用于垂直沉积电镀金属的基板保持器的制作方法

本发明涉及一种用于将电镀金属、优选地铜垂直沉积在待处理基板上的基板保持器，该基板保持器包括第一基板保持器部件和第二基板保持器部件，其中，两个基板保持器部件均包括内部含金属部分和外部非金属部分。

本发明还涉及这样的创造性基板保持器的用途，用于将电镀金属、特别是铜沉积在待处理基板、特别是半导体晶片上。

背景技术：

本发明涉及一种基板保持器，用于对平面基板，例如晶片，进行电镀处理，特别是电镀涂覆，以便制造半导体晶片、印刷电路板或箔或其它待处理平面基板。

为了以电镀方式处理基板，将所述基板放置在位于处理容器中的电解液槽中。阳极被布置在处理容器中以用于电镀涂覆。通过在阳极与产品之间施加电压，以电镀方式将金属沉积在产品上。对待处理基板使用基板保持器，以便使基板的使用范围尽可能大，所述基板保持器在边界区域中将基板保持。期望的是，基板能够部分地或完全地自动紧固至基板保持器和从基板保持器释放。

不同的应用能够要求对基板的两侧电镀处理。虽然能够使用不同的涂覆工艺依次涂覆两侧，但是期望的是，例如同时地涂覆基板的两侧，以便有效地实施该方法。另外，同时地处理两个基板的仅一侧能够是有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的

仍然需要用于电镀处理基板的基板保持器，所述基板保持器提供了关于上述目标的优点。特别地，需要这样的用于处理基板的基板保持器，布置该基板保持器以用于同时地涂覆基板的两侧的目的。

本发明的特别的目的是提供一种基板保持器，该基板保持器具有密封元件、电流接触元件和紧固元件的创造性独特组合，以便确保该基板保持器不能使处理液体通过。同时，应确保相应的待处理基板的表面上的所需金属(特别是铜)沉积是均匀的。

发明概述

通过具有权利要求1的所有特征的基板保持器，实现了这些目的以及未被明确地声明但可通过引入方式从本文所讨论的连接中直接得出或辨别的其他目的。在从属权利要求2至14中保护了本发明的基板保持器的适当改型。另外，权利要求15包括这种基板保持器的用途，用于待处理基板上的电镀金属(特别是铜)沉积。

因此，本发明提供了一种用于将电镀金属、优选地铜垂直沉积在待处理基板上的基板保持器，所述基板保持器包括第一基板保持器部件和第二基板保持器部件，其中，两个基板保持器部件均包括内部含金属部分和外部非金属部分，其特征在于，所述基板保持器还包括：

i)在每个基板保持器部件中的至少一个悬置元件，用于将基板保持器机械地连接至处理容器，

ii)在每个基板保持器部件中的至少一个第一密封元件，所述第一密封元件被布置在待处理基板和相应的基板保持器部件之间，

iii)用于整个基板保持器的至少一个第二密封元件，所述第二密封元件被布置在基板保持器的内部含金属部分和基板保持器的外部非金属部分之间，

iv)至少一个紧固系统，用于将两个基板保持器部件可拆卸地彼此紧固以保持待处理基板，

v)在每个基板保持器部件中的至少一个第一接触元件，用于将电流从外部源通过悬置元件传送到所述至少第二接触元件，以及

vi)在每个基板保持器部件中的至少一个第二接触元件，用于将电流从所述至少第一接触元件传送到待处理基板。

因此，能够以不可预见的方式提供一种基板保持器，该基板保持器能够以优异质量用于一侧和两侧金属沉积。

此外，本发明的基板保持器是密封元件、电流接触元件和紧固元件的创造性独特组合，其确保基板保持器不能使处理液体通过。同时，相应的待处理基板的表面上所需的金属(特别是铜)沉积是均匀的。

附图说明

本发明的目的、特征和优点也将在结合附图阅读以下描述后变得显而易见，其中：

图1展示了根据本发明的实施例的第一基板保持器部件的示意性前视图。

图2展示了根据本发明的实施例的第二基板保持器部件的示意性前视图。

图3展示了根据如图2所示的本发明的相同实施例的具有闭合的紧固系统的第二基板保持器部件的一部分的示意性放大前视图。

图4展示了根据如图2所示的本发明的相同实施例的具有打开的紧固系统的第二基板保持器部件的相同部分的另一示意性放大前视图。

图5展示了根据如图2所示的本发明的相同实施例的第二基板保持器部件的一部分的另一示意性放大透视图。

图6展示了根据本发明的实施例的具体可能的第二和/或第三密封元件的示意性侧视图。

图7展示了根据本发明的实施例的第一和第二基板保持器部件的悬置元件的示意性透视图。

具体实施方式

在一个实施例中，基板保持器还包括用于整个基板保持器的至少一个第三密封元件，所述第三密封元件被布置在基板保持器的内部含金属部分和基板保持器的外部非金属部分之间，其中，所述第三密封元件比第二密封元件处于更外部。

这种另外的第三密封元件进一步确保没有处理液体能够经过第二密封元件形式的外部密封元件到达基板保持器的内部区域，其中是金属部分。

在一个实施例中，紧固系统包括在第一基板保持器部件中的至少两个，优选地三个，第一凹部元件以及在第二基板保持器部件中的至少两个，优选地三个，第一紧固元件，其中，所述第一紧固元件与相应的第一凹部元件结合。

紧固元件和凹部的这种组合用于防止在金属沉积过程期间或者在将基板保持器安装在相应的处理容器中期间两个基板保持器部件能够相对于彼此甚至仅稍微地偏移。

在一个实施例中，基板保持器还包括在一个基板保持器部件中的至少两个，优选地三个，第一定位元件，用于所述至少一个待处理基板的准确中央定位。

即使已经在表示两个基板保持器部件的图1和图2中示出了这些第一定位元件，但是必须强调的是，由于它们的结构高度，仅一个基板保持器部件能够设有这些定位元件。图1和图2中的存在被认为是仅用于说明目的，这是因为用户可以选择他想要在哪一个基板保持器部件中包括所述定位元件。

待处理基板的这种高精度定位对于通过避免由基板的不期望偏移引起所引起的边缘效应来实现均匀的金属沉积来说是非常重要的，即使基板仅稍微地偏移。

在一个实施例中，基板保持器还包括在每个悬置元件的外部的相对端处的至少两个第二定位元件，用于将基板保持器准确地机械定位在处理容器中。

这被认为是为了能够将基板保持器放置在处理容器中，而不会由基板保持器在引入处理容器中期间的竖直对准的偏离而在基板保持器上产生不期望的张力。

在一个实施例中，每个基板保持器部件中的第二接触元件形成为一部分或多个部分，优选地形成为多个部分。这里，至少三个部分是特别优选的。

在一个实施例中，每个基板保持器部件中的第二接触元件包括多个接触指元件。

在优选实施例中，每个基板保持器部件中的第二接触元件形成为多个部分，其中，第二接触元件的每个部分包括至少一个接触指元件，优选地至少15个接触指元件，更优选至少25个接触指元件。

在另一个优选实施例中，每个基板保持器部件中的第二接触元件具有顶部导电涂层，该顶部导电涂层优选由金属或金属合金构成，其中，至少一种金属选自由银、金、铜、铂或钯构成的组。金和铂在这里是特别优选的。

在一个实施例中，一个基板保持器部件中的第一接触元件包括在引导到外部电流源的两个外部的相对端部处的第二凹部元件，而另一个基板保持器部件中的第一接触元件是平坦边缘。

这被认为是为了能够从外部的电流源接触基板保持器，而不具有由基板保持器上的不期望张力所导致的接触不均匀或不恒定的风险，基板保持器上的不期望张力能够由于在引入处理容器中期间基板保持器的竖直对准的偏离产生。

在一个实施例中，紧固系统还包括在第一基板保持器部件中的至少多个第二、第三、第四和第五紧固元件以及多个第三凹部元件；同时紧固系统还包括在第二基板保持器部件中的至少多个第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二紧固元件以及多个第四凹部元件；其中，第一基板保持器部件的第二紧固元件与第二基板保持器部件的第四凹部元件结合；并且其中，第二基板保持器部件的第六紧固元件与第一基板保持器部件的第三凹部元件结合。

在优选实施例中，第二紧固元件和第六紧固元件是位置不可移动的永久固定元件，诸如螺钉、螺栓、销等；第七、第八、第九和第十二紧固元件是金属链，其中，第九紧固元件是围绕基板保持器的适于接纳待处理基板的部位延伸的圆形金属链，其中，第八和第七紧固元件是从所述第九紧固元件线性地延伸到基板保持器的上侧的两个分离的金属链，其中，第七和第八紧固元件每个均通过第十二紧固元件相互连接到圆形链，其中，第二基板保持器部件中的所有这些金属链包括多个连续的长圆形孔，所述长圆形孔在一个端部处包括圆形的第四凹部元件；并且第一基板保持器部件包括与第二基板保持器部件的相应的紧固元件配对的对应的金属紧固元件。

在另一个优选实施例中，第二和第六紧固元件是位置不可移动的永久固定元件，诸如螺钉、螺栓、销等；第七、第八、第九和第十二紧固元件是金属链，其中，第九紧固元件是围绕基板保持器的适于接纳待处理基板的部位延伸的矩形的(优选为正方形的)金属链，其中，第八和第七紧固元件是从所述第九紧固元件线性地延伸到基板保持器的上侧的两个分离的金属链，其中，第七和第八紧固元件每个均通过第十二紧固元件相互连接到矩形的(优选为，方形的)金属链，其中，第二基板保持器部件中的所有这些金属链包括多个连续的长圆形孔，所述长圆形孔在一个端部处包括圆形的第四凹部元件；并且第一基板保持器部件包括与第二基板保持器部件的相应的紧固元件配对的对应的金属紧固元件。

这提供的优点为：相同的紧固系统能够用于两种类型的待处理基板，圆形的和矩形的，其中，仅第九紧固元件需要稍微进行结构调整。不同的紧固元件之间的所有结合从其功能观点来看都是相同的且保持相同。

术语“金属链”是指由多个挠性金属子单元构成的金属元件，或者是指由一个单一件构成的金属元件。

在一个实施例中，第一密封元件包括双重密封元件唇缘，其中，两个唇缘以如下方式布置，即，两个唇缘能够在待处理基板插入的情况下接触待处理基板的表面。

在另一个实施例中，第一密封元件包括双重密封元件唇缘，其中，两个密封元件唇缘以如下方式布置，即，两个密封元件唇缘指向在基板保持器的中心中的待处理基板。

在一个实施例中，第二密封元件和/或第三密封元件每个均包括双重密封元件唇缘，其中，两个密封元件唇缘以该两个密封元件唇缘指向基板保持器的外侧的方式布置在两个基板保持器部件之间。

在一个实施例中，第二密封元件和/或第三密封元件每个均包括改型的双重密封元件唇缘，其中，两个密封元件唇缘在向着基板保持器的外侧的方向上布置在两个基板保持器部件之间，并且其中，两个密封元件唇缘同时地指向两个基板保持器部件。

这种特殊的密封元件一方面修改了基板保持器中的处理液体通过的防止，另一方面也增加了在将待处理基板引入其内侧之后通过将两个基板保持器部件挤压在一起来关闭基板保持器所需压力。密封元件越具刚性，则对液体通过的防止就越安全，而将基板保持器的两个部分彼此紧固所需的力或压力也就约多。

另外还发现，本发明的这种创造性的基板保持器能够用于在待处理基板上的，特别是在半导体晶片上的，电镀金属(特别是铜)沉积。

因此，本发明解决了提供一种能够以优异的质量用于一侧和两侧金属沉积的修改的基板保持器的问题。

提供以下非限制性示例以示意本发明的实施例并促进理解本发明，但并不旨在限制由所附权利要求所限定的本发明的范围。

现在转到附图，图1示出了根据本发明的实施例的第一基板保持器部件1的示意性前视图。所述第一基板保持器部件1包括：用于将基板保持器机械地连接到处理容器的一个悬置元件3；以及布置在第一基板保持器部件1的适于接纳待处理基板的部位和第一基板保持器部件1之间的一个第一密封元件10。

此外，第一基板保持器部件1包括在悬置元件3的外部的相对端处的两个第二定位元件4，用于将基板保持器准确地机械定位在处理容器中。

此外，第一基板保持器部件1包括布置在第一基板保持器部件1的内部含金属部分和第一基板保持器部件1的外部非金属部分之间的第二密封元件11。

此外，第一基板保持器部件1包括布置在第一基板保持器部件1的内部含金属部分(非金属壳体6)和第一基板保持器部件1的外部非金属部分之间的第三密封元件12，其中，所述第三密封元件12比第二密封元件11位于更外部。

还包括三个第一凹部元件7和三个第一定位元件9，用于将待处理基板准确地中央定位在第一基板保持器部件1中。

还包括用于将电流从外部源通过悬置元件3传送到第二接触元件16的一个第一接触元件13。这里，在该实施例中，悬置元件3与第一接触元件13相同，这是因为所述第一接触元件13完全由金属制成。但是，原则上替代地也可能的是，所限定的第一接触元件仅是悬置元件3内侧的特定金属线。还包括用于将电流从第一接触件元件13传送到待处理基板的第二接触元件16。

一个基板保持器部件中的第一接触元件13在引导到外部电流源的两个外部的相对端处包括第二凹部元件5，而另一个基板保持器部件中的第一接触元件13在引导到外部电流源的两个外部的相对端处提供平坦边缘(更好地参见图7)。

第一接触元件13通过多个第一安装元件14安装在外部非金属壳体6上，而所述第一接触元件13通过两个第二安装元件15连接到悬置元件3。

第二接触元件16被形成为三个部分，其中，第二接触元件16的每个部分在该实施例中包括39个接触指元件。

此外，第一基板保持器部件1包括紧固系统，用于将所述第一基板保持器部件1可拆卸地紧固到对应的第二基板保持器部件2以保持待处理基板。

这里，在第一基板保持器部件1中包括多个第二紧固元件18、第三紧固元件21a、第四紧固元件21b和第五紧固元件21c以及多个第三凹部元件19。这里，第二紧固元件18是位置不可移动的永久固定元件，诸如螺钉、螺栓和销等。第一基板保持器部件1包括与第二基板保持器部件2的相应的紧固元件配对的紧固金属紧固元件。

还示出了第三安装元件17，第三安装元件17是用于第二接触元件16的加强元件，用于防止在装载步骤中在金属的第二接触元件16和待处理基板之间提供物理接触期间接触指将由于施加在其上压力而弯曲或扭曲。所述第三安装元件17具有与第二接触元件相同的划分，这意味着如果第二连接元件包括三个部分，则第三安装元件17也包括三个部分。在所示出的实施例中，已经使用了多个第四安装元件(螺钉)25将第三安装元件17通过第二接触元件安装在第一接触元件中，如将更好地参见图5。

除了第三安装元件17之外的所有安装元件在本发明的意义上能够从本领域技术人员已知的常用安装元件，诸如螺钉、螺栓和销等中选择。

对于图2至图5，同样以相同的方式包括在第二基板保持器部件2中的第一基板保持器部件1的特征未由对应的附图标记再次突出显示，并且下面将不再对进行讨论，所有这些都基于第二基板保持器部件2以避免不必要的重复。这些是具有以下附图标记的特征：3-6、10-17和25。对于图1已经选择了附图标记9进行讨论，即使该特征也包括在图2中。仅应该强调的是，根据所附权利要求这个特征仅能够包括在两个基板保持器部件中的一个中，而不是在两个中。其中一个是可以忽略的。因此，为了说明的目的，其已经包括在图1和图2中。

图2示出了根据本发明的实施例的第二基板保持器部件2的示意性前视图。如上所述，仅讨论第二基板保持器部件2的在图1中不包括的特征。

图2公开了一种紧固系统，该紧固系统包括在第二基板保持器部件2中的多个第一紧固元件8、第六紧固元件20、第七紧固元件22a、第八紧固元件22b、第九紧固元件22c、第十紧固元件23、第十一紧固元件24和第十二紧固元件26以及多个第四凹部元件27；其中，第一基板保持器部件1的第二紧固元件18与第二基板保持器部件2的第四凹部元件27结合；并且其中，第二基板保持器部件2的第六紧固元件20与第一基板保持器部件1的第三凹部元件19结合。

这里，第六紧固元件20是位置不可移动的永久固定元件，诸如螺钉、螺栓和销等。第七紧固元件22a、第八紧固元件22b、第九紧固元件22c和第十二紧固元件26是金属链，其中，第九紧固元件22c是围绕基板保持器的适于接纳待处理基板的部位延伸的圆形金属链，其中，第八紧固元件22b和第七紧固元件22a是从所述第九紧固元件22c线性地延伸到第二基板保持器部件2的上侧的两个分离的金属链，其中，第七紧固元件22a和第八紧固元件22b每个均通过第十二紧固元件26相互连接至圆形链22c，其中，第二基板保持器部件2中的所有这些金属链都包括多个连续的长圆形孔，所述长圆形孔在一个端部处包括圆形的第四凹部元件27。第一基板保持器部件1包括与第二基板保持器部件2的相应的紧固元件配对的相应的对应金属紧固元件。

紧固系统包括在第二基板保持器部件2中的三个第一紧固元件8，该三个第一紧固元件8被指定为与第一基板保持器部件1的相应的三个第一凹部元件7结合。

图3示出了根据如图2所示的本发明的相同实施例的具有闭合的紧固系统的第二基板保持器部件2的一部分的示意性放大前视图。

图4示出了根据如图2所示的本发明的相同实施例的具有打开的紧固系统的第二基板保持器部件2的相同部分的另一示意性放大前视图。

已经包括了这两个图以允许对基板保持器本身(并且特别是基板保持器部件2)的紧固机构的更详细观察。如能够从图3和图4容易地得出的，举例来说，用于这种基板保持器的锁定机构通过第六紧固元件20的本身不可移动的位置相对于第七紧固元件22a移位而起作用。基板保持器的紧固系统的仅有的移动或完全可移动的部分是第七紧固元件22a、第八紧固元件22b、第九紧固元件22c和第十二紧固元件26。

第十紧固元件23和第十一紧固元件24用于通过推动或挤压比非金属壳体6更外侧的相应紧固元件来手动地打开和关闭基板保持器。

图5示出了根据如图2所示的本发明的相同实施例的第二基板保持器部件2的一部分的另一示意性放大透视图。

这里，值得注意的是，在一侧上以接触指为形式的第二接触元件16和第三安装元件17与第一接触元件13之间存在小间隙28，第一接触元件13在该小间隙28处具有圆形延伸的边缘。在本发明的优选实施例中，第三安装元件17和第二接触元件16还能够与第一接触元件13的该边缘直接相邻地布置，从而消除间隙28。

这将提供这样的优点：由于在前述元件13、16和17之间的固定的不可改变的对准，所以待处理基板在该基板保持器的内侧的准确定位变得更有效。由此即使在引入待处理基板期间将基板保持器的两个部件1和2彼此紧固需要相对较高的压力或力，也能够避免作为第二接触元件的接触指的不期望的移位、弯曲、扭转或变形。

图6示出了根据本发明的实施例的具体可能的第二密封元件11和/或第三密封元件12的示意性侧视图。这种替代的第二密封元件11或第三密封元件12包括改型的双重密封元件唇缘，其中，两个密封元件唇缘能够在向着基板保持器的外侧的方向上布置在两个基板保持器部件之间。该两个密封元件唇缘同时地指向两个基板保持器部件1、2。

图7示出了根据本发明的实施例的第一基板保持器部件1和第二基板保持器部件2的悬置元件3的示意性透视图。

这里，一个基板保持器部件2中的第一接触元件13在引导到外部电流源的两个外部的相对端处包括第二个凹部元件5，而另一个基板保持器部件1中的第一接触元件13是平坦边缘。基板保持器部件1和2还能够调换。因此，附图标记保持恒定为5，即使一个区域是平坦的并且一个区域包括凹部。

此外，再次良好地看到的是，基板保持器还在每个悬置元件3的外部的相对端处包括两个第二定位元件4，用于将基板保持器准确地机械定位在处理容器中。

应当理解的是，本文描述的实施例仅是示例性的，并且本领域技术人员在不背离本发明的范围的前提下可以进行许多变化和修改。所有这些变化和修改(包括上述讨论的这些变化和修改)旨在被包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

附图标记

1第一基板保持器部件

2第二基板保持器部件

3悬置元件

4第二定位元件

5第二凹部元件

6非金属壳体

7第一凹部元件

8第一紧固元件

9第一定位元件

10第一密封元件

11第二密封元件

12第三密封元件

13第一接触元件

14第一安装元件

15第二安装元件

16第二接触元件

17第三安装元件

18第二紧固元件

19第三凹部元件

20第六紧固元件

21a、21b、21c第三紧固元件、第四紧固元件和第五紧固元件

22a、22b、22c第七紧固元件、第八紧固元件和第九紧固元件

23第十紧固元件

24第十一紧固元件

25第四安装元件

26第十二紧固元件

27第四凹部元件

28间隙

29指向基板保持器的外侧的密封元件唇缘

30指向基板保持器部件的密封元件唇缘