本實(shí)用新型的領(lǐng)域是在微型裝置(諸如半導(dǎo)體裝置)的制造中電鍍晶片和類似基板。

背景技術(shù)：

微型裝置(包括半導(dǎo)體裝置)一般被制造在晶片或其他基板上。在典型的制造工藝中，在電鍍處理器中，通過使電流穿過電解質(zhì)以致使電解質(zhì)中的金屬離子析出并鍍到晶片上，而在晶片上形成一層或更多層金屬。為了更換消耗掉的陽(yáng)極，以及出于其他原因，需要對(duì)電鍍處理器進(jìn)行周期性的維護(hù)。因此，處理器被有利地設(shè)計(jì)成提供對(duì)處理器部件的快速且簡(jiǎn)化的接取，并且減少對(duì)維護(hù)的需要。防止所述電解質(zhì)中的氣泡形成也有助于改進(jìn)處理器的性能。這些因素在電鍍處理器設(shè)計(jì)和操作上提出工程挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在第一方面中，一種電鍍處理器或設(shè)備包括基部，所述基部具有容器主體。隔膜組件包括附接到隔膜板的隔膜殼。隔膜提供在附接到所述隔膜殼的隔膜支撐件上。陽(yáng)極組件包括陽(yáng)極杯(anode cup)以及位于所述陽(yáng)極杯中的一個(gè)或更多個(gè)陽(yáng)極。陽(yáng)極板被附接到所述陽(yáng)極杯。兩個(gè)或更多個(gè)支柱可提供在所述陽(yáng)極板的第一側(cè)上，其中每個(gè)支柱能夠與位于所述隔膜板上的支柱配件接合。位于所述陽(yáng)極板的第二側(cè)上的一個(gè)或更多個(gè)夾持件(clamp)能夠與位于所述隔膜板上的夾持件配件接合并從其中釋放。所述陽(yáng)極組件能夠快速且容易地從所述處理器去除以便進(jìn)行維護(hù)，而不干擾所述處理器的其他部件或?qū)⑦@些部件去除。

在另一方面中，所述容器主體、所述隔膜組件和所述陽(yáng)極組件形成具有位于所述隔膜上方的上部腔室和所述隔膜下方的下部腔室的容器。所述上部腔室中的槳板(paddle)受到位于所述槳板的第一側(cè)上的第一驅(qū)動(dòng)臂和第二驅(qū)動(dòng)臂的支撐，并且受到位于所述槳板的第二側(cè)上的至少一個(gè)從動(dòng)臂(follower arm)的支撐。所述第一驅(qū)動(dòng)臂和第二驅(qū)動(dòng)臂連接到電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述槳板以在上部腔室中的電解質(zhì)中進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)。由于所述槳板支撐在三個(gè)或更多個(gè)位置中，從而維持槳板對(duì)準(zhǔn)。

附圖說明

圖1是電鍍處理器的截面圖。

圖2是圖1中所示的處理器的基部的頂透視圖和前透視圖。

圖3是圖1和圖2中所示的處理器的基部的底透視圖和前透視圖。

圖4是圖1-3中所示的處理器的基部的截面圖。

圖5是圖1-3中所示的處理器的基部的旋轉(zhuǎn)的截面圖。

圖6是圖1、圖4和圖5中所示的隔膜組件的截面圖。

圖7是圖6中所示的隔膜組件的底透視圖。

圖8是圖6和圖7中所示的隔膜組件的頂透視圖。

圖9是圖1、圖4和圖5中所示的陽(yáng)極組件的頂透視圖。

圖10是示出將陽(yáng)極組件從隔膜組件去除的截面圖。

圖11是示出將陽(yáng)極組件附接到隔膜組件的截面圖。

圖12是圖1、圖4和圖5中所示的處理器的基部的頂透視圖，其中出于說明目的去除了一些部件。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，電鍍處理器20包括頭部22和基部30。多個(gè)處理器20通常提供在處理系統(tǒng)殼體內(nèi)，其中在所述殼體內(nèi)的系統(tǒng)機(jī)械手移動(dòng)晶片進(jìn)出處理器。處理器的基部30可精確地位于處理系統(tǒng)的平臺(tái)(deck)32上，并且由其支撐。頭部22被對(duì)準(zhǔn)在基部30上方。頭部22可包括位于升降-傾斜組件34上的轉(zhuǎn)子28。保持晶片26的夾具(chuck)24通常經(jīng)由所述系統(tǒng)機(jī)械手可附接到轉(zhuǎn)子28和從其上去除。夾具24中的接觸環(huán)38具有與晶片26的面向下的一側(cè)形成電接觸的接觸指(contact finger)。電機(jī)36在處理過程中使保持夾具24和晶片26的轉(zhuǎn)子28旋轉(zhuǎn)。圖1示出了裝載有晶片26的處理器，而在其余附圖中，為了清楚起見，晶片已被省去。

參照?qǐng)D1和圖2，基部30具有位于容器主體44上的清洗緣(rinse rim)40。清洗緣可具有一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部清洗液體排放溝道41和排放管線42。清洗緣40可以是透明的，以便允許更直接地觀察處理器20內(nèi)部。清洗緣40可為剛性塑料部件，這個(gè)部件被固定到容器主體44上的適當(dāng)位置并且沒有移動(dòng)部分?；?0可附接到底板(base plate)46，其中底板被附接到平臺(tái)32。底板46上的夾具清洗噴嘴組件48可被調(diào)整成使得清洗液體的噴霧或射流指向夾具24。類似地，底板46上的晶片清洗噴嘴組件50可被調(diào)整成使得清洗液體的噴霧指向晶片26。每個(gè)噴嘴組件48和50可以具有穿過清洗緣40并相對(duì)于所述清洗緣而密封的噴嘴，以將清洗液體容納在處理器20內(nèi)。當(dāng)夾具在轉(zhuǎn)子上旋轉(zhuǎn)時(shí)，并且通過視情況經(jīng)由升降-傾斜組件傾斜所述轉(zhuǎn)子，夾具24和晶片26可以在處理后進(jìn)行有效清洗。

轉(zhuǎn)至圖3、圖4和圖6，隔膜組件110被附接到容器主體44的底表面，并且陽(yáng)極組件90被附接到隔膜組件110的底表面。隔膜組件110包括附接到隔膜板114的隔膜殼112以及位于附接到所述隔膜殼112的隔膜支撐件118上的隔膜120。

容器主體44、隔膜組件110和陽(yáng)極組件90形成具有位于隔膜120上方的上部腔室和位于隔膜120下方的下部腔室的容器45。上部腔室被供應(yīng)有第一電解液(稱為陰極電解液)，并且下部腔室被填充有第二電解液(稱為陽(yáng)極電解液)。位于上部腔室中的槳板51在處理過程中振蕩，以便增加電鍍性能。

現(xiàn)在參照?qǐng)D6、圖7和圖8，在隔膜組件110中，隔膜殼112可為塑料材料，諸如天然聚丙烯(NPP)，隔膜殼112經(jīng)由螺栓132夾在底部上的隔膜板114與頂部處的隔膜環(huán)116之間。隔膜板114可為剛性金屬平板，例如，2-5mm鋼，其中隔膜環(huán)116具有類似設(shè)計(jì)，從而提供具有改進(jìn)的密封特性的剛性隔膜組件110。

隔膜支撐件118可以具有由介電材料制成的網(wǎng)狀或敞開的框架結(jié)構(gòu)，以便減小隔膜支撐件118對(duì)容器45內(nèi)的電場(chǎng)的影響。位于隔膜殼112的頂表面處的凹槽中的環(huán)形隔膜密封件122將隔膜120密封到隔膜殼112上。隔膜120提供對(duì)液流的阻擋，從而將下部腔室中的陽(yáng)極電解液與上部腔室中的陰極電解液分離，同時(shí)允許特定離子從中穿過。在許多應(yīng)用中，隔膜120是選擇性地使某些離子穿過而同時(shí)提供阻擋的離子隔膜。在其他應(yīng)用中，例如對(duì)于其中陽(yáng)極電解液和陰極電解液可相同的鍍鎳，隔膜可僅為過濾器，它會(huì)保持陽(yáng)極顆粒遠(yuǎn)離晶片，但是無離子選擇性。抽吸管線可以穿過隔膜支撐件118或沿著隔膜支撐件118側(cè)面延伸到上部腔室中的最低點(diǎn)，以將所有的陰極電解液從處理器20中去除。

轉(zhuǎn)至圖3和圖9，陽(yáng)極組件90包括附接到陽(yáng)極板94的陽(yáng)極杯92。陽(yáng)極杯92可為塑料材料，諸如天然聚丙烯。陽(yáng)極板94可為剛性的金屬板，例如，2-5mm鋼。如圖9所示，陽(yáng)極杯92可具有與外部陽(yáng)極隔室100同心的內(nèi)部陽(yáng)極隔室98，兩者之間設(shè)有環(huán)壁104。在使用中，塊狀陽(yáng)極材料諸如塊狀或顆粒狀的銅或其他金屬放置在陽(yáng)極隔室98和100中，以提供鍍敷材料源。如圖9和圖11中所示，經(jīng)由通向陽(yáng)極杯92的側(cè)壁上的連接器105的纜線或?qū)w99和101使內(nèi)部陽(yáng)極隔室98和外部陽(yáng)極隔室100形成電連接。隔室98和100中的塊狀金屬提供內(nèi)部陽(yáng)極和外部陽(yáng)極。

返回參照?qǐng)D9，密封件(諸如O形環(huán)102)提供在陽(yáng)極杯92的頂部周邊處。夾持件96附接到陽(yáng)極板94的前部。支柱108附接到陽(yáng)極板94的背部，其中每個(gè)支柱具有帽109。如圖4和圖5中所示，中心入口106可定位在陽(yáng)極杯92的中心處，并經(jīng)由陽(yáng)極電解液供應(yīng)端口82被供應(yīng)有陽(yáng)極電解液。陽(yáng)極電解液從中心入口106分布在下部腔室內(nèi)，并且經(jīng)由陽(yáng)極電解液排放溝道88徑向移出下部腔室。陽(yáng)極電解液的流動(dòng)路徑以及隔膜的角度幫助夾帶任何所捕獲的氣體或氣泡并將它們載送離開隔膜120，使得氣體或氣泡不會(huì)干擾容器45中的電場(chǎng)。

參照?qǐng)D3，容器45的上部腔室經(jīng)由容器主體44中的、連接到陰極電解液供應(yīng)系統(tǒng)的陰極電解液供應(yīng)端口70和陰極電解液返回端口72被供應(yīng)有陰極電解液流，所述陰極電解液供應(yīng)系統(tǒng)通常包括一個(gè)或更多個(gè)泵、儲(chǔ)槽、過濾器、加熱器和其他部件。維護(hù)排放端口74也可提供在容器主體44中，以便允許將陰極電解液排放到上部隔室外，而不影響所述陰極電解液供應(yīng)系統(tǒng)。仍然參照?qǐng)D3，陽(yáng)極電解液空閑狀態(tài)入口端口78和陽(yáng)極電解液工藝返回端口80提供在隔膜殼112上，而陽(yáng)極電解液供應(yīng)端口82提供在陽(yáng)極杯92中。由于所有端口集中在處理器20的前部處的60度扇形區(qū)域內(nèi)，因此維護(hù)變得更為容易。

陰極電解液供應(yīng)端口70連接到形成在容器主體44與隔膜殼112之間的陰極電解液供應(yīng)小室(plenum)或凹槽128中，以便將陰極電解液供應(yīng)到容器主體44中的徑向流動(dòng)端口126。如圖4和圖5所示，陰極電解液返回端口72通向容器主體44中的陰極電解液排放溝道86，其中篩網(wǎng)84可視情況定位在陰極電解液排放溝道86和陰極電解液返回端口72的接合處。在處理過程中，陰極電解液流過容器主體44中的堰(weir)64并進(jìn)入到陰極電解液返回端口72中。堰64設(shè)置上部腔室中的陰極電解液的表面的垂直位置。

另外，如圖5所示，陽(yáng)極電解液排放溝道88形成在隔膜殼112中。在圖4中，環(huán)形陽(yáng)極屏蔽件140可提供在下部腔室中的隔膜支撐件118下方。環(huán)形腔室屏蔽件142可提供在隔膜120上方，正好位于槳板51下方，并且環(huán)形晶片屏蔽件144可提供在容器主體44上，正好位于槳板51上方。如果使用了屏蔽件，每一個(gè)屏蔽件是被定位且尺寸被設(shè)置成在處理過程中影響容器中的電場(chǎng)的環(huán)形介電部件。處理器20可通過改變屏蔽件轉(zhuǎn)換為電鍍不同直徑的晶片。在一些情況下，屏蔽件的一個(gè)或更多個(gè)可以具有非圓形形狀，以便提供不對(duì)稱的屏蔽。

如圖1、圖3和圖5所示，隔膜組件110經(jīng)由容器主體44的底部上的帶螺紋的支座(standoff)60附接到容器主體44并相對(duì)于所述容器主體密封，所述帶螺紋的支座突出穿過隔膜板114中的孔或狹槽130，利用螺母62固定。隔膜板114包括位于隔膜板114的背面處的兩個(gè)或更多個(gè)支柱配件124，用于在陽(yáng)極組件90被附接到隔膜組件110時(shí)，將支柱108接收并保持在陽(yáng)極板94上。夾持件配件115提供在隔膜板114的前部處。參照?qǐng)D7、圖10和圖11，支柱配件124的提供形式可以是從隔膜板114的平面以銳角向下延伸的突起或手指形式。

如圖4和圖12所示，上部腔室中的槳板51包括位于槳板框架54上的槳板插件52。槳板插件52是介電材料，而槳板框架54通常是金屬或塑料。槳板框架54受到位于槳板框架54的第一側(cè)上的第一驅(qū)動(dòng)臂和第二驅(qū)動(dòng)臂162的支撐，并且受到位于槳板的第二側(cè)上的至少一個(gè)從動(dòng)臂166的支撐。第一驅(qū)動(dòng)臂和第二驅(qū)動(dòng)臂162被固定到支撐在底板46上的驅(qū)動(dòng)軌道160，并且在所述驅(qū)動(dòng)軌道上滑動(dòng)。從動(dòng)臂166類似地被固定到底板46上的從動(dòng)軌道168，并且在所述從動(dòng)軌道上滑動(dòng)。槳板可以通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)軌道160和從動(dòng)軌道168的高度來精確地調(diào)平。位于每一個(gè)驅(qū)動(dòng)臂162和從動(dòng)臂166上的波紋管164將容器45中的液體和蒸汽密封以使其與外部部件隔開。槳板電機(jī)58(可為線性電機(jī))被容納在電機(jī)殼56內(nèi)，并機(jī)械聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)臂162。槳板電機(jī)58使槳板51在上部腔室中的陰極電解液中移動(dòng)。這個(gè)移動(dòng)可為振蕩移動(dòng)，或者控制器65可操作槳板電機(jī)58來提供其他模式的槳板移動(dòng)。

轉(zhuǎn)至圖4和圖5，容器主體44中的壓力和液位傳感器150感測(cè)陰極電解液排放溝道86中的陰極電解液的液位，并且向電子控制器或計(jì)算機(jī)65提供液位信號(hào)。整體或部分地基于液位信號(hào)，計(jì)算機(jī)65控制連接到陰極電解液返回端口72的陰極電解液返回管線76中的伺服閥(servo valve)75。計(jì)算機(jī)65操作伺服閥75以保持陰極電解液返回管線76總是填充有陰極電解液，以減少或避免在陰極電解液中形成空氣氣泡。具體來說，陰極電解液返回管線76(從陰極電解液排放溝道86中的陰極電解液的液位到陰極電解液槽77中的陰極電解液的液位)維持充滿陰極電解液，即使陰極電解液排放溝道86中的陰極電解液的液位由于晶片26快速插入上部腔室中的陰極電解液浴和從其中快速抽出而發(fā)生較大變化時(shí)也是如此。

在使用中，保持晶片26的晶片夾具24經(jīng)由機(jī)械手附接到轉(zhuǎn)子28，同時(shí)所述機(jī)械手是水平的。晶片26上的導(dǎo)電種晶層通過經(jīng)由接觸環(huán)38電連接到晶片26的負(fù)壓源用負(fù)壓偏壓。升降-傾斜組件34是可移動(dòng)的以將晶片26傾斜成銳角(一般在1-15度范圍內(nèi))，并且使晶片26降低到容器45的上部腔室中的陰極電解液中。容器45的下部腔室被填充有陽(yáng)極電解液。陰極電解液和陽(yáng)極電解液在處理過程中流過容器。正壓被施加到陽(yáng)極杯92中的陽(yáng)極材料，例如，銅。陽(yáng)極材料離子從陽(yáng)極杯移動(dòng)穿過陽(yáng)極電解液并穿過隔膜120，然后進(jìn)入上部腔室中的陰極電解液中，其中離子沉積到晶片26上，以在晶片26上形成金屬層。轉(zhuǎn)子28可以在處理過程中旋轉(zhuǎn)晶片26。槳板51會(huì)在晶片下方來回振蕩，以增加金屬離子到晶片26上的質(zhì)量傳遞。

在金屬層形成在晶片26上之后，升降-傾斜機(jī)構(gòu)34使晶片上升到陰極電解液外，到達(dá)清洗緣40內(nèi)的某個(gè)位置。夾具清洗噴嘴組件48將清洗液體施加到夾具34上，并且晶片清洗噴嘴組件50將清洗液體施加到晶片26上。在清洗過程中飛散出晶片26的清洗液體被捕獲在清洗緣40內(nèi)，并且經(jīng)由排放管線42去除。夾具34隨后從轉(zhuǎn)子28上去除，以便進(jìn)行后續(xù)處理。參照?qǐng)D10和圖11，當(dāng)消耗掉陽(yáng)極材料時(shí)，或者要執(zhí)行其他維護(hù)時(shí)，陽(yáng)極電解液可視情況經(jīng)由流過陽(yáng)極電解液供應(yīng)端口82的反向流從下部腔室中排放出來。陽(yáng)極組件90通過釋放夾持件96并將陽(yáng)極組件90的前部樞轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離隔膜板114來從處理器20去除。夾持件96可為用手來操作的中心上方夾持件(over center clamp)。陽(yáng)極組件90的背部經(jīng)由與隔膜板114上的支柱配件124接合的支柱108保持向上。

在陽(yáng)極組件樞轉(zhuǎn)到圖9所示位置中時(shí)，陽(yáng)極組件90隨后可被向前拉動(dòng)，從而致使支柱108脫離支柱配件124并從支柱配件移出，使得陽(yáng)極組件90脫離隔膜板114。陽(yáng)極杯92隨后可再填充陽(yáng)極材料。陽(yáng)極組件90使用反序步驟重新安裝到處理器20上。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，O形環(huán)102被緊密壓縮在隔膜板114上，以使陽(yáng)極杯92相對(duì)于隔膜板114密封。施加到O形環(huán)的壓縮力通過精確控制支柱108的長(zhǎng)度尺寸來設(shè)置。

隔膜組件110一般并不需要維護(hù)，除非隔膜受損。在這種情況下，隔膜組件110可通過松開或去除帶螺紋的支座60上的螺母62從平臺(tái)32下方去除。因此，可將陽(yáng)極組件90和隔膜組件110去除，而不去除或干擾槳板51或升降-傾斜機(jī)構(gòu)34。在長(zhǎng)時(shí)間的空閑狀態(tài)期間，下部腔室中的陽(yáng)極電解液的液位有利地降低以使得陽(yáng)極電解液不再與隔膜120接觸，但是其中陽(yáng)極電解液仍覆蓋陽(yáng)極材料。這防止了過量的鍍敷材料離子堆積在陰極電解液中，并且防止陽(yáng)極材料氧化。在空閑狀態(tài)中，陽(yáng)極電解液的循環(huán)通過以下方式改變：將減小體積的陰極電解液經(jīng)由陽(yáng)極電解液空閑狀態(tài)入口端口78泵送到下部腔室中，并且經(jīng)由流過中心入口106和陽(yáng)極電解液供應(yīng)/空閑返回端口82的反向流將陽(yáng)極電解液去除。處理器20外的閥被切換成將陽(yáng)極電解液反向流重新引導(dǎo)到陽(yáng)極電解液槽。

可釋放的或可釋放地表示第一元件可以通過抽出、打開、松開或去除一個(gè)或更多個(gè)夾持件、配件或緊固件來與第二元件分離、脫離和從其中去除。剛性表示元件在如施加于所述類型的設(shè)備中的典型負(fù)載下的偏轉(zhuǎn)足夠以避免陰極電解液或陽(yáng)極電解液的可檢測(cè)的泄漏。晶片26可為其上形成有微電子裝置、微機(jī)電裝置或微光學(xué)裝置的硅晶片或其他基板。雖然上文大體描述金屬鍍敷，但是當(dāng)然也可使用非金屬的其他導(dǎo)電材料。