CN105190859B - 在基板上均匀金属化的方法和装置 - Google Patents
在基板上均匀金属化的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105190859B CN105190859B CN201380075887.4A CN201380075887A CN105190859B CN 105190859 B CN105190859 B CN 105190859B CN 201380075887 A CN201380075887 A CN 201380075887A CN 105190859 B CN105190859 B CN 105190859B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- super
- mega sonic
- sonic wave
- substrate holder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 394
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 114
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 114
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 81
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 75
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 51
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 19
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 abstract description 31
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 13
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 30
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- MEYZYGMYMLNUHJ-UHFFFAOYSA-N tunicamycin Natural products CC(C)CCCCCCCCCC=CC(=O)NC1C(O)C(O)C(CC(O)C2OC(C(O)C2O)N3C=CC(=O)NC3=O)OC1OC4OC(CO)C(O)C(O)C4NC(=O)C MEYZYGMYMLNUHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/06—Suspending or supporting devices for articles to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/20—Electroplating using ultrasonics, vibrations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/001—Apparatus specially adapted for electrolytic coating of wafers, e.g. semiconductors or solar cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
Abstract
本发明涉及使用至少一个超/兆声波装置及其反射板在金属化装置中形成驻波以获得高均匀度的金属薄膜沉积且沉积速率远高于现有的在电解液中的薄膜生长速率。在本发明中，基板被动态控制使得在每个运动周期内基板上的点经过整个具有不同能量强度的声场区。该方法保证了基板上的每个点能够在工艺时间间隔内获得相同总量的声能，且累积地快速生长均匀沉积厚度。
Description
技术领域
本发明涉及一种基板在电解液中金属化的装置和方法。特别地，涉及将至少一个超/兆声波装置应用在金属化装置中，并结合控制基板运动的动态控制机构使声波均匀经过基板表面，以获得高均匀度的金属薄膜沉积且沉积速率远高于现有的在电解液中的薄膜生长速率。
背景技术
在ULSI(超大规模集成)电路制造中，采用在具有一层薄的导电层的基板上沉积一层金属层，通常为铜，来形成电导线路，该沉积通常是在电解液环境中进行。这种沉积工艺可填充，例如通孔结构，沟槽结构或两种结构的混合结构，并在基板表面覆盖一层膜层。最终形成的膜层的均匀度至关重要，由于接下来的工艺步骤，通常为平坦化步骤(例如CMP，化学机械平坦化)来去除多余的导电金属材料，需要沉积的膜层具有很高的均匀度从而使最终产出的器件与器件之间获得相同的电性能。
目前，在电解液中进行金属化也被应用在填充TSV(硅通孔)以在基板堆叠的3-D封装中制作垂直导通。在TSV应用中，孔口直径为数个微米或更大，孔深为数百微米。TSV尺寸要比采用典型的双大马士革工艺的尺寸大几个数量级。在如此高的纵宽比，且深度接近于基板自身厚度的孔中，填充孔结构成为一个难题。用于典型双大马士革工艺的金属沉积系统的沉积速率较低，通常只有数千埃每分钟，沉积速率太低而无法有效应用于TSV的制造。
为实现深孔中无孔隙并且由底部至上的填孔，在电解液中加入多种有机添加剂来控制局部沉积速率。在沉积过程中，这些有机添加剂组分常常分解成能够改变所需的金属化工艺的副产物。如果这些副产物作为杂质结合到沉积的膜层中，它们会成为孔穴的形核核心，使得器件的可靠性失效。因此，在沉积工艺中，需要提高深孔附近的化学交换速率，加快新鲜活性成分的补充和分解后副产物的移除。此外，由于深孔具有高纵宽比，电解液从孔口流过，在孔内产生涡流。对流难以在电解液流体与涡流内进行，新鲜的化合物与分解后副产物在电解液主流体与孔隙底部的传输主要以扩散方式进行。对于诸如TSV的深孔，则具有更长的扩散路径，进一步限制了化合物交换。并且，在TSV的长路径中缓慢的扩散过程阻碍了沉积速率的提高，而生产制造常常需要采用高沉积速率来降低成本。在由质量传递控制的电化学方法中，最大沉积速率与极限电流密度相关，在一定电解液浓度条件下，极限电流密度与扩散二重层厚度成反比。扩散二重层厚度越低，极限电流密度越高，沉积速率就可能越高。专利WO/2012/174732,PCT/CN2011/076262揭示了一种利用超/兆声波在基板上沉积金属薄膜的装置和方法以克服上述问题。
在使用了超/兆声波装置的镀槽中，通过采用声传感器和其他的光-声检测工具进行能量强度测试，发现沿着超/兆声波装置长度方向的波的分布不均匀。如果在这样的镀槽中对基板进行金属化处理，那么基板上的每一点所获得的声波能量是不同的。
此外，在具有声波场的镀槽中，波在传播过程中，由于槽壁的吸收以及在添加剂和副产物周围发生的衍射，导致波的能量损失。因此，在声源附近区域的声波能量强度与离声源较远区域的声波能量强度不同。驻波形成在两平行平面之间，并能将镀槽中的波的能量损失减小到最小，且能量转移仅发生在驻波的节点和非节点之间。然而，波的能量强度在其节点和非节点处是不同的，从而导致声波能量没有均匀的施加到基板上。再者，在沉积金属薄膜的整个过程中，控制驻波形成的难度较大，其原因在于很难调节两个平面之间的平行度和间距。
然而，使用这种方法需找到一种通过控制声波能量密度分布均匀性进而控制金属薄膜沉积均匀性的方法，且要求镀槽中声波的能量损失达到最小。
发明内容
本发明涉及使用至少一个超/兆声波装置及其反射板在金属化装置中形成驻波以获得高均匀度的金属薄膜沉积且沉积速率远高于现有的在电解液中的薄膜生长速率。在本发明中，基板被动态控制以致于在每个运动周期内基板上的点经过整个具有不同能量强度的声场区。该方法保证了基板上的每个点能够在工艺时间间隔内获得相同总量的声能，且累积地快速生长均匀沉积厚度。
本发明的一个实施例揭示了在电解液中使用超/兆声波装置的基板金属化装置。该基板金属化装置包括盛放至少一种金属盐电解液的浸入式腔体、至少一个具有独立电源的电极、导电的基板固持装置，至少一块基板由该基板固持装置固持，基板导电的一面面向电极、以及超/兆声波装置。该基板金属化装置中没有驻波形成。动态运动驱动装置带动基板固持装置及电极振动使其经过浸入式腔体内的具有不同声波能量强度的声场区，使得在累积时间内，基板表面获得相同的声能强度，从而提高薄膜沉积均匀性。
本发明的一个实施例揭示了在电解液中使用超/兆声波装置且具有可控制的驻波的基板金属化装置。该基板金属化装置包括盛放至少一种金属盐电解液的浸入式腔体、至少一个具有独立电源的电极、导电的基板固持装置，至少一块基板由该基板固持装置固持，基板导电的一面面向电极、超/兆声波装置、以及与超/兆声波装置平行的反射板以在反射板与超/兆声波装置之间产生驻波。动态运动驱动装置带动基板固持装置及电极振动使其经过浸入式腔体内的具有不同驻波能量强度的声场区，使得在累积时间内，基板表面获得相同的声能强度，从而提高薄膜沉积均匀性。在另一个实施例中，超/兆声波装置与反射板之间的距离由振动驱动装置控制以进一步动态稳定浸入式腔体内驻波的形成。
本发明的一个实施例揭示了在无电的电解液中使用超/兆声波装置的基板金属化装置。该基板金属化装置包括盛放至少一种金属盐电解液的浸入式腔体、至少一块基板由基板固持装置固持、以及超/兆声波装置。该基板金属化装置中没有驻波形成。动态运动驱动装置带动基板振动使其经过浸入式腔体内的具有不同声波能量强度的声场区，使得在累积时间内，基板表面获得相同的声能强度，从而提高薄膜沉积均匀性。
本发明的一个实施例揭示了在无电的电解液中使用超/兆声波装置且具有可控制的驻波的基板金属化装置。该基板金属化装置包括盛放至少一种金属盐电解液的浸入式腔体、至少一块基板由基板固持装置固持、超/兆声波装置、以及与超/兆声波装置平行的反射板。动态运动驱动装置带动基板振动使其经过浸入式腔体内的具有不同驻波能量强度的声场区，使得在累积时间内，基板表面获得相同的声能强度，从而提高薄膜沉积均匀性。在另一个实施例中，超/兆声波装置与反射板之间的距离由振动驱动装置控制以进一步动态稳定浸入式腔体内驻波的形成。
根据本发明的一个实施例，提供了在电解液中基板均匀金属化的方法。该方法包括：向浸入式腔体内引入金属盐电解液；传输至少一块基板到与基板导电的一面电连通的基板固持装置；给基板加载第一偏压；将基板置于电解液中；加载一个电流至电极；将超/兆声波用于基板并带动基板固持装置振动；带动基板固持装置上下振动使基板固持装置经过具有不同强度的声场区；停止将超/兆声波用于基板并停止振动基板固持装置；给基板加载第二偏压；将基板移出金属盐电解液。
根据本发明的一个实施例，提供了在电解液中基板均匀金属化的方法。该方法包括：向浸入式腔体内引入金属盐电解液；传输至少一块基板到与基板导电的一面电连通的基板固持装置；给基板加载第一偏压；将基板置于电解液中；加载一个电流至电极；将超/兆声波用于基板并带动基板固持装置振动；带动基板固持装置上下振动使基板固持装置经过具有不同强度的声场区，同时，周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离；停止将超/兆声波用于基板并停止振动基板固持装置；给基板加载第二偏压；将基板移出金属盐电解液。
根据本发明的一个实施例，提供了在无电的电解液中基板均匀金属化的方法。
附图说明
图1揭示了超声波装置前方声区中的声能强度分布示意图。
图2A和图2B揭示了在电解液中基板金属化装置的一实施例的示意图。
图3揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例以及该装置的溶液分布板的示意图。
图4揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例的示意图。
图5A至图5B揭示了超/兆声波装置与反射板之间的声能强度分布示意图，图5C揭示了超/兆声波装置与反射板之间的空间中的一固定点的声能强度示意图。
图6A和图6B揭示了在电解液中基板金属化装置的一实施例的示意图。
图7揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例的示意图。
图8揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例的示意图。
图9揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例的示意图。
图10A和图10B揭示了超/兆声波装置与反射板之间的声能强度随着超/兆声波装置与反射板之间距离的改变而改变示意图。
图11A和图11B揭示了基板沿Z轴运动和反射板沿X’方向运动的示意图。
图12A至图12C揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例的示意图。
图13揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例的示意图。
图14揭示了反射板的一实施例的示意图。
图15揭示了在电解液中基板金属化装置的又一实施例的示意图。
具体实施方式
根据本发明的实施例，使用了超/兆声波装置，且本发明中所使用的超/兆声波装置在专利US 6,391,166和WO/2009/055992中被揭露。
图1揭示了条状的超声波装置前方区域中的声能强度分布示意图。该图是通过水听器测试获得，其中，暗区代表高声能强度，亮区代表低声能强度。从超声波装置的中心到超声波装置的边缘的声能强度分布是不均匀的，其中，存在具有较高声能强度的若干暗纹。沿垂直于超声波装置表面的D方向的声能强度分布同样也是不均匀的，其中，靠近超声波装置的区域中的声能强度较高，而远离超声波装置的区域中的声能强度较低。
图2A和图2B揭示了在电解液中使用超/兆声波的基板金属化装置的一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液2020的浸入式腔体2021，一或两个电极2002a、2002b分别与独立的电源2024a、2024b相连接，导电的基板固持装置2003固持一或两块基板2001a、2001b且基板2001a、2001b可导电的一面面向电极2002a、2002b，超/兆声波装置2004，以及被命名为第一驱动装置的竖直振动驱动装置2013带动导电的基板固持装置2003及电极2002a、2002b经过超/兆声波区域以及非超/兆声波区域。该装置能够在浸入式腔体2021内同时加工两块基板2001a、2001b或仅加工其中一块基板。金属盐电解液2020从浸入式腔体2021的底部流向浸入式腔体2021的顶部。浸入式腔体2021设置有至少一个进口和一个出口以用于金属盐电解液2020循环。超/兆声波装置2004安装在浸入式腔体2021的侧壁上，超/兆声波装置2004的表面浸入金属盐电解液2020中。超/兆声波发生器与超/兆声波装置2004相连接以产生频率为20KHz-10MHz，声能强度为0.01-3W/cm2的声波。超/兆声波装置2004由至少一片压电晶体制成。超/兆声波装置2004前方形成有声波场，该声波场被命名为区域B。区域A和区域C为非超/兆声波区域。声波吸收层2040正对着超/兆声波装置2004布置以防止驻波的形成。独立的电源2024a、2024b分别与电极2002a、2002b连接，可按程序设定的波形，以电压控制模式或电流控制模式工作，并可按时间需求在这两种模式之间切换。加载的电流可以是DC模式或双脉冲模式，脉冲周期为5ms至2s。每个电极2002a、2002b可以由一片或多片电极组成，且每片电极与独立的电源连接。具有一层或多层的渗透膜2011a、2011b设置在电极2002a、2002b和基板固持装置2003之间。基板固持装置2003与竖直移动驱动装置2012连接以带动基板2001a、2001b移进浸入式腔体2021或移出浸入式腔体2021。竖直移动驱动装置2012和电极2002a、2002b均与竖直振动驱动装置2013连接，竖直振动驱动装置2013的振动振幅为1-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz。竖直振动驱动装置2013带动电极2002a、2002b和基板2001a、2001b沿Z轴上下振动，Z轴垂直于声波传播方向，以确保基板2001a、2001b上的每个点经过整个声波场，也就是经过具有不同声能强度的区域B。竖直振动驱动装置2013带动电极2002a、2002b和基板2001a、2001b由区域B运动至区域A，然后返回区域B，由区域B运动至区域C，然后返回区域B。在这种情况下，基板2001a、2001b上的每个点在工艺过程中所获得的声波能量相同。在电解液中使用超/兆声波装置的金属化装置的一个实施例在专利US 6,391,166和WO/2009/055992中被揭露。
图3揭示了在电解液中使用超/兆声波的基板金属化装置的又一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液3020的浸入式腔体3021，至少一个电极与电源相连接，导电的基板固持装置3003固持至少一块基板3001且基板3001可导电的一面面向电极，超/兆声波装置3004在区域B形成声波场，竖直振动驱动装置又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置3003及电极经过超/兆声波区域及非超/兆声波区域，声波吸收层3040正对着超/兆声波装置3004布置以防止驻波的形成，旋转驱动装置3017又被命名为第二驱动装置与基板固持装置3003连接，当竖直振动驱动装置带动基板固持装置3003运动至非超/兆声波区域A和区域C时，旋转驱动装置3017带动基板固持装置3003绕基板固持装置3003的轴翻转180°，其目的在于当基板3001经过超/兆声波区域B时，进一步提高基板3001表面声能强度分布均匀性。
图4揭示了在电解液中使用超/兆声波的基板金属化装置的又一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液4020的浸入式腔体4021，至少一个电极与电源相连接，导电的基板固持装置4003固持至少一块基板4001且基板4001可导电的一面面向电极，超/兆声波装置4004在区域B形成声波场，竖直振动驱动装置又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置4003及电极经过超/兆声波区域及非超/兆声波区域，坡面4040与浸入式腔体4021的侧壁之间具有夹角α(0<α<45)，坡面4040与超/兆声波装置4004相对布置，坡面4040将声波反射出浸入式腔体4021以防止驻波的形成。
图5A示例了基板5001在镀槽中进行工艺加工时驻波经过基板5001表面。当声波在超/兆声波装置5004与反射板5005之间传播，前进波与其反射波干涉形成驻波，超/兆声波装置5004与反射板5005之间的距离等于
其中λ为超/兆声波的波长，N为整数。具有最高声能强度的驻波形成在超/兆声波装置5004与反射板5005之间。当超/兆声波装置5004与反射板5005之间的距离接近半波长的整数倍时，超/兆声波装置5004与反射板5005之间同样可以形成驻波，但是驻波的声能强度没有前者强。驻波沿着波的传播方向保持能量均匀性。驻波在电解液中传播时的能量损失最小。在这种情况下，从离声源较近的区域至离声源较远的区域的声能强度分布均匀性得到提高，声波发生器的效率也提高了。
然而，在驻波的一个波长内的声能强度分布是不均匀的，原因在于驻波的节点和非节点之间的能量转移。图5B示例了基板5001在四分之一波长的距离间的移动，从驻波的节点处移动到驻波的非节点处，在累积的时间内，基板5001的表面获得均匀的声能强度。进一步地，为了保持基板5001上的每一点具有相同的总的声能强度，基板5001的移动距离等于
其中λ为超/兆声波的波长，N为整数。基板5001上的每一点在累积的镀膜时间内获得相同的总的声能强度，从而能够得到高的镀膜速率和高的镀膜均匀性。
图5C揭示了超/兆声波装置与反射板之间空间中的任一点的声能强度分布示意图。该结果通过采用声传感器测量获得，且测量是在具有兆声波的镀槽中进行。该结果证明了声能强度随着镀槽内的超/兆声波装置与反射板之间距离的改变而周期性改变。节点与节点之间的距离为兆声波的半波长，节点与非节点之间的距离为兆声波的四分之一波长。
图6A和图6B揭示了在电解液中使用超/兆声波，尤其是驻波，的基板金属化装置的一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液6020的浸入式腔体6021，两个电极6002a、6002b分别与相应的电源6024a、6024b相连接，导电的基板固持装置6003固持两块基板6001a、6001b且基板6001a、6001b可导电的一面面向电极6002a、6002b，超/兆声波装置6004，与超/兆声波装置6004平行布置的反射板6005，竖直振动驱动装置6013又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置6003及电极6002a、6002b经过超/兆声波区域及非超/兆声波区域。该装置能够在浸入式腔体6021内同时加工两块基板6001a、6001b或仅加工其中一块基板。金属盐电解液6020从浸入式腔体6021的底部流向浸入式腔体6021的顶部。浸入式腔体6021设置有至少一个进口和一个出口，用于金属盐电解液6020循环。基板固持装置6003与竖直移动驱动装置6012连接以带动基板6001a、6001b移进浸入式腔体6021或移出浸入式腔体6021。竖直移动驱动装置6012和电极6002a、6002b均与竖直振动驱动装置6013连接，竖直振动驱动装置6013的振动振幅为1-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz。竖直振动驱动装置6013在工艺过程中带动电极6002a、6002b和基板6001a、6001b沿Z轴振动，Z轴垂直于浸入式腔体6021的底平面。竖直振动驱动装置6013带动基板6001a、6001b沿Z轴振动，以确保基板6001a、6001b上的每个点经过整个声场区，也就是经过具有不同声能强度的区域B，由区域B运动至区域A，然后返回区域B，由区域B运动至区域C，然后返回区域B。在这种情况下，基板2001a、2001b上的每个点在工艺过程中所获得的声波能量相同。超/兆声波装置6004和与超/兆声波装置6004相平行的反射板6005安装在浸入式腔体6021的侧壁上，超/兆声波装置6004和反射板6005相对于基板固持装置6003的振动方向具有倾角θ(0<θ<45)。超/兆声波装置6004和反射板6005的表面浸入金属盐电解液6020中。驻波形成于超/兆声波装置6004和反射板6005相平行的表面之间。驻波的传播方向平行于基板6001a、6001b的表面。驻波与基板固持装置6003的振动方向的法线之间具有夹角θ。当偏量ΔX’，也就是基板6001a、6001b沿驻波传播方向移动的距离为四分之一波长的整数倍时，基板6001a、6001b上的每一点在基板6001a、6001b移动过程中经过驻波的节点和非节点，基板6001a、6001b上的每一点在每个移动周期获得相同的总的声能强度。因此，振动振幅ΔZ等于
其中λ为超/兆声波的波长，N为整数。反射板6005由一层或多层制成。反射板6005多层之间的距离设置能够减小声波能量损失。为了使反射板6005的表面与超/兆声波装置6004的表面之间保持平行，调整组件用于设置反射板6005的位置。
在另一实施例中，该装置还包括旋转驱动装置，旋转驱动装置又被命名为第二驱动装置与基板固持装置连接，当竖直振动驱动装置带动基板固持装置移动至非超/兆声波区域A和区域C时，旋转驱动装置带动基板固持装置绕基板固持装置的轴翻转180°。
图7揭示了在电解液中使用超/兆声波，尤其是驻波，的基板金属化装置的又一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液7020的浸入式腔体7021，至少一个电极与电源相连接，导电的基板固持装置7003固持至少一块基板7001且基板7001可导电的一面面向电极，超/兆声波装置7004，与超/兆声波装置7004平行布置的反射板7005，竖直振动驱动装置7013又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置7003及电极经过超/兆声波区域及非超/兆声波区域。超/兆声波装置7004和与超/兆声波装置7004相平行的反射板7005安装在浸入式腔体7021的侧壁上，超/兆声波装置7004和反射板7005垂直于浸入式腔体7021的底平面。超/兆声波装置7004和反射板7005的表面浸入金属盐电解液7020中。驻波形成于超/兆声波装置7004和反射板7005相平行的表面之间。基板固持装置7003与竖直振动驱动装置7013连接，竖直振动驱动装置7013带动基板固持装置7003振动的振动振幅为1-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz。竖直振动驱动装置7013在工艺过程中带动基板固持装置7003沿Z’方向周期性上下振动，Z’与Z轴之间具有夹角θ(0<θ<45)，Z轴垂直于驻波传播方向。当偏量ΔX，也就是基板7001沿驻波传播方向移动的距离为四分之一波长的整数倍时，基板7001上的每一点在基板7001移动过程中经过驻波的节点和非节点，基板7001上的每一点在每个移动周期获得相同的总的声能强度。因此，振动振幅ΔZ’等于
其中λ为超/兆声波的波长，N为整数。同时，沿Z轴振动的偏量ΔZ确保基板7001上的每个点经过整个声场区，也就是经过具有不同声能强度的区域B，由区域B运动至区域A，然后返回区域B，由区域B运动至区域C，然后返回区域B。这样，基板7001上的每个点在工艺过程中所获得的声波能量相同。
图8揭示了在电解液中使用超/兆声波，尤其是驻波，的基板金属化装置的又一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液8020的浸入式腔体8021，至少一个电极与电源相连接，导电的基板固持装置8003固持至少一块基板8001且基板8001可导电的一面面向电极，超/兆声波装置8004，与超/兆声波装置8004平行布置的反射板8005，竖直振动驱动装置8013又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置8003及电极经过超/兆声波区域及非超/兆声波区域。超/兆声波装置8004和与超/兆声波装置8004相平行的反射板8005安装在浸入式腔体8021的侧壁上，超/兆声波装置8004和反射板8005垂直于浸入式腔体8021的底平面。超/兆声波装置8004和反射板8005的表面浸入金属盐电解液8020中。驻波形成于超/兆声波装置8004和反射板8005相平行的表面之间。基板固持装置8003与竖直振动驱动装置8013连接，竖直振动驱动装置8013在工艺过程中带动基板固持装置8003和电极沿Z轴振动，Z轴垂直于驻波传播方向。竖直振动驱动装置8013的振动振幅为1-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz。另一振动驱动装置8015又被命名为第三驱动装置与竖直振动驱动装置8013连接，当竖直振动驱动装置8013在工艺过程中带动基板固持装置8003和电极沿Z轴振动时，振动驱动装置8015带动基板固持装置8003沿X轴移动，X轴为驻波传播方向。在竖直振动驱动装置8013和振动驱动装置8015的带动下，基板固持装置8003在与驻波传播方向相垂直的方向上周期性上下振动，同时又沿驻波传播方向周期性往返运动，且沿驻波传播方向振动频率大于在与驻波传播方向相垂直的方向上的振动频率。当振动驱动装置8015带动基板8001沿X轴振动的振幅为四分之一波长的整数倍时，基板8001上的每一点在基板8001振动过程中经过驻波的节点和非节点，基板8001上的每一点在沿X轴振动的每个振动周期内获得相同的总的声能强度。
图9揭示了在电解液中使用超/兆声波，尤其是驻波，的基板金属化装置的又一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液9020的浸入式腔体9021，至少一个电极9002与独立的电源9024相连接，导电的基板固持装置9003固持至少一块基板9001且基板9001可导电的一面面向电极9002，超/兆声波装置9004，与超/兆声波装置9004平行布置的反射板9005，竖直振动驱动装置9013又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置9003经过具有不同声能强度的超/兆声波区域。金属盐电解液9020从浸入式腔体9021的底部流向浸入式腔体9021的顶部。浸入式腔体9021设置有至少一个进口和一个出口，用于金属盐电解液9020循环。超/兆声波装置9004和与超/兆声波装置9004相平行的反射板9005安装在浸入式腔体9021的侧壁上。超/兆声波装置9004和反射板9005的表面浸入金属盐电解液9020中。驻波形成于超/兆声波装置9004和反射板9005相平行的表面之间。旋转组件9036与基板固持装置9003连接，旋转组件9036的旋转速度为10rpm至300rpm。旋转致动器9033又被命名为第四驱动装置位于浸入式腔体9021的外壁，旋转致动器9033通过磁耦合机理提供驱动力驱动旋转组件9036旋转。连接组件9030将竖直振动驱动装置9013和旋转组件9036连接在一起。竖直振动驱动装置9013带动基板固持装置9003沿Z轴振动，且振动振幅为1-300mm，与此同时，旋转组件9036带动基板固持装置9003旋转。在这种情况下，基板9001上的每一点在工艺过程中所获得的声能强度相同。基板9001在旋转过程中，连接组件9030通过接触组件9034实现与基板9001的电传导。气体管道9038向连接组件9030提供气体，使连接组件9030内保持正压，从而防止电解液9020进入连接组件9030内。
图10A揭示了当超/兆声波装置与反射板之间的距离改变时，超/兆声波装置与反射板之间空间内的声能强度分布示意图。超/兆声波装置与反射板之间空间内的声能强度分布图通过声学测试站测试获得，其中，暗区代表低声能强度，亮区代表高声能强度。声能强度分布图中沿着Z轴的明暗交替的线揭示了驻波的形成。驻波的节点对应最暗的线，驻波的非节点对应最亮的线。声能强度分布图中沿着D轴的暗纹揭示了垂直于兆声波装置长度方向的声能强度分布是不均匀的。超/兆声波装置与反射板之间的距离标示为d。当将超/兆声波装置与反射板之间的距离d由d1改变为d2时(d1≠d2)，声能强度图由最亮变为最暗，d2与d1的差值为兆声波的四分之一波长。由此可见，当超/兆声波装置与反射板之间的距离改变时，驻波的形成是不同的。图10B揭示了当超/兆声波装置与反射板之间的距离改变时，超/兆声波装置与反射板之间空间中的任一固定点的声能强度示意图。该示意图由声传感器测量获得，且该测量是在具有兆声波源的浸入式腔体内进行，兆声波装置与反射板之间的距离由dn减小至dm。图10B揭示了当超/兆声波装置与反射板之间的距离改变时，声能强度周期性改变。当浸入式腔体满足驻波形成条件，当超/兆声波装置与反射板之间的距离为波长的整数倍，得到声能强度的峰值，其中超/兆声波装置与反射板之间的声波能量保持不变且声波能量损失最小。
图11A和图11B揭示了基板与反射板在镀膜工艺过程中动态运动示意图。超/兆声波装置与反射板之间的声能强度分布图通过声学测试站测试获得，其中，暗区代表低声能强度，亮区代表高声能强度。声能强度分布图中沿着Z轴的明暗交替的线揭示了驻波的形成。驻波的节点对应最暗的线，驻波的非节点对应最亮的线。声能强度分布图中沿X’方向的暗纹表明沿垂直于超声波装置表面的方向的声能强度分布是不均匀的。基板沿Z轴振动的振幅为
其中λ为超/兆声波的波长，N为整数。沿Z’轴的分量运动，Z’与Z轴之间的夹角为θ(0<θ<45)，使得基板上的每个点经过这些条纹。沿X’方向的分量运动，X’与X轴之间的夹角为θ(0<θ<45)，使得基板上的每个点在每个振动周期内经过驻波的节点和非节点。同时，反射板沿X’方向振动，且振动振幅为半波长的整数倍，从而能够保证在每个振动周期内超/兆声波装置与反射板之间的总的声能强度相同。反射板的振动速度快于基板的振动速度。上述方法解决了超/兆声波装置与反射板之间平行度调整的问题，从而使超/兆声波装置与反射板之间满足驻波形成的最佳条件。此外，即使浸入式腔体内的情况不是很稳定，但是在每个振动周期内，浸入式腔体内的声场能够保持稳定。
图12A至图12C揭示了在电解液中使用超/兆声波，尤其是驻波，的基板金属化装置的又一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液12020的浸入式腔体12021，两个电极12002a、12002b分别与相应的电源12024a、12024b相连接，导电的基板固持装置12003固持两块基板12001a、12001b且基板12001a、12001b可导电的一面面向电极12002a、12002b，超/兆声波装置12004，与超/兆声波装置12004平行布置的反射板12005，竖直振动驱动装置12013又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置12003经过超/兆声波区域及非超/兆声波区域，与反射板12005连接的振动驱动器12006。振动驱动器12006通过波纹管组件12007安装在反射板12005的背面，振动驱动器12006带动反射板12005沿X’方向，也就是驻波传播方向，来回振动，以改变反射板12005与超/兆声波装置12004之间的距离。振动驱动器12006的振动频率为1-10Hz，振幅为超/兆声波的半波长的N倍，N为1至10之间的整数。振动驱动器12006带动反射板12005振动的同时，竖直振动驱动装置12013带动基板12001a、12001b经过整个具有不同声能强度的声波场区，也就是区域B，由区域B运动至区域A，然后返回区域B，由区域B运动至区域C，然后返回区域B。振动驱动器12006的振动速度快于竖直振动驱动装置12013的振动速度。
图13揭示了在电解液中使用超/兆声波，尤其是驻波，的基板金属化装置的又一实施例的示意图。振动驱动器13006通过波纹管组件13007安装在超/兆声波装置13004的背面，振动驱动器13006带动超/兆声波装置13004沿驻波传播方向来回振动，以改变反射板13005与超/兆声波装置13004之间的距离。振动驱动器13006的振动频率为1-10Hz，振幅为超/兆声波半波长的N倍，N为1至10之间的整数。
图14揭示了反射板的一实施例的示意图。反射板14005由一层或多层固体板14050、14052构成。两层固体板14050、14052之间形成有空气隙14051，以提高反射板14005的反射率和减小声能损失。密封圈14053设置在两层固体板14050、14052之间，以防止电解液渗入空气隙14051。在一个实施例中，固体板14050由薄石英材料制成，石英材料的厚度为超/兆声波半波长的n倍，n为1至100之间的整数。
图15揭示了在无电的电解液中使用超/兆声波的基板金属化装置的一实施例的示意图。该装置包括盛放至少一种金属盐电解液15020的浸入式腔体15021，基板固持装置15003固持两块基板15001a、15001b且基板15001a、15001b需要镀膜的一面浸入电解液15020中，超/兆声波装置15004，竖直振动驱动装置15013又被命名为第一驱动装置带动基板固持装置15003经过超/兆声波区域及非超/兆声波区域。基板固持装置15003可固持数块基板同时在浸入式腔体15021内进行工艺加工。竖直振动驱动装置15013在工艺过程中带动基板固持装置15003沿Z轴振动，Z轴垂直于浸入式腔体15021的底平面，以确保基板上的每个点经过整个具有不同声能强度的声场区B，在累积的时间内，基板上的每个点获得相同的声能强度。当基板15001a、15001b运动至非声场区A和C，基板15001a、15001b翻转180度，以进一步提高基板15001a、15001b表面声能强度分布均匀性。
在无电的电解液中基板金属化装置的另一实施例中，提供反射板与超/兆声波装置15004平行布置以在浸入式腔体内产生驻波。该装置包括盛放金属盐电解液的浸入式腔体，至少一个超/兆声波装置及其反射板，第一驱动装置带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个具有不同超/兆声波声能强度的驻波区，使得在累积的时间内，基板上的每个点获得相同的声能强度。反射板与超/兆声波装置之间的距离可控，以利于驻波的形成和分布。
本发明还提供了在基板上金属化的方法，该方法包括如下步骤：
工艺步骤
步骤1：向浸入式腔体内引入金属盐电解液，其中，金属盐电解液包括至少下述中的一种金属阳离子：Cu、Au、Ag、Pt、Ni、Sn、Co、Pd、Zn。
步骤2：转移一块基板到基板固持装置的一侧或两块基板到基板固持装置的两侧且基板可导电的一面面向电极，该基板固持装置具有导电性。
步骤3：给基板加载一个最大为10V的小偏压。
步骤4：将基板置入电解液中，基板可导电的一面与电解液完全接触。
步骤5：加载电流至每个电极，与电极相连的电源可按时间需求从电压模式切换到电流模式。
步骤6：维持电极的电流恒定，电流范围在0.1A到100A内，并打开超/兆声波装置，超/兆声波装置的声能强度为0.01-3W/cm2，超/兆声波装置的频率为20KHz-10MHz。在另一实施例中，加载的电流为可调的双脉冲模式，脉冲周期为5ms至2s。
步骤7：振动基板，使基板经过整个具有不同声能强度的声场区B，由声场区B运动至非声场区A，然后返回声场区B，由声场区B运动至非声场区C，然后返回声场区B，基板振动振幅为1mm-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz。
步骤8：关闭超/兆声波装置，停止振动基板。
步骤9：切换电源到一个小的偏压模式，加载至基板，大小为0.1V至0.5V。
步骤10：将基板移出电解液。
步骤11：停止供电，清洗基板表面残余的电解液。
上述方法适用于在基板上的深孔中沉积金属层，深孔的宽度为0.5-50μm，深孔的深度为5-500μm。
在另一个实施例中，在步骤7中，当基板运动至非声场区A和C时，基板翻转180度。
本发明还提供了另一在基板上金属化的方法，该方法包括如下步骤：
工艺步骤
步骤1：向浸入式腔体内引入金属盐电解液，其中，金属盐电解液包括至少下述中的一种金属阳离子：Cu、Au、Ag、Pt、Ni、Sn、Co、Pd、Zn。
步骤2：转移至少一块基板到基板固持装置的一侧或两块基板到基板固持装置的两侧且基板可导电的一面面向电极，该基板固持装置具有导电性，与基板导电层电连通。
步骤3：给基板加载一个最大为10V的小偏压。
步骤4：将基板置入电解液中，基板可导电的一面与电解液完全接触。
步骤5：加载电流至每个电极，与电极相连的电源可按时间需求从电压模式切换到电流模式。
步骤6：维持电极的电流恒定，电流范围在0.1A到100A内，并打开超/兆声波装置，超/兆声波装置的声能强度为0.01-3W/cm2，超/兆声波装置的频率为20KHz-10MHz。在另一实施例中，加载的电流为可调的双脉冲模式，脉冲周期为5ms至2s。
步骤7：振动基板，使基板经过整个具有不同声能强度的声场区B，由声场区B运动至非声场区A，然后返回声场区B，由声场区B运动至非声场区C，然后返回声场区B，基板振动振幅为1mm-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz，同时，周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离，改变的距离长度为λ为超/兆声波的波长，N为1至10之间的整数，改变频率为1-10HZ。
步骤8：关闭超/兆声波装置，停止振动基板，停止周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离。
步骤9：切换电源到一个小的偏压模式，加载至基板，大小为0.1V至0.5V。
步骤10：将基板移出电解液。
步骤11：停止供电，清洗基板表面残余电解液。
上述方法适用于在基板上的深孔中沉积金属层，深孔的宽度为0.5-50μm，深孔的深度为5-500μm。
在另一个实施例中，在步骤7中，基板上下振动的振幅为N＝1,2,3…，λ为超/兆声波的波长，N为整数，θ为超/兆声波装置与基板振动方向之间的夹角。基板上下振动的方向垂直于浸入式腔体的底平面。
在步骤7中，超/兆声波装置与反射板之间的距离周期性改变的频率大于基板上下振动的频率。通过周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离以及上下振动基板，基板上的每个点在工艺过程中均经过整个声场区，从而能够获得相同的声波能量。
在另一个实施例中，在步骤7中，当基板上下振动经过具有不同声能强度的声场区的同时，基板还沿波的传播方向水平振动，沿波的传播方向振动的振幅为超/兆声波四分之一波长的整数倍。
在另一个实施例中，在步骤7中，当基板振动至非声场区A和C时，基板翻转180度。
在另一个实施例中，在步骤7中，基板上下振动的方向与超/兆声波装置及反射板之间具有夹角θ(0＜θ＜45)，基板振动的振幅为N＝1,2,3…，λ为超/兆声波的波长，N为整数。超/兆声波装置及反射板直于浸入式腔体的底平面。
在另一个实施例中，在步骤7中，当基板上下振动的同时，基板旋转，基板旋转的转速为10rpm-300rpm。
本发明还提供了另一基板金属化的方法，该方法包括如下步骤：
工艺步骤
步骤1：向浸入式腔体内引入金属盐电解液，其中，金属盐电解液包括至少下述中的一种金属阳离子：Cu、Au、Ag、Pt、Ni、Sn、Co、Pd、Zn。
步骤2：转移至少一块基板到基板固持装置。
步骤3：打开超/兆声波装置，超/兆声波装置的声能强度为0.01-3W/cm2，超/兆声波装置的频率为20KHz-10MHz。
步骤4：振动基板，使基板经过整个具有不同声能强度的声场区B，由声场区B运动至非声场区A，然后返回声场区B，由声场区B运动至非声场区C，然后返回声场区B，基板振动振幅为1mm-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz。
步骤5：关闭超/兆声波装置，停止振动基板。
步骤6：将基板移出电解液。
本发明还提供了另一基板金属化的方法，该方法包括如下步骤：
工艺步骤
步骤1：向浸入式腔体内引入金属盐电解液，其中，金属盐电解液包括至少下述中的一种金属阳离子：Cu、Au、Ag、Pt、Ni、Sn、Co、Pd、Zn。
步骤2：转移至少一块基板到基板固持装置。
步骤3：打开超/兆声波装置，超/兆声波装置的声能强度为0.01-3W/cm2，超/兆声波装置的频率为20KHz-10MHz。
步骤4：振动基板，使基板经过整个具有不同声能强度的声场区B，由声场区B运动至非声场区A，然后返回声场区B，由声场区B运动至非声场区C，然后返回声场区B，基板振动振幅为1mm-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz，同时，周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离，改变的距离长度为λ为超/兆声波的波长，N为1至10之间的整数，改变频率为1-10HZ。
步骤5：关闭超/兆声波装置，停止振动基板，停止周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离。
步骤6：将基板移出电解液。
本发明虽依照特定的示范性实施例，举例，应用来描述，但其亦适用于不背离本发明的其它各种修改与变化的技术。
Claims (49)
1.一种电解液基板金属化装置，包括：
浸入式腔体，盛放金属盐电解液；
至少一个电极，与至少一个电源相连接；
基板固持装置，固持至少一块基板且基板可导电的一面面向一个电极，该基板固持装置可导电；
至少一个超/兆声波装置及反射板，用于在浸入式腔体内形成超/兆声波驻波；以及
第一驱动装置，带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个具有不同超/兆声波声能强度的超/兆声波驻波区域，以使在累积时间内，由基板固持装置固持的基板表面获得均匀的声能强度分布。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置带动基板固持装置沿垂直于超/兆声波驻波传播方向的轴上下振动。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置带动基板固持装置沿一方向上下振动，该方向与超/兆声波驻波传播方向的法线之间具有一夹角。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括旋转驱动装置，当基板固持装置位于非声场区时，旋转驱动装置带动基板固持装置绕基板固持装置的轴翻转180度。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括第三驱动装置，第三驱动装置带动基板固持装置沿超/兆声波驻波传播方向振动，第三驱动装置带动基板固持装置沿超/兆声波驻波传播方向振动的频率大于第一驱动装置带动基板固持装置经过整个超/兆声波驻波声场区的振动频率。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基板固持装置固持两块基板，每块基板位于基板固持装置的一侧。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述浸入式腔体内有两个电极，每一电极分别面向一块基板的可导电的一面。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一电极包括一片或多片电极，每一片电极具有独立的电源控制。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置的振动频率为0.001-0.5Hz。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括至少一层渗透膜，该渗透膜设置在基板与电极之间。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超/兆声波装置包括至少一片压电晶体。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超/兆声波装置的频率为20KHz-10MHz，声能强度为0.01-3W/cm2。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射板正对着超/兆声波装置，并与超/兆声波装置平行布置。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超/兆声波装置及反射板安装在浸入式腔体的侧壁上，超/兆声波装置及反射板的表面浸入金属盐电解液中。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超/兆声波驻波的传播方向与基板表面平行。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超/兆声波装置及反射板与基板固持装置的振动方向平行。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超/兆声波装置及反射板相对于基板固持装置的振动方向具有一倾角。
18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括调节装置，调节装置调节超/兆声波装置和反射板两者中的任一个，使两者平行。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述调节装置包括振动驱动器，振动驱动器带动超/兆声波装置和反射板两者中的任一个沿超/兆声波驻波的传播方向振动，振动驱动器的振动频率为1-10HZ，振幅为超/兆声波驻波半波长的N倍,N为1至10之间的整数。
20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射板由薄石英材料制成，石英材料的厚度为超/兆声波驻波半波长的n倍，n为1至100之间的整数。
21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射板包括至少两层固体板，相邻两层固体板之间形成有空气隙，以减小声能损失。
22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括旋转致动器，旋转致动器带动基板固持装置沿垂直于基板表面的轴旋转，使得基板表面获得均匀的声能强度分布。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述旋转致动器通过磁耦合机理提供驱动力带动基板固持装置旋转。
24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述基板固持装置的旋转速度为10-100rpm。
25.一种电解液基板金属化装置，包括：
浸入式腔体，盛放金属盐电解液；
至少一个电极，与至少一个电源相连接；
基板固持装置，固持至少一块基板且基板可导电的一面面向一个电极，基板固持装置可导电；
至少一个超/兆声波装置，安装在浸入式腔体的侧壁上，用以在浸入式腔体内形成超/兆声波声场区；以及
第一驱动装置，带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个超/兆声波声场区，以使在累积时间内，由基板固持装置固持的基板表面获得均匀的声能强度分布。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，进一步包括声波吸收层，声波吸收层正对着超/兆声波装置布置，用以防止驻波的形成。
27.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，进一步包括板，该板的法线方向与超/兆声波的传播方向之间具有一夹角，用以防止驻波的形成，该夹角为0度至45度。
28.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，进一步包括旋转驱动装置，当基板固持装置位于非声场区时，旋转驱动装置带动基板固持装置绕基板固持装置的轴翻转180度。
29.一种电解液基板金属化装置，包括：
浸入式腔体，盛放金属盐电解液；
基板固持装置，固持至少一块基板；
至少一个超/兆声波装置，安装在浸入式腔体的侧壁上，用以在浸入式腔体内形成超/兆声波声场区；以及
第一驱动装置，带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个超/兆声波声场区，以使在累积时间内，由基板固持装置固持的基板表面获得均匀的声能强度分布。
30.一种电解液基板金属化装置，包括：
浸入式腔体，盛放金属盐电解液；
基板固持装置，固持至少一块基板；
至少一个超/兆声波装置及反射板，用以在浸入式腔体内形成超/兆声波驻波声场区；以及
第一驱动装置，带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个超/兆声波驻波声场区，以使在累积时间内，由基板固持装置固持的基板表面获得均匀的声能强度分布。
31.一种电解液基板金属化方法，包括：
向浸入式腔体内引入金属盐电解液；
转移至少一块基板到基板固持装置，该基板固持装置与基板导电层电连通；
给基板加载第一偏压；
加载一个电流至电极；
打开超/兆声波装置；
带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个声场区；
周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离；
关闭超/兆声波装置，停止振动基板和改变超/兆声波装置与反射板之间的距离；
给基板加载第二偏压；
将基板移出金属盐电解液。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，
第一偏压为0.1V-10V；
加载至电极的电流为0.1A-100A；
超/兆声波装置的频率为20KHz-10MHz，声能强度为0.01-3W/cm2；
基板固持装置振动的振幅为1mm-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz；
超/兆声波装置与反射板之间的距离周期性改变的频率为1-10HZ，振幅为超/兆声波半波长的N倍，N为1至10之间的整数；
第二偏压为0.1V-5V。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述金属盐电解液包括至少下述中的一种金属阳离子：Cu、Au、Ag、Pt、Ni、Sn、Co、Pd、Zn。
34.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，在基板的深孔中沉积金属层，深孔的宽度为0.5-50μm，深孔的深度为5-500μm。
35.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，加载至电极的电流为DC模式或可调的双脉冲模式，脉冲周期为5ms至2s。
36.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，当基板位于非声场区时，基板翻转180度。
37.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，基板上的每个点经过整个声场区，基板上的每个点在工艺过程中获得相同的声能强度。
38.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，两块基板同时在浸入式腔体内进行工艺加工。
39.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，基板振动的振幅为N＝1,2,3…，λ为超/兆声波的波长，N为整数，θ为超/兆声波装置与基板振动方向之间的夹角，基板振动的方向垂直于浸入式腔体的底平面。
40.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，超/兆声波装置与反射板之间的距离周期性改变的频率大于基板振动的频率。
41.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，当基板上下振动经过声场区的同时，基板还沿驻波的传播方向水平振动。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，基板沿驻波的传播方向水平振动的振幅为超/兆声波四分之一波长的整数倍。
43.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，基板振动的振幅为N＝1,2,3…，λ为超/兆声波的波长，N为整数，θ为超/兆声波装置及反射板与基板振动方向之间的夹角。
44.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，基板上下振动的同时，基板旋转，基板旋转的转速为10rpm-300rpm。
45.一种电解液基板金属化方法，包括：
向浸入式腔体内引入金属盐电解液；
转移至少一块基板到基板固持装置，该基板固持装置与基板导电层电连通；
给基板加载第一偏压；
加载一个电流至电极；
打开超/兆声波装置；
带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个声场区；
关闭超/兆声波装置，停止振动基板；
给基板加载第二偏压；
将基板移出金属盐电解液。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，
第一偏压为0.1V-10V；
加载至电极的电流为0.1A-100A；
超/兆声波装置的频率为20KHz-10MHz，声能强度为0.01-3W/cm2；
基板振动的振幅为1mm-300mm，振动频率为0.001-0.5Hz；
第二偏压为0.1V-5V。
47.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，当基板位于非声场区时，基板翻转180度。
48.一种电解液基板金属化方法，包括：
向浸入式腔体内引入金属盐电解液；
转移至少一块基板到基板固持装置；
打开超/兆声波装置；
带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个声场区；
关闭超/兆声波装置，停止振动基板；
将基板移出金属盐电解液。
49.一种电解液基板金属化方法，包括：
向浸入式腔体内引入金属盐电解液；
转移至少一块基板到基板固持装置；
打开超/兆声波装置；
带动基板固持装置沿其轴振动，使基板固持装置经过整个声场区；
周期性改变超/兆声波装置与反射板之间的距离；
关闭超/兆声波装置，停止振动基板及停止改变超/兆声波装置与反射板之间的距离；
将基板移出金属盐电解液。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2013/074527 WO2014172837A1 (en) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | Method and apparatus for uniformly metallization on substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105190859A CN105190859A (zh) | 2015-12-23 |
| CN105190859B true CN105190859B (zh) | 2018-03-02 |
Family
ID=51790970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380075887.4A Active CN105190859B (zh) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | 在基板上均匀金属化的方法和装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US10113244B2 (zh) |
| JP (1) | JP6162881B2 (zh) |
| KR (1) | KR102119634B1 (zh) |
| CN (1) | CN105190859B (zh) |
| SG (1) | SG11201507894XA (zh) |
| WO (1) | WO2014172837A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170088398A (ko) * | 2014-11-25 | 2017-08-01 | 에이씨엠 리서치 (상하이) 인코포레이티드 | 기판상의 균일한 금속화를 위한 장치 및 방법 |
| JP6421154B2 (ja) * | 2016-09-26 | 2018-11-07 | 千住金属工業株式会社 | 金属体の製造方法 |
| CN108018584B (zh) * | 2017-11-20 | 2020-04-07 | 大连理工大学 | 一种提高金属微电铸均匀性的兆声电铸设备及方法 |
| CN115298364A (zh) * | 2020-03-23 | 2022-11-04 | 盛美半导体设备(上海)股份有限公司 | 电镀装置和电镀方法 |
| CN112391657A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-23 | 江西上品金刚石工具科技有限公司 | 一种利用超声波电镀金刚石钻头的方法 |
| US20230279576A1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-09-07 | Applied Materials, Inc. | Plating and deplating currents for material co-planarity in semiconductor plating processes |
| WO2024192723A1 (zh) * | 2023-03-22 | 2024-09-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 电化学沉积设备 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2656720B1 (fr) * | 1989-12-29 | 1992-03-20 | Thomson Csf | Reflecteur d'ondes acoustiques pouvant fonctionner sous une forte immersion. |
| JPH06256998A (ja) | 1993-03-05 | 1994-09-13 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | メッキ液の攪拌方法 |
| US5762084A (en) * | 1994-07-15 | 1998-06-09 | Ontrak Systems, Inc. | Megasonic bath |
| JP3532065B2 (ja) | 1997-04-14 | 2004-05-31 | 株式会社大和化成研究所 | めっき方法及び装置 |
| US6391166B1 (en) * | 1998-02-12 | 2002-05-21 | Acm Research, Inc. | Plating apparatus and method |
| EP0991795B1 (en) * | 1998-04-21 | 2006-02-22 | Applied Materials, Inc. | Electro-chemical deposition system and method of electroplating on substrates |
| KR100390890B1 (ko) * | 1998-11-14 | 2003-10-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | 도전층형성방법 |
| US6582578B1 (en) * | 1999-04-08 | 2003-06-24 | Applied Materials, Inc. | Method and associated apparatus for tilting a substrate upon entry for metal deposition |
| US6746590B2 (en) * | 2001-09-05 | 2004-06-08 | 3M Innovative Properties Company | Ultrasonically-enhanced electroplating apparatus and methods |
| US7165565B2 (en) * | 2002-12-16 | 2007-01-23 | Applied Materials, Inc. | Megasonic wafer cleaning tank with reflector for improved wafer edge cleaning |
| US7553401B2 (en) * | 2004-03-19 | 2009-06-30 | Faraday Technology, Inc. | Electroplating cell with hydrodynamics facilitating more uniform deposition across a workpiece during plating |
| US20070170066A1 (en) * | 2006-01-06 | 2007-07-26 | Beaudry Christopher L | Method for planarization during plating |
| WO2009055992A1 (en) | 2007-11-02 | 2009-05-07 | Acm Research (Shanghai) Inc. | Plating apparatus for metallization on semiconductor workpiece |
| US9005409B2 (en) * | 2011-04-14 | 2015-04-14 | Tel Nexx, Inc. | Electro chemical deposition and replenishment apparatus |
| WO2012174732A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Acm Research (Shanghai) Inc. | Methods and apparatus for uniformly metallization on substrates |
| CN202610367U (zh) * | 2012-05-09 | 2012-12-19 | 博罗县精汇电子科技有限公司 | 超声波振动电镀装置 |
-
2013
- 2013-04-22 US US14/784,042 patent/US10113244B2/en active Active
- 2013-04-22 KR KR1020157030246A patent/KR102119634B1/ko active IP Right Grant
- 2013-04-22 WO PCT/CN2013/074527 patent/WO2014172837A1/en active Application Filing
- 2013-04-22 SG SG11201507894XA patent/SG11201507894XA/en unknown
- 2013-04-22 JP JP2016507970A patent/JP6162881B2/ja active Active
- 2013-04-22 CN CN201380075887.4A patent/CN105190859B/zh active Active
-
2018
- 2018-09-26 US US16/142,789 patent/US10907266B2/en active Active
-
2021
- 2021-02-01 US US17/164,539 patent/US11629425B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105190859A (zh) | 2015-12-23 |
| KR102119634B1 (ko) | 2020-06-08 |
| US10113244B2 (en) | 2018-10-30 |
| KR20160002803A (ko) | 2016-01-08 |
| US20190024253A1 (en) | 2019-01-24 |
| JP2016515668A (ja) | 2016-05-30 |
| JP6162881B2 (ja) | 2017-07-12 |
| US10907266B2 (en) | 2021-02-02 |
| US11629425B2 (en) | 2023-04-18 |
| WO2014172837A1 (en) | 2014-10-30 |
| SG11201507894XA (en) | 2015-11-27 |
| US20160068985A1 (en) | 2016-03-10 |
| US20210156042A1 (en) | 2021-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105190859B (zh) | 在基板上均匀金属化的方法和装置 | |
| CN105986290B (zh) | 在基板上均匀金属化的装置及方法 | |
| JP6113154B2 (ja) | 基板上に均一な金属膜を形成するための方法及び装置 | |
| JP3523197B2 (ja) | メッキ設備及び方法 | |
| KR101306856B1 (ko) | 전기도금 수용액 및 이의 제조 및 사용방법 | |
| TW202012709A (zh) | 鑲嵌特徵中之由下而上填充 | |
| JP2020503459A (ja) | 銅電着溶液及び高アスペクト比パターンのためのプロセス | |
| US8580090B2 (en) | Combinatorial electrochemical deposition | |
| US20070170066A1 (en) | Method for planarization during plating | |
| KR20220003145A (ko) | 기판상의 균일한 금속화를 위한 장치 및 방법 | |
| KR20230041647A (ko) | 도금 장치 및 도금 방법 | |
| TWI658170B (zh) | 在基板上均勻金屬化的裝置及方法 | |
| TWI639725B (zh) | Method and apparatus for uniform metallization on a substrate | |
| TW202244317A (zh) | 用於形成半導體特徵部的電化學組件 | |
| TWI532083B (zh) | 用於半導體矽片上深孔均勻金屬互連的方法與裝置 | |
| CN103114319B (zh) | 用于半导体硅片上深孔均匀金属互连的方法与装置 | |
| CN103114319A (zh) | 用于半导体硅片上深孔均匀金属互连的方法与装置 | |
| Yang et al. | Selective Cu electrodeposition for Through Glass Via (TGV) | |
| Hertel et al. | Electrochemical deposition of reactive material systems for assembly and packaging applications | |
| CN115917048A (zh) | 来自碱性电镀溶液的电填充 | |
| Yu | In situ Studies of Zn and ZnO Growth Kinetics during Electrodeposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 201203 building 4, No. 1690, Cailun Road, free trade zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Shengmei semiconductor equipment (Shanghai) Co., Ltd Address before: 201203 Shanghai City, Pudong New Area China Zhangjiang High Tech Park of Shanghai Cailun Road No. 1690 building 4 Patentee before: ACM (SHANGHAI) Inc. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |