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JP2001158968A - 電気めっきシステムにおいて原位置無電解銅シード層を強化するシステム及び方法 - Google Patents

電気めっきシステムにおいて原位置無電解銅シード層を強化するシステム及び方法

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Publication number
JP2001158968A
JP2001158968A JP2000245288A JP2000245288A JP2001158968A JP 2001158968 A JP2001158968 A JP 2001158968A JP 2000245288 A JP2000245288 A JP 2000245288A JP 2000245288 A JP2000245288 A JP 2000245288A JP 2001158968 A JP2001158968 A JP 2001158968A
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JP
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substrate
electroless plating
fluid
pedestal
cell
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000245288A
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English (en)
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Robin Cheung
チェウン ロビン
Daniel A Carl
エイ カール ダニエル
Yezdi N Dordi
エヌ ドーディー イェズディー
Peter Hey
ヘイ ペーター
Ratson Morad
モラード ラトソン
Lian-Yu Chen
ユー チェン リーアン
Paul F Smith
エフ スミス ポール
Ashok K Sinha
ケイ シンハ アショク
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Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 爾後の処理に先立って、基体上に無電解シー
ド層を堆積させるシステム及び方法を提供することであ
る。 【解決手段】 システムは柔軟なアーキテクチャで設計
され、幾つかの技法で構成できる。無電解めっきプロセ
スは電気めっきプロセスの原位置において遂行され、電
気めっきプロセス前の酸化及び他の汚染を最小にする。
システムは、これも酸化を最小にするために基体に保護
被覆を施して無電解めっきプロセスから電気めっきプロ
セスまで転送できる。システムは、メインフレーム基体
転送ロボットを有するメインフレーム、メインフレーム
に接続されて配置されているローディングステーショ
ン、メインフレームに接続されて配置されている１つ以
上の処理設備、及び１つ以上の処理アプリケータに流体
的に接続されている無電解源を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、基体
上の集積回路の製造に関する。より詳しく述べれば、本
発明は、基体上に電気めっきする前に、無電解シード層
を堆積させるシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サブクォーターミクロン多重レベル金属
化は、集積回路の次世代超大規模集積（ＵＬＳＩ）のキ
ー技術の１つを表している。コンタクト、バイア、ライ
ン、及びトレンチを含む多重相互接続フィーチャを信頼
できるように形成することは、ＵＬＳＩの成功にとっ
て、及び個々の基体及びダイス上の回路密度を増加させ
るための絶えざる努力にとって極めて重要である。回路
密度が増加するにつれてバイア、コンタクト、その他の
フィーチャの幅は0.25μｍまたはそれ以下に減少し、一
方誘電体層の厚みは実質的に一定であるので、フィーチ
ャのアスペクト比、即ちそれらの高さを幅で除した値は
増加してきた。多くの伝統的な堆積プロセスは、アスペ
クト比が６：１を越えるような、特にそれが10：１に近
づくような構造を充填することは困難である。
【０００３】１つの伝統的なプロセスは、物理蒸着（Ｐ
ＶＤ）プロセスである。要約すれば、スパッタ可能な材
料を有するターゲットと、材料をスパッタさせる基体と
の間のＰＶＤチャンバ内にバイアスが印加される。不活
性ガスをチャンバ内に流入させ、ターゲットと基体との
間に不活性ガスイオンのプラズマを発生させる。不活性
ガスイオンはターゲットに衝突してターゲット材料を追
い出し、材料の若干は基体に導かれてその上に堆積す
る。図１ａは、ＰＶＤ処理を用いてあるフィーチャ内に
堆積させた材料の概要側面図である。フィーチャのアス
ペクト比が高いと、ＰＶＤプロセスによる堆積は典型的
にはフィーチャの開口付近に集中し、フィーチャの底及
び隅のようなフィーチャの下側の部分における堆積内に
ボイドを残す。開口がシールされてフィーチャ内にボイ
ドが作られ、基体内に欠陥をもたらし得る。
【０００４】近年開発された、伝統的なＰＶＤ処理に対
する１つの代替は高圧ＰＶＤプロセスであり、このプロ
セスはターゲット材料をスパッタさせた後にそれをイオ
ン化し、そのターゲット材料を、高アスペクト比のフィ
ーチャの深さに平行な通路に高度に整列させて導く。イ
オン化金属プラズマ（ＩＭＰ）プロセスとして知られる
このプロセスは、伝統的なＰＶＤ処理よりも多くの材料
をフィーチャの底に堆積させる。ＰＶＤ処理及び高圧Ｐ
ＶＤ処理に関しては、1997年12月12日付のコペンディン
グ米国特許出願第08/989,759号に開示されているので参
照されたい。図１ｂは、ＩＭＰ処理を用いてあるフィー
チャ内に堆積させた材料の概要断面図である。しかしな
がら、イオン化された材料は、特にフィーチャの中央付
近において、フィーチャのサイドウォール上に均一に堆
積しない。堆積が増加すると開口が閉じ、フィーチャの
中央付近にボイドを作る。
【０００５】高アスペクト比のフィーチャを充填するこ
とが困難であるので、銅またはアルミニウムのような材
料を堆積させるためにＰＶＤ以外のプロセスが開発され
ている。近年になって、サブクォーターミクロンのフィ
ーチャを充填するための実行可能な代替として、他の産
業において使用されている電気めっきが研究されてき
た。要約すれば、電気メッキプロセスは、導電性表面上
に堆積された材料を成長させ、たとえ高いアスペクト比
のフィーチャであっても実質的にボイドを生ずることな
く充填することができる。典型的に電気めっきは、電子
の源として負に帯電させた基体と接触させた全体的に正
に帯電した堆積材料のイオンのサスペンションを使用
し、帯電させた基体上に堆積材料をめっきする。典型的
な非導電性基体の場合には、先ず基体上に、及びフィー
チャ内に、薄い導電性材料を堆積させて表面全体に電気
通路を作る。この導電性材料に電流を印加し、アルミニ
ウムまたは銅のような適切な導電性材料で基体を電気め
っきする。しかしながら、初期導電性材料の層の完全性
が爾後の電気めっき層の完全性を決定する。例えば、初
期導電層内の不連続が電流に影響を与え、電気めっきさ
れた層内に欠陥をもたらし得る。
【０００６】従って、爾後の電気めっきプロセスのため
に初期導電層を強化することによって、フィーチャ内の
堆積の信頼性を向上させるシステム及び方法に対する要
望が存在し続けている。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、爾後の処理に先立って、基体
上に無電解シード層を堆積させるシステム及び方法を提
供する。このシステムは柔軟なアーキテクチャを用いて
設計されており、幾つかの技法で構成することができ
る。無電解めっきプロセスは、電気めっきプロセスの前
に、酸化及び他の汚染を最小にするために電気めっきプ
ロセスと同一の場所において遂行することが好ましい。
このシステムは、基体をこれもまた酸化を最小にするた
めの保護被覆と共に、無電解めっき処理領域から電気メ
ッキ処理領域まで転送することを可能にする。このシス
テムは、メインフレーム基体転送ロボット、メインフレ
ームに接続されて配置されているローディングステーシ
ョン、メインフレームに接続されて配置されている１つ
またはそれ以上の処理設備、及び１つまたはそれ以上の
処理アプリケータに流体的に接続されている無電解源を
有するメインフレームを含んでいる。好ましくは、電気
・化学堆積システムは、ローディングステーションとメ
インフレームとの間に配置されているスピン・洗浄・乾
燥（ＳＲＤ）ステーション、ローディングステーション
に取付けられている急速熱アニールチャンバ、及び堆積
プロセスと、電気・化学堆積システムの成分とを制御す
るためのシステムコントローラを含む。
【０００８】１つの面においては、本発明は、基体上に
導電層を堆積させるためのシステムを提供し、このシス
テムは電気めっき処理メインフレームを備え、上記メイ
ンフレームは、転送ロボットと、上記メインフレームに
結合されているローディングステーションと、上記メイ
ンフレームに結合されている無電解めっきアプリケータ
と、上記無電解めっきアプリケータに流体的に接続され
ている無電解めっき流体源とを有している。別の面にお
いては、本発明は、基体上に導電層を堆積させるための
システムを提供し、このシステムは、底及び側壁を有す
るチャンバと、チャンバ内に配置されているペデスタル
と、上記ペデスタルに近接して配置され、無電解めっき
流体の源に流体的に接続されている第１の流体入口と、
上記ペデスタルに近接して配置され、洗浄流体の源に流
体的に接続されている第２の流体入口と、上記ペデスタ
ルに結合されているアクチュエータとを備えている。別
の面においては、本発明は、基体上のフィーチャ(featu
re)内に導電層を堆積させる方法を提供し、この方法
は、基体上のあるフィーチャ内に第１の導電層を堆積さ
せるステップと、上記フィーチャ内に無電解めっきプロ
セスによって第２の導電層を堆積させるステップと、上
記フィーチャ内に第３の導電層を電気めっきして上記フ
ィーチャを少なくとも部分的に充填するステップとを含
んでいる。
【０００９】上述した本発明の特徴、長所、及び目的を
達成する手法を十分に理解できるように、以上に要約し
た本発明を、以下に添付図面に図示するその実施の形態
に基づいてより特定的に説明する。
【００１０】しかしながら、添付図面は単に本発明の典
型的な実施の形態を示しているに過ぎず、本発明は他の
同じように有効な実施の形態をも認めることができるの
で、それらが本発明の範囲を限定することを意図してい
ないことに注目されたい。
【００１１】
【好適な実施例の詳細な説明】本発明は、基体上に従順
にシード層を堆積させ、上記シード層上に従順に無電解
導電層を堆積させ、そして上記無電解層上にある層を電
気めっきして、上記基体上のフィーチャを好ましく充填
するためのシステム及び方法を使用する。無電解めっき
プロセスは、１つまたはそれ以上の電気メッキセルを有
するシステムと同一の場所に含ませることができる。無
電解プロセスは、浴堆積、スプレー堆積、または小球体
堆積として遂行することができる。無電解プロセスは、
基体をシステム内で転送させながら、または基体が後続
するプロセスへの転送を待機している間に、または分離
したセル内において、基体上の無電解めっきアプリケー
タによって遂行することができる。
【００１２】無電解めっきは、外部電流を印加すること
なく、触媒的に活性の表面上に化学還元によって導電性
材料を堆積させるプロセスである。無電解めっきによっ
て堆積される典型的な金属は銅及びニッケルを含み、
金、パラジウム、コバルト、及び錫・鉛合金のような金
属を含むことができる。無電解めっきは選択性堆積であ
り、既に触媒材料が存在している位置において発生す
る。例えば、銅の無電解めっきは、露出された銅、金、
銀、または白金を有する位置において発生する。また、
鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、またはロジウム
表面を使用して、その上に銅の無電解めっきを促進する
ことができる。無電解めっきは、無電解めっき溶液及び
他の反応条件が使用できる限り際限なく継続する。本明
細書においては、無電解めっきを銅の堆積に関して説明
するが、本発明は無電解溶液から堆積させることができ
るいろいろな材料にも適用される。F. Lowenheim著Mode
rn Electroplating（第３版）の第31章、及び米国特許
第5,891,513号の無電解めっきプロセスの説明を参照さ
れたい。
【００１３】銅を無電解めっきさせる場合に当分野にお
いて知られている１つの薬品は、銅の源と、ｐＨを調整
するための水酸化イオンの源と、還元剤としての酸と、
湿潤剤としての界面活性剤とを含む。更に、銅は3.5以
上のｐＨで沈殿する傾向があるので、銅を溶液内に維持
するために、溶液は錯化剤としての酸と、安定剤とを含
むことができる。１つの溶液例は、0.015モル／リット
ル乃至約0.08モル／リットルの硫酸銅、錯化剤として0.
04モル／リットル乃至約0.2モル／リットルのエチレン
ジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、0.45モル／リットル乃至
約0.6モル／リットルの第四水酸化アンモニウム（例え
ば、好ましくは約11のｐＨを達成するために、ＯＨ-を
供給するための水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭ
ＡＨ）、または水酸化カリウム（ＫＯＨ））、還元剤と
して0.06モル／リットル乃至約1.0モル／リットルのホ
ルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）またはグリオキサル酸、及
び界面活性剤として１グラム／リットル乃至約６グラム
／リットルのRHODAFAC RE610として知られているノニル
・フェノール・エトキシル酸化した燐酸エステル（ CAS
68412−53−3 ）を含む。無電解めっきプロセスは、無
電解めっき流体または基体の何れかを、そして好ましく
は両方を約15℃乃至約100℃、好ましくは約50℃乃至約7
0℃、そして最も好ましくは約60℃の温度に加熱するよ
うな加熱プロセスである。主成分間の典型的な化学反応
は以下のように表すことができる。触媒表面が存在する
中で、 Cu2+＋2HCHO＋4OH-→Cu°↓＋H2↑＋2H2O＋2HCOO- 以上のように、この反応は２つの電子を銅へ供給し、銅
が触媒表面上に堆積すること、及び副産物として水素ガ
スが発生することを可能にする。溶液の成分は脱イオン
水内で混合することができる。堆積の後に、基体の表面
を脱イオン水で洗浄して残された無電解めっき溶液を除
去することができる。試験では無電解めっき溶液は約40
0Å ／分の速度で材料を堆積したので、電気めっきのよ
うな爾後の堆積プロセスのための100Å のシード層は約
15秒で発生することになる。
【００１４】好ましい方法は、シード層を強化する無電
解めっき流体プロセスを使用する前に、シード層を形成
するイオン化金属プラズマ（ＩＭＰ）プロセスを使用す
る。要約すれば、ＩＭＰはＰＶＤ技術の延長である。ス
パッタされた金属原子は、以下に説明するように、原子
をターゲットと基体との間の堆積チャンバ内に生成させ
たプラズマを通過させることによってイオン化される。
プラズマと基体との間の境界層、またはシース内に発生
する電場、または自己バイアスが、基体表面に直角なベ
クトルで基体に向かって金属イオンを加速する。バイア
スエネルギは、ＲＦ電力のような電力をオプションとし
て印加することによって基体上で変調することができ
る。
【００１５】図２は、本発明を有利に使用することがで
きるＩＭＰチャンバ１００の概要断面図である。IMP VE
CTRATMチャンバとして知られているイオン金属プラズマ
（ＩＭＰ）処理チャンバがカリフォルニア州サンタクラ
ラのApplied Material, Inc.から入手可能である。この
ＩＭＰチャンバはこれもApplied Material, Inc.から入
手可能なEndura(R)プラットフォーム内に統合すること
ができる。チャンバ１００は、側壁１０１、蓋１０２、
及び底１０３を含んでいる。チャンバ１００内の開口１
０８は、チャンバ１００内へ基体１１０を送給し、及び
それから基体１１０を回収するロボット（図示してな
い）のためのアクセスを与える。基体支持体１１２が基
体１１０を支持し、典型的には接地されている。基体支
持体１１２は、基体支持体１１２及びその上に配置され
ている基体１１０を昇降させるリフトモータ１１４上に
取付けられている。リフトモータ１１８に接続されてい
るリフト板１１６がチャンバ１００内に取付けられ、基
体支持体１１２内に取付けられているピン１２０ａ、１
２０ｂを昇降させる。ピン１２０ａ、１２０ｂは、基体
１１０を基体支持体１１２の表面から上昇させ、及びそ
れへ下降させる。コイル１２２が基体支持体１１２とタ
ーゲット１０５との間に取付けられ、チャンバ１００内
に磁場を誘導結合し、ターゲット１０５と基体１１０と
の間にプラズマを生成させて維持するのを援助する。コ
イル１２２に印加される電力は、スパッタされた材料を
イオン化するプラズマの密度を高める。イオン化された
材料は基体１１０に向かって導かれ、その上に堆積す
る。シールド１２４がチャンバ１００内に配置され、チ
ャンバの側壁１０１をスパッタされた材料から遮蔽す
る。シールド１２４は、支持具１２６によってコイル１
２２をも支持している。支持具１２６は、コイル１２２
を、シールド１２４及びチャンバ１００から電気的に絶
縁している。締付けリング１２８が、コイル１２２と基
体支持体１１２との間に取付けられ、基体が処理位置ま
で上昇して締付けリングの下側部分と係合した時に、基
体の外縁及び裏側をスパッタされた材料から遮蔽する。
若干のチャンバの形態では、基体の転送を可能にするた
めに基体をシールド１２４の下に下降させた時に、シー
ルド１２４が締付けリング１２８を支持する。
【００１６】図２に示すＩＭＰチャンバ１００には、３
つの電源が使用されている。電源１３０は導電性材料の
ための、好ましくは直流電力をターゲット１０５に送給
して処理ガスにプラズマを形成させる。ターゲット裏板
１０４の背後に配置されている磁石１０６ａ、１０６ｂ
は、ターゲット１０５付近のプラズマの密度を増加さ
せ、スパッタリング効率を増加させる。好ましくはＲＦ
電源である電源１３２は約13.56ＭＨｚの電力をコイル
１２２へ供給してプラズマの密度を増加させる。典型的
には直流電源である別の電源１３４は基体支持体１１２
をプラズマに対してバイアスし、イオン化されたスパッ
タ材料を基体１１０に向かって指向的に吸引させる。
【００１７】アルゴンまたはヘリウムの不活性ガスのよ
うな処理ガスが、ガス源１３８、１４０からそれぞれの
質量流量コントローラ１４２、１４４によって定量さ
れ、ガス入口１３６を通してチャンバ１００内へ供給さ
れる。真空ポンプ１４６が排気ポート１４８においてチ
ャンバ１００に接続され、チャンバ１００を排気してチ
ャンバ１００内を所望の圧力に維持する。
【００１８】コントローラ１４９は、電源、リフトモー
タ、ガス注入のための質量流量コントローラ、真空ポン
プの機能、及び他の関連チャンバ成分及び機能を制御す
る。コントローラ１４９は、プログラマブルマイクロプ
ロセッサを備えていることが好ましく、好ましい実施の
形態ではハードディスクドライブであるメモリ内に格納
されているシステム制御ソフトウェアを実行し、またア
ナログ及びディジタル入力／出力基板、インタフェース
基板、及びステッパモータコントローラ基板（図示して
ない）を含むことができる。コントローラ１４９は、チ
ャンバの成分への電力を制御し、また操作員がチャンバ
を監視して操作することができるパネルを含んでいる。
運動可能な機械的組立体を運動させ、それらの位置を決
定するために、光及び／または磁気センサ（図示してな
い）が使用されている。
【００１９】動作を説明すると、ロボット（図示してな
い）が、開口１０８を通して基体１１０をチャンバ１０
０内へ送給する。ピン１２０ａ、１２０ｂが上方に伸び
て基体１１０をロボットから持ち上げ、そしてロボット
がチャンバ１００から後退する。ピン１２０ａ、１２０
ｂが、基体１１０を基体支持体１１２の表面に下降させ
る。基体支持体１１２が基体１１０を上昇させ、締付け
リング１２８と係合させる。処理ガスがチャンバ１００
内に注入され、電源１３０からの電力が使用されてター
ゲット１０５と基体支持体１１２との間にプラズマが生
成される。電源１３２がコイルに電力を供給してプラズ
マの密度を濃くし、ターゲット１０５を去るスパッタさ
れたターゲット材料をイオン化してスパッタされた材料
のイオンを形成させる。スパッタされた材料のイオン
は、バイアスされた基体１１０に向かって加速される。
スパッタされた材料の原子がプラズマ領域を通って走行
する際に、これらの原子がイオン化される確率を増加さ
せるために、処理圧力は約５乃至約100ミリトルで動作
させることができる。堆積の後に、基体支持体が下降
し、ピン１２０ａ、１２０ｂが上昇して基体１１０を持
ち上げ、ロボット（図示してない）がチャンバ１００内
に進入して基体１１０を回収し、そして、もし望むなら
ば、別の基体を処理するために送給する。
【００２０】図３は、無電解めっきプロセスを遂行する
ことができ、そして1999年４月８日付のコペンディング
米国特許出願第09/289,074号“Electro-Chemical Depos
ition System”に開示されているような電気めっきシス
テムプラットフォーム２００の斜視図である。図４は、
電気めっきシステムプラットフォーム２００の概要上面
図である。図３及び４を参照する。電気めっきシステム
プラットフォーム２００は、ローディングステーション
２１０、熱アニールチャンバ２１１、メインフレーム２
１４、及び電解液補充システム２２０を備えている。メ
インフレーム２１４は、メインフレーム転送ステーショ
ン２１６、スピン・洗浄・乾燥（ＳＲＤ）ステーション
２１２、複数の処理ステーション２１８、及びシード層
強化ステーション２１５を備えている。好ましくは、電
気めっきシステムプラットフォーム２００、特にメイン
フレーム２１４は、プレクシグラスパネルのようなパネ
ルを使用してきれいな環境内に包囲する。メインフレー
ム２１４は、電気・化学堆積プロセスを完了させるのに
必要ないろいろなステーションを支持するための切欠き
を有するベース２１７を含んでいる。ベース２１７は、
その上に配置されているいろいろなステーションを支持
することができるアルミニウム、ステンレス鋼、または
他の剛い材料製であることが好ましい。潜在的な化学浸
食に曝されるベース２１７の表面上に、HalarTM、エチ
レン・クロロ・トリフルオロ・エタイレン（ＥＣＴＦ
Ｅ）のような化学保護被覆、または他の保護被覆を配置
することが好ましい。各処理ステーション２１８は、１
つまたはそれ以上の処理セル２４０を含む。電解液補充
システム２２０はメインフレーム２１４に接して位置決
めされ、個々の処理セル２４０に接続されていて電気め
っきプロセスのために使用される電解液を循環させる。
電気めっきシステムプラットフォーム２００は、システ
ムへの、及び典型的にはプログラマブルマイクロプロセ
ッサからなる制御システム２２２への電力を供給する電
源ステーション２２１をも含む。
【００２１】ローディングステーション２１０は、好ま
しくは、１つまたはそれ以上の基体カセット受入れ領域
２２４、１つまたはそれ以上のローディングステーショ
ン転送ロボット２２８、及び少なくとも１つの基体方向
付け器２３０を含む。ローディングシステーション２１
０内に含まれている複数の基体カセット受入れ領域２２
４、ローディングステーション転送ロボット２２８、及
び基体方向付け器２３０は、システムの所望のスループ
ットに従って構成することができる。図３及び４に示す
１つの実施の形態では、ローディングシステーション２
１０は、２つの基体カセット受入れ領域２２４、２つの
ローディングステーション転送ロボット２２８、及び１
つの基体方向付け器２３０を含んでいる。基体２３４を
含む基体カセット２３２は基体カセット受入れ領域２２
４上にロードされ、基体２３４を電気めっきシステムプ
ラットフォーム内へ導入する。ローディングステーショ
ン転送ロボット２２８は、基体カセット２３２と基体方
向付け器２３０との間で基体２３４を転送する。ローデ
ィングステーション転送ロボット２２８は、当分野にお
いては公知の典型的な転送ロボットからなる。基体方向
付け器２３０は、基体が適切に処理されるように、各基
体２３４を所望の向きに位置決めする。またローディン
グステーション転送ロボット２２８は、ローディングス
テーション２１０とＳＲＤステーション２１２との間
で、及びローディングステーション２１０と熱アニール
チャンバ２１１との間で基体２３４を転送する。ローデ
ィングステーション２１０は、好ましくは、システムを
通して基体の効率的な転送を容易にするために必要な、
基体を一時的に格納する基体カセット２３１をも含む。
【００２２】図４には、中に組み込まれている裏返し
（フリッパ）ロボット２４０４を有するメインフレーム
転送ロボット２４２も示されている。メインフレーム転
送ロボット２４２は、メインフレームステーションに取
付けられている処理ステーション及びＳＲＤステーショ
ンを含む異なるステーション間で基体を転送するように
動作する。メインフレーム転送ロボット２４２は複数の
ロボットアーム２４０２（２つを示してある）を含み、
裏返しロボット２４０４は各ロボットアーム２４０２の
エンドエフェクタとして取付けられている。裏返しロボ
ットは当分野においては公知であり、カリフォルニア州
ミルピタスのRorze Automation, Inc.から入手可能なモ
デルRR701のような基体取扱いロボットのためのエンド
エフェクタとして取付けることができる。エンドエフェ
クタとしての裏返しロボットを有するメインフレーム転
送ロボット２４２は、メインフレームに取付けられてい
る異なるステーション間で基体を転送し、また転送され
る基体を所望の表面配向に裏返すことができる。例えば
裏返しロボットは、処理セル２４０における電気めっき
処理のために基体処理表面が上になるように裏返し、そ
してスピン・洗浄・乾燥プロセスのような他の処理のた
めに基体処理表面が下になるように裏返す。好ましく
は、メインフレーム転送ロボット２４２は、ロボットア
ーム２４０２によるＸ−Ｙ−Ｚ軸に沿う独立ロボット運
動と、裏返しロボットエンドエフェクタ２４０４による
独立基体裏返し回転とを行う。
【００２３】急速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバ２１１
は好ましくはローディングステーション２１０に接続さ
れ、基体はローディングステーション転送ロボット２２
８によってＲＴＡチャンバ２１１内へ、及び該チャンバ
から転送される。電気めっきシステムは、ローディング
ステーション２１０の対称的な設計に対応して、好まし
くは２つのＲＴＡチャンバ２１１をローディングステー
ション２１０の両側に配置する。熱アニールプロセスチ
ャンバは当分野においては公知であり、典型的には急速
熱アニールチャンバは堆積される材料の特性を強化する
ために、基体処理システム内において使用される。本発
明は、電気めっき結果を強化するために、ホットプレー
ト設計及びヒートランプ設計を含むさまざまな熱アニー
ルチャンバ設計を使用することを企図している。本発明
のために有用な１つの特定熱アニールチャンバは、カリ
フォルニア州サンタクララのApplied Materials, Inc.
から入手可能なＷｘＺチャンバである。
【００２４】図５は、洗浄用及び溶解用流体入口を組み
込んだ本発明のスピン・洗浄・乾燥（ＳＲＤ）モジュー
ルの概要斜視図である。図６は、図５のスピン・洗浄・
乾燥（ＳＲＤ）モジュールの側断面図であって、基体が
垂直方向に２つの流体入口の間の処理位置にある状態を
示している。好ましくは、ＳＲＤステーション２１２
は、１つまたはそれ以上のＳＲＤモジュール２３６と、
１つまたはそれ以上の基体通り抜けカセット２３８とを
含んでいる。好ましくは、ＳＲＤステーション２１２
は、ローディングステーション転送ロボット２２８の数
に対応する２つのＳＲＤモジュール２３６を含み、基体
通り抜けカセット２３８は各ＳＲＤモジュール２３６上
に位置決めされる。基体通り抜けカセット２３８は、ロ
ーディングステーション２１０とメインフレーム２１４
との間での基体の転送を容易にする。基体通り抜けカセ
ット２３８は、ローディングステーション転送ロボット
２２８及びメインフレーム転送ステーション内のロボッ
トへの、及びそれらからのアクセスを与える。
【００２５】ＳＲＤモジュール２３６は、底３３０ａ、
側壁３３０ｂ、及び上側シールド３３０ｃを備え、これ
らは一緒になってＳＲＤモジュールボウル３３０ｄを限
定しており、シールドは側壁に取付けられていて流体を
ＳＲＤモジュール内に保持するのを援助する。代替とし
て、取り外し可能なカバーを使用することもできる。Ｓ
ＲＤモジュール内に位置するペデスタル３３６は、ペデ
スタル支持体３３２及びペデスタルアクチュエータ３３
４を含んでいる。ペデスタル３３６は、処理中に基体３
３８（図５に示す）をペデスタル上面に支持する。ペデ
スタルアクチュエータ３３４は、後述するように、ペデ
スタル３３６を回転させて基体３３８をスピンさせ、ペ
デスタルを昇降させる。基体は、複数のクランプ３３７
によってペデスタル上の適所に保持することができる。
クランプ３３７は遠心力でピボットし、好ましくは基体
の縁排除ゾーンにおいて基体と係合する。好ましい実施
の形態では、クランプ３３７は、処理中に基体がペデス
タルから持ち上げられた時に限って基体３３８と係合す
る。真空通路（図示してない）も他の保持要素と同様に
使用することができる。ペデスタルは複数のペデスタル
アーム３３６ａ及び３３６ｂを有しているので、第２の
ノズルを通った流体は基体下面の実際に可能なだけ多く
の表面領域に衝突することができる。出口３３９は、Ｓ
ＲＤモジュールから流体を排除することができる。
【００２６】第１の流体３４７を流すＳＲＤモジュール
内の第１の導管３４６が弁３４７ａに接続されている。
この導管はホース、パイプ、管、または他の流体を含む
導管であることができる。弁３４７ａは第１の流体３４
７の流れを制御し、ニードル弁、玉形弁、ちょう形弁、
または他の弁型を含むいろいろな弁から選択することが
でき、コントローラ３６２を用いて制御することができ
るソレノイドのような弁アクチュエータを含むことがで
きる。導管３４６は基体の上に位置する第１の流体入口
３４０に接続され、ＳＲＤモジュールに取付けるための
取付け部分３４２と、導管３４６に取付けるための接続
部分３４４とを含んでいる。第１の流体入口３４０は、
第１の流体３４７を圧力の下に基体の上面に送給する単
一の第１のノズル３４８で示されている。しかしなが
ら、複数のノズルを使用することができ、また複数の流
体入口をＳＲＤモジュール２３６の内縁の周りに位置決
めすることができる。好ましくは、基体３３８の上に配
置されたノズルは、ノズルが流体を基体上に滴下させる
危険性を少なくするために、基体の直径の外側にあるべ
きである。第１の流体入口は、基体上に位置決めされた
カバーを通すことを含むいろいろな位置に取付けること
ができる。更に、ノズルは、玉継手のような関節部材３
４３を使用して、いろいろな位置に関節結合することが
できる。
【００２７】上述した第１の導管３４６及び関連要素と
同じように、第２の導管３５２が制御弁３４９ａに接続
され、第２の流体入口３５０は第２のノズル３５１を有
している。第２の流体入口３５０は基体の下に示されて
おり、上向きに角度付けされていて第２のノズル３５１
を通して第２の流体を基体３３８の下に導く。第１の流
体入口３４０と同じように、第２の流体入口３５０は、
複数のノズル、複数の流体入口及び取付け位置、及び関
節部材３５３の使用を含む複数の配向を含むことができ
る。各流体入口は、いろいろな位置においてＳＲＤモジ
ュール２３６内へ延長させることができる。例えば、も
し流れを、基体の縁に沿ってＳＲＤモジュール周縁に向
けて導くようなある角度にすることを望むのであれば、
ノズルを半径方向内向きに延長し、ノズルからの放出を
ＳＲＤモジュール周縁に向けて戻すように導くことがで
きる。
【００２８】コントローラ３６２は、２つの流体及びそ
れらのそれぞれの流量、圧力、及びタイミング、及び何
等かの関連弁調整、並びにスピンサイクル（１回または
複数回）を個々に制御することができる。コントローラ
は、例えば、制御パネルまたは制御室、及びリモートア
クチュエータを用いて制御される配管内のような遠隔位
置に配置することができる。鎖線で示してある代替の実
施の形態は、導管３４６ｂ及び制御弁３４６ｃを有する
第１の導管３４６に接続されている補助流体入口３４６
ａを含んでいる。この補助流体入口３４６ａは、溶解流
体を流した後に基体を再配向させたり、または第２の流
体入口を通る流れを洗浄用流体に切り替えたりする必要
を無くして、洗浄用流体を基体の裏側へ流すために使用
することができる。
【００２９】１つの実施の形態では、基体は堆積表面を
上にしてＳＲＤモジュールボウル内に取付けられる。以
下に説明するように、このような配列の場合、第１の流
体入口３４０は、典型的には脱イオン水またはアルコー
ルである洗浄用流体を流す。従って、基体は裏側を下向
きにして取付けられ、第２の流体入口３５０を通って流
れる流体は、溶解させる材料に依存して、塩酸、硫酸、
燐酸、フッ化水素酸、または他の溶解用液体または流体
のような溶解用流体である。代替として、所望するプロ
セスが処理済みの基体を洗浄することである場合には、
第１の流体及び第２の流体は共に脱イオン水またはアル
コールのような洗浄用流体である。
【００３０】動作を説明すると、ペデスタル３３６が図
５に示すような上昇した位置にある時に、ロボット（図
示してない）が基体３３８を上向きにしてペデスタル上
に配置する。ペデスタルは基体を処理位置まで降下させ
る。この処理位置では、基体は、垂直方向に第１の流体
入口と第２の流体入口との間に配置される。一般的には
ペデスタルアクチュエータ３３４は、ペデスタルを約５
乃至約5000ｒｐｍで、典型的には200ｍｍ基体の場合に
約20乃至約2000ｒｐｍの範囲で回転させる。この回転に
より、クランプの下端３３７ａが遠心力によってＳＲＤ
モジュール側壁３３０ｂの周縁に向かってピボット３３
７ｂを中心として外向きに旋回する。クランプの旋回に
よって、クランプの上端３３７ｃは中心に向かって内向
きに、そして下向きに押され、基体３３８をペデスタル
３３６上の定位置に、好ましくは基体の縁に沿って保持
する。クランプは、処理中の基体３３８がペデスタル３
３６からかなり持ち上げられている場合に限って、基体
に接触することなく基体をペデスタル上の定位置に保持
するように旋回することができる。ペデスタルが基体を
回転させている間に、第１の流体入口を通して洗浄用流
体を基体面上に送給する。酸のような第２の流体が第２
の流体入口を通して裏側表面に送給され、何等かの不要
堆積物を除去する。溶解用流体は堆積された材料と化学
的に反応してそれを溶解し、基体の裏側及び不要堆積物
が位置していた他の領域から材料を流し去る。好ましい
実施の形態では、基体の表の面を溶解用流体から保護す
るのを支援するために、洗浄用流体が溶解用流体よりも
大きい流量で流れるように調整される。第１及び第２の
流体入口は、特に、基体のサイズ、それぞれの流量、ス
プレーパターン、及び除去される堆積物の量及び型に依
存して、最適の性能が得られるように配置されている。
若干の場合には、溶解用流体が不要堆積物を溶解した後
に、基体の裏側を洗浄するために洗浄用流体を第２の流
体入口へ導くことができる。他の場合には、補助流体入
口３４６ａから基体の裏側へ洗浄用流体を流して、裏側
から残留溶解用流体を洗浄することができる。基体の表
面及び／または裏側を洗浄した後に、１つまたは複数の
流体の流れは停止されるが、ペデスタルは回転し続けて
基体をスピンさせ、それによって表面を効果的に乾燥さ
せる。
【００３１】１つまたは複数の流体は、一般にスプレー
パターンで送給される。このスプレーパターンは、望ま
しい特定のノズルスプレーパターンに依存して変化させ
ることができ、またファン、ジェット、円錐形、及び他
のパターンを含むことができる。第１の流体が洗浄用流
体である場合には、それぞれの流体入口を通る第１及び
第２の流体のための１つのスプレーパターンは、200ｍ
ｍの基体の場合、約10乃至約15ポンド／平方インチ（ｐ
ｓｉ）の圧力と、約１乃至約３ガロン／分（ｇｐｍ）の
流量とを用いたファンパターンである。
【００３２】ＳＲＤモジュール２３８はローディングス
テーション２１０に接して配置されており、ローディン
グステーション２１０とメインフレーム２１４との間の
接続として役立っている。図３及び４を参照する。図示
のように、メインフレーム２１４は両側に配置されてい
る２つの処理ステーション２１８を含み、各処理ステー
ション２１８は２つの処理セル２４０を有している。メ
インフレーム転送ステーション２１６は、中心に配置さ
れていてメインフレーム上の種々のステーション間で基
体転送を行うメインフレーム転送ロボット２４２を含ん
でいる。好ましくは、メインフレーム転送ロボット２４
２は、処理ステーション２１８、ＳＲＤステーション２
１２、シード層強化ステーション２１５、及びメインフ
レームの上に配置されている、またはメインフレームに
接続されている他の処理ステーション内の基板へ独立的
にアクセスする複数の個々のロボットアーム２４０２を
備えている。図３に示すように、メインフレーム転送ロ
ボット２４２は、処理ステーション２１８当たりの処理
セル２４０の数に対応する２つのロボットアーム２４０
２を備えている。各ロボットアーム２４０２は、基体転
送中に基体を保持するためのエンドエフェクタを含んで
いる。好ましくは、各ロボットアーム２４０２は他方の
アームとは独立的に動作可能であって、システム内での
基体の独立的転送を容易にする。代替として、ロボット
アーム２４０２は、一方のロボットが伸びている場合に
は、他方のアームが縮んでいるようにリンクされた態様
で動作する。
【００３３】図７は、システム内に使用されている電気
めっき処理セル４００の断面図である。電気めっき処理
セル４００は、図３及び４に示した電気めっき処理セル
２４０と同一である。処理セル４００は、ヘッド組立体
４１０、プロセスキット４２０、及び電解液コレクター
４４０を備えている。好ましくは、電解液コレクター４
４０は、プロセスキット４２０を配置するための位置を
限定する開口４４３によって、メインフレーム２１４の
ボディ４４２の上に確保する。電解液コレクター４４０
は、内壁４４６、外壁４４８、これらの壁を接続してい
る底４４７を含んでいる。電解液出口４４９が電解液コ
レクター４４０の底４４７を通して配置され、図３及び
４に示すように、管、ホース、パイプ、または他の流体
転送コネクタを通して電解液補充システム２２０に接続
されている。
【００３４】ヘッド組立体４１０は、ヘッド組立体フレ
ーム４５２上に取付けられている。ヘッド組立体フレー
ム４５２は、取付けポスト４５４及びカンチレバーアー
ム４５６を含んでいる。取付けポスト４５４はメインフ
レーム２１４のボディ４４２上に取付けられ、カンチレ
バーアーム４５６は取付けポスト４５４の上側部分から
横方向に伸びている。好ましくは、取付けポスト４５４
は取付けポストに沿う垂直軸に対して回転運動し、ヘッ
ド組立体４１０の回転を可能にする。ヘッド組立体４１
０は、カンチレバーアーム４５６の先端に配置されてい
る取付け板４６０に取付けられている。カンチレバーア
ーム４５６の下端は、取付けポスト４５４上に取付けら
れている空気シリンダのようなカンチレバーアームアク
チュエータ４５７に接続されている。カンチレバーアー
ムアクチュエータ４５７は、カンチレバーアーム４５６
と取付けポスト４５４との間の継手に対してカンチレバ
ーアーム４５６をピボット運動させる。カンチレバーア
ームアクチュエータ４５７が収縮している場合には、カ
ンチレバーアーム４５６はヘッド組立体４１０をプロセ
スキット４２０から離れるように運動させ、プロセスキ
ット４２０を電気めっき処理セル４００から取り外す、
及び／または交換するのに必要な間隔を作る。カンチレ
バーアームアクチュエータ４５７が伸びている時には、
カンチレバーアーム４５６はヘッド組立体４１０をプロ
セスキット４２０へ向かうように運動させ、ヘッド組立
体４１０内の基体を処理位置に位置決めする。
【００３５】ヘッド組立体４１０は、基体ホールダ組立
体４５０及び基体組立体アクチュエータ４５８を備えて
いる。基体組立体アクチュエータ４５８は取付け板４６
０上に取付けられており、取付け板４６０を通して下方
に伸びるヘッド組立体シャフト４６２を含んでいる。ヘ
ッド組立体シャフト４６２の下端は基体ホールダ組立体
４５０に接続され、基体ホールダ組立体４５０を処理位
置に、及び基体ローディング位置に位置決めする。
【００３６】基体ホールダ組立体４５０は、基体ホール
ダ４６４及び陰極コンタクトリング４６６を備えてい
る。図８は、陰極コンタクトリングの斜視図である。図
８に示すように、陰極コンタクトリング１８００は、ス
テンレス鋼、銅、銀、金、白金、チタン、タンタル、そ
の他の導電性材料のような導電性金属または金属合金、
または白金で被覆されたステンレス鋼のような導電性材
料の組合せからなる。陰極コンタクトリング１８００
は、陰極コンタクトリングを基体ホールダアクチュエー
タ上に取付けるようになっている上側取付け部分１８１
０と、基体をその中に受入れるようになっている下側基
体受入れ部分１８２０とを含んでいる。基体受入れ部分
１８２０は環状の基体着座表面１８２２を含み、この表
面は、その上に配置された、好ましくは等間隔に離間さ
せた複数のコンタクトパッドまたはバンプを有してい
る。基体が基体着座表面１８２２上に位置決めされる
と、コンタクトパッド１８２４は基体の周縁領域と物理
的に接触して基体堆積表面上の電気めっきシード層との
電気的接触を発生する。好ましくは、コンタクトパッド
１８２４は、酸化に耐える白金または金のような貴金属
で被覆する。
【００３７】基体との接触に役立つコンタクトパッドの
表面を除く陰極コンタクトリングの露出された表面は、
好ましくは親水性表面を与えるために処理するか、また
はマサチューセッツ州ベッドフォードのMillipore Corp
orationから入手可能な親水性表面処理剤のような親水
性特性を呈する材料で被覆する。親水性表面は、陰極コ
ンタクトリングの表面上の電解液のビードを大幅に減少
させる。1998年11月30日付の米国特許出願第09/201,486
号“Cathode Contact Ring For Electrochemical Depos
ition”に記載されているコンタクトリング設計のよう
な他のコンタクトリング設計が、本発明による電気めっ
き処理セルに有用である。
【００３８】図９は、基体ホールダ組立体の部分断面図
である。基体ホールダ４６４は、好ましくは陰極コンタ
クトリング４６６の上に位置決めされ、基体の裏側に圧
力を加え、また基体めっき表面と陰極コンタクトリング
４６６との間の電気的接触を確保する嚢組立体４７０を
備えている。膨らみ可能な嚢組立体４７０が、基体ホー
ルダ板８３２上に配置されている。嚢組立体４７０は、
中間基体ホールダ板１９１０の背面に取付けられている
膨らみ可能な嚢８３６を含んでいる。流体源（図示して
ない）は、嚢８３６を変化する程度で膨らませることが
できるように、流体、即ちガスまたは液体を嚢８３６へ
供給する。好ましくは膨らみ可能な嚢８３６の一部分
は、接着剤または他の結合用材料を使用して中間基体ホ
ールダ板１９１０の裏面１９１２にシール的に結合す
る。中間基体ホールダ板１９１０の前面１９１４は処理
される基体８２１と係合するようになっており、弾力性
Ｏリング１９１６が中間基体ホールダ板１９１０の前面
１９１４上の環状溝１９１８内に配置されていて基体の
裏面の周縁部分と接触する。弾力性Ｏリング１９１６
は、基体の裏面と中間基体ホールダ板の前面との間のシ
ールを行う。好ましくは、中間基体ホールダ板は、板を
通って伸びる複数の孔または穴１９２０を含み、これら
の穴は真空ポート（図示してない）と流体的に通じてい
て基体の裏側に加えられる真空力を使用して基体を基体
ホールダ上に確保するのを容易にする。膨らみ可能な嚢
は処理中の基体とは直接接触しないから、基体転送中に
膨らみ可能な嚢が切断または破壊する危険性は大幅に減
少する。弾力性Oリング１９１６は（陰極コンタクトリ
ングの表面に関して説明したように）基体と接触するた
めの親水性表面が得られるように被覆または処理するこ
とが好ましく、また基体との適切な接触、及び基体に対
するシールを確保するために、弾力性Oリング１９１６
は必要に応じて交換する。1998年11月30日付の米国特許
第09/201,796号“Inflatable Compliant Bladder Assem
bly”に開示されている嚢システムのような他の嚢も、
本発明による電気めっき処理セルに有用である。
【００３９】電気めっき処理セル４００の断面図である
図７に戻って、基体ホールダ組立体４５０はプロセスキ
ット４２０の上に位置決めされている。プロセスキット
４２０は、ボウル４３０、容器ボディ４７２、陽極組立
体４７４、及びフィルタ４７６を備えている。好ましく
は、陽極組立体４７４は容器ボディ４７２の下に配置し
て容器ボディ４７２の下側部分に取付け、フィルタ４７
６は陽極組立体４７４と容器ボディ４７２との間に配置
する。容器ボディ４７２は、好ましくは、セラミック、
プラスチック、プレクシグラス（アクリリック）、レキ
サン、ＰＶＣ、ＣＰＶＣ、及びＰＶＤＦのような電気絶
縁性材料からなる円筒形ボディである。代替として、容
器ボディ４７２は、テフロン（登録商標）、ＰＶＤＦ、
プラスチック、ゴム、及び電解液内に溶解せず電極（即
ち、電気めっきシステムの陽極及び陰極）から電気的に
絶縁することができる他の材料の組合せのような絶縁層
で被覆したステンレス鋼、ニッケル、及びチタンのよう
な金属で作ることができる。容器ボディ４７２は、シス
テムによって処理中の、典型的には円形または矩形形状
である基体のめっき表面及び形状に適合するようなサイ
ズであり、適合するようになっていることが好ましい。
１つの好ましい実施の形態では、容器ボディ４７２は、
基体の直径とほぼ同一か、または僅かに大きい寸法の内
径を有する円筒形セラミック管からなっている。発明者
らは、容器ボディのサイズを基体めっき表面のサイズに
ほぼ適合させた場合には、均一なめっき結果を達成する
ために、典型的な電気めっきシステムにおいて使用され
ている回転運動は不要であることを発見した。
【００４０】容器ボディ４７２の上側部分は、半径方向
外向きに伸びて環状の堰４７８を形成している。堰４７
８は、電解液コレクター４４０の内壁４４６の上に伸
び、電解液が電解液コレクター４４０内へ流入できるよ
うにしている。堰４７８の上面は、陰極コンタクトリン
グ４６６の下面と一致させることが好ましい。好ましく
は、堰４７８の上面は、内側環状平坦部分４８０、中間
上り坂部分４８２、及び外側下り坂部分４８４を含む。
基体が処理位置内に位置決めされた時、基体めっき表面
は容器ボディ４７２の円筒形開口の上に位置決めされ、
陰極コンタクトリング４６６の下面と堰４７８の上面と
の間に電解液を流すための間隙が形成される。陰極コン
タクトリング４６６の下面は、堰４７８の内側平坦部分
４８０及び中央上り坂部分４８２の上に配置されてい
る。外側下り坂部分４８４は、電解液コレクター４４０
内への電解液の流れを容易にするために、下向きに傾斜
している。
【００４１】容器ボディ４７２の下側部分は半径方向外
向きに伸びて、容器ボディ４７２をボウル４３０に確保
するための下側環状フランジ４８６を形成している。プ
ロセスキット４２０を電気めっき処理セル４００から取
り外して交換できるように、環状フランジ４８６の外側
寸法（即ち、円周）は開口４４４及び電解液コレクター
４４０の内側円周の寸法よりも小さくしてある。好まし
くは、環状フランジ４８６上に複数のボルト４８８を固
定的に配置し、ボウル４３０の整合ボルト穴を通して下
方に伸ばす。複数の取り外し可能なファスナーナット４
９０が、プロセスキット４２０をボウル４３０上に確保
する。プロセスキット４２０からの漏洩を防ぐために、
弾力性Ｏリングのようなシール４８７が、容器ボディ４
７２とボウル４３０との間の、ボルト４８８から半径方
向内側に配置されている。ナット／ボルトの組合せによ
り、保守中にプロセスキット４２０の成分の高速且つ容
易な取り外し及び交換が容易になる。
【００４２】好ましくは、フィルタ４７６を容器ボディ
４７２の下側開口に取付けてそれを完全にカバーさせ、
陽極組立体４７４をフィルタ４７６の下に配置する。ス
ペーサ４９２が、フィルタ４７６と陽極組立体４７４と
の間に配置されている。好ましくは、フィルタ４７６、
スペーサ４９２、及び陽極組立体４７４は、ねじ及び／
またはボルトのような取り外し可能な締付け具を使用し
て容器ボディ４７２の下面に締付ける。代替として、フ
ィルタ４７６、スペーサ４９２、及び陽極組立体４７４
は、ボウル４３０に取り外し可能なように確保する。フ
ィルタ４７６は、基体めっき表面に向かう電解液の流れ
パターンを制御するのにも役立つセラミックディフュー
ザからなることが好ましい。
【００４３】陽極組立体４７４は、電解液内の金属源と
して役立つ消耗陽極からなることが好ましい。代替とし
て、陽極組立体４７４は非消耗陽極からなり、電気めっ
きされる金属は電解液補充システム２２０から電解液内
に供給される。図７に示すように、陽極組立体４７４
は、銅のような電気めっきされる金属と同じ金属で作る
ことが好ましい多孔質陽極外囲４９４を有する自己閉鎖
モジュールである。代替として、陽極外囲４９４は、セ
ラミックまたはポリマー膜のような多孔質材料で作る。
電気・化学堆積用の高純度の銅のような可溶性金属４９
６を陽極外囲４９４内に配置する。可溶性金属４９６
は、金属粒子、ワイヤー、または有孔シートからなるこ
とが好ましい。多孔質陽極外囲４９４は、陽極外囲４９
４内の溶解金属によって生成された粒子を保持するフィ
ルタとしても働く。非消耗陽極に比して、消耗（即ち、
可溶性）陽極は電解液内にガスを生成せず、材料を電解
液内に絶えず補充する必要性を最小にする。
【００４４】陽極電極コンタクト４９８が陽極外囲４９
４を通して挿入されており、電源から可溶性金属４９６
へ電気接続を与えている。好ましくは、陽極電極コンタ
クト４９８は、チタン、白金、及び白金被覆ステンレス
鋼のような電界液内で不溶性の導電性材料で作る。陽極
電極コンタクト４９８はボウル４３０を通って伸び、電
源に接続されている。好ましくは、陽極電極コンタクト
４９８は陽極電極コンタクト４９８をボウル４３０に確
保するために締付けナット４９９を受けるねじ付き部分
４９７を含み、弾力性ワッシャーのようなシール４９５
が締付けナット４９９とボウル４３０との間に配置され
ていてプロセスキット４２０からの漏洩を防いでいる。
【００４５】ボウル４３０は、円筒形部分５０２及び底
部分５０４を備えている。上側環状フランジ５０６が、
円筒形部分５０２のトップから半径方向外向きに伸びて
いる。上側環状フランジ５０６は、容器ボディ４７２の
下側環状フランジ４８６からのボルト４８８の数と一致
する複数の孔５０８を含んでいる。ボウル４３０の上側
環状フランジ５０６と、容器ボディ４７２の下側環状フ
ランジ４８６とを確保するために、ボルト４８８が孔５
０８を通して挿入され、締付けナット４９０がボルト４
８８上に締付けられる。好ましくは、上側環状フランジ
５０６の外側寸法（即ち、円周）は、下側環状フランジ
４８６の外側寸法（即ち、円周）とほぼ同一である。好
ましくは、プロセスキット４２０がメインフレーム２１
４上に位置している時には、ボウル４３０の上側環状フ
ランジ５０６の下面は、メインフレーム２１４の支持フ
ランジ上に載る。
【００４６】円筒形部分５０２の内側円周は、陽極組立
体４７４及びフィルタ４７６に合わせてある。好ましく
は、フィルタ４７６及び陽極組立体４７４の外側寸法を
円筒形部分５０２の内側寸法よりも僅かに小さく、電解
液の実質的な部分がフィルタ４７６を通って流れる前
に、先ず陽極組立体４７４を通って流れるようにしてあ
る。ボウル４３０の底部分５０４は、電解液補充システ
ム２２０からの電解液供給ラインに接続されている電解
液入口５１０を含んでいる。好ましくは、陽極組立体４
７４と底部分５０４上の電解液入口５１０との間に電解
液を流すための間隙が得られるように、陽極組立体４７
４はボウル４３０の円筒形部分５０２の中央部分の周り
に配置する。
【００４７】電解液入口５１０及び電解液供給ライン
は、プロセスキット４２０の取り外し及び交換を容易に
するために、取り外し可能なコネクタによって接続する
ことが好ましい。プロセスキット４２０の保守を必要と
する場合、電解液をプロセスキット４２０から排出さ
せ、電解液供給ライン内の電解液の流れを止めて排出さ
せる。電解液供給ラインのコネクタを電解液入口５１０
から解放し、陽極組立体４７４への電気接続も切り離
す。ヘッド組立体４１０を上昇、または回転させてプロ
セスキット４２０を取り外すための間隙を作る。プロセ
スキット４２０をメインフレーム２１４から取り外し、
新しい、または再調整されたプロセスキットをメインフ
レーム２１４内へ再配置する。
【００４８】代替として、ボウル４３０はメインフレー
ム２１４の支持フランジ上に確保し、容器ボディ４７２
を陽極及びフィルタと共に保守のために取り外すことが
できる。この場合、陽極組立体４７４及び容器ボディ４
７２をボウル４３０に固定しているナットを取り外し
て、陽極組立体４７４及び容器ボディ４７２の取り外し
を容易にする。新しい、または再調整された陽極組立体
４７４及び容器ボディ４７２をメインフレーム２１４内
に再配置し、ボウル４３０に固定する。
【００４９】再度図３及び４を参照する。電気めっきシ
ステムプラットフォーム２００は、プラットフォームの
各成分の機能を制御する制御システム２２２を含んでい
る。好ましくは、制御システム２２２は、メインフレー
ム２１４上に取付けられ、プログラマブルマイクロプロ
セッサを備えている。プログラマブルマイクロプロセッ
サは、典型的には、電気めっきシステムプラットフォー
ム２００の全ての成分を制御するために特に設計された
ソフトウェアを使用してプログラムされている。制御シ
ステム２２２はシステムの成分に電力をも供給し、また
電気めっきシステムプラットフォーム２００を操作員が
監視し、操作できるようにする制御パネル２２３を含ん
でいる。制御パネル２２３は、操作員が容易にアクセス
できるようにケーブルを通して制御システム２２２に接
続されている独立型モジュールである。制御システム２
２２は、ローディングステーション２１０、ＲＴＡチャ
ンバ２１１、ＳＲＤステーション２１２、メインフレー
ム２１４、及び処理ステーション２１８の動作を調整す
る。更に、制御システム２２２は、電解液補充システム
２２０のコントローラと共に、電気めっきプロセスのた
めの電解液の供給を調整する。
【００５０】好ましくは、無電解めっきアプリケータ
は、無電解めっきプロセスを遂行する分離したセルまた
はモジュールであり、以下にＥＤＰ（無電解めっき処
理）セルと呼ぶ。ＥＤＰセルは、電気めっきシステムプ
ラットフォーム２００の基体の入口から遠い後方部分に
配置することができる。図示の実施の形態においては、
より大きいスループットレートを得るために、２つのＥ
ＤＰセルを横並べに配列することができる。
【００５１】図１０は、１つのＥＤＰセル３０１０の概
要断面図である。ＥＤＰセル３０１０は、底３０１２、
側壁３０１４、及び側壁３０１４に取付けられている角
度的に配列された上側シールド３０１６を含み、シール
ド３０１６の中央は開いている。代替として、取り外し
可能なカバー（図示してない）を使用することができ
る。ペデスタル３０１８がセル３０１０の中心位置に配
置され、ペデスタルアクチュエータ３０２０を含んでい
る。ペデスタルアクチュエータ３０２０はペデスタル３
０１８を回転させ、その上に取付けられている基体３０
２２を約10乃至約2000ＲＰＭでスピンさせる。ペデスタ
ルは、基体温度が約15℃乃至約100℃、好ましくは約60
℃の温度になるように加熱することができる。ペデスタ
ルリフト３０２４は、ペデスタル３０１８を昇降させ
る。基体３０２２は、ペデスタル３０１８のトップに取
付けられている真空チャック３０２６によって定位置に
保持することができる。更に、ペデスタル３０１８は、
基体３０２２を複数のクランプ３０２８と整列する垂直
位置まで降下させることができる。クランプ３０２８は
遠心力でピボットし、基体３０２２、好ましくは基体の
縁と係合する。ペデスタル３０１８は、下向きに配置さ
れている環状シールド３０３０をも含み、このシールド
の直径は、セル３０１０の底に結合されている対応する
上向きに配置されている環状シールド３０３２の直径よ
りも大きい。２つの環状シールド３０３０、３０３２の
相互作用により、ペデスタル３０１８及び関連成分はセ
ル３０１０内の流体から保護される。少なくとも１つの
流体出口３０３４がセル３０１０の底に配置されてい
て、流体をセルから排出できるようにしている。
【００５２】無電解めっき流体を流すための第１の導管
３０３６がセル３０１０に結合されている。導管３０３
６は、ホース、パイプ、管、または他の流体を流す導管
であることができる。無電解めっき流体弁３０３８は、
無電解めっき流体の流れを制御する。本実施の形態に使
用している弁は、ニードル弁、玉形弁、ちょう形弁、ま
たは他の弁型であることができ、ソレノイドのような弁
アクチュエータを含むことができる。無電解めっき流体
容器３０４４が弁３０３８に接続されており、弁３０３
８はコントローラ３０４０によって制御することができ
る。一連の弁３０４２ａ−ｆがいろいろな薬品源（図示
してない）に接続されており、これらの弁３０４２ａ−
ｆはコントローラ３０４０によって別々に制御すること
ができる。好ましくは、無電解めっき流体は、基体３０
２２上に堆積させるための個々の適用量を必要に応じて
混合するのであるが、導管３０３６及び関連要素内に早
めに無電解めっきしてしまうのを回避するために、この
混合は堆積のかなり前には行わない。従って弁３０３
８、３０４２ａ−ｆは、セル３０１０に極めて接近させ
て位置決めされる。第１の導管３０３６は、基体３０２
２が降下した位置に配置された時に基体３０２２より上
に位置する第１の流体入口３０４６に接続されており、
好ましくは、入口３０４６が運動できるように、及びセ
ル３０１０内で入口３０４６の角度を調整できるよう
に、玉継手のような関節部材３０４８に結合する。第１
のノズル３０５０が入口３０４６の端に接続され、ペデ
スタル３０１８の方に向けられている。１つまたは複数
の流体がスプレーパターンで供給される。このパターン
は、望まれる特定のノズルスプレーパターンに依存して
変化させることができ、ファン、ジェット、円錐形、及
び他のパターンを含むことができる。好ましくは、ノズ
ル３０５０は基体３０２２の周縁の外側に配置して、妨
害されずに基体３０２２を昇降させることができるよう
にする。代替として、ノズル３０５０にセル３０１０の
周縁に向けて関節結合し、基体３０２２が昇降する際に
基体３０２２のために垂直間隙を作るようにノズル３０
５０を横方向に、垂直方向に、またはそれらのある組合
せで運動させるアクチュエータ（図示してない）を使用
することができる。
【００５３】第１の導管及び関連要素と同様に、第２の
導管３０５２が側壁３０１４を通して配置されている。
第２の導管３０５２は、無電解めっきの後に基体３０２
２を洗浄するために使用される脱イオン水またはアルコ
ールのような洗浄用液体のための通路をなしている。第
２の入口３０５４が第２の導管３０５２に接続され、第
２のノズル３０５６が第２の入口３０５４に接続されて
いる。関節部材３０５９を第２の入口３０５４に結合し
て、セル３０１０に対して入口が運動できるように、及
び入口の角度を調整できるようにすることができる。第
２の弁３０５８が第２の導管３０５２に接続され、洗浄
用流体のタイミング及び流れを好ましく制御する。第２
の導管は低濃度の酸または他の流体の源に接続すること
もでき、弁が流体を制御する。代替として、酸の源を別
の導管（図示してない）に結合することができる。流体
の例は、塩酸、硫酸、燐酸、フッ化水素、または他の液
体または流体を含み、これらは無電解めっきの後に基体
表面を被覆し、電気めっきプロセスの前に層を酸化及び
他の汚染から保護するために使用することができる。こ
れで基体は、酸化及び他の汚染を最小にするように“湿
潤”状態で電気めっきのような爾後の処理のために転送
することができる。もし、無電解めっきプロセスに続く
ある時間の間、基体が上向きに維持されていれば、湿潤
状態で転送する能力は更に強化される。
【００５４】コントローラ３０４０は各弁を、従って各
流体のタイミング及び流れを好ましく制御する。コント
ローラ３０４０は、基体のスピン、及びペデスタル、従
ってその上に配置されている基体の昇降も好ましく制御
する。コントローラ３０４０は、例えば、制御パネル
（図示してない）または制御室、及び遠隔アクチュエー
タで制御される配管のような遠隔位置に配置することが
できる。
【００５５】動作を説明する。ロボット（図示してな
い）が、基体３０２２を上向きにしてＥＤＰセル３０１
０に送給する。ＰＶＤまたはＩＭＰ処理等によって、基
体３０２２上には既にシード層が堆積されている。ペデ
スタル３０１８が上昇し、真空チャック３０２６が基体
３０２２の下側と係合する。ロボットが後退し、ペデス
タル３０１８が処理高さまで下降する。コントローラ３
０４０は弁３０４２ａ−ｆを作動させて薬品を無電解流
体容器４０４４内へ供給させ、薬品は混合される。コン
トローラは無電解めっき流体弁３０３８を作動させて開
かせ、ある量の無電解めっき流体が、第１の入口３０４
６内へ流入して第１のノズル３０５０を通過できるよう
になる。好ましくは、ペデスタル３０１８を約10乃至約
500ＲＰＭの比較的低速でスピンさせ、ある量の流体が
基体３０２２を均一に被覆できるようにする。スピン方
向を交互に反転させ、流体が基体全体に一様に広がるの
を援助することができる。無電解めっき流体弁３０３８
が閉じる。無電解めっき流体は、予め堆積されているシ
ード層上に自己触媒的にある層を形成して先に堆積され
ている層内の空孔を結合し、たとえ高いアスペクト比を
有するフィーチャ内であってもより完全に被覆する。好
ましくは、無電解めっきプロセスによって、殆どの基体
において約100Å 乃至約400Åを堆積させる。
【００５６】第２の弁３０５８が開かれ、洗浄用流体が
第２の導管３０５２を通って流れ、第２のノズル３０５
６を通して基体３０２２上にスプレーされる。好ましく
は、残留無電解めっき流体が基体３０２２から洗浄され
る際に、ペデスタル３０１８を約100乃至約500ＲＰＭの
より速い速度で回転させ、無電解めっき流体を出口３０
３４から排出させて廃棄する。基体は、酸または他の被
覆流体で被覆することができる。若干の場合には、基体
３０２２をスピン乾燥させるために、ペデスタル３０１
８を約500乃至約2000ＲＰＭのより速い速度でスピンさ
せることができる。
【００５７】ペデスタル３０１８は回転を停止し、基体
３０２２をＥＤＰセル３０１０よりも上の位置まで上昇
させる。真空チャック３０２６が基体３０２２を解放
し、ロボットが電気めっきセル内におけるさらなる処理
のために基体を回収する。
【００５８】図１１はＥＤＰセルの代替実施の形態の概
要断面図であり、図１２は図１１に示すＥＤＰセルの概
要上面図である。ＥＤＰセル３１１０は図１０に示した
ＥＤＰセル３０１０と類似しており、類似の導管及び
弁、ペデスタル、真空チャック、及びペデスタルリフト
を含んでいる。ＥＤＰセル３１１０の主な差は、第１の
入口３１１２がペデスタル３０１８及び基体３０２２の
中心に向かって伸びていることである。第１の入口３１
１２は側壁３０１４に近接して配置されている関節部材
３１１４を中心として関節運動する。アクチュエータ３
１１６の一方の端は第１のピボット３１１８において側
壁３０１４に接続され、反対側の端は第２のピボット３
１２０において第１の入口３１１２に接続されている。
アクチュエータ３１１６は、第１の入口３１１２を、基
体３０２２の上の中心位置から、基体３０２２がセル３
１１０内を昇降する時の側壁３０１４に近接する周縁位
置まで運動させる。アクチュエータ３１１６も、コント
ローラ３０４０によって制御することができる。
【００５９】動作を説明する。基体３０２２はロボット
（図示してない）によってＥＤＰセル３１１０へ送給さ
れる。真空チャック３０２６上の基体３０２２は、第１
の入口３１１２の垂直高さより下に降下される。第１の
入口３１１２は、アクチュエータ３１１６によって基体
３０２２の上の中心位置まで押される。弁３０４２ａ−
ｆが適切な量の薬品を容器３０４４内へ送給して混合可
能にし、弁３０３８が開いてある量の無電解めっき流体
が第１の入口３１１２内へ流入できるようにする。第１
の入口３１１２は、ある量の無電解めっき流体、即ち小
球体を基体３０２２上に滴下させ、ペデスタル３０１８
は、液体が基体表面全体に実質的に均一に変位するよう
なＲＰＭで基体をスピンさせる。液体の粘度に依存し
て、基体３０２２の回転速度は約10から約500ＲＰＭま
でであることができる。流体を均一に分布させるのを援
助するために、ペデスタルの回転方向は反転させること
ができる。基体３０２２は、図１０に関して説明したよ
うに洗浄することができる。アクチュエータ３１１６
は、第１の入口３１１２をセル３１１０の側壁３０１４
に向かって運動させ、ペデスタル３０１８はセル３１１
０のトップを通して基体３０２２を上昇させ、ロボット
によって回収させる。
【００６０】無電解めっきプロセスを使用する無電解め
っきアプリケータのための別のオプションは、ＥＤＰセ
ルとＳＲＤセルとを組合わせることである。例えば、図
１１及び１２で説明した第１の導管３０３６と第１の入
口３１１２は、弁３０３８のような関連する弁と共に、
図５及び６で説明したＳＲＤチャンバと共に含ませるこ
とができる。図１３は、図５及び６で説明したＳＲＤモ
ジュールの実施の形態と、図１１及び１２で説明したＥ
ＤＰセルの実施の形態とを使用した混合ＥＤＰ／ＳＲＤ
セルの例示実施の形態の断面図である。図１３の構成成
分には図５、６、１１、及び１２の対応成分と同じ番号
を付してあり、これらの成分の説明も図１３の説明に適
用される。図５及び６で説明したＳＲＤチャンバと、混
合ＥＤＰ／ＳＲＤセルとの間の主な差は、側壁３３０ｂ
を通して配置され、基体３３８の上の中心位置まで伸び
る第１の入口３１１２を含んでいることである。第１の
入口３１１２は、第１の入口を通して送給される無電解
めっき流体の量を制御するために使用される弁３０３８
に接続されている。アクチュエータが図１１及び１２に
示すように第１の入口３１１２に接続されており、第１
の入口３１１２を関節部材３１１４を中心として中心位
置から側壁３３０ｂに近接した周縁位置まで関節運動さ
せる。ペデスタル３３６は、処理中に、基体３３８をペ
デスタル上面上に保持する。ペデスタルアクチュエータ
３３４は、ペデスタルを回転させて基体をスピンさせ、
またペデスタルを昇降させる。動作中、基体３３８は洗
浄し、乾燥させ、無電解流体を基体３３８上に堆積さ
せ、基体を回転させて基体全体に流体をスピンさせ、そ
して被覆流体を基体表面に塗布して無電解めっき物を保
護することができる。基体は、洗浄及び／または乾燥す
ることもできる。
【００６１】図１４はＥＤＰセル３４１０の別の実施の
形態の断面図であり、図１５は、このＥＤＰセル３４１
０の上面図である。浴槽型ＥＤＰセル３４１０は、底３
４１２、側壁３４１４、及びトップ３４１６を含んでい
る。側壁３４１４内の入口３４１８からある量の無電解
めっき流体３４１５をＥＤＰセル３４１０内に送給する
ことができる。ＥＤＰセル３４１０の底の出口３４２０
は、無電解めっき流体３４１５をＥＤＰセル３４１０か
ら排出可能にしている。無電解流体は、図３及び４に関
連して説明した電解液補充システム２０と類似の補充シ
ステム（図示してない）を使用して、補充、再循環、及
び濾過することができる。開口３４２２が側壁３４１４
内に配置されており、この開口３４２２のサイズは、そ
れを通して基体３４２４を送給できるようなサイズであ
る。基体支持体３４２６がＥＤＰセル３４１０内に取付
けられており、下側アクチュエータ３４２８に結合され
ている。下側アクチュエータ３４２８は、基体支持体３
４２６を昇降させるために使用される。基体支持体３４
２６は、基体支持体３４２６上のベース３４３２に結合
されている少なくとも３つのライザー３４３０を含むこ
とが好ましい。各ライザー３４３０は、典型的には基体
３４２４の外縁の周りの約１ｍｍ乃至約５ｍｍ幅の縁排
除領域３４３３上に基体３４２４を支持するステップ３
４３４を有している。ライザー３４３０は、ロボットブ
レード３４３６が基体３４２４をＥＤＰセル３４１０内
のライザー３４３０間に送給できるように、十分な距離
離間している。代替として、基体支持体３４２６は、個
々のライザーの代わりに、基体３４３４をステップ３４
３４へ送給するロボットブレード３４３６のためのスロ
ットを有する円周リング（図示してない）を含むことが
できる。下向きに伸びる基体ホールダ３４３８が上側ア
クチュエータ３４４０に結合され、アクチュエータ３４
４０が基体ホールダ３４３８を昇降させて基体３４２４
を基体支持体３４２６上の位置に係合させ、維持する。
Ｏリングのような弾力性シール３４４２が、基体ホール
ダの円周上の基体ホールダと基体との間に配置されてい
る。代替として、シール３４４２は、図９に関して説明
済みの嚢８３６及び関連成分と類似させることができ
る。
【００６２】動作を説明する。ある量の無電解めっき流
体を、開口３４２２の下のある深さまでＥＤＰセル３４
１０内に流入させる。裏側をロボットブレード３４３６
上に支持されている基体３４２４は、基体面が下向きに
なって処理されるように裏返される。基体３４３４は、
開口３４２２を通してＥＤＰセル３４１０へ送給され
る。下側アクチュエータ３４２８は基体支持体３４２６
を上昇させ、基体３４２４と係合させる。ロボットブレ
ード３４３６がセル３４１０から後退する。基体支持体
３４２６が下降し、基体３４２４と係合して基体支持体
３４２６上の基体位置を維持し、そして好ましくは、裏
側を無電解めっき流体３４１５からシールする。基体３
４２４は無電解めっき流体３４１５内へ降下され、導電
性材料の層が無電解めっきプロセスによって基体３４２
４上に堆積され、基体３４２４は無電解めっき流体３４
１５から上昇される。上側アクチュエータ３４４０が基
体３４２４から非係合になり、ロボットブレード３４３
６がＥＤＰセル３４１０内へ再進入する。下側アクチュ
エータ３４２８が、基体３４２４をロボットブレード３
４３６と接触するように上昇させ、ロボットブレードは
基体３４２４と共にＥＤＰセル３４１０から退出し、基
体３４２４は図５及び６に関して説明したようにＳＲＤ
モジュール２３６において洗浄のようなさらなる処理を
受ける。
【００６３】ＥＤＰセルは、処理システム内のさまざま
な位置に配置することができる。上述したようなＥＣＰ
システムの後方位置に配置するか、またはＳＲＤセルと
の組合せ以外に、ＥＤＰセルは図５及び６に示す１つま
たは複数のＳＲＤモジュール２３６の上に配置すること
もできる。例えば、図５及び６に関して説明したよう
に、基体通り抜けカセット２３８を各ＳＲＤモジュール
２３６上に位置決めし、ローディングステーション転送
ロボット２２８が基体を送給し、またメインフレーム転
送ロボット２４２が基体を回収するようにすることがで
きる。同様に、通り抜けカセットの代わりにＥＤＰセル
をＳＲＤモジュールの上に配置し、ローディングステー
ション転送ロボット２２８が基体をＥＤＰセルへ送給
し、またＥＤＰセル内での無電解めっきに続いて、メイ
ンフレーム転送ロボット２４２が基体をＥＤＰセルから
回収するようにすることもできる。
【００６４】更に、分離したＥＤＰセルの代替としての
無電解めっきは、例えば基体の転送中の、または基体が
転送領域内にあって爾後のプロセスシーケンスへ転送さ
れるのを待機中の、“オンザフライ”無電解めっきであ
る。図１６は、図３及び４に関して説明した電気めっき
システムプラットフォーム２００の概要上面図であり、
同じ成分は同じ参照番号で示されている。この実施の形
態においては、無電解めっきアプリケータは、好ましく
は裏返しロボット２４０４によってサービスされる領域
内に取付けられている無電解めっきノズル３５１０を含
む。ノズル３５１０は無電解めっき流体の源に接続され
ており、この源は図１０について説明したのものと同様
手法で弁によって制御される。ノズル３５１０は、好ま
しくは、基体２３４が面を上にしている間に裏返しロボ
ット２４０４が基体２３４を基体通り抜けカセット２３
８から入手する際の、裏返しロボット２４０４の既存走
行通路内に配置する。代替として、ノズル３５１０は、
基体通り抜けカセット２３８の上に取付けることができ
る。動作を説明すると、ある量の無電解めっき流体がノ
ズル３５１０を通して基体２３４上にスプレーされる。
好ましくは、プロセスシーケンス間を基体２３４が走行
する時間の少なくとも一部を使用して無電解めっき流体
が反応できるようにし、導電性材料の層を堆積させてス
ループットレートを増加させる。次いで、裏返しロボッ
ト２４０４が、爾後の電気めっき処理のために基体を裏
返しにすることができる。代替として、もし洗浄が必要
であれば、爾後の処理に先立って洗浄するためにロボッ
トは基体をＳＲＤステーション２１２へ送給することが
できる。
【００６５】以下に、電気めっきシステムプラットフォ
ーム２００による典型的な電気めっきプロセスシーケン
スを説明する。以下に説明するプロセスシーケンスは、
電気・化学堆積プラットフォームを使用して遂行するこ
とができる他のいろいろなプロセスシーケンスまたは組
合せの例である。複数の基体を含む基体カセットは、電
気めっきシステムプラットフォーム２００のローディン
グステーション２１０内の基体カセット受入れ領域２２
４内にロードされる。好ましいプロセスにおいては、基
体は、基体を電気めっきシステム内にロードする前にＩ
ＭＰチャンバ１００内のＩＭＰプロセスによって、銅の
ような導電性材料のシード層が堆積されている。ローデ
ィングステーション転送ロボット２２８は基体カセット
内の基体スロットから基体を拾い、その基体を基体方向
付け器２３０内に配置する。基体方向付け器２３０は、
システムによって処理するために所望の向きを決定し、
基体を配向する。次いで、ローディングステーション転
送ロボット２２８は、配向させた基体を、基体方向付け
器２３０からＳＲＤステーション２１２内の基体通り抜
けカセット２３８内の基体スロットの１つ内に位置決め
する。メインフレーム転送ロボット２４２は、基体を基
体通り抜けカセット２３８から拾い、それを裏返しロボ
ット２４０４のエンドエフェクタ上に確保する。メイン
フレーム転送ロボット２４２は基体をＥＤＰセル２１５
へ転送し、無電解めっきを使用してシード層強化プロセ
スが遂行される。
【００６６】無電解めっきプロセスの後に、メインフレ
ーム転送ロボットは電気めっきプロセスのために基体を
処理セル２４０へ転送する。代替として、処理セルへ転
送する前に、基体を洗浄及び乾燥のためにＳＲＤセルへ
転送することができる。裏返しロボット２４０４のエン
ドエフェクタは基体を回転させて裏返し、基体面を下に
して基体ホールダ組立体４５０内に位置決めする。基体
は、基体ホールダ４６４の下ではあるが、陰極コンタク
トリング４６６の上に位置決めされる。次いで、裏返し
ロボット２４０４のエンドエフェクタは基体を解放し、
それを陰極コンタクトリング４６６内に位置決めする。
基体ホールダ４６４は基体に向かって運動し、真空チャ
ックが基体を基体ホールダ４６４上に確保する。基体ホ
ールダ組立体４５０上の嚢組立体４７０が基体の裏側に
圧力を加え、基体めっき表面と陰極コンタクトリング４
６６との間の電気的接触を確保する。
【００６７】ヘッド組立体４５２が、プロセスキット４
２０上の処理位置まで降下する。この位置においては基
体は堰４７８の上面の下にあり、プロセスキット４２０
内に含まれている電解液と接触する。電源が作動されて
電力（即ち、電圧及び電流）が陰極及び陽極へ供給さ
れ、電気めっきプロセスが作動可能になる。所望の電気
めっき結果を達成するために、電解液は、典型的には電
気めっきプロセス中プロセスキット内へ絶えずポンプさ
れる。陰極及び陽極に供給される電力、及び電解液の流
れは制御システム２２２によって制御される。好ましく
は、ヘッド組立体が降下する際に、また電気めっき中に
ヘッド組立体を回転させる。
【００６８】電気めっきプロセスが完了した後に、ヘッ
ド組立体４１０が基体ホールダ組立体を上昇させ、基体
を電解液から取り出す。好ましくは、ヘッド組立体はあ
る時間の間回転し、基体ホールダ組立体からの残留電解
液の除去を強化する。次いで、基体ホールダの真空チャ
ック及び嚢組立体が基体を基体ホールダから解放し、基
体ホールダが上昇して裏返しロボット２４０４のエンド
エフェクタは処理済みの基体を陰極コンタクトリングか
ら拾い上げることができるようになる。裏返しロボット
２４０４のエンドエフェクタは、陰極コンタクトリング
内の処理済みの基体の裏側の上の位置まで運動し、裏返
しロボット２４０４のエンドエフェクタ上の真空吸引グ
リッパを使用して基体を拾い上げる。メインフレーム転
送ロボットは、裏返しロボットのエンドエフェクタを後
退させて基体を処理セル２４０から退出させ、裏返しロ
ボットのエンドエフェクタは基体を下向き位置から上向
き位置に裏返す。
【００６９】次いで、基体はＳＲＤモジュール内へ転送
される。ＳＲＤ基体支持体は基体を持ち上げ、メインフ
レーム転送ロボットが後退してＳＲＤモジュール２３６
から退出する。基体は、ＳＲＤモジュール内において脱
イオン水、または脱イオン水と洗浄用流体との組合せを
使用し、スピン・洗浄・乾燥プロセスを使用して洗浄さ
れる。次いで、基体はＳＲＤモジュールから転送するた
めに位置決めされる。
【００７０】ローディングステーション転送ロボット２
２８はＳＲＤモジュール２３６から基体を拾い上げ、処
理済みの基体を、堆積された材料の特性を強化するアニ
ール処理プロセスのためにＲＴＡチャンバ２１１内へ転
送する。アニールされた基体はローディングステーショ
ンロボット２２８によってＲＴＡチャンバ２１１から退
出させられ、電気めっきシステムから取り出すために基
体カセット内へ戻される。上述したシーケンスは、本発
明の電気めっきシステムプラットフォーム２００内にお
いて複数の基体に関して実質的に同時に遂行することが
できる。また、本発明による電気めっきシステムはマル
チスタック基体処理を提供するように適合させることも
できる。
【００７１】本明細書において使用した用語「の下」、
「の上」、「底」、「トップ」、「上方へ」、「下方
へ」、「上側」、及び「下側」、その他の位置的な用語
は、図示してある実施の形態においてであり、処理装置
の相対配向に依存して変化し得る。
【００７２】以上に、本発明の好ましい実施の形態を説
明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく
本発明の他の、及びさらなる実施の形態を考案できるの
で、本発明の範囲は特許請求の範囲によって決定される
ものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】物理蒸着（ＰＶＤ）処理を用いてフィーチャ
内に堆積された材料の側断面図である。
【図１ｂ】高圧ＰＶＤ処理を用いてフィーチャ内に堆積
された材料の側断面図である。
【図２】イオン化した金属プラズマ（ＩＭＰ）チャンバ
の側断面図である。
【図３】電気めっきシステムプラットフォームの斜視図
である。
【図４】電気めっきシステムプラットフォームの上面図
である。
【図５】スピン・洗浄・乾燥（ＳＲＤ）モジュールの斜
視図である。
【図６】図４に示すＳＲＤモジュールの側断面図であ
る。
【図７】電気メッキ処理セルの側断面図である。
【図８】陰極コンタクトリングの斜視図である。
【図９】基体ホールダ組立体の部分断面図である。
【図１０】１つの無電解めっきプロセス（ＥＤＰ）セル
の側断面図である。
【図１１】ＥＤＰセルの代替実施の形態の側断面図であ
る。
【図１２】図１１に示すＥＤＰセルの上面図である。
【図１３】組合せＥＤＰ／ＳＲＤセルの例示実施の形態
の側断面図である。
【図１４】ＥＤＰセルの別の実施の形態の側断面図であ
る。
【図１５】図１４に示すＥＤＰセルの上面図である。
【図１６】“オンザフライ”無電解めっき流体出口を有
する電気めっきシステムの上面図である。
【符号の説明】
１００ ＩＭＰチャンバ １０５ ターゲット １０６ 磁石 １１０ 基体 １１２ 基体支持体 １１４、１１８ リフトモータ １３０、１３４ 直流電源 １３２ ＲＦ電源 １３６ ガス入口 １３８、１４０ ガス源 １４２、１４４ 質量流量コントローラ １４６ 真空ポンプ １４９ コントローラ ２００ 電気めっきシステムプラットフォーム ２１０ ローディングステーション ２１１ 熱アニールチャンバ ２１２ スピン・洗浄・乾燥（ＳＲＤ）ステーション ２１４ メインフレーム ２１５ シード層強化ステーション ２１６ メインフレーム転送ステーション ２１８ 処理ステーション ２２０ 電解液補充システム ２２２ 制御システム ２２３ 制御パネル ２２８ ローディングステーション転送ロボット ２３０ 基体方向付け器 ２３１、２３２ 基体カセット ２３４ 基体 ２３６ ＳＲＤ処理モジュール ２３８ 基体通り抜けカセット ２４０ 処理セル ２４２ メインフレーム転送ロボット ３３０ ＳＲＤモジュール ３３６ ペデスタル ３３７ クランプ ３３８ 基体 ３３９ 流体出口 ３４０ 第１の流体入口 ３４３ 関節部材 ３４６ 第１の導管 ３４６ａ 補助流体入口 ３４７ａ 制御弁 ３４８ 第１のノズル ３５０ 第２の流体入口 ３５１ 第２のノズル ３５２ 第２の導管 ３５３ 関節部材 ３６２ コントローラ ４００ 電気めっき処理セル ４１０ ヘッド組立体 ４２０ プロセスキット ４３０、５０２、５０４、５０６ ボウル ４４０ 電解液コレクター ４４２ メインフレームボディ ４４３、４４４ 開口 ４４９ 電解液出口 ４５０ 基体ホールダ組立体 ４５２ ヘッド組立体フレーム ４６４ 基体ホールダ ４６６、１８００ 陰極コンタクトリング ４７０ 嚢組立体 ４７２ 容器ボディ ４７４ 陽極組立体 ４７６ フィルタ ４７８ 堰 ４９４ 多孔質陽極外囲 ４９６ 可溶性金属 ４９８ 陽極電極コンタクト ５１０ 電解液入口 ８２１ 基体 ２４０４ 裏返しロボット ３０１０、３１１０、３４１０ ＥＤＰセル ３０１２、３４１２ 底 ３０１４、３４１４ 側壁 ３０１６、３４１６ トップ（シールド） ３０１８ ペデスタル ３０２０ ペデスタルアクチュエータ ３０２２、３４２４ 基体 ３０２４ ペデスタルリフト ３０２６ 真空チャック ３０２８ クランプ ３０３０、３０３２ シールド ３０３４ 流体出口 ３０３６、３０５２ 導管 ３０３８ 無電解めっき流体弁 ３０４０ コントローラ ３０４２ 弁 ３０４４ 無電解めっき流体容器 ３０４６、３１１２、３４１８ 第１の流体入口 ３０４８、３１１４、３０５９ 関節部材 ３０５０ 第１のノズル ３０５４ 第２の入口 ３０５６ 第２のノズル ３０５８ 第２の弁 ３４１５ 無電解めっき流体 ３４２２ 開口 ３４２６ 基体支持体 ３４２８、３４４０ アクチュエータ ３４３０ ライザー ３４３２ ベース ３４３６ ロボットブレード ３４３８ 基体ホールダ ３５１０ 無電解めっきノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロビン チェウン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパーティノ クルジク プレ イス 21428 (72)発明者 ダニエル エイ カール アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94566 プレザントン ポメジア コート 2161 (72)発明者 イェズディー エヌ ドーディー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94303 パロ アルト ウォルター ヘイ ズ ドライヴ 104 (72)発明者 ペーター ヘイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94087 サニーヴェイル ロービア ドラ イヴ 1087 (72)発明者 ラトソン モラード アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト ソラナ ドライヴ 4157 (72)発明者 リーアン ユー チェン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94404 フォスター シティー メルボー ン ストリート 1400 (72)発明者 ポール エフ スミス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95112 サン ホセ イースト テイラー ストリート 225 ナンバー４ (72)発明者 アショク ケイ シンハ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト ハッバート ドラ イヴ 4176

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基体上に導電性の層を堆積させるシステ
    ムであって、 ａ）転送ロボットを有する電気めっき処理メインフレー
    ムと、 ｂ）上記メインフレームに結合されているローディング
    ステーションと、 ｃ）上記メインフレームに結合されている無電解めっき
    アプリケータと、 ｄ）上記無電解めっきアプリケータに流体的に接続され
    ている無電解めっき流体源と、を備えていることを特徴
    とするシステム。
  2. 【請求項２】 上記アプリケータは、上記無電解めっき
    流体源に流体的に接続され且つ上記メインフレームの上
    の空間内に配置されている出口を備えていることを特徴
    とする請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 上記流体出口は、上記転送ロボットの走
    行通路に近接して配置されていることを特徴とする請求
    項２に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 上記流体出口は、基体通り抜けカセット
    に近接して配置されていることを特徴とする請求項２に
    記載のシステム。
  5. 【請求項５】 上記アプリケータは、無電解めっきプロ
    セス（ＥＤＰ）セルを備えていることを特徴とする請求
    項１に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 上記ＥＤＰセルは、ペデスタルに近接し
    て配置され且つ無電解めっき流体の源に流体的に接続さ
    れている第１の流体入口を備えていることを特徴とする
    請求項５に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 上記ＥＤＰセルは、上記ペデスタルを回
    転させるアクチュエータを備えていることを特徴とする
    請求項６に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 上記ＥＤＰセルは、ペデスタルに近接し
    て配置され且つ洗浄用流体の源に流体的に接続されてい
    る第２の流体入口を備えていることを特徴とする請求項
    ６に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 上記ＥＤＰセルは、ペデスタルの中心に
    近接して配置され且つ関節部材に結合されている第１の
    流体入口を備えていることを特徴とする請求項５に記載
    のシステム。
  10. 【請求項１０】 上記第１の流体入口に結合されている
    アクチュエータを更に備え、上記関節部材は、上記アク
    チュエータが上記第１の流体入口を上記ペデスタル上の
    中心位置から上記ＥＤＰセルの側壁に近接した周縁位置
    まで運動可能にしていることを特徴とする請求項９に記
    載のシステム。
  11. 【請求項１１】 上記EDPセルは、ペデスタルと、上記
    ペデスタルに結合されているアクチュエータとを有する
    浴槽型セルを備えていることを特徴とする請求項５に記
    載のシステム。
  12. 【請求項１２】 基体上に導電性の層を堆積させるシス
    テムであって、 ａ）底及び側壁を有するチャンバと、 ｂ）上記チャンバ内に配置されているペデスタルと、 ｃ）上記ペデスタルに近接して配置され且つ無電解めっ
    き流体の源に流体的に接続されている第１の流体入口
    と、 ｄ）上記ペデスタルに近接して配置され且つ洗浄用流体
    の源に流体的に接続されている第２の流体入口と、 ｅ）上記ペデスタルに結合されているアクチュエータ
    と、を備えていることを特徴とするシステム。
  13. 【請求項１３】 上記第１の流体入口は、ペデスタルの
    中心に近接して配置され且つ関節部材に結合されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 上記第１の流体入口に結合されている
    アクチュエータを更に備え、上記関節部材は、上記アク
    チュエータが上記第１の流体入口を上記ペデスタル上の
    中心位置から上記チャンバの側壁に近接した周縁位置ま
    で運動可能にしていることを特徴とする請求項１３に記
    載のシステム。
  15. 【請求項１５】 上記アクチュエータは、上記ペデスタ
    ルをスピンさせるようになっていることを特徴とする請
    求項１２に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 基体上のフィーチャ内に導電性の層を
    堆積させる方法であって、 ａ）上記基体上のフィーチャ内に第１の導電性の層を堆
    積させるステップと、 ｂ）上記フィーチャ内に、無電解めっきプロセスによっ
    て第２の導電性の層を堆積させるステップと、 ｃ）上記フィーチャ内に、第３の導電性の層を電気めっ
    きして上記フィーチャを少なくとも部分的に充填するス
    テップと、を含んでいることを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】 上記第１の導電性の層は、物理蒸着プ
    ロセスによって堆積されることを特徴とする請求項１６
    に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 上記無電解めっきは、電気めっきプラ
    ットフォームに結合されている無電解めっき処理セル内
    で行われることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 ある量の無電解めっき流体を、スプレ
    ーノズルから上記基体上にスプレーするステップを更に
    含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 上記無電解めっきの後に、上記基体を
    洗浄するステップを更に含んでいることを特徴とする請
    求項１６に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 ある量の無電解めっき流体を上記基体
    上に堆積させ、上記基体をスピンさせて上記量を少なく
    とも部分的に上記基体の表面を横切って分布させるステ
    ップを更に含んでいることを特徴とする請求項１６に記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】 上記基体は、上記無電解めっき中に面
    を上に向けていることを特徴とする請求項１６に記載の
    方法。
  23. 【請求項２３】 上記無電解めっき流体の成分を、上記
    基体の直近において混合するステップを更に含んでいる
    ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 上記無電解めっき流体の成分を、個々
    の適用量で混合するステップを更に含んでいることを特
    徴とする請求項１６に記載の方法。
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