DE112017003666T5

DE112017003666T5 - GALVANISCHES ABSCHEIDEN VON METALLSCHICHTEN MIT GLEICHMÄßIGER DICKE AUF HALBLEITERWAFERN

Info

Publication number: DE112017003666T5
Application number: DE112017003666.6T
Authority: DE
Inventors: George Hradil
Original assignee: Technic Inc
Current assignee: Technic Inc
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2019-05-02
Also published as: JP2019525000A; KR20190031267A; JP7073332B2; SG11201811476XA; WO2018017452A1; CN109475884A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung für die galvanische Abscheidung von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern beschrieben. Die Vorrichtung enthält eine Beschichtungszelle, eine Anode, die in der Beschichtungszelle angeordnet ist, eine einen Halbleiterwafer aufweisende Kathode, die mit der zu galvanisierenden Oberfläche der Anode zugewandt und zu dieser in beabstandeter Beziehung positioniert ist, eine hohle Stange, die in der Mitte der Kathode positioniert ist und eine Reihe von beabstandeten Löchern aufweist, die der der Kathode zugwandt und in einer Reihe angeordnet sind, die sich von einem Ende oder nahe einem Ende der Querstange zu dem anderen Ende oder nahe dem anderen Ende der Querstange erstreckt, und Mittel zum Drehen entweder der Kathode oder der hohlen Stange um eine zentrale Achse, um die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers kontinuierlich und wiederholt zu besprühen, wenn sich die Kathode oder das Lösungssprühmittel dreht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung liegt allgemein auf dem Gebiet des Galvanisierens und insbesondere auf dem Gebiet des Halbleiterwafer-Galvanisierens, sowie bei anderen Anwendungen, bei denen gleichmäßige Schichten des/der beschichteten Metalls oder Metalllegierung benötigt werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Galvanische Abscheidung ist eine wohlbekannte und weithin verwendete Technik. Sie beinhaltet die Abscheidung eines Metalls oder einer Metalllegierung aus einer Lösung auf einer Oberfläche eines Gegenstands durch einen elektrochemischen Vorgang, der durch einen elektrischen Strom gesteuert wird. Die galvanische Abscheidung erfolgt durch Kontaktieren einer elektrisch leitenden Oberfläche, die als das Substrat bezeichnet, mit einer Lösung eines oder mehrerer Metallsalze und Leiten eines elektrischen Stroms durch die Lösung zur Oberfläche. Die Substratoberfläche stellt daher eine Kathode einer elektrochemischen Zelle dar. Metall-Kationen aus der Lösung werden an der Substratoberfläche durch Elektronen aus dem elektrischen Strom reduziert, so dass sich ein Reduziertes Metall oder eine reduzierte Metalllegierung auf der Oberfläche ablagert.
Das Galvanisieren von Halbleiterwafern ist zu einem Routineverfahren bei der Halbleiterfertigung geworden. Die Beschichtungsverfahren beinhalten die Rückseitenmetallisierung, bei der die gesamte Oberfläche des Wafers beschichtet wird, und das Strukturbeschichten (engl.: „pattern plating“), bei dem ein Photo-Resist auf die Oberfläche des Wafers aufgebracht wird und nur ausgewählte, offene Bereiche des Resists beschichtet werden. Strukturbeschichten wird typischerweise verwendet, um Bumps oder Säulen, elektrische Verbindungen oder Flip-Chip-Verbindungsaufträge herzustellen. Üblicherweise abgeschiedene Metalle umfassen Kupfer, Gold und Zinn. Die Metallschichten müssen über die Oberfläche des Wafers hinweg sehr gleichmäßig sein. Sehr gleichmäßige Schichten sind solche, die einen Dickeschwankungskoeffizienten (engl.: „thickness coefficient of Variation“) von weniger als 10%, vorzugweise weniger als 5%, aufweisen. Dies erfordert Galvanisierungsausrüstung und -verfahren, die sehr gleichmäßige Stromdichten und eine sehr gleichmäßige Lösungsbewegung über die Waferoberfläche ermöglichen.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Es wird eine Vorrichtung zum galvanischen Abscheiden von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern bereitgestellt. Die Vorrichtung beinhaltet eine Beschichtungszelle mit einer darin angeordneten Anode. Eine Kathode, die einen Halbleiterwafer aufweist, ist so positioniert, dass die zu galvanisierende Oberfläche der Anode zugewandt und zu dieser in beabstandeter Beziehung steht. Eine Leistungsversorgung stellt einen elektrischen Kontakt zwischen der Anode und der Kathode her. Der elektrische Kontakt mit dem Wafer erfolgt durch einen leitenden Ring, der so ausgebildet ist, dass er einen kontinuierlichen Kontakt mit der Kante des Wafers bietet, oder über einen elektrisch isolierten, leitenden Ring mit nicht-isolierten, leitenden Fingern, die sich nach innen erstrecken, um einen Kontakt mit der Kante des Wafers, der einen etwas kleineren Durchmesser als der leitende Ring aufweist, herzustellen.
Die Vorrichtung enthält ein Lösungssprühmittel zum Zuführen einer Beschichtungslösung auf die Oberfläche des zu galvanisierenden Halbleiterwafers. Das Lösungssprühmittel ist zwischen der Anode und der Kathode angeordnet. Das Lösungssprühmittel beinhaltet mindestens eine hohle Querstange, kann aber auch 2, 3, 4, 5 oder mehr hohle Querstangen enthalten. Die Querstange oder die Querstangen sind mit einer Reihe von beabstandeten Löchern gebildet, die in einer Reihe angeordnet sind, die sich von einem Ende oder nahe einem Ende der Querstange zu dem anderen Ende oder nahe dem anderen Endes der Querstange erstreckt. Das Lösungssprühmittel enthält auch eine hohle Trägerstange, die an einem ihrer Enden an der Mitte der hohlen Querstange befestigt ist, um eine „T-Stange“ zu bilden, wobei die Trägerstange der vertikale Teil des T ist und die hohle Querstange an und oben auf der Oberseite der Trägerstange positioniert ist, so dass die Reihe beabstandeter Löcher in der Querstange auf die Kathode gerichtet ist. Alternativ kann die Querstange an einem ihrer Enden unter Ausbildung einer „L-Stange“ auf dieselbe Weise und mit der auf die Kathode gerichteten Reihe beabstandeter Löcher in der Querstange an der Trägerstange befestigt werden. Sofern mehr als zwei Querstangen vorhanden sind, wird die Trägerstange so befestigt, dass die Querstangen von der zentral positionierten Trägerstange weg führen und sich in einem rechten Winkel von dieser zu den Innenseiten der Beschichtungszelle erstrecken.
Bei dieser Ausgestaltung beinhaltet die Anordnung Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhreinheit um ihre Achse. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet das Mittel zum Antreiben zumindest ein Paar von Seitenlöchern in der hohlen Querstange, wobei von dem Seitenlochpaar eines nahe dem Ende einer Seite der Querstange ausgebildet und angeordnet ist und das andere des Seitenlochpaars nahe dem Ende der entgegengesetzten Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist. Bei alternativen Ausgestaltungen beinhaltet das Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhreinheit um ihre Achse einen separaten Motor, der funktionell mit der Trägerstange verbunden ist und die Trägerstange um ihre Achse dreht, wodurch bewirkt wird, dass sich die Querstangen drehen und die zu beschichtende Oberfläche des halbleitenden Wafers mit Galvaniklösung besprüht wird.
Die Vorrichtung kann auch einen Galvanisierungslösungsvorratsbehälter zum Aufnehmen und in Umlauf bringen der Galvanisierungslösung in die und aus der Beschichtungszelle enthalten, und das Lösungssprühmittel kann außerdem eine Pumpe zum Pumpen der Galvanisierungslösung von dem Galvanisierungslösungsvorratsbehälter in das Lösungssprühmittel enthalten.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung dreht sich das Lösungssprühmittel um eine zentrale Achse, um die zu beschichtende Oberfläche des halbleitenden Wafers wiederholt und kontinuierlich mit Galvanisierungslösung zu besprühen. Bei einer alternativen Ausgestaltung dreht sich der zu beschichtende, halbleitende Wafer um eine zentrale Achse, so dass die Galvanisierungslösung durch das stationäre Lösungssprühmittel wiederholt und kontinuierlich auf den Wafer gesprüht wird. Der elektrische Kontakt mit dem Wafer wird über einen leitenden Ring oder leitende Finger, die sich mit dem Wafer drehen, hergestellt. Bei einer anderen Ausgestaltung können sich sowohl der Wafer als auch das Lösungssprühmittel um eine zentrale Achse drehen.
Figurenliste

1 ist eine Querschnitts-Seitenansicht des Beschichtungszellenteils der Vorrichtung der Erfindung.
2 ist eine Querschnitts-Seitenansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung, die in einem externen Behälter angeordnet und mit einer Beschichtungsleistungsversorgung und einer Umwälzpumpe verbunden ist.
3 ist eine erweiterte Querschnitts-Seitenansicht des Kathodenhalterungsteils der Vorrichtung der Erfindung.
4A ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Erfindung mit dem unten beschriebenen Kathodenschirm.
4B ist eine Querschnitts-Seitenansicht der in 4A gezeigten Vorrichtung.
Die 5A-D sind Draufsichten verschiedener Ausgestaltungen des Querstangenteils der Lösungszufuhreinheit der Vorrichtung der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen gleichmäßiger Schichten eines Metalls oder einer Metalllegierung auf einem Halbleiterwafersubstrat durch galvanische Abscheidung dar. Eine gleichmäßige Schicht, wie sie hierin definiert ist, weist einen Dickeschwankungskoeffizienten CV (engl.: „thickness coefficient of variation CV“) von weniger als 10% und vorzugsweise weniger als 5% auf.
Bei einer Ausgestaltung wird eine aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellte Beschichtungszelle 6 bereitgestellt. Die Beschichtungszelle weist eine zylindrische Gestalt mit einer offenen Oberseite und einer Unterseite mit einer zentralen Öffnung 9 auf. Eine Anode 4 ist an der Unterseite der Beschichtungszelle positioniert. Die Anode ist rund und weist einen Durchmesser auf, der etwas geringer als der Innendurchmesser der Beschichtungszelle ist. Die Anode kann zum Beispiel eine formstabile, unlösliche Elektrode, die aus platinisiertem Niob, platinisiertem Titan oder Iridiumoxid gebildet ist, sein, oder sie kann eine lösliche Elektrode, zum Beispiel Kupfer, sein. Die Auswahl der geeigneten Anode zum Galvanisieren des halbleitenden Wafers liegt im Bereich des Fachwissens. Die Anode 4 ist mit einem Loch in ihrer Mitte ausgebildet. Sie ist, wie in 1 gezeigt, über die Leitung 18, den isolierten Anodenleitring 40 und Titanschrauben 42 mit dem positiven Anschluss der Leistungsversorgung 14 verbunden.
Bei der hier gezeigten Ausgestaltung ist die Beschichtungszelle vertikal positioniert. Wie der Fachmann erkennen wird, könnte die Beschichtungszelle auch horizontal positioniert oder sogar auf den Kopf gestellt sein, allerdings würde dies das Beladen und Entladen der Zelle erschweren.
Die Beschichtungszelle sollte einen Durchmesser aufweisen, der etwas kleiner als der Durchmesser des halbleitenden Wafers ist. Der Flansch 8 ist auf die Oberseite der Beschichtungszelle montiert. Er bildet einen umlaufenden Absatz, auf dem der Wafer angeordnet wird. Der Kathodenleitring 10 ist mit dem negativen Anschluss der Leistungsversorgung elektrisch verbunden. Eine Reihe leitender Federfinger 7 ist durch die Schraube 9 an dem Kathodenleitring 10 montiert und stellt einen elektrischen Kontakt mit dem Randausschlussbereich (engl.: „edge exclusion area“) des Wafers 2 dar. Es kann eine beliebige Anzahl leitender Finger verwendet werden, allerdings sind 4-8 Finger typisch. Alternativ könnte ein kontinuierlicher Kontaktring verwendet werden, um einen Kontakt mit dem Randausschlussbereich des Wafers herzustellen. Es ist vorteilhaft, dass der Leitring 10 ausgenommen dort, wo er einen Kontakt mit den leitenden Fingern herstellt, elektrisch isoliert ist.
Wie hier dargestellt, ist die Kathode 2, d.h. der zu beschichtende, halbleitende Wafer, mit seiner zu beschichtenden Seite der Anode zugewandt positioniert. Bei einer Ausgestaltung kann die Kathode durch eine Kathodenhalterung 8, die auf dem Rand der Beschichtungszelle 6 positioniert ist, gehalten werden. Die Kathodenhalterung könnte auch auf der Seite der Zelle nahe der Oberseite oder in einer beliebigen anderen Position montiert werden, solange sie dazu in der Lage ist, die Kathode in ihrer richtigen stationären Position an der Oberseite der Beschichtungszelle zu halten. Die Kathodenhalterung ist in 3 detailliert dargestellt. Sie weist die Halterung 8 selbst, die aus einem nicht elektrisch leitenden Material, typischerweise meist einem Polymer, hergestellt ist, auf. Die Halterung 8 ist an der oberen Rand der Beschichtungszellenseitenwand befestigt und beherbergt den Kathodenleitring 10, der aus einem Metall, typischerweise rostfreiem Stahl, hergestellt ist und an dem die leitenden Federfinger 7 durch Schrauben 9 befestigt sind, wie am Besten in 4A zu sehen ist. Die Gummidichtung 11 dichtet den inneren Teil der Zelle gegenüber dem Kathodenleitring 10 ab und verhindert, dass ihn die Lösung kontaktiert. Der Wafer 2 wird durch die Scheibe 34, die durch den Halteclip 36, der gedreht wird, um die Scheibe 34 entweder zu halten oder frei zu geben, um ein Beladen und Entladen des Wafers in die Beschichtungszelle zu ermöglichen, abnehmbar an der Halterung befestigt ist, am Platz gehalten.
Bei der Leistungsversorgung kann es sich um eine DC-Leistungsversorgung oder eine gepulste Leistungsversorgung oder eine periodisch gepulste Rückleistungsversorgung (engl.: „pulsed reverse power supply“) handeln. Sie ist über die Leitung 18 mit der Anode und über die Leitung 12 mit der Kathode verbunden.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Vorrichtung weiterhin ein Lösungssprühmittel, das bei einer Ausgestaltung eine Lösungszufuhreinheit aufweist, die aus einer hohlen, rohrförmigen Trägerstange 20 und einer hohlen, rohrförmigen Querstange 22 zusammengesetzt ist. Die rohrförmige Querstange ist an ihrer Mitte an eines der Enden der Trägerstange und hierzu in senkrechter Beziehung montiert. Bei dieser Ausgestaltung bildet die Baugruppe eine T-förmige Struktur. Das andere Ende der Trägerstange, das nicht an der Querstange befestigte Ende, ist so ausgebildet, dass es in das Loch in der Anode und das Loch in der Öffnung in der Unterseite der Beschichtungszelle und in einen Beschichtungszellenverteiler 26, der zentral an der äußeren Unterseite der Beschichtungszelle montiert ist, passt und sich hindurch erstreckt. Es ist in die Lagerbaugruppe 25, die es ihm ermöglicht, sich um seine vertikale Achse zu drehen, eingepasst. Die Lagerbaugruppe 25 weist zwei Kugellagerringe auf, die, wie in 1 gezeigt, um die Trägerstange herum und in dem Verteiler angeordnet sind.
Die Trägerstange ist hohl und wird als rohrförmig dargestellt und derart bezeichnet, aber sie muss keinen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Jede hohle Form funktioniert, solange sie die Funktion erfüllt, die Querstange in ihrer richtigen Position, die in einer beabstandeten horizontalen Beziehung zu der Kathode steht, zu halten.
Die Querstange 22 ist hohl und mit einer Reihe Lösung sprühender Löcher 24 gebildet, die sich mehr oder weniger von einem Ende der Querstange zu dem anderen Ende der Querstange erstrecken. Die Lösung sprühenden Löcher befinden sich entlang der dem Wafer zugewandten Seite der Trägerstange und in einer geraden Reihe, wie in 5 gezeigt. Die Querstange ist außerdem mit geschlossenen Enden ausgebildet. Nahe eines jeden der geschlossenen Enden befindet sich zumindest ein Paar von Querträger-Seitenlöchern 28. Jedes Paar von Querstangen-Seitenlöchern ist so auf der Querstange positioniert, dass das Paar die oberen Löcher überspannt, d.h. ein Querstangen-Seitenloch eines Paars befindet sich auf einer Seite der Querstange und das andere Querstangen-Seitenloch des Paars befindet sich auf der anderen Seite der Querstange, siehe 5.
Wie die Trägerstange muss die Querstange 22 im Querschnitt nicht kreisförmig, d.h. rund, sein. Sie könnte rechteckig, quadratisch, dreieckig, oval sein - jede Form, die es ihr noch ermöglicht, ihre Funktion auszuüben, die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers mit der Beschichtungslösung zu besprühen. Die Höhe der Lösungszufuhrbaugruppe ist dergestalt, dass sich die Querstange in naher, beabstandeter Beziehung zu der Kathode befindet. Der Abstand zwischen der Querstange und der Kathode sollte im Bereich von etwa 5 bis 50 mm liegen. Wie gezeigt, ist die Querstange zentral auf der Trägerstange montiert, so dass der Wafer, wenn sich die Baugruppe dreht, von beiden Hälften der Querstange mit dem Fluid kontaktiert wird.
Die hier dargestellte Lösungszufuhrbaugruppe ist beispielhaft. Es ist nicht erforderlich, dass die Trägerstange an die Mitte der Querstange montiert ist, um eine T-förmige Struktur zu bilden, wie in 5A gezeigt. Sie kann an das Ende montiert werden, um eine L-förmige Struktur, wie in 5C gezeigt, zu bilden. Alternativ könnte die Baugruppe eine Trägerstange und drei Querstangen, die, wie in 5B gezeigt, an einem ihrer Enden an der Trägerstange montiert sind, aufweisen, oder die Baugruppe könnte eine Trägerstange und vier Querstangen in einer Quadrat- oder einer „X“-Konfiguration, wie in 5D gezeigt, aufweisen.
Die Beschichtungszelle 6 ist, wie in 2 gezeigt, entfernbar in einem Beschichtungslösungsvorratsbehälter 1 montiert. Das Trapezgewinde 27 auf dem Verteiler 26 windet sich in den Aufnahmestutzen 17, der an der Unterseite des Lösungsvorratsbehälters 1 befestigt ist. Der Beschichtungszellenverteiler 26 sichert die Beschichtungszelle in dem Vorratsbehälter und dient außerdem als Leitung für den Fluss der Beschichtungslösung. Der Verteiler 26 ist mit dem Auslass 33 einer Pumpe 32 verbunden. Der Einlass 31 der Pumpe 32 ist mit dem Beschichtungslösungsvorratsbehälter verbunden. Die Beschichtungslösung wird von dem Beschichtungslösungsvorratsbehälter 1 durch den Einlass 31 in die Pumpe gepumpt. Sie verlässt die Pumpe über den Auslass 33 und tritt über den Verteiler 26 in die Beschichtungszelle ein. Die Lösungsaustrittslöcher 30, die in der Wand der Beschichtungszelle 6 nahe ihrer offenen Oberseite ausgebildet sind, ermöglichen es der Beschichtungslösung, die Beschichtungszlle zu verlassen und in den Lösungsvorratsbehälter 1 zurückzukehren. Daher fließt die Beschichtungslösung im Betrieb kontinuierlich durch die Baugruppe.
Die Beschichtungslösung wird über den Verteiler 26 und die Lösungszufuhrbaugruppe 16 vom Beschichtungslöungsvorratsbehälter zu der Beschichtungszelle verteilt. Die Lösung von der Leitung tritt in die Trägerstange 20 der Lösungszufuhrbaugruppe 16 ein, fließt aufwärts in die Querstange 22 und fließt aus der Reihe beabstandeter Lösungsaustrittslöcher 24 und auf die Kathode. Die Lösungsaustrittslöcher 30 müssen sich so nahe wie möglich an der Waferoberfläche befinden, um zu verhindern, dass Gas auf der Waferoberfläche eingeschlossen wird, oder um zumindest die Menge des eingeschlossenen Gases zu minimieren. Das Fluid strömt auch aus den Endlöchern 28 in den Enden der Querstange 22 heraus und zwingt die Lösungszufuhrbaugruppe 16 dazu, sich um ihre vertikale Achse zu drehen. Die führt zu einem kontinuierlich rotierenden Sprühstrahl der Beschichtungslösung, der die Kathodenoberfläche während des Beschichtens trifft.
Während des Betriebs wird die Galvaniklösung in dem Beschichtungslösungsvorratsbehälter 1 durch die Pumpe 32 über den Verteiler 26 und die Trägerstange der Lösungszufuhrbaugruppe 16 in die Beschichtungszelle 6 gepumpt. Die Lösung fließt von der Unterseite der Trägerstange aufwärts in die Querstange 22 und über die Lösungssprühlöcher 24 und die Endlöcher 28 aus der Lösungszufuhrbaugruppe in die Beschichtungszelle. Wenn die Beschichtungszelle 6 mit Fluid gefüllt ist, fließt das Fluid über die Beschichtungszellenaustrittslöcher 30 aus der Beschichtungszelle heraus und zurück in den Beschichtungslösungsvorratsbehälter 1. Die Kraft des durch die Querstange und aus den Querstangenseitenlöchern 28 fließenden Fluids bewirkt, dass sich die Lösungszufuhrbaugruppe um ihre vertikale Achse dreht, was für einen kontinuierlich rotierenden Sprühstrahl der Beschichtungslösung führt, der den stationären Halbleiterwafer, welcher beschichtet wird, wenn das Fluid die Reihe von Löchern in der Querstange verlässt, kontaktiert. Alternativ kann die Lösungszufuhrbaugruppe ohne Querstangenseitenlöcher ausgebildet sein, und es kann ein externes mechanisches Mittel eingesetzt werden, um die Lösungszufuhrbaugruppe zu drehen.
Optional enthält die Baugruppe einen Hilfsschirm 37 und/oder einen sich drehenden Schirm 36, wie in 4A gezeigt. Der Zweck dieser Schirme besteht darin, das Beschichtungsverhalten (engl.: „plating performance“) im Hinblick auf die Minimierung des Dicken-CV zu verbessern. Der Hilfschirm 37 besteht aus einem kreisförmigen, scheibenförmigen Ring, der in der Beschichtungszelle über oder unter der Querstange montiert werden kann. Die Breite des Schirms kann experimentell bestimmt werden, indem verschiedene Breiten getestet werden und die Breite gewählt wird, die den geringsten Schwankungskoeffizienten ergibt. Unsere Experimente haben gezeigt, dass die Breite des Hilfsschirms zwischen etwa 1 bis etwa 2 cm betragen sollte. Der dreieckige Schirm 36 ist eine flache, tortenstückförmig oder dreieckig geformte Struktur, die an ihrem am stärksten gewinkelten Ende an der Querstange 22 befestigt ist. Bei der Ausgestaltung, bei der der Wafer stationär ist und sich das Lösungssprühmittel dreht, dreht sich der dreieckige Schirm mit dem Querträger 22.
Bei einer alternativen Ausgestaltung wird der Halbleiterwafer in einer rotierenden Halterung gehalten, und das Lösungssprühmittel ist stationär. Der elektrische Kontakt mit dem Wafer wird über einen leitenden Ring oder Finger, die sich mit dem Wafer drehen, hergestellt. Bei dieser Ausgestaltung kann das Lösungssprühmittel in einem beabstandeten Beziehung zu dem rotierenden Wafer positioniert und mit dem Fluid aus dem Pumpenauslass, der außerhalb des Behälters positioniert sein kann, versorgt werden.
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann sich die Beschichtungskammer außerhalb des Beschichtungslösungsreservoirs befinden. Bei dieser Ausgestaltung wird die an den Öffnungen 30 aus der Beschichtungskammer austretende Lösung durch eine Wanne, die an dem äußeren und oberen Umfang der Beschichtungskammer befestigt ist, gesammelt. Die durch diese Wanne gesammelte Lösung ist über eine Rohrleitung mit einem Beschichtungslösungsreservoir verbunden und fließt durch Schwerkraft von der Wanne zu dem Reservoir. Die Lösung von dem Reservoir kann über eine Pumpe und ein Rohrleitungssystem dem Einlass der Beschichtungskammer zugeführt werden. Die vorliegende Erfindung kann umgesetzt werden, indem sich die Beschichtungskammer entweder innerhalb oder außerhalb des Lösungsreservoirbehälters befindet.

Claims

Ich beanspruche:
Vorrichtung für die galvanische Abscheidung von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, die aufweist: eine Beschichtungszelle; eine Anode, die in der Beschichtungszelle angeordnet ist; eine einen Halbleiterwafer aufweisende Kathode, die mit der zu galvanisierenden Oberfläche der Anode zugewandt und zu dieser in beabstandeter Beziehung positioniert ist; eine Leistungsversorgung, die einen elektrischen Kontakt zwischen der Anode und der Kathode bietet; ein Lösungssprühmittel zum Abgeben einer Beschichtungslösung auf die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers, wobei das Lösungssprühmittel zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, wobei das Lösungssprühmittel zumindest eine hohle Querstange aufweist, wobei die zumindest eine hohle Querstange eine Reihe von beabstandeten Löchern aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind, die sich von einem Ende oder nahe einem Ende der Querstange zu dem anderen Ende oder nahe dem anderen Ende der Querstange erstreckt; und Mittel zum Drehen entweder der Kathode oder des Lösungssprühmittels um eine zentrale Achse, um die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers kontinuierlich und wiederholt zu besprühen, wenn sich die Kathode oder das Lösungssprühmittel dreht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Galvanisierungslösungsvorratsbehälter zum Aufnehmen und in Umlauf bringen der Galvanisierungslösung in die und aus der Beschichtungszelle aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine Pumpe aufweist, die zum Pumpen der Galvanisierungslösung von dem Galvanisierungslösungsvorratsbehälter in das Lösungssprühmittel positioniert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine hohle Trägerstange aufweist, die an einem ihrer Enden an der Mitte des hohlen Querträgers befestigt ist, um eine T-Stange zu bilden, wobei die Trägerstange den vertikalen Teil des T darstellt und die hohle Querstange an der Oberseite der Trägerstange positioniert ist, so dass die Reihe beabstandeter Löcher in der Trägerstange auf die Kathode gerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die hohle Querstange Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse zumindest ein Paar von Seitenlöchern enthält, wobei eines des Seitenlochpaars nahe dem Ende einer Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist und das andere des Seitenlochpaars nahe dem Ende der entgegengesetzten Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei sich das Lösungssprühmittel um eine zentrale Achse dreht, um die Oberfläche des zu beschichtenden, halbleitenden Wafers auf wiederholte und kontinuierliche Weise mit Lösungssprühmittel zu besprühen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei sich der zu beschichtende, halbleitende Wafer um eine zentrale Achse dreht, so dass die Galvanisierungslösung durch das Lösungssprühmittel auf wiederholte und kontinuierliche Weise auf den Wafer gesprüht wird.
Vorrichtung für die galvanische Abscheidung von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, die aufweist: eine Beschichtungszelle; eine Anode, die in der Beschichtungszelle angeordnet ist; eine einen Halbleiterwafer aufweisende Kathode, die mit der zu galvanisierenden Oberfläche der Anode zugewandt und zu dieser in beabstandeter Beziehung positioniert ist; eine Leistungsversorgung, die einen elektrischen Kontakt zwischen der Anode und der Kathode bietet; ein Lösungssprühmittel zum Abgeben einer Beschichtungslösung auf die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers, wobei das Lösungssprühmittel zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, wobei das Lösungssprühmittel zumindest eine hohle Querstange aufweist, wobei die zumindest eine hohle Querstange eine Reihe von beabstandeten Löchern aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind, die sich von einem Ende oder nahe einem Ende der Querstange zu dem anderen Ende oder nahe dem anderen Ende der Querstange erstreckt; und Mittel zum Drehen des Lösungssprühmittels um eine zentrale Achse, um die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers kontinuierlich und wiederholt zu besprühen, wenn sich das Lösungssprühmittel dreht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Galvanisierungslösungsvorratsbehälter zum Aufnehmen und in Umlauf bringen der Galvanisierungslösung in die und aus der Beschichtungszelle aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine Pumpe aufweist, die zum Pumpen der Galvanisierungslösung von dem Galvanisierungslösungsvorratsbehälter in das Lösungssprühmittel positioniert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine hohle Trägerstange aufweist, die an einem ihrer Enden an der Mitte des hohlen Querträgers befestigt ist, um eine T-Stange zu bilden, wobei die Trägerstange den vertikalen Teil des T darstellt und die hohle Querstange an der Oberseite der Trägerstange positioniert ist, so dass die Reihe beabstandeter Löcher in der Trägerstange auf die Kathode gerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die hohle Querstange Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei das Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse zumindest ein Paar von Seitenlöchern enthält, wobei eines des Seitenlochpaars nahe dem Ende einer Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist und das andere des Seitenlochpaars nahe dem Ende der entgegengesetzten Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist.
Vorrichtung für die galvanische Abscheidung von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, die aufweist: eine Beschichtungszelle; eine Anode, die in der Beschichtungszelle angeordnet ist; eine einen Halbleiterwafer aufweisende Kathode, die mit der zu galvanisierenden Oberfläche der Anode zugewandt und zu dieser in beabstandeter Beziehung positioniert ist; eine Leistungsversorgung, die einen elektrischen Kontakt zwischen der Anode und der Kathode bietet; ein Lösungssprühmittel zum Abgeben einer Beschichtungslösung auf die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers, wobei das Lösungssprühmittel zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, wobei das Lösungssprühmittel zumindest eine hohle Querstange aufweist, wobei die zumindest eine hohle Querstange eine Reihe von beabstandeten Löchern aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind, die sich von einem Ende oder nahe einem Ende der Querstange zu dem anderen Ende oder nahe dem anderen Ende der Querstange erstreckt; und Mittel zum Drehen der Kathode um eine zentrale Achse, um die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers kontinuierlich und wiederholt zu besprühen, wenn sich die Kathode oder das Lösungssprühmittel dreht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Galvanisierungslösungsvorratsbehälter zum Aufnehmen und in Umlauf bringen der Galvanisierungslösung in die und aus der Beschichtungszelle aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine Pumpe aufweist, die zum Pumpen der Galvanisierungslösung von dem Galvanisierungslösungsvorratsbehälter in das Lösungssprühmittel positioniert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine hohle Trägerstange aufweist, die an einem ihrer Enden an der Mitte des hohlen Querträgers befestigt ist, um eine T-Stange zu bilden, wobei die Trägerstange den vertikalen Teil des T darstellt und die hohle Querstange an der Oberseite der Trägerstange positioniert ist, so dass die Reihe beabstandeter Löcher in der Trägerstange auf die Kathode gerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die hohle Querstange Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei das Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse zumindest ein Paar von Seitenlöchern enthält, wobei eines des Seitenlochpaars nahe dem Ende einer Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist und das andere des Seitenlochpaars nahe dem Ende der entgegengesetzten Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist.
Vorrichtung für die galvanische Abscheidung von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, die aufweist: eine Beschichtungszelle; eine Anode, die in der Beschichtungszelle angeordnet ist; eine einen Halbleiterwafer aufweisende Kathode, die mit der zu galvanisierenden Oberfläche der Anode zugewandt und zu dieser in beabstandeter Beziehung positioniert ist; eine Leistungsversorgung, die einen elektrischen Kontakt zwischen der Anode und der Kathode bietet; ein Lösungssprühmittel zum Abgeben einer Beschichtungslösung auf die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers, wobei das Lösungssprühmittel zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, wobei das Lösungssprühmittel zumindest eine hohle Querstange aufweist, wobei die zumindest eine hohle Querstange eine Reihe von beabstandeten Löchern aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind, die sich von einem Ende oder nahe einem Ende der Querstange zu dem anderen Ende oder nahe dem anderen Ende der Querstange erstreckt; Mittel zum Drehen entweder der Kathode oder des Lösungssprühmittels um eine zentrale Achse, um die zu beschichtende Oberfläche des Halbleiterwafers kontinuierlich und wiederholt zu besprühen, wenn sich die Kathode oder das Lösungssprühmittel dreht; und wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine Pumpe aufweist, die zum Pumpen der Galvanisierungslösung von dem Galvanisierungslösungsvorratsbehälter in das Lösungssprühmittel positioniert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Galvanisierungslösungsvorratsbehälter zum Aufnehmen und in Umlauf bringen der Galvanisierungslösung in die und aus der Beschichtungszelle aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei das Lösungssprühmittel weiterhin eine hohle Trägerstange aufweist, die an einem ihrer Enden an der Mitte des hohlen Querträgers befestigt ist, um eine T-Stange zu bilden, wobei die Trägerstange den vertikalen Teil des T darstellt und die hohle Querstange an der Oberseite der Trägerstange positioniert ist, so dass die Reihe beabstandeter Löcher in der Trägerstange auf die Kathode gerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei die hohle Querstange Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 24, wobei das Mittel zum Antreiben der Lösungszufuhrbaugruppe um ihre Achse zumindest ein Paar von Seitenlöchern enthält, wobei eines des Seitenlochpaars nahe dem Ende einer Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist und das andere des Seitenlochpaars nahe dem Ende der entgegengesetzten Seite der Querstange ausgebildet und positioniert ist.
Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, das das galvanische Abscheiden eines Metalls oder einer Metalllegierung auf dem Halbleiterwafer unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 aufweist.
Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, das das galvanische Abscheiden eines Metalls oder einer Metalllegierung auf dem Halbleiterwafer unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 9 aufweist.
Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, das das galvanische Abscheiden eines Metalls oder einer Metalllegierung auf dem Halbleiterwafer unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 15 aufweist.
Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Metallen oder Metalllegierungen auf Halbleiterwafern, das das galvanische Abscheiden eines Metalls oder einer Metalllegierung auf dem Halbleiterwafer unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 21 aufweist.