JP4644676B2 - フェイスアップウェット処理用のウェーハ温度均一性を改善する装置 - Google Patents
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Description
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、概して、流体処理中の基板の温度を制御する装置及び方法に関する。
[0001]本発明の実施形態は、概して、流体処理中の基板の温度を制御する装置及び方法に関する。
関連技術の説明
[0002]半導体処理産業は、導電性材料を、例えば、シリコンウェーハまたは大面積ガラス基板等の基板上に堆積させる幾つかの方法に依存している。より具体的には、物理気相堆積、化学気相堆積及び電気化学めっき等の堆積方法は、導電性材料または金属を基板上や形状構成内に堆積させるのに広く用いられている。半導体処理産業で用いられている別の堆積方法は、無電解めっきである。しかし、無電解めっき技術には、導電性材料の均一な堆積を生成することに対して難題がある。
[0002]半導体処理産業は、導電性材料を、例えば、シリコンウェーハまたは大面積ガラス基板等の基板上に堆積させる幾つかの方法に依存している。より具体的には、物理気相堆積、化学気相堆積及び電気化学めっき等の堆積方法は、導電性材料または金属を基板上や形状構成内に堆積させるのに広く用いられている。半導体処理産業で用いられている別の堆積方法は、無電解めっきである。しかし、無電解めっき技術には、導電性材料の均一な堆積を生成することに対して難題がある。
[0003]無電解堆積プロセスに対する１つの難題は、該プロセスが温度に非常に依存しているということであり、すなわち、１枚の基板の一部が該基板の他の部分よりもわずか１℃高くても、該基板のより暖かい部分は、該基板のより冷たい部分と比較して、無電解堆積めっきレートの実質的な増加を伴うことになる。該基板のより暖かい領域における堆積レートの差は、均一性の変動を引き起こし、したがって、無電解めっきプロセスは、概して、半導体処理には有利に働いてこなかった。しかし、基板温度を厳密に制御できる場合には、無電解堆積は、シード層の修復、キャッピング、形状構成の充填等の領域における半導体処理に対して有利性を提供することができる。
[0004]無電解堆積セルに関する別の難題は、有効な裏側シーリングを実現することである。無電解堆積化学作用は、概して、界面活性剤、および該基板の裏側に拡散する傾向がある他の組成物を有しており、該基板の裏側に汚染および／または堆積を結果的に生じる。したがって、均一な無電解堆積プロセスを実施できると共に、界面活性剤及び他の処理化学物質が該基板の裏側に接触するのを防ぐことができるように、基板温度を制御するように構成された無電解堆積セルに対する必要性がある。
[0005]本発明の実施形態は、概して、上記基板の裏側または非生産面に対する流体フローによって、無電解めっきプロセス中の該基板の温度を制御するように構成された無電解めっきセルを提供する。該流体フローは、該無電解めっき中に、該基板の裏側に汚染物が達するのを防ぐのに用いることができる。更に、該基板の温度は、該基板の裏側に接触する流体の温度によって制御されるため、本発明の該処理セルは、温度、流体の流量、パターン、および該基板の裏側に接触する流体の乱れを制御するようにも構成されている。
[0006]本発明の実施形態は、更に、基板の温度を制御するように構成された流体処理セルを提供することができる。該セルは、処理空間内に位置決めされた回転可能な基板支持部材と、該基板支持部材の上に位置決めされ、かつ該基板支持部材上に位置決めされた基板上に処理流体を供給するように構成されている流体投与部材とを含む。該基板支持部材は、概して、その中に形成された中心流体アパーチャーを有する、加熱されたまたは熱的に非伝導性のベース部材と、該ベース部材に対して密閉可能に位置決めされ、かつそれらの間の流体空間を画成する流体拡散部材とを含み、該流体拡散部材は、それを貫通して形成された複数の径方向に位置決めされた穴を有する。
[0007]本発明の実施形態は更に、無電解堆積セルを提供することができる。該堆積セルは、概して、処理空間を画成するセルボディと、該処理空間内に位置決めされた回転可能な基板支持部材とを含む。該基板支持部材は、その上面を貫通して形成された複数の流体供給穴を有する流体拡散部材であって、該複数の穴が、該流体拡散部材の中心軸周りに環状パターンで配列されている流体拡散部材と、該流体拡散部材の該上面の上で内側に伸びている少なくとも１つの基板支持アームであって、フェイスアップ配向で、該流体拡散部材の上面に対して平行関係で基板を支持するように構成されている少なくとも１つの基板支持アームとを含む。該堆積セルは更に、無電解溶液を、該基板の上面に供給するように位置決めされた流体投与ノズルを含む。また、該セルは、堆積中に、該基板の上の環境を加熱することができ、かつ該環境を制御するシールドを該ウェーハの上部に含んでもよい。このシールドは、環境制御と蒸発に対するシールドという二重の目的を有する。
[0008]本発明の実施形態は更に、流体処理シーケンス中に、基板の温度を制御する方法を提供することができる。該方法は、概して、該基板を、流体拡散部材の上で、該部材に対して平行関係で支持するように構成された複数の基板支持フィンガ上に該基板を位置決めするステップと、加熱流体を該拡散部材を介して、かつ該基板の裏側に向かって流すステップと、処理流体を該基板の表面に供給して、流体処理ステップを実施するステップとを含む。
[0009]本発明の実施形態は更に、上記ウェーハ上の温度均一性を更に改善するのに用いることができる、熱伝導材料で作られるディフューザプレートに一体化されたマルチゾーンヒータを提供することができる。
[0010]本発明の上述した特徴を詳細に理解することができるように、上に簡単に要約した、本発明のより具体的な説明は、実施形態を参照することができ、該実施形態のうちの幾つかは、添付図面に示されている。しかし、該添付図面は、この発明の典型的な実施形態のみを示しているため、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではなく、そのため本発明は、他の等しく有効な実施形態を認めてもよいことに注意すべきである。
[0021]図１は、本発明の実施形態を実行するのに用いることができる例示的な処理プラットホーム１００を示す。概して、例えば、電気化学めっきプラットホーム等の半導体処理プラットホームである該例示的な処理プラットホームは、概して、基板ローディングステーションとも呼ばれるファクトリインタフェース１３０を含む。ファクトリインタフェース１３０は、複数の基板収容カセット１３４とインタフェースするように構成された基板ローディングステーションを含む。ロボット１３２は、ファクトリインタフェース１３０内に位置決めされており、カセット１３４内に収容された基板１２６にアクセスするように構成されている。更に、ロボット１３２は、連結トンネル１１５から処理メインフレームまたはプラットホーム１１３まで及んでいる。ロボット１３２の位置は、該ロボットが、基板カセット１３４にアクセスして、そこから基板を取出した後、基板１２６を、メインフレーム１１３に位置決めされた処理セル１１４、１１６のうちの１つ、あるいは代替としてアニールステーション１３５へ引き渡すことを可能にする。同様に、ロボット１３２は、基板処理シーケンスが完了した後、処理セル１１４、１１６またはアニールステーション１３５から基板を取出すのに用いることができる。この状況において、ロボット１３２は、該基板を、プラットホーム１００から取り除くために、カセット１３４のうちの１つへ戻して引き渡してもよい。
[0022]アニールステーション１３５は、概して、２つのアニールチャンバを含み、冷却プレート１３６と加熱プレート１３７とが、それらに近接して位置決めされた、例えば、該２つのステーションの間に位置決めされた基板移送ロボット１４０に隣接して位置決めされている。ロボット１４０は、概して、それぞれの加熱プレート１３７と冷却プレート１３６との間で基板を移動させるように構成されている。更に、アニールチャンバ１３５は、連結トンネル１１５からアクセスされるように位置決めされて示されているが、本発明の実施形態は、特定の構成または配置に限定されない。したがって、アニールステーション１３５は、メインフレーム１１３と直接連通して位置決めすることができ、すなわち、メインフレームロボット１２０によってアクセスすることができ、あるいは代替として、アニールステーション１３５は、メインフレーム１１３と連通して位置決めすることができ、すなわち、該アニールステーションは、メインフレーム１１３と同じシステム上に位置決めすることができるが、メインフレーム１１３と直接連通させなくてもよく、または、メインフレームロボット１２０からアクセス可能にしなくてもよい。例えば、図１に示すように、アニールステーション１３５は、メインフレーム１１３へのアクセスを可能にする連結トンネル１１５と直接連通して位置決めすることができ、したがって、アニールチャンバ１３５は、メインフレーム１１３と連通しているように示されている。
[0023]また、処理プラットホーム１００は、処理メインフレーム１１３の（概して）中心に位置決めされた移送ロボット１２０も含む。ロボット１２０は、概して、基板を支持及び移送するように構成された１つ以上のアーム／ブレード１２２、１２４を含む。加えて、ロボット１２０及び付随するブレード１２２、１２４は、概して、ロボット１２０が基板を、メインフレーム１１３上に位置決めされた複数の処理位置１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６へ挿入する、あるいは、該複数の処理位置から基板を取り除くことができるように、伸び、回転し、かつ垂直方向に移動するように構成されている。同様に、ファクトリインタフェースロボット１３２も、その基板支持ブレードを回転させ、伸ばし、かつ垂直方向に移動させる能力を含むと共に、ファクトリインタフェース１３０からメインフレーム１１３へ及ぶロボットトラックに沿った直線運動を可能にする。概して、処理位置１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６は、半導体処理めっきプラットホーム上で利用される処理セル数はいくつであってもよい。より具体的には、該処理位置は、電気化学めっきセル、リンスセル、ベベルクリーンセル、スピンリンスドライセル、（クリーニングセル、リンスセル及びエッチングセルを一緒に含む）基板表面クリーニングセル、無電解めっきセル、測定検査ステーションおよび／またはめっきプラットホームと共に有益に用いることができる他の処理セルとして構成することができる。各々の処理セル及びロボットの各々は、概して、プロセスコントローラ１１１とつながっており、該コントローラは、ユーザおよび／またはシステム１００上に位置決めされた様々なセンサからの入力を受け取り、該入力にしたがって、システム１００の動作を適切に制御するように構成されたマイクロプロセッサをベースとする制御システムとすることができる。
[0024]図２Ａは、本発明の処理セル２００の一実施形態の概略断面図を示す。概して、導電性材料を基板上にめっきするように構成された半導体処理流体処理セルである処理セル２００は、図１に示す処理セル位置１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６のうちのいずれか１つに位置決めすることができる。代替として、処理セル２００は、独立型めっきセルとして実施してもよく、または、別の基板処理プラットホームと共に実行してもよい。処理セル２００は、概して、上部２０４（任意）と、側壁２０６と、底部２０７とを含む処理コンパートメント２０２を含む。側壁２０６は、基板を処理コンパートメント２０２に挿入する、および基板を処理コンパートメント２０２から取り除くのに用いることができる、該側壁中に位置決めされた開口またはアクセスバルブ２０８を含んでもよい。回転可能な基板支持体２１２は、概して、処理セル２００の底部部材２０７の中心位置に設置されており、基板支持部材２１２から基板２５０を持ち上げるように構成された基板リフトピンアセンブリ２１８を場合によって含む。基板支持体２１２は、概して、処理のための「フェイスアップ」位置で基板２５０を受け取るように構成されており、したがって、リフトピンアセンブリ２１８は、概して、基板２５０の裏側または非生産面に係合して、該基板を基板支持部材２１２から持ち上げることができる。
[0025]処理セル２００は更に、基板２５０が基板支持部材２１２上に位置決めされている間に、処理流体を該基板２５０上に供給するように構成された流体投与アームアセンブリ２２３を含む。流体供給アームアセンブリ２２３は、概して、少なくとも１つの流体供給バルブ２２９を介して、少なくとも１つの流体供給源２２８と流体的に連通している。したがって、多数の化学物質を混合して、流体供給アームアセンブリ２２３に供給することができる。加えて、少なくとも１つの流体源２２８は、ヒータ２６５と流体的に連通しており、該ヒータは、基板支持部材２１２内に形成された（図３において３０８として示されている）中心アパーチャーとも流体的に連通している。半導体処理セル用の流体を加熱するのに用いられるどのようなタイプのヒータとすることもできるヒータ２６５は、概して、そこから供給された該流体の温度を正確に制御するように構成されている。より具体的には、ヒータ２６５は、１つ以上の温度センサ（図示せず）および／または、例えば、オープンループまたはクローズドループ制御システムにしたがって、ヒータ２６５によって投与される該流体の出力温度を調整するように構成された１つ以上のコントローラ（図示せず）と連通してもよい。
[0026]流体処理セル２００は更に、処理セル２００の底部部分２０７に位置決めされた流体ドレイン２２７を含む。ドレイン２２７は、集めた処理流体をリフレッシュまたは補充した後、該処理流体を、例えば、１つ以上の流体源２２８へ戻すように構成されている流体再循環または再利用デバイス２４９と流体的に連通させることができる。流体処理セル２００は、更に、プロセス条件に基づいて自動的に制御することができる排気管（図示せず）を含んでもよい。
[0027]図３は、例示的な基板支持部材２１２のより詳細な図を示す。基板支持部材２１２は、概して、ベースプレート部材３０４と、該ベースプレート部材に取付けられた流体拡散部材３０２とを含む。複数の基板支持フィンガ３００が、概して、流体拡散部材３０２の周辺に近接して位置決めされており、流体拡散部材３０２より高い位置で、その上の基板２５０を支持するように構成されている。代替として、複数の基板支持フィンガ３００は、連続基板支持リング部材（図示せず）と置き換えることができる。該連続リングが実施されている構成においては、概して、上で記したリフトピンアセンブリも用いられる。しかし、複数のフィンガ３００が用いられる実施形態においては、該基板を持ち上げたり取り除いたりするために、該基板の下、およびフィンガ３００の間に、ロボットブレードを挿入してもよい。
[0028]ベースプレート部材３０４は、概して、該部材の中心部を通って、または、プレート３０４上の別の箇所を通って形成された流体流路３０６を有する固体ディスク状部材を含む。流体拡散部材３０２は、概して、ベースプレート部材３０４と流体拡散部材３０２との間に流体空間３１０を生成する構成で、ベースプレート部材３０４と連通して位置決めされている。流体空間３１０は、概して、流体拡散部材３０２とベースプレート部材３０４との間に、約２ｍｍ〜約１５ｍｍの間隔を有してもよいが、より大きなまたはより小さな間隔も必要に応じて用いることができる。
[0029]流体拡散部材３０２は更に、該部材を貫通して形成され、該部材の上面を該部材の下面及び流体空間３１０に接続する複数の穴／流体流路３０６を含む。流体拡散部材３０２の周辺部は、概して、ベースプレート部材３０４と密閉連通しており、したがって、流体は、流体注入口３０８によって流体空間３１０内に導入することができ、また、該流体の導入により密閉流体空間３１０内に生成される徐々に増加する流体圧力の結果として、拡散部材３０２に形成されたホール３０６に流すことができる。
[0030]ベースプレート３０４及び拡散部材３０２は、（十分にプレス加工した窒化アルミニウム、アルミナＡｌ２Ｏ３、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の）セラミック材、（Ｔｅｆｌｏｎ（商標）ポリマーをコーティングしたアルミニウムまたはステンレススチール等の）ポリマーをコーティングした金属、ポリマー材、または、半導体流体処理に適したその他の材料から製造することができる。好ましいポリマーコーティングまたはポリマー材は、テフゼル（Ｔｅｆｚｅｌ）（ＥＴＦＥ）、ヘイラー（Ｈａｌａｒ）（ＥＣＴＦＥ）、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＶＤＦ等のフッ化ポリマーである。
[0031]図２Ｂは、本発明の別の例示的な処理セルの断面図を示す。図２Ｂに示す処理セル２０１は、図２Ａに示す処理セル２００と同様であり、したがって、番号付けは、適用箇所で保たれている。処理セル２０１は、概して、基板支持部材２１２の上に位置決めされている環境シールド２６０を含む。該環境シールドは、シールド２１２を、処理位置（シールド２６０が、支持フィンガ４０２上に位置決めされた基板２５０に隣接して位置決めされている位置）と、ローディング／アンローディング位置（シールド２６０が、例えば、ロボットまたはシャトルにより、処理空間２０２へのアクセスを可能にするために、基板支持部材２１２の上に高められている位置）との間で移動させることができるように、垂直方向に移動可能であるように構成されている。該処理位置において、環境シールド２６０は、シールド２６０の下方平坦面が、基板２５０と平行になっており、かつ例えば、約２ｍｍ〜約１５ｍｍの距離だけ該基板から離間しており、この距離が、シールド２６０と基板２５０との間に流体空間２６４を生じるように位置決めされる。シールド２６０は、流体注入口２６２及び流体流出口２６３を含んでもよく、該流体注入口２６２及び該流体流出口２６３は、処理流体源２２８と流体的に連通させることができ、また、処理流体を、該基板の表面及び流体空間２６４へ供給するのに用いることができる。
[0032]図４は、図３に示す基板支持部材の周辺のより詳細な図を示す。基板支持フィンガ３００は、内側に伸び、かつ支持部材４０２内で終端する細長いアーム部４０７を有するように示されている。支持部材４０２は、概して、処理されている基板２５０の周辺に対する支持を提供できるように構成されており、また、支持部材４０２は、基板２５０に係合するように構成された支持ポスト４０３を含んでもよい。支持ポスト４０３は、概して、該ポスト上に位置決めされた基板２５０に対するダメージを防ぐように構成された材料から製造され、したがって、ポスト４０３は、概して、プラスチック及び半導体処理流体の影響を受けやすい他の非金属材料等の、基板２５０をこすらない比較的軟らかい材料から製造される。アーム部４０７は、基板２５０の周辺の径方向外側に位置決めされた直立部材４０１を含んでもよく、また、基板表面に流体空間４０４を維持するように構成することもできる。直立部材４０１は、処理のために協働して、各部材４０１の間で該基板をセンタリングしてもよい。この実施形態において、流体は、（図４に矢印Ｂで示すように）拡散部材３０２に形成されたホール３０６を通って上方へ流れ、基板２５０の下面と拡散部材３０２の上面との間に画成された上記処理空間内に流入する。そして、該処理流体は、（図４に矢印Ａで示すように）基板２５０の下面の全域で径方向外側へ流れる。拡散プレート３０２の外辺部は、該基板の下の領域からの気泡の除去を支援するように構成された隆起部４１５を含んでもよい。
[0033]本発明の代替の実施形態においては、上記複数のフィンガは、連続リング支持部材を含んでもよい。この実施形態において、支持ポスト４０３は、Ｏリングシール等のシールと置き換えることができ、該複数のフィンガは、処理されている基板の外径よりも小さい内径を有する連続環状リングと置き換えることができる。この実施形態において、拡散部材３０２を通って流れる流体は、リング部材３００の下に位置決めされた第１の受け取り手段（図示せず）によって集めることができ、基板２５０の上部または生産面に供給された処理流体は、該リング部材の上および／または外側に位置決めされた第２の受け取り手段（図示せず）によって集めることができる。この実施形態は、該基板の前側と裏側とを接触させるのに用いられた各流体の分離及び再生を可能にする。
[0034]図５は、本発明の基板支持部材２１２の一実施形態の平面図を示す。より具体的には、図５は、流体拡散部材３０２の上面、すなわち、１枚の基板が、処理のために、支持フィンガ３００の上に位置決めされているときに、該基板と対向している、流体拡散部材３０２の表面を示している。該上面は、流体拡散部材３０２の下面と、ベース部材３０４の上面との間に位置決めされた流体空間３１０と流体的に連通している（該表面の中心から外側に位置決めされた）複数の放射状に位置決めされたホール３０６を含む。したがって、流体空間３１０内に導入される加熱流体は、アパーチャーまたはホール３０６の各々を通って流され、該流体が、フィンガ３００上に位置決めされた基板２５０の下方または底側に接触すると、該流体は、基板２５０の周辺に向かって径方向外側へ進む。更に、ホール３０６は、概して、流体拡散部材３０２の幾何学的中心の近くに位置決めされた、概して中心に配置された流体アパーチャー３０６の周りに円形帯状に位置決めされている。ホール３０６の直径は、該上面の全域で一定とすることができる。代替として、ホール３０６の直径は、該上面の中心からの距離が大きくなるにつれて大きくしてもよい。例えば、流体拡散部材３０２の中心に最も近づけて位置決めされたホール３０６は、流体拡散部材３０２の最も外側のホール３０６（該周辺に近接して位置決めされたホール）の直径の約２０％である径を有してもよい。代替として、ホール３０６のサイズは、該放射状の帯が、拡散部材３０２の中心からの距離において増加しても、一定のままでもよいが、この状況においては、ホール３０６の数も、概して、各放射状帯が拡散部材３０２の中心から離れるのに伴って増加する。
[0035]ホール３０６の構成に拘わらず、ホール３０６の位置決めの意図は、上記基板の均一な加熱を生じることである。したがって、該ホールは、概して、該ホールから供給された加熱流体が、該基板の裏側の全域で外側へ進む際に、一定の温度を維持するように位置決めされる。より具体的には、各ホール３０６の位置決め、間隔及びサイズは、処理のために位置決めされた基板２５０の裏側全域で均一な温度プロファイルを生じるように構成されている。概して、このことは、該基板の中心からの径方向距離が大きくなるにつれて、該加熱流体を供給するためにホール３０６の数を増加させることにより、および／または該基板の中心からの距離が増加するにつれて、流体供給ホール３０６のサイズを増加することにより、達成される。一実施形態において、この構成は、該基板の裏側領域全域で径方向外側に進む加熱流体の連続的かつ一様な流れを生じることが可能であり、これは、概して、該流体による該基板の一様な加熱を容易にする。更に、該ホールの位置決めも、加熱流体が該基板の裏側全域で径方向外側へ進むにつれて、該加熱流体の乱れた流れを維持するように構成されている。より具体的には、該流体が、上記拡散部材の中心から径方向外側へ移動するにつれて、該流体の流れは、より層流になる傾向がある。層流状の流体の流れは、該層流状の流れに形成される境界層の結果として、不十分な熱伝達特性を呈することが証明されている。したがって、ホール３０６の個々の帯またはリングは、概して、追加的な加熱流体が、該加熱流体の流れがその乱れの効果を失って、層流になる傾向がある位置において、拡散部材３０２と基板２５０との間の領域内に導入されるように位置決めされる。追加的な流体の導入は、該流体の乱れを増すと共に、温度も増加させる。
[0036]本発明の別の実施形態においては、拡散部材３０２は、加熱アセンブリを含む。該加熱アセンブリは、概して、拡散部材３０２の内部に位置決めされた１つ以上の抵抗ヒータ５０２を含んでもよい。ヒータ５０２は、ホール３０６の帯の間のスペースに位置決めされた複数の円形状に位置決めされたヒータとして構成することができる。この構成において、各ヒータ５０２の各々は、上記基板に対する温度制御を最適化するために、個別に制御することができる。より具体的には、外側のヒータ５０２は、内側のヒータ５０２よりもより多くエネルギを与えることができ、その結果、該ヒータは、該流体が基板２５０の縁部に向かって移動するにつれて、流体冷却を補正するのに用いることができる。更に、複数の温度センサを該ヒータと共に実装してもよく、また、コントローラは、温度を監視し、かつ各ヒータ５０２へのパワーを調整して、基板２５０の裏側の全域の温度を一様にするのに用いることができる。本発明のまた別の実施形態においては、ヒータを、拡散部材３０２のための支持構造に実装することもできる。より具体的には、予熱は、熱損失を最小限にし、かつ該基板における温度均一性を更に高めることが証明されているので、加熱流体がそこを通って流れる前に、該基板支持アセンブリ（ベースプレート、拡散部材等）を予熱するために、ヒータを実装してもよい。
[0037]温度均一性に関して、本発明の実施形態は、本発明の例示的な処理セル２００に既に実行されており、処理セル２００は、無電解銅堆積プロセスを実施するように構成されていた。この構成において、流体投与アームアセンブリ２２３は、無電解めっき溶液を、基板表面（処理セル２００内のフィンガ３００上に位置決めされた基板）に投与するように構成されており、したがって、１つ以上の流体源２２８は、無電解溶液の成分を含む。加えて、流体源２２８（ヒータ２６５と連通する流体源２２８）のうちの少なくとも１つは、脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ；ＤＩ）の源である。この構成において、無電解溶液が、流体投与アームアセンブリ２２３によって、該基板の上方に向いている面に投与され、かつ加熱されたＤＩが、流体拡散部材３０２によって該基板の裏側に向かって投与されている間、基板はセル２００内に位置決めされている。
[0038]しかし、無電解堆積プロセスは、温度に敏感であることが分かっているため、およびより具体的には、無電解堆積レートは、温度に依存することが分かっている、すなわち、無電解堆積レートは、概して、温度と共に指数関数的に増加するため、無電解堆積を均一にして、該無電解堆積プロセス中、該基板の全ての領域を均一な温度に維持することが重要になってくる。したがって、本発明の流体拡散部材３０２の構成、すなわち、ホール３０６の位置決め及び寸法決めは、ヒータ２６５および／または拡散部材３０２内のヒータの出力を制御する能力と共に、無電解堆積プロセスを厳密に制御するのに用いることができる。例えば、本発明者等は、環状またはリング形状のホール３０６の直径が増加するにつれて、ホール３０６の密度が徐々に増加する該環状またはリング形状のホールが、約０．８℃〜２℃の処理条件の下で、該基板（例えば、２００ｍｍ基板）の表面の全域で温度変動を提供することを既に見出している。概して、ホール３０６の間隔及びサイジングは、該基板の領域が増加して該基板の中心から径方向外側へ移動するにつれて、該基板の該領域をカバーまたは加熱するために供給される加熱流体の空間は比例して増加するように決めることができ、このことが本質的に、該基板表面の全領域に新鮮な加熱流体を提供する。
[0039]例えば、図８は、図６及び図７に示す本発明の実施形態を用いた、基板の裏側への加熱流体の流量と、該基板の裏側に実質的に平坦なプレートを有する、すなわち、ターボレータ（ｔｕｒｂｏｌａｔｏｒｓ）６０４または流体拡散部材３０２を有しない流体処理装置に対する加熱流体の温度との関係を示す。このグラフは、従来の流体処理セルの加熱構造（加熱流体を該基板の裏側の中心に提供し、かつ該加熱流体が外側へ流れることを可能にする中心流体投与アセンブリ）が、本発明の拡散プレート３０２よりも実質的により大きな温度変動を該裏側プレートの全域で呈することを示している。より具体的には、従来のセルの場合の温度差分は約２０℃であるが、本発明の実施形態の場合の温度差分は、約２℃未満である。したがって、図８のプロットは、本発明の該拡散プレートが最大最小温度を低減し、更にまた、温度均一性を流量から分断することを示している。
[0040]表１は、本発明の３つの例示的なホール配置構成を示す。帯の数は、上記拡散プレートの中心からは離れた上記ホールの円形帯または配置を表し、半径は、該拡散プレートの中心からの該帯の距離（または半径）を指し示す。該ホールの数の列は、いくつのホールまたは穴が特定の帯に含まれているかを指し示す。以下の場合の該ホールの各々の場合、テストした該ホールまたは穴の直径は、２ｍｍであった。
[0041]図９は、上記拡散部材の中心からの距離と、表１に示す本発明の３つのケースの場合の温度との関係を示す。より具体的には、図９のデータは、表１のケース２及びケース３に示した本発明の実施形態を用いた（３００ｍｍ基板の場合の）基板の中心から縁部までの１℃未満の温度を示す。
[0042]図６は、本発明の代替の流体拡散部材の断面図を示す。流体拡散部材６００は、概して、該部材を貫通して形成された中心アパーチャーまたは流体流路６０２を有するディスク状部材を含む。該流体流路は、概して、流体供給部から供給される流体の温度を制御するように構成された流体供給部および／またはヒータ（図示せず）と流体的に連通している。拡散部材６００の上面６０３は、該上面に位置決めされた複数のターボレータ６０４を含む。ターボレータ６０４は、概して、上面６０３から上方に伸びる隆起部を含む。該ターボレータは、概して、約１ｍｍ〜約４ｍｍの高さ（上面６０３より高い伸張部分）を含んでもよい。したがって、基板２５０は、概して、該基板の下面が、ターボレータ６０４の上の約１ｍｍ〜約５ｍｍにあるように処理のために位置決めされている。更に、該ターボレータは、概して、図７の斜視図に示すように、平面視で弓形をしており、中心流体アパーチャー６０２の周りに円形パターンで位置決めされている。該ターボレータは更に、各ターボレータ６０４の終端部が最も近くに位置決めされたターボレータ６０４の該終端部に隣接して位置決めされ、それに伴って、各ターボレータ６０４間に流体ギャップ６０８が生じるように位置決めされている。この構成において、円形に位置決めされたターボレータ６０４は、ターボレータ６０４の第１の内側リングにおける流体ギャップ６０８が、流体ギャップ６０８を流れる流体の流れが、ターボレータ６０４の該第１の内側リングの径方向外側に位置決めされたターボレータ６０４の第２のリング内のターボレータ６０４を越えて流れるように位置決めされるように位置決めされている。
[0043]この構成において、基板は、例えば、流体拡散部材６００より高い位置で、フィンガ３００によって支持される。加熱流体は、アパーチャー６０２を通ってくみ上げられ、流体拡散部材６００のすぐ上に位置決めされている基板の結果として、アパーチャー６０２から出る該流体は、該基板及び流体拡散部材６００の周辺に向かって外側へ流される。ターボレータ６０４の位置決めの結果として、該流体の外側への流れは、少なくとも２つのターボレータ６０４を越えて流れる。該流体が該ターボレータを越えて流れると、該流体の流れに乱れが導入され、すなわち、流体アパーチャー６０２の近傍で生じる概して層流の外側への流れは、該流体がターボレータ６０４を越えて流れる際に、乱流になる。乱流の該加熱流体への導入は、基板の表面の全域でより一様な温度勾配を提供することが証明されており、このことは、前述したように、無電解めっきプロセスにおける堆積均一性を容易にする。
[0044]本発明の別の実施形態においては、図３に示す流体拡散部材は、図６に示す流体拡散部材と組み合わせることができる。この実施形態において、ターボレータ６０４及び複数の径方向に位置決めされた流体供給ホール６０７の両方を有する流体拡散部材は、処理される基板の表面の全域で実質的に均一な温度を生じるために、組み合わせて用いることができる。図７に示されているこの実施形態においては、流体投与ホール３０６は、各ターボレータ間の本質的にどのような位置にも位置決めすることができ、また更に、必要に応じて、該ターボレータを貫通して形成することもできる。
[0045]上述したことは本発明の実施形態に注力されているが、本発明の他の及び別の実施形態を、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく考案することができ、また、本発明の範囲は、以下のクレームによって限定される。
２００…処理セル、２０２…処理コンパートメント、２１２…回転可能な基板支持体、２１８…リフトピンアセンブリ、２２８…流体供給源、２５０…基板、２６５…ヒータ、３０２…流体拡散部材、３０６…ホール、６０２…アパーチャー、６０４…ターボレータ。
Claims (15)
- 処理空間内に位置決めされた回転可能な基板支持部材と、
内部に形成された中心流体アパーチャーを有する実質的に平坦なベース部材、
前記ベース部材に対し密閉可能に位置決めされ、それらの間に流体空間を画成する流体拡散部材であって、前記流体拡散部材を貫通して形成された複数の径方向に位置決めされた流体透過ホールを有し、前記複数の径方向に位置決めされた流体透過ホールが、前記流体拡散部材の中心軸からの距離が増加するにつれて徐々に増加するリング径を有するホールの複数の円形に位置決めされたリングを備え、前記流体透過ホールの直径が、前記中心軸からの距離が増加するにつれて増加する、前記流体拡散部材、
を備える、基板加熱アセンブリと、
前記流体拡散部材の上方に位置決めされ、かつ前記基板支持部材の上に位置決めされた基板上に処理流体を投与するように構成されている流体投与部材と、
を備える、流体処理セル。 - 前記中心流体アパーチャーと流体的に連通している流体ヒータを更に備え、前記流体ヒータが、加熱された流体を一定の温度で前記中心流体アパーチャーに供給するように構成されている、請求項１に記載の流体処理セル。
- 前記回転可能な基板支持部材が、前記流体拡散部材の上でかつ前記流体拡散部材と平行関係で基板を支持するように位置決めされた複数の内側に伸びる基板支持フィンガを更に備える、請求項１に記載の流体処理セル。
- 前記流体投与部材が、先端部に位置決めされた流体投与ノズルを有する、旋回可能に設けられた流体アームを備え、前記流体アームが、少なくとも１つの温度制御された無電解溶液源に流体的に連通している、請求項１に記載の流体処理セル。
- 前記流体拡散部材が、前記拡散部材と連通して位置決めされた複数の加熱素子を更に備え、前記加熱素子が、前記ホールの複数の円形に位置決めされたリングの間に環状に位置決めされ、前記複数の加熱素子が個別に制御される、請求項１に記載の流体処理セル。
- 処理空間を画成するセルボディと、
前記処理空間内に位置決めされた回転可能な基板支持アセンブリと、
前記基板支持アセンブリの下に位置決めされ、かつそこを貫通して形成された少なくとも１つの加熱流体供給ホールを有するベースプレートと、
前記基板支持アセンブリ上に位置決めされた基板の上面に、無電解溶液を投与するように位置決めされた処理流体投与ノズルと、
を備える、
無電解堆積セル。 - 前記ベースプレートが、前記ベースプレートの上面に位置決めされた複数のターボレータを更に備える、請求項６に記載の堆積セル。
- 前記ターボレータが、１ｍｍ〜４ｍｍの高さを有する細長い部材を備える、請求項７に記載の堆積セル。
- 前記ターボレータが、前記ターボレータの細長い軸が、前記少なくとも１つの加熱流体供給ホールの周辺に対して概して接線方向にあるように位置決めされている、請求項８に記載の堆積セル。
- 前記ベースプレートに密閉可能に位置決めされ、それらの間に流体空間を形成する拡散部材を更に備え、前記拡散部材が、該拡散部材を貫通して形成された複数の加熱流体投与ホールを有し、前記複数の加熱流体投与ホールが、前記拡散部材の上面の全域で、均一な流体温度を生じるように位置決めされ、かつ均一な流体温度を生じるような大きさにされている、請求項６に記載の堆積セル。
- 前記少なくとも１つの加熱流体投与ホールが、制御された加熱流体源と流体的に連通している、請求項１０に記載の堆積セル。
- 前記流体拡散部材内に環状に位置決めされた複数のヒータを更に備え、前記複数のヒータが個別に制御される、請求項１０に記載の堆積セル。
- 流体処理セル内の基板を処理する方法であって、
流体拡散部材の上でかつ前記流体拡散部材と平行関係で前記基板を支持するように構成された複数の基板支持フィンガ上に前記基板を位置決めするステップと、
加熱された流体を、前記流体拡散部材を介して、かつ前記基板の下面に向かって流すステップであって、前記加熱された流体が脱イオン水を含む、前記ステップと、
前記基板の上面に処理流体を投与して、流体処理ステップを実施するステップであって、前記処理流体は、無電解溶液を含む、前記ステップと、
前記加熱流体及び前記処理流体を前記基板の周辺に集めるステップと、
を備える方法。 - 前記基板の温度を前記加熱流体によって制御するステップを更に備える、請求項１３に記載の方法。
- 前記基板の温度を制御するステップが、前記拡散部材を貫通して形成された流体投与ホールを、前記基板の裏側の全域で一定の温度を生じるように位置決めし、前記基板の裏側の全域で一定の温度を生じるような大きさにすることにより、前記拡散部材を通って流れる前記加熱流体の流量及び温度を制御する工程を備える、請求項１４に記載の方法。
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