KR102024937B1 - 전기도금조로의 웨이퍼의 입수 동안 공기 포획을 감소하기 위한 습윤 파면 제어 - Google Patents

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Abstract

본원에 기재된 방법은, 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 홀더와 전해질의 초기 충돌로 인한 공기 포획이 감소되고, 웨이퍼의 침지 전체에 걸쳐 공기 포획을 최소화하면서 전해질 습윤 파면이 유지되는 방식으로 웨이퍼가 이동되도록, 전해질로의 웨이퍼 입수를 관리한다.

Description

전기도금조로의 웨이퍼의 입수 동안 공기 포획을 감소하기 위한 습윤 파면 제어 {WETTING WAVE FRONT CONTROL FOR REDUCED AIR ENTRAPMENT DURING WAFER ENTRY INTO ELECTROPLATING BATH}
이 출원은, 35 U.S.C.§119(e)에 따라, 발명자 Ranjan 외 다수의 2011년05월17일자 미국 가특허출원 제61/487,207호 "Wetting Wave Front Control for Reduced Air Entrapment during Wafer Entry into Electroplating Bath"를 기초로 우선권 주장하며, 상기 미국 가특허출원의 전체 내용은 본원에 참조로서 포함된다.
본 발명은 전기도금에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에, 웨이퍼를 전해질에 투입하는 동안 기포를 감소시키기 위한 방법 및 장치가 기재된다.
전기도금은 많은 적용분야를 가진다. 한 가지 중요한 적용분야로는 반도체 웨이퍼에 구리를 도금하여, 집적 회로의 개별 소자들을 "배선(wiring)"하기 위해 전도성 구리 선을 형성하는 것이 있다. 종종 이러한 전기도금 공정은, 예를 들어, 다마신 제작(Damascene fabrication) 절차 중 하나의 단계로서 기능한다.
오늘날의 웨이퍼 전기도금 공정에서 지속적인 문제점은 증착된 금속 막의 품질이다. 금속선의 폭이 깊은 미크론 이하 범위까지 도달하고 다마신 트렌치는 종종 매우 높은 종횡비(aspect ratio)를 가진다고 가정하면, 전기도금된 막은 (화학적으로, 그리고 물리적으로) 매우 균일해야 한다. 전기도금된 막은, 웨이퍼의 면에 걸쳐 균일한 두께를 가져야 하고, 복수의 웨이퍼 배치에 걸쳐 일관된 품질을 가져야 한다.
일부 웨이퍼 처리 장치는 필요한 균일성(uniformity)을 제공하도록 설계된다. 한 가지 예로는, 캘리포니아 산호세에 위치하는 노벨러스 시스템즈(Novellus Systems, Inc.) 사의 SABRETM 전기도금 툴에서 이용 가능하며, 미국 특허 6,156,167, 6,159,354 및 6,139,712호에 기재된 클램쉘(clamshell) 장치가 있으며, 상기 미국 특허들은 본원에서 참조로서 포함된다. 클램쉘 장치는 높은 웨이퍼 처리율 및 균일도 외에 많은 이점(가령, 전기도금 동안 오염으로부터의 웨이퍼 후면 보호, 전기도금 공정 동안 웨이퍼 회전, 전기도금조(수직 침지조)로의 웨이퍼 전달을 위한 비교적 작은 풋프린트)을 제공한다.
전기도금 공정의 품질에 영향을 미칠 수 있는 많은 요인들이 있다. 본 발명의 맥락에서, 웨이퍼를 전기도금조에 침지하는 공정에서 발생하는 문제에 특히 주목한다. 도금용 전해질(plating electrolyte)로의 웨이퍼 침지 동안, 웨이퍼의 도금 아랫면(활성면 또는 도금 표면)에 기포가 포획될 수 있다. 이는 웨이퍼가 수직 침지 궤적을 따라 수평 배향으로(전해질의 표면으로 정의된 평면에 평행하게) 침지될 때 특히 그렇다.
웨이퍼의 도금 표면에 포획된 공기 기포는 많은 문제를 초래할 수 있다. 기포는 웨이퍼의 도금 표면의 영역이 전해질에 노출되는 것을 막고, 따라서, 도금이 이뤄지지 않은 영역을 발생시킨다. 기포가 웨이퍼 상에 포획되는 시점과 기포가 웨이퍼에 포획된 채 머무르는 시간에 따라, 최종 도금 결함은 도금되지 않은 영역이거나 도금 두께가 감소된 영역으로 나타날 수 있다.
수평 배향된 웨이퍼의 수직 침지와 관련된 또 다른 문제는 복수의 습윤전선(wetting front)이다. 웨이퍼가 이러한 방식으로 침지될 때, 전해질은 둘 이상의 점에서 웨이퍼와 접촉하여, 웨이퍼가 전해질에 침수될 때 복수의 습윤전선을 생성한다. 개별 습윤전선들이 만나는 곳에서, 기포가 포획될 수 있다. 또한, 완성된 도금 층의 결함이, 복수의 습윤전선들의 수렴선(convergence line)을 따라 형성된 미세한 비습윤 영역으로부터 전파될 수 있다.
따라서 도금된 금속의 품질을 개선할 필요가 있다. 개선된 방법 및 장치는 웨이퍼 침지 동안 기포 형성 및 복수의 습윤전선으로 인해 발생할 수 있는 문제점들을 감소시켜야 한다.
본원에 기재된 방법은, 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 홀더의 초기 충돌로 인한 공기 포획이 감소되고, 공기 포획도 최소화하면서 웨이퍼의 침지 전체에 걸쳐 전해질 습윤 파면이 유지되는 방식으로(즉, 웨이퍼 도금 표면을 가로질러 전파되는 동안 파면이 붕괴되지 않도록 하는 방식으로) 웨이퍼가 이동되도록, 전해질로의 웨이퍼 입수를 관리한다.
한 가지 실시예가 웨이퍼를 도금조(plating bath)의 전해질로 침지하는 방법이며, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계(웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행함), (b) 웨이퍼의 평탄형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 더 이상 평행이도록 일정 각도로 웨이퍼를 기울이는 단계, 및 (c) 웨이퍼의 전체 침지 동안 전해질 습윤 파면(wetting wave front)이 유지되도록 웨이퍼를 전해질 내로 이동시키는 단계를 포함한다.
한 가지 실시예가 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법이며, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계(웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행함), (b) 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 더 이상 평행하지 않도록 웨이퍼를 일정 각도만큼 기울이는 단계, (c) 웨이퍼를 전해질을 향해, 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라 제 1 속도로 이동시키는 단계, (d) 제 1 속도에서부터 제 2 속도로 감속하는 단계(제 1 속도에서, 또는 제 1 속도에서부터 제 2 속도로의 감속 중에, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수함), (e) 웨이퍼를 제 2 속도에서부터 제 3 속도로 가속시키는 단계(웨이퍼의 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 전해질에 침지될 때까지 가속이 계속됨), (f) 웨이퍼를 제 3 속도에서부터 제 2 높이에서의 정지상태로 감속시키는 단계(제 3 속도에서, 또는 제 3 속도에서부터 정지상태로의 감속 중에, 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 전해질에 완전히 침지됨)를 포함한다. 이들 속도는 병진운동 웨이퍼 속도 또는 Z-속도라고도 지칭될 것이다.
본원에 기재된 방법은, 웨이퍼의 평판형 도금 표면에 수직이며, 웨이퍼의 중심을 통과하는 축을 따라 웨이퍼를 회전시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 웨이퍼의 평판형 도금 표면의 약 25% 내지 약 75%가 전해질에 침지될 때까지, 일부 실시예에서는 웨이퍼의 평판형 도금 표면의 약 50%가 전해질에 침지될 때까지 제 1 속도에서부터 제 2 속도로의 감속이 계속된다. 제 1 속도로의 가속 중에, 또는 제 1 속도에서, 또는 제 1 속도에서 제 2 속도로의 감속 중에, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제 3 속도에서부터 정지상태로의 감속 중에, 웨이퍼가 전해질로 완전히 침지된다. 특정 실시예에서, 침지에 걸리는 총 시간, 즉, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수하는 시점에서부터 웨이퍼가 전해질에 완전히 침지될 때까지는 300 밀리초 미만이며, 또 다른 실시예에서 200밀리초 미만이다.
하나의 실시예에서, 침지에 걸리는 총 시간, 즉, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수하는 시점부터 웨이퍼가 전해질에 완전히 침지될 때까지는 300밀리초 미만이며, 또 다른 실시예에서, 200밀리초 미만이다.
하나의 실시예에서, 제 1 속도는 약 120㎜/s 내지 약 300㎜/s이며, 예를 들어, 약 120㎜/s 내지 200㎜/s이다. 일부 실시예에서, 약 200-300㎜/s의 높은 속도가 사용된다. 하나의 실시예에서, 제 2 속도는 약 40㎜/s 내지 약 80㎜/s이다. 하나의 실시예에서, 제 3 속도는 제 1 속도보다 낮다. 하나의 실시예에서, 제 3 속도는 약 100㎜/s 내지 약 140㎜/s이다. 제 1 속도, 제 2 속도 및 제 3 속도의 또 다른 양태가 이하에서 더 구체적으로 언급된다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼가 5도 이하(0도는 포함되지 않음)의 각도로 기울어진다. 침지 동안 또는 전기도금 동안 상이한 회전 속도가 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 침지 동안 200㎜ 웨이퍼의 경우 약 10rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 300㎜ 웨이퍼의 경우 약 5rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 그리고 450㎜ 웨이퍼의 경우 약 5rpm 내지 150rpm의 회전 속도가 사용된다.
또 다른 하나의 실시예가 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법이며, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계(웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의된 평면에 평행함), (b) 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의된 평면에 더 이상 평행하지 않도록, 약 1도 내지 약 5도의 각도로 웨이퍼를 기울이는 단계, (c) 웨이퍼의 평판형 도금 표면에 수직이며 웨이퍼의 중심을 통과하는 축을 따라 웨이퍼를 회전시키는 단계, (d) 웨이퍼를 전해질을 향해 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라, 약 120㎜/s 내지 약 300㎜/s의 제 1 속도로 이동시키는 단계, (e) 약 40㎜/s 내지 약 80㎜/s의 제 2 속도까지로 웨이퍼를 감속시키는 단계(제 1 속도에서, 또는 제 1 속도에서부터 제 2 속도로의 감속 중에, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수하고, 제 1 속도에서부터 제 2 속도로의 감속 중에, 평판형 도금 표면의 약 40% 내지 약 60%가 침지됨), (f) 제 2 속도에서부터, 약 100㎜/s 내지 약 140㎜/s의 제 3 속도까지로, 웨이퍼를 가속시키는 단계(웨이퍼의 평판형 도금 표면의 적어도 약 75%가 전해질에 침지될 때까지 가속이 계속됨), (g) 제 3 속도에서부터, 제 2 높이에서의 정지상태까지로 감속하는 단계(제 3 속도에서, 또는 제 3 속도에서부터 정지상태까지로의 감속 중에, 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질에 완전히 침지됨)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼의 평판형 도금 표면의 약 50%가 전해질에 침지될 때까지 제 1 속도에서부터 제 2 속도로의 감속이 계속된다.
일부 실시예에서, 본원에 기재된 방법들 중 임의의 것이 능동 각도 입수(active angle entry)와 조합된다. 능동 각도 입수에서, 공기 기포의 포획을 더 최소화하기 위해, 웨이퍼 침지 동안 웨이퍼의 기울임 각도가 변한다. 하나의 구현예에서, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질과 제 1 각도로 접촉하며, 그 후, 웨이퍼가 침지 중일 때, 기울임 각이, 더 큰, 제 2 기울임 각으로 증가하고, 그 후, 기울임 각이, 통상적으로 0도로(전해질과 평행인 상태) 감소한다. 제 1 , 제 2, 또는 제 3 Z-속도 동안, 기울임 각의 변경이 발생할 수 있다. 능동 기울임 제어의 다른 실시예에서, 기울임 각의 변화는 제 1 각도에서 더 작은 각도로, 그 후 0도로 기울임 각이 감소하는 것을 포함한다.
일반적으로, 능동 기울임 각도 제어는, Z-속도 변동과 조합하는 경우뿐 아니라, Z-속도가 종래의 방식으로 변하는 경우(일정한 속도로 가속, 그리고 그 후, 정지상태로 감속)라도 바람직할 수 있다. 하나의 양태에서, 웨이퍼를 침지하는 방법은, 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도로 기울인 채, 웨이퍼의 선행 변부를 전기도금 용액과 접촉하는 단계와, 기울임 각을 제 2 각도로 증가시키는 단계와, 최종적으로, 기울임 각도를, 통상 0도로 감소시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 기울임 각도와 제 2 기울임 각도는 약 1-5도이다.
하나의 실시예에서, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법은, 웨이퍼를 수평면에 대해 기울인 채, 제 1 병진운동 속도로 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉하는 단계, 웨이퍼를 도금 용액에 부분적으로 침지한 채 웨이퍼의 속도를 제 2 병진운동 속도로 늦추는 단계, 그 후, 웨이퍼가 도금 용액에 완전히 침지되기 전에, 웨이퍼의 속도를 제 3 속도로 높이는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 웨이퍼 침지를 위한 방법은, 대단히 높은 Z-속도로 웨이퍼를 침지하는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법은, 수평면에 대해 웨이퍼를 기울인 채, 적어도 약 120㎜/s의 제 1 병진운동 속도로, 도금 용액을 향한 방향으로 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 병진운동 속도는 약 120㎜/s, 300㎜/s, 가령, 약 140㎜/s-300㎜/s이고, 일부 경우, 약 200㎜/s-300㎜/s이다.
본원에 기재된 모든 방법은, 전기도금 전, 또는 전기도금 후에 수행될 수 있는 포토리소그래피 공정의 맥락에서 사용될 수 있다. 실시예들 중 하나에서, 본원에 기재된 임의의 방법은 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하는 단계, 포토레지스트를 빛에 노출시키는 단계, 레지스트를 패터닝하고 패턴을 웨이퍼로 전사하는 단계, 웨이퍼로부터 포토레지스트를 선택적으로 제거하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 포토레지스트는, 전기도금 전에 도포되고 패터닝되며, 전기도금 후에 제거된다.
또 다른 양태에서, 전기도금 장치가 제공된다. 상기 장치는, 도금 용액으로의 침지 동안 웨이퍼를 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더와, 도금 용액을 보유하기 위한 챔버와, 본원에 기재된 웨이퍼 침지 방법들 중 임의의 것을 수행하도록 구성 또는 설계된 제어기를 포함한다. 예를 들어, 제어기는 기재된 방법의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼가 용액에 입수할 때, 제어기는, 도금 용액을 향한 방향으로, 적어도 약 120㎜/s의 속도로, 기울어진 웨이퍼를 전달하기 위한 명령을 포함한다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼가 도금 용액에 침지될 때, 제어기는, 도금 용액을 향한 방향으로 가변 속도로, 기울어진 웨이퍼를 전달하기 위한 명령을 포함한다. 하나의 실시예에서, 제어기는, (ⅰ) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하기 위한 명령(웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의된 평면에 평행함), (ⅱ) 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 더 이상 평행하지 않도록, 일정 각도만큼 웨이퍼를 기울이기 위한 명령, (ⅲ) 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라 전해질을 향해 제 1 속도로 웨이퍼를 이동시키기 위한 명령, (ⅳ) 제 1 속도에서부터 제 2 속도로 감속시키는 명령(제 1 속도에서 또는 제 1 속도에서부터 제 2 속도로의 감속 중에, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수함), (ⅴ) 제 2 속도에서부터 제 3 속도로 웨이퍼를 가속하기 위한 명령(웨이퍼의 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 전해질에 침지될 때까지 가속이 계속됨), (ⅵ) 제 3 속도에서부터 제 2 높이에서의 정지상태로 웨이퍼를 감속시키기 위한 명령(제 3 속도에서, 또는 제 3 속도에서부터 정지상태로의 감속 중에, 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질에 완전히 침지됨)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 제어기는, (ⅰ) 수평면에 대해 제 1 각도만큼 웨이퍼를 기울인 채 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키기 위한 프로그램 명령, 그 후, (ⅱ) 웨이퍼의 기울임을 제 2 각도로 증가시키기 위한 프로그램 명령, (ⅲ) 웨이퍼의 기울임 각을 0도로 감소시키기 위한 프로그램 명령을 포함한다.
또 다른 양태에서, 본원에 기재된 도금 장치들 중 임의의 것과 스테퍼(stepper)를 포함하는 시스템이 제공된다.
또 다른 양태에서, 전자도금 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체가 제공된다. 상기 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체는, 본원에 기재된 방법들 중 임의의 방법의 단계를 수행하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 명령을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 프로그램 명령은, (ⅰ) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 코드(웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의된 평면에 평행함), (ⅱ) 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면으로 정의된 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 웨이퍼를 기울이는 코드, (ⅲ) 전해질의 표면으로 정의된 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라 전해질을 향해 웨이퍼를 제 1 속도로 이동시키는 코드, (ⅳ) 제 1 속도에서 제 2 속도로 감속하는 코드(제 1 속도에서 또는 제 1 속도로부터 제 2 속도로의 감속 중에, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수함), (ⅴ) 웨이퍼를 제 2 속도에서부터 제 3 속도로 가속하는 코드(웨이퍼의 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 전해질에 침지될 때까지 가속이 계속됨), (ⅵ) 웨이퍼를 제 3 속도에서부터 제 2 높이에서의 정지상태로 감속시키기 위한 코드(제 3 속도에서, 또는 제 3 속도에서부터 정지 상태로의 감속 중에, 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질에 완전히 침지됨)를 포함한다.
일부 실시예에서, 프로그램 인스트럭션은, (ⅰ) 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도로 기울인 채 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키기 위한 코드, 뒤 이어, (ⅱ) 웨이퍼의 기울임을 제 2 각도로 증가시키기 위한 코드, 그 후 (ⅲ) 웨이퍼의 기울임 각을 0도까지로 감소시키기 위한 코드를 포함한다.
반도체 웨이퍼 외의 다른 기판에 적용 가능하며, 기판의 임의의 특정 크기로 국한되지 않지만, 웨이퍼가 사용되는 경우, 본원에 기재된 특정 파라미터는 전해질로 침지되는 웨이퍼의 크기에 따라 달라진다. 본원에 기재된 방법은, 예를 들어, 200㎜, 300㎜, 및 450㎜ 직경의 웨이퍼를 이용해 작용한다.
본 발명의 이러한, 그리고 그 밖의 다른 특징 및 이점이, 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더 구체적으로 기재될 것이다.
도 1A는 통상의 기포 포획 시나리오의 단면도이다.
도 1B는 축방향 전해질 흐름을 이용하는 기포 제거 시나리오의 단면도이다.
도 1C는 (전해질의 표면으로 정의되는 평면으로부터) 기울어진 배향을 갖는 웨이퍼의, 수직 침지 경로(z-축)을 따르는 단면도이다.
도 1D는 (전해질의 표면으로 정의되는 평면으로부터) 기울어진 배향을 갖는 웨이퍼의, 웨이퍼 홀더를 포함하는 수직 침지 경로(z-축)를 따르는 단면도이다.
도 2A-2D는 전해질로의 침지 공정 중의 다양한 스테이지에서의 웨이퍼를 개략적으로 도시한다.
도 3은 종래의 사다리꼴 침지 Z-속도 프로파일의 그래프이다.
도 4는 사다리꼴 Z-속도 프로파일을 이용한 경사 웨이퍼 침지(angled wafer immersion)의 단면도이다.
도 5A는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 본원에 기재된 한 양태의 방법을 기술하는 공정 흐름도이다.
도 5B는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 본원에 기재된 한 양태의 방법을 기술하는 공정 흐름도이다.
도 6은 본원에 기재되는 침지 방법의 그래프이다.
도 7은 본원에 기재되는 침지 방법을 이용한 경사 침지의 단면도이다.
도 8은 종래의 사다리꼴 Z-속도 침지가 사용될 때, 전해질로의 웨이퍼의 초기 입수 후 웨이퍼 도금 표면 상에서의 습윤전선 전파와, 웨이퍼 도금 표면의 나머지 절반 상에서의 동일한 습윤전선 전파를 나타낸 도면이다.
도 9는 본원에 기재된 Z-속도 침지 방법이 사용될 때, 전해질로의 웨이퍼의 초기 입수 후 웨이퍼 도금 표면 상에서의 습윤전선 전파와, 웨이퍼 도금 표면의 나머지 절반 상에서의 동일한 습윤전선 전파를 나타낸다.
도 10은 종래의 사다리꼴 Z-속도 침지 프로파일에 비교할 때, 본원에 기재된 방법을 이용하여 개선된 웨이퍼의 막 품질을 보여주는 그래프이다.
개요
앞서 배경기술 부분에서 대략적으로 설명된 바와 같이, 도금 전해질로의 웨이퍼의 침지 동안, 웨이퍼의 도금 아랫면(plating underside)(도금 표면)에 기포가 포획될 수 있다. 이는 웨이퍼가 수평 배향으로(전해질 표면으로 정의되는 평면과 평행한 배향으로) 수직 침지 궤적(vertical immersion trajectory)을 따라 침지될 때 특히 그렇다. 도 1A에, 전기도금 시스템(101)에서 발생하는 통상의 기포-포획 시나리오가 도시된다. 베셀(105)에서, 수직 Z-축을 따라, 수평 배향된 웨이퍼(103)가 전해질을 향해 하강되고, 결국 전해질에 침지된다. 수평 배향된 웨이퍼(103)의 수직 침지에 의해, 공기 기포(109)가 웨이퍼(103)의 아랫면(도금 표면)에 포획된다.
웨이퍼의 도금 표면에 포획된 공기 기포는 많은 문제점을 초래할 수 있다. 기포는 웨이퍼의 도금 표면의 영역이 전해질에 노출되는 것을 막고, 따라서 도금이 이뤄지지 않은 영역을 초래한다. 최종 도금 결함은, 기포가 웨이퍼에 포획되는 시점과 기포가 웨이퍼에 포획된 채 머무르는 시간 길이에 따라, 도금되지 않은 영역, 또는 도금 두께가 감소된 영역으로 나타날 수 있다. 반전된(뒤집힌) 구성에서, 부력이 기포를 웨이퍼의 활성 표면상으로 끌어올리는 경향이 있다. 이들 기포는 웨이퍼 표면에서 제거되기 어려운데, 왜냐하면, 도금 셀은 기포를 웨이퍼 모서리 주변, 웨이퍼 표면으로부터 떨어질 유일한 경로로 이끌 어떠한 내재적인 수단도 갖지 않기 때문이다. 통상적으로, 웨이퍼(103)는, 자신의 중심을 통과하며 도금 표면에 수직인 축을 중심으로 회전한다. 또한, 이러한 회전이 원심력을 통해 기포를 몰아내는 것을 보조하지만, 다수의 더 작은 기포들은 웨이퍼에 부착된 채 유지된다. 따라서 (특히, 수직 침지 궤적과 연결된) 수평 웨이퍼 배향이 하드웨어 구성 및 처리율 관점에서 많은 이점을 가지지만, 가스 포획(gas entrapment) 및 복수의 습윤전선(wetting front), 그리고 이에 따른 결함 형성과 관련해 기술적으로 해결하기 어려운 문제를 초래한다. 포획된 기포의 제거를 촉진하기 위한 한 가지 방법은, 웨이퍼의 도금 표면을 향해 수직방향으로 지향되는 전해질 흐름을 이용하는 것이다. 이는 기포를 몰아내는 것을 보조할 수 있다. 도 1B에 도시된 시나리오(102)와 같이, 도금 용액(plating solution)이 웨이퍼의 도금 표면에 수직인 도관(111)으로부터, 포획된 기포를 몰아내기에 충분한 속력으로 흘러나온다. 도관(111)으로부터의 화살표에 의해 나타나는 바와 같이, 대부분의 흐름이 웨이퍼(103)의 중심으로 향한다. 흐름이 웨이퍼의 표면에 충돌할 때, 흐름은 웨이퍼 표면을 가로질러 방향을 바꿔서, 점선 화살표로 표시되는 바와 같이, 기포를 웨이퍼(103)의 측부를 향해 민다. 이는 침지 시 발생한 기포뿐 아니라 전기도금 동안 형성 또는 표면에 도달하는 기포까지 제거하는 데 도움이 된다. 불행하게도, 이러한 시스템의 강제 대류의 방사방향 불균일성이 불균일한 도금 프로파일을 초래할 수 있다. 이는 전기도금 속도가 국지적 유체 속도의 함수이기 때문이며, 가령, 도 1B에 도시된 바와 같은 시스템의 강제 대류가 웨이퍼 표면을 가로질러 불균일한 속도 프로파일을 야기한다.
앞서 기재된 많은 문제점을 해결하기 위한 한 가지 방법은 경사 웨이퍼 침지(angled wafer immersion)을 이용하는 것이다. 즉, 웨이퍼가 수직 경로를 따라(Z-축을 따라) 전해질로 도입될 때, 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 대해, 웨이퍼가 기울어진 경우이다. 도 1C는, 웨이퍼가 전해질의 표면에 대해 기울어진 동안(이 예에서, 각도 θ만큼 기울어짐), Z-축을 따라 웨이퍼(103)가 전해질(107)로 침지되는 이러한 침지 시나리오(112)를 도시한다. 경사 침지를 이용하는 경우, 다른 경우라면 웨이퍼에 포획될 기포가, 웨이퍼가 기울어져 있기 때문에, 부력의 도움으로, 더 이상 포획되지 않고 대기로 탈출할 수 있다. 또한 단일 습윤전선이 확립되며, 따라서 습윤전선 수렴과 관련된 어떠한 문제점도 없다. 경사 웨이퍼 침지는, Jonathan Reid 외 다수의 2001년05월31일자 미국 특허 6,551,487호 "Methods and Apparatus for Controlled-Angle Wafer Immersion"에 더 상세히 기재되며, 상기 미국 특허는 본원에서 참조로서 포함된다. 기포 형성을 감소시키기 위해, 회전 속도가 경사 침지를 보완할 수 있다.
또 다른 문제는 통상의 웨이퍼 홀더(wafer holder)가 통상, 웨이퍼의 외곽을 따라 웨이퍼를 지지할 뿐 아니라, 웨이퍼를 위치설정하고 회전시키기 위한 일부 수단 및 관련 하드웨어를 가진다는 것이다. 도 1D에 단면도(150)로서 도시된 바와 같이, 수직 침지 경로가 사용될 때, 웨이퍼 자체보다 먼저, 웨이퍼 홀더(170)의 구성요소, 특히, 선행 변부(leading edge)가 전해질과 접촉하게 되는데, 이는 웨이퍼 홀더의 적어도 일부분이, 웨이퍼의 둘레 너머까지 뻗어 있고 웨이퍼 도금 표면에서 돌출되기 때문이다. 웨이퍼의 둘레 주변에서, 도금 표면을 지나 뻗어 있는 웨이퍼 홀더의 선행 변부의 형상 때문에, 이러한 웨이퍼 홀더의 선행 변부가 전해질과 충돌할 때, 공기 기포가 포획된다. 특정 웨이퍼 홀더, 예를 들어, 앞서 기재된 클램쉘 장치는, 이러한 문제점을 최소화하도록 성형되고 구성되지만, 이러한 문제점은 적어도 일부 존재한다.
기포 파열을 보조하기 위해, Bryan Buckalew 외 다수의 미국 특허 7,727,863호 "Sonic Irradiation During Wafer Immersion"에 기재된 초음파 분해(sonication)가 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 초음파 분해, 예를 들면, 미국 특허 7,727,863호에 기재된 초음파 분해가 본원에 기재된 방법과 함께 사용된다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼가 전해질과 충돌한 후, 처음 50ms(밀리초) 이상 동안 초음파 분해가 사용된다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼가 전해질과 충돌한 후, 처음 100ms 이상 동안 초음파 분해가 사용된다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼가 전해질과 충돌한 후 처음 150ms 이상 동안 초음파 분해가 사용된다. 하나의 실시예에서 전체 웨이퍼가 전해질에 침지되는 동안 초음파 분해가 사용된다. 또한, 도금 방식이 점점 더 정교해짐에 따라, 예를 들어, 더 얇고 더 고품질의 도금된 층을 필요로 함에 따라, 예를 들어 경사 웨이퍼 침지를 이용하는 경우라도 공기 포획이 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 종래의 침지 공정을 이용하는 경우, 웨이퍼가 실린 기울어진 웨이퍼 홀더가 도금 용액으로 들어갈 때, 웨이퍼 아래에 공기가 잘못된 배치됨으로써, 적어도 부분적인 공기 포획이 발생한다. 웨이퍼 입구에서 발생하는 웨이퍼 표면 상의 공기 포획으로 인한 웨이퍼의 불완전한 초기 습윤에 의해, 웨이퍼 표면 상으로의 도금 첨가제 분자의 흡착이 열악해 진다. 균일한 첨가제 흡착의 부재(不在)와 열악한 습윤 특성으로 인해, 웨이퍼의 표면상에 열악한 충전 거동(filling behavior), 피팅(pitting) 또는 손실 금속 결함이 발생할 수 있다. 본 발명의 발명자는 신규한 침지 공정이, 예를 들어, 종래의 침지 방법과 함께 사용되는 경사 침지에 비교해서 공기 포획량을 더 감소시킴으로써, 웨이퍼의 도금된 층의 결함률을 낮출 수 있음을 발견했다.
도 2A 내지 2D는 본원에 기재된 침지 방법과 관련하여 언급되는 파라미터를 대략 설명하는 투시도를 도시한다. 도 2A는, 사용되는 장치에 따라, 웨이퍼(240)가 도금 전해질(244)로 들어가기 전에, 도금조(plating bath, 242)에서, 선형 거리(246)를 이동해야 함을 보여준다. 도 2B는 웨이퍼(240)가 (전해질 표면과 평행하는) 수평면에서 일정 각도만큼 기울어져 있음을 보여준다. 바람직한 각도는 약 1도 내지 약 5도, 특정 실시예에서, 약 3도 내지 약 5도이다. 이들 범위는 장치의 풋프린트를 최소로 유지하면서, 앞서 언급된 경사 침지의 이점을 가능하게 한다. 웨이퍼는 전해질로 입수한 후에도 기울어지기만 한다면 전해질까지 자신의 수직 궤적을 따라 기울어질 수 있다. 웨이퍼가 수평방향으로 도입될 때, 전해질로 입수하는 웨이퍼의 선행 변부는 복수의 습윤전선이 아닌 하나의 습윤전선을 만든다. 특정 실시예에서, 침지 규약(immersion protocol) 동안 웨이퍼가 기울어진 각도가 변한다. 이들 실시예에서, "스윙 속도(swing speed)", 즉, 웨이퍼가 수평면에서부터 θ까지 기울어지는 속도가 제어되어, 난류를 만들지 않도록, 따라서 원치 않은 공기 포획을 유도하기 않도록 할 수 있다. 고 처리율 환경에서의 모든 이벤트의 경우처럼, 스윙 속도가 너무 낮은 경우, 처리율이 낮아지고, 스윙 속도가 너무 높은 경우, 난류가 초래될 수 있다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼의 스윙 속도는 초당 약 0.25 내지 10도이다. 또 다른 실시예에서, 스윙 속도는 초당 약 0.25 내지 1.5도이다. 또 다른 실시예에서, 스윙 속도는 초당 약 0.5 내지 1도이다.
하나의 실시예에서, 기울임 각이, 침지 전에 설정되고 침지 공정 동안 일정하게 유지된다. 본원에 기재된 방법은 전해질 위에서 웨이퍼를 수평방향으로 위치설정하고, 웨이퍼를 수평면에서부터 기울이는 단계를 포함하고, 이들 단계는 웨이퍼가 전해질로 입수한 후에도 기울어져 있는 한 임의의 순서로 수행될 수 있다. 웨이퍼를 기울이는 단계는, 웨이퍼를 자신의 Z-축 궤적을 따라 이동시키는 동안, 또는 Z-축을 따라 이동시키기 전에, 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 웨이퍼의 침지 동안 기울임 각이 능동적으로 변한다. 이로 인해, 기포의 포획이 감소될 수 있다. 능동적 기울임 각 제어는 Z-속도 변동에 독립적으로, 또는 Z-속도 변동과 연계하여 사용되어 공기 기포 포획을 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼가 수평면으로부터 제 1 각도만큼 기울어진 채 웨이퍼의 선행 변부가 도금 용액과 접촉하며, 그 후, 웨이퍼의 기울임 정도가 제 2 각도까지로 증가하며, 그 후, 예를 들어, 0도까지로 감소한다. 또 다른 실시예에서, 웨이퍼가 수평면에서 제 1 각도만큼 기울어진 채 웨이퍼의 선행 변부가 도금 용액과 접촉하며, 그 후, 기울임 각도는 최종적으로 0도로 감소하기 전에, 더 작은 기울임 각도로 감소한다.
도 2C는 침지 동안 웨이퍼가 회전할 수 있음을 도시한다. 기울임처럼, 웨이퍼 회전은, 전해질로 입수 후에도 회전 중인 한 전해질로의 웨이퍼의 수직 궤적을 따르는 임의의 시점에서 구현될 수 있다. 도 2D는 전해질(244)에 침지될 때 기울어지거나 회전하는 웨이퍼(240)를 도시한다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼 침지를 위해, 회전 속도는 200㎜ 직경 웨이퍼에 대해 약 10rmp 내지 180rpm이며, 300㎜ 웨이퍼에 대해 약 5rpm 내지 180rpm이고, 450㎜ 웨이퍼에 대해 약 5rpm 내지 약 150rpm이다. 서로 다른 회전 속도가, 침지(제 1 회전 속도)와 도금(제 2 회전 속도), 그리고 또한 후-도금(추가적인 도금 속도)에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는, 예를 들어, 도금된 웨이퍼로부터 전해질을 헹굴 때, 웨이퍼를 도금조로부터 제거한 후, 웨이퍼로부터 전해질을 회수하기 위한 특정 속도로 스핀 운동할 수 있다. 이들은, 경사 침지법을 수행하기 위한 예시적 하드웨어와 함께, (앞서 언급된) 미국 특허 6,551,487호에 더 구체적으로 기재되어 있다. 도 3은 종래의 경사 침지 규약의 그래프이며, 여기서 수직 궤적 속도, "Z-속도"는 y-축, 웨이퍼 홀더 위치는 x-축을 따라 나타난다. x-축에서, 전해질 표면에 대한 웨이퍼 홀더 위치가 보고되며, 여기서, 양의 거리(밀리미터 단위)는 전해질 위의 위치이며, 0은 전해질 표면이며, 음의 거리는 전해질 수면 아래 위치이다. 이 프로파일은, 웨이퍼 자체보다 먼저 전해질과 접촉하는 웨이퍼의 외곽부를 따라 뻗어 있는 임의의 연결된 하드웨어를 갖는 클램쉘 웨이퍼 홀더를 이용한 웨이퍼 침지를 나타낸다.
도 3의 침지 규약에서, 웨이퍼가 수평면으로부터 이미 기울어져 있고 침지 동안 그 각도를 유지한다고 가정하면, 웨이퍼는 전해질 위 정지 위치(resting position)로부터 Z-축을 따라 전해질 쪽으로 이동된다. 이 예에서, 웨이퍼는 또한 침지 동안에도 회전한다. 상기 웨이퍼 홀더는 도금 용액의 표면 위 입수 위치(entry position)에서 시작되고, 전해질의 표면 위에서 예를 들어, 70-110㎜/s의 범위의 일정한 Z-속도까지로 가속되고, 전해질 쪽으로 이동한다. 웨이퍼는 이 Z-속도로 용액과 만나고, 최종 (도금) 위치 위 약 4-7㎜까지 웨이퍼의 대부분이 침지되는 동안, 상기 Z-속도는 일정하게 유지되며, 여기서 웨이퍼 홀더가 감속하기 시작하고 도금 위치에서 정지하게 된다. 이러한 침지 Z-속도 프로파일은 대략 사다리꼴의 형태를 취하며, 종종 "사다리꼴" Z-속도 곡선이라고 지칭된다.
도 3의 예에서, 웨이퍼 홀더의 선행 변부가 전해질 표면 위 40㎜에서 시작한다. 전해질 표면 위 약 30㎜의 거리에서 약 100㎜/s의 속도에 도달할 때까지, 상기 웨이퍼는 Z-축을 따라 전해질 쪽으로 가속된다. 그 후, 웨이퍼 홀더의 선행 변부가 전해질과 접촉할 때까지(x-축의 0인 곳, 점선(300)으로 표시됨), Z-속도가 약 100㎜/s로 일정하게 유지된다. 그 후 곧, 웨이퍼 자체의 선행 변부가 전해질과 접촉한다(x-축의 약 -2㎜인 곳, 점선(305)으로 표시됨). x-축의 약 -10㎜인 곳에서, 웨이퍼의 대략 절반이 전해질에 침지된다. x-축의 약 -15㎜에서, 웨이퍼는 전해질에 완전히 침지된다(점선(310)으로 표시됨). 이 지점 바로 전에, Z-속도가 침지의 대부분 동안 사용되는 100㎜/s에서 감소한다. 웨이퍼 홀더의 후속 변부(following edge)가 약 -16㎜에서(점선(320)으로 표시됨) 완전히 침지된다. 웨이퍼 홀더의 선행 변부가 전해질의 표면 아래 약 18㎜에 있을 때(x-축의 -18㎜)까지 감속이 계속되고, 이는 통상적인 도금 깊이이다.
Z-속도 침지 규약과 관련된 약간의 문제점이 있다. 도 4는 사다리꼴 Z-속도 프로파일을 이용하는 웨이퍼 침지 공정(400)의 단면도를 도시한다. 웨이퍼 홀더(420)는 웨이퍼(415)를 고정한다. 웨이퍼(415)는 회전하고, 도 3과 관련해 기재된 바 있는 Z-축 궤적을 따라 전해질(410)로 침지되며, 도금조(405)에 유지된다. 이 다이어그램은, 웨이퍼가 전해질로 약 절반만큼 침지된 스냅샷을 나타낸다. 관련 문제는 두 가지 큰 문제로 나뉠 수 있다.
첫 번째 문제는 웨이퍼가 용액과 충돌할 때의 Z-속도가 웨이퍼 변부에 포획된 공기의 충분한 제거를 보장하지 않는다는 것이며, 이는 (궁극적으로) 피트 결함(pit defect)을 초래하는 웨이퍼의 선행 측부에서의 불완전한 습윤을 초래할 수 있다. 웨이퍼 홀더가 전해질의 표면과 충돌함으로써, (전해질 표면에 대한) 전단 및 수직 응력이 웨이퍼 변부에서 포획된 모든 공기 주머니에 쌓일 수 있다. 또한, 웨이퍼의 둘레 너머까지 뻗어 있고, 예를 들어 Z-방향으로 웨이퍼 도금 표면 너머까지 뻗어 있는 웨이퍼 홀더의 부분이 공기 포획을 높일 수 있다. 전해질 표면과의 충돌에 의해, 공기 주머니 내부 압력이 상당히 증가할 수 있다. 충돌 속도가 불충분한 경우, 공기 주머니가 제자리에 머무르거나 더 작은 공기 주머니로 쪼개져서, 웨이퍼 표면의 열악한 습윤을 초래할 수 있다. 공기 주머니를 몰아내기 위한 충분한 압력 구축을 야기하기 위해, 충돌 시에 약 120㎜/s 내지 약 300㎜/s의 최소 Z-축 속도가 요구됨이 발견되었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더가 전해질 표면과 충돌할 때, 도금 셀(405)에서, 변위된 전해질이 둑을 흘러 넘고(425로 표시됨), 그동안 웨이퍼 도금 표면 아래 전해질이, 도 4의 수평 방향 점선 화살표로 나타나는 바와 같이, 웨이퍼의 표면을 따라 전파되는 습윤 파면(wetting wave front)을 형성한다. 습윤 파면의 선행 변부(430)가 도 4에도 도시된다.
현재의 사다리꼴 프로파일이 갖는 두 번째 문제는 단일 습윤 파면이 형성되고, 상기 단일 습윤 파면이 전해질의 표면과 웨이퍼 도금 표면 간의 계면을 따라 이동함에 따라 최종적으로 파열된다는 것이다. 이는, 최고조에 도달한 후, 파도를 계속 전파하기 위한 에너지의 손실로 인해 부서지는(붕괴하는) 해변의 파도와 유사하다. 이 파도 붕괴는 전해질에 많은 양의 기포 형성을 야기하며, 그 후 웨이퍼 표면에 부착된 기포가 공동(void) 및 손실 금속(missing metal) 결함을 초래한다. 따라서 사다리꼴 프로파일에서 웨이퍼의 대부분의 침지를 통한 일정한 Z-속도가 변동없이, 웨이퍼 침지의 제 1 주기에서 파도의 구축을 야기하고, 침지의 뒷부분에서의 파도의 붕괴를 야기한다.
반드시 그런 것은 아니지만, 파도 속도가 파도가 전파되는 기저 벌크 용액의 속도에 가깝게 정합되지 않을 때, 습윤 파면(wetting wave front)은 분해되는 경향이 있다. 액체 속성 및 도금 용액을 담는 셀의 기하학적 형태에 따라, 파도와 벌크 용액 간 속도 차이가 기준 값(cutoff value)보다 클 때 파도는 붕괴한다. 따라서 파면이 붕괴하는 것을 방지하기 위해, 파도의 형성 및 전파를 제어하도록, 웨이퍼 침지 동안의 가변 속도 웨이퍼 입수 프로파일이 요구됨이 발견되었다.
방법
웨이퍼를 도금조(plating bath)의 전해질로 침지하는 방법이 여기에 기재된다. 일반적으로, 여기에 기재된 방법은, 웨이퍼를 수평방향으로 전해질 위 제 1 높이로 위치설정하는 단계(웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면에 의해 정의된 평면에 평행함)와, (b) 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면에 의해 정의된 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 웨이퍼를 기울이는 단계와, (c) 웨이퍼의 침지 동안 전해질 습윤 파면(wetting wave front)이 유지되도록 웨이퍼를 전해질 내로 이동시키는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼는 5도 이하의 각도만큼 기울여진다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼는 약 1도와 약 5도의 각도로 기울여 진다. 일부 실시예에서, 웨이퍼가 약 3도 내지 5도의 각도로 기울여 진다. 더 구체적 실시예에서, 상기 방법은, 전해질로 입수하는 선행 변부 근방의 웨이퍼 표면 상으로의 공기의 포획을 최소화하기에 충분한 특정 속도(가속, 일정한 속도, 또는 감속)로 웨이퍼를 전해질로 도입시키는 단계를 포함한다. 웨이퍼 Z-속도는 습윤 파면을 유지하도록, 즉, 침지 동안 파도가 붕괴되지 않게 하도록 충분한 속도로 감속된다. 웨이퍼의 제 1 부분이 침지된 후 제 2 속도에서 감속이 중단되고, 다시 가속이 이행되어, 파면이 붕괴되지 않게 한다. 가속이 제 3 속도까지 유지되고, Z-속도 프로파일의 최종 부분에서 정지될 때까지 다시 감속되는 것이 사용된다. 웨이퍼의 뒷부분이 침지될 때, 즉, 웨이퍼의 점차 작아지는 영역이 침지되는 중이고, 따라서 완전 침지를 위해 습윤 파면이 이러한 점차 작아지는 영역을 가로질러 전파될 때, 최종 감속이 사용되어 기포 형성을 최소화할 수 있다. 웨이퍼는 제 3 속도에 도달한 점과 정지될 때까지 감속하는 동안 사이 임의의 포인트에서 완전히 침지된다.
도 5A는 이러한 침지를 수행하기 위한 방법(500)의 양태를 도시한다. 웨이퍼가 전해질 위에 대략적으로 위치하고, 웨이퍼가 전해질로 입수되기 전에 기울어진다고 가정하면, 웨이퍼는 Z-축 궤적을 따라 전해질 쪽으로 제 1 속도로 이동된다(505). 또한 본원에 기재된 바와 같이 웨이퍼가 회전할 수 있다. 제 1 (Z) 속도에 도달하면, 그 후, 웨이퍼는 제 1 속도에서 제 2 (Z) 속도로 감속한다(510). 제 1 속도에서, 또는 제 2 속도로의 감속 중에, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수하며, 선택사항으로서, 웨이퍼가 입수 동안 회전한다. 하나의 실시예에서, 제 1 속도는 약 120㎜/s 내지 300㎜/s이며, 또 다른 실시예에서, 약 120㎜/s 내지 약 175㎜/s이고, 또 다른 실시예에서, 약 120㎜/s 내지 160㎜/s이다. 일부 실시예에서, 약 200-300㎜/s의 높은 속도가 사용된다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼가 제 1 속도로 전해질로 입수할 때, Z-속도는 웨이퍼의 선행 변부가 전해질의 표면과 접촉할 때부터 시작해 약 10㎳ 내지 약 80㎳으로 일정하게 유지되며, 하나의 실시예에서, 제 1 속도는, 제 2 속도로의 감속 전까지 약 50㎳ 동안 유지된다.
하나의 실시예에서, 제 1 속도로부터 제 2 속도로의 감속 중에 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수된다. 하나의 실시예에서, 제 2 속도는 약 40㎜/s 내지 약 110㎜/s이고, 또 다른 실시예에서, 약 50㎜/s 내지 약 70㎜/s이며, 또 다른 실시예에서 약 55㎜/s 내지 약 65㎜/s이다. 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수되면, 웨이퍼의 제 1 부분이 침지된다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼의 평판형 도금 표면의 약 25% 내지 약 75%가 전해질로 침지될 때까지, 제 1 속도에서 제 2 속도로의 감속이 계속되고, 또 다른 실시예에서, 웨이퍼 도금 표면의 약 50%가 침지될 때까지 감속이 계속된다.
제 2 속도에 도달한 후, Z-속도가 제 2 속도로 유지되는 시간 주기가 존재할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제 2 Z-속도가 약 50㎳ 내지 약 120㎳ 동안, 하나의 실시예에서, 약 100㎳ 동안 일정하게 유지된다. 하나의 실시예에서, 제 2 속도에서 머무르지 않는다, 즉, 제 2 속도에 도달하면, Z-속도가 제 3 속도로 가속된다(515). 하나의 실시예에서, 제 3 속도는 제 1 속도보다 낮다. 하나의 실시예에서, 제 3 속도는 약 100㎜/s 내지 약 140㎜/s이며, 또 다른 실시예에서, 약 120㎜/s 내지 약 140㎜/s이며, 또 다른 실시예에서 약 130㎜/s 내지 약 140㎜/s이다.
하나의 실시예에서, 제 2 속도에서 제 3 속도로의 가속 동안, 웨이퍼의 상당한 부분이 전해질에 침지된다. 이러한 개시의 목적으로, 웨이퍼의 "상당한 부분"은, 제 1 속도로부터 제 2 속도로의 감속 중에 침지되는 앞서 언급된 제 1 부분과, 제 2 속도에서 제 3 속도로의 가속 동안 침지되는 웨이퍼 표면의 제 2 부분을 포함하는 웨이퍼 도금 표면의 총 영역을 의미하며, 최대 웨이퍼 도금 표면의 약 75% 내지 약 95%를 포함한다. 제 3 (Z) 속도에 도달한 후, Z-속도는 제 3 속도에서 정지상태(stop)까지 감속한다(520). 제 3 속도에서, 또는 제 3 속도에서 정지상태로의 감속 중에, 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질에 완전히 침지된다. 하나의 실시예에서, 제 3 속도에서 정지상태로의 감속 중에 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질에 완전히 침지된다. 웨이퍼가 전해질에 완전히 침지된 후, 방법(500)이 수행된다. 특정 실시예에서, 도금 동안 웨이퍼가 약 15㎜ 내지 약 35㎜의 깊이까지 침지되고, 또 다른 실시예에서, 약 15㎜ 내지 약 20㎜의 깊이까지 침지되며, 또 다른 실시예에서, 약 16㎜ 내지 약 18㎜의 깊이까지 침지된다. 앞서 언급된 바와 같이, 선택사항으로서, 웨이퍼의 회전 속도가 침지 동안 사용되는 속도에서 전기도금에 더 적합한 속도로 변할 수 있다.
예를 들어, 침지 동안 웨이퍼의 하나의 부분이 전해질에 노출되고, 다른 부분은 노출되지 않기 때문에, 침지에 걸리는 총 시간이 중요할 수 있다. 도금 조건, 종자 층(seed layer)의 두께 등에 따라, 웨이퍼를 가능한 신속하게 침지하는 것이 중요할 수 있다. 이는 공기 포획을 감소시킬 필요성과 균형을 이룰 필요가 있다. 하나의 실시예에서, 침지에 걸리는 총 시간(즉, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수하는 시점에서부터, 웨이퍼가 전해질에 완전히 침지될 때까지)은 300밀리초(millisecond) 미만, 또 다른 실시예에서, 250밀리초 미만, 또 다른 실시예에서는 200밀리초 미만이다. 하나의 실시예에서, 가속도 및 감속도가 비교될 수 있다. 하나의 실시예에서, 가속도 및 감속도의 범위는, 서로에 독립적으로, 약 0.1m/s2 및 약 7.5m/s2, 또 다른 실시예에서, 약 1.5m/s2 내지 약 6m/s2, 또 다른 실시예에서, 약 2.5m/s2 내지 약 4m/s2이다.
도 5B는 능동 기울임 각 제어를 이용하여 공기 기포 포획을 감소시키는 침지 규약의 하나의 실시예에 대한 공정 흐름(501)을 도시한다. 이 규약은 도 5A에 도시된 공정과 조합될 수 있고, 또한, 독립적으로, 가령 종래의 Z-속도 프로파일을 갖고 사용될 수 있다. 도 5B에 도시된 실시예에서, 공정이, 웨이퍼를 제 1 각도만큼 기울이는 동작(535)에서 시작하고, 동작(540)에서 웨이퍼를 제 1 각도만큼 기울이고, 선택사항으로서, 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시킨다. 그 후, 동작(545)에서, 웨이퍼가 침지되는 동안 기울임 각이 제 2 각도로 증가하고, 그 후, 동작(550)에서, 기울임 각을, 통상 0도까지로 감소시킨다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 시퀀스는 도 5A에 기재된 공정 시퀀스와 조합될 수 있다. 예를 들어, 기울임 각의 증가가, 제 1, 제 2, 또는 제 3 Z-속도 중 임의의 속도에서 나타날 수 있다. 일부 실시예에서, 기울임 각이 0까지 감소하기 전에, 기울임 각은 약 1-5도이다. 한 가지 구체적 예를 들면, 웨이퍼가 먼저 1.4도로 기울여지고, 웨이퍼가 1.4도로 기울여진 채로 웨이퍼의 선행 변부가 도금 용액에 접촉한다. 이 시간대 동안 Z-속도가 제 1 속도이거나 웨이퍼는 제 2 속도로 감속될 수 있다. 그 후, 기울임이 4도까지 증가되며, Z-속도가 제 3 속도까지 가속될 수 있다. 그리고 마지막으로, 웨이퍼 기울기가 0도까지 감소되며, 웨이퍼가 수평 배향이 된다. 또 다른 실시예에서, 도 5B에 도시된 공정이 종래의 사다리꼴 Z-속도 프로파일을 갖고 사용된다. 이러한 실시예에서, 기포 포획을 감소시키는 것이 나타난다. 일부 실시예에서, 웨이퍼가 제 1 각도로 전기도금 용액과 접촉한 후, 그리고 최후로 기울임 각도를 0도로 감소시키기 전에, 웨이퍼의 기울임 각도가 더 작은 기울임 각도(0도는 아님)까지로 감소한다.
도 6은 도 5A에 도시된 공정에 기재된 바와 같은 침지 방법의 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같아, y-축이 웨이퍼 홀더의 Z-속도를 도시하고, x-축은 전해질 표면에 대한 웨이퍼 홀더 위치를 도시한다. 또한, 이 예에서, 클램쉘 웨이퍼 홀더가 사용되었다. 도 3과 관련하여 기재된 종래의 사다리꼴 Z-속도 프로파일이, 비교를 위해, 도 6에 중첩된다. 이 예에서, 앞서 기재된 바와 같이 웨이퍼가 일정 각도로 기울여 진다고 가정하면, (클램쉘) 웨이퍼 홀더의 선행 변부는 전해질 표면으로부터 약 30㎜인 위치에서 시작한다. 웨이퍼가 Z-축을 따라 전해질 쪽으로 이동하고, 약 150㎜/s까지로 가속된다. 이러한 제 1 속도에서, 웨이퍼 홀더가 전해질 표면과 접촉하고(점선(600)으로 표시됨), 제 1 속도로부터 제 2 속도(이 예에서, 약 60㎜/s)로의 감속이 시작된다. 약 -2㎜에서 웨이퍼의 선행 변부가 전해질에 닿는다(점선(605)으로 표시됨). 이 예에서, 제 1 감속 단계 동안, 웨이퍼의 대략 절반이 침지된다. 하나의 실시예에서, 제 2 속도에 도달할 때와 동시에 웨이퍼의 약 절반이 침지된다. 제 2 속도에 도달하면, 웨이퍼의 Z-속도는 제 2 속도에서 제 3 속도(이 예에서, 약 130㎜/s)로 다시 한 번 가속된다. 이러한 가속 단계 동안, 웨이퍼의 나머지 침지되지 않은 부분 중 작은 부분을 제외한 모든 부분이 침지된다. 제 3 속도에 도달하면, 감속 단계가 시작되고, 거의 그때, 웨이퍼 홀더의 작은 부분이 침지된 채 웨이퍼 도금 표면이 완전히 침지된다(점선(610)으로 표시됨). 제 3 속도에서 정지상태로의 최종 감속 중에, 웨이퍼 홀더의 최종 부분이 침지된다(점선(620)으로 표시됨). 웨이퍼가 희망 도금 깊이(이 예에서는, 전해질 표면 아래 약 18㎜)(그래프 상의 -18㎜)에 도달할 때까지 Z-모션이 계속된다.
도 7은 본원에 기재된 침지 방법을 이용한 경사 침지의 단면도이다. 도 7은 도 4와 유사하지만, 도 7에서, 도시된 침지(700)는 앞서 기재된 본 발명의 Z-속도 프로파일을 이용한다. 이 도시에서, 전해질의 습윤 파면(705)이 안정적이며, 종래의 침지 방법을 이용하는 경우와 달리 붕괴되지 않는다.
한 가지 실시예는 웨이퍼를 도금조(plating bath)의 전해질로 침지하는 방법이며, 상기 방법은 (a) 전해질 위 제 1 높이에서 웨이퍼를 수평방향으로 위치 설정하는 단계(웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면에 의해 정의되는 평면에 평행함)와, (b) 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 전해질의 표면에 의해 정의되는 평면에 더 이상 평행하지 않도록 약 1도 내지 약 5도의 각도로 웨이퍼를 기울이는 단계와, (c) 웨이퍼의 평판형 도금 표면에 수직이며, 웨이퍼의 중심을 통과하는 축을 따라 웨이퍼를 회전시키는 단계와, (d) 전해질의 표면에 의해 정의된 평면에 실질적을 수직인 궤적을 따라, 약 120㎜/s 내지 약 300㎜/s의 제 1 속도로 웨이퍼를 전해질을 향해 이동시키는 단계와, (e) 웨이퍼를 약 40㎜/s 내지 약 80㎜/s의 제 2 속도로 감속하는 단계(제 1 속도에서, 또는 제 1 속도에서 제 2 속도로의 감속 중에, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수하고, 상기 제 1 속도에서 제 2 속도로의 감속 중에 평판형 도금 표면의 약 40% 내지 약 60%가 침지된다)와, (f) 제 2 속도에서, 약 100㎜/s 내지 약 140㎜/s의 제 3 속도로 웨이퍼를 가속하는 단계(가속은 평판형 도금 표면의 적어도 약 75%가 전해질에 침지될 때까지 계속됨)와, (g) 제 3 속도에서, 제 2 높이의 정지상태까지로 감속하는 단계(제 3 속도에서, 또는 제 3 속도에서 정지상태로의 감속 중에, 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 전해질에 완전히 침지됨)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼의 평판형 도금 표면의 약 50%가 전해질에 침지될 때까지 제 1 속도에서 제 2 속도로의 감속이 계속된다. 하나의 실시예에서, 제 2 속도로의 감속 중에 웨이퍼의 선행 변부가 전해질로 입수한다. 또 다른 실시예에서, 제 3 속도는 제 1 속도보다 낮다. 하나의 실시예에서, (c)는 200㎜ 웨이퍼의 경우 약 10rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 300㎜ 웨이퍼의 경우 약 5rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 그리고 450㎜ 웨이퍼의 경우 약 5rpm 내지 150rpm의 회전 속도를 포함한다. 하나의 실시예에서, 제 3 속도에서 정지상태로의 감속 중에 웨이퍼가 전해질에 완전히 침지된다. 하나의 실시예에서, 침지에 걸리는 총 시간(즉, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질에 입수하는 시점부터, 웨이퍼가 전해질에 완전히 침지될 때까지)가 300밀리초 미만이다.
한 가지 실시예는 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법이며, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 수평면에 대해 기울인 채, 제 1 병진운동 속도로 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉하는 단계와, 그 후 이어지는 (b) 웨이퍼를 도금 용액에 부분적으로 침지한 채 제 2 병진운동 속도로 웨이퍼의 속도를 늦추는 단계와, (c) 웨이퍼가 도금 용액에 완전히 침지되기 전에 웨이퍼의 속도를 제 3 속도로 높이는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예는 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법이며, 상기 방법은, 웨이퍼를 수평면에 대해 기울인 채, 도금 용액을 향한 방향으로 적어도 약 120㎜/s의 제 1 병진운동 속도로 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다.
본원에 기재된 방법은, 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 홀더의 초기 충돌로 인한 공기 포획이 감소되는 방식으로, 그리고 공기 포획도 최소화하면서 웨이퍼의 침지 전체에 걸쳐 전해질 습윤 파면이 유지되는(즉, 파면이 웨이퍼 도금 표면을 가로질러 전파되는 동안 상기 파면이 붕괴되지 않는) 방식으로, 웨이퍼가 이동되도록 하는 전해질로의 웨이퍼 입수를 설명한다.
장치
본 발명의 또 다른 양태는 본원에 기재된 방법을 이루도록 구성된 장치이다. 적합한 장치는 본 발명에 따라 공정 동작을 수행하기 위한 하드웨어, 및 공정 동작을 제어하기 위한 명령을 갖는 시스템 제어기를 포함한다.
본원에 기재된 방법을 수행하기 위한 적합한 장치는, 기재된 실시예에 적합한 속도, 각, 회전, 스윙 속도, 가속, 감속으로 웨이퍼 이동을 제공해야 한다. 이러한 장치의 회전 구동 구성요소는 광범위한 웨이퍼 홀더 회전 속도와 Z-속도(일정하거나 그렇지 않음)를 제공하여, 기재된 기울임 각으로, 웨이퍼의 선행 변부가 전해질과 만나는 시점에서부터 웨이퍼가 완전히 침지될 때까지, 300밀리초 내에 웨이퍼를 침지할 수 있다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼 홀더의 회전 수단은 약 1rpm 내지 약 600rpm의 속도로 웨이퍼를 회전시킬 수 있다. 하나의 실시예에서, Z-축을 따라 웨이퍼 홀더를 이동시키기 위한 액추에이터가 0 내지 약 300밀리미터/초의 속도의 선형 양방향 움직임을 제공한다. 또한 웨이퍼 홀더는, 기재된 바와 같이 웨이퍼를 기울일 수 있어야 한다. 그 밖의 다른 웨이퍼 홀더 구성요소가 본원에 기재된 방법을 이행하도록 사용될 수 있지만, 웨이퍼 홀더의 바람직한 예시로는 미국 특허 제6,156,167호 및 제6,139,712호에 기재된 클램쉘 장치가 있다. 클램쉘이 장치의 웨이퍼 홀더 구성요소로서 사용되는 경우, 클램쉘은 필수적인 전기 접촉부, 고정 및 회전 구성요소 등을 갖기 때문에, 그 밖의 다른 구성요소가 클램쉘용 위치설정 요소를 포함한다.
한 가지 실시예는 도금 장치이며, 상기 도금 장치는, (a) 도금 용액으로의 침지 동안 웨이퍼를 수평방향에서부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더와, (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버와, (c) 웨이퍼가 도금 용액에 입수할 때, 적어도 약 120㎜/s의 속도로, 도금 용액을 향한 방향으로 기울여진 웨이퍼를 전달하도록 구성 또는 설계된 제어기를 포함한다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼 속도는 약 140㎜/s 내지 300㎜/s이다. 하나의 실시예에서, 웨이퍼의 선행 변부가 도금 용액에 접촉할 때 웨이퍼 속도는 적어도 약 120㎜/s이다. 예를 들어, 웨이퍼 홀더는, 캘리포니아 산호세에 소재하는 노벨러스 시스템즈 사(Novellus Systems, Inc.)의 클램쉘 웨이퍼 홀더일 수 있다. 제어기는, 예를 들어, 본원에 기재된 방법의 수요에 적합하도록 수정된 상용화된 제어기일 수 있다. 이러한 제어기의 한 가지 예로는, 캘리포니아, 토런스에 소재하는 아이에이아이 아메리카 사(IAI America, Inc.)에 의해 판매되는 제어기가 있다.
한 가지 실시예로 도금 장치가 있으며, 상기 장치는, (a) 도금 용액으로의 침지 동안 수평면으로부터 웨이퍼를 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더와, (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버와, (c) 웨이퍼가 용액에 침지될 때, 도금 용액을 향하는 방향으로 기울어진 웨이퍼를 가변 속도로 전달하도록 구성 또는 설계된 제어기를 포함한다. 하나의 실시예에서, 제 1 속도에서, 기울어진 웨이퍼의 선행 변부가 도금 용액과 접촉하고, 그 후, 웨이퍼가 도금 용액에 부분적으로 침지된 채 웨이퍼의 속도가 제 2 속도로 늦춰지고, 최종적으로 웨이퍼가 완전히 침지되기 전에 웨이퍼의 속도가 제 3 속도로 높아지도록, 제어기가 설계 또는 구성된다.
한 가지 실시예는 도금 장치이며, 상기 도금 장치는 (a) 도금 용액으로의 침지 동안 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더와, (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버와, (c) 제 1 각만큼 웨이퍼를 기울이고, 그 후, 웨이퍼를 상기 제 1 각으로 기울인 채 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키고, 기울임 각을 제 2 각으로 증가시키고, 그 후, 기울임 각을 0도로 감소시키기 위한 프로그램 명령을 갖는 제어기를 포함한다.
본 발명의 실시예는 하나 이상의 컴퓨터 시스템에 저장되거나 상기 하나 이상의 컴퓨터 시스템을 통해 전달되는 데이터와 관련된 다양한 공정을 이용할 수 있다. 또한 본원에 기재된 실시예는 이들 동작을 수행하기 위한 장치, 가령, 컴퓨터 및 마이크로제어기와 관련된다. 이들 장치 및 공정은, 앞서 기재된 방법 및 상기 방법을 수행하도록 설계된 장치의 웨이퍼 위치설정 파라미터를 제어하도록 사용될 수 있다. 제어 장치는 요구되는 목적을 위해 특수하게 구성된 것이거나, 선택적으로 활성화되거나 컴퓨터에 저장되는 컴퓨터 프로그램 및/또는 데이터 구조에 의해 재설정된 범용 컴퓨터일 수 있다. 본원에서 제시되는 공정은 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 그 밖의 다른 장치와 관련되지 않는다. 구체적으로, 본원의 사상에 따라 써진 프로그램을 이용해 다양한 범용 머신이 사용될 수 있거나, 요구되는 방법 단계들을 수행 및/또는 제어하도록 더 특수화된 장치를 구성하는 것이 더 편리할 수 있다.
패터닝 방법/장치:
본원에 기재된 장치/공정은 리소그래피 패터닝 툴 또는 공정(예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이, LED, 광기전 패널 등의 제조 또는 제작을 위한 리소그래피 패터닝 툴 또는 공정)과 함께 조합되어 사용될 수 있다. 반드시 그런 것은 아니더라도 일반적으로, 이러한 툴/공정은 공통의 제조 설비에서 다함께 사용되거나 실시될 것이다. 일반적으로, 막(film)의 리소그래피 패터닝은, (1) 스핀-온(spin-on) 또는 분사(spray-on) 툴을 이용해, 작업 부재(즉, 기판)에 포토레지스트를 도포하는 단계, (2) 고온 플레이트 또는 노 또는 UV 경화 툴을 이용해 포토레지스트를 경화하는 단계, (3) 툴, 가령, 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)을 이용해, 상기 포토레지스트를 가시광, 또는 UV 광, 또는 x-선 광에 노출시키는 단계, (4) 레지스트를 현상하여 레지스트를 선택적으로 제거하고, 툴(가령, 습식 벤치)을 이용해 패터닝하는 단계, (5) 건식 또는 플라스마 보조 에칭 툴을 이용해 레지스트 패턴을 아래 위치하는 막 또는 작업 부재로 전사하는 단계, (6) 툴(가령, RF 또는 마이크로파 플라스마 레지스트 스트리퍼)을 이용해 레지스트를 제거하는 단계, 중 일부 또는 모든 단계를 포함하고, 각각의 단계는 복수의 가능한 툴을 이용해 가능해진다. 하나의 실시예에서, 리소그래피 툴이 웨이퍼를 패터닝하여, 비아 및 트렌치를 형성하고, 상기 비아 및 트렌치는 구리 전기증착 툴을 이용해 충전될 수 있다. 본원의 방법이 사용되어, 예를 들어, 구리 종자 층(copper seed layer)을 갖는 웨이퍼를 전해질조로 침지할 수 있으며, 웨이퍼 상의 특징부들이, 예를 들어, 구리로 충전된다. 덧붙이자면, 방법은 앞서 기재된 하나 이상의 단계 (1)-(6)를 포함한다.
예시
다음의 예시들을 참조하여 본 발명이 더 이해되며, 상기 예시들은 예에 불과하다. 본 발명의 범위는 예시로 든 실시예로 한정되지 않으며, 상기 예시는 본 발명의 양태를 설명하기 위한 것에 불과하다. 기능적으로 동등한 임의의 방법이 본 발명의 범위 내에 있다. 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터, 본원에 기재된 것에 추가로, 본 발명의 다양한 변형이 해당업계 종사자에게 자명할 것이다. 덧붙이자면, 이러한 변형은 첨부된 청구항의 범위 내에 있다. 예를 들어, 해당업계 종사자라면, 특정 물질이, 현재 이용 가능하지 않더라도, 본원에 기재된 물질의 동등물 및/또는 대안으로 이용가능해질 것임을 알 것이다.
예시 1
웨이퍼를 도금 용액(plating solution)으로 침지하는 본원에 기재된 방법을 이용하고 클램쉘(앞의 기재를 참조) 웨이퍼 홀더를 이용한 웨이퍼의 습윤 거동이 연구되었다. 이 연구에서, 300㎜ 웨이퍼가 사용되었다. 예를 들어 도 3 및 4에 기재된 바와 같은 종래의 사다리꼴 Z-속도 프로파일과, 예를 들어 도 6 및 7과 관련해 본원에 기재된 실시예에 따르는 방법을 이용해, 웨이퍼가 전해질에 침지되었다. 기재된 바와 같이, 상기 웨이퍼는 기울여지고, 회전되며, 그 후 침지된다. 그 후, 종래의 침지 vs. 개선된 침지로부터 도출된 웨이퍼 표면 품질이 비교되었다.
사다리꼴 Z-속도 침지를 이용해 침지되는 웨이퍼가 증가된 공기 포획의 증거를 보여줬고, 개선된 방법을 이용해 침지된 웨이퍼와 관련하여 습윤 파면의 붕괴를 보여줬다. 종래의 사다리꼴 Z-속도 침지를 이용해 침지되는 웨이퍼는 훨씬 더 높은 수준의 도금 표면 상의 습윤되지 않은 면적을 가졌다.
도 8은 종래의 사다리꼴 Z-속도 침지가 사용될 때, 전해질로의 웨이퍼의 초기 입수 직후의 웨이퍼의 도금 표면에 대한 스냅샷(좌측)에서의 습윤전선 전파와, 웨이퍼 도금 표면의 나머지 절반에 대한 추후 스냅샷(우측)에서의 동일한 습윤전선 전파를 나타낸다. 도 8에서 습윤 파면 전파의 방향이, 즉, (도시된 바와 같이) 웨이퍼 표면의 상단 좌측에서부터 웨이퍼 표면의 하단 우측으로의 점선 화살표로 나타난다. 이러한 예에서, 100㎜/s에서(일정한 속도로) 웨이퍼 홀더/웨이퍼가 전해질로 입수했다. 접촉선(800a)은 전해질이 웨이퍼와 만나는 습윤전선을 가리킨다. 선(800a)의 좌측에 있는 웨이퍼의 부분은, 전해질과 충돌한 후의 웨이퍼의 침지된 부분이다. 웨이퍼가 전해질과 충돌하는 영역(805)에서, 공기 포획의 증거가 있으며 열악한 습윤이 관찰된다. 예를 들어, 침지 후에 비-습윤된 영역(805)이 웨이퍼에 남겨진다. 예를 들어, 웨이퍼를 인덱싱하고, 어느 부분이 전해질과 먼저 충돌하는지를 추적함으로써, 충격 영역이 결정될 수 있다. 또한, 웨이퍼의 표면 위에서 비-습윤된 영역(침지 후)이, 침지 동안 습윤 파면(800a)과 함께 움직이는 기포(810)의 증거이다. 실질적으로 일정한 100㎜/s로 속도가 유지되기 때문에, 800b로 나타나는 바와 같이, 습윤전선이 구축되고, 결국 붕괴되며, 파면이 지니는 많은 양의 기포(일부는 웨이퍼 표면 뒤에 남겨짐)가 형성된다.
도 9는, 본원에 기재된 개선된 Z-속도 침지 방법이 사용된 경우, 전해질로의 웨이퍼의 초기 입수 후 웨이퍼 도금 표면에 대한 스냅샷(좌측)에서의 습윤전선 전파와, 웨이퍼 도금 표면의 나머지 절반에 대한 추후 스냅샷(우측)에서의 동일한 습윤전선 전파를 나타낸다. 이 예에서, 150㎜/s에서 (이 예에서 감속하면서) 웨이퍼 홀더/웨이퍼가 전해질로 입수했다. 습윤선(800a) 좌측에서, 충돌 영역에 비-습윤 영역이 거의 없는 것에 의해 자명하듯이, 이들 방법을 이용해 공기 포획이 최소화된다. 또한 (침지 후) 전체 도금 표면에 걸쳐 습윤된 영역이 거의 없는 것에 의해 자명하듯이, 습윤전선(905)이 웨이퍼 표면을 가로질러 전파할 때 기포를 거의 지니지 않는다. 이들 테스트는 더 높은 초기 입수 속도가 공기 포획을 낮추고, 습윤을 개선함을 보여준다.
이 예시에서, 150㎜/s에서의 전해질로의 웨이퍼의 입수 후, 웨이퍼의 약 절반이 용액에 침지되는 시점까지 Z-속도가 점차 약 60㎜/s까지로 감소한다. 습윤전선이 안정적인 형태로 유지되고 붕괴되지 않도록, 기재된 감속이 파면 구축의 점진적인 감소를 도출한다. 용액으로 침지되는 웨이퍼 홀더의 체적이 수직 변위의 거듭제곱만큼 증가하기 때문에, 웨이퍼의 첫 번째 절반부의 침지 훨씬 이상에서의 Z-속도의 추가적인 감소는 최종 파도 붕괴를 막지 않는다. 그럼에도, 파도 붕괴의 강도가, 도 8에 도시된 통상의 사다리꼴 프로파일에 비교할 때 여전히 낮다. 그러나 예를 들어 웨이퍼의 두 번째 절반부의 침지 동안 Z-속도가 제 2 속도(가령, 도 6에서와 같은 Z-속도 곡선에서의 국지적 속도 최소 값)에 도달한 후 가속될 때, 파면 붕괴가 피해진다. 이는 도면부호(900b)로 나타난다. 웨이퍼의 뒷부분의 침지 동안 Z-속도 가속이, 벌크 용액을 횡단하는 습윤 파면 아래 위치하는 도금 용액의 벌크 속력(bulk velocity)을 증가시키고, 따라서 벌크 용액 속력과 파도 속력 간의 차이를, 파면 붕괴를 피하기에 충분하도록 최소화한다. 도 9는 파면(900b)이 웨이퍼에서 기포 형성과 발포(foaming)가 훨씬 더 적음을 보여준다. 이들 결과는 앞서 기재된 바와 같은 침지 후 수행되는 실제 전기도금 연구에 의해 뒷받침된다. 이들 전기도금 연구가 예시 2에 기재된다.
예시 2
도 10은 사다리꼴 Z-속도 침지 프로파일과 비교되는, 본원에 기재된 방법을 사용할 때 개선된 웨이퍼 막 품질을 보여주는 그래프이다. 본원에 기재된 실시예에 따르는 Z-속도 프로파일(도 10에서 "XL 입수"라고 라벨링됨)에 비교되는 종래의 사다리꼴 Z-속도 프로파일(도 10에서 "100Z/사다리꼴"이라고 라벨링됨)을 이용해, 침지된 복수의 패터닝된 웨이퍼를 이용해 툴에서 전기도금이 수행되었다. 기포 및 열악한 습윤과 관련된 결함 총계(defect count)가 계측 툴의 가장자리 보이드(MV, margin void)의 개수의 총계에 반영된다. 가장자리 보이드 총계(0.55회 실행의 평균)가 종래의 사다리꼴 Z-속도 프로파일(100㎜/s)을 이용한 19개 이상에서, 도 6과 관련된 기재에 따르는 Z-속도 프로파일을 이용할 경우 1미만으로 감소하였다.
본 발명이 몇 가지 바람직한 실시예들과 관련하여 기재되었지만, 앞서 제공된 세부사항으로 한정되어야 하는 것은 아니다. 앞서 기재된 바람직한 실시예에 대한 많은 변형예가 사용될 수 있다. 따라서 본 발명은 다음의 특허청구범위를 참고하여 넓게 해석되어야 한다.

Claims (48)

  1. 웨이퍼를 도금조(plating bath)의 전해질로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    (a) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 상기 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행한, 상기 위치설정하는 단계,
    (b) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의되는 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 상기 웨이퍼를 기울이는 단계,
    (c) 제 1 속도로 상기 웨이퍼를, 상기 전해질의 상기 표면으로 정의된 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라, 상기 전해질을 향해 이동시키는 단계,
    (d) 상기 제 1 속도에서, 정지가 아닌 제 2 속도로 감속하는 단계로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도에서 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부(leading edge)가 상기 전해질로 입수하는, 상기 감속하는 단계,
    (e) 상기 제 2 속도로부터 제 3 속도로 상기 웨이퍼를 가속시키는 단계로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 단계, 및
    (f) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 상기 웨이퍼를 감속시키는 단계로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속시키는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면에 수직이며, 상기 웨이퍼의 중심을 통과하는 축을 따라, 제 1 회전 속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 25% 내지 75%가 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속이 계속되는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 50%가 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속이 계속되는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 속도로의 상기 감속 중에 상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질로 입수하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 속도는 120㎜/s 내지 300㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 속도는 120㎜/s 내지 175㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 속도는 120㎜/s 내지 160㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는 40㎜/s 내지 110㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는 50㎜/s 내지 70㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는 55㎜/s 내지 65㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 속도는 상기 제 1 속도보다 낮은, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 속도는 100㎜/s 내지 140㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 속도는 120㎜/s 내지 140㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 속도는 130㎜/s 내지 140㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 5도 이하의 각도만큼 기울어지는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 3도 내지 5도의 각도만큼 기울어지는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 속도는 200㎜ 웨이퍼의 경우 10rpm 내지 180rpm이고, 300㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 180rpm이고, 450㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 150rpm인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 속도에서 상기 정지상태로의 상기 감속 중에 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지되는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  20. 제 2 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 상기 전해질에 침지된 후 제 2 회전 속도로 회전하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질에 입수하는 시점에서부터 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지될 때까지인, 침지에 걸리는 총 시간은 200밀리초 미만인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 높이는 상기 전해질의 상기 표면 아래 15㎜ 내지 25㎜인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  23. 삭제
  24. 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    (a) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 표면으로 정의된 평면에 평행한, 상기 위치설정하는 단계,
    (b) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의된 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 1도 내지 5도의 각도로 상기 웨이퍼를 기울이는 단계,
    (c) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면에 수직이며 상기 웨이퍼의 중심을 통과하는 축을 따라 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계,
    (d) 120㎜/s 내지 300㎜/s의 제 1 속도로, 상기 전해질의 상기 표면으로 정의된 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라, 상기 전해질을 향해 상기 웨이퍼를 이동시키는 단계,
    (e) 40㎜/s 내지 80㎜/s의 제 2 속도로 상기 웨이퍼를 감속시키는 단계로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 전해질에 입수하며, 상기 제 1 속도에서 상기 제 2 속도로의 상기 감속 중에 상기 평판형 도금 표면의 40% 내지 60%가 침지되는, 상기 감속시키는 단계,
    (f) 상기 제 2 속도로부터, 100㎜/s 내지 140㎜/s의 제 3 속도로 상기 웨이퍼를 가속시키는 단계로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 적어도 75%가 상기 전해질에 침지될 때까지 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 단계, 및
    (g) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 감속하는 단계로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도에서 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속하는 단계를 포함하는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 50%가 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 상기 감속이 계속되는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 속도로의 상기 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질에 입수하는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 3 속도는 상기 제 1 속도보다 낮은, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 200㎜ 웨이퍼의 경우 10rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 300㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 그리고 450㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 150rpm의 회전 속도를 포함하는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 상기 감속 중에 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지되는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질에 입수하는 시점부터 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지될 때까지인, 침지에 걸리는 총 시간은 300밀리초 미만인, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  31. 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    (a) 웨이퍼를 수평면에 대해 기울인 채, 제 1 병진운동 속도로, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 단계, 뒤 이어,
    (b) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 부분적으로 침지한 채, 정지가 아닌 제 2 병진운동 속도로 상기 웨이퍼의 속도를 낮추는 단계, 그 후
    (c) 상기 웨이퍼가 상기 도금 용액에 완전히 침지되기 전에 제 3 병진운동 속도로 상기 웨이퍼의 속도를 높이는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법.
  32. 침지되는 중에 전기도금 없이, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    수평면에 대해 웨이퍼를 기울인 채, 적어도 120㎜/s의 제 1 병진운동 속도로, 도금 용액을 향한 방향으로, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 상기 도금 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법.
  33. 도금 장치에 있어서,
    (a) 도금 용액으로 침지되는 중에 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더,
    (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및
    (c) 상기 침지되는 중에 전기도금 없이, 상기 웨이퍼가 상기 도금 용액에 입수할 때, 적어도 120㎜/s의 속도로, 상기 기울어진 웨이퍼를, 상기 도금 용액을 향한 방향으로 전달하도록 구성 또는 설계된 제어기를 포함하는, 도금 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 속도는 140㎜/s 내지 300㎜/s인, 도금 장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 도금 용액에 접촉할 때 상기 웨이퍼 속도는 적어도 120㎜/s인, 도금 장치.
  36. 도금 장치에 있어서,
    (a) 도금 용액으로의 침지 중에, 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더,
    (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및
    (c) 상기 웨이퍼가 상기 도금 용액에 침지될 때, 상기 도금 용액을 향하는 방향으로, 상기 기울어진 웨이퍼를 가변 속도로 전달하도록 구성 또는 설계된 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 기울어진 웨이퍼의 선행 변부가 먼저 제 1 속도로 상기 도금 용액에 접촉하고, 그 후, 상기 웨이퍼를 도금 용액에 부분적으로 침지한 채 상기 웨이퍼의 속도가 정지까지 감속하지 않는 제 2 속도로 낮춰지고, 최종적으로, 상기 웨이퍼가 완전히 침지되기 전에 상기 웨이퍼의 속도가 제 3 속도로 높아지도록, 더 설계 또는 구성되는, 도금 장치.
  37. 삭제
  38. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 침지 중에, 상기 웨이퍼 기울임의 각도를 변경하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  39. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울어진 웨이퍼가 처음으로 전해질과 접촉한 후, 상기 웨이퍼 기울임의 각도를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  40. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울어진 웨이퍼가 처음으로 전해질과 접촉한 후, 상기 웨이퍼 기울임의 각도를, 0초과 5도 미만의 각도로, 감소시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  41. 웨이퍼를 도금조로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    (a) 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도만큼 기울인 채, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 단계, 뒤 이어,
    (b) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 침지한 채, 상기 웨이퍼의 기울임을 상기 제 1 각도로부터 제 2 각도까지로 증가시키는 단계, 그 후
    (c) 상기 웨이퍼의 기울임 각도를 0도까지로 감소시키는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금조로 침지하는 방법.
  42. 제 1 항에 있어서,
    작업부재에 포토레지스트를 도포하는 단계,
    상기 포토레지스트를 빛에 노출시키는 단계,
    상기 포토레지스트를 패터닝하고, 상기 패턴을 상기 작업부재로 전사하는 단계, 및
    상기 작업부재로부터 상기 포토레지스트를 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  43. 제 41 항에 있어서, 상기 방법은
    작업부재에 포토레지스트를 도포하는 단계,
    상기 포토레지스트를 빛에 노출시키는 단계,
    상기 포토레지스트를 패터닝하고, 상기 패턴을 상기 작업부재로 전사하는 단계, 및
    상기 작업부재로부터 상기 포토레지스트를 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금조로 침지하는 방법.
  44. 도금 장치에 있어서,
    (a) 도금 용액으로의 침지 중에 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더,
    (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및
    (c) 방법을 수행하기 위한 프로그램 명령을 갖는 제어기를 포함하며,
    상기 방법은
    (ⅰ) 상기 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행인, 상기 위치설정하는 단계,
    (ⅱ) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의되는 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 상기 웨이퍼를 기울이는 단계,
    (ⅲ) 상기 전해질의 상기 표면에 의해 정의되는 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라 제 1 속도로 상기 웨이퍼를 상기 전해질을 향해 이동시키는 단계,
    (ⅳ) 정지까지 감속하지 않는, 상기 제 1 속도로부터 제 2 속도로 감속하는 단계로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 전해질로 입수하는, 상기 감속하는 단계,
    (ⅴ) 상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도로부터 제 3 속도로 가속시키는 단계로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 상기 전해질에 침지될 때까지, 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 단계, 및
    (ⅵ) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 상기 웨이퍼를 감속시키는 단계로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속시키는 단계를 포함하는, 도금 장치.
  45. 제 44 항에 기재된 도금 장치와 스테퍼(stepper)를 포함하는, 시스템.
  46. 전기도금 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체에 있어서, 상기 프로그램 명령은,
    (ⅰ) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 코드로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 상기 전해질의전기도금 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체에 있어서, 상기 프로그램 명령은,
    (ⅰ) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 코드로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 상기 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행한, 상기 위치설정하는 코드,
    (ⅱ) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의되는 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 상기 웨이퍼를 기울이는 코드,
    (ⅲ) 상기 전해질의 상기 표면에 의해 정의되는 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라 제 1 속도로 상기 웨이퍼를 상기 전해질을 향해 이동시키는 코드,
    (ⅳ) 상기 제 1 속도로부터, 정지가 아닌 제 2 속도로 감속하는 코드로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 전해질로 입수하는, 상기 감속하는 코드,
    (ⅴ) 상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도로부터 제 3 속도로 가속시키는 코드로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 상기 전해질에 침지될 때까지, 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 코드, 및
    (ⅵ) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 상기 웨이퍼를 감속시키는 코드로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속시키는 코드를 포함하는, 기계-판독형 매체.
  47. 전기도금 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체에 있어서, 상기 프로그램 명령은,
    (ⅰ) 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도만큼 기울인 채, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 코드, 뒤 이어
    (ⅱ) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 침지한 채, 상기 웨이퍼의 기울임을, 상기 제 1 각도로부터 제 2 각도까지로 증가시키는 코드, 그 후,
    (ⅲ) 상기 웨이퍼의 기울임 각도를 0도까지로 감소시키는 코드를 포함하는, 기계-판독형 매체.
  48. 도금 장치에 있어서,
    (a) 도금 용액으로의 침지 중에 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더,
    (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및
    (c) 방법을 수행하기 위한 프로그램 명령을 갖는 제어기를 포함하며,
    상기 방법은
    (i) 상기 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도만큼 기울인 채, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 상기 도금 용액과 접촉시키는 단계, 뒤 이어,
    (ii) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 침지한 채, 상기 웨이퍼의 기울임을 상기 제 1 각도로부터 제 2 각도까지로 증가시키는 단계, 그 후
    (iii) 상기 웨이퍼의 기울임 각도를 0도까지로 감소시키는 단계를 포함하는, 도금 장치.
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