電気研磨および／または電気めっき装置および方法
【課題】化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を用いずに半導体ウエーハ表面を電気研磨する装置および方法、および電気めっきする装置、方法を提供する。
【解決手段】電気研磨の場合、ａ）ウェーハ上の金属薄膜の所望の厚さを決定すること、ｂ）ウェーハ上の金属薄膜の一部分を除去すること、ｃ）金属薄膜の厚さを反射率によって測定すること、ｄ）金属薄膜の厚さが所望の厚さよりも大きい場合に、所望の厚さが測定されるまで、ｂ）、ｃ）、ｄ）を繰り返す。
【解決手段】電気研磨の場合、ａ）ウェーハ上の金属薄膜の所望の厚さを決定すること、ｂ）ウェーハ上の金属薄膜の一部分を除去すること、ｃ）金属薄膜の厚さを反射率によって測定すること、ｄ）金属薄膜の厚さが所望の厚さよりも大きい場合に、所望の厚さが測定されるまで、ｂ）、ｃ）、ｄ）を繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、半導体加工処理装置および方法に関し、および、さらに特に、半導体デバイス上の導電層を電気研磨および／または電気めっきする電気研磨および／または電気めっき装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、トランジスタと相互接続要素とを形成するための幾つかの異なる加工処理段階を使用して半導体ウェーハ上に製造され、すなわち、組み立てられる。半導体ウェーハに関連付けられているトランジスタ端子を電気的に接続するために、導電性の（例えば、金属の）溝、ｖｉａｓ等が半導体デバイスの一部分としての誘電性材料内に形成される。このトレンチとｖｉａｓは、トランジスタと、半導体デバイスの内側回路と、半導体デバイスの外側の回路との間で、電気信号と電力とを結合する。
【０００３】
この相互接続要素を形成する際には、半導体ウェーハに対して、例えば、半導体デバイスの所望の電子回路系を形成するためのマスキングプロセス、エッチングプロセス、および、溶着プロセスが行われることが可能である。特に、複数のマスキング段階およびエッチング段階が、相互配線（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）のためのトレンチとｖｉａｓとして働く半導体ウェーハ上の誘電層内の凹み区域のパターンを形成するために行われることが可能である。その次に、溶着プロセスが、トレンチ内およびｖｉａｓ内の両方と半導体ウェーハの非凹み区域上とに金属を溶着させるように、半導体ウェーハの上に金属層が溶着させるために行われるだろう。パターン化されたトレンチおよびｖｉａｓのような相互配線を絶縁するために、半導体ウェーハの非凹み区域上に溶着した金属が取り除かれる。
【０００４】
半導体ウェーハ上の誘電層の非凹み区域上に溶着させられている金属薄膜を取り除く従来の方法が、例えば化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を含む。ＣＭＰ法は広く知られており、トレンチおよびｖｉａｓ内の金属層を研磨して、相互接続線を形成するように誘電層の非凹み区域と同じ高さに平面化するために半導体産業で使用されている。
【０００５】
しかし、ＣＭＰ法は、必要とされる比較的強い機械的力のせいで、下にある半導体構造に対して有害な作用を与える可能性がある。例えば、相互配線の形状が０．１３ミクロン以下に移動すると、典型的なダマスカス製法で使用される例えば銅と低ｋ薄膜のような、導電性材料の機械的属性の間に大きな差異が存在する可能性がある。例えば、低ｋ誘電薄膜のヤング弾性率は銅のヤング弾性率の大きさ１０分の１未満であることがある。したがって、ＣＭＰプロセスにおいて誘電薄膜と銅との上に加えられる比較的強い機械的力は、特に、薄い層に裂けること、凹み、腐食、薄膜の持ち上がり、引っ掻き傷等を含む半導体構造上のストレス関連の欠陥の原因となる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、新たな加工処理の装置と方法とが金属層を溶着させて研磨するために必要とされている。例えば、金属層は、電気研磨または電気めっきプロセスを使用してウェーハから取り除かれるかまたはウェーハに溶着させられてよい。一般的に、電気研磨または電気めっきプロセスでは、研磨またはめっきされるべきウェーハの一部分が電解質流体溶液中に浸けられ、電荷がそのウェーハに印加される。この条件は、ウェーハに印加される相対電荷に応じて銅がウェーハに溶着させられるかまたはウェーハから取り除かれることを結果的に生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面が、ウェーハ上において導電薄膜を電気研磨および／または電気めっきするための例示的な装置および方法に関する。この例示的な装置は、クリーニングモジュール、加工処理モジュール、位置合せモジュールのような様々な加工処理モジュールと、ロボット工学、エンドエフェクタ（ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）、液体配送システム等のような異なるモジュールのプロセスを行うための様々な装置とを含む。
【０００８】
本発明の別の側面が様々な装置と加工処理方法とを含む。１つの例示的な装置が、ウェーハの主表面の斜面部分すなわち外側部分上の金属残留物を取り除くためのウェーハ縁部クリーニングアセンブリを有するクリーニングモジュールを含む。この縁部クリーニング装置は、ウェーハの主表面に液体と気体とを供給するように構成されているノズルヘッドを含む。このノズルは、ウェーハの主表面の外側縁部に隣接した領域内で液体を供給し、および、その液体が供給される場所に関して半径方向に内方に気体を供給する。液体が供給される場所の半径方向に内方の場所においてウェーハの主表面に気体を送ることが、液体がウェーハ上を半径方向に内方に流れてそのウェーハ上に形成されている金属層に達する可能性を低減させるだろう。
【０００９】
本発明は、添付図面および特許請求項と共に以下の詳細な説明を考察することによって、より適切に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のより完全な理解を実現するために、以下の説明が、具体的な材料、パラメータ等のような様々な具体的な詳細を明らかにする。しかし、この説明が本発明の範囲に対する限定を意図されてはおらず、その代わりに例示的な実施形態のより適切な説明を可能にするために示されているということが認識されなければならない。
【００１１】
Ｉ．例示的な電気研磨および／または電気めっきアセンブリ
本発明の第１の側面が、半導体ウェーハを加工処理するための例示的な電気研磨および／または電気めっきアセンブリを含む。一実施形態では、１つまたは複数の半導体ウェーハを加工処理するための装置が、ウェーハを貯蔵するためのモジュールと、ウェーハを電気研磨するか電気めっきするための２つ以上の垂直に積み重ねられた加工処理モジュールと、クリーニングモジュールと、ウェーハを移動させるための（エンドエフェクタ等を有する）ロボットとを含むことができる。この装置は、別々のフレームによって特徴付けられている２つ以上のセクションに分割されてもよい。一般的には、このロボットは、ウェーハ上で所望の加工処理を行うために、ウェーハを貯蔵するためのモジュールと、加工処理モジュールと、クリーニングモジュールとの間でウェーハを移動させる。さらに、様々な他のモジュールと特徴とが、後述するように半導体ウェーハの加工処理のために含まれてもよい。
【００１２】
図１は、例示的な電気研磨および／または電気めっきアセンブリ１００の分解図を示す。この例では、アセンブリ１００は、メインフレーム（バックエンド、「ＢＥ」）１０８と、フロントフレーム（ファクトリインタフェース、「ＦＩ」）１３２とを含む。しかし、アセンブリ１００は、より少ないセクションまたはより多いセクションに分割されてもよい。
【００１３】
ＢＥ １０８は、電気シャーシアセンブリ１０２と、クリーニングドレイン／プロセス排出口１０４と、クリーニングモジュールアセンブリ１０６と、ＡＣ制御アセンブリ１１０と、液体配送システム（ｌｉｑｕｉｄ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ）（ＬＤＳ）１１２と、気体制御システム（ｇａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）（ＧＣＳ）１１４と、プロセスドレイン１１６と、ポンプおよびサージサプレッサ１１８と、キャビネット排出口１２０と、プロセスタンク１２２と、液体フィルタ１２４と、液体閉じ込めトレイ１２６と、二重閉じ込め区域１２８と、プロセスモジュールアセンブリ１３０とを含んでもよい。
【００１４】
ＦＩ １３２は、ウェーハプリアライナ（ｗａｆｅｒ ｐｒｅ−ａｌｉｇｎｅｒ）１３４と、フロントパネル１３６と、ライトタワー（ｌｉｇｈｔ ｔｏｗｅｒ）１３８と、ロボットフレームアセンブリ１４０と、ロボットコントローラ１４２と、緊急機械停止（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｃｈｉｎｅ ｏｆｆ）（ＥＭＯ）ボタン１４４と、フロント開口結合ポッド（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）（ＦＯＵＰ）１４６と、ファンフィルタユニット（ｆａｎ ｆｉｌｔｅｒ ｕｎｉｔ）１５２とを含んでもよい。
【００１５】
アセンブリ１００は、２つのセクション、すなわち、ＦＩ １３２とＢＥ １０８とに分離されてもよく、このことが、これら２つのセクションが別々に搬送されることと、これらのセクションが現場で単一のユニットに再び組み立てられることとを可能にする。さらに、ロボットアセンブリ１４７と、ドライエンドエフェクタ（ｄｒｙ ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）１４８とウェットエンドエフェクタ（ｗｅｔ ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）１４９とロボットコントローラ１４２とを含むことが可能であるロボットフレームアセンブリ１４０は、例えば移動中にまたはメンテナンスのためにＦＩ １３２から分離して転がって外に出ることが可能である。したがって、アセンブリ１００は、輸送とクリーニングとメンテナンス等とを補助するために様々なセクションの形にモジュール化または分割されてもよい。
【００１６】
図１に示されているように、ＦＯＵＰ １４６は、ウェーハを貯蔵するための１つまたは複数のポッドを含んでよい。ドライエンドエフェクタ１４８はウェーハ１５０をそのポッドのどれか１つからウェーハプリアライナ１３４に移動させる。ウェーハプリアライナ１３４は、ウェットエンドエフェクタ１４９がウェーハを取り出してプロセスモジュールアセンブリ１３０に移動させる前に、ウェーハ１５０を位置合せする。ウェーハ１５０が他の方法および装置によってモジュール間を移動させられてもよいということが理解されなければならない。
【００１７】
プロセスモジュールアセンブリ１３０は、ウェーハを研磨するための電気研磨アセンブリまたはウェーハにめっきするための電気めっきアセンブリ１３１の１つまたは複数のラックを含むことができる。電気研磨アセンブリまたは電気めっきアセンブリ１３１は、プロセスモジュールアセンブリ１３０のフットプリントを小さくするために垂直に積み重ねられてもよい。クリーニングモジュールアセンブリ１０６は、ウェーハをクリーニングするためのクリーニングチャンバモジュール１０７のラックを含むことができる。同様に、クリーニングチャンバモジュール１０７は垂直に積み重ねられてもよい。ウェーハ１５０が電気研磨または電気めっきのために加工処理され終わった後に、ウェットエンドエフェクタ１４９はウェーハ１５０をクリーニングチャンバモジュール１０７に移動させる。ドライエンドエフェクタ１４８はクリーニングチャンバモ１０７からウェーハ１５０を取り出して、ウェーハ１５０をＦＯＵＰ １４６内のそのポッドに戻す。一般的に、「ドライ」エンドエフェクタ１４８は、ウェーハ１５０をＦＯＵＰ １４６内のポッドから取り出してそのポッドに戻す時に、または、クリーニングチャンバモジュール１０７から取り出す時に使用される。「ウェット」エンドエフェクタ１４９は、一般的に、ウェーハ１５０が加工処理からの残留物を含む可能性があるので、加工処理後にウェーハ１５０を取り出すために使用される。ウェットエンドエフェクタ１４９による加工処理済みのウェーハの取り出しに限定することは、ドライエンドエフェクタ１４８と、ウェットエンドエフェクタ１４９と、これらがアセンブリ１４０内で操作し移動させるウェーハとの間の相互汚染の可能性を低減させるだろう。
【００１８】
アセンブリ１００と組み合わせて使用できる例示的な電気研磨アセンブリは、２００２年１１月１３日付で出願された標題「導電層を電気研磨するための電気研磨アセンブリおよび方法（ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＬＡＹＥＲＳ）」のＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０２／３６５６７に開示されており、この出願はその全体において本明細書に組み入れられている。
【００１９】
図１に示されているように、電気機器の多くは、ＢＥ １０８内に、特に電気シャーシアセンブリ１０２とＡＣ制御アセンブリ１１０との中に収容されている。ＬＤＳ １１２とＧＣＳ １１４もＢＥ １０８内に配置されている。
【００２０】
ＬＤＳ １１２は、ＤＩ水と様々な化学薬品および／または電解質流体とのための供給管路を含むことが可能であり、この化学薬品液よび／または電解質流体の組成は、特定の用途と、アセンブリ１００内に含まれている加工処理モジュールとに応じて様々であってよい。ＧＣＳ １１４は、さらに、様々な化学薬品と流体の配送を制御し監視するための様々な制御弁とセンサと供給管路とを含んでもよい。
【００２１】
ポンプおよびサージサプレッサ１１８は、プロセスタンク１２２からプロセスモジュールアセンブリ１３０にプロセス液を送り出す。液体フィルタ１２４が、プロセス液がプロセスモジュールアセンブリ１３０に達する前にプロセス液をろ過するために供給管路内に含まれていてもよい。ウェーハ１５０が加工処理された後に、プロセス液は、プロセスドレイン１１６を通してプロセスタンク１２２の中に排出されてもよい。プロセスモジュールアセンブリ１３０とクリーニングモジュールアセンブリ１０６とからの例えば潜在的に有害な気体のようなあらゆる気体がプロセス排気口１０４から排出されることが可能である。クリーニングドレイン／プロセス排出口１０４は、さらに、クリーニングモジュールアセンブリ１０６からＤＩ水または気体を放出するために使用されることも可能である。キャビネット排出口１２０が、一般的にＢＥ １０８の内側に存在する気体を放出するために使用されることが可能である。ＦＩ １３２は、ＦＩ １３２内にろ過された清浄な空気を供給するために使用されるファンフィルタユニット１５２を含むことが可能である。
【００２２】
ＢＥ １０８は、さらに、液体閉じ込めトレイ１２６と二重閉じ込め区域１２８とを含んでもよい。液体閉じ込めトレイ１２６は、プロセスタンク１２２からのオーバーフロー、または、供給管路内における漏洩の場合に有効であることが可能である。液体閉じ込めトレイ１２６は、さらに、漏洩を検出するための漏洩センサを含んでもよい。二重閉じ込め区域１２８は、外側管材料によってすでに隔離されている供給管路からの漏洩を収容することが可能である。
【００２３】
供給管路、ポンプおよびサージサプレッサ１１８、液体フィルタ１２４、液体閉じ込めトレイ１２６、および、二重閉じ込め区域１２８は、一般的に、酸と腐食とに対して耐久性がある材料を含んでよい。
【００２４】
ＢＥ １０８、ＦＩ １３２、および、ロボットフレームアセンブリ１４０は、ステンレス鋼、好ましくは３１６グレードのステンレス鋼で作られることが可能である。ロボットアセンブリ１４７は、アルミニウム、ステンレス鋼等で作られることが可能である。ロボットアセンブリ１４７が腐食を受けやすいアルミニウムまたは他の材料を含む場合には、そのアルミニウム部分の表面が、そのアルミニウム部分を腐食から保護するために、陽極酸化処理されてテフロン（登録商標）等で被覆されてもよい。クリーニングモジュールアセンブリ１０６は、ステンレス鋼、プラスチック、ＰＶＣ，ＰＶＤＦ、ポリウレタン、テフロン（登録商標）等、好ましくは３１６グレードのステンレス鋼で作られることが可能である。ＧＣＳ １１４と液体閉じ込めトレイ１２６は、プラスチック材料、好ましくは不燃性プラスチックで作られることが可能である。プロセスタンク１２２は、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、テフロン（登録商標）等のようなプラスチック、好ましくはＰＶＤＦで作られることが可能である。しかし、ＢＥ １０８および／またはＦＩ １３２で使用するための他の適した材料または被覆が予想されているということが認識されなければならない。
【００２５】
半導体ウェーハを電気研磨または電気めっきするための例示的なプロセスが、ＦＯＵＰ
１４６内に置かれているウェーハを収容するポッドから開始する。このポッド、すなわち、ポッドのドアが、エンドエフェクタ１４８によってウェーハを拾い上げるためにロボットアセンブリ１４７がそのポッド内に到達することを可能にするように開かれる。ロボットアセンブリ１４７とドライエンドエフェクタ１４８は、加工処理のためにウェーハ１５０を位置合せするために、ウェーハ１５０をウェーハプリアライナ１３４に移動させる。ウェーハプリアライナ１３４がウェーハ１５０を位置合せした後に、ロボットアセンブリ１４７はウェットエンドエフェクタ１４９を使用してウェーハプリアライナ１３４からウェーハ１５０を拾い上げ、加工処理のために電気研磨または電気めっきアセンブリ１３１にウェーハ１５０を移動させる。
【００２６】
電気研磨または電気めっきプロセスが完了した後に、ロボットアセンブリ１４７は、ウェットエンドエフェクタ１４９を使用してウェーハ１５０を拾い上げ、そのウェーハをクリーニングチャンバモジュール１０７内に移動させる。クリーニングプロセスが完了した後に、ドライエンドエフェクタ１４８がウェーハ１５０を拾い上げて、取り出しのためにＦＯＵＰ １４６内のポッドにウェーハ１５０を戻す。
【００２７】
複数のウェーハと複数の電気研磨または電気めっきアセンブリとを含む別の例示的なプロセスでは、上述の例示的なプロセスが、類似の段階が第２のウェーハ、第３のウェーハ等に行われるのと同時に第１のウェーハに対して行われることが可能である。
【００２８】
アセンブリ１００の様々な構成要素をより詳細に後述する。この例示的な電気研磨および／または電気めっき装置を特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、本発明からの逸脱なしに様々な変形と変更とが行われてもよいということが当業者には明らかだろう。
【００２９】
ＩＩ．エンドエフェクタシール
半導体アセンブリの一側面では、例示的なエンドエフェクタ装置および方法が説明されている。エンドエフェクタは、例えばさらに別の加工処理とクリーニングと貯蔵等のためにウェーハを１つの加工処理モジュールから別の加工処理モジュールに移動させるために、ウェーハ製造プロセスにおいて一般的に使用されている。一実施形態による例示的なエンドエフェクタは、半導体ウェーハを確実に保持して移動させるために真空カップシールを含む。この例示的なエンドエフェクタは半導体加工処理モジュール内に含まれていてよく、さらに明確に述べると、半導体アセンブリのロボットアセンブリ内に含まれていてよい。この例示的なエンドエフェクタは、半導体ウェーハ表面のより確実な保持を可能にすることができ、および、一方では、ウェーハをより正確かつ確実にその行先に移動させることができる。
【００３０】
図２は、加工処理アセンブリ内で半導体ウェーハを移動させるための例示的なロボットアセンブリを示す。ロボットアセンブリは、ウェーハ２１６を拾い上げて移動させるためのロボットに組み合わされている例示的なエンドエフェクタ２０６を含む。エンドエフェクタ２０６は、１つのモジュールから別のモジュールにウェーハを移動させるためにウェーハ２１６をエンドエフェクタ２０６に固定するように、エンドエフェクタ２０６の下面に真空を生じさせる。エンドエフェクタ２０６は、重力がシールに打ち勝ってウェーハ２１６がエンドエフェクタ２０６から解放されるように真空状態を取り除くことまたは圧力を増大させることによって、ウェーハ２１６を下に置くことができ、すなわち、ウェーハ２１６を解放することができる。さらに、エンドエフェクタ２０６は、振動、移動中の加速度等に抵抗してウェーハ２１６をそのエンドエフェクタに対して押し付けて保持するために、環境よりも相対的に小さい圧力でウェーハ２１６の下面を保持してもよい。
【００３１】
図３は、例示的なエンドエフェクタ３０６の一側面をさらに詳細に示す。図３に示されているように、エンドエフェクタ３０６は、真空弁３２２によって制御されている真空源と、窒素弁３２０によって制御されている加圧窒素源とに連結されている。真空弁３２２がオンにされると、真空源がエンドエフェクタ３０６に連結され、および、ウェーハ２１６をエンドエフェクタ３０６に押し付けて保持するように、真空カップ３０２内の圧力を低下させる。真空弁３２２がオフにされ、かつ、窒素弁３２０がオンにされると、エンドエフェクタ３０６は、カップ３０２内で圧力が増大させられるので、真空カップ３０２からウェーハ２１６を解放するだろう。
【００３２】
絶対真空または近絶対真空が必要とされているわけではないということが理解されなければならない。むしろ、重力、振動、移動中の加速度等に対抗してウェーハ２１６を保持して固定するのに十分なだけの、加工処理環境よりも低い圧力で十分である。さらに、窒素以外の気体、例えば空気等が、ウェーハを解放する時に気体を導入して圧力を増大させるために使用されてもよい。
【００３３】
真空カップ３０２内において周囲環境圧力に近いかまたはこの周囲環境圧力よりも高い圧力を維持することによって、粒子を取り除くために、および／または、真空カップ３０２またはエンドエフェクタ３０６内の真空通路に酸などが入るのを防止するために、ウェーハが保持されていない時または移動させられていない時に窒素弁３２０がオン状態のままにされることが可能である。
【００３４】
図４Ａと図４Ｂは、真空カップ４０２と、マッシュルームキャップ（ｍｕｓｈｒｏｏｍ
ｃａｐ）４０４と、溝４０５と、（エンドエフェクタの重量を低減させるための）切り抜き部分４０８と、真空通路４１２と、（ロボット等への取り付けのための）ねじ４１６とを含む、１つの例示的なエンドエフェクタ４０６の平面図と断面図とを示す。エンドエフェクタ４０６は、ステンレス鋼、アルミニウム、様々な合金または金属、セラミックス、プラスチック等のような任意の適切な材料をその構造に含むことができる。
【００３５】
図３と図４Ａとに示されているように、真空源は、真空通路４１２を通して、および、エンドエフェクタ４０６の主側面上にその遠位端部の付近に位置している穴４１４を通して、気体を取り除く。真空通路４１２は、エンドエフェクタ４０６と一体状に形成されても、または、（図示されているように）エンドエフェクタ４０６の内側に形成されてもよく、または、例えばエンドエフェクタ４０６の反対側の表面上に、エンドエフェクタ４０６に隣接して位置している別の通路によって形成されてもよい。
【００３６】
真空通路４１２内に生じさせられた真空または減圧によって、エンドエフェクタ４０６に隣接して配置されたウェーハは、真空カップ４０２に対して応従する形で引っ張られすなわち押し付けられ、その結果として、ウェーハの対向する主表面とエンドエフェクタ４０６の真空カップ４０２との間の一時的なシールが生じさせられる。真空カップ４０２は、楕円形、長円形、正方形等のような任意の適切な形状を有してよい。真空カップ４０２はマッシュルームキャップ４０４の縁の上に嵌合し、エンドエフェクタ４０６の表面の上方に広がる。真空カップ４０２は、引っ掻き傷や亀裂のようなウェーハに対する損傷を生じさせることなしにウェーハと共に一時的なシールを生じさせるように一般的に柔軟性または可とう性であるエラストマー、シリコンゴム、または、他の適した材料を含んでよい。
【００３７】
図４Ａと図４Ｂとに示されているように、浅い溝４０５が、例えばウェーハ４１６が穴４１４の中に詰まることを防止するために、真空の保持力を増大させるためにマッシュルームキャップ４０４を横断して形成されている。溝４０５は、マッシュルームキャップ４０４の上部平面を２つの半円に分割する。浅い溝４０５は、さらに、エンドエフェクタ４０６の吸引と真空とを改善すると共に穴４１４が塞がれる可能性を低減させるために、十字線形、正方形、円形、または、他の適切な形状として形成されてもよい。マッシュルームキャップ４０４は、金属またはプラスチックのようなエンドエフェクタ４０６と同様の材料で作られてよい。一例では、マッシュルームキャップ４０４は、ウェーハが真空カップ４０２によって引っ張られる時にそのウェーハがエンドエフェクタ４０６の遠位端部とマッシュルームキャップ４０４とに押し当たるように引っ張られるように、エンドエフェクタ４０６の遠位端部と同じ高さにある（図４Ｂを参照されたい）。
【００３８】
図８は、例示的なエンドエフェクタの中に含まれることが可能な真空カップの断面図を示す。図８に示されているように、真空カップは、一般的に、底部分８１８と、一般的に角度αに傾斜している側壁８２０とを含むことができるエンドエフェクタの片方の表面の上に形成されている空洞である。角度αは個々の用途に応じて０度から１８０度まで様々であってよく、好ましくは５度から５０度まで様々であってよく、より好ましくは約３０度であってよい。側壁８２０は、可とう性でありかつウェーハと共にシールを形成するようにエンドエフェクタの表面の上方の高さＨに延びるだろう。図４Ａ、図４Ｂ、および、図８をさらに参照すると、エンドエフェクタ４０６は、気体が真空通路４１０を通して穴４１４から抜き出される時にウェーハ４１６が側壁８２０の縁部と接触するように配置されるだろう。真空カップ４０２は、真空カップ４０２の空洞内に生じさせられる真空によってウェーハ４１６を引っ張って保持するだろう。圧力差が、ウェーハ上の重力の力よりも大きいウェーハ４１６に対する保持力を維持するのに十分な力を生じさせるだろう。エンドエフェクタ４０６の保持からウェーハ１０１６を解放するために、気体（例えば窒素等）が、重力が保持力を超越するように穴４１４内の圧力を増大させるために真空通路４１０と穴４１４とを通して導入されることが可能である。
【００３９】
図５は、別の例示的なエンドエフェクタ５０６の平面図を示す。図５に示されているエンドエフェクタ５０６は、そのエンドエフェクタ５０６が３つの穴５１４と３つの真空カップ５０２とを含むということを除いて、図３、図４Ａ、および、図４Ｂのエンドエフェクタに類似している。穴５１４と真空カップ５０２は、エンドエフェクタ５０６の設計と特定の用途とに応じて、エンドエフェクタ５０６上の様々な位置に配置されてよい。さらに、エンドエフェクタの形状は、馬蹄形、長方形、円形、１つまたは複数の尖端を含む幾つかに枝分かれした形状等のような任意の適した形状を含んでよい。
【００４０】
図６は、別の例示的なエンドエフェクタ６０６の平面図を示す。エンドエフェクタ６０６は、そのエンドエフェクタ６０６が複数の真空カップ６０２を有するということを除いて図４Ａと図４Ｂのエンドエフェクタに類似しており、この例では、エンドエフェクタ６０６は、細長い（すなわち、非円形の）マッシュルームキャップ６０４を各々が含む５つの真空カップ６０２を有する。さらに、エンドエフェクタ６０６は、別々の穴５１４の各々のための分岐して分かれている真空通路を含む図５の場合とは反対に、穴６１４に隣接して位置している共通の真空通路を含む。
【００４１】
図７は、別の例示的なエンドエフェクタ７０６の平面図を示す。このエンドエフェクタ７０６は、１つの真空カップ７０２が複数の穴７１４を中に含むということを除いて、図３Ａと図３Ｂのエンドエフェクタに類似している。この例の真空カップ７０２は馬蹄形に形成されているが、真空カップ４０２に類似した機能性を有し、および、マッシュルームキャップ６０４に類似している幾つかの細長いマッシュルームキャップ７０４を含む。
【００４２】
例示的なエンドエフェクタシールを特定の具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変形と変更とが本発明から逸脱することなしに行われてもよいということが、当業者には明らかだろう。例えば、真空カップ内に真空を生じさせる様々な方法が、ウェーハを拾い上げて移動させる時にシールを形成するために真空カップとマッシュルームキャップとの様々な他の形状と構成と同様に予想されている。
【００４３】
ＩＩＩ．ウェーハクリーニングの方法および装置
半導体アセンブリの１つの例示的側面では、例示的なウェーハクリーニングの方法および装置が説明される。この例示的なウェーハクリーニングの方法および装置は、電気研磨または電気めっき処理プロセスの前にウェーハからゴミまたは粒子をクリーニングし、および、電気研磨または電気めっき加工処理段階の後にウェーハから加工処理液をクリーニングすることができる。例えば、電気研磨プロセスの後に、ウェーハの主表面の縁部すなわち外側領域（「斜面領域」と呼ばれることが多い）が銅残留物を含むことがある。その外側領域からこの銅残留物をエッチングで取り除き、および、ウェーハの内側領域内の薄い金属層に損傷を与えることなくウェーハをクリーニングすることが望ましい。したがって、一側面では、クリーニングモジュールが、ウェーハの外側部分すなわち縁部部分上の金属残留物を取り除くための縁部クリーニングアセンブリを含む。この縁部クリーニング装置は、ウェーハの主表面に対して液体と気体を供給するように形状構成されているノズルヘッドを含む。このノズルは、液体がウェーハ上を半径方向に内方に金属薄膜へと流れる可能性を低減させるために、縁部領域内において液体を供給し、かつ、縁部の内側縁部で気体を供給する。
【００４４】
図９Ａから図９Ｃは、ウェーハをクリーニングするための例示的なクリーニングチャンバモジュールの様々な図を示す。図９Ａから図９Ｃに示されているように、この例示的なクリーニングチャンバモジュールは、ドームカバー９０２と、クリーニングチャンバ窓９０４と、シリンダカバー９０６と、漏洩センサ９０８と、ドリップパンドレインライン（ｄｒｉｐ ｐａｎ ｄｒａｉｎ ｌｉｎｅ）９１０と、ベースブロック（ｂａｓｅ ｂｌｏｃｋ）９１２と、ドリップパンクランプ（ｄｒｉｐ ｐａｎ ｃｌａｍｐ）９１４と、ドリップパン（ｄｒｉｐ ｐａｎ）９１６と、底部チャンバ９１８と、チャックモータアセンブリ配線のための切り抜き９２０と、２つのＤＩ水ノズル９２２（裏側）および９２６（上部）と、２つの窒素ノズル９２４（裏側）および９２８（上部）と、縁部クリーニングアセンブリ９３０と、光センサ９３２と、ウェーハ表側化学薬品のためのノズル９３４と、チャック９３６と、ドレインプレート９３８と、上部チャンバ９４０と、排出およびドレイン管９４２と、窒素管路９４４と、縁部クリーニングカバー９４６と、ウェーハ裏側化学薬品のためのノズル９４８と、チャックモータアセンブリ９５０とを含んでよい。化学薬品のための１つのノズル９３４に加えて、クリーニングチャンバモジュールは、化学薬品のための１つまたは複数のノズルを含むことが可能である。
【００４５】
ウェーハ９０１が、エンドエフェクタ９０３等によってクリーニングチャンバ内に置かれることが可能である。ウェーハ９０１がクリーニングプロセスのためにチャック９３６上の許容可能な位置にあると判定されると、チャックモータアセンブリ９５０がウェーハの主表面に対して垂直な軸線を中心としてチャック９３６とウェーハ９０１を回転させることが可能である。チャック９３６とウェーハ９０１が約３０ｒｐｍの回転速度で回転している時に、ＤＩ水ノズル９２２、９２６がウェーハ９０１の上部表面と裏側表面とにＤＩ水の流れを供給することが可能である。ＤＩ水はウェーハ９０１の縁部を通過してクリーニングチャンバの壁に向かって流れ、ドレインプレート９３８を通過して、排出およびドレイン管９４２の中に流れ出ることが可能である。ウェーハ９０１からＤＩ水を取り除いて乾燥させるために、チャックモータアセンブリ９５０は回転速度を２，０００ｒｐｍ、±１，０００ｒｐｍに増大させてもよい。その次に、窒素ノズル９２４、９２８が、ウェーハ９０１の上部表面と裏側表面とからさらにＤＩ水を取り除くために、ウェーハ９０１の上部表面と裏側表面に対して窒素（または、他の適した気体）の流れを供給することが可能である。
【００４６】
ウェーハ９０１が洗浄されて乾燥され、および、チャックモータアセンブリ９５０が停止された後に、縁部クリーニングアセンブリ９３０が縁部クリーニングのための位置にスライドして移動する。図１０Ａから図１０Ｂは例示的なウェーハ縁部クリーニングアセンブリ９３０を示し、この縁部クリーニングアセンブリ９３０は、ＤＩ水管１００６と、棒１０１０と、アダプタ棒１００８と、ブラケット１０１２と、ねじ１０１４と、エアテーブルシリンダ（ａｉｒ ｔａｂｌｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）１０１６と、調整可能ねじ１０１８と、フローレギュレータ（ｆｌｏｗ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）１０２０と、圧縮空気管１０２２と、棒クランプ１０２４と、酸管（ａｃｉｄ ｔｕｂｅ）１０２６と、窒素管１０２８と、ノズルヘッド１０３０と、棒ワイパ１０３２と、窒素ノズル１０３４と、液体ノズル１０３６とを含んでよい。縁部クリーニングアセンブリ９３０の長さは、アダプタ棒１００８を追加または除去することによって、２００ｍｍウェーハ、３００ｍｍウェーハ、または、他のサイズのウェーハと共に使用するために調整されることが可能である。ウェーハ９０１の上部と窒素ノズル１０３４との間の間隙が０．１ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることが可能であり、および、液体ノズル１０３６は縁部区域１００４の上方に位置していることが可能である。
【００４７】
図１１Ａから図１１Ｃは、縁部クリーニングアセンブリと共に含まれている例示的なノズルヘッド１０３０の平面図と側面図と正面図とをそれぞれに示す。図１１Ａから図１１Ｃに示されているように、窒素ノズル１０３４はウェーハ９０１の縁部の付近に窒素の窒素カーテン１１０２を生じさせる。例示的な縁部クリーニングプロセスでは、ウェーハ９０１は、約５０−５００ｒｐｍ、好ましくは２００ｒｐｍの回転速度で回転してよい。液体ノズル１０３６は、ウェーハ９０１の外側主表面または縁部区域１００４上に約１０ｍｍの幅の薄い層を形成するように化学薬品の流れを供給する。この化学薬品は金属層または金属残留物を取り除くが、偶発的にウェーハ９０１の中心に向かって広がる可能性があり、このことは、金属層に有害な作用を与えることがある。様々な化学薬品が縁部区域１００４内の金属残留物をエッチングするために使用されることが可能である。例えば、濃度１０％のＨ4ＳＯ4と、濃度２０％のＨ2Ｏ2が、縁部区域１００４から銅金属をエッチングするために使用されることが可能である。さらに、エッチング速度を増大させるために、その化学薬品溶液が２５℃から８０℃の範囲に加熱されることも可能である。
【００４８】
化学薬品が縁部から内方に広がる可能性を低減させるために、ウェーハ９０１の中心に向かって化学薬品が広がる可能性を防止するかまたは少なくとも低減させるように、縁部区域１００４の内側縁部に窒素カーテン１１０２を生じさせるために、窒素ノズル１０３４が例えば窒素のような気体の流れを供給または送出する。縁部区域１００４がクリーニングされた後に、液体ノズル１０３６は、縁部区域１００４においてウェーハ９０１から化学薬品を希釈および／または洗浄するために、ＤＩ水の液体噴流１１０４を供給することが可能である。さらに、一実施形態では、縁部クリーニングプロセスの後に、追加のＤＩ水による洗浄が、ウェーハ９０１の上部表面と裏側表面とをクリーニングするためにＤＩ水ノズル９２２、９２６を使用することによって行われてもよい。
【００４９】
縁部クリーニングプロセスが完了すると、チャックモータアセンブリ９５０は、チャック９３６とウェーハ９０１を回転させることを停止し、縁部クリーニングアセンブリ９３０は縁部クリーニング位置から休止位置にスライドして戻ることが可能である。
【００５０】
図１１Ｄから図１１Ｅは別の例示的なノズルヘッド１０３０の様々な図を示す。図１１Ｄから図１１Ｅの具体例は、窒素ノズル１０３４がそのノズルから延びる水平スパン１０３４ｈを持つことを除いて、図１１Ａから図１１Ｃの具体例に類似している。水平スパン１０３４ｈは、縁部ノズル１０３６からの化学薬品がウェーハ９０１の中心に向かって広がることをより効果的に防止する窒素カーテン３００２を生じさせることができる。水平スパン１０３４ｈとウェーハ９０１の表面との間の距離は、好ましくは約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内であり、より好ましくは約１．５ｍｍである。
【００５１】
図１１Ｆから図１１Ｇは、別の例示的なノズルヘッド１０３０の様々な図を示す。図１１Ｆから図１１Ｇにおける具体例は、水平スパン１０３４ｈがノズルの下側部分の両側から延びているということを除いて、図１１Ｄから図１１Ｅの具体例に類似している。
【００５２】
図１１Ｈは別の例示的なノズルヘッド１０３０を示す。図１１Ｈの具体例は、一方が化学薬品用であり他方がＤＩ水用である２つの液体ノズル１０３６を有することを除いて図１１Ａから図１１Ｃの具体例に類似している。別々のノズルが、例えば、ＤＩ水洗浄の際の性能の改善を実現するだろう。
【００５３】
図１２は、ウェーハクリーニング装置内に含まれることが可能な例示的なチャックモータアセンブリ９５０を示す。この具体例では、チャックモータアセンブリ９５０は、チャック９３６と、上部モータプレート１２０２と、光センサ１２０４と、シャフトスリーブ（ｓｈａｆｔ ｓｌｅｅｖｅ）１２０６と、モータ１２０８と、フラグ（ｆｌａｇ）１２１０と、スペーサ１２１２と、遠心ブロック軸１２１４と、遠心ブロック１２１６と、栓１２１８とを含む。
【００５４】
再び図９Ａと図９Ｂと図１０Ａとを参照すると、ウェーハ９０１をチャック９３６上に置くために、エンドエフェクタ９０３は、ウェーハ９０１をプロセスチャンバまたはプリアライナ（図１を参照されたい）から取り出し、クリーニングのためにそのウェーハをクリーニングチャンバ窓９０４の中を通してクリーニングチャンバモジュールに移動させる。図１３は、内側プレート１３０２と、外側プレート１３０４と、ブラケット１３０６と、フローコントローラ１３０８と、シリンダ１３１０と、シリンダカバー９０６と、リミットセンサ（ｌｉｍｉｔ ｓｅｎｓｏｒ）１３１２とを含む例示的なクリーニングチャンバ窓９０４を示す。エンドエフェクタ９０３はウェーハ９０１をチャック９３６内に装填する。シリンダ１３１０は、ウェーハクリーニングプロセスを開始させるために、外側プレート１３０４を上昇させて、クリーニングチャンバ窓９０４を閉じることができる。
【００５５】
図１２に示されているように、例示的なチャック９３６は、基部１２２０と３つのポジショナ（ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒ）１２２２とを含む。チャック９３６は、２００ｍｍウェーハ、３００ｍｍウェーハ、または、他のあらゆるウェーハサイズに適合するように変更されてもよい。エンドエフェクタ９０３がウェーハ９０１をチャック９３６内に装填すると、ウェーハ９０１は３つのポジショナ１２２２によってチャック９３６内で位置出しされる。再び図９Ａから図９Ｃを参照すると、光センサ９３２がチャック９３６内のウェーハ９０１の位置を検出することが可能である。ウェーハ位置出しの誤りを検査するために、光センサ９３２は、図１５に示されているように、ウェーハ９０１の上部表面にビームを送る。エンドエフェクタ９０３がウェーハをポジショナ１２２２の上部表面上に位置させる場合には、そのビームは完全には反射センサ９３２に反射して戻らないだろう。チャック９３６が回転するにつれて、これに応じて反射率が変化するだろう。さらに、ウェーハ９０１と反射センサ９３２との間の距離が変化するので、反射率の差すなわち相違が、ウェーハ９０１がチャック９３６と３つのポジショナ１２２２との上に正確に置かれているか否かを確かめるために使用されることが可能である。一例では、ウェーハ９０１が３つのポジショナ１２２２によってチャック９３６上に正確に位置出しされている時には、チャックが回転している最中に反射率が約７０％から７５％の間で読み取られる。しかし、ウェーハ９０１が正確に位置出しされていない時には、反射率が約３０％から約６０％の間で読み取られる。誤った位置に置かれているウェーハは、チャック９３６が高速度で回転させられている時に、チャック９３６の外に出るだろうし、このことがクリーニングチャンバモジュールの内側でウェーハ９０１が割れることを引き起こす可能性がある。
【００５６】
例示的な光センサ９３２が図１４に示されており、および、この光センサは、継手管（ｆｉｔｔｉｎｇ ｔｕｂｅ）１４０２と、継手Ｏリング１４０４と、反射センサ１４０６と、ホルダ１４０８と、ビトンＯリング（ｖｉｔｏｎ ｏ−ｒｉｎｇ）１４１０と、ホルダフランジ１４１２とを含んでもよい。他の適した光センサがチャック９３６に対するウェーハの適正な位置出しを判定するために使用されてもよいということが認識されなければならない。他の例では、光センサ９３２は、近接センサ、渦電流センサ、音響センサ等のような、ウェーハの表面を測定するための非光学的なセンサによって置き換えられてもよい。
【００５７】
乾燥サイクル等のような様々なクリーニングプロセス中に比較的高い遠心力の作用によってチャック９３６の外にウェーハ９０１が回転して出ることを防止するために、チャックポジショナ１２２２は遠心ブロック１２１６を含んでもよい。遠心ブロック１２１６は、上部部分よりも重たい下部要素（すなわち、ウェイト）を含むことが可能であり、この下部部分は遠心ブロック軸１２１４に近接している。チャック９３６が約１，０００ｒｐｍ以上の回転速度で回転している時には、遠心力は、遠心ブロック１２１６内のウェイトが外方に回転することを引き起こすだろう。したがって、遠心ブロック１２１６の上部部分は内方に移動して、ウェーハ９０１をチャック９３６に固定して保持する。ポジショナ１２２２と遠心ブロック１２１６との重さ、長さ等は、ウェーハを固定するためにポジショナ１２２２が移動する速度を変化させるために変化させられることが可能である。チャックモータアセンブリ９５０が減速または停止すると、遠心ブロック１２１６は、減少した遠心力またはゼロの遠心力のせいでその直立位置に戻るだろう。ウェーハを固定するために、チャック回転速度が約２００ｒｐｍから約３，０００ｒｐｍの範囲内に設定され、好ましくは２，０００ｒｐｍに設定される。
【００５８】
図１６Ａから図１６Ｃは、ポジショナ１２２２とウェーハ裏側化学薬品（ｗａｆｅｒ ｂａｃｋｓｉｄｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ）９４８との関係において、例示的な裏側ウェーハクリーニングプロセスとウェーハとを示す。例示的なウェーハ裏側クリーニングプロセスでは、モータ１２０８が、ウェーハ裏側化学薬品が３つのウェーハポジショナ１２２２上に飛び散って付着することなしにウェーハ９０１の裏側に送られることが可能であるように、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルに面するようにチャック９３６を振動させる。ウェーハポジショナ１２２２に接触する化学薬品は、ウェーハ９０１の上部表面上に飛び散ってその上部表面を化学エッチングする恐れがあり、このことがウェーハ９０１上に形成されている構造とデバイスとにおける欠陥の原因となる可能性がある。裏側化学薬品９４８は、２つのポジショナ１２２２の間に位置させられて、角度βと角度−βの間で振動させられてもよい。裏側化学薬品は、図１６Ａから図１６Ｃに示されているように、角度−γと角度γとの間を裏側化学薬品９４８を動かすことによって裏側化学薬品９４８を中心から外れた位置に方向付けることによって、角度βと角度−βとを超えてウェーハ９０１の区域を覆ってもよい。
【００５９】
化学薬品９４８によって配送される化学薬品がウェーハ９０１の裏側に到達し、および、クリーニング時間は５秒から１００秒の範囲内であり、好ましくは１０秒であることが可能である。その次にクリーニングプロセスがウェーハ９０１の裏側の各々の３分の１に対して繰り返される。
【００６０】
図１７Ａから図１７Ｃは、別の例示的な裏側ウェーハクリーニングプロセスを示す。このプロセスは、チャック９３６が連続回転させられ、および、裏側化学薬品９４８が、ポジショナ１２２２の間で「オン」であるようにパルス化すなわちタイミング調整され、ポジショナ１２２２に方向付けられている時に「オフ」であるようにパルス化すなわちタイミング調整されるということを除いて、図１６Ａから図１６Ｃを参照して説明されたプロセスに類似している。図１６Ａから図１６Ｃと同様に、ノズル裏側化学薬品（ｎｏｚｚｌｅ ｂａｃｋｓｉｄｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ）９４８は、そのプロセス中に±γに振動してもよい。図１７Ｂと図１７Ｃとに示されているように、チャック９３６が反時計回りに回転するにつれて、裏側化学薬品９４８が、それがオフにされる角度ａ1までウェーハに液体を送る。液体は角度ａ2でウェーハの裏側に再び送られる。
【００６１】
別の例では、ポジショナ１２２２に接触しているウェーハ９０１の裏側の部分をクリーニングするために、モータ１２０８が、ウェーハ９０１がその当初の位置から移動するのに十分なレベルの回転加速度で回転運動を生じさせるだろう。したがって、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルによって送出される化学薬品は、回転運動の前にポジショナ１２２２と接触していたウェーハ９０１の裏側の部分に到達することが可能である。ウェーハ９０１の裏側の全表面をクリーニングした後に、ＤＩ水ノズル９２２が、ウェーハ９０１の裏側上の化学薬品を洗浄するためにＤＩ水の流れを供給するだろう。
【００６２】
ウェーハ９０１は１つの最終クリーニングサイクルを通過することが可能である。チャック９３６とウェーハ９０１が約３０ｒｐｍの回転速度で回転している時に、ＤＩ水ノズル９２２、９２６はウェーハ９０１の上面と裏側とに同時にＤＩ水の流れを供給することが可能である。ウェーハ９０１からＤＩ水を取り除いてウェーハ９０１を乾燥させるために、チャック回転速度が２，０００ｒｐｍ±１，０００ｒｐｍに増大させられることが可能である。窒素ノズル９２４、９２８は、その次に、ウェーハ９０１の上面と裏側とからＤＩ水薄膜を取り除くためにウェーハ９０１の上面と裏側とに対して窒素の流れを供給することが可能である。
【００６３】
例示的な装置と方法との上記説明を考慮して、例示的なクリーニングの方法すなわちシーケンスは次のように進行することができる。
【００６４】
クリーニングの開始
ａ．チャックを初期位置に戻す。
ｂ．外側プレート１３０２を開く。
ｃ．ウェーハ９０１をチャック９３６上に置く。
ｄ．外側プレート１３０２を閉じる。
【００６５】
前側クリーニング
ｅ．１０−１００ｒｐｍ、好ましくは５０ｒｐｍの速度でチャック９３６を回転させる。
ｆ．ＤＩ水ノズル（上部）９２６からウェーハ９０１の前面にＤＩ水を送る。
ｇ．ＤＩ水ノズル（上部）９２６からのＤＩ水を止めて、その次に、チャック回転速度を１，０００−２，０００ｒｐｍ、好ましくは２，０００ｒｐｍに増大させる。
ｈ．ウェーハ９０１の上部表面を乾燥させるために、窒素ノズル（上部）９２８から窒素を送出する。
ｉ．窒素流を止めて、チャック回転を停止させる。
【００６６】
縁部クリーニング
ｊ．空気管シリンダ１０１６に動力供給することによって縁部クリーニングアセンブリ９３０をその休止位置から縁部クリーニング位置に移動させる。
ｋ．１００−５００ｒｐｍ、好ましくは３５０ｒｐｍの回転速度でウェーハ９０１を回転させ、窒素管１０２８を通して窒素ノズル１０３４から窒素を送出する。
ｌ．酸管１０２６を通して液体ノズル１０３６から縁部クリーニング化学薬品を送出する。
ｍ．縁部区域１００４上の金属がエッチングによって除去された後に、縁部クリーニング化学薬品の送出を停止する。
ｎ．ＤＩ水管２００６を通して液体ノズル１０３６からＤＩ水を送る。
ｏ．縁部区域１００４上の化学薬品が洗浄によって取り除かれた後に、ＤＩ水の流れを止める。
ｐ．窒素管１０２８を通して窒素ノズル１０３４から窒素を供給する。
ｑ．チャックの回転を停止させて、縁部クリーニングアセンブリ９３０を休止位置に戻す。
【００６７】
裏側クリーニング
ｒ．チャック９３６を、裏側クリーニング位置に、すなわち、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルと２つの隣接するポジショナ１２２２との間の距離が等しい位置に移動させる。モータ１２０８が、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルの周りでチャック９３６を振動させることを開始する。振動角度は４５°±５°未満であるべきである。その次に、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルは、ウェーハ９０１の裏側に化学薬品を送る。
ｓ．ウェーハ９０１の第２および第３のセクションのために段階ｒを繰り返す。あるいは、ウェーハ９０１は１つの方向に連続的に回転させられてもよく、および、裏側化学薬品９４８はパルス状に送り出されてポジショナ１２２２を回避する。
【００６８】
シフトターンクリーニング（ｓｈｉｆｔ ｔｕｒｎ ｃｌｅａｎｉｎｇ）
ｔ．素早い方向転換の最中に高い加速度を使用することによってウェーハ９０１をその位置から移動させる。
ｕ．段階ｓを繰り返す。
ｖ．ウェーハ９０１の第２の３分の１に対して段階ｓから段階ｕまでを繰り返す。
ｗ．ウェーハ９０１の最後の３分の１に対して段階ｓから段階ｕまでを繰り返す。
ｘ．ウェーハ９０１が約５０ｒｐｍの回転速度で回転している最中に、ＤＩ水をＤＩ水ノズル（裏側）９２２を通してウェーハ９０１の裏側に送り、および、ＤＩ水ノズル（上部）９２６を通してウェーハ９０１の前側に送る。
ｙ．ＤＩ水の送出を停止する。約１，０００−３，０００ｒｐｍ、好ましくは２，０００ｒｐｍの回転速度でチャック９３６を回転させ、その次に窒素をウェーハ９０１の前側と裏側の両方に配送する。
ｚ．窒素流の送出を停止し、チャック９３６を停止させる。シリンダ１３１０で外側プレート１３０４を下降させることによってクリーニングチャンバ窓９０４を開く。その次に、エンドエフェク９０３がウェーハ９０１を拾い上げ、および、前記ウェーハを貯蔵ポッド（図示されていない）に移動させる。
【００６９】
上記のシーケンスはウェーハクリーニングのための１つの例示的な方法を説明するが、限定的であることは意図されていない。本発明の他の様々な側面にしたがって、ウェーハ９０１をクリーニングするための様々な代案の方法が存在する。例えば、第２の例示的な方法は、クリーニングプロセスを開始するための上述の通りの段階ａから段階ｄと、それに続く縁部クリーニングのための段階ｊから段階ｑとを行い、および、ＤＩ水と窒素ガスとを使用して前側をクリーニングして乾燥させるための段階ｅから段階ｉで終わることを含む。
【００７０】
別の例示的な方法は、クリーニングプロセスを開始するための上述の通りの段階ａから段階ｄと、それに続く縁部クリーニングのための段階ｊから段階ｑとを行い、さらに続けて、化学薬品で裏側をクリーニングするための段階ｒと段階ｓと、ＤＩ水と窒素ガスとを使用して前側をクリーニングして乾燥させるための段階ｅから段階ｉと、ＤＩ水と窒素ガスとを使用して裏側をクリーニングして乾燥させるための段階ｔから段階ｚとを行うことを含む。さらに、裏側クリーニングプロセス中に、ＤＩ水が、裏側エッチング中に使用されるあらゆる化学薬品から上部表面を保護するためにウェーハの上部表面に供給されてもよい。したがって、例示的な装置および方法を使用して半導体ウェーハをクリーニングするための様々なプロセスが予想されているということが、当業者には明らかであるはずである。
【００７１】
ウェーハをクリーニングするための装置および方法を特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変更と変形とが本発明から逸脱することなしに行われることが可能であるということが当業者には明らかだろう。
【００７２】
ＩＶ．プロセスチャンバ
半導体アセンブリの別の側面には、半導体ウェーハを電気研磨および／または電気めっきするための加工処理チャンバが含まれている。この例示的な加工処理チャンバは、電気研磨装置および電気めっき装置と互換性がある。
【００７３】
１つの例示的なプロセスでは、プロセス流体の流れがウェーハの主表面の比較的小さい部分に送られている最中に、そのウェーハが回転させられる。流体の流れを方向付けるノズル等が、ウェーハの主表面に対して平行な直線方向に沿って、例えばウェーハの内側半径から外側半径へと平行移動させられる。ウェーハ上の金属のめっきまたは研磨の均一性を増大させるために、ウェーハの回転が、流体の付随する流れに関してウェーハ表面の一定不変な線速度を生じさせるために変化させられてよい。さらに、薄層プロファイルと電気研磨または電気めっきプロセスとを決定するための様々な例示的な方法を説明する。
【００７４】
図１８は、一実施形態による例示的なプロセスチャンバアセンブリの分解図を含む。例示的なプロセスチャンバアセンブリは、動的シュラウド（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｈｒｏｕｄ）１８０２と、磁気連結器（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｕｐｌｅｒ）１８０４と、軸１８０６と、軸を装着するためのブラケット１８０８と、スプラッシュガード（ｓｐｌａｓｈｇｕａｒｄ）１８１０と、管１８１２と、チャンバトレイ（ｃｈａｍｂｅｒ ｔｒａｙ）１８１４と、底部チャンバ１８１６と、光センサのためのフィードスルー（ｆｅｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ）１８１８と、栓１８２０と、プロセスチャンバ１８２２と、マニホルド１８２４と、ノズルプレート１８２６と、エンドポイント検出器（ｅｎｄ ｐｏｉｎｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１８２８と、ノズルブロック１８３０と、サイドプレート１８３２と、チャンバ窓１８３４と、半月形チャンバ（ｈａｌｆ ｍｏｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ）１８３６と、ゲートチャック（ｇａｔｅ ｃｈｕｃｋ）１８３８と、窓シリンダ１８４０とを含むことが可能である。
【００７５】
例示的なチャンバは、電気研磨および／または電気めっきで等しく適切に使用されることが可能であるが、一般的に電気研磨プロセスに関して説明される。電気めっきのために本発明を使用する時に、ノズルブロック１８３０と、ノズルプレート１８２６と、マニホルド１８２４と、動的シュラウド１８０２とが、電気研磨プロセスにおいても使用されてもよい。あるいは、これらは同心円電気めっき装置（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃｉｒｃｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）で置き換えられてもよい。例示的な同心円電気めっき装置が、１９９９年７月２日付で出願された標題「半導体デバイス上の金属相互配線を電気研磨する方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＭＥＴＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ）」の米国特許第６，３９５，１５２号と、２０００年２月４日付で出願された標題「半導体デバイス上の金属相互配線を電気研磨する方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＭＥＴＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ）」の米国特許第６，４４０，２９５号とに説明されており、これらの特許文献は全体において両方とも本明細書に引例として組み入れられている。さらに、例示的な電気研磨および電気めっきプロセスが、２００２年１１月１３日付で出願された標題「導電層を電気研磨する電気研磨アセンブリおよび方法（ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＬＡＹＥＲＳ）」のＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０２／３６５６７と、１９９９年１月１５日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許第６，３９１，１６６号と、１９９９年８月７日付で出願された標題「半導体デバイス上の金属相互配線を電気研磨する方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＭＥＴＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＥＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ）」のＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９９／１５５０６とに説明されており、これらの文献すべてはその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【００７６】
さらに、例示的なエンドポイント検出器と方法とが、２００２年９月１０日付で出願された標題「エンドポイント検出のための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＮＤ−ＰＯＩＮＴ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」の米国特許第６，４４７，６６８号に説明されており、この特許はその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【００７７】
図１９に示されているように、プロセスチャンバアセンブリ内に含まれることが可能な電力駆動システムが、ｘ軸フラグ１９０２と、ｘ軸駆動アセンブリ１９０４と、継手１９０６と、モータ１９０８と、ｚ軸マウントのためのブラケット１９１０と、テータドライブベルトおよびプーリー（ｔｈｅｔａ ｄｒｉｖｅ ｂｅｌｔ ａｎｄ ｐｕｌｌｅｙ）１９１２と、テータｙ軸反射センサ（ｔｈｅｔａ ｙ−ａｘｉｓ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ
ｓｅｎｓｏｒ）１９１４と、ｘ軸センサ１９１６と、テータマウント（ｔｈｅｔａ ｍｏｕｎｔ）１９１８と、ｚ軸自在ボール管継手１９２０と、ｚドライブテーブルアセンブリ（ｚ−ｄｒｉｖｅ ｔａｂｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１９２２と、ｚモーションマウントのためのブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ ｆｏｒ ｚ−ｍｏｔｉｏｎ ｍｏｕｎｔ）１９２４と、テータモータ（ｔｈｅｔａ ｍｏｔｏｒ）１９２６と、テータドライブプーリ（ｔｈｅｔａ ｄｒｉｖｅ ｐｕｌｌｅｙ）１９２８と、チャックアセンブリ１９３０と、蓋バックカバーアセンブリ（ｌｉｄ ｂａｃｋ ｃｏｖｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１９３２と、ｘ軸リニアベアリング１９３４と、ｙ軸調整つまみねじ１９３６と、ｚ軸プレート１９３８と、上蓋１９４０と、ｚ軸リニアベアリング１９４２と、軸１９４４と、ｘ軸磁石１９４６と、磁気分離プレート（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ ｐｌａｔｅ）１９４８と、ｙ軸ステージ１９５０と、磁石１９５２と、磁石マウントのためのブラケット１９５４とを含むことが可能である。
【００７８】
例示的なチャックアセンブリが、例えば、１９９９年９月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許第６，２４８，２２２ Ｂ１号と、２００１年３月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ
ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許番号０９／８００，９９０と、２００１年５月２１日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許番号０９／８５６，８５５とに説明されており、これら３つの文献すべてがその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【００７９】
図１８に示されているように、プロセスチャンバ１８２２は、チャンバ区域内にプロセス液すなわち電解質流体を収容するために、チャックアセンブリ１９３０とスプラッシュガード１８１０と共に平行移動する動的シュラウド１８０２を含むことが可能である。光センサケーブルが、光センサおよびエンドポイント検出器１８２８、または、底部チャンバ１８１６またはチャンバトレイ１８１４内の漏洩を検出するためのセンサのような他の構成要素のために、フィードスルー１８１８の中を通して設置されることが可能である。追加の栓１８２０がさらに別のフィードスルーのために使用されてもよい。
【００８０】
図１８と図１９の例示的な装置は、ｘ軸駆動磁石マウントプレート１９４６に接続するための磁石１９５２を含む。チャックアセンブリ１９３０は、ｘ軸リニアベアリング１９３４を介して軸１９４４上を滑動することによってｘ方向に沿って移動することが可能である。例えば加工処理装置の変更するために、または、メンテナンス中において、例示的な装置が動作していない時には、プロセス駆動システムはプロセスチャンバアセンブリからドッキング解除されることが可能である。モータ１９０８は、ｘ方向に沿って前方に移動するためにｘ軸駆動アセンブリ１９０４内の内部ねじを反時計回りに回転させるだろう。同じまたは新たなプロセス駆動アセンブリが同じ仕方でプロセスチャンバアセンブリとドッキングしてもよい。一例が、プロセス駆動システムとプロセスチャンバとの間に物体が存在する場合、または、ｘ軸駆動アセンブリ１９０４が前方または後方に移動することを妨害する何かが存在する場合には、磁石１９５２または磁石１９４６がｘ軸分離プレート１９４８から取り外されるように安全措置を含む。ｘ軸駆動１９０４とモータ１９０８はチャックアセンブリと上蓋をさらに遠くに動かすことは不可能だろうし、この箇所では、ｘ軸センサ１９１６が、プロセス駆動システムの残り部分からのｘ軸の離脱を認識し、および、モータ１９０８が電源切断されるだろう。
【００８１】
この例示的な装置の設置または定期的メンテナンスの最中には、ｙ軸調整つまみねじ１９３６が、ｙ方向に沿って動的シュラウド１８０２とノズルプレート１８２６との上方におけるチャックアセンブリ１９３０の位置を調整することが可能である。
【００８２】
図１８と図１９の両方を参照すると、この例示的なプロセスチャンバがプロセス用途で使用される時に、プロセス駆動システムは、プロセス駆動システム上の磁石１９５２をプロセスチャンバアセンブリ上の磁気連結器１８０４に連結することによって、プロセスチャンバアセンブリ内にドッキングされるだろう。窓シリンダ１８４０は、チャンバ窓１８３４内の開口を生じさせるために半月形チャンバ１８３６からゲートチャック１８３８を持ち上げる。ロボット（図１を参照されたい）が、チャンバ窓１８３４の中を通してプリアライナ（図１を参照されたい）からウェーハ１８０１を移動させることができる。ウェーハ１８０１は、電気研磨および／または電気めっきプロセスのためにチャックアセンブリ１９３０の中に装填される。
【００８３】
チャックアセンブリ１９３０を装填位置すなわち初期位置から電気研磨または電気めっきのための位置に移動させるために、ｚドライブテーブルアセンブリ１９２２内のモータが、チャックアセンブリ１９３０とノズルブロック１８３０の最上部との間の間隙が約０．５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内、好ましくは５ｍｍとなるまで、ｚ軸プレート１９３８をｚ軸リニアベアリング１９４２の最上部から下降させるために、そのモータの内側軸アセンブリを回転させる。あるいは、例示的なプロセスチャンバが電気めっきのために使用される場合には、ｚドライブテーブルアセンブリ１９２２内のモータは、チャックアセンブリ１９３０上のウェーハ１８０１と同心円装置の最上部との間の間隙が約０．５ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、好ましくは５ｍｍとなるまで、ｚ軸プレート１９３８をｚ軸リニアベアリング１９４２の最上部から下降させることが可能である。第１の金属層がウェーハ１８０１上にめっきされた後に、ｚ軸プレート１９３８は、追加のめっきのために、ウェーハ１８０１のためのプロセス方法にしたがって段階的に上昇することができる。
【００８４】
ウェーハ１８０１を研磨するために、この例示的なプロセスチャンバは、ウェーハ１８０１上の異なる場所に対して異なる電流密度で電流を印加することによって、めっき銅ウェーハ１８０１から均一かつ段階的に銅を取り除く。電流とプロセス液の流れとに関する設定は、前記ウェーハのプロファイルと特定の用途に応じたユーザによって定義された他の要件とに基づいているだろう。ユーザによって定義された他の要件は、大規模な除去の実行の回数、より大きいかまたはより小さいノズルの使用、または、ウェーハ上に残るべき銅層の厚さを含むことができる。典型的には、ウェーハ測定ツール（ｗａｆｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｔｏｏｌ）が、ウェーハのサンプル上の銅めっきの厚さプロファイルを測定する。この測定値が、ウェーハ上の特定の設定箇所（ｓｅｔ−ｐｏｉｎｔ）において研磨プロセスで使用されるべき電流比率（ｃｕｒｒｅｎｔ ｒａｔｉｏ）を含むことが可能な電流比率表を生じさせるのに役立つ。データとその結果として得られる電流比率表とが金属薄膜厚さプロファイルを生じさせ、この金属薄膜厚さプロファイルは、さらに、ウェーハの輪郭厚さ（ｐｒｏｆｉｌｅｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）と、研磨プロセス中の電流密度と流量との設定とを策定するためにユーザによって定義された要件によってさらに変更されることが可能である。
【００８５】
ウェーハ１８０１に印加される電流密度は、除去のタイプの応じて様々であってよい。例えば、ウェーハ１８０１上の厚い金属薄膜を除去するためには、より高い電流が一般的に使用されるだろう。薄い金属薄膜を除去するためには、より制御されておりかつより正確である除去プロセスを可能にするように、より小さい電流が一般的に使用されるだろう。
【００８６】
次に、比較的厚い金属層を含むウェーハを電気研磨するための例示的なプロセスすなわち方法を説明する。この例示的な方法は、一般的に、４つ以上の加工処理段階を含む。第１に、例えば銅のような金属の厚い層の大部分の除去が行われる。第２に、エンドポイント検出器１８２８が、ウェーハ１８０１上の特定の場所において、さらに別の研磨のための設定箇所を決定するために、残留している銅層の反射率を測定する。このプロセスは、その反射率の示度に基づいて薄膜厚さプロファイルを再計算する。第３に、このプロセスは、新たな金属薄膜厚さプロファイルにしたがって銅の比較的薄い層を取り除く。第４に、エンドポイント検出器１８２８は、ウェーハ１８０１が所望の厚さおよび／またはプロファイルに研磨され終わっているかどうかを判定するために、銅層の反射率を測定する。第３と第４のプロセスは、ウェーハ１８０１が所望の厚さおよび／またはプロファイルに研磨されるまで反復されることが可能である。
【００８７】
しかし、エンドポイント検出器１８２８が、例えば初期除去プロセスにおいて、過剰に多くの銅めっきがウェーハ１８０１から除去されたということを判定する場合に、本発明が、ウェーハの表面上の特定の区域が銅で再めっきされる電気めっきプロセスを含んでもよいということが理解されなければならない。この電気めっきプロセスは、ＣｕＳＯ4＋Ｈ4ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ等のような適した電解質流体を使用して、ノズルブロック１８３０内のノズルのための電圧を逆にするという方法を含むことが可能である。例示的な電気めっきの装置および方法が、本明細書に組み入れられている上述の米国特許第６，３９１，１６６号で説明されている。
【００８８】
例示的なプロセス方法
段階１
ウェーハ１８０１上の銅層を取り除くために、テータモータ１９２６が、チャックアセンブリ１９３０がｘ方向に沿って移動する時に、一定不変の線速度でチャックアセンブリ１９３０を回転させる。ノズルブロック１８３０内のノズルは、一定不変の流量でウェーハ１８０１に対してプロセス液を送ることができる。テータモータ１９２６の回転速度は、電流密度と回転するチャックアセンブリ１９３０の直線移動距離とに関係していることが可能である。ウェーハ１８０１に印加されている電流比率は、さらに、金属薄膜厚さプロファイルとユーザ定義要件とにも基づいていることが可能である。この例示的な方法は、回転するチャックアセンブリ１９３０の直線動程上の各データポイントの間の新たな電流密度とこれらのデータポイントにおける新たな線速度とを連続的に外挿によって推定することが可能である。この方法は、さらに、その新たな電流比率と線速度とを使用して再計算されることが可能である。プロセス駆動システムは、チャックアセンブリ１９３０をｘ方向に沿って開始位置に戻す。
段階２
エンドポイント検出器１８２８は、チャックアセンブリ１９３０がｘ方向に沿って前後に移動する際にテータモータ１９２６がそのチャックアセンブリ１９３０を再び一定不変の線速度で回転させる時に、ウェーハ１８０１の銅めっき表面の反射率を測定する。この例は、ユーザによって定義された時間間隔で、ウェーハ１８０１の反射率とチャックアセンブリの対応する直線距離とを記録する。この例は、その新しいデータを金属薄膜プロファイルの一部分の形に外挿によって推定する。
段階３
直線距離の特定のウェーハ位置におけるウェーハ１８０１に対するエンドポイント検出器１８２８の反射率に基づいて電流が調整されるということを除いて、段階１を繰り返す。ノズルブロック１８３０内のより小さいノズルが、銅めっき表面のより制御された研磨を実現するために使用されることが可能である。
段階４
段階２を繰り返す。エンドポイント検出器１８２８からの新たな反射率測定値が事前設定値よりも大きい場合には、段階３を繰り返す。
【００８９】
例示的な研磨プロセスの最中に、チャックアセンブリ１９３０は次の３つのモードで回転させられてよい。
【００９０】
１）定線速度モード
【数１】
前式中で、Ｒはノズルとウェーハ中心との間の水平距離であり、
Ｃ1は定数であり、
【表１】
【００９１】
実際の制御においては、Ｒ＝０が無限大の回転速度を与える。したがって、式（１）は次のように表現されることが可能であり、
【数２】
前式中で、Ｃ2は特定の装置および用途による定数セットである。
【００９２】
２）定回転速度モード
【数３】
前式中で、Ｃ3はプロセス方法によって設定される定数セットである。
【００９３】
３）定遠心力モード
【数４】
前式中で、Ｖは線速度であり、Ｒはノズルとウェーハ中心との間の水平距離であり、および、Ｃ4は特定の装置と用途に応じた定数セットである。
【００９４】
【表２】
【数５】
【表３】
【数６】
前式中で、Ｃ5は特定の装置と用途に応じた定数セットである。
【００９５】
チャックの水平方向すなわちｘ方向の移動は次にように記述でき、
【数７】
【表４】
【数８】
前式中で、Ｃ7は特定の装置と用途に応じた定数セットである。
【００９６】
図１８と図１９は、チャックアセンブリ１９３０がｘ方向に沿って移動するプロセス駆動システムを示すが、プロセス中に、ノズルプレート１８２６、または、チャックアセンブリ１９３０とノズルプレート１８２６の両方が、特定の用途に応じてｘ方向に移動することが可能であるということが認識されなければならない。
【００９７】
図２０は、例示的なプロセスチャンバアセンブリに含まれてもよい例示的なノズル２０５４を示す。この例示的なノズル２０５４は、そのノズル２０５４に取り付けられるか機械的に連結されることが可能な増強エネルギーユニット２０８０を含む。この増強エネルギーユニット２０８０は、より高い研磨速度と、より良好な表面仕上げと品質とを実現するために、金属薄膜２００４の表面における電解質流体２０８１の攪拌を強化することができる。
【００９８】
１つの例示的なノズル２０５４では、エネルギー補強エネルギーユニット２０８０は、超音波変換器すなわちマグナソニック（ｍａｇｎａｓｏｎｉｃ）変換器を含む。電解質流体２０８１がノズル２０５４の側部入口５２００から導入されてよい。超音波変換器の周波数は、その流体を攪拌するためには１５ＫＨｚから１００ＭＨｚの範囲内であってよい。超音波変換器は、チタン酸バリウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛等のような強誘電性セラミックスで作られることが可能である。超音波変換器の出力は０．０１Ｗ／ｃｍ2から１Ｗ／ｃｍ2の範囲内であってよい。
【００９９】
別の例では、エネルギー増強エネルギーユニット２０８０はレーザを含んでもよい。上述の目的と同様の目的のために、レーザが電気研磨プロセス中に金属表面に照射されることが可能である。このレーザは、例えば、ルビーレーザやＮｄ−ガラスレーザやＮｄ：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）レーザのような固体レーザであるか、Ｈｅ−ＮｅレーザやＣＯ２レーザやＨＦレーザ等のような気体レーザであってよい。このレーザの平均出力が１Ｗ／ｃｍ2から１００Ｗ／ｃｍ2の範囲内であってよい。別の例では、このレーザはパルスモードで動作させられることが可能である。このパルスモードレーザの出力は、当業者には認識されるように、平均モード出力よりも著しく高いことが可能である。
【０１００】
このレーザは、さらに、ウェーハ１００４上の金属薄膜の薄膜厚さを検出できる。この例では、金属薄膜に対して送られたレーザが金属薄膜上で超音波を生じさせる。金属薄膜２００４の厚さが、電気研磨プロセス中に検出された超音波によって測定されることが可能である。金属薄膜２００４の厚さは、電流、半径方向のノズル速度等を変化させることによって研磨速度を制御するために使用されてもよい。
【０１０１】
別の例では、エネルギー増強エネルギーユニット２０８０は、研磨プロセス中に金属薄膜２００４をアニーリングするための赤外光源を含んでもよい。この赤外光源は、研磨中に金属薄膜の表面温度を制御するための追加のオプションを提供することが可能である。赤外光源の出力は１ｗ／ｃｍ2から１００ｗ／ｃｍ2の範囲内であってよい。赤外光源は、さらに、研磨プロセス中に金属薄膜をアニーリングするために使用されてもよい。粒度と構造が、銅相互配線の電子移動性能と抵抗率とを決定するために非常に重要である。温度が金属層の粒度と構造との決定における因子であるので、さらに、赤外線センサが、研磨プロセス中の金属薄膜の表面温度を検出するために使用されることも可能である。
【０１０２】
赤外線センサは、さらに、金属薄膜２００４の温度を測定するためにも使用できる。この温度を監視することが、赤外光源出力の変更や電流密度の変更等によって研磨プロセス中に温度の調整を行うことを可能にする。
【０１０３】
別の実施形態では、エネルギー増強エネルギーユニット２０８０は、研磨プロセス中に金属薄膜２００４上に研磨電流を集束させるための磁界を含んでもよい。研磨電流を集束させることは、ノズルの研磨速度プロファイルの制御の増大を可能にし、このことは、比較的大きな直径のノズルの場合にますます重要である。この磁界は、電解液の流れの方向、すなわち、金属薄膜表面に対して垂直な方向に発生させられてよい。磁石と電磁石、超伝導体コイル駆動磁石等が、この磁界を生じさせて集束させるために使用されることが可能である。
【０１０４】
紫外線源、Ｘ線源、マイクロ波源等のような他のエネルギー源も、一般的に上述したように、電気研磨プロセスの性能を向上させるために使用されることが可能であるということが認識されなければならない。
【０１０５】
例示的なチャンバモジュールとプロセスを特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変更と変形とが本発明からの逸脱なしに行われてよいということが当業者には明らかだろう。
【０１０６】
Ｖ．電気めっき装置および方法
半導体アセンブリの別の側面では、電気めっき装置および方法が、半導体ウェーハを電気めっきするために含まれている。めっき装置およびプロセスでは、均一な厚さの金属薄膜をめっきするためにウェーハの表面全体にわたって均一にプロセス流体が分散させられることが一般的に望ましい。１つの例示的なプロセスでは、電解質流体の直接的な流れを妨げると共に、プロセス流体がシャワーヘッドから出てくる前にそのシャワーヘッドの流路を通してより均一にプロセス流体を分散させるフィルタブロックを含む、めっき装置のためのシャワーヘッドが説明されている。プロセス流体を流路を通してより均一に分散させることが、めっきプロセスの均一性を増大させるためにシャワーヘッドアセンブリの各オリフィスからの電解質流体の一様な流量またはほぼ一様な流量をもたらす。
【０１０７】
図２１は、半導体ウェーハ２１０２をめっきするための例示的な電気めっき装置の分解図を示す。この電気めっき装置は、半月形チャンバ２１０４と、定置シュラウド１０６と、めっきシャワーヘッドアセンブリ２１０８と、排出口２１１０と、液体入口２１１２と、電解液フィットスルー（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｆｉｔ ｔｈｒｏｕｇｈ）２１１４と、液体フィットスルー２１１６と、チャンバトレイ２１１８と、底部チャンバ窓２１２０と、底部チャンバ２１２２と、プロセスチャンバ２１２４と、チャンバ窓２１２６と、上蓋アセンブリ２１３０と、液体入口管材料２１３２と、電極ケーブル２１３４と、軸２１３６とを含むことが可能である。上蓋アセンブリ２１３０は、見出し「プロセスチャンバ」において上述した例示的な上蓋アセンブリと機能的に類似していることが可能である。定置シュラウド２１０６は、例えば、電気めっき中とスピン乾燥プロセス中とに電解質がチャンバから飛び出すことを防止するために、ウェーハチャック（図示されていない）の上を覆う。
【０１０８】
図２１に示されているように、ウェーハ２１０２は、半月形チャンバ２１０４を通して上蓋アセンブリ２１３０のウェーハチャックに電気めっき装置の中に装着される。銅をウェーハ２１０２上にめっきするために、上蓋アセンブリ２１３０はウェーハ２１０２を下降させて、めっきシャワーヘッドアセンブリ２１０８の最上部の上方にそのウェーハを位置させるだろう。１つの例示的なめっきプロセスでは、ウェーハ２１０２とめっきシャワーヘッドアセンブリ２１０８との間の間隙が約０．１ｍｍから約１０ｍｍの範囲内であり、好ましくは約２ｍｍである時に、第１の金属層部分溶着が行われる。上蓋アセンブリ２１３０はウェーハ２１０２を追加の２ｍｍから５ｍｍだけ上昇させ、および、より厚い銅層がウェーハ上に溶着させられる第２の層溶着が行われることが可能である。
【０１０９】
例示的な電気めっきプロセスおよびシーケンスが、１９９９年１月１５日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許第６，３９１，１６６号と、２００１年４月１８日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許出願番号０９／８３７，９０２と、２００１年４月１８日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許出願番号０９／８３７，９１１とに説明されており、これらの文献の全体的内容が本明細書に引例として組み入れられている。
【０１１０】
図２２は、めっきプロセスのための例示的なシャワーヘッドアセンブリ２１０８の分解図を示す。シャワーヘッドアセンブリ２１０８は、外側流路リング２２０２と、シャワーヘッド頭部２２０４と、シャワーヘッド２２０６とを含んでよい。図２３と図２４は、それぞれに３００ｍｍウェーハと２００ｍｍウェーハとを電気めっきするように構成されている例示的なシャワーヘッドの分解図を示す。２００ｍｍウェーハと共に使用するためには、単純に３００ｍｍ外側流路リング２３０２を２００ｍｍ外側流路リング２４０２と取り替え、および、３００ｍｍシャワーヘッド頭部２３０４を２００ｍｍシャワーヘッド頭部２４０４と取り替える。こうして、シャワーヘッド２００６は、３００ｍｍウェーハと２００ｍｍウェーハとの両方に対して使用可能である。図２４を参照すると、ウェーハのサイズが３００ｍｍから２００ｍｍに縮小するので、シャワーヘッド頭部２４０４はより少ないリングを含むだろうし、外側流路リング２４０２の直径はより小さいだろう。しかし、この例示的なシャワーヘッドがあらゆるサイズのウェーハのために構成されることが可能であるということが認識されなければならない。
【０１１１】
図２５Ａは、例示的なシャワーヘッドの分解図を示す。図２５Ａに示されているように、シャワーヘッド２２０６は、電極リング２５０２と、ナット２５０４と、電極コネクタ２５０６と、電極外側コネクタ２５０８と、小型入口フレア継手（ｓｍａｌｌ ｉｎｌｅｔ ｆｌａｒｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）２５１０と、入口フレア継手（ｉｎｌｅｔ ｆｌａｒｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）２５１２と、めっきフィルタブロック（ｐｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ
ｂｌｏｃｋ）２５１４と、シャワーヘッド基部２５１６と、フィルタスペーサ２５１８と、めっきフィルタリング（ｐｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ ｒｉｎｇ）２５２０とを含むことができる。各々の電極リング２５０２は、整合するめっきフィルタリング２５２０の最上部に嵌合され、および、電極リング２５０２の電極をナット２５０４と電極コネクタ２５０６と電極外側コネクタ２５０８とによって締め付け固定することによってシャワーヘッド基部２５１６上の所定の位置に固着させられる。各電極は、図２１に示されているように、電極外側コネクタ２５０８に対して電極ケーブル２１３４によって取り付けられている。電極リング２５０２は、白金、白金被覆チタン等のような防食性の金属または合金で作られることが可能である。シャワーヘッド基部２５１６は、入口フレア継手２５１２と小型入口フレア継手２５１０とからの電解質の流れのための流路を有するだろう。
【０１１２】
さらに図２５Ａに見てとれるように、入口フレア継手２５１２は、シャワーヘッド基部２５１６内の流路の幅よりも大きいことが可能であり、および、入口フレア継手は、すべての７リングまたは１０リングに関して同一の位置に締め付け固定されることが不可能である。入口フレア継手をシャワーヘッド基部２５１６に締め付け固定するために、および、張力と重量を電極リングに均等に分散させるために、１つおきの小型入口フレア継手２５１０または入口フレア継手２５１２と、対向するフィルタブロック２５１４とが、円の反対側の半分部分上に配置される（フィルタブロック２５１４に関しては図示されていない）。入口フレア継手２５１２と同様に、電極リング２５１２は、その電極が１つおきの電極リングと共に円の他方の半分部分上に配置されるように、めっきフィルタリング２５２０の上に嵌合する。
【０１１３】
図２５Ｂは、液体流ブロックアセンブリを形成するようにフィルタスペーサ２５１８によって互いに接合されているめっきフィルタリング２５２０とめっきフィルタブロック２５１４との分解図を示し、電極リング２５０２がその液体流ブロックアセンブリの上に嵌合されている。この例示的な液体流ブロックアセンブリは、Ｏリング２５３０（図示されていない）を有する各めっきフィルタブロック２５１４の下方かつ中心、入口フレア継手２５１２と共にシャワーヘッド基部２５１６の上方に配置されるだろう。各めっきフィルタリング２５２０は、各オリフィスの中心に狭い穴を有するオリフィス２５２２を有する。図２５Ａと図２５Ｂの両方を参照すると、液体流ブロックアセンブリと電極リング２５０２とがシャワーヘッド基部２５１６に締め付け固定されるので、めっきフィルタリング２５２０とシャワーヘッド基部の底部との間に流路が形成される。電解質流体が入口フレア継手２５１２から流入する。電解質の流れは最初に入口の上方でめっきフィルタブロック２５１４の中心に衝突し、流路全体にわたって分散させられるだろう。電解質流体がその流路を上昇するにつれて、その電解質は均一にオリフィス２５２２から外に流れ出て、電極リング２５０２に到達するだろう。その電解質流体は電極リング２５０２を通過して、ノズルヘッド２００４内の穴２５２４を通ってウェーハ２１０２の表面に均一に流れる。
【０１１４】
図２５Ｃは、オリフィス２５２２と、シャワーヘッド２００６の底部上のノズルヘッドの穴２５２４との間の関係を示す。図２５Ｃと図２２とに示されているように、シャワーヘッド頭部２００４は、穴２５２４が２つのオリフィス２５２２の間に位置しているようにシャワーヘッド２００６上に重ねられている。この食い違い配置が、上述の電解質の流れが液体ブロック流アセンブリ上の各凹みの中を通ってより均一に流れることを可能にする。図２５Ｄのシャワーヘッドの平面図に示されているように、穴２５２４はシャワーヘッド頭部２２０４（または２３０４または２４０４）上の外側リングの周りに配置されている。これらの穴２５２４は、さらにシャワーヘッド頭部２２０４上の包囲リング（ｅｎｃｌｏｓｉｎｇ ｒｉｎｇ）の内側においても、特定の用途に応じて、円形、細長い形等のような任意の形に形成されてよい。図２４を参照すると、穴２５２４は、３つの丸穴を形成することによって生じさせられる細長い円形の形状に形成されてもよい。
【０１１５】
めっきフィルタブロック２５１４なしで、入口フレア継手２５１２は、その入口フレア継手の付近の上方の１つまたは複数の穴を通して直接的に電解質を配送してもよいが、このことは流路全体にわたる電解質の不均衡な分散の原因となる。電解質が１つの入口から流れているので、電解質の液圧の制御が困難である可能性がある。液体流ブロックアセンブリを使用することによって、めっきフィルタブロック２５１４が電解質の直接の流れを妨げ、流路全体にわたって電解質を分散させるので、この例示的な装置は、銅のような金属の溶着のための電解質のより適切な制御を実現することができる。電解質を流路全体にわたって分散させることは、等しい体積または概ね等しい体積の電解質がめっきフィルタリング２５２０上の各オリフィス２５２２から外に流れ出すことを可能にする。図２５Ｅに示されているように、電解質が電極外側コネクタ２５０８から外に出て、シャワーヘッド基部２５１６とめっきフィルタリング２５２０とを通り、その次に電極リング２５０２の側部の周りを通り、シャワーヘッド頭部２００４上の穴２５２４の外に流れ出る。
【０１１６】
この例示的なシャワーヘッド装置を特定の実施形態と具体例と用途に関して説明してきたが、本発明からの逸脱なしに様々な変更と変形とが行われることが可能であるということが当業者には明らかだろう。
【０１１７】
ＶＩ．ウェーハをレベリングする方法および装置
別の側面では、電気研磨または電気めっき装置のような加工処理モジュールに対して半導体ウェーハをレベリングする方法および装置。一般的に、ウェーハを加工処理している間は、ウェーハの主表面が加工処理チャンバまたはツールの水平表面に対して概ね平行であるようにウェーハがレベリングされることが望ましい。例えば、加工処理装置内でウェーハを位置合せすることは、研磨またはめっきプロセスの均一性を増大させる。
【０１１８】
図２６Ａと図２６Ｂは、例えば加工処理チャンバのような加工処理装置に対して±０．００１インチの範囲内でウェーハ２６０２の平行度を測定するために使用できる例示的なレベリングツール２６０４を示す。図２６Ａと図２６Ｂとに示されているように、このレベリング装置は、一般的に、レベリングツール２６０４と、接地線２６１０と、信号線１６１２と、制御システム２６１４と、チャック２６１６とを含む。
【０１１９】
例示的なチャックが、１９９９年９月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許第６，２４８，２２２ Ｂ１号と、２００１年３月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許第６，４９５，００７号とに説明されており、これらの文献はその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【０１２０】
図２６Ａと図２６Ｂとを参照すると、チャック２６１６は、半導体電気研磨または電気めっきプロセス中にウェーハ２６０２を保持する。電気研磨および／または電気めっきプロセスのより均一なプロセスを実現するために、ウェーハ２６０２は加工処理チャンバ２６３０に対して平行または概ね平行に配置され、および、特に、加工処理装置のめっきヘッドまたは研磨ノズル（図示されていない）と平行または概ね平行に配置される。レベリングツール２６０４がウェーハ２６０２の位置合せの向上を実現するためにプロセスチャンバ２６３０内に配置されてもよい。
【０１２１】
レベリングツール２６０４は、３つのセンサ２６０６とこれに対応する信号線２６１２とを含むだろう。レベリングツール２６０４がチャック２６２６の下に置かれ、および、ウェーハ２６０２がレベリングツール２６０４へと降ろされると、信号線２６１２が（センサ２６０６を介して）ウェーハ２６０２の表面上に形成されている薄い金属層を通して制御システム２６１４に対する接続を実現する。制御システム２６１４からの接地線２６１０は、ウェーハ２６０２の金属層に接続されている。センサ２６０６がその薄い金属層に接触すると、制御システム２６１４によって測定されることが可能な回路がセンサ２６０６と接地線２６１０との間に完成させられる。
【０１２２】
さらに、図２６Ｂに示されているように、レベリングツール２６０４は、チャック２６１６内のウェーハ２６０２の平行度を測定するのに使用するための支持体２６０８と、研磨ノズルとを含むと共に、ウェーハ２６０２の表面の付近にレベリングツール２６０４を位置させることができる。
【０１２３】
図２６Ｃは例示的なセンサ２６０６の断面図を示す。センサ２６０６は、ホルダ２６２６と、止めねじ２６１８と、ピン調整（ｐｉｎ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）２６２０と、接触ねじ（ｃｏｎｔａｃｔ ｓｃｒｅｗ）２６２２と、ピン２６２４とを含むことが可能である。信号線２６０２は接触ねじ２６２２を介してセンサ２６０６に接続されている。ホルダ２６２６と、ピン調整２６２０と、ピン２６２４は、ステンレス鋼、チタン、タンタル、または、金のような金属または合金で作られることが可能である。
【０１２４】
プロセスツールに対するウェーハ２６０２の整合性または平行度を測定するための１つの例示的なプロセスでは、チャック２６１６は、１つのセンサ２６０６のピン２６２４がウェーハ２６０２の導電性表面に接触するまで、レベリングツール２６０４に向かって下降する。この接触は、信号線２６１２と接地線２６１０と制御システム２６１４とを含む電気回路を完成させ、および、信号を制御システム２６１４に供給する。制御システム２６１４は、この接触の瞬間におけるチャック２６１６の当初（初期）位置からピンの位置までの距離を測定する。
【０１２５】
チャック２６１６は、第２のセンサ２６０６と第３のセンサ２６０６とがウェーハ２６０２の表面上に接触するまで、その下降を続ける。両方のセンサ接触に関する対応する距離が得られ、その測定プロセスが終了する。
【０１２６】
図２７に示されているように、この例示的なプロセスは、各センサ２６０６に関する接触の瞬間における測定された距離を表示するソフトウェアインタフェースを含んでもよい。このインタフェースはセンサ２６０６の位置を表示することも可能である。測定された距離の最大距離と最小距離の間の差異が小さければ小さいほど、ウェーハ２６０２がより近く位置合せされているかまたは平行関係にある。このデータは、チャック２６１６を調整するために、したがってウェーハ２６０２の位置を調整するために使用可能である。この調整が行われた後に、測定距離の最大値と最小値との間の差が、具体的な用途に対応する±０．００１インチ等のような設計仕様の範囲内に収まるまで、この測定サイクルが繰り返されることが可能である。
【０１２７】
この例示的なウェーハ位置合せの方法およびシステムを特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変更と変形とが本発明の範囲からの逸脱なしに行われてよいということが当業者には明らかだろう。
【０１２８】
様々な装置と方法とシステムの上記の詳細な説明は、例示的な実施形態を示すために提供されているのであって、限定的であることを意図しているものではない。本発明の範囲内において様々な変更と変形とが可能であるということが当業者には明らかだろう。例えば、クリーニングチャンバ、光センサ、液体配送システム、エンドポイント検出器等のような異なる例示的な電気研磨および電気めっき装置が、単一のプロセスアセンブリにおいて組み合わせて使用されてもよく、または、電気研磨および／または電気めっきシステムおよび方法を強化するために別個に使用されてもよい。したがって、本発明は添付されている特許請求項によって定義されるのであって、本明細書の説明によって限定されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】図１は、半導体ウェーハを電気研磨および／または電気めっきするために使用できる例示的な半導体加工処理アセンブリを示す。
【図２】図２は、半導体ウェーハを移動させるための例示的なエンドエフェクタを含むロボットを示す。
【図３】図３は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、例示的なエンドエフェクタの断面図を示す。
【図５】図５は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図６】図６は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図７】図７は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図８】図８は、例示的な真空カップの側面図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、ドームカバーを有する例示的なクリーニングチャンバモジュールを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、クリーニングチャンバモジュールの部分内部図を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、クリーニングノズルの詳細図を伴う、クリーニングチャンバモジュールの分解図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、例示的な縁部クリーニングアセンブリの平面図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、例示的な縁部クリーニングアセンブリの側面図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｇ】図１１Ｇは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｈ】図１１Ｈは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１２】図１２は、クリーニングチャンバモジュールの一部分として含まれる例示的なチャックモータアセンブリの分解図を示す。
【図１３】図１３は、クリーニングチャンバモジュール内に含まれているクリーニングチャンバ窓の分解図を示す。
【図１４】図１４は、クリーニングチャンバモジュール内に含まれている例示的な光センサの分解図を示す。
【図１５】図１５は、チャック内のウェーハの適正な配置を判定するための例示的な方法を示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１７Ａ】図１７Ａは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１８】図１８は、例示的なプロセスチャンバアセンブリの分解図を示す。
【図１９】図１９は、図１８に示されているプロセスチャンバアセンブリ内に含まれることが可能な例示的なプロセス駆動システムの分解図を示す。
【図２０】図２０は、エネルギー増強要素を有する例示的なノズルを示す。
【図２１】図２１は、例示的な電気めっき装置の分解図を示す。
【図２２】図２２は、図２１に示されている例示的なめっきシャワーヘッドアセンブリの分解図を示す。
【図２３】図２３は、３００ｍｍウェーハ用の例示的なめっきシャワーヘッドの分解図を示す。
【図２４】図２４は、２００ｍｍウェーハ用の例示的なめっきシャワーヘッドの分解図を示す。
【図２５Ａ】図２５Ａは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｄ】図２５Ｄは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｅ】図２５Ｅは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２６Ａ】図２６Ａは、例示的なレベリングツールとウェーハチャックの平面図を示す。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、例示的なレベリングツールとウェーハチャックの断面図を示す。
【図２６Ｃ】図２６Ｃは、図２６Ａと図２６Ｂとに示されている例示的なセンサの断面図を示す。
【図２７】図２７は、レベリングツールのためのソフトウェアパネルの例示的な図を示す。
【符号の説明】
【０１３０】
１００ アセンブリ
１０２ 電気シャーシアセンブリ
１０６ クリーニングモジュールアセンブリ
１０８ メインフレーム
１１１ ＡＣ制御アセンブリ
１１２ 液体配送システム
１１４ 気体制御システム
１３２ フロントフレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、半導体加工処理装置および方法に関し、および、さらに特に、半導体デバイス上の導電層を電気研磨および／または電気めっきする電気研磨および／または電気めっき装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、トランジスタと相互接続要素とを形成するための幾つかの異なる加工処理段階を使用して半導体ウェーハ上に製造され、すなわち、組み立てられる。半導体ウェーハに関連付けられているトランジスタ端子を電気的に接続するために、導電性の（例えば、金属の）溝、ｖｉａｓ等が半導体デバイスの一部分としての誘電性材料内に形成される。このトレンチとｖｉａｓは、トランジスタと、半導体デバイスの内側回路と、半導体デバイスの外側の回路との間で、電気信号と電力とを結合する。
【０００３】
この相互接続要素を形成する際には、半導体ウェーハに対して、例えば、半導体デバイスの所望の電子回路系を形成するためのマスキングプロセス、エッチングプロセス、および、溶着プロセスが行われることが可能である。特に、複数のマスキング段階およびエッチング段階が、相互配線（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）のためのトレンチとｖｉａｓとして働く半導体ウェーハ上の誘電層内の凹み区域のパターンを形成するために行われることが可能である。その次に、溶着プロセスが、トレンチ内およびｖｉａｓ内の両方と半導体ウェーハの非凹み区域上とに金属を溶着させるように、半導体ウェーハの上に金属層が溶着させるために行われるだろう。パターン化されたトレンチおよびｖｉａｓのような相互配線を絶縁するために、半導体ウェーハの非凹み区域上に溶着した金属が取り除かれる。
【０００４】
半導体ウェーハ上の誘電層の非凹み区域上に溶着させられている金属薄膜を取り除く従来の方法が、例えば化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を含む。ＣＭＰ法は広く知られており、トレンチおよびｖｉａｓ内の金属層を研磨して、相互接続線を形成するように誘電層の非凹み区域と同じ高さに平面化するために半導体産業で使用されている。
【０００５】
しかし、ＣＭＰ法は、必要とされる比較的強い機械的力のせいで、下にある半導体構造に対して有害な作用を与える可能性がある。例えば、相互配線の形状が０．１３ミクロン以下に移動すると、典型的なダマスカス製法で使用される例えば銅と低ｋ薄膜のような、導電性材料の機械的属性の間に大きな差異が存在する可能性がある。例えば、低ｋ誘電薄膜のヤング弾性率は銅のヤング弾性率の大きさ１０分の１未満であることがある。したがって、ＣＭＰプロセスにおいて誘電薄膜と銅との上に加えられる比較的強い機械的力は、特に、薄い層に裂けること、凹み、腐食、薄膜の持ち上がり、引っ掻き傷等を含む半導体構造上のストレス関連の欠陥の原因となる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、新たな加工処理の装置と方法とが金属層を溶着させて研磨するために必要とされている。例えば、金属層は、電気研磨または電気めっきプロセスを使用してウェーハから取り除かれるかまたはウェーハに溶着させられてよい。一般的に、電気研磨または電気めっきプロセスでは、研磨またはめっきされるべきウェーハの一部分が電解質流体溶液中に浸けられ、電荷がそのウェーハに印加される。この条件は、ウェーハに印加される相対電荷に応じて銅がウェーハに溶着させられるかまたはウェーハから取り除かれることを結果的に生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面が、ウェーハ上において導電薄膜を電気研磨および／または電気めっきするための例示的な装置および方法に関する。この例示的な装置は、クリーニングモジュール、加工処理モジュール、位置合せモジュールのような様々な加工処理モジュールと、ロボット工学、エンドエフェクタ（ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）、液体配送システム等のような異なるモジュールのプロセスを行うための様々な装置とを含む。
【０００８】
本発明の別の側面が様々な装置と加工処理方法とを含む。１つの例示的な装置が、ウェーハの主表面の斜面部分すなわち外側部分上の金属残留物を取り除くためのウェーハ縁部クリーニングアセンブリを有するクリーニングモジュールを含む。この縁部クリーニング装置は、ウェーハの主表面に液体と気体とを供給するように構成されているノズルヘッドを含む。このノズルは、ウェーハの主表面の外側縁部に隣接した領域内で液体を供給し、および、その液体が供給される場所に関して半径方向に内方に気体を供給する。液体が供給される場所の半径方向に内方の場所においてウェーハの主表面に気体を送ることが、液体がウェーハ上を半径方向に内方に流れてそのウェーハ上に形成されている金属層に達する可能性を低減させるだろう。
【０００９】
本発明は、添付図面および特許請求項と共に以下の詳細な説明を考察することによって、より適切に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のより完全な理解を実現するために、以下の説明が、具体的な材料、パラメータ等のような様々な具体的な詳細を明らかにする。しかし、この説明が本発明の範囲に対する限定を意図されてはおらず、その代わりに例示的な実施形態のより適切な説明を可能にするために示されているということが認識されなければならない。
【００１１】
Ｉ．例示的な電気研磨および／または電気めっきアセンブリ
本発明の第１の側面が、半導体ウェーハを加工処理するための例示的な電気研磨および／または電気めっきアセンブリを含む。一実施形態では、１つまたは複数の半導体ウェーハを加工処理するための装置が、ウェーハを貯蔵するためのモジュールと、ウェーハを電気研磨するか電気めっきするための２つ以上の垂直に積み重ねられた加工処理モジュールと、クリーニングモジュールと、ウェーハを移動させるための（エンドエフェクタ等を有する）ロボットとを含むことができる。この装置は、別々のフレームによって特徴付けられている２つ以上のセクションに分割されてもよい。一般的には、このロボットは、ウェーハ上で所望の加工処理を行うために、ウェーハを貯蔵するためのモジュールと、加工処理モジュールと、クリーニングモジュールとの間でウェーハを移動させる。さらに、様々な他のモジュールと特徴とが、後述するように半導体ウェーハの加工処理のために含まれてもよい。
【００１２】
図１は、例示的な電気研磨および／または電気めっきアセンブリ１００の分解図を示す。この例では、アセンブリ１００は、メインフレーム（バックエンド、「ＢＥ」）１０８と、フロントフレーム（ファクトリインタフェース、「ＦＩ」）１３２とを含む。しかし、アセンブリ１００は、より少ないセクションまたはより多いセクションに分割されてもよい。
【００１３】
ＢＥ １０８は、電気シャーシアセンブリ１０２と、クリーニングドレイン／プロセス排出口１０４と、クリーニングモジュールアセンブリ１０６と、ＡＣ制御アセンブリ１１０と、液体配送システム（ｌｉｑｕｉｄ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ）（ＬＤＳ）１１２と、気体制御システム（ｇａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）（ＧＣＳ）１１４と、プロセスドレイン１１６と、ポンプおよびサージサプレッサ１１８と、キャビネット排出口１２０と、プロセスタンク１２２と、液体フィルタ１２４と、液体閉じ込めトレイ１２６と、二重閉じ込め区域１２８と、プロセスモジュールアセンブリ１３０とを含んでもよい。
【００１４】
ＦＩ １３２は、ウェーハプリアライナ（ｗａｆｅｒ ｐｒｅ−ａｌｉｇｎｅｒ）１３４と、フロントパネル１３６と、ライトタワー（ｌｉｇｈｔ ｔｏｗｅｒ）１３８と、ロボットフレームアセンブリ１４０と、ロボットコントローラ１４２と、緊急機械停止（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｃｈｉｎｅ ｏｆｆ）（ＥＭＯ）ボタン１４４と、フロント開口結合ポッド（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）（ＦＯＵＰ）１４６と、ファンフィルタユニット（ｆａｎ ｆｉｌｔｅｒ ｕｎｉｔ）１５２とを含んでもよい。
【００１５】
アセンブリ１００は、２つのセクション、すなわち、ＦＩ １３２とＢＥ １０８とに分離されてもよく、このことが、これら２つのセクションが別々に搬送されることと、これらのセクションが現場で単一のユニットに再び組み立てられることとを可能にする。さらに、ロボットアセンブリ１４７と、ドライエンドエフェクタ（ｄｒｙ ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）１４８とウェットエンドエフェクタ（ｗｅｔ ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）１４９とロボットコントローラ１４２とを含むことが可能であるロボットフレームアセンブリ１４０は、例えば移動中にまたはメンテナンスのためにＦＩ １３２から分離して転がって外に出ることが可能である。したがって、アセンブリ１００は、輸送とクリーニングとメンテナンス等とを補助するために様々なセクションの形にモジュール化または分割されてもよい。
【００１６】
図１に示されているように、ＦＯＵＰ １４６は、ウェーハを貯蔵するための１つまたは複数のポッドを含んでよい。ドライエンドエフェクタ１４８はウェーハ１５０をそのポッドのどれか１つからウェーハプリアライナ１３４に移動させる。ウェーハプリアライナ１３４は、ウェットエンドエフェクタ１４９がウェーハを取り出してプロセスモジュールアセンブリ１３０に移動させる前に、ウェーハ１５０を位置合せする。ウェーハ１５０が他の方法および装置によってモジュール間を移動させられてもよいということが理解されなければならない。
【００１７】
プロセスモジュールアセンブリ１３０は、ウェーハを研磨するための電気研磨アセンブリまたはウェーハにめっきするための電気めっきアセンブリ１３１の１つまたは複数のラックを含むことができる。電気研磨アセンブリまたは電気めっきアセンブリ１３１は、プロセスモジュールアセンブリ１３０のフットプリントを小さくするために垂直に積み重ねられてもよい。クリーニングモジュールアセンブリ１０６は、ウェーハをクリーニングするためのクリーニングチャンバモジュール１０７のラックを含むことができる。同様に、クリーニングチャンバモジュール１０７は垂直に積み重ねられてもよい。ウェーハ１５０が電気研磨または電気めっきのために加工処理され終わった後に、ウェットエンドエフェクタ１４９はウェーハ１５０をクリーニングチャンバモジュール１０７に移動させる。ドライエンドエフェクタ１４８はクリーニングチャンバモ１０７からウェーハ１５０を取り出して、ウェーハ１５０をＦＯＵＰ １４６内のそのポッドに戻す。一般的に、「ドライ」エンドエフェクタ１４８は、ウェーハ１５０をＦＯＵＰ １４６内のポッドから取り出してそのポッドに戻す時に、または、クリーニングチャンバモジュール１０７から取り出す時に使用される。「ウェット」エンドエフェクタ１４９は、一般的に、ウェーハ１５０が加工処理からの残留物を含む可能性があるので、加工処理後にウェーハ１５０を取り出すために使用される。ウェットエンドエフェクタ１４９による加工処理済みのウェーハの取り出しに限定することは、ドライエンドエフェクタ１４８と、ウェットエンドエフェクタ１４９と、これらがアセンブリ１４０内で操作し移動させるウェーハとの間の相互汚染の可能性を低減させるだろう。
【００１８】
アセンブリ１００と組み合わせて使用できる例示的な電気研磨アセンブリは、２００２年１１月１３日付で出願された標題「導電層を電気研磨するための電気研磨アセンブリおよび方法（ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＬＡＹＥＲＳ）」のＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０２／３６５６７に開示されており、この出願はその全体において本明細書に組み入れられている。
【００１９】
図１に示されているように、電気機器の多くは、ＢＥ １０８内に、特に電気シャーシアセンブリ１０２とＡＣ制御アセンブリ１１０との中に収容されている。ＬＤＳ １１２とＧＣＳ １１４もＢＥ １０８内に配置されている。
【００２０】
ＬＤＳ １１２は、ＤＩ水と様々な化学薬品および／または電解質流体とのための供給管路を含むことが可能であり、この化学薬品液よび／または電解質流体の組成は、特定の用途と、アセンブリ１００内に含まれている加工処理モジュールとに応じて様々であってよい。ＧＣＳ １１４は、さらに、様々な化学薬品と流体の配送を制御し監視するための様々な制御弁とセンサと供給管路とを含んでもよい。
【００２１】
ポンプおよびサージサプレッサ１１８は、プロセスタンク１２２からプロセスモジュールアセンブリ１３０にプロセス液を送り出す。液体フィルタ１２４が、プロセス液がプロセスモジュールアセンブリ１３０に達する前にプロセス液をろ過するために供給管路内に含まれていてもよい。ウェーハ１５０が加工処理された後に、プロセス液は、プロセスドレイン１１６を通してプロセスタンク１２２の中に排出されてもよい。プロセスモジュールアセンブリ１３０とクリーニングモジュールアセンブリ１０６とからの例えば潜在的に有害な気体のようなあらゆる気体がプロセス排気口１０４から排出されることが可能である。クリーニングドレイン／プロセス排出口１０４は、さらに、クリーニングモジュールアセンブリ１０６からＤＩ水または気体を放出するために使用されることも可能である。キャビネット排出口１２０が、一般的にＢＥ １０８の内側に存在する気体を放出するために使用されることが可能である。ＦＩ １３２は、ＦＩ １３２内にろ過された清浄な空気を供給するために使用されるファンフィルタユニット１５２を含むことが可能である。
【００２２】
ＢＥ １０８は、さらに、液体閉じ込めトレイ１２６と二重閉じ込め区域１２８とを含んでもよい。液体閉じ込めトレイ１２６は、プロセスタンク１２２からのオーバーフロー、または、供給管路内における漏洩の場合に有効であることが可能である。液体閉じ込めトレイ１２６は、さらに、漏洩を検出するための漏洩センサを含んでもよい。二重閉じ込め区域１２８は、外側管材料によってすでに隔離されている供給管路からの漏洩を収容することが可能である。
【００２３】
供給管路、ポンプおよびサージサプレッサ１１８、液体フィルタ１２４、液体閉じ込めトレイ１２６、および、二重閉じ込め区域１２８は、一般的に、酸と腐食とに対して耐久性がある材料を含んでよい。
【００２４】
ＢＥ １０８、ＦＩ １３２、および、ロボットフレームアセンブリ１４０は、ステンレス鋼、好ましくは３１６グレードのステンレス鋼で作られることが可能である。ロボットアセンブリ１４７は、アルミニウム、ステンレス鋼等で作られることが可能である。ロボットアセンブリ１４７が腐食を受けやすいアルミニウムまたは他の材料を含む場合には、そのアルミニウム部分の表面が、そのアルミニウム部分を腐食から保護するために、陽極酸化処理されてテフロン（登録商標）等で被覆されてもよい。クリーニングモジュールアセンブリ１０６は、ステンレス鋼、プラスチック、ＰＶＣ，ＰＶＤＦ、ポリウレタン、テフロン（登録商標）等、好ましくは３１６グレードのステンレス鋼で作られることが可能である。ＧＣＳ １１４と液体閉じ込めトレイ１２６は、プラスチック材料、好ましくは不燃性プラスチックで作られることが可能である。プロセスタンク１２２は、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、テフロン（登録商標）等のようなプラスチック、好ましくはＰＶＤＦで作られることが可能である。しかし、ＢＥ １０８および／またはＦＩ １３２で使用するための他の適した材料または被覆が予想されているということが認識されなければならない。
【００２５】
半導体ウェーハを電気研磨または電気めっきするための例示的なプロセスが、ＦＯＵＰ
１４６内に置かれているウェーハを収容するポッドから開始する。このポッド、すなわち、ポッドのドアが、エンドエフェクタ１４８によってウェーハを拾い上げるためにロボットアセンブリ１４７がそのポッド内に到達することを可能にするように開かれる。ロボットアセンブリ１４７とドライエンドエフェクタ１４８は、加工処理のためにウェーハ１５０を位置合せするために、ウェーハ１５０をウェーハプリアライナ１３４に移動させる。ウェーハプリアライナ１３４がウェーハ１５０を位置合せした後に、ロボットアセンブリ１４７はウェットエンドエフェクタ１４９を使用してウェーハプリアライナ１３４からウェーハ１５０を拾い上げ、加工処理のために電気研磨または電気めっきアセンブリ１３１にウェーハ１５０を移動させる。
【００２６】
電気研磨または電気めっきプロセスが完了した後に、ロボットアセンブリ１４７は、ウェットエンドエフェクタ１４９を使用してウェーハ１５０を拾い上げ、そのウェーハをクリーニングチャンバモジュール１０７内に移動させる。クリーニングプロセスが完了した後に、ドライエンドエフェクタ１４８がウェーハ１５０を拾い上げて、取り出しのためにＦＯＵＰ １４６内のポッドにウェーハ１５０を戻す。
【００２７】
複数のウェーハと複数の電気研磨または電気めっきアセンブリとを含む別の例示的なプロセスでは、上述の例示的なプロセスが、類似の段階が第２のウェーハ、第３のウェーハ等に行われるのと同時に第１のウェーハに対して行われることが可能である。
【００２８】
アセンブリ１００の様々な構成要素をより詳細に後述する。この例示的な電気研磨および／または電気めっき装置を特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、本発明からの逸脱なしに様々な変形と変更とが行われてもよいということが当業者には明らかだろう。
【００２９】
ＩＩ．エンドエフェクタシール
半導体アセンブリの一側面では、例示的なエンドエフェクタ装置および方法が説明されている。エンドエフェクタは、例えばさらに別の加工処理とクリーニングと貯蔵等のためにウェーハを１つの加工処理モジュールから別の加工処理モジュールに移動させるために、ウェーハ製造プロセスにおいて一般的に使用されている。一実施形態による例示的なエンドエフェクタは、半導体ウェーハを確実に保持して移動させるために真空カップシールを含む。この例示的なエンドエフェクタは半導体加工処理モジュール内に含まれていてよく、さらに明確に述べると、半導体アセンブリのロボットアセンブリ内に含まれていてよい。この例示的なエンドエフェクタは、半導体ウェーハ表面のより確実な保持を可能にすることができ、および、一方では、ウェーハをより正確かつ確実にその行先に移動させることができる。
【００３０】
図２は、加工処理アセンブリ内で半導体ウェーハを移動させるための例示的なロボットアセンブリを示す。ロボットアセンブリは、ウェーハ２１６を拾い上げて移動させるためのロボットに組み合わされている例示的なエンドエフェクタ２０６を含む。エンドエフェクタ２０６は、１つのモジュールから別のモジュールにウェーハを移動させるためにウェーハ２１６をエンドエフェクタ２０６に固定するように、エンドエフェクタ２０６の下面に真空を生じさせる。エンドエフェクタ２０６は、重力がシールに打ち勝ってウェーハ２１６がエンドエフェクタ２０６から解放されるように真空状態を取り除くことまたは圧力を増大させることによって、ウェーハ２１６を下に置くことができ、すなわち、ウェーハ２１６を解放することができる。さらに、エンドエフェクタ２０６は、振動、移動中の加速度等に抵抗してウェーハ２１６をそのエンドエフェクタに対して押し付けて保持するために、環境よりも相対的に小さい圧力でウェーハ２１６の下面を保持してもよい。
【００３１】
図３は、例示的なエンドエフェクタ３０６の一側面をさらに詳細に示す。図３に示されているように、エンドエフェクタ３０６は、真空弁３２２によって制御されている真空源と、窒素弁３２０によって制御されている加圧窒素源とに連結されている。真空弁３２２がオンにされると、真空源がエンドエフェクタ３０６に連結され、および、ウェーハ２１６をエンドエフェクタ３０６に押し付けて保持するように、真空カップ３０２内の圧力を低下させる。真空弁３２２がオフにされ、かつ、窒素弁３２０がオンにされると、エンドエフェクタ３０６は、カップ３０２内で圧力が増大させられるので、真空カップ３０２からウェーハ２１６を解放するだろう。
【００３２】
絶対真空または近絶対真空が必要とされているわけではないということが理解されなければならない。むしろ、重力、振動、移動中の加速度等に対抗してウェーハ２１６を保持して固定するのに十分なだけの、加工処理環境よりも低い圧力で十分である。さらに、窒素以外の気体、例えば空気等が、ウェーハを解放する時に気体を導入して圧力を増大させるために使用されてもよい。
【００３３】
真空カップ３０２内において周囲環境圧力に近いかまたはこの周囲環境圧力よりも高い圧力を維持することによって、粒子を取り除くために、および／または、真空カップ３０２またはエンドエフェクタ３０６内の真空通路に酸などが入るのを防止するために、ウェーハが保持されていない時または移動させられていない時に窒素弁３２０がオン状態のままにされることが可能である。
【００３４】
図４Ａと図４Ｂは、真空カップ４０２と、マッシュルームキャップ（ｍｕｓｈｒｏｏｍ
ｃａｐ）４０４と、溝４０５と、（エンドエフェクタの重量を低減させるための）切り抜き部分４０８と、真空通路４１２と、（ロボット等への取り付けのための）ねじ４１６とを含む、１つの例示的なエンドエフェクタ４０６の平面図と断面図とを示す。エンドエフェクタ４０６は、ステンレス鋼、アルミニウム、様々な合金または金属、セラミックス、プラスチック等のような任意の適切な材料をその構造に含むことができる。
【００３５】
図３と図４Ａとに示されているように、真空源は、真空通路４１２を通して、および、エンドエフェクタ４０６の主側面上にその遠位端部の付近に位置している穴４１４を通して、気体を取り除く。真空通路４１２は、エンドエフェクタ４０６と一体状に形成されても、または、（図示されているように）エンドエフェクタ４０６の内側に形成されてもよく、または、例えばエンドエフェクタ４０６の反対側の表面上に、エンドエフェクタ４０６に隣接して位置している別の通路によって形成されてもよい。
【００３６】
真空通路４１２内に生じさせられた真空または減圧によって、エンドエフェクタ４０６に隣接して配置されたウェーハは、真空カップ４０２に対して応従する形で引っ張られすなわち押し付けられ、その結果として、ウェーハの対向する主表面とエンドエフェクタ４０６の真空カップ４０２との間の一時的なシールが生じさせられる。真空カップ４０２は、楕円形、長円形、正方形等のような任意の適切な形状を有してよい。真空カップ４０２はマッシュルームキャップ４０４の縁の上に嵌合し、エンドエフェクタ４０６の表面の上方に広がる。真空カップ４０２は、引っ掻き傷や亀裂のようなウェーハに対する損傷を生じさせることなしにウェーハと共に一時的なシールを生じさせるように一般的に柔軟性または可とう性であるエラストマー、シリコンゴム、または、他の適した材料を含んでよい。
【００３７】
図４Ａと図４Ｂとに示されているように、浅い溝４０５が、例えばウェーハ４１６が穴４１４の中に詰まることを防止するために、真空の保持力を増大させるためにマッシュルームキャップ４０４を横断して形成されている。溝４０５は、マッシュルームキャップ４０４の上部平面を２つの半円に分割する。浅い溝４０５は、さらに、エンドエフェクタ４０６の吸引と真空とを改善すると共に穴４１４が塞がれる可能性を低減させるために、十字線形、正方形、円形、または、他の適切な形状として形成されてもよい。マッシュルームキャップ４０４は、金属またはプラスチックのようなエンドエフェクタ４０６と同様の材料で作られてよい。一例では、マッシュルームキャップ４０４は、ウェーハが真空カップ４０２によって引っ張られる時にそのウェーハがエンドエフェクタ４０６の遠位端部とマッシュルームキャップ４０４とに押し当たるように引っ張られるように、エンドエフェクタ４０６の遠位端部と同じ高さにある（図４Ｂを参照されたい）。
【００３８】
図８は、例示的なエンドエフェクタの中に含まれることが可能な真空カップの断面図を示す。図８に示されているように、真空カップは、一般的に、底部分８１８と、一般的に角度αに傾斜している側壁８２０とを含むことができるエンドエフェクタの片方の表面の上に形成されている空洞である。角度αは個々の用途に応じて０度から１８０度まで様々であってよく、好ましくは５度から５０度まで様々であってよく、より好ましくは約３０度であってよい。側壁８２０は、可とう性でありかつウェーハと共にシールを形成するようにエンドエフェクタの表面の上方の高さＨに延びるだろう。図４Ａ、図４Ｂ、および、図８をさらに参照すると、エンドエフェクタ４０６は、気体が真空通路４１０を通して穴４１４から抜き出される時にウェーハ４１６が側壁８２０の縁部と接触するように配置されるだろう。真空カップ４０２は、真空カップ４０２の空洞内に生じさせられる真空によってウェーハ４１６を引っ張って保持するだろう。圧力差が、ウェーハ上の重力の力よりも大きいウェーハ４１６に対する保持力を維持するのに十分な力を生じさせるだろう。エンドエフェクタ４０６の保持からウェーハ１０１６を解放するために、気体（例えば窒素等）が、重力が保持力を超越するように穴４１４内の圧力を増大させるために真空通路４１０と穴４１４とを通して導入されることが可能である。
【００３９】
図５は、別の例示的なエンドエフェクタ５０６の平面図を示す。図５に示されているエンドエフェクタ５０６は、そのエンドエフェクタ５０６が３つの穴５１４と３つの真空カップ５０２とを含むということを除いて、図３、図４Ａ、および、図４Ｂのエンドエフェクタに類似している。穴５１４と真空カップ５０２は、エンドエフェクタ５０６の設計と特定の用途とに応じて、エンドエフェクタ５０６上の様々な位置に配置されてよい。さらに、エンドエフェクタの形状は、馬蹄形、長方形、円形、１つまたは複数の尖端を含む幾つかに枝分かれした形状等のような任意の適した形状を含んでよい。
【００４０】
図６は、別の例示的なエンドエフェクタ６０６の平面図を示す。エンドエフェクタ６０６は、そのエンドエフェクタ６０６が複数の真空カップ６０２を有するということを除いて図４Ａと図４Ｂのエンドエフェクタに類似しており、この例では、エンドエフェクタ６０６は、細長い（すなわち、非円形の）マッシュルームキャップ６０４を各々が含む５つの真空カップ６０２を有する。さらに、エンドエフェクタ６０６は、別々の穴５１４の各々のための分岐して分かれている真空通路を含む図５の場合とは反対に、穴６１４に隣接して位置している共通の真空通路を含む。
【００４１】
図７は、別の例示的なエンドエフェクタ７０６の平面図を示す。このエンドエフェクタ７０６は、１つの真空カップ７０２が複数の穴７１４を中に含むということを除いて、図３Ａと図３Ｂのエンドエフェクタに類似している。この例の真空カップ７０２は馬蹄形に形成されているが、真空カップ４０２に類似した機能性を有し、および、マッシュルームキャップ６０４に類似している幾つかの細長いマッシュルームキャップ７０４を含む。
【００４２】
例示的なエンドエフェクタシールを特定の具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変形と変更とが本発明から逸脱することなしに行われてもよいということが、当業者には明らかだろう。例えば、真空カップ内に真空を生じさせる様々な方法が、ウェーハを拾い上げて移動させる時にシールを形成するために真空カップとマッシュルームキャップとの様々な他の形状と構成と同様に予想されている。
【００４３】
ＩＩＩ．ウェーハクリーニングの方法および装置
半導体アセンブリの１つの例示的側面では、例示的なウェーハクリーニングの方法および装置が説明される。この例示的なウェーハクリーニングの方法および装置は、電気研磨または電気めっき処理プロセスの前にウェーハからゴミまたは粒子をクリーニングし、および、電気研磨または電気めっき加工処理段階の後にウェーハから加工処理液をクリーニングすることができる。例えば、電気研磨プロセスの後に、ウェーハの主表面の縁部すなわち外側領域（「斜面領域」と呼ばれることが多い）が銅残留物を含むことがある。その外側領域からこの銅残留物をエッチングで取り除き、および、ウェーハの内側領域内の薄い金属層に損傷を与えることなくウェーハをクリーニングすることが望ましい。したがって、一側面では、クリーニングモジュールが、ウェーハの外側部分すなわち縁部部分上の金属残留物を取り除くための縁部クリーニングアセンブリを含む。この縁部クリーニング装置は、ウェーハの主表面に対して液体と気体を供給するように形状構成されているノズルヘッドを含む。このノズルは、液体がウェーハ上を半径方向に内方に金属薄膜へと流れる可能性を低減させるために、縁部領域内において液体を供給し、かつ、縁部の内側縁部で気体を供給する。
【００４４】
図９Ａから図９Ｃは、ウェーハをクリーニングするための例示的なクリーニングチャンバモジュールの様々な図を示す。図９Ａから図９Ｃに示されているように、この例示的なクリーニングチャンバモジュールは、ドームカバー９０２と、クリーニングチャンバ窓９０４と、シリンダカバー９０６と、漏洩センサ９０８と、ドリップパンドレインライン（ｄｒｉｐ ｐａｎ ｄｒａｉｎ ｌｉｎｅ）９１０と、ベースブロック（ｂａｓｅ ｂｌｏｃｋ）９１２と、ドリップパンクランプ（ｄｒｉｐ ｐａｎ ｃｌａｍｐ）９１４と、ドリップパン（ｄｒｉｐ ｐａｎ）９１６と、底部チャンバ９１８と、チャックモータアセンブリ配線のための切り抜き９２０と、２つのＤＩ水ノズル９２２（裏側）および９２６（上部）と、２つの窒素ノズル９２４（裏側）および９２８（上部）と、縁部クリーニングアセンブリ９３０と、光センサ９３２と、ウェーハ表側化学薬品のためのノズル９３４と、チャック９３６と、ドレインプレート９３８と、上部チャンバ９４０と、排出およびドレイン管９４２と、窒素管路９４４と、縁部クリーニングカバー９４６と、ウェーハ裏側化学薬品のためのノズル９４８と、チャックモータアセンブリ９５０とを含んでよい。化学薬品のための１つのノズル９３４に加えて、クリーニングチャンバモジュールは、化学薬品のための１つまたは複数のノズルを含むことが可能である。
【００４５】
ウェーハ９０１が、エンドエフェクタ９０３等によってクリーニングチャンバ内に置かれることが可能である。ウェーハ９０１がクリーニングプロセスのためにチャック９３６上の許容可能な位置にあると判定されると、チャックモータアセンブリ９５０がウェーハの主表面に対して垂直な軸線を中心としてチャック９３６とウェーハ９０１を回転させることが可能である。チャック９３６とウェーハ９０１が約３０ｒｐｍの回転速度で回転している時に、ＤＩ水ノズル９２２、９２６がウェーハ９０１の上部表面と裏側表面とにＤＩ水の流れを供給することが可能である。ＤＩ水はウェーハ９０１の縁部を通過してクリーニングチャンバの壁に向かって流れ、ドレインプレート９３８を通過して、排出およびドレイン管９４２の中に流れ出ることが可能である。ウェーハ９０１からＤＩ水を取り除いて乾燥させるために、チャックモータアセンブリ９５０は回転速度を２，０００ｒｐｍ、±１，０００ｒｐｍに増大させてもよい。その次に、窒素ノズル９２４、９２８が、ウェーハ９０１の上部表面と裏側表面とからさらにＤＩ水を取り除くために、ウェーハ９０１の上部表面と裏側表面に対して窒素（または、他の適した気体）の流れを供給することが可能である。
【００４６】
ウェーハ９０１が洗浄されて乾燥され、および、チャックモータアセンブリ９５０が停止された後に、縁部クリーニングアセンブリ９３０が縁部クリーニングのための位置にスライドして移動する。図１０Ａから図１０Ｂは例示的なウェーハ縁部クリーニングアセンブリ９３０を示し、この縁部クリーニングアセンブリ９３０は、ＤＩ水管１００６と、棒１０１０と、アダプタ棒１００８と、ブラケット１０１２と、ねじ１０１４と、エアテーブルシリンダ（ａｉｒ ｔａｂｌｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）１０１６と、調整可能ねじ１０１８と、フローレギュレータ（ｆｌｏｗ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）１０２０と、圧縮空気管１０２２と、棒クランプ１０２４と、酸管（ａｃｉｄ ｔｕｂｅ）１０２６と、窒素管１０２８と、ノズルヘッド１０３０と、棒ワイパ１０３２と、窒素ノズル１０３４と、液体ノズル１０３６とを含んでよい。縁部クリーニングアセンブリ９３０の長さは、アダプタ棒１００８を追加または除去することによって、２００ｍｍウェーハ、３００ｍｍウェーハ、または、他のサイズのウェーハと共に使用するために調整されることが可能である。ウェーハ９０１の上部と窒素ノズル１０３４との間の間隙が０．１ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることが可能であり、および、液体ノズル１０３６は縁部区域１００４の上方に位置していることが可能である。
【００４７】
図１１Ａから図１１Ｃは、縁部クリーニングアセンブリと共に含まれている例示的なノズルヘッド１０３０の平面図と側面図と正面図とをそれぞれに示す。図１１Ａから図１１Ｃに示されているように、窒素ノズル１０３４はウェーハ９０１の縁部の付近に窒素の窒素カーテン１１０２を生じさせる。例示的な縁部クリーニングプロセスでは、ウェーハ９０１は、約５０−５００ｒｐｍ、好ましくは２００ｒｐｍの回転速度で回転してよい。液体ノズル１０３６は、ウェーハ９０１の外側主表面または縁部区域１００４上に約１０ｍｍの幅の薄い層を形成するように化学薬品の流れを供給する。この化学薬品は金属層または金属残留物を取り除くが、偶発的にウェーハ９０１の中心に向かって広がる可能性があり、このことは、金属層に有害な作用を与えることがある。様々な化学薬品が縁部区域１００４内の金属残留物をエッチングするために使用されることが可能である。例えば、濃度１０％のＨ4ＳＯ4と、濃度２０％のＨ2Ｏ2が、縁部区域１００４から銅金属をエッチングするために使用されることが可能である。さらに、エッチング速度を増大させるために、その化学薬品溶液が２５℃から８０℃の範囲に加熱されることも可能である。
【００４８】
化学薬品が縁部から内方に広がる可能性を低減させるために、ウェーハ９０１の中心に向かって化学薬品が広がる可能性を防止するかまたは少なくとも低減させるように、縁部区域１００４の内側縁部に窒素カーテン１１０２を生じさせるために、窒素ノズル１０３４が例えば窒素のような気体の流れを供給または送出する。縁部区域１００４がクリーニングされた後に、液体ノズル１０３６は、縁部区域１００４においてウェーハ９０１から化学薬品を希釈および／または洗浄するために、ＤＩ水の液体噴流１１０４を供給することが可能である。さらに、一実施形態では、縁部クリーニングプロセスの後に、追加のＤＩ水による洗浄が、ウェーハ９０１の上部表面と裏側表面とをクリーニングするためにＤＩ水ノズル９２２、９２６を使用することによって行われてもよい。
【００４９】
縁部クリーニングプロセスが完了すると、チャックモータアセンブリ９５０は、チャック９３６とウェーハ９０１を回転させることを停止し、縁部クリーニングアセンブリ９３０は縁部クリーニング位置から休止位置にスライドして戻ることが可能である。
【００５０】
図１１Ｄから図１１Ｅは別の例示的なノズルヘッド１０３０の様々な図を示す。図１１Ｄから図１１Ｅの具体例は、窒素ノズル１０３４がそのノズルから延びる水平スパン１０３４ｈを持つことを除いて、図１１Ａから図１１Ｃの具体例に類似している。水平スパン１０３４ｈは、縁部ノズル１０３６からの化学薬品がウェーハ９０１の中心に向かって広がることをより効果的に防止する窒素カーテン３００２を生じさせることができる。水平スパン１０３４ｈとウェーハ９０１の表面との間の距離は、好ましくは約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内であり、より好ましくは約１．５ｍｍである。
【００５１】
図１１Ｆから図１１Ｇは、別の例示的なノズルヘッド１０３０の様々な図を示す。図１１Ｆから図１１Ｇにおける具体例は、水平スパン１０３４ｈがノズルの下側部分の両側から延びているということを除いて、図１１Ｄから図１１Ｅの具体例に類似している。
【００５２】
図１１Ｈは別の例示的なノズルヘッド１０３０を示す。図１１Ｈの具体例は、一方が化学薬品用であり他方がＤＩ水用である２つの液体ノズル１０３６を有することを除いて図１１Ａから図１１Ｃの具体例に類似している。別々のノズルが、例えば、ＤＩ水洗浄の際の性能の改善を実現するだろう。
【００５３】
図１２は、ウェーハクリーニング装置内に含まれることが可能な例示的なチャックモータアセンブリ９５０を示す。この具体例では、チャックモータアセンブリ９５０は、チャック９３６と、上部モータプレート１２０２と、光センサ１２０４と、シャフトスリーブ（ｓｈａｆｔ ｓｌｅｅｖｅ）１２０６と、モータ１２０８と、フラグ（ｆｌａｇ）１２１０と、スペーサ１２１２と、遠心ブロック軸１２１４と、遠心ブロック１２１６と、栓１２１８とを含む。
【００５４】
再び図９Ａと図９Ｂと図１０Ａとを参照すると、ウェーハ９０１をチャック９３６上に置くために、エンドエフェクタ９０３は、ウェーハ９０１をプロセスチャンバまたはプリアライナ（図１を参照されたい）から取り出し、クリーニングのためにそのウェーハをクリーニングチャンバ窓９０４の中を通してクリーニングチャンバモジュールに移動させる。図１３は、内側プレート１３０２と、外側プレート１３０４と、ブラケット１３０６と、フローコントローラ１３０８と、シリンダ１３１０と、シリンダカバー９０６と、リミットセンサ（ｌｉｍｉｔ ｓｅｎｓｏｒ）１３１２とを含む例示的なクリーニングチャンバ窓９０４を示す。エンドエフェクタ９０３はウェーハ９０１をチャック９３６内に装填する。シリンダ１３１０は、ウェーハクリーニングプロセスを開始させるために、外側プレート１３０４を上昇させて、クリーニングチャンバ窓９０４を閉じることができる。
【００５５】
図１２に示されているように、例示的なチャック９３６は、基部１２２０と３つのポジショナ（ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒ）１２２２とを含む。チャック９３６は、２００ｍｍウェーハ、３００ｍｍウェーハ、または、他のあらゆるウェーハサイズに適合するように変更されてもよい。エンドエフェクタ９０３がウェーハ９０１をチャック９３６内に装填すると、ウェーハ９０１は３つのポジショナ１２２２によってチャック９３６内で位置出しされる。再び図９Ａから図９Ｃを参照すると、光センサ９３２がチャック９３６内のウェーハ９０１の位置を検出することが可能である。ウェーハ位置出しの誤りを検査するために、光センサ９３２は、図１５に示されているように、ウェーハ９０１の上部表面にビームを送る。エンドエフェクタ９０３がウェーハをポジショナ１２２２の上部表面上に位置させる場合には、そのビームは完全には反射センサ９３２に反射して戻らないだろう。チャック９３６が回転するにつれて、これに応じて反射率が変化するだろう。さらに、ウェーハ９０１と反射センサ９３２との間の距離が変化するので、反射率の差すなわち相違が、ウェーハ９０１がチャック９３６と３つのポジショナ１２２２との上に正確に置かれているか否かを確かめるために使用されることが可能である。一例では、ウェーハ９０１が３つのポジショナ１２２２によってチャック９３６上に正確に位置出しされている時には、チャックが回転している最中に反射率が約７０％から７５％の間で読み取られる。しかし、ウェーハ９０１が正確に位置出しされていない時には、反射率が約３０％から約６０％の間で読み取られる。誤った位置に置かれているウェーハは、チャック９３６が高速度で回転させられている時に、チャック９３６の外に出るだろうし、このことがクリーニングチャンバモジュールの内側でウェーハ９０１が割れることを引き起こす可能性がある。
【００５６】
例示的な光センサ９３２が図１４に示されており、および、この光センサは、継手管（ｆｉｔｔｉｎｇ ｔｕｂｅ）１４０２と、継手Ｏリング１４０４と、反射センサ１４０６と、ホルダ１４０８と、ビトンＯリング（ｖｉｔｏｎ ｏ−ｒｉｎｇ）１４１０と、ホルダフランジ１４１２とを含んでもよい。他の適した光センサがチャック９３６に対するウェーハの適正な位置出しを判定するために使用されてもよいということが認識されなければならない。他の例では、光センサ９３２は、近接センサ、渦電流センサ、音響センサ等のような、ウェーハの表面を測定するための非光学的なセンサによって置き換えられてもよい。
【００５７】
乾燥サイクル等のような様々なクリーニングプロセス中に比較的高い遠心力の作用によってチャック９３６の外にウェーハ９０１が回転して出ることを防止するために、チャックポジショナ１２２２は遠心ブロック１２１６を含んでもよい。遠心ブロック１２１６は、上部部分よりも重たい下部要素（すなわち、ウェイト）を含むことが可能であり、この下部部分は遠心ブロック軸１２１４に近接している。チャック９３６が約１，０００ｒｐｍ以上の回転速度で回転している時には、遠心力は、遠心ブロック１２１６内のウェイトが外方に回転することを引き起こすだろう。したがって、遠心ブロック１２１６の上部部分は内方に移動して、ウェーハ９０１をチャック９３６に固定して保持する。ポジショナ１２２２と遠心ブロック１２１６との重さ、長さ等は、ウェーハを固定するためにポジショナ１２２２が移動する速度を変化させるために変化させられることが可能である。チャックモータアセンブリ９５０が減速または停止すると、遠心ブロック１２１６は、減少した遠心力またはゼロの遠心力のせいでその直立位置に戻るだろう。ウェーハを固定するために、チャック回転速度が約２００ｒｐｍから約３，０００ｒｐｍの範囲内に設定され、好ましくは２，０００ｒｐｍに設定される。
【００５８】
図１６Ａから図１６Ｃは、ポジショナ１２２２とウェーハ裏側化学薬品（ｗａｆｅｒ ｂａｃｋｓｉｄｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ）９４８との関係において、例示的な裏側ウェーハクリーニングプロセスとウェーハとを示す。例示的なウェーハ裏側クリーニングプロセスでは、モータ１２０８が、ウェーハ裏側化学薬品が３つのウェーハポジショナ１２２２上に飛び散って付着することなしにウェーハ９０１の裏側に送られることが可能であるように、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルに面するようにチャック９３６を振動させる。ウェーハポジショナ１２２２に接触する化学薬品は、ウェーハ９０１の上部表面上に飛び散ってその上部表面を化学エッチングする恐れがあり、このことがウェーハ９０１上に形成されている構造とデバイスとにおける欠陥の原因となる可能性がある。裏側化学薬品９４８は、２つのポジショナ１２２２の間に位置させられて、角度βと角度−βの間で振動させられてもよい。裏側化学薬品は、図１６Ａから図１６Ｃに示されているように、角度−γと角度γとの間を裏側化学薬品９４８を動かすことによって裏側化学薬品９４８を中心から外れた位置に方向付けることによって、角度βと角度−βとを超えてウェーハ９０１の区域を覆ってもよい。
【００５９】
化学薬品９４８によって配送される化学薬品がウェーハ９０１の裏側に到達し、および、クリーニング時間は５秒から１００秒の範囲内であり、好ましくは１０秒であることが可能である。その次にクリーニングプロセスがウェーハ９０１の裏側の各々の３分の１に対して繰り返される。
【００６０】
図１７Ａから図１７Ｃは、別の例示的な裏側ウェーハクリーニングプロセスを示す。このプロセスは、チャック９３６が連続回転させられ、および、裏側化学薬品９４８が、ポジショナ１２２２の間で「オン」であるようにパルス化すなわちタイミング調整され、ポジショナ１２２２に方向付けられている時に「オフ」であるようにパルス化すなわちタイミング調整されるということを除いて、図１６Ａから図１６Ｃを参照して説明されたプロセスに類似している。図１６Ａから図１６Ｃと同様に、ノズル裏側化学薬品（ｎｏｚｚｌｅ ｂａｃｋｓｉｄｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ）９４８は、そのプロセス中に±γに振動してもよい。図１７Ｂと図１７Ｃとに示されているように、チャック９３６が反時計回りに回転するにつれて、裏側化学薬品９４８が、それがオフにされる角度ａ1までウェーハに液体を送る。液体は角度ａ2でウェーハの裏側に再び送られる。
【００６１】
別の例では、ポジショナ１２２２に接触しているウェーハ９０１の裏側の部分をクリーニングするために、モータ１２０８が、ウェーハ９０１がその当初の位置から移動するのに十分なレベルの回転加速度で回転運動を生じさせるだろう。したがって、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルによって送出される化学薬品は、回転運動の前にポジショナ１２２２と接触していたウェーハ９０１の裏側の部分に到達することが可能である。ウェーハ９０１の裏側の全表面をクリーニングした後に、ＤＩ水ノズル９２２が、ウェーハ９０１の裏側上の化学薬品を洗浄するためにＤＩ水の流れを供給するだろう。
【００６２】
ウェーハ９０１は１つの最終クリーニングサイクルを通過することが可能である。チャック９３６とウェーハ９０１が約３０ｒｐｍの回転速度で回転している時に、ＤＩ水ノズル９２２、９２６はウェーハ９０１の上面と裏側とに同時にＤＩ水の流れを供給することが可能である。ウェーハ９０１からＤＩ水を取り除いてウェーハ９０１を乾燥させるために、チャック回転速度が２，０００ｒｐｍ±１，０００ｒｐｍに増大させられることが可能である。窒素ノズル９２４、９２８は、その次に、ウェーハ９０１の上面と裏側とからＤＩ水薄膜を取り除くためにウェーハ９０１の上面と裏側とに対して窒素の流れを供給することが可能である。
【００６３】
例示的な装置と方法との上記説明を考慮して、例示的なクリーニングの方法すなわちシーケンスは次のように進行することができる。
【００６４】
クリーニングの開始
ａ．チャックを初期位置に戻す。
ｂ．外側プレート１３０２を開く。
ｃ．ウェーハ９０１をチャック９３６上に置く。
ｄ．外側プレート１３０２を閉じる。
【００６５】
前側クリーニング
ｅ．１０−１００ｒｐｍ、好ましくは５０ｒｐｍの速度でチャック９３６を回転させる。
ｆ．ＤＩ水ノズル（上部）９２６からウェーハ９０１の前面にＤＩ水を送る。
ｇ．ＤＩ水ノズル（上部）９２６からのＤＩ水を止めて、その次に、チャック回転速度を１，０００−２，０００ｒｐｍ、好ましくは２，０００ｒｐｍに増大させる。
ｈ．ウェーハ９０１の上部表面を乾燥させるために、窒素ノズル（上部）９２８から窒素を送出する。
ｉ．窒素流を止めて、チャック回転を停止させる。
【００６６】
縁部クリーニング
ｊ．空気管シリンダ１０１６に動力供給することによって縁部クリーニングアセンブリ９３０をその休止位置から縁部クリーニング位置に移動させる。
ｋ．１００−５００ｒｐｍ、好ましくは３５０ｒｐｍの回転速度でウェーハ９０１を回転させ、窒素管１０２８を通して窒素ノズル１０３４から窒素を送出する。
ｌ．酸管１０２６を通して液体ノズル１０３６から縁部クリーニング化学薬品を送出する。
ｍ．縁部区域１００４上の金属がエッチングによって除去された後に、縁部クリーニング化学薬品の送出を停止する。
ｎ．ＤＩ水管２００６を通して液体ノズル１０３６からＤＩ水を送る。
ｏ．縁部区域１００４上の化学薬品が洗浄によって取り除かれた後に、ＤＩ水の流れを止める。
ｐ．窒素管１０２８を通して窒素ノズル１０３４から窒素を供給する。
ｑ．チャックの回転を停止させて、縁部クリーニングアセンブリ９３０を休止位置に戻す。
【００６７】
裏側クリーニング
ｒ．チャック９３６を、裏側クリーニング位置に、すなわち、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルと２つの隣接するポジショナ１２２２との間の距離が等しい位置に移動させる。モータ１２０８が、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルの周りでチャック９３６を振動させることを開始する。振動角度は４５°±５°未満であるべきである。その次に、ウェーハ裏側化学薬品９４８のためのノズルは、ウェーハ９０１の裏側に化学薬品を送る。
ｓ．ウェーハ９０１の第２および第３のセクションのために段階ｒを繰り返す。あるいは、ウェーハ９０１は１つの方向に連続的に回転させられてもよく、および、裏側化学薬品９４８はパルス状に送り出されてポジショナ１２２２を回避する。
【００６８】
シフトターンクリーニング（ｓｈｉｆｔ ｔｕｒｎ ｃｌｅａｎｉｎｇ）
ｔ．素早い方向転換の最中に高い加速度を使用することによってウェーハ９０１をその位置から移動させる。
ｕ．段階ｓを繰り返す。
ｖ．ウェーハ９０１の第２の３分の１に対して段階ｓから段階ｕまでを繰り返す。
ｗ．ウェーハ９０１の最後の３分の１に対して段階ｓから段階ｕまでを繰り返す。
ｘ．ウェーハ９０１が約５０ｒｐｍの回転速度で回転している最中に、ＤＩ水をＤＩ水ノズル（裏側）９２２を通してウェーハ９０１の裏側に送り、および、ＤＩ水ノズル（上部）９２６を通してウェーハ９０１の前側に送る。
ｙ．ＤＩ水の送出を停止する。約１，０００−３，０００ｒｐｍ、好ましくは２，０００ｒｐｍの回転速度でチャック９３６を回転させ、その次に窒素をウェーハ９０１の前側と裏側の両方に配送する。
ｚ．窒素流の送出を停止し、チャック９３６を停止させる。シリンダ１３１０で外側プレート１３０４を下降させることによってクリーニングチャンバ窓９０４を開く。その次に、エンドエフェク９０３がウェーハ９０１を拾い上げ、および、前記ウェーハを貯蔵ポッド（図示されていない）に移動させる。
【００６９】
上記のシーケンスはウェーハクリーニングのための１つの例示的な方法を説明するが、限定的であることは意図されていない。本発明の他の様々な側面にしたがって、ウェーハ９０１をクリーニングするための様々な代案の方法が存在する。例えば、第２の例示的な方法は、クリーニングプロセスを開始するための上述の通りの段階ａから段階ｄと、それに続く縁部クリーニングのための段階ｊから段階ｑとを行い、および、ＤＩ水と窒素ガスとを使用して前側をクリーニングして乾燥させるための段階ｅから段階ｉで終わることを含む。
【００７０】
別の例示的な方法は、クリーニングプロセスを開始するための上述の通りの段階ａから段階ｄと、それに続く縁部クリーニングのための段階ｊから段階ｑとを行い、さらに続けて、化学薬品で裏側をクリーニングするための段階ｒと段階ｓと、ＤＩ水と窒素ガスとを使用して前側をクリーニングして乾燥させるための段階ｅから段階ｉと、ＤＩ水と窒素ガスとを使用して裏側をクリーニングして乾燥させるための段階ｔから段階ｚとを行うことを含む。さらに、裏側クリーニングプロセス中に、ＤＩ水が、裏側エッチング中に使用されるあらゆる化学薬品から上部表面を保護するためにウェーハの上部表面に供給されてもよい。したがって、例示的な装置および方法を使用して半導体ウェーハをクリーニングするための様々なプロセスが予想されているということが、当業者には明らかであるはずである。
【００７１】
ウェーハをクリーニングするための装置および方法を特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変更と変形とが本発明から逸脱することなしに行われることが可能であるということが当業者には明らかだろう。
【００７２】
ＩＶ．プロセスチャンバ
半導体アセンブリの別の側面には、半導体ウェーハを電気研磨および／または電気めっきするための加工処理チャンバが含まれている。この例示的な加工処理チャンバは、電気研磨装置および電気めっき装置と互換性がある。
【００７３】
１つの例示的なプロセスでは、プロセス流体の流れがウェーハの主表面の比較的小さい部分に送られている最中に、そのウェーハが回転させられる。流体の流れを方向付けるノズル等が、ウェーハの主表面に対して平行な直線方向に沿って、例えばウェーハの内側半径から外側半径へと平行移動させられる。ウェーハ上の金属のめっきまたは研磨の均一性を増大させるために、ウェーハの回転が、流体の付随する流れに関してウェーハ表面の一定不変な線速度を生じさせるために変化させられてよい。さらに、薄層プロファイルと電気研磨または電気めっきプロセスとを決定するための様々な例示的な方法を説明する。
【００７４】
図１８は、一実施形態による例示的なプロセスチャンバアセンブリの分解図を含む。例示的なプロセスチャンバアセンブリは、動的シュラウド（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｈｒｏｕｄ）１８０２と、磁気連結器（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｕｐｌｅｒ）１８０４と、軸１８０６と、軸を装着するためのブラケット１８０８と、スプラッシュガード（ｓｐｌａｓｈｇｕａｒｄ）１８１０と、管１８１２と、チャンバトレイ（ｃｈａｍｂｅｒ ｔｒａｙ）１８１４と、底部チャンバ１８１６と、光センサのためのフィードスルー（ｆｅｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ）１８１８と、栓１８２０と、プロセスチャンバ１８２２と、マニホルド１８２４と、ノズルプレート１８２６と、エンドポイント検出器（ｅｎｄ ｐｏｉｎｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１８２８と、ノズルブロック１８３０と、サイドプレート１８３２と、チャンバ窓１８３４と、半月形チャンバ（ｈａｌｆ ｍｏｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ）１８３６と、ゲートチャック（ｇａｔｅ ｃｈｕｃｋ）１８３８と、窓シリンダ１８４０とを含むことが可能である。
【００７５】
例示的なチャンバは、電気研磨および／または電気めっきで等しく適切に使用されることが可能であるが、一般的に電気研磨プロセスに関して説明される。電気めっきのために本発明を使用する時に、ノズルブロック１８３０と、ノズルプレート１８２６と、マニホルド１８２４と、動的シュラウド１８０２とが、電気研磨プロセスにおいても使用されてもよい。あるいは、これらは同心円電気めっき装置（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃｉｒｃｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）で置き換えられてもよい。例示的な同心円電気めっき装置が、１９９９年７月２日付で出願された標題「半導体デバイス上の金属相互配線を電気研磨する方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＭＥＴＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ）」の米国特許第６，３９５，１５２号と、２０００年２月４日付で出願された標題「半導体デバイス上の金属相互配線を電気研磨する方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＭＥＴＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ）」の米国特許第６，４４０，２９５号とに説明されており、これらの特許文献は全体において両方とも本明細書に引例として組み入れられている。さらに、例示的な電気研磨および電気めっきプロセスが、２００２年１１月１３日付で出願された標題「導電層を電気研磨する電気研磨アセンブリおよび方法（ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＬＡＹＥＲＳ）」のＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０２／３６５６７と、１９９９年１月１５日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許第６，３９１，１６６号と、１９９９年８月７日付で出願された標題「半導体デバイス上の金属相互配線を電気研磨する方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＭＥＴＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＥＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ）」のＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９９／１５５０６とに説明されており、これらの文献すべてはその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【００７６】
さらに、例示的なエンドポイント検出器と方法とが、２００２年９月１０日付で出願された標題「エンドポイント検出のための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＮＤ−ＰＯＩＮＴ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」の米国特許第６，４４７，６６８号に説明されており、この特許はその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【００７７】
図１９に示されているように、プロセスチャンバアセンブリ内に含まれることが可能な電力駆動システムが、ｘ軸フラグ１９０２と、ｘ軸駆動アセンブリ１９０４と、継手１９０６と、モータ１９０８と、ｚ軸マウントのためのブラケット１９１０と、テータドライブベルトおよびプーリー（ｔｈｅｔａ ｄｒｉｖｅ ｂｅｌｔ ａｎｄ ｐｕｌｌｅｙ）１９１２と、テータｙ軸反射センサ（ｔｈｅｔａ ｙ−ａｘｉｓ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ
ｓｅｎｓｏｒ）１９１４と、ｘ軸センサ１９１６と、テータマウント（ｔｈｅｔａ ｍｏｕｎｔ）１９１８と、ｚ軸自在ボール管継手１９２０と、ｚドライブテーブルアセンブリ（ｚ−ｄｒｉｖｅ ｔａｂｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１９２２と、ｚモーションマウントのためのブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ ｆｏｒ ｚ−ｍｏｔｉｏｎ ｍｏｕｎｔ）１９２４と、テータモータ（ｔｈｅｔａ ｍｏｔｏｒ）１９２６と、テータドライブプーリ（ｔｈｅｔａ ｄｒｉｖｅ ｐｕｌｌｅｙ）１９２８と、チャックアセンブリ１９３０と、蓋バックカバーアセンブリ（ｌｉｄ ｂａｃｋ ｃｏｖｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１９３２と、ｘ軸リニアベアリング１９３４と、ｙ軸調整つまみねじ１９３６と、ｚ軸プレート１９３８と、上蓋１９４０と、ｚ軸リニアベアリング１９４２と、軸１９４４と、ｘ軸磁石１９４６と、磁気分離プレート（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ ｐｌａｔｅ）１９４８と、ｙ軸ステージ１９５０と、磁石１９５２と、磁石マウントのためのブラケット１９５４とを含むことが可能である。
【００７８】
例示的なチャックアセンブリが、例えば、１９９９年９月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許第６，２４８，２２２ Ｂ１号と、２００１年３月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ
ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許番号０９／８００，９９０と、２００１年５月２１日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許番号０９／８５６，８５５とに説明されており、これら３つの文献すべてがその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【００７９】
図１８に示されているように、プロセスチャンバ１８２２は、チャンバ区域内にプロセス液すなわち電解質流体を収容するために、チャックアセンブリ１９３０とスプラッシュガード１８１０と共に平行移動する動的シュラウド１８０２を含むことが可能である。光センサケーブルが、光センサおよびエンドポイント検出器１８２８、または、底部チャンバ１８１６またはチャンバトレイ１８１４内の漏洩を検出するためのセンサのような他の構成要素のために、フィードスルー１８１８の中を通して設置されることが可能である。追加の栓１８２０がさらに別のフィードスルーのために使用されてもよい。
【００８０】
図１８と図１９の例示的な装置は、ｘ軸駆動磁石マウントプレート１９４６に接続するための磁石１９５２を含む。チャックアセンブリ１９３０は、ｘ軸リニアベアリング１９３４を介して軸１９４４上を滑動することによってｘ方向に沿って移動することが可能である。例えば加工処理装置の変更するために、または、メンテナンス中において、例示的な装置が動作していない時には、プロセス駆動システムはプロセスチャンバアセンブリからドッキング解除されることが可能である。モータ１９０８は、ｘ方向に沿って前方に移動するためにｘ軸駆動アセンブリ１９０４内の内部ねじを反時計回りに回転させるだろう。同じまたは新たなプロセス駆動アセンブリが同じ仕方でプロセスチャンバアセンブリとドッキングしてもよい。一例が、プロセス駆動システムとプロセスチャンバとの間に物体が存在する場合、または、ｘ軸駆動アセンブリ１９０４が前方または後方に移動することを妨害する何かが存在する場合には、磁石１９５２または磁石１９４６がｘ軸分離プレート１９４８から取り外されるように安全措置を含む。ｘ軸駆動１９０４とモータ１９０８はチャックアセンブリと上蓋をさらに遠くに動かすことは不可能だろうし、この箇所では、ｘ軸センサ１９１６が、プロセス駆動システムの残り部分からのｘ軸の離脱を認識し、および、モータ１９０８が電源切断されるだろう。
【００８１】
この例示的な装置の設置または定期的メンテナンスの最中には、ｙ軸調整つまみねじ１９３６が、ｙ方向に沿って動的シュラウド１８０２とノズルプレート１８２６との上方におけるチャックアセンブリ１９３０の位置を調整することが可能である。
【００８２】
図１８と図１９の両方を参照すると、この例示的なプロセスチャンバがプロセス用途で使用される時に、プロセス駆動システムは、プロセス駆動システム上の磁石１９５２をプロセスチャンバアセンブリ上の磁気連結器１８０４に連結することによって、プロセスチャンバアセンブリ内にドッキングされるだろう。窓シリンダ１８４０は、チャンバ窓１８３４内の開口を生じさせるために半月形チャンバ１８３６からゲートチャック１８３８を持ち上げる。ロボット（図１を参照されたい）が、チャンバ窓１８３４の中を通してプリアライナ（図１を参照されたい）からウェーハ１８０１を移動させることができる。ウェーハ１８０１は、電気研磨および／または電気めっきプロセスのためにチャックアセンブリ１９３０の中に装填される。
【００８３】
チャックアセンブリ１９３０を装填位置すなわち初期位置から電気研磨または電気めっきのための位置に移動させるために、ｚドライブテーブルアセンブリ１９２２内のモータが、チャックアセンブリ１９３０とノズルブロック１８３０の最上部との間の間隙が約０．５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内、好ましくは５ｍｍとなるまで、ｚ軸プレート１９３８をｚ軸リニアベアリング１９４２の最上部から下降させるために、そのモータの内側軸アセンブリを回転させる。あるいは、例示的なプロセスチャンバが電気めっきのために使用される場合には、ｚドライブテーブルアセンブリ１９２２内のモータは、チャックアセンブリ１９３０上のウェーハ１８０１と同心円装置の最上部との間の間隙が約０．５ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、好ましくは５ｍｍとなるまで、ｚ軸プレート１９３８をｚ軸リニアベアリング１９４２の最上部から下降させることが可能である。第１の金属層がウェーハ１８０１上にめっきされた後に、ｚ軸プレート１９３８は、追加のめっきのために、ウェーハ１８０１のためのプロセス方法にしたがって段階的に上昇することができる。
【００８４】
ウェーハ１８０１を研磨するために、この例示的なプロセスチャンバは、ウェーハ１８０１上の異なる場所に対して異なる電流密度で電流を印加することによって、めっき銅ウェーハ１８０１から均一かつ段階的に銅を取り除く。電流とプロセス液の流れとに関する設定は、前記ウェーハのプロファイルと特定の用途に応じたユーザによって定義された他の要件とに基づいているだろう。ユーザによって定義された他の要件は、大規模な除去の実行の回数、より大きいかまたはより小さいノズルの使用、または、ウェーハ上に残るべき銅層の厚さを含むことができる。典型的には、ウェーハ測定ツール（ｗａｆｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｔｏｏｌ）が、ウェーハのサンプル上の銅めっきの厚さプロファイルを測定する。この測定値が、ウェーハ上の特定の設定箇所（ｓｅｔ−ｐｏｉｎｔ）において研磨プロセスで使用されるべき電流比率（ｃｕｒｒｅｎｔ ｒａｔｉｏ）を含むことが可能な電流比率表を生じさせるのに役立つ。データとその結果として得られる電流比率表とが金属薄膜厚さプロファイルを生じさせ、この金属薄膜厚さプロファイルは、さらに、ウェーハの輪郭厚さ（ｐｒｏｆｉｌｅｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）と、研磨プロセス中の電流密度と流量との設定とを策定するためにユーザによって定義された要件によってさらに変更されることが可能である。
【００８５】
ウェーハ１８０１に印加される電流密度は、除去のタイプの応じて様々であってよい。例えば、ウェーハ１８０１上の厚い金属薄膜を除去するためには、より高い電流が一般的に使用されるだろう。薄い金属薄膜を除去するためには、より制御されておりかつより正確である除去プロセスを可能にするように、より小さい電流が一般的に使用されるだろう。
【００８６】
次に、比較的厚い金属層を含むウェーハを電気研磨するための例示的なプロセスすなわち方法を説明する。この例示的な方法は、一般的に、４つ以上の加工処理段階を含む。第１に、例えば銅のような金属の厚い層の大部分の除去が行われる。第２に、エンドポイント検出器１８２８が、ウェーハ１８０１上の特定の場所において、さらに別の研磨のための設定箇所を決定するために、残留している銅層の反射率を測定する。このプロセスは、その反射率の示度に基づいて薄膜厚さプロファイルを再計算する。第３に、このプロセスは、新たな金属薄膜厚さプロファイルにしたがって銅の比較的薄い層を取り除く。第４に、エンドポイント検出器１８２８は、ウェーハ１８０１が所望の厚さおよび／またはプロファイルに研磨され終わっているかどうかを判定するために、銅層の反射率を測定する。第３と第４のプロセスは、ウェーハ１８０１が所望の厚さおよび／またはプロファイルに研磨されるまで反復されることが可能である。
【００８７】
しかし、エンドポイント検出器１８２８が、例えば初期除去プロセスにおいて、過剰に多くの銅めっきがウェーハ１８０１から除去されたということを判定する場合に、本発明が、ウェーハの表面上の特定の区域が銅で再めっきされる電気めっきプロセスを含んでもよいということが理解されなければならない。この電気めっきプロセスは、ＣｕＳＯ4＋Ｈ4ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ等のような適した電解質流体を使用して、ノズルブロック１８３０内のノズルのための電圧を逆にするという方法を含むことが可能である。例示的な電気めっきの装置および方法が、本明細書に組み入れられている上述の米国特許第６，３９１，１６６号で説明されている。
【００８８】
例示的なプロセス方法
段階１
ウェーハ１８０１上の銅層を取り除くために、テータモータ１９２６が、チャックアセンブリ１９３０がｘ方向に沿って移動する時に、一定不変の線速度でチャックアセンブリ１９３０を回転させる。ノズルブロック１８３０内のノズルは、一定不変の流量でウェーハ１８０１に対してプロセス液を送ることができる。テータモータ１９２６の回転速度は、電流密度と回転するチャックアセンブリ１９３０の直線移動距離とに関係していることが可能である。ウェーハ１８０１に印加されている電流比率は、さらに、金属薄膜厚さプロファイルとユーザ定義要件とにも基づいていることが可能である。この例示的な方法は、回転するチャックアセンブリ１９３０の直線動程上の各データポイントの間の新たな電流密度とこれらのデータポイントにおける新たな線速度とを連続的に外挿によって推定することが可能である。この方法は、さらに、その新たな電流比率と線速度とを使用して再計算されることが可能である。プロセス駆動システムは、チャックアセンブリ１９３０をｘ方向に沿って開始位置に戻す。
段階２
エンドポイント検出器１８２８は、チャックアセンブリ１９３０がｘ方向に沿って前後に移動する際にテータモータ１９２６がそのチャックアセンブリ１９３０を再び一定不変の線速度で回転させる時に、ウェーハ１８０１の銅めっき表面の反射率を測定する。この例は、ユーザによって定義された時間間隔で、ウェーハ１８０１の反射率とチャックアセンブリの対応する直線距離とを記録する。この例は、その新しいデータを金属薄膜プロファイルの一部分の形に外挿によって推定する。
段階３
直線距離の特定のウェーハ位置におけるウェーハ１８０１に対するエンドポイント検出器１８２８の反射率に基づいて電流が調整されるということを除いて、段階１を繰り返す。ノズルブロック１８３０内のより小さいノズルが、銅めっき表面のより制御された研磨を実現するために使用されることが可能である。
段階４
段階２を繰り返す。エンドポイント検出器１８２８からの新たな反射率測定値が事前設定値よりも大きい場合には、段階３を繰り返す。
【００８９】
例示的な研磨プロセスの最中に、チャックアセンブリ１９３０は次の３つのモードで回転させられてよい。
【００９０】
１）定線速度モード
【数１】
前式中で、Ｒはノズルとウェーハ中心との間の水平距離であり、
Ｃ1は定数であり、
【表１】
【００９１】
実際の制御においては、Ｒ＝０が無限大の回転速度を与える。したがって、式（１）は次のように表現されることが可能であり、
【数２】
前式中で、Ｃ2は特定の装置および用途による定数セットである。
【００９２】
２）定回転速度モード
【数３】
前式中で、Ｃ3はプロセス方法によって設定される定数セットである。
【００９３】
３）定遠心力モード
【数４】
前式中で、Ｖは線速度であり、Ｒはノズルとウェーハ中心との間の水平距離であり、および、Ｃ4は特定の装置と用途に応じた定数セットである。
【００９４】
【表２】
【数５】
【表３】
【数６】
前式中で、Ｃ5は特定の装置と用途に応じた定数セットである。
【００９５】
チャックの水平方向すなわちｘ方向の移動は次にように記述でき、
【数７】
【表４】
【数８】
前式中で、Ｃ7は特定の装置と用途に応じた定数セットである。
【００９６】
図１８と図１９は、チャックアセンブリ１９３０がｘ方向に沿って移動するプロセス駆動システムを示すが、プロセス中に、ノズルプレート１８２６、または、チャックアセンブリ１９３０とノズルプレート１８２６の両方が、特定の用途に応じてｘ方向に移動することが可能であるということが認識されなければならない。
【００９７】
図２０は、例示的なプロセスチャンバアセンブリに含まれてもよい例示的なノズル２０５４を示す。この例示的なノズル２０５４は、そのノズル２０５４に取り付けられるか機械的に連結されることが可能な増強エネルギーユニット２０８０を含む。この増強エネルギーユニット２０８０は、より高い研磨速度と、より良好な表面仕上げと品質とを実現するために、金属薄膜２００４の表面における電解質流体２０８１の攪拌を強化することができる。
【００９８】
１つの例示的なノズル２０５４では、エネルギー補強エネルギーユニット２０８０は、超音波変換器すなわちマグナソニック（ｍａｇｎａｓｏｎｉｃ）変換器を含む。電解質流体２０８１がノズル２０５４の側部入口５２００から導入されてよい。超音波変換器の周波数は、その流体を攪拌するためには１５ＫＨｚから１００ＭＨｚの範囲内であってよい。超音波変換器は、チタン酸バリウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛等のような強誘電性セラミックスで作られることが可能である。超音波変換器の出力は０．０１Ｗ／ｃｍ2から１Ｗ／ｃｍ2の範囲内であってよい。
【００９９】
別の例では、エネルギー増強エネルギーユニット２０８０はレーザを含んでもよい。上述の目的と同様の目的のために、レーザが電気研磨プロセス中に金属表面に照射されることが可能である。このレーザは、例えば、ルビーレーザやＮｄ−ガラスレーザやＮｄ：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）レーザのような固体レーザであるか、Ｈｅ−ＮｅレーザやＣＯ２レーザやＨＦレーザ等のような気体レーザであってよい。このレーザの平均出力が１Ｗ／ｃｍ2から１００Ｗ／ｃｍ2の範囲内であってよい。別の例では、このレーザはパルスモードで動作させられることが可能である。このパルスモードレーザの出力は、当業者には認識されるように、平均モード出力よりも著しく高いことが可能である。
【０１００】
このレーザは、さらに、ウェーハ１００４上の金属薄膜の薄膜厚さを検出できる。この例では、金属薄膜に対して送られたレーザが金属薄膜上で超音波を生じさせる。金属薄膜２００４の厚さが、電気研磨プロセス中に検出された超音波によって測定されることが可能である。金属薄膜２００４の厚さは、電流、半径方向のノズル速度等を変化させることによって研磨速度を制御するために使用されてもよい。
【０１０１】
別の例では、エネルギー増強エネルギーユニット２０８０は、研磨プロセス中に金属薄膜２００４をアニーリングするための赤外光源を含んでもよい。この赤外光源は、研磨中に金属薄膜の表面温度を制御するための追加のオプションを提供することが可能である。赤外光源の出力は１ｗ／ｃｍ2から１００ｗ／ｃｍ2の範囲内であってよい。赤外光源は、さらに、研磨プロセス中に金属薄膜をアニーリングするために使用されてもよい。粒度と構造が、銅相互配線の電子移動性能と抵抗率とを決定するために非常に重要である。温度が金属層の粒度と構造との決定における因子であるので、さらに、赤外線センサが、研磨プロセス中の金属薄膜の表面温度を検出するために使用されることも可能である。
【０１０２】
赤外線センサは、さらに、金属薄膜２００４の温度を測定するためにも使用できる。この温度を監視することが、赤外光源出力の変更や電流密度の変更等によって研磨プロセス中に温度の調整を行うことを可能にする。
【０１０３】
別の実施形態では、エネルギー増強エネルギーユニット２０８０は、研磨プロセス中に金属薄膜２００４上に研磨電流を集束させるための磁界を含んでもよい。研磨電流を集束させることは、ノズルの研磨速度プロファイルの制御の増大を可能にし、このことは、比較的大きな直径のノズルの場合にますます重要である。この磁界は、電解液の流れの方向、すなわち、金属薄膜表面に対して垂直な方向に発生させられてよい。磁石と電磁石、超伝導体コイル駆動磁石等が、この磁界を生じさせて集束させるために使用されることが可能である。
【０１０４】
紫外線源、Ｘ線源、マイクロ波源等のような他のエネルギー源も、一般的に上述したように、電気研磨プロセスの性能を向上させるために使用されることが可能であるということが認識されなければならない。
【０１０５】
例示的なチャンバモジュールとプロセスを特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変更と変形とが本発明からの逸脱なしに行われてよいということが当業者には明らかだろう。
【０１０６】
Ｖ．電気めっき装置および方法
半導体アセンブリの別の側面では、電気めっき装置および方法が、半導体ウェーハを電気めっきするために含まれている。めっき装置およびプロセスでは、均一な厚さの金属薄膜をめっきするためにウェーハの表面全体にわたって均一にプロセス流体が分散させられることが一般的に望ましい。１つの例示的なプロセスでは、電解質流体の直接的な流れを妨げると共に、プロセス流体がシャワーヘッドから出てくる前にそのシャワーヘッドの流路を通してより均一にプロセス流体を分散させるフィルタブロックを含む、めっき装置のためのシャワーヘッドが説明されている。プロセス流体を流路を通してより均一に分散させることが、めっきプロセスの均一性を増大させるためにシャワーヘッドアセンブリの各オリフィスからの電解質流体の一様な流量またはほぼ一様な流量をもたらす。
【０１０７】
図２１は、半導体ウェーハ２１０２をめっきするための例示的な電気めっき装置の分解図を示す。この電気めっき装置は、半月形チャンバ２１０４と、定置シュラウド１０６と、めっきシャワーヘッドアセンブリ２１０８と、排出口２１１０と、液体入口２１１２と、電解液フィットスルー（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｆｉｔ ｔｈｒｏｕｇｈ）２１１４と、液体フィットスルー２１１６と、チャンバトレイ２１１８と、底部チャンバ窓２１２０と、底部チャンバ２１２２と、プロセスチャンバ２１２４と、チャンバ窓２１２６と、上蓋アセンブリ２１３０と、液体入口管材料２１３２と、電極ケーブル２１３４と、軸２１３６とを含むことが可能である。上蓋アセンブリ２１３０は、見出し「プロセスチャンバ」において上述した例示的な上蓋アセンブリと機能的に類似していることが可能である。定置シュラウド２１０６は、例えば、電気めっき中とスピン乾燥プロセス中とに電解質がチャンバから飛び出すことを防止するために、ウェーハチャック（図示されていない）の上を覆う。
【０１０８】
図２１に示されているように、ウェーハ２１０２は、半月形チャンバ２１０４を通して上蓋アセンブリ２１３０のウェーハチャックに電気めっき装置の中に装着される。銅をウェーハ２１０２上にめっきするために、上蓋アセンブリ２１３０はウェーハ２１０２を下降させて、めっきシャワーヘッドアセンブリ２１０８の最上部の上方にそのウェーハを位置させるだろう。１つの例示的なめっきプロセスでは、ウェーハ２１０２とめっきシャワーヘッドアセンブリ２１０８との間の間隙が約０．１ｍｍから約１０ｍｍの範囲内であり、好ましくは約２ｍｍである時に、第１の金属層部分溶着が行われる。上蓋アセンブリ２１３０はウェーハ２１０２を追加の２ｍｍから５ｍｍだけ上昇させ、および、より厚い銅層がウェーハ上に溶着させられる第２の層溶着が行われることが可能である。
【０１０９】
例示的な電気めっきプロセスおよびシーケンスが、１９９９年１月１５日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許第６，３９１，１６６号と、２００１年４月１８日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許出願番号０９／８３７，９０２と、２００１年４月１８日付で出願された標題「めっき装置および方法（ＰＬＡＴＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ）」の米国特許出願番号０９／８３７，９１１とに説明されており、これらの文献の全体的内容が本明細書に引例として組み入れられている。
【０１１０】
図２２は、めっきプロセスのための例示的なシャワーヘッドアセンブリ２１０８の分解図を示す。シャワーヘッドアセンブリ２１０８は、外側流路リング２２０２と、シャワーヘッド頭部２２０４と、シャワーヘッド２２０６とを含んでよい。図２３と図２４は、それぞれに３００ｍｍウェーハと２００ｍｍウェーハとを電気めっきするように構成されている例示的なシャワーヘッドの分解図を示す。２００ｍｍウェーハと共に使用するためには、単純に３００ｍｍ外側流路リング２３０２を２００ｍｍ外側流路リング２４０２と取り替え、および、３００ｍｍシャワーヘッド頭部２３０４を２００ｍｍシャワーヘッド頭部２４０４と取り替える。こうして、シャワーヘッド２００６は、３００ｍｍウェーハと２００ｍｍウェーハとの両方に対して使用可能である。図２４を参照すると、ウェーハのサイズが３００ｍｍから２００ｍｍに縮小するので、シャワーヘッド頭部２４０４はより少ないリングを含むだろうし、外側流路リング２４０２の直径はより小さいだろう。しかし、この例示的なシャワーヘッドがあらゆるサイズのウェーハのために構成されることが可能であるということが認識されなければならない。
【０１１１】
図２５Ａは、例示的なシャワーヘッドの分解図を示す。図２５Ａに示されているように、シャワーヘッド２２０６は、電極リング２５０２と、ナット２５０４と、電極コネクタ２５０６と、電極外側コネクタ２５０８と、小型入口フレア継手（ｓｍａｌｌ ｉｎｌｅｔ ｆｌａｒｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）２５１０と、入口フレア継手（ｉｎｌｅｔ ｆｌａｒｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）２５１２と、めっきフィルタブロック（ｐｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ
ｂｌｏｃｋ）２５１４と、シャワーヘッド基部２５１６と、フィルタスペーサ２５１８と、めっきフィルタリング（ｐｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ ｒｉｎｇ）２５２０とを含むことができる。各々の電極リング２５０２は、整合するめっきフィルタリング２５２０の最上部に嵌合され、および、電極リング２５０２の電極をナット２５０４と電極コネクタ２５０６と電極外側コネクタ２５０８とによって締め付け固定することによってシャワーヘッド基部２５１６上の所定の位置に固着させられる。各電極は、図２１に示されているように、電極外側コネクタ２５０８に対して電極ケーブル２１３４によって取り付けられている。電極リング２５０２は、白金、白金被覆チタン等のような防食性の金属または合金で作られることが可能である。シャワーヘッド基部２５１６は、入口フレア継手２５１２と小型入口フレア継手２５１０とからの電解質の流れのための流路を有するだろう。
【０１１２】
さらに図２５Ａに見てとれるように、入口フレア継手２５１２は、シャワーヘッド基部２５１６内の流路の幅よりも大きいことが可能であり、および、入口フレア継手は、すべての７リングまたは１０リングに関して同一の位置に締め付け固定されることが不可能である。入口フレア継手をシャワーヘッド基部２５１６に締め付け固定するために、および、張力と重量を電極リングに均等に分散させるために、１つおきの小型入口フレア継手２５１０または入口フレア継手２５１２と、対向するフィルタブロック２５１４とが、円の反対側の半分部分上に配置される（フィルタブロック２５１４に関しては図示されていない）。入口フレア継手２５１２と同様に、電極リング２５１２は、その電極が１つおきの電極リングと共に円の他方の半分部分上に配置されるように、めっきフィルタリング２５２０の上に嵌合する。
【０１１３】
図２５Ｂは、液体流ブロックアセンブリを形成するようにフィルタスペーサ２５１８によって互いに接合されているめっきフィルタリング２５２０とめっきフィルタブロック２５１４との分解図を示し、電極リング２５０２がその液体流ブロックアセンブリの上に嵌合されている。この例示的な液体流ブロックアセンブリは、Ｏリング２５３０（図示されていない）を有する各めっきフィルタブロック２５１４の下方かつ中心、入口フレア継手２５１２と共にシャワーヘッド基部２５１６の上方に配置されるだろう。各めっきフィルタリング２５２０は、各オリフィスの中心に狭い穴を有するオリフィス２５２２を有する。図２５Ａと図２５Ｂの両方を参照すると、液体流ブロックアセンブリと電極リング２５０２とがシャワーヘッド基部２５１６に締め付け固定されるので、めっきフィルタリング２５２０とシャワーヘッド基部の底部との間に流路が形成される。電解質流体が入口フレア継手２５１２から流入する。電解質の流れは最初に入口の上方でめっきフィルタブロック２５１４の中心に衝突し、流路全体にわたって分散させられるだろう。電解質流体がその流路を上昇するにつれて、その電解質は均一にオリフィス２５２２から外に流れ出て、電極リング２５０２に到達するだろう。その電解質流体は電極リング２５０２を通過して、ノズルヘッド２００４内の穴２５２４を通ってウェーハ２１０２の表面に均一に流れる。
【０１１４】
図２５Ｃは、オリフィス２５２２と、シャワーヘッド２００６の底部上のノズルヘッドの穴２５２４との間の関係を示す。図２５Ｃと図２２とに示されているように、シャワーヘッド頭部２００４は、穴２５２４が２つのオリフィス２５２２の間に位置しているようにシャワーヘッド２００６上に重ねられている。この食い違い配置が、上述の電解質の流れが液体ブロック流アセンブリ上の各凹みの中を通ってより均一に流れることを可能にする。図２５Ｄのシャワーヘッドの平面図に示されているように、穴２５２４はシャワーヘッド頭部２２０４（または２３０４または２４０４）上の外側リングの周りに配置されている。これらの穴２５２４は、さらにシャワーヘッド頭部２２０４上の包囲リング（ｅｎｃｌｏｓｉｎｇ ｒｉｎｇ）の内側においても、特定の用途に応じて、円形、細長い形等のような任意の形に形成されてよい。図２４を参照すると、穴２５２４は、３つの丸穴を形成することによって生じさせられる細長い円形の形状に形成されてもよい。
【０１１５】
めっきフィルタブロック２５１４なしで、入口フレア継手２５１２は、その入口フレア継手の付近の上方の１つまたは複数の穴を通して直接的に電解質を配送してもよいが、このことは流路全体にわたる電解質の不均衡な分散の原因となる。電解質が１つの入口から流れているので、電解質の液圧の制御が困難である可能性がある。液体流ブロックアセンブリを使用することによって、めっきフィルタブロック２５１４が電解質の直接の流れを妨げ、流路全体にわたって電解質を分散させるので、この例示的な装置は、銅のような金属の溶着のための電解質のより適切な制御を実現することができる。電解質を流路全体にわたって分散させることは、等しい体積または概ね等しい体積の電解質がめっきフィルタリング２５２０上の各オリフィス２５２２から外に流れ出すことを可能にする。図２５Ｅに示されているように、電解質が電極外側コネクタ２５０８から外に出て、シャワーヘッド基部２５１６とめっきフィルタリング２５２０とを通り、その次に電極リング２５０２の側部の周りを通り、シャワーヘッド頭部２００４上の穴２５２４の外に流れ出る。
【０１１６】
この例示的なシャワーヘッド装置を特定の実施形態と具体例と用途に関して説明してきたが、本発明からの逸脱なしに様々な変更と変形とが行われることが可能であるということが当業者には明らかだろう。
【０１１７】
ＶＩ．ウェーハをレベリングする方法および装置
別の側面では、電気研磨または電気めっき装置のような加工処理モジュールに対して半導体ウェーハをレベリングする方法および装置。一般的に、ウェーハを加工処理している間は、ウェーハの主表面が加工処理チャンバまたはツールの水平表面に対して概ね平行であるようにウェーハがレベリングされることが望ましい。例えば、加工処理装置内でウェーハを位置合せすることは、研磨またはめっきプロセスの均一性を増大させる。
【０１１８】
図２６Ａと図２６Ｂは、例えば加工処理チャンバのような加工処理装置に対して±０．００１インチの範囲内でウェーハ２６０２の平行度を測定するために使用できる例示的なレベリングツール２６０４を示す。図２６Ａと図２６Ｂとに示されているように、このレベリング装置は、一般的に、レベリングツール２６０４と、接地線２６１０と、信号線１６１２と、制御システム２６１４と、チャック２６１６とを含む。
【０１１９】
例示的なチャックが、１９９９年９月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許第６，２４８，２２２ Ｂ１号と、２００１年３月７日付で出願された標題「半導体加工物の電気研磨および／または電気めっきの最中に半導体加工物を保持および位置出しする方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ ＤＵＲＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＡＮＤ／ＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥＳ）」の米国特許第６，４９５，００７号とに説明されており、これらの文献はその全体において本明細書に引例として組み入れられている。
【０１２０】
図２６Ａと図２６Ｂとを参照すると、チャック２６１６は、半導体電気研磨または電気めっきプロセス中にウェーハ２６０２を保持する。電気研磨および／または電気めっきプロセスのより均一なプロセスを実現するために、ウェーハ２６０２は加工処理チャンバ２６３０に対して平行または概ね平行に配置され、および、特に、加工処理装置のめっきヘッドまたは研磨ノズル（図示されていない）と平行または概ね平行に配置される。レベリングツール２６０４がウェーハ２６０２の位置合せの向上を実現するためにプロセスチャンバ２６３０内に配置されてもよい。
【０１２１】
レベリングツール２６０４は、３つのセンサ２６０６とこれに対応する信号線２６１２とを含むだろう。レベリングツール２６０４がチャック２６２６の下に置かれ、および、ウェーハ２６０２がレベリングツール２６０４へと降ろされると、信号線２６１２が（センサ２６０６を介して）ウェーハ２６０２の表面上に形成されている薄い金属層を通して制御システム２６１４に対する接続を実現する。制御システム２６１４からの接地線２６１０は、ウェーハ２６０２の金属層に接続されている。センサ２６０６がその薄い金属層に接触すると、制御システム２６１４によって測定されることが可能な回路がセンサ２６０６と接地線２６１０との間に完成させられる。
【０１２２】
さらに、図２６Ｂに示されているように、レベリングツール２６０４は、チャック２６１６内のウェーハ２６０２の平行度を測定するのに使用するための支持体２６０８と、研磨ノズルとを含むと共に、ウェーハ２６０２の表面の付近にレベリングツール２６０４を位置させることができる。
【０１２３】
図２６Ｃは例示的なセンサ２６０６の断面図を示す。センサ２６０６は、ホルダ２６２６と、止めねじ２６１８と、ピン調整（ｐｉｎ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）２６２０と、接触ねじ（ｃｏｎｔａｃｔ ｓｃｒｅｗ）２６２２と、ピン２６２４とを含むことが可能である。信号線２６０２は接触ねじ２６２２を介してセンサ２６０６に接続されている。ホルダ２６２６と、ピン調整２６２０と、ピン２６２４は、ステンレス鋼、チタン、タンタル、または、金のような金属または合金で作られることが可能である。
【０１２４】
プロセスツールに対するウェーハ２６０２の整合性または平行度を測定するための１つの例示的なプロセスでは、チャック２６１６は、１つのセンサ２６０６のピン２６２４がウェーハ２６０２の導電性表面に接触するまで、レベリングツール２６０４に向かって下降する。この接触は、信号線２６１２と接地線２６１０と制御システム２６１４とを含む電気回路を完成させ、および、信号を制御システム２６１４に供給する。制御システム２６１４は、この接触の瞬間におけるチャック２６１６の当初（初期）位置からピンの位置までの距離を測定する。
【０１２５】
チャック２６１６は、第２のセンサ２６０６と第３のセンサ２６０６とがウェーハ２６０２の表面上に接触するまで、その下降を続ける。両方のセンサ接触に関する対応する距離が得られ、その測定プロセスが終了する。
【０１２６】
図２７に示されているように、この例示的なプロセスは、各センサ２６０６に関する接触の瞬間における測定された距離を表示するソフトウェアインタフェースを含んでもよい。このインタフェースはセンサ２６０６の位置を表示することも可能である。測定された距離の最大距離と最小距離の間の差異が小さければ小さいほど、ウェーハ２６０２がより近く位置合せされているかまたは平行関係にある。このデータは、チャック２６１６を調整するために、したがってウェーハ２６０２の位置を調整するために使用可能である。この調整が行われた後に、測定距離の最大値と最小値との間の差が、具体的な用途に対応する±０．００１インチ等のような設計仕様の範囲内に収まるまで、この測定サイクルが繰り返されることが可能である。
【０１２７】
この例示的なウェーハ位置合せの方法およびシステムを特定の実施形態と具体例と用途とに関して説明してきたが、様々な変更と変形とが本発明の範囲からの逸脱なしに行われてよいということが当業者には明らかだろう。
【０１２８】
様々な装置と方法とシステムの上記の詳細な説明は、例示的な実施形態を示すために提供されているのであって、限定的であることを意図しているものではない。本発明の範囲内において様々な変更と変形とが可能であるということが当業者には明らかだろう。例えば、クリーニングチャンバ、光センサ、液体配送システム、エンドポイント検出器等のような異なる例示的な電気研磨および電気めっき装置が、単一のプロセスアセンブリにおいて組み合わせて使用されてもよく、または、電気研磨および／または電気めっきシステムおよび方法を強化するために別個に使用されてもよい。したがって、本発明は添付されている特許請求項によって定義されるのであって、本明細書の説明によって限定されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】図１は、半導体ウェーハを電気研磨および／または電気めっきするために使用できる例示的な半導体加工処理アセンブリを示す。
【図２】図２は、半導体ウェーハを移動させるための例示的なエンドエフェクタを含むロボットを示す。
【図３】図３は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、例示的なエンドエフェクタの断面図を示す。
【図５】図５は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図６】図６は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図７】図７は、例示的なエンドエフェクタの平面図を示す。
【図８】図８は、例示的な真空カップの側面図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、ドームカバーを有する例示的なクリーニングチャンバモジュールを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、クリーニングチャンバモジュールの部分内部図を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、クリーニングノズルの詳細図を伴う、クリーニングチャンバモジュールの分解図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、例示的な縁部クリーニングアセンブリの平面図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、例示的な縁部クリーニングアセンブリの側面図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｇ】図１１Ｇは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１１Ｈ】図１１Ｈは、斜面クリーニングアセンブリの一部分として含まれる例示的なノズルヘッドの図を示す。
【図１２】図１２は、クリーニングチャンバモジュールの一部分として含まれる例示的なチャックモータアセンブリの分解図を示す。
【図１３】図１３は、クリーニングチャンバモジュール内に含まれているクリーニングチャンバ窓の分解図を示す。
【図１４】図１４は、クリーニングチャンバモジュール内に含まれている例示的な光センサの分解図を示す。
【図１５】図１５は、チャック内のウェーハの適正な配置を判定するための例示的な方法を示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１７Ａ】図１７Ａは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、例示的なウェーハクリーニングプロセスを示す。
【図１８】図１８は、例示的なプロセスチャンバアセンブリの分解図を示す。
【図１９】図１９は、図１８に示されているプロセスチャンバアセンブリ内に含まれることが可能な例示的なプロセス駆動システムの分解図を示す。
【図２０】図２０は、エネルギー増強要素を有する例示的なノズルを示す。
【図２１】図２１は、例示的な電気めっき装置の分解図を示す。
【図２２】図２２は、図２１に示されている例示的なめっきシャワーヘッドアセンブリの分解図を示す。
【図２３】図２３は、３００ｍｍウェーハ用の例示的なめっきシャワーヘッドの分解図を示す。
【図２４】図２４は、２００ｍｍウェーハ用の例示的なめっきシャワーヘッドの分解図を示す。
【図２５Ａ】図２５Ａは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｄ】図２５Ｄは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２５Ｅ】図２５Ｅは、図２２−２４に示されているシャワーヘッドの図を示す。
【図２６Ａ】図２６Ａは、例示的なレベリングツールとウェーハチャックの平面図を示す。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、例示的なレベリングツールとウェーハチャックの断面図を示す。
【図２６Ｃ】図２６Ｃは、図２６Ａと図２６Ｂとに示されている例示的なセンサの断面図を示す。
【図２７】図２７は、レベリングツールのためのソフトウェアパネルの例示的な図を示す。
【符号の説明】
【０１３０】
１００ アセンブリ
１０２ 電気シャーシアセンブリ
１０６ クリーニングモジュールアセンブリ
１０８ メインフレーム
１１１ ＡＣ制御アセンブリ
１１２ 液体配送システム
１１４ 気体制御システム
１３２ フロントフレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック上のウェーハの位置出しを決定する方法であって、
チャック上に置かれているウェーハを回転させることと、
前記ウェーハが回転させられる時にセンサによって前記ウェーハの主表面の特徴を測定することと、
前記ウェーハが適正に位置出しされているかどうかを、前記測定された特徴に基づいて判定すること
とを含む方法。
【請求項２】
前記センサは、前記ウェーハの前記表面からの光の反射率を測定する光センサである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反射率が閾値よりも低く変化する場合に、前記ウェーハが前記チャック上に適正に位置していないということを判定する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記センサは、前記センサと前記ウェーハ表面と間の距離を測定する近接センサである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記センサは音響センサである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記センサは渦電流センサである請求項１に記載の方法。
【請求項７】
半導体ウェーハの電気研磨プロセスまたは電気めっきプロセスのためのプロセスチャンバであって、
前記ウェーハの主表面に加工処理液体を供給するように構成されている加工処理ノズルの反対側にウェーハを位置させるためのチャックアセンブリであって、ウェーハを加工処理する時に前記加工処理ノズルに対して第１の方向に平行移動するチャックアセンブリと、
前記チャックアセンブリと共に平行移動するように前記チャックアセンブリに機械的に連結されているシュラウド
とを備えるプロセスチャンバ。
【請求項８】
前記シュラウドは前記チャックアセンブリに磁気的に連結されている請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項９】
前記チャックアセンブリは、前記液体が前記ウェーハ上に供給される場所を調整するために、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に平行移動する請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１０】
電気研磨プロセス中に、前記チャックアセンブリは前記ノズルから約０．５ｍｍから約１０ｍｍの距離に前記ウェーハの前記主表面を位置させる請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１１】
前記距離は約５ｍｍである請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１２】
電気めっきプロセス中に、前記チャックアセンブリは前記ノズルから約０．５ｍｍから約２０ｍｍの距離に前記ウェーハの前記主表面を位置させる請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１３】
前記距離は約５ｍｍである請求項１２に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１４】
光センサと、前記ウェーハの前記主表面上の金属層を測定するように構成されているエンドポイント検出器とをさらに含む請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１５】
前記チャックアセンブリは前記プロセスチャンバに磁気的に連結されている請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１６】
前記チャックアセンブリは前記プロセスチャンバから係合解除されることができる請求項１５に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１７】
電気めっきまたは電気研磨装置であって、
加工処理液体の流れを方向付けるノズルと、
金属薄膜表面におけるプロセス流体の攪拌を強化するように構成されているエネルギー要素
とを含む装置。
【請求項１８】
前記エネルギー要素は前記ノズルに機械的に連結されている請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記エネルギー要素は、超音波変換器、マグナソニック（ｍａｇｎａｓｏｎｉｃ）変換器、レーザ源、赤外熱源、マイクロ波源、および、磁石源の少なくとも１つを含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
エネルギー要素は、１５ＫＨｚから１１０ＭＨｚの範囲内で動作するように構成されている超音波変換器を含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
エネルギー要素は、１Ｗ／ｃｍ2から１００Ｗ／ｃｍ2の範囲内で動作するように構成されているレーザを含み、前記レーザはウェーハ上の金属薄膜の表面に向けられている請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
レーザによって超音波を刺激することによって金属薄膜の厚さを測定することをさらに含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
エネルギー要素は、１Ｗ／ｃｍ2から１００Ｗ／ｃｍ2の範囲内で動作するように構成されている赤外線源を含み、赤外線源はウェーハ上の金属薄膜の表面に向けられている請求項１７に記載の装置。
【請求項２４】
前記金属薄膜表面の表面温度を測定するための赤外線センサをさらに含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
エネルギー要素は、ウェーハ上の金属薄膜の表面において前記プロセス流体中に電流を集束させるように構成されている磁気源を含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２６】
半導体ウェーハ上において金属層を電気研磨または電気めっきする方法であって、
ウェーハを保持するウェーハチャックを回転させる動作と、
ウェーハの表面上の金属層に加工処理流体の流れを送る動作と、
前記加工処理流体の流れに対して前記ウェーハを平行移動させる動作と、
前記ウェーハと共にシュラウドを平行移動させる動作
とを含み、
前記シュラウドとウェーハチャックは機械的に連結されている方法。
【請求項２７】
前記シュラウドとウェーハチャックは磁気的に連結されており、および、分離することが可能である請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ウェーハは、前記ウェーハの前記主表面に平行な方向に平行移動させられ、および、一定不変の線速度で回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
エンドポイント検出器によって前記金属層の反射率を測定することと、金属薄膜厚さプロファイルを生じさせることとをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
決定された金属薄膜厚さプロファイルに基づいて前記電流の流れを調整することをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
電気研磨プロセスが、
ａ）前記ウェーハ上の金属薄膜の所望の厚さを決定することと、
ｂ）前記ウェーハ上の前記金属薄膜の一部分を除去することと、
ｃ）前記金属薄膜の厚さを測定することと、
ｄ）前記金属薄膜厚さが前記所望の厚さよりも大きい場合に、前記所望の厚さが測定されるまで、ｂ）とｃ）とｄ）を繰り返すこと
とを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記金属薄膜厚さはエンドポイント検出器によって測定される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記金属薄膜厚さは、前記金属薄膜の表面にレーザを送ることによって生じさせれる超音波を測定することによって測定される請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
ｃ）において前記金属薄膜厚さが薄すぎると判定される場合に、前記ウェーハを電気めっきすることをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
電気研磨プロセスにおいて、前記チャックの回転速度が、前記ウェーハと前記ウェーハの前記主表面に平行なノズルとの間の直線移動距離に関係して変化させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
電気研磨プロセスにおいて、前記チャックの回転速度が、電気研磨プロセス液体の電流密度との関係において変化させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
電気研磨プロセスにおいて、前記チャックの回転速度が、前記測定された金属薄膜厚さプロファイルと、所望の厚さプロファイルと、研磨される前記ウェーハの位置ととの関係において変化させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
前記チャックは定線速度モードで回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３９】
前記チャックは定回転モードで回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項４０】
前記チャックは定遠心力モードで回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
ウェーハを電気めっきする装置であって、
プロセス液を供給するシャワーヘッドを備え、前記シャワーヘッドは、
前記プロセス流体を受け入れる入口と、
前記入口に組み合わされており、かつ、前記入口と複数のオリフィスとの間に配置されている流路と、
フィルタ要素
とを含み、
前記フィルタ要素は、前記入口の中に入る前記プロセス流体を前記流路全体にわたって分散させるように、および、前記複数のオリフィスから均一に流れるように、前記流路内に配置されている
装置。
【請求項４２】
複数の入口と複数のオリフィスとの間に配置されており、かつ、少なくとも１つの前記入口が各流路に関連付けられている複数の流路と、
各流路の全体にわたって前記加工処理流体を分散させる複数のフィルタ要素とをさらに含む請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記フィルタ要素は前記入口の反対側に配置されている請求項４１に記載の装置。
【請求項４４】
前記フィルタ要素は、前記入口の反対側に配置されているブロッカープレート（ｂｌｏｃｋｅｒ ｐｌａｔｅ）である請求項４１に記載の装置。
【請求項４５】
前記シャワーヘッドは、３００ｍｍウェーハまたは２００ｍｍウェーハのために構成されている請求項４１に記載の装置。
【請求項４６】
前記複数のオリフィスに隣接してかつ前記流路の外側に配置されている電極リングをさらに含む請求項４１に記載の装置。
【請求項４７】
前記電極リングは防食性の金属または合金を含む請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記シャワーヘッド電極リングの上方に配置されている、複数のノズル穴を有するノズルヘッドをさらに含む請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
前記複数のノズル穴は前記複数のオリフィスに対して片寄っている請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
半導体ウェーハを電気めっきする方法であって、
プロセス液を分散させるための複数の穴を含む流路内に、入口を通して前記プロセス液を受け入れる動作と、
前記プロセス液が前記複数のオリフィスを均一に通過するように、前記入口を通して受け入れられた前記プロセス液を前記流路の全体にわたって分散させる動作
とを含む方法。
【請求項５１】
複数の入口と複数のオリフィスとの間に配置されておりかつ少なくとも１つの入口が各流路に関連付けられている複数の流路において、プロセス液を受け入れることと、
受け入れられた前記プロセス液を各流路の全体にわたって分散させること
とをさらに含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記プロセス液は電解質流体である請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記プロセス液は、前記入口の反対側に位置しているフィルタ要素によって分散させられる請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
前記フィルタ要素はブロッカープレートである請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
３００ｍｍウェーハまたは２００ｍｍウェーハを電気めっきすることをさらに含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
前記プロセス流体が前記複数のオリフィスから供給され終わった後に、前記プロセス流体を電極リングの上方を通過させることをさらに含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
前記電極リングは防食性の金属または合金を含む請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
複数のノズル穴を含むノズルヘッドの中を前記プロセス流体を通過させることをさらに含み、および、前記ノズルヘッドは前記電極リングの上方に位置している請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記複数のオリフィスに対して前記複数のノズル穴を片寄らせることをさらに含む請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記プロセス流体の流れは前記フィルタ要素によって流路内で分散させられ、前記複数のオリフィスから前記電極リングを通って均一に流れ、および、前記ノズル穴を通ってウェーハの前記表面に流れる請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
加工処理装置内において半導体ウェーハをレベリングする装置であって、
実質的に平面内に配置されている３つのセンサと、
前記３つのセンサの反対側の、ウェーハを保持するように構成されているチャック
とを備え、
前記３つのセンサは、前記センサに対する前記ウェーハ表面の距離を測定するように構成されている
装置。
【請求項６２】
前記平面は前記加工処理装置の一部分と平行である請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記平面は加工処理ノズルに関連付けられている請求項６１に記載の装置。
【請求項６４】
前記センサは、前記センサに接続されている信号線と、前記ウェーハの表面上の金属層と、前記ウェーハに接続されている接地線と共に回路を完成する導電ピンを含む請求項６１に記載の装置。
【請求項６５】
前記回路が完成される時に生じさせられる信号に基づいて前記ウェーハの距離オフセットを測定する制御システムをさらに含む請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記制御システムは前記距離測定値に基づいて前記チャックを調整する請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
加工処理装置内においてウェーハをレベリングする方法であって、
ウェーハの所望の整合平面を決定することと、
前記ウェーハの前記所望の整合平面に関して３つの場所でウェーハの位置を測定することと、
前記ウェーハの前記決定された位置と所望の整合平面とに基づいて前記ウェーハを調整すること
とを含む方法。
【請求項６８】
前記平面は前記加工処理装置の一部分と平行である請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記平面は加工処理ノズルに関連付けられている請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記ウェーハの位置を決定することは３つのセンサによって距離を測定することを含み、前記センサに接続されている信号線と、前記ウェーハの表面上の金属層と、前記ウェーハ金属層に接続されている接地線と共に回路を完成させる導電ピンを各々が有する請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
制御システムが、前記回路が完成される時に生じさせられる信号に基づいて前記平面からの距離オフセットを測定する請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記ウェーハを調整することは、前記ウェーハを保持するチャックを前記距離測定値に基づいて移動させることを含む請求項７１に記載の方法。
【請求項１】
チャック上のウェーハの位置出しを決定する方法であって、
チャック上に置かれているウェーハを回転させることと、
前記ウェーハが回転させられる時にセンサによって前記ウェーハの主表面の特徴を測定することと、
前記ウェーハが適正に位置出しされているかどうかを、前記測定された特徴に基づいて判定すること
とを含む方法。
【請求項２】
前記センサは、前記ウェーハの前記表面からの光の反射率を測定する光センサである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反射率が閾値よりも低く変化する場合に、前記ウェーハが前記チャック上に適正に位置していないということを判定する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記センサは、前記センサと前記ウェーハ表面と間の距離を測定する近接センサである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記センサは音響センサである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記センサは渦電流センサである請求項１に記載の方法。
【請求項７】
半導体ウェーハの電気研磨プロセスまたは電気めっきプロセスのためのプロセスチャンバであって、
前記ウェーハの主表面に加工処理液体を供給するように構成されている加工処理ノズルの反対側にウェーハを位置させるためのチャックアセンブリであって、ウェーハを加工処理する時に前記加工処理ノズルに対して第１の方向に平行移動するチャックアセンブリと、
前記チャックアセンブリと共に平行移動するように前記チャックアセンブリに機械的に連結されているシュラウド
とを備えるプロセスチャンバ。
【請求項８】
前記シュラウドは前記チャックアセンブリに磁気的に連結されている請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項９】
前記チャックアセンブリは、前記液体が前記ウェーハ上に供給される場所を調整するために、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に平行移動する請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１０】
電気研磨プロセス中に、前記チャックアセンブリは前記ノズルから約０．５ｍｍから約１０ｍｍの距離に前記ウェーハの前記主表面を位置させる請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１１】
前記距離は約５ｍｍである請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１２】
電気めっきプロセス中に、前記チャックアセンブリは前記ノズルから約０．５ｍｍから約２０ｍｍの距離に前記ウェーハの前記主表面を位置させる請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１３】
前記距離は約５ｍｍである請求項１２に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１４】
光センサと、前記ウェーハの前記主表面上の金属層を測定するように構成されているエンドポイント検出器とをさらに含む請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１５】
前記チャックアセンブリは前記プロセスチャンバに磁気的に連結されている請求項７に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１６】
前記チャックアセンブリは前記プロセスチャンバから係合解除されることができる請求項１５に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１７】
電気めっきまたは電気研磨装置であって、
加工処理液体の流れを方向付けるノズルと、
金属薄膜表面におけるプロセス流体の攪拌を強化するように構成されているエネルギー要素
とを含む装置。
【請求項１８】
前記エネルギー要素は前記ノズルに機械的に連結されている請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記エネルギー要素は、超音波変換器、マグナソニック（ｍａｇｎａｓｏｎｉｃ）変換器、レーザ源、赤外熱源、マイクロ波源、および、磁石源の少なくとも１つを含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
エネルギー要素は、１５ＫＨｚから１１０ＭＨｚの範囲内で動作するように構成されている超音波変換器を含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
エネルギー要素は、１Ｗ／ｃｍ2から１００Ｗ／ｃｍ2の範囲内で動作するように構成されているレーザを含み、前記レーザはウェーハ上の金属薄膜の表面に向けられている請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
レーザによって超音波を刺激することによって金属薄膜の厚さを測定することをさらに含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
エネルギー要素は、１Ｗ／ｃｍ2から１００Ｗ／ｃｍ2の範囲内で動作するように構成されている赤外線源を含み、赤外線源はウェーハ上の金属薄膜の表面に向けられている請求項１７に記載の装置。
【請求項２４】
前記金属薄膜表面の表面温度を測定するための赤外線センサをさらに含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
エネルギー要素は、ウェーハ上の金属薄膜の表面において前記プロセス流体中に電流を集束させるように構成されている磁気源を含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２６】
半導体ウェーハ上において金属層を電気研磨または電気めっきする方法であって、
ウェーハを保持するウェーハチャックを回転させる動作と、
ウェーハの表面上の金属層に加工処理流体の流れを送る動作と、
前記加工処理流体の流れに対して前記ウェーハを平行移動させる動作と、
前記ウェーハと共にシュラウドを平行移動させる動作
とを含み、
前記シュラウドとウェーハチャックは機械的に連結されている方法。
【請求項２７】
前記シュラウドとウェーハチャックは磁気的に連結されており、および、分離することが可能である請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ウェーハは、前記ウェーハの前記主表面に平行な方向に平行移動させられ、および、一定不変の線速度で回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
エンドポイント検出器によって前記金属層の反射率を測定することと、金属薄膜厚さプロファイルを生じさせることとをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
決定された金属薄膜厚さプロファイルに基づいて前記電流の流れを調整することをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
電気研磨プロセスが、
ａ）前記ウェーハ上の金属薄膜の所望の厚さを決定することと、
ｂ）前記ウェーハ上の前記金属薄膜の一部分を除去することと、
ｃ）前記金属薄膜の厚さを測定することと、
ｄ）前記金属薄膜厚さが前記所望の厚さよりも大きい場合に、前記所望の厚さが測定されるまで、ｂ）とｃ）とｄ）を繰り返すこと
とを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記金属薄膜厚さはエンドポイント検出器によって測定される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記金属薄膜厚さは、前記金属薄膜の表面にレーザを送ることによって生じさせれる超音波を測定することによって測定される請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
ｃ）において前記金属薄膜厚さが薄すぎると判定される場合に、前記ウェーハを電気めっきすることをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
電気研磨プロセスにおいて、前記チャックの回転速度が、前記ウェーハと前記ウェーハの前記主表面に平行なノズルとの間の直線移動距離に関係して変化させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
電気研磨プロセスにおいて、前記チャックの回転速度が、電気研磨プロセス液体の電流密度との関係において変化させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
電気研磨プロセスにおいて、前記チャックの回転速度が、前記測定された金属薄膜厚さプロファイルと、所望の厚さプロファイルと、研磨される前記ウェーハの位置ととの関係において変化させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
前記チャックは定線速度モードで回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項３９】
前記チャックは定回転モードで回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項４０】
前記チャックは定遠心力モードで回転させられる請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
ウェーハを電気めっきする装置であって、
プロセス液を供給するシャワーヘッドを備え、前記シャワーヘッドは、
前記プロセス流体を受け入れる入口と、
前記入口に組み合わされており、かつ、前記入口と複数のオリフィスとの間に配置されている流路と、
フィルタ要素
とを含み、
前記フィルタ要素は、前記入口の中に入る前記プロセス流体を前記流路全体にわたって分散させるように、および、前記複数のオリフィスから均一に流れるように、前記流路内に配置されている
装置。
【請求項４２】
複数の入口と複数のオリフィスとの間に配置されており、かつ、少なくとも１つの前記入口が各流路に関連付けられている複数の流路と、
各流路の全体にわたって前記加工処理流体を分散させる複数のフィルタ要素とをさらに含む請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記フィルタ要素は前記入口の反対側に配置されている請求項４１に記載の装置。
【請求項４４】
前記フィルタ要素は、前記入口の反対側に配置されているブロッカープレート（ｂｌｏｃｋｅｒ ｐｌａｔｅ）である請求項４１に記載の装置。
【請求項４５】
前記シャワーヘッドは、３００ｍｍウェーハまたは２００ｍｍウェーハのために構成されている請求項４１に記載の装置。
【請求項４６】
前記複数のオリフィスに隣接してかつ前記流路の外側に配置されている電極リングをさらに含む請求項４１に記載の装置。
【請求項４７】
前記電極リングは防食性の金属または合金を含む請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記シャワーヘッド電極リングの上方に配置されている、複数のノズル穴を有するノズルヘッドをさらに含む請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
前記複数のノズル穴は前記複数のオリフィスに対して片寄っている請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
半導体ウェーハを電気めっきする方法であって、
プロセス液を分散させるための複数の穴を含む流路内に、入口を通して前記プロセス液を受け入れる動作と、
前記プロセス液が前記複数のオリフィスを均一に通過するように、前記入口を通して受け入れられた前記プロセス液を前記流路の全体にわたって分散させる動作
とを含む方法。
【請求項５１】
複数の入口と複数のオリフィスとの間に配置されておりかつ少なくとも１つの入口が各流路に関連付けられている複数の流路において、プロセス液を受け入れることと、
受け入れられた前記プロセス液を各流路の全体にわたって分散させること
とをさらに含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記プロセス液は電解質流体である請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記プロセス液は、前記入口の反対側に位置しているフィルタ要素によって分散させられる請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
前記フィルタ要素はブロッカープレートである請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
３００ｍｍウェーハまたは２００ｍｍウェーハを電気めっきすることをさらに含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
前記プロセス流体が前記複数のオリフィスから供給され終わった後に、前記プロセス流体を電極リングの上方を通過させることをさらに含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
前記電極リングは防食性の金属または合金を含む請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
複数のノズル穴を含むノズルヘッドの中を前記プロセス流体を通過させることをさらに含み、および、前記ノズルヘッドは前記電極リングの上方に位置している請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記複数のオリフィスに対して前記複数のノズル穴を片寄らせることをさらに含む請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記プロセス流体の流れは前記フィルタ要素によって流路内で分散させられ、前記複数のオリフィスから前記電極リングを通って均一に流れ、および、前記ノズル穴を通ってウェーハの前記表面に流れる請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
加工処理装置内において半導体ウェーハをレベリングする装置であって、
実質的に平面内に配置されている３つのセンサと、
前記３つのセンサの反対側の、ウェーハを保持するように構成されているチャック
とを備え、
前記３つのセンサは、前記センサに対する前記ウェーハ表面の距離を測定するように構成されている
装置。
【請求項６２】
前記平面は前記加工処理装置の一部分と平行である請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記平面は加工処理ノズルに関連付けられている請求項６１に記載の装置。
【請求項６４】
前記センサは、前記センサに接続されている信号線と、前記ウェーハの表面上の金属層と、前記ウェーハに接続されている接地線と共に回路を完成する導電ピンを含む請求項６１に記載の装置。
【請求項６５】
前記回路が完成される時に生じさせられる信号に基づいて前記ウェーハの距離オフセットを測定する制御システムをさらに含む請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記制御システムは前記距離測定値に基づいて前記チャックを調整する請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
加工処理装置内においてウェーハをレベリングする方法であって、
ウェーハの所望の整合平面を決定することと、
前記ウェーハの前記所望の整合平面に関して３つの場所でウェーハの位置を測定することと、
前記ウェーハの前記決定された位置と所望の整合平面とに基づいて前記ウェーハを調整すること
とを含む方法。
【請求項６８】
前記平面は前記加工処理装置の一部分と平行である請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記平面は加工処理ノズルに関連付けられている請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記ウェーハの位置を決定することは３つのセンサによって距離を測定することを含み、前記センサに接続されている信号線と、前記ウェーハの表面上の金属層と、前記ウェーハ金属層に接続されている接地線と共に回路を完成させる導電ピンを各々が有する請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
制御システムが、前記回路が完成される時に生じさせられる信号に基づいて前記平面からの距離オフセットを測定する請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記ウェーハを調整することは、前記ウェーハを保持するチャックを前記距離測定値に基づいて移動させることを含む請求項７１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１１Ｇ】
【図１１Ｈ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２５Ｃ】
【図２５Ｄ】
【図２５Ｅ】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１１Ｇ】
【図１１Ｈ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２５Ｃ】
【図２５Ｄ】
【図２５Ｅ】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２７】
【公開番号】特開２００７−７７５０１（Ｐ２００７−７７５０１Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２７７００（Ｐ２００６−２２７７００）
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【分割の表示】特願２００６−１８９８５７（Ｐ２００６−１８９８５７）の分割
【原出願日】平成１５年４月８日（２００３．４．８）
【出願人】（５００３７９２９９）エーシーエム リサーチ，インコーポレイティド (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【分割の表示】特願２００６−１８９８５７（Ｐ２００６−１８９８５７）の分割
【原出願日】平成１５年４月８日（２００３．４．８）
【出願人】（５００３７９２９９）エーシーエム リサーチ，インコーポレイティド (13)
【Ｆターム（参考）】
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