JP2002541334A - 処理流体の流れ具合を向上させる処理チャンバを備えた加工物処理装置 - Google Patents

処理流体の流れ具合を向上させる処理チャンバを備えた加工物処理装置

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Abstract

(57)【要約】 超小型加工物の少なくとも一方の表面の浸漬処理の際に処理流体の流れを提供する処理容器（610）が開示される。処理容器は、処理流体の流れを加工物の少なくとも一方の表面にもたらす主流体流れチャンバ（505）と、処理流体の流れを主流体流れチャンバに提供するよう配置された複数のノズル（535）とを有する。複数のノズルは、加工物の表面を半径方向に横切って実質的に一様な垂直流れ成分を生じさせるよう結合する垂直方向及び半径方向流体流れ成分を提供するような配向状態で設けられている。かかる処理容器を用いていて、特に電気めっきを実施するよう改造された例示の装置も又、開示される。本発明の別の特徴によれば、超小型加工物の浸漬処理中に流体を主流体流れチャンバから抜き出す改良型流体除去経路（640）が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔関連出願の説明〕 本願は、１９９９年４月１３日に出願された以下の米国仮特許出願第６０／１
２９，０５５号（発明の名称：WORKPIECE PROCESSOR HAVING IMPROVED PROCESSI
NG CHAMBER）、（代理人事件番号：ＳＥＭ４４９２Ｐ０８３０ＵＳ）、１９９９
年７月１２に出願された第６０／１４３，７６９号（発明の名称：WORKPIECE PR
OCESSOR HAVING IMPROVED PROCESSING CHAMBER）、（代理人事件番号：ＳＥＭ４
４９２Ｐ０８３１ＵＳ）及び２０００年２月１４日に出願された第６０／１８２
，１６０号（発明の名称：WORKPIECE PROCESSOR HAVING IMPROVED PROCESSING C
HAMBER）、（代理人事件番号：ＳＥＭ４４９２Ｐ０８３２ＵＳ）の優先権主張出
願である。
【０００２】 〔発明の背景〕 超小型電子加工物、例えば半導体ウェーハ基板、ポリマー基板等からの超小型
電子部品の製造では、相当多岐にわたる処理が行われる。本願の開示内容の目的
上、超小型加工物は、超小型回路又は素子、データ記憶素子又は層及び（又は）
超小型機械要素が形成される基板から形成された加工物を含むものとする。
【０００３】 超小型部品を製造するには、多種多様な処理作業が加工物に対して行われる。
かかる作業としては、例えば、物質堆積又は成膜、パターン形成、ドーピング、
化学的機械研磨（ＣＭＰ）、電界研磨、熱処理が挙げられる。物質堆積法では、
薄い材料の層を加工物の表面に堆積させる。パターン形成では、これら追加した
層の選択された部分を除去する。超小型加工物のドーピングは、「ドーパント」
と呼ばれる不純物を超小型加工物の選択された部分に付加して基板材料の電気的
性質を変える処理方法である。超小型加工物の熱処理では、特定の処理結果が得
られるよう超小型加工物を加熱すると共に（或いは）冷却する。化学的機械研磨
では、化学的プロセスと機械的プロセスの組み合わせにより材料を除去し、電気
めっきでは、電気化学反応を用いて加工物表面から材料を除去する。
【０００４】 処理「ツール」と呼ばれている多くの処理装置が、上述の処理作業を実行する
ために開発された。これらツールは、製造方法及びツールによって行われる１又
は複数の処理で用いられる加工物の性状に応じて種々の形態をとっている。Equi
nox(R)湿式処理ツールとして知られていて、モンタナのカリスペル所在のセミツ
ール・インコーポレーテッドから入手できる１つの形態のツールは、加工物ホル
ダ及び湿式処理作業を実行する処理ボウル又は容器を利用する１又は２以上の加
工物処理ステーションを有している。かかる湿式処理作業は、電気めっき、エッ
チング、洗浄、無電気（無電解）めっき、電界研磨等を含む。
【０００５】 上述のEquinox(R)ツールの一形態によれば、加工物ホルダ及び処理容器は、互
いに近接して配置されていて、加工物ホルダによって保持された超小型加工物と
処理容器内に入れられた処理流体に接触させるよう機能し、それにより処理チャ
ンバを形成する。しかしながら、処理流体を加工物の適当な部分に限定すること
は問題を生じる場合が多い。さらに、処理流体と加工物の表面との間の適正な物
質移動を確保することは困難な場合がある。かかる物質移動の制御を行わなけれ
ば、加工物表面の処理は一様にならない場合が多い。
【０００６】 従来型加工物処理装置は、処理流体を加工物の表面に制御された方法で接触さ
せる種々の技術を利用している。例えば、処理流体を制御されたスプレーを用い
て加工物の表面に接触させる場合がある。他形式の方法、例えば、部分又は完全
浸漬処理法では、処理流体は浴内に存在したままであり、加工物の少なくとも一
方の表面を処理流体の表面と接触させ又はその表面下に配置する。電気めっき、
無電気めっき、エッチング、洗浄、陽極化成等は、かかる部分又は完全浸漬処理
法の例である。
【０００７】 既存の処理容器は、処理チャンバの底部のところに設けられた１又は２以上の
入口を通って処理室に連続した処理溶液の流れをもたらす場合が多い。拡散層条
件の厚さ及び一様性を制御するために加工物表面上に処理溶液を均等に分布させ
ることは、例えば１又は２以上の入口と加工物表面との間に配置されたディフュ
ーザ等によって容易になる。かかるシステムの全体構成が図１Ａに示されている
。ディフューザ１は、処理流体入口３から送られる流体の流れを加工物４の表面
全体にわたってできるだけ均等に分配するよう設けられた複数の孔２を有してい
る。
【０００８】 拡散層制御における大幅な技術的進歩がディフューザの使用により得られたが
、かかる制御には制約がある。図１Ａを参照すると、ディフューザ１の使用にも
かかわらず、超小型加工物の表面に垂直な流れ速度の増大した局所領域５が依然
として存在する場合が多い。これら局所領域は一般に、ディフューザ１の孔２と
一致している。この効果は、ディフューザ１を超小型加工物４に近づけて配置す
ると高まる。というのは、流体がディフューザから加工物に移動する際の流体の
可能分配距離が短くなるからである。このように拡散距離を短くすると、その結
果として、処理流体の流れが局所領域５のところに一層集中するようになる。
【０００９】 本発明者は、加工物の表面のところの流れ速度が増大したこれら局所領域が、
拡散層条件に影響を及ぼし、その結果として、加工物の表面の非一様な処理が行
われる恐れがあることを発見した。拡散層は、加工物表面の他の領域と比べた時
に局所領域５のところにおいて薄くなる傾向がある。表面の反応は、拡散層の厚
さが減少した局所領域において高速で生じ、その結果、加工物の半径方向に非一
様な処理が行われることになる。ディフューザの穴パターン形状もまた、電気化
学的処理、例えば電気めっきにおいて電界の分布に影響を及ぼし、その結果これ
また同様に、加工物表面の非一様な処理（例えば、電気めっき材料の非一様な堆
積）が生じる場合がある。
【００１０】 加工物の浸漬処理でしばしば起こるもう１つの問題は、加工物の表面のところ
での気泡の閉じ込めに起因する拡散層の分断である。気泡は、処理機器の給排水
及び圧送システム中で作られて処理チャンバに入る場合があり、この処理チャン
バ内で、処理中の加工物の表面上の箇所に移動する。処理は、例えば拡散層の分
断によりこれら箇所のところでは行われない。
【００１１】 超小型回路及び素子の製造業者が製造対象の素子及び回路のサイズを減少させ
るにつれて、処理溶液と加工物表面との間の拡散層条件の一層厳密な管理の必要
性が一段と重要になっている。この目的のため、本発明者は、現在超小型部品製
造業界で用いられている加工物処理ツールに存在する拡散層の非一様性及び外乱
の問題を解決する改良型処理チャンバを開発した。以下に説明する改良型処理チ
ャンバは、電気めっき向きの特定の実施形態と関連して説明しているが、この改
良型チャンバは、加工物の表面全体にわたるプロセスの一様性が望まれる任意の
加工物処理ツールに用いることができるということは理解されよう。
【００１２】 〔発明の概要〕 超小型加工物の少なくとも一方の表面の浸漬処理の際に処理流体の流れを提供
する処理容器が開示される。処理容器は、処理流体の流れを加工物の少なくとも
一方の表面にもたらす主流体流れチャンバと、処理流体の流れを主流体流れチャ
ンバに提供するよう配置された複数のノズルとを有する。複数のノズルは、加工
物の表面を半径方向に横切って実質的に一様な垂直流れ成分を生じさせるよう結
合する垂直方向及び半径方向流体流れ成分を提供するような配向状態で設けられ
ている。かかる処理容器を用いていて、電気化学処理、例えば電気めっきを実施
するよう改造された例示の装置も又、開示される。本発明の別の特徴によれば、
超小型加工物の浸漬処理中に流体を主流体流れチャンバから抜き出す改良型流体
除去経路が設けられる。
【００１３】 本発明の更に別の特徴によれば、超小型加工物を浸漬処理する反応器であって
、処理流体入口を備えた処理容器を有し、処理流体が、処理流体入口を通って処
理容器内に流れるようになっている反応器が開示される。処理容器は、堰を形成
する上方リムを更に有し、処理流体が、堰を越えて処理容器から流出するように
なっている。少なくとも１つの螺旋流れチャンバが、堰を越えて処理容器から流
出した処理流体を受け取るよう処理容器の外部に設けられている。かかる構成は
、反応器の部分から使用済み処理流体を除去すると同時に除去中の乱流を減少さ
せるのに役立ち、もし乱流が生じると、空気が流体の流れ中に同伴され、或いは
空気と処理流体との望ましくない度合いの接触が生じることになる。
【００１４】 〔実施形態の詳細な説明〕 反応器の基本構成要素 図１Ｂを参照すると、超小型加工物２５、例えば半導体ウェーハを浸漬処理す
るための反応器組立体２０が示されている。一般的に言って、反応器組立体２０
は、反応器ヘッド３０及び処理流体を収容する全体を符号３７で示し、以下に相
当詳細に説明する対応の処理ベースで構成されている。具体的に示した実施形態
の反応器組立体は、特に、半導体ウェーハ等の加工物の電気化学処理を行うよう
になっている。しかしながら、図１Ｂの全体構成の反応器は、他のタイプの加工
物及び処理方法にも適していることは理解されよう。
【００１５】 反応器組立体２０の反応器ヘッド３０は、静止組立体７０及び回転又はロータ
組立体７５で構成されたものであるのがよい。ロータ組立体７５は、関連の超小
型加工物２５を受け入れて支持し、この加工物を処理側を下に向けた状態で処理
ベース３７内の処理容器内に位置決めし、そして、加工物を回転又はスピンさせ
るように構成されている。図示の特定の実施形態は電気めっき用なので、ロータ
組立体７５は、超小型加工物の表面に電気めっき電力を供給するカソード接点組
立体８５をさらに有している。しかしながら、反応器ヘッド３０上の加工物の裏
側接点及び（又は）支持体を、図示の前側接点及び／支持体に代えて用いてもよ
いことは理解されよう。
【００１６】 反応器ヘッド３０は代表的には、持上げ／回転装置に取り付けられ、この持上
げ／回転装置は、反応器ヘッド３０を、これがめっきされるべき超小型加工物を
受け入れる上向き位置から、めっきされるべき超小型加工物の表面が、これを処
理ベース３７の処理容器内に入れられている処理流体と接触できるよう位置決め
される下向き位置に回転させるよう構成されている。好ましくはエンドエフェク
タのついたロボットアームが代表的には、超小型加工物２５をロータ組立体７５
上の定位置に配置したり、めっき済みの超小型加工物をロータ組立体内から取り
出すために用いられる。超小型加工物の積込み中、組立体８５を超小型加工物を
ロータ組立体７５上に配置できる開放状態と、超小型加工物を次に行う処理のた
めにロータ組立体に固定する閉鎖状態との間で動作させることができる。電気め
っき用反応器の場合、かかる作業はまた、接点組立体８５の導電性部品をめっき
されるようになっている超小型加工物の表面に電気的に係合させる。
【００１７】 他の形態をした反応器組立体を本明細書において開示する反応器チャンバに関
する本発明の特徴と共に用いることができ、以下は例示に過ぎないことは理解さ
れよう。 処理容器 図２は、処理ベース３７の基本構成及びこれに対応して処理容器構造から得ら
れる等流れ速度パターンを示している。図示のように、処理ベース３７は主要構
成要素として、主流体流れチャンバ５０５、副チャンバ５１０、流体入口５１５
、プレナム５２０、プレナム５２０と副チャンバ５１０とを分離するフローディ
フューザ５２５及びプレナム５２０と主流体流れチャンバ５０５を分離するノズ
ル／スロット組立体５３０を有している。これら構成要素は、超小型加工物２５
のところに実質的に半径方向に独立した垂直成分を持つ流れ（ここでは、電気め
っき溶液の流れ）を生じさせるよう互いに協働する。図示の実施形態では、衝突
流の中心は中央軸線５３７に位置し、この衝突流は、超小型加工物２５の表面に
垂直なほぼ一様な成分を備えている。この結果、超小型加工物表面に対して実質
的に一様な質量束が与えられ、これにより、その実質的に一様な処理が可能とな
る。
【００１８】 処理流体は、容器３５の底部のところに設けられた流体入口５１５を通って提
供される。流体入口５１５からの流体は流体入口から比較的高速で副チャンバ５
１０中へ差し向けられる。図示の実施形態では、副チャンバ５１０は、加速チャ
ネル５４０を有し、処理流体はこの加速チャネル５４０を通って流体入口５１５
から副チャンバ５１０の流体流れ領域５４５に向かって半径方向に流れる。流体
流れ領域５４５は、全体として逆Ｕ字形の断面を有し、これは、加速チャネル５
４０に近いその入口領域よりもフローディフューザ５２５に近いその出口領域の
ところの方が実質的に幅が広い。断面のこの変化により、処理流体が主流体流れ
チャンバ５０５に入る前に、気泡が処理流体から取り出されやすくなる。もしそ
うでなければ主流体流れチャンバ５０５に入った気泡は、副チャンバ５１０の上
方部分に設けられたガス出口（図２には示していないが、図３〜図５の実施形態
においては示されている）を通って処理ベース３７から出る。
【００１９】 副チャンバ５１０内の処理流体は最終的には、主流体流れチャンバ５０５に供
給される。この目的のため、まず最初に、処理流体を副チャンバ５１０の比較的
高圧領域５５０からフローディフューザ５２５を通って比較的低圧のプレナム５
２０に流れるよう差し向ける。ノズル組立体５３０は、水平線に対して僅かな角
度をなして設けられた複数のノズル又はスロット５３５を有している。処理流体
は、垂直方向及び半径方向の流体速度成分を持ってノズル５３５を通ってプレナ
ム５２０から出る。
【００２０】 主流体流れチャンバ５０５は、異形側壁５６０及び傾斜側壁５６５によってそ
の上方部分が形成されている。異形側壁５６０は、処理流体がノズル５３５（特
に、最も上に位置するノズル）を出て超小型加工物２５の表面の方に向きを変え
る際の流体の流れの剥離を防止するのを助ける。流体の流れの剥離は、ブレーク
ポイント５７０を越えたところでは法線流れの一様性に実質的に影響を及ぼさな
いであろう。したがって、傾斜側壁５６５は一般に任意の形状を有してもよく、
かかる形状としては、異形側壁５６０の形状の延長をなすものが挙げられる。本
明細書において開示する特定の実施形態では、側壁５６５は傾斜していて、電気
化学処理を含む用途では、１又は２以上のアノード／電気導体を支持するのに用
いられる。
【００２１】 処理流体は、全体として環状の出口５７２を通って主流体流れチャンバ５０５
から流出する。環状出口５７２から出た流体を処分のために別の外部チャンバに
送ってもよく、或いは、処理流体供給系を通って再循環できるよう補給してもよ
い。
【００２２】 処理ベース３７が電気めっき反応器の一部をなす場合には、処理ベース３７は
、１又は２以上のアノードを備える。図示の実施形態では、中央アノード５８０
は、主流体流れチャンバ５０５の下方部分内に設けられている。超小型加工物２
５の表面の周縁部が異形側壁５６０の広がりを半径方向に越えて延びる場合、周
縁部は、中央アノード５８０から電気的に絶縁され、これら領域中のめっきの度
合が減少することになろう。しかしながら、周辺部のめっきが望ましい場合、１
又は２以上の別のアノードを周辺部に近接して用いるのがよい。本実施形態では
、複数の環状アノード５８５が、周辺部への電気めっき電流の流れを生じさせる
よう傾斜側壁５６５上に全体として同心状に設けられている。変形実施形態では
、異形側壁から超小型加工物の縁部への遮蔽を行わないで単一アノード又は複数
のアノードが設けられる。
【００２３】 アノード５８０，５８５には種々の方法で電気めっき電力を供給することがで
きる。例えば、同一又は異なるレベルの電気めっき電力をアノード５８０，５８
５に多重化するのがよい。変形例として、アノード５８０，５８５を全て同一電
源から同一レベルの電気めっき電力を受け取るよう接続してもよい。さらに、ア
ノード５８０，５８５をそれぞれ、めっき膜の抵抗のばらつきを補償するよう互
いに異なるレベルの電気めっき電力を受け取るよう接続してもよい。アノード５
８５を超小型加工物２５に密接して配置することによって得られる利点は、これ
により、各アノードから生じる半径方向膜成長の制御の度合が高くなるというこ
とである。
【００２４】 望ましくないことに、ガスが処理システムを通って循環している時に処理流体
中に同伴される場合がある。これらガスは、気泡を生じさせる場合があり、これ
ら気泡は最終的には拡散層に至り、それにより、加工物の表面で生じる処理の一
様性を損なう。この問題を軽減すると共に主流体流れチャンバ５０５内への気泡
の流入の恐れを減少させるため、処理ベース３７は、幾つかのユニークな特徴を
備えている。中央アノード５８０に関し、ベンチュリ流路５９０が、中央アノー
ド５８０の上側と、加速チャネル５４０の比較的低圧領域との間に設けられてい
る。中央軸線５３７に沿う流れ効果に望ましい影響を及ぼすことに加えて、この
流路が設けられていることにより、ベンチュリ効果が生じ、このベンチュリ効果
により、例えば中央アノード５８０の表面のところのチャンバの下方部分に位置
した表面に近接した処理流体を加速チャネル５４０に引き込まれ、またこのベン
チュリ効果は、気泡をアノードの表面から払うようにして取り除くのに役立つ。
具体的に説明すると、このベンチュリ効果は、中央軸線５３７に沿って超小型加
工物の表面の中央部分のところの衝突流の一様性に影響を及ぼす吸引流を生じさ
せる。同様に、処理流体は、チャンバの上方部分のところの表面、例えばアノー
ド５８５の表面を横切って環状出口５７２に向かって半径方向に流れ、それによ
り、かかる表面のところに存在している気泡を取り除く。さらに、超小型加工物
の表面のところの流体の流れの半径方向成分は、気泡をこれから払い取るのに役
立つ。
【００２５】 反応器チャンバを通る図示の流れに関し多くの処理上の利点がある。図示のよ
うに、ノズル／スロット５３５を通る流れは、超小型加工物の表面から遠ざかる
ように差し向けられ、したがって、流体の流れ成分のうち拡散層の実質的一様性
を妨害する実質的な局所垂直流れ成分は存在しない。拡散層は完全には一様でな
い場合があるが、結果として生じる非一様性は比較的穏やかである。さらに、超
小型加工物を回転させる場合、処理上の目的を首尾一貫して達成しながら拡散層
中のかかる残存している非一様性を許容できる場合が多い。
【００２６】 また、上述の設計の反応器から自明なように、超小型加工物に垂直な流れ成分
は、超小型加工物の中央の近くでは大きさが僅かに大きい。これにより、超小型
加工物が存在していない場合には何時でも（即ち、超小型加工物を流体中へ加工
させる前においては）ドーム状のメニスカスが生じる。ドーム状のメニスカスは
、超小型加工物を処理溶液中に加工させた時の気泡の閉じ込め量を最小限に抑え
るのに役立つ。
【００２７】 ベンチュリ流路から得られる主流体流れチャンバ５０５の底部の流れは、その
中心線のところの流体の流れに影響を及ぼす。もしそのように構成していなけれ
ば、中心線に沿う流れ速度の実現及び制御は困難である。しかしながら、ベンチ
ュリ流の強さは、流れのこの特徴に影響を及ぼすのに用いられる場合のある設計
上あっても邪魔にならない（non-intrusive ）変数となる。
【００２８】 上述した設計の反応器のさらに別の利点は、かかる反応器が、チャンバ入口に
向かって進む気泡が超小型加工物に到達しないようにするのを助けることにある
。この目的のため、フローパターンは、溶液が主流体流れチャンバに入る直前に
下に移動するようなものである。したがって、気泡は、副チャンバ内に止まり、
その頂部のところに設けられた穴を通って逃げ出る。さらに、気泡は、ベンチュ
リ流路を覆う遮蔽体を用いることによりベンチュリ流路を通って主流体流れチャ
ンバに入るのが防止される（これについては、図３〜図５に示す反応器の実施形
態の説明を参照されたい）。さらに、副チャンバに通じる上方に傾斜した入口経
路（図５及びその説明文を参照されたい）は、気泡がベンチュリ流路を通って主
流体流れチャンバに入るのを防止する。
【００２９】 図３〜図５は、特に半導体超小型加工物の電気化学的処理向きに構成された処
理チャンバ組立体６１０一式の具体的な構成を示している。より具体的には、図
示の実施形態は、電気めっき法を用いて一様な材料層を加工物の表面上に堆積さ
せるように特別に構成されている。
【００３０】 図示のように、図１Ｂに示す処理ベース３７は、処理チャンバ組立体６１０で
構成され、これと関連して外部カップ６０５が設けられている。処理チャンバ組
立体６１０は、外部カップ６０５が、処理チャンバ組立体６１０からオーバーフ
ローした使用済み処理流体を受け入れることができるよう外部カップ６０５内に
設けられている。フランジ６１５が、例えば対応関係をなすツールのフレームに
固定できるよう組立体６１０の周りに延びている。
【００３１】 特に図４及び図５を参照すると、外部カップ６０５のフランジは、反応器ヘッ
ド３０のロータ組立体７５（図１Ｂに示す）に係合し又は別の方法で受け入れ、
超小型加工物２５と主流体流れチャンバ５０５内の処理溶液、例えば電気めっき
溶液とを接触させることができるよう形づくられている。外部カップ６０５は、
ドレンカップ部材６２７が収納される主円筒形ハウジング６２５をさらに有して
いる。ドレンカップ部材６２７は、チャネル６２９を備えた外面を有し、これら
チャネルは、主円筒形ハウジング６２５の内壁と協働して１又は２以上の螺旋流
れチャンバ６４０を形成し、かかる螺旋流れチャンバは、処理溶液の出口として
役立つ。処理カップ３５の頂部のところに設けられた堰部材７３９をオーバーフ
ローした処理流体は、螺旋流れチャンバ６４０内へ流れ、そして出口（図示せず
）から出て、ここで処分されるか或いは補給及び再循環される。この形態は、流
体再循環方式のシステムに特に適している。というのは、この形態は、ガスと処
理溶液との混合の度合を減少させるのに役立ち、それにより、気泡が加工物表面
のところの拡散層の均一性を妨害する恐れを減少させるからである。
【００３２】 図示の実施形態では、副チャンバ５１０は、複数の別々の部品の壁によって構
成される。具体的に説明すると、副チャンバ５１０は、ドレンカップ部材６２７
、アノード支持部材６９７の内壁、中間チャンバ部材６９０の内壁及び外壁、フ
ローディフューザ５２５の外壁によって構成されている。
【００３３】 図３Ｂ及び図４は、上述の部品を結合して反応器を形成する方法を示している
。この目的のため、中間チャンバ部材６９０が、ドレンカップ部材６２７の内部
に設けられていて、複数の脚部支持体６９２を有し、これら脚部支持体は、その
底壁の上に載っている。アノード支持部材６９７は、ドレンカップ部材６２７の
内部にぐるりと設けられたフランジに係合する外壁を有している。アノード支持
部材６９７は、フローディフューザ５２５の上方部分に載った状態でこれに係合
するチャネル７０５及びノズル組立体５３０の上方リムに載った状態でこれに係
合する別のチャネル７１０をさらに有している。中間チャンバ部材６９０は、中
央に設けられた受け具７１５をさらに有し、この受け具は、ノズル組立体５３０
の下方部分を受け入れるような寸法に設定されている。同様に、環状チャネル７
２５が、フローディフューザ５２５の下方部分に係合するよう環状受け具７１５
の半径方向外部に設けられている。
【００３４】 図示の実施形態では、フローディフューザ５２５は、単一部品として形成され
ていて、複数の垂直方向に差し向けられたスロット６７０を有している。同様に
、ノズル組立体５３０は、単一部品として形成され、ノズル５３５を構成する複
数の水平方向に差し向けられたスロットを有している。
【００３５】 アノード支持部材６９７は、環状アノード組立体７８５を受け入れるような寸
法に設定された複数の環状溝を有している。各アノード組立体７８５は、アノー
ド５８５（好ましくは、白金チタン又は他の不活性金属で作られている）及びア
ノード５８５の中央部分から延びる導管７３０を有し、この導管を通って、金属
導体を各組立体７８５のアノード５８５と外部電源を電気的に接続するよう設け
るのがよい。導管７３０は、処理チャンバ組立体６１０を完全に貫通するように
示されていて、その底部がそれぞれの取付け具７３３によって固定されている。
このように、アノード組立体７８５は、アノード支持部材６９７を効果的に下方
に押してフローディフューザ５２５、ノズル組立体５３０、中間チャンバ部材６
９０及びドレン（部材）６２７を外部カップ６０５の底部７３７にクランプする
。これにより、処理チャンバ６１０の取付け取外しが容易になる。しかしながら
、他の手段を用いてチャンバの構成要素を互いに固定すると共に必要な電力をア
ノードに導いてもよいことは理解されよう。
【００３６】 図示の実施形態は、アノード支持部材６９７の上方外部にスナップ動作で着脱
自在に嵌まり又は固定しやすいようになった堰部材７３９をさらに有している。
図示のように、堰部材７３９は、堰を形成するリム７４２を有し、この堰を越え
て、処理溶液が螺旋流れチャンバ６４０内に流入することができる。堰部材７３
９は横方向に延びるフランジ７４４をさらに有し、かかるフランジは、半径方向
内方に延びていて、アノード５８５のうち１又は２以上のすべて又は一部を覆う
電界遮蔽体を形成している。堰部材７３９を容易に取り外して交換できるので、
処理チャンバ組立体６１０を種々の電界の形状を生じさせるよう容易に再構成し
たり改造することができる。かかる種々の電界形状は２種類以上のサイズ又は形
状の加工物を処理するよう反応器を構成しなければならないような場合に特に有
利である。さらに、これにより、反応器を、サイズが同一であるがめっき面積に
関する要件の異なる加工物に対応するよう構成することができる。
【００３７】 アノード５８５が定位置に設けられたアノード支持部材６９７は、図２に示す
異形側壁５６０及び傾斜側壁５６５を形成する。上述のように、アノード支持部
材６９７の下方領域は、副チャンバ５１０の上方内壁を構成するような輪郭形状
になっており、好ましくは、１又は２以上のガス出口６６５を有し、これらガス
出口は、気泡が副チャンバ５１０から外部環境に出られるようアノード支持部材
を貫通して設けられている。
【００３８】 特に図５を参照すると、流体入口５１５が、全体を符号８１０で示す入口流体
ガイドによって構成されており、この入口流体ガイドは、１又は２以上の締結具
８１５によって中間チャンバ部材６９０に固定されている。入口流体ガイド８１
０は、複数の開放チャネル８１７を有し、これらチャネルは、流体入口５１５の
ところで受け取った流体を中間チャンバ部材６９０の下の領域に案内する。図示
の実施形態のチャネル８１７は、上方に傾斜した壁８１９によって構成されてい
る。チャネル８１７から出た処理流体は、このチャネルから１又は２以上の別の
チャネル８２１に流れ、これらチャネル８２１は同様に、上方に傾斜した壁によ
って構成されている。
【００３９】 中央アノード５８０は、ノズル組立体５３０、中間チャンバ部材６９０及び入
口流体ガイド８１０に形成された中央孔を通って処理チャンバ組立体６１０の外
部に延びる電気接続ロッド５８１を有している。図２に符号５９０で示したベン
チュリ流路領域が、図５において垂直チャネル８２３によって形成されており、
これら垂直チャネルは、ドレンカップ部材６２７及びノズル部材５３０の底壁を
貫通して延びている。図示のように、流体入口ガイド８１０及び具体的にいえば
上方に傾斜した壁８１９は、遮蔽された垂直チャネル８２３を半径方向に越えて
延びて入口に入った気泡が垂直チャネル８２３内へではなく上方チャネル８２１
中へ進むようになっている。
【００４０】 上述の反応器組立体は、加工物、例えば半導体超小型加工物への複数の処理を
行うことができる処理ツール内に容易に組み込むことができる。かかる処理ツー
ルの一例は、モンタナ州カリスペル所在のセミツール・インコーポレーテッドか
ら入手できるＮＴ−２１０（登録商標）電気めっき装置である。図６及び図７は
、かかる組込み状態を示している。図６のシステムは、複数の処理ステーション
１６１０を有している。好ましくは、これら処理ステーションは、１又は２以上
の水洗／乾燥ステーション及び１又は２以上の電気めっきステーション（１又は
２以上の電気めっき反応器、例えば上述した反応器を含む）を有している。ただ
し、本発明にしたがって構成された別の浸漬式化学処理ステーションを採用して
もよい。かかるシステムは好ましくは、例えば符号１６１５で示す熱処理ステー
ションをさらに有し、かかる熱処理ステーションは、ＲＴＰ（rapid thermal pr
ocess ）向きの少なくとも１つの熱的反応器を有している。
【００４１】 加工物は、１又は２以上のロボット移送機構１６２０を用いて処理ステーショ
ン１６１０とＲＴＰステーション１６１５との間で移送され、かかるロボット移
送機構は、中央軌道１６２５に沿って直線運動可能に設けられている。ステーシ
ョン１６１０のうち１又は２以上もまた、現場水洗を行うよう改造された構造体
をさらに有するのがよい。好ましくは、処理ステーション及びロボット移送機構
はすべて、キャビネット内に設けられ、このキャビネットは、濾過された空気が
正圧状態で満たされ、それにより、超小型加工物の処理の有効性を損なう場合の
ある空中浮揚の汚染要因物が入らないようにする。
【００４２】 図７は、ＲＴＰステーション１６３５がツールセットの状態に組み込まれた処
理ツールの別の実施形態を示しており、このＲＴＰステーションは、部分１６３
０内に配置されていて、少なくとも１つの熱的反応器を有している。図６の実施
形態とは異なり、この実施形態では、少なくとも１つの熱的反応器が専用ロボッ
ト機構１６４０によって賄われる。専用ロボット機構１６４０は、ロボット移送
機構１６２０によって移送された加工物を受け取る。移送は、中間段階式ドア／
領域１６４５を介して行われるのがよい。したがって、処理ツールのＲＴＰ部分
１６３０をツールの他の部分から清潔な状態で分離することができるようになる
。加うるに、かかる構造を用いると、図示のアニール又は熱処理ステーションを
、既存のツールセットをアップグレードするために取り付けられる別個のモジュ
ールとして具体化できる。他の形式の処理ステーションをＲＴＰステーション１
６３５に加えて又はこの代わりに部分１６３０内に設けてもよいことは理解され
よう。
【００４３】 本発明の基本的な協議から逸脱することなく上記システムの多くの設計変更を
行うことができる。本発明を１又は２以上の特定の実施形態と関連してかなり詳
細に説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及
び精神から逸脱することなく、かかる実施形態の変更例を想到できることは理解
されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 処理流体の流れを加工物の表面全体にわたって分配するディフューザを有する
浸漬処理反応器組立体の略図である。
【図１Ｂ】 本発明を組み込むことができる反応器組立体の一実施形態の断面図である。
【図２】 図１Ｂの反応器組立体に用いることができる反応器チャンバの一実施形態の略
図であり、反応器チャンバを通る処理流体の流れと関連した速度流れ線を示す図
を含む図である。
【図３Ａ】 特に半導体ウェーハの電気化学処理向きに改造されていて、図２に記載された
速度流れ線を達成するよう具体化された処理チャンバ組立体一式の構造示す図で
ある。
【図３Ｂ】 特に半導体ウェーハの電気化学処理向きに改造されていて、図２に記載された
速度流れ線を達成するよう具体化された処理チャンバ組立体一式の構造示す図で
ある。
【図４】 特に半導体ウェーハの電気化学処理向きに改造されていて、図２に記載された
速度流れ線を達成するよう具体化された処理チャンバ組立体一式の構造示す図で
ある。
【図５】 特に半導体ウェーハの電気化学処理向きに改造されていて、図２に記載された
速度流れ線を達成するよう具体化された処理チャンバ組立体一式の構造示す図で
ある。
【図６】 本発明の教示に従って構成された１又は２以上の処理ステーションを有するこ
とができる処理ツールの一実施形態を示す図である。
【図７】 本発明の教示に従って構成された１又は２以上の処理ステーションを有するこ
とができる処理ツールの別の実施形態を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／１８２，１６０ (32)優先日 平成12年２月14日(2000．2．14) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＳＧ，ＵＳ (72)発明者 ムチュー ポール アール アメリカ合衆国 モンタナ州 59901 カ リスペル ダーリントン ドライヴ 1912 Ｆターム(参考） 4K024 BB09 BB11 BB12 CB13 CB15 CB16

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超小型電子加工物の浸漬処理容器であって、処理流体の流れ
    を加工物の少なくとも一方の表面にもたらす主流体流れチャンバと、処理流体の
    流れを主流体流れチャンバに提供するよう配置された複数のノズルとを有し、複
    数のノズルは、加工物の表面を半径方向に横切って実質的に一様な垂直流れ成分
    を生じさせるよう結合する垂直方向及び半径方向流体流れ成分を提供するような
    配向状態で設けられていることを特徴とする超小型電子加工物浸漬処理容器。
  2. 【請求項２】 複数のノズルは、実質的に一様な垂直流れ成分が半径方向中
    央部分のところで僅かに大きくなるよう配置されており、それにより、加工物を
    処理容器内の処理流体の表面に接触させたときに空気の閉じ込めを防止するのに
    役立つメニスカスを形成することを特徴とする請求項１記載の超小型加工物浸漬
    処理容器。
  3. 【請求項３】 複数のノズルの前で処理流体の流路中に設けられた副チャン
    バを更に有し、副チャンバは、処理流体中に同伴された気体成分の除去に役立つ
    ような寸法に設定されていることを特徴とする請求項１記載の超小型加工物浸漬
    処理容器。
  4. 【請求項４】 副チャンバと複数のノズルとの間で流体の流路中に設けられ
    たプレナムを更に有することを特徴とする請求項３記載の超小型加工物浸漬処理
    容器。
  5. 【請求項５】 副チャンバは、入口部分及び出口部分を有し、入口部分は、
    出口部分と比べて断面が小さいことを特徴とする請求項３記載の超小型加工物浸
    漬処理容器。
  6. 【請求項６】 複数のノズルのうち少なくとも何本かは、全体として水平の
    スロットの形態をしていることを特徴とする請求項１記載の超小型加工物浸漬処
    理容器。
  7. 【請求項７】 主流体流れチャンバは、１又は２以上の側壁によって構成さ
    れ、複数のノズルのうち少なくとも何本かは、１又は２以上の側壁を貫通して設
    けられていることを特徴とする請求項１記載の超小型加工物浸漬処理容器。
  8. 【請求項８】 主流体流れチャンバは、その上方部分のところに、処理流体
    が主流体流れチャンバの上方部分に向かって流れて超小型加工物の表面に接触す
    る際における流体の流れの剥離を阻止する１又は２以上の異形側壁を有している
    ことを特徴とする請求項７記載の超小型加工物浸漬処理容器。
  9. 【請求項９】 主流体流れチャンバは、その上方部分が傾斜壁によって構成
    されていることを特徴とする請求項１記載の超小型加工物浸漬処理容器。
  10. 【請求項１０】 主流体流れチャンバは、その下方部分のところに設けられ
    ていて、主流体流れチャンバの下方部分内における処理流体の流れの再循環を容
    易にするベンチュリ効果をもたらすように構成された入口を更に有していること
    を特徴とする請求項１記載の超小型加工物浸漬処理容器。
  11. 【請求項１１】 超小型加工物の少なくとも一方の表面を浸漬処理する反応
    器であって、加工物支持体を備えた反応器ヘッドと、処理容器とを有し、処理容
    器は、浸漬処理中、常態では処理容器内に収容された処理流体の浴の表面の下に
    位置する主流体流れチャンバ内のレベルのところで主流体流れチャンバの側壁に
    角度をなして設けられた複数のノズルを有していることを特徴とする反応器。
  12. 【請求項１２】 電源と処理流体とを電気的に接触させるよう処理容器の下
    方部分のところに設けられた電極を更に有していることを特徴とする請求項１１
    記載の反応器。
  13. 【請求項１３】 処理容器はその上方部分が傾斜壁によって構成され、処理
    容器は、電源と処理流体とを電気的に接触させるよう傾斜壁と一定の位置的整列
    関係をなして設けられた少なくとも１つの別の電極を更に有していることを特徴
    とする請求項１２記載の反応器。
  14. 【請求項１４】 超小型加工物の少なくとも一方の表面の少なくとも処理中
    、加工物支持体及び関連の超小型加工物を回転させるよう連結されたモータを更
    に有していることを特徴とする請求項１１記載の反応器。
  15. 【請求項１５】 超小型加工物を浸漬処理する反応器であって、処理流体入
    口を備えた処理容器を有し、処理流体は、前記処理流体入口を通って処理容器内
    に流れ、処理容器は、堰を形成する上方リムを更に有し、処理流体は、堰を越え
    て処理容器から流出し、前記反応器は、堰を越えて処理容器から流出した処理流
    体を受け取るよう処理容器の外部に設けられた少なくとも１つの螺旋流れチャン
    バを更に有していることを特徴とする反応器。
  16. 【請求項１６】 螺旋流れチャンバは、処理容器の外部側壁を包囲した状態
    でその周りにぐるりと配置されていることを特徴とする請求項１５記載の反応器
    。
  17. 【請求項１７】 処理容器は、その外部側壁を包囲していて、螺旋流れチャ
    ンバを少なくとも部分的に形成する１又は２以上の突起を有していることを特徴
    とする請求項１６記載の反応器。
  18. 【請求項１８】 反応器は、処理容器の外部に設けられた外側容器を更に有
    し、外側容器の内部側壁は、１又は２以上の突起と協働してこれらの間に螺旋流
    れチャンバを構成していることを特徴とする請求項１７記載の反応器。
  19. 【請求項１９】 超小型電子加工物を処理する装置であって、複数の加工物
    処理ステーションと、超小型加工物ロボット移送装置とを有し、複数の加工物処
    理ステーションのうち少なくとも１つは、処理容器を備えた反応器を有し、処理
    容器は、主流体流れチャンバと、浸漬処理中、常態では処理容器内に収容された
    処理流体の浴の表面の下に位置する主流体流れチャンバ内のレベルのところで主
    流体流れチャンバの側壁に角度をなして設けられた複数のノズルとを有すること
    を特徴とする装置。
  20. 【請求項２０】 複数のノズルは、加工物の表面を半径方向に横切って実質
    的に一様な垂直流れ成分を生じさせるよう結合する垂直方向及び半径方向流体流
    れ成分を提供するよう相対配置されていることを特徴とする請求項１９記載の装
    置。
  21. 【請求項２１】 複数のノズルは、実質的に一様な垂直流れ成分が半径方向
    中央部分のところで僅かに大きくなるよう配置されており、それにより、加工物
    を処理容器内の処理流体の表面に接触させたときに空気の閉じ込めを防止するの
    に役立つメニスカスを形成することを特徴とする請求項１９記載の装置。
  22. 【請求項２２】 処理容器は、複数のノズルの上流側に設けられたガス抜き
    副チャンバを更に有していることを特徴とする請求項１９記載の装置。
  23. 【請求項２３】 処理容器は、ガス抜き副チャンバと複数のノズルとの間に
    設けられたプレナムを更に有していることを特徴とする請求項２２記載の装置。
  24. 【請求項２４】 ガス抜き副チャンバは、入口部分及び出口部分を有し、入
    口部分は、出口部分と比べて断面が小さいことを特徴とする請求項２２記載の装
    置。
  25. 【請求項２５】 複数のノズルのうち少なくとも何本かは、主流体流れチャ
    ンバの１又は２以上の側壁に設けられた全体として水平のスロットであることを
    特徴とする請求項２１記載の装置。
  26. 【請求項２６】 主流体流れチャンバは、ベンチュリ効果入口を更に有して
    いることを特徴とする請求項１９記載の装置。
  27. 【請求項２７】 ベンチュリ効果入口は、主流体流れチャンバの下方部分内
    における処理流体の流れの再循環を容易にするベンチュリ効果を生じさせること
    を特徴とする請求項２５記載の装置。
  28. 【請求項２８】 超小型電子加工物の少なくとも一方の表面の浸漬処理中、
    処理流体の流れを提供する処理容器であって、主流体流れチャンバと、浸漬処理
    中、処理容器内に収容された処理流体の浴の表面の下に位置する主流体流れチャ
    ンバ内のレベルのところで主流体流れチャンバの側壁に角度をなして設けられた
    複数のノズルとを有することを特徴とする超小型電子加工物処理容器。
  29. 【請求項２９】 複数のノズルは、加工物の表面を半径方向に横切って実質
    的に一様な垂直流れ成分を生じさせるよう主流体流れチャンバの１又は２以上の
    側壁に設けられており、実質的に一様な垂直流れ成分が半径方向中央部分のとこ
    ろで僅かに大きく、それにより、加工物を処理容器内の処理流体の表面に接触さ
    せたときに空気の閉じ込めを防止するのに役立つメニスカスを形成することを特
    徴とする請求項２８記載の超小型電子加工物処理容器。
  30. 【請求項３０】 複数のノズルの上流側に設けられた副チャンバを更に有し
    、副チャンバは、処理流体中に同伴された気体成分の除去に役立つような寸法に
    設定されていることを特徴とする請求項２６記載の超小型電子加工物処理容器。
  31. 【請求項３１】 副チャンバと複数のノズルとの間に設けられたプレナムを
    更に有していることを特徴とする請求項３０記載の超小型電子加工物処理容器。
  32. 【請求項３２】 副チャンバは、入口及び出口を有し、入口は出口と比べて
    断面が小さいことを特徴とする請求項３１記載の超小型電子加工物処理容器。
  33. 【請求項３３】 複数のノズルのうち少なくとも何本かは、主流体流れチャ
    ンバの１又は２以上の側壁に設けられた全体として水平のスロットであることを
    特徴とする請求項２８記載の超小型電子加工物処理容器。
  34. 【請求項３４】 主流体流れチャンバは、その上方部分のところに、処理流
    体が主流体流れチャンバの上方部分に向かって流れて超小型加工物の表面に接触
    する際における流体の流れの剥離を阻止する１又は２以上の異形側壁を有してい
    ることを特徴とする請求項２８記載の超小型電子加工物処理容器。
  35. 【請求項３５】 主流体流れチャンバは、その上方部分が傾斜壁によって構
    成されていることを特徴とする請求項２８記載の超小型電子加工物処理容器。
  36. 【請求項３６】 主流体流れチャンバは、その下方部分のところに設けられ
    たベンチュリ効果入口を更に有していることを特徴とする請求項２８記載の超小
    型電子加工物処理容器。
  37. 【請求項３７】 ベンチュリ効果入口は、主流体流れチャンバの下方部分内
    における処理流体の流れの再循環を容易にするベンチュリ効果を生じさせるよう
    構成されていることを特徴とする請求項３６記載の超小型電子加工物処理容器。
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