阴极腔的制作方法

[0001]
本发明涉及电化学沉积技术领域，更具体地，涉及一种具有流量调节功能的阴极腔。


背景技术：

[0002]
在半导体器件制造过程中，电镀具有操作简单，成本较低，易于批量生产等优点，因此是一种在晶圆上沉积金属的常见方法。电化学镀铜是利用电化学途径将铜沉积在阴极晶圆上。在电镀过程中，液面波动对离子的沉积和添加剂的附着等有一定的影响，会导致电流密度分布不均，从而导致金属镀层的不均匀，影响电沉积质量。因此，需要在电镀过程中保持液面的平静，防止液面出现波动。
[0003]
在传统的电镀装置中，阴极腔内未设有流量调节装置，溶液通过设置在阴极腔壁上的多个进液口进入阴极腔内，在溶液从阴极腔底部上升时，溶液在阴极腔的中心容易形成喷泉状鼓起，导致晶圆中心处的金属沉积量要高于晶圆边缘处的金属沉积量，从而导致晶圆上金属镀层的分布不均，影响电沉积质量。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种阴极腔。在电镀过程中，当溶液从阴极腔中心底部上升时，经过阴极流量调节装置，起到缓冲的效果，避免溶液在阴极腔中心出现喷泉状鼓起，保持液面平静，从而提高晶圆镀层的均匀性，进而提高电沉积质量。
[0005]
为了实现上述目的，本发明所提供的阴极腔，包括阴极腔骨架、进液通道口和流量调节装置，所述流量调节装置包括固定层和旋转层，所述固定层安装在阴极腔骨架上并覆盖进液通道口，所述固定层和旋转层均设有多个相匹配的通孔形成阴极腔进液孔，所述旋转层可转动的与固定层相连以调节阴极腔进液孔大小。
[0006]
优选的，所述固定层设有刻度，所述旋转层设有指针，所述指针指向刻度。
[0007]
优选的，所述旋转层包括至少一个第一通孔区和至少一个第一挡块区，所述第一通孔区与第一挡块区相邻，所述固定层包括至少一个第二通孔区和至少一个第二挡块区，所述第二通孔区与第二挡块区相邻，其中，通过转动旋转层，第一通孔区能够与第二通孔区重叠或交错以调整阴极腔进液孔的大小。
[0008]
优选的，所述第一通孔区开有多个以旋转层圆心为中心向外发散的通孔，通孔以旋转层中心对称分布在旋转层上。
[0009]
优选的，所述第二通孔区开有多个以固定层圆心为中心向外发散的通孔，通孔以固定层中心对称分布在固定层上。
[0010]
优选的，所述第二通孔区和第一通孔区的面积相同，第二挡块区与第一挡块区的面积也相同。
[0011]
优选的，所述固定层的通孔和旋转层的通孔大小、形状相同。
[0012]
优选的，所述固定层的通孔和旋转层的通孔大小、形状不相同。
[0013]
本发明提出了一种带有流量调节功能的阴极腔，通过调节旋转层的旋转角度来控制旋转层及固定层的通孔的重合度(即阴极腔进液孔的大小)，从而调节进液流量，使阴极腔内液面平静，提高镀层均匀性，进一步提高电沉积质量。
附图说明
[0014]
图1揭示了根据本发明的一实施例的阴极腔的立体图。
[0015]
图2揭示了根据本发明的一实施例的阴极腔的流量调节装置的爆炸图。
[0016]
图3揭示了根据本发明的一实施例的流量调节装置的旋转层的结构图。
[0017]
图4揭示了根据本发明的一实施例的流量调节装置的固定层的结构图。
[0018]
图5揭示了旋转层与固定层通孔重合时的示意图。
[0019]
图6揭示了旋转层与固定层通孔交错时的示意图。
[0020]
图7揭示了根据本发明的一实施例的安装有流量调节装置的阴极腔的剖视图。
[0021]
图8a至图8c揭示了本发明具有不同形状通孔的旋转层的示意图。
具体实施方式
[0022]
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
[0023]
如图1和图2所示，根据本发明的一种具体实施方式，阴极腔包括位于阴极腔中心的进液通道口100、阴极腔骨架101和流量调节装置200。流量调节装置200安装在阴极腔骨架101上，并覆盖进液通道口100，用于挡住通过进液通道口100进入阴极腔内的溶液。流量调节装置200包括旋转层210与固定层220，固定层220安装在阴极腔骨架101上，旋转层210的直径小于固定层220的直径。
[0024]
图3所示为本发明流量调节装置的旋转层的俯视图。旋转层210为圆形，旋转层210上包括多个第一通孔区211和第一挡块区212，第一通孔区211和第一挡块区212相邻，第一通孔区211开有多个以旋转层圆心为中心向外发散的通孔，通孔以旋转层中心对称分布在旋转层210上。图4所示为本发明流量调节装置的固定层的俯视图。固定层220为圆形，固定层220的半径大于旋转层210的半径。固定层220上也包括多个第二通孔区221和第二挡块区222，第二通孔区221和第二挡块区222相邻，第二通孔区221开有多个以固定层圆心为中心向外发散的通孔，通孔以固定层中心对称分布在固定层220上。第二通孔区221和第一通孔区211的面积最好相同，且第二挡块区222与第一挡块区212的面积也最好相同。固定层220采用螺栓224固定的方式与阴极腔骨架101相连。
[0025]
旋转层210可转动的固定在固定层220上。旋转层210与固定层220可转动的固定后，第一通孔区211与第二通孔区221形成阴极腔进液孔230。通过转动旋转层210，第一通孔区211可与第二通孔区221重叠或交错以调整阴极腔进液孔230的大小，用于控制进入阴极腔内液体的流量，如图5、图6所示。为了便于控制调节阴极腔进液孔230的大小，旋转层210上还设有指针213，固定层220上还设有刻度223，指针213指向固定层220上的刻度223。
[0026]
图7所示为装有流量调节装置的阴极腔的剖视图。当溶液从阴极腔下方的进液口102向上升经过进液通道口100时，遇到流量调节装置200，通过阴极腔进液孔230进入阴极腔起到了缓冲效果，而不会直接进入阴极腔。根据不同的工艺需求，调节旋转层210的旋转
角度，能够调节阴极腔进液孔230的大小，控制进入阴极腔溶液的流量，防止溶液瞬间涌入阴极腔内造成阴极腔中心出现喷泉状的鼓起，导致晶圆中心镀层不均匀，提高了电镀质量。
[0027]
如图8a至图8c所示，揭示了本发明具有不同形状的通孔的旋转层的示意图。根据一实例，固定层220与旋转层210的通孔大小及形状相同，固定层220及旋转层210上的通孔可以是圆形。根据另一实例，固定层220与旋转层210的通孔大小及形状相同，固定层220及旋转层210上的通孔可以是以各自圆心为中心向外发散的梯形。根据另一实例，固定层220与旋转层210的通孔大小及形状相同，固定层220及旋转层210上的通孔可以是方形。根据另一实例，固定层220与旋转层210的通孔大小及形状不相同。
[0028]
由上述可知，本发明所提出的阴极腔，通过调节旋转层210与固定层220的通孔的重合度来灵活调节进入阴极腔内溶液流量的大小，从而防止阴极腔中心出现溶液鼓起的现象，能够保持液面平稳，提高电镀质量。
[0029]
综上所述，本发明通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。