JP2001518567A

JP2001518567A - マイクロエレクトロニック部品の製造中プロセッシング液への加工物表面の暴露を制御するための装置及び方法

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Publication number: JP2001518567A
Application number: JP2000514312A
Authority: JP
Inventors: バツ，ロバート・ダブリユー，ジユニア; ブラツクバーン，リード・エイ; ケリー，ステイーブン・イー; ドウーリトル，ジエイムズ・ダブリユー
Original assignee: セミトウール・インコーポレーテツド
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2001-10-16
Also published as: CN1272956A; EP1029342A1; WO1999017344A1; AU9679598A; KR20010024370A

Abstract

(57)【要約】加工物（Ｗ）をプロセッシングしてマイクロエレクトロニック部品を製造するのに使用するための装置（１０）が記載される。本装置は、加工物をプロセッシングするためのプロセス流体（３８）をその中に有するプロセス容器（１４）、及び加工物を保持するように構成された加工物ホルダ（１６）を具備する。加工物の表面（Ｓ₁）とプロセス流体の表面（３９）との間の間隔を指示する位置情報を与えるのに位置センサが使用される。駆動システムは、位置情報に応答して加工物の表面とプロセス流体の表面との間の相対運動を与える。好ましくは、駆動システムにより与えられた相対運動は加工物の表面をプロセス流体の表面と接触させる第１運動及び、第１運動に続きそして第１運動と反対方向の第２運動であって、プロセス流体の表面と加工物の表面との間にプロセス流体のカラムを発生させそして維持する第２運動を含んで成る。１つの態様では、装置は加工物の表面に物質を電気めっきするように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

半導体ウエーハ基板（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗａｆｅｒｓｕｂｓｔ
ｒａｔｅ）、ポリマー基材（ｐｏｌｙｍｅｒｓｕｂｓｔｒａｔｅ）等のような
加工物（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）からのマイクロエレクトロニック部品（ｍｉｃｒ
ｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）の製造は相当な数の方法を含
む。一般的気に言えば、マイクロエレクトロニック部品を製造するために加工物
に対して行われるプロセッシング操作（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｐｅｒａｔｉ
ｏｎｓ）の４つの部門がある。このような操作は物質の付着（ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）、パターン化（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）、ドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）及
び熱処理を含む。

【０００２】物質付着プロセッシング（ｍａｔｅｒｉａｌｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｏ
ｃｅｓｓｉｎｇ）は、加工物（以後半導体ウエーハとして本明細書では示される
がこれに限定はされない）の表面へのエレクトロニック物質の薄い層を付着させ
ることを含む。パターン化はこれらの加えられた層の選ばれた部分の除去を与え
る。半導体ウエーハのドーピングはウエーハの選ばれた部分に「ドーパント」と
して知られた不純物を加えて基板材料の電気的特性を変えるプロセスである。半
導体ウエーハの熱処理は、ウエーハを加熱及び／又は冷却して特定のプロセス結
果を達成することを含む。

【０００３】プロセッシング「ツール」として知られた多数のプロセッシング装置が前記の
プロセッシング操作を具現するために開発された。これらのツールは製造プロセ
ス及びツールにより実行されるプロセス（１つ及び複数の）において使用される
加工物のタイプに依存して異なる構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）をとる。
エキノックス（Ｅｑｕｉｎｏｘ）（Ｒ）湿式プロセッシングツールとして知られ
そしてモンタナ州、カリスペルのセミツール・インコーポレーテッド（Ｓｅｍｉ
ｔｏｏｌ，Ｉｎｃ．，）から入手可能な１つのツール構成は、半導体加工物ホル
ダ及びプロセスボウル又はプロセス容器を利用して湿式プロセッシング操作を実
行するための１つ以上の半導体加工物プロセッシングステーションを含む。この
ような湿式プロセッシング操作は電気めっき、エッチング等を含む。

【０００４】前記エキノックス（Ｒ）ツールの１つの構成に従えば、加工物ホルダ及びプロ
セスボウルは互いに近接して配置されていて、加工物ホルダにより保持された半
導体ウエーハをプロセスボウル内に配置されたプロセッシング流体と接触させる
ように機能する。しかしながら、プロセッシング流体を半導体ウエーハの適当な
部分に制限することはしばしば問題となる。

【０００５】慣用の半導体加工物プロセッサは種々の技術を利用して、接触させられるべき
ではない半導体ウエーハの残りの部分を同時に遮蔽しながら、プロセッシング流
体へのこれらの適当な部分の完全な露出を容易にした。例えば、このような慣用
のシステムは、プロセス流体がテープの下のウエーハの部分に接触するのを防止
するように半導体ウエーハの後ろ側にテープを施すことを必要とすることがある
。他の構成は、プロセス流体が半導体ウエーハの後ろ側に接触及び保持するため
の吸引カップ装置を使用し、それによりプロセス流体が後ろ側に接触するのを防
止する。

【０００６】このような慣用の技術はプロセス流体が半導体ウエーハの後ろ表面と接触する
のを防止する目的をしばしば十分に達成するけれども、このような技術はそれら
自身の一群の問題を提供する。例えば、テープを施すのに追加のプロセッシング
工程が必要である。更に、プロセス流体が加工物の後ろ側と接触するのを防止す
るのに物理的カバーが使用されるとき、追加の部品が必要である。更に、半導体
加工物は脆くそしてウエーハ表面を覆っている期間中ウエーハに損傷を与えない
ように注意しなければならない。慣用の技術において固有なウエーハ取り扱いの
増加は、ウエーハ損傷の危険を増加させる。

【０００７】故に、本発明者は、プロセッシング流体と半導体加工物の適当な部分との接触
を制御するために現在使用されている技術に改良を加えることが必要であること
を認識した。

【０００８】

【発明の要点】

マイクロエレクトロニック部品を製造するために加工物をプロセッシングする
のに使用する装置が記載される。本装置は、加工物をプロセッシングするための
プロセス流体をその中に有するプロセス容器、及び加工物を保持するように構成
された加工物ホルダを具備する。加工物の表面とプロセス流体の表面との間の間
隔（ｓｐａｃｉｎｇ）空間を指示する位置情報を与えるのに位置センサが使用さ
れる。駆動システムは、位置情報に応答して加工物の表面とプロセス流体の表面
との相対運動を与える。好ましくは、駆動システムにより与えられた相対運動は
加工物の表面をプロセス流体の表面と接触させる第１運動及び、第１運動に続き
そして第１運動と反対方向の第２運動であって、プロセス流体の表面と加工物の
表面との間にプロセス流体のカラム（ｃｏｌｕｍｎ）を発生させそして維持する
第２運動を含んで成る。この方法においては、駆動システムは、加工物の他の表
面を除いて加工物の表面をプロセス流体の表面と接触させ、それにより加工物の
プロセッシングを所望の表面にのみ限定する。１つの態様に従えば、装置は加工
物の表面に物質を電気めっきするように構成される。

【０００９】

【好ましい態様の詳細な説明】

図１は半導体加工物プロセッサ１０の１つの態様を示す。この態様では、プロ
セッサ１０は半導体プロセッシングヘッド１２及びプロセス容器又はボウル１４
を含む。プロセッシングヘッド１２は半導体ウエーハの如き半導体加工物Ｗを支
持するようになっている１個以上の部品を含む。半導体ウエーハＷは第１又は下
部表面Ｓ₁と第２又は上部表面Ｓ₂を有する。

【００１０】例示された態様では、プロセッシングヘッド１２は加工物ホルダ１６を含む。
例示された態様の加工物ホルダ１６はその下部表面２０とカップリングさせられ
た（ｃｏｕｐｌｅｄ）フィンガ又は支持体１８を含む。ホルダ１６のフィンガ１
８は、半導体加工物Ｗをヘッド１２の下部表面２０に隣接して支持するように構
成されている（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）。開示された態様では、加工物ホルダ１
６は、半導体加工物Ｗの下部表面Ｓ₁がプロセッシング流体又はプロセスカップ中に配置された浴との接触のために与えられるように半導体加工物Ｗを支持する
ように構成されている。プロセスヘッド１２はホルダ１６及びそれにより保持さ
れた半導体加工物Ｗを回転させる（ｒｏｔａｔｅｏｒｓｐｉｎ）ように構成
されているロータモータ等を包含することができる。加工物Ｗのこのような回転
は、加工物がプロセッシング流体と接触しているとき又は加工物Ｗがこのような
接触から除去されるとき加工物のプロセッシング期間中起こり得る。

【００１１】加工物ホルダ１６はプロセスボウル１４に対して鉛直方向運動するような構成
である。更に詳しくは、鉛直駆動モータ２２がプロセスヘッド１２の鉛直方向運
動を行うために設けられており、加工物ホルダ１６はプロセスヘッド１２と固定
された鉛直関係（ｆｉｘｅｄｖｅｒｔｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）
にあり、そしてプロセスヘッド１２の同時の運動をもたらす。図１に示された構
成では、鉛直駆動モータ２２は鉛直方位のシャフト２４とカップリングさせられ
ており、鉛直方位シャフト２４は水平支持部材２６とカップリングさせられてい
る。支持部材２６はその第１端部で鉛直シャフト２４と接合されている。支持部
材２６の第２端部はプロセスヘッド１２に係合しそしてプロセスヘッド１２を支
持する。

【００１２】上向き又は下向き方向の鉛直シャフト２４の運動は、プロセスボウル１４に対
して上向き又は下向きの、ヘッド１２及びそれに固定された加工物ホルダ１６の
対応する運動を与える。特に、鉛直駆動モータ２２は、半導体加工物Ｗがプロセ
スボウル１４内のプロセス溶液又は流体３８と接触する位置にヘッド１２を降下
させるような構成である。典型的には、プロセス流体３８は電気めっき浴のよう
な液体浴である。

【００１３】半導体加工物Ｗとプロセス流体３８との接触により、半導体加工物Ｗの露出し
た表面の予め選ばれた部分、例えば下部表面Ｓ₁がプロセッシングされる。プロセッシングは、無電解めっき、電気めっき又はエッチングプロセスを包含する。
例示された態様では、プロセッシングヘッド１２は、好ましくは、水平軸のまわ
りに回転して半導体加工物Ｗの加工物ホルダ１６への係合及び半導体加工物Ｗの
加工物ホルダ１６からの取り出しを容易にするような構成である。例えば、ヘッ
ド１２は支持部材２６により規定された軸のまわりに回転するように構成されて
いる。半導体加工物Ｗは、ホルダ１６と係合させることができ、又はホルダ１６
が上向きにされる（ｆａｃｅ−ｕｐ）（示されていない）位置にヘッド１２が回
転させられるとき、ホルダ１６から除去されることができる。

【００１４】プロセスボウル１４の１つの態様の種々の詳細は図１、４及び５の断面図にお
いて示される。示されたとおり、プロセッサ１０のプロセスボウル１４は側壁２
８及び下部壁３０を含み、これらは一緒になってプロセス区画室３２を規定して
いる。側壁２８は記載された態様では環状であって、ボウル１４内の実質的に円
形プロセス区画室３２を規定する。

【００１５】リング３４がプロセス区画室３２内に設けられている。リング３４は側壁２８
から間隔を置いて配置されておりそしてそれらの間で環状区画室３６を規定する
。リング３４は流体区画室３６内にめっき浴のようなプロセス流体３８を受け入
れそして収容するように操作させることができる。更に、リング３４の上部はプ
ロセス流体３８のレベルを実質的に一定のレベルに維持するせき（ｗｅｉｒ）を
形成する。１つの態様では、プロセッシングボウル１４へのプロセス流体３８の
流れが与えられて、リング３４からあふれ出る（ｓｐｉｌｌｓｏｖｅｒ）上向
きの流れを発生させて、最終的にウエーハに接触するプロセス流体３８が新しい
ことを確実にする（例えば電気めっきの場合に、めっきされるべき金属の必要な
濃度がめっきされるべき表面に存在することを確実にする）。

【００１６】プロセッサ１０の例示されたプロセスボウル１４、プロセッシングヘッド１２
及び加工物ホルダ１６は例示的な構成に過ぎない。プロセスモジュール１０の他
の構成が考えられそして本発明の範囲内にある。

【００１７】例示された態様では、プロセッサ１０は電気めっき用に構成されている。この
ために、プロセス容器１４の流体区画室３６内にアノード３７が設けられ、、半
導体加工物Ｗはカソードを構成する。下記の更なる詳細において述べられるとお
り、フィンガ１８はめっき操作のために必要な電気めっきパワーを半導体加工物
Ｗの表面Ｓ₁に導く電極として構成することができる。プロセッサ１０のアノード３７及びカソードの両方共めっき電源１５（図８に示された）とカップリング
させられる。

【００１８】前記したように、本明細書で述べられた電気めっき操作の如き或る半導体加工
物プロセッシング法は、与えられた半導体加工物Ｗの選ばれた部分（例えば一側
）のみのプロセッシングを必要とする。このよう状況では、他の部分（例えば上
側Ｓ₂）はプロセス流体との接触を防止するように遮蔽されなければならない。

【００１９】プロセッサ１０は、電気めっき浴の如き、半導体加工物Ｗとプロセス流体３８
とのこのような選択的接触を与えるように設計される。更に特定的には、本明細
書で開示された好ましい態様では、上部表面Ｓ₂のプロセッシングを抑制しながら、半導体加工物Ｗの下部表面Ｓ₁のプロセッシングを許容するようになっている。この方式の操作の間、上部表面Ｓ₂及び或る場合には半導体加工物Ｗの縁（ｅｄｇｅｓ）ですら、プロセス流体３８に接触するのを阻止される。

【００２０】このために、以下に更に詳細に説明されるとおり、プロセッサ１０は、半導体
加工物Ｗの表面Ｓ₁が最初に流体に接触するまで、プロセッシングヘッド１２とプロセッシング流体３８の表面との制御された相対的鉛直方向運動を与えるよう
に操作される。例示された態様では、プロセスボウル１４は固定されたままで、
鉛直方向に運動させられてこのような接触を与えるのはプロセッシングヘッド１
２である。表面Ｓ₁と流体３８の表面との接触が確立された後、表面Ｓ₁は、小さ
な所定の距離だけ、流体３８から遠ざかる方向に鉛直方向に引っ張られる。流体
３８の表面張力はメニスカスを生じさせ、それによりプロセス流体３８は上部表
面Ｓ₂及び大抵の場合に加工物Ｗの周縁（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｅｄｇｅｓ）との接触を阻止される。

【００２１】好ましくは、この制御された鉛直方向運動は、少なくとも部分的に、流体３８
の表面に対する表面Ｓ₁のリアルタイム位置を指示する１つ以上の信号に応答する。例示された態様では、１個以上の伝導体がヘッド１２との固定された関係（
ｆｉｘｅｄｒｅｌａｔｉｏｎ）において配置される。これらの伝導体は、流体
３８の表面に向かって及び流体３８の表面が遠ざかるようにヘッド１２の鉛直方
向運動路に沿って異なる鉛直方向位置で流体３８に接触するように配置されるこ
とができる。このようなものとして、特定の伝導体又は電極と流体３８の表面と
の接触は、半導体加工物Ｗと流体３８との間の与えられた距離に対応する。鉛直
方向運動路に沿った異なる鉛直方向位置で流体３８に接触するように配置された
多数の伝導体を使用することにより、多数の相対的距離を感知する（ｓｅｎｓｅ
ｄ）ことができる。

【００２２】種々のエレクトロニック技術を使用して特定の伝導体と流体３８との接触を感
知することができる。この場合のようにプロセッサ１０が電気めっき用に構成さ
れている場合には、位置感知を実施するのに必要な追加の部品の数を最小にする
ように、流体３８と呼ばれる電気めっき溶液の伝導性を利用することが可能であ
る。このために、伝導体とアノード３７との間に基準電圧（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
ｖｏｌｔａｇｅｓ）を発生させる。与えられた伝導体が電気めっき溶液に接触
する場合には、伝導体、アノード及びプロセス流体３８を含む電気回路において
電気的連続性が達成される。この連続性状態は検出することができ、そして与え
られた伝導体と電気めっき溶液の表面の接触の指示体として使用することができ
る。

【００２３】例示された態様では、フィンガ１８は二重の機能を果たす。第１には、フィン
ガ１８は半導体加工物Ｗの表面Ｓ₁にめっきパワーを与えるように構成される。第２に、フィンガ１８はプロセス流体３８に対して相対的な半導体加工物Ｗの位
置を指示するのを助ける伝導体／センサとして使用される。

【００２４】図２に示された各フィンガ１８は、上記した方法で電気的信号を受け取りそし
て導くのに使用される中心に配置された伝導性物質と、伝導性物質の選ばれた位
置のまわりに配置された誘電体コーティング４０を含んで成る。例示されたよう
に、誘電体コーティング４０は中心に配置された伝導性物質の一部のみを覆い、
それにより露出した伝導体４２を与える。

【００２５】加工物ホルダ１６がプロセスボウル１４に向けて降下させられるにつれて、フ
ィンガ１８の露出した伝導体４２はプロセス流体３８に接触する。露出した伝導
体４２と流体３８（例えば伝導性電気めっき溶液）との接触は電気的回路を達成
する。図２を参照すると、この連続性状態（ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｃｏｎｄｉ
ｔｉｏｎ）は最初に、表面Ｓ₁が流体３８の表面から距離ｄ₁のところにある場合
に生じる。このようなものとして、流体３８の表面に対する表面Ｓ₁の鉛直方向位置を実際に監視して、いつ表面Ｓ₁及び流体３８の表面が所定の距離ｄ₁離れて
いるかを決定することが可能となる。

【００２６】相対的位置の感知は表面Ｓ₁に対して相対的なフィンガ１８内の伝導体４２の露出した部分の位置決めに依存する。図２に示されたとおり、伝導体４２は加工
物Ｗの下部表面とプロセス流体３８の表面又はメニスカス３９との間の距離ｄ₁ に対応してプロセス流体３８と接触させられる。しかしながら、図３を参照する
と、フィンガ１８の誘電体４０は、表面Ｓ₁とメニスカス３９が距離ｄ₂だけお互
いから離れているとき測定可能な電流（又は他の基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
ｓｉｇｎａｌ））を最初に発生させるように露出した伝導体４２を露出させる
。伝導体４２の種々の異なった部分を露出させることは、鉛直方向運動路に沿っ
て種々の位置でプロセス流体３８に対する半導体加工物Ｗの位置の感知を可能と
する。

【００２７】図４を参照すると、図２に示された加工物ホルダ１６の態様は、プロセス流体
３８内にフィンガ１８の下部を浸漬させそして表面Ｓ₁をメニスカス３９と接触させるのに十分な程度に降下させられている。好ましくは、例えば、加工物ホル
ダ１６は距離ｄ₁を指示する基準信号が最初に検出された後図２に示された位置から距離ｄ₁降下させられている。かくして、加工物Ｗの下部表面Ｓ₁は図４に示
された位置でプロセス溶液３８で湿潤させられる。流体３８の上部表面Ｓ₂との接触を阻止しながら、半導体加工物Ｗは図４に示された位置に保持されて、その
下部表面Ｓ₁のプロセッシングを与えることができる。

【００２８】或る場合には、プロセッシング流体３８と半導体加工物Ｗとの接触の程度を更
に限定することが望ましいことがある。これは、図５に示された方式で達成する
ことができ、これはプロセッシングヘッド１６が半導体加工物Ｗの下部表面Ｓ₁ とプロセス流体３８の表面３９との接触に続いて、所定の距離（場合によりプロ
グラマブルな距離）上昇させられていることを示す。このようにしてプロセスヘ
ッド１６を上昇させることにより、半導体加工物Ｗの下部表面Ｓ₁と流体区画室３６内の残存プロセス流体３８との間にプロセス流体３９のカラム３５が与えら
れる。プロセス流体３８のカラム３５は高さが数ミリメートルであることができ
る。例えば、カラム３５は約０ミリメートル乃至５ミリメートルの範囲内の、典
型的には１〜３ミリメートルの範囲内の高さを有することができる。

【００２９】半導体加工物Ｗのこのような上昇は、その上部表面Ｓ₂にプロセス流体３８がはねかかる（ｓｐｌａｓｈ）可能性を最小にする。更に、このような上昇は、プ
ロセス流体３８が半導体加工物Ｗの周縁部分に接触するのを阻止するのを助ける
。プロセス流体３８に対する半導体加工物Ｗの位置決めは変えることができそし
て所望されるめっき被覆の特定のタイプ又は他のプロセッシングに依存している
。

【００３０】例示された態様では、基準信号（ここでは露出した伝導体４２、プロセス流体
３８及びアノード３７を具備する電気回路が形成されたときにのみ存在する）が
位置センサ回路６０（図６）に加えられる。位置センサ６０は基準信号に応答し
て位置指示信号を発生するような構成である。位置指示信号は半導体加工物プロ
セッサ１０の制御システム８０に加えることができる。制御システム８０は位置
指示信号に応答して鉛直駆動モータ２２を制御し、それによりプロセス流体３８
に対する相対的なプロセスヘッド１６及び半導体加工物Ｗの制御された運動を与
える。

【００３１】図６を参照すると、半導体加工物プロセッサ８の１つの構成がブロック図にお
いて示されている。例示された加工物プロセッサ８は制御システム８０、プロセ
スモジュール１０及び位置センサ６０を含む。制御システム８０は位置センサ回
路６０及びプロセスモジュール１０と電気的にカップリングさせられている。

【００３２】制御システム８０の１つの態様は図７に示されている。例示されているとおり
、制御システム８０は少なくとも、中央処理装置８２（ＣＰＵ）及びメモリ装置
８４を具備する。中央処理装置８２はメモリ装置８４とインターフェースするよ
うに作動可能である（ｏｐｅｒａｂｌｅ）。メモリ８４はＲＡＭ又はＲＯＭ又は
その両方として具現することができ、そして図１０のフローチャートに関して下
記した演算コード（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｃｏｒｄ）を記憶するように構成
されている。制御システム８０の中央処理装置８２は該演算コードを介して位置
センサ６０からの位置情報を受け取りそしてそれに応答して鉛直駆動モータ２２
及び半導体加工物Ｗの位置決めを制御するように構成されている。

【００３３】図８を参照すると、位置センサ６０の１つの態様が示されている。例示された
位置センサ６０は電圧基準６２、リレー６４、比較器６８、感度制御回路７０及
び信号ロジック回路７２を含む。リレー６４はプロセスボウル１４のアノード３
７及びプロセスモジュール１０の加工物ホルダ１２のフィンガ１８及びめっき電
源１５とカップリングさせられている。位置センサ６０の信号ロジック７２及び
リレー６４は半導体加工物プロセッサ８の制御システム８０とカップリングさせ
られている。

【００３４】一般に、位置センサ６０は、表面Ｓ₁とメニスカス３９との間の鉛直距離を指示する信号を発生しそして出力する。例示された態様では、制御システム８０へ
のバイナリ信号を発生させる。この信号は、表面Ｓ₁とメニスカス３９との間の所定の距離に最初に達すると、論理的「偽」（ｌｏｇｉｃａｌ “ｆａｌｓｅ”
）から論理的「真」（ｌｏｇｉｃａｌ “ｔｒｕｅ”）に移行する。

【００３５】位置センサ６０は基準信号発生器として作動する電圧基準６２を含む。電圧基
準６２により発生させられた基準信号は、好ましくは低電圧低電流電気信号であ
る。記載された態様では、基準信号は１ボルト及び約２ミリアンペアである。

【００３６】基準信号は制御システム８０からの制御信号に応答してプロセッサ１０に選択
的に加えられる。半導体加工物Ｗのプロセッシングが開始時に及びプロセッシン
グの前に制御システム８０はリレー回路６４に適当な制御信号を加える。リレー
回路６４は制御信号を受け取ることに応答して付勢され（ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ）
、そしてそれぞれ電気的接続ライン１１及び１３を介してプロセスボウル１４の
アノード及びフィンガ１８に基準信号を加える。

【００３７】半導体加工物Ｗの表面Ｓ₁がプロセス流体３８のメニスカス３９から図２のｄ₁ の如き所定の距離に達すると、ライン１１を介して加えられた基準信号はフィン
ガ１８及び流体３８を通してアノード３７に電気的に接続される。この信号はリ
レー回路６４から比較器６８の入力に与えられる。比較器回路６８は感度制御装
置７０の出力において与えられる所定の閾値に対して信号の大きさを比較する。
検出された信号の大きさが閾値を越えるならば、比較器６８は信号ロジック７２
の入力に対して信号を発生させ、信号ロジック７２は制御システム８０に論理的
「真」信号（ｌｏｇｉｃａｌ “ｔｒｕｅ” ｓｉｇｎａｌ）を与える。（比較
器６８からの出力信号が制御システムにより認識さるうるバイナリ状態（ｂｉｎ
ａｒｙｓａｔｅｓ）の間でトランジッションするとき、信号ロジック回路７２
は不必要でありうることが認識されるであろう）。感度制御装置７０を調節する
ことは閾値を調節しそして比較器６８のためのトリップ点（ｔｒｉｐｐｏｉｎ
ｔ）を調節する。感度制御装置７０は本発明の１つの態様に従って電位差計を具
備する。

【００３８】信号ロジック７２は好ましくは、比較器６８の出力からの信号に対応するロジ
カルバイナリ値を記憶するように構成されている。更に、信号ロジック７２は記
憶された信号が論理的「真」であればリレー６４を除勢し（ｄｅ−ｅｎｅｒｇｉ
ｚｅ）、リレー６４への信号を発生することができる。リレー６４のこのような
除勢は、電気的接続ライン１１、１３から位置センサ回路６０を絶縁しそしてっ
き電源１５の出力に与えられた電気めっきパワーで基準信号を効果的に置き換え
る。この除勢された状態では、中央処理装置８２からの制御に応答して、電気的
接続ライン１１、１３及びプロセスモジュール１０のアノード及びカソードを横
切って高い電圧及び／又は電流を加えるようにめっき電源１５を作動させること
ができる。除勢リレー６４はまた電源１５により発生させられた高い電圧及び／
又は電流から位置センサ回路６０を保護もする。リレー６４が除勢されると、中
央処理装置８２は、好ましくはめっき電源１５をターンオンにして半導体加工物
Ｗの電気めっきを行うのに使用される１個以上の信号を発生する。

【００３９】図９を参照すると、上記した位置センサ回路６０の詳細回路図が示される。例
示された位置センサ６０は電圧基準６２、比較器６８、感度制御装置７０及びラ
ツチ７３、７４を含む。例示された態様では、信号ロジック７２は、ラツチ７３
、７４を具備する。リレー６４は電気的接続ライン１３を介して加工物ホルダ１
２とカップリングさせられておりそして電気的接続ライン１１を介してプロセス
ボウル１４のアノード３７とカップリングさせられている。制御システム８０は
ラッチ７３からの信号出力を受け取りそして適当な時点でラッチ７３にリセット
信号を及びラッチ７４に開始信号を加えるように動作することができる。

【００４０】制御システム８０を介して開始信号のアサーション（ａｓｓｅｒｔｉｏｎ）に
応答して、ラッチ７４がセットされる。ラッチ７４をセットすると、リレー６４
が付勢され、それにより電圧基準６２を電気的接続１１を介してプロセスボウル
１４のアノード３７とカップリングさせる。さらに、リレー６４の付勢は、加工
物ホルダ１２のフィンガ１８を電気的接続１３を介して比較器６８と電気的にカ
ップリングさせる。

【００４１】基準信号（マイナス流体３８を横切る小さな電圧降下）はプロセス流体３８と
プロセスヘッド１６のフィンガ１８の露出した部分４２とが接触すると比較器６
８に加えられる。この結果比較器６８の出力信号の状態が変わる。状態変化はラ
ッチ７３をセットし、ラッチ７３はラッチ７４をリセットする出力信号を与える
。

【００４２】ラッチ７３及びロジックゲート７９は図２のｄ₁の如き所定の距離に達したことを指示する信号を与え、そしてこの信号を制御システム８０に加えるように動
作する。ラッチ７３はこの信号状態を効果的に記憶し、それにより制御システム
８０の中央処理装置８２が、制御システム８０のタイミングに従って信号をポー
リングする（ｐｏｌｌ）ことを許容する。

【００４３】制御システム８０の中央処理装置８２が位置センサ６０から論理的「真」状態
へのトランジッションを検出すると、中央処理装置８２はリセット信号を与えて
ラッチ７３をクリアーする（ｃｌｅａｒ）。しかる後、制御システム８０の中央
処理装置は、その後の半導体加工物Ｗがプロセスヘッド１６内に適正に配置され
ると及びプロセス容器１４内のプロセス流体３８に向けてのヘッド１６及び半導
体加工物Ｗの降下の前に、出発信号をリアサーションして（ｒｅａｓｓｅｒｔ）
ラッチ７４をセットする。

【００４４】上記したとおり、制御システム８０は信号ロジック７２からの位置指示信号の
存在を監視及び検出するように構成されている。位置指示信号の論理的「真」状
態の存在は、プロセス流体３８に対する半導体加工物Ｗの位置情報を与える。位
置指示信号の受信に応答して、制御システム８０は鉛直駆動モータ２２を作動さ
せそしてプロセス流体３８に対する半導体加工物Ｗの位置を調節するように構成
されている。更に特定的には、制御システム８０は鉛直駆動モータ２２にプロセ
スヘッド１６及び保持された半導体加工物Ｗを図２のｄ₁の如き所定の距離運動させて、プロセス流体３８に接触させるように構成されている。運動させられる
特定の距離は典型的に予め選ばれそして半導体加工物Ｗとプロセス流体３８との
間の距離に対応する。半導体加工物Ｗは、指示信号の受信に続いて降下させられ
て、フィンガ１８内の電極４２の露出した部分に相当する、半導体加工物Ｗの下
部表面Ｓ₁とプロセス流体３８との間の距離をアカウントする（ａｃｃｏｕｎｔｆｏｒ）ことができる。露出される伝導体４２の特定の部分は較正（ｃａｌｉ
ｂｒａｔｉｏｎ）（即ち、基準信号が伝導体４２を通る瞬間の加工物Ｗとプロセ
ス流体３８との間の距離）を調節するように変えることができる。別法として、
較正の調節はソフトウエアにより具現することができる。

【００４５】半導体加工物Ｗを降下させそしてプロセス流体３８と接触させると、半導体加
工物Ｗの下部表面Ｓ₁は流体３８で湿潤される。１つの態様では、加工物Ｗを降下させると、半導体加工物Ｗの全下部表面Ｓ₁にわたりプロセス流体３８のメニスカス３９が広がる。

【００４６】位置センサ６０からの位置指示信号の論理的「真」状態の受信に応答して、制
御システム８０はプロセス流体３８の表面３９に対する半導体加工物Ｗの正確な
位置を知る。指示信号の受信に続いてプロセスヘッド１６及び半導体加工物Ｗの
その後の運動は、特定の用途に依存して変えることができる。例えば、半導体加
工物Ｗの下部表面Ｓ₁が駆動されてプロセス流体３８のメニスカス３９に接触した後、制御システム８０は駆動モータ２２を作動させて半導体加工物Ｗを所定の
距離引っ込めるか（ｒｅｔｒａｃｔ）又は上昇させて、半導体加工物Ｗと流体区
画室３６内の残存プロセス流体３８との間のプロセス流体３９のカラム３５を与
えることができる。半導体加工物Ｗの下部表面Ｓ₁は好ましくはプロセスヘッド１６及び加工物Ｗの引っ込め期間中湿潤したままである。接着力又は張力が重力
に打ち勝ち、そして加工物Ｗの引っ込め期間中下部表面Ｓ₁とプロセス流体３８の接触を維持し、それによりカラム３５を形成する。上記したように、プロセス
流体３８の形成されたカラム３５は、高さが数ミリメートルであることができる
。プロセス流体３８に対する半導体加工物Ｗの位置決めは変えることができ、そ
して所望されるめっき被覆の特定の種類に依存する。

【００４７】図１０は制御システム８０を作動させる１つの方法を示すフローチャートであ
る。中央処理装置８２は、例えば例示されたフローチャートに従うメモリ８４に
記憶されたソフトウエアコードを介して構成されている。示されたフローチャー
トに記載の制御動作は、本発明の別の態様に従うハードウエアにおいて具現する
ことができる。

【００４８】図１０に示されたとおり、制御システム８０は９０に進む開始信号をアサーシ
ョンする（ａｓｓｅｒｔｓ）。開始信号は好ましくはプロセス流体３８のメニス
カス３９に向けての半導体加工物Ｗの降下の前にアサーションされる。開始信号
のアサーションは第２ラッチ７４をセットし、それにより位置センサ６０及びプ
ロセスモジュール１０をリレー６４を介して電気的にカップリングさせる。

【００４９】ステップ９２において、制御システム８０は、制御システム８０のタイミング
に従って（例えば所定の時間間隔で）位置センサ６０の第１ラッチ７３の出力を
走査し又は読み出す。走査に続いて、制御システム８０は検出された信号を分析
して、論理的「真」状態になっているかどうかを決定する。上記したとおうり、
論理的「真」状態は、半導体加工物Ｗの下部表面Ｓ₁はプロセス流体３８の表面３９から所定の距離であることを示す。指示信号が論理的「真」状態ではないな
らば、制御システム８０は所定の時間間隔で信号ロジック７２の第１ラツチ７３
の出力を走査し続ける。

【００５０】位置指示信号が論理的「真」状態になるならば、制御システム８０は図１０の
ステップ９６に進む。その時点で、制御システムは第１ラッチ７３をクリアーす
るステップ９６におけるリセット信号をアサーションする。しかる後、制御シス
テム８０はステップ９８に進んで、半導体加工物Ｗとプロセス流体３８のメニス
カス３９との間の鉛直間隔（ｖｅｒｔｉｃａｌｓｐａｃｉｎｇ）を調節する。
例えば、図２を参照すると、半導体加工物Ｗは、下部表面Ｓ₁とプロセス流体３８の表面３９との間の距離に対応するプロセスモジュール１０の較正（ｃａｌｉ
ｂｒａｔｉｏｎ）に依存して、ステップ９８で距離ｄ₁降下させることができる。あるいは、半導体加工物Ｗは、図３に示されたプロセスヘッド１６及びそれと
関連したフィンガ１８が利用されるならば、ステップ９８で距離ｄ₂降下させることができる。その後の半導体加工物Ｗがプロセッシングされるべき場合には、
図１０に関して述べた方法を繰り替えすることができる。

【００５１】プロセス流体３８に対する半導体加工物Ｗの位置の調節は好ましくは半導体加
工物Ｗの下部表面Ｓ₁をプロセス流体３８でコーテイング又は湿潤させる。上記した方法に従う半導体加工物Ｗのプロセッシングは、プロセス流体３８が加工物
の側部又は上部表面に施されないかぎり、半導体加工物の縁又は上部表面Ｓ₂を覆う必要をなくする。

【００５２】更に、半導体加工物Ｗはその下部表面Ｓ₁のコーティングに続いてその後上昇させることができる。引力（ａｔｔｒａｃｔｉｖｅｆｏｒｃｅ）はプロセス流
体を上向きに引っ張って、半導体加工物Ｗとプロセス流体浴３８との間のプロセ
ス流体のカラム３５を形成する。半導体加工物Ｗのこのような上昇は、プロセス
流体３８への加工物Ｗの側部又は縁及び上部表面Ｓ₂の露出の機会を減少させる。加工物Ｗの縁及び上部表面Ｓ₂には好ましくはプロセッシングの期間中めっき溶液がないのが好ましく、そして加工物Ｗの種々の部分の所望されないめっき又
はプロセッシングが最小になるのが好ましい。

【００５３】規則に従って、本発明は構造及び方法の特徴に関して多少特定の用語で説明し
てきた。しかしながら、本発明は示されそして説明された特定の特徴に限定され
るものではないことが理解されるべきである。何故ならば、本明細書に開示され
た装置は本発明を実施するための好ましい形態を構成するからである。故に、本
発明は均等物の原則に従って適当に解釈された添付したクレームの正しい範囲内
のその形態又は修正のいずれかにおいてクレームされている。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体加工物プロセッサのプロセスモジュールの略図である。

【図２】半導体加工物を保持するプロセスモジュールのプロセスヘッドの第１の態様の
側面図である。

【図３】プロセスモジュールのプロセスヘッドの第２の態様の図２と同様な側面図であ
る。

【図４】プロセスモジュールのプロセス容器内のプロセス流体と接触している半導体加
工物を位置決めする図２のプロセスヘッドの側面図である。

【図５】半導体加工物とプロセス流体浴との間のプロセス流体のカラムの形成を示す側
面図である。

【図６】半導体加工物プロセッサの１つの態様に従う種々の部品を示す機能的ブロック
図である。

【図７】半導体加工物プロセッサの制御システムの態様の機能的ブロック図である。

【図８】半導体加工物プロセッサの位置センサ回路の態様の機能的ブロック図である。

【図９】図８に示された位置センサ回路の線図である。

【図１０】半導体加工物の位置を監視及び制御する方法を示すフローチャートである。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月２９日（２０００．６．２９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ケリー，ステイーブン・イーアメリカ合衆国モンタナ州59901カリスペル・ホルトステイジ1810 (72)発明者ドウーリトル，ジエイムズ・ダブリユーアメリカ合衆国モンタナ州59937ホワイトフイツシユ・ブートジヤツクレイクロード 475 Ｆターム(参考） 4K024 AA01 BB11 BB12 CA05 CA10 CB01 CB02 CB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工物をプロセッシングしてマイクロエレクトロニック部品
を製造するのに使用する装置であって、加工物をプロセッシングするためのプロセス流体を有するプロセス容器と、
加工物を保持する構成の加工物ホルダと、加工物の表面とプロセス流体の表面との間の間隔を指示する位置情報を与える
構成の位置センサと、位置情報に応答して加工物の表面とプロセス流体の表面との相対運動を与える
駆動システム、を具備する装置。
【請求項２】プロセス流体が本質的に電気伝導性であり、位置センサが、加工物の表面と固定位置整列している且つ加工物の表面から所定の距離にある
第１電極と、プロセス流体中に固定位置に配置された第２電極と、第１電極及び第２電極及びプロセス流体を含んで成る電気回路における電気的
連続性に応答して駆動システムに対する信号を発生する信号発生器、を具備する請求項１の装置。
【請求項３】駆動システムにより与えられた相対運動は加工物の表面を、
加工物の他の表面を除いて、プロセス流体の表面に接触させる請求項１の装置。
【請求項４】駆動システムにより与えられた相対運動は、加工物の表面をプロセス流体の表面に接触させる第１運動と、第１運動に続いて、プロセス流体の表面と加工物の表面との間にプロセス流体
のカラムを発生させそして維持するための第２運動であって、第１運動とは反対
の方向にある第２運動を含んで成る請求項１の装置。
【請求項５】相対運動は、プロセス容器と加工物の表面との間のプロセス
流体のカラムの発生及び維持をもたらす請求項１の装置。
【請求項６】装置は更に加工物の表面に物質を電気めっきするための部品
を具備する請求項１の装置。
【請求項７】該部品が、プロセス流体中に配置されたアノードと、加工物の表面に電気的に接触するための１個以上のカソード接点と、プロセス流体としての電気めっき溶液と、アノードと１個以上のカソード接点との間にパワーを加えるように接続された
めっき電源、を具備する請求項６の装置。
【請求項８】装置が更に加工物の表面に物質を電気めっきするための部品
を具備する請求項３の装置。
【請求項９】該部品が、プロセス流体中に配置されたアノードと、加工物の表面に電気的に接触するための１個以上のカソード接点と、プロセス流体としての電気めっき溶液と、アノードと１個以上のカソード接点との間にパワーを加えるように接続された
めっき電源、を具備する請求項８の装置。
【請求項１０】装置が更に加工物の表面に物質を電気めっきするための部
品を具備する請求項４の装置。
【請求項１１】該部品が、プロセス流体中に配置されたアノードと、加工物の表面に電気的に接触するための１個以上のカソード接点と、プロセス流体としての電気めっき溶液と、アノードと１個以上のカソード接点との間にパワーを加えるように接続された
めっき電源、を具備する請求項１０の装置。
【請求項１２】装置が更に加工物の表面に物質を電気めっきするための部
品を具備する請求項５の装置。
【請求項１３】該部品が、プロセス流体中に配置されたアノードと、加工物の表面に電気的に接触するための１個以上のカソード接点と、プロセス流体としての電気めっき溶液と、アノードと１個以上のカソード接点との間にパワーを加えるように接続された
めっき電源、を具備する請求項１２の装置。
【請求項１４】相対運動は、加工物の表面がプロセス流体に接触した後加
工物を所定の距離上昇させ、それによりプロセス流体の中間のカラムを発生させ
そして維持させる請求項１の装置。
【請求項１５】マイクロエレクトロニック部品の製造に応じてプロセス流
体で加工物を湿潤させる方法であって、表面を有する加工物を提供し、プロセス流体を提供し、加工物の表面をプロセス流体と接触させ、この接触に続いてプロセス流体に対して相対的に加工物を上昇させて、加工物
の表面にのみ接触するような寸法のプロセス流体のカラムを発生させそして維持
することを含む方法。
【請求項１６】マイクロエレクトロニック部品の製造に応じてプロセス流
体で加工物を湿潤させる方法であって、表面を有する加工物を提供し、プロセス流体の浴を提供し、加工物と固定関係にある１個以上の電気伝導体を提供し、加工物と浴との間の鉛直方向の路に沿って相対運動を与え、プロセス流体と１個以上の電気伝導体の接触を検出し、該検出に応答して鉛直方向の路に沿って更なる相対運動を制御する、ことを特徴とする方法。
【請求項１７】更なる相対運動は、加工物の表面を該浴の表面に接触させる第１運動と、第１運動に続いて、該浴と加工物の表面との間にプロセス流体のカラムを発
生させそして維持するための第２運動であって、第１運動とは反対の方向にある
第２運動を含んで成る請求項１６の方法。
【請求項１８】マイクロエレクトロニック部品の製造に応じて加工物に物
質を電気めっきする方法であって、電気めっきされるべき表面を有する加工物を提供し、電気めっき溶液の浴を提供し、電気めっき溶液の浴中のアノードを提供し、加工物の表面を電気めっき溶液の浴の表面と接触させ、そして該接触に続いて加工物を電気めっき溶液の浴に対して相対的に上昇させ、それ
により加工物の表面にのみ接触するような寸法の電気めっき溶液のカラムを発生
させそして維持し、電気めっきされるべき加工物の表面とアノードとの間にめっきパワーを加え、
それにより加工物の他の表面を除いて、加工物の表面に物質を電気めっきする、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】マイクロエレクトロニック部品の製造に応じて加工物に物
質を電気めっきする方法であって、電気めっきされるべき表面を有する加工物を提供し、電気めっき溶液の浴を提供し、電気めっき溶液の浴中のアノードを提供し、加工物と固定関係にある１個以上の電気伝導体を提供し、加工物と浴との間の鉛直方向の路に沿って相対運動を与え、１個以上の電気伝導体と電気めっき溶液との接触を検出し、該検出に応答して鉛直方向路に沿って加工物と浴との更なる相対運動を制御す
る、ことを特徴とする方法。
【請求項２０】検出の工程が、１個以上の伝導体、電気めっき溶液の浴及び電気めっき溶液の浴中に配置され
た電極を具備する電気回路の電気的連続性を監視し、電気回路の電気的連続性を指示する出力信号を発生させる、ことを含む請求項１９の方法。
【請求項２１】電極がアノードを具備する請求項２０の方法。
【請求項２２】更なる相対運動を制御する工程が、加工物の表面を電気めっき溶液の浴の表面と接触させ、そして該接触に続いて加工物を電気めっき溶液の浴に対して相対的に上昇させ、それ
により加工物の表面にのみ接触するような寸法の電気めっき溶液のカラムを発生
させそして維持する、ことを含む請求項１９の方法。
【請求項２３】電気めっきされるべき加工物の表面とアノードとの間にめ
っきパワーを加え、それにより加工物の他の表面を除いて、加工物の表面に物質
を電気めっきさせる工程を更に含む請求項２２の方法。