(57)【要約】装置は、電解槽と、陽極と、剛性な多孔性ディフューザとを備える。前記電解槽は、金属膜を堆積させるべき基板を受け入れるように構成されている。陽極は、この電解槽内に収容されている。剛性な多孔性ディフューザは、電解槽に接続されると共に、同電解槽を横断して延びている。このディフューザは、金属膜を基板上に堆積させるときに同基板が位置決めされるべき個所と陽極との間に配置されている。電解質溶液が入っている電解槽内に置かれた基板のシード層上に電気化学的にメッキする方法は、多孔性のセラミック製ディフューザを前記電解槽を横断するように延在させるステップと、前記セラミック製ディフューザの下方で前記電解槽に入っている前記電解質溶液に流体圧力を作用させるステップと、及び前記セラミック製ディフューザの上方で前記電解槽中で電気化学的メッキを受けるように基板を挿入するステップとを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜を堆積させる基板を受け入れるように構成された電解槽と、
前記電解槽内に収容される陽極と、
前記電解槽に接続されて、前記電解槽を横断して延びると共に、前記金属膜を前記基板上に堆積させるときに前記基板が位置決めされる個所と前記陽極との間に配置される剛性な多孔性ディフューザと、
を備える装置。
【請求項２】
前記剛性な多孔性ディフューザはセラミックから作られている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記剛性な多孔性ディフューザは高純度アルミナを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記剛性な多孔性ディフューザは親水性である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記剛性な多孔性ディフューザは、約４５μｍから約９０μｍの大きさの孔を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電解槽に流体連絡すると共に、前記陽極に近い個所で前記電解槽に圧力下の流体を供給するように構成された流体供給源を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記剛性な多孔性ディフューザは、前記剛性な多孔性ディフューザの下方の前記電解槽の一部に前記圧力を維持するように位置決めされている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記剛性な多孔性ディフューザの剛性は、前記圧力下の前記剛性な多孔性ディフューザの変形を実質的に制限するのに十分である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記圧力は、前記剛性な多孔性ディフューザに含まれる電解質溶液中のガスバブルを除去するのに十分である、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記陽極及び前記剛性な多孔性ディフューザの間で前記電解槽を横断して延びる膜を更に備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
電解質溶液を前記電解槽に流体として供給すると共に、圧力下の電解質溶液を前記陽極に注ぐように構成されている流体圧力源を更に備えている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記圧力は、前記ディフューザ及び前記陽極の間に適用される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記膜は親水性膜である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記陽極を入れる椀状容器を更に備えると共に、前記椀状容器の周りに、複数の電気供給貫通接続体が実質的に等間隔で放射状に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記陽極を入れる椀状容器を更に備えると共に、前記椀状容器の周りに、複数のバイパス出口が実質的に均等に等間隔で放射状に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
電解質溶液が入っている電解槽内に置かれた基板のシード層上に電気化学的にメッキする方法であって、
多孔性のセラミック製ディフューザを前記電解槽を横断するように延在させるステップと、
前記セラミック製ディフューザの下方で前記電解槽に入っている前記電解質溶液に流体圧力を作用させるステップと、及び
前記セラミック製ディフューザの上方で前記電解槽中で電気化学的メッキを受けるように基板を挿入するステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
前記作用する圧力が前記多孔性のセラミック製ディフューザからのガスバブルの排除機能を高める、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
陽極を前記セラミック製ディフューザの下方で前記電解質溶液中に位置決めするステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記圧力は、前記電解質溶液及び前記陽極間の化学反応により発生される金属イオンの発生の均一性を向上させる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記電解質溶液における前記圧力は、前記電解質溶液及び前記陽極間の流体接触を向上させる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記多孔性のセラミック製ディフューザは、前記圧力下で前記セラミック製ディフューザが反るのに耐えるに足る剛性を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記セラミック製ディフューザの剛性は、前記電解槽の全幅にわたり流体の流れを実質的に均一にする機能を高める、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
電解槽中で使用するための装置であって、
前記電解槽に接続されて、前記電解槽を横断して延びる多孔性のセラミック製ディフューザを備え、前記セラミック製ディフューザは、頂部の開口と前記電解槽中に位置決めされた陽極との間に配置されると共に、前記セラミック製ディフューザは、セラミックの焼結粒子から形成されていて、前記焼結粒子間に延在する孔を有している、装置。
【請求項２４】
前記電解槽に装着されると共に、前記多孔性のセラミック製ディフューザに取着され同セラミック製ディフューザを支持するディフューザ構造補剛材を更に備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
椀状容器を含む電解槽と、
実質的に等間隔で放射状に配置された複数の電気供給貫通接続体が周りにある前記椀状容器内に装着される陽極と、
前記電解槽に接続されて、前記電解槽を横断して延びる多孔性のセラミック製ディフューザであって、頂部の開口と前記電解槽中に位置決めされた陽極との間に配置されると共に、セラミックの焼結粒子から形成されていて、前記焼結粒子間に延在する孔を有している、前記セラミック製ディフューザと、
前記電解槽に装着されると共に、前記多孔性のセラミック製ディフューザに取着され同セラミック製ディフューザを支持するディフューザ構造補剛材と、
を備える装置。
【請求項２６】
前記椀状容器の周りに実質的に均等に等間隔で放射状に配置された複数のバイパス出口を更に備える、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記椀状容器の周りに実質的に均等に等間隔で放射状に配置された複数のバイパス入口を更に備える、請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
１．継続出願情報
この開示内容は、西暦２０００年７月６日に出願された「電気化学的堆積システムで使用されるフローディフューザ（ＦＬＯＷ ＤＩＦＦＵＳＥＲ ＴＯ ＢＥ ＵＳＥＤ ＩＮ ＥＬＥＣＴＲＯ−ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する同一出願人の米国仮特許出願番号第６０／２１６，２０４号の優先権を主張している。
【０００２】
この出願は、西暦１９９９年４月８日に出願された「電気化学的堆積システム（ＥＬＥＣＴＲＯ−ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する米国特許願第０９／２８９，０７４号の一部継続出願である。
【０００３】
２．発明の分野
本発明は、総括的には、基板上への金属膜の堆積に関する。具体的には、本発明は、基板のシード層上に金属膜を電気メッキする電気化学的メッキ（ＥＣＰ）中に使用されるフローディフューザに関するものである。
【０００４】
【発明の背景】
ここ数年、回路密度が増すにつれて、バイア及び電気接点要素のようなフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）の幅はもちろんのこと、フィーチャ間の誘電体の幅の減少してきた。電気メッキは、従来、集積回路設計において回路基板上の配線を組み立てるために限られていたが、今では、フィーチャを形成するため銅のような金属膜を堆積させるのに使用されている。電気メッキを利用するフィーチャ埋込みの具体例の一つは、最初に、物理気相堆積（ＰＶＤ）又は化学気相堆積（ＣＶＤ）のような方法により基板上に拡散バリア層を堆積させることを必要としている。シード層は、ＰＶＤ又はＣＶＤのような方法によりこの拡散バリア層上に堆積され、基板上にメッキ表面を画成する。次いで金属イオンが電気メッキにより基板のシード層上に堆積されて、金属膜を形成する。最後に、堆積金属膜は、化学機械研磨（ＣＭＰ）のような方法により平坦化されて、導電性の相互接続フィーチャを画成する。電気メッキは、シード層上に金属イオンを堆積させて堆積金属膜を形成するために、基板上のシード層及び別個の陽極の間に電圧／電流レベルを確保することにより行われる。
【０００５】
電解質溶液は、電気メッキに使用される電解槽内に、陽極の下方に配置された入口から注入され、そしてほぼ上向きの通路に追従する。陽極板を囲んでその上側表面へと流れる電解質溶液の流体流れのパターンは、陽極の形状及び輪郭や陽極を囲む不規則な流体流れの通路を考えれば、一般的に非線形である。陽極板の上側表面へなるべく円滑な電解質溶液の流体流れをもたらすことにより、電解質溶液における金属イオンの発生が向上する。陽極板の上側表面近くの電解質溶液流の乱れは、陽極板の上側表面近傍に渦を形成させることになる。このような渦の形成は、電解質溶液及び陽極間の化学反応の障害となる。層流を有する電解質溶液は、乱流を有する電解質溶液よりも陽極と均一に且つ予想した通りに相互作用する。化学反応により陽極から電解質溶液中に金属イオンが放出されるので、陽極板の上側表面近くに形成される乱流が電解質溶液及び陽極間の化学反応を制限し、従って、電解質溶液中に放出される金属イオンの量が減少し、電解質溶液中に放出される金属イオンの量の減少によりメッキ効果が制限される。従って、陽極による電解質溶液中への金属イオン発生の均一性を改善するために、陽極板の上側表面近くに形成する層流特性を向上させることが望ましい。
【０００６】
陽極から基板上のシード層への電解質溶液の流体流れは、シード層に向かって垂直上方にほぼ指向される。電解槽の幅全体にわたり均一な流れを発生する技術の一つは、電解槽の幅全体に延びるディフューザを設けることを伴う。このディフューザは、透過性プラスチックのシートもしくは層として形成されるのが一般的である。このディフューザは、金属イオンを含む電解質溶液が通過するのを可能にするように構成されている。ディフューザの透過性プラスチックに加わる流体圧力は、ディフューザが可撓性であるため、ディフューザを湾曲もしくは変形させる。従って、これらの先行技術のディフューザは、電解質溶液が下方からディフューザを通り上方に流れるときに、上側に面して凸の形状となるように曲がる、即ち変形する。ディフューザの上方に向かう凸形状のために、ディフューザのほぼ中央に位置するディフューザの諸部分がほぼ周辺部に位置するディフューザの諸部分よりもシード層に関して最も近い位置に位置することになる。電解質溶液の電気抵抗は、電解質溶液を通る距離の関数である。従って、フローディフューザからシード層への電解質溶液を通る電流の流れは、電解質溶液の電気抵抗が距離の減少につれて低下するので、シード層に関して最も近い位置で増加する。このような事情であるため、基板の中央でシード層に印加される電流密度は、基板の周辺部に近いシード層の諸部分の電流密度に関して相対的に高められる。
【０００７】
従って、シード層の面の全域にわたり印加される電流密度の均一性を向上させるディフューザを有する電気化学的メッキシステムの必要性が残っている。一形態において、ディフューザは、陽極の上側表面への流体の流れを増して乱流を制限し、それにより電解質溶液に対する陽極の化学反応を増す。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、概略的に述べると、電気化学的メッキシステムにおいて使用されるディフューザを提供している。具体的には、装置は、電解槽と、陽極と、剛性な多孔性ディフューザとを備える。この電解槽は、金属膜を堆積させるべき基板を受け入れるように構成されている。陽極は、この電解槽内に収容されている。剛性な多孔性ディフューザは、電解槽に接続されると共に、同電解槽を横断して延びている。このディフューザは、金属膜を基板上に堆積させるときに同基板が位置決めされるべき個所と陽極との間に配置されている。
【０００９】
本発明の教示内容は、添付図面に関連した以下の記載を考慮することにより容易に理解することができる。
【００１０】
なお、この明細書で使用されている用語「下方」、「上方」、「底部」、「頂部」、「上」、「下」、「上側」及び「下側」、並びにその他の位置的用語は、図面において実施の形態に関し使用されているものであり、処理装置の相対的な向きに応じて変わり得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一形態は、陽極及びシード層間に配置されたフローディフューザを有する、例えば図２及び図３に示した実施の形態におけるシステム２００のような、電気化学的メッキ（ＥＣＰ）システムに関する。複数の電気メッキシステムの実施の形態が詳細に記載されている。フローディフューザは、シード層に印加される電流密度と電解質溶液の流体の流れとを増す。複数のフローディフューザの実施の形態が記載されている。
【００１２】
１４．ＥＣＰシステム
さて、複数の実施の形態の電気化学的メッキ（ＥＣＰ）システムの構造及び作動について説明する。図１は、電気メッキに使用される電気化学的メッキ（ＥＣＰ）システム１０、即ち、液溜め式メッキ装置１０の一実施の形態を示している。ＥＣＰシステム１０は、電解槽１２と、基板ホルダ１４と、陽極１６と、電気接点リング２０とを含んでいる。電解槽１２は、電解質溶液を収容すると共に、接点リング２０により円周方向に画成された頂部の開口２１を有している。基板ホルダシステム１４は、電解槽の上方に配置されていて、この頂部の開口を通して、基板を電解質溶液中に浸漬したり、基板を前記電解質溶液から取り出したりするように移動させることができる。基板ホルダ１４は、処理中、基板を所望位置に位置決めし固定することができる。接点リング２０は、基板のシード層に電気的に接触する複数の金属製又は金属合金製の電気接点要素から構成されている。前記電気接点要素は、接点ピン、接点ロッド、接点表面、接点パッド等の形態をとる。
【００１３】
図２は、ＥＣＰシステム２００の一実施の形態の斜視図である。図３は、図２のＥＣＰシステム２００の概略平面図である。図２及び図３の双方を参照すると、ＥＣＰシステム２００は、総括的に述べると、装荷ステーション２１０と、急速焼なまし（ＲＴＡ）チャンバ２１１と、回転・すすぎ・乾燥（ＳＲＤ）ステーション２１２と、主フレーム２１４と、電解質溶液補充システム２２０とを備えている。ＥＣＰシステム２００は、ＰＬＥＸＩＧＬＡＳ（ペンシルベニア州ウエスト・フィラデルフィア所在のローム・アンド・ハース社（Ｒｏａｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）の登録商標）パネルのようなパネルを使用するクリーン環境内に収容されていることが好ましい。主フレーム２１４は、総括的に述べると、主フレーム搬送ステーション２１６と複数の処理ステーション２１８とを備えている。各処理ステーション２１８は１つ以上のプロセスセル２４０を含んでいる。電解質溶液補充システム２２０は、ＥＣＰシステム２００の近傍に位置決めされると共にプロセスセル２４０に個々に接続され、電気メッキプロセスに使用のため電解質溶液を循環させている。また、ＥＣＰシステム２００は、プログラム可能のマイクロプロセッサで構成されると共に固体電源と協働するのが典型的なコントローラ２２２も含んでいる。
【００１４】
コントローラ２２２は、電気接点及び陽極に供給される電流／電圧を制御する。典型的には、コントローラ２２２は、電流を電気接点及び陽極に供給する半導体電源のような制御可能の電源に接続されている。コントローラは、基板上のシード層がメッキされているときに、同シード層に供給される電流を制御する。それによりコントローラ２２２は、陽極から基板上のシード層まで全域に設定される電流／電圧を決定する。
【００１５】
図３にその諸要素が示されているコントローラ２２２は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）２６０と、メモリ２６２と、回路部２６５と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）２７９と、図示しないバスとを備えている。コントローラ２２２は、多目的コンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、或いはその他の適当な既知形式のコンピュータ又はコントローラとすることができる。ＣＰＵ２６０は、コントローラ２２２の処理及び算術演算を実行する。コントローラ２２２は、ＥＣＰシステム２００に関連した処理、ロボット動作、タイミング等を制御する。また、コントローラは、陽極１６、基板２２のメッキ表面１５に印加される電圧や、図６に示すような基板ホルダアセンブリ４５０の動作を制御する。
【００１６】
メモリ２６２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含み、これらは共同して、コンピュータプログラム、オペランド、演算子、次元値、システム処理温度及び構成、並びに電気メッキ工程を制御するその他の諸パラメータを保存する。バスは、ＣＰＵ２６０、回路部２６５、メモリ２６２及びＩ／Ｏ２７９間のディジタル情報の伝達を可能にする。また、バスは、コントローラ２２２からディジタル情報を受信するか或いはコントローラ２２２にディジタル情報を送信するＥＣＰシステム２００の諸部分にもＩ／Ｏ２７９を接続する。
【００１７】
Ｉ／Ｏ２７９は、コントローラ２２２における諸要素の各々との間のディジタル情報の伝達を制御するためのインターフェースを提供している。また、Ｉ／Ｏ２７９は、コントローラ２２２の諸要素及びＥＣＰシステム２００の異なる諸部分間のインターフェースも提供している。回路部２６５は、ディスプレー及びキーボードのような他のユーザインターフェース機器の全てを備えている。
【００１８】
この開示内容において、“基板”という用語は、基板、半導体基板、液晶ダイオード（ＬＣＤ）ディスプレー、或いはＥＣＰシステム２００内で処理され得るその他の対象物を表わすことを企図している。基板は、一般的に円形又は矩形であり、任意のサイズのものでもよいが、普通は２００ｍｍ又は３００ｍｍの直径を有すると共に、ウェーハをその垂直軸線を中心とする適正な向きにして維持するのを助けるため切欠き又はフラット部付き表面のような不規則部を含んでいてもよい。装荷ステーション２１０は、１つ以上の基板カセット受領領域２２４と、１つ以上の装荷ステーション搬送ロボット２２８と、少なくとも１つの基板方向付け装置２３０とを含むのが好ましい。装荷ステーション２１０に含まれた基板カセット受領領域、装荷ステーション搬送ロボット２２８及び基板方向付け装置の数は、システムの所望スループットに従って設定することができる。図２及び図３における一実施の形態について示すように、装荷ステーション２１０は、２つの基板カセット受領領域２２４と、２つの装荷ステーション搬送ロボット２２８と、１つの基板方向付け装置２３０とを含んでいる。垂直方向に離間したカセット棚に１つ以上の基板２３４を収容する基板カセット２３２は、ＥＣＰシステムと関連して、基板を保存したり、基板を取り出したり、基板を挿入したりすることのできる場所を提供している。装荷ステーション搬送ロボット２２８は、基板２３４を基板カセット２３２及び基板方向付け装置２３０間に搬送する。この装荷ステーション搬送ロボット２２８は、当該技術において一般に知られている典型的な搬送ロボットから構成されている。基板方向付け装置２３０は、各基板２３４を所望の向きに位置付けて、基板が適正に処理されることを確実にする。また、装荷ステーション搬送ロボット２２８は、基板２３４を、装荷ステーション２１０及びＳＲＤステーション２１２の間、並びに装荷ステーション２１０及びＲＴＡチャンバ２１１の間にも搬送する。
【００１９】
図４は、すすぎ及び溶解流体入口を組み込んだ本発明の回転・すすぎ・乾燥（ＳＲＤ）モジュールの概略斜視図である。図５は、図４のＳＲＤモジュールの側断面図であり、流体入口間に垂直に配置された処理位置にある基板を示している。ＳＲＤステーション２１２は、好ましくは、１つ以上のＳＲＤモジュール２３６と、基板通過カセット２３８とを含んでいる。ＳＲＤステーション２１２は、装荷ステーション搬送ロボット２２８の数に対応する２つのＳＲＤモジュール２３６を含むことが好ましく、基板通過カセット２３８は、各ＳＲＤモジュール２３６の上方に位置決めされる。基板通過カセット２３８は、装荷ステーション２１０及び主フレーム２１４間の基板搬送を容易にする。この基板通過カセット２３８は、装荷ステーション搬送ロボット２２８と主フレーム搬送ステーション２１６にあるロボットの双方への及び双方からの接近を容易にする。
【００２０】
ＳＲＤモジュール２３６は、装荷ステーション２１０及び主フレーム２１４間に接続されている。主フレーム２１４は、通常、主フレーム搬送ステーション２１６と複数の処理ステーション２１８とを備えている。図２及び図３を参照すると、主フレーム２１４は図示のように２つの処理ステーション２１８を含んでおり、各処理ステーション２１８が２つのプロセスセル（ｃｅｌｌ）２４０を有している。主フレーム搬送ステーション２１６は主フレーム搬送ロボット２４２を含んでいる。この主フレーム搬送ロボット２４２は、処理ステーション２１８及びＳＲＤステーション２１２における基板の独立した出入を可能とするため複数の個別のロボットアーム２４４を備えていることが好ましい。図３に示すように、主フレーム搬送ロボット２４２は、１処理ステーション２１８当りのプロセスセル２４０の数に対応する２つのロボットアーム２４４を備えている。各ロボットアーム２４４は、基板搬送中に基板を保持するためのロボットブレード２４６を含んでいる。各ロボットアーム２４４は、システムにおける基板の独立した搬送を容易にするため、他のロボットアームとは別個に作動可能であることが好ましい。或いは、これらのロボットアーム２４４は、１つのロボットが伸張しているときに他のロボットが退縮するように、協調関係で作動してもよい。
【００２１】
主フレーム搬送ステーション２１６は、主フレーム搬送ロボット２４２のロボットブレード２４６上での表側を上とする位置から、基板の表側を下にした処理を必要とするプロセスセル２４０のための表側を下にした位置への基板の搬送を容易にする反転もしくはフリッパ（ｆｌｉｐｐｅｒ）ロボット２４８を含むのが好ましい。反転ロボット２４８は、本体２５０及び反転ロボットアーム２５２を含んでいる。本体２５０は、同本体２５０の垂直軸線に関する垂直運動及び回転運動の双方が可能である。反転ロボットアーム２５２は、同反転ロボットアーム２５２に沿う水平軸線に沿って回転運動が可能である。反転ロボットアーム２５２の先端部に配置された真空吸引グリッパ２５４は、基板が反転ロボット２４８により反転され搬送されるときに、基板を保持することが好ましい。反転ロボット２４８は、基板を、その表側を下にした処理を行うためプロセスセル２４０中に位置決めする。電気メッキ用プロセスセルの詳細については以下に述べる。
【００２２】
図２４は、反転ロボットを内部に組み込んだ主フレーム搬送ロボットの概略平面図である。図２４に示す主フレーム搬送ロボット２４２は、処理ステーション及びＳＲＤステーションを含め、主フレームステーションに取り付けられた異なるステーション間に基板を搬送する役目を果す。主フレーム搬送ロボット２４２は、複数のロボットアーム２４０２を含み（２つを図示）、反転式ロボットブレード２４０４は、ロボットアーム２４０２の各々についてエンドエフェクタとして取り付けられている。反転ロボットは、技術的に普通に知られており、カリフォルニア州ミルピタス所在のローツェ・オートメイション・インコーポレイテッド（Ｒｏｒｚｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｉｎｃ．）から入手し得る型式ＲＲ７０１のような基板取扱ロボットのエンドエフェクタとして取り付けることができる。エンドエフェクタとして反転ロボットを有する主フレーム搬送ロボット２４２は、基板を主フレームに取り付けられた異なるステーション間に搬送可能であり、また、勿論のこと、搬送されつつある基板の表面を希望の向きに反転させる、即ち、電気メッキプロセスについては基板処理面を下向きにさせることができる。主フレーム搬送ロボット２４２は、ロボットアーム２４０２によるＸ−Ｙ−Ｚ軸に沿った個々のロボット運動が可能であると共に、反転式ロボットエンドエフェクタ２４０４による個々の基板反転回転が可能であることが好ましい。主フレーム搬送ロボットのエンドエフェクタとして反転ロボット２４０４を組み入れることにより、基板を主フレーム搬送ロボットから反転ロボットに通す工程が省略されるので、基板搬送プロセスが簡略化される。
【００２３】
図６は、図２及び図３のＥＣＰシステムにおける電気メッキ用プロセスセル４００の一実施の形態の断面図である。この電気メッキ用プロセスセル４００は、総括的に述べると、ヘッドアセンブリ４１０、プロセスセル４２０及び電解質溶液収集装置４４０を含んでいる。電解質溶液収集装置４４０は、プロセスセル４２０の配置場所を画成する開口４４３の上方で主フレーム２１４の本体４４２上に取り付けられるのが好ましい。電解質溶液収集装置４４０は、内壁４４６と、外壁４４８と、前記内外壁を接続する底部４４７とを含んでいる。電解質溶液出口４４９は、電解質溶液収集装置４４０の底部４４７を貫いて配置されると共に、管、ホース、パイプ、又はその他の流体搬送コネクタを介して図２に示す電解質溶液システム２２０に接続されている。
【００２４】
ヘッドアセンブリ４１０は、ヘッドアセンブリ用フレーム４５２上に装着される。ヘッドアセンブリ用フレーム４５２は、装着ポスト４５４と片持ち式アーム４５６とを含んでいる。装着ポスト４５４は、主フレーム２１４の本体４４２上に装着され、片持ち式アーム４５６は、装着ポスト４５４の上方部から横方向に延びている。装着ポスト４５４は、同装着ポスト４５４を中心とするヘッドアセンブリ４１０の回転を許容するため装着ポストに沿った垂直軸線に関して回転運動可能であることが好ましい。ヘッドアセンブリ４１０は、片持ち式アーム４５６の先端部に配置された装着プレート４６０に取り付けられている。片持ち式アーム４５６の下端は、装着ポスト４５４に装着された、例えば、空圧シリンダのような片持ち式アーム用アクチュエータ４５７に接続される。この片持ち式アーム用アクチュエータ４５７は、片持ち式アーム４５６及び装着ポスト４５４間の接手に関する片持ち式アーム４５６の枢回運動を可能にする。片持ち式アーム用アクチュエータ４５７が引っ込められると、片持ち式アーム４５６によりヘッドアセンブリ４１０が移動されてプロセスセル４２０から離れ、プロセスセル４２０を電気メッキ用プロセスセル４００から取り出す及び／又は交換するのに必要なスペースがもたらされる。片持ち式アーム用アクチュエータ４５７が伸ばされると、片持ち式アーム４５６によりヘッドアセンブリ４１０が移動されてプロセスセル４２０に向かい、ヘッドアセンブリ４１０中の基板を処理位置に位置付ける。
【００２５】
ヘッドアセンブリ４１０は、総括的に述べると、基板ホルダアセンブリ４５０と基板アセンブリ用アクチュエータ４５８とを備えている。基板アセンブリ用アクチュエータ４５８は、装着プレート４６０上に装着されると共に、この装着プレート４６０を貫いて下方に延びるヘッドアセンブリ軸４６２を含んでいる。ヘッドアセンブリ軸４６２の下端は、基板ホルダアセンブリ４５０を処理位置及び基板装荷位置に位置付けるために、基板ホルダアセンブリ４５０に接続されている。
【００２６】
基板ホルダアセンブリ４５０は、総括的に述べると、基板ホルダ４６４及び電気接点要素４６６を備えている。図７は、電気接点要素４６６の一実施の形態の断面図である。通常、電気接点要素４６６は、複数の導電部材が配置された環状体から構成される。前記環状体は、複数の導電部材を電気的に絶縁するために絶縁材料から構成される。環状体及び導電部材は一緒になって、処理中に基板を支持すると共にそこに電流を供給する内側の基板着座面を対称に形成している。
【００２７】
図７を詳しく参照すると、接点リング４６６は、通常、少なくとも部分的に環状絶縁体７７０内に配置される複数の導電部材７６５を備えている。絶縁体７７０は、フランジ部７６２と、同フランジ部７６２の下方に配置された基板着座面７６８に続く下向き傾斜の肩部７６４とを有して図示されている。フランジ部７６２及び基板着座面７６８は、位置ずれした実質的に平行の平面にある。従って、フランジ部７６２は第１平面を画成し、一方、基板着座面７６８は第１平面に平行な第２平面を画成し、２つの平面間に肩部７６４が配置されることが分かる。しかし、図７に示した電気接点要素の設計は単なる例示を目的としている。別の実施の形態において、肩部７６４は、フランジ部７６２及び基板着座面７６８の双方に実質的に直角であるように、実質的に垂直な角度を含め、もっと急な角度のものとし得る。或いは、電気接点要素４６６は、実質的に平坦としてもよく、それにより肩部７６４が排除される。しかし、後述する理由により、好適な実施の形態は、図６に示した肩部７６４又はその若干の変形例を含んでいる。
【００２８】
導電部材７６５は、フランジ部７６２上に環状に配置された複数の外側電気接点パッド７８０と、基板着座面７６８の一部分上に配置された複数の内側電気接点パッド７７２と、パッド７７２，７８０を互いに連結している複数の埋込み導電コネクタ７７６とにより画成されている。導電部材７６５は、絶縁体７７０により互いに絶縁されている。絶縁体は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、過フルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ＴＥＦＬＯＮ（デラウェア州ウィルミントン所在のイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標）、及びＴＥＦＺＥＬ（デラウェア州ウィルミントン所在のイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標）のようなプラスチック、或いはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又はその他のセラミックのような任意のその他の絶縁材料から形成し得る。外側接点パッド７８０は、図示しない電源に接続されていて、処理中、導電コネクタ７７６を介して内側接点パッド７７２に電圧及び電流を供給する。次いで、内側接点パッド７７２は、基板の周辺部を囲んで接触を維持することにより基板に電流及び電圧を供給する。従って、作動中、これらの導電部材７６５は基板に電気的に接続された個別の電流路として機能する。
【００２９】
低抵抗率及び逆に言えば高導電率は、良好なメッキに直接に関係している。低抵抗率を確保するために、導電部材７６５は、銅（Ｃｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ステンレス鋼又はその他の導電材料から形成されるのが好ましい。低抵抗率及び低接触抵抗は、導電部材７６５を導電材料で被覆することによっても実現し得る。従って、導電部材７６５は、例えば、約１０．６×１０−８Ω・ｍの抵抗率を有するプラチナで被覆された約２×１０−８Ω・ｍの抵抗率の銅で形成し得る。ステンレス鋼、モリブデン（Ｍｏ）、Ｃｕ及びＴｉのような導電材料をベースとして、それに窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ロジウム（Ｒｈ）、Ａｕ、Ｃｕ、又はＡｇのような被覆を施すことも可能である。更に、接点パッド７７２，７８０は導電コネクタ７７６に接着される別個のユニットであるのが普通であるから、接点パッド７７２，７８０はＣｕのような一材料から構成し、導電部材７６５はステンレス鋼のような別の材料から構成することができる。パッド７７２，１８０及び導電コネクタ７７６の一方又は双方は導電材料で被覆されていてもよい。更に、メッキの再現性は絶縁体として作用する酸化により悪影響を受け得るので、内側電気接点パッド７７２はＰｔ，Ａｇ又はＡｕのように耐酸化性の材料で形成するのが好ましい。
【００３０】
各回路の総抵抗は、接点部材の関数であることに加え、内方で接触する内側電気接点パッド７７２の幾何学的形態、即ち、形状や、接点リング４６６により加えられる力に左右される。これらのファクターは、２表面間の粗さ（ａｓｐｅｒａｔｉｅｓ）の差に由来する内側電気接点パッド７７２及び基板着座面７６８の界面における集中（ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）抵抗ＲＣＲを定義している。一般に、加えられる力が増すにつれて、見掛けの面積もまた増大する。見掛けの面積はＲＣＲに逆比例しているので、見掛けの面積の増加はＲＣＲの減少になる。従って、総抵抗を最小にするには、力を最大にすることが好ましい。作動中に加えられる最大の力は、過剰の力及びそれにより生じる圧力の下で損傷を受ける基板の降伏力により制限されている。しかし、圧力は力及び面積の双方に関係しているので、最大耐久力もまた内側電気接点パッド７７２の幾何学的形態に左右される。従って、接点パッド７７２は、図７に示す平らな上面を有していてもよいが、その他の形状も有利に使用し得る。例えば、２つの好ましい形状が図８及び図９に示されている。図８はナイフエッジ形の接点パッドを示し、図９は半球形の接点パッドを示している。当業者は、その他の形状も有利に使用し得ることを容易に認識し得るであろう。接点の幾何学的形態、力及び抵抗間の関係についてのより完全な解説は、１９７３年に「ザ・ジェイ・エム・ネー・カンパニー（Ｔｈｅ Ｊ． Ｍ． Ｎｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ）」により刊行されたケニス・イー・ピットニー（Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｅ． Ｐｉｔｎｅｙ）著の「ネー接点マニュアル（Ｎｅｙ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍａｎｕａｌ）」においてなされており、その全内容は参照によりこの明細書に組み込まれる。
【００３１】
導電コネクタ７７６の数は、図７に示すように、希望される接点パッド７７２の特定の数に対応して変えることができる。２００ｍｍの基板ついては、好ましくは少なくとも２４個の導電コネクタ７７６が３６０度にわたり等間隔で配置されている。しかし、導電コネクタの数が限界レベルに達するときに、接点リング４６６に関する基板のコンプライアンスが悪影響を受ける。従って、２４個を超える導電コネクタ７７６が使用可能であるが、接触の均一性が、接点パッド７７２のトポグラフィー及び基板の剛性に応じて、最終的に低下する。同様に、２４個未満の導電コネクタ７７６が使用可能であるが、電流の流れが次第に制限され且つ局所化され、メッキ結果が不良になる。数値は特定の適用例に合うよう容易に変えられる。例えば、数値は、２００ｍｍ及び３００ｍｍの基板間の補正を行うため変えることができる。
【００３２】
図１０に示すように、基板着座面７６８は、絶縁ガスケット７８２を備えている。この絶縁ガスケットは、絶縁体７７０上に配置され、接点リング４６６の内径を画成するため電気接点パッド７７２に対して内側に対称的に延びている。絶縁ガスケット７８２は、内側電気接点パッド７２２の若干上方に、例えば２，３ミル延びると共に、ＶＩＴＯＮ（デラウェア州ウィルミントン所在のイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標）、登録商標・ＴＥＦＬＯＮ、ブナゴム（ｂｕｎａ ｒｕｂｂｅｒ）等のようなエラストマから形成されるのが好ましい。絶縁体７７０もエラストマから構成されている場合、絶縁ガスケット７８２は同じ材料のものでもよい。後者の実施の形態において、絶縁ガスケット７８２及び絶縁体７７０はモノリシック、即ち、単一体として形成し得る。しかし、絶縁ガスケット７８２は、交換又は洗浄のため容易に取外しできるように、絶縁体７７０とは別個であることが好ましい。
【００３３】
図１０は、絶縁ガスケット７８２が絶縁体７７０上に完全に着座した絶縁ガスケットの一実施の形態を示しているが、図８及び図９は代替実施の形態を示している。後者の実施の形態において、絶縁体７７０は、部分的に機械加工され部分的に取り去られて、導電コネクタ７７６の上面を露出させており、絶縁ガスケット７８２はその上に配置されている。従って、絶縁ガスケット７８２は導電コネクタ７７６の一部分に接触する。この設計は、内側電気接点パッド７７２に使用すべき材料の量が多い必要がなく、これは、内側電気接点パッド７７２が金から構成されている場合のように材料コストが著しいときに有利である。
【００３４】
処理中、絶縁ガスケット７８２は、基板着座面の周辺部との接触を維持すると共に圧縮されて、残りの電気接点要素４６６及び基板間にシールを提供する。このシールは、電解質溶液が基板の縁部及び裏側と接触するのを防止する。上述したように、高いメッキ再現性を実現するには、クリーンな接触表面を維持しておくことが必要である。これまでの接点リングの設計は、接触表面のトポグラフィーが時間の経過と共に変化するので、一貫性のあるメッキ結果を提供していなかった。接点リングは、さもなければ内側電気接点パッド７７２上に集まってその特性を変化させ得る付着物を制限するか、或いは実質的に最小にするため、基板着座面の全域に、非常に再現性があり、一貫性があり、且つ均一なメッキを形成する。
【００３５】
図１１は、接点リング４６６の電気回路の可能な構成を表わす簡略化した概略図である。導電部材７６５間に均一な電流分布をもたらすため、外部抵抗体７００が導電部材７６５の各々と直列に接続されている。ＲＥＸＴで表わされる外部抵抗体７００の抵抗値は、回路の他のどの要素の抵抗よりも大きいことが好ましい。図１１に示すように、各導電部材７６５を通る電気回路は、電源７０２と直列に接続された諸要素の各抵抗により表わされている。ＲＥは電解質溶液の抵抗を表わしており、これは、陽極及び電気接点要素間の距離や電解質溶液の化学的組成に依存するのが典型的である。ＲＡは、基板着座面７５４近くの電解質溶液の抵抗を表わしている。ＲＳは、基板着座面７５４の抵抗を表わし、ＲＣは、導電部材７６５の抵抗と内側電気接点パッド７７２及び基板着座面７５４間の界面で生ずる集中抵抗との和を表わしている。外部抵抗体の抵抗値（ＲＥＸＴ）は、一般に、ＲＥ，ＲＡ，ＲＳ及びＲＣの和をΣＲとすると、少なくともΣＲと同じ程度に大きい。外部抵抗体の抵抗値（ＲＥＸＴ）は、ΣＲよりも大きいことが好ましく、そうすればΣＲは無視することができ、そして各直列回路の抵抗はＲＥＸＴに近づく。
【００３６】
通常、一つの電源が電気接点要素４６６の外側接点パッド７８０の全てに接続され、結果として内側電気接点パッド７７２を通る複数の平行回路ができる。しかし、内側電気接点パッド対基板の界面抵抗は各内側電気接点パッド７７２により異なるので、最も抵抗の少ないところでは、もっと電流が流れ、従って、もっとメッキが施されることになろう。しかし、外部抵抗体を各導電部材７６５と直列に配置することにより、各導電部材７６５を通る電流の値もしくは量は、主に外部抵抗体の値により制御されるようになる。その結果、内側電気接点パッド７７２の各々ごとの電気特性の変化が基板上の電流分布に影響することはない。均一な電流密度が基板全域に結果的に生じ、これは、基板のシード層上に堆積される金属膜の均一なメッキ厚さに寄与する。また、外部抵抗体は、プロセスシーケンス（ｐｒｏｃｅｓｓ−ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の異なる基板ごとに均一な電流分布をもたらす。
【００３７】
接点リング４６６は内側電気接点パッド７７２に成長した付着物に対して耐久性があるように設計されているが、基板メッキサイクルを繰り返すにつれて、基板対パッドの界面抵抗が増してきて、最終的に認容不可の値に達する。この問題に対処するため、電子センサ／アラーム７０４を外部抵抗体７００の両端に接続して、外部抵抗体の両端の電圧／電流を監視することができる。外部抵抗体７００の両端の電圧／電流が設定作動範囲から出て、基板対パッドの界面抵抗が高いことを指示すれば、電子センサ／アラーム７０４は、オペレータにより問題が正されるまで、メッキプロセスを停止させるというような是正措置を開始させる。その代わりに、別の電源を各導電部材７６５に接続すると共に、前記電源を別個に制御し監視することにより、基板全域に均一な電流分布をもたらすことができる。また、極スマートシステム（ＶＳＳ＝ｖｅｒｙ ｓｍａｒｔ ｓｙｓｔｅｍ）を使用して電流の流れを調整してももよい。このＶＳＳは、処理ユニットと、電流を供給及び／又は制御するのに使用される工業界で既知の諸装置、例えば可変抵抗器、別個の電源等の任意の組合せとを備えている。内側電気接点パッド７７２の物理化学的、従って、電気的特性は時間と共に変化するので、ＶＳＳはデータフィードバックを処理すると共に解析する。データは、予め決められた設定値と比較され、その後、ＶＳＳは電流及び電圧の適切な変更を行って、均一な堆積を確実にする。
【００３８】
図１８は、陰極接点リングの代替実施の形態の斜視図である。図１８に示すような陰極接点リング１８００は、ステンレス鋼、銅、銀、金、プラチナ、チタン、タンタル及びその他の導電材料のような導電金属又は金属合金から、或いはプラチナで被覆されたステンレス鋼のような導電材料の組合せから構成されている。陰極接点リング１８００は、前記陰極接点リングを基板ホルダアセンブリ上に装着するのに適応した上側装着部１８１０と、基板を受け入れるのに適応した下側基板受部１８２０とを備えている。基板受部１８２０は、複数の接点パッドもしくは突起部１８２４が好ましくは均等に間隔をあけて配置された環状の基板着座面１８２２を含んでいる。基板が基板着座面１８２２上に位置付けられると、接点パッド１８２４が基板の周辺領域に物理的に接触して、基板堆積表面上の電気メッキシード層に対する電気接触を提供する。接点パッド１８２４は、プラチナ又は金のような耐酸化性の貴金属で被覆されていることが好ましい。
【００３９】
陰極接点リングの露出表面は、基板と接触する接点パッドの表面を除いて、親水性表面となるように処理されるか、或いは親水特性を示す材料で被覆されていることが好ましい。親水性材料及び親水性表面処理は、技術的に既知である。親水性表面処理を提供する会社の一つは、マサチューセッツ州ベッドフォード所在のミリポア・コーポレイション（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）である。親水性表面は、陰極接点リングの表面上における電解質溶液のビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）を著しく軽減すると共に、陰極接点リングを電解槽又は電解質溶液から取り出した後の陰極接点リングからの電解質溶液の円滑な滴下を促進する。電解質溶液の流去を促進する親水性表面を陰極接点リング上に提供することにより、陰極接点リング上の残留電解質溶液により生ずるメッキ欠陥が著しく減少する。また、発明者は、親水性処理もしくは被覆を陰極接点リングのその他の実施の形態にも適用して、陰極接点リング上の残留電解質溶液のビーディングを減少させると共に、ビーディングに由来する、後から処理される基板のメッキ欠陥を減少させることも企図している。
【００４０】
図１２及び図１２Ａを参照すると、基板ホルダアセンブリ４６４は、好ましくは電気接点要素４６６の上方に位置決めされると共に、ブラダーアセンブリ４７０を備えており、前記ブラダーアセンブリ４７０は、基板の裏側に圧力を加えて基板メッキ表面と電気接点要素４６６との間の電気接触を確実にしている。膨出可能のブラダーアセンブリ４７０は、基板ホルダプレート８３２に配置されている。基板ホルダプレート８３２の下面に配置されたブラダー８３６は、従って、電気接点要素４６６上の接点に対峙してその近くに、基板８２１を間挿して配置される。流体源８３８は、ブラダー８３６に例えばガス又は液体である流体を供給して、ブラダー８３６を種々の程度まで膨張させることができる。
【００４１】
図１２、図１２Ａ及び図１３を参照すると、ブラダーアセンブリ４７０の一実施の形態の細部が記載されている。基板ホルダプレート８３２は、下面に形成された環状凹部８４０と中央に配置された真空ポート８４１とを有する実質的に円板形状として示されている。１つ以上の入口８４２が基板ホルダプレート８３２に形成されていて、相対的に拡張された環状装着溝８４３及び環状凹部８４０に入っている。急速着脱のホース８４４は、流体源８３８を入口８４２に接続していて、そこに流体を供給する。真空ポート８４１は、選択的に、基板８２１の裏側に圧力を供給するか或いは真空を生じさせるように適応した真空／圧力ポンプ装置８５９に取り付けられるのが好ましい。図１２に示すポンプ装置８５９は、ポンプ８４５と、交差（ｃｒｏｓｓ−ｏｖｅｒ）バルブ８４７と、ベンチュリとして知られている真空エジェクタ８４９とを備えている。有利に使用し得る真空エジェクタの一つは、インディアナ州インディアナポリス所在のエスエムシー・ニューマチックス・インコーポレイテッド（ＳＭＣ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ， Ｉｎｃ．）から入手し得る。ポンプ８４５は、市販の圧縮ガス源でよく、ホース８５１の一端に接続される。なお、ホース８５１の他端は真空ポート８４１に接続されている。ホース８５１は、圧力ライン８５３と、内部に真空エジェクタ８４９を配置せしめた真空ライン８５５とに分かれている。流体の流れは、ポンプ８４５との連通を圧力ライン８５３及び真空ライン８５５間に選択的に切り換える交差バルブ８４７により制御される。交差バルブは、流体がホース８５１を通りどの方向に流れるのも制限するＯＦＦ設定を有することが好ましい。ホース８５１に設けられた遮断弁８６１は、流体が真空エジェクタ８４９を通り圧力ライン８５５から上流に流れるのを防止している。流体の所望の流れ方向は矢印で指示されている。
【００４２】
流体源８３８は、ガス源である場合、ホース８５１に接続してよく、それにより別の圧縮ガス源、即ちポンプ８４５の必要性が排除される。更に、別のガス源及び真空ポンプは、裏側の圧力及び真空条件を与え得る。裏側の真空だけでなく裏側の圧力も考慮に入れておくことが好ましいが、簡略化した実施の形態では裏側の真空のみを供給することができるポンプを備えていてもよい。しかし、後述するように、処理中に裏側圧力を供給した場合に、堆積の均一性が改善され得る。従って、真空エジェクタ及び交差バルブを含む上述のような配列が好ましい。
【００４３】
次に図１２Ａ及び図１４を参照すると、実質的に円形のリング状マニホルド８４６が環状の凹部８４０内に配置されている。このマニホルド８４６は、内側肩部８４８及び外側肩部８５０の間に配置された装着レール部８５２を備えている。装着レール部８５２は、環状装着溝８４３に少なくとも部分的に挿入するのに適応している。マニホルド８４６に形成された複数の流体出口８５４は、入口８４２及びブラダー８３６間の連通を可能にしている。Ｏ−リングのようなシール８３７は、入口８４２及び出口８５４に整列して環状マニホルド溝８４３内に配置されると共に、基板ホルダプレート８３２により固定されていて、気密な封止を確実にしている。例えばねじのような図示しない慣用の締結具を使用して、マニホルド８４６及び基板ホルダプレート８３２に形成された図示しないねじ穴と協働し、マニホルド８４６を基板ホルダプレート８３２に固定することができる。
【００４４】
図１５を参照すると、ブラダー８３６は、縁部に環状のリップシール８５６、即ち突起部を有する細長い実質的に半管状体の材料として断面で示されている。図１２Ａにおいて、リップシール８５６は、内側肩部８４８及び外側肩部８５０上に配置されて示されている。ブラダー８３６の一部は、環状凹部８４０よりも若干、例えば２，３ｍｍ小さい幅を有するマニホルド８４６により環状凹部８４０の壁に押圧されている。従って、マニホルド８４６、ブラダー８３６及び環状凹部８４０は協働して流体に対し密のシールを形成している。流体の損失を防ぐため、電解質溶液に対して化学的に不活性であり且つ信頼に足る弾性を示すシリコンゴム又は任意の類似エラストマのような流体に対し不透過性の材料から構成されるのが好ましい。必要な場合には、柔順な被覆８５７を図１５に示すようにブラダー８３６を覆って配置し、接着剤又は熱接着により固定することができる。カバー８５７は、ＶＩＴＯＮ（デラウェア州ウィルミントン所在のイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標）、ブナゴム（ｂｕｎａ ｒｕｂｂｅｒ）等のようなエラストマから構成されるのが好ましい。このカバーは、例えば、ＫＥＶＬＡＲ（デラウェア州ウィルミントン所在のイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標）により補強してもよい。一実施の形態において、カバー８５７及びブラダー８３６は同じ材料から構成されている。カバー８６５７は、ブラダー８３６が破れ易い場合に特に適用される。代案として、ブラダー８３６の厚さは、穴開きの可能性を減らすために単純に厚くすることができる。もし被覆されていなければブラダー８３６の露出表面と、被覆８５７の露出表面とは、親水性表面をもたらすように被覆又は処理することができる。この被覆は、ヘッドアセンブリがプロセスセルの上方に持ち上げられた後の残留電解質溶液の滴下及び除去を促進する。
【００４５】
入口８４２及び出口８５４の正確な数は、特定の適用例に応じて変更し得る。例えば、図１２では、２つの入口と共に対応する出口を示しているが、代替実施の形態では、流体をブラダー８３６に供給する単一の流体入口を採用することができる。
【００４６】
作動中、基板８２１は、それを基板ホルダプレート８３２の下側に取り付けることにより、容器本体８０２内に持ち込まれる。これは、ポンプ装置１５９を採用して基板８２１及び基板ホルダプレート８３２間のスペースをポート８４１経由で排気し、もって真空状態を生成することにより行われる。その後、ブラダー８３６は、流体源８３８からの空気又は水のような流体を入口８４２に供給することにより、膨張させられる。流体はマニホルド出口８５４を経由してブラダー８３６内に供給され、それにより基板８２１は電気接点要素４６６の接点に対して均一に押圧される。しかる後、電気メッキプロセスが行われる。次いで電解質溶液は、基板８２１に向かいプロセスセル４２０中にポンプ送りされ、露出した基板メッキ表面８２０に接触する。電源は、電気接点要素４６６を介して基板メッキ表面８２０に負バイアスを印加する。電解質溶液が基板メッキ表面８２０の全域に流されるので、電解質溶液中のイオンは表面８２０に吸引されて前記表面８２０上に堆積し、希望の成膜を形成する。
【００４７】
ブラダー８３６は、可撓性であるため、基板裏側の粗さ（ａｓｐｅｒａｔｉｅｓ）及び電気接点要素４６６の接点に適応して変形し、それにより導電性の電気接点要素４６６の位置関係の狂いを緩和する。柔順なブラダー８３６は、基板８２１の裏側の周辺部に流体密のシールを確立することにより、電解質溶液が基板８２１の裏側を汚染するのを防止する。一旦膨張されると、均一な圧力が電気接点要素４６６に向かって下向きに伝達され、基板８２１及び電気接点要素４６６がインターフェースする全ての個所で実質的に均等な力を実現する。この力は、流体源８３８により供給される圧力の関数として変えることができる。更に、ブラダーアセンブリ４７０の有効性は、電気接点要素４６６の構造により左右されない。例えば、図１２は複数の個々の接点を有するピン構造を示しているが、電気接点要素４６６は、連続表面であってもよい。
【００４８】
ブラダー８３６により基板８２１に伝達される力は可変であるから、接点リング４６６により供給される電流の流れを調節することができる。上述したように、酸化層は、電気接点要素４６６上に形成して電流の流れを制限するように作用する。しかし、ブラダー８３６の圧力を増すことは、酸化による電流の流れの制限という効果を打ち消す。圧力が増すにつれて、柔順な酸化層が傷付けられ、電気接点要素４６６及び基板８２１の間に優れた接触が生じることになる。この役割でのブラダー８３６の有効性は、電気接点要素４６６の幾何学的形態を変更することによって更に改善することができる。例えば、ナイフエッジ状の幾何学的形態は、同様に、輪郭の丸いエッジや平らなエッジよりも容易に酸化層を貫通する。
【００４９】
また、膨張したブラダー８３６により提供される流体密のシールは、処理前も、処理中も、処理後もポンプ８４５が選択的に又は連続的に裏側の真空又は圧力を維持することを可能にする。しかし、連続的なポンピングなしに処理中にブラダー８３６により裏側の真空状態を維持することができることが分かっていたので、ポンプ８４５は、通常、電気メッキ用プロセスセル４００への基板の搬送中及び電気メッキ用プロセスセル４００からの基板の搬送中だけ真空を維持するために運転する。従って、ブラダー８３６を膨張させている間、上述したように、裏側の真空状態は、ポンプ装置８５９を解放することにより、例えば、交差バルブ８４７についてオフ位置を選択することにより、同時に解除される。ポンプ装置８５９の解放は、急激であってよく、或いは真空状態がランピングもしくは低下してゆく緩やかなプロセスであってもよい。ランピングは、膨張しつつあるブラダー８３６及び同時に低下しつつある裏側真空状態の間の制御された切り換えを可能にする。この切換えは手動により或いはコンピュータにより制御することができる。
【００５０】
前述したように、ブラダー８３６を膨張させながら裏側を連続的に真空排気することは、必要ではなく、また、実際に基板８２０を歪ませるか又は撓ませるかも知れず、望ましくない堆積結果になる。しかしながら、処理すべき基板の“反り（ｂｏｗｉｎｇ）”効果を生じさせるためには、基板８２０に裏側圧力を与えることが望ましい。基板を反らすことは、同基板の周辺部のような諸部分が反りにより他の諸部分よりむしろ陽極近くに変位されるので、基板への優れた堆積という結果になる。この反りは、電流密度が相対的に低いシード層の諸部分が陽極により近く変位されて基板全域にわたり電流密度をより均一にすれば、金属膜の堆積をより均一にする。従って、ポンプ装置８５９は、基板裏側に真空又は圧力状態を選択的にもたらすことができる。２００ｍｍの基板については、例えば、基板を反らすために５ｐｓｉ以下の裏側圧力が好ましい。反りの度合いはポンプ装置８５９により供給される圧力に応じて可変である。基板は一般的にある程度の柔軟性を示すので、裏側圧力もしくは加圧により、基板は、電解質溶液の上向き流れに対して反る、即ち、凸形状となる。
【００５１】
当業者はその他の実施の形態も容易に考え得る。例えば、図１２Ａは、電気接点要素４６６と実質的に等しい直径で基板裏側の比較的に小さな周辺部をカバーするに足る表面積を有する好ましいブラダー８３６の一実施の形態を示しているが、ブラダーアセンブリ４７０の幾何学的形態は変更し得る。従って、ブラダーアセンブリは、流体に対してもっと不透過性の材料を使用して構成し、基板８２１の広い表面積をカバーし得る。
【００５２】
図１９は、基板ホルダアセンブリの代替実施の形態の部分断面図である。この代わりの基板ホルダアセンブリ１９００は、中間基板ホルダプレート１９１０の裏面に取着された膨張可能のブラダー８３６を有する、上述したようなブラダーアセンブリ４７０を備えている。膨張可能のブラダー８３６の一部は、接着剤又はその他の接着材料を用いて中間基板ホルダプレート１９１０の裏面１９１２に封止関係で取着されるのが好ましい。中間基板ホルダプレート１９１０の表面１９１４は、処理すべき基板８２１を受けるのに適応している。弾性Ｏ−リング１９１６は、中間基板ホルダプレート１９１０の表面１９１４にある環状溝１９１８内に配置されて、基板裏側表面の周辺部に接触している。この弾性Ｏ−リング１９１６は、基板裏側表面と中間基板ホルダプレートの表面との間にシールを提供する。中間基板ホルダプレートは、前記プレートを貫通して延び真空ポート８４１と流体連通する複数の穴もしくは孔１９２０を含むのが好ましく、複数の孔は、基板の裏側に加えられる真空の力を使用して基板ホルダ上に基板を固定することを容易にする。基板ホルダアセンブリのこの代替実施の形態によると、膨張可能のブラダーは処理中の基板に直接に接触することはなく、従って、基板搬送中に膨張可能のブラダーを切断又は損傷させるという危険は大幅に減少する。弾性Ｏ−リング１９１６は、基板と接触するため親水性表面をもつよう被覆又は処理しておくことが好ましい。Ｏ−リング１９１６は、基板に対する適切な接触と封止とを確実にするため、必要に応じて交換される。
【００５３】
図２５は、回転自在のヘッドアセンブリ２４１０を有するプロセスヘッドアセンブリの別の実施の形態である。基板処理中にヘッドアセンブリを回転させるため、回転アクチュエータが片持ち式アーム上に配置されてヘッドアセンブリに取着されているのが好ましい。回転自在のヘッドアセンブリ２４１０は、ヘッドアセンブリフレーム２４５２に装着される。代案のヘッドアセンブリフレーム２４５２及び回転自在のヘッドアセンブリ２４１０は、図６に示した前述のヘッドアセンブリフレーム４５２及びヘッドアセンブリ４１０と同様に主フレームに装着されている。このヘッドアセンブリフレーム２４５２は、装着ポスト２４５４と、シャフト２４５３と、ポストカバー２４５５と、片持ち式アーム２４５６とを含んでいる。装着ポスト２４５４は主フレーム２１４の本体上に装着されており、ポストカバー２４５５は装着ポスト２４５４の頂部を覆っている。装着ポスト２４５４は、ヘッドアセンブリフレーム２４５２の回転を許容するため装着ポストに沿った垂直軸線に関して、矢印Ａ１で示したように、回転運動が可能であるのが望ましい。片持ち式アーム２４５６は、装着ポスト２４５４の上方部分から横方向に延びると共に、ピボット接手２４５９のところでポストカバー２４５５に枢着されている。回転自在のヘッドアセンブリ２４１０は、片持ち式アーム２４５６の先端部に配置された装着スライド２４６０に取着されている。装着スライド２４６０は、ヘッドアセンブリ２４１０の垂直運動を案内する。ヘッドアセンブリ２４１０の垂直方向の変位を可能とするために、ヘッドリフトアクチュエータ２４５８が装着スライド２４６０の頂部に配置されている。
【００５４】
片持ち式アーム２４５６の下端は、装着ポスト２４５４に装着される空力シリンダ又は親ねじ式アクチュエータのような片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７のシャフト２４５３に接続されている。片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７は、片持ち式アーム２４５６及びポストカバー２４５４の間のピボット接手２４５９に関する片持ち式アーム２４５６の矢印Ａ２で示すような枢回運動を可能にする。片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７が引っ込められるときに、片持ち式アーム２４５６は、ヘッドアセンブリ２４１０を運動させてプロセスセル４２０から離す。ヘッドアセンブリ２４１０のこの運動により、電気メッキ用プロセスセル２４０からプロセスセル２４０の取出し及び／又は差替えに必要なスペースがもたらされる。片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７が伸張されるときに、片持ち式アーム２４５６は、ヘッドアセンブリ２４１０をプロセスセル４２０に向かって移動させ、ヘッドアセンブリ２４１０中の基板を処理位置に位置決めする。
【００５５】
回転自在のヘッドアセンブリ２４１０は、装着スライド２４６０に滑動自在に接続された回転アクチュエータ２４６４を含んでいる。ヘッドリフトアクチュエータ２４５８のシャフト２４６８は、回転アクチュエータ２４６４の本体に取着されたリフトガイド２４６６に挿通されている。シャフト２４６８は、このリフトガイドを種々の垂直方向の位置間で矢印Ａ３により指示されたように移動させる親ねじ式シャフトであることが好ましい。回転アクチュエータ２４６４は、シャフト２４７０を介して基板ホルダアセンブリ２４５０に接続されると共に、同基板ホルダアセンブリ２４５０を矢印Ａ４で指示する方向に回転させる。基板ホルダアセンブリ２４５０は、図１２〜図１５及び図１９に関して前述した実施の形態のようなブラダーアセンブリと、図７〜図１０及び図１８に関して前述した実施の形態のような陰極接点リングとを含んでいる。
【００５６】
電気メッキプロセス中の基板の回転は、通常、堆積結果を向上させる。ヘッドアセンブリは、電気メッキプロセス中、約２ｒｐｍ〜約２００ｒｐｍで、好ましくは約２０〜約４０ｒｐｍで回転されるのが望ましい。基板ホルダアセンブリ２４７２は、基板ホルダシステム１４が基板上のシード層を電解槽内の電解質溶液との接触状態に下降させることにより沈むときに、基板に回転を与えるために回転され得る。ヘッドアセンブリは、電解槽内の電解質溶液から基板上のシード層を取り出すために上昇される。ヘッドアセンブリは、同ヘッドアセンブリがプロセスセルから上昇した後、遠心力によりヘッドアセンブリからの残留電解質溶液の除去を向上させるために、高速で、即ち約１００〜約２５００ｒｐｍで回転されるのが好ましい。
【００５７】
一実施の形態において、堆積膜の均一性は約２％内に改善された、即ち、堆積膜厚の最大偏差は平均膜厚の約２％であるが、標準の電気メッキプロセスにより達成される均一性は、一般的に、よくても約５．５％以内である。しかし、ある場合、特に、電解質溶液の化学組成等、電解質溶液の流れ及びその他のパラメータのような処理パラメータを調節することによって電気メッキ堆積の均一性が達成されるような場合には、電気メッキ堆積の均一性を実現するためにヘッドアセンブリの回転は必要ではない。
【００５８】
図６に戻って参照すると、電気メッキ用プロセスセル４００の断面図において、基板ホルダアセンブリ４５０は、プロセスセル４２０の上方に配置されている。プロセスセル４２０は、概略的に述べると、椀状容器４３０と、容器本体４７２と、陽極アセンブリ４７４と、フィルタ４７６とを備えている。陽極アセンブリ４７４は、容器本体４７２の下方に配置されると共に容器本体４７２の下方部分に取着されるのが好ましく、フィルタ４７６は、陽極アセンブリ４７４及び容器本体４７２の間になるべく配置される。容器本体４７２は、セラミック、プラスチック、登録商標・ＰＬＥＸＩＧＬＡＳ（アクリル樹脂）、レキサン（ｌｅｘａｎｅ）、ＰＶＣ、ＣＰＶＣ及びＰＶＤＦのような電気絶縁材料から構成された円筒体であるのが望ましい。代案として、容器本体４７２は、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンのような被覆金属から形成することができる。被覆金属は、ＴＥＦＬＯＮ（デラウェア州ウィルミントン所在のイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標）、ＰＶＤＦ、プラスチック、ゴム、及び電解質溶液に溶解しない材料のその他の化合物のような絶縁層で被覆されている。絶縁層は、電極、即ちＥＣＰシステムの陽極及び陰極から電気的に絶縁することができる。容器本体４７２は、システムにより処理されつつある典型的には円形又は矩形の基板の形状や基板メッキ表面に適応する大きさに作られているのが望ましい。容器本体４７２の好適な一実施の形態は、基板直径とほぼ同じか若干大きい寸法を有する円筒形のセラミックチューブを備えている。一般的なＥＣＰシステムにおいて必要であるのが典型的な回転運動は、容器本体のサイズが基板メッキ表面のサイズにほぼ適応していれば、均一なメッキ結果を達成するために必要ではない。
【００５９】
容器本体４７２の上方部分は、半径方向の外方に延びて環状堰４７８を形成している。堰４７８は、電解質溶液収集装置４４０の内壁４４６を覆って延びると共に、電解質溶液が電解質溶液収集装置４４０に流入するのを許容している。堰４７８の上側面は、電気接点要素４６６の下面と対応しているのが望ましい。堰４７８の上側面は、内側環状平坦部４８０と、中間傾斜部４８２と、外側下り傾斜部４８４とを含むのが好ましい。基板が処理位置に位置決めされるときに、基板メッキ表面は容器本体４７２の円筒形開口の上方に位置している。電解質溶液の流れのためのギャップが電気接点要素４６６の下面及び堰４７８の上側面の間に形成される。電気接点要素４６６の下面は、堰４７８の内側環状平坦部４８０及び中間傾斜部の上方に配置されている。外側下り傾斜部４８４は、電解質溶液収集装置４４０内への電解質溶液の流入を容易にするため、下向きに傾斜している。
【００６０】
容器本体４７２の下方部分は、半径方向外方に延びて、容器本体４７２を椀状容器４３０に固定するための下側環状フランジ部４８６を形成する。環状フランジ部４８６の外側寸法、即ち、周囲長は開口４４４の寸法及び電解質溶液収集装置４４０の内周長よりも小さい。環状フランジ部のこの相対的に小さな寸法は、電気メッキ用プロセスセル４００からのプロセスセル４２０の取出し及び交換を可能にする。望ましくは複数のボルト４８８が環状フランジ部４８６に固定的に配置されていて、椀状容器４３０にある対応のボルト孔を通り下方に延びている。複数の取外し自在の締結ナット４９０は、プロセスセル４２０を椀状容器４３０上に固定する。弾性Ｏ−リングのようなシール４８７は、容器本体４７２及び椀状容器４３０の間でボルト４８８から半径方向の内側に配置されていて、プロセスセル４２０からの漏れを防止する。ナット／ボルトの組合せは、メンテナンス中にプロセスセル４２０の諸要素の迅速且つ簡易な取出し及び交換を容易にする。
【００６１】
フィルタ４７６が容器本体４７２に取り付けられてその下方開口を完全に覆い、そして陽極アセンブリ４７４がフィルタ４７６の下方に配置されることが望ましい。フィルタ４７６と陽極アセンブリ４７４との間にはスペーサ４９２が配置されている。フィルタ４７６、スペーサ４９２及び陽極アセンブリ４７４は、ネジ及び／又はボルトのような取外し自在の締結具を用いて容器本体４７２の下方部分に締結されるのが望ましい。代案として、フィルタ４７６、スペーサ４９２及び陽極アセンブリ４７４は、椀状容器４３０に取外し自在に取り付けられる。
【００６２】
陽極アセンブリ４７４は、電解質溶液における金属源としての役目を果す消耗陽極を備えるのが好ましい。代案では、陽極アセンブリ４７４は非消耗陽極を備え、電気メッキすべき金属イオンは電解質溶液システム２２０から電解質溶液内に供給される。図６に示すように、陽極アセンブリ４７４は、銅のような、電気メッキすべき金属イオンと同じ金属から形成するのが好ましい多孔陽極囲い体４９４を有する自己封入式モジュールである。代案として、陽極囲い体４９４は、セラミック又は高分子膜のような多孔材料から形成される。銅の電気化学メッキのための高純度銅のような可溶性金属４９６は陽極囲い体４９４内に配置される。可溶性金属４９６は、金属粒子、ワイヤ又は穿孔板から構成するのが好ましい。また、多孔陽極囲い体４９４は、溶解金属により発生された粒子を陽極囲い体４９４内に保持するフィルタとしても作用する。非消耗陽極と比較すると、消耗陽極、即ち可溶性電極は、ガス発生の無い電解質溶液をもたらすと共に、電解質溶液中に含まれた金属イオンを絶えず補充する必要性を最小にする。
【００６３】
陽極電極接点４９８は、陽極囲い体４９４に挿通されて、電源から可溶性金属４９６への電気接続を可能としている。この陽極電極接点４９８は、チタン、プラチナ、及びプラチナ被覆のステンレス鋼のように電解質溶液内で不溶性の導電材料から形成されるのが好ましい。陽極電極接点４９８は、椀状容器４３０を貫いて延び電源に接続されている。陽極電極接点４９８は、同陽極電極接点４９８を椀状容器４３０に固定する締結ナット４９９のためのねじ部４９７と、エラストマワッシャのようなシール４９５とを含むのが好ましい。ワッシャは、締結ナット４９９と椀状容器４３０との間に配置され、プロセスセル４２０からの漏れを防止している。
【００６４】
図６に示したＥＣＰシステムの実施の形態において生じる化学反応の１つの態様は、基板上への金属膜のメッキを行うために陽極及びシード層間に正バイアスが印加されるかどうか、又は基板上の金属膜の脱メッキ（ｄｅｐｌａｔｉｎｇ）を行うために陽極及びシード層間に負バイアスが印加されるかどうかに分けられる。十分な正バイアスが印加されていて、基板にメッキを行うためにシード層の電圧が陽極の電圧より低ければ、下記の化学反応例が起こる。
陽極の化学反応
２Ｈ２Ｏ → Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−
陰極（シード層）の化学反応
Ｃｕ＋＋＋２ｅ−→Ｃｕ
十分な負バイアスが印加されていて、シード層から銅の脱メッキを行うために十分なレベルまでシード層の電圧が陽極の電圧を超過すれば、下記の化学反応例が起こる。
陽極の化学反応
Ｃｕ→Ｃｕ＋＋＋２ｅ−
陰極（シード層）の化学反応
Ｃｕ＋＋＋２ｅ−→Ｃｕ
【００６５】
椀状容器４３０は、概略的に述べると、円筒形部５０２及び底部５０４を備えている。円筒形部５０２の頂部からは、上側環状フランジ部５０６が半径方向の外方に延びている。この上側環状フランジ部５０６は、容器本体４７２の下側環状フランジ部４８６からのボルト４８８の数に適応する複数の孔５０８を含んでいる。椀状容器４３０の上側環状フランジ部５０６を容器本体４７２の下側環状フランジ部４８６に固定するために、ボルト４８８が孔５０８に挿通されると共に、締結ナット４９９がボルト４８８に締め付けられる。上側環状フランジ部５０６の外側寸法、即ち、周辺長は、下側環状フランジ部４８６の外側寸法、即ち、周辺長とほぼ同じであることが望ましい。また、椀状容器４３０の上側環状フランジ部５０６の下面は、プロセスセル４２０が主フレーム２１４上に位置決めされているときに、主フレーム２１４の支持フランジ部上に載置されているのが望ましい。
【００６６】
円筒形部５０２の内周辺は、陽極アセンブリ４７４及びフィルタ４７６に適応している。フィルタ４７６及び陽極アセンブリ４７４の外側寸法は円筒形部５０２の内側寸法よりも若干小さいことが好ましい。このような相対的寸法により、電解質溶液のかなりの部分がフィルタ４７６を通って流れる前に先ず陽極アセンブリ４７４を通流するように強いられる。椀状容器４３０の底部５０４は、電解質溶液システム２２０からの電解質溶液供給ラインに結合する電解質溶液入口５１０を含んでいる。陽極アセンブリ４７４は、椀状容器４３０の円筒形部５０２の中間部辺に配置されているのが望ましい。陽極アセンブリ４７４は、前記陽極アセンブリ４７４と底部５０４の電解質溶液入口５１０との間に電解質溶液の流れるギャップを形成するように構成されている。
【００６７】
電解質溶液入口５１０及び電解質溶液供給ラインは、プロセスセル４２０の簡単な取外し及び交換を容易にする取外し自在の接手により接続されているのが有利である。プロセスセル４２０がメンテナンスを必要とする場合、電解質溶液はプロセスセル４２０から排出され、また、電解質溶液供給ラインにおける電解質溶液の流れは中断され排出される。電解質溶液供給ラインのコネクタは電解質溶液入口５１０から外され、また、陽極アセンブリ４７４への電気接続も断たれる。ヘッドアセンブリ４１０は上昇するか回転して、プロセスセル４２０の取出しのための余裕をもたらす。プロセスセル４２０は、その後主フレーム２１４から取り出され、新しいプロセスセル又は使用可能な状態に修正されたプロセスセルが主フレーム２１４に入れられる。
【００６８】
代案として、椀状容器４３０を主フレーム２１４の支持フランジ部上に固定することができ、そして容器本体４７２が陽極及びフィルタと共にメンテナンスのため取り出される。この場合、陽極アセンブリ４７４及び容器本体４７２を椀状容器４３０に固定するナットは、陽極アセンブリ４７４及び容器本体４７２の取出しを容易にするため除去される。その後、新しい又は使用可能な状態に修正された陽極アセンブリ４７４及び容器本体４７２が主フレーム２１４内に入れられて、椀状容器４３０に固定される。
【００６９】
図２０は、封入型陽極の一実施の形態の断面図である。封入型陽極２０００は、廃棄生成物として陽極により発生された“陽極スラッジ”又は微粒子をろ過もしくは捕捉する透過性陽極囲い体を含んでいる。図２０に示すように、消耗陽極板２００４は、中実銅片から構成されている。消耗陽極板２００４は、親水性の陽極封入膜２００２内に収容される高純度の無酸素銅であることが望ましい。陽極板２００４は、椀状容器４３０の底部を貫通する複数の電気接点もしくは電気供給貫通接続体２００６に固定され支持されている。これらの電気接点もしくは電気供給貫通接続体２００６は、陽極封入膜２００２を貫いて延び、陽極板２００４の底面の中に入っている。電解質溶液の流れは、矢印Ａにより示されているように、椀状容器４３０の底部に配置された電解質溶液入口５１０から始まり陽極及び椀状容器側壁間のギャップを通る。また、電解質溶液は、矢印Ｂにより示されているように、陽極封入膜及び陽極板間のギャップの内外に透過することにより陽極封入膜２００２もまた通って流れる。陽極封入膜２００２として望ましいのは、改質ポリフッ化ビニリデン製膜のような親水性多孔膜から構成され、これが、約６０％〜８０％の間、より好ましくは約７０％を超える多孔率と、約０．０２５μｍ〜約１μｍの間、より好ましくは約０．１μｍ〜０．２μｍの間の孔隙径とを有することである。親水性多孔膜の一例は、マサチューセッツ州ベッドフォード所在のミリポア・コーポレイション（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から得られるデュラポア親水性膜（Ｄｕｒａｐｏｒｅ Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）である。電解質溶液は封入膜を通って流れるので、溶解する陽極により発生された陽極スラッジ及び微粒子は、封入膜によりろ過もしくは捕捉される。従って、封入膜は電気メッキプロセス中に電解質溶液の純度を改善し、陽極スラッジ及び汚染微粒子により電気メッキプロセス中に生じる基板上の欠陥発生は著しく低減される。
【００７０】
図２１は、封入型陽極の別の実施の形態の断面図である。陽極板２００４は、電気供給貫通接続体２００６に固定され支持されている。陽極板２００４の上方及び下方にそれぞれ配置された上側封入膜２００８及び下側封入膜２０１０は、陽極板２００４の周りに配置された膜支持リング２０１２に取り付けられている。上側封入膜２００８及び下側封入膜２０１０は、封入型陽極の封入膜について上掲した材料から構成される。膜支持リング２０１２は、封入膜と比較して相対的に剛性な例えばプラスチック又はその他のポリマー材料から構成されるのが望ましい。電解質溶液を下側及び上側封入膜並びに陽極板間のギャップに導入するために、バイパス流体入口２０１４が椀状容器４３０の底部及び下側封入膜２０１０を貫通して配置されている。バイパス出口２０１６は、膜支持リング２０１２に接続されると共に、椀状容器４３０を貫通して延びていて、過剰の電解質溶液の流れが陽極スラッジ又は発生微粒子と共に封入型陽極外に出て図示しない廃棄ドレーンに流入するのを容易にする。
【００７１】
バイパス流体入口２０１４及び主電解質溶液入口５１０内の電解質溶液の流れは、流量制御弁２０２０，２０２２により個々に制御するのが望ましい。個々の流量制御弁２０２０、２０２２は、各入口に接続された流体ラインに沿ってそれぞれ配置されている。また、バイパス流体入口２０１４における流体圧力は、主電解質溶液入口５１０における圧力よりも高く維持するのが望ましい。主電解質溶液入口５１０からの椀状容器４３０内側の電解質溶液の流れは矢印Ａにより示されており、封入型陽極２０００内側の電解質溶液の流れは矢印Ｂにより示されている。封入型陽極に導入された電解質溶液の一部は、バイパス出口２０１６を通り封入型陽極から流出する。封入型陽極内への専用バイパス電解質溶液供給源を設けることにより、溶解消耗陽極から発生した陽極スラッジ又は微粒子は、陽極から連続的に除去され、その結果、電気メッキプロセス中に電解質溶液の純度を向上させることができる。
【００７２】
図２２は、封入型陽極の更に別の実施の形態の断面図である。この実施の形態の封入型陽極２０００は、陽極板２００４と、複数の電気供給貫通接続体２００６と、上側封入膜２００８と、下側封入膜２０１０と、膜支持リング２０１２と、バイパス出口２０１６とを備えている。陽極板２００４は複数の電気供給貫通接続体２００６に固定して支持されている。上側封入膜２００８及び下側封入膜２０１０は膜支持リング２０１２に取り付けられている。バイパス出口２０１６は、膜支持リング２０１２に接続されると共に、椀状容器４３０を貫いて延びている。この実施の形態の封入型陽極は、前述した実施の形態の封入型陽極について記載したような材料から構成されるのが望ましい。下側封入膜２０１０は、主電解質溶液入口５１０の実質的に上方に配置された１つ以上の開口２０２４を含んでいる。各開口２０２４は、主電解質溶液入口５１０からの電解質溶液の流れを受け入れるのに適応すると共に、好ましくは、主電解質溶液入口５１０の内周囲とほぼ同じ大きさを有している。主電解質溶液入口５１０からの電解質溶液の流れは矢印Ａにより示されており、封入型陽極内の電解質溶液の流れは、矢印Ｂにより示されている。電解質溶液の一部は、バイパス出口２０１６を通り封入型陽極から流出して、陽極の溶解により発生した陽極スラッジ及び微粒子を運ぶ。
【００７３】
図２３は、封入型陽極の更に別の実施の形態の断面図である。この実施の形態の封入型陽極２０００は、陽極板２００４と、複数の電気供給貫通接続体２００６と、上側封入膜２００８と、下側封入膜２０１０と、膜支持リング２０１２と、バイパス流体入口２０１４とを備えている。陽極板２００４は、複数の電気供給貫通接続体２００６に固定して支持されている。上側封入膜２００８及び下側封入膜２０１０は膜支持リング２０１２に取り付けられている。バイパス流体入口２０１４は、電解質溶液を下側及び上側封入膜並びに陽極板間のギャップに導入するために、椀状容器４３０の底部及び下側封入膜２０１０を貫通して配置されている。この実施の形態の封入型陽極は、前述した実施の形態の封入型陽極について記載したような材料から構成されるのが望ましい。バイパス流体入口２０１４及び主電解質溶液入口５１０を通る電解質溶液の流れは、流量制御弁２０２０，２０２２により個々に制御するのが望ましい。主電解質溶液入口５１０からの電解質溶液の流れは矢印Ａにより示されている。封入型陽極を通る電解質溶液の流れは矢印Ｂにより示されている。この実施の形態について、溶解する陽極板により発生された陽極スラッジ及び微粒子は、電解質溶液が膜を通過するときに下側及び上側封入膜によりろ過され捕捉される。
【００７４】
図１６は、電解質溶液補充システム２２０の概略図である。この電解質溶液補充システム２２０は、電気メッキプロセスのため電気メッキ用プロセスセルの電解質溶液を供給する。電解質溶液補充システム２２０は、概略的に述べると、主電解質溶液タンク６０２と、適量供給モジュール６０３と、ろ過モジュール６０５と、化学分析器モジュール６１６と、電解質溶液廃棄物処理システム６２２とを備えている。電解質溶液廃棄物処理システム６２２は、電解質溶液廃棄ドレーン６２０により化学分析器モジュール６１６に接続されている。一台以上のコントローラが、主電解質溶液タンク６０２における電解質溶液の組成と、電解質溶液補充システム２２０の作動とを制御する。前記コントローラは、個々に作動可能であるが、ＥＣＰシステム２００のコントローラ２２０と統合されているのが望ましい。
【００７５】
主電解質溶液タンク６０２は、電解質溶液の液溜めを提供すると共に、１つ以上の流体ポンプ６０８及び弁６０７を介して電気メッキ用プロセスセルの各々に接続された電解質溶液供給ライン６１２を含んでいる。主電解質溶液タンク６０２と熱的接続関係で配置された熱交換器６２４もしくは加熱／冷却器は、主電解質溶液タンク６０２に貯留された電解質溶液の温度を制御する。熱交換器６２４はコントローラ６１０に接続されてこれにより作動される。
【００７６】
適量供給モジュール６０３は、供給ラインにより主電解質溶液タンク６０２に接続されると共に、複数の供給源タンク６０６もしくは供給容器と、複数の弁６０９と、コントローラ６１１とを含んでいる。供給源タンク６０６は、電解質溶液を構成するのに必要な化学薬品を収容し、通常、電解質溶液を構成するめの脱イオン水源タンク及び硫酸銅（ＣｕＳＯ４）タンクを含んでいる。他の供給源タンク６０６は、硫酸水素塩（Ｈ２ＳＯ４）、塩化水素（ＨＣｌ）及びグリコールのような種々の添加物を収容し得る。各供給源タンクは、色識別されていると共に、適量供給モジュールにある対応の入口コネクタに接続するのに適応した独特の嵌合出口コネクタを備えていることが好ましい。供給源タンクを色識別すると共に、前記供給源タンクに独特の嵌合出口コネクタを備えさせることにより、供給源タンクを交換もしくは取換えするときにオペレータにより招来される間違いが大幅に軽減される。
【００７７】
脱イオン水供給源タンクは、メンテナンス中にシステムを洗浄するための洗浄システムにも脱イオン水を供給する。各供給源タンク６０６に関連した弁６０９は、主電解質溶液タンク６０２への流量を調節するもので、バタフライ弁、絞り弁等のような多数の市販バルブのうちの任意のバルブとすることができる。弁６０９の作動は、コントローラ６１１により行われが、コントローラ６１１は、コントローラ２２２から信号を受けるためそこに接続されるのが好ましい。
【００７８】
電解質溶液ろ過モジュール６０５は複数のろ過タンク６０５を含んでいる。電解質溶液戻しライン６１４は、プロセスセルの各々と１つ以上のろ過タンク６０４との間に接続されている。ろ過タンク６０４は、電解質溶液を主電解質溶液タンク６０２に戻す前に、使用済みの電解質溶液における不必要な内容物を除去する。主電解質溶液タンク６０２における電解質溶液の再循環及びろ過を容易にするため、主電解質溶液タンク６０２はろ過タンク６０４にも接続されている。主電解質溶液タンク６０２からの電解質溶液をろ過タンク６０４に通し再循環させることにより、電解質溶液中の不必要な内容物はろ過タンク６０４によって連続的に除去され、一定レベルの純度を維持する。また、主電解質溶液タンク６０２及びろ過モジュール６０５間に電解質溶液を再循環することは、電解質溶液中の種々の化学薬品を完全に混合することを可能にする。
【００７９】
電解質溶液補充システム２２０は、電解質溶液の化学組成の化学分析を実時間で行う化学分析器モジュール６１６も含んでいる。前記分析器モジュール６１６は、サンプルライン６１３により主電解質溶液タンク６０２に流体接続されると共に、出口ライン６２１により廃棄物処理システム６２２に流体接続されている。前記分析器モジュール６１６は、概略的に述べると、少なくとも１つの分析器と、前記分析器を作動するためのコントローラとを備えている。特定の処理手段に必要な分析器の数は、電解質溶液の組成に左右される。例えば、第１の分析器を使用して有機物質の濃度を監視する一方で、第２の分析器が無機化学薬品のために必要である。図１６に示す特定実施の形態において、化学分析器モジュール６１６は自動滴定分析器６１５とサイクリックボルタメトリックストリッパ（ＣＶＳ＝ｃｙｃｌｉｃｖｏｌｔａｍｅｔｒｉｃ ｓｔｒｉｐｐｅｒ）６１７とを備えている。双方の分析器は種々の供給業者から商業的に入手し得る。有利に使用し得る自動滴定分析器はパーカー・システムス（Ｐａｒｋｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）から入手可能であり、サイクリックボルタメトリックストリッパはＥＣＩから入手可能である。自動滴定分析器６１５は、塩化銅及び酸のような無機物質の濃度を測定する。ＣＶＳ６１７は、電解質溶液中において使用できる種々の添加物のような有機物質の濃度と、処理によって生じ、プロセスセルから主電解質溶液タンク６０２に戻し得る副生成物の濃度とを測定する。
【００８０】
図１６に示した分析器モジュールは単なる例示に過ぎない。別の実施の形態において、各分析器は、別の供給ラインにより主電解質溶液タンクに接続し得ると共に、別個のコントローラにより作動し得る。当業者はその他の実施の形態も考え得るであろう。
【００８１】
作動中、電解質溶液のサンプルは、サンプルライン６１３を経由して分析器モジュール６１６に流される。サンプルは定期的に採取することができるが、分析器モジュール６１６への電解質溶液の連続的な流れを維持しておくことが望ましい。適切な分析のため、サンプルは、一部が自動滴定分析器６１５に供給され、一部がＣＶＳ６１７に供給される。コントローラ６１９は、データを発生するため、指令信号を起動して分析器６１５，６１７を作動させる。化学分析器６１５，６１７からの情報は次いでコントローラ２２２に伝えられる。コントローラ２２２は、この情報を処理して、ユーザ定義の化学滴定パラメータを含む信号を滴定コントローラ６１１に伝達する。受け取られた信号は、弁６０９のうちの１つ以上を操作することにより供給源化学薬品の補充率を実時間で調整するのに用いられる。従って、受け取られた情報は、電気メッキプロセス全体を通して電解質溶液の希望化学組成を好ましくは一定に維持する。分析器モジュールからの廃棄電解質溶液は次いで出口ライン６２１を経由して廃棄物処理システム６２２に流される。
【００８２】
好適な実施の形態では電解質溶液の実時間監視及び調整を採用しているが、種々の代案が採用可能である。例えば、滴定モジュール６０３の制御は、化学分析器モジュール６１６から供給される出力値を監視しているオペレータにより手動で行うことができる。望ましいのは、システムのソフトウエアがオペレータ（手動）モード及び自動実時間調整モードの双方を可能にしていることである。更に、複数のコントローラが図１６に示されているが、単一のコントローラを使用して、化学分析器モジュール６１６、滴定モジュール６０３及び熱交換器６２４のようなシステムの諸要素を作動してもよい。当業者には、その他の実施の形態も明らかであろう。
【００８３】
電解質溶液補充システム２２０は、使用済み電解質溶液、化学薬品、及びＥＣＰシステムにおいて使用済みとなったその他の流体を安全に廃棄するため電解質溶液廃棄物処理システム６２２に接続された電解質溶液廃棄ドレーン６２０も含んでいる。電気メッキ用セルは、電解質溶液廃棄ドレーン６２０又は電解質溶液廃棄物処理システム６２２への直接ライン接続をもっているのが望ましい。電解質溶液廃棄ドレーン６２０は、電解質溶液を電解質溶液補充システム２２０に通し戻すことなく電気メッキ用セルのドレーン排出を行う。また、電解質溶液補充システム２２０は、過剰の電解質溶液を電解質溶液廃棄ドレーン６２０に抜き出すため、抜出しもしくはブリードオフライン接続をもっているのが望ましい。
【００８４】
また、電解質溶液補充システム２２０は、望ましくないガスを電解質溶液から除去するのに適応した１つ以上の脱ガス器モジュール６３０も含むことが望ましい。この脱ガス器モジュールは、概略的に述べると、、同脱ガス器モジュールを通過する流体からガスを分離する膜と、放出ガスを除去するための真空システムとを備えている。脱ガス器モジュール６３０は、プロセスセル２４０の近くで電解質溶液供給ライン６１２に整列して配置されるのが好ましい。脱ガス器モジュール６３０は、電解質溶液がプロセスセルに入る前に電解質溶液補充システムからのガスの大部分が脱ガス器モジュールにより除去されるように、可能な限りプロセスセル２４０の近傍に配置されるのが好ましい。各脱ガス器モジュール６３０は好ましくは２つの出口を含んでいて、脱ガスされた電解質溶液を各処理ステーション２１８の２つのプロセスセル２４０に供給する。代案として、脱ガス器モジュールはプロセスセル毎に設けられる。脱ガス器モジュールは、その他種々の代替位置に配置することができる。例えば、脱ガス器モジュールは、フィルタ部と一緒に配置したり、或いは主電解質溶液タンクと共に又はプロセスセルと共に閉ループシステムに配置したりというように、電解質溶液補充システムにおけるその他の位置に配置することができる。別の例として、脱ガスされた電解質溶液を電気メッキシステムの全てのプロセスセル２４０に供給するために、１つの脱ガス器モジュールが電解質溶液供給ライン６１２と整列して配置される。加えて、別の脱ガス器モジュールは、脱イオン水供給ラインと共にインラインで或いは閉ループで配置され、脱イオン水供給源からの酸素の除去のために確保されている。脱イオン水は処理済み基板を濯ぐために使用されるので、遊離酸素ガスは、電気メッキ銅がすすぎプロセスによりあまり酸化されないようにＳＲＤモジュールに達する前に、脱イオン水から除去されているのが望ましい。脱ガス器モジュールは、技術的に良く知られており、また、商業的な具体例は、種々の適用例において使用するために一般的に利用可能且つ適用可能である。市販の脱ガス器モジュールは、マサチューセッツ州ベッドフォード所在のミリポア・コーポレイションから入手し得る。
【００８５】
図２６ａに示すように、一実施の形態の脱ガス器モジュール６３０は親水性膜６３２を含んでおり、同親水性膜６３２の一方の側に流体即ち電解質溶液の通路６３４を配置せしめ、同膜の反対側に真空システム６３６を配置せしめている。脱ガス器モジュールの囲い体６３８は、入口６４０と１つ以上の出口６４２とを含んでいる。電解質溶液が脱ガス器モジュール６３０を通過するときに、電解質溶液中のガス及びその他の微小気泡は、親水性膜を通って電解質溶液から分離され、真空システムにより除去される。別の実施の形態の脱ガス器モジュール６３０’は、図２６ｂに示すように、親水性膜６３２’のチューブと、前記親水性膜６３２’のチューブの近くに配置された真空システム６３６とを含んでいる。電解質溶液は親水性膜６３２’のチューブ内に導入され、そして電解質溶液がチューブ内の流体通路６３４を通過するときに、親水性膜は、電解質溶液中のガス及びその他の微小気泡を分離し、真空システム６３６に接続されたチューブが分離されたガスを除去する。膜全域にわたり電解質溶液の蛇行通路を有する設計や、その他多数に区分された脱ガス器モジュール設計も含め、もっと複雑な設計も考えられる。
【００８６】
図１６には示していないが、電解質溶液補充システム２２０は、多数のその他の要素を含んでいてもよい。例えば、電解質溶液補充システム２２０は、ＳＲＤステーションのような基板洗浄システムのための化学薬品の付加的な貯蔵タンクを１つ以上含むのが好ましい。また、システム全体にわたる化学薬品の安全な搬送を可能にするため、危険材料の接合部について二重構成（ｄｏｕｂｌｅ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）配管を採用し得る。随意であるが、電解質溶液補充システム２２０は、ＥＣＰシステムに追加の電解質溶液供給を行う追加の又は外部の電解質溶液処理システムに対する接合部を含む。
【００８７】
図１７は、急速焼鈍し（ＲＴＡ）チャンバの実施の形態の断面図である。ＲＴＡチャンバ２１１は、装荷ステーション２１０に接続されるのが好ましく、基板は、装荷ステーション搬送ロボット２２８によりＲＴＡチャンバ２１１に対し搬入搬出される。ＥＣＰ処理システムは、図２及び図３に示すように、装荷ステーション２１０の対称設計に対応して、同装荷ステーション２１０の両側に配置される２つのＲＴＡチャンバ２１１から構成されるのが望ましい。ＲＴＡチャンバは、一般に技術的に良く知られており、そしてＲＴＡチャンバは、一般的に、堆積材料の特性を向上させるために基板処理システムにおいて使用される。電気メッキの結果を向上させるため、加熱プレート設計及び加熱ランプ設計を含め種々のＲＴＡチャンバ設計を利用し得る。ＲＴＡチャンバの１つは、カリフォルニア州サンタクララ所在のアプライド・マテリアルズ・インコーポレイテッド（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．）から入手し得るＷｘＺチャンバである。本開示内容は加熱プレート式ＲＴＡチャンバを使用して記載されているが、その他の形式のＲＴＡチャンバも同様に使用し得る。
【００８８】
図２に戻り参照すると、ＥＣＰシステム２００は、プラットフォームの各要素の機能を制御するコントローラ２２２を含んでいる。コントローラ２２２は、主フレーム２１４の上方に装着されるのが好ましく、同コントローラは、プログラム可能なマイクロプロセッサから構成されている。このプログラム可能なマイクロプロセッサは、通常、ＥＣＰシステム２００の全要素を特に制御するように設計されたソフトウエアを使用するようにプログラムされている。また、コントローラ２２２は、システムの諸要素に電力を供給すると共に、オペレータがＥＣＰシステム２００を監視して作動するのを可能にする制御盤２２３を含んでいる。この制御盤２２３は、図２に示すように、独立型モジュールであり、ケーブルを介してコントローラ２２２に接続されると共に、オペレータに簡易なアクセスを与えている。概略的に述べると、コントローラ２２２は、装荷ステーション２１０、ＲＴＡチャンバ２１１、ＳＲＤチャンバ２１２、主フレーム２１４及び処理ステーション２１８の諸動作を協調させている。その上、コントローラ２２２は、電気メッキプロセスのための電解質溶液を供給するため電解質溶液システム２２０のコントローラと連係している。
【００８９】
以下は、図２に示すような電気メッキシステムプラットフォーム２００による典型的な基板電気メッキプロセスのシーケンスについての記載である。複数の基板を収容した基板カセットは、電気メッキシステムプラットフォーム２００の装荷ステーション２１０にある基板カセット受領領域２２４内に装入される。装荷ステーション搬送ロボット２２８は、基板カセットにある基板スロットから基板をピックアップして、その基板を基板方向付け装置２３０内に置く。基板方向付け装置２３０は、システムに通して処理するための所望の向きを判断してこの向きに基板を方向付ける。その後、装荷ステーション搬送ロボット２２８は、方向付けられた基板を基板方向付け装置２３０から搬送して、ＳＲＤステーション２１２にある基板通過カセット２３８の基板スロットの１つの中に基板を配置する。主フレーム搬送ロボット２４２は、基板通過カセット２３８から基板をピックアップして、反転ロボット２４８による搬送のために基板を位置決めする。反転ロボット２４８は、そのロボットブレードを基板の下方に回し、基板を主フレーム搬送ロボットブレードからピックアップする。反転ロボットブレードに設けられた真空吸引式グリッパは、基板を反転ロボットブレード上に固定し、そして反転ロボットにより、基板は、表を上にした位置から表を下にした位置に反転される。反転ロボット２４８は回転し、基板を基板ホルダアセンブリ４５０において表を下に位置付ける。基板は、基板ホルダプレート４６４より下方であるが、陰極接点リング４６６よりは上方に位置付けられる。次に、反転ロボット２３８は基板を解放して、陰極接点リング４６６中に基板を位置付ける。陰極接点リング４６６は基板に向かって移動し、真空チャックが基板を基板ホルダプレート４６４上に固定する。基板ホルダアセンブリ４５０に設けられたブラダーアセンブリ４７０は、基板裏側に圧力を加えて、基板メッキ表面及び陰極接点リング４６６間の電気接触を確実にする。
【００９０】
ヘッドアセンブリ４５２は、プロセスセル４２０の上方の処理位置へ下降される。この位置において、基板は、堰４７８の上側面よりも下方にあり、プロセスセル４２０内に収容された電解質溶液と接触する。電源が作動されて、電力、即ち電圧及び電流を陰極及び陽極に供給し、電気メッキプロセスを可能にする。電解質溶液は、通常連続的に、電気メッキプロセス中、電解槽内にポンプ送りされる。陰極及び陽極に供給される電流並びに電解質溶液の流れは、所望の電気メッキ結果を達成するため、コントローラ２２２により制御される。ヘッドアセンブリが下降するとき及び電気メッキプロセス中、ヘッドアセンブリは回転されるのが望ましい。
【００９１】
電気メッキプロセスが終了した後、ヘッドアセンブリ４１０は、基板ホルダアセンブリを上昇させると共に、電解質溶液から基板を取り出す。ヘッドアセンブリは、基板ホルダアセンブリからの残留電解質溶液の除去を向上させるためある期間にわたり回転されるのが望ましい。基板ホルダアセンブリのブラダーアセンブリ及び真空チャックは、次いで基板を基板ホルダプレート４６４から解放する。基板ホルダアセンブリは上昇されて、反転ロボットブレードが陰極接点リングから処理済み基板をピックアップすることを可能にする。反転ロボットは、陰極接点リング中の処理済み基板の裏側上方に反転ロボットブレードを回転させて、反転ロボットブレードに設けられた真空吸引グリッパを用いて基板をピックアップする。反転ロボットは、基板をもった反転ロボットブレードを回して基板ホルダアセンブリ外に出し、基板を表を下にした位置から表を上にした位置に反転させると共に、基板を主フレーム搬送ロボットブレード上に位置付ける。その後、主フレーム搬送ロボットは、処理済み基板をＳＲＤモジュール２３６の上方に搬送しそこに位置付ける。ＳＲＤ基板支持体は基板を上昇させ、主フレーム搬送ロボットブレードは引っ込んでＳＲＤモジュールから離れる。基板は、脱イオン水もしくは脱イオン水の化合物を使用して、或いは上に詳述したような洗浄流体を使用してＳＲＤモジュールにおいて洗浄される。次いで、基板はＳＲＤモジュール外への搬送のため位置決めされる。装荷ステーション搬送ロボット２２８は、ＳＲＤモジュール２３６から基板をピックアップして、この処理済み基板を、堆積材料の特性を向上させる焼鈍し処理のプロセスのため、ＲＴＡチャンバ２１１に搬入する。焼鈍しされた基板は、その後、装荷ステーション搬送ロボット２２８によりＲＴＡチャンバ２１１外に搬送され、ＥＣＰシステムからの除去のため基板カセット内に戻される。上述したシーケンスは、ＥＣＰシステム２００において実質的に同時に複数の基板について行うことができる。また、ＥＣＰシステムは、多重積重ね基板の処理を行うのに適応することができる。
【００９２】
２．フローディフューザの構成及び作動
開示内容のこの項は、図２７に示すようなフローディフューザ２７１２の複数の実施の形態について記載している。フローディフューザ２７１２は、このフローディフューザ上方の電解槽の全幅にわたり実質的に均一な垂直方向速度の電解質溶液を供給するように企図されている。従って、より均一な流体の流れ状態のために、基板全域にわたるメッキ状態の均一性が改善される。フローディフューザ２７１２は実質的に剛性であるように構成されている。この開示内容において、用語“剛性”とは、プロセスセルにおける通常の作動条件下での、陽極及びシード層間の電気抵抗を変えるに足る、ディフューザの変形もしくは曲げを制限するのに十分なディフューザの構造的剛性を指している。このような変形により、ディフューザの中心から基板上のその最接近位置までが、ディフューザの周辺から基板上のその最接近位置までよりも短くなるように、ディフューザが湾曲することになる。フローディフューザ２７１２は、概して球形の微細なセラミック粒子から形成されるのが好ましく、前記セラミック粒子が種々の球面接触点でフローディフューザの隣接の球形セラミック粒子と焼結されている。セラミックは言うまでもなく親水性材料である。その他の適当な実質的に剛性の材料も利用し得る。隣接するセラミック粒子間にはボイドもしくはスペースが形成される。ディフューザは、約１ミクロン〜約５００ミクロンの寸法の孔を有するように設計されている。フローディフューザを通る流体の流れ抵抗は、流体がフローディフューザ内を移動する距離の関数であるから、ディフューザの垂直方向の高さは所望の流体流れ抵抗をもたらすために変えることができる。例えば、同じ寸法の孔を有していてもフローディフューザの厚さが増せば、フローディフューザを通る流体の流れ抵抗が大きくなるので、同様の孔寸法を有するフローディフューザを通る流体の流れがより制限される。従って、陽極から基板上のシード層へとディフューザを通って流れる電解質溶液は、これらのボイドを通って流れる。隣接する球形セラミック粒子間に形成される極めて微小な寸法の湾曲した通路は、ディフューザを通る電解質溶液の流体流れを緩慢且つより拡散させることになる。ボイドの寸法に左右されるが、若干の圧力がフローディフューザ下方の電解質溶液に作用して、フローディフューザを通る電解質溶液はボイドを上向きに通るように強いられる。フローディフューザ２７１２は、ほぼ球形の焼結セラミック粒子から形成されるものとして記載されているが、小寸法の孔を備え任意の形状の粒子から形成される。実質的に剛性な構造を形成するフローディフューザは、同フローディフューザ上方にあるプロセスセルの全幅にわたる電解質溶液の流体流れの均一性を向上させる。
【００９３】
封入型陽極アセンブリ２７００は、椀状容器４３０と、陽極板２００４と、バイパス流体入口２０１４と、バイパス流体出口２０１６と、親水性膜２７１０と、セラミック製ディフューザ２７１２とを備えている。電解質溶液は電解槽内に収容された電解質溶液内の基板と接触しているので、セラミック製ディフューザ２７１２は、封入型陽極アセンブリ２７００を通流する電解質溶液と相互作用して電解質溶液の流体流れの均一性を向上させる。椀状容器４３０は、凹部２７１５を形成しており、その中に陽極板２００４が支持される。具体的には、陽極板２００４は凹部２７１５内に水平に位置決めされる。封入型陽極２７００は電気供給貫通接続体２００６を含んでおり、これは、図２０〜図２３に示した実施の形態に関して上に述べたように、陽極に電流／電圧を供給すると共に陽極を物理的に支持するために使用されている。
【００９４】
分析ポスト２７０６は、椀状容器４３０及び親水性膜２７１０により画成された陽極チャンバ２７１８内に陽極板２００４を支持する。陽極チャンバ２７１８は陽極板２００４へと延びている。陽極チャンバ２７１８は、椀状容器４３０内の電解質溶液が陽極と化学的に反応して、電解質溶液中に例えば銅イオンである金属イオンを供給する可能とするように構成されている。
【００９５】
一実施の形態において、フローディフューザの円筒形セラミック粒子は、フローディフューザの体積の約４０％〜約８０％を占めるように形成されている。このように構成されているため、球形粒子間のボイドもしくはスペースは、フローディフューザの外観体積の約２０％〜約６０％を占める。従って、電解質溶液がフローディフューザを通って流れるとき、フローディフューザにより画成されたスペースを電解質溶液が占めることができる最大空間は、体積で約２０％〜約６０％である。
【００９６】
フローディフューザ２７１２は、陽極の構造が剛性を有するため、電解槽内の電解質溶液の上向きの流れを受けても過剰に湾曲もしくは変形しない。従って、電解質溶液をフローディフューザを通流するときに、同フローディフューザ２７１２は、実質的に水平に留まる（例えば、図２７の実施の形態に示すように実質的に単一水平面にある）。実質的に湾曲しないフローディフューザ２７１２は、電解槽の全幅にわたり電解質溶液の垂直方向の流れを向上させる。
【００９７】
好適な実施の形態において、封入型陽極２７００は、陽極板の底部及び側部を囲むプラスチック又はＰＶＤ製ハウジングを有している。膜２７１０は、例えば、椀状容器４３０の内周部の周りに延びてそこに取着された支持リングによって支持されることにより、プラスチック製ハウジングに取り付けられている。膜は、陽極板の頂面より上方に位置決めされている。膜及び／又は封入型陽極は、簡易なメンテナンスを助長するため椀状容器４３０から取り出すことができる。膜２７１０及びフローディフューザ２７１２は、双方共、図２７において椀状容器４３０内に位置決めされるものとして示されているが、膜２７１０及び／又はフローディフューザ２７１２は、図６に示すように、上方の容器本体４７２内に配置することも想定される。また、膜及びフローディフューザは、陽極及び基板間でプロセスセル４２０内の任意の場所に配置することができる。
【００９８】
電解質溶液は、２種の供給源から図２７の実施の形態に示した封入型陽極アセンブリ２７００に供給される。封入型陽極アセンブリ２７００内への電解質溶液供給源の一つは、バイパス流体入口２０１４を通る。バイパス流体入口２０１４は、分析ポスト２７０６に形成されている。バイパス流体入口２０１４は、陽極内に形成された通路２７１６に流体を注入する。バイパス流体入口２０１４を介して供給された流体は、通路２７１６を通り、膜２７１０及び陽極板２００４の間に形成された陽極チャンバ２７１８へと流れる。別の電解質溶液供給源は、椀状容器４３０の底部に貫通配置された電解液入口５１０である。電解液入口５１０を通って流れる電解質溶液は、下側表面２７１９に向かい、陽極板２００４の周辺を周り、陽極チャンバ２７１８へと流れるので、電解質溶液は陽極板２００４の上側表面２７２１と流体連通関係にある。
【００９９】
図２７に示した封入型陽極アセンブリ２７００からの電解質溶液の流体出口は二ヶ所に設けられている。電解質溶液の第１流体出口は、膜２７１０を通り、次いでセラミック製ディフューザを通り基板に向かう。この第１流体出口は、金属イオンを担持している電解質溶液が基板上のシード層に流れて前記シード層上に金属膜を堆積させることを可能にする。封入型陽極アセンブリ２７００の第２流体出口は、分析ポスト２７０６に形成されたバイパス流体出口２０１６と流体連通する通路２７１７を通る。通路２７１７は、陽極板２００４の上側表面２７２１から延びて陽極板を貫通している。通路２７１７及びバイパス流体出口２０１６のこの結合構造は、陽極スラッジ及びそのような他の粒子を含む電解質溶液が陽極チャンバ２７１８から封入型陽極の外部に出るのを可能にする導管を形成する。バイパス流体出口２７１６を通過する電解質溶液は、廃棄処分されるか又はろ過され、その後、図１６に示した電解質溶液補充システム２２０に関連して説明したように補充される。補充された電解質溶液は電解液入口５１０で電解槽に再導入される。
【０１００】
親水性膜２７１０は、多孔性であり、例えばポリフッ化ビニリデン製膜から構成され、これが、約６０％〜約８０％の間、より好ましくは約７０％の多孔率と、約０．０２５μｍ〜約１μｍの間、より好ましくは約０．１μｍ〜０．２μｍの間の孔隙径とを有する。親水性膜は、例えば、マサチューセッツ州ベッドフォード所在のミリポア・コーポレイション（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のような種々の会社により製造されている。親水性膜２７１０は、主として、陽極チャンバ２７１８からディフューザ２７１２（及び電気メッキ用プロセスセル４００）に流れている電解質溶液から陽極スラッジをろ過して取るように機能する。陽極チャンバ２７１８の電解質溶液内に含まれている金属イオンは、膜２７１０を通り、そしてディフューザ２７１２を通って電気メッキ用プロセスセル４００の本体内へと流れるのを許容される。
【０１０１】
セラミック製ディフューザ２７１２は、椀状容器４３０内の凹部２７１５に形成された上部開口２７１０を横断して延びている。このようにして、椀状容器４３０及びセラミック製ディフューザ２７１２は囲まれたスペース２７９０を画成し、その中に陽極板２００４が収納される。貫通接続体２７０６及び電解液入口５１０は椀状容器４３０を介して流体連通を行っている。セラミック製ディフューザ２７１２の一実施の形態は、親水性であり、高純度（例えば、純度は９９．９％より高い）の酸化アルミニウム即ちアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から構成されている。セラミック製ディフューザ２７１２は、電気メッキ用プロセスセル４００の全幅にわたり電解質溶液の実質的に均一な垂直方向の流体流れをもたらす。陽極板２００４は、電気メッキ用プロセスセル４００の全幅にわたり延びていないので、電解質溶液は陽極の側部と椀状容器の内側表面との間を流れ得る。
【０１０２】
電解液入口５１０を通流する電解質溶液は、主として陽極板２００４を周り、陽極チャンバ２７１８を経て親水性膜２７１０及びセラミック製ディフューザ２７１２を通り上へ流れる。フローディフューザの孔（即ち、フローディフューザの隣接した焼結球形粒子間のボイド）の密度は、電解質溶液が電気メッキ用プロセスセル４００の全幅にわたり均一な割合でディフューザを通流するように、選択されている。フローディフューザは、必要ならば、同フローディフューザを通る電解質溶液の流れの不均一性に対して補償するために、フローディフューザの全幅にわたりフローディフューザ孔に変化度を付けて形成することが想定される。ボイドの大きさが、僅かな圧力（即ち、フローディフューザの両端間で２０ｐｓｉ未満の圧力差）で電解質溶液をフローディフューザ全体の孔に強いて通すように、選択されていれば、このフローディフューザの使用により流体流れの一様性もしくは均一性が向上される。フローディフューザの下方からフローディフューザの上方までのこの圧力差は、フローディフューザを横断する電解質溶液流の速度の均一性を向上させる。このようにして、ディフューザ上方の電解質溶液の流体流量は、電気メッキ用プロセスセル４００の内部の全幅にわたり実質的に均一になる。従って、基板上のシード層に接触する電解質溶液は電気メッキ用プロセスセルの全幅にわたり実質的に均一になるはずである。
【０１０３】
セラミック材料のセラミック製ディフューザ２７１２は剛性であるように構成されている。セラミック製ディフューザ２７１２のこの剛性は、セラミック製ディフューザ２７１２の上向きの曲りもしくは反りの量を制限する。図２７に示したフローディフューザの実施の形態では、複数の矢印２７５０によって、セラミック製ディフューザ２７１２を通る大きな電解質溶液の流れの方向が表わされている。ボイドもしくは孔を通る電解質溶液の流体流れは、フローディフューザを形成する隣接の球形セラミック粒子の外側輪郭に倣うと共に、フローディフューザの上側表面を概ね規定する平面上のボイドもしくは孔の不規則な角度方向の関数として流れる。しかし、フローディフューザの表面から垂直に指向していない電解質溶液の流れ成分は相殺する傾向がある。従って、フローディフューザを通る電解質溶液の流れは、フローディフューザの上側（出口側）表面に対してほぼ垂直になる。矢印２７５０は、フローディフューザ２７１２を通る電解質溶液の流れの方向を表わしている。
【０１０４】
封入型陽極アセンブリ２７００内に供給された電解質溶液の流体流れの影響下で大きな反りの傾向を示す材料から形成されたフローディフューザの場合、セラミック製ディフューザを支援すると共にフローディフューザの曲りを制限するために、ディフューザ構造補剛材２７５１をセラミック製ディフューザに添着することができる。このディフューザ構造補剛材２７５１は、椀状容器３４０の内周辺に沿って延びるリングとして、スポーク構造を有するリングとして、格子構造を有するリングとして、或いはフローディフューザの曲げに抗する適切な支援を与える任意の既知構造として構成し得る。フローディフューザは、ディフューザ構造補剛材に取り付けられていてもよい。好適な実施の形態のディフューザ構造補剛材は、ポリエチレン又はその他のプラスチック、或いはエラストマ材料から形成されている。ディフューザ構造補剛材２７５１は、どちらかの端部で内側の凹部２７２０に取り付けられると共に、修理もしくは交換すべく椀状容器４３０から取り外し得る。ディフューザ構造補剛材の水平横断面積は、ディフューザ構造補剛材による流体の流れの遮断を制限することによりセラミック製ディフューザを通る流体流れの均一性を増すために、可能な限り小さくされている。一実施の形態において、ディフューザ構造補剛材２７５１は、ディフューザを通る等流を増すためにディフューザの高圧（下）側に配置される。
【０１０５】
図２８は、図２７に示した電気メッキ用プロセスセル４００を示しており、これは、図２７に示した実施の形態において使用されたセラミック製フローディフューザと同一位置に配置された、より可撓性のある材料から例示的に形成されたディフューザ２８０２を有している。ディフューザ２８０２の底部表面２８０４は底部ディフューザ輪郭曲線２８０４に従っている。セラミック製ディフューザの底部ディフューザ輪郭曲線２８０４の変形は、フローディフューザを通る電解質溶液の流体流れに対する効果を示すために、図２８においては誇張されている。底部ディフューザ輪郭曲線２８０４により示されたような輪郭となっている底部表面を備えた、反ったディフューザ２８０２を通る大きな電解質溶液の流体流れの方向は、矢印２８０６により指示されている。一実施の形態のディフューザは、図２７の実施の形態に記載されたようなディフューザ構造補剛材に取り付けられると共に、前記補剛材により補強される。
【０１０６】
反った可撓性ディフューザ２８０２の大きな電解液流れは、電解質溶液を、電気メッキ用プロセスセルの垂直中心よりも高速で電気メッキ用プロセスセル４００の垂直周辺に指向させる。図２８の実施の形態においては、図２７の場合よりも、電解質溶液に含まれた金属イオンの高いパーセントが電気メッキ用プロセスセルの垂直中心よりも電気メッキ用プロセスセルの垂直周辺に向かって指向される。このような状況のため、可撓性ディフューザ２８０２を使用して電気メッキ用プロセスセル４００内で電気メッキされつつある基板は、セラミック製ディフューザ２７１２によるよりも、基板上のシード層の中央近くでより高い堆積速度を示す。平らな形状のままである剛性なセラミック製ディフューザ２７１２は、電解質溶液（及びそこに含まれた金属イオン）を垂直方向に均一に指向させる。電解質溶液をこのように垂直方向に指向させることにより、電気メッキ用プロセスセルの全幅にわたる電解質溶液中の金属イオンの変化度の発生が制限される。
【０１０７】
電解槽内における陽極からシード層への磁束の通路を考慮すると、フローディフューザは、同ディフューザが基板に対して磁束を発生するかのように見える“仮想陽極”として作用すると考えることができる。従って、基板から見ると、フローディフューザは陽極として作用すると“見做される”。フローディフューザは、基板上のシード層において実際の陽極と基板との間に物理的に位置決めされるので、陽極からシード層に流れる電束は、フローディフューザを貫いて流れなければならない。フローディフューザのこのような位置決めのため、フローディフューザは、シード層に対して、実際の陽極の代わりに電磁場を発生する陽極であるかのように“見える”。フローディフューザ（即ち、仮想陽極）は、ある基本的電磁特性を実際の陽極と共有している。例えば、フローディフューザの特定個所と基板のシード層との間の電気抵抗は、フローディフューザからシード層までの間の距離の関数である。フローディフューザが反って上方に指向した凸表面を形成すれば、フローディフューザの中央部は、フローディフューザの周辺部よりもシード層上のそれぞれの最近接位置までが近くなるように変位する。電気抵抗は距離の関数であるから、反ったフローディフューザについては、フローディフューザの中央から電解質溶液を介して基板のシード層上の最近接点まで流れる電流に対する電気抵抗は、フローディフューザの周辺部から基板のシード層上の最近接点まで電解質溶液を通る場合の電気抵抗よりも小さい。電気抵抗がフローディフューザの中央近くでより小さくなるので、ディフューザの周辺からシード層への電流と比較して、フローディフューザの中央からシード層の中央へはより多くの電流が確保される。従って、シード層の中央における電流密度は、シード層の周辺における電流密度に対して相対的に高くなる。シード層の周辺と比較しての中央での高い電流密度は、金属膜の堆積速度がシード層上の特定個所における電流密度の関数であるから、シード層の周辺と比較しての中央での金属膜の堆積速度を増大させる結果となる。従って、図２７の実施の形態に示すような過剰に反らない剛性なフローディフューザは、シード層全体にわたり電流密度の均一性を向上させることになり、そして電流密度の均一性向上は、シード層全体にわたる金属膜堆積速度の均一性向上という結果にもなる。
【０１０８】
図２７の実施の形態に示された剛性なフローディフューザの別の利点は整定時間に関係している。フローディフューザを横断する、矢印２７５０により示された電解質溶液の流体流れは、垂直方向に実質的に均一である。図２８に示した実施の形態においてフローディフューザの上方に出る電解質溶液の流体流れは、矢印２７５２で示すように、実質的に平行ではなく、フローディフューザ上方の電解槽の全幅にわたり乱流を強くする。図２７の実施の形態における平行な流れは、乱流の発生につながり得る渦流の発生を制限する結果になる。フローディフューザ上方の流れの高い平行性及び均一性は、フローディフューザ上方の流体流れが図２７に示した実施の形態において上向き垂直方向の実質的な層流に復帰するのに必要な距離を短縮させる結果になる。更に、セラミック製ディフューザ２７１２は、平坦のままであり、上向きに過剰に反らないので、フローディフューザ上の上側表面の全ての個所とシード層上の対応する個所との間の距離が減少することはない。従って、フローディフューザを出る電解液流体の流れが層流に戻るのに長い距離を必要としないだけでなく、電解質溶液は、短い距離を流れるという問題にも遭遇せずに、フローディフューザの上方に出た後、シード層と接触する前に、通常の層流に戻るのを許容される。
【０１０９】
セラミック製ディフューザ２７１２のもう一つの特性は、ディフューザ下方の電解質溶液に作用する高い圧力の発生である。フローディフューザの反りは、同フローディフューザ及び椀状容器の間の体積が増すのを許容することによりフローディフューザ下の圧力を減少させるように作用する。フローディフューザ２７１２は、椀状容器４３０内に高い圧力を発生させるような大きさにされた比較的に小さな寸法のボイドを備えて構成されている。陽極上方で電解容器中にある膜２７１０は、電解質溶液の流体流れに対して高いインピーダンスを与えるように位置決めされており、これはフローディフューザの下方の電解質溶液中に背圧を生じさせる。この背圧は、電解質溶液の流体流れが陽極を覆う膜２７１０を下方に通るのを強める。フローディフューザ２７１２及び膜２７１０により発生された流体インピーダンスは、上向きの電解質溶液の流れを減少させるか、或いは陽極の上側表面に向けられる下向きの電解質溶液流を増加させるととらえることができる。陽極板２００４の上側表面における電解質溶液の上述したような下向き運動の強化は、電解質溶液の層流を強めると共に、陽極を通る電解質溶液の乱流を制限する。陽極の表面を通る電解質溶液の層流が強くなることにより、陽極表面での電解質溶液におけるエアバブルが制限される。例えば、２００ｍｍの基板が封入型陽極アセンブリ２７００中に配置されている場合、電解液入口５１０を通る約４．５ガロン／分の流量は、封入型陽極アセンブリ２７００内に約１．５ ｐｓｉｇの圧力を発生させる。電解液入口５１０を通る電解質溶液の流量及びセラミック製ディフューザの多孔性は、電気メッキ用プロセスセル４００内の電解質溶液の流量及び圧力を結果的に変えるために変更することができる。
【０１１０】
電気メッキ用プロセスセル４００内の電解質溶液に加えられた圧力は、陽極板２００４の上側表面２７２１とセラミック製ディフューザ２７１２との間の陽極チャンバ２７１８内に加えられる。電気メッキ用プロセスセル４００のメッキ工程中に、１ｐｓｉｇの数分の１から約６ｐｓｉｇの圧力降下がフローディフューザの両端間に作用すると想定される。この圧力は、起動後に、親水性膜２７１０辺りにある陽極板２００４の上側部分又はその他の部分に、並びにセラミック製ディフューザ２７１２中に残っているガスバブル、特にエアバブルを除去するのに十分である。
【０１１１】
起動は、入口５１０内への電解質溶液の流体流れを開始させるときにＥＣＰシステムのプロセスセルが受ける手続きである。起動中、陽極と基板上のシード層との間に、あるバイアス電圧が設定されている。起動は、基板を電解質溶液中に浸漬する前に行われる。基板を電解質溶液中に浸漬する前に、電解槽中の電解質溶液内からガスバブルを除去するのが望ましい。起動中に又は起動後に電解質溶液内にガスバブルが残っていると、逃散するガスバブルが基板に強制的に押し付けられて基板表面にピッチングを生じさせる。その上、逃散するガスバブルが基板及び／又は基板ホルダの下に捕捉されて、シード層に接触する電解質溶液の邪魔をすると共に、電解質溶液及びシード層間の接触を必要とするメッキプロセスの障害となる。
【０１１２】
起動中に電気メッキ用プロセスセル４００内の電解質溶液に加えられる圧力は、個々のガスバブルの物理的な大きさを減少させる。流体圧力が大きくなればなるほど、それによりディフューザを通るように強いられるガスバブルが小さくなり、圧力増大の結果として十分に減少した体積を有するバブルが、固定されたサイズの孔を含むディフューザを通り流れるのを可能にする。より小さくなったバブルは同一サイズの孔に物理的にあまり捕捉されなくなるので、起動中、親水性膜２７１０及びセラミック製ディフューザ２７１２を通り電解槽にある開口から外部に出るほぼ上向きのガスバブルの流れが結果的に生じ、従って、ガスバブルの流れは、孔の大きさ及び形状が固定されている結果として、より容易にディフューザ及び膜を通り流れることになる。ディフューザ下の電解質溶液中に確保された圧力の増加は、陽極板２００４の上側表面２７２１に働く電解質溶液の乱流及び渦流を制限する。上側表面への電解質溶液の流体流れを改良することにより、電解質溶液がより密に陽極との接触状態に強いられると共に、陽極近くに捕捉されるエアバブルの体積が小さくなるので、陽極板の全幅にわたり電解質溶液と陽極との化学反応の均一性が向上する。その上、圧力は、これらのガスをセラミック製ディフューザ２７１２はもちろんのこと親水性膜２７１０も強いて通過させるように作用する。従って、封入型陽極アセンブリ２７００内に高い圧力を適用することは、電気メッキ用プロセスセル４００の初期起動段階中、封入型陽極アセンブリ２７００内でバブルを形成しているガスを除去するように作用する。
【０１１３】
電気メッキ用プロセスセル４００の初期起動は、基板ホルダアセンブリ４５０が電気メッキ用プロセスセル４００から取り出されたときに行われる。この初期起動中、電解質溶液がセル４００内にポンプ送りされているので、圧力がディフューザ下方で電解槽内に確立されている。電解質溶液内に適用された圧力は、バブルの大きさを縮小させ、陽極により整った層流を供給し、そして電解質溶液中の含有バブル（大抵のバブルの大きさが減少されている）を強制的にディフューザに通すように作用し、これら全てが、電解槽内に収容された電解質溶液からバブルを除去するのに役立つ。セラミック製ディフューザは親水性であるから、バブルは、ディフューザの材料特性の結果として同ディフューザに引き付けられると共に、ディフューザの両端間に作用する流体圧力の結果としてディフューザを強制通過される。このようにして、基板ホルダアセンブリ４５０により保持された基板を電解質溶液中に挿入する前に、できるだけ多くのバブルが封入型陽極アセンブリ２７００から、電気メッキ用プロセスセル４００内から除去されることになる。電解質溶液中に含まれたガスバブルが基板に接触するのを制限することは、電解槽中に浸漬された基板上のシード層にピッチング又は損傷が生じる可能性を制限することにもなる。
【０１１４】
セラミック製ディフューザ２７１２は、封入型陽極内に一体化されるものとして、図２７及び図２８に示されている。セラミック製ディフューザは、陽極を含む任意の金属膜堆積システムにおいて、どんな陽極形状を有していてもよい任意のプロセスセルに適用することができる。ディフューザを形成する材料としてアルミナが記載されているが、電解質溶液の化学薬品及び圧力に耐え得る任意の適当なセラミックを用意してもよい。
【０１１５】
図２７は、バイパス流体入口２０１４と、バイパス出口２０１６と、複数の電気供給貫通接続体２００６とを有する封入型陽極アセンブリ２７００を含む椀状容器４３０を示している。図２９及び図３０は、椀状容器４３０の２つの代替実施の形態の底面図であり、複数のバイパス出口２０１６及び複数の電気供給貫通接続体２００６の配置を表示している。
【０１１６】
図２９に示した椀状容器４３０の実施の形態において、電気供給貫通接続体２００６は、椀状容器４３０における電解質溶液入口５１０の周りに１８０度離れ配置されている。また、複数のバイパス出口２０１６は、椀状容器４３０における電解質溶液入口５１０の周りに１８０度離れ配置されている。各電気供給貫通接続体２００６は、隣接対のバイパス出口２０１６の各々から９０度離れて配置されている。図３０に示した椀状容器４３０の実施の形態において、電気供給貫通接続体２００６は、椀状容器４３０における電解質溶液入口５１０の周りに均等に１２０度離れ配置されている。また、複数のバイパス出口２０１６は、椀状容器４３０における電解質溶液入口５１０の周りに均等に１２０度離れ配置されている。各電気供給貫通接続体２００６は、隣接対のバイパス出口２０１６の各々から６０度離れて配置されている。図２９及び図３０に示した実施の形態における各電気供給貫通接続体２０１６、バイパス流体出口２０１６及びバイパス流体入口２０１４の構造並びに作動は、図２７の実施の形態に示すと共に、同実施の形態に関して記載した諸要素の構造及び作動と同様である。
【０１１７】
椀状容器４３０の実施の形態において、電気供給貫通接続体２００６は、その他の均等な半径方向スペーシングで電解質溶液入口５１０の周りに放射状に配置することができる。また、バイパス出口２０１６は、その他の均等な半径方向スペーシングで電解質溶液入口５１０の周りに放射状に配置することができる。このような電気供給貫通接続体２００６の均等スペーシングを付与することは、電気供給貫通接続体の配置が陽極の任意の個所における電流密度に影響するので、重要である。電気供給貫通接続体にもっと近いところにある陽極の個所は、電気供給貫通接続体から遠くにある陽極の個所における電流密度と比較して高い電流密度を有している。高電流密度を有すると共に電解質溶液と接触する陽極の表面上のこれらの個所は、電解質溶液と接触する陽極の表面上の低電流密度の個所と比較して、電解質溶液とより強く化学反応する。電気供給貫通接続体を椀状容器４３０の周りに実質的に均一に配分することは、陽極の上側表面周りの電流密度を高くする。陽極の上側表面周りの電流付着が高いことは、電解質溶液との陽極の上側表面の化学反応の均一性を向上させる。陽極の上側表面が余りにも均一でなくなれば陽極がＥＣＰには不適切となるので、陽極の上側表面の化学反応の均一性が向上することにより、陽極の有効寿命が長くなる。陽極に水平表面を与えることは、陽極の表面と基板上のシード層との間の距離をより充実させる。陽極及びシード層間の距離がより均一であることは、シード層全体にわたりより均一な電流密度、そしてより均一な堆積速度を与える結果になる。従って、電解質溶液入口５１０の周りに実質的に均一な半径方向距離の電気供給貫通接続体２００６を設けることは、シード層上への金属膜のより均一な堆積となり、かなり使用した後の陽極により均一の上側表面を与えると共に、長い寿命を陽極に与えることになる。
【０１１８】
椀状容器４３０の好適な実施の形態において、バイパス出口２０１６は、その他任意の均等半径方向距離で電解質溶液入口５１０の周りに放射状に設けることができる。電解質溶液の流体流量はバイパス出口２０１６の最も近くで増加する。従って、陽極のエッチング速度はバイパス出口近くで速くなる。また、陽極表面はボイドよりも高い電流密度を発生するので、バイパス出口で陽極の表面積が不足することはバイパス出口で電流密度を減少させる。前述した理由から、電解質溶液入口５１０周りの電気供給貫通接続体２００６の半径方向距離を何故実質的に同一にするのか説明すると、シード層上への金属膜のより均一な堆積、相当使用した後の陽極のより均一な上側表面、陽極のより長い寿命という結果になるからである。電解質溶液入口５１０周りのバイパス出口の半径方向距離を実質的に同一にすることにより、同一の効果が得られる。
【０１１９】
図２９及び図３０における椀状容器４３０の実施の形態において、図２７に示したようなバイパス流体入口２０１４はなにも存在していない。従って、椀状容器に入る電解質溶液は、全て、電解質溶液入口５１０を通って流れる。代替実施の形態において、複数のバイパス流体入口２０１４は、電解質溶液入口５１０の周りに実質的に同一の半径方向距離を備えている。電解質溶液入口５１０周りのバイパス流体入口２０１４の半径方向距離を実質的に同一にすることにより、シード層上への金属膜のより均一な堆積、相当使用した後の陽極のより均一な上側表面、陽極のより長い寿命という結果になる。
【０１２０】
以上の記載は本発明の好適な実施の形態に向けられているが、本発明のその他の実施の形態及び更なる実施の形態も本発明の基本的な範囲から逸脱することなく創出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
電気化学的メッキ（ＥＣＰ）システムの一実施の形態の断面図である。
【図２】
ＥＣＰシステムの別の実施の形態の斜視図である。
【図３】
図２のＥＣＰシステムの概略平面図である。
【図４】
図３の回転・すすぎ・乾燥（ＳＲＤ）モジュールの一実施の形態の概略斜視図である。
【図５】
図４のＳＲＤモジュールの側断面図である。
【図６】
ＥＣＰ処理の際に使用されるプロセスセルの一実施の形態の断面図である。
【図７】
図６の陰極接点リングの一実施の形態の部分断面斜視図である。
【図８】
図６の陰極接点リングの代替実施の形態の断面斜視図である。
【図９】
接点及び絶縁ガスケットの代替実施の形態を示す、図６の陰極接点リングの断面斜視図である。
【図１０】
絶縁ガスケットの実施の形態を示す、図６の陰極接点リングの断面斜視図である。
【図１１】
各接点を通る電気メッキシステムを表わす電気回路の簡略化した概略図である。
【図１２】
基板アセンブリの一実施の形態の断面図である。
【図１２Ａ】
図１２のブラダー領域の拡大断面図である。
【図１３】
図１２の基板ホルダプレートの一実施の形態の部分断面図である。
【図１４】
マニホルドの一実施の形態の部分断面図である。
【図１５】
ブラダーの一実施の形態の部分断面図である。
【図１６】
電解液補充システムの一実施の形態の概略図である。
【図１７】
急速焼鈍しチャンバの一実施の形態の断面図である。
【図１８】
陰極接点リングの代替実施の形態の斜視図である。
【図１９】
基板ホルダアセンブリの代替実施の形態の部分断面図である。
【図２０】
封入型陽極の一実施の形態の断面図である。
【図２１】
封入型陽極の別の実施の形態の断面図である。
【図２２】
封入型陽極の別の実施の形態の断面図である。
【図２３】
封入型陽極の更に別の実施の形態の断面図である。
【図２４】
反転ロボットが組み込まれた主フレームの概略平面図である。
【図２５】
回転自在のヘッドアセンブリを有する基板ホルダシステムの代替実施の形態である。
【図２６ａ】
脱ガス器モジュールの実施の形態の断面図である。
【図２６ｂ】
脱ガス器モジュールの実施の形態の断面図である。
【図２７】
電気メッキ用プロセスセルに入れられた封入型陽極の一実施の形態の断面図である。
【図２８】
図２７に示されているセラミック製ディフューザよりも可撓性のあるディフューザを含む、図２７に示した電気メッキ用プロセスセルを示す図である。
【図２９】
図２７の椀状容器の一実施の形態の斜視底面図である。
【図３０】
図２７の椀状容器の別の実施の形態の斜視底面図である。
【符号の説明】
１２…電解槽、２１…頂部の開口、２２，２３４，８２１…基板、４２０…プロセスセル、４３０…椀状容器、５１０…電解液入口、８３８…流体源、２００２，２７１０…膜、２００４…陽極板、２００６…複数の電気貫通接続体、２０１４…バイパス流体入口（バイパス入口）、２０１６…バイパス流体出口（バイパス出口）、２７００…封入型陽極、２７１２，２８０２…ディフューザ、２７５１…ディフューザ構造補剛材。
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図１１】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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