專利名稱：采用無(wú)電鍍和電鍍進(jìn)行鍍銅的方法和裝置的制作方法
從諸如半導(dǎo)體晶片那樣的工件來生產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路和其它微電子裝置典型地要求在晶片上形成一個(gè)或多個(gè)金屬層。這些金屬層被比如用來電氣連接集成電路的不同裝置。另外，由這些金屬層所形成的結(jié)構(gòu)可組成諸如讀/寫頭等這樣的微電子裝置。
微電子制造業(yè)已應(yīng)用了很大范圍的一批金屬來形成這種結(jié)構(gòu)。這些金屬包括比如鎳、鎢、焊錫、鉑、和銅。另外，也采用了眾多的處理技術(shù)來沉積這些金屬。這些技術(shù)包括比如化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、電鍍、以及無(wú)電鍍。在這些技術(shù)中，電鍍和無(wú)電鍍傾向于是最經(jīng)濟(jì)的，且因此也是為人們最愿采用的。電鍍和無(wú)電鍍可被用于沉積覆蓋金屬層，也用于沉積圖案金屬層。
微電子制造業(yè)中用來將一種金屬沉積到半導(dǎo)體晶片上的最最流行的工藝程序之一是所謂的“金屬鑲嵌(damascene)”處理。在這種通常被稱為“通路”的處理孔中，溝道和/或凹槽被形成在一個(gè)工件上并被填充有如銅那樣的金屬。在金屬鑲嵌過程中，大圓片先被提供有一個(gè)金屬籽層，該金屬籽層被用來在一其后的金屬電鍍步驟中導(dǎo)電。若采用如銅那樣的一種金屬，籽層便被沉積到諸如鈦、氮化鈦等這樣的一種阻擋層上面。籽層是一種非常薄的金屬層，可采用多道工藝中的一道或數(shù)道來鍍覆它。例如，可采用物理汽相沉積或化學(xué)汽相沉積工藝來敷設(shè)金屬籽層以便制造一種厚為1000埃的量級(jí)的薄層。籽層優(yōu)選地可由銅、金、鎳、鈀、或其它種金層來形成。籽層被形成在一個(gè)完全為通路、溝道、或其它凹槽型裝置特征所盤旋環(huán)繞的一個(gè)面上。
一個(gè)金屬層然后則以覆蓋層的形式被電鍍到該籽層上。該覆蓋層被鍍覆形成一個(gè)重疊層，其目的是提供一個(gè)能填充溝道和通路的、且能高出這些特征之外一定量的金屬層。這樣一種覆蓋層典型地具有10000～15000埃(1～1.5μm)量級(jí)的厚度。
在覆蓋層被電鍍到半導(dǎo)體晶片上之后，存在于通路、溝道、或其它凹槽之外的多余金屬材料被除去。除去金屬則用來提供一個(gè)在被形成的半導(dǎo)體集成電路中的金屬層結(jié)果圖案。這些多余的被鍍上材料可以比如采用化學(xué)機(jī)械整平法來加以去除。化學(xué)機(jī)械整平法是這樣一種處理步驟，它采用一種化學(xué)去除劑和一種磨料相結(jié)合的行為，用于磨削和拋光被暴露的金屬表面來去除在電鍍步驟中所敷設(shè)的金屬層中不需要部分。
對(duì)半導(dǎo)體晶片的電鍍發(fā)生在一個(gè)反應(yīng)器組件中。在這樣一種組件中，一個(gè)陽(yáng)電極被配置在一電鍍槽中，而表面鍍有籽層的晶片則用作為陰極。僅僅允許晶片的下表面接觸電鍍槽的表面。晶片被一支承系統(tǒng)所支承，該系統(tǒng)也將所需的電鍍能量(例如陰極電流)導(dǎo)至晶片。支承系統(tǒng)可以包括導(dǎo)電爪，這些導(dǎo)電爪能確保晶片位于恰當(dāng)位置并也將接觸晶片籽層來為電鍍操作通導(dǎo)電流。一個(gè)反應(yīng)器組件的一實(shí)施例公開于1997年9月30日申請(qǐng)的U.S.S.N.08/988,333中，題為“具有帶末端接觸部和電介質(zhì)覆蓋層的工件嚙合電極的半導(dǎo)體電鍍系統(tǒng)工件支承裝置”。
在設(shè)計(jì)用在對(duì)半導(dǎo)體晶片作電鍍的反應(yīng)器時(shí)必須克服幾個(gè)技術(shù)問題。在圍繞晶片圓周之上采用少量與籽層接觸的分散的電接觸頭(例如6個(gè)接觸頭)通常在靠近觸頭處具有比在晶片其它部分更高的電流密度。這種在整個(gè)晶片上非均勻的電流分布反過來又引起被鍍金屬材料非均勻的沉積狀況。通過提供那些電導(dǎo)元件而不是提供那些接觸籽層的元件所實(shí)施的電流偷取作用能被用在靠近晶片觸頭處來減小這種非均勻性。但這種電流偷取技術(shù)增加了電鍍?cè)O(shè)備的復(fù)雜性，并增加了對(duì)維護(hù)的要求。
另一個(gè)晶片電鍍中產(chǎn)生的問題是有關(guān)防止電觸頭本身在電鍍過程中被電鍍。任何被鍍到電觸頭上的材料都必須被去除以防止改變觸頭性能。盡管可以為離散的電觸頭提供密封機(jī)構(gòu)，但這些配置典型地會(huì)覆蓋一大部分晶片表面面積，且能增加對(duì)電觸頭設(shè)計(jì)方面的復(fù)雜性。
在提出另外一個(gè)問題方面，有時(shí)候則要求在靠近半導(dǎo)體晶片邊緣的地方防止在曝露的阻擋層上電鍍。被鍍的材料會(huì)不能很好地固結(jié)到被暴露的阻擋層材料上，且因此易于在其后的晶片處理步驟中剝落掉。此外，在反應(yīng)器中被鍍到阻擋層上的金屬會(huì)在電鍍過程中剝落掉，這樣會(huì)給電鍍槽增加顆粒狀污染物。這種污染物會(huì)對(duì)整個(gè)電鍍過程產(chǎn)生有害影響。
被電鍍的專門的金屬也會(huì)使電鍍過程復(fù)雜化。例如，對(duì)某些金屬的電鍍典型地要求使用一種具有較高電阻值的籽層，其結(jié)果是，使用典型的多個(gè)電晶片觸點(diǎn)(比如6個(gè)分散觸點(diǎn))不會(huì)給晶片上被鍍的金屬層提供足夠的均勻性。
除了上述討論的有關(guān)觸頭的問題之外，還有其它與電鍍反應(yīng)器相關(guān)的問題。當(dāng)裝置尺寸減小時(shí)，在對(duì)處理環(huán)境更加嚴(yán)格控制方面的要求卻增加了。這方面包括對(duì)影響到電鍍過程的污染物的控制。反應(yīng)器中傾向于產(chǎn)生這些污染物的移動(dòng)成分應(yīng)該因此承受嚴(yán)格的隔離要求。
再者，現(xiàn)有的電鍍反應(yīng)器經(jīng)常難于保持和/或重構(gòu)而用于不同的電鍍過程。如果一個(gè)電鍍反應(yīng)器設(shè)計(jì)必須被接受用于大規(guī)模生產(chǎn)的話，這些困難必須被克服掉。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提出一種改進(jìn)的電鍍裝置，它具有下述特征中的一個(gè)或多個(gè)一個(gè)改進(jìn)的工件觸點(diǎn)組件，一個(gè)具有一種快速脫開觸頭組件結(jié)構(gòu)的處理頭，和/或一個(gè)能將移動(dòng)成分同處理環(huán)境有效隔離開的處理頭。
通過電鍍來沉積銅方面的一個(gè)缺點(diǎn)是對(duì)微電子工件上很小的特征(亞0.1微米特征)，通過電鍍來沉積銅會(huì)使具有高縱橫比的通路和溝道的側(cè)壁缺乏共形性，且能在所形成的互連通道和插頭(通路)中產(chǎn)生空隙。這經(jīng)常是由通過PVD或CVD所沉積的銅籽層的非共形性所造成的，該籽層可能沒有足夠的厚度來將電流運(yùn)載到高縱橫比特征的底部。
另外一種將銅沉積到一個(gè)微電子工件上的工藝過程是“無(wú)電”鍍。一種在微電子工件上進(jìn)行銅金屬化的無(wú)電鍍方法被描述于V.M.Dubin等的文章“亞半微米無(wú)電銅金屬化”(Sub-Half Micron ElectrolessCu Metallization)，該文刊載于“材料研究協(xié)會(huì)討論會(huì)會(huì)議錄”第427期，未來超大規(guī)模集成電路的金屬化技術(shù)進(jìn)展，1996年(MaterialsResearch Society Symposium Proceedings,Volume 427,AdvancesMetalization For Future ULSI,1996)，結(jié)合在本文中作為參考。該文描述了無(wú)電鍍金屬化的潛在優(yōu)點(diǎn)，如低的工具成本、低的處理溫度、高質(zhì)量的沉積層、優(yōu)秀的鍍覆均勻性、以及較好的通路/溝道填充能力。
根據(jù)所公開的程序，在一具有一個(gè)銅籽層的工件上進(jìn)行用于通路和溝道填充的覆蓋層無(wú)電銅沉積。該銅籽層先通過濺射或接觸位移(濕法活化過程)來沉積。一個(gè)鋁犧牲層被濺射到該銅籽層上。準(zhǔn)直的鈦/氮、非準(zhǔn)直的鈦、以及非準(zhǔn)直的鉭被用作為擴(kuò)散阻擋/粘接促進(jìn)劑層。在無(wú)電沉積銅層之后，則實(shí)施對(duì)銅層的化學(xué)/機(jī)械拋光，用于獲取鑲嵌的銅金屬化。一種選擇性的無(wú)電鎢化鈷(CoW)鈍化層被沉積到鑲嵌銅金屬化層上。
根據(jù)上述文章所公開的方法，在同樣的無(wú)電銅鍍槽中無(wú)需轉(zhuǎn)移晶片便實(shí)施對(duì)鋁犧牲層的腐蝕其結(jié)果則使得催化的銅表面不被暴露給空氣。這一點(diǎn)意味著在實(shí)旋無(wú)電銅沉積之前可避免被氧化。在對(duì)鋁犧牲層進(jìn)行腐蝕之后，催化的籽層便起著一種無(wú)電銅沉積的催化材料的作用。另外，根據(jù)所公知的方法，在一個(gè)真空中在300℃時(shí)對(duì)籽阻擋層系統(tǒng)實(shí)施的退火過程改善了籽層的粘附性。
此外，少量的表面活化劑和穩(wěn)定劑被加到鍍銅溶液中來控制表面張力并減緩氫在沉積物中夾附作用，同時(shí)也來增加溶液的穩(wěn)定性。表面活化劑方面的例子有RE 610、聚乙烯乙二醇、NCW-601A、以及Triton X-100。穩(wěn)定劑的例子有新試銅靈、Q·2′聯(lián)吡啶、CN-、繞丹寧。
其它描述和教導(dǎo)無(wú)電金屬化技術(shù)的專利包括美國(guó)專利5,500,315；美國(guó)專利5,310,580；美國(guó)專利5,389,496；以及美國(guó)專利5,139,818，所有上述專利均結(jié)合在本文中加以參考。
盡管銅在微電子工件上的無(wú)電鍍能提供比如良好的共形性這樣的優(yōu)點(diǎn)，但銅的非電沉積速率卻普遍低于電鍍法的沉積速率。因此，本發(fā)明的另一方面認(rèn)識(shí)到需要在小的和/或高縱橫比的特征中所沉積的銅方面取得優(yōu)越的共形性，同時(shí)還要有一個(gè)增加的整體沉積速率來提高微電子生產(chǎn)產(chǎn)量。本發(fā)明的這一方面還認(rèn)識(shí)到需要提供一種能被結(jié)合進(jìn)一種自動(dòng)化微電子處理工具中的無(wú)電鍍反應(yīng)器。
本發(fā)明提出一種將一種金屬鍍覆到一個(gè)工件的一個(gè)表面上的反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括一個(gè)反應(yīng)器碗和一個(gè)配置在反應(yīng)器碗中的陽(yáng)極，該反應(yīng)器碗包括一配置在其中的電鍍液，該陽(yáng)極則與該電鍍液相接觸。一個(gè)觸頭組件被配置在反應(yīng)器碗中與陽(yáng)極有一間距。該觸頭組件包括多個(gè)觸頭，這些觸頭被配置用來接觸工件表面的一外圍邊緣以將電鍍能量提供給工件表面。當(dāng)工件被帶入與觸頭接觸時(shí)，觸頭則執(zhí)行對(duì)工件表面的一種擦抹動(dòng)作。觸頭組件還包括一個(gè)配置在多個(gè)觸頭內(nèi)部的屏障。該屏障包括一個(gè)部件，該部件的配置用于接觸工作表面來幫助將多個(gè)觸頭與電鍍液隔離開。在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)觸頭具有分散撓性件的形式，而在另一實(shí)施例中，該多個(gè)觸頭則具有貝氏(Belleville)環(huán)觸點(diǎn)的形式。在觸頭組件中可提供一條氣流路徑，用于將一種凈化氣體提供給多個(gè)觸頭及工件的外圍邊緣。該凈化氣體可被用來幫助形成觸頭組件的壁壘。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，觸頭組件被一個(gè)或多個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)連接在反應(yīng)器內(nèi)部。鎖緊機(jī)構(gòu)可以方便地用具有相同或不同種類的另一個(gè)觸頭組件來替換該觸頭組件。如果是公知的觸頭組件的結(jié)構(gòu)，那么采用相同類型的觸頭組件作替換則減少或消除了要求對(duì)電鍍系統(tǒng)的重標(biāo)定，因此也減少了反應(yīng)器工作時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明反應(yīng)器的再一方面，反應(yīng)器可包括一種具有觸頭組件的處理頭。尤其是，該處理頭可包括一個(gè)靜子部和一個(gè)轉(zhuǎn)子部，該轉(zhuǎn)子部包括觸頭組件。該觸頭組件可通過至少一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)被可拆地連接到轉(zhuǎn)子部。
反應(yīng)器本身也可在一個(gè)組件中包括有一個(gè)焙燒件和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在該組件中該焙燒件和觸頭組件被該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所驅(qū)動(dòng)在一工件裝載狀態(tài)和一工件處理狀態(tài)間相互相對(duì)移動(dòng)。在工件處理狀態(tài)中，工件被焙燒件所驅(qū)使抵向觸頭組件的多個(gè)觸頭。為減少驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所釋放出的顆粒的污染危險(xiǎn)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可完全被一膜盒所包圍住。
本發(fā)明還提出了一種用于鍍覆工件的集成工具。該集成工具包括一個(gè)第一處理室和一個(gè)第二處理室，該第一處理室采用一種無(wú)電鍍過程來鍍覆工件，而該第二處理室采用一種電鍍過程來鍍覆工件。使用了一種機(jī)械手傳送機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)通過計(jì)算機(jī)程序控制來將一工件傳送到第一處理室用于對(duì)其實(shí)施無(wú)電鍍，且在后一操作中將工件傳送到第二處理室用于對(duì)工件作電鍍。本發(fā)明還提出了一種可在上述工具上被執(zhí)行的鍍覆過程，但該披露的過程是獨(dú)立于該處理工具的。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的各教導(dǎo)所建造的一種電鍍反應(yīng)器的剖視圖。
圖2示出一種適用于圖1所示組件的反應(yīng)器碗的一實(shí)施例的一個(gè)專門結(jié)構(gòu)。
圖3示出一種適用于圖1所示組件的反應(yīng)器頭的一個(gè)實(shí)施例，該反應(yīng)器頭包括有一靜止組件和一轉(zhuǎn)子組件。
圖4～10示出一種適用于圖1所示反應(yīng)器組件的、采用撓性觸頭的觸頭組件的一個(gè)實(shí)施例。
圖11～15示出一種適用于圖1所示反應(yīng)器組件的、采用撓性觸頭的觸頭組件的另一實(shí)施例。
圖16～17示出一種“貝氏環(huán)”觸頭結(jié)構(gòu)的兩種不同的實(shí)施例。
圖18～20示出一種適用于圖1所示反應(yīng)器組件的、采用一種諸如圖15～17中所示的那些“貝氏環(huán)”觸頭結(jié)構(gòu)之一那樣的觸頭結(jié)構(gòu)的觸頭組件的一個(gè)實(shí)施例。
圖21～23示出一種適用于圖1所示反應(yīng)器組件的、采用一種諸如圖15～17中所示的那些“貝氏環(huán)”觸頭結(jié)構(gòu)之一那樣的觸頭結(jié)構(gòu)的觸頭組件的另一個(gè)實(shí)施例。
圖24示出一種適用于圖1所示反應(yīng)器組件的、采用一種諸如圖15～17中所示的那些“貝氏環(huán)”觸頭結(jié)構(gòu)之一那樣的觸頭結(jié)構(gòu)的觸頭組件的又一個(gè)實(shí)施例。
圖25示出一種適用于圖1所示反應(yīng)器組件的、采用一種諸如圖15～17中所示的那些“貝氏環(huán)”觸頭結(jié)構(gòu)之一那樣的觸頭結(jié)構(gòu)的觸頭組件的再一個(gè)實(shí)施例。
圖26～27示出一種適用于圖1所示反應(yīng)器組件的觸頭組件的另一實(shí)施例。
圖28～32示出一種快速連接機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的不同方面。
圖33示出反應(yīng)器頭的一個(gè)剖視圖，圖中示出該反應(yīng)器頭被配置在一種它可接受一個(gè)工件的條件下。
圖34示出反應(yīng)器頭的一剖視圖，圖中示出該反應(yīng)器頭被配置在一種它準(zhǔn)備將工件遞給反應(yīng)器碗的條件下。
圖35示出轉(zhuǎn)子組件的一個(gè)實(shí)施例的一分解圖。
圖36為一種適用于與本發(fā)明結(jié)合使用的無(wú)電鍍反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
圖37～42示出適用于圖36的非電鍍反應(yīng)器的工件保持器的各不同實(shí)施例。
圖44～46示出一種能將諸如氮?dú)膺@樣的一種凈化氣體提供給一個(gè)工件保持器或者一個(gè)根據(jù)所披露的實(shí)施例所建造的觸頭組件的方式。
圖47～49為可將無(wú)電鍍反應(yīng)器同電鍍反應(yīng)器結(jié)合一起的集成處理工具的頂視圖。
圖50為一流程圖，示出一種組合無(wú)電鍍和電鍍步驟的工件鍍覆過程。
基本反應(yīng)器部件說明如下參照?qǐng)D1～3，圖中示出一個(gè)反應(yīng)器組件20，它用來電鍍諸如一個(gè)半導(dǎo)體晶片25那樣的微電子工件?？傮w來說，該反應(yīng)器組件20包括有一個(gè)反應(yīng)器頭30和一個(gè)相應(yīng)的反應(yīng)器碗35。該類型的反應(yīng)器組件尤其適用于實(shí)施對(duì)半導(dǎo)體晶片或類似工件的電鍍，在其中晶片的一個(gè)導(dǎo)電薄膜層被電鍍有一個(gè)表面的或圖案化的金屬層。
圖2示出適用于反應(yīng)器組件20的一種反應(yīng)器碗35的一個(gè)實(shí)施例的專門構(gòu)造。電鍍反應(yīng)器碗35是反應(yīng)器組件20的一個(gè)部分，它包含有電鍍液且將該電鍍液導(dǎo)向一個(gè)待鍍相關(guān)工件25的一通常為朝下面向的表面。為此，電鍍液被循環(huán)通過反應(yīng)器碗35。伴隨著該電鍍液的循環(huán)，電鍍液還從反應(yīng)器碗35流出，經(jīng)過碗的類似堰的周邊從而進(jìn)入反應(yīng)器組件20的一個(gè)下溢流室40。電鍍液被從該溢流室抽出，典型地用于經(jīng)過反應(yīng)器的再循環(huán)。
反應(yīng)器碗35包括一個(gè)外液管45，在其中放置有一根進(jìn)液管50，用于將電鍍液引導(dǎo)進(jìn)入反應(yīng)器碗35中。進(jìn)液管50優(yōu)選地是導(dǎo)電的且能形成與一電鍍陽(yáng)極55成電氣接觸并支承該電鍍陽(yáng)極55。陽(yáng)極55可被提供有一陽(yáng)極屏蔽60。電鍍液從進(jìn)液管50流經(jīng)其上部的圍繞陽(yáng)極55的眾多孔，并經(jīng)過一配置成與陽(yáng)極合作的附加擴(kuò)散板65。陽(yáng)極55可以是消耗性的，因此陽(yáng)極的金屬離子被電鍍液傳遞到相關(guān)工件的導(dǎo)電表面上，該工件則起著陰極的作用。另一種方式是，陽(yáng)極55可以是隋性的，由此則可去除對(duì)陽(yáng)極屏蔽60的需要。
如圖1和圖3所示，電鍍反應(yīng)器20的反應(yīng)器頭30優(yōu)選地包括有一個(gè)靜止組件70和一個(gè)轉(zhuǎn)子組件75。轉(zhuǎn)子組件75被構(gòu)造成能接收并承載一相關(guān)的晶片25或類似工件、將該晶片定位在反應(yīng)器碗35中一過程側(cè)下端的方向上、并轉(zhuǎn)動(dòng)并旋轉(zhuǎn)工件，在此同時(shí)將其導(dǎo)電表面加入到反應(yīng)器組件20的電鍍電路中去。反應(yīng)器頭30被典型地安裝在一個(gè)提升/旋轉(zhuǎn)裝置80上，該裝置80被構(gòu)造來將反應(yīng)器頭30從一個(gè)面朝上的配置形式轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)面朝下的配置形式，其中在面朝上的配置形式時(shí)該反應(yīng)器頭30接收被鍍覆的晶片，而在面朝下的配置形式時(shí)被鍍覆的晶片的表面則朝下位于反應(yīng)器碗35中，通常與擴(kuò)散板65成對(duì)面的關(guān)系。一個(gè)機(jī)器人臂415(有時(shí)也被看作包括一個(gè)末端操縱器)被典型地用來將晶片25在轉(zhuǎn)子組件75上安放就位，且用來將鍍好的晶片從轉(zhuǎn)子組件中移走。
可以認(rèn)識(shí)到，其它的反應(yīng)器組件構(gòu)造形式也可被用在所披露的反應(yīng)器頭的發(fā)明方面，以上所介紹的種類僅僅是示例性的。另一種適用于前述結(jié)構(gòu)形式的反應(yīng)器組件被示例于1998年7月9日申請(qǐng)的U.S.S.N.09/112,300中，并結(jié)合在本文中加以參考。還有一種適用于前述結(jié)構(gòu)形式的反應(yīng)器組件被示例于1999年4月13日申請(qǐng)的U.S.S.N.60/120,955中，也結(jié)合在本文中加以參考。
改進(jìn)的觸頭組件說明如下如上所述，將電鍍能量提供給位于晶片外圍邊緣上的部分的方式對(duì)于被沉積金屬的整體薄膜質(zhì)量十分重要。一個(gè)觸頭組件的用于提供這種電鍍能量的十分被人們所需要的特性中的某些包括比如如下這些·將電鍍能量均勻分布于晶片外圍周圍來最大限度地獲取被沉積膜的均勻性；·一致的接觸特性來確保晶片到晶片的均勻性；·觸頭組件在晶片外圍上最小的侵入來最大限度地獲取裝置生產(chǎn)的可用面積；·晶片外圍四周的阻擋層上最少量的鍍覆來阻止鍍層脫落和/剝落。
為滿足上述特征的一個(gè)或多個(gè)，反應(yīng)器20優(yōu)選地采用一種環(huán)形觸頭組件85，它可提供同晶片25的一種連續(xù)的電接觸或者很大數(shù)量的分散電觸點(diǎn)。通過提供一種與半導(dǎo)體晶片25的外圍邊緣的更加連續(xù)的接觸，在這種情況下是圍繞半導(dǎo)體晶片的外圓周，則將一個(gè)更為均勻的電流提供給了半導(dǎo)體晶片25，晶片25則促進(jìn)了更均勻的電流密度。該更為均勻的電流密度則提高了被沉積材料深度方面的均勻性。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，觸頭組件85包括提供有晶片外圍四周上最小侵入且同時(shí)提供有與籽層始終一致接觸的接觸件。與籽層的接觸通過采用這樣一種接觸件結(jié)構(gòu)來加以提高，該結(jié)構(gòu)在當(dāng)晶片被帶入與觸頭組件接觸時(shí)能提供一種對(duì)籽層的擦抹動(dòng)作。這一擦抹動(dòng)作有助于去除位于籽層表面上的任何氧化物，由此則提高了該接觸件結(jié)構(gòu)和籽層之間的電接觸性。結(jié)果，晶片外圍四周的電流密度的均勻性得到提高，而最終的鍍膜則更均勻。另外，這種在電接觸方面的一致性有助于在晶片到晶片的電鍍過程中獲取更大的一致性，且由此增加了晶片到晶片的均勻性。
如在下面將要更詳細(xì)介紹的，觸頭組件85優(yōu)選地也包括一個(gè)或多個(gè)能單獨(dú)地、或與其它結(jié)構(gòu)一起提供一種壁壘的結(jié)構(gòu)，該壁壘將一個(gè)觸點(diǎn)/多個(gè)觸點(diǎn)、半導(dǎo)體晶片25的外圍邊緣部和背側(cè)與電鍍液隔開。這樣便阻擋了將金屬鍍到單個(gè)的觸點(diǎn)上，且也有助于防止靠近半導(dǎo)體晶片25邊緣的阻擋層的任何被暴露部分被暴露給電鍍環(huán)境。結(jié)果，對(duì)阻擋層的電鍍以及因任何被松散結(jié)合住的電鍍材料的剝落而造成的污染方面的潛在性都被得到實(shí)質(zhì)性的限制。
采用撓性觸點(diǎn)的環(huán)形觸點(diǎn)組件說明如下一種適用于組件20的觸點(diǎn)組件的一個(gè)實(shí)施例示出于圖4～10的附圖標(biāo)記85處。該觸點(diǎn)組件85組成轉(zhuǎn)子組件75的一部分并在半導(dǎo)體晶片25和一個(gè)電鍍能量源之間提供電接觸。在圖示的實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶片25和觸點(diǎn)組件85之間的電接觸發(fā)生在大量的離散撓性觸點(diǎn)90之上，它們?cè)诋?dāng)半導(dǎo)體晶片25為轉(zhuǎn)子組件75所保持和支承著時(shí)有效地與反應(yīng)器碗35內(nèi)部的電鍍環(huán)境相分隔開。
觸點(diǎn)組件85可以包括有數(shù)個(gè)分散的部件。參照?qǐng)D4，當(dāng)待鍍覆的工件是一圓形半導(dǎo)體晶體時(shí)，觸點(diǎn)組件85的分散部件組合在一起形成一個(gè)總體環(huán)形部件，該部件具有一個(gè)有界的中央開口區(qū)域95。正是在該有界中央開口區(qū)域95中，待鍍覆的半導(dǎo)體晶片的表面被暴露出來。專門來參照?qǐng)D6，觸點(diǎn)組件85包括一個(gè)外部體件100、一個(gè)環(huán)形楔件105、多個(gè)撓性觸點(diǎn)90、一個(gè)觸點(diǎn)支架件110、以及一個(gè)內(nèi)晶片導(dǎo)向件115。環(huán)形楔件105、撓性觸點(diǎn)90、以及觸頭支架件110優(yōu)選地由鍍鉑的鈦材料做成，而晶片導(dǎo)向件115和外部體件100則由一種與電鍍環(huán)境相協(xié)調(diào)的電介質(zhì)材料做成。環(huán)形楔件105、撓性觸頭90、支架件110、以及晶片導(dǎo)向件115組合在一起形成單個(gè)組件，該單個(gè)組件為外部體件100所固定。
如圖6所示，觸頭支架件110包括一個(gè)配置在其外圍部上的第一環(huán)形槽120和一個(gè)該第一環(huán)形槽120向內(nèi)徑向配置的第二環(huán)形槽125。該第二環(huán)形槽125開向多個(gè)撓性通道130，它們的數(shù)目與撓性觸頭90的數(shù)目相等。由圖4可看到，共使用了36個(gè)撓性觸點(diǎn)90，每?jī)蓚€(gè)觸點(diǎn)相互間隔開一個(gè)約10°的角度。
再次參照?qǐng)D6，每個(gè)撓性觸點(diǎn)90包括一個(gè)直立部135，一個(gè)橫向部140、一個(gè)垂直過渡部145、以及一個(gè)晶片接觸部150。與此類似，楔件105包括一個(gè)直立部155和一個(gè)橫向部160。楔件105的直立部155和每個(gè)撓性觸頭90的直立部135被固定在每個(gè)撓性通道130處的觸頭支架件110的第一環(huán)形槽120之中。撓性觸頭90的自我調(diào)節(jié)至它們?cè)谡麄€(gè)觸頭組件85之中的合適位置的行為是通過首先將每個(gè)單獨(dú)的撓性觸頭90放置于其各自的撓性通道130中來加以推進(jìn)的，這樣直立部135則被配置在觸頭支架件110的第一環(huán)形槽120中，而過渡部145和接觸部150則穿過各自的撓性通道130。楔件105的直立部155然后被壓進(jìn)第一環(huán)形槽120中。為幫助這一嚙合，直立部155的上端被做成錐形。撓性觸頭90的直立部135和楔件105的直立部155兩者結(jié)合的寬度能使得這些部件被緊緊地與觸頭支架件110固定。
楔件105的橫向部160沿著每個(gè)撓性觸頭90的橫向部140的部分長(zhǎng)度伸展。在圖示的實(shí)施例中，楔件部105的橫向部160終止于觸頭支架件110的第二環(huán)形槽125的邊緣上。正如從以下對(duì)撓性觸頭的操作的描述中將會(huì)更清楚地看到的那樣，楔件105的橫向部160的長(zhǎng)可選擇為能提供所需的撓性觸頭90的剛度。
晶片導(dǎo)向件115具有一種環(huán)狀的形式，它具有多個(gè)槽孔165，撓性觸頭90的接觸部150則伸穿過這些槽孔165。一個(gè)環(huán)形延伸件170從晶片導(dǎo)向件115的外壁伸展開并與一配置在觸頭支架件110的內(nèi)壁中的相應(yīng)環(huán)形槽175相嚙合，從而將晶片導(dǎo)向件115與觸頭支架件110相固定。如圖所示，晶片導(dǎo)向件115具有一個(gè)內(nèi)徑，該內(nèi)徑從導(dǎo)向件115的上部到位于接觸部150附近的導(dǎo)向件115的下部逐漸減小。一個(gè)被插進(jìn)觸頭組件85中的晶片因此便被形成在晶片導(dǎo)向件115內(nèi)部的一錐形導(dǎo)向壁引導(dǎo)進(jìn)與接觸部接觸的位置。晶片導(dǎo)向件115的伸展在環(huán)形延伸件170之下的部分180優(yōu)選地形成為一個(gè)薄的柔性壁，該壁彈性地變形以容納具有在一給定的晶片尺寸公差范圍之內(nèi)不同直徑的晶片。此外，這種彈性變形也能適應(yīng)那些用來將晶片帶入與撓性觸頭90的接觸部150相接觸的部件中所發(fā)生的一系列晶片插入允差。
參照?qǐng)D6，外部體件100包括一個(gè)直立部185、一個(gè)橫向部190、一個(gè)垂直過渡部195和另一個(gè)終止于一個(gè)上翹的凸緣205中的橫向部200。直立部185包括一個(gè)環(huán)形延伸件210，該延伸件210徑向向內(nèi)伸展以嚙合一配置在觸頭支架件110的一外壁中的相應(yīng)環(huán)形楔215。一個(gè)V形楔220被形成在該直立部185的一個(gè)下部并環(huán)繞直立部185的外圍。該V形楔220能使直立部185在裝配過程中彈性變形。為此，在當(dāng)環(huán)形延伸件210在觸頭支架件110外部滑動(dòng)以嚙合環(huán)形楔215時(shí)，直立部185則彈性變形。一經(jīng)這樣地嚙合之后，觸頭支架件110便被夾住在環(huán)形延伸件210和外部體件100的橫向部190的內(nèi)壁之間。
另外，橫向部200伸出在撓性觸頭90的接觸部150的長(zhǎng)度之外并且其尺寸被做成當(dāng)比如位于附圖標(biāo)記25處的一塊晶片被驅(qū)使壓向它們時(shí)能夠彈性地變形。V形楔220可作合適的尺寸設(shè)計(jì)和定位來幫助橫向部200發(fā)生彈性變形。當(dāng)晶片25與接觸部150正確接觸時(shí)，上翹凸緣205嚙合晶片25并幫助在電鍍液和晶片25的外圍邊緣及背側(cè)、包括撓性觸頭90之間提供一個(gè)屏障。
如圖6所示，當(dāng)晶片25被驅(qū)使壓向撓性觸頭90時(shí)，撓性觸頭90彈性地變形。接觸部150優(yōu)選地以圖示方式起始向上彎曲。這樣，當(dāng)晶片25被驅(qū)使壓向接觸部150時(shí)，撓性觸頭90彈性變形，從而接觸部150有效地抵擦晶片25的表面230。在圖示的實(shí)施例中，接觸部150有效地抵擦晶片25的表面230有一個(gè)水平的距離，圖中以數(shù)字235表示該距離。這種擦抹行為有助于將任何的氧化物從晶片25的表面230去除和/或滲透，從而能在撓性觸頭90和晶片25的表面230處的籽層之間提供更為有效的電氣接觸。
參照?qǐng)D7和圖8，觸頭支架件110被提供有一個(gè)或多個(gè)口240，這些口240可被連接至一個(gè)凈化氣體源，例如一個(gè)氮?dú)庠?。如圖8所示，凈化口240通向第二環(huán)形槽125，第二環(huán)形槽125反過來起一個(gè)集流管的作用，將凈化氣體分配給圖6所示的所有撓性通道130。凈化氣體然后流經(jīng)通過撓性通道130的每一個(gè)以及槽孔165來完全包圍住撓性觸頭90的整個(gè)接觸部150。除了凈化接觸部150周圍的面積外，凈化氣體還與外部體件100的上翹凸緣205合作來形成一個(gè)對(duì)電鍍液的屏障。對(duì)凈化氣體進(jìn)一步的循環(huán)是通過一個(gè)形成在晶片導(dǎo)向件115的外壁的一部分和觸頭支架件110的內(nèi)壁的一部分之間的環(huán)形通道250來加以促進(jìn)的。
如圖4、5和10所示，觸頭支架件110被提供有一個(gè)或多個(gè)螺紋孔255，它們的尺寸設(shè)計(jì)成容納一個(gè)相應(yīng)的連接插頭260。參照?qǐng)D5和10，連接插頭260將電鍍能量提供給觸頭組件85，且每個(gè)插頭260優(yōu)選地由鍍鉑的鈦材料制成。在插頭260的一個(gè)優(yōu)選形式中，每個(gè)插頭260包括一個(gè)插頭體265，該插頭體265具有一個(gè)中央配置的鉆孔270。一個(gè)第一法蘭275被配置在該插頭體265的一個(gè)上部上，而一個(gè)第二法蘭280則被配置在插頭體265的一個(gè)下部上。一個(gè)螺紋延伸件285從法蘭280的一個(gè)中央部向下進(jìn)入并與螺紋鉆孔270相固定。法蘭280的下部直接靠在觸頭支架件110的一上表面上來增加兩者之間電連接的整體性。
盡管撓性觸頭90被形成為離散的部件，它們可被相互結(jié)合在一起作為一個(gè)整體組件。為此，撓性觸頭90的直立部135比如可被一個(gè)諸如鍍鉑鈦這樣的材料網(wǎng)相互結(jié)合在一起，該材料網(wǎng)既可被形成為一分開件，或者要么從一塊單個(gè)材料上來與撓性觸頭一起被形成。該材料網(wǎng)可被形成在所有的撓性觸頭之間或被選的撓性觸頭組之間。例如，一個(gè)第一材料網(wǎng)可被用來結(jié)合半數(shù)的撓性觸頭(例如在所示實(shí)施例中的18個(gè)撓性觸頭)，而一個(gè)第二材料網(wǎng)則被用來結(jié)合另一半數(shù)的撓性觸頭(例如在所示實(shí)施例中的其余18個(gè)撓性觸頭)。也可以有不同的分組方法。
圖11～15示出一種采用諸如上述的那些撓性觸頭的觸頭組件的另一實(shí)施例。如圖11所示，觸頭組件85b再次用來容納一半導(dǎo)體晶片且在許多方面類似于圖4～10所示的觸頭組件85。因此，觸頭組件85b的部件被采用與觸頭組件85有關(guān)的相同附圖標(biāo)記來參考，不同的僅僅是觸頭組件85b的部件包括一個(gè)后綴“b”。
參照?qǐng)D15，在該實(shí)施例中，一個(gè)外部體件100b被用一種塑料材料或類似的材料制成，該塑料材料或類似材料是不導(dǎo)電的且其化學(xué)性質(zhì)與電解環(huán)境相兼容。外部體件100b被提供有一個(gè)環(huán)形槽290b，在槽290b中提供有一個(gè)O型環(huán)295b。如在下文中將更詳細(xì)介紹的那樣，該O型環(huán)295b密封住半導(dǎo)體晶片25的面230b來幫助防止在反應(yīng)器碗35中發(fā)生撓性觸頭90b和電鍍環(huán)境之間的接觸。
觸頭組件85b也包括一個(gè)環(huán)形加強(qiáng)環(huán)300b一個(gè)觸頭支架件110b、以及多個(gè)撓性觸頭90b。觸頭支架件110b具有一種帶多個(gè)槽孔165b的環(huán)形圈的形式，撓性觸頭90b的接觸部150b伸穿過這些槽孔165b。如圖所示，觸頭支架件具有一個(gè)內(nèi)徑遠(yuǎn)端接觸部150b，它大于內(nèi)徑近端接觸部150b。插入觸頭組件85b中的一個(gè)晶片便這樣被形成在觸頭支架件110b內(nèi)部的一錐形導(dǎo)向壁引導(dǎo)進(jìn)入與接觸部150b相接觸的位置上。
如上所述，所示實(shí)施例的撓性觸頭90被形成為離散的部件，每個(gè)部件具有一個(gè)直立部135b、一個(gè)橫向部140b、一個(gè)垂直過渡部145b、以及一個(gè)接觸部150b。接觸部150b從多個(gè)槽孔165b的各自對(duì)應(yīng)的槽孔中突出。
通過再次參照?qǐng)D15可以最清楚地理解如何將前述部件組合來形成觸頭組件85b，以及該觸頭組件的操作情形。在所示實(shí)施例中，各個(gè)部件被外部體件100b夾緊在一起。如圖所示，觸頭支架件110b和外部體件，100b限定了多個(gè)撓性室，它們?cè)趫D中表示為附圖標(biāo)記130b。每個(gè)撓性室包括一個(gè)向上伸展部120b，該向上伸展部120b在每一側(cè)均被從內(nèi)部體件110b徑向向外延伸的斜切件300b所限定。該斜切件300b被設(shè)計(jì)成通過一種凸輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)作來被外部體件100b的鼻錐部210b所嚙合，由此鼻錐部則對(duì)抗外部體件100b的一個(gè)側(cè)向伸展部190b夾住觸頭支架件110b、撓性觸頭90b的橫向部140b、以及環(huán)形加強(qiáng)圈300b。根據(jù)外部體件100b所制成的材料，希望能在外部體件100b上包括一個(gè)楔220b，用以促進(jìn)鼻錐部215b在一個(gè)或多個(gè)斜切件160上的凸輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，且如需要在當(dāng)晶片25被推入與整個(gè)觸頭組件85b成運(yùn)作關(guān)系時(shí)也促進(jìn)外部體件100b的彈性變形。
選擇性地，也可采用一種非活性氣體、比如氮?dú)鈦韮艋瘬闲杂|頭90b和晶片25的背側(cè)。為此，晶片導(dǎo)向件115b可被提供有一個(gè)或多個(gè)凈化口240b，它們用來將一種凈化氣體的流體交通提供給一個(gè)環(huán)形集流管125b，且從該集流管125b再通過撓性室130b，從而來實(shí)質(zhì)性地包圍住接觸部150b。凈化氣體然后流過孔165b到半導(dǎo)體晶片25的外圍邊緣并到達(dá)半導(dǎo)體晶片25的背側(cè)。這些措施提高了撓性觸頭90b和半導(dǎo)體晶片25的背側(cè)與處理環(huán)境的隔絕程度。
工作時(shí)，半導(dǎo)體晶片25被驅(qū)動(dòng)壓向撓性觸頭90b，這樣半導(dǎo)體晶片25的一個(gè)面230b被密封住O型環(huán)和外部體件100b的相應(yīng)部分。當(dāng)撓性觸頭被以這種方式驅(qū)動(dòng)時(shí)，每個(gè)撓性觸頭90被驅(qū)動(dòng)經(jīng)過一個(gè)垂直距離和一個(gè)水平距離235b。該運(yùn)動(dòng)促使撓性觸頭90b抵擦半導(dǎo)體晶片25的背側(cè)230b，由此則幫助去除或滲透比如籽層氧化物或類似物質(zhì)并提高在撓性觸頭90b和半導(dǎo)體晶片25間的電接觸。偏轉(zhuǎn)和偏移的量可作為環(huán)形加強(qiáng)圈300b徑向?qū)挾鹊囊粋€(gè)函數(shù)來加以改變。一個(gè)大的偏轉(zhuǎn)量可被用來容納大的制造公差變化量，而卻仍能為觸頭組件85對(duì)半導(dǎo)體晶片25提供合適的電接觸和密封性。
在觸頭組件85b的實(shí)施例中，施加于半導(dǎo)體晶片25的軸向力被分為用來偏轉(zhuǎn)撓性觸頭90的力和用來增加密封的力。這樣便提供了一種與包含有密封的結(jié)構(gòu)相獨(dú)立的負(fù)載途徑，由此則將觸頭的偏轉(zhuǎn)與對(duì)形成密封的O型環(huán)的偏轉(zhuǎn)的依賴性隔離開來。
下面說明貝氏環(huán)觸頭組件。
圖16～25示出替代性的觸頭組件。在這些觸頭組件中的每一個(gè)中，接觸件被與一個(gè)相應(yīng)的公共環(huán)結(jié)合在一起，且當(dāng)被安裝在它們的相應(yīng)組件中時(shí)被沿著晶片或其它基片被接收到接觸件上的方向朝上偏移。圖16A示出這樣一種結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的一頂視圖。而圖16B則示出它的一個(gè)透視圖。如圖所示，圖中總體在附圖標(biāo)記610處所表示出的一個(gè)環(huán)形觸頭包括有一個(gè)公共環(huán)部630，該公共環(huán)部組合多個(gè)接觸件655。當(dāng)公共環(huán)部630和接觸件655被安裝在相應(yīng)組件中時(shí)，其外形類似于半個(gè)常規(guī)的貝氏彈簧。因此，環(huán)形觸頭610在以下被稱為一種“貝氏環(huán)觸頭”且它被放置在其中的整個(gè)觸頭組件也將被稱作一種“貝氏環(huán)觸頭組件”。
圖16A和16B中所示的貝氏環(huán)觸頭610的實(shí)施例包括72個(gè)接觸件655且是優(yōu)選地由鍍鉑鈦材料制成的。接觸件655可通過將弧形部657切削到一個(gè)鍍鉑鈦環(huán)的內(nèi)徑來形成。一個(gè)預(yù)定數(shù)量的接觸件658具有比其余接觸件655更大的長(zhǎng)度來比如容納某些平邊的晶片。
圖17示出一個(gè)貝氏環(huán)觸頭610的另一實(shí)施例。如上所述，該實(shí)施例是優(yōu)選地由鍍鉑鈦材料制成。在圖16A和16B中所有的接觸件655徑向向內(nèi)朝結(jié)構(gòu)的中央伸展，與圖16A和16B不同的是，該實(shí)施例則包括接觸件659，它們是斜向配置的。該實(shí)施例構(gòu)成一個(gè)單件式設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)易于制造且比圖16A和16B的實(shí)施例能提供更為柔性的接觸但卻仍具有相同的接觸軌跡。這種觸頭實(shí)施例可被安裝成“貝氏環(huán)”的形式固定在觸頭組件中且不需要永久的成形。如果該實(shí)施例的貝氏環(huán)觸頭610被安裝就位，則不再需要一個(gè)完整的圓周結(jié)構(gòu)。相反，這種觸頭可被制成和安裝成分段形式，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)這些區(qū)段的電氣性質(zhì)進(jìn)行獨(dú)立的控制/傳感。
圖18～20中在附圖標(biāo)記600處示出一個(gè)貝氏環(huán)觸頭組件的一個(gè)第一實(shí)施例。如圖所示，觸頭組件600包括一個(gè)導(dǎo)電觸頭支架件605、一個(gè)貝氏環(huán)觸頭610、一個(gè)電介質(zhì)晶片導(dǎo)向環(huán)615、以及一個(gè)外部體件625。貝氏環(huán)觸頭610的外部的公共部630包括一個(gè)被嚙合進(jìn)導(dǎo)電基礎(chǔ)環(huán)605的一個(gè)楔675中的第一邊。在許多方面，該實(shí)施例的貝氏環(huán)觸頭組件在構(gòu)造上類似于上述撓性觸頭組件85。因此，觸頭組件600的許多結(jié)構(gòu)的功能性也將是明了的，因此在這里不再重復(fù)敘述。
晶片導(dǎo)向環(huán)615優(yōu)選地由一種電介質(zhì)材料做成，而觸頭支架件605則用一單個(gè)整件的導(dǎo)電材料制成，或者用一種外表鍍覆有一種導(dǎo)電材料的一種電介質(zhì)材料或其它材料制成。導(dǎo)電環(huán)605和貝氏環(huán)觸頭610甚至更加優(yōu)選地用一種鍍鉑鈦材料制成或者要么則被鍍覆有一層鉑金屬。
晶片導(dǎo)向環(huán)615的尺寸被做成配合進(jìn)觸頭支架件605的內(nèi)徑之中。晶片導(dǎo)向環(huán)615與上述的各自與觸頭組件85和85b相連接的晶片導(dǎo)向件115和115b完全具有相同的結(jié)構(gòu)。晶片導(dǎo)向環(huán)615優(yōu)選地包括一個(gè)在其外圍上的環(huán)形延伸件645，它嚙合住導(dǎo)電基礎(chǔ)環(huán)605的一相應(yīng)的環(huán)形槽孔650來使晶片環(huán)615和觸頭支架件605扣合在一起。
外部體件625包括一個(gè)直立部627、一個(gè)橫向部629、一個(gè)垂直過渡部632以及另一個(gè)徑向伸展且終止于一上翹凸緣730處的橫向部725。上翹凸緣730當(dāng)它嚙合正在被處理的工件25背側(cè)面時(shí)幫助形成一個(gè)對(duì)電解環(huán)境的屏障。在圖示實(shí)施例中，凸緣730和工件25的表面之間的嚙合是唯一的機(jī)械式密封，它被形成用來保護(hù)貝氏環(huán)觸頭610。
接近貝氏環(huán)觸頭610的接觸件655的面積優(yōu)選地被用一種惰性氣體、比如氮?dú)鈦韮艋?，該惰性氣體與凸緣730合作來在貝氏環(huán)觸頭610、晶片25的外圍部和背側(cè)、和電鍍環(huán)境間形成一個(gè)屏障。從圖19和20中尤其可看到，外部體件625和觸頭支架件605相互被間隔開來形成一個(gè)環(huán)形腔765。該環(huán)形腔765被提供有一種惰性流體、比如氮?dú)?，該流體流經(jīng)配置通過觸頭支架件605的一個(gè)或多個(gè)凈化口770。凈化口770開向環(huán)形腔765，環(huán)形腔765起著一個(gè)集流管的功能來將隋性氣體分配到觸頭組件的外圍。對(duì)應(yīng)于接觸件655數(shù)量的一給定數(shù)量的比如在圖中780處所表示的槽孔被提供，它們形成將惰性流體從環(huán)形腔765導(dǎo)通至接觸件655附近區(qū)域的通道。
圖19和20還示出一種凈化流體在該貝氏環(huán)觸頭組件實(shí)施例中的流動(dòng)情況。如圖中箭頭所示，凈化氣體進(jìn)入凈化口770并被分配到環(huán)形腔765中的組件600的圓周上。凈化氣體然后流經(jīng)槽孔780并經(jīng)觸頭支架件605之下到達(dá)貝氏環(huán)觸頭610附近區(qū)域。在該點(diǎn)處，該氣體流動(dòng)來實(shí)質(zhì)性地包圍住接觸件655且進(jìn)一步前進(jìn)超出晶片外圍直至晶片背側(cè)。該凈化氣體也可流經(jīng)過一個(gè)由觸頭支架件605和形成在晶片導(dǎo)向環(huán)615的下部上的柔性壁的內(nèi)部所限定的環(huán)形通道712。此外，在接觸件655周圍的氣流與上翹凸緣730一起在凸緣730處形成一個(gè)屏障，該屏障阻止電鍍液從中通過。
當(dāng)一個(gè)晶片或其它工件25被迫使與觸頭組件600相嚙合時(shí)，工件25首先與接觸件655相接觸。當(dāng)工件被進(jìn)一步推進(jìn)就位時(shí)，接觸件655偏轉(zhuǎn)并有效地擦抹工件25的表面直到工件25被壓在上翹凸緣730上為止。該機(jī)械式嚙合與凈化氣體的氣流一起有效地將工件25的外圍和背側(cè)以及貝氏環(huán)觸頭610隔離開來使之不能與電鍍液相接觸。
一個(gè)貝氏環(huán)觸頭組件的另一實(shí)施例示出于圖21～23中以附圖標(biāo)記600b表示。在該實(shí)施例中，采用了一個(gè)分開的阻擋件620b。在絕大多數(shù)的其它方面，貝氏環(huán)觸頭組件600b完全相似于上述的貝氏環(huán)觸頭組件600。因此，組件600b的類似部件則標(biāo)以與上述組件600相同的附圖標(biāo)記，但組件600b的類似部件還包括一個(gè)后綴“b”。
尤其如圖22所示，阻擋件620b包括一個(gè)橫向部632b、一個(gè)彎曲部637b、以及一個(gè)上翹凸緣642b。阻擋件620b的橫向部632b被配置在一個(gè)環(huán)形槽720b中，而環(huán)形槽720b又配置在外部體件625b中。環(huán)形槽720b其下端為一橫向伸展法蘭710b所限定，該橫向伸展法蘭710b則具有一個(gè)彎曲壁685b，該彎曲壁685b在橫向部632b碰上彎曲部637b的端部處接觸阻擋件620b。這樣便有助于加強(qiáng)阻擋件620b來保證與晶片25的下表面正確嚙合。
如同組件600那樣，組件600b優(yōu)選地用于將一種凈化氣體分配通過其中。圖23示出一個(gè)凈化氣體氣流可被提供通過貝氏環(huán)觸頭組件600b的一種方式。如圖所示，外部體件625b和觸頭支架件605b結(jié)合一起確定了所需的氣流通道。
尤其來參照?qǐng)D22，貝氏環(huán)觸頭610b的接觸件655b伸出于阻擋件620b之上。當(dāng)一個(gè)晶片或其它工件25被推向與觸頭組件600b相嚙合時(shí)，工件25先與接觸件655b接觸。當(dāng)工件25被進(jìn)一步壓下時(shí)，接觸件655b偏轉(zhuǎn)并有效地擦抹工件25的表面直至工件25被壓在阻擋件620b上為止。這種機(jī)械式嚙合與凈化空氣流一起有效地將工件25的外圍和背側(cè)以及貝氏環(huán)觸頭610b隔離開來使之不與電鍍液相接觸。
貝氏環(huán)觸頭組件的另一實(shí)施例被示出在圖24中以附圖標(biāo)記600c總體表示。該實(shí)施例完全相似于觸頭組件600b，且因此也采用了類似的附圖標(biāo)記來表示類似部件，所不同的僅僅是觸頭組件600c的部件包括一個(gè)后綴“c”。
通過對(duì)圖22和圖24作一比較則可最好地理解觸頭組件600c和600b之間的主要差別。如圖所示，這種主要的差別有關(guān)到法蘭710c和彈性體密封件620c的形狀。在觸頭組件600c的實(shí)施例中，法蘭710c和彈性體密封件620c是相互共同延伸的。因此，針對(duì)晶片25的底表面的密封是不太柔性的。盡管如此，這種結(jié)構(gòu)支撐晶片底部來有效地形成對(duì)電鍍液的一個(gè)屏障，尤其是在它被與一種凈化氣體結(jié)合使用時(shí)。
圖25中在600d處總體示出一個(gè)貝氏環(huán)觸頭組件的再一實(shí)施例的一剖視圖。在該實(shí)施例中，一個(gè)O型環(huán)740被配置在外部體件625d的一相應(yīng)楔745中，從而當(dāng)工件被壓在貝氏環(huán)觸頭610d的接觸件655d時(shí)來形成對(duì)工件25表面的一種密封配置。O型環(huán)740d的尺寸做成伸出于外部體件625d的上翹凸緣730d之上。外部體件625d的凸緣730d因此有助于支持O型環(huán)密封。
貝氏環(huán)觸頭組件600d不同于上述的其它觸頭組件，它并不需要包括一個(gè)晶片導(dǎo)向環(huán)。相反，組件600d示出它采用一個(gè)或多個(gè)固定件750，它們被用來將不同部件相互緊固且觸頭支架件605d的內(nèi)壁被做成傾斜來提供晶片導(dǎo)向表面。
其它觸頭組件說明如下圖26和27示出電鍍觸頭和外圍密封件的其它實(shí)施例。參照?qǐng)D26，圖中配置包括電鍍觸頭，它被提供為一種環(huán)形接觸件或圈834的形式，用于安裝在電鍍裝置的轉(zhuǎn)子組件上。盡管環(huán)形接觸圈在圖中被示出為是圓形的結(jié)構(gòu)形式，但可以理解的是，環(huán)形接觸圈也可以是非圓形的結(jié)構(gòu)形式。一個(gè)環(huán)形密封件836被提供為與環(huán)形接觸圈成工作相連，且在下面將會(huì)進(jìn)一步描述的那樣，它與該接觸圈合作來提供對(duì)處于與環(huán)形接觸圈成導(dǎo)電接觸的工件的一外圍區(qū)域的連續(xù)密封。
環(huán)形接觸圈834包括一個(gè)安裝部838，接觸圈通過該安裝部838被安裝成用于能在電鍍裝置的轉(zhuǎn)子組件上轉(zhuǎn)動(dòng)。接觸圈也與提供在轉(zhuǎn)子組件中的合適電路電氣連接，由此接觸圈則被電氣結(jié)合在電鍍裝置的電路中用于為實(shí)施電鍍而在晶片25(陰極)表面創(chuàng)造必要的電勢(shì)。該環(huán)形接觸圈還包括一個(gè)從屬的支承部840以及一個(gè)從安裝部838朝內(nèi)伸展的環(huán)形接觸部842。該環(huán)形接觸部842限定了一個(gè)總體面朝上的接觸面844，該接觸面844被晶片25所嚙合來在接觸圈和晶片的籽層之間建立電氣接觸。可以預(yù)料，接觸圈的環(huán)形接觸部842提供與關(guān)聯(lián)晶片或其它工件的一個(gè)外圍區(qū)域的實(shí)質(zhì)性連續(xù)的導(dǎo)電接觸。
環(huán)形接觸圈834優(yōu)選地被構(gòu)造成能促進(jìn)工件25在接觸圈及其相關(guān)密封件上的對(duì)中。接觸圈優(yōu)選地包括一個(gè)面朝內(nèi)的錐形導(dǎo)向面835用于將工件引導(dǎo)成與接觸圈和有關(guān)密封件成對(duì)中(即同心)關(guān)系。錐形導(dǎo)向面835在接觸圈內(nèi)徑上起一種斜角導(dǎo)入作用(優(yōu)選地做成斜角為偏離垂線約2°～15°之間)來精確地將工件外徑定位到接觸圈直徑上(亦即確保使工件在接觸圈上盡可能同心)。這一點(diǎn)對(duì)減少接觸圈及其關(guān)聯(lián)的密封帶到工件表面上的交疊現(xiàn)象是很重要的，如果工件是由一個(gè)半導(dǎo)體晶片組成的話，那么上述效果將是十分有價(jià)值的。
本構(gòu)造的環(huán)形密封件836被放置成與環(huán)形接觸圈834成工作關(guān)聯(lián)，由此晶片25的一個(gè)外圍區(qū)域被同電鍍裝置中的電鍍液密封隔離開來。晶片25可被一相關(guān)的背襯件846保持在位，采用這種方式來配置晶片可用來將晶片放置成與外圍密封件836成彈性密封連接。
外圍密封件836優(yōu)選地由高分子材料或彈性體材料制成，優(yōu)選地由3M公司出品的一種諸如AFLAS這樣的氟橡膠制成。密封件836優(yōu)選地包括一個(gè)具有一種實(shí)質(zhì)性地為J形截面結(jié)構(gòu)的部分。尤其是，密封件836包括有一總體為柱形的安裝部848，該安裝部848總體裝配在環(huán)形接觸圈834的支承部840周圍，且可包括一個(gè)側(cè)緣部849，該側(cè)緣部849總體裝配在接觸圈的安裝部838周圍。密封部還包括一個(gè)總體向內(nèi)伸展的、彈性變形的密封凸緣850，該凸緣850與安裝部838一起提供了密封件的具有一個(gè)J形截面結(jié)構(gòu)的部分。如圖26所示，環(huán)形密封凸緣850起始在一個(gè)朝向晶片25或其它工件的方向上突出在環(huán)形接觸圈的接觸部842之上。結(jié)果，當(dāng)晶片被置于與接觸圈的接觸部成導(dǎo)電接觸時(shí)，變形的密封凸緣彈性偏移成與晶片外圍區(qū)域連續(xù)密封性嚙合。
在如圖26所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，環(huán)形密封凸緣850具有一個(gè)小于環(huán)形接觸圈834的接觸部842的一個(gè)內(nèi)尺寸(即內(nèi)徑)的內(nèi)尺寸(即內(nèi)徑)。通過這種嚙合，密封凸緣850朝著接觸部842向內(nèi)與晶片徑向嚙合，由此將接觸部與電鍍裝置中的電鍍液隔離開來。當(dāng)不僅希望將晶片或其它的工件的一個(gè)外圍區(qū)域同電鍍液隔離開來，而且也希望將環(huán)形接觸圈同電鍍液隔離開來時(shí)，這種配置方式是優(yōu)選的，由此則減少了在電鍍過程中金屬在環(huán)形接觸圈上的沉積。
密封件836優(yōu)選地被可釋放地保持在環(huán)形接觸圈834上的位置上。為此，至少一個(gè)保持突起被提供在密封件和接觸圈中的一個(gè)上，而密封件和接觸圈的另一個(gè)則限定了至少一個(gè)能可釋放地保持住保持突起的凹槽。在所示實(shí)施例中，密封件836被提供有一個(gè)連續(xù)的、環(huán)形保持突起852，該環(huán)形保持突起852被配合在一個(gè)由環(huán)形接觸圈834能限定的環(huán)形凹槽854中。密封件836優(yōu)選地被形成的那種高分子或彈性體材料有助于能方便地通過將突起852配置到凹槽854中將密封件裝配到接觸圈上。
圖27示出一種實(shí)施本發(fā)明原理的環(huán)形接觸圈934，它包括一個(gè)安裝部938、一個(gè)從屬的支承部940、以及一個(gè)向內(nèi)伸展的環(huán)形接觸部942，它具有一個(gè)其結(jié)構(gòu)做成用來與一有關(guān)晶片25或其它工件的一個(gè)外圍區(qū)域成導(dǎo)電接觸的接觸表面944。該實(shí)施例不同于先前所述的實(shí)施例的地方在于相關(guān)的外圍密封件936包括一個(gè)從相關(guān)環(huán)形接觸圈朝外(而不是朝內(nèi))來嚙合工件的密封凸緣。
環(huán)形密封件934具有一個(gè)總體J形截面的結(jié)構(gòu)，且包括一個(gè)總體柱形的安裝部948、以及一個(gè)彈性變形的環(huán)形密封凸緣950，它徑向地從安裝部朝外伸展。在先前的實(shí)施例中，變形密封凸緣950起初在朝著晶片25的一個(gè)方向上伸出于接觸部942之外，這樣在當(dāng)晶片被放置成與接觸圈934的接觸部942成導(dǎo)電接觸時(shí)密封凸緣950被彈性偏移進(jìn)與晶片的外圍區(qū)域成連續(xù)嚙合。在該實(shí)施例中，密封圈950具有一個(gè)大于環(huán)形接觸部942的內(nèi)尺寸(即內(nèi)徑)的內(nèi)尺寸(即內(nèi)徑)。在該配置形式中，環(huán)形接觸部從密封凸緣徑向向內(nèi)嚙合工件。伴隨著將晶片25放置成與環(huán)形接觸部942成導(dǎo)電接觸，外圍密封件的變形密封凸緣950總體上在外圍密封件的柱形安裝部948的軸向產(chǎn)生變形。該密封件因此被保持成與晶片的外圍部成密封接觸，由此使晶片的邊緣和后表面與電鍍裝置中的電鍍液相隔離。
如在前述實(shí)施例中所示，外圍密封件936的結(jié)構(gòu)做成用于總體上可釋放地保持在環(huán)形接觸圈934之中。為此，環(huán)形密封件936包括一個(gè)連續(xù)的環(huán)形保持突起952，它被可釋放地保持在一個(gè)由環(huán)形接觸圈934所限定的連續(xù)環(huán)形凹槽954中。這種配置促進(jìn)了對(duì)密封件和接觸圈的有效裝配。
轉(zhuǎn)子觸頭連接組件說明如下。
在許多例子中常需要具有一種給定的反應(yīng)器組件20的功能來執(zhí)行眾多的電鍍處方。然而，如果工藝過程的設(shè)計(jì)者被限制在僅采用一種單個(gè)觸頭組件結(jié)構(gòu)的話，執(zhí)行這些眾多的電鍍和非電鍍處方將是困難的。此外，用在一個(gè)給定的觸頭組件結(jié)構(gòu)中的電鍍觸頭必須經(jīng)常加以檢查且有時(shí)要加以更換。這一點(diǎn)在現(xiàn)有的電鍍反應(yīng)器工具中常常難于實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榻?jīng)常涉及到許多的操作來移動(dòng)和/或檢查觸頭組件。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這一問題且已經(jīng)通過提供一種如下的機(jī)構(gòu)來解決這一問題，在這種機(jī)構(gòu)中觸頭組件85能容易地安裝到轉(zhuǎn)子組件75的其它部件上和從它們之上拆下。此外，一個(gè)給定的觸頭組件類型也可用相同的觸頭組件類型來加以替換而無(wú)需對(duì)系統(tǒng)重新標(biāo)定或調(diào)整。
為適合于在一種制造環(huán)境中運(yùn)作，這樣一種機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足幾種功能，包括1．為觸頭組件到轉(zhuǎn)子組件的其它部分提供牢固、故障保險(xiǎn)的機(jī)械連接；2．在觸頭組件的觸頭和一個(gè)電鍍功率源之間提供電氣互連。
3．在該電氣互連接口上提供一種密封來隔離開處理環(huán)境(比如濕法化學(xué)環(huán)境)；4．為凈化所要求的部件提供一條到達(dá)觸頭組件的密封通道；5．減少使用那些能被丟失、誤放置、或能以一種破壞電鍍?cè)O(shè)備的方式所使用的工具或緊固件。
圖28和29示出一種滿足前述要求的快速連接機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。為簡(jiǎn)化起見，這些圖中僅示出轉(zhuǎn)子組件75的那些需要來理解該快速連接機(jī)構(gòu)的不同方面的部分。
如圖所示，轉(zhuǎn)子組件75可包括有一個(gè)轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205和一個(gè)可拆卸觸頭組件1210。該可拆觸頭組件1210優(yōu)選地被構(gòu)造成前述多種方式中的一種。然而，圖示的實(shí)施例采用了一種如圖26所示的連續(xù)環(huán)形觸頭。
轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205優(yōu)選地為環(huán)形來與半導(dǎo)體晶片25的形狀相匹配。一對(duì)鎖定機(jī)構(gòu)1215被配置在轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205的相對(duì)兩側(cè)上。該鎖定機(jī)構(gòu)1215的每個(gè)包括一個(gè)配置為通過它的一個(gè)上部的孔1220，孔1220的尺寸能接收一個(gè)相應(yīng)的導(dǎo)電軸1225，該導(dǎo)電軸1225從可拆觸頭組件1210向下伸展。
圖28示出該可拆觸頭組件1210的詳細(xì)狀況。為將可拆觸頭組件1210固定到轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205上，操作者將導(dǎo)電軸1225與鎖定機(jī)構(gòu)1215與相應(yīng)的孔1220對(duì)齊。當(dāng)軸1225以這種方式被對(duì)齊后，操作者將可拆觸頭1210朝著轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部1205推下，這樣軸1225便嚙合住相應(yīng)的孔1220。一經(jīng)該可拆觸頭組件1210被放到轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205上之后，鎖定臂1230則繞著一鎖定臂軸1235旋轉(zhuǎn)，這樣鎖定臂1230的鎖定臂通道1240嚙合導(dǎo)電軸1235的軸部1245，而在同時(shí)則施加一個(gè)對(duì)法蘭部1247的向下壓力。該向下壓力將可拆觸頭組件1210與轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205固定在一起。此外，如在下文將更詳細(xì)解釋的那樣，這種嚙合的結(jié)果是在轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)組件1205的導(dǎo)電部和觸頭組件1210的電鍍觸頭之間列造出一條導(dǎo)電路徑。正是通過該路徑使得觸頭組件1210的電鍍觸頭被連接來從一個(gè)電鍍電源接收能量。
圖30A和30B進(jìn)一步示出鎖定機(jī)構(gòu)1215和導(dǎo)電軸1225的細(xì)節(jié)。如圖所示，每個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)組成有一個(gè)具有孔1220的鎖定體1250、一個(gè)配置用來繞一個(gè)鎖定臂支框柱1255實(shí)施轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的鎖定臂1230、以及一個(gè)被用來確保繞著一個(gè)安全鎖定臂支框柱1255作較小轉(zhuǎn)動(dòng)的安全鎖1260。鎖定體1250也可具有一個(gè)配置于其中的凈化口1270用來導(dǎo)引一個(gè)凈化流體流通過可拆觸頭組件1210的相應(yīng)孔。一個(gè)O型環(huán)被配置在導(dǎo)電軸1225的法蘭部的底部。
圖31A～31C為剖視圖，示出鎖定裝置1215的工作情形。如圖所示，鎖定臂通道1240的尺寸做成可嚙合導(dǎo)電軸1225的軸部1245。當(dāng)鎖定臂1230被轉(zhuǎn)動(dòng)來嚙合軸部1245時(shí)，鎖定臂1230的一個(gè)鼻錐部1280以凸輪方式驅(qū)動(dòng)安全鎖1260的表面1285，直至該表面與通道1290相配合。當(dāng)該鼻錐部1280和相對(duì)應(yīng)通道1290成配合關(guān)系后，鎖定臂1230被確保不產(chǎn)生無(wú)意中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)否則的話則會(huì)將可拆觸頭組件1210從它與轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部1205可靠的嚙合中釋放開來。
圖32A～32D為轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205和可拆觸頭組件1210處于一種嚙合狀態(tài)時(shí)的剖視圖。從這些剖視圖中可看到，導(dǎo)電軸1225包括一個(gè)接收一個(gè)相應(yīng)的導(dǎo)電快連銷1300的中心配置孔1295。正是通過這一嚙合從而在轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205和可拆觸頭組件1210之間建立起一條導(dǎo)電路徑。
從這些剖視圖中同樣還可看到，每個(gè)鎖定臂1230的下方內(nèi)部包括一個(gè)相應(yīng)通道1305，它的形狀被做成可嚙合軸1225的法蘭部1247。通道1305凸輪式頂住法蘭部1247的相應(yīng)表面來驅(qū)動(dòng)軸1225頂住表面1310，該表面1310反過來則與O型環(huán)1275形成一密封。
轉(zhuǎn)子觸頭驅(qū)動(dòng)描述如下。
如圖33和34所示，轉(zhuǎn)子組件75包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)配置，由此使晶片或其它工件25通過在一個(gè)第一方向上的運(yùn)動(dòng)被接收進(jìn)轉(zhuǎn)子組件中，且在其后通過一個(gè)背襯件1310在一個(gè)垂直于第一方向的方向上朝向觸頭組件的運(yùn)動(dòng)被迫使與觸頭組件電氣接觸。圖35為反應(yīng)器頭30的轉(zhuǎn)子組件75和靜止組件70的不同部件的分解圖。
如圖所示，反應(yīng)器頭30的靜止組件70包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)組件1315，它與轉(zhuǎn)子組件75的軸1360相配合。轉(zhuǎn)子組件75包括一個(gè)總體環(huán)形殼體組件，該環(huán)形殼體組件包括轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205和一個(gè)內(nèi)殼體1320。如上所述，觸頭組件被固定到轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205上。通過這種配置形式，殼體組件和觸頭組件1210一起規(guī)定了一個(gè)開口1325，工件125在一個(gè)第一方向上橫向移動(dòng)通過該開口1325用于將工件定位在轉(zhuǎn)子組件175中。轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)件1205優(yōu)選地規(guī)定了一個(gè)用于機(jī)械手臂的間隙開口以及多個(gè)工件支承1330，在當(dāng)工件被機(jī)械手臂通過開1325的運(yùn)動(dòng)被橫向移動(dòng)到轉(zhuǎn)子組件中之后，工件則被機(jī)械手臂放置到這些支承1330上。支承1330這樣便在背襯件1310嚙合工件并將其推向接觸圈之前將工件支承在觸頭組件1210和背襯件1310之間。
背襯件1310相對(duì)于觸頭組件1210的相反的運(yùn)動(dòng)則是由至少一個(gè)將背襯件朝觸頭組件偏移的彈簧和至少一個(gè)將背襯件反抗彈簧而移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件來進(jìn)行的。在圖示的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)配置包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)環(huán)1335，它與背襯件1310工作相連，且被多根彈簧所偏移，并被多個(gè)驅(qū)動(dòng)器對(duì)抗彈簧移動(dòng)。
尤其來參照?qǐng)D33，驅(qū)動(dòng)環(huán)1335被多個(gè)(3個(gè))軸1340與背襯件1310成工作相連。驅(qū)動(dòng)環(huán)反過來又被三根壓縮盤簧1345朝殼體組件偏移，盤簧1345的每一個(gè)均被保持在驅(qū)動(dòng)環(huán)和各一個(gè)保持帽1350之間。每個(gè)保持帽1350被各一根保持軸1355保持成相對(duì)于殼體組件固定。通過這種配置形式，偏置彈簧1345的動(dòng)作則將驅(qū)動(dòng)環(huán)1335在一個(gè)朝殼體的方向上推進(jìn)，由于偏置彈簧的這種作用，由此則通過軸1340的作用將背襯件1335在朝向觸頭組件1210的一個(gè)方向上推進(jìn)。
驅(qū)動(dòng)環(huán)1335包括一個(gè)內(nèi)部的、中斷的連接法蘭1365。驅(qū)動(dòng)環(huán)1335的驅(qū)動(dòng)是由靜止組件70的一個(gè)驅(qū)動(dòng)離合器1370(圖34)來實(shí)行的，該離合器1370可有選擇地被與驅(qū)動(dòng)環(huán)1335連接和脫開。驅(qū)動(dòng)離合器1370包括一對(duì)法蘭部1375，它們可通過它們之間的有限的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而與驅(qū)動(dòng)環(huán)1335的連接法蘭1365相互嚙合。通過這種配置方式，轉(zhuǎn)子組件75的驅(qū)動(dòng)環(huán)1335可與反應(yīng)器頭30靜止組件70的驅(qū)動(dòng)離合器1370連接和脫開。
重新參照?qǐng)D33和34，驅(qū)動(dòng)環(huán)1370經(jīng)由多個(gè)被安裝在靜止組件70的一個(gè)靜止的上板1381(見圖1)上的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器1380(圖中示意性畫出)可在一反抗偏置彈簧1345的方向上運(yùn)動(dòng)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1380經(jīng)各自一個(gè)線性驅(qū)動(dòng)件1385形成與驅(qū)動(dòng)離合器1370成工作連接，每個(gè)線性驅(qū)動(dòng)件1385則總體上伸穿過靜止組件70的上板1381。需要將前述的機(jī)械部件與反應(yīng)器組件20的其它部分相隔離。如果達(dá)不到這樣則會(huì)造成對(duì)處理環(huán)境(這里指一種濕法化學(xué)電鍍環(huán)境)的污染。此外，根據(jù)反應(yīng)器20中所執(zhí)行的特殊過程，前述部件也會(huì)受到處理環(huán)境不利的影響。
為實(shí)施這種隔離，配置了一種膜盒組件1390來包圍住前述部件。膜盒組件1390包括一膜盒件1395，它優(yōu)選地用聚四氟乙烯制成，具有一個(gè)固定在1400處的第一端和一個(gè)固定在1405處的第二端。這種固定方式優(yōu)選地采用圖示防液的、舌槽密封型配置。膜盒件1395的盤旋面1410在背襯板1310驅(qū)動(dòng)時(shí)撓曲。
圖34示出反應(yīng)器頭30被配置在它可接收一個(gè)工件的條件下，而圖33則示出反應(yīng)器頭30被配置在它準(zhǔn)備處理反應(yīng)器碗35中的工件的一種條件下。
從上面的描述中可以理解反應(yīng)器頭30的工作情況。將工件25裝載到轉(zhuǎn)子組件75中則是在轉(zhuǎn)子組件置于一個(gè)總體面向朝上方向情況下來進(jìn)行的，比如圖2示出的那樣處理頭則處于圖34所示的一種條件下。工件25則被橫向移動(dòng)通過由轉(zhuǎn)子組件75所規(guī)定的開口325到達(dá)工件被放置成總體高于支承330的一個(gè)空間位置上。一個(gè)機(jī)械手臂415然后被降下(而間隙開口325則提供這樣一個(gè)運(yùn)動(dòng))，由此工件則被放置于支承330之上。機(jī)械手臂415然后則可從轉(zhuǎn)子組件75內(nèi)部撤出。
工件25現(xiàn)在則被垂直地移動(dòng)到工件過去被移動(dòng)進(jìn)轉(zhuǎn)子組件中的一個(gè)第一方向上。這一運(yùn)動(dòng)由背襯件1310總體朝觸頭組件1210的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。目前優(yōu)選的做法則是讓氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器1380反抗插入在內(nèi)殼體1320和背襯件1310的彈簧板1311之間的偏置彈簧1345而動(dòng)作。這樣，驅(qū)動(dòng)器1380則被操作來允許驅(qū)動(dòng)器離合器1370和驅(qū)動(dòng)器環(huán)1335聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，從而使彈簧1345偏移并將背襯件1310壓向觸頭1210。
在該優(yōu)選形式中，由軸1340形成的驅(qū)動(dòng)環(huán)1335和背襯件1310之間的連接允許有某些“浮動(dòng)”。亦即，驅(qū)動(dòng)環(huán)和背襯件并不是相互剛性結(jié)合在一起的。這種優(yōu)選的配置形式造成通常傾向于采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器1380來以稍稍不同的多種速度移動(dòng)，這樣可確保工件被推入與觸頭組件1210的電鍍觸頭成實(shí)質(zhì)性的均勻接觸，同時(shí)也消除了工件承受過多的應(yīng)力或者對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的約束作用。
在工件25被牢牢地保持在背襯件1310和觸頭組件1210之間后，圖2所示的抬起和旋轉(zhuǎn)裝置80則轉(zhuǎn)動(dòng)反應(yīng)器頭30并將反應(yīng)器頭30降下至與反應(yīng)器碗35成工作關(guān)系，這樣工件的表面被放置成與反應(yīng)器容器中的電鍍液表面(亦即電鍍液的彎月形表面)接觸。
根據(jù)所執(zhí)行的專門電鍍過程，確保能讓積聚在工件表面上的任何氣體流出和逸出。因此，工件表面可被配置成相對(duì)于反應(yīng)器容器中的液體表面成一銳角，比如偏離水平面約2°的量級(jí)。在當(dāng)工件以相關(guān)背襯件和接觸件在處理過程中被旋轉(zhuǎn)時(shí)，上述配置方式有利于在電鍍過程中將氣體從工件表面排出。當(dāng)電流通過工件和電鍍液時(shí)，鍍液在反應(yīng)器碗35之中的循環(huán)則實(shí)施將一層金屬按照要求電鍍到工件的表面。
對(duì)背襯件1310的驅(qū)動(dòng)是按照需要由一種簡(jiǎn)單的線性運(yùn)動(dòng)來實(shí)行的，這樣有利于對(duì)工件的精密定位以及與觸頭組件1210的觸頭均勻接觸。采用一個(gè)膜盒密封配置來隔離開運(yùn)動(dòng)部件的做法進(jìn)一步增加了無(wú)電鍍過程的整體性。
本反應(yīng)器的眾多的特征有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如半導(dǎo)體晶片這樣的工件進(jìn)行高效和價(jià)格合理的電鍍。通過使用具有以大量被密封的、柔性的離散接觸區(qū)域的形式所形成的實(shí)質(zhì)為連續(xù)接觸的一種觸頭組件，則提供了一大批鍍覆觸頭，而在同時(shí)卻將所需的部件數(shù)降至最少。對(duì)背襯件310的驅(qū)動(dòng)按照需要是由一種簡(jiǎn)單的線性運(yùn)動(dòng)來實(shí)行的，這樣便利了對(duì)工件的精密定位以及與接觸圈的均勻接觸。采用一種膜盒密封配置來隔離運(yùn)動(dòng)部件的方式進(jìn)一步增加了電鍍過程的整體性。
對(duì)維護(hù)和構(gòu)造方面的改變通過采用一個(gè)可拆式觸頭組件1210能夠容易地得到實(shí)現(xiàn)。另外，維護(hù)也可以通過轉(zhuǎn)子組件75從反應(yīng)器頭的靜止組件上可拆式結(jié)構(gòu)得到方便。觸頭組件將電鍍能量十分出色地分配給工件整個(gè)表面，而優(yōu)選提供外圍密封的做法則保護(hù)觸頭免遭電鍍環(huán)境影響(比如與電鍍液接觸)，由此則可按需防止被鍍金屬沉積在電觸頭之上。周邊的密封也如希望的那樣防止了在工件外圍部上產(chǎn)生鍍覆。
無(wú)電鍍反應(yīng)器說明如下。
參照?qǐng)D36，圖中示出一個(gè)用于在諸如一個(gè)半導(dǎo)體晶片25這樣的一個(gè)微電子工件或工件上作無(wú)電鍍的反應(yīng)器組件20b。一般說來，反應(yīng)器組件20b組成有一個(gè)反應(yīng)器頭或處理頭30b和一個(gè)相應(yīng)的反應(yīng)器碗35b。這種類型的反應(yīng)器組件尤其適合實(shí)施對(duì)半導(dǎo)體晶片或類似工件的無(wú)電鍍，在其中一個(gè)預(yù)加的薄膜籽晶片層被鍍有一表面金屬層。
無(wú)電鍍反應(yīng)器碗35b是反應(yīng)器組件20b的這樣一個(gè)部分它包含有無(wú)電鍍?nèi)芤?，且它將溶液?dǎo)向被鍍工件25b的一個(gè)總體朝下面向的表面。為此，無(wú)電鍍?nèi)芤篠被加入到反應(yīng)器碗35b中。溶液S從反應(yīng)器碗35b流出，經(jīng)過碗的一堰狀的內(nèi)壁36b進(jìn)入反應(yīng)器組件20b的一下溢流通道40b。溶液S經(jīng)一個(gè)出口噴嘴41流出通道40b。該出口噴嘴41b被一管道42b連接至一個(gè)能將溶液S導(dǎo)流通過出口通路44b的一根或兩根的出口閥塊43b。一個(gè)排泄通路45b將氣體導(dǎo)到一個(gè)排泄噴嘴46b用于收集、處理和/或再循環(huán)。溶液可被從溢流通道抽取出并收集起來，典型地用于回送通過反應(yīng)器。
無(wú)電鍍?nèi)芤簭囊粋€(gè)或多個(gè)入口管道50b流出經(jīng)過一個(gè)閥塊54b并然后經(jīng)過反應(yīng)器碗35b的一底孔55b。溶液S則接觸晶片25的朝下面向的反應(yīng)過程一側(cè)。
反應(yīng)器20b的反應(yīng)器頭30b優(yōu)選地被以與圖1所示的電鍍反應(yīng)器20相同的方式建造，且組成有一個(gè)靜止組件70b和一個(gè)轉(zhuǎn)子組件75b。轉(zhuǎn)子組件75b被構(gòu)造來接收和承載晶片25或類似工件、將晶片放置在反應(yīng)器碗35b之中位于一個(gè)過程側(cè)朝下的方向上、并在處理過程中轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)工件。反應(yīng)器頭30b典型地被安裝在一個(gè)抬起/旋轉(zhuǎn)裝置80b上，該裝置80b被構(gòu)造成將反應(yīng)器頭30從一個(gè)朝上面向的配置(見圖2)旋轉(zhuǎn)至一個(gè)如圖35所示的朝下面向的配置，在朝上面向的配置中裝置80b接收被鍍的晶片，而在朝下面向的配置中被鍍晶片表面則被朝下放置于反應(yīng)器碗35b中。一個(gè)包括有一個(gè)端部執(zhí)行器的機(jī)械手臂415被典型地用來將晶片25放置在轉(zhuǎn)子組件75b上的恰當(dāng)位置且用來將已鍍的晶片從轉(zhuǎn)子組件上移開。
無(wú)電鍍反應(yīng)器20b不同于電鍍反應(yīng)器20，它并不將電能傳導(dǎo)給晶片25的表面。因此，采用了一個(gè)工件支承來替代一個(gè)電氣觸頭組件85。為此，該工件支承可被以相同于上述觸頭組件中任何一種的方式建造，所不同的僅僅是導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(亦即由鍍鉑鈦材料或和其它的導(dǎo)電金屬材料所建造的那些結(jié)構(gòu))是由一種與電鍍環(huán)境相適合的電介質(zhì)材料制成的。如上所述，這種工件保持器優(yōu)選地包括用于將諸如氮?dú)膺@樣的一種惰性氣體流提供給晶片外圍區(qū)域和背側(cè)的設(shè)旋。
尤其如圖37～41中所示的那樣，工件保持器組件2085總體可組成有數(shù)個(gè)離散部件。一個(gè)外環(huán)2095被用一種不導(dǎo)電的塑料或類似的材料所制成，且被用一種化學(xué)上與無(wú)電鍍環(huán)境相適合的材料制成。外環(huán)2095比如可由聚偏二氟乙烯組成。當(dāng)待鍍工件為一圓形半導(dǎo)體晶片時(shí)，外環(huán)2095以及工件保持器組件2085的其它部分被形成為環(huán)形部件，它們?cè)诋?dāng)被結(jié)合在一起時(shí)則組成一個(gè)有界的中央開口區(qū)2093，該中央開口區(qū)2093暴露出待鍍半導(dǎo)體晶片的表面。
外環(huán)2095被提供有一個(gè)徑向伸展的端壁95a，它形成一個(gè)環(huán)形內(nèi)表面2096，在該內(nèi)表面2096上則提供有一環(huán)形密封元件2098。密封元件被以粘接劑粘接到或者模制到或者以其它方式連接到內(nèi)表面上。如在下面將要更詳細(xì)介紹的，密封元件2098密封住半導(dǎo)體晶片25的面2025a來幫助防止反應(yīng)器碗35中的鍍覆環(huán)境滲透到待鍍晶片表面25a的背后。環(huán)形密封元件優(yōu)選地由AFLAS合成橡膠制成。
外環(huán)2095包圍一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)2100，它具有一個(gè)能提供一個(gè)內(nèi)槽2100b和一個(gè)外槽2100c的大環(huán)體部2100a。該基礎(chǔ)環(huán)優(yōu)選地由不銹鋼制成。該大環(huán)體部被連接至一個(gè)朝向內(nèi)表面2096伸展的軸環(huán)部2100d。軸環(huán)部2100d向內(nèi)彎曲至一凸緣2100e。一個(gè)保持器環(huán)2102優(yōu)選地由聚丙烯組成，它被放置在基礎(chǔ)環(huán)2100之內(nèi)。保持器環(huán)2102包括一個(gè)定中法蘭2102a、一個(gè)錐形伸展壁2102b、以及一個(gè)互相配合進(jìn)基礎(chǔ)環(huán)2100的內(nèi)槽2100b中的外肋2102c。
位于定中法蘭2102a之上、密封元件2098之下的是一個(gè)“貝氏”彈簧2104。該貝氏彈簧整個(gè)形狀是環(huán)形的且其橫截面總體為矩形，且被形成為具有一個(gè)淺的截錐體形狀。貝氏彈簧2104被保持器環(huán)2102保持在位且可被保持器環(huán)2102對(duì)著密封元件2098稍稍預(yù)加載(稍稍壓扁)。彈簧2104包括一個(gè)外環(huán)形楔2104a和一個(gè)內(nèi)環(huán)形楔2104b。彈簧2104優(yōu)選地由塑料組成。
兩個(gè)連接器軸2225被螺紋擰入工件保持組件2085上兩端徑向相對(duì)的螺紋孔2226中，且被形成基礎(chǔ)環(huán)2100之中。軸2225包括用于將軸2225緊固進(jìn)基礎(chǔ)環(huán)2100之中的工具嚙合凸肩2227。
工件支承2085優(yōu)選地包括多個(gè)用于將一種凈化氣體提供給位于密封元件2098徑向外部的晶片25的外圍區(qū)域和晶片25背側(cè)的通路。為此，如圖40和41所示，工件支承2085包括一個(gè)環(huán)形通道2137，它與一個(gè)凈化口(圖中未示出)流體相通且有效地起著一根集流管的作用。多個(gè)槽孔2139被形成在外環(huán)2095和基礎(chǔ)環(huán)2100之間的間隙區(qū)域中來為環(huán)形通道2137和靠近晶片25的外圍邊緣區(qū)域的區(qū)域2141間提供流體通路。密封件2098與凈化氣體流一起幫助在電鍍環(huán)境和晶片25的外圍區(qū)域和背側(cè)間形成一個(gè)屏障。凈化氣體的進(jìn)一步分配是通過一個(gè)形成在保持器環(huán)2102外部和基礎(chǔ)環(huán)2100間的環(huán)形通道2143來實(shí)行的。
在將晶片25裝載到工件保持器組件2085之中的過程中，晶片25在Y1方向朝上行進(jìn)至圖40所示的位置。晶片被錐形壁2102b徑向引導(dǎo)或定中到其在圖40所示的位置上。在圖40所示位置，晶片25嚙合住彈簧2104的內(nèi)環(huán)形楔2104b。通過如上所述的一個(gè)背襯件310的動(dòng)作，晶片被朝上壓，其作用使彈簧2104一彎曲進(jìn)入圖41所示的位置。
如圖41所示，彈簧2104的彎曲或壓扁引起晶片25被部分接收進(jìn)楔2104b中，且使凸緣2100e被接收進(jìn)外楔2104e中。晶片面25a被壓向密封元件2098，該密封元件2098反過來又被外環(huán)2095的環(huán)形內(nèi)表面2096保持在位。當(dāng)背襯件310被釋放時(shí)，彈簧2104在其自身的彈性性能影響下將回復(fù)到其如圖40所示的構(gòu)造形式并部分地將晶片25在Y2方向上推進(jìn)。由于圖40所示的位置缺少由背襯件310所施加的力，晶片25受被支承在回程背襯件310上的重力作用將沿Y2方向繼續(xù)前進(jìn)。
在圖42和43的附圖標(biāo)記2085b示出一個(gè)工作保持器的另一實(shí)施例。如圖所示，工件支承2085b完全類似于圖37～41的工件支承2085。然而有三點(diǎn)主要的不同。第一，在本實(shí)施例中沒有使用一個(gè)分開的密封元件2098。卻是外環(huán)2095b包括一個(gè)環(huán)形延伸2146，它終止在嚙合晶片25的表面25a的一個(gè)上翹凸緣2149處。第二，當(dāng)背襯件310被與晶片25脫開時(shí)，上翹凸緣2149通過在箭頭X方向上提供一個(gè)偏移力而來幫助將晶片25從晶片保持器2085b移開。結(jié)果，在本實(shí)施例中沒有采用貝氏彈簧件2104。最后，一個(gè)環(huán)形凸緣2151按提供在保持器環(huán)2102b上用作為一個(gè)限定件，它設(shè)定了將晶片25移動(dòng)進(jìn)入與晶片保持器2085b嚙合的限度。
與晶片保持器2085相同，圖42和43中所示的實(shí)施例也包括多個(gè)用于提供一種凈化氣體的多個(gè)氣流通道。由于晶片保持器2085和晶片保持器2085b之間有著實(shí)質(zhì)性的相似，因此在晶片保持器2085b的實(shí)施例中對(duì)相似結(jié)構(gòu)標(biāo)以相似的附圖標(biāo)記。
供給觸頭組件和保持器組件的凈化氣源介紹如下。
當(dāng)上述的觸頭組件或工件保持器中的任一個(gè)包括一個(gè)提供諸如象氮?dú)饽菢拥囊环N凈化氣體的流體交通網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它必須被從一個(gè)觸頭組件或工件保持器之外的一個(gè)氣源所提供。圖44～46示出這樣一種氣體交通網(wǎng)絡(luò)可被提供有一種凈化氣體的方式。
參照?qǐng)D44和45，轉(zhuǎn)子組件75可被提供有一個(gè)流體交通通道或管道710，它具有一個(gè)接收凈化氣體并將其導(dǎo)至一個(gè)或多個(gè)凈化口725的入口720，凈化口725被配置在靠近工件保持器或觸頭組件外圍區(qū)域的地方，圖中組件表示為85a。在所示實(shí)施例中，一根管道710被用于這種流體交通。管道710穿過驅(qū)動(dòng)軸360的中空的中心并然后從接近工件保持器或觸頭組件的驅(qū)動(dòng)軸360的區(qū)域前進(jìn)至至少一個(gè)凈化口725(圖示實(shí)施例中使用了兩個(gè)凈化口)。在替代方案中，圖中用管道710所代表的流體交通路徑可包括一個(gè)或多個(gè)作為空心區(qū)域形成在轉(zhuǎn)子組件75的剛體部中的通道。例如，如上所述，凈化氣體可直接通過驅(qū)動(dòng)軸360的一個(gè)中空區(qū)域來加以提供，而不是經(jīng)一根中間管道來提供。根據(jù)轉(zhuǎn)子組件75的專門執(zhí)行方式，凈化氣體的交通然后可經(jīng)一根相應(yīng)管道或經(jīng)一根形成在一個(gè)跨越在之間的實(shí)質(zhì)性剛體件中的中空通道行進(jìn)至凈化口。
圖46示出凈化氣體從凈化口725流通至相應(yīng)工件保持器或觸頭組件的被隔離區(qū)域的交通情況。如圖示，凈化口725開向一根被配置通過轉(zhuǎn)子組件75的一個(gè)外殼體的凈化通路735。凈化通路735開向工件保持器或觸頭組件的一個(gè)入口740(這些入口也被示出于上述工件保持器或觸頭組件的各實(shí)施例中)。凈化氣體以上述的方式流經(jīng)各別的保持器或觸頭組件。
集成鍍覆工具說明如下。
圖47～49為集成處理工具的頂視圖，圖中以數(shù)字1450、1455和1500總體表示，它們可組合無(wú)電鍍反應(yīng)器和電鍍反應(yīng)器作為用于諸如一種半導(dǎo)體晶片那樣的一種微電子工件鍍覆的組合形式。處理工具1450和1455每個(gè)均基于美國(guó)Montana州Kalispell市的Semitool公司所研制的工具平臺(tái)。工具450的處理工具平臺(tái)是以商標(biāo)LT-210TM被出售的，工具1455的處理工具平臺(tái)是以商標(biāo)LT-210CTM被出售的，而處理工具1500則是以商標(biāo)EQUINOXTM被出售的。工具1450、1455的主要區(qū)別是在它們每個(gè)所要求的腳印上。工具1450所基于的平臺(tái)則具有比工具1455所基于的平臺(tái)更小的腳印。此外，工具1450所基于的平臺(tái)被做成模塊化且可被容易地?cái)U(kuò)展。處理工具1450、1455和1500的每一個(gè)均是計(jì)算機(jī)可編程的用來執(zhí)行用戶輸入的處理處方。
處理工具1450、1455和1500的每一個(gè)均包括一個(gè)輸入/輸出部1460、一個(gè)處理部1465、以及一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手1470。用于工具1450、1455的機(jī)械手1470沿一根線性軌道移動(dòng)。用于工具1500的機(jī)械手1470則被裝于中央且轉(zhuǎn)動(dòng)來接近輸入/輸出部1460和處理部1465。每個(gè)輸入/輸出部1460用于將多個(gè)如半導(dǎo)體晶體那樣的工件保持在一個(gè)或多個(gè)工件夾中。處理部1465包括多個(gè)用于執(zhí)行在半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行的一個(gè)或多個(gè)制造過程的處理站1475。機(jī)械手1470被用來將單個(gè)的晶片從位于輸入/輸出部1460的工件夾中傳遞至處理站1475，也將它們?cè)谔幚碚?475間傳遞。
處理站1475的一個(gè)或多個(gè)可被構(gòu)造成本文前述的無(wú)電鍍反應(yīng)器1475a，而處理站1475的一個(gè)或多個(gè)則可被構(gòu)造成如前述電鍍反應(yīng)器那樣的電鍍組件1475b。例如，處理工具1450和1455的每一個(gè)可包括三個(gè)無(wú)電鍍反應(yīng)器、三個(gè)電鍍反應(yīng)器以及一個(gè)或多個(gè)預(yù)濕/漂洗站或其它處理容器。預(yù)濕/漂洗站優(yōu)選地為Semitool公司的一種類型的產(chǎn)品。現(xiàn)在我們將認(rèn)識(shí)到，可以有很多不同的處理站結(jié)構(gòu)形式被用于各處理工具450、455和500的每一個(gè)中來執(zhí)行無(wú)電鍍的和電鍍的過程。因此，前述的結(jié)構(gòu)形式僅僅是示例性地介紹了可被使用的一些變化形式。
下面說明采用無(wú)電鍍和電鍍的鍍覆方法。
根據(jù)本發(fā)明的一種方法，諸如半導(dǎo)體晶片這樣的首先已被處理來在其上面施加有一個(gè)籽層的工件是被進(jìn)行無(wú)電鍍之后再進(jìn)行電鍍的。這一方法示意性地在圖50中加以描述。
一個(gè)阻擋層首先被鍍覆到(步驟1)一個(gè)工件的一個(gè)表面上的特征上。阻擋層可采用物理汽相沉積或化學(xué)汽相沉積法來鍍覆。一個(gè)籽層然后被鍍覆到(步驟2)該阻擋層上。該籽層優(yōu)選地為用一種物理汽相沉積或化學(xué)汽相沉積過程所鍍覆的一種銅籽層。在該籽層被鍍覆之后，工件可被放入一個(gè)如下所述的無(wú)電鍍反應(yīng)器中。一個(gè)無(wú)電鍍槽被提供在該反應(yīng)器中且工件被暴露給鍍槽來在工件上鍍上一個(gè)導(dǎo)電層、優(yōu)選地為銅層(步驟3)。該導(dǎo)電層被作為覆蓋層被施加到使得小的以及高縱橫比的通路和溝道被填滿的程度，但并不施加到使大的通路和溝道完全被填滿的程度。通過將無(wú)電鍍過程終止于這一點(diǎn)上的做法，則可在總體過程中獲得一個(gè)較短的時(shí)間周期。面上具有無(wú)電鍍生成的導(dǎo)電層的工件然后被從無(wú)電鍍反應(yīng)器中移出并被傳遞到一個(gè)電鍍反應(yīng)器中，在其中另一個(gè)導(dǎo)電層、優(yōu)選地為銅層則被鍍覆到該無(wú)電鍍形成的導(dǎo)電層上(步驟4)。電鍍過程具有一較高的沉積率且具有合適的填充保形性來充填那些較大的通路和溝道。
無(wú)電鍍處方可以是一種已有的處方，比如象披露于V.M.Dubin等人文章中的本申請(qǐng)的發(fā)明背景部分的處方，或者如在美國(guó)專利5,500,315；5,310,580；5,389,496；或5,139,818中所述的處方，所有這些均結(jié)合在本文中加以參考。另外，前述的處理程序也可在圖47～49中所示工具的任一種中加以執(zhí)行。
在不偏離本發(fā)明的基本教義條件下對(duì)上述系統(tǒng)可做出許多修改。盡管已參照一個(gè)或多個(gè)專門實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了十分詳細(xì)的敘述，熟知本技術(shù)的人們?nèi)詫⒄J(rèn)識(shí)到，在不偏離如所附權(quán)利要求中所提出的本發(fā)明的范圍和精神的條件下仍可對(duì)本發(fā)明作出修改。
權(quán)利要求
1．一種用于將一種金屬鍍覆到一個(gè)工件的一個(gè)表面上的反應(yīng)器，包括一個(gè)反應(yīng)器碗，它包括一種配置在其中的電鍍液；一個(gè)配置在該反應(yīng)器碗中與該電鍍液相接觸的陽(yáng)極；一個(gè)位于反應(yīng)器碗中與陽(yáng)極相隔一間距的觸頭組件，該觸頭組件包括多個(gè)配置用來與工件表面的一個(gè)外圍邊緣相接觸的觸頭，該多個(gè)觸頭在當(dāng)工件被帶入與其成嚙合時(shí)執(zhí)行一種對(duì)工件表面的擦抹動(dòng)作，一個(gè)屏障，它被配置在多個(gè)觸頭的內(nèi)部并包括有一個(gè)配置用來嚙合工件表面以有效地將多個(gè)觸頭與電鍍液隔離開的件。
2．如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于多個(gè)觸頭具有離散撓曲件的形式。
3．如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于多個(gè)觸頭具有一種貝氏環(huán)觸頭的形式。
4．如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器且還包括有一條配置在觸頭組件中用于將一種凈化氣體提供給多個(gè)觸頭和工件外圍邊緣的氣流通路。
5．如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于該凈化氣體幫助實(shí)行該屏障。
6．如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于觸頭組件包括一個(gè)由一種電介質(zhì)材料制成的外部體件；一個(gè)幫助支承多個(gè)觸頭的觸頭支承件，該觸頭支承件被徑向配置在外部體件內(nèi)部且由一種導(dǎo)電材料組成。
7．如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于觸頭支承件和多個(gè)觸頭由鍍鉑鈦材料組成。
8．如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于多個(gè)觸頭具有離散撓曲件的形式，撓曲件的每一個(gè)均被配置在一個(gè)被限定在觸頭支承件和外部體件之間的相應(yīng)的撓曲件通道中。
9．如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器且還包括有一個(gè)楔形件，它被配置用來與離散撓曲件一起嚙合觸頭支承件中的一個(gè)相應(yīng)槽，由此來將離散撓曲件與觸頭支承件相固定。
10．如權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，其特征在于楔形件的至少一部分在當(dāng)工件被帶入與觸頭組件嚙合時(shí)幫助增強(qiáng)撓性觸頭的彎曲。
11．如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于多個(gè)觸頭具有一種貝氏環(huán)觸頭的形式，該貝氏環(huán)觸頭具有一個(gè)配置在一個(gè)位于觸頭支承件的一內(nèi)表面上的楔中的公共部。
12．如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器且還包括有一個(gè)徑向配置在觸頭支承件內(nèi)部的工件導(dǎo)入件。
13．如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于屏障包括一個(gè)與外部體件形成一體且被配置來嚙合工件表面的凸緣。
14．如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于屏障包括一個(gè)被外部體件所支承的彈性體密封件，該彈性體密封件嚙合工件表面。
15．如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于觸頭組件采用至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)被連接到反應(yīng)器上。
16．如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器且還包括有一個(gè)包括觸頭組件的處理頭，該處理頭包括一個(gè)轉(zhuǎn)子部和一個(gè)定子部，該轉(zhuǎn)子部包括觸頭組件。
17．如權(quán)利要求16所述的反應(yīng)器，其特征在于觸頭組件被至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)可拆地連接到轉(zhuǎn)子部上。
18．如權(quán)利要求16所述的反應(yīng)器且還包括有一個(gè)背襯件和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該背襯件和觸頭組件被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在一種工件裝載狀態(tài)和一種工件處理狀態(tài)之間相互相對(duì)地移動(dòng)，工件在工件處理狀態(tài)被背襯件推向觸頭組件的多個(gè)觸頭。
19．如權(quán)利要求18所述的反應(yīng)器，其特征在于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被一個(gè)膜盒件完全包圍。
20．一種用于鍍覆一個(gè)工件的集成工具，包括一個(gè)采用一種無(wú)電鍍過程來鍍覆工件的第一處理室；一個(gè)采用一種電鍍過程來鍍覆工件的第二處理室；一個(gè)機(jī)械手傳遞機(jī)構(gòu)，它被通過計(jì)算機(jī)編程來將一工件傳送到對(duì)其作無(wú)電鍍的第一處理室，且在其后的操作中將該工件傳送到對(duì)其作電鍍的第二處理室。
21．如權(quán)利要求20所述的集成工具，其特征在于該第二處理室包括一個(gè)反應(yīng)器碗，它包括一種配置在其中的電鍍液；一個(gè)配置在反應(yīng)器碗中與該電鍍液接觸的陽(yáng)極；一個(gè)位于反應(yīng)器碗中與該陽(yáng)極相隔一間距的觸頭組件，該觸頭組件包括多個(gè)配置用來接觸工件表面的一個(gè)外圍邊緣的觸頭，該多個(gè)觸頭在當(dāng)工件被帶入與其嚙合時(shí)對(duì)工件表面執(zhí)行一種擦抹動(dòng)作，一個(gè)徑向配置在觸頭內(nèi)部且包括一個(gè)配置用來嚙合工件表面來有效地將多個(gè)觸頭與電鍍液相隔離的屏障。
22．如權(quán)利要求21所述的集成工具，其特征在于多個(gè)觸頭具有離散撓曲件的形式。
23．如權(quán)利要求21所述的集成工具，其特征在于多個(gè)觸頭具有一種貝氏環(huán)觸頭的形式。
24．如權(quán)利要求21所述的集成工具且還包括有一個(gè)配置在觸頭組件中用于將一種凈化氣體提供給多個(gè)觸頭和工件外圍邊緣的氣流通路。
25．如權(quán)利要求24所述的集成工具，其特征在于該凈化氣體幫助實(shí)行該屏障。
26．一種用于將一種金屬采用無(wú)電鍍方式鍍覆到一工件的一個(gè)表面上去的反應(yīng)器包括一個(gè)反應(yīng)器碗，它包括一種配置在其中的無(wú)電鍍?nèi)芤?；一個(gè)位于該反應(yīng)器碗中的工件保持器組件，該工件保持器組件包括一個(gè)配置用來接觸工件表面的一個(gè)外圍邊緣的工件支承件，以及一個(gè)配置在工件支承件內(nèi)部且包括一個(gè)配置來嚙合工件表面來有效地將工件外圍邊緣同無(wú)電鍍?nèi)芤焊綦x開的件的屏障。
27．如權(quán)利要求26所述的反應(yīng)器，其特征在于上述工件支承件為離散的彎曲件的形式。
28．如權(quán)利要求26所述的反應(yīng)器，其特征在于工件支承件具有一種貝氏環(huán)的形式。
29．如權(quán)利要求26所述的反應(yīng)器，其特征在于它還包括有一條配置在工件支承組件中用來將一種凈化氣體提供給工件外圍邊緣的氣流路徑。
30．如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于凈化氣體幫助實(shí)行該屏障。
31．如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于工件支承組件包括一個(gè)由一種電介質(zhì)材料組成的外部體件；一個(gè)幫助工件支承件支承的環(huán)形支承件，該環(huán)形支承件被徑向配置在外部體件內(nèi)部且由一種電介質(zhì)材料所形成。
32．如權(quán)利要求31所述的反應(yīng)器，其特征在于晶片支承件具有離散撓曲件的形式，這些離散撓曲件的每一個(gè)均被配置在一個(gè)被限定在環(huán)形支承件和外部體件之間的相應(yīng)的撓曲件通道中。
33．如權(quán)利要求31所述的反應(yīng)器，其特征在于晶片支承件具有一種貝氏環(huán)觸頭的形式，該貝氏環(huán)觸頭具有一個(gè)配置在位于環(huán)形支承件的一個(gè)內(nèi)表面上的楔中的公共部。
34．如權(quán)利要求31所述的反應(yīng)器，其特征在于屏障包括一個(gè)與外部體件形成為整體的且配置用來嚙合工件表面的凸緣。
35．如權(quán)利要求31所述的反應(yīng)器，其特征在于屏障包括一個(gè)被外部體件所支承的彈性體密封件，該彈性體密封件嚙合工件的表面。
36．如權(quán)利要求26所述的反應(yīng)器，其特征在于工件支承組件采用至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)被連接到反應(yīng)器上。
37．如權(quán)利要求26所述的反應(yīng)器且還包括有一個(gè)包括工件支承組件的處理頭，該處理頭包括一個(gè)靜子部和一個(gè)轉(zhuǎn)子部，該轉(zhuǎn)子部包括工件支承組件。
38．如權(quán)利要求37所述的反應(yīng)器，其特征在于觸頭組件被至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)可拆地連接到轉(zhuǎn)子部上。
39．如權(quán)利要求37所述的反應(yīng)器且還包括有一個(gè)背襯件和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該背襯件和觸頭組件被該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在一種工件裝載狀態(tài)和一種工件處理狀態(tài)之間相互相對(duì)地移動(dòng)，工件在工件處理狀態(tài)時(shí)被該背襯件推向觸頭組件的多個(gè)觸頭。
40．如權(quán)利要求39所述的反應(yīng)器，其特征在于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被一個(gè)膜盒件完全包圍。
41．一種用在一個(gè)用于鍍覆一工件的反應(yīng)器中的裝置，該裝置包括一個(gè)觸頭組件；一個(gè)用來將觸頭組件可釋放地連接到反應(yīng)器的鎖定組件。
42．一種用在一個(gè)用于鍍覆一工件的反應(yīng)器中的裝置，該裝置包括一個(gè)工件支承組件；一個(gè)用來將工件支承組件可釋放地連接到反應(yīng)器的鎖定組件。
全文摘要
提出了一種用于將一種金屬鍍覆到一個(gè)工件(25)的一個(gè)表面上的反應(yīng)器(20)。該反應(yīng)器(20)包括一個(gè)其中配置有一種電鍍液的反應(yīng)器碗(35)和一個(gè)配置在反應(yīng)器碗中與電鍍液接觸的陽(yáng)極(55)。一個(gè)觸頭組件(85)位于反應(yīng)器碗(35)中與陽(yáng)極(55)間隔一距離。該觸頭組件包括多個(gè)配置用來接觸工件表面的一個(gè)外圍邊緣來將電鍍能量提供給工件的觸頭(圖中未示出)。這種可以具有一種貝氏環(huán)或離散撓曲件形式的多個(gè)觸頭在當(dāng)工件被帶入與其接觸時(shí)對(duì)工件表面實(shí)施擦抹動(dòng)作。觸頭組件還包括一個(gè)配置在多個(gè)觸頭內(nèi)部的屏障(圖中未示出)。
文檔編號(hào)A61K35/12GK1316023SQ99810344
公開日2001年10月3日 申請(qǐng)日期1999年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月10日
發(fā)明者丹尼爾·J·伍德魯夫, 凱爾·M·漢森, 托馬斯·H·奧伯利特訥, 陳林林, 約翰·M·佩德森, 弗拉迪米爾·齊拉 申請(qǐng)人:塞米用具公司