本实用新型总体而言涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种用于电镀设备的电镀溶液输入装置。此外，本实用新型还涉及一种使用该电镀溶液输入装置的电镀设备。
背景技术：
如今，半导体器件已深入到现代生活的方方面面。而诸如计算机、移动电话之类的大多数电子产品的核心部件、如处理器、存储器等都含有半导体器件。半导体器件已在现代信息化设备中扮演至关重要的角色。
半导体制造的一个重要工艺是电镀，其作用是利用电解原理在目标表面上镀上一层其它金属或合金，例如利用电镀给通孔镀上铜金属。电镀的原理是，在阳极处的金属(如cu)因失去电子而以金属阳离子(如cu2+)形式进入溶液，而在通过离子交换作用到达阴极处的金属阳离子(如cu2+)因获得电子而以单质金属(如cu)形式沉积在目标表面上。现有电镀设备的一个缺点在于，电镀溶液中的相应组分(如添加剂)容易随着电镀过程的进行而变得浓度不均匀，从而可能导致电镀层粗糙、厚度不均匀，甚至导致烧焦。
技术实现要素：
本实用新型的任务是，提供一种用于电镀设备的电镀溶液输入装置和相应电镀设备，通过该电镀溶液输入装置和/或该电镀设备，可以在电镀过程中提高电镀溶液中的各组分的均匀性，从而提高电镀质量。
在本实用新型的第一方面，该任务通过一种用于电镀设备的电镀溶液输入装置来解决，该装置包括：
电镀溶液进口，其被配置为输入电镀溶液；
第一电镀溶液管道，其与电镀溶液进口连通以用于引导电镀溶液；以及
第一组多个电镀溶液输入口，其与第一电镀溶液管道连通以用于将电镀溶液从第一电镀溶液管道输入到电镀设备中，其中所述第一组多个电镀溶液输入口被定向为使得所输出的电镀溶液以第一方向转动。
在本实用新型的一个优选方案中规定，该装置还包括：
第二电镀溶液管道，其与电镀溶液进口连通以用于引导电镀溶液；以及
第二组多个电镀溶液输入口，其与第二电镀溶液管道连通以用于将电镀溶液从第二电镀溶液管道输入到电镀设备中，其中所述第二组多个电镀溶液输入口被定向为使得所输出的电镀溶液以与第一方向相反的第二方向转动。
通过设置搅拌方向相反的两组电镀溶液输入口，可以进一步提高电镀溶液的均匀性，从而进一步提高电镀质量。
在本实用新型的一个扩展方案中规定，第一方向为顺时针方向，并且第二方向为逆时针方向；或者
第二方向为顺时针方向，并且第一方向为逆时针方向。
在本实用新型的另一扩展方案中规定，所述电镀溶液输入口为喷嘴。在此应当指出，在本实用新型的教导下，其它形式的电镀溶液输入口也是可设想的，例如喷射孔、输出管口等等。
在本实用新型的一个优选方案中规定，所述电镀溶液进口包括四个电镀溶液进口，它们依次间隔90°布置。通过设置多个电镀溶液进口可以提高溶液输入速度并且改善搅拌效果。在本实用新型的教导下，也可以以其它方式设置电镀溶液进口、例如设置6个依次间隔60°的电镀溶液进口等等。
在本实用新型的另一优选方案中规定，第一电镀溶液管道和/或第二电镀溶液管道为环形，其中：
第一组多个电镀溶液输入口中的每个被定向为与第一电镀溶液管道和该电镀溶液输入口的交点处的切线成第一角度；和/或
第二组多个电镀溶液输入口中的每个被定向为与第二电镀溶液管道和该电镀溶液输入口的交点处的切线成第二角度，其中第二角度和第一角度的开口方向相反。
在本实用新型的教导下，其它形状的电镀溶液管道也是可设想的，只要能够实现电镀溶液的搅拌效果，例如可设置矩形、方形或椭圆形的电镀溶液管道。此外，“第二角度和第一角度的开口方向相反”是指，第二角度(其小于180°)所朝向的方向与第一角度(小于180°)所朝向的方向之间的差异大致为180°。
在本实用新型的第二方面，前述任务通过一种电镀设备来解决，该电镀设备具有根据本实用新型所述的电镀溶液输入装置，其中所述电镀溶液输入装置布置在所述电镀设备的阳极与高电阻虚拟阳极hrva之间。
在本实用新型的一个优选方案中规定，所述电镀设备是用于电镀铜的电镀设备。电镀铜工艺是半导体工艺中的一个重要工艺，通过本实用新型可提高电镀铜的质量。
本实用新型至少具有下列有益效果：通过采用根据本实用新型的电镀溶液输入装置，可以对电镀溶液进行搅拌，从而提高电镀溶液中各组分的均匀度，进而提高电镀质量；此外，本实用新型的电镀溶液输入装置无需电动搅拌装置即可实现自动搅拌效果，其结构简单，成本低廉，易于工业推广。具体而言，本实用新型改变了混合溶液循环系统在进腔室入口的结构，即在腔室输入口增加例如环形的输入装置，装置上有多个横向斜角设置的电镀溶液输入口，在循环系统上的泵控制溶液流速的情况下，达到控制溶液输入方向，使其溶液的流动在腔体内形成旋转而达到搅拌效果，从而促进物质的传递，消除浓差极化和提高电流密度，减少镀层的孔隙率，加速溶液的混合和使温度、浓度均匀一致，使晶圆表面光亮平整，电镀层均匀稳定。
附图说明
下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。
图1示出了根据本实用新型的电镀设备的第一实施例；
图2示出了根据本实用新型的电镀溶液输入装置的示意图；以及
图3示出了根据本实用新型的电镀设备的第二实施例。
具体实施方式
应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。
在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。
在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本实用新型中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
另外，尽管本实用新型是以镀铜工艺为例进行说明的，但是应当理解，本实用新型也可以应用于其它电镀工艺。
下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。
图1示出了根据本实用新型的电镀设备100的第一实施例。
如图1所示，根据本实用新型的电镀设备100向晶片102电镀铜。为此，金属铜在阳极106处失去电子并以铜离子(cu2+)形式进入电镀溶液(或称电解液)，铜离子在离子交换的作用下向阴极移动，在经过高电阻虚拟阳极(highresistancevirtualanode，hrva)103以后在阴极处获得电子，并以金属铜的形式沉积在阴极附近的晶片102上。hrva103例如被设置为具有比晶片102上的铜种子层更高的电阻，并且被放置在晶片102附近，其作用是，迫使相同大小的电流流动到晶片102的表面，从而实现晶片表面的均匀电流分布。
为了实现电镀溶液的交换，设置有电镀溶液输入装置101和电镀溶液出口108。电镀溶液从电镀溶液输入装置101输入到电镀设备100中，并且从电镀溶液出口108排出。
电镀溶液输入装置101包括下列部件：
·电镀溶液进口107，其被配置为输入电镀溶液。电镀溶液进口107可以设置多个，它们例如彼此均匀间隔开。通过设置多个电镀溶液进口107可以提高溶液输入速度并且改善搅拌效果。例如设置4个依次间隔90°的电镀溶液进口107或6个依次间隔60°的电镀溶液进口107。
·第一电镀溶液管道104，其与电镀溶液进口107连通以用于引导电镀溶液。电镀溶液管道例如为环形或其它闭合形状。
·第一组多个电镀溶液输入口105，其与第一电镀溶液管道104连通以用于将电镀溶液从第一电镀溶液管道104输入到电镀设备100中，其中第一组多个电镀溶液输入口105被定向为使得所输出的电镀溶液以第一方向转动，第一方向可以为从上方(a方向)俯视的逆时针或顺时针。参见图1中的旋转箭头，电镀溶液从上方俯视(a方向)为逆时针转动，但是顺时针转动也是可设想的。
图2示出了根据本实用新型的电镀溶液输入装置101从图1的a方向上看的俯视图。
由图2所示，电镀溶液输入装置101具有4个电镀溶液进口107，它们在环形的电镀溶液管道104的周界上依次间隔90°布置，即在周界上均匀地布置。电镀溶液管道104上设置有多个电镀溶液输入口105，所述电镀溶液输入口105的取向或定向被设置为电镀溶液输入口105所输出的水流(参见图2中的各箭头)的切向速度能够致使优选单向的搅拌作用，即通过各电镀溶液输入口105的斜角喷射实现搅拌效果。如图2所示，所有电镀溶液输入口105均被定向为促使逆时针旋转搅拌(如图2中旋转箭头所示)。在此，电镀溶液输入口105在第一电镀溶液管道104和该电镀溶液输入口105的交点处的切线所成角度优选地均相同、例如为45°。为此，电镀溶液输入口105可以是在其取向或定向上延伸一定长度的管道并且在端部可以设置有喷嘴。
图3示出了根据本实用新型的电镀设备100的第二实施例。
图3的第二实施例与图1的第一实施例的主要区别在于，在第二实施例中附加地设置了下列部件：
·第二电镀溶液管道109，其与电镀溶液进口107连通以用于引导电镀溶液。
·第二组多个电镀溶液输入口110，其与第二电镀溶液管道109连通以用于将电镀溶液从第二电镀溶液管道109输入到电镀设备中，其中所述第二组多个电镀溶液输入口110被定向为使得所输出的电镀溶液以与第一方向相反的第二方向转动。在此，第二方向为顺时针方向，其与第一方向、即逆时针方向相反，由此实现更好的搅拌效果。为此，所有第二组多个电镀溶液输入口105均被定向为促使顺时针旋转搅拌。
本实用新型至少具有下列有益效果：通过采用根据本实用新型的电镀溶液输入装置，可以对电镀溶液进行搅拌，从而提高电镀溶液中各组分的均匀度，进而提高电镀质量；此外，本实用新型的电镀溶液输入装置无需电动搅拌装置即可实现自动搅拌效果，其结构简单，成本低廉，易于工业推广。也就是说，本实用新型改变了混合溶液循环系统在进腔室入口的结构，即在腔室输入口增加例如环形的输入装置，装置上有多个横向斜角设置的电镀溶液输入口，在循环系统上的泵控制溶液流速的情况下，达到控制溶液输入方向，使其溶液的流动在腔体内形成旋转而达到搅拌效果，从而促进物质的传递，消除浓差极化和提高电流密度，减少镀层的孔隙率，加速溶液的混合和使温度、浓度均匀一致，使晶圆表面光亮平整，电镀层均匀稳定。
虽然本实用新型的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本实用新型的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。
1.一种用于电镀设备的电镀溶液输入装置，其特征在于，包括：
电镀溶液进口，其被配置为输入电镀溶液；
第一电镀溶液管道，其与电镀溶液进口连通以用于引导电镀溶液；以及
第一组多个电镀溶液输入口，其与第一电镀溶液管道连通以用于将电镀溶液从第一电镀溶液管道输入到电镀设备中，其中所述第一组多个电镀溶液输入口被定向为使得所输出的电镀溶液以第一方向转动。
2.根据权利要求1所述的电镀溶液输入装置，其特征在于，还包括：
第二电镀溶液管道，其与电镀溶液进口连通以用于引导电镀溶液；以及
第二组多个电镀溶液输入口，其与第二电镀溶液管道连通以用于将电镀溶液从第二电镀溶液管道输入到电镀设备中，其中所述第二组多个电镀溶液输入口被定向为使得所输出的电镀溶液以与第一方向相反的第二方向转动。
3.根据权利要求1或2所述的电镀溶液输入装置，其特征在于，第一方向为顺时针方向，并且第二方向为逆时针方向；或者
第二方向为顺时针方向，并且第一方向为逆时针方向。
4.根据权利要求1或2所述的电镀溶液输入装置，其特征在于，所述电镀溶液输入口为喷嘴。
5.根据权利要求1或2所述的电镀溶液输入装置，其特征在于，所述电镀溶液进口包括四个电镀溶液进口，它们依次间隔90°布置。
6.根据权利要求1或2所述的电镀溶液输入装置，其特征在于，第一电镀溶液管道和/或第二电镀溶液管道为环形，其中：
第一组多个电镀溶液输入口中的每个被定向为与第一电镀溶液管道和该电镀溶液输入口的交点处的切线成第一角度；和/或
第二组多个电镀溶液输入口中的每个被定向为与第二电镀溶液管道和该电镀溶液输入口的交点处的切线成第二角度，其中第二角度和第一角度的开口方向相反。
7.一种电镀设备，其具有根据权利要求1至6之一所述的电镀溶液输入装置，其中所述电镀溶液输入装置布置在所述电镀设备的阳极与高电阻虚拟阳极hrva之间。
8.根据权利要求7所述的电镀设备，其中所述电镀设备是用于电镀铜的电镀设备。
技术总结