JP2019052370A - System for at least one of chemical and electrolytic surface treatments - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイス、ならびにプロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法に関する。 The present invention relates to a system for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid, a device for surface treatment of at least one of chemical and electrolytic of a substrate in a process fluid, and a substrate in a process fluid The present invention relates to a method for surface treatment of at least one of chemistry and electrolysis.
半導体産業においては、材料をウェーハの表面上に堆積させるか、またはそこから除去するために様々なプロセスを用いることができる。 In the semiconductor industry, various processes can be used to deposit or remove material on the surface of a wafer.
例えば、予めパターン形成されたウェーハ表面上に銅などの導体を堆積させてデバイスの相互接続構造を作製するために、電気化学堆積(ECD:electrochemical deposition)または電気化学機械堆積(ECMD:electrochemical mechanical deposition)プロセスを用いることができる。 For example, to deposit a conductor, such as copper, on a pre-patterned wafer surface to create an interconnect structure for the device, electrochemical deposition (ECD) or electrochemical mechanical deposition (ECMD) ) Process can be used.
材料除去ステップには化学機械研磨(CMP:chemical mechanical polishing)がよく用いられる。ウェーハの表面から過剰な材料を除去するために、別の技術、電解研磨または電解エッチングを用いることもできる。 A chemical mechanical polishing (CMP) is often used for the material removal step. Another technique, electropolishing or electroetching, can be used to remove excess material from the surface of the wafer.
ウェーハ表面上の材料の電気化学(または電気化学機械)堆積あるいはウェーハ表面からの材料の電気化学(または電気化学機械)除去は、まとめて「電気化学処理」と呼ばれる。電気化学、化学および電解の少なくとも一方のプロセス技術は、電解研磨(または電解エッチング)、電気化学機械研磨(または電気化学機械エッチング)、電気化学堆積および電気化学機械堆積を含みうる。すべての技術がプロセス流体を利用する。 Electrochemical (or electrochemical mechanical) deposition of material on the wafer surface or electrochemical (or electrochemical mechanical) removal of material from the wafer surface is collectively referred to as “electrochemical processing”. Electrochemical, chemical and electrolytic process techniques may include electropolishing (or electrolytic etching), electrochemical mechanical polishing (or electrochemical mechanical etching), electrochemical deposition and electrochemical mechanical deposition. All technologies utilize process fluids.
化学および電解の少なくとも一方の表面処理技術は、以下のステップを伴う。処理されることになる基板は、基板ホルダに取り付けられ、電解プロセス流体中に浸漬されてカソードとしての機能を果たす。電極は、プロセス流体中に浸漬されてアノードとしての機能を果たす。プロセス流体に直流が印加されて、正に帯電した金属イオンをアノードにおいて解離する。次にイオンがカソードへ移動して、カソードに取り付けられた基板をめっきする。 Chemical and electrolytic surface treatment techniques involve the following steps. The substrate to be processed is attached to the substrate holder and immersed in the electrolytic process fluid to serve as the cathode. The electrode is immersed in the process fluid and serves as the anode. A direct current is applied to the process fluid to dissociate positively charged metal ions at the anode. The ions then move to the cathode and plate the substrate attached to the cathode.
かかるプロセスにおける1つの困難は、ウェーハをプロセス溶液中へ降下させたときにウェーハの下に気泡がトラップされかねないことである。プロセスが、例えば、銅のための堆積プロセスであれば、かかる泡は、銅がウェーハ表面の泡を含んだ領域上へ堆積するのを妨げて、めっき材においては欠陥を示すめっきされないまたは不十分にめっきされた区域を生じさせる。かかる欠陥は、相互接続構造の信頼性を低下させる。同様に、電解研磨プロセスにおいては、トラップされた泡が泡を含んだ領域からの材料の除去を遅らせ、不均一性および欠陥を生じさせて、信頼性問題を引き起こす。 One difficulty in such a process is that bubbles may be trapped under the wafer when the wafer is lowered into the process solution. If the process is, for example, a deposition process for copper, such bubbles will prevent copper from depositing on the bubbled areas on the wafer surface and will be unplated or insufficient to show defects in the plating. To produce a plated area. Such defects reduce the reliability of the interconnect structure. Similarly, in the electropolishing process, trapped bubbles delay the removal of material from the bubbled areas, causing inhomogeneities and defects, causing reliability problems.
これに関して特許文献1は、電気化学プロセスのために表面をプロセス溶液と接触させたときに、ウェーハ表面の選択した領域上に気泡が形成されるのを防止するためのプレウェッティング方法およびシステムを開示する。プロセスの間、ウェーハ表面を初めにプロセス溶液の表面に近付ける。次に、所定の時間にわたってウェーハ表面の選択した領域の方へプロセス溶液の流れを導く。次のステップでは、泡形成を防止するために、所定の時間にわたってウェーハ表面の選択した領域をプロセス溶液の流れに接触させて、電気化学プロセスのためにウェーハ表面をプロセス溶液中に浸漬させる。 In this regard, U.S. Patent No. 6,057,049 discloses a prewetting method and system for preventing bubbles from forming on selected areas of a wafer surface when the surface is contacted with a process solution for an electrochemical process. Disclose. During the process, the wafer surface is first brought close to the surface of the process solution. Next, a flow of process solution is directed toward a selected region of the wafer surface over a predetermined time. In the next step, a selected region of the wafer surface is contacted with the process solution stream for a predetermined time to prevent bubble formation and immerse the wafer surface in the process solution for an electrochemical process.
しかしながら、かかるプレウェッティング・アプローチは、最適ではない。 However, such a pre-wetting approach is not optimal.
従って、依然として基板上のより良好かつより均一な材料堆積を可能にする、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のために改善されたシステムを提供する必要がありうる。 Therefore, there may be a need to provide an improved system for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid that still allows for better and more uniform material deposition on the substrate.
本発明の課題は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は、従属請求項に限定される。留意すべきは、以下に記載される本発明の態様が、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイス、ならびにプロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法にも適用されることである。 The object of the present invention is solved by the subject matter of the independent claims, and further embodiments are limited to the dependent claims. It should be noted that embodiments of the present invention described below are systems for surface treatment of at least one of substrate chemistry and electrolysis in a process fluid, at least one surface of substrate chemistry and electrolysis in a process fluid. It is also applicable to a device for processing and a method for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid.
本発明によれば、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステムが提示される。 In accordance with the present invention, a system for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid is presented.
化学および電解の少なくとも一方の表面処理は、いずれかの材料堆積、亜鉛めっきコーティング、化学もしくは電気化学エッチング、陽極酸化、金属分離または同様のものであってよい。 The chemical and / or electrolytic surface treatment may be any material deposition, galvanized coating, chemical or electrochemical etching, anodization, metal separation or the like.
基板は、導体平板、半導体基板、フィルム基板、基本的に平板形状の金属もしくは金属化ワークピースまたは同様のものを含んでよい。処理されることになる表面は、少なくとも部分的にマスクされていてもいなくてもよい。 The substrate may comprise a conductive flat plate, a semiconductor substrate, a film substrate, a basically flat metal or metallized workpiece or the like. The surface to be treated may or may not be at least partially masked.
化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステムは、槽(basin)、流体通路、膨張タンクおよび制御ユニットを含む。 A system for chemical and electrolytic surface treatment includes a basin, a fluid passage, an expansion tank and a control unit.
槽は、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理用に構成される。言い換えれば、槽は、基板をその中で処理する、例えば、コーティングするリザーバである。槽は、基板をその中に垂直に挿入できる垂直めっきチャンバであってよい。 The bath is configured for surface treatment of at least one of substrate chemistry and electrolysis in a process fluid. In other words, the bath is a reservoir in which the substrate is processed, eg, coated. The bath may be a vertical plating chamber into which the substrate can be inserted vertically.
流体通路は、槽と膨張タンクとを連結する。流体通路は、槽と膨張タンクとの間の接続部またはパイプであってよい。 The fluid passage connects the tank and the expansion tank. The fluid passage may be a connection or a pipe between the tank and the expansion tank.
膨張タンクは、プロセス流体の膨張体積を保持するように構成される。膨張タンクは、槽の隣に配置された別のリザーバであってよい。膨張タンクは、槽より小さい容積を有してよい。 The expansion tank is configured to hold an expanded volume of process fluid. The expansion tank may be another reservoir located next to the tank. The expansion tank may have a smaller volume than the tank.
制御ユニットは、プロセッサであってよい。制御ユニットは、槽および膨張タンクの少なくとも一方におけるプロセス流体のレベルを検出できる。制御ユニットは、プロセス流体が槽および膨張タンクの少なくとも一方に入るかまたはそこから出るように操作できる。 The control unit may be a processor. The control unit can detect the level of process fluid in at least one of the tank and the expansion tank. The control unit is operable to allow process fluid to enter or exit at least one of the tank and the expansion tank.
制御ユニットおよび流体通路は、槽中のプロセス流体のレベルを基本的に一定に維持するように構成される。用語「基本的に一定」は、外的影響によらず槽中の液状プロセス流体(liquid process fluid)の高さが同じレベルのままであることと理解されてよい。用語「基本的に一定」は、厳密に一定より多かれ少なかれ15%の範囲内、好ましくは厳密に一定より多かれ少なかれ10%の範囲内、より好ましくは厳密に一定より多かれ少なかれ5%の範囲内として理解されてよい。制御ユニットおよび流体通路は、槽中のプロセス流体のレベルを一定に維持するように構成されてもよい。用語「基本的に一定」は、厳密に一定より多かれ少なかれ5%未満として理解されてよい。制御ユニットおよび流体通路は、槽中のプロセス流体のレベルを厳密に一定の意味で一定に維持するように構成されてもよい。 The control unit and fluid passage are configured to keep the level of process fluid in the bath essentially constant. The term “basically constant” may be understood to mean that the height of the liquid process fluid in the vessel remains at the same level regardless of external influences. The term “essentially constant” means as strictly within a range of more or less than 15%, preferably strictly within a range of more or less than 10%, more preferably strictly within a range of more or less than 5%. May be understood. The control unit and fluid passage may be configured to maintain a constant level of process fluid in the vessel. The term “basically constant” may be understood as strictly more or less than less than 5%. The control unit and the fluid passage may be configured to keep the level of process fluid in the bath constant in a strictly constant sense.
本発明によるプロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステムは、例えば、槽中に配置されることになる分布部のような、化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイスの部品の乾燥を防止することを可能にする。乾燥は、プロセス流体の粒子の有害な結晶化につながりかねない。分布部は、プロセス流体および電流の少なくとも一方の流れを基板へ導くように構成された部品であってよい。 The system for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid according to the present invention is a surface treatment of at least one of chemical and electrolysis, for example a distribution which is to be placed in a bath. Makes it possible to prevent the drying of the parts of the device. Drying can lead to harmful crystallization of process fluid particles. The distribution portion may be a component configured to direct a flow of at least one of process fluid and current to the substrate.
本発明による化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステムは、例えば、分布部およびアノードの少なくとも一方を含む筐体、アノードおよび分布部の少なくとも何れかのような、化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイスの部品中への空気の導入を防止することをさらに可能にできる。空気の導入は、プロセス流体の粒子の有害な酸化および基板のいわゆる泡シールド(bubble shielding)の少なくとも一方をもたらしかねない。 A system for surface treatment of at least one of chemistry and electrolysis according to the present invention includes at least one of chemistry and electrolysis, for example, a housing including at least one of a distribution part and an anode, and / or an anode and a distribution part. It can further be possible to prevent the introduction of air into the parts of the device for surface treatment. The introduction of air can result in detrimental oxidation of process fluid particles and / or so-called bubble shielding of the substrate.
結果として、本発明による化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステムは、基板表面上における均一な液体の流れ、基板と対電極との間の電界の目標とする分布、それによって基板上におけるより容易かつより均一な材料堆積を可能にする。 As a result, the system for chemical and electrolytic surface treatment according to the present invention provides a uniform liquid flow over the substrate surface, a target distribution of the electric field between the substrate and the counter electrode, and thereby on the substrate. Allows easier and more uniform material deposition.
一例では、基板ホルダは、基板を保持する。ここでは防止される、槽中のプロセス流体のレベルを変化させるかもしれない外的影響は、1つもしくは2つの基板(基板ホルダの各側面に1つの基板)を保持した基板ホルダまたは基板ホルダ単独の投入および取り出しの少なくとも一方でありうる。一例では、制御ユニットは、基板ホルダが槽から取り出されたときに、プロセス流体のレベルを基本的に一定に維持するように構成される。一例では、流体通路は、基板ホルダが槽中へ投入されたときに、プロセス流体のレベルを基本的に一定に維持するように構成される。基板ホルダは、例えば、20リットルの体積を変位させて、一方で膨張タンクは、例えば、30リットルの容積を有しうる。 In one example, the substrate holder holds the substrate. External effects that may change the level of process fluid in the bath that are prevented here are substrate holders that hold one or two substrates (one substrate on each side of the substrate holder) or the substrate holder alone Can be at least one of charging and unloading. In one example, the control unit is configured to keep the process fluid level essentially constant when the substrate holder is removed from the bath. In one example, the fluid passageway is configured to keep the process fluid level essentially constant when the substrate holder is introduced into the bath. The substrate holder can, for example, displace a volume of 20 liters, while the expansion tank can have a volume of, for example, 30 liters.
ここでは防止される、槽中のプロセス流体のレベルを変化させるかもしれない外的影響は、プロセス流体の蒸発、フラッシング、こぼれ、故障または同様のものであってもよい。 External effects that may change the level of process fluid in the vessel that are prevented here may be evaporation, flushing, spillage, failure or the like of the process fluid.
一例では、システムは、プロセス流体を槽と膨張タンクとの間で連続的に循環させるように構成されたポンピング手段をさらに含む。ポンピング手段は、ポンプであってよい。ポンピング手段は、プロセス流体を槽から膨張タンクへおよび逆に永続的にポンピングしてよい。 In one example, the system further includes pumping means configured to continuously circulate process fluid between the tank and the expansion tank. The pumping means may be a pump. The pumping means may permanently pump the process fluid from the tank to the expansion tank and vice versa.
一例では、ポンピング手段は、基板ホルダの取り出しとバランスをとるためにポンピング体積を増加させるように構成される。言い換えれば、膨張体積を槽から膨張タンクへポンピングしなければならないときには、時間当たりのポンピング体積を増加させることによって、例えば、モータ速度を増加させることによってこれを行うことができる。対照的に、ポンピング手段は、槽中のプロセス流体のレベルを基本的に一定に保つために膨張体積を移動させなければならない場合にのみ、プロセス流体を槽と膨張タンクとの間で移動させるように構成されてもよい。 In one example, the pumping means is configured to increase the pumping volume to balance the removal of the substrate holder. In other words, when the expansion volume has to be pumped from the tank to the expansion tank, this can be done by increasing the pumping volume per hour, for example by increasing the motor speed. In contrast, the pumping means causes the process fluid to move between the tank and the expansion tank only if the expansion volume must be moved to keep the level of process fluid in the tank essentially constant. May be configured.
一例では、流体通路は、槽のオーバーフロー出口を膨張タンクと連結する。 In one example, the fluid passage connects the overflow outlet of the tank with the expansion tank.
一例では、制御ユニットは、プロセス流体のレベルを槽中に配置されることになる分布部の最上部より上に維持するように構成される。分布部は、プロセス流体および電流の少なくとも一方の流れを基板へ導くように構成された部品であってよい。別の例では、制御ユニットは、プロセス流体のレベルを基本的に槽中に配置されることになる分布部の最上部のレベルに維持するように構成される。両方の実現性が乾燥、空気の導入または同様のものによる分布部のいずれかの損傷を防止することを可能にする。一例では、制御ユニットは、槽中に配置されることになる分布部の乾燥を防止するように構成される。一例では、制御ユニットは、槽中に配置されることになる分布部中への空気の導入を防止するように構成される。 In one example, the control unit is configured to maintain the level of process fluid above the top of the distribution that will be placed in the bath. The distribution portion may be a component configured to direct a flow of at least one of process fluid and current to the substrate. In another example, the control unit is configured to maintain the level of the process fluid essentially at the top level of the distribution that will be placed in the vessel. Both feasibility makes it possible to prevent any damage to the distribution due to drying, introduction of air or the like. In one example, the control unit is configured to prevent drying of the distribution section that will be placed in the bath. In one example, the control unit is configured to prevent introduction of air into the distribution section that will be placed in the bath.
一例では、システムは、プロセス流体の温度を検出して、例えば、加熱および冷却の少なくとも一方によって、プロセス流体の温度の変化を制御するように構成された温度制御システムをさらに含む。 In one example, the system further includes a temperature control system configured to detect a temperature of the process fluid and control a change in the temperature of the process fluid, for example, by at least one of heating and cooling.
一例では、システムは、プロセス流体の化学的特性を検出して、プロセス流体の化学的特性の変化を制御するように構成された組成制御システムをさらに含む。プロセス流体の化学的特性は、組成、pH値、添加物の量または同様のものであってよい。化学的特性の変化は、何らかの成分を添加することによってなされてよい。 In one example, the system further includes a composition control system configured to detect a chemical property of the process fluid and control a change in the chemical property of the process fluid. The chemical properties of the process fluid may be composition, pH value, amount of additive or the like. Changes in chemical properties may be made by adding some component.
本発明によれば、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイスも提示される。化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイスは、上記のようなプロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステムならびに基板ホルダを含む。基板ホルダは、基板を保持するように構成される。基板ホルダは、1つまたは2つの基板(基板ホルダの各側面に1つの基板)を保持するように構成されてよい。 In accordance with the present invention, a device for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid is also presented. A device for chemical and electrolytic surface treatment includes a system for chemical and electrolytic surface treatment of a substrate in a process fluid as described above and a substrate holder. The substrate holder is configured to hold a substrate. The substrate holder may be configured to hold one or two substrates (one substrate on each side of the substrate holder).
本発明によれば、プロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法も提示される。化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法は、必ずしもこの順序とは限らないが、以下のステップ、すなわち、
a)プロセス流体の膨張体積を基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための槽から膨張タンクへ導くステップ、および
b)槽中のプロセス流体のレベルが基本的に一定に維持されるように、プロセス流体の膨張体積を膨張タンクから槽へ再投入するステップ
を含む。
In accordance with the present invention, a method for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid is also presented. The method for surface treatment of at least one of chemistry and electrolysis is not necessarily in this order, but the following steps:
a) directing the expansion volume of the process fluid from the bath for the chemical and electrolysis surface treatment of the substrate to the expansion tank; and b) the level of the process fluid in the bath is kept essentially constant. And re-introducing the expansion volume of the process fluid from the expansion tank into the tank.
一例では、化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法は、以下のステップをさらに含む、すなわち、
−ステップa)と関連付けて基板ホルダを槽中へ投入し、
−ステップb)と関連付けて基板ホルダを槽から取り出す。
In one example, the method for chemical and electrolytic surface treatment further comprises the following steps:
-Put the substrate holder into the bath in association with step a),
-Remove the substrate holder from the bath in association with step b).
基板ホルダは、1つまたは2つの基板(基板ホルダの各側面に1つの基板)を保持してよい。 The substrate holder may hold one or two substrates (one substrate on each side of the substrate holder).
一例では、プロセス流体は、槽と膨張タンクとの間で連続的に循環される。 In one example, process fluid is continuously circulated between the tank and the expansion tank.
一例では、方法は、プロセス流体の温度を検出して、例えば、加熱および冷却の少なくとも一方によって、プロセス流体の温度の変化を制御するように構成された、温度制御方法をさらに含む。 In one example, the method further includes a temperature control method configured to detect a temperature of the process fluid and control a change in the temperature of the process fluid, for example, by at least one of heating and cooling.
一例では、方法は、プロセス流体の化学的特性を検出して、プロセス流体の化学的特性の変化を制御するように構成された組成制御方法をさらに含む。プロセス流体の化学的特性は、組成、pH値、添加物の量または同様のものであってよい。化学的特性の変化は、何らかの成分を添加することによってなされてよい。 In one example, the method further includes a composition control method configured to detect a chemical property of the process fluid and control a change in the chemical property of the process fluid. The chemical properties of the process fluid may be composition, pH value, amount of additive or the like. Changes in chemical properties may be made by adding some component.
結果として、本発明は、表面全体の制御可能な材料輸送を目的として、ほぼ平面の基板上に局所的に規定された液体の流れを実現するための方法、ならびに本発明による方法を構造的に実現するためのデバイスに関する。同時に、本発明は、導電性基板表面上に目標とする電界分布を与える。 As a result, the present invention provides a method for realizing a locally defined liquid flow on a substantially planar substrate for the purpose of controllable material transport across the surface, as well as a method according to the present invention structurally. It relates to a device for realizing. At the same time, the present invention provides a targeted electric field distribution on the conductive substrate surface.
デバイスおよび方法は、特に、構造化された半導体基板、導体平板およびフィルム基板の処理に適するが、平面状金属および金属化基板の表面全体の処理にも適する。デバイスおよび方法は、本発明に従って太陽エネルギー発電のための大表面光電パネルまたは大規模モニタパネルの製造に用いられてもよい。 The devices and methods are particularly suitable for processing structured semiconductor substrates, conductor plates and film substrates, but also for processing the entire surface of planar metal and metallized substrates. The device and method may be used in the manufacture of large surface photovoltaic panels or large scale monitor panels for solar power generation according to the present invention.
独立請求項によるプロセス流体中における基板の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム、デバイスおよび方法は、特に、従属請求項において規定されるのと同様および同一の少なくとも一方の好ましい実施形態を有することが理解されよう。さらに、本発明の好ましい実施形態を従属請求項とそれぞれの独立請求項とのいずれかの組み合わせとすることができることも理解されよう。 The system, device and method for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate in a process fluid according to the independent claims are in particular at least one preferred embodiment as defined and identical to those defined in the dependent claims It will be understood that Furthermore, it will be understood that preferred embodiments of the invention can be any combination of the dependent claims and the respective independent claims.
本発明のこれらおよび他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、それらを参照して解明されるであろう。 These and other aspects of the invention will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter.
本発明の例示的な実施形態が添付図面を参照して以下に記載される。 Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.
図1、3および4は、本発明によるプロセス流体中における基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイス100の一実施形態を模式的および例示的に示す。化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイス100は、プロセス流体中における基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム10および基板ホルダ20を含む。
1, 3 and 4 schematically and exemplarily illustrate one embodiment of a
基板ホルダ20は、図2に示され、基板30を保持するように構成される。基板ホルダ20は、ここでは2つの基板、基板ホルダ20の各側面に1つの基板30を保持する。基板ホルダ20は、片側または両側から処理されてよい1つだけの基板を保持するように構成されてもよい。
The
図1、3および4に示されるようなプロセス流体中における基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム10は、化学および電解の少なくとも一方の表面処理のために目標とする流れおよび電流密度パターンを生成する。システム10は、プロセス流体(示されない)中に沈んだ2つの分布部21を含む。各分布部21に対向するのは、基板ホルダ20に取り付けられた基板30である。基板30の表面は、プロセス流体によって濡らされる。2つの電極、ここでは2つのアノード22が存在し、その各々が分布部21の基板30とは反対側に位置して、やはりプロセス流体中に浸される。
A
分布部21は、プロセス流体のための少なくとも1つの入口開口部23、および分布部21の前面において出口ノズルアレイ(示されない)で終わる少なくとも1つの液体通路を有する。ポンピングされたプロセス流体は、出口ノズルを通って比較的高速で基板30の方向に流れて、その位置で所望の化学および電解の少なくとも一方の反応を行う。
The
基板30は、電気または電子部品の製造のための基本的に平板形状のワークピースであってよく、基板ホルダ20に機械的に固定される。処理媒質が分布部21から出るにつれて、処理されることになる基板30の表面はプロセス流体中に浸される。特別な場合には、基板30は、マスクされるかもしくはマスクされない導体平板、半導体基板またはフィルム基板であってよく、あるいはほぼ平面状の表面を有するいずれかの金属または金属化ワークピースであってもよい。
The
分布部は、好ましくはプラスチック、特に好ましくはポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリエチレン、アクリルガラスすなわちポリメチルメタクリラート、ポリテトラフルオロエチレン、またはプロセス溶液によって分解されない別の材料からなってよい。 The distribution section may preferably consist of plastic, particularly preferably polypropylene, polyvinyl chloride, polyethylene, acrylic glass or polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, or another material that is not degraded by the process solution.
アノード22は、プロセス流体内で対電極として機能する基板30とアノード22との間に電流の流れが生じるように、分布部21と機械的に接触するか、または分布部21から空間的に分離して、分布部21の背面領域に取り付けられる。用いられる表面処理方法に応じて、アノード22は、白金被覆チタンなど、プロセス液体に不溶な材料か、または別の状況では、例えば、ガルバニックに分離されることになる金属など、可溶な材料からなってよい。
The
図3および4は、本発明によるプロセス流体中における基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム10の一実施形態を模式的および例示的に示す図である。化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム10は、槽11、流体通路12、膨張タンク13および制御ユニット14を含む。基板30をもつ基板ホルダ20は、図3では槽11中に、図4では槽11の外部に配置される。
FIGS. 3 and 4 schematically and exemplarily illustrate one embodiment of a
槽11は、プロセス流体中における基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理用に構成されて、基板30をその中で処理するリザーバを形成する。槽11は、基板30(示されない)がその中に垂直に投入される垂直めっきチャンバである。
The
流体通路12は、槽11と膨張タンク13との間のパイプの形態で、槽11と膨張タンク13とを連結する。
The
膨張タンク13は、プロセス流体の膨張体積を保持し、槽11の隣に配置される。膨張タンク13は、槽11より小さい容積を有する。
The
制御ユニット14は、ここではプロセッサである。制御ユニット14は、槽11中のプロセス流体のレベルを検出して、プロセス流体が槽11および膨張タンク13の少なくとも一方に入るかまたはそこから出るように操作する。制御ユニット14は、それゆえにポンピング手段15を制御できる。
The control unit 14 is here a processor. The control unit 14 detects the level of the process fluid in the
制御ユニット14および流体通路12は、槽11中のプロセス流体のレベルを基本的に一定に維持する。用語「基本的に一定」は、外的影響によらず槽11中の液状プロセス流体の高さが同じレベルのままであることと理解されてよい。
The control unit 14 and the
制御ユニット14は、1つまたは2つの基板30をもたないまたはもつ基板ホルダ20が槽11から取り出されたとき(図4)、および基板ホルダ20が槽11中へ投入されたときに(図3)、プロセス流体のレベルを基本的に一定に維持する。膨張タンク13中のプロセス流体のレベルLは、それゆえに図3から図4へ減少する。
The control unit 14 is used when the
システム10は、プロセス流体を槽11と膨張タンク13との間で、すなわち、槽11から膨張タンク13へおよび逆に連続的に循環させるためのポンピング手段15をさらに含む。ポンピング手段15は、基板ホルダ20の取り出しとバランスをとるためにポンピング体積を増加させてよい。
The
流体通路12は、槽11のオーバーフロー出口16を膨張タンク13に連結する。
The
制御ユニット14は、プロセス流体のレベルを槽11中に配置された分布部21の最上部より上に維持する。制御ユニット14は、プロセス流体のレベルを基本的に槽11中に配置された分布部21の最上部のレベルに維持してもよい。どちらの選択肢によっても、乾燥、空気の導入または同様のものによる分布部21のいずれかの損傷を防止することができる。それによって、制御ユニット14は、槽11中における分布部21の乾燥を防止する。さらに、制御ユニット14は、分布部21中への空気の導入を防止する。
The control unit 14 maintains the level of the process fluid above the top of the
システム10は、プロセス流体の温度を検出して、例えば、加熱および冷却の少なくとも一方によって、プロセス流体の温度の変化を制御するための温度制御システム17をさらに含む。
The
システム10は、プロセス流体の化学的特性を検出して、プロセス流体の化学的特性の変化を制御するための組成制御システム18をさらに含む。プロセス流体の化学的特性は、組成、pH値、添加物の量または同様のものであってよい。化学的特性の変化は、何らかの成分を添加することによってなされてよい。
The
本発明によるプロセス流体中における基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム10は、化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイス100の部品の乾燥を防止することを可能にする。システム10は、化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのデバイス100の部品中への空気の導入を防止することをさらに可能にできる。結果として、本発明による化学および電解の少なくとも一方の表面処理のためのシステム10は、基板表面上における均一な液体の流れ、基板30と対電極との間の電界の目標とする分布、それによって基板30上におけるより容易かつより均一な材料堆積を可能にする。
The
図5は、プロセス流体中における基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法のステップの概略図を示す。化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法は、以下のステップを含む。すなわち、
−第1のステップS1において、プロセス流体の膨張体積を基板30の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための槽11から膨張タンク13へ導く。
FIG. 5 shows a schematic diagram of method steps for chemical and electrolytic surface treatment of the
-In the first step S1, the expansion volume of the process fluid is led from the
−第2のステップS2において、槽11中のプロセス流体のレベルが基本的に一定に維持されるように、プロセス流体の膨張体積を膨張タンク13から槽11へ再投入する。
In the second step S2, the expansion volume of the process fluid is recharged from the
化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための方法は、ステップS1と関連付けて基板ホルダ20を槽11中へ投入し、ステップS2と関連付けて基板ホルダ20を槽11から取り出すことをさらに含む。
The method for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis further includes loading the
基板ホルダ20は、1つまたは2つの基板(図2に示される基板ホルダ20の各側面に1つの基板30)を保持してよい。
The
本発明の実施形態が種々の主題を参照して記載されることに留意されたい。特に、幾つかの実施形態は方法の請求項を参照して記載されたのに対して、他の実施形態は、装置の請求項を参照して記載される。しかしながら、当業者は、以上および以下の記載から、別に通知されない限り、1つの主題に属する特徴のいずれかの組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴の間のいずれかの組み合わせも成し得、それらはこの出願により開示されると考えられる。しかしながら、すべての特徴を組み合わせて、特徴の単なる足し合わせを超えた相乗効果を提供することができる。 It should be noted that embodiments of the present invention are described with reference to various subject matters. In particular, some embodiments have been described with reference to method claims, whereas other embodiments have been described with reference to apparatus claims. However, from the foregoing and following description, those skilled in the art will be able to make any combination between features on different subjects, in addition to any combination of features belonging to one subject, unless otherwise noted. Is believed to be disclosed by this application. However, all the features can be combined to provide a synergistic effect beyond the mere summation of features.
本発明が図面および先の説明に詳細に図示され、記載されたが、かかる図示および記載は、例証または例示であり、それらに制限されない。本発明は、開示される実施形態には限定されない。請求項に係る発明の分野の当業者は、図面、開示および従属請求項の検討から、開示される実施形態に対する他の変形形態を理解し、生み出すことができる。 While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and foregoing description, such illustration and description are to be considered illustrative or exemplary and not restrictive. The invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art of the claimed invention can understand and produce other variations to the disclosed embodiments from a study of the drawings, the disclosure, and the dependent claims.
請求項において、単語「含む(comprising)」は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「1つの(a)」または「1つの(an)」は、複数を除外しない。一つの処理装置または他のユニットが請求項に列挙された複数の構成の機能を達成してもよい。幾つかの手段が互いに異なる従属請求項に列挙されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用いることができないことを示すわけではない。請求項におけるいずれかの参照符号が範囲を限定すると解釈すべきではない。 In the claims, the word “comprising” does not exclude other elements or steps, and the indefinite article “a” or “an” does not exclude a plurality. A single processing unit or other unit may fulfill the functions of several configurations recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measured cannot be used to advantage. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope.
10 システム
11 槽
12 流体通路
13 膨張タンク
15 ポンピング手段
16 オーバーフロー出口
17 温度制御システム
18 組成制御システム
20 基板ホルダ
30 基板
100 デバイス
DESCRIPTION OF
Claims (17)
槽(11)と、
流体通路(12)と、
膨張タンク(13)と、
制御ユニット(14)と
を備え、
前記槽(11)は、前記プロセス流体中における前記基板(30)の前記化学および電解の少なくとも一方の表面処理用に構成され、
前記流体通路(12)は、前記槽(11)と前記膨張タンク(13)とを連結し、
前記膨張タンク(13)は、前記プロセス流体の膨張体積を保持するように構成されて、
前記制御ユニット(14)および前記流体通路(12)は、前記槽(11)中の前記プロセス流体のレベルを基本的に一定に維持するように構成された、
システム(10)。 A system (10) for chemical and electrolytic surface treatment of a substrate (30) in a process fluid comprising:
A tank (11);
A fluid passageway (12);
An expansion tank (13);
A control unit (14) and
The vessel (11) is configured for at least one surface treatment of the chemical and electrolysis of the substrate (30) in the process fluid,
The fluid passage (12) connects the tank (11) and the expansion tank (13),
The expansion tank (13) is configured to hold an expanded volume of the process fluid;
The control unit (14) and the fluid passage (12) are configured to keep the level of the process fluid in the vessel (11) essentially constant,
System (10).
請求項1〜13のうちのいずれか一項に記載のシステム(10)と、
基板ホルダ(20)と
を備え、
前記基板ホルダ(20)は、前記基板(30)を保持するように構成された、
デバイス(100)。 A device (100) for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate (30) in a process fluid comprising:
A system (10) according to any one of the preceding claims;
A substrate holder (20),
The substrate holder (20) is configured to hold the substrate (30),
Device (100).
前記プロセス流体の膨張体積を前記基板(30)の化学および電解の少なくとも一方の表面処理のための槽(11)から膨張タンク(13)へ導くステップaと、
前記槽(11)中の前記プロセス流体のレベルが基本的に一定に維持されるように、前記プロセス流体の前記膨張体積を前記膨張タンク(13)から前記槽(11)へ再投入するステップbと
を含む、方法。 A method for surface treatment of at least one of chemical and electrolysis of a substrate (30) in a process fluid comprising:
Directing the expanded volume of the process fluid from a bath (11) for chemical and electrolytic surface treatment of the substrate (30) to an expansion tank (13);
Re-introducing the expansion volume of the process fluid from the expansion tank (13) into the tank (11) so that the level of the process fluid in the tank (11) is maintained essentially constant; And a method comprising:
ステップbと関連付けて前記基板ホルダ(20)を前記槽(11)から取り出すステップと
をさらに含む、請求項1〜15に記載の方法。 Injecting the substrate holder (20) into the tank (11) in association with step a;
The method according to claim 1, further comprising the step of removing said substrate holder (20) from said vessel (11) in association with step b.
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