(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明のウエハキャリアは、開口部、一実施形態ではウエハキャリアの端部に沿って形成された複数の孔を有する。これらの孔を通してウエハの裏面の端部へと放射されるガスが、処理用液体及びこれから生じた汚染物が基部の内側領域及びウエハの裏面の内側領域に達するのを防ぐ助けをする。他の実施形態では、複数の同心のシール部材がよりよいシールを形成するように使用される。また、外側シールが独立して動かされて、ウエハがウエハキャリアに取着されたままの状態でウエハの裏面の端部が洗浄され得ることが好ましい。
2005501395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空にされることができ、基板の前面に溶液が与えられたときに、溶液が基部の内側領域及び基板の裏面の内側領域に達することがないように、基板処理中に基板の裏側から基板を支持する基板キャリアであって、
基板が配置される基部と、
この基部の内側領域内に形成され、基板の裏側が基部に支持され得るように真空源に接続され得る真空入口と、
前記基部に配置されて基部の内側領域を規定し、また、基板の裏面に接触して基板の裏面の内側領域を規定し、そして、基板処理中に溶液が基板の裏面の内側領域に達するのを防ぐシール部材と、
このシール部材の外部に配置され、基板処理中に溶液がこれの裏面の内側領域に達するのを防ぐ助けを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、シール部材の外側で、これの周囲に形成された少なくとも１つの開口部を有し、この開口部は、この開口部から基板の裏面の周縁部に向けてガス状の流体を放射する流体源に接続でき、これによって、溶液が基板の裏面の内側領域に達するのを防ぐ助けをする請求項１の基板キャリア。
【請求項３】
前記シール部材は、エラストマーで形成され、Ｏ−リングと膨張可能な膜との１つから成る請求項２の基板キャリア。
【請求項４】
前記少なくとも１つの開口部は、シール部材と同心にこれの周囲に形成された複数の第２の孔である請求項２の基板キャリア。
【請求項５】
前記複数の第２の孔の各々の直径は、０．５〜１ｍｍの範囲内である請求項４の基板キャリア。
【請求項６】
前記流体源は、毎分１０〜６０リットルの流量でガス状の流体を放射する請求項２の基板キャリア。
【請求項７】
前記流体源は、前記基板処理中にはガス状の流体を放射し、この後の基板処理中にはガス状の流体を放射しない請求項２の基板。
【請求項８】
前記シール機構は、他のシール部材を有し、この他のシール部材は、前記シール部材の外部でこれの周囲に配置され、基板の裏面に接触して基板の裏面の内側領域に溶液が達するのを防ぐ助けをする請求項１の基板キャリア。
【請求項９】
前記他のシール部材は、膨張可能なシール部材である請求項８の基板キャリア。
【請求項１０】
前記膨張可能なシール部材は、前記基板処理中には膨張され、この後の基板処理中には膨張されない請求項９の基板キャリア。
【請求項１１】
前記膨張可能なシール部材は、基部に形成された複数の第２の孔を通して供給されたガスによって膨張される請求項９の基板キャリア。
【請求項１２】
前記他のシール部材は、Ｏ−リングである請求項８の基板キャリア。
【請求項１３】
前記シール部材は、中空のＯ−リングである請求項１２の基板キャリア。
【請求項１４】
前記シール部材と他のシール部材との両方は、エラストマー材料で形成されている請求項１３の基板キャリア。
【請求項１５】
前記他のシール部材は、他の中空Ｏ−リングである請求項１３の基板キャリア。
【請求項１６】
前記中空のＯ−リングは、５０未満のデュロメーター規格を有する請求項１３の基板キャリア。
【請求項１７】
前記他のＯ−リングは、この他のＯ−リングをシール位置もしくは非シール位置に位置付けるように垂直方向に可動な環状ハウジング内に設けられている請求項１２の基板キャリア。
【請求項１８】
導体を電解質から基板の前面に与え、また、真空吸着を利用する堆積装置であって、
導体を電解質から基板の前面に与える電気化学堆積装置と、
この電気化学堆積装置が基板の前面に導体を与えるときに、基板を裏面から適当な位置に支持し、基部の内側領域と基板の裏面の内側領域とに電解質が達するのを防止する基板ホルダとを具備し、この基板ホルダは、
基板が配置される基部と、
この基部の内側領域内に形成され、基板の裏側を基部に支持するために真空源に接続され得る真空入口と、
前記基部に配置されて基部の内側領域を規定し、また、基板の裏面に接触して基板の裏面の内側領域を規定し、及び真空にされているときに基板を基部に支持し、そして、基板処理中に溶液が基板の裏面の内側領域に達するのを防止する助けをする、７０未満のデュロメーター規格を有するシール部材とを有する装置。
【請求項１９】
前記シール部材は、７０未満のデュロメーター規格を有する弾性的な中空Ｏ−リングである請求項１８の装置。
【請求項２０】
前記弾性的な中空Ｏ−リングは、３０〜５０の範囲内のデュロメーター規格を有する請求項１９の装置。
【請求項２１】
前記基部に配置された支持パッドを更に具備し、前記弾性的な中空Ｏ−リングは、この支持パッドの表面の上で少なくとも５０ミクロンだけ延びるような厚さを有する請求区尾１９の装置。
【請求項２２】
前記支持パッドの硬度は、弾性的な中空Ｏ−リングの硬度の少なくとも５倍である請求項１９の装置。
【請求項２３】
前記弾性的な中空Ｏ−リングは、１〜４ｍｍの直径と、０．５乃至１．５ｍｍの壁の厚さとを有する請求項１９の装置。
【請求項２４】
前記シール部材は、弾性的で膨張可能な膜である請求項１８の装置。
【請求項２５】
前記基部に配置された支持パッドを更に具備し、この支持パッドは、シール部材がこの支持パッドの表面の上で少なくとも５０ミクロンだけ延びるような厚さを有する請求項１８の装置。
【請求項２６】
前記支持パッドの硬度は、シール部材の硬度の少なくとも５倍である請求項２５の装置。
【請求項２７】
処理用溶液を用いて基板の前面を処理し、洗浄溶液を用いて基板の裏面の周辺部を洗浄する方法であって、
内側シール機構及び外側シール機構を有するウエハホルダに、前記処理及び洗浄中に内側シール機構が連続的に永久的なシールを与え、外側シール機構が断続的に永久的なシールを与えるように、基板を装着させる工程と、
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程と、
前記外側シールに永久的なシールを与えて処理用溶液が内側シール機構に達するのを防止しながら、処理用溶液を用いて基板の前面を処理する工程と、
基板の前面の処理が終わると、外側シール機構の永久的なシールを解除する工程と、
前記外側シール機構から永久的なシールが解除された状態で、基板の裏面の端部を洗浄溶液を用いて洗浄する工程とを具備する方法。
【請求項２８】
前記基板の前面を処理する工程は、処理用溶液に電解質を用いて導体の電気化学堆積を行う請求項２７の方法。
【請求項２９】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、基板ホルダから基板の裏面の周縁部に向けて放射されたガス状の流体を使用し、また、
永久的なシールを解除する工程では、基板ホルダからのガス状の流体の放射を止める請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、膨張可能な膜を膨張させ、
永久的なシールを解除する工程では、膨張可能な膜を収縮させる請求項２８の方法。
【請求項３１】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、垂直方向に可動なチャンバに取着されたＯ−リングをシール位置へと動かし、また、
前記永久的なシールを解除する工程では、垂直方向に可動なチャンバとＯ−リングとを引っ込めて非シール位置へと動かす請求項２８の方法。
【請求項３２】
前記基板の前面を処理する工程は、処理用溶液として電解質を用いて導体の電気化学堆積を行い、基板を研磨するパッドを用いて電気研磨を行う請求項２７の方法。
【請求項３３】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、基板ホルダから基板の裏面の周縁部に向けて放射されたガス状の流体を使用し、また、
永久的なシールを解除する工程では、基板ホルダからのガス状の流体の放射を止める請求項３２の方法。
【請求項３４】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、膨張可能な膜を膨張させ、
永久的なシールを解除する工程では、膨張可能な膜を収縮させる請求項３２の方法。
【請求項３５】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、垂直方向に可動なチャンバに取着されたＯ−リングをシール位置へと動かし、また、
前記永久的なシールを解除する工程では、垂直方向に可動なチャンバとＯ−リングとを引っ込めて、非シール位置へと動かす請求項３２の方法。
【請求項３６】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、基板ホルダから基板の裏面の周縁部に向けて放射されるガス状の流体を使用し、
前記永久的なシールを解除する工程では、基板ホルダからのガス状の流体の放射を止める請求項２７の方法。
【請求項３７】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、膨張可能な膜を膨張させ、
前記永久的なシールを解除する工程では、膨張可能な膜を膨張させる請求項２７の方法。
【請求項３８】
前記外側シール機構に永久的なシールを与える工程では、垂直方向に可動なチャンバに取着されたＯ−リングをシール位置へと動かし、永久的なシールを解除する工程では、垂直方向に可動なチャンバとＯ−リングとを引っ込めて、非シール位置へと動かす請求項２７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には半導体処理技術、特に、用途の多いウエハキャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置は、一般に半導体基板、通常はシリコン製基板と、これに次に形成されたシリコン石英などの複数の誘電性中間層と、導電材料でできた導電性通路即ち連絡部とを有する。連絡部は、通常は、誘電性中間層にエッチングされた溝部中に導電材料を装填することによって形成される。集積回路では、様々の高さの連絡ネットワークが、基板の表面に対して横方向に延びている。様々の層に形成された連絡部は、通路もしくは接触部を用いて電気接続され得る。このような特性を有する、即ち、開口部、溝部、パッドもしくは接触部を利用する導電材料装填処理が、このような形を有する基板全体にわたって導電材料を堆積させることによって果たされ得る。
【０００３】
最近では、銅及び銅合金は、その優れた導電性と低効率という特性によって、連絡部の材料としてかなり注目されている。銅を堆積させる好ましい方法は、電着である。銅もしくは他の導電材料は、典型的にはバリヤー層及びシード層などの導体で予めコートされた基板上に堆積される。典型的なバリヤー層の材料は、一般に、タングステン、タンタラム、タイタニウム、これらの合金及びニトリドなどである。堆積処理は、様々の処理を利用して果たされ得る。
【０００４】
半導体ウエハ表面の形に合わせて銅を堆積させた後、エッチング、電気研磨、もしくは、化学的な機械研磨（ＣＭＰ）工程などの除去処理が行われる。このような除去処理は、ウエハの表面、特にフィールド領域から導電材料を除去する。かくして、通路や溝部などの外形に予め堆積された導電材料が取り除かれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
堆積処理もしくは除去処理の間、ウエハは、概してキャリアヘッドによって支持される。図１（Ａ）に示されるように、回転可能なシャフト１２を有する従来のキャリアヘッド１０は、電気堆積処理の間、ウエハ１４を支持する。ウエハ１４は、キャリアヘッド１０のキャリア基部１８（チャック）の表面１６に設けられる。堆積並びに／もしくは材料除去工程中に、キャリアヘッド１０は、ウエハの裏面を真空吸着しながらクランプ２０を用いてウエハ１４をキャリアヘッド１０の基部１８の表面１６に固定する。キャリアヘッド１０のボディとキャリア基部１８とを通って延びた真空ライン２２を通して真空にされる。クランプ２０は、電気接触部２４をウエハ１４にシールし得る。このような従来のキャリアヘッドでは、ウエハの端部にクランプがあることから、ウエハの端部で堆積もしくは材料除去ができなかった。
【０００６】
使用時に、キャリアヘッドは、典型的には、堆積及び所定の材料除去工程の場合には電解質、もしくは、ＣＭＰ材料除去処理の場合にはスラリーといった溶液中に浸される。所定のこのような処理の際に重要なのは、ウエハの裏面に溶液が漏れるのを防止することである。ウエハの裏面に漏れが生じると、ウエハの裏面と電気接触部とが汚染される。ウエハの裏面から汚染物を除去するには、時間がかかり製造コストを増す特別な処理工程が必要になる。
【０００７】
もう１つの従来のウエハキャリアは、ウエハをキャリアに支持するためにウエハの裏面を真空吸着せず、また、処理中にウエハの裏面とウエハの端部との汚染を減じようとすることもない。図１（Ｂ）を参照すると、このようなウエハキャリア２８によって、ウエハ３２の裏面３０がＯ−リング３４に対して押圧されて、ウエハの裏面３０とＯ−リング３４との間にシールを形成する。また、シール３８を有するクランプ３６は、前面４０への複数の接触部４２を収容しながら、ウエハ３２の前面４０の端部をシールする。この従来のシステムでは、シールの後ろの領域４４が、ウエハの裏面における更なる汚染を防止するようにガスで加圧される。このような設計では、ウエハの端部にクランプが設けられていることから、ウエハの端部における堆積もしくは材料除去ができない。
【０００８】
更なる他の従来のＣＭＰヘッドは、図１（Ａ）に示されたヘッドと類似しているが、これは、ウエハをこれの裏面から真空吸着し、また、ウエハの端部を支持リングによって支持して、ウエハの前面を十分に露出させる。それでもやはり、ＣＭＰ処理がウエハの前面に対して行われる間、ＣＭＰ処理で用いられるスラリーがウエハの裏面に向かって移動し得る。
【０００９】
このために、ウエハキャリアのデザインを、１つ以上の処理工程にわたって使用可能で、処理溶液からウエハの裏面をシールできるようなものにする必要がある。また、ウエハキャリアのデザインを、ウエハの端部の処理もできるように、ウエハの前面全体を露出させながら処理溶液からウエハの裏面をシールするものにする必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、改良されたウエハキャリアを提供することである。
【００１１】
本発明のもう１つの目的は、処理液とこれから生じた汚染物とが、基部の内側領域とウエハの裏面の内側領域とに達するのを防止するウエハキャリア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、開口部、例えば一実施形態ではウエハキャリアの端部に沿って形成された複数の孔を備えたウエハキャリアを提供することによって、上述された目的の一方だけ、もしくは両方を果たす。孔を通ってウエハの裏面の端部に向けて放射されるガスが、処理液とこれから生じた汚染物とが、基部の内側領域とウエハの裏面の内側領域とに達するのを防止する。もう１つの実施形態では、複数の同心のシール部材がよりよいシールを提供するように用いられ、外側シールが、ウエハがウエハキャリアに取着されている間に好ましくは独立して動かされてウエハの裏面の端部が洗浄されるようにする。
【００１３】
更に、Ｏ−リングやガスケットであってもよいシール部材もしくは膨張可能な部材は、特定の実施形態で、処理液とこれから生じた汚染物とが、ウエハの裏面の内側領域に達するのを更に防止するように使用される。
【００１４】
以下に詳しく示されるように、ウエハキャリアの上述された特徴は、様々の処理環境で使用可能な様々のウエハキャリアにおいて利用され得る。
【００１５】
上述及び他の目的と、特徴と、本発明の利点とは、これに限定されない本発明の例示的な実施形態を示した図面を参照して、以下に更に詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照すると、同じ部品は同じ参照符号で示されている。図２に示されるように、例示的な処理システムは１００である。電気めっきに用いられる場合、このシステム１００は、例えば、陰極アッセンブリー１０２と、陽極アッセンブリ―０４とを有し、これによって、銅などの導電材料を、半導体ウエハなどのワークピース即ち基板上に堆積させることができる。材料を除去するのに使用される場合、このシステム１００は、例えば、陽極と陰極とが逆転した極性を有するか、あるいは、ＣＭＰスラリーのような他の処理用化学薬品を使用する。本発明が用いられる特定のプロセスが特に重要なわけではないことに注意してほしい。重要なのは、以下に説明されるように、処理用溶液がウエハの裏面に到達しないようにすることである。また、所定の実施形態においてウエハの前面の処理が行われるようにすることである。
【００１７】
注意したいのは、以下の説明では銅が堆積処理で堆積される例示的な材料として使用されているが、例えばNi、Pd、Pt、Au、Pb、Sn、Ag及びこれらの合金などの他の導体を堆積処理で堆積させてもよい点である。
【００１８】
システム１００のウエハ支持アッセンブリー１０２は、図２に示された、堆積の場合は陰極と呼ばれ、電気研磨の場合は陽極と呼ばれる例示的なウエハ１０８、もしくは、電流のフロー／電圧を差異的に発生させる必要がないプロセスの場合は単なるウエハを支持するウエハキャリア１０６を有する。堆積の場合は、例えば、ウエハ１０８の前面１１２が、電気接触部材１１４によって電源装置（示されず）の陰極に接続される。電気研磨の場合は、例えば、ウエハ１０８の前面１１２が、電気接触部材１１４によって電源装置(示されず)の陽極に接続される。
【００１９】
以下に十分に説明されるように、ウエハキャリア１０６は、真空吸着を利用してウエハ１０８をこれの裏面から支持する。この実施形態では、ウエハ１０８は、ウエハ１０８の前面１１２が十分に露出されるようにウエハキャリア１０６によって支持される。処理の際、ウエハキャリア１０６とウエハ１０８とは、キャリアシャフト１１０を回転軸１１５もしくは垂直軸を中心に回転させ、並びに／もしくは、キャリアシャフト１１０を横方向に移動させることによって動かされる。
【００２０】
システム１００の電極アッセンブリー１０４は、典型的には、アッセンブリー１０４が堆積と電気研磨のどちらに使用されるかに応じて、異なる電極１１６を有する。堆積に使用される場合は、電極１１６は陰極であり、好ましくは消費できない。また、電極１１６は、電極カップ１１８のような囲いの中に位置されるのが好ましく、電解質を中から流出させる孔を有してもよい（図示されず）。電極カップ１１８は、例えば、堆積や所定の電気研磨技術に使用される場合は電解質、ＣＭＰを利用する場合はスラリーなどの溶液の流量を制御するために放出開口部(図示されず)を有してもよい。処理の際、溶液１２０は、液体入口１３０を通して電極カップ１１８中に供給され、ウエハ１０８の前面１１２まで到達してこれを湿らす。溶液１２０は、矢印の方向に流れ、ウエハ１０８の前面１１２を湿らす。
【００２１】
堆積もしくは所定の電気研磨処理の際、典型的には、溶液１２０は、印加された適当な電位のもとでウエハ１０８の前面１１２上に材料を堆積させるか、印加された適当な電位のもとでウエハ１０８の前面１１２から材料を除去するのに用いられる電解質である。ＣＭＰの際、このような電位は印加されてもされなくてもよい。しかしながら、公知のように、ウエハの前面１１２は、全ての処理で回転されるのが好ましい。
【００２２】
システム１００では、図２に示されるように、電気接触部材１１４が接触領域１２６で接触ウエハ１０８に接触している。接触領域１２６は、ウエハの前面の周辺リング領域であり、ウエハが回転されているときに電極カップ１１８のへりに対して露出されている部分を有する。
【００２３】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、各々に、本発明の実施形態のウエハキャリア１０６が更に詳しく示された切り取り部分を有する側面図を示す。以下に明らかにされるように、図３（Ａ）と（Ｂ）とに示された実施形態の違いは、使用されているシール部材のタイプにある。ウエハキャリア１０６は、ウエハ１０８が支持されるキャリア基部１４６、チャックを有する。キャリア基部は、例えば、プラスチック、スチール、もしくは、タイタニウムなどの様々の材料で形成され得る。また、示されるように、キャリアリング１４７は、以下に説明される支持パッド１６６に接触するウエハの前面の下に延びた表面部分を有してもよい。キャリア基部１４６は、キャリアリング１４７によって囲まれているのが好ましい。キャリアリングは、キャリア基部と別々に形成されても、これと一体的に形成されてもよい。キャリアリングは、プラスチック、もしくは、処理用溶液中でも安定している所定の材料で形成され得る。ウエハキャリア１０６は、シャフト１１０によって回転されるか動かされる。この実施形態では、好ましくはディスク形状のキャリア基部１４６の底面１４８は、第１の表面の部分１５０と、第２の表面の部分１５２とを有する。第１の表面の部分１５０は、第２の表面の部分１５２を囲む周面であり、第２の表面の部分は内側領域となる。底面１４８の第１の表面の部分１５０及び第２の部分１５２は、以下に示されるように、本発明のシール部材１５４によって規定されている。
【００２４】
このシール部材１５４は、底面１４８の第１の部分１５０と第２の部分１５２との間に形成された円形の溝部１５６中に配置され、基部１４６の内側領域を規定している。また、シール部材１５４がウエハ１０８の裏面に接触しているときは、ウエハ１０８の裏面に内側領域を規定する。流体ライン１５８が、以下に更に説明されるように、底面１４８の第１の表面の部分１５０の複数の出口ポート１５９に流体供給部を接続させている。出口ポート１５９は、この出口ポートがシール部材１５４と同心にこれの周囲に形成されるように、第１の表面１５０の周囲で径方向に形成されている。この出口ポートは第１の表面の部分１５０に直接接続され得るが、流体ライン１５８の下端部１６０が、キャリア基部１４６とキャリアリング１４７との間に延びていてもよい。これらの実施形態では、流体ライン１５８は、ガス、好ましくは非酸化ガスを、ウエハ１０８の裏面１１３の周縁部に向けて供給するのに用いられる。非酸化ガスは、窒素ガスであると好ましい。孔の数と直径とは様々でよいが、直径は、０．５〜１ｍｍの範囲内だと最も好ましい。好ましい実施形態では、ウエハのサイズが２００乃至３００ｍｍである場合、１６〜６４個の孔がウエハキャリアの端部に形成されている。言うまでもなく、このような孔の数は様々でよく、または、孔の代わりに連続したスリットもしくは他の形状の開口部が設けられてもよい。ガスの流量は様々でよいが、好ましい流量は、毎分１０〜６０リットルである。以下に十分に説明されるように、ポート１５９から放射されたガスは、裏面の周縁部１６２を連続的に掃引することによって電解質のような液体がウエハ１０８の裏面に到達して望ましくない汚染を生じるのを防止するもう１つのシールを提供する。
【００２５】
ウエハ１０８は、真空吸着を利用してキャリア基部１４６によって支持される。このために、複数の真空ライン１６４がキャリア基部１４６の第２の部分１５２に接続されている。必須ではないが、ウエハの裏面を支持するためには、支持パッド１６６即ち裏打ちパッドが、真空吸着される間ウエハをほぼ平らな状態に支持するように、第２の表面の部分１５２に取着されているのが好ましい。この実施形態ではウエハがライン１６４による真空吸着を利用して支持されているが、吸着カップを用いて支持されてもよい。シールを形成するために、シール部材１５４は、シールが適当に形成され得るように典型的には５０〜１００ミクロンだけ支持パッドを過ぎて延びている必要がある。以下に示されるように、シール部材１５４は、支持パッド１６６よりも柔らかい。
【００２６】
ウエハキャリア１０６の機械部品のような他の部品は、従来から作られ、当分野で公知である。キャリアヘッド１０６には、所定の形状のジンバル機構及び共働する複数の機械部品とが設けられ得る。このような従来の部品は、説明を省略する。
【００２７】
使用時は、ウエハ１０８が、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、ウエハ操作システム（図示されず）を用いてキャリア基部１４６に配置される。ウエハ１０８は、真空吸着されてシール部材１５４と揃えられる。シール部材１５４は、第２の部分１５２とウエハの裏面１１３との間に規定されたスペースをシールする。そして、ウエハ１０８をウエハキャリア１０６に支持し、ウエハ１０８の前面１１２を十分に露出させる。好ましい実施形態では、４００〜６５０トルの範囲内の真空レベルが採用された。
【００２８】
ウエハ１０８がキャリア１０６によって支持されると、堆積中にウエハが処理されることから、ポート１５９を通して裏面の周縁部１６２に向けて上述されたような量だけガスが供給される。
【００２９】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、上述された堆積処理の間、ポート１５９から矢印１６８の方向に向かうガスの流れが、矢印１７０の方向に流れてくる電解質１２０を掃引し、電解質溶液がウエハ１０８の裏面の周縁部１６２に達するのを防止する。本発明のウエハキャリアは、シール部材１５４と共働して、効果的には、ウエハの前面１１２を処理用溶液に十分に晒し、もう一方では、電解質がウエハ１０８の裏面１１３に達するのを防止する。
【００３０】
この後の洗浄工程では、ガスは、ポート１５９を通ってガスが供給されないように止められて、ウエハ１０８の裏面が、液状の洗浄液や空気などのガス状流体、もしくは、これらの両方にアクセスできるようにする。
【００３１】
本発明の原則に従って、シール部材１５４は、真空吸着を最少限に利用してシール機能が効果的に果たされるように設計されている。
【００３２】
図３（Ａ）及び図４(Ａ)に示されたシール部材１５４Ａは、絶縁材料でできたＯ−リングである。Ｏ−リング１５４Ａは、内部が中空でも中空でなくてもどちらでもよいが、図４（Ａ）に示されるように、圧力下でも形状を支持することができる。Ｏ−リング１５４Ａは、中空で１〜４ｍｍの直径及び０．５乃至１．５ｍｍの厚さを有すると好ましいことが分かっている。言い換えれば、中空のＯ−リングは、比較的硬くて比較的高いデュロメーター規格を有する典型的なＯ−リングや、中空のＯ−リングと比較して典型的には少なくとも５倍は大きいデュロメーター規格（硬度の規格）を有する支持パッド１６６とは対照的に、７０未満、好ましくは３０〜５０デュロメーターの範囲内のデュロメーター規格を有するように柔かくされている。この柔かさによって、効果的には、硬いシールの圧力でウエハの裏面に大きな圧力を発生させてウエハを曲げてしまうという悪影響を与えることなく、望ましいシールが形成できる。Ｏ−リング１５４Ａは、特に中空の場合、エチレンプロピレン材料でできているのが好ましい。
【００３３】
図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示されたガスケット１５４Ｂは、Ｏ−リング１５４Ａの代替例である。図５に断面的な斜視図で示されているように、ガスケット１５４Ｂは、球状の断面を備えた環状ボディ３００を有する。このボディ３００は、第１の部分３０２即ち取着部分と、第２の部分３０４即ちシール部分とを有する。このシール部分３０４は、真空にされるときにより大きなシール表面を与えるように外方に傾斜されているとよい。詳しくは以下に示される。
【００３４】
図６（Ａ）は、圧縮力がかけられておらずウエハが支持されていない状態のガスケット１５４Ｂの断面を示す。図６（Ａ）を参照すると、ガスケット１５４Ｂは、取着部分３０２を円形の溝部１５６中に挿入することによってウエ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、ウエハ１０８の裏面１１３に概ね面している傾斜された面、シール面３０６を規定している。シール部分３０４は、支持パッド１６６の上部よりも‘ｈ’で示された圧縮距離だけ高くされている。この圧縮距離は、０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍの範囲内であり、０．２ｍｍであると好ましい。シール工程では、圧縮距離‘ｈ’がゼロになり、シール面３０６の十分な使用を可能にする。
【００３５】
図６（Ｂ）は、ウエハ１０８の裏面１１３をシールしているときのガスケット１５４Ｂを示す。図６（Ｂ）に示されているように、ウエハ１０８の裏面１１３が真空吸着されると、ウエハ１０８はシール面３０６を押圧し、シール部分３０４を押しつぶして、シール機能を果たす。ガスケット１５４Ｂは、容易に、即ち、シール部分３０６を押しつぶしてより大きなシール面を与えることによって、シール機能を果たすことができる。
【００３６】
この実施形態では、ガスケット１５４Ｂは、エラストマーのような弾性材料で形成され得る。このような１つの材料例が、DuPontから商標名Kalrezで市販されている。しかし、好ましい実施形態では、本発明のガスケット部材が上述のように示されているが、ガスケット部材は、上述されたようなシール機能を果たし、本発明の範囲内に収まる限り、あらゆる圧縮可能な材料、膜、もしくは管などによって形成され得る。
【００３７】
図７（Ａ）に示されるように、代わりの実施形態では、ガスケット部材１５４Ｃは、膨張可能な膜である。図７（Ａ）は、収縮された状態の膨張可能な膜を示す。膨張可能な膜１５４Ｃは、円形の溝部１５６の開口部４０２の端部に取着されてこれをシールしている。この実施形態で円形の溝部は、空気などの流体がこの膨張可能な膜１５４Ｃを膨張させるのに使用され得るように、少なくとも１つの入口ポート４０６を介して流体ライン４０４に接続されている。この流体ライン４０４は、流体圧力が制御され得るように流体供給システム(図示されず)に更に接続されている。
【００３８】
図７（Ｂ）は、ウエハ１０８の裏面１１３をシールする際に膨張された状態の膨張可能な膜１５４Ｃを示す。真空吸着される際、ウエハ１０８は、膨張可能な膜１５４Ｃを押圧してシール機能を果たす。流体圧力を制御することによって、膜１５４Ｃによってウエハ１０８の裏面にかけられる力が、最適にされる。これによって、上述された先行技術のウエハの陥没の問題を生じさせずに効果的なシールを果たすことができる。膨張可能な膜１５４Ｃは、所定のゴムもしくはエラストマー材料で形成され得る。
【００３９】
また、図３(Ａ)〜７（Ｂ）を参照して述べられているように、上述されるようにポート１５９を通してガスを注入する際に所定のシール部材１５４を用いることが本発明の範囲内であることに注意してほしい。
【００４０】
図８（Ａ）〜（Ｄ）は、一対の同心のシール部材を用いる本発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図示されているように、キャリアヘッド５００が、ウエハもしくは他のワークピース５０５が支持されるキャリア基部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によって回転されるか動かされる。キャリア基部５０４は、好ましくはワークピースの形状に合った、典型的にはウエハにあわせた円形の表面である底面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の外側端部５１０に隣接して同心に配置されている。
【００４１】
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。この膜５０８は、この膜５０８が内側ポケット５１６を形成するように、これの内端５１２と外端５１４とによってキャリア基部５０４の底面５０６に取着されている。膜５０８の内側ポケット５１６は、ガス源のような流体源(図示されず)に流体ライン５１８を通して接続されている。以下に説明されるように、流体ライン５０８からの流体は、処理中に膨張可能な部材５０８を膨張させるために使用される。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のように形成されている。特定の好ましい実施形態では、第２のシール部材は、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示されるように中空のＯ−リング１５４Ａとして形成されている。第２のシール部材５０９は、好ましくは、円形の溝部５２０内に配置されている。支持部材５２２が、Ｏ−リング５０９によって形成された円形領域内に同心に配置され得る。ウエハ５０５が支持部材５２２に配置され、ウエハ５０５の裏面５２６が真空吸着されて、第２のシール部材５０９によってシールされ得るように、複数の真空ライン５２４がキャリア基部５０４と支持部材５２２とを貫通して形成されている。
【００４２】
図８（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、第１のシール部材５０８が膨張可能な部材であり、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では、作業中に、ウエハ５０５の裏面５２６がＯ−リング５０９上に配置され、このウエハ５０５は、キャリア５００に支持されるように真空吸着される。この実施形態ではウエハ５０５の裏面５２８が十分に露出されることが分かる。図８（Ｃ）に示されるように、隣接した膨張可能な膜５０８が、内側ポケット５１６中にガスを供給することによって膨張される。膨張された状態の膨張可能な膜５０９が、ウエハ５０５のエッジ領域５３０を効果的にシールする。従って、膨張可能な部材５０８とＯ−リング５０９とが組合わさって、ウエハ５０５の端部／エッジに沿って二重のシールを形成する。このような二重シールが、膨張可能な部材５０８とＯ−リング５０９とによって電解質などの処理用溶液の漏れを防止し、支持部材５２２だけでなくウエハの裏面５２６の汚染も防止する。膨張可能な部材５０８のところで膨張可能な部材５０８とＯ−リング５０９との間の端部領域５３０へと処理用溶液が幾らか漏れたとしても、端部領域５３０は、以下に説明されるようなめっき工程の後の洗浄工程などにおいて容易に洗浄され得る。
【００４３】
図８（Ｄ）を見ると、第１のシール部材５０８が膨張可能な部材であるとなぜ好ましいのかが分かる。これは、第１のシール部材５０８と第２のシール部材５０９との両方がシールを提供するめっき工程が終了した後に、ウエハがキャリア５００によって支持され、Ｏ−リング５０９によってシールされた領域が真空吸着されている状態で、膨張可能な部材が図示されるようにつぶれたときに第１のシール部材５０８が潜在的に汚染可能な端部領域５３０を露出することによる。従って、この構成では、洗浄システム(図示されず)から膨張された膨張可能な部材５０８によって予め保護された領域へと、端部領域５３０内へ矢印の方向に洗浄流体を与えることによって、端部領域５３０を洗浄できる。洗浄及びこれに続く乾燥工程の間、キャリア５００は回転され得る。この実施形態では、第１のシール部材５０８は、上述されたような理由で膨張可能な部材であるのが好ましいが、Ｏ−リングなどの他のシールを使用してもよい。
【００４４】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、対をなした同心のガスケット部材を用いる本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図９（Ａ）に大まかに示されているように、第１のシール部材９０８とこれと同心の第２のシール部材９０９とを用いて、この第２のシール部材９０９によってシールされたウエハ９０５の裏面の内側領域をシールしている点で、図８の実施形態と類似している。内側領域は、支持部材９２２を有している。前述された実施形態に示されるように、ウエハ９０５の裏面は、真空ライン９２４を通して真空吸着されながら、第２のシール部材９０９と支持部材９２２とに支持されるのが好ましい。しかしながら、図８の実施形態とは異なり、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、内部は中空であってもなくてもよいが好ましくは第２のシール部材９０９よりも柔らかいＯ−リングでもよい。第１のシール部材９０８によるシールは、キャリアヘッド９００の外側に垂直方向に可動な環状ハウジング９０４を有することによって形成される。これは、環状ハウジング９０４の内径に沿った電動スプロケットや、他の機械機構などを含む様々な方法で垂直方向に動かされ得る。
【００４５】
図９（Ｂ）は、第１のシール部材９０８と第２のシール部材９０９とがシール機能を果たしているシール位置を更に詳しく示す。このシール位置では、垂直方向に可動な環状ハウジング９０４が下方に動かされ、第１のシール部材９０８とウエハ９０５との間にシールを確立する。ウエハは、シール部材９０８と９０９とがウエハ９０５をシールしているときに化学的に処理される。シールされていない位置で、図９（Ｃ）に矢印で示されているように、洗浄流体もしくはガスが第２のシール部材９０９の外側でウエハの裏面に供給される。垂直方向に可動な環状ハウジングが上方に動かされ、第１のシール部材９０８を解放して、ギャップを提供し、このギャップを通って、洗浄流体もしくはガスがウエハ９０５の裏面の端部の、第２のシール部材９０９の外側に供給される。
【００４６】
説明されてきた様々のシール部材に関して更に注意したいのは、各シール部材は、行われる処理と化学的に親和性のある材料、例えば、従来の洗浄溶液による洗浄だけでなく電解質を用いるめっきとも化学的に親和性のあるTeflonでコートされているのが好ましいという点である。
【００４７】
幾つかの好ましい実施形態が詳述されてきたが、新規の教示及び本発明の利点から大きく逸脱することなく例示的な実施形態が様々に変更され得ることを、当業者は容易に理解できるだろう。例えば、Ｏ−リング、ガスケット及び膨張可能な部材は、真空シールを提供すると説明されているが、このシールを提供し得る所定の材料もしくは装置が、Ｏ−リングの代わりに用いられてもよく、それも本発明の範囲内に収まる。従って、状況によっては添付請求項に記載の本発明の精神と範囲とから逸脱することなく他の特性を対応して使用することなく本発明の幾つかの特性が採用されることが、理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来のキャリアのヘッド部を示す。
【図２】本発明のキャリアヘッドが用いられ得る処理システムの例を示す。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る２つの実施形態夫々のウエハキャリアのより詳しい図を示す。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の図３（Ａ）及び（Ｂ）に示された２つの実施形態夫々のウエハキャリアを用いて注入されたガスと処理流体とを示す。
【図５】図３（Ｂ）と４（Ｂ）に示された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６】（Ａ）及び（Ｂ）は、図５に示されたガスケット部材の使用法をより詳しく示す。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、膨張可能なガスケット部材を用いる本発明の他の実施形態を示す。
【図８】（Ａ）乃至（Ｄ）は、対をなした同心のガスケット部材を用いる本発明の他の実施形態を示す。
【図９】（Ａ）乃至（Ｃ）は、対をなした同心のガスケット部材を用いる本発明の他の実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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】
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