KR20060129410A - 반도체 기판 상의 금속 무전해 증착 장치 - Google Patents

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KR20060129410A
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드미트리 루보밀스키
알루쿠마 샨무가선드램
루쎌 엘완거
이안 에이. 판참
라마크리쉬나 채보리
티모시 더블유. 웨이드만
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 무전해 증착 시스템을 개시한다. 이러한 무전해 증착 시스템은 프로세싱 메인 프레임과, 프로세싱 메인 프레임 상에 위치한 하나 이상의 기판 클리닝 스테이션과, 그리고 프로세싱 메인 프레임 상에 위치한 무전해 증착 스테이션을 포함한다. 무전해 증착 스테이션은 환경 제어식 프로세싱 엔클로져, 기판의 표면을 클리닝하고 활성화시키도록 구성된 제 1 프로세싱 스테이션, 기판의 표면 상에 층을 무전해식으로 증착시키도록 구성된 제 2 프로세싱 스테이션, 및 제 1 프로세싱 스테이션과 제 2 프로세싱 스테이션 사이에서 기판들을 이송시키도록 위치하는 기판 이송 셔틀을 포함한다. 무전해 증착 시스템은 또한 프로세싱 메인 프레임 상에 위치한 기판 이송 로봇을 포함하며 프로세싱 엔클로져의 내부에 접근하도록 구성되어 있다. 무전해 증착 시스템은 또한 프로세싱 엔클로져 내에 장착된 기판에 스프레이 프로세스를 사용함으로써 프로세싱 유체를 전달하도록 구성된 기판 유체 전달 시스템을 포함한다.

Description

반도체 기판 상의 금속 무전해 증착 장치 {APPARATUS FOR ELECTROLESS DEPOSITION OF METALS ONTO SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}
본 발명의 실시예들은 대체로 반도체 프로세싱용 무전극 증착 시스템에 관한 것이다.
100 나노미터 이하 크기의 형상체의 금속화는 집적 회로 제조 공정의 현재와 미래 세대의 기초 기술이다. 보다 상세하게, 초대형 규모 집적-형 장치 즉, 수 백만 논리 게이트를 갖는 집적 회로를 구비하는 장치에서, 이들 장치의 심장에 놓인 다층식 상호연결부는 대체로 구리와 같은 전도성 물질을 고종횡비를 갖는, 즉 약 25:1 이상의 상호연결 형상부에 충전함으로써 형성된다. 이러한 규모에서, 화학 기상 증착 및 물리 기상 증착과 같은 종래의 증착 기술은 상호연결 형상부를 신뢰성있게 충전할 수 없다. 이 결과, 도금 기술 즉, 전기화학 도금 및 무전해 도금은 집적 회로 제조 공정에서 100 나노미터 이하 크기의 고종횡비 상호연결 형상부를 무공극 충전하기 위한 가능한 공정으로서 사용되었다. 또한, 전기화학적 무전해 도금 프로세스는 캐핑 층(capping layer)과 같은 포스트 증착층을 증착시키기 위한 가능한 프로세스로서 또한 사용되었다.
그러나, 무전해 도금 프로세스와 관련해서, 종래의 무전해 프로세싱 시스템 및 방법은 생성된 증착층의 결함비(defect ratios) 및 증착 프로세스의 정확히 제어와 같은 여러 문제에 봉착했었다. 보다 상세하게, 종래의 시스템은 기판 온도 제어가 불량하였는데, 그 이유로는 종래의 무전해 셀 상에 사용되는 가열 램프 및 저항 히터가 균일한 온도를 제공할 수 있는 성능을 가지지 못 했고, 이러한 성능의 부재는 무전해 증착 프로세스의 균일성에 중요한 문제이기 때문이다. 또한, 종래의 무전해 시스템은 무전해 증착 챔버 내부의 환경에 대한 제어를 실행하지 못 하였으며, 이는 최근에 결함비에 실질적으로 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
또한, 환경 및 소유 비용(cost-of-ownership: CoO) 문제로 인해, 기판의 수용면 상에 충분하게 균일한 적용 범위를 획득하도록 필요한 유동을 감소시킴으로써 값비싼 무전해 도금 프로세싱 화학물질의 폐기물을 감소시키는 것이 바람직하다. 무전해 프로세싱 용액이 기판에 전달될 때의 속도 및 균일성이 프로세싱 결과에 영향을 줄 수 있기 때문에, 여러 프로세싱 용액을 균일하게 전달하기 위한 장치 및 방법이 필요하다. 전도 및 대류를 이용하여 기판과 지지 베이스 플레이트 부재와 접촉하면서 그 사이를 유체가 유동하는 경우 기판의 이면 상에의 기판 온도를 제어하는 것도 바람직하다.
또한, 최소 결함을 갖는 균일한 층을 증착할 수 있는 무전해 증착 프로세스를 위한 기능적이고 효과적인 집적형 플랫폼(integrated platform)이 개발되지 못했다. 이와 같이, 최소 결함을 갖는 균일한 층을 증착할 수 있는 집적된 무전해 증착 장치에 대한 요구가 있다.
본 발명의 실시예들은 무전해 증착 시스템을 제공한다. 무전해 증착 시스템은 프로세싱 메인 프레임, 메인 프레임 상에 위치하는 하나 이상의 기판 클리닝 스테이션, 및 메인 프레임 상에 위치하는 하나 이상의 무전해 증착 스테이션을 포함한다. 무전해 증착 스테이션은 환경 제어식 프로세싱 엔클로져(environmentally controlled processing enclosure), 기판의 표면을 클리닝하고 활성화시키도록 구성된 제 1 프로세싱 스테이션, 기판의 표면 상에 무전해식으로 층을 증착시키도록 구성된 제 2 프로세싱 스테이션, 및 제 1 프로세싱 스테이션과 제 2 프로세싱 스테이션 사이에서 기판을 이송시키도록 위치하는 기판 이송 셔틀을 포함한다. 무전해 증착 시스템은 또한 메인 프레임 상에 위치하며 프로세싱 엔클로져의 내부에 접근하도록 구성된 기판 이송 로봇을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 최소 결함을 가지면서 반도체 기판 상에 효과적으로 전도성 층을 증착시키도록 구성된 무전해 증착 시스템을 또한 제공한다. 무전해 증착 시스템은 프로세싱 메인 프레임 상에 위치하는 무전해 증착 엔클로져를 포함한다. 증착 엔클로져 내부 환경은 제어되는 압력 및 온도이며 제 1 및 제 2 기판 프로세싱 스테이션을 포함한다. 제 1 기판 프로세싱 스테이션은 기판을 클리닝하고 활성화시키도록 구성되는 한편, 제 2 기판 프로세싱 스테이션은 기판 상에 무전해식으로 층을 증착시키도록 구성된다. 기판 셔틀이 엔클로져 내에 위치하며 각각의 스테이션 사이에서 기판을 이송시키도록 구성된다.
본 발명의 실시예는 반도체 프로세싱을 위한 증착 시스템을 더 제공한다. 증착 시스템의 실시예는 대체로 환경 제어식 프로세싱 부피체를 형성하는 프로세싱 엔클로져, 프로세싱 부피체 내에 위치하는 제 1 유체 프로세싱 셀, 프로세싱 부피체 내에 위치하는 제 2 유체 프로세싱 셀, 및 제 1 유체 프로세싱 셀과 제 2 유체 프로세싱 셀 사이에서 기판을 피봇 운동식으로 이송시키도록 구성된다. 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 셀은 대체로 유체 확산 부재, 유체 확산 부재와 평행한 관계로 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 조립체, 및 기판 상에 프로세싱 유체를 분배시키도록 이동가능하게 위치하는 유체 분배 아암을 포함한다.
본 발명의 상술한 특징들이 보다 상세히 이해될 수 있도록, 그 일부가 첨부 도면에 도해되어 있는 실시예들을 참조하여 앞서 간단히 요약한 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도해하는 것이므로 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되는 것은 아니며, 본 발명에 대해 다른 균등한 효과의 실시예들을 포함할 수 있다.
도 1은 예시적인 무전해 도금의 평면도이다.
도 2는 예시적인 증착 시스템의 사시도이다.
도 3은 엔클로져가 제거된 상태의 예시적인 증착 시스템의 사시도이다.
도 4는 예시적인 증착 시스템의 단면도이다.
도 5는 예시적인 유체 프로세싱 스테이션의 단면도이다.
도 6은 예시적인 기판 지지 조립체의 사시도이다.
도 7은 예시적인 유체 프로세싱 스테이션의 단면도이다.
도 8은 그 내부의 유체 전달 아암 상에 배치된 복수의 노즐을 사용하는 페이 스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도이며, 무전해 프로세싱 챔버 내부에서 기판을 선택적으로 상승 또는 하강시키는 기판 상승 조립체가 하강 위치에 있는 것으로 도시되어 있다.
도 8a는 기판 지지 조립체가 상승된 위치에 있는, 도 8의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도이다.
도 8b은 대안의 실시예에서 도 8의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도이며, 여기서, 피봇 아암이 피봇 운동 뿐만 아니라 축방향 이동도 가능하도록 되어 있으며, 확산 플레이트 가열 요소를 포함하는 것으로 도시되어 있다.
도 9는 도 8의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 평면도이며, 유체 흡입 시스템의 유체 전달 아암이 장착 기판에 연관되어 있다.
도 10은 대안의 실시예에서의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도이며, 여기서, 챔버 덮개 조립체 내부에서 가스 전달 플레이트 내에 배치된 하나 이상의 노즐을 통해 프로세싱 유체가 전달된다.
도 10a는 도 10의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도이며, 여기서, 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버 내부에 가스 유동 전환기가 챔버 내에 제공되며 도면에서는 하강 위치에 있다.
도 10b는 가스 유동 전환기가 상승 위치에 있는 도 10의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 다른 횡단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예의 페이스-다운 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도이며, 여기서, 가스 전달 플레이트 내에 배치된 노즐을 통해 유체를 분무함으로써 기 판의 수용면에 프로세싱 유체가 다시 적용되며, 챔버 덮개 조립체가 기판에 대해 축방향으로 이동한다.
도 12 및 도 13은 여기에 개시된 무전해 프로세싱 챔버와 연결하여 사용될 수 있는 노즐의 횡단면도이다.
도 1은 무전해 증착 시스템(100)의 실시예를 도시한다. 무전해 증착 시스템(100)은 기판 내장 카세트와 연결되도록 구성되는 복수의 기판 로딩 스테이션(134)을 포함하는 팩토리 인터페이스(factory interface; 130)를 포함한다. 팩토리 인터페이스(130) 내에는 팩토리 인터페이스 로봇(132)이 위치하는데, 이러한 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 기판 로딩 스테이션(134) 상에 위치한 기판 내장 카세트 안팎으로 접근하여 기판(126)을 이송시키도록 구성되어 있다. 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 또한 프로세싱 메인 프레임(113)에 팩토리 인터페이스(130)를 연결시키는 링크 터널(link tunnel; 115) 안으로 연장된다. 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 기판을 회수한 후 프로세싱 메인 프레임(113) 상에 위치한 프로세싱 셀 위치(114) 중 하나에, 또는 대안으로 어닐링 스테이션(annealing station; 135)에 기판(126)을 전달하도록 기판 로딩 스테이션(134)에 접근할 수 있는 곳에 위치한다.
팩토리 인터페이스(130)는 도량형 검사 스테이션(metrology inspection station; 105)을 또한 포함하는데, 이 도량형 검사 스테이션(105)은 무전해 증착 시스템(100)에서 프로세싱한 후 및/또는 전에 기판을 검사하는데 사용될 수 있다. 도량형 검사 스테이션(105)은 기판 상에 증착된 재료의 특성들 예컨대 두께, 평편 도, 결정 구조, 지형 등을 분석하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 사용될 수 있는 예시적인 도량형 검사 스테이션(105)은 BX-30 첨단 상호연결 측정 시스템 및 CD-SEM 또는 DR-SEM 검사 스테이션을 포함하며, 이들 모두는 미국 캘리포니아 산타클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스, 인크.(Applied Materials, Inc.)에서 판매하고 있다. 예시적인 도량형 검사 스테이션은 또한 통상적으로 양도된 "집적된 기판 검사부를 갖춘 도금 시스템(PLATING SYSTEM HAVING INTEGRATED SUBSTRATE INSPECTION)"이라는 제하의 미국특허출원 제60/513,310호(출원일: 2003년 10월 21일)에 설명되어 있으며, 상기 미국특허는 본 발명과 불일치하지 않을 정도로 그 전체가 여기에 참조될 수 있다.
어닐링 스테이션(135)은 대개 2 개의 위치 어닐링 스테이션을 포함하며, 냉각 플레이트(136) 및 가열 플레이트(137)는 서로에 대해 인접하여 위치하며, 기판 이송 로봇(140)은 예컨대 2 개의 스테이션 사이와 같이 어닐링 스테이션(135)에 근접하여 위치한다. 기판 이송 로봇(140)은 대체로 가열 플레이트(137)와 냉각 플레이트(136) 사이에서 기판을 이송시키도록 구성되어 있다. 무전해 증착 시스템(100)은 적층 구조로 형성될 수 있는 복수의 어닐링 스테이션(135)을 포함할 수 있다. 또한, 어닐링 스테이션(135)은 링크 터널(115)로부터 접근되도록 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 이러한 본 발명의 실시예가 이러한 어닐링 스테이션(135)의 특정 구성 또는 위치를 한정하는 것은 아니다. 이와 같이, 어닐링 스테이션(135)은 메인 프레임(113)과 직접 소통되도록 위치 즉, 메인 프레임 로봇(120)이 접근하도록 위치하거나, 또는 대안으로 어닐링 스테이션(135)이 메인 프레임(113)과 소통 될 수 있는데, 즉 어닐링 스테이션(135)이 메인 프레임(113)과 동일한 시스템 상에 위치하면서 프로세싱 메인 프레임(113)과 직접 접촉하지 않을 수 있거나 또는 메인 프레임 로봇(120)으로부터 접근가능할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 어닐링 스테이션(135)은 링크 터널(115)과 직접 소통되는 위치일 수 있는데, 이러한 링크 터널(115)이 팩토리 인터페이스 로봇(132) 및/또는 메인 프레임 로봇(120)을 통해 프로세싱 메인 프레임(113)에 접근하는 것을 허용한다. 어닐링 스테이션(135) 및 그 작동의 추가의 설명은 통상적으로 양도된 "2개의 위치 어닐링 챔버(TWO POSITION ANNEAL CHAMBER)"라는 제하의 미국특허출원 제10/823,849호(출원일: 2004년 4월 13일)에 설명되어 있으며, 상기 미국특허는 본 발명과 불일치하지 않을 정도로 그 전체가 여기에 참조될 수 있다.
프로세싱 메인 프레임(113)은 중심에 위치하는 메인 프레임 이송 로봇(120)을 포함한다. 메인 프레임 로봇(120)은 기판을 지지 및 이송하도록 구성된 하나 이상의 블레이드(122, 124)를 대개 포함한다. 또한, 메인 프레임 로봇(120) 및 동반하는 블레이드(122, 124)는 메인 프레임 로봇(120)이 프로세싱 메인 프레임(113) 상에 위치한 복수의 프로세싱 셀 위치(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116)에/로부터 기판을 동시에 삽입 및 제거할 수 있도록 개별적으로 연장, 회전, 피봇 및 수직으로 이동하도록 대개 구성된다. 유사하게, 팩토리 인터페이스 로봇(132)도 역시 기판 지지 블레이드를 회전, 연장, 피봇(pivot) 및 수직으로 이동시킬 수 있는 성능을 포함하는 한편, 팩토리 인터페이스(130)로부터 프로세싱 메인 프레임(113)으로 연장하는 로봇 트랙(150)을 따라 선형 이동할 수도 있다.
대체로, 프로세싱 셀 위치(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116)는 기판 프로세싱 시스템 내에 사용되는 임의 개수의 프로세싱 셀일 수 있다. 보다 상세하게, 프로세싱 셀 또는 위치는 전기화학 도금 셀(electrochemistry plating cell), 린싱 셀(rinsing cell), 베벨 클린 셀(bevel clean cell), 스핀 린스 건조 셀(spin rinse dry cell), 기판 표면 클리닝 셀(집합적으로 클리닝, 린싱 및 에칭 셀을 포함한다), 무전해 도금 셀(사전 및 사후 클리닝 셀, 활성화 셀, 증착 셀 등), 도량형 검사 스테이션, 및/또는 증착 프로세싱 및/또는 플랫폼과 결합하여 유리하게 사용될 수 있는 기타 프로세싱 셀로서 구성될 수 있다.
각각의 프로세싱 셀 위치(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116) 및 팩토리 인터페이스 로봇(132) 및 메인 프레임 로봇(120) 각각은 프로세스 제어기(111)와 대개 통신 상태에 있는데, 이러한 프로세스 제어기(111)는 무전해 증착 시스템(100) 상에 위치하는 여러 센서 및/또는 사용자 모두로부터의 입력을 수신하고 수신된 입력 및/또는 예정된 프로세싱 방법에 따라 무전해 증착 시스템(100)의 작동을 적절하게 제어하도록 구성된 마이크로프로세서 기반 제어 시스템일 수 있다. 또한, 프로세싱 셀 위치(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116)도 프로세싱 동안 각각의 프로세싱 셀 위치에 필요한 프로세싱 유체를 공급하도록 구성된 유체 전달 시스템(도시 안함)과 통신 상태에 있는데, 이 유체 전달 시스템 역시 시스템 제어기(111)의 제어 하에 대개 있다. 예시적인 프로세싱 유체 전달 시스템은 통상적으로 양도된 "멀티 화학작용식 전기화학 프로세싱 시스템(MULTI-CHEMISTRY ELECTRO CHEMICAL PROCESSING SYSTEM)"라는 제하의 미국특허출원 제10/438,624호(출원일: 2003년 5월 14일)에 설명되어 있으며, 상기 미국특허는 본 발명과 불일치하지 않을 정도로 그 전체가 여기에 참조될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 예시적인 무전해 증착 시스템(100)에서, 프로세싱 셀 위치(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116)는 다음과 같이 구성될 수 있다. 프로세싱 셀 위치(114 및 116)는 링크 터널(115), 어닐링 스테이션(135) 및 팩토리 인터페이스(130) 내의 대체로 건조 프로세싱 스테이션 또는 영역과 프로세싱 메인 프레임(113) 상의 습윤 프로세싱 스테이션 사이의 경계면으로서 구성될 수 있다. 경계면에 위치하는 프로세싱 셀 위치(114 및 116)는 예컨대 스핀 린스 건조 셀 및/또는 기판 클리닝 셀일 수 있다. 프로세싱 셀 위치(114 및 116) 각각은 적층 구조의 기판 클리닝 셀 및 스핀 린스 건조 셀을 포함할 수 있다. 대안으로, 프로세싱 셀 위치(114)가 스핀 린스 건조 셀을 포함할 수 있는 한편, 프로세싱 셀 위치(116)가 기판 클리닝 셀을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 프로세싱 셀 위치(114 및 116) 각각은 스핀 린스 건조 셀 및 기판 클리닝 셀의 조합체를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 사용될 수 있는 예시적인 스핀 린스 건조 셀의 상세한 설명은 통상적으로 양도된 "스핀 린스 건조 셀(SPIN RINSE DRY CELL)"이라는 제하의 미국특허출원 제10/680,616호(출원일: 2003년 10월 6일)에 설명되어 있으며, 상기 미국특허는 본 발명과 불일치하지 않을 정도로 그 전체가 여기에 참조될 수 있다.
프로세싱 셀 위치(106 및 108)는 기판 클리닝 셀로서 구성될 수 있는데, 보다 상세하게, 프로세싱 셀 위치(106 및 108)는 기판 베벨 클리닝 셀(substrate bevel cleaning cells) 즉, 선택적으로 증착 프로세스가 완료된 후의 기판의 둘레, 및 선택적으로 이면으로부터 잉여 증착물을 제거하도록 구성된 셀일 수 있다. 예시적인 베벨 클리닝 셀은 통상적으로 양도된 "집적된 베벨 클린 챔버(INTEGRATED BEVEL CLEAN CHAMBER)"이라는 제하의 미국특허출원 제10/826,492호(출원일: 2004년 4월 16일)에 설명되어 있으며, 상기 미국특허는 본 발명과 불일치하지 않을 정도로 그 전체가 여기에 참조될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 프로세싱 셀 위치(106 및 108)가 필요하다면 무전해 증착 시스템(100)에서 생략될 수 있는 것도 추가로 고려할 수 있다. 또한, 프로세싱 셀 위치(106 및 108)는 하기에 더 기재하듯이 무전해 프로세싱 셀 또는 한 쌍의 프로세싱 셀로서 구성될 수도 있다.
프로세싱 셀 위치(102, 104 및 110, 112)가 무전해 프로세싱 셀로서 구성될 수 있다. 이러한 무전해 프로세싱 셀(102, 104, 110, 112)은 2 개의 프로세싱 셀이 각각의 프로세싱 엔클로져(302) 내에 위치하는 구성으로 프로세싱 엔클로져(302) 내부의 프로세싱 메인 프레임(113) 상에 위치될 수 있다. 즉, 프로세싱 셀 위치(110, 112)는 제 1 프로세싱 엔클로져(302) 내에서 제 1 및 제 2 프로세싱 셀로서 작동할 수 있고, 프로세싱 셀 위치(102, 104)는 제 2 프로세싱 엔클로져(302) 내에서 제 3 및 도 4 프로세싱 셀(302)로서 작동할 수 있다. 또한, 앞서 주지한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에서, 프로세싱 셀 위치(106, 108)가 프로세싱 셀 위치(106, 108) 위에 위치한 프로세싱 엔클로져(302)를 구비할 수 있고, 필요하다면, 이들 프로세싱 셀 위치(106, 108)가 프로세싱 셀 위치(102, 104, 110, 112)와 유사한 방식으로 작동하도록 구성될 수 있음이 고려될 수 있다.
프로세싱 엔클로져(302) 내에 위치한 무전해 프로세싱 셀은 전기화학 도금 셀, 무전해 도금 셀, 무전해 활성화 셀, 및/또는 기판 린스 또는 클리닝 셀과 같은 도금 또는 도금 지지 셀을 포함할 수 있다. 예시적인 무전해 증착 시스템(100)에서, 플랫포옴(100) 상의 한 쌍의 셀 각각에서 한 쌍의 유체 프로세싱 셀은 활성화 셀(activation cell)이고 다른 쌍의 프로세싱 셀은 무전해 증착 셀일 것이다. 이러한 구성은 마주하는 프로세싱 엔클로져(302) 내의 플랫포옴(100)의 맞은 편 상에 대체로 중복될 수 있다. 예컨대, 본 발명이 특정 구성에 한정되는 것은 아니지만, 프로세싱 셀 위치(102)가 무전해 활성화 셀로서 구성될 수 있는 한편, 프로세싱 셀 위치(104)가 무전해 증착 셀로서 구성될 수 있다. 각기 프로세싱 엔클로져(302) 내의 이들 프로세싱 셀은 대개 시스템 제어기(111)의 제어 하에서 서로로부터 개별적으로 작동한다.
도 2는 편의상 생략된 프로세싱 셀 위치(110, 112)의 하드웨어를 갖는 예시적인 증착 시스템의 사시도이다. 프로세싱 엔클로져(302)는 한 쌍의 프로세싱 셀 위치(110, 112) 둘레로 제어식 프로세싱 환경을 형성한다. 이 프로세싱 엔클로져(302)는 대개 프로세싱 부피체를 2 개의 동일한 크기의 프로세싱 부피체(312, 313)로 양분시키는 중앙 내벽(308)을 포함할 수 있다. 중앙 내벽(308)은 선택사항이지만, 이러한 중앙 내벽(308)이 구현되는 경우, 중앙 내벽(308)은 프로세싱 셀 위치(110) 위로 제 1 프로세싱 부피체(312)를 프로세싱 셀 위치(112) 위로 제 2 프로세싱 부피체(313)를 대체로 생성시킨다. 제 1 및 제 2 프로세싱 부피체(312, 313)는 중앙 내벽(310)에 의해 서로로부터 실질적으로 분리되지만, 중앙 내벽(308)의 하부 부분은 내부에 형성된 노치 또는 슬롯(notch or slot; 310)을 포함한다. 노치 (310)는 프로세싱 셀 위치(110, 112) 사이에 위치하는 기판 이송 셔틀(305)을 수용할 정도의 크기이다. 기판 이송 셔틀(305)은 메인 프레임 로봇(120)의 사용을 필요로 하지 않고 각자의 프로세싱 셀(110 ↔ 112) 사이에서 기판을 이송시키도록 대체로 구성된다. 기판 이송 셔틀(305)은 진공 척-형 기판 지지 부재(vacuum chuck-type substrate support member)인데, 이러한 진공 척-형 기판 지지 부재는 기판 이송 셔틀(305)의 말단의 기판 지지 단부(end)가 화살표(303) 방향(도 1에 도시됨)으로 이동하여 각각의 프로세싱 셀 위치(110, 112) 사이에서 기판을 이송시킬 정도의 지점 둘레로 피봇 운동하도록 구성되어 있다. 각각의 프로세싱 부피체(312, 313)는 메인 프레임 로봇(120)과 같은 로봇이 각각의 프로세싱 부피체(312, 313)에 접근하여 기판을 이들로부터 삽입 및 제거할 수 있게 구성된 밸브식 포트(304)를 또한 포함한다.
각각의 프로세싱 부피체(312, 313)는 또한 각각의 프로세싱 부피체(312, 313)의 상부 부분 상에 위치한 환경 제어 조립체(315)(도 2에서는 편의상 프로세싱 엔클로져와의 접촉으로부터 제거된 상태로 도시됨)를 포함한다. 이 환경 제어 조립체(315)는 각기 프로세싱 부피체(312, 313)에 프로세싱 가스를 공급하도록 구성된 프로세싱 가스 공급원을 포함한다. 프로세싱 가스 공급원은 각기 프로세싱 부피체(312, 313)에 대개 질소, 헬륨, 수소, 아르곤, 및/또는 이들의 혼합물 또는 반도체 프로세싱에 통상 사용되는 기타 가스의 제어된 부피를 제공하도록 구성된다. 환경 제어 조립체(315)는 HEPA-형 여과 시스템과 같은 입자 여과 시스템을 더 포함한다. 이 입자 여과 시스템은 프로세싱 부피체(312, 313)에 진입하는 가스 유동으 로부터 미립자 오염 물질을 제거하는데 사용된다. 이 입자 여과 시스템은 또한 프로세싱 셀 위치 아래를 향해 프로세싱 가스의 대개 선형이며 동일한 유동을 발생시키는데 사용된다. 환경 제어 조립체(315)는 각기 프로세싱 부피체(312, 313) 내의 습도, 온도, 압력 등을 제어하도록 구성된 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 프로세스 제어기(111)는 프로세싱 부피체(312, 313) 내에 위치한 센서 또는 검출기(도시 안함)로부터 수신된 입력값 또는 프로세싱 방법 중 어느 하나에 따라 프로세싱 부피체(312, 313) 내부의 산소 함량을 제어하기 위해 무전해 증착 시스템(100)의 다른 성분들과 함께 환경 제어 조립체(315) 및 배출 포트(314)의 작동을 조절하는데 사용될 수 있다.
작동 중에, 대체로 환경 제어 조립체(315)에 의해 프로세싱 부피체(312, 313)에 프로세싱 가스가 제공된다. 각기 프로세싱 부피체(312, 313) 안으로 프로세싱 가스를 도입함으로써 밀폐된 프로세싱 환경의 내부에 불활성 가스를 충전하도록 작동하여 프로세싱 부피체(312, 313)의 내부가 일소되고, 이로써, 예컨대 산소와 같은 무전해 도금 프로세스의 품질을 저하시킬 수 있다. 대개, 프로세싱 가스 공급원은 각기 프로세싱 부피체(312, 313)의 중심 부근과 프로세싱 셀 위치(110, 112) 위의 프로세싱 부피체(312, 313)의 상부 부분 또는 정상 부분 부근에서 프로세싱 부피체(312, 313) 안으로 프로세싱 가스를 도입시킨다. 이 프로세싱 가스는 대체로, 프로세싱 셀 위치(110, 112)를 향해 연속하는 유량으로 그리고 선형으로 가스가 유동하도록 프로세싱 가스의 방향 및 유량 모두를 동일하게 하고 공중의 입자들을 최소화시키도록 구성된 HEPA-형 여과 시스템을 통해 프로세싱 부피체(312, 313) 안으로 도입된다.
프로세싱 셀 위치(110, 112)의 각각은 또한 환경 제어 조립체(315) 내의 가스 공급부로부터 프로세싱 셀 위치(110, 112)를 향해 프로세싱 가스의 균일한 유동을 용이하게 하도록 위치하는 하나 이상의 배출 포트(314)(또는 필요하다면 반경방향으로 위치하는 복수의 포트(314))를 포함할 수 있다. 이 배출 포트(314)는 각각의 프로세싱 위치(110, 112)에서 프로세싱되는 기판 아래에 위치하거나, 대안으로, 배출 포트(314)가 각각의 프로세싱 위치(110, 112)로부터 반경방향으로 외측으로 위치할 수 있다. 배출 포트(314)는 그 위치선정과 무관하게, 각각의 프로세싱 위치(110, 112)로부터 유체 및 화학 증기를 선택적으로 소개시키는 동안 프로세싱 가스의 균일한 유동을 용이하게 하도록 구성된다.
프로세싱 부피체(312, 313)에 불활성 가스를 공급하는 통상의 프로세스는 약 10 slm 내지 약 3000 slm의 유량, 보다 상세하게 약 12 slm 내지 약 80 slm의 유량으로 불활성 가스를 공급하는 단계를 포함한다. 불활성 가스의 유량은 프로세싱 부피체(312, 313)가 밀폐되면 즉, 밸브식 포트(304)가 밀폐되면 감소될 수 있다. 밸브식 포트(304)가 개방되면 즉, 프로세싱 엔클로져(302)의 내부 또는 외부로 기판이 이송되면, 프로세싱 가스 유량이 감소되어 프로세싱 엔클로져(302)로부터의 가스의 유출이 발생한다. 이러한 가스의 유출은 대기 가스 특히, 산소가 프로세싱 엔클로져(302)의 내부로 진입하는 것을 방지한다. 밸브식 포트(304)가 일단 밀폐되면, 프로세싱 가스 유량은 기판 프로세싱을 수용하는 유량까지 감소될 수 있다. 이러한 유량은 기판 프로세싱을 개시하기 전의 시간 동안 유지될 수 있어서, 프로 세싱 순서를 개시하기 전에 프로세싱 부피체(312, 313)로부터 임의의 유입 산소가 제거될 수 있다. 배출 포트(314)는 프로세싱 부피체(312, 313)로부터 산소를 제겅하기 위해 프로세싱 가스 공급부와 협력하여 작동한다. 이 배출 포트(314)는 대개 표준 조립 설비 배출 시스템과 소통되어 있으며 프로세싱 부피체(312, 313)로부터 프로세싱 가스를 제거하는데 사용된다. 본 발명의 대안의 실시예에서, 프로세싱 부피체(312, 313)는 프로세싱 부피체(312, 313)와 유체 소통 상태로 위치하는 진공 펌프를 포함할 수 있다. 환경 제어 조립체(315)는 배출 또는 펌프 구성과 무관하게, 대체로 기판 프로세싱 동안 약 500 ppm 미만으로, 보다 상세하게는 기판 프로세싱 동안 약 100 ppm 미만으로 프로세싱 부피체(312, 313)의 내부의 산소 함량을 유지하도록 구성된다.
환경 제어 조립체(315), 배출 포트(314) 및 시스템 제어기(111)을 조합시킴으로써, 무전해 증착 시스템(100)이 특정 프로세싱 단계 동안 프로세싱 부피체(312, 313)의 산소 함량을 제어할 수 있게 하며, 여기서, 하나의 프로세싱 단계는 최적의 결과를 위한 제 1 산소 함량을 필요로 하고, 제 2 프로세싱 단계는 최적의 결과를 위한 제 2 산소 함량을 필요로 하며, 제 1 및 제 2 산소 함량이 서로 상이하다. 산소 함량에 추가로, 시스템 제어기(111)는 특정 프로세싱 순서에 필요한 바대로 온도, 습도, 압력 등과 같은 프로세싱 엔클로져의 다른 매개변수를 제어하도록 구성될 수 있다. 이들 특정 매개변수들은 히터, 냉각기, 가습기, 탈습기, 진공 펌프, 가스 공급원, 공기 필터, 팬 등에 의해 변경될 수 있으며, 이들 장치 모두는 환경 제어 조립체(315) 내에 포함되고, 프로세싱 부피체(312, 313)와 유체 소 통 상태에 위치되며 그리고 시스템 제어기(111)에 의해 제어될 수 있다.
프로세싱 부피체(312, 313)는 대체로 무전해 도금 프로세스를 용이하게 할 정도의 크기인데 즉, 프로세싱 부피체(312, 313)는 프로세싱 부피체(312, 313)의 증기 포화 상태없이 부피체 내에 유체액의 증발을 또한 유지할 수 있게 하는 한편 환경 제어 조립체(315)의 가스 공급부가 낮은 산소 함량(대체로 약 500 ppm 미만, 또는 보다 구체적으로 약 100 ppm 미만)을 유지할 수 있을 정도의 크기이다. 이와 같이, 프로세싱 위치(110, 112) 중 하나의 위치에 위치하는 기판의 상부면으로부터 프로세싱 위치의 영역을 가로질러 프로세싱 부피체(312, 313)의 상부까지의 수직 거리(그 부피를 대개 헤드 공간(head space)이라고 한다)는 대개 약 6 인치 내지 약 40 인치 높이며 프로세싱 위치(110, 112)의 직경 또는 횡단면을 갖는다. 보다 구체적으로, 이 헤드 공간의 높이는 약 12 인치 내지 약 36 인치이며, 프로세싱 부피체(312, 313)의 수평 치수는 각각의 프로세싱 위치(110, 112)에서 프로세싱되는 기판의 직경 보다 약 10 % 내지 약 50 % 이상일 정도의 크기를 대체로 갖는 각각의 프로세싱 위치(110, 112)의 둘레에 대체로 근사한 값을 갖는다. 보다 작은 프로세싱 부피는 무전해 도금 프로세스에 부정적인 영향을 주는 증기 포화상태로 되기 쉽기 때문에, 이들 치수들은 본 발명의 장치의 작동에 중요하다. 이와 같이, 본 발명자는 적절한 헤드 공간(기판으로부터 엔클로져까지의 거리에 대한 프로세싱 위치의 횡단면적)이 증기 포화 상태 및 이와 연관될 수 있는 결점을 방지하는데 중요하다는 점을 결정하였다.
증기 포화상태를 방지하는데 대체로 필요한 헤드 공간의 부피의 측면에서, 본 발명자는 각각의 프로세싱 위치(110, 112)에 대한 헤드 공간이 300 mm 프로세싱 위치에 대해 약 1000 in3 내지 약 5000 in3 사이에 대체로 있음을 발견하였다. 이와 같이, 300 mm 기판 프로세싱을 위해 구성되는 경우 본 발명의 프로세싱 부피체(312, 313)를 위한 헤드 공간은 대체로 예컨대 약 1500 in3 내지 약 5000 in3 , 또는 약 2000 in3 내지 약 4000 in3 , 또는 약 2000 in3 내지 약 3000 in3 가 될 것이다.
프로세싱 부피체(312, 313)가 대체로 서로 분리되어 있는 동안, 슬롯(310)은 인접하는 프로세싱 부피체 안으로 하나의 프로세싱 부피체 내의 가스가 통과할 수 있게 한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들은 인접하는 프로세싱 부피체 내에 보다 하나의 프로세싱 부피체 내에 보다 높은 압력을 제공한다. 이러한 압력차(pressure differential)는, 그 압력차가 유지된다면 프로세싱 부피체 사이의 가스 유동이 동일한 방향 및 동일한 유량이 될 것이므로, 각자의 프로세싱 부피체(312, 313) 사이의 혼신(cross talk)에 대한 제어를 고려한다. 따라서, 프로세싱 셀 중 하나는 활성화 셀과 같은 냉각 프로세싱 셀로서 구성될 수 있고 다른 프로세싱 셀은 무전해 증착 셀과 같은 가열식 프로세싱 셀로서 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 가열식 프로세싱 셀은 보다 높은 압력으로 가압되고, 이와 같이, 가열식 유체 프로세싱 셀은 항상 슬롯(310)을 통해 냉각기 유체 프로세싱 셀 안으로 가스를 항상 유동시킨다. 이러한 구성에 의해 가열식 프로세싱 셀 즉, 무전해 증착 셀이 냉각식 프로세싱 셀 즉 활성화 셀보다 온도 변화의 결과로 대체로 보다 결함을 가지기 쉬우므로 냉각기 프로세싱 셀이 가열식 프로세싱 셀의 온도를 저하시키는 것을 방지한다.
다른 실시예에서, 각각의 프로세싱 부피체(312, 313)는 중앙 내벽(308)에 의해 서로로부터 완전히 분리될 수 있는데 즉, 기판 이송 셔틀(305) 및 벽 슬롯(310)이 제거된다. 이러한 실시예에서, 메인 프레임 로봇(120)은 분리된 프로세싱 부피체(312, 313) 각각에 각각의 근접 포트(304)를 통해 개별적으로 서비스 또는 접근하기 위해 사용될 수 있으며, 각각의 프로세싱 부피체(312, 313) 사이에서 기판을 이송하도록 작동할 수 있다.
도 3은 프로세싱 엔클로져(302)가 제거된 상태의 예시적인 증착 스테이션(400)의 사시도이다. 이 증착 스테이션(400)은 도 1 및 도 2에 도시된 프로세싱 셀의 실시예를 나타낸다. 증착 스테이션(400)에 도시된 프로세싱 셀은 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404)일 수 있다. 기판 이송 셔틀(305)은 무전해 활성화 스테이션(402)과 무전해 증착 스테이션(404) 사이에 위치하며 무전해 활성화 스테이션(402)과 무전해 증착 스테이션(404) 사이에서 기판을 이송시키도록 구성되어 있다. 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404) 각각은 페이스 업 방향(face up orientation) 즉, 기판(401)의 프로세싱 면이 회전식 기판 지지 조립체(414)에서 멀어지는 방향으로 각각의 스테이션 내에서의 프로세싱을 위해 기판(401)을 지지하도록 구성된 회전식 기판 지지 조립체(414)를 포함한다. 도 3에서, 로딩된 상태와 비어 있는 상태 모두에서의 각각의 스테이션을 나타내기 위해, 무전해 활성화 스테이션(402)은 회전식 기판 지지 조립 체(414) 상에 도시된 기판(401)을 가지지 않고 무전해 증착 스테이션(404)은 회전식 기판 지지 조립체(414) 상에 지지된 기판(401)을 가지고 있다. 대체로, 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404) 각각의 하드웨어 구성은 동일하겠지만, 본 발명의 실시예들은 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404)가 내부에 동일한 하드웨어를 갖는 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명자는 무전해 증착 스테이션(404)이 하기에 보다 상세히 설명할 온도 제어식 플래튼(platen; 403)을 구비할 수 있고 무전해 활성화 스테이션(402)이 온도 제어식 플래튼(403) 없이 구성될 수 있음을 생각하고 있다.
도 4의 단면도에도 도시되어 있는 회전식 기판 지지 조립체(414)는 수직으로 연장하는 복수의 기판 지지 핑거(substrate support finger; 412)를 구비하는 지지 링 구조체(support ring structure; 411)를 포함한다. 기판 지지 핑거(412)는 대체로 도 4의 단면도와 도 3의 무전해 증착 스테이션(404)에 대체로 도시된 바와 같이 기판(401)의 사면(bevel) 또는 엣지를 지지하도록 구성된 상부 수평면을 포함한다. 기판 지지 핑거(412)는 각각의 기판 지지 핑거(412) 상에 기판(401)의 중심을 위치시키도록 위치하는 수직 포스트 부재(post member; 415)를 더 포함할 수 있다. 회전식 기판 지지 조립체(414)는 도 4와 관련하여 하기에 보다 상세히 설명되는 리프트 조립체(413)를 더 포함하는데, 이러한 리프트 조립체(413)는 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404) 각각으로부터 기판(401)을 로딩 및 언로딩하기 위해 지지 링 구조체(411)와 이에 따른 기판 지지 핑거(412)를 수직으로 작동시키도록 구성되어 있다.
무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404) 각각은 유체 분배 아암(fluid dispensing arm; 406, 408)을 포함하는데, 유체 분배 아암(406, 408)은 기판(401)의 전방면 또는 제조면 상에 프로세싱 유체를 분배하기 위한 프로세싱 동안 기판(401) 위로 피봇 이동하도록 구성된다. 이러한 유체 분배 아암(406, 408)은 기판에 대해 수직으로 위치되도록 구성될 수도 있는데 즉, 유체 분배 아암(406, 408)의 유체 분배 부분이 처리된 기판(401)의 표면으로부터 약 0.5 mm 내지 약 30 mm, 보다 구체적으로 약 5 mm 내지 약 15 mm, 또는 약 4mm 내지 약 10 mm에 위치될 수 있다. 유체 분배 아암(406, 408)의 유체 분배 부분의 수직 및/또는 각도 위치는 필요하다면 기판의 프로세싱 동안 조절될 수 있다. 유체 분배 아암(406, 408)은 내부에 하나 이상의 유체 도관을 포함할 수도 있는데, 이와 같이, 유체 분배 아암(406, 408)은 기판(401) 상에서 그로부터 복수의 유체 용액을 분배시키도록 구성될 수 있다.
유체 분배 아암(406) 또는 유체 분배 아암(408) 중 어느 하나에 의해 분배될 수 있는 예시적인 용액은 린싱액, 클리닝 용액, 활성화액, 무전해 도금액, 및 무전해 증착 프로세스를 지지하는데 필요할 수 있는 다른 유체 용액을 포함한다. 또한, 각각의 유체 분배 아암(406, 408) 내의 유체 도관(도시 안함)은 분배되는 유체의 온도를 제어하기 위해 가열/냉각될 수 있다. 각각의 유체 분배 아암(406, 408) 내의 유체 도관 내의 가열/냉각은 장점을 제공하는데 즉, 도관을 통해 이동하는 동안 기판 상에 분배되기 전에 유체가 냉각할 시간이 없다는 점이다. 따라서, 이러한 구성은 무전해 증착 균일성을 향상시키는데 작용하며, 이러한 무전해 증착 균일 성은 온도에 좌우된다. 또한, 유체 분배 아암(406, 408)의 종결단(terminating end) 즉, 프로세싱 유체가 분배되는 위치는 본 발명의 실시예들에서 이동가능하게 위치될 수 있다. 이와 같이, 유체 분배 아암(406, 408)의 유체 분배 부분과 기판 표면 사이의 공간이 조절될 수 있다. 이러한 공간은 프로세싱 용액의 튀김(splashing)을 최소화시키도록 작용하고 제조면 상에서의 유체 분배 작동의 위치 설정에 대한 조절을 참작한다. 일 실시예에서, 유체를 분배시키는 방법 및 장치가 아래와 같이 개시된다.
도 4는 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404)의 예시적인 쌍의 단면도이다. 도 4의 단면도는 또한 도 2에 관해서 상술한 바와 같이 중앙 내벽(308)에 의해 구획되는 제 1 프로세싱 부피체(312) 및 제 2 프로세싱 부피체(313)를 형성하는 프로세싱 엔클로져(302)를 나타낸다. 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404) 각각은 프로세싱 동안 기판 바로 아래에 위치되도록 구성되는 실질적인 수평 상부면을 형성하는 기판 프로세싱 플래튼 조립체(403)를 포함한다. 기판 프로세싱 플래튼 조립체(403)는 도 5의 상세한 단면도로도 도시되어 있는데, 베이스 플레이트 부재(417) 위에 위치하는 유체 확산 부재(405)를 포함하는데, 이들 유체 확산 부재(405) 및 베이스 플레이트 부재(417)는 이들 사이에서 유체 부피체(410)를 형성한다. 유체 공급 도관(409)은 유체 부피체(410)와 유체 소통 상태이며, 유체 유동 조절 장치(fluid flow baffle; 416)는 베이스 플레이트 부재(417)에 부착되어 있고 유체 공급 도관(409)의 종착지와 유체 확산 부재(405)의 하부면 사이의 유체 부피체(410) 내에 위치한다.
유체 확산 부재(405)는 유체 확산 부재(405)의 하부면에 유체 확산 부재(405)의 상부면을 연결시키는 관통하도록 형성된 복수의 유체 홀(hole; 407)을 포함한다. 유체 확산 부재(405)의 둘레 부분은 베이스 플레이트 부재(417)와 대체로 밀봉식 소통 상태에 있으며, 이러한 구성에 의해, 유체 도입에 의해 밀봉된 유체 부피체(410) 내에 생성된 유체 압력을 상승시킴으로써 유체 공급 도관(409)에 의해 유체 부피체(410) 안으로 유체가 공급될 수 있으며 유체 확산 부재(405) 내에 형성된 홀(407)을 통과하여 유동하게 된다.
유체 확산 부재(405)는 약 10개 내지 약 200 개의 유체 홀(407)을 포함할 수 있는데, 이러한 홀(407)은 약 0.5 mm 내지 약 15 mm의 직경, 또는 보다 구체적으로, 약 0.7 mm 내지 약 3 mm의 직경을 가진다. 이러한 홀(407)은 유체 확산 부재(405)의 상부면에 대해 수직으로 또는 대안으로 경사지게 위치할 수 있다. 홀(407)은 유체 확산 부재(405)의 표면을 가로질러 외측 유체 유동 패턴을 용이하게 하도록 수직으로부터 약 5° 내지 약 45°의 각도로 위치할 수 있다. 또한, 경사진 홀(407)이 유체 난류(fluid turbulence)를 감소시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 유체 확산 부재(405)는 유체가 관통하여 유동하도록 구성된 예컨대 통공성 세라믹과 같은 통공성 물질을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 홀(407)은 대체로 필요하지 않지만, 본 발명자는 필요한 곳에서 유체 유동을 증가시키도록 통공성 유체 확산 부재(405)와 결합하여 일부의 홀(407)을 구현하는 방안을 고려한 바 있다. 세라믹 물질은 근본적으로 친수성이며 실질적으로 강성을 가지므로 유리하다. 일 양상에서, 유체 확산 부재(405)는 약 0.1 마이크론 내지 약 500 마이크론의 크기를 갖는 기공(pore)을 가지도록 구성될 수 있다. 유체 확산 부재(405)를 통과하는 유체 유동 저항이 유체 확산 부재(405)의 두께의 기능을 하므로, 이러한 특징은 필요한 만큼 원하는 유체 유동 특성들을 제공하도록 변화되거나 변경될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 베이스 플레이트 부재(417)는 관통하여 형성된 복수의 유체 공급 도관(409)을 구비할 수 있으며, 유체 공급 도관(409) 각각은 개별 및/또는 특수한 홀(407)에 유체를 공급하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 본 실시예는 구획된 유체 공급 시스템을 구현하는데 사용될 수 있는데, 개별의 가열된 유체가 개별적인 홀 또는 그룹의 홀(407)을 통해 기판의 이면의 상이한 영역에 공급되어, 개별의 홀(407)을 통하여 유동하는 가열된 유체의 온도와 개별의 홀(407)의 위치의 결과로 기판에 걸친 온도 변화에 대한 제어를 제공한다. 이러한 실시예는 예컨대 프로세싱 동안 기판의 중심 또는 엣지 부근에 증가된 온도를 발생시키는데 사용될 수 있다.
베이스 플레이트 부재(417) 및 유체 확산 부재(405)는 (완전 압축된 질화 알루미늄, 알루미나 Al2O3, 실리콘 카바이드(SiC)와 같은) 세라믹 물질, (알루미늄 또는 스테인레스 강으로 코팅된 TeflonTM 폴리머와 같은) 폴리머 코팅 물질, 폴리머 물질, 또는 반도체 유체 프로세싱을 위해 적합한 다른 물질로 제조될 수 있다. 바람직한 폴리머 코팅재 또는 폴리머 물질은 Tefzel(ETFE), Halar(ECTFE), PFA, PTFE, FEP, PVDF 등과 같은 플르오르화 폴리머이다. 본 발명의 유체 프로세싱 셀 (500)의 보다 구체적인 구성, 성분 및 작동은 통상적으로 양도된 "페이스-업 습윤 프로세싱의 웨이퍼 온도 균일성을 개선시키는 장치(APPARATUS TO IMPROVE WAFER TEMPERATURE UNIFORMITY FOR FACE-UP WET PROCESSING)"라는 제하의 미국특허출원 제10/680,325호(출원일: 2003년 10월 6일)에 설명되어 있으며, 상기 미국특허는 본 발명과 불일치하지 않을 정도로 그 전체가 여기에 참조될 수 있다.
작동에 있어서, 기판 지지 핑거(412)에 의해 기판(401)이 고정되며, 이 기판(401)은 유체 확산 부재(405) 바로 위에 수직으로 위치한다. 유체 확산 부재(405)와 기판(401) 사이의 공간은 유체 확산 부재(405)를 통해 유체 공급 도관(409)에 의해 분배되는 온도 제어식 유체로 충전된다. 이러한 온도 제어식 유체는 기판(401)의 이면과 접촉하고 기판을 가열시키도록 기판(401)에 열을 전달한다. 본 실시예에서, 기판은 대체로 유체 확산 부재(405)의 상부면에 대해 평행한 관계로 그리고 유체 확산 부재(405)의 상부면으로부터 약 0.1 mm 내지 약 15 mm, 보다 구체적으로 유체 확산 부재(405)의 상부면으로부터 약 0.5 mm 내지 약 2.0 mm 떨어져 위치한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 기판 프로세싱 플래튼 조립체(403)의 내부는 히터(433)를 포함할 수 있는데, 이러한 히터(433)는 처리될 기판(401)을 가열시키기 위해 기판 프로세싱 플래튼 조립체(403)의 온도를 상승시키도록 구성되는 저항 히터(resistive-type heater)일 수 있다. 유사하게, 유체 공급 도관(409) 및/또는 유체 공급부는 기판 지지 핑거(412) 상에 위치하는 기판(401)에 유체가 접촉하기 전에 유체 공급 도관(409)을 통과하는 유체를 가열시키도록 구성된 가열 장치를 포 함할 수 있다. 이러한 히터(433)는 시스템 제어기(111)와 소통될 수 있어서, 시스템 제어기(111)가 처리된 기판(401)과 유체의 온도를 제어하기 위해 각각의 히터의 작동을 조절할 수 있다.
처리를 위한 기판(401)을 위치설정하는 프로세스는 로딩 위치와 프로세싱 위치 사이에서 리프트 조립체(413)를 이동시키는 단계를 수반한다. 리프트 조립체(413)는 도 4의 좌측 프로세싱 스테이션 내에서 로딩 위치로 도시되어 있는데, 이러한 리프트 조립체(413)는 기판 지지 핑거(412)가 상부 캐치 링(upper catch ring; 418) 위로 연장하도록 수직 위치에 있다. 이러한 위치에서, 유체 분배 아암(406)은 기판(401)의 로딩을 허용하도록 기판 지지 핑거(412) 위로 수직으로 이격되어 있다. 유체 분배 아암(406)(및 증착 시스템의 다른 유체 분배 아암)은 상부 아암 부재(425)를 신축가능하게 수용하는 고정 베이스 부재(426)를 포함한다. 구동 모터는 유체 분배 아암(406)의 수직 위치를 조절하기 위해 고정 베이스 부재(426)에 관해 상부 아암 부재(425)를 신축가능하게 이동시킨다. 기판(401)은 메인 프레임 로봇(120) 또는 기판 이송 셔틀(305)에 의해 기판 지지 핑거(412) 위에 위치한 후, 기판 지지 핑거(412)는 메인 프레임 로봇(120)/기판 이송 셔틀(305) 각각으로부터 기판(401)을 제거하도록 수직으로 작동될 수 있다. 일단 기판(401)이 기판 지지 핑거(412)에 의해 메인 프레임 로봇(120)/기판 이송 셔틀(305) 위에 지지되면, 메인 프레임 로봇(120)/기판 이송 셔틀(305)은 기판(401) 아래로부터 제거될 수 있으며 기판 지지 핑거(412)가 프로세싱 위치로 하강될 수 있다.
리프트 조립체(413)는 도 4의 우측 프로세싱 스테이션(404) 내의 프로세싱 위치로 도시되어 있는데, 이 리프트 조립체(413)는 기판 지지 핑거(412)가 캐치 링(418, 419) 중 하나에 근접한 수직 위치에 기판(401)을 위치시키도록 수직으로 위치한다. 프로세싱 위치에서, 유체 분배 아암(408)은 하강되어 도 4에서 프로세싱 스테이션(404)에 도시된 바와 같이 기판(401)의 상부면에 근접하게 위치한다. 리프트 조립체(413)는 리프트 조립체(413)를 수직으로 작동시키도록 구성된 동력식 잭 스크류 조립체(417) 및 이에 부착된 부품들에 의해 대체로 가동된다. 보다 상세하게, 유체 프로세싱 셀의 하부 부분은 리프트 조립체(413)에 부착되며 이와 함께 협력하여 이동한다. 프로세싱 셀의 하부 부분은 대체로 회전식 기판 지지 조립체(414)(기판 지지 핑거(412) 및 지지 링 구조체(411)를 포함함), 하부 삽입 벽(lower interleaving wall; 424), 및 배출 포트(314)를 포함한다. 기판 프로세싱 플래튼 조립체(403)는 계속 고정 상태로 있으며 리프트 조립체(413)와 함께 동시에 이동하지 못 한다.
도 6을 참조하면, 기판 지지 조립체(414)는 대체로 기판 지지 핑거(412), 수직 포스트 부재(415), 기판 지지면(415A) 및 지지 링 구조체(411)를 포함한다. 기판 지지면(415A) 상에 위치하는 기판은 수직 포스트 부재(415)에 의해 획득되거나 또는 보유된다. 본 발명의 일 양상에서, 회전식 기판 지지 조립체(414)는 기판 지지면(415A) 상에 지지된 기판을 보유하기 위한 여러 부품들의 열 팽창이 회전식 기판 지지 조립체(414)의 성능에 영향을 미치지 않도록 구성된다. 기판 지지 조립체(414)의 열 팽창은 수직 포스트 부재(415) 사이에 위치한 기판이 잘 못된 곳에 위치되게 하거나/위치되게 하고 기판에 손상을 줄 수 있다. 열팽창을 감소시키는 한 가지 방법은 예컨대 텅스텐, 알루미나, 또는 탄화붕소와 같은 낮은 열팽창 계수를 갖는 물질를 사용하여 기판 지지 조립체(414)를 구성하는 것이다. 다른 양상에서, 지지 링 구조체(411)는 기판 지지 핑거(412) 및 수직 포스트 부재(415)의 이동을 최소화시킬 외형을 가지도록 구성할 수 있다.
각각의 프로세싱 스테이션(402, 404)의 하부 부분은 복수의 삽입 벽 조립체(422)를 포함한다. 삽입 벽 조립체(422)는 도 4에서 위치(402)에 도시된 로딩 위치와 도 4에서 위치(404)로 도시된 프로세싱 위치 사이에서 리프트 조립체(413)와 협력하여 이동하도록 구성된다. 삽입 벽 조립체(422)는 대체로 프로세싱 메인 프레임(113)에 강성으로 부착된 상부 삽입벽(423)과 리프트 조립체(413)에 부착되어 이 리프트 조립체(413)와 함께 이동하도록 구성된 하부 삽입 벽(424)을 포함한다. 하부 삽입 벽(424)(특히 셀에 가장 근접하여 위치한 가장 깊은 부분의 한 쌍의 벽(424))은 밀폐된 프로세싱 환경의 외부의 환경으로부터 프로세싱 스테이션(402, 404)의 하부 부분을 밀봉하도록 작용하는 탈이온수와 같은 유체로 충전될 수 있다. 이러한 탈이온수는 대체로 예컨대 적하 메카니즘(drip mechanism)을 통해 하부 삽입 벽(424) 사이의 공간으로 계속해서 공급된다. 유체 밀봉 삽입 벽 조립체(422)를 사용함으로써 본 발명의 프로세싱 스테이션(402, 404)은 프로세싱 스테이션의 수직 시일(seal)로부터 프로세싱 스테이션(402, 404)의 회전 시일(428)을 분리할 수 있다. 즉, 종래의 셀에서는 회전 시일 및 수직 시일 모두가 본 발명의 유체 공급 도관(409)과 같이 공통 샤프트 상에 위치해 있었다. 삽입 벽 조립체(422)는 도 7에 도시된 회전 시일(428)이 오로지 회전 시일만 될 수 있게 하며, 유체 프로세싱 시스템에서 작동하기 어려운 회전 시일 및 수직 슬라이딩 시일의 조합체가 되지 않게 한다.
무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404) 각각은 도 4, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 상부 유체 캐치 링(418) 및 하부 유체 캐치 링(419)을 또한 포함할 수 있다. 각각의 캐치 링(418, 419)은 무전해 활성화 스테이션(402) 및 무전해 증착 스테이션(404) 각각의 내벽으로부터 내측 및 상측으로 연장하는 각을 이루는 형상의 부재를 대체로 포함한다. 캐치 링(418, 419)은 셀의 내벽에 부착될 수 있거나, 셀의 내벽의 필수 부분일 수 있다. 캐치 링(418, 419)의 내부 종결 엣지(421a, 421b)는 처리될 기판(401)의 직경보다 약 5 mm 내지 약 50 mm 더 큰 직경을 대체로 가지는 크기로 만든다. 이와 같은 구성으로, 기판(401)은 프로세싱 동안 각각의 캐치 링(418, 419)을 통해 수직으로 상승 및 하강할 수 있다. 또한, 캐치 링(418, 419)은 또한 유체 캐치 링(418, 419) 상에 안착된 프로세싱 유체를 수집하도록 구성된 각각 유체 드레인(fluid drain; 420a, 420b)을 포함할 수 있다(도 7 참조). 이 유체 드레인(420a, 420b)은 도 7에 도시된 바와 같이 배출 포트(314)와 유체 소통 상태가 된다. 배출 포트(314)는 분리 박스(429)에 연결되어 있는데, 여기서 가스와 유체가 서로 분리될 수 있다. 분리 박스(429)는 분리 박스(429)의 상부 부분 상에 위치한 가스 배출 포트(430)와 분리 박스(429)의 하부 부분 상에 위치한 유체 배출부(431)를 포함한다. 분리 박스(429)는 캐치 링(418, 419) 상에 수집된 프로세싱 유체를 재사용을 위한 재생 장치와 소통시키도록 구성된 탈환 포트(recapture port; 432)를 더 포함한다.
도 7을 참조하면, 캐치 링(418, 419)은 프로세싱 스테이션(402, 404) 각각 내부의 복수의 수직 위치에서 기판(401)을 유체 프로세싱할 수 있도록 구성된다. 예컨대, 기판(401)은 기판(401)의 상부면이 제 1 유체 프로세싱 단계를 위해 상부 캐치 링(418)의 종결단(421a)의 약간 위에 위치한다. 제 1 프로세싱 유체는 기판(401)이 약 5 rpm 내지 120 rpm 으로 회전하는 동안 유체 분배 아암(406, 408)에 의해 기판(401) 상에 분배된다. 이러한 기판(401)의 회전에 의해 기판(401) 상에 분배되는 유체가 기판의 반경 방향 외측으로 유동된다. 유체가 기판의 엣지 위로 유동하는 동안, 기판은 외측 및 하측으로 이동하고 상부 캐치 링(418) 상에 수용된다. 유체 드레인(420a)에 의해 유체가 포획될 수 있으며 이러한 유체는 필요하다면 다음 프로세싱을 위해 재순환된다.
제 1 유체 프로세싱 단계가 일단 완성되면, 기판(401)은 그 기판(401)의 상부면이 제 2 프로세싱 단계를 위한 하부 캐치 링(419)의 종결단(421b)의 약간 위로 위치하는 제 2 프로세싱 위치로 수직으로 이동될 수 있다. 기판(401)은 이러한 위치에서 제 1 유체 프로세싱 단계와 유사한 방식으로 프로세싱되고, 이 프로세스에서 사용된 유체는 유체 드레인(420b)에 의해 수집될 수 있다. 이러한 구성의 장점은 단일 프로세싱 스테이션에서 복수의 유체 프로세싱 화학물질이 사용될 수 있다는 점이다. 또한, 개별의 유체 드레인(420a, 420b)을 각각 구비하는 개별의 유체 캐치 링(418, 419)이 비호환성 프로세싱 유체를 개별적으로 수집하므로 유체 프로세싱 화학물질은 호환성이거나 비호환성일 수 있다.
작동에 있어서, 본 발명의 무전해 증착 시스템(100)의 실시예는 무전해 사전 클리닝 프로세스, 무전해 활성화 프로세스, 무전해 도금 프로세스, 무전해 포스트 클리닝 프로세스(electroless post clean process), 및/또는 무전해 프로세스에 사용될 수 있는 다른 프로세싱 단계들을 실시하는데 사용될 수 있다. 이제, 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 실시예와 관련하여 본 발명의 실시예들을 사용하여 무전해 도금 프로세스를 실시하기 위한 예시적인 프로세스 순서를 설명한다. 무전해 도금 프로세스는 밀봉형 프로세싱 환경(302) 안으로 기판의 삽입함으로써 시작된다. 이러한 삽입 프로세스는 밸브식 접근 포트(304)를 개방시키는 단계와 메인 프레임 로봇(120)에 의해 프로세싱 환경(302) 안으로 기판(401)을 삽입하는 단계를 포함한다. 기판(401)은 페이스 업 배향 즉, 도금될 기판(401)의 표면이 위를 향하는 배향으로 삽입된다.
기판이 밀봉형 프로세싱 환경(302) 안으로 일단 삽입되면, 무전해 증착 스테이션(404)에서 메인 프레임 로봇(120)이 기판 지지 핑거(412) 상에 기판을 위치시키고, 메인 프레임 로봇(120)이 프로세싱 환경(302)으로부터 회수된다. 기판 지지 핑거(412)는 밸브식 접근 포트(304)가 닫혀 있는 동안 프로세싱을 위해 기판(401)을 수직으로 위치시킬 수 있다. 삽입 프로세스 동안 즉, 밸브식 접근 포트(304)가 개방되어 있는 시간 동안, 환경 제어 조립체(315) 내의 가스 공급이 실행되고 밀봉형 프로세싱 환경(302)이 불활성 프로세싱 가스로 채워진다. 프로세싱 부피체 안으로 불활성 가스를 유동시키는 프로세스에 의해, 특히 산소가 도금된 물질 특히 구리에 대해 유해한 영향(산화)을 미치는 것으로 알려져 있으므로 산소와 같은 대기 가스가 밀폐형 프로세싱 환경(302)에 유입되는 것이 방지되도록 구성되는 밸브 식 포트(304)를 통해 프로세싱 가스가 외측으로 유동하게 된다. 이러한 프로세싱 가스의 유동은 밸브식 접근 포트(304)가 폐쇄된 후에 계속되며 밸브식 접근 포트(304)가 개방되기 전에 대체로 계속된다. 프로세싱 가스의 유동은 무전해 클리닝, 활성화 및 도금 순서 동안 계속되며, 밸브식 접근 포트(314)가 일단 폐쇄되면 밀폐형 프로세싱 환경(302) 내에 원하는 프로세싱 압력을 유지시키기 위해 배출 포트(314), 가스 방출부, 및/또는 진공 펌프가 사용될 수 있다. 가스 공급부, HEPA 필터, 및 배출 포트(314)의 조합체는 특수한 프로세싱 단계 동안 밀폐형 프로세싱 환경(302) 내의 산소 함량을 제어하는데 사용된다. 즉, 밀폐형 환경(302) 내의 산소 함량은 필요하다면 각각의 개별 프로세싱 단계를 위해 제어되고 최적화될 수 있다.
기판이 프로세싱 셀 내에 일단 위치되면, 기판 예비-클리닝 프로세스에 의해 본 발명의 무전해 도금 프로세스가 시작된다. 이 예비 클리닝 프로세스는 상부 캐치 링(418)의 종결단(421a)의 약간 위로 대체로 약 2 mm 내지 약 10 mm 위로 위치함으로써 시작된다. 이 클리닝 프로세스는 유체 분배 아암(406)에 의해 기판 표면 상에 클리닝 용액을 분배함으로써 실행된다. 이 클리닝 용액은 프로세스 시간을 절약하고 셀의 수율을 증가시키도록 하강 프로세스 동안 기판 표면 상에 분배될 수 있다. 클리닝 용액은 요구되는 클리닝 특성에 따라 산성이거나 염기성 용액일 수 있으며, 클리닝 용액의 온도는 프로세싱 방법에 따라 제어(가열 또는 냉각)될 수 있다. 또한, 클리닝 용액은 계면 활성 첨가제를 포함할 수 있다. 대체로 약 10 rpm 내지 약 60 rpm 의 속도로 기판이 회전함으로써, 클리닝 용액이 기판의 반경방향으로 외측으로 상부 캐치 링(418) 상에 유동하며, 여기서 클리닝 용액은 포 획되고 드레인(420a)에 전달된 후, 필요하다면 분리 및 재활용을 위해 배출 포트(314)를 통해 분리 박스(429)로 통하게 된다.
기판이 일단 클리닝되면, 기판 표면이 대체로 린싱된다. 린싱 프로세스는 기판이 회전하는 동안 기판 표면 상에 탈이온수와 같은 린싱액을 분배하는 단계를 포함한다. 이 린싱액은 기판 표면으로부터 일부 잔류 클리닝 용액을 효과적으로 제거될 수 있는 유량 및 온도로 분배된다. 기판이 기판의 표면으로부터 린싱액이 제거되기에 충분한 속도 즉, 예컨대 약 5 rpm 내지 약 120 rpm 으로 회전한다.
기판이 일단 린싱되면, 제 2 린싱 단계가 실행될 수 있다. 보다 구체적으로, 기판 표면에 산성 활성화 용액의 적용을 대체로 포함하는 활성화 단계에 앞서, 기판 표면이 산성 컨디셔닝 린싱액에 의해 먼저 처리될 것이다. 이 컨디셔닝 린싱액은 대체로 활성화 용액 내에 사용되는 산과 같은 산(acid)을 포함하며, 이러한 산은 산성 활성화 용액의 적용에 대해 기판 표면을 컨디셔닝하도록 작동한다. 컨디셔닝 용액을 위해 사용될 수 있는 예시적인 산은 질산, 염화물 본위 산, 메틸 술폰기 산, 및 무전해 활성화 용액에 통상적으로 사용되는 다른 산을 포함한다. 기판 컨디셔닝 프로세스는 상부 캐치 링(418)과 인접한 프로세싱 위치에서 실시될 수 있거나, 기판이 예비 클리닝 프로세스를 위한 화학물질과 컨디셔닝 프로세스에 사용되는 화학물질과의 호환성에 따라 하부 캐치 링(419)과 인접한 프로세싱 위치로 하강할 수 있다.
기판이 일단 컨디셔닝되면, 기판이 하부 캐치 링(419)과 근접하여 위치한 상태에서 기판 표면에 활성화 용액이 적용된다. 이 활성화 용액은 유체 분배 아암 (408)에 의해 기판 상에 분배되며, 기판이 회전하므로 캐치 링(419) 상에서 기판의 엣지 위로 반경방향 외측으로 유동하게 된다. 이 활성화 용액은 재순환을 위해 유체 드레인(420)에 의해 수집된다. 이 활성화 용액은 대체로 산 파운데이션을 갖는 팔라듐 본위 용액을 포함한다. 활성화 단계 동안, 확산 부재(405)와 직경이 유사한 대체로 원형인 기판 이면은 확산 부재(405)의 상부면으로부터 약 0.5 mm 내지 약 10 mm 에 위치한다. 기판의 이면과 확산 부재(405) 사이의 공간에는 온도 제어식 유체로 충전되는데, 이러한 온도 제어식 유체는 확산 부재(405) 내에 형성된 유체 홀(407)로부터 분배되는 탈이온수일 수 있다. 홀(407)로부터 분배된 온도 제어식 유체(대체로 가열된 유체지만 냉각된 유체일 수도 있다)는 기판의 이면과 접촉하고 프로세싱을 위해 기판을 가열/냉각시키도록 유체로부터 기판에/기판으로부터 열을 전달한다. 이 유체는 연속해서 공급될 수 있거나, 또는 대안으로, 예정된 부피의 유체를 공급한 후 유체 공급을 중단시킬 수도 있다. 기판의 이면과 접촉하는 유체의 유동은 활성화 프로세스 동안 일정한 기판 온도를 유지시키도록 제어될 수 있다. 또한, 유체는 균일한 가열/냉각 및 유체 확산을 용이하게 하도록 활성화 프로세스 동안 약 10 rpm 내지 약 100 rpm 으로 회전될 수 있다.
기판 표면이 일단 활성화되면, 기판 표면으로부터 활성화 용액을 클리닝하기 위해 추가의 린싱 및/또는 클리닝 용액이 기판 표면에 적용될 수 있다. 활성화 후에 사용될 수 있는 제 1 린싱 및/또는 클리닝 용액은 다른 산, 바람직하게는 활성화 용액의 산과 적합하도록 선택된 산을 포함할 수 있다. 산 포스트 린싱 후에, 기판 표면으로부터 잔류 산을 제거하기 위해 기판을 탈이온수와 같은 중성 용액으 로 린싱할 수 있다. 포스트 활성화 클리닝 및 린싱 단계들은 화학물질과의 호환성에 따라 상부 프로세싱 위치 또는 하부 프로세싱 위치에서 실시될 수 있다.
활성화 단계가 완료되면, 기판은 기판 셔틀(305)에 의해 활성화 스테이션(404)으로부터 증착 스테이션(402)에 이송될 수 있다. 이송 프로세스는 리프트 핑거(412)에 의해 활성화 스테이션(402) 외부로 기판을 상승시키는 단계, 기판 아래에 기판 셔틀(305)을 이동시키는 단계, 기판 셔틀(305) 상에 기판을 하강시키는 단계, 및 활성화 스테이션(404)으로부터 증착 스테이션(402)으로 기판을 이송시키는 단계를 포함한다. 기판이 증착 스테이션(402) 내에 일단 위치하면, 기판 셔틀(305)로부터 기판을 제거하고 프로세싱을 위해 기판을 위치시키도록 증착 스테이션(402)용 기판 지지 핑거(412)가 사용될 수 있다.
기판의 위치설정은 대체로 예비 클리닝 프로세스를 위해 상부 캐치 링(418)에 인접하여 기판을 위치시키는 단계를 포함한다. 예비 클리닝 프로세스는 유체 분배 아암(408)에 의해 기판 상에 예 비클리닝 용액을 분배시키는 단계를 포함하는데, 여기서 예비 클리닝 용액은 대체로 예비 클리닝 용액이 증착 용액의 pH로 기판 표면을 컨디셔닝할 수 있도록 후속해서 적용되는 무전해 도금 용액과 유사한 pH를 가지도록 선택될 수 있다. 예비 클리닝 용액은 컨디셔닝 단계 후에 적용될 무전해 증착 용액을 위한 파운데이션과 동일한 염기성 용액일 수 있다. 무전해 도금 용액과 동일한 pH를 갖는 용액에 의한 기판 표면의 예비 클리닝은 또한 증착 프로세스에 대한 기판 표면의 습윤성을 향상시킨다. 예비 클리닝 용액은 프로세싱 방법에 의해 요구되는 바와 같이 가열 또는 냉각될 수 있다.
기판 표면이 염기성 용액에 의해 컨디셔닝되면, 무전해 증착 프로세스의 다음 단계는 기판 표면에 무전해 도금 용액을 적용시키는 것이다. 무전해 도금 용액은 순수 금속 또는 다수의 금속의 합금의 형태로 기판 표면 상에 증착될 코발트, 텅스텐 및/또는 인 등과 같은 금속을 대체로 포함한다. 도금 용액은 pH가 대체로 중성이며 무전해 도금 프로세스를 용이하게 하도록 구성된 계면 활성제 및/또는 환원제를 포함할 수 있다. 기판은 증착 단계를 위해 하부 캐치 링(419) 약간 위의 위치까지 대체로 하강된다. 이러한 상태에서, 유체 분배 아암(408)에 의해 적용되는 증착 용액이 기판의 엣지 위로 외측으로 유동하며 캐치 링(419)에 의해 수용되는데, 여기서 증착 용액은 발생가능한 재활용을 위해 드레인(420b)에 의해 수집될 수 있다. 또한, 기판의 이면은 대체로 증착 단계 동안 확산 부재(405)의 상부면으로부터 약 0.5 mm 내지 약 10 mm, 또는 약 1 mm 내지 5 mm 에 위치한다. 확산 부재(405)와 기판의 이면 사이의 공간은 온도 제어된(대개 가열된) 유체로 채우지는데, 이러한 유체는 확산 부재(405) 내에 형성된 유체 홀(407)을 통해 분배되는 탈이온수일 수 있다. 홀(407)로부터 분배된 온도 제어된 유체는 기판의 이면과 접촉하며 증착 프로세스를 위해 기판에 열을 전달하도록 유체로부터 기판에 열을 전달한다. 이 유체는 증착 프로세스를 통해 대체로 연속해서 공급된다. 증착 프로세스 동안 기판의 이면과 접촉하는 유체의 유동은 증착 프로세스 동안 일정한 기판 온도를 유지하도록 제어된다. 또한, 기판은 기판의 표면에 적용된 증착 용액의 균일한 가열 및 확산를 용이하게 하도록 증착 프로세스 동안 약 10 rpm 내지 약 100 rpm 으로 회전될 수 있다.
증착 프로세스가 일단 완료되면, 기판 표면은 기판에 포스트 클리닝 용액을 적용하는 단계를 포함하는 포스트 증착 클리닝 프로세스에서 대체로 클리닝된다. 이러한 포스트 증착 클리닝 프로세스는 프로세스 화학 물질의 호환성에 따라서 상부 프로세스 위치 또는 하부 프로세스 위치에서 실시될 수 있다. 이 포스트 증착 클리닝 용액은 무전해 도금 용액과 대략 동일한 pH를 갖는 염기성 용액을 대체로 포함한다. 기판은 기판 표면에서 클리닝 용액이 떨어져 나가도록 클리닝 프로세스 동안 회전된다. 클리닝 프로세스가 일단 완료되면, 기판 표면은 예컨대 탈이온수에 의해 린싱될 수 있고, 기판 표면으로부터 임의의 잔류 화학물질을 제거하도록 회전 건조된다. 대안으로, 기판은 아세톤, 알코올 등과 같은 높은 증기압을 갖는 용매를 적용함으로써 증발 건조된다.
본 발명의 예시적인 프로세싱 시스템(100)에서, 프로세싱 셀 위치(102, 112)는 무전해 예비 클리닝 프로세스, 무전해 활성화 프로세스 및 무전해 포스트 활성화 클리닝 프로세스를 실시하도록 구성되는 한편, 프로세싱 셀 위치(104, 110)는 무전해 증착 셀 및 무전해 포스트 증착 클리닝 셀로서 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 각각의 활성화 및 증착 화학물질이 각각의 프로세싱 위치에서 분리되므로, 각각의 프로세스에 있어서 화학물질들을 재생하는 것이 가능하다. 이러한 구성의 다른 장점은, 유체 프로세싱 셀 위치(102, 104, 110, 112)에 대한 프로세싱 공간이 밀폐식 프로세싱 환경(302) 내에 있을 때, 불활성 환경에서 활성화 용액으로부터 무전해 증착 용액으로 기판이 이송된다는 점이다. 또한, 프로세싱 외장이 로딩 및 프로세싱 동안 불활성 가스로 넘쳐 흐르며, 이러한 상태에서, 밀폐식 프로세싱 환 경(302)의 내부는 예컨대 약 100 rpm 미만의 산소, 또는 보다 상세하게로는, 약 50 rpm 미만의 산소, 또는 더 상세하게로는 10 rpm 미만의 산소와 같이, 실질적으로 감소된 백분률의 산소를 가진다. 활성화 셀과 도금 셀 사이의 상당히 근접하고 신속한 이송 시간(대체로 약 10 초 미만)과 함께 실질적으로 감소된 산소 함량의 조합은 활성화 단계와 증착 단계 사이에서의 기판의 산화를 방지하는데, 이러한 산화 방지는 종래의 무전해 증착 시스템에 있어서 중요한 시도였었다.
본 발명의 유체 프로세싱 단계 내내, 기판 위치가 변경될 수 있다. 보다 상세하게는, 유체 확산 부재(405)에 대한 기판의 수직 위치가 변경될 수 있다. 확산 부재(405)로부터의 거리는 예컨대 필요하다면 프로세싱 동안 기판의 온도를 낮추도록 증가될 수 있다. 유사하게, 확산 부재(405)에 대한 기판의 근접성은 프로세싱 동안 기판의 온도를 상승시키도록 감소될 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 장점은, 프로세싱 시스템(100)이 호환성 또는 비호환성 화학물질과 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 산성 활성화 용액과 염기성 도금 용액과 같은 비호환성 화학물질을 사용하는 프로세싱 순서에서, 선성 용액이 하나의 셀 또는 스테이션에서 배타적으로 사용되는 한편, 염기성 용액이 다른 셀에서 배타적으로 사용될 것이다. 이들 셀은 인접하여 위치하며 기판은 기판 셔틀(305) 중 하나에 의해 각각의 셀 사이에서 이송될 수 있다. 이들 기판은 인접 셀에 이송되기에 앞서 각각의 셀 내에서 대체로 클리닝되며, 이것은 하나의 셀로부터의 화학물질이 다른 셀을 오염시키는 것을 방지한다. 또한, 각각의 프로세싱 스테이션 또는 셀 내부의 복수의 프로세싱 위치, 예컨대, 캐치 링(418, 419)의 위치설정은 각 각의 화학물질이 상이한 캐치 링(418, 419)에 의해 수집되고 서로로부터 분리된 채 유지될 수 있을 때 하나의 셀 또는 스테이션 내의 호환성 화학물질의 사용을 허용한다.
본 발명의 실시예들은 또한 단일 용도형 화학물질 셀로서 구성될 수 있는데 즉, 프로세스 화학물질의 하나의 투여물은 하나의 기판을 위해 사용된 포스트 용액 재활용없이 즉, 다른 기판을 프로세싱하는데 사용하지 않고 버려질 수 있다. 예컨대, 프로세싱 시스템(100)은 무전해 증착 및/또는 후-증착 클리닝 프로세스를 실시하기 위해 다른 셀들을 사용하는 동안 기판을 활성화, 클리닝, 및/또는 포스트-프로세싱하기 위해 공통 셀을 사용할 수 있다. 이들 프로세스 각각은 상이한 화학물질을 사용할 수 있으므로, 셀은 필요할 때 요구되는 화학물질 각각을 기판으로 공급하고 프로세스가 완료되면 셀로부터 화학물질로부터 사용된 화학물질을 배출하도록 구성된다. 그러나, 이들 셀은 대체로 하나의 셀로부터 상이한 화학물질을 재포획함으로써 실질적인 오염 문제가 표출되므로 화학물질을 재포획하도록 구성되어 있지는 않다.
본 발명의 실시예들에 사용될 수 있는 다른 프로세싱 셀은 통상적으로 양도된 "전해도금 시스템 내의 제위치 무전해 구리 씨드 층 향상(IN-ELECTROLESS COPPER SEED LAYER ENHANCEMENT IN AN ELECTROPLATING SYSTEM)"라는 제하의 미국특허출원 제6,258,223호(허여일: 2001년 7월 10일), 및 통상적으로 양도된 "무전해 도금 시스템(ELECTROLESS PLATING SYSTEM)"라는 제하의 미국특허출원 제10/036,321호(출원일: 2001년 12월 26일)에 설명되어 있으며, 상기 미국특허들은 본 발명과 불일치하지 않을 정도로 그 전체가 여기에 참조될 수 있다.
도 8은 페이스-업 무전해 프로세싱 셀(1010)의 일 실시예의 횡단면도를 도시하며, 이는 상술한 각각의 스테이션(402, 404)와 유사하다. 페이스-업 배향된 기판은 도 8에서 도면부호 "1250"으로 지시되어 있다. 용어 "무전해 프로세스"(또는 무전해 증착 프로세스)는 예컨대 하나 이상의 예비 클리닝 프로세스 단계들(기판 준비 단계), 무전해 활성화 프로세스 단계, 무전해 증착 단계, 및 포스트 증착 클리닝 및/또는 린싱 단계를 포함하는, 기판 상에 무전해 증착막을 증착시키도록 실행된 모든 프로세스 단계들을 대체로 포함한다.
무전해 프로세싱 셀(1010)은 셀 바디(1015)를 포함한다. 이 셀 바디(1015)는 유체 프로세싱(무전해 또는 ECP) 용액과 비반응성으로 알려진 여러 물질로 제조될 수 있다. 이러한 물질들은 플라스틱, 폴리머 및 세라믹을 포함한다. 도 8의 장치에서, 셀 바디(1015)는 무전해 프로세싱 셀(1010)에 대한 반경방향 측벽을 형성하는 원형 바디를 형성한다. 셀 바디(1015)에는 그 바닥 단부를 따라 바닥 벽(1016)이 제공되는데, 그 바닥 벽(1016)은 베이스 플레이트(1012)에 의해 지지될 수 있다. 바닥 벽(1016)은 기판 지지 조립체(1299)를 수용하기 위한 개구를 포함한다. 기판 지지 조립체(1299)의 특징은 아래와 같다.
일 실시예에서, 기판 지지 조립체(1299)는 대체로 베이스 플레이트 부재(1304), 및 이 베이스 플레이트 부재(1304)에 부착된 유체 확산 부재(1302)를 대체로 포함한다. 도 8 내지 도 11에 도시된 기판 지지 조립체(1299)는 상술한 플래튼 조립체(403)의 다른 실시예를 도시한다. 오-링형 시일과 같은 환형 시일(1121)은 유체 확산 부재(1302)의 둘레 근처에 위치한다. 환형 시일(1121)은 대체로 베이스 플레이트 부재(1304)의 상부, 외부 엣지와 맞물리도록 구성되어, 유체 전달 프로세스를 용이하게 하도록 베이스 플레이트 부재(1304)와 유체 확산 부재(1302) 사이에서 유체 밀봉 시일을 형성한다.
베이스 플레이트 부재(1304)는 대체로 그 중심부를 통과해서 또는 베이스 플레이트 부재(1304) 상의 다른 위치를 통과해서 형성된 유체 통로(1308)를 갖는 고상 디스크형 부재를 형성한다. 베이스 플레이트 부재(1304)는 세라믹 물질 또는 코팅된 금속으로 제조되는 것이 바람직하다. PVDF 물질도 사용될 수 있다. 베이스 플레이트 부재(1304) 위에 그리고 유체 확산 부재(1302) 아래에는 유체 부피체(1310)가 형성되어 있다. 이러한 방식으로, 유체 확산 부재(1302)는 베이스 플레이트 부재(1304) 위에 위치한다. 유체 부피체(1310)는 대체로 유체 확산 부재(1302)와 베이스 플레이트 부재(1304) 사이에 약 2 mm 내지 약 15 mm 의 공간을 가질 수 있는데, 보다 크거나 보다 작은 공간도 사용될 수 있다.
유체 확산 부재(1302)는 관통하여 형성된 복수의 유체 통로(1306)를 포함한다. 이 유체 통로(1306)는 유체 확산 부재(1302)의 상부면을 유체 부피체(1310)에 연결시킨다. 주지한 바와 같이, 유체 확산 부재(1302)의 둘레 부분은 대체로 베이스 플레이트 부재(1304)와 밀봉식으로 소통되어 있다. 이러한 방법으로, 유체 입구(1308)를 통해 유체 부피체(1310) 안으로 유체가 도입될 수 있다. 이 유체는 유체 통로(1308)로부터 밀봉식 유체 부피체(1310) 안으로 유동한 후, 유체 확산 부재(1302) 내에 형성된 유체 통로(1306)를 통해, 유체 확산 부재(1302)와 기판(1250) 의 이면 사이의 열전달 영역(1312) 안으로 유동한다.
도 8의 구성에서, 유체 공급원이 도면부호 "1203"으로 지시되어 있다. 보다 구체적으로, 유체 공급원(1203)은 탈이온수이다. 유체는 DI수 공급원(1203)으로부터 기판 유체 히터(1164)를 통해 유동한다. 기판 유체 히터(1164)는 원하는 온도로 물의 온도를 상승시킨다. 여기에 사용될 수 있는 기판 유체 히터(1164)는 프로세싱 유체 안에 에너지를 공급하는 임의의 유형의 장치일 수 있다. 이러한 기판 유체 히터(1164)는 침지형 히터(immersion type heater)(예컨대, 히터 요소가 용액과 접촉함)라기 보다는 재킷형 저항 히터(jacketed type resistive heater)(예컨대, 히터가 입구 튜브의 벽을 통해 유체를 가열함)인 것이 바람직하다. 이러한 기판 유체 히터(1164)는 프로세스 제어기(1280) 및 온도 프로브(1154)(도시 안됨)와 함께 연결하여 사용될 수 있는데, 열전달 영역(1312) 안으로 유입되는 DI수의 온도가 원하는 온도가 되는 것을 보장하는데 사용될 수 있다.
DI 수는 기판 유체 히터(164)에서 유출되어, 튜브(1166)를 통해 유체 입구(1308)로 유동한다. 여기서, DI 수는 베이스 플레이트 부재(1304)를 지나서, 유체 확산 부재(1302)를 통과해서 유체 확산 부재(1302)와 기판(1250) 사이의 열전달 여역(1312) 안으로 분사된다. 이어서, 기판(1250) 뒤의 온도 상승된 유체가 존재함으로써 기판(1250)의 이면이 데워진다. 균일하고 상승된 기판 온도는 무전해 도금 작업을 용이하게 한다. 복수의 가열 밴드(heating band; 1112)가 선택적으로 베이스 플레이트 부재(1304) 내에 매설될 수 있으며, 이러한 복수의 가열 밴드(1112)는, 필요하다면, 열전달 영역(1312) 안으로 유동하는 DI 수의 온도와 이에 따라 프 로세싱 동안의 기판의 온도를 보다 정확하게 제어하기 위해 개별적으로 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 가열 밴드(1112)에 대한 개별적인 제어는 무전해 도금 프로세스에 있어 중요한 기판 표면에 대한 정밀한 제어를 가능하게 한다.
상술한 가열 장치에 대한 대안으로서, 선택적인 가열 코일(1112)이 베이스 플레이트 부재(1304)로부터 제거될 수 있으며, 이 가열 코일(1112)이 유체 확산 부재(1302) 내에 설치될 수 있다. 이러한 재구성을 수용하기 위해, 베이스 플레이트 부재(1304)의 두께가 얇아지는 한편, 유체 확산 부재(1302)의 외형이 증가될 수 있다. 탈이온수가 유체 입구(1308)를 통해 유동할 때, 이러한 탈이온수는 가열된 유체 확산 부재(1302) 아래를 통과하고, 유체 통로(1306)를 통해, 유체 확산 부재(1302)와 기판(1250)의 이면 사이의 열전달 영역(1312) 안으로 유동한다. 이러한 대안의 장치가 도 8b에 도시되어 있다. 이러한 장치에서, 개별의 유체 히터(1164)가 선택적으로 제거될 수 있다.
베이스 플레이트 부재(1304) 및 유체 확산 부재(1302)는 세라믹 물질(예컨대, 완전히 가압된 알루미늄 질화물, 알루미나(Al2O3), 실리콘 카바이드(SiC)) , 폴리머 코팅 금속(예컨대, TeflonTM 폴리머 코팅된 알루미늄 또는 스테인레스 강), 포리머 물질, 또는 반도체 유체 프로세싱에 적합한 기타 다른 물질로 제조될 수 있다. 바람직한 폴리머 코팅재 또는 폴리머 물질은 Tefzel(ETFE), Halar(ECTFE), PFA, PTFE, FEP, PVDF 등과 같은 플루오르화된 폴리머이다.
유체 통로(1306)는 기판(1250)의 이면에 대항해서 DI 수를 인도하도록 구성 될 수 있음이 추가되어야 한다. 기판(1250)의 이면 상에 DI 수가 존재함으로써, 기판(1250)을 데울 뿐만 아니라, 무전해 유체가 기판(1250)의 이면과 바람직하지 않게 접촉하는 것을 방지한다.
복수의 기판 지지 핑거(1300)가 대체로 유체 확산 부재(1302)의 둘레 근처에 위치한다. 이 기판 지지 핑거(1300)는 열전달 영역(1312)을 형성하도록 유체 확산 부재(1302) 위로 원하는 거리에 기판(1250)을 지지하도록 구성된다. 로봇 블레이드(도시 안됨)는 기판(1250) 아래에 그리고 복수의 기판 지지 핑거(1300) 사이에 삽입되어 기판(1250)을 상승 및 제거할 수 있다. 대안의 구성에서, 기판 지지 핑거(1300) 대신에 연속하는 링(도시 안됨)이 기판을 지지하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 구성에서, 리프트 핀 조립체(도시 안됨)도 연속하는 링으로부터 기판을 상승시키는데 사용될 수 있다. 이러한 방법으로, 로봇 블레이드가 기판(1250)의 바닥에 다시 접근할 수 있어서, 기판이 무전해 프로세싱 셀 또는 유체 프로세싱 셀(1010) 내외로 이송될 수 있다. 유체 프로세싱 셀(1010)은 슬롯(1108)을 더 포함한다. 이 슬롯은 측벽(1015)을 관통해서 형성된 개구를 형성하여, 유체 프로세싱 셀(1010)에 그리고 유체 프로세싱 셀(1010)로부터 기판(1250)을 전달 및 회수하도록 로봇(도시 안됨)에 접근하는 것을 제공한다.
도 8의 유체 프로세싱 셀(1010) 구성에서, 기판 지지 조립체(1299)는 상부 베어링(1054A) 및 하부 베어링(1054B)의 사용에 의해 축선방향으로 병진운동하고 기판 플레이트 지지부(1301)를 중심으로 회전 운동하는 것을 선택적으로 할 수 있다. 이를 위해, 기판 지지 리프트 조립체(1060)가 우선 제공된다. 이 기판 지지 리프트 조립체(1060)는 기판 지지 조립체 모터(1062)를 포함한다. 일 실시예에서, 기판 지지 조립체 모터(1062)는 리드 스크류(lead screw; 1062)를 회전시키는 정밀한 모터이다. 기판 지지 조립체 모터(1062)의 회전 운동은 핑거 슬라이드(1064)의 선형 운동으로 전환된다. 핑거 슬라이드(1064)는 슬라이드를 상하로 구동시키도록 홈형 하우징(grooved housing; 1066)을 따라 타고 간다. 본 실례에서, 기판 지지 조립체 모터(1062)는 바람직하게 전기로 작동된다. 대안으로, 기판 지지 조립체 모터(1062)가 공압식 에어 실린더(pneumatically actuated air cylinder)일 수 있다.
기판 지지 리프트 조립체(1060)는 또한 기판 지지 핑거 모터(1052)를 포함한다. 이 기판 지지 핑거 모터(1052)는 기판 지지 핑거(1300) 및 지지된 기판(1250)를 회전시킨다. 기판 지지 핑거(1300)는 비회전 베이스 플레이트 지지부(1301)에 의해 형성된 축선을 중심으로 회전한다. 기판 지지 부재(1299)의 회전 속도는 실행되는 특별한 프로세스(예컨대, 증착, 린싱, 건조)에 따라 변화될 수 있다. 증착의 경우에, 기판 지지 부재(1299)는 유체 관성에 의해 기판(1250)의 표면을 가로질러 유체를 확산시키기 위해 약 5 rpms 내지 약 150 rpms 과 같이 비교적 저속으로 회전하도록 되어 있다. 린싱 프로세스의 경우에, 기판 지지 부재(1299)는 약 5 rpms 내지 약 1000 rpms 와 같이 비교적 중간 속도로 회전되게 할 수 있다. 건조 프로세스의 경우에, 기판 지지 부재(1299)는 기판(1250)을 회전 건조시키도록 약 500 rpms 내지 약 3000 rpms 과 같이 비교적 고속으로 회전되게 할 수 있다.
베이스 플레이트 지지부(1301)는 베이스 부재(1013 및 1014)에 챔버 베이스 또는 플랫폼(도시 안됨)에 장착된다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 베이스 플레이트 부재(1304)는 기판 지지 리프트 조립체(1060)에 의해 병진운동하지 않지만 기판 지지 핑거(1300)에 대한 가이드의 역할을 한다. 이러한 지지를 위해 상부 베어링(1054A) 및 하부 베어링(1054B)이 제공된다. 베이스 플레이트 지지부(1301)는 또한 유체 입구 라인(1166)에 의해 공급된 입구 튜브(1308) 및 전선(도시 안됨)을 위한 도관으로서 기능한다. 전선과 튜브는 베이스 부재(1014)에서 베이스 플레이트 도관(1305)을 통과한다.
도 8a는 도 8의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도를 나타낸다. 이 도면에서, 기판 리프트 조립체(1060)는 상승된 위치에 있다. 기판(1250)은 베이스 플레이트(1304)의 표면으로부터 떨어져서 상승되어, 기판이 유체 부피체(1310) 및 베이스 부재(1304)와 접촉하는 유체에 의해 데워지지 않으므로 유체 프로세싱 셀(1010)의 주변 온도에서 프로세싱이 가능하게 한다. 이것은 또한 프로세싱된 기판(1250)을 들어올리기 위해 진입하는 로봇의 앞에 기판(1250)이 통상 위치하게 되는 위치이다.
유체 프로세싱 셀(1010)은 또한 유체 입구 시스템(1200)을 포함한다. 유체 입구 시스템(1200)은 여러 프로세싱 유체(예컨대, 용액(1202), 용액(1204), 및 용액(1206), 불활성 가스 공급원(1207) 등)를 기판(1250)의 수용면에 전달하도록 작동한다. 유체 프로세싱 셀(1010) 내에 사용될 수 있는 프로세싱 유체의 가지수는 적용에 따라 변화될 것이며, 도 8에 도시된 바와 같이 3가지 이상이 될 것이다. 계측 펌프(1208)가 각각의 용액(1202, 1204, 1206)과 관련하여 제공된다. 또한, 각각의 전방선(1210) 안으로 각각의 용액(1202, 1204, 1206)을 방출하는 것을 제어하기 위해 분배 밸브(1209)가 제공된다. 용액(1202, 1204, 1206)은 선택적으로 전방선(1210)으로부터 입구 튜브(1225)를 통해 유체 프로세싱 셀(1010) 안으로 도입된다. 도 8에 대체로 도시된 바와 같이, 분배 밸브(1209)는 화학물질이 프로세스 유체 공급원으로부터 분배 밸브(1209)의 상부로 전달된 후 전방선(1210)을 링싱히도록 구성될 수 있다.
입구 시스테(1200) 내에는 선택적으로 필터(1162)가 병합될 수 있는데, 이러한 필터(1162)는 필터(1162)로부터 상류에서 발생되는 미립자가 유체 프로세싱 셀(1010)을 오염시키는 것 그리고 궁극적으로 기판(1250)을 오염시키는 것을 방지한다. 입구 라인(1225)이 기판을 제거하기 전에 린싱될 필요가 있는 경우에, 또는 프로세싱 단계들 사이에서, 필터의 추가는 필터 박막의 커다란 표면 면적으로 인해 입구 라인을 린싱하는데 걸리는 시간을 상당히 증가시킬 수 있으며 따라서 사용되지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 양상에서, 프로세싱 영역(1025)에 유입되기 전에 유체를 가열하기 위해 입구 시스템(1200) 내에 히터(1161)가 병합될 수 있다. 본 발명에서 고려되는 이 히터(1161)는 프로세싱 유체에 에너지를 공급하는 임의 유형의 장치일 수 있다. 바람직하게 히터(1161)는 침지형 히터(예컨대, 히터 요소가 용액과 접촉함)가 아닌 재킷형 저항 히터(예컨대, 입구 튜브의 벽을 통해 히터가 유체를 가열함)이다. 제어기(1280)와 연결하여 사용되는 히터(1161)는 유체 프로세싱 셀(1010)에 유입되는 프로세싱 셀의 온도가 원하는 온도임을 보장하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에서, 히터(1161)는 극초단파 전력 공급원이며 프로세스 유체에 에너지를 신속하게 공급하도록 사용되는 극초단파 캐비티(microwave cavity)를 통해 유동한다. 일 실시예에서, 극초단파 전력 공급원은 약 500 W 내지 약 2000 W 의 전력에서 2.54 GHz 에서 가동된다. 직렬식 극초단파 캐비티 히터의 일 실시예에서, 여러 용액(예컨대, 클리닝 화학물질, 린싱 용액, 및 포스트 클리닝 용액)의 온도를 프로세싱 셀에 유입하기 바로 전에 최적 수준까지 상승시킨다. 일 실시예에서, 2 개의 별도의 극초단파 히터가 별개의 유체 라인을 선택적으로 가열시키기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에서, 유체 탈가스화 유닛(1170)이 입구 시스템(1200)에 병합되어, 프로세싱 유체가 프로세싱 영역(1025)에 유입되기 전에 프로세싱 유체 내의 임의의 함유 또는 용해된 가스를 제거한다. 용해된 산소는 무전해 증착 반응을 저해하고, 노출된 금속면을 산화시키며 그리고 무전해 클리닝 프로세스 동안 에칭 속도에 영향을 미치는 경향이 있으므로, 유체 탈가스화 유닛의 사용은 프로세싱 유체 내에 존재하는 용해된 산호에 의해 야기된 임의의 부식 및/또는 프로세스 변화도를 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 유체 탈가스화 유닛은 대체로, 예컨대 진공 공급원 및 가스 투과형 박막의 사용에 의해 용액으로부터 용해된 가스를 추출할 수 있는 임의의 유닛으로서 형성된다. 유체 탈가스화 유닛은 예컨대 미국 매사츄세츠 빌러리카의 미크롤리스(Mykrolis)로부터 구입할 수 있다.
유체 프로세싱 셀(1010) 내에서 볼 수 있는 각각의 요소 및 다른 외부 시스 템 요소(아래에 설명됨)는 바람직하게 프로세스 제어기(1280)와 연결되는데, 이 프로세스 제어기(128)는 시스템 상에 위치하는 여러 센서 및/또는 사용자로부터의 입력을 수신하도록 구성된 마이크로프로세서-계열 제어 시스템일 수 있으며, 입력에 따라 챔버 및 외부 시스템의 작동을 적절하게 제어한다. 이러한 프로세스 제어기(1280)는 여러 프로그램을 보유하고, 프로그램을 프로세싱하며, 그리고 필요할 때 프로그램을 실행시키기 위해 제어기에 의해 사용되는 메모리(도시 안됨) 및 CPU(도시 안됨)를 포함한다. 메모리는 CPU에 연결되며, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 기타 다른 형태의 로컬 또는 원격의 디지탈 저장 장치와 같이, 용이하게 이용가능한 하나 이상의 메모리일 수 있다. CPU에 명령하기 위해 소프트웨어 명령어 및 데이타가 코드화되어 메모리 내에 저장될 수 있다. 프로세서를 지지하기 위해 CPU에는 지지 회로(도시 안됨)가 또한 종래의 방식대로 연결된다. 이 지지 회로는 캐시(cache), 전원, 시계 회로, 입력/출력 회로, 하위시스템, 및 기타 종래 공지된 장치를 포함할 수 있다. 제어기(128)에 의해 판독가능한 프로그램(또는 컴퓨터 명령어)은 작업이 프로세싱 챔버 내에서 실행가능한지를 결정한다. 바람직하게는, 프로그램은 제어기(1280)에 의해 판독가능한 소프트웨어이며, 모니터에 대한 명령어를 포함하고, 그리고 정의된 규칙 및 입력 데이타를 바탕으로 무전해 프로세스를 제어한다.
도 8, 도 8a 및 도 8b의 셀 실시예에서, 유체 입구 시스템(1200)은 스프레이 메카니즘을 작동시킨다. 보다 구체적으로, 프로세싱 유체, 예컨대 유체(1202, 1204, 1206)는 유체 전달 아암(1406)을 통해 기판의 수용면에 선택적으로 전달된 다. 복수의 노즐(1402)이 유체 전달 아암(1406)을 따라 형성된다. 이들 노즐(1402)은 입구 튜브(1225)로부터 유체를 수용하고, 기판(1250)의 수용면에 프로세싱 유체를 인도한다. 이들 노즐(1402)은 유체 전달 아암(1406)의 단부 또는 유체 전달 아암(1406)의 길이를 따라서 배치될 수 있다. 도 8, 도 8a 및 도 8b의 장치에서, 한 쌍의 노즐(1402)이 등간격으로 이격된 장치에 위치해 있다.
도 8의 구성에서, 유체 전달 아암(1406)은 말단부가 기판(1250)의 중심 위로 연장할 수 있는 길이를 갖는다. 하나 이상의 노즐(1402)이 유체 전달 아암(1406)의 말단부에 위치하는 것이 바람직하다. 유체 전달 아암(1406)은 분배 아암 모터(1404)에 대해 이동가능하고, 이러한 분배 아암 모터(1404)는 기판(1250)의 중심으로 그리고 기판(1250)으로부터 유체 전달 아암(1406)이 피봇될 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다. 도 8, 도 8a 및 도 8b에서, 유체 전달 아암(1406)은 분배 아암 모터(1404)의 이동에 응답하여 피봇된다. 분배 아암 모터(1404)는 챔버 프로세싱 영역(1025)으로부터 분배 아암 모터(1404)를 부분적으로 고립시키도록 가드 부재(guard member; 1410) 뒤에 배치되는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 유체 전달 아암(1406)은 피봇 이동할 뿐만 아니라 축방향으로도 이동하도록 되어 있다. 도 8b는 대안의 실시예에서, 도 8의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도를 나타낸다. 여기서, 피봇 아암(1404)은 축방향 모터(1080)(예컨대 선형 모터)에 연결된다. 축방향으로의 유체 전달 아암(1406)의 이동은 유체 전달 아암(1406)이 필요하다면 선택적으로 기판(1250)에 보다 근접할 수 있게 한다.
도 9는 도 8의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 평면도를 도시한다. 여기서, 유체 입구 시스템(1200)의 유체 전달 아암(1406)은 장착된 기판(1250)과 상대적으로 보여진다. 4 개의 지지 핑거(1300)가 기판(1250)을 지지하도록 도시되어 있다. 유체 전달 아암(1406)은 이 도면에서 기판(1250)으로부터 떨어져서 회전한다. 이러한 위치는 기판(1250)이 상술한 조립체(1060)과 같이 리프트 핀 또는 기판 리프트 조립체를 사용하여 상승될 수 있게 한다. 그러나, 화살표(1004)는 유체 전달 아암(1406)에 대한 회전 이동 경로를 나타내는데, 유체 전달 아암(1406)이 프로세싱 동안 기판(1250)에 대해 노즐(1402)을 회전시킬 수 있음을 증명한다. 기판(1250)에 대한 유체 전달 아암(1406)의 이동은 기판(1250)의 유체 적용범위를 향상시킨다. 바람직하게로는, 기판 지지 부재는 시스템의 수율과 유체 분배 균일성을 향상시키기 위해 노즐(1402)로부터 유체를 분배하는 동안 회전한다.
다른 실시예에서, 프로세싱 유체는 기판의 회전 축선과 근접하게 위치한 하나 이상의 노즐을 통해 전달된다. 동시에, 기판의 외부 엣지를 따라 배치된 노즐을 통해 (N2 또는 아르곤과 같은) 담체 가스가 전달된다. 유체 전달 공정 동안, 기판이 회전하는 것이 바람직하다. 기판(1250)의 엣지 둘레로 담체 가스를 분사함으로써 프로세싱 영역(1025) 둘레에 가스 블랭킷(gas blanket)을 형성한다. 이 가스 블랭킷은 프로세싱 영역 내부에 남아 있는 임의의 잔류 O2를 제거한다. 무전해 증착 프로세싱 분야의 당업자는 산소가 화학 물질 활성화 단계와 같은 특정 프로세스 단계에 유해한 영향을 준다는 것을 이해할 것이다.
일 실시예에서, 노즐(1402)은 초음파 스프레이 노즐, 또는 "에어 원자화 노즐"이다. 도 12는 하나의 구성에서 에어 원자화 노즐(1402)의 횡단면도를 나타낸다. 이 노즐(1402)은 내부 유체 혼합형 노즐이다. 이것은 프로세싱 유체의 완전한 원자화 스프레이, 또는 미스트를 발생시키도록 내부적으로 유체가 혼합되어 있다는 것을 의미한다. 이러한 구성에서, 예컨대 아르곤과 같은 담체 가스는 작은 액적의 프로세싱 용액을 포함한다. 일 실시예에서, 불활성 가스는 기판 표면에 원자화된 활성화 용액을 이송시키는데 사용될 수 있다. 대안으로, 불활성 가스는 기판(1250)에 원자화된 무전해 증착 용액을 이송시키는데 사용될 수 있다.
도 12의 노즐 구성(1402)에서, 노즐(1402)은 바디(1426) 및 팁(1424)을 포함한다. 팁(1424)은 약 10 μm 내지 약 200 μm 의 직경을 대체로 갖는다. 일 실시예에서, 팁(1424)은 약 10 μm 내지 약 50 μm 의 직경을 갖는다. 노즐 가스 공급부(1244)로부터 고압 가스가 전달될 때 생성된 벤츄리 효과(venturi effect)에 의해 발생하는 흡입력으로 인해 팁(1424)으로부터 유체가 전달된다. 도 12의 구성에서, 바디(1426)는 개별의 유체 및 가스 스트림을 각각 수용하기 위한 개별의 채널(1422, 1420)을 제공한다. 액체 채널(1422) 및 가스 챈러(1420)은 팁(1424)에서 병합되어, 2 개의 스트림이 혼합될 수 있다. 이것은 "동심 벤츄리 구성(concentric venturi design)"이라고 불릴 수 있다. 이러한 장치에서, 노즐(1402)로부터 분배되는 유체는 사전 혼합되어 완전히 원자화된 스프레이를 발생시킨다. 도 12의 미립자 팁 구성(1424)은 곡선 스프레이 패턴을 발생시킨다. 그러나, 평편 또는 부채꼴 스프레이 패턴과 같이 다른 스프레이 패턴을 발생시키기 위해 다른 팁 구성이 사용될 수 있다.
도 13은 에어 원자화 노즐(1402)의 상이한 구성의 횡단면도이다. 이것은 외부 유체 혼합 노즐이다. 도 13의 노즐 구성(1402)에서, 노즐(1402)은 다시 바디 (1426) 및 팁(1424)을 포함한다. 팁(1424)은 약 10 μm 내지 약 100 μm 의 직경을 대체로 가지거나, 다른 실시예에서, 약 10 μm 내지 50 μm 의 직경을 갖는다. 도 13의 장치에서, 비다(1426)는 다시 개별의 액체 및 가스 스트림 각각을 수용하기 이 한 개별의 채널(1422, 1420)을 제공한다. 그러나, 이러한 장치에서, 액체 채널(1422)은 가스 채널(1420)과 무관하게 노즐(1402)을 통해 액체를 전달하여, 2 개의 스트림이 바디(1426) 내에서 혼합되지 않으며 노즐(1424)의 외부에서 혼합된다. 이것을 "평행 벤츄리 구성"이라고 한다. 이러한 장치는 가스 및 액체가 개별적으로 제어될 수 있고, 이것이 보다 높은 점도의 액체 및 연마 현탁액에 대해 효과적이라는 점이 장점이다. 이것은 가스 유동의 변화가 액체 유동에 영향을 미치는 내부 혼합형 노즐(1402)과 대조적이다.
도 12 및 도 13의 노즐과 같은 초음파 노즐을 사용함으로써 기판의 수용면에 인도되는 원자화된 미스트를 발생시킬 수 있다. 액체 스트림과 반대인 미스트의 방향은 고가의 무전해 프로세싱 액체를 보존하는 역할을 한다. 이것은 또한 수용면에 걸쳐 보다 균일한 적용 범위를 제공한다. 또한, 회전하는 디스크의 표면에서의 경계층의 형상이 임의의 방향에서 기판의 표면과 대체로 평편하거나 또는 평행하므로, 기판 지지 핑거 모터(1502)의 사용에 의해 기판이 회전될 때 발생되는 유체 역학 경계층이 기판(1250)의 표면 상의 원자화된 프로세싱 액체의 분포를 향상 시킬 수 있다. 원자화된 프로세싱 유체에 의해 나타나는 이러한 경계층 효과는, 하나 이상의 노즐에 의해 생성되는 비균일한 스프레이 패턴이 기판의 표면으로의 원자화된 유체의 이송에 대한 경계층의 제어에 의해 최소화될 수 있기 때문에, 유체의 스트림이 기판의 표면과 충돌하게 하는 종래의 스프레이 구성에 비해 장점을 가질 수 있다.
노즐(1402)에 전달되는 유체를 위한 유체 공급부가 제공된다. 도 12 및 도 13에서, 탱크(1212)가 도시되어 있다. 이 탱크(1212)는 유체 입구(1218) 및 방출부(1214)를 포하한다. 방출부(1214)는 대기압과 유체 소통 상태이다. 또한, 유체 출구(1216)가 제공된다. 유체를 전달하는 동안, 공급원(1244)으로부터의 가스들이 고속으로 노즐(1402)에 전달된다. 이것은 방출부(1214)를 통한 대기압과의 소통으로 인해 유체 라인(1422)에 상대적인 음압(negative pressure)이 생성된다. 이후, 유체는 유체 출구(1216)를 통해 노즐(1402) 안으로 유동하게 된다.
일 실시예에서, 프로세싱 유체는 활성화 용액이다. 활성화 용액의 실례는 염화물을 포함하는 팔라듐염, 브롬화물, 불화물, 플로보레이트(fluoborates), 요오드화물, 질산염, 황산염, 카보닐, 금속 산의 염, 및 이들의 혼합물 포함한다. 일 실시예에서, 팔라듐 염은 팔라듐 클로라이드(PdCl2)와 같은 질산염이다. 다른 실시예에서, 팔라듐 염은 질산염, 알카네설포네이트, 또는 금속면 상에 또는 용액 내의 구조를 클러스터링하기 쉽지 않은 배위결합되지 않은 음이온을 함유하는 다른 Pd+2의 수용성 유도체이다. 일 실시예에서, 구리 클리닝 용액이 인가가 종료되는 시간 과 활성화 용액이 인가되기 시작하는 시간 사이의 큐 시간(queue time)(대기 시간)은 대체로 약 15초 미만이며, 바람직하게는 약 5초 미만이다. 활성화 용액은 대체로 노출된 피쳐(feature)의 노출된 구리 상에 활성화된 금속 시드 층(metal seed layer)을 증착시키도록 작용한다. 이들 클리닝 후에 구리층의 노출 부분의 산화는 구리 산화물이 구리보다 높은 전기 저항을 가지는 것으로 알려져 있으므로 다음 프로세스 단계에 유해할 수 있다. 구리 클리닝과 활성화 사이의 짧은 큐 시간은 산화를 최소화 시키는 한편, 프로세싱 셀 둘레에 담체 가스 환경의 사용은 상술한 바와 같이 구리층의 노출된 부분의 산화를 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
일 실시예에서, 프로세싱 액체는 무전해 증착 용액이다. 일 실시예에서, 무전해식으로 증착된 캐핑층(capping layer)이 증착되는데, 이러한 캐핑층은 Cop, CoWP, CoB, CoWB, CoWPB, NiB 또는 NiWB를 함유하는 합금, 바람직하게는 CoWP 또는 CoWPB를 함유한다. 캐핑층을 형성하는데 사용되는 무전해 증착 용액은 증착되는 캐핑층 물질에 따라 하나 이상의 염 및 하나 이상의 환원제를 포함한다. 무전해 증착 용액은 또한 대체로 당해 분야에 널리 알려진 바와 같이 산 또는 염기와 같은 pH 조절기를 포함할 수도 있다. 선택된 캐핑층이 코발트를 포함할 때, 무전해 증착 용액은 대체로 코발트 염을 함유한다. 코발트 염의 실례는 염화물, 브롬화물, 불화물, 아세테이트, 플로보레이트, 요오드화물, 질산염, 황산염, 강산 또는 약산의 염, 및/또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게, 코발트 염은 코발트 설페이트, 코발트 클로라이드 또는 이들의 화합물을 포함한다. 텅스텐 함유 캐핑 물질이 증착된다면, 무전해 증착 용액은 텅스테이트 염을 포함한다. 바람직하게, 텅스 테이트 염은 암모늄 텅스테이트 또는 테트라메틸 암모늄 텅스테이트와 같은 텅스텐산의 염을 포함하거나, 텅스텐 산의 중성화를 통해 발생될 수도 있다. 니켈-함유 캐핑 물질이 증착된다면, 무전해 용액은 대체로 니켈 염을 함유한다. 니켈 염의 실례는 염화물, 브롬화물, 불화물, 아세테이트, 플로보레이트, 요오드화물, 질산염, 황산염, 카보닐, 강산 또는 약산의 염, 및/또는 이들의 화합물을 포함한다.
선택된 캐핑층 물질이 CoP, CoWP, 또는 CoWPB와 같은 인을 포함하는 경우, 환원제는 바람직하게 하이포아인산염 음이온(H2PO2)와 같은 인 화합물을 함유한다. 캐핑 물질이 붕소 화합물, 디메틸아민-보레인(DMAB), 보로하이드라이드(BH4) 음이온의 비-알칼리 금속 염, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 상술한 환원제에 하이드라진과 같은 다른 환원제가 추가로 또는 대안으로, 함께 사용될 수 있다. 일 실시에예에서, 구리에 대해 개시된 프로세스에 대해 보란 공통-환원제(borane co-reducing agent)가 사용된다.
상술한 바와 같이, 무전해 증착 용액(프로세싱 유체) 및/또는 기판은 온도로 가열될 수 있다. 예시적인 온도는 약 40 ℃ 내지 95 ℃ 이다. 일 양상에서, 무전해 증착 용액 및/또는 기판 구조물을 가열시키는 단계는 무전해 증착률을 상승시킨다. 이것은 프로세싱 유체가 노즐(1402)에서 배출될 때 프로세싱 유체에 의해 가해지는 온도 하강을 오프셋하는 것을 돕는다. 일 실시예에서, 캐핑 물질의 증착률은 약 100 Å/min 이상이다. 일 실시예에서, 캐핑 물질은 약 100 Å 내지 300 Å의 두께, 바람직하게는 약 150 Å 내지 200 Å의 두께로 증착된다. 그러나, 무전 해 프로세스의 증착률이 온도에 좌우되는 것으로 알려져 있으므로, 기판에 걸쳐 균일한 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에서, 도 8에 도시된 베이스 플레이트 부재(130)의 가열 코일(1112) 및 히터(1164)가 사용될 수 있다.
유체 프로세싱 셀(1010)은 또한 유체 출구 시스템(1240)을 포함한다. 유체 출구 시스템(1240)은 대체로 유체 드레인(1249)에 연결되는 출구 라인(1227)을 포함한다. 선택적으로, 무전해 프로세싱 셀(1010)을 통해 균일하게 유체를 끌어들이기 위해 하나 이상의 출구 라인(1227)이 무전해 프로세싱 셀(1010) 주위에 배치될 수 있다. 도 9에서, 4 개의 등간격으로 이격된 출구 라인(1227)이 제공됨을 볼 수 있다. 복수의 출구 라인(1227)은 하나의 배출 플래넘 및 유체 드레인(1249)에 매어져 있을 수 있다. 유체 드레인(1249)은 차례로 폐기물 수집 드레인(도시 안됨)으로 배출시키는 챔버로 유체를 전달한다. 요약하면, 프로세싱 유체는 대체로 입구 튜브(1225), 유체 전달 아암(1406), 및 노즐(1402)을 통해 유동한 후, 프로세싱 영역(1025)을 통해 외측으로, 기판 지지 핑거(1300)를 향해 유동하며, 이후, 하나 이상의 유체 드레인(1227) 밖으로 유동한다. 화학물질들은 프로세싱 영역(1025) 내의 기판(1250)의 수용면과 접촉하여 이를 처리할 것이다.
유체 출구 시스템(1240)은 가스 배출부를 포함한다. 배출 튜브(1246)가 벽(1015)를 통해 연장한다. 배출 시스템(1248)은 프로세싱 영역(1025) 밖으로 가스를 끌어들인다. 일 실시예에서, 배출 입구(1246)는 기판(1250)의 표면 아래로 균일하게 가스를 흡인하여 기판(1250)의 표면 근처에서의 가스 유동을 향상시키는 링/플래넘이다.
도 10은 대안의 실시예에 있어서 페이스-업 무전해 프로세싱 셀(1010)의 횡단면도이다. 유체를 기판(1250)의 수용면으로 전달하기 위한 유체 흡입 시스템(1200)이 다시 제공된다. 프로세싱 유체는 다시 하나 이상의 노즐(1402)을 통해 전달된다. 그러나, 본 실시예에서, 노즐(1402)은 챔버 덮개 조립체(1033) 내부의 가스 전달 다공형 플레이트(1030) 내에 배치된다.
챔버 덮개 조립체(1033)는 먼저 가스 전달 다공형 플레이트(1030)를 포함한다. 바람직하게는, 가스 전달 다공형 플레이트(1030)는 공기가 통과할 수 있게 하는 다공형 플레이트이다. 다공형 플레이트를 위한 예시적인 물질은 세라믹 물질(예컨대 알루미나), 폴리에틸렌(PE), 및 폴리프로필렌, PVDF를 포함하며, 유체가 소통될 수 있도록 내부에 통공이 형성되거나 또는 홀이 제조되어 있다. 일 실시예에서, HEPA 필터("고효율 미립자 공기(high efficiency particulate air)") 장치가 사용될 수 있다. HEPA 필터는 종이와 같은 물질로 말려진 유리 섬유를 사용한다. 도 10에서 가스 전달 다공형 플레이트(1030)는 상부 지지 링(1031)에 의해 지지된다.
챔버 덮개 조립체(1033)는 대체로 덮개(1032), 가스 전달 다공형 플레이트(1030), 상부 지지 링(1031), 및 시일(seal; 1036 및 1037)을 포함한다. 덮개(1032)는 덮개 조립체(1033)와 가스 전달 다공형 플레이트(1030) 사이의 부피체 내에 플래넘(plenum; 1034)을 형성한다. 덮개(1032)는 가스 전달 다공형 플레이트(1030) 및 상부 지지 링(1031) 모두에 의해 도 10의 장치 내에 지지되어 있다. 유체 입구 튜브(1225)는 덮개(1032)를 통해 연장된 후, 가스 전달 다공형 플레이트 (1030) 내의 하나 이상의 노즐(1402)에 다기관으로 집배(manifolding)된다.
도 10의 유체 프로세싱 셀(1010)은 가스 라인(1040)을 가지고 있다. 이 가스 라인(1040)은 가스 공급부(1038)로부터 챔버 덮개 플래넘(1034) 안으로의 유동 경로를 제공한다. 밸브(1035)는 가스 라인(1040)과 유체 소통 상태로서 선택적으로 개방 및 폐쇄된다. 일 양상에서, 가스 공급부(1038)는 프로세싱 영역(1299) 내부에 산소를 제공한다. 산소는 일부 프로세스에서는 거부될 수 있다. 예컨대, 산소는 활성화 단계 동안 첨가될 수 있다. 바람직하게, 담체 가스는 원하는 구성으로 수소 및 산소와 혼합되며 플래넘(1034)에 전달된다. 일 실시예에서, 가스 공급부(1038)는 아르곤, 질소, 헬륨 또는 이들의 화합물과 같은 불활성 가스를 공급한다.
플래넘(1034) 및 가스 전달 다공형 플레이트(1030)는 웨이퍼(1250) 위에 위치하여, 담체 가스가 층류에 의해 웨이퍼(1250) 위에 전달될 수 있게 한다. 이 층류 가스는 웨이퍼(1250) 상에 균일하고 수직인 가스 유동을 생성시킨다. 이러한 방식으로, 웨이퍼(1250)의 반경을 따라 균일한 경계층이 제공된다. 다음에, 이것은 웨이퍼 반경에 걸쳐 보다 균일한 열손실이 야기하게 하고, 웨이퍼 상 및 그 위에 화학물질 증기 및 물의 응축을 감소시키는 기능을 한다.
일 실시예에서, 플래넘(1034)과 근접하게 챔버 덮개 조립체(1033) 내에 가열 수단(도시 안됨)이 위치한다. 예컨대, 가스 전달 다공형 플레이트(1030) 내부에 가열 코일(도시 안됨)이 배치될 수 있다. 이것은 가스 라인(1040)으로부터 전달되는 가스의 가열을 위해 제공되는데, 이러한 가스의 가열은 차례로 웨이퍼(1250) 위 에 응축과 액적 형성물을 최소화시킨다.
가스 라인(1040)으로부터, 가스가 플래넘(1034)으로 유동한 후 가스 전달 다공형 플레이트(1030)를 통과한다. 가스 전달 다공형 플레이트(1030)는 가스 유동 확산기의 역할을 한다. 이후, 가스는 프로세싱을 위해 기판(1250)의 수용면을 가로질러 아래로 유동한다. 따라서, 가스 전달 다공형 플레이트(1030)를 통과하는 가스 유동은 노즐(1402)로부터 기판(1250)의 수용면 상에 프로세싱 유체 미스트를 인도하고 균일하게 분포시키는 것을 도울 수 있다. 결국, 가스는 배출 시스템(1248)에 의해 배출 입구(1246)를 통해 배출된다. 배출 시스템(1248)은 대체로 유체 프로세싱 셀(1010)로부터 가스를 끌어들이기 위해 배출 팬 또는 진공 펌프를 포하할 수 있다. 배출 입구(1246)가 기판(1250)을 지나는 가스 유동이 확실히 층류임을 돕는다는 점을 주지해야 한다.
일 실시예에서, 가스 라인(1040)이 입구 시스템(1200)에 연결되어, 가스 대신에 유체(예컨대 프로세싱 유체)가 가스 전달 다공형 플레이트(1030)를 통해 밀려나갈 수 있다. 이러한 방식으로, 가스 전달 다공형 플레이트(1030)는 기판(1250)의 표면에 프로세싱 유체를 전달하도록 샤우어헤드(showerhead)와 같은 역할을 할 것이다.
가스 라인(1040)은 유체 전달 라인 뿐만 아니라 진공 라인으로서의 역할을 할 것이다. 진공 공급원(1039)이 제공되는데, 이 진공 공급원(1039)은 무전해 프로세싱 셀(1010) 외부로 기판(1250)을 전달하기 바로 전에 가스 전달 다공형 플레이트(1030)에 부착된 임의의 유체가 떨어지는 것을 방지한다. 이 점에서, 진공 벤 츄리와 같은 진공 공급원(1039)이 작동되어 챔버 덮개 플래넘(1034) 내에 진공을 생성시킨다. 이어서, 이것은 가스 전달 다공형 플레이트(1030)의 하부면 상의 임의의 유체가 플래넘(1034) 안으로 흡입되어 들어오게 한다.
도 10a는 도 10의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 횡단면도를 도시한다. 이 도면에서, 무전해 프로세싱 셀(1010) 내부에 가스 유동 디버터(gas flow diverter; 1102)가 제공된다. 이 가스 유동 디버터(1102)는 외부 가스 유동 디버터 리프트 메카니즘(도시 안됨)의 사용에 의해 선택적으로 상승 및 하강된다. 도 10a에서, 가스 유동 디버터(1102)는 하강된 위치에 있다. 도 10a는 기판(1250)이 유체 프로세싱 셀(1010)의 내외로 전달될 때의 가스 유동 디버터(1102)의 위치를 나타낸다.
도 10b는 도 10의 페이스-업 무전해 프로세싱 챔버의 다른 횡단면도를 나타낸다. 여기서, 가스 유동 디버터는 상승된 위치에 있다. 이러한 상승된 위치에서, 가스 유동 디버터(1102)는 프로세싱 동안 미스트가 노즐(1402)로부터 기판(1250)을 향해 유동할 때 미스트의 유동을 "직선화"하는데 사용된다.
무전해 프로세싱 셀(1010) 외부에서 기판(1250) 상에 분배되는 유체의 진행을 육안으로 검사하기 위한 검사 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 도 10의 장치에서, 무전해 프로세싱 셀(1010) 내부에 카메라(1360)가 제공된다. 이 카메라(1360)는 벽(1015)을 따라, 가스 전달 다공형 플레이트(1030) 아래에, 상부 지지 링(1031)을 따라, 또는 기판의 적절한 가시화가 얻어질 수 있는 기타 다른 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 카메라(1360)는 덮개의 고정 부분 상에 위치한다. 도 10의 실시에에서, 카메라(1360)가 상부 지지 링(1031)에 고정된다.
카메라(1360)를 돕기 우해, 광원(도시 안됨)을 제공하는 것이 바람직하다. 이 광원도 덮개의 고정 부분 상에 위치하는 것이 바람직하지만, 프로세싱 영역(1025)과 인접한 임의의 위치에 위치될 수 있다. 이러한 광원은 프로세싱 동안 기판(1250)을 조사하는 역할을 한다.
카메라(1360)는 디지탈 이미지를 기록하기 위해 일련의 화소를 사용하는 전하 결합형 디스플레이 카메라("CCD 카메라"; charge coupled display camera)인 것이 바람직하다. 기판(1250)의 표면의 최적의 가시도를 제공하기 위해 무전해 프로세싱 셀(1010) 외부에 모니터(도시 안됨)가 설치된다. 이러한 방식으로, 기판(1250)의 무전해 프로세싱 유체에 의한 적절한 적용 범위 및 유체의 분배에 관하여 시각적 확인이 제공된다.
이러한 시각적 확인은 사람의 모니터링을 통해 제공되는 것이 바람직하다. 그러나, 일 실시예에서, 시각적 확인 프로세스가 머신 비젼 제어형 프로세스를 통해 제공된다. 이 장치에서, 적절한 적용범위의 기판(1250)의 이미지가 제어기(예컨대, 컴퓨터) 안에 프로그래밍되어 있다. 이 제어기는 이후 유체 분배 프로세스 동안 카메라(1360)에 의해 생성된 픽셀 이미지를 모니터링한다. 유체 분배 프로세스는 카메라(1360) 내의 픽셀에 의해 검출되는 실제 기판 이미지가 사전 기록된 이미지와 적어도 부합할 때 까지 종료되지 않는다.
이 카메라(1360)는 선택적으로 자외선 카메라일 수 있다. 자외선 카메라는 시각적 파장을 제거하지만 열적 파장을 인식한다. 이미지 내에 색상의 차가 있고, 따라서 이미지는 대상물 즉 기판(1250) 내의 온도 차를 표시한다. 분배되는 유체가 기판(1250)의 표면과 상이한 온도라면, 온도차는 색상차로서 기록될 것이다. 유체 분배는 온도차가 사라질 때 까지 계속되며, 기판(1250)의 완전한 적용 범위의 표시를 제공한다. 온도차는 다시 기계 시각 제어를 통해 모니터링되는 것이 바람직하다. 따라서, 기판의 완전한 적용범위가 보장될 수 있다.
일 실시예에서, 카메라(1360)는 웨이퍼(1250)의 표면이 연속적인 화학물질 적용범위를 갖는 것을 보장하도록 화학물질 노즐(1402)로부터의 유동 체계 및 화학물질 분배 아암(1406)의 운동의 소프트웨어 최적화를 갖는 폐쇄형 루프의 제어 하에서 작동될 수 있다.
도 11은 또 다른 실시예에 있어서의 페이스-업 무전해 프로세싱 셀(1010)의 횡단면도를 도시한다. 여기서, 프로세싱 유체는 가스 전달 다공형 플레이트(1030) 내에 배치된 노즐(1402)을 통해 유체를 스프레이함으로써 기판(1250)의 수용면에 적용된다. 본 실시예에서, 가스 전달 다공형 플레이트(1030)는 기판(1250)에 대해 선택적으로 상승 및 하강할 수 있다. 보다 구체적으로, 챔버 덮개 조립체(1033)가 기판(1250)에 대해 축방향으로 이동한다. 이러한 축방향 이동을 달성하기 위해, 챔버 덮개 조립체(1079)가 사용된다. 챔버 덮개 모터(도면부호 1080'으로 도면에 도시됨)가 챔버 덮개 리프트 조립체(1079)의 일부분으로서 사용될 수 있다. 챔버 덮개 모터(1080')는 일 실시예에서 바람직하게 전기적으로 작동되며 선형 모터가 사용될 수도 있다. 그러나, 대안으로 공압식 에어 실린더로 나타낼 수도 있다.
챔버 덮개 모터(1080')에 의해, 챔버 덮개 리프트 조립체(1079)는 가스 전달 다공형 플레이트(1030)와 그 아래의 기판(1250) 사이의 프로세싱 영역(1025)의 부피체를 제어한다. 덮개를 상승 및 하강시키도록 모터에 의해 구동되는 모터 슬라이드(1082)에 덮개(1032)가 부착된다. 프로세싱 영역(1025) 안으로의 대기 가스의 튕김 방지 및/또는 누출 최소화를 달성하도록 덮개(1032)에 선택적인 스커트(1084)가 부착된다. 이러한 장치는 기판(1250)의 표면 근처에서 가스 유동 및 산소 레벨을 제어하는데 유용하다.
상술한 페이스-업 무전해 도금 셀의 여러 실시예들은 기판(1250)을 프로세싱하는 상황으로 기재되어 있다. 그러나, 이러한 페이스-업 무전해 도금 셀은 기판 지지 핑거(1300)(또는 지지 링) 상에 기판없이 작동될 수 있다. 보다 구체적으로, 유체 전달 시스템(1200) 및 유체 출구 시스템(1240)은 프로세싱 영겨(1299) 내부에 기판을 위치시키지 않고 작동될 수 있다. 예컨대, 탈이온수 또는 다른 클리닝 또는 린싱 유체가 기판없이 유체 전달 아암(예컨대 도 8의 유체 전달 아암(1406)) 또는 유체 전달 플레이트(예컨대 도 10의 가스 전달 다공형 플레이트(1030))를 통해 분사될 수 있다. 이것은 지지 핑거(1300) 및 다른 챔버 부재에 클리닝을 제공하도록 실시될 것이다. 이러한 클리닝 단계를 추가로 돕기 위해, 유체 전달 아암이 하강될 수 있거나(도 8b 참조), 유체 전달 헤드가 하강될 수 있거나(도 11 참조), 또는 기판 지지 조립체가 상승될 수 있다(도 8a 참조).
본 발명의 실시예들을 상술하였지만, 본 발명의 기본적인 범위와 다음의 청구의 범위에 의해 결정되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 창안될 수 있다.

Claims (48)

  1. 무전해 증착 시스템으로서:
    프로세싱 메인 프레임과;
    상기 프로세싱 메인 프레임 상에 위치한 하나 이상의 기판 클리닝 스테이션과;
    환경 제어식 프로세싱 엔클로져,
    상기 프로세싱 엔클로져 내에 위치하는 제 1 유체 프로세싱 스테이션,
    상기 프로세싱 엔클로져 내에 위치하는 제 2 유체 프로세싱 스테이션, 및
    제 1 유체 프로세싱 스테이션과 제 2 유체 프로세싱 스테이션 사이에서 복수의 기판을 이송시키도록 상기 프로세싱 엔클로져 내에 위치하는 기판 이송 셔틀을 포함하는, 상기 프로세싱 메인 프레임 상에 위치한 무전해 증착 스테이션과; 그리고
    상기 프로세싱 메인 프레임 상에 위치하며 상기 프로세싱 엔클로져의 내부에 접근하도록 구성된 기판 이송 로봇을 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 스테이션은 페이스-업 배향(face-up direction)으로 프로세싱하기 위해 기판을 지지하도록 구성된 회전가능한 기판 지지 조립체를 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전가능한 기판 지지 조립체는:
    수직 리프트 조립체; 및
    상기 수직 리프트 조립체와 소통하여 위치하는 복수의 기판 맞물림 핑거를 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 기판 맞물림 핑거 및 상기 수직 리프트 조립체는 상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 스테이션 중 하나 이상의 내부에 위치하는 유체 확산 부재와 평행한 관계로 상기 기판을 협력하여 위치시키도록 구성되는,
    무전해 증착 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 스테이션 중 하나 이상은:
    유체 확산 부재;
    상기 유체 확산 부재의 이면의 둘레와 밀봉가능하게 맞물리고 상기 유체 확산 부재의 이면과의 사이에 유체 부피체를 형성하는 베이스 플레이트; 및
    상기 유체 부피체와 유체 소통되는 유체 공급 도관을 더 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유체 공급 도관은 온도 제어식 유체 공급원과 유체 소통되는,
    무전해 증착 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 유체 확산 부재는 다공성 세라믹 디스크를 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 유체 확산 부재는 관통하여 형성된 복수의 홀을 갖는 디스크형 부재를 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 홀은 약 0.7 mm 내지 약 3 mm 사이의 직경을 갖는,
    무전해 증착 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 스테이션 각각은 온도 제어식 프로세싱 유체의 공급원과 유체 소통되는 이동가능한 유체 분배 아암을 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 환경 제어식 프로세싱 엔클로져는 상기 제 1 유체 프로세싱 스테이션 위에 위치하는 제 1 프로세싱 부피체 및 상기 제 2 유체 프로세싱 스테이션 위에 위치하는 제 2 프로세싱 부피체를 포함하며, 상기 제 1 프로세싱 부피체가 중앙벽에 의해 상기 제 2 프로세싱 부피체로부터 적어도 부분적으로 분리되어 있는,
    무전해 증착 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 프로세싱 부피체의 헤드 공간 부피체는 약 1500 in3 내지 5000 in3 사이에 각각 있는,
    무전해 증착 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 프로세싱 부피체 각각은 상기 제 1 및 제 2 프로세싱 조립체와 유체 소통되는 환경 제어 조립체를 구비하는,
    무전해 증착 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 환경 제어 조립체는 프로세싱 가스 공급부, 히터, 및 가습기 중 하나 이상을 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 스테이션 각각의 내부에 위치하는 배출 포트를 더 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스 공급부 및 상기 배출 포트는 프로세싱 단계 동안 약 100 ppm 미만의 상기 제 1 및 제 2 프로세싱 부피체 내의 산소 함량을 협력하여 유지하도록 구성되는,
    무전해 증착 시스템.
  17. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 스테이션 중 하나 이상은 상기 복수의 기판 맞물림 핑거 상에 위치하는 상기 기판의 둘레를 향해 상기 프로세싱 스테이션의 내부로부터 내측 및 상측으로 연장하는 복수의 유체 캐치 링을 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  18. 반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템으로서:
    환경 제어식 프로세싱 부피체를 형성하는 프로세싱 엔클로져와;
    상기 환경 제어식 프로세싱 부피체 내에 위치하는 제 1 유체 프로세싱 셀과;
    상기 환경 제어식 프로세싱 부피체 내에 위치하는 제 2 유체 프로세싱 셀과;
    상기 환경 제어식 프로세싱 부피체 내에 위치하며 상기 제 1 유체 프로세싱 셀과 상기 제 2 유체 프로세싱 셀 사이에서 기판을 피봇식으로 이송시키도록 구성되는 기판 셔틀을 포함하며,
    상기 제 1 유체 프로세싱 셀 및 상기 제 2 유체 프로세싱 셀 각각이,
    유체 투과성 확산 부재,
    프로세싱을 위해 상기 유체 투과성 확산 부재와 평행한 관계로 기판을 회전가능하게 지지하도록 구성된 기판 지지 조립체, 및
    상기 기판 지지 조립체 상의 위치한 상기 기판 상에 프로세싱 유체를 분배시키도록 이동가능하게 위치하는 유체 분배 아암을 포함하는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 환경 제어식 프로세싱 부피체와 모두 유체 소통되는 프로세싱 가스 소개부 및 제어식 프로세싱 가스 공급부를 더 포함하며, 상기 프로세싱 가스 공급부 및 상기 프로세싱 가스 소개부가 상기 프로세싱 부피체 내에 약 100 ppm 미만의 산소를 발생시키도록 협력하여 구성되어 있는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 프로세싱 셀 위에 위치한 제 1 프로세싱 부피체 및 상기 제 2 유체 프로세싱 셀 위에 위치한 제 2 프로세싱 부피체와 상기 제어식 프로세싱 부피체를 분리시키도록 위치하는 중앙벽을 더 포함하는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 프로세싱 부피체 중 하나 이상은 약 1000 in3 내지 약 5000 in3 사이의 헤드 공간 부피체를 갖는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판으로부터 상기 제 1 및 제 2 프로세싱 부피체의 상부의 하부면까지의 수직 거리는 약 12 인치 내지 약 36 인치인,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 유체 확산 부재는 관통하여 형성되며 방사상으로 거리를 두고 이격된 복수의 유체 분배 홀을 구비하는 디스크형 부재를 더 포함하는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 유체 분배 홀은 온도 제어식 유체 공급원과 유체 소통되는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 유체 확산 부재는 유체 투과형 다공성 세라믹 디스크 부재를 포함하는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판 지지 조립체는 수직으로 작동가능한 복수의 기판 지지 핑거를 포함하는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 유체 분배 아암은 온도 제어식 프로세싱 유체 공급원과 유체 소통되는,
    반도체 프로세싱용 유체 증착 시스템.
  28. 무전해 증착 시스템으로서:
    복수의 유체 프로세싱 셀을 지지하도록 구성된 프로세싱 메인 프레임과;
    상기 프로세싱 메인 프레임 상에 위치하며 상기 복수의 유체 프로세싱 셀의 각각에 접근하도록 구성된 메인 프레임 로봇과; 그리고
    온도, 압력 및 습도 중 하나 이상이 제어되는 환경 내에서 기판의 표면을 클리닝하고 활성화시키도록 구성된 제 1 유체 프로세싱 셀,
    온도, 압력 및 습도 중 하나 이상이 제어되는 환경 내에서 기판의 표면 위를 클리닝하고 상기 표면 상에 금속층을 무전해식으로 증착하도록 구성된 제 2 유체 프로세싱 셀, 및
    상기 환경 제어식 프로세싱 부피체 내에 위치하며 상기 제 1 유체 프로세싱 셀과 상기 제 2 유체 프로세싱 셀 사이에서 기판을 피봇식으로 이송시키도록 위치한 기판 셔틀을 각각 포함하는, 상기 메인 프레임 상에 위치한 2 개 이상의 프로세싱 엔클로져를 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 프로세싱 엔클로져 각각은 상기 프로세싱 엔클로져를 제 1 프로세싱 부피체 및 제 2 프로세싱 부피체와 분리시키는 중앙벽을 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 프로세싱 부피체는 상기 중앙벽 내에 형성된 기판 셔틀을 통해 서로 소통되어 있는,
    무전해 증착 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 프로세싱 부피체 각각은 약 1500 in3 내지 약 5000 in3 사이의 헤드 공간을 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 셀의 하나 이상은:
    실질적으로 평편한 상부면 및 관통하여 형성된 복수의 유체 분배 홀을 갖춘 유체 확산 부재; 및
    무전극 증착 프로세스 동안 상기 유체 확산 부재로부터 떨어져서 약 1 mm 내지 약 5 mm 사이에 기판을 위치시키도록 구성된 기판 지지 조립체를 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  32. 제 28 항에 있어서,
    상기 유체 분배 홀과 유체 소통되는 가열 유체 공급원을 더 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  33. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 프로세싱 셀 각각은 온도 제어식 프로세싱 유체 공급원과 유체 소통되는 이동식 유체 분배 아암을 포함하는,
    무전해 증착 시스템.
  34. 기판을 프로세싱하기 위한 페이스-업 방식 무전해 도금 셀로서:
    기판을 지지하기 위한 기판 지지 조립체와;
    상기 기판 지지 조립체 상에 놓인 상기 기판의 후면과 접촉하도록 가열된 유체가 통과해서 유동하는 확산 플레이트 및 유체 입구를 구비하는 유체 확산 부재와;
    덮개 조립체와;
    상기 기판 지지 조립체와 상기 덮개 조립체 사이에 형성된 유체 프로세싱 영 역과; 그리고
    상기 기판에 프로세싱 유체를 전달하기 위한 하나 이상의 노즐을 포함하며 상기 유체 프로세싱 영역에 프로세싱 유체를 제공하는 유체 입구 시스템을 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 기판 지지 조립체는,
    상기 확산 플레이트 위로 상기 기판을 지지시키고 기판 핑거 모터의 사용에 의해 회전되도록 되어 있는 기판 지지 핑거를 더 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 유체 확산 부재는 상기 확산 플레이트와 소통되어 있는 가열 요소를 더 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 유체 확산 부재는:
    상기 확산 플레이트와의 사이에 유체 부피체 영역을 제공하며 상기 유체 입 구로부터 유체를 수용하고, 상기 확산 플레이트 아래에 위치하는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트와 소통되는 가열 요소를 더 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  38. 제 34 항에 있어서,
    상기 유체 입구 시스템은:
    하나 이상의 노즐이 이를 따라 배치된 유체 전달 아암; 및
    상기 무전해 도금 셀의 상기 프로세싱 영역 내에서 상기 유체 전달 아암을 피봇시키기 위한 유체 전달 아암 모터를 더 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 유체 입구 시스템은:
    노즐에 연결되며 불활성 가스 또는 수소와 혼합된 불활성 가스를 상기 노즐에 전달하도록 되어 있는 가스 공급원; 및
    상기 노즐에 연결되는 유체 공급원 더 포함하며, 상기 가스 공급원 및 상기 유체 공급원이 상기 유체 공급원으로부터 상기 기판 표면으로 프로세싱 유체를 전달하도록 되어 있는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 덮개 조립체는 상기 기판 지지 조립체에 관해 상기 덮개 조립체를 선택적으로 상승 및 하강시키기 위한 덮개 조립체 모니터를 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  41. 제 34 항에 있어서,
    상기 덮개 조립체는 무전해 프로세싱 동안 상기 셀 내부에 상기 기판 상에 프로세싱 유체 적용범위의 확인을 제공하는 카메라를 더 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 기판의 표면이 상기 프로세싱 유체에 의해 실질적으로 덮여있는 것을 보장하도록 상기 카메라의 출력 신호를 모니터링하도록 되어 있는 제어기를 더 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 카메라가 적외선 카메라인,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  44. 제 34 항에 있어서,
    상기 덮개 조립체는:
    상부 덮개 부재; 및
    상기 상부 덮개 부재 아래에 배치된 플레이트를 더 포함하며,
    상기 상부 덮개 부재 및 상기 플레이트가 함께 플레넘을 형성하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 플레이트는 세라믹 물질, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택된 물질로 이루어진,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 유제 입구 시스템은 상기 플레이트 내부에 배치된 복수의 노즐을 더 포함하며,
    상기 노즐 각각은 상기 유체 흡입 라인으로부터 무전해 프로세싱 유체를 수용하고 상기 유체 프로세싱 영역 안으로 상기 무전해 프로세싱 유체를 전달하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  47. 제 44 항에 있어서,
    상기 덮개 조립체는,
    상기 플레이트의 표면으로부터 유체를 제거하기 위해 상기 플레넘에 음압을 선택적으로 적용하기 위한 진공 라인을 더 포함하는,
    기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
  48. 페이스-업의 기판을 프로세싱하기 위한 페이스-업 방식 무전해 도금 셀로서:
    기판을 지지하기 위한 기판 지지 조립체와;
    유체 입구, 및 상기 기판 지지 조립체 상에 놓인 상기 기판의 후면과 접촉하도록 유체 유동을 통과시키는 가열된 확산 플레이트를 구비하는 유체 확산 부재와;
    상부 덮개 부재, 및
    상기 상부 덮개 부재 아래에 배치된 플레이트를 포함하며 상기 상부 덮개 부재와 상기 플레이트가 함께 플레넘을 형성하는 덮개 조립체와;
    상기 기판 지지 조립체와 상기 덮개 조립체 사이에 형성된 유체 프로세싱 영역과; 그리고
    상기 플레넘 및 상기 플레이트를 통해 상기 기판의 표면에 프로세싱 유체를 제공하도록 상기 플레넘에 연결된 유체 입구 시스템을 포함하는,
    페이스-업 기판 프로세싱용 페이스-업 방식 무전해 도금 셀.
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