KR102082606B1 - 반도체 전기도금 장비를 위한 립씰 및 접촉 요소 - Google Patents

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마샬 알. 스토웰
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Abstract

반도체 기판의 주변 영역 및 하나 이상의 전기 접촉 요소로부터 도금을 배제하기 위해 탄성 립씰을 포함할 수 있는 전기도금 클램쉘에서 사용하기 위한 립씰 조립체가 여기에 공개된다. 접촉 요소는 탄성 립씰과 구조적으로 통합될 수 있다.
립씰 조립체는 탄성 립씰의 상부표면에 등각으로 위치될 수 있는 부분에 하나 이상의 가요성 접촉 요소를 포함할 수 있고, 기판과 접속하는 등각 접촉 표면을 구부려 형성하도록 구성될 수 있다. 여기에 공개된 일부 탄성 립씰은 클램쉘의 기판을 지지, 정렬 및 씰링할 수 있고 가요성 탄성 지지 에지 위에 위치되는 가요성 탄성 상부 부분을 포함할 수 있고, 상기 상부 부분은 상단 표면과 내측표면을 가지며, 내측 표면은 상단 표면의 압축시 기판내부로 움직이고 정렬하도록 구성된다.

Description

반도체 전기도금 장비를 위한 립씰 및 접촉 요소{LIPSEALS AND CONTACT ELEMENTS FOR SEMICONDUCTOR ELECTROPLATING APPRATUSES}
본 출원은 2011년 8월 15일에 제출된 반도체 전기도금 장비를 위한 립씰 및 접촉 요소라는 제목의 미국특허잠정출원 61/523, 800의 우선권주장 출원이며 여기서 모든 목적을 위해 전체적으로 참조된다.
본 발명은 집적회로를 위한 상감연결(damascene interconnects)의 형상 및 집적회로 제조시 사용되는 전기도금 장비에 관한 것이다.
전기도금은 전도성 금속의 하나 이상의 층을 증착시키기 위해 집적회로(IC)에 사용되는 공통기술이며, 몇몇 제조공정에서 다양한 기판 피처 사이에서 단일 또는 다층레벨의 구리 연결을 증착시키는데 사용된다. 통상 전기도금을 위한 장비는 전기도금하는 동안 반도체 기판을 고정하기 위해 설계된 클램쉘과 전해액의 풀/용기(pool/bath)를 가지는 전기도금 셀을 포함한다.
전기도금 장비를 작동하는 동안, 반도체 기판은 전해액 풀에 잠겨 상기 기판의 한 표면이 전해액에 노줄된다. 상기 기판 표면에 확립된 하나 이상의 전기적 접촉이 전해액내에 이용가능한 금속 이온으로부터 기판 표면상으로 증착금속과 전기도금 셀을 통해 전류를 구동하도록 채용된다. 통상, 전기적 접촉 요소는 전원으로 작용하는 버스 바와 기판사이의 전기적 연결을 형성하도록 사용된다. 그러나, 몇몇 배치형태에서 전기적 접촉에 의해 접촉되는 기판상의 전도성 시드 층이 기판의 에지를 향해 더 얇아져서 기판과 최적으로 전기적인 연결을 달성하기가 더 어려워질 수 있다.
전기도금에서 발생할 수 있는 다른 문제점은 전기도금 용액의 잠재적인 부식성 특질이다. 따라서, 많은 전기도금장비에서 립씰(lipseal)이 전해액의 누출을 방지하고, 전기도금 셀의 내부 및 전기도금을 위해 설계된 기판의 측면과는 다른 전기도금 장비의 요소와 접촉하기 위한 목적으로 클램쉘과 기판의 계면에 사용된다.
전기도금하는 동안 반도체 기판에 전류를 공급하고 인게이지하기(engage) 위한 전기도금 클램쉘에서 사용하기 위한 립씰 조립체가 여기에 공개된다. 일부 실시예에서, 립씰 조립체는 반도체 기판을 인게이지하기 위한 탄성 립씰과 전기도금하는 동안 반도체 기판에 전류를 공급하기 위한 하나 이상의 접촉 요소(contact element)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인게이지시 탄성 립씰은 실질적으로 반도체 기판의 주위 영역에서 도금 용액을 배제한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 접촉 요소가 탄성 립씰과 구조적으로 통합되고, 기판과 립씰의 인게이지시 기판의 주위 영역이 접촉하는 제 1 노출부분을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 접촉 요소는 전류원과 함께 전기적 연결을 형성하도록 제 2 노출 부분을 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 전류원은 전기도금 클렘쉘의 버스 바일 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 접촉 요소는 제 1 및 제 2 노출 부분을 연결하는 제 3 노출 부분을 더 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 제 3 노출 부분은 탄성 립씰의 표면에 구조적으로 통합될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 접촉 요소는 제 1 및 제 2 노출 부분을 연결하는 비노출부분을 포함할 수 있고, 상기 비노출부분은 탄성 립씰의 표면 아래에 구조적으로 통합될 수 있다. 특정 실시예에서, 탄성 립씰은 비노출 부분 위로 몰드된다.
일부 실시예에서, 탄성 립씰은 주위 영역으로부터 도금 용액을 배제하기 위해 원형 둘레를 정의하는 제 1 내부 직경을 포함할 수 있고, 하나 이상의 접촉 요소의 제 1 노출 부분은 상기 제 1 내부 직경보다 큰 제 2 내부 직경을 정의할 수 있다. 특정 실시예에서, 제 1 내부 직경과 제 2 내부 직경사이의 차이의 크기는 약 0.5mm 이하이다. 특정실시예에서, 제 1 내부 직경과 제 2 내부 직경사이의 차이의 크기는 약 0.3mm 이하이다.
일부 실시예에서, 립씰 조립체는 전기도금하는 동안 반도체 기판에 전류를 공급하기 위한 하나 이상의 가요성 접촉 요소를 포함할 수 있다. 특정실시예에서, 하나 이상의 가요성 접촉 요소의 적어도 일부는 탄성 립씰의 상부 표면에 등각으로(conformally) 위치될 수 있고 반도체 기판과 인게이지시, 가요성 접촉 요소는 구부러지도록 형성되어 반도체 기판과 접속하는(interface) 등각 접촉표면을 형성할 수 있다. 특정 실시예에서, 등각 접촉 표면은 반도체 기판의 베벨 에지와 접속한다.
일부 실시예에서 하나 이상의 가요성 접촉 요소는 기판이 립씰 조립체에 의해 인게이지되는 경우 기판과 접촉하도록 구성되지 않은 부분이 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 비 접촉 부분은 비등각 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 등각 접촉면은 반도체 기판과 연속적인 계면을 형성하는 반면, 일부 실시예에서, 등각 접촉 표면이, 갭을 가지는 반도체 기판과 비연속적인 계면을 형성한다.
후자의 특정 실시예에서, 하나 이상의 가요성 접촉 요소는 탄성 립씰의 표면에 배치된 복수의 와이어 팁 또는 와이어 메쉬를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 하나이상의 가요성 접촉 요소는 화학적 증착, 물리적 증착 및 전기도금으로부터 선택된 하나 이상의 기술을 사용하여 형성된 전도성 증착물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 탄성 립씰의 상부 표면에 등각으로 위치된 하나 이상의 가요성 접촉 요소는 전기 전도성 탄성 물질을 포함할 수 있다.
또한 전기도금 클램 쉘의 반도체 기판을 지지, 정렬 및 씰링하기 위한 전기도금 클램 쉘에서 사용하는 탄성 립씰이 여기에 공개된다. 일부 실시예에서, 립씰은 가요성 탄성 지지 에지와 상기 가요성 탄성 지지 에지 위에 있는 가요성 탄성 상부 부분을 포함한다. 일부 실시예에서, 가요성 탄성 지지 에지는 반도체 기판을 지지하고 씰링하도록 구성된 씰링 돌출부를 가진다. 특정실시예에서 기판 씰링시, 씰링 돌출부는 도금 용액을 배제하기 위한 둘레를 정의한다. 일부 실시예에서, 가요성 탄성 상부 부분은 압축되도록 구성된 상단 표면과 씰링 돌출부에 대해 바깥쪽으로 위치된 내측 표면을 포함한다. 특정실시예에서, 내측 표면은 상단 표면의 압축시 내측으로 이동하고 반도체 기판을 정렬하도록 구성할 수 있으며, 일부 실시예에서 상단 표면의 압축시 0.2mm 이상 내측으로 이동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상단 표면이 압축되지 않은 경우, 내측 표면은 반도체 기판이 가요성 탄성 상부 부분을 통해 하강하고 상부 부분과 접촉하지 않고 씰링 돌출부위에 위치하도록 충분히 바깥쪽으로 위치하나, 씰링 돌출부의 반도체 기판의 배치와 상단 표면의 압축에 따라 내측 표면은 전기도금 클램 쉘의 반도체 기판을 정렬하는 반도체 기판과 접촉하고 가압한다.
탄성 립씰을 가지는 전기도금 클램 쉘의 반도체 기판을 정렬하고 씰링하는 방법이 공개된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은, 클램 쉘을 열고, 클램 쉘에 기판을 제공하고, 립씰의 상부 부분을 통해 그리고 립씰의 씰링 돌출부로 기판을 하강시키고, 기판을 정렬하기 위해 립씰의 상부 부분의 상단 표면을 압축하고, 그리고 씰링 돌출부와 기판 사이의 씰(seal)을 형성하기 위해 기판을 가압하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 립씰의 상부 부분의 상단 표면을 압축하면 립씰의 상부 부분의 내측 표면이 클램 쉘에 정렬되도록 기판을 가압한다. 일부 실시예에서, 기판을 정렬하기 위해 상단 표면을 가압하는 것은, 립씰의 상부부분의 내측표면이 클램 쉘에서 정렬되도록 기판을 가압하도록 한다. 일부 실시예에서, 기판을 정렬하도록 상단 표면을 압축하는 것은 클램쉘의 원추의 제 1 표면으로 상단표면을 가압하고, 클램 쉘의 원추의 제 2 표면으로 기판을 가압하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 기판을 정렬하도록 상단 표면을 압축하는 것은 클램 쉘의 제 1 가압 요소로 상단 표면을 누르는 것을 포함하고, 씰을 형성하기 위해 기판을 가압하는 것은 클램 쉘의 제 2 가압 요소로 기판을 가압하는 것을 포함한다. 특정실시예에서, 제 2 가압 요소는 제 1 가압 요소에 대해 독립적으로 움직일 수 있다. 특정실시예에서, 상단 표면을 가압하는 것은 반도체 기판의 직경을 기반으로 제 1 가압 요소에 의해 가해진 힘을 조절하는 것을 포함한다.
하기하는 서술에서, 다수의 구체적인 내용이 제시된 개념의 철저한 이해를 제공하기 위해 명시되어 있다. 제시된 개념은 이러한 구체적인 내용의 일부 또는 전부가 없이 실행될 수 있다. 다른 경우, 공지된 공정 작업은 서술된 개념을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 자세히 설명되지 않았다. 일부 개념은 특정 실시예와 함께 설명되지만, 상기 실시예가 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
예시적인 전기도금 장치가 여기에 공개된 다양한 립씰 및 접촉 요소를 위한 몇가지 컨텍스트를 제공하기 위해 도 1에 공개된다. 특히, 도 1은 반도체 웨이퍼를 전기화학적으로 처리하기 위한 장치 웨이퍼 고정 및 위치설정 장비(100)의 사시도이다. 장비(100)은 때때로 "클램 쉘 구성 요소" 또는 "클램 쉘 조립체" 또는 "클램 쉘"로 업급되는 웨이퍼-연결 요소를 포함한다. 상기 클램 쉘 조립체은 컵(101) 및 원추(103)을 포함한다. 이어지는 도면에서 도시되는 바와 같이, 컵(101)은 웨이퍼를 고정하고 원추(103)는 컵내에 웨이퍼를 안전하게 클램핑한다. 여기서 묘소된 것과 다른 컵과 원추가 사용될 수 있다. 공통적인 특징은 컵에 웨이퍼를 적절히 고정하도록 가압하는 원추와 웨이퍼가 놓여지는 내부 영역을 가지는 컵이다.
도시된 실시예에서, 클램 쉘 조립체(컵(101) 및 원추(103) 포함)는 상단 플레이트(105)에 연결되어 있는 스트럿(104)에 의해 지지된다. 상기 조립체(101, 103, 104, 105)는 상단 플레이트(105)에 연결된 스핀들(106)을 통해 모터(107)에 의해 구동된다. 모터(107)는 장착 브래킷에 부착된다(도시되지 않음). 도금하는 동안, 스핀들(106)은 여기에 고정되어 웨이퍼 회전을 일으키는(도시되지 않음) 클램 쉘 조립체에 토크를(모터 107에서) 전달한다. 스핀들(106) 내의 공기 실린더(도시되지 않음)는 역시 원추(103)와 컵(101)을 연결하는 수직 힘을 제공한다. 클램 쉘이 해제될 때(도시되지 않음), 엔드 이펙터암을 가진 로봇이 컵(101)과 원추(103) 사이에 웨이퍼를 삽입할 수 있다. 웨이퍼가 삽입된 후, 원추(103)은 컵(101)과 연결되어 전해질 용액과 접촉하도록 노출된 웨이퍼의 한 측면(다른 측면이 아님)에 작업 표면을 남기는 장비(100) 내에 웨이퍼를 고정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상향 연장하는 돌출부를 포함하는 탄성 지지 에지로서, 상기 돌출부의 주변 영역은 립씰의 제 1 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 지지 에지; 및 상기 탄성 지지 에지 위에 위치 설정되고 상단 표면을 갖는 탄성 상부 부분으로서, 상기 탄성 상부 부분의 적어도 상기 상단 표면 상에 전기 전도성 접촉 요소가 등각으로 위치되고, 상기 전기 전도성 접촉 요소의 노출된 팁은 상기 제 1 내부 직경보다 큰 상기 립씰의 제 2 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 상부 부분을 포함하는, 립씰이 제공된다.
다른 특징들에서, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 탄성 상부 부분의 상기 상단 표면 상에 연속적인 노출된 표면을 갖을 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 탄성 상부 부분의 상기 상단 표면에 바로 가압, 접착, 몰드 또는 다르게 부착될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 돌출부는 압축시 변형될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 전기 전도성 접촉 요소의 상기 노출된 팁은 상기 돌출부의 평면 위에 위치 설정될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 전기 전도성 접촉 요소의 상기 노출된 팁은 상기 돌출부와 정렬될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 제 1 내부 직경은 기판의 주변 영역으로부터 도금 용액을 배제하기 위해 실질적으로 원형 둘레를 규정될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 제 1 내부 직경과 상기 제 2 내부 직경 사이의 크기 차이는 0.5 mm 이하일 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 전류원에 전기적으로 접속되고, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 전기도금 동안 기판에 전류를 공급하도록 구성될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 탄성 지지 에지의 상단 표면 상에서 등각으로 위치될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 돌출부는 기판과 인게이지하고 상기 기판의 주변 영역으로부터 도금 용액을 실질적으로 배제하기 위해 씰을 형성하도록 구성되고, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 기판과 접속하는 등각 접촉 표면을 형성하도록 구성될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 탄성 상부 부분은 상기 돌출부에 비교적 방사상 바깥쪽에 위치 설정되는 내측 표면을 더 포함하고, 상기 내측 표면은 변형될 수 있고 상기 상단 표면의 압축시 상기 립씰의 중앙쪽으로 이동하도록 구성될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 내측 표면은 상기 상단 표면의 압축시 적어도 0.2 mm만큼 상기 립씰의 상기 중앙쪽으로 이동하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상향 연장하는 돌출부를 포함하는 탄성 지지 에지로서, 상기 돌출부의 주변 영역은 립씰의 제 1 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 지지 에지; 상기 탄성 지지 에지 위에 위치 설정되는 탄성 상부 부분으로서, 상기 탄성 상부 부분은, 상단 표면; 및 상기 돌출부에 비교적 방사상 바깥쪽에 위치 설정되는 내측 표면을 포함하고, 상기 내측 표면은 변형될 수 있고 상기 상단 표면의 압축시 상기 립씰 쪽으로 이동하도록 구성되고, 상기 내측 표면은 상기 제 1 내부 직경보다 큰 상기 립씰의 제 2 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 상부 부분을 포함하는, 립씰이 제공된다.
다른 특징들에서, 상기 내측 표면은 상기 상단 표면의 압축시 적어도 0.2 mm만큼 상기 립씰의 중앙쪽으로 이동하도록 구성될 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 탄성 상부 부분의 적어도 상기 상단 표면 상에 등각으로 위치된 전기 전도성 접촉 요소를 더 포함할 수 있다.
다른 특징들에서, 상기 전기 전도성 접촉 요소의 노출된 팁은 상기 돌출부의 평면 위에 위치 설정될 수 있다.
특정 실시예에서, 클램 쉘 조립체는 전해질이 튀는 것으로부터 원추(103)를 보호하는 스프레이 스커트(109)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 스프레이 스커트(109)는 수직 원주 슬리브와 원형 캡 부분을 포함한다. 간격 수단(110)은 스프레이 스커트(109)와 원추(103) 사이의 분리상태를 유지한다.
도 1은 반도체 웨이퍼를 전기화학적으로 처리하기 위한 웨이퍼 고정 및 위치 설정 장치의 사시도.
도 2는 다중 가요성 핑거로 만든 접촉 링을 가지는 클램 쉘 조립체의 단면도.
도 3A는 통합된 접촉 요소가 있는 립씰 조립체를 가지는 클램 쉘 조립체의 단면도.
도 3B는 통합된 접촉 요소가 있는 다른 립씰 조립체를 가지는 다른 클램 쉘 조립체의 단면도.
도 4A는 가요성 접촉 요소를 가지는 립씰 조립체의 단면도.
도 4B는 반도체 기판과 접속하는 등각 접촉 표면을 형성하는 도 4A의 립씰 조립체의 단면도.
도 5A는 클램 쉘 조립체 내에 반도체 기판을 정렬하도록 구성된 립씰 조립체의 단면도.
도 5B는 립씰 조립체의 상단 표면을 가압하는 클램 쉘 조립체의 원추의 표면을 가진 도 5A의 립씰 조립체의 단면도.
도 5C는 립실의 상부표면과 반도체 기판을 둘다 누르는 클램 쉘 조립체의 원추 표면을 가진 도 5A와 5B의 립씰 조립체의 단면도.
도 6은 반도체 기판을 전기도금하는 방법을 도시하는 흐름도.
본 명세서의 목적을 위해, 구성 요소 101-110을 포함하는 조립체는 총칭해서 "웨이퍼 홀더"(또는 "기판 홀더")(111)라고 한다. "웨이퍼 홀더"/ "기판 홀더"의 개념은 웨이퍼/기판을 인게이지하는 구성요소의 다양한 결합 및 부-결합에 미치고 움직임과 위치설정을 허용한다.
틸팅 조립체(도시되지 않음)는 도금 용액에 웨이퍼의 직각 침수(평평한 수평 침수에 반대인)를 허용하도록 웨이퍼 홀더에 연결될 수 있다. 플레이트와 피벗 조인트의 구동 메커니즘 및 배치는 일부실시예에서 호를 이루는 경로(도시되지 않음)를 따라 웨이퍼 홀더(111)를 움직이는데 사용되며 결과적으로 웨이퍼 홀더(111)의 근위 단부가 경사지게 된다.(컵과 원추 조립체)
또한, 전체 웨이퍼 홀더(111)는 작동기를 통해 도금 용액(도시되지 않음)내로 웨이퍼 홀더의 근위 단부로 정기도록 수직으로 상승하거나 하강한다. 따라서 두 구성 요소 위치 설정 메커니즘은 전해질 표면에 수직한 궤도를 따른 수직 운동 및 웨이퍼(직각-웨이퍼 침수 가능성)에 대한 가로 방향(즉, 전해질 표면에 평행한)의 편차를 허용하는 틸팅 운동을 모두 제공한다.
웨이퍼 홀더(111)는 양극 챔버(157) 및 도금 용액을 수용하는 도금 챔버(117)를 가지는 도금 셀(115)과 함께 사용된다는 것에 주의해야한다. 챔버(157)는 양극(119)(예, 구리 양극)을 고정하고 양극 구획부와 음극 구획부에서 다른 전해질 케미스트리를 유지하도록 설계된 멤브레인 또는 다른 분리자(separators)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 디퓨저(153)는 균일한 전면에 회전 웨이퍼를 향해 상부로 전해질을 보내도록 채용된다. 특정 실시예에서, 흐름 디퓨저는 다수의(예: 4,000-15,000) 한 크기가 작은 구멍(직경 0.01-0.05 인치)을 가지는 절연물질(예: 플라스틱)의 고체 부분으로 만들어지고 플레이트위의 음극 챔버에 연결된 고 저항 가상 양극 (HRVA) 플레이트이다. 상기 구멍의 총 단면 영역은 전체 돌출 영역의 약 5 % 미만이며, 따라서 시스템의 도금 균일성 향상을 위해 도움을 주는 도금 셀에 상당한 흐름 저항을 도입한다. 반도체 웨이퍼를 전기화학적으로 처리하기 위한 고 저항 가상 양극 판과 해당 기기의 추가 설명은 여기서 모든 목적을 위해 전체적으로 참조되며 2008년 7월 11일에 제출된 미국특허출원 12/291, 356에 제공된다.
도금 셀은 분리된 전해질 흐름 패턴을 제어하고 만들기위한 별도의 멤브레인 을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멤브레인은 서프레서, 엑셀레이터 또는 기타 유기 도금 첨가제가 없는 전해질을 포함하는 양극 챔버를 정의하기 위해 채용된다.
도금 셀(115)은 역시 도금셀을 통해 도금되는 작업 소재에 대해 전해질을 순환시키기 위한 배관이나 배관 접촉 요소을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도금 셀(115)은 양극(119)의 중앙에 있는 구멍을 통해 양극 챔버(157)의 중앙에 수직으로 연장되는 전해질 인입 튜브(131)를 포함한다. 다른 실시예에서, 셀은 챔버(도시되지 않음)의 주변 벽에서 디퓨저/HRVA 플레이트 아래의 음극 챔버로 유체를 도입하는 전해질 인입 매니폴드를 포함한다. 어떤 경우, 인입 튜브(131)는 멤브레인(153)의 양측면(양극 측면과 음극 측면)에 배출 노즐을 포함한다. 상기 배치는 양극 챔버와 음극 챔버 모두에게 전해질을 분배한다. 다른 실시예에서, 양극과 음극 챔버는 흐름 저항 멤브레인(153)에 의해 분리되고, 각 챔버는 분리된 전해질의 분리 흐름 사이클을 가진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인입 노즐(155)은 멤브레인(153)의 양극 측면에 전해질을 제공한다.
또한, 도금 셀(115)은 각각 도금 챔버(117)에 직접 연결된 린스 드레인 라인(159)과 도금 용액 리턴 라인(161)을 포함한다. 또한, 린스 노즐(163)은 정상작동하는 동안 웨이퍼 및/또는 컵을 세척하도록 탈이온화된 린스수를 전달한다. 도금 용액은 일반적으로 챔버(117)의 대부분을 채운다. 스플래싱(splashing)과 거품의 생성을 완화하기 위해 챔버(117)는 도금 용액 리턴을 위한 내부 둑(165) 및 외부 둑(167)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 이들 둑은 도금 챔버(117)의 벽에 원주 수직 슬롯이 있다. 상술한 바와 같이, 전기도금 클램 쉘은 일반적으로 립씰 및 씰링 및 전기 연결 기능을 제공하는 하나 이상의 접촉 요소를 포함한다. 립씰은 탄성 물질로 만들 수 있다. 립씰은 반도체 기판의 표면과 씰을 형성하고 기판의 주변 영역에서 전해질을 배제한다. 어떤 증착도 주변 영역에서 발생하지 않고 그것이 IC 장치의 형성에 사용되지 않는다, 즉, 주변 영역은 작업 표면의 일부가 아니다. 때때로, 전해질이 상기 영역에서 배제되기 때문에 상기 영역은 또한 에지 배제 영역으로 언급된다. 주변 영역은 물론 접촉 요소와 전기적 연결을 만들기 위해 처리하는 동안 기판을 지지하고 씰링하기 위해 사용된다. 작업 표면을 증가시키는 것이 일반적으로 바람직하기 때문에, 주변 영역은 위에서 설명한 기능을 유지하면서 가능한 한 작을 필요가 있다. 특정 실시예에서, 주변 영역은 기판의 에지로부터 약 0.5mm와 3mm 사이이다.
설치하는 동안, 립씰 및 접촉 요소는 클램 쉘의 다른 구성 요소들과 함께 조립된다. 한 주변 영역이 작은 경우 당업자는 특히 상기 작업의 어려움을 이해할 것이다. 상기 클램 쉘에서 제공하는 전반적인 개구부는 기판의 크기(예를 들어, 200mm 웨이퍼, 300mm 웨이퍼, 450mm 웨이퍼 등의 수용을 위한 개구부)에 비교할 수있다. 또한, 기판은 사이즈 허용오차(예를들어, SEMI 규격에 따라 통상 300mm 웨이에 대해, +/-0.2mm). 둘 다 상대적으로 가요성 물질로 만들기 때문에 특히 어려운 작업은 탄성 립씰 및 접촉 요소의 배열이다. 상기 두 구성 요소는 매우 정확한 상대적 위치를 가져야 한다. 립씰 및 접촉 요소의 씰링 에지가 너무 떨어져 있으면, 클램 쉘의 작동시 접촉 요소과 기판 사이에 전기연결이 되지 않거나 불충분하게 형성될 수 있다. 동시에 씰링 에지가 접촉부에 너무 가까이 위치하는 경우, 접촉부가 씰과 간섭하여 주변 영역으로 누설될 수 있다. 예를 들어, 종래의 접촉 링은 도 2의 클램 쉘 조립체(참고 컵(201) 원추(203) 및 립씰(212))와 같이 전기적 연결을 설정하기 위해 기판 위로 스프링과 같은 작용으로 가압되는 다중 가요성 "핑거"로 만들어진다. 상기 가요성 핑거(208)는 립씰(212)에 대하여 정렬하기가 매우 어려울뿐만 아니라, 설치하는 동안 쉽게 손상되고, 전해질이 주변 영역에 도달하면 세척하기 어렵다.
통합된 접촉 요소를 가진 립씰 조립체
탄성 립씰과 통합되는 접촉 요소를 가지는 신규한 립씰 조립체가 여기에 제공된다. 상기 영역에 두 분리된 씰링 및 전기 요소(예: 립씰과 접촉 링)을 설치하고 정렬하는 대신 상기 두 요소는 조립체의 제조시 정렬되고 통합된다.
상기 정렬은 클램 쉘이 작동하는 동안과 마찬가지로 설치하는 동안 유지된다. 이와 같이, 상기 정렬은 조립체를 제조하는 동안 오직 한번 설치되고 조시될 필요가 있다.
도 3A는 특정 실시예에 따라, 립씰 조립체(302)를 가지는 클램 쉘(300)의 부분을 나타내는 개략도이다. 립씰 조립체(302)는 반도체 기판(도시되지 않음)을 인게이지하는 탄성 립씰(304)을 포함한다. 립씰(304)은 기판과 함께 씰을 형성하고 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이 반도체 기판의 주변 영역으로부터 도금 용액을 배제한다. 립씰(304)은 기판의 상부 및 기판을 향하여 연장되는 돌출부(308)를 포함한다. 상기 돌출부는 압축되어 씰을 형성하기 위해 어느정도 변형될 수 있다. 립씰(304)은 주변 영역에서 도금 용액을 배제하도록 둘레를 정의하는 내부직경을 가진다.
립씰 조립체(302)는 역시 구조적으로 립씰(304)에 통합된 하나 이상의 접촉 요소(310)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 전기도금하는 동안 접촉 요소(310)는 반도체 기판에 전류를 공급하기 위해 사용된다. 접촉 요소(310)는 립씰 조립체(302)의 씰링 특성과 간섭하는 것을 막기 위해 립씰(304)의 제 1 내부 직경보다 큰 제 2 내부 직경을 정의하는 노출된 부분(312)을 포함한다. 접촉 요소(310)는 일반적으로 전기도금 클램 쉘의 버스 바(316)와 같은 등 전류원과 전기적으로 연결하기 위한 다른 노출 부분(313)을 포함한다. 그러나 다른 연결 방식도 가능하다. 예를 들어, 접촉 요소(310)는 버스 바에(316)에 연결될 수 있고, 분배 버스(314)와 상호연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 립씰(304)에 하나 이상의 접촉 요소(310)를 통합하는 것은 립씰 조립체(302)를 제조하는 동안 수행되고, 조립체의 설치 및 작업 동안 보존된다. 이러한 통합은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 탄성 물질은 접촉 요소(310)위로 몰드될 수 있다. 전류 분포 버스(314)와 같은 다른 요소는 조립체(302)의 강성, 전도도, 및 다른 기능을 향상시키기 위해 조립체에 통합될 수 있다.
도 3A에 도시된 립씰 조립체(302)는 두 노출된 부분(312, 313)사이에 위치된 중간 비노출 부분과 함께 접촉 요소(310)를 가진다. 상기 비노출 부분은 탄성 립씰(304)의 몸체를 통해 연장되고 탄성 립씰의 표면 아래에 구조적으로 통합된 탄성 립씰(304)에 의해 완전히 둘러싸여진다. 상기 형태의 립씰 조립체(302)는 예를들어 접촉 요소(310)의 비노출 부분위로 탄성 립씰(304)을 몰딩함으로써 형성될 수 있다. 상기 접촉 요소는, 오직 접촉 요소(310)의 작은 부분만이 립씰 조립체(302)의 표면으로 확장하고 노출되기 때문에, 세척이 특히 쉬울 수 있다.
도 3B는 접촉 요소(322)가 탄성 립씰(304) 표면에 확장되고 립씰 조립체에 의해 둘러싸인 중간 영역이 없는 다른 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 상기 중간 영역은 탄성 립씰의 표면에 구조적으로 통합된 접촉 요소의 제 3 노출 부분으로 보여질 수 있으며 접촉 요소(312, 313)의 첫번째 두 노출된 부분 사이에 위치하여 상기 두 부분을 연결한다. 상기 실시예는 예를들어 접촉 요소(322)를 가압함으로써 또는 몰딩함으로써 또는 접착함으로써 또는 다른 방법으로 부착함으로써 표면에 결합될 수 있다. 상기 접촉 요소가 탄성 립씰에 어떻게 결합되는 가는 관계없이, 기판과 전기 연결을 이루는 접촉 요소의 지점 또는 표면은 기판과 씰을 형성하는 립씰의 지점 또는 표면에 대해 정렬을 유지하는 것이 바람직하다. 접촉 요소와 립씰의 다른 부분은 서로에 대해 움직 일 수 있다. 예를들어, 버스바와 전기적으로 연결되는 접촉 요소의 노출된 부분은 립씰에 대해 움직일 수 있다.
도 3A로 돌아오면, 제 2 내부 직경이 접촉 요소와 기판 사이의 중첩을 정의하는 동안, 제 1 내부 직경은 주변 영역을 정의한다. 특정 실시예에서, 제 1 내부 직경과 제 2 내부 직경의 차이의 크기는 약 0.25mm이하이고 이는 접촉 요소(310)의 노출된 부분(312)이 전해질 용액으로 부터 0.25mm 이하로 분리된다는 것을 의미한다. 이와같은 작은 분리는 기판에 충분한 전기적 연결을 유지하는 동안 비교적 작은 주변 영역을 가지도록 한다. 상기와 같은 특정실시예에서, 제 1 내부 직경과 제 2 내부 직경의 차이의 크기는 0.4mm 이하, 또는 0.3mm 이하, 또는 0.2mm이하, 또는 0.1mm이하이다. 다른 실시예에서, 이러한 직경의 차이의 크기는 0.6mm 이하, 또는 0.7mm이하, 또는 1mm이하이다. 특정 실시예에서, 접촉 요소는 최소한 30A 또는 더 구체적으로, 적어도 약 60A로 유도되도록 구성된다. 접촉 요소는 핑거의 각 접촉 팁이 립씰의 에지에 대하여 고정되도록 여러 핑거를 포함할 수 있다. 동일하거나 다른 실시예에서, 하나 이상의 접촉 요소의 노출된 부분은 여러 접촉 포인트를 포함한다. 상기 접촉 포인트들은 탄성 립씰의 표면에서 이격되어 연장될 수 있다. 다른 실시예에서 하나 이상의 접촉 요소의 노출된 부분은 연속적인 표면을 포함한다.
등각 접촉 표면을 형성하는 가요성 접촉 요소를 가지는 립씰 조립체
기판에 대한 전기적 연결은 클램 쉘 조립체의 씰링과 이어지는 전기도금과정에서 접촉 요소와 기판 사이의 접촉표면을 증가시킴으로써 확실히 향상될 수 있다. 종래의 접촉 요소(예를 들어, 도 2에 도시된 "핑거")는 비교적 작은 접촉 영역을 가지는 기판에 "점 접촉"을 형성하도록 설계된다. 접촉 핑거의 팁이 기판에 닿으면, 핑거가 기판에 대해 힘을 제공하도록 구부러진다. 이 힘은 접촉 저항을 다소 감소시키는을 가지는 도움이 될 수 있지만, 때때로 여전히 전기도금 중에 문제를 일으키는 충분한 접촉 저항이 남는다. 또한, 접촉 핑거는 많은 굽힘 동작의 반복으로 시간이 지남에 따라 손상 될 수 있다.
탄성 립씰의 상부 표면에 등각으로 위치한 하나 이상의 가요성 접촉 요소를 가지는 립씰 조립체가 여기에 서술된다. 이러한 접촉 요소는 기판이 립씰 조립체에의해 지지되고, 인게이지되며 씰링될 때, 반도체 기판과 접속되는 등각 접촉표면을 형성하고 반도체 기판과 인게이지되도록 구부러지도록 형성된다. 기판이 립씰에 대해 씰링이 기판과 립씰 사이에 형성되는 방법과 유사한 방법으로 립씰에 대해 가압될 때 등각 접촉표면이 형성된다. 그러나, 두 표면이 서로 인접해 형성되는 경우에도, 씰링 계면 표면은 일반적으로 등각 접촉면과 구별되어야한다.
도 4A는 특정 실시예에 따라, 기판(406)을 립씰(402)에 위치설정하고 씰링하기 이전에 탄성 립씰(402)의 상부 표면에 위치되는 가요성 접촉 요소(404)를 가지는 립씰 조립체(400)를 도시한다. 도 4B는 특정 실시예에 따라, 기판이 립씰(402)에 위치설정되고 씰링된후 동일한 립씰 조립체(400)를 도시한다. 특히, 가요성 접촉 요소(404)는 기판이 립씰 조립체에 의해 고정/인게이지될 때, 기판(406)과의 계면에서 등각 접촉면을 형성하고 구부러지는 것을 도시한다. 가요성 접촉 요소(404)와 기판(406) 사이의 전기적 계면은 기판 및/또는 기판의 비스듬한(beveled) 에지 표면의 (평평한)정면 표면 위로 연장될 수 있다. 전체적으로 큰 접촉 계면 영역은 기판(406)과의 계면에서 가요성 접촉 요소(404)의 등각 접촉면을 제공함으로써 형성된다.
가요성 접촉 요소(404) 등각 본질이 기판과의 계면에서 중요하지만, 가요성 접촉 요소(404)의 나머지 부분 역시 립씰(402)에 대해 등각일 수 있다. 예를 들어, 가요성 접촉 요소(404)는 립씰의 표면을 따라 등각으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에서 가요성 접촉 요소(404)의 나머지 부분은 다른(예를들어, 비 등각) 물질 및/또는 다른 (예를들어, 비 등각)형태로 부터 형성될 수 있다. 따라서 일부 실시예에서, 하나 이상의 가요성 접촉 요소는 기판이 립씰 조립체에 의해 인게이지되는 경우 기판과 접촉하도록 구성되지 않는 부분을 가질 수 있고, 상기 비-접촉 부분은 등각 물질을 포함할 수 있거나, 비-등각물질을 포함할 수 있다.
또한, 비록 등각 접촉면이 가요성 접촉 요소(404)와 반도체 기판(406) 사이의 연속적인 계면을 구성할 수도 있지만, 연속적인 계면을 형성하는데 필요하지 않는 것임을 주목해야한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 등각 접촉 표면은 반도체 기판과 비 연속적인 계면을 형성하는 갭을 가진다. 특히, 비연속 등각 접촉 표면은 탄성 립씰의 표면에 배치된 많은 여러 와이어 팁 및/또는 와이어 메쉬를 포함하는 가요성 접촉 요소(404)로부터 형성된다. 심지어 비연속적인 경우에도, 립씰이 클램 쉘을 닫는 과정에서 변형되는 동안, 등각 접촉 표면이 립씰의 형태를 따른다.
가요성 접촉 요소(404)는 탄성 립씰의 상부 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 가요성 접촉 요소(404)는 도 3A 및 도 3B를 참조로 위에서 설명한대로,(등각 접촉면을 형성하는 가요성 접촉 요소의 구체적인 맥락이 아닐지라도) 표면에 가압, 접착, 몰드 또는 다르게 부착될 수 있다. 다른 실시예에서 가요성 접촉 요소(404)는 둘 사이의 특정 결합 특성을 제공하지 않고 탄성 립씰의 상부 표면 위에 위치 될 수 있다. 어떤 경우이든, 가요성 접촉 요소(404)의 등각배치는 클램 쉘을 닫을 때, 반도체 기판에 의해 가해지는 힘에 의해 보장된다. 또한, 비록 기판(406)과 접속하는(등각 접촉면을 형성하는) 가요성 접촉 요소(404) 부분이 노출된 표면 이지만, 가요성 접촉 요소(404)의 다른 부분은 비노출될 수 있고, 예를 들어, 도 3B에도시된 비등각 립씰 조립체에도 불구하고 통합된 것과 다소 유사한 방법으로 탄성 립씰의 표면아래에 통합된다.
특정 실시예에서 가요성 접촉 요소(404)은 탄성 립씰의 상부 표면에 증착된 전도성 증착물의 전도성 층을 포함한다. 전도성 증착물의 전도성 층은 화학 기상 증착(CVD) 및/또는 물리적 기상 증착(PVD) 및/또는 (전기) 도금을 사용하여 형성/증착될 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 접촉 요소(404)는 전기 전도성 탄성 물질로 만들어질 수 있다.
기판 정렬 립씰
상술한 바와 같이, 도금 용액이 배제되는 기판의 주변 영역은 클램 쉘이 닫히고 씰링되기 전에 반도체 기판의 신중하고 정밀한 정렬을 필요로 하므로 작아져야 한다. 오정렬은 한편으로는 누수의 원인이 되고 다른 한편으로는 기판 작업영역의 불필요한 커버링/블로킹의 원인이 된다. 타이트한 기판 직경 공차는 정렬하는 동안 추가적인 어려움의 원인이 될 수 있다. 일부 정렬은 전송 메커니즘(예, 로봇 핸드오프 메커니즘의 정확성에 따라)에 의해, 클램 쉘 컵의 측면 벽에 위치된 스너버(snubbers)와 같은 정렬 특성을 사용함으로써 제공할 수 있다. 그러나, 전송 메커니즘은 기판의 정밀하고 반복적인 위치설정을 제공하기 위하여 컵에 대해 설치하는 (즉, 다른 구성 요소의 상대 위치에 대해 "티칭된")동안 정밀하게 설치되고 정렬되어야 한다. 상기 로봇 티칭(teaching) 및 정렬 프로세스는 다소 수행하기 어렵고, 노동 집약적이며, 고도로 숙련된 인력이 필요하다. 또한, 스너버(snubbers) 특성은 립씰과 스너버 사이에 위치된 많은 부분이 있기 때문에, 설치하기 어렵고 큰 공차 누적을 가지는 경향이 있다.
따라서, 클램 쉘의 기판을 지지하고 씰링하는데 사용될뿐만 아니라, 씰링 전에 클램 쉘의 기판을 정렬하는데 사용되는 립씰이 여기에 공개된다. 이러한 립씰의 다양한 특성은 이제 도 5A 내지 도 5C를 참조로 설명된다. 특히, 도 5A는 특정 실시예에 따라, 립씰(502)의 일부를 압축하기 전에 기판(509)을 지지하는 립씰(502)을 가지는 클램 쉘(500)의 개략적인 단면도이다. 립씰(502)은 씰링 돌출부(504)로 구성된 가요성 탄성 지지 에지(503)를 포함한다. 씰링 돌출부(504)는 지지를 제공하고, 씰을 형성하는 반도체 기판(509)을 인게이지하도록 구성된다. 씰링 돌출부(504)는 도금 용액을 배제하기 위한 둘레를 정의하고, 배제 둘레를 정의하는 제 1 내부 직경(도 5A 참조)을 가질 수 있다. 씰링 돌출부(504)의 변형으로 인해 탄성 립씰에 대해 기판을 씰링하는 동안 둘레 및/또는 제 1 내부 직경이 약간 변경될 수도 있다는 것을 주목해야 한다.
립씰(502)은 역시 가요성 탄성 지지 에지(503) 위에 있는 가요성 탄성 상부 부분(505)을 포함한다. 가요성 탄성 상부 부분(505)이 압축되도록 구성된 상단 표면(507) 및 내측 표면(506)을 포함할 수 있다. 내측 표면(506)은 씰링 돌출부(504)에 비교적 바깥쪽에 위치될 수 있으며(내측면(506)은 씰링 돌출부(504) 보다 탄성 립씰에 의해 고정되는 반도체 기판의 중심에서 추가로 자리잡고있다는 의미), 상단 표면(507)이 전기도금 클램 쉘의 다른 구성 요소에 의해 압축되었을 때, 내부로(고정되는 반도체 기판의 중앙쪽으로) 이동한다. 일부 실시예에서 내측 표면의 적어도 일부는 적어도 0.1mm이하, 또는 적어도 0.2mm이하, 또는 적어도 0.3mm이하, 또는 적어도 0.4mm이하, 또는 적어도 0.5mm이하로 내측으로 이동하도록 구성된다. 상기 내측 움직임은 립씰의 내측 표면(506)이 립씰의 중심으로 기판을 누르고 전기도금 클램 쉘 안에 그것을 정렬하는 씰링 돌출부(504)에 놓여진 반도체 기판의 에지과 접촉하도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 탄성 상부 부분(505)은 제 1 내부 직경(위에서 설명한)보다 큰 제 2 내부 직경(도 5A 참조)를 정의한다. 상단 표면(507)이 압축되지 않은 경우, 제 2 내부 직경은 반도체 기판 (509)의 직경보다 커서, 반도체 기판(509)이 가요성 탄성 상부 부분(505)을 통해 하강하고 가요성 탄성 지지 에지(503)의 씰링 돌출부(504)에 위치시킴으로써 클램쉘 조립체내로 로드될 수 있게된다.
탄성 립씰(502)은 역시 통합되거나 부착된 접촉 요소(508)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 요소(508)은 분리된 구성 요소일 수 있다. 분리된 요소이건 아니건 접촉 요소(508)가 립씰(502)의 내측 표면(506)에 제공되는 경우, 접촉 요소(508)는 역시 기판의 정렬내에 포함될 수 있다. 따라서, 상시 예시에서 만약 존재한다면, 접촉 요소(508)는 내측 표면(506)의 일부로 간주된다.
탄성 상부 부분(505)의 상단 표면(507)의 압축(전기도금 클램 쉘 내의 반도체 기판을 정렬하고 씰링하기 위해)은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상단 표면(507)은 원추형 부분 또는 클램 쉘의 다른 구성 요소에 의해 압축될 수 있다. 도 5B는 특정 실시예에 따라, 원추(510)로 압축되기 직전에 도 5A에 도시된 동일한 클램 쉘 부분의 개략도이다. 원추(510)가 씰링 돌출부(504)에 대해 기판(509)을 씰링하기 위해 기판(509)을 가압하는 것과 마찬가지로 상부부분을 변형하기 위해 상부 부분(505)의 상단 표면(507)을 누르는데 사용되는 경우, 원추는 특정방식으로 서로에 대해 오프셋되는 두 표면(511, 512)을 가질 수 있다. 제 2 표면(512)이 기판(509)을 누르도록 구성되는 동안, 특히, 제 1 표면(511)은 상부 부분(505)의 상단 표면(507)을 누르도록 구성된다. 기판(509)은 일반적으로 씰링 돌출부(504)에 대해 기판(509)을 씰링하기 전에 정렬된다. 따라서, 제 1 표면(511)은 제 2 표면(512)이 기판(509)을 가압하기 전에 상단 표면(507)을 가압할 필요가 있다.이와같이 갭은 도 5B에 도시된 바와 같이 제 1 표면(511)이 상단 표면(507)을 접촉할때, 제 2 표면(512)과 기판(509)사이에 존재할 수 있다. 상기 갭은 정렬을 제공하기 위해 상부 부분(505)의 필요한 변형에 좌우된다.
다른 실시예에서, 상단 표면(507)과 기판(509)은 독립적으로 조절된 수직 위치를 가질 수 있는 클램 쉘의 다른 구성 요소에 의해 가압된다. 상기 구성은 기판(509)을 누르기 전에 독립적으로 상부 부분(505)의 변형을 제어하기 위해 채용될 수 있다. 예를 들어, 일부 기판은 다른 것보다 큰 직경을 가질 수 있다. 더 큰 기판과 내측 표면(506)에 더 적은 초기 갭이 있기 때문에, 상기 더큰 기판의 정렬은 특정실시예에서 더 작은 기판보다 덜 변형될 것이 필요하거나 요구될 수 있다.
도 5C는 특정 실시예에 따라, 클램 쉘이 씰링된 후, 도 5A 및 도 5B에 도시된 동일한 클램 쉘 부분의 개략도이다. 원추(510)(또는 다른 압축 구성 요소)의 제 1 표면(511)에 의한 상부 부분(505)의 상단 표면(507)의 압축은 상부부분(505)의 변형을 일으켜 클램 쉘내의 반도체 기판(509)을 정렬하기 위해 내측표면(506)이 내부로 움직여 반도체 기판(509)을 접촉하고 누르도록 한다.
도 5C가 클램 쉘의 작은 부분의 단면을 보여주는 동안, 당업자는 상기 정렬 과정이 기판(509)의 전체 주위에서 동시에 발생하는 것을 이해할 것이다. 특정 실시예에서, 내측 표면(506) 중 일부는 상단 표면(507)이 압축될때, 립씰의 중심을 향하여 적어도 약 0.1mm, 또는 적어도 약 0.2mm, 또는 적어도 약 0.3mm, 또는 적어도 약 0.4mm, 또는 적어도 약 0.5 mm 움직이도록 구성된다.
클램 쉘의 기판을 정렬 및 씰링하는 방법
탄성 립씰을 가지는 전기도금 클램 쉘의 반도체 기판을 정렬 및 씰링하는 방법이 여기에 서술된다. 도 6의 흐름도는 상기 방법 중 일부를 도시한다. 예를 들어, 일부 실시예의 방법은 클램 쉘을 열고(블록 602), 전기도금 클램 쉘에 기판을 제공하고(블록 604), 립씰의 상부 부분을 통해 립씰의 씰링 돌출부로 기판을 하강하고(블록 606), 기판을 정렬하도록 립씰의 상부부 부분의 상단표면을 압축하는 것(블록 608)을 포함한다. 일부 실시예에서 작동하는 동안 탄성 립씰의 상부 부분의 상단 표면을 압축하는 것(608)은 상부 부분의 내측표면이 반도체 기판과 접촉하여 클램 쉘에 이를 정렬하는 기판에 누르도록 한다.
일부 실시예에서 작동하는 동안 반도체 기판을 정렬한 후(608), 상기 방법은 씰링 돌출부와 반도체 기판사이의 씰을 형성하도록 작동부내의 반도체 기판을 가압함(610)으로써 진행된다. 특정 실시예에서, 반도체 기판을 누르는 동안 상단 표면을 압축하는 것이 지속된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 상단 표면을 압축하고 반도체 기판을 누르는 것은 클램 쉘의 원추의 두 다른 표면에 의해 수행될 수 있다. 따라서 원추의 첫번째 표면은 압축을 위해 상단 표면을 누를 수 있으며, 원추의 제 2 표면은 탄성 립씰과 씰을 형성하기 위해 기판을 누를 수 있다. 다른 실시예에서, 상단 표면을 압축하고 및 반도체 기판을 누르는 것은 클램 쉘의 두 다른 구성 요소에 의해 독립적으로 수행된다. 클램 쉘의 두 가압 요소는 통상 서로 독립적으로 움직일 수 있어, 기판이 한번 다른 가압 요소에 의해 립씰에 대해 가압되고 씰링되면 상단 표면의 압축이 멈추도록 한다. 또한, 상단 표면의 압축수준은 관련된 가압요소에 의해 가해지는 가압력을 독자적으로 상승시킴으로써 반도체 기판의 직경을 기반으로 조절될 수 있다.
상기 작업은 또한 하기에 간략히 설명되며 도 6의 흐름도에 도시된 바와 같은 더 큰 전기도금 공정의 일부일 수 있다.
처음에는 립씰과 클램 쉘의 접촉 영역은 청결하고 건조하게 될 수 있다. 클램 쉘이 열리고(블록 602), 기판은 클램 쉘내로 로드된다. 특정 실시예에서, 접촉 팁은 씰링립 평면의 약간 위에 놓여지고, 이경운 기판은 둘레 주위의 접촉 팁의 층에 의해 지지된다. 클램 쉘은 그후, 닫히고 원추가 아래로 움직임으로써 씰링된다. 상기 닫는과정 동안, 전기 접촉부와 씰링이 상술한 다양한 실시예에 따라 형성된다. 또한 접촉부의 하부 코너는 물의 정면과 팁사이의 부가적인 힘에 따라 탄성 립씰 베이스에 대해 내려진다. 씰링 립은 전체 둘레 주변에서 씰링을 보장하기 위해 약간 압축될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판이 처음에 컵내에 위치될 때, 오직 씰링 립이 전면 표면과 접촉한다. 상기 예시에서, 팁과 전면 표면 사이의 전기적 접촉은 씰링 립을 압축하는 동안 설정된다.
한번 씰링 및 전기 접촉이 설정되면, 기판을 가지는 클램 쉘은 도금 배쓰에 잠겨, 클램 쉘내에 고정되는 동안 배쓰내에서 도금된다(블록 612). 상기 작업에서 사용된 구리 도금 용액의 전형적인 구성은 약 0.5-80 g/L, 특히 약 5-60g/L 및 더 구체적으로 약 18-55g/L의 농도 범위의 구리 이온과 약 0.1-400g/L 농도의 황산을 포함한다. 낮은 산 구리 도금 용액은 통상 약 5-10g/L의 황산을 포함한다. 중간 및 높은 산 용액은 약 각각 50-90g/L 및 150-180g/L의 황산을 포함한다. 염화물 이온의 농도는 약 1-100mg/L일 수 있다.Enthone Viaform, Viaform NexT, Viaform Extream(코네티컷, 웨스트 헤이 븐의 Enthone 사에서 이용가능) 또는 기타 가속제, 억제제, 및 레버러(levelers)와 같은 당해업계에 알려진 다수의 구리 도금 유기 첨가제가 사용될 수 있다. 도금 작업의 예는 여기에서 전체적으로 참조로 결합되어 특히 도금 작업을 서술하기 위한 목적을 위한 2006년 11월 28일에 제출된 미국 특허 출원 제 11/564, 222호에 더욱 상세히 설명되어 있다. 도금이 완료되고 적절한 양의 물질이 기판의 전면 표면에 증착되면, 그후 기판이 도금 배스(bath)에서 제거된다. 기판과 클램 쉘은 그후 표면 장력과 접착력으로 인해 남아있는 클램 쉘 표면에 잔류 전해질의 대부분을 제거하기위해 스핀된다. 클램 쉘과 기판 표면에서 가능한 한 혼입된 전해질 유체의 대부분을 희석하고 씻어내리도록 스핀을 계속하는 동안 클램 쉘은 그후 헹구어진다. 상기 기판은 일부 남아있는 세척여액(rinsate)을 제거하기 위해 잠시동안, 통상 최소한 약 2초동안 액체를 헹구도록 스핀된다. 상기 공정은 크램쉘을 열고(블록 614), 처리된 기판을 제거함(블록 616)으로서 처리될 수 있다. 작업 블록(604-616)은 도 6에 도시된 바와 같이 새로운 웨이퍼 기판을 위해 여러번 반복될 수 있다.
특정 실시예에서, 시스템 컨트롤러는 클램 쉘을 씰링 및/또는 기판을 처리하는 동안 공정 조건을 제어하는데 사용된다. 시스템 컨트롤러는 일반적으로 하나 이상의 메모리 장치와 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 CPU, E또는 컴퓨터 아날로그 및/또는 디지털 입/출력 연결, 스테퍼 모터 컨트롤러 보드 등을 포함할 수 있다. 적절한 제어 작업을 구현하기위한 지시는 프로세서에서 실행된다. 이러한 지시은 컨트롤러와 연결된 메모리 장치에 저장되거나 네트워크를 통해 제공된다.
특정 실시예에서, 시스템 컨트롤러는 처리 시스템의 활동을 모두 제어한다. 시스템 컨트롤러는 특정 프로세스의 상술한 및 기타 매개 변수의 타이밍 단계를 제어하기위한 일련의 지시를 포함한 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 컨트롤러와 연결된 메모리 장치에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램, 스크립트 또는 루틴은 일부 실시예에 채용될 수 있다.
일반적으로 시스템 컨트롤러와 관련된 사용자 인터페이스가 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 공정 조건을 표시하는 그래픽 소프트웨어 및 포인팅 장치, 키보드, 터치 스크린, 마이크 등과 같은 사용자의 입력 장치를 포함할 수 있다.
위의 작업을 제어하는 컴퓨터 프로그램 코드가 다음과 같은 종래의 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다: 예를 들어, 어셈블리어, C, C++, 파스칼, 포트란 등 기타. 컴파일된 오브젝트 코드 또는 스크립트는 프로그램에서 확인된 작업을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행된다.
신호가 시스템 컨트롤러의 아날로그 및/또는 디지털 입력 연결에 의해 제공된다. 프로세스 제어를 위한 신호가 처리 시스템의 아날로그 및 디지털 출력 연결에 출력된다.
상술한 장비/프로세스는 예를들어 반도체 장치의 제조 또는 제작을 위해 디스플레이, 발광 다이오드(LED), 태양광 패널 및 이와 유사한 것을 위한 리소그래피 패터닝 툴과와 함께 사용할 수 있다 설명했다. 일반적으로, 비록 필요하지는 않으나, 상기 툴/프로세스는 일반적인 제조 시설에서 함께 사용되거나 진행될 수 있다. 필름의 리소그래피 패터닝은 일반적으로 다음 단계 중 일부 또는 전부를 포함한다, 각 단계는 가능한 다수의 툴을 사용하여 인에이블된다: (1) 워크피스, 즉 기판에 포토 레지스트의 도포, 스핀-온 또는 스프레이-온 툴 사용; (2) 핫 플레이트 또는 퍼니스 또는 UV 경화 툴을 사용한 포토 레지스트의 경화; (3) 웨이퍼 스테퍼와 같은 툴을 사용하여 가시 또는 UV 또는 X 선 광에 포토 레지스트 노출; (4) 레지스트를 선택적으로 제거 및 이에따라 습식 벤치와 같은 툴을 사용하여 패턴화하도록 레지스트를 현상; (5) 드라이 또는 플라즈마를 이용한 에칭 툴을 사용하여 아래에 놓인 필름이나 워크피스에 레지스트 패턴을 전사; 및 (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트리퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거.
본 발명의 설명의 실시예 및 적용예가 여기에 도시되고 설명되었으나, 많은 변화와 수정이 본 발명의 개념, 범위 및 정신 안에서 가능하며, 상기 변형은 본 출원의 숙지후 당업자에게 명백해 질 것이다. 따라서 본 실시예는 예시적으로 비제한적으로 고려되어야 하며, 본 발명은 여기에 서술된 설명으로 제한되지 않는다. 다만, 첨부된 청구범위의 범위 및 등가물내에서 수정될 수 있다.

Claims (19)

  1. 상향 연장하는 돌출부를 포함하는 탄성 지지 에지로서, 상기 돌출부의 주변 영역은 립씰의 제 1 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 지지 에지; 및
    상기 탄성 지지 에지 위에 위치 설정되고 상단 표면을 갖는 탄성 상부 부분으로서, 상기 탄성 상부 부분의 적어도 상기 상단 표면 상에 전기 전도성 접촉 요소가 등각으로 위치되고, 상기 전기 전도성 접촉 요소의 노출된 팁은 상기 제 1 내부 직경보다 큰 상기 립씰의 제 2 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 상부 부분을 포함하는, 립씰.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 탄성 상부 부분의 상기 상단 표면 상에 연속적인 노출된 표면을 갖는, 립씰.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 탄성 상부 부분의 상기 상단 표면에 바로 가압, 접착, 몰드 또는 다르게 부착되는, 립씰.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 압축시 변형될 수 있는, 립씰.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 접촉 요소의 상기 노출된 팁은 상기 돌출부의 평면 위에 위치 설정되는, 립씰.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 접촉 요소의 상기 노출된 팁은 상기 돌출부와 정렬되는, 립씰.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내부 직경은 기판의 주변 영역으로부터 도금 용액을 배제하기 위해 실질적으로 원형 둘레를 규정하는, 립씰.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내부 직경과 상기 제 2 내부 직경 사이의 크기 차이는 0.5 mm 이하인, 립씰.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 접촉 요소는 전류원에 전기적으로 접속되고, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 전기도금 동안 기판에 전류를 공급하도록 구성되는, 립씰.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 탄성 지지 에지의 상단 표면 상에서 등각으로 위치되는, 립씰.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 기판과 인게이지하고 상기 기판의 주변 영역으로부터 도금 용액을 실질적으로 배제하기 위해 씰을 형성하도록 구성되고, 상기 전기 전도성 접촉 요소는 상기 기판과 접속하는 등각 접촉 표면을 형성하도록 구성되는, 립씰.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 상부 부분은 상기 돌출부에 비교적 방사상 바깥쪽에 위치 설정되는 내측 표면을 더 포함하고, 상기 내측 표면은 변형될 수 있고 상기 상단 표면의 압축시 상기 립씰의 중앙쪽으로 이동하도록 구성되는, 립씰.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내측 표면은 상기 상단 표면의 압축시 적어도 0.2 mm만큼 상기 립씰의 상기 중앙쪽으로 이동하도록 구성되는, 립씰.
  14. 상향 연장하는 돌출부를 포함하는 탄성 지지 에지로서, 상기 돌출부의 주변 영역은 립씰의 제 1 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 지지 에지;
    상기 탄성 지지 에지 위에 위치 설정되는 탄성 상부 부분으로서, 상기 탄성 상부 부분은,
    상단 표면; 및
    상기 돌출부에 비교적 방사상 바깥쪽에 위치 설정되는 내측 표면을 포함하고, 상기 내측 표면은 변형될 수 있고 상기 상단 표면의 압축시 상기 립씰 쪽으로 이동하도록 구성되고, 상기 내측 표면은 상기 제 1 내부 직경보다 큰 상기 립씰의 제 2 내부 직경을 규정하는, 상기 탄성 상부 부분을 포함하는, 립씰.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 내측 표면은 상기 상단 표면의 압축시 적어도 0.2 mm만큼 상기 립씰의 중앙쪽으로 이동하도록 구성되는, 립씰.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 탄성 상부 부분의 적어도 상기 상단 표면 상에 등각으로 위치된 전기 전도성 접촉 요소를 더 포함하는, 립씰.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 접촉 요소의 노출된 팁은 상기 돌출부의 평면 위에 위치 설정되는, 립씰.
  18. 삭제
  19. 삭제
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