CN111032923B - 电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于在基板上沉积金属的电镀装置。该电镀装置包括膜架(14)、阴极电解液进液管(30)和中心帽(40)。膜架(14)具有穿过膜架(14)中心的中心通道(144)。阴极电解液进液管(30)与膜架(14)的中心通道(144)相连接。中心帽(40)固定在膜架(14)的中心且覆盖膜架(14)的中心通道(144)。中心帽(40)的顶部设有多个第一孔(42)。阴极电解液进液管(30)通过膜架(14)的中心通道(144)向中心帽(40)供应阴极电解液，阴极电解液通过中心帽(40)的第一孔(42)供应到基板的中心区域。

Description

电镀装置

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造设备，更具体地，涉及一种用于金属沉积的电镀装置。

背景技术

在半导体制造领域，电镀是一种在基板上沉积金属薄膜的常见方法。特别是在先进封装技术中，由于电镀具有工艺简单、成本低、易于批量生产等优点，一般采用电镀的方式在基板上形成铜柱、焊料凸点等实现芯片基板互连。遗憾的是，目前市场上的电镀设备普遍存在电镀率低的缺陷。电镀率低意味着生产效率低，这是半导体企业所不能接受的。对于半导体企业来说，最大的投资成本来自于大量的制造设备。因此，如何优化设备生产力是降低成本最有效的途径。

为了提高电镀速率，需要加强质量传输。图23所示为形状异常的铜柱。图24所示为形状正常的铜柱。当质量传输不足限制沉积速率从而造成铜柱的形状异常。在电镀过程中，当质量传输不足时，对于形成在柱状通孔中的铜柱，电解液流动越强的区域电镀速率越高，而其他区域电镀速率相对较低。最后，电镀结束后铜柱形状异常。可以看出为了在整个基板上得到形状正常的铜柱，在铜柱的各处，质量传输都应该足够大，且在整个基板上，质量传输也应该足够大，以保证每个铜柱的形状都正常，且基板上所有的铜柱有良好的一致性。

一般来说，有多种方法用于增强质量传输，例如优化电镀液的化学配方、提高电镀液的温度、增强电镀液的搅动等。其中，一种常见的增强电镀液搅动的方式包括：提高基板的旋转速度、在电解液中使用搅拌器、提高电解液的流量。但由于离心力的作用，基板转速的增加会导致基板边缘镀层增多，而基板中心镀层减少。所以简单地提高基板转速会导致镀层的不均匀性。搅拌器通常是一个可移动的桨。搅拌器以高频率来回移动，很容易将气泡困在电解液中。基板上的气泡阻止电解液进入器件结构或柱状通孔。关于提高电解液的流量，由于流量的增加是提供给整个基板，流量将以中心方式分布并且流量将从基板中心旋转到基板边缘。因此，基板的中心将有较少的新鲜电解液补充。

为了及时提供新鲜电解液和添加剂以满足高电流密度的要求，需要向基板中心提供更多的电解液。否则，基板中心的柱体形状异常或柱体的高度将会较低。事实上，不可能简单地通过增加电流密度来提高电镀速率，因为通过整个基板的电流密度是不均匀的，由于一种名为“终端效应”的现象，所以基板外缘的电流密度较高。这种电流密度的不均匀性导致基板边缘电镀速率较高，基板中心电镀速率较低，从而进一步导致镀膜的不均匀性。由于通过整个基板上的电流密度不均匀，如果在没有任何结构改进的情况下，简单地通过增加电解液的流量来提高电镀速率，将会使镀膜的不均匀性更加严重。

对于电镀设备来说，虽然化学物质是影响电镀速率的一个因素，但电镀速率主要与电解液在整个基板上的流量有关。为了达到高的电镀速率，必须有大而稳定的电解液流供应给基板。但是，一旦电解液流量增加，就很难控制整个基板的电场和电解液流动的均匀性。

发明内容

本发明的目的是揭示一种电镀装置，用于在整个基板上以较高的电镀速率和均匀的镀膜沉积金属。

根据本发明的一个实施例，提出一种电镀装置，包括膜架、阴极电解液进液管和中心帽。膜架具有穿过膜架中心的中心通道。阴极电解液进液管与膜架的中心通道相连接。中心帽固定在膜架的中心且覆盖膜架的中心通道。中心帽的顶部设有多个第一孔。阴极电解液进液管通过膜架的中心通道向中心帽供应阴极电解液，阴极电解液通过中心帽的第一孔供应到基板的中心区域。

综上所述，本发明的电镀装置利用中心帽来提高基板中心区域的电解液流量及电场的均匀性，从而提高整个基板上镀膜的均匀性。因此，在电镀过程中，可以提高阴极电解液进液管内的阴极电解液的流量，从而提高电镀速率。

附图说明

图1揭示了本发明电镀装置的立体图。

图2揭示了图1所示的电镀装置的剖视图。

图3揭示了图1所示的电镀装置的另一剖视图。

图4揭示了图1所示的电镀装置的又一剖视图。

图5揭示了图1所示的电镀装置的部分组件的剖视图。

图6揭示了图5所示的电镀装置的部分组件的爆炸图。

图7揭示了图5所示的电镀装置的部分组件的局部放大图。

图8揭示了本发明电镀装置的膜架的立体图。

图9揭示了图8所示的电镀装置的膜架的剖视图。

图10揭示了本发明电镀装置的中心帽的立体图。

图11揭示了本发明电镀装置的中心帽的另一立体图。

图12揭示了本发明电镀装置的可调构件的立体图。

图13揭示了本发明电镀装置的第一扩散板的立体图。

图14揭示了本发明电镀装置的第二扩散板的立体图。

图15揭示了本发明电镀装置的中间板的立体图。

图16揭示了本发明电镀装置的卡盘的立体图。

图17揭示了用于清洗卡盘的卡盘清洗喷嘴的立体图。

图18揭示了卡盘的剖视图。

图19揭示了图18所示卡盘的局部放大图。

图20揭示了本发明电镀装置的简化示意图。

图21揭示了间隙变化与镀柱高度之间的关系。

图22揭示了使用中间板时的边缘电镀数据。

图23揭示了形状异常的铜柱。

图24揭示了形状正常的铜柱。

具体实施方式

参考图1至图7所示，揭示了根据本发明一示例性实施例的电镀装置。该电镀装置包括工艺腔体10。工艺腔体10由基座20支撑。工艺腔体10被分为阳极腔11和阴极腔12。阳极腔11与阴极腔12由固定在膜架14上的膜13隔开。

阳极腔11被分成多个阳极区域111且每两个相邻的阳极区域111由竖直排列的隔墙112分隔。隔墙112的材质可以从具有不导电的和抗化学腐蚀的塑料中选择。隔墙112分隔电场并限制电解液流体场。在一个实施例中，举例而言，非限制本发明，阳极腔11被分成两个阳极区域111。每个阳极区域111容纳一个环形阳极113，该环形阳极113与独立控制的电源通道114相连接。电镀电流或电压由电源通道114独立地施加到每一个环形阳极113上。每一个电源通道114与电源相连接，该电源可以是直流电源或是脉冲电源。电源通道114位于防护罩115中。环形阳极113由可溶性材料制成，例如铜、镍、锡。也可以选择惰性材料制成环形阳极113。每一个阳极区域111具有独立的阳极电解液入口116，该阳极电解液入口116与电解液流量控制装置相连，以向该阳极区域111提供阳极电解液。同时，每一个阳极区域111具有独立的阳极电解液出口117以将该阳极区域111中的旧的电解液、分解产物及粒子排出。

膜13是用于铜、镍、锡电镀的阳离子膜。此外，膜13也可以是质子交换膜或是适用于合金电镀的覆盖有织物结构的常用膜。膜13固定在膜架14上。环形固定板15用于将膜13的外边缘固定在膜架14上。第一密封环16设置在膜13的外边缘和膜架14之间。第二密封环17设置在膜13的外边缘和环形固定板15之间。多个固定件18，例如螺丝，将膜架14、第一密封环16、膜13、第二密封环17及环形固定板15固定在工艺腔体10上，以将阳极腔11和阴极腔12分隔开。第三密封环19设置在环形固定板15和工艺腔体10之间。

阴极电解液进液管30安装在膜架14的中心以向阴极腔12供应阴极电解液。第四密封环31设置在膜13的内边缘和阴极电解液进液管30之间。第五密封环32设置在膜13的内边缘和膜架14之间。

如图4所示，阳极区域111之间没有完全隔离。隔墙112的顶部和膜13之间有一定距离用于气泡通过。阳极腔11的侧壁设有多个接近膜13的排放孔118。每个排放孔118连接一排放通道119。阳极区域111内的气泡由膜13收集并引导至排放孔118，然后从排放通道119排出。

参考图20所示的电镀装置的简化示意图，主要示意了阳极电解液循环及环形阳极113的自动清洗。在电镀过程中，打开设置在阳极电解液进液管1161上的第三阀门1162。阳极电解液进液管1161连接阳极电解液入口116。与此同时，打开设置在排放管1191上的第二阀门1192。排放管1191连接排放通道119。阳极电解液通过阳极电解液进液管1161及阳极电解液入口116供应至阳极区域111，然后通过排放孔118、排放通道119及排放管1191排出以实现阳极电解液的循环。当电镀工艺达到预先设定的条件时，例如，工艺时间超过200小时，就需要清洗环形阳极113。为了清洗环形阳极113，首先，关闭第三阀门1162及第二阀门1192，停止阳极电解液的循环。然后，打开设置在阳极电解液出液管1171上的第四阀门1172。阳极电解液出液管1171连接阳极电解液出口117。阳极区域111中的阳极电解液通过阳极电解液出口117及阳极电解液出液管1171排出。之后，关闭第四阀门1172。打开设置在去离子水进液管1193上的第一阀门1194和设置在去离子水出液管1173上的第五阀门1174。去离子水进液管1193连接排放通道119。去离子水出液管1173连接阳极电解液出口117。去离子水通过去离子水进液管1193、排放通道119及排放孔118供应至阳极腔11的阳极区域111来冲洗环形阳极113，之后通过阳极电解液出口117及去离子水出液管1173排出来去除阳极泥。去离子水的流量控制在0.5lpm至10lpm的范围内。还有另外的方法可以清洗环形阳极113，包括如下步骤：打开第一阀门1194，向阳极腔11供应一定量的去离子水；关闭第一阀门1194；打开第五阀门1174，排出去离子水并去除阳极泥；关闭第五阀门1174；重复这些步骤直到环形阳极113被清洗干净。在图20中，只展示了一个阳极区域111。应该认识到，其他阳极区域111中的阳极电解液循环和环形阳极113的自动清洗与所述示例一样。

带有膜13的膜架14横向布置以分隔阳极腔11与阴极腔12。参考图8和图9所示，膜架14是刚性穿孔或网状框架。膜架14基本上呈碟形并且在其中间设有阴极电解液进口141。阴极电解液进口141连接阴极电解液进液管30。膜架14还设有多个从膜架14的中心延伸到膜架14的边缘的支管142。各支管142与阴极电解液进口141相连接。每个支管142设有多个喷射孔143。各支管142上的多个喷射孔143的直径可以相同也可以不同。由于在基板上，随着半径的增大，面积增大，需要更多的流量来满足电镀传质的要求。因此，喷射孔143的直径从膜架14的中心到边缘逐渐增大。例如，对应50mm的半径，喷射孔143的直径是2mm，而对应100mm的半径，喷射孔143的直径是4mm，而对应150mm的半径，喷射孔143的直径是6mm，以此类推。另一种方式，各支管142上的喷射孔143的密度可以相同也可以不同。喷射孔143的密度从膜架14的中心到边缘逐渐增大。根据一实施例，每个喷射孔143的开口方向相对于垂直平面倾斜，避免阴极电解液喷射到同一个地方造成冲击。每个支管142上的这些多个喷射孔143可以被分成两组。这两组喷射孔143的开口方向是相反的。或者，每个支管142上的每两个相邻的喷射孔143的开口方向是相反的。在一个实施例中，膜架14具有6根支管142用于使流量均匀分布。

膜架14具有穿过膜架14中心的中心通道144。容置腔145设置在膜架14的中心。中心通道144的底端连接阴极电解液进口141，中心通道144的顶端连接容置腔145。膜架14在容置腔145内还设有多个固定孔146。

因为在直径约为0-60毫米的基板中心区域内的电镀很难控制，尤其是基板中心区域内的电解液流量和电场的均匀性很难控制，为了解决这一问题并突破中心区域的电镀对整个电镀的限制，本发明的电镀装置进一步包括中心帽40及可调构件50。中心帽40固定在膜架14的容置腔145内。参考图10和图11所示，中心帽40的中心设有通孔41。中心帽40的顶部设有多个呈放射状排布的第一孔42，用于使得流量均匀分布。该多个第一孔42的直径可以是一致的也可以是不一致的。由于在基板上，随着半径的增大，面积增大，需要更多的流量来满足电镀传质的要求。因此，第一孔42的直径从中心帽40的中心到边缘逐渐增大。另一种方式，中心帽40上的第一孔42的密度也可以是一样或是不一样。第一孔42的密度从中心帽40的中心到边缘逐渐增大。较佳地，中心帽40的侧壁设有多个第二孔43。每个第二孔43的开口方向都是斜向上的。在电镀过程中，如果仅是中心帽40的顶部设有第一孔42，当阴极电解液从第一孔42喷射到阴极腔12时，可能会在中心帽40周围区域形成气穴，且中心帽40周围的电解液流量不够。通过在中心帽40的侧壁设置第二孔43则可以解决这一问题。分布在中心帽40的侧壁上的第二孔43的直径和密度可以不同于分布在中心帽40的顶部的第一孔42的直径和密度。

中心帽40的顶部设有多个安装孔44。利用多个螺丝将中心帽40固定在膜架14的容置腔145内。该多个螺丝分别插入中心帽40的安装孔44和膜架14的固定孔146内。O形密封环45设置在中心帽40和膜架14之间。阴极电解液通过阴极电解液进液管30，阴极电解液进口141及中心通道144供应至各支管142及中心帽40。阴极电解液通过各支管142上的喷射孔143及中心帽40上的第一孔42和第二孔43喷射至阴极腔12。阴极电解液进液管30内的阴极电解液的流量能够达到30LPM(升/分钟)以上，通常在2LPM至60LPM的范围内。虽然阴极电解液的流量增大了，由于中心帽40及膜架14的各支管142的新颖设计，提高了整个基板的电解液流量和电场均匀性，进一步提高了整个基板的镀膜均匀性。此外，由于可以获得大且稳定的电解液流量，所以相较于传统的电镀装置，电镀速率得到提高。如果没有中心帽40，由于阴极电解液从阴极电解液进液管30和阴极电解液进口141直接向上冲出，流动速度快，冲击力大，造成基板中心区域喷射现象，进一步导致基板中心区域的镀柱的形状异常。通过设置中心帽40及增加第一孔42和第二孔43的数量，流量会减缓且冲击力会减小。另一方面，通过第一孔42与第二孔43的分布能够调节阴极电解液的流量，进一步提高了基板中心区域阴极电解液的均匀性。

参考图12所示，可调构件50被配置为调节提供至中心帽40的阴极电解液的流量，进一步调节提供至基板中心区域的阴极电解液流量。可调构件50插入中心帽40的通孔41内并位于膜架14的中心通道144的顶端以控制中心流量。可调构件50能够完全阻塞膜架14的中心通道144的顶端，因此阴极电解液不能提供至中心帽40。通过逐渐向上提升可调构件50，中心通道144的顶端开口逐渐打开，因此阴极电解液通过形成在可调构件50与中心通道144之间的间隙147供应至中心帽40。因此，提供至基板中心区域的阴极电解液的流量能够通过改变间隙147的大小来调节。通过升高或降低可调构件50能够改变间隙147的大小。根据一个实施例，可调构件50包括基体51及形成在基体51底部的阻塞部52。基体51为圆柱形。阻塞部52为倒锥状。基体51的顶部设有槽形开口53，便于使用如螺丝刀等工具旋转可调构件50，因此可调构件50在中心帽40的通孔41内向上或向下移动以调节间隙147的大小，从而调节提供至中心帽40的阴极电解液的流量，进而调节提供至基板中心区域的阴极电解液的流量。可以看出，提供给中心帽40的阴极电解液的流量由可调构件50独立控制。可调构件50可以是固定螺丝。此外，当阴极电解液进液管30内的阴极电解液的流量给定时，如果供给中心帽40的阴极电解液的流量小，那么提供给膜架14的各支管142的阴极电解液的流量则大。反之，如果提供给中心帽40的阴极电解液的流量大，那么提供给膜架14的各支管142的阴极电解液的流量则小。因此，提供给中心帽40的阴极电解液的流量和提供给膜架14的各支管142的阴极电解液的流量是可以调节的。

通过调节间隙的大小，基板中心区域的流量可以被控制。如果间隙较小，基板中心区域的流量就小。反之，如果间隙较大，基板中心区域的流量就大。间隙的大小可以通过旋转可调构件50来调节。可调构件50每向上或向下旋转一圈，相对应的，间隙的大小增加或减少1mm。参考图21所示，通过图21可以看出，在基板的中心区域，间隙越大，在一个芯片中的镀柱的平均高度越高，这就意味着镀柱的高度可以通过调节间隙的大小来控制。在基板的中心区域，间隙越大，相对应的，流量越大，相应的，镀柱高度就越高，这解决了基板中心区域的电镀问题。

为了更均匀控制，包括电场的均匀性控制及电解液流量的均匀性控制，本发明的电镀装置包括至少一个设有很多小孔的扩散板。在一个实施例中，电镀装置包括两个固定在膜架14顶部的扩散板。请参考图5，图6，图13及图14。第一扩散板60设有多个孔61。在一个实施例中，第一扩散板60的孔61的大小一致，且分布在第一扩散板60上的孔61的密度也是均匀的。第一扩散板60的孔61的直径为0.5mm至5mm。在另一个实施例中，分布在第一扩散板60的孔61的密度是均匀的，但是孔61的直径是不同的。分布在第一扩散板60的中心区域的孔61的直径大于分布在第一扩散板60边缘区域的孔61的直径，这能够增强中心区域的电场强度，进而提高基板中心区域的电镀速率。第一扩散板60的材料可以是聚氯乙烯，聚丙烯，聚醚醚酮，聚偏氟乙烯，可溶性聚四氟乙烯，特氟龙等。第一扩散板60的厚度为2mm至20mm。第二扩散板70设有多个孔71。在一个实施例中，第二扩散板70的孔71的大小一致，且分布在第二扩散板70的孔71的密度均匀。第二扩散板70的孔71的直径为0.5mm至5mm。在另一个实施例中，分布在第二扩散板70的孔71的密度均匀，但是孔71的直径可以是不同的。分布在第二扩散板70中心区域的孔71的直径大于分布在第二扩散板70边缘区域的孔71的直径，这能够增强中心区域的电场强度，进而能提高基板中心区域的电镀速率。第二扩散板70的材料可以是聚氯乙烯，聚丙烯，聚醚醚酮，聚偏氟乙烯，可溶性聚四氟乙烯，特氟龙等。第二扩散板70的厚度为2mm至20mm。第一扩散板60和第二扩散板70可以相同也可以不同。较佳地，分布在第一扩散板60上的孔61的密度大于分布在第二扩散板70上的孔71的密度，且第一扩散板60设置在第二扩散板70的上方。由于第二扩散板70靠近膜13和环形阳极113，这能够控制电场分布，因此电场的再分布能够得以实现以及边缘效应的问题能够得以解决。由于基板上的光刻胶以及籽晶层的电阻，基板中心区域的电阻较大，越靠近基板的边缘则电阻越小。因此，第二扩散板70主要用于调节电路中的电场。分布在第二扩散板70中心区域的孔71的直径较大，其大小为4mm。孔71的直径从第二扩散板70的中心到边缘逐渐减小。分布在第二扩散板70边缘的孔71的直径为2.5mm。以这种方式，中心的电场将被增强且边缘的电场将被减弱，解决了边缘效应问题。第一扩散板60更靠近基板且主要是为了实现平稳的流动和流体分布。但是考虑到电场分布的距离影响，第一扩散板60和第二扩散板70之间的距离不能太大。如果第一扩散板60与第二扩散板70之间的距离太大，第二扩散板70的电场分布效应明显减弱。第一扩散板60与第二扩散板70之间的距离在1mm至20mm。

如图5和图6所示，环形的中间板80设置在第一扩散板60与第二扩散板70之间，用于控制基板边缘区域的镀柱高度。密封环62设置在第一扩散板60和中间板80之间。另一密封环82设置在中间板80与第二扩散板70之间。又一密封环72设置在第二扩散板70与膜架14的顶部之间。多个定位件90用于固定第一扩散板60，密封环62，中间板80，密封环82，第二扩散板70及密封环72在膜架14的顶部。

如图15A所示，较佳地，中间板80的内边缘设有多个凸部81和多个凹部82，用于提高基板边缘镀柱的均匀性。凸部81和凹部82交替排列。中间板80设置在第一扩散板60与第二扩散板70之间。凸部81阻挡分布在第一扩散板60边缘的相对应的孔61，用于阻止电解液通过这些孔61。分布在第一扩散板60边缘的其他孔61对应着凹部82且未被阻挡，因此电解液能够通过这些未被中间板80阻挡的孔61。较佳地，分布在第一扩散板60边缘的一半的孔61被中间板80的凸部81阻挡，分布在第一扩散板60边缘的余下的一半的孔61未被阻挡。

图15A示意了具有多个凸部81及多个凹部82的中间板80，分布在第一扩散板60边缘的一半的孔61被中间板80的凸部81阻挡，分布在第一扩散板60边缘的余下的一半的孔61未被阻挡。图15B示意了中间板80’，该中间板80’完全不能阻挡分布在第一扩散板60边缘的孔61，所以电解液能够通过分布在第一扩散板60边缘的全部孔61。图15C示意了中间板80”，该中间板80”能够阻挡分布在第一扩散板60边缘的所有孔61，因此电解液不能通过这些孔61。从图22可以看出，中间板主要影响基板边缘的镀膜厚度。在第一扩散板60边缘的所有孔61都被阻挡的情况下，由于边缘电力线减少，所以基板边缘的镀膜厚度要低于基板其他区域的镀膜厚度。反之，在第一扩散板60边缘的所有孔61都未被阻挡的情况下，基板边缘的镀膜厚度要高于基板其他区域的镀膜厚度。在上述两种情况下，基板边缘的镀柱高度不在工艺要求的范围之内，这将会导致产量的损失。本发明使用包括多个凸部81及多个凹部82的中间板80来选择性阻挡分布在第一扩散板60边缘的部分孔61，使得整个基板上的镀膜厚度基本均匀且在工艺要求的范围之内。因此，基板边缘的镀膜厚度能被很好的控制。

参考图4所示，阴极腔12包括内壁121及外壁122。在内壁121与外壁122之间形成凹槽123。在内壁121的顶部设有槽口124。在凹槽123的底部设有阴极电解液出口125。阴极腔12内的电解液通过槽口124流出，并被收集在凹槽123内，通过阴极电解液出口125排出。基板清洗喷头126设置在阴极腔12内以用于清洗基板的镀膜。

参考图2所示，护罩1010固定在阴极腔12的顶部，用于避免在电镀过程中电解液飞溅。护罩1010包括收集槽1011。排液通道1012与收集槽1011连接。收集槽1011内的液体通过排液通道1012排出。护罩1010的侧壁设有清洗液进口1013用于清洗收集槽1011。排气口1030与阴极腔12连接用于排出气体。电镀装置也能够包括液位传感器1040用于监测阴极腔12内的液位。

卡盘清洗喷嘴1020位于护罩1010上方，用于喷射清洗液来清洗卡盘100，该卡盘100用于保持基板进行电镀加工。在清洗卡盘100时，从卡盘清洗喷嘴1020喷出的清洗液收集到护罩1010的收集槽1011内，并通过排液通道1012排出。卡盘100在2015年12月4日所提出的PCT申请号为PCT/CN2015/096402的专利中有详细描述，这里全文引用。

参考图16至图19所示，卡盘100包括杯形基部101、位于杯形基部101的顶部用以支撑及电力传输的三根立柱120、导电环，该导电环具有多个接触基板正面边缘的指形部2011、及密封件，该密封件具有唇形密封部1115用于密封基板正面边缘，因此在基板浸入电解液进行电镀时，电解液不能到达基板正面边缘及基板的背面。卡盘清洗喷嘴1020喷射清洗液以清洗导电环的指形部2011及密封件的唇形密封部1115。基板电镀完成后，导电环的指形部2011及密封件的唇形密封部1115上可能有残余的镀液。如果残留的镀液未被及时清理干净，残余的镀液将会形成结晶。密封件的唇形密封部1115处的结晶将会影响唇形密封部1115与基板正面边缘之间的密封性，从而导致镀液接触到导电环，导致电镀出现问题。因此，每一片基板电镀完成后，都有必要清洗导电环的指形部2011及密封件的唇形密封部1115。

然而，由于卡盘100在清洗过程中一直旋转，因此从卡盘清洗喷嘴1020喷出的清洗液将会打到三根立柱120上，导致清洗液飞溅。为了解决这一问题，一种控制器，包括定时器，用于控制设置在供给管道上的开关阀。该供给管道连接卡盘清洗喷嘴1020，用于向卡盘清洗喷嘴1020提供清洗液。控制器被配置为基于定时器来控制开关阀:在每一根立柱120通过卡盘清洗喷嘴1020期间关闭开关阀，以停止喷射清洗液；在该立柱120通过卡盘清洗喷嘴1020后打开开关阀，以喷射清洗液。例如，卡盘100的旋转速度为20rpm且卡盘100转一圈的时间是3秒。卡盘100包括三根立柱120且每根立柱120通过卡盘清洗喷嘴1020的时间为0.1秒。当第一根立柱通过卡盘清洗喷嘴1020时，开关阀关闭0.1秒。然后打开开关阀0.9秒。之后当第二根立柱通过卡盘清洗喷嘴1020时再次关闭开关阀0.1秒。之后再打开开关阀0.9秒。之后当第三根立柱通过卡盘清洗喷嘴1020时再次关闭开关阀0.1秒。重复运用这种方法，避免清洗液击中立柱120。

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。

Claims (39)

1.一种在基板上沉积金属的电镀装置，其特征在于，包括：

膜架，具有穿过膜架中心的中心通道；

阴极电解液进液管，与膜架的中心通道相连接；

中心帽，固定在膜架的中心且覆盖膜架的中心通道，中心帽的顶部设有多个第一孔；

膜架具有阴极电解液进口，阴极电解液进口与阴极电解液进液管及中心通道连接，膜架设有多个从膜架的中心延伸到膜架的边缘的支管，各支管与阴极电解液进口相连接，每个支管设有多个喷射孔；

其中，阴极电解液进液管通过膜架的中心通道向中心帽供应阴极电解液，阴极电解液通过中心帽的第一孔供应到基板的中心区域。

2.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述供应至中心帽的阴极电极液的流量是可调节和独立控制。

3.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述中心帽的中心设有通孔，可调构件插入中心帽的通孔内并位于膜架的中心通道的顶端，可调构件被配置为调节提供至中心帽的阴极电解液的流量。

4.根据权利要求3所述的电镀装置，其特征在于，所述可调构件包括基体及形成在基体底部的阻塞部。

5.根据权利要求4所述的电镀装置，其特征在于，所述基体的顶部设有槽形开口便于旋转可调构件，可调构件在中心帽的通孔内向上或向下移动以调节形成在阻塞部与中心通道之间的间隙的大小，阴极电解液通过该间隙供应至中心帽。

6.根据权利要求3所述的电镀装置，其特征在于，所述可调构件是固定螺丝。

7.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述第一孔的直径是相同的或第一孔的密度是相同的。

8.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述第一孔的直径是不同的或第一孔的密度是不同的。

9.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述第一孔的直径从中心帽的中心到边缘逐渐增大，或第一孔的密度从中心帽的中心到边缘逐渐增大。

10.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述中心帽具有侧壁，中心帽的侧壁上设有多个第二孔，每个第二孔的开口方向是斜向上的。

11.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述各支管上的多个喷射孔的直径或密度是相同的。

12.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述各支管上的多个喷射孔的直径或密度是不同的。

13.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述喷射孔的直径或密度从膜架的中心到边缘逐渐增大。

14.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述每个喷射孔的开口方向相对于垂直平面倾斜。

15.根据权利要求14所述的电镀装置，其特征在于，所述每个支管上的多个喷射孔被分成两组，这两组喷射孔的开口方向是相反的。

16.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括至少一个设有多个孔的扩散板，该扩散板固定在膜架上。

17.根据权利要求16所述的电镀装置，其特征在于，所述扩散板上的孔大小一致且分布在扩散板上的孔密度均匀。

18.根据权利要求16所述的电镀装置，其特征在于，所述分布在扩散板上的孔的密度均匀，但是分布在扩散板中心区域的孔的直径大于分布在扩散板边缘的孔的直径。

19.根据权利要求16所述的电镀装置，其特征在于，所述扩散板的数量为两块，该两块扩散板被分为第一扩散板与第二扩散板，第一扩散板设置在第二扩散板的上方，在两块扩散板之间形成一定间距。

20.根据权利要求19所述的电镀装置，其特征在于，所述分布在第一扩散板上的孔的密度大于分布在第二扩散板上的孔的密度。

21.根据权利要求19所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括设置在两块扩散板之间的环形中间板，中间板的内边缘设有多个凸部与多个凹部。

22.根据权利要求21所述的电镀装置，其特征在于，所述凸部与凹部交替排列。

23.根据权利要求21所述的电镀装置，其特征在于，所述分布在第一扩散板的边缘的一半孔由中间板的凸部阻挡，分布在第一扩散板的边缘的另一半孔未被阻挡。

24.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括阳极腔和阴极腔，阳极腔与阴极腔由固定在膜架上的膜分隔开。

25.根据权利要求24所述的电镀装置，其特征在于，所述阳极腔具有侧壁，阳极腔的侧壁设有多个排放孔，每个排放孔连接一排放通道。

26.根据权利要求25所述的电镀装置，其特征在于，所述阳极腔被分成多个阳极区域且每两个相邻的阳极区域由竖直排列的隔墙分隔，每个阳极区域容纳一个环形阳极，每一个阳极区域具有独立的阳极电解液入口和阳极电解液出口。

27.根据权利要求26所述的电镀装置，其特征在于，所述隔墙的顶部和膜之间有一定距离用于气泡通过，阳极区域内的气泡由膜收集并引导至排放孔，然后从排放通道排出。

28.根据权利要求27所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括第三阀门，该第三阀门设置在与阳极电解液入口相连接的阳极电解液进液管上，以及第二阀门，该第二阀门设置在与排放通道相连接的排放管上，其中，阳极电解液通过阳极电解液进液管及阳极电解液入口供应至阳极区域，然后通过排放孔、排放通道及排放管排出。

29.根据权利要求26所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括第四阀门，该第四阀门设置在与阳极电解液出口相连接的阳极电解液出液管上，其中，阳极区域中的阳极电解液通过阳极电解液出口及阳极电解液出液管排出。

30.根据权利要求27所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括设置在去离子水进液管上的第一阀门和设置在去离子水出液管上的第五阀门，其中，去离子水进液管连接排放通道，去离子水出液管连接阳极电解液出口，其中，去离子水通过去离子水进液管、排放通道及排放孔供应至阳极腔的阳极区域来冲洗环形阳极，之后通过阳极电解液出口及去离子水出液管排出来。

31.根据权利要求24所述的电镀装置，其特征在于，所述阴极腔包括内壁及外壁，在内壁与外壁之间形成凹槽，在内壁的顶部设有槽口，在凹槽的底部设有阴极电解液出口，阴极腔内的电解液通过槽口流出，并被收集在凹槽内，通过阴极电解液出口排出。

32.根据权利要求24所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括基板清洗喷头，设置在阴极腔内以用于清洗基板的镀膜。

33.根据权利要求24所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括固定在阴极腔的顶部的护罩。

34.根据权利要求33所述的电镀装置，其特征在于，所述护罩包括收集槽，与收集槽相连接的排液通道，收集槽内的液体通过排液通道排出。

35.根据权利要求34所述的电镀装置，其特征在于，所述护罩的侧壁设有清洗液进口，用于清洗收集槽。

36.根据权利要求24所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括与阴极腔相连接的排气口，用于排出气体。

37.根据权利要求33所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括位于护罩上方的卡盘清洗喷嘴，用于清洗卡盘。

38.根据权利要求37所述的电镀装置，其特征在于，所述卡盘包括多根立柱。

39.根据权利要求38所述的电镀装置，其特征在于，进一步包括具有定时器的控制器，开关阀设置在供给管道上，该供给管道连接卡盘清洗喷嘴，用于向卡盘清洗喷嘴提供清洗液，其中，控制器被配置为基于定时器来控制开关阀:

在每一根立柱通过卡盘清洗喷嘴期间关闭开关阀，以停止喷射清洗液；

在该立柱通过卡盘清洗喷嘴后打开开关阀，以喷射清洗液。

Images