複数の化学物質メッキシステム
本発明の実施形態は、一般に、電気化学的メッキシステムを提供する。このメッキシステムは、メインフレーム処理プラットホームに連通して位置された基板ロードステーションと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板メッキセルと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板ベベル洗浄セルと、メインフレーム及びロードステーションの少なくとも一方に連通して位置されたスタック型基板アニールステーションとを備え、このスタック型基板アニールステーション内の各チャンバーは、加熱プレートと、冷却プレートと、基板移送ロボットとを有している。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、電気化学的メッキシステムに係る。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]サブクォータミクロンサイズの特徴部を金属化することは、集積回路製造プロセスの現在及び将来の世代に対する基本的な技術である。より詳細には、超大規模集積型デバイスのようなデバイス、即ち１００万個を越えるロジックゲートを伴う集積回路を有するデバイスでは、これらデバイスの中心に存在する多レベル相互接続部が、一般に、高アスペクト比、即ち約４：１より大きなアスペクト比の相互接続特徴部に、銅のような導電性材料を充填することにより形成される。従来、化学気相堆積（ＣＶＤ）及び物理気相堆積（ＰＶＤ）のような堆積技術を使用して、これらの相互接続特徴部を充填している。しかしながら、相互接続部のサイズが減少し、且つアスペクト比が増加するにつれて、従来の金属化技術によるボイドなし相互接続特徴部の充填が益々困難になってきた。それ故、集積回路製造プロセスにおいてサブクォータミクロンサイズの高アスペクト比の相互接続特徴部をボイドなし充填するための有望なプロセスとして、メッキ技術、即ち電気化学的メッキ（ＥＣＰ）及び無電気メッキが出現した。
【０００３】
[0003]例えば、ＥＣＰプロセスにおいて、基板（又はそこに堆積される層）の表面へと形成されるサブクォータミクロンサイズの高アスペクト比の特徴部に、導電性材料を効率的に充填することができる。ＥＣＰメッキプロセスは、一般に、２段階プロセスであり、先ず初めに、基板の表面特徴部上にシード層が形成され（一般的に個別のツールにおけるＰＶＤ、ＣＶＤ、又は他の堆積プロセスにより）、次いで、基板の表面特徴部が電解溶液に露出され（ＥＣＰツールにおいて）、その間に、電解溶液中に位置する銅のアノードとシード層との間に電気的バイアスが印加される。電解溶液は、一般に、基板の表面にメッキされるべきイオンを含み、それ故、電気的バイアスを印加すると、これらのイオンが、バイアスされたシード層にメッキされ、従って、基板の表面にイオンの層が堆積して特徴部を充填することができる。
【０００４】
[0004]メッキプロセスが完了すると、基板は、一般に、基板すすぎセル又はベベル洗浄セルの少なくとも１つへ移送される。ベベル縁洗浄セルは、一般に、基板の周囲又はベベルにエッチング剤をディスペンスして、そこにメッキされた望ましからぬ金属を除去するように構成される。スピンすすぎ乾燥セルともしばしば称される基板すすぎセルは、一般に、基板の面（前面及び背面の両方）をすすぎ溶液ですすいで、そこから汚染物を除去するように動作する。更に、これらすすぎセルは、基板を高い速度でスピンさせて、基板面に付着する残留流体小滴をスピン除去させるようにしばしば構成される。残留流体小滴がスピン除去されると、基板は、一般に、綺麗で且つ乾燥状態となり、それ故、ＥＣＰツールから移送する準備ができる。ベベル洗浄セルは、一般に、基板が流体ディスペンスノズルの下で回転されている間にエッチング剤溶液をベベルにディスペンスすることにより基板のベベルを洗浄するように動作する。エッチング剤溶液は、メッキプロセス中に発生した望ましからぬ材料をベベルから洗浄するように働く。
【０００５】
[0005]その後、洗浄／すすぎされた基板は、多くの場合、アニールチャンバーへ移送され、そこで、基板は堆積した膜をアニールするに充分な温度に加熱される。しかしながら、メッキ後の半導体基板に対するアニールプロセスが数分を要することがあるので、従来のメッキシステムのスループットは、アニールチャンバーの利用性により限定され得る。更に、アニールプロセスが完了すると、アニールされた基板は、一般に、その基板を別の処理チャンバー又は装置へ移送するのを許容する温度まで冷却するのに数分を要する。
【０００６】
[0006]本発明の実施形態は、一般に、複数の化学物質を使用できる複数のメッキセル、基板すすぎセル、基板洗浄セル、及び二位置のアニールチャンバーを有し、それらの全てに連通している電気化学的メッキシステムを提供する。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]本発明の実施形態は、一般に、電気化学的メッキシステムを提供する。このメッキシステムは、メインフレーム処理プラットホームに連通して位置された基板ロードステーションと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板メッキセルと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板ベベル洗浄セルと、メインフレーム及びロードステーションの少なくとも一方に連通して位置されたスタック型基板アニールステーションとを備え、このスタック型基板アニールステーション内の各チャンバーには、加熱プレートと、冷却プレートと、基板移送ロボットとが位置されている。
【０００８】
[0008]本発明の実施形態は、一般に、メインフレーム処理プラットホームに連通して位置された基板ロードステーションと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板メッキセルと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板ベベル洗浄セルと、メインフレーム及びロードステーションの少なくとも一方に連通して位置されたスタック型基板アニールステーションとを備え、このスタック型基板アニールステーション内の各チャンバーに、加熱プレート及び冷却プレートが位置されているような電気化学的メッキシステムを提供する。
【０００９】
[0009]本発明の実施形態は、更に、複数の化学物質メッキシステムを提供する。このメッキシステムは、共通のプラットホームに位置された複数のメッキセルと、プラットホームに位置された洗浄セルと、プラットホームに連通して位置されたアニールチャンバーと、プラットホームに連通すると共に複数のメッキセルに流体連通して位置された複数の化学流体配送システムとを備え、この流体配送システムは、複数の流体溶液を混合して複数のメッキセルの各々へ分配するように構成される。
【００１０】
[0010]本発明の実施形態は、更に、基板移送ロボットが位置された中央メインフレームを有する電気化学的メッキシステムを提供する。メインフレームは、そのメインフレームに連通して複数のメッキ化学物質を混合する手段と、そのメインフレームに位置された複数の電気化学的メッキセルと、その複数の電気化学的メッキセルの各々に複数の化学溶液を配送する手段であって、前記混合手段と流体連通するような配送手段と、基板のベベルから望ましからぬ堆積物を除去する手段と、基板をすすぎ及び乾燥する手段と、基板をアニールする手段と、を備えている。
【００１１】
[0011]本発明の実施形態は、更に、複数の化学物質の電気化学的メッキシステムを提供する。このシステムは、処理プラットホームに位置された電気化学的メッキセルを備えている。この電気化学的メッキセルは、メッキ溶液を収容するように構成されてオーバーフロー堰が位置されているセル本体と、このセル本体に位置されたアノードと、このアノードより上で且つオーバーフロー堰より下の位置にセル本体にわたって位置されたイオンメンブレーンであって、該メンブレーンの下のアノード液区画を該メンブレーンの上のカソード液区画から分離するようなイオンメンブレーンと、該メンブレーンの上で且つオーバーフロー堰の下でセル本体に位置された多孔性拡散部材とを備えている。このシステムは、更に、処理プラットホーム上に位置された基板洗浄セルと、処理プラットホームに連通して位置されたスタック型基板アニールステーションも備えている。
【００１２】
[0012]本発明の上述した特徴を詳細に理解できるように、前記で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つか示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１３】
[0045]本発明の実施形態は、一般に、半導体基板上に導電性材料をメッキするように構成された複数の化学物質の電気化学的メッキシステムを提供する。このメッキシステムは、一般に、基板処理プラットホームと連通する基板ロードエリアを備えている。このロードエリアは、一般に、基板収容カセットを受け取り、カセットから受け取られる基板を処理のために処理プラットホームへ移送する。このロードエリアは、一般に、基板をカセットへ及びカセットから、並びに処理プラットホームへ、或いはロードエリア、処理プラットホームに連通するように位置された基板アニールチャンバーへ、又はロードステーションと処理プラットホームとの間に位置されたリンクトンネルへ移送するように構成されたロボットを備えている。処理プラットホームは、一般に、少なくとも1つの基板移送ロボットと、複数の基板処理セル、即ち、ＥＣＰセル、ベベル洗浄セル、スピンすすぎ乾燥セル、基板洗浄セル、及び／又は無電気メッキセルとを備えている。本発明のシステムは、湿式処理プラットホームへ乾燥基板を導入するのを許容するもので、メッキ、洗浄（表面及びベベル）、乾燥及びアニールプロセスを一体的なシステムプラットホーム上で行うことができる。メッキプロセスは、多数のメッキ化学物質を利用することができ、システムの出力は、乾燥した、綺麗な（表面及びベベルの両方）且つアニールされた基板である。
【００１４】
[0046]図1は、本発明のＥＣＰシステム１００の上面図である。このＥＣＰシステム１００は、一般に基板ロードステーションとも称されるファクトリーインターフェイス（ＦＩ）１３０を備えている。ファクトリーインターフェイス１３０は、基板収容カセット１３４とインターフェイスするよう構成された複数の基板ロードステーションを備えている。ロボット１３２がファクトリーインターフェイス１３０に位置され、カセット１３４に収容された基板にアクセスするように構成される。更に、ロボット１３２は、ファクトリーインターフェイス１３０を処理メインフレーム即ちプラットホーム１１３に接続するリンクトンネル１１５へも延びる。ロボット１３２の位置は、ロボットが基板カセット１３４にアクセスして、そこから基板を取り出し、次いで、それら基板を、メインフレーム１１３に位置された処理セル１１４、１１６の１つ、或いはアニールステーション１３５へ配送できるようにする。同様に、ロボット１３２は、基板処理シーケンスが完了した後に処理セル１１４、１１６又はアニールチャンバー１３５から基板を回収するのにも使用できる。この状態において、ロボット１３２は、基板をカセット１３４の１つへ戻し、システム１００から取り去ることができるようにする。
【００１５】
[0047]以下に詳細に説明するアニールステーション１３５は、一般に、二位置アニールチャンバーを備え、冷却プレート／位置１３６及び加熱プレート／位置１３７が隣接した位置にあって、その付近、例えば、２つのステーション間に基板移送ロボット１４０が位置されている。このロボット１４０は、一般に、各加熱プレート１３７と冷却プレート１３６との間で基板を移動するように構成される。更に、アニールチャンバー１３５は、リンクトンネル１１５からアクセスされるよう位置されて示されているが、本発明の実施形態は、特定の構成又は配置に限定されない。従って、アニールステーション１３５は、メインフレーム１１３に直接連通して位置されて、即ちメインフレームロボット１２０によりアクセスされてもよいし、或いはまた、アニールステーション１３５は、メインフレーム１１３に連通した位置にあり、即ちアニールステーションは、メインフレーム１１３と同じシステムに位置されるが、メインフレーム１１３に直接接触されず、即ちメインフレームロボット１２０からアクセスされなくてもよい。例えば、図１に示すように、アニールステーション１３５は、リンクトンネル１１５に直接連通して位置されてもよく、これは、メインフレーム１１３へのアクセスを許し、従って、アニールチャンバー１３５は、メインフレーム１１３と連通するものとして示されている。
【００１６】
[0048]上述したように、ＥＣＰシステム１００は、基板移送ロボット１２０が中央に位置された処理メインフレーム１１３も備えている。ロボット１２０は、一般に、基板を支持して移送するように構成された１つ以上のアーム／ブレード１２２、１２４を備えている。更に、ロボット１２０及びそれに付随するブレード１２２、１２４は、一般に、延長、回転、及び垂直方向に移動して、ロボット１２０が、メインフレーム１１３上に位置された複数の処理場所１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６へ基板を挿入したりそこから基板を取り出したりすることができるように構成される。また、同様に、ファクトリーインターフェイスロボット１３２は、その基板支持ブレードを回転、延長、及び垂直方向に移動しながら、ファクトリーインターフェイス１３０からメインフレーム１１３へと延びるロボットトラックに沿って直線的移動も許容する能力を備えている。一般に、処理場所１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６は、電気化学的メッキプラットホームに使用されるいかなる数の処理セルでもよい。より詳細には、これら処理場所は、電気化学的メッキセル、すすぎセル、ベベル洗浄セル、スピンすすぎ乾燥セル、基板面洗浄セル（これは、集合的に、洗浄、すすぎ及びエッチングセルを含む）、無電気メッキセル、計測検査ステーション、及び／又はメッキプラットホームに関連して有利に使用できる他の処理セルとして構成されてもよい。各処理セル及びロボットの各々は、一般に、プロセスコントローラ１１１と通信するが、これは、ユーザ、及び／又はシステム１００に位置する種々のセンサの両方から入力を受け取って、それら入力に基づいてシステム１００の動作を適宜制御するように構成されたマイクロプロセッサベースの制御システムでよい。
【００１７】
[0049]図１に示す例示的メッキシステムでは、処理場所を次のように構成することができる。処理場所１１４及び１１６は、メインフレーム１１３の湿式処理ステーションと、リンクトンネル１１５、アニールチャンバー１３５及びファクトリーインターフェイス１３０の乾燥処理領域との間のインターフェイスとして構成することができる。これらインターフェイス場所に置かれた処理セルは、スピンすすぎ乾燥セル及び／又は基板洗浄セルでよい。より詳細には、各々の場所１１４及び１１６は、スピンすすぎ乾燥セル及び基板洗浄セルをスタック構成で含んでもよい。場所１０２、１０４、１１０及び１１２は、例えば、電気化学的メッキセル又は無電気メッキセルのいずれかのメッキセルとして構成されてもよい。場所１０６、１０８は、基板ベベル洗浄セルとして構成されてもよい。電気化学的処理システムの付加的な構成及び実施は、参考としてここにその全体を援用する、２００２年１２月１９日に出願された「Multi-Chemistry Electrochemical Processing System」と題する共通に譲渡された米国特許出願第１０／４３５，１２１号に示されている。
【００１８】
[0050]図２は、処理場所１０２、１０４、１１０及び１１２において実施することのできる例示的メッキセル２００の部分斜視図兼断面図である。この電気化学的メッキセル２００は、一般に、外側深皿２０１と、この外側深皿２０１内に位置された内側深皿２０２とを備えている。内側深皿２０２は、一般に、電気化学的メッキプロセス中に基板に例えば銅のような金属をメッキするのに使用されるメッキ溶液を収容するように構成される。メッキプロセス中に、メッキ溶液は、一般に、内側深皿２０２へ供給され（例えば、１０リッターのメッキセルの場合に約１ガロン／分で）、それ故、メッキ溶液は、内側深皿２０２の最上点（一般的に「堰」と称する）を常時オーバーフローして、外側深皿２０１によって収集され、そこから化学的管理及び再循環のために排出される。メッキセル２００は、一般に、ある傾斜角度で位置され、即ちメッキセル２００のフレーム部分２０３は、一般に、片側が持ち上げられていて、メッキセル２００のコンポーネントが約３°乃至約３０°で傾斜され、或いは一般に、最適な結果のためには約４°乃至約１０°で傾斜される。メッキセル２００のフレーム部材２０３は、その上部に環状ベース部材を支持する。フレーム部材２０３は片側が持ち上げられているので、ベース部材２０４の上面は、一般に、水平位置に対するフレーム部材２０３の角度に対応する角度で、水平から傾斜されている。ベース部材２０４は、その中央部に環状又は円板状のくぼみが形成され、この環状のくぼみは、円板状のアノード部材２０５を受け入れるように構成される。ベース部材２０４は、更に、その下面から延びる複数の流体入口／排出口２０９を備えている。これら流体入口／排出口２０９の各々は、一般に、メッキセル２００のアノード区画又はカソード区画へ流体を個々に供給し又はそこから流体を排出するように構成される。アノード部材２０５は、一般に、複数のスロット２０７がこれを貫通して形成され、これらスロット２０７は、一般に、アノード２０５の表面にわたって互いに平行な向きに位置される。この平行な向きでは、アノード面に発生した濃密な流体がアノード面を横切ってスロット２０７の１つへと下方に流れるのを許容する。メッキセル２００は、更に、メンブレーン支持アッセンブリ２０６を備えている。このメンブレーン支持アッセンブリ２０６は、一般に、その外周がベース部材２０４に固定され、また、流体の貫通を許容するように構成された内部領域を備えている。メンブレーン２０８がその支持体２０６にわたって張られ、メッキセルのカソード液チャンバー及びアノード液チャンバー部分を流体分離するように働く。メンブレーン支持アッセンブリは、メンブレーンの周囲付近に位置されたＯ‐リング型のシールを含んでもよく、このシールは、メンブレーン支持体２０６に固定されたメンブレーンの片側からメンブレーンの他側へ流体が移動するのを防止するように構成される。一般に多孔性セラミック円板部材である拡散プレート２１０は、流体の実質的な層流又は均一な流れを、メッキされている基板の方向に発生するように構成され、セルにおいて、メンブレーン２０８と、メッキされている基板との間に位置される。ここに例示するメッキセルは、更に、２００２年１０月９日に「Electrochemical Processing Cell」という名称で出願された共通に譲渡された米国特許出願第１０／２６８，２８４号に示されており、これは、更に、２００２年７月２４日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６０／３９８，３４５号の優先権を請求するものであり、これらは両方とも参考としてその全体をここに援用する。
【００１９】
[0051]図３は、本発明のスタックアニールシステム３００を例示する斜視図である。このスタックアニールシステム３００は、図１に示すアニールステーション１３５に位置されてもよいし、或いは必要に応じて、処理プラットホームの別の場所に位置されてもよい。アニールシステム３００は、一般に、このアニールシステム３００の種々のコンポーネントを支持するように構成されたフレーム３０１を備えている。このフレーム部材３０１には、処理システムのロボット、即ちメインフレームロボット１２０又はファクトリーインターフェイスロボット１３２がそこにアクセスするのを容易にする高さに、少なくとも１つのアニールチャンバー３０２が位置されている。ここに示す実施形態では、アニールシステム３００は、垂直方向に上下にスタックされた３個のアニールチャンバー３０２を備えている。しかしながら、本発明の実施形態は、特定の個数のアニールチャンバー、或いは互いに対するチャンバーの特定の間隔又は向きに限定されない。というのは、本発明の範囲から逸脱せずに、種々の間隔、個数及び向きを実施できるからである。アニールシステム３００は、フレーム部材３０１の上部に位置された電気的システムコントローラ３０６を備えている。この電気的システムコントローラ３０６は、一般に、アニールシステム３００の各コンポーネントに供給される電力を制御するように動作し、より詳細には、電気的システムコントローラ３０６は、アニールチャンバー３０２の加熱素子に配送される電力を制御して、アニールチャンバーの温度を制御できるように動作する。アニールシステムは、更に、一般にアニールチャンバー３０２の下でフレーム部材３０１に位置された流体及びガス供給アッセンブリ３０４を備えている。この流体及びガス供給アッセンブリ３０４は、一般に、アニール処理ガス、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、又は半導体処理アニールに適した他の不活性ガスを各アニールチャンバー３０２へ供給するように構成される。また、流体及びガス供給アッセンブリ３０４は、アニールチャンバー３０２へ配送される流体、例えば、アニールプロセスの加熱部分が完了した後にチャンバー本体３０２及び／又はアニールされた基板を冷却するのに使用される冷却流体を供給し且つ調整するようにも構成される。例えば、冷却流体は、冷やされた又は冷たい供給水でよい。供給アッセンブリ３０４は、更に、各アニールチャンバー３０２と個々に連通する真空システム（図示せず）を含んでもよい。この真空システムは、アニールプロセスを開始する前にアニールチャンバー３０２から周囲ガスを除去するように動作してもよく、又、減圧アニールプロセスをサポートするように使用されてもよい。それ故、真空システムは、各アニールチャンバー３０２において減圧アニールプロセスを実行するのを許し、更に、スタックの隣接チャンバー３０２を妨げることなく、各アニールチャンバー３０２に異なる減圧を同時に使用できるようにする。
【００２０】
[0052]図４は、内部コンポーネントが見えるようにチャンバーのカバー即ち蓋部分を除去した状態で本発明のアニールチャンバー３０２を例示する上方斜視図である。アニールチャンバー３０２は、一般に、包囲された処理容積部４００を画成するチャンバー本体４０１を備えている。この包囲された処理容積部４００は、互いに接近して位置された加熱プレート４０２及び冷却プレート４０４を備えている。これらの加熱及び冷却プレートに隣接して基板移送メカニズム４０６が位置され、これは、処理容積部４００の外部から基板を受け取り、その基板を、アニールプロセス中に各加熱プレートと冷却プレートとの間で移送するように構成される。この基板移送メカニズム４０６は、一般に、基板支持部材／ブレード４０８がロボットのピボットアームの遠方端に位置された枢着ロボットアッセンブリを備えている。ブレード４０８は、複数の基板支持タブ４１０を備え、これらのタブは、ブレード４０８から離間されていて、基板を協働支持するように構成される。各支持タブ４１０は、一般に、ブレードの主本体部分４０８から垂直方向に（一般的に下方に）離間され、ブレード４０８とタブ４１０との間に垂直スペースが発生する。このスペースは、基板ロードプロセス中に基板をタブ４１０に位置させるのを許容するが、これは更に詳細に述べる。更に、加熱及び冷却プレート４０２、４０４の各々は、対応する数のノッチ４１６がその外周に形成され、これらノッチ４１６は、ブレード部材４０８が各加熱及び冷却プレート４０２、４０４に向かって下降されたときに、タブ４１０を協働して受け入れる間隔及び構成にされる。
【００２１】
[0053]本発明の別の実施形態において、移送メカニズム４０６は、図５に示すように、強化ブレード部材５００を備えている。このブレード部材５００は、その構造上の形状を維持するように構成された一体的フレーム部材５０１を備え、即ちこの一体的なブレード部材５０１は、構造体自体の動き（揺れ、曲げ、かがめ等）が最小となる形状及び設計にされる）。この一体的フレーム部材５０１は、該フレーム部材５０１の下部に基板支持リング即ち部材５０２が取り付けられている。この基板支持部材５０２は、フレーム部材５０１に対して半径方向内方に位置された基板支持タブ５０３（図４に示すタブ４１０と同様の）を備えている。これらタブは、タブ４１０と同様に、基板を支持すると共に、各加熱及び冷却プレートのノッチ４１６に受け入れられるように離間され、構成される。
【００２２】
[0054]例えば、アルミニウムで製造できるアニールチャンバーの本体４０１は、一般に、内部処理容積部４００を画成する。外部本体４０１は、一般に、これを貫通して複数の流体コンジット（図示せず）が形成され、これら流体コンジットは、冷却流体を循環して外部本体４０１の温度を下げるように構成される。冷却流体は、外部本体４０１に形成された流体コンジットに供給されて、冷却流体接続部４２０により外部本体４０１を経て循環される。
【００２３】
[0055]冷却プレート４０４は、一般に、基板を支持するように構成された実質的に平らな上面を備えている。この上面は、真空源（図示せず）と選択的に流体連通される複数の真空アパーチャー４２２を備えている。これらの真空アパーチャー４２２は、一般に、冷却プレート４０４の上面に減圧を生じさせて、基板を上面に固定即ち真空チャックさせるのに使用できる。冷却プレートの内部には、複数の流体コンジットが形成されてもよく、これら流体コンジットは、チャンバー本体４０１を冷却するのに使用される冷却流体源と流体連通される。流体コンジットが冷却プレートに実施されるときには、冷却プレートは、そこに位置された基板を迅速に冷却するように使用できる。或いはまた、冷却プレートは、冷却流路を形成せずに製造されてもよく、この実施形態では、冷却プレートは、冷却プレートがそこに形成された冷却コンジットにより本質的に冷やされる実施形態よりもゆっくりとした速度で冷却するように使用できる。更に、上述したように、冷却プレート４０４は、このプレート４０４の周囲に形成された複数のノッチ４１６を含み、これらノッチ４１６は、基板支持ブレード４０８が処理位置へと下げられたときにこのブレードのタブ４１０を受け入れるように離間される。
【００２４】
[0056]加熱プレート４０２も、冷却プレート４０４と同様に、実質的に平らな基板支持上面を備えている。この基板支持面には、複数の真空アパーチャー４２２が形成され、これら真空アパーチャー４２２の各々は、真空源（図示せず）に選択的に流体連通される。従って、真空アパーチャー４２２は、基板を処理のために加熱プレート４０２に真空チャック即ち固定するように使用できる。加熱プレート４０２の内部は、加熱素子（図示せず）を含み、この加熱素子は、加熱プレート４０２の面を約１００℃乃至約５００℃の温度に加熱するように構成される。加熱素子は、例えば、電気的に駆動される抵抗性素子、又は加熱プレート４０２に形成される高温流体コンジットを含んでもよく、この高温流体も、加熱プレート４０２の面を加熱するように構成される。或いはまた、本発明のアニールチャンバーは、加熱プレート４０２の上または下に位置されたランプ、誘導性ヒータ、又は抵抗性素子のような外部加熱装置を使用してもよい。更に、上述したように、加熱プレート４０２は、このプレート４０２の周囲に複数のノッチ４１６が形成されており、これらノッチ４１６は、基板支持ブレード４０８が処理位置へ下げられたときにそのブレードのタブ４１０を受け入れるように離間される。
【００２５】
[0057]図６は、加熱プレート４０２の斜視図兼部分断面図である。プレート４０２の断面図は、抵抗加熱素子６００が位置された加熱プレートベース部材６０８を示している。抵抗加熱素子は、図７に示すように、加熱プレート４０２の内部６１０に包囲される。より詳細には、この内部６１０にはチャンネルが形成され、このチャンネルは、加熱素子６００を受け入れるサイズ及び間隔にされる。この内部６１０の上にはトッププレート６１２が位置される。最上部、内部及びベース部材６０８は、一般に、希望の熱導電率特性を有する金属、例えば、アルミニウムで製造される。更に、プレート４０２の３つの区分は、一体的な熱伝達プレート４０２を形成するように一緒にろう付けできる。プレート４０２の下部、即ちベース部材６０８の底面は、プレート４０２を支持するステム６０６を含む。このステムは、一般に、プレート部材４０２より実質的に直径が小さく、チャンバーのベース又は壁への熱伝達を最小にする。より詳細には、ステム部材は、一般に、その直径が加熱プレート４０２の直径の約２０％未満である。更に、ステム６０６の下部は、加熱プレート４０２の温度を測定するためのサーモカップル６０４と、加熱素子６００へ電力を導通するための電力接続部６０２とを備えている。
【００２６】
[0058]アニールチャンバーは、処理容積部４００と流体連通するように位置されたポンプダウンアパーチャー４２４を含むことができる。このポンプダウンアパーチャー４２４は、真空源（図示せず）に選択的に流体連通されて、処理容積部４００からガスを排気するように一般的に構成される。更に、アニールチャンバーは、一般に、加熱プレート４０２の付近に位置された少なくとも１つのガスディスペンスポート４２６即ちガスディスペンスシャワーヘッドを備えている。このガスディスペンスポートは、処理ガス源即ち供給源３０４に選択的に流体連通され、それ故、処理容積部４００へ処理ガスをディスペンスするように構成される。また、ガスディスペンスポート４２６は、例えば、アニールチャンバーの内部に位置されたガスシャワーヘッドアッセンブリでもよい。アニールチャンバー内の周囲ガス含有量を最小にするために、真空ポンプダウンアパーチャー４２４及びガスディスペンスノズルを協働して又は選択的に利用してもよく、即ち両方のコンポーネント、或いは一方または他方のコンポーネントを使用してもよい。
【００２７】
[0059]アニールチャンバー３０２は、ロボット４０６と連通する基板移送メカニズムアクチュエータアッセンブリ４１８を備えている。このアクチュエータ４１８は、一般に、ブレード４０８の枢着移動と、加熱又は冷却部材に対するブレードの高さ即ちＺ位置との両方を制御するように構成される。例えば、スリットバルブ型ドアでよいアクセスドア４１４は、一般に、本体部分４０１の外壁に位置される。このアクセスドア４１４は、一般に、これが開いて、アニールチャンバー３０２の処理容積４００へのアクセスを許容するように構成される。従って、アクセスドア４１２が開き、ロボット４１２（例えば、例示的ＦＩからのロボット１３２でもよいし、又は図１に示す例示的メインフレーム基板移送ロボット１２０でもよい）が処理容積部４００に入って、アニールチャンバー３０２の１つに基板を落とし又はそこから基板を回収することができる。
【００２８】
[0060]より詳細には、基板をアニールチャンバーへ挿入するプロセスは、例えば、ロード位置、即ち冷却プレート４０４の上面より上の場所にタブ４１０が垂直に位置されるところの位置で、ブレード４０８を冷却プレート４０４上に位置させることを含む。上記で簡単に述べたように、ブレード４０８及びタブ４１０は、タブ４１０の上面とブレード４０８の下面との間に垂直スペースが生じるように互いに位置される。この垂直スペースは、基板を支持したロボットブレード４１２をこの垂直スペースへ挿入し、次いで、これを下げて、基板をブレード４１２から基板支持タブ４１０へ移行するのを許容するように構成される。基板がタブ４１０により支持されると、外部ロボットブレード４１２を処理容積部４００から引っ込め、アクセスドア４１４を閉じて、処理容積部４００を周囲の大気中から分離することができる。この実施形態では、ドア４１４が閉じると、ポンプダウンアパーチャー４２４と連通している真空源を作動させ、ガスの一部分を処理容積部４００からポンピングすることができる。このポンピングプロセス中に、又はその短時間後に、プロセスガスノズル４２６（１つ又は複数）を開いて、プロセスガスが処理容積部４００に押し寄せるのを許容することができる。プロセスガスは、一般に、アニール処理条件のもとでは反応しないと分かっている不活性ガスである。この構成、即ちポンプダウン及び不活性ガス押し寄せプロセスは、一般に、アニールチャンバー／処理容積部からできるだけ多くの酸素を除去するように構成される。というのは、酸素は、アニールプロセス中に基板表面を酸化させることが分かっているからである。チャンバーが所定の圧力及びガス濃度に達したときに、真空源を終了してガス流を停止させてもよいし、或いは又、アニールプロセス中に真空源を作動状態に保持し且つガス配送ノズルが処理ガスを処理容積部に流し込み続けるようにしてもよい。
【００２９】
[0061]本発明の別の実施形態では、望ましからぬガス、即ち酸素含有ガスを処理容積部からパージするように真空源が使用されない。むしろ、正の処理ガス圧力を使用して、処理容積部４００における酸素含有量を最小にする。より詳細には、ドア４１４を開いたときに、処理容積部４００へのガス供給源４２６を作動して、処理容積部に正の圧力を確立することができる。この正の圧力は、ドア４１４を開いたときにアニールチャンバーから外方へのガス流を生じさせ、これは、処理容積部４００に入る酸素の量を最小にする。このプロセスを真空ポンプダウンプロセスと組み合わせて、処理容積部から酸素を除去する見込みを高めるようにしてもよい。
【００３０】
[0062]基板がブレード部材４０８に位置されると、基板を冷却プレート４０４又は加熱プレート４０２へ下げることができる。基板を加熱プレート４０２又は冷却プレート４０４へ下げるプロセスは、一般に、ブレード部材４０８を各プレートの上に位置させて、プレートの周囲に形成されたノッチ４１６の上に基板支持タブ４１０を位置させることを含む。次いで、ブレード部材４０８を下げて、タブ４１０がノッチ４１６に受け入れられるようにする。基板支持タブ４１０がノッチ４１６に受け入れられると、タブ４１０に支持された基板を各加熱又は冷却プレートの上面へ移送する。この移送プロセスは、一般に、プレート上面に形成された真空アパーチャー４２２を作動させて、基板をその上面に載せたときに移動しないように基板をそこに固定することを含む。加熱プレートは、一般に、基板をそこに位置する前に、約１５０℃乃至約４００℃の所定のアニール温度に加熱される。加熱プレートの別の温度範囲は、例えば、約１５０℃乃至約２５０℃、約１５０℃乃至約３２５℃、及び約２００℃乃至約３５０℃を含む。基板は、加熱プレート４０２上に所定の時間周期中位置され、例えば、基板に堆積される層に希望の構造を形成するのに必要な希望のアニール温度及び時間に基づいて、約１５秒乃至約１２０秒間アニールされる。
【００３１】
[0063]アニールプロセスの加熱部分が完了すると、基板を冷却プレート４０４へ移送する。この移送プロセスは、真空チャック動作を終了させ、次いで、タブ部材４１０が基板に係合して支持するまで、即ちタブ４１０が基板を加熱プレート面から持ち上げるまで、ブレード部材４０８を上方に持ち上げることを含む。次いで、ブレード部材４０８を加熱プレート４０２から冷却プレート４０４へ枢着回転することができる。冷却プレート４０４の上に来たときに、ブレード４０８を下降して、基板を冷却プレート４０４上に位置させることができる。以下に述べる下降プロセスと同様に、基板を冷却プレートへ下降するのと同時に、真空アパーチャー４２２を動作して、冷却プレート４０４の上面に基板を固定させることができる。
【００３２】
[0064]冷却プレートは、一般に、約１５℃乃至約４０℃の低い温度に維持され、それ故、冷却プレートは、該プレート又はその付近に位置された基板からの熱を受け入れ又は減衰させるように動作する。このプロセスは、アニール温度から、約７０℃未満まで、又はより詳細には、約５０℃乃至約１００℃まで、１分未満で、又はより詳細には、約１５秒未満で、冷却するのに使用できる。より詳細には、冷却プレートは、基板を約１２秒未満で約５０℃乃至７０℃に迅速に冷却するように使用できる。基板が希望温度まで冷却されると、ブレード４０８を使用して、基板を冷却プレート４０４から上昇させることができる。基板を上昇した状態で、ドア４１４を開くと共に、外部のロボットブレード４１２を処理容積部へ入れて、ブレード部材４０８から基板を取り出すように使用できる。基板を取り出すと、別の基板をアニールチャンバーに位置させて、上述したアニールプロセスを繰り返すことができる。
【００３３】
[0065]本発明の別の実施形態では、基板温度が徐々にアニール温度に上昇され、又は冷却基板温度に下降されてもよい。より詳細には、ロボットアーム４０６は、加熱プレート４０２のすぐ上の位置、即ちプレート４０２からエアギャップ又はスペースだけ離間された位置まで下降することができる。基板と加熱プレート４０２との間のエアギャップは、基板の温度上昇を低速化するための熱的緩衝部として機能する。例えば、加熱プレート４０２を約２１０℃に加熱し、次いで、基板を加熱プレート４０２から約１ｍｍ乃至約５ｍｍ離れたところに位置してもよい。プレート４０２からの熱は、基板と加熱プレート４０２との間のエアギャップ又はスペースを横切って基板へゆっくり伝達される（基板が加熱プレート４０２上に直接位置された場合の熱伝達率に対してゆっくり）。アニール温度への上昇時間は、基板の間隔を調整することで更に調整でき、即ち迅速な上昇時間を希望する場合には、基板を加熱プレートのより近くに位置することができる。同様に、基板を加熱プレートから更に離れて位置し、即ちエアギャップを増加することを利用して、上昇時間を延長してもよい。上昇時間は、例えば、約１０秒乃至約４５秒でよい。基板の温度がアニール温度まで上昇すると、次いで、基板は、アニールプロセスの残り部分に対して、加熱プレート４０２上に下降されてもよい。同様に、ロボットを冷却プレートから離間して位置させて、必要に応じて冷却温度を下げることもできる。
【００３４】
[0066]図８は、本発明の基板スピンすすぎ乾燥セル８００を例示する部分斜視図兼断面図である。このスピンすすぎ乾燥セル８００（ＳＲＤ）は、メッキシステムに取り付けることのできるフレーム、例えば、図１に示すメインフレーム１１３に支持される流体ボウル／本体８０１を備えている。ＳＲＤ８００は、更に、流体ボウル８０１の中心に位置された回転可能なハブ８０２を備えている。このハブ８０２は、一般的に平らな上面を備え、この上面には、複数の背面流体ディスペンスノズル８０８が形成されると共に、少なくとも１つのガスディスペンスノズル８１０も形成される（図５にノズル５０３としても示されている）。複数の直立した基板支持フィンガー８０３が、ハブ８０２の周囲に半径方向に位置されている。本発明のここに示す実施形態では、４つのフィンガー８０３が示されている（図１２を参照）が、本発明は、特定の数のフィンガーに限定されない。これらフィンガー８０３は、基板８０４を、ＳＲＤ８００で処理するために、そのベベル縁において回転可能に支持するように構成される。ＳＲＤ８００の上部は、一般的にドーム形状の蓋部材８０５を備え、これは、ドーム８０５の下で且つハブ８０２の上の処理スペースを包囲するように動作する。更に、このドーム部材８０５は、その中に位置されて処理スペースへ処理ガスをディスペンスするように構成された少なくとも１つのガスノズル８０７と、フィンガー８０３に固定された基板８０４へ処理流体をディスペンスするように構成された流体マニホールド８０６とを備えている。ＳＲＤ８００の少なくとも一方の側は、ＳＲＤ８００の処理エリアへのアクセスを与えるために選択的に開閉することのできるドア又は開口（図示せず）を備えている。ＳＲＤ８００の下方部分は、深皿の周囲に位置された環状シールド部材８１２を備えている。このシールド８１２は、基板支持部材８０２の下で且つ半径方向外方に位置され、それ故、深皿の周囲へと外方に流体をこぼすように構成される。更に、シールド８１２は、以下に詳細に述べるように、垂直方向に操作可能に構成される。
【００３５】
[0067]本発明の別の実施形態では、処理スペースは、その上部が蓋又は上部部材により限定される。この実施形態では、処理セル８００は、下部排出深皿及び直立した側壁を含むが、処理スペースの上部は、一般的に開いている。更に、この実施形態では、流体ディスペンスノズル又はマニホールドが、一般に、セルの直立した側壁部分に位置され又はマウントされる。例えば、流体ディスペンスアームを側壁に枢着し、流体ディスペンスノズルが配置されたそのアームの遠方端を、セル内で処理されている基板上の位置へ枢着回転できるようにしてもよい。アームの枢着移動は、一般に、処理されている基板上で且つそれと平行な平面内で行われ、それ故、アームの枢着移動は、アームの端に位置されたノズルを、基板の特定の半径方向位置の上、即ち、例えば、基板の中心上、又は基板の中心から特定の半径にあるポイント上に位置させるのを許容する。流体ディスペンスノズルのこの再位置付けはさておき、本発明のこの実施形態は、上述の実施形態と構造上同様であり、且つ同様に機能する。例えば、図９は、本発明の別の基板スピンすすぎ乾燥セルを例示する部分斜視図兼断面図である。本発明の実施形態では、ＳＲＤセルは、図８に示すセルと実質的に同様であるが、図９に示すＳＲＤセルは、蓋８０５を備えていない。従って、図９に示すＳＲＤセルは、すすぎプロセス中に包囲されない。図８に示すＳＲＤセルと、図９に示す実施形態との間の別の相違は、図９に示すＳＲＤが、蓋８０５に形成された流体ディスペンスマニホールド８０６に置き換わるように働く枢着型流体ディスペンスノズル８５０を備えていることである。このノズル８５０は、基板面にわたり外方に枢着移動して、処理流体、一般に脱イオン水を、基板の中心付近で基板面にディスペンスするように構成される。更に、セル壁８０９を、取り付けられたシールド８１４及びカーブした面８１６と共に上下させて、基板のロード及びアンロード操作を容易に行うことができる。例えば、基板をロードするときには、壁８０９を下げて、基板支持フィンガー８０３へのアクセスを許容することができる。処理が始まると、壁８０９を上げて、キャッチカップ８１４及びカーブした壁８１６を基板の隣に位置させ、以下に詳細に述べるように、基板からスピン除去される流体を捕獲すると共に、基板の周囲の空気流を制御することができる。
【００３６】
[0068]図１０Ａ−図１０Ｄは、例示的ＳＲＤ８００のフィンガー部材８０３を詳細に示す図である。より詳細には、図１０Ａは、基板係合フィンガー８０３を閉位置で例示する上方斜視図である。基板係合フィンガーアッセンブリは、一般に、ベース１００７を備え、ここから、直立した枢着型エアホイル／クランプ部材１０００が延びている。フィンガーアッセンブリは、更に、下方アクチュエータ部分１００８（図１０Ｃに示す）を備え、これは、直立したエアホイル部分１０００の内方に位置され、且つピボット点１００２に枢着される。エアホイル１０００は、一般に、上から見ると、翼の形状をした部材で、空気流の乱れ量を最小にしながら処理空間内を回転するように構成される。エアホイル１０００の先縁、即ちフィンガー８０３が回転されるときに空気が最初に接触するエアホイルの側は、フィンガー８０３に接触する空気が、処理スペース内に擾乱又は望ましからぬ空気流を発生することなく、フィンガー８０３を通過するための最小抗力及び擾乱の流路を与えるように丸み付けされる。エアホイル１０００の後縁、即ち丸み付けされた先縁とは反対のエアホイルの縁は、図１０Ａに示すように、丸み付けされた縁より断面が一般的に小さい。先縁及び後縁は、一般的に滑らかで且つ時には弧状の即ちカーブした面１００５により接続される。従って、エアホイル８００が回転されるときにその上の空気流は、滑らかであり、処理スペースに最小擾乱空気作用を生じさせる。滑らかな面１００５は、水平に向けられたノッチ即ちチャンネル１００６を備え、このノッチは、処理中に基板８０４のベベル縁を受け入れてそれに係合するサイズ及び構成とされる。このチャンネル１００６は、一般に、表面１００５を横切って水平に延び、即ちエアホイル１０００の垂直軸に一般に直交する方向に延びる。
【００３７】
[0069]フィンガー８０３は、更に、ベース部材１００７にしっかり取り付けられる内部固定ポスト１００１を備えている。このポスト１００１は、枢着型エアホイル部材１０００の内面１００５に形成された露出したチャンネルを経て上方に延びる。従って、図１０Ｃに示すように、エアホイル１０００がピボット部材１００２を経て枢着回転される間に、ポスト１００１は固定のままである。更に、ポスト１００の上部終端には、基板支持面１００４が形成されている。この支持面１００４は、基板を支持するように構成された一般的に水平の部分と、この水平部分の半径方向外方に位置された垂直又はアングル部分であって、ポスト１００１の半径方向内方の位置に基板を維持すると共に、支持面１００４へ基板をガイドするための部分と、ポスト１００１及びエアホイル１０００により支持された基板８０４のベベルに係合する水平ノッチ又はスロット１００６とを備えている。
【００３８】
[0070]図１０Ｂは、フィンガー８０３を開位置即ちロード位置で示す上方斜視図である。より詳細には、フィンガー部材が開位置にあるときに、エアホイルを外方に枢着回転し、固定ポスト１００１の上面を露出させる。エアホイル１０００は、アクチュエータ部分１００８の上方移動によりこの位置へ枢着回転されてもよい。この移動は、ピボット点１００２の配置の結果として、エアホイル１０００の上部終端を外方に枢着回転させる。エアホイル１０００の枢着移動の結果、ポスト部材１００１の上部基板支持面は、これに基板を位置できるように位置される。
【００３９】
[0071]図１０Ｄは、フィンガーアッセンブリを開位置において側部から見た図で、ポスト１００１の上面１００４がエアホイル１０００からどのように延びていて、この基板支持面１００４が基板の縁を支持すべく位置されるかを示している。図１０Ｄは、側部斜視図であり、また、図１０Ａは、フィンガーアッセンブリを閉位置即ち処理位置で示す平面図である。閉位置は、一般に、基板８０４が処理のためにハブ８０２に固定される（フィンガー８０３を経て）ところのエアホイル１０００に対するポスト１００１の位置に対応する。同様に、開位置は、一般に、ポスト１００１の基板支持上部１００４が基板を受け入れるように位置されるところのエアホイル１０００に対するポスト１００１の位置に対応する。従って、開位置は、本質的に、基板ロード位置であり、閉位置は、本質的に、基板処理位置である。閉位置（図１０Ａ及び１０Ｃ）において、基板は、処理のために基板に係合するようにピボット点１００２の周りを内方に枢着回転されたエアホイル１０００の水平スロット１００６により、そのベベル縁が支持される。
【００４０】
[0072]フィンガー部材を操作するプロセスは、一般に、下方アクチュエータ部分１００８に機械的に係合して垂直方向に移動させることを含む。例えば、下方アクチュエータ部分１００８を垂直又は上方に移動すると、エアホイル部材８０３が外方に枢着回転されて、基板支持ポスト１００１を露出させる。下方アクチュエータ部分は、この下方アクチュエータ部分に機械的に係合するよう位置されたシールド部材８１２の垂直操作を経て垂直に操作される。従って、基板がフィンガーにロードされるときには、シールド８１２が上昇されて、基板受け入れ／ロード位置へとフィンガーを開く。基板がロードされると、シールド８１２を下げて、すすぎプロセスのために基板をスロット１００６に係合させることができる。アンロードプロセスも、実質的に同様に行うことができる。
【００４１】
[0073]図１１は、図２に示すハブ８０２の部分断面図である。このハブ８０２は、一般に、その下面に位置された中央支持部材を経て回転可能にマウントされる。この中央支持部材の内部は、流体ディスペンスマニホールド１１０２を経て、ハブ８０２の上面１１０４に形成された複数の流体ディスペンスアパーチャー１１０３へすすぎ流体を連通するように構成されたコンジット１１０１を備えている。更に、中央支持部材には、一般に、複数のガスディスペンスパージポート１１０４へ乾燥ガスを連通するように構成された第２のコンジット（図示せず）も形成される。更に、本発明の実施形態は、流体及びガスコンジットを単一のコンジットへと結合して、バルブアッセンブリを使用して、その単一コンジットへ供給される流体とガスの間を切り換えてもよい。
【００４２】
[0074]図１２は、ハブアッセンブリ８０２の下部を示す上方斜視図である。より詳細には、ハブアッセンブリ８０２は、一体素子でよいが、本発明の実施形態は、ハブアッセンブリ８０２が、独立して回転する個別素子を含んでもよいことも意図する。例えば、図１２は、ハブアッセンブリ８０２の下部を例示している。この例示された下部は、一般に、中央アパーチャー１２００が形成された円板状部材である。この下部円板状部材の外側部分は、平らな上面１２０１と、その周囲に半径方向に位置された複数の基板係合フィンガー８０３とを備えている。この構成では、図１１に示すように表面１１０４へと形成されたガス及び流体配送アパーチャーが、図１２に示す円板状部材とは個別の素子に形成された中央アパーチャー１２００に位置されてもよい。この構成では、ハブ８０２の中央部分（アパーチャー１２００に位置されてもよい表面１１０４で表わされた部分）を固定する一方、ハブ８０２の外側部分（図１２に示す円板状部材で表わされた部分）が、その固定の内側部分に対して回転してもよい。これは、各部材が互いに相対的に回転するときに、流体及びガスディスペンスノズルがそれらの各流体を基板の全エリアにディスペンスするのを許容する。
【００４３】
[0075]動作中に、スピンすすぎ乾燥セル８００は、一般に、基板を受け取り、基板をすすぎ流体ですすぎ、次いで、基板をスピンさせて遠心力で基板面から流体を追放することで基板を乾燥しつつ、乾燥プロセスを更に促進するために基板収容セルに乾燥ガスをディスペンスするように動作する。基板は、セル８００の片側に位置できるドアを経てセル８００に位置されてもよいし、或いはセル８００が、例えば、セルの両側に位置された２つ以上のドアを備えていて、基板を片側でセル８００へ運び込むと共に、他側でセル８００から取り出すようにしてもよい。基板は、基板を下側から一般に支持する基板移送ロボットによりセル８００に一般的に位置され、それ故、基板がセル８００に移送されるときには、それが、一般に、表面を上に向けた構成でフィンガー８０３の上に位置される。フィンガー８０３は、開位置、即ち固定ポスト１００１の上面１００４が露出される位置へと作動される。上面１００４が露出されると、ロボットは、基板を複数のフィンガー８０３へと下げ、各フィンガー８０３の上面１００４で基板を支持することができる。固定ポストの上部は、内方に傾斜した面１０１０を含んでもよく、これは、基板を内方にガイドするか又は基板を各ポスト１００１に対してセンタリングするように構成される。基板が水平面１００４に位置されると、ロボットブレードをセル８００から引っ込めると共に、ドアを閉じて、セル８００の内部処理容積部を周囲の大気から分離することができる。
【００４４】
[0076]基板が基板支持フィンガー８０３の上面１００４に位置されると、基板支持フィンガー８０３を操作して、基板のベベル縁に係合することができる。より詳細には、フィンガー８０３の下部１００８を下方に操作して、上部終端を、面１００４に支持された基板に向けて内方に枢着回転させることができる。エアホイル１０００の上部終端が内方に枢着回転すると、水平ノッチ即ちグルーブ１００６（図１０Ｃ及び１０Ｄに示す）が基板のベベル縁に係合して、基板を各フィンガー８０３間に固定する。基板のベベル縁がエアホイルのグルーブ１００６に係合すると、固定ポスト部材１００１の上面１００４による支持から基板を除去すると共に、基板面に最小限接触するだけであるよう構成された水平ノッチ即ちスロット１００６によるベベル縁の係合を経て基板を排他的に処理するように支持する。
【００４５】
[0077]基板が基板支持フィンガー８０３に固定されると、処理を開始することができる。一般に、セル８００における処理は、そこに位置された基板をすすいで、乾燥することを含む。このすすぎ及び乾燥プロセスは、一般に、基板を回転することを含み、それ故、フィンガー８０３は、一般に、図８に示すように、回転可能な形式のハブ８０２に固定される。基板が回転すると、流体ディスペンスノズルが、その回転する基板の前面、背面又はその両面にすすぎ流体をディスペンすることができる。基板の前面にディスペンスされる流体は、蓋部材８０５に位置されたマニホールド８０６によりディスペンスすることができ、一方、基板の背面にディスペンスされる流体は、ハブ８０２に形成された流体アパーチャー１１０３によりディスペンスすることができる。半導体処理に適した種々のすすぎ溶液が本発明の範囲内で意図されるが、基板にディスペンスしてその表面をすすぐことのできるすすぎ溶液の一例は、ＤＩである。更に、基板は、そこにすすぎ流体をディスペンスするプロセス中回転しているので、流体は、一般に、基板の周囲に向かって半径方向外方に押しやられる。このようにして、流体は、基板のベベル縁から離れるように流れ、セル８００の底部に収集される。ハブ８０２の回転速度が高いと、流体が外方に流れてほぼ水平に基板面から離れるようにされ、一方、低い回転速度を使用すると、すすぎ流体が基板面を横切って外方に移動して基板のベベルの周りを若干包んだ後に遠心力によりスピン除去されるのを許容する。
【００４６】
[0078]基板が所定の時間中すすぎされると、すすぎプロセスを中断してもよい。これは、一般に、基板へのすすぎ流体の流れを中断することに対応するが、一般に、基板の回転は、すすぎ流体ディスペンスプロセスが終了した後も維持される。この連続的な回転は、基板面に付着又はくっつくことのあるすすぎ流体の残留小滴を半径方向外方に押しやって基板面から離れさせるように働く。更に、乾燥ガスを処理エリアへディスペンスして基板面に向け、基板面からの残留流体の除去を更に促進することができる。例えば、基板がスピン乾燥されている間に、上部パージノズル８０７及び下部パージアパーチャー１１０４を経て処理容積部へ窒素をディスペンスすることができる。
【００４７】
[0079]乾燥プロセスが完了すると、基板をセル８００から取り出すことができる。このプロセスは、一般に、基板導入プロセスを逆に行うことを含み、より詳細には、一般に、ドアの１つを開いて、ロボットが基板にアクセスするのを許容することを含む。ドアが開くと、ロボットブレードを基板の下の処理容積部に入れて、基板に近い位置へもっていくことができる。次いで、基板支持フィンガー８０３を開位置へ操作し、即ちアクチュエータ１００８を上方に押しやり、エアホイル１０００の上部終端を外方に枢着回転して、基板を水平グルーブ即ちスロット１００６から解離することができる。次いで、基板を内部固定ポスト１００１の上面１００４に位置することができる。次いで、ロボットブレードを上方に操作して、基板を表面１００４から離すように持ち上げ、処理容積部からドアを経て基板を取り出すことができる。
【００４８】
[0080]ここに例示するスピンすすぎ乾燥プロセスは、一般に、多ステッププロセスを含むことができる。このプロセスの第１ステップ（前すすぎ頂面）は、基板を約９００ｒｐｍ乃至約１７００ｒｐｍ、一般的に、約１３００ｒｐｍで、約２秒乃至約６秒間、回転しながら、約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を基板の製造面即ち頂面にディスペンスすることを含む。第２ステップ（前すすぎ頂面及び背面）は、基板を約１００ｒｐｍ乃至約１４０ｒｐｍで回転しながら、約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を基板の製造面に、且つ約６００ｍｌ乃至約１０００ｍｌのすすぎ溶液を基板の背面に、約６秒でディスペンスすることを含む。第３ステップ（背面洗浄）は、約４０ｒｐｍ乃至約９０ｒｐｍで回転すると共に、約２００ｍｌ乃至約５００ｍｌの化学物質、一般に、Ｈ２Ｏ２及びＨ２ＳＯ４を基板の背面にディスペンスしながら、基板の背面を洗浄するように一般的に働く約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を製造面に約１０秒間ディスペンスすることを含む。第４ステップ（後すすぎ）は、約４０ｒｐｍ乃至約９０ｒｐｍで約１０秒乃至約１６秒間回転しながら、約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を基板の製造面にディスペンスする一方、約６００ｍｌ乃至約１０００ｍｌのすすぎ溶液を基板の背面にディスペンスすることを含む。第５ステップ（体積流体スピン除去）は、両面への流体の流れを終了させ、次いで、背面パージガス（窒素）が約２乃至約４ｃｆｍの流量で流れるようにして基板を約４００ｒｐｍ乃至約６００ｒｐｍで約３秒乃至約６秒間回転することを含む。第６ステップ（体積流量スピン除去）は、基板を約６００ｒｐｍ乃至約９００ｒｐｍで回転しながら、基板の背面を約２乃至約４ｃｆｍの流量で約４秒間ガス（窒素）パージすることを含む。第７ステップ（乾燥）は、ガスの流れも流体の流れもない状態で、基板を約２０００ｒｐｍ乃至約３０００ｒｐｍで約１０秒乃至約２０秒間回転することを含む。
【００４９】
[0081]更に、本発明のＳＲＤセルは、基板へのすすぎ流体の逆流又は後方跳ね返しは基板の効率的な乾燥を妨げることが知られているので、これを防止する空気流パターンを発生するように構成される。ＳＲＤセルは、空気の逆流、即ち基板の中心に向かう空気の流れを、図８に示すように、セルのキャッチカップシールド８１４及び輪郭付けされた外面８１６により最小にするように構成される。特に、キャッチカップシールドは、セル壁８０９から半径方向内方に延び、且つこのシールド８１４の遠方終端環状部が、基板の半径方向外方のポイントにおいて基板の下面のすぐ下で終わるように位置される。壁８１６の輪郭付けされた部分は、その輪郭の上部が基板より上で終わり、且つその輪郭の下方終端部が、基板の下面より下で、一般に、キャッチカップ８１４の環状端に対向する逆側即ち端に向かって終わるような形状にされる。この構成は、基板からスピン除去された流体がキャッチカップ８１４により受け取られ、キャッチアップ８１４に形成された穴によりこのキャッチアップ８１４を通して下方に流れるのを許容する。更に、基板の回転により発生される半径方向外方に飛び出す（螺旋状）空気流も、キャッチアップの上をチャンネル搬送され、輪郭付けされた面８１６により下方に向けられる。この空気流は、穴を経て進み、減圧領域８１８を経てチャンバーの下から排気することができる。それ故、本発明のＳＲＤセルの構成は、基板の中心に向かって方向を逆転しない半径方向外方の空気流を発生し、これは、流体の霧が基板面に戻って乾燥プロセスを長引かせるのを防止する。
【００５０】
[0082]図１３は、本発明のベベル洗浄セル即ちチャンバー１３００を例示する上方斜視図である。上述したように、ベベル洗浄セル１３００は、システム１００に示された処理場所１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６のいずれに位置されてもよい。しかしながら、本発明のここに示す実施形態では、ベベル洗浄セル１３００は、一般に、処理場所１０６及び１０８に位置される。図１３は、ベベル洗浄セル１３００を例示する上方斜視図であり、また、図１３は、一般に、このベベル洗浄セル１３００の上部コンポーネントを示している。これらのコンポーネントは、一般に、直立した壁部分１３０１と、この壁１３０１の下部に連通する排出深皿１３０２とを有する中央ボウル即ちチャンバーを備えている。この中央ボウルは、一般に、プラスチック材料、ナイロン系材料、又は金属材料に非金属をコーティングしたもので製造される。この材料は、一般に、半導体処理のエッチング剤溶液と反応しないように選択される。排出深皿１３０２は、一般に、処理流体を受け取り、その処理流体を流体排出部（図示せず）へチャンネル搬送するように構成される。深皿１３０２の中央部分は、基板チャック１３０３を備えている。この基板チャック１３０３は、一般に、半導体処理に使用されるいかなる形式の基板チャックでもよいが、回転可能であり及び／又は垂直に操作可能であるように構成される。より詳細には、基板チャック１３０３は、少なくとも１つの真空アパーチャーがその上面へと形成された真空チャックでよく、この場合、真空アパーチャーは、真空源と選択的に流体連通されて、真空源及び真空アパーチャーが協働して、基板チャック１３０３との間の容積部に負の圧力を印加することで基板を基板チャック１３０３に固定する。基板チャック１３０３は、一般に、排出深皿１３０２の下に位置された機械的メカニズムにより支持され、この機械的メカニズムは、チャック１３０３に回転移動を与えると共に、チャック１３０３に任意の垂直移動も与えるように構成され、即ちこの機械的メカニズムは、以下で詳細に述べるように、基板センタリングピン１３０４に位置された基板に係合したり解離したりするようにチャック１３０３を任意に上昇及び下降するよう構成される。更に、排出深皿は、この深皿の表面上に位置されたシールド又はカバーを含んでもよく、このシールド又はカバーには、これを貫通して上方に延びるコンポーネントのためのアパーチャーが形成されている。
【００５１】
[0083]壁１３０１の上部は、一般に、カーブした部材（図８に例示するＳＲＤに示されたカーブした部分８０９と同様）を備えている。このカーブした部材は、基板が回転されるときに基板の周囲に外方及び下方の空気流を発生するように働き、これは、一般的に酸性でメッキ層に欠陥を生じると分かっている処理流体が基板面に後方跳ね返り又は霧を生じるのを防止するように働く。より詳細には、回転時に、基板は、本質的に、壁の方向に基板面を横切って外方に空気を押し出すポンプのように働く。従来のセルでは、高圧力の領域がセルの周囲付近に発生し、これは、空気流を逆転させて、基板面にわたり上方及び後方に流れるようにさせる。カーブした壁は、空気流を、例えば、真空ポンプで発生された低圧力の領域へチャンネル搬送し、従って、高圧力領域及びそれに関連した後方跳ね返しを排除する。この壁の下方にカーブした面がないと、外方への空気流は、それが壁に当たったときに上方に進み、基板の中心に向かって方向を逆転することが許容される。この逆流は、空気流に浮遊された流体を基板面にわたって戻す。従って、カーブした壁は、外方に移動する空気流を、基板面にわたり方向を逆転し又は逆に進ませることなく、捕獲のための減圧領域へチャンネル搬送するように構成される。
【００５２】
[0084]排出深皿１３０２は、そこから上方に延びる複数の基板センタリングピン１３０４も備えている。このセンタリングピン１３０４は、一般に、排出深皿／シールド１３０２の周囲に、例えば、等間隔配列で、半径方向に位置される。しかしながら、ピン１３０４は、いかなる希望の間隔配列で位置されてもよい。例えば、図１３に示す実施形態では、３つの基板センタリングピン１３０４が、１２０°の増分で、排出深皿１３０２の周囲に位置されているが、ピン１３０４は、例えば、２０°、１８０°及び３４０°で位置されてもよい。基板センタリングピン１３０４は、一般に、深皿１３０２の下に位置された後述の基板センタリングメカニズムによって支持され、このメカニズムは、ピン１３０４を垂直に操作すると共に、ピン１３０４を、ピン１３０４の回転中心に一般に対応するピン１３０４の長手軸の周りで回転操作するようにも構成される。ベベル洗浄セル１３００は、更に、少なくとも１つのすすぎ溶液ディスペンスアーム１３０５を、少なくとも１つのエッチング剤溶液ディスペンスアーム１３０６と共に備えている。一般に、両アーム１３０５及び１３０６は、ベベル洗浄セル１３００の周囲部分に枢着され、その長手方向に延びるアームの遠方終端には少なくとも１つの流体ディスペンスノズルが位置されている。このノズルは、支持部材１３０３に位置された基板の第１面即ち上面に各処理流体をディスペンスするように位置されている。より詳細には、処理セル１３００が、表面を上にした処理セルとして構成されるとき、即ち基板が、その製造面を深皿１３０２から離れた方を向くようにしてセルに位置されるときには、流体ディスペンスノズルは、それらの各流体を基板の製造面にディスペンスするように構成される。アーム１３０５及び１３０６の動作は、一般に、システムコントローラによって制御され、このコントローラは、各アームの遠方端を、処理されている基板の指定の半径方向位置上に正確に位置させるように構成され（各アームの枢着操作及び／又は垂直操作を経て）、これは、アームの各端に位置されたノズルから、ベベル洗浄セル１３００で処理されている基板の正確な半径方向の場所へ流体をディスペンスするのを許容する。更に、ここに例示する実施形態では、脱イオン水でよいすすぎ溶液と、酸性のものでよいエッチング剤溶液とを別々にディスペンスするために２つのアームが示されているが、本発明の実施形態は、特定の数の流体ディスペンスアームに限定されるものではない。より詳細には、本発明の他の実施形態は、すすぎ溶液ディスペンスノズル及びエッチング剤溶液ディスペンスノズルの両方が位置された単一の枢着型アームを具現化してもよい。しかしながら、この構成では、すすぎ溶液ノズル及びエッチング剤溶液ノズル各々の配置がより重要となる。というのは、ベベル洗浄プロセスは、一般に、処理されている基板の除外ゾーン、即ち基板の外側２−５ｍｍの周囲にエッチング剤溶液を正確にディスペンスすることが要求されるからである。更に、アーム１３０５及び１３０６の各々は、ノズルが基板にタッチすることから作動されないときに流体がノズルから滴下するのを防止するように構成されたメカニズムを含んでもよい。例えば、ノズルは、オフ時間中に望ましからぬ流体小滴を受け取るように構成された真空ポート又は吸い上げバルブ（図示せず）を含んでもよい。或いはまた、ノズルは、望ましからぬ流体小滴を基板面から吹き飛ばすように構成されたガスアパーチャーを含んでもよい。
【００５３】
[0085]図１４は、本発明の背面流体ディスペンスマニホールド１４００を例示する上方斜視図である。この背面流体ディスペンスマニホールド１４００は、一般に、基板センタリングピン１３０４間で流体排出深皿１３０２に位置される。マニホールド１４００は、一般に、２つの遠方終端を有するＶ字型構造を含む。各端には、流体ディスペンスノズル１４０１が位置されている。マニホールド１４００は、セル１３００で処理されている基板に対して各流体ディスペンスノズル１４０１を特に位置させるように垂直操作及び枢着操作を行うことができる。この構成は、枢着された流体ディスペンスアーム１３０５及び１３０６が基板の製造面即ち前面に処理流体をディスペンスする間に、マニホールド１４００が基板の非製造面即ち背面に処理流体を同時にディスペンスするのを許容する。
【００５４】
[0086]図１５は、本発明の基板センタリングメカニズム１５００を例示する斜視図である。このセンタリングメカニズム１５００は、一般に、深皿１３０２の下に位置され、そのフレーム部材１５０５は、基板センタリングピン１３０４を受け入れて固定するように構成された複数のリセプタクル１５０６を有している。フレーム１５０５は、このフレーム部材１５０５及びそれに関連したコンポーネントを移動し、即ちフレーム部材１５０５を上昇及び下降するように構成された操作メカニズムと連通してもよい。ここに示す実施形態では、フレーム１５０５は、基板センタリングピン１３０４を受け入れるように構成された３つのリセプタクル１５０６を備えている。各リセプタクル１５０６の下部は、図１５に示すように、フレーム部材１５０５を通してその反対側へ延び出ている。更に、各リセプタクル１５０６は、フレーム１５０５内に回転可能にマウントされて、リセプタクル１５０６を、リセプタクルの上の矢印「Ａ」で指示された方向に回転することができ、従って、リセプタクルに固定された基板センタリングピン１３０４も回転させることができる。フレーム１５０５の下に延びる各リセプタクル１５０６の下部には、一般に、操作アーム即ち偏心カム部材１５０３、１５０４が取り付けられている。これら操作アーム１５０３、１５０４の各々は、固体リンケージ、ベルト、液圧部材等でよい接続部材即ちリンケージ１５０２を経て別の操作アーム１５０３にも接続される。更に、選択的に作動される操作装置１５０１が、一次アーム部材１５０４に機械的に連通され、それに枢着移動を選択的に与えるように構成される。
【００５５】
[0087]リセプタクル１５０６の各々は、フレーム部材１５０５の各部分内に回転可能にマウントされると共に、リセプタクル１５０６の下方延長部分の各々は、アクチュエータ１５０３及びそれに取り付けられたリンケージ１５０２を含むので、アクチュエータ１５０１により一次アーム部材１５０４を操作すると、アクチュエータアーム１５０４への枢着移動が生じ、他のアーム１５０３及びそれに対応するリセプタクル１５０６を一次アーム１５０４と共に直接的対応的に枢着回転させる。より詳細には、各リセプタクル１５０６は、基板センタリングパン１３０４を受け入れ、アクチュエータ１５０１が一次アーム１５０４を経て枢着回転すると、アーム１５０４の上の対応リセプタクル１５０６も枢着回転される。更に、リンケージ１５０２は、一次ピボットアーム１５０４に対して二次ピボットアーム１５０３を求めることができるので、一次ピボットアーム１５０４の枢着移動は、二次ピボットアーム１５０３への対応枢着移動に変換され、これは、二次アーム１５０３の上に位置されたリセプタクル１５０６の枢着移動又は回転移動を直接生じさせる。この構成は、基板センタリングピンの各々が同時に回転可能に操作されるのを許容し、且つ操作／回転が３つの基板センタリングピン間で同一であるのを許容する。更に、リセプタクル１５０６の各々は、例えば、全センタリングメカニズム１５００の垂直移動により、或いはフレーム１５０５内のリセプタクル１５０６の垂直スライド移動により、垂直に操作されてもよい。
【００５６】
[0088]アクチュエータ１５０１は、一般に、基板センタリングポスト１３０４を回転させ、基板に過剰な圧力を作用させずに基板に係合して基板を各ポスト間でセンタリングするように構成されたアクチュエータである。例えば、ポスト１３０４の各々は、以下で詳細に述べるように、基板に係合して基板を中心位置へスライドさせるように働くセンタリングピンを含む。基板が中心位置にスライド式に位置されると、センタリングピンは、基板に機械的に係合し続けて、基板を中心位置に維持する。しかしながら、従来のセンタリングメカニズムでは、アクチュエータの強度及び構成は、基板がセンタリングされると、センタリングポストにより基板の周囲に力が加えられる結果として基板を屈曲させるものであった。更に、基板が屈曲すると、アクチュエータが解除されても、アクチュエータによる基板に対するバイアス力の不足で、基板が中心からシフトされる。それ故、この問題に対処するために、本発明者は、従来のアクチュエータ１５０１を、摩擦のないアクチュエータに置き換えた。摩擦なしのアクチュエータ１５０１は、センタリングプロセス中には従来のアクチュエータと同様に働くが、基板がセンタリングされると、摩擦なしのアクチュエータは、従来のアクチュエータに関連した屈曲及び中心ずれの問題を克服する。例えば、基板がセンタリングされると、摩擦なしのアクチュエータは、アクチュエータの移動即ち駆動圧力の実質的な変化を伴わずに、解除することができる。更に、摩擦なしのアクチュエータは、基板を屈曲点へ圧迫することなく基板をセンタリングすることができる。例えば、エアポート・コーポレーション・オブ・ノルウオーク、ＣＴ製造者計器品質の空気式アクチュエータ、及びエアペル・アンチ−スチクション・エア・シリンダーを、アクチュエータ１５０１として効果的に使用することができる。これらの装置は、一般に、グラファイトピストン及びホウ珪酸ガラスシリンダーの組合せを使用して製造され、この場合、各ピストンは、非常に厳密な公差でシリンダーに適合するように選択的にマッチングされる。この構成は、シリンダーとピストンとの間に低い摩擦を与え、それ故、アクチュエータは、数グラム程度のみの力と、０．２ｐｓｉ未満の操作圧力とに応答する。更に、スタート時及び動作中の摩擦がほぼ等しく、これは、非均一又は非制御のスタートを防止すると共に、装置の全ストロークにわたり均一な平滑さを与える。従って、摩擦なし形式のアクチュエータを使用すると、基板がセンタリングされたときに、基板の逆移動又はスリップに遭遇することなく、摩擦なしのアクチュエータを解除することができる。摩擦なしのアクチュエータとは別に、モーター、ボイスコイル、電気セラミック、等も含まれる。
【００５７】
[0089]図１６は、本発明の基板センタリング部材即ちポスト１３０４を例示する断面図である。このセンタリングポスト１３０４は、一般に、細長く、即ち円筒形状のもので、基板センタリングメカニズム１５００のリセプタクル１５０６に受け入れられる構成にされる。ポスト１３０４は、一般に、コア１６０４を備え、このコア１６０４は、その上部をカバーするキャップ部材１６０１を有している。コア１６０４は、一般に、例えば、セラミックのような堅牢な材料で製造される。キャップ部材１６０１は、ピーク即ち中心点で終わる持ち上がった中央部分１６０２を含む。中央部分１６０２のピーク即ち先端は、ポスト１３０４の長手軸に一致するように位置され、従って、ポスト１３０４が回転されたときに、中央部分１６０２の先端即ちピークは、１つの場所に留まる。キャップ部材１６０１は、一般に、電気化学的メッキ溶液に対して良好な露出特性を有する堅牢な材料から製造される。キャップ部材１６０１を製造できる１つの材料は、例えば、ＰＥＥＫである。また、キャップ部材１６０１は、キャップ１６０４の上面から上方に延びる基板センタリングポスト１６０３も含む。この基板センタリングポスト１６０３は、中央部分１６０２又はキャップ１６０１のピークから半径方向外方に位置される。このようにして、基板センタリング部材１３０４が回転されると、基板センタリングポスト１６０３がコア１６０４の長手軸の周りで枢着移動即ち回転し、従って、ポスト１６０３は、中央部分１６０２の周りで回転即ち枢着移動する。また、基板センタリング部材１３０４は、コア１６０４の半径方向外方に位置されたスリーブ部材１６０５も含む。このスリーブ１６０５は、キャップ１６０４及びコア１６０４に協働係合して流体シールを形成し、これは、処理流体が、コア部材１６０４を含むボアを通して進行して、その下に位置された基板センタリングメカニズム１５００にダメージを及ぼすのを防止する。
【００５８】
[0090]図１７は、本発明の基板センタリング部材１３０４を例示する上面図であり、より詳細には、図１７は、図１６に示されたキャップ部材１６０１の上面図である。図１７は、中央部分１６０２又は中央部分１６０２のピークと基板センタリングピン１６０３との間の位置的関係を示す。更に、センタリング部材１３９４が、センタリングメカニズム１５００により、その中心軸の周りで回転され、即ち点１６０２を経て延びる軸の周りで回転されるときには、基板センタリングピン１６０３が、矢印Ａで示された方向に移動させられる。この移動は、以下に詳細に述べるが、これを使用して、部材１３０４に位置された基板を中央即ち中心位置に押しやることができる。
【００５９】
[0091]動作中に、本発明のベベル洗浄セルを使用して、基板をすすぎ及び洗浄することができる。この洗浄動作は、基板の製造面及び非製造面の両方で行われてもよいし、或いは各面で個々に行われてもよい。また、本発明の洗浄セルは、基板のベベル部分から過剰な材料を洗浄し、即ち基板の製造面の周囲付近、ベベル及び背面にも一部堆積されたシード層の部分を洗浄するのにも使用できる。このプロセスは、半導体技術では、ベベル洗浄又は縁ビード除去ともしばしば称される。
【００６０】
[0092]上述したように、一般に、基板処理システム１００は、場所１０２、１０４、１１０及び１１２に位置されたメッキセルと、場所１１４及び１１６にスタックされたスピンすすぎ乾燥及び洗浄セルと、場所１０６及び１０８に位置されたベベル洗浄セルとを備えている。ロボットが各処理セル間で基板を移送するように動作する。一般に、ベベル洗浄セルの場所１０６及び１０８へ移送される基板は、メッキセルの場所１０２、１０４、１１０及び１１２の１つからそこに移送される。というのは、ベベル洗浄セルは、一般に、基板がシステム１００から移送されて出される前に、基板の二重部分及び基板の背面に堆積された材料を除去するように構成されるからである。
【００６１】
[0093]本発明のベベル洗浄セル１３００へ基板を位置するプロセスは、一般に、挿入、センタリング及びチャックを含む。挿入プロセスは、基板移送ロボットにより行われ、基板をベベル洗浄セル１３００へ運び込んで、基板をセンタリングピン１３０４へ下降することを含む。基板がセンタリングピン１３０４へ下降されると、基板は、各センタリングピン１３０４の中央ピーク即ち最上部１６０２により支持される。基板が各センタリングピン１３０４に位置されると、ロボットがベベル洗浄セル１３００から引っ込められる。
【００６２】
[0094]基板がベベル洗浄セル１３００へ挿入されると、センタリングプロセスが行われる。基板から縁ビード材料を除去するための公差が一般的に約１ｍｍ未満であるので、ベベル洗浄セル１３００における基板のセンタリングは、ベベル洗浄プロセスにとって重要である。例えば、半導体基板に銅が電気化学的に堆積されるときには、一般に、基板の外周３−５ｍｍは、製造面の部分であるとみなされず、即ち除外ゾーンと一般に称されるこの外周即ち帯にはデバイスが一般に形成されない。この除外ゾーンは、メッキプロセス中に電気接点が一般に位置されるシード層の露出部分を含む。除外ゾーンに堆積されるシード層は、一般に、基板のベベルまで延び、時には、基板の背面、即ち製造面でないところまで延びる。その後の半導体処理ステップは、一般に、基板の二重部分又は基板の背面のいずれかとの接触を含むので、基板の二重部分及び背面を除去するか又は洗浄して、これらエリアとのその後の接触で汚染粒子を生じるおそれを少なくすることが望まれる。基板の除外ゾーン、ベベル及び背面からの材料の除去は、一般に、ベベル洗浄プロセスと称され、これは、基板の製造面と除外ゾーンとの間の界面にエッチング剤溶液をディスペンスしながら、基板の背面にも洗浄溶液をディスペンスすることを含む。それ故、基板の前面にディスペンスされるエッチング溶液は、製造面と除外ゾーンとの間の界面にディスペンスされるので、エッチング剤が製造面にディスペンスされてデバイスにダメージを及ぼすことのないように基板を適切にセンタリングするのが重要である。
【００６３】
[0095]センタリングプロセスは、リセプタクル１５０６の各々を穏やかに回転する摩擦なしアクチュエータ１５０１を作動することで始まる。リセプタクル１５０６に受け入れられる基板センタリングポスト１３０４が協働回転され、それ故、キャップ部材１６０１に位置された基板センタリングピン１６０３が内方に回転されて、基板の縁に協働係合する。ピン１６０３の協働回転移動で基板が各ポスト１３０４間にセンタリングされる。基板が各ポスト１３０４間にセンタリングされると、摩擦なしアクチュエータ１５０１に圧力をかける操作が連続して適用されることでポスト１３０４により基板に穏やかな張力を維持することができる。しかしながら、この張力は、基板面に屈曲又は撓みを生じるには不充分な力でありながら、基板を中心位置に維持するに充分な力であるとして計算される。
【００６４】
[0096]基板は、これがセンタリングされると、次いで、基板支持部材１３０３にチャックすることができる。このチャックプロセスは、一般に、チャック１３０３を上昇させてセンタリングポスト１３０４に固定された基板の下面に係合させるか、又はセンタリングポスト１３０４を降下させてチャック１３０３に基板を位置させるか、或いはチャック１３０３の上昇とポスト１３０４の下降を組み合わせることを含む。チャック１３０３は、真空型チャックでよく、それ故、基板とチャック１３０３が互いに物理的接触状態にされると、チャック１３０３の面に減圧を発生して基板をそこに固定することができる。基板がチャック１３０３に固定されると、ピン１３０４を降下するか、又はチャック１３０３を上昇させて、基板をチャック１３０３のみで支持することができる。
【００６５】
[0097]基板がチャックされて固定された状態で、流体処理を開始することができる。流体処理は、一般に、すすぎ溶液アーム１３０５を、基板の中心のほぼ上の位置へ枢着回転することを含む。次いで、基板をチャック１３０３上で回転しながら、すすぎ溶液をそこからディスペンスすることができる。この回転により、例えば、ＤＩ水でよいすすぎ溶液を、基板の周囲へ向けて半径方向外方に押しやる。すすぎ溶液は、基板のベベル縁を経て流れ、排出深皿１３０２へ落下し、排出部（図示せず）により収集することができる。また、化学的ディスペンスアーム１３０６を基板の上に位置させることができ、より詳細には、化学的ディスペンスアーム１３０６は、エッチング剤溶液をそこから基板の製造面と除外ゾーンとの間の界面にディスペンスできるように、特に位置させることができる。この界面にエッチング剤溶液をディスペンスするプロセスは、一般に、アーム１３０５からのすすぎ溶液のディスペンスを終了し、次いで、アーム１３０６からのエッチング剤溶液のディスペンスを開始することを含む。この方法は、製造面に以前にディスペンスされたすすぎ溶液が、製造面へ跳ね返って戻ることのあるエッチング剤を希釈するように働き得るバリア又はシールド層を製造面に維持するのを許容する。更に、エッチング剤をディスペンスする前にすすぎ溶液ディスペンスプロセスを終了させることは、エッチング剤溶液の望ましからぬ希釈を防止するようにも働く。
【００６６】
[0098]同様に、背面流体ディスペンスノズル１４００を使用して、すすぎ溶液及びエッチング剤溶液を基板の背面にもディスペンスすることができる。背面流体ディスペンスノズル即ちマニホールド１４００は、一般に、複数のノズルを備えていて、この背面流体ディスペンスノズル１４００がすすぎ溶液及びエッチング溶液の両方をディスペンスするのを許容する。従って、洗浄及びすすぎプロセスが基板の前面で行われている間に、背面ノズル１４００を同時に使用して基板の背面をすすぎ及び洗浄することができる。
【００６７】
[0099]ここに例示するベベル洗浄プロセスは、基板の前面及び背面の両方を最初に前すすぎすることを含んでもよい。前すすぎプロセスは、基板の前面にＤＩを約１Ｌ／分乃至約２Ｌ／分の流量でディスペンスすると共に、基板の背面にＤＩを約５０ｃｃ／分乃至１００ｃｃ／分の流量でディスペンスすることを含んでもよい。このプロセス中に、基板を約１５０ｒｐｍ乃至約２５０ｒｐｍで回転してもよく、また、流体ディスペンスプロセスの時間巾は、約８秒乃至約２０秒でよい。一般に、前すすぎプロセスは、以前の電気化学的メッキプロセスの結果として基板面に付着することのある残留電解液をすすぎ落とすように構成される。基板が前すすぎされると、回転速度を約２０００ｒｐｍ乃至約３５００ｒｐｍに約５秒間上げて、基板の縁付近に溜まったＤＩを除去することができる。その後、基板が依然約２０００ｒｐｍ乃至約３５００ｒｐｍで回転している間に、例えば、アーム１３０６により製造面と除外ゾーンとの間の界面にエッチング剤溶液を塗布してもよい。エッチング剤溶液は、例えば、約２０ｃｃ／分乃至約４０ｃｃ／分の流量で界面に配送されてもよく、その時間巾は、約１０秒乃至約２５秒でよい。エッチング剤溶液の流れは、一般に、内径が例えば０．２５乃至０．５インチのアパーチャーを有する比較的細いノズルを通る。エッチング剤溶液が製造面へと内方に跳ね返ることによる製造面のしみを最小にするために、回転速度が高い速度に維持される。一般に、エッチング剤溶液を基板にディスペンスするノズルは、界面へのエッチング剤溶液の正確なディスペンスを許容するために基板面から約１ｍｍ乃至約３ｍｍのところに位置される。更に、ノズルは、一般に、製造面へ戻る跳ね返しを最小にするために、約３０°乃至約５０°の角度にされ、即ち基板の周囲に向かう角度にされる。
【００６８】
[00100]エッチング剤溶液の化学的構成は、一般に、Ｈ２ＳＯ４をベースとするもので、それ故、Ｈ２ＳＯ４の濃度が充分であるときには、固定のＨ２Ｏ２濃度においてエッチングレートは変化しない。同様に、Ｈ２ＳＯ４濃度が不充分であるときには、エッチングは、Ｈ２ＳＯ４と共に非直線的に上昇する。更に、Ｈ２ＳＯ４濃度が充分であるときには、エッチングは、Ｈ２Ｏ２濃度と共に直線的に変化し、また、Ｈ２ＳＯ４濃度が不充分であるときには、エッチングレートは、拡散限定酸化のために平坦になる。それ故、エッチング溶液の成分の比は、例えば、約１５乃至２５部のＨ２ＳＯ４と、約３５０乃至４５０部のＨ２Ｏ２と、１４００部を越えるＨ２Ｏであるか、或いは約２０部のＨ２ＳＯ４と、４００部のＨ２Ｏ２と、１５８０部のＨ２Ｏとである。これらの濃度は、酸の濃度を上げると、エッチングレートが高くなるが、過酸化物の濃度は、これを高くしたときにエッチングレートに最小限の作用しか及ぼさないことを示している。更に、Ｈ２Ｏ２濃度が６％未満であるときには、銅の酸化がゆっくりであることが示され、それ故、これらの濃度では、エッチングレートが、一般に、Ｈ２ＳＯ４濃度によって影響されない。しかしながら、Ｈ２Ｏ２濃度が６％を越えると、銅の酸化が高まり、それ故、高濃度Ｈ２ＳＯ４のエッチングレートは、Ｈ２Ｏ２濃度と共に上昇する。
【００６９】
[00101]エッチング剤溶液ディスペンスプロセスの時間が完了すると、すすぎ溶液を、もう一度、製造面に、約１Ｌ／分乃至約２．５Ｌ／分の流量で、約３秒乃至約１０秒間、ディスペンスしてもよいが、回転速度は、約１００ｒｐｍ乃至約３００ｒｐｍに下げてもよい。基板の製造面にすすぎ溶液をディスペンスするステップは、２つの目的を果たすことができる。第１に、エッチング剤溶液の後にディスペンスされるすすぎ溶液は、跳ね返したエッチング剤溶液を希釈してそれを製造面からすすぎ落とすように働く。第２に、すすぎ溶液は、その後の背面化学ディスペンスステップから跳ね返ることのあるエッチング溶液から保護するための二次保護層も形成する。前面すすぎ溶液に対するディスペンスプロセスが完了すると、背面化学ノズルを作動して、基板の背面にエッチング剤溶液を、約３０ｃｃ／分乃至約７０ｃｃ／分の流量で、約４秒乃至約１０秒間、ディスペンスしてもよいが、基板の回転速度は、約１５０ｒｐｍ乃至約２５０ｒｐｍに維持する。より詳細には、エッチング剤の流量は、約３５ｃｃ／分乃至４５ｃｃ／分でよい。高い流量は、改善された縁プロフィール及びベベル洗浄を生じさせることが示されているが、これらの効果は、縁のしみが増加することで抑制される。背面化学ディスペンスステップが完了すると、別の前面すすぎステップを行って、跳ね返したエッチング剤を前面からすすぎ落としてもよい。前面すすぎプロセスは、この場合も、約２秒乃至約６秒の時間中、以前の流量及び回転速度でＤＩをディスペンスすることを含んでもよい。最終的なすすぎプロセスが完了すると、全ての流体ディスペンスノズルをオフにすると共に、基板の回転速度を、約４００ｒｐｍ乃至約４０００ｒｐｍに、一般的には、約２０００ｒｐｍ乃至３０００ｒｐｍに高めて、基板を部分的に又は完全に乾燥させることができる。
【００７０】
[00102]図１８は、メッキ溶液配送システム１８１１の一実施形態を示す概略図である。メッキ溶液配送システム１８１１は、一般に、メッキ溶液を必要とするシステム１００上の各処理場所にメッキ溶液を供給するように構成される。より詳細には、メッキ溶液配送システムは、更に、各処理場所に異なるメッキ溶液又は化学物質を供給するように構成される。例えば、配送システムは、第１のメッキ溶液又は化学物質を処理場所１１０、１１２へ供給する一方、異なるメッキ溶液又は化学物質を処理場所１０２、１０４へ供給してもよい。一般に、個々のメッキ溶液が単一のメッキセルに使用するように分離され、それ故、異なる化学物質との交配汚染の問題は生じない。しかしながら、本発明の実施形態は、２つ以上のセルが、システム上の別のメッキセルへ供給される別の化学物質とは異なる共通の化学物質を共有してもよいことを意図している。これらの特徴は、単一の処理プラットホームへ複数の化学物質を供給する能力が、単一プラットホーム上で複数の化学物質メッキプロセスを許容するので、効果的である。
【００７１】
[00103]本発明の別の実施形態では、第１のメッキ溶液と、それとは個別の異なる第２のメッキ溶液を、単一のメッキセルに順次に供給することができる。通常、２つの個別の化学物質を単一のメッキセルに供給するには、各々の化学物質間でメッキセルを排出し及び／又はパージする必要があるが、第１メッキ溶液と第２メッキ溶液との混合比が約１０％未満であれば、膜の特性に有害ではない。
【００７２】
[00104]メッキ溶液配送システム１８１１は、通常、複数の添加剤源１８０２と、少なくとも１つの電解液源１８０４とを備え、これらは、マニホールド１８３２を経てシステム１００の各処理セルに流体結合される。通常、添加剤源１８０２は、加速剤源１８０６と、ならし剤源１８０８と、抑制剤源１８１０とを含む。加速剤源１８０６は、通常基板面に吸着して、その吸着した場所で所与の電圧において電流を局部的に加速する加速剤物質を供給するように適応される。加速剤は、例えば、硫化物系の分子を含む。ならし剤源１８０８は、平らなメッキを促進するように働くならし剤物質を供給するように適応される。ならし剤は、例えば、窒素含有の長連鎖ポリマーである。抑制剤源１８１０は、それが吸着する場所（通常、高アスペクト比の特徴部の上縁／角）で電流を減少する傾向のある抑制剤物質を供給するように適応される。それ故、抑制剤は、これらの場所におけるメッキプロセスを低速化し、これにより、特徴部が完全に充填される前に特徴部が早期に閉じるのを低減すると共に、有害なボイドの形成を最小限にする。抑制剤は、例えば、ポリエチレングリコールのポリマー、酸化エチレン及び酸化プロピレンの混合物、或いは酸化エチレン及び酸化プロピレンのコポリマーを含む。
【００７３】
[00105]添加物源が尽きる状態を防止すると共に、大量容器の交換中に添加物の浪費を最小にするために、添加剤源１８０２の各々は、一般に、小さな緩衝容器１８１６に結合された大量即ち大型の蓄積容器を備えている。緩衝容器１８１６は、一般に、大量蓄積容器１８１４から充填され、それ故、大量容器は、流体配送システムの動作に影響を及ぼさずに交換のために取り外すことができる。というのは、それに関連した緩衝容器が、大量容器の交換中にシステムへ特定の添加物を供給できるからである。緩衝容器１８１６の容積は、通常、大量容器１８１４の容積より著しく小さい。これは、中断せずに１０乃至１２時間動作するに充分な添加物を含むサイズとされる。これは、大量容器が空になったときにオペレータが大量容器を交換するに充分な時間を与える。緩衝容器が存在しないが、非中断動作が希望される場合には、大量容器が空になる前に交換しなければならず、従って、添加物の著しい浪費を招くことになる。
【００７４】
[00106]図１８に示す実施形態では、複数の添加物ソース１８０２と複数の処理セルとの間にドーズポンプ１８１２が結合される。このドーズポンプ１８１２は、一般に、少なくとも第１乃至第４の入口ポート１８２２、１８２４、１８２６、１８２８を備えている。例えば、第２の入口ポート１８２２は、一般に、加速剤源１８０６に結合され、第２の入口ポート１８２４は、一般に、ならし剤源１８０８に結合され、第３の入口ポート１８２６は、一般に、抑制剤源１８１０に結合され、第４の入口ポート１８２８は、一般に、電解液源１８０４に結合される。ドーズポンプ１８１２の出力１８３０は、一般に、出力ライン１８４０によりマニホールド１８３２を経て処理セルに結合され、順次に供給される添加物（即ち、少なくとも１つ以上の加速剤、ならし剤及び／又は抑制剤）の混合物を、電解液源１８０４から第１供給ライン１８５０を経てマニホールド１８３２に供給される電解液と結合して、必要に応じて第１又は第２のメッキ溶液を形成することができる。ドーズポンプ１８１２は、測定された量の選択的添加物を処理セル１０２、１０４へ供給するように適応される計量装置（１つ又は複数）でよい。ドーズポンプ１８１２は、ロータリー計量バルブ、ソレノイド計量ポンプ、ダイアフラムポンプ、注射器、蠕動ポンプ、或いは単独で使用されるか又は流量センサに結合される他の正変位ポンプでよい。更に、添加物は、加圧されて流量センサに結合されてもよいし、液体質量流量コントローラに結合されてもよいし、或いは電気化学メッキ溶液をメッキセルに流すことが受け容れられる加圧ディスペンス容器又は他の流体計量装置の重量利用ロードセル測定により計量されてもよい。一実施形態では、ドーズポンプは、所定の添加物をサイクル当り０．３２ｍｌ推進する回転及び往復セラミックピストンを含む。
【００７５】
[00107]本発明の別の実施形態では、流体配送システムは、第２の全く異なるメッキ溶液及びそれに関連した添加物を供給するように構成できる。例えば、この実施形態では、例えば、２つの個別の製造者からのメッキ溶液を使用する能力を処理システム１００に与えるために、異なる基礎電解溶液（容器１８０４に収容された溶液と同様の）を実施することができる。更に、第２の基礎メッキ溶液に対応するように、付加的な１組の添加物容器も実施できる。それ故、本発明のこの実施形態は、第１の化学物質（第１の製造者により供給される化学物質）をシステム１００の１つ以上のメッキセルに供給する一方、第２の化学物質（第２の製造者により供給される化学物質）をシステム１００の１つ以上のメッキセルに供給することを許容する。各々の化学物質は、一般に、それら自身の関連添加物を有するが、１つ又は複数の添加物源からの化学物質の交配ドーズも、本発明の範囲を越えるものではない。
【００７６】
[00108]個別の基礎電解液から２つの個別の化学物質を供給できる流体配送システムを実施するために、図１８に示す流体配送システムの複製が処理システムに接続される。より詳細には、図１８に示す流体配送システムは、一般に、第２組の添加物容器１８０２と、第２のポンプアッセンブリ１８３０と、第２のマニホールド１８３２（共有マニホールドも考えられる）とを含むように変更される。更に、バージン調合溶液／基礎電解液のための個別の供給源１８０４も設けられる。付加的なハードウェアは、図１８に示すハードウェアと同じ構成で設定されるが、第２の流体配送システムは、一般に、図示された即ち第１の流体配送システムと並列である。従って、ここに実施される構成では、使用可能な添加物の組み合せを伴う各基礎化学物質をシステム１００の１つ以上の処理セルに供給することができる。
【００７７】
[00109]マニホールド１８３２は、通常、バルブ列１８３４とインターフェイスするように構成される。バルブ列１８３４の各バルブは、マニホールド１８３２からメッキシステム１００の処理セルの１つへ流体を向けるように選択的に開閉することができる。マニホールド１８３２及びバルブ列１８３４は、付加的な数の処理セルへの選択的な流体配送をサポートするように任意に構成されてもよい。図１８に示す実施形態では、マニホールド１８３２及びバルブ列１８３４は、処理を中断せずに、システム１００に使用される化学物質又はその成分を異なる組合せでサンプリングするのを許容するサンプルポート１８３６を備えている。
【００７８】
[00110]ある実施形態では、ドーズポンプ１８１２、出力ライン１８４０及び／又はマニホールド１８３２のパージを望むことがある。このようなパージを容易にするために、メッキ溶液配送システム１８１１は、洗浄及び／又はパージ流体の少なくとも１つを供給するように構成される。図１８に示す実施形態では、メッキ溶液配送システム１８１１は、第１の配送ライン１８５０に結合された脱イオン水源１８４２及び非反応ガス源１８４４を備えている。非反応ガス源１８４４は、不活性ガス、空気又は窒素のような非反応ガスを、第１の配送ライン１８５０を経て供給して、マニホールド１８３２をフラッシュすることができる。非反応ガスに加えて又はそれに代わって、脱イオン水を脱イオン水源１８４２から供給してマニホールド１８３２をフラッシュすることができる。また、電解液源１８０４からの電解液をパージ媒体として使用してもよい。
【００７９】
[00111]第１のガス配送ライン１８５０とドーズポンプ１８１２との間に第２の配送ライン１８５２が設けられる。各供給源１８０４、１８４２、１８４４からの電解液、脱イオン水、又は非反応ガスの少なくとも１つを含むパージ流体は、第１の配送ライン１８５０から第２のガス配送ライン１８５２を経てドーズポンプ１８１２へ転流することができる。このパージ流体は、ドーズポンプ１８１２を経て推進され、出力ライン１８４０からマニホールド１８３２へ送出される。バルブ列１８３４は、通常、パージ流体を排出ポート１８３８から再生利用システム１８３２へ向ける。種々の他のバルブ、レギュレータ、及び他の流量制御装置は、明瞭化のために説明及び／又は図示されていない。
【００８０】
[00112]本発明の一実施形態では、第１の化学物質をマニホールド１８３２へ供給することができ、これは、半導体基板上の銅の特徴部充填を促進する。第１の化学物質は、約１８０乃至約６５ｇ／ｌの銅、約５５乃至約８５ｐｐｍの塩素、約２０乃至約４０ｇ／ｌの酸、約４乃至約７．５ｍｌ／Ｌの加速剤、約１乃至５ｍｌ／Ｌの抑制剤を含むが、ならし剤は含まないものでよい。この第１の化学物質は、基板上に配置された特徴部に金属を実質的に充填できるように、マニホールド１８３２から第１のメッキセル１０２へ配送される。第１の化学物質は一般に特徴部を完全に充填せず且つ堆積速度が本来低速であるので、第１の化学物質は、堆積層のギャップ充填性能及び欠陥比を向上させるのに最適なものとすることができる。第１の化学物質とは異なる化学物質を伴う第２の化学物質調合物を、マニホールド１８３２を経てシステム１００の別のメッキセルへ供給することができ、ここで、第２の化学物質は、基板上における銅の平坦なバルク堆積を促進するように構成される。第２の化学物質は、例えば、約１８５乃至約６０ｇ／ｌの銅、約６０乃至約８０ｐｐｍの塩素、約２０乃至約４０ｇ／ｌの酸、約４乃至約７．５ｍｌ／Ｌの加速剤、約１乃至約４ｍｌ／Ｌの抑制剤、及び約６乃至約１０ｍｌ／Ｌのならし剤を含むものでよい。第２の化学物質は、特徴部充填及び平坦化堆積ステップ中に堆積された金属の上で効率的なバルク金属堆積プロセスを実行して特徴部の残りの部分を充填できるように、マニホールド１８３２から第２の処理セルへ配送される。第２の化学物質は、一般に、特徴部の上部を充填するので、第２の化学物質は、基板のスループットに実質的な影響を及ぼさずに、堆積された材料の平坦化を向上させるのに最適なものとすることができる。従って、２ステップの、異なる化学物質の堆積プロセスは、堆積される膜の迅速な堆積及び良好な平坦化の両方の実現を許容する。
【００８１】
[00113]メッキ溶液配送システム１８１１は、この流体配送システム１８１１を、ボードメッキシステム１００に位置された流体蓄積タンクに接続する複数の流体コンジットと連通する。より詳細には、流体ディスペンスマニホールド１８３２は、一般に、図１９に示すように、複数のコンジット１９０１、１９０２、１９０３と連通する。これらコンジット１９０１、１９０２、１９０３の各々は、以下に詳細に述べる特定の流体蓄積タンク１９０４−１９１１に接続される。従って、流体配送システム１８１１は、特定のカソード液又はアノード液の溶液を混合してタンク１９０４−１９１１の１つへ供給するように制御できる。特定のアノード液／カソード液の溶液がマニホールド１８３２へ供給され、このマニホールドは、操作可能なバルブを選択的に開いて、特定の溶液をコンジット１９０１、１９０２、１９０３の１つへ流し込めるようにする。例えば、コンジット１９０１が、プラットホーム１００上の特定のメッキセルに特定のカソード液を供給するように構成されていると仮定すれば、コンジット１９０１に供給されるカソード液は、そのコンジットにより、その特定のメッキセルにカソード液を供給するように構成されたタンク１９０４のような特定のメッキセル保持タンクへ運ばれる。カソード溶液はタンク１９０４へ配送され、次いで、コンジット１９０１に位置されたバルブが閉じて、タンク１９０４への溶液の流れを終了させる。次いで、タンク１９０４を使用して、カソード液を、電気化学的メッキプロセスのためのプラットホーム１００上の特定メッキセルに供給することができる。コンジット１９０１に残留する溶液は、特定コンジットを経て１つ以上のセルへ別の溶液を供給する前に、コンジットからパージ又は排出して、交配汚染の問題を最小限にすることができる。
【００８２】
[00114]図１９に示すタンク、即ちタンク１９０４−１９１１の各々は、一般に、対に配列される。より詳細には、タンク１９０４及び１９０５は、対として動作し、一方、タンク１９０６及び１９０７、タンク１９０８及び１９０９、タンク１９１０及び１９１１も、同様に、タンク対として動作する。タンク対は、一般に、第１溶液を含むように構成された第１タンクと、第１溶液とは異なる第２溶液を含むように構成された第２タンクとを含む。図１に例示されたメッキシステムでは、メッキ場所１１２に、図２に示すメッキセル２００のようなメッキセルを設けることができ、それ故、第１タンク１９００は、カソード溶液をセル２００へ供給するように構成できる一方、第２タンク１９０５は、アノード溶液をメッキセル２００に与えるように構成できる。上述したように、カソード溶液は、流体配送システム１８１１により準備されて、コンジット１９０１を経てタンク１９０４へ配送することができる。同様に、アノード溶液は、流体配送システム１８１１により準備されて、コンジット１９０３を経てタンク１９０５へ配送することができる。
【００８３】
[00115]タンク１９０４及び１９０５の構成と同様に、タンク１９０６及び１９０７は、プラットホーム１００上の処理場所１１０に位置されたメッキセルへメッキ溶液を供給するように構成できる。更に、タンク１９１０及び１９１１と、タンク１９０８及び１９０９は、各々、処理場所１０４及び１０２に位置されたメッキセルへメッキ溶液を供給するように使用できる。タンク対１９０６−１９１１の各々は、それらの各メッキセルへカソード溶液及びアノード溶液の両方を供給するように構成できる。或いはまた、これらタンクは、それらに関連したメッキセルにカソード溶液のみを供給するように構成されてもよく、即ちこれらタンクは、処理プラットホーム１００上の１つ以上のセルへ単一のメッキ溶液を供給するように構成された単一のタンクへと結合されてもよい。
【００８４】
[00116]図２０は、タンク２０００の内部コンポーネントが見えるようにするためにタンクの２つの壁を除去したタンク２０００を例示する斜視図である。タンク２０００は、一般に、流体溶液を収容するように構成された内部容積部を画成する直立した側壁２００１を有する包囲されたスペースを含む。流体返送アッセンブリ２００２がタンクへと下方に延びており、タンク２０００の下部付近で終わる。また、タンク２０００の内部容積部は、タンク２０００の内部容積部に流体の流れをバッフルするように構成された複数の交差壁２００８も備えている。タンク２０００の下部は、タンク２０００内に収容された処理流体に温度制御を与えるように一般に動作する熱交換器２００６を備えている。ポンプヘッドアッセンブリ２００４がタンク２０００の内部容積部へ延びて、タンク２０００の底部付近で終わり、一般的に、処理ステップで使用するためにタンク２０００の内部容積部から流体を引き出すように構成される。
【００８５】
[00117]図２１は、本発明の流体タンクを例示する平面図である。図２０に示すように、流体タンク２０００は、その内部容積部に位置された複数の直立した流体転流壁２００８を備えている。これら転流壁２００８の位置は、一般に、複数の流体区画２１０１、２１０２、２１０３、２１０４及び２１０８を形成するように働く。これら流体区画の各々は、図２２に示すように、流体パススルー２１１３を経て隣接流体区画と連通する。更に、内壁２００８に加えて、選択された区画には、図２１に示すように、角度付けされた流体転流壁２１０５、２１０６及び２１０７を位置することができる。より詳細には、流体タンクは、傾斜した即ち角度付けされた流体受け入れ壁２３００を含むことができる。この角度付けされた即ち傾斜した壁２３００は、外壁でも内壁でもよい。とにかく、この傾斜した壁は、液体溶液をタンクに垂直に注ぎ込むことにより発生される気泡を最小にすることにより、タンクに収容された溶液における気泡の形成を最小限にするよう構成される。この実施形態では、タンクに配送された流体は、流体返送ライン２００２により、角度付けされた壁２３００へとディスペンスされ、流体は、場所２３０１において壁２３００へ流れ、次いで、壁２３００の表面に沿って、矢印「Ａ」で示す方向に、タンクに収容された溶液へと下方に流れ込むようにされる。勾配の付いた即ち傾斜した壁を溶液へと下る溶液の流れは、タンク内の溶液と、タンクへ返送される溶液との間の界面に形成される気泡を最小にする。
【００８６】
[00118]それ故、動作中に、流体は、一般に、第１の流体区画２１０１で終わる流体供給ライン２１１０を経てタンク２０００へ返送される（任意であるが、流体供給ラインは、上述したように、角度付けされた壁で終わってもよい）。区画２１０１へ供給される流体は、第１の流体パススルー２１１１を経て第２の流体区画２１０２へ進む。流体が第２流体区画２１０２へ入ると、流体は、角度付けされた流体転流壁２１０５へ向けられる。流体は、角度付けされた流体転流壁２１０５の周りを進み、次いで、第２の流体パススルー２１１２を経て第２の流体区画２１０８へと進む。第１の流体区画と同様に、流体は、角度付けされた壁で閉ざされ、別の流体パススルーを経て第３の流体区画２１０３へ進み、そこで、同じプロセスが繰り返され、やがて、流体は、最終的な流体パススルー２１１４を経て最終的な流体区画２１０４へ通される。角度付けされた個々の壁の各々は、以下で更に述べるが、タンク内の気泡を最小にするように流体の流れと相互作用するよう構成される。更に、パススルー２１１１−２１１４の位置も、タンク内の気泡を最小にするように働く。というのは、気泡の浮力は、一般に、気泡が、各壁の下部に位置されたパススルーを経て進むのを妨げるからである。ポンプヘッド２０００は、一般に、最終的流体区画２１０４で終わり、それ故、流体は、最終的区画２１０４からポンプヘッド２００４を経て、タンク２０００からポンプ送りされる。
【００８７】
[00119]上述したように、複数の直立壁２００８及び角度付けされた流体転流壁２１０５、２１０６、２１０７の位置は、タンク２０００からポンプ送りされる流体溶液中の気泡を最小にするように働く。より詳細には、タンク２０００の構成は、タンク２０００に配送される流体が、多数の壁にぶつかり、多数の壁の周りをめぐり、更に、多数の流体パススルーを通して流れた後に、タンク２０００からポンプヘッド２００４を経てポンプ送りされるのを必要とするように設計される。動作中に、流体が固定面にぶつかるように流されると、溶液中の気泡が固定面に付着する傾向があり、従って、流動する液体から気泡が除去される。同様に、複数の流体フィードスルー２１０１を流体が通過すると、流体溶液に浮遊した気泡がそこから除去されることが示されている。従って、本発明のタンク構成は、タンク２０００からポンプ送りされる流体溶液中の気泡を最小にするように構成される。これは、メッキセルに供給される流体溶液即ち電解液中の気泡が、メッキされた基板に実質的な欠陥を生じさせることが示されているので、電気化学的メッキシステムにとって特に重要である。
【００８８】
[00120]本発明の別の実施形態では、タンク２０００は、タンク２０００に配送される流体から生じる気泡形成を更に最小にするように変更される。より詳細には、電気化学的メッキシステムのための従来の流体蓄積タンクは、一般に、タンクの上部に位置されたアパーチャーを経て蓄積タンクへ流体を配送する。従って、タンクに配送された流体は、重力で落下し、本質的に、タンク内の溶液へ注がれる。この注ぎ動作がメッキ溶液に気泡を発生することが示されている。それ故、本発明の実施形態は、最小の気泡形成で電気化学的メッキシステムの蓄積タンクへ流体を配送するための改良された方法を提供する。この方法は、一般に上述され且つ図２３に示されたように、タンク２０００の第１区画２１０１内に角度付けされた壁を位置させることを一般的に含む。角度付けされた壁は、容器２１０１を取り巻く直立壁の１つに取り付けることができ、タンク２０００に配送された流体は、角度付けされた壁に直接ディスペンスされる。流体は、角度付けされた壁上を、タンクの底部の流体へと下方に流れる。この構成では、流体は、タンクへ落下したり、注がれたり、跳ね返したりせず、むしろ、流体は、角度付けされた壁へディスペンスされ、大量溶液中の気泡形成を最小としながら、シート状作用で大量溶液中へ均一に流れ込むようにされる。
【００８９】
[00121]また、本発明の各タンクは、アスペクト比、即ちタンクの高さとタンクの辺又は断面積との比を大きくするように構成される。従って、タンクは、一般に、小さな断面積、即ち長さ及び巾を有すると共に、大きな高さ寸法を有する。これは、少ない量の溶液が使用されるときでも最適なポンプヘッド深さを与える。例えば、本発明の実施形態は、巾が約９インチで、長さが約７．７５インチで、高さが約１９インチで、内容積が約１７リッターのタンクを使用する。従って、アスペクト比は、１：１より大きくなる（１９：（９＋７．７５））。ポンプヘッド深さを最大にする本発明の別の特徴は、タンクの下部における熱交換器の位置である。これは、タンクの下部内の実質的な容積を押しのけ、それ故、ポンプヘッド深さを増加させる。
【００９０】
[00122]動作において、本発明の実施形態は、一般に、メッキシステム用の配管システムであって、一体的な電気化学的メッキプラットホームに位置された複数のメッキセルへ複数の化学物質を供給するように構成された配管システムを提供する。より詳細には、本発明の配管システムは、例えば、電気化学的メッキプラットホーム上の第１メッキセルへ第１メッキ溶液を供給する一方、その第１化学物質とは異なる第２化学物質を、電気化学的メッキプラットホーム上の第２メッキセルへ供給するように構成される。本発明の配管システムは、例えば、一体的なシステムプラットホーム上に位置された４つの異なるメッキセルに４つの異なるメッキ化学物質を供給するように拡張できる。更に、図２に示すメッキセル２００のように、アノード液及びカソード液の両方を使用するように構成されたメッキセルを使用するメッキシステムでは、本発明の配管システムは、一般に、処理プラットホーム上に位置された各メッキセルへ個別のカソード溶液を供給する一方、処理プラットホーム上に位置された各メッキセルへアノード溶液を供給するように構成される。以前の実施形態と同様に、カソード溶液は、全て、異なるものでよく、更に、アノード溶液も、互いに異なるものでよい。
【００９１】
[00123]図１に示すプラットホーム１００のような電気化学的メッキプラットホームを動作するときには、配送システム１８１１は、処理場所１１２及び１１０に位置されたメッキセルに対するカソード溶液を形成するように作動できる。カソード溶液は、適当な量の酸、ハロゲン化物、持続電解液、添加物、及び／又は電気化学的メッキ溶液に一般に使用される他の成分を含んでもよい。この溶液は、流体配送システム１８１１において混合され、マニホールド１８３２を経てポンプ送りされ、更に、コンジット１９０１へ供給されて、タンク１９０４及び１９０６に配送することができる。この構成において、タンク１９０４及び１９０６は、処理場所１１０及び１１２に位置されたメッキセル２００のカソード液チャンバーと流体連通される。メッキセル２００は、カソード液及びアノード液の両方を必要とする形式のメッキセルであるので、流体配送システム１８１１は、セルに使用するためのアノード液を形成するようにも作動できる。アノード液は、流体配送システム１８１１において形成され、マニホールド１８３２へ送られ、更に、流体コンジット１９０３を経てタンク１９０５及び１９０７へ配送することができる。これらタンク１９０５及び１９０７は、一般に、処理場所１１０及び１１２に位置されたメッキセル２００のアノード又はアノード液区画と流体連通される。
【００９２】
[00124]タンク１９０４−１９０７へ供給されるアノード液及びカソード液の特定の組み合せは、半導体基板に対するボトムアップ充填特性を最適なものとするように構成できる。より詳細には、例えば、タンク１９０４及び１９０６に供給されるカソード溶液中のならし剤、抑制剤及び加速剤のような添加物の濃度は、半導体基板の高アスペクト比の特徴部にほぼメッキ材料がないような初期のメッキ段階を容易にするように構成できる。半導体基板における特徴部充填を開始するプロセスは、全メッキプロセスにとって重要である。というのは、特徴部の閉鎖を得たりメッキ材料にボイドを発生したりせずに、ボトムアップにより高アスペクト比の特徴部を充填することが一般に困難だからである。それ故、本発明の配管システムは、ボトムアップ充填を容易にするように設計された特定の化学物質で特定の処理場所において特徴部充填プロセスを実行するのを許容する。
【００９３】
[00125]同様に、ボトムアップ即ち特徴部充填プロセスが完了されると、基板は、一般に、特徴部をバルク充填又はオーバー充填する二次メッキプロセスに通される。バルク充填プロセスは、一般に、特徴部充填プロセスより高いメッキ率で行われ、それ故、一般に、高い電流密度を使用する。従って、特徴部充填を促進するのに使用される化学物質は、バルク充填プロセスを促進するものとして最適でないことがある。それ故、本発明の配管システムは、各プロセスを最適なものにするために異なる化学物質が必要とされても、特徴部充填プロセス及びバルク充填プロセスの両方を同じプラットホーム上で実行できるように、付加的な化学物質の能力を与える。より詳細には、処理場所１０２及び１０４には、パルプ充填メッキプロセスを促進するように構成されたメッキセル２００を位置することができる。特徴部充填に使用されるメッキセルは、バルク充填に使用されるメッキセルと本質的に同一でよいが、各セルに供給される化学物質は一般に異なる。従って、本発明の配管システムは、タンク１９１８−１９１１へ個別のカソード液及び／又はアノード液を供給するように構成でき、これらタンクは、一般に、これらの各溶液を処理場所１０２、１０４へ供給するように構成される。特に、流体配送システム１８１１は、パルプ充填メッキプロセスを促進するように構成されたカソード溶液を形成するよう作動され、また、そのようにさせることができる。カソード溶液は、マニホールド１８３２へ配送され、このマニホールドは、カソード溶液を流体コンジット１９０２へ供給することができる。流体コンジット１９０２は、バルク充填カソード溶液をタンク１９０９及び１９１１へ配送することができる。同様に、流体配送システム１８１１は、バルク充填プロセスのためのアノード溶液を形成するように使用することもでき、このアノード溶液は、コンジット１９０３を経てタンク１９０８及び１９１０に配送できる。
【００９４】
[00126]メッキ溶液が各タンクに配送されると、基板を処理プラットホーム１００に導入して、処理場所１１０又は１１２の１つに位置することができる。基板に形成された特徴部は、処理場所１１０又は１１２で行われる特徴部充填メッキプロセスで充填することができる。その後、基板を、バルク充填プロセスのために処理場所１０２又は１０４に移送することができる。処理場所１１０、１１２で行われるプロセスは、セル場所１０２、１０４で行われるプロセスとは個別の又は異なる化学物質を使用してもよい。更に、いずれか一方の処理場所、即ち処理場所１１２で使用される化学溶液は、他の処理場所、即ち処理場所１１０とは異なるものでよい。というのは、本発明の流体配送システム１８１１及び配管システムは、処理プラットホーム１００上の各個々のメッキセルに別々の化学物質を供給するのを許容するからである。
【００９５】
[00127]本発明の別の実施形態では、本発明の流体コンジットの１つに脱ガス装置を位置させて、コンジットに流れる流体から気泡を除去することができる。この脱ガス装置は、例えば、タンクをメッキセルに接続するコンジットの１つに位置されて、メッキセルへ供給される流体（メッキ溶液）から気泡を除去するように動作できる。更に、本発明のメッキシステムでは流体の流れを発生するために複数のポンプが必要とされるので、１つ以上の流体コンジットにフィルタを位置することができる。これらフィルタは、流体がメッキセルに到着する前に、ポンプの機械的部品により発生された粒子を流体の流れから除去するように構成できる。
【００９６】
[00128]メッキされた膜における欠陥を最小にするために、メッキセルに収容されたメッキ溶液に基板を浸漬するプロセス中に基板面に付着する気泡を最小限としなければならない。それ故、本発明の実施形態は、処理流体に基板を浸漬する方法であって、最小限の気泡しか発生しない方法を提供する。本発明の浸漬方法は、基板を支持し且つ基板に電気的に接触するように構成されたヘッドアッセンブリに基板をロードするプロセスで開始される。このヘッドアッセンブリは、一般に、ロードスペースにより分離されたコンタクトリング及びスラストプレートアッセンブリを備えている。コンタクトリング及びスラストプレートアッセンブリの詳細な説明は、参考として全体をここに援用する「Plating Uniformity Control By Contact Ring Shaping」という名称で２００２年１０月２２日に出願された共通に譲渡された米国特許出願第１０／２７８，５２７号に見ることができる。ロボットを使用して、アクセススペースを経てコンタクトリングに基板を位置させる。より詳細には、ロボットは、減圧係合装置で基板の背面に係合するように構成された真空型ロボットでよい。次いで、基板は、表面を下にした（製造面を下に向けた）向きで支持され、真空係合装置を基板の背面即ち非製造面に取り付けることができる。次いで、ロボットを、アクセススペースを経てコンタクトリングまで延ばし、コンタクトリングのコンタクトピン／基板支持面に基板を位置させるように降下し、真空係合装置を解離し、引っ込め高さまで上昇し、次いで、コンタクトリングから引っ込めることができる。
【００９７】
[00129]基板がコンタクトリング２４０２に位置されると、スラストプレートアッセンブリ２４０４を処理位置へ降下することができる。より詳細には、図２４は、スラストプレート２４０４を基板ロード位置で示しており、即ちスラストプレート２４０４は、アクセススペース２４０６を最大にするように、垂直方向でコンタクトリング２４０２の下面より上に位置される。この位置では、ロボット１２０は、基板をコンタクトリング２４０２にロードするのに使用できるスペースの量が最大である。しかしながら、基板がロードされると、スラストプレート２４０４を垂直方向、即ち図２４に矢印２４１０で指示された方向に作動して、コンタクトリング２４０２に位置された基板の背面に係合させることができる。コンタクトリング２４０２に位置された基板の背面にスラストプレート２４０４を係合させると、基板をコンタクトリング２４０２に処理のために固定しながら、コンタクトリング２４０２に位置された電気接点ピンに対して基板を機械的にバイアスさせることになる。
【００９８】
[00130]基板がスラストプレート２４０４によりコンタクトリング２４０２に固定されると、ヘッドアッセンブリ２４００の下部、即ちコンタクトリング２４０２とスラストプレート２４０４との結合体が、ある傾斜角へ枢着回転される。ヘッドアッセンブリの下部は、ピボット点２４０８の周りでのヘッドアッセンブリの枢着操作によりその傾斜角まで枢着回転される。ヘッドアッセンブリ２４００の下部は、ピボット点２４０８の周りで操作され、これは、ヘッドアッセンブリ２４００の下部を、図２４に矢印２４０９で示された枢着移動させる。ヘッドアッセンブリ２４００の下部と、コンタクトリング２４０２に位置された基板のメッキ面は、ヘッドアッセンブリ２４００の移動により傾斜角まで傾斜され、ここで、傾斜角は、コンタクトリング２４０２に固定された基板のメッキ面／製造面と水平との間の角度として定義される。この傾斜角は、一般に、約３°乃至約３０°であり、特に、約３°乃至約１０°である。
【００９９】
[00131]ヘッドアッセンブリ２４００が傾斜されると、これをＺ方向に操作して浸漬プロセスを開始することができる。より詳細には、ヘッドアッセンブリ２４００を、図２５に示すように、矢印２５０１で指示された方向に操作して、コンタクトリング２４０２に位置された基板を、ヘッドアッセンブリ２４００の下に位置されたメッキセル２５０４内に収容されたメッキ溶液に向けて運ぶことができる。図２に示すメッキセル２００と一般的に同様のメッキセル２５０４は、メッキ溶液を収容するように構成される。メッキ容積は、一般に、メッキセル２５０４の内部堰内に収容されて、この内部堰の最上点２５０２をオーバーフローする。それ故、ヘッドアッセンブリ２４００がメッキセル２５０４に向けて移動されると、コンタクトリング２４０２の下面、即ち傾斜角の結果としてメッキセル２５０４の最も近くに位置されたコンタクトリング２４０２の面は、ヘッドアッセンブリ２４００がセル２５０２に向けて操作されたときにメッキ溶液に接触する。セル２５０２に向かってヘッドアッセンブリ２４００を操作するプロセスは、更に、コンタクトリング２４０２に回転移動を与えることを含んでもよい。従って、浸漬プロセスの初期段階中に、コンタクトリング２４０２は、垂直即ちＺ方向に操作されながら、ヘッドアッセンブリ２４００を経て上方に延びる垂直軸の周りで回転もされる。一般に、コンタクトリング２４０２が回転される垂直軸は、基板面に一般に直交する。基板にバイアスを印加しながらメッキ溶液に基板を浸漬するプロセスは、２００１年１月１８日に「Reverse Voltage Bias for Use in Electro-Chemical Plating System」という名称で出願された共通に譲渡された米国特許出願第０９／７６６，０６０号に説明されており、これは、１９９９年４月８日に出願された米国特許第６，２５８，２２０号の利益を請求するもので、これらは両方とも参考としてその全体をここに援用する。
【０１００】
[00132]メッキセル２５０４内に収容されたメッキ溶液に基板が浸漬された状態になったときに、ヘッドアッセンブリ２４００のＺ移動が終了となり、コンタクトリング２４０２の傾斜位置が、図２６に示すように、水平に戻される。垂直即ちＺ方向移動の終了は、傾斜角が除去されたときにセル２５０４に収容されたメッキ溶液に基板を維持するように計算される。更に、本発明の実施形態は、傾斜角の除去、即ちコンタクトリング２４０２の水平位置への復帰を、コンタクトリング２４０２のメッキ溶液への垂直移動と同時に実行できることも意図している。従って、本発明の実施形態は、基板が傾斜角に位置された状態で基板を最初にメッキ溶液に接触させ、次いで、基板をメッキ溶液に浸漬し続けながら傾斜角を水平に復帰できることも意図している。このプロセスは、垂直操作及び傾斜角操作の両方を含む独特の移動を発生し、これは、浸漬プロセス中の気泡の発生及び基板面への付着を低減することが示されている。更に、浸漬プロセス中の基板の垂直及び枢着操作は、コンタクトリング２４０２の回転移動を含んでもよく、これは、浸漬プロセス中の気泡の発生及び基板面への付着を更に最小にすることが示されている。
【０１０１】
[00133]基板が、セル２５０４内に収容されたメッキ溶液に完全に浸漬されると、ヘッドアッセンブリ２４００を垂直方向（下方）に更に操作して、基板をメッキ溶液へ更に浸漬させ、即ち図２７に示すように、基板をメッキ溶液に更に即ちより深くに位置させることができる。また、このプロセスは、基板の回転を含んでもよく、これは、浸漬プロセス中に形成された気泡を基板面から追放するように働く。基板がメッキ溶液内の深部に位置されると、ヘッドアッセンブリ２４００を、再び、ピボット点２４０８に周りで枢着回転し、従って、基板面を、図８に示すように、傾斜角に位置させることができる。更に、ヘッドアッセンブリ２４００は、以前のステップにおいて基板を下方にメッキ溶液へと操作しただけであるから、図８に示す傾斜移動は、一般に、傾斜したコンタクトリングの高い側でメッキ溶液から基板面を持ち上げるものではない。より詳細には、ピボット点２４０８は、ヘッドアッセンブリ２４００の中央に位置されているので、ヘッドアッセンブリがピボット点２４０８の周りでコンタクトリング２４０２を枢着回転すると、コンタクトリング２４０２の片側がメッキ溶液中へと更に浸漬される一方、コンタクトリング２４０２の反対側は枢着運動の結果としてメッキ溶液の表面に向かって上方に持ち上げられる。従って、基板は、浸漬されると、メッキ溶液内に維持されることが意図されるので、ヘッドアッセンブリ２４００は、基板の少なくとも一部分をメッキ溶液から持ち上げることなく、コンタクトリング２４０２を図２７に示す水平位置から、図２８に示す傾斜位置へ移動するために、メッキ溶液中へと更に操作されねばならない。ヘッドアッセンブリ２４００の最終的傾斜運動は、一般に、処理位置、即ちコンタクトリング２４０２により支持された基板が、メッキセル２５０２の下部に位置されたアノードに一般的に平行となる位置に、コンタクトリング２４０２を位置させることに対応する。更に、処理位置にコンタクトリング２４０２を位置させることは、メッキセルの下部に位置されたアノードに向けてヘッドアッセンブリ２４００を更に操作して、基板のメッキ面をメッキ処理のためにアノードから特定の距離に位置できるようにすることを含んでもよい。
【０１０２】
[00134]更に、本発明の浸漬プロセスは、気泡除去プロセスを更に向上させるように構成された振動運動を含んでもよい。より詳細には、ヘッドアッセンブリ２４００は、第１の傾斜角と第２の傾斜角との間で振動式に前後に傾斜され、即ち基板がメッキ溶液に浸漬されたときに基板が第１角度と第２角度との間で数回傾斜されるようにすることができる。この傾斜運動は、素早く、即ち１秒当たり約２回の傾斜から１秒あたり約２０回の傾斜まで行うことができる。この傾斜運動は、回転を付随してもよく、これは、基板面に付着する気泡の追放を更に容易にする。
【０１０３】
[00135]また、本発明の浸漬プロセスは、メッキ溶液内での基板の垂直振動を含んでもよい。より詳細には、基板がメッキ溶液に浸漬されると、基板を上下に操作することができる。基板がメッキ溶液内で上方に持ち上げられると、基板の下の溶液の量が増加し、それ故、基板の下のエリアへの溶液の迅速な流れが形成される。同様に、基板が下げられると、その量が減少し、外側への溶液の流れが発生される。従って、垂直方向の基板の操作、即ち上下の繰り返し運動は、逆転即ち振動する流体の流れを基板面に生じさせる。この振動に回転を追加すると、基板面にわたる振動流体の流れが更に増加する。これらの振動する流体の流れは、気泡の除去を改善し、それ故、欠陥を減少することが示されている。
【０１０４】
[00136]本発明の浸漬プロセスは、基板がメッキ溶液に浸漬されたときに基板の回転振動を更に含んでもよい。より詳細には、基板は、一般に、浸漬及びメッキの両プロセス中に回転される。この回転は、一般に、基板面に発生される欠乏メッキ溶液の循環により基板面における流体の流れを増加させる。また、この回転及び流体流れ特性は、浸漬プロセス中に、気泡除去を容易にするように使用することもできる。より詳細には、本発明の実施形態は、基板の浸漬中及び／又はその後に、基板を変化する回転速度及び変化する方向に回転できることも意図している。例えば、基板が溶液に浸漬されると、基板を先ず時計方向に所定時間中回転した後に、回転方向を反時計方向に所定の時間中切り換えることができる。回転方向は、用途に応じて、数回切り換えてもよいし、又は一回だけでもよい。
【０１０５】
[00137]更に、本発明の実施形態は、上述した振動方法を組み合せて実施してもよい。例えば、本発明の浸漬プロセスは、傾斜操作、回転操作、及び垂直操作、又はその任意の組み合せを含んでもよい。
【０１０６】
[00138]図２９は、基板面が回転されずに電解溶液中に浸漬され且つ基板が水平から傾斜角に傾斜されるときの基板面を示す図である。この実施形態では、基板２９０７は、基板の縁が、基板２９０７の第１の縁２９０８において電解溶液に最初に接触するときに浸漬を開始する。基板支持部材又はヘッドアッセンブリの垂直運動が続くと、陰影付けされたエリア２９０９で示されたように、電解溶液に浸漬される基板の面積が比例的に増加する。しかしながら、陰影付けされたエリア２９０９は、全浸漬面積を表わしていないことに注意されたい。むしろ、エリア２９０９は、一般に、最も最近に浸漬される面積を表わし、それ故、基板の縁から、ｊ＋１と示された線までのエリアが、時間Ｊ＋１における基板の全浸漬面積を表わす。それ故、電源が浸漬プロセス中に基板面にわたって一定の電流密度を与えるために、浸漬されている基板の経時変化面積を計算するか、さもなければ、推定又は決定し、これを使用して、電解溶液に浸漬された基板のエリアにわたり一定の電流密度を与えるのに必要な経時変化電流を決定することができる。従って、本発明の実施形態は、基板の浸漬速度の関数として基板へ電流を供給する。というのは、基板の浸漬速度、即ち基板がメッキ溶液へ浸漬される垂直方向速度が、浸漬プロセス中の基板の浸漬面積の変化に直接対応するからである。更に、基板は、一般に、浸漬プロセス中に回転されるが、面積の計算は、非回転実施形態でも不変である。というのは、基板の回転は、単位時間当たりにメッキ溶液に浸漬される基板の面積を増加も減少もしないからである。
【０１０７】
[00139]電解溶液中に浸漬される基板の経時変化面積の計算は、一般に、基板の浸漬部分の分区分の面積を増分的に計算し、次いで、それら区分を一緒に加算して、特定の時間中に浸漬される全面積を得ることを含む。この計算及び浸漬プロセス中の基板への電流の印加は、参考としてここに全体を援用する２００２年４月２９日に出願された「Apparatus and Method for Regulating the Electrical Power Applied to a Substrate During Immersion」と題する出願中の共通に譲渡された米国特許出願第１０／１３５，５４６号に示されている。更に、この参照する特許出願は、一般に、浸漬バイアスを制御することに向けられるが、本出願人は、以下に更に述べるように、この方法を使用して除去バイアスを制御できることも意図している。
【０１０８】
[00140]本発明の一実施形態では、基板に供給される電流は、浸漬表面積が時間の計算に基づいて増加するにつれて増加される。例えば、浸漬プロセスの全時間は、実験により決定することができる。その後、浸漬プロセスにおける経過時間と浸漬した表面積との間の相関を計算により決定することができる。従って、経過時間と浸漬面積との間の相関が決定されると、浸漬時間の増加に基づいて基板への電流及び供給を決定することができる。というのは、この時間は、浸漬面積に比例するからである。それ故、浸漬時間と浸漬表面積との間の相関が分かると、浸漬プロセス中に基板に供給される電流の比例的変化を含ませるように処理レシピを変更して、浸漬表面積にわたり均一な電流密度を、浸漬プロセス全体にわたって維持できるようにすることができる。
【０１０９】
[00141]本発明の別の実施形態では、センサを使用して、浸漬プロセス中の基板の正確な半径方向位置即ち傾斜位置を決定することができる。したがって、この位置がコントローラへ送信され、コントローラは、次いで、浸漬面積をリアルタイムで計算することができる。次いで、この計算された浸漬面積を使用して、基板の浸漬面積にわたり均一な電流密度を維持するために基板に供給されるべき電流を決定することができる。測定プロセスの粒状性／増分区分サンプリングは、単位時間当たりにより多くの測定を行うだけで、ひいては、浸漬面積へ供給される電流を単位時間当たりにより大きく調整するだけで、増加することができる。ここに示す実施形態の最終結果は、基板の浸漬表面積にわたって均一な電流密度を与えることであるが、ここに示す実施形態は、非均一な浸漬プロセス中にも基板の浸漬面積にわたって均一な電流密度を与える。例えば、基板の浸漬速度が一定でないか、又は各浸漬プロセスの間にその反復性がない場合には、本発明を使用して、浸漬速度に関わらず基板の浸漬面積にわたり均一な電流密度を維持することができる。というのは、電流の計算が浸漬経過時間とは独立しているからである。それ故、ここに示す実施形態のフィードバックループ型システムは、浸漬プロセスの経過時間が多数の基板浸漬にわたって一定ではない特定構成の本発明の他の実施形態に勝る効果を発揮することができる。
【０１１０】
[00142]本発明の別の実施形態では、基板面にわたり均一な電流密度を維持するための方法が、メッキセルから基板を除去するプロセス中に使用される。例えば、基板のメッキプロセスが完了すると、浸漬プロセスのステップを逆にするように基板がメッキチャンバーから除去される。この逆の浸漬プロセスでは、浸漬プロセス中に維持される一定電流密度と同様に、均一性の変動を回避するために、基板の浸漬面にわたって一定の電流密度を維持することが望まれる。それ故、この逆の浸漬プロセスでは、基板へ供給される電流を、基板の浸漬面積が減少するにつれて減少させて、基板の浸漬面積にわたり均一な電流密度を維持できるようにする。この逆の浸漬プロセス中に基板への電流を制御するプロセスは、例えば、以前の実施形態で説明したように、フィードバックループ型システム又は経時変化電流制御型システムに対して実行される。実施される電流制御システムの形式に関わらず、この逆の浸漬プロセス中に基板へ供給される電流は、一般に、メッキ溶液中に浸漬されたままである基板の表面積に比例する。
【０１１１】
[00143]メッキプロセスは、コンタクトリング２４０２を経て基板に電気的バイアスを印加することを含む。メッキバイアスは、順方向バイアスであり、即ちメッキバイアスは、基板がメッキセルにおいてアノード２０５よりも負に荷電されるように構成され、従って、メッキ溶液中の正に荷電された金属イオンが、負に荷電された基板をメッキすることになる。従来のメッキシステムでは、メッキプロセスが完了すると、電気的バイアスが終了となり、基板がメッキセルから除去される。しかしながら、上述したように、従来のメッキシステム及び方法は、一般に、メッキバイアスの終了とメッキ溶液からの基板の除去との間に少なくとも僅かな時間遅延を含む。この時間遅延の間に、基板がメッキ溶液に接触し、メッキ溶液はしばしばその性質が酸性であるから、メッキ溶液がこの時間遅延中にメッキ層の表面をエッチングすることになる。このエッチングは、メッキ層の滑らかな表面を粗面化させ、これは、ＣＭＰプロセスのようなその後の処理ステップにとって有益でない。
【０１１２】
[00144]それ故、本発明の方法及び装置は、この遅延時間中に基板に順方向の基板除去バイアス（基板はアノードに対して負である）を印加するように構成される。この除去バイアスは、メッキ層の表面のエッチングを防止するように構成され、それ故、除去バイアスは、メッキ層の滑らかな表面を保存するように構成される。除去バイアスは、一般に、メッキバイアスが終了された直後に基板に印加され、即ちメッキバイアスから除去バイアスへの移行をシームレスとすることができ、順方向バイアスを印加せずに基板がメッキ溶液に露出されることがないようにする。除去バイアスは、メッキ層のエッチングを防止又は阻止するに充分であるように計算されるが、除去バイアスは、また、メッキ層の表面における堆積を最小にするようにも構成される。従って、除去バイアスは、システムのメッキ電位のすぐ上となるように構成できると共に、除去バイアスの駆動電流は、これを最小にし、即ちエッチングを防止するに足るだけの電流にする一方、メッキ層の滑らかな上面に著しい堆積を生じさせないものとすることができる。
【０１１３】
[00145]上述した本発明の浸漬バイアス制御特徴と同様に、本発明の実施形態は、除去即ち回収バイアス中に印加される電流を制御するようにも構成される。例えば、コントローラ１１１を使用して、回収プロセス中に基板に印加される電流及び／又は電圧を制御することができる。回収中に基板に供給される電流又は電圧は、電気化学的メッキプロセスにおける堆積厚みが一般にメッキ溶液への露出時間の関数であるから、基板の他のエリアより長くメッキ溶液中に浸漬されたままとなる基板のエリアにおける付加的な堆積を防止するように制御できる。更に、電圧又は電流は、基板回収プロセス中に、基板の浸漬部分における電流密度が増加して、メッキ溶液中に浸漬されたままとなる基板の部分におけるメッキレートを一般に増加させることを防止するようにも制御できる。
【０１１４】
[00146]本発明の実施形態は、電圧制御システム（電圧を監視して調整し、印加電流又は電力を制御する制御システム）、又は電流制御システム（電流自体を監視して制御する制御システム）のいずれかを使用して、除去バイアスを制御することを意図している。電流制御システムは、全基板除去プロセス中に基板面にわたって一定の電流密度を維持することにより除去バイアスを制御するように使用できる。より詳細には、浸漬プロセス中に基板面にわたって一定の電流密度を維持することに関して上述したように、基板をメッキ溶液から除去するにつれて、除去バイアスを供給する電気回路の抵抗が変化する。この抵抗変化は、基板の浸漬された導電性表面積が減少する結果であり、これにより、回路の抵抗が増加する。それ故、回路の抵抗が増加し、浸漬表面積が減少するにつれて、本発明の電流制御システムは、これらの変化に反応して、基板へ供給される電流を減少し、基板の表面積にわたる電流密度が回収プロセスを通して一定のままであるようにする。制御システムは、閉ループ的に電流を制御することができ、即ち電流制御システムは、除去バイアス回路の抵抗又は他の電気的パラメータを測定し、それに応じて、そこに供給される電流を制御するように構成できる。或いはまた、電流制御システムは、基板の位置のような機械的条件又は別の測定可能な機械的パラメータに応答して除去バイアスを制御するように構成されてもよい。例えば、基板の位置、即ち回収プロセス中のメッキ溶液に対する基板の垂直位置を基板の浸漬表面積と相関させることができ、それ故、基板の位置を使用して、基板に印加される電気的除去バイアスを制御することもできる。更に、電気的バイアスを時間従属的に制御することもでき、即ち電気的除去バイアスを、除去プロセスを通して基板が継続する単位時間ごとに調整し、従って、基板の浸漬表面積を伴う除去プロセスの時間又は期間を本質的に同等とすることもできる。
【０１１５】
[00147]基板除去プロセス中に、基板を回転し、傾斜し、枢着回転し、垂直に操作し、水平に操作し、及び／又は音波又は超音波エネルギーで振動することができる。例えば、本発明の除去プロセス中に、除去バイアスが開始される間に基板をメッキ溶液中で回転することができる。次いで、基板を溶液から垂直方向に持ち上げて、溶液から基板を除去することができる。この持ち上げプロセス中に、基板の表面域がメッキ溶液から増分的に除去され、そこに供給される電気的バイアスは、上述したように、溶液から除去される（又は溶液中に留まる）表面積の割合に基づいて制御される。基板は、水平位置、即ち基板面が堰型メッキ装置に収容されたメッキ溶液の上面に一般に平行となる位置に保持することができる。或いはまた、基板面を水平から傾斜してもよく、即ち基板面と堰型メッキプレート内のメッキ溶液の上面との間に傾斜角が形成されるように基板面を位置してもよい。この構成では、基板を溶液から垂直に移動又は持ち上げるときに、基板面とメッキ溶液の上面との間の傾斜角が一定のままとされる。しかしながら、本発明の実施形態は、除去プロセス中に傾斜角を変化できることも意図している。例えば、溶液からの基板の垂直移動で傾斜角が一定のままとならず、むしろ、基板が除去されるにつれて傾斜角が増加又は減少するように、傾斜角を基板除去プロセス中に増加又は減少してもよい。
【０１１６】
[00148]除去プロセス中に、例えば、基板を約５ｒｐｍ乃至約１００ｒｐｍ、より詳細には、約２０ｒｐｍ乃至約６０ｒｐｍで回転してもよい。基板の傾斜角は、約３°乃至約３０°、より詳細には、約５°ないし約２０°でよい。また、傾斜角は、除去プロセス中に、増加又は減少されてもよいし、枢着回転又は振動されてもよい。除去プロセス中に基板に印加される電気的バイアスは、約０．５ｍＡ／ｃｍ３乃至約５ｍＡ／ｃｍ３、より詳細には、約０．５ｍＡ／ｃｍ３乃至約１ｍＡ／ｃｍ３、又は更に詳細には、約１．０ｍＡ／ｃｍ３乃至約３ｍＡ／ｃｍ３の電流密度を基板面にわたって発生するように構成できる。除去中に基板に印加される電圧は、例えば、約０．３ボルトないし約１０ボルトでよく、より詳細には、約０．８ボルトないし約５ボルトでよい。
【０１１７】
[00149]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、他の及び更に別の実施形態を案出することもでき、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の電気化学的メッキシステムの一実施形態を示す上面図である。
【図２】本発明の電気化学的メッキセルに使用されるメッキセルの実施形態を例示する図である。
【図３】本発明のアニールシステムを例示する斜視図である。
【図４】本発明のアニールチャンバーを例示する上方斜視図である。
【図５】本発明のロボットブレードを例示する下方斜視図である。
【図６】アニールチャンバーの加熱プレートの斜視図兼部分断面図である。
【図７】加熱プレートの下部の斜視図である。
【図８】本発明の基板スピンすすぎ乾燥セルを例示する部分斜視図兼断面図である。
【図９】本発明の別の基板スピンすすぎ乾燥セルを例示する部分斜視図兼断面図である。
【図１０Ａ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する上方斜視図で、フィンガーが閉位置にあるところを示した図である。
【図１０Ｂ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する上方斜視図で、フィンガーが開位置にあるところを示した図である。
【図１０Ｃ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する側面斜視図で、フィンガーが閉位置にあるところを示した図である。
【図１０Ｄ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する側面斜視図で、フィンガーが開位置にあるところを示した図である。
【図１１】本発明のハブアッセンブリを例示する断面図である。
【図１２】ハブアッセンブリの下部を示す上方斜視図である。
【図１３】本発明のベベル洗浄セルを例示する上方斜視図である。
【図１４】本発明のベベル洗浄セルに対する背面流体ディスペンスマニホールドを例示する上方斜視図である。
【図１５】本発明の基板センタリングメカニズムを例示する斜視図である。
【図１６】本発明の基板センタリング部材を例示する断面図である。
【図１７】本発明の基板センタリング部材を例示する上面図である。
【図１８】本発明の流体配送システムを例示する図である。
【図１９】本発明のタンク及びコンジット構成を例示する図である。
【図２０】本発明の流体タンクの内部コンポーネントを示す斜視図である。
【図２１】本発明の流体タンクを例示する平面図である。
【図２２】本発明の流体タンクの内壁コンポーネントを例示する斜視図である。
【図２３】本発明のタンクを例示する部分斜視図兼断面図である。
【図２４】傾斜プロセス中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図である。
【図２５】浸漬プロセス中、即ち垂直動作中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図である。
【図２６】浸漬後の傾斜プロセス中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図である。
【図２７】浸漬プロセス中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図で、ヘッドアッセンブリが基板をメッキ溶液中の深部に位置させるところを示す図である。
【図２８】処理位置に位置されたメッキセル及びヘッドアッセンブリの断面図である。
【図２９】浸漬中の基板エリアを示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００…ＥＣＰシステム、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６…処理場所、１１１…プロセスコントローラ、１１３…プラットホーム（メインフレーム）、１１４、１１６…処理セル、１１５…リンクトンネル、１２０…メインフレームロボット、１３０…ファクトリーインターフェイス、１３２…ロボット、１３４…基板収容カセット、１３５…アニールステーション、１３６…冷却プレート、１３７…加熱プレート、１４０…ロボット、２００…メッキセル、２０１…外側深皿、２０２…内側深皿、２０３…フレーム部分、２０４…ベース部材、２０５…アノード部材、２０６…メンブレーン支持アッセンブリ、２０７…スロット、２０８…メンブレーン、２０９…流体入口／排出口、２１０…拡散プレート、３００…スタック型アニールシステム、３０１…フレーム、３０２…アニールチャンバー、３０４…流体及びガス供給アッセンブリ、３０６…電気的システムコントローラ、４００…処理容積部、４０１…チャンバー本体、４０２…加熱プレート、４０４…冷却プレート、４０６…基板搬送メカニズム、４０８…基板支持部材／ブレード、４１０…基板支持タブ、４１２…ロボット、４１４…アクセスドア、４１６…ノッチ、４１８…基板移送メカニズムアクチュエータアッセンブリ、４２０…冷却流体接続部、４２２…真空アパーチャー、４２４…ポンプダウンアパーチャー、４２６…ガスディスペンスポート、５００…強化ブレード部材、５０１…一体的フレーム部材、５０２…基板支持リング又は部材、５０３…基板支持タブ、６００…加熱素子、６０４…サーモカップル、６０６…ステム、６０８…ベース部材、８００…基板スピンすすぎ乾燥セル、８０１…流体ボウル／本体、８０２…回転可能なハブ、８０３…基板支持フィンガー、８０４…基板、８０５…ドーム部材、８０６…流体マニホールド、８０７…ガスノズル、８０８…流体ディスペンスノズル、８１０…ガスディスペンスノズル、８１２…環状シールド部材、８１４…キャッチカップ、８１６…カーブした面、８１８…減圧領域、１０００…直立した枢着型エアホイル／クランプ部材、１００１…内部固定ポスト、１００２…ピボット点、１００４…上面、１００５…滑らかな面、１００６…チャンネル、１００７…ベース、１００８…下部アクチュエータ部分、１０１０…傾斜面、１１０１…コンジット、１１０４…ガスディスペンスパージポート、１３００…ベベル洗浄セル又はチャンバー、１３０１…直立した壁部分、１３０２…排出深皿、１３０３…基板チャック、１３０４…基板センタリングピン、１３０５…すすぎ溶液ディスペンスアーム、１３０６…エッチング溶液ディスペンスアーム、１４００…マニホールド、１５００…基板センタリングメカニズム、１５０２…リンケージ、１５０３、１５０４…操作アーム、１５０５…フレーム部材、１５０６…リセプタクル、１６０１…キャップ部材、１６０２…中央部分、１６０３…基板センタリングポスト、１６０４…コア、１６０５…スリーブ部材、１８１１…メッキ溶液配送システム、１８０２…添加物源、１８０４…電解液源、１８０６…加速剤源、１８０８…ならし剤源、１８１０…抑制剤源、１８１１…メッキ溶液配送システム、１８１２…ドーズポンプ、１８１４…大量蓄積容器、１８１６…緩衝容器、１８３０…第２ポンプアッセンブリ、１８３２…第２マニホールド、１８３４…バルブ列、１８３６…サンプルポート、１８４２…脱イオン水源、１８４４…非反応性ガス源、１８５０…第１のガス供給ライン、１８５２…第２の配送ライン、２４００…ヘッドアッセンブリ、２４０２…コンタクトリング、２４０４…スラストプレート、２４０６…アクセススペース、２５０４…メッキセル
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、電気化学的メッキシステムに係る。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]サブクォータミクロンサイズの特徴部を金属化することは、集積回路製造プロセスの現在及び将来の世代に対する基本的な技術である。より詳細には、超大規模集積型デバイスのようなデバイス、即ち１００万個を越えるロジックゲートを伴う集積回路を有するデバイスでは、これらデバイスの中心に存在する多レベル相互接続部が、一般に、高アスペクト比、即ち約４：１より大きなアスペクト比の相互接続特徴部に、銅のような導電性材料を充填することにより形成される。従来、化学気相堆積（ＣＶＤ）及び物理気相堆積（ＰＶＤ）のような堆積技術を使用して、これらの相互接続特徴部を充填している。しかしながら、相互接続部のサイズが減少し、且つアスペクト比が増加するにつれて、従来の金属化技術によるボイドなし相互接続特徴部の充填が益々困難になってきた。それ故、集積回路製造プロセスにおいてサブクォータミクロンサイズの高アスペクト比の相互接続特徴部をボイドなし充填するための有望なプロセスとして、メッキ技術、即ち電気化学的メッキ（ＥＣＰ）及び無電気メッキが出現した。
【０００３】
[0003]例えば、ＥＣＰプロセスにおいて、基板（又はそこに堆積される層）の表面へと形成されるサブクォータミクロンサイズの高アスペクト比の特徴部に、導電性材料を効率的に充填することができる。ＥＣＰメッキプロセスは、一般に、２段階プロセスであり、先ず初めに、基板の表面特徴部上にシード層が形成され（一般的に個別のツールにおけるＰＶＤ、ＣＶＤ、又は他の堆積プロセスにより）、次いで、基板の表面特徴部が電解溶液に露出され（ＥＣＰツールにおいて）、その間に、電解溶液中に位置する銅のアノードとシード層との間に電気的バイアスが印加される。電解溶液は、一般に、基板の表面にメッキされるべきイオンを含み、それ故、電気的バイアスを印加すると、これらのイオンが、バイアスされたシード層にメッキされ、従って、基板の表面にイオンの層が堆積して特徴部を充填することができる。
【０００４】
[0004]メッキプロセスが完了すると、基板は、一般に、基板すすぎセル又はベベル洗浄セルの少なくとも１つへ移送される。ベベル縁洗浄セルは、一般に、基板の周囲又はベベルにエッチング剤をディスペンスして、そこにメッキされた望ましからぬ金属を除去するように構成される。スピンすすぎ乾燥セルともしばしば称される基板すすぎセルは、一般に、基板の面（前面及び背面の両方）をすすぎ溶液ですすいで、そこから汚染物を除去するように動作する。更に、これらすすぎセルは、基板を高い速度でスピンさせて、基板面に付着する残留流体小滴をスピン除去させるようにしばしば構成される。残留流体小滴がスピン除去されると、基板は、一般に、綺麗で且つ乾燥状態となり、それ故、ＥＣＰツールから移送する準備ができる。ベベル洗浄セルは、一般に、基板が流体ディスペンスノズルの下で回転されている間にエッチング剤溶液をベベルにディスペンスすることにより基板のベベルを洗浄するように動作する。エッチング剤溶液は、メッキプロセス中に発生した望ましからぬ材料をベベルから洗浄するように働く。
【０００５】
[0005]その後、洗浄／すすぎされた基板は、多くの場合、アニールチャンバーへ移送され、そこで、基板は堆積した膜をアニールするに充分な温度に加熱される。しかしながら、メッキ後の半導体基板に対するアニールプロセスが数分を要することがあるので、従来のメッキシステムのスループットは、アニールチャンバーの利用性により限定され得る。更に、アニールプロセスが完了すると、アニールされた基板は、一般に、その基板を別の処理チャンバー又は装置へ移送するのを許容する温度まで冷却するのに数分を要する。
【０００６】
[0006]本発明の実施形態は、一般に、複数の化学物質を使用できる複数のメッキセル、基板すすぎセル、基板洗浄セル、及び二位置のアニールチャンバーを有し、それらの全てに連通している電気化学的メッキシステムを提供する。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]本発明の実施形態は、一般に、電気化学的メッキシステムを提供する。このメッキシステムは、メインフレーム処理プラットホームに連通して位置された基板ロードステーションと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板メッキセルと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板ベベル洗浄セルと、メインフレーム及びロードステーションの少なくとも一方に連通して位置されたスタック型基板アニールステーションとを備え、このスタック型基板アニールステーション内の各チャンバーには、加熱プレートと、冷却プレートと、基板移送ロボットとが位置されている。
【０００８】
[0008]本発明の実施形態は、一般に、メインフレーム処理プラットホームに連通して位置された基板ロードステーションと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板メッキセルと、メインフレームに位置された少なくとも１つの基板ベベル洗浄セルと、メインフレーム及びロードステーションの少なくとも一方に連通して位置されたスタック型基板アニールステーションとを備え、このスタック型基板アニールステーション内の各チャンバーに、加熱プレート及び冷却プレートが位置されているような電気化学的メッキシステムを提供する。
【０００９】
[0009]本発明の実施形態は、更に、複数の化学物質メッキシステムを提供する。このメッキシステムは、共通のプラットホームに位置された複数のメッキセルと、プラットホームに位置された洗浄セルと、プラットホームに連通して位置されたアニールチャンバーと、プラットホームに連通すると共に複数のメッキセルに流体連通して位置された複数の化学流体配送システムとを備え、この流体配送システムは、複数の流体溶液を混合して複数のメッキセルの各々へ分配するように構成される。
【００１０】
[0010]本発明の実施形態は、更に、基板移送ロボットが位置された中央メインフレームを有する電気化学的メッキシステムを提供する。メインフレームは、そのメインフレームに連通して複数のメッキ化学物質を混合する手段と、そのメインフレームに位置された複数の電気化学的メッキセルと、その複数の電気化学的メッキセルの各々に複数の化学溶液を配送する手段であって、前記混合手段と流体連通するような配送手段と、基板のベベルから望ましからぬ堆積物を除去する手段と、基板をすすぎ及び乾燥する手段と、基板をアニールする手段と、を備えている。
【００１１】
[0011]本発明の実施形態は、更に、複数の化学物質の電気化学的メッキシステムを提供する。このシステムは、処理プラットホームに位置された電気化学的メッキセルを備えている。この電気化学的メッキセルは、メッキ溶液を収容するように構成されてオーバーフロー堰が位置されているセル本体と、このセル本体に位置されたアノードと、このアノードより上で且つオーバーフロー堰より下の位置にセル本体にわたって位置されたイオンメンブレーンであって、該メンブレーンの下のアノード液区画を該メンブレーンの上のカソード液区画から分離するようなイオンメンブレーンと、該メンブレーンの上で且つオーバーフロー堰の下でセル本体に位置された多孔性拡散部材とを備えている。このシステムは、更に、処理プラットホーム上に位置された基板洗浄セルと、処理プラットホームに連通して位置されたスタック型基板アニールステーションも備えている。
【００１２】
[0012]本発明の上述した特徴を詳細に理解できるように、前記で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つか示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１３】
[0045]本発明の実施形態は、一般に、半導体基板上に導電性材料をメッキするように構成された複数の化学物質の電気化学的メッキシステムを提供する。このメッキシステムは、一般に、基板処理プラットホームと連通する基板ロードエリアを備えている。このロードエリアは、一般に、基板収容カセットを受け取り、カセットから受け取られる基板を処理のために処理プラットホームへ移送する。このロードエリアは、一般に、基板をカセットへ及びカセットから、並びに処理プラットホームへ、或いはロードエリア、処理プラットホームに連通するように位置された基板アニールチャンバーへ、又はロードステーションと処理プラットホームとの間に位置されたリンクトンネルへ移送するように構成されたロボットを備えている。処理プラットホームは、一般に、少なくとも1つの基板移送ロボットと、複数の基板処理セル、即ち、ＥＣＰセル、ベベル洗浄セル、スピンすすぎ乾燥セル、基板洗浄セル、及び／又は無電気メッキセルとを備えている。本発明のシステムは、湿式処理プラットホームへ乾燥基板を導入するのを許容するもので、メッキ、洗浄（表面及びベベル）、乾燥及びアニールプロセスを一体的なシステムプラットホーム上で行うことができる。メッキプロセスは、多数のメッキ化学物質を利用することができ、システムの出力は、乾燥した、綺麗な（表面及びベベルの両方）且つアニールされた基板である。
【００１４】
[0046]図1は、本発明のＥＣＰシステム１００の上面図である。このＥＣＰシステム１００は、一般に基板ロードステーションとも称されるファクトリーインターフェイス（ＦＩ）１３０を備えている。ファクトリーインターフェイス１３０は、基板収容カセット１３４とインターフェイスするよう構成された複数の基板ロードステーションを備えている。ロボット１３２がファクトリーインターフェイス１３０に位置され、カセット１３４に収容された基板にアクセスするように構成される。更に、ロボット１３２は、ファクトリーインターフェイス１３０を処理メインフレーム即ちプラットホーム１１３に接続するリンクトンネル１１５へも延びる。ロボット１３２の位置は、ロボットが基板カセット１３４にアクセスして、そこから基板を取り出し、次いで、それら基板を、メインフレーム１１３に位置された処理セル１１４、１１６の１つ、或いはアニールステーション１３５へ配送できるようにする。同様に、ロボット１３２は、基板処理シーケンスが完了した後に処理セル１１４、１１６又はアニールチャンバー１３５から基板を回収するのにも使用できる。この状態において、ロボット１３２は、基板をカセット１３４の１つへ戻し、システム１００から取り去ることができるようにする。
【００１５】
[0047]以下に詳細に説明するアニールステーション１３５は、一般に、二位置アニールチャンバーを備え、冷却プレート／位置１３６及び加熱プレート／位置１３７が隣接した位置にあって、その付近、例えば、２つのステーション間に基板移送ロボット１４０が位置されている。このロボット１４０は、一般に、各加熱プレート１３７と冷却プレート１３６との間で基板を移動するように構成される。更に、アニールチャンバー１３５は、リンクトンネル１１５からアクセスされるよう位置されて示されているが、本発明の実施形態は、特定の構成又は配置に限定されない。従って、アニールステーション１３５は、メインフレーム１１３に直接連通して位置されて、即ちメインフレームロボット１２０によりアクセスされてもよいし、或いはまた、アニールステーション１３５は、メインフレーム１１３に連通した位置にあり、即ちアニールステーションは、メインフレーム１１３と同じシステムに位置されるが、メインフレーム１１３に直接接触されず、即ちメインフレームロボット１２０からアクセスされなくてもよい。例えば、図１に示すように、アニールステーション１３５は、リンクトンネル１１５に直接連通して位置されてもよく、これは、メインフレーム１１３へのアクセスを許し、従って、アニールチャンバー１３５は、メインフレーム１１３と連通するものとして示されている。
【００１６】
[0048]上述したように、ＥＣＰシステム１００は、基板移送ロボット１２０が中央に位置された処理メインフレーム１１３も備えている。ロボット１２０は、一般に、基板を支持して移送するように構成された１つ以上のアーム／ブレード１２２、１２４を備えている。更に、ロボット１２０及びそれに付随するブレード１２２、１２４は、一般に、延長、回転、及び垂直方向に移動して、ロボット１２０が、メインフレーム１１３上に位置された複数の処理場所１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６へ基板を挿入したりそこから基板を取り出したりすることができるように構成される。また、同様に、ファクトリーインターフェイスロボット１３２は、その基板支持ブレードを回転、延長、及び垂直方向に移動しながら、ファクトリーインターフェイス１３０からメインフレーム１１３へと延びるロボットトラックに沿って直線的移動も許容する能力を備えている。一般に、処理場所１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６は、電気化学的メッキプラットホームに使用されるいかなる数の処理セルでもよい。より詳細には、これら処理場所は、電気化学的メッキセル、すすぎセル、ベベル洗浄セル、スピンすすぎ乾燥セル、基板面洗浄セル（これは、集合的に、洗浄、すすぎ及びエッチングセルを含む）、無電気メッキセル、計測検査ステーション、及び／又はメッキプラットホームに関連して有利に使用できる他の処理セルとして構成されてもよい。各処理セル及びロボットの各々は、一般に、プロセスコントローラ１１１と通信するが、これは、ユーザ、及び／又はシステム１００に位置する種々のセンサの両方から入力を受け取って、それら入力に基づいてシステム１００の動作を適宜制御するように構成されたマイクロプロセッサベースの制御システムでよい。
【００１７】
[0049]図１に示す例示的メッキシステムでは、処理場所を次のように構成することができる。処理場所１１４及び１１６は、メインフレーム１１３の湿式処理ステーションと、リンクトンネル１１５、アニールチャンバー１３５及びファクトリーインターフェイス１３０の乾燥処理領域との間のインターフェイスとして構成することができる。これらインターフェイス場所に置かれた処理セルは、スピンすすぎ乾燥セル及び／又は基板洗浄セルでよい。より詳細には、各々の場所１１４及び１１６は、スピンすすぎ乾燥セル及び基板洗浄セルをスタック構成で含んでもよい。場所１０２、１０４、１１０及び１１２は、例えば、電気化学的メッキセル又は無電気メッキセルのいずれかのメッキセルとして構成されてもよい。場所１０６、１０８は、基板ベベル洗浄セルとして構成されてもよい。電気化学的処理システムの付加的な構成及び実施は、参考としてここにその全体を援用する、２００２年１２月１９日に出願された「Multi-Chemistry Electrochemical Processing System」と題する共通に譲渡された米国特許出願第１０／４３５，１２１号に示されている。
【００１８】
[0050]図２は、処理場所１０２、１０４、１１０及び１１２において実施することのできる例示的メッキセル２００の部分斜視図兼断面図である。この電気化学的メッキセル２００は、一般に、外側深皿２０１と、この外側深皿２０１内に位置された内側深皿２０２とを備えている。内側深皿２０２は、一般に、電気化学的メッキプロセス中に基板に例えば銅のような金属をメッキするのに使用されるメッキ溶液を収容するように構成される。メッキプロセス中に、メッキ溶液は、一般に、内側深皿２０２へ供給され（例えば、１０リッターのメッキセルの場合に約１ガロン／分で）、それ故、メッキ溶液は、内側深皿２０２の最上点（一般的に「堰」と称する）を常時オーバーフローして、外側深皿２０１によって収集され、そこから化学的管理及び再循環のために排出される。メッキセル２００は、一般に、ある傾斜角度で位置され、即ちメッキセル２００のフレーム部分２０３は、一般に、片側が持ち上げられていて、メッキセル２００のコンポーネントが約３°乃至約３０°で傾斜され、或いは一般に、最適な結果のためには約４°乃至約１０°で傾斜される。メッキセル２００のフレーム部材２０３は、その上部に環状ベース部材を支持する。フレーム部材２０３は片側が持ち上げられているので、ベース部材２０４の上面は、一般に、水平位置に対するフレーム部材２０３の角度に対応する角度で、水平から傾斜されている。ベース部材２０４は、その中央部に環状又は円板状のくぼみが形成され、この環状のくぼみは、円板状のアノード部材２０５を受け入れるように構成される。ベース部材２０４は、更に、その下面から延びる複数の流体入口／排出口２０９を備えている。これら流体入口／排出口２０９の各々は、一般に、メッキセル２００のアノード区画又はカソード区画へ流体を個々に供給し又はそこから流体を排出するように構成される。アノード部材２０５は、一般に、複数のスロット２０７がこれを貫通して形成され、これらスロット２０７は、一般に、アノード２０５の表面にわたって互いに平行な向きに位置される。この平行な向きでは、アノード面に発生した濃密な流体がアノード面を横切ってスロット２０７の１つへと下方に流れるのを許容する。メッキセル２００は、更に、メンブレーン支持アッセンブリ２０６を備えている。このメンブレーン支持アッセンブリ２０６は、一般に、その外周がベース部材２０４に固定され、また、流体の貫通を許容するように構成された内部領域を備えている。メンブレーン２０８がその支持体２０６にわたって張られ、メッキセルのカソード液チャンバー及びアノード液チャンバー部分を流体分離するように働く。メンブレーン支持アッセンブリは、メンブレーンの周囲付近に位置されたＯ‐リング型のシールを含んでもよく、このシールは、メンブレーン支持体２０６に固定されたメンブレーンの片側からメンブレーンの他側へ流体が移動するのを防止するように構成される。一般に多孔性セラミック円板部材である拡散プレート２１０は、流体の実質的な層流又は均一な流れを、メッキされている基板の方向に発生するように構成され、セルにおいて、メンブレーン２０８と、メッキされている基板との間に位置される。ここに例示するメッキセルは、更に、２００２年１０月９日に「Electrochemical Processing Cell」という名称で出願された共通に譲渡された米国特許出願第１０／２６８，２８４号に示されており、これは、更に、２００２年７月２４日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６０／３９８，３４５号の優先権を請求するものであり、これらは両方とも参考としてその全体をここに援用する。
【００１９】
[0051]図３は、本発明のスタックアニールシステム３００を例示する斜視図である。このスタックアニールシステム３００は、図１に示すアニールステーション１３５に位置されてもよいし、或いは必要に応じて、処理プラットホームの別の場所に位置されてもよい。アニールシステム３００は、一般に、このアニールシステム３００の種々のコンポーネントを支持するように構成されたフレーム３０１を備えている。このフレーム部材３０１には、処理システムのロボット、即ちメインフレームロボット１２０又はファクトリーインターフェイスロボット１３２がそこにアクセスするのを容易にする高さに、少なくとも１つのアニールチャンバー３０２が位置されている。ここに示す実施形態では、アニールシステム３００は、垂直方向に上下にスタックされた３個のアニールチャンバー３０２を備えている。しかしながら、本発明の実施形態は、特定の個数のアニールチャンバー、或いは互いに対するチャンバーの特定の間隔又は向きに限定されない。というのは、本発明の範囲から逸脱せずに、種々の間隔、個数及び向きを実施できるからである。アニールシステム３００は、フレーム部材３０１の上部に位置された電気的システムコントローラ３０６を備えている。この電気的システムコントローラ３０６は、一般に、アニールシステム３００の各コンポーネントに供給される電力を制御するように動作し、より詳細には、電気的システムコントローラ３０６は、アニールチャンバー３０２の加熱素子に配送される電力を制御して、アニールチャンバーの温度を制御できるように動作する。アニールシステムは、更に、一般にアニールチャンバー３０２の下でフレーム部材３０１に位置された流体及びガス供給アッセンブリ３０４を備えている。この流体及びガス供給アッセンブリ３０４は、一般に、アニール処理ガス、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、又は半導体処理アニールに適した他の不活性ガスを各アニールチャンバー３０２へ供給するように構成される。また、流体及びガス供給アッセンブリ３０４は、アニールチャンバー３０２へ配送される流体、例えば、アニールプロセスの加熱部分が完了した後にチャンバー本体３０２及び／又はアニールされた基板を冷却するのに使用される冷却流体を供給し且つ調整するようにも構成される。例えば、冷却流体は、冷やされた又は冷たい供給水でよい。供給アッセンブリ３０４は、更に、各アニールチャンバー３０２と個々に連通する真空システム（図示せず）を含んでもよい。この真空システムは、アニールプロセスを開始する前にアニールチャンバー３０２から周囲ガスを除去するように動作してもよく、又、減圧アニールプロセスをサポートするように使用されてもよい。それ故、真空システムは、各アニールチャンバー３０２において減圧アニールプロセスを実行するのを許し、更に、スタックの隣接チャンバー３０２を妨げることなく、各アニールチャンバー３０２に異なる減圧を同時に使用できるようにする。
【００２０】
[0052]図４は、内部コンポーネントが見えるようにチャンバーのカバー即ち蓋部分を除去した状態で本発明のアニールチャンバー３０２を例示する上方斜視図である。アニールチャンバー３０２は、一般に、包囲された処理容積部４００を画成するチャンバー本体４０１を備えている。この包囲された処理容積部４００は、互いに接近して位置された加熱プレート４０２及び冷却プレート４０４を備えている。これらの加熱及び冷却プレートに隣接して基板移送メカニズム４０６が位置され、これは、処理容積部４００の外部から基板を受け取り、その基板を、アニールプロセス中に各加熱プレートと冷却プレートとの間で移送するように構成される。この基板移送メカニズム４０６は、一般に、基板支持部材／ブレード４０８がロボットのピボットアームの遠方端に位置された枢着ロボットアッセンブリを備えている。ブレード４０８は、複数の基板支持タブ４１０を備え、これらのタブは、ブレード４０８から離間されていて、基板を協働支持するように構成される。各支持タブ４１０は、一般に、ブレードの主本体部分４０８から垂直方向に（一般的に下方に）離間され、ブレード４０８とタブ４１０との間に垂直スペースが発生する。このスペースは、基板ロードプロセス中に基板をタブ４１０に位置させるのを許容するが、これは更に詳細に述べる。更に、加熱及び冷却プレート４０２、４０４の各々は、対応する数のノッチ４１６がその外周に形成され、これらノッチ４１６は、ブレード部材４０８が各加熱及び冷却プレート４０２、４０４に向かって下降されたときに、タブ４１０を協働して受け入れる間隔及び構成にされる。
【００２１】
[0053]本発明の別の実施形態において、移送メカニズム４０６は、図５に示すように、強化ブレード部材５００を備えている。このブレード部材５００は、その構造上の形状を維持するように構成された一体的フレーム部材５０１を備え、即ちこの一体的なブレード部材５０１は、構造体自体の動き（揺れ、曲げ、かがめ等）が最小となる形状及び設計にされる）。この一体的フレーム部材５０１は、該フレーム部材５０１の下部に基板支持リング即ち部材５０２が取り付けられている。この基板支持部材５０２は、フレーム部材５０１に対して半径方向内方に位置された基板支持タブ５０３（図４に示すタブ４１０と同様の）を備えている。これらタブは、タブ４１０と同様に、基板を支持すると共に、各加熱及び冷却プレートのノッチ４１６に受け入れられるように離間され、構成される。
【００２２】
[0054]例えば、アルミニウムで製造できるアニールチャンバーの本体４０１は、一般に、内部処理容積部４００を画成する。外部本体４０１は、一般に、これを貫通して複数の流体コンジット（図示せず）が形成され、これら流体コンジットは、冷却流体を循環して外部本体４０１の温度を下げるように構成される。冷却流体は、外部本体４０１に形成された流体コンジットに供給されて、冷却流体接続部４２０により外部本体４０１を経て循環される。
【００２３】
[0055]冷却プレート４０４は、一般に、基板を支持するように構成された実質的に平らな上面を備えている。この上面は、真空源（図示せず）と選択的に流体連通される複数の真空アパーチャー４２２を備えている。これらの真空アパーチャー４２２は、一般に、冷却プレート４０４の上面に減圧を生じさせて、基板を上面に固定即ち真空チャックさせるのに使用できる。冷却プレートの内部には、複数の流体コンジットが形成されてもよく、これら流体コンジットは、チャンバー本体４０１を冷却するのに使用される冷却流体源と流体連通される。流体コンジットが冷却プレートに実施されるときには、冷却プレートは、そこに位置された基板を迅速に冷却するように使用できる。或いはまた、冷却プレートは、冷却流路を形成せずに製造されてもよく、この実施形態では、冷却プレートは、冷却プレートがそこに形成された冷却コンジットにより本質的に冷やされる実施形態よりもゆっくりとした速度で冷却するように使用できる。更に、上述したように、冷却プレート４０４は、このプレート４０４の周囲に形成された複数のノッチ４１６を含み、これらノッチ４１６は、基板支持ブレード４０８が処理位置へと下げられたときにこのブレードのタブ４１０を受け入れるように離間される。
【００２４】
[0056]加熱プレート４０２も、冷却プレート４０４と同様に、実質的に平らな基板支持上面を備えている。この基板支持面には、複数の真空アパーチャー４２２が形成され、これら真空アパーチャー４２２の各々は、真空源（図示せず）に選択的に流体連通される。従って、真空アパーチャー４２２は、基板を処理のために加熱プレート４０２に真空チャック即ち固定するように使用できる。加熱プレート４０２の内部は、加熱素子（図示せず）を含み、この加熱素子は、加熱プレート４０２の面を約１００℃乃至約５００℃の温度に加熱するように構成される。加熱素子は、例えば、電気的に駆動される抵抗性素子、又は加熱プレート４０２に形成される高温流体コンジットを含んでもよく、この高温流体も、加熱プレート４０２の面を加熱するように構成される。或いはまた、本発明のアニールチャンバーは、加熱プレート４０２の上または下に位置されたランプ、誘導性ヒータ、又は抵抗性素子のような外部加熱装置を使用してもよい。更に、上述したように、加熱プレート４０２は、このプレート４０２の周囲に複数のノッチ４１６が形成されており、これらノッチ４１６は、基板支持ブレード４０８が処理位置へ下げられたときにそのブレードのタブ４１０を受け入れるように離間される。
【００２５】
[0057]図６は、加熱プレート４０２の斜視図兼部分断面図である。プレート４０２の断面図は、抵抗加熱素子６００が位置された加熱プレートベース部材６０８を示している。抵抗加熱素子は、図７に示すように、加熱プレート４０２の内部６１０に包囲される。より詳細には、この内部６１０にはチャンネルが形成され、このチャンネルは、加熱素子６００を受け入れるサイズ及び間隔にされる。この内部６１０の上にはトッププレート６１２が位置される。最上部、内部及びベース部材６０８は、一般に、希望の熱導電率特性を有する金属、例えば、アルミニウムで製造される。更に、プレート４０２の３つの区分は、一体的な熱伝達プレート４０２を形成するように一緒にろう付けできる。プレート４０２の下部、即ちベース部材６０８の底面は、プレート４０２を支持するステム６０６を含む。このステムは、一般に、プレート部材４０２より実質的に直径が小さく、チャンバーのベース又は壁への熱伝達を最小にする。より詳細には、ステム部材は、一般に、その直径が加熱プレート４０２の直径の約２０％未満である。更に、ステム６０６の下部は、加熱プレート４０２の温度を測定するためのサーモカップル６０４と、加熱素子６００へ電力を導通するための電力接続部６０２とを備えている。
【００２６】
[0058]アニールチャンバーは、処理容積部４００と流体連通するように位置されたポンプダウンアパーチャー４２４を含むことができる。このポンプダウンアパーチャー４２４は、真空源（図示せず）に選択的に流体連通されて、処理容積部４００からガスを排気するように一般的に構成される。更に、アニールチャンバーは、一般に、加熱プレート４０２の付近に位置された少なくとも１つのガスディスペンスポート４２６即ちガスディスペンスシャワーヘッドを備えている。このガスディスペンスポートは、処理ガス源即ち供給源３０４に選択的に流体連通され、それ故、処理容積部４００へ処理ガスをディスペンスするように構成される。また、ガスディスペンスポート４２６は、例えば、アニールチャンバーの内部に位置されたガスシャワーヘッドアッセンブリでもよい。アニールチャンバー内の周囲ガス含有量を最小にするために、真空ポンプダウンアパーチャー４２４及びガスディスペンスノズルを協働して又は選択的に利用してもよく、即ち両方のコンポーネント、或いは一方または他方のコンポーネントを使用してもよい。
【００２７】
[0059]アニールチャンバー３０２は、ロボット４０６と連通する基板移送メカニズムアクチュエータアッセンブリ４１８を備えている。このアクチュエータ４１８は、一般に、ブレード４０８の枢着移動と、加熱又は冷却部材に対するブレードの高さ即ちＺ位置との両方を制御するように構成される。例えば、スリットバルブ型ドアでよいアクセスドア４１４は、一般に、本体部分４０１の外壁に位置される。このアクセスドア４１４は、一般に、これが開いて、アニールチャンバー３０２の処理容積４００へのアクセスを許容するように構成される。従って、アクセスドア４１２が開き、ロボット４１２（例えば、例示的ＦＩからのロボット１３２でもよいし、又は図１に示す例示的メインフレーム基板移送ロボット１２０でもよい）が処理容積部４００に入って、アニールチャンバー３０２の１つに基板を落とし又はそこから基板を回収することができる。
【００２８】
[0060]より詳細には、基板をアニールチャンバーへ挿入するプロセスは、例えば、ロード位置、即ち冷却プレート４０４の上面より上の場所にタブ４１０が垂直に位置されるところの位置で、ブレード４０８を冷却プレート４０４上に位置させることを含む。上記で簡単に述べたように、ブレード４０８及びタブ４１０は、タブ４１０の上面とブレード４０８の下面との間に垂直スペースが生じるように互いに位置される。この垂直スペースは、基板を支持したロボットブレード４１２をこの垂直スペースへ挿入し、次いで、これを下げて、基板をブレード４１２から基板支持タブ４１０へ移行するのを許容するように構成される。基板がタブ４１０により支持されると、外部ロボットブレード４１２を処理容積部４００から引っ込め、アクセスドア４１４を閉じて、処理容積部４００を周囲の大気中から分離することができる。この実施形態では、ドア４１４が閉じると、ポンプダウンアパーチャー４２４と連通している真空源を作動させ、ガスの一部分を処理容積部４００からポンピングすることができる。このポンピングプロセス中に、又はその短時間後に、プロセスガスノズル４２６（１つ又は複数）を開いて、プロセスガスが処理容積部４００に押し寄せるのを許容することができる。プロセスガスは、一般に、アニール処理条件のもとでは反応しないと分かっている不活性ガスである。この構成、即ちポンプダウン及び不活性ガス押し寄せプロセスは、一般に、アニールチャンバー／処理容積部からできるだけ多くの酸素を除去するように構成される。というのは、酸素は、アニールプロセス中に基板表面を酸化させることが分かっているからである。チャンバーが所定の圧力及びガス濃度に達したときに、真空源を終了してガス流を停止させてもよいし、或いは又、アニールプロセス中に真空源を作動状態に保持し且つガス配送ノズルが処理ガスを処理容積部に流し込み続けるようにしてもよい。
【００２９】
[0061]本発明の別の実施形態では、望ましからぬガス、即ち酸素含有ガスを処理容積部からパージするように真空源が使用されない。むしろ、正の処理ガス圧力を使用して、処理容積部４００における酸素含有量を最小にする。より詳細には、ドア４１４を開いたときに、処理容積部４００へのガス供給源４２６を作動して、処理容積部に正の圧力を確立することができる。この正の圧力は、ドア４１４を開いたときにアニールチャンバーから外方へのガス流を生じさせ、これは、処理容積部４００に入る酸素の量を最小にする。このプロセスを真空ポンプダウンプロセスと組み合わせて、処理容積部から酸素を除去する見込みを高めるようにしてもよい。
【００３０】
[0062]基板がブレード部材４０８に位置されると、基板を冷却プレート４０４又は加熱プレート４０２へ下げることができる。基板を加熱プレート４０２又は冷却プレート４０４へ下げるプロセスは、一般に、ブレード部材４０８を各プレートの上に位置させて、プレートの周囲に形成されたノッチ４１６の上に基板支持タブ４１０を位置させることを含む。次いで、ブレード部材４０８を下げて、タブ４１０がノッチ４１６に受け入れられるようにする。基板支持タブ４１０がノッチ４１６に受け入れられると、タブ４１０に支持された基板を各加熱又は冷却プレートの上面へ移送する。この移送プロセスは、一般に、プレート上面に形成された真空アパーチャー４２２を作動させて、基板をその上面に載せたときに移動しないように基板をそこに固定することを含む。加熱プレートは、一般に、基板をそこに位置する前に、約１５０℃乃至約４００℃の所定のアニール温度に加熱される。加熱プレートの別の温度範囲は、例えば、約１５０℃乃至約２５０℃、約１５０℃乃至約３２５℃、及び約２００℃乃至約３５０℃を含む。基板は、加熱プレート４０２上に所定の時間周期中位置され、例えば、基板に堆積される層に希望の構造を形成するのに必要な希望のアニール温度及び時間に基づいて、約１５秒乃至約１２０秒間アニールされる。
【００３１】
[0063]アニールプロセスの加熱部分が完了すると、基板を冷却プレート４０４へ移送する。この移送プロセスは、真空チャック動作を終了させ、次いで、タブ部材４１０が基板に係合して支持するまで、即ちタブ４１０が基板を加熱プレート面から持ち上げるまで、ブレード部材４０８を上方に持ち上げることを含む。次いで、ブレード部材４０８を加熱プレート４０２から冷却プレート４０４へ枢着回転することができる。冷却プレート４０４の上に来たときに、ブレード４０８を下降して、基板を冷却プレート４０４上に位置させることができる。以下に述べる下降プロセスと同様に、基板を冷却プレートへ下降するのと同時に、真空アパーチャー４２２を動作して、冷却プレート４０４の上面に基板を固定させることができる。
【００３２】
[0064]冷却プレートは、一般に、約１５℃乃至約４０℃の低い温度に維持され、それ故、冷却プレートは、該プレート又はその付近に位置された基板からの熱を受け入れ又は減衰させるように動作する。このプロセスは、アニール温度から、約７０℃未満まで、又はより詳細には、約５０℃乃至約１００℃まで、１分未満で、又はより詳細には、約１５秒未満で、冷却するのに使用できる。より詳細には、冷却プレートは、基板を約１２秒未満で約５０℃乃至７０℃に迅速に冷却するように使用できる。基板が希望温度まで冷却されると、ブレード４０８を使用して、基板を冷却プレート４０４から上昇させることができる。基板を上昇した状態で、ドア４１４を開くと共に、外部のロボットブレード４１２を処理容積部へ入れて、ブレード部材４０８から基板を取り出すように使用できる。基板を取り出すと、別の基板をアニールチャンバーに位置させて、上述したアニールプロセスを繰り返すことができる。
【００３３】
[0065]本発明の別の実施形態では、基板温度が徐々にアニール温度に上昇され、又は冷却基板温度に下降されてもよい。より詳細には、ロボットアーム４０６は、加熱プレート４０２のすぐ上の位置、即ちプレート４０２からエアギャップ又はスペースだけ離間された位置まで下降することができる。基板と加熱プレート４０２との間のエアギャップは、基板の温度上昇を低速化するための熱的緩衝部として機能する。例えば、加熱プレート４０２を約２１０℃に加熱し、次いで、基板を加熱プレート４０２から約１ｍｍ乃至約５ｍｍ離れたところに位置してもよい。プレート４０２からの熱は、基板と加熱プレート４０２との間のエアギャップ又はスペースを横切って基板へゆっくり伝達される（基板が加熱プレート４０２上に直接位置された場合の熱伝達率に対してゆっくり）。アニール温度への上昇時間は、基板の間隔を調整することで更に調整でき、即ち迅速な上昇時間を希望する場合には、基板を加熱プレートのより近くに位置することができる。同様に、基板を加熱プレートから更に離れて位置し、即ちエアギャップを増加することを利用して、上昇時間を延長してもよい。上昇時間は、例えば、約１０秒乃至約４５秒でよい。基板の温度がアニール温度まで上昇すると、次いで、基板は、アニールプロセスの残り部分に対して、加熱プレート４０２上に下降されてもよい。同様に、ロボットを冷却プレートから離間して位置させて、必要に応じて冷却温度を下げることもできる。
【００３４】
[0066]図８は、本発明の基板スピンすすぎ乾燥セル８００を例示する部分斜視図兼断面図である。このスピンすすぎ乾燥セル８００（ＳＲＤ）は、メッキシステムに取り付けることのできるフレーム、例えば、図１に示すメインフレーム１１３に支持される流体ボウル／本体８０１を備えている。ＳＲＤ８００は、更に、流体ボウル８０１の中心に位置された回転可能なハブ８０２を備えている。このハブ８０２は、一般的に平らな上面を備え、この上面には、複数の背面流体ディスペンスノズル８０８が形成されると共に、少なくとも１つのガスディスペンスノズル８１０も形成される（図５にノズル５０３としても示されている）。複数の直立した基板支持フィンガー８０３が、ハブ８０２の周囲に半径方向に位置されている。本発明のここに示す実施形態では、４つのフィンガー８０３が示されている（図１２を参照）が、本発明は、特定の数のフィンガーに限定されない。これらフィンガー８０３は、基板８０４を、ＳＲＤ８００で処理するために、そのベベル縁において回転可能に支持するように構成される。ＳＲＤ８００の上部は、一般的にドーム形状の蓋部材８０５を備え、これは、ドーム８０５の下で且つハブ８０２の上の処理スペースを包囲するように動作する。更に、このドーム部材８０５は、その中に位置されて処理スペースへ処理ガスをディスペンスするように構成された少なくとも１つのガスノズル８０７と、フィンガー８０３に固定された基板８０４へ処理流体をディスペンスするように構成された流体マニホールド８０６とを備えている。ＳＲＤ８００の少なくとも一方の側は、ＳＲＤ８００の処理エリアへのアクセスを与えるために選択的に開閉することのできるドア又は開口（図示せず）を備えている。ＳＲＤ８００の下方部分は、深皿の周囲に位置された環状シールド部材８１２を備えている。このシールド８１２は、基板支持部材８０２の下で且つ半径方向外方に位置され、それ故、深皿の周囲へと外方に流体をこぼすように構成される。更に、シールド８１２は、以下に詳細に述べるように、垂直方向に操作可能に構成される。
【００３５】
[0067]本発明の別の実施形態では、処理スペースは、その上部が蓋又は上部部材により限定される。この実施形態では、処理セル８００は、下部排出深皿及び直立した側壁を含むが、処理スペースの上部は、一般的に開いている。更に、この実施形態では、流体ディスペンスノズル又はマニホールドが、一般に、セルの直立した側壁部分に位置され又はマウントされる。例えば、流体ディスペンスアームを側壁に枢着し、流体ディスペンスノズルが配置されたそのアームの遠方端を、セル内で処理されている基板上の位置へ枢着回転できるようにしてもよい。アームの枢着移動は、一般に、処理されている基板上で且つそれと平行な平面内で行われ、それ故、アームの枢着移動は、アームの端に位置されたノズルを、基板の特定の半径方向位置の上、即ち、例えば、基板の中心上、又は基板の中心から特定の半径にあるポイント上に位置させるのを許容する。流体ディスペンスノズルのこの再位置付けはさておき、本発明のこの実施形態は、上述の実施形態と構造上同様であり、且つ同様に機能する。例えば、図９は、本発明の別の基板スピンすすぎ乾燥セルを例示する部分斜視図兼断面図である。本発明の実施形態では、ＳＲＤセルは、図８に示すセルと実質的に同様であるが、図９に示すＳＲＤセルは、蓋８０５を備えていない。従って、図９に示すＳＲＤセルは、すすぎプロセス中に包囲されない。図８に示すＳＲＤセルと、図９に示す実施形態との間の別の相違は、図９に示すＳＲＤが、蓋８０５に形成された流体ディスペンスマニホールド８０６に置き換わるように働く枢着型流体ディスペンスノズル８５０を備えていることである。このノズル８５０は、基板面にわたり外方に枢着移動して、処理流体、一般に脱イオン水を、基板の中心付近で基板面にディスペンスするように構成される。更に、セル壁８０９を、取り付けられたシールド８１４及びカーブした面８１６と共に上下させて、基板のロード及びアンロード操作を容易に行うことができる。例えば、基板をロードするときには、壁８０９を下げて、基板支持フィンガー８０３へのアクセスを許容することができる。処理が始まると、壁８０９を上げて、キャッチカップ８１４及びカーブした壁８１６を基板の隣に位置させ、以下に詳細に述べるように、基板からスピン除去される流体を捕獲すると共に、基板の周囲の空気流を制御することができる。
【００３６】
[0068]図１０Ａ−図１０Ｄは、例示的ＳＲＤ８００のフィンガー部材８０３を詳細に示す図である。より詳細には、図１０Ａは、基板係合フィンガー８０３を閉位置で例示する上方斜視図である。基板係合フィンガーアッセンブリは、一般に、ベース１００７を備え、ここから、直立した枢着型エアホイル／クランプ部材１０００が延びている。フィンガーアッセンブリは、更に、下方アクチュエータ部分１００８（図１０Ｃに示す）を備え、これは、直立したエアホイル部分１０００の内方に位置され、且つピボット点１００２に枢着される。エアホイル１０００は、一般に、上から見ると、翼の形状をした部材で、空気流の乱れ量を最小にしながら処理空間内を回転するように構成される。エアホイル１０００の先縁、即ちフィンガー８０３が回転されるときに空気が最初に接触するエアホイルの側は、フィンガー８０３に接触する空気が、処理スペース内に擾乱又は望ましからぬ空気流を発生することなく、フィンガー８０３を通過するための最小抗力及び擾乱の流路を与えるように丸み付けされる。エアホイル１０００の後縁、即ち丸み付けされた先縁とは反対のエアホイルの縁は、図１０Ａに示すように、丸み付けされた縁より断面が一般的に小さい。先縁及び後縁は、一般的に滑らかで且つ時には弧状の即ちカーブした面１００５により接続される。従って、エアホイル８００が回転されるときにその上の空気流は、滑らかであり、処理スペースに最小擾乱空気作用を生じさせる。滑らかな面１００５は、水平に向けられたノッチ即ちチャンネル１００６を備え、このノッチは、処理中に基板８０４のベベル縁を受け入れてそれに係合するサイズ及び構成とされる。このチャンネル１００６は、一般に、表面１００５を横切って水平に延び、即ちエアホイル１０００の垂直軸に一般に直交する方向に延びる。
【００３７】
[0069]フィンガー８０３は、更に、ベース部材１００７にしっかり取り付けられる内部固定ポスト１００１を備えている。このポスト１００１は、枢着型エアホイル部材１０００の内面１００５に形成された露出したチャンネルを経て上方に延びる。従って、図１０Ｃに示すように、エアホイル１０００がピボット部材１００２を経て枢着回転される間に、ポスト１００１は固定のままである。更に、ポスト１００の上部終端には、基板支持面１００４が形成されている。この支持面１００４は、基板を支持するように構成された一般的に水平の部分と、この水平部分の半径方向外方に位置された垂直又はアングル部分であって、ポスト１００１の半径方向内方の位置に基板を維持すると共に、支持面１００４へ基板をガイドするための部分と、ポスト１００１及びエアホイル１０００により支持された基板８０４のベベルに係合する水平ノッチ又はスロット１００６とを備えている。
【００３８】
[0070]図１０Ｂは、フィンガー８０３を開位置即ちロード位置で示す上方斜視図である。より詳細には、フィンガー部材が開位置にあるときに、エアホイルを外方に枢着回転し、固定ポスト１００１の上面を露出させる。エアホイル１０００は、アクチュエータ部分１００８の上方移動によりこの位置へ枢着回転されてもよい。この移動は、ピボット点１００２の配置の結果として、エアホイル１０００の上部終端を外方に枢着回転させる。エアホイル１０００の枢着移動の結果、ポスト部材１００１の上部基板支持面は、これに基板を位置できるように位置される。
【００３９】
[0071]図１０Ｄは、フィンガーアッセンブリを開位置において側部から見た図で、ポスト１００１の上面１００４がエアホイル１０００からどのように延びていて、この基板支持面１００４が基板の縁を支持すべく位置されるかを示している。図１０Ｄは、側部斜視図であり、また、図１０Ａは、フィンガーアッセンブリを閉位置即ち処理位置で示す平面図である。閉位置は、一般に、基板８０４が処理のためにハブ８０２に固定される（フィンガー８０３を経て）ところのエアホイル１０００に対するポスト１００１の位置に対応する。同様に、開位置は、一般に、ポスト１００１の基板支持上部１００４が基板を受け入れるように位置されるところのエアホイル１０００に対するポスト１００１の位置に対応する。従って、開位置は、本質的に、基板ロード位置であり、閉位置は、本質的に、基板処理位置である。閉位置（図１０Ａ及び１０Ｃ）において、基板は、処理のために基板に係合するようにピボット点１００２の周りを内方に枢着回転されたエアホイル１０００の水平スロット１００６により、そのベベル縁が支持される。
【００４０】
[0072]フィンガー部材を操作するプロセスは、一般に、下方アクチュエータ部分１００８に機械的に係合して垂直方向に移動させることを含む。例えば、下方アクチュエータ部分１００８を垂直又は上方に移動すると、エアホイル部材８０３が外方に枢着回転されて、基板支持ポスト１００１を露出させる。下方アクチュエータ部分は、この下方アクチュエータ部分に機械的に係合するよう位置されたシールド部材８１２の垂直操作を経て垂直に操作される。従って、基板がフィンガーにロードされるときには、シールド８１２が上昇されて、基板受け入れ／ロード位置へとフィンガーを開く。基板がロードされると、シールド８１２を下げて、すすぎプロセスのために基板をスロット１００６に係合させることができる。アンロードプロセスも、実質的に同様に行うことができる。
【００４１】
[0073]図１１は、図２に示すハブ８０２の部分断面図である。このハブ８０２は、一般に、その下面に位置された中央支持部材を経て回転可能にマウントされる。この中央支持部材の内部は、流体ディスペンスマニホールド１１０２を経て、ハブ８０２の上面１１０４に形成された複数の流体ディスペンスアパーチャー１１０３へすすぎ流体を連通するように構成されたコンジット１１０１を備えている。更に、中央支持部材には、一般に、複数のガスディスペンスパージポート１１０４へ乾燥ガスを連通するように構成された第２のコンジット（図示せず）も形成される。更に、本発明の実施形態は、流体及びガスコンジットを単一のコンジットへと結合して、バルブアッセンブリを使用して、その単一コンジットへ供給される流体とガスの間を切り換えてもよい。
【００４２】
[0074]図１２は、ハブアッセンブリ８０２の下部を示す上方斜視図である。より詳細には、ハブアッセンブリ８０２は、一体素子でよいが、本発明の実施形態は、ハブアッセンブリ８０２が、独立して回転する個別素子を含んでもよいことも意図する。例えば、図１２は、ハブアッセンブリ８０２の下部を例示している。この例示された下部は、一般に、中央アパーチャー１２００が形成された円板状部材である。この下部円板状部材の外側部分は、平らな上面１２０１と、その周囲に半径方向に位置された複数の基板係合フィンガー８０３とを備えている。この構成では、図１１に示すように表面１１０４へと形成されたガス及び流体配送アパーチャーが、図１２に示す円板状部材とは個別の素子に形成された中央アパーチャー１２００に位置されてもよい。この構成では、ハブ８０２の中央部分（アパーチャー１２００に位置されてもよい表面１１０４で表わされた部分）を固定する一方、ハブ８０２の外側部分（図１２に示す円板状部材で表わされた部分）が、その固定の内側部分に対して回転してもよい。これは、各部材が互いに相対的に回転するときに、流体及びガスディスペンスノズルがそれらの各流体を基板の全エリアにディスペンスするのを許容する。
【００４３】
[0075]動作中に、スピンすすぎ乾燥セル８００は、一般に、基板を受け取り、基板をすすぎ流体ですすぎ、次いで、基板をスピンさせて遠心力で基板面から流体を追放することで基板を乾燥しつつ、乾燥プロセスを更に促進するために基板収容セルに乾燥ガスをディスペンスするように動作する。基板は、セル８００の片側に位置できるドアを経てセル８００に位置されてもよいし、或いはセル８００が、例えば、セルの両側に位置された２つ以上のドアを備えていて、基板を片側でセル８００へ運び込むと共に、他側でセル８００から取り出すようにしてもよい。基板は、基板を下側から一般に支持する基板移送ロボットによりセル８００に一般的に位置され、それ故、基板がセル８００に移送されるときには、それが、一般に、表面を上に向けた構成でフィンガー８０３の上に位置される。フィンガー８０３は、開位置、即ち固定ポスト１００１の上面１００４が露出される位置へと作動される。上面１００４が露出されると、ロボットは、基板を複数のフィンガー８０３へと下げ、各フィンガー８０３の上面１００４で基板を支持することができる。固定ポストの上部は、内方に傾斜した面１０１０を含んでもよく、これは、基板を内方にガイドするか又は基板を各ポスト１００１に対してセンタリングするように構成される。基板が水平面１００４に位置されると、ロボットブレードをセル８００から引っ込めると共に、ドアを閉じて、セル８００の内部処理容積部を周囲の大気から分離することができる。
【００４４】
[0076]基板が基板支持フィンガー８０３の上面１００４に位置されると、基板支持フィンガー８０３を操作して、基板のベベル縁に係合することができる。より詳細には、フィンガー８０３の下部１００８を下方に操作して、上部終端を、面１００４に支持された基板に向けて内方に枢着回転させることができる。エアホイル１０００の上部終端が内方に枢着回転すると、水平ノッチ即ちグルーブ１００６（図１０Ｃ及び１０Ｄに示す）が基板のベベル縁に係合して、基板を各フィンガー８０３間に固定する。基板のベベル縁がエアホイルのグルーブ１００６に係合すると、固定ポスト部材１００１の上面１００４による支持から基板を除去すると共に、基板面に最小限接触するだけであるよう構成された水平ノッチ即ちスロット１００６によるベベル縁の係合を経て基板を排他的に処理するように支持する。
【００４５】
[0077]基板が基板支持フィンガー８０３に固定されると、処理を開始することができる。一般に、セル８００における処理は、そこに位置された基板をすすいで、乾燥することを含む。このすすぎ及び乾燥プロセスは、一般に、基板を回転することを含み、それ故、フィンガー８０３は、一般に、図８に示すように、回転可能な形式のハブ８０２に固定される。基板が回転すると、流体ディスペンスノズルが、その回転する基板の前面、背面又はその両面にすすぎ流体をディスペンすることができる。基板の前面にディスペンスされる流体は、蓋部材８０５に位置されたマニホールド８０６によりディスペンスすることができ、一方、基板の背面にディスペンスされる流体は、ハブ８０２に形成された流体アパーチャー１１０３によりディスペンスすることができる。半導体処理に適した種々のすすぎ溶液が本発明の範囲内で意図されるが、基板にディスペンスしてその表面をすすぐことのできるすすぎ溶液の一例は、ＤＩである。更に、基板は、そこにすすぎ流体をディスペンスするプロセス中回転しているので、流体は、一般に、基板の周囲に向かって半径方向外方に押しやられる。このようにして、流体は、基板のベベル縁から離れるように流れ、セル８００の底部に収集される。ハブ８０２の回転速度が高いと、流体が外方に流れてほぼ水平に基板面から離れるようにされ、一方、低い回転速度を使用すると、すすぎ流体が基板面を横切って外方に移動して基板のベベルの周りを若干包んだ後に遠心力によりスピン除去されるのを許容する。
【００４６】
[0078]基板が所定の時間中すすぎされると、すすぎプロセスを中断してもよい。これは、一般に、基板へのすすぎ流体の流れを中断することに対応するが、一般に、基板の回転は、すすぎ流体ディスペンスプロセスが終了した後も維持される。この連続的な回転は、基板面に付着又はくっつくことのあるすすぎ流体の残留小滴を半径方向外方に押しやって基板面から離れさせるように働く。更に、乾燥ガスを処理エリアへディスペンスして基板面に向け、基板面からの残留流体の除去を更に促進することができる。例えば、基板がスピン乾燥されている間に、上部パージノズル８０７及び下部パージアパーチャー１１０４を経て処理容積部へ窒素をディスペンスすることができる。
【００４７】
[0079]乾燥プロセスが完了すると、基板をセル８００から取り出すことができる。このプロセスは、一般に、基板導入プロセスを逆に行うことを含み、より詳細には、一般に、ドアの１つを開いて、ロボットが基板にアクセスするのを許容することを含む。ドアが開くと、ロボットブレードを基板の下の処理容積部に入れて、基板に近い位置へもっていくことができる。次いで、基板支持フィンガー８０３を開位置へ操作し、即ちアクチュエータ１００８を上方に押しやり、エアホイル１０００の上部終端を外方に枢着回転して、基板を水平グルーブ即ちスロット１００６から解離することができる。次いで、基板を内部固定ポスト１００１の上面１００４に位置することができる。次いで、ロボットブレードを上方に操作して、基板を表面１００４から離すように持ち上げ、処理容積部からドアを経て基板を取り出すことができる。
【００４８】
[0080]ここに例示するスピンすすぎ乾燥プロセスは、一般に、多ステッププロセスを含むことができる。このプロセスの第１ステップ（前すすぎ頂面）は、基板を約９００ｒｐｍ乃至約１７００ｒｐｍ、一般的に、約１３００ｒｐｍで、約２秒乃至約６秒間、回転しながら、約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を基板の製造面即ち頂面にディスペンスすることを含む。第２ステップ（前すすぎ頂面及び背面）は、基板を約１００ｒｐｍ乃至約１４０ｒｐｍで回転しながら、約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を基板の製造面に、且つ約６００ｍｌ乃至約１０００ｍｌのすすぎ溶液を基板の背面に、約６秒でディスペンスすることを含む。第３ステップ（背面洗浄）は、約４０ｒｐｍ乃至約９０ｒｐｍで回転すると共に、約２００ｍｌ乃至約５００ｍｌの化学物質、一般に、Ｈ２Ｏ２及びＨ２ＳＯ４を基板の背面にディスペンスしながら、基板の背面を洗浄するように一般的に働く約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を製造面に約１０秒間ディスペンスすることを含む。第４ステップ（後すすぎ）は、約４０ｒｐｍ乃至約９０ｒｐｍで約１０秒乃至約１６秒間回転しながら、約１０００ｍｌ乃至約１５００ｍｌのすすぎ溶液を基板の製造面にディスペンスする一方、約６００ｍｌ乃至約１０００ｍｌのすすぎ溶液を基板の背面にディスペンスすることを含む。第５ステップ（体積流体スピン除去）は、両面への流体の流れを終了させ、次いで、背面パージガス（窒素）が約２乃至約４ｃｆｍの流量で流れるようにして基板を約４００ｒｐｍ乃至約６００ｒｐｍで約３秒乃至約６秒間回転することを含む。第６ステップ（体積流量スピン除去）は、基板を約６００ｒｐｍ乃至約９００ｒｐｍで回転しながら、基板の背面を約２乃至約４ｃｆｍの流量で約４秒間ガス（窒素）パージすることを含む。第７ステップ（乾燥）は、ガスの流れも流体の流れもない状態で、基板を約２０００ｒｐｍ乃至約３０００ｒｐｍで約１０秒乃至約２０秒間回転することを含む。
【００４９】
[0081]更に、本発明のＳＲＤセルは、基板へのすすぎ流体の逆流又は後方跳ね返しは基板の効率的な乾燥を妨げることが知られているので、これを防止する空気流パターンを発生するように構成される。ＳＲＤセルは、空気の逆流、即ち基板の中心に向かう空気の流れを、図８に示すように、セルのキャッチカップシールド８１４及び輪郭付けされた外面８１６により最小にするように構成される。特に、キャッチカップシールドは、セル壁８０９から半径方向内方に延び、且つこのシールド８１４の遠方終端環状部が、基板の半径方向外方のポイントにおいて基板の下面のすぐ下で終わるように位置される。壁８１６の輪郭付けされた部分は、その輪郭の上部が基板より上で終わり、且つその輪郭の下方終端部が、基板の下面より下で、一般に、キャッチカップ８１４の環状端に対向する逆側即ち端に向かって終わるような形状にされる。この構成は、基板からスピン除去された流体がキャッチカップ８１４により受け取られ、キャッチアップ８１４に形成された穴によりこのキャッチアップ８１４を通して下方に流れるのを許容する。更に、基板の回転により発生される半径方向外方に飛び出す（螺旋状）空気流も、キャッチアップの上をチャンネル搬送され、輪郭付けされた面８１６により下方に向けられる。この空気流は、穴を経て進み、減圧領域８１８を経てチャンバーの下から排気することができる。それ故、本発明のＳＲＤセルの構成は、基板の中心に向かって方向を逆転しない半径方向外方の空気流を発生し、これは、流体の霧が基板面に戻って乾燥プロセスを長引かせるのを防止する。
【００５０】
[0082]図１３は、本発明のベベル洗浄セル即ちチャンバー１３００を例示する上方斜視図である。上述したように、ベベル洗浄セル１３００は、システム１００に示された処理場所１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６のいずれに位置されてもよい。しかしながら、本発明のここに示す実施形態では、ベベル洗浄セル１３００は、一般に、処理場所１０６及び１０８に位置される。図１３は、ベベル洗浄セル１３００を例示する上方斜視図であり、また、図１３は、一般に、このベベル洗浄セル１３００の上部コンポーネントを示している。これらのコンポーネントは、一般に、直立した壁部分１３０１と、この壁１３０１の下部に連通する排出深皿１３０２とを有する中央ボウル即ちチャンバーを備えている。この中央ボウルは、一般に、プラスチック材料、ナイロン系材料、又は金属材料に非金属をコーティングしたもので製造される。この材料は、一般に、半導体処理のエッチング剤溶液と反応しないように選択される。排出深皿１３０２は、一般に、処理流体を受け取り、その処理流体を流体排出部（図示せず）へチャンネル搬送するように構成される。深皿１３０２の中央部分は、基板チャック１３０３を備えている。この基板チャック１３０３は、一般に、半導体処理に使用されるいかなる形式の基板チャックでもよいが、回転可能であり及び／又は垂直に操作可能であるように構成される。より詳細には、基板チャック１３０３は、少なくとも１つの真空アパーチャーがその上面へと形成された真空チャックでよく、この場合、真空アパーチャーは、真空源と選択的に流体連通されて、真空源及び真空アパーチャーが協働して、基板チャック１３０３との間の容積部に負の圧力を印加することで基板を基板チャック１３０３に固定する。基板チャック１３０３は、一般に、排出深皿１３０２の下に位置された機械的メカニズムにより支持され、この機械的メカニズムは、チャック１３０３に回転移動を与えると共に、チャック１３０３に任意の垂直移動も与えるように構成され、即ちこの機械的メカニズムは、以下で詳細に述べるように、基板センタリングピン１３０４に位置された基板に係合したり解離したりするようにチャック１３０３を任意に上昇及び下降するよう構成される。更に、排出深皿は、この深皿の表面上に位置されたシールド又はカバーを含んでもよく、このシールド又はカバーには、これを貫通して上方に延びるコンポーネントのためのアパーチャーが形成されている。
【００５１】
[0083]壁１３０１の上部は、一般に、カーブした部材（図８に例示するＳＲＤに示されたカーブした部分８０９と同様）を備えている。このカーブした部材は、基板が回転されるときに基板の周囲に外方及び下方の空気流を発生するように働き、これは、一般的に酸性でメッキ層に欠陥を生じると分かっている処理流体が基板面に後方跳ね返り又は霧を生じるのを防止するように働く。より詳細には、回転時に、基板は、本質的に、壁の方向に基板面を横切って外方に空気を押し出すポンプのように働く。従来のセルでは、高圧力の領域がセルの周囲付近に発生し、これは、空気流を逆転させて、基板面にわたり上方及び後方に流れるようにさせる。カーブした壁は、空気流を、例えば、真空ポンプで発生された低圧力の領域へチャンネル搬送し、従って、高圧力領域及びそれに関連した後方跳ね返しを排除する。この壁の下方にカーブした面がないと、外方への空気流は、それが壁に当たったときに上方に進み、基板の中心に向かって方向を逆転することが許容される。この逆流は、空気流に浮遊された流体を基板面にわたって戻す。従って、カーブした壁は、外方に移動する空気流を、基板面にわたり方向を逆転し又は逆に進ませることなく、捕獲のための減圧領域へチャンネル搬送するように構成される。
【００５２】
[0084]排出深皿１３０２は、そこから上方に延びる複数の基板センタリングピン１３０４も備えている。このセンタリングピン１３０４は、一般に、排出深皿／シールド１３０２の周囲に、例えば、等間隔配列で、半径方向に位置される。しかしながら、ピン１３０４は、いかなる希望の間隔配列で位置されてもよい。例えば、図１３に示す実施形態では、３つの基板センタリングピン１３０４が、１２０°の増分で、排出深皿１３０２の周囲に位置されているが、ピン１３０４は、例えば、２０°、１８０°及び３４０°で位置されてもよい。基板センタリングピン１３０４は、一般に、深皿１３０２の下に位置された後述の基板センタリングメカニズムによって支持され、このメカニズムは、ピン１３０４を垂直に操作すると共に、ピン１３０４を、ピン１３０４の回転中心に一般に対応するピン１３０４の長手軸の周りで回転操作するようにも構成される。ベベル洗浄セル１３００は、更に、少なくとも１つのすすぎ溶液ディスペンスアーム１３０５を、少なくとも１つのエッチング剤溶液ディスペンスアーム１３０６と共に備えている。一般に、両アーム１３０５及び１３０６は、ベベル洗浄セル１３００の周囲部分に枢着され、その長手方向に延びるアームの遠方終端には少なくとも１つの流体ディスペンスノズルが位置されている。このノズルは、支持部材１３０３に位置された基板の第１面即ち上面に各処理流体をディスペンスするように位置されている。より詳細には、処理セル１３００が、表面を上にした処理セルとして構成されるとき、即ち基板が、その製造面を深皿１３０２から離れた方を向くようにしてセルに位置されるときには、流体ディスペンスノズルは、それらの各流体を基板の製造面にディスペンスするように構成される。アーム１３０５及び１３０６の動作は、一般に、システムコントローラによって制御され、このコントローラは、各アームの遠方端を、処理されている基板の指定の半径方向位置上に正確に位置させるように構成され（各アームの枢着操作及び／又は垂直操作を経て）、これは、アームの各端に位置されたノズルから、ベベル洗浄セル１３００で処理されている基板の正確な半径方向の場所へ流体をディスペンスするのを許容する。更に、ここに例示する実施形態では、脱イオン水でよいすすぎ溶液と、酸性のものでよいエッチング剤溶液とを別々にディスペンスするために２つのアームが示されているが、本発明の実施形態は、特定の数の流体ディスペンスアームに限定されるものではない。より詳細には、本発明の他の実施形態は、すすぎ溶液ディスペンスノズル及びエッチング剤溶液ディスペンスノズルの両方が位置された単一の枢着型アームを具現化してもよい。しかしながら、この構成では、すすぎ溶液ノズル及びエッチング剤溶液ノズル各々の配置がより重要となる。というのは、ベベル洗浄プロセスは、一般に、処理されている基板の除外ゾーン、即ち基板の外側２−５ｍｍの周囲にエッチング剤溶液を正確にディスペンスすることが要求されるからである。更に、アーム１３０５及び１３０６の各々は、ノズルが基板にタッチすることから作動されないときに流体がノズルから滴下するのを防止するように構成されたメカニズムを含んでもよい。例えば、ノズルは、オフ時間中に望ましからぬ流体小滴を受け取るように構成された真空ポート又は吸い上げバルブ（図示せず）を含んでもよい。或いはまた、ノズルは、望ましからぬ流体小滴を基板面から吹き飛ばすように構成されたガスアパーチャーを含んでもよい。
【００５３】
[0085]図１４は、本発明の背面流体ディスペンスマニホールド１４００を例示する上方斜視図である。この背面流体ディスペンスマニホールド１４００は、一般に、基板センタリングピン１３０４間で流体排出深皿１３０２に位置される。マニホールド１４００は、一般に、２つの遠方終端を有するＶ字型構造を含む。各端には、流体ディスペンスノズル１４０１が位置されている。マニホールド１４００は、セル１３００で処理されている基板に対して各流体ディスペンスノズル１４０１を特に位置させるように垂直操作及び枢着操作を行うことができる。この構成は、枢着された流体ディスペンスアーム１３０５及び１３０６が基板の製造面即ち前面に処理流体をディスペンスする間に、マニホールド１４００が基板の非製造面即ち背面に処理流体を同時にディスペンスするのを許容する。
【００５４】
[0086]図１５は、本発明の基板センタリングメカニズム１５００を例示する斜視図である。このセンタリングメカニズム１５００は、一般に、深皿１３０２の下に位置され、そのフレーム部材１５０５は、基板センタリングピン１３０４を受け入れて固定するように構成された複数のリセプタクル１５０６を有している。フレーム１５０５は、このフレーム部材１５０５及びそれに関連したコンポーネントを移動し、即ちフレーム部材１５０５を上昇及び下降するように構成された操作メカニズムと連通してもよい。ここに示す実施形態では、フレーム１５０５は、基板センタリングピン１３０４を受け入れるように構成された３つのリセプタクル１５０６を備えている。各リセプタクル１５０６の下部は、図１５に示すように、フレーム部材１５０５を通してその反対側へ延び出ている。更に、各リセプタクル１５０６は、フレーム１５０５内に回転可能にマウントされて、リセプタクル１５０６を、リセプタクルの上の矢印「Ａ」で指示された方向に回転することができ、従って、リセプタクルに固定された基板センタリングピン１３０４も回転させることができる。フレーム１５０５の下に延びる各リセプタクル１５０６の下部には、一般に、操作アーム即ち偏心カム部材１５０３、１５０４が取り付けられている。これら操作アーム１５０３、１５０４の各々は、固体リンケージ、ベルト、液圧部材等でよい接続部材即ちリンケージ１５０２を経て別の操作アーム１５０３にも接続される。更に、選択的に作動される操作装置１５０１が、一次アーム部材１５０４に機械的に連通され、それに枢着移動を選択的に与えるように構成される。
【００５５】
[0087]リセプタクル１５０６の各々は、フレーム部材１５０５の各部分内に回転可能にマウントされると共に、リセプタクル１５０６の下方延長部分の各々は、アクチュエータ１５０３及びそれに取り付けられたリンケージ１５０２を含むので、アクチュエータ１５０１により一次アーム部材１５０４を操作すると、アクチュエータアーム１５０４への枢着移動が生じ、他のアーム１５０３及びそれに対応するリセプタクル１５０６を一次アーム１５０４と共に直接的対応的に枢着回転させる。より詳細には、各リセプタクル１５０６は、基板センタリングパン１３０４を受け入れ、アクチュエータ１５０１が一次アーム１５０４を経て枢着回転すると、アーム１５０４の上の対応リセプタクル１５０６も枢着回転される。更に、リンケージ１５０２は、一次ピボットアーム１５０４に対して二次ピボットアーム１５０３を求めることができるので、一次ピボットアーム１５０４の枢着移動は、二次ピボットアーム１５０３への対応枢着移動に変換され、これは、二次アーム１５０３の上に位置されたリセプタクル１５０６の枢着移動又は回転移動を直接生じさせる。この構成は、基板センタリングピンの各々が同時に回転可能に操作されるのを許容し、且つ操作／回転が３つの基板センタリングピン間で同一であるのを許容する。更に、リセプタクル１５０６の各々は、例えば、全センタリングメカニズム１５００の垂直移動により、或いはフレーム１５０５内のリセプタクル１５０６の垂直スライド移動により、垂直に操作されてもよい。
【００５６】
[0088]アクチュエータ１５０１は、一般に、基板センタリングポスト１３０４を回転させ、基板に過剰な圧力を作用させずに基板に係合して基板を各ポスト間でセンタリングするように構成されたアクチュエータである。例えば、ポスト１３０４の各々は、以下で詳細に述べるように、基板に係合して基板を中心位置へスライドさせるように働くセンタリングピンを含む。基板が中心位置にスライド式に位置されると、センタリングピンは、基板に機械的に係合し続けて、基板を中心位置に維持する。しかしながら、従来のセンタリングメカニズムでは、アクチュエータの強度及び構成は、基板がセンタリングされると、センタリングポストにより基板の周囲に力が加えられる結果として基板を屈曲させるものであった。更に、基板が屈曲すると、アクチュエータが解除されても、アクチュエータによる基板に対するバイアス力の不足で、基板が中心からシフトされる。それ故、この問題に対処するために、本発明者は、従来のアクチュエータ１５０１を、摩擦のないアクチュエータに置き換えた。摩擦なしのアクチュエータ１５０１は、センタリングプロセス中には従来のアクチュエータと同様に働くが、基板がセンタリングされると、摩擦なしのアクチュエータは、従来のアクチュエータに関連した屈曲及び中心ずれの問題を克服する。例えば、基板がセンタリングされると、摩擦なしのアクチュエータは、アクチュエータの移動即ち駆動圧力の実質的な変化を伴わずに、解除することができる。更に、摩擦なしのアクチュエータは、基板を屈曲点へ圧迫することなく基板をセンタリングすることができる。例えば、エアポート・コーポレーション・オブ・ノルウオーク、ＣＴ製造者計器品質の空気式アクチュエータ、及びエアペル・アンチ−スチクション・エア・シリンダーを、アクチュエータ１５０１として効果的に使用することができる。これらの装置は、一般に、グラファイトピストン及びホウ珪酸ガラスシリンダーの組合せを使用して製造され、この場合、各ピストンは、非常に厳密な公差でシリンダーに適合するように選択的にマッチングされる。この構成は、シリンダーとピストンとの間に低い摩擦を与え、それ故、アクチュエータは、数グラム程度のみの力と、０．２ｐｓｉ未満の操作圧力とに応答する。更に、スタート時及び動作中の摩擦がほぼ等しく、これは、非均一又は非制御のスタートを防止すると共に、装置の全ストロークにわたり均一な平滑さを与える。従って、摩擦なし形式のアクチュエータを使用すると、基板がセンタリングされたときに、基板の逆移動又はスリップに遭遇することなく、摩擦なしのアクチュエータを解除することができる。摩擦なしのアクチュエータとは別に、モーター、ボイスコイル、電気セラミック、等も含まれる。
【００５７】
[0089]図１６は、本発明の基板センタリング部材即ちポスト１３０４を例示する断面図である。このセンタリングポスト１３０４は、一般に、細長く、即ち円筒形状のもので、基板センタリングメカニズム１５００のリセプタクル１５０６に受け入れられる構成にされる。ポスト１３０４は、一般に、コア１６０４を備え、このコア１６０４は、その上部をカバーするキャップ部材１６０１を有している。コア１６０４は、一般に、例えば、セラミックのような堅牢な材料で製造される。キャップ部材１６０１は、ピーク即ち中心点で終わる持ち上がった中央部分１６０２を含む。中央部分１６０２のピーク即ち先端は、ポスト１３０４の長手軸に一致するように位置され、従って、ポスト１３０４が回転されたときに、中央部分１６０２の先端即ちピークは、１つの場所に留まる。キャップ部材１６０１は、一般に、電気化学的メッキ溶液に対して良好な露出特性を有する堅牢な材料から製造される。キャップ部材１６０１を製造できる１つの材料は、例えば、ＰＥＥＫである。また、キャップ部材１６０１は、キャップ１６０４の上面から上方に延びる基板センタリングポスト１６０３も含む。この基板センタリングポスト１６０３は、中央部分１６０２又はキャップ１６０１のピークから半径方向外方に位置される。このようにして、基板センタリング部材１３０４が回転されると、基板センタリングポスト１６０３がコア１６０４の長手軸の周りで枢着移動即ち回転し、従って、ポスト１６０３は、中央部分１６０２の周りで回転即ち枢着移動する。また、基板センタリング部材１３０４は、コア１６０４の半径方向外方に位置されたスリーブ部材１６０５も含む。このスリーブ１６０５は、キャップ１６０４及びコア１６０４に協働係合して流体シールを形成し、これは、処理流体が、コア部材１６０４を含むボアを通して進行して、その下に位置された基板センタリングメカニズム１５００にダメージを及ぼすのを防止する。
【００５８】
[0090]図１７は、本発明の基板センタリング部材１３０４を例示する上面図であり、より詳細には、図１７は、図１６に示されたキャップ部材１６０１の上面図である。図１７は、中央部分１６０２又は中央部分１６０２のピークと基板センタリングピン１６０３との間の位置的関係を示す。更に、センタリング部材１３９４が、センタリングメカニズム１５００により、その中心軸の周りで回転され、即ち点１６０２を経て延びる軸の周りで回転されるときには、基板センタリングピン１６０３が、矢印Ａで示された方向に移動させられる。この移動は、以下に詳細に述べるが、これを使用して、部材１３０４に位置された基板を中央即ち中心位置に押しやることができる。
【００５９】
[0091]動作中に、本発明のベベル洗浄セルを使用して、基板をすすぎ及び洗浄することができる。この洗浄動作は、基板の製造面及び非製造面の両方で行われてもよいし、或いは各面で個々に行われてもよい。また、本発明の洗浄セルは、基板のベベル部分から過剰な材料を洗浄し、即ち基板の製造面の周囲付近、ベベル及び背面にも一部堆積されたシード層の部分を洗浄するのにも使用できる。このプロセスは、半導体技術では、ベベル洗浄又は縁ビード除去ともしばしば称される。
【００６０】
[0092]上述したように、一般に、基板処理システム１００は、場所１０２、１０４、１１０及び１１２に位置されたメッキセルと、場所１１４及び１１６にスタックされたスピンすすぎ乾燥及び洗浄セルと、場所１０６及び１０８に位置されたベベル洗浄セルとを備えている。ロボットが各処理セル間で基板を移送するように動作する。一般に、ベベル洗浄セルの場所１０６及び１０８へ移送される基板は、メッキセルの場所１０２、１０４、１１０及び１１２の１つからそこに移送される。というのは、ベベル洗浄セルは、一般に、基板がシステム１００から移送されて出される前に、基板の二重部分及び基板の背面に堆積された材料を除去するように構成されるからである。
【００６１】
[0093]本発明のベベル洗浄セル１３００へ基板を位置するプロセスは、一般に、挿入、センタリング及びチャックを含む。挿入プロセスは、基板移送ロボットにより行われ、基板をベベル洗浄セル１３００へ運び込んで、基板をセンタリングピン１３０４へ下降することを含む。基板がセンタリングピン１３０４へ下降されると、基板は、各センタリングピン１３０４の中央ピーク即ち最上部１６０２により支持される。基板が各センタリングピン１３０４に位置されると、ロボットがベベル洗浄セル１３００から引っ込められる。
【００６２】
[0094]基板がベベル洗浄セル１３００へ挿入されると、センタリングプロセスが行われる。基板から縁ビード材料を除去するための公差が一般的に約１ｍｍ未満であるので、ベベル洗浄セル１３００における基板のセンタリングは、ベベル洗浄プロセスにとって重要である。例えば、半導体基板に銅が電気化学的に堆積されるときには、一般に、基板の外周３−５ｍｍは、製造面の部分であるとみなされず、即ち除外ゾーンと一般に称されるこの外周即ち帯にはデバイスが一般に形成されない。この除外ゾーンは、メッキプロセス中に電気接点が一般に位置されるシード層の露出部分を含む。除外ゾーンに堆積されるシード層は、一般に、基板のベベルまで延び、時には、基板の背面、即ち製造面でないところまで延びる。その後の半導体処理ステップは、一般に、基板の二重部分又は基板の背面のいずれかとの接触を含むので、基板の二重部分及び背面を除去するか又は洗浄して、これらエリアとのその後の接触で汚染粒子を生じるおそれを少なくすることが望まれる。基板の除外ゾーン、ベベル及び背面からの材料の除去は、一般に、ベベル洗浄プロセスと称され、これは、基板の製造面と除外ゾーンとの間の界面にエッチング剤溶液をディスペンスしながら、基板の背面にも洗浄溶液をディスペンスすることを含む。それ故、基板の前面にディスペンスされるエッチング溶液は、製造面と除外ゾーンとの間の界面にディスペンスされるので、エッチング剤が製造面にディスペンスされてデバイスにダメージを及ぼすことのないように基板を適切にセンタリングするのが重要である。
【００６３】
[0095]センタリングプロセスは、リセプタクル１５０６の各々を穏やかに回転する摩擦なしアクチュエータ１５０１を作動することで始まる。リセプタクル１５０６に受け入れられる基板センタリングポスト１３０４が協働回転され、それ故、キャップ部材１６０１に位置された基板センタリングピン１６０３が内方に回転されて、基板の縁に協働係合する。ピン１６０３の協働回転移動で基板が各ポスト１３０４間にセンタリングされる。基板が各ポスト１３０４間にセンタリングされると、摩擦なしアクチュエータ１５０１に圧力をかける操作が連続して適用されることでポスト１３０４により基板に穏やかな張力を維持することができる。しかしながら、この張力は、基板面に屈曲又は撓みを生じるには不充分な力でありながら、基板を中心位置に維持するに充分な力であるとして計算される。
【００６４】
[0096]基板は、これがセンタリングされると、次いで、基板支持部材１３０３にチャックすることができる。このチャックプロセスは、一般に、チャック１３０３を上昇させてセンタリングポスト１３０４に固定された基板の下面に係合させるか、又はセンタリングポスト１３０４を降下させてチャック１３０３に基板を位置させるか、或いはチャック１３０３の上昇とポスト１３０４の下降を組み合わせることを含む。チャック１３０３は、真空型チャックでよく、それ故、基板とチャック１３０３が互いに物理的接触状態にされると、チャック１３０３の面に減圧を発生して基板をそこに固定することができる。基板がチャック１３０３に固定されると、ピン１３０４を降下するか、又はチャック１３０３を上昇させて、基板をチャック１３０３のみで支持することができる。
【００６５】
[0097]基板がチャックされて固定された状態で、流体処理を開始することができる。流体処理は、一般に、すすぎ溶液アーム１３０５を、基板の中心のほぼ上の位置へ枢着回転することを含む。次いで、基板をチャック１３０３上で回転しながら、すすぎ溶液をそこからディスペンスすることができる。この回転により、例えば、ＤＩ水でよいすすぎ溶液を、基板の周囲へ向けて半径方向外方に押しやる。すすぎ溶液は、基板のベベル縁を経て流れ、排出深皿１３０２へ落下し、排出部（図示せず）により収集することができる。また、化学的ディスペンスアーム１３０６を基板の上に位置させることができ、より詳細には、化学的ディスペンスアーム１３０６は、エッチング剤溶液をそこから基板の製造面と除外ゾーンとの間の界面にディスペンスできるように、特に位置させることができる。この界面にエッチング剤溶液をディスペンスするプロセスは、一般に、アーム１３０５からのすすぎ溶液のディスペンスを終了し、次いで、アーム１３０６からのエッチング剤溶液のディスペンスを開始することを含む。この方法は、製造面に以前にディスペンスされたすすぎ溶液が、製造面へ跳ね返って戻ることのあるエッチング剤を希釈するように働き得るバリア又はシールド層を製造面に維持するのを許容する。更に、エッチング剤をディスペンスする前にすすぎ溶液ディスペンスプロセスを終了させることは、エッチング剤溶液の望ましからぬ希釈を防止するようにも働く。
【００６６】
[0098]同様に、背面流体ディスペンスノズル１４００を使用して、すすぎ溶液及びエッチング剤溶液を基板の背面にもディスペンスすることができる。背面流体ディスペンスノズル即ちマニホールド１４００は、一般に、複数のノズルを備えていて、この背面流体ディスペンスノズル１４００がすすぎ溶液及びエッチング溶液の両方をディスペンスするのを許容する。従って、洗浄及びすすぎプロセスが基板の前面で行われている間に、背面ノズル１４００を同時に使用して基板の背面をすすぎ及び洗浄することができる。
【００６７】
[0099]ここに例示するベベル洗浄プロセスは、基板の前面及び背面の両方を最初に前すすぎすることを含んでもよい。前すすぎプロセスは、基板の前面にＤＩを約１Ｌ／分乃至約２Ｌ／分の流量でディスペンスすると共に、基板の背面にＤＩを約５０ｃｃ／分乃至１００ｃｃ／分の流量でディスペンスすることを含んでもよい。このプロセス中に、基板を約１５０ｒｐｍ乃至約２５０ｒｐｍで回転してもよく、また、流体ディスペンスプロセスの時間巾は、約８秒乃至約２０秒でよい。一般に、前すすぎプロセスは、以前の電気化学的メッキプロセスの結果として基板面に付着することのある残留電解液をすすぎ落とすように構成される。基板が前すすぎされると、回転速度を約２０００ｒｐｍ乃至約３５００ｒｐｍに約５秒間上げて、基板の縁付近に溜まったＤＩを除去することができる。その後、基板が依然約２０００ｒｐｍ乃至約３５００ｒｐｍで回転している間に、例えば、アーム１３０６により製造面と除外ゾーンとの間の界面にエッチング剤溶液を塗布してもよい。エッチング剤溶液は、例えば、約２０ｃｃ／分乃至約４０ｃｃ／分の流量で界面に配送されてもよく、その時間巾は、約１０秒乃至約２５秒でよい。エッチング剤溶液の流れは、一般に、内径が例えば０．２５乃至０．５インチのアパーチャーを有する比較的細いノズルを通る。エッチング剤溶液が製造面へと内方に跳ね返ることによる製造面のしみを最小にするために、回転速度が高い速度に維持される。一般に、エッチング剤溶液を基板にディスペンスするノズルは、界面へのエッチング剤溶液の正確なディスペンスを許容するために基板面から約１ｍｍ乃至約３ｍｍのところに位置される。更に、ノズルは、一般に、製造面へ戻る跳ね返しを最小にするために、約３０°乃至約５０°の角度にされ、即ち基板の周囲に向かう角度にされる。
【００６８】
[00100]エッチング剤溶液の化学的構成は、一般に、Ｈ２ＳＯ４をベースとするもので、それ故、Ｈ２ＳＯ４の濃度が充分であるときには、固定のＨ２Ｏ２濃度においてエッチングレートは変化しない。同様に、Ｈ２ＳＯ４濃度が不充分であるときには、エッチングは、Ｈ２ＳＯ４と共に非直線的に上昇する。更に、Ｈ２ＳＯ４濃度が充分であるときには、エッチングは、Ｈ２Ｏ２濃度と共に直線的に変化し、また、Ｈ２ＳＯ４濃度が不充分であるときには、エッチングレートは、拡散限定酸化のために平坦になる。それ故、エッチング溶液の成分の比は、例えば、約１５乃至２５部のＨ２ＳＯ４と、約３５０乃至４５０部のＨ２Ｏ２と、１４００部を越えるＨ２Ｏであるか、或いは約２０部のＨ２ＳＯ４と、４００部のＨ２Ｏ２と、１５８０部のＨ２Ｏとである。これらの濃度は、酸の濃度を上げると、エッチングレートが高くなるが、過酸化物の濃度は、これを高くしたときにエッチングレートに最小限の作用しか及ぼさないことを示している。更に、Ｈ２Ｏ２濃度が６％未満であるときには、銅の酸化がゆっくりであることが示され、それ故、これらの濃度では、エッチングレートが、一般に、Ｈ２ＳＯ４濃度によって影響されない。しかしながら、Ｈ２Ｏ２濃度が６％を越えると、銅の酸化が高まり、それ故、高濃度Ｈ２ＳＯ４のエッチングレートは、Ｈ２Ｏ２濃度と共に上昇する。
【００６９】
[00101]エッチング剤溶液ディスペンスプロセスの時間が完了すると、すすぎ溶液を、もう一度、製造面に、約１Ｌ／分乃至約２．５Ｌ／分の流量で、約３秒乃至約１０秒間、ディスペンスしてもよいが、回転速度は、約１００ｒｐｍ乃至約３００ｒｐｍに下げてもよい。基板の製造面にすすぎ溶液をディスペンスするステップは、２つの目的を果たすことができる。第１に、エッチング剤溶液の後にディスペンスされるすすぎ溶液は、跳ね返したエッチング剤溶液を希釈してそれを製造面からすすぎ落とすように働く。第２に、すすぎ溶液は、その後の背面化学ディスペンスステップから跳ね返ることのあるエッチング溶液から保護するための二次保護層も形成する。前面すすぎ溶液に対するディスペンスプロセスが完了すると、背面化学ノズルを作動して、基板の背面にエッチング剤溶液を、約３０ｃｃ／分乃至約７０ｃｃ／分の流量で、約４秒乃至約１０秒間、ディスペンスしてもよいが、基板の回転速度は、約１５０ｒｐｍ乃至約２５０ｒｐｍに維持する。より詳細には、エッチング剤の流量は、約３５ｃｃ／分乃至４５ｃｃ／分でよい。高い流量は、改善された縁プロフィール及びベベル洗浄を生じさせることが示されているが、これらの効果は、縁のしみが増加することで抑制される。背面化学ディスペンスステップが完了すると、別の前面すすぎステップを行って、跳ね返したエッチング剤を前面からすすぎ落としてもよい。前面すすぎプロセスは、この場合も、約２秒乃至約６秒の時間中、以前の流量及び回転速度でＤＩをディスペンスすることを含んでもよい。最終的なすすぎプロセスが完了すると、全ての流体ディスペンスノズルをオフにすると共に、基板の回転速度を、約４００ｒｐｍ乃至約４０００ｒｐｍに、一般的には、約２０００ｒｐｍ乃至３０００ｒｐｍに高めて、基板を部分的に又は完全に乾燥させることができる。
【００７０】
[00102]図１８は、メッキ溶液配送システム１８１１の一実施形態を示す概略図である。メッキ溶液配送システム１８１１は、一般に、メッキ溶液を必要とするシステム１００上の各処理場所にメッキ溶液を供給するように構成される。より詳細には、メッキ溶液配送システムは、更に、各処理場所に異なるメッキ溶液又は化学物質を供給するように構成される。例えば、配送システムは、第１のメッキ溶液又は化学物質を処理場所１１０、１１２へ供給する一方、異なるメッキ溶液又は化学物質を処理場所１０２、１０４へ供給してもよい。一般に、個々のメッキ溶液が単一のメッキセルに使用するように分離され、それ故、異なる化学物質との交配汚染の問題は生じない。しかしながら、本発明の実施形態は、２つ以上のセルが、システム上の別のメッキセルへ供給される別の化学物質とは異なる共通の化学物質を共有してもよいことを意図している。これらの特徴は、単一の処理プラットホームへ複数の化学物質を供給する能力が、単一プラットホーム上で複数の化学物質メッキプロセスを許容するので、効果的である。
【００７１】
[00103]本発明の別の実施形態では、第１のメッキ溶液と、それとは個別の異なる第２のメッキ溶液を、単一のメッキセルに順次に供給することができる。通常、２つの個別の化学物質を単一のメッキセルに供給するには、各々の化学物質間でメッキセルを排出し及び／又はパージする必要があるが、第１メッキ溶液と第２メッキ溶液との混合比が約１０％未満であれば、膜の特性に有害ではない。
【００７２】
[00104]メッキ溶液配送システム１８１１は、通常、複数の添加剤源１８０２と、少なくとも１つの電解液源１８０４とを備え、これらは、マニホールド１８３２を経てシステム１００の各処理セルに流体結合される。通常、添加剤源１８０２は、加速剤源１８０６と、ならし剤源１８０８と、抑制剤源１８１０とを含む。加速剤源１８０６は、通常基板面に吸着して、その吸着した場所で所与の電圧において電流を局部的に加速する加速剤物質を供給するように適応される。加速剤は、例えば、硫化物系の分子を含む。ならし剤源１８０８は、平らなメッキを促進するように働くならし剤物質を供給するように適応される。ならし剤は、例えば、窒素含有の長連鎖ポリマーである。抑制剤源１８１０は、それが吸着する場所（通常、高アスペクト比の特徴部の上縁／角）で電流を減少する傾向のある抑制剤物質を供給するように適応される。それ故、抑制剤は、これらの場所におけるメッキプロセスを低速化し、これにより、特徴部が完全に充填される前に特徴部が早期に閉じるのを低減すると共に、有害なボイドの形成を最小限にする。抑制剤は、例えば、ポリエチレングリコールのポリマー、酸化エチレン及び酸化プロピレンの混合物、或いは酸化エチレン及び酸化プロピレンのコポリマーを含む。
【００７３】
[00105]添加物源が尽きる状態を防止すると共に、大量容器の交換中に添加物の浪費を最小にするために、添加剤源１８０２の各々は、一般に、小さな緩衝容器１８１６に結合された大量即ち大型の蓄積容器を備えている。緩衝容器１８１６は、一般に、大量蓄積容器１８１４から充填され、それ故、大量容器は、流体配送システムの動作に影響を及ぼさずに交換のために取り外すことができる。というのは、それに関連した緩衝容器が、大量容器の交換中にシステムへ特定の添加物を供給できるからである。緩衝容器１８１６の容積は、通常、大量容器１８１４の容積より著しく小さい。これは、中断せずに１０乃至１２時間動作するに充分な添加物を含むサイズとされる。これは、大量容器が空になったときにオペレータが大量容器を交換するに充分な時間を与える。緩衝容器が存在しないが、非中断動作が希望される場合には、大量容器が空になる前に交換しなければならず、従って、添加物の著しい浪費を招くことになる。
【００７４】
[00106]図１８に示す実施形態では、複数の添加物ソース１８０２と複数の処理セルとの間にドーズポンプ１８１２が結合される。このドーズポンプ１８１２は、一般に、少なくとも第１乃至第４の入口ポート１８２２、１８２４、１８２６、１８２８を備えている。例えば、第２の入口ポート１８２２は、一般に、加速剤源１８０６に結合され、第２の入口ポート１８２４は、一般に、ならし剤源１８０８に結合され、第３の入口ポート１８２６は、一般に、抑制剤源１８１０に結合され、第４の入口ポート１８２８は、一般に、電解液源１８０４に結合される。ドーズポンプ１８１２の出力１８３０は、一般に、出力ライン１８４０によりマニホールド１８３２を経て処理セルに結合され、順次に供給される添加物（即ち、少なくとも１つ以上の加速剤、ならし剤及び／又は抑制剤）の混合物を、電解液源１８０４から第１供給ライン１８５０を経てマニホールド１８３２に供給される電解液と結合して、必要に応じて第１又は第２のメッキ溶液を形成することができる。ドーズポンプ１８１２は、測定された量の選択的添加物を処理セル１０２、１０４へ供給するように適応される計量装置（１つ又は複数）でよい。ドーズポンプ１８１２は、ロータリー計量バルブ、ソレノイド計量ポンプ、ダイアフラムポンプ、注射器、蠕動ポンプ、或いは単独で使用されるか又は流量センサに結合される他の正変位ポンプでよい。更に、添加物は、加圧されて流量センサに結合されてもよいし、液体質量流量コントローラに結合されてもよいし、或いは電気化学メッキ溶液をメッキセルに流すことが受け容れられる加圧ディスペンス容器又は他の流体計量装置の重量利用ロードセル測定により計量されてもよい。一実施形態では、ドーズポンプは、所定の添加物をサイクル当り０．３２ｍｌ推進する回転及び往復セラミックピストンを含む。
【００７５】
[00107]本発明の別の実施形態では、流体配送システムは、第２の全く異なるメッキ溶液及びそれに関連した添加物を供給するように構成できる。例えば、この実施形態では、例えば、２つの個別の製造者からのメッキ溶液を使用する能力を処理システム１００に与えるために、異なる基礎電解溶液（容器１８０４に収容された溶液と同様の）を実施することができる。更に、第２の基礎メッキ溶液に対応するように、付加的な１組の添加物容器も実施できる。それ故、本発明のこの実施形態は、第１の化学物質（第１の製造者により供給される化学物質）をシステム１００の１つ以上のメッキセルに供給する一方、第２の化学物質（第２の製造者により供給される化学物質）をシステム１００の１つ以上のメッキセルに供給することを許容する。各々の化学物質は、一般に、それら自身の関連添加物を有するが、１つ又は複数の添加物源からの化学物質の交配ドーズも、本発明の範囲を越えるものではない。
【００７６】
[00108]個別の基礎電解液から２つの個別の化学物質を供給できる流体配送システムを実施するために、図１８に示す流体配送システムの複製が処理システムに接続される。より詳細には、図１８に示す流体配送システムは、一般に、第２組の添加物容器１８０２と、第２のポンプアッセンブリ１８３０と、第２のマニホールド１８３２（共有マニホールドも考えられる）とを含むように変更される。更に、バージン調合溶液／基礎電解液のための個別の供給源１８０４も設けられる。付加的なハードウェアは、図１８に示すハードウェアと同じ構成で設定されるが、第２の流体配送システムは、一般に、図示された即ち第１の流体配送システムと並列である。従って、ここに実施される構成では、使用可能な添加物の組み合せを伴う各基礎化学物質をシステム１００の１つ以上の処理セルに供給することができる。
【００７７】
[00109]マニホールド１８３２は、通常、バルブ列１８３４とインターフェイスするように構成される。バルブ列１８３４の各バルブは、マニホールド１８３２からメッキシステム１００の処理セルの１つへ流体を向けるように選択的に開閉することができる。マニホールド１８３２及びバルブ列１８３４は、付加的な数の処理セルへの選択的な流体配送をサポートするように任意に構成されてもよい。図１８に示す実施形態では、マニホールド１８３２及びバルブ列１８３４は、処理を中断せずに、システム１００に使用される化学物質又はその成分を異なる組合せでサンプリングするのを許容するサンプルポート１８３６を備えている。
【００７８】
[00110]ある実施形態では、ドーズポンプ１８１２、出力ライン１８４０及び／又はマニホールド１８３２のパージを望むことがある。このようなパージを容易にするために、メッキ溶液配送システム１８１１は、洗浄及び／又はパージ流体の少なくとも１つを供給するように構成される。図１８に示す実施形態では、メッキ溶液配送システム１８１１は、第１の配送ライン１８５０に結合された脱イオン水源１８４２及び非反応ガス源１８４４を備えている。非反応ガス源１８４４は、不活性ガス、空気又は窒素のような非反応ガスを、第１の配送ライン１８５０を経て供給して、マニホールド１８３２をフラッシュすることができる。非反応ガスに加えて又はそれに代わって、脱イオン水を脱イオン水源１８４２から供給してマニホールド１８３２をフラッシュすることができる。また、電解液源１８０４からの電解液をパージ媒体として使用してもよい。
【００７９】
[00111]第１のガス配送ライン１８５０とドーズポンプ１８１２との間に第２の配送ライン１８５２が設けられる。各供給源１８０４、１８４２、１８４４からの電解液、脱イオン水、又は非反応ガスの少なくとも１つを含むパージ流体は、第１の配送ライン１８５０から第２のガス配送ライン１８５２を経てドーズポンプ１８１２へ転流することができる。このパージ流体は、ドーズポンプ１８１２を経て推進され、出力ライン１８４０からマニホールド１８３２へ送出される。バルブ列１８３４は、通常、パージ流体を排出ポート１８３８から再生利用システム１８３２へ向ける。種々の他のバルブ、レギュレータ、及び他の流量制御装置は、明瞭化のために説明及び／又は図示されていない。
【００８０】
[00112]本発明の一実施形態では、第１の化学物質をマニホールド１８３２へ供給することができ、これは、半導体基板上の銅の特徴部充填を促進する。第１の化学物質は、約１８０乃至約６５ｇ／ｌの銅、約５５乃至約８５ｐｐｍの塩素、約２０乃至約４０ｇ／ｌの酸、約４乃至約７．５ｍｌ／Ｌの加速剤、約１乃至５ｍｌ／Ｌの抑制剤を含むが、ならし剤は含まないものでよい。この第１の化学物質は、基板上に配置された特徴部に金属を実質的に充填できるように、マニホールド１８３２から第１のメッキセル１０２へ配送される。第１の化学物質は一般に特徴部を完全に充填せず且つ堆積速度が本来低速であるので、第１の化学物質は、堆積層のギャップ充填性能及び欠陥比を向上させるのに最適なものとすることができる。第１の化学物質とは異なる化学物質を伴う第２の化学物質調合物を、マニホールド１８３２を経てシステム１００の別のメッキセルへ供給することができ、ここで、第２の化学物質は、基板上における銅の平坦なバルク堆積を促進するように構成される。第２の化学物質は、例えば、約１８５乃至約６０ｇ／ｌの銅、約６０乃至約８０ｐｐｍの塩素、約２０乃至約４０ｇ／ｌの酸、約４乃至約７．５ｍｌ／Ｌの加速剤、約１乃至約４ｍｌ／Ｌの抑制剤、及び約６乃至約１０ｍｌ／Ｌのならし剤を含むものでよい。第２の化学物質は、特徴部充填及び平坦化堆積ステップ中に堆積された金属の上で効率的なバルク金属堆積プロセスを実行して特徴部の残りの部分を充填できるように、マニホールド１８３２から第２の処理セルへ配送される。第２の化学物質は、一般に、特徴部の上部を充填するので、第２の化学物質は、基板のスループットに実質的な影響を及ぼさずに、堆積された材料の平坦化を向上させるのに最適なものとすることができる。従って、２ステップの、異なる化学物質の堆積プロセスは、堆積される膜の迅速な堆積及び良好な平坦化の両方の実現を許容する。
【００８１】
[00113]メッキ溶液配送システム１８１１は、この流体配送システム１８１１を、ボードメッキシステム１００に位置された流体蓄積タンクに接続する複数の流体コンジットと連通する。より詳細には、流体ディスペンスマニホールド１８３２は、一般に、図１９に示すように、複数のコンジット１９０１、１９０２、１９０３と連通する。これらコンジット１９０１、１９０２、１９０３の各々は、以下に詳細に述べる特定の流体蓄積タンク１９０４−１９１１に接続される。従って、流体配送システム１８１１は、特定のカソード液又はアノード液の溶液を混合してタンク１９０４−１９１１の１つへ供給するように制御できる。特定のアノード液／カソード液の溶液がマニホールド１８３２へ供給され、このマニホールドは、操作可能なバルブを選択的に開いて、特定の溶液をコンジット１９０１、１９０２、１９０３の１つへ流し込めるようにする。例えば、コンジット１９０１が、プラットホーム１００上の特定のメッキセルに特定のカソード液を供給するように構成されていると仮定すれば、コンジット１９０１に供給されるカソード液は、そのコンジットにより、その特定のメッキセルにカソード液を供給するように構成されたタンク１９０４のような特定のメッキセル保持タンクへ運ばれる。カソード溶液はタンク１９０４へ配送され、次いで、コンジット１９０１に位置されたバルブが閉じて、タンク１９０４への溶液の流れを終了させる。次いで、タンク１９０４を使用して、カソード液を、電気化学的メッキプロセスのためのプラットホーム１００上の特定メッキセルに供給することができる。コンジット１９０１に残留する溶液は、特定コンジットを経て１つ以上のセルへ別の溶液を供給する前に、コンジットからパージ又は排出して、交配汚染の問題を最小限にすることができる。
【００８２】
[00114]図１９に示すタンク、即ちタンク１９０４−１９１１の各々は、一般に、対に配列される。より詳細には、タンク１９０４及び１９０５は、対として動作し、一方、タンク１９０６及び１９０７、タンク１９０８及び１９０９、タンク１９１０及び１９１１も、同様に、タンク対として動作する。タンク対は、一般に、第１溶液を含むように構成された第１タンクと、第１溶液とは異なる第２溶液を含むように構成された第２タンクとを含む。図１に例示されたメッキシステムでは、メッキ場所１１２に、図２に示すメッキセル２００のようなメッキセルを設けることができ、それ故、第１タンク１９００は、カソード溶液をセル２００へ供給するように構成できる一方、第２タンク１９０５は、アノード溶液をメッキセル２００に与えるように構成できる。上述したように、カソード溶液は、流体配送システム１８１１により準備されて、コンジット１９０１を経てタンク１９０４へ配送することができる。同様に、アノード溶液は、流体配送システム１８１１により準備されて、コンジット１９０３を経てタンク１９０５へ配送することができる。
【００８３】
[00115]タンク１９０４及び１９０５の構成と同様に、タンク１９０６及び１９０７は、プラットホーム１００上の処理場所１１０に位置されたメッキセルへメッキ溶液を供給するように構成できる。更に、タンク１９１０及び１９１１と、タンク１９０８及び１９０９は、各々、処理場所１０４及び１０２に位置されたメッキセルへメッキ溶液を供給するように使用できる。タンク対１９０６−１９１１の各々は、それらの各メッキセルへカソード溶液及びアノード溶液の両方を供給するように構成できる。或いはまた、これらタンクは、それらに関連したメッキセルにカソード溶液のみを供給するように構成されてもよく、即ちこれらタンクは、処理プラットホーム１００上の１つ以上のセルへ単一のメッキ溶液を供給するように構成された単一のタンクへと結合されてもよい。
【００８４】
[00116]図２０は、タンク２０００の内部コンポーネントが見えるようにするためにタンクの２つの壁を除去したタンク２０００を例示する斜視図である。タンク２０００は、一般に、流体溶液を収容するように構成された内部容積部を画成する直立した側壁２００１を有する包囲されたスペースを含む。流体返送アッセンブリ２００２がタンクへと下方に延びており、タンク２０００の下部付近で終わる。また、タンク２０００の内部容積部は、タンク２０００の内部容積部に流体の流れをバッフルするように構成された複数の交差壁２００８も備えている。タンク２０００の下部は、タンク２０００内に収容された処理流体に温度制御を与えるように一般に動作する熱交換器２００６を備えている。ポンプヘッドアッセンブリ２００４がタンク２０００の内部容積部へ延びて、タンク２０００の底部付近で終わり、一般的に、処理ステップで使用するためにタンク２０００の内部容積部から流体を引き出すように構成される。
【００８５】
[00117]図２１は、本発明の流体タンクを例示する平面図である。図２０に示すように、流体タンク２０００は、その内部容積部に位置された複数の直立した流体転流壁２００８を備えている。これら転流壁２００８の位置は、一般に、複数の流体区画２１０１、２１０２、２１０３、２１０４及び２１０８を形成するように働く。これら流体区画の各々は、図２２に示すように、流体パススルー２１１３を経て隣接流体区画と連通する。更に、内壁２００８に加えて、選択された区画には、図２１に示すように、角度付けされた流体転流壁２１０５、２１０６及び２１０７を位置することができる。より詳細には、流体タンクは、傾斜した即ち角度付けされた流体受け入れ壁２３００を含むことができる。この角度付けされた即ち傾斜した壁２３００は、外壁でも内壁でもよい。とにかく、この傾斜した壁は、液体溶液をタンクに垂直に注ぎ込むことにより発生される気泡を最小にすることにより、タンクに収容された溶液における気泡の形成を最小限にするよう構成される。この実施形態では、タンクに配送された流体は、流体返送ライン２００２により、角度付けされた壁２３００へとディスペンスされ、流体は、場所２３０１において壁２３００へ流れ、次いで、壁２３００の表面に沿って、矢印「Ａ」で示す方向に、タンクに収容された溶液へと下方に流れ込むようにされる。勾配の付いた即ち傾斜した壁を溶液へと下る溶液の流れは、タンク内の溶液と、タンクへ返送される溶液との間の界面に形成される気泡を最小にする。
【００８６】
[00118]それ故、動作中に、流体は、一般に、第１の流体区画２１０１で終わる流体供給ライン２１１０を経てタンク２０００へ返送される（任意であるが、流体供給ラインは、上述したように、角度付けされた壁で終わってもよい）。区画２１０１へ供給される流体は、第１の流体パススルー２１１１を経て第２の流体区画２１０２へ進む。流体が第２流体区画２１０２へ入ると、流体は、角度付けされた流体転流壁２１０５へ向けられる。流体は、角度付けされた流体転流壁２１０５の周りを進み、次いで、第２の流体パススルー２１１２を経て第２の流体区画２１０８へと進む。第１の流体区画と同様に、流体は、角度付けされた壁で閉ざされ、別の流体パススルーを経て第３の流体区画２１０３へ進み、そこで、同じプロセスが繰り返され、やがて、流体は、最終的な流体パススルー２１１４を経て最終的な流体区画２１０４へ通される。角度付けされた個々の壁の各々は、以下で更に述べるが、タンク内の気泡を最小にするように流体の流れと相互作用するよう構成される。更に、パススルー２１１１−２１１４の位置も、タンク内の気泡を最小にするように働く。というのは、気泡の浮力は、一般に、気泡が、各壁の下部に位置されたパススルーを経て進むのを妨げるからである。ポンプヘッド２０００は、一般に、最終的流体区画２１０４で終わり、それ故、流体は、最終的区画２１０４からポンプヘッド２００４を経て、タンク２０００からポンプ送りされる。
【００８７】
[00119]上述したように、複数の直立壁２００８及び角度付けされた流体転流壁２１０５、２１０６、２１０７の位置は、タンク２０００からポンプ送りされる流体溶液中の気泡を最小にするように働く。より詳細には、タンク２０００の構成は、タンク２０００に配送される流体が、多数の壁にぶつかり、多数の壁の周りをめぐり、更に、多数の流体パススルーを通して流れた後に、タンク２０００からポンプヘッド２００４を経てポンプ送りされるのを必要とするように設計される。動作中に、流体が固定面にぶつかるように流されると、溶液中の気泡が固定面に付着する傾向があり、従って、流動する液体から気泡が除去される。同様に、複数の流体フィードスルー２１０１を流体が通過すると、流体溶液に浮遊した気泡がそこから除去されることが示されている。従って、本発明のタンク構成は、タンク２０００からポンプ送りされる流体溶液中の気泡を最小にするように構成される。これは、メッキセルに供給される流体溶液即ち電解液中の気泡が、メッキされた基板に実質的な欠陥を生じさせることが示されているので、電気化学的メッキシステムにとって特に重要である。
【００８８】
[00120]本発明の別の実施形態では、タンク２０００は、タンク２０００に配送される流体から生じる気泡形成を更に最小にするように変更される。より詳細には、電気化学的メッキシステムのための従来の流体蓄積タンクは、一般に、タンクの上部に位置されたアパーチャーを経て蓄積タンクへ流体を配送する。従って、タンクに配送された流体は、重力で落下し、本質的に、タンク内の溶液へ注がれる。この注ぎ動作がメッキ溶液に気泡を発生することが示されている。それ故、本発明の実施形態は、最小の気泡形成で電気化学的メッキシステムの蓄積タンクへ流体を配送するための改良された方法を提供する。この方法は、一般に上述され且つ図２３に示されたように、タンク２０００の第１区画２１０１内に角度付けされた壁を位置させることを一般的に含む。角度付けされた壁は、容器２１０１を取り巻く直立壁の１つに取り付けることができ、タンク２０００に配送された流体は、角度付けされた壁に直接ディスペンスされる。流体は、角度付けされた壁上を、タンクの底部の流体へと下方に流れる。この構成では、流体は、タンクへ落下したり、注がれたり、跳ね返したりせず、むしろ、流体は、角度付けされた壁へディスペンスされ、大量溶液中の気泡形成を最小としながら、シート状作用で大量溶液中へ均一に流れ込むようにされる。
【００８９】
[00121]また、本発明の各タンクは、アスペクト比、即ちタンクの高さとタンクの辺又は断面積との比を大きくするように構成される。従って、タンクは、一般に、小さな断面積、即ち長さ及び巾を有すると共に、大きな高さ寸法を有する。これは、少ない量の溶液が使用されるときでも最適なポンプヘッド深さを与える。例えば、本発明の実施形態は、巾が約９インチで、長さが約７．７５インチで、高さが約１９インチで、内容積が約１７リッターのタンクを使用する。従って、アスペクト比は、１：１より大きくなる（１９：（９＋７．７５））。ポンプヘッド深さを最大にする本発明の別の特徴は、タンクの下部における熱交換器の位置である。これは、タンクの下部内の実質的な容積を押しのけ、それ故、ポンプヘッド深さを増加させる。
【００９０】
[00122]動作において、本発明の実施形態は、一般に、メッキシステム用の配管システムであって、一体的な電気化学的メッキプラットホームに位置された複数のメッキセルへ複数の化学物質を供給するように構成された配管システムを提供する。より詳細には、本発明の配管システムは、例えば、電気化学的メッキプラットホーム上の第１メッキセルへ第１メッキ溶液を供給する一方、その第１化学物質とは異なる第２化学物質を、電気化学的メッキプラットホーム上の第２メッキセルへ供給するように構成される。本発明の配管システムは、例えば、一体的なシステムプラットホーム上に位置された４つの異なるメッキセルに４つの異なるメッキ化学物質を供給するように拡張できる。更に、図２に示すメッキセル２００のように、アノード液及びカソード液の両方を使用するように構成されたメッキセルを使用するメッキシステムでは、本発明の配管システムは、一般に、処理プラットホーム上に位置された各メッキセルへ個別のカソード溶液を供給する一方、処理プラットホーム上に位置された各メッキセルへアノード溶液を供給するように構成される。以前の実施形態と同様に、カソード溶液は、全て、異なるものでよく、更に、アノード溶液も、互いに異なるものでよい。
【００９１】
[00123]図１に示すプラットホーム１００のような電気化学的メッキプラットホームを動作するときには、配送システム１８１１は、処理場所１１２及び１１０に位置されたメッキセルに対するカソード溶液を形成するように作動できる。カソード溶液は、適当な量の酸、ハロゲン化物、持続電解液、添加物、及び／又は電気化学的メッキ溶液に一般に使用される他の成分を含んでもよい。この溶液は、流体配送システム１８１１において混合され、マニホールド１８３２を経てポンプ送りされ、更に、コンジット１９０１へ供給されて、タンク１９０４及び１９０６に配送することができる。この構成において、タンク１９０４及び１９０６は、処理場所１１０及び１１２に位置されたメッキセル２００のカソード液チャンバーと流体連通される。メッキセル２００は、カソード液及びアノード液の両方を必要とする形式のメッキセルであるので、流体配送システム１８１１は、セルに使用するためのアノード液を形成するようにも作動できる。アノード液は、流体配送システム１８１１において形成され、マニホールド１８３２へ送られ、更に、流体コンジット１９０３を経てタンク１９０５及び１９０７へ配送することができる。これらタンク１９０５及び１９０７は、一般に、処理場所１１０及び１１２に位置されたメッキセル２００のアノード又はアノード液区画と流体連通される。
【００９２】
[00124]タンク１９０４−１９０７へ供給されるアノード液及びカソード液の特定の組み合せは、半導体基板に対するボトムアップ充填特性を最適なものとするように構成できる。より詳細には、例えば、タンク１９０４及び１９０６に供給されるカソード溶液中のならし剤、抑制剤及び加速剤のような添加物の濃度は、半導体基板の高アスペクト比の特徴部にほぼメッキ材料がないような初期のメッキ段階を容易にするように構成できる。半導体基板における特徴部充填を開始するプロセスは、全メッキプロセスにとって重要である。というのは、特徴部の閉鎖を得たりメッキ材料にボイドを発生したりせずに、ボトムアップにより高アスペクト比の特徴部を充填することが一般に困難だからである。それ故、本発明の配管システムは、ボトムアップ充填を容易にするように設計された特定の化学物質で特定の処理場所において特徴部充填プロセスを実行するのを許容する。
【００９３】
[00125]同様に、ボトムアップ即ち特徴部充填プロセスが完了されると、基板は、一般に、特徴部をバルク充填又はオーバー充填する二次メッキプロセスに通される。バルク充填プロセスは、一般に、特徴部充填プロセスより高いメッキ率で行われ、それ故、一般に、高い電流密度を使用する。従って、特徴部充填を促進するのに使用される化学物質は、バルク充填プロセスを促進するものとして最適でないことがある。それ故、本発明の配管システムは、各プロセスを最適なものにするために異なる化学物質が必要とされても、特徴部充填プロセス及びバルク充填プロセスの両方を同じプラットホーム上で実行できるように、付加的な化学物質の能力を与える。より詳細には、処理場所１０２及び１０４には、パルプ充填メッキプロセスを促進するように構成されたメッキセル２００を位置することができる。特徴部充填に使用されるメッキセルは、バルク充填に使用されるメッキセルと本質的に同一でよいが、各セルに供給される化学物質は一般に異なる。従って、本発明の配管システムは、タンク１９１８−１９１１へ個別のカソード液及び／又はアノード液を供給するように構成でき、これらタンクは、一般に、これらの各溶液を処理場所１０２、１０４へ供給するように構成される。特に、流体配送システム１８１１は、パルプ充填メッキプロセスを促進するように構成されたカソード溶液を形成するよう作動され、また、そのようにさせることができる。カソード溶液は、マニホールド１８３２へ配送され、このマニホールドは、カソード溶液を流体コンジット１９０２へ供給することができる。流体コンジット１９０２は、バルク充填カソード溶液をタンク１９０９及び１９１１へ配送することができる。同様に、流体配送システム１８１１は、バルク充填プロセスのためのアノード溶液を形成するように使用することもでき、このアノード溶液は、コンジット１９０３を経てタンク１９０８及び１９１０に配送できる。
【００９４】
[00126]メッキ溶液が各タンクに配送されると、基板を処理プラットホーム１００に導入して、処理場所１１０又は１１２の１つに位置することができる。基板に形成された特徴部は、処理場所１１０又は１１２で行われる特徴部充填メッキプロセスで充填することができる。その後、基板を、バルク充填プロセスのために処理場所１０２又は１０４に移送することができる。処理場所１１０、１１２で行われるプロセスは、セル場所１０２、１０４で行われるプロセスとは個別の又は異なる化学物質を使用してもよい。更に、いずれか一方の処理場所、即ち処理場所１１２で使用される化学溶液は、他の処理場所、即ち処理場所１１０とは異なるものでよい。というのは、本発明の流体配送システム１８１１及び配管システムは、処理プラットホーム１００上の各個々のメッキセルに別々の化学物質を供給するのを許容するからである。
【００９５】
[00127]本発明の別の実施形態では、本発明の流体コンジットの１つに脱ガス装置を位置させて、コンジットに流れる流体から気泡を除去することができる。この脱ガス装置は、例えば、タンクをメッキセルに接続するコンジットの１つに位置されて、メッキセルへ供給される流体（メッキ溶液）から気泡を除去するように動作できる。更に、本発明のメッキシステムでは流体の流れを発生するために複数のポンプが必要とされるので、１つ以上の流体コンジットにフィルタを位置することができる。これらフィルタは、流体がメッキセルに到着する前に、ポンプの機械的部品により発生された粒子を流体の流れから除去するように構成できる。
【００９６】
[00128]メッキされた膜における欠陥を最小にするために、メッキセルに収容されたメッキ溶液に基板を浸漬するプロセス中に基板面に付着する気泡を最小限としなければならない。それ故、本発明の実施形態は、処理流体に基板を浸漬する方法であって、最小限の気泡しか発生しない方法を提供する。本発明の浸漬方法は、基板を支持し且つ基板に電気的に接触するように構成されたヘッドアッセンブリに基板をロードするプロセスで開始される。このヘッドアッセンブリは、一般に、ロードスペースにより分離されたコンタクトリング及びスラストプレートアッセンブリを備えている。コンタクトリング及びスラストプレートアッセンブリの詳細な説明は、参考として全体をここに援用する「Plating Uniformity Control By Contact Ring Shaping」という名称で２００２年１０月２２日に出願された共通に譲渡された米国特許出願第１０／２７８，５２７号に見ることができる。ロボットを使用して、アクセススペースを経てコンタクトリングに基板を位置させる。より詳細には、ロボットは、減圧係合装置で基板の背面に係合するように構成された真空型ロボットでよい。次いで、基板は、表面を下にした（製造面を下に向けた）向きで支持され、真空係合装置を基板の背面即ち非製造面に取り付けることができる。次いで、ロボットを、アクセススペースを経てコンタクトリングまで延ばし、コンタクトリングのコンタクトピン／基板支持面に基板を位置させるように降下し、真空係合装置を解離し、引っ込め高さまで上昇し、次いで、コンタクトリングから引っ込めることができる。
【００９７】
[00129]基板がコンタクトリング２４０２に位置されると、スラストプレートアッセンブリ２４０４を処理位置へ降下することができる。より詳細には、図２４は、スラストプレート２４０４を基板ロード位置で示しており、即ちスラストプレート２４０４は、アクセススペース２４０６を最大にするように、垂直方向でコンタクトリング２４０２の下面より上に位置される。この位置では、ロボット１２０は、基板をコンタクトリング２４０２にロードするのに使用できるスペースの量が最大である。しかしながら、基板がロードされると、スラストプレート２４０４を垂直方向、即ち図２４に矢印２４１０で指示された方向に作動して、コンタクトリング２４０２に位置された基板の背面に係合させることができる。コンタクトリング２４０２に位置された基板の背面にスラストプレート２４０４を係合させると、基板をコンタクトリング２４０２に処理のために固定しながら、コンタクトリング２４０２に位置された電気接点ピンに対して基板を機械的にバイアスさせることになる。
【００９８】
[00130]基板がスラストプレート２４０４によりコンタクトリング２４０２に固定されると、ヘッドアッセンブリ２４００の下部、即ちコンタクトリング２４０２とスラストプレート２４０４との結合体が、ある傾斜角へ枢着回転される。ヘッドアッセンブリの下部は、ピボット点２４０８の周りでのヘッドアッセンブリの枢着操作によりその傾斜角まで枢着回転される。ヘッドアッセンブリ２４００の下部は、ピボット点２４０８の周りで操作され、これは、ヘッドアッセンブリ２４００の下部を、図２４に矢印２４０９で示された枢着移動させる。ヘッドアッセンブリ２４００の下部と、コンタクトリング２４０２に位置された基板のメッキ面は、ヘッドアッセンブリ２４００の移動により傾斜角まで傾斜され、ここで、傾斜角は、コンタクトリング２４０２に固定された基板のメッキ面／製造面と水平との間の角度として定義される。この傾斜角は、一般に、約３°乃至約３０°であり、特に、約３°乃至約１０°である。
【００９９】
[00131]ヘッドアッセンブリ２４００が傾斜されると、これをＺ方向に操作して浸漬プロセスを開始することができる。より詳細には、ヘッドアッセンブリ２４００を、図２５に示すように、矢印２５０１で指示された方向に操作して、コンタクトリング２４０２に位置された基板を、ヘッドアッセンブリ２４００の下に位置されたメッキセル２５０４内に収容されたメッキ溶液に向けて運ぶことができる。図２に示すメッキセル２００と一般的に同様のメッキセル２５０４は、メッキ溶液を収容するように構成される。メッキ容積は、一般に、メッキセル２５０４の内部堰内に収容されて、この内部堰の最上点２５０２をオーバーフローする。それ故、ヘッドアッセンブリ２４００がメッキセル２５０４に向けて移動されると、コンタクトリング２４０２の下面、即ち傾斜角の結果としてメッキセル２５０４の最も近くに位置されたコンタクトリング２４０２の面は、ヘッドアッセンブリ２４００がセル２５０２に向けて操作されたときにメッキ溶液に接触する。セル２５０２に向かってヘッドアッセンブリ２４００を操作するプロセスは、更に、コンタクトリング２４０２に回転移動を与えることを含んでもよい。従って、浸漬プロセスの初期段階中に、コンタクトリング２４０２は、垂直即ちＺ方向に操作されながら、ヘッドアッセンブリ２４００を経て上方に延びる垂直軸の周りで回転もされる。一般に、コンタクトリング２４０２が回転される垂直軸は、基板面に一般に直交する。基板にバイアスを印加しながらメッキ溶液に基板を浸漬するプロセスは、２００１年１月１８日に「Reverse Voltage Bias for Use in Electro-Chemical Plating System」という名称で出願された共通に譲渡された米国特許出願第０９／７６６，０６０号に説明されており、これは、１９９９年４月８日に出願された米国特許第６，２５８，２２０号の利益を請求するもので、これらは両方とも参考としてその全体をここに援用する。
【０１００】
[00132]メッキセル２５０４内に収容されたメッキ溶液に基板が浸漬された状態になったときに、ヘッドアッセンブリ２４００のＺ移動が終了となり、コンタクトリング２４０２の傾斜位置が、図２６に示すように、水平に戻される。垂直即ちＺ方向移動の終了は、傾斜角が除去されたときにセル２５０４に収容されたメッキ溶液に基板を維持するように計算される。更に、本発明の実施形態は、傾斜角の除去、即ちコンタクトリング２４０２の水平位置への復帰を、コンタクトリング２４０２のメッキ溶液への垂直移動と同時に実行できることも意図している。従って、本発明の実施形態は、基板が傾斜角に位置された状態で基板を最初にメッキ溶液に接触させ、次いで、基板をメッキ溶液に浸漬し続けながら傾斜角を水平に復帰できることも意図している。このプロセスは、垂直操作及び傾斜角操作の両方を含む独特の移動を発生し、これは、浸漬プロセス中の気泡の発生及び基板面への付着を低減することが示されている。更に、浸漬プロセス中の基板の垂直及び枢着操作は、コンタクトリング２４０２の回転移動を含んでもよく、これは、浸漬プロセス中の気泡の発生及び基板面への付着を更に最小にすることが示されている。
【０１０１】
[00133]基板が、セル２５０４内に収容されたメッキ溶液に完全に浸漬されると、ヘッドアッセンブリ２４００を垂直方向（下方）に更に操作して、基板をメッキ溶液へ更に浸漬させ、即ち図２７に示すように、基板をメッキ溶液に更に即ちより深くに位置させることができる。また、このプロセスは、基板の回転を含んでもよく、これは、浸漬プロセス中に形成された気泡を基板面から追放するように働く。基板がメッキ溶液内の深部に位置されると、ヘッドアッセンブリ２４００を、再び、ピボット点２４０８に周りで枢着回転し、従って、基板面を、図８に示すように、傾斜角に位置させることができる。更に、ヘッドアッセンブリ２４００は、以前のステップにおいて基板を下方にメッキ溶液へと操作しただけであるから、図８に示す傾斜移動は、一般に、傾斜したコンタクトリングの高い側でメッキ溶液から基板面を持ち上げるものではない。より詳細には、ピボット点２４０８は、ヘッドアッセンブリ２４００の中央に位置されているので、ヘッドアッセンブリがピボット点２４０８の周りでコンタクトリング２４０２を枢着回転すると、コンタクトリング２４０２の片側がメッキ溶液中へと更に浸漬される一方、コンタクトリング２４０２の反対側は枢着運動の結果としてメッキ溶液の表面に向かって上方に持ち上げられる。従って、基板は、浸漬されると、メッキ溶液内に維持されることが意図されるので、ヘッドアッセンブリ２４００は、基板の少なくとも一部分をメッキ溶液から持ち上げることなく、コンタクトリング２４０２を図２７に示す水平位置から、図２８に示す傾斜位置へ移動するために、メッキ溶液中へと更に操作されねばならない。ヘッドアッセンブリ２４００の最終的傾斜運動は、一般に、処理位置、即ちコンタクトリング２４０２により支持された基板が、メッキセル２５０２の下部に位置されたアノードに一般的に平行となる位置に、コンタクトリング２４０２を位置させることに対応する。更に、処理位置にコンタクトリング２４０２を位置させることは、メッキセルの下部に位置されたアノードに向けてヘッドアッセンブリ２４００を更に操作して、基板のメッキ面をメッキ処理のためにアノードから特定の距離に位置できるようにすることを含んでもよい。
【０１０２】
[00134]更に、本発明の浸漬プロセスは、気泡除去プロセスを更に向上させるように構成された振動運動を含んでもよい。より詳細には、ヘッドアッセンブリ２４００は、第１の傾斜角と第２の傾斜角との間で振動式に前後に傾斜され、即ち基板がメッキ溶液に浸漬されたときに基板が第１角度と第２角度との間で数回傾斜されるようにすることができる。この傾斜運動は、素早く、即ち１秒当たり約２回の傾斜から１秒あたり約２０回の傾斜まで行うことができる。この傾斜運動は、回転を付随してもよく、これは、基板面に付着する気泡の追放を更に容易にする。
【０１０３】
[00135]また、本発明の浸漬プロセスは、メッキ溶液内での基板の垂直振動を含んでもよい。より詳細には、基板がメッキ溶液に浸漬されると、基板を上下に操作することができる。基板がメッキ溶液内で上方に持ち上げられると、基板の下の溶液の量が増加し、それ故、基板の下のエリアへの溶液の迅速な流れが形成される。同様に、基板が下げられると、その量が減少し、外側への溶液の流れが発生される。従って、垂直方向の基板の操作、即ち上下の繰り返し運動は、逆転即ち振動する流体の流れを基板面に生じさせる。この振動に回転を追加すると、基板面にわたる振動流体の流れが更に増加する。これらの振動する流体の流れは、気泡の除去を改善し、それ故、欠陥を減少することが示されている。
【０１０４】
[00136]本発明の浸漬プロセスは、基板がメッキ溶液に浸漬されたときに基板の回転振動を更に含んでもよい。より詳細には、基板は、一般に、浸漬及びメッキの両プロセス中に回転される。この回転は、一般に、基板面に発生される欠乏メッキ溶液の循環により基板面における流体の流れを増加させる。また、この回転及び流体流れ特性は、浸漬プロセス中に、気泡除去を容易にするように使用することもできる。より詳細には、本発明の実施形態は、基板の浸漬中及び／又はその後に、基板を変化する回転速度及び変化する方向に回転できることも意図している。例えば、基板が溶液に浸漬されると、基板を先ず時計方向に所定時間中回転した後に、回転方向を反時計方向に所定の時間中切り換えることができる。回転方向は、用途に応じて、数回切り換えてもよいし、又は一回だけでもよい。
【０１０５】
[00137]更に、本発明の実施形態は、上述した振動方法を組み合せて実施してもよい。例えば、本発明の浸漬プロセスは、傾斜操作、回転操作、及び垂直操作、又はその任意の組み合せを含んでもよい。
【０１０６】
[00138]図２９は、基板面が回転されずに電解溶液中に浸漬され且つ基板が水平から傾斜角に傾斜されるときの基板面を示す図である。この実施形態では、基板２９０７は、基板の縁が、基板２９０７の第１の縁２９０８において電解溶液に最初に接触するときに浸漬を開始する。基板支持部材又はヘッドアッセンブリの垂直運動が続くと、陰影付けされたエリア２９０９で示されたように、電解溶液に浸漬される基板の面積が比例的に増加する。しかしながら、陰影付けされたエリア２９０９は、全浸漬面積を表わしていないことに注意されたい。むしろ、エリア２９０９は、一般に、最も最近に浸漬される面積を表わし、それ故、基板の縁から、ｊ＋１と示された線までのエリアが、時間Ｊ＋１における基板の全浸漬面積を表わす。それ故、電源が浸漬プロセス中に基板面にわたって一定の電流密度を与えるために、浸漬されている基板の経時変化面積を計算するか、さもなければ、推定又は決定し、これを使用して、電解溶液に浸漬された基板のエリアにわたり一定の電流密度を与えるのに必要な経時変化電流を決定することができる。従って、本発明の実施形態は、基板の浸漬速度の関数として基板へ電流を供給する。というのは、基板の浸漬速度、即ち基板がメッキ溶液へ浸漬される垂直方向速度が、浸漬プロセス中の基板の浸漬面積の変化に直接対応するからである。更に、基板は、一般に、浸漬プロセス中に回転されるが、面積の計算は、非回転実施形態でも不変である。というのは、基板の回転は、単位時間当たりにメッキ溶液に浸漬される基板の面積を増加も減少もしないからである。
【０１０７】
[00139]電解溶液中に浸漬される基板の経時変化面積の計算は、一般に、基板の浸漬部分の分区分の面積を増分的に計算し、次いで、それら区分を一緒に加算して、特定の時間中に浸漬される全面積を得ることを含む。この計算及び浸漬プロセス中の基板への電流の印加は、参考としてここに全体を援用する２００２年４月２９日に出願された「Apparatus and Method for Regulating the Electrical Power Applied to a Substrate During Immersion」と題する出願中の共通に譲渡された米国特許出願第１０／１３５，５４６号に示されている。更に、この参照する特許出願は、一般に、浸漬バイアスを制御することに向けられるが、本出願人は、以下に更に述べるように、この方法を使用して除去バイアスを制御できることも意図している。
【０１０８】
[00140]本発明の一実施形態では、基板に供給される電流は、浸漬表面積が時間の計算に基づいて増加するにつれて増加される。例えば、浸漬プロセスの全時間は、実験により決定することができる。その後、浸漬プロセスにおける経過時間と浸漬した表面積との間の相関を計算により決定することができる。従って、経過時間と浸漬面積との間の相関が決定されると、浸漬時間の増加に基づいて基板への電流及び供給を決定することができる。というのは、この時間は、浸漬面積に比例するからである。それ故、浸漬時間と浸漬表面積との間の相関が分かると、浸漬プロセス中に基板に供給される電流の比例的変化を含ませるように処理レシピを変更して、浸漬表面積にわたり均一な電流密度を、浸漬プロセス全体にわたって維持できるようにすることができる。
【０１０９】
[00141]本発明の別の実施形態では、センサを使用して、浸漬プロセス中の基板の正確な半径方向位置即ち傾斜位置を決定することができる。したがって、この位置がコントローラへ送信され、コントローラは、次いで、浸漬面積をリアルタイムで計算することができる。次いで、この計算された浸漬面積を使用して、基板の浸漬面積にわたり均一な電流密度を維持するために基板に供給されるべき電流を決定することができる。測定プロセスの粒状性／増分区分サンプリングは、単位時間当たりにより多くの測定を行うだけで、ひいては、浸漬面積へ供給される電流を単位時間当たりにより大きく調整するだけで、増加することができる。ここに示す実施形態の最終結果は、基板の浸漬表面積にわたって均一な電流密度を与えることであるが、ここに示す実施形態は、非均一な浸漬プロセス中にも基板の浸漬面積にわたって均一な電流密度を与える。例えば、基板の浸漬速度が一定でないか、又は各浸漬プロセスの間にその反復性がない場合には、本発明を使用して、浸漬速度に関わらず基板の浸漬面積にわたり均一な電流密度を維持することができる。というのは、電流の計算が浸漬経過時間とは独立しているからである。それ故、ここに示す実施形態のフィードバックループ型システムは、浸漬プロセスの経過時間が多数の基板浸漬にわたって一定ではない特定構成の本発明の他の実施形態に勝る効果を発揮することができる。
【０１１０】
[00142]本発明の別の実施形態では、基板面にわたり均一な電流密度を維持するための方法が、メッキセルから基板を除去するプロセス中に使用される。例えば、基板のメッキプロセスが完了すると、浸漬プロセスのステップを逆にするように基板がメッキチャンバーから除去される。この逆の浸漬プロセスでは、浸漬プロセス中に維持される一定電流密度と同様に、均一性の変動を回避するために、基板の浸漬面にわたって一定の電流密度を維持することが望まれる。それ故、この逆の浸漬プロセスでは、基板へ供給される電流を、基板の浸漬面積が減少するにつれて減少させて、基板の浸漬面積にわたり均一な電流密度を維持できるようにする。この逆の浸漬プロセス中に基板への電流を制御するプロセスは、例えば、以前の実施形態で説明したように、フィードバックループ型システム又は経時変化電流制御型システムに対して実行される。実施される電流制御システムの形式に関わらず、この逆の浸漬プロセス中に基板へ供給される電流は、一般に、メッキ溶液中に浸漬されたままである基板の表面積に比例する。
【０１１１】
[00143]メッキプロセスは、コンタクトリング２４０２を経て基板に電気的バイアスを印加することを含む。メッキバイアスは、順方向バイアスであり、即ちメッキバイアスは、基板がメッキセルにおいてアノード２０５よりも負に荷電されるように構成され、従って、メッキ溶液中の正に荷電された金属イオンが、負に荷電された基板をメッキすることになる。従来のメッキシステムでは、メッキプロセスが完了すると、電気的バイアスが終了となり、基板がメッキセルから除去される。しかしながら、上述したように、従来のメッキシステム及び方法は、一般に、メッキバイアスの終了とメッキ溶液からの基板の除去との間に少なくとも僅かな時間遅延を含む。この時間遅延の間に、基板がメッキ溶液に接触し、メッキ溶液はしばしばその性質が酸性であるから、メッキ溶液がこの時間遅延中にメッキ層の表面をエッチングすることになる。このエッチングは、メッキ層の滑らかな表面を粗面化させ、これは、ＣＭＰプロセスのようなその後の処理ステップにとって有益でない。
【０１１２】
[00144]それ故、本発明の方法及び装置は、この遅延時間中に基板に順方向の基板除去バイアス（基板はアノードに対して負である）を印加するように構成される。この除去バイアスは、メッキ層の表面のエッチングを防止するように構成され、それ故、除去バイアスは、メッキ層の滑らかな表面を保存するように構成される。除去バイアスは、一般に、メッキバイアスが終了された直後に基板に印加され、即ちメッキバイアスから除去バイアスへの移行をシームレスとすることができ、順方向バイアスを印加せずに基板がメッキ溶液に露出されることがないようにする。除去バイアスは、メッキ層のエッチングを防止又は阻止するに充分であるように計算されるが、除去バイアスは、また、メッキ層の表面における堆積を最小にするようにも構成される。従って、除去バイアスは、システムのメッキ電位のすぐ上となるように構成できると共に、除去バイアスの駆動電流は、これを最小にし、即ちエッチングを防止するに足るだけの電流にする一方、メッキ層の滑らかな上面に著しい堆積を生じさせないものとすることができる。
【０１１３】
[00145]上述した本発明の浸漬バイアス制御特徴と同様に、本発明の実施形態は、除去即ち回収バイアス中に印加される電流を制御するようにも構成される。例えば、コントローラ１１１を使用して、回収プロセス中に基板に印加される電流及び／又は電圧を制御することができる。回収中に基板に供給される電流又は電圧は、電気化学的メッキプロセスにおける堆積厚みが一般にメッキ溶液への露出時間の関数であるから、基板の他のエリアより長くメッキ溶液中に浸漬されたままとなる基板のエリアにおける付加的な堆積を防止するように制御できる。更に、電圧又は電流は、基板回収プロセス中に、基板の浸漬部分における電流密度が増加して、メッキ溶液中に浸漬されたままとなる基板の部分におけるメッキレートを一般に増加させることを防止するようにも制御できる。
【０１１４】
[00146]本発明の実施形態は、電圧制御システム（電圧を監視して調整し、印加電流又は電力を制御する制御システム）、又は電流制御システム（電流自体を監視して制御する制御システム）のいずれかを使用して、除去バイアスを制御することを意図している。電流制御システムは、全基板除去プロセス中に基板面にわたって一定の電流密度を維持することにより除去バイアスを制御するように使用できる。より詳細には、浸漬プロセス中に基板面にわたって一定の電流密度を維持することに関して上述したように、基板をメッキ溶液から除去するにつれて、除去バイアスを供給する電気回路の抵抗が変化する。この抵抗変化は、基板の浸漬された導電性表面積が減少する結果であり、これにより、回路の抵抗が増加する。それ故、回路の抵抗が増加し、浸漬表面積が減少するにつれて、本発明の電流制御システムは、これらの変化に反応して、基板へ供給される電流を減少し、基板の表面積にわたる電流密度が回収プロセスを通して一定のままであるようにする。制御システムは、閉ループ的に電流を制御することができ、即ち電流制御システムは、除去バイアス回路の抵抗又は他の電気的パラメータを測定し、それに応じて、そこに供給される電流を制御するように構成できる。或いはまた、電流制御システムは、基板の位置のような機械的条件又は別の測定可能な機械的パラメータに応答して除去バイアスを制御するように構成されてもよい。例えば、基板の位置、即ち回収プロセス中のメッキ溶液に対する基板の垂直位置を基板の浸漬表面積と相関させることができ、それ故、基板の位置を使用して、基板に印加される電気的除去バイアスを制御することもできる。更に、電気的バイアスを時間従属的に制御することもでき、即ち電気的除去バイアスを、除去プロセスを通して基板が継続する単位時間ごとに調整し、従って、基板の浸漬表面積を伴う除去プロセスの時間又は期間を本質的に同等とすることもできる。
【０１１５】
[00147]基板除去プロセス中に、基板を回転し、傾斜し、枢着回転し、垂直に操作し、水平に操作し、及び／又は音波又は超音波エネルギーで振動することができる。例えば、本発明の除去プロセス中に、除去バイアスが開始される間に基板をメッキ溶液中で回転することができる。次いで、基板を溶液から垂直方向に持ち上げて、溶液から基板を除去することができる。この持ち上げプロセス中に、基板の表面域がメッキ溶液から増分的に除去され、そこに供給される電気的バイアスは、上述したように、溶液から除去される（又は溶液中に留まる）表面積の割合に基づいて制御される。基板は、水平位置、即ち基板面が堰型メッキ装置に収容されたメッキ溶液の上面に一般に平行となる位置に保持することができる。或いはまた、基板面を水平から傾斜してもよく、即ち基板面と堰型メッキプレート内のメッキ溶液の上面との間に傾斜角が形成されるように基板面を位置してもよい。この構成では、基板を溶液から垂直に移動又は持ち上げるときに、基板面とメッキ溶液の上面との間の傾斜角が一定のままとされる。しかしながら、本発明の実施形態は、除去プロセス中に傾斜角を変化できることも意図している。例えば、溶液からの基板の垂直移動で傾斜角が一定のままとならず、むしろ、基板が除去されるにつれて傾斜角が増加又は減少するように、傾斜角を基板除去プロセス中に増加又は減少してもよい。
【０１１６】
[00148]除去プロセス中に、例えば、基板を約５ｒｐｍ乃至約１００ｒｐｍ、より詳細には、約２０ｒｐｍ乃至約６０ｒｐｍで回転してもよい。基板の傾斜角は、約３°乃至約３０°、より詳細には、約５°ないし約２０°でよい。また、傾斜角は、除去プロセス中に、増加又は減少されてもよいし、枢着回転又は振動されてもよい。除去プロセス中に基板に印加される電気的バイアスは、約０．５ｍＡ／ｃｍ３乃至約５ｍＡ／ｃｍ３、より詳細には、約０．５ｍＡ／ｃｍ３乃至約１ｍＡ／ｃｍ３、又は更に詳細には、約１．０ｍＡ／ｃｍ３乃至約３ｍＡ／ｃｍ３の電流密度を基板面にわたって発生するように構成できる。除去中に基板に印加される電圧は、例えば、約０．３ボルトないし約１０ボルトでよく、より詳細には、約０．８ボルトないし約５ボルトでよい。
【０１１７】
[00149]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、他の及び更に別の実施形態を案出することもでき、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の電気化学的メッキシステムの一実施形態を示す上面図である。
【図２】本発明の電気化学的メッキセルに使用されるメッキセルの実施形態を例示する図である。
【図３】本発明のアニールシステムを例示する斜視図である。
【図４】本発明のアニールチャンバーを例示する上方斜視図である。
【図５】本発明のロボットブレードを例示する下方斜視図である。
【図６】アニールチャンバーの加熱プレートの斜視図兼部分断面図である。
【図７】加熱プレートの下部の斜視図である。
【図８】本発明の基板スピンすすぎ乾燥セルを例示する部分斜視図兼断面図である。
【図９】本発明の別の基板スピンすすぎ乾燥セルを例示する部分斜視図兼断面図である。
【図１０Ａ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する上方斜視図で、フィンガーが閉位置にあるところを示した図である。
【図１０Ｂ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する上方斜視図で、フィンガーが開位置にあるところを示した図である。
【図１０Ｃ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する側面斜視図で、フィンガーが閉位置にあるところを示した図である。
【図１０Ｄ】本発明のスピンすすぎ乾燥セルに対する基板係合フィンガーを例示する側面斜視図で、フィンガーが開位置にあるところを示した図である。
【図１１】本発明のハブアッセンブリを例示する断面図である。
【図１２】ハブアッセンブリの下部を示す上方斜視図である。
【図１３】本発明のベベル洗浄セルを例示する上方斜視図である。
【図１４】本発明のベベル洗浄セルに対する背面流体ディスペンスマニホールドを例示する上方斜視図である。
【図１５】本発明の基板センタリングメカニズムを例示する斜視図である。
【図１６】本発明の基板センタリング部材を例示する断面図である。
【図１７】本発明の基板センタリング部材を例示する上面図である。
【図１８】本発明の流体配送システムを例示する図である。
【図１９】本発明のタンク及びコンジット構成を例示する図である。
【図２０】本発明の流体タンクの内部コンポーネントを示す斜視図である。
【図２１】本発明の流体タンクを例示する平面図である。
【図２２】本発明の流体タンクの内壁コンポーネントを例示する斜視図である。
【図２３】本発明のタンクを例示する部分斜視図兼断面図である。
【図２４】傾斜プロセス中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図である。
【図２５】浸漬プロセス中、即ち垂直動作中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図である。
【図２６】浸漬後の傾斜プロセス中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図である。
【図２７】浸漬プロセス中のメッキセル及びヘッドアッセンブリを示す断面図で、ヘッドアッセンブリが基板をメッキ溶液中の深部に位置させるところを示す図である。
【図２８】処理位置に位置されたメッキセル及びヘッドアッセンブリの断面図である。
【図２９】浸漬中の基板エリアを示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００…ＥＣＰシステム、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６…処理場所、１１１…プロセスコントローラ、１１３…プラットホーム（メインフレーム）、１１４、１１６…処理セル、１１５…リンクトンネル、１２０…メインフレームロボット、１３０…ファクトリーインターフェイス、１３２…ロボット、１３４…基板収容カセット、１３５…アニールステーション、１３６…冷却プレート、１３７…加熱プレート、１４０…ロボット、２００…メッキセル、２０１…外側深皿、２０２…内側深皿、２０３…フレーム部分、２０４…ベース部材、２０５…アノード部材、２０６…メンブレーン支持アッセンブリ、２０７…スロット、２０８…メンブレーン、２０９…流体入口／排出口、２１０…拡散プレート、３００…スタック型アニールシステム、３０１…フレーム、３０２…アニールチャンバー、３０４…流体及びガス供給アッセンブリ、３０６…電気的システムコントローラ、４００…処理容積部、４０１…チャンバー本体、４０２…加熱プレート、４０４…冷却プレート、４０６…基板搬送メカニズム、４０８…基板支持部材／ブレード、４１０…基板支持タブ、４１２…ロボット、４１４…アクセスドア、４１６…ノッチ、４１８…基板移送メカニズムアクチュエータアッセンブリ、４２０…冷却流体接続部、４２２…真空アパーチャー、４２４…ポンプダウンアパーチャー、４２６…ガスディスペンスポート、５００…強化ブレード部材、５０１…一体的フレーム部材、５０２…基板支持リング又は部材、５０３…基板支持タブ、６００…加熱素子、６０４…サーモカップル、６０６…ステム、６０８…ベース部材、８００…基板スピンすすぎ乾燥セル、８０１…流体ボウル／本体、８０２…回転可能なハブ、８０３…基板支持フィンガー、８０４…基板、８０５…ドーム部材、８０６…流体マニホールド、８０７…ガスノズル、８０８…流体ディスペンスノズル、８１０…ガスディスペンスノズル、８１２…環状シールド部材、８１４…キャッチカップ、８１６…カーブした面、８１８…減圧領域、１０００…直立した枢着型エアホイル／クランプ部材、１００１…内部固定ポスト、１００２…ピボット点、１００４…上面、１００５…滑らかな面、１００６…チャンネル、１００７…ベース、１００８…下部アクチュエータ部分、１０１０…傾斜面、１１０１…コンジット、１１０４…ガスディスペンスパージポート、１３００…ベベル洗浄セル又はチャンバー、１３０１…直立した壁部分、１３０２…排出深皿、１３０３…基板チャック、１３０４…基板センタリングピン、１３０５…すすぎ溶液ディスペンスアーム、１３０６…エッチング溶液ディスペンスアーム、１４００…マニホールド、１５００…基板センタリングメカニズム、１５０２…リンケージ、１５０３、１５０４…操作アーム、１５０５…フレーム部材、１５０６…リセプタクル、１６０１…キャップ部材、１６０２…中央部分、１６０３…基板センタリングポスト、１６０４…コア、１６０５…スリーブ部材、１８１１…メッキ溶液配送システム、１８０２…添加物源、１８０４…電解液源、１８０６…加速剤源、１８０８…ならし剤源、１８１０…抑制剤源、１８１１…メッキ溶液配送システム、１８１２…ドーズポンプ、１８１４…大量蓄積容器、１８１６…緩衝容器、１８３０…第２ポンプアッセンブリ、１８３２…第２マニホールド、１８３４…バルブ列、１８３６…サンプルポート、１８４２…脱イオン水源、１８４４…非反応性ガス源、１８５０…第１のガス供給ライン、１８５２…第２の配送ライン、２４００…ヘッドアッセンブリ、２４０２…コンタクトリング、２４０４…スラストプレート、２４０６…アクセススペース、２５０４…メッキセル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインフレームに位置された基板メッキセルであって、分離されたカソード液及びアノード液容積部を含んでいる基板メッキセルと、
上記メインフレームに位置された基板ベベル洗浄セルと、
上記メインフレームに位置された基板スピンすすぎ乾燥セルと、
上記メインフレームと連通するように位置されたスタック型基板アニールステーションであって、その各チャンバーに、基板加熱プレート及び基板冷却プレートが隣接して位置されているようなスタック型基板アニールステーションと、
上記各々のセルと上記アニールステーションとの間で基板を移送するように構成された少なくとも１つの基板移送ロボットと、
を備えた電気化学的メッキシステム。
【請求項２】
上記少なくとも１つのスピンすすぎ乾燥セルは、
直立した円筒壁を有するセルボウルと、
上記直立した円筒壁の頂部に位置された環状で且つ内方にカーブした減圧面と、
上記直立した円筒壁の上部から半径方向内方に延びる流体受け入れシールドと、
上記セルボウルの中央に位置された回転可能な基板支持部材と、
上記支持部材に位置された基板の上面へすすぎ溶液をディスペンスするように構成された流体ディスペンスノズルと、
を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記少なくとも１つのメッキセルは、
オーバーフロー堰を有するメッキセルボウルと、
上記セルボウルに位置されたアノードと、
上記アノードと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置されたイオンメンブレーンと、
上記メンブレーンと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置された拡散部材と、
を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記拡散部材は、流体浸透性で多孔性のセラミック部材を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
上記メンブレーンはカチオンメンブレーンを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
上記メッキセルは、
上記メンブレーンと上記オーバーフロー堰との間の上記カソード液容積部へカソード溶液をディスペンスするように位置されたカソード液流体入口と、
上記メンブレーンの下の上記セルボウルの容積部へアノード溶液をディスペンスするように位置されたアノード液流体入口と、
を備えた、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
上記スタック型基板アニールステーションは、上記加熱プレート及び上記冷却プレートに隣接して位置された基板移送ロボットであって、上記加熱プレートと上記冷却プレートとの間で基板を移送するように構成された基板移送ロボットを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
上記基板ベベル洗浄セルは、
基板センタリングアッセンブリと、
回転可能な基板支持部材と、
上記ベベル洗浄セル内で処理されている基板の除外ゾーンへエッチング剤溶液をディスペンスするように位置された流体ディスペンスノズルと、
を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記基板センタリングアッセンブリは、協働して回転し得る複数の基板支持センタリングピンを備え、該基板支持センタリングピンの各々は、該センタリングピンの垂直軸上に位置された持ち上がった基板支持部分と、偏心して位置された基板センタリングポストとを有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
上記個々のメッキセルの各々へ少なくとも２つの異なるメッキ化学物質を供給するように構成された流体配送システムを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
共通プラットホームに位置された複数の電気化学的メッキセルと、
上記プラットホームに位置された洗浄セルと、
上記プラットホームと連通するように位置されたアニールチャンバーと、
上記プラットホームと連通すると共に、上記複数のメッキセルと流体連通するように位置された複数の化学物質の流体配送システムであって、複数の流体溶液を混合して上記複数のメッキセルの各々へ分配するように構成された流体配送システムと、
を備えた複数の化学物質メッキシステム。
【請求項１２】
上記電気化学的メッキセルは、
セルボウルの頂部に位置されたオーバーフロー堰と、
上記セルボウルに位置されたアノードと、
上記アノードと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置されたイオンメンブレーンと、
上記メンブレーンと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置された拡散部材と、
を備えた、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１３】
上記イオンメンブレーンは、更に、上記メッキセルを、上記メンブレーンの下のアノード液区画と、上記メンブレーンの上のカソード液区画とに分離するように構成されたカチオンメンブレーンを備えた、請求項１２に記載のメッキシステム。
【請求項１４】
上記複数の化学物質の流体配送システムは、上記カソード液区画にカソード液メッキ溶液を、且つ上記アノード液区画にアノード液の溶液を供給するように構成される、請求項１３に記載のメッキシステム。
【請求項１５】
上記洗浄セルは基板スピンすすぎ乾燥セルを含む、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１６】
上記洗浄セルは基板ベベル洗浄セルを含む、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１７】
上記ベベル洗浄セルは、
回転可能な真空チャックと、
上記真空チャックの半径方向外方に位置された複数の基板センタリグポストと、
上記真空チャックに位置された基板のベベルにエッチング剤溶液をディスペンスするように位置された可動の流体ディスペンスノズルと、
を備えた、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１８】
上記複数の基板センタリングポストは、上記センタリングポストの長手軸に位置された持ち上がった基板支持部分と、偏心して位置されたセンタリングポストとを備えた、請求項１７に記載のメッキシステム。
【請求項１９】
上記アニールチャンバーは、スタック型アニールシステムを構成し、該スタックの各アニールチャンバーは、加熱プレートと、冷却プレートと、ガス分配ノズルとを含む、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項２０】
処理プラットホームに位置された電気化学的メッキセルであって、
メッキ溶液を収容するように構成され、且つオーバーフロー堰が位置されているセル本体、
上記セル本体に位置されたアノード、
上記アノードの上で且つ上記オーバーフロー堰の下の位置において上記セル本体にわたり位置されたイオンメンブレーンであって、該メンブレーンの下のアノード液区画を該メンブレーンの上のカソード液区画から分離するようなイオンメンブレーン、及び
上記カソード液区画において上記セル本体にわたって位置された多孔性拡散部材、
を含むものである電気化学的メッキセルと、
上記処理プラットホームに位置された基板洗浄セルと、
前記処理プラットホームと連通するように位置されたスタック型基板アニールステーションと、
を備えた電気化学的メッキシステム。
【請求項２１】
上記基板洗浄セルは、基板スピンすすぎ乾燥セル及び基板ベベル洗浄セルの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載のメッキシステム。
【請求項２２】
上記スタック型基板アニールステーションは、複数のスタック型アニールチャンバーを備え、該スタック型アニールチャンバーの各々は、
上記チャンバーに位置された加熱プレートと、
上記チャンバーに位置された冷却プレートと、
上記加熱プレートと冷却プレートとの間で基板を移送するように位置された基板移送ロボットと、
上記チャンバーの内部と流体連通するガスディスペンスノズルと、
を備えた、請求項２０に記載のメッキシステム。
【請求項１】
メインフレームに位置された基板メッキセルであって、分離されたカソード液及びアノード液容積部を含んでいる基板メッキセルと、
上記メインフレームに位置された基板ベベル洗浄セルと、
上記メインフレームに位置された基板スピンすすぎ乾燥セルと、
上記メインフレームと連通するように位置されたスタック型基板アニールステーションであって、その各チャンバーに、基板加熱プレート及び基板冷却プレートが隣接して位置されているようなスタック型基板アニールステーションと、
上記各々のセルと上記アニールステーションとの間で基板を移送するように構成された少なくとも１つの基板移送ロボットと、
を備えた電気化学的メッキシステム。
【請求項２】
上記少なくとも１つのスピンすすぎ乾燥セルは、
直立した円筒壁を有するセルボウルと、
上記直立した円筒壁の頂部に位置された環状で且つ内方にカーブした減圧面と、
上記直立した円筒壁の上部から半径方向内方に延びる流体受け入れシールドと、
上記セルボウルの中央に位置された回転可能な基板支持部材と、
上記支持部材に位置された基板の上面へすすぎ溶液をディスペンスするように構成された流体ディスペンスノズルと、
を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記少なくとも１つのメッキセルは、
オーバーフロー堰を有するメッキセルボウルと、
上記セルボウルに位置されたアノードと、
上記アノードと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置されたイオンメンブレーンと、
上記メンブレーンと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置された拡散部材と、
を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記拡散部材は、流体浸透性で多孔性のセラミック部材を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
上記メンブレーンはカチオンメンブレーンを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
上記メッキセルは、
上記メンブレーンと上記オーバーフロー堰との間の上記カソード液容積部へカソード溶液をディスペンスするように位置されたカソード液流体入口と、
上記メンブレーンの下の上記セルボウルの容積部へアノード溶液をディスペンスするように位置されたアノード液流体入口と、
を備えた、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
上記スタック型基板アニールステーションは、上記加熱プレート及び上記冷却プレートに隣接して位置された基板移送ロボットであって、上記加熱プレートと上記冷却プレートとの間で基板を移送するように構成された基板移送ロボットを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
上記基板ベベル洗浄セルは、
基板センタリングアッセンブリと、
回転可能な基板支持部材と、
上記ベベル洗浄セル内で処理されている基板の除外ゾーンへエッチング剤溶液をディスペンスするように位置された流体ディスペンスノズルと、
を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記基板センタリングアッセンブリは、協働して回転し得る複数の基板支持センタリングピンを備え、該基板支持センタリングピンの各々は、該センタリングピンの垂直軸上に位置された持ち上がった基板支持部分と、偏心して位置された基板センタリングポストとを有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
上記個々のメッキセルの各々へ少なくとも２つの異なるメッキ化学物質を供給するように構成された流体配送システムを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
共通プラットホームに位置された複数の電気化学的メッキセルと、
上記プラットホームに位置された洗浄セルと、
上記プラットホームと連通するように位置されたアニールチャンバーと、
上記プラットホームと連通すると共に、上記複数のメッキセルと流体連通するように位置された複数の化学物質の流体配送システムであって、複数の流体溶液を混合して上記複数のメッキセルの各々へ分配するように構成された流体配送システムと、
を備えた複数の化学物質メッキシステム。
【請求項１２】
上記電気化学的メッキセルは、
セルボウルの頂部に位置されたオーバーフロー堰と、
上記セルボウルに位置されたアノードと、
上記アノードと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置されたイオンメンブレーンと、
上記メンブレーンと上記オーバーフロー堰との間で上記セルボウルにわたって位置された拡散部材と、
を備えた、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１３】
上記イオンメンブレーンは、更に、上記メッキセルを、上記メンブレーンの下のアノード液区画と、上記メンブレーンの上のカソード液区画とに分離するように構成されたカチオンメンブレーンを備えた、請求項１２に記載のメッキシステム。
【請求項１４】
上記複数の化学物質の流体配送システムは、上記カソード液区画にカソード液メッキ溶液を、且つ上記アノード液区画にアノード液の溶液を供給するように構成される、請求項１３に記載のメッキシステム。
【請求項１５】
上記洗浄セルは基板スピンすすぎ乾燥セルを含む、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１６】
上記洗浄セルは基板ベベル洗浄セルを含む、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１７】
上記ベベル洗浄セルは、
回転可能な真空チャックと、
上記真空チャックの半径方向外方に位置された複数の基板センタリグポストと、
上記真空チャックに位置された基板のベベルにエッチング剤溶液をディスペンスするように位置された可動の流体ディスペンスノズルと、
を備えた、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項１８】
上記複数の基板センタリングポストは、上記センタリングポストの長手軸に位置された持ち上がった基板支持部分と、偏心して位置されたセンタリングポストとを備えた、請求項１７に記載のメッキシステム。
【請求項１９】
上記アニールチャンバーは、スタック型アニールシステムを構成し、該スタックの各アニールチャンバーは、加熱プレートと、冷却プレートと、ガス分配ノズルとを含む、請求項１１に記載のメッキシステム。
【請求項２０】
処理プラットホームに位置された電気化学的メッキセルであって、
メッキ溶液を収容するように構成され、且つオーバーフロー堰が位置されているセル本体、
上記セル本体に位置されたアノード、
上記アノードの上で且つ上記オーバーフロー堰の下の位置において上記セル本体にわたり位置されたイオンメンブレーンであって、該メンブレーンの下のアノード液区画を該メンブレーンの上のカソード液区画から分離するようなイオンメンブレーン、及び
上記カソード液区画において上記セル本体にわたって位置された多孔性拡散部材、
を含むものである電気化学的メッキセルと、
上記処理プラットホームに位置された基板洗浄セルと、
前記処理プラットホームと連通するように位置されたスタック型基板アニールステーションと、
を備えた電気化学的メッキシステム。
【請求項２１】
上記基板洗浄セルは、基板スピンすすぎ乾燥セル及び基板ベベル洗浄セルの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載のメッキシステム。
【請求項２２】
上記スタック型基板アニールステーションは、複数のスタック型アニールチャンバーを備え、該スタック型アニールチャンバーの各々は、
上記チャンバーに位置された加熱プレートと、
上記チャンバーに位置された冷却プレートと、
上記加熱プレートと冷却プレートとの間で基板を移送するように位置された基板移送ロボットと、
上記チャンバーの内部と流体連通するガスディスペンスノズルと、
を備えた、請求項２０に記載のメッキシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公表番号】特表２００７−５２５５９１（Ｐ２００７−５２５５９１Ａ）
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１３１２０（Ｐ２００６−５１３１２０）
【出願日】平成１６年４月１６日（２００４．４．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１２０１２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９４７０２
【国際公開日】平成１６年１１月４日（２００４．１１．４）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月１６日（２００４．４．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１２０１２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９４７０２
【国際公開日】平成１６年１１月４日（２００４．１１．４）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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