KR102024937B1

Wetting wave front control for reduced air entrapment during wafer entry into electroplating bath

Abstract

The methods described herein reduce air entrapment due to initial collision of the electrolyte with the wafer and/or wafer holder, and allow the wafer to move in such a way that the electrolyte wetting wavefront is maintained while minimizing air entrapment throughout immersion of the wafer. Manage wafer intake to the furnace.

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48 claims: 13 independent, 35 dependent

  1. 1
    웨이퍼를 도금조(plating bath)의 전해질로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 상기 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행한, 상기 위치설정하는 단계, (b) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의되는 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 상기 웨이퍼를 기울이는 단계, (c) 제 1 속도로 상기 웨이퍼를, 상기 전해질의 상기 표면으로 정의된 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라, 상기 전해질을 향해 이동시키는 단계, (d) 상기 제 1 속도에서, 정지가 아닌 제 2 속도로 감속하는 단계로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도에서 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부(leading edge)가 상기 전해질로 입수하는, 상기 감속하는 단계, (e) 상기 제 2 속도로부터 제 3 속도로 상기 웨이퍼를 가속시키는 단계로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 단계, 및 (f) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 상기 웨이퍼를 감속시키는 단계로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속시키는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  2. 2
    제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면에 수직이며, 상기 웨이퍼의 중심을 통과하는 축을 따라, 제 1 회전 속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  3. 3
    제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 25% 내지 75%가 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속이 계속되는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  4. 4
    제 3 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 50%가 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속이 계속되는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  5. 5
    제 4 항에 있어서, 상기 제 2 속도로의 상기 감속 중에 상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질로 입수하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  6. 6
    제 1 항에 있어서, 상기 제 1 속도는 120㎜/s 내지 300㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  7. 7
    제 1 항에 있어서, 상기 제 1 속도는 120㎜/s 내지 175㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  8. 8
    제 1 항에 있어서, 상기 제 1 속도는 120㎜/s 내지 160㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  9. 9
    제 6 항에 있어서, 상기 제 2 속도는 40㎜/s 내지 110㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  10. 10
    제 6 항에 있어서, 상기 제 2 속도는 50㎜/s 내지 70㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  11. 11
    제 6 항에 있어서, 상기 제 2 속도는 55㎜/s 내지 65㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  12. 12
    제 1 항에 있어서, 상기 제 3 속도는 상기 제 1 속도보다 낮은, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  13. 13
    제 9 항에 있어서, 상기 제 3 속도는 100㎜/s 내지 140㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  14. 14
    제 9 항에 있어서, 상기 제 3 속도는 120㎜/s 내지 140㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  15. 15
    제 9 항에 있어서, 상기 제 3 속도는 130㎜/s 내지 140㎜/s인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  16. 16
    제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 5도 이하의 각도만큼 기울어지는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  17. 17
    제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 3도 내지 5도의 각도만큼 기울어지는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  18. 18
    제 2 항에 있어서, 상기 제 1 회전 속도는 200㎜ 웨이퍼의 경우 10rpm 내지 180rpm이고, 300㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 180rpm이고, 450㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 150rpm인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  19. 19
    제 1 항에 있어서, 상기 제 3 속도에서 상기 정지상태로의 상기 감속 중에 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지되는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  20. 20
    제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 상기 전해질에 침지된 후 제 2 회전 속도로 회전하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  21. 21
    제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질에 입수하는 시점에서부터 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지될 때까지인, 침지에 걸리는 총 시간은 200밀리초 미만인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  22. 22
    제 1 항에 있어서, 상기 제 2 높이는 상기 전해질의 상기 표면 아래 15㎜ 내지 25㎜인, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  23. 23
    삭제
  24. 24
    도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 표면으로 정의된 평면에 평행한, 상기 위치설정하는 단계, (b) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의된 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 1도 내지 5도의 각도로 상기 웨이퍼를 기울이는 단계, (c) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면에 수직이며 상기 웨이퍼의 중심을 통과하는 축을 따라 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계, (d) 120㎜/s 내지 300㎜/s의 제 1 속도로, 상기 전해질의 상기 표면으로 정의된 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라, 상기 전해질을 향해 상기 웨이퍼를 이동시키는 단계, (e) 40㎜/s 내지 80㎜/s의 제 2 속도로 상기 웨이퍼를 감속시키는 단계로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 전해질에 입수하며, 상기 제 1 속도에서 상기 제 2 속도로의 상기 감속 중에 상기 평판형 도금 표면의 40% 내지 60%가 침지되는, 상기 감속시키는 단계, (f) 상기 제 2 속도로부터, 100㎜/s 내지 140㎜/s의 제 3 속도로 상기 웨이퍼를 가속시키는 단계로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 적어도 75%가 상기 전해질에 침지될 때까지 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 단계, 및 (g) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 감속하는 단계로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도에서 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속하는 단계를 포함하는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  25. 25
    제 24 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 50%가 상기 전해질에 침지될 때까지 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 상기 감속이 계속되는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  26. 26
    제 25 항에 있어서, 상기 제 2 속도로의 상기 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질에 입수하는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  27. 27
    제 24 항에 있어서, 상기 제 3 속도는 상기 제 1 속도보다 낮은, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  28. 28
    제 24 항에 있어서, 상기 (c) 단계는 200㎜ 웨이퍼의 경우 10rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 300㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 180rpm의 회전 속도, 그리고 450㎜ 웨이퍼의 경우 5rpm 내지 150rpm의 회전 속도를 포함하는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  29. 29
    제 24 항에 있어서, 상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 상기 감속 중에 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지되는, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  30. 30
    제 24 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 선행 변부가 상기 전해질에 입수하는 시점부터 상기 웨이퍼가 상기 전해질에 완전히 침지될 때까지인, 침지에 걸리는 총 시간은 300밀리초 미만인, 도금조의 전해질로 웨이퍼를 침지하는 방법.
  31. 31
    웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 수평면에 대해 기울인 채, 제 1 병진운동 속도로, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 단계, 뒤 이어, (b) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 부분적으로 침지한 채, 정지가 아닌 제 2 병진운동 속도로 상기 웨이퍼의 속도를 낮추는 단계, 그 후 (c) 상기 웨이퍼가 상기 도금 용액에 완전히 침지되기 전에 제 3 병진운동 속도로 상기 웨이퍼의 속도를 높이는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법.
  32. 32
    침지되는 중에 전기도금 없이, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 수평면에 대해 웨이퍼를 기울인 채, 적어도 120㎜/s의 제 1 병진운동 속도로, 도금 용액을 향한 방향으로, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 상기 도금 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금 용액으로 침지하는 방법.
  33. 33
    도금 장치에 있어서, (a) 도금 용액으로 침지되는 중에 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더, (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및 (c) 상기 침지되는 중에 전기도금 없이, 상기 웨이퍼가 상기 도금 용액에 입수할 때, 적어도 120㎜/s의 속도로, 상기 기울어진 웨이퍼를, 상기 도금 용액을 향한 방향으로 전달하도록 구성 또는 설계된 제어기를 포함하는, 도금 장치.
  34. 34
    제 33 항에 있어서, 상기 웨이퍼 속도는 140㎜/s 내지 300㎜/s인, 도금 장치.
  35. 35
    제 33 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 도금 용액에 접촉할 때 상기 웨이퍼 속도는 적어도 120㎜/s인, 도금 장치.
  36. 36
    도금 장치에 있어서, (a) 도금 용액으로의 침지 중에, 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더, (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및 (c) 상기 웨이퍼가 상기 도금 용액에 침지될 때, 상기 도금 용액을 향하는 방향으로, 상기 기울어진 웨이퍼를 가변 속도로 전달하도록 구성 또는 설계된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기울어진 웨이퍼의 선행 변부가 먼저 제 1 속도로 상기 도금 용액에 접촉하고, 그 후, 상기 웨이퍼를 도금 용액에 부분적으로 침지한 채 상기 웨이퍼의 속도가 정지까지 감속하지 않는 제 2 속도로 낮춰지고, 최종적으로, 상기 웨이퍼가 완전히 침지되기 전에 상기 웨이퍼의 속도가 제 3 속도로 높아지도록, 더 설계 또는 구성되는, 도금 장치.
  37. 37
    삭제
  38. 38
    제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 침지 중에, 상기 웨이퍼 기울임의 각도를 변경하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  39. 39
    제 1 항에 있어서, 상기 기울어진 웨이퍼가 처음으로 전해질과 접촉한 후, 상기 웨이퍼 기울임의 각도를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  40. 40
    제 1 항에 있어서, 상기 기울어진 웨이퍼가 처음으로 전해질과 접촉한 후, 상기 웨이퍼 기울임의 각도를, 0초과 5도 미만의 각도로, 감소시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  41. 41
    웨이퍼를 도금조로 침지하는 방법에 있어서, 상기 방법은 (a) 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도만큼 기울인 채, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 단계, 뒤 이어, (b) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 침지한 채, 상기 웨이퍼의 기울임을 상기 제 1 각도로부터 제 2 각도까지로 증가시키는 단계, 그 후 (c) 상기 웨이퍼의 기울임 각도를 0도까지로 감소시키는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금조로 침지하는 방법.
  42. 42
    제 1 항에 있어서, 작업부재에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 포토레지스트를 빛에 노출시키는 단계, 상기 포토레지스트를 패터닝하고, 상기 패턴을 상기 작업부재로 전사하는 단계, 및 상기 작업부재로부터 상기 포토레지스트를 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 도금조의 전해질로 침지하는 방법.
  43. 43
    제 41 항에 있어서, 상기 방법은 작업부재에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 포토레지스트를 빛에 노출시키는 단계, 상기 포토레지스트를 패터닝하고, 상기 패턴을 상기 작업부재로 전사하는 단계, 및 상기 작업부재로부터 상기 포토레지스트를 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는, 웨이퍼를 도금조로 침지하는 방법.
  44. 44
    도금 장치에 있어서, (a) 도금 용액으로의 침지 중에 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더, (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및 (c) 방법을 수행하기 위한 프로그램 명령을 갖는 제어기를 포함하며, 상기 방법은 (ⅰ) 상기 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 단계로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행인, 상기 위치설정하는 단계, (ⅱ) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의되는 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 상기 웨이퍼를 기울이는 단계, (ⅲ) 상기 전해질의 상기 표면에 의해 정의되는 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라 제 1 속도로 상기 웨이퍼를 상기 전해질을 향해 이동시키는 단계, (ⅳ) 정지까지 감속하지 않는, 상기 제 1 속도로부터 제 2 속도로 감속하는 단계로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 전해질로 입수하는, 상기 감속하는 단계, (ⅴ) 상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도로부터 제 3 속도로 가속시키는 단계로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 상기 전해질에 침지될 때까지, 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 단계, 및 (ⅵ) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 상기 웨이퍼를 감속시키는 단계로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속시키는 단계를 포함하는, 도금 장치.
  45. 45
    제 44 항에 기재된 도금 장치와 스테퍼(stepper)를 포함하는, 시스템.
  46. 46
    전기도금 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체에 있어서, 상기 프로그램 명령은, (ⅰ) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 코드로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 상기 전해질의전기도금 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체에 있어서, 상기 프로그램 명령은, (ⅰ) 웨이퍼를 전해질 위 제 1 높이에서 수평하게 위치설정하는 코드로서, 상기 웨이퍼의 평판형 도금 표면은 상기 전해질의 표면으로 정의되는 평면에 평행한, 상기 위치설정하는 코드, (ⅱ) 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질의 상기 표면으로 정의되는 상기 평면에 더 이상 평행하지 않도록 일정 각도만큼 상기 웨이퍼를 기울이는 코드, (ⅲ) 상기 전해질의 상기 표면에 의해 정의되는 상기 평면에 실질적으로 수직인 궤적을 따라 제 1 속도로 상기 웨이퍼를 상기 전해질을 향해 이동시키는 코드, (ⅳ) 상기 제 1 속도로부터, 정지가 아닌 제 2 속도로 감속하는 코드로서, 상기 제 1 속도에서, 또는 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 선행 변부가 상기 전해질로 입수하는, 상기 감속하는 코드, (ⅴ) 상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도로부터 제 3 속도로 가속시키는 코드로서, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면의 상당한 부분이 상기 전해질에 침지될 때까지, 가속이 계속되는, 상기 가속시키는 코드, 및 (ⅵ) 상기 제 3 속도로부터, 제 2 높이에서의 정지상태로 상기 웨이퍼를 감속시키는 코드로서, 상기 제 3 속도에서, 또는 상기 제 3 속도로부터 상기 정지상태로의 감속 중에, 상기 웨이퍼의 상기 평판형 도금 표면이 상기 전해질에 완전히 침지되는, 상기 감속시키는 코드를 포함하는, 기계-판독형 매체.
  47. 47
    전기도금 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독형 매체에 있어서, 상기 프로그램 명령은, (ⅰ) 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도만큼 기울인 채, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 도금 용액과 접촉시키는 코드, 뒤 이어 (ⅱ) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 침지한 채, 상기 웨이퍼의 기울임을, 상기 제 1 각도로부터 제 2 각도까지로 증가시키는 코드, 그 후, (ⅲ) 상기 웨이퍼의 기울임 각도를 0도까지로 감소시키는 코드를 포함하는, 기계-판독형 매체.
  48. 48
    도금 장치에 있어서, (a) 도금 용액으로의 침지 중에 웨이퍼를 수평면으로부터 기울이도록 구성된 웨이퍼 홀더, (b) 상기 도금 용액을 보유하기 위한 챔버, 및 (c) 방법을 수행하기 위한 프로그램 명령을 갖는 제어기를 포함하며, 상기 방법은 (i) 상기 웨이퍼를 수평면에 대해 제 1 각도만큼 기울인 채, 상기 웨이퍼의 선행 변부를 상기 도금 용액과 접촉시키는 단계, 뒤 이어, (ii) 상기 웨이퍼를 상기 도금 용액에 침지한 채, 상기 웨이퍼의 기울임을 상기 제 1 각도로부터 제 2 각도까지로 증가시키는 단계, 그 후 (iii) 상기 웨이퍼의 기울임 각도를 0도까지로 감소시키는 단계를 포함하는, 도금 장치.
Independent claims48