JP2009517543A5

JP2009517543A5 -

Info

Publication number: JP2009517543A5
Application number: JP2008542436A
Authority: JP
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2012-11-15

Description

本発明は、高品質の表面と効率的な湿式化学処理を得るために、制御された高速の液流を得ることができる振動で、微細構造のワークピースを処理するためのリアクタおよび方法を提供する。完全にオープンな空間をパドルのブレードの間に有する従来のシステムの問題と検討を解決するために、本発明は、中間部分またはフロアをデバイダの間に有するベースを挟んで、互いに隔てられたデバイダを有する振動器をその中に備えたシステムを開発する。デバイダと中間部分は、複数の可動な閉じ込め部を形成し、閉じ込め部は、ワークピースの近くの処理溶液を通じてデバイダの動きで形成された振動流を含む。特に、デバイダは、デバイダがワークピースの近傍で振動した場合に流体中で渦巻きまたは他の流れの渦巻きを形成し、可動な閉じ込め部は、複数の３面区画のような、可動な混合ゾーンを形成してワークピースの表面近傍で高エネルギーの流れを閉じ込める。これはワークピースにおいてイオン濃度を高くし、ワークピースに非常に均一なパターンの混合ゾーンを提供し、ワークピースに／から材料を洗浄、エッチングおよび／または堆積する場合に高品質の表面を形成する。振動器は短いストローク長さを有し、リアクタの占有面積は比較的小さい。結果として、リアクタは効率的で操作の費用対効果が良い。振動器は、また、処理溶液中の電場がワークピースの表面で効果的に作用するように設計される。振動器を備えたリアクタは、このように、良好な表面仕上げおよび／または高品質な層を提供し、低い処理コストを有し、ワークピースの電気化学処理を提供する。

振動器のベースは、プレートまたは他の機構であり、複数の区画を形成するフロアを機構の間に備える。ベースは、更に、機構の間のフロアに開口部を有するように配置された複数の開口を有しても良い。機構は、連続したまたは分かれたリブ、ブレード、又は他の構造のような、振動器の移動方向に直交する方向に配置されたデバイダでも良い。機構およびベースは、互いに移動し、機構およびベースは、ワークピースの近傍に渦巻きを閉じ込める可動なリセス、チャネル、溝、または他の混合ゾーンを形成する。振動器は、孔または開口を有し、電流および／または処理溶液が、電気化学適用中の振動器を通って流れることができる。

リアクタと振動器は、洗浄、エッチング、および／またはメッキプロセスにおいて多くの優位点を提供する。第１に、振動器は、ワークピースの表面近傍の処理ゾーンで複数の混合区画を効果的に動かすように、ベースと機構（例えばデバイダ）の双方を動かす。これは、ワークピースの表面の直近で引きずられた渦巻きを含み、容器中の残りの非常に大きな体積の溶液に放出されるかわりに、ワークピースに向かって渦巻きのエネルギーを作用させる。このように振動器は、ワークピースの表面において、物質移動速度を増加させる。第２に、振動器のストローク長さが、比較的短くなり、比較的小さな占有面積とすることができる。第３に、振動器のストローク長さ、ストローク速度、手記、移動パターン、および／または他のパラメータが制御され、ウエハ上のリセス構造中での混合を増加させ、および／またはそうでなければ、ワークピースに対して混合ゾーンの位置を変えるようにして、プロセスの均一性を増加させる。本発明にかかるリアクタは、所定の設置面積内で処理される、速く、高品質の表面を可能にし、処理ツールの効力と効率の双方を増大させる。第４に、振動器は、ワークピースにおいて、均一でそうでなければ制御された電場を提供し、ワークピースを横切る不均一な影を回避することができる。それゆえに、本発明のリアクタは、金属、合金、および他の材料をエッチングおよび／またはメッキするための電気化学プロセスに適している。

リアクタ１００は、更に、処理ゾーンＺ中の振動器１３０と、振動器１３０に接続されたアクチュエータ１４０を含む。振動器１３０は、ワークピースＷの表面Ｓに隣接する、複数の可動な混合ゾーンを提供する形状である。例えば、振動器１３０は、ベース１３２と、ベース１３２を挟んで互いに隔たる複数の区画１３４を有する。区画１３４は、一般に、アクチュエータ１４０が振動器１３０を動かした場合に、処理液中で、渦巻き、および／または他の振動した流れを形成するような構造となっている。区画１３４は、また、一般に、ワークピースＷの表面Ｓに非常に近接して、振動する液流を一瞬含む形状となっている。それらの特徴は、高速の液流をワークピースの表面Ｓの近傍に形成し含む。以下でより詳しく説明するように、区画１３４は混合ゾーン中で液流をリフレッシュし、ワークピースＷの表面Ｓ近傍で電場を分ける様な形状となっている。例えば、処理溶液の液流は、振動器１３０を通って、または振動器１３０に沿って上方に移動する。

操作中、アクチュエータ１４０は振動器１３０を動かし、ワークピースＷの近傍で処理溶液を混合する。更に、アクチュエータ１４０が振動器１３０を、区画１３４の長手方向に直交する軸（矢印Ｔで表示）に沿ってアクチュエータ１４０が振動した場合、区画１３４は、処理液中で、渦巻きを引き起こし、または他の振動した液流を形成する。区画１３４は、一般に、処理ゾーンＺの上部に、引き起こした渦巻きを閉じ込め、引き起こされた渦巻きのエネルギーが、ワークピースＷの表面Ｓに隣接する処理溶液中に維持される。渦巻きは、高速の液流成分を与え、（ａ）ワークピースに衝突して物質移動を行い、および／または、（ｂ）ワークピースの表面に接線方向に流れて泡／粒子を除去しまたは開口部をメッキする剪断力を形成する。これは、一般には拡散層の厚みを減らしそれぞれの区画１３４と関連して拡散ゾーン中で高い物質移動速度を与えるように、拡散層の良好な制御を行うだけでなく、ワークピースの表面から泡／粒子の除去を行う。結果として、振動器１３０とアクチュエータ１４０は、ワークピースＷへの／からのメッキまたはエッチング材料の物質移動の限界を制御し、ワークピースの下から泡／粒子を除く。振動器１３０は、特に開口部中に合金をメッキするのに適している。なぜならば、（ａ）物質移動速度が振動器１３０の駆動パラメータにより制御され、合金溶液中の独立したイオン種の異なった電気特性に基づく膜質を制御し、および／または（ｂ）渦巻きの平行な液流パラメータの剪断力が、開口部中へのメッキ能力を向上させるからである。リアクタ１００は、このように、純金属、合金、および他の材料（例えば電気泳動レジスト）の、良好な膜質および／または高いメッキ速度を提供する。

アクチュエータ１４０は所定の周波数や強度で振動器１３０を振動させ、ワークピースＷの表面Ｓで物質移動速度または他のプロセスパラメータが最適となるように渦巻き引き起こす。振動器１３０の振動周波数は、一般に振動器１３０の形状（例えば、仕切りの間隔や大きさ）、振動器１３０の速度／動き、区画１３４に対するワークピースＷの近接、チャンバの直径、処理溶液の粘度、および他のパラメータに依存する。適当な振動周波数は、例えば、特定の振動器の渦流周波数（vortex shedding frequency）である。振動器１３０をおおよそ渦流周波数で振動させた場合、ワークピースに向かって放出される先の渦巻きとして、新しい渦巻きを形成することができる。振動器がワークピースＷの表面近傍に渦巻きを形成し含み、処理サイクルのかなりのパーセントで高い物質移動速度を維持する。

リアクタ１００は更に、アクチュエータ１４０とヘッドアセンブリ１２０に接続されて操作されるコントローラ１５０を含む。コントローラ１５０は指示を含むコンピュータ制御手段を含み、アクチュエータ１４０が振動器１３０を均一および／または不均一に動かすようにする。コンピュータ制御手段の指示は、例えば、アクチュエータ１４０が振動器を第１ストローク長さに沿って動かし、続いて第１ストローク長さとは異なる第２ストローク長さに沿って動かす。コンピュータ制御手段の指示では、また、振動器を第１速度で第１ストローク長さに沿って動かし、および第１速度とは異なる第２速度で第２ストローク長さに沿って動かし、これらは異なったストローク長さに沿って振動器１３０を動かすことに代えて、またはそれに加えて行われる。一般に、振動器１３０の不均一な変調の動きは、ワークピースＷに対する区画１３４の位置を変え、ワークピースＷの表面Ｓでのメッキ／エッチングの均一性を向上させる。振動器１３０のそのような不均一運動は、ワークピースＷの表面に対して区画１３４内の高速物質移動ゾーン位置を効果的にランダムにする。コントローラ１５０は更に高い物質移動ゾーンの位置をランダムにする。リアクタ１００は、このように、ワークピースＷの表面Ｓを横切って高い物質移動速度を有するゾーンを、高い均一性で分布させる。リアクタ１００は、それゆえに良好な品質を有する膜や表面を形成する。

Claims

処理ゾーン（Ｚ）でワークピース（Ｗ）を処理するための、液体振動器を備えたリアクタ（１００）であって、
容器中でワークピースへ向かって処理液の流れを方向づけるフローシステムを有する容器（１１２）と、
ワークピースホルダーと、水平位置にワークピースを保持するため、かつ、ワークピースを回転させるためにワークピースホルダーに取り付けられた回転器と、を有するヘッドアセンブリと、
ベース（１３２）と、ベース内の下方に向かっている開いた区画（１３４）を形成する、ベース上の複数の互いに隔たっているデバイダ（３３３）と、を有する振動器（１３０）と、
振動する水平の直線運動でベース（１３２）を動かすため振動器（１３０）に接続されたアクチュエータ（１４０）と、を含むリアクタ。
区画は、デバイダの間の傾斜した表面（３３７，６３７）と、表面（３３７，６３７）中の開口部（３３８）とを有する請求項１に記載のリアクタ。
傾斜した表面（３３７，６３７）は、Ｖ形状の断面が形成された対向して傾斜した表面を有する請求項２のリアクタ。
デバイダは、アクチュエータが振動器を前後に往復運動をさせた場合、区画中で引き起こされる渦巻きを発生させるように形成され、区画は、処理ゾーン（Ｚ）中で引き起こされた渦巻きを閉じ込めるように形成された請求項１に記載のリアクタ。
ベースは、第１膜厚の周辺領域と、第１膜厚とは異なる第２膜厚の中央領域とを有する請求項１に記載のリアクタ。
更に、アクチュエータが、振動器を、第１ストローク長さに第１速度で動かし、第２ストローク長さに第２速度で動かすような指示であって、第１ストローク長さと第１速度は、第２ストローク長さと第２速度とは異なる指示を含むコンピュータ操作媒体を有するコンピュータ制御システムを含む請求項１に記載のリアクタ。
デバイダは、３面の区画を形成する請求項１に記載のリアクタ。
ワークピースを湿式化学処理するための方法であって、
水平なワークピースで、処理ゾーン中の処理溶液にワークピースの表面が接触するように配置する工程と、
振動器（１３０，３３０）を水平に振動させることにより、ワークピースの表面で処理溶液中に複数の渦巻きを形成する工程と、
振動器（１３０，３３０）上のデバイダ（３３３）の間に形成された下方に向かっている開いた区画中のワークピースの表面近傍に、渦巻きを含む工程とを含む方法。
更に、渦巻きを形成する工程と渦巻きを含む工程とともに、ワークピースを回転させる工程を含む請求項８に記載の方法。
更に、振動器を、不均一で、ワークピースの回転を伴うように振動させる工程を含む請求項８に記載の方法。
更に、振動器を動かすパラメータを修正することにより、合金膜の成分を制御する工程を含む請求項８に記載の方法。
更に、ワークピース上の構造のアスペクト比に従って、振動器の速度とストローク長さとを選択する工程を含む請求項８に記載の方法。
構造が埋まり、アスペクト比が減少するにつれて、振動器の速度を低減する工程を含む請求項１２に記載の方法。
更に、振動器の移動に関連して、処理溶液中の電極に供給される電流をパルスにする工程を含む請求項８に記載の方法。