线平衡膜、选择性扩散膜中的气泡，保证电镀电流的均匀性。可选的，超声震荡探头151产生震荡超声波的时间为20s-120s，优选30s-90s，以保证充分消泡的同时，避免因超声震荡探头151工作时间过长而导致电镀腔100的温度显著上升。
本实施例中，该所述超声震荡探头151设于所述扩散前腔101中，即如图1所示，超声震荡探头151固定于选择性扩散膜120和金属阳极130之间的腔体内壁上，以保证工作时，扩散前腔101和扩散后腔102中的气泡被全面消除。可选地，所述超声震荡探头151包括多个，多个所述超声震荡探头151沿所述扩散前腔101的腔壁间隔设置，例如超声震荡探头151包括3个至8个，以保证消泡效果的同时，避免因超声震荡探头151过多而影响电镀液的流动。另外，超声震荡探头151可以为柱状、长方体或立方体，可设置为多孔结构，材质为耐酸不锈钢，以防止因超声震荡探头151与电镀液长时间接触而被腐蚀。所述超声波发生器152用于控制所述超声震荡探头151产生超声频率为20kHZ-30kHZ的震荡超声波。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种消泡电镀设备，其特征在于，所述消泡电镀设备包括：
电镀腔，所述电镀腔用于容置电镀液；所述电镀腔的腔口位置处环绕有金属阴极，待镀晶圆能够覆盖在所述电镀腔的腔口上；
选择性扩散膜，所述电镀液中的离子在所述选择性扩散膜处具有特定的扩散方向；按照所述扩散方向设置所述选择性扩散膜于所述电镀腔中，位于所述选择性扩散膜扩散方向前方的所述电镀腔部分为扩散前腔，位于所述选择性扩散膜扩散方向后方的所述电镀腔部分为扩散后腔；
金属阳极，所述金属阳极设于所述扩散前腔中，在所述金属阳极和所述金属阴极之间能够形成电场线；
电场线平衡膜，所述电场线平衡膜设于所述扩散后腔中，用于平衡电场线穿过待镀晶圆的表面；
超声震荡装置，包括相连的超声震荡探头和超声波发生器，所述超声波发生器用于控制所述超声震荡探头产生震荡超声波；所述超声震荡探头设于所述电镀腔中。
2.如权利要求1所述的消泡电镀设备，其特征在于，所述超声震荡探头设于所述扩散前腔中。
3.如权利要求2所述的消泡电镀设备，其特征在于，所述超声震荡探头包括多个，多个所述超声震荡探头沿所述扩散前腔的腔壁间隔设置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的消泡电镀设备，其特征在于，所述超声震荡探头的材质为耐酸不锈钢。
5.如权利要求1所述的消泡电镀设备，其特征在于，所述超声波发生器用于控制所述超声震荡探头产生超声频率为20kHZ-30kHZ的震荡超声波。
6.如权利要求1所述的消泡电镀设备，其特征在于，所述电场线平衡膜上密布有扩散孔，所述电镀液中的离子在所述扩散孔中能够进行双向扩散。
7.如权利要求1所述的消泡电镀设备，其特征在于，所述电场线平衡膜位于所述选择性扩散膜和所述待镀晶圆之间。
8.如权利要求1所述的消泡电镀设备，其特征在于，所述选择性扩散膜呈倒锥状，所述选择性扩散膜上密布有单向扩散孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210119 |