KR20080031838A - 통합된 근접 헤드를 갖는 제어된 배치 볼륨을 사용하는근접 처리 - Google Patents

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Abstract

기판의 표면상에 금속 재료를 도금하는데 사용하기 위한 도금 조립체가 제공된다. 도금 조립체는 액체 챔버, 금속 소스 및 다공성 인서트를 갖는 전달 유닛을 포함한다. 도금 조립체는 또한 액체 챔버 및 금속 수용기를 갖는 수용 유닛을 포함한다. 수용 유닛은 또한 다공성 인서트를 갖는다. 전달 유닛의 다공성 인서트는 수용 유닛의 다공성 인서트와 실질적으로 정렬되고 이격된다. 금속 수용기는 전달 유닛의 다공성 인서트와 실질적으로 정렬되고 하나의 경로가 전달 유닛과 수용 유닛 사이에 정의된다. 여기서 도금 메니스커스는 전달 유닛 의 다공성 인서트와 수용 유닛의 다공성 인서트 사이의 경로에 정의될 수 있고, 기판은 기판의 표면 상에의 금속재료의 도금을 가능하게 하도록 도금 메니스커스를 통해 이동될 수 있다. 도금 제거에 대한 예가 또한 제공된다.
도금 조립체, 액체 챔버, 금속 소스, 다공성 인서트

Description

통합된 근접 헤드를 갖는 제어된 배치 볼륨을 사용하는 근접 처리{PROXIMITY PROCESSING USING CONTROLLED BATCH VOLUME WITH AN INTEGRATED PROXIMITY HEAD}
본 발명은 일반적으로 반도체 기판의 처리에 관한 것으로서, 특히 반도체 기판의 도금에 관한 것이다.
반도체 기판 처리는 각각의 공정이 이전의 공정 또는 공정들에 종속할 수 있는 다수의 공정을 포함할 수도 있다. 처리 동안에, 기판은 에칭, 화학적 기계적 연마, 세정 및 도금 등의 공정에 놓일 수도 있다. 각각의 공정에 따라, 최종 제품을 동작 불가능하게 만들 수 있는 결함을 생성하거나 오염을 도입하는 것이 가능하다. 생산량을 최대화하기 위하여, 처리 변수를 최소화하기 위하여 많은 예방 조치가 취해질 수도 있다. 예를 들어, 클린룸 환경에서 반도체를 처리하는 것은 잠재적인 오염원을 감소시키는 것을 포함하는 처리 변수를 최소화하도록 의도된 표준 실시이다. 그러나, 클린룸 환경을 사용하더라도, 반도체 기판의 노출 및 핸들링을 최소화하는 것이 여전히 바람직할 수도 있다.
반도체 기판의 노출 및 핸들링을 최소화하고자 하는 소망과 함께, 반도체 기판을 처리하는 동안 처리 화학약품의 사용을 최소화하고자 하는 소망이 존재한다. 처리 중 사용되는 화학약품의 양을 감소시키는 것은 운용 비용을 감소시킬 수도 있다. 또한, 사용되는 일부 화학약품의 잠재적으로 위험한 특성에 기인하여, 사용되는 화학약품의 양을 감소시키는 것은 또한 더 안전하고 더 건강한 환경을 만들 수 있다.
상술한 바와 같은 견지에서, 기판 핸들링 및 처리 화학약품의 소비 모두를 최소화할 수 있는 개선된 처리 기술에 대한 필요가 존재한다.
일 실시형태에 있어서, 기판 도금 조립체가 개시된다. 기판 도금 조립체는 소모성 도금 금속을 하우징할 수 있는 내부 챔버 및 외부 표면을 갖는 전달 유닛으로 구성된다. 전달 유닛의 내부 챔버는 도금액을 수용할 수 있고 제 1 다공성 인서트 (insert) 에 의해 인터페이스되는 개구부를 갖는다. 내부 챔버의 개구부는 도금액이 전달 유닛의 내부 챔버의 안과 밖으로 이동하도록 해준다. 기판 도금 조립체는 또한 외부 표면 및 내부 볼륨을 갖는 수용 유닛 (receiving unit) 을 갖는다. 수용 유닛은 전기장의 분포를 용이하게 하는 금속을 하우징할 수 있다. 수용 유닛의 내부 볼륨은 도금액의 적어도 일부를 유지하도록 구성된다. 수용 유닛의 내부 볼륨은 또한 도금액이 수용 유닛의 내부 챔버의 안 과 밖으로 이동하도록 해주는 제 2 다공성 인서트에 의해 인터페이스되는 개구부를 갖는다. 제 2 다공성 인서트는 실질적으로 제 1 다공성 인서트와 정렬되어, 제 1 다공성 인서트와 제 2 다공성 인서트 사이의 도금액로부터의 도금 메니스커스를 한정한다. 기판 경로는 전달 유닛 및 수용 유닛을 분리하는 거리에 의해 정의되는 반면, 메니스커스는 기판 경로에서 제 1 다공성 인서트와 제 2 다공성 인서트 사이에 형성된다. 여기서 기판 경로는 기판을 위한 통로를 제공하도록 구성된다. 기판의 표면은, 기판이 전달 유닛과 수용 유닛 사이의 기판 경로를 통해 이동함에 따라, 도금 메니스커스의 도금액에 노출될 때 금속으로 도금될 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 금속 재료를 기판의 표면상에 도금하는데 사용하기 위한 도금 조립체가 개시된다. 도금 조립체는 액체 챔버, 금속 소스 및 다공성 인서트를 갖는 전달 유닛을 포함한다. 도금 조립체는 또한 액체 챔버 및 금속 수용기 (metallic receiver) 를 갖는 수용 유닛을 포함한다. 수용 유닛은 또한 다공성 인서트를 갖는다. 전달 유닛의 다공성 인서트는 수용 유닛의 다공성 인서트와 실질적으로 정렬되고, 그것으로부터 이격되어 있다. 금속 수용기는 전달 유닛의 다공성 인서트와 실질적으로 정렬되고, 경로가 전달 유닛과 수용 유닛 사이에 정의된다. 여기서, 도금 메니스커스는 전달 유닛의 다공성 인서트와 수용 유닛의 다공성 인서트들 사이의 경로에서 정의될 수 있고, 기판은 기판의 표면상으로 금속 재료의 도금을 가능하게 하도록 도금 메니스커스를 통해 이동될 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 기판을 도금하는 방법이 개시된다. 본 방법 은 전해액으로부터 메니스커스를 형성하는 단계를 포함하고, 메니스커스는 도금 소스와 도금 촉진자 (plating facilitator) 사이에 형성된다. 본 방법은 또한 기판을 메니스커스와 교차하는 경로를 통해 이동시키는 단계를 포함하고, 기판은 메니스커스가 기판의 표면에 존재할 때 도금액 내의 도금 재료가 기판의 표면으로 끌려지도록 대전된다. 또한 본 방법은 기판을 메니스커스를 통해 이동하도록 하여 기판의 표면을 가로지르는 도금을 가능하게 하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 도금 소스로부터의 전하가 도금 촉진자 쪽으로 실질적으로 균일하게 향해지도록 메니스커스를 통한 전하를 유도하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에 있어서, 기판의 도금 제거 (de-plating) 방법이 개시된다. 본 방법은 전해액으로부터 메니스커스를 형성하는 단계를 포함하고, 메니스커스는 제 1 금속 재료와 제 2 금속 재료 사이에 형성된다. 본 방법은 또한 기판을 메니스커스와 교차하는 위치에 배치시키는 단계를 포함하고, 기판은 기판의 표면의 금속 재료가 제 1 금속 재료 또는 제 2 금속 재료 중 어느 하나를 향하여 기판의 표면으로부터 떨어져 끌려가도록 대전된다.
본 발명의 다른 양태 및 이점은 본 발명의 원리를 예로서 설명하는, 첨부한 도면과 함께 취해진, 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
상기와 같은 구성에 의해, 본 명은 반도체 기판의 노출 및 핸들링을 최소화하여, 에칭, 화학적 기계적 연마, 세정 및 도금 등의 공정에서 결함이나 오염을 생성하는 것을 감소시킴과 동시에, 반도체 기판을 처리하는 동안 처리 화학약품의 사 용을 최소화하여 운용 비용을 감소시키고, 더 안전하고 더 건강한 환경을 만들 수 있다.
기판의 표면에 도금 공정을 수행하는 디바이스 및 방법에 대한 발명이 개시된다. 다음의 설명에서, 다수의 특정의 상세는 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 진술된다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자에게는 본 발명이 이들 특정 상세의 일부 또는 전부가 없이도 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예시에 있어서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 공지된 처리 단계들은 상세히 설명되지 않았다. 다양한 실시형태는 그들이 열거된 청구항의 사상 및 넓은 범위 내에서, 많은 치환, 조합 및/또는 대안을 설명하기 위해 제공되기 때문에, 도면의 순서에 따라, 그러나 임의의 특정한 구조 또는 구성에 제한 없이 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치 (100) 의 고레벨 개략도이다. 기판 처리 장치 (100) 는 단일 또는 복수의 프로세스 모듈 (102) 를 포함할 수 있다. 프로세스 모듈 (102) 은 에칭, 세정, 도금 및 다른 기판 준비 공정을 포함하나, 이들에 제한되지 않는 다양한 처리를 수행할 수 있다. 프로세스 모듈 (102) 은 제어 시스템 (104) 에 연결된다. 제어 시스템 (104) 은 도시된 바와 같이 프로세스 모듈 (102) 로부터 물리적으로 분리되어 있을 수 있거나, 프로세스 모듈 (102) 내에 통합된 컴포넌트일 수 있다. 제어 시스템 (104) 은 요구된 처리 조건을 보장하기 위해 사용될 수 있고, 공정은 프로세스 모듈 (102) 내에서 달성된다. 제어 시스템 (104) 은 또한 프로세스 모듈 (102) 사이에 기판 재료의 이동을 모니터하고 제어할 수 있다. 제어 시스템 (104) 은 컴퓨터 (106) 에 연결된다. 컴퓨터 (106) 는 제어 시스템 (104) 을 통해 기판 처리 장치 (100) 의 성능을 조정하고 모니터하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 제어 시스템 (104) 은 원격 셋업, 연산, 및 제어를 가능하도록 하기 위해 인터텟 등의 네트워크에 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 프로세스 모듈 (102) 의 고레벨 개략도이다. 이러한 실시형태에 있어서, 프로세스 모듈 (102) 은 도 1 의 컴퓨터 (106) 및 제어 시스템 (104) 에 연결된다. 프로세스 모듈 (102) 은 클린룸 (108) 내에 위치될 수도 있다. 클린룸 (108) 은 프로세스 모듈 (102) 에 의해 사용되는 액체 및 가스를 제공할 수 있는 설비 (109) 를 포함할 수 있다. 프로세스 모듈 (102) 은 가스 제어 (110) 및 액체 제어 (112) 를 포함한다. 가스 제어 (110) 는 에어 필터, 가스 밸브, 및 프로세스 모듈에서 사용되는 가스의 온도 및 습도를 제어하는 디바이스를 포함할 수 있다. 액체 제어 (112) 는 액체 핸들러 (114), 흐름 제어기 (116), 및 밸브 (118) 를 포함할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 액체 핸들러 (114) 는 처리 화학약품 및 탈이온화수를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 흐름 제어기 (116) 및 밸브 (118) 는 액체의 혼합 및 분산을 제어하는데 사용될 수 있다.
프로세스 모듈 (102) 은 단일의 프로세스 스테이션 또는 복수의 프로세스 스테이션을 가질 수 있다. 프로세스 모듈은 도 2에 도시된 것보다 더 적거나 더 많은 프로세스 스테이션을 포함할 수 있다. 개개의 프로세스 스테이션은 반도체 처리 환경에서 통상적으로 사용되는 도금, 에칭, 세정 또는 다른 공정을 포함하지만 이들에 제한되지 않는, 프로세스들 중 하나 또는 이들의 조합을 수행할 수 있다. 간단성을 위해, 프로세스 스테이션 A 및 프로세스 스테이션 C 는 블록으로서 도시된다. 일 실시형태에 있어서, 프로세스 스테이션 B 는 도금 조립체 (120), 그립퍼 (121) 및 기판 핸들러 (123) 를 포함한다. 그립퍼 (121) 가 기판 (150) 을 조작하고 있지 않을 때, 기판 핸들러 (123) 는 프로세스 스테이션 내의 기판 (150) 의 이동을 제어할 수 있다. 그립퍼 (121) 는 기판 핸들러 (123) 로부터 도금 조립체 (120) 를 통해 기판 (150) 을 이동시키기 위해 사용된다. 일 실시형태에 있어서, 도금 조립체의 각각의 측면상에 그립퍼 (121) 가 존재하고 기판 (150) 은 그것이 도금 조립체 (120) 로부터 나올 때 양자의 그립퍼 (121) 에 의해 핸들링된다. 일 실시형태에 있어서, 그립퍼 (121) 는 또한 이하에 설명되는 바와 같이, 도금을 용이하게 하도록 전기적 연결을 제공한다. 도금 조립체를 통과한 후, 기판 (150) 은 기판 핸들러 (123) 상에 배치된다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 조립체 (120) 의 단면도이다. 도금 조립체 (120) 는 전달 유닛 (200A) 및 수용 유닛 (200B) 을 포함한다. 수용 유닛 (200B) 으로부터 전달 유닛 (200A) 을 분리하는 거리는 기판 (150) 이 통과할 수 있는 기판 경로 (190) 를 정의한다. 일 실시형태에 있어서, 기판 경로 (190) 는 기판의 통과를 가능하게 할 분리 갭에 의해 정의되고, 분리 갭은 기판의 두께에 따라 변할 수도 있다. 기판이 반도체 웨이퍼인 실시형태에 있어서, 분리 갭은 약 5 mm 와 약 0.5 mm 사이의 범위이고, 더욱 구체적으로는 약 4 mm 와 1.5 mm 사이이고, 특정의 실시형태에서는 약 3 mm 일 것이다.
일 실시형태에 있어서, 전달 유닛 (200A) 은 상부 섹션 (120a) 및 중간 섹션 (120b) 을 포함하고, 수용 유닛 (200B) 은 저부 섹션 (120c) 을 포함한다. 상부 섹션 (120a) 은 도금액 챔버 (122c) 에 부착되는 애노드 챔버 (122a) 및 애노드 챔버 (122b) 를 포함할 수도 있다. 애노드 챔버 (122a 및 122b) 는 각각 애노드 (124a 및 124b) 를 포함한다. 애노드, 또는 제 1 전하 소스는 전기도금 반응 동안 소비되는 금속으로 구성될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 애노드, 즉 도금 소스는 구리 함유 재료, 실질적으로 순수한 구리 또는 구리 합금으로부터 만들어진다. 다른 실시형태에 있어서, 애노드 (124a 및 124b) 는 상이한 전기 도금 재료로부터 만들어진다. 애노드 챔버 (122a) 및 애노드 챔버 (122b) 와 함께 도금액 챔버 (122c) 는 도금액 (128) 으로 채워질 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 도금액 (128) 은 전기도금을 증진하는 능력으로 인해 선택된 전해질 용액이다.
애노드 (124a 및 124b) 는 전기도금 프로세스 중에 소비된 후 대체될 필요가 있을 수도 있다. 전기도금 프로세스 (및 애노드의 소비) 는 도금되는 두께 및 다른 팩터에 따라, 하나의 기판 내지 많은 기판의 도금으로 확장될 수도 있다. 막 (126a 및 126b) 은 도금액 챔버 (122c) 와 각각의 애노드 챔버 (122a 및 122b) 사이에 배치된다. 이러한 실시형태에 있어서, 막 (126a 및 126b) 은 도금액 챔버 (122c) 내에 도금액 (128) 의 대부분을 보유하지만, 애노드 챔버 (122a 및 122b) 로부터 도금액 챔버 (122c) 로의 구리 이온의 통과를 허용한다. 일 실시형태에 있어서, 기계적으로, 막 (126a 및 126b) 은 도금액 (128) 의 배출을 요구하지 않고, 각각의 애노드 챔버 (122a 및 122b) 의 제거를 가능하게 한다. 애노드 (124a 및 124b) 는 도금액 (128) 을 배출하지 않고 대체될 수 있기 때문에, 도금 조립체 (120) 의 정지 시간이 최소화된다. 도 3a 에 도시된 배향 상태로의 두 개의 애노드의 사용은 단순히 상부 섹션 (120a) 의 일 실시형태이다. 상부 섹션 (120a) 의 다른 실시형태는 상이한 배향으로 있는 더욱 적은 또는 더욱 많은 애노드를 가질 수도 있다.
상부 섹션 (120a) 은 중간 섹션 (120b) 에 부착된다. 일 실시형태에 있어서, 중간 섹션 (120b) 은 프리 웨트 (pre-wet) 상부 헤드 (130a), 프리 웨트 다공성 인서트 (132a), 커튼 가스 (curtain gas) 입구 (134a), 커튼 가스 입구 (134b), 린스/드라이 상부 헤드 (136a) 및 다공성 도금 인서트 (140a) 를 포함한다. 프리 웨트 상부 헤드 (130a) 는 프리 웨트 액체 및 프리 웨트 다공성 인서트 (132a) 에 의해 인터페이스되는 기판 경로 (190) 로의 개구부를 포함할 수도 있다. 프리 웨트 다공성 인서트 (132a) 는 프리 웨트 액체로 포화된다. 커튼 가스 입구 (134a 및 134b) 는 가압된 가스의 흐름을 저부 섹션 (120c) 으로 향하게 한다. 커튼 가스는 다수의 불활성 가스로부터 선택될 수 있고 가스의 혼합물을 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 커튼 가스는 순수한 질소로 구성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 커튼 가스는 아르곤 또는 질소 및 아르곤의 혼합물, IPA, 또는 CO2 일 수 있다. 린스/드라이 상부 헤드 (136a) 는 진공 흡인 및 린싱액를 제공할 수 있는 다수의 영역을 포함한다.
전달 유닛 (200A) 의 컴포넌트로서, 중간 섹션 (120b) 은 도금액 챔버 (122c) 를 수용하고 도금액 (128) 이 다공성 도금 인서트 (140a) 를 포화시키도록 하지만, 여전히 도금 이온이 통과하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 도금액 챔버 (122c) 는 상부 섹션 (120a) 으로부터 중간 섹션 (120b) 으로 연장된다. 또 다른 실시형태에 있어서, 도금액 챔버 (122c) 는 상부 섹션 (120a) 의 캐비티가 중간 섹션 (120b) 의 캐비티와 결합될 때 형성된다. 또 다른 실시형태에 있어서, 도금액 챔버 (122c) 는 저부 섹션 (120b) 으로부터 상부 섹션 (120a) 내로 연장되는 캐비티이다. 다공성 도금 인서트 (140a) 의 표면은 기판 경로 (190) 에 노출된다. 일 실시형태에 있어서, 다공성 도금 인서트 (140a) 용 재료의 선택은 재료의 다공성 및 도금액 (128) 의 점성에 기초하여 선택된다. 다공성 도금 인서트 (140a) 를 위해 사용될 수 있는 재료는 다양한 나일론 등의 다공성 플라스틱 및 다양한 세라믹을 포함할 수 있지만 이것에 제한되지 않는다.
일 실시형태에 있어서, 수용 유닛 (200B) 은 전달 유닛 (200A) 아래에 위치된다. 도 3a 에 도시된 실시형태에 있어서, 수용 유닛 (200B) 은 저부 섹션 (120c) 이다. 또 다른 실시형태에 있어서, 수용 유닛 (200B) 은 저부 섹션을 포함하는 다수의 조립체로 구성될 수도 있다. 수용 유닛은 도금 조립체 (120b) 에 연결될 수 있다. 저부 섹션 (120c) 은 프리 웨트 저부 헤드 (130b), 프리 웨트 다공성 인서트 (132b), 린스/드라이 저부 헤드 (136b), 다공성 도금 인서트 (140b) 및 도금액 (128) 을 포함하는 챔버 내의 저부 캐소드 (144) 를 포함할 수도 있다. 프리 웨트 저부 헤드 (130b) 는 프리 웨트 상부 헤드 (130a) 에서 사용되는 동일한 프리 웨트 액체를 포함할 수 있다. 프리 웨트 저부 헤드 (130b) 로부터 기판 경로 (190) 로의 개구부는 프리 웨트 다공성 인서트 (132b) 에 의해 인터페이스된다. 다공성 인서트 (132a) 및 다공성 인서트 (132b) 의 위치는 프리 웨트 액체의 프리 웨트 메니스커스 (137) 이 기판 경로 (190) 내에 형성되도록 해준다.
다공성 도금 인서트 (140b) 는 저부 캐소드 (144), 또는 제 2 전하 소스를 포함하는 저부 섹션 (120c) 내의 챔버로의 개구부와 인터페이스한다. 전기도금을 용이하게 하기 위해, 도금액 (128) 은 저부 캐소드 (144), 또는 도금 촉진자를 둘러싸고, 다공성 도금 인서트 (140b) 를 포화시킨다. 프리 웨트 메니스커스와 유사하게, 다공성 도금 인서트 (140a 및 140b) 의 배향 및 정렬은 기판 경로 (190) 를 가로지르는 도금 메니스커스 (142) 의 형성을 허용한다. 린스/드라이 저부 헤드 (136b) 는 린스/드라이 상부 헤드 (136a) 와 유사하다. 린스/드라이 저부 헤드 (136b) 는 진공 흡인 및 린싱액를 제공할 수 있는 다수의 영역을 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 도금 조립체 (120) 는 기판 (150) 이 기판 경로 (190) 와 교차하는 다양한 메니스커스 및 드라이/린스 영역을 통과할 때 도금 공정을 수행한다. 도금 공정 중에, 기판 (150) 은 제 1 그립퍼 (121) 에 의해 유지되고 기판 경로 (190) 로 전달/푸시 (push) 될 수도 있다. 일 실시형태에 있어 서, 저부 캐소드 (144) 와 동일한 극성을 갖는 전하가 캐소드 (146) 를 사용하여 기판 (150) 에 인가된다. 일 실시형태에 있어서, 캐소드 (146) 는 제 1 그립퍼 (121) 에 통합될 수도 있다. 기판 (150) 이 기판 경로 (190) 로 들어감에 따라, 기판 (150) 의 리딩 에지는 프리 웨트 메니스커스 (137) 가 뒤따르는, 커튼 가스 입구 (134a) 로부터의 커튼 가스를 통과한다. 기판 (150) 이 프리 웨트 메니스커스 (137) 로 들어감에 따라, 커튼 가스는 프리 웨트 액체가 기판 (150) 의 표면을 가로질러 도금 조립체 (120) 의 외부로 흘러가는 것을 방지하는 것을 도울 수도 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 커튼 가스는 질소, IPA, CO2, 아르곤 등의 불활성 가스 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 프리 웨트 액체는 기판 (150) 을 도금을 위해 준비시키는 데 사용될 수 있기 때문에, 프리 웨트 액체의 선택은 특정의 도금액 (128) 및 도금되고 있는 금속의 타입에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 만일 황산구리 도금 용액이 사용된다면, 프리 워시 액체는 기판 (150) 상의 구리 도금을 증진시키기 위하여 필릭 에이전트 (philic agent) 를 포함할 수 있다.
기판 (150) 이 도금 메니스커스 (142) 로 들어감에 따라, 저부 캐소드 (144) 로부터의 전하와 함께 기판에 인가된 전하는 기판 (150) 의 표면으로 도금액 (128) 내의 금속 이온을 끌어당긴다. 도금 메니스커스 (142) 를 통과한 후, 기판 (150) 은 커튼 가스 입구 (134b) 아래를 지나간다. 커튼 가스 입구 (134b) 는 도금액 (128) 을 포함하는 것을 돕고, 도금액 (128) 이 도금 조립체 (120) 의 외부 로 달아나는 것을 막는 것을 돕는다. 이러한 실시형태에서, 프리 웨트 메니스커스 (137) 로부터의 액체가 도금액 (128) 과 혼합하는 것이 가능하다. 그러나, 양 커튼 가스 입구 (134a 및 134b) 로부터의 커튼 가스는 도금 조립체 (120) 내에 프리 웨트 액체 및 도금액 (128) 양자 모두를 포함하도록 의도된다. 또 다른 실시형태에 있어서, 프레 웨트 메니스커스 (137) 와 도금 메니스커스 (142) 사이의 부가적인 커튼 가스 입구는 프리 웨트 액체 및 도금액 (128) 의 혼합을 방지할 수 있다.
커튼 가스 입구 (134b) 를 통과한 후, 기판 (150) 은 린스/드라이 상부 헤드 (136a) 및 린스/드라이 저부 헤드 (136b) 를 둘러싸는 진공 영역을 만난다. 일 실시형태에 있어서, 린스/드라이 상부 헤드 (136a) 및 린스/드라이 저부 헤드 (136b) 는 도금 조립체의 출구에 위치된 세정 영역을 정의할 수 있다. 기판 (150) 과 만나는 제 1 진공 영역은 기판의 표면으로부터 잔류 도금액 습기를 제거할 수 있다. 제 1 진공 영역 후에, 기판 (150) 은 린스/드라이 상부 헤드 (136a) 와 린스/드라이 저부 헤드 (136b) 사이의 액체 메니스커스 (138) 를 통과한다. 액체 메니스커스 (138) 는 기판 (150) 의 현재 도금된 표면이 린싱액에 노출되는 곳이다. 린싱액은 탈이온화수, 화학약품 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다. 다른 액체가 기판을 린싱하기 위해 사용될 수도 있고, 열거된 것들은 잠재적인 린싱액을 포함하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 액체 메니스커스 (138) 를 통과한 후, 기판 (150) 은 제 2 진공 영역을 통과한다. 제 2 진공 영역은 임의의 잔류 액체를 제거할 수 있고, 기판 (150) 이 실질적으로 건조한 상태 에 있는 것을 보장할 수 있다. 따라서, 기판 (150) 은 도금 조립체 (120) 를 건조한 상태로 들어가고 건조한 상태로 나온다. 이것은 도금 공정 후에 기판을 린싱 및 건조시키기 위한 부가적인 조립체를 요구하는 다른 도금 시스템에 비해 실질적인 이익이다.
제 2 그립퍼는 도금 조립체 (120) 를 나가는 기판 (150) 의 일부 상에 클램핑하기 위해 기다리고 있을 수도 있다. 제 1 그립퍼는 전체 기판이 도금되는 것을 막을 것이기 때문에, 제 2 그립퍼는 도금 조립체 (120) 를 통하여 기판 (150) 을 잡아당길 수 있다. 제 1 그립퍼와 유사하게, 제 2 그립퍼는 또한 캐소드 (146) 를 사용하여 기판 (150) 에 전하를 인가할 수도 있다. 소정의 시점에서, 제 1 및 제 2 그립퍼는 각각 기판 (150) 에 클램핑되어 동시에 이동하고 있을 수도 있다. 제 1 그립퍼는 제 2 그립퍼가 기판에 전하를 계속 인가하면서 도금 조립체 (120) 를 통해 기판 (150) 을 계속 이동시키는 동안 기판 (150) 을 놓을 수도 있다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 경로 (190) 의 상이한 영역을 나타내는 개략도이다. 커튼 가스 입구 (134a) 는 프리 웨트 메니스커스 (137) 가 뒤따르는 일렬의 원들로서 도시된다. 도금 메니스커스 (142) 는 커튼 가스 입구 (134b) 를 따라 나타난다. 또 다른 실시형태에 있어서, 커튼 가스 입구 (134a/134b) 는 커튼 가스가 경로 (140) 내로 달아나도록 하는 슬롯일 수 있다. 액체 메니스커스 (138) 커튼 가스 입구 (134b) 후에 볼 수 있다. 제 1 및 제 2 진공 영역이 도시되지 않는다. 일 실시형태에 있어서, 진공은 작은 구멍을 통해 유발될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 진공은 슬롯을 통해 유발될 수 있을 것이다. 커튼 가스 입구 (134a/134b), 프리 웨트 메니스커스 (137), 도금 메니스커스 (142) 및 액체 메니스커스 (138) 는 이들이 기판 (150) 의 에지를 너머 연장되도록 위치될 수 있다. 이것은 기판 (150) 의 전체 표면이 처리되는 것을 보장하는 것을 돕는다.
도 4a 및 도 4b 는 저부 캐소드 (144) 가 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 (150) 의 균일한 도금을 증진시키는 방법을 나타내는 개략도이다. 그립퍼 (122) 는 기판 (150) 을 유지하고, 이전에 논의된 바와 같이, 그립퍼 (122) 는 캐소드 (146) 를 사용하여 기판 (150) 에 전하를 인가할 수 있다. 기판 (150) 은 도금액 (128) 으로부터 만들어진 도금 메니스커스 (142) 내로 안내된다. 애노드 (124a/124b) 는 금속 이온 (예를 들어 구리 이온 Cu+) 을 도금액 (128) 속으로 방출함으로써 전기분해 프로세스 동안 소비된다. 금속 이온은 반대로 대전된 캐소드 (144) 및 기판 (150) 을 향해 끌려간다.
비록 기판 (150) 이 전기적으로 캐소드로서 대전될지라도, 캐소드 (144) 의 사용은 기판 (150) 상의 도금층 (152) 의 균일한 적용을 도울 수 있다. 캐소드 또는 제 2 전하 소스로서 기판 (150) 만을 사용하면, 기판의 에지에서의 도금 재료의 불균일한 증착이 가능하다. 이러한 불균일 도금은 기판이 시스템 안으로 또는 밖으로 이동할 때 기판의 에지에서의 전계의 집중에 의해 발생될 수도 있다. 도 4b 에 도시된 바와 같이, 캐소드 (144) 는 기판 (150) 의 에지를 너머 연장된다. 따라서, 캐소드 (144) 는 에지를 포함하여 기판 (150) 을 가로질러 균일한 전계를 제공함으로써 기판 (150) 의 에지에서의 도금 재료의 과도한 축적을 방지할 수 있다. 따라서, 전계는 기판이 존재할 때, 기판이 존재하지 않을 때, 및 기판이 경로 (190) 을 통해 이송 중일 때 (예를 들어, 도금 조립체 (120) 의 경로 (190) 를 통한 진행의 임의의 스테이지에서), 실질적으로 균일할 것이다. 이것은 유일한 캐소드가 도금에 있어서 상술된 불균일성을 발생시킬 수 있을 때, 기판 (150) 에 대한 신뢰도로서, 특별한 이점이다.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 메니스커스 (142) 내의 도금액 (128) 의 배치 볼륨 (batch volume) 을 제어하는 방법을 나타낸다. 명확성을 위해, 도 5a 내지 도 5d 는 단지 도금 메니스커스를 도시한다. 도금 메니스커스 (142) 를 제어하는데 사용되는 기술은 또한 도금 조립체 (120) 에서의 프로세스들을 포함하여 다른 프로세스에서 사용되는 다른 메니스커스에 적용될 수 있을 것이다. 도 5a 는 도금 조립체 (120) 에 접근하고 있는 것을 나타낸다. 기판 (150) 이 도금 메니스커스 (142) 로 들어가기 전에, 도금 메니스커스는 안정하다. 이 경우, 안정한 메니스커스는 도금액 (128) 이 다공성 도금 인서트 (140a/140b) 사이에 포함된 것을 의미한다. 일 실시형태에 있어서, 도금 메니스커스의 볼륨은 약 70 mL 이고, 프리 웨트 메니스커스의 볼륨은 약 8 mL 이다. 도금 메니스커스 및 프리 웨트 메니스커스의 볼륨은 처리되고 있는 기판의 사이즈에 종속될 수 있다. 메니스커스의 볼륨은 또한 기판에 도금되고 있는 재료 및 처리 조립체를 통과하는 기판의 속도에 기초하여 변할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 기판 (150) 이 도금 메니스커스 (142) 내로 이동 할 때, 도금액 (128) 은 액체 제어 아웃 밸브 (160a 및 160b) 를 사용하여 도금 메니스커스 (142) 로부터 제거된다. 도금액 (128) 의 제거 레이트는 기판 (150) 의 침입에 의한 도금 메니스커스 (142) 로부터의 도금액 (128) 의 변위에 대응한다. 기판 (150) 이 도금액 (128) 을 변위시키는 동일한 레이트로 도금 메니스커스 (142) 로부터 도금액 (128) 을 제거함으로써, 도금 메니스커스 (142) 는 안정하게 유지된다. 도금 메니스커스 (142) 를 유지하는 많은 이익 중 하나는 낭비되는 도금액 (128) 의 최소화이다. 안정한 도금 메니스커스 (142) 를 유지하는 또 다른 이익은 도금 프로세스에 대해 요구되는 액체의 정밀한 볼륨을 계산하는 것이 가능하다는 것이다. 또 다른 이익은 도금 메니스커스 (142) 가 떨어지거나 엎질러짐 (dripping or spillage) 없이, 프로세스의 위치에 포함되어 있다는 것이다.
도 5a 내지 도 5d 에 도시된 실시형태에 있어서, 기판 (150) 은 원형으로 도시된다. 따라서, 기판 (150) 의 절반이 도금된 후, 도금액 (128) 은 안정한 메니스커스를 유지하기 위해 부가될 필요가 있다. 도 5c 에 도시된 바와 같이, 액체 제어 밸브 (160a 및 160b) 는 도금 메니스커스 (142) 의 안정성을 유지하기 위하여 도금액의 변위된 볼륨이 감소하는 것과 동일한 레이트로 도금액 (128) 의 재도입을 허용할 수 있다. 액체 제어 밸브 (160a/160b) 는 임의의 형상의 기판 및 이동의 레이트에 기초하여 액체의 도금 메니스커스에의 부가 및 그것으로부터의 제거에 사용될 수도 있다. 도 5d 는 도금 메니스커스 (142) 를 빠져나갈 때의 기판 (150) 을 나타낸다. 액체 제어 밸브 (160a/160b) 는 기판 (150) 으로부터 의 액체의 감소하는 변위에 대해 보상하고 안정한 도금 메니스커스를 유지하기 위하여 도금액 (128) 을 부가하기를 계속한다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 조립체 (120) 의 개략 사시도이다. 도 6a 에서, 상부 섹션 (120a), 중간 섹션 (120b) 및 저부 섹션 (120c) 을 볼 수 있다. 도 6a 에 도시된 실시형태에 있어서, 애노드 챔버 (122a 및 122b) 는 도금액 챔버 (122c) 에 연결된 것으로 도시된다. 기판 (150) 은 기판 경로 (190) 내로 부분적으로 삽입된 것으로 나타날 수 있다. 또한, 도금 조립체 (120) 의 내부 챔버로의 다수의 포트가 중간 섹션 (120b) 의 실시형태 상에 도시된다. 도 6a 에 도시된 포트는 예시적인 것이며 도금 조립체 (120) 상의 가능성 있는 포트를 포함하는 것은 아니다. 포트들은 탈이온화수, 이소프로필 알콜, 이산화탄소, 불활성 가스 또는 도금액 등의 커튼 가스 또는 처리액을 공급하는데 사용될 수 있다. 포트들은 또한 린스/드라이 헤드를 위해 진공을 유발하는데 사용될 수 있다. 도금 조립체 (120) 는 비록 고립된 것으로 도시되었지만, 일 실시형태에 있어서, 모듈에 연결된다. 모듈은 독립적인 모듈이거나, 다중 스테이션 모듈일 수 있다. 넓은 의미에서, 도금 모듈은 도금 조립체 (120) 를 유지하는 유닛이고, 도금될 기판을 건조상태로 받아들이고 건조 상태로 내보낼 수 있다. 따라서, 도금 모듈은 에칭 모듈, 화학적 기계적 연마 모듈 등의 다른 모듈과 통합될 수 있다. 도금 모듈 내에서, 주위 환경이 또한 제어되어, 제어된 도금의 원하는 레벨이 달성될 수 있도록 한다. 일 실시형태에 있어서, 제어된 분위기는 감소된 산소 분위기일 수 있고, 그것은 도금 공정이 종료한 후 산화를 감 소시키는 것을 도울 것이다. 물론, 도금 모듈의 다른 구현이 발생할 수 있다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 상부 섹션 (120a) 의 개략 분해도를 도시한다. 도금액 챔버 (122c) 가 프레임 (154a/154b) 및 막 (126a/126b) 과 함께 도시된다. 프레임 (154a/154b) 은 막 (126a/126b) 을 유지하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 도금액 챔버 (122c) 는 프레임 (154a/154b) 및 막 (126a/126b) 을수용하기 위한 오목부를 포함한다. 프레임 (154a/154b) 및 대응하는 막 (126a/126b) 은 기계적 패스너, 접착제 등을 포함하는 다양한 패스닝 기술을 사용하여 도금액 챔버 (122c) 에 부착될 수도 있다.
이전에 논의된 바와 같이, 막 (126a/126b) 은 애노드 (124a/124b) 로부터 전기도금 이온의 통과를 허용하면서 도금액 챔버 내에 도금액의 대부분을 보유한다. 도 6b 에 도시된 바와 같이, 애노드 (124a/124b) 및 애노드 챔버 (122a/122b) 는 나사 등의 기계적 패스너를 사용하여 도금액 챔버 (122c) 에 부착될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 접착제 등의 상이한 패스닝 기술이 사용될 수도 있다. 애노드 (124a/124b) 는 애노드 (124a/124b) 를 애노드 챔버 (122a/122b) 에 부착시키는 것을 용이하게 하는 피쳐를 포함할 수도 있다.
기판 처리는 오염에 고도로 민감할 수 있기 때문에, 도금액 챔버 (122c) 및 애노드 챔버 (122a/122b) 를 위한 재료의 선택은 전기도금 환경에 노출될 때 오염을 생성하지 않는 플라스틱 및 다른 재료를 포함하지만, 그들에 제한되지 않는다. 도금액 챔버 (122c) 및 애노드 챔버 (122a/122b) 를 위해 사용될 수 있는 플라스틱의 일 예는 폴리카보네이트이다. 애노드는 전기도금 프로세스 중에 소비되 기 때문에, 애노드 챔버 (122a/122b) 를 위한 투명한 또는 실질적으로 투명한 폴리카보네이트의 사용은 애노드가 교체를 필요로하는지 여부를 결정하기 위해 애노드에 대한 시각적 감시를 가능하게 한다. 프레임 (154a/154b) 은 또한 폴리카보네이트 등의 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 그러나, 프레임 (154a/154b) 은 내부 컴포넌트이기 때문에, 폴리카보네이트의 거칠기 및 투명성은 필요하지 않다. 따라서, 프레임 (154a/154b) 은 또한 나일론 등의 플라스틱으로부터 만들어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 그립퍼 (121) 의 개략도를 나타낸다. 일 실시형태에 있어서, 그립퍼 (121) 는 전극 (180) 을 포함할 수 있다. 전극은 기판 (150) 과 접촉하지 않는 제 1 위치로부터 기판 (150) 과 접촉하는 제 2 위치로 이동할 수 있다. 기판 (150) 과 접촉할 때, 전극 (180) 은 기판 (150) 이 캐소드로서 작용하는 것을 가능하게 하는 전하를 부여할 수도 있다. 일부 실시형태에 있어서, 전하는 전극이 기판과 접촉할 때 기판 (150) 에 인가된다. 다른 실시형태에 있어서, 전하는 전극 (180) 이 전하를 전달하지 않고 기판과 접촉할 수 있도록 제어될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 그립퍼 (121), 도금 조립체 (120) 및 기판 (150) 의 개략도를 나타낸다. 기판 (150) 은 도금 조립체 (120) 내에 부분적으로 삽입된 것으로 도시된다. 명확성을 위해, 그립퍼는 기판 (150) 을 유지하고 있는 것으로 도시하지 않는다. 그립퍼 (121) 는 도금 조립체 (120) 의 출력측 상에 도시된다. 이러한 예에서, 기판 (150) 은 도금 조립체로부터 나오 지 않았다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 모듈 (120) 을 포함하는 프로세스 모듈 (102) 의 개략도를 나타낸다. 도금 조립체는 컴퓨터 (106) 에 연결된 것으로 도시된다. 또한, 그립퍼 (121) 도 컴퓨터 (106) 에 연결되어 있다. 도금 조리체 상의 포트는 설비들에 부착된다.
도금 조립체 (120) 가 건조한 기판 (150) 을 받아들이고 도금된 깨끗하고 건조한 기판을 출력하는 능력은 도금 조립체 (120) 와, 근접 헤드로서 알려진 린스/드라이 헤드의 통합에 의해 가능해진다. 근접 헤드를 통합시키는 많은 이익 중 하나는 기판이 프로세스 스테이션 내 또는 개별 프로세스 모듈 내에서 개별 클린/드라이 스테이션으로 이동될 필요가 없다는 것이다. 기판이 다른 스테이션이나 모듈로 이동할 필요가 없기 때문에, 기판의 핸들링이 감소하고 그것은 기판으로 오염물을 도입하는 가능성을 감소시킬 수 있다. 도금 조립체와 근접 헤드의 통합의 또 다른 이점은 프로세스 스테이션 및 프로세스 모듈의 물리적 풋프린트 (footprint) 의 감소일 수도 있다. 개별 프로세스 스테이션 또는 프로세스 모듈이 기판을 린스/드라이하기 위하여 더 이상 필요하지 않기 때문에, 프로세스 스테이션 및 프로세스 모듈은 물리적으로 더 작게 구성될 수도 있다. 대안적으로, 근접 헤드를 통합함으로써 절약된 공간은 더욱 많은 공정이 프로세스 모듈 내에서 수행되는 것을 허용하는 다른 프로세스 스테이션을 부가하기 위해 사용될 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 도금 장치 (120) 는 도금 제거 장치로서 사용될 수 있다. 약간의 수정으로써, 도금 장치 (120) 는 기판 재료의 표면으로부터 금속 재료를 제거하는데 사용될 수도 있다. 그 수정은 전극의 극성을 역전시키는 것을 포함하나, 이것에 제한되지 않는다. 따라서, 도금 공정에 있어서의 캐소드는 도금 제거 공정에서 애노드가 된다. 유사하게, 기판에 인가된 전하의 극성도 또한 역전되어, 기판을 애노드로 만들 수도 있다. 또한, 도금 애노드의 극성이 역전되어 도금 애노드가 도금 제거 캐소드가 되게 할 수도 있다. 수정을 포함하는 도금제거가 도금제거 프로세스의 가스 부산물을 제거하는 것을 가능하게 하기 위하여 도금 장치의 부가적인 수정이 필요할 수도 있다.
또한, 도금 제거 동안, 기판은 다수의 방법으로 메니스커스 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판은 먼저 도금제거 위치에 배치될 수 있고, 그 후 도금 제거 메니스커스는 활성화되어 기판의 표면 위에 배치되는 것이 가능하게 될 수 있다. 도금 제거 메니스커스는 또한 먼저 형성될 수 있고, 그 후, 기판은 메니스커스 내로 배치된다.
또 다른 실시형태에 있어서, 일단 도금제거 위치에 있는 기판은 소정의 방향으로 이동 또는 횡단될 수 있으며, 그 방향은 선형 또는 회전일 수 있다. 따라서, 기판의 핸들링은 많은 형태를 취할 수 있고, 기판이 대전된 핸들러에 의해 핸들링될 때 조차도, 재료의 완전한 도금제거를 가능하도록 전기적 연결이 이동 또는 시프트되도록 기판으로의 연결이 행해질 수 있다. 핸들러는 다수의 형태를 취할 수 있고, 그러한 형태는 기판이 지지, 운반, 회전 및 달리 핸들링될 수 있도록, 롤러, 그립퍼, 복수의 핀 또는 접촉 영역에서 금속성 연결을 갖는 롤러를 포함할 수도 있다.
상술된 근접 헤드에 대한 부가적인 정보를 위하여, 2003 년 9월 9일자로 특허된, 그 명칭이 "웨이퍼 근접 세정 및 건조" 인 미국특허 제 6,616,772 호 에 기재된, 예시적인 근접 헤드를 참조할 수 있다. 이러한 출원의 양수인인, 램 리써치 코포레이션에 양도된, 이러한 미국 특허 출원은 참조로 여기에 포함된다.
상부 및 저부 메니스커스에 대한 부가적인 정보를 위하여, 2002년 12월 24일자로 출원된, 그 명칭이 "메니스커스, 진공, IPA 증기, 건조 매니폴드"인 미국 특허 출원 제 10/330,843 호에 개시된 예시적인 메니스커스를 참조할 수 있다. 이러한 출원의 양수인인 램 리써치 코포레이션에 양도된 이러한 미국 특허 출원은 참조로 여기에 포함된다.
액체에 대한 부가적인 정보을 위하여, 2006년 8월 30일자로 출원된, 그 명칭이 "선택적 금속 증착을 위한 구리 표면을 가공하는 프로세스 및 시스템"인 미국 특허 출원 제 11/513,634 호에 개시된 예시적인 프로세스 및 시스템을 참조할 수 있다. 이러한 출원의 양수인인, 램 리써치 코포레이션에 양도된 이러한 미국 특허 출원은 여기에 참조로 포함된다.
액체에 대한 부가적인 정보를 위하여, 2006년 8월 30일자로 출원된, 그 명칭이 "구리 증착을 위한 배리어 표면을 가공하는 프로세스 및 시스템"인 미국 특허 출원 제 11/514,038 호에 개시된 예시적인 프로세스 및 시스템을 참조할 수 있다. 이러한 출원의 양수인인 램 리써치 코포레이션에 양도된 이러한 미국 특허출원은 여기에 참조로 포함된다.
액체에 대한 부가적인 정보를 위하여, 2006년 8월 30일자로 출원된, 그 명칭이 "금속 실리사이드를 형성하기 위해 선택적 금속 증착을 위한 실리콘 타입 표면을 가공하는 프로세스 및 시스템"인 미국 특허 출원 제 호 (대리인 도켓 번호 제 LAM2P568C 호) 에 개시된 예시적인 프로세스 및 시스템을 참조할 수 있다. 이러한 출원의 양수인인 램 리써치 코포레이션에 양도된 이러한 미국 특허출원은 여기에 참조로 포함된다.
도금액에 대한 부가적인 정보를 위하여, 2006년 5월 11일자로 출원된, 그 명칭이 "구리의 무전기 증착 (electroless deposition) 을 위한 도금 용액"인 미국 특허 출원 제 11/382,906 호에 개시된 예시적인 용액을 참조할 수 있다. 이러한 출원의 양수인인 램 리써치 코포레이션에 양도된 이러한 미국 특허출원은 여기에 참조로 포함된다.
도금액 및 도금 용액에 대한 부가적인 정보는, 2006년 6월 28일자로 출원된, 그 명칭이 "구리의 무전기 증착을 위한 도금 용액"인 미국 특허 출원 제 11/472,266 호에 개시된 예시적인 용액을 참조함으로써 발견될 수 있다. 이러한 출원의 양수인인 램 리써치 코포레이션에 양도된 이러한 미국 특허출원은 여기에 참조로 포함된다.
제어, 프로그래밍 또는 인터페이싱의 양태들이 휴대용 디바이스, 마이크로프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램가능 소비자 전자계, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 포함하는 다른 컴퓨터 시스템 구성과 함께 실시될 수도 있다. 본 발명은 또한 작업이 네크워크를 통해 링크된 원격 처리 디바이 스에 의해 수행되는 컴퓨팅 환경의 분포에 있어서 실시될 수도 있다.
상술한 실시형태를 염두에 두면, 본 발명이 컴퓨터 시스템에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터 구현 공정을 채용할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들 공정은 물리적 양의 물리적 조작을 필요로 하는 공정들이다. 통상, 비록 반드시 그런 것은 아니지만, 이들 양은 저장, 전송, 결합, 비교 및 달리 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 또한, 수행된 조작은 종종 생성, 식별, 결정, 또는 비교 등의 용어로 지칭된다.
본 발명의 일부를 형성하는 여기에 기술된 공정의 임의의 것은 유용한 기계 공정이다. 본 발명은 또한 이들 공정을 수행하는 디바이스 및 장치에 관한 것이다. 장치는 상술된 캐리어 네트워크 등의 요구된 목적을 위해 특별히 구성될 수도 있고, 또는 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성 및 구성되는 범용 컴퓨터일 수도 있다. 특히, 다양한 범용 기계가 여기의 교시에 따라 기록된 컴퓨터 프로그램과 함께 사용될 수도 있고, 또는 필요한 공정을 수행하기 위하여 더욱 특별한 장치를 구성하는 것이 더 편리할 수도 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 판독가능 코드로서 구현될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 이후에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 컴퓨터 판독가능 코드가 분포된 형태로 저장 및 실행되도록 네트워크 결합 컴퓨터 시스템 상에 분포될 수 있다.
비록 상술된 발명이 이해의 명확성을 목적으로 다소 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 소정의 변경 및 수정이 행해질 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들어, 또 다른 실시형태에 있어서, 메니스커스는 기판의 사이즈로 또는 더 크게 형성될 수 있고, 기판은 (기판의 일 측면 또는 양측면에 대해) 클램 쉘 동작형 (clam shell operating-like) 프로세스에서 메니스커스에 노출될 수 있다. 또한, 클램 쉘 동작형 프로세스는, 만일 기판이 제 1 위치에 있고, 그 후 액체가 기판 표면과 접촉하는 것이 허용된다면, 기판의 전체 표면을 도금제거하는데 사용될 수 있다. 그러한 실시형태에 있어서, 기판은 전기적 접촉이 제공되고, 도금 조립체는 크기, 핸들링 및/또는 서포트에 대해 수정된다. 따라서, 여기에 첨부된 청구범위의 기본적 요소가 그들의 가장 넓은 용어 및 애플리케이션으로 이해되는 한, 많은 수정, 치환, 조정 및 구성이 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
따라서, 본 실시형태들은 설명을 위한 것이고 제한되지 않는 것으로 고려되어야 하며, 본 발명은 여기에 주어진 상세에 제한되지 않고, 첨부된 청구범위의 범위 및 균등물 내에서 수정될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 고 레벨 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 프로세스 모듈의 고 레벨 개략도.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 조립체의 단면도.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 경로의 상이한 영역을 나타내는 개략도.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른, 저부 캐소드가 기판의 균일한 도금을 증진시키는 방법을 설명하는 개략도.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 메니스커스 (142) 내의 도금액 (128) 의 배치 볼륨을 제어하는 방법을 설명하는 도면.
도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 조립체의 개략 사시도.
도 6b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 상부ㅜ 섹션의 개략 분해도.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 그립퍼 (121) 의 개략도.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 그립퍼, 도금 조립체 및 기판의 개략도.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도금 모듈을 포함하는 프로세스 모듈의 개략도.

Claims (27)

  1. 소모성 도금 재료를 하우징할 수 있는 내부 챔버 및 외부 표면을 갖는 전달 유닛으로서, 상기 내부 챔버는 도금액을 수용할 수 있고, 상기 도금액이 상기 전달 유닛의 상기 내부 챔버의 안과 밖으로 이동하도록 해주는, 제 1 다공성 인서트에 의해 인터페이스되는 개구부를 갖는, 상기 전달 유닛;
    재료를 하우징할 수 있는 내부 볼륨 및 외부 표면을 갖는 수용 유닛으로서, 상기 재료는 전기장의 분포를 용이하게 할 수 있고, 상기 수용 유닛의 내부 볼륨은 상기 도금액의 적어도 일부를 유지하도록 구성되고, 상기 수용 유닛의 내부 볼륨은 또한 상기 도금액이 상기 수용 유닛의 내부 챔버의 안과 밖으로 이동하도록 해주는, 제 2 다공성 인서트에 의해 인터페이스된 개구부를 갖고, 상기 제 2 다공성 인서트는 실질적으로 상기 제 1 다공성 인서트와 정렬되어, 상기 제 1 다공성 인서트와 상기 제 2 다공성 인서트 사이에 도금액로부터의 도금 메니스커스를 한정하는, 상기 수용 유닛; 및
    상기 전달 유닛과 상기 수용 유닛을 분리하는 거리에 의해 정의되는 기판 경로로서, 상기 메니스커스는 상기 기판 경로에서 상기 제 1 다공성 인서트와 상기 제 2 다공성 인서트 사이에 형성되는, 상기 기판 경로를 포함하고,
    상기 기판 경로는 기판을 위한 통로를 제공하도록 구성되고, 상기 기판의 표면은, 상기 기판이 상기 전달 유닛과 상기 수용 유닛 사이의 상기 기판 경로를 통해 이동함에 따라, 상기 도금 메니스커스의 도금액에 노출될 때 도금될 수 있는, 기판 도금 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 유닛 내의 소모성 도금 재료에 결합되도록 구성되는 제 1 전하 소스를 더 포함하는, 기판 도금 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수용 유닛 내의 상기 재료에 결합되도록 구성되는 제 2 전하 소스를 더 포함하는, 기판 도금 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 전하 소스는 상기 기판에 결합되는, 기판 도금 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 유닛의 상기 내부 챔버는 도금액 챔버 및 상기 소모성 도금 재료를 포함하는 한 쌍의 챔버를 포함하는, 기판 도금 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도금액 챔버는 제 1 및 제 2 막에 의해 상기 한 쌍의 챔버의 각각으로부터 분리되는, 기판 도금 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금 메니스커스를 형성하는 상기 도금액의 볼륨은 웨이퍼가 상기 메니스커스를 통과할 때 상기 웨이퍼에 의해 변위되는 도금액의 볼륨에 기초하여 안정한 메니스커스를 유지하도록 조정될 수 있는, 기판 도금 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금액은 전해질인, 기판 도금 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 유닛의 상기 내부 챔버로의 개구부는 전달 도금 헤드의 저부 표면 상에 있는, 기판 도금 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용 도금 헤드의 상기 내부 챔버로의 개구부는 수용 도금 헤드의 상부 표면 상에 있는, 기판 도금 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 유닛 내에 정의되는 프리 웨트 상부 헤드로서, 상기 프리 웨트 상부 헤드는 프리 웨트 액체를 유지할 수 있는 챔버를 포함하고 상기 기판 경로에 노 출된 제 1 면 및 상기 프리 웨트 상부 헤드의 챔버에 노출된 제 2 면을 갖는 제 1 프리 웨트 다공성 인서트와 인터페이스된, 상기 프리 웨트 상부 헤드; 및
    상기 수용 유닛 내에 정의되는 프리 웨트 저부 헤드로서, 상기 프리 웨트 저부 헤드는 프리 웨트 액체를 유지할 수 있는 챔버를 포함하고 상기 기판 경로에 노출된 제 1 면 및 상기 프리 웨트 저부 헤드의 챔버에 노출된 제 2 면을 갖는 제 2 프리 웨트 다공성 인서트와 인터페이스되어, 상기 제 2 프리 웨트 다공성 인서트가 실질적으로 상기 제 1 프리 웨트 다공성 인서트와 정렬됨으로써 상기 제 1 프리 웨트 다공성 인서트와 상기 제 2 프리 웨트 다공성 인서트 사이에 프리 웨트 액체로부터의 프리 웨트 메니스커스를 정의할 수 있는, 상기 프리 웨트 저부 헤드를 더 포함하고,
    상기 기판 경로는 기판을 위한 통로를 제공하도록 구성되고, 상기 기판의 표면은, 상기 기판이 상기 전달 유닛과 상기 수용 유닛 사이의 상기 기판 경로를 통해 이동함에 따라, 상기 기판의 표면이 상기 도금액에 노출되기 전에 상기 프리 웨트 메니스커스의 상기 프리 웨트 액체에 노출되는, 기판 도금 조립체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    기판의 표면에 린싱액을 분산시킬 수 있는 복수의 포트 및 기판의 표면에서 진공을 유발할 수 있는 복수의 포트를 포함하는 상기 전달 유닛 내에 정의된 린스/드라이 상부 헤드; 및
    기판의 표면에 린싱액을 분산시킬 수 있는 복수의 포트 및 기판의 표면으로 부터 진공을 유발할 수 있는 복수의 포트를 포함하는 상기 수용 유닛 내에 정의된 린스/드라이 저부 헤드를 더 포함하고,
    상기 기판은, 상기 기판이 상기 기판 도금 조립체를 빠져나갈 때 상기 린싱액 및 진공에 노출되는, 기판 도금 조립체.
  13. 금속 재료를 기판의 표면상에 도금하는데 사용하기 위한 도금 조립체로서,
    액체 챔버, 금속 소스 및 다공성 인서트를 갖는 전달 유닛;
    액체 챔버 및 금속 수용기, 및 다공성 인서트를 갖는 수용 유닛으로서, 상기 전달 유닛의 상기 다공성 인서트는 상기 수용 유닛의 상기 다공성 인서트와 실질적으로 정렬되고, 상기 다공성 인서트로부터 이격되며, 상기 금속 수용기는 상기 전달 유닛의 상기 다공성 인서트와 실질적으로 정렬되는, 상기 수용 유닛; 및
    상기 전달 유닛과 상기 수용 유닛 사이에 정의된 경로를 포함하고,
    도금 메니스커스는 상기 전달 유닛의 다공성 인서트와 상기 수용 유닛의 다공성 인서트 사이의 경로에서 정의될 수 있고, 기판은 상기 기판의 표면상으로 금속 재료의 도금을 가능하게 하도록 상기 도금 메니스커스를 통해 이동될 수 있는, 도금 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속 소스에 결합되도록 구성된 제 1 전하 소스를 더 포함하는, 도금 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속 수용기에 결합되도록 구성된 제 2 전하 소스를 더 포함하는, 도금 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 전하 소스는 상기 기판에 결합되는, 도금 조립체.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 전달 유닛 내에 정의된 제 2 다공성 인서트 및 제 2 액체 챔버; 및
    상기 수용 유닛 내에 정의된 제 2 다공성 인서트 및 제 2 액체 챔버로서, 상기 전달 유닛의 상기 제 2 다공성 인서트는 상기 수용 유닛의 상기 제 2 다공성 인서트와 실질적으로 정렬되고 이격되는, 상기 제 2 다공성 인서트 및 상기 제 2 액체 챔버를 더 포함하고,
    프리 웨트 메니스커스는 상기 전달 유닛 내에 정의된 상기 제 2 다공성 인서트와 상기 수용 유닛 내에 정의된 상기 제 2 다공성 인서트 사이의 경로에 정의될 수 있고, 상기 기판은 상기 기판이 상기 도금 메니스커스에 노출되기 전에 상기 프리 웨트 메니스커스를 통하여 이동될 수 있는, 도금 조립체.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 전달 유닛 내에 정의된 복수의 린싱액 포트 및 복수의 진공 포트로서, 상기 복수의 린싱액 포트는 상기 기판의 표면에 린싱액을 분산시킬 수 있고 상기 복수의 진공 포트는 상기 기판의 표면으로부터 진공을 유발시킬 수 있는, 상기 복수의 린싱액 포트 및 복수의 진공 포트; 및
    상기 수용 유닛 내에 정의된 제 2 복수의 린싱액 포트 및 제 2 복수의 진공 포트로서, 상기 제 2 복수의 린싱액 포트는 상기 기판의 표면에 린싱액을 분산시킬 수 있고 상기 제 2 복수의 진공 포트는 상기 기판의 표면으로부터 진공을 유발시킬 수 있는, 상기 제 2 복수의 린싱액 포트 및 상기 제 2 복수의 진공 포트를 더 포함하고,
    세정 영역이 상기 전달 유닛 및 상기 수용 유닛 내에 정의된 복수의 린싱액 포트 사이의 경로에 정의되어, 상기 세정 영역이 상기 도금 조립체의 출구에 위치되도록 하는, 도금 조립체.
  19. 도금액 내의 도금 소스 및 도금액 내의 도금 촉진자를 갖는 도금 조립체를 제공하는 단계;
    상기 도금 소스와 상기 도금 촉진자 사이에 도금 메니스커스를 정의하는 단계로서, 상기 도금 메니스커스는 상기 도금 조립체의 경로에 포함되는, 상기 도금 메니스커스 정의 단계;
    상기 도금 조립체의 상기 경로를 통해 기판을 횡단시키는 단계로서, 상기 기판은, 상기 도금 메니스커스가 상기 기판의 표면상에 존재할 때, 도금 이온이 상기 기판의 표면으로 끌어당겨 지도록 대전되고, 상기 도금 조립체의 상기 경로를 통해 횡단하는 상기 기판은 상기 기판의 표면을 가로지르는 도금을 가능하게 하는, 상기 기판 횡단 단계; 및
    상기 도금 소스로부터의 전하가, 대전된 상기 기판이 상기 도금 조립체의 사기 경로를 통해 이동함에 따라, 상기 도금 촉진자 쪽으로 실질적으로 균일하게 이끌려지도록, 상기 도금 메니스커스가 형성되는 경로에 균일한 전하를 유도시키는 단계를 포함하는, 기판 도금 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 균일한 전하는 상기 기판이 대전되는 것과 동일한 극성을 갖는, 기판 도금 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    프리 웨트 액체를 제공하고 상기 도금 조립체의 상기 경로 내에 포함된 프리 웨트 메니스커스를 형성하는 단계; 및
    상기 기판이 상기 도금 메니스커스를 만나기 전에 상기 기판을 상기 프리 웨트 메니스커스 내로 횡단시키는 단계를 더 포함하는, 기판 도금 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 도금 조립체의 상기 경로 내에 린스 및 드라이 영역을 제공하는 단계; 및
    상기 기판이 상기 도금 조립체를 빠져나갈 때 상기 린스 및 드라이 영역 내로 상기 기판을 횡단시키는 단계를 더 포함하는, 기판 도금 방법.
  23. 전해액으로부터 메니스커스를 형성하는 단계로서, 상기 메니스커스는 도금 소스와 도금 촉진자 (plating facilitator) 사이에 형성되는, 상기 메니스커스 형성 단계;
    메니스커스와 교차하는 경로를 통해 기판을 이동시키는 단계로서, 상기 기판은 메니스커스가 상기 기판의 표면에 존재할 때 도금액 내의 도금 재료가 상기 기판의 표면으로 끌려지도록 대전되고, 상기 메니스커스를 통해 이동하는 기판은 상기 기판의 표면을 가로지르는 도금을 가능하게 하는, 기판 이동 단계; 및
    상기 도금 소스로부터의 전하가 상기 도금 촉진자 쪽으로 실질적으로 균일하게 이끌리도록 상기 메니스커스를 통해 전하를 유도하는 단계를 포함하는, 기판 도금 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 도금 소스와 상기 도금 촉진자 사이의 전하 분포는, 상기 기판이 상기 도금 메니스커스를 통해 이동될 때 및 상기 기판이 상기 도금 메니스커스에 노출되지 않을 때 모두에 실질적으로 균일하게 유지되는, 기판 도금 방법.
  25. 전해액으로부터 메니스커스를 형성하는 단계로서, 상기 메니스커스는 제 1 금속 재료와 제 2 금속 재료 사이에 형성되는, 상기 메니스커스 형성 단계; 및
    상기 메니스커스와 교차하는 위치에 기판을 배치시키는 단계로서, 상기 기판은 상기 기판의 표면의 금속 재료가 상기 기판의 표면으로부터 떨어져 상기 제 1 금속 재료 또는 상기 제 2 금속 재료 중 어느 하나를 향하여 끌려가도록 대전되는, 상기 기판 배치 단계를 포함하는, 기판의 도금 제거 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 금속 재료가 캐소드가 되도록 대전시키는 단계; 및
    상기 기판의 표면의 금속 재료가 상기 메니스커스의 상기 전해액을 통해 제거되고 상기 제 1 금속 재료를 향해 이동되도록, 상기 기판 및 상기 제 2 금속 재료가 애노드가 되도록 대전시키는 단계를 더 포함하는, 기판의 도금 제거 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 금속 재료가 캐소드가 되도록 대전시키는 단계; 및
    상기 기판의 표면의 금속 재료가 상기 메니스커스의 상기 전해액을 통해 제거되고 상기 제 2 금속 재료를 향해 이동되도록, 상기 기판 및 상기 제 1 금속 재료가 애노드가 되도록 대전시키는 단계를 더 포함하는, 기판의 도금 제거 방법.
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