TWI751714B - 用以減輕晶圓黏貼之整合式彈性唇形密封與杯底 - Google Patents

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Abstract

本揭露內容關於用以在電鍍期間固持、密封晶圓、並提供電力給晶圓的電鍍杯體，其中電鍍杯體可包括杯底、彈性唇形密封、及電性接觸元件。杯底可包括具有複數通孔之徑向向內凸出表面。彈性唇形密封可直接附著至杯底的徑向向內凸出表面、填充複數通孔並且圍繞杯底之內側邊緣。在一些實施例中，這可緩解晶圓黏附效應。在一些實施例中，可處理杯底以增強彈性唇形密封與杯底之徑向向內凸出表面之間的附著力。

Description

用以減輕晶圓黏貼之整合式彈性唇形密封與杯底
本發明係關於用於積體電路之鑲嵌內連線之形成，以及在積體電路製造期間使用之電鍍設備。
電鍍為在積體電路(IC)製造中使用以沉積一或多個導電金屬層的常用技術。在一些製造過程中，電鍍用以在各種基板特徵部之間沉積單層或多層銅內連線。用於電鍍之設備通常包括：一電鍍單元，其具有用以容納電解液（有時稱為電鍍池）的一腔室；以及經設計以在電鍍期間固持半導體基板的一基板固持器。在一些設計中，基板固持器具有「抓斗」結構，基板周邊在其中抵著稱為「杯體」的結構而置放。
在電鍍設備之操作期間，將半導體基板浸沒入電鍍池中，使得至少基板之電鍍表面暴露於電解液。與基板表面一起建立的一或多個電性接觸件用以驅動電流通過電鍍單元並由電解液中可用之金屬離子將金屬沉積至基板表面上。通常，電性接觸元件係用以形成基板與作為電流來源的匯流排(bus bar)之間的電性連接件。
電鍍中出現的一問題為電鍍溶液之可能腐蝕性質。因此，在許多電鍍設備中，為避免電解液滲漏、並避免電解液與除了電鍍單元之內部及基板之指定用於電鍍之面以外的電鍍設備之元件接觸之目的，唇形密封用於抓斗與基板的界面處。
本揭露內容關於用以在電鍍期間固持、密封晶圓、並提供電力給晶圓的杯體組件。該杯體組件包含一杯底，經調整尺寸以固持該晶圓，且其包含一主體部分及一徑向向內凸出表面，其中該徑向向內凸出表面包含複數通孔。該杯體組件更包含一彈性唇形密封，設置在該徑向向內凸出表面上，其中當該彈性唇形密封被該晶圓抵著按壓時，該彈性唇形密封將該晶圓抵著密封而界定該晶圓的一周邊區域，電鍍溶液在電鍍期間實質上被排除於該周邊區域，其中該彈性唇形密封的部分通過該複數通孔。該杯體組件更包含一電性接觸元件，設置在該彈性唇形密封上或鄰近該彈性唇形密封處，其中當該彈性唇形密封抵著該晶圓密封時，該電性接觸元件於該周邊區域接觸該晶圓，使得該電性接觸元件在電鍍期間可提供電力至該晶圓。
在一些實施例中，通過該複數通孔的該彈性唇形密封的該部分亦在該杯底之內側邊緣之周圍延伸。在一些實施例中，該彈性唇形密封直接附著至該徑向向內凸出表面，且通過該複數通孔的該彈性唇形密封的該部分填充該複數通孔並且圍繞該杯底之該內側邊緣。在一些實施例中，該杯體組件更包含一附著劑，位在該彈性唇形密封與該徑向向內凸出表面之間。在一些實施例中，該彈性唇形密封被模製在該杯底之該徑向向內凸出表面的一部分的周圍。
本揭露內容亦關於製備杯體組件的方法，該杯體組件用以在電鍍期間固持、密封晶圓、並提供電力給晶圓。該方法包括提供一杯底，該杯底經調整尺寸以固持該晶圓且包含一主體部分及一徑向向內凸出表面，其中該徑向向內凸出表面包含複數通孔。該方法更包括將一彈性唇形密封固定在該徑向向內凸出表面上，其中當該彈性唇形密封被該晶圓抵著按壓時，該彈性唇形密封將該晶圓抵著密封而界定該晶圓的一周邊區域，電鍍溶液在電鍍期間實質上被排除於該周邊區域，其中該彈性唇形密封的部分通過該複數通孔。
在一些實施例中，將該彈性唇形密封固定之步驟包含：在該杯底之該徑向向內凸出表面（包括該複數通孔）之一部分的周圍設置形狀為該彈性唇形密封的一模件；輸送唇形密封前驅物至該模件中；並且使該唇形密封前驅物轉化成該彈性唇形密封。在一些實施例中，通過該複數通孔的該彈性唇形密封的該部分亦在該杯底之內側邊緣之周圍延伸。在一些實施例中，該方法更包括在固定該彈性唇形密封之前，使用一試劑處理該杯底之該徑向向內凸出表面，該試劑促進該彈性唇形密封與該杯底之該徑向向內凸出表面之間的附著力。在一些實施例中，該方法更包括在固定該彈性唇形密封之前，施加一附著劑至該杯底之該徑向向內凸出表面或該彈性唇形密封，以促進該杯底之該徑向向內凸出表面及該彈性唇形密封之間的附著力。
在以下描述中，闡述許多特定細節以提供對所呈現之概念之詳盡理解。所呈現之概念毋須一些或全部的該等特定細節而可被實施。在其他情況下，為避免不必要地混淆所描述之概念，未詳細描述熟知的過程操作。儘管將結合特定實施例描述一些概念，應理解該等實施例不希望為限制性的。
在本揭露內容中，「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「半導體基板」、「晶圓基板」、「工件」、及「部分已製成積體電路」等用語可互換地使用。所屬技術領域中具有通常知識者應理解「部分已製成積體電路」這個用語，可涉及在其上方之複數積體電路製造階段中之任一期間的矽晶圓。此外，「電解液」、「電鍍池」、「池」、及「電鍍溶液」等用語可互換地使用。這些用語可大致上指涉陰極液（存在於陰極腔室或陰極腔室再循環迴路的電解液）或指涉陽極液（存在於陽極腔室或陽極腔室再循環迴路的電解液）。下文之詳細描述假設本揭露內容係在晶圓上實施。然而，本揭露內容並非如此限制。晶圓可具有各種形狀、尺寸、及材料。除了半導體晶圓以外，可受益於本揭露內容的其他工件尚包括例如印刷電路板等各種物件。 唇形密封與杯底設計
此段落及後續段落中的資訊呈現包括可合併整合式唇形密封（於稍後段落中進一步詳細描述）之基板固持器的設備的範例。
圖1A中呈現電鍍設備之基板/晶圓固持及定位元件以便為本文所揭露之各種整合式唇形密封及杯體組件提供一些情境。具體而言，圖1A呈現用於電化學地處理半導體晶圓之晶圓固持及定位設備100之立體圖。設備100包括晶圓嚙合組件，其有時稱作「抓斗元件」或「抓斗組件」或簡稱「抓斗」。抓斗組件包含杯體101及錐體103。如隨後圖式所示，杯體101固持晶圓，且錐體103將晶圓緊固地夾於杯體中。在電鍍過程期間，半導體晶圓被杯體101及錐體103所支持。可使用除了此處具體描繪之杯體及錐體設計以外之其他杯體及錐體設計。共同特徵為具有晶圓駐留於其中之內部區之杯體，以及將晶圓抵著杯體按壓以將晶圓固持於位置上之錐體。
在所描繪之實施例中，抓斗組件（其包括杯體101及錐體103）由撐桿104支撐，而撐桿104連接至頂板105。此組件（101、103、104及105）由馬達107經由連接至頂板105之主軸106來驅動。馬達107附接至安裝托架（未圖示）。在電鍍期間，主軸106將扭矩（來自馬達107）傳遞至該抓斗組件，從而使固持於其中之晶圓（此圖中未圖示）轉動。主軸106內之氣缸（未圖示）亦提供用於嚙合杯體101與錐體103之垂直力。當抓斗解開時（未圖示），具有末端執行器臂之機械手可將晶圓插入於杯體101與錐體103之間。在插入晶圓之後，錐體 103與杯體101嚙合，此將晶圓固定於設備100內，從而使晶圓之一側上之工作表面（但另一側並未）暴露以用於與電解液溶液接觸。
在某些實施例中，抓斗組件包括保護錐體103以防飛濺之電解液之防濺裙109。在所描繪之實施例中，防濺裙109包括垂直圓周套管及圓形帽部分。間隔構件110維持防濺裙109與錐體103之間的分隔。
出於此論述之目的，包括元件101至110之組件統稱為「晶圓固持器」（或「基板固持器」）111。然而應注意，「晶圓固持器」/「基板固持器」之概念通常擴展至嚙合晶圓/基板並允許其移動及定位的元件之各種組合及子組合。
傾斜組件（未圖示）可連接至晶圓固持器以准許將晶圓成角度地浸沒（與平坦水平浸沒成對比）入電鍍溶液中。在一些實施例中，在晶圓固持器111被浸沒入電鍍溶液的同時，使用板及樞軸接點之驅動機制與配置來沿著弧形路徑（未圖示）移動晶圓固持器111，因此，將晶圓固持器111之近端（包括杯體及錐體組件）傾斜。
另外，經由致動器（未圖示）垂直地向上或向下升降整個晶圓固持器111以將晶圓固持器之近端浸沒入電鍍溶液中。因此，二元件式定位機制針對晶圓提供沿著與電解液表面垂直之軌道的垂直移動、以及允許偏離水平定向（亦即平行於電解液表面）的傾斜移動（傾斜晶圓浸沒能力） 兩者。
注意晶圓固持器111與電鍍單元115一起使用，電鍍單元115具有容納陽極腔室157及電鍍溶液的電鍍腔室117。陽極腔室157固持陽極119（例如銅陽極），且可包括膜片或經設計以將不同電解液化學物質維持於陽極室及陰極室中之其他分離器。在所描繪之實施例中，擴散器153用於以一致的前緣將電解液朝著轉動的晶圓向上引導。在某些實施例中，流量擴散器係高阻力虛擬陽極(HRVA)板，其由一片固體絕緣材料（例如塑膠）製成，具有大量（例如，4000-15000個）一維小孔（直徑為0.01吋至0.050吋）並連接至板上方之陰極腔室。孔之總橫截面面積小於總投影面積之約5%，而因此將相當大之流動阻力引入於電鍍單元中，從而有助於改良系統之電鍍一致性。2012年10月13日公告之美國專利案第8308931號中提供對高阻力虛擬陽極板及用於電化學地處理半導體晶圓之對應設備之額外描述，該專利案特此以引用之方式全文併入本文中。電鍍單元亦可包括用於控制及產生分離電解液流動型式之分離膜片。在另一實施例中，使用膜片以界定陽極腔室，陽極腔室含有實質上無抑制劑、加速劑或其他有機電鍍添加劑之電解液。
電鍍單元115亦可包括管道或管道接觸件，用於使電解液循環通過電鍍單元並對著被電鍍之工件。例如，電鍍單元115包括通過陽極119中心之孔而垂直地延伸至陽極腔室157中心之電解液入口管131。在其他實施例中，單元包括電解液入口歧管，其將流體引入至陰極腔室中擴散器/HRVA板下方之腔室的周邊壁（未圖示）處。在一些情況下，入口管131包括在膜片153之兩側（陽極側及陰極側）上的出口噴嘴。此配置將電解液遞送至陽極腔室及陰極腔室兩者。在其他實施例中，陽極腔室及陰極腔室由流動阻力膜片153分離，且每一腔室具有分離電解液之分離流動循環。如圖1A之實施例中所示，入口噴嘴155將電解液提供至膜片153之陽極側。
另外，電鍍單元115包括沖洗排水管路159及電鍍溶液回流管路161，每一管路直接連接至電鍍腔室117。此外，沖洗噴嘴163在正常操作期間遞送去離子沖洗水以清潔晶圓及/或杯體。電鍍溶液通常填充腔室117之大部分。為了緩和飛濺及氣泡之產生，腔室117包括用於電鍍溶液回流之內部堰165，及用於沖洗水回流的外部堰167。在所描繪實施例中，該等堰為電鍍腔室117之壁中之圓周垂直狹槽。
圖1B提供電鍍設備之基板固持元件（杯體/錐體組件或抓斗組件）100A之更詳細剖面圖，其包含杯體101及錐體103的剖面圖。注意圖1B中繪示的杯體/錐體組件100A並不意為比例上準確。具有杯底102之杯體101支持唇形密封143、接觸件144、匯流排、及其他元件，且其本身係由頂板105經由撐桿104所支持。一般而言，基板145置放於唇形密封143上、在配置成支持基板145之接觸件144正上方。杯體101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之周邊置放在杯體101之底部向內突出部（例如「刀狀」邊緣）上，該底部向內突出部被稱為杯底102；或更具體而言，置放在定位於杯底102之徑向向內邊緣的唇形密封143上。
錐體103向下按壓於基板145之背側上，以與之嚙合並將之固持在位置上、並在電鍍期間於基板浸沒在電鍍池中時，抵住唇形密封143而將基板145密封。傳遞通過基板145的來自錐體103之垂直力壓縮唇形密封143以形成流體密封。唇形密封143避免電解液接觸基板145之背側（其可能直接引入污染性金屬原子至矽中）、並避免電解液到達設備100的敏感性元件，例如對基板145之邊緣部份建立電性連接的接觸指部。本身受唇形密封所密封並保護免於變濕的此電性連接及相關之電性接觸件144，係用以供給電流至暴露於電解液的基板145之導電部份。整體來說，唇形密封143使基板145之未暴露邊緣部份與基板145之暴露部份分離。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100A中，錐體103經由主軸106而自其繪示位置升起，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100A中為止。然後將基板145插入（在一些實施例中藉由機械手臂）並容許輕輕地置放在唇形密封及杯底102上（或置放在附接至杯體的相關元件上，例如下述之唇形密封143）。在一些實施例中，錐體103自其繪示位置升起，直到其觸及頂板105為止。接下來，錐體103接著被降低以抵著杯體101之周邊（杯底102）或附接的唇形密封143按壓並嚙合基板，如圖1B所示。在一些實施例中，主軸106傳遞促使錐體103嚙合基板145之垂直力、及使杯體/錐體組件100A及由杯體/錐體組件固持之基板145轉動的扭矩二者。圖1B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之電鍍一般在基板正在轉動時發生。在某些實施例中，在電鍍期間轉動基板145有助於達成均勻的電鍍，且有助於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101與錐體103之間，其嚙合杯體101及錐體103之表面，以在錐體103嚙合基板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101或固定至錐體103，而在錐體103嚙合基板145時嚙合二擇一之元件。杯體/錐體密封件149可為單元件密封件或多元件密封件。同樣地，唇形密封143可為單元件密封件或多元件密封件。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，唇形密封係由彈性材料建構，且在某些此種實施例中為全氟聚合物。
如上文所陳述，電鍍抓斗通常包括唇形密封及一或多個接觸元件以提供密封及電性連接功能。唇形密封可由彈性材料製成。唇形密封與半導體基板之表面形成密封且排除電解液進入基板之周邊區。無沈積在此周邊區中發生，且其不用於形成IC裝置，亦即，該周邊區並非工作表面之一部分。有時，因為排除電解液進入此區，故該區域亦稱作邊緣排除區域。周邊區用於在處理期間支撐及密封基板，並用於形成與接觸元件的電性連接。由於通常期望增加工作表面，因此周邊區需要儘可能小，同時維持上述功能。在某些實施例中，周邊區距基板之邊緣在約0.5毫米與3毫米之間。
在安裝期間，唇形密封及接觸元件與抓斗之其他元件組裝在一起。所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解此操作之難度，特別是當周邊區較小時。由此抓斗提供之總開口可與基板之大小相當（例如，用於容納200 mm晶圓、300 mm晶圓、450 mm晶圓等之開口）。此外，基板具有其本身之尺寸容差（例如，根據SEMI規格對於典型300 mm晶圓為+/- 0.2毫米）。特別困難之任務為對準彈性唇形密封及接觸元件，此係因為兩者係由相對可撓性材料製成。此兩個元件需要具有極其精確之相對位置。當唇形密封之密封邊緣及接觸元件定位成彼此相距過遠時，在抓斗之操作期間，於接觸件與基板之間可能形成不充分電性連接或不形成電性連接。同時，當密封邊緣定位成離接觸件過近時，接觸件可能干擾密封並導致滲漏至周邊區中。例如，習知接觸環常用複數可撓性「指部」製成，其以類彈簧動作按壓基板以建立電性連接，如圖2之抓斗組件（標註杯體201、錐體203及唇形密封212）所示。 將基板密封於抓斗中的方法
本文亦揭露將半導體基板密封於具有彈性唇形密封之電鍍抓斗中的方法。圖3之流程圖說明這些方法中之一些。例如，一些方法涉及打開抓斗（方塊302）；將基板提供至電鍍抓斗（方塊304）；將基板降低以通過唇形密封之上部部分並到達唇形密封之密封凸出部上（方塊306）；及壓縮唇形密封之上部部分之頂表面以對準基板（方塊308）。在一些實施例中，在操作308期間壓縮彈性唇形密封之上部部分之頂表面，使上部部分之內側表面接觸半導體基板，並推動基板，從而使其對準於抓斗中。
在一些實施例中，在操作308期間對準半導體基板後，該方法繼續進行在操作310中按壓半導體基板以在密封凸出部與半導體基板之間形成密封。在某些實施例中，在按壓半導體基板之期間，繼續壓縮該頂表面。例如，在某些此等實施例中，壓縮頂表面以及按壓半導體基板可由抓斗之錐體的兩個不同表面來執行。因此，錐體之第一表面按壓頂表面以將其壓縮，而錐體之第二表面按壓基板以與彈性唇形密封形成密封。在其他實施例中，壓縮頂表面以及按壓半導體基板係由抓斗之兩個不同元件來獨立地執行。抓斗之此兩個按壓元件通常可相對於彼此獨立地移動，因此允許一旦基板被另一個按壓元件按壓而抵著唇形密封來密封時，則頂表面之壓縮停止。 此外，藉由獨立地改變與半導體基板相關的按壓元件施加於其上之按壓力，可基於半導體基板之直徑來調整頂表面之壓縮程度。
此等操作可為較大電鍍過程之部分，該較大電鍍過程亦描繪於圖3之流程圖並簡要描述如下。
首先，清潔並乾燥抓斗之唇形密封及接觸區域。打開抓斗（方塊302），並將基板裝載至抓斗內。在某些實施例中，接觸尖端稍坐落於唇形密封之平面上方，且在此情況下，基板由在基板周邊之周圍的接觸尖端的陣列所支撐。接著藉由向下移動錐體而閉合且密封抓斗。在此閉合操作期間，根據以上描述之各種實施例建立電性接觸及密封。另外，可將接觸件之底部角落抵著彈性唇形密封之底座而向下施力，此在尖端與晶圓之前側之間產生額外的力。可稍壓縮唇形密封以確保在全周部之周圍的密封。在一些實施例中，當最初將基板定位至杯體內時，僅唇形密封與前表面接觸。在此範例中，在唇形密封之壓縮期間建立尖端與前表面之間的電性接觸。
一旦建立了密封及電性接觸，則將載有基板之抓斗浸沒入電鍍池內並在池中電鍍，同時固持在抓斗中（方塊312）。在此操作中使用之銅電鍍溶液之典型組成包含：濃度範圍約0.5 g/L-80 g/L、更具體而言約5 g/L-60 g/L、且甚至更具體而言約18 g/L-55 g/L之銅離子；及濃度約0.1 g/L-400 g/L之硫酸。低酸性銅電鍍溶液通常含有約5 g/L-10 g/L之硫酸。中等及高酸性溶液分別含有約50 g/L-90 g/L及150 g/L-180 g/L之硫酸。氯離子之濃度可為約1 mg/L-100 mg/L。可使用許多銅電鍍有機添加劑，諸如，Enthone Viaform、Viaform NexT、Viaform Extreme（可購自美國康乃狄克州西黑文(West Haven,CT)之樂思化學有限公司(Enthone Corporation)）或熟習此技術者已知之其他加速劑、抑制劑及勻塗劑。電鍍操作之實例更詳細地描述於2006年11月28日申請之美國專利申請案第11/564,222號中，此申請案在此以引用之方式而全文併入本文中。一旦電鍍完成，並且已將適當量之材料沈積於基板之前表面上，則將基板自電鍍池中移開。接著旋轉基板及抓斗以移除抓斗表面上之大部分殘餘電解液，殘餘電解液歸因於表面張力及黏著力而留在彼處。接著沖洗抓斗，同時繼續旋轉以儘可能地稀釋並沖刷抓斗及基板表面所乘載之電解液流體。接著在關掉沖洗液體達一定時間（通常至少約2秒）之情況下旋轉基板，以移除一些剩餘之沖洗物。此過程可繼續進行打開抓斗（方塊314）及移除處理過之基板（方塊316）。針對新的晶圓基板可重複多次操作方塊304至316，如圖3中所指出。 用以減少晶圓黏附之具有整合式彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件
本揭露內容係關於電鍍杯體組件的整合式彈性唇形密封與杯底。如本文中使用的「整合式」用語可涉及彼此附接或連接之二或更多特徵部，使得無一特徵部可被從另一者上輕易脫附。仍然，整合的二或更多特徵部可由不同材料製成且可獨立地用於不同功能。
一般而言，杯體與椎體電鍍抓斗包括彈性唇形密封，其係與電鍍抓斗的其他元件分離地製造。換句話說，彈性唇形密封被製造為不同的元件，其在後續當組裝以進行操作性使用時被併入電鍍抓斗中。這可起因於其他抓斗元件通常非由彈性材料建構。而是，此類抓斗元件可由堅固材料（包括金屬與硬塑膠）製成，所以一般而言，針對此類抓斗元件可使用分離的模製或加工處理。然而，因為唇形密封係由可撓性彈性材料製成，且因為唇形密封的形狀係薄且脆弱的，所以當晶圓在電鍍之後從杯底升起或以其他方式從杯底移開時，唇形密封可能與杯底分離。
圖4A為剖面示意圖，描繪晶圓從杯底上的彈性唇形密封移開。圖4B為剖面示意圖，描繪晶圓在移開期間黏附在彈性唇形密封上。圖4A描繪經電鍍之晶圓從彈性唇形密封上正常移開，而圖4B描繪的移開操作中，彈性唇形密封黏附在晶圓上並從杯底脫開。在晶圓層級封裝應用中，在晶圓上可使用光阻劑層來遮蔽不樂見電鍍發生的區域。光阻劑可延展至晶圓邊緣的2-4mm內之處並存在於彈性唇形密封與晶圓之間的介面。隨著時間經過，光阻劑殘餘物積累在彈性唇形密封上，致使晶圓黏附在彈性唇形密封上。此外，來自電鍍池的殘餘成分亦可能在彈性唇形密封上形成殘餘物，而進一步導致晶圓黏附。視特定的應用而定，亦可能存在有其他來源的殘餘物。
在圖4A與4B中，彈性唇形密封412設置在電鍍杯體組件的杯底401上。電性接觸元件408設置在彈性唇形密封412上並配置用於當與晶圓413接觸時提供電力給晶圓413。在移開之前，彈性唇形密封412可支持、對準晶圓413、並密封晶圓413以防電鍍杯體組件中的電解液。如圖4A所示，當晶圓413與彈性唇形密封412之間的附著力為最小時，晶圓413可輕易地移開，而不會破壞電鍍杯體組件的任何元件。然而，如圖4B所示，當晶圓413與彈性唇形密封412之間的附著力夠強時，晶圓413黏附在彈性唇形密封412上。用以移開晶圓413的工具（例如晶圓搬運機器之真空端點執行器）可能破壞接觸且無法將晶圓413從電鍍杯體組件移開。此外，彈性唇形密封412可能並從杯底401脫開，而破壞電鍍杯體組件或至少強迫位移。
圖5A顯示電鍍杯體組件之立體圖。如圖5A所示，電鍍杯體組件500包括各種特徵部。電鍍杯體組件500包括杯底501，其可為環狀以界定用以允許晶圓暴露至電鍍溶液的開口525。然而，應理解杯底501可具有環狀以外的其他幾何形狀。電鍍杯體組件500可更包括匯流環(bus ring)502，其圍繞杯底501之主體部分並徑向向內面對開口525的中央。在一些實施例中，匯流環502可為連續的厚金屬環。複數撐桿504可從匯流環502的頂部表面延伸出來以支撐電鍍杯體組件500於抓斗中。電鍍杯體組件500可更包括彈性唇形密封512，其設置在電鍍杯體組件500中用以避免電鍍溶液到達晶圓的周邊區域。彈性唇形密封512沿著杯底501的徑向向內凸出表面設置並且朝開口525的中央徑向向內延伸。
圖5B呈現圖5A中電鍍杯體組件沿線5B-5B的剖面圖。如圖5B所示，杯底501可包括匯流環502設置於上方的主體部分。杯底501亦包括朝開口525（由杯底501界定）的中央徑向向內凸出的部分。徑向向內凸出部分可涉及朝一型件之中央凸出的一結構，該型件包括由杯底501界定的型件。杯底501的徑向向內凸出部分及杯底501的主體部分可透過附接機制505（例如螺釘）而連接。杯底501的徑向向內凸出部分提供在開口中的暴露表面，而電鍍杯體組件500的其他特徵部可建立在該暴露表面上。此表面可稱為徑向向內凸出表面503。彈性唇形密封512可設置在杯底501的徑向向內凸出表面503上。彈性唇形密封512可支撐被提供在電鍍杯體組件500中的晶圓513。彈性唇形密封512亦可將晶圓513對準並密封於電鍍杯體組件500中以實質上排除電鍍溶液到達晶圓513的周邊區域。電鍍杯體組件500可更包括一或更多電性接觸元件508，配置以提供外部功率供應器與晶圓513之間的電性連接。一或更多電性接觸元件508可鄰近彈性唇形密封512而設置或設置在其上。當彈性唇形密封512抵著晶圓513密封時，一或更多電性接觸元件508可在該周邊區域接觸晶圓513。一或更多電性接觸元件508可配置以在電鍍期間提供電力給晶圓513。在一些實施例中，一或更多電性接觸元件508可電性連接到電流配送匯流件516以供應電流給一或更多電性接觸元件508，電流配送匯流件516可電性連接到匯流環502。在一些實施例中，一或更多電性接觸元件508可與彈性唇形密封512整合，如美國專利申請案第14/685,526號 （代理人案件編號 LAMRP162）中所述，該案之申請日為2015年4月13日，案名為「LIPSEALS AND CONTACT ELEMENTS FOR SEMICONDUCTOR ELECTROPLATING APPARATUSES」； 及美國專利申請案第13/584,343號 （代理人案件編號NOVLP433） 中所述，該案之申請日為2012年8月13日，案名為「LIPSEALS AND CONTACT ELEMENTS FOR SEMICONDUCTOR ELECTROPLATING APPARATUSES」，該等專利申請案為所有目的特此以引用之方式全文併入本文中。
如稍早所述，位在杯底501的徑向向內凸出表面503上的彈性唇形密封512可能亦受晶圓黏附損害。本揭露內容可透過將彈性唇形密封與杯體組件的杯底一起製造而緩解此晶圓黏附效應。如此一來，彈性唇形密封與杯底以該者難以在電鍍操作期間（更具體而言在晶圓從杯體組件移開的期間）彼此分離的方式整合。彈性唇形密封與杯底可彼此堅固地附接及/或附著，因而可抵抗分離。如下述，彈性唇形密封可直接地設置、形成、放置、或定位在杯底上及杯底的一或更多通孔中。此類配置可改善彈性唇形密封對杯底的附著力。
圖6A顯示具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件的立體圖。電鍍杯體600包括杯底601，其可為環狀以界定用以允許晶圓暴露至電鍍溶液的開口625。然而，應理解杯底601可具有環狀以外的幾何形狀。電鍍杯體組件600可更包括匯流環602，其圍繞杯底601之主體部分並徑向向內面對開口625的中央。在一些實施例中，匯流環602可為連續的厚金屬環。複數撐桿604可從匯流環602的頂部表面延伸出來以支撐電鍍杯體組件600於抓斗中。電鍍杯體組件600可更包括彈性唇形密封612，其設置在電鍍杯體組件600中用以避免電鍍溶液到達晶圓的周邊區域。彈性唇形密封612沿著杯底601的徑向向內凸出表面設置並且朝開口625的中央徑向向內延伸。
圖6B顯示圖6A中具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件沿線6B-6B的剖面圖。如圖6B所示，杯底601可包括匯流環602設置於上方的主體部分。杯底601亦可包括朝開口（由杯底601界定）的中央徑向向內凸出的部分。杯底601的徑向向內凸出部分及主體部分可透過附接機制605（例如螺釘）而連接。杯底601的徑向向內凸出部分提供在開口中的暴露表面，而電鍍杯體組件600的其他特徵部可建立在該暴露表面上。此表面可稱為徑向向內凸出表面603。彈性唇形密封612可設置在杯底601的徑向向內凸出表面603上。
在圖6B中，徑向向內凸出表面603可經成形並建構以改善彈性唇形密封612對杯底601的附著力。在一些實施例中，徑向向內凸出表面603可包括用以避免彈性唇形密封612從杯底601的表面（彈性唇形密封612與其附接）脫附的機械結構。例如，該機械結構可包括在杯底601的徑向向內凸出表面603中的一或更多孔洞（通常為一系列的孔洞）。若存在孔洞，每一孔洞可固持彈性唇形密封材料的一「柱件」，使得彈性唇形密封612可圍繞杯底601的內側唇部，如圖6B所示。在一些實施例中，徑向向內凸出表面603可裝備有孔洞以外的結構特徵部。此類結構特徵部可包括栓釘、凹陷(divots)、鋸形缺口(serrations)、鈎扣、溝槽等。彈性唇形密封612可設置在結構特徵部上甚至將其圍繞，使得彈性唇形密封612可機械性地與杯底601連結或整合。
在一些實施例中，杯底601可由相對上堅固的材料、或至少比彈性唇形密封612更堅固的材料製成。例如，杯底可由聚對苯硫醚(PPS) 製成。附著在PPS及相似的杯底材料上係困難的，所以在存在一或更多下列情況下可達成維持：杯底601的化學預處理、彈性唇形密封612在杯底601中的原位模製、及彈性唇形密封612與杯底601的機械性連結。這可改善彈性唇形密封612對杯底601的附著力，而避免彈性唇形密封612分離，並降低晶圓黏附效應。
彈性唇形密封612可支撐晶圓613於電鍍杯體組件600中。彈性唇形密封612亦可將晶圓613對準並密封於電鍍杯體組件600中以實質上排除電鍍溶液到達晶圓613的周邊區域。杯底601的徑向向內凸出表面603（以及相關的彈性唇形密封612）可經調整尺寸並成形以與晶圓的周部嚙合。在許多實施例中，晶圓613為半導體晶圓（例如200 mm、300 mm、450 mm的晶圓），所以彈性唇形密封612以及通常支撐的杯底601的內側直徑比200 mm、300 mm、或450 mm稍微小一點，例如小約1-5mm。
電鍍杯體組件600可更包括一或更多電性接觸元件608，配置以提供外部功率供應器與晶圓613之間的電性連接。一或更多電性接觸元件608可鄰近彈性唇形密封612而設置或設置在彈性唇形密封612上。當彈性唇形密封612抵著晶圓613密封時，一或更多電性接觸元件608可在該周邊區域接觸晶圓613。一或更多電性接觸元件608可配置以在電鍍期間提供電力給晶圓613。在一些實施例中，一或更多電性接觸元件608可電性連接到電流配送匯流件以供應電流給一或更多電性接觸元件608，電流配送匯流件可電性連接到匯流環602。在一些實施例中，一或更多電性接觸元件608可與彈性唇形密封612整合。
圖7A顯示具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件的剖面側視圖。圖7B顯示圖7A之具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件的放大圖。電鍍杯體組件700包括環狀杯底701，其中環狀杯底701可包括主體部分711及力矩臂703。力矩臂703可為環狀杯底701之主體部分711的相對較薄的延伸部（徑向向內），其用以支持彈性唇形密封712。匯流環702設置在環狀杯底701之主體部分711上方。晶圓713可透過環狀杯底701之一或多個特徵部而支持於電鍍杯體組件700中。一或多個電性接觸元件708可設置在彈性唇形密封712之上或上方，其中一或多個電性接觸元件708可接觸晶圓713。當晶圓713被抵著錐體按壓至其密封及電性接觸配置時，力矩臂703可撓曲至某種程度以回應錐體所施加的壓力。相較之下，主體部分711經設計成相對較厚，使得其在當晶圓713被抵著力矩臂703按壓時未實質上撓曲。
彈性唇形密封712可機械性地與力矩臂703連結。力矩臂703可包括一或更多通孔。在圖7B中，彈性唇形密封712可通過一或更多通孔而在一或更多通孔中形成彈性唇形密封材料之柱件。在一些實施例中，彈性唇形密封712的部分通過該等通孔並在杯底701之內側邊緣或內側唇部之周圍延伸。在一些實施例中，彈性唇形密封712在杯底701之內側邊緣或內側唇部上的部分可凸出而接觸晶圓713。在一些實施例中，彈性唇形密封712可經模製在環狀杯底701之力矩臂703上及杯底701之內側邊緣的周圍。這可防止彈性唇形密封712從杯底701脫離。
圖8A顯示在固定彈性唇形密封之前，包括杯底之徑向向內凸出表面（其有著複數通孔）的電鍍杯體組件之一部分的頂部立體圖。電鍍杯體組件800包括有著徑向向內凸出表面803的杯底801。徑向向內凸出表面803包括複數通孔818。複數通孔818可提供結構特徵部，彈性唇形密封材料可藉由該等結構特徵部而形成在其中及周圍，俾使彈性唇形密封材料機械性地連結至杯底801。
在杯底801的徑向向內凸出表面803中的通孔818的總數量可介於約100與約500之間、或介於約150與約300之間、或介於約180與約250之間。在杯底的徑向向內凸出表面803中的通孔818的直徑可介於約0.01英吋與約0.05英吋之間、或介於約0.02英吋與約0.04英吋之間。杯底801的內側邊緣與通孔818的中心之間的距離可介於約0.005英吋與約0.05英吋之間、或介於約0.01英吋與約0.03英吋之間。在角度/方位角方向上，複數通孔818可均勻地隔開。在徑向向內凸出表面803中，相鄰的通孔818的中心之間在角度/方位角方向上的分離距離可介於約0.05英吋與約0.25英吋之間、或介於約0.08英吋與約0.18英吋之間。舉例而言，徑向向內凸出表面803可具有240個通孔818，每一通孔818之直徑為0.026英吋，而孔中心之間有著0.15英吋的方位角分離。在一些實施例中，通孔818係直接位在杯底801中的彈性唇形密封之密封特徵部的下方。
圖8B顯示圖8A之包括杯底之徑向向內凸出表面（其有著複數通孔）的電鍍杯體組件沿線8B-8B的剖面圖。杯底801包括主體部分811與徑向向內凸出表面803，其中通孔818延伸通過徑向向內凸出表面803。通孔818被界定在杯底801之內側邊緣804與杯底801之徑向向內凸出表面803的其他部分之間。在通孔818之位置處的杯底801之厚度可介於約0.01與約0.05英吋之間、或介於約0.02與約0.04英吋之間。
杯底801所從而製成之材料一般而言為相對上較堅固的材料，其可為導電或絕緣性。在一些實施例中，杯底801由金屬（例如鈦、或鈦合金、或不鏽鋼）製成。在杯底801由導電材料製成的實施例中，該導電材料可用絕緣材料鍍覆。在一些實施例中，杯底801由例如塑膠的非導電材料（包括PPS或聚醚醚酮(PEEK)，但不限於此）製成。在一些實施例中，非導電材料為未填充(unfilled)之聚合物材料。在一些實施例中，杯底801由陶瓷材料製成。在某些實施例中，杯底801具有硬度，其特徵為介於約300,000及55,000,000 psi之間、或更具體而言介於約450,000及30,000,000 psi之間的楊氏模數(Young's modulus)。
在將彈性唇形密封固定至杯底801之前，對徑向向內凸出表面803的附著力可透過處理徑向向內凸出表面803而加以促成。在一些實施例中，至少杯底801之徑向向內凸出表面803被暴露到一試劑，其改善彈性唇形密封與徑向向內凸出表面之間的附著力。此處理可透過例如下列方法而化學性地或物理性地改變杯底801之暴露到該試劑的表面：提高粗糙度、施加或移除電荷、氧化或還原化學官能基、及/或鈍化反應性官能基。該處理使杯底801之表面預備以接受一附著劑或以其他方式改善彈性唇形密封與杯底801之間的結合。在一些實施例中，該處理透過將杯底801之表面氧化而改善附著力。若杯底801由PPS或類似的聚合物材料製成，在施加附著力促進劑之前，該處理可將該聚合物材料之表面氧化。處理試劑可包括電漿或強氧化性酸，例如硝酸、硫酸、高氯酸、過硫酸等。在一些實施例中，該處理包括使至少徑向向內凸出表面803與濃硝酸（例如重量百分比介於約20-70%）接觸約1至5分鐘（例如約2分鐘）。該接觸可包括浸沒。在一些實施例中，接下來在固定彈性唇形密封之前，該方法可施加附著劑或以溶劑為基礎的附著力促進劑。
在將彈性唇形密封固定至杯底801之前，對徑向向內凸出表面803的附著力可透過在彈性唇形密封與徑向向內凸出表面803之間施加附著劑或附著力促進劑而加以促成。這可額外完成或與該處理試劑（用以至少處理徑向向內凸出表面803）二擇一。可使用各種類型之附著劑或附著力促進劑來改善彈性唇形密封對徑向向內凸出表面803的附著力。在一些實施例中，該方法使用以溶劑為基礎的附著力促進劑，其增強表面清潔並有助於彈性唇形密封進入晶圓結合表面之滲入。適當附著劑的一範例為得自美國密西根州米德蘭 (Midland, Michigan)的道康寧公司(Dow Corning Corporation)的1200 OS。在一些實施例中，附著劑或附著力促進劑係在如上述之使用處理試劑的處理之後施加。
圖9A顯示具有彈性唇形密封的電鍍杯體組件之立體圖。在繪示之電鍍杯體組件900中，彈性唇形密封912可模製在杯底901中（或之中或之上等）或以其他方式固定至杯底901。杯底901可包括徑向向內凸出表面903，彈性唇形密封912可設置在徑向向內凸出表面903上。如圖9A所示，電鍍杯體組件900為圓周狀結構，而杯底901與彈性唇形密封912大致上為環狀。
圖9B顯示圖9A之電鍍杯體組件之一部分的頂部立體圖，並包括彈性唇形密封位在杯底之徑向向內凸出表面上。圖9C顯示圖9B之電鍍杯體組件沿線9C-9C之剖面示意圖，其包括彈性唇形密封位在杯底之徑向向內凸出表面上。圖9B顯示圖9A之電鍍杯體組件900之圓周狀結構的徑向切片。杯底901包括主體部分911與徑向向內凸出表面903。彈性唇形密封912係設置在杯底901之一部分（包括徑向向內凸出表面903）上，其中徑向向內凸出表面903包括複數通孔。彈性唇形密封912的部分926通過該等通孔。彈性唇形密封912的部分926亦可通過徑向向內凸出表面903之內側唇部904之周圍。在一些實施例中，彈性唇形密封912的部分926可圍繞徑向向內凸出表面903之內側唇部904，使得彈性唇形密封912可與杯底901機械性地結合。在一些實施例中，彈性唇形密封912直接附著至徑向向內凸出表面903，而通過複數通孔的彈性唇形密封912的部分926填充該等複數通孔。在一些實施例中，彈性唇形密封912的部分926可構成彈性材料之柱件。彈性材料之柱件926可形成在杯底901之徑向向內凸出表面903的結構特徵部（包括杯底901之徑向向內凸出表面903的通孔）中、之中、之上、周圍、及沿之形成。
杯底901（包括徑向向內凸出表面903）可由相對上較堅固的材料（例如PPS或PEEK）製成。在一些實施例中，杯底901可由金屬（例如鈦、或鈦合金、或不鏽鋼）製成。彈性唇形密封912（包括彈性材料之柱件926）可由比杯底901較不堅固的材料製成。在一些實施例中，彈性唇形密封912可包括為室溫硫化(RTV)矽酮之彈性體。在一些實施例中，彈性唇形密封912可包括為全氟化橡膠之彈性體。
圖9D顯示圖9C之放大圖，其中彈性唇形密封通過杯底之徑向向內凸出表面的通孔。如圖9A-9D繪示，透過模製或以其他方式將彈性唇形密封912直接固定至杯底901（包括徑向向內凸出表面903及其複數通孔）（之上、上方、之中等），彈性唇形密封912可與杯底901整合。在一些實施例中，可化學性地處理杯底901（或至少徑向向內凸出表面903）以增強附著力。在一些實施例中，在彈性唇形密封912及杯底901之至少徑向向內凸出表面903之間可設置附著劑或附著力促進劑。
圖9D顯示例示性彈性唇形密封912之維度。在圖9D中，彈性唇形密封912包括部分926，其通過通孔並且圍繞徑向向內凸出表面903的內側唇部904。設置在徑向向內凸出表面903上的彈性唇形密封912可具有約0.018英吋的厚度。通過通孔的彈性唇形密封912的部分926可具有約0.026英吋的直徑。在內側唇部904下方圍繞內側唇部904的彈性唇形密封912的部分926可具有約0.015英吋的厚度。從內側唇部904面向外側的圍繞內側唇部904的彈性唇形密封912的部分926可具有約0.01英吋的寬度。在內側唇部904正上方圍繞內側唇部904的彈性唇形密封912的部分926可具有約0.035英吋的高度及約0.028英吋的寬度。因此，彈性唇形密封912的部分926可凸出一高度，高於設置在徑向向內凸出表面903上的彈性唇形密封912的厚度。晶圓之周邊區域可在此種凸出部處接觸彈性唇形密封912，以密封晶圓遠離電鍍溶液。該凸出部可提供一接觸點，晶圓在該接觸點上被支持並且被抵著按壓，其中該凸出部可提供抵著晶圓的密封作用力，以避免電鍍溶液進入。此種凸出部的總高度可約0.017英吋。彈性唇形密封912的部分926從頂部至底部的總高度可約0.072英吋。
圖9E顯示圖9A之電鍍杯體組件之一部分的底部立體圖，並包括彈性唇形密封位在杯底之徑向向內凸出表面上。彈性唇形密封912可固定至徑向向內凸出表面903的頂部與徑向向內凸出表面903的底部兩者。
在電鍍抓斗中用以密封晶圓的彈性唇形密封或密封元件通常為在電鍍操作之前就安裝在電鍍抓斗中的分離的元件，然而本揭露內容在製造過程中將彈性唇形密封與電鍍抓斗之杯底整合。在一些實施例中，彈性唇形密封可透過附著、模製、或其他防止彈性唇形密封從杯底上脫離的適當方式而在製造期間固定至杯底。在如此例子中，彈性唇形密封可被視為杯底的永久或整合式特徵部，而非視為分離的可移動式元件。 整合式彈性唇形密封與杯底之製造
圖10為流程圖，說明在杯底之徑向向內凸出表面上形成唇形密封的方法。可以不同順序及/或在具有不同、較少、或額外之操作的情況下執行方法1000之操作。
方法1000可始於方塊1005，其中提供杯底，該杯底經調整尺寸以固持晶圓，並且包括主體部分與徑向向內凸出表面。該徑向向內凸出表面包括複數通孔。
在一些實施例中，杯底由相對上較堅固的材料製成。例如，杯底可包括聚合物材料，例如PPS或PEEK。在一些實施例中，徑向向內凸出表面包括介於約100與500個之間的通孔。在一些實施例中，各個通孔可具有介於約0.01英吋與0.05英吋之間的直徑。在一些實施例中，杯底的內側邊緣或內側唇部與通孔的中心之間的距離介於約0.05英吋與約0.5英吋之間。在一些實施例中，位在通孔位置處的杯底的徑向向內凸出表面之厚度介於約0.02英吋與約0.05英吋之間。
在一些實施例中，方法1000可更包括在固定彈性唇形密封之前，使用試劑處理杯底之徑向向內凸出表面，該試劑促進彈性唇形密封與杯底之徑向向內凸出表面之間的附著力。該試劑可透過例如下列方法而化學性地或物理性地改變杯底的表面：提高粗糙度、施加或移除電荷、氧化或還原化學官能基、及/或鈍化反應性官能基。在一些實施例中，試劑可包括電漿或強氧化性酸，例如硝酸、硫酸、高氯酸、過硫酸等。
除了前述處理之外，或二擇一地，方法1000可更包括在固定彈性唇形密封之前，施加附著劑至杯底之徑向向內凸出表面或彈性唇形密封，以促進杯底之徑向向內凸出表面及彈性唇形密封之間的附著力。可使用各種類型之附著劑或附著力促進劑，例如得自美國密西根州米德蘭的道康寧公司的1200 OS，以改善彈性唇形密封對徑向向內凸出表面的附著力。
在方法1000的方塊1010，將彈性唇形密封固定在徑向向內凸出表面上，其中當彈性唇形密封被晶圓抵著按壓時，彈性唇形密封將晶圓抵著密封而界定晶圓的周邊區域，電鍍溶液在電鍍期間實質上被排除於該周邊區域。彈性唇形密封的部分通過複數通孔。此種部份可構成彈性材料之柱件。在一些實施例中，通過複數通孔的彈性唇形密封的部分亦可在杯底之內側邊緣或內側唇部周圍延伸。在一些實施例中，彈性唇形密封可圍繞杯底之內側邊緣或內側唇部。
在一些實施例中，固定彈性密封元件可包括在徑向向內凸出表面（包括複數通孔）之一部分的周圍設置形狀為彈性唇形密封的模件；輸送唇形密封前驅物至該模件中；並且使該唇形密封前驅物轉化成彈性唇形密封。因此，彈性唇形密封係原位形成在杯底之內側，例如，透過將其直接模製在杯底中。在此方式中，將彈性唇形密封之化學前驅物（例如唇形密封前驅物）放置在彈性唇形密封待置放的杯底表面上。透過例如下列機制對該化學前驅物進行處理，以形成所需之彈性唇形密封：聚合反應、固化、或將化學前驅物材料轉化成已成形的彈性唇形密封（具有所需的最終結構形狀）的其他機制。固試劑之範例可包括交聯試劑、昇高之溫度、及紫外光輻射。
在一些實施例中，固定彈性唇形密封可包括將彈性唇形密封預形成為其所需之最終形狀，然後將其與堅固的杯底整合。預形成的彈性唇形密封在杯體組件之製造期間與杯底元件的徑向向內凸出表面整合。這可經由附著、膠合等，或若干其他適當的固定機制，將預形成的彈性唇形密封固定至杯底上的適當位置而達成。
在一些實施例中，方法1000可更包括在彈性唇形密封上或鄰近彈性唇形密封處應用電性接觸元件，其中當彈性唇形密封抵著晶圓密封時，電性接觸元件接觸晶圓於周邊區域，使得電性接觸元件在電鍍期間可提供電力至晶圓。在一些實施例中，複數平行電性接觸元件可設置在晶圓周圍並且應用以接觸晶圓。
與使用將杯體組件與密封元件作為分離元件的製程所通常達到者相比，透過杯體組件與其彈性唇形密封之整合式製造，可將彈性唇形密封更精準地形成為其所需形狀並更精準地設置在杯體組件之杯底的結構中。與杯底的堅固支撐件結合，允許精確定位彈性唇形密封之接觸基板的部分。因此，因為所需的定位誤差範圍較小，所以可應用具有縮小的徑向輪廓的密封元件，而因此，允許密封元件經設計以在明顯更靠近晶圓邊緣之處接觸杯體組件內的晶圓，進而減少電鍍操作期間的邊緣排除區。 系統控制器
在一些實施例中，控制器為系統的一部分，其可為前述範例之一部分。此種系統可包含半導體處理設備，其包括：處理工具（或複數處理工具）、腔室（或複數腔室）、用以處理的工作台（或複數工具台）、及/或特定處理元件（例如晶圓支座、氣流系統等）。這些系統可與電子設備結合，以在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、與之後，控制系統的操作。該等電子設備可稱為「控制器」，其可控制系統（或複數系統）的各種元件或子部件。根據製程要求及/或系統的類型，可將控制器編程式，以控制本文中揭露之任何處理，包括電解液的輸送及循環、溫度設定（例如加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、電力設定、流體輸送設定、定位與操作設定、進出工具及連接至特定系統或與特定系統介接的其他傳送工具及/或負載鎖室之晶圓傳送。
廣泛而言，可將控制器定義為具有接收指令、發送指令、控制操作、允許清潔操作、允許終點量測等之各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。該積體電路可包含儲存程式指令的韌體形式之晶片、數位信號處理器(DSPs)、定義為特殊應用積體電路(ASICs)之晶片、及/或執行程式指令（例如軟體）之一或更多的微處理器或微控制器。程式指令可為以各種個別設定（或程式檔案）之形式與控制器通訊的指令，其定義用以在半導體晶圓上、或針對半導體晶圓、或對系統執行特定製程的操作參數。在一些實施例中，該操作參數可為由製程工程師所定義之配方的部分，該配方係用以在一或更多的層、材料、金屬、表面、電路、及/或晶圓之晶粒的製造期間，完成一或更多的處理步驟。
在一些實施例中，控制器可為電腦的部分或連接至電腦，該電腦係與系統整合、連接至系統、或透過網路連接至系統、或上述之組合。舉例而言，控制器係可位於「雲端」（in the “cloud”）、或為晶圓廠主機電腦系統的全部或部分，其可允許晶圓處理之遠端存取。該電腦能達成對該系統之遠端存取，以監視製造操作之目前製程、查看過去製造操作之歷史、查看來自多個製造操作之趨勢或性能指標，來改變目前處理之參數，以設定處理步驟來接續目前的處理、或開始新的製程。在一些範例中，遠端電腦（例如伺服器）可透過網路提供製程配方至系統，該網路可包含區域網路或網際網路。該遠端電腦可包含可達成參數及/或設定之輸入或編程的使用者介面，該等參數或設定接著自該遠端電腦傳送至該系統。在一些範例中，控制器接收資料形式之指令，在一或更多的操作期間，其針對待執行的處理步驟之每一者而指定參數。應瞭解，該等參數可特定於待執行之製程的類型、及工具（控制器係配置成透過介面與該工具接合或控制該工具）的類型。因此，如上所述，控制器可分散，例如藉由包含一或更多的分離的控制器，其透過網路連接在一起並朝共同的目標而作業，例如本文所述之製程及控制。用於此類用途的分開之控制器的範例可為腔室上之一或更多的積體電路，其與位於遠端（例如為平台等級、或為遠端電腦的部分）之一或更多的積體電路連通，其結合以控制該腔室上的製程。
例示性系統可包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、潔淨腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、徑跡腔室或模組、及可與半導體晶圓之製造及/或生產有關或用於其中的任何其他半導體處理系統，但不限於此。
如上所述，依據待由工具執行之製程步驟（或複數製程步驟），控制器可與下列一或多者通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、叢集工具、其他工具介面、牽引工具、鄰近工具、遍及工廠的工具、主要電腦、另一控制器、或將晶圓之容器帶往或帶離半導體製造廠中的工具位置及/或載入埠的用於材料傳送之工具。 微影圖案化
上述之該設備/處理，可連同微影圖案化的工具或製程一起使用，例如用於半導體裝置、顯示器、LEDs、太陽能平板以及類似物的加工或製造。典型地但非必要地，此類工具/製程在共同的製造場所中被一起使用或操作。薄膜的微影圖案化典型地包括一些或全部下述之步驟，每項步驟藉由若干合理的工具而促成：（1） 使用旋塗或噴塗工具塗佈光阻劑於工件（即基板）上；（2） 使用熱板或熔爐或UV固化工具使光阻劑固化；（3） 使用如晶圓步進器的工具暴露該光阻劑到可見光或UV光或X光；（4） 使用如濕式清潔台的工具使該光阻劑顯影以選擇性地移除光阻劑並藉此使之圖案化；（5） 使用乾式或電漿輔助蝕刻工具轉移該光阻劑圖案到下伏的薄膜或工件中；以及（6） 使用如RF或微波電漿光阻剝離器的工具移除該光阻劑。 其他實施例
雖然本文呈現並描述本發明之例示性實施例與應用，但可能有許多變化與修改仍落入本發明之精神、範疇、概念內，且本技術領域中具有通常知識者在觀察本案之後這些變化將變得明顯。因此，本文之實施例應視為例示性（而非限制性），且本發明不限於本文中所給定的細節，而可在隨附申請專利範圍之範疇與等價態樣內被修改。
100:設備 100A:組件/元件 101:杯體 102:杯底 103:錐體 104:撐桿 105:頂板 106:主軸 107:馬達 109:防濺裙 110:間隔構件 111:晶圓固持器 115:電鍍單元 117:電鍍腔室 119:陽極 131:入口管 142:前側 143:密封件 144:接觸件 145:基板 149:密封件 150:箭頭 152:箭頭 153:擴散器/膜片 155:入口噴嘴 157:腔室 159:沖洗排水管路 161:電鍍溶液回流管路 163:沖洗噴嘴 165:內部堰 167:外部堰 201:杯體 203:錐體 212:唇形密封 300:方法 302:方塊 304:方塊 306:方塊 308:方塊 310:操作 312:方塊 314:方塊 316:方塊 401:杯底 408:電性接觸元件 412:彈性唇形密封 413:晶圓 500:電鍍杯體組件 501:杯底 502:匯流環 503:表面 504:撐桿 505:附接機制 508:電性接觸元件 512:彈性唇形密封 513:晶圓 516:電流配送匯流件 525:開口 600:電鍍杯體 (組件) 601:杯底 602:匯流環 603:表面 604:撐桿 605:附接機制 608:電性接觸元件 612:彈性唇形密封 613:晶圓 625:開口 700:電鍍杯體組件 701:環狀杯底 702:匯流環 703:力矩臂 708:電性接觸元件 711:主體部分 712:彈性唇形密封 713:晶圓 801:杯底 803:徑向向內凸出表面 804:內側邊緣 811:主體部分 818:通孔 900:電鍍杯體組件 901:杯底 903:徑向向內凸出表面 904:內側唇部 911:主體部分 912:彈性唇形密封 926:柱件/部分 1000:方法 1005:方塊 1010:方塊
圖1A為用於電化學地處理半導體晶圓之晶圓固持及定位設備之立體圖。
圖1B呈現電鍍基板固持器之剖面示意圖。
圖2為具有以複數可撓性指部製成之接觸環之抓斗組件的剖面示意圖。
圖3為說明電鍍半導體基板之方法之流程圖。
圖4A為剖面示意圖，描繪晶圓從杯底上的彈性唇形密封移開。
圖4B為剖面示意圖，描繪晶圓在移開期間黏附在彈性唇形密封上。
圖5A顯示電鍍杯體組件之立體圖。
圖5B顯示圖5A中之電鍍杯體組件沿線5B-5B的剖面圖。
圖6A顯示具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件的立體圖。
圖6B顯示圖6A中具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件沿線6B-6B的剖面圖。
圖7A顯示具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件的剖面側視圖。
圖7B顯示圖7A之具有連結的彈性唇形密封與杯底的電鍍杯體組件的放大圖。
圖8A顯示在固定彈性唇形密封之前，包括杯底之徑向向內凸出表面（其有著複數通孔）的電鍍杯體組件之一部分的頂部立體圖。
圖8B顯示圖8A之包括杯底之徑向向內凸出表面（其有著複數通孔）的電鍍杯體組件沿線8B-8B的剖面圖。
圖9A顯示具有彈性唇形密封的電鍍杯體組件之立體圖。
圖9B顯示圖9A之電鍍杯體組件之一部分的頂部立體圖，並包括彈性唇形密封位在杯底之徑向向內凸出表面上。
圖9C顯示圖9B之電鍍杯體組件沿線9C-9C之剖面示意圖，其包括彈性唇形密封位在杯底之徑向向內凸出表面上。
圖9D顯示圖9C之放大圖，其中彈性唇形密封通過杯底之徑向向內凸出表面的通孔。
圖9E顯示圖9A之電鍍杯體組件之一部分的底部立體圖，並包括彈性唇形密封位在杯底之徑向向內凸出表面上。
圖10為流程圖，說明在杯底之徑向向內凸出表面上形成彈性唇形密封的方法。
600:電鍍杯體(組件)
601:杯底
602:匯流環
603:表面
605:附接機制
608:電性接觸元件
612:彈性唇形密封
613:晶圓

Claims (18)

  1. 一種用以在電鍍期間嚙合晶圓的杯體組件，該杯體組件包含：一杯底，經調整尺寸以固持該晶圓，且其包含一主體部分及一徑向向內凸出部分，其中該徑向向內凸出部分包含複數通孔，各自延伸通過該徑向向內凸出部分；以及一彈性唇形密封，設置在該徑向向內凸出部分的一表面上，其中當該彈性唇形密封被該晶圓抵著按壓時，該彈性唇形密封將該晶圓抵著密封而界定該晶圓的一周邊區域，電鍍溶液在電鍍期間實質上被排除於該周邊區域，其中該彈性唇形密封的部分通過並填充該杯底的該複數通孔；並且其中通過並填充該複數通孔的該彈性唇形密封的該部分亦在該杯底之一內側邊緣之周圍延伸。
  2. 如請求項1之用以在電鍍期間嚙合晶圓的杯體組件，其中該彈性唇形密封直接附著至該徑向向內凸出部分，且其中通過並填充該複數通孔的該彈性唇形密封的該部分亦圍繞該杯底之該內側邊緣。
  3. 如請求項1之用以在電鍍期間嚙合晶圓的杯體組件，其中該杯底包含聚合物材料。
  4. 如請求項3之用以在電鍍期間嚙合晶圓的杯體組件，其中該聚合物材料為聚對苯硫醚(PPS)。
  5. 如請求項1-4任一項之用以在電鍍期間嚙合晶圓的杯體組件，更包含一附著劑，該附著劑位在該彈性唇形密封與該徑向向內凸出部分的該表面之間。
  6. 一種唇形密封，包含：彈性材料之複數柱件，通過並填充一杯底之一徑向向內凸出力矩臂的複數通孔，該複數通孔每一者延伸通過該徑向向內凸出力矩臂；以及該彈性材料之一連結部分，圍繞該徑向向內凸出力矩臂的一內側邊緣，其中該連結部分係與該彈性材料之該複數柱件連接而圍繞該徑向向內凸出力矩臂的該內側邊緣。
  7. 如請求項6之唇形密封，其中該彈性材料沿著該杯底之該徑向向內凸出力矩臂的一表面設置。
  8. 如請求項6之唇形密封，其中該連結部分係與該複數柱件連接而圍繞該徑向向內凸出力矩臂的該內側邊緣，以提供該彈性材料與該杯底的機械性連結。
  9. 如請求項6之唇形密封，更包含：該彈性材料的一凸出部分，從該徑向向內凸出力矩臂的該內側邊緣垂直凸出。
  10. 如請求項6之唇形密封，其中該徑向向內凸出力矩臂的一內側邊緣與該通孔的一中心之間的距離介於約0.05英吋與0.5英吋之間。
  11. 如請求項6之唇形密封，其中該複數柱件之每一者具有介於約0.01英吋與約0.05英吋之間的直徑。
  12. 一種電鍍杯體組件的環狀杯底，該環狀杯底包含：一主體部分；以及一徑向向內凸出力矩臂，連接至該主體部分，其中該徑向向內凸出力矩臂包含複數通孔，各自延伸通過該徑向向內凸出力矩臂。
  13. 如請求項12之電鍍杯體組件的環狀杯底，其中該複數通孔配置成容納通過該複數通孔之一彈性唇形密封的部分。
  14. 如請求項13之電鍍杯體組件的環狀杯底，其中該徑向向內凸出力矩臂包含一內側邊緣，其中該內側邊緣配置成容納通過並填充該複數通孔之該彈性唇形密封的該部分，以使該彈性唇形密封的該部分亦圍繞該內側邊緣。
  15. 如請求項14之電鍍杯體組件的環狀杯底，其中該彈性唇形密封係機械性地與該徑向向內凸出力矩臂的該內側邊緣連結。
  16. 如請求項14之電鍍杯體組件的環狀杯底，其中該內側邊緣與該通孔的一中心之間的距離介於約0.05英吋與約0.5英吋之間。
  17. 如請求項12之電鍍杯體組件的環狀杯底，其中該杯底包含聚合物材料。
  18. 如請求項12之電鍍杯體組件的環狀杯底，其中該徑向向內凸出力矩臂配置成支撐一彈性唇形密封。
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