KR20150088911A - 기판상의 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 디바이스 - Google Patents

기판상의 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판상의 수직방향 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막을 위한 디바이스로서, 상기 디바이스는 적어도 제 1 디바이스 요소 및 제 2 디바이스 요소를 포함하고, 디바이스 요소들은 수직 방식으로 서로 평행하게 배치되고, 상기 제 1 디바이스 요소는 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고, 상기 제 2 디바이스 요소는 처리될 적어도 제 1 기판을 수용하도록 되어 있는 적어도 제 1 기판 홀더를 포함하고, 상기 적어도 제 1 기판 홀더는 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 수용한 후에 그의 외부 프레임을 따라 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 적어도 제 1 디바이스 요소의 상기 제 1 애노드 요소와 상기 제 2 디바이스 요소의 상기 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 인, 디바이스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 일반적으로, 그러한 디바이스를 사용하여 기판상에 수직방향 갈바닉 금속을 성막하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

기판상의 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 디바이스{DEVICE FOR VERTICAL GALVANIC METAL DEPOSITION ON A SUBSTRATE}
본 발명은 일반적으로, 기판상의 수직방향 갈바닉 (galvanic) 금속, 바람직하게는 구리 성막 (deposition) 을 위한 디바이스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 디바이스를 사용하여 기판상의 수직방향 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막을 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼들로부터 반도체 집적 회로들 및 다른 반도체 디바이스들의 제조는 전형적으로 집적 회로의 다양한 디바이스들을 전기적으로 상호 연결하도록 웨이퍼상에 다중 금속 층들을 형성하는 것을 요구한다. 전기도금되는 금속들은 전형적으로 구리, 니켈, 금 및 납을 포함한다. 전형적인 전기도금 장치에서, 이 장치의 애노드 (anode) (소모성 또는 비소모성) 는 금속 성막을 달성하기 위해 작업편의 표면에서 희망 전위를 형성하도록 상기 장치의 반응기 용기 내의 전기도금 용액에 침지된다. 이전에 사용된 애노드들은 전형적으로, 애노드에 이격된 관계로 대체로 그 위에 위치된 천공 디퓨저 플레이트를 통해 그리고 애노드의 주변 주위에 전기도금 용액이 지향되어 있는, 대체로 디스크형으로 구성되어 있다. 전기도금 용액은 디퓨저 플레이트를 통하여 그리고 디퓨저 위의 위치에 유지된 관련 작업편에 맞닿게 유동한다. 금속이 작업편의 표면에 성막될 때 작업편을 회전가능하게 구동함으로써 금속 성막의 균일성이 향상된다.
전기도금에 후속하여, 전형적인 반도체 웨이퍼 또는 다른 작업편은 다수의 개별 반도체 부품들로 세분화된다. 하나의 부품으로부터 다음 부품까지의 원하는 도금 균일성을 달성하면서, 각 부품에서 원하는 회로소자를 형성하기 위해서, 작업편의 표면에 걸쳐 가능한 한 균일한 두께로 각 금속층을 형성하는 것이 바람직하다. 하지만, 각 작업편은 전형적으로 전기도금 장치 (작업편이 전형적으로 캐소드 (cathode) 로서 기능함) 의 회로에서 그 주변부에서 결합되기 때문에, 작업편의 표면에 걸쳐 전류 밀도의 변동이 불가피하다. 과거에는, 금속 성막의 균일성을 향상시키기 위한 노력으로, 전기도금 용액의 유동을 작업편에 맞닿게 지향시키고 제어하기 위해 전기도금 반응기 용기 내에 위치된, 디퓨저 등과 같은 유동 제어 디바이스들이 있다.
그렇지만, 시장에서는, 갈바닉 금속 성막, 특히 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 수정된 디바이스들 및 이러한 신규의 수정된 디바이스들을 사용하는 방법의 제공에 대해 여전히 높은 요구가 존재한다.
전형적으로, 공지된 디바이스 및 방법은 그러한 갈바닉 금속의 불균일한 성막 형태의 중요한 단점이 있다. 더욱이, 그러한 공지된 디바이스 및 방법은, 단락 등과 같은 공지된 기술적 단점을 일으키는 에워싸인 보이드, 가스, 전해액 등을 발생시킴이 없이, 후속 충전되는 처리될 기판의 상호연결 구멍들에서 갈바닉 금속의 브리지 형성 (bridge-building) 을 성공적으로 그리고 효과적으로 실행하는 능력에 있어서 보통 강하게 제한된다. 인쇄 회로 기판, 웨이퍼 등과 같은 기판의 막힌 구멍의 충전에서도 동일한 문제가 발생한다.
따라서, 종래 기술을 고려하여, 본 발명의 목적은, 공지된 종래의 디바이스들의 전술한 단점들을 나타내지 않는, 기판상의 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 디바이스를 제공하는 것이다.
그러므로, 필요한 것은 기판의 적어도 일 측에 갈바닉 금속을, 기판의 상기 적어도 일 측의 표면에 걸쳐 불균일한 부분 또는 두께 구배를 가짐이 없이 균일하게 성막시키는 방식이다.
부가적으로, 본 발명의 다른 목적은, 기판의 일 측에 갈바닉 금속을 성막시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 기판의 막힌 구멍들을 충전할 수 있는 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적들 및 명시적으로 언급하진 않았지만 서론으로 여기서 논의된 것으로부터 직접 추론가능한 또는 인식가능한 다른 목적들은 청구항 1 의 모든 특징들을 갖는 디바이스에 의해 달성된다. 본 발명의 디바이스의 적절한 변형예들은 종속 청구항 2 내지 13 에서 보호된다. 더욱이, 청구항 14 는 그러한 디바이스를 사용하여 기판상의 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막을 위한 방법을 포함하고, 상기 본 발명의 방법의 적절한 변형예는 종속 청구항 15 에 의해 포함된다.
따라서, 본 발명은, 기판상의 수직방향 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막을 위한 디바이스로서, 상기 디바이스는 적어도 제 1 디바이스 요소 및 제 2 디바이스 요소를 포함하고, 디바이스 요소들은 수직 방식으로 서로 평행하게 배치되고, 상기 제 1 디바이스 요소는 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고, 상기 제 2 디바이스 요소는 처리될 적어도 제 1 기판을 수용하도록 되어 있는 적어도 제 1 기판 홀더를 포함하고, 상기 적어도 제 1 기판 홀더는 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 수용한 후에 그의 외부 프레임을 따라 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 둘러싸고, 상기 적어도 제 1 디바이스 요소의 상기 제 1 애노드 요소와 상기 제 2 디바이스 요소의 상기 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 인, 디바이스를 제공한다.
따라서, 예견할 수 없는 방식으로, 공지된 종래의 디바이스의 상기한 단점들을 나타내지 않는 기판상의 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 디바이스를 제공하는 것이 가능하다.
그에 더하여, 본 발명의 디바이스는 기판의 적어도 일 측의 표면에 걸쳐 불균일한 부분 또는 두께 구배 없이 균일한 방식으로 기판의 적어도 일 측에 갈바닉 금속을 성막시키는 방식을 제공한다.
더욱이, 본 발명은 기판의 일 측에 갈바닉 금속을 성막시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 기판의 막힌 구멍을 충전할 수 있는 디바이스를 제공한다.
더욱이, 본 발명의 디바이스는, 적어도 제 1 애노드 요소 및 적어도 제 1 캐리어 요소의 복수의 관통 도관들이 처리 용액, 특히 종래 기술에 공지된 전해질 용액의 적절한 일정 체적 유동 (volume flow) 을 발생시키는데 기여하는 디바이스를 제공하고, 이는 처리되는 기판의 표면의 중심부로부터 처리되는 상기 기판의 외부 에지들로 향하는 처리 용액의 가능한 높은 일정 체적 유동을 유도한다.
첨부 도면과 함께 이하의 설명을 읽으면, 본 발명의 목적, 특징 및 이점이 분명해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 1 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 개략적인 정면도이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 개략적인 후면도이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들의 일 가능한 분포의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 1 또는 제 3 디바이스 요소 쌍방의 제 1 캐리어 요소와 연통하는 제 1 애노드 요소의 개략적인 정면도이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 1 또는 제 3 디바이스 요소 쌍방의 제 1 캐리어 요소와 연통하는 제 1 애노드 요소의 전방 사시도이다.
도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 바람직한 실시형태의 관통 도관들의 균질한 (도 6a) 또는 불균질한 (도 6b) 분포를 갖는 마스킹 요소의 정면도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c 는 본 발명의 바람직한 실시형태의 복수의 돌출부들을 포함하는 제 1 캐리어 요소의 사시도의 일부의 정면도, 사시도 및 확대도이다.
여기서 사용되는 바와 같이, "갈바닉 금속" 이라는 용어는, 본 발명에 따라 기판상의 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 디바이스에 적용되는 때에, 그러한 수직방향 성막 방법에 적합한 것으로 알려진 금속들을 가리킨다. 그러한 갈바닉 금속들은 금, 니켈 및 구리를 포함하고, 바람직하게는 구리를 포함한다.
적어도 제 1 애노드 요소의 각 관통 도관은 처리될 기판에 일정한 전해질 체적 유동을 허용하도록 적어도 제 1 캐리어 요소의 적어도 하나의 각각의 관통 도관과 정렬되어야 한다는 것에 주의해야 한다.
여기서 사용되는 바와 같이, "확고하게 연결된" 이라는 용어는, 적어도 제 1 캐리어 요소와 상기 캐리어 요소의 전방에 놓인 적어도 제 1 애노드 요소가 그 사이에 어떠한 주목할 만한 거리를 두지 않고 연결되는 것을 가리킨다. 무시할 수 없는 그러한 거리는, 제 1 애노드 요소의 각각의 관통 도관들에 도달하기 전에 캐리어 요소들의 관통 도관들을 통과한 후에 전해질 유동의 불리한 확장을 유도한다.
확고하게 연결된 제 1 캐리어 요소와 제 1 애노드 요소 사이의 거리가 50 ㎜ 미만, 바람직하게는 25 ㎜ 미만, 더 바람직하게는 10 ㎜ 미만인 것이 유리한 것으로 발견되었다.
본 발명의 의미에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소가 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 캐리어 요소에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 둘러싸이고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소를 향하는 상기 적어도 제 1 캐리어 요소의 측은, 적어도 제 1 캐리어 요소 및 적어도 제 1 애노드 요소의 상부 에지들이 정렬되거나 정렬되지 않도록, 바람직하게는 정렬되도록 상기 적어도 제 1 애노드 요소를 공동 (cavity) 을 갖는 것이 적절하다고 밝혀질 수 있다.
그러한 디바이스는 제 1 캐리어 요소와 제 1 애노드 요소의 상부 에지들의 바람직한 정렬에 기초한 제 1 디바이스 요소의 고도로 콤팩트한 배치를 제공한다. 따라서, 제 1 애노드 요소는 종래 기술에서 공지된 바와 같이 제 1 캐리어 요소로부터 이격된 디바이스의 별개 피이스가 아니고, 비용을 절감시키는 더 작은 디바이스를 유도하는 균일한 디바이스 유닛을 나타내며, 제 1 애노드 요소는 전체 제 1 디바이스 요소의 안정성을 또한 지지한다.
여기서 사용되는 바와 같이, 제 1 애노드 요소와 반대편에 놓인 기판 홀더 사이의 거리는 상기 제 1 애노드 요소로부터 반대편에 놓인 상기 기판 홀더의 표면까지 연장되는 수선 (perpendicular) 의 길이로서 측정된다.
일 실시형태에서, 적어도 제 1 애노드 요소는 티타늄 또는 이리듐 옥사이드로 코팅된 재료를 포함하는 불용성 애노드이다.
일 실시형태에서, 처리될 적어도 제 1 기판은 둥글거나, 바람직하게는 원형이거나, 또는 각지거나, 바람직하게는 직사각형, 정사각형 또는 삼각형과 같은 다각형이거나, 또는 반원형과 같은, 둥글고 각진 구성 요소들의 혼합물이고; 그리고/또는 처리될 적어도 제 1 기판은, 둥근 구성의 경우에는, 50 ㎜ 내지 1000 ㎜, 바람직하게는 100 ㎜ 내지 700 ㎜, 더 바람직하게는 120 ㎜ 내지 500 ㎜ 의 직경을 갖거나, 또는 각진 구성, 바람직하게는 다각형 구성의 경우에는, 10 ㎜ 내지 1000 ㎜, 바람직하게는 25 ㎜ 내지 700 ㎜, 더 바람직하게는 50 ㎜ 내지 500 ㎜ 의 측 길이 (side length) 를 갖고; 그리고/또는 처리될 적어도 제 1 기판은 인쇄 회로 기판, 인쇄 회로 포일, 반도체 웨이퍼, 태양 전지, 광전지, 플랫 패널 디스플레이, 또는 모니터 셀 (monitor cell) 이다. 처리될 제 1 기판은 하나의 재료로 구성되거나 또는 유리, 플라스틱, 몰디드 (molded) 화합물 또는 세라믹과 같은 상이한 재료들의 혼합물로 구성될 수 있다.
제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 캐리어 요소 및/또는 적어도 제 1 애노드 요소의 일반적인 형상이 제 2 디바이스 요소의 기판 홀더 및/또는 처리할 기판의 일반적인 형상으로 배향되는 것이 본 발명에 의해 또한 의도될 수 있다. 이로써, 갈바닉 금속 성막은 요구되는 디바이스 구성 조건들을 줄임으로써 더 효율적으로 그리고 비용 절감적으로 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 디바이스는 제 3 디바이스 요소를 더 포함하고, 제 3 디바이스 요소는, 제 2 디바이스 요소가 상기 제 1 디바이스 요소와 상기 제 3 디바이스 요소 사이에 배치되도록 제 1 디바이스 및 제 2 디바이스 요소에 평행한 수직 방식으로 배치되고, 제 3 디바이스 요소는, 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고, 적어도 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소와 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 이다.
부가적으로, 제 1 디바이스 요소와 비교할 때 동일하거나 상이할 수 있는 그러한 제 3 디바이스 요소를 제공함으로써, 놀랍게도, 공지된 종래의 디바이스와 달리, 본 발명의 디바이스는 제 2 디바이스 요소의 처리될 기판의 양측에 금속, 특히 구리를 성막시키기에 적합할 뿐만 아니라, 에워싸인 보이드, 가스, 전해액 등을 발생시킴이 없이 후속 충전되는 제 2 디바이스 요소의 처리될 기판의 상호연결 구멍들에서의 갈바닉 금속의 브리지 형성을 성공적으로 그리고 효과적으로 실행하기에 적합하다는 것이 발견되었다.
바람직한 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소는 복수의 관통 도관들을 갖는 마스킹 요소를 더 포함하고, 마스킹 요소는 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소에, 그리고 바람직하게는 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 캐리어 요소에 또한 탈착가능하게 연결되고, 상기 마스킹 요소의 표면에서의 복수의 관통 도관들의 분포가 균질하거나 불균질하다.
제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 각각의 제 1 애노드 요소의 전방에 설치 및 배치되는 그러한 마스킹 요소는 제 1 애노드 요소로부터 처리될 기판으로 나오는 전기장의 분포 및 형성에 영향을 미친다. 따라서, 사용하고자 하는 처리될 기판의 종류에 따라, 마스킹 요소는, 결과적으로 처리될 기판 표면상에 가장 효과적인 균일한 갈바닉 금속 성막을 야기하는 가장 효과적인 바람직한 균일한 전기장 분포가 생성되도록 상기 전기장에 영향을 미칠 가능성을 제공한다.
관통 연결 바이어스 (through connecting vias) 및/또는 막힌 구멍들의 상이한 밀도들을 갖는 상이한 영역들을 포함하는, 처리될 기판들을 핸들링할 수 있도록 갈바닉 금속 성막 프로세스 동안에 상이한 원하는 갈바닉 금속 성막 밀도 영역들을 발생시키는 것이 또한 가능하다. 따라서, 마스킹 요소는 처리될 기판의 구조적 조성이나 레이아웃 및/또는 표면에 따라 개별적으로 설계될 수 있다.
그러한 개별 설계는 마스킹 요소의 관통 도관들의 의도되는 특정 분포에 의해 발생될 수 있고, 따라서 일종의 개별 천공 구조를 갖는다. 마스킹 요소는, 효과적이도록, 바람직하지 않은 전기장 에지 효과를 피하기 위해 제 1 애노드 요소와 적어도 동일한 치수의 크기를 가져야 한다.
본 발명은, 처리 용액의 일정한 체적 유동 속도를 보장하는 디바이스로서, 상기 체적 유동 속도는 0.1 내지 30 m/s, 바람직하게는 0.5 내지 20 m/s, 더 바람직하게는 1 내지 10 m/s 인, 상기 디바이스를 제공한다.
제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 캐리어 요소 및 적어도 제 1 애노드 요소의 관통 도관들을 통해 추가적인 체적 유동이 기판 표면에 도달하고 기판의 중심부로부터 외부 에지들로 기판 표면을 이미 지나는 체적 유동과 합쳐지므로, 처리될 기판의 중심부의 표면으로부터 처리될 기판의 외부 에지들로 유동하는 처리 용액의 총 체적은 끊임없이 증가한다.
제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 캐리어 요소의 전체 두께는 4 ㎜ 내지 25 ㎜, 바람직하게는 6 ㎜ 내지 18 ㎜, 더 바람직하게는 8 ㎜ 내지 12 ㎜ 이고; 반면, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소의 전체 두께는 1 ㎜ 내지 20 ㎜, 바람직하게는 2 ㎜ 내지 10 ㎜, 더 바람직하게는 3 ㎜ 내지 5 ㎜ 이다.
제 2 디바이스 요소 요소의 처리될 기판의 각각의 층에 반대되는, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소 쌍방의 적어도 제 1 캐리어 요소 및 적어도 제 1 애노드 요소의 측이, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소와 적어도 제 1 캐리어 요소 사이의 높이차 형태의 어떠힌 장애물 없이 균일하고 편평한 표면을 가져야 한다는 사실로 인해, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소 쌍방의 적어도 제 1 캐리어 요소 및 적어도 제 1 애노드 요소의 상부 에지들의 정렬은 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소의 전체 두께의 상기한 제한을 지지한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소의 관통 도관들은 전도성 첨가제로 코팅될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소 및/또는 적어도 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들은 0.2 ㎜ 내지 10 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 8 ㎜, 더 바람직하게는 2 ㎜ 내지 5 ㎜ 의 동일한 또는 상이한 평균 직경들을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소 및/또는 적어도 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들은 동일한 또는 상이한 길이들을 가질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소와 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리는 2 내지 15 ㎜, 바람직하게는 3 내지 11 ㎜, 더 바람직하게는 4 내지 7 ㎜ 이다.
청구되는 기판상의 수직방향 갈바닉 금속 성막을 위한 디바이스는, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소와 제 2 디바이스 요소의 기판 홀더 사이의 거리보다, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소와 제 2 디바이스 요소의 처리될 기판의 표면 사이의 더 높은 거리를 포함한다. 결과적으로, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소와 제 2 디바이스 요소 사이의 거리의 외부 에지들에서 감소, 특히 원추형 감소가 존재하여서, 외부 에지들로 향하는 체적 유동 속도가 증가하게 된다. 이로써, 수직 배치된 디바이스에 의한 높이 차에 의해 야기되는 정압 (static pressure) 의 차는 처리 용액의 체적 유동의 압력의 동적 부분에 비해 보통 무시할 수 있게 된다.
본 발명의 대안적인 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소와 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리는, 그 거리가 연속적으로 일정하지 않도록 배치될 수 있다. 이는 처리되는 기판의 금속, 특히 구리 성막 두께의 의도적인 구배를 발생시키기 위해 이용될 수 있다.
다른 실시형태에서, 상기 디바이스는 처리될 기판의 처리되는 측에 평행한 방향에서 일측의 제 2 디바이스 요소와 타측의 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소 사이에 상대 운동을 발생시키는 수단을 더 포함한다.
그러한 진동 운동은, 제 2 디바이스 요소의 처리되는 기판 표면에서의 전체적인 갈바닉 금속, 특히 구리 성막 두께의 더 균일한 분포의 발생 때문에 유리하다. 그러한 진동 운동이 없으면, 최악의 경우의 시나리오에서, 처리 용액의 체적 유동이 관통 도관들을 통해 제 2 디바이스 요소의 처리되는 기판의 표면에 직접 도달하지 않는 곳인 제 2 디바이스 요소의 처리되는 기판의 표면의 위치들에서의 더 낮은 금속, 특히 구리 성막에 비해, 처리 용액의 체적 유동이 관통 도관들을 통해 표면에 직접 도달하는 곳인 제 2 디바이스 요소의 처리되는 기판 표면의 위치들에서의 더 높은 금속, 특히 구리 성막에 의해 표면에 금속, 특히 구리의 불균일한 두께가 야기될 수 있다. 그러한 진동 운동을 가함으로써, 상기한 불리한 효과가 극복될 수 있다.
일 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소는 적어도 2 개의 세그먼트들을 포함하고, 각 애노드 요소 세그먼트는 서로 별개로 전기 제어 및/또는 조절될 수 있고; 그리고/또는 애노드 세그먼트, 바람직하게는 최외부 애노드 세그먼트, 및/또는 애노드 세그먼트 내부의, 바람직하게는 최외부 애노드 세그먼트 내부의 외부 영역, 및/또는 상기 제 1 애노드 요소의 중심부 주위의 영역이 관통 도관을 포함하지 않는다. 여기서, 이 애노드 세그먼트들 사이에 비전도성 층 및/또는 중간 스페이싱이 존재할 수 있다.
특히, 전류의 제어 및/또는 조절은 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소의 애노드 세그먼트 내부의 최외부 영역 및/또는 최외부 세그먼트에서와 같은, 처리되는 기판의 표면의 희망 위치에서 금속, 특히 구리 성막을 감소시키기 위해 유리할 수 있다.
제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소의 최외부 애노드 세그먼트 및/또는 최외부 애노드 세그먼트 내부의 애노드 영역은 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 10%, 더 바람직하게는 적어도 15% 의 전체 애노드 요소 표면적의 표면적 퍼센트를 포함할 수 있다.
제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소의 최외부 애노드 세그먼트 및/또는 최외부 애노드 세그먼트 내부의 애노드 영역은 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 50%, 더 바람직하게는 적어도 70% 의 전체 애노드 요소 표면적의 표면적 퍼센트를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 복수의 관통 도관들은 제 1 애노드 요소 표면의 수선에 대해 0°내지 80°, 바람직하게는 10°내지 60°, 더 바람직하게는 25°내지 50°, 또는 0°의 각도를 갖는 직선 형태로 제 1 애노드 요소를 관통한다. 제 1 애노드 요소의 관통 도관들은 일반적으로, 둥근, 바람직하게는 타원형 단면, 및/또는 긴타원형 (oblong) 구멍의 단면을 포함할 수 있고, 바람직하게는 긴타원형 구멍은 제 1 애노드 요소의 중심부로부터 외측으로의 배향을 갖는다.
제 1 또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소는 제 1 또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 캐리어 요소 및 상기 적어도 제 1 애노드 요소를 관통하는 관통하는 적어도 하나의 체결 요소를 포함한다. 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소에 하나 초과의 애노드 요소 및/또는 하나 초과의 애노드 세그먼트가 제공되는 경우, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 각 애노드 요소 및/또는 애노드 세그먼트를 위해 적어도 하나의 체결 요소가 개별적으로 제공되는 것이 의도될 수 있다. 또한, 본 발명의 의미에서, 이 체결 요소들이 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 하나의 애노드 요소 및/또는 하나의 애노드 세그먼트의 전기 접촉 요소들을 동시에 제공하는 것이 의도될 수 있다.
일 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 복수의 관통 도관들은 제 1 애노드 요소의 중심부 주위의 동심원들 형태로 제 1 애노드 요소의 표면에 배치되고; 그리고/또는 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 복수의 관통 도관들은 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위의 동심원들 형태로 상기 제 1 캐리어 요소의 표면에 배치된다.
각진, 바람직하게는 다각형, 예컨대 직사각형, 사각형 또는 삼각형, 또는 둥글고 각진 구성 요소들의 혼합물, 예컨대 반원형의, 제 2 디바이스 요소의 처리되는 기판의 경우에, 제 2 디바이스 요소의 처리되는 상기 기판의 에지들과 코너들뿐만 아니라 충분하고 효과적인 입사 체적 유동을 확장하기 위해, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 및/또는 제 1 애노드 요소에 상기한 동심원들의 관통 도관들 외에 특정 관통 도관들을 추가하는 것이 유리하고, 특히 이 추가적인 관통 도관들은 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 및/또는 제 1 애노드 요소의 중심부에 대해 점대칭으로 각각 배치된다.
일 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 복수의 관통 도관들은, 캐리어 요소 표면의 수선에 대해 10°내지 60°, 바람직하게는 25°내지 50°의 각도를 갖는 직선 형태로 제 1 캐리어 요소를 관통한다.
다른 실시형태에서, 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위의 동심원 내부의 관통 도관들은, 바람직하게는 상기 동심원의 부분들을 포함하는, 상이한 각도들을 포함하고, 각 제 2 관통 도관이 캐리어 요소 표면의 수선에 관하여 각각의 이전의 관통 도관의 대각 (opposite angle) 을 포함하고, 더 바람직하게는, 동심원의 각 제 2 관통 도관이 캐리어 요소 표면의 수선에 관하여 각각의 이전의 관통 도관의 대각을 포함하고; 그리고/또는 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위에 가깝게 배치된 제 1 동심원 내부의 관통 도관들이, 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위의 제 1 동심원보다 더 외부에 있는 적어도 제 2 동심원 내부의 관통 도관들보다 더 작은 각도들을 포함하고, 바람직하게는 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들의 더 외부의 모든 동심원들 내부의 관통 도관들이 더 큰 각도, 특히 모두 동일한 더 큰 각도를 포함한다. 제 1 캐리어 요소의 관통 도관은 일반적으로 둥근, 바람직하게는 원형 단면을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 복수의 관통 도관들은, 캐리어 요소 표면의 수선에 대해 10°내지 60°, 바람직하게는 25°내지 50°의 각도를 갖는 직선 형태로 상기 제 1 캐리어 요소를 관통하고, 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들에 반대되는 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 상기 관통 도관들의 각도들은 동일하거나 상이한, 바람직하게는 동일하다.
놀랍게도, 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들에 반대되는 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어의 관통 도관들의 각도가 동일하다면, 처리되는 기판의 막힌 구멍들의 충전이 가장 효과적으로 작용하는 반면, 상기 각도가 상이하다면, 얻어지는 충전이 나빠질 수 있고, 상기 각도들의 최대 차에서 충전이 최악이라는 것이 밝혀졌다.
일 실시형태에서, 캐리어 요소 표면의 수선에 대해 10°내지 60°, 바람직하게는 25°내지 50°의 각도를 갖는 직선 형태로 제 1 캐리어 요소를 관통하는 복수의 관통 도관들을 포함하는, 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 및 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 쌍방은, 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 복수의 관통 도관들이 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 복수의 관통 도관들과 동일하게 또는 상이하게 분포되도록 수직 방식으로 서로 평행하게 배치되고; 그리고/또는 제 1 디바이스 요소 및 제 3 디바이스 요소는, 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들에 대한 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들의 특정 배향을 설정하도록 수직 배치의 평행 평면의 내부에서 서로에 대해 회전된다.
놀랍게도, 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들이 원형 단면을 포함하고 각 제 1 애노드 요소의 관통 도관들이 긴타원형 단면을 포함하고, 긴타원형 구멍들이 제 1 애노드 요소의 중심부로부터 외측으로의 배향을 갖는 것이 특히 유리하다고 밝혀졌다. 그러한 기하학적 배치는, 전방에 놓인 제 1 애노드 요소의 하측에서 제 1 캐리어 요소의 관통 도관을 떠나고, 제 1 애노드 요소의 똑바른 긴타원형 구멍 (0°의 각도) 을 지나고, 마지막으로 제 1 애노드 요소의 긴타원형 구멍에서 유출하여, 처리되는 기판의 표면에 도달하는 처리 용액의 체적 유동이 발생될 수 있다는 이점을 제공한다. 여기서, 처리 용액의 체적 유동은 캐리어 요소 표면의 수선에 대해 평행하거나 수직하지 않은 처리되는 기판의 표면에 도달한다.
더 바람직한 대안적인 실시형태에서, 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소는 적어도 제 1 애노드 요소로 향하는 전방 표면에 복수의 돌출부들을 더 포함하고; 상기 돌출부들은, 바람직하게는 제 1 캐리어 요소의 돌출부들의 표면들이 제 1 애노드 요소의 표면과 정렬되도록, 제 1 애노드 요소의 관통 도관들에 끼워맞춰지고; 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들은 전체 돌출부들을 통해 선형으로 연장된다.
그러한 돌출부들은, 처리 용액의 소스로부터 나오는 유체 유동이 전방에 놓인 제 1 애노드 요소의 상측에서 제 1 캐리어 요소의 관통 도관을 이제 떠날 수 있다는 이점을 제공한다. 그러므로, 제 1 애노드 요소는 돌출부들이 정확하게 끼워 맞춰질 수 있도록 제 1 캐리어 요소의 돌출부들의 개별 형태로 관통 도관들을 포함하여야 한다.
따라서, 처리 용액의 체적 유동은 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소의 최종 표면을 직접 나오고, 캐리어 요소 표면의 수선에 대해 평행하거나 수직하지 않은 처리되는 기판의 표면에 도달한다. 이는, 그러한 돌출부가 부존재하는 경우에서보다 각각의 제 1 애노드 요소의 관통 도관들의 크기와 치수가 더 작게 선택될 수 있다는 사실로 인해 특히 유리하다. 결과적으로, 그러한 돌출부들을 이용함으로써, 애노드 표면의 손실이 감소될 수 있고, 이상적으로는 최소화될 수 있다.
다른 이점은, 제 1 애노드 요소의 관통 도관들의 측벽에 의한 처리 용액의 체적 유동의 이른바 "재순환 영역" 의 감소가 없다는 것이다. 용액의 체적 유동은 부분적으로 역류하여 자신의 체적 유동을 연장되게 하는데 기여하고 연장 방향으로 집중된 채 유지된다는 것이 종래 기술에 일반적으로 알려져 있다. 제 1 애노드 요소의 관통 도관들의 측벽과 같은 방해물이 처리 용액의 체적 유동의 재순환 영역을 방해한다면, 체적 유동은 집중되지 않게 되고 널리 퍼질 수 있어서, 처리되는 기판의 표면에 규정되지 않게 도달할 수 있다. 이는 오로지, 제 1 애노드 요소들의 관통 도관들의 크기와 치수의 큰 증가 (이는 부정적으로는 요구되는 애노드 표면의 큰 손시로 이어질 수 있다) 에 의해 또는 제 1 애노드 요소의 상부 표면이 돌출부들의 상부 표면과 정렬되도록 상기 돌출부들을 적용함으로써 극복될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 그러한 디바이스를 사용하여, 기판상의 수직방향 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막을 위한 방법으로서,
i) 그러한 디바이스를 제공하는 단계로서, 상기 디바이스는 적어도 제 1 디바이스 요소 및 제 2 디바이스 요소를 포함하고, 디바이스 요소들은 수직 방식으로 서로 평행하게 배치되고, 제 1 디바이스 요소는 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고, 제 2 디바이스 요소는 처리될 적어도 제 1 기판을 수용하도록 되어 있는 적어도 제 1 기판 홀더를 포함하고, 상기 적어도 제 1 기판 홀더는 처리될 적어도 제 1 기판을 수용한 후에 그의 외부 프레임을 따라 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 적어도 제 1 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소와 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 인, 상기 디바이스를 제공하는 단계,
ⅱ) 제 1 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 애노드 표면으로 향하는, 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더에 의해 수용된 처리될 적어도 제 1 기판의 측에 대해, 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들 및 제 1 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 후속하는 관통 도관들을 통해 처리 용액의 체적 유동을 보내는 단계, 및
ⅲ) 처리될 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 두 방향으로 제 2 디바이스 요소를 이동시키는 단계로서, 처리될 적어도 제 1 기판이 이동되는 두 방향은 서로 직교하고, 그리고/또는 기판은 진동 방식으로 이동되는, 바람직하게는 처리될 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 원형 경로로 이동되는, 상기 제 2 디바이스 요소를 이동시키는 단계
를 포함하는 방법에 의해 또한 해결된다.
본 발명에서, 처리 용액의 유입 유동이, 가능하다면, 먼저 제 1 및/또는 제 3 디바이스 요소 쌍방의 적어도 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들을 통해 그리고 다음으로 적어도 제 1 애노드 요소의 관통 도관들을 통해 동일한, 또는 적어도 비교적 유사한 체적 유동 및 체적 유동 속도를 갖는 제 2 디바이스 요소의 처리되는 기판의 표면에 도달하는 일정한 체적 유동을 보장하기 위해 모두 동일한, 또는 적어도 비교적 유사한 압력으로 적어도 제 1 캐리어 요소의 후방측에서 관통 도관들의 개구들에 도달하는 것이 유리하다고 밝혀졌다.
본 방법의 바람직한 실시형태에서, 상기 방법은,
단계 i) 에서, 다른 제 3 디바이스 요소가 제공되고, 제 2 디바이스 요소는 제 1 디바이스 요소와 제 3 디바이스 요소 사이에 배치되고, 상기 제 3 디바이스 요소는, 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고, 적어도 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소와 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 이고,
단계 ⅱ) 에서, 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 애노드 표면으로 향하는, 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더에 의해 수용된 처리될 적어도 제 1 기판의 측에 대해, 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들 및 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 후속하는 관통 도관들을 통해 처리 용액의 제 2 체적 유동이 보내지고,
단계 ⅲ) 에서, 제 2 디바이스 요소는 처리될 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 두 방향으로 제 1 디바이스 요소와 제 3 디바이스 요소 사이에서 이동되고, 처리될 적어도 제 1 기판이 이동되는 두 방향은 서로 직교하고, 그리고/또는 기판은 진동 방식으로 이동되는, 바람직하게는 처리될 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 원형 경로로 이동되는 것을 특징으로 한다.
상기 방법의 다른 이점은, 처리되는 기판의 구멍들을 근접 상호연결하는 브리지 형성 프로세스 (높은 전류 밀도 [9 Adm2] 및 체적 유동 속도; 제 1 전해질) 또는 예컨대 그러한 브리즈 형성 프로세스에 의해 생성되는 막힌 구멍의 충전 프로세스 (더 낮은 전류 밀도 [5 Adm2] 및 체적 유동 속도; 제 2 전해질) 를 촉진하도록, 전해질 체적 유동 속도와 전류 밀도를 조절 및/또는 제어하고 그리고/또는 전해질을 선택하는 가능성이다.
따라서, 본 발명은, 기판상의 수직방향 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막을 위한 디바이스; 및 그러한 디바이스를 사용하여 종래 기술의 상기한 단점들을 성공적으로 극복하는 방법을 제공하는 문제를 다룬다.
이하의 비제한적인 예들은, 제 1 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소가 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소에 의해 완전히 둘러싸이고, 제 1 캐리어 요소와 제 1 애노드의 상부 에지들이 정렬되도록 상기 제 1 애노드 요소 쪽으로 향하는 상기 제 1 캐리어 요소의 측이 상기 제 1 애노드 요소를 취하는 공동을 갖는, 본 발명의 바람직한 실시형태를 보여주기 위해 제공된다.
이제 도면들을 참조하여 보면, 도 1 은, 제 1 애노드 요소 (15) 의 제 1 애노드 세그먼트 (2), 제 1 애노드 요소 (15) 의 제 2 애노드 세그먼트 (3), 및 제 1 애노드 요소 (15) 의 상기 제 1 및 제 2 애노드 세그먼트 (2, 3) 사이의 중간 스페이싱 (4) 을 포함하는 바람직한 실시형태의 제 1 또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소 (15) 의 개략적인 정면도를 보여준다.
또한, 도 1 은, 제 1 애노드 세그먼트 (2) 의 내부에, 제 1 애노드 요소 (15) 의 제 1 애노드 세그먼트 (2) 의 4 개의 상이한 체결 및 전기 접촉 요소들 (5) 을 보여주고, 제 1 애노드 요소 (15) 의 제 2 애노드 세그먼트 (3) 의 내부에, 6 개의 상이한 체결 및 전기 접촉 요소들 (6) 이 도시되어 있다. 이로써, 이 4 개의 상이한 체결 및 전기 접촉 요소들 (6) 은 제 1 애노드 요소 (15) 의 원형의 제 2 애노드 세그먼트 (3) 의 외측에 위치되는데, 인가된 전기장의 방해와 같은 여러 단점으로 인해 본 발명의 더 바람직한 실시형태에서 반드시 그렇게 되어야 하는 것은 아니다. 그렇지만, 도 1 에 도시된 제 1 애노드 요소 (15) 는 본 발명의 주 목적을 실현하는데 성공적으로 적용되었다.
부가적으로, 도 1 은 제 1 애노드 요소 (15) 의 제 1 애노드 세그먼트 (2) 의 복수의 관통 도관들 (7) 을 보여주는데, 이 관통 도관들은 제 1 애노드 요소 (15) 의 중심부 주위에 원형으로 배치되어 있다. 관통 도관들은 긴타원형 구멍의 단면을 포함하고, 긴타원형 구멍들은 제 1 애노드 요소의 중심부로부터 외측으로의 배향을 갖고 있다. 제 1 애노드 요소 (15) 의 최외부 애노드 영역 (9) (이 경우에는 제 2 애노드 세그먼트 (3) 와 동일함) 뿐만 아니라 제 1 애노드 요소 (15) 의 제 1 애노드 세그먼트 (2) 의 중심부 (8) 는 어떠한 관통 도관도 포함하지 않는다.
도 2 는, 제 1 캐리어 요소 (10) 의 중심부 주위에 점대칭으로 원형으로 배치된 관통 도관들 (11), 및 체적 요소들 (12) 을 포함하는 바람직한 실시형태의 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 (10) 의 개략적인 후면도를 보여준다. 상기 관통 도관들은 원형 단면을 포함한다. 또한, 제 1 애노드 요소의 제 2 애노드 세그먼트 (6') 의 체결 및 전기 접촉 요소들뿐만 아니라 타측 (캐리어 요소 (10) 의 전방 측) 에 있을 수 있는 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트의 체결 및 전기 접촉 요소들 (5') 을 볼 수 있다. 상기 제 1 캐리어 요소 (10) 의 후방측의 중심부가 관통 도관을 갖지 않고, 자연적으로 전방측 (본 도면에는 도시 안 됨) 에 제 1 캐리어 요소 (10) 의 공동 내에 위치되는 인접한 제 1 애노드 요소의 중심부에 관통 도관이 부존재한다는 것을 언급하는 것도 또한 가치가 있다.
도 3 은, 제 1 캐리어 요소 (10') 의 체결 요소들 (12') 및 제 1 또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 (10') 내부의 공동 (13) 을 포함하는 바람직한 실시형태의 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 (10') 의 관통 도관들 (11') 의 일 가능한 분포의 개략도이고, 상기 공동은 제 1 애노드 요소의 제 1 캐리어 요소 (10') 의 상부 에지들이 정렬되도록 제 1 애노드 요소를 취하기에 적합하다. 또한, 도 3 은 제 1 캐리어 요소 표면의 수선 (14) 을 보여주는데, 이는 상기 수선 (14) 에 대한 제 1 캐리어 요소 (10') 의 관통 도관들 (11') 의 각도를 측정하기 위해 취해진다. 이 관통 도관들 (11') 이 캐리어 요소 (10') 의 중심부에 가장 가까운 위치에서 30°의 각도를 갖고 더 외부의 다른 관통 도관들 (11) 이 40°의 각도를 갖고 있음이 명확히 드러나 있다. 그렇지만, 이는 캐리어 요소 (10') 의 단면을 보여주므로, 특히 캐리어 요소 (10') 의 중심부 주위에 원형으로 배치된 각각의 다음의 관통 도관 (11') (도 3 에 도시 안 됨) 이 도 3 에 도시된 관통 도관들 (11') 에 관하여 동일한 또는 상이한 각도를 가질 수도 있다는 것에 유의해야 한다.
도 4 및 도 5 는, 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트 (2', 2") 및 제 2 애노드 세그먼트 (3', 3") 를 포함하고 제 1 애노드 요소의 상기 제 1 애노드 세그먼트 (2', 2") 와 제 2 애노드 세그먼트 (3', 3") 사이에 중간 스페이싱 (4', 4") 을 갖는 바람직한 실시형태의 제 1 또는 제 3 디바이스 요소 (1, 1') 쌍방의 제 1 캐리어 요소 (10", 10"') 와 함께 제 1 애노드 요소의 정면도 및 사시도를 보여준다. 또한, 도 4 및 도 5 는 제 1 애노드 세그먼트 (2', 2") 의 체결 및 전기 접촉 요소들 (5", 5"') 및 제 1 애노드 요소의 제 2 애노드 세그먼트 (3', 3") 의 체결 및 전기 접촉 요소들 (6", 6"') 을 보여준다.
도 4 는 제 1 캐리어 요소 (10") 의 관통 도관들 (11") 을 또한 보여주는데, 이 관통 도관들은 제 1 애노드 세그먼트 (2') 뒤에 위치되고, 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트 (2') 의 관통 도관들 (7') 내부에 교호 순서로 보일 수 있다. "교호 순서" 라는 표현은, 제 1 캐리어 요소 (10") 의 중심부 주위의 동심원 내부의 각각의 제 2 관통 도관 (11") 이 캐리어 요소 표면의 수선에 관하여 각각의 이전의 관통 도관 (11") 의 대각을 포함한다는 것을 의미한다. 이에 반대되게 도 5 는 오로지 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트 (2") 의 관통 도관들 (7") 을 보여준다.
도 4 및 도 5 는 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트 (2', 2") 의 관통 도관 (7', 7") 을 갖지 않는 중심부 (8', 8"), 및 관통 도관을 갖지 않는 제 1 애노드 요소의 최외부 애노드 영역 (9', 9") (이 경우, 제 2 애노드 세그먼트 (3', 3") 와 동일함) 을 또한 보여준다. 마지막으로, 제 1 캐리어 요소 (10", 10"') 의 체결 요소들 (12", 12"') 이 존재한다. 본 발명의 이 실시형태에서, 제 1 애노드 세그먼트 (7', 7") 의 관통 도관들의 최외부 원은, 심지어 제 1 애노드 요소의 최외부 영역 (이 경우, 제 2 애노드 세그먼트 (3', 3")) 이 특히 제 1 캐리어 요소 (10", 10"') 에 의해 적어도 부분적으로 또는 본 발명의 이 바람직한 실시형태에서처럼 완전히 둘러싸인 제 1 애노드 요소의 에지들까지의 처리 용액의 입사 체적 유동으로 이어지도록 갈바닉 금속, 특히 구리 성막을 적절하게 그리고 성공적으로 수행하는 것을 보장하기 위해, 처리 용액의 입사 체적 유동을 발생시키고 그리고/또는 긍정적으로 영향을 미치려는 목적에 기여한다.
도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 바람직한 실시형태의 관통 도관들 (17, 17') 의 균질한 (도 6a) 또는 불균질한 (도 6b) 분포를 갖는 마스킹 요소 (16, 16') 의 정면도를 보여준다. 또한, 도 6a 및 도 6b 는 마스킹 요소의 체결 요소들 (18, 18') 을 보여준다.
도 7a 및 도 7b 는 복수의 돌출부들 (19) 을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 1 또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 (10"") 의 정면도 및 사시도를 보여준다. 도 7a 및 도 7b 는 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트와 제 2 애노드 세그먼트 사이의 중간 스페이싱 (4"') 을 또한 보여준다 (상기 바람직한 제 1 캐리어 요소의 전방 표면을 더 잘 나타내기 위해 애노드 세그먼트들을 이 도면들에 포함시키지 않음). 또한, 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트를 위한 체결 요소들과 전기 접촉 요소들 (5""), 및 제 1 애노드 요소의 제 2 애노드 세그먼트의 체결 요소들과 전기 접촉 요소들 (6"") 이 존재한다. 따라서, 제 1 캐리어 요소 (10"") 는 복수의 관통 도관들 (11"') , 여러 체결 요소들 (12""), 및 공동 (13') 을 포함한다. 도 7c 는 복수의 돌출부들 (19) 을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 1 캐리어 요소 (10"") 의 도 7b 의 사시도의 일부를 확대하여 보여준다.
여기서 묘사된 실시형태들은 단지 모범적인 것이고, 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 사상 내지 범위를 벗어남이 없이 많은 변형 및 수정을 할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 위에서 논의된 것을 포함하여 그러한 모든 변형 및 수정은, 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 바와 같이 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
1, 1' 제 1 또는 제 3 디바이스 요소
2, 2', 2" 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트
3, 3', 3" 제 1 애노드 요소의 제 2 애노드 세그먼트
4, 4', 4", 4"' 제 1 애노드 요소의 제 1 및 제 2 애노드 세그먼트 사이의 중간 스페이싱
5, 5', 5", 5"', 5"" 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트의 체결 요소 및 전기 접촉 요소
6, 6', 6", 6"', 6"" 제 1 애노드 요소의 제 2 애노드 세그먼트의 체결 요소 및 전기 접촉 요소
7, 7', 7" 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트의 관통 도관
8, 8', 8" 제 1 애노드 요소의 제 1 애노드 세그먼트 중의 관통 도관이 없는 중심부
9, 9', 9" 관통 도관이 없는 제 1 또는 제 3 디바이스 요소의 제 2 애노드 요소의 최외부 애노드 영역
10, 10', 10", 10"', 10"" 제 1/제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소
11, 11', 11", 11"' 제 1 캐리어 요소의 관통 도관
12, 12', 12", 12"', 12"" 제 1 캐리어 요소의 체결 요소
13, 13' 제 1 캐리어 요소 내부의 공동
14 제 1 캐리어 요소 표면의 수선 (perpendicular)
15 애노드 요소
16, 16' 마스킹 요소
17, 17' 마스킹 요소의 관통 도관
18, 18' 마스킹 요소의 체결 요소
19 제 1 캐리어 요소의 돌출부

Claims (15)

  1. 기판상의 수직방향 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막 (deposition) 을 위한 디바이스로서,
    상기 디바이스는 적어도 제 1 디바이스 요소 및 제 2 디바이스 요소를 포함하고, 디바이스 요소들은 수직 방식으로 서로 평행하게 배치되고, 상기 제 1 디바이스 요소는 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고,
    상기 제 2 디바이스 요소는 처리될 적어도 제 1 기판을 수용하도록 되어 있는 적어도 제 1 기판 홀더를 포함하고, 상기 적어도 제 1 기판 홀더는 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 수용한 후에 그의 외부 프레임을 따라 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 적어도 부분적으로 둘러싸고,
    상기 적어도 제 1 디바이스 요소의 상기 제 1 애노드 요소와 상기 제 2 디바이스 요소의 상기 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 인, 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    처리될 상기 적어도 제 1 기판은 둥글거나, 바람직하게는 원형이거나, 또는 각지거나, 바람직하게는 직사각형, 정사각형 또는 삼각형과 같은 다각형이거나, 또는 반원형과 같은, 둥글고 각진 구성 요소들의 혼합물이고; 그리고/또는
    처리될 상기 적어도 제 1 기판은, 둥근 구성의 경우에는, 50 ㎜ 내지 1000 ㎜, 바람직하게는 100 ㎜ 내지 700 ㎜, 더 바람직하게는 120 ㎜ 내지 500 ㎜ 의 직경을 갖거나, 또는 각진 구성, 바람직하게는 다각형 구성의 경우에는, 10 ㎜ 내지 1000 ㎜, 바람직하게는 25 ㎜ 내지 700 ㎜, 더 바람직하게는 50 ㎜ 내지 500 ㎜ 의 측 길이 (side length) 를 갖고; 그리고/또는
    처리될 상기 적어도 제 1 기판은 인쇄 회로 기판, 인쇄 회로 포일, 반도체 웨이퍼, 태양 전지, 광전지, 또는 모니터 셀 (monitor cell) 인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디바이스는 제 3 디바이스 요소를 더 포함하고, 상기 제 3 디바이스 요소는, 상기 제 2 디바이스 요소가 상기 제 1 디바이스 요소와 상기 제 3 디바이스 요소 사이에 배치되도록 상기 제 1 디바이스 및 제 2 디바이스 요소에 평행한 수직 방식으로 배치되고,
    상기 제 3 디바이스 요소는, 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고,
    상기 적어도 제 3 디바이스 요소의 상기 제 1 애노드 요소와 상기 제 2 디바이스 요소의 상기 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소는 복수의 관통 도관들을 갖는 마스킹 요소를 더 포함하고,
    상기 마스킹 요소는 상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 애노드 요소에, 그리고 바람직하게는 상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 적어도 제 1 캐리어 요소에 또한 탈착가능하게 연결되고,
    상기 마스킹 요소의 표면에서의 상기 복수의 관통 도관들의 분포가 균질하거나 불균질한 것을 특징으로 하는 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소는 상기 적어도 제 1 애노드 요소로 향하는 전방 표면에 복수의 돌출부들을 더 포함하고,
    상기 돌출부들은, 바람직하게는 상기 제 1 캐리어 요소의 돌출부들의 표면들이 상기 제 1 애노드 요소의 표면과 정렬되도록, 상기 제 1 애노드 요소의 관통 도관들에 끼워맞춰지고,
    상기 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들은 전체 돌출부들을 통해 선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 처리될 기판의 처리되는 측에 평행한 방향에서 일측의 상기 제 2 디바이스 요소와 타측의 상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 상기 제 3 디바이스 요소 사이에 상대 운동을 발생시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소는 적어도 2 개의 세그먼트들을 포함하고, 각 애노드 요소 세그먼트는 서로 별개로 전기 제어 및/또는 조절될 수 있고; 그리고/또는
    애노드 세그먼트, 바람직하게는 최외부 애노드 세그먼트, 및/또는 애노드 세그먼트 내부의, 바람직하게는 최외부 애노드 세그먼트 내부의 외부 영역, 및/또는 상기 제 1 애노드 요소의 중심부 주위의 영역이 관통 도관을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 상기 복수의 관통 도관들은, 제 1 애노드 요소 표면의 수선 (perpendicular) 에 대해 0°내지 80°, 바람직하게는 10°내지 60°, 더 바람직하게는 25°내지 50°, 또는 0°의 각도를 갖는 직선 형태로 상기 제 1 애노드 요소를 관통하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 상기 복수의 관통 도관들은 상기 제 1 애노드 요소의 중심부 주위의 동심원들 형태로 상기 제 1 애노드 요소의 표면에 배치되고; 그리고/또는
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 상기 복수의 관통 도관들은 상기 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위의 동심원들 형태로 상기 제 1 캐리어 요소의 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 상기 복수의 관통 도관들은, 캐리어 요소 표면의 수선에 대해 10°내지 60°, 바람직하게는 25°내지 50°의 각도를 갖는 직선 형태로 상기 제 1 캐리어 요소를 관통하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위의 동심원 내부의 관통 도관들은, 바람직하게는 상기 동심원의 부분들을 포함하는, 상이한 각도들을 포함하고, 각 제 2 관통 도관이 캐리어 요소 표면의 수선에 관하여 각각의 이전의 관통 도관의 대각 (opposite angle) 을 포함하고, 더 바람직하게는, 동심원의 각 제 2 관통 도관이 상기 캐리어 요소 표면의 수선에 관하여 각각의 이전의 관통 도관의 대각을 포함하고; 그리고/또는
    상기 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위에 가깝게 배치된 제 1 동심원 내부의 관통 도관들이, 상기 제 1 캐리어 요소의 중심부 주위의 상기 제 1 동심원보다 더 외부에 있는 적어도 제 2 동심원 내부의 관통 도관들보다 더 작은 각도들을 포함하고, 바람직하게는 상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들의 더 외부의 모든 동심원들 내부의 관통 도관들이 더 큰 각도, 특히 모두 동일한 더 큰 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스 요소 및/또는 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 상기 복수의 관통 도관들은, 캐리어 요소 표면의 수선에 대해 10°내지 60°, 바람직하게는 25°내지 50°의 각도를 갖는 직선 형태로 상기 제 1 캐리어 요소를 관통하고,
    상기 제 3 디바이스 요소의 상기 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들에 반대되는 상기 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 상기 관통 도관들의 각도들은 동일하거나 상이한, 바람직하게는 동일한 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    캐리어 요소 표면의 수선에 대해 10°내지 60°, 바람직하게는 25°내지 50°의 각도를 갖는 직선 형태로 제 1 캐리어 요소를 관통하는 복수의 관통 도관들을 포함하는, 상기 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 및 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소 쌍방은, 상기 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 상기 복수의 관통 도관들이 상기 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 상기 복수의 관통 도관들과 동일하게 또는 상이하게 분포되도록 수직 방식으로 서로 평행하게 배치되고; 그리고/또는
    상기 제 1 디바이스 요소 및 제 3 디바이스 요소는, 상기 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들에 대한 상기 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들의 특정 배향을 설정하도록 수직 배치의 평행 평면의 내부에서 서로에 대해 회전되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 디바이스를 사용하여, 기판상의 수직방향 갈바닉 금속, 바람직하게는 구리 성막을 위한 방법으로서,
    i) 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 디바이스를 제공하는 단계로서, 상기 디바이스는 적어도 제 1 디바이스 요소 및 제 2 디바이스 요소를 포함하고, 디바이스 요소들은 수직 방식으로 서로 평행하게 배치되고, 상기 제 1 디바이스 요소는 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고, 상기 제 2 디바이스 요소는 처리될 적어도 제 1 기판을 수용하도록 되어 있는 적어도 제 1 기판 홀더를 포함하고, 상기 적어도 제 1 기판 홀더는 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 수용한 후에 그의 외부 프레임을 따라 처리될 상기 적어도 제 1 기판을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 적어도 제 1 디바이스 요소의 상기 제 1 애노드 요소와 상기 제 2 디바이스 요소의 상기 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 인, 상기 디바이스를 제공하는 단계,
    ⅱ) 상기 제 1 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 애노드 표면으로 향하는, 상기 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더에 의해 수용된 처리될 적어도 제 1 기판의 측에 대해, 상기 제 1 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들 및 상기 제 1 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 후속하는 관통 도관들을 통해 처리 용액의 체적 유동 (volume flow) 을 보내는 (conducting) 단계, 및
    ⅲ) 처리될 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 두 방향으로 상기 제 2 디바이스 요소를 이동시키는 단계로서, 처리될 상기 적어도 제 1 기판이 이동되는 상기 두 방향은 서로 직교하고, 그리고/또는 상기 기판은 진동 방식으로 이동되는, 바람직하게는 처리될 상기 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 원형 경로로 이동되는, 상기 제 2 디바이스 요소를 이동시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    단계 i) 에서, 다른 제 3 디바이스 요소가 제공되고, 상기 제 2 디바이스 요소는 상기 제 1 디바이스 요소와 상기 제 3 디바이스 요소 사이에 배치되고, 상기 제 3 디바이스 요소는, 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 애노드 요소 및 복수의 관통 도관들을 갖는 적어도 제 1 캐리어 요소를 포함하고, 상기 적어도 제 1 애노드 요소 및 상기 적어도 제 1 캐리어 요소는 서로 확고하게 연결되고, 상기 적어도 제 3 디바이스 요소의 상기 제 1 애노드 요소와 상기 제 2 디바이스 요소의 상기 적어도 제 1 기판 홀더 사이의 거리가 2 내지 15 ㎜ 이고,
    단계 ⅱ) 에서, 상기 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 애노드 표면으로 향하는, 상기 제 2 디바이스 요소의 적어도 제 1 기판 홀더에 의해 수용된 처리될 적어도 제 1 기판의 측에 대해, 상기 제 3 디바이스 요소의 제 1 캐리어 요소의 관통 도관들 및 상기 제 3 디바이스 요소의 제 1 애노드 요소의 후속하는 관통 도관들을 통해 처리 용액의 제 2 체적 유동이 보내지고,
    단계 ⅲ) 에서, 상기 제 2 디바이스 요소는 처리될 상기 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 두 방향으로 상기 제 1 디바이스 요소와 상기 제 3 디바이스 요소 사이에서 이동되고, 처리될 상기 적어도 제 1 기판이 이동되는 상기 두 방향은 서로 직교하고, 그리고/또는 상기 기판은 진동 방식으로 이동되는, 바람직하게는 처리될 상기 적어도 제 1 기판의 처리된 측에 평행한 원형 경로로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
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