Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur strom losen Metallisierung einer Zieloberfläche wenigstens eines Werkstücks .

Die stromlose Metallabscheidung aus einer Lösung ist in der Halbleiterindustrie grundsätzlich bekannt. Die stromlose Me tallisierung von Gegenständen, beispielsweise Wafern hat ge genüber der galvanischen Metallisierung deutliche Vorteile, hinsichtlich der Beständigkeit sowie der Homogenität und Kon formität der erzielbaren Schichten.

Der Vorgang des stromlosen Abscheidens erfordert eine Elektro lytlösung bzw. eine Metallisierungslösung mit einem Reduzier mittel, einem Metallträger und ein komplex bildendes Mittel, wobei - zusätzlich zu der Steuerung der Badzusammensetzung - auch der pH-Wert und die Temperatur mit hoher Genauigkeit ein zustellen sind, da das aktive in Gang setzen einer chemischen Reaktion der Plattierungslösungsmittel mittels eines Katalysa tors, der in dem darunter liegenden Material enthalten ist o- der vor dem eigentlichen Abscheideprozess aufgebracht wird, äußerst sensitiv auf die Prozesstemperatur reagiert.

Typischerweise kann die Betriebstemperatur der stromlosen Me tallisierungslösung in einem Bereich nahe an der Autokatalyse- Temperatur für eine spontane Selbst _Z ersetzung der stromlosen Metallisierungslösung liegt. Das Auftreten eines selbst in Gang gesetzten Zerfalls der stromlosen Metallisierungslösung führt jedoch zu einer Metallabscheidung nicht nur auf ge wünschten Bereichen, d. h. der zu beschichtenden Substratober- fläche, sondern auch auf Oberflächen der Plattierungsanlage, etwa der Reaktorzelle, dem Metallisierungslösungstank, den Zu fuhrleitungen und dergleichen. In ausgeprägten Fällen von selbst initiiertem Zerfall wird im Wesentlichen der gesamte Metallinhalt der Metallisierungslösung rasch zu reinem Metall reduziert, wodurch möglicherweise eine Verstopfung aller Lei tungen und Röhren und des chemischen Reaktors verursacht wird. Als Folge davon ist großer Aufwand erforderlich, um die Plat tierungsanlage mit Salpetersäure zu reinigen, wobei gleichzei tig die gesamten teuren Plattierungschemikalien verloren ge hen. Zudem muss der sich ergebende toxische Abfall entsorgt werden, wodurch ferner deutlich zu den Betriebskosten des stromlosen Metallplattierungsprozesses beigetragen wird.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur stromlosen Metallisierung werden zur Erhöhung des erzielbaren Durchsatzes nicht als Single-Wafer Anlagen, sondern für Batch- Prozesse ausgelegt. Um eine Mehrzahl von Wafern prozessieren zu können, werden diese in Halterungen, sog. Cin ein Becken, in dem die Elektrolytlösung ist, eingebracht. Typischerweise sind die Wafer senkrecht stehend in den Carriern angeordnet, wobei die Elektrolytlösung in dem Becken dauerhaft umgewälzt wird, um eine gleichmäßige Verteilung der Reaktionspartner in nerhalb des Beckens zu gewährleisten.

Typischerweise wird die Elektrolytlösung von unten in das Be cken eingebracht und kann an der Oberseite entnommen und der Umwälzung und Erwärmung erneut zugeführt werden. Die Entnahme kann beispielsweise über einen einfachen Überlauf in ein Über laufbecken realisiert werden.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren wird es als nachteilig empfunden, dass die Schicht dicke des Abgeschiedenen Metalls über einen Wafer variiert und auch von Wafer zu Wafer innerhalb eines Batches Unterschiede bestehen .

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich tung zur Verfügung zu stellen, die eine gleichmäßigere Schich tabscheidung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Ge genstand abhängiger Ansprüche.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur stromlosen Metallisierung einer Zieloberfläche wenigstens eines Werkstücks mit einem Be hälter zur Aufnahme einer Metallisierungslösung, einem im Bo den des Behälters angeordneten Zulauf für die Metallisierungs lösung und einem oberseitig an dem Behälter angeordneten Ab lauf für die Metallisierungslösung sowie einer Aufnahme zur Halterung des wenigstens einen Werkstücks zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufnahme mittels einer Bewegungseinrich tung relativ zu dem Behälter in wenigstens zwei Dimensionen bewegbar angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Ein kopplung einer Bewegung in den Reaktionsprozess eine Verarmung der Metallisierungslösung auf ihrem Weg vom Zulauf zum Ablauf verringert und damit eine Homogenität und Konformität der Me tallabscheidung erhöht werden kann. Die Einkopplung einer Be wegung in den vorliegenden Prozess wird auch als Agitation be zeichnet .

Durch eine Agitation in wenigstens zwei Dimensionen wird ein verbesserter Transport der Reaktanden auf die Zieloberfläche des Werkstücks erreicht. In einer weitergebildeten Ausbildungsform der Anordnung ist die Aufnahme relativ zu dem Behälter in drei Dimensionen be wegbar angeordnet, wodurch die oben genannten Effekte noch weiter verbessert werden.

Eine einfache Ausgestaltung kann erreicht werden, wenn die Aufnahme über einen Arm oder einen Rahmen an der Bewegungsein richtung angeordnet ist. Eine Bewegung der Aufnahme mittels der Bewegungseinrichtung relativ zum Behälter ist im Vergleich zu einer Bewegungseinkopplung in den Behälter selbst einfacher zu realisieren und kann auch für bereits bestehende Anordnun gen einfach nachgerüstet werden.

Die Bewegungseinrichtung kann beispielsweise eine relativ zu dem Behälter feststehende Basis aufweisen, an der ein erster Abschnitt über einen Kreuzschlitten gelagert und über einen ersten Antrieb in zwei voneinander verschiedene Richtungen an- treibbar ist. Ein Kreuzschlitten, d. h. eine Anordnung mit senkrecht aufeinander stehenden Linearführungen kann in einer durch die Richtungen der Linearführungen aufgespannten Ebene eine zweidimensionale Bewegung ausführen. Durch den ersten An trieb kann beispielsweise über eine Exzenteranordnung eine kreisförmige Bewegung in den ersten Abschnitt eingekoppelt und auf die Aufnahme übertragen werden, sodass das in der Aufnahme angeordnete Werkstück eine der eingekoppelten Bewegung ent sprechende oder zu dieser korrespondierenden Bewegung aus führt .

Die Bewegungseinrichtung kann ferner einen zweiten Abschnitt aufweisen, der mittels einer Linearführung an dem ersten Ab schnitt gelagert und mittels eines zweiten Antriebs antreibbar ist. Vorzugsweise steht die Linearführung senkrecht auf die durch den Kreuzschlitten definierte Ebene, sodass mittels des zweiten Antriebs eine Bewegung in der dritten Dimension be wirkt und auf die Aufnahme respektive das Werkstück übertragen werden kann.

Der zweite Antrieb kann hierzu an dem ersten Abschnitt gela gert sein, sodass die von dem ersten und dem zweiten Antrieb erzeugten Bewegungen unabhängig voneinander auf die Aufnahme übertragen werden.

Der zweite Antrieb kann beispielsweise über einen Exzenter und eine Pleuelstange eine Linearbewegung des zweiten Abschnitts entlang der Linearführung bewirken.

Um eine relative Anordnung der Bewegungseinrichtung zu dem Be hälter festzulegen kann die Basis mit einem den Behälter umge benden Überlaufbehälter fest verbunden sein.

Vorzugsweise sind die Antriebe unabhängig voneinander ansteu erbar, sodass die unterschiedlich ausgerichteten Bewegungen ebenfalls voneinander unabhängig auf die Aufnahme übertragbar sind .

Die Antriebe können beispielsweise als Steppermotoren mit in ternen Geschwindigkeitskontrolle ausgebildet sein. Durch diese Art von Motoren wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau erreicht .

Für die beschriebene Anwendung werden hier keine speziellen Rampen oder ähnliches benötigt, daher sind Steppermotoren aus reichend. Diese sind simple zu betreiben und es sind auch kei ne zusätzlichen Sensoren nötig (beispielsweise Referenz o.ä.). Die Aufnahmen können beispielsweise als wenigstens ein, bevor zugt wenigstens zwei Wafer-Carrier ausgebildet sein, sodass eine Prozessierung größerer Zahlen von Wafern in der Anordnung ermöglicht wird.

Eine besonders einfache Ausgestaltung des Ablaufs kann er reicht werden, wenn diese als Überlauf ausgebildet ist.

Die Frequenz der Achsenbewegung ist in jedem Fall für das Pro dukt separat einzustellen um den bestmöglichen Abtrag zu ga rantieren und das Prozessmedium nicht zu sehr zu stressen. In einer beispielhaften Ausgestaltung kann ein Hub in der ersten und zweiten Bewegungsrichtung jeweils 15 mm und in der dritten Bewegungsrichtung 30 mm betragen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung in perspektivischer An sicht ,

Fig. 2 die Anordnung aus Figur 1 mit abgenommener Aufnahme und ohne Behälter und

Fig. 3a zwei Prinzipskizzen zur Verdeutlichung der Bewegungs und 3b einkopplung.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Anordnung zum stromlosen Metallisieren einer Zieloberfläche eines Werk stücks gemäß der vorliegenden Anmeldung. Die Anordnung besteht im Wesentlichen aus einem Behälter 5 zur Aufnahme einer Metallisierungslösung 7, in die Werkstücke 2, beispielsweise Wafer, zur Metallisierung eingetaucht werden können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Wafern 2 in Halterungen 11, die als sogenannten Wafer- Carriern ausgebildet sind, senkrecht stehend angeordnet und über einen Rahmen 15 an einer Bewegungseinrichtung 13 gehal ten. Die Halterungen 11 sind an dem Rahmen 15 so angeordnet, dass die Wafer 2 bei gefülltem Behälter 5 vollständig in die Metallisierungslösung 7 eingetaucht sind.

Der Behälter 5 weist einen bodenseitig angeordneten Zulauf 8 sowie einen oberseitig angeordneten Ablauf 9, der vorliegend als Überlauf ausgestaltet ist auf. Um durch den Überlauf 9 austretende Metallisierungslösung aufzufangen ist der Behälter 5 in einen Überlaufbehälter, der den Behälter 5 umgibt ange ordnet. Mit dem Überlaufbehälter, der vorliegend wie der Be hälter 5 selbst nur schematisch dargestellt ist, ist eine Ba sis 17 der Bewegungseinrichtung 13 fest verbunden.

Die Bewegungseinrichtung 13 ist im vorliegenden Ausführungs beispiel aus einem ersten Abschnitt 21 und einem zweiten Ab schnitt 22 gebildet, die relativ zu der Basis 17 bewegbar an geordnet sind. Der erste Abschnitt 21 ist über eine Kreuz schlittenanordnung bestehend aus senkrecht zueinander angeord neten ersten und zweiten Führungsschienen 25, 26 in zwei Rich tungen relativ zur Basis 17 bewegbar angeordnet. Entsprechend dem in Figur 1 zur Verdeutlichung dargestellten Koordinaten system ist der erste Abschnitt 21 in der X-Y-Ebene bewegbar.

Eine Bewegung des ersten Abschnitts 21 wird über einen ersten Antrieb 31, der über ein Getriebe 33 auf einen Exzenter 37 wirkt, hervorgerufen. Über die Kreuzschlittenanordnung ist der erste Abschnitt 21 in der X-Y-Ebene frei bewegbar und kann da mit die von dem Exzenter 37 eingekoppelte kreisförmige Bewe gung in identischer Weise ausführen. An dem ersten Abschnitt 21 ist ein zweiter Abschnitt 22 über eine Linearführung in Z- richtung bewegbar angeordnet. Eine Linearbewegung des zweiten Abschnitts 22 wird durch einen zweiten Antrieb 32, der über eine Riemenanordnung mit einem Exzenter 34 mit einer Pleuel stange 35 zusammenwirkt auf den zweiten Abschnitt 22 übertra gen. Ein Hub in X-Richtung und in Y-Richtung kann beispiels weise jeweils 15 mm betragen, ein Hub in Z-Richtung kann bei spielsweise bei 30 mm liegen.

Eine Übertragung der durch die Antriebe 31, 32 hervorgerufenen Bewegungen auf die in dem Behälter 5 befindlichen Aufnahmen erfolgt über den an dem zweiten Abschnitt 22 befestigten Rah men 15.

In Figur 2 ist die Kreuzschlittenanordnung aus der ersten Füh rungsschiene 25 sowie den zweiten Führungsschienen 26 deutlich erkennbar. Die erste Führungsschiene 25 ist dabei in X- Richtung ausgerichtet und die zweiten Führungsschienen 26 sind in Y-Richtung verlaufend angeordnet. In Figur 2 ist außerdem deutlich der Exzenter 34 des zweiten Antriebs 32 sowie die da mit verbundene Pleuelstange 35 ersichtlich, die die in Linear bewegung des zweiten Abschnitts 22 in Z-Richtung hervorrufen.

Durch die Kombination der Kreuzschlittenanordnung einerseits, und der Linearführung andererseits ist die Einkopplung einer Bewegung in insgesamt drei Dimensionen möglich, sodass eine 3D-Agitation der Werkstücke innerhalb des Metallisierungsbads erreicht wird. Die Bewegung ist mechanisch und fest vorgegeben durch den mon tierten Exzenter und die Pleuelstange. Diese Komponenten geben den Bewegungsbereich fest vor, eine Änderung des Fahrprofils ist ohne mechanischen Eingriff in der Regel nicht möglich.

Bezugszeichenliste

2 Werkstück

3 Zielfläche

5 Behälter

6 Boden

7 Metallisierungslösung

8 Zulauf

9 Ablauf

11 Halterung

13 Bewegungseinrichtung

15 Rahmen

17 Basis

21 erster Abschnitt

22 zweiter Abschnitt

25 erste Führungsschiene

26 zweite Führungsschienen

31 Erster Antrieb

32 Zweiter Antrieb

33 Getriebe

34 Exzenter

35 Pleuelstange

37 Exzenter