JP2017166072A - Device and method for plating and/or polishing wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集積回路を製造する分野に概して関し、特に半導体ウェハの金属層をメッキおよび／または研磨するための装置および方法に関するものである。 The present invention relates generally to the field of manufacturing integrated circuits, and more particularly to an apparatus and method for plating and / or polishing a metal layer of a semiconductor wafer.
集積回路は、電子工業において広く利用されている。集積回路は、通常は半導体ウェハと呼ばれる半導体材料上に作製または製造される。集積回路の電子回路の形成のために、ウェハは、多くのマスキング、エッチング、メッキおよび研磨プロセス等にかけられる。 Integrated circuits are widely used in the electronics industry. Integrated circuits are made or manufactured on a semiconductor material commonly referred to as a semiconductor wafer. The wafer is subjected to a number of masking, etching, plating and polishing processes, etc., for the formation of integrated circuit electronics.
電子工業の急速な発展に伴って、小型化、低消費電力、および高信頼性への要求は電子製品に不可欠なものになっている。それに応じて、電子製品のキー要素である集積回路は、電子製品の要求を満たすために改善されなければならない。集積回路の出力を高めるために、ある方法は集積回路の形状サイズを小さくする。実際、集積回路の形状サイズは９０ｎｍから６５ｎｍまで急速に小型化され、今日では２５ｎｍまで小型化されている。確実に、集積回路の形状サイズは、半導体技術の発展に伴ってさらに小型化されるだろう。 With the rapid development of the electronics industry, demands for miniaturization, low power consumption, and high reliability have become indispensable for electronic products. Accordingly, integrated circuits that are key elements of electronic products must be improved to meet the demands of electronic products. In order to increase the output of an integrated circuit, one method reduces the feature size of the integrated circuit. In fact, the shape size of integrated circuits has been rapidly reduced from 90 nm to 65 nm, and today, it has been reduced to 25 nm. Certainly, the feature size of integrated circuits will be further reduced with the development of semiconductor technology.
しかしながら、より高出力の集積回路を開発するにあたっての１つの潜在的な制限要因は、集積回路内に形成される配線における信号遅延の増大である。集積回路の形状サイズが小さくなったので、集積回路内に形成される配線の密集度は増大した。しかしながら、配線がより近接することは、配線の線間容量を増大させ、そのことが配線におけるより大きな信号遅延をもたらす。一般に、配線遅延は、形状サイズの減少の二乗において増大することが知られている。これに対し、ゲート遅延は、形状サイズの減少に比例して増大することが知られている。 However, one potential limiting factor in developing higher power integrated circuits is an increase in signal delay in wiring formed within the integrated circuit. Since the shape size of the integrated circuit is reduced, the density of wiring formed in the integrated circuit is increased. However, the closer proximity of the wiring increases the line-to-line capacitance of the wiring, which results in greater signal delay in the wiring. In general, it is known that the wiring delay increases in the square of the reduction in shape size. On the other hand, it is known that the gate delay increases in proportion to the reduction of the shape size.
配線遅延の増大を補償するための従来のアプローチは、より多くの金属層を追加することである。しかしながら、このアプローチは、追加的な金属層を形成することに関連した製造コストの増大というデメリットを有している。さらに、これらの追加的な金属層は、追加的な熱を生じさせ得、このことはチップの性能および信頼性の両方に対して不都合であり得る。 A conventional approach to compensate for increased wiring delay is to add more metal layers. However, this approach has the disadvantage of increased manufacturing costs associated with forming additional metal layers. In addition, these additional metal layers can generate additional heat, which can be inconvenient for both chip performance and reliability.
したがって、銅はアルミニウムよりも高い導電率を有しているため、アルミニウムに代えて銅が、半導体産業において金属配線を形成するために広く使用されている。また、銅は、アルミニウムよりもエレクトロマイグレーションに対して耐性がない。しかしながら、半導体産業で銅が広く使用され得る前に、新しい加工技術が必要である。さらに詳しくは、銅の層は、電気メッキプロセスを使用してウェハ上に形成され、および／または、電解研磨プロセスを使用してエッチングされ得る。電気メッキおよび／または電解研磨プロセスでは、ウェハは、ウェハチャックによって保持され、そして電解質溶液がノズルによってウェハに適用される。従来の電気メッキおよび／または電解研磨の装置は、電気メッキおよび／または電解研磨の均一性を保証するための小さなノズルを有しており、メッキ速度および／または除去速度が小さい。メッキ速度および／または除去速度を向上するために、単にノズルを大きくした場合、ウェハの外側縁部における電気メッキおよび／または電解研磨の均一性が損なわれるだろう。電気メッキおよび／または電解研磨プロセスにおいて、どのようにメッキ速度および／または除去速度を向上させ、かつ同時に、ウェハの外側縁部における電気メッキおよび／または電解研磨の均一性を保証するかは、克服する必要のある課題である。 Therefore, since copper has a higher conductivity than aluminum, copper is widely used to form metal wiring in the semiconductor industry instead of aluminum. Also, copper is less resistant to electromigration than aluminum. However, new processing techniques are needed before copper can be widely used in the semiconductor industry. More particularly, the copper layer may be formed on the wafer using an electroplating process and / or etched using an electropolishing process. In an electroplating and / or electropolishing process, the wafer is held by a wafer chuck and an electrolyte solution is applied to the wafer by a nozzle. Conventional electroplating and / or electropolishing equipment has a small nozzle to ensure the uniformity of electroplating and / or electropolishing and has a low plating rate and / or removal rate. If the nozzle is simply enlarged to increase the plating rate and / or removal rate, the uniformity of electroplating and / or electropolishing at the outer edge of the wafer will be compromised. In an electroplating and / or electropolishing process, how to improve the plating rate and / or removal rate and at the same time ensure the uniformity of electroplating and / or electropolishing at the outer edge of the wafer is overcome It is a problem that needs to be done.
したがって、本発明の主題は、ウェハのメッキおよび／または研磨のための装置を提供することである。実施形態では、装置は、ウェハチャック、副ノズル装置、および主ノズル装置を備えている。ウェハチャックは、水平方向に移動可能でありかつ回転可能であって、ウェハを保持して位置付けるために使用される。ウェハチャックは、電極と、ウェハの外側縁部を囲む金属リングと、電極と金属リングとの間に配置された絶遠リングとを有している。副ノズル装置は、供給パイプを有している。供給パイプは、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うように電解液を供給するための複数のノズルを規定している。主ノズル装置は、導電体および絶縁ノズルヘッドを有している。導電体は、固定部および収容部を有している。絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有している。チューブは、ウェハの表面に電解液を供給するために収容部に収容されかつ収容部を貫通している。収容部の内周面とチューブの外周面との間に第１ギャップが形成されている。カバーは、固定部の上方に配置され、カバーと固定部との間に第２ギャップが形成されている。 The subject of the present invention is therefore to provide an apparatus for the plating and / or polishing of wafers. In the embodiment, the apparatus includes a wafer chuck, a sub nozzle device, and a main nozzle device. The wafer chuck is horizontally movable and rotatable and is used to hold and position the wafer. The wafer chuck has an electrode, a metal ring that surrounds the outer edge of the wafer, and a far ring disposed between the electrode and the metal ring. The sub nozzle device has a supply pipe. The supply pipe defines a plurality of nozzles for supplying an electrolytic solution so as to cover a region from the outer edge of the wafer to the electrode of the wafer chuck. The main nozzle device has a conductor and an insulating nozzle head. The conductor has a fixed part and a storage part. The insulating nozzle head has a cover and a tube. The tube is accommodated in the accommodating portion and penetrates the accommodating portion in order to supply the electrolytic solution to the surface of the wafer. A first gap is formed between the inner peripheral surface of the housing part and the outer peripheral surface of the tube. The cover is disposed above the fixed part, and a second gap is formed between the cover and the fixed part.
別の実施形態では、副ノズル装置の供給パイプは、導電性金属から作られていて、第２電極として利用される。 In another embodiment, the supply pipe of the sub-nozzle device is made of a conductive metal and is used as the second electrode.
別の実施形態では、装置は、ウェハチャック、副ノズル装置、および主ノズル装置を備えている。ウェハチャックは、水平方向に移動可能でありかつ回転可能であって、ウェハを保持して位置付けるために使用される。副ノズル装置は、導電性金属から作られかつ電極として利用される供給パイプを有している。供給パイプは、ウェハの外側縁部を覆うように電解液を供給するための複数のノズルを規定している。 In another embodiment, the apparatus comprises a wafer chuck, a secondary nozzle device, and a main nozzle device. The wafer chuck is horizontally movable and rotatable and is used to hold and position the wafer. The sub-nozzle device has a supply pipe made of a conductive metal and used as an electrode. The supply pipe defines a plurality of nozzles for supplying an electrolyte so as to cover the outer edge of the wafer.
別の実施形態では、装置は、ウェハチャック、主チャンバ、副チャンバ、副ノズル装置、主ノズル装置、およびシュラウドを備えている。シュラウドは、円形部および矩形部を有している。円形部は、主チャンバに配置されていて、主ノズル装置を囲んでいる。矩形部は、副チャンバに配置されていて、副ノズル装置を覆っている。矩形部は、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うためにそこから電解液が射出される射出窓を区画している。 In another embodiment, the apparatus comprises a wafer chuck, a main chamber, a sub chamber, a sub nozzle apparatus, a main nozzle apparatus, and a shroud. The shroud has a circular portion and a rectangular portion. The circular part is arranged in the main chamber and surrounds the main nozzle device. The rectangular portion is disposed in the sub chamber and covers the sub nozzle device. The rectangular portion defines an injection window through which an electrolytic solution is injected so as to cover a region from the outer edge of the wafer to the electrode of the wafer chuck.
別の実施形態では、導電性金属部が射出窓を取り囲んでいる。導電性金属部は、電解液が射出窓から射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための第２電極として利用される。 In another embodiment, a conductive metal portion surrounds the exit window. The conductive metal part is used as a second electrode for charging the electrolytic solution when the electrolytic solution is injected from the emission window.
別の実施形態では、装置は、ウェハチャック、主チャンバ、副チャンバ、副ノズル装置、主ノズル装置、およびシュラウドを備えている。ウェハチャックは、水平方向に移動可能でありかつ回転可能であって、ウェハを保持して位置付けるために使用される。シュラウドは、円形部および矩形部を有している。円形部は、主チャンバに配置されていて、主ノズル装置を囲んでいる。矩形部は、副チャンバに配置されていて、副ノズル装置を覆っている。矩形部は、ウェハの外側縁部を覆うためにそこから電解液が射出される射出窓を区画している。射出窓は、電極として利用される導電性金属部によって取り囲まれている。 In another embodiment, the apparatus comprises a wafer chuck, a main chamber, a sub chamber, a sub nozzle apparatus, a main nozzle apparatus, and a shroud. The wafer chuck is horizontally movable and rotatable and is used to hold and position the wafer. The shroud has a circular portion and a rectangular portion. The circular part is arranged in the main chamber and surrounds the main nozzle device. The rectangular portion is disposed in the sub chamber and covers the sub nozzle device. The rectangular portion defines an injection window from which an electrolyte is injected to cover the outer edge of the wafer. The exit window is surrounded by a conductive metal part used as an electrode.
したがって、本発明の別の主題は、ウェハのメッキおよび／または研磨のための方法を提供することである。方法は、ウェハをウェハチャック上に配置するステップと、ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させるステップと、電荷を帯びた電解液をウェハの表面に供給し、同時に、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給するステップとを含んでいる。 Accordingly, another subject of the present invention is to provide a method for plating and / or polishing of a wafer. The method includes placing a wafer on a wafer chuck, moving and rotating the wafer chuck in a horizontal direction, supplying a charged electrolyte to the surface of the wafer, and at the same time providing an outer edge of the wafer. Supplying a non-charged or charged electrolyte solution to cover the outer edge of the wafer and wafer chuck to form a breakover with the power source.
上述したように、メッキおよび／または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給することを通じて、ウェハの外側縁部と電源とが安定した電気的接続を形成し得、そのことがウェハの外側縁部のメッキおよび／または研磨の均一性を向上させかつ装置の全体的な電気抵抗を低減し得る。さらに、主ノズル装置の射出口は、メッキおよび／または研磨の速度を向上させるために比較的大きい。 As described above, throughout the plating and / or polishing process, a charge is applied over the outer edge of the wafer and wafer chuck to form a breakover between the outer edge of the wafer and the power source. By supplying an uncharged or charged electrolyte, the outer edge of the wafer and the power source can form a stable electrical connection, which ensures uniform plating and / or polishing of the outer edge of the wafer. And the overall electrical resistance of the device can be reduced. Furthermore, the outlet of the main nozzle device is relatively large in order to increase the plating and / or polishing speed.
本発明は、添付図面を参照した、以下の好ましい実施形態の説明を読むことにより、当業者に明らかになるだろう。 The present invention will become apparent to those skilled in the art upon reading the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
図１〜図５を参照すると、本発明に係る代表的なウェハのメッキおよび／または研磨のための装置が示されている。装置は、電気化学的原理に基づいてウェハをメッキしおよび／または研磨する。本発明の代表的な装置は、ウェハ１２０を保持して位置付けるためのウェハチャック１１０を備えている。ウェハチャック１１０は、真空吸引によってウェハ１２０を保持しかつ位置付けることができる真空チャックであってもよい。ウェハチャック１１０は、電極１１１を有している。好ましくは、電極１１１は、リング状であってウェハ１２０を囲んでいる。メッキプロセスの間、電極１１１は電源（図示せず）の正極に接続され、研磨プロセスの間、電極１１１は電源の負極に接続される。電極１１１およびウェハ１２０は、電解液を通じて電気的接続を形成し得る。電極１１１および電解液を通じて、ウェハ１２０と電源との間でブレークオーバーが形成され、これについて詳しくは後述する。 Referring to FIGS. 1-5, an exemplary wafer plating and / or polishing apparatus according to the present invention is shown. The apparatus plates and / or polishes the wafer based on electrochemical principles. The exemplary apparatus of the present invention includes a wafer chuck 110 for holding and positioning the wafer 120. The wafer chuck 110 may be a vacuum chuck that can hold and position the wafer 120 by vacuum suction. The wafer chuck 110 has an electrode 111. Preferably, the electrode 111 is ring-shaped and surrounds the wafer 120. During the plating process, the electrode 111 is connected to the positive electrode of a power source (not shown), and during the polishing process, the electrode 111 is connected to the negative electrode of the power source. The electrode 111 and the wafer 120 may form an electrical connection through the electrolyte. A breakover is formed between the wafer 120 and the power source through the electrode 111 and the electrolytic solution, which will be described in detail later.
一般に、メッキプロセスまたは研磨プロセスでは、金属、特に銅は、ウェハ１２０の外側縁部に集まりやすく、ウェハ１２０が不均一にメッキおよび／または研磨され、特にウェハ１２０の外側縁部の均一性が悪い。問題を解決するために、本発明のウェハチャック１１０は、ウェハ１２０の外側縁部の周りに配置された金属リング１１２を有している。電極１１１と金属リング１１２との間には、電極１１１と金属リング１１２とを互いに分離するために絶縁リング１１３が配置されており、電極１１１と金属リング１１２とがブレークオーバーしないようにしている。電極１１１の直径は、電極１１１が絶縁リング１１３および金属リング１１２を囲むように、金属リング１１２よりも大きい。 In general, in a plating or polishing process, metals, particularly copper, tend to collect at the outer edge of the wafer 120, and the wafer 120 is plated and / or polished non-uniformly, particularly with poor uniformity at the outer edge of the wafer 120. . In order to solve the problem, the wafer chuck 110 of the present invention has a metal ring 112 disposed around the outer edge of the wafer 120. An insulating ring 113 is disposed between the electrode 111 and the metal ring 112 to separate the electrode 111 and the metal ring 112 from each other so that the electrode 111 and the metal ring 112 do not break over. The diameter of the electrode 111 is larger than that of the metal ring 112 so that the electrode 111 surrounds the insulating ring 113 and the metal ring 112.
ウェハチャック１１０は、その頂部に配置された回転軸１１４を有している。回転軸１１４は、その中心を通る軸回りに回転可能であって、その中心軸回りにウェハチャック１１０を回転させる。回転軸１１４は、図２に示すように、ウェハチャック１１０の上方の梁１３０に取り付けられていてもよい。梁１３０は、水平方向に移動可能であって、それによりウェハチャック１１０を水平方向に移動させ得る。 The wafer chuck 110 has a rotating shaft 114 disposed on the top thereof. The rotation shaft 114 is rotatable around an axis passing through the center thereof, and rotates the wafer chuck 110 around the center axis. The rotating shaft 114 may be attached to a beam 130 above the wafer chuck 110 as shown in FIG. The beam 130 is movable in the horizontal direction, thereby moving the wafer chuck 110 in the horizontal direction.
メッキプロセスまたは研磨プロセスでは、ウェハチャック１１０は、梁１３０と共に水平方向に移動可能でありかつその中心軸回りに回転する。ウェハ１２０上に供給される電解液は、ウェハチャック１１０の回転のために、ウェハ１２０およびウェハチャック１１０の表面を覆う電解液膜を形成し得る。したがって、ウェハチャック１１０の電極１１１とウェハ１２０とがそれらの間に電解液膜を通して電気的接続を形成し、電流は主にウェハ１２０の表面から流れ去り、そしてウェハ１２０はメッキまたは研磨される。しかしながら、実際の適用例では、ウェハ１２０の外側縁部をメッキまたは研磨するとき、電解液がウェハ１２０から直接的に振り落とされてウェハ１２０およびウェハチャック１１０の表面上に電解液膜を形成できない。電極１１１とウェハ１２０との間の電気的接続は時々開放され、ウェハ１２０の外側縁部が不均一にメッキまたは研磨される原因となる。ウェハ１２０の外側縁部におけるメッキまたは研磨の均一性を向上させるために、本発明は副ノズル装置１４０を提供する。実施形態では、副ノズル装置１４０は、梁１３０に取り付けられている。副ノズル装置１４０は、梁１３０と共に水平方向に移動しかつウェハチャック１１０の外側縁部と一定の間隔を保つことができ、ウェハチャック１１０の回転を妨げることを回避している。副ノズル装置１４０は、供給パイプ１４１を有している。供給パイプ１４１は、ウェハ１２０およびウェハチャック１１０の外側縁部に電解液を供給するために一列に設けられた複数の小さなノズルを規定している。ウェハ１２０の外側縁部から電極１１１までの領域は、メッキまたは研磨の間、電解液により覆われ得る。供給パイプ１４１は独立した配管システムに接続されていてもよく、そのため供給パイプ１４１内における電解液の流れは独立して制御され得る。副ノズル装置１４０は、モータまたはシリンダにより水平面内において回転可能である。特に、ウェハ１２０がメッキまたは研磨されているとき、副ノズル装置１４０が９０°だけ回転し、供給パイプ１４１がウェハ１２０の水平移動方向と平行になる。図１、図２および図４に示すように、供給パイプ１４１はウェハチャック１１０の下方にあり、ノズル１４２はウェハ１２０およびウェハチャック１１０の外側縁部に面している。図３および図５に示すように、ウェハ１２０がメッキまたは研磨された後、副ノズル装置１４０が９０°だけ逆回転してもよく、供給パイプ１４１がウェハ１２０の水平移動方向に対して垂直になり、ウェハ１２０およびウェハチャック１１０の外側縁部に供給される電解液はない。 In the plating process or polishing process, the wafer chuck 110 is movable in the horizontal direction together with the beam 130 and rotates about its central axis. The electrolytic solution supplied onto the wafer 120 may form an electrolytic solution film that covers the surface of the wafer 120 and the wafer chuck 110 due to the rotation of the wafer chuck 110. Thus, the electrode 111 of the wafer chuck 110 and the wafer 120 form an electrical connection between them through the electrolyte film, current flows primarily away from the surface of the wafer 120, and the wafer 120 is plated or polished. However, in an actual application, when plating or polishing the outer edge of the wafer 120, the electrolyte is directly shaken off from the wafer 120, and an electrolyte film cannot be formed on the surfaces of the wafer 120 and the wafer chuck 110. . The electrical connection between the electrode 111 and the wafer 120 is sometimes opened, causing the outer edge of the wafer 120 to be unevenly plated or polished. To improve plating or polishing uniformity at the outer edge of the wafer 120, the present invention provides a secondary nozzle device 140. In the embodiment, the sub nozzle device 140 is attached to the beam 130. The sub-nozzle device 140 can move in the horizontal direction together with the beam 130 and can maintain a constant distance from the outer edge of the wafer chuck 110, thereby preventing the rotation of the wafer chuck 110 from being hindered. The sub nozzle device 140 has a supply pipe 141. The supply pipe 141 defines a plurality of small nozzles provided in a row for supplying the electrolyte to the outer edges of the wafer 120 and the wafer chuck 110. The area from the outer edge of the wafer 120 to the electrode 111 can be covered with an electrolyte during plating or polishing. The supply pipe 141 may be connected to an independent piping system so that the electrolyte flow in the supply pipe 141 can be controlled independently. The sub-nozzle device 140 can be rotated in a horizontal plane by a motor or a cylinder. In particular, when the wafer 120 is plated or polished, the sub-nozzle device 140 rotates by 90 °, and the supply pipe 141 is parallel to the horizontal movement direction of the wafer 120. As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the supply pipe 141 is below the wafer chuck 110, and the nozzle 142 faces the outer edge of the wafer 120 and the wafer chuck 110. As shown in FIGS. 3 and 5, after the wafer 120 is plated or polished, the sub-nozzle device 140 may rotate backward by 90 °, and the supply pipe 141 is perpendicular to the horizontal movement direction of the wafer 120. Thus, no electrolyte is supplied to the outer edges of the wafer 120 and the wafer chuck 110.
図６〜図１０を参照すると、メッキまたは研磨のために、電荷を帯びた電解液をウェハ１２０の表面に供給するための主ノズル装置１５０がウェハチャック１１０の下方に配置されている。主ノズル装置１５０は、それを介して主ノズル装置１５０がメッキまたは研磨チャンバに固定され得る基部１５１を有している。接続部１５２は、基部１５１の頂部に配置されている。円筒状の中空の保持部１５３は、接続部１５２の頂部に配置されている。基部１５１、接続部１５２および保持部１５３は、絶縁されていて、電解液の浸食に耐えられ、電解液に到達し得ない。保持部１５３は、例えばステンレス鋼やアルミニウム合金等のような導電率の高い材料から作られ、電解液の浸食に耐えられかつ電解液に到達し得ない導電体１５４を保持しかつ収容している。導電体１５４は、保持部１５３の頂部に固定された固定部１５４１と、固定部１５４１に接続されかつ保持部１５３に収容された円筒状の中空の収容部１５４２とを有している。メッキプロセスの間、導電体１５４は電源の負極に接続され、研磨プロセスの間、導電体１５４は電源の正極に接続される。 Referring to FIGS. 6 to 10, a main nozzle device 150 for supplying a charged electrolytic solution to the surface of the wafer 120 for plating or polishing is disposed below the wafer chuck 110. The main nozzle device 150 has a base 151 through which the main nozzle device 150 can be secured to a plating or polishing chamber. The connecting portion 152 is disposed on the top portion of the base portion 151. The cylindrical hollow holding portion 153 is disposed on the top of the connection portion 152. The base 151, the connection part 152, and the holding part 153 are insulated, can withstand erosion of the electrolytic solution, and cannot reach the electrolytic solution. The holding part 153 is made of a material having high conductivity such as stainless steel or aluminum alloy, and holds and accommodates a conductor 154 that can withstand erosion of the electrolytic solution and cannot reach the electrolytic solution. . The conductor 154 has a fixing portion 1541 fixed to the top of the holding portion 153 and a cylindrical hollow receiving portion 1542 connected to the fixing portion 1541 and received in the holding portion 153. During the plating process, the conductor 154 is connected to the negative electrode of the power source, and during the polishing process, the conductor 154 is connected to the positive electrode of the power source.
主ノズル装置１５０は、絶縁ノズルヘッド１５５を有している。絶縁ノズルヘッド１５５は、ディスク状のカバー１５５１と、カバー１５５１の中央を通って鉛直に延びるチューブ１５５２とを有している。チューブ１５５２の頂部口は、そこからウェハ１２０の表面へ電解液が射出される射出口として規定されている。チューブ１５５２の射出口は円形である。メッキまたは研磨プロセスの異なる要求に基づいて、射出口の形状は、変更されて円形のみではなく三角形、四角形、六角形または八角形等に設計されてもよい。チューブ１５５２は、導電体１５４に収容されていて、導電体１５４を貫通している。第１ギャップ１５６は、導電体１５４の収容部１５４２の内周面とチューブ１５５２の外周面との間に形成されている。カバー１５５１は、導電体１５４の固定部１５４１の上方に配置されており、第２ギャップ１５７がそれらの間に形成されている。チューブ１５５２の側壁は、複数の通路１５５３を区画している。全ての通路１５５３は傾斜しており、通路１５５３の入口の最も高い部分は、通路１５５３の出口の最も低い部分よりも低い。通路１５５３の特別な設計とチューブ１５５２および第１ギャップ１５６における電解液圧力の調節に基づいて、電解液はチューブ１５５２から第１ギャップ１５６へのみ通路１５５３を通過することができ、第１ギャップ１５６からチューブ１５５２へ通路１５５３を通過できず、そのことが、メッキまたは研磨の間において、装置の電気抵抗を低減しかつ第１ギャップからチューブ１５５２へ微小な泡が入るのを防止する。第１ギャップ１５６における電解液の流れは、チューブ１５５２の下端部に配置されかつチューブ１５５２の外周面周りに取り付けられた流れ調節リング１５５４によって調節され得、それにより第１ギャップ１５６における電解液圧力が調節される。流れ調節リング１５５４は、必要な大きさの流れ調節リング１５５４を選択するために交換され得る。第２ギャップ１５７は、絶縁ノズルヘッド１５５を高くするかまたは低くすることにより調節され得る。 The main nozzle device 150 has an insulating nozzle head 155. The insulating nozzle head 155 includes a disk-shaped cover 1551 and a tube 1552 that extends vertically through the center of the cover 1551. The top port of the tube 1552 is defined as an injection port through which electrolyte is injected onto the surface of the wafer 120. The injection port of the tube 1552 is circular. Based on different requirements of the plating or polishing process, the shape of the injection port may be modified to be designed not only circular but also triangular, quadrangular, hexagonal or octagonal. The tube 1552 is accommodated in the conductor 154 and penetrates the conductor 154. The first gap 156 is formed between the inner peripheral surface of the accommodating portion 1542 of the conductor 154 and the outer peripheral surface of the tube 1552. The cover 1551 is disposed above the fixing portion 1541 of the conductor 154, and the second gap 157 is formed between them. The side wall of the tube 1552 defines a plurality of passages 1553. All the passages 1553 are slanted and the highest part of the entrance of the passage 1553 is lower than the lowest part of the exit of the passage 1553. Based on the special design of the passage 1553 and adjustment of the electrolyte pressure in the tube 1552 and the first gap 156, the electrolyte can only pass through the passage 1553 from the tube 1552 to the first gap 156, and from the first gap 156. The tube 1552 cannot pass through the passage 1553, which reduces the electrical resistance of the device during plating or polishing and prevents microbubbles from entering the tube 1552 from the first gap. The electrolyte flow in the first gap 156 can be adjusted by a flow adjustment ring 1554 located at the lower end of the tube 1552 and attached around the outer periphery of the tube 1552, thereby reducing the electrolyte pressure in the first gap 156. Adjusted. The flow adjustment ring 1554 can be exchanged to select a flow adjustment ring 1554 of the required size. The second gap 157 can be adjusted by raising or lowering the insulating nozzle head 155.
メッキおよび／または研磨のとき、ウェハ１２０はウェハチャック１１０に配置され、ウェハ１２０のメッキおよび／または研磨されるべき面は主ノズル装置１５０に対向する。副ノズル装置１４０は９０°だけ回転し、供給パイプ１４１はウェハチャック１１０の下方に位置し、ノズル１４２はウェハ１２０およびウェハチャック１１０の外側縁部に面する。梁１３０はウェハチャック１１０および副ノズル装置１４０を水平方向に移動させ、同時に、副ノズル装置１４０および主ノズル装置１５０がそれぞれウェハ１２０の表面に電解液を供給している間、ウェハチャック１１０が回転する。副ノズル装置１４０は、ノズル１４２を通して、ウェハ１２０およびウェハチャック１１０の外側縁部に電解液を供給する。電解液は、メッキおよび／または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハ１２０の外側縁部からウェハチャック１１０の電極１１１までの領域を覆い、そのためウェハ１２０と電源との間の電気的接続が安定する。主ノズル装置１５０は、チューブ１５５２を通じて、ウェハ１２０の表面に電解液を供給する。導電体１５４の収容部１５４２の内周面で生じる微小な泡は、電解液と共に第１ギャップ１５６を通って主ノズル装置１５０から押し出される。第１ギャップ１５６を通って流れる電解液は、絶縁ノズルヘッド１５５のカバー１５５１によりブロックされ、ウェハ１２０の表面に到達し得ない。チューブ１５５２の側壁に区画された通路１５５３のため、微小な泡はチューブ１５５２に入り得ず、そのことがメッキおよび／または研磨の品質を向上させ得る。電解液を通じて、導電体１５４、ウェハ１２０、電極１１１および電源が回路を構成し、ウェハ１２０の表面をメッキおよび／または研磨するために、電流は主にウェハ１２０の表面から流れ去る。 During plating and / or polishing, the wafer 120 is placed on the wafer chuck 110 and the surface of the wafer 120 to be plated and / or polished faces the main nozzle device 150. The sub-nozzle device 140 rotates by 90 °, the supply pipe 141 is positioned below the wafer chuck 110, and the nozzle 142 faces the outer edge of the wafer 120 and the wafer chuck 110. The beam 130 moves the wafer chuck 110 and the sub-nozzle device 140 in the horizontal direction. At the same time, the wafer chuck 110 rotates while the sub-nozzle device 140 and the main nozzle device 150 supply the electrolyte to the surface of the wafer 120, respectively. To do. The sub nozzle device 140 supplies an electrolytic solution to the outer edge portions of the wafer 120 and the wafer chuck 110 through the nozzle 142. The electrolyte covers the area from the outer edge of the wafer 120 to the electrode 111 of the wafer chuck 110 throughout the plating and / or polishing process, thus stabilizing the electrical connection between the wafer 120 and the power source. The main nozzle device 150 supplies an electrolytic solution to the surface of the wafer 120 through the tube 1552. Micro bubbles generated on the inner peripheral surface of the accommodating portion 1542 of the conductor 154 are pushed out of the main nozzle device 150 through the first gap 156 together with the electrolytic solution. The electrolyte flowing through the first gap 156 is blocked by the cover 1551 of the insulating nozzle head 155 and cannot reach the surface of the wafer 120. Because of the passage 1553 defined in the side wall of the tube 1552, microbubbles cannot enter the tube 1552, which can improve the quality of plating and / or polishing. Through the electrolyte, the electrical conductor 154, the wafer 120, the electrode 111 and the power supply constitute a circuit, and the current mainly flows away from the surface of the wafer 120 in order to plate and / or polish the surface of the wafer 120.
メッキおよび／または研磨速度を向上させるために、チューブ１５５２の内径は、比較的大きく、かつ、主ノズル装置１５０が電解液を電極１１１に供給するのを防止するために絶縁リング１１３または金属リング１１２の幅に比例しており、そのことが装置の電気抵抗を低減しかつ電流がウェハ１２０の表面を流れることを確実にし得る。好ましくは、チューブ１５５２の内径は、絶縁リング１１３または金属リング１１２の幅の０．５〜１．５倍の範囲内にある。ノズル１４２を通じてウェハ１２０およびウェハチャック１１０の外側縁部に供給される電解液の流れは制御されるべきでありかつ大きくなり得ず、電解液がウェハ１２０およびウェハチャック１１０から滴下して主ノズル装置１５０に提供する電解液と共に回路を形成することを回避する。 In order to increase the plating and / or polishing rate, the inner diameter of the tube 1552 is relatively large and the insulating ring 113 or metal ring 112 is used to prevent the main nozzle device 150 from supplying electrolyte to the electrode 111. Which can reduce the electrical resistance of the device and ensure that current flows through the surface of the wafer 120. Preferably, the inner diameter of the tube 1552 is in the range of 0.5 to 1.5 times the width of the insulating ring 113 or the metal ring 112. The flow of the electrolyte supplied to the outer edge of the wafer 120 and the wafer chuck 110 through the nozzle 142 should be controlled and cannot be large, and the electrolyte drops from the wafer 120 and the wafer chuck 110 and drops into the main nozzle device. Avoid forming a circuit with the electrolyte provided to 150.
本発明の別の実施形態では、副ノズル装置の供給パイプは耐酸性導電性金属から作られていて、第２電極として利用され得る。メッキプロセスの間、供給パイプは電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、供給パイプは電源の負極に接続される。ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うために、供給パイプ上に規定されたノズルを通じて供給される電解液は電荷を帯びる。 In another embodiment of the present invention, the supply pipe of the sub-nozzle device is made from an acid-resistant conductive metal and can be used as the second electrode. During the plating process, the supply pipe is connected to the positive electrode of the power supply, and during the polishing process, the supply pipe is connected to the negative electrode of the power supply. In order to cover the area from the outer edge of the wafer to the electrode of the wafer chuck, the electrolyte supplied through the nozzle defined on the supply pipe is charged.
本発明の別の実施形態では、ウェハチャックはウェハの外側縁部の周りに配置された金属リングを有している。ウェハチャックは、電極および絶縁リングを有していなくてもよい。副ノズル装置の供給パイプは、耐酸性導電性金属から作られていて、電極として利用される。メッキプロセスの間、供給パイプは電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、供給パイプは電源の負極に接続される。ウェハの外側縁部からウェハチャックの金属リングまでの領域を覆うために、供給パイプ上に規定されたノズルを通じて供給される電解液は電荷を帯びる。 In another embodiment of the present invention, the wafer chuck has a metal ring disposed around the outer edge of the wafer. The wafer chuck may not have an electrode and an insulating ring. The supply pipe of the sub-nozzle device is made of an acid-resistant conductive metal and is used as an electrode. During the plating process, the supply pipe is connected to the positive electrode of the power supply, and during the polishing process, the supply pipe is connected to the negative electrode of the power supply. In order to cover the area from the outer edge of the wafer to the metal ring of the wafer chuck, the electrolyte supplied through a nozzle defined on the supply pipe is charged.
図１１〜図１５を参照すると、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび／または研磨のための装置が示されている。装置は、ウェハ２２０を保持して位置付けるためのウェハチャック２１０を備えている。図１に示すウェハチャック１１０と同様に、ウェハチャック２１０は、電極２１１、金属リング２１２、および電極２１１と金属リング２１２との間に配置された絶縁リング２１３を有している。メッキプロセスの間、電極２１１は電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、電極２１１は電源の負極に接続される。電極２１１とウェハ２２０とは、電解液を通じて電気的接続を形成し得る。ウェハチャック２１０は、また、その頂部に配置された回転軸２１４を有している。回転軸２１４は、その中心を通る軸回りに回転可能であって、その中心軸回りにウェハチャック２１０を回転させる。回転軸２１４は、ウェハチャック１１０の上方の梁に取り付けられていてもよい。梁は、水平方向に移動可能であって、それによりウェハチャック２１０を水平方向に移動させる。 Referring to FIGS. 11-15, another exemplary wafer plating and / or polishing apparatus of the present invention is shown. The apparatus includes a wafer chuck 210 for holding and positioning the wafer 220. Similar to the wafer chuck 110 shown in FIG. 1, the wafer chuck 210 includes an electrode 211, a metal ring 212, and an insulating ring 213 disposed between the electrode 211 and the metal ring 212. During the plating process, the electrode 211 is connected to the positive electrode of the power source, and during the polishing process, the electrode 211 is connected to the negative electrode of the power source. The electrode 211 and the wafer 220 can form an electrical connection through the electrolyte. The wafer chuck 210 also has a rotation shaft 214 disposed on the top thereof. The rotation shaft 214 is rotatable around an axis passing through the center thereof, and rotates the wafer chuck 210 around the center axis. The rotating shaft 214 may be attached to the beam above the wafer chuck 110. The beam is movable in the horizontal direction, thereby moving the wafer chuck 210 in the horizontal direction.
装置は、主チャンバ２８０，副チャンバ２９０、主ノズル装置２５０、副ノズル装置２４０およびシュラウド２６０をさらに備えている。主ノズル装置２５０は主チャンバ２８０に配置されており、主ノズル装置２５０の構造および機能は主ノズル装置１５０と同様であるので、ここではもはや繰り返して説明しない。副ノズル装置２４０は副チャンバ２９０に配置されていて、伸長した筒状の供給パイプ２４１を有している。供給パイプ２４１は、ウェハ２２０およびウェハチャック２１０の外側縁部に電解液を供給するための、複数の行列状に配置された複数の小さなノズル２４２を規定している。ウェハ２２０の外側縁部からウェハチャック２１０の電極２１１までの領域は、メッキまたは研磨の間、電解液により覆われ得、そのためウェハ２２０の外側縁部と電極２１１との間の電気的接続が安定する。供給パイプ２４１は独立した配管システムに接続されていてもよく、そのため供給パイプ２４１内における電解液の流れは独立して制御され得る。隔壁２７０は、主チャンバ２８０と副チャンバ２９０との間に配置されていて、主チャンバ２８０と副チャンバ２９０とを２つの独立したチャンバにしている。主チャンバ２８０内の電解液は副チャンバ２９０に入り得ず、その逆も同様である。 The apparatus further includes a main chamber 280, a sub chamber 290, a main nozzle device 250, a sub nozzle device 240 and a shroud 260. The main nozzle device 250 is disposed in the main chamber 280, and since the structure and function of the main nozzle device 250 are the same as those of the main nozzle device 150, they will not be described again here. The sub-nozzle device 240 is disposed in the sub-chamber 290 and has an elongated cylindrical supply pipe 241. The supply pipe 241 defines a plurality of small nozzles 242 arranged in a plurality of matrixes for supplying an electrolytic solution to the outer edges of the wafer 220 and the wafer chuck 210. The area from the outer edge of the wafer 220 to the electrode 211 of the wafer chuck 210 can be covered with an electrolyte during plating or polishing so that the electrical connection between the outer edge of the wafer 220 and the electrode 211 is stable. To do. The supply pipe 241 may be connected to an independent piping system so that the electrolyte flow in the supply pipe 241 can be controlled independently. The partition wall 270 is disposed between the main chamber 280 and the sub chamber 290, and makes the main chamber 280 and the sub chamber 290 into two independent chambers. Electrolyte in the main chamber 280 cannot enter the subchamber 290, and vice versa.
シュラウド２６０は、円形部２６１と矩形部２６２とを有している。円形部２６１は、主チャンバ２８０に配置されていて、主ノズル装置２５０を囲んでいる。矩形部２６２は、副チャンバ２９０に配置されていて、副ノズル装置２４０を覆っている。矩形部２６２の中央部は、そこからウェハ２２０およびウェハチャック２１０の外側縁部に向けて電解液が射出される射出窓２６３を区画している。射出窓２６３の近傍に、矩形部２６２は伸長溝２６４を区画している。矩形部２６２は、矩形部２６２の頂部に第１凹部２６６を形成するために上方に延びる側壁２６５を有している。第１凹部２６６は、副ノズル装置２４０から射出されてウェハ２２０およびウェハチャック２１０の外側縁部から滴下した電解液を集めるために使用され得る。第１凹部２６６内の電解液は、循環使用のために溝２６４から副チャンバ２９０へ流れて戻る。側壁２６５は、矩形部２６２の底部に第２凹部２６７を形成するために下方へ延びている。第２凹部２６７は、隔壁２７０および副ノズル装置２４０を収容するために使用され得る。 The shroud 260 has a circular portion 261 and a rectangular portion 262. The circular portion 261 is disposed in the main chamber 280 and surrounds the main nozzle device 250. The rectangular portion 262 is disposed in the sub chamber 290 and covers the sub nozzle device 240. The central portion of the rectangular portion 262 defines an injection window 263 from which the electrolytic solution is injected toward the outer edge of the wafer 220 and the wafer chuck 210. In the vicinity of the exit window 263, the rectangular portion 262 defines an elongated groove 264. The rectangular portion 262 has a side wall 265 extending upward to form a first recess 266 at the top of the rectangular portion 262. The first recess 266 can be used to collect the electrolyte injected from the sub nozzle device 240 and dripped from the outer edges of the wafer 220 and the wafer chuck 210. The electrolyte in the first recess 266 flows back from the groove 264 to the secondary chamber 290 for circulation use. The side wall 265 extends downward to form a second recess 267 at the bottom of the rectangular portion 262. The second recess 267 may be used to accommodate the partition wall 270 and the sub nozzle device 240.
ウェハ２２０をメッキおよび／または研磨するために装置を使用するとき、ウェハ２２０はウェハチャック２１０に配置され、ウェハ２２０のメッキおよび／または研磨されるべき面は主ノズル装置２５０に対向する。ウェハチャック２１０は、主ノズル装置２５０の上方において右方へ移動する。例えばウェハチャック２１０上に配置された２つの磁気結合を使用することにより、シュラウド２６０は、メッキおよび／または研磨プロセスの間ウェハチャック２１０と共に移動でき、メッキおよび／または研磨プロセスが終了してウェハチャック２１０が離れるときにはウェハチャック２１０から分離できる。ウェハチャック２１０は、副ノズル装置２４０および主ノズル装置２５０がそれぞれウェハ２２０の表面に電解液を供給している間、水平方向に移動すると同時に回転する。副ノズル装置２４０は、射出窓２６３に対応するノズル２４２を通じて、ウェハ２２０およびウェハチャック２１０の外側縁部に電解液を供給する。電解液は、メッキおよび／または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハ２２０の外側縁部からウェハチャック２１０の電極までの領域を覆い、そのためウェハ２２０の外側縁部と電極２１１との間の電気的接続が安定し、そのことがウェハ２２０の外側縁部におけるメッキおよび／または研磨の均一性を向上させかつ装置の全体的な電気抵抗を低減し得る。矩形部２６２の下に隠れたノズル２４２から射出された電解液は、矩形部２６２によりブロックされてウェハ２２０の外側縁部に到達できない。射出窓２６３の制限のために、副ノズル装置２４０による射出領域は一定であり、ウェハ２２０の外側縁部から電極２１１までの領域における電解液の均一な分配が確実になされる。ウェハ２２０およびウェハチャック２１０の外側縁部上の電解液は、滴下してシュラウド２６０の第１凹部２６６内に集められる。第１凹部２６６内の電解液は、循環使用のために溝２６４から副チャンバ２９０へ流れて戻る。シュラウド２６０の円形部２６１は、ウェハ２２０およびウェハチャック２１０上の電荷液が主チャンバ２８０および副チャンバ２９０の外へまき散らされるのを防止し得る。 When using the apparatus to plate and / or polish the wafer 220, the wafer 220 is placed on the wafer chuck 210 and the surface of the wafer 220 to be plated and / or polished faces the main nozzle apparatus 250. The wafer chuck 210 moves to the right above the main nozzle device 250. For example, by using two magnetic couplings disposed on the wafer chuck 210, the shroud 260 can move with the wafer chuck 210 during the plating and / or polishing process, and the plating and / or polishing process is terminated and the wafer chuck is finished. When 210 is separated, it can be separated from the wafer chuck 210. The wafer chuck 210 rotates simultaneously with the horizontal movement while the sub-nozzle device 240 and the main nozzle device 250 supply the electrolytic solution to the surface of the wafer 220, respectively. The sub-nozzle device 240 supplies an electrolytic solution to the outer edges of the wafer 220 and the wafer chuck 210 through the nozzle 242 corresponding to the emission window 263. The electrolyte covers the area from the outer edge of the wafer 220 to the electrode of the wafer chuck 210 throughout the plating and / or polishing process, so that the electrical connection between the outer edge of the wafer 220 and the electrode 211. Which can improve the uniformity of plating and / or polishing at the outer edge of the wafer 220 and reduce the overall electrical resistance of the device. The electrolyte injected from the nozzle 242 hidden under the rectangular part 262 is blocked by the rectangular part 262 and cannot reach the outer edge of the wafer 220. Due to the limitation of the injection window 263, the injection region by the sub nozzle device 240 is constant, and the uniform distribution of the electrolyte in the region from the outer edge of the wafer 220 to the electrode 211 is ensured. Electrolyte on the outer edges of the wafer 220 and wafer chuck 210 is dropped and collected in the first recess 266 of the shroud 260. The electrolyte in the first recess 266 flows back from the groove 264 to the secondary chamber 290 for circulation use. The circular portion 261 of the shroud 260 may prevent the charge liquid on the wafer 220 and the wafer chuck 210 from being scattered out of the main chamber 280 and the sub chamber 290.
図１６〜図１９を参照すると、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび／または研磨のための装置が示されている。装置は、ウェハ３２０を保持して位置付けるためのウェハチャック３１０を備えている。ウェハチャック３１０は、電極３１１，金属リング３１２、絶縁リング３１３および回転軸３１４を有している。 Referring to FIGS. 16-19, another exemplary wafer plating and / or polishing apparatus of the present invention is shown. The apparatus includes a wafer chuck 310 for holding and positioning the wafer 320. The wafer chuck 310 includes an electrode 311, a metal ring 312, an insulating ring 313, and a rotating shaft 314.
図１１および図１２に示された装置と比べると、本実施形態の装置は、２つの副チャンバ３９０と、それぞれが副チャンバ３９０内に配置された２つの副ノズル装置３４０とを備えている。２つの副チャンバ３９０は、主チャンバ３８０の２つの対向する側部に配置されている。２つの副チャンバ３９０と主チャンバ３８０とは、２つの隔壁３７０によって互いに分離されている。各々の副ノズル装置３４０は、伸長した筒状の供給パイプ３４１を有している。供給パイプ３４１は、ウェハ３２０およびウェハチャック３１０の外側縁部に電解液を供給するための、複数の行列状に配置された複数の小さなノズル３４２を規定している。ウェハ３２０の外側縁部からウェハチャック３１０の電極３１１までの領域は、メッキまたは研磨の間、電解液により覆われ得、そのためウェハ３２０の外側縁部と電極３１１との間の電気的接続が安定する。主ノズル装置３５０は、ウェハ３２０の表面に電解液を供給するために主チャンバ３８０内に配置されている。 Compared with the apparatus shown in FIGS. 11 and 12, the apparatus of the present embodiment includes two sub chambers 390 and two sub nozzle apparatuses 340 each disposed in the sub chamber 390. Two sub-chambers 390 are disposed on two opposing sides of the main chamber 380. The two sub chambers 390 and the main chamber 380 are separated from each other by two partition walls 370. Each sub-nozzle device 340 has an elongated cylindrical supply pipe 341. The supply pipe 341 defines a plurality of small nozzles 342 arranged in a plurality of matrixes for supplying an electrolytic solution to the outer edges of the wafer 320 and the wafer chuck 310. The area from the outer edge of the wafer 320 to the electrode 311 of the wafer chuck 310 can be covered with an electrolyte during plating or polishing so that the electrical connection between the outer edge of the wafer 320 and the electrode 311 is stable. To do. The main nozzle device 350 is disposed in the main chamber 380 for supplying an electrolytic solution to the surface of the wafer 320.
装置は、シュラウド３６０をさらに備えている。シュラウド３６０は、円形部３６１と、円形部３６１の対向する側部に対称的に分配された矩形部３６２とを有している。各々の矩形部３６２は、射出窓３６３と伸長溝３６４とを区画している。 The apparatus further includes a shroud 360. The shroud 360 has a circular portion 361 and rectangular portions 362 that are symmetrically distributed on opposite sides of the circular portion 361. Each rectangular portion 362 defines an emission window 363 and an elongated groove 364.
図１２に示す装置と図１７に示す装置との違いは、後者が第２副ノズル装置３４０、第２副チャンバ３９０および第２矩形部３６２を有していることであり、そのことがメッキおよび／または研磨の効率および品質を向上させ得る。 The difference between the apparatus shown in FIG. 12 and the apparatus shown in FIG. 17 is that the latter has a second sub-nozzle device 340, a second sub-chamber 390, and a second rectangular portion 362, which are plated and / Or may improve the efficiency and quality of the polishing.
本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび／または研磨のための装置のシュラウドの上面図を示す図２０を参照して下さい。シュラウド４６０は、円形部４６１と矩形部４６２とを有している。矩形部４６２の中央部は、そこからウェハおよびウェハチャックの外側縁部に向けて電解液が射出される射出窓４６３を区画している。射出窓４６３の近傍に、矩形部４６２は伸長溝４６４を区画している。図１３に示すシュラウド２６０と比べると、シュラウド４６０は、射出窓４６３を取り囲む耐酸性導電性金属部４６８をさらに有している。導電性金属部４６８は、電解液が射出窓４６３から射出されるときに電解液に電荷を帯びさせるための第２電極として利用され得る。電荷を帯びた電解液は、メッキおよび／または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うために供給される。メッキプロセスの間、導電性金属部４６８は電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、導電性金属部４６８は電源の負極に接続される。 See FIG. 20 which shows a top view of another exemplary wafer plating and / or polishing apparatus shroud of the present invention. The shroud 460 has a circular portion 461 and a rectangular portion 462. The central portion of the rectangular portion 462 defines an injection window 463 from which an electrolytic solution is injected toward the outer edge of the wafer and the wafer chuck. In the vicinity of the exit window 463, the rectangular portion 462 defines an elongated groove 464. Compared to the shroud 260 shown in FIG. 13, the shroud 460 further includes an acid-resistant conductive metal portion 468 that surrounds the exit window 463. The conductive metal part 468 can be used as a second electrode for charging the electrolytic solution when the electrolytic solution is injected from the emission window 463. A charged electrolyte is supplied throughout the plating and / or polishing process to cover the area from the outer edge of the wafer to the electrode of the wafer chuck. During the plating process, the conductive metal portion 468 is connected to the positive electrode of the power source, and during the polishing process, the conductive metal portion 468 is connected to the negative electrode of the power source.
本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび／または研磨のための装置のシュラウドの上面図を示す図２１を参照して下さい。シュラウド５６０は、円形部５６１と、２つの矩形部５６２とを有している。各々の矩形部５６２の中央部は、そこからウェハおよびウェハチャックの外側縁部に向けて電解液が射出される射出窓５６３を区画している。射出窓５６３の近傍に、各々の矩形部５６２は伸長溝５６４を区画している。図１８に示すシュラウド３６０と比べると、シュラウド５６０は、射出窓５６３を取り囲む２つの耐酸性導電性金属部５６８をさらに有している。２つの導電性金属部５６８は、電解液が射出窓５６３から射出されるときに電解液に電荷を帯びさせるための第２電極として利用され得る。電荷を帯びた電解液は、メッキおよび／または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うために供給される。メッキプロセスの間、導電性金属部５６８は電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、導電性金属部５６８は電源の負極に接続される。 Please refer to FIG. 21, which shows a top view of a shroud of another exemplary wafer plating and / or polishing apparatus of the present invention. The shroud 560 has a circular portion 561 and two rectangular portions 562. The central portion of each rectangular portion 562 defines an injection window 563 from which an electrolyte is injected toward the outer edge of the wafer and wafer chuck. Each rectangular portion 562 defines an elongated groove 564 in the vicinity of the emission window 563. Compared to the shroud 360 shown in FIG. 18, the shroud 560 further includes two acid-resistant conductive metal portions 568 surrounding the emission window 563. The two conductive metal portions 568 can be used as a second electrode for charging the electrolytic solution when the electrolytic solution is ejected from the ejection window 563. A charged electrolyte is supplied throughout the plating and / or polishing process to cover the area from the outer edge of the wafer to the electrode of the wafer chuck. During the plating process, the conductive metal portion 568 is connected to the positive electrode of the power source, and during the polishing process, the conductive metal portion 568 is connected to the negative electrode of the power source.
本発明の別の実施形態では、シュラウド４６０／５６０が電極として利用される導電性金属部４６８／５６８を有している場合、ウェハチャックは電極および絶縁リングを有していなくてもよい。 In another embodiment of the invention, if the shroud 460/560 has a conductive metal portion 468/568 utilized as an electrode, the wafer chuck may not have an electrode and an insulating ring.
適宜に、ウェハのメッキおよび／または研磨のための方法は以下のステップを含んでいる。 Optionally, the method for wafer plating and / or polishing includes the following steps.
ステップ１：ウェハをウェハチャック上に配置する。 Step 1: Place wafer on wafer chuck.
ステップ２：ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させる。 Step 2: Move and rotate the wafer chuck horizontally.
ステップ３：電荷を帯びた電解液をウェハの表面に供給し、同時に、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていない電解液を供給する。 Step 3: Supply charged electrolyte to the surface of the wafer and simultaneously cover the outer edge of the wafer and wafer chuck to form a breakover between the outer edge of the wafer and the power source Supply an uncharged electrolyte.
適宜に、ウェハのメッキおよび／または研磨のための別の方法は以下のステップを含んでいる。 Optionally, another method for wafer plating and / or polishing includes the following steps.
ステップ１：ウェハをウェハチャック上に配置する。 Step 1: Place wafer on wafer chuck.
ステップ２：ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させる。 Step 2: Move and rotate the wafer chuck horizontally.
ステップ３：電荷を帯びた電解液をウェハの表面に供給し、同時に、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びた電解液を供給する。 Step 3: Supply charged electrolyte to the surface of the wafer and simultaneously cover the outer edge of the wafer and wafer chuck to form a breakover between the outer edge of the wafer and the power source Supply charged electrolyte.
上述したように、メッキおよび／または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給することを通じて、ウェハの外側縁部と電源とは安定した電気的接続を形成し得、そのことがウェハの外側縁部におけるメッキおよび／または研磨の均一性を向上させかつ装置の全体的な電気抵抗を低減し得る。さらに、主ノズル装置の射出口は、メッキおよび／または研磨速度を向上させるために比較的大きい。 As described above, throughout the plating and / or polishing process, a charge is applied over the outer edge of the wafer and wafer chuck to form a breakover between the outer edge of the wafer and the power source. By supplying an uncharged or charged electrolyte, the outer edge of the wafer and the power supply can form a stable electrical connection, which ensures uniform plating and / or polishing at the outer edge of the wafer. And the overall electrical resistance of the device can be reduced. Furthermore, the outlet of the main nozzle device is relatively large to improve the plating and / or polishing rate.
本発明の上記の説明は、例示および説明の目的のために提示されたものである。網羅的であるかまたは本発明を開示されたそのものの形態に限定することを意図するものではなく、上述の教示に照らして多くの変更例および変形例が明らかに実現可能である。当業者にとって明らかであり得るそのような変更例および変形例は、添付のクレームにより定義される本発明の範囲内に含まれるよう意図されている。 The foregoing description of the present invention has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and many modifications and variations are clearly possible in light of the above teachings. Such modifications and variations that may be apparent to a person skilled in the art are intended to be included within the scope of this invention as defined by the accompanying claims.
Claims (18)
ウェハを保持して位置付けるために水平方向に移動可能でありかつ回転可能であるウェハチャックと、
導電性金属から作られかつ電極として利用される供給パイプを有する副ノズル装置とを備え、
上記供給パイプは、上記ウェハの外側縁部を覆うように電解液を供給するための複数のノズルを規定し、
導電体および絶縁ノズルヘッドを有する主ノズル装置を備え、
上記導電体は、固定部および収容部を有し、
上記絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有し、
上記チューブは、上記ウェハの表面に電解液を供給するために上記収容部に収容されかつ上記収容部を貫通し、
上記収容部の内周面と上記チューブの外周面との間に第１ギャップが形成され、
上記カバーは、上記固定部の上方に配置され、
上記カバーと上記固定部との間に第２ギャップが形成されている
ことを特徴とする装置。 An apparatus for plating and / or polishing a wafer,
A wafer chuck that is horizontally movable and rotatable to hold and position the wafer;
A sub-nozzle device made of a conductive metal and having a supply pipe used as an electrode,
The supply pipe defines a plurality of nozzles for supplying an electrolyte so as to cover the outer edge of the wafer,
A main nozzle device having a conductor and an insulating nozzle head;
The conductor has a fixing part and a housing part,
The insulating nozzle head has a cover and a tube,
The tube is accommodated in the accommodating portion and penetrates the accommodating portion in order to supply an electrolytic solution to the surface of the wafer;
A first gap is formed between the inner peripheral surface of the housing part and the outer peripheral surface of the tube,
The cover is disposed above the fixed portion,
A device in which a second gap is formed between the cover and the fixing portion.
上記ウェハチャックが、上記ウェハの外側縁部を囲む金属リングを有し、
上記副ノズル装置が、上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記金属リングまでの領域を覆うために電解液を供給するように構成されている
ことを特徴とする装置。 In claim 1,
The wafer chuck has a metal ring surrounding an outer edge of the wafer;
The apparatus, wherein the sub-nozzle device is configured to supply an electrolytic solution to cover a region from an outer edge of the wafer to the metal ring of the wafer chuck.
ウェハを保持して位置付けるために水平方向に移動可能でありかつ回転可能であるウェハチャックを備え、
上記ウェハチャックは、電極と、上記ウェハの外側縁部を囲む金属リングと、上記電極と上記金属リングとの間に配置された絶縁リングとを有し、
主チャンバと、
上記主チャンバから分離された副チャンバと、
上記副チャンバに配置され、複数のノズルを規定する供給パイプを有する副ノズル装置と、
上記主チャンバに配置され、導電体および絶縁ノズルヘッドを有する主ノズル装置とを備え、
上記導電体は、固定部および収容部を有し、
上記絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有し、
上記チューブは、上記ウェハの表面に電解液を供給するために上記収容部に収容されかつ上記収容部を貫通し、
上記収容部の内周面と上記チューブの外周面との間に第１ギャップが形成され、
上記カバーは、上記固定部の上方に配置され、
上記カバーと上記固定部との間に第２ギャップが形成され、
円形部および矩形部を有するシュラウドを備え、
上記円形部は、上記主チャンバに配置されかつ上記主ノズル装置を囲み、
上記矩形部は、上記副チャンバに配置されかつ上記副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記電極までの領域を覆うために電解液が射出される射出窓を区画している
ことを特徴とする装置。 An apparatus for plating and / or polishing a wafer,
A wafer chuck that is horizontally movable and rotatable to hold and position the wafer;
The wafer chuck has an electrode, a metal ring surrounding an outer edge of the wafer, and an insulating ring disposed between the electrode and the metal ring,
A main chamber;
A sub-chamber separated from the main chamber;
A sub-nozzle device disposed in the sub-chamber and having a supply pipe defining a plurality of nozzles;
A main nozzle device disposed in the main chamber and having a conductor and an insulating nozzle head;
The conductor has a fixing part and a housing part,
The insulating nozzle head has a cover and a tube,
The tube is accommodated in the accommodating portion and penetrates the accommodating portion in order to supply an electrolytic solution to the surface of the wafer;
A first gap is formed between the inner peripheral surface of the housing part and the outer peripheral surface of the tube,
The cover is disposed above the fixed portion,
A second gap is formed between the cover and the fixed portion;
Comprising a shroud having a circular portion and a rectangular portion;
The circular portion is disposed in the main chamber and surrounds the main nozzle device;
The rectangular portion is disposed in the sub chamber and covers the sub nozzle device, and has an injection window through which an electrolyte is injected to cover a region from the outer edge of the wafer to the electrode of the wafer chuck. A device characterized by partitioning.
上記主チャンバと上記副チャンバとが、隔壁により互いに分離されている
ことを特徴とする装置。 In claim 3,
The apparatus characterized in that the main chamber and the sub chamber are separated from each other by a partition wall.
上記シュラウドの上記矩形部が、溝を区画している
ことを特徴とする装置。 In claim 3,
The rectangular section of the shroud defines a groove.
上記シュラウドの上記矩形部が、該矩形部の頂部に第１凹部を形成するために上方に延びる側壁を有している
ことを特徴とする装置。 In claim 3,
The rectangular section of the shroud has a side wall extending upward to form a first recess at the top of the rectangular section.
上記側壁が、上記矩形部の底部に第２凹部を形成するために下方に延びている
ことを特徴とする装置。 In claim 6,
The apparatus, wherein the side wall extends downward to form a second recess in the bottom of the rectangular portion.
上記シュラウドが、上記射出窓を取り囲む導電性金属部をさらに有し、
上記導電性金属部は、上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための第２電極として利用される
ことを特徴とする装置。 In claim 3,
The shroud further includes a conductive metal portion surrounding the exit window;
The conductive metal part is used as a second electrode for charging the electrolytic solution when the electrolytic solution is injected from the emission window.
第２副チャンバと、該第２副チャンバに配置された第２副ノズル装置とをさらに備え、
上記シュラウドが、第２矩形部をさらに有し、
上記第２矩形部は、上記第２副チャンバに配置されかつ上記第２副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記電極までの領域を覆うために電解液が射出される射出窓を区画している
ことを特徴とする装置。 In claim 3,
A second sub chamber; and a second sub nozzle device disposed in the second sub chamber.
The shroud further includes a second rectangular portion;
The second rectangular portion is disposed in the second sub chamber and covers the second sub nozzle device, and an electrolytic solution is provided to cover a region from the outer edge of the wafer to the electrode of the wafer chuck. An apparatus characterized by partitioning an exit window to be ejected.
上記２つの副チャンバが、上記主チャンバの２つの対向する側部に配置されかつ隔壁により上記主チャンバから分離されている
ことを特徴とする装置。 In claim 9,
The apparatus wherein the two sub-chambers are disposed on two opposing sides of the main chamber and are separated from the main chamber by a septum.
上記シュラウドの上記第２矩形部が、溝を区画している
ことを特徴とする装置。 In claim 9,
The apparatus, wherein the second rectangular portion of the shroud defines a groove.
上記シュラウドの上記第２矩形部が、該第２矩形部の頂部に第１凹部を形成するために上方に延びる側壁を有している
ことを特徴とする装置。 In claim 9,
The apparatus of claim 1, wherein the second rectangular portion of the shroud has a sidewall extending upward to form a first recess at the top of the second rectangular portion.
上記第２矩形部の上記側壁が、上記第２矩形部の底部に第２凹部を形成するために下方に延びている
ことを特徴とする装置。 In claim 12,
The apparatus, wherein the side wall of the second rectangular portion extends downward to form a second recess at the bottom of the second rectangular portion.
上記シュラウドが、上記第２矩形部に区画された上記射出窓を取り囲む第２導電性金属部をさらに有し、
上記第２導電性金属部は、上記第２矩形部の上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための第２電極として利用される
ことを特徴とする装置。 In claim 9,
The shroud further includes a second conductive metal portion surrounding the exit window defined by the second rectangular portion;
The second conductive metal part is used as a second electrode for charging the electrolyte when the electrolyte is injected from the emission window of the second rectangular part. .
ウェハを保持して位置付けるために水平方向に移動可能でありかつ回転可能であるウェハチャックと、
主チャンバと、
上記主チャンバから分離された副チャンバと、
上記副チャンバに配置され、複数のノズルを規定する供給パイプを有する副ノズル装置と、
上記主チャンバに配置され、導電体および絶縁ノズルヘッドを有する主ノズル装置とを備え、
上記導電体は、固定部および収容部を有し、
上記絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有し、
上記チューブは、上記ウェハの表面に電解液を供給するために上記収容部に収容されかつ上記収容部を貫通し、
上記収容部の内周面と上記チューブの外周面との間に第１ギャップが形成され、
上記カバーは、上記固定部の上方に配置され、
上記カバーと上記固定部との間に第２ギャップが形成され、
円形部および矩形部を有するシュラウドを備え、
上記円形部は、上記主チャンバに配置されかつ上記主ノズル装置を囲み、
上記矩形部は、上記副チャンバに配置されかつ上記副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部を覆うために電解液が射出される射出窓を区画し、
上記射出窓を導電性金属部が取り囲み、
上記導電性金属部は、上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための電極として利用される
ことを特徴とする装置。 An apparatus for plating and / or polishing a wafer,
A wafer chuck that is horizontally movable and rotatable to hold and position the wafer;
A main chamber;
A sub-chamber separated from the main chamber;
A sub-nozzle device disposed in the sub-chamber and having a supply pipe defining a plurality of nozzles;
A main nozzle device disposed in the main chamber and having a conductor and an insulating nozzle head;
The conductor has a fixing part and a housing part,
The insulating nozzle head has a cover and a tube,
The tube is accommodated in the accommodating portion and penetrates the accommodating portion in order to supply an electrolytic solution to the surface of the wafer;
A first gap is formed between the inner peripheral surface of the housing part and the outer peripheral surface of the tube,
The cover is disposed above the fixed portion,
A second gap is formed between the cover and the fixed portion;
Comprising a shroud having a circular portion and a rectangular portion;
The circular portion is disposed in the main chamber and surrounds the main nozzle device;
The rectangular portion is disposed in the sub chamber and covers the sub nozzle device, and defines an injection window through which an electrolyte is injected to cover the outer edge of the wafer,
A conductive metal portion surrounds the exit window,
The conductive metal portion is used as an electrode for charging the electrolyte when the electrolyte is injected from the emission window.
上記ウェハチャックが、上記ウェハの外側縁部を囲む金属リングを有し、
上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記金属リングまでの領域を覆うために電解液が射出される
ことを特徴とする装置。 In claim 15,
The wafer chuck has a metal ring surrounding an outer edge of the wafer;
An apparatus wherein an electrolyte is injected to cover a region from an outer edge of the wafer to the metal ring of the wafer chuck.
第２副チャンバと、該第２副チャンバに配置された第２副ノズル装置とをさらに備え、
上記シュラウドが、第２矩形部をさらに有し、
上記第２矩形部は、上記第２副チャンバに配置されかつ上記第２副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部を覆うために電解液が射出される射出窓を区画し、
上記第２矩形部に区画された上記射出窓を第２導電性金属部が取り囲み、
上記第２導電性金属部は、上記第２矩形部の上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための電極として利用される
ことを特徴とする装置。 In claim 15,
A second sub chamber; and a second sub nozzle device disposed in the second sub chamber.
The shroud further includes a second rectangular portion;
The second rectangular portion is disposed in the second sub chamber and covers the second sub nozzle device, and defines an injection window through which an electrolyte is injected to cover an outer edge portion of the wafer,
A second conductive metal portion surrounds the exit window defined by the second rectangular portion;
The second conductive metal part is used as an electrode for charging the electrolyte when the electrolyte is injected from the emission window of the second rectangular part.
ウェハをウェハチャック上に配置することと、
上記ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させることと、
電荷を帯びた電解液を上記ウェハの表面に供給し、同時に、上記ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、上記ウェハおよび上記ウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給することとを含んでいる
ことを特徴とする方法。 A method for plating and / or polishing a wafer, comprising:
Placing the wafer on a wafer chuck;
Moving and rotating the wafer chuck horizontally;
A charged electrolyte is supplied to the surface of the wafer and simultaneously covers the outer edge of the wafer and the wafer chuck to form a breakover between the outer edge of the wafer and a power source. Supplying a non-charged or charged electrolyte.
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