KR102145478B1

KR102145478B1 - 전기도금 장치

Info

Publication number: KR102145478B1
Application number: KR1020177037080A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 제이. 우드러프; 그레고리 제이. 윌슨; 폴 알. 맥휴
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2020-08-18
Also published as: CN106191975B; TW201704556A; KR20180002897A; TWI678436B; CN106191975A; US10047453B2; CN205741267U; US20160348263A1; TWM535717U; WO2016191408A1

Abstract

전기도금 프로세서는, 용기 본체를 갖는 베이스를 포함한다. 멤브레인 하우징을 포함하는 멤브레인 조립체는, 멤브레인 플레이트에 부착된다. 멤브레인은, 멤브레인 하우징에 부착된 멤브레인 지지부 상에 제공된다. 애노드 조립체는, 애노드 컵, 및 애노드 컵 내의 하나 또는 그 초과의 애노드들을 포함한다. 애노드 컵에 애노드 플레이트가 부착된다. 애노드 플레이트의 제1 측 상의 2개 또는 그 초과의 포스트들은 멤브레인 플레이트 상의 포스트 피팅들과 맞물림가능하다. 애노드 플레이트의 제2 측 상의 래치들은, 멤브레인 플레이트 상의 래치 피팅과 맞물림가능하고 그로부터 해제가능하다. 애노드 조립체는, 프로세서의 다른 컴포넌트들을 방해하거나 제거하지 않고도, 유지보수를 위해 프로세서로부터 신속하고 용이하게 제거가능하다.

Description

전기도금 장치

[0001] 본 발명의 분야는, 반도체 디바이스들과 같은 마이크로-스케일 디바이스들의 제조에서 웨이퍼들 및 유사한 기판들을 전기도금(electroplating)하는 것이다.

[0002] 반도체 디바이스들을 포함하는 마이크로-스케일 디바이스들은 일반적으로, 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 제조된다. 통상적인 제조 프로세스에서, 전해질을 통해 전류를 통과시켜 전해질 내의 금속 이온들로 하여금 웨이퍼 상에 플레이트 아웃(plate out)되게 함으로써, 전기도금 프로세서 내의 웨이퍼 상에 금속의 하나 또는 그 초과의 층들이 형성된다. 전기도금 프로세서는, 소모된 애노드(anode)들을 교체하기 위해, 그리고 다른 이유들로 인해, 주기적인 유지보수를 요구한다. 그 결과, 프로세서는 유리하게, 프로세서 컴포넌트들에 대한 신속하고 간소화된 액세스를 제공할 뿐만 아니라 유지보수의 필요성을 감소시키도록 설계된다. 전해질에서의 버블(bubble) 형성을 방지하는 것이 또한 프로세서 성능을 개선하는 것을 돕는다. 이러한 인자들은 전기도금 프로세서 설계 및 동작에 있어 엔지니어링 난제들을 야기한다.

[0003] 제1 양상에서, 전기도금 프로세서 또는 장치는, 용기 본체(vessel body)를 갖는 베이스를 포함한다. 멤브레인(membrane) 조립체는, 멤브레인 플레이트에 부착된 멤브레인 하우징을 포함한다. 멤브레인은, 멤브레인 하우징에 부착된 멤브레인 지지부 상에 제공된다. 애노드 조립체는, 애노드 컵(cup), 및 애노드 컵 내의 하나 또는 그 초과의 애노드들을 포함한다. 애노드 컵에 애노드 플레이트가 부착된다. 애노드 플레이트의 제1 측 상에 2개 또는 그 초과의 포스트(post)들이 제공될 수 있으며, 각각의 포스트는 멤브레인 플레이트 상의 포스트 피팅(fitting)과 맞물림가능하다. 애노드 플레이트의 제2 측 상의 하나 또는 그 초과의 래치(latch)들은, 멤브레인 플레이트 상의 래치 피팅과 맞물림가능하고 그로부터 해제가능하다. 애노드 조립체는, 프로세서의 다른 컴포넌트들을 방해하거나 제거하지 않고도, 유지보수를 위해 프로세서로부터 신속하고 용이하게 제거가능하다.

[0004] 다른 양상에서, 용기 본체, 멤브레인 조립체, 및 애노드 조립체는, 멤브레인 위의 상부 챔버 및 멤브레인 아래의 하부 챔버를 갖는 용기를 형성한다. 상부 챔버의 패들(paddle)은, 패들의 제1 측 상의 제1 구동 암(arm) 및 제2 구동 암에 의해 그리고 패들의 제2 측 상의 적어도 하나의 팔로어(follower) 암에 의해 지지된다. 제1 구동 암 및 제2 구동 암은, 상부 챔버 내의 전해질에서 진동 모션(oscillating motion)으로 패들을 구동하는 모터에 연결된다. 패들이 3개 또는 그 초과의 포지션들에서 지지되므로 패들 정렬이 유지된다.

[0005] 도 1은 전기도금 프로세서의 단면도이다.
[0006] 도 2는, 도 1에 도시된 프로세서의 베이스의 상부 및 전방 사시도이다.
[0007] 도 3은, 도 1 및 도 2에 도시된 프로세서의 베이스의 하부 및 전방 사시도이다.
[0008] 도 4는, 도 1-3에 도시된 프로세서의 베이스의 단면도이다.
[0009] 도 5는, 도 1-3에 도시된 프로세서의 베이스의 회전된 단면도이다.
[0010] 도 6은, 도 1, 도 4, 및 도 5에 도시된 멤브레인 조립체의 단면도이다.
[0011] 도 7은, 도 6에 도시된 멤브레인 조립체의 하부 사시도이다.
[0012] 도 8은, 도 6 및 도 7에 도시된 멤브레인 조립체의 상부 사시도이다.
[0013] 도 9는, 도 1, 도 4, 및 도 5에 도시된 애노드 조립체의 상부 사시도이다.
[0014] 도 10은, 멤브레인 조립체로부터의 애노드 조립체의 제거를 도시하는 단면도이다.
[0015] 도 11은, 멤브레인 조립체로의 애노드 조립체의 부착을 도시하는 단면도이다.
[0016] 도 12는, 도 1, 도 4, 및 도 5에 도시된 프로세서의 베이스의 상부 사시도이며, 예시의 목적을 위해 컴포넌트들이 제거되었다.

[0017] 도 1에 도시된 바와 같이, 전기도금 프로세서(20)는 헤드(22) 및 베이스(30)를 포함한다. 통상적으로, 프로세싱 시스템 인클로저(enclosure) 내에 다수의 프로세서들(20)이 제공되며, 인클로저 내의 시스템 로봇은 웨이퍼들을 프로세서들 안팎으로 이동시킨다. 프로세서의 베이스(30)는 프로세싱 시스템의 데크(deck)(32) 상에 정확히 로케이팅되고 그리고 데크(32)에 의해 지지될 수 있다. 헤드(22)는 베이스(30) 위에 정렬된다. 헤드(22)는, 리프트-틸트(lift-tilt) 조립체(34) 상에 로터(rotor)(28)를 포함할 수 있다. 웨이퍼(26)를 홀딩(hold)하는 척(chuck)(24)이, 통상적으로 시스템 로봇을 통해, 로터(28) 상에 부착가능하고 그리고 그로부터 제거가능하다. 척(24)의 접촉 링(38)은, 웨이퍼(26)의 하향(down-facing) 측과 전기 접촉을 이루는 접촉 핑거(finger)들을 갖는다. 모터(36)는, 프로세싱 동안, 웨이퍼(26) 및 척(24)을 홀딩하는 로터(28)를 회전시킨다. 도 1은 웨이퍼(26)가 로딩된 프로세서를 도시하는 한편, 나머지 도면들에서는 예시의 명확화를 위해 웨이퍼가 생략되었다.

[0018] 도 1 및 도 2를 참조하면, 베이스(30)는 용기 본체(44) 상에 린스 림(rinse rim)(40)을 갖는다. 린스 림은, 하나 또는 그 초과의 내부 린스액 배출(drain) 채널들(41) 및 배기 라인(42)을 가질 수 있다. 린스 림(40)은, 더 양호하게 프로세서(20) 내로의 직접 관측을 허용하기 위해, 투명할 수 있다. 린스 림(40)은, 용기 본체(44) 상의 포지션에 고정되고 어떠한 이동 부분들도 갖지 않는 강성(rigid) 플라스틱 컴포넌트일 수 있다. 베이스(30)는 베이스 플레이트(46)에 부착될 수 있으며, 베이스 플레이트는 데크(32)에 부착된다. 베이스 플레이트(46) 상의 척 린스 노즐 조립체(48)는, 린스액의 분무 또는 분사를 척(24)에 조준(aim)하도록 조정될 수 있다. 유사하게, 베이스 플레이트(46) 상의 웨이퍼 린스 노즐 조립체(50)는, 린스액의 분무를 웨이퍼(26)에 조준하도록 조정될 수 있다. 각각의 노즐 조립체(48 및 50)는, 프로세서(20) 내에 린스액을 수용하기 위해, 린스 림(40)을 통과하고 그에 대하여 시일링(seal)하는 노즐을 가질 수 있다. 척이 로터 상에서 회전되면서, 그리고 리프트-틸트 조립체를 통해 로터를 선택적으로 기울어지게 함으로써, 프로세싱 후에 척(24) 및 웨이퍼(26)가 효과적으로 린스처리될 수 있다.

[0019] 도 3, 도 4 및 도 6을 참조하면, 멤브레인 조립체(110)는 용기 본체(44)의 최하부 표면에 부착되고, 애노드 조립체(90)는 멤브레인 조립체(110)의 최하부 표면에 부착된다. 멤브레인 조립체(110)는 멤브레인 플레이트(114)에 부착된 멤브레인 하우징(112), 및 멤브레인 하우징(112)에 부착된 멤브레인 지지부(118) 상의 멤브레인(120)을 포함한다.

[0020] 용기 본체(44), 멤브레인 조립체(110), 및 애노드 조립체(90)는, 멤브레인(120) 위의 상부 챔버 및 멤브레인(120) 아래의 하부 챔버를 갖는 용기(45)를 형성한다. 상부 챔버에는 캐소드액(catholyte)으로 지칭되는 제1 액체 전해질이 공급되고, 하부 챔버는 애노드액(anolyte)으로 지칭되는 제2 액체 전해질로 채워진다. 상부 챔버의 패들(51)은, 전기도금 성능을 증가시키기 위해 프로세싱 동안 진동한다.

[0021] 도 6, 도 7, 및 도 8을 잠시 참조하면, 멤브레인 조립체(110)에서, 멤브레인 하우징(112)은, 최상부에 있는 멤브레인 링(116)과 최하부 상의 멤브레인 플레이트(114) 사이에 볼트들(132)을 통해 클램핑(clamp)되는 천연 폴리프로필렌(NPP)과 같은 플라스틱 재료일 수 있다. 멤브레인 플레이트(114)는, 유사한 설계의 멤브레인 링(116)이 있는 강성의 편평한 금속 플레이트, 예컨대 2-5 mm 강철일 수 있으며, 이에 따라 개선된 시일링 특성들을 갖는 강성 멤브레인 조립체(110)를 제공한다.

[0022] 멤브레인 지지부(118)는, 용기(45) 내의 전기장에 대한 멤브레인 지지부(118)의 영향을 감소시키기 위해, 유전체 재료로 만들어진 웹(web)-형 또는 개방형 프레임 구조를 가질 수 있다. 멤브레인 하우징(112)의 최상부 표면에 있는 홈(groove) 내의 환형 멤브레인 시일(122)은, 멤브레인 하우징(112) 상에 멤브레인(120)을 시일링한다. 멤브레인(120)은, 특정 이온들이 통과하는 것을 허용하면서, 상부 챔버 내의 캐소드액으로부터 하부 챔버 내의 애노드액을 분리시키는, 액체 유동에 대한 배리어를 제공한다. 많은 애플리케이션들에서, 멤브레인(120)은 특정 이온들을 선택적으로 통과시키는 반면 그 외의 이온들에 대해서는 배리어를 제공하는 이온성 멤브레인이다. 다른 애플리케이션들에서, 예컨대, 애노드액 및 캐소드액이 동일할 수 있는 니켈 도금에서, 멤브레인은 단지, 애노드 미립자들을 웨이퍼로부터 떨어져 있게 유지하지만 이온-선택적은 아닌 필터일 수 있다. 프로세서(20)로부터 모든 캐소드액을 제거하기 위해, 멤브레인 지지부(118)를 통해 또는 그 옆으로 상부 챔버의 가장 낮은 지점까지 흡인(aspiration) 라인이 이어질 수 있다.

[0023] 도 3 및 도 9를 참조하면, 애노드 조립체(90)는, 애노드 플레이트(94)에 부착된 애노드 컵(92)을 포함한다. 애노드 컵(92)은, 천연 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 재료일 수 있다. 애노드 플레이트(94)는 강성 금속 플레이트, 예컨대 2-5 mm 강철일 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 애노드 컵(92)은, 외측 애노드 격실(100)과 동심인 내측 애노드 격실(98)(이들 사이에 링 벽(104)이 있음)을 가질 수 있다. 사용 시, 도금 재료의 소스를 제공하기 위해, 벌크(bulk) 애노드 재료, 이를테면 벌크 또는 미립자 구리 또는 다른 금속이 애노드 격실(98 및 100)에 배치된다. 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 애노드 컵(92)의 측벽 상의 커넥터(105)로 이어지는 케이블들 또는 전도체들(99 및 101)을 통해, 내측 및 외측 애노드 격실들(98 및 100)에 대한 전기 연결들이 이루어진다. 격실들(98 및 100) 내의 벌크 금속은 내측 애노드 및 외측 애노드를 제공한다.

[0024] 도 9를 다시 참조하면, 시일, 이를테면 o-링(102)이 애노드 컵(92)의 최상부 둘레에 제공된다. 애노드 플레이트(94)의 전방에 래치들(96)이 부착된다. 애노드 플레이트(94)의 후방에 포스트들(108)이 부착되며, 각각의 포스트는 캡(109)을 갖는다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 애노드 컵(92)의 중심에 중심 입구(106)가 포지셔닝될 수 있고, 그 중심 입구(106)에는 애노드액 공급 포트(82)를 통해 애노드액이 공급될 수 있다. 애노드액은 중심 입구(106)로부터 하부 챔버 내에 분배되고, 애노드액 배출 채널(88)을 통해 방사상으로 하부 챔버 밖으로 이동한다. 애노드액의 유동 경로 및 멤브레인의 각도가, 멤브레인(120)으로부터의 임의의 트랩핑된(trapped) 가스 또는 버블들을 비말 동반(entrain) 및 운반해 가는 것을 도움으로써, 가스 또는 버블들은 용기(45) 내의 전기장을 방해하지 않는다.

[0025] 도 3을 참조하면, 용기(45)의 상부 챔버에는, 통상적으로 하나 또는 그 초과의 펌프들, 저장 탱크들, 필터들, 가열기들, 및 다른 컴포넌트들을 포함하는 캐소드액 공급 시스템에 연결되는, 용기 본체(44)의 캐소드액 공급 포트(70) 및 캐소드액 복귀 포트(72)를 통해 캐소드액의 유동이 공급된다. 캐소드액 공급 시스템에 영향을 미침이 없이 캐소드액이 상부 격실 밖으로 배출되는 것을 허용하기 위해, 유지보수 배출 포트(74)가 또한 용기 본체(44)에 제공될 수 있다. 도 3을 계속 참조하면, 애노드액 유휴 상태 입구 포트(78) 및 애노드액 프로세스 복귀 포트(80)가 멤브레인 하우징(112) 상에 제공되는 한편, 애노드액 공급 포트(82)가 애노드 컵(92)에 제공된다. 포트들 전부가 프로세서(20)의 전방에서 60도 섹터 내에 클러스터링(cluster)되므로, 유지보수가 더 용이하게 이루어진다.

[0026] 캐소드액 공급 포트(70)는, 캐소드액을 용기 본체(44)의 방사상 유동 포트들(126)에 공급하기 위해, 용기 본체(44)와 멤브레인 하우징(112) 사이에 형성된 캐소드액 공급 플레넘(plenum) 또는 홈(128)에 연결된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 캐소드액 복귀 포트(72)는 용기 본체(44)의 캐소드액 배출 채널(86)로 이어지고, 캐소드액 배출 채널(86)과 캐소드액 복귀 포트(72)의 연결부에 스크린(84)이 선택적으로 포지셔닝된다. 프로세싱 동안, 캐소드액은, 용기 본체(44)의 위어(weir)(64)를 통해 캐소드액 복귀 포트(72) 내로 유동한다. 위어(64)는, 상부 챔버 내의 캐소드액 표면의 수직 포지션을 셋팅한다.

[0027] 또한 도 5에 도시된 바와 같이, 멤브레인의 하우징(112)에 애노드액 배출 채널(88)이 형성된다. 도 4에서, 하부 챔버의 멤브레인 지지부(118) 아래에 환형 애노드 차폐부(140)가 제공될 수 있다. 패들(51) 바로 아래에서 멤브레인(120) 위에 환형 챔버 차폐부(142)가 제공될 수 있고, 패들(51) 바로 위에서 용기 본체(44) 상에 환형 웨이퍼 차폐부(144)가 제공될 수 있다. 각각의 차폐부는, 사용된다면, 프로세싱 동안 용기 내의 전기장에 영향을 미치도록 포지셔닝되고 치수가 정해진 환형 유전체 컴포넌트이다. 프로세서(20)는, 차폐부들을 변경함으로써 상이한 직경의 웨이퍼들을 전기도금하도록 변환될 수 있다. 일부 경우들에서, 차폐부들 중 하나 또는 그 초과는, 비대칭적 차폐를 제공하기 위해 비-라운드(non-round) 형상을 가질 수 있다.

[0028] 도 1, 도 3, 및 도 5에 도시된 바와 같이, 멤브레인 조립체(110)는, 너트들(62)로 고정되고 멤브레인 플레이트(114)의 구멍들 또는 슬롯들(130)을 통해 돌출하는, 용기 본체(44)의 최하부 상의 스레드형 스탠드오프(threaded standoff)들(60)을 통해, 용기 본체(44)에 부착되고 그에 대하여 시일링된다. 멤브레인 플레이트(114)는, 애노드 조립체(90)가 멤브레인 조립체(110)에 부착될 때, 애노드 플레이트(94) 상에 포스트들(108)을 수용 및 홀딩하기 위해, 멤브레인 플레이트(114)의 후방에 2개 또는 그 초과의 포스트 피팅들(124)을 포함한다. 멤브레인 플레이트(114)의 전방에는 래치 피팅들(115)이 제공된다. 도 7, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 포스트 피팅들(124)은, 멤브레인 플레이트(114)의 평면으로부터 예각으로 하향 연장되는 돌출부 또는 핑거의 형태로 제공될 수 있다.

[0029] 도 4 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상부 챔버의 패들(51)은 패들 프레임(54) 상에 패들 삽입부(52)를 포함한다. 패들 삽입부(52)는 유전체 재료인 한편, 패들 프레임(54)은 통상적으로 금속 또는 플라스틱이다. 패들 프레임(54)은, 패들 프레임(54)의 제1 측 상의 제1 및 제2 구동 암들(162)에 의해 그리고 패들의 제2 측 상의 적어도 하나의 팔로어 암(166)에 의해 지지된다. 제1 및 제2 구동 암들(162)은 베이스 플레이트(46) 상에 지지되는 구동 레일들(160)에 고정되어 구동 레일들(160) 상에서 슬라이딩(slide)한다. 팔로어 암(166)은 유사하게, 베이스 플레이트(46) 상의 팔로어 레일(168)에 고정되어 팔로어 레일(168) 상에서 슬라이딩한다. 패들은 구동 레일들(160) 및 팔로어 레일(168)의 높이를 조정함으로써 정밀하게 레벨링(level)될 수 있다. 각각의 구동 암(162) 및 팔로어 암(166) 상의 벨로우즈(bellows)(164)는 용기(45) 내의 액체들 및 증기들을 외부 컴포넌트들로부터 떨어져 있게 시일링한다. 선형 모터일 수 있는 패들 모터(58)는 모터 하우징(56) 내에 수용되며, 구동 암들(162)에 기계적으로 링크된다. 패들 모터(58)는, 상부 챔버 내의 캐소드액에서 패들(51)을 이동시킨다. 이러한 이동은 진동 운동일 수 있거나, 다른 패턴들의 패들 이동을 제공하도록 제어기(65)가 패들 모터(58)를 동작시킬 수 있다.

[0030] 도 4 및 도 5를 참조하면, 용기 본체(44)의 압력 또는 레벨 센서(150)가 캐소드액 배출 채널(86)에서의 캐소드액의 레벨을 감지하고, 액체 레벨 신호를 전자 제어기 또는 컴퓨터(65)에 제공한다. 액체 레벨 신호에 부분적으로 기반하거나 그 전체에 기반하여, 컴퓨터(65)는, 캐소드액 복귀 포트(72)에 연결된 캐소드액 복귀 라인(76)의 서보(servo) 밸브(75)를 제어한다. 컴퓨터(65)는, 캐소드액에서의 에어 버블들의 형성을 감소시키거나 회피하기 위해, 캐소드액 복귀 라인(76)을 항상 캐소드액으로 채워진 채로 유지하도록 서보 밸브(75)를 동작시킨다. 구체적으로, 캐소드액 복귀 라인(76)은, 캐소드액 배출 채널(86)의 캐소드액의 레벨로부터 캐소드액 탱크(77)의 캐소드액의 레벨까지, 상부 챔버의 캐소드액 배스(bath) 내로 웨이퍼(26)가 급격히 돌입(plunge)되고 그로부터 회수되는 것에 의해 야기되는 캐소드액 배출 채널(86)에서의 캐소드액 레벨의 큰 변동들이 있는 경우에도, 캐소드액이 가득찬 채 유지된다.

[0031] 사용 시, 웨이퍼(26)를 홀딩하는 웨이퍼 척(24)이 로봇을 통해 로터(28)에 부착되는 한편, 로터는 수평이다. 웨이퍼(26) 상의 전도성 시드(seed) 층은, 접촉 링(38)을 통해 웨이퍼(26)에 전기적으로 연결되는 네거티브 전압 소스를 통해 네거티브 전압으로 바이어싱된다. 리프트-틸트 조립체(34)는, 일반적으로 1-15도의 범위의 예각으로 웨이퍼(26)를 기울이도록 이동가능하고, 용기(45)의 상부 챔버 내의 캐소드액 내로 웨이퍼(26)를 하강시킨다. 용기(45)의 하부 챔버는 애노드액으로 채워진다. 캐소드액 및 애노드액은 프로세싱 동안 용기를 통해 유동한다. 포지티브 전압이 애노드 컵(92)의 애노드 재료, 예컨대 구리에 인가된다. 애노드 재료의 이온들은, 애노드 컵으로부터, 애노드액을 통해 그리고 멤브레인(120)을 통해, 상부 챔버의 캐소드액 내로 이동하며, 이온들은 웨이퍼(26) 상에 증착되어 웨이퍼(26) 상에 금속 층을 생성한다. 로터(28)는 프로세싱 동안 웨이퍼(26)를 회전시킬 수 있다. 패들(51)은, 웨이퍼(26) 상으로의 금속 이온들의 물질 전달(mass transfer)을 증가시키기 위해, 웨이퍼 아래에서 전후로 진동한다.

[0032] 웨이퍼(26) 상에 금속 층이 형성된 후, 리프트-틸트 메커니즘(34)은, 캐소드액으로부터 린스 림(40) 내의 포지션으로 웨이퍼를 리프트 업(lift up)시킨다. 척 린스 노즐 조립체(48)는 척(34) 상에 린스액을 적용하고, 웨이퍼 린스 노즐 조립체(50)는 웨이퍼(26) 상에 린스액을 적용한다. 린스처리 동안 웨이퍼(26)로부터 비산(flying off)되는 린스액은 린스 림(40) 내에 포획(capture)되어 배기 라인(42)을 통해 제거된다. 이어서, 후속 프로세싱을 위해 척(34)이 로터(28)로부터 제거된다.

[0033] 도 10 및 도 11을 참조하면, 애노드 재료가 소모된 때 또는 다른 유지보수가 수행되어야 할 때, 애노드액은, 선택적으로는 애노드액 공급 포트(82)를 통한 역 유동(reverse flow)을 통해, 하부 챔버로부터 배출된다. 애노드 조립체(90)는, 래치들(96)을 해제하고 애노드 조립체(90)의 전방을 멤브레인 플레이트(114)로부터 멀어지게 피봇팅(pivot)시킴으로써 프로세서(20)로부터 제거된다. 클램프들(96)은 사람 손으로 작동되는 중심 클램프들 위에 있을 수 있다. 애노드 조립체(90)의 후방은, 멤브레인 플레이트(114) 상의 포스트 피팅들(124)과 맞물린 포스트들(108)을 통해 홀드 업(hold up)된다.

[0034] 애노드 조립체가 도 9에 도시된 포지션으로 피봇팅된 경우, 이어서, 애노드 조립체(90)는, 애노드 조립체(90)가 멤브레인 플레이트(114)로부터 분리되도록, 전방으로 당겨져서 포스트들(108)로 하여금 포스트 피팅들(124)로부터 맞물림해제되게 하고 그로부터 이동하게 할 수 있다. 이어서, 애노드 컵(92)은 애노드 재료로 다시 채워질 수 있다. 애노드 조립체(90)는, 역순의 단계들을 사용하여 프로세서(20) 상에 재설치된다. 이것이 발생함에 따라, o-링(102)은 멤브레인 플레이트(114)에 대하여 기밀하게 압축되어 애노드 컵(92)을 멤브레인 플레이트(114)에 대하여 시일링한다. o-링에 적용되는 압축은 포스트들(108)의 길이의 정밀한 치수 제어에 의해 셋팅된다.

[0035] 멤브레인 조립체(110)는 일반적으로, 멤브레인이 손상되지 않는 한 유지보수를 요구하지 않는다. 이러한 경우에서, 멤브레인 조립체(110)는, 스레드형 스탠드오프들(60) 상의 너트들(62)을 조임해제하거나 제거함으로써 데크(32) 아래로부터 제거될 수 있다. 그러므로, 애노드 조립체(90) 및 멤브레인 조립체(110)는, 패들(51) 또는 리프트-틸트 메커니즘(34)을 제거하거나 방해하지 않고도 제거될 수 있다.

[0036] 연장된 유휴 상태 동안, 하부 챔버 내의 애노드액의 레벨은 유리하게, 애노드액이 더 이상 멤브레인(120)과 접촉하지 않지만 애노드액이 애노드 재료를 계속 커버하도록 하강된다. 이것은, 캐소드액에서의 과잉 도금 재료 이온들의 축적을 방지하고, 애노드 재료의 산화를 방지한다. 유휴 상태 동안, 애노드액의 순환은, 애노드액 유휴 상태 입구 포트(78)를 통해 하부 챔버 내로 감소된 용적의 애노드액을 펌핑하고 그리고 중앙 입구(106) 및 애노드액 공급/유휴 복귀 포트(82)를 통한 역 유동을 통해 애노드액을 제거함으로써 변경된다. 프로세서(20) 외부의 밸브는, 애노드액의 복귀 유동을 애노드액 탱크로 재지향(redirect)시키도록 스위칭된다.

[0037] '해제가능한' 또는 '해제가능하게'는, 하나 또는 그 초과의 래치들, 피팅들 또는 체결구들을 회수하거나, 개방하거나, 조임해제하거나 또는 제거함으로써, 제1 엘리먼트가 제2 엘리먼트로부터 분리 또는 맞물림해제되고 제거될 수 있음을 의미한다. 강성은, 설명된 장치의 타입에 적용되는 통상적인 하중들 하에서의 엘리먼트의 휘어짐(deflection)이, 캐소드액 또는 애노드액의 검출가능한 누출을 회피할 만큼 충분히 낮음을 의미한다. 웨이퍼(26)는, 실리콘 웨이퍼, 또는 상부에 마이크로전자, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광학 디바이스들이 형성되는 다른 기판일 수 있다. 금속들의 도금이 일반적으로 위에 설명되었지만, 물론, 금속들이 아닌 전기적으로 전도성인 다른 재료들이 또한 사용될 수 있다.

Claims

전기도금(electroplating) 장치로서,
용기 본체(vessel body)를 갖는 베이스(base);
멤브레인(membrane) 플레이트에 부착된 멤브레인 하우징, 및 상기 멤브레인 하우징에 부착된 멤브레인 지지부 상의 멤브레인을 포함하는 멤브레인 조립체; 및
애노드 컵 및 상기 애노드 컵 내의 하나 또는 그 초과의 애노드들, 및 상기 애노드 컵에 부착된 애노드 플레이트를 포함하는 애노드 조립체를 포함하며,
상기 애노드 플레이트의 제1 측 상에 2개 또는 그 초과의 포스트(post)들이 있고, 각각의 포스트는 상기 멤브레인 플레이트 상의 포스트 피팅(fitting)과 맞물림가능하고, 그리고 상기 애노드 플레이트의 제2 측 상의 적어도 하나의 래치(latch)는 상기 멤브레인 플레이트 상의 래치 피팅과 맞물림가능하고 그리고 상기 래치 피팅으로부터 해제가능한, 전기도금 장치.
제1항에 있어서,
상기 애노드 조립체는, 상기 적어도 하나의 래치를 해제하고, 상기 애노드 플레이트의 제2 측을 상기 멤브레인 플레이트로부터 멀어지게 피봇팅(pivot)시키고, 그런 다음 상기 포스트들을 포스트 피팅들로부터 맞물림해제함으로써, 상기 멤브레인 조립체로부터 제거가능한, 전기도금 장치.
제1항에 있어서,
상기 용기 본체, 상기 멤브레인 조립체 및 상기 애노드 조립체는, 상기 멤브레인 위의 상부 챔버 및 상기 멤브레인 아래의 하부 챔버를 갖고 그리고 상기 상부 챔버의 패들(paddle)을 더 포함하는 용기를 형성하며,
상기 상부 챔버는, 상기 패들의 제1 측 상의 제1 및 제2 구동 암(drive arm)들에 의해 그리고 상기 패들의 제2 측 상의 적어도 하나의 팔로어(follower) 암에 의해 지지되는, 전기도금 장치.
제3항에 있어서,
상기 애노드 조립체는, 상기 패들 또는 상기 멤브레인을 이동시키지 않고도 상기 멤브레인 조립체로부터 제거가능한, 전기도금 장치.
제1항에 있어서,
상기 용기 본체, 상기 멤브레인 조립체 및 상기 애노드 조립체는, 상기 멤브레인 위의 상부 챔버 및 상기 멤브레인 아래의 하부 챔버, 상기 상부 챔버로부터 서보(servo) 밸브로 이어지는 배출(drain) 라인, 및 상기 상부 챔버의 액체 레벨을 감지하기 위한, 상기 상부 챔버의 센서, 및 상기 센서 및 상기 서보 밸브에 전기적으로 연결되는 전자 제어기를 갖는 용기를 형성하는, 전기도금 장치.
제1항에 있어서,
상기 용기 본체, 상기 멤브레인 조립체 및 상기 애노드 조립체는, 상기 멤브레인 위의 상부 챔버 및 상기 멤브레인 아래의 하부 챔버, 상기 하부 챔버의 애노드 차폐부(shield), 상기 상부 챔버의 패들, 상기 패들 아래의, 상기 상부 챔버의 챔버 차폐부, 및 상기 패들 위의, 상기 상부 챔버의 웨이퍼 차폐부를 갖는 용기를 형성하며,
상기 애노드 차폐부, 상기 챔버 차폐부, 및 상기 웨이퍼 차폐부는 각각 유전체 재료를 포함하는, 전기도금 장치.
제1항에 있어서,
상기 용기 본체 상의 포지션에 고정되고 그리고 개방형 최상부를 갖는 린스 림(rinse rim)을 더 포함하며,
상기 린스 림은, 상기 린스 림의 측벽에 배기 라인을 더 포함하는, 전기도금 장치.
제1항에 있어서,
상기 멤브레인 플레이트는 편평한 강성 금속 플레이트이고, 상기 멤브레인 플레이트의 구멍들 또는 슬롯들을 통해 연장되는, 상기 용기 본체 상의 스레드형 스탠드오프(threaded standoff)들을 더 포함하는, 전기도금 장치.
제1 항에 있어서,
상기 멤브레인 하우징의 배출 채널을 더 포함하는, 전기도금 장치.
전기도금 장치로서,
용기 본체;
멤브레인 플레이트에 부착된 멤브레인 하우징, 및 상기 멤브레인 하우징에 부착된 멤브레인 지지부 상의 멤브레인을 포함하는 멤브레인 조립체;
애노드 컵 및 상기 애노드 컵 내의 적어도 하나의 애노드, 및 상기 애노드 컵에 부착된 애노드 플레이트를 포함하는 애노드 조립체 ― 상기 용기 본체, 상기 멤브레인 조립체, 및 상기 애노드 조립체는, 상기 멤브레인 위의 상부 챔버 및 상기 멤브레인 아래의 하부 챔버를 갖는 용기를 형성하고, 상기 애노드 플레이트의 제1 측 상에 2개 또는 그 초과의 포스트들이 있고, 각각의 포스트는 상기 멤브레인 플레이트 상의 포스트 피팅과 맞물림가능하고, 그리고 상기 애노드 플레이트의 제2 측 상의 2개 또는 그 초과의 래치들은 상기 멤브레인 플레이트 상의 래치 피팅들과 맞물림가능하고 그리고 상기 래치 피팅들로부터 해제가능함―;
상기 상부 챔버의 패들;
로터를 갖는 리프트-틸트(lift-tilt) 조립체를 포함하며,
상기 로터는 상기 로터 상에 웨이퍼 척(chuck)을 갖고,
상기 리프트-틸트 조립체는, 상기 웨이퍼 척 내의 웨이퍼를 상기 용기 내의 액체 전해질의 표면과 예각을 이루도록 기울이고 그리고 상기 웨이퍼를 상기 액체 전해질 안팎으로 하강 및 리프팅하도록 이동가능한, 전기도금 장치.
제10항에 있어서,
상기 애노드와 동심인, 상기 하부 챔버의 애노드 차폐부를 더 포함하는, 전기도금 장치.
제11항에 있어서,
상기 패들 아래의, 상기 상부 챔버의 환형 챔버 차폐부를 더 포함하는, 전기도금 장치.
제11항에 있어서,
상기 패들 위의, 상기 상부 챔버의 웨이퍼 차폐부를 더 포함하는, 전기도금 장치.
제10 항에 있어서,
상기 멤브레인 하우징의 최상부 표면 상의 멤브레인 링을 더 포함하는, 전기도금 장치.
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