TWI591214B - 用以清洗電鍍基板夾持具之方法及設備 - Google Patents

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立鵬 察
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Description

用以清洗電鍍基板夾持具之方法及設備 【相關申請案之交互參照】
本申請案主張2012年3月28日提出申請之名為「Methods and Systems for Cleaning Electroplating Substrate Holders」之美國臨時專利申請案第61/616,909號及2012年7月27日提出申請之名為「Methods,Apparatus,and Systems for Cleaning Electroplating Substrate Holders」之美國臨時專利申請案第61/676,841號的優先權，其二者皆整體併入於此作為所有目的之參考。
亦整體併入於此作為所有目的之參考的為：2011年8月1日提出申請之名為「Automated Cleaning of Wafer Plating Assembly」之美國臨時專利申請案第61/513,993號(代理人卷號NOVLP432PUS/NVLS003700P1US)、及2011年11月28日提出申請之名為「Electroplating Apparatus and Process for Wafer Level Packaging」之美國專利申請案第13/305,384號(代理人卷號NOVLP368US/NVLS003623US)。
本揭露內容有關於電子裝置之製造、半導體基板之電鍍、及與電鍍製程及裝置相關的各種清理設備及方法。
近來在半導體製造及處理的進展已導向增加使用電鍍錫-銀合金。錫-銀合金的一些示範性用途係揭露於整體併入於此並用於所有目的之名為「ELECTROPLATING APPARATUS AND PROCESS FOR WAFER LEVEL PACKAGING」(美國專利申請案第13/305,384號之)美國公開專利申請案第2012/0138471號中。在這些用途的許多者中，錫-銀合金至少部份地從對錫鬚形成之優異抗性、可用的合理穩定電鍍浴及製程、較低焊接熔點、 及對焊球連接在衝擊力下斷開的改善抗性中獲得其實用性。然而，錫-銀合金至半導體基板上之電鍍已常發現因電鍍設備本身上的錫-銀合金虛沉積物增長而有問題。尤其，已發現電鍍裝置之基板夾持具(或蛤殼式組件)的唇式密封件及/或杯體底部區域上及周圍的錫-銀合金增長可能導致顯著的處理困難。在此通稱為「唇式密封件電鍍」此金屬虛堆積物在某些情形中甚至可能導致形成於基板與唇式密封件之間的密封失效。結果為蛤殼式組件的內部變得受可能有害且具腐蝕性之電鍍溶液所污染。
由於「唇式密封件電鍍」可能導致唇式密封件失效，因此典型地需要在電鍍操作序列的整個過程中，從唇式密封件及/或杯體底部區域週期性地移除或清除錫/銀虛沉積物。現有的清理技術涉及藉由使用已浸入硝酸溶液中的手持式拭子手動地利用硝酸溶液擦拭唇式密封件區域的規律週期性清理。一旦利用硝酸加以擦拭，唇式密封件及/或杯體底部上的沉積物溶解，且隨後沖洗這些區域以移除酸溶液及溶解的沉積物。然而，這些手續容易發生錯誤，因為並非所有沉積物皆被移除，或因為施加太多力而導致擦拭步驟損壞相對脆弱的唇式密封件接觸區域。再者，當虛沉積物結實時，手動擦下的技術可能確實不足，且電鍍設備的一些構件可能需要移除及替換。通常，這些預防性的操作必須每日執行，其在使用複數工具且其中需要高生產容積的生產環境中是明顯的挑戰。因此，現有自電鍍裝置的唇式密封件及/或杯體底部區域移除金屬虛沉積物的技術充其量並不足夠且不適當。
於此揭露者為藉由移除先前之電鍍操作中累積於該唇式密封件及/或杯體底部上的金屬沉積物而清理電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的方法。在一些實施例中，該方法包含：相對於唇式密封件及/或杯體底部定向第一噴嘴，使得第一噴嘴實質上指在唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊；朝第一旋轉方向旋轉唇式密封件及/或杯體底部；及自第一噴嘴分配具有約5與40米/秒之間之流體速度的清理溶液之液流，使得清理溶液之液流在唇式密封件及/或杯體底部朝第一旋轉方向旋轉時接觸其內圓邊，而自唇式密封件及/或杯體底部移除金屬沉積物。在一些實施例中，金屬沉 積物包含錫/銀合金。在一些實施例中，清理溶液實質上為蒸餾且去離子水。在一些實施例中，清理溶液之液流係以相反於第一旋轉方向的速度分量自第一噴嘴分配。在一些實施例中，第一噴嘴係相對於唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊定向於約-45與+45度之間的法線角度，且在一些實施例中，第一噴嘴係相對於唇式密封件及/或杯體底部之水平平面定向於約-30與+10度之間的水平角度。在一些實施例中，一清理方法更包含在自第一噴嘴分配清理溶液時，於第一噴嘴內之清理溶液中產生超高音波。
亦於此揭露者為使用具有唇式密封件及杯體底部之電鍍設備電鍍金屬至複數半導體基板上的方法。在一些實施例中，該方法包含：電鍍金屬至第一組一或更多基板上；判定是否執行移除在電鍍該第一組基板時累積於唇式密封件及/或杯體底部上之金屬沉積物的清理操作；若判定准許清理操作，便執行該清理操作；及之後電鍍金屬至第二組一或更多基板上。在一些實施例中，該判定步驟包含評估唇式密封件及/或杯體底部是否有足以准許清理的金屬沉積物之增長。在一些實施例中，該清理方法係依據前段所述之一或更多清理方法而執行。
亦於此揭露者為用以裝設在電鍍裝置中並用以自電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部移除金屬沉積物的清理設備。在一些實施例中，該清理設備可包含：第一噴嘴；與第一噴嘴流體連接的第一清理流體供應導管；及噴嘴臂，該第一噴嘴係固定至該噴嘴臂。在一些實施例中，該清理設備可更包含一噴嘴臂致動器，其係機械性耦合至該噴嘴臂，並配置成在該清理設備裝設於電鍍裝置中時，於一收回位置與一清理位置之間移動第一噴嘴及噴嘴臂。在若干此實施例中，在該收回位置中，定位第一噴嘴及噴嘴臂，使得半導體基板可置於唇式密封件上並降低至電鍍裝置之容積中而不物理性接觸第一噴嘴或噴嘴臂，該容積係配置成保存電鍍浴。在若干此實施例中，在該清理位置中，定位第一噴嘴使其實質上指在電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的內圓邊。在若干實施例中，噴嘴臂致動器係配置成繞一旋轉軸旋轉噴嘴臂，而在收回位置與清理位置之間移動噴嘴臂。在一些實施例中，金屬沉積物包含錫/銀合金。在一些實施例中，第一噴嘴為噴射噴嘴。
亦於此揭露者為用以電鍍金屬至圖案化半導體基板上的電 鍍設備。在一些實施例中，該電鍍設備可包含：一基板夾持具；一電鍍槽，具有用以保存電鍍浴流體的容積；一電源，配置成供應電荷；及如前段所述之基板夾持具清理設備。在一些實施例中，基板夾持具可包含：具有杯體底部之杯體；裝設於杯體中的唇式密封件；複數電接點指部；及一錐體，可相對於杯體及唇式密封件移動，並配置成藉由將基板壓入唇式密封件中而將該基板固定於基板夾持具中。在若干此實施例中，電鍍設備之電源供應電荷至電接點指部。在一些實施例中，電鍍設備可更包含可收回清理遮罩，在基板夾持具係定位於清理位置中時，清理遮罩位於保存電鍍浴流體的電鍍槽之容積上方及第一噴嘴及基板下方。
100‧‧‧電鍍設備
101‧‧‧杯體/錐體組件
102‧‧‧杯體底部
103‧‧‧錐體
104‧‧‧支柱
105‧‧‧頂板
106‧‧‧軸
107‧‧‧馬達
109‧‧‧安裝架
111‧‧‧基板夾持具
112‧‧‧傾斜組件
113‧‧‧驅動圓柱
115‧‧‧第一板
117‧‧‧第二板
119‧‧‧樞接點
121‧‧‧樞接點
122‧‧‧杯體
142‧‧‧前側
143‧‧‧唇式密封件
144‧‧‧接點指部
145‧‧‧基板
149‧‧‧杯體/錐體密封件
150‧‧‧實線箭頭
152‧‧‧虛線箭頭
191‧‧‧錫-銀虛沉積物
192‧‧‧錫-銀沉積物
193‧‧‧沉積物
300‧‧‧電鍍設備
310‧‧‧清理設備
312‧‧‧噴嘴臂致動器
313‧‧‧噴嘴臂
314‧‧‧噴嘴
316‧‧‧旋轉軸
320‧‧‧基板夾持具
321‧‧‧內圓邊
322‧‧‧唇式密封件
324‧‧‧杯體
325‧‧‧杯體底部
326‧‧‧錐體
330‧‧‧電鍍槽
332‧‧‧容積
334‧‧‧電鍍浴流體
340‧‧‧基板
380‧‧‧清理遮罩
382‧‧‧開口
400‧‧‧電鍍設備
410‧‧‧清理設備
412‧‧‧噴嘴臂致動器
413‧‧‧噴嘴臂
414‧‧‧噴嘴
415‧‧‧箭頭
416‧‧‧箭頭(方向)
417‧‧‧清理流體供應導管
420‧‧‧基板夾持具
422‧‧‧唇式密封件
424‧‧‧杯體
425‧‧‧杯體底部
426‧‧‧錐體
428‧‧‧杯體支柱
430‧‧‧電鍍槽
432‧‧‧容積
433‧‧‧高帽部
434‧‧‧電鍍浴流體
435‧‧‧流體高度
436‧‧‧陽極腔室
438‧‧‧HRVA電流分佈控制器及流量擴散器
440‧‧‧基板
460‧‧‧回收遮罩
462‧‧‧排出口
466‧‧‧旋轉通孔
470‧‧‧沖洗遮罩
700‧‧‧電鍍方法
705‧‧‧步驟
710‧‧‧步驟
720‧‧‧步驟
722‧‧‧步驟
724‧‧‧步驟
726‧‧‧步驟
728‧‧‧步驟
730‧‧‧步驟
732‧‧‧步驟
734‧‧‧步驟
736‧‧‧步驟
740‧‧‧步驟
750‧‧‧步驟
752‧‧‧步驟
754‧‧‧步驟
756‧‧‧步驟
758‧‧‧步驟
760‧‧‧步驟
762‧‧‧步驟
764‧‧‧步驟
766‧‧‧步驟
768‧‧‧步驟
900‧‧‧噴射噴嘴
910‧‧‧端部
912‧‧‧孔
914‧‧‧直徑
916‧‧‧噴嘴長度
920‧‧‧基部
922‧‧‧外傾角
1001‧‧‧水平角度
1002‧‧‧法線角度
1003‧‧‧平行分量
1004‧‧‧衝擊分量
1022‧‧‧唇式密封件
圖1A-1及1A-2顯示一系列錫-銀電鍍操作後的唇式密封件之內圓邊及杯體底部的照片。
圖1B-1、1B-2、及1B-3示意性地顯示唇式密封件及電鍍基板夾持具上的不期望之錫-銀沉積。
圖1C及1C-1示意性地顯示唇式密封件及電鍍基板夾持具之杯體底部上的不期望之錫-銀沉積物的一機構。
圖1D-1、1D-2、1D-3、及1D-4顯示呈現由不期望之錫-銀沉積物造成之嚴重損壞的杯體底部之照片。
圖2A顯示電鍍設備之立體示意圖。
圖2B顯示電鍍基板夾持具之剖面示意圖。
圖3A顯示具有其噴嘴處於其收回位置之內建清理設備的電鍍設備之剖面示意圖。
圖3B顯示具有其噴嘴處於其清理位置之內建清理設備的電鍍設備之剖面示意圖。
圖3C示意性地顯示具有相對於電鍍基板夾持具之內圓邊的法向量相等且相對之角度的一對噴嘴。
圖3D示意性地顯示具有相對於電鍍基板夾持具之內圓邊不同之垂直位置的一對噴嘴。
圖3E示意性地顯示相關於電鍍基板夾持具之水平平面朝下 夾角的噴嘴。
圖4A呈現顯示具有其噴嘴處於其清理位置之內建清理設備的電鍍設備之剖視圖的示意圖。
圖4B呈現顯示電鍍設備及旋轉90度的圖4A之內建清理設備之剖視圖的示意圖。
圖5A呈現顯示電鍍設備的在其收回位置之內建清理設備的圖4A及4B之電鍍設備的剖視圖。
圖5B呈現顯示電鍍設備的在其清理位置之內建清理設備的圖4A及4B之電鍍設備的俯視圖。
圖5C呈現示意性顯示於圖4A、4B、5A、及5B中的清理設備之噴嘴及噴嘴臂的照片，該噴嘴及噴嘴臂係處於收回位置。
圖5D呈現示意性顯示於圖4A、4B、5A、及5B中的清理設備之噴嘴及噴嘴臂的照片，該噴嘴及噴嘴臂係處於清理位置。
圖6顯示具有內建清理設備及內建可收回清理護罩之電鍍設備的剖面示意圖。
圖7呈現顯示週期性使用自基板夾持具移除金屬沉積物之方法的電鍍一系列半導體基板的一實施例方法之流程圖。
圖8A呈現顯示基板夾持具在裝載位置之情況下的圖4A及4B之電鍍設備及內建清理設備之剖視圖的示意圖。
圖8B呈現顯示基板夾持具在電鍍位置之情況下的圖4A及4B之電鍍設備及內建清理設備之剖視圖的示意圖。
圖8C呈現顯示基板夾持具在沖洗位置之情況下的圖4A及4B之電鍍設備及內建清理設備之剖視圖的示意圖。
圖9A顯示用於基板夾持具清理設備之一噴嘴實施例的示意性剖面視圖。
圖9B顯示用於基板夾持具清理設備之一噴嘴實施例的示意性頭部視圖。
圖10A、10B、及10C示意性顯示就不同角度而言之相關於唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的噴嘴方向。
圖11A顯示例如使用在於此呈現之馬拉松測試(Marathon Test)者的錫-銀電鍍包覆層測試晶圓之照片。
圖11B-1、11B-2、11B-3、及11B-4顯示於此呈現之馬拉松測試之前的電鍍基板夾持具之照片。
圖11C-1、11C-2、11C-3、及11C-4顯示在於此呈現之馬拉松測試中使用於此敘述之清理方法以5個晶圓之清理間隔電鍍500個包覆層測試晶圓後的電鍍基板夾持具之照片。
圖11D-1、11D-2、11D-3、及11D-4顯示在於此呈現之馬拉松測試中不使用於此敘述之清理方法電鍍200個包覆層測試晶圓後的電鍍基板夾持具之照片。
圖11E-1、11E-2、11E-3、及11E-4顯示在於此呈現之馬拉松測試中不使用於此敘述之清理方法及設備電鍍500個包覆層測試晶圓後的電鍍基板夾持具之照片。
圖11F-1、11F-2、11F-3、11F-4、及11F-5分別顯示電鍍設備之高抗性擬陽極的照片，其顯示當未使用於此敘述之清理方法及設備時，在電鍍0、100、300、400、及500個包覆層測試晶圓後可能累積於該高抗性擬陽極上之污染物。
圖11G-1、11G-3、及11G-4顯示電鍍設備之高抗性擬陽極的額外之照片，其顯示當未使用於此敘述之清理方法及設備時可能累積於該高抗性擬陽極上之污染物。
圖11G-2顯示電鍍設備之頂蓋的照片，其顯示儘管不使用於此敘述之清理方法及設備，一些污染物仍已累積於頂蓋中。
圖11H-1、11H-2、及11H-3顯示電鍍設備之頂蓋的照片，其顯示當使用於此揭露之清理方法及設備時可能累積於頂蓋中之污染物。
圖11I-1顯示電鍍設備之頂蓋的沖洗護罩的照片，該沖洗護罩在電鍍任何晶圓前為乾淨的。
圖11I-2及11I-3顯示電鍍設備之頂蓋的沖洗護罩的照片，其分別顯示當使用於此揭露之清理方法及設備時，電鍍250及500個晶圓之後可能累積於沖洗護罩中的污染物。
引言
儘管目前對於半導體製造技術中之各種電填充(electrofill)應用的錫-銀合金之電鍍有高度興趣，但已證實唇式密封件之錫-銀合金虛沉積物(及杯體底部之虛沉積物)是有問題的。該問題係例示於圖1A-1及1A-2。圖1A-1顯示120個基板上之一系列錫-銀電鍍操作後的唇式密封件143及杯體底部102之內圓邊的照片。照片中顯示唇式密封件143上存在明顯的錫-銀沉積物。圖1A-2顯示另一系列電鍍操作後的另一唇式密封件143及杯體底部之內圓邊的類似照片。在此情形中，除了唇式密封件143上之外，明顯之沉積物亦顯現於杯體底部102上。此不期望之沉積物必須週期性地加以移除，以避免災難性的衰退，例如工作件或晶圓之品質及產量的降低、或對於電鍍設備的損壞。
在不受限於特定理論的情況下，據信至少部份的錫-銀合金虛沉積物之根本原因為原子錫對原子銀之還原電位的明顯差異。更據信錫-銀虛沉積物之生長經由唇式密封件及杯體底部之表面的置換反應導致對每一錫原子(具有氧化態+2)交換2個銀原子(具有氧化態+1)而發生。再一次，在不受限於特定理論的情況下，據信形成自具有明顯相異還原電位之金屬的其他組合之其他合金亦可能導致相同或相似的涉及唇式密封件及/或杯體底部上之金屬虛沉積物的問題。一些實例包含例如銅-銦、鎳-鈀、銀-銦、銅-錫、及鐵-鈷合金。
這些沉積物之形成、其成核形式、及其生長形式的進一步特性化將用以進一步說明問題的嚴重性。通常，非故意/虛沉積物開始或初始於電鍍裝置之唇式密封件(其當然作為基板與電鍍裝置之間的接觸點)處，且隨後行進至基板夾持具之其他表面，例如杯體底部。舉例來說，圖1B-1顯示形成在裝載於電鍍裝置之基板夾持具中的基板145之工作(前)表面上的錫-銀虛沉積物191，該基板夾持具包含唇式密封件143、杯體底部102、接點指部144、及錐體103(其每一者將於以下更詳細地敘述)。圖1B-1顯示沉積物191係物理性地接觸唇式密封件143。位於基板邊緣及唇式密封件附近的此虛沉積物可能係由於在此區域中因例如邊緣效應、基板失準、及其他潛在原因而局部缺少光阻。再者，錫-銀電鍍特徵部及疊層可能比光阻層更厚，且因此可能導致「突出(bump-out)」電鍍。因為「突出」電鍍可實現使用較 少材料(較薄光阻膜)，故其有時用來節省成本，但該節省應與控制及避免逐特徵部侵蝕及短路方面之難度、及較高唇式密封件電鍍的傾向加以平衡。無論如何，當使基板夾持具之錐體103升起以容許如圖1B-2所示之自基板夾持具移除基板145時，此錫-銀沉積物可能斷開其與基板145之連結且維持連接至唇式密封件143、或維持連接至例如杯體底部102的一些其他構件。(注意在此情形中，當基板可能仍暫時停留在唇式密封件上，且因此與其物理性接觸時，升高錐體103已釋放基板145背側上的壓力，使得該壓力不再壓縮唇式密封件至相同程度。因此，基板145與唇式密封件143之間的介面中之物理性改變可能導致沉積物斷開其與基板145或唇式密封件143的連結，在此情形中為基板。)依此方式，釋放錐體103可能在移除基板(例如晶圓)期間造成一些殘留且不連續的錫-銀沉積物192保留在唇式密封件143中。一旦保留在唇式密封件或杯體底部上，沉積物可能作為進一步錫-銀沉積的活性晶核。
儘管這些活性晶核起初自晶圓或自彼此斷開，但經過複數電鍍循環的過程，在這些成核位置的進一步沉積可能導致一些晶核變得相連且形成半連續導電表面。若此表面接觸正受到電鍍之基板的一部分，其可能實際上成為額外的晶種層(至少局部地)，且因此同樣地接收額外的電鍍材料。再者，依據方程式1及2，主要可由錫組成的初始不連續晶核將可能經歷與電解質中的貴銀離子之置換反應：Sn→Sn+2+2e- (方程式1)，2Ag++2e-→2Ag (方程式2)。如以上所提及，此於所沉積之金屬中產生顯著的淨體積增加。該效應為這些晶核傾向即使不重新連接至外部電流源仍在尺寸上生長，且隨時間變成物理性及電性連接至彼此或連接回電流源。考量以上的反應及銀及錫的相對密度，錫/銀之取代反應係估計在錫-銀虛沉積物中造成約40%之淨體積變化。因此，初始不連續晶核隨時間變成明顯的電鍍表面。晶核可形成於唇式密封件上，但其亦可形成於杯體底部上、或二者上。類似地，如圖1B-3所示，唇式密封件143上之初始沉積物192可作為隨時間生長並延伸的成核位置，而形成沉積物193於杯體底部102上。注意儘管此揭露內容已聚焦於錫-銀沉積物、及方程式1及2表示之沉積機制上，其他類型的沉積物及其 他沉積機制亦可能在錫-銀合金電鍍期間發生。一些已經過觀察者涉及形成含銀及/或錫金屬之非勻相膠體。
儘管據信杯體底部上之錫-銀沉積物如圖1B-3所示經由成核位置在唇式密封件上擴張而發生，但據信亦可能發生杯體底部上的直接錫-銀沉積物。顯示於圖1C及1C-1的一可能的機制為其中一些邊緣材料自基板電化學地移除且然後再電鍍至杯體底部上、而非受電鍍且留在基板上的處理。在不限於任何特定理論的情況下，據信此種唇式密封件及杯體底部上之增長的典型沉積速率為時間上非線性、朝整體電鍍製程的較後期而增加。圖1C及1C-1詳細顯示製程，再次，在不限於任何特定理論的情況下，據信該製程係依據方程式3-7所述之機制而進行：Sn2++2e-→Sn (基板上之錫沉積物) (方程式3)，AgL++e-→Ag+L (基板上之銀沉積物) (方程式4)，L+e-→L*- (藉由L*自基板移除電子) (方程式5)，L*-→L+e- (e-自L*轉移至杯體底部成核位置) (方程式6)，Sn2++2e-→Sn (杯體底部成核位置之錫沉積物) (方程式7)在圖1C及1C-1、及方程式3-7之示意之後，概念為錫及銀係以正常形式沉積(圖1C)、但殘餘銀配位子可能作為用以自基板移轉電子至唇式密封件及/或杯體底部上、錫離子可接著接收電子(圖1C-1)並由溶液鍍出之位置的載體。
亦據信由於遠離基板之金屬虛沉積物可能表現為電鍍用預備位置的事實，所以這些沉積物可能實質上作為「陰極電流竊取者」。如此，虛沉積物可能重新導向電鍍杯體中的電流分佈，且尤其將其重新導向遠離位於或接近唇式密封件與基板間之介面的特徵部，而因此可能導致接近基板邊緣之電鍍中的衰退。其亦可能導致沉積物厚度及合金成份中的不均勻性。一旦虛沉積物位置具有實質數量之覆蓋性，「竊取電流」變得大到足以造成封裝及晶圓級封裝(wafer level packaging,WLP)應用中的嚴重衰退及缺陷。同樣的，此非有意之沉積物可能隨機地自相對不顯著轉換至造成極嚴 重失效(通常以突然的形式)。
圖1D-1顯示可能由杯體底部上之主要沉積物所造成該類極嚴重失效的實例，損壞區域係放大於圖1D-2。圖1D-3所示之電鍍杯體顯示甚至更大的損壞，其係放大於圖1D-4中。在此後者之情形中，杯體可能因非有意的錫-銀沉積物而變得永久性受損、凹陷及衰變。此種對於唇式密封件及杯體底部之損壞、及甚至更不可見的損壞類型可能阻礙這些元件適當地密封基板夾持具中的基板。結果為電鍍液穿透至電鍍裝置之通常被密封之區域中、並潛在地接觸各種敏感性元件(例如電接點指部144)的可能性增加，如圖1A-1及1A-2所示。在極端的情形中，損壞可能範圍廣大使得這些昂貴且精準製造的零件無法翻新(例如藉由拆解、蝕刻所沉積之金屬、重組)而必須更換。
無論如何，由於現今之對於使用錫-銀合金作為用於半導體處理之金屬化及焊接材料的興趣、及這些合金在電鍍裝置之唇式密封件及杯體底部構件上的增長傾向，因此需要有效的唇式密封件清理方法及設備來移除錫-銀合金虛沉積物。在一些實施例中，自動化唇式密封件清理製程(亦可包含杯體底部的清理)較佳，其潛在地避免使負責手動唇式密封件清理的技術員暴露於例如濃硝酸溶液的潛在性腐蝕性及/或毒性化學劑。此外，此「自動清理」製程潛在地消除(或至少減少)相關於手動清理的錯誤或硬體損壞。再者，在一些實施例中，自動清理方法及設備可有效地自唇式密封件及/或杯體底部移除大部分或全部金屬沉積物、可保持唇式密封件實質上無金屬增長、可實質上自唇式密封件移除任何破裂薄膜、且可實質上預防及/或避免金屬沉積物形成於杯體底部上。在一些實施例中，自動清理方法及設備可有效地利用蒸餾水/去離子水作為清潔劑而非使用潛在性有害、危險、且/或昂貴之化學劑(例如濃硝酸)。若此自動清理方法及設備實質上預防被驅出之金屬沉積物及任何其他金屬進入電鍍浴或電鍍裝置之其他區域中，而因此具有少或無電鍍浴成份經由稀釋之影響或化學污染，其便亦具有優勢。理想地，在一些實施例中，上述所有者可利用實質上全自動化的形式完成。
電鍍製程及積體電路製造中之污染
現將提供電鍍製程及積體電路製造過程中之污染來源的簡短敘述。電化學沉積可用在積體電路製造及封裝製程中的不同點。製造電晶體的第一步驟係稱為前端製程(front end of the line,FEOL)處理。製造金屬互連中涉及的該等製程係稱為後端製程(back end of the line BEOL)處理。在IC晶片層級，鑲嵌特徵部係於BEOL處理期間藉由電沉積銅或其他足夠導電之材料於貫孔或凹槽內而產生，已形成複數互連金屬化層。一般而言，有較大互連特徵部比例自電晶體等級離去的漸增等級。後段製程一般以晶圓(例如具有SiN)之隔絕性密封結束，稱為晶圓鈍化層。晶圓之封裝發生在複數預鈍化互連金屬化層上方。封裝(包含晶圓級封裝(WLP))一般開始於暴露位於鈍化層下方之金屬墊，並結束於封裝中的晶片。封裝可執行於晶粒上(晶圓經切割且然後經過處理處)或部份在晶圓級上。更先進的封裝趨向為晶圓級封裝，且涉及相對於植球(ball placement)及更習知之引線搭接的電沉積至/自更精細得多之突出部及重新分配線。可使用各種晶圓級封裝結構，其若干者可含有合金或其他二或更多金屬或其他成份之組合。例如，封裝可包含由焊料或相關材料製成的一或更多突出部。焊料電鍍突出部的典型實例開始於具有第一電鍍層的導電性基板晶種層(例如銅晶種層)，該第一電鍍層為鉛錫焊料電鍍柱之薄膜(例如約50至100微米厚及約80至120微米寬或更尤其為約100微米寬)下方的鍍鎳下方突起部擴散阻障層(介於1-3微米厚及約80至120微米寬、且尤其約100微米寬)。在電鍍、光阻剝除、及導電性基板銅晶種層之蝕刻後，將焊料柱小心地熔化或流回以產生附接至下方突出部金屬的焊料突出部或焊料球。
可稱為「銅柱」及/或「微柱」的另一配置中，非焊料類電鍍金屬之下方突出部或下方柱(該柱為例如銅、鎳、或此二者之組合的金屬)係產生於典型較上方更薄之焊料膜下方。在此配置中，可能需要達到緊迫/精確特徵部間距及分隔控制。銅柱可例如為寬約20-50微米或更小，而特徵部可彼此分隔僅約75-100微米(中心至中心)。銅結構可為高約10-40微米。在銅柱頂部，通常但非必然(大部分取決於最終晶片之預期操作溫度)地，例如約1-2微米厚之鎳或鈷阻障層可用以分隔銅與含錫焊料，且藉此潛在地避免可能形成各種機械上不期望及化學上不期望之青銅的固態反應。最後，添加典型10-40微米厚之焊料層。此配置亦實現對於相同特徵部尺寸之減少 焊料量、減低之成本、及/或晶片中之總鉛量(在含鉛焊料中)。
近來，在因環境及健康-安全考量而遠離含鉛焊料的領域中已有移動。錫-銀焊料合金突出部特別受到關注。鉛-錫材料提供良好品質之「突出部」供封裝，且非常易於電鍍，但鉛的不合宜毒性正驅使領域遠離其使用，例如，RoHS措施(歐洲議會指令2002/95/EC)需要實體自已建立之錫-鉛二元材料製程改變成無鉛製程。邏輯取代物突出部材料包含銦、錫、錫-銀二元材料、錫-鉍二元材料、及錫-銀-銅三元材料。然而，非合金錫可能受到其應用中的若干基礎限制及困難所苦，例如其形成具有變化之晶體方向及熱膨脹係數的大型單晶粒球之傾向、以及其形成可能導致互連至互連短路之「錫晶鬚」的傾向。例如上列者之各種二元及三元材料大致上表現更佳且減輕與使用純、非合金錫相關的一些問題。在不限於特定理論的情況下，由於焊料凝固製程的事實(亦即焊料材料自熔化轉變為固態)，此可至少部份地傾向造成顯著小晶粒沈澱及非錫成份包含至固態焊料中。錫及銀之合金為相對於非合金錫具有改善之性質及表現的成份實例。
銀-錫合金之沉積係藉由頻繁使用鈍性陽極(而非潛在更期望之「活性」或可溶性陽極)的製程而完成。針對此或類似系統使用活性陽極上的部份困難係起因於銀及錫的相隔甚遠之電化學沉積電位；該等金屬之標準電化學電位(Eos)係分隔大於0.9伏特(Ag+/Ag：0.8V NHE，Sn+2/Sn：-0.15V)。由於元素銀實質上比元素錫更稀有且惰性，因此其將經歷置換反應並電鍍離開溶液至錫陽極或錫/銀陽極之表面上。此化學「短路」自電鍍溶液持續移除(剝除或抽取)相對低濃度之銀，導致無法控制之製程及錫陽極上的還原銀金屬的形成。
當使用電位差異金屬組時之有效率且高品質電鍍的方法及設備係陳述於2011年6月29日提出申請之名為「ELECTRODEPOSITION WITH ISOLATED CATHODE AND REGENERATED ELECTROLYTE」的美國臨時專利申請案第61/502,590號、2010年12越1日提出申請之名為「ELECTROPLATING APPARATUS AND PROCESS FOR WAFER LEVEL PACKAGING」的美國臨時專利申請案第61/418,781號、及2011年6月29日提出申請之名為「CONTROL OF ELECTROLYTE HYDRODYNAMICS FOR EFFICIENT MASS TRANSFER DURING ELECTROPLATING」的美國專利申 請案第13/172,642號中，其每一者係整體併入於此作為所有用途之參考。然而，儘管當電鍍二或更多金屬時存在高品質電鍍狀態，但在電鍍電位中有大差異的情況下即仍有以下問題：電鍍杯體及唇式密封件之表面上的不期望之電鍍出的金屬、及如何解決這些非刻意的沉積物。儘管在此的討論係以銀-錫電鍍來表達，但仍可同等地良好適用於任何其他不期望之金屬沉積物處理。亦即，於此敘述的方法及設備潛在地可用於解決許多類型的不期望之金屬、或甚至非金屬沉積物及沉積處理。
電鍍設備
因此，於此所述為清理半導體基板電鍍裝置(且尤其是這些裝置的基板夾持具)的方法及設備。圖2A提供半導體基板電鍍設備100的立體圖，所揭露之清理方法及設備可應用至該電鍍設備100。注意儘管圖2A顯示一特定基板電鍍設備，但於此揭露之清理方法及設備仍可應用至各種電鍍裝置，且因此該例示揭露內容不限於應用在圖2A所揭示者。
電鍍設備100具有顯示於圖2A中且相關於隨後之圖式而敘述的各種特徵部。設備100包含可稱為「蛤殼」的半導體基板夾持具。蛤殼可包含杯體102以及可將半導體基板牢固地夾持在杯體102中的錐體103。
在圖2A中，杯體102係由連接至頂板105之支柱104所支撐。合為杯體/錐體組件101、有時稱為蛤殼組件的此組件102-105係經由軸106由馬達107所驅動。馬達107係附接至安裝架109。106傳遞扭力至被杯體/錐體組件101固持/接合之半導體基板(此圖未顯示)，使得基板在處理(例如電鍍)期間旋轉。軸106內可具有提供在杯體102與錐體103之間夾持基板之垂直力空氣圓柱(圖2A中不可見)。參考為102-109之部件的整體組合係於圖2A中合稱為基板夾持具111。然而，注意「基板夾持具」之概念一般延伸至用於接合/固持基板及/或用於針對基板之移動及定位提供機構之部件的各種組合及次組合。
亦顯示於圖2A中者為傾斜組件112，其可包含可滑動地連接至第二板117的第一板115。第一板115亦連接至位於基板夾持具111之遠端的安裝架109。亦顯示於圖2A中者為分別在樞接點119及121連接至第一板115及第二板117二者的驅動圓柱113。因此，驅動圓柱113可提供 驅動力以使板115滑過板117，於是定位半導體基板夾持具111。基板夾持具111之遠端(具有安裝架109的該端)因此可沿由板115與117之間之接觸區域所定義之弧形路徑移動，且因此基板夾持具111的具有杯體/錐體組件之近端可相關於虛擬樞接點而傾斜。在一些實施例中，此容許半導體基板具有角度地進入處理溶液(例如電鍍浴)。
整個設備100係經由另一致動器(未顯示)垂直地抬上或抬下以使基板夾持具111之最近端浸入處理溶液中。因此，兩分量之定位機構提供以下二者：沿垂直於處理溶液(例如電解電鍍浴)之軌道垂直移動、以及容許基板位置相對處理溶液之表面自水平方向偏離而因此提供具有角度之基板浸入能力的傾斜移動。設備100之移動能力及相關硬體的更詳細說明係敘述於2001年5月31日提出申請、2003年4月22日公告、且名為「METHODS AND APPARATUS FOR CONTROLLED-ANGLE WAFER IMMERSION」的美國專利第6,551,487號，其係整體併入於此作為所有目的之參考。
注意在電鍍期間，設備100係典型地與具有容納陽極及電解質之電鍍腔室的電鍍槽一起使用。電鍍槽亦可包含用以使電解質循環通過電鍍槽、並抵向受電鍍之基板的管系或管系連結。電鍍槽亦可包含隔膜或設計成在陽極隔間相對陰極隔間中維持不同之電解化學的其他分隔件。
圖2B提供基板夾持具(亦稱為杯體/錐體組件或「蛤殼組件」)101之更詳細視圖，其包含杯體122及錐體103的剖面圖。注意圖2B中繪示的杯體/錐體組件101並不意為比例上準確，而是成型化展示以提昇以下說明的清晰度。具有杯體底部102之杯體122支撐唇式密封件143、接點144、母線、及其他元件，且其本身係由頂板105經由支柱104所支撐。一般而言，基板145停置於唇式密封件143上、在配置成支撐基板145之接點144正上方。杯體122亦包含開口(如圖中所標示)，電鍍浴溶液可透過該開口接觸基板145。注意電鍍發生於基板145之前側142。因此，基板145之週邊停置在杯體122之底部向內突出部(例如「刀狀」邊緣)上，或更具體地在定位於杯體122之底部向內突出部上的唇式密封件上。
錐體103下壓於基板145之背側上，以與之接合並將其固持於定位、並用以在電鍍期間於基板沉入電鍍浴中期間的抵住唇式密封件143 而將基板145密封。傳遞通過基板145的來自錐體103之垂直力壓縮唇式密封件143以形成流體密封。唇式密封件143預防電解質接觸基板145之背側(其可能直接引入污染性金屬原子至矽中處)、及到達設備100的敏感性部件，例如對基板145之邊緣部份建立電性連結的接點指部。本身由唇式密封件密封且保護免於變濕的此電性連結及相關之電性接點144係用以供給電流至暴露至電解質的基板145之導電部份。整體來說，唇式密封件143使基板146之未暴露部份與基板145之暴露部份分隔。該兩部份包含彼此電性連通的導電表面。
為了裝載基板145至杯體/錐體組件101中，錐體103自其繪示位置經由軸106被升起，直到杯體102與錐體103之間有足夠的間隙以容許基板145插入杯體/錐體組件101中。然後將基板145插入(在一些實施例中藉由機械手臂)並容許輕輕地停置在唇式密封件及杯體202上(或附接至杯體之相關構件上，例如以下所述之唇式密封件143)。在一些實施例中，錐體103自其繪示位置被升起，直到其觸及頂板105。後續，錐體103接著被降低以壓迫並接合基板抵住杯體102之週邊或所附接之唇式密封件143，如圖2B所示。在一些實施例中，軸106傳輸造成錐體103接合基板145之垂直力、及使杯體/錐體組件101及由杯體/錐體組件固持之基板145轉動的扭矩二者。圖2B藉由實線箭頭150及虛線箭頭152分別指示垂直力之方向性及扭矩之轉動方向。在一些實施例中，基板145之電鍍典型地發生於基板正在轉動時。在若干此實施例中，電鍍期間轉動基板145幫助達成均勻的電鍍，且幫助移除金屬增長移除物作為之後詳細說明之製程的部份。
在一些實施例中，亦可有額外的密封件149位於杯體102與錐體103之間，其接合杯體102及錐體103之表面，以在錐體103接合基板145時大致形成實質上流體密封。由杯體/錐體密封件149提供的額外密封作用為進一步保護基板145之背側。杯體/錐體密封件149可固定至杯體102或固定至錐體103，而在錐體103接合基板145時接合選擇性元件。杯體/錐體密封件149可為單一部件密封件或多部件密封件。同樣地，唇式密封件143可為單一步件密封件或多部件密封件。再者，如將由本技術領域中具有通常技藝者察知，可使用多種材料來建構密封件143及149。例如，在一些實施例中，唇式密封件係由彈性材料建構，且在若干此實施例中為全 氟聚合物。
具有內建唇式密封件及/或杯體清理設備的電鍍設備
於此揭露的為包含內建清理設備(或複數清理設備)之電鍍設備，該清理設備係用以自電鍍設備之基板夾持具(尤其自基板夾持具之唇式密封件及/或杯體底部)清理金屬虛沉積物。然而注意在一些實施例中，清理設備本身可為設計成裝設在預先存在之電鍍裝置上或附接至該電鍍裝置的獨立構件。如此之具有基板夾持具320及內建清理設備310的電鍍設備300之特定實例係顯示於圖3A及3B中。除了內建清理設備310及基板夾持具320之外，如此之電鍍設備300還包含具有保存電鍍浴流體334之容積332的電鍍槽330。基板夾持具320大致具有安裝於杯體324中之唇式密封件322、可相對杯體324及唇式密封件322移動且配置成藉由將基板340壓入唇式密封件322而在基板夾持具320中固定基板340的錐體326，且亦典型地包含在基板340如上述被密封於杯體324中且由電鍍設備之電源(未顯示於圖3A及3B中)供給電荷時大致由唇式密封件322保護的複數電接點指部(亦未顯示於圖3A及3B中)。
內建於或附接/安裝至圖3A及3B之電鍍設備的清理設備本身包含第一噴嘴314、與第一噴嘴流體連通的第一清理流體供應導管(未顯示)、及第一噴嘴314固定至其之噴嘴臂313。在一些實施例中，例如顯示於圖3A及3B中之實施例，清理設備310包含機械耦合至噴嘴臂313且配置成在收回位置與清理位置之間移動第一噴嘴314及噴嘴臂313的噴嘴臂致動器312。圖3A顯示處於收回位置的第一噴嘴314及噴嘴臂313。如圖所示，在收回位置中，第一噴嘴314及噴嘴臂313係定位成使半導體基板340可置於唇式密封件322上、並降低至配置成在不物理接觸第一噴嘴314或噴嘴臂313的情況下保存電鍍浴流體334的電鍍槽330之容積332。同樣地，圖3B顯示處於清理位置的第一噴嘴314及噴嘴臂313，其中如圖所示，第一噴嘴314係定位成使其實質上指在電鍍設備300之唇式密封件322及/或杯體底部325的內圓邊。
在一些實施例中，例如顯示於圖3A及3B中之實施例，噴嘴臂致動器312係配置成藉由繞旋轉軸316旋轉噴嘴臂313而在收回與清理 位置之間移動噴嘴314。當噴嘴臂致動器312繞旋轉軸316旋轉噴嘴臂313時，如圖3B所示，噴嘴314繞軸316擺動到至少在開口之垂直週邊內的位置中。在圖3A及3B顯示之實例中，旋轉軸316係實質上垂直，意指噴嘴314實質上在水平平面內移動。在此實例中，相關於唇式密封件322/或杯體底部325之內圓邊的噴嘴314之垂直方向可藉由朝垂直方向移動清理設備310、或基板夾持具320、或二者而達成。此垂直方向可對應至夾持具在電鍍循環期間的動作。
在未顯示於圖3A及3B的另一實例中，旋轉軸可在相對於垂直方向之非零角度，且繞該軸之旋轉可對應至噴嘴或其他清理裝置之水平及垂直運動二者。在若干實施例中，可將電鍍設備300設計並配置成利用以下方式操作：噴嘴臂313本身的旋轉足以將噴嘴314帶至相關於內圓邊的所需之初始位置。在其他實施例中，噴嘴314之垂直運動可由透過噴嘴臂致動器312的噴嘴臂313之垂直運動所提供，舉例來說，例如藉由噴嘴臂致動器312造成噴嘴臂313在外殼內沿其旋轉軸上下滑動。在若干此實施例中，不具有任何實質上旋轉運動的噴嘴之垂直運動可足以將噴嘴帶至足夠鄰近內圓邊以供清理操作。在一些實施例中，清理設備310可包含具有噴嘴附接於一端的可延伸噴嘴臂，且噴嘴臂之延伸為將噴嘴帶至足夠鄰近內圓邊以供清理操作之所需的全部者。噴嘴臂可相關於其支撐結構或外殼沿其軸向延伸以完成前述動作。再一次，在上述者的全部中，應瞭解圖3A及3B中之噴嘴314可以不同類型的清理裝置取代，例如用以取決於實施例施加清理溶液的刷具或拭子。如此一來，以各種清理裝置替代噴嘴314係於本揭露內容的範圍內。
因此，圖3A顯示處於其電鍍模式之電鍍設備300，且圖3B顯示處於其清理模式之電鍍設備300，且如這些圖中所示，基板夾持具320可取決於電鍍設備之模式在電鍍設備300內不同垂直位置之間移動。具體而言，圖3A顯示基板夾持具320垂直地定位於電鍍位置並夾持基板340，使得待電鍍於其上之基板340之表面定位於保存電鍍浴流體334之電鍍槽330的容積332內。在此位置中，基板夾持具320支撐基板340並將其浸沒於電鍍浴流體/溶液334中。再者，注意在此電鍍模式中，清理設備310係定位成遠離基板夾持具320以避免與其在電鍍設備300內不同位置之間的垂 直運動之任何干涉。
同樣地，圖3B顯示空的基板夾持具320(亦即未夾持基板)垂直地位於電鍍設備300內之清理位置，其中唇式密封件322及/或杯體底部325係相對於清理設備310而定位，使得唇式密封件322及/或杯體底部325上之電鍍金屬沉積物可由清理設備310移除。在清理模式中，因為無基板340呈現於基板夾持具320中，所以基板夾持具之底部中有由基板夾持具320的唇式密封件322及/或杯體底部之內圓邊所定義的開口。在圖3B中，包含噴嘴314之清理設備310的一部分突出通過此開口，使得噴嘴314位於相關於唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的預定位置。亦注意儘管未顯示於圖3A及3B中，但電鍍設備300典型地亦包含用以將基板夾持具310訂位於不同上及下及垂直高度或目標位置之間的垂直定位或「驅動機構」，該目標位置之一者稱為裝載位置，用於開啟基板夾持具、裝載/卸載基板、及關閉基板夾持具；另一位置稱為電鍍位置，用於將基板定位於電鍍浴溶液中；另一位置稱為收回位置，用於自基板及基板夾持具移除多餘的夾帶之流體；另一位置稱為沖洗位置，用於利用噴灑沖洗溶液(例如水)大致沖洗基板底部；且另一位置稱為清理位置，用於執行如於此詳述之唇式密封件清理操作。
清理裝置在清理期間相對於唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的預定位置及定位可取決於清理裝置的類型，亦即，是否為噴嘴及何種噴嘴、或是否為其他類型的清理裝置。例如，例如拭子及刷具的清理裝置係典型地定位成與內圓邊直接接觸，以確保在基板夾持具之旋轉期間至少一些剪力產生於二者之間。另一方面，噴嘴係定位於若干距離之外。再者，為了預防回濺，噴嘴(例如音速噴嘴及/或高壓噴射噴嘴)可定位在相關於形成內圓邊之表面呈垂直之外的角度。此係顯示於圖3C中，該圖顯示位於離(假定之唇式密封件及/或杯體底部的)內圓邊321若干非零距離之外的兩噴嘴314。因此，大致而言，在一些實施例中，揭露於此之清理設備可包含第二噴嘴。此外，在若干使用第二噴嘴之此實施例設備中，設備可額外地使用與第二噴嘴流體連接之第二清理流體供應導管。取決於實施例，兩噴嘴可連接至相同或不同的致動噴嘴臂。顯示於圖3C中之該對噴嘴314具有相對於內圓邊321之法向量相等且相反的角度。在若干實施例中，此角度 可自約0至60度之間或更具體而言為約30及45度之間變化。
當然，圖3C亦大致顯示基板夾持具清理設備可使用複數清理裝置，且具體而言，如此設備可使用複數清理流體分配噴嘴314。然而，注意當在清理設備中使用複數清理裝置時，可全部為相同類型(例如圖3C中所示之具有複數噴嘴的清理裝置)，但其不必然。清理設備可取決於實施例而以各種組合使用不同類型的清理裝置(例如音速噴嘴及拭子的組合)。亦注意取決於實施例，複數清理裝置可定位於相同支撐結構或複數支撐結構上。在使用拭子及刷具之類型的清理裝置之實施例中，這些裝置可接收低壓液流，且其可在清理時旋轉，以在接觸點提供額外剪力。再者，在此操作期間，拭子或刷具類型清理裝置的初始位置可被改變(例如角度、垂直方向、與邊緣的距離)。
回到複數噴嘴實施例，在一些情形中，例如示意地顯示於圖3C者，可有兩噴嘴314指向內圓邊321上的大約相同點。在一些實施例中，噴嘴314相關於內圓邊321之個別角度可大約相同，或其可如圖3C所示為大約相同但彼此相反，或其可具有相關於內圓邊完全不同的角度。然而，在其他實施例中，複數噴嘴可具有不同方向且指向內圓邊上的不同點，如圖3E示意性顯示者。對於提供不同類型的作用在表面污染物之力來說，具有不同方向且在不同點擊中內圓邊的複數噴嘴可能有用處。例如，一片金屬沉積物可在一端鬆動但在其他端良好地附接至內圓邊。若以清理流體流在其下方受力的方式將噴嘴設定角度，則在介於開放端及邊緣的表面之間，該薄片可能輕易分離及被移除。另一方面，若將噴嘴設定角度成使清理流體流推動開放端朝向邊緣之表面，則薄片的移除可能變得明顯更具挑戰性。由於無法預測污染物將如何噴部並附著於表面，因此不同或可變的噴嘴方向可具有優勢。再者，改變基板夾持具的旋轉速度及甚至方向即使對於相同噴嘴方向而言亦可幫助改變作用在污染物上的力。因此，在若干實施例中，清理循環可涉及改變基板夾持具的旋轉方向及/或速度。
圖3C顯示具有在水平平面內變化之方向、且具體而言具有相關於內圓邊之法向量而變化之角度的複數噴嘴。然而，一些實施例可如圖3D所示在不同垂直位置使用複數噴嘴，使得自這些噴嘴分配的清理流體流在不同垂直位置衝擊內圓邊。並且，在一些實施例中，例如示意性顯示 於圖3E之噴嘴的一或更多噴嘴可相關於內圓邊位於其內之水平平面而加以設定角度。在此情形中，噴嘴係相關於內圓邊之水平平面而朝下設定角度，然而在以下敘述之實施例(見圖4A及4B)中，噴嘴可相關於內圓邊之水平平面朝上設定角度。並且，可有近似如圖3C所示之相對於內圓邊之法向量的角度變化具備相關於內圓邊之水平平面而變化之垂直角度的複數噴嘴。此外(如以下更完整的敘述)，單一噴嘴可在清理操作期間重新定位及/或重新定向，以在相同的清理操作/循環期間指向不同角度及/或內圓邊上之不同點。在此情形中，單一噴嘴可有效地提供與一組噴嘴相同的功能性。
在一些實施例中，清理設備310之噴嘴(或複數噴嘴)314可為噴射噴嘴(以噴射流狀之流動分配清理流體的噴嘴)，但可分配較低速流體之其他類型的噴嘴亦可適當地使用於所揭露的清理設備中。例如，在一些情況中，具有傳播中音波、或更具體為傳播中超高音波的較低速流體(亦即自「超高音波噴嘴」分配的流體)可提供有效的清理溶液。在具體實施例中，清理設備可包含超高音波清理系統，例如由德國Neuenbürg之Sonosys或California之Campbell的Prosys所供應者。超高音波清理系統可配備有抗蝕線路及噴嘴，且典型地配備有超高音波功率產生器將50/60Hz之主電壓轉換為約700kHz與4MHz之間的頻率。因此，超高音波功率產生器係用以在清理溶液被分配時在噴嘴內之清理溶液中產生超高音波(具有約0.7MHz與4MHz之間的頻率)。超高音波功率產生器的頻率及所產生之超高音波可依特定清理應用的需要而加以調整。所使用之功率可介於每平方公分約0.5與2瓦之間。工作循環可包含介於約5-20%功率開啟及介於約80-95%功率關閉(例如10%開啟及90%關閉)。此超高音波清理系統係典型地基於壓電式轉換器，該壓電式轉換器係接合於設置在內含清理流體之槽外側的一板上。轉換器產生經由流體傳播的高頻波。沿該波之每一點在最大與最小壓力之間振盪。當壓力最小值低於流體之蒸氣壓時，氣泡形成於流體中。當壓力增加至最大壓力時，氣泡內爆而因流體沖入以填充由瓦解之氣泡留下的空間致使送出強烈能量震波。此能量係稱為空化能量(cavitation energy)，且在一些實施例中適用於自內圓邊移除顆粒或污染物。相關性地，當將超高音波功率用以增強清理溶液的有效性時，溶解之氣體(氮、氧等)可添加至清理溶液以增加流體流中的空化數量(如適才敘述者)。因此，在若干實施例 中，超高音波噴嘴(亦即，分配具有傳播中超高音波之清理流體的噴嘴)可提供極端脆弱微結構及材料(例如唇式密封件之內圓邊，舉例來說，其通常由柔軟且易於毀損之具有如唇式突出部之相對小特徵部的聚合物材料製成)平順的清理。儘管據信超音波清理對於此清理應用而言過於粗略且具破壞性，但超高音波清理可提供有效且更溫和的替代方案。再者，相對於超音波清理，超高音波噴嘴容許移除小得多的顆粒，其對於自唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊移除潛在電鍍核種而言為尤其重要的事實。超音波清理噴嘴的尖端可定位於離內圓邊之最近點約0.5與3毫米之間的距離，或更具體而言，離內圓邊約1與2毫米之間的距離。這些距離範圍至少可確保流體流有足夠距離在具有若干最小所需流體速度的情況下離開噴嘴，而又足夠接近內圓邊以防止(超高)音波降解效應的明顯消散。可取決於噴嘴314之類型的噴嘴(或複數噴嘴)314相關於唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的進一步具體預定位置(包含距離及方向)係於以下更加詳細地敘述。
為了自電鍍設備之如圖3A所示的電鍍模式(及基板夾持具之電鍍位置)轉變至如圖3B所示的清理模式(及基板夾持具之清理位置)，基板夾持具320係首先藉由朝垂直方向升高基板夾持具320至裝載位置而從保存電鍍浴流體/溶液334的電鍍槽330之容積332移除。然後開啟基板夾持具320，並將基板340自基板夾持具320卸載，而留下基板夾持具320之底部呈開放狀態、暴露唇式密封件322及/或杯體底部325之內圓邊。然後清理設備310將噴嘴314定位在其相關於唇式密封件322及/或杯體底部325之預定清理位置。此可涉及移動清理設備310自身的一或更多部件(例如噴嘴臂致動器312或大致上連接至噴嘴之臂部或腿部等)、及/或使清理設備本身之大部分移動上或下。或者，其可涉及組合式地移動清理設備310之部件或複數部件(例如噴嘴臂致動器312、噴嘴臂313、及噴嘴314)結合移動基板夾持具320。在一些實施例中，噴嘴臂致動器312係配置成繞旋轉中心316在上述收回位置與清理位置之間移動噴嘴臂313及噴嘴314。在一些實施例中，一旦位於其清理位置中，噴嘴314便定位於基板夾持具320下方且在開口的垂直外圍之內。然後可將基板夾持具320降低且/或升高噴嘴臂313及噴嘴314，以相對於唇式密封件及/或杯體底部將噴嘴314定向，使得噴嘴實質上指於唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊。
圖4A及4B顯示電鍍設備之另一實施例，其包含用以自電鍍設備之基板夾持具(尤其自基板夾持具之唇式密封件及/或杯體底部)清理金屬虛沉積物的內建清理設備。再次地，儘管清理設備係於此敘述為電鍍設備之內建部件，但在一些實施例中，清理設備本身可為設計成安裝使用在預先存在之電鍍裝置中的獨立部件。
實質上相同之電鍍設備400係示意性顯示於圖4A及4B二者中，差異為圖4B顯示之清理設備的透視圖使該清理設備自圖4A提供之立體圖旋轉約90度，以提供清理設備410之不同視圖。除了清理設備410，電鍍設備400還具有基板夾持具420(通常稱為「蛤殼」或「蛤殼組件」或「杯體-錐體組件」)、具有用以保存電鍍浴流體434之容積的電鍍槽430、及可包圍電鍍設備之上部(舉例來說，例如正裝載基板時之基板夾持具420)的「高帽部」433。基板夾持具420大致包含安裝於具有杯體底部425之杯體424中的唇式密封件422、可相對杯體424及唇式密封件422移動且配置成藉由壓下基板(未顯示)至唇式密封件422中而將基板440固定於基板夾持具420中的錐體426。
在一些實施例中，如圖4A及4B所示者，杯體424係由杯體支柱428所支撐且附接至杯體及錐體升降機(未顯示，但位於錐體426上方)。杯體支柱428通過錐體426之一部份而容許錐體經由氣壓機構(機構未顯示)相對於杯體424上下移動。藉此蛤殼組件(或基板夾持具)可關閉以將基板(未顯示)密封於其外周抵住唇式密封件422。當錐體426位於收回/上位置且因此蛤殼組件(或基板夾持具)如圖4所示呈開啟配置時，可將基板裝載至蛤殼組件中並置於唇式密封件422上。一旦基板置於唇式密封件422上，杯體支柱428可被壓縮(亦即移動通過錐體426)使得杯體424及錐體426朝彼此移動(為了壓迫錐體426之底面抵住基板之背面，使得基板之另一側(待電鍍側)的外周受壓迫抵住唇式密封件422而形成流體密封)。
基板夾持具420亦典型地包含複數電接點(未顯示於圖4A及4B)，其在電鍍操作期間經由電鍍設備(亦未顯示於圖4A及4B)之電源供應器供應基板440電荷。在一些實施例中，電接點係形成為電接點指部，但其他形狀/類型之電引線亦可供應電流至基板。如以上所指出，在電鍍期間，電接點大致由形成於基板440與唇式密封件422之間的流體密封所保護，該 流體密封在電鍍期間使電鍍溶液隔離於基板背側並遠離電接點。若未適當地密封，電接點可能受增加基板/接點電阻非均勻性的電鍍浴金屬電鍍、可能被電鍍溶液的腐蝕效應所毀損、或提取可能以其他方式傾向最後位於基板外周的電流，這些情形全部將降低電鍍製程的品質、均勻性、及再現性。在一些實施例中，噴嘴314係用以例如藉由改變相對於電接點之噴嘴高度及視情況調整清理流體之流動、基板夾持具之轉速、清理溶液化學、及其他參數來執行電接點之清理。
一旦基板被裝載並密封於基板夾持具中(亦即由杯體424及錐體426接合且抵住唇式密封件422而密封)，基板夾持具(或蛤殼組件)之近端便準備好降低至電鍍浴中。電鍍浴包含容納於電鍍設備400的電鍍槽430中之電解質溶液，該電鍍槽430保存(或具有容積以供保存)電鍍浴流體434。在一些實施例中，電鍍槽430(且在一些實施例中稱為下外槽侷限腔室)可包含陽極腔室436及HRVA(high-resistance virtual anode，高電阻擬陽極)電流分佈控制器及流量擴散器438，如美國專利第7,967,969號、第7,622,024號、及第8,308,931號中所述，其各於此整體併入作為所有目的之參考。在電鍍操作期間，蛤殼組件係降低至用於保存電鍍浴流體434的電鍍槽之容積432中，使得基板之工作表面(朝下的表面)被降到低於電鍍浴流體/溶液434之流體高度435，藉此將晶圓之工作表面浸沒於電鍍溶液中。例如見圖8B：具體而言，電鍍槽430、陽極腔室436、HRVA電流分佈控制器及流量擴散器438、電鍍槽430之容積432、電鍍浴流體434、及見到為恰好超過圖8B中之基板440之位置的電鍍浴流體高度435(亦即，基板440之底面係浸沒於電鍍浴流體434內)。
現參照清理設備本身(如圖4A、4B、及5A至5D所示)，清理設備410包含噴嘴414、與噴嘴414流體連接的清理流體供應導管417(見圖5C及5D)、及噴嘴414固定於其之噴嘴臂413。在一些實施例中，例如圖4A、4B、及5A至5D所示之實施例，清理設備410包含機械耦合至噴嘴臂413並配置成在收回位置與清理位置之間移動第一噴嘴414及噴嘴臂413的噴嘴臂致動器412。
這些收回及清理位置係進一步顯示於圖5A至5D，該等圖顯示清理設備410之一實施例的接近示意圖(以高帽部433之空間觀點視 之，但不包括電鍍設備400之其他部件而視之)。圖5A顯示噴嘴及噴嘴臂位於其收回位置時，相對於高帽部的噴嘴414、噴嘴臂413、及噴嘴臂致動器412之方向。圖5B顯示噴嘴414及噴嘴臂413位於其清理位置之情況下的相同部件。圖5C及5D顯示噴嘴414及噴嘴臂413之一實施例的近照(亦分別位於其收回及清理位置)。由圖5C及5D可見，在此實施例中，清理流體係經由沿噴嘴臂413之外側行進之流體供應管線417輸送至噴嘴414。在其他實施例中，噴嘴臂413本身可作為清理流體用之導管，而使此供應管線部份變得多餘。圖3A及3B中示意性顯示之實施例係同樣地配置。
由圖5C及5D亦見到，在此實施例中，噴嘴臂413為弧形且藉由噴嘴臂致動器412繞一旋轉軸旋轉，以在收回與清理位置之間移動噴嘴及噴嘴臂。如此進行之時，噴嘴臂致動器412使噴嘴臂413移動通過高帽部433中之旋轉通孔466。注意在此實施例中，此旋轉運動為使噴嘴414自其收回(及/或「儲存」及/或「停置」)位置至其清理(及/或展開及/或延伸)位置並再返回之所有必要者。再次，類似圖3A及3B中顯示之實例，此處之旋轉軸為實質上垂直，意指噴嘴414實質上在水平平面內行進。且再一次，在一些實施例中，噴嘴414相關於唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊的垂直方向可藉由在垂直方向上移動基板夾持具420而達成。然而，在其他實施例中，旋轉軸可能並非完全垂直，且因此噴嘴414繞該軸之旋轉將造成噴嘴之垂直位移，而可幫助噴嘴414足夠接近唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊以供執行清理操作。
由圖5A及5B亦應注意，從這些圖中可見的高帽部433之圓直徑來判斷，在噴嘴414位於其如圖5A及5B所示之收回位置的情況下，可使適當地按尺寸製作之半導體基板沿高帽部433及電鍍槽430之中心軸降低，並經過收回之噴嘴414，而不物理性接觸噴嘴414或噴嘴臂413。反之，在噴嘴414位於其如圖5C及5D所示之清理位置的情況下，噴嘴414及噴嘴臂413似乎將阻擋任何試圖降低至其中保存電鍍流體之電鍍槽430中之半導體基板的路徑。然而，在噴嘴414位於如圖5C及5D所示之清理位置的情況下，將噴嘴定向使其實質上指在電鍍設備400的唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊，如圖4A及4B所示。
注意整體來說，圖4A、4B及5A至5D顯示用以達到噴嘴 414及噴嘴臂413在收回與清理位置之間之運動的一機構，且圖3A及3B顯示另一者，然而，許多其他相關的噴嘴定位之方案及實施例亦可行，且在於此揭露之發明概念的範圍內。
使清理溶液進入電鍍浴中之情形最少化的配置
關於在此揭露之使用分配清理流體/溶液之噴嘴的電鍍/清理設備，清理流體之流量(至唇式密封件及/或杯體底部)係典型地在基板夾持具訂位於清理位置(典型地在電鍍溶液正上方的位置)時分配。因此，在清理操作期間有清理溶液及所移除之金屬沉積物可能掉落至電鍍浴中並污染電鍍溶液的危險。在一些實施例中，為了預防此情形，可使基板夾持具持續旋轉，使得離心力作用而迫使清理溶液/流體自內圓邊及底部開口離開、並朝向電鍍浴區域之外的電鍍設備之區域，例如朝向清理流體可自電鍍浴排走的電鍍槽壁。
與此方法相同，一些實施例清理設備可使用一些類型的構造、裝置或部件來幫助將廢清理流體/溶液自電鍍浴轉移離開。例如，圍繞電鍍設備之內部的外周之環狀流體收集構造/裝置/部件可用以接住及捕捉已被經由基板夾持具旋轉產生之離心力徑向朝外施力的廢清理流體。
作為此之實例，注意在一些電鍍設備中，使用回收遮罩(針對回收電鍍流體並使其返回電鍍浴之目的)及沖洗遮罩(針對轉移廢沖洗溶液離開電鍍浴之目的)是有優勢的。然而，在一些實施例中，這些部件可用於將包含任何已移除之金屬沉積物(溶解的或微粒)的廢清理流體/溶液轉移離開電鍍浴的額外目的，藉此預防其污染。如此之回收遮罩實施例460及沖洗遮罩實施例470係顯示於圖4A及4B中，且這些部件係相關於圖8A、8B、及8C而進一步詳述。回收遮罩460及沖洗遮罩470也許是圖5A及5B顯示之剖視立體圖中最清晰可見的。盡可能簡潔地，這些部件的每一者包含圍繞電鍍設備之內部之徑向外周、並在徑向朝外方向上朝下傾斜的架子。每一架子具有用以向下反射任何衝擊之流體的下表面；及用以捕捉因與其上方之電鍍設備之內部區域衝擊而落於其上之任何流體的上表面。完成此之徑向朝下及朝內傾斜可見於圖4A、4B、及8A至8C中。注意對下及上表面而言，其可完全平坦，或也許僅實質上平坦，或也許具有一些(非平 坦)輪廓，而幫助導引衝擊之流體或作為一些其他結構性角色(例如這些圖中所示之回收遮罩460的底部表面具有對其而言非平坦輪廓)。如所敘述，上表面用以捕捉流體，且為了預防表面免於所收集之流體溢流，排水口係典型地可從這些上表面流體性地到達。在一些實施例中，排水口可為上表面中對呈現離開電鍍浴之流體路徑的導管(管等)開放之孔洞。在其他實施例中，排水口可為電鍍設備之內壁中鄰近回收或沖洗遮罩之上表面的孔洞。再一次，該回收或沖洗遮罩之上表面導致導管呈現遠離電鍍浴之流體路徑。在任何情況下，因為這些遮罩部件之上表面大致用於將流體轉移離開電鍍浴之目的，其可用於預防一些(或全部)廢清理流體(及任何溶解及/或特定金屬)免於進入電鍍浴。在圖4A、4B、及圖8A至8C所示之實施例中為沖洗遮罩470用於此目的。
當然，對於用於收集廢清理流體藉以預防其進入電鍍浴的目的之任何流體收集部件而言，必須使清理流體進入流體收集部件中(及/或上)。如上述，流體藉由經基板旋轉產生之離心力的徑向朝外加速將幫助完成此動作。然而，當使用噴嘴以分配流體時的此之另一實施態樣為噴嘴(或複數噴嘴)類型及/或配置的明智選擇、以及相對於唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊之噴嘴方向的選擇(例如自噴嘴尖端至內圓邊的距離、噴嘴角度等)。流體流動參數(流體流率、流體流動體積、流體速度、噴嘴壓力等)的明智選擇也是重要的。配合基板夾持具轉速(且因此唇式密封件及杯體底部轉速)，所有這些因素決定廢清理流體在其離開來源(例如噴嘴)後且接著繼續流動於唇式密封件及杯體底部周圍及上方的終點。在一些實施例中，例如示意性顯示於圖4A、4B及8A至8C者，前述因素的適當選定/選擇導致清理流體離開噴嘴414、接觸唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊、有效地清理唇式密封件422及/或杯體底部425並移除金屬沉積物、及接著繼續流上內杯體表面、在杯體支柱428之間流動於內杯體表面之上方、且然後最終落於流體可安全地自電鍍浴排出的回收遮罩460之上表面或沖洗遮罩470之底部表面中。
處理電鍍浴被廢清理溶液潛在污染的另一方式(可能配合基板旋轉)為使用可收回清理遮罩來捕捉可能在清理操作期間從電鍍基板夾持具落下的任何廢清理流體。如圖6所示，可收回清理遮罩380可位於保存電 鍍浴流體334之電鍍槽330的容積332上方，且位於任何用以分配清理溶液之噴嘴314下方，且當基板夾持具320係定位於清理位置時亦位於基板夾持具320下方。可收回清理遮罩380將典型地具有展開配置及收回配置，其中在收回配置中，基板夾持具320可自清理或裝載位置移動至電鍍位置而不被清理遮罩380物理性地阻擋，且在展開配置中，清理遮罩380預防從噴嘴314分配之清理流體落入保存電鍍浴流體334之電鍍槽330的容積332中。在一些實施例中，在其展開配置之清理遮罩380如圖6所示延伸超過噴嘴314朝向開口的中心。在若干實施例中，由處於其展開配置之可收回清理遮罩380形成的開口382之直徑係少於唇式密封件322及杯體底部325之內圓邊直徑的約75%。在若干實施例中，處於其展開配置之可收回清理遮罩的開口直徑可少於唇式密封件322及杯體底部325之內圓邊直徑的約95%、85%、75%、65%、55%、45%、35%、25%、或15%。如此，即使一些廢清理流體/溶液自內圓邊或自基板夾持具320之任何底部表面滴下，可收回清理遮罩380仍將可捕捉此廢清理流體並預防其污染電鍍浴。
然而，即使電鍍設備300配備有可收回清理遮罩380，基板夾持具320及可收回清理遮罩380本身(在若干實施例中)可旋轉，使得如此產生之離心力發生作用而迫使廢清理溶液/流體離開內圓邊及底部開口、並如上述朝向電鍍浴區域之外的電鍍設備之區域。然而，由於可收回清理遮罩380之存在，旋轉速度可能實質上低於以上呈現之明顯依賴離心力來預防廢清理溶液污染電鍍浴的實例中者。此外，儘管特定電鍍設備可使用可收回清理遮罩380配合例如回收遮罩460或沖洗遮罩470(如上述)之流體收集部件的事實，但將典型地可接受較少部份之廢清理溶液由這些部件收集，因為可收回清理遮罩380可實質上針對電鍍浴提供備用保護。
在一些實施例中，清理遮罩380為略呈圓錐形光圈機構，其可開啟或關閉成至少覆蓋杯體底部及唇式密封件之內直徑下方的突出表面之尺寸。此可收回光圈類型或光圈快門式清理遮罩380可包含若干可動薄瓣片，其可改變由遮罩取決於電鍍設備300是否在基板夾持具320定位於清理位置的情況下處於清理模式、或處於電鍍模式而形成的開口之尺寸。瓣片可配置成於可收回遮罩之收回及展開時在彼此上方滑動，使得瓣片產生告種尺寸之實質上圓形的開口(或一些其他形狀)。在電鍍循環期間，可收回 清理遮罩380可配置為形成容許基板夾持具320移動通過遮罩380並進入及離開電鍍浴溶液334的大開口。在清理循環期間，可收回遮罩380可產生較小開口並如圖6所示延伸超過唇式密封件322及杯體底部325之內圓邊。
清理電鍍基板夾持具之方法及使用自動化基板夾持具清理操作的電鍍方法
亦揭露於此者為電鍍金屬至複數半導體基板上的方法，其中週期性地使用清理操作，以自用以執行電鍍方法之電鍍設備的基板夾持具之唇式密封件及/或杯體底部移除金屬虛沉積物(通常為錫-銀合金沉積物)。此電鍍設備已詳述於上，且如上述典型地使用具有唇式密封件及杯體底部之基板夾持具，其中該唇式密封件及杯體底部經過電鍍一序列之半導體基板後可能累積錫-銀沉積物。因此，於此揭露者為電鍍方法，包含電鍍金屬至第一組一或更多基板上；週期性地做出是否在電鍍第一組基板時執行移除累積於唇式密封件及/或杯體底部上之金屬沉積物的清理操作之決定；若清理操作受到准許，中斷電鍍操作之程序以執行清理操作；以及在執行清理操作後，繼續電鍍相同金屬至第二組一或更多基板上。
典型地，決定是否執行清理操作涉及評估唇式密封件及/或杯體底部上是否已有足夠的金屬沉積物增長以准許清理，或在一些實施例中，評估是否有可能已具備足以准許清理之增長物的可能性。以下詳細說明用以評估是否已有足夠之增長物的各種方法、技術、經驗法則、電鍍臨界值、基板臨界值、及潛在性之其他度量。一般而言，此處之清理涉及預防性之維護程序及處理，以避免或延遲災難性之杯體底部電鍍，該等完全有害的事件及結果係顯示於圖1D-1至4中。
這些利用週期性清理操作的電鍍複數半導體基板之方法可使用揭露於此、用以移除經過先前之電鍍操作後累積在唇式密封件及/或杯體底部之金屬沉積物的可用清理方法之任何者。在一些實施例中，這些清理操作利用以特定方式(如以下更加詳述者)相關於唇式密封件及杯體底部之內圓邊而定向的流體分配噴嘴(亦如以下更加詳述者)。例如，唇式密封件及/或杯體底部清理方法可包含：相對於唇式密封件及/或杯體底部將噴嘴定向，使得噴嘴實質上指在唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊；旋轉唇式密封件及杯體底部；及分配清理溶液流，使得清理溶液流在唇式密封件及/或杯體底部旋轉時接觸其內圓邊，因此自唇式密封件及/或杯體底部移除金屬 沉積物。在一些實施例中，清理溶液流係在具有介於約5與40米/秒之間的流體速度之情況下分配，且在若干此實施例中，所分配之流體流可具有與唇式密封件及杯體底部之旋轉方向相反的速度分量，但關於可能的流體流速度、噴嘴方向等之額外特性係於以下進一步詳述。然而注意在一些實施例中，且尤其是在相對旋轉基板之情況下使用這些流體速度的實施例中，僅為去離子蒸餾水的清理溶液可為有效地自唇式密封件及/或杯體底部移除金屬沉積物的全部所需者。
圖7示意性顯示週期性使用自基板夾持具移除金屬沉積物之方法的電鍍一系列半導體基板的一實施例方法。儘管圖7之流程圖顯示一序列之步驟，但本領域中具有通常技術者將察知，可在本揭露內容之範圍內有程序上的變化，包含在適當的情況下省略一或更多步驟。注意示意性顯示於圖7之電鍍方法使用若干將電鍍設備之基板夾持具(且因此裝載於基板夾持具中之基板)定位於電鍍設備內之不同垂直位置的步驟。這些垂直位置之若干者係示意性顯示於圖8A、8B、及8C，其各顯示基板夾持具垂直地定向於電鍍設備內。亦注意，示意性顯示於圖8A至8C之電鍍設備係實質上與圖4A及4B所示之設備相同，且圖4A及4B所示的基板夾持具之清理位置亦將於以下具體方法之敘述中參考。
因此，示意性顯示於圖7中之電鍍方法700開始於步驟710，而將新基板440裝載於圖4A、4B、8A、8B、及8C之電鍍設備400中(步驟720)。注意此可在移動基板夾持具420(於此亦稱為蛤殼組件)至裝載位置(步驟705)之後(若基板夾持具420尚未如此定位)，位於其裝載位置的電鍍設備400係示意性顯示於圖8A。一旦基板夾持具/蛤殼組件420位於裝載位置，便藉由開啟蛤殼組件(杯體支柱420延伸使得杯體424與錐體426分離)以容納基板440來裝載基板440，如亦顯示於圖8A者。接著關閉蛤殼組件(杯體支柱428收回使得錐體426與基板440接合而將其壓迫抵住形成密封的杯體424之唇式密封件422)、並降低至圖8B所示之電鍍位置中(步驟722)，基板440之工作表面低於電鍍浴434之流體高度435。在基板440與電鍍溶液434接觸的情況下，經由接點元件(未顯示)對其施加電流，且金屬(例如銀-錫合金)被鍍出於基板440之工作表面上(步驟724)。
當完成電鍍時，蛤殼組件/基板夾持具420在電鍍槽430內 升高至回收位置(步驟726)，在該處基板440及基板夾持具420在電鍍浴434之流體高度435上方，但基板440在回收遮罩460下方(注意此回收位置並未明確顯示於任何設備圖中，但在圖7中指出)。在此位置中，基板及基板夾持具係以約200與600RPM之間的轉速旋轉維持約1與10秒之間(例如400RPM維持4秒)以移除任何殘留的黏附至基板及/或基板夾持具之電鍍溶液(步驟728)。產生自旋轉基板及基板夾持具的離心力造成黏附之電鍍溶液甩離基板及/或基板夾持具，然而，基板及基板夾持具係典型地相對於回收遮罩460垂直地定位，使得甩開之電鍍溶液衝擊回收遮罩460，以回到電鍍浴434。
接著，使基板440及基板夾持具420垂直地升高至圖8C顯示之沖洗位置(步驟730)，其中基板440係位於回收遮罩460上方，但在沖洗遮罩470下方。在此位置中，基板及基板夾持具係以沖洗溶液噴灑、同時以約200與600RPM之間的轉速旋轉(步驟732)維持約1與10秒之間(例如400RPM維持4秒)，且由於垂直位置，沖洗溶液及稀釋電解質傾向甩離基板及基板夾持具朝向在回收遮罩460之上但在沖洗遮罩之下的高帽部433之一區域，而導致廢沖洗溶液及稀釋電解質累積於回收遮罩460之上表面上。
當已累積足夠的流體時，廢沖洗溶液及稀釋電解質自回收遮罩460之上表面經由排出口462排出，其係於圖8A及8C中最為清晰地顯示。注意排出口462為高帽部433之壁中的挖除部份，但由於示意性顯示於圖8A及8C之電鍍設備400的視角，所以排出口462出現在後方且從回收遮罩460出現在圖8A及8C之前景中之部份旋離。
在完成這些步驟的情況下，基板440及基板夾持具420回到圖8A之裝載位置(步驟734)，開啟基板夾持具(藉由延伸杯體支柱428)，並移除目前已電鍍之基板440(步驟736)。
在此時，一些使用自動化清理程序的實施例電鍍方法將利用決策處理來決定是否可能在唇式密封件及/或杯體底部上已有足夠的金屬沉積物以准許開始自動化基板夾持具清理操作(步驟740)。取決於實施例，在有關是否開始自動化清理操作的決定中可考量各種因素之一或更多者。例如，在一些實施例中，自動化清理將自上次清理操作起在已電鍍預定數目 之基板後開始。在若干此實施例中，基板之預定數目為選自1至200之範圍的數目、或選自1至100之範圍的數目、或選自1至50之範圍的數目、或選自1至25之範圍的數目。舉例來說，在若干實施例中，清理係於電鍍每一晶圓之後或每電鍍第25個晶圓之後、或電鍍介於1與25的某數目晶圓之後執行。在若干實施例中，基板之預定數目係取決於自上次清理操作起受電鍍的基板之已圖案化對未圖案化表面區域之比率而選定。在若干實施例中，基板之預定數目係取決於接近基板之外周的部份性電鍍區域而選定。基板圖案化定義基板表面上之開放(未圖案化)區域的程度影響此部份性電鍍。高部份的開放可電鍍區域傾向更重度地電鍍，而涉及更大的電流，且因此典型地更快累積唇式密封件及杯體底部沉積物。當然，金屬沉積物累積在唇式密封件及杯體底部上的速率亦典型地取決於(重度電鍍)開放區域對唇式密封件及杯體底部之接近程度。因此，在一些實施例中，在清理之間待電鍍基板之預定數目係依據每一基板上之百分比開放區域及開放區域與基板邊緣之距離而設定。
在一些實施例中，可量測(或估計)自上次清理操作起經由電鍍轉移到基板的電荷數量，且然後用以決定是否准許清理操作。因此，在一些實施例中，若自上次清理操作起多於預定數量之電荷已經由電鍍轉移至基板，則判定准許清理操作。在若干此實施例中，電荷之預定數量為選自約5至500庫侖(Coulombs)之範圍的電荷數量、或選自約10至250庫侖之範圍的電荷數量、或選自約20至100庫侖之範圍的電荷數量。在一些實施例中，可利用與所使用之基板圖案化分析耦合的電荷轉移量測來判定開始清理操作是否有利。例如，在一些實施例中，用來評估可能之累積的預測性量測可涉及基於所使用之基板圖案化以電荷轉移至基板上位置的可能性加權所量測之電荷轉移。因此舉例來說，在一些實施例中，電荷之預定數量係取決於自上次清理操作起受電鍍之基板的圖案化表面區域之徑向分佈及/或未圖案化表面區域之徑向分佈而選定。
在任何情況下，此時於電鍍方法700中，關於是否開始自動化唇式密封件清理操作的決定係基於前述考量之一或更多者而作成(步驟740)。若一或更多因素(例如適才討論者)建議唇式密封件及杯體底部仍充分無金屬沉積物，則如圖7之流程圖所示，電鍍處理將再開始(步驟710)於 新基板440而無發生於其間的清理程序。另一方面，若一或更多因素建議唇式密封件及杯體底部不夠充分地無金屬沉積物，則亦如圖7之流程圖所示，可開始自動化唇式密封件清理操作。
若開始，唇式密封件及/或杯體底部清理方法藉由移動噴嘴臂413至清理位置中(步驟750)而開始，使得一旦基板夾持具420降低至其清理位置，噴嘴414將定位於接近唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊。在一些實施例中，噴嘴臂413為弧形且藉由噴嘴臂致動器112繞轉動中心旋轉，如圖5A至5D所示及如上述，該噴嘴臂致動器112移動噴嘴臂413通過高帽部433中的旋轉通孔466。儘管此配置具有若干益處(其一些者係敘述於上)，但仍可使用許多不同的機構使噴嘴414(及任何相關的噴嘴臂413)移動於收回停置/儲存位置與展開清理位置之間。
一旦噴嘴414位於其清理位置，此時典型地不再夾持基板的基板夾持具420降低至圖4A及4B所示之清理位置(步驟752)。在此位置中，如以上指出且示於圖4A及4B，噴嘴414係位於接近唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊。注意一般而言，此時基板夾持具420在其中蛤殼開啟的基板移除步驟(步驟736)之後尚未重新關閉，且因此錐體426不在噴嘴414附近。在一些實施例中，此配置提供改善的清理，因為其容許清理流體輕易進入電接點區域，並自基板夾持具420朝外沖洗任何污染物且遠離電鍍槽之中心及重要地遠離電鍍浴，而(在一些實施例中)如上述至回收遮罩460或沖洗遮罩470上。此外，在一些實施例中，基板夾持具420下方有更多空間用以最佳地定位噴嘴414於唇式密封件422附近，而不由關閉之錐體426干涉。在一些實施例中，此配置可具有優勢，只因為有更多暴露之唇式密封件表面可供清理，舉例來說，暴露密封基板的表面以供顆粒移除及清理。然而，在其他實施例中，基板夾持具420可在進行至清理程序之前關閉，其將意指在之後的步驟中，錐體426相對更靠近噴嘴414。亦注意在許多配置中，當基板夾持具420不在其清理位置時，噴嘴414及噴嘴臂413應僅移動往來其展開清理位置，因為當基板夾持具420如此定位時，延伸或收回噴嘴414將可能導致其撞擊基板夾持具。而在一些實施例中，可能不是如此，如將於以下說明，圖7之流程圖所需要的程序在移動基板夾持具420至清理位置(步驟752)之前移動噴嘴414至清理位置中(步驟750)，以及 隨後在收回噴嘴(步驟768)之前移動基板夾持具離開其清理位置(至裝載位置，步驟766)。
在到達其清理位置前或當時，如圖7所指示，基板夾持具420被轉動/旋轉(步驟754)。且是否使用高速或低速旋轉速率可取決於對用以分配清理溶液之噴嘴的選擇。在使用衝擊性噴射噴嘴以外者(例如較低流動化學品(非水及蝕刻)輸送噴嘴)的若干實施例中，低速旋轉速率可能合適，例如至少約30RPM、或更具體地為至少約60RPM、或甚至更具體地為至少約100RPM。注意基板夾持具420之旋轉幫助使內圓邊之整個周長暴露至已分配之清理溶液複數次，因此提昇整體的均勻清理。在若干實施例中，清理循環/操作可包含基板夾持具之至少完整30轉/旋轉，或更具體的為至少約100轉/旋轉。在其他實施例中，例如該等使用噴射噴嘴者，分配清理溶液時適當的基板夾持具之轉速可較高，例如在從約250至800RPM之間的範圍內，或更佳地在從約350至600RPM之間的範圍內(見以下關於噴嘴選擇/配置的敘述)。
一旦基板夾持具在旋轉中，清理溶液便可如圖7所指示自噴嘴414分配(步驟756)。在一些實施例中，噴嘴分配/釋放清理溶液的噴射流或噴射狀流，其流體性質可幫助移除增長於唇式密封件及/或杯體底部上的金屬沉積物。在一些實施例中，可使用超高音波噴嘴(亦即分配具有超高音波透過其流體介質而傳播之清理溶液的噴嘴)，且所以如此的清理方法可包含當自噴嘴分配清理溶液時，在噴嘴內之清理溶液中產生超高音波。在一些實施例中，清理溶液可為蒸餾及/或去離子水(實質上無任何添加酸)，然而亦可取決於實施例而使用其他清理溶液。清理溶液的其他實例可包括含金屬蝕刻化合物之溶液(如過氧化氫加上例如硫酸之酸、例如中酸性溶液中之硝酸鐵的鐵鹽、或過硫酸銨)、及/或潤濕劑及減少表面張力之介面活性劑(例如各種肥皂及/或化學品，如聚乙二醇或聚丙二醇及氧化物)、或僅有酸(例如甲基磺酸、硫酸、及/或如硝酸之氧化酸)。因此舉例來說，清理溶液可包含蒸餾及去離子水、選自聚乙二醇及聚丙二醇之表面張力降低劑，且其可實質上無酸。
在一些實施例中，噴嘴414之方向可在分配清理溶液流時加以改變，以改變清理溶液衝擊唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊 的角度。在若干此實施例中，噴嘴414相對於唇式密封件422之表面的角度可在藉由旋轉噴嘴壁413(例如利用噴嘴壁致動器412)之清理循環期間加以改變。此於噴嘴方向上之改變可在清理循環期間重複數次。
在一些實施例中，基板夾持具420且因此唇式密封件422相對噴嘴414的垂直位置可在清理循環期間改變至若干程度。舉例來說，在清理處理開始時，被分配之清理流體之噴射流的中心可設定為擊中唇式密封件之下部且然後朝上流，但當清理循環進行時，蛤殼組件之高度可略為降低使得清理流體之噴射流的衝擊點逐漸朝上移動(朝錐體及電接點之方向)。更一般而言，清理操作/循環可包含升高及/或降低唇式密封件及杯體底部同時分配清理溶液流，以在清理循環的過程中改變清理溶液之與唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的接觸區域。並且，基板夾持具420之相對噴嘴414的不同垂直位置可在清理循環期間重複若干次。
圖4B顯示(接近噴嘴414)在此特定實施例中指示清理溶液流在其離開噴嘴414時之方向性的箭頭415。相關地，圖4A及4B均顯示在此特定實施例中指示基板夾持具420相對噴嘴414之方向的旋轉方向之彎曲箭頭416。注意在此實施例中，被分配之流體流的方向性415(圖4B)係相反於基板夾持具420之旋轉方向416(圖4A及4B)，且所以此噴配自噴嘴的清理溶液流具有相反於唇式密封件422之內圓邊的旋轉方向之速度分量。唇式密封件之相對清理溶液流的此反轉可用以增強清理溶液自唇式密封件移除金屬沉積物的能力。儘管並未限制在關於有效操作模式的任何特定理論，但唇式密封件表面與流體之流動的高相對速度、及流體流動相對唇式密封件表面的法向/衝擊與平行分量(如以下所述)可容許藉由在已產生於唇式密封件沉積物與彈性材料唇式密封件本身之間的間隙下壓迫清理流體而增加移除唇式密封件沉積物。在一些實施例中，耦合至唇式密封件422之反向轉動的由離開噴嘴414之清理溶液流所產生的力可至少部份地為成功使用蒸餾/去離子水代替比如濃硝酸之更具腐蝕性者作為清理劑的原因。並且，注意圖4B中指示流動方向性之箭頭415係略為朝上指向唇式密封件422之內圓邊。在一些實施例中，亦發現此增強離開噴嘴之流動的清理有效性。噴嘴方向將更一般及更詳細的討論於下。亦注意在一些實施例中，清理方法可使用複數清理流體分配噴嘴及具有複數清理流體噴嘴之電鍍設備。若 干此方案亦將於以下更詳細敘述。再者，注意在一些此複數噴嘴配置中，噴嘴可指向相對基板旋轉之相反方向，且所以清理方法/循環可包含在自第一噴嘴分配清理流體時朝第一旋轉方向旋轉唇式密封件及杯體底部、及在自第二噴嘴分配清理流體時實質上朝相反於第一方向之第二方向旋轉唇式密封件及杯體底部。因此，在一些實施例中，自第一噴嘴分配之清理溶液可具有相反於第一旋轉方向的速度分量，且自第二噴嘴分配之清理溶液流類似地可具有相反於第二旋轉方向的速度分量。
然而，即使在使用單一噴嘴的實施例中，電鍍基板夾持具仍可在清理循環期間於不同時間朝相反方向旋轉。改變旋轉方向可幫助提供不同剪力並朝不同方向或以不同方式逼迫不期望之金屬沉積物，而提昇其藉由流體流之移除。同樣地，儘管可能為較小程度，但改變基板夾持具之轉速而不反轉旋轉方向可改變沉積物上的剪力，而提昇其移除。在若干實施例中，若反轉旋轉方向，清理流體之供應便中斷一時段，在該時段期間發生反轉。若僅實施旋轉速度上的改變(而無旋轉方向上的改變)，則在轉換期間中斷流體流較不具益處。
在任何情形中，於基板夾持具旋轉的情況下，清理溶液典型地自噴嘴維持分配一指定時段(步驟758)，且之後，如圖7所指示停止流動(步驟760)。在一些實施例中，基板夾持具持續旋轉保持一些額外的指定時段(步驟762)以藉由甩離任何殘留清理溶液而將其移除。尤其，若基板夾持具之轉速高於在施加清理溶液期間所使用者，此可進一步幫助移除任何偏離的清理溶液及可能一些先前沉積之金屬(例如錫-銀)的殘留顆粒，儘管該等顆粒基本上自唇式密封件及/或杯體底部脫離，但仍藉由流體黏附力或類似者保持黏附至基板夾持具。在此甩離階段期間(步驟762)，因為不分配清理溶液，因此一般可使用較高轉速而沒有產生可能離開電鍍槽並在電鍍設備內進入其他區域及/或接觸其他配備的不期望之霧氣或噴霧之風險。因此，此甩離可在等於用在沖洗步驟之轉速的轉速下執行，或其可取決於實施例而更快或更慢。在甩離步驟後，停止基板旋轉(步驟764)，然後基板夾持具返回其裝載位置(步驟766)，且然後噴嘴臂413藉由噴嘴臂致動器412移動回到其收回位置(步驟768)，其在一些實施例中避免噴嘴414與杯體424之間的干涉。現在基板夾持具經過清理、實質上無金屬沉積物(例如錫-銀沉積 物)、且準備好接受另一基板以供電鍍。
噴嘴選擇、方向；流動參數選定；基板夾持具轉速
各種清理流體分配噴嘴可用於在此揭露的基板夾持具清理裝置，且因此亦於具有內建基板夾持具清理裝置的電鍍設備中。同樣地，各種清理流體分配噴嘴可用於在此揭露之清理方法中，以及所揭露的使用基板夾持具自動清理方法或操作之電鍍方法中。事實上，各種噴嘴受到測試，例如商業上可由Lechler,Inc.of St.Charles,IL and Spraying Systems Co.of Glendale Heights,IL取得的噴嘴。因此，在一些實施例中，扇形噴嘴、錐形噴嘴、單孔/洞噴嘴、及消防水管狀(例如「Water-Pik」狀)噴射噴嘴可用來輸送清理溶液。在若干此實施例中，具有小孔之噴射噴嘴被使用而具有極佳的清理結果(見以下)。在正確流率的情況下，這些「噴射噴嘴」產生一狹窄流之高速清理流體(例如水)，其在一些情形中可寬鬆地敘述為經過校準或具有低發散度。
噴射噴嘴900之一較佳實施例係示意性正面顯示於圖9A，且剖面性顯示於圖9B。噴嘴900具有端部910及基部920。端部910有具備可在約0.02至0.04英吋之範圍內之直徑914的孔912。更佳地，孔直徑可在約0.25至0.35英吋之間之範圍內、或再更佳地在約0.3至0.32英吋之間之範圍內，例如0.31英吋。在一些實施例中，孔直徑914可具有優勢地選擇，使得離開孔912之清理流體流的直徑大約對應至待清理的唇式密封件及/或杯體底部之之內圓邊的高度。
圖9B的噴射噴嘴900之剖面圖亦顯示內部容積如何自噴射噴嘴900之基部920至其端部910呈錐形。在圖9B中，顯然噴嘴900之容積(或更精確地為內部直徑)以固定的比率自基部920至端部910呈錐形，且所以此錐形之特徵為單一角度，稱為外傾角922，其定義錐形之程度。在一些實施例中，外傾角922可在自0至約20度之範圍內、或較佳地在自約2.5至15度之間的範圍內、或更佳地在自約5至12度之間的範圍內、或甚至更佳地在自約8至11度之間的範圍內、或約10度。在其他實施例中，錐形可能並非固定，且所以可能以自基部至端部變化之一外傾角範圍為特徵，舉例來說，例如具有自基部至端部變化但在約0與20度之間的範圍內、或更 佳地在約5與12度之間的範圍內、或甚至更佳地在約8與11度之間的範圍內之外傾角的噴嘴。示意性顯示於圖9B之噴射噴嘴900亦包含噴嘴長度916，其係示意性顯示為自噴嘴基部920至噴嘴端部910之距離。如圖9B所指示，較佳的噴嘴長度可在自約0.5至2cm之間的範圍內、或更佳地在自約1.2至1.7cm之間的範圍內，例如約1.5cm。注意取決於實施例，噴嘴900之端部910可延伸超過噴嘴本體，或其可與噴嘴之主體齊平。在一些實施例中，噴嘴可建構自熱塑性聚合物，然而，在較佳實施例中，噴嘴可由適合的鋼所構成，舉例來說，例如304不鏽鋼。
清理流體分配噴嘴相對唇式密封件及杯體底部之內圓邊的位置及方向亦可加以最佳化，俾改善清理效能。圖10A、10B、及10C以不同角度之形式示意性顯示相關於唇式密封件1022之噴嘴方向的選擇。相對唇式密封件邊緣之噴嘴方向可由兩角度定義，如圖10A所示。第一角度為噴嘴與唇式密封件之水平平面所夾之角度，其可標示為「水平角度」。示意性繪示於圖10A之「水平角度」係以參考編號1001指示，且由圖10A中之虛線表示，該虛線指示噴嘴係出自頁面的平面而定位，且依據圖示在20度。注意非零水平角度係由圖4A及4B之噴嘴414呈現。在瞭解負水平角度表示噴嘴指向遠離地面的情況下，取決於實施例，水平角度可選自約-30至+10度之間的任意處。因此，示意性顯示於圖4A及4B中之噴嘴414具有附水平角度。
定義噴嘴方向之第二角度為噴嘴與正交於唇式密封件之內邊的一線所夾之角度，其在此標示為「法線角度」。示意性繪示於圖10A之「法線角度」係以參考編號1002指示。圖10B為俯視於唇式密封件之水平平面的示意俯視圖，且顯示非零法線角度1002定義平行於唇式密封件邊緣之流體流速度分量，標示為「平行分量」1003；及垂直於唇式密封件邊緣之另一速度分量，標示為「衝擊分量」1004。因此，舉例來說，具有為零之法線角度的噴嘴以等於零之平行分量1003及最大衝擊分量1004分配清理流體流。圖10A示意性顯示之噴嘴具有30度之法線角度，且因此任何被分配之清理流體將以非零平行及衝擊速度分量衝擊唇式密封件。
在一些實施例中，已發現具有非零法線角度(如以上所定義)之噴嘴方向導致改善的清理效能。尤其，已發現選擇造成具有其速度之平 行分量相反於唇式密封件之旋轉速度的流體流之法線角度顯著地改善清理效能，如圖10C所示。此因衝擊流體流之清理力藉由流體流之速度的平行分量以及唇式密封件之轉動內圓邊的旋轉速度二者而增強。本質上，流體流之衝擊力係起因於加總該二速度。相反於唇式密封件旋轉方向之高平行流動分量傾向造成清理流體進入黏附至唇式密封件之沉積金屬的薄片之前端下方，並有效地將其剝除。因此，儘管可使用約+45度與-45度之間之範圍內的法線角度，但較佳實施例使用如圖10C所示之相對唇式密封件旋轉的正法線角度。
若干其他噴嘴參數亦可加以調整，以使清理效能最佳化，且尤其是清理流體流剝除金屬沉積物的能力。例如，噴嘴至唇式密封件的句例可加以調整。在若干實施例中，自噴嘴端部至唇式密封件及杯體底部之內圓邊之最接近點的適當距離係介於約2與50mm之間、或尤其介於約2與10mm之間、或再更尤其介於約3與7mm之間。對於噴嘴端部與內圓邊之最接近點之間的較低範圍距離而言，噴嘴方向應加以選擇以預防清理流體之實質上噴濺，俾最小化或實質上預防電鍍浴之污染。取決於實施例，自噴嘴端部至內圓邊的距離可藉由改變基板夾持具420之垂直清理位置、噴嘴臂413當由噴嘴臂致動器412控制時之清理位置、及/或噴嘴臂413上之噴嘴414的位置(假設其可調整)而加以調整。當然，改變這些參數之任何者亦可能需要上述兩噴嘴方向角度上的相對應調整。
自噴嘴分配的清理流體流之流率亦可加以調整。在一些實施例中，適當流率可選自約250與750ml/min之間、或尤其介於約400與500ml/min之間，然而應瞭解流率及噴嘴孔直徑大致決定流體之離開速度，且因此應加以調整。在一些實施例中，選定一恆定流率。在其他實施例中，可使用通過噴嘴之清理流體的高頻率脈動流率。在一些實施例中，頻率可在約3至50脈衝/秒之範圍內，或較佳地介於約5與20脈衝/秒之間。
如以上所指出，增加通過給定噴嘴孔直徑之流率增加離開噴嘴之清理流體的速度，且因此可選擇適當的流率來達到特定需求之清理流體速度。亦可使用指定噴嘴內(或僅在噴嘴端部)之流體壓力代替指定流率來設定清理流體流離開噴嘴的適當速度。在一些實施例中，分配清理溶液流時的噴嘴內之適當壓力可選自約20至100PSI(pound per square inch，每平方 英吋之磅數)之間、或更佳地選自約30至75PSI之間。在一些實施例中，適當清理流體速度可介於約5與40米/sec之間、或較佳地介於約10與25米/sec之間、或再更佳地介於約13與19米/sec之間，例如約16.4米/sec之清理流體速度。
在一些實施例中，具有優勢的為使清理流體及任何金屬沉積物在其收集回收遮罩460及/或沖洗遮罩470中之情況下移除、使得清理流體及碎屑最終不落入下方的電鍍溶液中。用於完成此之一機制為選定各種流體流動參數及轉速，使得離開噴嘴414之清理流體接觸唇式密封件422及/或杯體底部425之內圓邊，有效地清理而移除金屬沉積物，且然後前進以流上杯體424之內表面、流遍其介於杯體支柱間的頂部，且然後最終落於回收遮罩460之底部表面或沖洗遮罩470之底部表面中。在一些實施例中，適當的流率及清理流體速度、伴隨噴嘴角度、基板夾持具轉速、及噴嘴端部至唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的距離可加以選定來達到此功效。
分配清理溶液(步驟756及758)之時間間隔及經由此時段之基板旋轉速度(及方向)亦可加以調整，以改善清理效能。清理後旋轉乾燥之轉速(步驟762)亦可明智地選擇以改善效能。在一些實施例中，適當的清理時間可在約1至10秒之間的範圍內、或較佳地在約2與5秒之間的範圍內，且分配清理溶液時的基板夾持具之適當轉速可在約250至800RPM之間的範圍內、或較佳地在約350至600RPM之間的範圍內。在一些實施例中，基板夾持具之旋轉方向在此操作期間可改變至少一次、或至少兩次、或至少三次、或至少四次，以藉由清理流體在受移除之金屬沉積物上提供不同的剪力。在一些實施例中，清理後旋轉乾燥時段期間的基板夾持具之適當轉速可為至少約100RPM、或更佳地為約300RPM、或甚至更佳地介於約400與1250RPM之間、或再更佳地介於約500與800RPM之間。再者，於一些實施例中，在清理後旋轉乾燥期間，可將乾燥氣體(例如乾燥氮或空氣)之高速流施加至內圓邊。
在一較佳實施例中，唇式密封件及/或杯體底部之清理係於約550RPM下使用約16.4m/sec之流動速度持續執行約4秒。在此實施例中，約47.5PSI之流體壓力下的流率將為約480ml/min。在若干此實施例中， 水平角度(如以上所定義)可為約負20度，且法線角度(如以上所定義)可為約30度(意指清理流體流之平行分量係指向相反於唇式密封件之旋轉，如以上所討論)。在一些實施例中，於前述清理流體流率及流速下使用這些噴嘴角度可導致清理流體如以上所述具有優勢地流上及遍及杯體424之內表面、並至回收遮罩460及/或沖洗遮罩470，而將被移除之金屬碎屑隔絕於下方的電鍍浴434之外。在若干此較佳實施例中，於分配清理溶液之後，可在約550RPM下執行清理後旋轉乾燥維持約15秒之時段。
控制器
具有自動化清理裝置的電鍍設備可包含控制器，用來接收來自設備之部件、模組、次系統等之各者的回饋訊號、及用來提供控制訊號至前述者或其他部件、模組、或次系統。例如，控制器可控制其為電鍍設備之一部份的電鍍基板夾持具、機械人、清理系統等的操作。在若干實施例中，控制器可使電鍍基板夾持具及機械人之操作相關於其他基板處理模組同步化。
在一些實施例中，控制器可判定在一序列之電鍍操作中何時應開始清理製程。在一些實施例中，控制器係用以在揭露並敘述於此之各種操作期間控制製程條件。此操作之一些實例包含：移動清理系統之支撐件使得音波清洗噴嘴定位在相關於至少由唇式密封件形成之內圓邊的預定位置、旋轉電鍍基板夾持具、及其他上述操作。此操作之一些實例包含：相對電鍍設備的基板夾持具之唇式密封件及/或杯體底部使噴嘴定向，使得噴嘴實質上指向唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊；旋轉唇式密封件及杯體底部；及自噴嘴分配具有約5與40米/秒之間之流體速度的清理溶液流，使得清理溶液流在唇式密封件及/或杯體底部旋轉時接觸其內圓邊，而自唇式密封件及/或杯體底部移除金屬沉積物。
控制器將典型地包含一或更多記憶體裝置及一或更多處理器。處理器可包含中央處理單元(CPU)或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連結、步進馬達控制板、及其他類似部件。用以實施適當控制操作的機器可讀指令係於處理器上執行。機器可讀指令可儲存在相關於控制器之記憶體裝置上，或其可經由網路提供。
在若干實施例中，控制器控制所有或大部分的上述半導體處理設備之動作。例如，控制器可控制相關於自基板夾持具的唇式密封件及/或杯體底部清理非有意之金屬沉積物的半導體處理設備之所有或大部分動作。控制器執行系統控制軟體，該控制軟體包含用於控制處理步驟之時序、壓力位準、氣體流速、及其他以下進一步敘述之特定操作的參數之指令組。儲存於記憶體裝置中的相關於控制器之其他電腦程式、腳本(scripts)、或常式(routines)可用於一些實施例中。
在一些實施例中，關於基板清理操作之機器可讀指令包含但不限於：移動基板夾持具至裝載位置、接收基板、及關閉基板夾持具的指令；移動基板夾持具至電鍍位置及電鍍基板的指令；移動基板夾持具至收回位置並旋轉基板夾持具及基板的指令；移動基板夾持具至沖洗位置並在旋轉基板夾持具及基板時沖洗基板的指令；使基板夾持具回到裝載位置、開啟基板夾持具、及移除基板的指令；在移動基板具至清理位置前移動清理設備之噴嘴臂致動器至其清理位置的指令；移動基板夾持具至清理位置的指令；在旋轉基板夾持具時自清理設備之噴嘴分配清理溶液的指令；移動基板夾持具離開清理位置的指令；及在移動機夾持具離開清理位置後使噴嘴臂致動器返回其收回位置的指令。
典型地有相關於系統控制器的使用者介面。使用者介面可包含顯示螢幕、圖形軟體以顯示製程條件、及使用者輸入裝置，例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風、及其他類似部件。
控制以上操作的電腦程式碼可撰寫為任何習知電腦可讀程式語言：例如組合語言、C、C++、Pascal、Fortran或其他者。經編輯之目標碼或腳本係由處理器所執行，以完成程式中所識別的任務。
監測製程的訊號可由控制器的類比及/或數位輸入連結提供。控制製程的訊號為處理系統之類比及數位輸出連結上的輸出。
光微影圖案化
以上所述之設備/製程可與例如微影圖案化工具或製程一起用於半導體裝置、顯示器、發光二極體(LEDs)、太陽光電板(photovoltaic panel)及類似者之製作或製造。典型地，儘管並非必要，但此工具/製程將在一般 製作設施中一起使用或實施。薄膜之微影圖案化典型地包含以下操作的一些或全部者，每一操作係以若干可能的工具實施：(1)使用旋塗或噴塗工具在工作件(即基板)上施加光阻；(2)使用熱板或烤爐或UV硬化工具硬化光阻；(3)利用例如晶圓步進機之工具使光阻暴露至可見光或UV光或X光；(4)顯影該光阻以選擇性地移除光阻並從而利用例如溼檯(wet bench)之工具使其圖案化；(5)藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻工具轉移光阻圖案至下方薄膜或工作件中；及(6)使用例如RF或微波電漿光阻剝除器之工具移除光阻。
測試清理結果
為了評估揭露於此之清理方法及設備的清理能力，且為了示範這些方法及設備自電鍍基板夾持具之唇式密封件移除錫-銀虛沉積物的能力，因此在一測試序列之半導體晶圓(作為電鍍基板)上執行「馬拉松測試」。此馬拉松測試係使用100%暴露開放邊緣包覆層測試晶圓，該等晶圓代表比在一般該領域中將遭遇者嚴苛得多的清理任務(所以在此將此實驗稱為「馬拉松測試」)。具體而言，馬拉松測試使用具有1000Å銅晶種之正面包覆層的300mm矽晶圓。例如見圖11A中所示之錫-銀電鍍包覆層測試晶圓。在該領域中，半導體晶圓典型地被圖案化、例如通常具有約4%之暴露開放邊緣。然而，電鍍至100%開放邊緣包覆層測試晶圓(如圖11A所示者)上導致唇式密封件上的金屬沉積物(在此例子中為錫-銀沉積物)增長更加快速得多，且此代表有用的測試實例。注意在一些情形中，已發現電鍍設備之唇式密封件上的金屬增長速率與開放區域百分比約成反比，所以舉例來說，電鍍單一包覆層測試晶圓(如馬拉松測試中所使用者)導致唇式密封件增長約略對應至由約25個4%開放區域晶圓所預期之增長(亦即25=100%/4%)。因此，馬拉松測試中使用的500個包覆層測試晶圓可能與多於10000個4%開放區域晶圓相等。
用以電鍍測試晶圓並執行基板夾持具清理方法的設備實質上近似於圖4A、4B及8A至8C所示者。清理設備的噴嘴實質上示意性地近似於圖9A及9B所示者、且朝向20度之法線角及30度之水平角(如以上所述之用語)。實質上DI(蒸餾且去離子)水係用作清理溶液。DI水以約570ml/min之流率及約12.1m/sec之流體速度自噴嘴分配。清理步驟後執行 在晶圓以550RPM旋轉下沖洗4秒，其後為15秒旋轉乾燥(亦於550rpm)。唇式密封件清理、旋轉沖洗、及旋轉乾燥係於每電鍍5個晶圓後在此馬拉松測試中執行。然而。注意在使用典型4%開放區域圖形晶圓的領域中，此約略對應至125個晶圓的清理間隔(因來自25個圖形晶圓之唇式密封件增長約略對應至來自單一100%開放區域晶圓之金屬增長)。馬拉松測試的額外 製程條件如下：
來自馬拉松測試之結果係顯示於圖11B-1至11I-3。圖11B-1至11B-4顯示馬拉松測試前(亦即電鍍任何晶圓前)的基板夾持具(包含唇式密封件、杯體底部、及接點指部)之影像。圖11C-1至11C-4顯示類似的在表I及II之條件下電鍍500個包覆層測試晶圓並以5個晶圓的清理間隔使用上述清理方法(如以上指示)之後基板夾持具的影像。比較圖11C-1至11C-4呈現之影像與圖11B-1至11B-4呈現者，明顯的在啟用清理操作之情況下電 鍍500個包覆層測試晶圓後，在基板夾持具上無顯著錫-銀沉積物。相反地，圖11D-1至11D-4顯示關閉基板夾持具自動清理之情況下電鍍200個包覆層測試晶圓後的基板夾持具之影像，且在四個影像中的第一者中錫-銀沉積物已明顯出現在基板夾持具上(見圖11D-1中的箭頭)。同樣地，圖11E-1至11E-4顯示關閉自動清理之情況下電鍍500個包覆層測試晶圓後的基板夾持具之影像。在此，於四個影像中顯現基板夾持具之杯體底部上的錫-銀沉積物(如由圖11E-1至11E-4之每一者中的箭頭所指示)。因此，馬拉松測試期間的週期性基板夾持具自動清理實質上預防500個包覆層測試晶圓上之電鍍期間之唇式密封件及杯體底部上的錫-銀增長，然而在沒有基板夾持具自動清理的情況下，在500個晶圓測試程序後於杯體底部上有明顯增長物，且甚至在僅電鍍200個測試晶圓後一些增長物已然可見。
額外的結果係顯示於圖11F、11G、11H、及11I。圖11F顯示在缺少週期性基板夾持具清理的情況下發生於電鍍設備之高電阻擬陽極(high-resistance virtual anode,HRVA)(圖4A、4B、及8A至8C中之參考編號438)上的污染。如圖11F所示，一些污染在100個晶圓後即明顯，但污染隨更多晶圓受電鍍而實質上增加，直到顯示顯著污染呈現於電鍍500個晶圓後之圖11F的最終影像。注意當使用週期性自動清理時，無污染出現在HRVA上。
圖11G-1至4更顯示電鍍池及在缺少週期性基板夾持具清理的情況下發生的HRVA污染。圖11G-1及4顯示污染HRVA之大型破裂金屬顆粒(類似圖11F)(見箭頭)，且圖11G-3顯示起因於此污染的電鍍池內之金屬膜成長。有趣地，圖11G-2顯示即使不使用週期性清理方法，一些金屬顆粒可能事實上偶然地停在其可被輕易去除的高帽部(tophat)(見圖4A、4B、及8A至8C之參考編號433)。然而，圖11H-1至3所示之影像顯示當使用週期性清理時，更多金屬顆粒停在其受制且防止污染電鍍設備之敏感性部件(例如HRVA)及電鍍浴(如上述)的高帽部(具體而言為沖洗遮罩(見圖4A、4B、及8A至8C之參考編號470)之上表面)。
此有益的高帽部(見圖4A、4B、及8A至8C之參考編號433)中之污染物收集係進一步顯示於圖11I-1至3，更具體而言，該等圖顯示高帽部之沖洗遮罩(見圖4A、4B、及8A至8C之參考編號470)之上表面上的 金屬顆粒累積。圖11I-1顯示馬拉松測試前(亦即任何電鍍前)高帽部內乾淨的沖洗遮罩，且圖11I-2及圖11I-3分別顯示電鍍250個及500個晶圓後、逐漸增多地累積大量金屬顆粒(見箭頭)的沖洗遮罩。馬拉松測試時沖洗遮罩中之金屬顆粒的累積顯示執行週期性基板清理操作的正面功效。
其他實施例
儘管上述製程、方法、系統、設備、及組成物已針對提昇明確性及理解性之目的而在具體實施例的內文中詳細描述，但對於本領域中具有通常技術者將顯而易見，仍有許多落於本發明之精神內的實施該等製程、方法、系統、設備、及組成物之替代性方式。因此，應將於此所述之實施例視為所揭露之發明概念的例示而非限制，且不應用作過分限制隨附請求項之範圍的不允許之基礎。
400‧‧‧電鍍設備
410‧‧‧清理設備
412‧‧‧噴嘴臂致動器
413‧‧‧噴嘴臂
414‧‧‧噴嘴
415‧‧‧箭頭
416‧‧‧箭頭(方向)
422‧‧‧唇式密封件
424‧‧‧杯體
425‧‧‧杯體底部
426‧‧‧錐體
428‧‧‧杯體支柱
430‧‧‧電鍍槽
432‧‧‧容積
433‧‧‧高帽部
434‧‧‧電鍍浴流體
435‧‧‧流體高度
436‧‧‧陽極腔室
438‧‧‧HRVA電流分佈控制器及流量擴散器
460‧‧‧回收遮罩
470‧‧‧沖洗遮罩

Claims (33)

  1. 一種電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其係藉由移除先前之電鍍操作中累積於該唇式密封件及/或杯體底部上的金屬沉積物，該方法包含：相對於該唇式密封件及/或杯體底部定向一第一噴嘴，使得該第一噴嘴指在該唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊；朝一第一旋轉方向旋轉該唇式密封件及/或杯體底部；及自該第一噴嘴分配具有約5與40米/秒之間之流體速度的清理溶液之液流，使得清理溶液之液流在該唇式密封件及/或杯體底部朝該第一旋轉方向旋轉時接觸其內圓邊，而自該唇式密封件及/或杯體底部移除金屬沉積物。
  2. 如申請專利範圍第1項之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中清理溶液之液流的流體速度係介於10與25米/秒之間。
  3. 如申請專利範圍第1項之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中當分配清理溶液之液流時，該第一噴嘴內之流體壓力係介於20與100PSI之間。
  4. 如申請專利範圍第1-3項其中任一者之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，更包含在分配清理溶液之液流時升高及/或降低該唇式密封件及/或杯體底部，以改變清理溶液與該唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊接觸的區域。
  5. 如申請專利範圍第1-3項其中任一者之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，更包含在分配清理溶液之液流時改變該第一噴嘴之方向，以改變清理溶液衝擊該唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的角度。
  6. 如申請專利範圍第1-3項其中任一者之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中該金屬沉積物包含一錫/銀合金。
  7. 如申請專利範圍第1-3項其中任一者之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中清理溶液為蒸餾且去離子水。
  8. 如申請專利範圍第1-3項其中任一者之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中清理溶液包含蒸餾且去離子水、選自聚乙二醇及聚丙二醇之表面張力降低劑，且係無酸。
  9. 如申請專利範圍第1-3項其中任一者之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中自該第一噴嘴分配的清理溶液之液流具有相反於該第一旋轉方向的一速度分量。
  10. 如申請專利範圍第9項之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中該第一噴嘴係相對於該唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊定向於0與45度之間的法線角度。
  11. 如申請專利範圍第10項之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中該第一噴嘴係相對於該唇式密封件及/或杯體底部之水平平面定向於-30與+10度之間的水平角度。
  12. 如申請專利範圍第11項之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中該第一噴嘴之端部係定向於離該唇式密封件及/或杯體底部之內圓邊的最近點2與50mm之間的距離。
  13. 如申請專利範圍第11項之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，其中自該第一噴嘴分配的清理溶液之液流的流率係介於250與750ml/min之間。
  14. 如申請專利範圍第1項之電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部的清理方法，更包含：在自該第一噴嘴分配清理溶液時，於該第一噴嘴內之清理溶液中產生超高音波。
  15. 一種電鍍金屬至複數半導體基板上的方法，其使用具有唇式密封件及杯體底部之一電鍍設備，其中該金屬係一錫銀合金，該方法包含：電鍍該金屬至第一組一或更多基板上；判定是否執行移除在電鍍該第一組基板時累積於該唇式密封件及/或杯體底部上之金屬沉積物的一清理操作，其中該判定步驟包含評估該唇式密封件及/或杯體底部是否有足以准許清理的金屬沉積物之增長；若判定准許該清理操作，便執行依據申請專利範圍第1項之清理方法移除該金屬沉積物的該清理操作；及在判定是否准許該清理操作後、及若准許該清理操作而執行該清理操作後，電鍍該金屬至一第二組一或更多基板上。
  16. 如申請專利範圍第15項之電鍍金屬至複數半導體基板上的方法，其中若自前次清理操作起已電鍍多於一預定數目之基板，則判定准許該清理操作。
  17. 如申請專利範圍第16項之電鍍金屬至複數半導體基板上的方法，其中基板之該預定數目係依據自前次清理操作起已電鍍之基板的圖案化對未圖案化表面區域之比率而加以選定。
  18. 如申請專利範圍第17項之電鍍金屬至複數半導體基板上的方法，其中選定基板之該預定數目係依據自前次清理操作起已電鍍之基板的圖案化對未圖案化表面區域之比率，及亦依據自前次清理操作起已電鍍之基板的圖案化表面區域之徑向分佈及/或未圖案化表面區域之徑向分佈。
  19. 如申請專利範圍第15項之電鍍金屬至複數半導體基板上的方法，其中若自前次清理操作起多於一預定數量之電荷已經由電鍍轉移至基板，則判定准許該清理操作。
  20. 如申請專利範圍第19項之電鍍金屬至複數半導體基板上的方法，其中電荷之該預定數量係依據自前次清理操作起已電鍍之基板的圖案化表面區 域之徑向分佈及/或未圖案化表面區域之徑向分佈而加以選定。
  21. 一種清理設備，其係用以裝設在一電鍍裝置中，並用以自該電鍍裝置之唇式密封件及/或杯體底部移除電鍍金屬沉積物，該清理設備包含：一第一噴嘴；一第一清理流體供應導管，與該第一噴嘴流體連接；一噴嘴臂，該第一噴嘴係固定至該噴嘴臂；及一噴嘴臂致動器，其係機械性耦合至該噴嘴臂，並配置成在該清理設備裝設於電鍍裝置中時，於一收回位置與一清理位置之間移動該第一噴嘴及該噴嘴臂，使得：在該收回位置中，定位該第一噴嘴及該噴嘴臂，使得一半導體基板可置於該唇式密封件上並降低至該電鍍裝置之容積中而不物理性接觸該第一噴嘴或該噴嘴臂，該容積係配置成保存一電鍍浴；且在該清理位置中，定位該第一噴嘴，使其指在該電鍍裝置之該唇式密封件及/或杯體底部的內圓邊。
  22. 如申請專利範圍第21項之清理設備，其中該噴嘴臂致動器係配置成繞一旋轉軸旋轉該噴嘴臂，而在該收回位置與該清理位置之間移動該噴嘴臂。
  23. 如申請專利範圍第21或22項之清理設備，其中該金屬沉積物包含一錫/銀合金。
  24. 如申請專利範圍第21或22項之清理設備，其中該第一噴嘴為一噴射噴嘴。
  25. 如申請專利範圍第24項之清理設備，其中該第一噴嘴具有介於0.02與0.04英吋之間的一孔直徑。
  26. 如申請專利範圍第25項之清理設備，其中該第一噴嘴之內部剖面係以0與20度之間之固定的外傾角、或自基部至端部變化但在0與20度之間之 範圍內的外傾角而自基部至端部呈錐形；且其中該第一噴嘴之自基部至端部的長度係介於0.5與2cm之間。
  27. 一種電鍍設備，用以電鍍金屬至一圖案化半導體基板上，該電鍍設備包含：一基板夾持具，包含：一杯體，具有一杯體底部；一唇式密封件，裝設於該杯體中；複數電接點指部；及一錐體，可相對於該杯體及該唇式密封件移動，並配置成藉由將一基板壓入該唇式密封件中而將該基板固定於該基板夾持具中；一電鍍槽，具有用以保存一電鍍浴流體的一容積；一電源，配置成供應電荷至該電接點指部；及如申請專利範圍第24項之清理設備。
  28. 如申請專利範圍第27項之電鍍設備，其中該基板夾持具可在該電鍍設備內之複數垂直位置間移動，該等位置包含：一裝載位置，用以開啟該基板夾持具、裝載該基板、並關閉該基板夾持具；一電鍍位置，其中定位裝載於該基板夾持具中之該基板，使得待電鍍於其上的該基板之表面係定位於保存該電鍍浴流體的該電鍍槽之該容積內；及一清理位置，其中在無基板裝載於該基板夾持具的情況下，該唇式密封件及/或杯體底部係相對於該清理設備而定位，使得在該唇式密封件及/或杯體底部上的電鍍金屬沉積物可藉由該清理設備移除。
  29. 如申請專利範圍第28項之電鍍設備，更包含一控制器，該控制器具有機器可讀指令，該控制器係配置成執行該機器可讀指令，該機器可讀指令包含：用以移動該基板夾持具至該裝載位置、接收基板、並關閉該基板夾持 具的指令；用以移動該基板夾持具至該電鍍位置並電鍍該基板的指令；用以使該基板夾持具返回該裝載位置、開啟該基板夾持具、並移除該基板的指令；用以移動該基板夾持具至該清理位置的指令；及用以在旋轉該基板夾持具時自該清理設備之該第一噴嘴分配清理溶液的指令。
  30. 如申請專利範圍第29項之電鍍設備，其中：在該清理位置中，定位該第一噴嘴，使其實質上指在該電鍍設備之該唇式密封件及/或杯體底部的內圓邊；且該控制器之該機器可讀指令更包含：用以在移動該基板夾持具至該清理位置之前移動該清理設備之該噴嘴臂致動器至其清理位置的指令；及用以在移動該基板夾持具離開該清理位置之後使該噴嘴臂致動器返回至其收回位置的指令。
  31. 如申請專利範圍第29項之電鍍設備，更包含：一回收遮罩；及一沖洗遮罩，其中該電鍍設備內之該複數垂直位置更包含：一回收位置，其中該基板係定位於保存該電鍍浴流體的該電鍍槽之該容積上方、但在該回收遮罩下方，使得在此位置旋轉該基板造成至少一部分的黏附至該基板之任何電鍍浴流體甩向該回收遮罩並返回保存該電鍍浴流體的該電鍍槽之該容積；及一沖洗位置，用以利用沖洗溶液沖洗該基板，其中該基板係定位於該回收遮罩上方、但在該沖洗遮罩下方，使得在此位置旋轉該基板造成至少一部分的黏附至該基板之任何沖洗溶液及/或電鍍浴流體甩向該沖洗遮罩且不返回保存該電鍍浴流體的該電鍍槽之該容積；且其中該控制器之該機器可讀指令更包含： 用以移動該基板夾持具至該回收位置並旋轉該基板夾持具及該基板的指令；及用以在旋轉該基板夾持具及該基板時移動該基板夾持具至該沖洗位置並沖洗該基板的指令。
  32. 如申請專利範圍第28項之電鍍設備，更包含可收回之一清理遮罩，在該基板夾持具係定位於該清理位置中時，該清理遮罩位於保存該電鍍浴流體的該電鍍槽之該容積上方及該第一噴嘴及該基板下方，該清理遮罩具有一展開配置及一收回配置，其中：在該收回配置中，可使該基板夾持具自該清理或裝載位置移動至該電鍍位置，而不被該清理遮罩物理性地阻擋；且在該展開配置中，該清理遮罩預防自該第一噴嘴分配之清理流體落入保存該電鍍浴流體的該電鍍槽之該容積中。
  33. 如申請專利範圍第32項之電鍍設備，其中該清理遮罩包含可動之複數瓣片，該等瓣片係配置成在該可收回之清理遮罩之收回及展開時在彼此上滑動，使得該等瓣片產生不同尺寸之一圓形開口。
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