(57)【要約】電気化学的メッキシステムが記載されている。この電気化学的メッキシステムにより行われる方法において、基板上に形成されたシード層は電解質溶液中に浸漬される。一形態において、基板及び基板ホルダ間に、電解質溶液にあるエアバブルが捕捉又は形成されるのを制限するため、基板は、電解質溶液に入るときに傾斜させることにより、電気メッキシステムにおいて浸漬される。別の形態において、セルと、基板ホルダと、アクチュエータとを備える電気メッキのための装置が提供されている。アクチュエータは、基板ホルダアセンブリをＸ方向及びＺ方向に変位させることができ、また、基板を傾斜させることもできる。また、基板の表面に交差して電解質溶液により形成されるメニスカスを移動させる方法が提供されている。この方法は、基板が電解質溶液中に浸漬されるときに電解質溶液のメニスカスと基板との間の相互作用を強めることを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたメッキ表面を電解質溶液中に浸漬するための方法であって、
前記電解質溶液の上方に水平からある角度で前記基板を位置決めするステップと、及び
前記基板を水平からある角度に維持しながら前記メッキ表面を前記電解質溶液中に浸漬するため前記基板を垂直方向に変位させるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記基板上のどの１個所ともエアバブルが接触するのを制限するために、前記基板は、浸漬中、回転される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
水平からの前記角度は、前記垂直方向への変位中に、水平に向かい変更される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ソフトウエアルーチンを格納しており、前記ソフトウエアルーチンが実行されたときに、多目的コンピュータにより、基板上に形成されたメッキ表面の電解質溶液中への浸漬を制御する方法を実行する、コンピュータ読取り可能媒体において、前記方法は、
前記電解質溶液の上方に水平からある角度で前記基板を位置決めするステップと、及び
前記基板を水平からある角度に維持しながら前記メッキ表面を前記電解質溶液中に垂直方向に変位させるステップと、
を含む方法。
【請求項５】
前記基板上のどの１個所ともエアバブルが接触するのを制限するために前記基板は回転される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
水平からの前記角度は、前記垂直方向への変位中に、水平に向かい変更される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
基板上に形成されたメッキ表面を電解質溶液中に浸漬するための方法であって、
前記電解質溶液の上方に水平からある角度で前記基板を位置決めすること、
電解槽内に前記電解質溶液を維持するステップと、及び
前記基板を水平からある角度に維持しながら前記メッキ表面を前記電解質溶液中に浸漬するため前記基板を垂直方向に変位させるステップと、
を含み、前記浸漬中、前記基板上のシード層の少なくとも一部が前記電解質溶液と接触している、方法。
【請求項８】
水平からの前記角度は、前記垂直方向への変位中に、水平に向かい変更される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電気メッキのための装置であって、
セルと、
実質的に水平な位置又は傾斜位置のどちらかに基板を保持するように構成された基板ホルダアセンブリと、
前記基板ホルダアセンブリをＸ方向、Ｚ方向に変位させると共に、前記基板ホルダを傾斜させるように構成されたアクチュエータと、
を含む装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、前記基板を垂直方向に変位させて前記セル中に入れるように構成されており、前記セル内で前記基板は傾斜位置に傾斜される請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータは、前記基板が垂直方向に変位して前記セル中に入った後、前記基板をその傾斜位置から実質的に水平な位置に傾斜させるように構成されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記セルは電解槽であり、前記電解槽は電解質溶液を収容しており、前記基板は、前記基板が前記電解質溶液中へ浸漬されるときに、その傾斜位置から水平位置へとなって浸漬される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記セルは電解槽であり、前記電解槽は電解質溶液を収容している請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記電解質溶液にはエアバブルが含まれており、前記エアバブルは、前記基板が前記電解質溶液中に垂直方向に浸漬されるときに、前記基板上のどの１個所とも接触を維持することを制限されている請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
基板の表面と交差して電解質溶液により形成されるメニスカスを移動させる方法であって、前記基板が電解質溶液中に浸漬されるときに前記電解質溶液のメニスカス及び前記基板としての表面間の相互作用を強めるステップを含む方法。
【請求項１６】
前記メニスカスが前記基板の前記表面と交差する角度を増すステップを更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記メニスカスが交差している前記基板の前記表面はフィールドである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記メニスカスが交差している前記基板の前記表面はフィーチャである請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記メニスカス及び前記基板間の相互作用を強めるステップは、前記基板の前記表面からエアを除去する力を増すステップである、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記メニスカスが交差している前記基板の前記表面はフィールドである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記メニスカスが交差している前記基板の前記表面はフィーチャである請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この開示内容は、西暦２０００年７月７日に出願した「挿入する際に基板を傾斜させるための方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＩＬＴＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＵＰＯＮ ＥＮＴＲＹ）」と題する同一出願人の米国仮特許出願番号第６０／２１６，８９６号の優先権を主張しており、参照によりこの明細書に組み込まれる。
【０００２】
この開示内容は、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）」と題する先行出願の米国特許出願番号第０９／２８９，０７４号の一部継続であり、その全てが参照によりこの明細書に組み込まれる。
【０００３】
【発明の属する技術分野】
本発明は、総括的には、基板上への金属層の堆積に関係している。具体的には、本発明は、基板上に金属膜を堆積させる電気化学的メッキ（ＥＣＰ）システムにおいて使用するための基板ホルダシステムに関するものである。
【０００４】
【発明の背景】
電気メッキは、例えば半導体デバイスにおいて、バイア、トレンチ、及び電気接点要素のようなフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）を埋めるためだけでなく、回路基板上の配線を組み立てるためにも使用されている。電気メッキを含む典型的なフィーチャ埋込みプロセスは、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フィーチャ表面を覆ってバリア層を堆積させること、次いでＰＶＤ又はＣＶＤのような方法によりバリア層上に例えば銅である導電金属のシード層を堆積させること、その後、フィーチャを埋めると共にフィールド（ｆｉｅｌｄ）上にブランケット層を形成して所望の導電構造を形成するためシード層を覆って導電金属膜を電気メッキすることを含んでいる。堆積した金属膜は、その後、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。電気接点リングは、電気をシード層に供給するため、電気メッキ中、基板上のシード層との接触状態に配置されるのが普通である。
【０００５】
多数の障害物により、ミクロンサイズの高アスペクト比を有する基板上への電気メッキの信頼性が損なわれる。これらの障害物の一つは、基板ホルダアセンブリにより保持された基板が水平姿勢で電解質溶液中に浸漬されることと関係している。基板ホルダアセンブリは、一般的に、基板の周辺を囲んで延びる電気接点リング、即ち支持リングを含んでいる。この電気接点リングもしくは支持リングは、電気メッキ中、基板を物理的に支持するのが一般的である。電気接点リング又は支持リングのような基板ホルダアセンブリの部分は、基板と一緒に、下向きの凹形表面を画成する。基板ホルダアセンブリは基板と共に浸漬されるので、基板及び基板ホルダアセンブリにより画成された凹形表面はエアを捕捉することができ、これにより電解質溶液内にエアポケットが形成される。
【０００６】
基板ホルダアセンブリ及び基板により画成された凹形表面によって電解質溶液中で捕捉されたエアバブルもしくはエアブリッジ（ａｉｒ ｂｒｉｄｇｅｓ）は、メッキ中、基板の表面と接触することができる。電解質溶液は、エアバブルもしくはエアブリッジが接触する基板上のシード層の諸部分とは物理的に接触しない。従って、エアバブルもしくはエアブリッジが覆っているシード層の前記部分上には、金属膜は堆積することができない。このような状況であるため、金属膜堆積中にシード層に隣接してエアバブルもしくはエアブリッジが存在することにより、シード層全域での堆積金属膜厚の均一性が影響を受け得る。処理中にシード層と接触するエアバブルもしくはエアブリッジの量を制限すること、及びメッキ中に基板上のシード層の全域で均一な電流密度を可能とすることである。
【０００７】
金属膜の堆積中にフィーチャ内にエアバブルが存在することは基板上のフィーチャの埋め込みも制限し、そのため堆積金属膜内に形成されたフィーチャ内にボイドもしくはスペースが発生することになる。フィーチャにおけるボイドの存在は、フィーチャを含む電気回路の電子デバイスを信頼できない、予測できない、使用に適さないものにする。
【０００８】
従って、電気化学的（ＥＣＰ）システムには、電解質溶液中への基板の浸漬中に基板及び／又は基板ホルダアセンブリ間におけるエアバブルの形成を制限する必要性が残っている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、概略的述べると、ＥＣＰシステムを提供している。具体的に述べると、電気化学的メッキシステムにより行われる方法において、基板上に形成されたシード層は電解質溶液中に浸漬される。一形態において、基板及び基板ホルダアセンブリ間に、電解質溶液にあるエアバブルが捕捉又は形成されるのを制限するため、基板は、電解質溶液に入るときに前記基板を傾斜させることにより、電気メッキシステムにおいて浸漬される。別の形態において、セルと、基板ホルダシステムとを備える電気メッキのための装置が提供されている。この基板ホルダシステムは、基板ホルダアセンブリをＸ方向及びＺ方向に変位させることができ、また、基板を傾斜させることもできる。別の形態において、基板の表面に交差して電解質溶液により形成されるメニスカスを移動させる方法が提供されている。この方法は、基板が電解質溶液中に浸漬されるときに電解質溶液のメニスカスと基板との間の相互作用を強めることを含んでいる。
【００１０】
本発明の上述したフィーチャ、利点及び目的を実現する方法が詳細に理解され得るように、添付図面に例示したその実施の形態を参照して、上に概略的に述べた本発明の具体的な説明を行う。
【００１１】
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」、「上部」、「下部」、「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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この開示内容は、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している。ＥＣＰシステムの基板ホルダシステムについても詳細に説明されている。基板ホルダシステムの作動は電解質溶液内への基板の浸漬の際に基板を傾斜させることを可能にしている。
【００１３】
ＥＣＰシステム
図１は、電気メッキに関連した液溜め式メッキ装置１０の一実施の形態の断面図である。一般に、液溜め式メッキ装置１０は、電解槽１２と、電気接点リング２０と、コントローラ２３と、基板ホルダシステム１４と、陽極１６とを含んでいる。電解槽１２は、頂部に開口を有しており、基板ホルダシステム１４は、この開口を通して、基板を電解槽に収容された電解質溶液中に浸漬させたり、基板を前記電解質溶液から取り出したりすることができる。陽極１６は、電解槽１２に収容された電解質溶液中に浸漬されている。基板ホルダシステム１４の下面には複数の溝２４が形成されている。真空ポンプ３３は、基板ホルダシステム１４に接続されると共に前記溝２４と連通していて、処理中、基板２２の裏側を基板ホルダシステム１４に固定することができる真空状態を生成している。電気接点リング２０は、中央に基板メッキ表面を画成するため、基板２２の周辺部を囲んで分散配置された複数の金属製又はセミメタリックの接点ピン２６を備えている。複数の接点ピン２６の各々の頂部は基板２２上のシード層に接触する。コントローラ２３は、基板２２のシード層と陽極との間に電気バイアスを印加するためピン２６及び陽極１６に供給される電気を制御している。基板２２は、円筒形の電解槽１２内でその頂上近くに位置決めされており、電解質溶液の流れは、セル１０の作動中、基板メッキ表面上に垂直に衝突する。
【００１４】
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のが典型的なコントローラ２２２も含んでいる。
【００１５】
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。基板２３４を収容する基板カセット２３２は、基板２３４をＥＣＰシステムに導入するため、基板カセット受領領域２２４上に装荷される。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。
【００１６】
図４は、すすぎ及び溶解流体入口を組み込んだ回転・すすぎ・乾燥（ＳＲＤ）モジュール２３６の一実施の形態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。
【００１７】
図４及び図５を参照すると、ＳＲＤモジュール２３６は、底部３３６ａと、側壁３３０ｂと、上部遮蔽体３３０ｃとを備えている。底部３３６ａ、側壁３３０ｂ及び上部遮蔽体３３０ｃは、共同してＳＲＤモジュール椀状容器３３０ｄを画成し、そこで遮蔽体が側壁に取り付けられて、ＳＲＤモジュール２３６内に流体を保持するのを助成している。代替手段として、取外し可能のカバーを使用することもできる。ＳＲＤモジュール２３６内に配置されたペデスタル３３６は、ペデスタル用支持体３３２と、ペデスタル用アクチュエータ３３４とを含んでいる。ペデスタル３３６は、処理中、ペデスタル上側表面上に基板３３８（図５に示されている）を支持する。ペデスタル用アクチュエータ３３４は、基板を回すためペデスタルを回転させると共に、後述するようにペデスタルを昇降させる。基板は、複数のクランプ３３７によりペデスタル上の所定位置に保持することができる。クランプは、遠心力で枢回して、好ましくは基板の縁部除外区域において基板に係合する。一実施の形態において、クランプは、基板が処理中にペデスタルから離昇したときに限って基板に係合する。真空通路又はその他の保持要素も使用し得る。ペデスタルは複数のペデスタルアーム３３６ａ及び３３６ｂを有しているので、第２ノズルは、基板の下面に対し、実際と同じほどの大きさの表面積に影響を及ぼし得る。出口３３９は、流体がＳＲＤモジュール２３６から排出されるのを可能にする。
【００１８】
第１流体が通って流れる第１導管３４６は、弁３４７ａに接続されている。この導管は、ホース、パイプ、管又はその他の流体収容導管でよい。弁３４７ａは第１流体の流れを制御する。弁３４７ａは、ニードル、グローブ、バタフライ又はその他のバルブ形式を含む種々の弁から選ぶことができると共に、ソレノイドのようなバルブアクチュエータを含み得る。弁３４７ａは、コントローラ２２２で制御される。導管３４６は、基板の上方に配置された第１流体入口３４０と接続しており、第１流体入口３４０は、ＳＲＤモジュール２３６に取り付けるための装着部３４２と、導管３４６に取り付けるための接続部３４４とを含んでいる。第１流体入口は、圧力下の第１流体を基板上面に供給するために単一の第１ノズル３４８を備えて図示されている。しかし、複数のノズルを使用し得ると共に、複数の流体入口をＳＲＤモジュールの内周を囲んで位置決めすることができる。基板の上方に配置される複数のノズルは、ノズルが基板上に流体を滴下させる危険を小さくするため基板の直径の外側に好ましくはあるべきである。第１流体入口は、基板の上方に位置決めされたカバーを介することも含め、種々の個所に装着することができる。また、ノズルは、球面接手のような連接部材３４３を使用して種々の位置に関節式につないでもよい。
【００１９】
上述した第１導管及び関連の諸要素と同様に、第２導管３５２が制御弁３４９ａと、第２ノズル３５１を有する第２流体入口３５０とに接続されている。第２流体入口３５０は、基板の下方において角度をつけて示されており、圧力下の第２流体を第２ノズル３５１から上方に指向させる。第１流体入口と同様に、第２流体入口は、複数のノズルと、複数の流体入口及び装着個所と、連接部材３５３を使用することを含め複数の向きとを含み得る。各流体入口は、種々の位置でＳＲＤモジュール２３６に延入することができる。例えば、流れが基板の縁部に沿ってＳＲＤモジュール周辺に向かい引き返すようにある角度をなしていることが望まれる場合には、複数のノズルを半径方向内方に延長させると共に、前記ノズルからの放出流をＳＲＤモジュール周辺に向かい引き返すように指向させることができる。
【００２０】
コントローラ２２２は、２つの流体とそれらの流量、圧力、及びタイミング並びに関連の弁操作はもちろんのこと、回転サイクルを個々に制御することができる。コントローラは、例えば制御盤又は制御室内に遠隔配置することができ、配管系統（ｐｌｕｍｂｉｎｇ）が遠隔アクチュエータで制御される。点線で示された代替実施の形態は、導管３４６ｂで第１導管３４６に接続されると共に制御弁３４６ｃを有する補助流体入口３４６ａを提示している。この代替実施の形態は、基板の向きを変えることなく或いは第２流体入口を通る流れをすすぎ流体に切り換えることなく、溶解流体を供給した後に、基板の裏側上にすすぎ流体を流すのに使用できる。
【００２１】
コントローラ２２２は、陽極１６及び基板２２のシード層に供給される電圧又は電流を制御する。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）２６４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と共に、陽極１６、基板２２上のシード層に供給される電気の動作並びに基板ホルダシステム１４の動作を制御する。
【００２２】
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／Ｏ２６４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／Ｏ２６４を接続する。
【００２３】
Ｉ／Ｏ２６４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／Ｏ２６４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、システムデバイス、並びにコントローラ２２２と関連したその他のアクセサリ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。この明細書にはディジタルコントローラ２２２の一実施の形態が記載されているが、アナログコントローラはもちろんのこと他のディジタルコントローラもこの適用例において良好に役目を果すことができる。
【００２４】
一実施の形態において、基板は、ＳＲＤモジュール椀状容器においてその堆積表面を上に向けて配置し装着されている。第１流体入口は、典型的には脱イオン水又はアルコールであるすすぎ流体を流す。そのため、基板の裏側は下に向けて装着されている。第２流体入口を通り流れる流体は、溶解すべき材料に左右されるが、塩酸、硫酸、リン酸、フッ化水素酸、或いはその他の溶解液体又は流体を含む酸のようなエッチング流体であるのが普通である。或いは、所望のプロセスが処理済みの基板をすすぐことであれば、第１流体及び第２流体は共に、脱イオン水又はアルコールのようなすすぎ流体である。
【００２５】
作動中、ペデスタルは図４に示す上昇位置にあり、図示しないロボットが基板を、その表側を上にして、ペデスタル３３６上に置く。ペデスタルは基板を処理位置へと下降させ、その位置で、基板は第１及び第２流体入口間に垂直に配置される。ペデスタル用アクチュエータは、通常、２００ｍｍの基板について、約０〜約２５００ｒｐｍで基板を回転させる。この回転は、遠心力により、クランプの下端を枢軸３３７ｂを中心としてＳＲＤモジュール側壁の周辺に向かい外側に回転させる。クランプの回転はクランプの上端３３７ｃを内方かつ下方に強制して、好ましくは基板縁部に沿い、基板を芯出ししてペデスタル３３６上の所定位置に保持する。基板が処理中にペデスタルから実質的に離昇（ｌｉｆｔ ｏｆｆ）する場合に限り、クランプは回転して、基板に触れることなく所定位置に入り、基板をペデスタル上の所定位置に保持する。ペデスタルが基板を回転させている状態で、すすぎ流体が第１流体入口３４０から基板の表側上に供給される。酸のような第２流体は、第２流体入口から裏側表面に供給されてどんな不必要な付着物も除去する。溶解流体は、堆積材料と化学的に反応し、この材料を溶解してから、基板裏側や、不必要な付着物があるその他の領域から洗い流す。一実施の形態において、すすぎ流体は、基板の表側を溶解流体から容易に保護するために、溶解流体よりも大きな割合で流れるように調整されている。第１及び第２流体入口は、種々のファクターの中でも、基板２２のサイズ、それぞれの流量、噴射パターン、並びに除去すべき付着物の量及びタイプ等に依存する最適特性をもたらすように配置されている。ある場合に、すすぎ流体は、基板の裏側をすすぐために、溶解流体が不必要な付着物を溶解した後、第２流体入口経由で流すことができる。他の場合には、基板の裏側上にすすぎ流体を流すため接続された補助流体入口を使用して、どんな溶解流体残滓も裏側からすすぎ去ることができる。基板の表側及び／又は裏側をすすいだ後、流体の流れは停止され、ペデスタルは回転し続けて、基板を回転させ、それにより表面を効果的に乾燥させる。
【００２６】
流体が供給される噴射パターンは、所望される特定のノズルの噴射パターン次第で変わるのが普通であり、噴射パターンには、扇形、ジェット、円錐形及びその他のパターンが含まれる。第１流体がすすぎ流体である場合、それぞれの流体入口からの第１及び第２流体の噴射パターンは、約１０〜約１５ポンド／ｉｎ２（ｐｓｉ）の圧力及び２００ｍｍの基板について約１〜約３ガロン／分（ｇｐｍ）の流量をもつ扇形パターンである。
【００２７】
ＥＣＰシステム２００は、不必要な付着物を基板の縁部に沿って除去し、縁部除外区域を形成するのにも使用することができる。ノズルの向き及び配列、流体の流量、基板の回転速度、並びに流体の化学組成を調整することによっても、不必要な付着物を基板の縁部及び／又は縁部除外区域から同様に除去することができる。従って、表側表面上の堆積材料の溶解を実質的に防止することには、基板の縁部又は縁部除外区域は必ずしも含まれない。表側表面上の堆積材料の溶解を制限することは、堆積材料をもつ表側が商品価値がなくなるほど損なわれないように溶解を少なくとも防止することを含むと考えられる。
【００２８】
縁部除外区域の溶解プロセスを行う一つの方法は、基板の裏側上の溶解流体をエッチングしながら、基板を例えば約１００〜約１０００ｒｐｍの低速で回転させることである。遠心力が溶解流体を基板の縁部へと移動させ縁部の周りに流体の表面張力による流体層を形成するので、溶解流体は、基板の縁部領域において裏側から表側にかけてオーバーラップする。基板の回転速度及び溶解流体の流量は、表側上へのオーバーラップの程度を判断するのに用いることができる。例えば、回転速度の減少又は流量の増加は、反対側、例えば表側への流体のオーバーラップを少なくすることになる。また、表側に供給されるすすぎ流体の流量及び流れの角度を調整して、基板の縁部及び／又は表側上の溶解流体の層をずらすことができる。ある場合に、溶解流体は、縁部及び／又は縁部除外区域の除去を達成するため、すすぎ流体なしに最初使用することができ、その後にＳＲＤモジュール２３６によるすすぎ／溶解プロセスが続く。
【００２９】
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よい。
【００３０】
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に沿う水平面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２３４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。
【００３１】
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、またもちろんのこと、搬送されつつある基板の表面を所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、反転式ロボットブレード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式ロボットブレード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２４２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。
【００３２】
図６は、電気メッキ用プロセスセル４００の断面図である。図６に示す電気メッキ用プロセスセル４００は、図２及び図３に示した電気メッキ用プロセスセル２４０の一実施の形態である。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
基板ホルダアセンブリ４５０は、総括的に述べると、基板ホルダ要素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、接点リング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。
【００３６】
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、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。基板着座面７６８は、フランジ部７６２及び基板着座面７６８が実質的に平行かつ位置ずれした平面にあるように、フランジ部７６２の下方に位置している。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に示した接点リング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、接点リング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、一実施の形態は、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。
【００３７】
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とにより特徴付けられている。複数の埋込み導電コネクタ７７６はこれらのパッド７７２，７８０を互いに連結している。導電部材７６５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絶縁体７７０により互いに絶縁されている。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。
【００３８】
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７７２，７８０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。
【００３９】
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。
【００４０】
導電コネクタ７７６の数は、図７に示すように、所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、コンバータの数、隣接するコネクタ間の間隔、及びコネクタが装着される円の周囲長は、２００ｍｍの基板に使用されるプロセスセルと、３００ｍｍの基板に使用されるプロセスセルとでは変えることができる。
【００４１】
図１０に示すように、基板着座面７６８は、絶縁体７７０上に配置された絶縁ガスケット７８２を備えている。この基板着座面は、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。
【００４２】
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。当業者は他の実施の形態も思い付くであろう。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。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、これは均一なメッキ厚さの形成に寄与する。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。
【００４６】
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。
【００４７】
図１８は、電気接点要素の代替実施の形態の斜視図である。図１８に示すような電気接点要素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。電気接点要素１８００は、前記電気接点要素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。
【００４８】
電気接点要素の露出表面は、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、電気接点要素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、電気接点要素を電解槽又は電解質溶液から取り出した後の電気接点要素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電気接点要素上に提供することにより、電気接点要素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、本発明者らは、親水性処理もしくは被覆を電気接点要素のその他の実施の形態にも適用して、電気接点要素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。
【００４９】
図１２及び図１２Ａを参照すると、電気接点要素４６６の上方に好ましくは位置決めされると共にブラダーアセンブリ４７０を備えた基板ホルダ要素要素４６４の一実施の形態が提示されており、ブラダーアセンブリ、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。基板を基板ホルダプレート８３８に取り付けた基板ホルダの実施の形態が提示されている。基板ホルダシステムにおいてスラストプレートを使用して、このスラストプレートが基板の裏側に偏倚力を働かせ、従って、表側上のシード層を電気接点要素との接触状態に偏倚させるのが典型的である。
【００５０】
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オフ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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８５７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、電気接点要素の表面について前に述べたように、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。親水性表面は、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、所望の成膜を形成する。
【００５６】
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。
【００５７】
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、電気接点要素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。
【００５８】
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。
【００５９】
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（即ち、表面を湾曲させること）は、基板の半径方向の端から端まで所望の堆積プロフィールになる。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、基板を反らすために５ｐｓｉ以下の裏側圧力が好ましい。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。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。
【００６０】
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。
【００６１】
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おり、そして弾性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、前記孔は、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、電気接点要素の表面について前に述べたような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く、そして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。
【００６２】
一実施の形態において、堆積膜の均一性、従って、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。
【００６３】
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金属から形成することができ、これに、登録商標・ＴＥＦＬＯＮ、ＰＶＤＦ、プラスチック、及び電解質溶液に溶解せず且つ電極、即ちＥＣＰシステムの陽極及び陰極から電気的に絶縁可能のその他の材料の化合物のような絶縁層を被覆する。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。本発明者によると、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ことが発見された。
【００６４】
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おり、そして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。
【００６５】
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。これらの相対的寸法は、電解質溶液プロセスセル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除去及び交換を容易にする。
【００６６】
望ましいのは、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である。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。
【００６７】
陽極アッセンブリ４７４は、電解質溶液における金属源として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、電解質溶液中の金属を絶えず補充する必要性を最小にする。
【００６８】
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を椀状容器４３０に固定するため、陽極電極接点４９８は、締結ナット４９９のためのねじ部４９７を含むのが望ましく、そしてエラストマワッシャのようなシール４９５が締結ナット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。
【００６９】
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及び容器本体４７２の下側環状フランジ部４８６を固定するために、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。
【００７０】
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。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るため、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。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ため、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。
【００７１】
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も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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、金属が陽極板２００４から溶出するときに発生した“陽極スラッジ”又は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、親水性の陽極封入膜２００２内に収容される中実銅片から構成されている。銅は、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、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矢印Ａにより示されている。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 ＨｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃＭｅｍｂｒａｎｅ）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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、各入口に接続された流体ラインに沿ってそれぞれは位置された流量制御弁２０２０，２０２２により個々に制御するのが望ましく、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。
【００７６】
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おり、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、最初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。この開口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。
【００７７】
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おり、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。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。この実施の形態の封入型陽極は、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により示されており、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。
【００７８】
図１６は、電解質溶液系統もしくはシステム２２０の概略図である。この電解質溶液システム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。電解質溶液システム２２０は、概略的述べると、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、電解質溶液廃棄ドレーン６２０により化学分析器モジュール６１６に接続された電解質溶液廃棄物処理システム６２２とを備えている。一基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。
【００７９】
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。
【００８０】
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薬液を収容し、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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
電解質溶液システム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、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＝ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｅｔｒｉｃｓｔｒｉｐｐｅｒ）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。
【００８４】
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。
【００８５】
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給率を実時間で調整するのに用いられ、それにより電気メッキプロセス全体を通して電解質溶液の所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。
【００８６】
一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。
【００８７】
電解質溶液システム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。電解質溶液を電解質溶液システム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ため、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。また、電解質溶液システム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。
【００８８】
また、電解質溶液システム２２０は、望ましくないガスを電解質溶液から除去するため、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すす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。
【００８９】
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、電解質溶液中のガス及びその他の微小気泡は、親水性膜６３２’のチューブを通って電解質溶液から分離され、前記チューブの周りの真空システム６３６により除去される。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。
【００９０】
図１６には示していないが、電解質溶液システム２２０は、多数のその他の要素を含んでいてよい。例えば、電解質溶液システム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。
【００９１】
図１７は、ＲＴＡチャンバの断面図である。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プロセスチャンバは、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、ＥＣＰシステム２００は、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することを企図している。特に適する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。加熱プレート式ＲＴＡチャンバが説明されているが、その他のＲＴＡチャンバも同様に使用し得る。
【００９２】
ＲＴＡチャンバ２１１は、概略的述べると、囲い体９０２と、加熱プレート９０４と、ヒータ９０７と、複数の基板ホルダピン９０６とを備えている。囲い体９０２は、底部９０８、側壁９１０及び頂部９１２を含んでいる。囲い体の頂部９１２の下方に冷却プレート９１３が配置されるのが望ましい。代案として、冷却プレートは、囲い体の頂部９１２の一部として一体に形成される。断熱放物面反射器（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｄｉｓｈ）９１４が囲い体９０２内で底部９０８上に配置されているのが望ましい。この断熱放物面反射器９１４は、通常、水晶、アルミナ、又は高温即ち、約５００℃を超える温度に耐え得るその他の材料から形成されると共に、ヒータ９０７及び囲い体９０２の間の断熱体として役目を果している。また、断熱放物面反射器９１４は、熱をはね返して加熱プレート９０６に向けるため、例えば金のような反射材料で被覆されていてもよい。
【００９３】
加熱プレート９０４は、システムにおいて処理されている基板と比較して大きな質量を有しているのが好ましく、また、炭化ケイ素、水晶、或いはＲＴＡチャンバ２１１中のどの雰囲気ガスとも又は基板材料とも反応しないその他の材料から形成するのが好ましい。ヒータ９０７は、抵抗加熱要素又は導電／放射熱源から構成されるのが代表的であり、加熱されたプレート９０６及び断熱放物面反射器９１４の間に配置されている。ヒータ９０７は電源９１６に接続されていて、この電源がヒータ９０７を加熱するのに必要なエネルギを供給する。熱電対９２０は、底部９０８及び断熱放物面反射器９１４を貫いて設けられた導管９２２内に配置されて、加熱プレート９０４の中に延びているのが望ましい。熱電対９２０は、コントローラ２２２に接続されていて、温度測定値をこのコントローラに供給する。その後、コントローラは、温度測定値及び所望の焼鈍し温度に従って、ヒータ９０７に供給される熱を増減する。
【００９４】
囲い体９０２は、同囲い体９０２を冷却するため側壁９１０と熱接触して囲い体９０２の外側に配置された冷却部材９１８を含むのが望ましい。代案として、囲い体９０２の温度を制御するため、図示しない１つ以上の冷却チャンネルが側壁９１０内に形成されている。囲い体９０２の内側面に配置された冷却プレート９１３は、前記冷却プレート９１３の直近に位置決めされた基板を冷却する。
【００９５】
ＲＴＡチャンバ２１１は、同ＲＴＡチャンバ２１１への基板の搬入搬出を容易にするため囲い体９０２の側壁９１１に配置されたスリットバルブ（ｓｌｉｔ ｖａｌｖｅ）９２２を含んでいる。このスリットバルブ９２２は、装荷ステーション２１０と連通する囲い体の側壁９１０にある開口９２４を選択的に封止する。装荷ステーション搬送ロボット２２８（図２参照）は、基板をこの開口９２４を介してＲＴＡチャンバの内外に搬送する。
【００９６】
基板ホルダピン９０６は、水晶、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、又はその他の耐高熱材料から構成される先端に向かい先細の部材であることが望ましい。各基板ホルダピン９０６は、加熱プレート９０４を貫いて延び好ましくは耐熱及び酸化材料から形成される管状部材９２６内に配置されている。前記基板ホルダピン９０６を均等な仕方で移動させるため、基板ホルダピン９０６はリフトプレート９２８に結合されている。前記リフトプレート９２８は、リフトシャフト９３２を介してステップモータのようなアクチュエータ９３０に接続されており、このアクチュエータ９３０がリフトプレート９２８を移動させて、ＲＴＡチャンバ内の種々の垂直位置への基板の位置決めを容易にする。リフトシャフト９３２は、囲い体９０２の底部９０８を貫いて延びると共に、同シャフトを囲んで配置されたシールフランジ９３４により封止されている。
【００９７】
基板をＲＴＡチャンバ２１１内に搬入するため、スリットバルブ９２２が開かれ、そして装荷ステーション搬送ロボット２２８は、基板が配置せしめられたそのロボットブレードを延長して、開口９２４からＲＴＡチャンバ内に入れる。装荷ステーション搬送ロボット２２８のロボットブレードは、ＲＴＡチャンバ内の基板を加熱プレート９０４の上方に位置決めし、そして基板ホルダピン９０６が上方に延びて、基板をロボットブレードの上方に持ち上げる。その後、ロボットブレードはＲＴＡチャンバ外に退出し、スリットバルブ９２２は開口を閉じる。次いで、基板ホルダピン９０６が引っ込められて基板を加熱プレート９０４から所望の距離まで降下させる。随意であるが、基板ホルダピン９０６を完全に引っ込めて、基板を加熱プレートに直接接触させて置いてもよい。
【００９８】
焼鈍し処理のプロセス中、選択されたガスをＲＴＡチャンバ２１１に流入させるために、ガス入口９３６を囲い体９０２の側壁９１０に通して配置するのが好ましい。ＲＴＡチャンバ２１１内へのガスの流れを制御するために、ガス入口９３６は、弁９４０を介してガス源９３８に接続されている。ガス出口９４２は、ＲＴＡチャンバにあるガスを排出するため、囲い体９０２の下方部に配置されるのが好ましく、また、ＲＴＡチャンバ外からの雰囲気の逆流を防止するため、逃し／逆止弁９４４に接続されるのが望ましい。随意であるが、ガス出口９４２は、図示しない真空ポンプに接続して、焼鈍し処理中、ＲＴＡチャンバを所望の真空レベルまで排気し得る。
【００９９】
基板は、電気メッキセルで電気メッキされ、そしてＳＲＤステーションで洗浄された後、ＲＴＡチャンバ２１１内で焼鈍しされる。ＲＴＡチャンバ２１１は、ほぼ大気圧に保たれているのが好ましく、また、ＲＴＡチャンバ２１１内部の酸素含有量は、焼鈍し処理のプロセス中、約１００ｐｐｍ未満に制御されるのが好ましい。ＲＴＡチャンバ２１１内部の雰囲気は、窒素（Ｎ２）か、窒素（Ｎ２）及び約４％未満の水素（Ｈ２）の化合物であるのが好ましく、また、ＲＴＡチャンバ２１１内への周囲ガスの流れは、酸素含有量を１００ｐｐｍ未満に制御するために、毎分２０リットルよりも多い量に維持するのが好ましい。電気メッキされた基板は、約２００℃〜約４５０℃の温度で約３０秒〜約３０分間にわたり、好ましくは約２５０℃〜約４００℃の温度で約１分〜約５分間にわたり焼鈍しされるのが望ましい。ＲＴＡ処理は、一般的に、毎秒少なくとも５０℃の温度上昇を必要とする。焼鈍し処理中の基板について所望の温度上昇率をもたらすため、加熱プレートは、約３５０℃〜約４５０℃の温度に維持されるのが好ましく、また、基板は、焼鈍し処理の期間中、加熱プレートから約０ｍｍ（即ち加熱プレートに接触する）〜約２０ｍｍのところに位置決めされるのが望ましい。コントローラ２２２は、ＲＴＡチャンバ内の所望雰囲気及び加熱プレートの温度を維持することを含め、ＲＴＡチャンバの作動を制御する。
【０１００】
焼鈍し処理のプロセスが終了した後、基板ホルダピン９０６は、基板をＲＴＡチャンバ２１１外への搬送位置まで上昇させる。スリットバルブ９２２が開き、装荷ステーション搬送ロボット２２８のロボットブレードが延びてＲＴＡチャンバ内に入り、基板の下方に位置付けられる。基板ホルダピン９０６は引っ込んで基板をロボットブレード上に下降させ、次いでロボットブレードがＲＴＡチャンバから退出する。その後、装荷ステーション搬送ロボット２２８は、図２及び図３の実施の形態に示すように、処理済み基板を電気メッキ処理システム外へ取り出すためカセット２３２の中に搬送する。
【０１０１】
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と共に、プログラム可能なマイクロプロセッサを備えることが望ましい。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。
【０１０２】
以下は、図２に示すようなＥＣＰシステム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、ＥＣＰシステム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、基板ホルダアセンブリ４５０より下方であるが、電気接点要素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、電気接点要素４６６中に基板を位置付ける。電気接点要素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要素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電気接点要素４６６間の電気接触を確実にする。
【０１０３】
ヘッドアセンブリフレーム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が可能になる。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。
【０１０４】
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４５０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要素４６４から解放し、基板ホルダ要素４６４は上昇されて、反転ロボットブレードが電気接点要素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、電気接点要素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。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。
【０１０５】
基板ホルダシステム
基板を電解槽内の電解質溶液に浸漬させることができる基板ホルダシステム１４が記載されている。この基板ホルダシステム１４は、実質的に水平である電解質溶液の液面ラインに関して、基板を収納した基板ホルダアセンブリを傾斜させることができる。ある実施の形態の基板ホルダシステムは、電解質溶液中へ基板を浸漬している間、基板を回転することができる。浸漬中の基板の傾斜は、基板ホルダ及び／又は基板下の電解質溶液内にエアバブルもしくはエアブリッジが発生するのを制限する。この項は、基板ホルダシステムの一実施の形態の構造及び作動について説明している。
【０１０６】
前述したように、図６は、ヘッドアセンブリ４１０が基板ホルダアセンブリ４５０をｘ及びｚ方向に並進させることができる一実施の形態について記載している。図２５は、基板ホルダアセンブリ２４５０を水平方向及び垂直方向に並進させることができる基板ホルダシステム１４の別の実施の形態の部分断面図である。図２５に示されたこの実施の形態の基板ホルダシステム１４は、Ｘ−方向及びＺ−方向への基板ホルダアセンブリの並進に加えて、基板ホルダアセンブリを水平から角度αで傾斜させることを可能としている。この実施の形態は、基板ホルダアセンブリにより保持された基板を電解質溶液中に浸漬させている間、基板の回転を可能としている。基板ホルダシステム１４は、回転可能のヘッドアセンブリ２４１０と、ヘッドアセンブリフレーム２４５２とを含んでいる。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、片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７と、ピボット接手２４５９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。
【０１０７】
装着ポスト２４５４は、同装着ポストを通って延びる実質的に垂直の軸線回りにヘッドアセンブリフレーム２４５２が回転するのを許容するため、矢印Ａ１で示した方向への装着ポストの回転運動が可能であるのが望ましい。このような運動は、通常、ヘッドアセンブリ２４１０を電解槽と整列させるために行われる。
【０１０８】
片持ち式アーム２４５６の一端は、片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７のシャフト２４５３に枢着されている。片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７は、例えば、空力シリンダ、親ねじ式アクチュエータ、サーボモータ又はその他の形式のアクチュエータである。片持ち式アーム２４５６は、ピボット接手２４５９で装着スライド２４６０に枢着される。片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７は装着ポスト２４５４に装着されている。ピボット接手２４５９はポストカバー２４５５に回転自在に装着されているので、片持ち式アーム２４５６はピボット接手のところでポストカバーの周りに旋回することができる。片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７の作動により、ピボット接手２４５９を中心とする矢印Ａ２の方向への片持ち式アーム２４５６の旋回運動が行われる。代案として、片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７として回転モータを設けてもよく、その場合、回転モータの出力は、ポストカバー２４５５及びピボット接手２４５９の間に直結される。回転モータの出力は、ピボット接手周りの片持ち式アーム２４５６及びヘッドアセンブリ２４１０の回転を行う。
【０１０９】
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の装着スライド２４６０に取着されており、装着スライド２４６０は、片持ち式アーム２４５６の先端部に配置されている。ピボット接手２４５９を中心とする回転自在のヘッドアセンブリ２４１０の回転により、回転自在のヘッドアセンブリ２４１０の基板ホルダアセンブリ２４５０内に保持された基板が水平に関してピボット接手２４５９回りに傾斜される。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、図６に示すように、ヘッドアセンブリ２４１０を持ち上げてプロセスセル４２０から離す。回転自在のヘッドアセンブリ２４１０のこの傾斜により、水平に関する基板の傾斜が行われる。このような基板の傾斜は、電気メッキ用プロセスセル２４０からの又は電気メッキ用プロセスセル２４０への基板ホルダアセンブリの取出し及び／又は差替え中に使用される。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、基板を水平に近い角度に移動させる。基板は、ＥＣＰの間、実質的に水平な姿勢であることが望ましい。
【０１１０】
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。装着スライド２４６０は、回転自在のヘッドアセンブリ２４１０の垂直運動を案内する。ヘッドアセンブリ２４１０を垂直方向に変位させる起動力を発生するために、ヘッドリフトアクチュエータ２４５８が装着スライド２４６０上に配置されている。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に位置間で矢印Ａ３により指示された方向に移動させる親ねじ式シャフトであることが好ましい。回転自在のヘッドアセンブリ２４１０のこの上昇は、基板ホルダアセンブリを電気メッキ用プロセスセル２４０から取り出すか及び／又は差し替えるために使用することができる。プロセスセルからの基板の取出しは、ロボットが基板を回転自在のヘッドアセンブリ２４１０から除去し得るように基板を位置付けるために必要である。
【０１１１】
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。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、約０ＲＰＭ〜約２００ＲＰＭで、好ましくは約１０〜約４０ＲＰＭで基板の垂直軸線回りに基板を回転させるのが望ましい。もっと大きな角速度での基板の回転は電解質溶液内に乱流を生じさせる結果になる。また、ヘッドアセンブリは、プロセスセル中の電解質溶液から基板を取り出すため同ヘッドアセンブリを上昇させるときはもちろんのこと、プロセスセル中の電解質溶液との接触状態に基板を位置付けるため同ヘッドアセンブリを下降させるときも、回転することができる。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、例えば約２５００ＲＰＭまでの高速で回転されるのが好ましい。電解質溶液からの基板の取出し後に基板を回転させることは、基板上の液体に加えられる遠心力により基板上の残留電解質溶液の除去を向上させる。
【０１１２】
図２７は、基板の回転を可能にするため図２５に示した実施の形態の基板ホルダシステム１４を構成することができる回転自在のヘッドアセンブリ２４１０の一実施の形態の断面図である。回転自在のヘッドアセンブリ２４１０は、基板を電気接点要素６７との接触状態に位置決めするためにスラストプレート６６の下降を可能としている。このスラストプレートは、同スラストプレート６６と電気接点要素６７との間にスペースをもたらして回転自在のヘッドアセンブリ２４１０からの基板の除去又は回転自在のヘッドアセンブリ２４１０への基板の挿入を可能とするため、下降させることができる。回転自在のヘッドアセンブリ２４１０は、基板ホルダアセンブリ２４５０と、回転アクチュエータ２４６４と、シャフト遮蔽体２７６３と、シャフト２４７０と、電気貫通接続体２７６７と、電気導体２７７１と、空気貫通接続体２７７３とを備えている。回転アクチュエータ２４６４は、ヘッド回転ハウジング２７６０と、ヘッド回転モータ２７０６とを備えている。ヘッド回転モータ２７０６は、コイル部２７７５及び磁気回転要素２７７６を備えている。中空のコイル部２７７５は、磁界を発生し、磁気回転要素２７７６を垂直軸線を中心として回転させる。基板ホルダアセンブリ２４５０は、流体遮蔽体２７２０と、接点ハウジング２７６５と、スラストプレート６６と、電気接点要素６７と、ばねアセンブリ２７３２とを備えている。
【０１１３】
接点ハウジング２７６５及びばねアセンブリ２７３２は、概して環状であって、これらの２要素は相互に取り付けられていて、連合回転が可能であり、この連合回転はスラストプレート６６及び電気接点要素６７に伝達される。ばねアセンブリ２７３２は、上側ばね面２７２８と、ばねベローコネクタ２７２９と、下側ばね面２７３８とを備えている。シール要素２７５１は、上側ばね面２７２８及びスラストプレート６６間の流体通路を封止する。シール要素２７５３は、下側ばね面２７３８及び接点ハウジング２７６５間の流体通路を封止する。
【０１１４】
電気メッキを行うため、電気は、基板上のシード層に接触する電気接点要素６７に供給されて、陽極１６と基板上のシード層との間に所望の電圧を印加する。電気は、コントローラ２２２から電気接点要素６７に、電気貫通接続体２７６７、導体２７３３及び接点ハウジング２７６５を介して供給される。電気接点要素６７は、基板上のシード層と物理的且つ電気的に接触している。シャフト２４７０と、接点ハウジング２７６５と、ばねアセンブリ２７３２と、スラストプレート６６と、電気接点要素６７と、回転装着部２７９９と、スラストプレート６６及び電気接点要素６７間に取り付けられた基板２２とは、ヘッドアセンブリ２４１０の長手方向軸線を中心として、全て一体に回転する。ヘッド回転モータ２７０６は、上述した諸要素を垂直軸線回りに回転させる原動力を提供する。
【０１１５】
スラストプレート６６の位置を電気接点要素６７に関して制御するために、空気貫通接続体２７７３により真空が回転自在のヘッドアセンブリ２４１０の諸部分に制御可能に提供される。真空を供給する空気貫通接続体２７７３は、制御可能な真空源２７９０と、スリーブ部材２７９２と、流体導管２７９４と、円周溝２７９５と、流体開口２７９６と、流体通路２７９８とを備えている。スリーブ部材２７９２は、別個の部材でよく、或いは図２７に示すようなシャフトの一部分でもよい。円周溝２７９５は、シャフト２４７０の円周を囲んでスリーブ部材２７９２内で延びている。空気貫通接続体は、圧力溜め２７４０に真空を供給する。この圧力溜めは、ヘッドアセンブリ２４１０の構成に応じて、正の空気圧力又は真空のどちらかを維持するように構成されている。流体開口２７９６は、円周溝と流体連通している。流体開口２７９６は、円周溝２７９５からシャフト２４７０の底部までシャフト２４７０に沿って軸方向に延びている。流体通路２７９８は、接点ハウジング２７６５を通って延びている。流体開口２７９６は、シャフトの底部で流体通路２７９８と流体連通している。スリーブ部材２７９２の内表面は、シャフト２４７０の外表面に対して小さな、例えば、約．０００２インチの隙間を有していて、これら２部材間の相対回転を許容している。
【０１１６】
真空は、真空源２７９０から流体導管２７９４を経由してスリーブ部材２７９２の内表面及び円周溝２７９５に供給される。真空は、流体開口２７９６から流体通路２７９８に供給され、そして圧力溜め２７４０に供給される。スリーブ部材２７９２及びシャフト２４７０間の隙間が狭いため、スリーブ部材２７９２の内表面に供給された真空は、円周溝２７９５を経由して流体開口２７９６に流れる。狭い隙間は、スリーブ部材２７９２及びシャフト２４７０の外表面間に空気が入るのを制限する。従って、制御可能な真空源２７９０から供給された真空は圧力溜めに達する。シャフト２４７０内の真空は、流体通路２７９８を通り、ばねアセンブリ２７３２及び接点ハウジング２７６５間に形成された圧力溜め２７４０へと進む。制御可能な真空源２７９０により供給された真空は、従って、圧力溜め２７４０における真空を制御する。
【０１１７】
ばねベローコネクタ２７２９は、ばね及びベローの側面を兼ね備えている。このばね偏向コネクタ２７２９は、スラストプレート６６及び接点ハウジング２７６５の間に取り付けられている。ばねベローコネクタ２７２９は、スラストプレート６６と電気接点要素６７との間の流体の流れを制限する。また、ばねベローコネクタ２７２９は、その弛緩形状から軸方向に変位、即ち、圧縮又は伸張するときにばね力を出す。ばねベローコネクタ２７２９のこの偏向力は、電気接点要素６７に対してスラストプレート６６を位置決めするために使用される。ばねベローコネクタ２７２９として、任意の形式のベローもしくはあるばね常数を有するバッフル部材を使用し得る。或いは、ばねベローコネクタ２７２９として、別個のばね及びベロー部材を使用してもよい。上側ばね面２７２８は、環状に形成されると共に、スラストプレート６６に封止結合される。下側ばね面２７３８は、接点ハウジング２７６５に封止結合される。圧力溜め２７４０は、接点ハウジング２７６５及びばねアセンブリ２７３２の間の環状スペースに画成されている。一実施の形態において、スラストプレートは、ばねベローコネクタ２７２９のばね張力により基板の裏側に常軌的に押し付けられている。圧力チャンバ２７４０内への真空の適用によりばねベローコネクタ２７２９が上昇し、そのためスラストプレート６６も上昇する。
【０１１８】
スラストプレート６６は、図示しないロボットが基板２２を電気接点要素６７上に装荷しているとき又は電気接点要素６７上の基板２２を降ろしているときに、上昇位置に変位される。ロボットによる挿入に続いて、基板２２のメッキ表面の周囲が接点要素に乗るように、基板２２を接点要素上に載置する。スラストプレート６６は、次いで、下降して基板２２の上側表面にしっかり当接し、基板２２のメッキ表面及び電気接点要素６７間のぴったり合った接触を確実にする。電気は、コントローラ２２２から基板２２上のシード層に供給することができる。
【０１１９】
基板ホルダアセンブリ２４５０は、固定位置に基板２２を保持して基板を交換、乾燥及び処理位置間に移動できるように、形成されている。また、スラストプレート６６は、基板２２を電気接点要素６７に対して固定するよう下向きにも付勢することができる。スラストプレート６６は、ロボットが基板を挿通させることができるスペースを同スラストプレート６６と電気接点要素６７との間にもたらすように上向きに付勢することができる。図２７に示す実施の形態において、スラストプレートに対する上向きの付勢は、制御可能な真空源２７９０によって圧力溜め２７４０内に生じる真空によりもたらされる。圧力溜め２７４０内の真空は、上側ばね面２７２８、ばねアセンブリ２７３２の残余、及び取り付けられたスラストプレート６６を上向きに変位させる。
【０１２０】
制御可能な真空源２７９０からの真空度を減じることにより、ばねベローコネクタ２７２９は張力をかけたその通常の位置に戻り、それにより上側ばね面２７２８は、取着されたスラストプレート６６を、電気接点要素６７上に位置決めされた基板２２との確実な接触状態に付勢する。電気接点要素６７に対する基板のこような物理的な付勢により、電気接点要素６７と基板２２上のシード層との間の電気的接触は十分に向上する。電気接点要素６７は、基板ホルダアセンブリに挿入された基板上のシード層の周辺を囲んで延びると共に、シード層上への金属堆積を行うために図６の実施の形態に示した陽極アセンブリ４７４に対して電気的にバイアスされる。スラストプレート６６、電気接点要素６７、ばねベローコネクタ２７２９、及び電気接点要素上に装着された基板の全ては流体遮蔽体２７２０に対して回転する。流体遮蔽体２７２０は、シャフト遮蔽体２７６３に固定されたままであり、回転しない。
【０１２１】
ヘッド回転モータ２７０６は、中空のヘッド回転ハウジング２７６０の内周内に装着されていて、少なくとも部分的にそれに沿って延びると共に、シャフト２４７０に結合されている。中空のコイル部２７７５は、中空のヘッド回転ハウジング２７６０の内部に装着されていて、中空のヘッド回転ハウジング２７６０に対して実質的に静止状態に留まっている。シャフト２４７０は、垂直軸線回りに回転できる磁石部２７７７を含んでいる。この磁石部２７７７は、中空のコイル部２７７５の中空部内に物理的に配置されている。中空のコイル部２７７５は磁石部２７７７及び接続されたシャフト２４７０に回転を生じさせる。シャフト遮蔽体２７６３及びシャフト２４７０の間には軸受２７８５が設けられていて、垂直軸線回りの回転中、シャフト２４７０の横方向の動きを制限している。シャフトの下端部におけるシャフト２４７０の出力は、後述するように、スラストプレート及び電気接点要素６７の間に保持された基板２２とスラストプレート６６とを含む基板ホルダアセンブリ２４５０のある部分に対して回転運動を与える。ヘッド回転モータ２７０６は、コントローラ２２２の作用下に例えば０ＲＰＭ〜２５００ＲＰＭの範囲内の出力回転を生ずる形式のものでよい。
【０１２２】
流体遮蔽体２７２０は、必須ではなく、また、使用された場合には、基板ホルダアセンブリ２４５０の周辺周りに且つ好ましくは基板ホルダアセンブリ２４５０から離間して、配置し得る。流体遮蔽体は、他の隣接機器に関する基板ホルダアセンブリ２４５０の遠心回転により基板又は基板ホルダアセンブリから除去し得る電解質溶液又はその他の物質を収容する。
【０１２３】
浸漬時の基板傾斜の流体効果
メッキの均一性を改善する技術の一つは、基板上のシード層に接触し得るエアバブル又はポケットの形成を制限することを含んでいる。本システムは、電解質溶液内への基板の浸漬中に電解質溶液と基板との間にエアバブル又はエアブリッジが捕捉されるのを制限する。電解質溶液中のエアバブル又はエアブリッジは、堆積層のピッチング（点食）、変色、変形及び不均一性を生じさせることになる。十分な時間があると、エアバブル又はエアブリッジは、電解質溶液中の金属イオンが基板上に堆積するのを制限し、従って、基板上にボイドを生成させる。
【０１２４】
基板及び／又は基板ホルダアセンブリによりエアバブルが捕捉される機会を最小にする技術の一つは、基板を電解質溶液中に浸漬させているときに、基板／基板ホルダアセンブリを水平から傾斜させることである。電解質溶液の非常に薄い境界層が基板とそこに形成されたシード層とを被覆する。基板近くにあるエアバブルは、基板が水平からある角度で傾斜して電解質溶液中に配置されているので、境界層に沿って上向きに流れる。エアバブルが基板のどの部分とも接触することなく境界層に沿って流れる傾向は、傾斜角度が大きくなると増大する。
【０１２５】
図３４及び図３５は、基板ホルダアセンブリにより保持された基板が水平に対してある角度αで電解質溶液中に浸漬されているときの諸工程の進行を示している。これらの図は、どのようにしてフィーチャが電解質溶液でより完全に埋められるのか、また、どのようにしてフィーチャ内のエアバブルがフィーチャからより完全に除去されるのかを図解している。基板２２は、装着スライド２４６０に沿ったリフトガイド２４６６の下向き変位によって、図２５に示すように電解質溶液中に降下される。基板２２が電解質溶液中に浸漬されるメカニズムを説明するために、電解質溶液の液面レベルは、図３４に示したレベル３４０２から図３５に示したレベル３４０２’へと、矢印３４０６で示すような方向に基板に関して上向きに動きつつあると考えることにする。バイア、トレンチ、電気接点等のようなフィーチャ３４１０の例が基板の表面に形成されている。通常、最近の半導体処理におけるかかるフィーチャの幅は、ミクロン単位で測定される。
【０１２６】
基板の傾斜角αが０度より大きいとき、基板２２を横切る電解質溶液の“流れ”は、基板２２上のシード層に交差するメニスカス３００４の移動により促進される。メニスカス３００４は、隣接する固体材料の表面に接する液体の上向き凸面である。このメニスカスは表面張力により生ずる。例えば、メニスカスは、水の入ったグラスにおいて、水面が水の入ったグラスに触れるときに形成される。メニスカス３００４は、基板が電解質溶液に浸漬されるときに、フィーチャ内からのエアバブルの移動を向上させる。傾斜角αが増すと、表面張力により形成されるメニスカスは、その押しのけ作用により、基板上のフィーチャ３４１０内からエアバブル及びエアポケットをより効果的に移動させることができる。メニスカスに関連した表面張力は、電解質溶液をそのフィールド（ｆｉｅｌｄ）に沿って引っ張るように働き、従って、電解質溶液が矢印３４で示したようにレベル３４０２から上昇するときに基板の傾斜角αが水平からある角度を付けられている場合、基板のフィールド表面３４１０に含まれたエアバブル又はエアポケットを移動させる。
【０１２７】
電解質溶液のレベルが図３４におけるレベル３４０２から図３５に示したレベル３４０２’へと上昇するにつれて、メニスカス３４０４は、フィーチャの下方レベル３４１２よりも上に上昇する。表面張力は、フィーチャ３４１０を電解質溶液で埋めるのに用いられる重要なメカニズムである。表面張力がなければ、電解質溶液のレベルがフィーチャ３４１０の最高開口点３４１６まで上がったときに、電解質溶液のレベルは、点線３４１８で示すように水平に延びるであろう。また、表面張力がなければ、エアバブルは点線３４１８の上方にあるスペースに形成されるであろう。実際には、メニスカスがフィーチャの開口を通り上方に移動するときに、表面張力により電解質溶液がフィーチャの中に引き込まれる。表面張力に関係した流体分子引力により電解質溶液が“引っ張られ”て、３４０２”で示した上方限界までフィーチャを完全に埋める。その際、電解質溶液のメニスカスはエアを移動させ、エアがフィーチャ内に捕捉されることはない。電解質溶液は、傾斜角αが０〜９０度の範囲内で増すにつれて、より迅速にフィーチャ内に引き込まれる。エアが電解質溶液によって迅速に押しのけられる理由は、傾斜角αが増すと、特に傾斜角αが４５度を超えると、捕捉されるエア、即ちライン３４１８よりも上方のエアの体積が減少することにある。
【０１２８】
基板の浸漬される傾斜角αが大きな傾斜角よりも小さければ小さいほど、例えば、４５度よりも大きい角度と比較して水平から４５度よりも小さければ小さいほど、電解質溶液がフィーチャに含まれたエアバブルを押しのけるのに必要な時間が長くなる。例えば、基板ホルダアセンブリの電気接点要素と基板とは協働して逆凹形の領域を形成している。この逆凹形の領域における捕捉エアの部分は、基板の角度が増すにつれて減少する。基板ホルダアセンブリに保持された基板が水平そのものではないが水平に近づくにつれて、基板ホルダアセンブリは、エアブリッジ及びエアバブルを効果的に除去するため、もっと遅い角速度で基板ホルダシステム１４により傾斜されねばならない。この遅い傾斜角速度は、フィーチャを電解質溶液で適切に埋めるために必要である。基板ホルダシステムの実際の傾斜角速度は、電解質溶液の化学組成、基板の表面、並びに基板及び基板ホルダアセンブリの形状と表面のような考慮すべき諸事項の関数である。
【０１２９】
基板ホルダアセンブリ２４５０は、基板の起動、処理及び取出し中、基板シード層を電解質溶液に対して位置決めするよう機能する。スラストプレート６６を伸張又は後退させるために圧力溜め２７４０に真空を作用させることを含む基板ホルダシステム１４の作動、モータ２７０６の作動及び角速度、基板の傾斜を制御す得るピボット接手２４５９の位置、並びにその他の機械的変位等は、コントローラ２２２により制御される。金属堆積プロセス中における基板ホルダシステム１４の動作過程についての一実施の形態は、図２８Ａ〜図２８Ｈに示されている。図２９に示した方法２９００の一実施の形態は、図２８Ａ〜図２８Ｈに示した動作過程を実行するコントローラ２２２により行われる。
【０１３０】
図２８Ａ〜図２８Ｈに示した動作過程は、図２９に示した方法２９００と関連して考えるべきである。図２８Ａ〜図２８Ｈの動作過程の間、概略的述べると、基板が基板ホルダアセンブリに挿入され、基板が電解質溶液中に浸漬され、基板が処理され、基板が電解質溶液から取り出され、基板が基板ホルダアセンブリから取り外される。
【０１３１】
図２８Ａと図２９におけるブロック２９０２とは、基板ホルダシステム１４が交換位置に位置決めされることを示しており、この交換位置において、基板ホルダアセンブリのスラストプレート６６は、図２７に示した圧力溜め２７４０における真空の生成により上昇位置に引っ込められている。基板ホルダシステム１４は、基板２２を保持している図示しないロボットブレードが基板を電気接点要素６７及びスラストプレート６６間に挿入するのを可能にするため、その交換位置に位置決めされている。
【０１３２】
図２８Ｂと図２９のブロック２９０４とに示すように、基板２２が接点要素上に装荷されると、ロボットは、スラストプレート６６及び電気接点要素６７間の基板２２を変位させる。次いで、スラストプレート６６は、基板２２を固定すべく裏側に対して付勢力を働かすために下降され、そしてメッキ表面及び接点要素の間に十分な電気接触を提供する。スラストプレートはこのような力で下降され基板を固定するが、基板を損傷させることはない。スラストプレートの下降は、圧力溜め２４７０内に供給される真空を減じてばねベローコネクタ２７２９をその設定位置へと下方に戻すことにより行われる。残りの基板２２を処理している間、基板ホルダアセンブリ中のスラストプレートが図２８Ｇに示された交換位置へ移動されるまで、スラストプレートは付勢され下降された位置に留まっている。基板を回転させることができる基板ホルダシステム１４のこれらの実施の形態において、基板ホルダシステムは、基板を通る垂直軸線回りの、図２８Ｂにある基板の角回転を開始し、図２８Ｇまで継続する。角回転の速度は、基板が電解質溶液中に浸漬されつつあるかどうか、基板が処理を受けつつあるかどうか、又は基板が電解質溶液から取り出されつつあるかどうか、又は基板が遠心力による基板の乾燥のため回転されつつあるかに応じて、動作過程を通じて変更し得る。
【０１３３】
図２８Ｃと図２９のブロック２９０６とは、基板ホルダアセンブリ２４５０がヘッドリフト部２７０８の作動の結果として乾燥位置に移動されることを示しており、乾燥位置において、リフトガイド２４６６は装着スライド２４６０に関して下向きに並進される。乾燥位置において、基板ホルダアセンブリは基板２２を電解槽１２に収容された電解質溶液よりも上方に支持している。基板２２は、電解質溶液中へのその浸漬に先立って、また、基板を電解質溶液から取り出してしまった後、乾燥位置に位置決めされる。基板２２を乾燥位置に位置決めすることは、決まりきった作業の一部であるから、基板２２は迅速に電解質溶液内に浸漬することができる。
【０１３４】
図２８Ｄと図２９のブロック２９０８とは、基板ホルダアセンブリ２４５０、回転アクチュエータ２４６４及びヘッドリフト部２７０８がヘッドアセンブリフレームによりピボット接手２４５９を中心として一体として傾斜されることを示している。片持ち式アーム用アクチュエータ２４５７は、基板を保持するヘッドアセンブリフレーム２４１０をピボット接手２４５９の回りに傾斜させるためにシャフト２４５３及び接続された片持ち式アーム２４５６を制御可能に作動する。図２８Ｅに示すように、電解質溶液中へのシード層の浸漬を良くするために、基板に設けられたシード層の傾斜が行われる。
【０１３５】
図２８Ｅと図２９のブロック２９１０とは、ヘッド部に収容された基板２２を乾燥位置から電解質溶液中に浸漬させることを示している。シャフト２４６８は、基板の浸漬中、回転されている。このシャフト回転中、リフトガイド２４６６は、ヘッドアセンブリ２４１０の下動を生じさせるために装着スライド２４６０に沿って下方へ並進する。同時に、ヘッドアセンブリ２４１０は、ピボット接手２４５９の回りに下向きに回転され、基板の傾斜を生ぜしめる。基板が水平から角度が付くようにする基板２２の傾斜は、電解質溶液内の基板／基板ホルダの直下に捕捉されるエアバブル及びエアブリッジの発生を最小にする。このエアバブルの制限は、基板２２を電解質溶液内に降下させるときに捕捉されるエアバブルの数を制限するというメニスカス３００４の作用の向上から結果的に生じており、また、傾斜した基板面を横切ってエアバブルが逃げるのをより容易にする。その上、浸漬中に基板を旋回させることは、エアバブルがシード層上のある個所に付着されるようになる機会を最小にする。
【０１３６】
図３０は、基板が基板ホルダシステム１４により電解質溶液中に浸漬されつつあるときにどのようにして傾斜角αを２位置２２’，２２”間で変化させるかを示している。図３０，３１及び３２における電気接点要素は、実際に基板に接触する電気接点要素の一部分を表わしている。電気接点要素のその他の部分は、図２７と同様であり、表示を簡略にするため図示されていない。基板２２’は角度α１で傾斜しているが、基板２２”は水平から角度α２で傾斜している。基板は、より完全に電解質溶液に浸漬されるように、図２８Ｅ及び図２８Ｆにも反映されている通り図３１の実施の形態において２２’及び２２”で示されている位置間で左側に移動する。この横方向運動は、図２５の実施の形態に示された回転自在のヘッドアセンブリ２４１０がピボット接手２４５９を中心としてヒンジ状に動くときの基板ホルダアセンブリ２４５０の横方向変位から生じている。角度α１は角度α２よりも大きく、これは、基板が電解質溶液中により深く浸漬されるときに基板ホルダシステムが基板をより水平に近い角度に回転させることを示している。基板が電解質溶液中に下降するにつれて、電解質溶液と基板との間に形成されるメニスカス３００４は、基板シード層に沿って流動する。
【０１３７】
図３１は、電気接点要素２２の垂直方向高さＨを示している。基板が水平又は傾斜姿勢で浸漬されていれば、基板、電気接点要素及び電解質溶液の所定の組合せについてこの高さＨが大きくなればなるほど、一般に、所定の基板の下に捕捉されているエアの体積はますます大きくなる。従って、浸漬中に基板の下にある電解質溶液に捕捉されるエアバブルの量及び体積を減じるために、高さＨを制限することが望ましい。
【０１３８】
電解質溶液中への浸漬の際に基板及び電気接点要素６７の間にエアバブル及びエアブリッジを形成することが可能である。図３１にあるエアバブル３００２は、基板２２が電解質溶液内にあまりにも速く浸漬されるときに生じる。一方、基板２２が電解質溶液内にあまりにも遅く浸漬されると、図３２に示すように、エアブリッジ３１０２が基板２２及び電気接点要素６７の間に形成する。基板２２が適当な速度で電解質溶液中に浸漬される場合には、エアバブル３００２もエアブリッジ３１０２も電解質溶液内の基板２２及び電気接点要素６７間に形成されない。
【０１３９】
グラフ３３に表わされた縦軸３３０２のｄα／ｄｔは、基板の傾斜角αが横軸３３０４上における基板の初期浸漬後の時間の関数として変化することを表わしている。基板が浸漬を始めるときに、基板の傾斜角αは典型的には４５度であり、或いは他の実施の形態では、９０度に近い。基板の傾斜角αは、片持ち式アームアクチュエータ２４５７がヘッドアセンブリ２４１０をピボット接手２４５９の回りに旋回させる量によって制御される。３３０６により表わされたｄα／ｄｔの値は、基板の周辺が最初に電解質溶液中に浸漬されてから基板の傾斜角αが水平に向かって変化する速度が速いことを示している。浸漬が継続するにつれて、傾斜角αの変化の速度は値３３０８で表わされるように減少される。基板は、より水平に近くなるので、電解質溶液がエアをフィーチャから押しのけることができるように、基板をより遅い速度ｄα／ｄｔで電解質溶液に浸漬しなければならない。この遅い速度の期間中、メニスカス３００４、即ち、電解質溶液が基板に接触する個所は、基板面上のシード層をゆっくり掃き進み、基板面内のフィーチャからエアを押しのける。メニスカスによるこの掃出し作用は、基板２２及び電気接点要素６７間におけるエアバブル３００２又はエアブリッジ３１０２の形成を最小にすると共に、基板シード層上のフィーチャ内へのエアバブルの形成を制限する。好ましい速度ｄα／ｄｔは、傾斜角α、電解質溶液の組成、並びに基板２２及び電気接点要素６７の表面のような種々のファクターの関数である。基板面の完全な浸漬後、基板は、完全に浸漬されて平行であり、電気メッキすべき位置にあるので、傾斜角αの変化率は、３３１０で表わされているようにゼロになる。金属膜の大部分は、この部分３３１０の間に基板シード層上に堆積される。重要なのは、この部分３３１０中のエアバブル３００２又はエアブリッジ３１０２の効果及び形成を制限することである。
【０１４０】
図２８Ｆと図２９のブロック２９１２とに示すように、回転アクチュエータ２４６４及びヘッドリフト部２７０８は、ヘッドアセンブリフレームによりピボット接手２４５９の回りに一体となって全て傾けられて、処理位置に入る。ヘッド部が処理位置にある場合、基板２２は、電解質溶液内で実質的に水平な位置に保持される。ヘッド部２４５０が基板を水平に傾けて処理位置にするときに、基板２２のメッキ表面全体が電解質溶液中に浸漬されている。
【０１４１】
ヘッド部２４５０が図２９のブロック２９１４で示すように処理位置において処理されるときに、ヘッド部２４５０は、メッキ表面が電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬される位置に基板２２を支持している。接点ハウジング２７６５、スラストプレート６６、電気接点要素６７を含むヘッド部２４５０の諸部分は約０〜約２００ＲＰＭの間、好ましくは約２０〜約４０ＲＰＭの間で回転される。基板２２の回転は、メッキ表面全域にわたる金属イオンの均一な付着を可能にする。基板２２とヘッド部２４５０の回転する部分とを上述のように回転させても、電解質溶液内での過大な角回転により生ずるような電解質溶液に過剰な乱れは生じない。電解質溶液及び陽極１６間の反応により発生した金属イオンは、基板ホルダシステム１４が処理位置にあるときに基板２２のメッキ表面上に堆積する。
【０１４２】
図２８Ｇと図２９のブロック２９１６とに示すように、ヘッド部２４５０は次いで、基板２２に対する処理が完了した後、基板ホルダシステム１４により移動もしくは変位されて乾燥位置に入る。図２８Ｆに示された処理位置と図２８Ｇに示された乾燥位置との間の移動を可能とするため、リフトガイド２４６６は、装着スライド２４６０に関して並進移動される。加えて、ヘッドアセンブリ２４１０は、ピボット接手２４５９の回りに上向きに回転される。ヘッドアセンブリ２４５０が乾燥位置にあるとき、基板は約６００〜約２５００ＲＰＭ、好適には約２０００ＲＰＭで回転される。この回転は遠心力により基板２２を乾燥させる効果がある。代わりに、基板２２は、図４の実施の形態に示したような別の回転・すすぎ・乾燥ユニットに搬送することができる。
【０１４３】
図２８Ｈと図２９のブロック２９１８とに示すように、ヘッド部２４５０は次いで、リフトガイド２４６６が装着スライド２４６０に関して並進移動することによって、上昇されて交換位置に入る。ヘッド部が交換位置にあるとき、スラストプレート６６は、ロボットが基板２２を基板ホルダアセンブリから取り出すのに十分な量だけ上昇されている。スラストパッドの上昇に続いて、図示しない第１のロボットブレードが第１の処理済み基板を取り出すため基板２２及びスラストプレート間に挿入されるのが典型的である。別のロボットブレードは、処理すべき新しい基板を電気接点要素上に入れる。その後、スラストパッドが下降されて、基板を基板ホルダアセンブリ内の所定位置に固定する。しかる後、図２８Ａ〜図２８Ｈに記載の金属堆積プロセスが新しい基板上に対して行われる。
【０１４４】
上述のように、基板をその浸漬中に水平から傾斜させて電解質溶液に入れるのに使用することができる基板ホルダシステム１４の一実施の形態を提供したが、浸漬の際に基板を傾斜位置に固定できる任意の装置を使用することができる。例えば、図３６は、支持装着部３６０９、支持体３６１０、ピボット接手３６１１、回転自在のヘッドアクチュエータ２４１０、及び制御可能の可調節部材３６０２を備える基板ホルダシステム１４の別の実施の形態を示している。一実施の形態において、回転自在のヘッドアクチュエータ２４１０は図２７に記載されたように構成されている。
【０１４５】
支持装着部３６０９は、横方向軌道３６５０、横方向従動子３６５２、垂直方向軌道３６５４、及び垂直方向従動子３６５６を備えている。横方向軌道３６５０は、一端又は両端で、物理的に研削された表面３６５８に固定されている。横方向従動子３６５２は、締り嵌め結合、複数の従動輪、エアクッション、又は同様の滑動結合により横方向軌道３６５０に追随するように拘束されている。図３に示したコントローラ２２２により制御されるアクチュエータ３６６０は、横方向従動子３６５２を横方向軌道３６５０に沿って制御可能に変位させる。
【０１４６】
垂直方向軌道３６５４は、溶接、ボルト、リベット、又はその他の既知結合具により横方向従動子３６５２に剛性に取着されているので、垂直方向軌道３６５４は、横方向従動子３６５２の横方向運動に倣うようになっている。垂直方向従動子３６５６は、締り嵌め結合、複数の従動輪、エアクッション、又は同様の滑動結合により垂直方向軌道３６５４に追随するように拘束されている。コントローラ２２２により制御されるアクチュエータ３６６６は、垂直方向従動子３６５６を垂直方向軌道３６５０に沿って制御可能に変位させる。
【０１４７】
ヘッドアセンブリ２４１０は、ピボット接手３６１１により垂直方向従動子３６５６に枢着されている。ピボット接手３６１１は、ピボット接手従動輪３６７２と、ピボット接手駆動輪３６７４と、カップリングベルト３６７６とを含むピボットアクチュエータ３６７０により作動される。カップリングベルト３６７６は、ピボット接手駆動輪３６７４からの回転駆動力をピボット接手従動輪３６７２に伝達して、ヘッドアセンブリを図２７において実線で示された傾斜位置と点線３６７８で示された直立位置との間に回転させる。ピボット接手駆動輪３６７４は、回転ステップモータ、駆動モータ、又は任意の既知形式の回転モータのようなアクチュエータにより駆動される。
【０１４８】
支持装着部３６０９はかくしてヘッドアセンブリ２４１０を３方向に変位させることができる。第１に、横方向軌道３６５０に関して横方向従動子３６５２を移動させることは、座標軸３６２０に示されたＸ方向にヘッドアセンブリ２４１０を変位させる。第２に、垂直方向軌道３６５４に関して垂直方向従動子３６５６を移動させることは、座標軸３６２０に示されたＺ方向にヘッドアセンブリ２４１０を変位させる。第３に、ピボット接手従動輪３６７２を旋回させることは、矢印３６８０で指示した方向にヘッドアセンブリを傾斜させる。
【０１４９】
別の実施の形態において、ピボットアクチュエータ３６７０は、ピボット接手３６１１に接続された図示しないオフセットリンクと支持体３６１０との間に延びるピストン又は線形駆動部材により提供することができる。この構成によれば、ピストン又は線形駆動部材の線形動作は、オフセットリンクのオフセットによりピボット接手３６１１を中心とするヘッドアセンブリ２４１０の回転運動に変換される。
【０１５０】
支持装着部３６０９は、水平の向きに維持されながら、ヘッドアセンブリ２４１０を上昇、下降又は横方向に変位させることができる。座標軸３６２０により示されたＸ方向及びＺ方向への運動を支持体３６１０にもたらすために、図示しないロボット装置も使用することができる。
【０１５１】
プロセスセル内の電解質溶液にヘッドアセンブリ２４１０を浸漬するため、基板は、ピボットアクチュエータ３６７０により傾斜角αで傾けられる。支持体３６１０を並進させるロボット装置の並進によってヘッドアセンブリをプロセスセルと整列するために、支持体はＸ方向に横に並進され得る。次いで支持体３６１０は、支持装着部３６０９の垂直方向従動子３６５６に設けられたアクチュエータ３６６６の作動により下向きに移動され、基板をプロセスセルに収容された電解質溶液に浸漬させる。ピボットアクチュエータ３６７０及びアクチュエータ３６６６の協調した動きは、ヘッドアセンブリ２４１０のどの部分もプロセスセルのどの部分に接触するのも制限するような方法でコントローラ２２２により制御される。しかる後、ヘッドアセンブリ２４１０は、コントローラ２２２の制御下に、ピボットアクチュエータ３６７０の変位によって水平レベル位置（α＝０）に移動される。ヘッドアセンブリの水平化中、ヘッドアセンブリは、同時に、同ヘッドアセンブリ２４１０をＸ方向に変位させるアクチュエータ３６６６によりプロセスセルと整列される。ヘッドアセンブリは、その後、アクチュエータ３６６６の変位によりプロセスセルから取り出される。
【０１５２】
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】
簡略化した典型的な液溜め式メッキ装置の断面図である。
【図２】
電気化学的メッキ（ＥＣＰ）システムの一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】
すすぎ及び溶解流体入口を組み入れた回転・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の回転・すすぎ・乾燥（ＳＲＤ）モジュールの側断面図であり、処理位置にある基板を示している。
【図６】
基板ホルダシステムを有する電気メッキ用プロセスセルの断面図である。
【図７】
電気接点要素の実施の形態の部分断面斜視図である。
【図８】
接点パッドの代替実施の形態を示す、電気接点要素の断面斜視図である。
【図９】
接点パッド及び絶縁ガスケットの代替実施の形態を示す、電気接点要素の断面斜視図である。
【図１０】
絶縁ガスケットを示す、電気接点要素の断面斜視図である。
【図１１】
各接点ピンを通るＥＣＰ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】
基板ホルダシステムの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】
基板ホルダプレートの部分断面図である。
【図１４】
マニホルドの部分断面図である。
【図１５】
ブラダーの部分断面図である。
【図１６】
電解質溶液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（ＲＴＡ）チャンバ断面図である。
【図１８】
電気接点要素の別の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別の実施の形態の部分断面図である。
【図２０】
封入型陽極の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搬送ロボット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】
図２５に示した回転自在のヘッドアセンブリの一実施の形態の断面図である。
【図２８Ａ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２８Ｂ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２８Ｃ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２８Ｄ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２８Ｅ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２８Ｆ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２８Ｇ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２８Ｈ】
基板上のシード層を電解槽内に収容された電解質溶液中に浸漬している間の基板ホルダシステムの側面図を示す一動作過程である。
【図２９】
図２８Ａ〜図２８Ｈに示した動作過程を遂行する際にコントローラにより実行される方法の一実施の形態である。
【図３０】
基板を電解質溶液中に挿入する動作過程の側面図である。
【図３１】
基板及び基板ホルダアセンブリ間にエアバブルを捕捉した浸漬基板の側面図である。
【図３２】
基板及び基板ホルダアセンブリ間にエアブリッジを捕捉した浸漬基板の側面図である。
【図３３】
縦軸としての基板の角度変化率対横軸としての時間の関係を表わした基板浸漬について説明する線図である。
【図３４】
電解質溶液の液面が基板の持っているフィーチャのレベルよりも下方にある、電解質溶液中へ下降されつつある基板の一実施の形態を示す。
【図３５】
電解質溶液の液面が基板の持っているフィーチャのレベルよりも上方まである、図３４に示すような電解質溶液中への基板の下降を示す。
【図３６】
基板ホルダシステムの別の実施の形態を示す。
【符号の説明】
１２…電解槽、１４…基板ホルダシステム、２２，２３４，３３４，８２１…基板、２２２…コントローラ（多目的コンピュータ）、２４０，４００…電気メッキ用プロセスセル、４５０，１９００，２４５０…基板ホルダアセンブリ、４５８、２４５７，２４５８，２４６４，３６６０，３６６６，３６７０…アクチュエータ、３００２…エアバブル、３００４…メニスカス、３１０２…エアブリッジ、３４１０…フィーチャ。
【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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【図２７】
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【図２９】
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【図３６】
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【国際公開パンフレット】
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