(57)【要約】反応容器内においてマイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理するための装置及び方法。一実施例における反応容器は、外壁を有する外側コンテナと、外側コンテナに結合され、一次流を外側コンテナ内に導入するように構成されている第１の出口、及び一次流とは分離されている二次流を外側コンテナ内に導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口を有するディストリビュータと、外側コンテナ内にあってディストリビュータに結合され、第１の出口から一次流を受けてそれを加工片処理サイトへ導く一次流案内と、外側コンテナ内にあってディストリビュータに結合され、外側コンテナの少なくとも一部分を通る一次流から分離された二次流を容れるように構成され、そして二次流を通過させることはできるがその二次流を一次流から分離させる少なくとも１つの電極隔室を有する誘電性電界成形ユニットと、電極隔室内の電極と、電極の下流において電界成形ユニットに担持され、電極隔室内の二次流と流体的に通じ、そして二次流の選択された物質が一次流へ通過することを防ぐように構成されている界面部材とを含む。
2004527660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する装置であって、
反応容器を備え、前記反応容器は、
外壁を有する外側コンテナと、
一次流を前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている第１の出口と、
二次流を前記一次流から分離させて前記外側コンテナ内に導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口と、
前記外側コンテナ内にあって前記第２の出口に結合され且つ前記二次流を受ける誘電性電界成形ユニットとを含み、
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流から分離されている前記二次流を容れるように構成され、また前記電界成形ユニットは、前記二次流を通過させることはできるが該二次流を前記一次流から分離させる少なくとも１つの電極隔室を有し、
前記反応容器は更に、前記電極隔室内の電極を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、少なくとも前記一次流を通過させることができる複数の第１の開口を有する第１のバッフルと、
前記第１のバッフルの下流の第２のバッフルとを含み、前記第２のバッフルは、前記第１の開口を通過した後の前記一次流を通過させることができる複数の第２の開口を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有する環状外側バッフルを含み、前記外側バッフルは複数の第１の開口を有し、
前記一次流案内は更に、前記外側バッフルの内側に同心状に位置決めされている環状内側バッフルを含み、前記内側バッフルは複数の第２の開口を有し、前記一次流は、前記外側バッフルの第１の開口を通過した後に前記内側バッフルの第２の開口を通過するようになっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有する環状外側バッフルを含み、前記外側バッフルは複数のほぼ垂直のスロットを有し、
前記一次流案内は更に、前記外側バッフルの内側に同心状に位置決めされている環状内側バッフルを含み、前記内側バッフルは前記共通軸に対して上方に傾斜している環状に延びる複数の放射状スロットを有する逆円錐台形の壁を有し、前記一次流は、前記外側バッフルの垂直スロットを通過した後に前記内側バッフルの環状スロットを通過し、半径方向内向きに且つ複数の直径方向に逆向きのベクトルに沿って前記共通軸に対して上向きに放出されるようになっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記電界成形ユニットは前記外側コンテナの外壁内に配置されている誘電性壁を含み、前記電極隔室は前記誘電性壁と前記外壁との間にあって、前記二次流が前記誘電性壁の一方の側の前記電極隔室を通過し、前記一次流が前記誘電性壁の別の側を通過するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電界成形ユニットは前記外側コンテナ内の環状壁を含み、前記環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間して共通軸上に中心を有する中心開口を限定しており、前記電極隔室は前記環状壁と前記外壁との間にあって、前記一次流が前記中心開口を通過し、前記二次流が前記電極隔室を通過するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内の共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内にあって前記第１の環状壁と同心状であり且つ前記第１環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面は第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面は第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内にあって共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、
前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内にあって前記第１の環状壁と同心状であり且つ前記第１の環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面が第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面が第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、第１の仕切り及び第２の仕切りを有する仮想電極ユニットを備え、前記第１の仕切りは、前記第１及び第２の環状壁に結合されている第１の横方向区分と、前記第１の横方向区分から突き出て前記一次流のための内側流路を限定している第１の環状リップとを有し、前記第２の仕切りは、前記第１の横方向区分の上方の第２の横方向区分と、前記第２の横方向区分から突き出て前記第１の環状リップを取り囲みそれとの間に環状開口を限定している第２の環状リップとを有しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記外側コンテナに結合されているディストリビュータを更に備え、前記ディストリビュータは、前記第１の出口を限定している中心出口と、第２の出口を限定している複数の外側出口とを有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ディストリビュータは、前記一次流を受ける入口、及び前記入口に結合されている環状空洞を含み、前記環状空洞は前記中心出口を限定しており、
前記ディストリビュータは更に、前記入口から分離されていて前記二次流を受けるプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスと、前記オリフィスから対応する外側出口まで延びている複数のチャンネルとを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ディストリビュータは、
複数の環状ステップを有する環状ボディと、
前記一次流を受けるように前記ボディを通って延びる入口と、
前記二次流を受けるように前記入口から分離されているプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスと、
前記オリフィスから、前記環状ボディのステップにおける対応する外側出口まで延びている複数のチャンネルとを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材を更に備え、前記界面部材は前記電極隔室において前記二次流と流体的に通じ、また前記界面部材は前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを防ぎ、及び／または前記一次流の選択された物質が前記二次流へ通過することを防ぐように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記界面部材は、前記二次流及び／または前記一次流から粒子を除去することができるフィルタからなることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流と前記一次流との間を通過できるように構成されているイオン膜からなることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流と前記一次流との間を通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流及び前記一次流の流体に対して少なくとも実質的に不透過性であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流と前記一次流との間を通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流及び／または前記一次流の流体に対して少なくとも実質的に透過性であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記反応容器を含む処理ツールを更に限定し、
前記装置は更に、
内側エンクロージャを有するキャビネットと、
前記エンクロージャ内の電気化学処理ステーションとを備え、
前記処理ステーションは、
加工片を保持するための加工片支持具を含むヘッド組立体と、
ハウジングを有する処理チャンバとを含み、前記反応容器は前記ハウジング内にあり、
前記装置は更に、前記エンクロージャ内の転送デバイスを備え、前記転送デバイスは、前記キャビネット内においてマイクロエレクトロニック加工片を操作するためのエンドエフェクタを有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記反応容器は更に、一次流案内を含み、
前記一次流案内は、少なくとも前記一次流を通過させることができる複数の第１の開口を有する第１のバッフルと、
前記第１のバッフルの下流の第２のバッフルとを含み、前記第２のバッフルは、前記第１の開口を通過した後の前記一次流を通過させることができる複数の第２の開口を有している、
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記反応容器の前記電界成形ユニットは、前記コンテナの外壁内に配置されている誘電性壁からなり、前記電極隔室は前記誘電性壁と前記外壁との間にあって、前記二次流が前記誘電性壁の一方の側の前記電極隔室を通過し、前記一次流が前記誘電性壁の別の側を通過するようになっていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記反応容器は更に、前記外側コンテナに結合されているディストリビュータを備え、前記ディストリビュータは、前記第１の出口を限定している中心出口と、第２の出口を限定している複数の外側出口とを有していることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記反応容器は更に、前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材を備え、前記界面部材は、前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを防ぎ、及び／または前記一次流の選択された物質が前記二次流へ通過することを防ぐように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
マイクロエレクトロニック加工片を処理するために使用される電気化学処理チャンバ用反応容器であって、
外壁を有する外側コンテナと、
前記外側コンテナに結合されているディストリビュータとを備え、前記ディストリビュータは、一次流を前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている第１の出口、及び二次流を前記一次流から分離させて前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口を有し、
前記反応容器は更に、前記外側コンテナ内にあって前記二次流を受ける誘電性電界成形ユニットを備え、前記電界成形ユニットは、前記ディストリビュータに結合され、前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流から分離されている前記二次流を容れるように構成され、また前記電界成形ユニットは、前記二次流を通過させることはできるが該二次流を前記一次流から分離させる少なくとも１つの電極隔室を有しており、
前記反応容器は更に、前記電極隔室内の電極と、
前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材とを備え、前記界面部材は前記電極隔室において前記二次流と流体的に通じ、また前記界面部材は前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを防ぎ、及び／または前記一次流の選択された物質が前記二次流へ通過することを防ぐように構成されている、
ことを特徴とする反応容器。
【請求項２３】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、少なくとも前記一次流を通過させることができる複数の第１の開口を有する第１のバッフルと、
前記第１のバッフルの下流の第２のバッフルとを含み、前記第２のバッフルは、前記第１の開口を通過した後の前記一次流を通過させることができる複数の第２の開口を有している、
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有する環状外側バッフルを含み、前記外側バッフルは複数の第１の開口を有し、
前記一次流案内は更に、前記外側バッフルの内側に同心状に位置決めされている環状内側バッフルを含み、前記内側バッフルは複数の第２の開口を有し、前記一次流は、前記外側バッフルの第１の開口を通過した後に前記内側バッフルの第２の開口を通過するようになっている、
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記電界成形ユニットは前記外側コンテナの外壁内に配置されている誘電性壁を含み、前記電極隔室は前記誘電性壁と前記外壁との間にあって、前記二次流が前記誘電性壁の一方の側の前記電極隔室を通過し、前記一次流が前記誘電性壁の別の側を通過するようになっていることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内の共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内にあって前記第１の環状壁と同心状で且つ前記第１環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面は第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面は第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２７】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内にあって共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、
前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内にあって前記第１の環状壁と同心状で且つ前記第１の環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面が第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面が第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、第１の仕切り及び第２の仕切りを有する仮想電極ユニットを備え、前記第１の仕切りは、前記第１及び第２の環状壁に結合されている第１の横方向区分と、前記第１の横方向区分から突き出て前記一次流のための内側流路を限定している第１の環状リップとを有し、前記第２の仕切りは、前記第１の横方向区分の上方の第２の横方向区分と、前記第２の横方向区分から突き出て前記第１の環状リップを取り囲みそれとの間に環状開口を限定している第２の環状リップとを有しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２８】
前記ディストリビュータは、前記一次流を受ける入口と、前記入口と流体的に通じている第１の出口と、
前記二次流を受けるように前記入口から分離されているプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスと、前記オリフィスから複数の外側出口まで延びている複数のチャンネルと
を含み、前記外側出口は第２の出口を限定している、
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２９】
前記ディストリビュータは、複数の環状ステップを有する環状ボディと、
前記ボディを通って延びる前記一次流を受ける入口とを含み、前記第１の出口は前記入口と流体的に通じており、
前記ディストリビュータは更に、前記二次流を受けるように前記入口から分離されているプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスとを含み、
前記ディストリビュータは更に、前記オリフィスから前記環状ボディのステップにおける複数の外側出口まで延びている複数のチャンネルを含み、前記外側出口は第２の出口を限定している、
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項３０】
前記界面部材は、前記二次流が前記一次流と合流する前に前記二次流から粒子を除去することができるフィルタからなることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項３１】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項３２】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に不透過性であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項３３】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に透過性であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項３４】
マイクロエレクトロニック加工片を処理するために使用される電気化学処理チャンバ用反応容器であって、
外壁を有する外側コンテナと、
前記外側コンテナに結合されているディストリビュータとを備え、前記ディストリビュータは、一次流を前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている第１の出口、及び二次流を前記一次流から分離させて前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口を有し、
前記反応容器は更に、前記外側コンテナ内にあって前記ディストリビュータに結合され且つ前記一次流を前記第１の出口から受けてそれを加工片処理サイトへ導く一次流案内と、
前記外側コンテナ内にあって前記ディストリビュータに結合され且つ前記二次流を前記第２の出口から受ける誘電性電界成形ユニットとを備え、前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流から分離されている前記二次流を容れるように構成され、また前記電界成形ユニットは、前記二次流を通過させることはできるが該二次流を前記一次流から分離させる少なくとも１つの電極隔室を有し、
前記反応容器は更に、
前記電極隔室内の電極と、
前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材とを備え、前記界面部材は前記電極隔室において前記二次流と流体的に通じ、また前記界面部材は前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを防ぐように構成されていることを特徴とする反応容器。
【請求項３５】
前記一次流案内は、
少なくとも前記一次流を通過させることができる複数の第１の開口を有する第１のバッフルと、
前記第１のバッフルの下流の第２のバッフルとを含み、前記第２のバッフルは、前記第１の開口を通過した後の前記一次流を通過させることができる複数の第２の開口を有している、
ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有する環状外側バッフルを含み、前記外側バッフルは複数の第１の開口を有し、
前記一次流案内は更に、前記外側バッフルの内側に同心状に位置決めされている環状内側バッフルを含み、前記内側バッフルは複数の第２の開口を有し、前記一次流は、前記外側バッフルの第１の開口を通過した後に前記内側バッフルの第２の開口を通過するようになっている、
ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３７】
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有する環状外側バッフルを含み、前記外側バッフルは複数のほぼ垂直のスロットを有し、
前記一次流案内は更に、前記外側バッフルの内側に同心状に位置決めされている環状内側バッフルを含み、前記内側バッフルは前記共通軸に対して上方に傾斜している環状に延びる複数の放射状スロットを有する逆円錐台形の壁を有し、前記一次流は、前記外側バッフルの垂直スロットを通過した後に前記内側バッフルの環状スロットを通過し、半径方向内向きに且つ複数の直径方向に逆向きのベクトルに沿って前記共通軸に対して上向きに放出されるようになっている、
ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３８】
前記電界成形ユニットは前記外側コンテナの外壁内に配置されている誘電性壁を含み、前記電極隔室は前記誘電性壁と前記外壁との間にあって、前記二次流が前記誘電性壁の一方の側の前記電極隔室を通過し、前記一次流が前記誘電性壁の別の側を通過するようになっていることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３９】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内の共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内にあって前記第１の環状壁と同心状で且つ前記第１環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面は第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面は第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４０】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内にあって共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、
前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内にあって前記第１の環状壁と同心状の且つ前記第１の環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面が第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面が第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、第１の仕切り及び第２の仕切りを有する仮想電極ユニットを含み、前記第１の仕切りは、前記第１及び第２の環状壁に結合されている第１の横方向区分と、前記第１の横方向区分から突き出て前記一次流のための内側流路を限定している第１の環状リップとを有し、前記第２の仕切りは、前記第１の横方向区分の上方の第２の横方向区分と、前記第２の横方向区分から突き出て前記第１の環状リップを取り囲みそれとの間に環状開口を限定している第２の環状リップとを有しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４１】
前記ディストリビュータは、前記一次流を受ける入口と、前記入口に結合されている環状空洞とを含み、前記環状空洞は前記第１の出口を限定し、
前記ディストリビュータは更に、前記二次流を受けるように前記入口から分離されているプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスと、前記オリフィスから複数の外側出口まで延びている複数のチャンネルとを含み、前記外側出口は第２の出口を限定している、
ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４２】
前記ディストリビュータは、
複数の環状ステップを有する環状ボディと、
前記ボディを通って延びる前記一次流を受ける入口と、
前記二次流を受けるように前記入口から分離されているプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスと、
前記オリフィスから、前記環状ボディのステップに位置する複数の外側出口まで延びている複数のチャンネルと、
を含むことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４３】
前記界面部材は、前記二次流が前記一次流と合流する前に前記二次流から粒子を除去することができるフィルタからなることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４４】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４５】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に不透過性であることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４６】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に透過性であることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項４７】
マイクロエレクトロニック加工片を処理するために使用される電気化学処理チャンバ用反応容器であって、
外壁を有する外側コンテナと、
前記外側コンテナによって担持されている第１の流体導管とを備え、前記第１の流体導管は、第１の入口と、前記第１の入口に結合されている一次流チャンネルとを有し、前記一次流チャンネルは、前記外側コンテナ内にあって一次流体流を加工片処理サイトへ向けて導くように構成されており、
前記反応容器は更に、前記外側コンテナによって担持されている第２の流体導管を備え、前記第２の流体導管は、少なくとも１つの電極隔室を含む誘電性電界成形ユニットを有し、前記第２の流体導管は、前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流から分離されている二次流体流を容れるようになっており、
前記反応容器は更に、前記電界成形ユニットによって担持され、前記二次流体流の選択された物質が前記一次流体流へ通過することを防ぐように構成されている少なくとも１つの界面部材と、
前記界面部材の上流の少なくとも１つの電極隔室内に少なくとも１つの電極とを備えている、
ことを特徴とする反応容器。
【請求項４８】
マイクロエレクトロニック加工片を処理するために使用される電気化学処理チャンバ用反応容器であって、
外壁を有する外側コンテナと、
前記外側コンテナ内の少なくとも第１の電極隔室と、前記コンテナの少なくとも一部分を通して前記第１の電極隔室から分離されている第２の電極隔室とを含む複数の隔室とを備え、前記電極隔室は電気化学的処理溶液を容れるように構成されており、
前記反応容器は更に、前記第１の電極隔室内の少なくとも第１の電極と、前記第２の電極隔室内の第２の電極とを含む複数の分離した電極と、
前記第１の電極隔室の前記第１の電極と加工片を処理することができる加工片サイトとの間に第１の界面部材とを備え、前記第１の界面部材は、選択された物質が前記第１の界面部材を横切って通過することを防ぐように構成されている、
ことを特徴とする反応容器。
【請求項４９】
前記第２の電極隔室の前記第２の電極と前記加工片サイトとの間に第２の界面部材を更に備え、前記第２の界面部材は、選択された物質が前記第２の界面部材を横切って通過することを防ぐように構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の反応容器。
【請求項５０】
前記コンテナの内側の第１の環状壁と、前記コンテナの内側の第２の環状壁とを更に備え、前記第２の環状壁は前記第１の環状壁と前記外壁との間にあり、前記第１の環状壁と前記第２の環状壁との間の第１の環状空間が前記第１の電極隔室を限定し、前記第２の環状壁の外側の第２の環状空間が前記第２の電極隔室を限定しており、
前記第１の電極は前記第１の電極隔室内の第１の環状電極であり、前記第２の電極は前記第２の電極隔室内の第２の環状電極である、
ことを特徴とする請求項４８に記載の反応容器。
【請求項５１】
前記反応容器は更に、前記コンテナの内側の第１の環状壁と、前記コンテナの内側の第２の環状壁を備え、前記第２の環状壁は前記第１の環状壁と前記外壁との間にあり、前記第１の環状壁と前記第２の環状壁との間の第１の環状空間が前記第１の電極隔室を限定し、前記第２の環状壁の外側の第２の環状空間が前記第２の電極隔室を限定しており、
前記第１の電極は前記第１の電極隔室内の第１の環状電極であり、前記第２の電極は前記第２の電極隔室内の第２の環状電極であり、
前記反応容器は更に、前記第２の電極隔室の前記第２の電極と前記加工片サイトとの間に第２の界面部材を備え、前記第２の界面部材は、選択された物質が前記第２の界面部材を横切って通過することを防ぐように構成されている、
ことを特徴とする請求項４８に記載の反応容器。
【請求項５２】
前記第１及び第２の界面部材は、前記第１及び第２の電極隔室を通る前記処理溶液の流れから粒子を除去することができるフィルタからなることを特徴とする請求項５１に記載の反応容器。
【請求項５３】
前記第１及び第２の界面部材はイオン膜からなり、前記イオン膜は、選択されたイオンが前記膜を横切って通過できるように構成されていることを特徴とする請求項５１に記載の反応容器。
【請求項５４】
前記第１及び第２の界面部材はイオン膜からなり、前記イオン膜は、選択されたイオンが前記膜を横切って通過できるように構成され、前記第１及び第２のイオン膜は前記処理溶液内の流体に対して不透過性であることを特徴とする請求項５１に記載の反応容器。
【請求項５５】
前記第１及び第２の界面部材はイオン膜からなり、前記イオン膜は、選択されたイオンが前記膜を横切って通過できるように構成され、前記第１及び第２のイオン膜は前記処理溶液内の流体に対して透過性であることを特徴とする請求項５１に記載の反応容器。
【請求項５６】
前記外側コンテナ内にあって前記処理溶液を受けるように構成されている誘電性電界成形ユニットを更に備え、前記電界成形ユニットは、前記第１及び第２の電極隔室を限定するように構成されている第１及び第２の壁を有し、前記第１の壁は開口を有し、
前記第２の電極隔室の前記第２の電極と前記加工片サイトとの間に第２の界面部材を更に備え、前記第２の界面部材は選択された物質が前記第２の界面部材を横切って通過することを防ぐように構成され、前記第１の界面部材は前記第１の壁内の開口上に前記第１の壁によって担持され、前記第２の界面部材は前記第１の壁と前記第２の壁との間に容れられた処理溶液と接触するように前記電界成形ユニットによって担持されている、
ことを特徴とする請求項４８に記載の反応容器。
【請求項５７】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する装置であって、
処理ステーションを備え、
前記処理ステーションは、マイクロエレクトロニック加工片を処理位置に保持するように構成されている接点組立体、及び前記処理位置において前記加工片の一部分と接触するように構成されている複数の接点を有するヘッド組立体と、
前記接点組立体及び反応容器を受けて内部に収容するように構成されているハウジングを有する処理チャンバとを備え、
前記反応容器は、
外壁を有する外側コンテナと、
一次流を前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている第１の出口と、
二次流を前記一次流から分離させて前記外側コンテナ内に導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口と、
前記外側コンテナ内にあって前記第２の出口に結合され且つ前記二次流を受ける誘電性電界成形ユニットとを含み、前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流から分離されている前記二次流を容れるように構成され、また前記電界成形ユニットは、前記二次流を通過させることはできるが該二次流を前記一次流から分離させる少なくとも１つの電極隔室を有し、
前記反応容器は更に、前記電極隔室内の電極を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項５８】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、少なくとも前記一次流を通過させることができる複数の第１の開口を有する第１のバッフルと、
前記第１のバッフルの下流の第２のバッフルとを含み、前記第２のバッフルは前記第１の開口を通過した後の前記一次流を通過させることができる複数の第２の開口を有する、
ことを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有する環状外側バッフルを含み、前記外側バッフルは複数の第１の開口を有し、
前記一次流案内は更に、前記外側バッフルと同心状に且つその内側に位置決めされている環状内側バッフルを含み、前記内側バッフルは複数の第２の開口を有し、前記一次流は前記外側バッフルの第１の開口を通過した後に前記内側バッフルの第２の開口を通過するようになっている、
ことを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６０】
前記電界成形ユニットは前記外側コンテナの外壁内に配置されている誘電性壁を含み、前記電極隔室は前記誘電性壁と前記外壁との間にあって、前記二次流が前記誘電性壁の一方の側の前記電極隔室を通過し、前記一次流が前記誘電性壁の別の側を通過するようになっていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６１】
前記電界成形ユニットは前記外側コンテナ内に環状壁を含み、前記環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間して共通軸上に中心を有する中心開口を限定しており、前記電極隔室は前記環状壁と前記外壁との間にあって、前記一次流が前記中心開口を通過し、前記二次流が前記電極隔室を通過するようになっていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６２】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内の共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内の前記第１の環状壁と同心状の且つ前記第１環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面は第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面は第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６３】
前記外側コンテナに結合されているディストリビュータを更に備え、前記ディストリビュータは、前記第１の出口を限定している中心出口と、第２の出口を限定している複数の外側出口とを有していることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６４】
前記ディストリビュータは、前記一次流を受ける入口と、前記入口に結合されている環状空洞とを含み、前記環状空洞は前記中心出口を限定し、
前記ディストリビュータは更に、前記二次流を受けるように前記入口から分離されているプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスと、前記オリフィスから複数の外側出口まで延びている複数のチャンネルとを含み、前記外側出口は第２の出口を限定している、
ことを特徴とする請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材を更に備え、前記界面部材は前記電極隔室において前記二次流と流体的に通じ、また前記界面部材は前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを防ぐように構成されていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６６】
前記界面部材は、前記二次流が前記一次流に合流する前に前記二次流から粒子を除去することができるフィルタからなることを特徴とする請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなることを特徴とする請求項６５に記載の装置。
【請求項６８】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に不透過性であることを特徴とする請求項６５に記載の装置。
【請求項６９】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に透過性であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項７０】
前記反応容器を含む処理ツールを更に限定し、
前記装置は更に、
内側エンクロージャを有するキャビネットと、
前記エンクロージャ内にある転送デバイスとを備え、前記転送デバイスは前記キャビネット内において前記マイクロエレクトロニック加工片を操作するためのエンドエフェクタを有し、
前記処理ステーションは、前記エンクロージャ内にある、
ことを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項７１】
前記反応容器は一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、少なくとも前記一次流を通過させることができる複数の第１の開口を有する第１のバッフルと、
前記第１のバッフルの下流にあって前記第１の開口を通過した後の前記一次流を通過させることができる複数の第２の開口を有する第２のバッフルとを含む、
ことを特徴とする請求項７０に記載の装置。
【請求項７２】
前記反応容器の電界成形ユニットは前記コンテナの外壁内に配置されている誘電性壁を含み、前記電極隔室は前記誘電性壁と前記外壁との間にあって、前記二次流が前記誘電性壁の一方の側の前記電極隔室を通過し、前記一次流が前記誘電性壁の別の側を通過するようになっていることを特徴とする請求項７０に記載の装置。
【請求項７３】
前記反応容器は更に、前記外側コンテナに結合されているディストリビュータを含み、前記ディストリビュータは、前記第１の出口を限定している中心出口と、第２の出口を限定している複数の外側出口とを有していることを特徴とする請求項７０に記載の装置。
【請求項７４】
前記反応容器は更に、前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材を含み、前記界面部材は、前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを防ぎ、及び／または前記一次流の選択された物質が前記二次流へ通過することを防ぐように構成されていることを特徴とする請求項７０に記載の装置。
【請求項７５】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する処理ステーションであって、
マイクロエレクトロニック加工片を処理位置に保持するように構成されている接点組立体、及び前記処理位置において前記加工片の一部分と接触するように構成されている複数の接点を有するヘッド組立体と、
前記接点組立体及び反応容器を受けて内部に収容するように構成されているハウジングを有する処理チャンバとを備え、
前記反応容器は、
外壁を有する外側コンテナと、
前記外側コンテナに結合されているディストリビュータとを含み、前記ディストリビュータは、一次流を前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている第１の出口、及び二次流を前記一次流から分離させて前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口を有し、
前記反応容器は更に、前記外側コンテナ内にあって前記ディストリビュータに結合され且つ前記二次流を受ける誘電性電界成形ユニットを含み、前記電界成形ユニットは前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流から分離されている前記二次流を容れるように構成され、また前記電界成形ユニットは前記二次流を通過させることはできるが該二次流を前記一次流から分離させる少なくとも１つの電極隔室を有し、
前記反応容器は更に、前記電極隔室内の電極と、
前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材とを含み、前記界面部材は前記電極隔室において前記二次流と流体的に通じ、また前記界面部材は前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを阻止するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項７６】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有し、複数の第１の開口を有する環状外側バッフルと、
前記外側バッフルの内側に同心状に位置決めされ、複数の第２の開口を有する環状内側バッフルとを含み、前記一次流は、前記外側バッフルの第１の開口を通過した後に前記内側バッフルの第２の開口を通過するようになっている、
ことを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項７７】
一次流案内を更に備え、
前記一次流案内は、共通軸上に中心を有する環状外側バッフルを含み、前記外側バッフルは複数のほぼ垂直のスロットを有し、
前記一次流案内は更に、前記外側バッフルの内側に同心状に位置決めされている環状内側バッフルを含み、前記内側バッフルは前記共通軸に対して上方に傾斜している環状に延びる複数の放射状スロットを有する逆円錐台形の壁を有し、前記一次流は、前記外側バッフルの垂直スロットを通過した後に前記内側バッフルの環状スロットを通過し、半径方向内向きに且つ複数の直径方向に逆向きのベクトルに沿って前記共通軸に対して上向きに放出されるようになっている、
ことを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項７８】
前記電界成形ユニットは前記外側コンテナの外壁内に配置されている誘電性壁を含み、前記電極隔室は前記誘電性壁と前記外壁との間にあって、前記二次流が前記誘電性壁の一方の側の前記電極隔室を通過し、前記一次流が前記誘電性壁の別の側を通過するようになっていることを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項７９】
前記電界成形ユニットは、前記外側コンテナ内の共通軸上に中心を有する第１の環状壁を含み、前記第１の環状壁は前記外壁から半径方向内側に離間しており、前記電界成形ユニットは更に、前記外側コンテナ内にあって前記第１の環状壁と同心状の且つ前記第１の環状壁と前記外壁との間の第２の環状壁を含み、前記第２の環状壁の内面は第１の電極隔室の外側を限定し、前記第２の環状壁の外面は第２の電極隔室の内側を限定しており、
前記装置は更に、前記第１の電極隔室内の第１の環状電極と、前記第２の電極隔室内の第２の環状電極とを備えている、
ことを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項８０】
前記ディストリビュータは、前記一次流を受ける入口、及び前記入口に結合されている環状空洞を含み、前記環状空洞は前記第１の出口を限定しており、
前記ディストリビュータは更に、前記二次流を受けるように前記入口から分離されているプレナムと、前記プレナムの上側部分に位置する複数の上側オリフィスと、前記プレナムの下側部分に位置する複数の下側オリフィスと、前記オリフィスから複数の外側出口まで延びている複数のチャンネルとを含み、前記外側出口は第２の出口を限定している、
ことを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項８１】
前記界面部材は、前記二次流が前記一次流と合流する前に前記二次流から粒子を除去することができるフィルタからなることを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項８２】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなることを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項８３】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に不透過性であることを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項８４】
前記界面部材は、選択されたイオンが前記二次流から前記一次流へ通過できるように構成されているイオン膜からなり、前記イオン膜は前記二次流の流体に対して少なくとも実質的に透過性であることを特徴とする請求項７５に記載の装置。
【請求項８５】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する処理ステーションであって、
マイクロエレクトロニック加工片を処理位置に保持するように構成されている接点組立体、及び前記処理位置において前記加工片の一部分と接触するように構成されている複数の接点を有するヘッド組立体と、
前記接点組立体及び反応容器を受けて内部に収容するように構成されているハウジングを有する処理チャンバとを備え、
前記反応容器は、
外壁を有する外側コンテナと、
前記外側コンテナ内に結合されているディストリビュータとを含み、前記ディストリビュータは、一次流を前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている第１の出口、及び二次流を前記一次流とは分離させて前記外側コンテナ内へ導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口を有し、
前記反応容器は更に、前記外側コンテナ内にあって前記一次流を受けるように前記ディストリビュータに結合され、前記一次流を加工片処理サイトへ導く一次流案内と、
前記外側コンテナ内にあって前記二次流を受けるように前記ディストリビュータに結合されている誘電性電界成形ユニットとを含み、前記電界成形ユニットは前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流とは分離されている前記二次流を容れるように構成され、また前記誘電性電界成形ユニットは前記二次流を通過させることはできるがその二次流を前記一次流から分離させる少なくとも１つの電極隔室を有し、
前記反応容器は更に、前記電極隔室内の電極と、
前記電極の下流において前記電界成形ユニットによって担持されている界面部材とを含み、前記界面部材は前記電極隔室において前記二次流と流体的に通じ、また前記界面部材は前記二次流の選択された物質が前記一次流へ通過することを阻止するように構成されている、
を含むことを特徴とする処理ステーション。
【請求項８６】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する処理ステーションであって、
マイクロエレクトロニック加工片を処理位置に保持するように構成されている接点組立体と、前記処理位置において前記加工片の一部分と接触するように構成されている複数の接点を有するヘッド組立体と、
前記接点組立体及び反応容器を受けて内部に収容するように構成されているハウジングを有する処理チャンバとを備え、
前記反応容器は、
外壁を有する外側コンテナと、
前記外側コンテナによって担持されている第１の流体導管とを含み、前記第１の流体導管は、第１の入口、及び前記第１の入口に結合されている一次流チャンネルとを有し、前記一次流チャンネルは、前記外側コンテナ内にあって一次流体流を加工片処理サイトへ向けて導くように構成されており、
前記反応容器は更に、前記外側コンテナによって担持されている第２の流体導管を含み、前記第２の流体導管は少なくとも１つの電極隔室を含む誘電性電界成形ユニットを有し、また二次流体流を容れている前記第２の流体導管は前記外側コンテナの少なくとも一部分を通る前記一次流から分離されており、
前記反応容器は更に、前記電界成形ユニットによって担持され、前記二次流体流の選択された物質が前記一次流体流へ通過することを防ぐように構成されている少なくとも１つの界面部材を含み、
前記反応容器は更に、前記界面部材の上流の少なくとも１つの電極隔室内の少なくとも１つの電極を含む、
ことを特徴とする処理ステーション。
【請求項８７】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する方法であって、
一次流体流を、反応容器を通る第１の流路に沿って通過させるステップと、
二次流体流を、前記反応容器の少なくとも一部を通る前記第１の流路とは分離した前記反応容器を通る第２の流路に沿って通過させるステップと、
前記二次流体流が前記一次流体流から分離されている位置において、前記二次流体流内の電極に電位を印加するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８８】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する方法であって、
一次流体流を、反応容器を通る第１の流路に沿って通過させるステップと、
二次流体流を、前記反応容器の少なくとも一部を通る前記第１の流路とは分離した前記反応容器を通る第２の流路に沿って通過させるステップと、
前記二次流体流が前記一次流体流から分離されている位置において、前記二次流体流内の電極に電位を印加するステップと、
（ａ）前記二次流体流からの物質が前記一次流体流内へ侵入すること及び／または（ｂ）前記一次流体流からの物質が前記二次流体流内へ侵入することを阻止するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８９】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する方法であって、
一次流体流を、反応容器を通る第１の流路に沿って通過させるステップと、
二次流体流を、前記反応容器の少なくとも一部を通る前記第１の流路とは分離した前記反応容器を通る第２の流路に沿って通過させるステップと、
前記二次流体流が前記一次流体流から分離されている位置において、前記二次流体流内の電極に電位を印加するステップと、
前記二次流体流からの物質が前記一次流体流内へ侵入することを阻止するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９０】
マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理する方法であって、
一次流体流を、反応容器を通る第１の流路に沿って通過させるステップと、
二次流体流を、前記反応容器の少なくとも一部を通る前記第１の流路とは分離した前記反応容器を通る第２の流路に沿って通過させるステップと、
前記二次流体流が前記一次流体流から分離されている位置において、前記二次流体流内の電極に電位を印加するステップと、
前記二次流体流からの選択された物質だけが前記一次流体流へ侵入できるようにするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応容器、該容器の製造方法、及び該容器をマイクロエレクトロニック加工片の電気化学的処理に使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス及び電界放出ディスプレイのようなマイクロエレクトロニックデバイスは、一般的に、幾つかの異なる型のマシン（“ツール”）を使用してマイクロエレクトロニック加工片上に、及び／または加工片内に製造される。これらの処理マシンの多くは、加工片上で１またはそれ以上の手順を遂行するための単一の処理ステーションを有している。他の処理マシンは、個々の加工片上で、または加工片のバッチ上で一連の異なる手順を遂行する複数の処理ステーションを有している。典型的な製造プロセスにおいては、堆積段階中に、加工片上に１またはそれ以上の導電性材料の層が形成される。次いで、典型的には、加工片はエッチング及び／または研磨手順（即ち、平面化）が遂行され、堆積された導電性層の一部分が除去されて電気的に絶縁された接点及び／または導電性ラインが形成される。
【０００３】
加工片上に金属または他の材料をめっきするめっきツールが、益々有用な型の処理マシンになりつつある。加工片上に銅、はんだ、パーマロイ、金、銀、白金、及び他の金属を堆積させ、ブランケット層またはパターン化された層を形成させるために電気めっき及び化学（非電気）めっき技術を使用することができる。典型的な銅めっきプロセスは、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学めっきプロセス、または他の適当な方法を使用して、加工片の表面上に銅シード層を堆積させることを含む。シード層の形成後に、電気処理溶液が存在する中でシード層と陽極との間に適切な電位を印加することによって、加工片上に銅のブランケット層またはパターン化された層をめっきする。次いで、その後の手順である加工片を別の処理マシンへ転送する前に、加工片の洗浄、エッチング、及び／または焼鈍が行われる。
【０００４】
図１に、単一ウェーハ処理ステーション１の実施例を示す。この処理ステーション１はコンテナ２を含み、コンテナ２はその下側部分に設けられた流体入口３から電気めっき溶液の流れを受けるようになっている。処理ステーション１は、陽極４、複数の開口７を有する板型のディフューザ６、及び加工片５を担持するための加工片ホールダ９を含むことができる。加工片ホールダ９は、加工片５の表面上のシード層に電流を供給する複数の電気接点を含むことができる。陽極４に対してシード層を負電位にバイアスした場合には、シード層は陰極として動作する。動作中、電気めっき流体は陽極４の周囲を流れてディフューザ６の開口７を通過し、加工片５のめっき表面に到達する。電気めっき溶液は、陽極４と加工片５の表面上の陰極シード層との間に電流を導く電解液である。従って、電気めっき溶液内のイオンが、加工片５の表面をめっきする。
【０００５】
マイクロエレクトロニックデバイスを製造するために使用されるめっきマシンは、多くの特定動作基準に合致しなければならない。例えば、多くのプロセスは、0.5μｍより小さい、そして望ましくは0.1μｍより小さいバイア内に小さい接点を形成することができなければならない。従って、めっきされた金属層は、これらのバイアまたは0.1μｍ程度の幅のトレンチを充填する必要があることが多く、まためっきされた材料の層も加工片５の表面全体にわたって所望の均一な厚みで堆積させるべきである。めっきされた層の均一性に影響する１つのファクタは、加工片の表面における電気めっき溶液の物質移動である。このパラメータは、一般的に、加工片の表面に対して直角な電気めっき溶液の流れの速度によって影響を受ける。めっきされた層の均一性に影響する別のファクタは、ウェーハの表面を横切る電界の電流密度である。
【０００６】
既存の電気めっき装置における１つの関心事は、加工片の表面において均一な物質移動を得ることである。図１を参照する。既存のめっきツールは、加工片の面に直角な流体の流れの均一性を高めるために、一般的にディフューザ６を使用している。ディフューザ６は流体の流れの均一性を改善するが、加工片５の表面に直角の流れの速度を増加させるような複数の局所化された領域を発生する（矢印８で示す）。これらの局所化された領域は、一般的にディフューザ６内の開口７の位置に対応している。局所化された領域における基体に垂直な流体の流れの増加した速度が、これらの領域内の電気めっき溶液の物質移動を増加させる。これは、典型的に、開口７上の局所化された領域により速いめっき速度をもたらす。板型ディフューザ内の開口には多くの異なる形態が使用されてきたが、これらのディフューザは現在の多くの用途に要求される精密さに対して十分な均一性を発生することはできない。
【０００７】
既存のめっきツールの別の関心事は、加工片５の表面に接する電気めっき溶液内の拡散層が、気泡または粒子によって混乱させられ得ることである。例えば、気泡は、処理装置の配管及びポンピングシステムによってめっき溶液内に導入されたり、または不活性(inert)陽極から放出されることがあり得る。電気めっき溶液内への気泡の放出を防ぐか、または減少させるために消耗陽極が使用されることが多いが、これらの陽極は浸食されるので不動態化されたフィルム表面を形成させて維持しなければならない。更に、消耗陽極は、めっき溶液内に運ばれる恐れがある粒子を生成することが多い。その結果、気泡及び／または粒子が加工片５の表面へ流れて均一性を崩壊させ、めっきされた層の品質に影響を与える恐れがある。
【０００８】
均一層をめっきするための更に別の試みは、加工片５の表面に所望の電界を印加することである。めっき溶液内の電流の分布は、接触表面全体のシード層の均一性、陽極の形態／状態、及びチャンバの形態の関数である。しかしながら、めっき表面上の電流密度パターンは変化し得る。例えば電流密度パターンは、めっき材料がシード層をカバーして行くために典型的にはめっきサイクル中に変化するか、または消耗陽極が浸食されるにつれてそれらの形状が変化し、まためっき溶液内の組成の濃度が変化し得るので、より長い時間にわたって変化し得る。従って、加工片５の表面に所望の電流密度を維持することは困難であり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、マイクロエレクトロニック加工片を電気化学的に処理するための反応容器、該反応容器を含む処理ステーション、及び該デバイスを使用するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による反応容器の幾つかの実施例は、反応容器内の一次流案内及び／または電界成形ユニットが実質的に均一な一次流体流を加工片に向かって導くように電極を構成することによって、加工片における所望の物質移動を得る問題を解消する。更に、本発明の幾つかの実施例による電界成形ユニットは、加工片を電極から遮蔽するような仮想電極を生成する。これによってより大きい電極を使用することが可能になり、電極の寿命が増加するので、休止時間を短縮させるための“バーン・イン”電極の必要性を排除し、及び／または、単に容器内の１またはそれ以上の電極への電流を制御することによって電界を操作する能力が得られる。更に、本発明の付加的な実施例は、反応容器内の粒子、気泡、及び他の望ましくない物質が加工片に接触するのを阻止して加工片の仕上げられた表面の均一性及び品質を向上させるような界面部材を反応容器内に含む。これらの界面部材は、陰極液及び陽極液のような２つの異なる型の流体を反応容器内で使用することをも可能ならしめて添加物を屡々補充する必要性を低下させ、また反応容器内の電極その他の構成部品の設計により多くの柔軟性を付加する。
【００１１】
本発明の一実施例においては、反応容器は、外壁を有する外側コンテナ、外側コンテナ内へ一次流体流を導入するように構成されている第１の出口、及び外側コンテナ内へ一次流体流から分離している二次流体流を導入するように構成されている少なくとも１つの第２の出口を含む。反応容器は更に、外側コンテナ内の電界成形ユニットと、少なくとも１つの電極とを含む。電界成形ユニットは、二次流を受けるための第２の出口に結合されている誘電体組立体であることができ、外側コンテナの少なくとも一部分を通る一次流から分離されている二次流を容れるように構成されている。電界成形ユニットは更に、二次流を一次流から分離させて通過させることができる少なくとも１つの電極隔室を有している。
【００１２】
特定の実施例においては、電界成形ユニットは、複数の電極隔室及び１つの仮想電極ユニットを有する隔室組立体を有している。隔室組立体は、共通の軸を中心としている内側の、即ち第１の環状壁と、第１の環状壁と同心で半径方向外側に離間しており外側の、即ち第２の環状壁とを含む複数の環状壁を含むことができる。電界成形ユニットのこれらの環状壁は、第１の壁と第２の壁との間の環状空間が第１の電極隔室を限定し、また第２の環状壁と外側コンテナの外壁との間の環状空間が第２の電極隔室を限定するように、外側コンテナの外壁の内側に位置決めすることができる。この特定実施例の反応容器は、第１の電極隔室内に第１の環状電極を、及び／または、第２の電極隔室内に第２の環状電極を有することができる。
【００１３】
仮想電極ユニットは、電極隔室の対応環状壁に取り付けられている横方向区分を有する複数の仕切りと、これらの横方向区分から突起しているリップとを含むことができる。一実施例においては、第１の仕切りは中央開口を限定する環状の第１のリップを有し、第２の仕切りは環状開口を限定している第１のリップを取り巻く環状の第２のリップを有している。
【００１４】
付加的な実施例においては、反応容器は更に、外側コンテナと、外側コンテナ内の一次流案内とに結合されているディストリビュータを含むことができる。ディストリビュータは第１の出口及び第２の出口を含むことができ、第１の出口は一次流体流を一次流案内内へ導入し、第２の出口は二次流体流を一次流から分離して電界成形ユニット内へ導入するようになっている。一次流案内は、加工片処理サイトへ所望の流体流が得られるように一次流を調整する。特定の一実施例においては、一次流案内は、第１の仕切りの第１の環状リップの中央開口を通して一次流を導く。二次流は、電界成形ユニットの電極隔室へ分配されて反応容器内に電界を確立する。
【００１５】
一実施例の動作中、一次流は、一次流案内及び第１の仕切りのリップによって少なくとも部分的に限定される第１の流れチャンネルを通過することができる。一次流は、それが加工片における物質移動を制御するような反応容器を通る優勢な流れであることができる。二次流は、一般に電界成形ユニット内に容れられ、仮想電極ユニット及び電極隔室によって１または複数の電極の１または複数の電界を成形することができる。例えば、第１及び第２の環状電極を有する実施例においては、第１の電極の電気的効果は、あたかもそれが第１の仕切りのリップによって限定された中央開口内に配置されているかのように動作することができ、また第２の電極の電気的効果は、あたかもそれが第１のリップと第２のリップとの間の環状開口内に配置されているかのように動作することができる。しかしながら、実際の電極は、実際の電極のサイズ及び形状が加工片によって認識される電界に影響しないように、電界成形ユニットによって加工片から遮蔽することができる。
【００１６】
幾つかの実施例の１つの特色は、電界成形ユニットが、加工片を電極から遮蔽することである。その結果、電極を、電界成形ユニットが存在しない場合よりも遙かに大きくすることができる（何故ならば、実際の電極のサイズ及び形態が、加工片によって認識される電界に認知できるほど影響しないからである）。これは、電極が消耗陽極である場合に、陽極のサイズを増加させ得ることによってそれらの寿命が引き延ばされ、それによってツールを保守するための休止時間が短縮されるので特に有用である。更に、加工片によって認識される電界の形状に対して陽極上のフィルムが与えるインパクトを電界成形素子が減少させるので、陽極を“バーン・イン”する要望を減少させる。これらの両利点は、反応容器の動作効率を大幅に改善する。
【００１７】
本発明の幾つかの実施例の別の特色は、それらが加工片の表面における均一な物質移動をもたらすことである。電界成形ユニットが、実際の電極をそれらが加工片によって認識される実効領域から分離するので、流れをより望ましい流路に沿って案内する内部構造となるように、実際の電極を構成することができる。例えば、これは、一次流を中央通路に沿って流すことを可能にする。更に、特定の実施例は、直径方向逆向きのベクトルに沿って半径方向内向きに一次流を放出させ、加工片の表面に対して直角な方向に高度に均一な一次流速度を生じさせる中央一次流案内を含む。
【００１８】
反応容器は更に、電極の下流において電界成形ユニットによって担持されている界面部材を含むことができる。界面部材は、電極隔室内の二次流と流体的に通じていることができる。界面部材は、例えば、フィルタ及び／またはイオン膜であることができる。何れの場合も界面部材は、二次流内の粒子（例えば、陽極からの粒子）及び気泡が加工片の表面に到達するのを阻止することができ、処理された表面の非均一性を低下させる。従ってこれは、加工片の表面の品質を向上させる。更に、イオン膜の場合には、界面部材は、流体が二次流と一次流との間を通過することを防ぎながら、選択されたイオンが両方の流れの間を通過することができるように構成することができる。これは、一次流と二次流とを、例えば陰極液及び陽極液のような異なる型の流体にすることを可能にし、それによって添加物を屡々補充する必要性を低下させ、また電極及び反応容器の他の特徴の設計により柔軟性を与えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、電気化学処理ステーション内に使用する電気化学反応容器、及びマイクロエレクトロニック加工片を処理するための統合されたツールの幾つかの実施例の詳細及び特色を説明する。本明細書を通して使用されている“マイクロエレクトロニック加工片”という用語には、マイクロエレクトロニック回路または構成部品、データ記憶素子または層、及び／または微小機械的素子がその上に、及び／またはその中に製造される基体で形成された加工片が含まれるものとする。以下の幾つかの実施例の詳細説明は、当業者ならばそれらの製造、使用が可能であるような程度に十分になされていることを理解されたい。しかしながら、以下に説明する詳細及び長所の幾つかは、本発明の幾つかの実施例を実現するためには無用であり得る。更に、本発明は、特許請求の範囲には含まれるが、図２−８には詳細に示されていない付加的な実施例をも含むことができる。
【００２０】
電気化学反応容器の動作及び特色は、加工片を電気化学的に処理（例えば、電気めっき及び／または電気研磨）するために使用できる環境及び設備に関連して説明すると理解し易い。そこで先ず、図２及び３を参照して電気化学反応容器を有する処理ステーションに統合されたツールの実施例を説明する。次いで、図４−８Ｂを参照して電気化学反応容器の幾つかの実施例の詳細及び特色を説明する。
【００２１】
Ａ．電気化学処理ステーションに統合されたツールの選択された実施例
図２は、本発明の一実施例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の斜視図である。選択された内部構成部品は、処理マシン１００の一部を切り欠いて示してある。この実施例の一面においては、処理マシン１００は、外部領域１０５から少なくとも部分的に隔離されている内部エンクロージャを限定している内部領域１０４を有するキャビネット１０２を含むことができる。キャビネット１０２は更に複数の開口１０６を含むことができる（図１には、それらの１つだけが示されている）。加工片１０１は、これらの開口１０６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との間を進入及び退出することができる。
【００２２】
ロード／アンロードステーション１１０は、各々保護囲い１１３内に収納されている２つのコンテナ支持具１１２を有することができる。コンテナ支持具１１２は、加工片コンテナ１１４をキャビネット１０２内の開口１０６に対して位置決めするように構成されている。加工片コンテナ１１４は各々、クリーンルーム標準を満たしていない他の環境を通して複数のマイクロエレクトロニック加工片１０１を輸送するために、複数の加工片を“ミニ”クリーン環境内に収納することができる。各加工片コンテナ１１４は、キャビネット１０２の内部領域１０４から開口１０６を通してアクセス可能である。
【００２３】
処理マシン１００は更に、キャビネット１０２の内部領域１０４内に複数の電気化学処理ステーション１２０、及び転送デバイス１３０を含むことができる。処理マシン１００は、例えば、洗浄／エッチングカプセル１２２、化学めっきステーション、焼鈍ステーション、及び／または計測ステーションをも含むめっきツールであることができる。
【００２４】
転送デバイス１３０は、処理ステーション間を内部領域１０４の長手方向に延びる線形トラック１３２を含む。転送デバイス１３０は更に、トラック１３２によって運ばれるロボットユニット１３４を含むことができる。図２に示す特定の実施例においては、第１のセットの処理ステーションは第１の列Ｒ1−Ｒ1に沿って配列され、第２のセットの処理ステーションは第２の列Ｒ2−Ｒ2に沿って配列されている。線形トラック１３２は第１の列の処理ステーションと第２の列の処理ステーションとの間を延び、ロボットユニット１３４はトラック１３２に沿っているどの処理ステーションにもアクセスすることができる。
【００２５】
図３に、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チャンバ１２０の実施例を示す。ヘッド組立体１５０は、スピンモータ１５２、スピンモータ１５２に結合されているロータ１５４、及びロータ１５４によって担持されている接点組立体１６０を含む。ロータ１５４は、裏当て板１５５及びシール１５６を有することができる。裏当て板１５５は、裏当て板１５５が加工片１０１の裏側に接触する第１の位置（図３に実線で示す）と、裏当て板１５５が加工片１０１の裏側から離間する第２の位置（図３に破線で示す）との間で加工片１０１に対して横方向に運動することができる。接点組立体１６０は、支持部材１６２、支持部材１６２によって担持されている複数の接点１６４、及び支持部材１６２とロータ１５４との間を延びる複数のシャフト１６６を有することができる。接点１６４は、リング型ばね接点であることも、または加工片１０１上のシード層の一部と係合するように構成されている他の型の接点であることもできる。市販されているヘッド組立体１５０及び接点組立体１６０を、電気処理チャンバ１２０内に使用することができる。特定の適当なヘッド組立体１５０及び接点組立体１６０が、米国特許第6,228,232号及び同第6,080,691号、及び米国特許出願第09/385,784号、同第09/386,803号、同第09/386,610号、同第09/386,197号、同第09/501,002号、同第09/733,608号、及び同第09/804,696号に開示されているので参照されたい。
【００２６】
処理チャンバ２００は、外側ハウジング２０２（図３には略示してある）、及びハウジング１０２内の反応容器２０４（これも、図３には略示されている）を含む。反応容器２０４は少なくとも１つの電極（図３には図示してない）を担持し、電気処理溶液の流れを加工片１０１０へ導く。電気処理溶液は、例えば、堰を越えて流れ（矢印Ｆ）、外部ハウジング２０２内へ流入することができる。外部ハウジング２０２は、電気処理溶液を捕捉してそれを槽へ送り返す。以下に、反応容器２０４の幾つかの実施例を、図４−８Ｂを参照して説明する。
【００２７】
動作中、ヘッド組立体１５０は加工片を反応容器２０４の加工片処理サイトに保持し、加工片の少なくともめっき表面を電気処理溶液と係合させる。加工片のめっき表面と反応容器２０４内の１またはそれ以上の電極との間に、接点組立体１６０を介して電位を印加することによって溶液内に電界が確立される。加工片上に材料をめっきするために、例えば、接点組立体１６０を反応容器２０４内の１または複数の電極に対して負電位にバイアスすることができる。一方、接点組立体１６０は、（ａ）加工片からめっきされた材料を脱めっき、即ち電気研磨するために、または（ｂ）他の材料（例えば、電気泳動レジスト）を堆積させるために、反応容器２０４の１または複数の電極に対して正電位にバイアスすることができる。従って、一般的に言えば、電気化学的プロセスに使用される特定の型の材料に依存して加工片を陰極または陽極として動作させ、材料を加工片上に堆積させたり、または材料を加工片から除去したりすることができる。
【００２８】
Ｂ．電気化学処理チャンバ内で使用するための反応容器の選択された実施例
図４−８Bに、処理チャンバ２００内で使用するための反応容器２０４の幾つかの実施例を示す。上述したように、ハウジング２０２が反応容器２０４を担持している。ハウジング２０２は、反応容器２０４から流出した処理流体を貯蔵槽へ戻すためのドレン２１０と、入口及び電気備品を受けるための複数の開口とを有することができる。反応容器２０４は、ハウジング２０２から半径方向内側に離間している外壁２２２を有する外側コンテナ２２０を含むことができる。外側コンテナ２２０は更に、処理流体がハウジング２０２の底へ向かって下方へ流れることを可能にするらせん型斜道（即ち、へリックス）を設けるために、外壁２２２とハウジング２０２との間にらせん型スペーサ２２４を有することができる。らせん型斜道は戻り流体の乱れを減少させ、それによってガスが戻り流体に飛沫同伴されるのを阻止する。
【００２９】
図４に示す反応容器２０４の特定の実施例は、一次流体流Fp及び二次流体流F2を受けるディストリビュータ３００と、ディストリビュータ３００に結合されていて一次流体流Fpを調整する一次流案内４００と、ディストリビュータ３００に結合されていて反応容器２０４内に電界を形成させる二次流F2を含む電界成形ユニット５００とを含むことができる。反応容器２０４は更に、電界成形ユニット５００の隔室内に少なくとも１つの電極６００と、電極の下流において電界成形ユニット５００によって担持されている少なくとも１つのフィルタまたは他の型の界面部材７００を含むことができる。一次流案内４００は一次流Fpの流れを共通軸Ａ−Ａに対して半径方向内向きに放出させることによってこの流れを調整し、電界成形ユニット５００の一部分は調整された一次流Fpを加工片に向かうように導く。幾つかの実施例においては、一次流案内４００及び電界成形ユニット５００の中心を通過する一次流が、加工片の表面における処理溶液の物質移動を制御する。また電界成形ユニット５００は電界の形状を限定し、またもし二次流が電界成形ユニットを通過するのであれば加工片の表面における物質移動に影響を与え得る。反応容器２０４は、処理チャンバ２００を通る一次流Fp及び二次流F2を案内する他の形態の構成部品を有することもできる。反応容器２０４は、例えば、処理チャンバ内にディストリビュータを設けなくてもよく、その場合、一次流案内４００及び電界成形ユニットを通る流体を望ましく分配するために、個々の流れを有する別々の流体ラインを容器２０４に結合することができる。例えば、反応容器２０４は、反応容器内へ一次流を導入するために外側コンテナ２２０内に第１の出口と、反応容器２０４内へ二次流を導入するために外側コンテナ内に第２の出口とを設けることができる。これらの各構成部品の詳細に関して、以下に説明する。
【００３０】
図５Ａ−５Ｄに、一次流体流を一次流案内４００へ、及び二次流体流を電界成形ユニット５００へ導くためのディストリビュータ３００の実施例を示す。図５Ａを参照する。ディストリビュータ３００は、複数の環状ステップ３１２（参照番号３１２ａ−ｄによって個々に識別されている）と、ステップ３１２内の環状の溝３１４とを有するボディ３１０を含むことができる。最も外側のステップ３１２ｄは外側コンテナ２２０（図４）の外壁２２２（破線で示す）の半径方向内側にあり、それより内側の各ステップ３１２ａ−ｃは対応する溝３１４内に電界成形ユニット５００の環状壁（破線で示す）を有することができる。ディストリビュータ３００は更に、一次流Fpを受けるための第１の入口３２０と、二次流F2を受けるためのプレナム３３０を含むことができる。第１の入口３２０は、一次流体流Fpを一次流案内４００の下へ導くための通路３２４を形成するために、傾斜した環状空洞３２２を有することができる（図４に最良に示されている）。ディストリビュータ３００は更に、プレナム３３０の上側部分に沿って配置されている複数の上側オリフィス３３２と、プレナム３３０の下側部分に沿って配置されている複数の下側オリフィス３３４とを有することができる。以下により詳細に説明するように、上側及び下側オリフィスはステップ３１２の立ち上がり部分へ二次流F2を分配するために、ボディ３１０を通るチャンネルへ開いている。ディストリビュータ３００は、“無ステップ”ディスクまたは非円形形状のような他の形態を有することもできる。
【００３１】
図５Ａ−５Ｄは更に、ディストリビュータ３００のボディ３１０を通るチャンネルの一形態を示している。図５Ａを参照する。複数の第１のチャンネル３４０が、下側オリフィス３３４の幾つかから第１のステップ３１２ａの立ち上がり部分の開口まで延びている。図５Ｂには、複数の第２のチャンネル３４２が上側オリフィス３３２から第２のステップ３１２ｂの立ち上がり部分の開口まで延びているように示されており、図５Ｃには、複数の第３のチャンネル３４４が上側オリフィス３３２から第３のステップ３１２ｃの立ち上がり部分の開口まで延びているように示されている。同様に、図５Ｄには、複数の第４のチャンネル３４６が下側オリフィス３３４から第４のステップ３１２ｄの立ち上がり部分まで延びているように示されている。
【００３２】
図５Ａ−５Ｄに示すチャンネル３４０−３４６の特定実施例は、プレナム内に集まった気泡を事実上半径方向外向きに輸送するように構成されているので、これらの気泡を捕捉して二次流F2から除去することができる。これは、電界成形ユニット５００が、電極隔室を通して気泡を順次に半径方向外向きに輸送することによって、気泡を二次流F2から除去するので有益である。例えば、第１のステップ３１２ａ上の隔室内の気泡Ｂは、第２及び第３のステップ３１２ｂ−ｃ上の隔室を通って順次にカスケードされ、第４のステップ３１２ｄ上の隔室から除去される。第１のチャンネル３４０（図５Ａ）は、気泡が集まり難い下側オリフィス３３４から流体を相応に輸送し、第１のステップ３１２ａより上の内側隔室から外側隔室まで全てカスケードする必要があるガスの量を減少させる。二次流F2内の気泡は、チャンネル３４０−３４６を通過する前にプレナム３３０の上部に集まり易い。上側オリフィス３３２が第２のチャンネル３４２及び第３のチャンネル３４４に相応に結合されていて、これらの気泡を第１のステップ３１２ａより外側へ送給するので、多くの隔室を通してこれらの気泡をカスケードする必要がなくなる。この実施例においては上側オリフィス３３２は第４のチャンネル３４６には接続されていない。何故ならば、そのようにすると共通軸から下方に傾斜したチャンネルが作られることになり、それが第３のステップ３１２ｃ内の溝３１４と衝突し得るからである。従って、第４のチャンネル３４６は、下側オリフィス３３４から第４のステップ３１２ｄまで延びているのである。
【００３３】
再度図４を参照する。一次流案内４００は、ディストリビュータ３００の第１の入口３２０を介して一次流体流Fpを受ける。一実施例においては、一次流案内４００は、内側バッフル４１０及び外側バッフル４２０を含む。内側バッフルは、ベース４１２、及びベース４１２から上方に、そして半径方向外向きに突き出ている壁４１４を有することができる。壁４１４は、例えば逆円錐台の形状と、複数の開口４１６とを有することができる。開口４１６は、孔、細長いスロット、または他の形状の開口であることができる。図示の実施例においては、開口４１６は、共通軸に対して上方に傾斜する環状に延びる放射状のスロットであり、一次流を、複数の直径方向逆向きのベクトルに沿って共通軸に対して半径方向内向きに、そして上方に放出するようになっている。内側バッフル４１０は更に、内側バッフル４１０をディストリビュータ３００に結合するロッキング部材４１８を含むことができる。
【００３４】
外側バッフル４２０は、複数の開口４２４を有する外壁４２２を含むことができる。この実施例においては、開口４２４は内側バッフル４１０の開口４１６に対して横方向に延びる細長いスロットである。一次流Fpは、（ａ）第１の入口３２０、（ｂ）内側バッフル４１０のベース４１２の下の通路３２４、（ｃ）外側バッフル４２０の開口４２４、及び（ｄ）内側バッフル４１０の開口４１６を通って流れる。外側バッフル４２０と内側バッフル４１０との組合わせが、内側バッフル４１０内の開口の出口における流れの方向を調整する。従って、一次流案内４００は、一次流を、共通軸に対して上方に傾斜している直径方向逆向きのベクトルに沿って放出させ、高度に均一な速度を有する流体流を発生させることができる。代替実施例においては、開口４１６は共通軸に対して上方に傾斜しておらず、従って、一次流を共通軸に対して垂直に放出することも、または下向きに放出することさえもできる。
【００３５】
図４には、一次流案内４００の下流の一次流体流Fpを受ける電界成形ユニット５００も示されている。電界成形ユニット５００は、第２の流体流F2を容れて反応容器２０４内に電界を成形する。この実施例においては、電界成形ユニット５００は、複数の電極隔室５２０（個々には、参照番号５２０ａ−ｄで識別されている）を限定する複数の壁５１０（個々には、参照番号５１０ａ−ｄで識別されている）を有する隔室構造を有している。壁５１０は環状のスカートまたはデバイダであることができ、それらはディストリビュータ３００内の環状溝３１４の１つの中に入れることができる。一実施例においては、壁５１０はディストリビュータ３００に固定されていないので、電界成形ユニット５００を迅速にディストリビュータ３００から取り外すことができる。これにより、電極隔室５２０へのアクセスが容易になり、及び／または、電界成形ユニット５００を迅速に取り外して電界の形状を変化させることが可能になる。
【００３６】
電界成形ユニット５００は、一次流Fpが電極に接触することを防ぐために、一次流案内４００の外側に少なくとも１つの壁５１０を有することができる。図４に示す特定実施例においては、電界成形ユニット５００は、第１の壁５１０ａと第２の壁５１０ｂとによって限定される第１の電極隔室５２０ａ、第２の壁５１０ｂと第３の壁５１０ｃとによって限定される第２の電極隔室５２０ｂ、第３の壁５１０ｃと第４の壁５１０ｄとによって限定される第３の電極隔室５２０ｃ、及び第４の壁５１０ｄとコンテナ２２０の外壁２２２とによって限定される第４の電極隔室５２０ｄを有している。この実施例の壁５１０ａ−ｄは、環状電極隔室５２０ａ−ｄを限定する同心環状デバイダである。電界成形ユニットの代替実施例は、非円形電極隔室を形成するような異なる形態の壁を有することができ、及び／または、各電極隔室をセルに更に分割することができる。第２−第４の壁５１０ｂ−ｄは更に、図５Ａ−５Ｄに基づいて説明したように、第１−第３の電極隔室５２０ａ−ｃ内の気泡を次に外側の電極隔室５２０へ半径方向外向きに“カスケード”することを可能にする孔５２２を含むことができる。このようにして、気泡を第４の電極隔室５２０ｄから出口孔５２５、及び外壁２２２を通して排出することができる。代替実施例においては、気泡は出口孔５２４を通して排出することができる。
【００３７】
電極隔室５２０は、少なくとも１つの電極、一般的には２またはそれ以上の電極６００（個々には、参照番号６００ａ−ｄで識別されている）を有する電極組立体を収容する電気的に離散した隔室になっている。電極６００は、環状電極隔室内に適応するような形態の環状部材（例えば、環状リングまたは弓状区分）であることも、または特定の加工片に対して適切であるような他の形状（例えば、直線）を有することもできる。例えば、図示の実施例においては、電極組立体は、第１の電極隔室５２０ａ内に第１の環状電極６００ａを含み、第２の電極隔室５２０ｂ内に第２の環状電極６００ｂを含み、第３の電極隔室５２０ｃ内に第３の環状電極６００ｃを含み、そして第４の電極隔室５２０ｄ内に第４の環状電極６００ｄを含んでいる。米国特許出願第60/206,661号、同第09/845,505号、及び同第09/804,697号に開示されているように、加工片の表面全体にわたる電流密度を制御するために、各電極６００ａ−ｄは加工片に対して同一の、または異なる電位でバイアスすることができる。代替実施例においては、電極６００は、非円形形状であることも、他の形状の区分であることもできる。
【００３８】
複数の電極を含む反応容器２０４の実施例は、めっきまたは電気研磨に対して幾つかの利点を提供する。例えば、めっき用途においては、電極６００を加工片に対して異なる電位にバイアスすることによって、たとえシード層が互いに変化していても、または電気処理溶液の１または複数の浴が異なる導電率及び／または組成濃度を有していても、異なる加工片上に均一なめっきを形成させることができる。更に、多重電極設計を有することの別の利点は、めっきを制御してめっきされた層の異なる最終充填厚みを達成することも、または、あるめっきサイクル中に、または異なるめっきサイクル中に、異なるめっき速度を達成することもできることである。特定の実施例の他の利点は、電流密度を制御して、（ａ）フィーチャ充填中に均一な電流密度を得ることも、及び／または（ｂ）加工片全体に特定のフィルムプロファイル（例えば、凹面、凸面、平面）でのめっきを達成することもできることである。このように、電極が互いに分離されている多重電極構成は、（ａ）加工片間のシード層内の欠陥または差を補償し、（ｂ）電気処理溶液の浴の分散を調整し、及び／または（ｃ）所定のフィーチャ充填またはフィルムプロファイルを達成するという電気化学的プロセスを制御する幾つかの利点を提供する。
【００３９】
電界成形ユニット５００は更に、電極６００が発生する電界を個々に成形するために、隔室組立体の壁５１０に結合されている仮想電極ユニットを含んでいる。図４に示す特定実施例においては、仮想電極ユニットはそれぞれ、第１−第４の仕切り５３０ａ−５３０ｄを含む。第１の仕切り５３０ａは、第２の壁５１０ｂに結合されている第１の区分５３２ａ、第１の壁５１０ａの上に下向きに垂下しているスカート５３４、及び上方へ突き出ているリップ５３６ａを有することができる。リップ５３６ａは、一次流案内４００から出た一次流Fpを導く内面５３７を有している。第２の仕切り５３０ｂは、第３の壁５１０ｃに結合されている第１の区分５３２ｂと、第１の区分５３２ｂから上方へ突き出ているリップ５３６ｂとを有することができ、第３の仕切り５３０ｃは、第４の壁５１０ｄに結合されている第１の区分５３２ｃと、第１の区分５３２ｃから上方へ突き出ているリップ５３６ｃを有することができ、第４の仕切り５３０ｄは、コンテナ２２０の外壁２２２によって担持されている第１の区分５３２ｄと、第１の区分５３２ｄから上方へ突き出ているリップ５３６ｄを有することができる。第４の仕切り５３０ｄは、単に仮想電極ユニットを持ち上げるだけで電界成形ユニット５００を容器２０４から迅速に取り外すことができるように、外壁２２２に接続しないこともできる。第４の仕切り５３０ｄと外壁２２２との間の界面は、流体及び電流の両者が第４の電極隔室５２０ｄから漏洩するのを防ぐためにシール５２７によって密封されている。シール５２７は、リップシールであることができる。更に、各区分５３２ａ−ｄは、共通軸に対して横方向に延びる横方向区分であることができる。
【００４０】
個々の仕切り５３０ａ−ｄは、誘電体材料の単一の片から加工することも、または単一の片にモールドすることも、または互いに溶接された個々の誘電体部材であることもできる。代替実施例においては、個々の仕切り５３０ａ−ｄは互いに取り付けられておらず、及び／または異なる形態を有することができる。図４に示す特定の実施例においては、仕切り５３０ａ−ｄは環状の水平部材であり、各リップ５３６ａ−ｄは共通軸の周囲に同心状に配列されている環状の垂直部材である。
【００４１】
壁５１０及び仕切り５３０ａ−ｄは、一般的には、電極６００ａ−ｄが生成する電界を成形するための処理溶液の第２の流れF2を容れる誘電体材料である。第２の流れF2は、例えば、（ａ）各電極隔室５２０ａ−ｄ、（ｂ）個々の仕切り５３０ａ−ｄの間を通過し、そして（ｃ）リップ５３６ａ−ｄの間の環状開口を通って上方へ通過することができる。この実施例においては、第１の電極隔室５２０ａを通る二次流F2は、一次流案内４００の直前の小室において一次流Fpと合流することができ、第２−第４電極隔室５２０ａ−ｄを通る二次流はリップ５３６ａ−ｄの上縁を過ぎてから一次流Fpと合流することができる。次いで、電気処理溶液の流れは、国際特許出願第PCT/US00/10120号に開示されているように、リム５３８に取り付けられているシールド堰上を流れ、ハウジング２０２とコンテナ２２０の外壁２２２との間の間隙内へ流入する。二次流F2内の流体は、電極隔室５２０ａ−ｄから流出して一次流と合流できないようにされながら、電流が電極６００から一次流へ通過することを可能にしている。この代替実施例においては、二次流F2は、壁５１０内の孔５２２、及び外壁２２２内の孔５２５を通って反応容器２０４へ出て行くことができる。二次流の流体を一次流と合流させない更に別の実施例においては、電界成形ユニット５００から流出する二次流の戻り流が、外壁２２２の外側のらせん斜道を下方へ通過する一次流の戻り流と混合しないように、外壁２２２内の出口孔５２５にダクトを結合することができる。電界成形ユニット５００は、図４に示す実施例とは異なる他の形態を有することができる。例えば、電極隔室５２０は、単一の電極隔室５２０を限定する単一の壁５１０だけを有することができ、反応容器２０４は、単一の電極６００だけを含むことができる。それでも、何れの実施例の電界成形ユニットも、一次流が電極と係合しないように、従って加工片を単一の電極から遮蔽するように一次流と二次流とを分離する。加工片を電極６００ａ−ｄから遮蔽することの１つの長所は、電極のサイズが加工片に印加される電界に効果を及ぼさないので、電界成形ユニットを設けていない場合よりも遙かに大きい電極を使用できることである。電極のサイズを増加させることによって各電極の寿命が延び、電極の点検及び交換による休止時間が短縮されるので、これは消耗電極を使用する状況において特に有用である。
【００４２】
図４に示す反応容器２０４の実施例は、一次流体流Fpを調整して加工片へ導くための第１の導管システムと、二次流体流F2を調整して導くための第２の導管システムとを有することができる。第１の導管システムは、例えば、ディストリビュータ３００の入口３２０、一次流案内４００のベース４１２とディストリビュータ３００の傾斜した空洞３２２との間のチャンネル３２４、外側バッフル４２０の壁４２２と電界成形ユニット５００の第１の壁５１０ａとの間のプレナム、及び第１のリップ５３６ａの内壁５３７を含むことができる。第１の導管システムは、加工片に垂直な一次流Fpの速度が加工片の表面全体にわたって少なくとも実質的に均一となるように、一次流体流Fpを一次流案内４００を通って内面５３７に沿うように通過させることによって一次流体流Fpの方向を調整する。従って加工片において電気処理媒体の物質移動が優勢になるように、一次流Fp及び加工片の回転を制御することができる。
【００４３】
第２の導管は、例えば、ディストリビュータ３００のプレナム３３０及びチャンネル３４０−３４６、電界成形ユニット５００の壁５１０、及び電界成形ユニット５００の仕切り５３０を含むことができる。二次流F2は電極６００と接触して電界成形ユニット５００内に、一次流Fpと電気的に結合される個々の電界を確立する。電界成形ユニット５００は例えば、電極６００ａ−ｄによって生成された個々の電界を分離し、仕切りのリップ５３６ａ−ｄによって限定された開口の頂部に“仮想電極”を生成する。この特定の実施例では、第１のリップ５３６ａの内側の中央開口が第１の仮想電極を限定し、第１のリップ５３６ａと第２のリップ５３６ｂとの間の環状開口が第２の仮想電極を限定し、第２のリップ５３６ｂと第３のリップ５３６ｃとの間の環状開口が第３の仮想電極を限定し、そして第３のリップ５３６ｃと第４のリップ５３６ｄとの間の環状開口が第４の仮想電極を限定している。電界成形ユニット５００が実際の電極６００ａ−ｄの個々の電界を成形し、あたかも電極６００ａ−ｄがリップ５３６ａ−ｄの上縁間に配置されているような効果を呈させるようにこれらの電極を動作させるので、これらは“仮想電極”なのである。これにより、実際の電極６００ａ−ｄを一次流体流から隔離することができる。それによって得ることができる幾つかの利益の詳細に関しては後述する。
【００４４】
処理チャンバ２００の別の実施例は、電気処理溶液の二次流F2を更に調整するための少なくとも１つの界面部材７００（参照番号７００ａ−ｄによって個々に識別されている）を含む。界面部材７００は、例えば、電極（即ち、陽極）または他の粒子源によって生成された二次流内の粒子を捕捉するフィルタであることができる。フィルタ型界面部材７００は、二次流F2内の気泡が電気処理溶液の一次流Fp内へ流入するのを阻止することもできる。これにより、気泡は効果的に電界成形ユニット５００の壁５１０内の孔５２２を放射状外向きに通過するように強制される。代替実施例においては、界面部材７００は、二次流F2内のイオンを界面部材７００を通過させることができるイオン膜であることができる。イオン膜界面部材７００は、（ａ）電気処理溶液の流体及びイオンが界面部材７００を通過することができるか、または（ｂ）流体自体がイオン膜を越えて通過することは阻止するが、所望のイオンだけが界面部材を通過できるように選択することができる。
【００４５】
図６は、図４の反応容器２０４の別の斜視図であって、異なる断面に沿って得た断面部分を示している。即ち、図４の断面は図８Ａの４−４矢視図であり、図６の断面は図８Ｂの６−６矢視図である。図６は更に、複数の界面部材７００ａ−ｄを、電界成形ユニット５００の仕切り５３０ａ−ｄに対して構成するための一実施例をも示している。二次流F2の第１の部分が第１の電極６００ａ、スカート５３４内の開口５３５、及び第１の界面部材７００ａを通って流れるように、第１の界面部材７００ａを第１の仕切り５３０ａのスカート５３４に取り付けることができる。二次流F2の別の部分は、第２の電極６００ｂを通って第２の界面部材７００ｂへ流れることができる。同様に、二次流F2の部分は、第３及び第４の電極６００ｃ−ｄを通って第３及び第４の界面部材７００ｃ−ｄへ流れることができる。
【００４６】
界面部材７００ａ−ｄが、二次流F2内の流体を通過させることができるフィルタまたはイオン膜である場合、二次流F2は一次流体流Fpと合流する。第１の電極隔室５２０ａ内の二次流F2の部分は、スカート５３４内の開口５３５及び第１の界面部材７００ａを通過し、第１の壁５１０ａとバッフル４２０の外壁４２２との間のプレナム内に流入することができる。従って、二次流F2のこの部分が一次流Fpと合流し、一次流案内４００を通過する。この特定実施例における二次流F2の他の部分は、第２−第４の電極隔室５２０ｂ−ｄを通過し、次いでリップ５３６ａ−ｄの間の環状開口を通過する。従って、第２−第４の界面部材７００ｂ−ｄは、第２−第４の電極６００ｂ−ｄの下流において電界成形ユニット５００に取り付けることができる。
【００４７】
図６に示す特定の実施例においては、第２の界面部材７００ｂは第１の仕切り５３０ａと第２の仕切り５３０ｂとの間に垂直に位置決めされており、第３の界面部材７００ｃは第２の仕切り５３０ｂと第３の仕切り５３０ｃとの間に垂直に位置決めされており、そして第４の界面部材７００ｄは第３の仕切り５３０ｃと第４の仕切り５３０ｄとの間に垂直に位置決めされている。一般的に、界面組立体７１０ａ−ｄは垂直に、または少なくとも水平に対して上向きに傾斜した角度に設置し、気泡を上昇させてそれらを壁５１０ａ−ｄ内の孔５２２（図４）を通して逃がすことができるようにする。これにより、個々の電極からの電界を潜在的に混乱させ得る気泡の凝集を防ぐ。
【００４８】
図７Ａ−７Ｂは、本発明の実施例に従って界面部材７００を電界成形ユニット５００に取り付けるための界面組立体７１０を示している。界面組立体７１０は、環状界面部材７００及び界面部材７００を保持するための取付具７２０を含むことができる。取付具７２０は、複数の開口７３２を有する第１のフレーム７３０と、複数の開口７４２を有する第２のフレーム７４０とを含むことができる（図７Ａに最良に示す）。第１のフレーム内の孔７３２は、第２のフレーム７４０内の孔７４２と位置合わせすることができる。第２のフレームは更に、第２のフレームの周縁の周りに延びる複数の環状の歯７４４を含むことができる。代替としての他の実施例においては、歯７４４は第２のフレーム７４０の外面上で異なる方向に延ばすこともできるが、一般的には、歯７４４は仕切り５３６ａ−ｄ（図６）と共にシールを形成するように、第２のフレーム７４０の周縁に上側環状帯及び下側環状帯として延びていることを理解されたい。界面部材７００を定位置に確実に保持するために、界面部材７００は第１のフレーム７３０と第２のフレーム７４０との間に圧入することができる。界面組立体７１０はまた、フレーム７３０及び７４０の上側の周りを延びる上側帯７５０ａと、フレーム７３０及び７４０の下側の周りを延びる下側帯７５０ｂとを含むことができる。上側及び下側帯７５０ａ−ｂは、環状溶接７５２によってフレーム７３０及び７４０に溶接することができる。更に、第１のフレーム７３０及び第２のフレーム７４０は溶接７５４によって互いに溶接することができる。界面組立体７１０は、電界成形ユニット５００の形態（図６）及び電極隔室５２０ａ−ｄの特定の形態（図６）によって限定される幾つかの異なる実施例を有し得ることを理解されたい。
【００４９】
界面部材７００が、電気処理溶液の二次流F2を第１のフレーム７３０内の孔７３２を通過させることができるフィルタ材料である場合には、溶液の濾過後の部分は通路（矢印Ｑ）に沿って流れ続け、上述したように一次流体流Fpと合流する。フィルタ型界面部材７００に適する１つの材料はPOREX（登録商標）であり、これは、粒子を濾過してそれらが界面部材を通過することを阻止する多孔性プラスチックである。消耗陽極（例えば、リンと化合させた銅、またはスルファミン酸ニッケル）を使用するめっきシステムにおいては、界面部材７００は、陽極によって生成された粒子が加工片のめっき表面に到達するのを防ぐことができる。
【００５０】
界面部材７００がイオン膜である代替実施例においては、界面部材７００は選択されたイオンに対して透過性であり、これらのイオンが界面部材７００を通過して一次流体流Fp内に流入することを可能にする。１つの適当なイオン膜はNAFION（登録商標）であり、これは、DuPont（登録商標）製の全フッ素化(perfluorinated)メンブレンである。銅めっきのための１用途においては、NAFION（登録商標）450イオン選択性膜が使用される。めっきのための他の適当な型のイオン膜は、多くの陽イオンに対しては透過性であるが、陰イオン及び無極性の種は拒絶するポリマーであり得る。電気研磨用途においては、界面部材７００は陽イオンに対しては透過性であるが、陰イオン及び無極性種は拒絶するものを選択できることが理解されよう。選択されたイオンは、イオン膜の両側のイオンの濃度差、電位差、または静水圧のような駆動力によって、イオン膜界面部材７００を通って伝達される。
【００５１】
電気処理溶液の流体が界面部材７００を通過するのを阻止するイオン膜を使用することによって電流が界面部材を通過することを可能にしながら、流体内の粒子、有機添加剤、及び気泡を濾過して除去することが可能になる。例えば、界面部材７００が陽イオンに対して透過性であるめっき用途においては、加工片と接触する一次流体流Fpは陰極液であり、加工片と接触しない二次流体流F2は、この実施例においてはこれらの流体が混合しないので分離した陽極液であることができる。陽極液及び陰極液流体流を分離することの利点は、陽極における添加物の消費を、従って添加物を屡々補充する必要性を排除することである。更に、この特色が反応容器２０４の“仮想電極”面と組合って、電流分布を予測可能にするように陽極上に堅実な黒膜を保証するための陽極の“バーン・イン”の必要性を低下させる（何故ならば、電流分布は電界成形ユニット５００の形態によって制御されるからである）。別の長所は、一次流と二次流とが互いに分離されている場合には、二次流F2への添加物が一次流体流Fpに影響しないので、二次流F2内の添加物の消費を予測する必要性をも排除することである。
【００５２】
以上、例示の目的から本発明の特定の実施例を説明したが、本発明の思想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が理解されよう。従って、本発明は以上の説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来の技術による電気めっきチャンバの概要図である。
【図２】本発明の一実施例によるマイクロエレクトロニック加工片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斜視図である。
【図３】本発明の一実施例による電気処理マシンに使用するための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。図３においては、選択された構成部品は略図で示されている。
【図４】処理チャンバの斜視図であって、断面で示されている部分は図８Ａの４−４矢視図である。
【図５Ａ】本発明の一実施例による処理チャンバのためのディストリビュータの断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施例による処理チャンバのためのディストリビュータの断面図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施例による処理チャンバのためのディストリビュータの断面図である。
【図５Ｄ】本発明の一実施例による処理チャンバのためのディストリビュータの断面図である。
【図６】図４の処理チャンバの斜視図であって、断面で示されている異なる部分は図８Ｂの６−６矢視図である。
【図７Ａ】Ｂ本発明の一実施例による処理チャンバに使用するための界面組立体の斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施例による処理チャンバに使用するための界面組立体の断面図である。
【図８Ａ】処理チャンバの上面図であって、図４の等角／断面図のための基準を与えている。
【図８Ｂ】処理チャンバの上面図であって、図６の等角／断面図のための基準を与えている。
【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）】
2004527660.tif 000070
2004527660.tif 000071
【国際調査報告】
2004527660.tif 000072