[发明专利]用于制造在一个或多个基板上形成金属层所用的处理反应器的组件

说明书

本发明涉及处理反应器的组件且涉及使用该组件的方法。此处理 反应器用于在一个或多个基板上形成金属层，其中该基板(例如)可为 基本上平坦的半导体晶圆。

本发明具体而言涉及电镀技术，一般将其理解为对象上的金属沉 积物(涂层)的电化学沉积。在该处理中，引导电流经过电解槽。将待 沉积的金属(例如，铜或镍)定位于正极(阳极)处，且将待处理或精制的 对象定位于负极(阴极)处。因此，电流使金属离子自可消耗性电极溶 解并藉由还原而析出于基板上。作为对于可消耗性阳极的备选方法， 亦可能使用惰性阳极，其中电镀所必需的金属离子(例如)藉由将其添 加于电镀溶液而被提供。以此方式，以正被使用的金属或多或少均匀 地涂布待处理的基板。对象处于槽内的时间越长且电流越高，金属层 将越厚。

通常，可在功能电镀技术与装饰电镀技术两者之间加以区分，且 本发明特定地可应用于功能电镀的领域。尽管装饰电镀技术主要用于 对象的美化，但功能电镀技术主要用于腐蚀保护、磨损保护或用于催 化作用以及用于改变或改良电导率。在半导体技术的领域中，本发明 相对于已知方法特定适合于用于微电子电路的接触、再布线或焊接的 导电层的结构化或非结构化涂布，以及适合于具有(例如)扩散障蔽、 附着交换、催化性质以及具有特殊光学、机械、磁或导热性质的功能 层的结构化或非结构化涂布。同样，本发明亦适合于用于微元件或光 学数据载体(CD/DVD)的浇铸的结构化镶件的电流生产(所谓的母板制 作)，以及适合于电化学复制。

在根据本发明所涉及的电镀技术的电化学变体的情况下，将基底 材料(本文中被称为基板)暴露于电场。由于电场以及电解流体的流动 条件并非保持均匀，从而产生特定作用于待电镀的不同大小的结构上 或作用于基板的边缘处的不同场强或流量，因而此区域上的沉积层的 厚度将保持不同。不匀性的此效应因增加场强或流动速率而被另外放 大，但另一方面，此效应对于较高电镀速率且因此对于较高生产效能 的获得将系有利的。

根据本发明所揭示的实施例一般可适用于不同大小、数目及材料 黏稠度的较广范围的基板。然而，为清楚起见，对于大体半导基板(所 谓的晶圆)的处理的较佳实例来揭示本发明。

根据本发明的处理反应器包括可充满流体且具有两端的反应器 外壳。以流体可自一端流向另一端的方式来设计该反应器外壳。另外， 在反应器外壳的出口的区域中，用以接收基板的器件较佳以其能够围 绕反应器外壳的中心纵向轴线而关于反应器外壳旋转的方式被配置。 可将处理反应器设计为所谓的喷泉式电镀器。此意谓流体在经由收集 容器由经定义的构件被导引回至处理反应器的反应器外壳中之前自 下端至上端流经反应器外壳的内部且存在于溢出部(ueberlauf)上。根据 另一或者较佳实施例，反应器外壳可以任何角度倾斜或水平定向或甚 至倒转，使得流体并非自底部流至顶部而亦可以根据反应器倾角的任 何所要角度流动。以下，藉由垂直由下而上流的实例来说明本发明， 其中明确指示根据本发明的组件的个别元件分别与反应器外壳的倾 角或与流体流量无关，且可因此而用于以任何次序倾斜的处理反应器 外壳中。

处理反应器进一步包括具有正电位的至少一个阳极，而基板位于 负极(阴极)处，从而展现负电位。根据本发明，可能转换所涉及电极 的极性。此意谓原始阳极获得负电位且原始阴极获得正电位。另外， 可预见不同电位量值的调整。

在当前技术状态下，已知所谓的喷泉式反应器包括在其中产生流 体流的反应器外壳。藉由自溶解阳极(可消耗性电极)，用因为处理反 应器内的电位差而沉积于待涂布的基板上并形成或多或少均质(亦即 均匀厚度的)层的所要金属离子来使流体变浓。

在当前技术状态下，亦揭示所使用的是所谓的惰性阳极而非使用 溶解可消耗性电极。以其它方式(诸如藉由添加)来提供电镀所需的金 属离子。