專利名稱：：在半導(dǎo)體工件上電鍍金屬的電鍍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般而言涉及電鍍裝置，更具體地說，涉及用于以電化學(xué)方式在薄的阻性基材上形成一金屬層的裝置，這是在晶片上制造超大規(guī)模集成(ULSI)電路互連結(jié)構(gòu)的一部分。
背景技術(shù)：
：在ULSI中形成互連結(jié)構(gòu)的過程中，在薄的阻性基材(籽晶層)上以電化學(xué)方式沉積金屬層，通常是銅層，一般是由一電鍍裝置實(shí)現(xiàn)，該電鍍裝置包括下列組件陽極、電源、導(dǎo)電的晶片固持裝置、以及電解液單元，該電解液單元中包含由酸、金屬鹽和其他添加劑組成的混合溶液。在傳統(tǒng)的電鍍過程中，整個(gè)籽晶層范圍內(nèi)的電流密度是不均勻的。由于"邊緣效應(yīng)"的存在，使得基材周邊的電流密度較高。該電流密度的不均勻性使得晶片的邊緣具有較高的電鍍速率而晶片的中心具有較低的電鍍速率。由于晶片邊緣和中心部位的電鍍速率差異而導(dǎo)致電鍍膜的不均勻性，使得裝置的工藝流程中后續(xù)的平坦化步驟變得困難。一具有獨(dú)立電源控制的陽極系統(tǒng)可被應(yīng)用于電鍍裝置，以克服上述的不均勻電鍍速率的缺陷，美國專利US6,391,166介紹了一種上述的系統(tǒng)。當(dāng)使用惰性陽極或者多個(gè)惰性陽極進(jìn)行電鍍時(shí)，會(huì)在電鍍的過程中產(chǎn)生氣泡。氣泡也有可能是由電解液補(bǔ)給系統(tǒng)，或者對該電鍍系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)操作或者日常維護(hù)的過程中引入的。當(dāng)氣泡與晶片的電鍍表面相接觸時(shí)，會(huì)在電鍍膜中形成孔穴，使得裝置的良品率降低。在最嚴(yán)重的情況中，當(dāng)在電解液中產(chǎn)生大量的氣泡時(shí)，電場會(huì)發(fā)生改變，并且電鍍裝置中的電解液流速會(huì)由于流動(dòng)^各徑;故阻塞而嚴(yán)重地降低?；诟×妥匀粚α髟淼娜馀菅b置常常被用在現(xiàn)代的電鍍裝置中。但是這些裝置通常對于小氣泡不起作用。當(dāng)小氣泡附著到一個(gè)表面上8時(shí)，它們很難被浮力、附著力和電鍍裝置中典型流速產(chǎn)生的拉力作用下的合力移除。傳統(tǒng)技術(shù)中的去氣泡裝置包括多孔層，該多孔層具有平坦的表面并且呈倒錐形。為了消除大量的小氣泡而不改變流體場和電場，需要引入一種使得小氣泡能夠變成大氣泡的氣泡聚并機(jī)制，并增大去氣泡的膜表面積。隨著器件特征尺寸逐漸變小，需要在電鍍?nèi)芤褐刑砑哟罅康挠袡C(jī)添加劑以實(shí)現(xiàn)無孔填充。這些有機(jī)成分在電鍍的過程中會(huì)分解。分解的產(chǎn)物聚集在電鍍液中并且降低了填充的性能。如果這些產(chǎn)物作為雜質(zhì)結(jié)合到電鍍膜中，它們會(huì)成為孔穴的形核核心，導(dǎo)致器件的可靠性失效。在更加先進(jìn)的電鍍工藝技術(shù)中，以提高電鍍液排出和補(bǔ)給速率來保證化學(xué)試劑新鮮程度通常需要更高的成本。在電鍍裝置中流體場不是專門設(shè)計(jì)的情況下，電鍍過程中新鮮的活性有機(jī)物成分和分解后的副產(chǎn)物在接近晶片表面區(qū)域的電解液中的交換速率(該速率是傳質(zhì)控制的)將是不均勻的。然而，這個(gè)問題不能簡單地通過提高電鍍液排出和補(bǔ)給速率來解決。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施例是一電鍍裝置，包括容納至少兩個(gè)陽極的陽極腔、容納至少兩個(gè)流體區(qū)域的陰極腔、至少兩個(gè)陽極循環(huán)體系、至少兩個(gè)陰極循環(huán)體系、一緩沖區(qū)、一(通過迫使氣泡聚并的)氣泡收集器、一電源子系統(tǒng)、一能夠有效移除電鍍副產(chǎn)物的電解液流體場控制子系統(tǒng)、一電解液分配子系統(tǒng)、以及一晶片固持裝置。該氣泡收集器裝置包括至少一個(gè)多孔膜，其表面形成褶狀通道以收集氣泡并迫使氣泡在其中聚并。褶狀通道的橫截面是v形或者倒v形，引導(dǎo)聚并后的氣泡沿著該通道或者凹槽向上移動(dòng)并排出。并且該褶狀通道增大了氣泡收集器表面積，因此增加了總的電解液流通面積，使得電解液在小氣泡阻塞氣泡收集器的部分孔的時(shí)候仍然可以流動(dòng)。本發(fā)明的實(shí)施例還在膜之間提供額外的緩沖區(qū)域，該緩沖區(qū)域中電解液循環(huán)的速率明顯低于陰極腔。緩沖區(qū)域使得通過底部膜的微型氣泡在抵9達(dá)頂部膜之前有一段時(shí)間可以溶解。本發(fā)明包括一種通過控制接近晶片表面的電解液流體場而向電鍍基材表面有效供應(yīng)有機(jī)添加劑并從電鍍基材表面有效移除副產(chǎn)物的方法。電解液流體場控制通過對陰極腔中流體區(qū)域的流體速率和起始-截至?xí)r間的聯(lián)合控制而實(shí)現(xiàn)。電解液流體場控制子系統(tǒng)獨(dú)立控制每一個(gè)流體區(qū)域中的流體速率和起始-截至?xí)r間。有機(jī)添加劑的有效供應(yīng)改善了對于基材上通孔、溝槽和雙大馬士革結(jié)構(gòu)的金屬填充，而電鍍副產(chǎn)物的有效移除減小了電鍍金屬膜的不純度。圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電鍍裝置的截面圖；圖1b示出了圖1a所示的電鍍裝置的分解圖，其中基材和其固持裝置沒有示出；圖1c示出了同一個(gè)電鍍裝置的俯視圖，其中流體分散裝置、基材和其固持裝置沒有示出；圖2示出了電鍍裝置中的電解液循環(huán)的示意圖3a示出了第一實(shí)施例的氣泡收集器的立體圖3b示出了圖3a所示的氣泡收集器的橫截面；圖3c示出了該氣泡收集器與隔離墻相連接的部分的詳細(xì)視圖4a示出了第二實(shí)施例的氣泡收集器的立體圖4b示出了圖4a所示的氣泡收集器的部分橫截面；圖4c示出了該氣泡收集器與隔離墻相連接的部分的詳細(xì)視圖5a示出了第三實(shí)施例的氣泡收集器的立體圖5b示出了圖5a所示的氣泡收集器的部分橫截面；圖5c示出了該氣泡收集器與隔離墻相連接的部分的詳細(xì)視圖6a示出了第四實(shí)施例的氣泡收集器的立體圖6b示出了圖6a所示的氣泡收集器的部分橫截面；圖6c示出了根據(jù)一實(shí)施例該氣泡收集器與隔離墻相連接的部分的詳細(xì)視圖；圖6d示出了根據(jù)另一實(shí)施例該氣泡收集器與隔離墻相連接的部分的詳細(xì)視圖7示出了面積之比作為具有不同最大通道高度的徑向排布的褶狀通道的數(shù)量的函數(shù)；圖8示出了根據(jù)第五實(shí)施例的氣泡收集器的橫截面。具體實(shí)施例方式圖1a、1b和化示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電鍍裝置。該電鍍裝置包括下部腔11，用于容納陽極并包括多個(gè)陽極區(qū)域110;上部腔12，包括多個(gè)具有獨(dú)立的陰極電解液入口111的陰極區(qū)域120。陽極區(qū)域110和陰極區(qū)域120都被多個(gè)縱向設(shè)置的隔離墻102分隔。下部腔11和上部腔12通過橫向設(shè)置的氣泡收集器105互相連接。在下部腔11的每一個(gè)陽極區(qū)域110中，一環(huán)形的陽極101由一腔基座107支撐并與獨(dú)立控制的電源通道117相連接。腔基座107具有多個(gè)鍵入式支柱用于固定陽極，該支柱包覆有不導(dǎo)電的材料。該裝置的底部是可拆卸的，以便于更換陽極。位于陽極上方的硬質(zhì)框架116提供對于氣泡收集器和該裝置的上部結(jié)構(gòu)的機(jī)械支持。每一個(gè)環(huán)形的陽極101是單片或者是由相連接的多片組成。該電鍍裝置的電源包括多個(gè)電源通道117。根據(jù)一實(shí)施例，下部腔包括至少兩個(gè)陽極區(qū)域110。隔離墻102圍繞每一個(gè)環(huán)形陽極101并分隔電場及限制電解液流體場。隔離墻102的材質(zhì)是選自不導(dǎo)電的、抗化學(xué)腐蝕的塑料。根據(jù)一實(shí)施例，隔離墻102上具有數(shù)個(gè)小孔，這些小孔位于靠近氣泡收集器105的位置，用作氣泡的通道。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，該隔離墻102上面沒有小孔，以完全地隔離相鄰陽極區(qū)域中的電解液。電鍍電流或者電壓由電源通道117獨(dú)立地施加到每一個(gè)環(huán)形陽極上。電源的每個(gè)獨(dú)立通道可根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間施加電壓和波形到每一個(gè)環(huán)形陽極。電源可以是直流或者脈沖電源。一陽極流體分配子系統(tǒng)由每一個(gè)陽極區(qū)域中連接到電解液流量控制裝置的獨(dú)立的陽極電解液入口103和獨(dú)立的陽極電解液出口119組成。該陽ii極流體分配子系統(tǒng)用于向每一個(gè)陽極區(qū)域供應(yīng)電解液并從每一個(gè)陽極區(qū)域中排出舊的電解液、分解產(chǎn)物和粒子。每一個(gè)陽極區(qū)域中獨(dú)立的陽極電解液循環(huán)體系使得不同的陽極區(qū)域中陽極電解液流之間的混合最小化。氣泡收集器105由一個(gè)或多個(gè)可透性膜附于硬質(zhì)開孔或網(wǎng)狀的框架上而形成，其中該框架是錐形的或者倒錐形的。位于該氣泡收集器框架周邊的凹槽115收集氣泡并引導(dǎo)它們至一氣體出口106。凹槽115可以是傾斜的，相對于水平面形成一個(gè)角度。一氣體出口106與該凹槽相連接以排出收集的氣體。一個(gè)或多個(gè)附著的可透性膜302(參考圖3a)可為實(shí)現(xiàn)不同的功能而設(shè)計(jì)。下層膜作為氣泡的阻擋層，阻擋直徑大于數(shù)微米至數(shù)十微米的氣泡。該膜同時(shí)防止在下部腔中產(chǎn)生的分解產(chǎn)物進(jìn)入到上部的電解液中，該膜同時(shí)還提供對于上層膜的機(jī)械支撐。根據(jù)一實(shí)施例，氣泡收集器的膜由選自下列組中的多孔含氟塑料制成聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA),其膜上的孔的平均直徑為2|jm到50|jm。在另一個(gè)實(shí)施例中，上層膜用作直徑小于2|jm的微型氣泡的阻擋層。該膜允許特定的離子通過，但是阻止了大分子通過。根據(jù)一實(shí)施例，上層膜由所述組中具有特定官能團(tuán)的含氟塑料制成，上層膜的孔的平均直徑為2nm到150nm。該可透性膜的表面上具有褶狀通道，以提高氣泡收集的效果，并增加該可透性膜的總面積。該褶狀通道具有V形或者倒V形的橫截面。這種構(gòu)造能在引導(dǎo)殘余氣體沿著通道向上排出之前迫使氣泡首先在通道內(nèi)聚并。根據(jù)一實(shí)施例，褶狀通道可以徑向排布、螺旋排布或者環(huán)狀排布，且褶狀通道中兩個(gè)相鄰的側(cè)壁之間的夾角是10°到120°。每一個(gè)褶狀通道的最大高度在2mm到30mm之間。在靜止的電解液溶液中施加在一個(gè)氣泡上的體積力的總和(忽略重力)由公式(1)給出，并且和氣泡的半徑密切相關(guān)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(1)其中F是體積力的合力，r是氣泡的半徑，v是氣泡的速度，n是該電解液溶液的粘度系凄t。具有小的半徑的氣泡難以在電解液溶液中移動(dòng)，因?yàn)槠涫艿捏w積合力很小。為了將它們有效地從電解液溶液中移除，需要使它們聚并成大的氣泡。褶狀通道迫使氣泡的移動(dòng)路徑在通道的底部匯合，從而使氣泡在該處聚并長大。當(dāng)氣泡的尺寸變大后，更大的體積合力將推動(dòng)它們沿著通道上向移動(dòng)并排出。此外，減小褶狀通道的兩個(gè)相鄰的側(cè)壁之間的夾角使由于氣泡與側(cè)壁接觸而產(chǎn)生的對于浮力效應(yīng)的阻力減小，使得氣泡更加容易移動(dòng)到褶狀通道的底部。另一方面，褶狀通道還增加了膜的表面積，使得膜表面總的電解液流通面積增加。在小氣泡出現(xiàn)并附著在膜上部分地阻塞孔的情況下，大的表面積允許保持充分的電解液流通。大的表面積還增加了特定離子過濾的效果。在圖1a和1b中，根據(jù)一實(shí)施例，上部腔12包括數(shù)個(gè)陰極區(qū)域120,其橫截面是環(huán)形(中間的一個(gè)陰極區(qū)域除外，其橫截面是圓形)。上部腔12中的每一個(gè)陰極區(qū)域120具有至少一個(gè)連接到電解液流量控制裝置的獨(dú)立供給電解液入口111。多余的電解液從上部腔體周邊溢出并從出口118流出。電解液入口111的管路穿過氣泡收集器框架和隔離墻102以抵達(dá)每一個(gè)獨(dú)立的陰極區(qū)域120。陰極區(qū)域的電解液流量控制裝置可設(shè)置不同的流速和開關(guān)時(shí)間，以使得流體場的流線能夠在特定的工藝步驟中被整體地控制或者局部地控制。需要局部流體場控制來維持靠近電鍍表面的區(qū)域中電解液混合物的新鮮度，特別是維持混合物中有機(jī)添加劑的濃度。有機(jī)添加劑的濃度影響到電鍍速率、填充能力、以及鍍膜上的缺陷。還需要局部流體場控制來從電鍍反應(yīng)區(qū)域中有效地移除副產(chǎn)物，防止它們結(jié)合到正在生長的金屬膜中。通過將副產(chǎn)物從正在反應(yīng)的表面附近移除，通孔和溝槽構(gòu)造中的電鍍填充缺陷可以最小化，并且使最終的金屬線和觸點(diǎn)的可靠性得到提高?？烧{(diào)整電解液流量控制裝置以獲得在整個(gè)電鍍基材范圍內(nèi)均勻的流體場，以確保在靠近電鍍基材的中心部位和邊緣部位的區(qū)域具有相等的新鮮有機(jī)添加劑和反應(yīng)副產(chǎn)物的交換速率。在整個(gè)電鍍基材范圍內(nèi)相等的新鮮有機(jī)添加劑和反應(yīng)副產(chǎn)物的交換速率確保了最終得到的電鍍膜的成分均勻性，換句話說，提高了在基材的不同位置上制造的器件最終的電阻率均勻性和抗電遷移性能均勻性。綜上所述，通過局部地控制流體場，可以獲得如下的效果控制整個(gè)基材上的電鍍膜厚度的均勻性；控制整個(gè)基材上的電鍍膜成分的均勻性；控制整個(gè)基材上的電鍍膜電阻率的均勻性；控制整個(gè)基材上的電鍍膜抗電遷移性能的均勻性。上部腔12的上端還具有流體分散裝置112，該流體分散裝置設(shè)置在接近基材的位置，以使得在每一個(gè)陰極區(qū)域的頂部產(chǎn)生微觀的均勻流體場。根據(jù)一實(shí)施例，流體分散裝置112由下列之一的材料制成多孔陶瓷、抗化學(xué)腐蝕的塑料材料。位于上部腔12上方的基材固持裝置121固持基材122并向其傳導(dǎo)電流。有關(guān)基材固持裝置的詳細(xì)描述，可參考US6,248,222、US6,726,823和US6,749,728，上述的專利都已轉(zhuǎn)讓給本申請的申請人并通過引用結(jié)合與此。來自陽極電解液槽240的電解液溶液以一組流速分別提供給每一個(gè)陽極區(qū)域。在到達(dá)每一個(gè)陽極區(qū)域之前，該電解液溶液通過泵233、過濾器232，以及流量控制裝置204。每一個(gè)陽極區(qū)域的電解液通過位于下部腔底部的出口219返回到陽極電解液槽240。返回的電解液溶液由流量控制裝置238進(jìn)行控制。在下部腔中所收集的氣體從氣體出口206被排出到陽極電解液槽240,然后從電極電解液槽240送到排氣裝置241。一壓力泄漏閥234位于過濾器232和陽極電解液槽240之間。陰極電解液槽250中的電解液溶液被以一組流速分別提供給每一個(gè)陰極區(qū)域。在到達(dá)陰極區(qū)域之前，該電解液溶液通過泵236、過濾器235、以及流量控制裝置208。每一個(gè)陰極區(qū)域的電解液通過位于上部腔側(cè)壁上的出口218返回到陰極電解液槽250。一壓力泄漏閥237位于過濾器235和陰極電解液槽250之間。壓力泄漏閥234和237在流量控制裝置204和208關(guān)閉時(shí)打開。圖3a、3b和3c示出了氣泡收集器的第一實(shí)施例，其中圖3a是該氣泡收集器的立體圖，圖3b是其橫截面，而圖3c是該氣泡收集器與隔離墻14一起裝配時(shí)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖3a和3b所示，數(shù)個(gè)徑向的褶狀通道301位于一錐形或者是倒錐形的框架300上。如前面所述的，該徑向的褶狀通道301具有V形的橫截面。電解液溶液通過框架300上的數(shù)個(gè)開孔305進(jìn)入到上部腔中。聚并后的氣泡沿著徑向的褶狀通道向上移動(dòng)，通過隔離墻307上的小孔308，如圖3c所示。根據(jù)使用倒錐形框架的一實(shí)施例，向上移動(dòng)的氣泡逐漸由氣泡收集器外圍的凹槽315收集。凹槽315連接到供收集的氣體排出的氣體出口306。在后面的圖中，圖示的實(shí)施例忽略了凹槽和氣體出口以簡化說明。根據(jù)使用錐形框架的一實(shí)施例，氣泡在錐形氣泡收集器的尖端被收集，而氣體出口的管道位于稍微低于尖端最高點(diǎn)的位置，氣體出口將氣體導(dǎo)出到陽極電解液槽中。圖4a、4b和4c示出了氣泡收集器的第二實(shí)施例，其中圖4a是該氣泡收集器的立體圖，圖4b是其部分橫截面，而圖4c是該氣泡收集器與隔離墻連接的部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖4a和4b所示，一螺旋形的褶狀通道401位于一錐形或者倒錐形的框架400上，圖4a和4b所示的螺旋形的褶狀通道是連續(xù)的并且覆蓋該框架的整個(gè)表面。該螺旋形的褶狀通道401可以具有與上述的徑向的褶狀通道相同的橫截面形狀。數(shù)個(gè)開孔405用于供電解液溶液通過。聚并后的氣泡沿著螺旋形的褶狀通道向上移動(dòng)，通過隔離墻407上的小孑L408,如圖4c所示。向上移動(dòng)的氣體以和第一實(shí)施例類似的方式被收集并導(dǎo)出。圖5a、5b和5c示出了氣泡收集器的第三實(shí)施例，其中圖5a是該氣泡收集器的立體圖，圖5b是其部分橫截面，而圖5c是該氣泡收集器與隔離墻連接的部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖5a和5b所示，數(shù)個(gè)環(huán)形的褶狀通道501位于一錐形或者倒錐形的框架500上，圖5a和5b所示的環(huán)形的褶狀通道被設(shè)置在不同的垂直位置上。根據(jù)一實(shí)施例，每一個(gè)環(huán)形褶狀通道的相鄰側(cè)壁之間具有相同的夾角。根據(jù)另一實(shí)施例，不同的環(huán)形褶狀通道的側(cè)壁之間具有不同的夾角。對于每一個(gè)環(huán)形褶狀通道，其具有與上述的徑向褶狀通道相同的橫截面形狀。數(shù)個(gè)開孔505用于供電解液溶液通過。下部的通道中聚并后的氣泡通過連接相鄰?fù)ǖ赖腲各徑509和隔離墻507上的小孔508移動(dòng)到上部的通道，如圖5c所示。向上移動(dòng)的氣體以和第一實(shí)施例類似的方式被收集并導(dǎo)出。圖6a、6b、6c和6d示出了氣泡收集器的第四實(shí)施例，其中圖6a是該氣泡收集器的立體圖，圖6b是其部分橫截面，圖6c和6d是該氣泡收集器以兩種方式與隔離墻連接從而將收集的氣泡排出通道的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。該第四實(shí)施例與第三實(shí)施例類似，除了環(huán)形褶狀通道601被設(shè)置在一平面框架600上相同的垂直位置。根據(jù)一實(shí)施例，每一個(gè)陽極區(qū)域是由隔離墻完全分隔開的，隔離墻上沒有供氣體通過的開孔，以防止陽極電解液與相鄰陽極區(qū)域中的電解液發(fā)生交叉。每一個(gè)陽極區(qū)域包括一獨(dú)立的氣體出口以將收集的氣體排出該裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，聚并后的氣泡在水平設(shè)置的褶狀通道中被收集，之后通過連接每個(gè)獨(dú)立區(qū)域中具有V形橫截面的通道的最高部分的路徑609被輸送。被收集的氣體通過連接到路徑609的出氣管道606排出，并通過隔離墻607回到陽極電解液槽中，如圖6c所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，在褶狀通道中收集的聚并后的氣泡被電解液流形成的液壓壓入到位于下方十分接近具有V形橫截面通道的最高部分的出氣管道610中，并返回到陽極電解液槽中，如圖6d所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，在兩個(gè)隔離墻之間的通道僅具有半個(gè)V形的橫截面。一隔離墻在具有V形橫截面的通道的最低部分將該通道截?cái)?，而后一個(gè)隔離墻在具有V形橫截面的通道的最高部分將該通道截?cái)?。在該具體的設(shè)置中，兩個(gè)相鄰的隔離墻之間的表面不再需要褶狀通道，該氣泡收集器適用于不需要徹底移除所有微型氣泡的情況。圖7示出了具有徑向褶狀通道的膜的總面積和沒有褶狀通道的膜的總面積之比。計(jì)算中所使用的變量在表1中給出?；诘谝粚?shí)施例的具有徑向褶狀通道的膜的總面積可通過公式(2)計(jì)算得到。該比例隨著通道數(shù)量的增加以及通道最大高度的增加而增大。該比例越高，說明用于電解液流通的面積越大。如圖所示，在有200個(gè)最大高度為10mm的徑向褶狀通道的情況下，膜的總面積是沒有褶狀通道的膜的總面積的3倍。16表1<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>圖8示出了氣泡收集器的第五實(shí)施例的橫截面，其具有徑向的褶狀通道以及膜之間的緩沖區(qū)。如圖8所示，氣泡收集器具有至少兩個(gè)可透性膜802、803,—緩沖區(qū)域804位于這些可透性膜之間，一框架800用于支撐這些可透性膜。數(shù)個(gè)作為電解液入口的開孔以與第一實(shí)施例相同的方式被提供，聚并后的氣泡以和第一實(shí)施例類似的方式向上移動(dòng)并#皮排出。根據(jù)圖8所示的實(shí)施例，在下層膜802和上層膜803之間存在間隙以形成一緩沖區(qū)域。在緩沖區(qū)域804內(nèi)的電解液流速足夠慢，為通過下層膜的大多數(shù)微型氣泡因其不穩(wěn)定而在該區(qū)域內(nèi)溶解提供了足夠的時(shí)間。需要說明的是，在本申請中，"微型氣泡"是指小于下層膜的孔徑的氣泡。緩沖區(qū)域中的電解液是由一附加的電解液循環(huán)體系獨(dú)立控制的，以提供比上部腔更低的液壓。該壓力差確保了電解液向下流動(dòng)，以防止因微型氣泡在該膜上暫時(shí)性附著而阻礙離子通過上層膜。該緩沖區(qū)域可被應(yīng)用到任何上述的氣泡收集器的實(shí)施例中。權(quán)利要求1.一種電鍍裝置，包括下部腔，包括數(shù)個(gè)由數(shù)個(gè)隔離墻分隔的陽極區(qū)域，其中每個(gè)陽極區(qū)域形成一陽極電解液循環(huán)體系；上部腔，包括數(shù)個(gè)由所述數(shù)個(gè)隔離墻分隔的陰極區(qū)域，其中每個(gè)陰極區(qū)域中的陰極電解液循環(huán)體系被獨(dú)立控制；氣泡收集器，設(shè)置在下部腔和上部腔之間，其中該氣泡收集器收集氣泡，迫使氣泡聚并，并引導(dǎo)聚并后的氣泡移出所述裝置；流體分散裝置，設(shè)置在上部腔的頂部；基材固持裝置，位于所述流體分散裝置的上方，用于固持所述基材并向所述基材傳導(dǎo)電流；具有多個(gè)獨(dú)立控制的通道的電源；電解液流量控制裝置，用于控制所述腔中的各個(gè)區(qū)域的電解液；數(shù)個(gè)流體分配子系統(tǒng)，用于分配電解液至所述腔中。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣泡收集器包括一個(gè)或多個(gè)框架，支持一個(gè)或多個(gè)可透性膜；一路徑，供聚并后的氣泡向上移動(dòng)至一氣體出口；其中，所述最接近下部腔的可透性膜具有V形或者倒V形橫截面的褶狀通道，氣泡在所述褶狀通道中被收集并被強(qiáng)迫聚并；以及所述最接近上部腔的可透性膜收集穿過所述最接近下部腔的可透性膜的微型氣泡。3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述最接近下部腔的可透性膜是由下列材料之一制成聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA),其上的孔徑為2|jm至50|jm之間，該最接近下部腔的可透性膜將在下部腔中產(chǎn)生的分解產(chǎn)物和其上方的電解液分離。4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述最接近上部腔的可透性膜是由下列材料之一制成聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙蜂(PVDF)、聚四氟乙晞(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)，其上的孔徑為2nm至150nm之間，該最接近上部腔的可透性膜過濾電解液中的特定離子。5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述褶狀通道的兩個(gè)相鄰側(cè)壁之間的夾角為10°至120°之間。6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，減小所述褶狀通道的兩個(gè)相鄰側(cè)壁之間的夾角降低了氣泡與所述側(cè)壁接觸而產(chǎn)生的對于浮力效應(yīng)的阻力，使得氣泡移動(dòng)到所述褶狀通道中并在那里聚并。7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，增加具有給定最大高度的褶狀通道的數(shù)量增加了所述氣泡收集器的有效表面積。8.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述褶狀通道徑向排布在一錐形或者倒錐形的框架上。9.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述褶狀通道螺旋狀排布在一錐形或者倒錐形的框架上。10.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述褶狀通道環(huán)狀排布在一錐形或者倒錐形的框架上。11.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述褶狀通道環(huán)狀排布在一平面框架上相同的垂直位置。12.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述褶狀通道環(huán)狀排布在一平面梢架上不同的垂直位置13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在每一個(gè)陽極區(qū)域中，一陽極被一個(gè)所述隔離墻所包圍，所述陽極連接到電源系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立控制的通道。14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣泡收集器包括一個(gè)以上可透性膜；在所述膜之間提供一間隙形成一緩沖區(qū)域；所述緩沖區(qū)域中的電解液是獨(dú)立控制的。15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在每一個(gè)陰極區(qū)域中，提供至少一個(gè)獨(dú)立控制的電解液入口以控制其局部流體場。16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制所述基材的反應(yīng)表面附近反應(yīng)物和副產(chǎn)物的物質(zhì)傳輸和交換。17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)電鍍膜的成分均勻性。18.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)的填充性19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)電鍍膜的電阻率均勻性。20.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)電鍍膜的抗電遷移性能均勻性。21.—種電鍍裝置，包括下部腔，包括數(shù)個(gè)由數(shù)個(gè)隔離墻完全分隔的陽極區(qū)域，其中每個(gè)陽極區(qū)域包括獨(dú)立的陽極電解液循環(huán)體系和至少一個(gè)獨(dú)立的氣體出口；上部腔，包括數(shù)個(gè)由所述數(shù)個(gè)隔離墻分隔的陰極區(qū)域，其中每個(gè)陰極區(qū)域中的陰極電解液循環(huán)體系被獨(dú)立控制；氣泡收集器，設(shè)置在下部腔和上部腔之間；流體分散裝置，設(shè)置在上部腔的頂部；基材固持裝置，位于所述流體分散裝置的上方，用于固持所述基材并向所述基材傳導(dǎo)電流；具有多個(gè)獨(dú)立控制的通道的電源；電解液流量控制裝置，用于控制所述腔中的各個(gè)區(qū)域的電解液；凄t個(gè)流體分配子系統(tǒng)，用于分配電解液至所述腔中。22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述氣泡收集器包括一個(gè)或多個(gè)框架，支持一個(gè)或多個(gè)可透性膜；所述氣泡收集器的表面在每一個(gè)陽極區(qū)域中是傾斜的，與水平面成10。至60。的角度。23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述最接近下部腔的可透性膜是由下列材料之一制成聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)，其上的孔徑為2|jm至50pm之間，該最接近下部腔的可透性膜將在下部腔中產(chǎn)生的分解產(chǎn)物和其上方的電解液分離。24.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述最接近上部腔的可透性膜是由下列材料之一制成聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)，其上的孔徑為2nm至150nm之間，該最接近上部腔的可透性膜過濾電解液中的特定離子。25.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，每個(gè)陽極區(qū)域中的氣體首先在所述氣泡收集器的最高位置被收集，之后被分別導(dǎo)出所述裝置。26.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述氣泡收集器包括一個(gè)以上可透性膜；在所述膜之間提供一間隙形成一緩沖區(qū)域；所述緩沖區(qū)域中的電解液是獨(dú)立控制的。27.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，在每一個(gè)陽極區(qū)域中，一陽極被一個(gè)所述隔離墻完全分隔，所述陽極連接到電源系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立控制的通道。28.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，在每一個(gè)陰極區(qū)域中，提供至少一個(gè)獨(dú)立控制的電解液入口以控制其局部流體場。29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制所述基材的反應(yīng)表面附近反應(yīng)物和副產(chǎn)物的物質(zhì)傳輸和交換。30.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)電鍍膜的成分均勻性。31.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)的填充性能。32.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)電鍍膜的電阻率均勻性。33.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)陰極區(qū)域內(nèi)的局部流體場用于控制整個(gè)基材范圍內(nèi)電鍍膜的抗電遷移性能均勻性。全文摘要本發(fā)明揭示了在半導(dǎo)體工件上電鍍金屬的電鍍裝置，是一種具有多個(gè)陽極區(qū)域和陰極區(qū)域的電鍍裝置。每個(gè)區(qū)域中的電解液流體場分別由獨(dú)立的流量控制裝置獨(dú)立控制。提供一表面有褶狀通道的氣泡收集器，通過收集小氣泡并使其聚并，以排出殘余氣體，實(shí)現(xiàn)氣體的移除。在氣泡收集器中提供一緩沖區(qū)域以允許不穩(wěn)定的微型氣泡溶解。文檔編號(hào)C25D7/12GK101457379SQ20071017231公開日2009年6月17日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日發(fā)明者V.納其,希王,暉王,逄振旭,悅馬,黃允文申請人:盛美半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司