專利名稱：圓盤電鍍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于所謂的晶片(vafer)的電鍍裝置。晶片是具有平面幾何形狀的圓形體，其通常使用在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中用作制造芯片的基座。這樣的晶片優(yōu)選地由化學(xué)周期表中第四組的半導(dǎo)體材料例如硅或鍺構(gòu)成。
背景技術(shù)：
因為化學(xué)周期表中第四周期組位于在化學(xué)周期表中第一組的金屬組和第八組的非金屬組之間的中間部件，第四周期組的元素既不是離子導(dǎo)電的金屬，也不是離子不導(dǎo)電的非金屬，而是具有所謂的離子半導(dǎo)體特性的準半金屬。
半導(dǎo)體特性促進了現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，由此可以最小的空間尺寸來實現(xiàn)這些功能，它們在此前需要成千倍大的空間尺寸。
晶片通常是薄圓盤形，其具有大約一毫米的厚度和大約100到300mm的直徑，其由所謂的單晶體切割而形成。為了特定的使用目的，需要處理晶片表面。晶片表面的處理可以是機械方法的，例如通過拋光來實現(xiàn)、或通過涂敷各種各樣的涂層來實現(xiàn)。從而可以例如部分(parziell)或全面地涂敷晶片表面。這樣的涂層通常與功能相關(guān)地進行。例如通過涂漆或類似的方法來進行表面的處理，然而尤其是例如在要將金屬涂層涂敷到晶片表面上的情況下通過電鍍方法進行。
通過電鍍方法將金屬涂層涂敷在晶片表面上，其使得晶片的這部分導(dǎo)電。電鍍方法具有顯著的優(yōu)越性，在晶片上的金屬沉積可以由將金屬鹽溶解在蒸餾水中而獲得的水狀溶液來進行。特別地，這種金屬鹽溶液專業(yè)上稱作電解溶液或簡稱電解液。
該電鍍方法提供了用于在晶片上待涂敷的金屬層的功能特征(特性)設(shè)計的多種可能的變化形式。因為金屬鹽可很好地溶于水，可以將不同的金屬由鹽的水溶液中涂敷到晶片上。有關(guān)導(dǎo)電性變化特性，從導(dǎo)電性較差的鉻到導(dǎo)電性較好的金屬例如銅、銀或金來著手。
該電鍍方法可最佳使用，因為工藝過程的一些參數(shù)很大程度上可以不復(fù)雜地改變，而這些參數(shù)可以對金屬涂層的質(zhì)地產(chǎn)生影響。
這些參數(shù)例如是電解液含鹽量的濃度、通過陰極和陽極由電源供給的過程能量的電流密度和電流電壓、以及電解液溫度。
電鍍技術(shù)是非常眾所周知的，其具有廣泛的應(yīng)用范圍，而這里不需要另外的論述。而晶片電鍍技術(shù)是電鍍的一種特殊應(yīng)用領(lǐng)域。其優(yōu)點將在實際應(yīng)用中體現(xiàn)出來。實際使用的和公知的晶片電鍍裝置，其作為現(xiàn)有技術(shù)，如借助于圖1示例性地描述的那樣。
公知的晶片電鍍裝置的問題通常出現(xiàn)在晶片上側(cè)和晶下側(cè)之間的電鍍槽的密封區(qū)域。
密封通常是借助于密封圈3來實現(xiàn)的。按照圖1的實例相對于電解液的密封是借助于O型圈18來實現(xiàn)的。同時O型圈18具有一種在滑動間隙21中滑動間隙導(dǎo)向的功能。然而其缺點在于，O型圈18的裝配僅可以在干燥的狀況下進行，因此在空的電鍍槽的情況下進行。由于干燥-潮濕的轉(zhuǎn)換，因此在經(jīng)過多次操作后，該系統(tǒng)必然由于電解液的滲漏(sickerlackagen)而容易產(chǎn)生缺陷。對于所使用的裝置元件的不同的特定的溫度膨脹系數(shù)，所存在的溫度差是一個重要的因素。所必需的100％密封可靠性導(dǎo)致，在裝置系統(tǒng)不密封的情況下將中斷操作。
另外眾所周知的是，如在所有的中斷操作中，最初產(chǎn)品部分的產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)受重新運轉(zhuǎn)而受損害。
因此不能提供持續(xù)穩(wěn)定的和始終不變的產(chǎn)品質(zhì)量，而對于待電鍍的晶片的價格昂貴的原材料來說，在成本方面按百分比考慮缺陷生產(chǎn)是很重要的因素。如圖1中所示相對于現(xiàn)有技術(shù)的薄弱部位是在密封圈3和裝置基座1之間的側(cè)向間隙。這些裝置部件之間借助于相對大尺寸的O型圈18的密封具有如下缺點，其中O型圈具有滾動傾向，或者通過往復(fù)操作密封圈3，直到將其固定在最終位置上，O型圈表面的摩擦可能導(dǎo)致密封圈的損壞，其結(jié)果是，此后產(chǎn)生電解液泄漏。通常來說，密封圈3和裝置基座1之間的側(cè)向間隙(間隙21)是系統(tǒng)的一個薄弱部位。此外，O型圈18的裝入是非常復(fù)雜的，因為必須將O型圈18強力拉伸來嵌入到這樣的環(huán)形槽中，并且還可能通過這樣的操作而使得O型圈損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，研制一種專用的電鍍裝置，其使得晶片圓盤的電鍍這樣進行，提供一種針對晶片上部區(qū)域和晶片下部區(qū)域之間的電解液滲漏的可靠密封。此外，密封系統(tǒng)的裝配必須可容易操作，并且設(shè)計成使各個裝置元件之間的配合精度這樣彼此協(xié)調(diào)，使得其不存在側(cè)向間隙例如間隙21。此外，彈性的本身的密封元件即彈性的O型圈必須可以僅僅在垂直線上定位，以便立即消除在O型圈表面上的可能摩擦。
該O型圈應(yīng)當在裝置裝配過程中在插到預(yù)定的間隙中后不再涉及機械(操作)。
對于可在其間通過的300mm的直徑的晶片技術(shù)必需的是，電鍍裝置各元件的配合精度這樣彼此協(xié)調(diào)，其側(cè)向傾斜將由于可能所存在的側(cè)向間隙、如圖1所示的間隙21而被消除。絕對必須的是，通過將O型圈簡易地插入到嵌入凹槽中，而沒有問題地定位O型圈。當然這還需要保證其可以用于其他直徑的晶片。然而特別是，對具有300mm直徑的新一代晶片圓盤來說需滿足具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)工藝條件，其中各裝置元件彼此之間的裝置配合精度是特別重要的。包括整體O型圈或多個O型圈的密封圈3相對于裝置基座的配合精度，這里還必須在考慮到由尺寸決定的材料溫度膨脹的較高的情況下保證的波動，密封系統(tǒng)的磨損并且尤其是該O型圈連同該O型圈通道的磨損絕對是最小的。
該目的將通過一種用于晶片圓盤電鍍的電鍍裝置而實現(xiàn)，其包含具有內(nèi)螺紋的裝置基座1；一鎖緊螺母4，其用于緊固和固定裝置整體系統(tǒng)；一適配件5，其作為待電鍍的晶片圓盤的容納基座；以及用于密封電解液區(qū)域的密封件；其特征在于，該電鍍裝置具有一上部密封圈3，在其兩端上均具有一O型圈嵌入凹槽，其用于可在密封圈3的上端嵌入的O型圈6以及可在密封圈3的下端嵌入的O型圈7，并且該電鍍裝置具有一另外的下部密封件10，該密封件是環(huán)形或圓盤形的，分別通過一個作為相對于上部密封圈3定位的對應(yīng)部分的相對凹槽使得可嵌入下部O型圈7和密封圈3，以及密封件10通過嵌入的O型圈6和7無側(cè)向間隙地嵌入在基座1或者中間部件16中，從而彼此相對頂壓，由此形成一自身封閉的、電解液密封的區(qū)域。
在如圖2和圖3所示的實例中，當借助于中間連接的彈性緩沖件8，裝置底部用作對于密封圈10的壓力對應(yīng)部件時，下部密封圈相對于上部密封圈的壓緊可以可選擇地借助于鎖緊螺母4實現(xiàn)。為了安全起見，在這種情況下，在密封圈10和裝置基座之間連接有一折疊篷密封。
該折疊篷可以任意垂直或水平設(shè)置，并且通常由橡膠或涂膠的紡織材料組成。
如圖6所示，當折疊篷9設(shè)計成雙重結(jié)構(gòu)并由此形成腔室時，折疊篷密封系統(tǒng)還可以作為氣動或液壓壓力介質(zhì)的通道14，用于頂壓下部密封圈10。
如圖7所示，在使用圓形平面的下部密封圈10替換敞開的密封圈10時，可選擇地參照圖4，通過使用柔性的膜片17，并借助于氣動或液壓壓力介質(zhì)，可以將密封圈頂壓在上部密封圈3上。
在使用按照本發(fā)明的圓盤電鍍裝置的情況下，例如其在圖5所示，可以與其他的腔室結(jié)構(gòu)進行另外的一些組合。


下面的附圖詳細示例性地描述了本發(fā)明。用附圖1示例地表示一種現(xiàn)有技術(shù)中的裝置，以便更詳細地說明本發(fā)明的深度。
附圖2到7中示例性地描繪了按本發(fā)明的不同裝置變型方案。
具體實施例方式
圖1比較示例性地示出了晶片電鍍裝置B的現(xiàn)有技術(shù)。其中設(shè)置有O型圈18，其用于密封電解液區(qū)域，并同時將晶片圓盤對中，此外還密封裝配系統(tǒng)的間隙21。
由于在裝置零件(尤其是密封圈3)裝配期間的上下往復(fù)運動，存在在O型圈18上形成摩擦槽的危險，并存在與此相關(guān)的電解溶液滲漏的危險。此外，在間隙21處的側(cè)向活動間隙太大，使得晶片圓盤的邊緣區(qū)域不能精確地穩(wěn)定地電鏡。從而晶片圓盤的對中性將不是很好。將O型圈18裝配在中間部件16的凹槽中是很復(fù)雜的，因為為了在凹槽中裝入O型圈18，必須將O型圈強力拉伸。因此存在O型圈變形的危險，并且還可能存在O型圈通過摩擦槽而損壞的危險。
圖2示出了按照本發(fā)明示例性的圓盤電鍍裝置A，它具有在其兩端上各設(shè)有一凹槽的密封圈3。O型圈6和O型圈7嵌入在這些凹槽中，或者O型圈7可以設(shè)置在密封圈或密封圓盤10的凹槽中。密封圈3在側(cè)向上沒有間隙，而且可以精確對中地裝配在中間部件16上。
作為密封圈3的對應(yīng)部件，用于密封電解液區(qū)域的是底部密封圈或密封圓盤10，其具有在邊緣區(qū)域上設(shè)置的O型圈槽，總是與密封圈3的底部環(huán)形槽相反設(shè)置。
在使用底部密封圈10的情況下，其通過彈性折疊篷與裝置基座相連接，這是為了電解液密封的目的。在圖2的情況下，具有處在水平位置的折疊篷9。在密封圈10和裝置基座1之間設(shè)置有一個緩沖的、彈性的環(huán)形件8，用于使得整個裝置元件系統(tǒng)在壓力下保持水平。
圖3示出了一種如在圖2中的裝置構(gòu)造的變型方案C，其使用敞開的底部密封圈10。該密封圈10通過垂直折疊篷9與裝置基座相連接，以保證電解液的密封性。彈性的緩沖環(huán)8與支撐結(jié)構(gòu)相適應(yīng)是較高的，并且如果需要時，其與垂直的折疊篷一起共同允許較高的裝置構(gòu)造。在這樣的裝置變型中，使得元件的連接壓力通過鎖緊螺母4作用在兩個O型圈6和7上。
圖4示出了裝置變型方案D，使用封閉整個平面的密封圓盤10作為密封圈3的對應(yīng)部件。O型圈7優(yōu)選地設(shè)置在密封圓盤10的O型環(huán)槽中。為了緩沖施加在圓盤10上的頂壓力，可以使用一減小沖擊的彈性環(huán)形件12。
密封圓盤10通過頂壓裝置11頂壓在具有附上的O型圈6和7的密封圈3上，其中頂壓裝置可以機械、氣動或液壓驅(qū)動。
圖5示出了作為圖3和圖4組合的裝置變型方案E，其具有一用于改變裝置整體高度尺寸的高度變化中間件13。
圖6示出了具有兩側(cè)折疊篷9的裝置變型方案F，其以這種形式形成一個封閉的通道14，它除了作為電解液密封件的功能外，同時作為一個通道14，用于在調(diào)節(jié)下部的密封圈10的頂壓力時將液壓或氣動介質(zhì)作為壓力介質(zhì)將壓力傳導(dǎo)到上部密封圈3上。這種變型具有這樣的優(yōu)點，特別是由于使得O型圈系統(tǒng)始終在垂直方向上受載，因此兩個O型圈6和7在預(yù)先固定后沒有另外的機械操作。
在這種情況中，在兩個O型圈6和7上的密封壓力是動態(tài)的。從而O型圈不承受摩擦負荷。
另一個優(yōu)點是，通過改進操作或其他必須的中斷操作，O型圈將容易地從系統(tǒng)中取出，并且可以容易地重新裝在其中。因而O型圈的磨損非常小。這種變型還更有效地保證電解介質(zhì)的密封可靠性。
圖7示出了在圖2和圖6基礎(chǔ)上組合變型的裝置變型方案G。
通過使用平面膜片17，壓力以最均勻的方式傳遞到密封圓盤10底面上。從而獲得作用在兩個密封圈6和7上的最好和最均勻的壓力分布。此外，還有彈性件8的緩沖作用。從而整個電鍍裝置的所有部件將理想地對中連接并動態(tài)張緊。
新型圓盤電鍍裝置對于技術(shù)進步有重要的意義。通過可獲得的最小化缺陷生產(chǎn)，以及通過將用于待電鍍晶片的邊緣區(qū)域最佳地對中，這還對減輕環(huán)境污染作出巨大的貢獻。
單晶硅或單晶鍺或其他半導(dǎo)體單晶變體的制造需要很多的能量，并且在隨之而來的中間產(chǎn)品制造相關(guān)聯(lián)需要傾注較強的清除措施，以便在發(fā)生缺陷生產(chǎn)時制造誤差來減輕環(huán)境污染。
本發(fā)明的深度尤其在于按本發(fā)明裝置的垂直系統(tǒng)裝配。因此垂直直線地產(chǎn)生安裝的系統(tǒng)元件的張緊力。因此可以按照嵌入原則來進行各個元件的裝配。
通過精確地垂直對中裝配各元件，來穩(wěn)定持續(xù)并且無缺陷地進行晶片的邊緣電鍍。從而顯著地降低了缺陷生產(chǎn)率，并因此顯著地提高了零件生產(chǎn)率。
通過附圖示出的例子是這樣理解的。本發(fā)明包含本身其他的示例性的使用變型，而且通常使用在平面基片的電鍍技術(shù)中。
參考標號列表1裝置基座(基片支座)2晶片(電鍍基片)3密封圈4鎖緊螺母5適配件6上部O型圈7下部O型圈8在高度變化時作為支架的彈性緩沖件9折疊篷10 下部密封圈或密封面11 頂壓件12 如8的彈性件13 高度變化中間件14 力介質(zhì)通道15 雙重折疊篷16 中間部件17 彈性膜片18 現(xiàn)有技術(shù)中的O型圈19 壓力施加介質(zhì)20 供電裝置21 1和3之間的間隙A按照現(xiàn)有技術(shù)的電鍍裝置B到G 本發(fā)明電鍍裝置的變型方案
權(quán)利要求
1.一種用于電鍍晶片圓盤的電鍍裝置，其包含具有內(nèi)螺紋的裝置基座(1)；一鎖緊螺母(4)，其用于緊固和固定裝置整體系統(tǒng)；一適配件(5)，其作為待電鍍的晶片圓盤的容納基座；以及用于密封電解液區(qū)域的密封件；其特征在于，該電鍍裝置具有一上部密封圈(3)，在其兩端上各具有一O型圈嵌入凹槽，用于可在密封圈(3)的上端嵌入的O型圈(6)以及可在密封圈(3)的下端嵌入的O型圈(7)，并且該電鍍裝置具有一另外的下部密封件(10)，該密封件是環(huán)形或圓盤形的，分別通過一個作為相對于上部密封圈(3)定位的對應(yīng)部件的相對凹槽可嵌入下部O型圈(7)和密封圈(3)，以及各密封件(10)通過嵌入的O型圈(6)和(7)無側(cè)向間隙地嵌入在基座(1)或者中間部件(16)中，從而彼此相對頂壓，由此形成一自身封閉的、電解液密封的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其特征在于，其中一個密封件(10)相對于密封圈(3)的彼此頂壓，通過嵌入的O型圈通過使用氣動的或液壓的壓力系統(tǒng)進行。
3.如權(quán)利要求1和2所述的電鍍裝置，其特征在于，通過使用氣動的或液壓的壓力系統(tǒng)，在使用一個帶有嵌入的O型圈(7)的密封圈(10)作為相對于密封圈(3)的下部對應(yīng)部件的情況下，通過由一密封的雙重折疊篷(15)構(gòu)成的一流通通道(14)來輸送液壓的或氣動的壓力介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1和2所述的電鍍裝置，其特征在于，通過使用氣動的或液壓的壓力系統(tǒng)，在使用一個帶有嵌入的O型圈(7)的密封圓盤(10)作為相對于密封圈(3)的下部對應(yīng)部件的情況下，液壓的或氣動的壓力介質(zhì)平面地輸送到一柔性的膜片(17)上，由此密封圈(3)和密封圓盤(10)是動態(tài)的并且整體均勻地彼此相對頂壓。
5.如權(quán)利要求1、3和4所述的電鍍裝置，其特征在于，通過一調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)可調(diào)節(jié)的壓力介質(zhì)輸送，該調(diào)節(jié)裝置這樣考慮O型圈的負載，使得該O型圈不變形，從而保證一最佳的密封。
6.如權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其特征在于，可設(shè)置有支架緩沖件(8)和(12)，其對在張緊時O型圈的負荷進行緩沖并且有利于高度有差別的裝置構(gòu)造。
7.如權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其特征在于，對于可變的和不同的裝置構(gòu)造可能性，可設(shè)置用于密封電解液區(qū)域的折疊篷系統(tǒng)(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電鍍晶片圓盤的電鍍裝置，其包含具有一上部密封圈(3)的裝置，在密封圈(3)的兩端上分別具有一O型圈嵌入凹槽，各有一個O型圈(6)嵌入到密封圈(3)上端的凹槽中和一個O型圈(7)嵌入到密封圈(3)下端的凹槽中，并且該裝置具有一另外的下部密封圈或一圓形密封圓盤(10)，其具有一個用于嵌入下部O型圈(7)的相對凹槽，并且密封圈(3)以及(10)無側(cè)向間隙地嵌入在基座(1)中，而且各密封圈彼此相對頂壓，從而形成一自身封閉的、電解液密封的內(nèi)腔。
文檔編號C25D7/12GK1614100SQ20041008517
公開日2005年5月11日 申請日期2004年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月19日
發(fā)明者于爾根·古特孔斯特, 瓦希勒－阿德里安·博延 申請人:專用機械制造有限公司