(57)【要約】処理チャンバは、仮想電極ユニットを含む電気反応セルを有する反応槽と、前記仮想電極ユニットと流体連通するよう電気反応セルに関連して配置されている電極組立体と、電極組立体内の電極とを備える。仮想電極ユニットは、電気反応セル内に少なくとも１つの仮想電極を形成するための少なくとも１つの開口を有する。電極組立体は、電極区画と該電極区画内のインターフェース要素とを含むことができる。インターフェース要素は、フィルタ、薄膜、バスケット、及び／又は電極を保持するように構成されている他のデバイスであってもよい。インターフェース要素は、例えば、電極が配置されているバスケットを取り囲むフィルタであってもよい。【選択図】図１
2005501180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理溶液を収容するように構成された電気反応セルと、前記電気反応セル内の仮想電極ユニットとを含み、前記仮想電極ユニットが仮想電極を形成する開口を有している反応槽と、
前記仮想電極ユニットと流体連通するよう前記電気反応セルに関連して配置され、インターフェース要素を含んでいる電極組立体と、
前記電極組立体内の電極と、
を備える超小型電子ワークピースの電気化学処理のための処理チャンバであって、前記インターフェース要素は、前記電極と前記仮想電極ユニットとの間に存在することを特徴とする処理チャンバ。
【請求項２】
前記インターフェース要素は、バスケットを備え、前記電極は、前記バスケット内に収容された複数のペレットを備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項３】
前記インターフェース要素は、キャビティを有するフィルタを備え、前記電極は、前記キャビティ内の固体棒及び／又は複数のペレットを備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項４】
前記電極組立体は、前記電気反応セル内にあることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項５】
前記電極組立体は、前記電気反応セルの外側に、前記インターフェース要素及び前記電極が配置されている遠隔電極区画を備え、
前記処理チャンバは、前記遠隔電極区画と前記電気反応セルとの間に流体通路を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項６】
前記電気反応セル及び前記電極組立体が配置されているタンクと、
前記タンク内の前記電気反応セルから離れており、前記電極組立体の構成部品であり、その中に前記インターフェース要素及び前記電極が配置されている遠隔電極区画と、
前記遠隔電極区画と前記電気反応セルとの間の流体通路と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項７】
前記電気反応セル及び前記電極組立体が配置されており、前記電極組立体が前記電気反応セルから離れている遠隔電極組立体になっているタンクと、
前記遠隔電極組立体と前記電気反応セルとの間の流体通路と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項８】
前記電極組立体は、前記電気反応セルから離れており、第１の遠隔電極区画と第２の遠隔電極区画とを含む複数の遠隔電極区画を更に備え、
前記電気反応セルは、第１の仮想電極と第２の仮想電極とを含む複数の仮想電極を更に備え、
前記処理チャンバは、前記第１の遠隔電極区画と前記第１の仮想電極との間の第１の流体流路と、前記第２の遠隔電極区画と前記第２の仮想電極との間の第２の流体流路とを有する流れ制御システムを更に備え、
前記電極は、前記第１の遠隔電極区画内に第１の電極を備え、前記処理チャンバは、前記第２の遠隔電極区画内に第２の電極を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項９】
前記電極組立体は、前記インターフェース要素及び前記電極が配置され、電気反応セルから離れた遠隔電極区画を備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項１０】
前記電極組立体は、前記インターフェースが配置され、前記電気反応セルから離れた遠隔電極区画と、前記インターフェース要素内に前記電極が配置されたバスケットとを備え、前記電極は、前記バスケット内にバルク状電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項１１】
前記電極組立体は、前記インターフェース要素及び前記インターフェース要素内の前記電極が配置され、前記電気反応セルから離れた遠隔電極区画を備え、前記遠隔電極区画は、前記インターフェース要素から間隔をあけて配置された外壁を備え、前記インターフェース要素の外側の電極区画を通る処理溶液の主たる流れを通過させるために、前記インターフェース要素と前記外壁との間に主たる流路を形成することを特徴とする請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項１２】
超小型電子ワークピースの電気化学処理のための処理チャンバであって、
ワークピースの少なくとも一部を処理溶液中に浸すために、処理位置で処理溶液を収容するように構成されている電気反応セルと、前記電気反応セル内の仮想電極とを含み、前記仮想電極ユニットが仮想電極を形成する前記処理位置と向かい合う開口を有するようになっている反応槽と、
前記電気反応セル外側の遠隔電極区画と、前記電極区画内のインターフェース部材とを有する電極組立体と、
前記電極区画と前記電気反応セルとの間の流体流路と、
前記電極区画内の電極と、
を備えることを特徴とする処理チャンバ。
【請求項１３】
前記反応槽は、前記電気反応セル及び前記遠隔電極区画が配置されるタンクを備えることを特徴とする請求項１２に記載の処理チャンバ。
【請求項１４】
前記電極組立体は、第１の遠隔電極区画と第２の遠隔電極区画とを含み、前記電気反応セルから離れた複数の遠隔電極区画を更に備え、
前記電気反応セルは、第１の仮想電極と第２の仮想電極とを含む複数の仮想電極を更に備え、
前記処理チャンバは、前記第１の遠隔電極区画と前記第１の仮想電極との間の第１の流体流路と、前記第２の遠隔電極区画と前記第２の仮想電極との間の第２の流体流路とを有する流れ制御システムを更に備え、
前記電極は、前記第１の遠隔電極区画内に第１の電極を備え、前記処理チャンバは、前記第２の遠隔電極区画内に第２の電極を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の処理チャンバ。
【請求項１５】
前記電極組立体は、前記インターフェース要素内に前記電極が配置されたバスケットを更に備え、前記電極は、前記バスケット内にバルク状電極を備えることを特徴とする請求項１２に記載の処理チャンバ。
【請求項１６】
前記遠隔電極区画は、前記インターフェース要素から間隔をあけて配置された外壁を備え、前記インターフェース要素の外側の電極区画を通る処理溶液の主たる流れを通過させるために、前記インターフェース要素と前記外壁との間に主たる流路を形成することを特徴とする請求項１２に記載の処理チャンバ。
【請求項１７】
超小型電子ワークピースの電気化学処理のための処理チャンバであって、
ワークピースの少なくとも一部を処理溶液中に浸すために、処理位置で処理溶液を収容するように構成されている電気反応セルと、前記電気反応セル内の仮想電極とを含み、前記仮想電極ユニットが仮想電極を形成する前記処理位置と向かい合う開口を有するようになっている反応槽と、
前記仮想電極ユニットと流体連通するよう前記電気反応セルに関連して配置され、前記電極区画内にインターフェース要素を更に含む電極組立体と、
複数のペレットを備える前記電極区画内の電極と、
を備えることを特徴とする処理チャンバ。
【請求項１８】
前記電気反応セル及び前記電極組立体が配置されたタンクと、
前記タンク内の前記電気反応セルから離れた遠隔電極区画であって、前記遠隔電極区画が前記電極組立体の前記電極区画を形成し、前記インターフェース要素が前記遠隔電極区画内に配置されている遠隔電極区画と、
前記遠隔電極区画と前記電気反応セルとの間の流体通路と、
を更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の処理チャンバ。
【請求項１９】
前記電気反応セル及び前記電極区画が配置され、前記電極区画が前記電気反応セルから離れた遠隔電極区画になっているタンクと、
前記遠隔電極区画と前記電気反応セルとの間の流体通路と、
を更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の処理チャンバ。
【請求項２０】
前記電極組立体は、第１の遠隔電極区画及び第２の遠隔電極区画を含み、前記電気反応セルから離れた複数の遠隔の電極区画を更に備え、
前記電気反応セルは、第１の仮想電極及び第２の仮想電極を含む複数の仮想電極を更に備え、
前記処理チャンバは、前記第１の遠隔電極区画と前記第１の仮想電極との間の第１の流体流路と、前記第２の遠隔電極区画と前記第２の仮想電極との間の第２の流体流路とを有する流れ制御システムを更に備え、
前記電極は、前記第１の遠隔電極区画内に第１の電極を備え、前記処理チャンバは、前記第２の遠隔電極区画内に第２の電極を更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の処理チャンバ。
【請求項２１】
前記電極区画は、前記インターフェース要素及び前記電極が配置され、前記電気反応セルから離れた遠隔電極区画を備えることを特徴とする請求項１７に記載の処理チャンバ。
【請求項２２】
前記電極区画は、前記インターフェース要素が配置され、前記電気反応セルから離れた遠隔電極区画を備え、前記電極組立体は、前記インターフェース要素内に前記電極が配置されているバスケットを更に備え、前記電極は、前記バスケット内のバルク状電極を備えることを特徴とする請求項１７に記載の処理チャンバ。
【請求項２３】
前記電極区画は、前記インターフェース要素が配置され、前記インターフェース要素内に前記電極が配置されている、前記電気反応セルから離れた遠隔電極区画を備え、
前記遠隔電極区画は、前記インターフェース要素から間隔をあけて配置された外壁を備え、前記インターフェース要素の外側の電極区画を通る処理溶液の主たる流れを通過させるために、前記インターフェース要素と前記外壁との間に主たる流路を形成することを特徴とする請求項１７に記載の処理チャンバ。
【請求項２４】
超小型電子ワークピースを処理するための一体型ツールであって、
キャビネットと、
前記キャビネット内の反応器であって、前記反応器がワークピースを保持するように構成された処理ヘッドと処理チャンバとを有し、前記処理チャンバが、処理溶液を収容するように構成された電気反応セルと前記電気反応セル内の仮想電極ユニットを含む仮想電極ユニットとを含む反応槽と、前インターフェース要素を含み記仮想電極と流体連通するように前記電気反応セルに関連して配置された電極組立体と、前記電極組立体内の電極とを備えるようになった反応器と、
前記ワークピースを洗浄するように構成されている、前記キャビネット内のクリーニングステーションと、
前記反応器と前記クリーニングステーションとの間で前記ワークピースを搬送するためのロボットユニットを有する、前記キャビネット内に搬送装置と、
を備えることを特徴とするツール。
【請求項２５】
前記電極組立体は、前記電気反応セル内にあることを特徴とする請求項２４に記載のツール。
【請求項２６】
前記電気反応セル及び前記電極組立体が配置されたタンクと、
前記電気反応セルから離れ、前記電極組立体の構成部品であり、その中に前記インターフェース要素及び前記電極が配置されている、前記タンク内の遠隔電極区画と、
前記遠隔電極区画と前記電気反応セルとの間の流体通路と、
を更に備えることを特徴とする請求項２４に記載のツール。
【請求項２７】
前記電極組立体は、前記電気反応セルから離れており、第１の遠隔電極区画及び第２の遠隔電極区画を含む複数の遠隔電極区画を更に備え、
前記電気反応セルは、第１の仮想電極及び第２の仮想電極を含む複数の仮想電極を更に備え、
前記処理チャンバは、前記第１の遠隔電極区画と前記第１の仮想電極との間の第１の流体流路と、前記第２の遠隔電極区画と前記第２の仮想電極との間の第２の流体流路とを有する流れ制御システムを更に備え、
前記電極は、前記第１の遠隔電極区画内に第１の電極を備え、前記処理チャンバは、前記第２の遠隔電極区画内に第２の電極を更に備えることを特徴とする請求項２４に記載のツール。
【請求項２８】
前記電極組立体は、前記電気反応セルから離れており、前記インターフェース要素及び前記インターフェース要素内の前記電極が配置された遠隔電極区画を備え、前記遠隔電極区画は、前記インターフェース要素から間隔をあけて配置された外壁を備え、前記インターフェース要素の外側の電極区画を通る処理溶液の主たる流れを通過させるために、前記インターフェース要素と前記外壁との間に主たる流路を形成することを特徴とする請求項２４に記載のツール。
【請求項２９】
超小型電子ワークピースを処理するための反応器であって、
ワークピースを保持するように構成された処理ヘッドと、
処理チャンバと、
を備え、
前記処理チャンバは、処理溶液を収容するように構成された電気反応セルと前記電気反応セル内の仮想電極ユニットを含む仮想電極ユニットとを含む反応槽と、前記仮想電極と流体連通するように前記電気反応セルに関連して配置されたインターフェース要素を含む電極組立体と、前記電極組立体内の電極とを備えることを特徴とする反応器。
【請求項３０】
前記電極組立体は、前記電気反応セル内にあることを特徴とする請求項２９に記載の反応器。
【請求項３１】
前記電気反応セル及び前記電極組立体が配置されたタンクと、
前記電気反応セルから離れ、前記電極組立体の構成部品であり、その中に前記インターフェース要素及び前記電極が配置されている、前記タンク内の遠隔電極区画と、
前記遠隔電極区画と前記電気反応セルとの間の流体通路と、
を更に備えたことを特徴とする請求項２９に記載の反応器。
【請求項３２】
前記電極組立体は、第１の遠隔電極区画及び第２の遠隔電極区画を含み、前記電気反応セルから離れた複数の遠隔の電極区画を更に備え、
前記電気反応セルは、第１の仮想電極及び第２の仮想電極を含む複数の仮想電極を更に備え、
前記処理チャンバは、前記第１の遠隔電極区画と前記第１の仮想電極との間の第１の流体流路と、前記第２の遠隔電極区画と前記第２の仮想電極との間の第２の流体流路とを有する流れ制御システムを更に備え、
前記電極は、前記第１の遠隔電極区画内に第１の電極を備え、前記処理チャンバは、前記第２の遠隔電極区画内に第２の電極を更に備えることを特徴とする請求項２９に記載の反応器。
【請求項３３】
前記電極組立体は、前記電気反応セルから離れており、前記インターフェース要素及び前記インターフェース要素内の前記電極が配置された遠隔電極区画を備え、前記遠隔電極区画は、前記インターフェース要素から間隔をあけて配置された外壁を備え、前記インターフェース要素の外側の電極区画を通る処理溶液の主たる流れを通過させるために、前記インターフェース要素と前記外壁との間に主たる流路を形成することを特徴とする請求項２９に記載の反応器。
【請求項３４】
電気反応セル内の仮想電極ユニットの仮想電極に向かい合って配置されているワークピースの表面を処理チャンバの前記電気反応セル内の処理溶液と接触させる段階と、
前記ワークピースに電圧を印加する段階と、
電子が遠隔電極区画内の電極から前記処理溶液を通って前記電気反応セル内の前記仮想電極へ移動するように、前記電気反応セルの外側の前記遠隔電極区画内の電極を使用して、前記処理溶液に電位を印可する段階と、
を含むことを特徴とする超小型電子ワークピースを処理するための方法。
【請求項３５】
前記電極は、インターフェース要素内に収納され、前記インターフェース要素は、前記遠隔電極区画の壁内に収納され、前記電子は、前記電極から前記インターフェース要素を通って前記処理溶液まで移動することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
主たる流れが前記電極を横切って流れないように、前記処理溶液の主たる流れを、前記電極区画の前記壁と前記インターフェース要素との間を、前記遠隔電極区画から前記仮想電極ユニットまで移動させる段階を更に含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
主たる流れを、前記電極を横切って、前記インターフェース要素を通って、前記仮想電極ユニットの前記仮想電極まで移動させることによって、前記処理溶液の主たる流れを、前記遠隔電極区画から前記仮想電極まで移動させる段階を更に含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記電気反応セルにアクセスすることなく、前記電極区画を開放することによって前記電極を交換する段階を更に含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記仮想電極ユニットを前記電気反応セルから取り除くことなく、前記電極区画を開放することによって前記電極を交換する段階を更に含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超小型電子ワークピースの電気化学処理における反応槽、及び該反応槽の製造及び使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスや電界放射ディスプレイ等の超小型電子デバイスは、種々のマシン（ツール）を使用して、超小型電子ワークピース上、及び／又はその中に作られる。そのような処理マシンの多くは、ワークピースに１つ又はそれ以上の処理を施す単一の処理ステーションを有する。別の処理マシンは、個々のワークピース又はワークピース群に対して一連の異なる処理を施す複数の処理ステーションを有する。典型的な製造プロセスにおいて、蒸着ステージ中に１層又はそれ以上の導電体層がワークピース上に形成される。次に、ワークピースは、典型的にはエッチング及び／又はポリシング（即ち平坦化）処理手順が施され、電気的に絶縁されたコンタクト及び／又は導電ラインを形成するために、蒸着された導電体層の一部分が除去される。
【０００３】
ワークピース上に金属又は他の材料にメッキを施すメッキ用ツールは、次第に有用な処理マシンになってきている。ブランケット層又はパターン層を形成する目的で、ニッケル、銅、はんだ、パーマロイ、金、銀、プラチナ、及び他の金属をワークピース上にメッキするために、電気メッキ法及び無電解メッキ法を使用することができる。典型的な金属メッキプロセスは、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＤＶ）、無電解メッキプロセス、又は他の適切な方法を使用した、ワークピース表面上へのシード層の蒸着を含む。シード層を形成した後、電解溶液の存在下でシード層と電極との間に適切な電圧を印加することによって、ワークピース上に金属ブランケット層又はパターン層がメッキされる。その後、ワークピースは、次の処理手順で洗浄、エッチング、及び／又はアニーリングされた後に、別の処理マシンへ移される。
【０００４】
図１は、下部の流体入口３からのメッキ溶液の流れを受け入れるコンテナ２を含む、単一ウエーハ処理ステーション１の実施形態を示す。処理ステーション１は、陽極４、複数の開口７を有する板状拡散器６、及びワークピース５を支持するためのワークピースホルダ９を含むことができる。ワークピースホルダ９は、ワークピース５の表面上のシード層に電流を供給するための複数の電気接点を含むことができる。シード層は、陽極４に対して負電位でバイアスされると陰極として作用する。電気メッキ溶液は、陽極４の周りを流れ、拡散器６の開口７を通ってワークピース５のメッキ面に衝突する。電気メッキ溶液は、ワークピース５の表面上の陽極４と陰極シード層と間で電流を伝える電解液である。従って、電気メッキ溶液中のイオンは、ワークピース５の表面上にメッキを施す。
【０００５】
超小型電子デバイスの製造に使用されるメッキマシンは、数多くの特定の性能基準を満たす必要がある。例えば、多くのプロセスは、幅０．５ミクロン未満、望ましくは幅０．１ミクロン未満の小さなバイアホールコンタクトを形成できる必要がある。従って、メッキ金属層は、幅が０．１ミクロン程度のバイアホール又はトレンチを充填する必要がある場合が多く、また、メッキ材料層は、ワークピース５の表面にわたって所望の均一の厚さに蒸着されるべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大多数の処理ステーションの１つの問題点は、反応槽に取付けられる所定の形式の電極を作るコストが高いことである。例えば、ニッケル硫黄（Ｎｉ−Ｓ）電極は超小型電子ワークピース上にニッケルを蒸着するために使用される。ニッケル電極の陽極酸化によって酸化層が生成され、この酸化層がニッケルメッキプロセスの性能を低下させるか又は少なくとも変えるので、ニッケルのメッキは特に難しい。塩素及び硫黄は陽極酸化の影響を弱めて一貫性のある電極性能を可能にするので、陽極酸化を改善するために、塩素槽又はＮｉ−Ｓ電極を使用してニッケルをメッキすることができる。メッキ層は、塩素を使用した場合は引張り応力を受けるが、Ｎｉ−Ｓ電極を使用した場合は引張り応力を受けないか又は圧縮応力を受けるので、Ｎｉ−Ｓ電極は塩素槽よりも好適である。ウエーハ上に施されるアニーリング処理工程、ＣＭＰ処理工程、及び他のメッキ後の処理手順を強化するために、引張り応力を受けないか又は圧縮応力を受けた層は、引張り応力を受けた層よりも一般的に好適である。
【０００７】
しかしながら、固体の成型構造のＮｉ−Ｓ電極を製造するのはコスト高になる。ペレット（例えば、球状又はボタン形ピース）の形で供給されるバルク状Ｎｉ−Ｓ材料は、硫黄がニッケルの溶融前に蒸発するので、所望形状に成型できない。従って、固体の成型Ｎｉ−Ｓ電極は、電気化学的な方法を用いて形成され、バルク状Ｎｉ−Ｓ材料は、槽内に溶解した後に所望の固体電極形状のマンドレル上に再メッキされる。バルク状Ｎｉ−Ｓ材料のポンド当たりの単体コストは４＄−６＄であるが、電気鋳造処理工程を用いるので、完成した固体の成型Ｎｉ−Ｓ電極のコストはポンド当たり４００−６００＄である。
【０００８】
既存の何種類かの処理ステーションの別の問題点は、電極の保守点検が難しくてコストがかかる点である。図１を参照すると、陽極４は定期的に修理又は交換して処理ステーションとして必要な性能レベルを保つ必要がある。多くの場合、オペレータは、ヘッド組立体を邪魔にならない所に動かして反応槽内の電極にアクセスする必要がある。ヘッド組立体を別の場所に移すのに時間がかかるばかりでなく、一般的にヘッド組立体を動かした後でも電極にアクセスするのは厄介である。従って、反応槽内の電極を保守点検するのは難しい場合が多い。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、超小型電子ワークピースの電気化学処理における処理チャンバ及び該処理チャンバを使用するツールに関する。本発明による処理チャンバのいくつかの実施形態は、固体の成型電極よりも非常に安価なバルク状材料を使用した電極を提供する。これらの実施形態は、例えば、ニッケル硫黄電極を使用する用途で特に有用であり、その理由は、バルク状ニッケル硫黄材料が、電気鋳造処理方法を使用して製造された固体の成型ニッケル硫黄電極よりも非常に安価なためである。また、処理チャンバのいくつかの実施形態では、処理サイクル中にワークピースが入る反応チャンバ内のヘッド組立体又は他の構成部品によって妨げられない電極組立体を提供することによって、電極を保守点検するための能力を著しく高めることが期待される。本発明の大多数の実施形態は、これらの利点をもたらすことが期待され、更に、処理チャンバのいくつかの実施形態は、システムの柔軟性を高めて別の性能基準を補償する仮想電極ユニットを備えるので、要求の厳しい性能仕様を満たす。
【００１０】
本発明の１つの実施形態は、仮想電極ユニットを含む電気反応セルを有する反応槽と、仮想電極ユニットと流体連通するよう電気反応セルに関連して配置されている電極組立体と、電極組立体内の電極とを備える処理チャンバに関する。仮想電極ユニットは、電気反応セル内に少なくとも１つの仮想電極を形成する少なくとも１つの開口をもつ。電極組立体は、電極区画と該電極区画内のインターフェース要素とを含むことができる。インターフェース要素は、フィルタ、薄膜、バスケット、及び／又は電極を保持するように構成されている別のデバイスであってもよい。例えば、インターフェース要素は、電極が配置されたバスケットを取り囲むフィルタであってもよい。
【００１１】
別の特定の実施形態において、電極は、複数のペレット等のバルク状電極材料から成る。バルク状電極材料は、バスケット、フィルタ、又はフィルタで取り囲まれたバスケットの組合せ体の中に収納することができる。別の実施形態において、電極組立体は、電気反応セルの外側にある遠隔電極区画を備え、結果的にヘッド組立体又は仮想電極ユニットは、電極区画内の電極へのアクセスを妨げることがない。別の実施形態において、電極組立体は仮想電極組立体の下の電気反応セル内に配置され、電極はバルク状材料の電極である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明は、超小型電子ワークピースを処理するための電気化学処理ステーション及び一体型ツールのいくつかの実施形態の詳細及び特徴を開示する。本明細書で用いる場合、用語「超小型電子ワークピース」は、その上に及び／又はその中に超小型回路又は構成部品、データ記憶要素又は層、及び／又はマイクロメカニカル要素が作られた基板で形成されたワークピースを含むように使用される。以下に示すいくつかの詳細な説明は、当業者が開示された実施形態を十分に作り上げて使用できるように、以下の実施形態を説明するために提供されている点を理解されたい。しかしながら、以下に説明するいくつかの詳細な説明及び利点は、本発明の特定の実施形態を実施するのに必要でない場合もある。更に、本発明は、特許請求の範囲の範疇で別の実施形態を包むことができるが、これは図２から図９に関連して詳細に説明されていない。
【００１３】
電気化学反応槽の作動及び特徴は、ワークピースを電気化学処理（例えば、電気メッキ及び／又は電解研磨）するのに使用できる環境及び装置に照らして良く理解できる。従って、最初に電気化学処理ステーションを有する処理ステーションを備えた一体型ツールの実施形態を図２及び図３を参照して説明する。次に、電気化学処理チャンバのいくつかの実施形態の詳細及び特徴を図４から図９を参照して説明する。
【００１４】
Ａ．電気化学処理ステーションを備える一体型ツールの選ばれた実施形態
図２は、本発明の実施形態による電気化学処理ステーション１２０を有する処理マシン１００の等角図である。選択された内部の構成部品を示すために、処理マシン１００の一部は切り取られている。本実施形態の１つの態様において、処理マシン１００は、少なくとも部分的に外部領域１０５から隔離されている内部エンクロージャを画定する内部領域１０４を有するキャビネット１０２を含むことができる。また、キャビネット１０２は、複数の開口１０６（図１には１つだけを示す）を含むことができ、超小型電子ワークピース１０１はこの開口を通って内部領域１０４とロード／アンロードステーション１１０との間を出入りできる。
【００１５】
ロード／アンロードステーション１１０は、保護シュラウド１１３に収容された２つのコンテナ支持部１１２を有することができる。コンテナ支持部１１２は、キャビネット１０２の開口１０６に対してワークピースコンテナ１１４を配置するよう構成されている。各々のワークピースコンテナ１１４は、複数のワークピースをクリーンルーム環境基準ではない別の環境を経由して搬送するために、複数の超小型電子ワークピース１０１を「ミニ」クリーン環境に収容できる。各々のワークピースコンテナ１１４は、キャビネット１０２の内部領域１０４から開口１０６を経由してアクセス可能である。
【００１６】
また、処理マシン１００は、キャビネット１０２の内部領域１０４内に、複数のクリーン／エッチングカプセル１２２、他の電気化学処理ステーション１２４、及び搬送装置１３０を含むことができる。処理マシン１００の他の実施形態は、クリーン／エッチングカプセル１２２及び他の処理ステーション１２４に加えて又はそれらに代えて、無電解メッキステーション、アニーリングステーション、及び／又は計測ステーションを含むことができる。
【００１７】
搬送装置１３０は、各処理ステーション間で内部領域１０４の長手方向に延びる直線トラック１３２を含む。更に、搬送装置１３０は、トラック１３２によって支持されたロボットユニット１３４を含むことができる。図２に示す特定の実施形態において、処理ステーションの第１の組は、第１の列Ｒ1−Ｒ1に沿って配置され、処理ステーションの第２の組は、第２の列Ｒ2−Ｒ2に沿って配置されている。直線トラック１３２は、処理ステーションの第１の列と第２の列との間を延び、ロボットユニット１３４は、トラック１３２と平行の任意の処理ステーションにアクセス可能である。
【００１８】
図３は、ヘッド組立体１５０及び処理チャンバ２００を有する電気化学処理ステーション１２０の実施形態を示す。ヘッド組立体１５０は、回転モータ１５２と、回転モータ１５２に連結されたロータ１５４と、ロータ１５４によって支持されたコンタクト組立体１６０とを含む。ロータ１５４は、受け板１５５及びシール１５６を有することができる。受け板１５５は、該受け板１５５がワークピース１０１の裏面に接触する第１の位置（図３に実線で示す）と、該受け板がワークピースの裏面から間隔をあけて配置される第２の位置（図３に破線で示す）との間で、ワークピース１０１と交差する方向（矢印Ｔ）に移動できる。コンタクト組立体１６０は、支持部材１６２と、該支持部材１６２によって支持された複数のコンタクト１６４と、支持部材１６２とロータ１５４との間に延びる複数の軸１６６とを有することができる。コンタクト１６４は、リング形状のスプリングコンタクトであるか、又はワークピース１０１上のシード層の一部に係合するように形成された別の形式のコンタクトであってもよい。電気処理チャンバ１２０には市販のヘッド組立体１５０及びコンタクト１６４を使用できる。適切なヘッド組立体１５０及びコンタクト１６４は、米国特許第６，２２８，２３２号、及び６，０８０，６９１号、米国特許出願番号０９／３８５，７８４、０９／３８６，８０３、０９／３８６，６１０、０９／３８６，１９７、０９／５０１，００２、０９／７３３，６０８、及び０９／８０４，６９６に開示されており、いずれも引用によって本明細書に組み込まれている。
【００１９】
処理チャンバ２００は、外側ハウジング２１０（図３に概略的に示す）及びハウジング２１０内の反応槽２２０（図３に概略的に示す）を含む。反応槽２２０は、電解溶液の流れをワークピース１０１の方へ案内する。例えば、電解溶液は堰を越えてハウジング２１０内に流れ込み（矢印Ｆ）、そこから電解溶液を再循環させることができる。処理チャンバのいくつかの実施形態が示されており、図４から図９を参照して詳細に説明する。
【００２０】
ヘッド組立体１５０は、反応槽２２０のワークピース処理位置でワークピースを保持するので、ワークピースの少なくともメッキ表面は電解溶液と接触する。コンタクト組立体１６０によって、ワークピースのメッキ面と、処理チャンバの別の部分に配置されている１つ又はそれ以上の電極との間に電圧を印加することによって、溶液中に電場が形成される。例えば、コンタクト組立体１６０は、金属又は別の材料をワークピース上にメッキするために、別の電極に対して負電位のバイアスをかけることができる。一方で、コンタクト組立体１６０は、メッキ除去、即ちメッキ材料をワークピースから電解研磨するか、又は他の材料（例えば、電気泳動レジスト）をワークピース上に蒸着するために、別の電極に対して正電位のバイアスをかけることができる。従って、一般に、材料は、ワークピース上に蒸着させるか又はワークピースから除去することができ、ワークピースは、電気化学処理に使用される特定の種類の材料に応じて陰極又は陽極の機能を果たす。
【００２１】
Ｂ．電気化学処理ステーションで使用するための処理チャンバの選ばれた実施形態
図４から図９は、本発明による処理チャンバのいくつかの実施形態を示す。詳細には、図４は、本発明の実施形態による処理ステーション１２０のヘッド組立体１５０と一緒に使用できる、処理チャンバ４００の実施形態の概略図である。処理チャンバ４００は、ハウジング又はタンク４１０と、タンク４１０内の反応槽４１２と、反応槽４１２外側の電極組立体４１４とを含むことができる。また、処理チャンバ４００は流体通路４１６を含むことができ、処理溶液は流体通路４１６を通って電極組立体４１４から反応槽４１２へ流れることができる。
【００２２】
反応槽４１２は、電気反応セル４２０と、電気反応セル４２０内の仮想電極ユニット４３０とを含む。仮想電極ユニット４３０は、電気反応セル４２０内に電場を形成する誘電体であってもよい。例えば、仮想電極ユニット４３０は、仮想電極ＶＥを形成する開口を有する。仮想電極ＶＥは、実際の電極の物理的位置が仮想電極ユニット４３０の開口の位置と一致していなくても、電極が仮想電極ユニット４３０の開口に配置されているかのように作用する。以下に詳細に説明するように、実際の電極は、電気反応セル４２０を通って流れる電解処理溶液と接触する任意の位置に配置される。電気反応セル４２０は、流体通路４１６から電気反応セル４２０までの処理溶液の流れを案内する流量分配器４４０の上に取り付けることができる。
【００２３】
図４の実施形態に示す電極組立体４１４は、遠隔電極組立体であり、電気反応セル４２０の外側にあるか又はそこから離れている。電極組立体４１４は、電極区画４５０と、電極区画４５０内のインターフェース要素４６０と、インターフェース要素４６０に対して配置されている電極４７０とを含むことができる。別の実施形態において、インターフェース要素４６０は除外され、電極４７０は電極区画４５０中の処理溶液に直接曝される。電極区画４５０は、ハウジング４１０内の電気反応セル４２０から間隔をあけて配置することができ（図４に示すように）、別の実施形態では（図示せず）、電極区画４５０は、ハウジング４１０の外側に配置することができる。電極区画４５０は、ハウジング４１０の上方に延びることができるので、電極４７０は、ヘッド組立体１５０を動かすことなく容易に保守点検できる。電気反応セル４２０外側の実際の電極４７０の遠隔位置により、ヘッド組立体１５０が電極組立体４１４を妨げないので、保守点検又は修理のために実際の電極４７０にアクセスするという問題が解決される。これにより、電極の保守点検に要する時間が短くなり、ワークピースを処理するのに利用できる時間が長くなるので、処理ツール１００（図２）の運転コストの低減が期待できる。
【００２４】
インターフェース要素４６０は、電極４７０から生じる微粒子及び気泡が、流体通路４１６を通って流れる処理溶液中へ移動し、電気反応セル４２０中へ流れ込むのを阻止できる。しかしながら、インターフェース要素４６０により、電極４７０からの電子は、処理チャンバ４００内の電解処理溶液ＰＳを通って流れることができる。インターフェース要素４６０は、微粒子及び／又は気泡が電極組立体４１４から出ていくのを選択的に阻止する、フィルタ、イオン薄膜、又は別の種類の材料であってもよい。例えば、インターフェース要素４６０は、電極４７０から生じであろう微粒子及び／又は気泡から処理溶液ＰＳを保護する、円筒形状、直線形状、２次元形状、又は他の任意の形状であってもよい。
【００２５】
電極４７０は、バルク状電極又は固体電極であってもよい。電極４７０がニッケル硫黄電極の場合、インターフェース要素４６０内でバルク状電極材料を使用するのが好都合である。バルク状Ｎｉ−Ｓ電極材料を使用することによって、処理ステーション１２０は、高価な電気鋳造処理で形成された固体の成型電極をもつ必要はない。バルク状Ｎｉ−Ｓ電極は、固体の成型Ｎｉ−Ｓ電極よりも規模がほぼ２桁小さいことが期待される。更に、バルク状電極材料は、インターフェース要素４６０内に収容されるので、バルク状電極材料ペレットは微粒子及び気泡を捕捉する限定空間内に収容される。本実施形態の別の利点は、バルク状電極材料がＮｉ−Ｓ電極のコストを低減するのみならず、電極組立体４１４が電気反応セル４２０の外側にあるので簡単に補充できる点にある。従って、遠隔電極組立体と、バルク状材料の電極と、仮想電極ユニットとの組合せによって、コスト高の固体の成型電極を用いることなく、又はヘッド組立体の周囲で不便な作業を行うことなく、あたかも実際の電極が精密処理用の電気反応セル内に存在するかのように作用するチャンバを提供することが期待される。
【００２６】
処理ステーション１２０は、金属、電気泳動レジスト、又は他の材料をヘッド組立体１５０によって支持されたワークピース１０１上にメッキするか、又はそこからメッキを除去することができる。作動時、ポンプ４８０は、微粒子フィルタ４９０を経由して電極区画４５０内に処理溶液を送り込む。本実施形態において、処理溶液ＰＳは、インターフェース要素４６０に隣接する通路４５２、流体通路４１６、及び流量分配器４４０を経由して、電気反応セル４２０へ流れる。処理溶液ＰＳは、電気反応セル４２０を通って流れ続け、堰の頂点に達してそこからタンク４１０内へ流れ込む。従って、処理溶液ＰＳの主流は、インターフェース要素４６０を通って流れるのではなく、むしろその周辺を流れる。電極区画４５０を通って流れる処理溶液ＰＳの一部は、インターフェース要素４６０を通り、電極４７０を横切って「逆流」することができる（矢印Ｂ）。インターフェース要素４６０を通って逆流する処理溶液ＰＳの一部は、オーバーフローして流出し（矢印Ｏ）、タンク４１０へ戻ることができる。電極４７０上を横切る処理溶液ＰＳの逆流部分は、電極４７０からタンク４１０内の処理溶液ＰＳ槽へイオンを補充する。
【００２７】
ワークピース１０１と電極４７０との間の特定の電気的なバイアス状態に応じて、電子は電極４７０からワークピース１０１へ、又はその反対へ移動することができる。ワークピース１０１上に金属をメッキする場合、電極４７０は陽極、ワークピース１０１は陰極であり、電子は電極４７０からワークピース１０１へ移動する。従って、電子はインターフェース要素４６０を経由して移動することができる。処理溶液ＰＳの導電性により、電子は電場の特定のバイアス状態に応じて電極４７０とワークピース１０１との間を移動できることを理解されたい。
【００２８】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施形態による処理ステーション１２０で使用できる処理チャンバ５００を示す。図５Ａを参照すると、処理チャンバ５００は、ハウジング又はタンク５１０と、タンク５１０内の反応槽５１２と、反応槽５１２の外側の複数の電極組立体５１４とを含む。電極組立体５１４は参照番号５１４ａ−５１４ｄによって個別に特定されるが、参照番号５１４でまとめて参照する。電極組立体５１４は、反応槽５１２と離れており、前述の理由で電極への簡単なアクセスを可能にする。本実施形態において、電極組立体５１４は、タンク５１０内に、下側部分とタンク５１０の頂部よりも上側の又は少なくとも露出した上側部分とを有する。
【００２９】
図５Ｂは、処理チャンバ５００のいくつかの構成部品を更に示す等角図である。反応槽５１２は、電気反応セル５２０と、仮想電極を画定する開口を形成する複数の個別の誘電性隔壁を含む仮想電極ユニット５３０とを有する。本実施形態において、仮想電極ユニット５３０は、第１の隔壁５３２と、第１の隔壁５３２から間隔をあけて配置された第２の隔壁５３４と、第２の隔壁５３４から間隔をあけて配置された第３の隔壁５３６とを含む。第１の仮想電極ＶＥ1は、第１の隔壁５３２の内側の円形開口によって形成され、第２の仮想電極ＶＥ2は、第１の隔壁５３２と第２の隔壁５３４との間の円形開口によって形成され、第３の仮想電極ＶＥ3は、第２の隔壁５３４と第３の隔壁５３６との間の円形開口によって形成される。隔壁つまり仮想電極は、ワークピースの特定のパラメータに基づいて電場を規定するために、直線又は非円形の曲線といった他の形状であってもよいことを理解されたい。また、電気反応セル５２０は、処理中に処理溶液ＰＳが流出できる堰５３８を含む（矢印Ｆ）。
【００３０】
更に、処理チャンバ５００は、複数の流体通路５４０と、流体通路５４０に繋がった流体分配器５５０とを含むことができる。各々の電極組立体５１４ａ−ｆは対応する流体通路５４０に繋がれているので、流体は各々の電極組立体５１４から流体分配器５５０内へ流れる。電気反応セル５２０は、遷移区域５６０を経由して流体分配器５５０へ繋がれている。流体分配器５５０及び遷移区域５６０は、処理溶液ＰＳが特定の電極組立体５１４ａ−ｆから仮想電極の開口ＶＥ1−ＶＥ3の１つに流れるように構成できる。
【００３１】
電極組立体５１４から仮想電極の開口までの特定の流路は、各々の仮想電極の開口ＶＥ1−ＶＥ3の１つに対する所望の電位と、ワークピース（例えば、堰５３８）での所望の物質移動を可能にするように選択される。特定の実施形態において、第１の仮想電極ＶＥ1の開口を通る処理溶液の第１の流れＦ1は、電極組立体５１４ｂ及び５１４ｅによってもたらされ、第２の仮想電極ＶＥ2の開口を通る処理溶液の第２の流れＦ2は、電極組立体５１４ｃ及び５１４ｄによってもたらされ、第３の仮想電極ＶＥ3の開口を通る処理溶液の第３の流れＦ3は、電極組立体５１４ａ及び５１４ｆによってもたらされる。どの電極組立体５１４が特定の仮想電極の開口を通る流れをもたらすかという特定の選択は、いくつかの要因に左右される。以下に詳細に説明するように、一般に、特定の流れは、この流れが仮想電極の開口の各々での所望の電流分布をもたらすように設定される。
【００３２】
図６は、図５Ａ及び図５Ｂに示す処理チャンバ５００の実施形態の断面図であり、図５Ａの線６−６に沿ったものである。反応槽５１２の電気反応セル５２０は、仮想電極ユニット５３０の隔壁５３２、５３４、及び５３６と遷移区域５６０とによって画定することができる。作動時にワークピース（図示せず）は、堰５３８に隣接して保持されるので、堰５３８を越えて流れる処理溶液は、ワークピースの少なくとも１つの表面と接触する。
【００３３】
また、反応槽５１２は、第１の隔壁５３２から下方に突出する拡散器６１０を含むことができる。拡散器６１０は、流体分配器５５０の通路内で内方かつ下方に向かって傾斜した逆切頭円錐形状であってもよい。拡散器６１０は、円形又は細長いスロット形状の複数の開口を含むことができ、処理溶液は、この開口を通って半径方向内側へ流れ、その後、第１の仮想電極ＶＥ1を画定する開口を通って上方へ流れることができる。この特定の実施形態において、開口６１２は上方に傾斜しており、流体分配器５５０内からの流れを半径方向内側かつ僅かに上方へ放出する。拡散器は、流れが上方又は下方成分をもたず半径方向内側へ向かう他の実施形態であってもよいことを理解されたい。更に、拡散器６１０は、特定の実施形態では除外することもできる。
【００３４】
電極組立体５１４ｂと５１４ｅとは類似のものであるか、又は同一のものであってもよいので、電極組立体５１４ｅの構成部品だけを説明する。電極組立体５１４ｅは、ケーシング又は区画６２０と、ケーシング６２０内のインターフェース要素６２２と、インターフェース要素６２２内のバスケット６２４とを含むことができる。前述のように、インターフェース要素６２２は、フィルタ、イオン薄膜、又は電子が処理溶液を介して電極組立体５１４ｅに流入又は流出できる他の種類の材料であってもよい。インターフェース要素６２２に適切な１つの材料は、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、ポリエーテルスルホン、又は特定の処理溶液と化学的に親和性のある他の材料から成るフィルタである。図６に示す実施形態において、インターフェース要素６２２は、穴を有する円筒部材である。また、バスケット６２４は、インターフェース要素６２２の穴に上手く納まる円筒型の導電材料であってもよい。バスケット６２４は、複数の孔（図６には示されていない）が穿孔されるか又は多孔性である。別の実施形態において、インターフェース要素は、フィルタ機能をもたないバスケットであってもよい。
【００３５】
更に、電極組立体５１４ｅは、バスケット６２４及びバスケット６２４内の電極６４０に接続されているリード線６３０を含むことができる。図６に示す実施形態において、電極６４０はバルク状電極であり、球形部材又はボタン形状部材等の複数のペレットから成る。図６のペレット６４２は、電極に適した所望の材料から形成される。いくつかの用途ではバルク状電極材料を使用するが、この材料は、ワークピース上に材料をメッキするための所望のイオンを有する処理溶液を補充する。バルク状電極材料は、特定の用途に応じて、処理溶液内で消耗してもよく又は不活性であってもよいことを理解されたい。別の実施形態において、電極６４０は、複数のペレットから成るバルク状電極材料ではなく固体電極であってもよい。
【００３６】
図６に示す実施形態において、電極組立体５１４ｅは、微粒子フィルタからの濾過処理溶液の流れを受け入れる流体継手６５０と、継手６５０とインターフェース要素６２２との間の間隙６５２とを有する。間隙６５２は、電極組立体５１４ｅを通る主たる流体流路を規定する。図６に示す実施形態において、流体は、継手６５０から流入し、インターフェース要素６２２の周りの流路６５２に沿って流体流路５４０を通って流れ、拡散器６１０へ流れ込む。処理溶液の一部は、インターフェース要素を通って逆流できる（矢印ＢＦ）。処理溶液の逆流部分は、開口６６０を通って電極組立体５１４ｅを出ていくオーバーフローを引き起こす場合がある（矢印ＯＦ）。電極組立体５１４ｅからのオーバーフローＯＦは、タンク５１０内の処理溶液ＰＳのためのイオンを補充できる。次に、処理溶液はポンプに再循環されて微粒子フィルタによって濾過され、次に、電極組立体５１４へ戻る。バルク状電極材料６４０からの電子は、処理溶液ＰＳを経由してインターフェース要素６２２を通過して流れる（矢印ｅ）。結果として、リード線５１４ｅ上の電荷は制御可能であり、第１の隔壁５３２の周縁において、第１の仮想電極ＶＥ1を定める電場の電流勾配を調整できる。
【００３７】
図７は、処理チャンバ５００の等角断面図であり、第３の仮想電極の開口ＶＥ3を通る処理溶液の流路を示す。図６及び図７で共通の符号は同様の構成部品を参照することを理解されたい。図７の断面部分は、流体分配器５５０と、処理溶液ＰＳの流体Ｆが流体流路５４０を通って流体分配器５５０の通路７１０へ流れ込むように案内する遷移区域５６０とを示す。通路７１０は、流体の流れを遷移区域５６０によって形成された環状管路７１５へ案内する。次に、処理溶液ＰＳの第３の流れＦ3は、第３の仮想電極ＶＥ3を形成する環状開口を通って上方に流れる。流体分配器５５０と遷移区域５６０とは同様に作動し、電極組立体５１４ｆから第３の仮想電極ＶＥ3を形成する環状管路７１５の反対側に流体を案内する。本実施形態において、第３の仮想電極ＶＥ3の開口へ向かう処理溶液の流れは拡散器６１０を通らない。流体分配器５５０と遷移区域５６０とは同様に作動し、処理溶液の流れを、電極組立体５１４ｃ及び５１４ｄ（図５Ｂに示す）から、内側遷移ピース５６０及び仮想電極ユニット５３０の第１の隔壁５３２よって形成される環状管路７１７へ案内できることを理解されたい。従って、電極組立体５１４ｃ及び５１４ｄからの流れは、環状管路７１７の反対側で流入し、第２の仮想電極ＶＥ2を形成する第１の隔壁５３２と第２の隔壁５３４との間の環状開口を通って上方へ流れる。
【００３８】
図６及び図７を一緒に参照すると、電極組立体５１４の各々は、制御バルブ６９０を経由した微粒子フィルタからの流れと繋がることができ、リード線６３０の各々は、独立して制御される電流に繋がることができる。従って、仮想電極ＶＥ1−ＶＥ3を通る流体の流れＦ1−Ｆ3は、独立して制御することができ、各々の仮想電極ＶＥ1−ＶＥ3の特定の電流は、同様に独立して制御することができる。１つの実施形態において、第１の流体の流れＦ1は、第２流体の流れＦ2及び第３の流体の流れＦ3と比較して、非常に流量（容積及び／又は速度）が多く、第１の流体の流れＦ1は堰５３８での物質移動及び流体特性を支配する。仮想電極ＶＥ1−ＶＥ3の開口における電流勾配は制御可能であり、ワークピース表面上で所望の電流分布を可能にする。ＰＣＴ出願番号ＷＯ００／６１８３７及びＷＯ００／６１４９８、米国特許出願番号０９／８４９，５０５、０９／８６６，３９１、及び０９／８６６，４６３には、各々の仮想電極ＶＥ1−ＶＥ3の個別の電流を制御するための適切なプログラム及び方法が詳細に説明されている。
【００３９】
処理チャンバ５００は、製造及び保守のコスト効果が高いことが期待されるが、一方で、半導体ウエーハ上に、又は他の種類の超小型電子ワークピース上に金属又はフォトレジストから層を形成することが要求される場合が多い、厳しい性能仕様を満たす。処理チャンバ５００のいくつかの実施形態の１つの態様では、バルク状電極材料は電極として使用できる。このことは、ニッケル硫黄のバルク状電極材料のコストが電気鋳造処理を利用して形成された固体の成型ニッケル硫黄電極よりも非常に安いので、ニッケルをメッキする場合に特に有用である。更に、電極組立体５１４を電気反応セル５２０から離すことによって、電極の保守点検時に、ヘッド組立体又は電気反応セル５２０内の他の構成部品を動かす必要がない。これにより時間が節約され、電極の保守点検が容易になる。その結果、処理チャンバ５００でワークピースをメッキするために多くの時間を利用することができる。更に、処理チャンバ５００のいくつかの実施形態では、前述の恩恵を受けつつ、要求の厳しい性能仕様を満たすことができる。このことが可能になるのは、電極組立体５１４の遠隔電極があたかも仮想電極ユニット５３０の開口に配置されているかのように振る舞うことを可能にする方法でもって、仮想陽極ユニット５３０がワークピースに近接した電場を形成するからである。従って、処理チャンバ５００のいくつかの実施形態では、所望レベルの性能を維持しながら、コスト効率が高い平坦化ツールの運転が可能になる。
【００４０】
処理チャンバ５００のいくつかの実施形態の別の特徴は、インターフェース要素として市販のフィルタを使用できることである。このことは処理チャンバの製造コストの低減に役立つことが期待される。しかしながら、専用フィルタ又は薄膜が使用できること、又はフィルタを使用しない場合もあることを理解されたい。
【００４１】
処理チャンバ５００の選ばれた実施形態の別の１つの態様では、タンク５１０は、リターン配管を取り除いた方法で反応槽５１２を収容することである。これにより、ポンプ、フィルタ、及び他の構成部品のための下側キャビネット内の空間を使えるようになるので、ツールに対してより多くの機能を追加することができるか、又はキャビネット内の構成部品の保守点検を容易にするためにより多くの空間を利用できる。更に、無電解処理の場合、加熱要素はタンク５１０内に直接配置することができ、加熱要素を反応槽５１２に近接させると加熱要素の流体とワークピース位置の流体のとの間の温度勾配がより小さくなるので、高い精度が可能になる。これにより無電解メッキ処理に影響を与える可能性がある変量の数を少なくすることが期待できる。
【００４２】
処理チャンバ５００のいくつかの実施形態の更に別の態様では、仮想電極ユニット５３０によって形成された仮想電極は、メッキ処理を的確に制御するために簡単に操作できる。これによって、非常に小さな３σスコアを実現するようにメッキ処理を調整するための高い柔軟性がもたらされる。仮想電極ユニット及び処理チャンバの別の構成のいくつかの態様は、ＰＣＴ出願番号ＷＯ００／６１８３７及びＷＯ００／６１４９８、米国特許出願番号０９／８４９，５０５、０９／８６６，３９１、０９／８６６，４６３、０９／８７５，３６５、０９／８７２，１５１に説明されており、その全ての開示内容は本明細書に引用によって組み込まれている。
【００４３】
図８は、本発明の別の実施形態による処理ステーション１２０で使用する処理チャンバ８００の概略図である。処理チャンバ８００は、図４に関連して説明した処理チャンバ４００と同様であり、同じ参照番号は同じ構成部品を参照する。処理チャンバ８００は、該処理チャンバ８００内の処理溶液が微粒子フィルタ４９０から電極区画４５０内へ流れ、インターフェース要素４６０を通過し、電極４７０のそばを通り過ぎて流れる点で、処理チャンバ４００と異なっている。次に、処理溶液は、インターフェース要素４６０を通過して流出し、流体通路４１６を経由して反応槽４１２へ流れる。従って、処理チャンバ８００は、図５から図７を参照して説明した処理チャンバ５００と非常に似ているが、処理チャンバ８００の処理溶液は必ずしも電極区画６２０底部の間隙６５２（図６）を通って流れる必要がなく、むしろ上方に向かって直接インターフェース薄膜６２２内へ流れることになる。従って、本発明の別の実施形態では、流体は、インターフェース薄膜６２２の周りの及び／又はそれを通過する別の流れになる。
【００４４】
図９は本発明の別の実施形態による処理チャンバ９００を示す概略図である。本実施形態において、処理チャンバ９００は、電気反応セルを備える反応槽９１２と、反応槽９１２内の仮想電極ユニット９３０とを含む。更に、処理チャンバ９００は、インターフェース要素９６０を有する少なくとも１つの電極と、インターフェース要素９６０内のバルク状材料の電極９７０とを含むことができる。図９に示す処理チャンバの特定の実施形態は、複数の電極組立体９１４ａ及び９１４ｂを含む。第１の電極組立体９１４ａは、環状管によって形成された第１のインターフェース要素９６０ａと、環状インターフェース要素９６０ａの内部の複数のペレットから成るバルク状材料の電極材料９７０ａとを含む。第２の電極組立体９１４ｂは、第１の電極組立体９１４ａと同じにすることができる。インターフェース要素９６０は、バスケットをもたないフィルタ又は薄膜、フィルタ又は薄膜をもたないバスケット、又はフィルタ又は薄膜で取り囲まれたバスケットであってもよい。第１の電極組立体９１４ａは、反応槽９１２の外側区域に配置でき、第２の電極組立体９１４ｂは、反応槽９１２の内側区域に配置できる。従って、処理チャンバ９００は、反応槽９１２の外側に別個の遠隔電極をもたないが、仮想電極反応器と一緒にバルク状材料の電極を含む。処理チャンバ９００は、前述の処理チャンバ４００、５００、及び８００と同じいくつかの利点をもつことが期待されるが、保守点検又は修理のために電極に対して簡単にはアクセスできない。
【００４５】
前述したように、本発明の特定の実施形態は、例示的に説明されているが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更が可能であることを理解されたい。従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来技術による電気メッキチャンバの概略図である。
【図２】本発明の実施形態による超小型電子ワークピースを処理するための電気処理ステーションを有する電気処理マシンの等角図である。
【図３】本発明の実施形態による電気処理マシンで使用するためのヘッド組立体及び処理チャンバを有する電気処理ステーションの断面図である。構成部品は概略的に示されている。
【図４】本発明の実施形態による電気処理マシンで使用するための処理ステーションの概略図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による処理チャンバ部分を示す等角図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による処理チャンバ部分を示す等角図である。
【図６】処理チャンバの実施形態の図５Ａの線６−６に沿って示した断面図である。
【図７】処理チャンバの図５Ａの線７−７に沿う別の部分を示した等角断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による電気処理ステーションの概略図である。
【図９】本発明の更に別の実施形態による電気処理ステーションの概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  処理マシン
１０１  ワークピース
１０２  キャビネット
１０４  内部領域
１０５  外部領域
１０６  開口
１１０  ロード／アンロードステーション
１１２  コンテナ支持部
１１３  保護シュラウド
１１４  ワークピースコンテナ
１２０  処理ステーション
１２２  クリーン／エッチングカプセル
１２４  処理ステーション
１３０  搬送装置
１３２  トラック
１３４  ロボットユニット
【図４】
2005501180.tif 000003
【図６】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
2005501180.tif 000048