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GEBIET DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell das Gebiet der Herstellung
integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere Herstellungsprozesse,
in denen das Aufbringen von Prozessflüssigkeiten, etwa Plattierungslösungen,
auf die Oberfläche
eines Substrats beteiligt ist.
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In
einer integrierten Schaltung werden eine große Anzahl von Schaltungselemente,
etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und dergleichen in oder
auf einem geeigneten Substrat für
gewöhnlich
in einer im Wesentlichen planaren Anordnung hergestellt. In vielen
Stadien des Herstellungsprozesses müssen Flüssigkeiten, etwa entsalztes Wasser,
spezielle Chemikalien, Schleifmittellösungen und dergleichen, Prozessanlagen
zugeführt
werden, um diese Prozessflüssigkeiten
am Substrat bereitzustellen, um einen betrachteten Prozess durchzuführen. Eine
wichtige Prozessphase während
der Herstellung integrierter Schaltungen stellt der Bereich des
Bildens metallenthaltender Gebiete auf einem Substrat mittels nasschemischer
Prozesse, etwa dem Plattieren, dar. Auf Grund der großen Anzahl
von Schaltungselementen und der erforderlichen komplexen Ausgestaltung
der integrierten Schaltungen kann im Allgemeinen die elektrische Verbindung
der einzelnen Schaltungselemente nicht innerhalb der gleichen Ebene
hergestellt werden, in der die Schaltungselemente ausgebildet sind,
sondern es sind ein oder mehrere zusätzliche "Verdrahtungs"-Schichten
erforderlich, die auch als Metallisierungsschichten bezeichnet werden.
Diese Metallisierungsschichten weisen im Wesentlichen Metallleitungen
auf, die die elektrische Verbindung innerhalb der Ebene bereitstellen
und umfassen ferner mehrere Zwischenebenenverbindungen, die auch
als Kontaktdurchführungen
bezeichnet werden, wobei die Metallleitungen und die Kontaktdurchführungen
auch gemeinsam als Verbindungen bezeichnet werden. Des weiteren
wird der Anschluss der integrierten Schaltung oder Teilen davon
zur Peripherie gewöhnlich
mittels mehrerer Kontaktflächen
bewerkstelligt, die in technisch fortschrittlichen Bauelementen
sogenannte Löthöcker tragen,
die eine direkte Verbindung mit entsprechenden Bereichen eines Gehäusesubstrats
mittels der Wiederverflüssigung
der Löthöcker ermöglichen.
Zwei häufig
angewendete Techniken zum Abscheiden eines Metalls auf einem Substrat sind
das Elektroplattieren und das stromlose Plattieren. Beim stromlosen
Plattieren von Metall auf eine Substratoberfläche, die darauf ausgebildete
Schaltungselemente und ein strukturiertes Dielektrikum oder eine
Photolackschicht aufweisen kann, kann ein katalytisches Material
gebildet werden, bevor die metallenthaltende Lösung mit der Substratoberfläche in Kontakt
gebracht wird. Beim Elektroplattierungsprozess ist eine Stromverteilungsschicht
erforderlich, um die spezifizierten Substratgebiete, die ein Metall empfangen
sollen, mit einer externen Stromquelle elektrisch zu verbinden,
so dass die metallenthaltende Lösung,
die mit den spezifizierten Gebieten in Berührung kommt, reduziert und
als ein Metall abgeschieden werden kann. Typischerweise wird der
Plattierungsprozess in einer Plattierungsanlage mit einer Plattierungskammer
ausgeführt,
in der das Substrat mit der Plattierungslösung in Kontakt gebracht wird. Obwohl
einfache Badreaktoren für
diesen Zweck verwendet werden können,
stellt es sich für
anspruchsvolle Anforderungen heraus, dass ein Brunnen-Typ-Reaktor
die bevorzugte Anlage zum Aufbringen von Metall auf ein Substrat
ist. Im Allgemeinen weist eine Brunnen-Typ-Plattierungsanlage eine Prozesskammer
und getrennt davon einen Vorratstank auf, der die Plattierungslösung enthält, auf, die
dann mittels eines Leitungssystems zu der Prozesskammer transportiert
wird. In der Prozesskammer wird die Plattierungslösung auf
das Substrat aufgebracht, das mit der empfangenden Oberfläche so platziert
ist, dass es dem Elektrolytstrom zugewandt ist, wobei die überschüssige Lösung in
den Vorratstank zurückgeführt wird.
Wie in vielen anderen Situationen, in denen ein gut definiertes
Aufbringen einer Prozessflüssigkeit
auf eine Substratobefläche
erforderlich ist, kann eine nicht gleichförmige Verteilung der Prozessflüssigkeit über die
Substratoberfläche hinweg
deutlich das Ergebnis des betrachteten Prozesses beeinflussen. Im
Falle des Plattierungsprozesses kann die resultierende Gleichförmigkeit
der abgeschiedenen Metallschicht und/oder die Qualität deutlich
von der Art und Weise abhängen,
wie die Plattierungslösung
auf das Substrat aufgebracht wird.
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Beispielsweise
wurden Blasen in der Plattierungslösung als eine wesentliche Quelle
für Fehler
in integrierten Schaltungen erkannt, da das Vorhandensein einer
Blase in dem Lösungsflüssigkeitsstrom das
Abscheiden von Metall in Bereichen, die Blasen enthalten, auf der
Subtratoberfläche
verhindern oder verringern kann, wodurch ein fehlerhafter Chip oder ein
vorzeitiger Ausfall der integrierten Schaltung hervorgerufen werden
kann. Des weiteren kann das Vorhandensein von Blasen in der Plattierungslösung zu einem
erhöhten
Oxidie ren empfindlicher Additive, die in der Plattierungslösung enthalten
sind, führen,
wodurch das Verhalten der Plattierungslösung geändert und damit der gesamte
Plattierungsprozess beeinflusst wird. Daher kann das Vorhandensein
von Blasen in Prozessflüssigkeiten,
insbesondere in Plattierungslösungen,
ein großes
Problem hinsichtlich der Produktionsausbeute und der Bauteilzuverlässigkeit darstellen.
Insbesondere der Verlust von an sich funktionierenden Bauteilen
in einem späten
Herstellungsstadium, etwa bei der Herstellung von Löthöckern, kann
drastisch zur Erhöhung
der Produktionskosten beitragen.
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Die
Patentschrift
DE 698
10 999 T2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Entfernen von Blasen aus einer Flüssigkeit unter Verwendung von
Ultraschall.
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Die
Patentschrift
DE 32
14 635 C2 offenbart eine Entgasungsvorrichtung zur Entfernung
von Blasen aus einer Lösung
für die
stromlose Metallisierung unter Verwendung einer porösen Trennwand.
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Die
Patentschrift
DE 38
22 093 C2 offenbart ein Verfahren zur Entgasung lichtempfindlicher Überzugslösungen mittels
einer Polymermembran.
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Die
Patentschrift
DE 195
40 010 A1 offenbart die Verwendung eines Entgasungsfilters
in einer Anlage zur Halbleiterfertigung.
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Die
Patentschrift
DE 691
07 685 T2 offenbart die Verwendung eines Netzes zur Entfernung
von Blasen bei der Abscheidung von Verbundüberzügen.
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Angesichts
der zuvor erläuterten
Sachlage besteht daher ein Bedarf für effiziente Mittel, die es ermöglichen,
das Vorhandensein von Blasen in Vorratstanks und/oder Zufuhrleitungen
für Prozessflüssigkeiten
zu verhindern oder zumindest deutlich zu reduzieren.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik,
die es ermöglicht,
den Anteil an Blasen, die in einem Vorratstank für eine Prozessflüssigkeit,
etwa eine Plattierungslösung,
die für die
nasschemische Abscheidung von Metallschichten oder Metallgebieten
auf einem Substrat erforderlich ist, vorhanden sind oder dort erzeugt
werden, in deutlichem Maße
zumindest zu reduzieren oder zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung
stellt einen Vorratstank mit mindestens einem Einlassbereich und
einem Auslassbereich bereit und nutzt die Tatsache aus, dass ein
Flüssigkeitsstrom
innerhalb des Vorratstanks zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich
so geführt
werden kann, dass die Wahrscheinlichkeit für das Transportieren von Blasen von
dem Einlassbereich zu dem Auslassbereich deutlich reduziert ist.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Vorratstank für eine Prozessflüssigkeit
einen Einlassbereich zum Empfangen der Prozessflüssigkeit und einen Auslassbereich,
der mit einer Zufuhrleitung verbunden werden kann. Des weiteren
ist eine Barriere vorgesehen, die einen oberen Bereich und einen
unteren Bereich besitzt, wobei der untere Bereich einer Unterseite
des Vorratstanks zugewandt ist. Die Barriere ist zwischen dem Einlassbereich
und dem Auslassbereich angeordnet und definiert mit dem unteren
Bereich eine Öffnung
in der Nähe
der Unterseite des Vorratstanks, um eine Fluidkommunikation zwischen
dem Einlassbereich und dem Auslassbereich bereitzustellen.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines
Vorratstanks für
eine Prozessflüssigkeit
das Zuführen
der Prozessflüssigkeit
zu einem Einlassbereich des Vorratstanks und das Erzeugen einer
Flüssigkeitsströmung zu
einem Auslassbereich mittels einer kommunizierenden Öffnung,
die in der Nähe
einer Unterseite des Vorratstanks angeordnet ist, so dass Blasen
im Wesentlichen daran gehindert werden, in den Auslassbereich zu
wandern.
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In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfasst der Vorratstank eine zweite Barriere
mit einem oberen Bereich und einem unteren Bereich, wobei der untere
Bereich mit der Unterseite des Vorratstanks verbunden ist und wobei der
obere Bereich eine zweite Öffnung
bildet, um einen Fluidströmungsweg
zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich bereitzustellen.
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In
anderen speziellen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung umfasst der Einlassbereich eine Einlassleitung
mit einem Endbereich, wobei eine Höhenposition einer Öffnung des
Endbereichs, der in dem Einlassbereich endet, in Bezug auf einen
Flüssigkeitspegel
in dem Einlassbereich einstellbar ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird; es zeigen:
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1 schematisch
einen Vorratstank mit einem Einlassbereich und einem Auslassbereich
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung; und
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2a bis 2c schematisch
einen Vorratstank oder Teile davon, der mit einer Plattierungsanlage
gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den
Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegenden Erfindung auf die speziellen
offenbarten anschaulichen Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Wie
zuvor erläutert
ist, kann das Vorhandensein von Blasen in Prozessflüssigkeiten,
insbesondere in Plattierungslösungen,
zu einer deutlich reduzierten Produktionsausbeute führen und
daher werden beträchtliche
Anstrengungen unternommen, um das Erzeugen von Blasen zu verhindern
und/oder um bestehende Blasen vor dem Zuführen der Prozessflüssigkeit
zu dem Substrat zu entfernen. In einigen konventionellen Prozessanlagen,
etwa in Lithographieanlagen, werden daher gewisse Arten von Filtern
und aktiven Entgasungselementen verwendet, die jedoch einen beträchtlichen
Anteil an Platz beanspruchen und die auch relativ teuer sind, wobei gleichzeitig
ein relativ hohes Maß an
Wartung erforderlich ist. Im Gegensatz zu diesen konventionellen Verfahren
zum Entfernen von Blasen von einem Vorratstank stützt sich
die vorliegende Erfindung auf die Tatsache, dass ein Fluidstromweg
innerhalb eines Vorratstanks etabliert werden kann, der im Wesentlichen
das Bilden von Blasen vermeidet und der ferner zu einem Entfernen
bereits bestehender Blasen in der Prozessflüssigkeit führt. Mit Bezug zu den 1 und 2a bis 2c werden
nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung detaillierter beschrieben.
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1 zeigt
schematisch einen Vorratstank 100, der ausgebildet ist,
eine spezifizierte Prozessflüssigkeit,
etwa eine Plattierungslösung
für ein
gewünschtes
Metall oder eine metallenthaltende Verbindung, zu halten, wie sie
zur Herstellung von Metallisierungsschichten, Löthöckern und dergleichen erforderlich
ist. Der Vorratstank 100 umfasst einen Einlassbereich 110 und
einen Auslassbereich 120. Der Auslassbereich 120 kann
so gestaltet sein, dass dieser mit einer Zufuhrleitung 121 verbunden
werden kann, die wiederum mit einer Pumpe 122 verbunden ist.
Der Einlassbereich 110 kann eine oder mehrere Einlassleitungen 111a,... 111c aufweisen,
die jeweils entsprechende Endbereiche 112 mit einer Öffnung 113 aufweisen,
die in dem Einlassbereich 110 enden. Der Auslassbereich 120 und
der Einlassbereich 110 sind im Wesentlichen durch eine
Barriere 130 mit einem oberen Bereich 131 und
einem unteren Bereich 132 getrennt. Der untere Bereich 132 umfasst
oder bildet mindestens eine Öffnung 133 in
der Nähe
einer Unterseite 101 des Vorratstanks 100, die
einen Fluidströmungsweg,
der als 150 bezeichnet ist, zwischen dem Einlassbereich 110 und
dem Auslassbereich 120 bereitstellt. Die mindestens eine Öffnung 133 kann
in der Form eines Spaltes zwischen der Unterseite 101 des
Vorratstanks 110 und der Barriere 120 vorgesehen
sein, oder die mindestens eine Öffnung 133 kann
in Form einer oder mehrerer unterscheidbarer Öffnungen, die in dem unteren
Bereich 132 in der Nähe
der Unterseite 101 gebildet sind, vorgesehen sein. In diesem
Zusammenhang sind die Begriffe "in
der Nähe" und "nahe" so zu verstehen,
dass die Öffnung 133 in
der unteren Hälfte
und vorzugsweise im unteren Viertel und noch besser in den unteren 10%
in Bezug zu einer Höhe 102 des
Vorratstanks 100 angeordnet ist. In einer speziellen Ausführungsform
bildet die Öffnung 133 den
einzigen Fluidströmungsweg
zwischen dem Einlassbereich 110 und dem Einlassbereich 120.
Die Barriere 120 kann aus einem beliebigen geeigneten Material,
etwa Metall mit oder ohne geeigneter Beschichtung, Plastikmaterialien,
und dergleichen aufgebaut sein, wobei vorzugsweise zumindest die
Oberfläche
der Barriere 130 im Wesentlichen inert ist in Bezug auf
die Prozessflüssigkeit,
die in dem Vorratstank 100 aufzubewahren ist.
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Während des
Betriebs des Vorratstanks 100 wird eine spezifizierte Prozessflüssigkeit 140 in
den Tank 100 eingefüllt,
so dass ein gewünschter
Flüssigkeitspegel
in dem Tank 100 erreicht wird. In einer Ausführungsform
wird der Flüssigkeitspegel und/oder
die Höhenposi tion
der Öffnungen 113 der Einlassleitungen 111a,... 111c so
gewählt,
das die Öffnungen 113 in
die Prozessflüssigkeit 140 mit
einem spezifizierten Abstand zu der Flüssigkeitsoberfläche eintauchen.
Wenn z. B. die Prozessflüssigkeit 140 dem
Tank 100 mittels der Einlassleitungen 111a,... 111c zugeführt wird,
kann eine entsprechende steuerbare Pumpe (nicht gezeigt) vorgesehen sein,
um die Menge an Flüssigkeit,
die dem Einlassbereich 110 zugeführt wird, in Übereinstimmung
mit dem Flüssigkeitsvolumen,
das durch die Zufuhrleitung 121 abgeführt wird, zu steuern, um damit
einen im Wesentlichen konstanten Flüssigkeitspegel innerhalb des
Tanks 100 beizubehalten. Dazu kann der Vorratstank 100 einen
Pegeldetektor (nicht gezeigt) aufweisen, der ausgebildet ist, ein
pegelabhängiges Signal
zu der steuerbaren Pumpquelle in den Einlassleitungen 111a,... 111c zu
liefern. Während
der Aufnahme der Flüssigkeit 140 durch
die Einlassleitungen 111a,... 111c können Blasen,
die irgendwo während
des Transportes der Flüssigkeit 140 erzeugt werden, über die Öffnungen 113 abgegeben
werden, wobei zumindest relativ große Blasen unmittelbar mit der
Oberfläche
der Flüssigkeit 140 in
Kontakt kommen und damit wirksam entfernt werden. Ferner kann durch
das Abtrennen des Einlassbereichs 110 von dem Auslassbereich 120 mittels
der Barriere 130, die einen Fluidströmungsweg durch die mindestens
eine Öffnung 133 in
Nähe der
Unterseite 101 bereitstellt, die Fluidströmung der
Flüssigkeit 140 nach
unten zu der Öffnung 133,
wie dies durch den Pfeil 150 angedeutet ist, und somit
zu einer Bewegung entgegen die Richtung des Auftriebs der Blasen
gezwungen werden, wodurch deutlich die Wahrscheinlichkeit zum Transportieren
von Blasen von dem Einlassbereich 110 zu dem Auslassbereich 120 durch
die mindestens eine Öffnung 133 verringert
wird. Somit kann die Prozessflüssigkeit 140 zu
einer Prozessanlage mit einem deutlich reduzierten Anteil an Blasen
geliefert werden. Des weiteren führt
die Einfachheit des Aufbaus des Vorratstanks 100 zu geringen
Installationskosten für
die Montage der Barriere 130, und führt ferner zu einer im Wesentlichen
wartungsfreien Betriebsweise mit Ausnahme der üblichen Wartungsperioden, wie
sie für
konventionelle Vorratstanks erforderlich sind.
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In
anderen Ausführungsformen,
in denen sich der Flüssigkeitspegel
der Prozessflüssigkeit 140 während des
Betriebs ändern
kann, kann ein entsprechendes Höheneinstellungselement
für die
Einlassleitungen 111a,... 111c so vorgesehen werden, um
einen vordefinierten Abstand der Öffnung 113 in Bezug
auf die Flüssigkeitsoberfläche der
Flüssigkeit 140 zu
ermöglichen.
Entsprechende Beispiele für
ein Höheneinstellelement
sind detailliert mit Bezug zu 2 beschrieben.
Das Vorsehen eines Höheneinstellelements
erlaubt eine im Wesentlichen konstante Wirkung bei dem Entfernen
von Blasen in den Einlassleitungen 111a, ... 111c und/oder
vermeidet im Wesentlichen die Erzeugung neuer Blasen beim Zuführen der
Flüssigkeit 140 zu
dem Einlassbereich 110.
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2a zeigt
schematisch eine Plattierungsanlage 260 mit Prozesskammern 261a, 261b,
die mit entsprechenden Zufuhrleitungen 262a, 262b und entsprechenden
Auslassleitungen 211a, 211b verbunden sind. Die
Prozesskammern 261a, 261b können als Brunnen-artige Plattierungsanlage
ausgebildet sein, in denen ein Substrat in Position gehalten werden
kann, so dass dieses die Plattierungslösung aufnehmen kann, die durch
die Zufuhrleitungen 262a, 262b geliefert wird.
Die Plattierungsanlage 260 kann ferner eine Verteilungsleitung 263 aufweisen, die
mit ihrer Ausgangsseite mit den Zufuhrleitungen 262a, 262b und
mit ihrer Eingangsseite mit einer Zufuhrleitung 221 einschließlich einer
Pumpe 222 verbunden ist. Ferner kann ein Filter 223 in
der Zufuhrleitung 221 vorgesehen sein. Die Plattierungsanlage 260 umfasst
ferner einen Vorratstank 200, der in einer Ausführungsform
(nicht gezeigt) im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweisen
kann, wie sie zuvor mit Bezug zu 1 beschrieben
ist. In der gezeigten Ausführungsform
umfasst der Vorratstank 200 einen Einlassbereich 210 und
einen Auslassbereich 220 mit einer ersten Barriere 230,
die zwischen dem Einlassbereich 210 und dem Auslassbereich 220 angeordnet
ist. Die erste Barriere umfasst einen oberen Bereich 231 und
einen unteren Bereiche 232, wobei der untere Bereich 232 mindestens
eine Öffnung 233 aufweist
oder definiert, um einen Fluidströmungsweg von dem Einlassbereich 210 zu
dem Auslassbereich 220 bereitzustellen. Hinsichtlich der
Anzahl und der Lage der mindestens einen Öffnung 233 und hinsichtlich
der Konfiguration der ersten Barriere 230 gelten im Wesentlichen
die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu der in 1 dargestellten Barriere 130 dargelegt
sind. Der Vorratstank 200 umfasst ferner eine zweite Barriere 270,
die zwischen der ersten Barriere 230 und dem Auslassbereich 220 angeordnet
ist, wobei die zweite Barriere einen unteren Bereich 272 und
einen oberen Bereich 271 aufweist, der eine Öffnung 273 enthält oder
bildet, um einen Fluidströmungsweg
von dem Einlassbereich 210 zu dem Auslassbereich 220 über einen
Zwischenbereich 215 bereitzustellen.
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Es
sollte beachtet werden, dass die Öffnung 273 so aufzufassen
ist, dass hierbei eine beliebige physikalische Öffnung, die in dem oberen Bereich 271 gebildet
ist, mit eingeschlossen und ebenso eine Öffnung mit eingeschlossen,
die durch eine reduzierte Höhe
der zweiten Barriere 270 in Bezug auf einen gewünschten
Flüssigkeitspegel 274 gebildet
wird, unabhängig
davon, ob eine Flüssigkeit 240 tatsächlich in
dem Tank 200 enthalten ist oder nicht. Somit ist eine "wirksame" vertikale Größe der mindestens
einen Öffnung 273 durch
die Konfiguration des oberen Bereichs 271 und den Flüssigkeitspegel 277 definiert.
In einer speziellen Ausführungsform
ist die zweite Barriere 270 so gestaltet, dass die Öffnung 273 in
Form einer oder mehrerer Öffnungen
in dem oben definierten Sinne den einzigen Fluidströmungsweg
von dem Zwischenbereich 215, der durch die erste Barriere 230 und
die zweite Barriere 270 definiert ist, zu dem Auslassbereich 220 bereitstellt.
Dabei kann die vertikale Größe der Öffnung 273 so
gewählt
werden, dass Blasen in der Flüssigkeit 240,
die durch die Öffnung 273 strömen, effektiv
mit der Oberfläche
der Flüssigkeit 270 in
Kontakt kommen, wodurch die Blasen von der Flüssigkeit 240 entfernt werden.
In einer speziellen Ausführungsform
ist die Öffnung 273,
zumindest teilweise, durch einen Spalt zwischen einem entsprechenden
Endbereich des oberen Bereichs 271 und dem gewünschten
Flüssigkeitspegel 274 gebildet,
wodurch eine erhöhte
Wahrscheinlichkeit hervorgerufen wird, dass Blasen mit der Oberfläche der
Flüssigkeit 240 während der
Flüssigkeitsströmung durch
die Öffnung 273 in
Kontakt kommen.
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In
anderen Ausführungsformen
(nicht gezeigt) können
zwei oder mehrere Zwischenbereiche 215 vorgesehen sein,
indem nacheinander eine erste Barriere 230 mit einer Öffnung 233 an
dem unteren Bereich 223 und eine zweite Barriere 270 mit
einer Öffnung 273 in
dem oberen Bereich 271 so angeordnet sind, dass diese einen
im Wesentlichen zickzackförmigen
Strömungsweg
von dem Einlassbereich 210 zu dem Auslassbereich 220 definieren.
Auf diese Weise wird die Fähigkeit
zum Entfernen von Blasen im Vergleich zu einem einzelnen Zwischenbereich 215,
wie er in 2a gezeigt ist, erhöht.
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Während des
Betriebs der Plattierungsanlage 260 wird die Flüssigkeit 240 mit
dem gewünschten Flüssigkeitspegel 274 dem
Tank 200 mittels der Auslassleitungen 211a, 211b oder
durch andere Flüssigkeitszufuhrleitungen
(nicht gezeigt) zugeführt.
Danach wird die Pumpe 222 aktiviert, um einen Strom der
Flüssigkeit 240 über die
Zufuhrleitung 221, die Verteilerleitung 263 und
die Zufuhrleitungen 262a, 262c zu den Prozesskammern 261a, 261b zu
erzeugen. Überschüssige Flüssigkeit,
die während
des Plattierungsprozesses in den Prozesskammern 261a, 261b nicht
verbraucht wird, wird über
die Auslassleitungen 211a, 211b abgeführt und
wird dem Einlassbereich 210 über die Öffnungen 213 zugeführt, die
in der Höhe
so eingestellt sind, dass sie unterhalb des gewünschten Flüssigkeitspegels 274 bleiben.
Wie zuvor mit Bezug zu 1 erläutert ist, können die
Auslassleitungen 211a, 211b entsprechende Endbereiche 212 mit
einem gebogenen Bereich aufweisen, der in ei ner speziellen Ausführungsform
in einer im Wesentlichen U-förmigen
Konfiguration vorgesehen ist. Blasen mit moderater Größe, die während des
Transports der Flüssigkeit 240 von
den Prozesskammer 261a, 261b zu dem Einlassbereich 210 erzeugt
werden, werden wirksam auf Grund der Nähe der Position der Öffnungen 213 zu
der Flüssigkeitsoberfläche entfernt.
Ferner wird die Erzeugung weiterer Blasen während der Abgabe der Flüssigkeit 240 in
den Einlassbereich 210 wirksam unterdrückt. Da der Fluidströmungsweg
von dem Einlassbereich 210 zu dem Zwischenbereich 215 im
Wesentlichen durch die Öffnung 233 bestimmt
ist, ist die Wahrscheinlichkeit für das Transportieren von Blasen
innerhalb des Flüssigkeitsstromes
deutlich reduziert, da die Blasen dazu neigen, an die Oberfläche aufzusteigen.
Anschließend
wird der Flüssigkeitsstrom
gezwungen, sich nach oben zu bewegen, da der Fluidströmungsweg
von dem Zwischenbereich 215 zu dem Auslassbereich 220 im
Wesentlichen durch die Öffnung 273 bestimmt
ist, wobei die verbleibenden Blasen wirksam mit der Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt
gebracht werden, wodurch weiterhin Blasen aus dem Flüssigkeitsstrom
entfernt werden. Schließlich
wird die Flüssigkeit 240 in
die Zufuhrleitung 221 in der Nähe der Unterseite des Tankes 200 eingesaugt,
wodurch die Wahrscheinlichkeit für
das Transportieren verbleibender Blasen weiter reduziert wird, da
die Blasen vorzugsweise an der Oberfläche der Flüssigkeit 240 bleiben.
Somit wird die Flüssigkeit 240 mit
einer deutlich reduzierten Menge an Blasen den Prozesskammern 261a, 261b zugeführt, wodurch
eine verbesserte Qualität
plattierter Metallgebiete auf Grund des Fehlens von Blasen auf der
Substratoberfläche
erreicht wird. Ferner bewirkt der reduzierte Anteil an Blasen in
der Zufuhrleitung 221, der Verteilerleitung 263 und
den Zufuhrleitungen 262a, 262b eine Verringerung
nachteiliger Reaktionen der Additive, die in der Flüssigkeit 240 enthalten
sind, so dass die Stabilität
des Plattierungsprozesses verbessert ist. Wie zuvor dargelegt ist,
kann die Wirksamkeit beim Entfernen von Blasen noch erhöht werden,
indem zwei oder mehr Zwischenbereiche 215 bereitgestellt
werden, so dass sich mit dem Flüssigkeitsstrom bewegenden
Blasen gezwungen werden, sich periodisch an die Flüssigkeitsoberfläche und
gegen ihren eigenen Auftrieb zu der Unterseite des Tanks 200 zu bewegen.
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Es
sollte beachtet werden, dass die Form der ersten und der zweiten
Barriere 230 und 270 so gewählt werden kann, wie es für die Herstellung
der Barrieren 230, 270 und die Montage innerhalb
des Vorratstanks 200 als geeignet erachtet wird. Beispielsweise
können
Halteelemente – integral
oder separat – an
den Barrieren ausgebildet werden oder können an diesen befestigt werden,
wie dies für
ein zuverlässiges
Befestigen der Barrieren 230, 270 erforderlich
ist. Des weiteren kann die Form der Barrieren in Hinblick auf Kriterien,
etwa reduzierter Strömungswiderstand,
Blaseneinfangvermögen,
und dergleichen ausgewählt
werden. Beispielsweise können Seitenwände der
Barrieren in Bezug auf den Fluidströmungsweg geneigt und Ränder, die
die Öffnungen 233 und 237 definieren
können
abgerundet werden, um den Strömungswiderstand
zu verringern und um die Bildung einer turbulenten Strömung zu
reduzieren. In anderen Beispielen können überhängende Bereiche an der ersten
und der zweiten Barriere 230, 270 vorzugsweise
in der Nähe
der entsprechenden Öffnungen 233, 273 vorgesehen
werden, um restliche Blasen einzufangen.
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In
einigen Ausführungsformen
können
siebartige Elemente (nicht gezeigt) an der Öffnung 233 und/oder 273 vorgesehen
sein, wobei die Größe der einzelnen
Siebelemente so gewählt
ist, um im Wesentlichen den Durchgang von Blasen mit einer vordefinierten
Größe zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen
kann der Flüssigkeitspegel 274 im
Wesentlichen konstant gehalten werden, indem kontinuierlich zusätzliche
Flüssigkeit 240 dem
Tank 200 zugeführt
werden, wodurch die Menge an Flüssigkeit kompensiert
wird, die während
des Plattierungsprozesses in den Prozesskammern 261a und 261b verbraucht
wird. Dazu kann ein zusätzlicher
Vorratstank (nicht gezeigt) bereitgestellt werden und kann mit dem
Vorratstank 200, vorzugsweise an dem Einlassbereich 210 verbunden
werden, wobei eine steuerbare Pumpe in Kombination mit einem Pegeldetektor (nicht
gezeigt) eine geeignete Steuerung der Zufuhr an zusätzlicher
Flüssigkeit 240 ermöglicht.
In anderen Ausführungsformen
können
entsprechende Höheneinstellelemente
für die
Endbereiche 212 und/oder die erste Barriere 230 und/oder
die zweite Barriere 270 vorgesehen sein, wie dies mit Bezug
zu den 2b und 2c beschrieben
ist, um die blasenentfernende Wirkung einem variierenden Flüssigkeitspegel 274 anzupassen.
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2b zeigt
schematisch einen Teil des Einlassbereichs 210 gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt ist, umfasst der Einlassbereich 210 die
Auslassleitungen 211a, 211b und 211c,
wobei die Endbereiche 212 der Leitungen 211a, 211b einen
gebogenen Bereich aufweisen, so dass eine im Wesentlichen U-förmige Konfiguration
oder eine siphon-artige Konfiguration gebildet wird. Die Auslassleitung 211c kann
einen Endbereich 212 mit einer nicht-siphonartigen Konfiguration
aufweisen, etwa einer im Wesentlichen linearen Konfiguration in
der Nähe
der Ausgangsöffnung 213.
Die Endbereiche 212 der Auslassleitungen 211a,... 211c umfassen
ferner flexible Bereiche 214, beispielsweise in Form eines
blasebalgartigen Bereichs oder in der Form eines flexiblen Schlauches,
der in einfacher Weise in einer beliebigen erforderlichen Weise
gebo gen werden kann. Ferner umfasst der Einlassbereich 210 ein
Höhenjustierelement 216 mit
einem Schwimmkörper 217 und
einem Halteelement 218. Das Halteelement 218 kann an
dem Schwimmkörper 217 und
dem Endbereich 212 so befestigt sein, um einen definierten
Abstand 202 zwischen der Öffnung 213 und dem
Flüssigkeitspegel 274 zu
bewahren. In einer speziellen Ausführungsform ist das Halteelement 218 so
ausgestaltet, dass der Abstand 202 in einfacher Weise auf
einen beliebigen gewünschten
Wert angepasst werden kann, bevor der Vorratstank 200 mit
der Flüssigkeit 240 gefüllt wird.
Nach dem Einstellen des Abstandes 202 stellt der Schwimmkörper 217 sicher,
dass der gewünschte
Abstand 202 im Wesentlichen während des
Betriebs des Vorratstanks 200 beibehalten wird, unabhängig von
einer Änderung
des Flüssigkeitspegels 274.
Somit kann das Abgeben der Flüssigkeit 240 in
den Einlassbereich 210 entsprechend dem vordefinierten
Abstand 202 durchgeführt
werden, wobei der Abstand 202 gleich oder unterschiedlich
für unterschiedliche
Auslassleitungen 211a,... 211c gewählt werden
kann. Beispielsweise kann die Flüssigkeit 240 eine
Zusammensetzung unterschiedlicher Materialien repräsentieren,
wobei eine oder mehrere dieser Materialien von einigen der Auslassleitungen 211a,... 211c geliefert
werden, wobei eine Differenz in der Viskosität und/oder dem Druck und/oder
der Menge einen unterschiedlichen Abstand 202 in Bezug
auf den Flüssigkeitspegel 274 der
zusammengesetzten Flüssigkeit 240 erfordern
kann. In anderen Ausführungsformen
können,
wenn die Auslassleitungen die überschüssige Plattierungslösung von
den Prozesskammern 261a, 261b zu dem Einlassbereich 210 zuführen, unterschiedliche
Prozessrezepte in den einzelnen Prozesskammern das Abgeben der Prozessflüssigkeit
unter sehr unterschiedlichen Umständen erforderlich machen. Beispielsweise
kann eine große
Menge überschüssiger Flüssigkeit
durch eine der Auslassleitungen im Vergleich zu anderen Auslassleitungen
abgegeben werden, oder die Menge und/oder die Größe der Blasen, die in einer
Prozesskammer erzeugt werden, ist deutlich unterschiedlich zu anderen
Prozesskammern, wodurch ebenfalls eine unterschiedliche Einstellung
des Abstandes 202 erforderlich sein kann. In einigen Ausführungsformen
wird ein Führungselement 219 bereitgestellt,
beispielsweise in Form entsprechend dimensionierter Führungsbleche,
um die laterale Bewegung des Schwimmkörpers 217 einzuschränken, wodurch
auch die laterale Position der Endbereiche 212 und damit
der Öffnungen 213 der
entsprechenden Auslassleitungen 211a,... 211c stabilisiert
wird. Somit wird ein einfaches Mittel zum Einstellen der Höhe 202 bereitgestellt,
wobei im Wesentlichen keine Wartung für das Höhenjustierelement 216 erforderlich
ist, da dieses Element aus beständigen
Materialien, etwa Metall, beschichtetes Metall, Plastikmaterialien
und dergleichen hergestellt werden kann.
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2c zeigt
schematisch einen Teil des Vorratstanks 200 gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. In den in 2c dargestellten
Ausführungsformen
umfasst die zweite Barriere 270 einen flexiblen Bereich 275 an
dem unteren Bereich 272, so dass eine Bewegung der zweiten
Barriere 270 zumindest in vertikaler Richtung möglich ist.
Zum Beispiel kann der flexible Bereich 275 in der Form
einer blasbalgähnlichen
Konfiguration vorgesehen sein, oder der flexible Bereich 275 kann
mittels eines beliebigen flexiblen Materials vorgesehen sein, das
leicht biegbar ist, um damit eine gewisse Beweglichkeit zumindest
in der vertikalen Richtung bereitzustellen. Ein Höhenjustierelement 216a ist
an der zweiten Barriere 270 mittels einem entsprechenden
Halteelement 218a befestigt. Das Höhenjustierelement 216a umfasst
einen Schwimmkörper 217a,
der so gestaltet ist, um ausreichend Auftrieb in Bezug auf die Flüssigkeit 240 zu
liefern, so dass damit die zweite Barriere 270 getragen werden
kann, um damit eine im Wesentlichen konstante vertikale Position
und damit die "effektive" vertikale Größe der Öffnung 273 in
Bezug auf den Flüssigkeitspegel 274 konstant
zu halten. Mittels des Höhenjustierelements 216a kann
die vertikale Größe 202a der Öffnung 273,
die von der zweiten Barriere 270 und dem Flüssigkeitspegel 274 definiert
ist, auf einen beliebigen gewünschten
Wert eingestellt und während
des Betriebs des Vorratstanks 200 auf diesen gewünschten
Wert nahezu konstant gehalten werden, ähnlich wie dies mit Bezug zu 2b beschrieben
ist. Wenn mehrere zweite Barrieren 270 vorgesehen sind,
können
die einzelnen Abmessungen 202a in einer beliebig gewünschten
Weise eingestellt werden, um damit die Wirksamkeit bei der Reduzierung
des Anteils an Blasen in der Plattierungsanlage 260 zu
verbessern. In anderen Ausführungsformen
kann die erste Barriere 230 ein Höhenjustierelement 216b einschließlich eines
Halteelements 218b, das mit der ersten Barriere 230 gekoppelt
ist, und eine Justierschraube 217b aufweisen, die so ausgebildet
ist, um zusammen mit dem Halteelement 218b eine vertikale
Bewegung der ersten Barriere 230 beim Drehen der Schraube 217b zu
ermöglichen.
Auf diese Weise kann die vertikale Größe 202b der Öffnung 233 entsprechend
den Prozesserfordernissen eingestellt werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass die mit Bezug zu den 1, 2a bis 2c beschriebenen Ausführungsformen
leicht in beliebiger geeigneter Weise kombiniert werden können, um
die Wirksamkeit beim Unterdrücken
von Blasen in der Prozessflüssigkeit,
die einer Prozessanlage zugeführt
wird, etwa der Plattierungsanlage 260, zu erhöhen.
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Es
gilt also: die vorliegende Erfindung stellt äußerst effiziente Mittel zum
Entfernen von Blasen in einem Vorratstank bereit, indem der Fluidströmungsweg
innerhalb des Vorratstanks mittels mindestens einer Barriere gesteuert
wird, um damit wirksam das Wandern von Blasen von einem Einlassbereich
zu einem Auslassbereich des Vorwärtstanks
zu unterdrücken.
Mittels mindestens einer weiteren Barriere wird der Flüssigkeitsstrom
gezwungen, zumindest teilweise in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche zu strömen, um
damit die Wahrscheinlichkeit deutlich zu erhöhen, dass Blasen mit der Oberfläche in Kontakt kommen
und damit von dem Flüssigkeitsstrom
entfernt werden. In speziellen Ausführungsformen wird die Zufuhr
der Flüssigkeit
in den Einlassbereich des Vorratstanks so bewerkstelligt, dass die
Flüssigkeit unterhalb
des Flüssigkeitsspiegels
in den Einlassbereich eingeleitet wird. Obwohl eine hohe Wirksamkeit bei
Entfernen von Blasen erreicht wird, ist im Wesentlichen kein zusätzlicher
Wartungsaufwand erforderlich, anders als bei konventionellen Blasenentfernungsmitteln
mit aktiven Komponenten, etwa aktiven Entgasungselementen. Des weiteren
kann die Verwendung teurer Filterelemente deutlich reduziert oder
vollständig
unnötig
sein auf Grund der Konfiguration des Vorratstanks gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für die
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.