CN110484958B - 一种在电镀过程中啮合晶片的杯状组件 - Google Patents

一种在电镀过程中啮合晶片的杯状组件 Download PDF

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Abstract

本公开涉及用于减少晶片粘着的集成的弹性体唇状密封件和杯底。所公开的是用于在电镀过程中保持、密封和提供电功率给晶片的电镀杯件，其中所述电镀杯件可包括杯底、弹性体唇状密封件和电触头元件。所述杯底可包括具有多个通孔的径向向内突出表面。所述弹性体唇状密封件可直接粘附到杯底的径向向内突出表面，填充所述多个通孔，并围绕所述杯底的内缘。在一些实施方式中，这可减轻晶片粘着的影响。在一些实施方式中，杯底可被处理以促进所述弹性体唇状密封件和所述杯底的径向向内突出表面之间的粘附。

Description

一种在电镀过程中啮合晶片的杯状组件
本申请是申请号为201610539196.0、申请日为2016年7月11日、发明名称为“用于减少晶片粘着的集成的弹性体唇状密封件和杯底”的申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及用于集成电路的镶嵌互连的形成，以及在集成电路制造过程中使用的电镀装置。
背景技术
电镀是集成电路(IC)制造时使用以沉积一或多个导电金属层的常见技术。在一些制造工艺中，它被用于在不同衬底特征之间沉积一或多层铜互连。用于电镀的装置通常包括电镀槽，电镀槽具有用于包容电解液的室(有时称为镀浴)和设计来在电镀过程中保持半导体衬底的衬底保持器。在一些设计中，晶片保持器具有“抓斗”结构，在该“抓斗”结构中，衬底周界抵靠被称为“杯件”的结构停留。
在电镀装置的操作过程中，半导体衬底被浸入镀浴中使得衬底的至少一个镀表面暴露于电解液。与该衬底表面一起建立的一或多个电触头被用于驱动电流通过电镀槽并将金属从电解液中可获得的金属离子沉积到该衬底表面上。通常，电触头元件被用于形成衬底和充当电源的汇流条(bus bar)之间的电连接。
电镀时出现的一个问题是电镀液的潜在的腐蚀性。因此，在许多电镀装置中，出于防止电解液的泄漏以及防止其与电镀装置的除电镀槽的内部和指定用于电镀的衬底侧外的部件的接触的目的，唇状密封件被用在抓斗和衬底的交界处。
发明内容
本公开涉及用于在电镀过程中保持、密封和提供电功率给晶片的杯状组件。所述杯状组件包括杯底，所述杯底被设定尺寸以保持所述晶片并且包括主体部分和径向向内突出表面，其中所述径向向内突出表面包括多个通孔。所述杯状组件还包括被布置在所述径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件，其中所述弹性体唇状密封件在被所述晶片施压时抵靠所述晶片密封以限定所述晶片的外围区域，在电镀过程中镀液被从所述外围区域实质上排除，其中所述弹性体唇状密封件的部分穿过所述多个通孔。所述杯状组件进一步包括被布置在所述弹性体唇状密封件上或邻近所述弹性体唇状密封件的电触头元件，其中所述电触头元件在所述弹性体唇状密封件抵靠所述晶片密封时在所述外围区域中接触所述晶片使得在电镀过程中所述电触头元件能提供电功率给所述晶片。
在一些实施方式中，所述弹性体唇状密封件的穿过所述多个通孔的所述部分还围绕所述杯底的内缘延伸。在一些实施方式中，所述弹性体唇状密封件直接粘附到所述径向向内突出表面，且所述弹性体密封件的穿过所述多个通孔的所述部分填充所述多个通孔并围绕所述杯底的所述内缘。在一些实施方式中，所述杯状组件进一步包括所述弹性体唇状密封件和所述径向向内突出表面之间的粘附。在一些实施方式中，所述弹性体唇状密封件围绕所述杯底的所述径向向内突出表面的部分被模制。
本公开还涉及制备用于在电镀过程中保持、密封和提供电功率给晶片的杯状组件的方法。所述方法包括提供杯底，所述杯底被设定尺寸以保持所述晶片并且包括主体部分和径向向内突出表面，其中所述径向向内突出表面包括多个通孔。所述方法还包括固定弹性体唇状密封件在所述径向向内突出表面上，其中所述弹性体唇状密封件在被所述晶片施压时抵靠所述晶片密封以限定所述晶片的外围区域，在电镀过程中镀液被从所述外围区域实质上排除，其中所述弹性体唇状密封件的部分穿过所述多个通孔。
在一些实施方式中，固定所述弹性体唇状密封件包括：提供呈所述弹性体唇状密封件围绕所述杯底的包括所述多个通孔的所述径向向内突出表面的部分的形状的模具；将唇状密封件前驱体递送给所述模具；以及将所述唇状密封件前驱体转变成所述弹性体唇状密封件。在一些实施方式中，所述弹性体唇状密封件的穿过所述多个通孔的所述部分还围绕所述杯底的内缘延伸。在一些实施方式中，所述方法进一步包括在固定所述弹性体唇状密封件之前，用促进所述弹性体唇状密封件和所述杯底的所述径向向内突出表面之间的粘附的试剂处理所述杯底的所述径向向内突出表面。在一些实施方式中，所述方法进一步包括在固定所述弹性体唇状密封件之前，将粘附剂施加到所述杯底的所述径向向内突出表面或所述弹性体唇状密封件以促进所述杯底的所述径向向内突出表面和所述弹性体唇状密封件之间的粘附。
具体而言，本发明的一些方面可以描述如下：
1.一种在电镀过程中啮合晶片的杯状组件，所述杯状组件包括：
杯底，所述杯底被设定尺寸以保持所述晶片并且包括主体部分和径向向内突出表面，其中所述径向向内突出表面包括多个通孔；和
弹性体唇状密封件，所述弹性体唇状密封件被布置在所述径向向内突出表面上，其中所述弹性体唇状密封件在被所述晶片施压时抵靠所述晶片密封以限定所述晶片的外围区域，在电镀过程中镀液被从所述外围区域实质上排除，其中所述弹性体唇状密封件的部分穿过所述杯底的所述多个通孔；以及
其中所述弹性体唇状密封件的穿过所述多个通孔的所述部分还围绕所述杯底的内缘延伸。
2.如条款1所述的杯状组件，其中所述弹性体唇状密封件直接粘附到所述径向向内突出表面，且其中所述弹性体唇状密封件的穿过所述多个通孔的所述部分填充所述多个通孔并围绕所述杯底的所述内缘。
3.如条款1所述的杯状组件，其中所述杯底包括聚合材料。
4.如条款3所述的杯状组件，其中所述聚合材料是PPS。
5.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，还包括所述弹性体唇状密封件和所述径向向内突出表面之间的粘附。
6.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述通孔中的每一个具有介于0.01和0.05英寸之间的直径。
7.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述杯底的所述径向向内突出表面包括介于100和500个之间的通孔。
8.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述杯底的内缘和所述通孔的中心之间的距离介于0.05英寸和0.5英寸之间。
9.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述杯底的所述径向向内突出表面的在所述通孔的位置处的厚度介于0.02英寸和0.05英寸之间。
10.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述弹性体唇状密封件围绕所述杯底的所述径向向内突出表面的部分被模制。
11.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，其中电触头元件构造成设置在所述弹性体唇状密封件上或上面。
12.如条款1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述弹性体唇状密封件包括突出的部分，其从所述杯底的所述内缘垂直突出以接触所述晶片。
附图说明
图1A是用于电化学处理半导体晶片的晶片保持和定位装置的透视图。
图1B示出了电镀衬底保持器的横截面示意图。
图2是具有用多个柔性手指制成的接触环的抓斗组件的横截面示意图。
图3是示出电镀半导体衬底的方法的流程图。
图4A是描绘从杯底上的弹性体唇状密封件移除晶片的横截面示意图。
图4B是描绘晶片在移除过程中粘着到弹性体唇状密封件的横截面示意图。
图5A示出了电镀杯状组件的透视图。
图5B示出了电镀杯状组件沿图5A中的5B-5B线的横截面视图。
图6A示出了具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件的透视图。
图6B示出了具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件沿图6A中的6B-6B线的横截面视图。
图7A示出了具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件的横截面侧视图。
图7B示出了图7A的具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件的放大视图。
图8A示出了包括杯底的具有多个通孔的径向向内突出表面的电镀杯状组件的一部分在固定弹性体唇状密封件之前的顶部透视图。
图8B示出了包括杯底的具有多个通孔的径向向内突出表面的电镀杯状组件沿图8A的8B-8B线的横截面视图。
图9A示出了具有弹性体唇状密封件的电镀杯状组件的透视图。
图9B示出了图9A的电镀杯状组件的一部分并包括位于杯底的径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件的顶部透视图。
图9C示出了包括位于杯底的径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件的电镀杯状组件沿图9B的9C-9C线的横截面示意图。
图9D示出了穿过杯底的径向向内突出表面的通孔的图9C的弹性体唇状密封件的放大视图。
图9E示出了图9A的电镀杯状组件的一部分并包括位于杯底的径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件的底部透视图。
图10是示出形成杯底的径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件的方法的流程图。
具体实施方式
在接下来的描述中，许多具体细节被阐述以提供对所呈现的构思的透彻理解。所呈现的构思可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下被实施。另一方面，公知的工艺操作没有被详细描述以免不必要地模糊所描述的构思。虽然一些构思会结合特定实施方式进行描述，但应当理解，这些实施方式无意于限制。
在本公开中，术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“半导体衬底”、“晶片衬底”、“工件”和“部分制造的集成电路”可互换使用。本领域普通技术人员会理解，术语“部分制造的集成电路”可以是指在硅晶片上的集成电路制造的许多阶段中的任意一个阶段的硅晶片。此外，术语“电解液”、“镀浴”、“浴”和“镀液”可互换使用。这些术语可通常指阴极电解液(存在于阴极室或阴极室再循环回路中的电解液)，或指阳极电解液(存在于阳极室或阳极室再循环回路中的电解液)。接下来的详细描述假定本公开在晶片上实施。但是，本公开并不局限于此。所述晶片可以是各种形状、尺寸以及材料。除半导体晶片外，还可利用本公开的其他工件包括诸如印刷电路板之类的多种物件。
唇状密封件和杯底设计
本部分及以下部分中的信息呈现了包括可含有在后面的部分中被更详细地描述的集成的唇状密封件的衬底保持器的装置的一个实施例。
电镀装置的衬底/晶片保持和定位部件被呈现在图1A中以便为本文所公开的各种集成的唇状密封件和杯状组件提供一些背景。具体而言，图1A示出了用于电化学处理半导体晶片的晶片保持和定位装置100的透视图。装置100包括晶片啮合部件，晶片啮合部件有时被称为“抓斗部件”或“抓斗组件”或仅仅是“抓斗”。抓斗组件包括杯件101和锥体103。如后续附图所示，杯件101保持晶片而锥体103将晶片牢牢地夹持在杯件中。在电镀过程中，半导体晶片由杯件101和锥体103支撑。也可使用与此处所具体描绘的杯件和锥体不同的其他杯件和锥体设计。共同特征是，杯件具有内部区域，晶片存驻在该内部区域中，锥体对着杯件压住晶片以将它保持在适当的位置。
在所述实施方式中，抓斗组件(其包括杯件101和锥体103)由支柱104支撑，支柱104被连接到顶板105。该组件(101、103、104和105)经由连接到顶板105的心轴106由马达107驱动。马达107被附着到安装支架(未图示)。心轴106将扭矩(从马达107)传递到抓斗组件，导致在电镀过程中被保持在其中的晶片的旋转(该图中未示出)。心轴106内的气缸(未图示)还提供了用于啮合杯件101和锥体103的垂直力。当抓斗松开时(未图示)，具有末端执行器臂的机械手可将晶片插在杯件101和锥体103之间。在晶片被插入之后，锥体103与杯件101啮合，这使装置100内的晶片不能移动，从而使在晶片的一侧(而不是另一侧)上的工作表面被暴露以与电解质溶液接触。
在某些实施方式中，抓斗组件包括喷涂裙部109，喷涂裙部109保护锥体103以免溅到电解液。在所述实施方式中，喷涂裙部109包括竖直环形套管和圆形盖部。间隔构件110维持喷涂裙部109和锥体103之间的分隔。
出于本讨论的目的，包括部件101-110的组件统称为“晶片保持器”(或“衬底保持器”)111。但是，要注意，“晶片保持器”/“衬底保持器”的概念一般延伸到啮合晶片/衬底且允许它的移动和定位的部件的各种组合和子组合。
倾斜组件(未图示)可被连接到晶片保持器以使晶片能成角度地浸入(与平面水平浸入相对而言)镀液中。驱动机构和板装置以及枢转接头被用在一些实施方式中以沿弧形路径(未图示)移动晶片保持器111，从而使晶片保持器111的近端(包括杯件和锥体组件)在它被浸入镀液中时倾斜。
此外，整个晶片保持器111被垂直抬升或降低以通过致动器(未图示)将晶片保持器的端部浸入镀液中。因此，双部件定位机构提供沿与电解液表面垂直的轨道的垂直移动和允许晶片从水平方向(即，与电解液表面平行)偏移的倾斜移动(成角度的晶片浸入能力)。
注意，晶片保持器111与具有电镀室117的电镀槽115一起使用，电镀室117容纳阳极室157和镀液。阳极室157具有阳极119(例如，铜阳极)且可包括被设计来维持在阳极隔间和阴极隔间中的不同电解液化学品的膜或其他分隔件。在所述实施方式中，扩散器153被用于在均匀正面上(in a uniform front)引导电解液向上朝向旋转的晶片。在某些实施方式中，流扩散器是高阻虚拟阳极(HRVA)板，其由固态绝缘材料(例如塑料)的片材制成，具有大量(例如4000-15000)的一维小孔(直径0.01至0.050英寸)且被连接到该板上方的阴极室。所述孔的总横截面积小于总投影面积的约5％，且因此在电镀槽中引入大量流阻，帮助改善系统的电镀均匀性。高阻虚拟阳极板和用于电化学处理半导体晶片的相应装置的额外描述在2012年11月13日公告的美国专利第8,308,931号中被提供，该专利通过参考全文并入本文。电镀槽还可包括用于控制和创建分隔的电解液流模式的分隔膜。在另一实施方式中，膜被用于限定阳极室，阳极室包含大体上不含有抑制剂、加速剂或其他有机电镀添加剂的电解液。
电镀槽115还可包括用于使电解液对着待镀的工件并循环通过电镀槽的管件(plumbing)或管件触头。例如，电镀槽115包括电解液入口管131，电解液入口管131通过阳极119的中心中的孔垂直延伸到阳极室157的中心。在其他实施方式中，该槽包括电解液入口歧管，电解液入口歧管将流体引入到位于该室的外围壁处的扩散器/HRVA板下面的阳极室中(未图示)。在一些情况中，入口管131在膜153的两侧(阳极侧和阴极侧)上均包括出口喷嘴。这种安排将电解液输送给阳极室和阴极室二者。在其他实施方式中，阳极室和阴极室通过流阻膜153隔开，且每个室具有隔开的电解液的各自流循环。如图1A的实施方式所示，入口喷嘴155提供电解液给膜153的阳极侧。
此外，电镀槽115包括冲洗排放管线159和镀液返回管线161，各自被直接连接到电镀室117。而且，冲洗喷嘴163输送去离子冲洗水以在常规操作过程中清洁晶片和/或杯件。镀液通常充填了室117的大部分。为了减轻溅射以及泡沫的产生，室117包括用于镀液返回的内堰165和用于冲洗水返回的外堰167。在所述实施方式中，这些堰是位于电镀室117的壁中的环形垂直槽。
图1B提供了电镀装置的衬底保持部件100A(杯件/锥体组件或抓斗组件)的更详细的横截面视图，包括杯件101和锥体103的横截面视图。要注意的是，图1B中所描绘的杯件/锥体组件100A无意于比例精确。具有杯底102的杯件101支撑唇状密封件143、触头144、汇流条、以及其他元件，且其自身通过支柱104被顶板105支撑。一般而言，衬底145停留在唇状密封件143上，恰好在触头144上方，触头144被配置来支撑它。杯件101还包括开口(如图中所标示)，电镀浴溶液可通过该开口接触衬底145。要注意的是，电镀发生在衬底145的正面142上。因此，衬底145的外围停留在杯件101的被称为杯底102的底部向内的突出部(例如，“刀状”边缘)上，或更具体地停留在位于杯底102的径向向内边缘上的唇状密封件143上。
锥体103向下压在衬底145的背面上以在电镀过程中在将衬底浸入电镀浴的过程中与衬底啮合并将衬底保持在恰当位置上并对着唇状密封件143密封衬底。来自锥体103的通过衬底145传递的垂直力压紧唇状密封件143以形成流体密封。唇状密封件143防止电解液接触衬底145的背面(在这里可将污染金属原子直接引入硅中)并防止电解液到达装置100的敏感部件，比如与衬底145的边缘部分建立电连接的接触指。该电连接及相关的电触头144它们自身被唇状密封件密封并受到保护以免变湿，该电连接及相关的电触头144被用来给衬底145的暴露于电解液的导电部分供应电流。总而言之，唇状密封件143将衬底145的未暴露边缘部分与衬底145的暴露部分分开。这两部分包括彼此电子通信的导电表面。
为了将衬底145装载到杯件/锥体组件100A中，锥体103通过心轴106从其所描绘的位置抬升直到杯件101和锥体103之间有足够的间隙来允许将衬底145插入杯件/锥体组件100A中。然后，衬底145被插入，在一些实施方式中通过机械臂被插入，且衬底145被允许轻轻地搁置在唇状密封件和杯底102上(或在附着到杯件的相关部件上，比如下面所述的唇状密封件143上)。在一些实施方式中，锥体103从其所描绘的位置抬升直到它触及顶板105。然后，锥体103下降以对着杯件101的外围(杯底102)或所附着的唇状密封件143压住衬底或啮合衬底，如图1B中所描绘。在一些实施方式中，心轴106传递垂直力和扭矩，所述垂直力用于使锥体103啮合衬底145，所述扭矩用于旋转杯件/锥体组件100A以及由所述杯件/锥体组件所保持的衬底145。图1B分别用实线箭头150和虚线箭头152表示垂直力的方向和扭矩的旋转方向。在一些实施方式中，衬底145的电镀通常在衬底145旋转时发生。在某些这样的实施方式中，在电镀过程中旋转衬底145帮助获得均匀的电镀，并帮助移除金属累积物，所述移除作为下文详细描述的工艺的组成部分。
在一些实施方式中，还可以有额外的密封件149位于杯件101和锥体103之间，密封件149啮合杯件101的表面和锥体103的表面以在锥体103啮合衬底145时普遍形成大体上不透流体的密封。由杯件/锥体密封件149提供的额外密封用于进一步保护衬底145的背面。杯件/锥体密封件149可被固定到杯件101或锥体103，在锥体103啮合衬底145时，杯件/锥体密封件149啮合杯件101和锥体103中未固定杯件/锥体密封件149的那个。杯件/锥体密封件149可以是单部件密封件或多部件密封件。类似地，唇状密封件145可以是单部件密封件或多部件密封件。另外，各种材料可被用于构造密封件143和149，如本领域普通技术人员所了解的。例如，在一些实施方式中，唇状密封件由弹性体材料构造，而在某些这样的实施方式中，唇状密封件由全氟聚合物构造。
如上所述，电镀抓斗通常包括唇状密封件和一或多个触头元件以提供密封和电连接功能。唇状密封件可由弹性体材料制成。唇状密封件与半导体衬底表面形成密封并从衬底的外围区域排除电解液。在该外围区域中没有沉积发生且其不被用于形成IC器件，即外围区域不是工作表面的组成部分。有时，该区域也指边缘排除区域，因为电解液被从该区域排除。外围区域被用于在处理过程中支撑和密封衬底，以及用于制造与触头元件的电连接。由于通常希望增加工作表面，所以外围区域需要在维持上述功能的同时尽可能小。在某些实施方式中，外围区域离衬底边缘约0.5毫米至3毫米之间。
在安装过程中，唇状密封件和触头元件与抓斗的其他部件组装在一起。本领域普通技术人员可以理解该操作(特别是当外围区域小时)的难度。由该抓斗提供的整体开口与衬底的尺寸相当(例如，用于容纳200mm晶片、300mm晶片、450mm晶片等的开口)。此外，衬底具有其自身的尺寸公差(例如，根据SEMI规范，针对常规300mm晶片为+/-0.2毫米)。特别困难的任务是弹性体唇状密封件和触头元件的对齐，因为二者均由相对柔性的材料制成。这两个部件需要具有非常精确的相对位置。在抓斗的操作过程中，当唇状密封件的密封边缘和触头元件被定位得彼此相隔太远时，在触头和衬底之间会形成不充分的电连接或没有电连接。同时，当密封边缘被定位得与触头太近时，触头会干扰密封并导致至外围区域中的泄漏。例如，常用接触环往往制有多个柔性“手指”，该多个柔性“手指”以类弹簧的动作按压到衬底上从而建立电连接，如图2的抓斗组件中所示(注意杯件201、锥体203和唇状密封件212)。
在抓斗中密封衬底的方法
本文还公开了在具有弹性体唇状密封件的电镀抓斗中密封半导体衬底的方法。图3的流程图示出了这些方法中的某一方法。例如，一些方法涉及打开抓斗(方框302)、将衬底提供给电镀抓斗(方框304)、使衬底下降穿过唇状密封件的上部并到达唇状密封件的密封突出部上(方框306)、以及使唇状密封件的上部的顶面受压以对齐衬底(方框308)。在一些实施方式中，在操作308的过程中使弹性体唇状密封件的上部的顶面受压导致该上部的内侧面接触半导体衬底并推压衬底，使其在抓斗中对齐。
在一些实施方式中，在操作308过程中对齐半导体衬底之后，该装置在操作310中压半导体衬底以在密封突出部和半导体衬底之间形成密封。在某些实施方式中，在压在半导体衬底上的过程中继续使顶面受压。例如，在某些这样的实施方式中，使顶面受压和压在半导体衬底上可由抓斗的锥体的两个不同表面执行。因此，锥体的第一表面可压在顶面上以使其受压，而锥体的第二表面可压在衬底上以形成与弹性体唇状密封件的密封。在其他实施方式中，使顶面受压和压在半导体衬底上由抓斗的两个不同部件独立执行。抓斗的这两个施压部件通常可彼此相对地独立地移动，因此一旦衬底被其他施压部件压上并抵靠唇状密封件密封，便允许停止顶面的受压。此外，顶面的受压水平可基于半导体衬底的直径通过独立地改变由与其相关联的施压部件施加在其上的压力来调整。
这些操作可以是更大的电镀工艺的组成部分，更大的电镀工艺在图3的流程图中亦有描绘且在下面进行简要描述。
起初，抓斗的唇状密封件和触头区域可被清洁并干燥。抓斗被打开(方框302)且衬底被装载到抓斗中。在某些实施方式中，接触端头坐落于密封唇的平面稍上方且衬底在这种情况下被围绕衬底外围的接触端头阵列支撑。接着，通过向下移动锥体，抓斗被闭合并密封。在该闭合操作中，电接触和密封根据前述各种实施方式被建立。此外，触头的底角可对着弹性唇状密封件基部被迫使向下，导致端头和晶片正面之间的额外的力。密封唇可被稍稍施压以确保围绕整个周界的密封。在一些实施方式中，当衬底最初被放置到杯件中时，只有密封唇与所述正面接触。在该实施例中，所述端头和所述正面之间的电接触在密封唇的受压过程中被建立。
一旦密封和电接触被建立，承载衬底的抓斗便被浸入镀浴中且在被保持在抓斗中的同时在该浴中被电镀(方框312)。在该操作中使用的铜镀液的典型成分包括浓度范围在约0.5-80g/L、更具体地在约5-60g/L、且甚至更具体地在约18-55g/L的铜离子和浓度在约0.1-400g/L的硫酸。低酸铜镀液通常含有约5-10g/L的硫酸。中酸和高酸溶液分别含有约50-90g/L和150-180g/L的硫酸。氯化物离子的浓度可以是约1-100mg/L。许多铜镀有机添加剂可被使用，比如乐思Viaform(Enthone Viaform)、Viaform二代(Viaform NexT)、Viaform极致(Viaform Extreme)(可从康奈提格州西哈芬市的乐思公司获得)、或本领域技术人员已知的其他加速剂、抑制剂和校平剂(leveler)。电镀操作的示例在2006年11月28日提交的美国专利申请第11/564,222号中被更详细地描述，该专利申请通过参考全文并入本文。一旦电镀完成且恰当数量的材料已被沉积在衬底的正面上，便从镀浴移除衬底。接着，衬底和抓斗被旋转以去除抓斗表面上的因表面张力和附着力还留存在那里的大部分残留电解液。然后，抓斗在继续旋转的同时被冲洗以稀释并从抓斗和衬底表面冲掉尽可能多的夹带的电解液流体。接着，在冲洗液被关闭一段时间(通常至少约2秒)的情况下，衬底被旋转以去除一些剩余的冲洗液。该过程可继续，打开抓斗(方框314)并移除处理过的衬底(方框316)。操作框304至316针对新晶片衬底可被重复多次，如图3中所示。
具有用于减少晶片粘着的集成的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件
本公开涉及电镀杯状组件的集成的弹性体唇状密封件和杯底。如本文所使用的，“集成的”可以是指彼此附着或连接的两个或更多个特征使得这些特征中没有一个能容易地与另一个分离。但是，被集成的两个或更多个特征可由不同材料制成且可独立地发挥不同功能。
典型地，杯件-锥体电镀抓斗包括弹性体唇状密封件，该弹性体唇状密封件与电镀抓斗的其他部件分开制造。换言之，弹性体唇状密封件作为用于在组装用于操作性使用时后续并入电镀抓斗的独特部件被制造。这可源于以下事实：其他抓斗部件通常不是由弹性体材料构成的。相反，此类抓斗部件可由刚性材料制成，所述刚性材料包括金属或硬塑料，所以通常会针对它们使用分开的模制或制造工艺。然而，由于唇状密封件由柔性弹性体材料制成，且由于唇状密封件是薄的且在形状上可以是精巧的，所以当在电镀后晶片被抬升离开杯底或以其他方式从杯底移除时，唇状密封件可与杯底分离。
图4A是描绘从杯底上的弹性体唇状密封件移除晶片的横截面示意图。图4B是描绘晶片在移除过程中粘着到弹性体唇状密封件的横截面示意图。图4A描绘了电镀后的晶片自弹性体唇状密封件的正常移除，而图4B则描绘了弹性体唇状密封件粘着到晶片并拉离杯底的移除。在晶片级封装应用中，光致抗蚀剂层可被用在晶片上以掩蔽不希望电镀的区域。光致抗蚀剂可延伸到晶片边缘2-4mm内且可存在于弹性体唇状密封件和该晶片之间的交界面中。随着时间的推移，光致抗蚀剂残留可在弹性体唇状密封件上累积，导致晶片粘着于它。另外，来自电镀浴的残留组分也可在弹性体唇状密封件上形成残留，这可进一步助长晶片粘着。根据特定应用，还可存在残留物的其他源。
在图4A和4B中，弹性体唇状密封件412被设置在电镀杯状组件的杯底401上。电触头元件408被设置在弹性体唇状密封件412上且被配置为在与晶片413接触时提供电功率给晶片413。在移除前，弹性体唇状密封件412可支撑、对齐并相对于电镀杯状组件中的电解液密封晶片413。如图4A中所示，当晶片413和弹性体唇状密封件412之间的粘着力极小时，晶片413可被容易地移除而不损坏电镀杯状组件的任何部件。但是，如图4B中所示，当晶片413和弹性体唇状密封件412之间的粘着力足够强时，晶片413粘着于弹性体唇状密封件412。用于移除晶片413的工具，比如晶片搬运机械手的真空端部执行器，可破坏触头并且不能从电镀杯状组件移除晶片413。此外，弹性体唇状密封件413可从杯底401拉离，这可损坏电镀杯状组件或至少必须更换。
图5A示出了电镀杯状组件的透视图。如图5A中所示，电镀杯状组件500包括若干特征。电镀杯状组件500包括杯底501，杯底501可以是环形的以限定开口525从而允许晶片暴露于镀液。然而，应当理解的是，杯底501可具有除环形外的其他几何形状。电镀杯状组件500可进一步包括围绕杯底501的主体部分并径向向内面向开口525的中心的集电环502。在一些实施方式中，集电环502可以是连续厚度的金属环。多个支柱504可从集电环502的顶表面延伸以支撑抓斗中的电镀杯状组件500。电镀杯状组件500可进一步包括位于电镀杯状组件500中的弹性体唇状密封件512以防止镀液到达晶片的外围区域。弹性体唇状密封件512可沿着杯底501的径向向内突出的表面并朝着开口525的中心径向向内延伸地进行设置。
图5B示出了电镀杯状组件沿图5A中的5B-5B线的横截面视图。如图5B中所示，杯底501可包括上面设置有集电环502的主体部分。杯底501还包括朝着由杯底501限定的开口525的中心径向向内突出的部分。径向向内突出的部分可以是指朝着形状(包括由杯底501限定的形状)的中心突出的结构。杯底501的径向向内突出的部分和杯底501的主体部分可通过附着机构505(比如，螺丝)连接。杯底501的径向向内突出的部分提供所述开口中的暴露表面，在该暴露表面上可构建电镀杯状组件500的另外的特征。该表面可被称为径向向内突出表面503。弹性体唇状密封件512可被设置在杯底501的径向向内突出表面503上。弹性体唇状密封件512可支撑提供在电镀杯状组件500中的晶片513。弹性体唇状密封件512还可在电镀杯状组件500中对齐并密封晶片513以大体上阻止镀液到达晶片513的外围区域。电镀杯状组件500可进一步包括被配置来提供外部电源和晶片513之间的电连接的一或多个电触头元件508。一或多个电触头元件508可被设置在弹性体唇状密封件512上或靠近弹性体唇状密封件512。当弹性体唇状密封件512抵靠晶片513密封时，一或多个电触头元件508可在外围区域中接触晶片513。一或多个电触头元件508可被配置来在电镀过程中提供电功率给晶片513。在一些实施方式中，一或多个电触头元件508可被电连接到电流分配母线516以供应电流给所述一或多个电触头元件508，电流分配母线516可被电连接到集电环502。在一些实施方式中，一或多个电触头元件508可与弹性体唇状密封件512集成，如2015年4月13日提交的名称为“LIPSEALS AND CONTACT ELEMENTS FOR SEMICONDUCTOR ELECTROPLATINGAPPARATUSES”的美国申请第14/685,526号(代理机构案卷号no.LAMRP162)和2012年8月13日提交的名称为“LIPSEALS AND CONTACT ELEMENTS FOR SEMICONDUCTOR ELECTROPLATINGAPPARATUSES”的美国专利申请第13/584,343号(代理机构案卷号no.NOVLP433)中所记载，上述申请中的每一个都通过参考出于所有目的全文并入本文。
如先前所述，图5B中的杯底501的径向向内突出表面503上的弹性体唇状密封件512可易受晶片粘着的伤害。本公开可通过与杯状组件的杯底一起制造弹性体唇状密封件来减轻晶片粘着的影响。这样，弹性体唇状密封件和杯底可按如下方式被集成：使它们难以在电镀操作过程中(且更特别地在晶片从杯状组件移除的过程中)彼此分离。弹性体唇状密封件和杯底可彼此牢牢地附着和/或粘合以便它们抵抗分离。如下面所述，弹性体唇状密封件可被直接布置、形成、放置、或设置在杯底上以及被直接布置、形成、放置、或设置到杯底的一或多个通孔中。这样的排布可改善弹性体唇状密封件与杯底的粘附。
图6A示出了具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件的透视图。电镀杯件600包括杯底601，杯底601可以是环形的以限定开口625从而允许晶片暴露于镀液。然而，应当理解的是，杯底601可具有除环形外的几何形状。电镀杯状组件600可进一步包括围绕杯底601的主体部分并径向向内面向开口625的中心的集电环602。在一些实施方式中，集电环602可以是连续厚度的金属环。多个支柱604可从集电环602的顶表面延伸以支撑抓斗中的电镀杯状组件600。电镀杯状组件600可进一步包括位于电镀杯状组件600中的弹性体唇状密封件612以防止镀液到达晶片的外围区域。弹性体唇状密封件612可沿着杯底601的径向向内突出的表面并朝着开口625的中心径向向内延伸地进行设置。
图6B示出了具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件沿图6A中的6B-6B线的横截面视图。如图6B中所示，杯底601可包括上面设置有集电环602的主体部分。杯底601还可包括朝着由杯底601限定的开口的中心径向向内突出的部分。杯底601的径向向内突出的部分和所述主体部分可通过附着机构605(比如，螺丝)连接。杯底601的径向向内突出的部分提供所述开口中的暴露表面，在该暴露表面上可构建电镀杯状组件600的另外的特征。该表面可被称为径向向内突出表面603。弹性体唇状密封件612可被设置在杯底601的径向向内突出表面603上。
在图6B中，径向向内突出表面603可被设定形状并构造以改善弹性体唇状密封件612与杯底601的粘附。在一些实施方式中，径向向内突出表面603可包括用于防止弹性体唇状密封件612与杯底601的与弹性体唇状密封件附着的表面分离的机械结构。例如，所述机械结构可包括杯底601的径向向内突出表面603中的一或多个孔(通常是一系列孔)。所述孔中的每一个可容纳弹性体唇状密封件材料的“柱形物”使得弹性体唇状密封件612可围绕杯底601的所述孔所在的内唇，如图6B中所示。在一些实施方式中，径向向内突出表面603可具有除孔之外的结构特征。此类结构特征可包括钉、凹部、锯齿、钩、沟槽等。弹性体唇状密封件612可被设置在所述结构特征上且甚至围绕该结构特征使得弹性体唇状密封件612可与杯底601机械互锁或集成。
在一些实施方式中，杯底601可由相对刚性的材料制成，或由至少比弹性体唇状密封件612更具刚性的材料制成。例如，杯底可由聚对亚苯硫醚(PPS)制成。对PPS和类似的杯底材料的粘附会是困难的，所以通过下列中的一或多个可实现保持：杯底601的化学预处理、杯底601中的弹性体唇状密封件612的原位模制、以及弹性体唇状密封件612与杯底601的机械互锁。这可改善弹性体唇状密封件612与杯底601的粘附，从而可防止弹性体唇状密封件612分离并降低晶片粘着的影响。
弹性体唇状密封件612可支撑电镀杯状组件600中的晶片613。弹性体唇状密封件612还可在电镀杯状组件600中对齐并密封晶片613以大体上阻止镀液到达晶片613的外围区域。杯底601的径向向内突出表面603(以及相关联的弹性体唇状密封件612)可被设定大小和形状以啮合晶片613的周界。在各种实施方式中，晶片613是半导体晶片，比如200mm、300mm、或450mm晶片，所以弹性体唇状密封件612(且典型地，支撑杯底601)的内径稍稍小于200mm、300mm、或450mm，比如小约1-5mm。
电镀杯状组件600可进一步包括被配置来提供外部电源和晶片608之间的电连接的一或多个电触头元件613。一或多个电触头元件608可被设置在弹性体唇状密封件612上或靠近弹性体唇状密封件612。当弹性体唇状密封件612抵靠晶片613密封时，一或多个电触头元件608可在外围区域中接触晶片613。一或多个电触头元件608可被配置来在电镀过程中提供电功率给晶片613。在一些实施方式中，一或多个电触头元件608可被电连接到电流分配母线以供应电流给所述一或多个电触头元件608，电流分配母线可被电连接到集电环602。在一些实施方式中，一或多个电触头元件608可与弹性体唇状密封件612集成。
图7A示出了具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件的横截面侧视图。图7B示出了图7A的具有互锁的弹性体唇状密封件和杯底的电镀杯状组件的放大视图。电镀杯状组件700可包括环形杯底701，其中环形杯底701包括主体部分711和力矩臂703。力矩臂703可以是环形杯底701的主体的相对较薄的延伸部(径向向内)，用于支撑弹性体唇状密封件712。集电环702设置在环形杯底701的主体部分711上面。晶片703可被环形杯底701的一或多个特征支撑在电镀杯状组件700中。一或多个电触头元件708可被设置在弹性体唇状密封件712上或上面，其中该一或多个电触头元件708可接触晶片713。当晶片713被锥体施压以成其密封和电接触布置时，力矩臂703可响应于由锥体施加的压力而在一定程序上屈曲。相较而言，主体部件711被设计为相对较厚使得它在晶片被压向力矩臂703时没有明显屈曲。
弹性体唇状密封件712可与力矩臂703机械互锁。力矩臂703可包括一或多个通孔。在图7B中，弹性体唇状密封件712可穿过一或多个通孔以在所述一或多个通孔中形成弹性体唇状密封件材料的柱形物。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件712的部分穿过所述通孔并围绕杯底701的内唇或内缘延伸。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件712的在杯底701的内唇或内缘上面的部分可突出从而接触晶片713。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件712可被模制到杯底701的力矩臂703并围绕杯底701的内缘。这可抑制弹性体唇状密封件712从杯底701松开。
图8A示出了包括杯底的具有多个通孔的径向向内突出表面的电镀杯状组件的一部分在固定弹性体唇状密封件之前的顶部透视图。电镀杯状组件800包括具有径向向内突出表面803的杯底801。径向向内突出表面803包括多个通孔818。多个通孔818可提供结构特征，通过所述结构特征，弹性体唇状密封件材料可形成并围绕在其内以将弹性体唇状密封件材料与杯底801机械互锁。
杯底801的径向向内突出表面803中的通孔818的总数可在约100和约500之间，或在约150和约300之间，或在约180和约250之间。杯底的径向向内突出表面803中的通孔818的直径可在约0.01英寸和约0.05英寸之间，或在约0.02英寸和约0.04英寸之间。杯底801的内缘和通孔818的中心之间的距离可在约0.005和约0.05英寸之间，或在约0.01和约0.03英寸之间。在角度/方位方向上，所述多个通孔818可被均匀地间隔开。在径向向内突出表面803中的在角度/方位方向上相邻的通孔818的中心之间的间隔距离可在约0.05和约0.25英寸之间，或在约0.08和约0.18英寸之间。例如，径向向内突出表面803可具有240个通孔818，其中每一个通孔直径为0.026英寸，孔中心之间具有0.15英寸的方位间隔。在一些实施方式中，通孔818位于杯底801中的弹性体唇状密封件的密封特征的正下方。
图8B示出了包括杯底的具有多个通孔的径向向内突出表面的电镀杯状组件沿图8A的8B-8B线的横截面视图。杯底801包括主体部分811和径向向内突出表面803，其中通孔818延伸穿过径向向内突出表面803。通孔818被限定在杯底801的内缘804和杯底801的径向向内突出表面803的其余部分之间。杯底701在通孔818的位置处的厚度可在约0.01和约0.05英寸之间，或在约0.02和约0.04英寸之间。
形成杯底元件801的材料通常是相对刚性的材料，该材料可以是导电的或绝缘的。在一些实施方式中，杯底801由诸如钛或钛合金或不锈钢等金属制成。在杯底801由导电材料制成的实施方式中，该导电材料可用绝缘材料涂覆。在一些实施方式中，杯底801由诸如塑料(包括但不限于PPS或聚醚醚酮(PEEK))等非导电材料制成。在一些实施方式中，非导电材料是未填充的聚合材料。在一些实施方式中，杯底801由陶瓷材料制成。在某些实施方式中，杯底801具有由介于约300,000和55,000,000psi之间、或更特别地介于约450,000和30,000,000psi之间的杨氏模量表征的刚度。
在将弹性体唇状密封件固定到杯底801之前，可通过处理径向向内突出表面803来促进对径向向内突出表面803的粘附。在一些实施方式中，至少杯底801的径向向内突出表面803被暴露于改善弹性体唇状密封件和径向向内突出表面之间的粘附的试剂。该处理可通过例如增加粗糙度、施加或去除电荷、氧化或还原化学部分、和/或钝化反应性部分来化学地或物理地改变杯底801的暴露于该试剂的表面。该处理制备杯底801的表面以接受粘附或以其他方式改善弹性体唇状密封件和杯底801之间的粘结。在一些实施方式中，该处理通过氧化杯底801的表面来改善粘附。当杯底801由PPS或类似的聚合材料制成时，该处理可在施加粘附促进剂之前氧化该聚合材料的表面。处理试剂可包括等离子体或强氧化酸，比如硝酸、硫酸、高氯酸、过硫酸等。在一些实施方式中，该处理包括用浓缩的硝酸(比如约20-70％重量之间)接触至少径向向内突出表面803持续约1到5分钟(比如约2分钟)。该接触可包括浸渍。在一些实施方式中，在这之后，该方法可在固定弹性体唇状密封件之前施加粘附剂或基于溶剂的粘附促进剂。
在将弹性体唇状密封件固定到杯底801之前，可通过在弹性体唇状密封件和径向向内突出表面803之间施加粘附剂或粘附促进剂来促进对径向向内突出表面803的粘附。这可附加于或替代用于处理至少径向向内突出表面803的处理试剂而被完成。各种类型的粘附剂或粘附促进剂可被用来改善弹性体唇状密封件对径向向内突出表面803的粘附。在一些实施方式中，该方法使用增强表面清洁度并帮助弹性体唇状密封件进入晶片粘结表面的基于溶剂的粘附促进剂。合适的粘附剂的一个示例是来自密歇根州米德兰的Dow Corning公司的1200OS。在一些实施方式中，在用上述处理试剂处理之后施加粘附剂或粘附促进剂。
图9A示出了具有弹性体唇状密封件的电镀杯状组件的透视图。在所示电镀杯状组件900中，弹性体唇状密封件912可被模制在杯底901中(或模制到杯底901内或模制到杯底901上，等等)或者以其他方式固定到杯底901。杯底901可包括径向向内突出表面903，在该表面上，弹性体唇状密封件912被布置。如图9A中所示，电镀杯状组件900是环形结构，且杯底901和弹性体唇状密封件912总体上是环形。
图9B示出了图9A的电镀杯状组件的一部分并包括位于杯底的径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件的顶部透视图。图9C示出了包括位于杯底的径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件的电镀杯状组件沿图9B的9C-9C线的横截面示意图。图9B示出了图9A的电镀杯状组件900的环形结构的径向切片。杯底901包括主体部分911和径向向内突出表面903。弹性体唇状密封件912被设置在杯底901的一部分上面，该部分包括径向向内突出表面903，其中径向向内突出表面903包括多个通孔。弹性体唇状密封件912的部分926穿过所述通孔。弹性体唇状密封件912的部分926也可围绕径向向内突出表面903的内唇904通过。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件912的部分926可围绕径向向内突出表面903的内唇904使得弹性体唇状密封件912可与杯底901以机械方式互锁。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件912直接附着到径向向内突出表面903，并且穿过多个通孔的弹性体唇状密封件912的部分926填充所述多个通孔。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件912的部分926可构成弹性体材料的柱形物。弹性体材料的柱形物926可被形成在杯底901的径向向内突出表面903的结构特征中、形成到该结构特征中、形成到该结构特征上、沿着该结构特征形成、以及围绕该结构特征形成，所述结构特征包括杯底901的径向向内突出表面903的通孔。
杯底901，包括径向向内突出表面903，可由相对刚性的材料(比如PPS或PEEK)制成。在一些实施方式中，杯底901可由诸如钛或钛合金或不锈钢等金属制成。弹性体唇状密封件912，包括弹性体材料的柱形物926，可由刚性不如杯底901的材料制成。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件912可包括是室温硫化(RTV)硅的弹性体。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件912可包括是全氟弹性体的弹性体。
图9D示出了穿过杯底的径向向内突出表面的通孔的图9C的弹性体唇状密封件的放大视图。如图9A-9D所示，弹性体唇状密封件912可通过将弹性体唇状密封件912直接模制或以其他方式固定到杯底901(到杯底901上、到杯底901上面、到杯底901中，等等)而与杯底901集成，包括与径向向内突出表面903及其多个通孔集成。在一些实施方式中，杯底901或至少径向向内突出表面903，可被化学处理以增强粘附。在一些实施方式中，粘附剂或粘附促进剂可被布置在弹性体唇状密封件912和杯底901的至少径向向内突出表面903之间。
图9D示出了示例弹性体唇状密封件912的尺寸。在图9D中，弹性体唇状密封件912包括穿过通孔并围绕径向向内突出表面903的内唇904的部分926。设置在径向向内突出表面903上的弹性体唇状密封件912可具有约0.018英寸的厚度。穿过通孔的弹性体唇状密封件912的部分926可具有约0.026英寸的直径。内唇904下面的围绕内唇904的弹性体唇状密封件912的部分926可具有约0.015英寸的厚度。自内唇904朝外的围绕内唇904的弹性体唇状密封件912的部分926可具有约0.01英寸的宽度。内唇904正上方的围绕内唇904的弹性体唇状密封件912的部分926可具有约0.035英寸的高度和约0.028英寸的宽度。因此，弹性体唇状密封件912的部分926可以以比置于径向向内突出表面903上的弹性体唇状密封件912的厚度大的高度突出。晶片的外围区域可在这样的突出部接触弹性体唇状密封件912以相对于镀液密封晶片。该突出部可提供将晶片支撑在其上或对着其按压晶片的接触点，其中该突出部可抵靠晶片提供密封力以防止镀液进入。这种突出部的高度可以是约0.017英寸。弹性体唇状密封件912的部分926从顶部到底部的总高度可以是约0.072英寸。
图9E示出了图9A的电镀杯状组件的一部分的底部透视图并包括位于杯底的径向向内突出表面上的弹性体唇状密封件。弹性体唇状密封件912可被固定到径向向内突出表面903的顶部和径向向内突出表面903的底部二者。
用来在电镀抓斗中密封晶片的弹性体唇状密封件或密封元件往往是在电镀操作之前被安装到电镀抓斗中的单独部件，但本公开在制造工艺中集成了电镀抓斗的弹性体唇状密封件和杯底。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件可在制造过程中通过粘合、模制或阻止弹性体唇状密封件与杯底松开的另一合适工艺被固定到杯底。这样，弹性体唇状密封件可被视为杯底的永久特征或集成特征而非单独的可移除的部件。
集成的弹性体唇状密封件和杯底的制造
图10是示出形成杯底的径向向内突出表面上的唇状密封件的方法的流程图。工艺1000中的操作可按不同顺序执行和/或具有不同的、更少的或额外的操作。
工艺1000可开始于方框1005，其中杯底被提供，该杯底被设定尺寸以保持晶片并且包括主体部分和径向向内突出表面。该径向向内突出表面包括多个通孔。
在一些实施方式中，该杯底由相对刚性的材料制成。例如，杯底可包括聚合材料，比如PPS或PEEK。在一些实施方式中，该径向向内突出表面包括介于约100和500个之间的通孔。在一些实施方式中，所述通孔中的每一个可具有介于约0.01英寸和0.05英寸之间的直径。在一些实施方式中，杯底的内缘或内唇和通孔的中心之间的距离介于约0.05英寸和0.5英寸之间。在一些实施方式中，杯底的径向向内突出表面的在通孔的位置处的厚度介于约0.02英寸和0.05英寸之间。
在一些实施方式中，工艺1000可进一步包括在固定弹性体唇状密封件之前用促进弹性体唇状密封件和杯底的径向向内突出表面之间的粘附的试剂处理杯底的径向向内突出表面。该试剂可通过例如增加粗糙度、施加或去除电荷、氧化或还原化学部分、和/或钝化反应性部分来化学地或物理地改变杯底的表面。在一些实施方式中，该试剂可包括等离子体或强氧化酸，比如硝酸、硫酸、高氯酸、过硫酸等。
替代前述处理或在前述处理之外，工艺1000可进一步包括在固定弹性体唇状密封件之前将粘附剂施加到杯底的径向向内突出表面或该弹性体唇状密封件以促进杯底的径向向内突出表面和弹性体唇状密封件之间的粘附。各种类型的粘附剂或粘附促进剂可被用来改善弹性体唇状密封件对径向向内突出表面的粘附，比如来自密歇根州米德兰的DowCorning公司的1200OS。
在工艺1000的方框1010，弹性体唇状密封件被固定在径向向内突出表面上，其中弹性体唇状密封件在被晶片施压时抵靠晶片密封以限定晶片的外围区域，在电镀过程中，镀液被从晶片的外围区域基本上排除。弹性体唇状密封件的一些部分穿过多个通孔。此类部分可构成弹性体材料的柱形物。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件的穿过所述多个通孔的这些部分还可围绕杯底的内缘或内唇延伸。在一些实施方式中，弹性体唇状密封件可围绕杯底的内缘或内唇。
在一些实施方式中，固定弹性体密封件可包括提供呈弹性体唇状密封件围绕径向向内突出表面(包括多个通孔)的形状的模具、将唇状密封件前驱体递送给该模具、以及将该唇状密封件前驱体转变成弹性体唇状密封件。据此，弹性体唇状密封件在杯底内被原位形成，例如，通过将其直接模制到杯底中。通过这种途径，针对弹性体唇状密封件的化学前驱体(比如唇状密封件前驱体)被置于杯底表面的位置上，在这里，弹性体唇状密封件将会停留。该化学前驱体被处理以形成希望的弹性体唇状密封件，比如通过聚合、固化、或将该化学前驱体转变成被形成的具有希望的最终结构形状的弹性体唇状密封件的其他机构。固化剂的示例可包括交联剂、高温和紫外线辐射。
在一些实施方式中，固定弹性体唇状密封件可包括将该弹性体唇状密封件预先形成为其希望的最终形状，并接着将它与刚性杯底集成。预先形成的弹性体唇状密封件在杯状组件的制造过程中与杯底的径向向内突出表面集成。这可通过将预先形成的弹性体唇状密封件通过粘附、胶粘等或一些其他合适的固定机构固定到杯底上的恰当位置。
在一些实施方式中，工艺1000可进一步包括在弹性体唇状密封件上或邻近弹性体唇状密封件施加电触头元件，其中所述电触头元件在弹性体抵靠晶片密封时在外围区域中接触晶片使得在电镀过程中电触头元件可提供电功率给晶片。在一些实施方式中，若干平行的电触头元件可围绕晶片被提供并被用于接触晶片。
相较于将杯状组件和密封元件作为单独部件进行制造通常可达到的效果，通过杯状组件及其弹性体唇状密封件的集成制造，弹性体唇状密封件可被更精确地形成为其希望的形状，且可被更精确地定位在杯状组件的杯底的结构内。结合杯底的刚性支撑，这允许弹性体唇状密封件的接触晶片的部分的精确定位。相应地，因为对定位误差要求较小的裕度(margin)，所以可以采用具有减小的径向轮廓的密封元件，这反过来允许密封元件被设计用于在明显更靠近晶片边缘的杯状组件内接触晶片，从而在电镀操作过程中减小边缘排除区域。
系统控制器
在一些实施方式中，控制器是系统的组成部分，该系统可以是上述实施例的组成部分。这种系统可包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一或多个处理工具、一或多个室、用于处理的一或多个平台、和/或具体处理部件(晶片基架、气体流系统等)。这些系统可与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、之中以及之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可指“控制器”，控制器可控制系统的各种部件或子部。根据处理要求和/或系统类型，控制器可被编程以控制此处所公开的任何工艺，包括控制电解液的输送和循环、温度设置(例如，加热和/或冷却)、压强设置、真空设置、电功率设置、流体输送设置、定位和操作设置、进出工具和其他传送工具和/或连接到或与具体系统交接的装载锁的晶片传送。
广义地说，控制器可被定义为接收指令、发布指令、控制操作、实现清洁操作、实现端点测量等的具有种种集成电路、逻辑、存储器和/或软件的电子器件。集成电路可包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、限定为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以种种个体设置(或程序文件)的形式与控制器通信、定义用于在半导体晶片上或为半导体晶片或者对系统执行特定工艺的操作参数的指令。在一些实施方式中，操作参数可以是配方的组成部分，配方由工艺工程师定义以在晶片的一或多个层、材料、金属、表面、电路和/或裸片的制造过程中完成一或多个处理步骤。
在一些实施方式中，控制器可以是计算机的组成部分或耦合到计算机，该计算机与该系统集成、耦合到该系统、不然通过网络连接到该系统、或者它们的组合。例如，控制器可在“云”中或者是工厂(fab)主机计算机系统的整体或组成部分，可允许晶片处理的远程访问。计算机可实现对该系统的远程访问以监控制造操作的当前进程、检查过去的制造操作的历史、检查来自多个制造操作的趋势或性能指标，以改变当前工艺的参数，以设置处理步骤从而跟随当前工艺，或者以开始新的工艺。在一些实施例中，远程计算机(例如，服务器)可通过网络提供工艺配方给系统，网络可包括局域网或互联网。远程计算机可包括实现参数和/或设置的输入或编程的用户界面，参数和/或设置接着从远程计算机被传送给该系统。在一些实施例中，控制器接收数据形式的指令，所述数据指明要在一或多个操作期间执行的处理步骤中的每一个步骤的参数。应当理解，所述参数针对待执行的工艺的类型和工具的类型可以是特定的，控制器被配置为与所述工具交接或控制所述工具。因此，如前所述，控制器可以是分布式的，比如通过包括被网络连接在一起且为共同目的(比如本文所述的工艺和控制)工作的一或多个分立控制器实现。用于这种目的的分布式控制器的示例可以是在与位于远程的(比如在平台层面或者作为远程计算机的组成部分)一或多个集成电路通信的室上的一或多个集成电路，其结合来控制该室上的工艺。
在不具限制的情况下，示例系统可包括等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属镀室或模块、清洁室或模块、倒角蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉(CVD)积室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、跟踪室或模块、以及可与半导体晶片的制造和/或生产相关联或者在半导体晶片的制造和/或生产中使用的任何其他半导体处理系统。
如前所述，根据待由工具执行的一或多个工艺步骤，控制器可与其他工具电路或模块、其他工具部件、簇工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、纵贯工厂、主机、另一控制器分布的工具、或者在带着晶片容器往来于半导体制造工厂中的工具位置和/或装载端口的材料运输中使用的工具中的一或多个通信。
光刻图案化
本文的上述装置/工艺可结合光刻图案化工具或工艺被用于例如半导体器件、显示器、LED、光伏板等的制造或生产。通常但不是必须，这种工具/工艺会在通用制造设施中被一起使用或执行。膜的光刻图案化通常包括下列步骤中的一些或全部，每个步骤用若干可用工具实现：(1)使用旋涂或喷涂工具将光致抗蚀剂施加到工件(即衬底)上；(2)使用热板或炉子或UV固化工具固化光致抗蚀剂；(3)使用诸如步进式晶片曝光器之类的工具将光致抗蚀剂暴露于可见光或UV光或x射线；(4)使用诸如湿式工作台之类的工具将抗蚀剂显影以便选择性地去除抗蚀剂从而使其图案化；(5)通过使用干法或等离子体辅助蚀刻工具将抗蚀剂图案转印到下层膜或工件中；以及(6)使用诸如RF或微波等离子体抗蚀剂剥离器之类的工具去除抗蚀剂。
其他实施方式
虽然此处示出并描述了本发明的说明性实施方式和应用，但仍在本发明的构思、范围和精神内的许多变化和修改是可以的，且对本领域普通技术人员而言，在阅读本申请之后，这些变化会变得清晰。相应地，所呈现的实施方式应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不受本文给出的细节限制，而是可在所附权利要求的范围和等同方式内进行修改。

Claims (12)

1.一种在电镀过程中啮合晶片的杯状组件，所述杯状组件包括：
杯底，所述杯底被设定尺寸以保持所述晶片并且包括主体部分和径向向内突出表面，其中所述径向向内突出表面包括多个通孔；和
弹性体唇状密封件，所述弹性体唇状密封件被布置在所述径向向内突出表面上，其中所述弹性体唇状密封件在被所述晶片施压时抵靠所述晶片密封以限定所述晶片的外围区域，在电镀过程中镀液被从所述外围区域实质上排除，其中所述弹性体唇状密封件的部分穿过所述杯底的所述多个通孔；以及
其中所述弹性体唇状密封件的穿过所述多个通孔的所述部分还围绕所述杯底的内缘延伸。
2.如权利要求1所述的杯状组件，其中所述弹性体唇状密封件直接粘附到所述径向向内突出表面，且其中所述弹性体唇状密封件的穿过所述多个通孔的所述部分填充所述多个通孔并围绕所述杯底的所述内缘。
3.如权利要求1所述的杯状组件，其中所述杯底包括聚合材料。
4.如权利要求3所述的杯状组件，其中所述聚合材料是PPS。
5.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，还包括所述弹性体唇状密封件和所述径向向内突出表面之间的粘附。
6.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述通孔中的每一个具有介于0.01和0.05英寸之间的直径。
7.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述杯底的所述径向向内突出表面包括介于100和500个之间的通孔。
8.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述杯底的内缘和所述通孔的中心之间的距离介于0.05英寸和0.5英寸之间。
9.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述杯底的所述径向向内突出表面的在所述通孔的位置处的厚度介于0.02英寸和0.05英寸之间。
10.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述弹性体唇状密封件围绕所述杯底的所述径向向内突出表面的部分被模制。
11.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，其中电触头元件构造成设置在所述弹性体唇状密封件上或上面。
12.如权利要求1-4中任一项所述的杯状组件，其中所述弹性体唇状密封件包括突出的部分，其从所述杯底的所述内缘垂直突出以接触所述晶片。
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