(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを電気化学的に処理をするための装置であって、
処理容器と、
前記処理容器内に同心的に配置された、誘電材料製の第１アノードハウジング（１０１７）及び第２アノードハウジング（１０２０）と、
前記第１及び第２アノードハウジング内に夫々配置された第１アノード（１０１５）及び第２アノード（１０２０）と、
前記処理容器内において、前記第１又は第２アノードと前記ワークピースの間で、処理液の直線状の流れ経路がないように、前記第１及び第２アノードを夫々完全に前記ワークピースからシールドする、前記第１アノードハウジングの上の第１カップ（１０８５）及び前記第２アノードハウジングの上の第２カップ（１０８５）と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１及び第２カップは各々、前記ワークピースに面する仮想アノードを形成する上部リムを有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２カップの上部リムは、前記第１カップの上部リムよりもワークピースに近い請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１カップは、湾曲した内面を有する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１及び第２アノードハウジングは各々、処理液入口及び処理液出口を有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
さらに、サポート部材及びこのサポート部材から突出する複数の電気的接触フィンガーを含むワークピースホルダを備えたリアクタヘッドを有し、前記電気的接触フィンガーは、前記ワークピースの周部に係合するように構成され、
さらに、ワークピースホルダに連結され、マイクロエレクトロニクスワークピースの少なくとも処理中に、ワークピースサポート及び関連するマイクロエレクトロニクスワークピースを回転させるロータを有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
ワークピースの表面を電気めっき液槽の中に導入する段階と、
第１アノードを含む第１アノードハウジングを通る電気めっき液の第１流れを流す段階と、
前記ワークピースと前記第１アノードとの間に第１誘電体材料シールドを配置することにより、ワークピースを第１アノードへの直接露出からシールドして、前記第１流れが前記第１アノードハウジングから流れ出るとき、第１流れを前記第１シールドを周るように移動させる段階と、
第２アノードを含む第２アノードハウジングを通る電気めっき液の第２流れを流す段階と、
前記ワークピースと前記第２アノードとの間に第２誘電体材料シールドを配置することにより、ワークピースを第２アノードへの直接露出からシールドして、前記第２流れが前記第２アノードハウジングから流れ出るとき、第２流れを前記第２シールドを周るように移動させる段階と、
前記各アノードと前記ワークピースの表面の間に電流を誘導する段階と、
を有することを特徴とするワークピース上に物質を電気めっきする方法。
【請求項８】
さらに、前記第１及び第２アノードを互いに独立して作動させる段階を有する請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の相互参照】
本件出願は下記の米国仮出願の優先権を主張する：1999年4月13日に出願された「改善された処理チャンバーを有するワークピースプロセッサ」と題するU.S.S.N. 60/129,055（代理人事件番号SEM4492P0830US）；1999年6月12日に出願された「改善された処理チャンバーを有するワークピースプロセッサ」と題するU.S.S.N. 60/143,769（代理人事件番号SEM4492P0831US）；2000年2月14日に出願された「改善された処理チャンバーを有するワークピースプロセッサ」と題するU.S.S.N. 60/143,769（代理人事件番号SEM4492P0832US）。
【０００２】
【連邦政府に支援された研究または開発の陳述】
適用なし。
【０００３】
【発明の背景】
半導体ウエハー基板、ポリマー基板等のようなマイクロエレクトロニクスワークピースからのマイクロエレクトロニクス部品の製造には、かなりの数の工程が含まれる。本発明の目的において、マイクロエレクトロニクスワークピースは、その上にマイクロエレクトロニクス回路もしくは部品、データ保存素子もしくは層、および／またはマイクロ機械素子が形成される基板から形成されるワークピースを含むものとして定義される。マイクロエレクトロニクス部品を製造するために、マイクロエレクトロニクスワークピースに対して行われる多くの異なった処理操作が存在する。このような操作には、例えば、材料の蒸着、パターニング、ドーピング、ケモメカニカル研磨、電界研磨、および熱処理が含まれる。
【０００４】
材料の蒸着処理には、マイクロエレクトロニクスワークピース（以下では半導体ウエハーとして説明するが、これに限定されない）の上面に、材料の薄層を蒸着または形成することが含まれる。パターンニングは、これら加えられた層の選択的な部分の除去を与える。半導体ウエハーまたは同様のマイクロエレクトロニクスワークピースのドーピングは、「ドーパント」として知られる不純物をウエハーの選択された部分に添加して、基板材料の電気的特性を変化させる工程である。半導体ウエハーの熱処理は、特定の処理結果を達成するためにウエハーを加熱および／または冷却することを含むものである。ケモメカニカル研磨は、化学的／機械的処理により材料を除去することを含むのに対して、電気研磨は、電気化学反応を使用してワークピース表面から材料を除去することを含む。
【０００５】
上記の処理操作を実行するために、「ツール」として知られる多くの処理装置が開発されてきた。これらのツールは、製造工程において用いられるワークピースの種類、該ツールによって実行される処理に応じて異なった構成を取る。モンタナ州KalispellのSemitool, Inc.社から入手可能なLT-210CTM処理ツールとして知られる一つのツール構成は、複数のマイクロエレクトロニクスワークピース処理ステーションを含み、これらステーションは、湿式処理操作を実行するためのワークピースホルダおよび処理ボールもしくは容器を利用する。このような湿式処理操作には、電気メッキ、エッチング、洗浄、無電解メッキ、電気研磨などが含まれる。本発明との関連において注目すべきものは、LT-201CTMに使用される電気化学処理ステーションである。このような電気化学処理ステーションは、上記で述べたワークピースの電気メッキ、電気研磨、陽極酸化等を実行する。ここに挙げる電気化学処理システムは、上記の電気化学処理の夫々を実施するために容易に適応される。
【０００６】
LT-201CTMの一つの構成に従えば、当該電気メッキステーションは、相互に隣接して配置されたワークピースホルダおよび処理容器を含む。このワークピースホルダおよび処理容器は、ワークピースホルダに保持されたマイクロエレクトロニクスワークピースを、処理チャンバーを形成する処理容器の中に配置された電気メッキ液と接触させるように操作される。しかし、電気メッキ溶液を適切な部分に限定することは、屡々問題を生じる。加えて、電気メッキ溶液とワークピースの表面との間の適切な質量移行条件を保証するのが困難なことがあり得る。このような質量移行制御がないと、ワークピース表面の電気化学的処理は屡々不均一になることがある。これは、特に金属の電気メッキに関連して問題になることがある。更に、電界の形状および大きさの制御は益々重要である。
【０００７】
従来の電気化学リアクタは、電気メッキ液を制御された方法でワークピース表面に接触させるために、種々の技術を利用してきた。例えば、電気メッキ溶液は、部分的または完全な浸漬処理を使用してワークピース表面に接触させればよく、この場合、電気メッキ溶液は処理容器の中にあり、ワークピースの少なくとも一方の表面がこの電気メッキ溶液の表面に接触され、または該溶液表面の下に沈められる。
【０００８】
マイクロエレクトロニクスワークピースからの半導体集積回路および他のマイクロエレクトロニクス装置の製造において、電気メッキおよび他の電気化学的処理が重要になってきた。例えば、ワークピース上に一以上の金属層を形成する際に、電気メッキが屡々使用される。これらの金属層は、集積回路の種々の装置を電気的に接続するために使用されることが多い。更に、これら金属層から形成される構造は、読取り／書込みヘッド等のようなマイクロエレクトロニクス装置を構成してもよい。
【０００９】
電気メッキされる金属には、典型的には銅、ニッケル、金、プラチナ、半田、ニッケル／鉄などが含まれる。電気メッキは、一般に、ワークピース上における非常に薄い金属層の形態の種層の初期形成によって行われ、それにより、マイクロエレクトロニクスワークピースは電気的に導電性にされる。この導電性は、その後の電気メッキによって、所望の金属のブランケット層またはパターン層の形成を可能にする。ケモメカニカルな平坦化のような後続の処理を用いて、電気メッキの際に形成されたパターン層もしくは金属ブランケット層の望ましくない部分を除去し、所望のメタライズされた構造を形成してもよい。
【００１０】
ワークピース表面での金属の電気メッキには、当該金属の少なくとも幾らかを、電気化学的処理を用いて除去することが含まれる。電気化学的処理は実質的に電気メッキ反応の逆反応であり、多くの場合、電気メッキと同一または類似のリアクタを用いて行われる。
【００１１】
現存の電気メッキ処理容器は、多くの場合、チャンバーの底部に配置された一つの入口を通して、電気メッキチャンバーへの電気メッキ溶液の連続的な流れを与える。このような処理容器の一つの態様が図１Ａに示されている。図示のように、符号１で一般的に示される電気メッキリアクタは電気メッキ処理容器２を含んでおり、該容器は、その下方部分に配置された液体入口３を介して与えられる電気メッキ溶液の流れを収容するように使用される。このようなリアクタにおいて、電気メッキ溶液は、アノード４とカソードとして機能するワークピース５との間の電気回路を完成する。
【００１２】
マイクロエレクトロニクスワークピースの表面で生じる電気メッキ反応は、ワークピース表面の隣接層を形成する拡散層（a.k.a.,質量輸送層）を通しての、ワークピース表面への化学種（例えば銅イオン、白金イオン、金イオン等）の質量輸送に依存する。均一な電気メッキ膜を合理的な時間内に電着すべきときは、マイクロエレクトロニクスワークピース表面上に薄く且つ均一な拡散層を有するのが望ましい。
【００１３】
図１Ａの処理容器内における拡散層の厚さおよび均一さを制御するための、ワークピース表面上での電気メッキ溶液の均一な分布は、例えば、単一の入口とワークピース表面の間に配置された拡散器6等によって促進される。この拡散器は複数の孔7を含んでおり、これらの孔は、電気メッキ液の流れをワークピース5の表面に亘ってできる限り均一に出すために設けられている。
【００１４】
拡散器の使用によって拡散層の制御結果は実質的に改善されるが、このような制御は限定的である。図１Ａを参照すると、マイクロエレクトロニクスワークピースの表面に対して垂直な流速が増大した局部領域8が、拡散器6によって屡々発生する。一般に、これらの局部領域は拡散器6における孔7の位置に対応する。この効果は、拡散器6がワークピースに近接して移動するに伴って増大する。
【００１５】
本発明者等は、ワークピース表面における流速が増大したこれらの局部領域が拡散層条件に影響し、ワークピース表面に亘って、電気メッキされる物質の不均一な蒸着を生じ得ることを見出した。拡散器はアノードとワークピースの間に配置されるから、拡散器における孔のパターン形状は電界の分布にも影響し、電気メッキされる材料の不均一な蒸着を生じる。図１Ａに示したリアクタにおいては、拡散器の孔に対応する局部領域8に電界が集中し易い。局部領域8におけるこれらの効果は、ワークピースからの拡散距離、拡散器における孔のサイズおよびパターンに依存する。
【００１６】
電気メッキにおいて屡々遭遇するもう一つの問題は、電気メッキ処理の際のガスのトラップおよび取込みによる拡散層の崩壊である。例えば、処理装置の配管およびポンプシステムに泡が発生する可能性がある。従って、ワークピースの表面の泡が移動する部位では電気メッキが阻害される。不活性アノードは、アノード表面で生じる陽極反応の結果として気泡を発生し易いから、不活性アノードを利用するときにはガスの取り込みが特に関係する。
【００１７】
電気メッキ溶液中の気泡の取り込みを低下させて浴の安定性を維持するために、消耗性アノードが屡々使用される。しかし、消耗性アノードは維持しなければならないパッシベーション膜表面を有することが多い。また、それらはメッキ溶液の中へと浸蝕され、寸法トレランスを変化させる。結局はそれらを取り換えなければなないため、不活性アノードを使用するツールに比較したときに、ツール動作を維持するために必要な保守量が増大することになる。
【００１８】
均一な膜のメッキに関連したもう一つの困難な問題は、メッキ膜の抵抗が変化することである。初期の種層は高い抵抗を有し、この抵抗は膜が厚くなるに伴って減少する。抵抗の変化は、所定のチャンバーハードウエアの組が種々の種層の厚さおよび蒸着膜の厚さに最適な均一性をもたらすのを困難にする。
【００１９】
上記の観点から、発明者等は、広範な電気化学的処理要件（例えば、種層厚さ、種層の種類、電気メッキ材料、電解質浴特性など）に容易に適合できる、マイクロエレクトロニクスワークピースを電気化学的に処理するためのシステムを開発した。このシステムは、このような電気化学的処理要件に適合できると同時に、ワークピースの表面において制御された実質的に均一な拡散層を与えることができ、これはワークピース表面の対応する実質的に均一な処理（例えば電気メッキ材料の均一な蒸着）を与える。
【００２０】
【発明の概要】
マイクロエレクトロニクスワークプレートの少なくとも一つの表面を電気化学的に処理するためのリアクタが記述される。このリアクタはワークピース支持体を含んだリアクタヘッドを備えており、該支持体は、マイクロエレクトロニクスワークピースと電気的に接触するように配置された一以上の電気接点を有する。また、該リアクタは、主液流チャンバー内において、電気化学的処理の際に通常はその中に収容される処理液浴の表面下のレベルで、主液流チャンバーの側壁に角度を付して配置された複数のノズルを有する処理容器を含んでいる。複数のアノードが主液流チャンバー内に異なる高さで配置され、それらは、複数のアノードと処理中のマイクロエレクトロニクスワークシートの間の中間拡散器を伴わずに、処理中のマイクロエレクトロニクスワークピースから異なる距離に配置される。複数のアノードの一つ以上は、処理中のワークピースに近接していてもよい。更に、複数のアノードの一つ以上は仮想アノードであってもよい。本発明はまた、主液流チャンバー内の多重レベルアノード構成、およびそれを使用する方法に関する。
【００２１】
【発明の詳細な記述】
＜基本的なリアクタ部品＞
図１Ｂを参照すると、半導体ウエハーのようなマイクロエレクトロニクスワークピース25を電気メッキするための、リアクタセンブリー20が示されている。一般的に言えば、リアクタセンブリー20は、リアクタヘッド30と、図では37で一般的に示され且つ下記でかなり詳細に説明される対応のリアクタベースとで構成され、該リアクタベースの中には電気メッキ溶液が配置される。図１Ｂのリアクタはまた、電気メッキ以外の電気化学的処理操作（例えば電気研磨、陽極酸化等）を実施するためにも使用される。
【００２２】
電気メッキリアクタアセンブリーのリアクタヘッド30は、静止アセンブリー70および回転子アセンブリー75からなることができる。回転子アセンブリー75は、関連のマイクロエレクトロニクスワークピース25を収容および担持し、該マイクロエレクトロニクスワークピースをリアクタベース37の容器内でその処理側を下に向けて収容し、ワークピースの導電性表面をリアクタセンブリー20のメッキ回路に接続しながら、該ワークピースを回転させるように構成されている。回転子アセンブリー75は、マイクロエレクトロニクスワークピースの表面に電気メッキ電力を与える一以上のカソード接点を含んでいる。図示の実施例において、カソード接点アセンブリーは一般的に85で示されており、以下で更に詳細に説明される。しかし、基板が導電性であるとき、またはマイクロエレクトロニクスワークピースの裏面とそのおもて面との間に交流の導電性経路が設けられるときは、おもて面側接点の代りに裏面側接点を設けてもよい。
【００２３】
リアクタヘッド30は典型的にはリフト／回転装置上に装着され、該回転装置は、リアクタヘッドを上向き配置から下向き配置へと回転させるように構成されており、その上向き配置ではメッキすべきマイクロエレクトロニクスワークピースを受取り、またその下向き配置では、メッキすべきマイクロエレクトロニクスワークピースの表面が、平坦にもしくは所定の角度でリアクタベース37中の電気めっき溶液と接触され得るように配置される。典型的には、マイクロエレクトロニクスワークピース25を回転子アセンブリー75上に配置し、該メッキされたマイクロエレクトロニクスワークピースを回転子アセンブリーから取出すために、好ましくは末端エフェクタを含むロボットアームが用いられる。接点アセンブリー85は、マイクロエレクトロニクスワークピースを回転子アセンブリー75上に配置することを可能にする開放状態と、マイクロエレクトロニクスワークピースを回転子アセンブリーに固定し、且つ該接点アセンブリー85の導電性部品をメッキすべきマイクロエレクトロニクスワークピース表面に電気的に接続する閉鎖状態との間で動作させることができる。
【００２４】
開示されたリアクタチャンバーと共に他の回転子アセンブリー構成を使用することが可能であり、上記したものは例示に過ぎないことが理解されるであろう。
【００２５】
＜エレクトロメカニカル処理容器＞
図２は、処理ベース37の基本構成と、処理容器の構成から生じる流速等高線パターンの対応のコンピュータシミュレーションを示している。図示のように、処理ベース37は一般的に、主液流チャンバー505、前チャンバー510、流体入口515、プレナム520、プレナム520を前チャンバー510から分離する流れ拡散器525、およびプレナム520を主チャンバー505から分離するノズル／スロットアセンブリー530を具備している。これらの部品は協働し、マイクロエレクトロニクスワークピースにおいて、実質的に半径方向に独立した垂直な成分を有する電気化学的処理液（ここでは電気メッキ溶液）の流れを提供する。図示の実施例では、衝突する流れは中心軸537の回りにセンタリングされ、マイクロエレクトロニクスワークピース25の表面に対して垂直な略均一な成分を有する。これは、マイクロエレクトロニクスワークピース表面に対して実質的に均一な質量フラックスを生じ、その実質的に均一な処理を可能にする。
【００２６】
注目すべきこととして、以下の説明から明らかなように、この望ましい流れ特性は、アノードと電気化学的処理（例えば電気メッキ）を施すべきマイクロエレクトロニクスワークピース表面との間に配置される拡散器を使用することなく達成される。このようにして、電気メッキリアクタに使用されるアノードは、マイクロエレクトロニクスワークピースの表面に近接して配置することができ、それによって、電気メッキ処理に使用される局部的な電界／電流密度パラメータに対する実質的な制御が提供される。電気的パラメータに対するこのかなりの程度の制御は、リアクタハードウエアにおける対応した変化を伴わずに、広範な電気メッキ要件（例えば、種層の厚さ、種層の種類、電気メッキされる材料、電解質浴特性など）に合致するように、リアクタを容易に適合することを可能にする。むしろ、適合は、例えば、アノードに与えられる電力のソフトウエア制御を通して、電気メッキ処理に使用される電気的パラメータを変更することによって実行することができる。
【００２７】
こうして、リアクタ設計は、液流を電界の調節から効果的に切離す。このアプローチの利点は、電気メッキまたは他の電気化学的処理の適用が電界に対する顕著な変化を必要とするときに劣化しないような、電気メッキおよび他の電気化学的処理のための略理想的な流れを持ったチャンバー（即ち、マイクロエレクトロニクスワークピースの全体に亘って実質的に均一な拡散層を与える設計）が設計され得ることである。
【００２８】
上記の利点は、図１Ａの従来技術のリアクタ設計との比較によって、更に大きく評価することができる。当該設計において、アノードとワークピースとの間の距離を減少すべきときは、ワークピース表面に近づくように拡散器を移動させなければならない。しかし、拡散器をワークピースの近くに移動させることは、ワークピース表面における電気メッキ液の流れ特性を著しく変えることになる。より具体的にいえば、拡散器とワークピース表面の間の距離が近接すると、局部領域8において流速の垂直成分の大きさにも、対応した増大が導入される。このように、実質的な拡散層制御の問題および拡散器の孔パターンに対応した電界の望ましくない局部的増大を導入することなく、電気メッキされるマイクロエレクトロニクスワークピース表面に近接するように、アノードを移動させることはできない。アノードをマイクロエレクトロニクスワークピース表面に近接するように動かすことができないから、電気化学的処理の電気的特性における制御性増大に関する利点を実現することはできない。更に、マイクロエレクトロニクスワークピースに近接した位置へ拡散器を移動させると、拡散器の孔パターンによって決定される複数の仮想アノードが効果的に発生する。これら仮想アノードがマイクロエレクトロニクスワークピース表面に近接すると、仮想アノードは高度に局在化された効果を有する。この高度に局在化した効果は、一つの現実のアノードへの電力を変化させることのみによって制御が行われるとすれば、一般には如何なる程度の正確さでも制御することができない。従って、実質的に均一な電気メッキ膜を、このような複数の不正確に制御された仮想アノードで達成することは困難である。
【００２９】
図２を再度参照すると、電気メッキ溶液は、ベース37の底に配置された入口515を通して与えられる。入口515からの流体は、そこから前チャンバー510を通して相対的に高い速度で注入される。図示の実施例において、前チャンバー510は加速チャンネル540を含んでおり、該チャンネルを通して、電気メッキ溶液は流体入口515から前チャンバー510の液流領域545に向かって半径方向に流れる。液流領域545は、一般に逆Ｕ字形状の断面を有しており、その拡散器525に近接した外側領域は、そのチャンネル540に近接した入口領域よりも広い。断面におけるこの変化は、電気メッキ溶液が主チャンバー505に導入される前に、電気メッキ溶液から如何なる気泡をも除去するのを補助する。そうでなければ主チャンバー505に侵入するであろう気泡は、前チャンバー510の上方部分に配置されたガス出口（図２には示されていないが、図３〜図５の実施例に示されている）を通して、処理ベース37から出される。
【００３０】
前チャンバー510内の電気メッキ溶液は、最終的には主チャンバー505に供給される。この目的で、電気メッキ溶液は、先ず前チャンバー510の比較的高圧の領域550から、流れ拡散器525を通して比較的低圧のプレナム520へと流される。ノズルアセンブリー530は、水平に対して僅かに傾斜して配設された複数のノズルまたはスロット535を含んでいる。電気メッキ溶液は、垂直方向および半径方向の流速成分を伴って、ノズル535を通してプレナム520を出る。
【００３１】
主チャンバー505は、輪郭を付した側壁560および傾斜側壁565によって、その上方領域に形成される。輪郭を付した側壁560は、電気メッキ溶液がノズル535（特に最上部のノズル）を出て、マイクロエレクトロニクスワークピース25の表面に向かって上方に戻るときに、液流の分離を防止するのを補助する。破断点570を越えると、液流分離は正常な流れの均一性には実質的に影響しないであろう。こうして、側壁565は一般に、輪郭を付した側壁560の形状の連続性を含む如何なる形状を有することもできる。
【００３２】
ここに開示される特定の実施例において、側壁565は傾斜しており、また以下で更に詳細に説明するように、一以上のアノードを支持するために使用される。
【００３３】
電気メッキ溶液は、一般には環状の出口572を通って主チャンバー505から出る。流体出口572は、廃棄のための更なる外部チャンバーに設けてもよく、または電気メッキ溶液供給システムを介して再循環させるために補充してもよい。
【００３４】
処理ベース37には、一以上のアノードが設けられる。図示の実施例において、主アノード580は主チャンバー505の下方部分に配置される。マイクロエレクトロニクスワークピース25表面の周縁が、輪郭を付した側壁560の範囲を越えて半径方向に伸びるとき、該周縁は主アノード580から電気的にシールドされ、これらの領域では減少した電着が生じるであろう。そこで、周縁領域に電気メッキ電流の流れを提供するために、傾斜側壁565上には、複数の環状アノード585が一般に同心円状に配置される。
【００３５】
図示の実施例のアノード580および585は、電気メッキされるマイクロエレクトロニクスワークピース25の表面から異なった距離に配置される。特に、アノード580および585は、異なる水平面内で同心円的に配置される。垂直方向の相違と組合されたこのような同心円的配置は、ノズル535によって作られる流れパターンに対して対応の悪影響を生じることなく、アノード580および585を、マイクロエレクトロニクスワークピース25の表面に近接して効果的に配置することを可能にする。
【００３６】
アノードがマイクロエレクトロニクスワークピース25の電気メッキに対して有する制御の効果および程度は、当該アノードと電気メッキされるマイクロエレクトロニクスワークピース表面との間の有効距離に依存する。特に、他の全てが等しいとすれば、マイクロエレクトロニックスワークピース25から所定の距離だけ有効に離間したアノードは、マイクロエレクトロニクスワークピース25の表面からもっと少ない距離だけ有効に離間しているアノードよりも、マイクロエレクトロニクスワークピース表面のより大きな領域に対して影響を有するであろう。従って、マイクロエレクトロニクスワークピース25の表面から比較的大きな距離だけ有効に離間しているアノードは、より小さい距離だけ離間しているアノードよりも、電気メッキ処理に対して、より小さい局在化された制御を有する。従って、アノードをマイクロエレクトロニクスワークピース25の表面に近接して効果的に位置付けることが望ましく、これは電気メッキ処理のより融通性に富んだ局在化された制御を可能にする。得られる電気メッキ膜のより大きな均一性を達成するために、この増大した制御性を利用することができる。このような制御は、例えば、個々のアノードに与えられる電気メッキ電力を、プログラム可能なコントローラの制御下に置くことによって実行される。こうして、メッキ電力の調節は、マニュアル入力または自動入力に基づくソフトウエア制御を受けることができる。
【００３７】
図示の実施例において、アノード580は、マイクロエレクトロニックスワークピース25の表面から略A1の距離に配置されるときに、マイクロエレクトロニクスワークピース25によって効果的に「見」られる。これは、アノード580と側壁560の間の関係が、側壁560の最も内側の寸法によって決定される有効面積をもった仮想アノードを形成するという事実によるものである。これとは対照的に、アノード585は最も内側のアノードから最も外側のアノードに向かって有効距離が略A2、A3およびA4にあり、最も外側のアノードがマイクロエレクトロニクスワークピース25に最も近接している。全てのアノード585は、電気メッキされるマイクロエレクトロニクスワークピース25の表面に近接している（即ち、約25.4mm以下、最も外側のアノードはマイクロエレクトロニクスワークピースから約10mmだけ離間している）。アノード585はマイクロエレクトロニクスワークピース25の表面に近接しているから、それらを使用して、マイクロエレクトロニクスワークピースの周縁部分での半径方向の膜成長に対する効果的な局在化された制御を提供することができる。高い均一性勾配を有する可能性のあるのはこれらの部分であるから（最も周辺の領域においてマイクロエレクトロニクスワークピースの種層との電気的接触が形成され、マイクロエレクトロニクスワークピースの中央部分よりもその周辺において高い電着速度を生じる事実によって）、このような局在化された制御は、マイクロエレクトロニクスワークピースの周縁部分において特に望ましい。
【００３８】
上記のアノード構成に与えられる電気メッキ電力は、対応するハードウエハの変更を必要とすることなく、広範なメッキ要件に適合させるために容易に制御することができる。電気メッキ電力を調節するための幾つかの理由には、下記に対する変更が含まれる：
・種層の厚さ；
・メッキ表面の開放領域（パターンウエハー、エッジ排除）
・最終メッキ厚さ；
・メッキ膜の種類（銅、白金、種層向上）；
・メッキ速度。
【００３９】
上記のアノード構成は、高抵抗の種層を有するマイクロエレクトロニクスワークピースをメッキするために、またマイクロエレクトロニクスワークピース上に高抵抗材料をメッキするために、特に良く適している。一般的に言って、蒸着される種層または材料の抵抗が高いほど、均一な膜を生じるためには、中央アノード580での電流をより大きく増大しなければならない。この効果は、例ならびに図１０および図１１に示した対応するグラフと関連させて理解することができる。
【００４０】
図１０は、四つの異なるコンピュータシミュレーションのグラフであり、電気メッキされた膜の成長 v.s.マイクロエレクトロニクスワークピースの表面を横切る半径方向位置の変化を反映している。これらのグラフは、四つのアノード580，585のうちの与えられた一つへの電流が変化し、残りのアノードへの電流には対応した変化がないときに生じる成長の変化を示している。この図解において、アノード1はアノード580に対応し、残りのアノード2〜4は、最も内側のアノードから最も外側のアノードに向かうアノード585に対応する。各アノードについてのピーク電着は、異なる半径方向位置で生じる。更に、このグラフから分かるように、ワークピースの表面から最も大きな距離にあるアノード580は、ワークピースの実質的な半径方向位置に亘って効果を有し、従ってワークピースの表面領域全体に広い影響を有する。対照的に、残りのアノードは、図１０のグラフのピークに対応する半径方向位置において、実質的に更に局在化した効果を有する。
【００４１】
アノード580，585の異なる半径方向の効果を利用して、マイクロエレクトロニクスワークピース表面を横切る実効的に均一な電気メッキ膜を与えることができる。この目的のために、アノード580，585の夫々には、残りのアノードに与えられる電流とは異なる固定された電流を与えてもよい。これらのメッキ電流の相違を与えることにより、カソード接点アセンブリー85（図１Ｂ）の接点に近接したワークピース表面の半径方向位置で一般に生じる、増大したメッキを補償することができる。
【００４２】
電気メッキされた膜の正規化された厚さに対する予め設定されたメッキ電流のコンピュータシミュレートされた効果が、マイクロエレクトロニクスワークピース上の半径方向位置の関数として、図１１に経時的に示されている。このシミュレーションにおいて、種層はｔ0において均一であると仮定された。図示のように、電気メッキ処理の初期部分の間に、マイクロエレクトロニクスワークピース上の半径方向位置に亘る厚さに実質的な相違が存在する。これは、高抵抗材料から形成された種層、または非常に薄い種層のような高抵抗の種層を有するワークピースの一般的な特徴である。しかし、図１１から分かるように、アノード580，585に与えられる異なる電流から生じる異なる電着は、電気メッキ処理の終了までに、実質的に均一にメッキされた膜を形成する。アノード580，585に与えられる特定の電流は多くの因子に依存し、そのような因子には、電気メッキ膜の望ましい厚さおよび材料、初期種層の厚さおよび材料、アノード580，585とマイクロエレクトロニクスワークピースとの間の距離、電解質浴の特性等が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００４３】
アノード580，585は消耗性であってもよいが、好ましくは不活性で、白金化チタンまたは他の不活性な導電性材料から形成される。しかし、上記で述べたように、不活性アノードはメッキされたガスを発生し易く、これは膜の均一性を損なう可能性がある。この問題を少なくするために、気泡が主処理チャンバー505に侵入する可能性を小さくすると共に、処理ベース37は幾つかの独特の特徴を含んでいる。アノード580に関して、小さい液流経路が、アノード580の下側と相対的に低い加圧チャンネルとの間にベンチュリ出口590を形成する（図２参照）。これは、アノード580の表面に近接した電気メッキ溶液を下方に遠ざけるベンチュリ効果を生じ、更にマイクロエレクトロニクスワークピースの表面の中央部分において、衝突流の均一性に影響を及ぼす吸引流（再循環流）を与える。
【００４４】
チャンバーの外側で発生した如何なる大きな気泡についても、領域590を通して上昇するのを防止するために、ベンチュリ流れ経路590をシールドしてもよい。その代り、このような気泡は前チャンバー510の気泡トラップ領域に侵入する。
【００４５】
同様に、電気メッキ溶液は、液体出口572に向かって半径方向にアノード585の表面を掃引し、それらの表面で形成される気泡を除去する。更に、マイクロエレクトロニクスワークピースの表面における液体流の半径方向成分は、そこからの気泡の掃引を補助する。
【００４６】
リアクタチャンバーを通る図示の流れに関しては、更に多くの処理上の利点が存在する。図示のように、ノズル535を通る流れは、マイクロエレクトロニクスワークピース表面から流れ去り、従って、拡散層の均一性を乱す液体のジェットは形成されない。拡散層は完全に均一ではないかもしれないが、実質的に均一であり、その結果として如何なる不均一性も比較的緩やかであろう。更に、如何なる副次的な不均一性の効果も、マイクロエレクトロニクスワークピースを処理の際に回転させることによって実質的に低減され得る。更なる利点は、ベンチュリ出口によって生じる主チャンバー505の底部における流れに関するものであり、これはその中心線における流れに影響する。中心線の流速は、他の方法では実施および制御するのが困難である。しかし、ベンチュリ流の強さは、流れのこの側面に影響を及ぼすために使用できる邪魔にならない設計変更を提供する。
【００４７】
上記のリアクタ設計から明らかなように、マイクロエレクトロニクスワークピースに対して垂直な流れは、マイクロエレクトロニクスワークピースの中心近傍で僅かに大きく、マイクロエレクトロニクスワークピースが存在しないとき（即ち、マイクロエレクトロニクスワークピースが液体の中に下降する前）は何時でも、ドーム形状のメニスカスを形成する。このドーム形状のメニスカスは、マイクロエレクトロニクスワークピースまたは他のワークピースを処理溶液（ここでは電気メッキ溶液）の中に下降させるときに、気泡の取込みを最小限にするのを補助する。
【００４８】
上記リアクタ設計の更なる利点は、チャンバー入口への道をもった気泡がマイクロエレクトロニクスワークピースに達するのを防止するのを補助することである。この目的のために、流れパターンは、溶液が主チャンバーに侵入する直前で下方に流れるようになっている。こうして気泡は前チャンバーの中に残り、その頂部の穴を通して逃散する。更に、前チャンバーへの上方に傾斜した入口経路（図５および関連の説明を参照のこと）は、ベンチュリ流れ経路を通して気泡が主チャンバーに侵入するのを防止する。
【００４９】
図３〜図５は、半導体マイクロエレクトロニクスワークピースの電気化学的処理に特に適合された、完全な処理チャンバーセンブリー610の特定の構成を図示している。更に特定して言えば、図示の実施例は、電気メッキを使用してワークピースの表面に材料の均一な層を蒸着するために特に適合されている。
【００５０】
図示のように、図１Ｂに示した処理ベース37は、処理チャンバーセンブリー610並びに対応する外部カップ605で構成されている。処理チャンバーセンブリー610は外部カップ605内に配置されて、処理チャンバーセンブリー610から溢れ出た使用済み処理液を外部カップ605に収容することを可能にしている。例えば、対応するツールのフレームに固定するために、フランジ615がアセンブリー610の回りに広がっている。
【００５１】
特に図４および図５を参照すると、外部カップ605のフランジは、リアクタヘッド30の回転子アセンブリー75（図１Ｂに示されている）と係合またはこれを収容し、マイクロエレクトロニクスワークピース25と主液流チャンバー505内の処理溶液（例えば電気メッキ液）との間の接触を可能にするように形成される。外部カップ605はまた、その中に排水カップ部材627が配置される主円筒状ハウジング625を含んでいる。この排水カップ部材627はチャンネル629を有する外表面を含んでおり、該チャンネルは、主円筒形ハウジング625と共に、処理溶液のための出口として働く一以上の螺旋流れチャンバー640を形成する。処理カップ35頂部の堰部材739を溢れ出た処理液は、螺旋チャンバー640を通して排水され、出口（図示せず）を出てそこで廃棄され、または補充および再循環される。この構成は、ガスと処理液との混合を減少することにより、気泡がワークピース表面の拡散層の均一性を妨げる可能性を更に低減するから、液体再循環を含むシステムに特に適している。
【００５２】
図示の実施例では、複数の別々の部品の壁によって、前チャンバー510が形成されている。より詳細に言えば、前チャンバー510は排水カップ部材627の内壁、アノード支持部材697、中間チャンバー部材690、および流れ拡散器525の外壁によって画定されている。
【００５３】
図３Ｂおよび図４は、上記部材を一緒にしてリアクタを形成する方法を示している。この目的のために、中間チャンバー部材690は、排水カップ部材627の内部に配置され、またその底壁上に着座する複数の脚支持体692を含む。アノード支持部材697は、排水カップ部材627の内部回りに配置されたフランジと係合する外壁を含んでいる。アノード支持部材697はまた、流れ拡散器525の上方部分に着座および係合するチャンネル705を含み、更に、ノズルアセンブリー530の上部リム上に着座および係合するチャンネル705を含んでいる。また、中間チャンバー部材690は中心に配置された容器715を含んでおり、これはノズルアセンブリー530の下方部分を収容する大きさである。同様に、環状容器715の外部には、流れ拡散器525の下方部分と係合するための環状チャンネル725が放射状に配設されている。
【００５４】
図示の実施例において、流れ拡散器525は単一片として形成されており、また垂直に配向された複数のスロット670を含んでいる。同様に、ノズルアセンブリー530は単一片として形成され、またノズル535を構成する水平に配向された複数のスロットを含んでいる。
【００５５】
アノード支持部材697は、環状のアノードアセンブリー785を収容する大きさの複数の環状溝を含んでいる。夫々のアノードアセンブリー785は、アノード585（好ましくは白金化チタンまたは他の不活性金属で形成される）およびアノード585の中心部分から伸びる導管730を含んでおり、その中を通して金属導電体が配置されて、各アセンブリー785のアノード585を外部電力源に電気的に接続する。導管730は、処理チャンバーアセンブリー610を完全に貫通して伸びており、その底に夫々の取付け部品733により固定される。この方法で、アノードアセンブリー785は効果的にアノード支持体697を下方に付勢し、流れ拡散器525、ノズルアセンブリー530、中間チャンバー部材690および排水カップ部材627を、外部カップ605の低部737の底に対してクランプする。これは、処理チャンバー610の容易な組立ておよび分解を可能にする。しかし、チャンバー要素を一緒に固定すると共に、アノードに対する必要な電力を導通させるために、他の手段を使用してもよいことが理解されるであろう。
【００５６】
図示の実施例はまた、アノード支持部材697の上部外側部分に脱着可能に嵌合され、または容易に固定される堰部材739を含んでいる。図示のように、堰部材739はリム742を含んでおり、これは処理溶液がその上を螺旋流れチャンバー640の中へと流れる堰を形成する。また、堰部材739は横方向に伸びるフランジ744を含んでおり、これは半径方向内側に向かって伸び、一以上のアノード585の全部または一部を覆う電界シールドを形成する。堰部材739は容易に取外しおよび取換えができるから、処理チャンバーセンブリー610を容易に再構成して、異なる電界形状を与えるように適合させてもよい。このような異なる電界形状は、一以上の寸法または形状のワークピースを処理するようにリアクタを構成しなければならない場合に、特に有用である。これは更に、同じ寸法であるが異なる電着面積要件を有するワークピースに適応するように、リアクタを構成することを可能にする。
【００５７】
アノード支持部材697は、適正位置にあるアノード585と共に、図２に示した輪郭を付した側壁560および傾斜側壁565を形成する。上記のように、アノード支持部材697の下方領域は、前チャンバー510の上部内壁を画定するように輪郭が付されており、好ましくは、気泡を前チャンバー510から外部環境へ出すように、これを貫通して配置された一以上のガス出口665を含んでいる。
【００５８】
特に図５を参照すると、810に一般的に示される入口液体ガイドによって液体入口515が形成されており、これは一以上のファスナー815によって、中間チャンバー部材690の床に固定される。入口液体ガイド810は複数の開放チャンネルを含み、これは、液体入口515で受取った液体を中間チャンバー部材690の下の領域へと案内する。図示の実施例のチャンネル817は、上方に向かって傾斜した壁819によって画定される。チャンネル817を出た処理液は、そこから、同様に上方に傾斜した壁で確定された一以上の更なるチャンネル821へと流れる。
【００５９】
中央アノード580は電気的接続ロッド581を含んでおり、該接続ロッドは、ノズルアセンブリー530に形成された中央孔、中間チャンバー部材690および入口液体ガイド810を通して、処理チャンバーセンブリー610の外部へと進む。図２の590で示す小さいベンチュリ流れ経路領域が、排水カップ部材690およびノズル部材530の底を通して進む垂直チャンネルによって図５に形成される。図示のように、液体入口ガイド810、および特に上方に傾斜した壁819がシールされた垂直チャンネル823を越えて半径方向に伸びており、入口に入ってくる如何なる泡も垂直チャンネル823ではなく、上向きのチャンネル821を通って進むようになっている。
【００６０】
図６〜図９は、改善されたリアクタチャンバーの更なる実施例を示している。これらの図に示した実施例は、上記で述べたリアクタ構成に特徴的な有利な電界および流れを維持すると同時に、アノード／電極絶縁が望ましい状況にとって有用である。このような状況には下記の場合が含まれるが、これらに限定されない：
・最適に効果的であるために、電気化学的電気メッキ溶液が、アノードのような電極上を高流速で通過しなければならない場合；
・均一な電気化学的処理を保証する為に、アノード表面での電気化学的反応から発生する一以上のガスを除去しなければならない場合；
・消耗異性電極が使用される場合。
【００６１】
図６および図７を参照すると、リアクタは、処理チャンバーの最も内側の部分への電気化学的電気メッキ溶液流路を含んでおり、これは図２に示した実施例、並びに図３Ａ〜図５に示したリアクタチャンバーの実施例に与えられた流路と非常に似ている。そこで、単純化のために、類似の機能を有する部品については、ここでは更に同定しない。以下では、上記実施例とは顕著に異なるリアクタの部品についてのみ明かにし、説明する。
【００６２】
アノード電極および関連の構造、並びに液流経路との関係において、実施例の間には著しい区別が存在する。より詳細に言えば、リアクタベース37は、夫々のアノードチャンバーハウジング1017，1022，1027および1032の中に相互に同心円的に配置された複数のリング状アノード1015，1020，1025および1030を含んでいる。図示のように、各アノード1015，1020，1025および1030は、先に述べた実施例に示した対応のアノードの表面領域よりも大きい、垂直に配向された表面領域を有している。この開示された実施例には四つの斯かるアノードが用いられるが、電気化学的処理パラメータおよび望ましい結果に応じて、より多数またはより少数のアノードを使用してもよい。各アノード1015，1020，1025および1030は、少なくとも一つの対応する支持／導電性部材1050によって、夫々のアノードチャンバーハウジング1017，1022，1027および1032の中に支持されており、前記支持／導電性部材は処理ベース37の底を貫通して伸び、電源への接続のための電気的コネクタ1055で終端する。
【００６３】
開示された実施例に従えば、最も外側の三つのチャンバーハウジング1022，1027および1030への液流又はこれを通る液流が、入口515から分離された入口1060から与えられ、この入口は最も内側のチャンバーハウジング1017を通して液流を供給する。図示のように、液体入口1060は、外壁に配置された複数のスロット1070を有するマニホルド1065に電気メッキ溶液を与える。スロット1070は、複数の開口部1080を含むプレナム1075と液体流通しており、電気メッキ溶液は前記開口部を通して三つのアノードチャンバーハウジング1022，1027および1032にそれぞれ侵入する。アノードチャンバーハウジング1017，1022，1027および1032に入る液体は、夫々のアノード1015，1020，1025および1030の少なくとも一つの垂直表面、好ましくは両方の垂直表面を覆って流れる。
【００６４】
各アノードチャンバーハウジング1017，1022，1027および1032は、上部出口領域を含んでいる。図示のカップ1085は、それらが相互に同心円的であるように、リアクタチャンバー内に配置される。各カップは、他のリムに対して予め定められた高さで終端する上部リム1090を含んでおり、各カップのリムは、直接隣接する外側の同心円カップの垂直方向の下の高さで終端する。最も内側の三つのカップの夫々は、更に、実質的に垂直な外壁1095および傾斜内壁1200を含んでいる。この壁構成は、同心円的に配置されたカップ（液流領域1205および最外側のアノードに関連した最外側の流れ領域120５を画定する輪郭を付した内壁を有する最内側のカップ以外）の間隙領域に流れ領域1205を形成し、これは液体が処理中のマイクロエレクトロニクスワークピースの表面に向かって上方に流れる領域を増大する。この領域の増大は、垂直液流に沿った液体流速を減少させ、該流速は特定の流れ領域の上方部分での液体の流速に比較して、流れ領域1205の下方部分において更に大きい。
【００６５】
同心円的に隣接するカップのリム間の間隙領域は、複数の仮想アノードの夫々の寸法および形状を効果的に決定し、各仮想アノードは、夫々のアノードチャンバーハウジング内に配置された対応するアノードと夫々関連している。処理中のマイクロエレクトロニクスワークピースによって見られる各仮想アノードの寸法および形状は、一般には対応する現実のアノードの寸法および形状とは独立している。そこで、使用するときに経時的に寸法および形状が変化する消耗性アノードは、処理中のマイクロエレクトロニクスワークピースによって見られる全体のアノード構成における対応の変化を伴わずに、アノード1015，1020，1025および1030として用いることができる。更に、流れ領域1205を通って垂直方向に流れる液流が減速を受けると、アノードチャンバーハウジング1017，1022，1027および1032内のアノード1015，1020，1025および1030の垂直表面を横切って高速液流が導入されると同時に、処理中のマイクロエレクトロニクスワークピースの表面を半径方向に横切る非常に均一な液流パターンを生じる。上記のように、アノード1015，1020，1025および1030の垂直表面を横切る高速の液体流は、Atotechから入手可能な電気メッキ液のような一定の電気化学的電解メッキ溶液を使用するときには望ましいものである。更に、このような高速液体流は、アノード、特に不活性アノードの表面で形成される気泡の幾らかの除去を補助するために使用してもよい。この目的で、夫々のアノードチャンバーハウジング1017，1022，1027および1032の上方部分に一以上のガス出口（図示せず）を設けて、このようなガスを換気してもよい。
【００６６】
更に留意すべきことは、先の実施例とは異なり、要素1210は、誘電体材料で形成される固定部材である。固定部材1210は、リアクタベース37を形成する複数の構造体を一緒にクランプするために使用される。固定部材1210は、それがアノードとして機能し得るように導電性材料から形成すればよいが、処理中のマイクロエレクトロニクスワークピースによって見られる最内側のアノードは、好ましくは最内側のアノード1015に対応する仮想アノードである。
【００６７】
図８および図９は、図１０〜図１２に示した実施例に従って構築されたリアクタの液体流速等高線のコンピュータシミュレーションを示している。この実施例において、リアクタベースの全てのアノードは、アノードチャンバーハウジングを通る液体の流れから隔離され得る。この目的で、図８は、電気メッキ溶液の流れが夫々のアノードチャンバーハウジングを通して与えられるときに生じる液体流速の等高線を図示している。一方、図９はアノードチャンバーハウジングを通り、アノードを通過して与えられる電気メッキ溶液の流れがないときに生じる液体流速等高線を図示している。この後者の条件は、第二の液流入口（下記で述べる）からの流れを遮断することによってリアクタ内に達成することができ、同様に、入口1060を通る液流を遮断することによって図６および図７のリアクタ内に達成することができる。このような条件は、アノードの表面を横切る電気メッキ溶液の流れが、溶液の有機添加物濃度を顕著に低下させることが分かっている場合に望ましいものであるかも知れない。
【００６８】
図１２は、図７に示したリアクタの実施例の変形を示している。単純化のために、以下の議論に関連する要素のみに参照番号を与える。
【００６９】
この更なる実施例は、アノード1015，1020，1025および1030に液流を与えるために異なる構造を用いている。更に特定して言えば、更なる実施例は、アノードチャンバーハウジング1017，1022，1027および1032に処理液体を供給および分配するための入口として働く入口部材2010を用いる。
【００７０】
図１２および図１３を参照すると、入口部材2010は、電気メッキ液の流れを与えるために使用できる中空ステム2015を含んでいる。中空ステム2015は階段状ハブ2020で終端する。階段状ハブ2020は複数のステップ2025を含んでおり、これらステップの夫々は、アノードチャンバーハウジングの対応する壁を収容および支持する大きさの溝を含んでいる。処理液は、マニホルド領域から夫々のアノードチャンバーハウジングへと進む複数のチャンネル2030を通して、アノードチャンバーハウジングの中に流される。
【００７１】
この後者の入口構成は、更に、アノード1015，1020，1025および1030を相互に電気的に絶縁するための補助となる。このこのような電気的絶縁は、アノードの間の電流経路の増大した抵抗によって生じる。この増大した抵抗は、アノードチャンバーハウジング間に存在する液体流れ経路における増大した長さの直接的な結果である。
【００７２】
マイクロエレクトロニクスワークピースに対してその周縁に電気メッキ電力が供給される方法は、蒸着された金属の全体の膜質に影響する。このような電気メッキ電力を提供するために使用される接点アセンブリーのより望ましい特徴の幾つかは、例えば下記の通りである：
・蒸着した膜の均一性を最大限にするための、マイクロエレクトロニクスワークピースの周辺回りにおける電気メッキ電力の均一な分布；
・ウエハー間の均一性を補償するための、一貫した接触特性；
・装置製造のために利用可能な面積を最大にするための、マイクロエレクトロニクスワークピース上における接触アセンブリーの最小の割込み；
・剥離および／または剥落を防止するための、マイクロエレクトロニクスワークピース周縁付近のバリア層に対する最小のメッキ。
【００７３】
上記特徴の一以上に合致させるために、好ましくは、回転子アセンブリー20はマイクロエレクトロニクスワークピース25との連続的な電気的接触または個別的な多数回の電気的接触を与える接点アセンブリー85を用いる。マイクロエレクトロニクスワークピース25の外周縁（この場合は半導体ウエハーの外周縁回り）に対してより連続的な接触を与えることによって、マイクロエレクトロニクスワークピースにはより均一な電流が印加され、これは更に均一な電流密度を促進する。この更に均一な電流密度は、蒸着された材料の深さにおける均一性を高める。
【００７４】
好ましい実施例に従う接触アセンブリー85には、マイクロエレクトロニクスワークピースの周縁付近における最小の割込みを与えると同時に、種層との一貫した接触を与える接点部材を含む。種層との接触は、マイクロエレクトロニクスワークピースが接点アセンブリーと係合されるときに、種層に対する拭い動作を与える接触部材構造を使用することによって向上する。この拭い動作は、種層表面の何等かの酸化物を除去するのを補助し、それによって接点構造体と種層との間の電気的接触を向上させる。その結果、マイクロエレクトロニクスワークピース周縁周りでの電流密度の均一性は増大し、得られる膜はより均一になる。更に、電気的接触におけるこのような一貫性は、ウエハー間での電気メッキ処理におけるより大きな一貫性を促進し、それによってウエハー間の均一性を増大する。
【００７５】
接点アセンブリー85は、以下で更に詳細に記述するように、好ましくは、個々に又は他の構造体と協働して、接点／接点、周縁部分、およびマイクロエレクトロニクスワークピース25をメッキ溶液から分離するバリアを提供する一以上の構造体をも含む。これは、個々の接点上への金属の電着を防止し、更に、マイクロエレクトロニクスワークピース25の縁部近傍におけるバリア層の何れかの露出部分が、電気メッキ環境に露出されるのを防止する補助となる。その結果、バリア層の電着、およびこれに関連した何れかの弱く付着した電気メッキ材料の剥落による汚染の可能性が、実質的に制限される。本発明のシステムに使用するのに適した接点アセンブリーの例が、1998年7月10日に出願された「周縁シール部材とのメッキ接触を備えたメッキ装置」と題するU.S.S.N.09/113,723に図示されており、これは本願明細書の一部として本願に援用される。
【００７６】
一以上の上記リアクタセンブリーは、半導体マイクロエレクトロニクスワークピースのようなワークピースに対して複数の処理を実行できる処理ツールに容易に組み込むことができる。一つのこのような処理ツールは、モンタナ州KalispellのSemitool, Inc.,から入手可能なLT-210TM電気メッキ装置である。図１４および図１５はこのような組み込みを示している。
【００７７】
図１４のシステムは、複数の処理ステーション1610を含んでいる。好ましくは、このような処理ステーションは一以上の濯ぎ／環層ステーションおよび一以上の電気メッキステーション（一以上の上記のような電気メッキリアクタを含む）が、本発明に従って構成された更なる浸漬化学処理ステーションを用いてもよい。このシステムは、好ましくは迅速熱処理（RTP）のために適合された少なくとも一つの熱リアクタを含む、1615におけるような熱処理ステーションを含んでいる。
【００７８】
このワークピースは、中心トラック1625に沿った線形移動のために配置された一以上のロボット搬送機構を使用して、処理ステーション1610とRTPステーション1615との間で搬送される。また、一以上のステーション1610は、インサイチューでの濯ぎを実行するために適合される構造体を組み込んでもよい。好ましくは、全ての処理ステーション並びにロボット搬送機構は、フィルターされた空気が陽圧で供給されるキャビネットの中に配置され、それによって、マイクロエレクトロニクスワークピースの処理効果を低下させる可能性のある空気で運ばれる汚染物を制限する。
【００７９】
図１５は、処理ツールの更なる実施例を示しており、ここでは部位1630に配置された、少なくとも一つの熱リアクタを含むRTPステーション1635がツールセットに組み込まれてもよい。図１４の実施例とは異なり、この実施例では、少なくとも一つの熱リアクタは、専用のロボット機構1640によってサービスを受ける。専用のロボット機構1640は、ロボット搬送機構1620がそこへ運んできたワークピースを受取る。搬送は、中間段階のドア／エリア1645を通して行われる。こうして、処理ツールのRTP部分1630を、当該ツールの他の部分から衛生的に分離することが可能になる。加えて、このような構成を使用することにより、図示のアニールステーションは、現在のツールセットをグレードアップするために取付けられる別のモジュールとして実施することができる。RTPステーション1635に加えて、又はその代りに、他の種類の処理ステーションを部位1630に配置してもよいことが理解されるであろう。
【００８０】
上記で述べたシステムには、その基本的教示を逸脱することなく多くの変形を行ってもよい。一以上の特定の実施例を参照して本発明をかなり詳細に説明してきたが、当業者は、ここに記載した本発明の範囲および精神を逸脱することなく変更を加え得ることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  図１Ａは、ワークピース表面の全体に亘って処理液の流れを分布させ、電界の成形をも補助する拡散器を組み込んだ、電気メッキリアクタセンブリーの概略ブロック図である。
【図１Ｂ】  図１Ｂは、本発明を組み込むことができる電気メッキリアクタセンブリーの一実施例を示す横断面図である。
【図２】  図２は、図１Ｂのリアクタセンブリーに使用し得るリアクタチャンバーの一実施例を示す概略図であり、リアクタチャンバー全体の処理液の流れに関連した流速プロファイルの例示を含んでいる。
【図３】  図３は、半導体ウエハーの電気化学的処理に特別に適合され且つ図２に示した流速プロファイルを達成するように実施された、完全な処理チャンバーセンブリーの特定の構成を示している。
【図４】  図４は、半導体ウエハーの電気化学的処理に特別に適合され且つ図２に示した流速プロファイルを達成するように実施された、完全な処理チャンバーセンブリーの特定の構成を示している。
【図５】  図５は、半導体ウエハーの電気化学的処理に特別に適合され且つ図２に示した流速プロファイルを達成するように実施された、完全な処理チャンバーセンブリーの特定の構成を示している。
【図６】  図６は、本発明の更なる実施例に従って構成された完全な処理チャンバーセンブリを示している。
【図７】  図７は、本発明の更なる実施例に従って構成された完全な処理チャンバーセンブリを示している。
【図８】  図８は、図６および図７の処理チャンバーの実施例における流速等高線を示す横断面図である。
【図９】  図９は、図６および図７の処理チャンバーの実施例におｋる流速等高線を示す横断面図である。
【図１０】  図１０は、均一なメッキを達成するために、処理チャンバーのアノード構成を用い得る方法を示すグラフである。
【図１１】  図１１は、均一なメッキを達成するために、処理チャンバーのアノード構成を用い得る方法を示すグラフである。
【図１２】  図１２は、図６および図７の処理チャンバーの変形例を示している。
【図１３】  図１３は、図６および図７の処理チャンバーの変形例を示している。
【図１４】  図１４は、本発明の技術に従って構築された一以上の処理ステーションを組み込むことができる処理ツールの実施例を示している。
【図１５】  図１５は、本発明の技術に従って構築された一以上の処理ステーションを組み込むことができる処理ツールの実施例を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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