[发明专利]电镀装置及电镀方法

说明书

本发明的一个实施例揭示了一种电镀装置，包括电镀槽、夹具、定位筒和阳极，定位筒位于电镀槽中，定位筒一端开口，阳极位于所述定位筒内部，定位筒与阳极密封接触，阳极的整个表面区域中，只有第一表面与电镀液接触，所述第一表面与基板平行相对，第一表面的中心与基板的中心正对，第一表面的尺寸与基板的有效电镀区域的尺寸相近。本电镀装置使阳极产生的电场在基板表面均匀分布，从而提高基板表面电镀高度的均匀性。本发明的一实施例还揭示了使用上述电镀装置的电镀方法。

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及一种电镀装置及电镀方法。

背景技术

电镀工艺中，阳极和基板浸泡在电镀液中，阳极表面产生电场，在电场的作用下，金属逐渐沉积在基板表面。如图1A所示，现有的电镀设备中，阳极101表面的尺寸大于基板102的尺寸，会导致基板102的边缘的电场线密度大于基板102的中心的电场线密度，如图1B所示，基板边缘的电镀高度明显偏高。如图2所示，通常的解决手段是在电镀腔中安装边缘挡板204，边缘挡板204位于阳极201与基板202之间，遮挡阳极201的外周，使阳极201的中心不被遮挡的区域的尺寸与基板202的尺寸大致相同，然而由于阳极201的外周也会产生电场，电场仍然会绕过边缘挡板204而到达基板202，使基板202的边缘的电镀高度仍然高于基板202的中心的电镀高度，导致基板202的表面电镀高度不均匀。

此外，由于电场会分布在电镀液中的每一处，因此，与电镀液发生接触的阳极表面都会产生电场。将产生电场的表面称为有效表面，如图3A、图3B所示，由于阳极的侧表面也属于有效表面，很难控制产生的电场的均匀性，导致基板表面电镀高度不均匀。

另一方面，金属块作为阳极，补充在电镀过程中电镀液中消耗的金属离子。随着工艺进行，阳极表面持续被消耗，阳极厚度逐渐减小，阳极表面到基板(即阴极)表面的距离逐渐变大，而该距离的变化会改变电镀沉积速率，增加工艺控制的难度，尤其是当电镀金属层很薄时，需要精确地控制电镀过程。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种电镀装置，使阳极产生的电场在基板表面均匀分布，从而提高基板表面电镀高度的均匀性。

为实现上述目的，本发明的一个实施例提出一种电镀装置，包括：

电镀槽，用于容纳电镀液；

夹具，用于夹持基板；

定位筒，位于电镀槽中，所述定位筒一端开口；

阳极，位于所述定位筒内部，定位筒与阳极密封接触，阳极的整个表面区域中，只有第一表面与电镀液接触，所述第一表面与基板平行相对，第一表面的中心与基板的中心正对，第一表面的尺寸与基板的有效电镀区域的尺寸相近。

本发明的另一个目的是提出一种电镀装置，不仅使阳极产生的电场在基板表面均匀分布，从而提高基板表面电镀高度的均匀性，而且使阳极与基板之间的距离保持恒定，提高工艺结果的稳定性。

为实现上述目的，本发明的一个实施例提出一种电镀装置，包括：

电镀槽，用于容纳电镀液；

夹具，用于夹持基板；

定位筒，位于电镀槽中，所述定位筒一端开口；

阳极，位于所述定位筒内部，定位筒与阳极密封接触，阳极的整个表面区域中，只有第一表面与电镀液接触，所述第一表面与基板平行相对，第一表面的中心与基板的中心正对，第一表面的尺寸与基板的有效电镀区域的尺寸相近；

驱动装置和控制器，所述驱动装置分别与阳极和控制器连接，所述控制器定期计算阳极的第一表面与基板之间的距离变化，并控制驱动装置，驱动装置驱动阳极向基板移动，使阳极的第一表面与基板的距离达到设定值。