(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、シールを提供する複数の同心的なシール部材と、複数の真空開口とを有するウェハキャリアを提供し、外側シールは、ウェハがウェハキャリアに取り付けられているままで、ウェハの周縁の裏側のクリーニングを行い得るように独立して可動であり、複数の真空開口は、ウェハの裏側の周縁に対応する位置において、内側シールの内側の近くにのみ配置されている。
2005528794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空空間を収容可能であり、基板の処理中、基板の裏側から基板を保持し、溶液が基板の表側に配置されているときに、前記溶液がベースの内側領域及び前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止する基板キャリアであって、
前記基板が配置される前記ベースと、
前記ベースに配置され、前記ベースの内側領域を規定するシール部材であって、前記基板の裏側に接触して前記基板の裏側の内側領域を設定し、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのに適するシール部材と、
前記ベースの内側領域内で前記シール部材の近くの位置にのみ配置されている真空入口であって、前記基板の裏側が前記ベースに保持され得るように前記真空空間に接続可能な前記真空入口と、
前記シール部材の外側に配置されているシール機構であって、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適するシール機構と、
を具備する基板キャリア。
【請求項２】
前記シール機構は、前記シール部材の外側かつ周辺に配置されている少なくとも１つの開口を有し、前記開口は、流体ソースに接続可能であり、前記流体ソースは、前記開口から前記基板の周縁の裏側部分に向かってガス状流体を放出して、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助する請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項３】
前記シール部材は、エラストマーによって形成され、Ｏ−リングと膨張可能膜との一方である、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項４】
前記流体ソースは、前記基板の処置中にガス状流体を放出し、前記基板の次の処理中にガス状流体を放出しない、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項５】
前記シール機構は、別のシール部材を有し、前記別のシール部材は、前記シール部材の外側かつ周辺に配置され、前記基板の裏側に接触して、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適する、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項６】
前記別のシール部材は、膨張可能なシール部材である、請求項５に記載の基板キャリア。
【請求項７】
前記膨張可能なシール部材は、前記基板の処理中に膨張され、前記基板の次の処理中には膨張されない、請求項６に記載の基板キャリア。
【請求項８】
前記膨張可能なシール部材は、前記ベースに形成されている第２の複数の孔を介して供給されるガスによって膨張される、請求項６に記載の基板キャリア。
【請求項９】
前記別のシール部材は、Ｏ−リングである、請求項５に記載の基板キャリア。
【請求項１０】
前記シール部材は、中空Ｏ−リングである、請求項９に記載の基板キャリア。
【請求項１１】
前記シール部材と前記別のシール部材との両方は、エラストマー材料によって形成されている、請求項１０に記載の基板キャリア。
【請求項１２】
前記別のシール部材は、別の中空Ｏ−リングである、請求項１１に記載の基板キャリア。
【請求項１３】
前記中空Ｏ−リングは、５０より小さいデュロメーター定格を有する、請求項１０に記載の基板キャリア。
【請求項１４】
前記別のＯ−リングは、前記別のＯ−リングをシール位置と非シール位置とに位置決めするのに適する垂直可動環状ハウジングに配置されている、請求項９に記載の基板キャリア。
【請求項１５】
処理溶液を用いて基板の表側を処理し、クリーニング溶液を用いて前記基板の周縁の裏側をクリーニングする方法であって、
基板ホルダーは、内側、中間及び外側シール機構を有し、前記内側シール機構は、処理及びクリーニング中に連続的なシールを提供し、前記中間及び外側シール機構は、断続的にシールを作動し得、前記基板を前記基板ホルダーに取り付けることと、
前記中間及び外側シール機構にシールを適用することと、
前記中間及び外側シール機構にシールが適用されて、前記処理溶液が前記内側シール機構に到達することがほぼ防止され、前記内側シール機構も連続的なシールを維持しているときに、処理溶液を用いて前記基板の表側を処理することと、
前記基板の表側の処置が完了した後に、前記外側シール機構からシールを除去し、
前記外側シール機構からシールが除去されたままであり、前記中間シール機構においてシールが維持され、前記内側シール機構において連続的なシールが維持されているときに、前記クリーニング溶液を用いて前記基板の周縁の裏側をクリーニングすることと、
前記基板の表側のクリーニングが完了した後、前記中間シール機構からシールを除去することと、
前記外側及び中間シール機構からシールが除去されたままであり、前記内側シール機構で連続的なシールが維持されているときに、前記基板をスピン乾燥することと、
の工程を具備する方法。
【請求項１６】
前記基板の表側を処理する工程では、前記処理溶液として電解液を用いて、導電体の電気化学的成長と電気化学的機械的成長との一方を行う、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、前記基板ホルダーから前記基板の周縁の裏側部分に放出されるガス状流体を用い、
前記シールを除去する工程では、各々、前記基板ホルダーからのガス状流体の放出を停止する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、各々、膨張可能膜を膨張させ、
前記シールを除去する工程では、夫々の膨張可能膜を収縮させる、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、外側垂直可動チャンバーに取り付けられている弾性部材をシール位置に移動させ、中間垂直可動チャンバーに取り付けられている別の弾性部材を別のシール位置に移動させ、
前記シールを除去する工程では、各々、前記外側及び中間垂直可動チャンバーと夫々の弾性部材及び別の弾性部材とを引っ込ませて夫々の非シール位置とする、
請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板の表側を処理する工程では、前記処理溶液として電解エッチング溶液と電解液との一方を用いて、導電体の電気化学的エッチングと電気化学的機械的エッチングとの一方を行う、
請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、前記基板ホルダーから前記基板の周縁の裏側部分に放出されるガス状流体を用い、
前記シールを除去する工程では、各々、前記基板ホルダーからのガス状流体の放出を停止する、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、膨張可能膜を膨張させ、
前記シールを除去する工程では、夫々の膨張可能膜を収縮させる、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、外側垂直可動チャンバーに取り付けられている弾性部材をシール位置に移動させ、中間垂直可動チャンバーに取り付けられている別の弾性部材を別のシール位置に移動させ、
シールを除去する工程では、前記外側及び中間垂直可動チャンバーと夫々の前記弾性部材及び前記別の弾性部材とを移動させて夫々の非シール位置とする、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、前記基板ホルダーから前記基板の周縁の裏側部分に放出されるガス状流体を用い、
前記シールを除去する工程では、前記基板ホルダーからのガス状流体の放出を停止する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、膨張可能膜を膨張させ、
前記シールを除去する工程では、夫々の膨張可能膜を収縮させる、
請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記外側及び中間シール機構にシールを適用する工程では、外側垂直可動チャンバーに取り付けられている弾性部材をシール位置に移動させ、中間垂直可動チャンバーに取り付けられている別の弾性部材を別のシール位置に移動させ、
前記シールを除去する工程では、前記外側及び中間垂直可動チャンバーと夫々の前記弾性部材及び前記別の弾性部材とを引っ込めて夫々の非シール位置とする、
請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
前記取り付ける工程では、真空を用いて前記基板を前記基板ホルダーに取り付ける、請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
前記真空は、前記処理する工程及びクリーニングする工程中、前記基板が前記基板ホルダーに対して側方にずれるのを防止する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記真空によって保持リングの使用が必要とされず、前記処理溶液の流れは、前記処理する工程中遮られない、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記処理する工程では、前記基板の表側の全面の処理を行う、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記真空によって保持リングの使用が必要とされず、前記処理溶液の流れは、前記処理する工程中遮られない、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記スピン乾燥工程の後、前記基板ホルダーから前記ウェハを除去する工程をさらに具備し、前記除去する工程では、前記中間と外側とのシールの少なくとも一方から前記基板の裏側へと圧力を付与する、請求項１５に記載の方法。
【請求項３３】
真空を用いて基板を基板ホルダーに保持しつつ、処理溶液を用いて前記基板の表側を処理する方法であって、
前記基板ホルダーは、前記基板に接触する一面を有する少なくとも１つのシール部材を有し、前記シール部材は、前記真空によって前記基板ホルダーが前記基板の裏側領域を保持し、前記真空が、前記ベースの裏側の内側領域内でシール部材に近い位置にのみ配置されている真空入口を介して供給されている状態で、前記基板の裏側領域の持続的なシールを提供し、前記真空を用いて前記基板を前記基板ホルダーに取り付けることと、
前記継続的なシールが存在し、このため、前記処理溶液が前記裏側領域に到達するのが防止されている間に、前記処理溶液を用いて前記基板の表側を処理することと、
の工程を具備する方法。
【請求項３４】
前記基板の表側を処理する工程では、パッドを用いて前記基板の表側の化学的機械的研磨を行い、前記ウェハの表側と前記パッドとは、互いに接触し、相対的に移動される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記処理溶液は、スラリーである、請求項３４に記載の方法
【請求項３６】
前記基板の表側を処理する工程では、前記処理溶液として電解液を用いる、導電体の電気化学的成長と電気化学的機械的成長との一方を行う、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記処理する工程では、前記基板を研磨するためのパッドを用いる、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記基板の表側を処理する工程では、前記基板の研磨用のパッドを用いる、前記基板の表側の電気化学的研磨と電気化学的機械的研磨との一方を行う、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記取り付ける工程中に真空によって提供される前記持続的なシールは、処理中、クランプを用いずに前記基板を前記基板ホルダーに保持し、このため、前記基板の表側の全面の処理を提供する、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
真空のみによって提供される前記持続的なシールは、処理中、前記基板ホルダーに対する前記基板の側方への移動を防止する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記基板の表側を処理する工程では、パッドを用いて前記基板の表側の化学的機械的研磨を行い、前記ウェハの表側と前記パッドとは、互いに接触され、相対的に移動される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記処理溶液は、スラリーである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記基板の表側を処理する工程では、前記処理溶液として電解液を用いる、導電体の電気化学的成長と電気化学的機械的成長との一方を行う、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記処理する工程では、前記基板の研磨用のパッドを用いる、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記基板の表側を処理する工程では、前記基板の研磨用のパッドを用いる、前記基板の表側の電気化学的研磨と電気化学的機械的研磨との一方を行う、請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記基板は、前記基板のエッジの側方へのキャリアリングを越える移動を防止するように作動するキャリアリングを有しない、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記基板の表側を処理する工程では、パッドを用いる前記基板の表側の化学的機械的研磨を行い、前記ウェハの表側と前記パッドとは、互いに接触され、相対的に移動される、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記処理溶液は、スラリーである、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記基板の表側を処理する工程では、前記処理溶液として電解液を用いる、導電体の電気化学的成長と電気化学的機械的成長との一方を行う、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記処理する工程では、前記基板の研磨用のパッドを用いる、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記基板の表側を処理する工程では、前記基板の研磨用のパッドを用いる、前記基板の表側の電気化学的研磨と電気化学的機械的研磨との一方を行う、請求項４６に記載の方法。
【請求項５２】
前記真空によって提供される前記持続的なシールだけで、前記基板を前記基板ホルダーに保持する、請求項３３に記載の方法。
【請求項５３】
前記真空のみによって提供される前記持続的なシールは、処理中、前記基板ホルダーに対する前記基板の側方への移動を防止し、前記処理する工程では、前記基板の表側の全面の処理を行う、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記基板ホルダーは、前記基板のエッジの側方へのキャリアリングを越える移動を防止するように作動するキャリアリングを有さず、前記処理する工程では、前記基板の表側の全面の処理を行う、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記シール部材は、Ｏ−リングである、請求項３３に記載の方法。
【請求項５６】
前記Ｏ−リングは、７０より小さいデュロメーター定格を有する弾性Ｏ−リングである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記弾性Ｏ−リングは、３０乃至５０の範囲内のデュロメーター定格を有する弾性中空Ｏ−リングである、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
基板の表側に接触して、前記基板の表側に対して移動されるパッドと、溶液と、を用いる前記基板の表側の処理中、真空を用いて裏側から前記基板を保持する装置であって、
前記基板が配置されるベースと、
前記真空を用いて、前記基板の表側の処理中、前記ベースに前記基板を保持すると共に、前記真空を用いて、前記処理中、前記ベースに対する前記基板の側方への移動を防止する手段と、を具備し、
前記保持する手段は、
前記ベースに配置され、前記ベースの内側領域を規定するシール部材であって、前記基板の裏側に接触して、前記基板の裏側の内側領域を設定するのに適するシール部材と、
前記ベースの前記裏側の内側領域内で前記シール部材の近くの位置にのみ配置されている真空入口と、を有する、
装置。
【請求項５９】
前記シール部材は、処理の全体に渡る前記真空の適用によって、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止する、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記保持し防止する手段は、前記基板の表側の全面の処理を提供するのに適する、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記保持し防止する手段は、前記シール部材の外側に配置されているシール機構であって、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適するシール機構をさらに有する、請求項５９に記載の装置。
【請求項６２】
前記シール機構は、前記シール部材の外側かつ周辺に配置されている少なくとも１つの開口を有し、前記開口は、前記開口から前記基板の周縁の裏側部分に向かってガス状流体を放出する流体ソースに接続可能であり、これによって前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助する、請求項５８に記載の装置。
【請求項６３】
前記シール機構は、別のシール部材を有し、前記別のシール部材は、前記シール部材の外側かつ周辺に配置され、前記基板の裏側に接触し、これによって前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適する、請求項５８に記載の装置。
【請求項６４】
前記別のシール部材は、膨張可能なシール部材である、請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
前記膨張可能なシール部材は、前記基板の処理中に膨張され、前記基板の次の処理中には膨張されない、請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記別のシール部材は、Ｏ−リングである、請求項６３に記載の装置。
【請求項６７】
前記シール部材は、中空Ｏ−リングである、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
前記シール部材と前記別のシール部材とは、エラストマー材料によって形成されている、請求項６７に記載の装置。
【請求項６９】
前記別のシール部材は、別の中空Ｏ−リングである、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記中空Ｏ−リングは、５０より小さいデュロメーター定格を有する、請求項６７に記載の装置。
【請求項７１】
前記別のＯ−リングは、シール位置と非シール位置とに前記別のＯ−リングを位置させるのに適する垂直可動環状ハウジングに配置されている、請求項６６に記載の装置。
【請求項７２】
真空を用いて各々の基板を基板ホルダーに保持しつつ、処理溶液を用いて複数の前記基板の表側を処理する方法であって、
前記基板ホルダーは、支持パッドと少なくとも１つのシール部材を有し、前記シール部材は、１つの前記基板と接触する一面を有して、前記シール部材は、前記真空によって前記基板ホルダーが１つの前記基板の裏側領域を保持している状態において、前記１つの基板の裏側領域の持続的なシールを提供し、前記支持パッドは、第1の配置の開口を有し、前記開口を介して前記真空は前記１つの基板に接続される、前記真空を用いて少なくとも１つの基板を前記基板ホルダーに取り付けることと、
前記持続的なシールが存在し、これによって、前記処理溶液が前記基板の裏側領域に到達するのがほぼ防止されている間に、前記処理溶液を用いて前記１つの基板の表側を処理することと、
前記基板ホルダーの前記支持パッドを前記第1の配置の開口と異なる第２の配置の開口を有する別の支持パッドに交換することと、
前記基板ホルダーは、前記別の支持パッドと少なくとも１つのシール部材とを有し、前記シール部材は、別の基板に接触される前記一面を有して、前記シール部材は、前記真空によって前記基板ホルダーが前記別の基板の前記裏側領域を保持している状態において、前記別の基板の裏側領域の別の持続的なシールを提供する、前記真空を用いて前記基板ホルダーに少なくとも１つの別の基板を取り付けることと、
前記別の持続的なシールが存在し、これによって、前記処理溶液が前記別の基板の裏側領域に到達するのが防止されている間に、前記処理溶液を用いて前記別の基板の表側を処理することと、
の工程を具備する方法。
【請求項７３】
真空空間を収容可能であり、基板の処理中、前記基板の裏側から前記基板を保持し、溶液が基板の表側に配置されているときに、前記溶液がベースの内側領域及び前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止する基板キャリアであって、
前記基板が配置される前記ベースと、
前記ベースの内側領域内に配置されている真空入口であって、前記基板の裏側が前記ベースに保持され得るように前記真空空間に接続可能な真空入口と
前記ベースに配置され、前記ベースの内側領域を規定する内側シール部材であって、前記基板の裏側に接触して前記基板の裏側の内側領域を設定し、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適するシール部材と、
前記内側シール部材の外側に配置されている中間シール機構であって、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適する中間シール機構と、
前記中間シール機構の外側に配置されている外側シール機構であって、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適する外側シール機構と、
を具備する基板キャリア。
【請求項７４】
前記中間及び外側シール機構の各々は、夫々、中間及び外側シール部材を有し、前記中間及び外側シール部材は、前記基板の裏側に接触して、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するに適する、請求項７３に記載の基板キャリア。
【請求項７５】
前記中間及び外側シール部材の各々は、膨張可能なシール部材である、請求項７４に記載の基板キャリア。
【請求項７６】
各膨張可能なシール部材は、前記基板の処理中に膨張され、前記基板の次の処理中には膨張されない、請求項７５に記載の基板キャリア。
【請求項７７】
各膨張可能なシール部材は、前記ベースに形成されている第２の複数の孔を介して提供されるガスによって膨張される、請求項７５に記載の基板キャリア。
【請求項７８】
前記中間及び外側シール部材の各々は、Ｏ−リングである、請求項７４に記載の基板キャリア。
【請求項７９】
前記シール部材は、中空Ｏ−リングである、請求項７８に記載の基板キャリア。
【請求項８０】
前記中間及び外側Ｏ−リングの各々は、垂直可動中間及び外側環状ハウジングに配置されており、垂直可動中間及び外側環状ハウジングは、各々、前記中間及び外側Ｏ−リングをシール位置と非シール位置とに位置させるに適する、請求項７８の基板キャリア。
【請求項８１】
前記シール部材と前記中間Ｏ−リングとの間と、前記中間Ｏ−リングと前記外側Ｏ−リングとの間との少なくとも一方に配置されている伸張可能なシールをさらに有する、請求項８０の基板キャリア。
【請求項８２】
前記シール部材と前記中間シール機構との間と、前記中間シール機構と前記外側シール機構との間との少なくとも一方に配置されている伸張可能なシールをさらに有する、請求項７３に記載の基板キャリア。
【請求項８３】
真空空間を収容可能であり、基板の処理中、前記基板の裏側から前記基板を保持し、溶液が基板の表側に配置されているときに、前記溶液がベースの内側領域及び前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止する基板キャリアであって、
前記基板が配置される前記ベースと、
前記ベースの内側領域内に配置されている真空入口であって、前記基板の裏側が前記ベースに保持され得るように前記真空空間に接続可能な真空入口と
前記ベースに配置され、前記ベースの内側領域を規定するシール部材であって、前記基板の裏側に接触して前記基板の裏側の内側領域を設定し、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適するシール部材と、
前記シール部材の外側に配置されているシール機構であって、前記基板の処理中、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適し、別のシール部材をシール位置と非シール位置とに位置させる垂直可動環状ハウジングに配置されている別のシール部材を有し、前記別のシール部材は、前記シール部材の外側かつ周辺に配置され、前記基板の裏側に接触して、前記溶液が前記基板の裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに適する、シール機構と、
前記シール部材と前記別のシール部材との間に配置されている伸張可能膜と、
を具備する基板キャリア。
【請求項８４】
前記シール部材、別のシール部材及び伸張可能膜は、一体的なピースとして形成されている、請求項８３に記載の装置。
【請求項８５】
前記伸張可能な部材は、２つの端部の各々で前記シール部材と前記別のシール部材とに取り付けられている、請求項８３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、半導体処理技術に関し、より詳細には、多用途ウェハキャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体デバイスは、通常、普通はシリコン基板である半導体基板と、シリコン酸化物のような、順次形成されている複数の誘電体中間層と、導電材料によって形成されている導電パス又はインタコネクタとを有する。このインタコネクタは、普通、誘電体中間層にエッチングされているトレンチに導電材料を充填することにより形成される。集積回路では、マルチレベルのインタコネクタネットワークが、基板の外表面に対して横方向に延びている。異なった層に形成されているインタコネクタは、ビア又はコンタクトを用いて電気的に接続され得る。このような形態、例えば、ビア開口、トレンチ、パッド又はコンタクトへの導電体材料の充填プロセスは、このような形態を有する基板に導電材料を成長させることにより実行され得る。
【０００３】
銅及び銅合金は、近頃、それらの優れた電気移動特性及び低い抵抗率特性により、インタコネクタ材料として相当に注目されている。銅を成長させる好ましい方法は、電着である。製造中、銅又は別の導電体材料は、導電体、典型的にはバリア層そしてシード層によって予め被覆されている基板上で成長される。典型的なシード層は、銅及びその合金によって形成されている。典型的なバリア層は、通常、タングステン、タンタル、チタン、これらの合金、又は、これらの窒化物を有する。成長プロセスは、様々なプロセスを用いて実行され得る。
【０００４】
半導体ウェハの外表面の上記形態中へと銅を成長させた後、エッチング、電解研磨、又は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）工程のような除去プロセスが行われ得る。このような除去プロセスでは、ウェハの外表面の導電材料か除去され、ビア、トレンチ等のような形態内に配置されている導電材料はほぼそのまま残される。
【０００５】
成長プロセス又は除去プロセス中、ウェハは、通常、キャリアヘッドによって保持される。図１Ａに示されるように、回転シャフト１２を有する従来のキャリアヘッド１０は、電着プロセス中、ウェハ１４を保持する。ウェハ１４は、キャリアヘッド１０のキャリアベース１８（チャック）の一面１６に配置される。成長及び／又は材料除去工程中、キャリアヘッド１０は、ウェハの裏面に真空を適用し、クランプ２０を用いることにより、キャリアヘッド１０のベース１８の一面１６にウェハ１４を確実に保持する。真空は、キャリアベース１８とキャリアヘッド１０のボディとを通って延びている真空ライン２２を用いて適用される。また、クランプ２０は、ウェハ１４に電気コンタクト２４をシールし得る。このような従来のキャリアヘッドでは、ウェハの周縁部の周辺のクランプにより、ウェハのエッジにおいて成長又は材料除去は生じない。
【０００６】
使用中、キャリアヘッドは、例えば、溶液中に、典型的には成長又は所定の材料除去処理においては電解液中に、又は、ＣＭＰ材料除去工程においてはスラリー中に浸される。研磨のようなパッドを用いた可動接触が望ましい処理では、このようなパッドが用いられるだろう。このような処理中、ウェハの裏側への溶液の漏れを防止することが重要である。このようなウェハの裏側への漏れは、ウェハの裏側及び電気コンタクトを汚染する。ウェハの裏側から汚染を除去することは、時間の浪費であり、製造コストを増大する余分な処理工程を必要とする。
【０００７】
別の従来のウェハキャリアの設計では、キャリアにウェハを保持するようなウェハの裏側への真空吸引を用いず、処理中のウェハの裏側及びウェハのエッジの汚染を減少させるよう試みている。図１Ｂを参照し、このようなウェハキャリア２８では、ウェハ３２の裏面３０は、Ｏ−リング３４に押圧されて、ウェハの裏面３０とＯ−リング３４との間のシールを形成する。また、シール３８を有するクランプ３６は、ウェハ３２の表面４０の周縁をシールし、表面４０内に複数のコンタクト４２を収容する。この従来技術のシステムでは、シールの裏側の領域４４は、ウェハの裏側での汚染をさらに防止するようにガスによって加圧され得る。このような設計では、ウェハの周縁の周辺のクランプのために、ウェハのエッジにおいて成長又は材料除去は生じない。
【０００８】
別の従来のＣＭＰヘッドは、図１Ａに示されるヘッドと同様であるが、処理のためにウェハを位置決めするときには真空によって裏側からウェハを保持し、処理中には保持リングによってウェハの周囲からウェハを保持し、このため、ウェハの表面が充分に露出される。ＣＭＰプロセスは、ウェハの表面にわたって行われる一方で、ＣＭＰプロセスによるスラリーは、ウェハの裏面に向かって移動され得ない。
【０００９】
結局、１以上のプロセス工程を通じて用いられ得、処理溶液からウェハの裏側をシールし得るウェハキャリアの設計の必要がある。また、ウェハのエッジにおいて処理を遮ることなく、処理ためにウェハの表面の全面を露出させる一方で、処理溶液からウェハの裏側をシールするウェハキャリアの設計の必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、改良されたウェハキャリアを提供することである。
本発明の別の目的は、処理液、並びに、処理液による汚染がウェハの裏側の内側領域に到達するのを防止するウェハキャリアを提供することである。
本発明のさらなる目的は、処理液、並びに、処理液による汚染がベースの内側領域及びウェハの裏側の内側領域に到達するのを防止するウェハキャリアを提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、真空を用いてウェハの裏側をウェハキャリアに取り付けることによって生じる、研磨における異常を最小化することである。
本発明のさらなる目的は、所望の真空開口の配置を得るようにウェハキャリアヘッドを効果的に形成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、比較的良好なシールを提供する同心的な複数のシール部材と複数の真空開口とを有し、外側シールは、好ましくは、ウェハの周縁の裏側のクリーニングが、ウェハがウェハキャリアに取り付けられているままで行われ得るように独立に垂直移動可能であり、複数の真空開口は、ウェハの周縁の裏側に対応した位置において内側シールの内側の近くのみに配置されている、ウェハキャリアを提供することにより、その他の目的に対して単独で又は組み合わせて考察される上記目的を達成する。
【００１３】
さらに、シール部材は、Ｏ−リング、ガスケット、又は、膨張可能な部材のいずれかであり、上述したように位置されている真空孔と組み合わせて用いられ、処理液及び処理液による汚染がウェハの裏側の内側領域に到達するのを防止するのを補助するのに加えて、真空を用いてウェハの裏側をウェハキャリアに取り付けることにより生じる、研磨における異常を最小化する。
【００１４】
さらにまた、少なくとも３つの、環状に配置されているシール部材を有するシール機構が開示される。
以下に詳細に述べるように、ウェハキャリアの上述した特徴は、様々な処理環境で用いられる異なったウェハキャリアに用いられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の上述の及び他の目的、形態、利点が、本発明の、何ら限定をするものでない例示的な実施形態によって、図面を参照して、以下の詳細な説明においてさらに詳細に説明される。複数の図を通じて、同様の参照符号は、本発明の同様な部分を示す。
図面が参照され、図面において、同様な数字は、全体を通じて同様な部分を示す。図２は、例示的な処理システム１００を示す。電着に用いられるとき、システム１００は、例えば、カソード組体１０２とアノード組体１０４とを有し、半導体ウェハのようなワークピース又は基板に、銅のような導電材料を成長させ得る。材料除去に用いられるときには、システム１００は、例えば、反転されたアノードとカソードとの極性を有し得、又は、代わって、他の処理化学薬品が用いられ得る。さらに、ここで説明されるウェハキャリアは、ＣＭＰスラリーのようなＣＭＰ溶液を用いてＣＭＰプロセスに用いられ得る。本発明が使用される特定のプロセスは、特別の重要性をもたないことが理解されるべきである。重要なことは、後述するように、処理溶液による汚染がウェハの裏側に到達するのが防止されることである。そして、所定の実施形態では、ウェハの全面の処理も行われ得る。
【００１６】
以下で与えられる説明では、成長プロセス中に成長される例示的な材料として、銅が用いられるが、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｇ及びこれらの合金といった他の導電体も、成長プロセス中に成長され得ることに留意するべきである。
システム１００のウェハ保持組体１０２が、ウェハキャリア１０６を有し、ウェハキャリア１０６は、図２に示されるように例示的なウェハ１０８を保持し、ウェハ１０８は、成長処理中にはカソード、電解研磨中にはアノード、電流／電位差の存在が必要でない処理では単にウェハと称され得る。成長処理中、例えば、ウェハ１０８の表面１１２は、電気的接触部材１１４を介して電力源（図示せず）の負極端子に接続される。電解研磨中、例えば、ウェハ１０８の表面１１２は、電気的接触部材１１４を介して電力源（図示せず）の正極端子に接続される。
【００１７】
以下でより充分に説明されるように、ウェハキャリア１０６は、真空吸引を用いてウェハ１０８の裏面１１３からウェハ１０８を保持する。本実施形態では、ウェハ１０８は、ウェハ１０８の表面１１２が完全に露出されるようにウェハキャリア１０６によって保持される。処置中、ウェハキャリア１０６、従ってウェハ１０８は、キャリアシャフト１１０を回転軸１１５即ち垂直軸を中心として回転させることにより、及び／あるいは、キャリアシャフト１１０を側方に並進運動させることにより移動される。
【００１８】
システム１００の電極組体１０４は、典型的には、組体１０４が成長あるいは電解研磨のどちらのために用いられるかに応じて、異なったタイプの電極１１６を有するだろう。成長に用いられる場合には、電極１１６は、アノード、好ましくは消耗銅アノードであり、電解研磨に用いられる場合には、電極１１６は、カソードであり、好ましくは消耗されない。電極１１６は、好ましくは、電極カップ１１８のような囲い内に配置され得る。電極１１６は、電解液が流れ得る孔（図示せず）を有し得る。電極カップ１１８は、例えば、成長処理及び所定の電解研磨の技術に用いられるときには電解液、又は、ＣＭＰが用いられる場合にはスラリーのような溶液の流量を制御するブリード開口（図示せず）を有し得る。処理中、溶液１２０は、液体入口１３０を介して電極カップ１１８に送り込まれ、ウェハ１０８の表面１１２に到達して濡らす。溶液１２０は、矢印の方向に流れ、ウェハ１０８の表面１１２を濡らす。
【００１９】
成長あるいは所定の電解研磨処理中、典型的には、溶液１２０は、適切な電位の付与下、ウェハ１０８の表面１１２に材料を成長させるのに用いられる電解液であり、あるいは、適切な電位の付与下、ウェハ１０８の表面１１２から材料を除去するのに用いられる電解液である。ＣＭＰ中、このような電位は、付与され得、あるいは、付与され得ない。しかしながら、全ての処置において、ウェハの表面１１２は、好ましくは、周知のように回転される。
【００２０】
システム１００において、電気的接触部材１１４は、図２に示されるように、接触領域１２６でウェハ１０８に接触される。接触領域１２６は、ウェハの表面の周縁輪状領域であり、この周縁輪状領域は、ウェハが回転されているときに電極カップ１１８のエッジに常時露出される部分を有する。
【００２１】
図３Ａ及び図３Ｂの各々は、本発明の実施形態のウェハキャリア１０６の切断側面図をさらに詳細に示す。以下で明らかにされるように、図３Ａと図３Ｂとで示される実施形態間の違いは、用いられるシール部材１５４のタイプである。ウェハキャリア１０６は、下端部１４２及び上端部１４４を備えるキャリアボディ１４０を有する。キャリア１０６の下端部１４２は、キャリアベース１４６、即ちチャックを有し、キャリアベース１４６にウェハ１０８が保持される。キャリアベースは、プラスチック、スチール又はチタンのような様々な材料によって形成され得る。そして、図示されるように、キャリアリング１４７は、ウェハの、以下で説明される支持パッド１６６に接触している外表面よりも下方に延びている外表面部分を有し得、ウェハ１０８の裏面よりも下方に延びている外表面部分を越えるウェハ１０８の側方への移動が防止される。キャリアベース１４６は、好ましくは、キャリアリング１４７に囲まれている。キャリアリングは、キャリアベースと別体的に構成され得、あるいは、一体的な部品であり得る。キャリアリングは、プラスチック、又は、処理溶液内で安定なあらゆる材料によって形成され得る。ウェハキャリア１０６は、シャフト１１０を介して回転又は移動される。本実施形態では、キャリアベース１４６の底面１４８は、好ましくは、ディスク形状であり、第1の外表面部分１５０及び第2の外表面部分１５２を有する。第1の外表面部分１５０は、内側領域である第２の外表面部分を囲んでいる周縁外表面である。底面１４８の第１及び第２の外表面部分１５０，１５２は、この後説明される本発明のシール部材１５４によって設定されている。
【００２２】
シール部材１５４は、底面１４８において、第１及び第２の外表面１５０，１５２間に形成されている円形グルーブ１５６内に位置され、ベース１４６の内側領域を規定しており、シール部材１５４は、ウェハ１０８の裏側に接触しているときには、ウェハ１０８の裏側の内側領域を設定する。流体ライン１５８は、以下でさらに説明されるように、流体供給源を、底面１４８の第１の外表面部分１５０の複数の出口ポート１５９に接続する。出口ポート１５９は、第１の外表面１５０の周囲で径方向に配置されており、このため、出口ポートは、シール部材１５４の周囲に同心的に形成されている。流体ライン１５８の下端部１６０は、第１の外表面部分１５０に直接接続され得るが、キャリアベース１４６とキャリアリング１４７との間を通り得る。これら実施形態では、流体ライン１５８は、ガス、好ましくは非酸化ガスを、ウェハ１０８の裏面１１３の周縁裏側エッジ１６２に噴出させるのに用いられる。非酸化ガスは、好ましくは、窒素ガスであり得る。孔は、どんな数でもあり得、様々な径を有し得るが、最も好ましいと判明している０．５乃至１ｍｍの範囲の直径であることが好ましい。好ましい実施形態では、２００ｍｍと３００ｍｍとの間のウェハサイズについて、１６乃至６４個の孔が、ウェハキャリアのエッジを取り巻いて配置されている。もちろん、このような孔の数は、変化され得、また、孔に代わって、連続的なスリット若しくは複数のスリット、又は、別の形状の開口が、代わりに用いられ得る。ガス流速は、変化され得、流速は、好ましくは、毎分１０リットルと毎分６０リットルとの間の流速である。以下で充分に説明されるように、ポート１５９から放出されるガスは、周縁裏側エッジ１６２を連続的に吹き流れ、電解液のような液体がウェハ１０８の裏側に到達して望ましくない汚染を生じさせるのを防止するのを補助する別のシールを提供する。
【００２３】
ウェハ１０８は、真空吸引の適用によってキャリアベース１４６によって保持される。この目的のため、複数の真空ライン１６４は、キャリアベース１４６の第２の外表面１５２に接続される。ウェハの裏面を支持するために、支持パッド１６６即ちバックパッドが、好ましくは、第２の外表面部分１５２に取り付けられ、真空吸引の適用下、ウェハをほぼ水平な状態に保持するが、必ずしも必須のものではない。支持パッド１６６が用いられるときには、真空ライン１６４は、支持パッド１６６の貫通孔に連続する。本実施形態では、ウェハは、ライン１６４を介して適用される真空によって保持されるが、ウェハは、真空カップを用いて保持され得る。シールを生成するために、シール部材１５４は、典型的には５０乃至１００ミクロンの範囲の量だけ支持パッド１６６を越えて延びている必要があり、このようにしてシールが適切に形成され得る。以下で説明するように、シール部材１５４は、支持パッド１６６よりも比較的充分に軟らかいであろう。
【００２４】
ウェハキャリア１０６の機械的部材のような他の部材は、従来通り構成され得、当業者に周知であろう。キャリアヘッド１０６は、所定の形態のジンバル機構及びこれと協働する機械的部材を提供され得る。このような従来の部材は、さらに説明する必要はないであろう。
【００２５】
使用中、ウェハ１０８は、ウェハハンドリングシステム（図示せず）を用いて、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、キャリアベース１４６に配置される。ウェハ１０８は、シール部材１５４に対してアラインメントされ、真空適用下、シール部材１５４は、第２の表面部分１５２とウェハの裏側１１３との間に規定される空間をシールし、これによって、ウェハ１０８をウェハキャリア１０６に保持し、ウェハ１０８の表面１１２を充分に露出させる。好ましい実施形態では、４００乃至６５０トールの範囲の真空レベルが、用いられる。
【００２６】
ウェハ１０８が、キャリア１０６によって保持されると、ガスは、ある程度上述したように、成長処理中、ウェハが処理されているときに、ポート１５９を通って周縁裏側エッジ１６２に噴出される。
図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、上で例示した成長プロセス中、ガスは、矢印１６８の方向へとポート１５９から流れ、（チャンネル２０２を収容するパッド２００を介してウェハ１０８の表面に供給される）矢印１７０の方向への電解液１２０の流れを吹き流し、電解液が、ウェハ１０８の周縁裏側エッジ１６２に到達するのを防止するのを補助する。シール部材１５４と協働し、本発明のウェハキャリアは、有利なことに、パッド２００に対してウェハ１０８を回転させ、ウェハの表面１１２を処理溶液に充分にさらす一方で、電解液がウェハ１０８の裏面１１３に到達することを防止する。
【００２７】
本発明の原理に従い、シール部材１５４は、シール機能が、最小の真空吸引の適用によって充分に達成されるように、設計される。
図３Ａ及び図４Ａに示されるシール部材１５４Ａは、絶縁材料で形成されているＯ−リングである。Ｏ−リング１５４Ａは、内部が中空であり得、あるいは、あり得ないが、図４Ａに示されるように、圧力下でその形状を保持する傾向にある。好ましくは、Ｏ−リング１５４Ａは、中空であり、１乃至４ｍｍの径、０．５から１．５ｍｍの厚さを有することが理解されている。換言すれば、Ｏ−リングは軟らかく、Ｏ−リングは、７０より小さい、好ましくは、３０乃至５０ディロメーターの範囲内のディロメーター定格を有し、これは、より硬く、より高いディロメーター定格を有する典型的なＯ−リングや、典型的には中空Ｏ−リングのディロメーター定格の５倍よりも大きい（硬さ定格である）ディロメーター定格を有するであろう支持パッド１６６とは対照的である。この軟らかさは、有利なことに、硬いシールによる圧力がウェハの裏側に大きすぎる圧力を付与するために、ウェハに曲げを引き起こす、不利益な側方効果（ｓｉｄｅ  ｅｆｆｅｃｔ）を伴わず、所望のシールの実現を可能とする。Ｏ−リング１５４Ａは、特に中空である場合には、好ましくは、エチレンプロピレン材料によって形成される。
【００２８】
図３Ｂ及び図４Ｂに示されるガスケット１５４Ｂは、Ｏ−リング１５４Ａの代わりとなる。図５の部分斜視図に示されるように、ガスケット１５４Ｂは、球根状（ｂｕｌｂ  ｓｈａｐｅ）断面の円形ボディ３００を有する。ボディ３００は、第１の部分３０２即ち取り付け部分、及び、第２の部分３０４即ちシール部分を有する。シール部分３０４は、好ましくは、真空が適用されたときにより多くのシール面を提供するように外側に向かって傾斜され得、これは以下で充分に説明される。
【００２９】
図６Ａは、圧縮力が適用されておらず、即ち、ウェハが保持されていない状態でのガスケット１５４Ｂを断面で示す。図６Ａを参照し、ガスケット１５４Ｂは、取り付け部分３０２を円形グルーブ１５６に挿入することによりウェハキャリアに配置されている。ガスケット１５４Ｂのシール部分３０４は、ウェハ１０８の裏面１１３に通常対面する傾斜面であるシール面３０６を規定する。シール部分３０４は、「ｈ」で示され、支持パッド１６６の頂部よりも高い圧縮距離を有する。圧縮距離は、０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍの範囲内、好ましくは０．２ｍｍであり得る。シール段階では、圧縮距離「ｈ」は、ゼロまで減少され、シール面３０６を完全に使用することが可能となる。
【００３０】
図６Ｂは、ウェハ１０８の裏面１１３をシールするときのガスケット１５４Ｂを示す。図６Ｂに示されるように、真空吸引がウェハ１０８の裏面１１３に適用されているときには、ウェハ１０８は、シール面３０６に押圧され、シール部分３０４を潰してシール機能を達成させる。ガスケット１５４Ｂは、容易に、即ち、シール部分３０６の潰れにより、より大きなシール面を提供して、シール機能を達成する。
【００３１】
本実施形態では、ガスケット１５４Ｂは、エラストマーのような弾性材料によって形成され得る。このような材料の内の１つの材料が、ブランド名Ｋａｌｒｅｚ（商標）で市販され入手可能であり、デュポンから入手可能であり得る。しかしながら、好ましい実施形態では、本発明のガスケット部材は上述したようであるが、ガスケット部材は、上で定められたシール機能を発揮し、本発明の範囲内である限りは、圧縮可能な材料、膜、又は、チューブ等によって形成され得ることが理解される。
【００３２】
図７Ａによって示されるように、別の実施形態では、ガスケット部材１５４Ｃは、膨張可能膜であり得る。図７Ａは、収縮段階における膨張可能膜を示す。膨張可能膜１５４Ｃは、円形グルーブ１５６の開口４０２の周縁エッジに取り付けられ、これをシールする。本実施形態では、円形グルーブは、少なくとも１つの入口ポート４０６を介して流体ライン４０４に接続され、空気のような流体が、膨張可能部材１５４Ｃを膨張させるのに用いられ得る。流体ライン４０４は、さらに流体供給システム（図示せず）に接続され、流体の圧力が制御され得る。
【００３３】
図７Ｂは、膨張段階において、ウェハ１０８の裏面１１３をシールしているときの膨張可能部材１５４Ｃを示す。真空吸引が適用されると、ウェハ１０８は、膨張可能部材に押圧されて、シール機能を達成する。流体圧力を制御することにより、部材１５４Ｃによってウェハ１０８の裏面に適用される力が最適化され得る。これもまた、上述した従来技術のウェハの沈降の問題を生じさせない効果的なシールを提供する。膨張可能部材１５４Ｃは、ゴム又はエラストマー材料によって形成され得る。
【００３４】
また、図３Ａ乃至７Ｂを参照して説明したように、ポート１５９を介してガスを注入するように説明されている、いかなるシール部材１５４を使用しても本発明の範囲内となることに言及しておく。
図８Ａ乃至８Ｄは、１組の同心的なシール部材を用いる、本発明の別の実施形態を示している。この実施形態では、図示されるように、キャリアヘッド５００は、ウェハ又は他のワークピース５０５が保持されるキャリアベース５０４とキャリアボディ５０２とを有する。キャリアヘッド５００は、シャフト５０８によって回転又は移動される。キャリアベース５０４は、好ましくは、ワークピースの形状、典型的にはウェハに適合した円形状に一致する形状の一面である底面５０６を有する。第１のシール部材５０８と第２のシール部材５０９とは、底面５０６の外側円周部分５１０の近くに同心的に配置されている。
【００３５】
第１のシール部材５０８は、好ましくは、円形のストリップ形状を有する膨張可能なガスケット膜である。膜５０８は、その内側及び外側周縁エッジ５１２，５１４の夫々においてキャリアベース５０４の底面５０６に取り付けられており、膜５０８の内側ポケット５１６が形成されている。膜５０８の内側ポケット５１６は、流体ライン５１８を介してガスソースのような流体供給源（図示せず）に接続される。以下で説明されるように、流体ライン５１８からの流体は、処理中、膨張可能部材５０８を膨張させるのに用いられる。第２のシール部材５０９は、好ましくは、上述されたシール部材１５４の内の１つのシール部材のように形成される。特に好ましい実施形態では、第２のシール部材は、図３Ａ及び図４Ａで示されるように、中空Ｏ−リング１５４Ａとして形成される。第２のシール部材５０９は、好ましくは、円形グルーブ５２０内に位置される。支持部材５２２は、Ｏ−リング５０９によって形成される円形領域内に同心的に配置され得る。複数の真空ライン５２４は、キャリアベース５０４を通り、支持部材５２２を通って形成されており、ウェハ５０５が支持部材５２２に配置されたときには、ウェハ５０５の裏側５２６に真空吸引がなされ得、ウェハ５０５は第２のシール部材５０９によってシールされる。
【００３６】
第１のシール部材５０８が膨張可能部材であり、第２のシール部材５０９がＯ−リングである好ましい実施形態として図示されている、図８Ａ乃至８Ｄに示されるように、作動中、ウェハ５０５の裏側５２６は、Ｏ−リング５０９に配置され、真空吸引は、ウェハ５０５をキャリア５００に保持するように適用される。本実施形態では、ウェハ５０５の表面５２８は、充分に露出されていることが理解される。図８Ｃに示されるように、次に、膨張可能膜５０８が、ガスを内側ポケット５１６に供給することにより膨張される。膨張状態で、膨張可能膜５０８は、ウェハ５０５のエッジ領域５３０を効果的にシールする。この点、膨張可能膜５０８とＯ−リング５０９との両方の組合せが、ウェハ５０５の円周部分／エッジに沿うダブルシールを形成する。このような組合せは、有利なことに、膨張可能膜５０８とＯ−リング５０９との両方を介する、電解液のような処理溶液の漏れを防止し、支持部材５２２に加えて、ウェハの裏側５２６の汚染を防止する。そして、膨張可能部材５０８とＯ−リング５０９との間に存在するエッジ領域５３０中への、処理溶液の膨張可能膜５０８の内部への漏れがある場合であっても、このエッジ領域５３０は、以下で説明するように、研磨工程の後のクリーニング工程中等で、容易にクリーニングされ得る。
【００３７】
図８Ｄに示されるように、なぜ第１のシール部材５０８が好ましくは膨張可能部材であるかは明らかである。第１のシール部材５０８と第２のシール部材５０９とが、シールを提供する研磨工程が完了した後、第１のシール部材５０８は、それが膨張可能部材であるときには、図示されるように収縮可能である。このため、ウェハが、キャリア５００によって依然として保持されており、真空吸引が、Ｏ−リング５０９によってシールされている領域に依然として適用されている一方で、汚染された可能性のあるエッジ領域５３０が露出される。そして、この状態で、エッジ領域５３０のクリーニングが、クリーニングシステム（図示せず）から、（液体クリーニング流体と、液体クリーニング流体と乾燥用エアのようなその後のガスとの両方と、のいずれかのような）単一又は複数のクリーニング液を、膨張可能部材５０８を膨張させることによりそれまで保護されていた領域へと、エッジ領域５３０への矢印５の方向に向かって適用することにより、行われ得る。クリーニング、及び、続く乾燥工程中、キャリア５００は、回転され得る。本実施形態では、第１のシール部材５０８は、好ましくは膨張可能膜であるが、上述した理由により、他の代替シール、例えばＯ−リングが、用いられ得る。
【００３８】
図９Ａ乃至図９Ｃは、１組の同心的なガスケット部材を用いる、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態は、図９Ａの概観図に示されるように、図８の実施形態と同様に、第１のシール部材９０８と、同心的な第２のシール部材９０９とを用い、第２のシール部材９０９によって形成される内側領域内で、ウェハ９０５の裏側にシールを提供し、内側領域は、支持部材９２２を有する。前の実施形態のように、ウェハ９０５の裏側は、好ましくは、真空ライン９２４を介して適用される真空を用いて、第２のシール部材９０９及び支持部材９２２によって保持される。しかしながら、図８の実施形態と対照的に、膨張可能な第１のシール部材を有する代わりに、第１のシール部材９０８は、好ましくはＯ−リングであり、このＯ−リングは、内部が中空であり得、あるいは、中空であり得ないが、好ましくは、第２のシール部材９０９の軟らかさよりも軟らかい軟らかさを有する。また、第１のシール部材９０８によるシールは、キャリアヘッド９００の外側において垂直可動環状ハウジング９０４を有することにより形成され得る。垂直可動は、環状ハウジング９０４の内径に沿うモータースプロケット、その他の機械的機構、又は、その他の機構を有する様々な方法で達成され得る。
【００３９】
図９Ｂは、シール位置をより詳細に示し、シール位置で、第１のシール部材９０８と第２のシール部材９０９とは、シール機能を提供する。このシール位置では、垂直可動環状ハウジング９０４は、下方に移動されており、第１のシール部材９０８とウェハ９０５との間にシールを設定している。ウェハは、両方のシール部材９０８，９０９がウェハ９０５をシールしているときに、化学的雰囲気中で処理される。図３Ａに示されるような、ウェハ９０５の裏面の下方に延びている外表面部を有し、ウェハ９０５の側方への移動を防止するのを補助するキャリアリングはなく、真空ライン９２４によって適用される真空のみが、キャリアヘッド９００に対するウェハ９０５の側方への移動を防止するのに用いられることに言及しておく。非シール位置では、クリーニング流体又はガスが、図９Ｃの矢印で示されるように、第２のシール部材９０９の外側のウェハの裏側に注入され得るのであって、垂直可動環状ハウジングは、上方に移動され、この結果、第1のシール部材９０８の係合が解除され、ギャップが提供され、ギャップを介してクリーニング流体又はガスが、第２のシール部材９０９の外側でウェハ９０５の周縁の裏側に注入され得る。
【００４０】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の別の実施形態を示し、この実施形態では、ウェハ１００５の裏側の周縁に位置されている１組の同心的なシール部材１００８，１００９と、内側シール部材１００９の内側領域の近くのみにある真空開口１０２５とを用いる。このような開口１０２５は、ウェハ１００５の内側領域のさらに内側には配置されていない。本実施形態は、図１０Ａの上面図に示されるように、図９の実施形態と同様に、第１のシール部材１００８と、同心的な第２のシール部材１００９とを用い、第２のシール部材１００９によって形成される内側領域内でウェハ１００５の裏側にシールを提供し、この内側領域は、支持部材１０２２を有する。前述した実施形態のように、ウェハ１００５の裏側は、好ましくは、真空ライン１０２４を介して提供される真空を用いることにより、第２のシール部材１００９及び支持部材１０２２によって保持される。但し、真空開口１０２５は、内側シール部材１００９の内側領域の近くのみにある。真空ライン１０２４は、様々な方法で形成され得、各真空開口に独立なラインを用いてもよいが、より好ましくは、キャリアベース１０４６の底面１０５８に形成されている複数のグルーブ１０２６を用い、これらグルーブは、支持パッド１０２２を渡って配置されており、支持パッドは、上述したように周縁の複数の位置に配置されている開口１０２５を有し、これら各々は、グルーブ１０２６にアラインメントされている。そして、グルーブ１０２６と、これらを覆って配置されている支持パッド１０２２との組合せによって、真空ライン１０２４の一部分が形成されている。各々のグルーブ１０２６が、真空が外側端部１０２６Ａから第２のシール部材１００９に適用されないように、外側端部１０２６Ａを終端としていることが好ましいことに言及しておく。
【００４１】
図１０Ｂは、シール位置についてより詳細に示しており、第１のシール部材１００８と第２のシール部材１００９とは、シールを提供している。このシール位置で、垂直可動環状ハウジング１００４は、下方に移動されており、第１のシール部材１００８とウェハ１００５との間にシールを設定している。ウェハは、（環状ハウジング１００４に配置されている）シール部材１００８と、１００９との両方がウェハ１００５をシールしているときに、化学的雰囲気中で処理される。図３Ａに示されるような、ウェハ１００５の裏面の下方に延びている外表面部分を有し、ウェハ１００５の側方への移動を防止するのを補助するキャリアリングはなく、真空ライン１０２４を介して、シール部材１００９の内側領域の近くの真空開口１０２５に適用される真空のみが、キャリアヘッド１０００に対するウェハ１００５の側方への移動を防止するのに用いられることに言及しておく。非シール位置では、クリーニング流体又はガスが、第２のシール部材１００９の外側のウェハ１００５の裏側に注入され得、図１０Ｂに示される垂直可動環状ハウジング１００４は、環状ハウジング９０４が図９Ｃに示されるように上方に移動されるように、上方に移動されており、これによって、第１のシール部材１００８の係合が解除され、ギャップが提供され、このギャップを介して、クリーニング流体又はガスが、第２のシール部材１００９の外側のウェハ１００５の周縁の裏側に注入され得る。
【００４２】
真空開口は、第２のシール部材１００９の近くのみに配置され、局所的な真空は、ウェハ１００５の裏側の周縁にのみ存在する。このため、ウェハ１００５の内側領域は、真空が適用されず、真空をその位置に適用し得る開口によって発生する局所的な真空の存在のために所定の位置で屈曲されることはないだろう。この結果、ウェハ１００５の裏側をウェハキャリアヘッド１０００に取り付けるのに真空を用いることによって生じる、研磨における異常が、最小化される。
【００４３】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示される実施形態の変形例は、クリーニングにおける所定の利点を有さないシールを提供し、外側環状ハウジング１００４又は第１のシール部材１００８を用いずに、シール部材１００９のような１つのシールのみを用いる。図１０で上述した実施形態のように、ウェハ１１０５の裏側をウェハキャリアヘッド１１００に取り付けるのに真空を用いることによって生じる、研磨における異常は、最小化される。
【００４４】
図１０Ｃは、別の支持プレート１０２２Ａを示し、この支持プレート１０２２Ａは、図１０Ａ及び図１０Ｂで示される支持プレート１０２２から改良されており、ここで説明されるように、所望の真空開口の配置を得るようにウェハキャリアヘッドを効果的に形成する方法を可能にする。図１０Ａ及び図１０Ｂで示されるように、周縁開口１０２５は、支持パッド１０２２に形成され、支持パッド１０２２は、接着剤を用いることによるように、キャリアベース１０４６の底面１０５８に取り付けられ、グルーブ１０２６を覆って配置されている支持パッド１０２２に沿うグルーブ１０２６は、真空ライン１０２４を形成するだろう。グルーブ１１２６に対応する周縁位置の、支持パッド１０２２の開口１０２５は、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して上述されたように、ウェハ１００５の周縁のみでの局所的な圧力を生成するのに用いられる。
【００４５】
ウェハ１００５の裏面全体にわたる様々な配置の開口１０２５が、代わって望まれる場合には、図１０Ｃに示されるように、支持パッド１０２２Ａの内側領域内に配置され、また、グルーブ１１２６に交差する開口１０２５Ａが、各々の位置に局所的な圧力を生成するために形成され得る。
【００４６】
そして、同一のワークピースキャリア１０００が、１セットの配置の開口１０２５を有する１つの支持パッド１０２２を有し得、この支持パッド１０２２は取り外され、別の配置の開口１０２５Ａを有する別の支持パッド１０２２Ａが、続いて加えられ、支持パッド１０２２を交換するだけで局所的な真空プロファイルを変化させる。支持パッドの使用が好ましい一方で、上述したようなグルーブに対応する開口を有するプレートによって与えられる硬い不活性の金属外表面のような他のタイプの支持も、ウェハに接触する外表面を設定し、局所的な真空プロファイルを提供するであろう、上述したような所望の配置の開口を実現し得るように用いられ得る。また、サポートパッドと結合するグルーブは、開口へ圧力を適用するためのパスを提供することについて、１つの方法によって説明されているが、様々な方法が、パスを設置するのに用いられ得る。
【００４７】
図１１Ａ乃至図１１Ｃは、別の好ましい実施形態を示し、多段階のシールを提供する。説明のために、３つの段階が図示され、好ましくは３つの段階のみが用いられるが、より多くの段階が、所望ならば加えられ得る。図３に示されるように、環状ハウジング１１０４及びシール１１０８は、図９に示される環状ハウジング９０４及びシール９０８に対応し、第２のシール部材１１０８を有する環状ハウジング１１０４に加えて、第３のシール部材１１０７を有する別の環状ハウジング１１０６が設けられており、別の環状ハウジング１１０６は、環状ハウジング１１０４の移動とは独立に、ウェハ１１０５に対して垂直に移動され得る。しかしながら、１１０４、１１０６のような２つ以上の環状ハウジングは、特に３つ以上の環状ハウジングが用いられる場合には、同時に一緒に移動され得ることに言及しておく。
【００４８】
初期位置で,ウェハ１１０５は、図１１Ａに示されるように、真空、及び、３つのシール部材１１０７，１１０８，１１０９を用いて、上述したのと同じ原理に基づいて、ウェハキャリア１１００に取り付けられる。取り付けられると、ウェハ１１０５の表側は、処理され得る。処理の結果、処理による化学的成長が、図示される領域１１５０において生成されるだろう。
【００４９】
処理が完了すると、ウェハ１１０５のクリーニングが開始され得、このクリーニングは、環状ハウジング１１０６が、上述したように、ウェハ１１０５から移動されて、シール部材１１０７とウェハ１１０５との間のシールを解除した後に、クリーニング溶液をウェハの裏側に導入し、残留物１１５０をクリーニングすることを含む。典型的には、ウェハは、クリーニング溶液が、ウェハ１１０５の斜めエッジに向けられている間に、ウェハキャリア１１００によって回転されるだろう。
【００５０】
クリーニング溶液が、ウェハ１１０５の斜めエッジをクリーニングするのに用いられた後に、ウェハ１１０５は、継続して回転されて、ウェハ１１０５のほぼ全外表面を乾燥させ得る。しかしながら、図１１Ｂに示されるように、少量の残留クリーニング溶液が、典型的には、シール部材１１０８とウェハ１１０５との間のシールが存在する位置１１６０に残されるだろう。図９に示される実施形態が用いられる場合には、この少量のクリーニング溶液は、シール９０９がウェハ９０５に接触している位置に残存し、ウェハ９０５のスピン乾燥の後にも残存するだろう。本実施形態では、図１１Ｃに示されるように、多段階シールを用い、環状ハウジング１１０４を移動させることによりウェハ１１０５とのシール１１０８が解除され得る。そして、このシールの解除により、ウェハ１１０５に残っている残留クリーニング溶液１１６０は、ウェハ１１０５のスピン乾燥によって除去され得る。ウェハ１１０５の残留クリーニング溶液がなくなり、シール１１０９が解除され、ウェハ１１０５が除去されたときに、ウェハは乾燥されており、ウェハの残留クリーニング溶液がなくっているだろう。
【００５１】
この後、取り外しにおいて、真空吸引が、除去され得、圧力が、図示されている真空ライン１１２４のような真空ライン又は開口を介して適用され得る。しかしながら、さらに、圧力を適用する一方で、それまでに引き上げられていた、環状ハウジング１１０６のような環状ハウジングが、押し下げられ得、シール部材１１０７のような結合シールが、ウェハ１１０５に接触するだろうし、環状ハウジング１１０６からの圧力が、ウェハキャリアからウェハ１１０５を除去するのを補助するのに適用され得る。代わって、圧力を適用しないで、真空吸引が、除去され得、そして、環状ハウジング１１０６のような環状ハウジングからの力が、ウェハキャリアからウェハ１１０５を除去するのに用いられ得る。
【００５２】
図１１Ａ乃至図１１Ｃに示されるクリーニングの実施形態では、可動環状ハウジングが、断続的な不変シールを生成するのに用いられるものとして説明されたが、図８Ａ乃至図８Ｃに関して前述された膨張可能膜のような、他の断続的な持続的シールが、用いられ得る。
【００５３】
図１２Ａは、別の実施形態を示し、薄く、伸張可能な膜が、環状ハウジング間を保護するように用いられる。図１２は、図１１Ａと同様な参照符号を用い、ゴムのような材料で、又は、シールを形成するのに用いられているのと同じ材料で形成されている、薄く、伸張可能な膜１１３０，１１３２をさらに図示している。これら膜１１３０，１１３２は、隣り合うＯ−リング１１０７，１１０８、及び、１１０８、１１０９の間に夫々取り付けられているように図示されている。これらは、隣り合う環状ハウジング間のどんな位置にも取り付けられ得、図示される１１３４，１１３６のような隣り合う環状ハウジング間の領域を保護するのに用いられる。これら膜は、隣り合うＯ−リング、又は、他のタイプの隣り合うシール部材の間に配置されている支持パッド１１２２なしで用いられ得る。さらに、１つの膜のみが、２つのシール部材と共に用いられ得、又は、より多くの個数の膜が、より多くの個数のシール部材と共に用いられることが理解されるが、図１２Ｂで示されるように、膜１１３０，１１３２と、１１０７，１１０８のようなシール部材との両方を有する合成部材１１５０も、形成され得る。
【００５４】
ここで説明された様々なシール部材に関して、各々は、好ましくは、従来のクリーニング溶液を用いるクリーニングに加えて、電解液を用いる電解研磨に対する化学的安定性を有するテフロン（登録商標）のような、実行される処理に対する化学的安定性を有する材料によって被覆されることにさらに言及しておく。
【００５５】
様々な好ましい実施形態が、上述したように説明されたが、当業者は、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱しない、例示的な実施形態の多くの変形例が、可能であることを容易に理解するだろう。例えば、Ｏ−リング、ガスケット、膨張可能な部材が、真空シールを提供するものとして説明されたが、このようなシールを提供し得るいかなる材料、装置も、Ｏ−リングに代えて用いられ、本発明の範囲内であり得る。所定の例では、本発明の所定の形態は、添付した特許請求の範囲に記載されている本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、他の形態を対応して用いることなしに、用いられるであろうことが理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】様々な従来のキャリアヘッドを示す。
【図１Ｂ】様々な従来のキャリアヘッドを示す。
【図２】本発明のキャリアヘッドが用いられ得る例示的な処理システムを示す。
【図３Ａ】本発明の一実施形態のウェハキャリアの詳細図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態の他方のウェハキャリアの詳細図である。
【図４Ａ】本発明の、図３Ａに示される一実施形態のウェハキャリアを用い、放出ガス及び処理流体流を示す。
【図４Ｂ】本発明の、図３Ｂに示される一実施形態のウェハキャリアを用い、放出ガス及び処理流体流を示す。
【図５】図３Ｂ及び図４Ｂ示される、本発明の実施形態で用いられるガスケット部材を示す。
【図６Ａ】図５に示されるガスケット部材の取り扱いをより詳細に示す。
【図６Ｂ】図６Ａと同様な図である。
【図７Ａ】膨張可能なガスケット部材を用いる、本発明の別の実施形態を示す。
【図７Ｂ】図７Ａと同様な図である。
【図８Ａ】一組の同心的なガスケット部材を用いる、本発明の別の実施形態を示す。
【図８Ｂ】図８Ａと同様な図である。
【図８Ｃ】図８Ａと同様な図である。
【図８Ｄ】図８Ａと同様な図である。
【図９Ａ】一組の同心的なガスケット部材を用いる、本発明の別の実施形態を示す。
【図９Ｂ】図９Ａと同様な図である。
【図９Ｃ】図９Ａと同様な図である。
【図１０Ａ】ウェハの周縁の裏側に位置される一組の同心的のガスケット部材と、内側ガスケット部材の内側領域の近くのみにある真空開口とを用いる、本発明の別の実施形態を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａと同様な図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａと同様な図である。
【図１１Ａ】交換可能な支持パッドを用いる様々なキャリアを形成する方法を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａと同様な図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａと同様な図である。
【図１２Ａ】薄く伸張可能な膜が複数の環状ハウジング間を保護するのに用いられる、他の実施形態を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ａと同様な図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
2005528794.tif 000027
【図１２Ａ】
2005528794.tif 000028
【図１２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年2月14日(2005.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2005528794.tif 000030
【図１Ｂ】
2005528794.tif 000031
【図２】
2005528794.tif 000032
【図３Ａ】
2005528794.tif 000033
【図３Ｂ】
2005528794.tif 000034
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2005528794.tif 000036
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2005528794.tif 000042
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2005528794.tif 000045
【図９Ａ】
2005528794.tif 000046
【図９Ｂ】
2005528794.tif 000047
【図９Ｃ】
2005528794.tif 000048
【図１０Ａ】
2005528794.tif 000049
【図１０Ｂ】
2005528794.tif 000050
【図１０Ｃ】
2005528794.tif 000051
【図１１Ａ】
2005528794.tif 000052
【図１１Ｂ】
2005528794.tif 000053
【図１１Ｃ】
2005528794.tif 000054
【図１２Ａ】
2005528794.tif 000055
【図１２Ｂ】
2005528794.tif 000056
【国際調査報告】
2005528794.tif 000057
2005528794.tif 000058
2005528794.tif 000059