KR20230113236A - 웨이퍼 부착을 감소시키기 위해 통합된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부 - Google Patents

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Abstract

전기도금 동안 웨이퍼들을 홀딩하고, 시일링하고, 그리고 웨이퍼들에 전력을 제공하기 위한 전기도금 컵들이 개시되고, 전기도금 컵은 컵 하단부, 탄성중합체 립시일, 및 전기적 콘택트 엘리먼트를 포함한다. 컵 하단부는 복수의 쓰루홀들을 갖는 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함할 수 있다. 탄성중합체 립시일은 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면에 바로 부착되고, 복수의 쓰루홀들을 충진하고, 그리고 컵 하단부의 내측 에지를 둘러쌀 수 있다. 일부 구현예들에서, 이는 웨이퍼 부착 효과들을 완화시킬 수 있다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부는 탄성중합체 립시일과 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 간의 접착을 촉진하도록 처리될 수도 있다.

Description

웨이퍼 부착을 감소시키기 위해 통합된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부{INTEGRATED ELASTOMERIC LIPSEAL AND CUP BOTTOM FOR REDUCING WAFER STICKING}
본 개시는 집적 회로들을 위한 다마신 상호접속부들 및 집적 회로 제조 동안 사용되는 전기도금 장치들의 형성에 관련된다.
전기도금은 전도성 금속의 하나 이상의 층들을 증착하기 위해 IC (integrated circuit) 제조시 사용된 일반적인 기법이다. 이는 일부 제조 프로세스들에서, 다양한 기판 피처들 사이에 1 이상의 레벨들의 구리 상호접속부들을 증착하도록 사용된다. 전기도금을 위한 장치는 통상적으로 전해액을 담기 위한 챔버 (때때로 도금 욕이라고 함) 및 전기도금 동안 반도체 기판을 홀딩하도록 설계된 기판 홀더를 포함하는 전기도금 셀을 포함한다. 일부 설계들에서, 웨이퍼 홀더는 기판 주변부가 "컵"이라고 하는 구조체에 대고 놓이는 "클램쉘" 구조를 갖는다.
전기도금 장치의 동작 동안, 반도체 기판은 적어도 기판의 도금 표면이 전해액에 노출되도록 도금 욕 내에 잠기게 된다. 기판 표면과 확립된 하나 이상의 전기적 콘택트들이 전기도금 셀을 통해 전류를 구동하고 전해액 내에서 이용가능한 금속 이온들로부터 기판 표면 상에 금속을 증착하도록 채용된다. 통상적으로, 전기적 콘택트 엘리먼트들은 기판과 전류 소스로서 작용하는 버스 바 사이에 전기적 접속을 형성하도록 사용된다.
전기도금에서 발생하는 문제는 전기도금 용액의 잠재적으로 부식할 수 있는 특성이다. 따라서, 많은 전기도금 장치에서, 전해액의 누설 및 전기도금 셀의 내측 및 전기도금을 위해 지정된 기판의 측면 이외의 전기도금 장치의 엘리먼트들과의 콘택트를 방지할 목적으로 클램쉘과 기판의 계면에 립시일이 사용된다.
본 개시는 전기도금 동안 웨이퍼를 홀딩하고, 시일링하고, 그리고 웨이퍼에 전력을 제공하기 위한 컵 어셈블리에 관한 것이다. 컵 어셈블리는 웨이퍼를 홀딩하도록 크기가 정해지고 메인 바디부 및 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함하는 컵 하단부를 포함하고, 방사상 내측으로 돌출하는 표면은 복수의 쓰루홀들을 포함한다. 컵 어셈블리는 또한 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 배치된 탄성중합체 립시일을 포함하고, 탄성중합체 립시일은 웨이퍼에 대해 압축될 때, 전기도금 동안 도금 용액이 실질적으로 배제되는 웨이퍼의 주변 영역을 규정하도록 웨이퍼에 대고 시일링하고, 탄성중합체 립시일의 부분들은 복수의 쓰루홀들을 통과한다. 컵 어셈블리는 탄성중합체 립시일 상에 또는 인접하게 배치된 전기적 콘택트 엘리먼트를 더 포함하고, 전기적 콘택트 엘리먼트는 탄성중합체 립시일이 웨이퍼에 대고 시일링할 때 전기적 콘택트 엘리먼트가 전기 도금 동안 웨이퍼에 전력을 제공할 수도 있도록 주변 영역에서 웨이퍼에 콘택트한다.
일부 구현예들에서, 복수의 쓰루홀들을 통과하는 탄성중합체 립시일의 부분들은 또한 컵 하단부의 내측 에지 둘레로 연장한다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일은 방사상 내측으로 돌출하는 표면에 바로 접착되고, 그리고 복수의 쓰루홀들을 통과하는 탄성중합체 립시일의 부분들은 복수의 쓰루홀들을 충진하고 컵 하단부의 내측 에지를 둘러싼다. 일부 구현예들에서, 컵 어셈블리는 탄성중합체 립시일과 방사상 내측으로 돌출하는 표면 사이에 접착제를 더 포함한다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일은 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면의 일부 둘레에 몰딩된다.
본 개시는 전기도금 동안 웨이퍼들을 홀딩하고, 시일링하고, 그리고 웨이퍼들에 전력을 제공하기 위한 컵 어셈블리를 준비하는 방법에 관련된다. 방법은 웨이퍼를 홀딩하도록 크기가 정해지고 메인 바디부 및 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함하는 컵 하단부를 제공하는 단계를 포함하고, 방사상 내측으로 돌출하는 표면은 복수의 쓰루홀들을 포함한다. 방법은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 고정하는 단계를 더 포함하고, 탄성중합체 립시일은, 웨이퍼에 대해 압축될 때, 전기도금 동안 도금 용액이 실질적으로 배제되는 웨이퍼의 주변 영역을 규정하도록 웨이퍼에 대고 시일링하고, 탄성중합체 립시일의 부분들은 복수의 쓰루홀들을 통과한다.
일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일을 고정하는 단계는, 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면의 일부 둘레에, 복수의 쓰루홀들을 포함하는 탄성중합체 립시일의 형상의 몰드를 제공하는 단계, 몰드에 립시일 전구체를 전달하는 단계, 및 립시일 전구체를 탄성중합체 립시일로 변환하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 복수의 쓰루홀들을 통과하는 탄성중합체 립시일의 부분들은 또한 컵 하단부의 내측 에지 둘레에 연장한다. 일부 구현예들에서, 방법은 탄성중합체 립시일을 고정하기 전에, 탄성중합체 립시일과 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 간의 접착을 용이하게 하는 작용제 (agent) 를 사용하여 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 처리하는 단계를 더 포함한다. 일부 구현예들에서, 방법은 탄성중합체 립시일을 고정하기 전에, 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면과 탄성중합체 립시일 간의 접착을 촉진하도록, 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 또는 탄성중합체 립시일에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함한다.
도 1a는 반도체 웨이퍼들을 전기화학적으로 처리하기 위한 웨이퍼 홀딩 및 포지셔닝 장치의 사시도이다.
도 1b는 전기도금 기판 홀더의 단면 개략도를 제공한다.
도 2는 복수의 가요성 핑거들로 이루어진 콘택트 링들을 갖는 클램쉘 어셈블리의 단면 개략도이다.
도 3은 반도체 기판을 전기도금하는 방법을 예시하는 플로우차트이다.
도 4a는 컵 하단부 상의 탄성중합체 립시일로부터 웨이퍼의 제거를 도시하는 단면 개략도이다.
도 4b는 제거 동안 탄성중합체 립시일에 부착하는 웨이퍼를 도시하는 단면 개략도이다.
도 5a는 전기도금 컵 어셈블리의 사시도를 도시한다.
도 5b는 도 5a의 선 5B-5B를 따른 전기도금 컵 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 6a는 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 사시도를 도시한다.
도 6b는 도 6a의 선 6B-6B를 따른 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 7a는 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 측단면를 도시한다.
도 7b는 도 7a의 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 확대도를 도시한다.
도 8a는 탄성중합체 립시일을 고정하기 전에 복수의 쓰루홀들을 갖는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함하는 전기도금 컵 어셈블리의 일부의 상단 사이도를 도시한다.
도 8b는 도 8a의 선 8B-8B를 따른 복수의 쓰루홀들을 갖는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함하는 전기도금 컵 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 9a는 탄성중합체 립시일을 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 사시도를 도시한다.
도 9b는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 포함하는 도 9a의 전기도금 컵 어셈블리의 일부의 상단 사시도를 도시한다.
도 9c는 도 9b의 선 9C-9C를 따른 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 포함하는 전기도금 컵 어셈블리의 단면 개략도를 도시한다.
도 9d는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면의 쓰루홀을 통과하는 탄성중합체 립시일의 도 9c의 확대도를 도시한다.
도 9e는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 포함하는 도 9a의 전기도금 컵 어셈블리의 일부의 하단 사시도를 도시한다.
도 10은 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 형성하는 방법을 예시하는 플로우차트이다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 제공된 개념들의 전체적인 이해를 제공하기 위해 언급된다. 제공된 개념들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 기술된 개념들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다. 일부 개념들이 구체적인 실시예들에 관하여 기술되지만, 이는 이들 실시예들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
본 개시에서, 용어들 "반도체 웨이퍼", "웨이퍼", "기판", "반도체 기판 ", "웨이퍼 기판", "워크피스" 및 "부분적으로 제조된 집적 회로"는 상호교환가능하게 사용된다. 당업자는 용어 "부분적으로 제조된 집적 회로"가 실리콘 웨이퍼 상의 집적 회로 제조의 많은 단계들 중 임의의 단계 동안 실리콘 웨이퍼를 지칭할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 용어들 "전해액", "도금 욕", "욕", 및 "도금 용액"은 상호교환가능하게 사용된다. 이들 용어들은 일반적으로 음극액 (캐소드 챔버 또는 캐소드 챔버 재순환 루프 내에 존재하는 전해액) 또는 양극액 (애노드 챔버 또는 애노드 챔버 재순환 루프 내에 존재하는 전해액) 을 지칭할 수도 있다. 이하의 상세한 기술은 본 개시가 웨이퍼 상에서 구현된다는 것을 가정한다. 그러나, 본 개시는 이렇게 제한되지 않는다. 웨이퍼는 다양한 형상들, 크기들, 및 재료들일 수도 있다. 반도체 웨이퍼들에 더하여, 본 개시의 장점을 취할 수도 있는 다른 워크피스들은 인쇄 회로 기판들 등과 같은 다양한 물품들을 포함한다.
립시일 및 컵 하단부 설계
본 섹션 및 이하의 섹션의 정보는 나중의 섹션들에서 보다 상세히 기술될 바와 같이 통합된 립시일을 포함할 수도 있는 기판 홀더를 포함하는 장치의 일 예를 제공한다.
전기도금 장치의 기판/웨이퍼 홀딩 및 포지셔닝 컴포넌트는 본 명세서에 개시된 다양한 통합된 립시일 및 컵 어셈블리들에 대한 일부 맥락들을 제공하기 위해 도 1a에 제공된다. 구체적으로, 도 1a는 반도체 웨이퍼들을 전기화학적으로 처리하기 위한 웨이퍼 홀딩 및 포지셔닝 장치 (100) 의 사시도를 제공한다. 웨이퍼 홀딩 및 포지셔닝 장치 (100) 는 때때로 "클램쉘 컴포넌트들", 또는 "클램쉘 어셈블리", 또는 단지 "클램쉘"로 지칭되는 웨이퍼 인게이징 컴포넌트들을 포함한다. 클램쉘 어셈블리는 컵 (101) 및 콘 (103) 을 포함한다. 후속하는 도면들에 도시될 바와 같이, 컵 (101) 은 웨이퍼를 홀딩하고 콘 (103) 은 컵에 웨이퍼를 단단히 클램핑한다. 전기도금 프로세스 동안, 반도체 웨이퍼는 컵 (101) 및 콘 (103) 에 의해 지지된다. 본 명세서에 구체적으로 도시된 이들 설계들을 능가하는 다른 컵 및 콘 설계들이 사용될 수 있다. 컵이 웨이퍼가 놓이는 내부 영역을 갖고 콘이 웨이퍼를 제자리에 홀딩하도록 컵에 대고 웨이퍼를 가압하는 것이 공통된 특징이다.
도시된 실시예에서, (컵 (101) 및 콘 (103) 을 포함하는) 클램쉘 어셈블리는 버팀대들 (104) 에 의해 지지되고, 버팀대들 (104) 은 상단 플레이트 (105) 에 연결된다. 이 어셈블리 (101, 103, 104, 및 105) 는 스핀들 (106) 을 통해 상단 플레이트 (105) 에 연결된 모터 (107) 에 의해 구동된다. 모터 (107) 는 장착 브라켓 (미도시) 에 부착된다. 스핀들 (106) 은 도금 동안 클램쉘 어셈블리 내에 홀딩된 웨이퍼 (이 도면에서는 미도시) 의 회전을 유발하는 (모터 (107) 로부터의) 토크를 클램쉘 어셈블리로 전달한다. 스핀들 (106) 내의 공기 실린더 (미도시) 는 또한 컵 (101) 과 콘 (103) 을 인게이지하기 위한 수직 힘을 제공한다. 클램쉘이 디스인게이지될 (disengaged) 때 (미도시), 엔드 이펙터 암을 갖는 로봇이 웨이퍼를 컵 (101) 과 콘 (103) 사이에 삽입할 수 있다. 웨이퍼가 삽입된 후, 콘 (103) 은 컵 (101) 과 인게이징되고, 이는 전해액 용액과 콘택트하도록 노출된 웨이퍼의 일 측면 (다른 측면은 아님) 상에 작업 표면을 남기면서 웨이퍼 홀딩 및 포지셔닝 장치 (100) 내에 웨이퍼를 고정한다 (immobilize).
특정한 실시예들에서, 클램쉘 어셈블리는 스플래싱하는 전해액으로부터 콘 (103) 을 보호하는 스프레이 스커트 (109) 를 포함한다. 도시된 실시예에서, 스프레이 스커트 (109) 는 수직 원주형 슬리브 및 원형 캡 부분을 포함한다. 이격 부재 (110) 는 스프레이 스커트 (109) 와 콘 (103) 사이의 간격을 유지한다.
본 논의의 목적들을 위해, 컴포넌트들 (101 내지 110) 을 포함하는 어셈블리는 "웨이퍼 홀더" (또는 "기판 홀더") (111) 로서 집합적으로 지칭된다. 그러나, "웨이퍼 홀더"/"기판 홀더"의 개념은 대체로 웨이퍼/기판을 인게이지하고 웨이퍼의 운동 및 포지셔닝을 허용하는 컴포넌트들의 다양한 조합들 및 하위-조합들로 확장된다는 것을 주의한다.
틸팅 어셈블리 (미도시) 는 웨이퍼의 도금 용액으로의 기울어진 침지 (편평한 수평 침지와 반대됨) 을 허용하도록 웨이퍼 홀더에 연결될 수도 있다. 플레이트들 및 피봇 조인트들의 구동 메커니즘 및 배열은 일부 실시예들에서 호형 (arc) 경로 (미도시) 를 따라 웨이퍼 홀더 (111) 를 이동시키고, 그 결과, (컵 및 콘 어셈블리를 포함하는) 웨이퍼 홀더 (111) 의 근위 단부 (proximal end) 가 도금 용액에 침지되는 동안 틸팅하도록 사용된다.
또한, 전체 웨이퍼 홀더 (111) 는 액추에이터 (미도시) 를 통해 도금 용액 내로 웨이퍼 홀더의 단부를 침지시키도록 위 또는 아래로 수직으로 리프팅한다. 따라서, 2-컴포넌트 포지셔닝 메커니즘은 전해액 표면에 수직인 궤적을 따르는 수직 운동 및 웨이퍼에 대해 수평 배향 (즉, 전해액 표면에 평행) 으로부터의 편차를 허용하는 틸팅 운동 (기울어진 웨이퍼 침지 능력) 양자를 제공한다.
웨이퍼 홀더 (111) 는 애노드 챔버 (157) 및 도금 용액을 하우징하는 도금 챔버 (117) 를 갖는 도금 셀 (115) 과 함께 사용된다는 것을 주의한다. 애노드 챔버 (157) 는 애노드 (119) (예를 들어, 구리 애노드) 를 홀딩하고 애노드 칸 및 캐소드 칸에 상이한 전해액 화학물질들을 유지하도록 설계된 멤브레인들 또는 다른 분리자들을 포함할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 균일한 전면으로 회전하는 웨이퍼를 향해 상향으로 전해액을 지향시키기 위해 확산기를 채용한다. 특정한 실시예들에서, 플로우 확산기는 HRVA (high resistance virtual anode) 플레이트이고, 이는 절연 재료 (예를 들어 플라스틱) 의 고체 조각으로 이루어지고, 많은 수 (예를 들어 4,000 내지 15,000 개) 의 1차원의 작은 홀들 (직경이 0.01 내지 0.050 인치) 을 갖고 플레이트 위의 캐소드 챔버에 연결된다. 홀들의 총 단면적은 총 투사된 면적의 약 5 ％ 미만이고, 따라서 도금 셀에 상당한 플로우 저항을 도입하여 시스템의 도금 균일성을 개선하는 것을 돕는다. HRVA 플레이트 및 반도체 웨이퍼들을 전기화학적으로 처리하기 위 대응하는 장치의 부가적인 기술은 2012년 11월 13일 허여된 미국 특허 제 8,308,931 호에 제공되고, 이는 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다. 도금 셀은 또한 분리된 전해액 플로우 패턴들을 생성하고 제어하기 위한 분리 멤브레인을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 멤브레인은 억제제들, 가속제들, 또는 다른 유기 도금 첨가제들이 실질적으로 없는 전해액을 담는 애노드 챔버를 규정하도록 채용된다.
도금 셀 (115) 은 또한 도금 셀을 통해 -그리고 도금될 워크피스에 대고- 전해액을 순환시키기 위한 플럼빙 또는 플럼빙 콘택트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도금 셀 (115) 은 애노드 (119) 의 중심의 홀을 통해 애노드 챔버 (157) 의 중심 내로 수직으로 연장하는 전해액 유입 튜브 (131) 을 포함한다. 다른 실시예들에서, 셀은 확산기/HRVA 플레이트 아래의 캐소드 챔버 내로 유체를 도입하는 전해액 유입 매니폴드를 챔버의 주변 벽 (미도시) 에 포함한다. 일부 경우들에서, 유입 튜브 (131) 는 멤브레인 (153) 의 양 측면들 (애노드 측면 및 캐소드 측면) 상에 유출 노즐들을 포함한다. 이 배열은 전해액을 애노드 챔버 및 캐소드 챔버 양자로 전달한다. 다른 실시예들에서, 애노드 챔버 및 캐소드 챔버는 흐름 저항 멤브레인 (153) 에 의해 분리되고, 챔버 각각은 분리된 전해액의 분리된 플로우 사이클을 갖는다. 도 1a의 실시예에 도시된 바와 같이, 유입 노즐 (155) 은 맴브레인 (153) 의 애노드 측으로 전해액을 제공한다.
부가적으로, 도금 셀 (115) 은 린스 드레인 라인 (159) 및 도금 용액 복귀 라인 (161) 을 포함하고, 이들 각각은 도금 챔버 (117) 에 바로 연결된다. 또한, 린스 노즐 (163) 은 정상 동작 동안 웨이퍼 및/또는 컵을 세정하기 위한 탈이온화된 린스 수를 전달한다. 도금 용액은 보통 대부분의 챔버 (117) 를 충진한다. 스플래시 및 거품들의 생성을 완화시키기 위해, 챔버 (117) 는 도금 용액 복귀를 위한 내측 위어 (165) 및 린스 수 복귀를 위한 외측 위어 (167) 를 포함한다. 도시된 실시예에서, 이들 위어들은 도금 챔버 (117) 의 벽 내의 원주형 수직 슬롯들이다.
도 1b는 컵 (101) 및 콘 (103) 의 단면을 포함하는 전기도금 장치의 기판 홀딩 컴포넌트 (100A) (컵/콘 어셈블리 또는 클램쉘 어셈블리) 의 보다 상세한 단면도를 제공한다. 도 1b에 도시된 컵/콘 어셈블리 (100A) 는 비례적으로 정확하게 의도되지 않았다. 컵 하단부 (102) 를 갖는 컵 (101) 은 립시일 (143), 콘택트들 (144), 버스 바, 및 다른 엘리먼트들을 지지하고, 버팀대들 (104) 을 통해 상단 플레이트 (105) 를 지지한다. 일반적으로, 기판 (145) 은 기판을 지지하도록 구성된 립시일 (143) 상에, 콘택트 (144) 바로 위에 놓인다. 컵 (101) 은 또한 (도면에 라벨링된 바와 같은) 개구부를 포함하고, 이를 통해 전기도금 욕 용액이 기판 (145) 과 콘택트할 수도 있다. 전기도금은 기판 (145) 의 전면 측 (142) 상에서 일어난다는 것을 주의한다. 따라서, 기판 (145) 은 컵 하단부 (102) 로 지칭되는 컵 (101) 의 하단 내향 돌출부 (예를 들어, "나이프 형상" 에지) 상에 놓이거나, 보다 구체적으로 컵 하단부 (102) 의 방사상 내향 에지 상에 위치되는 립시일 (143) 상에 놓인다.
전기도금 동안 전기도금 욕 내로 기판을 담그는 (submersion) 동안 기판을 인게이지하고 기판을 제자리에 홀딩하고 그리고 립시일 (143) 에 대고 기판을 시일링하기 위해 콘 (103) 기판 (145) 의 후면 상으로 가압된다. 기판 (145) 을 통해 전달되는 콘 (103) 으로부터의 수직 힘은 유체 타이트 시일링을 형성하도록 립시일 (143) 에 가압한다. 립시일 (143) 은 전해액이 (실리콘 내로 바로 오염 금속 원자들을 도입할 수도 있는) 기판 (145) 의 후면에 콘택트하는 것 및 기판 (145) 의 에지 부분들로의 전기적 접속들을 확립하는 콘택트 핑거들과 같은 웨이퍼 홀딩 및 포지셔닝 장치 (100) 의 민감한 컴포넌트들에 도달하는 것을 방지한다. 립시일에 의해 젖는 (wet) 것으로부터 스스로 시일링되고 보호되는 이러한 전기적 접속 및 연관된 전기적 콘택트들 (144) 은 전해액에 노출된 기판 (145) 의 도전성 부분들로 전류를 공급하도록 사용된다. 전체적으로, 립시일 (143) 은 기판 (145) 의 노출된 부분들로부터 기판 (145) 의 노출되지 않은 에지 부분들을 분리한다. 두 부분들은 서로 전자 통신하는 도전성 표면들을 포함한다.
기판 (145) 을 컵/콘 어셈블리 (100A) 내로 로딩하기 위해, 콘 (103) 은 기판 (145) 의 컵/콘 어셈블리 (100A) 내로의 삽입을 허용하기에 충분한 갭이 컵 (101) 과 콘 (103) 사이에 있을 때까지 스핀들 (106) 을 통해 도시된 위치로부터 리프팅된다. 이어서 기판 (145) 이 일부 실시예들에서 로봇 암에 의해 삽입되고, 립시일 및 컵 하단부 (102) 상 (또는 이하에 기술된 바와 같이 립시일 (143) 과 같은 컵에 부착된 관련된 컴포넌트 상) 에 살짝 놓인다. 일부 실시예들에서, 콘 (103) 은 상단 플레이트 (105) 를 터치할 때까지 도시된 위치로부터 리프팅된다. 후속하여, 이어서 콘 (103) 은 도 1b에 도시된 바와 같이 컵 (101) 의 주변부 (컵부착된 립시일 (143) 에 대고 기판을 가압하고 인게이지하도록 하강된다. 일부 실시예들에서, 스핀들 (106) 은 콘 (103) 으로 하여금 기판 (145) 을 인게이지하게 하는 수직 힘, 및 또한 컵/콘 어셈블리 (100A) 뿐만 아니라 컵/콘 어셈블리에 의해 홀딩될 기판 (145) 을 회전시키기 위한 토크 양자를 전달한다. 도 1b는 실선 화살표들 (150) 및 대시된 화살표들 (152) 에 의해 각각 수직 힘 및 토크의 회전 배향의 지향성을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 기판 (145) 의 전기도금은 통상적으로 기판 (145) 이 회전하는 동안 일어난다. 이러한 특정한 실시예들에서, 전기도금 동안 기판 (145) 을 회전하는 것은 균일한 도금을 달성하는 것을 돕고, 그리고 이하에 상세히 기술된 프로세스의 일부로서 금속성 구축물의 제거를 돕는다.
일부 실시예들에서, 컵 (101) 과 콘 (103) 사이에 위치된 부가적인 시일부 (149) 가 있을 수도 있고, 부가적인 시일부는 일반적으로 콘 (103) 이 기판 (145) 을 인게이징할 때 실질적으로 유체 타이트한 시일부를 형성하도록 컵 (101) 의 표면과 콘 (103) 의 표면을 인게이지한다. 컵/콘 시일부 (149) 에 의해 제공된 부가적인 시일링은 기판 (145) 의 후면을 더 보호하도록 기능한다. 컵/콘 시일부 (149) 는 콘 (103) 이 기판 (145) 을 인게이징할 때 대안적인 엘리먼트를 인게이징하는 컵 (101) 에 또는 콘 (103) 에 고정될 수도 있다. 컵/콘 시일부 (149) 는 단일 컴포넌트 시일부 또는 멀티-컴포넌트 시일부일 수도 있다. 유사하게, 립시일 (143) 은 단일 컴포넌트 시일부 또는 멀티-컴포넌트 시일부일 수도 있다. 게다가, 당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 다양한 재료들이 시일부 (143 및 149) 를 구성하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 립시일은 탄성중합체 재료로 구성되고, 이러한 특정한 실시예들에서, 퍼플루오로폴리머이다.
상기 언급된 바와 같이, 전기도금 클램쉘은 통상적으로 시일링 및 전기적 접속 기능들을 제공하기 위해 립시일 및 하나 이상의 콘택트 엘리먼트들을 포함한다. 립시일은 탄성중합체 재료로 이루어질 수도 있다. 립시일은 반도체 기판의 표면과 시일링을 형성하고 기판의 주변 영역으로부터 전해액을 배제시킨다. 이러한 주변 영역에서는 증착이 일어나지 않고 IC 디바이스들의 형성에 사용되지 않는다, 즉, 주변 영역은 작업 표면의 일부가 아니다. 때때로, 이 영역은 전해액이 이 영역으로부터 배제되기 때문에 에지 배제 영역으로 또한 지칭된다. 주변 영역은 프로세싱 동안 기판을 지지하고 시일링하기 위해, 뿐만 아니라 콘택트 엘리먼트들과 전기적 접속을 형성하기 위해 사용된다. 일반적으로 작업 표면을 증가시키는 것이 바람직하기 때문에, 주변 영역은 상기 기술된 기능들을 유지하면서 가능한 한 작아야 한다. 특정한 실시예들에서, 주변 영역은 기판의 에지로부터 약 0.5 ㎜ 내지 3 ㎜이다.
설치 동안, 립시일 및 콘택트 엘리먼트들은 클램쉘의 다른 컴포넌트들과 어셈블리된다. 당업자는 특히 주변 영역이 작을 때, 이 동작의 어려움을 인식할 수 있다. 이러한 클램쉘에 의해 제공된 전체 개구부는 기판의 크기와 비슷하다 (예를 들어, 200 ㎜ 웨이퍼들, 300 ㎜ 웨이퍼들, 450 ㎜ 웨이퍼들, 등을 수용하기 위한 개구부). 게다가, 기판들은 고유의 크기 오차들 (예를 들어, SEMI 사양에 따라 통상적인 300 ㎜ 웨이퍼에 대해 +/- 0.2 ㎜) 을 갖는다. 탄성중합체 립시일과 콘택트 엘리먼트들 양자가 상대적으로 가요성 재료들로 이루어지기 때문에, 탄성중합체 립시일과 콘택트 엘리먼트들의 정렬은 특히 어려운 태스크이다. 이들 2 컴포넌트들은 매우 정밀한 상대 위치를 가져야 한다. 립시일 및 콘택트 엘리먼트들의 시일링 에지가 서로 너무 멀리 위치될 때, 클램쉘의 동작 동안 콘택트들과 기판 사이에 불충분한 전기적 접속이 형성될 수도 있고 또는 전기적 접속이 형성되지 않을 수도 있다. 동시에, 시일링 에지가 콘택트들에 너무 가깝게 위치될 때, 콘택트들은 시일링을 방해할 수도 있고 주변 영역으로의 누설을 유발할 수도 있다. 예를 들어, 종래의 콘택트 링들은 종종 도 2의 클램쉘 어셈블리 (주의: 컵 (201), 콘 (203) 및 립시일 (212)) 로 도시된 바와 같이 전기적 접속을 확립하기 위해 기판에 대해 스프링-유사 작용으로 가압되는 복수의 가요성 "핑거들"로 이루어진다.
클램쉘 내에서 기판 시일링 방법
또한 탄성중합체 립시일을 갖는 전기도금 클램쉘 내에서 반도체 기판을 시일링하는 방법들이 본 명세서에 개시된다. 도 3의 플로우차트는 이들 방법들 중 일부의 예시이다. 예를 들어, 일부 방법들은 클램쉘을 개방하는 단계 (블록 302), 기판을 전기도금 클램쉘에 제공하는 단계 (블록 304), 립시일의 상부 부분을 통해 그리고 립시일의 시일링 돌출부 상으로 기판을 하강시키는 단계 (블록 306), 및 기판을 정렬시키도록 립시일의 상부 부분의 상단 표면을 압축하는 단계 (블록 308) 를 수반한다. 일부 실시예들에서, 동작 308 동안 탄성중합체 립시일의 상부 부분의 상단 표면을 압축하는 단계는 상부 부분의 내측 표면으로 하여금 반도체 기판에 콘택트하고 기판을 클램쉘 내에 정렬하는 기판을 밀게 (push) 한다.
동작 308 동안 반도체 기판을 정렬한 후, 일부 실시예들에서, 장치는 시일링 돌출부와 반도체 기판 사이에 시일링을 형성하도록 동작 310에서 반도체 기판을 가압한다. 특정한 실시예들에서, 반도체 기판에 가압하는 동안 상단 표면을 압축하는 것을 계속한다. 예를 들어, 이러한 특정한 실시예들에서, 상단 표면을 압축하는 단계 및 반도체 기판에 가압하는 단계는 클램쉘의 콘의 2 개의 상이한 표면들에 의해 수행될 수도 있다. 따라서, 콘의 제 1 표면은 상단 표면을 압축하기 위해 상단 표면에 가압할 수도 있고, 콘의 제 2 표면은 탄성중합체 립시일과 시일링을 형성하도록 기판에 가압할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 상단 표면을 압축하는 단계 및 반도체 기판에 가압하는 단계는 클램쉘의 2 개의 상이한 컴포넌트들에 의해 독립적으로 수행된다. 클램쉘의 이들 2 개의 가압 컴포넌트들은 통상적으로 서로에 대해 독립적으로 이동가능하고, 따라서 일단 기판이 가압되고 다른 가압 컴포넌트에 의해 립시일에 대고 시일링된다면 상단 표면의 압축 단계로 하여금 중단되게 한다. 게다가, 상단 표면의 압축 레벨은 반도체 기판과 연관된 가압 컴포넌트에 의해 반도체 기판에 가해진 가압하는 힘을 독립적으로 변경함으로써 반도체 기판의 직경에 기초하여 조정될 수도 있다.
이들 동작들은 도 3의 플로우차트에 또한 도시되고 이하에 간략하게 기술된 보다 큰 전기도금 프로세스의 일부일 수도 있다.
먼저, 립시일과 클램쉘의 콘택트 영역이 세정되고 건조될 수도 있다. 클램쉘은 개방되고 (블록 302) 기판은 클램쉘 내로 로딩된다. 특정한 실시예들에서, 콘택트 팁들은 시일링 립의 평면 약간 위에 놓이고 이 경우 기판은 기판 주변을 둘러싸는 콘택트 팁들의 어레이에 의해 지지된다. 이어서 클램쉘은 폐쇄되고 콘을 아래쪽으로 이동시킴으로써 시일링된다. 이러한 폐쇄 동작 동안, 전기적 콘택트들 및 시일부들은 상기 기술된 다양한 실시예들에 따라 확립된다. 또한, 콘택트들의 하단 코너들은 탄성중합체 립시일이 베이스에 대고 아래로 눌려질 (force) 수도 있고, 이는 팁들과 웨이퍼의 전면 사이에 부가적인 힘을 발생시킨다. 시일링 립은 전체 경계 둘레에 시일링을 보장하도록 약간 압축될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 기판이 컵 내로 처음으로 위치될 때, 시일링 립만이 전면과 콘택트한다. 이 예에서, 팁들과 전면 사이의 전기적 콘택트는 시일링 립의 압축 동안 확립된다.
일단 시일링과 전기적 콘택트가 확립되면, 클램쉘 반송 기판은 도금 욕 내로 침지되고 클램쉘 내에 홀딩되는 동안 욕 내에서 도금된다 (블록 312). 이 동작에서 사용된 구리 도금 용액의 통상적인 조성은 약 0.5 내지 80 g/L, 보다 구체적으로 약 5 내지 60 g/L, 훨씬 보다 구체적으로 약 18 내지 55 g/L의 농도 범위의 구리 이온 및 약 0.1 내지 400 g/L의 농도의 황산을 포함한다. 약산 구리 도금 용액들은 통상적으로 약 5 내지 10 g/L의 황산을 함유한다. 중간 및 강산 용액들은 각각 약 50 내지 90 g/L 및 150 내지 180 g/L의 황산을 함유한다. 염화 이온들의 농도는 약 1 내지 100 ㎎/L일 수도 있다. Enthone Viaform, Viaform NexT, Viaform Extreme (코네티컷, West Haven 소재의 Enthone Corporation으로부터 입수가능) 과 같은 다수의 구리 도금 유기 첨가제들, 또는 당업자들에게 공지된 다른 가속제들, 억제제들, 및 평탄화제들이 사용될 수 있다. 도금 동작들의 예들은 본 명세서에 전체가 참조로서 인용된, 2006년 11월 28일 출원된 미국 특허 출원 제 11/564,222 호에 보다 상세히 기술된다. 일단 도금이 완료되고 적절한 양의 재료가 기판의 전면 상에 증착되었다면, 그러면 기판은 도금 욕으로부터 제거된다. 이어서 기판 및 클램쉘은 표면 장력 및 접착력들로 인해 남아 있는 클램쉘 표면들 상의 잔여 전해액 대부분을 제거하도록 스핀한다. 이어서 클램쉘은 린싱되는 한편 클램쉘 및 기판 표면들로부터 가능한 한 많은 혼입된 전해액 유체를 희석 및 플러싱하도록 계속해서 스핀된다. 이어서 기판은 일부 남아 있는 린싱 용액을 제거하기 위해 어느 정도의 시간, 보통 적어도 약 2 초 동안 정지된 린싱 액체와 함께 스핀한다. 프로세스는 클램쉘을 개방하고 (블록 314) 프로세싱된 기판을 제거 (블록 316) 함으로써 진행될 수도 있다. 동작 블록들 (304 내지 316) 은 도 3에 나타낸 바와 같이 새로운 웨이퍼 기판들에 대해 복수 회 반복될 수도 있다.
웨이퍼 부착을 감소시키기 위해 통합된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리들
본 개시는 전기도금 컵 어셈블리의 통합된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부와 관련된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "통합된"은 어떠한 피처들도 서로로부터 용이하게 탈착될 수 없도록 서로 부착 또는 연결된 2 이상의 피처들을 지칭할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 통합된 2 이상의 피처들은 상이한 재료들로 이루어질 수 있고 독립적으로 상이한 기능들을 할 수 있다.
통상적으로, 컵-및-콘 전기도금 클램쉘은 전기도금 클램쉘의 다른 컴포넌트들로과 별도로 제작되는, 탄성중합체 립시일을 포함한다. 즉, 탄성중합체 립시일은 동작을 위한 사용을 위해 어셈블될 때 전기도금 클램쉘 내로 후속하여 통합되는 별도의 컴포넌트로서 제작된다. 이는 다른 클램쉘 컴포넌트들은 일반적으로 탄성중합체 재료로 구성되지 않는다는 사실로부터 방지될 수 있다. 오히려, 이러한 클램쉘 컴포넌트들은 금속들 또는 단단한 플라스틱들을 포함하는 견고한 재료들로 이루어질 수 있고, 따라서 통상적으로 별도의 몰딩 또는 제조 프로세스가 사용될 것이다. 그러나, 립시일이 가요성 탄성중합체 재료로 이루어지기 때문에, 그리고 립시일은 얇고 부서지기 쉬운 형상일 수 있기 때문에, 전기도금 후에 웨이퍼가 컵 하단부로부터 멀리 리프팅되거나 달리 제거될 때 컵 하단부로부터 립시일이 분리될 수도 있다.
도 4a는 컵 하단부 상의 탄성중합체 립시일로부터 웨이퍼의 제거를 도시하는 단면 개략도이다. 도 4b는 제거 동안 탄성중합체 립시일에 부착하는 웨이퍼를 도시하는 단면 개략도이다. 도 4a는 탄성중합체 립시일로부터 전기도금된 웨이퍼의 정상적인 제거를 도시하는 한편 도 4b는 탄성중합체 립시일이 웨이퍼에 부착되고 컵 하단부로부터 멀어지게 당겨지는 (pull) 제거를 도시한다. 웨이퍼 레벨 패키징 적용예들에서, 포토레지스트 층은 도금이 목표되지 않은 영역들을 마스킹하기 위해 웨이퍼 상에서 사용될 수 있다. 포토레지스트는 웨이퍼 에지의 2 내지 4 ㎜ 내로 연장할 수 있고, 탄성중합체 립시일과 웨이퍼 사이의 계면에 존재할 수 있다. 시간에 따라, 포토레지스트 잔여물은 탄성중합체 립시일 상에 구축될 수 있어서, 웨이퍼가 탄성중합체 립시일에 부착되게 한다. 부가적으로, 전기도금 욕으로부터의 잔여 컴포넌트들은 또한 탄성중합체 립시일 상에 잔여물을 형성할 수도 있고, 이는 웨이퍼 부착에 영향을 더 줄 수 있다. 잔여물의 다른 소스들이 또한 특정한 적용예들에 따라 존재할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b에서, 탄성중합체 립시일 (412) 은 전기도금 컵 어셈블리의 컵 하단부 (401) 상에 배치된다. 전기적 콘택트 엘리먼트 (408) 는 탄성중합체 립시일 (412) 상에 배치되고 웨이퍼 (413) 와 콘택트할 때 웨이퍼 (413) 로 전력을 제공하도록 구성된다. 제거 전에, 탄성중합체 립시일 (412) 은 전기도금 컵 어셈블리 내에서 웨이퍼 (413) 를 지지하고, 정렬하고, 전해액으로부터 웨이퍼 (413) 를 시일링할 수도 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (413) 와 탄성중합체 립시일 (412) 간의 접착이 최소일 때, 웨이퍼 (413) 는 전기도금 컵 어셈블리의 어떠한 컴포넌트들에도 대미지를 주지 않고 용이하게 제거될 수 있다. 그러나, 도 4b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (413) 와 탄성중합체 립시일 (412) 간의 접착이 충분히 강할 때, 웨이퍼 (413) 는 탄성중합체 립시일 (412) 에 부착된다. 웨이퍼 핸들링 로봇의 진공 엔드 이펙터와 같은 웨이퍼 (413) 를 제거하기 위한 툴은 콘택트를 깰 수도 있고 전기도금 컵 어셈블리로부터 웨이퍼 (413) 를 제거하는데 실패할 수도 있다. 또한, 탄성중합체 립시일 (412) 은 컵 하단부 (401) 로부터 멀어지게 당겨질 수도 있고, 이는 전기도금 컵 어셈블리에 대미지를 주거나 적어도 교체가 필요하게 할 수 있다.
도 5a는 전기도금 컵 어셈블리의 사시도를 도시한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 전기도금 컵 어셈블리 (500) 는 몇몇 피처들을 포함한다. 전기도금 컵 어셈블리 (500) 는 도금 용액에 웨이퍼의 노출을 허용하도록 개구부 (525) 를 규정하기 위해 링 형상일 수 있는 컵 하단부 (501) 를 포함한다. 그러나, 컵 하단부 (501) 는 링 형상 이외의 다른 기하구조를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 전기도금 컵 어셈블리 (500) 는 컵 하단부 (501) 의 메인 바디부를 둘러싸고 개구부 (525) 의 중심을 향해 방사상 내측으로 대면하는 버스 링 (502) 을 더 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 버스 링 (502) 은 금속의 계속 이어지는 두꺼운 링일 수도 있다. 복수의 버팀대들 (504) 은 클램쉘 내에서 전기도금 컵 어셈블리 (500) 를 지지하도록 버스 링 (502) 의 상단 표면으로부터 연장할 수도 있다. 전기도금 컵 어셈블리 (500) 는 도금 용액이 웨이퍼의 주변 영역에 도달하는 것을 방지하도록 전기도금 컵 어셈블리 (500) 내에 위치된 탄성중합체 립시일 (512) 을 더 포함할 수 있다. 탄성중합체 립시일 (512) 은 컵 하단부 (501) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 따라 배치되고 개구부 (525) 의 중심을 향해 방사상 내측으로 연장할 수 있다.
도 5b는 도 5a의 선 5B-5B를 따른 전기도금 컵 어셈블리의 단면도이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 컵 하단부 (501) 는 그 상부에 버스 링 (502) 이 배치되는 메인 바디부를 포함할 수 있다. 컵 하단부 (501) 는 또한 컵 하단부 (501) 에 의해 규정된 개구부 (525) 의 중심을 향해 방사상 내측으로 돌출하는 부분을 포함한다. 방사상 내측으로 돌출하는 부분은 컵 하단부 (501) 에 의해 규정된 형상을 포함하는 형상의 중심을 향해 돌출하는 구조체를 지칭할 수 있다. 컵 하단부 (501) 의 방사상 내측으로 돌출하는 부분 및 컵 하단부 (501) 의 메인 바디부는 스크루와 같은 부착 메커니즘 (505) 에 의해 연결될 수 있다. 컵 하단부 (501) 의 방사상 내측으로 돌출하는 부분은 개구부의 노출된 표면을 제공하고, 그 위에 전기도금 컵 어셈블리 (500) 의 부가적인 피처들이 구축될 수도 있다. 이러한 표면은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (503) 으로 지칭될 수도 있다. 탄성중합체 립시일 (512) 은 컵 하단부 (501) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (503) 상에 배치될 수 있다. 탄성중합체 립시일 (512) 은 전기도금 컵 어셈블리 (500) 내에 제공된 웨이퍼 (513) 를 지지할 수 있다. 탄성중합체 립시일 (512) 은 또한 도금 용액이 웨이퍼 (513) 의 주변 영역에 도달하는 것을 실질적으로 배제하기 위해 전기도금 컵 어셈블리 (500) 내에서 웨이퍼 (513) 를 정렬하고 시일링할 수 있다. 전기도금 컵 어셈블리 (500) 는 또한 외부 전력 공급부와 웨이퍼 (513) 사이에 전기적 접속을 제공하도록 구성된 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (508) 을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (508) 은 탄성중합체 립시일 (512) 상에 또는 인접하게 배치될 수 있다. 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (508) 은 탄성중합체 립시일 (512) 이 웨이퍼 (513) 에 대고 시일링할 때 주변 영역에서 웨이퍼 (513) 와 콘택트할 수도 있다. 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (508) 은 전기도금 동안 웨이퍼 (513) 로 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (508) 은 버스 링 (502) 에 전기적으로 연결될 수도 있는 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (508) 에 전류를 공급하기 위해 전류 분배 버스 (516) 에 전기적으로 연결될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (508) 은 2015년 4월 13일 출원된 명칭이 "LIPSEALS AND CONTACT ELEMENTS FOR SEMICONDUCTOR ELECTROPLATING APPARATUSES"인 미국 특허 출원 제 14/685,526 호 (대리인 관리 번호 LAMRP162), 및 2012년 8월 13일 출원된 명칭이 "LIPSEALS AND CONTACT ELEMENTS FOR SEMICONDUCTOR ELECTROPLATING APPARATUSES"인 미국 특허 출원 제 13/584,343 호 (대리인 관리 번호 NOVLP433) 에 기술된 바와 같이 탄성중합체 립시일 (512) 과 통합될 수도 있고, 이들 특허 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다.
앞서 기술된 바와 같이, 도 5b의 컵 하단부 (501) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (503) 상의 탄성중합체 립시일 (512) 은 웨이퍼 부착에 취약할 수도 있다. 본 개시는 컵 어셈블리의 컵 하단부를 갖는 탄성중합체 립시일을 제작함으로써 웨이퍼 부착의 영향들을 완화시킬 수 있다. 이와 같이, 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부는 전기도금 동작들 동안, 보다 구체적으로 컵 어셈블리로부터 웨이퍼의 제거 동안 서로로부터 분리되기 어렵게 하는 방식으로 통합될 수 있다. 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부는 분리에 저항하도록 서로 강하게 부착 및/또는 접착될 수 있다. 이하에 기술된 바와 같이, 탄성중합체 립시일은 컵 하단부 바로 위에 그리고 바로 컵 하단부의 하나 이상의 쓰루홀들 내로 배치, 형성, 위치, 또는 포지셔닝될 수 있다. 이러한 배열은 탄성중합체 립시일의 컵 하단부로의 접착을 개선할 수 있다.
도 6a는 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 사시도를 도시한다. 전기도금 컵 어셈블리 (600) 는 도금 용액으로의 웨이퍼의 노출을 허용하도록 개구부 (625) 를 규정하기 위해 링 형상일 수 있는 컵 하단부 (601) 를 포함한다. 그러나, 컵 하단부 (601) 는 링 형상 이외의 기하구조들을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 전기도금 컵 어셈블리 (600) 는 컵 하단부 (601) 의 메인 바디부를 둘러싸고 개구부 (625) 의 중심을 향해 방사상 내측으로 대면하는 버스 링 (602) 을 더 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 버스 링 (602) 은 금속의 계속 이어지는 두꺼운 링일 수도 있다. 복수의 버팀대들 (604) 이 클램쉘 내에서 전기도금 컵 어셈블리 (600) 를 지지하도록 버스 링 (602) 의 상단 표면으로부터 연장할 수도 있다. 전기도금 컵 어셈블리 (600) 는 도금 용액이 웨이퍼의 주변 영역에 도달하는 것을 방지하도록 전기도금 컵 어셈블리 (600) 내에 위치된 탄성중합체 립시일 (612) 을 더 포함할 수 있다. 탄성중합체 립시일 (612) 은 컵 하단부 (601) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 따라 배치되고 개구부 (625) 를 향해 방사상 내측으로 연장할 수 있다.
도 6b는 도 6a의 선 6B-6B를 따른 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 단면도를 도시한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 컵 하단부 (601) 는 그 상부에 버스 링 (602) 이 배치된 메인 바디부를 포함할 수 있다. 컵 하단부 (601) 는 또한 컵 하단부 (601) 에 의해 규정된 개구부의 중심을 향해 방사상 내측으로 돌출하는 부분을 포함할 수 있다. 컵 하단부 (601) 의 방사상 내측으로 돌출하는 부분과 메인 바디부는 스크루와 같은 부착 메커니즘 (605) 에 의해 연결될 수 있다. 컵 하단부 (601) 의 방사상 내측으로 돌출하는 부분은 개구부의 노출된 표면을 제공하고, 그 위에 전기도금 컵 어셈블리 (600) 의 부가적인 피처들이 구축될 수도 있다. 이러한 표면은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (603) 으로 지칭될 수도 있다. 탄성중합체 립시일 (612) 은 컵 하단부 (601) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (603) 상에 배치될 수 있다.
도 6b에서, 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (603) 는 컵 하단부 (601) 로의 탄성중합체 립시일 (612) 의 접착을 개선하도록 성형되고 구조화될 수 있다. 일부 구현예들에서, 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (603) 은 탄성중합체 립시일 (612) 이 부착된 컵 하단부 (601) 의 표면으로부터 탈착되는 것을 방지하기 위한 기계적 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계적 구조체는 컵 하단부 (601) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (603) 내에 하나 이상의 홀들 (통상적으로 일련의 홀들) 을 포함할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 홀들 각각은 탄성중합체 립시일 (612) 이 홀들이 존재하는 컵 하단부 (601) 의 내측 립을 둘러쌀 수 있도록 탄성중합체 립시일 재료의 "필라"를 홀딩할 수 있다. 일부 구현예들에서, 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (603) 은 홀들 이외의 구조적 피처들을 갖출 수 있다. 이러한 구조적 피처들은 페그들, 디보트들 (divots), 톱니들, 후크들, 트렌치들, 등을 포함할 수 있다. 탄성중합체 립시일 (612) 은 탄성중합체 립시일 (612) 이 컵 하단부 (601) 와 기계적으로 인터로킹되거나 통합될 수 있도록 구조적 피처들 상에 배치되고 심지어 구조적 피처들을 둘러쌀 수 있다.
일부 구현예들에서, 컵 하단부 (601) 는 상대적으로 견고한 재료 또는 적어도 탄성중합체 립시일 (612) 보다 견고한 재료로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 컵 하단부는 PPS (poly(p-phenylene sulfide)) 로 이루어질 수 있다. PPS 및 유사한 컵 하단부 재료들로의 접착은 어려울 수 있고, 따라서 다음: 컵 하단부 (601) 의 화학적 전처리, 컵 하단부 (601) 내에서 탄성중합체 립시일 (612) 의 인시츄 몰딩, 및 탄성중합체 립시일 (612) 와 컵 하단부 (601) 의 기계적 인터로킹 중 하나 이상을 사용하여 유지가 달성될 수도 있다. 이는 탄성중합체 립시일 (612) 의 컵 하단부 (601) 로의 접착을 개선할 수 있고, 이는 탄성중합체 립시일 (612) 이 분리되는 것을 방지하고 웨이퍼 부착 효과들을 감소시킬 수 있다.
탄성중합체 립시일 (612) 은 전기도금 컵 어셈블리 (600) 내에서 웨이퍼 (613) 를 지지할 수 있다. 탄성중합체 립시일 (612) 은 또한 도금 용액이 웨이퍼 (613) 의 주변 영역에 도달하는 것을 실질적으로 배제하도록 전기도금 컵 어셈블리 (600) 내에서 웨이퍼 (613) 를 정렬하고 시일링할 수 있다. 컵 하단부 (601) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (603) (및 연관된 탄성중합체 립시일 (612)) 은 웨이퍼 (613) 의 경계를 인게이지하도록 크기가 정해지고 성형될 수 있다. 다양한 구현예들에서, 웨이퍼 (613) 는 200-㎜ 웨이퍼, 300-㎜ 웨이퍼, 또는 450-㎜ 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼이고, 따라서 탄성중합체 립시일 (612), 그리고 통상적으로 지지하는 컵 하단부 (601) 의 내경은 200-㎜, 300-㎜, 또는 450-㎜보다 매우 약간, 약 1 내지 5 ㎜ 이하만큼 작다.
전기도금 컵 어셈블리 (600) 는 외부 전력 공급부와 웨이퍼 (613) 사이에 전기적 접속을 제공하도록 구성된 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (608) 을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (608) 은 탄성중합체 립시일 (612) 상에 또는 인접하게 배치될 수 있다. 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (608) 은 탄성중합체 립시일 (612) 이 웨이퍼 (613) 에 대고 시일링할 때 주변 영역에서 웨이퍼 (613) 와 콘택트할 수도 있다. 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (608) 은 전기도금 동안 웨이퍼 (613) 로 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (608) 은 버스 링 (602) 에 전기적으로 연결될 수도 있는 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (608) 에 전류를 공급하기 위한 전류 분배 버스에 전기적으로 접속될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (608) 은 탄성중합체 립시일 (612) 과 통합될 수도 있다.
도 7a는 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 측단면도를 도시한다. 도 7b는 도 7a의 인터로킹된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부를 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 확대도이다. 전기도금 컵 어셈블리 (700) 는 링 형상 컵 하단부 (701) 를 포함할 수 있고, 링 형상 컵 하단부 (701) 는 메인 바디부 (711) 및 모멘트 암 (703) 을 포함한다. 모멘트 암 (703) 은 링 형상 컵 하단부 (701) 의 메인 바디의 상대적으로 얇은 (방사상 내측) 확장부일 수 있고, 탄성중합체 립시일 (712) 을 지지하도록 역할을 한다. 버스 링 (702) 은 링 형상 컵 하단부 (701) 의 메인 바디부 (711) 위에 배치된다. 웨이퍼 (713) 는 전기도금 컵 어셈블리 (700) 내에서 링 형상 컵 하단부 (701) 의 하나 이상의 피처들에 의해 지지될 수도 있다. 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (708) 은 탄성중합체 립시일 (712) 상 또는 위에 배치될 수 있고, 하나 이상의 전기적 콘택트 엘리먼트들 (708) 은 웨이퍼 (713) 와 콘택트할 수 있다. 모멘트 암 (703) 은 웨이퍼 (713) 가 콘에 의해 시일링 및 전기적 콘택트 배열 내로 가압될 때, 콘에 의해 가해진 압력에 응답하여 어느 정도 구부러질 수도 있다. 반대로, 메인 바디부 (711) 는 웨이퍼가 모멘트 암 (703) 에 대해 가압될 때 실질적으로 구부러지지 않도록 상대적으로 두껍게 설계된다.
탄성중합체 립시일 (712) 은 모멘트 암 (703) 과 기계적으로 인터로킹될 수 있다. 모멘트 암 (703) 은 하나 이상의 쓰루홀들을 포함할 수 있다. 도 7b에서, 탄성중합체 립시일 (712) 은 하나 이상의 쓰루홀들 내에 탄성중합체 립시일 재료의 필라를 형성하도록 하나 이상의 쓰루홀들을 통과할 수 있다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일 (712) 의 일부분들은 쓰루홀들을 통과하고 컵 하단부 (701) 의 내측 립 또는 내측 에지 둘레로 연장한다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부 (701) 의 내측 립 또는 내측 에지 위의 탄성중합체 립시일 (712) 의 일부분은 웨이퍼 (713) 와 콘택트하도록 돌출할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일 (712) 은 컵 하단부 (701) 의 모멘트 암 (703) 및 컵 하단부 (701) 의 내측 에지 둘레에 몰딩될 수도 있다. 이는 컵 하단부 (701) 로부터 탄성중합체 립시일 (712) 의 커플링 해제 (uncoupling) 를 방지할 수 있다.
도 8a는 탄성중합체 립시일을 고정하기 전에 복수의 쓰루홀들을 갖는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함하는 전기도금 컵 어셈블리의 일부의 상단 사시도를 도시한다. 전기도금 컵 어셈블리 (800) 는 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 을 갖는 컵 하단부 (801) 를 포함한다. 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 은 복수의 쓰루홀들 (818) 을 포함한다. 복수의 쓰루홀들 (818) 은, 탄성중합체 립시일 재료를 컵 하단부 (801) 에 기계적으로 인터로킹하도록 내부 및 둘레에 탄성중합체 립시일 재료 형성될 수 있는 구조적 피처를 제공할 수 있다.
컵 하단부 (801) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 내의 쓰루홀들 (818) 의 총 수는 약 100 내지 약 500 개, 또는 약 150 내지 약 300 개, 또는 약 180 내지 약 250 개일 수도 있다. 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 내의 쓰루홀들 (818) 의 직경은 약 0.01 인치 내지 약 0.05 인치, 또는 약 0.02 인치 내지 약 0.04 인치일 수도 있다. 컵 하단부 (801) 의 내측 에지와 쓰루홀들 (818) 의 중심 간의 거리는 약 0.005 내지 약 0.05 인치, 또는 약 0.01 내지 약 0.03 인치일 수도 있다. 각 방향/방위각 방향으로, 복수의 쓰루홀들 (818) 은 균일하게 이격될 수도 있다. 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 내에서 각 방향/방위각 방향으로 인접한 쓰루홀들 (818) 의 중심들 간의 분리 거리는 약 0.05 내지 약 0.25 인치, 또는 약 0.08 내지 약 0.18 인치일 수도 있다. 예로서, 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 은 240 개의 쓰루홀들 (818) 을 가질 수도 있고, 쓰루홀들 각각은 직경이 0.026 인치이고, 홀 중심들 간에 0.15 인치의 방위각 분리를 갖는다. 일부 구현예들에서, 쓰루홀들 (818) 은 컵 하단부 (801) 내의 탄성중합체 립시일의 시일링 피처 바로 아래에 위치된다.
도 8b는 도 8a의 선 8B-8B를 따른 복수의 쓰루홀들을 갖는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함하는 전기도금 컵 어셈블리의 단면도를 도시한다. 컵 하단부 (801) 는 메인 바디부 (811) 및 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 을 통해 연장하는 쓰루홀 (818) 을 갖는 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 을 포함한다. 쓰루홀 (818) 은 컵 하단부 (801) 의 내측 에지 (804) 와 컵 하단부 (801) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 의 나머지 사이에 규정된다. 쓰루홀 (818) 의 위치에서 컵 하단부 (701) 의 두께는 약 0.01 내지 약 0.05 인치, 또는 약 0.02 내지 약 0.04 인치일 수도 있다.
컵 하단부 (801) 가 형성되는 재료는 통상적으로 도전성 또는 절연성일 수도 있는 상대적으로 견고한 재료이다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부 (801) 는 티타늄, 또는 티타늄 합금, 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어진다. 컵 하단부 (801) 가 도전성 재료로 이루어진 구현예들에서, 도전성 재료는 절연 재료로 코팅될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부 (801) 는 이로 제한되는 것은 아니지만, PPS 또는 PEEK (polyether ether ketone) 를 포함하는 플라스틱과 같은 비도전성 재료로 이루어진다. 일부 구현예들에서, 비도전성 재료는 충진되지 않은 폴리머재료이다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부 (801) 는 세라믹 재료로 이루어진다. 특정한 구현예들에서, 컵 하단부 (801) 는 약 300,000 내지 55,000,000 psi, 보다 구체적으로 약 450,000 내지 30,000,000 psi의 영률 (Young's modulus) 을 특징으로 하는 강도를 갖는다.
탄성중합체 립시일을 컵 하단부 (801) 에 고정하기 전에, 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 으로의 접착은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 을 처리함으로써 용이해 질 수 있다. 일부 구현예들에서, 적어도 컵 하단부 (801) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 은 탄성중합체 립시일과 방사상 내측으로 돌출하는 표면 간의 접착을 개선하는 작용제에 노출된다. 이 처리는 예를 들어, 거칠기를 증가시키고, 전하를 인가하거나 제거하고, 화학적 모이어티들을 산화시키거나 환원시키고, 그리고/또는 반응성 모이어티들을 패시베이팅함으로써 작용제에 노출된 컵 하단부 (801) 의 표면을 화학적으로 또는 물리적으로 변화시킬 수도 있다. 이 처리는 컵 하단부 (801) 로 하여금 접착을 수용하거나 그렇지 않으면 탄성중합체 립시일과 컵 하단부 (801) 간의 본딩을 개선하도록 준비한다. 일부 구현예들에서, 이 처리는 컵 하단부 (801) 의 표면을 산화시킴으로써 접착을 개선한다. 컵 하단부 (801) 가 PPS 또는 유사한 폴리머 재료로 이루어지면, 이 처리는 접착 촉진제를 도포하기 전에 폴리머 재료의 표면을 산화시킬 수도 있다. 처리제는 플라즈마 또는 질산, 황산, 과염소산, 과황산, 등과 같은 강 산화 산을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 이 처리는 적어도 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 과 농축된 질산 (예컨대 약 20 내지 70 중량％) 을 약 1 내지 5 분 (예컨대 약 2 분) 동안 콘택트하는 것을 포함한다. 콘택트는 소킹 (soaking) 을 수반할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 그 후, 방법은 탄성중합체 립시일을 고정하기 전에 접착제 또는 솔벤트계 접착 촉진제를 도포할 수도 있다.
탄성중합체 립시일을 컵 하단부 (801) 에 고정하기 전에, 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 으로의 접착은 탄성중합체 립시일과 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 사이에 접착제 또는 접착 촉진제의 도포에 의해 용이해질 수 있다. 이는 적어도 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 을 처리하기 위한 처리제에 부가하여 또는 대안적으로 이루어질 수 있다. 다양한 타입들의 접착제들 또는 접착 촉진제들은 탄성중합체 립시일의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (803) 으로의 접착을 개선하도록 사용될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 방법은 표면 세정을 향상시키고 탄성중합체 립시일의 웨이퍼 본딩 표면 내로의 침투를 돕는 솔벤트계 접착 촉진제를 사용한다. 적합한 접착제의 일 예는 Michigan, Midland 소재의 Dow Corning Corporation으로부터의 1200 OS이다. 일부 구현예들에서, 접착제 또는 접착 촉진제는 상기 기술된 바와 같이 처리제를 사용한 처리 후에 도포된다.
도 9a는 탄성중합체 립시일을 갖는 전기도금 컵 어셈블리의 사시도를 도시한다. 예시된 전기도금 컵 어셈블리 (900) 에서, 탄성중합체 립시일 (912) 은 컵 하단부 (901) 내 (또는 내로 또는 상으로, 등) 에 몰딩될 수도 있고 또는 그렇지 않으면 컵 하단부 (901) 에 고정될 수도 있다. 컵 하단부 (901) 는 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 을 포함할 수 있고, 그 위에 탄성중합체 립시일 (912) 이 배치된다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 전기도금 컵 어셈블리 (900) 는 환형 구조이고, 컵 하단부 (901) 및 탄성중합체 립시일 (912) 은 일반적으로 링 형상이다.
도 9b는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 포함하는 도 9a의 전기도금 컵 어셈블리의 일부의 상단 사시도를 도시한다. 도 9c는 도 9b의 선 9C-9C를 따라 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 포함하는 전기도금 컵 어셈블리의 단면 개략도를 도시한다. 도 9b는 도 9a의 전기도금 컵 어셈블리 (900) 의 환형 구조체의 방사상 슬라이스를 도시한다. 컵 하단부 (901) 는 메인 바디부 (911) 및 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 을 포함한다. 탄성중합체 립시일 (912) 은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 을 포함하는 컵 하단부 (901) 의 일부 위에 배치되고, 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 은 복수의 쓰루홀들을 포함한다. 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분들 (926) 은 쓰루홀들을 통과한다. 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분들 (926) 은 또한 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 의 내측 립 (904) 둘레를 통과할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분들 (926) 은 탄성중합체 립시일 (912) 이 컵 하단부 (901) 와 기계적으로 인터로킹할 수 있도록 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 의 내측 립 (904) 을 둘러쌀 수 있다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일 (912) 은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 에 바로 접착되고, 복수의 쓰루홀들을 통과하는 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분들 (926) 은 복수의 쓰루홀들을 충진한다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분들 (926) 은 탄성중합체 재료의 필라들을 구성할 수 있다. 탄성중합체 재료의 필라들 (926) 은 컵 하단부 (901) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 의 쓰루홀들을 포함하는 컵 하단부 (901) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 의 구조적 피처들 내, 내로, 상으로, 따라 그리고 둘레에 형성될 수 있다.
방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 을 포함하는 컵 하단부 (901) 는 PPS 또는 PEEK와 같은 상대적으로 견고한 재료로 이루어질 수 있다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부 (901) 는 티타늄, 또는 티타늄 합금, 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 탄성중합체 재료의 필라들 (926) 을 포함하는 탄성중합체 립시일 (912) 은 컵 하단부 (901) 보다 덜 견고한 재료로 이루어질 수 있다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일 (912) 은 RTV (room temperature vulcanized) 실리콘인 탄성중합체를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일 (912) 은 퍼플루오로탄성중합체인 탄성중합체를 포함할 수 있다.
도 9d는 도 9c의 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면의 쓰루홀을 통과하는 탄성중합체 립시일의 확대도를 도시한다. 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 탄성중합체 립시일 (912) 은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 및 이들의 복수의 쓰루홀들을 포함하는 컵 하단부 (901) 에 (상으로, 위에, 내로, 등) 바로 탄성중합체 립시일 (912) 을 몰딩하거나 고정함으로써 컵 하단부 (901) 와 통합될 수 있다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부 (901), 또는 적어도 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 은 접착을 향상시키기 위해 화학적으로 처리될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 접착제 또는 접착 촉진제는 탄성중합체 립시일 (912) 과 적어도 컵 하단부 (901) 의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 사이에 배치될 수도 있다.
도 9d는 예시적인 탄성중합체 립시일 (912) 의 치수들을 도시한다. 도 9에서, 탄성중합체 립시일 (912) 은 쓰루홀을 통과하고 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 의 내측 립 (904) 을 둘러싸는 부분 (926) 을 포함한다. 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 상에 배치된 탄성중합체 립시일 (912) 은 약 0.018 인치의 두께를 가질 수 있다. 쓰루홀을 통과하는 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분 (926) 은 약 0.026 인치의 직경을 가질 수 있다. 내측 립 (904) 을 둘러싸는 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분 (926) 은 내측 립 (904) 밑에서 약 0.015 인치의 두께를 가질 수 있다. 내측 립 (904) 으로부터 외향으로 대면하는 내측 립 (904) 을 둘러싸는 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분 (926) 은 약 0.01 인치의 두께를 가질 수 있다. 내측 립 (904) 바로 위에서 내측 립 (904) 을 둘러싸는 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분 (926) 은 약 0.035 인치의 높이 및 약 0.028 인치의 폭을 가질 수 있다. 따라서, 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분 (926) 은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 상에 배치된 탄성중합체 립시일 (912) 의 두께보다 큰 높이로 돌출할 수 있다. 웨이퍼의 주변 영역은 도금 용액으로부터 웨이퍼를 시일링하기 위해 이러한 돌출부에서 탄성중합체 립시일 (912) 과 콘택트할 수 있다. 돌출부는 도금 용액이 들어가는 것을 방지하도록 돌출부가 웨이퍼에 대고 시일링 힘을 제공할 수 있는, 그 위에 웨이퍼가 지지되고 가압되는 콘택트 지점을 제공할 수 있다. 이러한 돌출부의 높이는 약 0.017 인치일 수 있다. 상단부로부터 하단부까지의 탄성중합체 립시일 (912) 의 부분 (926) 의 총 높이는 약 0.072 인치일 수 있다.
도 9e는 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 탄성중합체 립시일을 포함하는 도 9a의 전기도금 컵 어셈블리의 일부의 하단 사시도를 도시한다. 탄성중합체 립시일 (912) 은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 의 상단 부분 및 방사상 내측으로 돌출하는 표면 (903) 의 하단 부분 양자에 고정될 수 있다.
전기도금 클램쉘 내에서 웨이퍼를 시일링하기 위해 사용된 탄성중합체 립시일 또는 시일링 엘리먼트는 종종 전기도금 동작 전에 전기도금 클램쉘 내에 설치되는 별도의 컴포넌트이지만, 본 개시는 제작 프로세스 동안 전기도금 클램쉘의 컵 하단부와 탄성중합체 립시일을 통합한다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일은 제작 동안 접착, 몰딩, 또는 컵 하단부로부터 탄성중합체 립시일의 커플링 해제를 방해하는 또 다른 적합한 프로세스에 의해 컵 하단부에 고정될 수 있다. 이와 같이, 탄성중합체 립시일은 별도의 제거가능한 컴포넌트로서가 아니라 컵 하단부의 영구적인 또는 통합된 피처로서 보여질 수도 있다.
통합된 탄성중합체 립시일 및 컵 하단부의 제작
도 10은 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 립시일을 형성하는 방법을 예시하는 플로우차트이다. 프로세스 (1000) 의 동작은 상이한 순서로 그리고/또는 상이한, 보다 적은, 또는 부가적인 동작들과 함께 수행될 수도 있다.
프로세스 (1000) 는 컵 하단부가 제공되는 블록 1005에서 시작할 수 있고, 컵 하단부는 웨이퍼를 홀딩하도록 크기가 정해지고 메인 바디부 및 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함한다. 방사상 내측으로 돌출하는 표면은 복수의 쓰루홀들을 포함한다.
일부 구현예들에서, 컵 하단부는 상대적으로 견고한 재료로 이루어진다. 예를 들어, 컵 하단부는 PPS 또는 PEEK와 같은 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 방사상 내측으로 돌출하는 표면은 약 100 내지 500 개의 쓰루홀들을 포함한다. 일부 구현예들에서, 쓰루홀들 각각은 약 0.01 인치 내지 0.05 인치의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 컵 하단부의 내측 에지 또는 내측 립과 쓰루홀들의 중심 간의 거리는 약 0.05 인치 내지 0.5 인치이다. 일부 구현예들에서, 쓰루홀들의 위치에서 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면의 두께는 약 0.02 인치 내지 0.05 인치이다.
일부 구현예들에서, 프로세스 (1000) 는 탄성중합체 립시일을 고정하기 전에 탄성중합체 립시일과 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 간의 접착을 용이하게 하는 작용제를 사용하여 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 작용제는 예를 들어, 거칠기를 증가시키고, 전하를 인가하거나 제거하고, 화학적 모이어티들을 산화시키거나 환원시키고, 그리고/또는 반응성 모이어티들을 패시베이팅함으로써 컵 하단부의 표면을 화학적으로 또는 물리적으로 변화시킬 수도 있다. 일부 구현예들에서, 작용제는 플라즈마 또는 질산, 황산, 과염소산, 과황산, 등과 같은 강 산화 산을 포함할 수 있다.
전술한 처리에 대안적으로 또는 부가하여, 프로세스 (1000) 는 탄성중합체 립시일을 고정하기 전에, 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면과 탄성중합체 립시일 사이의 접착을 촉진하도록 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면 또는 탄성중합체 립시일에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 탄성중합체 립시일의 방사상 내측으로 돌출하는 표면으로의 접착을 개선하기 위해, Michigan, Midland 소재의 Dow Corning Corporation으로부터의 1200 OS와 같은 다양한 타입들의 접착제들 또는 접착 촉진제들이 사용될 수도 있다.
프로세스 (1000) 의 블록 1010에서, 탄성중합체 립시일은 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 고정되고, 웨이퍼에 대고 가압될 때 탄성중합체 립시일은 전기도금 동안 도금용액이 실질적으로 배제되는 웨이퍼의 주변 영역을 규정하도록 웨이퍼에 대고 시일링된다. 탄성중합체 립시일의 부분들은 복수의 쓰루홀들을 통과한다. 이러한 부분들은 탄성중합체 재료의 필라들을 구성할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 복수의 쓰루홀들을 통과하는 탄성중합체 립시일의 부분들은 또한 컵 하단부의 내측 에지 또는 내측 립 둘레로 연장할 수 있다. 일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일은 컵 하단부의 내측 에지 또는 내측 립을 둘러쌀 수 있다.
일부 구현예들에서, 탄성중합체 시일을 고정하는 것은 복수의 쓰루홀들을 포함하는 방사상 내측으로 돌출하는 표면의 부분 둘레에 탄성중합체 립시일의 형상으로 몰드를 제공하고, 몰드로 립시일 전구체를 전달하고, 그리고 탄성중합체 립시일로 립시일 전구체를 변환하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 탄성중합체 립시일은 예를 들어, 컵 하단부 내로 바로 몰딩함으로써 컵 하단부 내측에 인시츄 형성된다. 이러한 방법에서, 탄성중합체 립시일에 대한 화학적 전구체 (예컨대 립시일 전구체) 는 탄성중합체 립시일이 놓이는 컵 하단부의 위치에 위치된다. 화학적 전구체는 목표된 탄성중합체 립시일을 형성하도록, 예컨대 폴리머화 (polymerization), 경화, 또는 화학적 전구체를 목표된 최종 구조적 형상을 갖는 형성된 탄성중합체 립시일로 변환하는 다른 메커니즘에 의해 프로세싱된다. 경화제들의 예들은 교차결합 작용제들, 상승된 온도들, 및 자외선 복사를 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 탄성중합체 립시일을 고정하는 것은 목표된 최종 형상으로 탄성중합체 립시일을 미리 형성하고 이어서 이를 견고한 컵 하단부와 통합하는 것을 포함할 수 있다. 미리 형성된 탄성중합체 립시일은 컵 어셈블리의 제작 동안 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 표면과 통합된다. 이는 미리 형성된 탄성중합체 립시일을 접착제, 풀 (glue), 등 또는 다른 적절한 고정 메커니즘을 통해 컵 하단부 상의 적절한 위치에 고정함으로써 이루어질 수 있다.
일부 구현예들에서, 프로세스 (1000) 는 탄성중합체 립시일 상에 또는 인접하게 전기적 콘택트 엘리먼트를 적용하는 것을 더 포함할 수 있고, 이 경우 전기적 콘택트 엘리먼트는, 전기적 콘택트 엘리먼트가 전기도금 동안 웨이퍼로 전력을 제공할 수도 있도록 탄성중합체가 웨이퍼에 대고 시일링할 때 주변 영역에서 웨이퍼와 콘택트한다. 일부 구현예들에서, 다수의 병렬 전기적 콘택트 엘리먼트들이 웨이퍼 둘레에 제공될 수도 있고 웨이퍼와 콘택트하도록 적용될 수도 있다.
탄성중합체 립시일와 컵 어셈블리의 통합된 제작을 통해, 탄성중합체 립시일은 별도의 컴포넌트들로서 컵 어셈블리 및 시일링 엘리먼트들의 제작으로 일반적으로 달성되는 것보다 정밀하게 목표된 형상으로 형성되고, 컵 어셈블리의 컵 하단부의 구조 내에 보다 정밀하게 포지셔닝될 수 있다. 이는 컵 하단부의 견고한 지지부와 함께, 웨이퍼와 콘택트하는 탄성중합체 립시일의 일부의 정밀한 위치 선정을 가능하게 한다. 따라서, 포지셔닝 에러에 대해 보다 적은 마진이 요구되기 때문에, 감소된 방사상 프로파일들을 갖는 시일링 엘리먼트들이 채용될 수도 있고, 이는 결국 전기도금 동작들 동안 시일링 엘리먼트들로 하여금 에지 배제 영역을 감소시키면서 웨이퍼의 에지에 상당히 보다 가깝게 컵 어셈블리 내의 웨이퍼와 콘택트하도록 설계되게 한다.
시스템 제어기들
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 전해액의 전달 및 순환, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
리소그래피 패터닝
본 명세서에 상기 기술된 장치들 및 프로세스들은, 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LEDs, 광전 패널들 등의 제조 또는 제작을 위해, 리소그래피 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 반드시 그런 것은 아니지만, 이러한 툴들/프로세스들은 공통 제조 설비 내에서 함께 이용되거나 수행될 것이다. 막의 리소그래픽 패터닝은 통상적으로 단계들 각각이 다수의 가능한 툴들을 사용하여 인에이블되는, 이하의 단계들: (1) 스핀-온 (spin-on) 툴 또는 스프레이-온 (spray-on) 툴을 사용하여 워크피스, 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계; (2) 핫 플레이트 또는 노 또는 UV 경화 툴을 사용하여 포토레지스트를 경화하는 단계; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 가시광선 또는 UV 또는 x-선 광에 포토레지스트를 노출시키는 단계; (4) 습식 벤치와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 선택적으로 제거하여 레지스트를 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 단계; (5) 건식 또는 플라즈마 보조 에칭 툴을 사용함으로써 그 아래에 놓인 막 또는 워크피스 내로 레지스트 패턴을 전사하는 단계; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 단계의 일부 또는 전부를 포함한다.
다른 실시예들
본 발명의 예시적인 실시예들 및 적용예들이 본 명세서에 도시되고 기술되었지만, 수많은 변형들 및 수정들이 본 발명의 개념, 범위, 및 정신 내에서 가능하고, 이들 변형들은 본 출원의 숙독 후에 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고 비제한적인 것으로 간주되고, 본 발명은 본 명세서에 주어진 상세들로 제한되지 않지만, 첨부된 청구항들의 범위 및 등가물들 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (26)

  1. 전기도금 동안 웨이퍼를 인게이지하는 컵 어셈블리에 있어서,
    웨이퍼를 홀딩하도록 크기가 정해지고 (size) 메인 바디부 및 방사상 내측으로 돌출하는 표면을 포함하는 컵 하단부로서, 상기 방사상 내측으로 돌출하는 표면은 복수의 쓰루홀들 (through-holes) 을 포함하는, 상기 컵 하단부; 및
    상기 방사상 내측으로 돌출하는 표면 상에 배치된 (dispose) 탄성중합체 립시일 (elastomeric lipseal) 로서, 상기 탄성중합체 립시일은 상기 웨이퍼에 대고 (against) 압축될 때, 전기도금 동안 도금 용액이 실질적으로 배제되는 상기 웨이퍼의 주변 영역을 규정하도록 상기 웨이퍼에 대고 시일링하고, 상기 탄성중합체 립시일의 부분들은 상기 컵 하단부의 상기 복수의 쓰루홀들을 통과하는, 상기 탄성중합체 립시일을 포함하고, 그리고
    상기 복수의 쓰루홀들을 통과하는 상기 탄성중합체 립시일의 상기 부분들은 또한 상기 컵 하단부의 내측 에지 둘레로 연장하는, 컵 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 립시일은 상기 방사상 내측으로 돌출하는 표면에 바로 접착되고, 그리고 상기 복수의 쓰루홀들을 통과하는 상기 탄성중합체 립시일의 상기 부분들은 상기 복수의 쓰루홀들을 충진하고 상기 컵 하단부의 상기 내측 에지를 둘러싸는, 컵 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컵 하단부는 폴리머 재료를 포함하는, 컵 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 폴리머 재료는 PPS인, 컵 어셈블리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 립시일과 상기 방사상 내측으로 돌출하는 표면 사이에 접착제를 더 포함하는, 컵 어셈블리.
  6. 컵 하단부의 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암 (moment arm) 의 복수의 쓰루홀들을 통과하는 복수의 탄성중합체 재료의 필라들; 및
    상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암의 내측 에지를 둘러싸는 (surround) 상기 탄성중합체 재료의 인터로킹 (interlock) 부분으로서, 상기 인터로킹 부분은 상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암의 상기 내측 에지를 둘러싸도록 (encircle) 상기 탄성중합체 재료의 상기 복수의 필라들과 연결되는, 상기 인터로킹 부분을 포함하는, 립시일.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 재료는 상기 컵 하단부의 상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암의 표면을 따라 배치되는, 립시일.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 인터로킹 부분 및 상기 복수의 필라들은 상기 컵 하단부와 상기 탄성중합체 재료의 기계적 인터로킹을 제공하도록 상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암의 상기 내측 에지를 둘러싸도록 연결되는, 립시일.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암의 상기 내측 에지로부터 수직으로 돌출하는 상기 탄성중합체 재료의 돌출하는 부분을 더 포함하는, 립시일.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암의 내측 에지와 상기 쓰루홀의 중심 간의 거리는 0.05 인치 내지 0.5 인치인, 립시일.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 필라들 각각은 0.01 인치 내지 0.05 인치의 직경을 갖는, 립시일.
  12. 전기도금 컵 어셈블리의 링 형상 컵 하단부에 있어서,
    메인 바디부; 및
    상기 메인 바디부에 연결된 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암을 포함하고, 상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암은 복수의 쓰루홀들을 포함하는, 링 형상 컵 하단부.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 쓰루홀들은 쓰루홀들을 통과하는 탄성중합체 립시일의 부분들을 수용하도록 구성되는, 링 형상 컵 하단부.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암은 내측 에지를 포함하고, 상기 내측 에지는 상기 탄성중합체 립시일의 상기 부분들이 상기 내측 에지를 둘러싸도록 상기 복수의 쓰루홀들을 통과하는 상기 탄성중합체 립시일의 상기 부분들을 수용하도록 구성되는, 링 형상 컵 하단부.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 립시일은 상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암의 상기 내측 에지와 기계적으로 인터로킹되는, 링 형상 컵 하단부.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 내측 에지와 상기 쓰루홀들의 중심 간의 거리는 0.05 인치 내지 0.5 인치인, 링 형상 컵 하단부.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 컵 하단부는 폴리머 재료를 포함하는, 링 형상 컵 하단부.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 방사상 내측으로 돌출하는 모멘트 암은 탄성중합체 립시일을 지지하도록 구성되는, 링 형상 컵 하단부.
  19. 컵 하단부의 모멘트 암의 상단 표면 상에 배치되도록 구성된 링 형상 탄성중합체 부분;
    상기 링 형상의 탄성중합체 부분에 연결되고 그리고 수직으로 하향으로 연장하는 하나 이상의 탄성중합체 재료의 필라들로서, 상기 탄성중합체 재료의 필라들은 상기 컵 하단부의 상기 모멘트 암의 하나 이상의 쓰루홀들을 통과하도록 구성되는, 상기 하나 이상의 필라들; 및
    상기 링 형상 탄성중합체 부분에 연결되고 그리고 상기 링 형상 탄성중합체 부분의 내측 에지에 인접하게 수직으로 상향으로 연장하는, 돌출하는 탄성중합체 부분을 포함하는, 립시일.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 모멘트 암의 내측 립을 둘러싸도록 구성된 상기 탄성중합체 재료의 인터로킹 부분을 더 포함하고, 상기 인터로킹 부분은 상기 모멘트 암의 상기 내측 립을 둘러싸도록 상기 하나 이상의 탄성 재료의 필라들과 연결되는, 립시일.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 인터로킹 부분 및 상기 하나 이상의 탄성중합체 재료의 필라들은 상기 컵 하단부와 상기 립시일의 기계적 인터로킹을 제공하도록 구성되는, 립시일.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 인터로킹 부분은 상기 모멘트 암의 하측을 통과하고 그리고 상기 하나 이상의 필라들과 상기 돌출하는 탄성중합체 부분 사이를 연결하는, 립시일.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 모멘트 암의 상기 내측 립과 상기 쓰루홀의 중심 간의 거리는 0.05 인치 내지 0.5 인치인, 립시일.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 필라들 각각은 0.01 인치 내지 0.05 인치의 직경을 갖는, 립시일.
  25. 제 19 항에 있어서,
    필라들의 수는 100 내지 500 인, 립시일.
  26. 제 25 항에 있어서,
    인접한 필라들의 중심들 간의 각도 방향으로의 분리 거리는 0.05 인치 내지 0.25 인치인, 립시일.
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