用于电镀和平面化导电层的阳极装置 发明背景
制造多层集成电路要求有金属和绝缘膜淀积的多个步骤，接着是使用光致抗蚀剂制作布线图和刻蚀或者去除物质的其他方法。在光刻蚀和刻蚀后，制得的晶片或者衬底表面是非平面的，包含很多图形如通路，线条或沟槽。通常，这些图形需要用特定的材料来填平，如金属，电介质或者两者均使用。对于高性能应用的场合，晶片拓扑表面需要被平面化，使其再次为下一层处理做好准备，平面化通常涉及到材料的淀积和光刻蚀步骤。最优选的是衬底表面在光刻蚀步骤之前是平的，以便实现合适的聚焦和层次之间的套准和对准。因此，在每一次淀积步骤之后晶片上产生一个非平的表面，就通常需有一个表面平面化地步骤。
电淀积是使用在集成电路制造中的一种被广泛接受的技术，用来将如铜等高导电材料淀积到半导体晶片表面上的绝缘层上开口的如通路和沟槽等图形中去。图1a到图1c表示该程序的一个示例，使用电淀积铜填充表面图形，然后抛光晶片得到具有平面表面的结构和电隔离的铜(Cu)接点或导线。
图1a中的图形1开口在绝缘层2中，且将要被Cu填充。为了达到这一目的，一个阻挡层3首先淀积到整个晶片表面。然后将导电Cu种子层4淀积在阻挡层3上。与Cu种子层4和/或阻挡层3电接触以及施加电源后，Cu就被电淀积在晶片表面而获得如图1b所描绘的结构。从图1b中可以看到，在这个常用的方法中，电淀积Cu层5在绝缘层2的顶部表面上淀积的阻挡层之上形成一个金属覆盖层6。然后将这个覆盖层和阻挡层3的一部分通过抛光除去，产生如图1c所示的具有一个平面表面和电隔离的Cu填充图形的结构。应该注意到图1c描绘的是一个理想的情况。实际上，很难得到一个带有绝对平的平面金属层，尤其是在大的图形上。在经过化学机械抛光(CMP)步骤之后在这样的图形中通常会观察到“碟形凹陷”，碟形凹陷用图1c中的虚线5a表示。
电淀积通常在特殊配制的电解液中于阴极处进行，该电解液包含铜离子以及控制铜层的结构形态和电镀行为的添加剂。将种子层在晶片表面上电接触，典型的情况是沿着围绕晶片的周边电接触。将一个自耗Cu或者惰性阳极板放置在电解液中。然后当一个相对于阳极的阴极电势施加给晶片表面，即，当一个相对于阳极板的负电压施加于晶片表面时，可以在晶片表面上引发铜淀积。
CMP是一种广泛应用的表面平面化的方法。在CMP中，晶片被装在一个装载头上，将具有非平面图形的晶片表面和一个抛光垫片以及一个经合适选择的抛光浆料相接触。然后抛光将垫片和晶片压在一起且相对移动，通过浆料中的研磨粒子来引发抛光，最后产生所要求的平整表面。
发明内容
实现按照金属淀积步骤得到如图1b中描绘的结构，以及按照抛光步骤得到的如图1c中描绘的结构的习惯手段是在两台不同的机器中使用两种不同的工序，典型的情况是，在第一台机器中的第一个工序用来淀积如铜等导电材料，第二台机器中的第二个工序是用来进行CMP以得到平面化效果。未公布的系列号为No：09/201,929申请日为1998年12月1日题为“用于电化学机械淀积的方法和装置”的专利申请涉及了一种同时或按先后次序在同一装置中既实现淀积步骤又实现平面化步骤的方法和一种电化学机械淀积(ECMD)装置。No：60/182,100申请日为2000年2月11日题为“用于电镀和平面化的改性电镀液”共有的美国临时申请以及No：09/544,558申请日为2000年4月6日题为“用于电镀和平面化的改性电镀液以及使用该电镀液的工艺”的共有的美国专利申请涉及到可以用来在衬底上电镀并同时平面化导电层的电镀液的化学组分。在此通过参照将这些申请的披露内容全部并入本发明。本发明涉及到一种创新的阳极装置设计，该设计能应用于电镀装置、电镀和平面化机器，或者甚至应用于CMP机器中。然而对该设计经我们优选后的是应用于既能实现导电层的电镀又能实现导电层平面化的机器。本设计的另一个重要的应用是应用于电刻蚀或者刻蚀，这一点将在本申请的后文中加以讨论。
本发明的目的之一是提供一种改进的阳极装置，该阳极装置可以使用于这样一种机器中。依照本发明，该目的的实现是通过使用一种特定的阳极装置提供用一种溶液，以使电镀操作、平面化操作以及电镀和平面化操作中的任何一种在半导体晶片上进行。该阳极装置包括一个安置在一个操作在其中进行的腔室里面的可旋转的转轴和一个连接在转轴上的阳极外壳以及附接在阳极外壳上的多孔垫片支撑板。该垫片支撑板具有一个适合支撑与晶片相对的垫片的顶部表面，且该垫片支撑板和阳极外壳一起限定了一个阳极腔。该阳极装置另外包括溶液传递结构，通过该溶液传递结构溶液能传递到阳极腔。在一个优选构型中，溶液传递结构包含在操作于其中进行的腔室里。
溶液传递结构包括一个通道，该通道具有转轴中所限定的一个基本垂直的馈孔和至少一个基本上水平的馈孔。在某些结构中，溶液传递结构可以进一步包括一个滑环，转轴能够在该滑环中旋转。滑环限定一个滑环腔，通过该滑环腔溶液能传递到所述通道。一个分配板可以盖在所述通道的上方，溶液可以通过分配板流到阳极腔。另外，溶液传递结构可以包括腔室里面在腔室的墙中限定的溶液入口和滑环之间延伸的管道。
在该腔室内配备一个保持装置，当可旋转的转轴旋转时以防止该滑环旋转。另外，在阳极腔和该腔室之间可以限定一个气孔，用来排除在阳极腔内聚集的气体。多孔垫片支撑板可以大于或小于晶片，经特殊选择的操作在该晶片上进行。
阳极腔可以适合于容纳一个向溶液中提供电镀材料的自耗阳极。如果这样，自耗阳极是单片的和多孔的，阳极装置进一步包括过滤材料，通过该过滤材料在阳极消耗过程中产生的碎屑被保留在阳极腔内。可以做成多片状阳极。实际上，它可以由球或片组成。在这种构型中，为了即使当过滤材料被碎屑阻塞时仍允许电镀继续进行还配备了一个旁路系统。
本发明的另一个特征是阳极装置还进一步包括一个心轴，所述转轴安装在该心轴上，且通过该心轴转动可以传递到所述转轴上。一个防护罩安装在转轴和心轴之间，用来防止溶液从腔室内泄漏。
其他的特征和优点将会从下面对本发明的详细说明中变得明显。
附图简要说明
图1a是在电淀积Cu之前的一个经布图后位于半导体晶片表面的绝缘层和覆盖的阻挡层与种子层的部分横截面图。
图1b是和图1a相似的视图，但显示了电淀积Cu之后的层结构和横越衬底的覆盖层的变化。
图1c是和图1b相似的视图，但显示了去除金属和阻挡层以及金属平面化后的层结构，去除金属和阻挡层以及金属平面化是为了使经布图后的绝缘层内所涉及的金属填充的图形电学隔离。
图1d是和图1b相似的视图，但显示了在电镀和抛光装置中淀积后的一个导电层，该导电层具有一个横越衬底表面的均匀的覆盖层。
图1e是和图1d相似的视图，但显示了当用以使衬底和垫片的表面相互接触的压力增加时产生的层结构。
图2是根据本发明的阳极装置可以在其中应用的整体装置设计的示意图。
图3是根据本发明的第一阳极装置实施例的有部分截面的放大视图。
图4是根据本发明的可以在其中使用自耗阳极的第二阳极装置实施例的也有部分截面放大的视图。
图4a是图4中所示的阳极装置的部件的有部分截面的俯视图。
图5是如图3中或图4中所示并标有尺寸的阳极装置的示意图，使得至少其中的一个部分要大于衬底。
图6是在电镀/抛光位置的整体装置的装载头高度概括的示意图。
图7与图6相类似的示意图，但图中装载头被显示处在冲洗/干燥位置。
优选实施例描述
图2显示了本发明的阳极装置能在其中应用的电镀和平面化设备的总体的描述。装载头10握持住一个圆形半导体晶片16，同时配备一根与晶片的下传导表面相连接的电导线7。该装载头可以绕着第一轴10b旋转，并且它也可以在如图2所示的X和Z转轴的方向移动。本装置中也配备了能使装载头在Y方向移动的装置。
用以握持晶片16的装载头的某种实施例形成题为“用于电镀和抛光的工件装载头”，申请于1999年12月27日的未公布的美国专利申请序号09/472,523的主题内容。
在晶片表面另一边的圆形的阳极装置的顶部配备了一个垫片8。该垫片8可以具有如形成题为“通用材料处理设备的垫片设计和结构”，申请于2000年2月23日的未公布的美国专利申请序号为09/511278的主题的设计与结构。面对晶片16的垫片8顶部表面许多最好是研磨性的。包含被镀在晶片表面的材料的电解液9a通过阳极装置9提供到到晶片表面。其大致路径由箭头所示。图2说明了电解液是通过垫片8上的孔洞口，微孔或其他类型的开口向上推送到晶片的表面，再流过垫片8的边缘进入腔室9c通过某种方式(在此处没有显示)，在清洁，过滤和/或整新以后，进行再循环。在某些应用里，电解液只使用一次，在这种情况下就不需要清洁和再循环。电导线9d与阳极装置9相连接。阳极装置9可以以可控制的速度绕第二轴10c做顺时针和逆时针方向的转动。轴10b和轴10c基本上是相互平行的。在图2中垫片8的直径比暴露于垫片表面的晶片表面的直径要小。但是，晶片的整个表面是能够被电镀和平面化的，因为装载头10在运转时是能够沿着X方向平移并同时转动的。晶片表面和垫片之间的间隙可以通过在Z转轴方向移动装载头调整。当晶片的表面与垫片相接触的时候，两个表面上施加的压力也同样可以被调整。
为了在晶片的表面上进行半导体比如铜的电镀，在连向晶片16的电导线7和连向阳极装置9的电导线9d之间加一个电压来使晶片表面的电位比阳极装置的电位更负。在所加的电压的作用下，铜就从电解液9a被电镀到晶片的表面上。通过选择恰当的垫片和恰当的电解液，调整垫片和晶片表面的间隙，和/或通过调整垫片和晶片表面因之而相互接触的压力，就可以达到电镀或同时电镀和平面化。如果仅仅只需要电镀，则可以使用任何标准的铜电镀电解液，并且在垫片和晶片的表面之间保留一个间隙。电镀以这种方法如图1b所示在整个晶片的表面上发生。需要注意的是，当只进行电镀的时候，可以使用许多类型的垫片，包括研磨性的和非研磨性的垫片。在这种情况下垫片的作用是把电镀的溶液输送到晶片的表面，并且强烈地搅动溶液，同时加强在电解液之中的物质转换。晶片和垫片之间的小的间隙(通常0-6mm)和阳极/阴极空间更大并仅仅充满电解液的传统的电镀装置相比允许本装置用少量的以每分钟0.5～5公升的低速度流动的电解液工作。本设计中的小的间隙和垫片的存在也改进了电镀膜厚度的均匀性。
如果需要电镀铜层并将其平面化，那么就需要用一种如前面所提及的共同拥有的专利申请中公开的改性电镀液并结合使用和晶片表面相接触的垫片。而这个垫片最好是研磨性的，如果垫片的表面是研磨性的并且晶片的表面是在低压下和垫片的表面接触，则电镀就可以在晶片表面和垫片之间没有物理接触的衬底的孔穴中自由地发生。而在垫片和晶片的表面之间有物理接触的上表面电镀速率就下降。这样的电镀的结果是越过衬底表面表面的有均匀的金属覆盖层的平面的金属淀积物，如图1d所示。这可以与在图1b所示的常规的淀积方法所得的结果相对照。在常规的方法里越过衬底的金属覆盖层上有显著的变化。如果衬底和垫片表面因之相互接触的压力进一步增加，就有可能得到仅在孔穴里电镀，避免“碟形凹陷”，这从图1e可以很清楚地看出。在这种情况下，在衬底表面的高点上的加强了的物理接触是不允许金属层在这些区域上积聚的。
如果需要，反转图2中设置的电压极性则可以提供晶片表面的电刻蚀或是电抛光。本发明的阳极装置也可以用于衬底的化学刻蚀和电化学刻蚀和抛光。术语“阳极”通常被用来表示接受正电位的电极。但是，在本应用中，我们叙述了当本机器被用于材料淀积时用作阳极的阳极装置。在化学刻蚀的应用中，阳极装置上是不加电压的。在电化学刻蚀/或抛光(也称为电刻蚀/抛光)，在本阳极装置上就是加了负电压。
在刻蚀的应用中，本阳极装置就变成另一种装置，而通过这种装置，刻蚀液可以以一种均匀的方式被包含和输送到晶片表面。刻蚀液通常是酸性的。刻蚀液被馈送到阳极腔里向上流过在顶板和垫片上的小孔并且和晶片的表面保持物理接触。垫片孔的模式，在晶片和垫片之间的小间隙，阳极和晶片的转动都经过调整以在晶片的表面得到一个均匀的金属刻蚀速率。需要注意的是，在这个应用中是没有必要使用可溶性的阳极的。因此可以采用如图3所示的设计。
在电刻蚀/抛光的应用中，电解液变成适于将材料从晶片表面移走的电刻蚀电解液。在这种情况下，相对于晶片表面，一个负的电压加到阳极装置。电解液流通过阳极板和垫片上的的孔的结构来调节的。孔的模式和阳极板和晶片的运动都被设置成最优以便于从晶片的表面达到均匀的材料去除。
本发明的阳极装置是一个多用途的设计，它可以和不活泼的，也可和自耗的阳极一起使用。本阳极装置具有以可控制的速度沿两个不同的方向转动的能力，并且有机械强度来支撑晶片表面由可控力的推动能与其抵靠的垫片。它有接收，包含，输送，分配工艺流体的能力。本发明的阳极装置可用于电淀积工艺，电镀和平面化工艺或者ECMD工艺。本设计甚至可用于CMP设备。
图3所示的是装配在腔室9c中的阳极装置9的详细的图解说明。为了简明，图3中用虚线表示腔室9c的腔体。腔体9c由在电镀和平面化的过程中使用的化学物质中表现惰性和稳定的材料制成。也就是说，腔体的材料不会给工艺溶液带进任何的杂质或是微粒。聚合物材料，比如聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚乙烯是特别适合于构成腔体9c的。腔体9c的重要的作用就是安全地和清洁地容纳和收集从阳极装置发出的化学溶液，并且将收集的溶液引导到一个返回口20，通过该返回口20，溶液可以被输送到一个清洁，过滤，和/或重新整新的回路中(此处没有显示)。腔体是通过附属托架21和一块板(此处没有显示)附接到一个牢固的框架(此处没有显示)上，而附属托架21和板可以沿X，Y，Z方向移动，这样腔体就能在中心定位，并且阳极表面可以与晶片的表面保持平行。一个金属的套筒21a置于穿过在腔体9c的底部中心的孔洞并且利用螺栓21c附接到腔体的底部。在孔洞的壁和金属套筒21a之间的密封圈21b是用以保证没有化学溶液从腔体9c中漏出。
阳极装置9包括各种各样的部件。垫片支撑板22是一个厚的圆形板，垫片8(图2所示)可以安装在其上面。在图3的设计中，垫片支撑板22是由诸如钛等的金属制成并且起惰性阳极的作用。支撑板22的顶部表面22a是经机械加工整平并且最好镀以如铂的高传导率的不活泼金属。底部表面22c也镀铂。垫片支撑板22通过螺栓24附接于阳极外壳23。一个放置在圆形凹槽25中的O型环将垫片支撑板和阳极外壳密封在一起，并且形成阳极腔26。在图3的实施例中，应用形成其中每一个都在上文中被引用的我们共同拥有的临时申请号60/182,100和我们共同拥有的美国专利申请号09/544,558的主题内容的电解液。这种特殊的溶液提供从电解液里析出的被电镀的铜。在另一个实施例中，一个自耗阳极可以放置在阳极腔26中，就像下文联系图4所讨论的那样。垫片支撑板22中的孔22b使垫片支撑板变得多孔，这些孔能允许在压力作用下抽吸流体流进阳极腔26中，向上穿过垫片支撑板22并且到达安装在表面22a上的垫片。接着流体向上穿过在垫片中配备的孔并与放置在垫片对面的衬底表面保持物理接触。
阳极外壳23通过螺栓24b与转转轴27进行螺栓连接。经机械加工的转轴27的延伸部分是一个上凸缘28，一个下凸缘29，和一个心轴30，以上都是用例如钛的坚固的导电材料单件制成。心轴30向下延伸穿过金属套筒21a并且和一个电动机相连接(此处没有显示)，而这个电动机可以驱动整个装置绕第二转轴10c由计算机控制以各种旋转速率(最高约800转每分钟)做顺时针和逆时针的转动。轴承31配置在心轴30的上部周围，正好处在下凸缘29下面，金属套筒21a的壁和心轴30之间。轴承31是由圆柱状的环形隔离物32支撑，该隔离物向下延伸并且抵住和转轴承31相类似的另一个轴承(此处没有显示)，仅仅围绕着心轴30的较低的部分。防护罩33被用螺栓连接在上凸缘28上用以防止化学溶液流到下凸缘29，心轴30和轴承31上。通常，从垫片支撑板22上的孔22b中发出的电镀/平面化溶液，被传送穿过附接于表面22a的垫片(此处没有显示)上的开口，流到介与垫片和衬底表面之间的交界面上。接着溶液由旋转的阳极装置9和衬底握持架径向向外推送。溶液撞击垂直的或者至少是向上取向的腔体9c的侧壁，流向返回口20。如果因为某些原因，一些溶液越过了防护罩33，则它们会被收集在阱34中并通过第二返回口20a流出。一个球形的密封件35用以进一步保护下凸缘29，心轴30和轴承31免受电解液化学溶液的侵蚀。
化学溶液通过在腔体9c的壁上限空的溶液进入口40被抽吸入系统中。溶液流过如图所示的那样由腔体9c的底部壁上的孔形成的进入口，并且通过管道系统40a发送到一个滑动圆环41，该滑动圆环置于转轴27的周围，转轴27可以在圆环里旋转。该滑动圆环41是由低摩擦系数，惰性的材料制成，例如聚四氟乙烯(PTFE或TEFLON)，并且通过一组销固定。该组销包括一个水平的附接于滑动圆环41的对准销42，和一对垂直的附接于腔体9c的底部的对准销43。水平对准销42的顶尖部配合成穿过两个垂直对准销43之间的间隔，因此该组销42和43在腔体9c里面形成了一个保持装置，当与心轴30相连接的电动机驱动转轴27转动的时候，该保持装置不允许滑动圆环41转动。
从进入口40馈入的溶液流到滑动圆环腔41a，接着被推送过水平馈孔44，向上流过垂直馈孔45，进入分配板46。孔44和45也因此在转轴27里为溶液形成一个通道。多个水平馈孔可以经机械加工进入转轴27里面。如图3所示的设计使用了四个这样的孔。分配板46盖在转轴的通道上面，并且也有一些在里面加工的小的水平孔或狭槽(此处没有显示)，这些孔和槽把溶液输送到阳极腔26中。
如图3所示的设计中，把溶液输送到阳极腔26的机构，也即，溶液输送结构，被包括在腔体9c中。这是非常理想的，因为，比如，从滑动圆环腔41a或连接器和把溶液从进入口40输送到圆环腔41a的管道40a的任何的溶液的泄漏都被包括在腔体9c中，而且，已经泄漏的溶液会被引导到返回口20。然而，溶液可以另外通过在心轴30的中心的传输孔47馈入阳极腔26。在图3中，这个传输孔47并没有被使用，也因此没有与垂直馈孔45相连接。在使用传输孔47的设计中，进入口40，滑动圆环41和水平馈孔44都被去掉了，而且传输孔47与垂直馈孔45相连。在这种情况下，溶液从腔体9c的外部馈入传输孔47。
对图3中的阳极装置的电接触可以做在任何地方的金属结构上。但是，最好的方法是用一个普通的旋转接触将电接触做到金属心轴30的较低的部分(此处没有显示)。任何加在金属心轴上的电压通过用金属螺栓在物理上和电气上附接在一起的金属部件传递到垫片支撑板22。在操作中，当阳极电位加到如图3所示的阳极装置上的时候，则垫片支撑板22的顶部和底部表面以及孔22b的内部表面就可以被当作惰性阳极，因为这些部分的表面都被镀上铂。根据垫片附接的方法，附接到垫片支撑板22的顶部表面22a的垫片，可以在物理上与电气上阻断大多数的顶部表面。在这种情况下，只有物理上与电解液接触的部分顶部表面22a被当作部分阳极。而且，阳极外壳23的内部表面也可以镀上铂来增加惰性阳极表面的活性区域。只有镀铂的部分阳极表面才会传导大部分的阳极电流，因为经电镀的钛的表面会包含一个高电阻的氧化层。因此，阳极表面的活性区域可以通过选择镀铂的面积来进行控制。
图4是阳极装置的第二种实施例的顶部部分的剖视图，该阳极装置适用于使用自耗阳极，比如说铜阳极。在这种设计中，一个铜阳极板50首先附接到一个基板51上，接着整个阳极板和基板组件被放置在阳极腔中。或者，铜片，铜球和/或铜块都可以被用以代替铜板。垫片支撑板22，基板51和阳极外壳23通过螺栓24c和24cc附接在一起。O型圈被设置在凹槽25和凹槽25a中，在阳极外壳23和基板51之间，以及在垫片支撑板22和基板51之间提供密封作用。
从图3和图4的比较中可以很明显地看出，在第一种实施例，基板51可以省略，因为在第一种实施例中并没有使用阳极板。
阳极袋是由在使用自耗阳极的电镀工艺中通常使用的一种类型的材料形成的过滤器。该阳极袋通常被在阳极周围包围。它允许溶液和电流通过，但是收集由阳极上的反应产生的微粒和淤积物。该阳极袋需非经常地打开并加以清洁。如图4所示的设计中，下阳极袋52a是圆环状并且用下外圆环53a和下内圆环53b附接于基板51的底部的上表面，该两个圆环53a和53b用螺栓53c栓接到基板上。为了更加清楚明了，图4a根据上文提供了一个下阳极袋52a的视图，并且图解了外圆环53a，内圆环53b和被用以将圆环和阳极袋附接到到用剖面表示的基板51上去的一些螺栓53c。
在下阳极袋52a被附接到基板51以后，基板51用螺栓54附接到阳极圆盘板50上。然后整个装置被置放进阳极外壳23内。
上阳极袋52b是完整的圆形并且通过上外圆环53aa和上内圆环53bb的推压抵靠住垫片支撑板22的下表面，这两个圆环通过螺栓53cc被附接到垫片支撑板22。
被加压的电镀或电镀/平面化溶液通过垂直馈孔45流进分配板46。然后，溶液如箭头46a所示通过分配板46中的小的水平孔/沟槽径向流出，进入在阳极支架23和基板51之间限定的容积中。然后，溶液流过在基板51上形成的孔，并流过下阳极袋52a。
在流过下阳极袋52a之后，溶液流过阳极板50上的孔，流过的阳极袋52b并流过支撑板22上的孔22b.这个设计允许使用自耗阳极，并且，阳极袋被做成是阳极装置的一个完整的部分。
在使用过程中，阳极板50逐渐被消耗或缩小。阳极板依据它的尺寸在经历了5000-10000次的电镀操作以后必须替换。
在图4所示的设计中，也有一个允许至少一部分溶液绕过两个过滤袋的旁路系统。当或者如果在顶部的阳极袋因阳极上所产生的淤积物堵塞，溶液就可以通过一个开口60绕过堵塞的阳极袋，电镀过程就可以继续，因为电流仍然可以流过物理堵塞的过滤袋。开口60以一种没有显示的方式把溶液放出，流上阳极袋52b和垫片支撑板之间限定的容积中。
图4的设计也包括了一个泡沫消除系统。在操作中，有可能气泡会在上阳极袋52b的下表面附近收集和积累。这样会增加对阳极电流的电阻。为了避免这种气泡的积累，透过垫片支撑板22设置了小直径的孔洞或气孔。在图4中示意性地显示了一个这种小孔61。
虽然图4所示的自耗阳极是阳极板50的形式，但是阳极也可以采取别的形式，例如铜棒，铜片或者铜块，在阳极装置中，如果用本装置电镀别的材料，也可能使用别的类型的可溶性的阳极材料来替代铜。例如这样的材料是镍和金。
在图4的设计中的活性的阳极区域是可以被控制的。如果所有与电解液接触的金属表面都被钝化，例如，存在一个钛氧化层，那么电流仅仅只会流过铜阳极，如果一些钛结构的区域被电镀上铂，那么这些区域就会起额外的惰性的阳极区域的作用。
在图3和图4中所示的阳极装置对垫片8和至少阳极装置的垫片支撑板和垫片8比衬底层或晶片16要小的结构是很适合的，在这种情况下，装载头的设计与前面所述的形成未公布的美国专利申请号09/472,523的主题内容的设计是很相像的。在电镀和抛光的过程中，装载头作旋转并左右移动以便能够加工整个晶片或衬底的表面。
图5显示一种结构，在这种结构中，至少垫片8和阳极装置9的垫片支撑板比衬底或晶片16要大。在这种情况下，装载头设计必须不同。不能使用夹子。晶片需要在它的边缘处被握持住。
根据本发明的阳极设计甚至也可以被用于CMP。在这种情况下，取代电镀或电镀平面化溶液，一种CMP溶液可以结合研磨性的垫片一起使用。或者，带有研抛微粒的CMP浆可以结合常规的CMP垫片一起使用。同时，仍然可以在进行CMP期间施加电压，以便有助于在CMP溶液中氧化或蚀刻衬底表面，以此有助于抛光和材料的去除。
本发明使用的腔体9c是一个拥有正方形或矩形截面的两腔的垂直腔体。在腔体9c的底部或下腔100中，进行电镀或抛光，或者是电镀与抛光同时进行。在腔体的顶部或上腔102中进行清洗和干燥的操作。图7中所示的是上腔与下腔的示意图。
在电镀，抛光，或者电镀与抛光相结合的操作结束以后，装载头10从如图6所示的下腔的电镀/抛光位置向上移动到如图7所示的上腔的清洗和干燥位置。阳极装置停留在下腔100内。一旦装载头装载到清洗/干燥位置，通过枢转轴72的方式安装到腔体的壁上的阀瓣70向下绕枢轴转动到清洗位置以密封上腔和下腔。用以清洗装载头的水或其他合适的液体，通过在阀瓣70中限定的导管提供，这样就形成用以清洗装载头的喷射水流80。当清洗完成以后，装载头可以绕在图2中所示的第一轴10b转动而干燥。从装载头中甩出的水可以用任何合适的方法去除，例如，通过与枢转轴72的位置临近的腔体9c的壁上限定的水槽的方法。
前述所公开的内容仅仅是为了更好地说明本发明而不是意欲进行限制。因为在本技术领域熟练的人士可以进行结合本发明的精神和实质的对所公开的实施例的修改，因此本发明应该被解释为包括附后的权利要求及其等同物的范围内的每一项内容。