DE102007022016B3

DE102007022016B3 - Galvanizing assembly holds flat wafers or other substrate by Bernoulli chuck during treatment

Info

Publication number: DE102007022016B3
Application number: DE102007022016A
Authority: DE
Inventors: Egon Dipl.-Ing. Ramgraber
Original assignee: RAMGRABER GmbH
Current assignee: RAMGRABER GmbH
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-05-09

Abstract

A galvanizing assembly for flat wafers or substrates consists of a container (14) for an electrolytic bath (16) with a first electrical potential (26) with anode (28). The assembly further has a Bernoulli-Chuck (18) with a Bernoulli plate (20) that sucks and retains the upper surface (22) of the wafer (12). The Bernoulli plate is located above the bath liquid surface while the chuck moves over the container while the wafer is in contact with the liquid and galvanized. The cathode is located beneath the Bernoulli plate in the bath.

Description

Die Erfindung betrifft eine Galvanisierungsvorrichtung für flache, insbesondere scheibenförmige Gegenstände wie Wafer oder Substrate gemäß Anspruch 1.The The invention relates to a galvanizing device for flat, especially disk-shaped objects like Wafers or substrates according to claim 1.

Aus der WO 2006/065580 A2 ist eine Galvanisierungsvorrichtung für Wafer bekannt, die eine Halteplatte aufweist, auf der ein Wafer durch ein Vakuum fixiert werden kann. Zum Erzeugen des Vakuums sind in der Halteplatte Vakuumports vorgesehen. Der auf der Halteplatte von oben aufliegende Wafer wird über die Vakuumports angesaugt und dadurch auf der Platte liegend fixiert. Die Anode der Galvanisierungsvorrichtung ist an einem Prozesskopf fixiert. Während des Galvanisierungsprozesses wird die Halteplatte mit dem Wafer unter dem Prozesskopf mit der Anode in eine horizontale Richtung verfahren bei nahezu gleichbleibendem Abstand zwischen Wafer und Anode. Bei dieser Vorrichtung ist die systembedingte Apparatur zum Verfahren der Halteplatte mit dem Wafer technisch recht aufwendig.From the WO 2006/065580 A2 For example, a wafer electroplating apparatus is known which has a holding plate on which a wafer can be fixed by a vacuum. To generate the vacuum vacuum ports are provided in the holding plate. The wafer resting on the holding plate from above is sucked in via the vacuum ports and thereby fixed on the plate. The anode of the plating apparatus is fixed to a process head. During the plating process, the holding plate with the wafer under the process head with the anode is moved in a horizontal direction with an almost constant distance between the wafer and the anode. In this device, the system-related apparatus for moving the holding plate with the wafer is technically quite expensive.

Die WO 2005/042804 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung eines Werkstücks, insbesondere zum Galvanisieren. Um die Materialabscheidung und –ablagerung auf dem Werkstück zu verbessern, wird vorgeschlagen, den Flüssigkeitsfluss und die Verteilung des elektrischen Felds in der Flüssigkeit zu verbessern, insbesondere durch Aufrühren oder Schütteln der Flüssigkeit. Bei einer in der WO 2005/042804 A2 beschriebenen Ausführungsform der Galvanisierungsvorrichtung werden zu galvanisierende Werkstücke wie Wafer auf einem Basisteil gelagert, das einen Bernoulli end effector zum Fixieren des Wafers aufweist. Zum Galvanisieren wird das Basisteil von einer horizontalen in eine vertikale Position geklappt, um den Wafer in eine spezielle Werkstückhalterung zu laden, die wiederum in einer weiteren Halterung gelagert ist. Während des Galvanisierens wird der Wafer von der speziellen Werkstückhalterung gehalten. Insbesondere der Umladevorgang für den Wafer vom Basisteil in die spezielle Werkstückhalterung erfordert jedoch einen hohen apparativen Aufwand.The WO 2005/042804 A2 describes a device for liquid treatment of a workpiece, in particular for electroplating. In order to improve the material deposition and deposition on the workpiece, it is proposed to improve the liquid flow and the distribution of the electric field in the liquid, in particular by stirring or shaking the liquid. At one in the WO 2005/042804 A2 described embodiment of the electroplating apparatus to be electroplated workpieces such as wafers are mounted on a base member having a Bernoulli end effector for fixing the wafer. For electroplating, the base part is folded from a horizontal to a vertical position in order to load the wafer into a special workpiece holder, which in turn is mounted in a further holder. During plating, the wafer is held by the special workpiece holder. However, in particular the reloading process for the wafer from the base part into the special workpiece holder requires a high expenditure on equipment.

Aus der EP 1 202 326 B1 ist eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung von scheibenförmigen Gegenständen wie Wafern bekannt. Diese Schrift offenbart als Haltemittel für einen Wafer einen sogenannten Bernoulli-Chuck, also einen auf dem Bernoulli-Prinzip basierenden Träger. In einer in dieser Schrift beschriebenen und in 4 gezeigten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Bad zur Flüssigkeitsbehandlung eines Wafers auf, das unterhalb eines Trägers für einen Wafer angeordnet ist und das auf und ab bewegt werden kann, um die Unterseite des Wafers in das Bad eintauchen zu können. Der Wafer wird über an einem am Träger angebrachten Ring vorgesehene Stifte mit Kerben gehalten. Der derart gehaltene Wafer wird soweit in das Bad eingetaucht, bis der Flüssigkeitsspiegel den Ring benetzt. Damit ist die Unterseite des Wafers vollständig und der umfangsseitige Waferrand vollständig benetzt. Mit einem innerhalb des Trägers montierten Vakuumgreifers wird der Wafer nach der Behandlung nach unten bewegt. Durch Rotation des Greifers können eventuell auf dem Wafer verbleibende Flüssigkeitsreste abgeschleudert werden. Ein derartiger Träger mit dem integrierten beweglichen Vakuumgreifer ist allerdings technisch recht aufwendig. Außerdem ist die Halterung mit den gekerbten Stiften insbesondere für eine Materialabscheidung im Randbereich des gehaltenen Wafers nicht optimal.From the EP 1 202 326 B1 For example, a device for liquid treatment of disc-shaped objects such as wafers is known. This document discloses as a holding means for a wafer a so-called Bernoulli-Chuck, so based on the Bernoulli principle carrier. In one described in this document and in 4 In the embodiment shown, the device comprises a bath for liquid treatment of a wafer which is arranged below a support for a wafer and which can be moved up and down in order to be able to immerse the underside of the wafer in the bath. The wafer is held by notches provided on a ring attached to the carrier. The wafer thus held is so far immersed in the bath until the liquid level wets the ring. Thus, the bottom of the wafer is completely wetted and the peripheral wafer edge completely. With a vacuum gripper mounted inside the carrier, the wafer is moved down after treatment. By rotation of the gripper possibly remaining liquid residues on the wafer can be thrown off. However, such a carrier with the integrated movable vacuum gripper is technically quite expensive. In addition, the holder with the notched pins, in particular for a material deposition in the edge region of the held wafer is not optimal.

Aus der US 4,165,252 ist ein Verfahren zum chemischen Behandlen einer einzelnen Seite eines Werkstücks bekannt, wie zum Ätzen oder Anodisieren eines Halbleiterwafers. Die zu behandelnde Seite des Werkstücks liegt hierzu auf einem flachen Tisch mit einer zentralen Öffnung auf, durch die eine Flüssigkeit zur chemischen Behandlung austritt und zwischen der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks und der Tischoberfläche fließt.From the US 4,165,252 For example, a method of chemically treating a single side of a workpiece, such as etching or anodizing a semiconductor wafer, is known. For this purpose, the side of the workpiece to be treated rests on a flat table with a central opening through which a liquid for chemical treatment exits and flows between the surface of the workpiece to be treated and the surface of the table.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Galvanisierungsvorrichtung für flache, insbesondere scheibenförmige Gegenstände vorzuschlagen, die vor allem einen geringeren apparativen Aufwand als die eingangs geschilderten Lösungen erfordert.task It is therefore an object of the present invention to provide an improved galvanizing apparatus for flat, in particular disk-shaped objects suggest, above all, a lower equipment cost than the solutions described above requires.

Diese Aufgabe wird durch eine Galvanisierungsvorrichtung für flache, insbesondere scheibenförmige Gegenstände mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Task is performed by a galvanizing device for flat, in particular disk-shaped objects solved with the features of claim 1. Further embodiments The invention will become apparent from the dependent claims.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, einen flachen Gegenstand wie einen Wafer oder ein Substrat, der mittels Galvanisierung in einem Elektrolytbad beschichtet werden soll, mit einem sogenannten Bernoulli-Chuck an seiner Oberseite, d. h. der dem Elektrolytbad abgewandten Seite zu halten und mit seiner Unterseite von oben in das Elektrolytbad zumindest teilweise derart einzutauchen, dass die Unterseite sich nahezu vollständig im Elektrolytbad befindet und Material durch die Galvanisierung auf ihr abgeschieden werden kann. Der gehaltene Gegenstand kann auch derart weit in das Elektrolytbad eingetaucht werden, dass nicht nur seine Unterseite, sondern auch teilweise seine Oberseite vor allem in den Randbereichen von Elektrolyt benetzt ist und damit mit der Galvanisierung beschichtet werden kann.One essential idea of the invention is a flat Object such as a wafer or substrate by means of electroplating to be coated in an electrolyte bath, with a so-called Bernoulli-Chuck on his top, d. H. the electrolyte bath to keep away from the side and with its bottom from the top in immerse the electrolyte bath at least partially so that the bottom is almost completely in the electrolyte bath and material are deposited on it by the galvanization can. The held object can also be so far into the electrolyte bath be immersed in that not only its bottom, but also partly its top especially in the margins of electrolyte is wetted and thus can be coated with the galvanization.

Die Verwendung eines Bernoulli-Chucks gemäß der Erfindung besitzt den Vorteil, dass flache Gegenstände, insbesondere scheibenförmige Gegenstände wie Wafer, Substrate und ähnliches kontakt- bzw. berührungslos gehalten werden können. Dadurch ist kein Bereich der Oberfläche des gehaltenen Gegenstands durch Halterungen wie beispielsweise gekerbte Stifte bei der Vorrichtung aus der EP 1 202 326 B1 oder dergleichen verdeckt. Prinzipiell sind dadurch alle Bereiche der Oberfläche des gehaltenen flachen Gegenstands für die Galvanisierung, insbesondere die Randbereiche des Gegenstands für eine Materialabscheidung im Elektrolytbad zugänglich. Nebenbei bemerkt werden keine speziellen Haltevorrichtungen wie Stifte oder Ringe mehr zum Fixieren des Gegenstands benötigt.The use of a Bernoulli chuck according to the invention has the advantage that flat objects, in particular disc-shaped Ge objects such as wafers, substrates and the like can be kept in contact or contactless. As a result, no area of the surface of the held object is blocked by retainers such as notched pins in the device EP 1 202 326 B1 or the like hidden. In principle, all areas of the surface of the held flat article for the galvanization, in particular the edge regions of the article for a material deposition in the electrolyte bath are accessible. Incidentally, no special holding devices such as pins or rings are required for fixing the article.

Die Handhabung und Halterung des flachen Gegenstands an seiner Oberseite mit ein und derselben Vorrichtung, nämlich dem Bernoulli-Chuck besitzt zudem den Vorteil, dass flache Gegenstände nicht in spezielle Haltevorrichtungen umgeladen werden müssen, wie es beispielsweise bei der aus der WO 2005/042804 A2 bekannten Vorrichtung erfolgt. Damit kann der Durchsatz in einer Bearbeitungslinie für flache Gegenstände wie einer Wafer-Prozesslinie wesentlich erhöht werden.The handling and mounting of the flat object at its top with one and the same device, namely the Bernoulli-Chuck also has the advantage that flat objects do not need to be reloaded in special fixtures, as for example in the from WO 2005/042804 A2 known device takes place. Thus, the throughput in a flat-object processing line such as a wafer process line can be significantly increased.

Zudem wird im Unterschied zur aus der WO 2006/065580 A2 bekannten Galvanisierungsvorrichtung bei der Erfindung keine aufwendige Verfahreinrichtung für einen Wafer unter der Anode benötigt, wodurch die Erfindung einen technisch wesentlich einfacheren Aufbau einer Galvanisierungsvorrichtung ermöglicht und damit auch kostengünstiger implementiert werden kann.In addition, unlike from the WO 2006/065580 A2 known electroplating device in the invention requires no complicated traversing device for a wafer under the anode, whereby the invention enables a technically much simpler construction of a galvanization and thus can be implemented more cost-effectively.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Bernoulli-Chuck bei der Galvanisierung besteht ferner darin, dass aufgrund des mit hoher Geschwindigkeit über die angesaugte Seite des Bearbeitungsobjekts strömenden Gasstroms unerwünschte Anhäufungen von abgeschiedenen Material beispielsweise an den Kanten eines Wafers verringert, wenn nicht gar ganz vermieden werden können. Dadurch kann eine gleichmäßigere Materialabscheidung auch im kritischen Randbereich eines flachen Gegenstands erreicht werden.One Another advantage of using a Bernoulli chuck during galvanization It is also because of the high speed over the sucked side of the object to be processed flowing gas stream unwanted clusters of deposited material, for example, at the edges of a wafer reduced, if not completely avoided. Thereby can be a more even material deposition reached even in the critical edge region of a flat object become.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist nun eine Galvanisierungsvorrichtung für flache, insbesondere scheibenförmige Gegenstände vorgesehen, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

– einen Behälter für ein Elektrolytbad, in dem eine an ein erstes elektrisches Potenzial angeschlossene Anode angeordnet ist,
– einen Bernoulli-Chuck, der eine Bernoulliplatte zum Ansaugen und Halten der Oberseite eines flachen Gegenstands aufweist,
– wobei die Bernoulliplatte über der Oberfläche des im Behälter befindlichen Elektrolytbads derart angeordnet ist, dass die Saugseite der Bernoulliplatte gegenüber der Oberfläche des Elektrolytbads liegt,
– wobei der Bernoulli-Chuck derart über dem Behälter verfahren werden kann, dass der von der Bernoulliplatte angesaugte und gehaltene flache Gegenstand zum Galvanisieren zumindest teilweise mit seiner Unterseite in das Elektrolytbad getaucht werden kann, und
– wobei eine elektrische Kontaktvorrichtung zum Anlegen das flachen Gegenstands an ein zweites elektrisches Potenzial vorgesehen ist, die unterhalb der Bernoulliplatte im Behälter derart angeordnet ist, dass der flache Gegenstand während des Galvanisierens an zumindest einigen Stellen seiner Unterseite auf der elektrischen Kontaktvorrichtung aufliegt.

According to one embodiment of the invention, there is now provided a plating apparatus for flat, in particular disc-shaped objects, the apparatus comprising:

A container for an electrolyte bath in which an anode connected to a first electrical potential is arranged,
A Bernoulli chuck having a Bernoulli plate for sucking and holding the top of a flat object,
The Bernoulli plate being arranged above the surface of the electrolyte bath in the container such that the suction side of the Bernoulli plate lies opposite the surface of the electrolyte bath,
- Wherein the Bernoulli Chuck can be moved over the container so that the sucked and held by the Bernoulli plate flat object for plating can be at least partially immersed with its underside in the electrolyte bath, and
- wherein an electrical contact device for applying the flat object is provided to a second electrical potential, which is arranged below the Bernoulli plate in the container such that the flat object rests during the electroplating at at least some points of its underside on the electrical contact device.

Die Bernoulliplatte kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine ringförmige Austrittsdüse für Druckgas aufweisen, die in einem Winkel zur Ebene der Bernoulliplatte derart ausgerichtet ist, dass aus der ringförmigen Austrittsdüse austretendes Druckgas einen derartigen Unterdruck zwischen der Saugseite der Bernoulliplatte und der angesaugten Oberseite eines flachen Gegenstands erzeugen kann, dass der angesaugte flache Gegenstand auf einem sich zwischen der Bernoulliplatte und der Oberseite des flachen Gegenstands ausbildenden Luftpolster berührungslos vom Bernoulli-Chuck gehalten wird.The Bernoulli plate can according to a embodiment the invention an annular exhaust nozzle for compressed gas at an angle to the plane of the Bernoulli plate in such a way is aligned, that emerging from the annular outlet nozzle Compressed gas such a negative pressure between the suction side of the Bernoulli plate and the sucked top of a flat object can produce that sucked flat object on a between the Bernoulli plate and the top of the flat object forming air cushion contactless held by Bernoulli-Chuck.

Weiterhin kann die Bernoulliplatte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Druckgasleitungssystem aufweist, das integrierte Düsen zur Druckerhöhung des in den Bernoulli-Chuck eingeleiteten Druckgasstroms umfasst und in die ringförmige Austrittsdüse mündet.Farther can the Bernoulli plate according to a embodiment the invention has a compressed gas line system, the integrated Nozzles for pressure increase of the introduced into the Bernoulli Chuck compressed gas stream includes and in the annular exhaust nozzle empties.

Der Bernoulli-Chuck kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen zentral im Kopf vorgesehenen Druckgaszuführungskanal aufweisen, über den der Druckgasstrom der Bernoulliplatte zugeführt werden kann.Of the Bernoulli-Chuck can according to a another embodiment have the invention provided centrally in the head pressurized gas supply channel over the the compressed gas stream of Bernoulliplatte can be supplied.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Bernoulli-Chuck an einer rechnergesteuerten Verfahrvorrichtung montiert sein, welche die Positionierung eines von der Bernoulliplatte angesaugten flachen Gegenstands im Bad ermöglicht. Die rechnergesteuerte Verfahrvorrichtung kann beispielsweise einen Prozessrechner aufweisen, wie er in einer Halbleiter-Prozesslinie eingesetzt wird.According to one another embodiment The invention can Bernoulli-Chuck be mounted on a computer-controlled traversing device, which the positioning of a sucked by the Bernoulli plate flat Item in the bathroom allows. The computer-controlled displacement device can, for example, a Have process computer, as in a semiconductor process line is used.

Der Behälter für das Elektrolytbad kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Überlaufvorrichtung aufweisen, die in einen Kreislauf für das Elektrolytbad eingebunden ist, über den in die Überlaufvorrichtung gelangendes Elektrolytbad zurück in den Behälter gepumpt werden kann.Of the container for the Electrolyte bath can according to a embodiment the invention an overflow device which are integrated into a circuit for the electrolyte bath is over into the overflow device returning electrolyte bath back in the container can be pumped.

Das erste und zweite elektrische Potenzial können wie beim herkömmlichen Galvanisierungsverfahren konstante Potenziale sein. Es kann aber auch „Pulse Plating" eingesetzt werden, d. h. das erste und zweite elektrische Potenzial sind pulsierende Potenziale, wodurch die Beschichtungseigenschaften beim Galvanisieren im Vergleich zum herkömmlichen Galvanisieren mit konstanten Potenzialen verbessert werden können, insbesondere eine gleichmäßigere Schicht mit hoher Dichte und besonders guten Schichteigenschaften wie Härte und Abriebfestigkeit erzielt werden kann.The first and second electrical potential can be as with conventional Electroplating process can be constant potentials. But it can also be "Pulse Plating "used be, d. H. the first and second electrical potentials are pulsating potentials whereby the coating properties in galvanizing in comparison to the conventional Electroplating with constant potentials can be improved, in particular a more even layer with high density and particularly good layer properties such as hardness and Abrasion resistance can be achieved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Galvanisieren von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen vorgesehen, mit einer Vorrichtung nach der Erfindung. Als flache Gegenstände werden insbesondere Halbleiter-Wafer oder Substrate einer kathodischen Metallabscheidung unterzogen.According to one another embodiment The invention relates to a method for galvanizing flat, in particular discoid objects provided with a device according to the invention. As flat objects In particular, semiconductor wafers or cathodic metal deposition substrates are used subjected.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further Advantages and applications The present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.In the description, in the claims, in the abstract and in the drawings are those in the listed below List of reference symbols used terms and associated reference numerals used.

Die Zeichnungen zeigen inThe Drawings show in

1 ein Ausführungsbeispiel einer Galvanisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung; und 1 an embodiment of a galvanization device according to the invention; and

2 ein Ausführungsbeispiel eines Bernoulli-Chuck für eine Galvanisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung. 2 an embodiment of a Bernoulli chuck for a galvanization device according to the invention.

Im Folgenden können gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.in the Following can identical and / or functionally identical elements with the same reference numerals be provided.

1 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine Galvanisierungsvorrichtung 10 für Wafer oder Substrate 12. Die Wafer oder Substrate 12 können, müssen aber nicht scheibenförmig sein. Wesentlich ist, dass die Wafer oder Substrate 12 flach sind und wenigstens eine flache Seite aufweisen, die zum Ansaugen und Halten durch einen Bernoulli-Chuck geeignet ist. 1 shows schematically and greatly simplified a galvanization device 10 for wafers or substrates 12 , The wafers or substrates 12 can, but need not be disk-shaped. It is essential that the wafers or substrates 12 are flat and at least have a flat side, which is suitable for sucking and holding by a Bernoulli Chuck.

Die gezeigte Vorrichtung 10 umfasst einen Behälter 14 mit einem darin befindlichen Elektrolytbad 16. Etwa im Bodenbereich des Behälters 14 unterhalb des Wafers oder Substrats 12 ist eine mit einem positiven elektrischen Potenzial 26 verbundene Anode angeordnet. An einigen Stellen seiner Unterseite 34 liegt der Wafer oder das Substrat 12 auf einer elektrischen Kontaktvorrichtung 30 auf, die den Wafer oder das Substrat 12 mit einem negativen elektrischen Potenzial 32 verbindet. Das positive und negative elektrische Potenzial 26 bzw. 32 werden über einen Gleichrichter 54 aus einer Wechselspannung erzeugt und geregelt.The device shown 10 includes a container 14 with an electrolyte bath inside 16 , Approximately in the bottom area of the container 14 below the wafer or substrate 12 is one with a positive electrical potential 26 connected anode arranged. In some places of its bottom 34 is the wafer or substrate 12 on an electrical contact device 30 on top of the wafer or the substrate 12 with a negative electrical potential 32 combines. The positive and negative electrical potential 26 respectively. 32 be through a rectifier 54 generated and regulated from an AC voltage.

Anstelle von im Wesentlichen konstanten Potenzialen können die beiden Potenziale 26 und 32 auch pulsierende Potenziale sein, wie sie für das „Pulse Plating" eingesetzt werden. Hierzu können beispielsweise das positive und das negative elektrische Potenzial 26 bzw. 32 mit einer bestimmten Frequenz und Sinus-, Rechteck-, Sägezahn- oder anderen Pulsform pulsieren. Ein kathodischer Puls des negativen elektrischen Potenzials 32 mit hoher Stromdichte kann hierbei eine erhöhte Keimbildung beim Galvanisieren bewirken, während ein kurzer anodischer Puls des positiven elektrischen Potenzials 26 mit hoher Stromdichte einen ausgleichenden und einebnenden Effekt beim Galvanisieren haben kann. Ein Off-Time zwischen anodischem und kathodischem Puls ermöglicht eine Desorption von Verunreinigungen und Diffusion von aktiven Spezies zur Oberfläche. Mit „Pulse Plating" kann also eine gleichmäßige Schichtbildung beim Galvanisieren, eine erhöhte Schichtdichte und eine Verbesserung der resultierenden Schichteigenschaften wie Härte etc. bewirkt werden. Ferner kann der galvanische Prozess beschleunigt werden.Instead of essentially constant potentials, the two potentials 26 and 32 They can also be pulsating potentials, such as those used for pulse plating, for example, the positive and the negative electric potential 26 respectively. 32 with a specific frequency and sine, square, sawtooth or other pulse shape. A cathodic pulse of negative electrical potential 32 High current density can cause increased nucleation during galvanization, while a short anodic pulse of the positive electrical potential 26 with high current density can have a balancing and leveling effect during galvanizing. An off-time between anodic and cathodic pulses allows desorption of impurities and diffusion of active species to the surface. Thus, "pulse plating" can produce a uniform layer formation during galvanization, an increased layer density and an improvement of the resulting layer properties such as hardness etc. Furthermore, the galvanic process can be accelerated.

Der Behälter 14 weist einen Überlauf 36 für aus dem Behälter 14 schwappenden und auslaufenden Elektrolyten auf. Der Überlauf 36 ist an einen Pumpkreislauf 38 angeschlossen, über den der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 14 auf einem nahezu konstantem Niveau gehalten wird. Hierzu gelangt in den Überlauf 36 schwappender Elektrolyt in einem Elektrolyttank 56, aus dem wiederum mit einer Pumpe 58 Elektrolyt zurück in den Behälter 14 zur Aufrechterhaltung des benötigten Niveaus des Elektrolytniveaus im Behälter 14 gepumpt wird.The container 14 has an overflow 36 for out of the container 14 sloshing and leaking electrolytes. The overflow 36 is to a pumping circuit 38 connected, over which the liquid level in the container 14 is kept at a nearly constant level. To get into the overflow 36 sloshing electrolyte in an electrolyte tank 56 , which in turn uses a pump 58 Electrolyte back into the container 14 to maintain the required level of electrolyte level in the tank 14 is pumped.

Der Wafer oder das Substrat 12 wird über einen verfahrbaren Bernoulli-Chuck 18 gehalten und bewegt. Der Bernoulli-Chuck 18 weist eine Bernoulliplatte 20 auf, deren Saugseite die Oberseite 22 des Wafers oder Substrats 12 ansaugt. Die Bernoulliplatte 20 kann in ihren Dimensionen an die Dimensionen des zu haltenden Gegenstands angepasst sein, beispielsweise einen Durchmesser besitzen, der etwa dem Durchmesser eines zu haltenden Wafers oder Substrats entspricht. Im angesaugten Zustand befindet sich zwischen Wafer oder Substrat 12 und der Bernoulliplatte 20 ein Luftpolster. Dem Bernoulli-Chuck 18 wird zu Ansaugen ein Druck-geregelter N₂-Druckgastrom zugeführt.The wafer or the substrate 12 is via a movable Bernoulli-Chuck 18 kept and moved. The Bernoulli Chuck 18 has a Bernoulli plate 20 on whose suction side the top 22 of the wafer or substrate 12 sucks. The Bernoulli plate 20 may be adapted in its dimensions to the dimensions of the object to be held, for example, have a diameter which corresponds approximately to the diameter of a wafer or substrate to be held. In the sucked state is located between the wafer or substrate 12 and the Bernoulli plate 20 an air cushion. The Bernoulli Chuck 18 For this purpose, a pressure-regulated N ₂ compressed gas stream is supplied.

2 zeigt im Querschnitt einen Bernoulli-Chuck 18, wie er in einer Galvanisierungsvorrichtung 10 nach 1 eingesetzt werden kann. Der Chuck 18 besitzt einen Kopf 46, in dem zentral in Form einer Bohrung ein Druckgaszuführungskanal 48 für den Druck-geregelten N2-Druckgastrom vorgesehen ist. Durch Regeln des Gasdrucks kann die Ansaugkraft des Bernoulli-Chuck 18 und der Abstand zwischen der Saugseite der Bernoulliplatte 20 und der Oberseite 22 des Wafers oder Substrats 12 eingestellt werden. Der Druckgaszuführungskanal 48 geht in ein Druckgasleitungssystem 50 in der Bernoulliplatte 20 über. Das Druckgasleitungssystem 50 umfasst integrierte Düsen 52 zur Druckerhöhung des in den Bernoulli-Chuck 18 eingeleiteten Druckgasstroms 40. 2 shows in cross-section a Bernoulli chuck 18 as he is in a galvanizing device 10 to 1 can be used. The chuck 18 has a head 46 in which centrally in the form of a bore a compressed gas supply channel 48 is intended for the pressure-regulated N2-Druckgastrom. By regulating the gas pressure, the suction power of the Bernoulli Chuck 18 and the distance between the suction side of the Bernoulli plate 20 and the top 22 of the wafer or substrate 12 be set. The compressed gas supply channel 48 goes into a compressed gas line system 50 in the Bernoulli plate 20 above. The compressed gas line system 50 includes integrated nozzles 52 to increase the pressure in the Bernoulli Chuck 18 introduced compressed gas stream 40 ,

Die Bernoulliplatte 20 weist eine im Randbereich an seiner Saugseite ringförmige Austrittsdüse 42 auf, in welche das Druckgasleitungssystem 50, insbesondere die Austritte der integrierten Düsen 52 mündet bzw. münden. Die ringförmige Austrittsdüse 42 ist in einem Winkel 44 derart zur Ebene der Bernoulliplatte ausgerichtet, dass aus der Austrittsdüse 42 mit hoher Flussgeschwindigkeit austretendes Druckgas (angedeutet durch die Pfeile) nach dem Bernoulliprinzip im Bereich zwischen der Saugseite der Bernoulliplatte 20 und der Oberseite 22 des Wafers oder Substrats 12 einen Unterdruck erzeugt, durch den der Wafer oder das Substrat 12 vom Chuck 18 gehalten wird.The Bernoulli plate 20 has an annular outlet nozzle in the edge region on its suction side 42 on, in which the compressed gas line system 50 , in particular the outlets of the integrated nozzles 52 flows or flow. The annular outlet nozzle 42 is at an angle 44 aligned to the plane of the Bernoulli plate so that from the outlet nozzle 42 at high flow velocity escaping compressed gas (indicated by the arrows) according to the Bernoulli principle in the region between the suction side of the Bernoulli plate 20 and the top 22 of the wafer or substrate 12 creates a negative pressure through which the wafer or the substrate 12 from the chuck 18 is held.

Die ringförmige Austrittsdüse 42 besitzt einen derart bemessenen Durchmesser, dass der austretende Druckgasstrom zunächst gegen die Oberseite 22 des gehaltenen flachen Gegenstands 12 geleitet wird, bevor er durch den Gegenstand 12 in Richtung zum Rand des Wafers oder Substrats 12 abgelenkt wird. Insbesondere im Randbereich des Wafers oder Substrats 12 wird der Druckgasstrom nahezu parallel zur Oberseite 22 des Wafers oder Substrats 12 geleitet. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit und des entsprechenden Drucks des Gasstroms wird vor allem im Randbereich des Wafers oder Substrats 12 anlagerndes Material zumindest teilweise vom Gasstrom wider abgetragen, so dass die bei einer Galvanisierung im Randbereich bei Wafern oder Substraten 12 üblicherweise auftretenden Materialanhäufungen verringert, wenn nicht gar nahezu vollständig vermieden werden.The annular outlet nozzle 42 has such a diameter dimensioned that the exiting pressure gas stream initially against the top 22 of the held flat object 12 is passed before passing through the object 12 towards the edge of the wafer or substrate 12 is distracted. In particular, in the edge region of the wafer or substrate 12 the pressure gas flow is almost parallel to the top 22 of the wafer or substrate 12 directed. Due to the high speed and the corresponding pressure of the gas flow is mainly in the edge region of the wafer or substrate 12 accumulating material at least partially ablated by the gas flow, so that the case of a galvanization in the edge region of wafers or substrates 12 Usually occurring material accumulations are reduced, if not almost completely avoided.

1010: GalvanisierungsvorrichtungA galvanizing
1212: Waferwafer
1414: Gefäß für das Elektrolytbad 16 Vessel for the electrolyte bath 16
1616: Elektrolytbadelectrolyte
1818: Bernoulli-ChuckBernoulli Chuck
2020: BernoulliplatteBernoulli plate
2222: angesaugte Oberseite des Wafers 12 sucked top of the wafer 12
2424: Oberfläche des Elektrolytbads 16 Surface of the electrolyte bath 16
2626: positives elektrisches Potenzialpositive electrical potential
2828: Anodeanode
3030: elektrische Kontaktvorrichtungelectrical contact device
3232: negatives elektrisches Potenzialnegative electrical potential
3434: Unterseite des Wafers 12 Bottom of the wafer 12
3636: Überlaufoverflow
3838: ÜberlaufkreislaufOverflow cycle
4040: N2-DruckgasstromN2 pressure gas flow
4242: ringförmige Austrittsdüse in der Bernoulliplatte 20 annular outlet nozzle in the Bernoulli plate 20
4444: Winkel zwischen der Austrittsöffnung der ringförmigen Düse 42 und der Ebene der Bernoulliplatte 20 Angle between the outlet opening of the annular nozzle 42 and the plain of the Bernoulli plate 20
4646: Kopf des Bernoulli-Chuck 18 Head of Bernoulli-Chuck 18
4848: Zuführung für den N₂-Druckgasstrom im Kopf 46 Feed for the N ₂ -Druckgasstrom in the head 46
5050: Druckgasleitungssystem der Bernoulliplatte 20 Gas piping system of the Bernoulli plate 20
5252: Düsen zur DruckerhöhungNozzles for pressure increase
5454: Gleichrichterrectifier
5656: Elektrolyttankelectrolyte tank
5858: Pumpepump

Claims

Electroplating device ( 10 ) for flat, in particular disk-shaped objects ( 12 ), comprising - a container ( 14 ) for an electrolyte bath ( 16 ) in which one of a first electrical potential ( 26 ) connected anode ( 28 ), - a Bernoulli chuck ( 18 ), which is a Bernoulli plate ( 20 ) for sucking and holding the top ( 22 ) of a flat object ( 12 ), the Bernoulli plate ( 20 ) above the surface ( 24 ) of the container ( 14 ) electrolyte bath ( 16 ) is arranged such that the suction side of the Bernoulli plate ( 20 ) opposite the surface of the electrolyte bath ( 16 ), the Bernoulli Chuck ( 18 ) above the container ( 14 ), that of the Bernoulli plate ( 20 ) sucked and held flat object ( 12 ) for electroplating at least partially with its underside ( 34 ) into the electrolyte bath ( 16 ), and - wherein an electrical contact device ( 30 ) for applying the flat object ( 12 ) to a second electrical potential ( 32 ) located below the Bernoulli plate ( 20 ) in the container ( 14 ) is arranged such that the flat object ( 12 ) during electroplating at least in some places of its underside ( 34 ) on the electrical contact device ( 30 ) rests.

Device according to claim 1, characterized in that the Bernoulli plate ( 20 ) an annular outlet nozzle ( 42 ) for compressed gas at an angle ( 44 ) to the level of the Bernoulli plate ( 20 ) is aligned such that from the ringförmi outlet nozzle ( 42 ) exiting compressed gas such a negative pressure between the suction side of the Bernoulli plate ( 20 ) and the sucked top ( 22 ) of a flat object ( 12 ) that the sucked flat object ( 12 ) on a line between the Bernoulli plate ( 20 ) and the top ( 22 ) of the flat object ( 12 ) forming air cushion contactless from Bernoulli-Chuck ( 18 ) is held.

Device according to claim 2, characterized in that the Bernoulli plate ( 20 ) a compressed gas line system ( 50 ), the integrated nozzles ( 52 ) to increase the pressure in the Bernoulli Chuck ( 18 ) introduced compressed gas stream ( 40 ) and in the annular outlet nozzle ( 42 ) opens.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Bernoulli chuck ( 18 ) one centrally in his head ( 46 ) provided compressed gas supply channel ( 48 ), via which the compressed gas stream ( 40 ) of the Bernoulli plate ( 20 ) can be supplied.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Bernoulli chuck ( 18 ) is mounted on a computer-controlled traversing device, which is the positioning of a Bernoulli plate ( 20 ) sucked flat object ( 12 ) in the bathroom ( 16 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container for the electrolyte bath ( 16 ) an overflow device ( 36 ), which is in a circuit ( 38 ) for the electrolyte bath ( 16 ) is brought back into the container via the electrolyte bath reaching into the overflow device ( 14 ) can be pumped.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the first and second electrical potential are pulsating potentials.