(57)【要約】  共通プラットフォーム上に配置され、基板上に1種または複数種の金属を堆積させるように構成された、2機以上の電気化学堆積モジュールを有する電気化学堆積システムについて記載される。各電気化学堆積モジュールは、ある体積の陽極液流体を収容するように構成された陽極区画、ある体積の陰極液流体を収容するように構成された陰極区画、および陽極区画を陰極区画から分離する膜を含む。各電気化学堆積モジュールは、可撓性ワークピースの両反対縁部を第1の脚部材と第2の脚部材との間に、クランプ機構によって保持するように構成された、ワークピースホルダと、可撓性ワークピースを、可撓性ワークピースの各反対平坦面に対してエアクッションを使用して保持しながら、ワークピースホルダ内に位置付けるように構成された、ローダモジュールとをさらに含む。
2019520484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通プラットフォーム上に配置され、基板上に1種または複数種の金属を堆積させるように構成された、2機以上の電気化学堆積モジュールであって、各電気化学堆積モジュールが、
ある体積の陽極液流体を収容するように構成された陽極区画、
ある体積の陰極液流体を収容するように構成された陰極区画、
を備える、前記2機以上の電気化学堆積モジュールと、
可撓性ワークピースセットを受領するように構成された、ローディングポートと、
前記ローディングポートから可撓性ワークピースを受領し、前記可撓性ワークピースを、前記可撓性ワークピースの各反対平坦面に対してエアクッションを使用して保持しながら、ワークピースホルダ内に位置付けるように構成された、ローダモジュールであって、
前記ワークピースホルダが、第1の脚部材と第2の脚部材を離隔するヘッダ部材を有し、前記可撓性ワークピースの両反対縁部を前記第1の脚部材と前記第2の脚部材との間に、クランプ機構によって保持するように構成され、前記クランプ機構が、前記可撓性ワークピースの両反対平坦面に、前記ワークピースホルダによって保持されているときの前記可撓性ワークピースに対してエラストマーシールによって取り囲まれた電気接点を施与し、前記ホルダが、前記ワークピースの両側をめっき溶液に晒すように構成されている、前記ローダモジュールと、
可撓性ワークピースをワークピースホルダによって前記ローダモジュールから所与の電気化学堆積モジュールに搬送し、所与のワークピースを前記所与の電気化学堆積モジュール内に下降させるように構成された、搬送機構と、
前記所与の電気化学堆積モジュール内に保持されているときの前記可撓性ワークピースの各反対平坦面に、前記各反対平坦面が金属でめっきされるように、電流を印加するように構成された、電気システムと、
前記ワークピースホルダから前記可撓性ワークピースを取り外し、前記可撓性ワークピースセットを受領するように構成されたアンローディングポートに前記可撓性ワークピースを運ぶように構成された、アンローダモジュールと
を備える、電気化学堆積システム。
【請求項２】
前記ローディングポートおよび前記アンローディングポートが、前記電気化学堆積システムの異なる位置に位置付けられる、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項３】
前記搬送機構が、前記ワークピースホルダを前記アンローダモジュールから前記ローダモジュールに戻すように構成される、請求項2に記載の電気化学堆積システム。
【請求項４】
前記ローディングポートおよび前記アンローディングポートが、前記電気化学堆積システムの両反対端部に位置する、請求項2に記載の電気化学堆積システム。
【請求項５】
1機または複数機の電気化学堆積モジュールに結合され、前記1種または複数種の金属を堆積させるために前記1機または複数機の電気化学堆積モジュールのうちの少なくとも1つに1種または複数種の金属成分を供給するように構成された、化学的管理システムを含む、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項６】
前記化学的管理システムが、金属粉体を金属供給システムに運ぶためのらせんコンベヤを含む、請求項5に記載の電気化学堆積システム。
【請求項７】
前記陽極区画を前記陰極区画から分離する膜
をさらに備える、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項８】
前記各電気化学堆積モジュールが、前記可撓性ワークピースの両反対面のところに、前記めっき溶液を攪拌するように構成された攪拌部材を含む、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項９】
前記可撓性ワークピースが前記所与の電気化学堆積モジュール内に位置付けられると、前記可撓性ワークピースの各反対平坦面が陽極に面し、前記各可撓性ワークピースが、金属で充填すべき貫通ホールを画定する、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項１０】
各電気化学堆積モジュールが、30リットル未満の前記めっき溶液を保持するように構成される、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項１１】
前記クランプ機構が、前記可撓性ワークピースの両反対平坦面上にクランプ力を与える弾性部材を含む、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項１２】
膨らまされると前記クランプ機構を開くように構成された空気ブラダを含む、請求項11に記載の電気化学堆積システム。
【請求項１３】
前記共通プラットフォームが、16機未満の前記電気化学堆積モジュールを含み、1時間当たり100枚の可撓性ワークピースをめっきするように構成される、請求項1に記載の電気化学堆積システム。
【請求項１４】
前記共通プラットフォームが、250平方フィート未満の床面積に及ぶ、請求項13に記載の電気化学堆積システム。
【請求項１５】
共通プラットフォーム上に配置され、基板上に1種または複数種の金属を堆積させるように構成された、2機以上の電気化学堆積モジュールであって、各電気化学堆積モジュールが、
ある体積のめっき溶液を収容するように構成されためっき溶液区画
を備える、前記2機以上の電気化学堆積モジュールと、
ワークピースセットを受領するように構成された、ローディングポートと、
前記ローディングポートからワークピースを受領し、前記ワークピースを、前記ワークピースの各反対平坦面に対してエアクッションを使用して保持しながら、ワークピースホルダ内に位置付けるように構成された、ローダモジュールであって、
前記ワークピースホルダが、第1の脚部材と第2の脚部材を離隔するヘッダ部材を有し、前記ワークピースの両反対縁部を前記第1の脚部材と前記第2の脚部材との間に、クランプ機構によって保持するように構成され、前記クランプ機構が、前記ワークピースの両反対平坦面に、前記ワークピースホルダによって保持されているときの前記ワークピースに対してエラストマーシールによって取り囲まれた電気接点を施与し、前記ホルダが、前記ワークピースの両側を前記めっき溶液に晒すように構成されている、前記ローダモジュールと、
ワークピースをワークピースホルダによって前記ローダモジュールから所与の電気化学堆積モジュールに搬送し、所与のワークピースを前記所与の電気化学堆積モジュール内に下降させるように構成された、搬送機構と、
前記所与の電気化学堆積モジュール内に保持されているときの前記ワークピースの各反対平坦面に、前記各反対平坦面が金属でめっきされるかまたは一方の反対平坦面が金属でめっきされるように、電流を印加するように構成された、電気システムと、
前記ワークピースホルダから前記ワークピースを取り外し、前記ワークピースセットを受領するように構成されたアンローディングポートに前記ワークピースを運ぶように構成された、アンローダモジュールと
を備える、電気化学堆積システム。
【請求項１６】
陽極および前記ワークピースが、同一めっき溶液と接触する、請求項15に記載の電気化学堆積システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれている、2016年6月27日に出願した米国特許出願第15/194,086号に関し、その優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、半導体基板などの各種ワークピースの電気めっきを含む電気化学堆積のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
比較的剛性のシリコン円形ディスクによって特徴付けられるウェーハタイプの幾何形状(例えば半導体ウェーハ)と、はるかに大型でより可撓性の矩形形状基板によって特徴付けられるパネルタイプの幾何形状の両方について、電気化学堆積システム、またはワークピース表面湿式プロセス調整システムが良く知られている。結果として得られる、堆積された金属の精度が、各種ウェーハ機器からもたらされる精度に匹敵した形でパネルワークピースを処理することができ、それにもかかわらず、既存のパネル処理機器に匹敵するかまたはそれよりも良好な経済的生産性を有する機器が、当業界で必要とされている。
【０００４】
数あるプロセスの中でも電気化学堆積(ECD)が、半導体ウェーハおよびシリコンワークピースまたは基板になど、各種構造および表面に皮膜を施与するための製造技法として使用される。そのような皮膜は、スズ、銀、ニッケル、銅、もしくは他の金属層、またはそれらの合金など、金属および金属合金を含むことができる。電気化学堆積には、金属イオンを含む溶液中に基板を位置付けること、および次いで電流を印加して、溶液からの金属イオンを基板上に堆積させることが必要である。典型的には、電流が2つの電極間、すなわち陰極と陽極との間を流れる。基板が陰極として使用されるとき、金属がその上に堆積することが可能である。めっき溶液は、1種または複数種の金属イオンタイプ、酸、キレート剤、錯化剤、および特定の金属をめっきするのを助けるいくつかの他のタイプの添加剤のいずれかを含むことができる。そのような添加剤は、密着性および均一なめっきを可能にする助けとなることができ、数ある利点の中でも皮膜応力を減少させることができる。めっきが行われるとき、めっき溶液からの金属が消費され、したがって、電気化学堆積作用を継続するために取り替えられる必要がある。
【０００５】
パネル処理において、従来のシステムでは、パネル配向が水平と垂直のどちらかである、連続または逐次プロセスコンベヤタイプのハンドリングシステムを使用している。上で示したように、パネル処理システムでは、一部にはそれらのコンベヤシステムの結果として、プロセス均一性が不十分であり、また粒子が生成する。より一般に、これらのシステムでは、環境制御が不十分である。したがって、本発明者らは、パネルハンドリングおよび堆積均一性の改善の必要があることを認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第15/193595号明細書
【特許文献２】米国特許出願第15/193890号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態は、半導体基板やパネルなどの各種ワークピースの電気めっきを含む電気化学堆積のための方法およびシステムに関する。
【０００８】
電気化学堆積に使用されるシステムの重要な特色は、膜厚、組成、および下にあるワークピース輪郭に対する輪郭など、均一で繰り返し性のある特徴をもつ皮膜を生成することのできるそれらのシステムの能力である。電気化学堆積システムは、主電解液(プロセス電解液)を使用することができ、これは枯渇するとすぐに補充が必要である。例として、金属の施与では、枯渇するとすぐに金属陽イオン溶液の補充が必要となり得る。また、そのような補充がインサイチューで実施できないとき、その補充手順は、施与に応じて高くつく場合があり、また電気化学堆積ツールまたはサブモジュールのサービスおよびプロセスの再適格性確認のための大幅な休止時間を要する場合があり、そのことが、堆積ツールの所有費に悪影響を及ぼす。
【０００９】
本明細書において開示する技法は、数ある中でも、確かなワークピースハンドリング、改善された環境制御、より信頼性が高く均一なめっきを得るための改善された化学的管理を含めた、簡略化された電解液循環システム、ならびにより大きなツール可用性を得るための短い保守時間を実現する、電気化学堆積装置を含む。
【００１０】
一実施形態によれば、共通プラットフォーム上に配置され、基板上に1種または複数種の金属を堆積させるように構成された、2機以上の電気化学堆積モジュールを有する電気化学堆積システムについて記載される。各電気化学堆積モジュールは、ある体積の陽極液流体を収容するように構成された陽極区画、ある体積の陰極液流体を収容するように構成された陰極区画、および陽極区画を陰極区画から分離する膜を含む。各電気化学堆積モジュールは、金属で充填すべき貫通ホールを各可撓性ワークピースが画定する可撓性ワークピースセットを受領するように構成された、ローディングポートと、ローディングポートから可撓性ワークピースを受領し、可撓性ワークピースを、可撓性ワークピースの各反対平坦面に対してエアクッションを使用して保持しながら、ワークピースホルダ内に位置付けるように構成された、ローダモジュールとをさらに含む。ワークピースホルダは、第1の脚部材と第2の脚部材を離隔するヘッダ部材を有し、この場合、ワークピースホルダは、可撓性ワークピースの両反対縁部を第1の脚部材と第2の脚部材との間に、クランプ機構によって保持するように構成され、クランプ機構は、可撓性ワークピースの両反対平坦面に、エラストマーシールによって取り囲まれた電気接点を施与し、ヘッダ部材が、ワークピースホルダによって保持されているときの可撓性ワークピースに張力を与える。さらに、各電気化学堆積モジュールは、可撓性ワークピースをワークピースホルダによってローダモジュールから所与の電気化学堆積モジュールに搬送し、所与のワークピースを所与の電気化学堆積モジュール内に降下させるように構成された、搬送機構を含む。電気システムが、所与の電気化学堆積モジュール内に保持されているときの可撓性ワークピースの各反対平坦面に、各反対平坦面が金属でめっきされ、貫通ホールが金属で充填されるように、電流を印加するように構成される。アンローダモジュールが、ワークピースホルダから可撓性ワークピースを取り外し、可撓性ワークピースセットを受領するように構成されたアンローディングポートに可撓性ワークピースを運ぶように構成される。
【００１１】
本明細書において開示するシステムおよび技法は、いくつかの有利点をもたらす。確かなワークピースハンドリングおよび環境制御、ならびに効率的なワークピースフローにより、プロセスの均一性および歩留まりを含めた、プロセス性能の改善および粒子汚染の減少が可能である。簡略化された化学的フロー管理により、コストおよび複雑さが解消する。さらに、化学的生成システムを処理システムに近接してオンボードまたはオフボードで有することにより、化学的濃度の管理がより容易になる。
【００１２】
言うまでもなく、本明細書に記載するさまざまなステップおよび特色についての議論の順序は、分かりやすくするために提示されたものである。一般に、これらのステップは、任意の適切な順序で実施されてよい。加えて、さまざまな特色、技法、構成などの各々が、本明細書では、本開示のさまざまな場所において論じられている場合があるが、これらの概念の各々は、互いに独立に実行されてもよく、互いに組み合わせて実行されてもよいことが意図される。したがって、本発明は、多くの異なる形で具現化し、捉えることができる。
【００１３】
この概要セクションでは、本開示または特許請求の範囲に記載の本発明のあらゆる実施形態および/またはますます新規性のある態様について明細に記していないことに留意されたい。そうではなく、本概要は、さまざまな実施形態、および対応する、従来の技法に勝る新規な点についての予備的な議論を提供するにすぎない。本発明および実施形態のさらなる詳細および/または可能な観点について、読者は、下でさらに論じる本開示の、発明を実施するための形態セクションおよび対応する図に向かわれたい。
【００１４】
本発明のさまざまな実施形態およびそれに付随する有利点の多くのより完全な理解は、以下の詳細な記載を添付の図面と併せ検討すれば、容易に明らかとなろう。図面の縮尺は必ずしも一定であるとは限らず、その代わりに、特色、原理、および概念を示すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態による電気化学堆積システムの概略図である。
【図２Ａ】別の実施形態による電気化学堆積モジュールの図である。
【図２Ｂ】別の実施形態による電気化学堆積モジュールの図である。
【図３】別の実施形態による電気化学堆積モジュールの断面図である。
【図４】さらに別の実施形態による電気化学堆積システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書において開示する技法は、確かなワークピースハンドリングシステム、簡略化された循環システム、より信頼性が高く均一なめっきを得るための改善された化学的管理システム、ならびにより大きなツール可用性を得るための短い保守時間を実現する、電気化学堆積装置を含む。
【００１７】
本明細書において開示するシステムおよび技法は、電気化学堆積システムもしくはシステムのモジュール、またはワークピース表面湿式プロセス調整システムとして具現化することができる。システム例としては、比較的剛性のシリコン円形ディスクによって特徴付けられるウェーハタイプ幾何形状(例えば半導体ウェーハ)と、はるかに大型でより可撓性の矩形形状基板によって特徴付けられるパネルタイプ幾何形状の両方を含む、さまざまなタイプおよびサイズのワークピースを取り扱い、または調整することの可能な、湿式処理システムを含む。一実施形態は、基板上に金属を堆積させるための電気化学堆積装置を含む。図1は、一実施形態による電気化学堆積システム100の概略図を示す。電気化学堆積システム100は、共通プラットフォーム上に配置され、ワークピース上に1種または複数種の金属を堆積させるように構成された電気化学堆積モジュールなど、下に記載する2機以上の処理モジュールを含む。各処理モジュール、例えば各電気化学堆積モジュールは、ある体積の陽極液流体を収容するように構成された陽極区画、ある体積の陰極液流体を収容するように構成された陰極区画、および陽極区画を陰極区画から分離する膜を含む。
【００１８】
電気化学堆積システム100は、ワークピースセットを受領するためのローディングポートであって、電気化学堆積システム100にロード/入力ステージ112を通じて進入するワークピースを受領し、受領した各ワークピースを、可撓性パネルホルダ(PH)などのワークピースホルダ125にロードするためのローダモジュール110を含む、ローディングポートを有する。各ワークピースは、可撓性パネル、例えばさまざまな寸法の可撓性の矩形パネルを含んでよい。ワークピースは、金属などの材料で充填すべき1つもしくは複数のブラインドホール、または1つもしくは複数の貫通ホールを含んでよい。1つまたは複数のホールの充填としては、片側堆積、すなわちワークピースの片側からの堆積、または両側堆積、すなわちワークピースの両側からの堆積(例えばホールが貫通ホールである場合)があり得る。
【００１９】
ワークピースホルダへのロード中に各ワークピースを取り巻く環境を制御するために、ローダは、ワークピースの移動およびローディング中に可撓性ワークピースの各反対平坦面に対してエアクッションを利用することによってワークピースの実質的に非接触のハンドリングを実行する装置を使用することができる。いくつかの実施形態によれば、ワークピースホルダ125は、第1の脚部材と第2の脚部材を離隔する把持可能なヘッダ部材を含むことができ、この場合、ワークピースホルダは、可撓性ワークピースの両反対縁部を第1の脚部材と第2の脚部材との間に、クランプ機構によって保持するように構成され、クランプ機構は、オプションで、可撓性ワークピースの両反対平坦面に、エラストマーシールによって取り囲まれた電気接点を施与する。ヘッダ部材は、ワークピースホルダ125によって保持されているときの可撓性ワークピースに張力を与えることもできる。
【００２０】
さらに、電気化学堆積システム100は、可撓性ワークピースをワークピースホルダ125によってローダモジュール110から所与の処理モジュール、例えば電気化学堆積モジュールに搬送し、所与のワークピースを所与の処理モジュール内に下降させるように構成された、搬送機構を含む。例えば、図1を参照すると、処理に指定されたワークピースホルダ125は、ロードされた後、プロセス経路115(図1のPHプロセス経路を参照)に沿って進んで、必要に応じて1つまたは複数の前処理モジュール120内で前処理され、1つまたは複数の処理モジュール130、132、134、136、138内で処理され、必要に応じて1つまたは複数の後処理モジュール140内で後処理され得る。前処理としては、それらに限定されないが、処理すべきワークピースを洗浄し、かつ/または湿潤させることがあり得る。処理としては、それに限定されないが、ワークピース上に金属などの材料を堆積させることがあり得る。また、後処理としては、それらに限定されないが、ワークピースをリンスし、かつ/または乾燥させることがあり得る。
【００２１】
電気化学堆積システム100は、ワークピースホルダから可撓性ワークピースを取り外し、可撓性ワークピースセットを受領するように構成されたアンローディングポートに可撓性ワークピースを運ぶように構成された、アンローダモジュールをさらに含む。例えば、図1に示すいくつかの実施形態では、処理に続いて、処理後のワークピースを支えるワークピースホルダ125が、アンローダモジュール150に進むことができ、そこで、各ワークピースがアンロードされ、アンロード/出力ステージ152に移送されて、電気化学堆積システム100から退出する。アンロードされた後、ワークピースホルダ125は、戻り経路155(図1のPH戻り経路を参照)に沿ってローダモジュール110に戻って、別のワークピースを受領することができる。いくつかのワークピースホルダが格納バッファ内に保持された状態で、複数のワークピースホルダを使用できることに留意されたい。ワークピースホルダ例についてのより詳細な記載は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、2016年6月27日に出願した米国特許出願第15/193595号に見られる。ワークピースローダモジュール例のより詳細な記載は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、2016年6月27日に出願した米国特許出願第15/193890号に見られる。
【００２２】
電気化学堆積システム100は、1つまたは複数の処理セル、すなわちモジュール120、130、132、134、136、138、140内の処理流体を管理するための化学的管理システム160をさらに含む。化学的管理としては、それらに限定されないが、供給、補充、投入、加熱、冷却、循環、再循環、貯蔵、監視、排出、低減などがあり得る。さらに、電気化学堆積システム100は、電気化学堆積システム100の動作性を制御するための電気的管理システム170を含む。電気的管理としては、それらに限定されないが、スケジューリング、連係、監視、調整、通信などがあり得る。例えば、電気的管理システム170は、電気化学堆積システム100を通るワークピースの移動を制御するために、または複数のモジュール120、130、132、134、136、138、140の化学的組成、温度、流量などの化学的特性を制御するために、コンピュータ符号化命令に従って信号を送信および受信することができる。加えて、電気的管理システム170は、所与の電気化学堆積モジュール内に保持されているときの可撓性ワークピースの一方または両方の反対平坦面に電流を印加するように構成することができる。そうすることにより、一方または両方の反対面が金属でめっきされることができ、ブラインドホールおよび/または貫通ホールが金属で充填される。
【００２３】
ここで図2Aに移ると、別の実施形態による複数のECDセルを有する電気化学堆積モジュールの図が示されている。図示のように、図2Aは、ある体積の陽極液流体232を収容するように構成された陽極液リザーバ230、ある体積の陰極液流体を収容するように構成された複数の陰極区画、および陽極液流体232を複数の陰極区画200から分離する膜の上面図を示す。陽極液リザーバ230は、陽極液流体232を収容する陽極液リザーバを含み、その中に複数の陰極区画200が位置付けられる。陽極液リザーバ230は、陽極液供給および貯蔵リザーバ262を含んでよく、この場合、陽極液は、再循環、補充、および/または再調整され、次いで、陽極液ポンプシステム264を使用して陽極液リザーバ230と交換され得る。さらに、陽極液リザーバ230は、陰極液供給および貯蔵リザーバ266を含んでよく、この場合、陰極液は、再循環、補充、および/または再調整され、次いで、陰極液ポンプシステム268を使用して複数の陰極区画200と交換され得る。化学的管理システム260が、陽極液供給および貯蔵リザーバ262、ならびに陰極液供給および貯蔵リザーバ266とインターフェースして、数ある中でも、流体レベル、化学的組成、化学的品質、化学的温度、化学的投入などを管理することができる。例えば、化学的管理システム260は、水、酸、陰イオン溶液、陽イオン溶液、キレート剤、錯化剤、レベリング剤、加速剤または減速剤などを追加または取り替えることを含めて、陽極液および/または陰極液を回復させることができる。
【００２４】
いくつかの実施形態によれば、ワークピースWは、サイズがおよそ50cm×50cmから100cm×100cmの範囲にわたる寸法を有する可撓性の矩形基板を含むことができる。結果として、陽極液リザーバ230内の流体深さは、90cmから150cmの深さの範囲にわたることがあり、陽極液リザーバ230の幅は、90cmから150cmの範囲にわたることがある。各ECDモジュールは、比較的狭くなるように設計されてよく、例えば、その幅は、20cm陽極-陽極間、または20cm陽極-陰極間未満となるように設計されてよい。結果として、複数の陰極区画200(ECDモジュール)を陽極液リザーバ内に、最大120cmの長さの範囲にわたって配置することができる。複数の陰極区画200を陽極液リザーバ230内に浸漬または部分浸漬させることにより、空間の効率的な利用が可能である。したがって、本実施形態の数ある中でも1つの有利点は、陽極液流体232の容器が単一であり、簡略化された化学的および流体管理システムが、経済的な配置の複数のECDモジュールを提供し、それにより、機器、化学作用、および工場設置面積の消費が節約される、ということである。
【００２５】
図2Bは、対向する陽極組立体240、241間に位置付けられた陰極区画200の上面図を示す。ワークピースWを収容するワークピースホルダ215が、フレーム210内に位置付けられ、フレーム210は、ワークピースホルダ215を、ワークピースWの表面のところの電界および流体流動場の均一性に影響を及ぼすECDモジュールの他の重要な要素に対して正確にプラスマイナス0.1から1.0mm以内に、好ましくはプラスマイナス0.5mm以内に、有利にかつ繰り返し可能に位置付ける。陰極区画200は、ワークピースWの表面のおよそ3から10mmの間のところに、好ましくはワークピースWの表面から4mmのところに位置付けられた、電界整形要素201、204を含むことができる。陰極区画200は、ワークピースWの表面に近接して、好ましくはワークピースWの表面の10mm以内に位置付けられた、流体攪拌要素202、205をさらに含むことができる。
【００２６】
イオン交換膜203、206が、陰極区画200と、対向する陽極組立体240、241を収容する陽極区画との間の境界を画定し、陽極区画内の陽極液流体232と陰極区画200内の陰極液220との間の分離を行う。数ある中でも1つの利点は、陽極液流体232と陰極液220との間の境界を画定することによってもたらされるコンパクトな幾何形状であり、この場合、稼働中に、陽極液流体232と陰極液220の流体圧力が可撓性イオン交換膜を挟んで平衡し、したがって、各ワークピースW用の陰極液の静水圧を収容するための規模の大きな壁構造を組み込む必要がない。
【００２７】
対向する各陽極組立体240、241は、マルチゾーン陽極242、例えば径方向のリングとして配置された陽極、または例えば直交方向の格子上に配置された陽極を含むことができる。本実施形態では、2つの対向する陽極組立体240、241が陰極区画に対向して示されている。しかし、他の実施形態では、単一の陽極組立体が陰極区画に面していてよい。
【００２８】
図3は、一実施形態によるECDモジュールの詳細な断面図を示す。ワークピースホルダ315がワークピースWを、電界整形要素330間、流体攪拌要素310間、支持構造320によって保持されたイオン交換膜325間、および陽極342を保持する陽極組立体340間に位置付ける。図示のように、電界整形要素330は、ワークピースWの露出した表面に近接して延在し、堆積プロセスの均一性を改善するように構成される。加えて、図示のように、流体攪拌要素310は、ワークピースWの露出した表面に近接して延在し、ワークピースWの露出した表面付近で流体のせん断を増加させるとともに質量、運動量、および熱輸送を増大させるように、構成される。
【００２９】
図4は、さらに別の実施形態による電気化学堆積システムの斜視図を示す。電気化学堆積システム500は、ローダモジュール510およびアンローダモジュール550を含み、複数の処理モジュール520、530、540がそれらの間に配設されている。処理モジュール520は、前リンスモジュールなどの前処理モジュールを含んでよい。処理モジュール530は、電気化学堆積モジュールを含んでよい。また、処理モジュール540は、リンスモジュールや乾燥モジュールなどの後処理モジュールを含んでよい。ローダモジュール510およびアンローダモジュール550は、電気化学堆積システム500の遠位端部にあることが示されているが、これらのローディングモジュールおよびアンローディングモジュールは、全体システムの同一端部に近接して配置されてよい。ワークピースWは、ワークピースホルダ525内にロードされ、ワークピース移送システム560によって平行移動され、複数の処理モジュール520、530、540内に位置付けることができるように配向され得る。
【００３０】
本明細書におけるシステムを使用すると、めっき溶液を効率的に使用し、従来の堆積システムに比べて比較的小さな設置面積を有する電気化学堆積システムを生み出すことができる。例えば、各電気化学堆積モジュールは、約30リットル未満のめっき溶液を保持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、共通プラットフォームは、約16機未満の電気化学堆積モジュールを含むことができ、1時間当たり100枚の可撓性ワークピースをめっきするように構成することができる。共通プラットフォームは、約250平方フィート未満の床面積に及ぶことができる。したがって、本明細書におけるシステムは、比較的小型のシステムを用いワークピースにつき比較的少ないめっき溶液を使用して、比較的高いスループットを提供することができる。
【００３１】
先の記載では、処理システムの特定の幾何形状や、その中で使用されるさまざまな構成要素およびプロセスについての記載などの具体的詳細が記述されている。しかし、本明細書における技法は、これらの具体的詳細から逸脱する他の実施形態において実践されてよいこと、およびそのような詳細は、説明を目的としたものであり、限定するものではないことを理解されたい。本明細書において開示した実施形態は、添付の図面を参照して記載されている。同様に、説明を目的として、具体的な数、材料、および構成が、完全な理解を可能にするために記述されている。それにもかかわらず、そのような具体的詳細を用いることなく実施形態が実践されてよい。実質的に同一の機能的構造を有する構成要素は、同様の参照符号によって表され、したがって、冗長な記載があればそれは省略される場合がある。
【００３２】
さまざまな技法については、さまざまな実施形態の理解を助けるために、複数の別々の工程として記載されている。記載順序は、これらの工程が必ず順序に依存するということを示唆するものと解釈すべきではない。実際、これらの工程は、提示した順序で実施される必要はない。記載した工程は、記載した実施形態とは異なる順序で実施されてよい。さまざまな追加の工程が実施されてよく、かつ/または記載した工程が追加の実施形態において省略されてよい。
【００３３】
本明細書では、「基板」または「ターゲット基板」とは一般に、本発明に従って処理される物体を指す。基板は、デバイス、特に半導体デバイスまたは他の電子デバイスの、任意の材料部分または構造を含んでよく、例えば、半導体ウェーハ、レチクルなどのベース基板構造、またはベース基板構造上のもしくはベース基板構造の上にある薄膜などの層とすることができる。したがって、基板は、パターン形成されているかまたはパターン形成されていない、任意の特定のベース構造、下にある層、または上にある層に限定されるのではなく、かかる任意の層またはベース構造、ならびに層および/またはベース構造の任意の組合せを含むことが企図される。本記載では、特定のタイプの基板を参照する場合があるが、これは単に例示を目的としたものである。
【００３４】
当業者ならまた、上で説明した技法の工程に多くの変形を加えても、本発明と同じ目的を達成できることを理解するであろう。そのような変形は、本開示の範囲によって網羅されることが意図される。したがって、本発明の実施形態についての先の記載は、限定することを意図したものではない。そうではなく、本発明の実施形態に対するどんな限定も、添付の特許請求の範囲において提示される。
【符号の説明】
【００３５】
100  電気化学堆積システム
110  ローダモジュール
112  ロード/入力ステージ
115  プロセス経路
120  前処理モジュール
125  ワークピースホルダ
130  処理モジュール
132  処理モジュール
134  処理モジュール
136  処理モジュール
138  処理モジュール
140  後処理モジュール
150  アンローダモジュール
152  アンロード/出力ステージ
155  戻り経路
160  化学的管理システム
170  電気的管理システム
200  陰極区画
201  電界整形要素
202  流体攪拌要素
203  イオン交換膜
204  電界整形要素
205  流体攪拌要素
206  イオン交換膜
210  フレーム
215  ワークピースホルダ
220  陰極液
230  陽極液リザーバ
232  陽極液流体
240  陽極組立体
241  陽極組立体
242  マルチゾーン陽極
260  化学的管理システム
262  陽極液供給および貯蔵リザーバ
264  陽極液ポンプシステム
266  陰極液供給および貯蔵リザーバ
268  陰極液ポンプシステム
310  流体攪拌要素
315  ワークピースホルダ
320  支持構造
325  イオン交換膜
330  電界整形要素
340  陽極組立体
342  陽極
500  電気化学堆積システム
510  ローダモジュール
520  処理モジュール
525  ワークピースホルダ
530  処理モジュール
540  処理モジュール
550  アンローダモジュール
560  ワークピース移送システム
W  ワークピース
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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