JP2004536217A - 金属蒸着のためのエントリーにあたって半導体基板を傾けるための方法と関連する装置 - Google Patents

Abstract

電気化学メッキシステムが記載される。基板上に形成されたシード層が電解溶液に浸されている電気化学メッキシステムによって方法が行われる。ある１つの態様においては、基板と基板ホルダとの間に電解溶液中の空気泡を捕捉又は生成することを制限するために電解溶液に入るにつれて基板を傾けることにより電気化学メッキシステムにおいて基板が浸される。他の態様においては、セルと、基板ホルダと、アクチュエータとを含む電気メッキのための装置が提供される。アクチュエータが基板ホルダアセンブリをｘ方向とｚ方向に移すことができ、基板を傾斜させることもできる。他の態様においては、基板の表面を横切って電解溶液によって形成されるメニスカスを動かす方法が提供される。基板が電解溶液に浸されるにつれて電解溶液メニスカスと表面との間の相互作用を高める方法を含んでいる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
発明の背景
１．関連出願の説明
本開示は、同一人に譲渡された２０００年７月７日に出願された米国仮出願番号６０／２１６，８９６、発明の名称：「エントリーにあたって基板を傾けるための方法と装置」に基づくプライオリティーを主張しており、同出願は本出願に参考として援用されている。
【０００２】
本出願は、１９９９年４月８日に出願された特許出願番号０９／２８９，０７４、発明の名称：「電気化学蒸着システム」に基づくプライオリティーを主張した一部継続出願であり、同出願の全文は本出願に参考として援用されている。
【０００３】
２．発明の分野
本発明は、一般に基板の上への金属層の堆積に関する。より詳しくは、本発明は、基板の上に金属被膜を蒸着するための電気化学メッキ（ＥＣＰ）システムに用いる、基板ホルダシステムに関する。
【０００４】
３．関連する技術の背景
電気メッキは、例えば、半導体装置において、回路基板上に回線を作成すると共に、バイアス、トレンチ及び電気的接触要素等のフィーチャを充填するのに用いられている。電気メッキを含む代表的なフィーチャ充填プロセスは、物理気相堆積（ＰＶＤ）又は化学気相堆積（ＣＶＤ）のようなプロセスによってフィーチャ面の上にバリヤー層を堆積し、次いでＰＶＤ又はＣＶＤ等のプロセスによってバリヤー層の上に銅のような導電性の金属シード層を堆積し、次いで上記シード層上に導電性金属被膜を電気メッキしてフィーチャを充填し上記加工面上にブランケット層を形成することで所望の導電構造を形成する。蒸着された金属被膜は、化学機械研磨（ＣＭＰ）のようなプロセスによって平坦化され、導電相互接続フィーチャを画成する。電気コンタクトリングは、電気メッキの過程において基板上のシード層に接触して一般に配置され、シード層に電気を供給する。
【０００５】
ミクロンのサイズの、高いアスペクト比特性を有する基板に確実に電気メッキを行うにあたっては、多くの障害がそれを妨げる。これらの障害のうちの１つは、基板ホルダーアセンブリによって保持され、電解溶液に水平状態で浸された、基板に関することである。基板ホルダ組立は、典型的には、基板の周囲のまわりで延びる電気のコンタクトリング又はサポートリングを含む。電気のコンタクトリング又はサポートリングは、典型的には電気メッキの間、基板を物理的に支える。基板ホルダの部分、例えば、電気コンタクトリング又はサポートリングは基板と共に下方へ向いた凹面を画成している。基板ホルダーアセンブリが基板と共に浸された時に、基板と基板ホルダーアセンブリによって画成された凹面は、電解溶液内でエアポケットを形成する空気を閉じ込めることができる。
【０００６】
基板ホルダーアセンブリによって画成した凹面によって電解溶液中に閉じ込められた空気泡又はエアブリッジは、メッキの過程において基板の表面と接触することができる。電解液は空気泡又はエアブリッジが接触する基板上のシード層の上記該当部分に物理的に接触しない。従って、金属被膜は、空気泡又はエアポケットがおおうシード層の該当部分の上に堆積されることはない。このように、金属被膜堆積の過程においてシード層に隣接して存在する空気泡又はエアブリッジは、シード層を横切って堆積される金属被膜の深さの均一性に対して影響を及ぼす可能性がある。処理中、シード層と接触する空気泡又はエアブリッジの量を制限し、メッキの間、シード層を横切って一様な電気の電流密度を提供すること。
【０００７】
金属被膜の堆積の過程においてフィーチャ内に空気泡が存在することは、また、基板上におけるフィーチャの充填を制限することで、堆積された金属被膜内で形成されるフィーチャの中に空隙又は隙間を作成することができる。フィーチャ内での空隙の存在は、フィーチャを含んだ電子回路において、信頼性に欠け、予測可能性が乏しくて使用が困難な電子装置をもたらす。
【０００８】
従って、電解溶液に基板を液浸する過程において、基板と基板ホルダの間で空気泡の形成を制限する電気化学メッキ（ＥＣＰ）システムの必要性は残る。
【０００９】
発明の概要
本発明は、一般に、ＥＣＰシステムを提供する。より具体的には、本方法は、基板の上に形成されるシード層が電解溶液に浸されるところの電気化学メッキシステムによって実施される。ある１つの態様において、電解溶液の中に基板を入れるにあたって基板を傾けることによって、基板を電気化学メッキシステムの中に浸し、基板と基板ホルダアセンブリの間において電解溶液中にトラッピング又は空気泡が発生することを抑える。別の態様において、セルと基板ホルダシステムを備える装置が電気メッキのために用意されている。基板ホルダシステムは、基板ホルダをｘ方向とｚ方向に変位することができ、更に基板を傾けることができる。別の態様において、基板の表面を横切って電解溶液によって形づくられるメニスカスを駆動する方法が提供される。上記方法は、基板が電解溶液に浸される時における電解溶液メニスカスとその表面の間での相互作用を高めることを含む。
【００１０】
上記された本発明の特徴、効果と目的が達成される方法を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、添付する図面に図示された実施態様を参照することで、することができる。
【００１１】
ここで使われる用語中、「下」、「上」、「底」、「頂部」、「下方」、「上方」、「下側」等の用語、及び他の位置を示す用語は、各図に示す実施態様との関係でもちいられており、それらは加工処理装置の相対的な方向性次第で変わることもあり得る。
【００１２】
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明の開示は、電気化学メッキ（ＥＣＰ）システムの構造と動作について記述する。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る。基板ホルダシステムの動作は、電解溶液中に基板を液浸するにあたって基板を傾けることである。
【００１３】
１．ＥＣＰ装置
図１は、電気メッキにかかわる噴流プレーター１０の１つの実施態様の断面図である。通常、噴水プレーター１０は、電解液セル１２、電気のコンタクトリング２０、制御装置２３、基本ホルダ装置１４、及び陽極１６を含む。電解液セル１２は開口した頂部を有し、その開口を通じて基板ホルダーシステム１４は基板を電解液セルに含まれる電解溶液の中に浸されるか、又はそこから取り除かれる。陽極１６は、電解液セル１２に含まれる電解溶液中に液浸される。複数の溝２４が基板ホルダシステム１４の下側の面に形成されている。真空用ポンプ３３は、基板ホルダシステム１４と結合されており、溝２４と連絡して、基板２２の裏面を処理中基板ホルダーシステム１４に固定することができる真空状態をつくる。電気コンタクトリング２０は、複数の金属又はセミ−メタルの接続ピン２６を含み、それらは基板２２の外周付近の部分に分散されて、基板プレートの中心表面を画成している。複数の接続ピン２６の各々の先端は、基板２２の上のシード層に接触する。制御装置２３は、ピン２６と陽極１６に供給される電気を制御して基板２２上のシード層と陽極の間に電気のバイアスを提供する。基板２２は円筒状の電解液セル１２の頂部近辺であってその内部に配置され、セル１０の動作中、電解溶液の流れは基板のメッキの表面上に垂直に衝突する。
【００１４】
図２は、ＥＣＰシステム２００の１つの実施態様の斜視図である。図３は、図２のＥＣＰシステム２００の平面図である。図２、３の図面を共に参照すると、ＥＣＰシステム２００は、ローディングステーション２１０、高速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバ２１１、スピン−リンス−ドライ（ＳＲＤ）ステーション２１２、メインフレーム２１４、と電解液溶解システム２２０を一般に備える。好ましくは、ＥＣＰシステム２００はＰＬＥＸＩＧＲＡＳＲ（西フィラデルフィア、ＰＡ所在のローム＆ハース社の登録商標）のようなパネルを用いたクリーン環境下に封入されている。メインフレーム２１４は、メインフレーム搬送ステーション２１６と複数の加工ステーション２１８を一般に備える。各加工ステーション２１８は、一つ以上のプロセスセル２４０を含む。電解液溶解システム２２０はＥＣＰシステム２００に隣接して配置され、プロセスセル２４０に個々に接続されて、電気メッキプロセスに用いられる電解溶液を循環させる。ＥＣＰシステム２００は、更にプログラム可能なマイクロプロセッサーを通常備える制御装置２２２を含む。ローディングステーション２１０は、好ましくは、一つ以上の基板カセット受け入れエリア２２４、一つ以上のローディングステーション搬送ロボット２２８、及び少なくとも１つの基板オリエンタ２３０を含む。基板カセット受け入れエリア、ローディングステーション搬送ロボット２２８、及びローディングステーション２１０に含まれる基板オリエンタの数は、システムの所望される処理量によって構成することができる。図２及び３に示す１つの実施態様に示されるように、ローディングステーション２１０は、二つの基板カセット受け入れエリア２２４、二つのローディングステーション搬送ロボット２２８、及び一つの基板オリエンタ２３０を含む。基板２３４を含む基板カセット２３２は、基板２３４をＥＣＰシステムの中に導入するために、基板カセット受け入れエリア２２４の上に載置される。
【００１５】
ローディングステーション搬送ロボット２２８は基板２３２を基板カセット２３２と基板オリエンタ２３０の間で搬送させる。ローディングステーション搬送ロボット２２８は、この技術分野において一般に知られている代表的な搬送ロボットを備える。基板オリエンタ２３０は、基板が適切に加工処理されることを確保するために、各基板２３４を所望の方向に配置する。ローディングステーション搬送ロボット２２８は、基板２３４を、ローディングステーション２１０とＳＲＤステーション２１２との間、及びローディングステーション２１０とＲＴＡチャンバ２１１との間で搬送させる。
【００１６】
図４はスピン−リンス−ドライ（ＳＲＤ）モジュール２３６の１つの実施態様の概略斜視図であり、すすぎ用流入口と溶解用流入口とを結合している。図５は、図４のＳＲＤモジュールの側面の断面図であって、流入口の間に垂直に配置された処理位置における基板を示す。好ましくは、ＳＲＤステーション２１２は、一つ以上のＳＲＤモジュール２３６と一つ以上の基板通過用カセット２３８を含む。好ましくは、ＳＲＤステーション２１２はローディングステーション搬送ロボット２２８の数に対応して二つのＳＲＤモジュール２３６を含み、そして、基板通過用カセット２３８は各ＳＲＤモジュール２３６の上に配置される。基板通過用カセット２３８は、ローディングステーション２１０とメインフレーム２１４の間で基板の搬送を容易にする。基板通過用カセット２３８は、ローディングステーション搬送ロボット２２８及びメインフレーム搬送ステーション２１６内のロボットへの又はそれからのアクセス手段を提供する。
【００１７】
図４、５を参照しながら、ＳＲＤモジュール２３６は、底３３０ａ、側壁３３０ｂ、及び上部シールド３３０ｃを有する。底３３０ａ、側壁３３０ｂ、と上部シールド３３０ｃはＳＲＤモジュールボウル３３０ｄを集合的に画成しており、そこでは、シールドは側壁に取り付けられ、ＳＲＤモジュール２３６内に流体を保持するのを助ける。あるいはこれに替えて、取り外し可能なカバーを用いることもできる。ペデスタル３３６は、ＳＲＤモジュール２３６内に配置されており、ペデスタル支持体３３２とペデスタルアクチュエータ３３４を含む。ペデスタル３３６は、処理の間、基板３３８（図５に示す）をペデスタルの上面で支える。ペデスタルアクチュエータ３３４は、ペデスタルを回転させて基板を回転させ、更に次に説明するようにペデスタルを上下させる。基板は複数のクランプ３３７によってペデスタルの上で保持され得る。クランプは、遠心力によって旋回し、好ましくは基板の縁部排除領域において、基板と係合する。ある１つの実施態様においては、基板は、処理の間、ペデスタルを持ち上げる時だけ基板と係合する。真空流路又は他の保持部材を用いることもできる。ペデスタルは複数のペデスタルアーム３３６ａと３３６ｂを有するので、第二のノズルを通して流れる流体は、基板の下面において、実用的である限りできるだけ表面エリアに対して衝撃を与えることができる。出口３３９は、流体がＳＲＤモジュール２３６から除かれるのを可能にする。
【００１８】
最初の流体が流れる最初のコンジット３４６は、バルブ３４７ａに接続している。コンジットは、ホース、パイプ、チューブ、又は他の流体を含んでいるコンジットであることもあり得る。バルブ３４７ａは、最初の流体のフローを制御する。バルブ２４７ａは、針、球、バタフライ又は他のタイプのバルブを含むいろいろなバルブから選ぶことができ、ソレノイド等のバルブアクチュエータを含むこともあり得る。バルブ３４７ａは、制御装置２２２で制御される。コンジット３４６は、基板の上方に位置する最初の流入口３４０に連結し、ＳＲＤモジュール２３６に取り付けるための取り付け部３４２と、コンジット３４６に取付けるための連結部３４４を含む。最初の流入口は、一つの最初のノズル３４８と共に示され、基板上面への圧力の下に最初の流体を運ぶ。しかし、複数のノズルを使用することが可能であり、また、ＳＲＤモジュールの内部の周囲の付近には、複数の流入口を配置することができる。好ましくは、基板の上方に置かれたノズルは、基板の上にノズルから液だれを生じる危険性を少なくするために基板の直径の外側にあるべきである。最初の流入口は、基板の上方に配置されたカバーを貫通するものを含めて、いろいろな位置に取り付けることができる。更に、ノズルは、ボールとソケットジョイントのような、つなぎ部材３４３を用いて、いろいろな位置につながることもある。
【００１９】
上述された最初のコンジット及び関連する要素と同様に、第二のコンジット３５２は、第二のノズル３５１で調節弁３４９ａと第二の流入口３５０に接続されている。第二の流入口３５０は、基板の下に示されており、第二の流体を第二のノズル３５１を通して基板の下に向けるために上方に曲げられている。最初の流入口と同様、第二の流入口は、複数のノズル、複数の流入口と取り付け位置と構成要素３５３を明瞭に表現することを使うことを含む複数の位置決め基準点を含んでも良い。各流入口は、いろいろな位置でＳＲＤモジュール２３６に伸ばされることができる。例えば、フローが基板の縁に沿ってＳＲＤモジュールの外周方向に向けられた一定の角度に流れるようにしたい場合には、ノズルを内方向に放射線上に延ばし、そして、ノズルからの吐出しは、ＳＲＤモジュールの外周に向けることができる。
【００２０】
制御装置２２２は、２つの流体とそれぞれの各流量、圧力、タイミング、これに伴うバブル調節を、そのスピンサイクルと共に個々に制御することができる。制御装置は、例えば、制御パネル又は制御室内及び遠隔式アクチュエータで制御される配管内の、離れた位置に配置することができる。一点鎖線で示された他の実施態様は、コントロールバルブ３４６ｃを持った、コンジット３４６ｂと共に最初のコンジット３４６に連結されている補助の流入口３４６ａを提供する。上記他の実施態様では、溶解用流体が適用された後、基板の方向を変えたり、２番目の流入口を通る流れをすすぎ用流体に切り替える必要なしに、すすぎ用流体を基板の裏側に流すのに用いることができる。
【００２１】
制御装置２２２は、基板２２の陽極１６とシード層に供給される電気の電圧又は電流を制御する。図３でそのコンポーネントが示されている制御装置２２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）２６０、メモリ２６２、回路部分２６５、入力出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）２６４、そして、バス（図示されない）を含む。制御装置２２２は、汎用目的のコンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他の公知の適当なタイプのコンピュータ又はコントローラであってもよい。ＣＰＵ２６０は、制御装置２２２のために加工処理と計算動作を実行し、陽極１６、基板２２上のシード層１５に印加される電気のオペレーションを制御し、更に基板ホルダ装置１４のオペレーションを制御する。
【００２２】
メモリ２６２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とコンピュータプログラムと、オペランドと、オペレータと、寸法値と、システム処理温度及びコンフィグレーション、更に他のメッキ動作を制御するパラメータを一緒に記憶する。バスは、ＣＰＵ２６０、循環路部分２６５、メモリ２６２とＩ／Ｏ２６４の間でデジタル情報の伝達をさせる。バスはまた、デジタル情報をコントローラ２２２から受け取り又は送信するＥＣＰシステム２００の一部にＩ／Ｏ２６４を連結する。
【００２３】
Ｉ／Ｏ２６４は、制御装置２２２の中の各コンポーネントの間におけるデジタル情報の伝達を制御するためのインタフェースを提供する。Ｉ／Ｏ２６４はまた、制御装置２２２のコンポーネントとＥＣＰシステム２００の異なる部分の間のインタフェースを提供する。回路部分２６５は、ディスプレーやキーボードのような他のすべてのユーザインタフェース機器、システム装置、及び制御装置２２２と関連する他の付属品を備えている。ここではデジタル制御装置２２２の１つの実施態様が説明されるが、アナログ制御装置と並んで他のデジタル制御装置はこの用途においてよく機能することができる。
【００２４】
１つの実施態様において、基板はＳＲＤモジュールボウルにおいて配置された面の堆積表面を上にして取付けられる。最初の流入口は、一般にすすぎ流体、代表的には消イオンされた水又はアルコールを流す。その結果、基板の裏面は、面を下にして取付けられる。第二の流入口の中を流れている流体は、溶解される材料によるが、通常、塩酸、硫酸、リン酸、フッ化水素酸、又は他の溶解液又は流体を含む、エッチング流体である。あるいは、最初の流体と第二の流体は、加工処理された基板をリンスすることが望まれている場合には、両方とも消イオンされた水又はアルコール等のすすぎ流体であることもある。
【００２５】
動作上、ペデスタルは図４で示されるように上がった位置にあり、そして、図示されていないロボットは、前面を上にしてペデスタル３３６の上に基板を設置する。ペデスタルは、基板が第一と第二の流入口の間において垂直に配置される加工位置まで、基板を下げる。一般に、ペデスタルアクチュエータは、２００ ｍｍの基板のためにおよそ０〜およそ２５００ ｒｐｍでペデスタルを回転させる。遠心力によって、クランプの下端３３７ａがＳＲＤモジュール側壁の外周の方向へ、ピボット３３７ｂの周りに外方向に回転する。上記クランプ回転は、クランプの上端３３７ｃを内方向かつ下方向におしやり、基板３３８を、ペデスタル３３６の上の所定位置に、好ましくは基板の縁に沿って、中心に持ってきて保持する。クランプは、基板がペデスタルを加工処理の間かなりの程度持ち上げた場合にのみ、基板に触ることなく回転して基板をペデスタルの上の位置において保持することができる。ペデスタルが基板を回転させている時に、すすぎ流体は、最初の流入口３４０を通して、基板の前面側部へ運ばれる。第二の流体（例えば、酸）は、第二の流入口を通して裏面に運ばれて望ましくない堆積物を除去する。溶解用流体は、堆積した材料と化学的に反応し、溶解し、更に当該材料を基板の裏側及び望ましくない堆積物が位置している他のエリアから飛ばす。１つの実施態様では、すすぎ用流体は、溶解用流体よりも大きい速度で流れて、基板の前側面を溶解用流体から保護するのを助けるように調節されている。第一と第二の流入口は、他のファクタの中でも特に、基板２２、各流量、スプレーパターン、除去されるべき堆積物のタイプと量に応じて、最適の性能を発揮するように位置している。ある場合には、すすぎ用流体は、溶解用流体が望ましくない堆積物を溶解し、基板の裏側をすすいだ後に、第二の流入口に向けられる。他の場合には、すすぎ用流体を基板の裏側上に流すために接続された補助の流入口が、溶解用流体の残留物を裏側からすすぐために用いられることができる。基板の前側部及び／又は裏側部をすすいだ後に、流体のフローは止められて、ペデスタルは回転を継続して、基板を回転させ、その表面を効果的に乾かす。
【００２６】
流体は一般にスプレー状で運ばれるが、それは所望される特定のノズルスプレーパターンによって変わり、ファン、噴射、円錐等の他のパターンを含むこともある。第一流体がすすぎ用流体である時、それぞれの流入口を通る第一流体と第二流体のための１つのスプレーパターンが、２００ｍｍの基板の場合、圧力が約１０〜約１５ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）、流量が約３ガロン／分（ｇｐｍ）のファンパターンである。
【００２７】
ＥＣＰシステム２００は、また、基板の端に沿って望ましくない堆積物を除いて縁部排除領域をつくるために用いられる。ノズルの向きと配置、流体の流量、基板の回転速度、流体の化学組成の調整によって、望ましくない堆積物は基板の端及び／又は縁部排除領域から除去することができる。このように、前側面上に堆積した物質の溶解を実質的に防ぐことには、基板の端又は縁部排除領域が必ずしも含まれなくてもよい。前側面上に堆積した物質の溶解を制限することには、物質が堆積した前側面が商業的値を超えて損なわれないように少なくとも溶解を防ぐことが含まれるものである。
【００２８】
縁部排除領域溶解プロセスを達成する１つの方法は、基板の裏面上の溶解している流体をエッチングしつつ低速、例えば、約１００〜約１０００ｒｐｍでディスクを回転させる方法である。遠心力は、溶解している流体を移動させ、流体の表面張力のために端の周りに流体の層を形成し、そのため、溶解している流体は基板の端領域において裏面から前側面まで重なる。基板の回転速度と溶解している流体の流量は、前側面への重なりの適度を求めるのに用いることができる。例えば、回転速度の減少又はフローの増加は対向する側面、例えば、前側面への重なりが少なくなることになる。更に、前側面に送られるすすぎ用流体の流量とフロー角によって、基板の端及び／又は前面の溶解している流体層を相殺するように調整し得る。ある場合には、端及び／又は縁部排除領域を得るために最初にすすぎ用流体を含まずに溶解している流体を用いることができ、続いてＳＲＤモジュール２３６ですすぎ／溶解プロセスが行われる。
【００２９】
ＳＲＤモジュール２３６は、ローディングステーション２１０とメインフレーム２１４との間に連結している。メインフレーム２１４は、一般に、メイン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を含む。図２及び図３に言及すると、図示されるようにメインフレーム２１４は少なくとも２つの処理ステーション２１８を含み、各処理ステーション２１８は２つのプロセスセル２４０を有する。メインフレーム搬送ステーション２１６は、メインフレーム搬送ロボット２４２を含んでいる。好ましくは、メインフレーム搬送ロボット２４２は、処理ステーション２１８とＳＲＤステーション２１２において基板の独立した接近を与える複数の個々のロボットアーム２４４を含んでいる。図３に示されるように、メインフレーム搬送ロボット２４２は、処理ステーション２１８当たりのプロセスセル２４０の数に対応して２つのロボットアーム２４４を含んでいる。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。好ましくは、各ロボットアーム２４４はシステム内での基板の独立した搬送を容易にするためにその他のアームと独立して作用可能である。また、ロボットアーム２４４は、一方のロボットがもう一方のロボットアームが引っ込むにつれて伸びるような協調方式で作動する。
【００３０】
好ましくは、メインフレーム搬送ステーション２１６は、メインフレーム搬送ロボット２４２のロボットブレード２４６上の表が上の位置から基板の表が下に必要なプロセスセル２４０の表が下の位置まで基板の搬送を容易にするフリッパロボット２４８を含んでいる。フリッパロボット２４８は、メインボディ２５０とフリッパロボットアーム２５２を含んでいる。フリッパロボットアーム２５２は、フリッパロボットアーム２５２に沿った水平面に沿って回転移動する。好ましくは、フリッパロボットアーム２５２の遠位端に配置された真空吸引グリッパ２５４は、基板をフリッパロボット２４８によってフリップし搬送するように基板を保持する。フリッパロボット２４８によって、基板２３４は表が下の処理のためにプロセスセル２４０の中に配置される。電気メッキプロセスセルは後述される。
【００３１】
図２４は、フリッパロボットが組込まれたメインフレーム搬送ロボットの概略平面図である。図２４に示されるようにメインフレーム搬送ロボット２４２は、処理ステーションとＳＲＤステーションを含む、メインフレームステーションを装着した異なるステーション間に基板を搬送する働きをする。メインフレーム搬送ロボット２４２は複数のロボットアーム２４０２（２つ図示されている）を含み、フリッパ型ロボットブレード２４０４は各々のロボットアーム２４０２の端エフェクタとして装着されている。フリッパロボットは当該技術において一般に既知であり、カリフォルニア州ミルピータスにあるＲｏｒｚｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｉｎｃ．から市販されているモデルＲＲ７０１のような基板ハンドリングロボットの端エフェクタとして装着され得る。端エフェクタとしてフリッパロボットを有するメイン搬送ロボット２４２は、メインフレームに装着された異なるステーション間に基板を搬送することができ、所望の面の向きに搬送される基板をフリップすることができる。即ち、電気メッキ処理の場合、基板処理面は表が下である。好ましくは、メインフレーム搬送ロボット２４２は、ロボットアーム２４０２によってＸ−Ｙ−Ｚ軸に沿ってロボット運動が独立し、フリッパ型ロボットブレード２４０４によって基板フリッピング回転が独立している。メインフレーム搬送ロボットの端エフェクタとしてフリッパ型ロボットブレード２４０４を組込むことにより、基板搬送プロセスは単純化される。メインフレーム搬送ロボット２４２からフィリッパロボットまで基板を移すステップが省かれるからである。
【００３２】
図６は、電気メッキプロセスセル４００の断面図である。図６に示されている伝記メッキプロセスセル４００は、図２と図３に示されている電気メッキプロセスセル２４０の実施態様である。プロセスセル４００は、一般にヘッドアセンブリ４１０と、プロセスセル４２０と、電解溶液コレクタ４４０を含む。好ましくは電解溶液コレクタ４４０は、プロセスセル４２０の配置の場所を画成する開口４４３の上のメインフレーム２１４の本体４４２に固定される。電解溶液コレクタ４４０は、内壁４４６と、外壁４４８と、壁と連結している底４４７とを含んでいる。電解溶液出口４４９は、電解溶液コレクタ４４０の底４４７を通って配置され、チューブ、ホース、パイプ又は他の流体搬送コネクタを介して図２に示されている電解液溶解システム２２０に連結されている。
【００３３】
ヘッドアセンブリ４１０はヘッドアセンブリフレーム４５２に取り付けられている。ヘッドアセンブリフレーム４５２は、取り付けポスト４５４とカンチレバーアーム４５６を含んでいる。取り付けポスト４５４はメインフレーム２１４の本体４４２に取り付けられ、カンチレバアーム４５６は取り付けポスト４５４の上部から横に伸びている。好ましくは、取り付けポスト４５４はヘッドアセンブリ４１０を取り付けポスト４５４の周りに回転させるように取り付けポストに沿って縦軸について回転移動する。ヘッドアセンブリ４１０はカンチレバアーム４５６の遠位端に配置された取り付けプレート４６０に装着されている。カンチレバアーム４５６の下端は、取り付けポスト４５４に取付けられた空気シリンダのようなカンチレバアームアクチュエータ４５７に連結されている。カンチレバアームアクチュエータ４５７は、カンチレバアーム４５６と取り付けポスト４５４間のジョイントについてカンチレバアーム４５６をピボット運動する。カンチレバアームアクチュエータ４５７が引っ込む時、カンチレバアーム４５６はプロセスセル４２０からヘッドアセンブリ４１０を移動してプロセスセル４２０を電気メッキプロセスセル４００から取り出す及び／又は置き換えるのに必要とされる間隔をあける。カンチレバアームアクチュエータ４５７が伸びるとき、カンチレバアーム４５６はヘッドアセンブリ４１０をプロセスセル４２０に向かって移動させてヘッドアセンブリ内の基板を処理中の位置に配置させる。
【００３４】
ヘッドアセンブリ４１０は、一般に基板ホルダアセンブリ４５０と基板アセンブリアクチュエータ４５８を含んでいる。基板アセンブリアクチュエータ４５８は、取り付け板４６０に取り付けられ、取り付け板４６０を下向きに伸びているヘッドアセンブリシャフト４６２を含んでいる。ヘッドアセンブリシャフト４６２の下端は基板ホルダアセンブリ４５０に連結されて基板ホルダアセンブリ４５０が処理中の位置と基板装着位置に配置される。
【００３５】
基板ホルダアセンブリ４５０は、一般に基板ホルダエレメント４６４と電気コンタクトエレメント４６６を含んでいる。図７は、電気コンタクトエレメント４６６の実施態様の断面図である。一般に、コンタクトリング４６６は複数の導電性部材が配置された環状体を含んでいる。環状体は複数の導電性部材を電気的に絶縁する絶縁材料から作られている。本体と導電性部材は、処理の間、基板を支持するとともに電流を供給する直径での内部基板取り付け面を形成する。
【００３６】
ここで図７を詳しく参照すると、コンタクトリング４６６は、一般に環状絶縁本体７７０の中に少なくとも部分的に配置された複数の導電性部材７６５を含んでいる。絶縁本体７７０は、基板取り付け面７６８になるフランジ７６２と下向きに傾斜しているショルダ部分７６４を持つことが示されている。基板取り付け面７６８は、フランジ７６２と基板取り付け面７６８がオフセット平面とほとんど平行な面にあるようにフランジ７６２の下に位置している。従って、フランジ７６２は第１平面を画成すると理解することができるが、基板取り付け面７６８は第１平面に平行な第２平面を画成し、ショルダ７６４は２つの平面の間に配置されている。しかしながら、図７に示されたコンタクトリング設計は単に例示するためのものである。他の実施態様では、フランジ７６２と基板取り付け面７６８双方にほぼ直交するようにショルダ部分７６４はほぼ垂直な角度を含む鋭角であってもよい。また、コンタクトリング４６６はほぼ平面であり、よってショルダ部分７６４が除かれている。しかしながら、下記の理由から、実施態様は図６に示されるショルダ部分７６４又はその変形を含んでいる。
【００３７】
導電性部材７６５は、フランジ上に環状に配置された複数の外部電気コンタクトパッド、基板取り付け面７６８の一部に配置された複数の内部電気コンタクトパッド７７２によって画成される。複数の埋め込み導電性コネクタ７７６はパッド７７２、７８０を相互に関連させる。導電性部材７６５は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ペルフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ＴＥＦＬＯＮ （登録商標）（ドイツ、ウィルミントンのＥ．Ｉ． ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｉｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標）、又はＴＥＦＺＥＬ （登録商標）（ドイツ、ウィルミントンのＥ．Ｉ． ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｉｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標）のようなプラスチック、又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）又は他のセラミックスのような他の絶縁材料からできていてもよい絶縁本体７７０によって相互に分離されている。外部コンタクトパッド７８０は、処理の間、図示されていない電源に結合されて電流電圧を導電性コネクタ７７６を介して内部電気コンタクトパッド７７２に送る。また、内部電気コンタクトパッド７７２は、基板の周辺部の周りのコンタクトを維持することにより電流電圧を基板へ供給する。従って、動作中導電性部材７６５は基板に電気的に連結された不連続の電流路として働く。
【００３８】
低抵抗と反対に高導電性は、良好なメッキに直接関連している。低抵抗を確実にするために、導電性部材７６５は、好ましくは銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ステンレス鋼又は他の導電材料から製造される。低抵抗と低接触抵抗は、導電性部材７６５を導電材料で被覆することにより得ることができる。従って、導電性部材７６５は、例えば、抵抗が約２×１０^−８Ω・ｍの銅からできていてもよく、抵抗が約１０．６×１０^−８Ω・ｍの白金で被覆されていてもよい。ステンレス鋼、モリブデン（Ｍｏ）、Ｃｕ、又はＴｉのような導電性ベース材料上に窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ロジウム（Ｒｈ）、Ａｕ、Ｃｕ、又はＡｇのような固形物が可能である。更に、コンタクトパッド７７２、７８０が典型的には導電性コネクタ７７６に結合した別個のユニットであるので、コンタクトパッド７７２、７８０はＣｕのような一方の材料と、ステンレス鋼のような一方の導電性部材７６５を含むことができる。パッド７７２、７８０のいずれか又は双方と導電性コネクタ７７６は導電材料で被覆することができる。更に、メッキ反復性が絶縁体として作用する酸化によって逆効果になることがあることから、内部電気コンタクトパッド７７２はＰｔ、Ａｇ、又はＡｕのような酸化に抵抗する材料を含むことが好ましい。
【００３９】
コンタクト材料の機能であるほかに、各回路の全抵抗は内部コンタクト内部電気コンタクトパッド７７２の形、或いはフィーチャ、コンタクトリング４６６によって供給される力に左右される。これらの要因によって、２つの面の間のアスペラティに基づき内部電気コンタクトパッド７７２と基板取り付け面７６８の界面での収縮抵抗、Ｒ_ＣＲが決められる。一般に、加えた力が大きくなるにつれて、見掛け面積も大きくなる。見掛け面積はＲ_ＣＲと逆に関係するので見掛け面積が大きくなるとＲ_ＣＲが小さくなる。従って、抵抗全体を小さくするために力を最大にすることが好ましい。動作中に加えられる最大の力は過剰の力と得られた圧力のもとで損傷することができる基板の耐久強度によって制限される。しかしながら、圧力が力と面積双方に関係があることから、最大の維持可能な力は内部電気コンタクトパッド７７２の形に依存する。従って、コンタクトパッド７７２は図７のように平坦な上面を有してもよく、他の形を有利に用いることもできる。例えば、図８と図９に２つの好ましい形が示されている。図８はナイフエッジコンタクトパッドを示し、図９は半球状コンタクトパッドを示している。当業者は、有利に用いることができる他の形を容易に認識するであろう。コンタクト形と力と抵抗との間の関係の詳しい考察は、Ｎｅｙ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍａｎｕａｌ， Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｅ． Ｐｉｔｎｅｙ， Ｔｈｅ Ｊ．Ｍ． Ｎｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ， １９７３に示され、この開示内容は本明細書に援用されている。
【００４０】
導電性コネクタ７７６の数は、図７に示される所望のコンタクトパッド７７２の具体的な数によって異なってもよい。２００ｍｍ基板の場合、好ましくは少なくとも２４の導電性コネクタ７７６が３６０°で等しい間隔がとられている。しかしながら、コネクタの数が重要なレベルに達するにつれて、コンタクトリング４６６に相対する基板のコンプライアンスが悪影響を及ぼす。それ故、２４を超える導電性コネクタ７７６を用いることができるが、コンタクト均一性はコンタクトパッド７７２のトポグラフィや基板剛性によって最後には消えることになる。同様に、２４未満の導電性コネクタ７７６を用いることができるが、電流はますます限定され局部的になり、メッキ結果が不十分になる。具体的な適用に適するように寸法を容易に変えられるので、例えば、コンバータの数、隣接コネクタ間の間隔、コネクタが取付けられる円の周囲は２００ｍｍ基板に用いられるプロセスセルと３００ｍｍに用いられるプロセスセルとの間で変化してもよい。
【００４１】
図１０に示されるように、基板取り付け面７６８は、絶縁本体７７０上に配置されたアイソレーションガスケット７８２を含んでいる。基板取り付け面は、直径内側の内部電気コンタクトパッド７７２まで伸びてコンタクトリング４６６の内径を画成している。アイソレーションガスケット７８２は、好ましくは内部コンタクトパッドより上にわずかに、例えば、数ミル伸び、好ましくはＶＩＴＯＮ（登録商標）（ドイツ、ウィルミントンのＥ．Ｉ． ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｉｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標）、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ブナゴム等のようなエラストマーを含んでいる。絶縁本体７７０もエラストマーを含んでいる場合、アイソレーションガスケット７８２は同じ材料であってもよい。後者の実施態様においては、アイソレーションガスケット７８２と絶縁本体７７０は、モノリシックであってもよい。即ち、単一片として形成されてもよい。しかしながら、アイソレーションガスケット７８２は取替え又は洗浄に取り外しやすくすることができるように絶縁本体７７０と分かれていることが好ましい。
【００４２】
図１０は絶縁本体７７０全体に取付けられているアイソレーションガスケット７８２を示す実施態様であり、図８及び図９は他の実施態様である。後者の実施態様においては、絶縁本体７７０は一部用いられずに導電性コネクタ７７６の上面を暴露し、アイソレーションガスケット７８２が配置されている。従って、アイソレーションガスケット７８２は導電性コネクタ７７６の一部と接触している。この設計には、内部電気コンタクトパッド７７２が金を含む時のような材料コストがかなりかかる場合に有利である内部電気コンタクトパッド７７２に用いるべき材料が少なくなる。当業者は他の実施態様も認識するであろう。
【００４３】
処理中、アイソレーションガスケット７８２は基板メッキ面の周辺部とのコンタクトを維持し、残りの電気コンタクト要素４６６と基板との間をシールするように圧縮される。シールは電解溶液が基板の端と裏面を接触することを防止する。上記のように、メッキ反復性を高くするためには清浄なコンタクト面を維持することが必要である。従来のコンタクトリングの設計は、コンタクト面のトポグラフィが経時変化することからメッキ結果が一貫していなかった。内部電気コンタクトパッド７７２上に蓄積しそれらの特徴を変化させる堆積物をコンタクトリングが制限、又はほとんど最少にし、よって基板メッキ面に高度に反復可能で、一貫し、かつ一様なメッキを与える。
【００４４】
図１１は、コンタクトリング４６６の電気回路の可能な配置を示す単純化した概略図である。導電性部材７６５間に一様な電流分布を得るために、外部抵抗７００が導電性部材の各々と連続して結合される。好ましくは、Ｒ_ＥＸＴとして示されている外部レジスタ７００の抵抗値は回路の他のコンポーネントの抵抗より非常に大きい。図１１に示されるように、各導電性部材７６５を介する電気回路は電源７０２と連続して接続したコンポーネントの各々の抵抗によって示されている。Ｒ_Ｅは電解溶液の抵抗であり、典型的には陽極と電気コンタクトエレメント間の距離や電解溶液化学の組成に左右される。従って、Ｒ_Ａは基板メッキ面７５４に隣接した電解溶液の抵抗である。Ｒ_Ｓは基板メッキ面７５４の抵抗であり、Ｒ_Ｃは導電性部材７６５と、内部電気コンタクトパッド７７２と基板メッキ面７５４との間の界面に生じる圧縮抵抗である。一般に、外部レジスタ（Ｒ_ＥＸＴ）の抵抗値は少なくともΣＲ程度であり、ΣＲはＲ_ＥとＲ_ＡとＲ_ｓとＲ_ｃの合計である。好ましくは、外部レジスタ（Ｒ_ＥＸＴ）の抵抗値はΣＲよりかなり大きく、各連続回路の抵抗はＲ_ＥＸＴに近似する。
【００４５】
典型的には、電源は電気コンタクトエレメント４６６の外部コンタクトパッド７８０のすべてに連結され、結果として内部電気コンタクトパッド７７２を通る平行な回路になる。しかしながら、内部電気コンタクトパッドと基板との界面抵抗は各内部電気コンタクトパッド７７２によって変動するので、より多くの電流が流れ、最低抵抗の位置でより多くのメッキが生じる。しかしながら、外部レジスタを各導電性部材７６５と連続して配置することにより、各導電性部材７６５を通過する電流の値又は量は主に外部レジスタの値によって制御される。それぞれの内部電気コンタクトパッド７７２間の電気的性質の変化は、基板上の電流分布を影響しない。一様な電流密度が一様なメッキの厚みに寄与するメッキ面を横切って生じる。外部レジスタは、また、プロセス順序の異なる基板間に一様な電流分布を与える。
【００４６】
コンタクトリング４６６は内部電気コンタクトパッド７７２上の堆積物の蓄積に抵抗するように設計されているが、多数の基板メッキサイクルにつれて基板−パッド界面抵抗が増大してしまい、最終的に許容しえない値になる。外部レジスタを横切る電圧／電流をモニタしてこの問題を説明するために電子センサ／アラーム７０４が外部レジスタ７００を横切って連結し得る。外部レジスタ７００を横切る電圧／電流が高基板パッド抵抗を示すプレセット作動範囲外にある場合には、センサ／アラーム７０４が正しい測定の引き金になる。例えば、問題がオペレータによって修正されるまでメッキプロセスが閉鎖される。また、分離電源を各導電性部材７６５に接続することができ、基板に一様な電流分布を与えるように別個に制御しモニタすることができる。非常にスマートなシステム（ＶＳＳ）は電流をモジュレートするために用いることができる。ＶＳＳは、典型的には、可変レジスタ、分離電源等の電流を供給及び／又は制御するために用いられる工業において既知の処理ユニットとデバイスの組合わせとを含んでいる。内部電気コンタクトパッド７７２の物理化学的、従って、電気的性質が経時変化するにつれてＶＳＳがデータフィードバックを処理し分析する。データを予め確立された設定点と比較し、次にＶＳＳが一様な堆積を確実にするために電流と電圧を変化を適切にする。
【００４７】
図１８は、電気コンタクトエレメントの他の実施態様の透視図である。図１８に示されるように電気コンタクトエレメント１８００は、導電性金属又は金属合金、例えば、ステンレス鋼、銅、銀、金、白金、チタン、タンタル、又は他の導電材料、又は導電材料の組合わせ、例えば、白金で被覆したステンレス鋼を含んでいる。電気コンタクトエレメント１８００には、電気コンタクトエレメントを基板ホルダアセンブリに取付けるために適合させた上部取り付け部分１８１０と基板を受け取るために適合させた下部基板受け取り部分１８２０が含まれている。基板受け取り部分１８２０には、複数のコンタクトパッド又はバンプ１８２４が配置された、好ましくは一様に隔置された環状基板取り付け面１８２２が含まれている。基板が基板取り付け面１８２２上に配置された時、コンタクトパッド１８２４は基板の周囲の領域と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電気的に接触する。好ましくは、コンタクトパッド１８２４は、酸化に抵抗する白金又は金のような貴金属で被覆される。
【００４８】
電気コンタクトエレメントの暴露面は、基板と接触するコンタクトパッドの表面を除いて親水性表面を得るために処理されるか又は親水性の性質を示す材料で被覆されることが好ましい。親水性材料や親水性表面処理は当該技術において既知である。親水性表面処理を提供する会社は、マサチューセッツ州ベッドフォードにあるＭｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐ．である。親水性表面は、電気コンタクトエレメントの表面上での電解溶液のビーディングを著しく減少させ、電気コンタクトエレメントが電気メッキ浴又は電解溶液から取り出された後に電気コンタクトエレメントから電解溶液の滑らかなドリッピングを促進させる。電解溶液の放出を容易にする電気コンタクトエレメント上に親水性表面を与えることにより、電気コンタクトエレメント上の残留電解溶液によるメッキ欠損が著しく減少する。本発明者らは、電気コンタクトエレメント上の残留電解溶液ビーディングや続いて処理される基板上にもたらされるメッキ欠損を減少させるために電気コンタクトエレメントの他の実施態様においてこの親水性処理又はコーティングの適用を企図している。
【００４９】
図１２と図１２Ａを参照すると、電気コンタクトエレメント４６６の上に配置されることが好ましく、基板の裏面に圧力をかけるとともに基板メッキ面と電気コンタクトエレメント４６６との間の電気コンタクトを確実にするブラッダーアセンブリ４７０を含む基板ホルダエレメント４６４の実施態様が提供される。膨張式ブラッダーアセンブリ４７０は基板ホルダ板８３２上に配置される。従って、基板ホルダ板８３２の下面に配置されたブラッダー８３６は、基板８２１がはさまれたコンタクトエレメント４６６と反対に隣接している。流体源８３８は、流体、即ち、ガス又は液体をブラッダーに供給し、ブラッダー８３６を種々の程度まで膨らませることができる。一方、基板が基板ホルダ板８３８に装着されているこの基板ホルダの実施態様が示される。典型的には、トラストプレートは基板ホルダシステムに用いることができるのでトラストプレートが基板の裏面に対してバイアス力をかけ、前面のシード層にバイアスがかけられて電気コンタクトエレメントと接触する。
【００５０】
ここで図１２、図１２Ａ、図１３を参照すると、ブラッダーアセンブリ４７０の実施態様の詳細が述べられる。基板ホルダ板８３２は、下面に形成された環状溝８４０と中央に配置された真空口８４１をもつほぼディスク状として示されている。１以上の入口８４２は、基板ホルダ板８３２内に形成され、相対して拡大された環状取り付けチャネル８４３と環状溝８４０に至る。急速ホース８４４は流体源８３８を入口８４２に結合して流体を供給する。真空口８４１は、好ましくは、圧力を選択的に供給するか又は基板８２１の裏面に真空を作るように適合させた真空／圧力ポンプシステム８５９に装着される。図１２に示されるポンプシステム８５９はポンプ８４５と、交差バルブ８４７と、一般にはベンチュリとして知られる真空エゼクタ８４９とを含んでいる。有利に用いることができる真空エゼクタは、インディアナ州インディアナポリスのＳＭＣ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ， Ｉｎｃ．から市販されている。ポンプ８４５は市販の圧縮ガス源であってもよく、ホース８５１の一方の端に結合され、ホース８５１のもう一方の端は真空口８４１に結合している。ホース８５１は、圧力ライン８５３と、真空エゼクタ８４９が配置された真空ライン８５５に分かれている。流体フローは、圧力ライン８５３と真空ライン８５５の間のポンプ８４５との連絡を選択的にスイッチする交差バルブ８４７によって制御される。好ましくは、交差バルブの設定はＯＦＦであり、よって流体がホース８５１を介していずれかの向きに流れることを制限する。ホース８５１に配置された閉鎖バルブ８６１は、流体が真空エゼクタ８４９を介して上流の圧力ライン８５５から流れることを防止する。
【００５１】
流体減８３８がガス供給である場合、ホース８５１に結合することができ、よって分離圧縮ガス供給、即ち、ポンプ８４５の要求が省かれる。更に、分離ガス供給と真空ポンプによって裏面圧力と真空状態が供給されることができる。裏面圧力と裏面真空双方を可能にすることが好ましいが、単純化した実施態様は裏面真空のみを供給することができるポンプを含むことができる。しかしながら、下で説明されるように、裏面圧力が処理中に供給される場合に堆積の一様性を改善することができる。それ故、真空エゼクタと交差バルブを含む上記のもののような配置が好ましい。
【００５２】
ここで図１２Ａと図１４を参照すると、ほぼ円形リング状のマニホルド８４６が環状溝８４０に配置されている。マニホルド８４６は、内部ショルダ８４８と外部ショルダ８５０との間に配置された取り付けレール８５２を含んでいる。取り付けレール８５２は、環状取り付けチャネル８４３に少なくとも部分的に挿入されるように適合している。マニホルド８４６内に形成された複数の流体出口８５４は入口８４２とブラッダー８３６との間を連絡する。Ｏリングのようなシール８３７は、入口８４２と出口８５４と一直線に環状マニホルドチャネル８４３内に配置され、基板ホルダ板８３２で固定されて確実に気密シールにする。ネジのような図示されていない慣用のファスナは、マニホルド８４６と基板ホルダ板８３２内に形成された図示されていない協働するネジ穴を介してマニホルド８４６を基板ホルダ板８３２に固定するために用いることができる。
【００５３】
ここで図１５を参照すると、ブラッダー８３６はそれぞれの端に環状リップシール８５６、又はノジュラをもつ伸長したほぼ半チューブ片として断面で示されている。図１２Ａには、内部ショルダ８４８と外部ショルダ８５０上に配置されたリップシール８５６が示されている。ブラッダー８３６の一部は、環状溝８４０より幅がわずかに小さい、例えば、数ミリメートルのマニホルド８４６で環状溝８４０の壁に対して圧縮されている。従って、マニホルド８４６、ブラッダー８３６、環状溝８４０は協働して流体の漏れないシールを形成する。流体の減量を防ぐために、ブラッダー８３６は、好ましくはシリコーンゴム又は電解溶液に化学的に不活性でありかつ信頼できる弾性を示す匹敵するエラストマーのような流体を通さない材料から構成されている。必要とされる場合には対応するカバリング８５７を図１５に示されるようにブラッダー８３６上に配置することができ、接着剤結合又は熱結合によって固定することができる。カバリング８５７は、好ましくはＶＩＴＯＮ（登録商標）（ドイツ、ウィルミントンのＥ．Ｉ． ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｉｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標）、ブナゴム等のエラストマーを含んでいる。被覆は、例えば、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）（ドイツ、ウィルミントンのＥ．Ｉ． ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｉｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標）で強化されてもよい。実施態様においては、カバリング８５７とブラッダー８３６は同じ材料を含んでいる。カバリング８５７は、ブラッダー８３６が破壊しやすい場合に特に適用される。また、ブラッダー８３６の厚さは、穴が開く可能性を減少させるために製造中に簡単に大きくすることができる。好ましくは、被覆されない場合、ブラッダー８３６の暴露面とカバリング８５７の暴露面は、電気コンタクトエレメントの表面を上記のように親水性表面にするために被覆又は処理される。ヘッドアセンブリがプロセスセルの上に持ち上げられた後、親水性表面によって残留電解溶液のドリッピングと除去が促進する。
【００５４】
入口８４２と出口８５４の正確な数は、具体的な適用に従って変動してもよい。例えば、図１２は２つの入口と対応する出口とを示しているが、他の実施態様には流体をブラッダー８３６に供給する単一の流入口が用いられている。
【００５５】
動作中、基板８２１は基板ホルダ板８３２の下面に固定することにより容器本体８０２に導入される。これは、基板８２１と基板ホルダ板８３２間の空間をポート８４１を介して真空にするためにポンプシステム１５９と係合し、よって真空状態にすることにより達成される。次に、流体源８３８から入口８４２へ空気又は水のような流体を供給することによりブラッダー８３６を膨らませる。流体は、マニホルド出口８５４を介してブラッダー８３６に送られ、よって電気コンタクトエレメント４６６のコンタクト部に対して一様に基板８２１を加圧する。次に電気メッキプロセスが実行される。次に電解溶液を基板８２１にプロセスセルの中へポンプで送り暴露した基板メッキ面８２０と接触させる。電源により電気コンタクトエレメント４６６を介して基板メッキ面８２０に対して負のバイアスがかけられる。電解溶液は基板メッキ面８２０を横切って流れるので、電解溶液中のイオンは表面８２０と表面８２０上の堆積物に引き付けられて所望の被膜を形成する。
【００５６】
可撓性であることから、ブラッダー８３６は変形して基板裏面と電気コンタクトエレメント４６６のアスペラティに適合する。対応するブラッダー８３６は基板８２１の裏面の周辺部で流体の漏れないシールを与えることにより電解溶液が基板８２１の裏面に混入することを防止する。一旦膨張すると、一様な圧力が電気コンタクトエレメント４６６に下向きに送られて基板８２１と電気コンタクトエレメント４６６がインタフェースするすべての点でほぼ等しい力を得る。力は、流体源８３８によって供給される圧力の関数として変動し得る。更に、ブラッダーアセンブリ４７０の有効性は電気コンタクトエレメント４６６の構造に左右されない。例えば、図１２は複数の不連続のコンタクトピンを有するピン構造を示すが、電気コンタクトエレメント４６６は連続面であってもよい。
【００５７】
ブラッダー８３６によって基板８２１に送られる力が可変であることから、コンタクトリング４６６によって供給される電流を調整し得る。上記ののように、酸化物層は電気コンタクトエレメント４６６上に形成され、電流を制限するために作用する。しかしながら、ブラッダー８３６の圧力を上げると酸化に基づく電流制限を相殺することができる。圧力が高くなるにつれて、マリアブル酸化物層が打ち消され、電気コンタクトエレメント４６６と基板８２１との間の優れたコンタクトが生じる。この能力におけるブラッダーの有効性は、電気コンタクトエレメント４６６の形を変えることにより更に改善することができる。例えば、ナイフエッジ形はまん丸でないエッジ又はフラットエッジより容易に酸化物層を浸透すると思われる。
【００５８】
更に、膨らんだブラッダー８３６により得られた流体の漏れないシールは、ポンプ８４５が処理前、処理中、処理後に選択的に或いは連続して裏面の真空又は圧力を維持することを可能にする。しかしながら、一般に、ブラッダー８３６が処理中に連続ポンピングせずに裏面真空状態を維持することがわかったことから、電気メッキプロセスセル４００へと電気メッキプロセスセル４００から基板の搬送中にのみ真空を維持するようにポンプ８４５が行われる。従って、上記ブラッダー８３６を膨らませつつ、例えば、交差バルブ８４７上のＯＦＦ位置を選択することによりポンプシステム８５９を解放することにより裏面真空状態が同時に取り除かれる。
【００５９】
ポンプシステム８５９の解放は突然であっても漸進的プロセスを含んでもよく、よって真空状態がランプダウンする。ランピングは膨らんでいるブラッダー８３６と同時に下がっている裏面の真空状態との間で交換制御を可能にする。この交換は、マニュアルで制御してもコンピュータによってもよい。
【００６０】
上記のように、ブラッダー８３６が膨らみながら連続裏面真空ポンピングは必要なく、実際は基板を曲がらせ又はそらせることがあり望ましくない堆積結果となる。しかしながら、処理すべき基板の“そり”作用を引き起こすために基板８２０に裏面圧をかけることは望ましいことである。基板のそり（即ち、表面を曲げる）により基板の半径を横切って望ましい堆積プロファイルをもたらすことができる。従って、ポンプシステム８５９は基板裏面に真空又は圧力状態を選択的に与えることができる。２００ｍｍ基板の場合、基板をそらせるために５ ｐｓｉまでの裏面圧が好ましい。基板が典型的には成形のしやすさの尺度を示すことから、裏面圧によって基板が電解溶液の上向きの流れに相対してそり或いは凸形をとる。そりの程度はポンプシステム８５９によって供給される圧力に従って可変である。
【００６１】
図１２が電気コンタクトエレメント４６６にほぼ等しい直径で基板裏面の相対的に小さい周辺部を被覆するのに十分な表面積をもつブラッダー８３６の実施態様を示しているが、ブラッダーアセンブリ４７０は形が変動してもよい。従って、ブラッダーアセンブリは基板８２１の表面積の増大を被覆するために流体を通さない材料を用いて作ることができる。
【００６２】
図１９は、基板ホルダアセンブリの他の実施態様の部分的な断面図である。他の基板ホルダアセンブリ１９００は、膨らませられるブラッダー８３６が中間基板ホルダ板１９１０の背面に装着された上記のブラッダーアセンブリ４７０を含んでいる。好ましくは、膨らませられるブラッダー８３６の一部は接着剤又は他の結合材料を用いて中間基板ホルダ板１９１０の背面１９１２に密封して装着されている。中間基板ホルダ板１９１０の前面１９１４は処理すべき基板８２１を受け取るように適合し、エラストマーＯリング１９１６が中間基板ホルダ板１９１０の前面１９１４上の環状グルーブ１９１８内に配置されて基板背面の周辺部と接触している。エラストマーＯリング１９１６は、基板背面と中間基板ホルダ板の前面との間をシールする。好ましくは、中間基板ホルダ板には、基板の裏面に加えた真空力を用いて基板ホルダ上に基板を固定することを容易にする真空ポート８４１と流体が連絡しているプレート通って伸びている複数の穴又は孔１９２０が含まれる。基板ホルダアセンブリのこの他の実施態様によれば、膨らませられるブラッダーは処理される基板と直接接触しないので、基板搬送中に膨らませられるブラッダーを切断又は損傷の危険が著しく減少する。エラストマーＯリング１９１６は、好ましくは、基板と接触させるために、電気コンタクトエレメントの表面についての上記のように親水性面を与えるように被覆又は処理され、エラストマーＯリング１９１６は適切なコンタクトを確実にし基板にシールするために必要に応じて置き換えられる。
【００６３】
実施態様においては、堆積した被膜の一様性、従って、堆積した被膜の厚さの最大偏差は平均被膜厚さの約２％であり、標準電気メッキプロセスは、典型的には最もよくて約５．５％以内の均一性に達する。しかしながら、ヘッドアセンブリの回転は、ある場合には、特に、電解溶液化学、電解溶液フロー又は他のパラメータのような処理パラメータを調整することにより電気メッキ堆積の一様性が得られる場合には、一様な電気メッキ堆積を得るのにヘッドアセンブリの回転は必要ない。
【００６４】
図６、電気メッキプロセスセル４００の断面図に戻ると、基板ホルダアセンブリ４５０はプロセスセル４２０の上に配置されている。プロセスセル４２０は、一般に、ボウル４３０と、容器本体４７２と、陽極アセンブリ４７４と、フィルタ４７６とを含んでいる。好ましくは、陽極アセンブリ４７４は容器本体４７２の下に配置されかつ容器本体４７２の下部に装着され、フィルタ４７６は陽極アセンブリ４７４と容器本体４７２との間に配置されている。容器本体４７２は、好ましくは、セラミックス、プラスチックス、ＰＬＥＸＩＧＬＡＳ（登録商標）（アクリル）、レキサン、ＰＶＣ、ＣＰＶＣ、又はＰＶＤＦのような電気的絶縁材料から構成される円筒体である。また、容器本体４７２は、ステンレス鋼、ニッケル又はチタンのような金属から製造することができ、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ＰＶＤＦ、プラスチック、ゴム又は電解溶液に溶解しない材料の他の組合わせのような絶縁層で被覆され、電極、即ち、ＥＣＰシステムの陽極と陰極から電気的に絶縁され得る。容器本体４７２は、好ましくは、基板メッキ面とシステムによって処理される基板の形にあうような大きさで適合し、基板は、典型的には形が円形か又は矩形である。容器本体４７２の好ましい実施態様は、内径が基板直径とほぼ同じ寸法又はわずかに大きい円筒状セラミックチューブを含んでいる。本発明者らは、代表的なＥＣＰシステムに典型的に必要とされる回転運動が容器本体が基板メッキ面の大きさにほぼあっている時には一様なメッキ結果を得るために必要とされないことを発見した。
【００６５】
容器本体４７２の上部は、半径方向に外向きに伸びて環状せき４７８を形成している。せき４７８は電解溶液コレクタ４４０の内壁４４６上に伸び、電解溶液を電解溶液コレクタ４４０へ流れさせる。せき４７８の上面は、好ましくは電気コンタクトエレメント４６６の下面と適合している。好ましくは、せき４７８の上面は、内部環状平坦部分４８０と、中間傾斜部分４８２と、外部傾斜部分４８４とを含んでいる。基板が処理中の位置に配置された時、基板メッキ面は容器本体４７２の円筒状開口の上に配置され、電気コンタクトエレメント４６６の下面とせき４７８の上面との間に電解溶液の隙間ができる。電気コンタクトエレメント４６６の下面は、内部平坦部分４８０とせき４７８の中間傾斜部分の上に配置されている。外部下り傾斜部分４８４は下向きに傾斜して電解溶液コレクタ４４０への電解溶液の流れを容易にする。
【００６６】
容器本体４７２の下部は半径方向に外向きに伸びて容器本体４７２をボウル４３０に固定するための下部環状フランジ４８６を形成している。環状フランジ４８６の外寸、即ち、外周は開口４４４の寸法や電解溶液コレクタ４４０の内周より小さい。これらの相対寸法はプロセスセル４２０を電気メッキプロセスセル４００から取り出し置き換えることを可能にする。好ましくは、複数のボルト４８８が環状フランジ４８６上に固定して配置され、ボウル４３０上のボルト孔と適合することによって下向きに伸びている。複数の取外し可能なファスナナット４９０がプロセスセル４２０をボウル４３０に固定する。エラストマーＯリングのようなシールは容器本体４７２とボウ４３０との間にボルト４８８から半径方向に内向きに配置されてプロセスセル４２０からの漏れを防止する。ナット／ボルトの組合わせは、メンテナンス中のプロセスセル４２０のコンポーネントの取り出しや置き換えを速く簡単にするのに役立つ。
【００６７】
好ましくは、フィルタ４７６は容器本体４７２の下部開口に装着され完全に覆われ、陽極アセンブリ４７４はフィルタ４７６の下に配置される。スペーサ４９２は、フィルタ４７６と陽極アセンブリ４７４の間に配置される。好ましくは、フィルタ４７６とスペーサ４９２と陽極アセンブリ４７４は、ネジ及び／又はボルトのような取外し可能なファスナを用いて容器本体４７２の下面に留められる。また、フィルタ４７６とスペーサ４９２と陽極アセンブリ４７４は、ボウル４３０に取外し可能に固定される。
【００６８】
陽極アセンブリ４７４は、好ましくは、電解溶液中の金属源として働く消費可能陽極を含んでいる。また、陽極アセンブリ４７４は、非溶極を含み、電気メッキすべき金属は電解液溶解システム２２０から電解溶液の中に供給される。図６に示されるように、陽極アセンブリ４７４は多孔質陽極エンクロージャ４９４が銅のような電気メッキされるべき金属と同じ金属からできていることが好ましい自動閉鎖モジュールである。また、陽極エンクロージャ４９４はセラミックス又は高分子膜のような多孔質材料からできている。銅の電気化学メッキ用高純度銅のような可溶性金属４９６は、陽極エンクロージャ４９４内に配置される。可溶性金属４９６は、好ましくは金属粒子、ワイヤ又は穴あきシートを含む。多孔質陽極エンクロージャ４９４は、また、陽極エンクロージャ４９４内で溶解金属によって生成した微粒子を保持するフィルタとして働く。非溶極と比べて、消費可能、即ち、可溶性陽極はガス発生のない電解溶液を与え、電解溶液中の金属を連続的に補充する必要が最少になる。
【００６９】
陽極電極コンタクト４９８は陽極エンクロージャ４９４を通って挿入されて電源から可溶性金属４９６に電気的に接続される。好ましくは、陽極電極コンタクト４９８は、チタン、白金又は白金被覆ステンレス鋼のような電解溶液に不溶な導電材料から製造される。陽極電極コンタクト４９８はボウル４３０を通って伸び、電源に接続される。好ましくは、陽極電気コンタクト４９８には、陽極電気コンタクト４９８をボウル４３０に固定するファスナナット４９９のネジ込み部４９７が含まれ、エラストマーワッシャのようなシール４９５はファスナナット４９９とボウル４３０との間に配置されてプロセスセル４２０からの漏れを防止する。
【００７０】
ボウル４３０は、一般に、円筒部分５０２と底部分５０４を含んでいる。上部環状フランジ５０６は、円筒部分５０２の上方から半径方向に外向きに伸びている。上部環状フランジ５０６には、容器本体４７２の下部環状フランジ４８６からのボルト４８８の数と適合する複数の孔５０８が含まれている。ボウル４３０の上部環状フランジ５０６と容器本体４７２の下部環状フランジ４８６を固定するために、ボルト４８８は孔５０８を通って挿入され、ボルト４８８に留められる。好ましくは、上部環状フランジ５０６の外寸、即ち、外周は下部環状フランジ４８６の外寸、即ち、外周とほぼ同じである。好ましくは、ボウル４３０の上部環状フランジ５０６の下面は、プロセスセル４２０がメインフレーム２１４上に配置される時にメインフレーム２１４の支持フランジ上に載せられる。
【００７１】
円筒部分５０２の内周によって、陽極アセンブリ４７４とフィルタ４７６が適合する。好ましくは、フィルタ４７６と陽極アセンブリ４７４の外寸は円筒部分５０２の内寸よりわずかに小さくてフィルタ４７６に流れ込む前に陽極アセンブリ４７４に流れ込む電解溶液のかなりの部分をまず進める。ボウル４３０の底部分５０４には、電解液溶解システム２２０から電解溶液供給ラインに接続する電解溶液入口５１０が含まれている。好ましくは、陽極アセンブリ４７４は、ボウル４３０の円筒部分５０２のほぼ中間部に配置されて底部分５０４上に陽極アセンブリ４７４と電解溶液入口５１０との間に電解溶液フローの隙間を与える。
【００７２】
電解溶液入口５１０と電解溶液供給ラインは、好ましくは、プロセスセル４２０の簡単な取り外しと置き換えを容易にする解放可能コネクタによって接続される。プロセスセル４２０がメンテナンスを必要とする時、電解溶液はプロセスセル４２０から取り出され、電解溶液供給ラインにおける電解溶液フローが止められ、取り出される。電解溶液供給ラインのコネクタは電解溶液入口５１０から解放され、陽極アセンブリ４７４への電気的接続も離される。ヘッドアセンブリ４１０は上げられるか又は回転してプロセスセル４２０を取り外すためのクリアランスを生じる。次にプロセスセル４２０は、メインフレーム２１４から取り外され、新しい又は再調整したプロセスセルがメインフレーム２１４の中に置き換えられる。
【００７３】
また、ボウル４３０はメインフレーム２１４の支持フランジに固定することができ、容器本体４７２が陽極とフィルタと共にメンテナンスのために取り外される。この場合、陽極アセンブリ４７４と容器本体４７２をボウル４３０に固定しているナットはアノードアセンブリ４７４と容器本体４７２の取外しを容易にするために取り外される。新しい又は再調整した陽極アセンブリ４７４と容器本体４７２は、次にメインフレーム２１４内に置き換えられ、ボウル４３０に固定される。
【００７４】
図２０はカプセルに入れられた陽極の実施態様の断面図である。カプセルに入れられた陽極２０００には、金属が陽極板２００４から溶解されるにつれて生成した“陽極スラッジ”又は微粒子をろ過又は捕捉する透過できる陽極エンクロージャが含まれる。図２０に示されるように、消費可能な陽極板２００４はカプセルに入れられた親水性陽極膜２００２内に閉鎖された銅の固体片を含んでいる。好ましくは、銅は高純度の酸素を含まない銅である。陽極板２００４は、ボウルの底を通って伸びる複数の電気コンタクト又はフィードスルー２００６で固定し支持される。電気コンタクト又はフィードスルー２００６は、カプセルに入れられた陽極膜２００２を通って陽極板２００４の底面へ伸びている。電解溶液のフローは、陽極とボウル側壁間の隙間を通ってボウル４３０の底部に配置された電解溶液入口５１０から矢印Ａで示されている。電解溶液は、カプセルに入れられた陽極膜と陽極板間の隙間へ、また、隙間から浸透することによりカプセルに入れられた陽極膜２００２にも流れ込み、矢印Ｂで示されている。好ましくは、カプセルに入れられた陽極膜２００２は、空隙率が約６０％〜８０％、更に好ましくは約７０％、孔サイズが約０．０２５μｍ〜約１μｍ、更に好ましくは約０．１μｍ〜約０．２μｍの変性ポリフッ化ビニリデン膜のような親水性多孔質膜を含んでいる。親水性多孔質膜の一例は、マサチューセッツ州ベドフォードにあるミリポアコーポレーションから入手できるＤｕｒａｐｏｒｅ Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ Ｍｅｍｂｒａｎｅである。電解溶液がカプセルに入れられた膜に流れ込むにつれて、溶解している陽極で生じる陽極スラッジや微粒子がカプセルに入れられた膜によってろ過又は捕捉される。従って、カプセルに入れられた膜は電気メッキプロセス中の電解溶液の純度を改善し、陽極スラッジや混入微粒子による電気メッキプロセス中の基板に対する欠陥の形成が著しく減少する。
【００７５】
図２１は、カプセルに入れられた陽極の他の実施態様の断面図である。陽極板２００４は電気フィードスルー２００６上に固定し支持されている。陽極板２００４の上と下にそれぞれ配置されたカプセルに入れられた上膜２００８とカプセルに入れられた下膜２０１０は、陽極板２００４の周りに配置された膜支持リング２０１２に装着される。上と下のカプセルに入れられた膜２００８、２０１０は、カプセルに入れられた陽極のカプセルに入れられた膜についての上記リストからの材料を含んでいる。膜支持リング２０１２は、好ましくは、プラスチック又は他のポリマーのようなカプセルに入れられた膜と比べて比較的剛性の材料を含んでいる。バイパス流入口２０１４は、ボウル４３０の底部を通って、また、カプセルに入れられた下膜２０１０を通って配置され、カプセルに入れられた膜と陽極板間の隙間へ電解溶液を導入する。バイパス出口２０１６は膜支持リング２０１２に連結され、ボウル４３０を通って伸びて過剰の電解溶液のフローを陽極スラッジ又は生成微粒子と共にカプセルに入れられた陽極から図示されていない廃棄物ドレインへ進める。
【００７６】
好ましくは、バイパス流入口２０１４と主電解溶液入口５１０の中の電解溶液のフローは、フローコントロールバルブ２０２０、２０２２によって個々に制御され、それぞれ入口に連結された流体ラインに沿って配置され、バイパス流入口２０１４内の流体圧は、好ましくは主電解溶液入口５１０内の圧力より高い圧力で維持されている。主電解溶液入口５１０からボウル４３０内部の電解溶液のフローは矢印Ａで示され、カプセルに入れられた陽極２０００内部の電解溶液のフローは矢印Ｂで示されている。カプセルに入れられた陽極へ導入される電解溶液の一部は、バイパス出口２０１６を通ってカプセルに入れられた陽極から流れる。カプセルに入れられた陽極への専用バイパス電解溶液供給部を設けることにより、溶解している消費可能陽極から生じた陽極スラッジ又は微粒子は陽極から連続して除去され、よって電気メッキプロセスの間、電解溶液の純度を向上させる。
【００７７】
図２２は、カプセルに入れられた陽極の他の実施態様の断面図である。カプセルに入れられた陽極２０００のこの実施態様には、陽極板２００４と、複数の電気フィードスルー２００６と、カプセルに入れられた上膜２００８と、カプセルに入れられた下膜２０１０と、膜支持リング２０１２とが含まれる。陽極板２００４は、複数の複数の電気フィードスルー２００６上に固定し支持されている。上部と底部のカプセルに入れられた膜２００８、２０１０は膜支持リング２０１２に装着されている。バイパス出口２０１６は、膜支持リング２０１２に連結し、ボウル４３０を通って伸びる。カプセルに入れられた陽極のこの実施態様は、好ましくはカプセルに入れられた第１陽極について記載された材料を含むことが好ましい。カプセルに入れられた下膜２０１０には、主電解溶液入口５１０のかなり上に配置された１以上の開口２０２４が含まれている。開口２０２４は、主電解溶液入口５１０から電解溶液フローを受け取るように適合され、好ましくは主電解溶液入口５１０の内周とほぼ同じサイズである。主電解溶液入口５１０から電解溶液のフローは矢印Ａで示され、カプセルに入れられた陽極内の電解溶液のフローは矢印Ｂで示されている。陽極溶解から生じる陽極スラッジと微粒子の一部を保有する電解溶液の一部はカプセルに入れられた陽極からバイパス出口２０１６へ流れる。
【００７８】
図２３は、カプセルに入れられた陽極の他の実施態様の断面図である。カプセルに入れられた陽極２０００のこの実施態様には、陽極板２００２と、複数の電気フィードスルー２００６と、カプセルに入れられた上膜２００８と、カプセルに入れられた下膜２０１０と、膜支持リング２０１２とが含まれている。陽極板２００４は、複数の電気フィードスルー２００６上に固定され支持されている。上と下のカプセルに入れられた膜２００８、２０１０は、膜支持リング２０１２に装着されている。バイパス流入口２０１４は、ボウル４３０の底部と、カプセルに入れられた下膜２０１０を通って配置され、カプセルに入れられた膜と陽極板間の隙間へ電解溶液を導入する。カプセルに入れられた陽極のこの実施態様は、好ましくはカプセルに入れられた陽極について記載された材料を含んでいる。好ましくは、バイパス流入口２０１４と主電解溶液入口５１０を通る電解溶液のフローは、それぞれコントロールバルブ２０２０、２０２２によって個々に制御される。主電解溶液入口５１０からの電解溶液のフローは矢印Ａで示され、カプセルに入れられた陽極を通る電解溶液のフローは矢印Ｂで示されている。この実施態様の場合、溶解している陽極板によって生じた陽極スラッジと微粒子は、電解溶液が膜を通過するにつれてカプセルに入れられた膜によってろ過し捕捉される。
【００７９】
図１６は、電解液溶解システム２２０の概略図である。電解液溶解システム２２０は、電気メッキプロセス用電気メッキプロセスセルに電解溶液を供給する。電解液溶解システム２２０は、一般に、主電解溶液タンク６０２と、計量モジュール６０３と、ろ過モジュール６０５と、化学アナライザモジュール６１６と、電解溶液廃棄ドレイン６２０によって分析モジュール６１６に連結した電解溶液廃棄処理システム６２２とを含んでいる。１以上のコントローラは、主タンク６０２内の電解溶液の組成と電解液溶解システム２２０の動作を制御する。好ましくは、コントローラは独立して作用可能であるが、ＥＣＰシステム２００のコントローラ２２２で統合されている。
【００８０】
主電解溶液タンク６０２には、電解溶液のレザバーが設けられ、１以上の流体ポンプ６０８とバルブ６０７を介して電気メッキプロセスセルの各々に連結する電解溶液供給ライン６１２が含まれる。主タンク６０２と熱的に接続して配置された熱交換体６２４又はヒータ／チラーは、主タンク６０２に貯蔵された電解溶液の温度を制御する。熱交換体６２４はコントローラ６１０に接続され作動する。
【００８１】
計量モジュール６０３は、供給ラインによって主タンク６０２に連結され、複数の原料タンク６０６、又は供給ビンと、複数のバルブ６０９と、コントローラ６１１とを含んでいる。原料タンク６０６は、電解溶液を構成するのに必要とされる化学薬品を含み、典型的には、電解溶液を構成する消イオン水原料タンクと硫酸銅（ＣｕＳＯ_４）原料タンクを含んでいる。他の原料タンク６０６は、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、塩化水素（ＨＣｌ）とグリコールのような種々の添加剤を含むことができる。各原料タンクは、好ましくはカラーコード化され、計量モジュール内のマッチングインレットコネクタに連結するように適合したユニークなメイティングアウトレットコネクタと適合する。原料タンクのカラーコーディングと原料タンクのユニークなコネクタとの適合により、原料タンクを交換又は置換する時に人のオペレータによる誤差が著しく減少する。
【００８２】
消イオン水原料タンクは、好ましくは、メンテナンス中にシステムを洗浄するシステムに消イオン水を供給する。各原料タンク６０６に付随したバルブ６０９は、主タンク６０２への化学薬品のフローを調節し、バタフライバルブ、スロットルバルブ等の多くの市販のバルブのいずれであってもよい。バルブ６０９の活性化は、信号を受け取るコントローラに接続されることが好ましいコントローラ６１１によって達成される。
【００８３】
電解溶液ろ過モジュール６０５には、複数のフィルタタンク６０４が含まれている。電解溶液リターンライン６１４は、プロセスセルの各々と１以上のフィルタタンク６０４の間に接続されている。フィルタタンク６０４は、再使用のために主タンク６０２に電解溶液を戻す前に使用した電解溶液中の望ましくない内容物を除去する。主タンク６０２はフィルタタンク６０４に連結して主タンク６０２中の電解溶液の再循環とろ過を容易にする。フィルタタンク６０４を通って主タンク６０２からの電解溶液を再循環することにより、電解溶液中の望ましくない内容物がフィルタタンク６０４で連続して除去されて一貫したレベルの純度を維持する。更に、主タンク６０２とろ過モジュール６０５との間に電解溶液を再循環することにより、電解溶液中の種々の化学薬品を十分に混合させることができる。
【００８４】
電解液溶解システム２２０には、電解溶液の化学組成のリアルタイム化学分析を与える化学アナライザモジュール６１６が含まれる。アナライザモジュール６１６は、サンプルライン６１３によって主タンクに、また、出口ライン６２１によって廃棄処理システム６２２に流体で結合している。アナライザモジュール６１６は、一般に、少なくとも１つのアナライザとアナライザを作動させるコントローラを含んでいる。具体的な処理手段に要するアナライザの数は、電解溶液の組成に左右される。例えば、第１アナライザは有機物質の濃度をモニタするために用いることができ、第２アナライザは有機化学薬品に必要である。図１６に示された個々の実施態様においては、化学アナライザモジュール６１６は自動滴定アナライザ６１５とサイクリックボルタメトリストリッパ（ＣＶＳ）６１７を含んでいる。両アナライザは種々の供給業者から市販されている。有利に用いることができる自動滴定アナライザはＰａｒｋｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓから入手でき、サイクリックボルタメトリストリッパはＥＣＩから入手できる。自動滴定アナライザ６１５によって塩化銅は酸のような無機物質の濃度が求められる。ＣＶＳ６１７によって電解溶液に用いることができる種々の添加剤のような有機物質とプロセスセルから主タンク６０２に戻る処理から生じる副生成物の濃度が求められる。
【００８５】
図１６に示されるアナライザモジュールは単なる例示である。他の実施態様においては、各アナライザは別個の供給ラインによって主電解溶液タンクに結合してもよく、別個のコントローラによって作動されてもよい。当業者は他の実施態様を認識するであろう。
【００８６】
動作中、電解溶液の試料は試料ライン６１３を介してアナライザモジュール６１６に流れる。試料は周期的に用いることができるが、好ましくは、電解溶液の連続流はアナライザモジュール６１６に維持される。試料の一部は自動滴定アナライザ６１５に送られ、一部は適切な分析のＣＶＳ６１７に送られる。コントローラ６１９は、データを作成するためにアナライザ６１５、６１７を作動させる命令信号を開始する。次に化学アナライザ６１５、６１７からの情報をコントローラ２２２に連絡する。コントローラ２２２は情報を処理し、使用者特定化学用量パラメータを含む信号を計量コントローラ６１１に伝達させる。受信した情報を用いて１以上のバルブ６０９を作動させることにより原料化学補充率に対してリアルタイムで調整し、よって電気メッキプロセス全体に電解溶液の所望の、好ましくは一定の化学組成が維持される。次にアナライザモジュールからの廃棄電解溶液が出口ライン６２１を経て廃棄処理システム６２２に流れる。
【００８７】
実施態様は電解溶液のリアルタイムモニタリングと調整を用いるが、種々の代わりを用いることができる。例えば、計量モジュール６０３は、化学アナライザモジュール６１６によって得られた出力値を観察するオペレータが手動で制御することができる。好ましくは、システムソフトウェアは自動リアルタイム調整モードとオペレータ（マニュアル）モード双方が可能である。更に、複数のコントローラが図１６に示されているが、化学アナライザモジュール６１６、計量モジュール６０３、又は熱交換体６２４のようなシステムの種々のコンポーネントを作動させるために単一のコントローラを用いることができる。他の実施態様は当業者に明らかになるであろう。
【００８８】
電解液溶解システム２２０には、使用した電解溶液、化学薬品、ＥＣＰシステムで用いた他の流体の安全な処分のために電解溶液廃棄処理システム６２２に連結した電解溶液廃棄ドレイン６２０が含まれる。好ましくは、電気メッキセルには、電解溶液廃棄ドレイン６２０への直接ライン連結部又は電解液溶解システム２２０を通って電解溶液を戻さずに電気メッキセルを取り出す電解溶液廃棄処理システム６２２が含まれる。電解液溶解システム２２０には、好ましくは、過剰の電解溶液を電解溶液廃棄ドレイン６２０にブリードオフするブリードオフコネクションが含まれる。
【００８９】
好ましくは、電解液溶解システム２２０には、電解溶液から望ましくないガスを除去するように適合した１以上のデガサモジュール６３０が含まれる。デガサモジュールは、一般には、デガサモジュールを通過する流体からガスを分離する膜と遊離したガスを除去するための真空システムを含む。デガサモジュール６３０は、好ましくは、プロセスセル２４０に隣接した電解溶液供給ライン６１２上にインラインで配置されている。デガサモジュール６３０は、好ましくは、プロセルセル２４０にできるだけ近くに位置しているので電解液溶解システムからのほとんどのガスは電解溶液がプロセスセルに入る前にデガサモジュールによって除去される。好ましくは、各デガサモジュール６３０には、脱ガス電解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２つの出口が含まれる。また、デガサモジュール６３０は、各々プロセスセルのために設けられている。デガサモジュールは、多くの他の別の位置にも配置し得る。例えば、デガサモジュールは、フィルタ部分と共に又は主タンク又はプロセスセルを有する閉鎖ループシステム内にのように電解液溶解システム内の他の位置に配置し得る。他の実施態様として、デガサモジュールは電解溶液供給ライン６１２と共にインラインで配置されて電気化学メッキシステムのプロセスセル２４０のすべてに脱ガス電解溶液を供給する。更に、分離デガサモジュールは消イオン水供給ラインと共にインラインで又は閉鎖ループで配置され、消イオン水源から酸素を除去するために用いられる。消イオン水を用いて処理基板をすすぐことから、ＳＲＤモジュールに達する前に遊離酸素ガスは消イオン水から好ましく除去されるので電気メッキした銅は水洗プロセスによって酸化されないと思われる。デガサモジュールは当該技術において周知であり、市販の実施態様は種々の適用に用いるのにたいてい利用でき適合できる。市販のデガサモジュールは、マサチューセッツ州、ベッドフォードにあるＭｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐ．から入手できる。
【００９０】
図２６ａに示されるように、デガサモジュール６３０の実施態様には、流体、即ち、電解溶液を有する疎水性膜６３２と、膜の片面上の通路６３４と、膜の対向面上に配置された真空システム６３６とが含まれる。デガサモジュールのエンクロージャ６３８には入口６４０と１以上の出口６４２が含まれている。電解溶液がデガサモジュール６３０を通過するにつれて、ガスと電解溶液中の他のマイクロバブルが疎水性膜を通って電解溶液から分離され、真空システムによって除去される。図２６ｂに示されるように、デガサモジュール６３０’ の他の実施態様には、疎水性膜６３２’ のチューブと疎水性膜６３２’ のチューブの周りに配置された真空システム６３６が含まれている。電解溶液は疎水性膜のチューブの内側に導入され、電解溶液がチューブ内の流体通路６３４を通過するにつれて、ガスと電解溶液中の他のマイクロバブルが疎水性膜６３２’ のチューブを通って電解溶液から分離し、チューブ周囲の真空システム６３６によって除去される。デガサモジュールの膜や他の多断面設計を横切る電解溶液のセルペンタイン通路を持つ設計を含むデガサモジュールの更に複雑な設計が企図される。
【００９１】
図１６に示されていないが、電解液溶解システム２２０は多数の他のコンポーネントを含むことができる。例えば、電解液溶解システム２２０には、好ましくは、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貯蔵用タンクが１以上追加される。危険性材料連結部用の二重配管は、システム全体に化学薬品を安全に運搬されるように用いることができる。場合によっては、電解液溶解システム２２０には、ＥＣＰシステムに電解溶液供給部を追加するために追加又は外部電解溶液処理システムへの連結部が含まれる。
【００９２】
図１７は、ＲＴＡチャンバの断面図である。ＲＴＡチャンバ２１１は、好ましくはローディングステーション２１０に連結され、基板はローディングステーション搬送ロボット２２８によってＲＴＡチャンバ２１１へ、また、ＲＴＡチャンバ２１１から搬送される。図２と図３に示されるように、ＥＣＰシステムは、好ましくはローディングステーション２１０の対称設計に対応するローディングステーション２１０の対向側に配置された２つのＲＴＡチャンバ２１１を含んでいる。ＲＴＡプロセスチャンバは、一般に、当該技術において周知であり、ＲＴＡチャンバは、典型的には、基板処理システムに用いられて堆積した材料の性質が高められる。電気メッキ結果を高めるためにホットプレート設計や加熱ランプ設計を含む種々のＲＴＡチャンバ設計を用いるＥＣＰシステム２００が企図される。特に適切なＲＴＡチャンバは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．から入手できるＷｘＺである。ホットプレートＲＴＡチャンバが記載されるが、他のＲＴＡチャンバも用いられる。
【００９３】
ＲＴＡチャンバ２１１は、一般に、エンクロージャ９０２と、ヒータプレート９０４と、ヒータ９０７と、複数の基板ホルダピン９０６とを含んでいる。エンクロージャ９０２には、ベース９０８と、側壁９１０と、トップ９１２とが含まれている。好ましくは、コールドプレート９１３はエンクロージャの上部９１２の下に配置されている。また、コールドプレートはエンクロージャの上部９１２の一部として統合して形成される。好ましくは、反射絶縁皿状部９１４は、典型的には、石英、アルミナ、又は高温、即ち、約５００℃より高い温度に耐えることができ、かつヒータ９０７とエンクロージャ９０２との間の熱絶縁体として働く他の材料のような材料から製造される。皿状部９１４は、ヒータプレート９０６に熱を送るために金のような反射材料で被覆することもできる。
【００９４】
ヒータプレート９０４の物質は、システム内で処理される基板に比べて大きく、好ましくは炭化ケイ素、石英、又はＲＴＡチャンバ２１１内の周囲ガスと反応せず、基板材料とも反応しない他の材料のような材料から製造される。ヒータ９０７は、典型的には、抵抗加熱要素又は導電性／輻射熱源を含み、加熱プレート９０６と反射絶縁皿状部９１４との間に配置される。ヒータ９０７は、ヒータ９０７を加熱するのに必要とされるエネルギーを供給する電源９１６に接続される。好ましくは、熱電対９２０はコンジット９２２に配置され、ベース９０８と皿状部９１４を通って配置され、ヒータ板９０４に伸びている。熱電対９２０はコントローラ２２２に連結され、コントローラへ温度測定を与える。次にコントローラは、温度測定と所望のアニール温度に従ってヒータ９０７によって供給された熱を上げたり下げたりする。
【００９５】
エンクロージャ９０２は、好ましくはエンクロージャ９０２を冷却するために側壁９１０と熱接触しているエンクロージャ９０２の外側に配置された冷却部材９１８を含んでいる。また、図示されていない１以上の冷却チャネルはエンクロージャ９０２の温度を制御するために側壁９１０内に形成されている。トップ９１２の内部表面上に配置されたコールドプレート９１３はコールドプレート９１３に接近した位置にある基板を冷却する。
【００９６】
ＲＴＡチャンバ２１１には、ＲＴＡチャンバへ、また、ＲＴＡチャンバから基板の搬送を容易にするためにエンクロージャ９０２の側壁９１０に配置されたスリットバルブ９２２が含まれている。スリットバルブ９２２によって、ローディングステーション２１０と連絡しているエンクロージャの側壁９１０上の開口９２４が選択的にシールされる。ローディングステーション搬送ロボット２２８は、図２を参照のこと、開口９２４を通ってＲＴＡチャンバへ、また、ＲＴＡチャンバから基板を搬送する。
【００９７】
基板ホルダピン９０６は、好ましくは石英、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、又は他の高温抵抗材料から作られた遠位テーパ部材を含んでいる。各基板ホルダピン９０６は、ヒータプレート９０４を通って伸びている、好ましくは熱及び酸化抵抗材料からできたチューブコンジット９２６の中に配置されている。基板ホルダピン９０６は、均一な方法で基板ホルダピン９０６を移動するリフトプレート９２８に連結している。リフトプレート９２８は、ＲＴＡチャンバ内で基板をいろいろな縦の位置に置くことを容易にするためにリフトプレート９２８を移動させるリフトシャフト９３２を介してステッパモータのようなアクチュエータ９３０に装着されている。リフトシャフト９３２は、エンクロージャ９０２のベース９０８を通って伸び、シャフトの周りに配置されたシーリングフランジ９３４によってシールされる。
【００９８】
基板をＲＴＡチャンバ２１１に搬送するために、スリットバルブ９２２が開口され、基板が配置されたロボットブレードがローディングステーション搬送ロボット２２８によって開口を通ってＲＴＡチャンバへ伸びる。ローディングステーション搬送ロボット２２８のロボットブレードによって基板がヒータプレート９０４の上のＲＴＡチャンバ内に配置され、基板ホルダピン９０６がロボットブレードの上に基板を持ち上げるために上向きに伸びている。次にロボットブレードはＲＴＡチャンバから引っ込み、スリットバルブ９２２が開口を閉じる。次に基板ホルダピン９０６は、ヒータプレート９０４から所望の距離に基板を下げるように引っ込める。場合によっては、基板ホルダピン９０６はヒータプレートと直接接触して基板を配置するように十分に引っ込めることができる。
【００９９】
好ましくは、ガス入口９３６はエンクロージャ９０２の側壁９１０を通って配置されてアニール処理プロセスの間、ＲＴＡチャンバ２１１へ選択ガスを流すことができる。ガス入口９３６は、ＲＴＡチャンバ２１１へのガスのフローを制御するためにバルブ９４０を介してガス源９３８に接続されている。ガス出口９４２は、好ましくは、ＲＴＡチャンバ内のガスを排気するためにエンクロージャ９０２の側壁９１０の下の部分に配置され、好ましくは、チャンバの外側から大気の逆流を防止するためにリリーフ／チェックバルブ９４４に連結されている。場合によっては、ガス出口９４２は図示された真空ポンプに接続されてアニール処理の間、所望の真空レベルまでＲＴＡチャンバを排気する。
【０１００】
基板は、電気メッキセル内で電気メッキされた後にＲＴＡチャンバ２１１内でアニールされ、ＳＲＤステーションで洗浄される。好ましくは、ＲＴＡチャンバ２１１はほぼ大気圧で維持され、ＲＴＡチャンバ２１１内部の酸素含量がアニール処理プロセスの間、約１００ ｐｐｍ未満に制御される。好ましくは、ＲＴＡチャンバ２１１内部の周囲環境は、窒素（Ｎ_２）又は窒素（Ｎ_２）と約４％未満の水素（Ｈ_２）の組合わせを含み、ＲＴＡチャンバ２１１への周囲ガスフローは２０リットル／分より大きく維持されて酸素含量が１００ ｐｐｍ未満に制御される。電気メッキ基板は、好ましくは約２００℃〜約４５０℃の温度で約３０秒〜３０分、更に好ましくは約２５０℃〜約４００℃の温度で約１分〜５分アニールされる。ＲＴＡ処理は、典型的には、少なくとも５０℃／秒の温度増加が必要である。アニール処理中に基板に必要とされる温度増加レートを与えるために、ヒータプレートは約３５０℃〜約４５０℃に維持され、基板は約０ ｍｍ、即ち、ヒータプレートと接触とアニール処理プロセス時間のヒータプレートから約２０ ｍｍとの間に配置される。好ましくは、コントローラ２２２は、ＲＴＡチャンバ内の所望の周囲環境とヒータプレートの温度を含むＲＴＡチャンバ２１１の動作を制御する。
【０１０１】
アニール処理プロセスが完了した後、基板ホルダピン９０６はＲＴＡチャンバ２１１から搬送する位置まで基板を持ち上げる。スリットバルブ９２２が開き、ローディングステーション搬送ロボット２２８のロボットブレードがＲＴＡチャンバの中に伸び、基板の下に配置される。基板ホルダピン９０６が引っ込み基板がロボットブレードまで下がり、次にロボットブレードがＲＴＡチャンバから引っ込む。次にローディングステーション搬送ロボット２２８は、図２及び図３の実施態様に示されるように、電気メッキ処理システムから除去するために処理した基板をカセット２３２の中に搬送する。
【０１０２】
図２に戻ると、ＥＣＰシステム２００は、プラットホームの各コンポーネントの機能を制御するコントローラ２２２を含んでいる。好ましくは、コントローラ２２２はメインフレーム２１４の上に取り付けられ、プログラム可能なマイクロプロセッサを含んでいる。プログラム可能なマイクロプロセッサは、典型的には、ＥＣＰシステム２００のすべてのコンポーネントを制御するために特に設計されたソフトウェアを用いてプログラムされる。コントローラ２２２は、システムのコンポーネントに電力を与え、オペレータがＥＣＰシステム２００をモニタし作動させることができるコントロールパネル２２３を含んでいる。図２に示されるコントロールパネル２２３は、ケーブルによってコントローラ２２２に接続されるスタンドアローンモジュールであり、オペレータに簡単にアクセスされる。一般に、コントローラ２２２は、ローディングステーション２１０、ＲＴＡチャンバ２１１、ＳＲＤステーション２１２、メインフレーム２１４、処理ステーション２１８の動作を協働させる。更に、コントローラ２２２は、電気メッキプロセスに電解溶液を供給するために電解液溶解システム２２０のコントローラとも協働している。
【０１０３】
次に図２に示されるＥＣＰシステム２００による典型的な基板電気メッキプロセス順序を説明する。複数の基板を含む基板カセットは、ＥＣＰシステム２００のローディングステーション２１０における基板カセット受け入れエリア２２４に装入される。ローディングステーション搬送ロボット２２８は、基板カセット内の基板スロットから基板をつまみ上げ、基板を基板オリエンタ２３０に置く。基板オリエンタ２３０は、システムによって処理するために所望の向きに基板を向ける。次にローディングステーション搬送ロボット２２８は、基板オリエンタ２３０から配向基板を搬送し、ＳＲＤステーション２１２における基板パススルーカセット２３８内の基板スロットの１つに基板を配置する。メインフレーム搬送ロボット２４２は基板パススルーカセット２３８から基板をつまみ上げ、フリッパロボット２４８によって搬送するために基板を置く。フリッパロボット２４８は、基板の下にロボットブレードを回転させ、メインフレーム搬送ロボットブレードから基板をつまみ上げる。フリッパロボットブレード上の真空吸引グリッパがフリッパロボットブレード上に基板を固定し、フリッパロボットが基板を表を上にした位置から表を下にした位置にひっくり返す。フリッパロボット２４８によって、基板ホルダアセンブリ４５０において基板の表が下に回転し配置される。基板は、基板ホルダアセンブリ４５０の下に位置するが電気コンタクトエレメント４６６の上にある。次にフリッパロボット２４８は基板を解放して基板を電気コンタクトエレメント４６６の中に配置する。基板ホルダエレメント４６４が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エレメント４６４上に固定する。基板ホルダアセンブリ４５０上のブラッダーアセンブリ４７０によって基板裏面に対して圧力がかけられ、基板メッキ面と電気コンタクトエレメント４６６の間の電気コンタクトが確実になる。
【０１０４】
ヘッドアセンブリフレーム４５２は、プロセスセル４２０より上の処理中の位置に下げられる。この位置で基板はせき４７８の上平面より下にあり、プロセスセル４２０中に有する電解溶液と接触する。電源を活性化して電力、即ち、電圧と電流を陰極と陽極に供給して電気メッキプロセスを可能にする。電解溶液は、典型的には、電解溶液の間、電解液セルへ連続してポンプで送られる。陰極と陽極に供給される電力と電解溶液のフローはコントローラ２２２によって制御されて所望の電気メッキ結果を得る。好ましくは、ヘッドアセンブリが下がるにつれて、また、電気メッキプロセスの間、ヘッドアセンブリは回転する。
【０１０５】
電気メッキプロセスが完了した後、ヘッドアセンブリ４１０は基板ホルダアセンブリ４５０を上げ、基板を電解溶液から取り出す。好ましくは、基板ホルダアセンブリから残留電解溶液の除去を促進させる時間ヘッドアセンブリを回転させる。次に真空チャックと基板ホルダアセンブリのブラッダーアセンブリは、基板ホルダエレメント４６４から基板を解放し、基板ホルダエレメント４６４を上げてフリッパロボットブレードが電気コンタクトエレメントから処理した基板をつまみ上げることができる。フリッパロボットは、電気コンタクトエレメントにおいて処理基板の裏面の上でフリッパロボットブレードを回転させ、フリッパロボットブレード上の真空吸引グリッパを用いて基板をつまみ上げる。フリッパロボットは、基板ホルダアセンブリからの基板と共にフリッパロボットブレードを回転させ、基板を表が下向きの位置から表が上向きの位置へひっくり返し、基板をメインフレーム搬送ロボットブレード上に配置する。次にメインフレーム搬送ロボットは、ＳＲＤモジュール２３６の上に処理基板を搬送し配置する。ＳＲＤ基板支持体が基板を持ち上げ、メインフレーム搬送ロボットブレードがＳＲＤモジュール２３６から引っ込める。基板は、消イオン水又は消イオン水と上で詳述した洗浄液との組合わせを用いてＳＲＤモジュール内で洗浄される。次に基板はＳＲＤモジュールから搬送するために配置される。ローディングステーション搬送ロボット２２８はＳＲＤモジュール２３６から基板をつまみ上げ、処理基板を堆積した物質の性質を高めるアニール処理プロセス用のＲＴＡチャンバ２１１に搬送する。次にアニールした基板をローディングステーションロボット２２８によってＲＴＡチャンバ２１１から搬送し、ＥＣＰシステムから除去するために基板カセットに戻す。上記順序は、ＥＣＰシステム２００はＥＣＰシステム２００においてほぼ同時に複数の基板に実行し得る。ＥＣＰシステムは、マルチスタック基板処理を与えるように適合され得る。
２．基板ホルダシステム
電解液セルにおいて基板を電解溶液に浸すことができる基板ホルダシステム１４が記載される。基板ホルダシステム１４は、電解溶液のレベルラインに相対して基板を含む基板ホルダアセンブリを傾けることができ、レベルラインはほぼ水平である。基板ホルダシステムのある実施態様は、基板を電解溶液に浸す間、基板を回転させることができる。浸漬中の基板の傾斜によって、空気泡又はエアブリッジが基板ホルダ及び／又は基板の下の電解溶液中に形成されることが制限される。この項は基板ホルダシステムの実施態様の構造と動作を記載する。
【０１０６】
図６は、上記のように、ヘッドアセンブリ４１０がｘ方向とｙ方向に基板ホルダアセンブリ４５０を動かすことができる実施態様を示す図である。図２５は、基板ホルダアセンブリ２４５０を水平方向と垂直方向に動かすことができる基板ホルダシステム１４の他の実施態様の部分断面図である。図２５に示される基板ホルダシステム１４の実施態様は、Ｘ方向とＺ方向の基板ホルダアセンブリの運動のほかに水平からα角に基板ホルダアセンブリを傾けることを示している。この実施態様は、電解溶液に基板を浸している間、基板を回転させ、基板が基板ホルダアセンブリによって保持されていることを示している。基板ホルダシステム１４には、回転可能ヘッドアセンブリ２４１０とヘッドアセンブリフレーム２４５２が含まれている。ヘッドアセンブリフレーム２４５２には、取り付けポスト２４５４と、シャフト２４５３と、ポストカバー２４５５と、カンチレバーアーム２４５６と、カンチレバーアームアクチュエータ２４５７と、ピボットジョイント２４５９が含まれている。取り付けポスト２４５４はメインフレーム２１４の本体に取り付けられ、ポストカバー２４５５は取り付けポスト２４５４の上部を被覆している。
【０１０７】
好ましくは、取り付けポスト２４５４は、取り付けポストを通って伸びているほぼ縦軸の周りにヘッドアセンブリフレーム２４５２の回転を可能にする取り付けポストの回転運動を矢印Ａ１で示した向きに与える。その運動によって、一般に、ヘッドアセンブリ２４１０が電解液セルと並ぶようになる。
【０１０８】
カンチレバー２４５６の一端は、カンチレバーアームアクチュエータ２４５７のシャフト２４５３にピボット連結されている。カンチレバーアームアクチュエータ２４５７は、例えば、空気シリンダ、鉛ネジアクチュエータ、サーボモータ、又は他のタイプのアクチュエータである。カンチレバーアーム２４５６は、ピボットジョイント２４５９に取り付けスライド２４６０にピボット連結されている。カンチレバーアームアクチュエータ２４５７は、取り付けポスト２４５４に取り付けられている。ピボットジョイント２４５９は、ポストカバー２４５５に回転可能に取り付けられているのでカンチレバーアーム２４５６はピボットジョイントのポストカバーの周りに旋回させることができる。カンチレバーアームアクチュエータ２４５７を作動させると、ピボットジョイント２４５９の周りにカンチレバーアーム２４５６のピボット運動が矢印Ａ２で示される方向に生じる。また、回転モータがカンチレバーアームアクチュエータ２４５７として設けられてもよく、回転モータの出力がポストカバー２４５５とピボットジョイント２４５９との間に直接連結している。回転モータの出力によって、ピボットジョイントの周りにカンチレバーアーム２４５６とヘッドアセンブリ２４１０が回転する。
【０１０９】
回転可能ヘッドアセンブリ２４１０は、ヘッドアセンブリフレーム２４５２の取り付けスライド２４６０に装着され、取り付けスライド２４６０はカンチレバーアーム２４５６の遠位端に配置されている。ピボットジョイント２４５９の周りに回転可能なヘッドアセンブリ２４１０を回転させると、水平に相対してピボットジョイント２４５９の周りに回転可能なヘッドアセンブリ２４１０の基板ホルダアセンブリ２４５０内に保持された基板の傾斜が生じる。カンチレバーアームアクチュエータ２４５７が引っ込められる時、カンチレバーアーム２４５６によって図６に示されるようにプロセスセル４２０からヘッドアセンブリ２４１０が上がる。回転可能なヘッドアセンブリ２４１０のこの傾斜によって水平に相対して基板が傾けられる。基板のその傾斜は、電気メッキプロセスセル２４０から／電気メッキプロセスセル２４０への基板ホルダアセンブリの除去及び／又は置換で用いられる。カンチレバーアームアクチュエータ２４５７が伸びる時、カンチレバーアーム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て基板を水平に近い角度にする。基板は、ＥＣＰ中ほぼ水平な位置にあることが好ましい。
【０１１０】
回転可能なヘッドアセンブリ２４１０には、取り付けスライド２４６０に滑り可能に連結した回転するアクチュエータ２４６４が含まれている。取り付けスライド２４６０は、回転可能なヘッドアセンブリ２４１０の垂直運動を案内する。ヘッドアセンブリ２４１０の縦の置換の原動力となるヘッドリフトアクチュエータ２４５８が取り付けスライド２４６０上に配置される。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の本体に装着されたリフトガイド２４６６を通って挿入される。好ましくは、シャフト２４６８は、種々の垂直位置間でリフトガイドを矢印Ａ３によって示される向きに移動させる鉛ネジ型シャフトである。回転可能なヘッドアセンブリ２４１０のこのリフティングは、電気メッキプロセスセル２４０から基板ホルダアセンブリを取り出し及び／又は置換するために使用し得る。プロセスセルからの基板の取り出しは、ロボットが回転可能ヘッドアセンブリ２４１０から基板を取り出すことができるように基板を配置することが必要である。
【０１１１】
回転するアクチュエータ２４６４は、シャフト２４７０を介して基板ホルダアセンブリ２４５０に連結され、基板ホルダアセンブリ２４５０を矢印Ａ４で示した向きに回転させる。電気メッキプロセスで基板を回転させると、一般的には堆積結果が高められる。ヘッドアセンブリは電気メッキプロセスで、好ましくは約０ ｒｐｍ〜約２００ ｒｐｍ、特に約１０〜約４０ ｒｐｍに基板の縦軸の周りに基板を回転させる。基板を高い角速度で回転させると、電解溶液中に渦巻きが生じてしまう。基板の位置をプロセスセル内の電解溶液と接触させるためにヘッドアセンブリを下げるにつれて、また、プロセスセル内の電解溶液から基板を取り出すためにヘッドアセンブリを上げる時に、ヘッドアセンブリも回転させることができる。ヘッドアセンブリをプロセスセルから持ち上げた後、ヘッドアセンブリを、好ましくは高速で、例えば、約２，５００ ｒｐｍまで回転させる。電解溶液から基板を取り出した後に基板をそのように回転させると、基板上の液体に加えられた遠心力によって基板上の残留電解溶液の除去が高められる。
【０１１２】
図２７は、基板を回転させるために図２５に示される実施態様の基板ホルダシステム１４に含むことができる回転可能なヘッドアセンブリ２４１０の実施態様を示す断面図である。回転可能なヘッドアセンブリ２４１０によって、基板を電気コンタクトエレメント６７と接触した状態にするためにスラスト板が下げられる。基板を回転可能なヘッドアセンブリ２４１０から取り出すために、又は基板を回転可能なヘッドアセンブリ２４１０へ挿入するためにスラスト板６６と電気コンタクトエレメント６７との間の隙間を与えるために、スラスト板を上げることができる。回転可能なヘッドアセンブリ２４１０は、基板ホルダアセンブリ２４５０と、回転するアクチュエータ２４６４と、シャフトシールド２７６３と、シャフト２４７０と、電気フィードスルー２７６７と、電気コンダクタ２７７１と、ニューマティックフィードスルー２７７３とを含んでいる。回転するアクチュエータ２４６４は、ヘッド回転ハウジング２７６０とヘッド回転モータ２７０６とを含んでいる。ヘッド回転モータ２７０６は、コイルセグメント２７７５と磁気ロータリエレメント２７７６とを含んでいる。中空コイルセグメント２７７５は、縦軸の周りに磁気ロータリエレメント２７７６を回転させる磁場を生じる。基板ホルダアセンブリ２４５０は、流体シールド２７２０と、コンタクトハウジング２７６５と、スラスト板６６と、電気コンタクトエレメント６７と、スプリングアセンブリ２７３２とを含んでいる。
【０１１３】
コンタクトハウジング２７６５とスプリングアセンブリ２７３２はほぼ環状であり、これらの２つの要素は相互適合し、スラスト板６６と電気コンタクトエレメント６７に搬送される両方の回転を与えることができる。スプリングアセンブリ２７３２は、スプリング上面２７２８と、スプリングベローコネクタ２７２９と、スプリング下面２７３８とを含んでいる。シールエレメント２７５１は、スプリング上面２７２８とスラスト板６６との間の流体通路をシールする。シールエレメント２７５３は、スプリング下面２７３８とコンタクトハウジング２７６５との間の流体通路をシールする。
【０１１４】
陽極１６と基板上のシード層との間に所望の電圧をかけて電気メッキを行うために基板上のシード層と接触させる電気コンタクトエレメント６７に電気が供給される。電気はコントローラ２２２から電気コンタクトエレメント６７に電気フィードスルー２７６７、コンダクタ２７３３、コンタクトハウジング２７６５を介して供給される。電気コンタクトエレメント６７は、基板上のシード層と物理的に、かつ電気的に接触している。スラスト板６６と電気コンタクトエレメント６７との間に固定されたシャフト２４７０と、コンタクトハウジング２７６５と、スプリングアセンブリ２７３２と、スラスト板６６と、電気コンタクトエレメント６７と、ロータリマウント２７９９と、基板２２とすべてがヘッドアセンブリ２４１０の縦軸の周りにユニットとして回転する。ヘッド回転モータ２７０６は、縦軸の周りに上記エレメントを回転させる原動力を与える。
【０１１５】
電気コンタクトエレメント６７に相対してスラスト板の位置を制御するためにニューマティックフィードスルー２７７３によって回転可能なヘッドアセンブリ２４１０の部分に真空を制御可能に与える。真空を与えるニューマティックフィードスルー２７７３は、制御可能な真空供給部２７９０と、スリーブ部材２７９２と、流体コンジット２７９４と、周グルーブ２７９５と、流体アパーチャ２７９６と、流体通路２７９８と含んでいる。スリーブ部材２７９２は、異なる部材であってもよく、図２７に示されるようにシャフトの一部であってもよい。周グルーブ２７９５は、シャフト２４７０の円周にスリーブ部材２７９２の中に伸びている。ニューマティックフィードスルーによって、圧力レザバー２７４０に真空が作られる。圧力レザバーは、ヘッドアセンブリ２４１０の配置によって正の空気圧又は真空を維持するように構成される。流体アパーチャ２７９６は、周グルーブと流体で連絡している。流体アパーチャ２７９６は、周グルーブ２７９５からシャフト２４７０の底部までシャフト２４７０を介してアキシャルに伸びている。流体通路２７９８はコンタクトハウジング２７６５を通って伸びている。シャフトの底部の流体アパーチャ２７９６は、流体通路２７９８と流体で連絡している。スリーブ部材２７９２の内面は、シャフト２４７０の外面によって小さなクリアランス、例えば、約０．０００２インチがあり、これらの２つの部材の間で相対回転することができる。
【０１１６】
スリーブ部材２７９２と周グルーブ２７９５の内面に流体コンジット２７９４を介して真空供給部２７９０から真空が作られる。流体アパーチャ２７９６から流体通路２７９８と、圧力レザバー２７４０に真空が作られる。スリーブ部材２７９２とシャフト２４７０との間のクリアランスが密着しているために、スリーブ部材２７９２の内面に加えられた真空は周グルーブ２７９５を介して流体アパーチャ２７９６に送られる。密着クリアランスはスリーブ部材２７９２とシャフトの外面２４７０との間に空気が入ることを制限する。それ故、制御可能な真空供給部２７９０から加えられた真空は圧力レザバーまで伸びている。シャフト２４７０内の真空は、流体通路２７９８を通ってスプリングアセンブリ２７３２とコンタクトハウジング２７６５との間に形成された圧力レザバー２７４０まで送られる。よって制御可能な真空供給部２７９０によって作られる真空は、圧力レザバー２７４０における真空を制御する。
【０１１７】
スプリングベローコネクタ２７２９は、スプリングとベローの態様を組合わせたものである。スプリングバイアスコネクタ２７２９はスラスト板６６とコンタクトハウジング２７６５との間に装着される。スプリングベローコネクタ２７２９は、スラスト板６６と電気コンタクトエレメント６７との間の流体フローを制限する。スプリングベローコネクタ２７２９は、更に、弛緩した形からアキシャルに置換して圧縮或いは伸長したスプリング力を加える。スプリングベローコネクタ２７２９のバイアスは、スラスト板６６を電気コンタクトエレメント６７に相対する位置にするために用いる。スプリング定数を有するベロー又はバッフル部材の適切な種類はスプリングベローコネクタ２７２９として用いることができる。また、別個のスプリングとベローの部材もスプリングベローコネクタ２７２９として用いることができる。スプリング上面２７２８は環状であり、スラスト板６６にシール可能に連結することができる。スプリング下面２７３８は、コンタクトハウジング２７６５にシール可能に連結される。圧力レザバー２７４０は、コンタクトハウジング２７６５とスプリングアセンブリ２７３２との間に環に画成されている。実施態様においては、スラスト板はスプリングベローコネクタ２７２９によって加えられたスプリング張力によって基板の裏面に対して垂直に押圧する。圧力チャンバ２７４０内に真空を作ると、スプリングベローコネクタ２７２９が上がり、よってスラスト板６６が上がる。
【０１１８】
スラスト板６６は、図示されていないロボットが基板を電気コンタクトエレメント６７に装着している時又は装着していない時の上がった位置まで移る。ロボットによる挿入後、基板は基板のメッキ面の周囲がコンタクトエレメント上に置かれるようにコンタクトエレメント上に置かれる。次にトラスト板６６が基板２２の上面に対してしっかりと下げられて基板２２のメッキ面と電気コンタクトエレメント６７との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上のシード層に加えることができる。
【０１１９】
基板ホルダアセンブリ２４５０は、基板が交換位置と乾燥位置とプロセス位置の間で移動しうるように固定した位置で基板２２を保持するように構成される。スラスト板６６は、電気コンタクトエレメント６７に対して基板を固定するために下向きにバイアスをかけることができる。スラスト板６６は、基板をロボットデバイスによって挿入し得るスラスト板６６と電気コンタクトエレメント６７との間に隙間ができるように上向きにバイアスをかけることができる。図２７に示される実施態様においては、スラスト板に対する上向きのバイアスは制御可能な真空供給部２７９０によって圧力レザバー２７４０内に作られた真空によって生じる。圧力レザバー２７４０の真空によってスプリング上面２７２８と、スプリングアセンブリ２７３２の残りと、装着されたスラスト板６６とが上向きに移る。
【０１２０】
制御可能な真空供給部２７９０から真空を減じることによりスプリングベローコネクタ２７２９を正常な伸長位置に戻すことができ、スプリング上面２７２８によって装着スラスト板６６にバイアスがかけられ電気コンタクトエレメント６７上に位置する基板２２と確実に接触する。電気コンタクトエレメント６７に対する基板のこの物理的バイアスは、電気コンタクトエレメント６７と基板２２上のシード層との間の電気コンタクトを高めるのに十分である。電気コンタクトエレメント６７は、基板ホルダアセンブリ内に挿入された基板上のシード層の周囲に伸び、図６の実施態様に示される陽極アセンブリ４７４に相対して電気的にバイアスがかけられ、シード層に対して金属蒸着が行われる。スラスト板６６、電気コンタクトエレメント６７、スプリングベローコネクタ２７２９、電気コンタクトエレメントに挿入された基板すべてが流体シールド２７２０に相対して回転する。流体シールド２７２０は、シャフトシールド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、中空ヘッド回転ハウジング２７６０の内周の中に取り付けられ、それを通って少なくとも部分的に伸び、シャフト２４７０に連結されている。中空コイルセグメント２７７５は、中空ヘッド回転ハウジング２７６０の内部に取り付けられ、それに相対してほぼ静止したままである。シャフト２４７０には、縦軸の周りに回転し得る磁石部分２７７７が含まれる。磁石部分２７７７は、中空コイルセグメント２７７５の中空部分の中に物理的に配置されている。中空コイルセグメント２７７５によって、磁石部分２７７７と連結シャフト２４７０の回転が誘導される。軸受２７８５は、シャフトシールド２７６３とシャフト２４７０との間に設けられ、縦軸の周りの回転でシャフト２４７０の横の動きが制限される。シャフトの下端でのシャフト２４７０の出力によって、下記のようにスラスト板と電気コンタクトエレメント６７との間に固定されたスラスト板６６と基板２２を含む基板ホルダアセンブリ２４５０のある部分に回転運動が与えられる。ヘッド回転モータ２７０６は、コントローラ２２２の影響によって、例えば、０ ｒｐｍ〜２５００ ｒｐｍの範囲で出力回転を生じる種類であってもよい。
【０１２２】
流体シールド２７２０は、任意であり、使用される場合、基板ホルダアセンブリ２４５０の周囲に配置されてもよく、好ましくは隔置されてもよい。流体シールドは、電解溶液又は他の隣接装置上の基板ホルダアセンブリ２４５０の遠心分離機の回転によって基板又は基板ホルダアセンブリから除去することができる他の物質を含有する。
３．液浸時に基板を傾斜する流体効果
メッキの一様性を改善する方法には、基板上のシード層と接触することができる空気泡又はポケットの形成を制限することが必要である。本システムは、基板を電解溶液に浸す間、電解溶液と基板との間で捕捉される空気泡又はエアブリッジを制限する。電解溶液中の空気泡又はエアブリッジは、堆積層のピッチング、曇り、変形、不均一性を引き起こしてしまう。十分な時間存在する場合には、空気泡又はエアブリッジは電解溶液中の金属イオンを基板上に堆積することを制限し、よって基板上にボイドが生じる。
【０１２３】
基板及び／又は基板ホルダアセンブリによって捕捉される空気泡の機会をできるだけ少なくする方法は、基板が電解溶液に浸されるにつれて基板／基板ホルダアセンブリを水平から傾けることである。電解溶液の非常に薄い境界層が、基板とその上に形成されるシード層が被覆する。基板に最も近い空気泡は、基板が水平からの角度で傾き溶液中に配置されるにつれて境界層に沿って上向きに流れる。基板の一部と接触せずに境界層に沿って流れる空気泡の傾向は、傾き角が大きくなるにつれて基板の一部と接触せずに境界層に沿って流れる空気泡の傾向が大きくなる。
【０１２４】
図３４と図３５は、基板ホルダアセンブリによって保持された基板が水平からα角で電解溶液に浸されるステップの進行を示す図である。これらの図は、どのように電解溶液によってフィーチャが完全に充填されるかを示す図である。基板２２は、取り付けスライド２４６０に沿ってリフトガイド２４６６の下向きの変位によって図２５に示されるように電解溶液の中に下がる。基板２２が電解溶液に浸されるメカニズムを説明するために、電解溶液の流体レベルは、図３４に示されるレベル３４０２から図３５に示されるレベル３４０２’ へ矢印３４０６で示される向きに基板に相対して上向きに移動すると考えられる。バイア、トレンチ、電気コンタクト等の具体的なフィーチャ３４１０は、基板２２の表面に形成される。現代の半導体処理の形成の幅は、典型的にはミクロンで測定される。
【０１２５】
基板２２を横切る電解溶液の“フロー”は、基板の傾き角αが０度より大きい時に基板上のシード層を横切るメニスカスの運動によって高められる。メニスカス３００４は、隣接した固体材料の表面と接触する液体の凸上面である。メニスカスは表面張力によって生じる。例えば、メニスカスは、水が含まれるガラスに水面が触れるにつれて水を含むガラスに生じる。メニスカス３００４は、基板が電解溶液に浸されるにつれてフィーチャ内からの空気泡の変位が高められる。傾き角αが大きくなると、表面張力によって生じるメニスカスの変位作用を利用することによりメニスカスが基板上のフィーチャ３４１０内から空気泡やエアポケットを移すのに効果的である。メニスカスに付随する表面張力は、場に沿って電解液を引き付ける働きがあり、それ故、矢印３４で示されるように電解溶液がレベル４３０２から上がるにつれて基板の傾斜角度αが水平からの角度がある時に基板の場表面３４１０上に含まれる空気泡又はポケットを移す働きがある。
【０１２６】
電解溶液のレベルが図３４のレベル３４０２から図３５に示されるレベル３４０２’ まで上がるにつれて、メニスカス３００４はフィーチャの下のレベル３４１２の上に上がる。表面張力は、フィーチャ３４１０を電解溶液で充填するために用いられる重要なメカニズムである。表面張力がないと、電解溶液のレベルがフィーチャ３４１０の最高開口点３４１６まで上がるにつれて、電解溶液のレベルは点線３４１８で示されるように水平に伸びる。表面張力がないと、空気泡は点線３４１８の上の空間に空気泡が生じる。実際は、メニスカスがフィーチャの開口を過ぎて上向きに移動するにつれて表面張力がフィーチャの中に電解溶液を引き付ける。表面張力に付随する分子流体引力が３４０２’’で示された上限までフィーチャの中に電解溶液を“引き付け”、完全に充填する。そのようにする際、電解液メニスカスはフィーチャ内に捕捉される空気を移す。０〜９０°の範囲の傾き角αが大きくなるにつれて速やかに電解溶液をフィーチャに引き付ける。空気が電解溶液によって速やかに移る理由は、傾き角が大きくなるにつれて、特にαが４５°を超えるにつれて捕捉空気、即ち、ライン３４１８の上の容量が減少する。
【０１２７】
基板が大きな傾き角より小さな傾き角、例えば、４５°より大きい角度に比べて水平から４５°より小さい角度で浸される場合にフィーチャに含まれる空気泡を電解溶液が移すには時間が必要である。例えば、基板ホルダアセンブリの電気コンタクトエレメントと基板は、共に逆凹面領域を生じる。この逆凹面領域での捕捉空気領域は、基板の角度が大きくなるにつれて減少する。基板ホルダアセンブリ内の基板が水平ではなくて近づくにつれて、基板ホルダアセンブリはエアブリッジや空気泡を効果的に除去するために基板ホルダシステム１４でゆっくりした角レートで傾斜されなければならない。このゆっくりした角傾斜レートは電解溶液でフィーチャを十分に充填するのに必要である。基板ホルダシステムの実際の角傾斜レートは、電解溶液の化学成分、基板の表面、基板の構造と表面、基板ホルダアセンブリのような条件の関数である。
【０１２８】
基板ホルダアセンブリ２４５０は、基板の開始、処理、取り出しの間、電解溶液に相対して基板シード層を配置するために機能する。スラスト板６６を伸ばすか又は引っ込めるために圧力レザバー２７４０に真空を作ること、モータ２７０６の動作と角速度、基板の傾きを制御するピボットジョイント２４５９の位置、そのような他の機械的変位を含む基板ホルダシステム１４の動作は、コントローラ２２２によって制御される。金属蒸着プロセス中の基板ホルダシステム１４の進行の実施態様は、図２８Ａ〜図２８Ｈに示されている。図２９に示されている方法２９００の実施態様は、図２８Ａ〜図２８Ｈに示される進行させるためにコントローラ２２２によって行われる。
【０１２９】
図２８Ａ〜図２８Ｈに示される基板ホルダシステム１４の進行は、図２９に示される方法２９００と共に読まれるべきである。図２８Ａ〜図２８Ｈの進行では、一般に、基板が基板ホルダアセンブリに挿入され、基板が電解溶液に浸され、基板が処理され、基板が電解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出される。
【０１３０】
図２８Ａと、図２９のブロック２９０９は、基板ホルダアセンブリのスラスト板６６が図２７に示される圧力レザバー２７４０に真空を作ることにより上がった位置に引っ込められる交換位置に配置されている基板ホルダシステム１４を示している。基板ホルダシステム１４は、電気コンタクトエレメント６７とスラスト板６６との間に基板を挿入するために基板を保持している図示されていないロボットブレードを可能にする交換位置に配置されている。
【０１３１】
図２８Ｂと、図２９のブロック２９０４に示されるように、基板２２がコンタクトエレメントに装着されるように、スラスト板６６と電気コンタクトエレメント６７との間に基板がロボットによって移される。次に基板を固定すると共にメッキ面とコンタクトエレメントとの間に十分な電気コンタクトを与えるために裏面に対してバイアスをかけるためにスラスト板６６を下げる。スラスト板をそのような力で下げて基板２２を損傷せずに固定する。スラスト板を下げることは、図２７に示された圧力レザバー２７４０内に作られた真空を減じてスプリングベローコネクタ２７２９がプレセット位置に下向きに戻すことを可能にすることにより達成される。残りの基板２２処理で、残りの基板２２処理の間、基板ホルダアセンブリが図２８Ｇに示されるように交換位置まで移動するまでスラスト板は下げたバイアス位置にあるままである。基板が回転し得る基板ホルダシステム１４の実施態様においては、基板ホルダシステムによって基板を通り抜ける縦軸の周りに図２８Ｂの基板の角回転が開始され、図２８Ｇまで続けられる。角回転速度は、基板が電解溶液に浸されているか、基板が処理されているか、基板が電解溶液から取り出されているか、基板が遠心力によって基板を乾燥するために回転されているかによる進行によって変動してもよい。
【０１３２】
図２８Ｃと、図２９のブロック２９０６は、リフトガイド２４６６が取り付けスライド２４６０に相対して下向きに移されるヘッドリフト部２７０８の動作の結果として乾燥した位置に移動した基板ホルダアセンブリ２４５０を示す図である。乾燥位置においては、基板ホルダアセンブリによって電解溶液セル１２に含まれる電解溶液の上に基板２２が支持される。電解溶液に浸す前に、また、基板が電解溶液から取り出された後に、基板２２が乾燥位置に配置される。基板２２を乾燥位置に配置することは通常の部分であり、基板２２が電解溶液に速やかに浸し得る。
【０１３３】
図２８Ｄと、図２９のブロック２９０８は、基板ホルダアセンブリ２４５０と、回転アクチュエータ２４６４と、ヘッドリフト部２７０８とがすべてピボットジョイント２４５９の周りにヘッドアセンブリフレームによるユニットとして傾いている図である。カンチレバーアームアクチュエータ２４５７は、ピボットジョイント２４５９の周りでシャフト２４５３と、基板を保持するヘッドアセンブリフレーム２４１０を傾ける連結カンチレバーアーム２４５６を制御可能に作動させることができる。基板上のシード層を傾けると、図２８Ｅに示されるようにシード層の電解溶液への液浸が高められる。
【０１３４】
図２８Ｅと、図２９のブロック２９１０は、ヘッド部２４５０に含まれる基板２２の乾燥した位置から電解溶液への液浸を示す図である。基板の液浸の間、シャフト２４６８が回転する。このシャフトの回転で、リフトガイド２４６６が取り付けスライド２４６０に沿って下向きに移されてヘッドアセンブリ２４１０の下向きの運動が生じる。同時に、ヘッドアセンブリ２４１０がピボットジョイント２４５９の周りに下向きに回転して基板の傾斜が生じる。基板が水平から傾斜するような基板２２の傾斜によって、電解溶液中の基板／基板ホルダの下で捕捉される空気泡やエアブリッジの発生が最少になる。空気泡のこの制限は基板２２が電解溶液の中に下げられるにつれて捕捉される空気泡の数を制限する点でのメニスカス３００４の促進作用から生じ、空気泡が傾斜基板面を横切って容易に逃げる。更に、液浸中の基板の回転によって空気泡がシード層上の場所に付着するようになる機会が最少になる。
【０１３５】
図３０は、基板が２つの位置２２’ と２２’’との間で基板ホルダシステム１４によって電解溶液に浸されるにつれて傾き角がどのように変化するかを示す図である。図３０、図３１、図３２の電気コンタクトエレメント６７は、基板と実際に接触する電気コンタクトエレメントの一部を示す図である。図２７と同様の電気コンタクトエレメントの他の部分は、表示を簡単にするために示されていない。基板２２’ は水平から角度α_１に傾斜し、基板２２’’は角度α_２で傾斜している。図２８Ｅと図２８Ｆに示される位置に反映されるように、図３１の実施態様に２２’ と２２’’として示される位置の間で基板が電解溶液に完全に浸されるにつれて基板は左に移動する。この横の運動は、図２５の実施態様に示される回転可能なヘッドアセンブリ２４１０がピボットジョイント２４５９の周りに旋回するにつれて基板ホルダアセンブリ２４５０の横の変位から生じる。角度α_１は角度α_２より大きく、基板が電解溶液に深く浸されるにつれて基板ホルダシステムが水平に近い角度まで基板を回転させる。基板２２が電解溶液の中に下がるにつれて、電解溶液と基板との間に生じるメニスカス３００４は基板シード層に沿って流れる。
【０１３６】
図３１は、電気コンタクトエレメント２２の縦の高さＨを示す図である。基板と、電気コンタクトエレメントと、電解溶液とのある組合わせの高さＨが大きくなるにつれて、一般に、基板が水平又は傾斜した姿勢で浸されている場合にはある基板の下で捕捉される空気量が多くなる結果となる。それ故、液浸中に基板の下で電解溶液中に捕捉される空気泡の量を減少させるために高さＨを制限することが望ましい。
【０１３７】
電解溶液に浸す際に基板と電気コンタクトエレメント６７との間に空気泡やエアブリッジが生じることが可能である。図３１における泡３００２は、基板２２が電解溶液の中にあまりに急速に浸される時に生じる。また、基板２２が電解溶液の中にあまりに遅いレートで浸される時には、基板２２と電気コンタクトエレメント６７との間にエアブリッジ３１０２が生じる。基板２２が適切なレートで電解溶液に浸される時、泡３００２もエアブリッジ３１０２も電解溶液の中で基板２２と電気コンタクトエレメント６７との間に生じない。
【０１３８】
グラフ３３は、横軸３３０４に基板の開始液浸後の時間の関数として基板傾き角αが変化するレートを示す縦軸３３０２ｄα／ｄｔのプロットである。基板が液浸に近づくにつれて、基板の傾き角αは典型的には４５°であり、一部の実施態様では９０°に近づく。基板傾き角αは、カンチレバアームアクチュエータ２４５７がピボットジョイント２４５９の周りにヘッドアセンブリ２４１０を旋回させる量で制御される。３３０６で示されるｄα／ｄｔ値は、基板の周囲が電解溶液に最初に浸されるにつれて基板傾き角αが水平に向かって変化する速いレートを示している。液浸が続くにつれて、傾き角α変化のレートは３３０８値で示されるように低下する。基板が水平に近いので、基板はｄα／ｄｔの遅いレートで電解溶液に浸されて電解溶液がフィーチャから空気を移すことを可能にする。この時間に、メニスカス３００４によって、即ち、電解溶液が基板と接触する場合、基板面上のシード層が徐々に一掃され、基板面の中のフィーチャから空気が移される。このメニスカスによる一掃作用は、基板２２と電気コンタクトエレメント６７との間に空気泡３００２又はエアブリッジ３１０２の生成を最少にし、基板シード層上のフィーチャの中の空気泡の生成を制限する。好ましいｄα／ｄｔレートは、傾き角α、電解溶液の組成、基板２２と電気コンタクトエレメント６７の表面のようなファクタの関数である。基板面を十分液浸した後、基板は完全に浸され水平であるので傾き角α変化のレートは３３１０で示されるように０になり、基板は電気メッキされる位置にある。金属被膜の大部分は３３１０部分の間に基板シード層上に堆積する。３３１０部分の間に空気泡３００２又はエアブリッジ３１０２の作用や生成を制限することは重要である。
【０１３９】
図２８Ｆと、図２９のブロック２９１２に示されるように、回転アクチュエータ２４６４とヘッドリフト部２７０８はすべてプロセス位置へピボットジョイント２４５９の周りのヘッドアセンブリフレームによるユニットとして傾斜している。ヘッド部がプロセス位置にある時、基板２２は電解溶液の中のほぼ水平位置に保持される。ヘッド部２４５０がプロセス位置へ水平に基板を傾斜させる時、基板２２の全メッキ面は電解溶液に浸される。
【０１４０】
ヘッド部２４５０が図２９のブロック２９１４に示されるプロセス位置で処理される時、ヘッド部２４５０はメッキ面が電解液セル内に含まれる電解溶液に浸される位置に基板２２を支持する。コンタクトハウジング２７６５と、スラスト板６６と、電気コンタクトエレメント６７とを含むヘッド部２４５０の部分は、約０〜約２００ ｒｐｍ、好ましくは約２０〜約４０ ｒｐｍで回転する。基板２２の回転により、メッキ面を横切って金属イオンが一様に堆積する。基板２２の回転とヘッド部２４５０の回転する部分は、電解溶液の中で過度の角回転によって生じる電解溶液中の渦巻きをほとんど生じない。電解溶液と陽極１６との間の反応によって生じる金属イオンは、基板ホルダシステム１４がプロセス位置にある時に基板２２のメッキ面上に堆積する。
【０１４１】
図２８Ｇと図２９のブロック２９１６に示されるように、次に、ヘッド部２４５０は、処理が基板２２上で行われた後に基板ホルダシステム１４によって乾燥した位置に移る。図２８Ｆに示されるプロセス位置と図２８Ｇに示される乾燥した位置との間で代わるために、リフトガイド２４６６が取り付けスライド２４６０に相対して上向きに並進して移る。更に、ヘッドアセンブリ２４１０はピボットジョイント２４５９の周りで上向きに回転する。ヘッド部２４５０が乾燥位置にある時、基板は約６００〜約２５００ ｒｐｍ、好ましくは約２０００ ｒｐｍでｒｐｍする。また、基板２２は図４の実施態様に示されるように別個のスピン−リンス−ドライユニットに運搬され得る。
【０１４２】
図２８Ｈと、図２９のブロック２９１８に示されるように、ヘッド部２４５０は、次に取り付けスライド２４６０に相対して上向きに並進して移るリフトガイド２４６６によって交換位置に上げられる。ヘッド部が交換位置にある時、スラスト板６６はロボットが基板ホルダアセンブリから基板２２を取り出すのに十分な量で上げられる。スラストパッドを上げた後、図示されていない第１ロボットブレードは、典型的には基板２２とスラスト板との間に挿入されて第１処理基板が取り出される。他のロボットブレードは、電気コンタクトエレメントで処理される新しい基板を挿入する。次にスラストパッドを下げて基板ホルダアセンブリの中の位置に基板を固定する。次に図２８Ａ〜図２８Ｈに示される金属蒸着プロセスが新しい基板について行われる。
【０１４３】
上記は、基板を電解溶液に浸す間、基板を水平から傾斜させるために使用し得る基板ホルダシステム１４の実施態様を示すが、液浸時に傾斜位置に基板を固定し得るデバイスも使用し得る。例えば、図３６は、支持マウント３６０９と、支持体３６１０と、ピボットジョイント３６１１と、回転可能なヘッドアクチュエータ２４１０と、制御可能な調整部材３６０２とを含む基板ホルダシステム１４を示す他の実施態様である。実施態様においては、回転可能なヘッドアクチュエータ２４１０は図２７に記載されるように構成される。
【０１４４】
支持マウント３６０９は、横トラック３６５０と、横ホロワ３６５２と、縦トラック３６５４と、縦ホロワ３６５６を含んでいる。横トラック３６５０は、物理的に接地した表面３６５８に一端又は両端に強固に固定される。横ホロワ３６５２は、タイトフィット結合による横トラック３６５０、複数のホイールホロワ、エアクッション、又は他の類似のスライド結合を続けるために束縛される。図３に示されるコントローラ２２２によって制御されるアクチュエータ３６６０によって、横トラック３６５０に沿って横ホロワ３６５２が制御可能に移される。
【０１４５】
縦トラック３６５４は、縦トラック３６５４が横ホロワ３６５２の横運動を行うように溶接、ボルト、リビット、又は他の既知のコネクタによって横ホロワ３６５２に強固に付けられている。縦ホロワ３６５６は、タイトフィット結合による縦トラック３６５４、複数のホイールホロワ、エアクッション、又は他の類似のスライド結合を続けるために束縛される。コントローラ２２２によって制御されるアクチュエータ３６６６によって、縦トラック３６５０に沿って縦ホロワ３６５６が制御可能に移される。
【０１４６】
ヘッドアセンブリ２４１０は、ピボットジョイント３６１１によって縦ホロワ３６５６にピボット連結される。ピボットジョイント３６１１は、ピボットジョイントホロワホイール３６７２と、ピボットジョイントドライブホイール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によって作動する。カップリングベルト３６７６は、ピボットジョイントドライブホイール３６７４からピボットジョイントホロワホイール３６７４へ回転運動力を運んでヘッドアセンブリを図２７に太字で示される傾斜位置と点線３６７８で示される垂直位置との間にヘッドアセンブリを回転させる。ピボットジョイントドライブホイール３６７４は、ロータリステッパモータ、ドライブモータ、又は回転モータの既知のタイプのようなアクチュエータによって駆動される。
【０１４７】
このように支持マウント３６０９は、３方向にヘッドアセンブリ２４１０を移すことができる。第１に、横トラック３６５０に相対して横ホロワ３６５２を移すと、座標軸３６２０に示されるＸ方向にヘッドアセンブリ２４１０が移る。第２に、縦トラック３６５４に相対して縦ホロワ３６５６を移すと、座標軸３６２０に示されるＺ方向にヘッドアセンブリ２４１０が移る。第３に、ピボットジョイントホロワホイール３６７２を旋回させると、矢印３６８０によって示される方向いヘッドアセンブリが傾く。
【０１４８】
他の実施態様においては、ピボットアクチュエータ３６７０はピボットジョイント３６１１と支持体３６１０に連結された図示されていないオフセットリンク間に伸びるピストン又はリニアドライブ部材によって設けることができる。この構造においては、ピストン又はリニアドライブ部材のリニア動作はオフセットリンクのオフセットによってピボットジョイント３６１１の周りのヘッドアセンブリ２４１０の回転運動に変換される。
【０１４９】
支持マウント３６０９は、水平方向に維持しつつヘッドアクチュエータ２４１０を上げる、下げる、又は横に移すことができる。図示されていないロボットデバイスは、座標軸３６２０によって示されるＸ方向とＺ方向に支持体３６１０を移動させるために使用し得る。
【０１５０】
プロセスセル内の電解溶液の中にヘッドアセンブリ２４１０を浸すために、基板をピボットアクチュエータ３６７０によって傾き角αに傾ける。支持体３６１０を動かすロボットデバイスの並進によってヘッドアセンブリをプロセスセルと並べるようＸ方向に横に動かすことができる。次に支持体３６１０は、プロセスセルに含まれる電解溶液に基板を浸すように支持マウント３６０９の縦ホロワ３６５６上のアクチュエータ３６６６の動作によって下向きに移る。ピボットアクチュエータ３６７０とアクチュエータ３６６６の協調運動は、プロセスセルの部分を接触させることをヘッドアセンブリ２４１０の部分を制限する方法でコントローラ２２２によって制御される。次にヘッドアセンブリ２４１０は、コントローラ２２２の制御によって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）に移動する。ヘッドアセンブリのレベリングで、ヘッドアセンブリ２４１０をＸ方向に移すアクチュエータ３６６６によってヘッドアセンブリはプロセスセルと同時に並ばなければならない。次にヘッドアセンブリはアクチュエータ３６６６の変位によってプロセスセルから取り出される。
【０１５１】
上記は本発明の好適実施態様に対するものであるが、基本的範囲を逸脱せずに本発明の更に多くの実施態様を講じることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
単純化された代表的な噴水式メッキ装置の断面図である。
【図２】
電気メッキ（ＥＣＰ）システムの１つの実施態様の斜視図である。
【図３】
図２のＥＣＰシステムの平面概略図である。
【図４】
スピン−リンス−ドライ（ＳＲＤ）モジュールの１つの実施態様の概略斜視図であり、リンスと溶解のための流入口が組み入れられてある。
【図５】
図４のスピン−リンス−ドライ（ＳＲＤ）モジュールの側面の断面図であって、処理中の位置にある基板を示す。
【図６】
基板ホルダシステムを有する電気メッキプロセスセルの断面図である。
【図７】
電気コンタクトエレメントの１つの実施態様の部分的な断面斜視図である。
【図８】
コンタクトパッドの他の実施態様を示す電気コンタクトエレメントの断面斜視図である。
【図９】
コンタクトパッドとアイソレーションガスケットの他の実施態様を示している電気コンタクトエレメントの断面斜視図である。
【図１０】
アイソレーションガスケットを示している電気コンタクトエレメントの断面斜視図である。
【図１１】
ＥＣＰシステムを各コンタクトピンを通して表している電気回路の簡略化された概略回路図である。
【図１２】
図１２は基板ホルダの実施態様の断面図である。
図１２Ａは図１２のブラッダーエリアの拡大断面図である。
【図１３】
基板ホルダ板の部分的な断面図である。
【図１４】
マニホルドの部分的な断面図である。
【図１５】
ブラッダーの部分的な断面図である。
【図１６】
電解液溶解システムの１つの実施態様の概略図である。
【図１７】
高速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバの断面図である。
【図１８】
電気コンタクトエレメントの他の実施態様の斜視図である。
【図１９】
基板ホルダの他の実施態様の部分的な断面図である。
【図２０】
カプセルに入れられた陽極の実施態様の断面図である。
【図２１】
カプセルに入れられた陽極の別の実施態様の断面図である。
【図２２】
カプセルに入れられた陽極の更に別の実施態様の断面図である。
【図２３】
カプセルに入れられた陽極の更に別の実施態様の断面図である。
【図２４】
フリッパーロボットが組み入れられたメインフレーム搬送ロボットの概略平面図である。
【図２５】
回転可能なヘッドを有する基板ホルダシステムの他の実施態様である。
【図２６】
図２６ａと図２６ｂはデガサモジュールの実施態様の断面図である。
【図２７】
図２５に示された回転可能なヘッドの１つの実施態様の断面図である。
【図２８】
図２８Ａ〜図２８Ｈは電解液セルで含まれる電解溶液への基板のシード層の液浸の間の基板ホルダ装置の側面図の進行である。
【図２９】
図２８で示される進行を実行する際に図２７のコントローラによって実行される方法の１つの実施態様である。
【図３０】
基板が電解溶液中に挿入される進行を示す側面図である。
【図３１】
基板と基板ホルダの間に閉じ込められている空気泡を有する浸された基板の側面図である。
【図３２】
基板と基板ホルダの間に形成されたエアブリッジを有する浸された基板の側面図である。
【図３３】
基板の液浸を示しているグラフであり、基板の角度の変化率を、横座標として時間対縦座標として示している。
【図３４】
フィーチャを電解溶液に下げられるようにしている基板の１つの実施態様を示す。そこにおいて、電解溶液のレベルはフィーチャのレベルの下にある。
【図３５】
図３４で示すように電解溶液中に基板を下げている状態を示しており、そこにおいて、電解溶液のレベルはフィーチャのレベルの上にある。
【図３６】
基板ホルダシステムの別の実施態様を示す。
【符号の説明】
１０…噴水プレーター、１２…電解液セル、１４…基板ホルダシステム、１６…陽極、２０…電気コンタクトリング、２２…基板、２３…コントローラ、２４…グルーブ、２６…コンタクトピン、３３…真空ポンプ、６６…スラスト板、１５９…ポンピングシステム、２００…ＥＣＰシステム、２１０…ローディングステーション、２１１…ＲＴＡチャンバ、２１２…ＳＲＤステーション、２１４…メインフレーム、２１６…搬送ステーション、２１８…処理ステーション、２２０…電解液溶解システム、２２２…コントローラ、２２４…カセット受け入れエリア、２２８…搬送ロボット、２３０…オリエンタ、２３２…カセット、２３４…基板、２３６…ＳＲＤモジュール、２３８…パススルーカセット、２４０…プロセスセル、２４２…搬送ロボット、２４４…ロボットアーム、２４６…ロボットブレード、２４８…フリッパロボット、２５０…主本体、２５２…フリッパロボットアーム、２６０…ＣＰＵ、２６２…メモリ、２６４…Ｉ／Ｏ、２６５…回路部分、３３０ａ…底、３３０ｂ…側壁、３３０ｃ…上シールド、３３０ｄ…ボウル、３３２…ペデスタルサポート、３３４…ペデスタルアクチュエータ、３３６…ペデスタル、３３６ａ、３３７ｂ…アーム、３３７…クランプ、３３８…基板、３４０…流入口、３４２…取り付け部分、３４３…咬交部材、３４６…コンジット、３４６ａ…入口、３４６ｂ…コンジット、３４６ｃ…コントロールバルブ、３４７ａ…バルブ、３４８…ノズル、３５０…入口、３５１…ノズル、３５２…コンジット、３５３…咬交部材、４００…プロセスセル、４１０…ヘッドアセンブリ、４２０…プロセスセル、４３０…ボウル、４４０…コレクタ、４４２…本体、４４３…開口、４４４…開口、４４７…底、４４８…外壁、４４９…出口、４５０…ホルダアセンブリ、４５４…取り付けポスト、４５６…カンチレバーアーム、４５７…アクチュエータ、４５８…アクチュエータ、４６０…取り付け板、４６４…ホルダエレメント、４６６…コンタクトエレメント、４７０…ブラッダーアセンブリ、４７２…容器本体、４７４…陽極アセンブリ、４７６…フィルタ、４７８…せき、４８０…環状平坦部分、４８２…中間傾斜部分、４８４…下り傾斜部分、４８６…環状フランジ、４８８…ボルト、４９０…ナット、４９２…スペーサ、４９４…陽極エンクロージャ、４９５…シール、４９６…可溶性金属、４９７…ネジ部分、４９８…陽極コンタクト、４９９…ナット、５０２…円筒部分、５０４…底部分、５０６…環状フランジ、５１０…入口、６０２…タンク、６０３…計量モジュール、６０４…タンク、６０５…ろ過モジュール、６０６…タンク、６０７…バルブ、６０８…ポンプ、６０９…バルブ、６１０…コントローラ、６１２…供給ライン、６１３…試料ライン、６１５…自動滴定アナライザ、６１６…化学アナライザモジュール、６１７…ＣＶＳ、６２０…排出部、６２１…出口ライン、６２２…廃棄処理システム、６２４…熱交換機、６３０、６３０’ …デガサモジュール、６３２、６３２’ …疎水性膜、６３３…デガサモジュール、６３４…通路、６３６…真空システム、６３８…エンクロージャ、６４２…出口、７００…レジスタ、７０２…電源、７０４…センサ／アラーム、７５４…メッキ面、７６２…フランジ、７６４…ショルダ部分、７６５…導電性部材、７６８…基板取り付け面、７６５…導電性部材、７７０…絶縁本体、７７２…パッド、７７６…導電性コネクタ、７８０…パッド、７８２…アイソレーションガスケット、８０２…容器本体、８２０…メッキ面、８２１…基板、８３２…ホルダプレート、８３６…ブラッダー、８３８…流体源、８４０…環状溝、８４１…真空ポート、８４２…入口、８４３…取り付けチャネル、８４４…ホース、８４５…ポンプ、８４６…マニホルド、８４７…バルブ、８４８…ショルダー、８４９…エゼクタ、８５１…ホース、８５２…取り付けレール、８５３…圧力ライン、８５４…出口、８５５…真空ライン、８５７…カバリング、８５９…ポンピングシステム、９０２…エンクロージャ、９０４…ヒータプレート、９０６…ホルダピン、９０７…ヒータ、９０８…ベース、９１０…側壁、９１２…上部、９１３…冷却板、９１４…皿状部、９１６…電源、９１８…冷却膜、９２０…熱電対、９２２…スリットバルブ、９２４…開口、９２８…リフトプレート、９３０…アクチュエータ、９３４…シーリングフランジ、９３６…ガス入口、９４２…ガス出口、９４４…バルブ、１８００…電気コンタクトエレメント、１８１０…取り付け部分、１８２０…受け入れ部分、１８２２…取り付け面、１８２４…コンタクトパッド、１９００…ホルダアセンブリ、１９１０…ホルダプレート、１９１４…前面、１９１６…Ｏリング、１９１８…環状グルーブ、１９２０…穴又は孔、２０００…陽極、２００２…陽極封入膜、２００４…陽極板、２００６…電気コンタクト又はフィードスルー、２００８…封入上膜、２０１０…封入下膜、２０１２…支持リング、２０１４…入口、２０１６…出口、２０２０、２０２２…コントロールバルブ、２０２４…開口、２４０２…ロボットアーム、２４０４…ロボットブレード、２４１０…ヘッドアセンブリ、２４５０…ホルダアセンブリ、２４５２…ヘッドアセンブリフレーム、２４５３…シャフト、２４５４…取り付けポスト、２４５５…ポストカバー、２４５６…カンチレバーアーム、２４５７…カンチレバーアクチュエータ、２４５９…ピボットジョイント、２４６０…取り付けスライド、２４６４…回転アクチュエータ、２４６６…リフトガイド、２４６８…シャフト、２４７０…シャフト、３６０２…調整膜、３６０９…支持マウント、３６１０…支持体、３６１１…ピボットジョイント、３６２０…座標軸、３６５０…横トラック、３６５２…横ホロワ、３６５４…縦トラック、３６５６…縦ホロワ、３６５８…接地面、３６６０…アクチュエータ、３６６６…アクチュエータ、３６７０…ピボットアクチュエータ、３６７２…ホロワホイール、３６７４…ドライブホイール、３６７６…カップリングベルト、３６７８…点線、２７０６…ヘッド回転モータ、２７２０…流体シールド、２７２８…スプリング上面、２７２９…スプリングベローコネクタ、２７３２…スプリングアセンブリ、２７３３…コンダクタ、２７３８…スプリング下面、２７４０…圧力レザバー、２７５３…シールエレメント、２７６０…ヘッド回転ハウジング、２７６３…ニューマティックフィードスルー、２７６５…コンタクトハウジング、２７６７…電気フィードスルー、２７７１…電気コンダクタ、２７７３…ニューマティックフィードスルー、２７７５…コイルセグメント、２７７６…磁気ロータリエレメント、２７７７…磁石部分、２７９０…真空供給部、２７９２…スリーブ部材、２７９４…コンジット、２７９５…グルーブ、２７９６…アパーチャ、２７９８…通路、２７９９…ロータリマウント、２９００…方法、２９０２、２９０４、２９０６、２９０８、２９１０…ブロック、３００２…空気泡、３００４…メニスカス、３１０２…エアブリッジ、３３０２…座標、３３０４…横軸、３３０６、３３０８、３３１０…値、３４０２、３４０２’ 、３４０２’’…レベル、３４１０…フィーチャ、３４１６…開口点、３４１８…点線、３４５０…ホルダアセンブリ。

Claims (21)

1. 基板上に形成されたメッキ面を電解溶液に浸す方法であって、
   該基板を該電解液の上に水平からの角度に配置するステップと、
   該基板を水平からの角度に維持しながら該基板を縦に移動させて該メッキ面を該電解溶液に浸すステップと
   を含む、前記方法。
2. 前記基板を液浸中に回転させて空気泡と該基板上のいずれかの場所とのコンタクトを制限する、請求項１記載の方法。
3. 前記縦に置き換えている間、水平からの該角度が水平の方へ変わる、請求項１記載の方法。
4. 実行させた時に汎用コンピュータに基板上に形成されたメッキ面を電解溶液に浸すことを制御させる方法を行わせるソフトウエアルーチンを含むコンピュータ読取り可能媒体であって、
   該基板を該電解液の上に水平からの角度に配置するステップと、
   該基板を水平からの角度に維持しながら該メッキ面を該電解溶液の中に縦に移動させるステップと
   を含む、前記コンピュータ読取り可能媒体。
5. 前記基板を回転させて空気泡と該基板上のいずれかの場所とのコンタクトを制限する、請求項４記載の方法。
6. 前記縦に移動する間に水平からの該角度が水平の方へ変わる、請求項４記載の方法。
7. 基板上に形成されたメッキ面を電解溶液に浸す方法であって、
   該基板を該電解液の上に水平からの角度に配置するステップと、
   電解溶液を電解溶液セルの中に維持するステップと、
   該基板を水平からの角度に維持しながら該基板を縦に移動させて該メッキ面を該電解溶液に浸し、該基板上のシード層の少なくとも一部が前記液浸中に該電解溶液と接触しているステップと
   を含む、前記方法。
8. 前記縦に移動している間に水平からの該角度が水平の方へ変わる、請求項４記載の方法。
9. セルと、
   基板を実質的に水平な位置か或いは傾いた位置に保持するように構成された基板ホルダアセンブリと、
   該基板ホルダアセンブリをｘ方向、ｚ方向に移動させ、該基板ホルダを傾けるように構成されたアクチュエータと
   を含む、電気メッキ用装置。
10. 該アクチュエータが該基板を該セルの中に縦に移動するように構成され、該基板が傾いた位置に傾けられている、請求項９記載の装置。
11. 該基板が該セルの中に縦に移動した後に、該基板をその傾いた位置から実質的に水平位置へ傾くように構成される、請求項１０記載の装置。
12. 該セルが電解液セルであり、該電解液セルが電解溶液を含み、該基板が該電解溶液に浸されるにつれて該基板が傾いた位置から平らな位置へ浸される、請求項１１記載の装置。
13. 該セルが電解液セルであり、該電解液セルが電解溶液を含む、請求項９記載の装置。
14. 前記電解溶液中に空気泡が含まれ、該基板が該電解液セルに縦に浸されるように前記空気泡が前記基板上のいずれかの場所と接触することを制限する請求項１３記載の装置。
15. 基板の表面を横切って電解溶液によって形成されたメニスカスを動かす方法であって、該基板が該電解溶液に浸されるように該電解溶液のメニスカスと該表面との間の相互作用を高めるステップを含む、前記方法。
16. 該メニスカスが該基板の該表面を交差する角度を増大させるステップを更に含む、請求項１５記載の方法。
17. 該メニスカスが交差する該基板の該表面が場である、請求項１６記載の方法。
18. 該メニスカスが交差する該基板の該表面がフィーチャである、請求項１６記載の方法。
19. 該メニスカスと該表面間の相互作用を高めるステップが該基板の該表面から空気を除去する力を増大させるステップを含む、請求項１５記載の方法。
20. 該メニスカスが交差する該基板の該表面が場である、請求項１９記載の方法。
21. 該メニスカスが交差する該基板の該表面がフィーチャである、請求項１９記載の方法。

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