(57)【要約】【解決手段】基板ホルダが回転軸に関して回転する時に、基板ホルダの回転軸から垂直に伸びる固定基準線に対して、基板ホルダの支持面に配置されたノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置が決定される。基板ホルダが所定の垂直位置に到達した時に固定基準線に対する所定の方位角位置にノッチアライメントフィーチャを位置させるために基板ホルダの垂直運動が始まるべき固定基準線に対するノッチアライメントフィーチャの接近開始方位角位置が決定される。接近開始方位角位置にノッチアライメントフィーチャを位置させるのに必要な時間遅延が決定される。基板ホルダの垂直運動が、決定された時間遅延に従って開始される。【選択図】図２Ｃ
2018154924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気メッキシステムであって、
基板の背面と接触するよう構成された下面を有する基板ホルダであって、前記基板の正面が下に向いた状態で前記基板をしっかりと保持するよう構成され、前記基板ホルダの前記下面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャを有し、前記基板ホルダの前記下面の中心点を通って伸びる回転軸に関して回転するよう構成され、前記回転軸は、前記基板ホルダの前記下面と垂直に方向付けられ、前記基板ホルダは、水平面に対して傾斜するよう構成され、かつ前記基板ホルダの下に配置される電気メッキ溶液浴に対して垂直に移動するよう構成されている基板ホルダと、
前記水平面に対する前記基板ホルダの前記下面の角度位置制御を提供するために前記基板ホルダに接続された傾斜機構と、
前記基板ホルダの垂直位置制御を提供するために前記基板ホルダに接続されたリフト機構と、
前記回転軸を中心とした前記基板ホルダの回転制御を提供するために前記基板ホルダに接続された回転機構と、
前記基板ホルダに保持された前記基板が前記電気メッキ溶液浴と最初に接触する所定の垂直位置に前記基板ホルダが到達した時の、前記回転軸から垂直に伸びる固定基準線に対する前記回転軸を中心とした前記ノッチアライメントフィーチャの方位角位置の制御を可能にするために、前記リフト機構および前記回転機構の統合制御を提供するよう構成されたコントローラと
を備える電気メッキシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の電気メッキシステムであって、前記コントローラは、前記基板ホルダが前記回転軸を中心に回転している時に前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置を決定するよう構成されたノッチアライメントフィーチャ位置モジュールを備える電気メッキシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の電気メッキシステムであって、前記ノッチアライメントフィーチャ位置モジュールは、ハードウェアおよびファームウェアの組みあわせとして前記コントローラ内に実装される電気メッキシステム。
【請求項４】
請求項２に記載の電気メッキシステムであって、前記コントローラは、前記基板ホルダが前記所定の垂直位置に到達した時に前記固定基準線に対する所定の方位角位置に前記ノッチアライメントフィーチャを位置させるために前記基板ホルダの下方運動が始まるべき前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの接近開始方位角位置を決定するよう構成された接近開始制御モジュールを備える電気メッキシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の電気メッキシステムであって、前記接近開始制御モジュールは、前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの前記接近開始方位角位置を決定するために、進入プロファイルを処理するよう構成され、前記進入プロファイルは、前記基板ホルダの下方運動の開始から前記基板ホルダが前記所定の垂直位置に到達するまでに実施される前記基板ホルダの回転運動仕様および前記基板ホルダの垂直運動仕様を含む電気メッキシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の電気メッキシステムであって、前記コントローラは、外部データベースから前記進入プロファイルを取得するよう構成されている電気メッキシステム。
【請求項７】
請求項４に記載の電気メッキシステムであって、前記接近開始制御モジュールは、外部データベースから前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの前記接近開始方位角位置を取得するよう構成され、前記外部データベースには、異なる進入プロファイルについて、前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの複数の所定の接近開始方位角位置が格納されている電気メッキシステム。
【請求項８】
請求項４に記載の電気メッキシステムであって、前記接近開始制御モジュールは、前記ノッチアライメントフィーチャの前記決定されたリアルタイムな方位角位置と、前記基板ホルダのリアルタイムな回転状態とに基づいて、前記固定基準線に対する前記接近開始方位角位置に前記ノッチアライメントフィーチャを位置させるのに必要な時間遅延を決定するよう構成されている電気メッキシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の電気メッキシステムであって、前記接近開始制御モジュールは、前記時間遅延を決定するよう構成されたハードウェアおよびファームウェアの組み合わせを備える電気メッキシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載の電気メッキシステムであって、前記コントローラは、前記決定された時間遅延に従って、前記基板ホルダの下方運動を開始するように、前記リフト機構に指示するよう構成されている電気メッキシステム。
【請求項１１】
目標水平面への基板の接近を制御するためのシステムであって、
基板ホルダが、前記基板ホルダの下面と垂直に方向付けられた回転軸を中心に回転している時に、前記基板ホルダの前記下面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置を決定するよう構成されたノッチアライメントフィーチャ位置モジュールであって、前記ノッチアライメントフィーチャの前記リアルタイムな方位角位置は、前記回転軸から垂直に伸びる固定基準線に対して決定されるノッチアライメントフィーチャ位置モジュールと、
前記基板ホルダが所定の垂直位置に到達した時に前記固定基準線に対する所定の方位角位置に前記ノッチアライメントフィーチャを位置させるために前記基板ホルダの垂直運動が始まるべき前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの接近開始方位角位置を決定するよう構成された接近開始制御モジュールであって、前記接近開始制御モジュールは、さらに、前記ノッチアライメントフィーチャの前記決定されたリアルタイムな方位角位置と、前記基板ホルダのリアルタイムな回転状態とに基づいて、前記接近開始方位角位置に前記ノッチアライメントフィーチャを位置させるのに必要な時間遅延を決定するよう構成され、前記接近開始制御モジュールは、さらに、前記決定された時間遅延に従って前記基板ホルダの垂直運動を開始するよう構成されている接近開始制御モジュールと
を備えるシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、前記所定の垂直位置は、前記基板ホルダの前記下面に保持された基板が前記目標水平面に最初に到達する前記基板ホルダの垂直位置であるシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、前記目標水平面は、液体浴の上面に対応するシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、前記液体浴の液体は、電気メッキ溶液であるシステム。
【請求項１５】
請求項１１に記載のシステムであって、さらに、
前記基板ホルダが前記所定の垂直位置に到達した正確な時に、前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの実際の方位角位置を記録するよう構成された接触確認モジュールを備えるシステム。
【請求項１６】
目標水平面への基板の接近を制御するための方法であって、
基板をしっかりと保持するよう構成された基板ホルダの支持面上に前記基板を配置する工程であって、前記基板ホルダは、前記基板ホルダの前記支持面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャを有し、前記基板ホルダの前記支持面の中心点を通って伸びる回転軸に関して回転するよう構成され、前記回転軸は、前記基板ホルダの前記支持面と垂直に方向付けられ、前記基板ホルダは、水平基準面に対して傾斜するよう構成され、かつ前記目標水平面に対して垂直に移動するよう構成されている工程と、
前記水平基準面に対する前記支持面の所定の角度位置に前記基板ホルダを傾斜させる工程と、
所定の回転速度で前記回転軸に関して前記基板ホルダを回転させる工程と、
前記基板ホルダが前記回転軸に関して回転する時に前記ノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置を決定する工程であって、前記ノッチアライメントフィーチャの前記リアルタイムな方位角位置は、前記回転軸から垂直に伸びる固定基準線に対して決定される工程と、
前記基板ホルダが前記目標水平面に対する所定の垂直位置に到達した時に前記固定基準線に対する所定の方位角位置に前記ノッチアライメントフィーチャを位置させるために前記基板ホルダの垂直運動が始まるべき前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの接近開始方位角位置を決定する工程と、
前記ノッチアライメントフィーチャの前記決定されたリアルタイムな方位角位置と、前記所定の回転速度とに基づいて、前記接近開始方位角位置に前記ノッチアライメントフィーチャを位置させるのに必要な時間遅延を決定する工程と、
前記決定された時間遅延に従って前記目標水平面への前記基板ホルダの垂直運動を開始する工程と
を備える方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記接近開始方位角位置に前記ノッチアライメントフィーチャを位置させるのに必要な前記時間遅延を決定する工程と、前記決定された時間遅延に従って前記目標水平面への前記基板ホルダの垂直運動を開始する工程とは、信号通信遅延による前記目標水平面への前記基板ホルダの垂直運動の開始の不正確さを避けるために、ハードウェアおよびファームウェアの組みあわせを用いて実行される方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの前記接近開始方位角位置を決定する工程は、前記基板ホルダの垂直運動の開始から前記基板ホルダが前記目標水平面に対する前記所定の垂直位置に到達するまでに実施される前記基板ホルダの回転運動仕様および前記基板ホルダの垂直運動仕様を含む進入プロファイルを処理する工程を含む方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、
前記基板ホルダが前記目標水平面に対する前記所定の垂直位置に到達した正確な時に、前記固定基準線に対する前記ノッチアライメントフィーチャの実際の方位角位置を記録する工程を備える方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法であって、前記目標水平面は、前記基板ホルダの下方に配置された電気メッキ溶液浴の上面に対応し、前記基板ホルダの前記支持面は、前記基板ホルダの下面であり、前記目標水平面への前記基板ホルダの前記垂直運動は、前記基板ホルダの下方運動である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の半導体デバイス製造は、基板上に存在する構造内に導電材料の層をメッキするために、基板に電気メッキ処理を実行する工程を含みうる。電気メッキ処理では、電気メッキセル（すなわち、ツール）に基板がロードされる。基板は、気泡除去および処理改善を提供するために、電気メッキ溶液に基板を入れる前に、傾斜および回転される。シード材料の溶解を防止すると共に、基板を入れる際に基板上で均一な電流密度を維持するために、通例は、電気メッキ溶液に基板を入れる際に電圧が基板上の導電シード層に印加される定電圧電気メッキ処理が、より新しい技術ノードで利用されている。定電圧電気メッキ処理では、導電シード層材料が電気メッキ溶液に接触するとすぐに、メッキが起きる。基板上の位置の関数としての基板のメッキ結果は、電気メッキ溶液へ基板がどのように入るのかに相関しうる。したがって、基板上のどの点が最初に電気メッキ溶液に接触するのかを知ることが重要である。本発明は、このような課題に対処するものである。
【発明の概要】
【０００３】
一実施例において、電気メッキシステムが開示されている。電気メッキシステムは、基板の背面に接触するよう構成された下面を有する基板ホルダを備える。基板ホルダは、基板の正面が下に向いた状態で基板をしっかりと保持するよう構成されている。基板ホルダは、基板ホルダの下面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャを有する。基板ホルダは、基板ホルダの下面の中心点を通って伸びる回転軸に関して回転するよう構成されている。回転軸は、基板ホルダの下面と垂直に方向付けられる。基板ホルダは、水平面に対して傾斜するよう構成されている。基板ホルダは、基板ホルダの下に配置される電気メッキ溶液浴に対して垂直に移動するよう構成されている。電気メッキシステムは、水平面に対する基板ホルダの下面の角度位置制御を提供するために基板ホルダに接続された傾斜機構を備える。電気メッキシステムは、基板ホルダの垂直位置制御を提供するために基板ホルダに接続されたリフト機構を備える。電気メッキシステムは、回転軸に関する基板ホルダの回転制御を提供するために基板ホルダに接続された回転機構を備える。電気メッキシステムは、基板ホルダに保持された基板が電気メッキ溶液浴と最初に接触する所定の垂直位置に基板ホルダが到達した時の、回転軸から垂直に伸びる固定基準線に対する回転軸を中心としたノッチアライメントフィーチャの方位角位置の制御を可能にするために、リフト機構および回転機構の統合制御を提供するよう構成されたコントローラを備える。
【０００４】
一実施例において、目標水平面への基板の接近を制御するためのシステムが開示されている。システムは、基板ホルダが、基板ホルダの下面と垂直に方向付けられた回転軸を中心に回転している時に、基板ホルダの下面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置を決定するよう構成されたノッチアライメントフィーチャ位置モジュールを備える。ノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置は、回転軸から垂直に伸びる固定基準線に対して決定される。システムは、さらに、基板ホルダが所定の垂直位置に到達した時に固定基準線に対する所定の方位角位置にノッチアライメントフィーチャを位置させるために基板ホルダの垂直運動が始まるべき固定基準線に対するノッチアライメントフィーチャの接近開始方位角位置を決定するよう構成された接近開始制御モジュールを備える。接近開始制御モジュールは、さらに、ノッチアライメントフィーチャの決定されたリアルタイムな方位角位置と、基板ホルダのリアルタイムな回転状態とに基づいて、接近開始方位角位置にノッチアライメントフィーチャを位置させるのに必要な時間遅延を決定するよう構成されている。接近開始制御モジュールは、さらに、決定された時間遅延に従って、基板ホルダの垂直運動を開始するよう構成されている。
【０００５】
一実施例では、目標水平面への基板の接近を制御するための方法が開示されている。方法は、基板をしっかりと保持するよう構成された基板ホルダの支持面上に基板を配置するための工程を備える。基板ホルダは、基板ホルダの支持面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャを有する。基板ホルダは、基板ホルダの支持面の中心点を通って伸びる回転軸に関して回転するよう構成されている。回転軸は、基板ホルダの支持面と垂直に方向付けられる。基板ホルダは、目標水平面に対して傾斜するよう構成されている。基板ホルダは、目標水平面に対して垂直運動するよう構成されている。方法は、さらに、目標水平面に対する支持面の所定の角度位置に基板ホルダを傾斜させる工程を備える。方法は、さらに、所定の回転速度で回転軸に関して基板ホルダを回転させる工程を備える。方法は、さらに、基板ホルダが回転軸に関して回転する時にノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置を決定する工程を備える。ノッチアライメントフィーチャのリアルタイムな方位角位置は、回転軸から垂直に伸びる固定基準線に対して決定される。方法は、さらに、基板ホルダが目標水平面に対する所定の垂直位置に到達した時に固定基準線に対する所定の方位角位置にノッチアライメントフィーチャを位置させるために基板ホルダの垂直運動が始まるべき固定基準線に対するノッチアライメントフィーチャの接近開始方位角位置を決定する工程を備える。方法は、さらに、ノッチアライメントフィーチャの決定されたリアルタイムな方位角位置と、所定の回転速度とに基づいて、ノッチアライメントフィーチャを接近開始方位角位置に位置させるのに必要な時間遅延を決定する工程を備える。方法は、さらに、決定された時間遅延に従って目標水平面への基板ホルダの垂直運動を開始する工程を備える。
【０００６】
本発明のその他の態様および利点については、本発明を例示した添付図面を参照しつつ行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明のいくつかの実施形態における電気メッキシステムを例示する図。
【０００８】
【図１Ｂ】本発明のいくつかの実施形態における基板ホルダによって保持された基板の下側を見た図１ＡのＡ−Ａ矢視図。
【０００９】
【図１Ｃ】本発明のいくつかの実施形態において、ノッチアライメントフィーチャが固定基準線に対して９０°の方位角位置に配置されるように基板ホルダが回転軸に関して回転された状態の図１ＢのＡ−Ａ矢視図。
【００１０】
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態において、基板ロード位置においてｚ方向に配置された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダを示す図。
【００１１】
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態において、進入開始状態が基板ホルダに適用された状態で、ｚ方向において基板ロード位置に配置された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダを示す図。
【００１２】
【図２Ｃ】本発明のいくつかの実施形態において、基板ロード位置から目標水平面に対する所定の垂直位置まで距離にわたって垂直に移動された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダを示す図。
【００１３】
【図２Ｄ】本発明のいくつかの実施形態において、基板ロード位置から目標処理垂直位置まで距離にわたって垂直に移動された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダを示す図。
【００１４】
【図３】本発明のいくつかの実施形態におけるコントローラのアーキテクチャを例示する図。
【００１５】
【図４】本発明のいくつかの実施形態において、目標水平面への基板の接近を制御するための方法を示すフローチャート。
【００１６】
【図５Ａ】本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を用いない場合に起こりうる基板が電気メッキ溶液と最初に接触した時のノッチアライメントフィーチャの制御の欠如を示す複数の基板測定ヘイズマップを示す図。
【００１７】
【図５Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に従って、基板が電気メッキ溶液と最初に接触する時の固定基準線に対するノッチアライメントフィーチャの位置の制御を、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法がどのように提供するのかを示す複数の基板測定ヘイズマップを示す図。
【００１８】
【図６】異なる進入条件で実行された１セットの基板の基板進入時のノッチアライメントフィーチャの位置について、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を用いた場合と用いていない場合とでの比較を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。
【００２０】
図１Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って、電気メッキシステムの一例１００を示す図である。電気メッキシステム１００は、基板１０３の背面に接触するよう構成された下面を有する基板ホルダ１０１を備える。基板ホルダ１０１は、基板１０３の正面が下に向いた状態で基板１０３をしっかりと保持するよう構成されている。図１Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って、基板ホルダ１０１によって保持された基板１０３の下側を見た図１ＡのＡ−Ａ矢視図である。図１Ｂに示すように、基板ホルダ１０１は、基板ホルダ１０１の下面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャ１１７を有する。基板１０３は、基板１０３が基板ホルダ１０１上に配置された時にノッチアライメントフィーチャ１１７が整列するノッチ１１９を有する。
【００２１】
いくつかの実施形態において、基板１０３は、製造手順を施されている半導体ウエハである。ただし、様々な実施形態において、基板１０３は、基本的に、電気メッキ処理を受ける任意のタイプの基板であってよいことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書で用いられる基板１０３という用語は、サファイア、ＧａＮ、ＧａＡｓ、または、ＳｉＣ、もしくは、その他の基板材料で形成された基板を指しうるものであり、ガラスパネル／基板、金属ホイル、金属シート、ポリマ材料などを含みうる。また、様々な実施形態において、本明細書で言及される基板１０３は、形態、形状、および／または、サイズが様々であってよい。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書で言及される基板１０３は、２００ｍｍ（ミリメートル）半導体ウエハ、３００ｍｍ半導体ウエハ、または、４５０ｍｍ半導体ウエハに対応しうる。また、いくつかの実施形態において、本明細書で言及される基板１０３は、形状の中でも特に、平面パネルディスプレイ用の長方形基板など、非円形の基板に対応してもよい。
【００２２】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、基板ホルダ１０１は、回転矢印１０９によって示すように、基板ホルダ１０１の下面の中心点を通って伸びる回転軸１０５を中心に回転するよう構成されている。様々な電気メッキ処理の実施形態において、基板ホルダ１０１は、回転軸１０５を中心に時計回りに、または、回転軸１０５を中心に反時計回りに、もしくは、回転軸１０５を中心に時計回りおよび反時計回りの両方に、回転されうることを理解されたい。したがって、回転矢印１０９の方向は、例として提供されていることを理解されたい。回転軸１０５は、基板ホルダ１０１の下面と垂直に方向付けられる。基板ホルダ１０１は、さらに、基板ホルダ１０１の下面が水平基準面１１０に対して所定の角度位置１１２に向けられるように、水平基準面１１０に対して傾斜するよう構成される。基板ホルダ１０１は、基板ホルダ１０１の下に配置される電気メッキ溶液浴１１１に対して垂直に（ｚ方向に）移動するよう構成されている。
【００２３】
電気メッキシステム１００は、さらに、水平基準面１１０に対する基板ホルダ１０１の下面の角度位置制御を提供するために基板ホルダ１０１に接続された傾斜機構１２７を備える。電気メッキシステム１００は、さらに、基板ホルダ１０１の（ｚ方向の）垂直位置制御を提供するために基板ホルダ１０１に接続されたリフト機構１２９を備える。電気メッキシステム１００は、さらに、回転軸１０５に関する基板ホルダ１０１の回転制御を提供するために基板ホルダ１０１に接続された回転機構１２５を備える。電気メッキシステム１００は、さらに、傾斜機構１２７、リフト機構１２９、および、回転機構１２５の制御を提供するためのコントローラ１３１を備える。より具体的には、コントローラ１３１は、基板ホルダ１０１が目標水平面１１３に対して（ｚ方向の）所定の垂直位置に到達した時の、回転軸１０５から垂直に伸びる固定基準線１１５に対する回転軸１０５を中心としたノッチアライメントフィーチャ１１７の方位角位置１２１（図１Ｂを参照）の制御を可能にするために、リフト機構１２９および回転機構１２５のリアルタイム統合制御を提供するよう構成されている。固定基準線１１５は、基板ホルダ１０１の下面と同一平面内に位置することを理解されたい。例えば、図１Ｃは、ノッチアライメントフィーチャ１１７が固定基準線１１５に対して９０°の方位角位置１２３に配置されるように基板ホルダ１０１が回転軸１０５に関して回転された状態の図１ＢのＡ−Ａ矢視図である。いくつかの実施形態において、目標水平面１１３に対する基板ホルダ１０１の所定の垂直位置は、基板ホルダ１０１に保持された基板１０３が電気メッキ溶液浴１１１と最初に接触する基板ホルダ１０１の垂直位置に対応する。したがって、これらの実施形態において、コントローラ１３１は、基板ホルダ１０１が垂直（ｚ）方向に下方へ移動された際に、基板ホルダ１０１上に保持された基板１０３が電気メッキ溶液浴１１１と最初に接触した時の、固定基準線１１５に対する回転軸１０５を中心としたノッチアライメントフィーチャ１１７の方位角位置１２１（図１Ｂを参照）を制御することを可能にするために、リフト機構１２９および回転機構１２５のリアルタイム統合制御を提供するよう構成されている。
【００２４】
基板１０１が電気メッキ溶液１１１に接触するとすぐにメッキが始まるので、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０１上の位置を知って制御することが、処理の安定性および欠陥へのトラブルシューティングに重要である。電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０１上の位置を正確に監視および制御するためのシステムおよび方法が、本明細書に開示されている。電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０１上の位置の正確な監視および制御は、高度ノッチ制御（ＡＮＣ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｎｏｔｃｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼んでもよい。
【００２５】
基板１０３が電気メッキ溶液１１１に入る前に、コントローラ１３１によって実行される多くの機械およびハードウェアの確認工程があり、特に、基板ホルダ１０１への基板１０３の適切なロードの確認、基板ホルダ１０１の回転速度の確認、基板ホルダ１０１の傾斜角の確認、電気メッキ溶液１１１の流量の確認、電気メッキ溶液１１１の温度の確認、電力供給の通信および準備の確認などがある。これらの様々な機械およびハードウェアの確認工程の実行時には、ハードウェアおよびソフトウェアの通信遅延が本質的に存在する。また、これらの確認工程の多くは、スループットの改善を提供するために、基板ホルダ１０１が回転し始めた後に実行されるので、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の位置のばらつきが基板間で見られ、これが、処理安定性の問題を引き起こし、デバイス歩留まり全体に影響する。
【００２６】
フィーチャサイズがますます小さくなったより新しい技術ノードにおいて、電気メッキ処理は、数秒以内にフィーチャ全体を充填しうる。また、ボイドおよび壊滅的なデバイス欠陥のほとんどは、電気メッキ処理の初期の段階中に起きる。例えば、特に、ボイドおよび／またはシード層溶解などのメッキ欠陥は、電気メッキ処理の開始時（例えば、電気メッキ処理の最初の１秒以内）に発生しうる。また、基板１０３の表面上での電気メッキ溶液１１１のフローダイナミクスは、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の位置に依存しうる。したがって、トラブルシューティングを容易にするためには、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の具体的な位置を知ることが必要である。
【００２７】
従来の電気メッキシステムは、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の具体的な位置の制御も監視も提供しない。電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の具体的な位置を特定するための従来の「バーンイン（焼き付け）」アプローチは、ブランクＣｕシードウエハが移動されて電気メッキ溶液１１１と最初に接触する時に、ブランクＣｕシードウエハに高電圧（＞２Ｖ）を印加して、電気メッキ溶液１１１と最初に接触したブランクＣｕシードウエハ上の位置がどこであるかを示す「バーンマーク」（または「ヘイズマーク」）の生成をブランクＣｕシードウエハ上で引き起こす方法である。電気メッキ処理後、ブランクＣｕシードウエハは、電気メッキ溶液１１１と最初に接触した位置を特定するために、ヘイズマップ測定ツールで測定されうる。次いで、ブランクＣｕシードウエハに対して決定された最初のメッキ接触位置がパターニング済みのウエハに適用可能であると仮定して、ブランクＣｕシードウエハに用いたのと同じ基板１０３のロードおよび移動プログラムが、別のパターニング済みウエハの電気メッキに用いられる。
【００２８】
しかしながら、基板１０３に対する欠陥性能は、電気メッキ溶液１１１への基板１０３の進入プロファイル全体に依存しており、電気メッキ溶液１１１との最初の接触の位置は、進入プロファイル全体の中の多くのパラメータの１つである。例えば、進入プロファイルは、基板１０３の傾斜角、基板１０３の回転加速度／減速度／速度、基板１０３の垂直加速度／減速度／速度、電気メッキ溶液１１１の充填レベル、電気メッキ溶液１１１の組成、電気メッキ溶液１１１の流量、電気メッキ溶液１１１の温度などのパラメータも含みうる。したがって、従来の「バーンイン」アプローチは、欠陥トラブルシューティング解析を支援するのに十分な信頼性がない。また、従来の「バーンイン」アプローチは、さらなる電気メッキツール休止時間を引き起こし、余分な資源を必要とすると共にコストを増大させる。
【００２９】
ボイドなどの欠陥の根本原因を見つけるため、および、欠陥が形成された時の電気メッキ工程を決定するために、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板上の位置に関する情報が必要である。電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板上の位置に関する基板間のばらつきは、欠陥のトラブルシューティング中に、低い遭遇率を有する（まれに起きる）欠陥を電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板上の位置と相関させることを、不可能ではないにしても、非常に困難にすることを理解されたい。したがって、欠陥トラブルシューティング処理は、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板の位置について基板の間でばらつきがある場合に、信頼性が低くなる。また、「バーンイン」アプローチに関して、電気メッキ溶液１１１と最初に接触するブランクＣｕシードウエハ上の位置は、欠陥の痕跡が存在するパターニング済み基板上で電気メッキ溶液１１１と最初に接触する位置と同じではない場合があり、これは、欠陥トラブルシューティング処理を複雑にしうることを理解されたい。
【００３０】
図２Ａ〜図２Ｄは、本発明のいくつかの実施形態に従って、電気メッキ処理中の基板ホルダ１０１の移動を示す一連の図である。図２Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って、ｚ方向において基板ロード位置２０１に配置された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダ１０１を示す。基板ロード位置２０１において、基板１０３は、基板ホルダ１０１に接して配置され、基板ホルダ１０１に固定されている。いくつかの実施形態において、基板ホルダ１０１への基板１０３のロードは、半導体製造業界で利用可能な任意の適切なロボット／電気機械装置を用いて実行できる。基板ロード位置２０１は、目標水平面１１３の上方の距離２０２に位置しており、この例での目標水平面１１３は、電気メッキ溶液浴１１１の上面に対応する。別の実施形態において、目標水平面１１３は、基板ホルダ１０１の垂直運動制御をそれに対して指定できる適切な基準を提供するｚ方向に垂直な基本的に任意の水平面として確立されうることを理解されたい。いくつかの実施形態において、目標水平面１１３は、電気メッキ溶液浴１１１の上面の上方に配置されてよい。いくつかの実施形態において、目標水平面１１３は、電気メッキ溶液浴１１１の上面の下方に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、目標水平面１１３は、電気メッキ溶液浴１１１の上面と実質的に一致するように配置されてもよい。
【００３１】
図２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って、進入開始状態が基板ホルダ１０１に適用された状態で、ｚ方向において基板進入開始位置２０４に配置された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダ１０１を示す。進入開始状態は、基板ホルダ１０１の下面が水平基準面１１０に対して所定の角度位置１１２に向けられるような基板ホルダ１０１の傾斜を含む。進入開始状態は、さらに、基板ホルダ１０１が回転矢印１０９によって示すように所定の回転速度で回転軸１０５に関して回転することを含む。基板ホルダ１０１が、基板進入開始位置２０４から目標水平面１１３に向かって垂直に移動する時、基板ホルダ１０１の下面にあるノッチアライメントフィーチャ１１７は、水平基準面１１０に対して所定の角度位置１１２に向けられた平面内で回転軸１０５に関して円形の経路で移動するということを理解されたい。
【００３２】
図２Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に従って、基板進入開始位置２０４から目標水平面１１３に対する所定の垂直位置２０３まで距離２０５にわたって垂直に移動された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダ１０１を示す。いくつかの実施形態において、所定の垂直位置２０３は、基板進入開始位置２０４と所定の垂直位置２０３との間で（ｚ方向に）垂直に測定された距離２０５によって特定できる。いくつかの実施形態において、所定の垂直位置２０３は、所定の垂直位置２０３と目標水平面１１３との間で（ｚ方向に）垂直に測定された距離２０７によって特定できる。いくつかの実施形態において、所定の垂直位置２０３は、位置２０８によって示すように、基板１０３が電気メッキ溶液浴１１１と最初に接触する基板ホルダ１０１の垂直位置に対応するものとして特定される。これらの実施形態において、所定の垂直位置２０３は、液体接触点（ＬＴＰ）と呼ばれてもよい。
【００３３】
図２Ｄは、本発明のいくつかの実施形態に従って、基板進入開始位置２０４から目標処理垂直位置２０９まで距離２１１にわたって垂直に移動された図１Ａ〜図１Ｃの基板ホルダ１０１を示す。図２Ｄに示す例など、いくつかの実施形態において、目標処理垂直位置２０９は、基板１０３が電気メッキ溶液浴１１１に完全に浸漬されている基板ホルダ１０１の垂直位置に対応する。しかしながら、いくつかの実施形態においては、目標処理垂直位置２０９は、基板１０３が電気メッキ溶液浴１１１に部分的に浸漬されている基板ホルダ１０１の垂直位置に対応する。そして、いくつかの実施形態において、目標処理垂直位置２０９は、基板１０３が電気メッキ溶液浴１１１に少なくとも半分まで浸漬されている基板ホルダ１０１の垂直位置に対応する。
【００３４】
一部の従来の電気メッキツールは、基板ホルダ１０１の垂直運動および基板ホルダ１０１の回転をそれぞれ制御するための２つの独立したマスタ運動コントローラを利用し、２つの独立したマスタ運動コントローラの各々は、垂直運動および回転動作の協調のためにソフトウェアを通して通信する。これらの従来の電気メッキツールにおいては、基板ホルダ１０１の垂直運動および基板ホルダ１０１の回転を制御するための２つの独立したマスタ運動コントローラは、ソフトウェア手段を介さずに（例えば、回路（ハードウェア）および／またはファームウェアを介して）互いに直接的に通信する機能を持たないことを理解されたい。制御ソフトウェアの実行に関連する通常の信号通信遅延により、垂直運動および回転動作の協調のためにソフトウェアを介して互いに通信する２つの独立したマスタ運動コントローラを用いて、基板ホルダ１０１の協調的な垂直および回転運動のタイミングにおいて非常に高い精度を有することは実現不可能である。
【００３５】
基板が回転する１０１時に固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置を追跡するため、および、ノッチアライメントフィーチャ１１７が固定基準線１１５に対して正確に配置された正確な瞬間に電気メッキ溶液浴１１１に向かって基板ホルダ１０１の垂直運動を開始するためには、基板ホルダの垂直運動コントローラと回転コントローラとの間の通信のタイミングにおける非常に高い精度が必要である。電気メッキ溶液１１１へ近づく間の基板ホルダ１０１の急速な垂直運動により、ソフトウェア内で基板ホルダ１０１の垂直運動および回転の命令を単に協調させるだけでは、基板１０３が最初に電気メッキ溶液１１１に接触する正確な瞬間に固定基準線１１５に対してノッチアライメントフィーチャ１１７を正確に位置決めするのには十分でない。例えば、基板ホルダ１０１が９０回転毎分（ＲＰＭ）で回転軸１０５に関して回転する場合、基板ホルダ１０１の垂直運動および／または回転の命令の実行における１０ミリ秒の差により、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する正確な瞬間に固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置に５度を超える方位角の差が生じうる。さらに、電気メッキシステム１００の設定の変更（特に、電気メッキ溶液浴１１１に対する基板進入位置２０４および／または基板ホルダ１０１の構成など）が、基板１０３が最初に電気メッキ溶液１１１と接触する正確な瞬間の固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置を制御する際の再現性に影響しうる。
【００３６】
本明細書に開示のコントローラ１３１は、基板ホルダ１０１の協調的な垂直運動および回転運動のタイミングの非常に高い精度を実現するために、基板ホルダ１０１の垂直運動および回転運動の制御をハードウェアおよび／またはファームウェアを用いて単一のマスタコントローラに統合する。単一のマスタコントローラ１３１内にハードウェアおよび／またはファームウェアで実装された基板ホルダ１０１の垂直運動および回転運動の制御を用いれば、基板ホルダ１０１の垂直運動および／または回転の命令の実行における遅延が１マイクロ秒未満に減少することを理解されたい。また、単一のマスタコントローラ１３１の動作は、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する正確な瞬間の固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の制御を提供するための所定のレシピに従って、基板ホルダ１０１の垂直運動および／または回転の命令を正確なタイミングで実行することを可能にするように、ソフトウェアを通してプログラム可能である。
【００３７】
上述のように、コントローラ１３１は、基板ホルダ１０１が目標水平面１１３に対して所定の垂直位置２０３に到達した時に、固定基準線１１５に対して回転軸１０５を中心にノッチアライメントフィーチャ１１７の方位角位置を制御することを可能にするために、リフト機構１２９および回転機構１２５のリアルタイム統合制御を提供するよう構成されている。したがって、コントローラ１３１は、ノッチアライメントフィーチャ１１７と電気メッキ溶液浴１１１と最初に接触する基板１０３の位置との間の回転軸１０５に関して測定された方位角距離を制御するために、リフト機構１２９および回転機構１２５のリアルタイム統合制御を提供するよう構成されている。
【００３８】
図３は、本発明のいくつかの実施形態に従って、コントローラ１３１のアーキテクチャの一例を示す。コントローラ１３１は、リフト機構１２９を制御するよう構成されたリフトコントローラ３０５と、回転機構１２５を制御するよう構成された回転コントローラ３０７と、傾斜機構１２７を制御するよう構成された傾斜コントローラとを備える。コントローラ１３１は、さらに、電気メッキシステム１００と共に設置された様々な電気メッキセル測定器３１７からデータ／情報／信号を受信するように接続される。例えば、いくつかの実施形態において、様々な電気メッキセル測定器３１７は、基板ホルダ１０１および電気メッキ溶液浴１１１の上面の垂直位置を検出して確認するための１または複数のセンサを含んでよい。また、いくつかの実施形態において、様々な電気メッキセル測定器３１７は、基板ホルダ１０１の回転状態および／または傾斜状態を検出して確認するための１または複数のセンサを含んでもよい。また、いくつかの実施形態において、様々な電気メッキセル測定器３１７は、電気メッキ溶液浴１１１の１または複数の条件（特に、流量、温度、組成など）を検出して確認するための１または複数のセンサを含んでもよい。
【００３９】
コントローラ１３１は、基板ホルダ１０１が回転軸１０５に関して回転している時に固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７のリアルタイムな方位角位置を決定するよう構成されたノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９を備える。ノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９は、所定の垂直位置２０３への基板ホルダ１０１の垂直運動の開始前に、基板ホルダ１０１が基板進入開始位置２０４に位置する時、基板ホルダ１０１が回転軸１０５に関して回転している時に固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７のリアルタイムな方位角位置を追跡および決定するよう構成されることを理解されたい。また、ノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９は、基板ホルダ１０１が基板進入開始位置２０４から所定の垂直位置２０３に向かって垂直に移動する時、基板ホルダ１０１が回転軸１０５に関して回転している時に固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７のリアルタイムな方位角位置を追跡および決定するよう構成されることを理解されたい。
【００４０】
いくつかの実施形態において、ノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９は、ハードウェアおよびファームウェアの組みあわせとしてコントローラ１３１内に実装される。ハードウェアおよびファームウェアの組みあわせとしてノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９を実装すれば、ノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９がソフトウェアで実装された場合に起きるデータ通信遅延が軽減されることを理解されたい。したがって、ノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９をハードウェアおよびファームウェアの組みあわせとして実装すれば、基板ホルダ１０１が回転軸１０５に関して回転している時に固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７のリアルタイムな方位角位置を決定する機能を、ノッチアライメントフィーチャ位置モジュール３１９が実行することが可能になる。
【００４１】
コントローラ１３１は、さらに、基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達した時に固定基準線１１５に対する所定の方位角位置にノッチアライメントフィーチャ１１７を位置させるために基板ホルダ１０１の下方運動が始まるべき固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の接近開始方位角位置を決定するよう構成された接近開始制御モジュール３２１を備える。固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の接近開始方位角位置は、基板ホルダ１０１が基板進入開始位置２０４から所定の垂直位置２０３へ向かって（ｚ方向の）その垂直運動を開始する時の固定基準線１１５と基板ホルダ１０１の下面にあるノッチアライメントフィーチャ１１７との間の回転軸１０５に関する方位角距離（測定の単位は度）であることを理解されたい。固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の接近開始方位角位置は、基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達した時に、ノッチアライメントフィーチャ１１７と電気メッキ溶液浴１１１と最初に接触する基板１０３上の位置との間の回転軸１０５に関して測定された方位角距離が、所定の方位角距離と等しくなるように決定されることを理解されたい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、接近開始制御モジュール３２１は、ハードウェアおよびファームウェアの組みあわせとしてコントローラ１３１内に実装される。ハードウェアおよびファームウェアの組みあわせとして接近開始制御モジュール３２１を実装すれば、接近開始制御モジュール３２１がソフトウェアで実装された場合に起きるデータ通信遅延が軽減されることを理解されたい。したがって、接近開始制御モジュール３２１をハードウェアおよびファームウェアの組みあわせとして実装すれば、基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達した時にノッチアライメントフィーチャ１１７を固定基準線１１５に対する所定の方位角位置に位置させるために基板ホルダ１０１の下方運動が始まるべき固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の接近開始方位角位置を決定する機能を、接近開始制御モジュール３２１が実行することが可能になる。
【００４３】
いくつかの実施形態において、接近開始制御モジュール３２１は、固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の接近開始方位角位置を決定するために、進入プロファイルを処理するよう構成される。進入プロファイルは、基板進入開始位置２０４での基板ホルダ１０１の垂直運動の開始から基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達するまで実施される基板ホルダ１０１の回転運動仕様および基板ホルダ１０１の垂直運動仕様を含む。いくつかの実施形態では、電気メッキレシピが、電気メッキ処理の最適化（例えば、空気同伴を最小化する）ための特定の進入プロファイルの利用を指定しうる。回転運動仕様は、基板進入開始位置２０４での基板ホルダ１０１の下方運動の開始から基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達するまでの期間中に、どのように基板ホルダ１０１が回転軸１０５に関して回転されるのかを示す情報（いずれも時間の関数として、回転加速度、回転減速度、および／または、回転速度など）を含む。垂直運動仕様は、基板進入開始位置２０４での基板ホルダ１０１の下方運動の開始から基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達するまでの期間中に、どのように基板ホルダ１０１が（ｚ方向に、上、下、および／または、上下の組みあわせのいずれかで）垂直に移動されるのかを示す情報（いずれも時間の関数として、垂直加速度、垂直減速度、および／または、垂直速度など）を含む。いくつかの実施形態において、コントローラ１３１は、データベースなどの外部ソース３２３から進入プロファイルを取得するよう構成される。
【００４４】
いくつかの実施形態において、接近開始制御モジュール３２１は、進入プロファイルに基づいて、固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の接近開始方位角位置を計算するよう構成される。そして、いくつかの実施形態において、接近開始制御モジュール３２１は、データベースなどの外部ソース３２５から固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の接近開始方位角位置を取得するよう構成され、外部ソース３２５には、異なる進入プロファイルについて、固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の複数の所定の（すなわち、予め計算された）接近開始方位角位置が格納されている。
【００４５】
接近開始制御モジュール３２１は、さらに、ノッチアライメントフィーチャ１１７の決定されたリアルタイムな方位角位置と、基板ホルダ１０１のリアルタイムな回転状態とに基づいて、固定基準線１１５に対する接近開始方位角位置にノッチアライメントフィーチャ１１７を位置させるのに必要な時間遅延を決定するよう構成されている。基板ホルダ１０１のリアルタイムな回転状態は、基板ホルダ１０１がリアルタイムに回転軸１０５に関してどのように回転するのかを特徴付けるのに必要な情報（基板ホルダ１０１のリアルタイムな回転速度、基板ホルダ１０１のリアルタイムな回転加速度、および／または、基板ホルダ１０１のリアルタイムな回転減速度に関する情報など）を含む。コントローラ１３１は、決定された時間遅延に従って、基板進入開始位置２０４から所定の垂直位置２０３への基板ホルダ１０１の垂直運動を開始するように、リフトコントローラ３０５を通してリフト機構１２９に指示するよう構成されている。
【００４６】
そして、いくつかの実施形態において、コントローラ１３１は、基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達した正確な時に、固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の実際の方位角位置を記録するよう構成された接触確認モジュール３２７を備えてもよい。いくつかの実施形態において、接触確認モジュール３２７は、基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３にまさに到達した際の固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の実際の方位角位置と、固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の所定の方位角位置との間の方位角の差を決定するよう構成される。そして、いくつかの実施形態において、接触確認モジュール３２７は、方位角の差の絶対値を許容可能なレベルまで低減させるために、決定された方位角の差に基づいて、（接近開始制御モジュール３２１によって決定された）時間遅延の調整を決定するよう構成される。いくつかの実施形態において、方位角の差の絶対値の許容可能なレベルは、約５度までである。そして、いくつかの実施形態において、コントローラ１３１は、後続の基板処理イベントにおいて基板ホルダ１０１の垂直運動を開始するために、決定された調整を時間遅延に適用するよう構成される。
【００４７】
いくつかの実施形態において、コントローラ１３１は、基板進入開始位置２０４のデータと共に特定の基板進入プロファイルを入力として受信し、基板進入開始位置２０４からの基板ホルダ１０１の最初の垂直運動から、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する所定の垂直位置２０３に基板ホルダ１０１が到達するまでに経過する進入プロセス時間を決定するよう構成される。次いで、この進入プロセス時間と、進入プロセス中の基板ホルダ１０１の移動の追跡とに基づいて、コントローラ１３１は、基板ホルダ１０１が所定の垂直位置２０３に到達した時にノッチアライメントフィーチャ１１７が固定基準線１１５に対して位置する場所を決定する。次いで、コントローラ１３１は、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時に固定基準線１１５に対する所定の位置にノッチアライメントフィーチャ１１７を位置させるために、基板進入開始位置２０４から所定の垂直位置２０３への基板ホルダ１０１の垂直運動を開始する前に必要な時間遅延を決定する。いくつかの実施形態において、時間遅延は、最大２秒でありうる。しかしながら、時間遅延は、基本的に、進入プロファイル特性に基づいて必要とされる任意の時間であってよいことを理解されたい。
【００４８】
いくつかの実施形態において、電気メッキレシピの一部として予め決定された進入プロファイルは、基板１０３の電気メッキ溶液１１１への進入プロセス中に変更されない。むしろ、決定された時間遅延は、予め決定された進入プロファイルに従った基板ホルダ１０１の移動によって、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時に固定基準線１１５に対する所定の位置にノッチアライメントフィーチャ１１７を存在させるように、「メッキに向けた移動（ｍｏｖｅ−ｔｏ−ｐｌａｔｅ）」命令が発行された後に基板進入開始位置２０４で適用される。換言すると、予めプログラムされた進入プロファイルを用いれば、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時にノッチアライメントフィーチャ１１７が固定基準線１１５に対する所定の位置に配置されるように、電気メッキ溶液１１１への基板ホルダ１０１の垂直運動が開始される時にノッチアライメントフィーチャ１１７が固定基準線１１５に対してどこに配置されるべきかを決定することができる。そして、ノッチアライメントフィーチャ１１７の位置は、基板ホルダ１０１上の基板１０３の最初のロードからコントローラ１３１によって追跡されるので、コントローラ１３１は、基板ホルダ１０１の電気メッキ溶液１１１への垂直運動が開始された時にノッチアライメントフィーチャ１１７を固定基準線１１５に対する所定の位置に位置させるために必要とされる時間遅延を決定することができる。
【００４９】
基板１０３の電気メッキ溶液浴１１１への進入を制御するための本明細書に記載の原理は、電気メッキ用途以外の任意の用途に一般化できることを理解されたい。一般化された実施形態において、基板ホルダは、目標平面に垂直な方向へ直線的に移動され、ここで、目標平面は、任意の空間的な向き（例えば、水平、垂直、非水平など）を有しうる。この一般化された実施形態において、基板ホルダ１０１の回転軸１０５は、目標平面に垂直に向けられる。また、この一般化された実施形態において、所定の角度位置１１２への基板ホルダ１０１の傾斜は、目標平面に平行な基準面に対してなされる。また、この一般化された実施形態において、目標水平面１１３に対する所定の垂直位置２０３は、水平（ｚ方向）運動の実施形態に関して述べたように、目標平面に対する所定の法線上の位置（すなわち、基板ホルダ１０１が目標平面に向かって移動する時に沿う目標平面に垂直なベクトル上の所定の位置）になる。
【００５０】
図４は、本発明のいくつかの実施形態に従って、目標水平面（１１３）への基板（１０３）の接近を制御するための方法を示すフローチャートである。方法は、基板（１０３）をしっかりと保持するよう構成された基板ホルダ（１０１）の支持面上に基板（１０３）を配置するための動作４０１を備える。基板ホルダ（１０１）は、基板ホルダ（１０１）の支持面の周囲に配置されたノッチアライメントフィーチャ（１１７）を有する。基板ホルダ（１０１）は、基板ホルダ（１０１）の支持面の中心点を通って伸びる回転軸（１０５）に関して回転するよう構成されている。回転軸（１０５）は、基板ホルダ（１０１）の支持面と垂直に方向付けられる。基板ホルダ（１０１）は、水平基準面（１１０）に対して傾斜するよう構成されている。基板ホルダ（１０１）は、目標水平面（１１３）に対して垂直に移動するよう構成されている。方法は、さらに、水平基準面（１１０）に対する支持面の所定の角度位置（１１２）に基板ホルダ（１０１）を傾斜させるための動作４０３を備える。方法は、さらに、所定の回転速度で回転軸（１０５）に関して基板ホルダ（１０１）を回転させるための動作４０５を備える。
【００５１】
方法は、さらに、基板ホルダ（１０１）が回転軸（１０５）に関して回転する時にノッチアライメントフィーチャ（１１７）のリアルタイムな方位角位置を決定するための動作４０７を備えており、ここで、ノッチアライメントフィーチャ（１１７）のリアルタイムな方位角位置は、回転軸（１０５）から垂直に伸びる固定基準線（１１５）に対して決定される。方法は、さらに、基板ホルダ（１０１）が目標水平面（１１３）に対する所定の垂直位置（２０３）に到達した時に固定基準線（１１５）に対する所定の方位角位置にノッチアライメントフィーチャ（１１７）を位置させるために基板ホルダ（１０１）の垂直運動が始まるべき固定基準線（１１５）に対するノッチアライメントフィーチャ（１１７）の接近開始方位角位置を決定するための動作４０９を備える。いくつかの実施形態において、固定基準線（１１５）に対するノッチアライメントフィーチャ（１１７）の接近開始方位角位置を決定する動作は、基板ホルダ（１０１）の垂直運動の開始から基板ホルダ（１０１）が目標水平面（１１３）に対する所定の垂直位置（２０３）に到達するまでに実施される基板ホルダ（１０１）の回転運動仕様および基板ホルダ（１０１）の垂直運動仕様を含む進入プロファイルを処理する動作を含む。
【００５２】
方法は、さらに、ノッチアライメントフィーチャ（１１７）の決定されたリアルタイムな方位角位置と、所定の回転速度とに基づいて、接近開始方位角位置にノッチアライメントフィーチャ（１１７）を位置させるのに必要な時間遅延を決定するための動作４１１を備える。
【００５３】
いくつかの実施形態において、接近開始方位角位置にノッチアライメントフィーチャ（１１７）を位置させるのに必要な時間遅延を決定して、決定された時間遅延に従って目標水平面（１１３）への基板ホルダ（１０１）の垂直運動を開始することは、信号通信遅延による目標水平面（１１３）への基板ホルダ（１０１）の垂直運動の開始の不正確さを避けるために、ハードウェアおよびファームウェアの組みあわせを用いて実行される。方法は、さらに、決定された時間遅延に従って目標水平面（１１３）への基板ホルダ（１０１）の垂直運動を開始するための動作４１３を備える。いくつかの実施形態において、方法は、さらに、基板ホルダ（１０１）が目標水平面（１１３）に対する所定の垂直位置（２０３）に到達した正確な時に、固定基準線（１１５）に対するノッチアライメントフィーチャ（１１７）の実際の方位角位置を記録するための動作を備えてもよい。
【００５４】
図４の方法のいくつかの実施形態において、目標水平面（１１３）は、基板ホルダ（１０１）の下方に配置された電気メッキ溶液浴（１１１）の上面に対応し、基板ホルダ（１０１）の支持面は、基板ホルダ（１０１）の下面であり、目標水平面（１１３）への基板ホルダ（１０１）の垂直運動は、基板ホルダ（１０１）の下方運動である。ただし、図４の方法は、電気メッキ処理に限定されないことを理解されたい。例えば、図４の方法は、基板ホルダ（１０１）が目標平面に垂直な方向へ直線的に移動される一般化された実施形態へ同様に適用可能であり、ここで、目標平面は、任意の空間的な向き（例えば、水平、垂直、非水平など）を有しうる。この一般化された実施形態において、基板ホルダ（１０１）の回転軸（１０５）は、目標平面に垂直に向けられる。また、この一般化された実施形態において、基板ホルダ（１０１）は、目標平面に平行な基準面に対する所定の角度位置（１１２）に傾斜される。また、この一般化された実施形態において、目標水平面（１１３）に対する所定の垂直位置（２０３）は、目標面に対する所定の法線上の位置になる。
【００５５】
図５Ａは、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を用いない場合に起こりうる基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時の固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の制御の欠如を示す複数の基板測定ヘイズマップを示す。図５Ａは、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する各基板上の位置５０１を示す。電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板上の位置に関する基板間のばらつきは、異なる基板に実行される電気メッキ処理間での基板ホルダ１０１の垂直運動および／または回転運動のタイミングの差に起因しうる。
【００５６】
図５Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する時の固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の制御を、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法がどのように提供するのかを示す複数の基板測定ヘイズマップを示す。図５Ｂは、異なる基板に実行される異なる電気メッキ処理で、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する時の固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の再現性を実現するために、高度ノッチ制御システムおよび本明細書に開示した方法が、固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の効果的なモニタリングおよび制御を提供して、欠陥トラブルシューティングを容易にしうることを示す。
【００５７】
図６は、異なる進入条件で実行された１セットの基板の基板進入時のノッチアライメントフィーチャ１１７の位置について、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を用いた場合と用いていない場合とでの比較を示す。高度ノッチ制御がない場合、ノッチアライメントフィーチャ１１７の位置は、固定基準線１１５に対して、−１８０°から＋１８０°の範囲内でランダムに変化しうる。高度ノッチ制御システムがある場合、ノッチアライメントフィーチャ１１７の位置は、緊密に集まった一群のデータ点６０１によって示されるように、固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の所定の位置に関して５°以内の範囲に制御されうる。いくつかの実施形態において、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法は、進入プロファイルおよび電気メッキシステム設定にかかわらず、最大＋／−５°の方位角範囲内で、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する時の固定基準線１１５に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置を制御できる。
【００５８】
本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法は、基板ホルダ１０１の垂直運動、回転運動、および、傾斜運動の統合制御を可能にするために、コントローラ１３１のハードウェアおよびファームウェアならびにコントローラ１３１のソフトウェアプログラムの進歩を含む。基板１０３の電気メッキ溶液１１１への進入中に単一のマスタコントローラ１３１で基板ホルダ１０１の垂直、回転、および、傾斜運動を制御することにより、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の位置を制御するために、基板ホルダ１０１のこれらの異なる移動を同期させ、非常に正確なタイミングで実行できることを理解されたい。また、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法は、基板１０３の電気メッキ溶液１１１への進入中に、基板ホルダ１０１の特別に協調した垂直、回転、および、傾斜運動の実施を提供し、これは、電気メッキ処理の改善およびデバイス歩留まり向上につながりうる。単一のマスタコントローラ１３１の制御下で基板ホルダ１０１の垂直、回転、および、傾斜運動を用いれば、電気メッキ溶液１１１への基板１０３の進入運動を計画し、ユーザ定義されたプログラムおよび／または処理レシピに従って、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の位置に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の方位角位置を指示することが可能である。
【００５９】
いくつかの実施形態において、コントローラ１３１内のファームウェアは、台形関数および複合関数の進入移動の両方のためのファームウェア内のポイントテーブルを用いて、基板ホルダ１０１の垂直運動進入プロファイルの計算を実行するよう構成される。台形進入ポイントテーブルが、基板ホルダ１０１の垂直加速度、基板ホルダ１０１の垂直減速度、基板１０３の進入の液体接触ポイント、および、基板ホルダ１０１の位置のばらつきを考慮するよう設計されてよい。ファームウェアの一部として実装された基板ホルダ１０１の垂直運動プロファイルを用いれば、処理レシピを通して要求された特定の基板ホルダ１０１の垂直運動プロファイルに基づいて、基板ホルダ１０１の垂直運動タイミングを予め計算することができる。コントローラ１３１のファームウェアは、ノッチアライメントフィーチャ１１７の位置のリアルタイム追跡を可能にし、それを用いて、処理レシピ内で指定された任意の基板ホルダ１０１の垂直運動プロファイルおよび回転速度に基づいて、基板ホルダ１０１の任意の所与の垂直位置でのノッチアライメントフィーチャ１１７の位置を予測する。
【００６０】
上述のように、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法がなければ、基板１０３の電気メッキ溶液１１１への進入前の電気メッキ処理の実行が、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の位置に対するノッチアライメントフィーチャ１１７の位置のばらつきを引き起こすいくつかの信号通信遅延を含みうる。しかしながら、高度ノッチ制御システムおよび方法を用いれば、コントローラ１３１は、電気メッキ溶液浴１１１に向かって基板ホルダ１０１の垂直運動を開始する最新の「メッキに向けた移動」命令まで、リアルタイムでノッチアライメントフィーチャ１１７の位置を追跡できる。「メッキに向けた移動」命令の前に、コントローラ１３１は、ノッチアライメントフィーチャ１１７の位置を追跡し、基板ホルダ１０１の垂直運動のタイミングを予め計算し、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時の最終的なノッチアライメントフィーチャ１１７の位置を予測する。また、いくつかの実施形態において、電気メッキ溶液１１１と最初に接触する基板１０３上の位置は、コントローラ１３１と通信する制御システムソフトウェアを通して、入力として指定されてよい。
【００６１】
いくつかの実施形態において、多数の基板の内の各基板について、電気メッキ溶液１１１と基板１０３上の同じ位置で最初に接触させることが望ましい場合がある。本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法は、電気メッキ処理レシピに指定されたように、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時に固定基準線１１５に対する所定の位置にノッチアライメントフィーチャ１１７を位置させるのに必要な時間遅延の動的計算を提供する。コントローラ１３１は、電気メッキレシピ内の基板ホルダ１０１の既存の回転速度および基板ホルダ１０１の垂直運動仕様に基づいて、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する瞬間のノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の正確かつ繰り返し可能な制御のために、リアルタイムでタイミング計算を実行する。また、タイミング計算は、コントローラ１３１内のファームウェアによって迅速に実行されるので、基板処理スループットが改善される。
【００６２】
いくつかの実施形態において、基板電気メッキ処理進入プロファイルは、３〜５０のリフトポイントテーブルのセットによって規定される。リフトポイントテーブル内のポイントの各々は、基板ホルダ１０１の垂直位置（基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する所定の基板ホルダ垂直位置２０３に対して規定される）を、その基板ホルダ１０１の垂直位置での基板ホルダ１０１の垂直運動速度、加速度、および、減速度の値と共に含む。２５のポイントを有する基板電気メッキ処理進入プロファイルの一例が、基板ホルダ１０１の各垂直位置での基板ホルダ１０１の垂直運動速度、加速度、および、減速度の値に対応する１００のパラメータ値によって規定される。
【００６３】
各電気メッキ処理レシピは、異なる進入プロファイルを有するので、いくつかの実施形態において、コントローラ１３１は、基板電気メッキ処理が実行される度に進入プロファイルを計算するため、スループットに影響しうるいくらかの時間オーバーヘッドが必要になる。いくつかの実施形態において、基板電気メッキ処理進入プロファイルは、歩留まり改善のために特定の技術ノードに対して最適化および調整できる。しかしながら、進入プロファイルが最適化されると、大量生産では、同じ進入プロファイルが多くの基板ロットに対して利用されうる。いくつかの実施形態において、コントローラ１３１は、現在の電気メッキ処理レシピと以前に実行された電気メッキ処理レシピとの動的な比較を提供する。そして、動的な比較が、現在の電気メッキ処理レシピと以前に実行された電気メッキ処理レシピとの間の一致を示す場合、コントローラ１３１は、以前に実行された電気メッキ処理レシピに対して以前に計算された進入プロファイルを利用することにより、進入プロファイルの計算に必要な時間オーバーヘッドを削減することが可能であり、結果として、「メッキに向けた移動」命令の迅速な実行およびスループットの改善につながる。
【００６４】
いくつかの実施形態において、基板ホルダ１０１の電気メッキ溶液１１１への垂直運動を開始するための時間遅延制御の改善によって、電気メッキ処理スループットを改善できる。本明細書で論じるように、基板ホルダ１０１の電気メッキ溶液１１１への垂直運動を開始する前の時間遅延は、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する時のノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の制御に不可欠である。時間遅延計算は、コントローラ１３１で動的に実行されるので、基板ホルダ１０１の電気メッキ溶液１１１への垂直運動の開始時に何らかの時間オーバーヘッド遅延が存在しうるため、結果として、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時のノッチアライメントフィーチャ１１７の位置にいくらかの不正確さが生じうる。いくつかの実施形態において、この問題に対処するために、コントローラ１３１の計算時間オーバーヘッドを考慮するために、基板ホルダ１０１の垂直運動を開始するためのタイミング遅延を調整することができる。しかしながら、一部の場合において、基板ホルダ１０１の垂直運動を開始するためのタイミング遅延へのこの調整は、スループットに影響しうる。
【００６５】
いくつかの実施形態において、コントローラ１３１の計算時間オーバーヘッドを補償するために、基板ホルダ１０１の垂直運動が開始される求められたノッチアライメントフィーチャ１１７の位置に関するノッチアライメントフィーチャ１１７の方位角オフセットを動的に決定し、ノッチアライメントフィーチャ１１７の決定された方位角オフセットが、設定された方位角オフセット閾値未満である時に、基板ホルダ１０１の回転速度を高くする閾値ベースの回転トリガチェックが有効化される。コントローラ１３１の計算時間オーバーヘッドを補償するために基板ホルダ１０１の回転速度を高くすることは、方位角オフセットを考慮するために基板ホルダ１０１の垂直運動を開始するためのタイミング遅延の増大を必要としないことを理解されたい。また、コントローラ１３１の計算時間オーバーヘッドを補償するための基板ホルダ１０１の回転速度を高くすることは、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触した時の所定のノッチアライメントフィーチャ１１７の位置に許容できない量のオーバーシュートが生じる可能性があることを方位角オフセットが示す時にのみ実行されることを理解されたい。多くの電気メッキ処理中に、閾値ベースの回転トリガチェックは、高度ノッチ制御システムおよび方法を実施する一環として、基板ホルダ１０１の電気メッキ溶液１１１への垂直運動を開始するためのタイミング遅延全体を低減しうる。
【００６６】
本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を用いれば、特に、処理改善のための基板進入中の回転および垂直運動プロファイルの協調、高度な回転プロファイル（進入によってトリガされる逆回転、垂直運動と協調した往復運動、進入によってトリガされる回転速度変化など）の利用など、多くの他の基板進入処理改善が可能になりうる。本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法によって提供されるこれらの基板進入処理改善は、電気メッキ処理改善を提供することが示されている。さらに、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法は、電気メッキ処理での利用に限定されず、複数軸の運動（例えば、傾斜、回転、直線運動）に関して、基板の運動を制御することを求める任意のツールで実施されてよいことを理解されたい。
【００６７】
本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を用いなければ、それぞれ基板ホルダ１０１の垂直運動および基板ホルダ１０１の回転のための２つの別個のマスタコントローラを有する電気メッキシステムが、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法によって提供されるようなノッチアライメントフィーチャ１１７の位置制御を試みるには、別個のマスタコントローラ間に確立されたさらなる通信層を必要とすることになるのを理解されたい。基板ホルダ１０１の垂直運動および基板ホルダ１０１の回転のための別個のマスタコントローラ間の直接通信を確立するためのさらなる通信層を実装する電気メッキシステムは、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を実装する電気メッキシステムよりも精度が低く高価になる。また、本明細書に開示する高度ノッチ制御システムおよび方法を利用しなければ、それぞれ基板ホルダ１０１の垂直運動および基板ホルダ１０１の回転のための２つの別個のマスタコントローラを有する電気メッキシステムは、垂直運動および回転の制御システム間の協調を管理する必要があり、このシステムは最も正確ではないだろう。また、この最も正確でない電気メッキシステム構成では、基板１０３が電気メッキ溶液１１１と最初に接触する時のノッチアライメントフィーチャ１１７の位置の特性化が、経験的に決定される必要がある。これは、あらゆるタイプの基板進入プロファイルおよび電気メッキシステムハードウェア設定にとって、制御システムを「教育」するために基板進入運動の反復を実行する必要があるために、ツールの休止時間が必要になり、コストが高くなることを意味する。
【００６８】
理解を深めるために、本発明について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更と変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、これらの実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、記載された実施形態の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【外国語明細書】
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