JP6745103B2 - Lip seals and contact elements for semiconductor electroplating equipment - Google Patents

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Description

本発明は、集積回路のダマシン配線の形成、および集積回路の製造時に使用される電気メッキ装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electroplating apparatus used for forming damascene wiring of an integrated circuit and manufacturing the integrated circuit.

電気メッキは、集積回路(IC)の製造において導電性金属の1つ以上の層を堆積させるために用いられる一般的な技術である。一部の製造プロセスでは、それは、様々な基板フィーチャ(構造)の間に単層または多層の銅配線を堆積させるために用いられる。電気メッキのための装置は、一般に、電解液浴/槽を有する電気メッキセルと、電気メッキ中に半導体基板を保持するように設計されたクラムシェルとを備えている。 Electroplating is a common technique used to deposit one or more layers of conductive metals in the manufacture of integrated circuits (ICs). In some manufacturing processes, it is used to deposit single or multiple layers of copper wiring between various substrate features (structures). Apparatus for electroplating generally comprises an electroplating cell having an electrolyte bath/bath and a clamshell designed to hold a semiconductor substrate during electroplating.

電気メッキ装置の作動中に、半導体基板は、基板の片面が電解液にさらされるように電解液浴の中に浸される。基板表面との間に形成される1つ以上の電気接触を用いて、電気メッキセルに電流を流し、電解液中で得られる金属イオンから基板表面上に金属を堆積させる。一般的には、電気接触要素を用いて、基板と、電流源として機能するバスバーとの間に電気的接続を形成する。しかしながら、一部の構成では、電気的接続によって接触する基板上の導電性シード層が基板のエッジに向かって薄くなっていることがあり、基板との最適な電気的接続を確立することを一層難しくしている。 During operation of the electroplating apparatus, a semiconductor substrate is immersed in an electrolyte bath so that one side of the substrate is exposed to the electrolyte. Current is passed through the electroplating cell using one or more electrical contacts formed with the substrate surface to deposit metal on the substrate surface from the resulting metal ions in the electrolyte. Generally, an electrical contact element is used to form an electrical connection between the substrate and the busbar that acts as a current source. However, in some configurations, the conductive seed layer on the substrate that is contacted by the electrical connection may be thinned toward the edge of the substrate, making it more difficult to establish an optimal electrical connection with the substrate. Making it difficult.

電気メッキにおいて生じるもう1つの問題は、電気メッキ溶液が腐食性である可能性があることである。このため、多くの電気メッキ装置では、電解液の漏れ、および、それが電気メッキセルの内部と電気メッキの対象である基板の面以外の電気メッキ装置の要素と接触することを防ぐ目的で、クラムシェルと基板との界面にリップシールを用いている。 Another problem that occurs with electroplating is that the electroplating solution can be corrosive. Therefore, in many electroplating systems, the clam is used to prevent electrolyte leakage and contact with elements of the electroplating system other than the interior of the electroplating cell and the surface of the substrate being electroplated. A lip seal is used at the interface between the shell and the substrate.

本明細書は、電気メッキ用クラムシェルにおいて半導体基板に係合するとともに、電気メッキ中の半導体基板に電流を供給するために使用されるリップシール・アセンブリが開示されている。一部の実施形態では、リップシール・アセンブリは、半導体基板に係合するためのエラストマ・リップシールと、電気メッキ中の半導体基板に電流を供給するための1つ以上の接触要素と、を備えることができる。一部の実施形態では、エラストマ・リップシールは、係合すると、半導体基板の周辺領域からメッキ溶液を略排除する。 Disclosed herein is a lip seal assembly for engaging a semiconductor substrate in an electroplating clamshell and for supplying electrical current to the semiconductor substrate during electroplating. In some embodiments, the lip seal assembly comprises an elastomeric lip seal for engaging the semiconductor substrate and one or more contact elements for supplying electrical current to the semiconductor substrate during electroplating. be able to. In some embodiments, the elastomeric lipseal, when engaged, substantially excludes the plating solution from the peripheral region of the semiconductor substrate.

一部の実施形態では、1つ以上の接触要素は、エラストマ・リップシールと構造的に一体化されており、リップシールが基板と係合しているときの基板の周辺領域に接触する第1の露出部を有する。一部の実施形態では、1つ以上の接触要素は、さらに、電流源と電気的に接続するための第2の露出部を有し得る。そのような実施形態の一部において、電流源は、電気メッキ用クラムシェルのバスバーとすることができる。一部の実施形態では、1つ以上の接触要素は、さらに、第1と第2の露出部を接続する第3の露出部を有し得る。そのような実施形態の一部において、第3の露出部は、エラストマ・リップシールの表面上に構造的に一体化することができる。 In some embodiments, the one or more contact elements are structurally integrated with the elastomeric lip seal and contact the peripheral region of the substrate when the lip seal is engaged with the substrate. Has an exposed part. In some embodiments, the one or more contact elements may further have a second exposed portion for electrically connecting with a current source. In some of such embodiments, the current source may be an electroplating clamshell busbar. In some embodiments, the one or more contact elements may further include a third exposed portion connecting the first and second exposed portions. In some of such embodiments, the third exposed portion can be structurally integrated onto the surface of the elastomeric lip seal.

一部の実施形態では、1つ以上の接触要素は、第1と第2の露出部を接続する非露出部を有することができ、非露出部は、エラストマ・リップシールの表面下に構造的に一体化することができる。そのような実施形態の一部において、エラストマ・リップシールは、非露出部の上にオーバモールドされる。 In some embodiments, the one or more contact elements can have a non-exposed portion connecting the first and second exposed portions, the non-exposed portion being structurally below the surface of the elastomeric lip seal. Can be integrated into. In some of such embodiments, the elastomeric lip seal is overmolded onto the unexposed portion.

一部の実施形態では、エラストマ・リップシールは、周辺領域からメッキ溶液を排除するための略円形の周縁を規定する第1の内径を有することができ、1つ以上の接触要素の第1の露出部は、第1の内径よりも大きい第2の内径を規定することができる。そのような実施形態の一部において、第1の内径と第2の内径との差の大きさは、約0.5mmもしくはそれ未満である。そのような実施形態の一部において、第1の内径と第2の内径との差の大きさは、約0.3mmもしくはそれ未満である。 In some embodiments, the elastomeric lip seal can have a first inner diameter that defines a generally circular perimeter for excluding plating solution from the peripheral region, and can have a first inner diameter of one or more contact elements. The exposed portion may define a second inner diameter that is larger than the first inner diameter. In some of such embodiments, the magnitude of the difference between the first inner diameter and the second inner diameter is about 0.5 mm or less. In some of such embodiments, the magnitude of the difference between the first inner diameter and the second inner diameter is about 0.3 mm or less.

一部の実施形態では、リップシール・アセンブリは、電気メッキ中の半導体基板に電流を供給するための1つ以上の可撓性接触要素を備えることができる。そのような実施形態の一部において、1つ以上の可撓性接触要素の少なくとも一部分は、エラストマ・リップシールの上面にコンフォーマルに配置することができ、可撓性接触要素は、半導体基板と係合すると撓んで、半導体基板と接触接合するコンフォーマル接触面を形成するように構成することができる。そのような実施形態の一部において、コンフォーマル接触面は、半導体基板のベベルエッジと接触接合する。 In some embodiments, the lip seal assembly can include one or more flexible contact elements for supplying electrical current to the semiconductor substrate during electroplating. In some of such embodiments, at least a portion of the one or more flexible contact elements can be conformally disposed on the top surface of the elastomeric lip seal, the flexible contact elements being in contact with the semiconductor substrate. It can be configured to flex when engaged to form a conformal contact surface that makes a contact bond with a semiconductor substrate. In some of such embodiments, the conformal contact surface contacts and contacts the bevel edge of the semiconductor substrate.

一部の実施形態では、1つ以上の可撓性接触要素は、リップシール・アセンブリが基板に係合するときに、基板と接触するように構成されていない部分を有し得る。そのような実施形態の一部において、非接触部分は、非コンフォーマル材を含む。一部の実施形態では、コンフォーマル接触面は、半導体基板との連続界面を形成するのに対し、一部の実施形態では、コンフォーマル接触面は、間隙を有して、半導体基板との不連続界面を形成する。そのような後者の実施形態の一部において、1つ以上の可撓性接触要素は、エラストマ・リップシールの表面に配置された複数のワイヤチップ、またはワイヤメッシュを含み得る。一部の実施形態では、エラストマ・リップシールの上面にコンフォーマルに配置される1つ以上の可撓性接触要素は、化学気相成長、物理気相成長、電気メッキから選択された1つ以上の技術を用いて形成される導電性堆積物を含む。一部の実施形態では、エラストマ・リップシールの上面にコンフォーマルに配置される1つ以上の可撓性接触要素は、導電性エラストマ材を含み得る。 In some embodiments, the one or more flexible contact elements may have a portion that is not configured to contact the substrate when the lip seal assembly engages the substrate. In some of such embodiments, the non-contact portion comprises non-conformal material. In some embodiments, the conformal contact surface forms a continuous interface with the semiconductor substrate, while in some embodiments, the conformal contact surface has a gap and is non-contact with the semiconductor substrate. Form a continuous interface. In some of such latter embodiments, the one or more flexible contact elements may include a plurality of wire tips, or wire mesh, disposed on the surface of the elastomeric lip seal. In some embodiments, the one or more flexible contact elements conformally disposed on the top surface of the elastomeric lip seal comprises one or more selected from chemical vapor deposition, physical vapor deposition, electroplating. Conductive deposits formed using the techniques of. In some embodiments, the one or more flexible contact elements conformally disposed on the top surface of the elastomeric lip seal may include a conductive elastomeric material.

さらに、本明細書では、電気メッキ用クラムシェルにおいて半導体基板を支持、位置合わせ、および封止するために、電気メッキ用クラムシェルで使用されるエラストマ・リップシールが開示される。一部の実施形態では、リップシールは、可撓性エラストマ支持縁部と、可撓性エラストマ支持縁部の上方に位置する可撓性エラストマ上部と、を備える。一部の実施形態では、可撓性エラストマ支持縁部は、半導体基板を支持および封止するように構成されたシーリング突起を有する。そのような実施形態の一部において、基板を封止しているときには、シーリング突起は、メッキ溶液を排除するための周縁を規定する。一部の実施形態では、可撓性エラストマ上部は、圧迫されるように構成された上面と、シーリング突起に対して外側に位置する内側面と、を有する。そのような実施形態の一部において、上面が圧迫されると、内側面は、内側に動いて、半導体基板を位置合わせするように構成することができ、さらに一部の実施形態では、上面が圧迫されると、約0.2mmまたは少なくとも0.2mm内側に動くように構成することができる。一部の実施形態では、上面が圧迫されていないときには、可撓性エラストマ上部を通して半導体基板を上部に接触することなく下降させてシーリング突起の上に配置できるように、内側面は十分に外側に位置しているが、一方、シーリング突起上に半導体基板が配置されるとともに、上面が圧迫されると、内側面は、半導体基板に接触して押圧することで、電気メッキ用クラムシェル内で半導体基板を位置合わせする。 Further disclosed herein is an elastomeric lip seal used in an electroplating clamshell to support, align, and seal a semiconductor substrate in the electroplating clamshell. In some embodiments, the lip seal comprises a flexible elastomeric support edge and a flexible elastomeric top located above the flexible elastomeric support edge. In some embodiments, the flexible elastomeric support edge has sealing protrusions configured to support and seal the semiconductor substrate. In some of such embodiments, when sealing the substrate, the sealing protrusions define a perimeter for exclusion of the plating solution. In some embodiments, the flexible elastomeric upper portion has an upper surface configured to be squeezed and an inner surface located external to the sealing protrusion. In some of such embodiments, the inner surface can be configured to move inward to align the semiconductor substrate when the upper surface is compressed, and in some embodiments, the upper surface is It can be configured to move about 0.2 mm or at least 0.2 mm inward when compressed. In some embodiments, the inner surface is sufficiently outward so that the semiconductor substrate can be lowered through the flexible elastomeric top without contacting the top and placed over the sealing protrusions when the top surface is uncompressed. However, when the semiconductor substrate is placed on the sealing protrusion and the upper surface is pressed, the inner surface comes into contact with the semiconductor substrate and presses the semiconductor substrate in the electroplating clamshell. Align the board.

さらに、本明細書では、エラストマ・リップシールを有する電気メッキ用クラムシェルにおいて半導体基板を位置合わせおよび封止する方法が開示される。一部の実施形態では、本方法は、クラムシェルを開き、基板をクラムシェルに供給し、リップシールの上部を通してリップシールのシーリング突起の上に基板を下降させ、基板を位置合わせするためにリップシールの上部の上面を圧迫し、シーリング突起と基板との間にシールを形成するために基板を押圧することを含む。一部の実施形態では、リップシールの上部の上面を圧迫することによって、リップシールの上部の内側面で基板を押圧させて、基板をクラムシェル内で位置合わせする。一部の実施形態では、基板を位置合わせするために、上面を圧迫することは、上面をクラムシェルのコーンの第1の面で押圧することを含み、シールを形成するために基板を押圧することは、基板をクラムシェルのコーンの第2の面で押圧することを含む。 Further disclosed herein is a method of aligning and sealing a semiconductor substrate in an electroplating clamshell having an elastomeric lip seal. In some embodiments, the method opens the clamshell, feeds the substrate into the clamshell, lowers the substrate through the top of the lip seal and over the sealing protrusions of the lip seal, and the lip to align the substrate. Pressing the top surface of the top of the seal and pressing the substrate to form a seal between the sealing protrusion and the substrate. In some embodiments, pressing the top surface of the top of the lip seal causes the substrate to be pressed by the inside surface of the top of the lip seal, aligning the substrate within the clamshell. In some embodiments, pressing the top surface to align the substrate includes pressing the top surface with a first side of a clamshell cone to press the substrate to form a seal. This includes pressing the substrate against the second side of the clamshell cone.

一部の実施形態では、基板を位置合わせするために、上面を圧迫することは、上面をクラムシェルの第1の押圧要素で押圧することを含み、シールを形成するために基板を押圧することは、基板をクラムシェルの第2の押圧要素で押圧することを含む。そのような実施形態の一部において、第2の押圧要素は、第1の押圧要素に対して独立に可動とすることができる。そのような実施形態の一部において、上面を圧迫することは、第1の押圧要素によって作用する押圧力を、半導体基板の直径に基づいて調整することを含む。 In some embodiments, pressing the top surface to align the substrate comprises pressing the top surface with a first pressing element of the clamshell, pressing the substrate to form a seal. Includes pressing the substrate with a second pressing element of the clamshell. In some of such embodiments, the second pressure element can be movable independently of the first pressure element. In some of such embodiments, compressing the upper surface includes adjusting the pressing force exerted by the first pressing element based on the diameter of the semiconductor substrate.

さらに、本明細書では、半導体基板を保持および封止し、電気メッキ中の半導体基板に電力を供給するためのカップ・アセンブリが開示される。カップ・アセンブリは、本体部およびモーメントアームを有するカップ底要素と、モーメントアームに配置されたエラストマ・シーリング要素と、エラストマ・シーリング要素に配置された電気接触要素と、を備える。エラストマ・シーリング要素は、半導体基板が押し当てられると、電気メッキ中にメッキ溶液が略排除される基板の周辺領域を規定するように、基板に対して封止することができ、そして電気接触要素は、シーリング要素が基板に対して封止しているときの周辺領域において、基板に接触することができ、これにより、接触要素は、電気メッキ中の基板に電力を供給することができる。一部の実施形態では、半導体基板がモーメントアームに押し当てられるときに、本体部は、ほとんど撓まない。 Further disclosed herein is a cup assembly for holding and sealing a semiconductor substrate and for powering the semiconductor substrate during electroplating. The cup assembly includes a cup bottom element having a body and a moment arm, an elastomer sealing element disposed on the moment arm, and an electrical contact element disposed on the elastomer sealing element. The elastomeric sealing element can be sealed to the substrate so as to define a peripheral area of the substrate where the plating solution is substantially excluded during electroplating when the semiconductor substrate is pressed, and the electrical contact element Can contact the substrate in the peripheral area when the sealing element is sealing against the substrate, which allows the contact element to power the substrate being electroplated. In some embodiments, the body portion flexes little when the semiconductor substrate is pressed against the moment arm.

一部の実施形態では、本体部は、カップ構造体の他の特徴部に対して堅固に固定されており、モーメントアームの平均垂直厚さに対する本体部の平均垂直厚さの比率は、約5よりも大きく、これにより、半導体基板がモーメントアームに押し当てられたときに、本体部は、ほとんど撓まない。一部の実施形態では、電気接触要素は、エラストマ・シーリング要素の略水平な部分に配置された略平坦な可撓性接触部を有する。一部の実施形態では、エラストマ・シーリング要素は、製造の際に、カップ底要素と一体化される。 In some embodiments, the body is rigidly fixed to the other features of the cup structure, and the ratio of the average vertical thickness of the body to the average vertical thickness of the moment arm is about 5. Larger than that, the body portion hardly bends when the semiconductor substrate is pressed against the moment arm. In some embodiments, the electrical contact element has a generally flat flexible contact located on a generally horizontal portion of the elastomeric sealing element. In some embodiments, the elastomeric sealing element is integrated with the cup bottom element during manufacture.

半導体ウェハを電気化学的に処理するための、ウェハ保持・位置決め装置の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a wafer holding and positioning device for electrochemically processing a semiconductor wafer. 複数の可撓性フィンガで構成された接触リングを有するクラムシェル・アセンブリの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a clamshell assembly having a contact ring composed of a plurality of flexible fingers. 一体化された接触要素を有するリップシール・アセンブリを備えたクラムシェル・アセンブリの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a clamshell assembly with a lip seal assembly having integrated contact elements. 一体化された接触要素を有する異なるリップシール・アセンブリを備えた他のクラムシェル・アセンブリの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of another clamshell assembly with a different lip seal assembly having integrated contact elements. 可撓性接触要素を有するリップシール・アセンブリの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a lip seal assembly having flexible contact elements. 半導体基板と接触接合するコンフォーマル接触面を形成することを示す、図4Aのリップシール・アセンブリの断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view of the lip seal assembly of FIG. 4A showing forming a conformal contact surface for contact bonding with a semiconductor substrate. クラムシェル・アセンブリ内で半導体基板を位置合わせするように構成されたリップシール・アセンブリの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a lip seal assembly configured to align a semiconductor substrate within a clamshell assembly. クラムシェル・アセンブリのコーンの面でリップシール・アセンブリの上面を押圧している、図5Aのリップシール・アセンブリの断面図である。5B is a cross-sectional view of the lip seal assembly of FIG. 5A pressing the top surface of the lip seal assembly with the face of the cone of the clamshell assembly. クラムシェル・アセンブリのコーンの面でリップシールの上面と半導体基板の両方を押圧している、図5Aおよび図5Bのリップシール・アセンブリの断面図である。5C is a cross-sectional view of the lip seal assembly of FIGS. 5A and 5B pressing both the top surface of the lip seal and the semiconductor substrate with the face of the cone of the clamshell assembly. 半導体基板を電気メッキする方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a method of electroplating a semiconductor substrate. カップ底要素、エラストマリング、および接触リングを有する、カップ・アセンブリの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a cup assembly having a cup bottom element, an elastomer ring, and a contact ring. 図7Aに示す断面図の拡大図である。FIG. 7B is an enlarged view of the cross-sectional view shown in FIG. 7A. 図7Aに示す断面の斜視図である。FIG. 7B is a perspective view of the cross section shown in FIG. 7A. 図7A〜7Cに示すカップ・アセンブリの略環状の部分の拡大斜視図である。FIG. 8 is an enlarged perspective view of a generally annular portion of the cup assembly shown in FIGS. 図7Dに示すカップ・アセンブリの拡大斜視図であり、環状部分の断面を示している。FIG. 7D is an enlarged perspective view of the cup assembly shown in FIG. 7D, showing a cross section of the annular portion. 図7D〜7Eに示すカップ・アセンブリのさらなる拡大斜視図である。7D-7E are further enlarged perspective views of the cup assembly shown in FIGS. 図7D〜7Fに示す斜視図に類似しているが、接触リング要素をカップ・アセンブリの残り部分から(垂直方向に)切り離して示す分解図である。FIG. 7D is an exploded view similar to the perspective view shown in FIGS. 7D-7F, but showing the contact ring elements separated (vertically) from the rest of the cup assembly. 図7D〜7Fに示す斜視図に類似しているが、接触リング要素をカップ・アセンブリの残り部分から(垂直方向に)切り離して示す分解図である。FIG. 7D is an exploded view similar to the perspective view shown in FIGS. 7D-7F, but showing the contact ring elements separated (vertically) from the rest of the cup assembly. 図7D〜7Fに示す斜視図に類似しているが、接触リング要素をカップ・アセンブリの残り部分から(垂直方向に)切り離して示す分解図である。FIG. 7D is an exploded view similar to the perspective view shown in FIGS. 7D-7F, but showing the contact ring elements separated (vertically) from the rest of the cup assembly.

以下の説明では、提示する概念についての完全な理解を与えるため、様々な具体的詳細について記載する。提示するコンセプトは、それら特定の詳細の一部または全てがなくても実施することができる。また、記載するコンセプトを不必要に不明瞭にすることがないよう、周知の工程処理については詳細に記載していない。いくつかのコンセプトについて、具体的な実施形態に関連させて説明するが、当然のことながら、それらの実施形態は限定するものではない。 In the following description, various specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the concepts presented. The concepts presented may be implemented without some or all of those specific details. Also, well-known process steps have not been described in detail so as not to unnecessarily obscure the described concepts. Although some concepts are described in connection with specific embodiments, it should be understood that those embodiments are not limiting.

本明細書で開示するリップシールと接触要素の種々の実施形態に対して背景を提供するため、図1に、例示的な電気メッキ装置を提示する。具体的には、図1は、半導体ウェハを電気化学的に処理するための、ウェハ保持・位置決め装置100の斜視図を示している。装置100はウェハ係合部品を備えており、これらは、「クラムシェル部品」もしくは「クラムシェル・アセンブリ」、または単に「クラムシェル」と呼ばれることがある。クラムシェル・アセンブリは、カップ101とコーン103を備えている。後述の図に示すように、カップ101はウェハを保持し、コーン103はウェハをカップ内で固定してクランプする。ここで具体的に図示したもの以外の他のカップ−コーン設計を用いることができる。共通する特徴は、ウェハが載置される内部領域を有するカップと、ウェハを定位置に保持するようにカップに対して押し付けるコーンである。 To provide background for the various embodiments of lip seals and contact elements disclosed herein, an exemplary electroplating apparatus is presented in FIG. Specifically, FIG. 1 shows a perspective view of a wafer holding and positioning device 100 for electrochemically processing semiconductor wafers. The apparatus 100 comprises wafer engaging components, which are sometimes referred to as "clamshell components" or "clamshell assemblies", or simply "clamshells". The clamshell assembly comprises a cup 101 and a cone 103. As shown in the figures below, the cup 101 holds the wafer and the cone 103 fixes and clamps the wafer in the cup. Other cup-cone designs than those specifically illustrated here can be used. Common features are a cup with an internal area in which the wafer rests and a cone that presses against the cup to hold the wafer in place.

図示の実施形態では、(カップ101とコーン103を備える)クラムシェル・アセンブリは、上板105に接続されたストラット104によって支持されている。このアセンブリ(101、103、104、105)は、上板105に接続されたスピンドル106を介してモータ107によって駆動される。モータ107は、取り付けブラケット(図示せず)に取り付けられている。スピンドル106は、(モータ107からの)トルクをクラムシェル・アセンブリに伝達し、その中に保持された(この図では示していない)ウェハを、メッキ中に回転させる。また、スピンドル106内のエアシリンダ(図示せず)は、カップ101がコーン103と係合するための垂直方向の力を与える。クラムシェルの係合が外されると(図示せず)、エンドエフェクタ・アームを有するロボットによって、カップ101とコーン103の間にウェハを挿入することができる。ウェハが挿入された後に、コーン103はカップ101と係合され、これにより、ウェハの一方の側の加工面を電解液と接触するようにさらした状態で(他方の側はさらすことなく)、ウェハは動かないように装置100内に固定される。 In the illustrated embodiment, the clamshell assembly (comprising cup 101 and cone 103) is supported by struts 104 connected to top plate 105. This assembly (101, 103, 104, 105) is driven by a motor 107 via a spindle 106 connected to an upper plate 105. The motor 107 is attached to a mounting bracket (not shown). Spindle 106 transmits torque (from motor 107) to the clamshell assembly to rotate the wafer (not shown in this figure) held therein during plating. An air cylinder (not shown) within the spindle 106 also provides a vertical force for the cup 101 to engage the cone 103. Once the clamshell is disengaged (not shown), a wafer with an end effector arm can insert the wafer between cup 101 and cone 103. After the wafer is inserted, the cone 103 is engaged with the cup 101, thereby exposing the work surface on one side of the wafer in contact with the electrolyte (without exposing the other side). The wafer is fixed in the apparatus 100 so that it does not move.

一部の実施形態では、クラムシェル・アセンブリは、電解液の飛沫からコーン103を保護するスプレースカート109を有している。図示の実施形態では、スプレースカート109は、垂直円周スリーブと円形キャップ部分とを含んでいる。スペーサ部材110によって、スプレースカート109とコーン103との分離を維持している。 In some embodiments, the clamshell assembly has a spray skirt 109 that protects the cone 103 from splashing electrolyte. In the illustrated embodiment, the spray skirt 109 includes a vertical circumferential sleeve and a circular cap portion. Spacer member 110 maintains the separation between spray skirt 109 and cone 103.

本解説を進めるため、構成要素101〜110を含むアセンブリを、総称して「ウェハホルダ」(または「基板ホルダ」)111と呼ぶ。ただし、「ウェハホルダ」/「基板ホルダ」という概念は、ウェハ/基板と係合し、それを動かすことと、位置決めすることが可能な構成要素の様々な組み合わせおよび部分的組み合わせに広く一般に及ぶことに留意すべきである。 For the purposes of this discussion, the assembly including components 101-110 will be collectively referred to as the "wafer holder" (or "substrate holder") 111. However, the concept of a "wafer holder"/"substrate holder" is broadly generic to various combinations and sub-combinations of components that engage and move a wafer/substrate and that can be positioned. It should be noted.

メッキ溶液中へのウェハの(フラット水平浸漬に対するものとして)傾斜浸漬を可能にするため、ティルティング・アセンブリ(図示せず)をウェハホルダに接続することができる。一部の実施形態では、駆動機構、およびプレートとピボットジョイントの配列を用いて、ウェハホルダ111を弧状パス(図示せず)に沿って動かし、その結果、ウェハホルダ111の基端部(すなわち、カップ−コーン・アセンブリ)を傾ける。 A tilting assembly (not shown) can be connected to the wafer holder to allow tilted dipping (as opposed to flat horizontal dipping) of the wafer into the plating solution. In some embodiments, a drive mechanism and an array of plates and pivot joints are used to move the wafer holder 111 along an arcuate path (not shown) so that the proximal end of the wafer holder 111 (ie, cup- Tilt the cone assembly).

さらに、ウェハホルダの基端部をメッキ溶液に浸すように、アクチュエータ(図示せず)によって、ウェハホルダ111全体を垂直に上昇または下降させる。このように、二成分位置決め機構によって、電解液の液面に垂直な軌道に沿った垂直方向の動きと、ウェハが水平な(すなわち、電解液の液面に平行な)姿勢から外れることを可能にする傾斜の動き(傾斜ウェハ浸漬機能)と、その両方が提供される。 Further, the entire wafer holder 111 is vertically raised or lowered by an actuator (not shown) so that the base end portion of the wafer holder is immersed in the plating solution. In this way, the two-component positioning mechanism makes it possible to move the wafer in a vertical direction along a trajectory perpendicular to the liquid surface of the electrolytic solution and to move the wafer out of a horizontal (that is, parallel to the liquid surface of the electrolytic solution) posture. Tilting movement (tilting wafer immersion function) and both are provided.

留意すべきは、ウェハホルダ111は、陽極室157とメッキ溶液とを収容するメッキ室117を備えたメッキセル115と共に用いられるということである。陽極室157は、陽極119(例えば、銅陽極)を保持しており、陽極区画室と陰極区画室に異なる電解質を維持するように設計された膜または他のセパレータを含むことができる。図示の実施形態では、回転するウェハに向かって均一な前線で電解液を上方に向けるために、ディフューザ153を採用している。一部の実施形態では、フロー・ディフューザは、絶縁材料(例えば、プラスチック)の固体片で構成された高抵抗仮想陽極(HRVA)板であって、多数(例えば、4,000〜15,000)の一次元的な小孔(直径が0.01〜0.050インチ(0.254〜1.27ミリメートル))を有し、板の上方の陰極室に接続されている。孔の総断面積は、全投射面積の約5%未満であり、これによって、システムのメッキ均一性を向上させる助けとなる十分な流れ抵抗がメッキセル内に導入される。高抵抗仮想陽極板、および半導体ウェハを電気化学的に処理するための対応する装置についてのさらなる説明は、2008年11月7日に出願された米国特許出願第12/291,356号にて提供されており、この文献は、その全体がすべての目的のために本参照により本明細書に組み込まれる。メッキセルは、さらに、別々の電解液流パターンを制御および生成するために、隔膜を含むことができる。他の実施形態では、抑制剤、促進剤、または他の有機メッキ添加剤をほとんど含まない電解液を収容する陽極室を画成するために、膜が用いられる。 It should be noted that the wafer holder 111 is used with a plating cell 115 having a plating chamber 117 containing an anode chamber 157 and a plating solution. The anode compartment 157 holds an anode 119 (eg, a copper anode) and can include a membrane or other separator designed to maintain different electrolytes in the anode compartment and the cathode compartment. In the illustrated embodiment, a diffuser 153 is employed to direct the electrolyte upward with a uniform front towards the spinning wafer. In some embodiments, the flow diffuser is a high resistance virtual anode (HRVA) plate composed of a solid piece of insulating material (eg, plastic) with a large number (eg, 4,000 to 15,000). Has a one-dimensional small hole (0.01 to 0.050 inch (0.254 to 1.27 millimeters) in diameter) connected to the cathode chamber above the plate. The total cross-sectional area of the holes is less than about 5% of the total projected area, which introduces sufficient flow resistance into the plating cell to help improve the plating uniformity of the system. Further description of high resistance virtual anode plates and corresponding apparatus for electrochemically processing semiconductor wafers is provided in US patent application Ser. No. 12/291,356 filed Nov. 7, 2008. Which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. The plating cell can further include a diaphragm to control and generate separate electrolyte flow patterns. In other embodiments, the membrane is used to define an anode chamber containing an electrolyte that is substantially free of inhibitors, promoters, or other organic plating additives.

メッキセル115は、さらに、メッキセルを通して、そしてメッキされるワークピースに対して、電解液を循環させるための、配管または配管接続部を含むことができる。例えば、メッキセル115は、陽極119の中心の穴を通って陽極室157の中心に垂直に延出する電解液注入管131を備える。他の実施形態では、セルは、ディフューザ/HRVA板の下の陰極室に、陰極室の周壁において流体を導入する電解液注入マニホールドを備える(図示せず)。場合によっては、注入管131は、膜153の両側(陽極側と陰極側)に出口ノズルを備えている。この構成によると、電解液は陽極室と陰極室の両方に供給される。他の実施形態では、陽極と陰極室は、流れ抵抗膜153によって分離されており、各室は、分離された電解液の別々のフローサイクルを有している。図1の実施形態に示すように、注入ノズル155によって、膜153の陽極側に電解液が供給される。 The plating cell 115 can further include tubing or tubing connections for circulating electrolyte through the plating cell and to the workpiece to be plated. For example, the plating cell 115 includes an electrolyte injection tube 131 that extends perpendicularly to the center of the anode chamber 157 through a hole in the center of the anode 119. In another embodiment, the cell includes an electrolyte injection manifold (not shown) in the cathode chamber below the diffuser/HRVA plate that introduces fluid at the peripheral wall of the cathode chamber. In some cases, injection tube 131 includes outlet nozzles on both sides (anode side and cathode side) of membrane 153. With this configuration, the electrolytic solution is supplied to both the anode chamber and the cathode chamber. In another embodiment, the anode and cathode chambers are separated by a flow resistant membrane 153, each chamber having a separate flow cycle of separated electrolyte. As shown in the embodiment of FIG. 1, an injection nozzle 155 supplies electrolyte to the anode side of the membrane 153.

さらに、メッキセル115は、洗浄水ドレインライン159、およびメッキ溶液リターンライン161を備えており、それぞれ、メッキ室117に直接接続されている。また、洗浄水ノズル163によって、通常動作中にウェハおよび/またはカップを洗浄するための脱イオン洗浄水が供給される。メッキ溶液は、通常、メッキ室117の大部分を満たしている。気泡の飛散および発生を軽減するため、メッキ室117は、メッキ溶液戻し用の内堰165と、洗浄水戻し用の外堰167とを備えている。図示の実施形態では、これらの堰は、メッキ室117の壁の中の円周垂直スロットである。 Further, the plating cell 115 includes a cleaning water drain line 159 and a plating solution return line 161, which are directly connected to the plating chamber 117. The wash water nozzle 163 also provides deionized wash water for cleaning the wafers and/or cups during normal operation. The plating solution typically fills most of the plating chamber 117. In order to reduce the scattering and generation of air bubbles, the plating chamber 117 includes an inner dam 165 for returning the plating solution and an outer dam 167 for returning the cleaning water. In the illustrated embodiment, these weirs are circumferential vertical slots in the walls of the plating chamber 117.

上述のように、電気メッキ用クラムシェルは、一般に、シーリング機能と電気的接続機能を提供するため、リップシールと、1つ以上の接触要素を備えている。リップシールは、エラストマ材で構成することができる。リップシールは、半導体基板の表面とシールを形成して、基板の周辺領域から電解液を排除する。この周辺領域は、堆積が生じることはなく、ICデバイスの形成には使用されず、つまり、この周辺領域は加工面の一部ではない。この領域は、電解液がこの領域から排除されるため、エッジ排除領域と呼ばれることもある。周辺領域は、処理中に基板を支持および封止するために用いられるとともに、接触要素との電気的接続を形成するために用いられる。一般に、加工面は増加させることが望ましいので、周辺領域は、上記の機能を維持しつつ、可能な限り小さくする必要がある。一部の実施形態では、周辺領域は、基板のエッジから約0.5ミリメートルから3ミリメートルの間である。 As mentioned above, electroplating clamshells generally include a lip seal and one or more contact elements to provide sealing and electrical connection functions. The lip seal can be made of an elastomeric material. The lip seal forms a seal with the surface of the semiconductor substrate to exclude electrolyte from the peripheral region of the substrate. This peripheral region does not cause deposition and is not used to form IC devices, that is, it is not part of the work surface. This area is also referred to as the edge exclusion area because the electrolyte is excluded from this area. The peripheral region is used to support and seal the substrate during processing and to make electrical connections with the contact elements. In general, it is desirable to increase the machined surface, so the peripheral area should be as small as possible while maintaining the above function. In some embodiments, the peripheral region is between about 0.5 millimeters and 3 millimeters from the edge of the substrate.

設置する際に、リップシールと接触要素は、クラムシェルの他の構成部品と合わせて組み付けられる。当業者であれば、特に周辺領域が小さい場合の、この作業の難しさが分かるであろう。このクラムシェルによって提供される開口全体は、基板のサイズに匹敵する(例えば、200mmウェハ、300mmウェハ、450mmウェハなどを収容するための開口)。また、基板は、それ自体の寸法公差を有する(例えば、SEMI規格に準拠した標準的な300mmウェハの場合は、+/−0.2ミリメートル)。特に困難な作業は、両方とも比較的柔軟な材料で構成されていることから、エラストマ・リップシールと接触要素のアライメントである。これらの2つの構成部品は、極めて高精度な相対位置で配置される必要がある。リップシールの封止縁と接触要素が相互に離れすぎた位置に配置されると、クラムシェルの操作の際に、接触子と基板との間に形成される電気的接続が不十分となるか、または形成されないことがある。一方、封止縁が接触子に近すぎる位置に配置されると、接触子が封止を阻害して、周辺領域への漏れを引き起こすことがある。例えば、従来の接触リングは、多くの場合、複数の可撓性「フィンガ」で構成されており、それらがバネのように作用して、図2のクラムシェル・アセンブリ(ただし、カップ201、コーン203、リップシール212)に示すように、基板に押し当てられることで、電気的接続を確立する。これらの可撓性フィンガ208は、リップシール212に対して位置合わせすることが非常に困難であるだけではなく、装着する際に損傷しやすく、また、もし電解液が周辺領域に入ると、洗浄するのが難しい。 During installation, the lip seal and contact element are assembled with the other components of the clamshell. Those skilled in the art will appreciate the difficulty of this task, especially when the peripheral area is small. The overall aperture provided by the clamshell is comparable to the size of the substrate (eg, an aperture to accommodate 200 mm wafers, 300 mm wafers, 450 mm wafers, etc.). The substrate also has its own dimensional tolerances (e.g. +/- 0.2 mm for a standard 300 mm wafer according to the SEMI standard). A particularly difficult task is the alignment of the elastomeric lip seal and the contact element, as both are constructed of relatively soft materials. These two components need to be placed in relative positions with extremely high precision. If the sealing edge of the lip seal and the contact element are placed too far apart from each other, will the electrical connection made between the contact and the substrate be insufficient during operation of the clamshell? , Or may not be formed. On the other hand, if the sealing edge is located too close to the contact, the contact may obstruct the sealing and cause leakage to the peripheral area. For example, conventional contact rings often consist of a plurality of flexible "fingers" that act like springs to allow the clamshell assembly of FIG. As shown at 203, lip seal 212), it is pressed against the substrate to establish an electrical connection. Not only are these flexible fingers 208 very difficult to align with respect to the lip seal 212, but they are also susceptible to damage during installation, and if the electrolyte enters the peripheral area, it will be cleaned. Difficult to do.

一体化された接触要素を有するリップシール・アセンブリ
エラストマ・リップシールに一体化された接触要素を有する新規のリップシール・アセンブリを、本明細書において提示する。現場で2つの別々のシーリング部品と電気部品(例えば、リップシールと接触リング)を装着および位置合わせするのではなく、そのアセンブリの製造時に、それら2つの構成部品が、位置合わせおよび一体化される。このアライメントは、装着する際にも、さらにはクラムシェルの操作の際にも、維持される。従って、アライメントを設定および検査する必要があるのは、一度のみ、すなわちアセンブリの製造時のみである。
Lip Seal Assembly With Integrated Contact Elements A novel lip seal assembly with contact elements integrated into an elastomeric lip seal is presented herein. Rather than mounting and aligning two separate sealing and electrical components (eg, lip seal and contact ring) in the field, the two components are aligned and integrated during manufacture of the assembly. .. This alignment is maintained both during mounting and when operating the clamshell. Therefore, it is only necessary to set and inspect the alignment once, that is, when the assembly is manufactured.

図3Aは、一部の実施形態による、リップシール・アセンブリ302を備えたクラムシェル300の一部の概略図である。リップシール・アセンブリ302は、半導体基板(図示せず)と係合するためのエラストマ・リップシール304を備える。リップシール304は、本文書の他の部分で説明されるように、基板とシールを形成して、半導体基板の周辺領域からメッキ溶液を排除する。リップシール304は、基板に向かって上方に延出する突起308を有することができる。突起は、圧迫されて、ある程度変形し得ることで、シールを形成する。リップシール304は、周辺領域からメッキ溶液を排除するための周縁を規定する内径を有する。 FIG. 3A is a schematic illustration of a portion of a clamshell 300 with a lip seal assembly 302 according to some embodiments. The lip seal assembly 302 comprises an elastomeric lip seal 304 for engaging a semiconductor substrate (not shown). The lip seal 304 forms a seal with the substrate, as described elsewhere in this document, to exclude the plating solution from the peripheral region of the semiconductor substrate. The lip seal 304 can have a protrusion 308 that extends upward toward the substrate. The protrusions can be compressed and deform to some extent to form a seal. The lip seal 304 has an inner diameter that defines a perimeter for excluding plating solution from the peripheral area.

リップシール・アセンブリ302は、さらに、リップシール304に構造的に一体化された1つ以上の接触要素310を備える。上述のように、接触要素310は、電気メッキ中の半導体基板に電流を供給するために用いられる。接触要素310は、リップシール・アセンブリ302のシーリング特性を阻害しないように、リップシール304の第1の内径よりも大きい第2の内径を規定する露出部312を有する。接触要素310は、一般に、電気メッキ用クラムシェルのバスバー316のような電流源と電気的に接続するための、別の露出部313を有する。しかしながら、他の接続方式も可能である。例えば、バスバー316に接続され得る配電バス314と、接触要素310を相互接続することができる。 The lip seal assembly 302 further comprises one or more contact elements 310 structurally integrated with the lip seal 304. As mentioned above, the contact elements 310 are used to supply current to the semiconductor substrate during electroplating. The contact element 310 has an exposed portion 312 that defines a second inner diameter greater than the first inner diameter of the lip seal 304 so as not to interfere with the sealing properties of the lip seal assembly 302. The contact element 310 generally has another exposed portion 313 for electrically connecting to a current source, such as an electroplating clamshell bus bar 316. However, other connection schemes are possible. For example, the distribution bus 314, which may be connected to the bus bar 316, and the contact element 310 may be interconnected.

上述のように、リップシール304への1つ以上の接触要素310の一体化は、リップシール・アセンブリ302の製造の際に実施されて、アセンブリの装着および操作の際に維持される。この一体化は、様々な方法で実施することができる。例えば、接触要素310の上にエラストマ材をオーバモールドすることができる。また、アセンブリ302の剛性、導電性、および他の機能性を向上させるため、電流供給バス314などの他の要素を、アセンブリに一体化することもできる。 As mentioned above, the integration of the one or more contact elements 310 into the lip seal 304 is performed during manufacture of the lip seal assembly 302 and maintained during installation and operation of the assembly. This integration can be implemented in various ways. For example, an elastomeric material can be overmolded onto the contact element 310. Also, other elements, such as the current supply bus 314, may be integrated into the assembly to enhance the rigidity, conductivity, and other functionality of the assembly 302.

図3Aに示すリップシール・アセンブリ302は、2つの露出部312と313の間に位置して2つ露出部を接続する非露出中間部を有する接触要素310を備える。この非露出部は、エラストマ・リップシール304の本体に貫通して延在し、エラストマ・リップシール304で完全に包囲されて、エラストマ・リップシールの表面下に構造的に一体化されている。このタイプのリップシール・アセンブリ302は、例えば、接触要素310の非露出部の上にエラストマ・リップシール304をオーバモールドすることによって形成することができる。このような接触要素は、接触要素310のほんのわずかな部分のみがリップシール・アセンブリ302の表面まで延びて露出しているので、特に洗浄が容易であり得る。 The lip seal assembly 302 shown in FIG. 3A comprises a contact element 310 having a non-exposed intermediate portion located between two exposed portions 312 and 313 to connect the two exposed portions. This unexposed portion extends through the body of the elastomeric lip seal 304, is completely surrounded by the elastomeric lip seal 304, and is structurally integrated beneath the surface of the elastomeric lip seal. This type of lip seal assembly 302 can be formed, for example, by overmolding an elastomeric lip seal 304 over the unexposed portion of the contact element 310. Such contact elements may be particularly easy to clean because only a small portion of contact element 310 extends and is exposed to the surface of lip seal assembly 302.

図3Bは、別の実施形態を示しており、この場合、接触要素322は、エラストマ・リップシール304の表面上に延在しており、リップシール・アセンブリによって包囲された中間領域は有していない。一部の実施形態では、中間領域は、エラストマ・リップシールの表面上に構造的に一体化された、接触要素の第3の露出部とみなすことができ、これは、接触要素の第1の2つの露出部312と313の間に位置して、これら2つの部分を接続している。この実施形態は、例えば、表面に接触要素322を圧入することにより、または表面にそれを成形することにより、または表面にそれを接着することにより、または表面にそれを他の方法で装着することにより、構成することができる。接触要素をエラストマ・リップシールに一体化する方法に関わりなく、接触要素が基板に電気的に接続する点または面は、リップシールが基板とシールを形成する点または面に対して、そのアライメントが優先的に維持される。接触要素とリップシールのその他の部分は、互いに対して可動とすることができる。例えば、バスバーに電気的に接続する接触要素の露出部は、リップシールに対して動くことができる。 FIG. 3B shows another embodiment, where the contact element 322 extends over the surface of the elastomeric lip seal 304 and has an intermediate region surrounded by the lip seal assembly. Absent. In some embodiments, the intermediate region can be considered a structurally integrated third exposed portion of the contact element on the surface of the elastomeric lip seal, which is the first exposed portion of the contact element. It is located between the two exposed parts 312 and 313 and connects these two parts. This embodiment is, for example, by pressing the contact element 322 into the surface, or by molding it into the surface, or by adhering it to the surface, or otherwise attaching it to the surface. Can be configured as follows. Regardless of how the contact element is integrated into the elastomeric lip seal, the point or surface at which the contact element electrically connects to the substrate is aligned with respect to the point or surface at which the lip seal forms a seal with the substrate. Priority is maintained. The contact element and the other part of the lip seal can be movable relative to each other. For example, the exposed portion of the contact element that electrically connects to the busbar can move relative to the lip seal.

図3Aを再び参照して、第1の内径は周辺領域を規定する一方、第2の内径は、接触要素と基板とのオーバーラップを規定する。一部の実施形態では、第1と第2の内径の差の大きさは、約0.5ミリメートル(mm)もしくはそれ未満であり、これは、接触要素310の露出部312が、電解液から約0.25mmもしくはそれ未満で隔てられていることを意味する。この小さい離隔距離によって、比較的小さい周辺領域を有することが、基板への十分な電気的接続を維持しつつ可能となる。そのような実施形態の一部において、第1と第2の内径の差の大きさは、約0.4mmもしくはそれ未満、または約0.3mmもしくはそれ未満、または約0.2mmもしくはそれ未満、または約0.1mmもしくはそれ未満である。他の実施形態では、これらの直径の差の大きさは、約0.6mmもしくはそれ未満、または約0.7mmもしくはそれ未満、または約1mmもしくはそれ未満とすることができる。一部の実施形態では、接触要素は、少なくとも約30アンペアで、より具体的には少なくとも約60アンペアで、通電するように構成されている。接触要素は、複数のフィンガを有することができ、それらのフィンガのそれぞれの接触チップは、リップシールのエッジに関して固定される。同実施形態または他の実施形態において、1つ以上の接触要素の露出部に、複数の接点を備える。これらの接点は、エラストマ・リップシールの表面から離間する方向に延出し得る。他の実施形態では、1つ以上の接触要素の露出部に、連続面を備える。 Referring again to FIG. 3A, the first inner diameter defines the peripheral region, while the second inner diameter defines the overlap between the contact element and the substrate. In some embodiments, the magnitude of the difference between the first and second inner diameters is about 0.5 millimeters (mm) or less, which means that the exposed portion 312 of the contact element 310 is not exposed to the electrolyte. It is meant to be separated by about 0.25 mm or less. This small separation distance allows having a relatively small peripheral area while maintaining sufficient electrical connection to the substrate. In some of such embodiments, the magnitude of the difference between the first and second inner diameters is about 0.4 mm or less, or about 0.3 mm or less, or about 0.2 mm or less, Or about 0.1 mm or less. In other embodiments, the magnitude of these diameter differences can be about 0.6 mm or less, or about 0.7 mm or less, or about 1 mm or less. In some embodiments, the contact element is configured to energize at least about 30 amps, and more specifically at least about 60 amps. The contact element can have a plurality of fingers, each contact tip of the fingers being fixed with respect to the edge of the lip seal. In the same or other embodiments, the exposed portion of one or more contact elements comprises a plurality of contacts. These contacts may extend away from the surface of the elastomeric lip seal. In another embodiment, the exposed portion of one or more contact elements comprises a continuous surface.

コンフォーマル接触面を形成する可撓性接触要素を備えたリップシール・アセンブリ
接触要素と基板との間の接触面を増加させることによって、クラムシェル・アセンブリにおいて基板を封止する際およびその後の電気メッキ中の、基板への電気的接続を顕著に改善することができる。従来の接触要素(例えば、図2に示す「フィンガ」)は、比較的小さい接触領域を有する基板と「点接触」のみするように設計されている。接触フィンガの先端が基板に触れると、フィンガは、曲がることで、基板に抗する力を与える。この力は、いくらか接触抵抗を軽減する助けとなり得るが、多くの場合、電気メッキ中に問題を引き起こすのに十分な接触抵抗が依然として残る。また、接触フィンガは、曲げ動作を何度も繰り返すことによって、時間の経過とともに損傷することがある。
Lip Seal Assembly with Flexible Contact Elements Forming Conformal Contact Surfaces By increasing the contact surface between the contact elements and the substrate, electrical sealing during and after sealing the substrate in the clamshell assembly. The electrical connection to the substrate during plating can be significantly improved. Conventional contact elements (eg, the "fingers" shown in Figure 2) are designed to only "point contact" with substrates that have a relatively small contact area. When the tips of the contact fingers touch the substrate, the fingers bend and impart a force against the substrate. This force may help alleviate the contact resistance to some extent, but in many cases there is still sufficient contact resistance to cause problems during electroplating. Also, the contact fingers may be damaged over time due to repeated bending operations.

本明細書で記載するのは、エラストマ・リップシールの上面にコンフォーマルに配置された1つ以上の可撓性接触要素を備えるリップシール・アセンブリである。これらの接触要素は、半導体基板と係合すると撓み、そして、リップシール・アセンブリによって基板が支持、係合、および封止されているときに、半導体基板と接触接合するコンフォーマル接触面を形成するように構成されている。基板とリップシールとの間にシールが形成されるのと同様にして、コンフォーマル接触面は、基板がリップシールに押し当てられると形成される。この場合、接触要素に基板を押し当てると、接触要素が配置されているエラストマ材が圧迫されて、バネのような反力を及ぼし得ることで、基板の形状への接触要素の適合を促すことができる。なお、接触要素が配置されているエラストマ材は、一部の実施形態では、封止界面を形成するエラストマ材と連続しているものの、その封止界面は、一般に、接触要素と基板との間に形成されたコンフォーマル接触面とは、たとえそれら2つの面が互いに隣接して形成されることがあるとしても、区別されなければならない。また、本明細書において、コンフォーマル接触要素が基板の形状に「適合する」、もしくはより具体的に基板のエッジベベル領域の形状に「適合する」、と記載される場合、または、電気的接続を形成することは、接触要素が基板の形状に「適合すること」を含む、と記載される場合、当然のことながら、これは、接触要素の形状を基板の形状の一部に適合させるように調整することを伴うものの、接触要素の形状の全体を基板の形状に合わせて調整すること、または基板の径方向エッジプロファイル全体に接触要素の形状が適合すること、を意味するのではなく、接触要素の形状の少なくとも一部が基板の形状の一部に略適合するように変化することを意味するにすぎない、ということにも留意すべきである。 Described herein is a lip seal assembly that includes one or more flexible contact elements conformally disposed on the top surface of an elastomeric lip seal. These contact elements flex when engaged with the semiconductor substrate and form a conformal contact surface for contact bonding with the semiconductor substrate when the substrate is supported, engaged, and sealed by the lip seal assembly. Is configured. A conformal contact surface is formed when the substrate is pressed against the lip seal, similar to how a seal is formed between the substrate and the lip seal. In this case, pressing the substrate against the contact element may squeeze the elastomeric material in which the contact element is placed and exert a reaction force, such as a spring, to encourage the contact element to conform to the shape of the substrate. You can It should be noted that although the elastomeric material on which the contact elements are disposed is continuous with the elastomeric material that forms the sealing interface in some embodiments, the sealing interface is generally between the contact element and the substrate. It must be distinguished from the conformal contact surface formed in step 1, even if the two surfaces are formed adjacent to each other. Also, when the conformal contact element is described herein as "fitting" to the shape of the substrate, or more specifically "fitting" to the shape of the edge bevel region of the substrate, or electrical connection When forming is described as including "fitting" the contact element to the shape of the substrate, it is understood that this will match the shape of the contact element to a portion of the shape of the substrate. The contact, but with adjustment, does not mean that the overall shape of the contact element is adjusted to the shape of the substrate, or that the shape of the contact element fits the entire radial edge profile of the substrate. It should also be noted that it merely means that at least part of the shape of the element changes to approximately match part of the shape of the substrate.

図4Aは、一部の実施形態により、基板406をリップシール402上に位置決めおよび封止する前の、エラストマ・リップシール402の上面に配置された可撓性接触要素404を備えるリップシール・アセンブリ400を示している。図4Bは、一部の実施形態により、基板406をリップシール402で位置決めおよび封止した後の、同リップシール・アセンブリ400を示している。具体的には、基板がリップシール・アセンブリに保持/係合されると、可撓性接触要素404が撓んで、基板406との界面にコンフォーマル接触面を形成することを示している。可撓性接触要素404と基板406との間の電気的界面は、基板の(平坦な)前面および/または基板のベベル端面上に延在し得る。全体として、基板406との界面に可撓性接触要素404のコンフォーマル接触面を提供することにより、より大きな接触界面領域が形成される。 FIG. 4A illustrates a lip seal assembly with a flexible contact element 404 disposed on top of an elastomeric lip seal 402 prior to positioning and sealing a substrate 406 onto the lip seal 402, according to some embodiments. 400 is shown. FIG. 4B illustrates the lip seal assembly 400 after the substrate 406 has been positioned and sealed with the lip seal 402, according to some embodiments. Specifically, it is shown that the flexible contact element 404 flexes to form a conformal contact surface at the interface with the substrate 406 when the substrate is held/engaged with the lip seal assembly. The electrical interface between the flexible contact element 404 and the substrate 406 may extend on the (flat) front surface of the substrate and/or the beveled end surface of the substrate. Overall, by providing the conformal contact surface of the flexible contact element 404 at the interface with the substrate 406, a larger contact interface area is formed.

基板との界面において、可撓性接触要素404のコンフォーマル性は重要であるが、可撓性接触要素404の残り部分も、リップシール402に対してコンフォーマルとすることができる。例えば、可撓性接触要素404は、リップシールの表面に沿ってコンフォーマルに延在することができる。他の実施形態では、可撓性接触要素404の残り部分は、他の(例えば、非コンフォーマルな)材料で構成することができ、さらに/または異なる(例えば、非コンフォーマルな)構成を有することができる。従って、いくつかの実施形態において、1つ以上の可撓性接触要素は、基板がリップシール・アセンブリに係合されたときに基板に接触するように構成されていない部分を有することができ、この非接触部分は、コンフォーマル材を含むことができ、または非コンフォーマル材を含むことができる。 At the interface with the substrate, the conformality of the flexible contact element 404 is important, but the rest of the flexible contact element 404 can also be conformal to the lip seal 402. For example, the flexible contact element 404 can conformally extend along the surface of the lip seal. In other embodiments, the remainder of the flexible contact element 404 can be constructed of other (eg, non-conformal) materials and/or have different (eg, non-conformal) configurations. be able to. Thus, in some embodiments, the one or more flexible contact elements can have a portion that is not configured to contact the substrate when the substrate is engaged with the lipseal assembly, The non-contact portion can include a conformal material or can include a non-conformal material.

また、コンフォーマル接触面によって、可撓性接触要素404と半導体基板406との間に連続界面を形成することができるものの、連続界面を形成することは必須ではないことに留意すべきである。例えば、一部の実施形態では、コンフォーマル接触面は、半導体基板との不連続界面を形成する間隙を有する。具体的には、エラストマ・リップシールの表面に配置された多数のワイヤチップおよび/またはワイヤメッシュを含む可撓性接触要素404で、不連続のコンフォーマル接触面を形成することができる。コンフォーマル接触面は、不連続であっても、クラムシェルを閉じるときにリップシールが変形することで、リップシールの形状に従う。 It should also be noted that while a conformal contact surface can form a continuous interface between the flexible contact element 404 and the semiconductor substrate 406, forming a continuous interface is not essential. For example, in some embodiments, the conformal contact surface has a gap that forms a discontinuous interface with the semiconductor substrate. Specifically, a discontinuous conformal contact surface can be formed with flexible contact elements 404 that include multiple wire tips and/or wire meshes disposed on the surface of an elastomeric lip seal. The conformal contact surface follows the shape of the lip seal, even if it is discontinuous, due to the deformation of the lip seal when the clamshell is closed.

可撓性接触要素404は、エラストマ・リップシールの上面に装着することができる。例えば、可撓性接触要素404は、(コンフォーマル接触面を形成する可撓性接触要素という具体的文脈ではないが)図3Aおよび図3Bを参照して上述したように、圧入、接着、成形、または他の方法で、表面に装着することができる。他の実施形態では、可撓性接触要素404を、エラストマ・リップシールの上面に、それら両者の間に特定の接合特性を備えることなく配置することができる。いずれの場合にも、(クラムシェルが閉じられるときに)半導体基板によって可撓性接触要素404に作用する力により、接触要素の下でエラストマの圧縮が生じ、そしてこれにより提供されるバネのような反力によって、基板の形状に対する可撓性接触要素のコンフォーマル性は高まる。 The flexible contact element 404 can be mounted on the top surface of the elastomer lip seal. For example, the flexible contact element 404 may be press fit, glued, molded, as described above with reference to FIGS. 3A and 3B (although not in the specific context of a flexible contact element forming a conformal contact surface). , Or otherwise, can be attached to the surface. In other embodiments, the flexible contact element 404 can be placed on the top surface of the elastomeric lip seal without any particular bonding characteristics therebetween. In either case, the force exerted on the flexible contact element 404 by the semiconductor substrate (when the clamshell is closed) causes compression of the elastomer under the contact element, and like a spring provided thereby. The reaction force increases the conformability of the flexible contact element to the shape of the substrate.

また、(コンフォーマル接触面を形成して)基板406と接触接合する可撓性接触要素404の部分は露出面であるが、一方、可撓性接触要素404のその他の部分は、露出させることなく、例えば、非コンフォーマルであるが一体化された図3Bに示すリップシール・アセンブリと若干類似した形態で、エラストマ・リップシールの表面下に一体化することができる。 Also, the portion of the flexible contact element 404 that makes contact with the substrate 406 (forming the conformal contact surface) is the exposed surface, while the other portion of the flexible contact element 404 is exposed. Instead, for example, it can be integrated below the surface of an elastomeric lip seal in a manner somewhat similar to the non-conformal but integrated lip seal assembly shown in FIG. 3B.

一部の実施形態では、可撓性接触要素404は、エラストマ・リップシールの上面に堆積された導電性堆積物の導電層を有する。導電性堆積物の導電層は、化学気相成長(CVD)、および/または物理気相成長(PVD)、および/または(電気)メッキを用いて形成/堆積され得る。一部の実施形態では、可撓性接触要素404は、導電性エラストマ材で構成することができる。 In some embodiments, the flexible contact element 404 has a conductive layer of conductive deposit deposited on the top surface of the elastomeric lip seal. The conductive layer of the conductive deposit may be formed/deposited using chemical vapor deposition (CVD), and/or physical vapor deposition (PVD), and/or (electro)plating. In some embodiments, flexible contact element 404 can be constructed of a conductive elastomeric material.

基板アライメント・リップシール
前述のように、メッキ溶液が排除される基板の周辺領域は小さくなければならず、これにより、クラムシェルを閉じて封止する前に半導体基板の慎重かつ精密なアライメントが必要となる。ミスアライメントは、一方で漏れの原因となることがあり、さらに/または他方で基板の加工領域を無用に被覆する/遮る原因となることがある。基板径の厳しい公差によって、アライメントはさらに難しくなり得る。場合によって、アラインメントは、移送機構によって(例えば、ロボットハンドオフ機構の精度に依存して)、さらにクラムシェルカップの側壁に配置されたスナバなどのアラインメント機能を用いて、提供されることがある。しかしながら、繰り返し精密な基板の位置決めを得るためには、移送機構は、設置される際に、カップに対して精密に設置およびアライメントされる(すなわち、他の構成要素の相対位置について「教育される」)ことが必要である。このロボット教育およびアライメントプロセスは、実施するのがかなり困難であって、多大な労力を要し、さらに、高度な技能を持つ人員を必要とする。また、スナバ機能は、搭載するのが難しく、リップシールとスナバとの間に多数の部品が配置されることから、公差の積み上がりが大きくなる傾向がある。
Substrate Alignment and Lip Seals As mentioned above, the peripheral area of the substrate where the plating solution is excluded must be small, which requires careful and precise alignment of the semiconductor substrate before closing and sealing the clamshell. Becomes Misalignment can cause leakage on the one hand and/or unnecessarily cover/occlude the processing area of the substrate on the other hand. Alignment can be made more difficult by tight tolerances on the substrate diameter. In some cases, the alignment may be provided by the transfer mechanism (eg, depending on the accuracy of the robot handoff mechanism) and also by use of alignment features such as snubbers located on the sidewalls of the clamshell cup. However, in order to obtain repeatable precision substrate positioning, the transfer mechanism is precisely installed and aligned with respect to the cup when installed (ie, "trained" with respect to the relative positions of other components). ")It is necessary. This robot education and alignment process is fairly difficult to implement, labor intensive, and requires highly skilled personnel. Further, the snubber function is difficult to mount, and a large number of parts are arranged between the lip seal and the snubber, which tends to increase the tolerance stackup.

そこで、本明細書で開示するのは、クラムシェルにおいて基板を支持および封止するためだけではなく、封止する前に、クラムシェル内で基板を位置合わせするためにも用いられるリップシールである。そのようなリップシールの各種機能について、図5A〜5Cを参照して、以下で説明する。具体的には、図5Aは、一部の実施形態により、基板509を支持するリップシール502を備えるクラムシェル部分500の、リップシール502の一部分を圧迫する前の概略断面図である。リップシール502は、シーリング突起504を含む可撓性エラストマ支持縁部503を有する。シーリング突起504は、半導体基板509に係合して、支持を提供し、シールを形成するように構成されている。シーリング突起504は、メッキ溶液を排除するための周縁を規定しており、その排除周縁を規定する第1の内径(図5Aを参照)を有し得る。なお、エラストマ・リップシールに対して基板を封止しているときには、シーリング突起504が変形することによって、周縁および/または第1の内径がわずかに変化し得るということに留意すべきである。 Disclosed herein is a lip seal that is used not only to support and seal the substrate in the clamshell, but also to align the substrate within the clamshell prior to sealing. .. The various functions of such a lip seal are described below with reference to Figures 5A-5C. Specifically, FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a clamshell portion 500 with a lip seal 502 supporting a substrate 509 prior to compressing a portion of the lip seal 502, according to some embodiments. The lip seal 502 has a flexible elastomeric support edge 503 that includes a sealing protrusion 504. The sealing protrusion 504 is configured to engage the semiconductor substrate 509 to provide support and form a seal. The sealing protrusion 504 defines a perimeter for excluding the plating solution and may have a first inner diameter (see FIG. 5A) that defines the expulsion perimeter. It should be noted that when sealing the substrate against the elastomer lip seal, the deformation of the sealing protrusion 504 may cause the peripheral edge and/or the first inner diameter to change slightly.

リップシール502は、さらに、可撓性エラストマ支持縁部503の上方に位置する可撓性エラストマ上部505を有する。可撓性エラストマ上部505は、圧迫されるように構成された上面507と、さらに内側面506と、を有し得る。内側面506は、シーリング突起504に対して外側に位置する(エラストマ・リップシールに保持されている半導体基板の中心から、内側面506がシーリング突起504よりも遠くに位置することを意味する)ことができ、電気メッキ用クラムシェルの他の構成要素によって上面507が圧迫されると、内側に(保持されている半導体基板の中心に向かって)動くように構成することができる。一部の実施形態において、内側面の少なくとも一部は、少なくとも約0.1mm、または少なくとも約0.2mm、または少なくとも約0.3mm、または少なくとも約0.4mm、または少なくとも約0.5mm、内側に動くように構成されている。この内側への動きによって、リップシールの内側面506を、シーリング突起504の上に載置された半導体基板のエッジに接触させて、基板をリップシールの中心に向けて押圧し、これにより、それを電気メッキ用クラムシェル内で位置合わせすることができる。一部の実施形態では、可撓性エラストマ上部505は、(上記の)第1の内径よりも大きい第2の内径(図5Aを参照)を規定している。上面507が圧迫されていないときには、第2の内径は半導体基板509の直径よりも大きく、これにより、可撓性エラストマ上部505を通して、半導体基板509を下降させて、可撓性エラストマ支持縁部503のシーリング突起504の上に載置することにより、クラムシェル・アセンブリ内にロードすることができる。 The lip seal 502 further has a flexible elastomer top 505 located above the flexible elastomer support edge 503. The flexible elastomeric upper portion 505 can have an upper surface 507 configured to be squeezed and also an inner surface 506. The inner side surface 506 is located outside of the sealing projection 504 (meaning that the inner side surface 506 is located farther from the center of the semiconductor substrate held by the elastomer lip seal than the sealing projection 504). And can be configured to move inward (towards the center of the semiconductor substrate being held) when the upper surface 507 is squeezed by other components of the electroplating clamshell. In some embodiments, at least a portion of the inner surface is at least about 0.1 mm, or at least about 0.2 mm, or at least about 0.3 mm, or at least about 0.4 mm, or at least about 0.5 mm, inside. It is configured to move to. This inward movement causes the inner surface 506 of the lip seal to contact the edge of the semiconductor substrate resting on the sealing protrusion 504 and press the substrate toward the center of the lip seal, thereby Can be aligned within the electroplating clamshell. In some embodiments, the flexible elastomeric upper portion 505 defines a second inner diameter (see FIG. 5A) that is greater than the first inner diameter (described above). When the upper surface 507 is not compressed, the second inner diameter is larger than the diameter of the semiconductor substrate 509, which causes the semiconductor substrate 509 to descend through the flexible elastomer upper portion 505, and the flexible elastomer support edge 503. It can be loaded into the clamshell assembly by resting on the sealing protrusion 504 of the.

エラストマ・リップシール502は、さらに、一体化されるか、または他の方法で装着された、接触要素508を有することができる。他の実施形態では、接触要素508は、別個の構成部品とすることができる。いずれにしても、別個の構成部品であるか否かに関わりなく、接触要素508がリップシール502の内側面506に設けられると、その接触要素508も、基板の位置合わせに関与し得る。従って、これらの例では、接触要素508を有する場合、これは内側面506の一部であるとみなされる。 The elastomeric lip seal 502 can further include contact elements 508 that are integrated or otherwise attached. In other embodiments, the contact element 508 can be a separate component. In any event, if contact element 508 is provided on the inner surface 506 of lip seal 502, whether as a separate component or not, that contact element 508 may also be involved in substrate alignment. Thus, in these examples, if it has the contact element 508, it is considered to be part of the inner surface 506.

(電気メッキ用クラムシェル内で半導体基板を位置合わせおよび封止するために)エラストマ上部505の上面507を圧迫することは、様々な形態で実現することができる。例えば、クラムシェルのコーンまたは他の構成部品の一部によって、上面507を圧迫することができる。図5Bは、一部の実施形態による、図5Aに示す同クラムシェル部分の、コーン510で圧迫される直前の概略図である。コーン510を用いて、上部505の上面507を押圧して上部を変形させるとともに、基板509を押圧して基板509をシーリング突起504に対して封止する場合には、コーンは、特定の形態で互いに対してオフセットした2つの面511および512を有し得る。具体的には、第1の面511は、上部505の上面507を押圧するように構成される一方、第2の面512は、基板509を押圧するように構成されている。基板509は、一般的に、基板509をシーリング突起504に対して封止する前に、位置合わせされる。従って、第2の面512が基板509を押圧する前に、第1の面511が上面507を押圧する必要があり得る。このため、図5Bに示すように、第1の面511が上面507に接触するときに、第2の面512と基板509との間には間隙が存在し得る。この間隙は、アライメントを得るために必要な上部505の変形に依存し得る。 Squeezing the upper surface 507 of the elastomeric top 505 (to align and seal the semiconductor substrate within the electroplating clamshell) can be accomplished in a variety of ways. The top surface 507 can be squeezed, for example, by a portion of a clamshell cone or other component. 5B is a schematic illustration of the same clamshell portion shown in FIG. 5A just prior to being compressed with cone 510, according to some embodiments. When the cone 510 is used to press the upper surface 507 of the upper part 505 to deform the upper part and to press the substrate 509 to seal the substrate 509 against the sealing protrusion 504, the cone has a specific shape. It may have two faces 511 and 512 offset with respect to each other. Specifically, the first surface 511 is configured to press the upper surface 507 of the upper portion 505, while the second surface 512 is configured to press the substrate 509. The substrate 509 is generally aligned before sealing the substrate 509 to the sealing protrusion 504. Therefore, the first surface 511 may need to press the upper surface 507 before the second surface 512 presses the substrate 509. Therefore, as shown in FIG. 5B, when the first surface 511 contacts the upper surface 507, there may be a gap between the second surface 512 and the substrate 509. This gap may depend on the deformation of the top 505 needed to obtain the alignment.

他の実施形態では、上面507と基板509は、垂直位置決めが独立に制御され得るクラムシェルの別々の構成部品によって押圧される。この構成によって、基板509を押圧する前に、上部505の変形を独立に制御することが可能となり得る。例えば、一部の基板が、他のものよりも大きい直径を有することがある。そのような、より大きい基板の位置合わせが必要となることがあり、一部の実施形態では、より大きい基板と内側面506との間の初期間隙がより小さいことから、より小さい基板の場合よりも、変形がより少ないことが、さらに必要となり得る。 In another embodiment, the upper surface 507 and the substrate 509 are pressed by separate components of the clamshell whose vertical positioning can be independently controlled. This configuration may allow the deformation of the top 505 to be independently controlled before pressing the substrate 509. For example, some substrates may have larger diameters than others. Such alignment of the larger substrate may be necessary, and in some embodiments the smaller initial clearance between the larger substrate and the inner surface 506 may result in less than the smaller substrate. However, less deformation may further be required.

図5Cは、一部の実施形態による、図5Aおよび図5Bに示す同クラムシェル部分の、クラムシェルを封止した後の概略図である。コーン510の第1の面511(または他の押圧部材)によって、上部505の上面507を圧迫することで、上部505を変形させると、これにより、内側面506が内側に動いて、半導体基板509に接触して押圧することにより、クラムシェル内で半導体基板509を位置合わせする。図5Cは、クラムシェルのほんの一部の断面を示しているが、このアライメントプロセスが、基板509の全周囲にわたって同時に実施されることは、当業者であれば理解できるであろう。一部の実施形態では、上面507が圧迫されると、内側面506の一部は、リップシールの中心に向かって、少なくとも約0.1mm、または少なくとも約0.2mm、または少なくとも約0.3mm、または少なくとも約0.4mm、または少なくとも約0.5mm、動くように構成されている。 FIG. 5C is a schematic diagram of the same clamshell portion shown in FIGS. 5A and 5B after sealing the clamshell, according to some embodiments. When the upper surface 507 is deformed by pressing the upper surface 507 of the upper surface 505 by the first surface 511 (or another pressing member) of the cone 510, the inner surface 506 is moved inward, and the semiconductor substrate 509 is moved. The semiconductor substrate 509 is aligned within the clamshell by contacting and pressing. Although FIG. 5C shows a cross section of only a portion of the clamshell, one skilled in the art will appreciate that this alignment process is performed simultaneously around the entire perimeter of substrate 509. In some embodiments, when the upper surface 507 is compressed, a portion of the inner surface 506 is at least about 0.1 mm, or at least about 0.2 mm, or at least about 0.3 mm toward the center of the lip seal. , Or at least about 0.4 mm, or at least about 0.5 mm.

クラムシェルにおいて基板を位置合わせおよび封止する方法
さらに本明細書では、エラストマ・リップシールを備える電気メッキ用クラムシェルにおいて半導体基板を位置合わせおよび封止する方法が開示される。図6のフローチャートは、それらの方法のいくつかを例示するものである。例えば、一部の実施形態の方法は、クラムシェルを開くこと(ブロック602)と、基板を電気メッキ用クラムシェルに供給すること(ブロック604)と、リップシールの上部を通してリップシールのシーリング突起の上に基板を下降させること(ブロック606)と、基板を位置合わせするためにリップシールの上部の上面を圧迫すること(ブロック608)と、を含む。一部の実施形態では、操作608において、エラストマ・リップシールの上部の上面を圧迫することによって、上部の内側面を半導体基板に接触させて、基板を押圧し、それをクラムシェル内で位置合わせする。
Method of Aligning and Encapsulating a Substrate in a Clamshell Further disclosed herein is a method of aligning and encapsulating a semiconductor substrate in an electroplating clamshell with an elastomer lip seal. The flow chart of Figure 6 illustrates some of these methods. For example, the method of some embodiments includes opening the clam shell (block 602), feeding the substrate to the electroplating clam shell (block 604), and passing the sealing lip of the lip seal through the top of the lip seal. Descending the substrate up (block 606) and pressing the top surface of the top of the lip seal to align the substrate (block 608). In some embodiments, in operation 608, pressing the top surface of the top of the elastomeric lip seal causes the inner surface of the top to contact the semiconductor substrate, pressing the substrate and aligning it within the clamshell. To do.

操作608で半導体基板を位置合わせした後に、一部の実施形態では、本方法は、続いて、操作610において、半導体基板を押圧することで、シーリング突起と半導体基板との間にシールを形成する。一部の実施形態では、上面を圧迫することは、半導体基板を押圧しているときに、継続する。例えば、そのような実施形態の一部において、上面を圧迫することと、半導体基板を押圧することは、クラムシェルのコーンの2つの異なる面によって実行することができる。その場合、コーンの第1の面によって、上面を圧迫するように押圧することができ、コーンの第2の面によって、基板をエラストマ・リップシールとのシールを形成するように押圧することができる。他の実施形態では、上面を圧迫することと、半導体基板を押圧することは、クラムシェルの2つの異なる構成部品によって独立に実行される。クラムシェルのそれら2つの押圧部材は、典型的には、互いに対して独立に可動であり、これにより、他の押圧部材によって基板を押圧して、リップシールに対して封止するのであれば、上面を圧迫することは停止することが可能である。また、上面の圧迫のレベルは、それに関連付けられた押圧部材によって、それに作用させる押圧力を独立に変化させることにより、半導体基板の直径に基づいて調整することができる。 After aligning the semiconductor substrate in operation 608, in some embodiments, the method continues in operation 610 by pressing the semiconductor substrate to form a seal between the sealing protrusion and the semiconductor substrate. .. In some embodiments, pressing the top surface continues while pressing the semiconductor substrate. For example, in some of such embodiments, pressing the top surface and pressing the semiconductor substrate can be performed by two different sides of the clamshell cone. In that case, the first side of the cone can press against the top side and the second side of the cone can press against the substrate to form a seal with the elastomer lip seal. .. In other embodiments, pressing the top surface and pressing the semiconductor substrate are performed independently by two different components of the clamshell. The two pressing members of the clamshell are typically moveable independently of each other so that the other pressing member presses the substrate to seal against the lip seal, Squeezing the top surface can be stopped. Also, the level of compression of the upper surface can be adjusted based on the diameter of the semiconductor substrate by independently changing the pressing force applied to it by the pressing member associated therewith.

これらの操作は、同じく図6のフローチャートに示されるとともに以下で簡単に説明される、より大きな電気メッキプロセスの一部とすることができる。 These operations can be part of a larger electroplating process, also shown in the flow chart of FIG. 6 and described briefly below.

最初に、クラムシェルのリップシールおよび接触領域を、洗浄および乾燥することができる。クラムシェルを開いて(ブロック602)、クラムシェルの中に基板をロードする。一部の実施形態では、接触チップは、シーリング・リップの平面よりわずかに上方の位置にあって、この場合、基板は、基板周辺に沿った接触チップのアレイによって支持される。次に、コーンを下向きに動かすことにより、クラムシェルを閉じて封止する。この閉じる操作の間に、上記の種々の実施形態に従って、電気接触およびシールが形成される。さらに、接触子の下隅部分を弾性リップシール・ベースに対して押し付けることができ、これによって、チップとウェハの前面との間にさらなる力が加わることになる。全周囲にわたってシールを確保するために、シーリング・リップをわずかに圧迫することができる。一部の実施形態では、基板が最初にカップの中に配置されたときには、シーリング・リップのみが前面と接触する。この例では、チップと前面との間の電気接触は、シーリング・リップを圧迫する間に確立される。 First, the clamshell lip seal and contact area can be washed and dried. Open the clamshell (block 602) and load the substrate into the clamshell. In some embodiments, the contact tips are located slightly above the plane of the sealing lip, where the substrate is supported by an array of contact tips along the perimeter of the substrate. The clam shell is then closed and sealed by moving the cone downward. During this closing operation, electrical contacts and seals are made according to the various embodiments described above. In addition, the lower corner portion of the contact can be pressed against the elastic lip seal base, which will exert additional force between the chip and the front side of the wafer. The sealing lip can be slightly squeezed to ensure a seal around the entire circumference. In some embodiments, only the sealing lip contacts the front surface when the substrate is first placed in the cup. In this example, electrical contact between the tip and the front surface is established while squeezing the sealing lip.

シールおよび電気接触が形成されたら、クラムシェルが保持する基板は、メッキ槽の中に浸されて、クラムシェル内に保持された状態で、槽内でメッキが施される(ブロック612)。この処理で使用する銅メッキ溶液の典型的な組成は、約0.5〜80g/Lの範囲の濃度の、より具体的には約5〜60g/Lの、さらに具体的には約18〜55g/Lの銅イオンと、約0.1〜400g/Lの濃度の硫酸とを含んでいる。酸性度が低い銅メッキ溶液は、通常、約5〜10g/Lの硫酸を含んでいる。酸性度が中程度の溶液と高い溶液は、それぞれ、約50〜90g/Lと150〜180g/Lの硫酸を含んでいる。塩化物イオンの濃度は、約1〜100mg/Lとすることができる。当業者に知られている、(コネチカット州ウェストヘーヴンのEnthone社から入手可能な)Enthone Viaform、Viaform NexT、Viaform Extremeなど、いくつかの銅メッキ有機添加剤、または他の促進剤、抑制剤、および平滑剤を用いることができる。メッキ処理の例は、2006年11月28日に出願された米国特許出願第11/564,222号に、より詳細に記載されており、この文献は、全ての目的のために、ただし特にメッキ処理について記載する目的で、その全体が本参照により本明細書に組み込まれる。メッキが完了して、適切な量の材料が基板の前面に堆積されたら、その後、基板はメッキ槽から取り出される。次に、表面張力および付着力によってクラムシェルの表面に残っている残留電解液の大部分を除去するために、基板とクラムシェルを回転させる。そして、クラムシェルを、引き続き回転させながら洗浄し、これにより、同伴電解液を薄めて、クラムシェルと基板表面からできる限り洗い流す。このとき、しばらくの間、通常は少なくとも約2秒の間、洗浄液を止めて基板を回転させることで、残っているいくらかの洗浄廃液を除去する。本プロセスは、続いて、クラムシェルを開き(ブロック614)、処理された基板を取り出すことができる(ブロック616)。図6に示すように、操作ブロック604〜616は、新たなウェハ基板で、複数回繰り返すことができる。 Once the seals and electrical contacts are made, the substrate held by the clamshell is immersed in the plating bath and plated in the bath while held in the clamshell (block 612). A typical composition of the copper plating solution used in this treatment has a concentration in the range of about 0.5-80 g/L, more specifically about 5-60 g/L, and more specifically about 18-. It contains 55 g/L of copper ions and sulfuric acid at a concentration of about 0.1 to 400 g/L. The less acidic copper plating solution typically contains about 5-10 g/L sulfuric acid. The medium and high acidity solutions contain about 50-90 g/L and 150-180 g/L sulfuric acid, respectively. The concentration of chloride ion can be about 1-100 mg/L. Some copper-plated organic additives, such as Enthone Viaform, Viaform NexT, Viaform Extreme (available from Enthone, Inc., West Haven, Conn.) known to those skilled in the art, or other accelerators, inhibitors, And leveling agents can be used. Examples of plating processes are described in more detail in US patent application Ser. No. 11/564,222, filed Nov. 28, 2006, which is for all purposes but notably plating. For purposes of describing processing, it is incorporated herein by reference in its entirety. Once the plating is complete and the appropriate amount of material has been deposited on the front side of the substrate, the substrate is then removed from the plating bath. The substrate and clamshell are then rotated in order to remove most of the residual electrolyte remaining on the surface of the clamshell due to surface tension and adhesion. Then, the clam shell is washed while being continuously rotated, thereby diluting the entrained electrolytic solution and washing it from the clam shell and the substrate surface as much as possible. At this time, some cleaning waste liquid is removed by stopping the cleaning liquid and rotating the substrate for a while, usually for at least about 2 seconds. The process can then open the clamshell (block 614) and remove the processed substrate (block 616). As shown in FIG. 6, the operation blocks 604-616 can be repeated multiple times with a new wafer substrate.

剛性が向上したカップ・アセンブリ、より精密なシーリング部材の製造、および公差の積み上がりの抑制
電気メッキ用クラムシェルのカップ−コーン設計では、多くの場合、クラムシェルの他の構成部品とは別に製造されたエラストマ・リップシールを利用し、すなわち、リップシールは、後に運用のための組み立て時にクラムシェルに組み込まれる別個の部品として製造されることが多い。主に、これは、クラムシェルの他の構成部品が、一般に、エラストマ材で構成されるのではなく、金属または硬質プラスチックで構成される剛性部品であるため、一般的には、それらには別の成形または製造プロセスが用いられることに起因する。一方、リップシールは、可撓性エラストマ材で構成されるため、さらには、(例えば、図2を参照して、上述および後述のように)薄い(場合によっては、かつ繊細な)その形状であることから、リップシールの成形は、剛性のクラムシェル構成部品の製造よりも精度が劣ることがある。さらに、リップシールをカップの底部(「カップ底」)に取り付ける組立プロセスは、リップシールの形状および寸法のさらなるばらつきにつながり得るとともに、公差の「積み上がり」によるばらつきを増加させる一因となり得る。ウェハ当たりの基板利益率は、多くの場合、基板の有効表面積に直接依存し、従って、基板に対してリップシールで形成されるシールの径方向位置によって規定されるウェハのエッジ排除領域のサイズは、各ウェハ基板に関連した「純利益」採算性に直接影響する。その一方で、リップシールの製造ばらつきおよび公差の積み上がりが、リップシールのシーリング性能の信頼性に悪影響を及ぼさないように、リップシールは、基板エッジの十分に内側で、(電気メッキ電流源と電気的に接続するために使用される)基板表面の周辺領域を封止しなければならない。従って、エラストマ・シーリング要素を、合理的に実現可能な精度で設計および製造することが重要である。
Stiffened cup assembly, more precise sealing member manufacturing, and reduced tolerance buildup Clamshell cup-cone designs for electroplating are often manufactured separately from the other components of the clamshell. Often used is an elastomeric lip seal, i.e., the lip seal is often manufactured as a separate part that is later incorporated into the clamshell during assembly for operation. Primarily, this is a separate component of the clamshell, as it is generally a rigid component made of metal or hard plastic rather than elastomeric material. Due to the molding or manufacturing process used. On the other hand, since the lip seal is composed of a flexible elastomeric material, it also has a thin (and possibly delicate) shape (as described above and below with reference to FIG. 2, for example). As such, molding lip seals may be less accurate than manufacturing rigid clamshell components. Moreover, the assembly process of attaching the lip seal to the bottom of the cup (“cup bottom”) can lead to further variations in the shape and size of the lip seal and can contribute to increased tolerance “stack-up” variation. Substrate profit per wafer is often directly dependent on the effective surface area of the substrate, and thus the size of the edge exclusion area of the wafer defined by the radial position of the seal formed by the lip seal with respect to the substrate is , Directly affect the "net profit" profitability associated with each wafer substrate. On the other hand, the lip seals should be well inside the substrate edge (with electroplating current sources and The peripheral area of the substrate surface (used for making electrical connections) must be sealed. Therefore, it is important to design and manufacture elastomeric sealing elements with reasonably feasible accuracy.

カップ・アセンブリとシーリング部材の製造のための現状のアプローチは、電気メッキ用クラムシェル設計のカップ・アセンブリのカップ底要素の製造と併せて、エラストマ・シーリング要素を製造することによって、改善することができる。つまり、カップ・アセンブリの特にカップ底要素と、エラストマ・シーリング要素を、一体的に製造することが、有益であり得る。これを実現する1つの方法は、エラストマ・シーリング要素を、カップ底要素に対して直接成形する(カップ底要素に成形する、カップ底要素にオーバモールドする、など)ことである。これは、エラストマ・シーリング要素が、より物理的に小さい場合、例えば、より一般的な設計におけるようにカップ・アセンブリ内へと径方向外向きに先に及び過ぎるのではなく、ウェハエッジ領域に対してよりローカルな径方向プロファイルを有する場合に、そのより小さいサイズのシーリング要素をカップ底要素の上の所定位置に形成することがより容易であり、特に効果的であり得る。一方、一部の実施形態では、より小さいサイズのエラストマ・シーリング要素は、ボンディング、グルーイング、接着剤による接着、または他の方法で、シーリング要素をカップ底要素に装着することによって、エラストマ・シーリング要素をカップ底要素に直接成形するのではなくても上記の効果を達成するように精密に制御して、カップ底との一体的製造が可能となり得ることにも留意すべきである。いずれの場合も、縮小された径方向プロファイルを有するエラストマ・シーリング要素とカップ底要素との一体的製造によって、エラストマ・シーリング要素をより精密に製造するとともにカップ底内に位置決めすることが可能となり得ることで、ウェハ基板のエッジ排除領域のサイズを、他の設計と比較して相対的に縮小することができる。 The current approach for manufacturing cup assemblies and sealing members can be improved by manufacturing elastomer sealing elements in conjunction with manufacturing the cup bottom elements of electroplating clamshell design cup assemblies. it can. That is, it may be beneficial to integrally manufacture the cup sealing element, particularly the cup bottom element, and the elastomer sealing element. One way of achieving this is to mold the elastomer sealing element directly to the cup bottom element (molded to the cup bottom element, overmolded to the cup bottom element, etc.). This is relative to the wafer edge area when the elastomeric sealing element is more physically small, for example, not radially outwardly into the cup assembly as in a more general design. It may be easier and especially effective to form the smaller size sealing element in place over the cup bottom element when it has a more local radial profile. On the other hand, in some embodiments, the smaller size elastomeric sealing element is provided by bonding, gluing, gluing, or otherwise attaching the sealing element to the cup bottom element to provide the elastomeric sealing. It should also be noted that even if the element is not molded directly into the cup bottom element, it may be possible to control it precisely to achieve the above-mentioned effects and to allow an integral manufacture with the cup bottom. In either case, the integral manufacturing of the elastomer sealing element with a reduced radial profile and the cup bottom element may allow the elastomer sealing element to be more precisely manufactured and positioned within the cup bottom. As a result, the size of the edge exclusion area of the wafer substrate can be relatively reduced as compared with other designs.

また、カップ底と一体的に製造されるエラストマ・シーリング要素では、他のカップ・アセンブリ設計でよく使用されるものとは異なる基板電気接触要素を採用することもできる。例えば、別に製造されるリップシールを用いるカップ・アセンブリでは、接触要素として接触フィンガを採用することがあり、それらは、クラムシェルが閉じられると、撓んで、基板との電気的点接触または線接触を形成する(例えば、約0.0005〜0.005インチ(0.0127〜0.127ミリメートル)の厚さの)硬化シートメタルで構成される。このような接触子は、接触端に「L」字形状を有することができ、それらはカンチレバーとして機能することができる。そのような実施形態の一例を、図2に概略的に示している。図2は、コーン203が下げられる(すなわち、クラムシェルが閉じられる)ときに、撓んで、表示された基板との電気的点接触または線接触を形成しようとしている接触フィンガ208を示している。ところが、図2の接触フィンガ208のような接触フィンガは、撓むことで、それらが基板と形成する電気的点接触または線接触に径方向のばらつきを引き起こし得る。また、ばらつきは、図2に示す電気メッキ用クラムシェル設計の各種構成部品間での公差の積み上がり、すなわち、リップシール212の製造ばらつき、カップ201内でのそれの位置決めばらつき、リップシール212上での接触フィンガ208の向きのばらつき、基板に接触する接触フィンガ208の撓みのばらつき、に起因することもある。 Also, elastomeric sealing elements that are manufactured integrally with the cup bottom may employ substrate electrical contact elements that differ from those often used in other cup assembly designs. For example, cup assemblies using separately manufactured lip seals may employ contact fingers as the contact elements, which flex when the clam shell is closed and make electrical point or line contact with the substrate. (For example, about 0.0005 to 0.005 inch (0.0127 to 0.127 millimeters) thick) forming a hardened sheet metal. Such contacts can have an "L" shape at the contact ends and they can function as cantilevers. An example of such an embodiment is shown schematically in FIG. FIG. 2 shows the contact fingers 208 attempting to flex to form an electrical point or line contact with the displayed substrate when the cone 203 is lowered (ie, the clamshell is closed). However, contact fingers, such as contact finger 208 of FIG. 2, can flex, causing radial variations in the electrical point or line contact they make with the substrate. Further, the variation is due to the accumulation of tolerances among various components of the clamshell design for electroplating shown in FIG. It may also be caused by the variation in the orientation of the contact finger 208 in the above-mentioned manner, and the variation in the bending of the contact finger 208 which comes into contact with the substrate.

本明細書で開示される一体化されたエラストマ・シーリング要素を備えたカップ・アセンブリでは、異なる特徴を有する異なる種類の電気接触要素を採用することができる。硬化シートメタルで形成された、図2に示すようなカンチレバーとしての角度付きのL字形接触フィンガを用いるのではなく、これらのカップ・アセンブリでは、エラストマ・シーリング要素の一部の上に配置された薄平板状の非硬化シートメタル材で構成された略平坦な接触要素を採用することができる。このような電気接触要素は、コーンによって下のエラストマ・シーリング要素に押し当てられたときに、基板からの圧力に対してわずかに変形するように、十分に薄く、かつ十分に軟質/可撓性とすることができる。一部の実施形態では、接触要素が基板とシーリング要素との間に挟まれたときの基板からの圧力によって、接触要素は、基板の形状に完全に適合(または若干適合)する程度に変形し得る。一部の実施形態では、軟質かつ可撓性のシートメタル接触子は、ウェハのベベル領域に適合するのに十分に変形し得る。この場合、電気的接触力は、図2に示すカンチレバー接触フィンガ設計におけるように硬化シートメタルのバネ力によるのではなく、接触要素の下のエラストマ・シーリング要素の圧縮によって与えられる。 The cup assemblies with integrated elastomer sealing elements disclosed herein can employ different types of electrical contact elements with different characteristics. Rather than using angled L-shaped contact fingers as cantilevers formed of hardened sheet metal as shown in FIG. 2, these cup assemblies were placed over a portion of the elastomeric sealing element. A substantially flat contact element made of a thin plate-shaped uncured sheet metal material can be employed. Such an electrical contact element is sufficiently thin and sufficiently soft/flexible to be slightly deformed by pressure from the substrate when pressed against the underlying elastomeric sealing element by the cone. Can be In some embodiments, the pressure from the substrate when the contact element is sandwiched between the substrate and the sealing element causes the contact element to deform to a degree that completely (or slightly) matches the shape of the substrate. obtain. In some embodiments, the soft and flexible sheet metal contacts can deform sufficiently to fit the beveled area of the wafer. In this case, the electrical contact force is provided by the compression of the elastomeric sealing element below the contact element rather than by the spring force of the hardened sheet metal as in the cantilever contact finger design shown in FIG.

これらおよび他の種々の特徴を備えるカップ・アセンブリの一例を、図7A〜7Iに概略的に示している。図示のカップ・アセンブリ700は、ウェハ基板のベベル領域のような基板エッジ形状に適合することができる平坦な可撓性電気接触要素705を備える。この電気接触要素は、図面では、カップ底要素701に一体化されたエラストマ・シーリング要素703の上に配置されるものとして示されている。エラストマ・シーリング要素は、上述のように、カップ・アセンブリの製造の際に、カップ底要素内(もしくはその中、もしくはその上、など)に成形するか、または他の方法でカップ底要素に接合/装着することができる。本カップ・アセンブリ設計の場合は、上述の図2〜5に示す設計とは異なるいくつかの特徴を備えており、(図7A〜7Iに示すとともに)図7A〜7Iに関して説明する設計は、上記で示したカップ・アセンブリ設計の代替実施形態と考えることができるものである。 An example of a cup assembly with these and various other features is schematically illustrated in Figures 7A-7I. The illustrated cup assembly 700 comprises a flat flexible electrical contact element 705 that can conform to a substrate edge shape, such as the beveled area of a wafer substrate. This electrical contact element is shown in the drawing as being disposed on an elastomeric sealing element 703 that is integral with the cup bottom element 701. The elastomeric sealing element may be molded into (or in, on, or within) the cup bottom element or otherwise joined to the cup bottom element during manufacture of the cup assembly, as described above. / Can be worn. The present cup assembly design has several features that differ from the designs shown in FIGS. 2-5 above, and the design described with respect to FIGS. 7A-7I (as shown in FIGS. 7A-7I) Can be considered as an alternative embodiment of the cup assembly design shown in.

全体として、図7A〜Cは、上記の一体化されたエラストマ・シーリング要素703を備えるカップ・アセンブリ700の断面図および等角図である。これらの図面の各々は、エラストマ・シーリング要素703と電気接触要素705とを有するカップ底要素701を備えたカップ・アセンブリ700の概略図を示している。具体的には、図7Aは、これらの要素にわたる環切片の広範な断面図を示しており、図7Bは、エラストマ・シーリング要素703および電気接触要素705を支持するカップ底要素の部分の詳細に注目した、図7Aに示す図の拡大部分を示している。同様に、図7Cは、図7Bで拡大されたカップ・アセンブリ部分の斜視図を示している。なお、これらの図面に示す環切片から理解されるべきことは、カップ底要素、エラストマ・シーリング要素、および電気接触要素の各々は、略環状であるということである。このため、エラストマ・シーリング要素を、例えば、本明細書においてエラストマリングと呼ぶことがあり、また同様に、電気接触要素を、本明細書において接触リングと呼ぶことがあるが、ただし当然のことながら、これらの要素は、環状ではあっても、(より詳細に後述する)図7Fに示すようなフィンガ706を有する接触リング705の接触フィンガのように、それらの設計に角度依存を有し得ることは、理解されるべきである。これらの図面の各々は、さらに、コーン727によってシーリング要素703に押し付けられる基板731、ならびにバスバー721を示しており、バスバーは、同じく本明細書においてバスリングと呼ばれることがあり、電気メッキ中に接触要素705に電力を供給するものである。 Overall, FIGS. 7A-C are cross-sectional and isometric views of a cup assembly 700 with an integrated elastomeric sealing element 703 as described above. Each of these figures shows a schematic view of a cup assembly 700 with a cup bottom element 701 having an elastomeric sealing element 703 and an electrical contact element 705. Specifically, FIG. 7A shows an extensive cross-sectional view of the annulus section over these elements, and FIG. 7B shows in detail the portion of the cup bottom element that supports the elastomeric sealing element 703 and electrical contact element 705. 7B illustrates an enlarged portion of the view shown in FIG. 7A, of interest. Similarly, FIG. 7C shows a perspective view of the cup assembly portion enlarged in FIG. 7B. It should be understood from the ring segment shown in these figures that each of the cup bottom element, the elastomeric sealing element, and the electrical contact element is substantially annular. Thus, an elastomeric sealing element may be referred to herein as, for example, an elastomer ring, and likewise, an electrical contact element may be referred to herein as a contact ring, but of course, , These elements, although annular, may have an angular dependence in their design, such as the contact fingers of contact ring 705 having fingers 706 as shown in FIG. 7F (described in more detail below). Should be understood. Each of these figures further shows a substrate 731 that is pressed against the sealing element 703 by a cone 727, as well as a bus bar 721, which may also be referred to herein as a bus ring, which contacts during electroplating. Power is supplied to the element 705.

図7Aに示すカップ・アセンブリのより広範な図では、カップ・アセンブリ700のカップ底要素701にバスバーを装着するために、ボルト723が、電気バスバー(またはリング)721に貫通して延在し得ることを示している。図7Aは、さらに、カップ・アセンブリの外縁を囲む環状絶縁要素725が、カップ・アセンブリに含まれ得ることを示している。環状絶縁要素725は、導電性バスバー721が電解液に接触することを防ぐものである。 In the broader view of the cup assembly shown in FIG. 7A, a bolt 723 may extend through the electrical busbar (or ring) 721 for mounting the busbar on the cup bottom element 701 of the cup assembly 700. It is shown that. 7A further illustrates that an annular insulating element 725 that surrounds the outer edge of the cup assembly can be included in the cup assembly. The annular insulating element 725 prevents the conductive bus bar 721 from coming into contact with the electrolytic solution.

図7Bおよび7Cに示すカップ・アセンブリ700の拡大図は、より具体的に、カップ底要素701ならびにそのエラストマ・シーリング要素703および電気接触要素705に焦点を当てている。さらに、シーリング要素703と基板731との接触も示している。やはり理解されるべきことは、図7A〜Cの断面に示す特徴は、環状構造の一部であって、断面は径方向切片によって取得したものであるということである。図7B(拡大図)および7C(加えて斜視図)は、カップ・アセンブリ700内に載置された半導体基板731を、基板の裏面にコーン727が接触した状態で示している。従って、これらの図面は、基板がロードされて、基板と電気接触しようとしている、クラムシェル型基板ホルダ設計のカップとコーンの両方の特徴を示している。図7Bおよび7Cの拡大図から、コーン727が半導体基板731の裏面に接触する位置にあって、基板を押圧して、電気接触要素705と物理的に接触させるのに十分な圧力を加えようとしていることが分かる。さらに、図7Bおよび7Cでは、この電気接触が形成されるために、エラストマ・シーリング要素703がほんのわずかに圧縮することが分かる。 The enlarged views of cup assembly 700 shown in FIGS. 7B and 7C more specifically focus on cup bottom element 701 and its elastomeric sealing element 703 and electrical contact element 705. Furthermore, the contact between the sealing element 703 and the substrate 731 is also shown. It should also be understood that the features shown in the cross-sections of Figures 7A-C are part of an annular structure, the cross-section being obtained by radial section. 7B (enlarged view) and 7C (and a perspective view) show a semiconductor substrate 731 mounted within the cup assembly 700 with a cone 727 in contact with the backside of the substrate. Thus, these figures show the features of both the cup and cone of the clamshell substrate holder design, with the substrate loaded and attempting to make electrical contact with the substrate. From the magnified views of FIGS. 7B and 7C, the cone 727 is in contact with the backside of the semiconductor substrate 731 in an attempt to exert sufficient pressure to press the substrate into physical contact with the electrical contact element 705. I know that Further, in Figures 7B and 7C it can be seen that the elastomeric sealing element 703 compresses only slightly due to the formation of this electrical contact.

図7Bおよび7Cは、カップ底要素701が、本体部711とモーメントアーム713とを有することを示している。モーメントアーム713は、カップ底要素701の本体からの(径方向内向きの)比較的薄い延出部であって、エラストマ・シーリング要素703、ならびにシーリング要素の上に配置された電気接触要素705を支持するように機能する。モーメントアーム713は、それらの要素を支持しているとともに、比較的薄いため、コーンによって基板がそのシーリングおよび電気接触構成に押し付けられるときにコーン727による圧力が作用すると、ある程度撓み得る(その名前の由来である)。 7B and 7C show that the cup bottom element 701 has a body 711 and a moment arm 713. The moment arm 713 is a relatively thin (radially inward) extension from the body of the cup bottom element 701 that accommodates the elastomeric sealing element 703 as well as the electrical contact element 705 disposed above the sealing element. Functions to support. The moment arm 713 supports these elements and is relatively thin so that they can flex to some extent under the pressure exerted by the cone 727 as the cone presses the substrate into its sealing and electrical contact configuration. Is from).

これに対して、カップ底701の本体部711は、比較的厚く(モーメントアーム713よりもはるかに厚く)設計されている。これにより、本体部は、半導体基板がモーメントアームに押し当てられたときに、ほとんど撓まないようにすることができる。また、カップ底要素の本体部は、それ自体が剛性であるだけではなく、一部の実施形態では、本体部は、さらに、カップ構造体の他の特徴部に対して堅固に固定されるように設計することもできる。例えば、図7Aに示す実施形態では、本体部711がカップ・アセンブリ700の他の剛性部分に対して堅固に固定された状態が略維持されるように、ボルト723によって、カップ底701はバスバー/リング721に堅固に固定されている。 On the other hand, the body portion 711 of the cup bottom 701 is designed to be relatively thick (much thicker than the moment arm 713). This makes it possible for the body portion to hardly bend when the semiconductor substrate is pressed against the moment arm. Also, the body of the cup bottom element is not only rigid in its own right, but in some embodiments, the body is further rigidly secured to other features of the cup structure. It can also be designed to. For example, in the embodiment shown in FIG. 7A, the bolt 723 causes the cup bottom 701 to move the bus bar/bus bar/maintenance so that the body portion 711 remains substantially rigidly fixed to the other rigid portion of the cup assembly 700. It is firmly fixed to the ring 721.

従って、カップ底要素の本体部は、操作中に堅固に略維持されて、基板731、接触要素705、シーリング要素703、そして最後にモーメントアーム713を介して、コーン727からの力/圧力がそれに伝達されるときのいかなる撓みにも耐える。一方、モーメントアーム713は、十分な圧力が基板に加えられると、撓むようなカップ底701の構成部品として設計されている。ただし、モーメントアームは、それでも、可能な限り短く設計することができ、これにより、大きく撓みすぎることはなく、依然として、電気接触要素705およびエラストマ・シーリング要素703を支持するために、径方向に十分な水平面を提供している(図7Aにおいて、例えば、カップ底の本体部711の、そのモーメントアーム713に対する相対的サイズおよび厚さを比較)。 Thus, the body of the cup bottom element remains substantially rigid during operation, and the force/pressure from cone 727 is applied to it via substrate 731, contact element 705, sealing element 703, and finally moment arm 713. Withstands any flexing as it is transmitted. Moment arm 713, on the other hand, is designed as a component of cup bottom 701 that flexes when sufficient pressure is applied to the substrate. However, the moment arm can still be designed as short as possible, so that it does not flex too much and is still sufficiently radial to support the electrical contact element 705 and the elastomeric sealing element 703. 7A (see FIG. 7A, for example, comparing the relative size and thickness of the cup bottom body 711 to its moment arm 713).

図7Bおよび7Cは、基板731とエラストマ・シーリング要素703との係合、さらには接触要素705との係合の、ジオメトリを詳細に示している。例えば、これらの図面は、接触子(より具体的には、接触リング)の径方向最内側点は、基板731と、メッキ溶液が略排除されるとともに電気接触が形成される基板の周辺領域を規定するシーリング要素703と、の間にあることを示している。基板731を(コーン727によって)シーリング要素703に十分に押し付けることで、シーリング要素を圧迫することにより液密シールを形成し、さらに、シールによる接触のわずかに径方向外側で電気接触要素705との接触を形成するように、シーリング要素703を十分に変形させる。 7B and 7C show in detail the geometry of the engagement of the substrate 731 with the elastomeric sealing element 703 as well as the contact element 705. For example, these figures show that the radially innermost point of the contactor (more specifically, the contact ring) corresponds to the substrate 731 and the peripheral region of the substrate where the plating solution is substantially excluded and electrical contact is formed. Between the defining sealing element 703 and. Substantially pressing the substrate 731 against the sealing element 703 (by the cone 727) creates a liquid tight seal by compressing the sealing element and further with the electrical contact element 705 slightly radially outside of the contact by the seal. The sealing element 703 is sufficiently deformed to form the contact.

さらに、前述のように、基板731からのこの圧力は、接触要素705の下のエラストマシール703の部分を圧縮させて、接触要素の下で弾性反力を発生させることもでき、これにより、接触要素を、撓ませて、これに接触する基板部分の形状に適合させる。具体的には、一部の実施形態において、接触要素の下のエラストマが圧迫されると、接触要素は、撓んで、その形状を、基板のエッジベベル領域のプロファイルに適合させるように調整することができる。やはり、この特性は、接触要素が比較的薄く、(バネのような挙動を示す硬化金属ではなく)可撓性導電材料で構成されていることによって、高められ得る。 Further, as mentioned above, this pressure from the substrate 731 can also cause a portion of the elastomeric seal 703 under the contact element 705 to compress, creating an elastic reaction force under the contact element, which results in contact. The element is deflected to conform to the shape of the substrate portion that contacts it. Specifically, in some embodiments, when the elastomer under the contact element is squeezed, the contact element may flex and adjust its shape to match the profile of the edge beveled region of the substrate. it can. Again, this property can be enhanced by the fact that the contact elements are relatively thin and composed of a flexible conductive material (rather than a hardened metal that behaves like a spring).

カップ底要素に関する詳細
前述のように、カップ底要素701は、ウェハが押し下げられるときに、小さいモーメントアーム以外は、かなりの撓みに耐える。これは、カップ底要素701が、比較的厚い本体部711と、シーリング要素703が配置される比較的短く薄いモーメントアーム713と、を有するためであり得る。
Details Regarding the Cup Bottom Element As mentioned above, the cup bottom element 701 withstands considerable deflection when the wafer is pushed down, except for the small moment arm. This may be because the cup bottom element 701 has a relatively thick body 711 and a relatively short and thin moment arm 713 on which the sealing element 703 is located.

カップ底要素701は、全体として、200mmウェハ、300mmウェハ、または450mmウェハなどの標準サイズの半導体基板を収容するような環状形状およびサイズとすることができる。カップ底要素の内縁、より具体的には図7A〜7Cにおけるモーメントアーム713の内縁は、基板(図7A〜7Cにおける731)の外周に係合するが、ただし、一般的に、実際に基板に触れることはない。代わりに、上述のように、エラストマ・シーリング要素および電気接触要素が、基板と物理的に接触する。一部の実施形態では、カップ底要素は、約1mmまたはそれ未満の排除領域を提供するように設計されている。排除領域は、電気メッキ処理中に電気メッキ溶液/電解液が接触しないように略排除される基板表面の周辺領域である。 The cup bottom element 701 may be generally annularly shaped and sized to accommodate a standard size semiconductor substrate, such as a 200 mm wafer, a 300 mm wafer, or a 450 mm wafer. The inner edge of the cup bottom element, and more specifically the inner edge of the moment arm 713 in FIGS. 7A-7C, engages the outer circumference of the substrate (731 in FIGS. 7A-7C), but generally There is no touch. Instead, as mentioned above, the elastomeric sealing element and the electrical contact element are in physical contact with the substrate. In some embodiments, the cup bottom element is designed to provide an exclusion area of about 1 mm or less. The exclusion area is a peripheral area of the substrate surface that is substantially excluded from contact with the electroplating solution/electrolyte during the electroplating process.

図7A〜7Cで説明および図示したように、カップ底要素701は、本体部711とモーメントアーム713とを有する。これらの要素を併せて、一体構造を形成することができる。つまり、本明細書に記載のように、これらの要素に別々にラベル付けしていることは、これらの要素、すなわち本体部とモーメントアームが、必ずしも、互いに接合されてカップ底要素を形成する2つの物理的に別個の別々に製造された構成部品であることを意味するものと解釈されてはならない。それらを別個のものとして、後に互いに接合することは、実現可能であるものの、より一般的には、カップ底の本体部およびモーメントアームは、1つの要素として(例えば、それらを接着、継ぎ合わせなどで、接合することなく)製造される。カップの、より具体的には「モーメントアーム」と「本体部」としてのカップ底の、これらの部分のラベル付けは、別々に製造して後に接合することを意味するのではなく、コーンによってカップに(基板を押し当てることにより)圧力をかけた結果としての、それらの挙動が異なることを強調するためになされたものである。すなわち、上述のように、モーメントアームは、薄いものであって、圧力がかけられると若干撓むように設計されている一方、本体部は、厚いものであって、堅固に略維持されるように設計されている。 As described and illustrated in FIGS. 7A-7C, the cup bottom element 701 has a body 711 and a moment arm 713. These elements can be combined to form a unitary structure. That is, the separate labeling of these elements, as described herein, means that these elements, the body and the moment arm, are not necessarily joined together to form the cup bottom element. Should not be construed as meaning two physically distinct, separately manufactured components. More generally, the cup bottom body and the moment arm are one element (for example, they are glued, seamed, etc.), although it is feasible to separate them later and to join them together. Manufactured without joining). Labeling these parts of the cup, more specifically the "moment arm" and the bottom of the cup as the "body", does not mean that they are manufactured separately and then joined together, but by the cone. This is done to emphasize that their behavior is different as a result of applying pressure (by pressing the substrate) on. That is, as described above, the moment arm is thin and designed to be slightly bent when pressure is applied, while the main body is thick and designed to be firmly and substantially maintained. Has been done.

カップ底要素の他の詳細図を、図7D〜7Iに示している。これらの図面は、カップ底要素701を、エラストマ・シーリング要素703および電気接触要素705と共に、図7A〜7Cに示すカップ・アセンブリ700の他の構成部品(およびコーン727)から切り離して示している。例えば、図7Dは、他のカップ・アセンブリ構成部品から切り離して、カップ底要素の斜視図を、より厳密には、中心軸近くで切断したカップ底要素701全体のおよそ半分の図を示しており、これにより、約180度の環状領域、すなわちカップ底のおよそ半周を示している。従って、この図は、カップ底要素が全体として環状構造であることを示している。さらに、この図は、図7Aに示すようなボルト723などによって、この特定のカップ底構造体をカップ・アセンブリ700の残り部分に取り付けるために使用され得るボルト穴724を示している。同じく図7Aに示すように、この特定の実施形態では、カップ底要素701は、電気バスバー721にボルト止めされるように設計されている。また、カップ底をカップ・アセンブリの残り部分にクリップ止めするためのクリップを用いる係合機構、またはカップ底をカップ・アセンブリの残り部分に接着するために接着剤を用いる係合機構など、カップ底要素をカップ・アセンブリに接合する他の機構も想定される。 Another detailed view of the cup bottom element is shown in Figures 7D-7I. These figures show the cup bottom element 701, along with the elastomeric sealing element 703 and the electrical contact element 705, separated from the other components (and cone 727) of the cup assembly 700 shown in FIGS. 7A-7C. For example, FIG. 7D shows a perspective view of the cup bottom element, more precisely about half of the entire cup bottom element 701 taken near the central axis, separated from other cup assembly components. , Thereby showing an annular region of about 180 degrees, i.e. approximately half the circumference of the cup bottom. Thus, this figure shows that the cup bottom element is of generally annular construction. Further, this figure shows bolt holes 724 that may be used to attach this particular cup bottom structure to the rest of the cup assembly 700, such as by bolts 723 as shown in FIG. 7A. Also as shown in FIG. 7A, in this particular embodiment, the cup bottom element 701 is designed to be bolted to the electric bus bar 721. Also, a cup bottom, such as an engagement mechanism that uses a clip to clip the cup bottom to the rest of the cup assembly, or an adhesive mechanism that uses an adhesive to adhere the cup bottom to the rest of the cup assembly. Other mechanisms for joining the elements to the cup assembly are also envisioned.

図7Eは、同じくカップ・アセンブリの他の構成部品から切り離したカップ底を中心軸で切断した切片を示す図7Dからのカップ底要素の断面に注目した、図7Dの拡大図を示しており、この図を、特に(エラストマシール703および接触要素705をその上に有する)モーメントアーム713に注目して、図7Fでさらに拡大している。これらの図は、モーメントアーム713がカップ底要素の残り部分から径方向内向きに延出すること、ならびにエラストマ・シーリング要素703とその上に配置される電気接触要素705の配置、を示している。図7Eの図は、さらに、カップ底要素のモーメントアーム713と本体部711の相対的比率を示している。やはり、モーメントアーム713は、本体部711よりも、径方向と、その高さ(すなわち、垂直方向の厚さ)のどちらにおいても、実際にはるかに小さいことが分かる。この実施形態によれば、モーメントアームの径方向の幅、すなわち、その径方向内側の(遠位)端と、それがカップ底要素の本体部と接合する点と、の間の水平距離は、最大で約0.3インチ、または最大で約0.1インチ、または一部の実施形態では約0.04〜0.3インチの間、とすることができる。モーメントアームの径方向の幅は、排除領域要件を満たすように設計されなければならないことに留意すべきである。従って、それは、一部の実施形態では、少なくとも排除領域と同程度の長さ(例えば、少なくとも1mm)でなければならない。 FIG. 7E shows an enlarged view of FIG. 7D, focusing on the cross-section of the cup bottom element from FIG. 7D, which also shows a central axis cut section of the cup bottom, also cut away from the other components of the cup assembly, This view is further magnified in FIG. 7F, with particular attention to the moment arm 713 (having the elastomeric seal 703 and contact element 705 thereon). These figures show that the moment arm 713 extends radially inward from the rest of the cup bottom element, as well as the arrangement of the elastomeric sealing element 703 and the electrical contact element 705 disposed thereon. .. The view of FIG. 7E further shows the relative proportions of the moment arm 713 of the cup bottom element and the body 711. Again, it can be seen that the moment arm 713 is actually much smaller than the body 711 both in the radial direction and in its height (ie, vertical thickness). According to this embodiment, the radial width of the moment arm, ie the horizontal distance between its radially inner (distal) end and the point where it joins the body of the cup bottom element, is It can be up to about 0.3 inches, or up to about 0.1 inches, or in some embodiments between about 0.04 and 0.3 inches. It should be noted that the radial width of the moment arm must be designed to meet the exclusion zone requirements. Therefore, it should be at least as long as the exclusion zone (eg, at least 1 mm) in some embodiments.

モーメントアームは、全体として、半導体基板をカップ上に載置する際のカップ底要素の撓みの略すべてに適応するように設計される。このため、一部の実施形態では、モーメントアームは、約0.010〜0.1インチ(0.254〜2.54ミリメートル)の間の、より具体的には約0.015〜0.025インチ(0.381〜0.635ミリメートル)の間の厚さ、すなわち、モーメントアームの最薄部分におけるモーメントアームの上下間のウェハ挿入方向の距離(すなわち、図7Aにおける、その垂直高さ)、を有する。 The moment arm is generally designed to accommodate substantially all of the deflection of the cup bottom element when mounting the semiconductor substrate on the cup. Thus, in some embodiments, the moment arm is between about 0.010 and 0.1 inches (0.254 and 2.54 millimeters), and more specifically between about 0.015 and 0.025. A thickness between inches (0.381-0.635 millimeters), ie the distance between the top and bottom of the moment arm in the wafer insertion direction at the thinnest part of the moment arm (ie its vertical height in FIG. 7A), Have.

この垂直高さ/厚さは、図7Eに良く示されているように、カップ底要素の本体部の厚さに対して相対的に非常に薄くすることができ、なぜなら、本体部は、モーメントアームが撓み得るときに、堅固に略維持されるように、さらに/またはコーンによって基板がシーリング要素およびモーメントアームに押し当てられたときに、撓みおよび/もしくは変形に耐え続けるように、設計され得るからである。この場合、モーメントアームは、全体として、平坦な環状水平面の形状をとり得るのに対し、本体部は、全体として、垂直方向にかなり厚く、略台形および/または多角形、および/または断面曲面を有する形状をとり得る。さらに、カップ底要素701を強剛性材料で製造することによって、撓みおよび/または変形に対する耐性を高めることもできる。 This vertical height/thickness can be very thin relative to the thickness of the body of the cup bottom element, as is best shown in FIG. 7E, because the body is It may be designed to remain substantially rigid when the arm may flex and/or to continue to flex and/or deform when the cone presses the substrate against the sealing element and the moment arm. Because. In this case, the moment arm may take the shape of a flat annular horizontal surface as a whole, whereas the body as a whole is substantially thicker in the vertical direction and has a substantially trapezoidal and/or polygonal shape and/or a curved cross section. It can have any shape. Further, the cup bottom element 701 may be made of a stiff material to increase resistance to flexure and/or deformation.

また、一部の実施形態では、本体部は、少なくとも約0.2インチ(5.08ミリメートル)、より具体的には少なくとも約0.3インチ(7.62ミリメートル)の最大厚さ(径方向に垂直な、上から下までの垂直高さ)を有することができ、一部の実施形態では、約0.2〜1インチの間の最大垂直高さを有することができる。平均垂直高さ/厚さに関しては、一部の実施形態において、本体部は、少なくとも約0.1インチ、または少なくとも約0.3インチ、または少なくとも約0.5インチ、さらに具体的には少なくとも約1.0インチ、の平均垂直高さを有することができる。一部の実施形態では、本体部の平均垂直高さは、約0.1〜1.0インチの間、より具体的には約0.2〜0.5インチの間、とすることができる。 Also, in some embodiments, the body portion has a maximum thickness (radial direction) of at least about 0.2 inches (5.08 millimeters), and more specifically at least about 0.3 inches (7.62 millimeters). Vertical height), which in some embodiments may have a maximum vertical height of between about 0.2-1 inch. With respect to average vertical height/thickness, in some embodiments, the body portion is at least about 0.1 inches, or at least about 0.3 inches, or at least about 0.5 inches, and more specifically at least It can have an average vertical height of about 1.0 inch. In some embodiments, the average vertical height of the body can be between about 0.1 and 1.0 inches, and more specifically between about 0.2 and 0.5 inches. ..

また、この実施形態によれば、カップ底要素の本体部の平均垂直高さ/厚さの、モーメントアームの平均垂直高さ/厚さに対する比率は、約3よりも大きくすることができ、より具体的には、その比率は、この実施形態によれば、約5よりも大きく、さらに具体的には約20よりも大きくすることができる。 Also, according to this embodiment, the ratio of the average vertical height/thickness of the body of the cup bottom element to the average vertical height/thickness of the moment arm can be greater than about 3, and Specifically, the ratio can be greater than about 5, and more specifically greater than about 20, according to this embodiment.

同様に、カップ底要素の本体部の径方向の幅は、約0.5〜3インチの間、または約0.75〜1.5インチの間、とすることができる。一般に、それは、カップの他の要素との堅固な構造的一体化を可能とするように、効果的にサイズ設定される。 Similarly, the radial width of the body of the cup bottom element can be between about 0.5 and 3 inches, or between about 0.75 and 1.5 inches. In general, it is effectively sized to allow solid structural integration with other elements of the cup.

さらに、図7Eには、一部の実施形態において、カップ底要素701の本体部711は、それがモーメントアーム713につながる点に向けて(径方向内向きに)急激なテーパ状になっていることが示されている。すなわち、図7Eに示すように、一部の実施形態では、カップ底要素701は、本体部711の厚い部分からモーメントアーム713の平坦構造へと(径方向内向きに)、比較的短い距離にわたって急なテーパ状になっている。一部の実施形態では、本体部711の最厚部分からモーメントアーム713へのテーパは、約0.5インチ未満の距離、より具体的には約0.1インチ未満の距離、または約0.1〜0.5インチの間の距離にわたっている。また、図7Aおよび7Eにさらに示すように、図示の特定の実施形態では、本体部711の大部分は、モーメントアーム713よりも垂直方向の上方に位置している。 Further, in FIG. 7E, in some embodiments, the body portion 711 of the cup bottom element 701 tapers (radially inward) toward the point where it joins the moment arm 713. Is shown. That is, as shown in FIG. 7E, in some embodiments, the cup bottom element 701 extends over a relatively short distance from the thicker portion of the body portion 711 to the flat structure of the moment arm 713 (radially inward). It has a sharp taper shape. In some embodiments, the taper from the thickest portion of body 711 to moment arm 713 is less than about 0.5 inches, more specifically less than about 0.1 inches, or about .0. It spans a distance between 1 and 0.5 inches. Also, as further shown in FIGS. 7A and 7E, in the particular embodiment illustrated, a majority of the body 711 is vertically above the moment arm 713.

この場合、モーメントアーム713は、カップ底要素701の本体部711から基板に向かって内向きに延出するものとみなすことができ、従って、一部の実施形態では、それは、さらに、電気メッキ処理に先立って(さらには、電気メッキ処理それ自体の最中に)、カップ内に受容される基板のエッジを物理的に支持するためにカンチレバー式で機能するものとみなすことができる。 In this case, the moment arm 713 can be considered as extending inwardly from the body 711 of the cup bottom element 701 toward the substrate, and thus in some embodiments it is further electroplated. Prior to (and even during the electroplating process itself), it can be considered to work in a cantilever manner to physically support the edge of the substrate received in the cup.

基板を物理的に支持することに加えて、モーメントアームは、シーリング要素を支持するとともに、それを基板のエッジに対して漏れ止めシールを形成するように適切に位置決めし、これにより、基板のエッジ付近に前述の電解液排除領域を形成する。 In addition to physically supporting the substrate, the moment arm supports the sealing element and properly positions it to form a leak tight seal with respect to the edge of the substrate, thereby allowing the edge of the substrate to The above-mentioned electrolyte exclusion area is formed in the vicinity.

この場合、モーメントアームは、これらの図面に示す環状シーリング要素703のように、典型的にはモーメントアームと処理中のウェハとの間に配置される環状シーリング要素を収容するような形状とすることができる。一部の実施形態では、モーメントアームは、顕著な垂直特徴部を備えていない略直線状または直線水平状の形状を有する。一部の実施形態では、カップ底のモーメントアームおよび隣接する(径方向外側の)本体部の部分は、(詳細は後述するように)前駆体の重合による成形などによって、エラストマ・シーリング要素をカップ底内に直接形成するための型を形成するような形状とされる。 In this case, the moment arm is shaped to accommodate an annular sealing element, typically located between the moment arm and the wafer being processed, such as annular sealing element 703 shown in these figures. You can In some embodiments, the moment arm has a generally straight or straight horizontal shape with no salient vertical features. In some embodiments, the moment arm at the bottom of the cup and the adjacent (radially outer) portion of the body portion may be fitted with an elastomeric sealing element, such as by molding by polymerizing a precursor (as described in more detail below). It is shaped to form a mold for direct formation in the bottom.

カップ底要素を形成する材料は、典型的には、比較的硬質の材料である。さらに、それは、導電性または絶縁性の材料で構成することができる。一部の実施形態では、カップ底要素は、チタンまたはチタン合金またはステンレス鋼のような金属で構成される。一部の実施形態では、それが導電性材料で構成される場合、導電性材料は、絶縁材でコーティングすることができる。他の実施形態では、カップ底要素は、PPSまたはPEEKのようなプラスチックなどの非導電性材料で構成される。他の実施形態では、カップ底は、セラミック材料で構成される。一部の実施形態では、カップ底要素は、約300,000〜55,000,000psiの間の、より具体的には約450,000〜30,000,000psiの間のヤング率で特徴付けられる剛性率を有する。 The material forming the cup bottom element is typically a relatively hard material. Moreover, it can be composed of electrically conductive or insulating materials. In some embodiments, the cup bottom element is composed of a metal such as titanium or titanium alloy or stainless steel. In some embodiments, the conductive material can be coated with an insulating material if it is composed of a conductive material. In other embodiments, the cup bottom element is constructed of a non-conductive material such as plastic such as PPS or PEEK. In another embodiment, the cup bottom is composed of a ceramic material. In some embodiments, the cup bottom element is characterized by a Young's modulus between about 300,000 and 55,000,000 psi, and more specifically between about 450,000 and 30,000,000 psi. Has rigidity.

シーリング要素(リップシール)に関する詳細
全体として、エラストマ・シーリング要素は、モーメントアームの上面に密嵌する環状要素であり、さらに場合によっては、カップ底の本体部の径方向内縁に当接している。一部の実施形態では、シーリング要素は、約0.5インチもしくはそれ未満、または約0.2インチもしくはそれ未満、または約0.05〜0.2インチの間、または約0.06〜0.10インチの間、の径方向の幅を有する。全体的な径方向の幅は、一般に、当該装置の使用に関連したウェハエッジ排除領域に適応するのに十分であるように選択される。同様に、エラストマ・シーリング要素の直径は、一般に、200mmウェハ、300mmウェハ、または450mmウェハなどの標準ウェハ基板に適応するために、適切に選択される。
Details Regarding the Sealing Element (Lip Seal) Overall, the elastomeric sealing element is an annular element that fits tightly on the upper surface of the moment arm and, in some cases, rests on the radially inner edge of the body of the cup bottom. In some embodiments, the sealing element is about 0.5 inches or less, or about 0.2 inches or less, or between about 0.05 and 0.2 inches, or about 0.06-0. It has a radial width of between .10 inches. The overall radial width is generally selected to be sufficient to accommodate the wafer edge exclusion area associated with the use of the device. Similarly, the diameter of the elastomeric sealing element is generally appropriately selected to accommodate standard wafer substrates such as 200 mm wafers, 300 mm wafers, or 450 mm wafers.

エラストマ・シーリング要素の垂直方向の厚さは、約0.005〜0.050インチの間、より具体的には約0.010〜0.025インチの間、とすることができる。シーリング要素の厚さおよび形状は、シーリング要素と基板との間に漏れが略ないシールを形成するために、シーリング要素と基板エッジとの間の略連続的な接触を容易とするように選択することができる。 The vertical thickness of the elastomeric sealing element can be between about 0.005 and 0.050 inches, and more specifically between about 0.010 and 0.025 inches. The thickness and shape of the sealing element are selected to facilitate a substantially continuous contact between the sealing element and the substrate edge to form a substantially leaktight seal between the sealing element and the substrate. be able to.

一部の実施形態では、シーリング要素は、L字形状(または略L字状の形状)を有し、その「L」の短辺は、シーリング要素の内径において上方に延出している。例えば、図7Bおよび7Cを参照すると、この特定の実施形態では、シーリング要素703は、その径方向最内側部分に上向き小突起704を有することを示しており、それは、電気接触要素が配置されるシーリング要素の略水平な部分の径方向内側で、かつ(後述するようにウェハ基板が押し当てられて突起が圧縮する前には)シーリング要素の略水平な部分よりも垂直方向の上方にある。 In some embodiments, the sealing element has an L-shape (or a substantially L-shape), with the “L” short side extending upwardly at the inner diameter of the sealing element. For example, referring to FIGS. 7B and 7C, in this particular embodiment, the sealing element 703 is shown to have an upwardly directed protuberance 704 at its radially innermost portion, where the electrical contact element is located. It is radially inward of the substantially horizontal portion of the sealing element and vertically above the substantially horizontal portion of the sealing element (before the wafer substrate is pressed and the projections are compressed as described below).

この上向き小突起は、漏れ止めシールを提供するように、ウェハと係合することができる。図7Bおよび7Cに示す本例では、この上向き突起704の圧縮によって、電気接触要素705の径方向内側で漏れ止めシールが形成されるだけではなく、上向き突起の圧縮によって、基板のエッジと電気接触要素705との接触が可能となることが分かる。一部の実施形態において、このように接触するには、モーメントアーム自体の曲げ、または撓み、またはカンチレバーのような動作が助けとなり得る。一部の実施形態では、シーリング要素の圧縮の程度に応じて、そのジオメトリならびに電気接触要素のジオメトリ、さらにはモーメントアームに関連した撓み、上向き突起の(場合によってはモーメントアームの曲げ/撓みを伴う)圧縮によって、電気接触要素が基板のエッジベベル領域に接触することが可能となり得る。加えて、エラストマ・シーリング要素が電気接触要素の下にある実施形態では、接触要素の下にあるシーリング要素の部分の圧縮によって、接触要素は、例えば、ウェハ基板のエッジベベル領域の径方向プロファイルの形状に接触要素が適合するなど、ウェハ基板の形状に変形することが可能となり得る。この実施形態によれば、シーリング要素(例えば、L字形状またはL字状の形状のエラストマ・シーリング要素の場合)の上述の上向き突起の垂直高さは、約0.005〜0.040インチの間、より具体的には約0.010〜0.025インチの間、とすることができる。 This upward pointing prong can engage the wafer to provide a leak tight seal. In this example shown in FIGS. 7B and 7C, compression of this upward protrusion 704 not only creates a leak-tight seal radially inside electrical contact element 705, but compression of the upward protrusion causes electrical contact with the edge of the substrate. It can be seen that contact with element 705 is possible. In some embodiments, such contact may be aided by bending or flexing of the moment arm itself, or a cantilever-like action. In some embodiments, depending on the degree of compression of the sealing element, its geometry, as well as the geometry of the electrical contact element, as well as the deflection associated with the moment arm, with the upward protrusion (possibly bending/deflection of the moment arm) 3.) The compression may allow the electrical contact element to contact the edge beveled region of the substrate. In addition, in embodiments where the elastomeric sealing element is below the electrical contact element, compression of the portion of the sealing element below the contact element causes the contact element to, for example, assume the shape of the radial profile of the edge bevel region of the wafer substrate. It may be possible to deform into the shape of the wafer substrate, such as the contact elements adapted to. According to this embodiment, the vertical height of the above-described upward protrusions of the sealing element (eg, in the case of an L-shaped or L-shaped elastomeric sealing element) is about 0.005-0.040 inches. More specifically, between about 0.010 and 0.025 inches.

電気接触要素
電気接触要素は、電気メッキ処理中の基板に電流を供給することができるように、導電性材料で構成される。典型的には、導電性材料は、何らかの金属、合金などであり、モーメントアームの上面の上で、典型的にはシーリング要素の上の、漏れが略ないシールを基板と形成するシーリング要素の部分の径方向外側に配置されるための、形状およびサイズとされる。このような構成を、図7Bおよび7Cに示している。一部の実施形態では、接触リングは、可撓性かつ/もしくは変形可能な金属、または他の可撓性かつ/もしくは変形可能な導電性材料で構成されており、それは、略平坦であって、これにより、比較的大きな接触領域にわたってウェハのシード層に接触する。さらに、一部の実施形態では、エラストマ・シーリング要素の一部の上に薄平状の可撓性接触要素を位置決め/配置することによって、接触要素は、その上で基板が押圧されたときに、わずかに変形して、それに接触する基板表面部分に適合し、コンフォーマル接触面を形成することが可能となり得る。このように、それに接触する基板表面の形状に適合すること、例えば、基板のエッジベベル領域のプロファイルに適合することは、その下のエラストマ・シーリング要素の部分により接触要素に作用する反圧縮力(上向きの力)によって促進され得る。その結果、基板と電気接触要素との間の電気的接続の品質、一貫性、および/または均一性を向上させることができる。
Electrical Contact Element The electrical contact element is constructed of a conductive material so that it can supply an electrical current to the substrate during the electroplating process. Typically, the electrically conductive material is any metal, alloy, etc., that portion of the sealing element that forms a leak-tight seal with the substrate on the upper surface of the moment arm, typically above the sealing element. The shape and size are to be arranged on the outer side in the radial direction of. Such a configuration is shown in Figures 7B and 7C. In some embodiments, the contact ring is composed of a flexible and/or deformable metal or other flexible and/or deformable conductive material, which is substantially flat. , Thereby contacting the seed layer of the wafer over a relatively large contact area. Further, in some embodiments, by positioning/locating a thin, flexible contact element over a portion of the elastomeric sealing element, the contact element ensures that when the substrate is pressed thereon. It may be possible to deform slightly to fit the portion of the substrate surface that contacts it and form a conformal contact surface. Thus, conforming to the shape of the substrate surface in contact with it, e.g., conforming to the profile of the edge beveled region of the substrate, is the decompression force (upwardly) exerted on the contact element by the portion of the elastomeric sealing element below it. Power). As a result, the quality, consistency, and/or uniformity of the electrical connection between the substrate and the electrical contact element can be improved.

一部の実施形態では、電気接触要素は、薄平状であり得るが、ただし、この接触要素の周囲にわたって径方向内側を指すような向きの接触フィンガ状に形成することができる。これらの接触フィンガは、基板によってこれらに圧力が加えられたときに、導電性材料のソリッドなストリップを採用した場合よりも(たとえ薄平状であるとしても)、より多く垂直方向に変形可能/撓み可能であることによって、電気的接続の品質、一貫性、および/または均一性を向上させる助けとなり得る(一部の実施形態では、要求の電気的接続を提供するために、後者も適すると考えられる)。 In some embodiments, the electrical contact elements can be thin, but can be formed with contact fingers oriented radially inwardly around the perimeter of the contact elements. These contact fingers are more vertically deformable when pressure is applied to them by the substrate than if solid strips of conductive material were employed (even if thin). Being deflectable may help improve the quality, consistency, and/or uniformity of the electrical connection (in some embodiments, the latter may also be suitable to provide the required electrical connection). Conceivable).

上述のように、電気接触要素は、全体として、径方向に略対称な環状であって、これにより、電気メッキされる基板に対称的に接触することができ、特に、基板に接触するその表面部分にわたって対称であり得る。この理由で、本明細書では、これを接触リングと呼ぶこともある。接触リングの一例の径方向の形状を、図7D〜7Eに示すカップ底要素の非分解図に類似した図7G〜7Iに示すカップ底要素701の分解図に示している。後の方の図面である図7G〜7Iでは、電気接触要素705は、カップ底要素701から切り離して示されているので、その形状を判別することができる。図7Gは、具体的には、電気接触要素705の一例の環状構造のおよそ半分を、カップ底要素701の残り部分から垂直に切り離して示している。図7Hは、図7Gに示すカップ底要素の断面切片の一端を拡大しており、図7Iは、やはり電気接触リング705をカップ底要素701から切り離して、カップ底要素の断面に注目した、別の拡大図である。 As mentioned above, the electrical contact element as a whole is of substantially annular radial symmetry so that it can symmetrically contact the substrate to be electroplated, in particular its surface in contact with the substrate. It can be symmetric over the part. For this reason, it is sometimes referred to herein as a contact ring. The radial shape of an example contact ring is shown in exploded views of cup bottom element 701 shown in FIGS. 7G-7I, which are similar to the non-exploded views of cup bottom element shown in FIGS. 7D-7E. In later figures 7G-7I, the electrical contact element 705 is shown separated from the cup bottom element 701 so that its shape can be determined. FIG. 7G specifically shows approximately half of the annular structure of one example of electrical contact element 705, vertically separated from the rest of cup bottom element 701. FIG. 7H is an enlargement of one end of the cross-section section of the cup bottom element shown in FIG. 7G, and FIG. FIG.

これらの図面で注目されるのは、接触リング705の径方向の対称性は、その動作に及ぼす影響がより少ないと考えられるリングの実際の基板接触部分の外側では、破られ得るということであり、なぜなら、この径方向外側部分は基板への電気的接続を形成するものではないからである。これは、図7Iのカップ底要素の分解図に示されており、同図では、接触リング705は、運用のための組み立て時に、カップ底要素701の溝709に嵌合する固定要素707を有していることが分かる。さらに注目されるのは、基板に実際に接触する接触リングの径方向内側部分であっても、例えば、電気接触フィンガがあることによって、小角度にわたっては対称性は破られているので、全体的にのみ、径方向に対称であるということである。これらの接触フィンガを、図7Iに示しており、さらに明確に図7Fに示している。 It is noted in these figures that the radial symmetry of the contact ring 705 can be broken outside the actual substrate contact portion of the ring, which is believed to have less of an effect on its operation. This is because this radially outer part does not form an electrical connection to the substrate. This is shown in the exploded view of the cup bottom element of FIG. 7I, where the contact ring 705 has a locking element 707 that fits into the groove 709 of the cup bottom element 701 during assembly for operation. You can see that Of further note is the fact that even the radially inner part of the contact ring that actually contacts the substrate, even if the symmetry is broken over a small angle, for example due to the presence of electrical contact fingers, the overall Only in the radial direction is symmetric. These contact fingers are shown in FIG. 7I and more clearly in FIG. 7F.

電気接触要素/リング705は、200mmウェハ、300mmウェハ、または450mmウェハなどの標準的な半導体ウェハ基板のシード層の外側領域に適応する直径を有する。それは、エラストマ・シーリング部材703の上面に平坦に配置されるようなサイズとすることができる。一部の実施形態では、それは、約0.500インチもしくはそれ未満、または約0.040〜0.500インチの間、より具体的には約0.055〜0.200インチの間、の径方向の幅を有することができる。接触リングの径方向の幅は、接触リングの径方向外縁から、例えば、図7Fおよび7Iの接触リングに示す接触フィンガの径方向内側の限界で規定されるその径方向内縁までの、径方向の距離と定義される。接触リングの垂直方向の厚さは、典型的には、約0.0005〜0.010インチの間、より具体的には約0.001〜0.003インチの間である。 The electrical contact element/ring 705 has a diameter that accommodates the outer region of the seed layer of a standard semiconductor wafer substrate such as a 200 mm wafer, a 300 mm wafer, or a 450 mm wafer. It can be sized so that it is laid flat on the top surface of the elastomeric sealing member 703. In some embodiments, it has a diameter of about 0.500 inches or less, or between about 0.040 and 0.500 inches, and more specifically between about 0.055 and 0.200 inches. It can have a width in the direction. The radial width of the contact ring is the radial width from the radial outer edge of the contact ring to its radial inner edge, for example defined by the radial inner limit of the contact fingers shown in the contact rings of FIGS. 7F and 7I. Defined as distance. The vertical thickness of the contact ring is typically between about 0.0005 and 0.010 inches, and more specifically between about 0.001 and 0.003 inches.

図7Fおよび7Iに示す例示的な実施形態のような一部の実施形態では、接触リングは、カップ底に保持されたときに基板のエッジに接触するための、径方向内向きに突出する複数のフィンガを有する。これらのフィンガは、約0.01〜0.100インチの間、より具体的には約0.020〜0.050インチの間、の径方向の幅を有することができる。接触フィンガは、約0.02〜0.10インチの間、または約0.04〜0.06インチの間、の中心間ピッチを有することができる。一部の実施形態では、このピッチは、接触リングの周囲にわたって不変である。他の実施形態では、このピッチは、接触リングの周囲にわたって変化し得る。ピッチは、接触リングの内周において規定することができる。エラストマ・シーリング要素の上に平坦に載置される接触フィンガの場合、それらのピッチは、エラストマ・シーリング要素の表面の角度によって規定することができる。 In some embodiments, such as the exemplary embodiments shown in FIGS. 7F and 7I, the contact ring comprises a plurality of radially inwardly projecting projections for contacting the edge of the substrate when held on the cup bottom. With fingers. These fingers can have a radial width of between about 0.01 and 0.100 inches, and more specifically between about 0.020 and 0.050 inches. The contact fingers can have a center-to-center pitch of between about 0.02 and 0.10 inches, or between about 0.04 and 0.06 inches. In some embodiments, this pitch is constant over the circumference of the contact ring. In other embodiments, this pitch may vary around the perimeter of the contact ring. The pitch can be defined on the inner circumference of the contact ring. For contact fingers that lie flat on the elastomeric sealing element, their pitch can be defined by the angle of the surface of the elastomeric sealing element.

一部の実施形態では、接触リングは、略平坦であって、エラストマ・シーリング要素の上に略平坦に配置されることができ、そのエラストマ・シーリング要素自体は、モーメントアームの上に平坦に配置されることができる。この設計は、一般に、接触リングがL字形状の構造を有してLの短辺が基板に接触するように上方に延出する設計とは区別されなければならず、また、図3Aに示すもののようなカンチレバー状の接触フィンガを採用する設計とも区別されなければならない。エラストマ・シーリング要素の上に略平坦に配置される接触フィンガを採用するこれらの設計では、(一部の実施形態において)ウェハのシード層の外周との電気接触の改善が実現できると考えられる。接触リングは、略平坦であるので、例えば、カンチレバー状の接触フィンガの曲がり度合いのばらつきによる結果としての余分な公差の積み上がり要件は排除される。従って、略平坦な電気接触要素によれば、これと基板表面との間の電気接触パッチを、より精密に位置決めおよび制御することができるので、接触パッチを基板のエッジのより近くに位置決めする設計を採用することができる。そしてこれにより、(基板表面上で電気メッキ溶液が略排除される)周辺領域を、より径方向外側に規定するシーリング要素を採用することが可能となって、電気メッキ処理の際の、より小さいエッジ排除距離を実現できる。 In some embodiments, the contact ring is substantially flat and can be disposed substantially flat on the elastomeric sealing element, which elastomeric sealing element itself is disposed flatly on the moment arm. Can be done. This design should generally be distinguished from the design in which the contact ring has an L-shaped structure and extends upward so that the short side of L contacts the substrate and is also shown in FIG. 3A. It must also be distinguished from designs that employ cantilevered contact fingers, such as the ones. It is believed that these designs, which employ contact fingers that lie substantially flat over the elastomeric sealing element, may (in some embodiments) provide improved electrical contact with the periphery of the seed layer of the wafer. Since the contact ring is substantially flat, the extra tolerance build-up requirements resulting from, for example, variations in the degree of bending of the cantilevered contact fingers are eliminated. Therefore, the substantially flat electrical contact element allows for more precise positioning and control of the electrical contact patch between it and the substrate surface, thus designing the contact patch to be positioned closer to the edge of the substrate. Can be adopted. And this makes it possible to employ a sealing element that defines the peripheral area (where the electroplating solution is substantially excluded on the substrate surface) more radially outward, which is smaller than in the electroplating process. Edge exclusion distance can be realized.

接触リングは、完全に平坦であるように、図7A〜7Iに示しているが、一部の実施形態では、ウェハに接触する径方向内側部分で略平坦である接触要素は、例えば、バスバーと接触するために、径方向外側に角度付き部分を有することができる。ただし、そのような実施形態では、モーメントアーム上にある接触リングの部分は、やはり略平坦とすることができる。また、上述のように、接触要素の接触フィンガにわずかなピッチを設けることもできるが、それでも、接触要素およびその接触フィンガは、全体として、エラストマ・シーリング要素の上に略平坦に配置されると言える。 Although the contact ring is shown in FIGS. 7A-7I as being completely flat, in some embodiments, the contact elements that are substantially flat at the radially inner portion that contacts the wafer may be, for example, busbars and It may have an angled portion radially outward for contact. However, in such an embodiment, the portion of the contact ring on the moment arm may still be substantially flat. Also, as mentioned above, the contact fingers of the contact element may be provided with a slight pitch, but nevertheless the contact element and its contact fingers as a whole are arranged substantially flat over the elastomeric sealing element. I can say.

電気接触要素/リングは、電気メッキ処理中(またはその前)に基板がモーメントアームに対して押圧されるときに、基板および下のエラストマ・シーリング要素の形状に適応するための、曲げおよび/または変形が可能な比較的柔軟な導電性材料で構成することができる。例えば、電気接触要素/リングは、薄い非硬化シートメタルで構成することができる。この場合、基板に接触する接触要素の部分は、約0.01インチもしくはそれ未満の厚さ、より具体的には約0.005インチもしくはそれ未満の厚さ、またはさらに約0.002インチもしくはそれ未満の厚さの、可撓性かつ/または変形可能な金属の薄いシートとすることができる。接触リングを構成する金属には、ステンレス鋼を含むことができる。一部の実施形態では、その金属には、貴金属合金を含むことができる。そのような合金として、任意選択的に金および/または白金を含有する、パラジウム−銀合金などのパラジウム合金を含むことができる。DERINGER−NEY社製のパリネイ7(Palinery 7)は、一例である。 The electrical contact elements/rings may be bent and/or adapted to accommodate the shape of the substrate and underlying elastomeric sealing element when the substrate is pressed against the moment arm during (or before) the electroplating process. It can be composed of a relatively flexible conductive material that is deformable. For example, the electrical contact elements/rings can be constructed of thin uncured sheet metal. In this case, the portion of the contact element that contacts the substrate has a thickness of about 0.01 inches or less, more specifically about 0.005 inches or less, or even about 0.002 inches or less. It can be a thin sheet of flexible and/or deformable metal of less thickness. The metal composing the contact ring may include stainless steel. In some embodiments, the metal can include a noble metal alloy. Such alloys can include palladium alloys, such as palladium-silver alloys, optionally containing gold and/or platinum. Palinery 7 manufactured by DERINGER-NEY is an example.

カップ・アセンブリとエラストマ・シーリング要素の一体的製造
電気メッキ用クラムシェルにおいて基板を封止するために用いられるエラストマ・シーリング要素は、多くの場合、電気メッキ処理に先立ってクラムシェル内にユーザによって取り付けられる別個の構成部品であるのに対し、本明細書で開示される種々の実施形態では、カップ・アセンブリとそのシーリング要素は、製造プロセスにおいて一体化される。そのような場合、エラストマ・シーリング要素は、製造の際に、接着、成形、またはエラストマ・シーリング要素がカップ底要素から外れることを阻止する他の適切なプロセスによって、カップ底要素に装着することができる。この場合、エラストマ・シーリング要素は、別個の構成部品ではなく、カップ・アセンブリの恒久的な特徴部とみなすことができる。
Integrated manufacture of cup assembly and elastomeric sealing element The elastomeric sealing element used to seal the substrate in the electroplating clamshell is often installed by the user in the clamshell prior to the electroplating process. In contrast to the separate components provided, in various embodiments disclosed herein, the cup assembly and its sealing element are integrated in the manufacturing process. In such cases, the elastomeric sealing element may be attached to the cup bottom element during manufacture by gluing, molding, or any other suitable process that prevents the elastomeric sealing element from disengaging from the cup bottom element. it can. In this case, the elastomeric sealing element can be considered a permanent feature of the cup assembly rather than a separate component.

一部の実施形態では、エラストマ・シーリング要素は、例えば、それをカップ底要素に直接成形することにより、カップ底要素の内側にインサイチュで形成することができる。このアプローチでは、形成後のシーリング要素を構成するエラストマ材の化学的前駆体が、形成後のシーリング要素があるべきモーメントアームの位置に配置され、そして、重合、硬化、またはシーリング要素の所望の最終構造形状を有する形成後のエラストマ材に化学前駆物質を変換する他の機構などによって、その化学的前駆体を処理することで、所望のエラストマ材を形成する。 In some embodiments, the elastomeric sealing element can be formed in situ inside the cup bottom element, for example, by molding it directly into the cup bottom element. In this approach, the chemical precursors of the elastomeric material that make up the formed sealing element are placed at the positions of the moment arms where the formed sealing element should be and the polymerization, curing, or desired end of the sealing element. The desired elastomeric material is formed by treating the chemical precursor, such as by another mechanism that converts the chemical precursor into a formed elastomeric material having a structural shape.

他の実施形態では、シーリング要素は、その所望の最終形状に予め形成されて、その後、カップ・アセンブリの製造において、接着剤、グルーなど、または他の適切な装着機構によって、カップ底要素のモーメントアーム上の適切な位置にシーリング要素を装着することにより、剛性(プラスチックまたは金属)カップ底要素と一体化される。 In other embodiments, the sealing element is preformed to its desired final shape and then, in the manufacture of the cup assembly, by the adhesive, glue, etc., or other suitable mounting mechanism, the moment of the cup bottom element. It is integrated with the rigid (plastic or metal) cup bottom element by mounting the sealing element in the appropriate position on the arm.

カップ・アセンブリと、そのエラストマ・シーリング要素との一体的製造によって、一般にカップ・アセンブリとシーリング要素を別々の構成部品として製造することにより達成されるものと比較して、シーリング要素を、より精密に、その所望の形状に形成することができ、より精密に、カップ・アセンブリのカップ底要素の構造内に位置決めすることができる。これに併せて、カップ底要素の剛性支持によって、基板と接触するシーリング要素の部分の精密な位置決めが可能となる。従って、要求される位置決め誤差マージンがより小さいので、径方向プロファイルを縮小したシーリング要素を採用することができ、これにより、シーリング要素を、カップ・アセンブリ内で基板のエッジのかなり近くで基板と接触するように設計することが可能となり、電気メッキ処理の際のエッジ排除領域が縮小される。例えば、シーリング要素とカップ底(具体的には、そのモーメントアーム)を併合した、より薄い内縁によって、例えば、気泡の捕捉が最小限となる/解消することにより、オンウェハ・メッキ性能が向上する。 The integral manufacturing of the cup assembly and its elastomeric sealing element allows the sealing element to be more precise than that typically achieved by manufacturing the cup assembly and the sealing element as separate components. , Can be formed into its desired shape and can be more precisely positioned within the structure of the cup bottom element of the cup assembly. Together with this, the rigid support of the cup bottom element allows for precise positioning of the part of the sealing element that contacts the substrate. Therefore, the smaller positioning error margin required allows the use of a sealing element with a reduced radial profile, which allows the sealing element to contact the substrate within the cup assembly much closer to the edge of the substrate. Can be designed to reduce the edge exclusion area during the electroplating process. For example, a thinner inner edge that merges the sealing element with the cup bottom (specifically, its moment arm) improves on-wafer plating performance, for example, by minimizing/eliminating bubble entrapment.

システムコントローラ
一部の実施形態では、システムコントローラを用いて、クラムシェルの封止時および/または基板の処理時のプロセス条件を制御する。システムコントローラは、一般に、1つ以上のメモリデバイスと、1つ以上のプロセッサとを備える。プロセッサは、CPUまたはコンピュータ、アナログおよび/またはデジタル入力/出力接続、ステッピングモータ・コントローラボード、などを含むことができる。適切な制御動作を実現するための命令が、プロセッサ上で実行される。これらの命令は、コントローラに関連付けられたメモリデバイスに格納されていてもよいし、あるいはネットワークを介して提供されるものであってもよい。
System Controller In some embodiments, a system controller is used to control process conditions during clamshell encapsulation and/or substrate processing. A system controller generally comprises one or more memory devices and one or more processors. The processor may include a CPU or computer, analog and/or digital input/output connections, stepper motor controller board, and the like. The instructions to implement the appropriate control operations are executed on the processor. These instructions may be stored in a memory device associated with the controller or may be provided over a network.

一部の実施形態では、システムコントローラによって、処理システムの動作のすべてを制御する。システムコントローラは、上記処理ステップのタイミングおよび特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令セットを含むシステム制御ソフトウェアを実行する。コントローラに関連付けられたメモリデバイスに格納されている他のコンピュータプログラム、スクリプト、またはルーチンを、一部の実施形態において採用することができる。 In some embodiments, a system controller controls all of the operation of the processing system. The system controller executes system control software that includes a set of instructions for controlling the timing of the above processing steps and other parameters of a particular process. Other computer programs, scripts, or routines stored in a memory device associated with the controller may be employed in some embodiments.

一般に、システムコントローラには、関連付けられたユーザインタフェースがある。ユーザインタフェースとして、表示画面、プロセス条件を表示するためのグラフィック・ソフトウェア、さらには、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロホンなどのユーザ入力デバイスを含むことができる。 Generally, the system controller has an associated user interface. The user interface may include a display screen, graphic software for displaying process conditions, and a user input device such as a pointing device, a keyboard, a touch screen, and a microphone.

上記の動作を制御するためのコンピュータプログラムコードは、例えば、アセンブリ言語、C、C++、パスカル、フォートランなど、通常のコンピュータ可読プログラミング言語のいずれかで作成することができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトをプロセッサにより実行することで、プログラムで示されるタスクが実行される。 The computer program code for controlling the above operations can be written in any conventional computer readable programming language such as assembly language, C, C++, Pascal, Fortran, or the like. By executing the compiled object code or script by the processor, the task indicated by the program is executed.

プロセスを監視するための信号を、システムコントローラのアナログおよび/またはデジタル入力接続によって供給することができる。プロセスを制御するための信号は、処理システムのアナログおよびデジタル出力接続に出力される。 Signals for monitoring the process can be provided by analog and/or digital input connections of the system controller. The signals for controlling the process are output to the analog and digital output connections of the processing system.

リソグラフィパターニング
上記の装置/プロセスは、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、LED、太陽電池パネルなどの製造または製作のために、リソグラフィパターニング・ツールまたプロセスとともに用いることができる。一般に、そのようなツール/プロセスは、必ずしもそうではないが、共通の製造設備で一緒に使用または実施される。膜のリソグラフィパターニングは、通常、以下の工程の一部またはすべてを含み、各工程は、いくつかの考え得るツールを用いて実現される。(1)スピン式またはスプレー式のツールを用いて、ワークピースすなわち基板の上にフォトレジストを塗布する、(2)ホットプレートまたは炉またはUV硬化ツールを用いて、フォトレジストを硬化させる、(3)ウェハステッパなどのツールによって、可視光線または紫外線またはX線でフォトレジストを露光する、(4)ウェットベンチなどのツールを用いて、選択的にレジストを除去するようにレジストを現像し、これによりパターンを形成する、(5)ドライまたはプラズマアシスト・エッチングツールを用いて、レジストパターンを下の膜またはワークピースに転写する、(6)RFまたはマイクロ波プラズマ・レジストストリッパなどのツールを用いて、レジストを剥離する。
Lithographic Patterning The apparatus/process described above can be used with a lithographic patterning tool or process, eg, for the manufacture or fabrication of semiconductor devices, displays, LEDs, solar panels, and the like. Generally, such tools/processes, although not necessarily, are used or implemented together in a common manufacturing facility. Lithographic patterning of films typically involves some or all of the following steps, each step being accomplished using a number of possible tools. (1) use a spin or spray tool to apply photoresist onto the work piece or substrate, (2) cure the photoresist using a hot plate or oven or UV cure tool, (3) ) A photoresist such as a wafer stepper is used to expose the photoresist with visible light, ultraviolet rays, or X-rays. Forming a pattern, (5) using a dry or plasma assisted etching tool to transfer the resist pattern to the underlying film or workpiece, (6) using a tool such as RF or microwave plasma resist stripper, Strip the resist.

他の実施形態
本発明の例示的な実施形態ならびに適用例について、本明細書で図示および記載しているが、本発明の概念、範囲、および趣旨から逸脱することなく、数多くの変形および変更が可能であり、それらの変形例は、本願を精読することで、当業者に明らかになるであろう。よって、記載の実施形態は例示とみなされるべきであって、限定するものではなく、本発明は、本明細書で提示された詳細に限定されることなく、添付の請求項の範囲および均等物の範囲内で変更することができる。
適用例1:半導体基板を保持および封止し、電気メッキ中の半導体基板に電力を供給するためのカップ・アセンブリであって、
(a)本体部およびモーメントアームを有するカップ底要素と、前記本体部は、前記カップ構造体の他の特徴部に対して堅固に固定されており、半導体基板が前記モーメントアームに押しつけられた際に前記本体部が実質的に撓まないよう前記モーメントアームの平均垂直厚さに対する前記本体部の平均垂直厚さの比率は、約5よりも大きく、
(b)前記モーメントアームに配置されているエラストマ・シーリング要素であって、前記半導体基板が押しつけられた際にと、電気メッキ中にメッキ溶液が略排除される前記基板の周辺領域を規定するように、前記基板を封止する、エラストマ・シーリング要素と、
(c)前記エラストマ・シーリング要素に配置されている電気接触要素であって、前記接触要素が電気メッキ中の前記基板に電力を供給することができるように前記シーリング要素が前記基板を封止している際に前記周辺領域において前記基板に接触する電気接触要素と、を備えるカップ・アセンブリ。
適用例2:前記周辺領域は、径方向に略対称であって、第1の径方向内径によって特徴付けられており、前記基板と前記電気接触要素との間の接触領域は、径方向に略対称であって、第2の径方向内径によって特徴付けられており、前記第2の径方向内径は前記第1の径方向内径よりも大きい、適用例1に記載のカップ・アセンブリ。
適用例3:前記第1と第2の径方向内径の差の大きさは、約0.5mm未満である、適用例2に記載のカップ・アセンブリ。
適用例4:前記カップ底要素の前記モーメントアームは、最大で約0.5インチ(12.7ミリメートル)の径方向の幅を有する、適用例1ないし3のいずれか1つに記載のカップ・アセンブリ。
適用例5:前記カップ底要素の前記本体部は、少なくとも約0.2インチ(5.08ミリメートル)の平均垂直高さを有する、適用例4に記載のカップ・アセンブリ。
適用例6:半導体基板を保持および封止し、電気メッキ中の半導体基板に電力を供給するためのカップ・アセンブリであって、
(a)本体部およびモーメントアームを有するカップ底要素と、前記半導体基板が前記モーメントアームに押し付けられた際に前記本体部は実質的に撓まず、
(b)前記モーメントアームに配置されているエラストマ・シーリング要素であって、前記半導体基板によって押し付けられた際にと、電気メッキ中にメッキ溶液が略排除される前記基板の周辺領域を規定するように、前記基板を封止する、エラストマ・シーリング要素と、
(c)前記エラストマ・シーリング要素の略水平な部分に配置されている略平坦な可撓性接触部を有する電気接触要素と、前記接触要素が電気メッキ中の前記基板に電力を供給するように、前記シーリング要素が前記基板を封止している際に、前記接触部は前記基板によって押しつけられると、前記周辺領域において前記基板に接触して変形する、こと、を備えるカップ・アセンブリ。
適用例7:前記エラストマ・シーリング要素は、約0.5インチ(12.7ミリメートル)またはそれ未満の径方向の幅を有する、適用例6に記載のカップ・アセンブリ。
適用例8: 前記エラストマ・シーリング要素は、約0.005〜0.050インチ(0.127〜1.27ミリメートル)の間の垂直厚さを有する、適用例7に記載のカップ・アセンブリ。
適用例9:前記電気接触要素の前記略平坦な可撓性接触部は、約0.01〜0.5インチ(0.254〜12.7ミリメートル)の間の径方向の幅を有する、適用例7に記載のカップ・アセンブリ。
適用例10:前記基板によって押しつけられることによる、前記電気接触要素の前記接触部の変形は、前記基板の形状の一部に前記接触要素が適合することを含み、前記適合は、前記接触要素が配置されている前記エラストマ・シーリング要素が圧迫された結果として得られるバネのような反力によって促される、適用例6ないし9のいずれか1つに記載のカップ・アセンブリ。
適用例11:前記基板の形状に前記接触要素が適合することは、前記基板のエッジベベル領域のプロファイルの一部に適合することを含む、適用例10に記載のカップ・アセンブリ。
適用例12:前記エラストマ・シーリング要素は、前記基板が前記シーリング要素に対して押し付けられた際に前記半導体基板に接触して封止する上向き突起を有し、前記上向き突起は、前記電気接触要素が配置されている前記シーリング要素の前記略水平な部分の径方向内側にある、適用例6ないし9のいずれか1つに記載のカップ・アセンブリ。
適用例13:前記シーリング要素の前記上向き突起は、前記基板を封止する際に圧縮し、前記圧縮によって、前記基板と前記電気接触要素との間の接触を可能とし、圧縮前には、前記シーリング要素の前記上向き突起は、前記シーリング要素の前記略水平な部分よりも垂直方向の上方にある、適用例12に記載のカップ・アセンブリ。
適用例14:前記電気接触要素は、非硬化金属のシートを含む、適用例6ないし9のいずれか1つに記載のカップ・アセンブリ。
適用例15:前記非硬化金属は、パラジウム−銀合金である、適用例14に記載のカップ・アセンブリ。
適用例16:前記非硬化金属は、パラジウム、銀、金、および白金を含む、適用例14に記載のカップ・アセンブリ。
適用例17:前記非硬化金属は、白金を含む、適用例14に記載のカップ・アセンブリ。
適用例18:前記非硬化金属は、ステンレス鋼を含む、適用例14に記載のカップ・アセンブリ。
適用例19:前記非硬化金属のシートは、約0.005インチ(0.127ミリメートル)以下の厚さである、適用例14に記載のカップ・アセンブリ。
適用例20:半導体基板を保持および封止し、電気メッキ中の半導体基板に電力を供給するためのカップ・アセンブリであって、
(a)本体部およびモーメントアームを有するカップ底要素と、前記半導体基板が前記モーメントアームに押しつけられた際に前記本体部は実質的に撓まず、
(b)前記カップ底要素の前記モーメントアームに配置されるように、製造の際に、前記カップ底要素と一体化されるエラストマ・シーリング要素であって、前記半導体基板が押しつけられた際にと、電気メッキ中にメッキ溶液が略排除される前記基板の周辺領域を規定するように、前記基板を封止する、エラストマ・シーリング要素と、
(c)前記エラストマ・シーリング要素に配置されている電気接触要素であって、電気メッキ中の前記基板に電力を供給することができるよう、前記シーリング要素が前記基板を封止している際の前記周辺領域において前記基板に接触する前記、電気接触要素と、を備えるカップ・アセンブリ。
適用例21:前記カップ・アセンブリを製造することは、前記エラストマ・シーリング要素を成形することと、その後、それを前記カップ底要素の前記モーメントアームに装着することと、を含む、適用例20に記載のカップ・アセンブリ。
適用例22:前記カップ・アセンブリを製造することは、前記エラストマ・シーリング要素を、前記カップ底要素の前記モーメントアームに直接成形することを含む、適用例20に記載のカップ・アセンブリ。
OTHER EMBODIMENTS Illustrative embodiments and applications of the invention are shown and described herein, but many variations and modifications may be made without departing from the concept, scope and spirit of the invention. It is possible and their variations will be apparent to those skilled in the art upon reading this application. Accordingly, the described embodiments are to be considered illustrative, not limiting, and the invention is not limited to the details presented herein, but rather the scope and equivalents of the appended claims. It can be changed within the range.
Application Example 1: A cup assembly for holding and sealing a semiconductor substrate and supplying power to the semiconductor substrate during electroplating, comprising:
(A) The cup bottom element having a body and a moment arm, and the body are rigidly fixed to other features of the cup structure, when the semiconductor substrate is pressed against the moment arm. The ratio of the average vertical thickness of the body to the average vertical thickness of the moment arm is greater than about 5 so that the body does not substantially bend.
(B) an elastomeric sealing element disposed on the moment arm to define a peripheral area of the substrate when the semiconductor substrate is pressed and when plating solution is substantially excluded during electroplating. And an elastomeric sealing element for sealing the substrate,
(C) an electrical contact element disposed on the elastomeric sealing element, the sealing element sealing the substrate so that the contact element can supply power to the substrate during electroplating. An electrical contact element that contacts the substrate in the peripheral region when the cup assembly is engaged.
Application example 2: the peripheral region is substantially symmetrical in the radial direction and is characterized by a first radial inner diameter, the contact region between the substrate and the electrical contact element being substantially radial. The cup assembly according to Application 1, wherein the cup assembly is symmetrical and is characterized by a second radial inner diameter, the second radial inner diameter being greater than the first radial inner diameter.
Application Example 3: The cup assembly of Application Example 2, wherein the magnitude of the difference between the first and second radial inner diameters is less than about 0.5 mm.
Application 4: The cup according to any one of Applications 1 to 3, wherein the moment arm of the cup bottom element has a maximum radial width of about 0.5 inches (12.7 millimeters). assembly.
Application 5: The cup assembly of Application 4, wherein the body of the cup bottom element has an average vertical height of at least about 0.2 inches (5.08 millimeters).
Application Example 6: A cup assembly for holding and sealing a semiconductor substrate and supplying power to the semiconductor substrate during electroplating,
(A) a cup bottom element having a body and a moment arm, and the body does not substantially bend when the semiconductor substrate is pressed against the moment arm,
(B) an elastomeric sealing element disposed on the moment arm to define a peripheral region of the substrate when pressed by the semiconductor substrate and where plating solution is substantially eliminated during electroplating. And an elastomeric sealing element for sealing the substrate,
(C) an electrical contact element having a substantially flat flexible contact disposed in a substantially horizontal portion of the elastomeric sealing element, the contact element supplying power to the substrate being electroplated. A cup assembly, wherein the contact portion deforms by contacting the substrate in the peripheral region when pressed by the substrate while the sealing element seals the substrate.
Application 7: The cup assembly of Application 6, wherein the elastomeric sealing element has a radial width of about 0.5 inch (12.7 millimeters) or less.
Application Example 8: The cup assembly of Application Example 7, wherein the elastomeric sealing element has a vertical thickness of between about 0.005 and 0.050 inches (0.127 and 1.27 millimeters).
Application 9: The substantially flat flexible contact portion of the electrical contact element has a radial width between about 0.01 and 0.5 inches (0.251 and 12.7 millimeters). The cup assembly described in Example 7.
Application Example 10: Deformation of the contact portion of the electrical contact element by being pressed by the substrate comprises the contact element adapting to a portion of the shape of the substrate, the adapting being 10. The cup assembly of any one of Applications 6-9, wherein the elastomeric sealing element in position is facilitated by a spring-like reaction force resulting from the compression.
Application 11: The cup assembly of Application 10, wherein conforming the contact element to the shape of the substrate comprises conforming to a portion of a profile of an edge beveled region of the substrate.
Application Example 12: The elastomeric sealing element has an upward protrusion that contacts and seals the semiconductor substrate when the substrate is pressed against the sealing element, the upward protrusion being the electrical contact element. 10. The cup assembly of any one of Applications 6-9, which is radially inward of the substantially horizontal portion of the sealing element in which is disposed.
Application Example 13: The upward protrusion of the sealing element compresses when sealing the substrate, and the compression enables contact between the substrate and the electrical contact element, and before compression, the 13. The cup assembly of Application 12, wherein the upward protrusion of the sealing element is vertically above the generally horizontal portion of the sealing element.
Application 14: The cup assembly of any one of Applications 6-9, wherein the electrical contact element comprises a sheet of uncured metal.
Application Example 15: The cup assembly of Application Example 14, wherein the uncured metal is a palladium-silver alloy.
Application Example 16: The cup assembly of Application Example 14, wherein the uncured metal comprises palladium, silver, gold, and platinum.
Application 17: The cup assembly of Application 14, wherein the uncured metal comprises platinum.
Application 18: The cup assembly of Application 14, wherein the uncured metal comprises stainless steel.
Application Example 19: The cup assembly of Application Example 14, wherein the uncured metal sheet is no more than about 0.005 inches (0.127 millimeters) thick.
Application Example 20: A cup assembly for holding and sealing a semiconductor substrate and supplying power to the semiconductor substrate during electroplating, comprising:
(A) a cup bottom element having a body and a moment arm, and the body does not substantially bend when the semiconductor substrate is pressed against the moment arm,
(B) an elastomeric sealing element that is integrated with the cup bottom element during manufacturing so as to be located on the moment arm of the cup bottom element, when the semiconductor substrate is pressed. An elastomeric sealing element that seals the substrate so as to define a peripheral region of the substrate where plating solution is substantially excluded during electroplating;
(C) an electrical contact element disposed on the elastomeric sealing element, the sealing element sealing the substrate so that the substrate can be powered during electroplating. An electrical contact element that contacts the substrate in the peripheral region.
Application 21: Manufacturing the cup assembly includes molding the elastomeric sealing element and then mounting it on the moment arm of the cup bottom element. The described cup assembly.
Application 22: The cup assembly of Application 20, wherein manufacturing the cup assembly comprises molding the elastomer sealing element directly to the moment arm of the cup bottom element.

Claims (20)

電気メッキ中に半導体基板を係合するためのカップ・アセンブリであって、
(a)本体部および前記本体部の内側端部から径方向内向きに延出するモーメントアームを有するカップ底要素と、
(b)前記モーメントアームに配置されているエラストマ・シーリング要素と、を備え、
前記本体部は、前記カップ・アセンブリの他の特徴部に対して堅固に固定されており、前記モーメントアームの平均垂直厚さに対する前記本体部の平均垂直厚さの比率は、5よりも大きく、前記本体部の径方向の幅は、0.5インチ(12.7ミリメートル)から3インチ(76.2ミリメートル)の間であり、前記モーメントアームの径方向の幅は、最大で0.1インチ(2.54ミリメートル)であり、
前記エラストマ・シーリング要素は、記モーメントアームによって支持され、前記半導体基板が押しつけられた際に、電気メッキ中にメッキ溶液が略排除される前記基板の周辺領域を規定するように、前記基板を封止し、前記エラストマ・シーリング要素の上部は、電気接触要素を受けるように構成され、前記電気接触要素は、前記電気接触要素が電気メッキ中の前記基板と電気的に連通するように前記エラストマ・シーリング要素が前記基板を封止している際に前記周辺領域において前記基板に接触する、カップ・アセンブリ。
A cup assembly for engaging a semiconductor substrate during electroplating, comprising:
(A) a cup bottom element having makes the chromophore at the distal end over placement arm out extending from the inner end of the body portion and the body portion radially inwardly,
(B) an elastomeric sealing element arranged on the moment arm,
Said body portion, said being rigidly fixed to other features of the cup assembly, the average vertical thickness ratio of the body portion with respect to the average vertical thickness before liver over placement arm is greater than 5 , The radial width of the main body is 0 . 5 inches (12.7 mm) or al 3 inches is between (76.2 mm), the radial width of the front liver over placement arm is 0 at the maximum. 1 inch (2.54 mm),
It said elastomeric sealing element is supported by the front liver over placement arm, when the semiconductor substrate is pressed, so as to define a peripheral region of the substrate plating solution during electroplating is substantially eliminated, the substrate sealing, and the upper portion of said elastomeric sealing element is configured to receive electrical contact elements, said electrical contact elements, said elastomeric such that the electrical contact element communicates the with the substrate electrically in electroplating - contacting the substrate at the peripheral area when the sealing element seals the said substrate, mosquito-up assembly.
前記周辺領域は、径方向に略対称であって、第1の径方向内径によって特徴付けられており、前記基板と前記電気接触要素との間の接触領域は、径方向に略対称であって、第2の径方向内径によって特徴付けられており、前記第2の径方向内径は前記第1の径方向内径よりも大きい、請求項1に記載のカップ・アセンブリ。 The peripheral region is substantially symmetrical in the radial direction and is characterized by a first radial inner diameter, and the contact region between the substrate and the electrical contact element is substantially symmetrical in the radial direction. , The second radial inner diameter is greater than the first radial inner diameter, and the second radial inner diameter is greater than the first radial inner diameter. 前記第1と第2の径方向内径の差の大きさは、0.5mm未満である、請求項2に記載のカップ・アセンブリ。 The magnitude of the difference between the first and second radial inner diameters is 0 . The cup assembly of claim 2, which is less than 5 mm. 前記エラストマ・シーリング要素の前記上部に配置されている前記電気接触要素をさらに備える、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のカップ・アセンブリ。 A cup assembly according to any one of claims 1 to 3, further comprising the electrical contact element disposed on the top of the elastomeric sealing element. 前記カップ底要素の前記本体部は、少なくとも0.2インチ(5.08ミリメートル)の平均垂直高さを有する、請求項4に記載のカップ・アセンブリ。 The main portion of the cup bottom element, also less 0. The cup assembly of claim 4, having an average vertical height of 2 inches (5.08 millimeters). 装置であって、
カップ底のモーメントアームに配置されて支持されるように構成されているエラストマ・シーリング要素であって、半導体基板が押しつけられた際に、電気メッキ中にメッキ溶液が略排除される前記基板の周辺領域を規定するように前記基板を封止するエラストマ・シーリング要素を備え、
記エラストマ・シーリング要素の略水平な上部は略平坦な可撓性接触部を有する電気接触要素を受けるように構成され、前記電気接触要素が電気メッキ中に前記基板と電気的に連通するように、前記電気接触要素は、前記エラストマ・シーリング要素が前記基板を封止している際に前記基板によって押しつけられると、前記周辺領域において前記基板に接触して変形し、
前記カップ底は、カップ・アセンブリの他の特徴部に対して堅固に固定される本体部および前記本体部の内側端部から径方向内向きに延出する記モーメントアームを備え、前記モーメントアームの平均垂直厚さに対する前記本体部の平均垂直厚さの比率は、5よりも大きく、前記本体部の径方向の幅は、0.5インチ(12.7ミリメートル)から3インチ(76.2ミリメートル)の間であり、前記モーメントアームの径方向の幅は、最大で0.1インチ(2.54ミリメートル)である、装置。
A device,
A elastomeric sealing element that is configured to be supported by being placed on the cup bottom of M o placement arm, when the semiconductor substrate is pressed, the periphery of the substrate plating solution during electroplating is substantially eliminated An elastomeric sealing element sealing the substrate to define an area ,
Substantially horizontal top of the previous SL elastomeric sealing element is configured to receive an electrical contact element having a substantially flat, flexible contact section, the substrate and electrically so as to communicate with said electrical contact element during electroplating And the electrical contact element deforms by contacting the substrate in the peripheral region when pressed by the substrate while the elastomeric sealing element is sealing the substrate,
The cup bottom is provided with a liver chromatography instrument arm before extending from the inner end of the body portion and the body portion radially inward to be rigidly fixed to the other features of the cup assembly, prior to liver The ratio of the average vertical thickness of the main body to the average vertical thickness of the measurement arm is greater than 5 , and the radial width of the main body is 0 . 5 inches (12.7 mm) or al 3 inches is between (76.2 mm), the radial width of the front liver over placement arm is 0 at the maximum. A device that is 1 inch (2.54 millimeters).
前記エラストマ・シーリング要素は、0.005〜0.050インチ(0.127〜1.27ミリメートル)の間の垂直厚さを有する、請求項6に記載の装置。 The elastomeric sealing element is 0 . 7. The device of claim 6, having a vertical thickness of between 005 and 0.050 inches (0.127 and 1.27 millimeters). 前記エラストマ・シーリング要素は、前記半導体基板が前記エラストマ・シーリング要素に対して押し付けられた際に前記基板に接触して封止する上向き突起を有し、前記上向き突起は、前記シーリング要素の前記略水平な部分の径方向内側にある、請求項6に記載の装置。 The elastomeric sealing element has an upward protrusion that contacts and seals the semiconductor substrate when the semiconductor substrate is pressed against the elastomeric sealing element, the upward protrusion being substantially the same as the sealing element. 7. The device of claim 6, which is radially inward of the horizontal portion. 前記エラストマ・シーリング要素の前記上向き突起は、前記基板を封止する際に収縮し、収縮前には、前記エラストマ・シーリング要素の前記上向き突起は、前記エラストマ・シーリング要素の前記略水平な部分よりも垂直方向の上方にある、請求項8に記載の装置。 The upward protrusions of the elastomeric sealing element contract when sealing the substrate, and before the contraction, the upward protrusions of the elastomeric sealing element are more than the substantially horizontal portion of the elastomeric sealing element. 9. The device of claim 8 also being vertically above. 前記モーメントアームは、前記エラストマ・シーリング要素および前記電気接触要素を支持する、請求項6から9のいずれか一項に記載の装置。 Wherein M o placement arm supports the elastomer sealing element and the electrical contact elements, according to any one of claims 6 9. 前記略平坦な可撓性接触部を有する前記電気接触要素をさらに備え、前記略平坦な可撓性接触部は、前記エラストマ・シーリング要素の前記略水平な上部に配置される形状および寸法にされる、請求項6から9のいずれか一項に記載の装置。 Further comprising the electrical contact element having the substantially flat flexible contact portion, the substantially flat flexible contact portion being shaped and dimensioned to be disposed on the substantially horizontal upper portion of the elastomeric sealing element. 10. The device according to any one of claims 6-9. 装置であって、
可撓性導電材料を有し、カップ底のモーメントアームに配置される形状および寸法にされている略平坦な電気接触要素を備え
前記モーメントアームは前記電気接触要素と前記モーメントアームとの間にエラストマ・シーリング要素を支持するように構成され、前記エラストマ・シーリング要素は半導体基板が押しつけられた際に、電気メッキ中にメッキ溶液が略排除される前記基板の周辺領域を規定するように前記基板を封止し、
前記カップ底は、カップ・アセンブリの他の特徴部に対して堅固に固定される本体部および前記本体部の内側端部から径方向内向きに延出する記モーメントアームを備え、前記モーメントアームの平均垂直厚さに対する前記本体部の平均垂直厚さの比率は、5よりも大きく、前記本体部の径方向の幅は、0.5インチ(12.7ミリメートル)から3インチ(76.2ミリメートル)の間であり、前記モーメントアームの径方向の幅は、最大で0.1インチ(2.54ミリメートル)であり、電気メッキ中に前記基板と電気的に連通するように前記エラストマ・シーリング要素が前記基板を封止している際に前記電気接触要素は前記周辺領域において前記基板に接触するように構成される、装置。
A device,
Flexible conductive material, substantially comprises a flat electrical contact element which is shaped and dimensioned is positioned M o placement arm mosquito-up bottom,
When the M o placement arm is configured to support the elastomeric sealing element between the electrical contact elements and prior to liver chromatography instrument arm, said elastomeric sealing element which the semiconductor substrate is pressed, the plating solution during electroplating Sealing the substrate so as to define a peripheral region of the substrate where
The cup bottom is provided with a liver chromatography instrument arm before extending from the inner end of the body portion and the body portion radially inward to be rigidly fixed to the other features of the cup assembly, prior to liver The ratio of the average vertical thickness of the main body to the average vertical thickness of the measurement arm is greater than 5 , and the radial width of the main body is 0 . 5 inches (12.7 mm) or al 3 inches is between (76.2 mm), the radial width of the front liver over placement arm is 0 at the maximum. 1 inch (2.54 millimeters), the electrical contact element being in the peripheral region when the elastomeric sealing element is sealing the substrate so as to be in electrical communication with the substrate during electroplating. An apparatus configured to contact the substrate.
記モーメントアームに配置されている前記エラストマ・シーリング要素をさらに備え、前記エラストマ・シーリング要素の上部は、前記電気接触要素を支持する、請求項12に記載の装置。 Further comprising the elastomeric sealing element which is arranged before the liver over placement arm, an upper portion of said elastomeric sealing element, for supporting the electrical contact elements, according to claim 12. 前記モーメントアームは、前記エラストマ・シーリング要素および前記電気接触要素を支持する、請求項13に記載の装置。 Wherein M o placement arm supports the elastomer sealing element and the electrical contact elements, according to claim 13. 前記エラストマ・シーリング要素は、前記カップ底と一体化する、請求項14に記載の装置。 15. The device of claim 14, wherein the elastomeric sealing element is integral with the cup bottom. 前記エラストマ・シーリング要素は、0.005〜0.050インチ(0.127〜1.27ミリメートル)の間の垂直厚さを有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の装置。 16. The device of any of claims 12-15, wherein the elastomeric sealing element has a vertical thickness of between 0.005 and 0.050 inches (0.127 and 1.27 millimeters). 前記電気接触要素は、少なくとも部分的に、前記電気接触要素が配置される前記エラストマ・シーリング要素の収縮からの反力によって、前記基板の形状の一部に適合するように構成されている、請求項12から15のいずれか一項に記載の装置。 The electrical contact element is configured to at least partially conform to a portion of the shape of the substrate by a reaction force from contraction of the elastomeric sealing element in which the electrical contact element is disposed. Item 16. The device according to any one of items 12 to 15. 前記エラストマ・シーリング要素は、前記基板が前記エラストマ・シーリング要素に対して押し付けられた際に前記基板に接触して封止する上向き突起を有し、前記上向き突起は、前記エラストマ・シーリング要素の前記略水平な部分の径方向内側にある、請求項12から15のいずれか一項に記載の装置。 The elastomeric sealing element has an upward projection that contacts and seals the substrate when the substrate is pressed against the elastomeric sealing element, the upward projection being the 16. A device according to any one of claims 12 to 15, which is radially inside the substantially horizontal portion. 略平坦である前記電気接触要素は、前記エラストマ・シーリング要素の前記略水平な部分に配置されるような形状および寸法にされている、請求項18に記載の装置。 19. The apparatus of claim 18, wherein the electrical contact element, which is substantially flat, is shaped and dimensioned to be placed in the generally horizontal portion of the elastomeric sealing element. 前記可撓性導電材料は、パラジウム、銀、金、白金、ステンレス鋼、またはその組み合わせを含む、請求項12から15のいずれか一項に記載の装置。 16. The device of any of claims 12-15, wherein the flexible conductive material comprises palladium, silver, gold, platinum, stainless steel, or a combination thereof.
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