KR102056837B1 - 기하학적 전해질 유동 경로를 갖는 전기도금 프로세서 - Google Patents

기하학적 전해질 유동 경로를 갖는 전기도금 프로세서 Download PDF

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다니엘 제이. 우드루프
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폴 알. 맥휴
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

전기도금 프로세서는 채널에 형성된 연속적인 유동 경로를 갖는 전극 플레이트를 포함한다. 유동 경로는 선택적으로 코일형 유동 경로일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 전극들이 채널에 포지셔닝된다. 멤브레인 플레이트는 멤브레인이 멤브레인 플레이트와 전극 플레이트 사이에 있는 상태로 전극 플레이트에 부착된다. 전해질은 높은 속도로 유동 경로를 통해 이동하고, 버블들이 멤브레인의 바닥부 표면에 달라붙는 것을 방지한다. 유동 경로의 임의의 버블들은 빠르게 이동하는 전해질 내에 비말동반되고 멤브레인으로부터 운반된다. 전기도금 프로세서는 대안적으로, 직선 세그먼트들을 갖는 형상들을 선택적으로 포함하는, 코일형 또는 다른 형상으로 형성된 튜브형 멤브레인을 통해 연장하는 와이어 전극을 가질 수 있다.

Description

기하학적 전해질 유동 경로를 갖는 전기도금 프로세서{ELECTROPLATING PROCESSOR WITH GEOMETRIC ELECTROLYTE FLOW PATH}
본 발명의 분야는 작업물(work piece) 내에 및/또는 작업물 상에 집적된(integrated) 마이크로-스케일 디바이스들을 갖는 반도체 물질 웨이퍼들 및 유사한 기판들을 전기화학적으로 프로세싱하기 위한 챔버들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.
마이크로전자 디바이스들은 일반적으로, 웨이퍼들 또는 유사한 기판들 상에 및/또는 그 내에 제조된다. 전형적인 제조 프로세스에서, 전기도금 프로세서는 전도성 물질들, 전형적으로 금속들의 하나 또는 그 초과의 층들을 기판 상에 도포한다. 그런 다음에 기판은 전형적으로, 컨택들 및/또는 전도성 라인들을 형성하기 위해, 증착된 전도성 층들의 부분을 제거하도록 에칭 및/또는 폴리싱 공정들(예를 들어, 평탄화)을 겪는다. 패키징 응용예들에서의 도금은 포토레지스트 또는 유사한 타입의 마스크를 통해 수행될 수 있다. 도금 이후에, 마스크는 제거될 수 있고, 그런 다음에 금속이 리플로우되어(reflowed) 범프들(bumps), 재분배(redistribution) 층들, 스터드들(studs), 또는 다른 상호접속 피쳐들(interconnect features)을 생성한다.
많은 전기도금 프로세서들은 보울 또는 용기 내에서 음극액 도금 액체로부터 양극액 도금 액체를 분리시키는 멤브레인을 갖는다. 이러한 프로세서들에서, 도금 액체의 버블들은 바닥부 표면 멤브레인에 수집되고 달라붙을 수 있다. 버블들은 절연체로서 역할을 하고 프로세서의 전기장을 방해하여 작업물 상에 일관되지 않은 도금 결과들로 이어진다. 따라서, 일관된 도금 결과들을 제공하는 전기도금 프로세서들을 설계하는 것에 공학적 과제들이 남아 있다.
이제, 전기도금에서 버블-관련된 편차들을 대부분 극복하는 신규한 전기도금 프로세서가 발명되었다. 이러한 신규한 전기도금 프로세서는 채널에 형성된 연속적인 유동 경로를 갖는 전극 트레이 또는 플레이트를 포함한다. 유동 경로는 선택적으로 코일형(coiled)일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 전극들이 채널에 포지셔닝되거나, 또는 다수의 개별 유동 채널들이 각각의 채널에 개별 전극을 구비할 수 있다. 멤브레인 플레이트는 멤브레인 플레이트와 전극 플레이트 사이에 멤브레인이 있는 상태로 전극 플레이트에 부착된다. 전해질은 높은 속도로 유동 경로를 통해 이동하고, 버블들이 멤브레인의 바닥부 표면에 달라붙는 것을 방지한다. 유동 경로의 임의의 버블들은 빠르게 이동하는 전해질 내에 비말동반(entrained)되고 멤브레인으로부터 운반된다. 대안적인 설계에서, 플레티넘 와이어와 같은 금속 전극은 튜브형 멤브레인의 안쪽에 포지셔닝될 수 있고, 전해질은 튜브형 멤브레인을 통해 유동한다. 유동 채널들은 커브형일 수 있거나, 또는 유동 채널들에 직선 세그먼트들이 제공될 수 있다.
도면들에서, 동일한 요소 번호는 각각의 도면들에서 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 신규한 전기도금 프로세서의 사시도이다.
도 2는, 예시의 목적으로, 도 1의 프로세서의 헤드가 제거된 상태의 사시도이다.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 프로세서의 용기를 통하는 단면도이다.
도 4는 도 1 및 2에 도시된 프로세서의 용기를 통하는 다른 단면도이다.
도 5는 도 3 및 4에 도시된 채널 플레이트의 평면 사시도이다.
도 6은 도 3 및 4에 도시된 멤브레인 플레이트의 평면 사시도이다.
도 7은 멤브레인 튜브를 사용하는 대안적인 설계의 평면 사시도이다.
도 8은 선형 어레이로서 형성된 전해질 유동 채널을 갖는 대안적인 설계의 평면 사시도이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 이제 도면들을 참조하면, 전기도금 프로세서가 헤드(14) 및 베이스(12)를 포함한다. 헤드 리프터(16)는 헤드에 유지되는 작업물을 베이스의 용기 또는 보울(18) 내로 이동시키기 위해 헤드를 상승 및 하강시킨다. 용기는 전기도금 액체를 유지한다. 교반기 플레이트(agitator plate; 24)는 작업물에 인접하는 전기도금 액체를 교반하기 위해 용기(18)의 정상부 근처에 선택적으로 제공될 수 있다.
이제 또한 도 3 및 4를 참조하면, 용기(18)는 멤브레인(32)을 통해 상부 및 하부 챔버들로 분할될 수 있다. 채널 플레이트(30)는 용기(18)의 바닥부에 제공된다. 채널 플레이트는 전형적으로, 플라스틱과 같은 절연체이다. 채널(42)은 채널 플레이트(30)에 제공될 수 있고, 채널(42)에 애노드 물질(anode material;52)이 있다. 대안적으로, 채널 플레이트(30)는 플레티넘 도금된 티타늄과 같은 금속일 수 있고, 유동 채널이 금속 플레이트 내에 기계가공될 수 있다(machined). 멤브레인(32)은 바닥부 상의 채널 플레이트(30)와 정상부 상의 멤브레인 플레이트(60) 사이에 클램핑된다. 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 원형 또는 코일형 유동 경로(40)가 채널 플레이트(30)의 정상부 표면에 형성된다. 구체적으로, 코일형 유동 경로(40)는 채널 플레이트의 코일형 채널, 홈 또는 슬롯(42)을 통해서, 그리고 유동 경로(40)의 인접한 링들을 분리시키는, 대응하는 코일형 벽(44)에 의해서 형성된다.
유동 경로(40)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 연속적일 수 있고 채널 플레이트(30)의 외측 엣지에 인접한 유입구(36)로부터 채널 플레이트의 중앙에 또는 그 근처에 있는 배수부(drain; 35)까지 중단되지 않고 연장될 수 있다. 일반적으로, 멤브레인(32) 상의 클램핑력(clamping force)은, 채널 플레이트(30)의 바깥쪽에 인접하여, 멤브레인(32)에 대해 멤브레인 플레이트(60) 및 채널 플레이트를 클램핑하는 볼트들 또는 파스너들에 더 가까이에서 가장 높다. 유동 경로(40)의 유체 압력은 유입구에서 가장 높기 때문에, 몇몇 설계들에서 유입구를 채널 플레이트(30)의 바깥쪽을 향하여, 파스너들에 더 가까이 로케이팅시키는 것이 멤브레인에 대해 더 나은 밀봉을 제공할 수 있다. 다른 설계들에서, 유입구 및 배출구 포지션들은 선택적으로 스위칭될 수 있고, 유입구는 채널 플레이트(30)의 외측 엣지에 인접한다. 도 4에 도시된 면-대-면(face-to-face) 밀봉의 대안은 멤브레인을 애노드 표면에 대해 밀봉하는 긴 원형 탄성중합체(elastomer)를 설치하는 것이다.
멤브레인 플레이트(60)는 상대적으로 강성인(stiff) 구조로서 설계되고 이에 따라, 나선형 유동 경로를 통해 양극액을 펌핑하는데 필요한, 멤브레인 아래의 유체 압력에 의해 편향되거나(deflected) 변형되지 않는다. 멤브레인 플레이트(60)의 상방 편향은 나선형 벽들 위에 그리고 멤브레인 아래에 누설 경로들을 생성할 것이고 이는 나선형 유동 경로를 단락(short circuit)시킬 것이다. 벽 위의 일부 유체 누설은 허용할 수 있지만(tolerable)(즉, 완벽한 밀봉이 요구되지는 않는다), 벽들 위의 과도한 유동은 나선형 경로의 유동 속도를 감소시키고 버블들을 비말동반 및 운반하는 능력을 감소시킨다.
도 5에 도시된 설계에서, 채널(42)은 직사각형의 단면을 갖고, 채널의 높이는 채널의 폭보다 더 크다. 예를 들어, 채널의 높이는 채널(42)의 폭의 두 배일 수 있다. 다른 채널 형상들, 예컨대 정사각형 및 커브형 단면의 채널들이 또한 사용될 수 있다. 채널(42)의 단면은 또한, 유입구와 배출구 사이에서 변할 수 있다. 채널 벽(44)의 벽 두께는 또한 링들 사이에서 변할 수 있다.
여전히 도 5를 참조하면, 코일형 유동 경로(40)는 수학적 개념에서 순 나선형(true spiral)일 수 있거나, 또는 나선형의 다른 변형들일 수 있다. 도 5에서, 유동 경로의 링들은 원형이고, 직선 세그먼트(46)는 각각의 링의, 인접한 링들 내로의 유동 경로 전이부(transition)를 갖기 위한 오프셋을 제공한다. 유사하게, 유동 경로는 또한, 계란형(oval), 타원형(elliptical) 등과 같은 다른 형상들을 가질 수 있다. 유동 경로(40)는 또한, 임의의 형상의 세그먼트들에 의해 연결된 동심 원들 또는 더 적절한(properly) 원형 또는 커브형 환형 채널들을 통해 간단하게 형성될 수 있다. 따라서, 코일 또는 코일형이라는 용어들은 본원에서, 경로들의 형상과 무관하게, 나선들 및 점진적으로 확장되는 링들을 갖는 임의의 다른 경로들을 집합적으로 포함하는데 사용된다.
도 5에서, 링들은 1 내지 9로 표시된다. 300 mm 직경의 작업물을 전기도금하도록 설계된 프로세서에 대해, 유동 경로는 5 내지 15 또는 7 내지 12 개의 링들을 가질 수 있다. 450 mm 직경의 작업물을 전기도금하도록 설계된 프로세서들은 비례하여 더 많은 링들, 즉, 7 내지 22 개의 링들 또는 10 내지 18 개의 링들을 가질 수 있다. 도 5에 도시된, 9개의 링들을 갖는 유동 경로(40)는 약 3 내지 6 또는 4 내지 5 미터의 총 길이를 가질 수 있다. 유동 경로(40)의 총 길이 및 링들의 개수를 선택하는 데에 있어서, 채널(42)의 단면(들)뿐만 아니라, 유동 경로를 통해 양극액을 이동시키는데 필요한 압력이 한정 인자일 수 있다.
도시된 예의 채널 벽(44)은 일반적으로 편평한 정상부를 갖는다. 도 6에 도시된, 멤브레인 플레이트(60)의 바닥부 표면 상의 대응하는 코일형 플레이트 지지부(62)는 채널 벽(44)의 형상 및 포지션과 일치할 수 있다. 멤브레인 플레이트(60)가 채널 플레이트(30)에 클램핑되는 때에, 채널 플레이트(30)와 멤브레인 플레이트(60) 사이에 멤브레인(32)이 있고, 채널 벽(44)의 정상부 표면은 코일형 플레이트 지지부의 바닥부 표면과 정렬되며, 멤브레인은 채널 플레이트와 멤브레인 플레이트 사이에 클램핑된다. 코일형 플레이트 지지부와 채널 벽이 동일한 높이를 필수적으로 가질 필요가 없음에도 불구하고, 코일형 플레이트 지지부(62)는 채널 벽(44)의 거울상(mirror image)일 수 있다.
도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 내측 또는 제 1 애노드(50)는 채널(42)의 바닥(floor) 상에, 유동 경로(40)의 내측 링들에 포지셔닝된다. 제 2 또는 외측 애노드(52)는 채널(42)의 바닥 상에, 유동 경로(40)의 외측 링들에 포지셔닝된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 전기 컨택(54)은 제 1 애노드(50)에 연결되고 제 2 전기 컨택(56)은 제 2 애노드(52)에 개별적으로 연결된다. 제 1 및 제 2 애노드들은 서로 연결되지 않는다. 그러나, 제 1 및 제 2 애노드들은 전해질을 통해 전기적으로 연결되고, 이에 따라 이들은 서로로부터 전기적으로 완전히 격리되지 않는다. 제 1 애노드와 제 2 애노드 사이에 작은 갭이 제공될 수 있다. 한편, 제 1 및 제 2 애노드들 양쪽 모두는 단일의 연속적인 유동 경로(40)에 있다. 두 개의 애노드들이 도시되었지만, 몇몇 설계들에서 단일 애노드가 사용될 수 있거나, 또는 셋 또는 그 초과의 애노드들이 사용될 수 있다.
각각의 애노드에 대한 전기 컨택은 애노드를 따라 균일한 전류를 보증하는 것을 돕기 위해 대략적으로 애노드의 길이의 중심에 있을 수 있다(centered). 일 단부에 연결된 길고 얇은 애노드 나선에 대해서, 애노드를 따른 전류 밀도는 컨택으로부터 멀리 이동하면서 하락할 수 있는데 이는 애노드 그 자신의 전기 저항 때문이다. 매우 얇고 그리고/또는 매우 긴 전극들에 대해서, 전류를 균일하게 분배하는 것을 돕기 위해 각각의 애노드에 다수의 연결들이 만들어질 수 있다.
애노드들(50 및 52)은 편평한 금속 스트립들(strips)로서 제공될 수 있다. 전기도금 동안 애노드들이 소모되지 않는 불활성(inert) 애노드 설계에서, 애노드들은 플레티넘 도금된 티타늄일 수 있다. 대안적으로, 애노드가 소모되는 활성(active) 애노드 설계에서, 애노드들은 구리 또는 다른 금속들일 수 있다.
도 6을 참조하면, 멤브레인 플레이트(60)는 리브들(ribs)의 외측 링(64), 및 리브들의 내측 링(66), 및 중앙 링(68)을 가질 수 있다. 멤브레인 플레이트(60)의 바닥부 표면 상의 코일형 멤브레인 지지부(62)는 리브들에 부착될 수 있다. 대안적으로, 코일형 멤브레인 지지부(62)는 멤브레인 플레이트(60)의 리브들 및 다른 피쳐들을 따라 멤브레인 플레이트의 부분으로서 일체형으로(integrally) 형성될 수 있다. 리브들의 링들은 용기의 전기장에 끼치는 영향을 최소화하도록 크게 개방된 단면을 갖는 멤브레인 플레이트(60)를 제공하면서, 멤브레인에 대해 클램핑 및 밀봉하는 강성(rigid) 구조를 또한 제공한다. 멤브레인 플레이트 및 채널 플레이트는 일반적으로, 폴리프로필렌 또는 다른 플라스틱과 같은 유전체 물질이다. 멤브레인 플레이트(60)는 멤브레인(32) 바로 위의 포지션에서 용기 내로 음극액을 도입하기 위해 내측 및 외측 환형 측벽들 내에 음극액 유입구들(70 및 72)을 가질 수 있다.
리브들의 링들(66)은 균일하게 도금하는데 해로울 수 있는, 전기장에 대한 방해들을 최소화하는 것을 돕기 위한 특별한 대비책을 가질 수 있다. 예를 들어, 최-내측 리브들 및 중앙 포스트(post)의 수직 높이가 감소되어 구조물과 작업물 사이의 더 큰 갭을 생성할 수 있다. 중앙 영역은 구조물에 의해 특히 영향을 받을 수 있는데 이는 웨이퍼 스피닝(spinning)이, 이 영역의 방해들을 평균화하는데(average out) 도움이 되지 않기 때문이다. 다른 예에서, 웨이퍼에 대한 원형 리브들의 영향이 또한, 웨이퍼 회전에 의해 평균화될 수 없기 때문에, 원형 리브들이 가능한 얇게 만들어질 수 있거나, 또는 구조물의 정상부에서 더 얇게 만들어져서 전기장에 대한 원형 리브들의 방해를 최소화하는 것을 도울 수 있다.
종래의 전기도금 멤브레인 프로세서들에서, 양극액 또는 다른 전해질은 멤브레인을 따라 느리게 이동한다. 이는 가스 버블들이, 특히 실질적으로 수평으로 배향된 멤브레인들에 대해, 멤브레인에 달라붙고 도금 성능을 저하시키는 것을 허용한다. 불활성 애노드를 사용하는 것은 상당한 양들의 가스 버블들을 발생시키는 경향이 있는데, 이는 불활성 애노드의 표면에서 산소 가스를 방출(releasing)하는 전기분해 반응이 일어나기 때문이다.
애노드로부터의 가스 발생(evolution)은, 프로세스가 신속하게 끝나고 처리량이 최대화될 수 있도록 필수적인 높은 도금 레이트(및 따라서 높은 애노드 전류 및 대량의 가스 생성)를 갖는 프로세스들에 대해서 특히 문제가 될 수 있다.
원형 유동 경로(40)를 갖는 프로세서(10)에서 양극액은 충분한 압력으로 유입구로 펌핑되고 이에 따라 양극액은 높은 속도로 유동 경로를 따라 이동한다. 채널을 통해 유동하는 양극액의 속도는 버블들이 멤브레인(32)의 바닥부 표면에 달라붙는 것을 방지하기에 충분하다. 오히려, 버블들은 빠르게 이동하는 액체 내에 비말동반되고 멤브레인 상에 달라붙거나 수집될 수 없다. 따라서, 프로세스에 의해 생성된 버블들이 챔버 밖으로 신속하게 운반되고 애노드와 캐소드 사이의 전기 유동 경로를 버블들이 부분적으로 또는 완전히 차단하는 것을 방지하여 신뢰할만한 프로세스를 제공하는 것을 돕는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 대안적인 설계는 튜브 안쪽에 애노드 물질로서 와이어(82)를 구비한 멤브레인 튜브(80)를 사용하는 것이다. 선택적으로 다수의 멤브레인 튜브들(80)이 사용될 수 있다. 멤브레인 튜브(80)는 코일 또는 다른 형상일 수 있다. 이러한 접근법은 멤브레인 플레이트(60)에 대한 필요성을 방지하는데 이는 평면형 멤브레인을 클램핑할 필요가 없기 때문이다. 그러면 챔버는 전류 유동을 위해 더 개방될 수 있다. 이러한 접근법은 또한, 인접한 채널들 사이의 유동 누설의 위험을 방지한다. 오히려, 유동이 멤브레인 튜브 내에 국한되어 튜브의 경로를 따르도록 강제된다. 도 7의 설계는 또한, 음극액 챔버의 더 효율적인 배수를 가능하게 하는데 이는 양극액과 음극액 사이에 편평한 칸막이(divider)가 있기 때문이다. 튜브들은 음극액 내에 존재할 수 있고 그래서 음극액은 멤브레인 튜브들의 높이(elevation) 아래의 하부 스팟으로부터 배수될 수 있다.
일정한 면적(constant area)의 채널의 경우에, 멤브레인을 칸막이 벽들(44)에 클램핑시킴으로서 생성된 나선형 유동 경로는 나선형 튜브 내의 유동과 유사하게 여겨질 수 있다. 일정한 면적의 채널에 대해, 채널 내에서 및 애노드 및 멤브레인에 걸쳐서 유동 속도는 일정하고 그 전체 길이 내내 높다. 반면에, 기존의 종래의 프로세서들에서는, 양극액 유동은 유동 유입구 근처에서 높을 수 있지만, 애노드 격실들의 용적에 걸쳐 유동이 분배됨에 따라 속도가 소멸되어 버블들을 스위핑하는 것을 돕는데 유동을 사용하는 것을 어렵게 만든다.
도 1 내지 6의 코일형 전해질 경로는 도 1 및 2에 도시된 프로세서 이외에 여러 가지 타입들의 전기도금 프로세서들에서 사용될 수 있다. 특히, 용기와 멤브레인을 갖는 임의의 전기도금 프로세서에서 이러한 코일형 전해질 경로가 사용될 수 있다. 도 7의 멤브레인 튜브가 사용되는 경우, 다른 별도의 멤브레인은 필요하지 않다.
전해질 유동 채널은 나선형이거나, 동심의 링들을 갖거나, 또는 심지어 크게 커브형인 형상들을 포함할 필요가 없다. 오히려, 도 8에 도시된 바와 같이, 채널(42)은 직선 세그먼트들(84)의 어레이 또는 다른 배열을 가질 수 있다. 일 예로서, 채널은, 일반적으로 기판의 형상과 일치하는, 점진적으로 더 커지는 사변형 또는 다른 기하학적 형상들의 어레이로서 형성될 수 있다. 원한다면, 채널을 통한 압력 손실을 감소시키기 위해, 커브형 전이 섹션들이 직선 세그먼트들(84)의 단부들에서 사용될 수 있다. 직선 세그먼트들을 사용하는 유사한 설계들이 또한, 상기 설명된 바와 같은 멤브레인 튜브와 함께 사용될 수 있다.
작업물을 전기도금하기 위한 방법은 유입구와 배출구 사이에서 연장되는 채널에 형성된 연속적인 유동 경로를 통해 전해질을 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다. 채널은 전극 플레이트 상에 멤브레인이 있는 상태로 전극 플레이트에 형성될 수 있다. 멤브레인이 사용되는 경우, 그러면 멤브레인 플레이트는 전극 플레이트와 멤브레인 플레이트 사이에 멤브레인이 있는 상태로 전극 플레이트에 부착될 수 있다.

Claims (16)

  1. 전기도금 프로세서로서,
    용기(vessel);
    상기 용기 내의 전극 플레이트 - 상기 전극 플레이트는, 상기 전극 플레이트의 채널에 형성되고 상기 전극 플레이트 상의 유입구와 배출구 사이에서 연장되는 연속적인 유동 경로를 구비하며, 상기 연속적인 유동 경로는 코일 형태로 형성된 링들(rings formed into a coil)을 가짐 -;
    상기 전극 플레이트의 정상부 상의 멤브레인 - 상기 멤브레인은, 상기 채널에 형성된 상기 연속적인 유동 경로를 덮음(covering) -; 및
    상기 전극 플레이트에 부착된 멤브레인 플레이트 - 상기 멤브레인은 상기 전극 플레이트와 상기 멤브레인 플레이트 사이에 있음 -;를 포함하는,
    전기도금 프로세서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인 플레이트는 채널 벽의 형상과 일치하는(matching) 코일형 지지부를 갖는,
    전기도금 프로세서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 벽은 편평한 정상부 표면을 갖고 상기 코일형 지지부는 편평한 바닥부 표면을 가지며, 상기 멤브레인은 상기 채널 벽의 상기 편평한 정상부 표면과 상기 코일형 지지부의 상기 편평한 바닥부 표면 사이에 클램핑되는,
    전기도금 프로세서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널의 바닥부에, 불활성인 편평한 전극을 더 포함하는,
    전기도금 프로세서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 채널 및 상기 편평한 전극은 직사각형 단면을 갖는,
    전기도금 프로세서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속적인 유동 경로는 유동 세그먼트들에 의해 연결된 나선형 또는 동심의 원들인,
    전기도금 프로세서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출구에 인접한 상기 유동 경로의 단면은 상기 유입구에서보다 더 큰,
    전기도금 프로세서.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 멤브레인 플레이트는 리브(rib)들의 하나 또는 그 초과의 링들을 갖고, 상기 코일형 지지부는 상기 리브들의 바닥부 표면에 부착되는,
    전기도금 프로세서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 플레이트는 상기 채널의 깊이의 2 내지 5배와 동일한 두께를 갖는,
    전기도금 프로세서.
  10. 전기도금 프로세서로서,
    용기;
    상기 용기의 바닥부의 전극 플레이트;
    상기 전극 플레이트의 정상부 표면 상의 코일형 채널 - 상기 코일형 채널은 코일형 채널 벽 사이에 코일형 유동 경로를 형성함 -;
    상기 전극 플레이트의 전해질 유입구 및 전해질 배출구 - 상기 코일형 유동 경로는 상기 전해질 유입구를 상기 전해질 배출구에 연결시킴 -;
    상기 코일형 채널 내의 하나 이상의 전극;
    상기 전극 플레이트에 부착된 멤브레인 플레이트;
    상기 채널 벽과 정렬된, 상기 멤브레인 플레이트의 바닥부 표면 상의 코일형 지지부; 및
    상기 전극 플레이트와 상기 멤브레인 플레이트 사이의 멤브레인 - 상기 멤브레인은, 상기 채널 벽의 정상부 표면과 상기 코일형 지지부의 바닥부 표면 사이에서 압축됨 - 을 포함하는,
    전기도금 프로세서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유동 경로는 상기 채널 벽 사이에 형성된 5 내지 10개의 링들을 갖는,
    전기도금 프로세서.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 채널 벽은 편평한 정상부 표면을 갖고, 상기 코일형 지지부는 편평한 바닥부 표면을 갖는,
    전기도금 프로세서.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 채널 내의 제 1 및 제 2 전극들을 포함하는,
    전기도금 프로세서.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극들은 불활성 전극들을 포함하는,
    전기도금 프로세서.
  15. 전기도금 프로세서로서,
    용기;
    상기 용기 내의 전극 플레이트 - 상기 전극 플레이트는, 상기 전극 플레이트의 채널에 형성되고 상기 전극 플레이트 상의 유입구와 배출구 사이에서 연장되는 연속적인 유동 경로를 구비하며, 상기 연속적인 유동 경로는 코일형 채널 벽 사이에 형성된 링들을 가짐 -;
    상기 전극 플레이트 상의 멤브레인; 및
    상기 전극 플레이트에 부착된 멤브레인 플레이트 - 상기 멤브레인은 상기 전극 플레이트와 상기 멤브레인 플레이트 사이에 있으며, 상기 멤브레인 플레이트는 상기 채널 벽의 형상과 일치하는 코일형 지지부를 가짐 -;를 포함하는,
    전기도금 프로세서.
  16. 삭제
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9469911B2 (en) 2015-01-21 2016-10-18 Applied Materials, Inc. Electroplating apparatus with membrane tube shield
US10047453B2 (en) * 2015-05-26 2018-08-14 Applied Materials, Inc. Electroplating apparatus
US10227706B2 (en) 2015-07-22 2019-03-12 Applied Materials, Inc. Electroplating apparatus with electrolyte agitation
US10858748B2 (en) 2017-06-30 2020-12-08 Apollo Energy Systems, Inc. Method of manufacturing hybrid metal foams
JP6993288B2 (ja) * 2018-05-07 2022-01-13 株式会社荏原製作所 めっき装置
PL3910095T3 (pl) * 2020-05-11 2022-05-23 Semsysco Gmbh Układ rozprowadzania płynu procesowego do chemicznej i/lub elektrolitycznej obróbki powierzchni obracalnego podłoża

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6383352B1 (en) 1998-11-13 2002-05-07 Mykrolis Corporation Spiral anode for metal plating baths
US6497801B1 (en) 1998-07-10 2002-12-24 Semitool Inc Electroplating apparatus with segmented anode array
US20060243598A1 (en) * 2005-02-25 2006-11-02 Saravjeet Singh Auxiliary electrode encased in cation exchange membrane tube for electroplating cell
US20070261964A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Semitool, Inc. Reactors, systems, and methods for electroplating microfeature workpieces

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5954911A (en) 1995-10-12 1999-09-21 Semitool, Inc. Semiconductor processing using vapor mixtures
US6916412B2 (en) 1999-04-13 2005-07-12 Semitool, Inc. Adaptable electrochemical processing chamber
US6254742B1 (en) 1999-07-12 2001-07-03 Semitool, Inc. Diffuser with spiral opening pattern for an electroplating reactor vessel
JP2001234395A (ja) 2000-02-28 2001-08-31 Tokyo Electron Ltd ウェハーめっき装置
AU2001294752A1 (en) 2000-09-27 2002-04-08 Proton Energy Systems, Inc. Integral membrane support and frame structure
AU2002254223A1 (en) * 2001-02-27 2002-09-12 E.I. Dupont De Nemours And Company Fluid flow field plates for electrochemical devices
US6855235B2 (en) 2002-05-28 2005-02-15 Applied Materials, Inc. Anode impedance control through electrolyte flow control
JP4276413B2 (ja) * 2002-09-25 2009-06-10 トヨタ自動車株式会社 リアクトル装置およびその製造方法
US20040124090A1 (en) 2002-12-30 2004-07-01 Chen-Chung Du Wafer electroplating apparatus and method
KR100564799B1 (ko) 2003-12-31 2006-03-27 동부아남반도체 주식회사 구리 전해도금 장치 및 그 방법
TWI240300B (en) 2004-12-23 2005-09-21 Ind Tech Res Inst Wafer electroplating apparatus
US8291921B2 (en) * 2008-08-19 2012-10-23 Lam Research Corporation Removing bubbles from a fluid flowing down through a plenum
US7842173B2 (en) * 2007-01-29 2010-11-30 Semitool, Inc. Apparatus and methods for electrochemical processing of microfeature wafers
CN101435100B (zh) * 2007-11-16 2011-04-06 联华电子股份有限公司 流体区域控制装置及其操作方法
KR100967256B1 (ko) * 2007-12-10 2010-07-01 주식회사 동부하이텍 구리 전기도금 장치 및 구리 도금방법
US8475637B2 (en) 2008-12-17 2013-07-02 Novellus Systems, Inc. Electroplating apparatus with vented electrolyte manifold
USD648289S1 (en) 2010-10-21 2011-11-08 Novellus Systems, Inc. Electroplating flow shaping plate having offset spiral hole pattern
US8496790B2 (en) * 2011-05-18 2013-07-30 Applied Materials, Inc. Electrochemical processor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6497801B1 (en) 1998-07-10 2002-12-24 Semitool Inc Electroplating apparatus with segmented anode array
US6383352B1 (en) 1998-11-13 2002-05-07 Mykrolis Corporation Spiral anode for metal plating baths
US20060243598A1 (en) * 2005-02-25 2006-11-02 Saravjeet Singh Auxiliary electrode encased in cation exchange membrane tube for electroplating cell
US20070261964A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Semitool, Inc. Reactors, systems, and methods for electroplating microfeature workpieces

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Publication number Publication date
KR20150013739A (ko) 2015-02-05
SG10201609390RA (en) 2016-12-29
US20130299343A1 (en) 2013-11-14
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WO2013169477A1 (en) 2013-11-14
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