KR20070005511A - Apparatus for electroless deposition of metals onto semiconductor substrates - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 예시적인 기판 처리 시스템의 평면도이다.1 is a top view of an exemplary substrate processing system.
도 2는 기판 처리 시스템에 포함된 예시적인 무전해 증착 시스템 및 엔클로져(enclosure)의 등각도이다.2 is an isometric view of an exemplary electroless deposition system and enclosure included in a substrate processing system.
도 3은 엔클로우져가 제거된 예시적인 무전해 증착 시스템의 등각도이다.3 is an isometric view of an exemplary electroless deposition system with the enclosure removed.
도 4는 예시적인 무전해 증착 시스템 엔클로우져의 수직 단면도이다. 4 is a vertical cross-sectional view of an exemplary electroless deposition system enclosure.
도 5a는 예시적인 유체 처리 스테이션의 수직 단면도이다.5A is a vertical sectional view of an exemplary fluid processing station.
도 5b는 도 5a에 도시된 유체 처리 스테이션 내에 위치한 예시적인 플래튼 어셈블리의 단면도이다.FIG. 5B is a cross-sectional view of an example platen assembly located within the fluid processing station shown in FIG. 5A.
도 5c는 도 5b에 도시된 예시적인 플래튼 어셈블리의 일부에 대한 확대된 수직 단면도이다.FIG. 5C is an enlarged vertical cross-sectional view of a portion of the example platen assembly shown in FIG. 5B.
도 5d는 유체 처리 스테이션 내에 위치한 예시적인 플래튼 어셈블리의 또 다른 실시예의 일부에 대한 확대된 수직 단면도이다.5D is an enlarged vertical cross-sectional view of a portion of another embodiment of an exemplary platen assembly located within a fluid processing station.
도 5e는 도 5a에 도시된 유체 처리 스테이션 내에 위치한 예시적인 플래튼 어셈블리의 수직 단면도이다.FIG. 5E is a vertical cross-sectional view of the exemplary platen assembly located within the fluid processing station shown in FIG. 5A.
도 5f는 예시적인 유체 처리 스테이션의 수직 단면도이다.5F is a vertical sectional view of an exemplary fluid processing station.
도 6은 예시적인 기판 지지 어셈블리의 등각도이다.6 is an isometric view of an exemplary substrate support assembly.
도 7은 예시적인 유체 처리 스테이션의 수직 단면도이다.7 is a vertical sectional view of an exemplary fluid processing station.
도 8a는 예시적인 유체 처리 스테이션의 확대된 수직 단면도이다.8A is an enlarged vertical cross-sectional view of an exemplary fluid processing station.
도 8b는 도 8a에 도시된 유체 처리 스테이션 내에 위치한 예시적인 에지 격벽의 수직 단면도이다.FIG. 8B is a vertical cross-sectional view of an exemplary edge partition located within the fluid processing station shown in FIG. 8A.
도 8c는 도 8a에 도시된 유체 처리 스테이션 내에 위치한 에지 격벽의 또 다른 실시예에 대한 단면도이다.FIG. 8C is a cross-sectional view of another embodiment of an edge bulkhead located within the fluid processing station shown in FIG. 8A.
도 8d는 에지 격벽이 기판과 접촉하는 도 8c에 도시된 예시적인 에지 격벽의 단면도이다.FIG. 8D is a cross-sectional view of the example edge partition shown in FIG. 8C with the edge partition contacting the substrate. FIG.
도 8e는 도 8a에 도시된 유체 처리 스테이션 내에 위치한 웨이퍼 홀더 어셈블리의 예시적인 핑거(finger)의 팁(tip)에 대한 단면도이다.FIG. 8E is a cross-sectional view of the tip of an exemplary finger of the wafer holder assembly located within the fluid processing station shown in FIG. 8A.
도 8f는 도 8a에 도시된 유체 처리 스테이션 내에 위치한 웨이퍼 홀더 어셈블리의 핑거(finger)의 팁(tip)의 또 다른 실시예에 대한 단면도이다.FIG. 8F is a cross-sectional view of another embodiment of a tip of a finger of a wafer holder assembly located within the fluid processing station shown in FIG. 8A.
도 9는 챔버 내의 유체 전달 암에 배치된 노즐을 이용하는 위를 향한 무전해 처리 챔버의 수직 단면도이다.9 is a vertical cross-sectional view of an upwardly electroless treatment chamber using a nozzle disposed on a fluid delivery arm in the chamber.
도 9a는 기판 지지 어셈블리가 상승한 위치에 있는 도 9에 도시된 무전해 처리 챔버의 수직 단면도이다.9A is a vertical cross-sectional view of the electroless process chamber shown in FIG. 9 with the substrate support assembly in an elevated position.
도 9b는 도 9의 무전해 처리 챔버의 대안적인 실시예에 대한 수직 단면도이다.9B is a vertical sectional view of an alternative embodiment of the electroless process chamber of FIG. 9.
도 10은 도 9의 무전해 처리 챔버에 대한 수평 단면도이다.10 is a horizontal cross-sectional view of the electroless process chamber of FIG. 9.
도 11은 무전해 처리 챔버의 대안적인 실시예에 대한 수직 단면도이다.11 is a vertical sectional view of an alternative embodiment of an electroless treatment chamber.
도 11a는 가스 유동 다이버터(gas flow diverter)가 챔버 내에 위치한, 도 11의 무전해 처리 챔버의 단면도이다.FIG. 11A is a cross-sectional view of the electroless process chamber of FIG. 11 with a gas flow diverter located in the chamber. FIG.
도 11b는 가스 유동 다이버터가 상승된 위치에 있는, 도 11a의 무전해 처리 챔버의 또 다른 수직 단면도이다.FIG. 11B is another vertical cross-sectional view of the electroless process chamber of FIG. 11A with the gas flow diverter in an elevated position. FIG.
도 12는 챔버 리드 어셈블리(chamber lid assembly)가 이동가능한, 무전해 처리 챔버의 또 다른 실시예에 대한 수직 단면도이다.12 is a vertical sectional view of another embodiment of an electroless treatment chamber in which a chamber lid assembly is movable.
도 13과 14는 본 명세서에 개시된 무전해 처리 챔버와 함께 사용될 수 있는 노즐의 두 개의 실시예에 대한 단면도를 포함한 처리 유체 전달 시스템의 실시예이다.13 and 14 are embodiments of process fluid delivery systems including cross-sectional views of two embodiments of nozzles that may be used with the electroless process chambers disclosed herein.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※ Explanation of code for main part of drawing
401: 기판 402, 404: 처리 스테이션들401:
403: 플래튼 어셈블리 445D, 446D: 베이스 부재403:
405: 유체 확산 부재 405A: 업스트림 측면405:
406, 408: 유체 분배 암 411: 링406, 408: fluid dispensing arm 411: ring
412: 기판 지지 핑거들 413: 리프트 어셈블리412: substrate support fingers 413: lift assembly
414: 기판 지지 어셈블리 417: 베이스 플레이트 부재414: substrate support assembly 417: base plate member
본 발명은 반도체 반도체 처리을 위한 무전해 증착 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electroless deposition system for semiconductor semiconductor processing.
100 나노미터 이하 크기 피쳐의 금속화는 현재 그리고 미래 세대의 집적회로 제조 프로세서를 위한 기본 기술이다. 특히, 초고집적-타입의 소자, 즉 수백만 논리 게이트의 집적회로를 갖는 소자와 같은 소자에 있어서, 이들 소자의 주된 관심이 되는 다중레벨 상호접속은 대체로 고종횡비로, 즉 약 25:1 이상으로 상호접속 피쳐를 구리와 같은 도전체로 채움으로써 형성된다. 이러한 치수에서, 화학 기상 증착 및 물리 기상 증착과 같은 종래 증착 기술은 상호접속 피쳐를 신뢰성 있게 채우는데 사용될 수 없다. 그 결과, 도금 기술, 즉 전기 화학 도금 및 무전해 도금이 집적회로 제조 프로세스에서 100 나노미터 이하 크기의 고종횡비 상호접속 피쳐를 공극없이 채우기 위한 유망한 처리으로서 출현하게 되었다. 또한, 전기화학 및 무전해 도금 프로세스는 캡핑층과 같은 다른 층을 증착하기 위한 유망한 프로세스로서 나타나게 되었다. Metallization of sub-100 nanometer size features is a fundamental technology for current and future generations of integrated circuit fabrication processors. In particular, for devices such as ultra-integrated-type devices, i.e. devices with integrated circuits of millions of logic gates, the multilevel interconnects of primary interest are those that are generally interconnected at high aspect ratios, i.e. at least about 25: 1. It is formed by filling the connection features with a conductor such as copper. In this dimension, conventional deposition techniques such as chemical vapor deposition and physical vapor deposition cannot be used to reliably fill interconnect features. As a result, plating techniques, namely electrochemical plating and electroless plating, have emerged as promising treatments for void-free filling of high aspect ratio interconnect features of up to 100 nanometers in integrated circuit fabrication processes. In addition, electrochemical and electroless plating processes have emerged as promising processes for depositing other layers, such as capping layers.
그러나, 무전해 도금 프로세스와 관련하여, 종래 무전해 처리 시스템 및 방법은 증착 프로세스 및 증착층 결함율의 정밀한 제어와 같은 몇가지 문제점에 직면하게 되었다. 특히, 종래 시스템은, 무전해 증착 프로세스의 균일성에 중요한, 종래 무전해 셀에 사용된 저항성 히터와 가열 램프가 기판 표면에 걸친 균일한 온도를 일정하게 제공하지 못하기 때문에 기판 온도를 양호하게 제어하지 못하였다. 또한, 종래 무전해 시스템은 무전해 증착 챔버 내부 환경을 제어하지 못하며, 이는 결함율에 실질적으로 나쁜 영향을 주는 것으로 최근에 밝혀졌다. However, with regard to electroless plating processes, conventional electroless treatment systems and methods have encountered some problems, such as precise control of deposition processes and deposition layer defect rates. In particular, conventional systems do not provide good control of substrate temperature because resistive heaters and heat lamps used in conventional electroless cells, which are critical for uniformity of the electroless deposition process, do not consistently provide a uniform temperature across the substrate surface. I couldn't. In addition, conventional electroless systems do not control the environment inside an electroless deposition chamber, which has recently been found to have a substantially bad effect on defect rate.
또한, 환경 및 비용소유(CoO:cost-of-ownership) 문제로 인해 기판의 수용 표면 상에 충분히 균일한 커버리지를 얻도록 요구된 흐름을 감소시킴으로써 고가의 무전해 도금 처리 화학제의 낭비를 감소시키는 것이 바람직하다. 무전해 처리 용액이 기판 표면에 전달되는 속도와 균일성은 증착 프로세스 결과에 영향을 줄 수 있기 때문에, 여러 처리 용액을 균일하게 전달하는 장치와 방법이 필요하다. 또한, 액체가 기판과 지지 베이스판 부재와 접촉하여 그 사이를 흐를 때 기판의 후방에서 열 전도 및 열 대류 이동을 이용한 기판 온도 제어가 바람직하다.In addition, environmental and cost-of-ownership (CoO) issues reduce waste of expensive electroless plating chemicals by reducing the flow required to obtain sufficiently uniform coverage on the receiving surface of the substrate. It is preferable. Since the rate and uniformity of electroless treatment solution delivery to the substrate surface can affect the deposition process results, an apparatus and method for uniformly delivering multiple treatment solutions are needed. In addition, substrate temperature control using heat conduction and heat convection movement at the back of the substrate is desirable when the liquid contacts and flows between the substrate and the support base plate member.
또한, 최소 결함으로 균일한 층을 증착할 수 있는 무전해 증착 프로세스를 위한 기능 및 유효 통합 플랫폼은 개발되지 않았다. 이와 같이, 최소 결함을 갖는 균일한 층을 증착할 수 있는 통합된 무전해 증착 장치가 필요하다.In addition, no functional and effective integration platform has been developed for an electroless deposition process capable of depositing uniform layers with minimal defects. As such, there is a need for an integrated electroless deposition apparatus capable of depositing uniform layers with minimal defects.
본 발명의 목적은 최소 결함을 갖는 균일한 층을 증착할 수 있는 통합된 무전해 증착 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an integrated electroless deposition apparatus capable of depositing a uniform layer with minimal defects.
본 발명의 실시예들은 처리 영역 내에 위치하며 유체 개구(aperture)가 관통되게 형성된 베이스 부재를 포함하는 플래튼(platen) 어셈블리; 베이스 부재에 밀봉가능하게 위치하고 업스트림 측면(upstream side) 및 다운스트림 측면(downstream side)를 포함하며, 업스트림 측면 및 다운스트림 측면와 유체가 소통하는 다수의 유체 통로(fluid passage)를 갖는 유체 확산 부재(fluid diffusion member); 베이스 부재 및 유체 확산 부재의 업스트림 측면 사이에 형성된 유체 볼륨(volume); 확산 부재의 다운스트림 측면 위로 제 1 거리로 돌출하는 피쳐; 및 처 리 영역 내에 위치하고 기판 지지면(supporting surface)을 가지며, 플래튼 어셈블리에 대해 회전하는 회전식 기판 지지부를 포함하는, 기판을 처리하기 위한 무전해 처리 챔버를 제공한다. Embodiments of the present invention include a platen assembly including a base member located within a processing area and configured to penetrate a fluid aperture; A fluid diffusion member sealingly located in the base member and having an upstream side and a downstream side and having a plurality of fluid passages in fluid communication with the upstream side and the downstream side diffusion member); A fluid volume formed between the base member and the upstream side of the fluid diffusion member; A feature that projects at a first distance over the downstream side of the diffusion member; And a rotating substrate support located within the processing area and having a substrate supporting surface and rotating relative to the platen assembly.
또한 본 발명의 실시예들은 처리 영역 내에 위치하며 유체 개구(aperture)가 관통되게 형성된 베이스 부재를 포함하는 플래튼(platen) 어셈블리; 베이스 부재에 밀봉가능하게 위치하고 업스트림 측면 및 다운스트림 측면를 포함하는 유체 확산 부재(fluid diffusion member); 베이스 부재 및 유체 확산 부재의 업스트림 측면 사이에 형성된 유체 볼륨(volume); 유체 확산 부재 내에 형성되고 유체 확산 부재의 다운스트림 측면 및 업스트림 측면와 유체가 소통하는 다수의 유체 통로 - 상기 다수의 유체 통로 중 적어도 하나는 업스트림 측면와 유체 소통하고 제 1 단면적을 갖는 제 1 피쳐(feature) 및 제 2 단면을 갖는 제 2 피쳐를 더 포함하고 제 1 피쳐와 제 2 피쳐는 유체가 소통함 - ; 및 처리 영역 내에 위치하고 기판 지지면을 가지며, 플래튼 어셈블리에 대해 회전하는 회전식 기판 지지부를 포함하는, 기판을 처리하기 위한 무전해 처리 챔버를 제공한다. Embodiments of the present invention also include a platen assembly including a base member positioned within a processing region and configured to penetrate a fluid aperture; A fluid diffusion member sealably located on the base member and including an upstream side and a downstream side; A fluid volume formed between the base member and the upstream side of the fluid diffusion member; A plurality of fluid passageways formed in the fluid diffusion member and in fluid communication with downstream and upstream sides of the fluid diffusion member, wherein at least one of the plurality of fluid passages is in fluid communication with the upstream side and has a first cross-sectional area; And a second feature having a second cross section wherein the first feature and the second feature are in fluid communication; And a rotating substrate support positioned within the processing region and having a substrate support surface, the rotating substrate support rotating about the platen assembly.
또한 본 발명의 실시예들은 무전해 처리 챔버의 처리 영역 내에 위치하며 하나 이상의 기판 지지면들을 갖는 회전식 기판 지지 어셈블리; 처리 영역 내에 위치하고 제 1 표면을 갖는 에지 격벽(edge dam) - 상기 에지 격벽 및/또는 하나 이상의 기판 지지면 상에 위치한 기판은 제 1 표면과 기판의 에지 사이에 갭을 형성하도록 위치할 수 있음 - ; 및 기판 지지부 상에 위치한 기판의 표면에 무전해 처리 용액을 전달하는 유체 소스를 포함하는, 기판을 처리하기 위한 무전해 처리 챔버를 제공한다. Embodiments of the present invention also provide a rotatable substrate support assembly positioned within a processing region of an electroless treatment chamber and having one or more substrate support surfaces; An edge dam located within the processing region and having a first surface, wherein the substrate located on the edge barrier and / or one or more substrate support surfaces can be positioned to form a gap between the first surface and the edge of the substrate. ; And a fluid source for delivering an electroless solution to the surface of the substrate located on the substrate support.
또한 본 발명의 실시예들은 무전해 처리 챔버의 처리 영역 내에 위치하고 각각이 기판 지지면을 갖는 하나 이상의 방사형으로 이격된 기판 지지 피쳐를 갖는 회전식 기판 지지 어셈블리; 처리 영역 내에 위치하고 하나 이상의 방사형으로 이격된 기판 지지 피쳐 및 그 내부에 위치한 유치를 수용하는 유체 볼륨을 형성하는 하나 이상의 벽을 갖는 보울(bowl) 어셈블리; 및 유체 볼륨 내에 위치한 유체와 열적으로 소통하는 유체 히터를 포함하는, 기판을 처리하기 위한 무전해 처리 챔버를 제공한다. Embodiments of the invention also include a rotating substrate support assembly having one or more radially spaced substrate support features located within a processing region of an electroless treatment chamber, each having a substrate support surface; A bowl assembly having one or more walls located within the processing area and forming one or more radially spaced substrate support features and a fluid volume therein that is located therein; And a fluid heater in thermal communication with the fluid located within the fluid volume.
또한 본 발명의 실시예들은 처리 영역 내에 위치하고 업스트림 측면와 다운스트림 측면를 갖는 유체 확산 부재 및 업스트림 측면와 다운스트림 측면 사이에서 유체가 소통하는 다수의 유체 통로를 포함하는 플래튼 어셈블리; 내부에 제 1 유체 애퍼쳐 - 상기 제 1 유체 애퍼쳐는 상기 유체 확산 부재 내에 형성된 다수의 유체 통로들 중 적어도 하나와 유체 소통함 - 가 형성되고, 유체 확산 부재에 밀봉가능하게 위치한 제 1 베이스 부재; 내부에 제 2 유체 애퍼쳐 - 상기 제 2 유체 애퍼쳐는 유체 확산 부내 네에 형성된 다수의 유체 통로들 중 적어도 하나와 유체 소통함 - 가 형성되고 유체 확산 부재에 밀봉가능하게 위치한 제 2 베이스 부재; 및 처리 영역 내에 위치하고 기판 지지면을 가지며 플래튼 어셈블리에 대해 회전하는 회전식 기판 지지 어셈블리를 포함하는, 기판을 처리하기 위한 무전해 처리 챔버를 제공한다.Embodiments of the present invention also include a platen assembly including a fluid diffusion member located within a processing region having an upstream side and a downstream side and a plurality of fluid passageways in fluid communication between the upstream side and the downstream side; A first base member formed therein, the first fluid aperture in fluid communication with at least one of a plurality of fluid passages formed in the fluid diffusion member, the first base member sealingly located to the fluid diffusion member ; A second base member having a second fluid aperture therein, the second fluid aperture in fluid communication with at least one of a plurality of fluid passages formed in four in the fluid diffusion portion, the second base member sealingly located at the fluid diffusion member; And a rotating substrate support assembly positioned within the processing region and having a substrate support surface and rotating relative to the platen assembly.
상기 언급한 본 발명의 특징들을 보다 상세히 이해할 수 있도록 상기 간략히 요약된 설명은 실시예들을 참조하여 보다 상세히 설명되며, 이들 실시예들 중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 일반적인 실시예만을 나타내는 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니기 때문에, 여러 상이한 등가의 실시예들이 있을 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above briefly summarized description is described in more detail with reference to embodiments so that the above-mentioned features of the present invention can be understood in more detail, some of which are illustrated in the accompanying drawings. However, since the accompanying drawings show only general embodiments of the invention and do not limit the scope of the invention, there may be many different equivalent embodiments.
도 1은 시스템(100)의 일 실시예를 도시한다. 시스템(100)은 기판 보관(containing) 카세트와 인터페이싱하도록 구성된 다수의 기판 로딩 스테이션(134)을 포함하는 팩토리 인터페이스(130)를 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 팩토리 인터페이스(130) 내에 위치하고 기판 로딩 스테이션(134) 상에 위치한 카세트의 내부 및 외부로 기판(126)을 접근시키고 이동시키도록 구성된다. 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 팩토리 인터페이스(130)를 메인프레임(113)으로 연결하는 링크 터널(115) 안으로 연장한다. 팩토리 인터페이스 로봇(132)의 위치는 기판 로딩 스테이션(134)에 접근하여 기판을 회수하고(retrieve), 그 후에 기판을 메인 프레임(113) 상에 위치한 처리 셀 위치(114,116) 중 하나에, 또는 선택적으로 어닐링 챔버(135)에 전달할 수 있다. 유사하게, 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 기판 처리 시퀀스가 완료된 후에 기판(126)을 처리 셀 위치(114,116) 또는 어닐링 챔버(135)로부터 회수하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 기판(126)을 시스템(100)으로부터 제거하기 위해 기판 로딩 스테이션(134) 상에 위치한 카세트들 중 하나로 다시 기판(126)을 전달할 수 있다.1 illustrates one embodiment of a
또한 팩토리 인터페이스(130)는 시스템(100)의 처리 이전 및/또는 이후에 기판을 검사하는데 사용될 수 있는 계측 검사 스테이션(metrology inspection station)(105)을 포함할 수 있다. 계측 검사 스테이션(105)은 예컨대 기판 상에 증착된 재료의 두께, 평탄도, 입자 구조, 형상 등과 같은 특성을 분석하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 사용될 수 있는 예시적인 계측 검사 스테이션은 BX-30 Advanced Interconnect Measurement System, 및 CD-SEM 또는 DR-SEM 검사 스테이션을 포함하며, 이들은 모두 캘리포니아, 산타 클라라에 있는 어플라이드 머티어리얼스 사로부터 상업적으로 이용할 수 있다. 또한, 예시적인 계측 검사 스테이션은 2003년 10월 21일자로 출원된 "집적된 기판 검사를 이용한 도금 시스템"이란 제목의 미국특허출원 번호 제60/513,310호에 개시되어 있으며, 상기 특허출원 명세서는 본 발명과 일치하지 않는 범위까지 그 명세서 전체가 참조로 포함된다.
어닐링 챔버(135)는 냉각 플레이트(136)와 가열 플레이트(137)가 서로 인접하여 위치하고 기판 이송 로봇(140)이 이들 플레이트에 근접하게, 예컨대 두 개의 스테이션 사이에 위치한, 2 위치 어닐링 챔버(two position anneal chamber)를 포함한다. 기판 이송 로봇(140)은 대체로 가열 플레이트(137)와 냉각 플레이트(136) 사이에서 기판을 이동시키도록 구성된다. 시스템(100)은 적층된 구성일 수 있는 다수의 어닐링 챔버(135)를 포함할 수 있다. 또한, 어닐링 챔버(135)는 링크 터널(115)로부터 접근하도록 위치하는 것으로 도시되었지만, 본 발명의 실시예들은 어닐링 챔버(135)의 특정 구성 또는 배치에 제한되지 않는다. 이와 같이, 어닐링 챔버(135)는 메인프레임(113)과 직접 소통하도록, 즉 메인프레임 로봇(120)에 의해 접근하도록 위치하거나, 선택적으로 어닐링 챔버(135)는 메인프레임(113)과 소통하도록 위치할 수 있는데, 즉 어닐링 챔버는 메인프레임(113)과 동일한 시스템에 위 치하지만, 메인프레임(113)과 직접 접촉하거나 메인프레임 로봇(120)으로부터 접근할 수 없다. 예컨대, 도 1에 도시된 것처럼, 어닐링 챔버(135)는 링크 터널(115)과 직접 소통하도록 위치할 수 있으며, 이는 로봇(132 및/또는 120)을 통해 메인프레임(113)에 접근할 수 있다. 어닐링 챔버(135)와 그 동작에 대한 추가 설명은 공동으로 부여된 "2 위치 어닐링 챔버"란 제목의 미국특허출원번호 제10/823,849호에 개시되어 있으며, 상기 미국특허출원 명세서는 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.The
메인프레임(113)은 중앙에 위치한 메인프레임 로봇(120)을 포함한다. 메인프레임 로봇(120)은 대체로 기판을 지지하고 이송시키도록 구성된 하나 이상의 블레이드(122,124)를 포함한다. 또한, 메인프레임 로봇(120)과 수반된 블레이드(122,124)는 메인프레임 로봇(120)이 메인프레임(113)에 위치한 다수의 처리 셀 위치(102,104,106,108,110,112,114,116)로/로부터 기판을 동시에 삽입 및 제거할 수 있도록 독립적으로 연장, 회전, 피봇팅 및 수직 이동할 수 있게 구성된다. 유사하게, 팩토리 인터페이스 로봇(132)은 또한 기판 지지 블레이드를 회전, 연장, 피봇팅 및 수직 이동시키면서, 팩토리 인터페이스(130)로부터 메인프레임(113)까지 연장하도록 로봇 트랙(150)을 따라 선형으로 이동할 수 있는 능력을 갖는다.The
대체로, 처리 셀 위치(102,104,106,108,110,112,114,116)는 기판 처리 시스템에 이용되는 임의 수의 처리 셀일 수 있다. 특히, 처리 셀 또는 위치는 전기화학 도금 셀, 린싱 셀(rinsing cell), 베벨 클린 셀(bevel clean cell), 스핀 린스 건조 셀, (집합적으로 세정, 린싱, 및 에칭 셀을 포함하는) 기판 표면 세정 셀, ( 사전 및 사후 클린 셀, 여기 셀, 증착 셀 등을 포함하는) 무전해 도금 셀, 계측 검사 스테이션, 및/또는 증착 처리 시스템 및/또는 플랫폼과 함께 유리하게 사용될 수 있는 기타 처리 셀로서 구성될 수 있다.In general, the
개별 처리 셀 위치(102,104,106,108,110,112,114,116)들 각각과 로봇(132,120)은 일반적으로 시스템 제어기(111)와 소통하며, 이는 사용자 및/또는 시스템(100)에 위치한 여러 센서로부터의 입력을 수신하고, 입력 및/또는 미리설정된 처리 레시피(recipe)에 따라 시스템(100)의 작동을 적절히 제어하도록 구성된 마이크로프로세서-기반 제어 시스템일 수 있다. 제어기(111)는 대체로 제어기(111)에 의해 다양한 프로그램을 보유하고, 이들 프로그램을 처리하며 필요시 프로그램을 실행하는데 사용되는 메모리 소자(도시안됨) 및 CPU(도시안됨)을 포함한다. 메모리는 CPU에 접속되고, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장매체와 같은 하나 이상의 용이하게 이용가능한 메모리일 수 있다. 소프트웨어 명령어 및 데이터는 CPU를 명령하기 위해 코딩되고 메모리 내에 저장될 수 있다. 또한 지원회로(support circuit)(도시안됨)는 종래 방식으로 프로세스를 지원하도록 CPU에 접속된다. 지원회로는 캐시, 전원공급부, 클럭회로, 입/출력 회로, 서브시스템, 및 고지된 모든 것들을 포함할 수 있다. 제어기(111)에 의해 판독가능한 프로그램(또는 컴퓨터 명령어)은 어떤 작업이 처리 챔버에서 수행될 수 있는지를 결정한다. 바람직하게, 프로그램은 제어기(111)에 의해 판독가능한 소프트웨어이고 규정된 규칙 및 입력 데이터에 기반한 무전해 프로세스를 모니터링하고 제어하는 명령어들을 포함한다.Each of the individual
또한, 처리 셀 위치(102,104,106,108,110,112,114,116)는 하기에서 설명하는 유체 주입구 시스템(fluid inlet system)(1200)과 같은 유체 전달 시스템과 소통하며, 이는 처리 동안 개별 처리 셀 위치에 필요한 처리 유체를 공급하도록 구성된다. 대체로, 유체 전달 시스템(들)은 시스템 제어기(111)에 의해 제어된다. 예시적인 처리 유체 저달 시스템은 2003년 5월 14일자로 출원된 "다중-화학 전기화학 처리 시스템"이란 제목의 공동으로 부여된 미국특허출원번호 제10/438,624호에 개시되어 있으며, 상기 미국특허출원명세서 전체는 본 명세서에 참조로 포함된다.In addition, the
도 1에 도시된 것과 같은 예시적인 시스템(100)에서, 처리 셀 지점(102,104,106,108,110,112,114,116)는 하기와 같이 구성될 수 있다. 처리 셀 지점(114 및 116)는 메인프레임(113) 상의 습식(wet) 처리 스테이션, 일반적인 건식 처리 스테이션 사이의 인터페이스 또는 링크 터널(115), 어닐링 챔버(135), 및 팩토리 인터페이스(130) 내의 영역으로서 구성될 수 있다. 인터페이스에 위치한 처리 셀 지점(114,116)는 예컨대 스핀 린스 건조 셀 및/또는 기판 세정 셀일 수 있다. 처리 셀 지점(114 및 116) 각각은 적층된 구성의 스핀 린스 건조 셀 및 기판 세정 셀을 포함할 수 있다. 선택적으로, 처리 셀 지점(114)은 스핀 린스 건조 셀을 포함할 수 있으며, 처리 셀 지점(116)은 기판 세정 셀을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 각각의 셀 지점(114,116)는 스핀 린스 건조 셀 및 기판 세정 셀의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 예시적인 스핀 린스 건조 셀의 상세한 설명은 공동으로 부여되고 2003년 10월 6일자로 출원된 "스핀 린스 건조 셀"이란 제목의 미국특허출원 제10/680,616호에 개시되어 있으며, 상기 미국특허출원명세서 전체는 본 발명에 일치하지 않는 범위로 본 발명에 참조로 포함된다.In an
처리 셀 지점들(processing cell location)(106, 108)은 기판 세정 셀들로 구성될 수 있으며, 특히, 처리 셀 지점들(106, 108)은 기판 베벨(bevel) 세정 셀들로 구성될 수 있다. 즉, 셀들은 주변부(perimeter)로부터의 과잉 증착물을 제거하도록 구성되며, 선택적으로 증착 프로세스 이후 기판 후면이 완성된다. 예시적인 베벨 세정 셀은 2004년 4월 16일자로 "Integrated Bevel Clean Chamber"란 명칭으로 출원되고 공동으로 양도된 미국 특허 출원 No. 10/826,492호에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에서 참조된다. 또한, 본 발명의 실시예들은 원한다면, 시스템(100)에서 처리 셀 지점들(106, 108)을 생략할 수 있다. 부가적으로, 처리 셀 지점들(106, 108)은 무전해 처리 셀들 또는 하기에 보다 개시되는, 셀 쌍들로서 구성될 수 있다.Processing
처리 셀 지점들(102, 104, 110, 112)은 무전해 처리 셀들로서 구성될 수 있다. 무전해 처리 셀 지점들(102, 104, 110, 112)은 2개의 처리 셀들이 각각의 처리 엔클로져(enclosure)(302)에 위치되는 상황에서 처리 엔클로져(302) 내부의 메인프레임(mainframe)(113) 상에 위치된다. 즉, 처리 셀 지점들(110, 112)은 제 1 처리 엔클로져(302)에서 제 1 및 제 2 처리 셀들로서 작동하며, 처리 셀 지점들(102, 104)은 제 2 처리 엔클로져(302)에서 제 3 및 제 4 처리 셀들로서 작동할 수 있다. 부가적으로, 상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은, 원하는 경우, 처리 셀 지점들(106, 108)이 처리 셀 지점들(106, 108) 위에 위치된 처리 엔클로져(302)를 포함하고, 이들 처리 셀 지점들(106, 108)이 처리 셀 지점들(102, 104, 110, 112)과 유사한 형태로 작동하도록 구성될 수 있다는 것을 고려하고 있다.The processing cell points 102, 104, 110, 112 may be configured as electroless processing cells. The electroless processing cell points 102, 104, 110, and 112 represent a
처리 엔클로져(302)에 위치된 무전해 처리 셀들은 예를 들어, 전기화학적 도금 셀들, 무전해 도금 셀들, 무전해 활성(activation) 셀들, 및/또는 기판 린스 또는 세정 셀들과 같은, 도금 또는 도금 지지(support) 셀들을 포함할 수 있다. 예시적인 무전해 시스템(100)에서, 시스템(100) 상의 쌍의 셀들 각각에서 하나의 유체 처리 셀은 활성 셀(activation cell)이 되며 쌍의 다른 처리 셀은 무전해 증착 셀이 된다. 일반적으로 이러한 구성은 대립하는 처리 엔클로져(302)에서 시스템(100)의 대향 측면 상에 복제된다. 본 발명이 임의의 특정한 구성으로 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 처리 셀 지점(102)은 무전해 활성 셀로서 구성되는 반면, 처리 셀 지점(104)은 무전해 증착 셀로 구성된다. 유사하게, 처리 셀 지점(112)은 무전해 활성 셀로서 구성되는 반면, 처리 셀 지점(110)은 무전해 증착 셀로서 구성된다. 일반적으로 각각의 처리 엔클로져(302)에서 처리 셀들은 시스템 제어기(111)의 제어하에 서로 독립적으로 동작한다.Electroless treatment cells located in the
도 2는 예를 들어 처리 셀 지점(110, 112)에 도시된 엔클로져(302)와 예시적인 무전해 증착 시스템(100)의 개략도이다. 처리 셀 지점(110, 112)의 하드웨어는 명확성을 위해 도 2에서 생략했다. 처리 엔클로져(302)는 쌍의 처리 셀 지점(110, 112) 부근에서 제어된 처리 환경을 한정한다. 처리 엔클로져(302)는 실질적으로 동일한 크기인 2개의 처리 볼륨(volume)(312, 313)으로 처리 볼륨을 분리시키는 중 앙 내부벽(308)을 포함할 수 있다. 중앙 내부벽(308)은 선택적이지만, 구현될 경우, 일반적으로 중앙 내부벽(308)은 처리 셀 지점(110) 위에 제 1 처리 볼륨(312)을 생성하고 처리 셀 지점(112) 위에 제 2 처리 볼륨(312, 313)을 생성한다. 제 1 및 제 2 처리 볼륨(312, 313)은 중앙 내부벽(308)에 의해 실질적으로 서로 분리된다; 그러나, 중앙 내부벽(308)의 하부 부분 내부에는 노치 또는 슬롯(310)이 형성된다. 슬롯(310)은 처리 셀 지점들(110, 112) 사이에 위치된 기판 이송 셔틀(substrate transfer shuttle)(305)을 수용하도록 크기설정된다. 일반적으로 기판 이송 셔틀(305)은 메인프레임 로봇(120)의 사용을 요구하지 않고 각각의 처리 셀들(110, 112) 사이에서 기판을 이송하도록 구성된다. 기판 이송 셔틀(305)은 기판 이송 셔틀(305)의 말단 기판 지지 단부가 각각의 처리 셀 지점들(110, 112) 사이에서 기판을 이송할 수 있도록 화살표(303)(도 1에 도시됨) 방향으로 이동하도록, 포인트 부근에서 피봇되도록 구성된 진공 척-형 기판 지지 부재일 수 있다. 또한, 개별 처리 볼륨(312, 313) 각각은 기판의 삽입 및 제거를 위해 메인프레임 로봇(120)과 같은 로봇이 개별 처리 볼륨(312, 313)으로 액세스할 수 있도록 안정하게 구성된 접속 포트(304)를 포함할 수 있다.2 is a schematic diagram of an exemplary
또한, 개별 처리 볼륨(312, 313) 각각은 개별 처리 볼륨(312, 313)의 상부 부분에 위치된 환경 제어 어셈블리(315)(명료성을 위해 처리 엔클로져와의 접촉부가 제거된 도 2에 도시됨)를 포함한다. 환경 제어 어셈블리(315)는 프로세스 볼륨(312, 313)과 유체 소통되며 개별 처리 볼륨(312, 313)에 처리 가스를 제공하도록 구성된 처리 가스 소스(미도시)를 포함한다. 일반적으로 처리 가스 소스는 개별 처리 볼륨(312, 313)에 질소, 헬륨, 수소, 아르곤 및/또는 이들의 혼합물과 같은 불활성 가스 또는 반도체 처리에 공통적으로 사용되는 다른 가스들의 제어된 흐름을 제공한다. 또한, 환경 제어 어셈블리(315)는 HEPA(high efficiency particulate air)형 여과(filtration) 시스템과 같은 특정 여과 시스템을 포함한다. 특정 여과 시스템은 처리 볼륨(312, 313)으로 진입하는 가스 흐름으로부터 미립자 오염물을 제거하는데 사용된다. 또한, 특정 여과 시스템은 하부 처리 셀 지점들로 향하는 처리 가스의 일반적으로 선형 및 등가적인 흐름을 발생시키는데 사용된다. 또한, 환경 제어 어셈블리(315)는 개별 처리 볼륨(312, 313)에서 습도, 온도, 압력 등을 제어하도록 구성된 장치들(devices)을 포함할 수 있다. 시스템 제어기(111)는 시스템(100)의 다 부품들과 함께, 처리 볼륨(312, 313)에 위치된 센서들 또는 검출기들(미도시)로부터 수신된 처리 레시피 또는 입력중 하나에 따라 환경 제어 어셈블리 및 배출 포트(314)의 동작을 조절하는데 이용될 수 있다.In addition, each of the
동작시, 일반적으로 처리 가스는 환경 제어 어셈블리(315)에 의해 처리 볼륨(312, 313)에 제공된다. 불활성 가스로 밀폐된 처리 내부 환경을 채우도록 개별 처리 볼륨(312, 313)으로 처리 가스의 주입이 이루어져, 예를 들어 무전해 도금 프로세스를 경감시킬 수 있는 산소와 같은 가스로 처리 볼륨(312, 313)의 내부가 정화된다. 일반적으로, 처리 가스 소스는 처리 셀 지점(110, 112) 위의 처리 볼륨(312, 313)의 상부 또는 상부 부분 부근, 및 개별 처리 볼륨(312, 313)의 중심부 부근에서 처리 볼륨(312, 313)으로 처리 가스를 주입한다. 일반적으로 처리 가스는 공중에 떠있는 미립자를 최소화시키고, 처리 셀 지점(110, 112)을 향해 가스가 균일하고 연속적인 유속으로 흘러가도록 처리 가스의 유속 및 방향을 균일화시키도록 구성된 HEPA-형 여과 시스템을 통해 처리 볼륨(312, 313)에 주입된다.In operation, process gas is generally provided to process
처리 셀 지점들(110, 112) 각각은 환경 제어 어셈블리(315)에서 가스 공급부로부터 처리 셀 지점들(110, 112)을 향하는 처리 가스의 균일한 흐름을 조장하도록 위치된 적어도 하나의 배출 포트(314)(또는 원하는 경우 방사상 위치된 다수의 배출 포트들(314))를 포함한다. 배출 포트(314)는 개별 처리 셀 지점들(110, 112)에서 처리되는 기판 아래에 위치되거나, 또는 선택적으로 개별 처리 셀 지점들(110, 112)로부터 방사상 바깥방향으로 위치될 수 있다. 위치설정과는 무관하게, 배출 포트(314)는 개별 처리 셀 지점들(110, 112)로부터 유체 및 화학적 증기를 선택적으로 배출시키면서, 처리 가스의 균일한 흐름을 조장하도록 구성된다.Each of the processing cell points 110, 112 is at least one
처리 볼륨(312, 313)에 불활성 가스를 공급하는 전형적인 프로세스는 약 10slm 내지 약 300slm 사이, 또는 보다 특정하게, 약 12slm 내지 약 80slm 사이의 유속으로 불활성 가스를 공급하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 유속은 처리 볼륨에 잔류 또는 누설되어 발생되는 바람직하지 못한 가스의 양을 최소화시키기에 충분해야 한다. 불활성 가스의 유속은 개별 처리 볼륨(312, 313)이 폐쇄될 경우, 즉, 접속 포트(304)가 폐쇄될 때 감소된다. 접속 포트(304)가 개방될 경우, 즉, 기판이 처리 엔클로져(302) 안팎으로 이송될 경우, 처리 가스 유속이 증가되어 처리 엔클로져(302)로부터 가스의 유출이 발생한다. 이러한 가스의 유출은 대기 가스, 특히 산소가 처리 엔클로져의 내부로 진입하는 것을 방지하도록 구성된다. 일단 접속 포트(304)가 폐쇄되면, 처리 가스 유속은 기판 처리을 허용하는 유속으로 감소될 수 있다. 이러한 유속은 기판 처리을 시작하기 이전의 시간 주기 동안 유지되어, 임의적으로 진입하는 산소는 처리 시퀀스를 시작하기 이전에 처리 볼륨(312, 313)으로부터 제거된다. 배출 포트(314)는 처리 볼륨(312, 313)으로부터 산소를 제거하기 위해 처리 가스 공급부와 협력하여 작동한다. 배출 포트(314)는 표준 제조 설비 배출 시스템과 일반적으로 연통되어 처리 볼륨(312, 313)으로부터 처리 가스를 제거하는데 이용된다. 본 발명의 선택적 실시예에서, 처리 볼륨(312, 313)은 처리 볼륨(312, 313)과 유체 소통되게 위치된 진공 펌프를 포함할 수 있다. 진공 펌프는 처리 볼륨(312, 313)에서 원치않는 가스의 존재를 보다 감소시키는데 이용될 수 있다. 배출 또는 펌프 구성과는 무관하게, 일반적으로 환경 제어 어셈블리(315)는 기판 처리 동안 약 500ppm 이하, 또는 보다 특정하게, 기판 처리 동안 약 100ppm 이하로 처리 볼륨(312, 313) 내부의 산소 함량을 유지하도록 구성된다.A typical process for supplying inert gas to the
환경 제어 어셈블리(315), 배출 포트(314), 및 시스템 제어기(111)의 조합은 시스템(100)이 특정한 처리 단계 동안 처리 볼륨(31, 313)의 산소 함량을 제어하게 하며, 제 1 처리 단계는 최적의 결과를 위한 제 1 산소 함량을 요구하며 제 2 처리 단계는 최적의 결과를 위한 제 2 산소 함량을 요구하며, 제 1 및 제 2 산소 함량은 서로 상이하다. 산소 함량 이외에, 시스템 제어기(111)는 특정 처리 시퀀스에 대해 원하는 바에 따라, 온도, 습도, 압력 등과 같이 처리 엔클로져의 다른 파라미터들을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 특정 파라미터들은 환경 제어 어셈블리(315)에 포함되고 처리 볼륨(312, 313)과 유체 소통되게 위치되고 시스템 제어기(111)에 의해 제어될 수 있는 히터(heater), 냉각기, 습윤기, 제습기, 진공 펌프, 가스 소스, 에어 필터, 팬(fan) 등에 의해 변형될 수 있다.The combination of the
일반적으로 처리 뷸륨(312, 313)은 무전해 도금 프로세스를 조장하도록 크기설정된다. 즉, 처리 볼륨(312, 313)은 환경 제어 어셈블리(315)의 가스 공급부가 처리 볼륨(312, 313)의 증기 포화 없이 볼륨 내 유체 용액들의 증발을 지지하도록 충분한 볼륨을 허용하면서, 처리 단계 동안 낮은 산소 함량(일반적으로 약 500ppm 미만, 또는 보다 특정하게는 약 100ppm 미만)을 유지할 수 있다. 일반적으로 증기 포화를 방지하기 위해 요구되는 헤드 간격의 볼륨과 관련하여, 본 발명자들은 각각의 처리 지점(110, 112)에 대한 헤드 간격이 300mm 기판 처리 지점에 대해 약 1000 in3 내지 약 5000 in3 이라는 것을 발견했다. 이와 같이, 300mm 기판 처리에 대해 구성될 때 본 발명의 처리 볼륨(312, 313)에 대한 헤드 간격은 예를 들어 약 1500 in3 내지 5000 in3 사이, 또는 약 2000 in3 내지 약 4000in3 사이, 또는 약 2000 in3 내지 약 3000 in3 사이일 수 있다. 이처럼, 처리 셀 지점들(110, 112)중 하나에 위치된 기판의 상부 표면으로부터 처리 지점의 영역에 대한 처리 볼륨(312, 313)의 상부의 수직 간격은(이러한 볼륨은 일반적으로 헤드 간격으로 간주된다) 일반적으로 약 6인치 내지 약 40인치 사이의 높이 및 처리 지점(110, 112)의 직경 또는 단면을 갖는다. 특히, 헤드 간격은 높이가 약 12 인치 내지 약 36 인치이며, 일반적으로 처리 볼륨(312, 313)의 수평 치수는, 개별 처리 셀 지점들(110, 112)에서 처리되는 기판의 직경보다 약 10 % 내지 약 50% 큰 크기의 개별 처리 셀 지점들(110, 112)의 주변부와 근사된다. 이러한 치수는, 보다 작은 처리 볼륨이 무전해 도금 프로세스에 악영향을 미치는 증기 포화를 나타내는 성향이 있다는 것을 나타내기 때문에, 본 발명의 장치의 동작에 있어 중요하다. 이처럼, 본 발명자들은 적절한 헤드 간격(기판으로부터 엔클로져 상부의 간격에 대한 처리 지점의 단면 영역)이 증기 포화 및 이와 관련될 수 있는 결함을 방지하는데 있어 중요하다는 것을 발견했다.
일반적으로 처리 볼륨(312, 313)은 서로 절연되어 있는 반면, 슬롯(310)은 하나의 처리 볼륨에 있는 가스들이 인접한 처리 볼륨으로 통과하는 것을 허용한다. 이처럼, 본 발명의 실시예들은 인접한 처리 볼륨에서 보다 하나의 처리 볼륨에서 보다 높은 압력을 제공한다. 이러한 압력차는, 처리 볼륨들 사이의 가스 흐름이 동일한 방향이며 압력차가 유지되는 경우 동일한 속도에 있기 때문에, 개별처리 볼륨(312, 313) 사이의 혼선의 제어를 가능케한다. 따라서, 처리 셀들중 하나는 활성 셀과 같은 냉각 처리 셀로서 구성될 수 있고, 다른 처리 셀은 무전해 증착 셀과 같이 가열 처리 셀로서 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 가열 처리 셀은 보다 높은 압력으로 여압되고, 이처럼, 가열 유체 처리 셀은 슬롯(310)을 통해 항상 냉각 유체 처리 셀로 가스를 흘려보낸다. 이러한 구성은, 가열 처리 셀, 즉 무전해 증착 셀은 활성 셀과 같은 냉각 유체 처리 셀보다 온도 변화의 결과에 따라 보다 손상되기 쉽기 때문에, 냉각 처리 셀이 가열 처리 셀의 온도를 감소시키는 것을 방지한다.In general, the
또 다른 실시예에서, 개별 처리 볼륨(312, 313)은 중앙 내부벽(308)에의해 서로 완전히 절연될 수 있다. 즉, 기판 이송 셔틀(305) 및 슬롯(310)은 제거된다. 본 실시예에서, 메인프레임 로봇(120)은 개별적으로 개별 접속 포트(304)를 통해 절연된 처리 볼륨(312, 313)을 보조하거나 액세스하고 개별 처리 볼륨(312, 313) 사이에 기판을 이송하도록 작동할 수 있다.In another embodiment, the
도 3은 처리 엔클로져(302)가 제거된 예시적인 증착 스테이션(400)의 투시도이다. 일반적으로 증착 스테이션(400)은 도 1 및 도 3에 도시된 처리 셀들의 실시예를 나타낸다. 증착 스테이션(400)에 도시된 처리 셀들은 무전해 활성 스테이션(402)과 무전해 증착 스테이션(404)일 수 있다. 기판 이송 셔틀(305)은 스테이션들(402, 404) 사이에 위치되며 각각의 스테이션(402, 404) 사이에서 기판을 이송하도록 구성된다. 각각의 스테이션(402, 404)은 페이스 업(face up) 배향의 각각의 스테이션에서의 처리을 위해 기판(401)을 지지하도록 구성되는 회전식 기판 지지 어셈블리(414)를 포함한다. 즉, 기판(401)의 처리 표면은 기판 지지 어셈블리(414)로부터 떨어져 면하게 된다. 도 3에서, 스테이션(402)은 기판 지지 어셈블리(414) 상에 도시된 기판(401)을 포함하지 않지만, 스테이션(404)은 장착되고 빈 상태에서 개별 스테이션들을 나타내기 위해 기판 지지 어셈블리(414) 상에서 지지되는 기판(401)을 포함한다. 일반적으로, 개별 스테이션(402, 404)의 하드웨어 구성은 동일하다; 그러나, 본 발명의 실시예들은 스테이션들(402, 404)이 내부에 동일한 하드웨어를 갖는 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명자들은 증착 스테이션(404)이 본 명세서에서 보다 상세히 개시되는 플래튼 어셈블리(403)일 수 있고, 무전해 활성 스테이션(402)이 상기 플래튼 어셈블리(403) 없이 구성될 수 있다는 것을 고려하고 있다.3 is a perspective view of an exemplary deposition station 400 with the
도 4의 단면도에 도시된 기판 지지 어셈블리(414)는 그로부터 연장되는 다수의 수직 연장 기판 지지 핑거들(412)을 가지는 링(411)을 포함한다. 일반적으로 기판 지지 핑거들(412)은 도 3 및 도 4 단면도에서 처리 지점(404)에 도시된 것처럼, 기판(401)의 에지 또는 베벨(bevel)을 지지하도록 구성된 상부 수평면을 포함한다. 기판 지지 핑거들(412)은 또한 각각의 지지 핑거들(412)상에서 기판(401)의 중심설정을 위해 위치된 수직 포스트(post) 부재(415)를 포함할 수 있다. 또한, 기판 지지 어셈블리(414)는 도 4를 참조로 도시되고 상세히 설명되며 각각의 스테이션들(402, 404)로부터 기판(401)을 장착 및 제거하기 위해 링(411), 및 지지 핑거들(412)을 수직으로 작동시키도록 구성된 리프트 어셈블리(413)를 포함한다. The
개별 스테이션들(402, 404) 각각은 기판(401)의 정면측 또는 돌출 표면상에 처리 유체를 분배시키기 위해 처리 동안 기판(401) 위에서 피봇되도록 구성되는 분배 암(dispense arm)(406, 408)을 포함한다. 또한, 분배 암(406, 408)은 기판에 대해 수직으로 위치되도록 구성될 수 있다. 즉, 분배 암(406, 408)의 유체 분배부(fluid dispensing portion)는 약 0.5mm 내지 약 30mm 사이, 또는 보다 특정하게 약 5mm 내지 약 15mm 사이, 또는 처리될 기판(401)의 표면으로부터 약 4mm 내지 약 10mm 사이에 위치될 수 있다. 분배 암(406, 408)의 유체 분배부의 수직 및/또는 각(agnular) 위치는 원하는 경우 기판의 처리 동안 조절될 수 있다. 분배 암(406, 408) 내부에는 하나 이상의 유체 도관(conduit)이 포함될 수 있어, 분배 암(406, 408)은 기판(401) 상에 다수의 처리 유체들을 분배시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 도 9 및 9a-9b와 관련하여 하기 개시되는 하나 이상의 유체 도입 (inlet) 시스템(1200)이 기판(401) 표면에 처리 유체를 전달하기 위해 분배 암(406 및/또는 408)에 접속된다.Each of the
분배 암(406) 또는 분배 암(408)에 의해 분배될 수 있는 예시적인 용액들로는 린스 용액, 세정 용액, 활성 용액, 무전해 도금 용액 및 무전해 증착 프로세스를 지지하는데 필요한 다른 유체 용액들이 포함된다. 또한, 각각의 분배 암(4-6, 408)의 유체 도관(미도시)은 분배되는 유체들의 온도를 제어하도록 가열/냉각될 수 있다. 암 도관의 가열/냉각은 유체가 기판상에 분배되기 이전에 냉각을 위한 시간이 소요되지 않는다는 장점을 제공한다. 따라서 이러한 구성은 온도와 관련되는 무전해 증착 균일성을 개선하게 된다. 또한, 유체 분배 암(406, 408)의 종단부, 즉, 처리 유체가 분배되는 지점은 본 발명의 실시예들에서 유동적으로 위치설정된다. 이로써, 분배 암(406, 408)의 유체 분배부와 기판 표면 사이의 간격(spacing)이 조절될 수 있다. 이러한 간격은 처리 용액들의 스플레싱(splashing)을 감소시키고 기판의 제조 표면상에서 유체 분배 동작의 위치설정을 제어할 수 있게 한다. Exemplary solutions that can be dispensed by the dispensing
도 4는 예시적인 한 쌍의 처리 스테이션(402, 404)의 단면도이다. 또한, 도 4의 단면도는 도 2를 중심으로 상기 설명된 바와 같이, 중앙 내부벽(308)에 의해 분리되는 제 1 및 제 2 처리 볼륨(312, 313)을 한정하는 처리 엔클로져(302)를 나타낸다. 처리 스테이션들(402, 404) 각각은 처리 동안 기판 바로 아래에 위치되도록 구성된 실질적으로 평면형인 상부 표면을 형성하는 기판 처리 플래튼 어셈블리(403)를 포함한다. 도 5a에 상세 단면도로 도시되는 플래튼 어셈블리(403)는 총괄적으로 유체 확산 부재(405)와 베이스 플레이트 부재(417) 사이에 유체 볼륨(410) 이 형성되도록 베이스 플레이트 부재(417) 위에 배치되는 유체 확산 부재를 포함한다.4 is a cross-sectional view of an exemplary pair of
도 4 및 도 5a를 참조로, 유체 공급 도관(409)은 유체 볼륨(410)과 유체 확산 부재(405)와 유체 소통되도록 위치된다. 일 면에서, 탈이온수(deionized water) 소스 또는 주입 가스 소스와 같은 유체 소스(409B)가 유체 공급 도관(409)을 통해 유체 볼륨(410)으로 유체를 전달하도록 구성된다. 또 다른 면에서, 유체 소스(409B)로부터 전달된 유체는 유체(401)로 진입하기 이전에 유체 히터(409A)를 통해 유체를 통과시킴으로써 가열될 수 있다. 유체 히터(409A)는 유체 볼륨(410)으로 전달된 유체의 온도를 제어하는데 이용된다. 유체 히터(409A)는 온도가 제어된 유체에 에너지를 부여하는 임의의 형태의 장치일 수 있다. 바람직하게 히터는 침지형 히터(immersion type heater)(예를 들어, 용액과 접촉하는 히터 부재) 보다는 임의의 형태의 재킷형 저항성 히터(jacketed type resistive heater)(예를 들어, 주입 튜브 벽을 통해 유체가 가열되는 히터)일 수 있다. 제어기(111)와 온도 프로브(미도시)와 조합되어 사용되는 유체 히터(409A)는 유체 볼륨(410)으로 진입하는 유체의 온도가 원하는 온도가 되도록 설정하는데 이용될 수 있다.4 and 5A, the
일면에서, 선택적인 유체 흐름 배플(baffle)(416)이 베이스 플레이트 부재(417)에 부착되고 유체 공급 도관(409)의 종단부와 유체 확산 부재(405)의 하부 표면 사이의 유체 볼륨(410)에 위치된다. 유체 배플(416)은 유체 확산 부재(405)에 균일하게 전달되는 유체 소스(409B) 및 유체 히터(409A)로부터 전달된 유체의 온도 제어를 허용한다.In one aspect, an optional
베이스 플레이트 부재(417)와 유체 확산 부재(405)는 세리믹 물질(완전 가압된 알루미늄 질화물, 알루미나 Al2O3, 실리콘 카바이드(SiC)), 폴리머 코팅 금속(TeflonTM 폴리머 코팅 알루미늄 또는 스테인레스 스틸), 폴리머 물질, 또는 반도체 유체 처리에 적절한 다른 물질들로 제조될 수 있다. 바람직한 폴리머 코팅 또는 폴리머 물질들은 테프젤(Tefzel)(ETFE), 할라(Halar)(ECTFE), 퍼플루오로알콕시 수지(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오르에틸렌-퍼플루오르프로필렌(FEP),폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등과 같은 불소화 폴리머들일 수 있다. 본 발명의 유체 처리 셀(500)의 구성, 부품, 및 동작에 대한 상세한 설명은 "Apparatus to Improve Wafer Temperature Uniformity for Face-Up Wet Processing" 이란 명칭으로 2003년 10월 6일자로 출원되고 공동 양도된 미국 특허 출원번호 10/680,325호에 개시되며, 상기 문헌은 본 발명과 일치하지 않는 범위에서 참조된다.
도 5a를 참조하면, 동작시, 기판(401)은 지지 핑거들(412)에 고정되며 유체 확산 부재(405) 바로 위에서 수직으로 배치된다. 유체 확산 부재(405) 및 기판(401)간의 공간(450)은 유체 소스(409B) 및 히터(409A)로부터 전달된 온도 제어 유체로 채워지며, 유체 공급 도관(409) 및 유체 확산 부재(405)를 통해 분배된다. 온도 제어 유체는 기판(401)의 후면에 접촉하고 이로부터 열을 전달하여 기판을 가열한다. 이러한 실시예에서, 기판은 일반적으로 유체 확산 부재(405)의 상부면에 대하여 평행하게 배치되며, 특히 유체 확산 부재(405)의 상부면으로부터 약 0.5mm 내지 약 2mm 떨어져 배치된다. 일 실시예에서, 기판(401)은 기판 지지 어셈블리(414)에 부착된 지지 모터(443)(도 4)에 의하여 확산 부재(405) 및 이 확산 부재(405)로부터 흐르는 온도 제어 유체에 대하여 회전된다. 확산 부재(405) 및 온도 제어 유체에 대한 기판(401)의 회전은 온도 제어 유체 및 기판(401)간의 열 전달을 개선하는데 유리할 수 있다. Referring to FIG. 5A, in operation, the
다른 실시예에서, 플래튼 어셈블리(403)의 내부는 처리되는 기판(401)에 열을 전달하기 위하여 플래튼 어셈블리(403)의 온도를 증가시키도록 구성된 저항형 히터일 수 있는 히터(433)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유체 공급기(409B) 및 유체 히터(409A)는 유체가 지지 핑거들(412)상에 배치된 기판(401)과 접촉하기전에 유체 공급 도관(409)을 통과하는 온도 제어 유체를 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 히터들(예컨대, 엘리먼트들(433, 409A))들은 시스템 제어기(111)가 처리되는 기판 및 온도 제어 유체의 온도를 제어하기 위하여 각각의 히터들의 동작을 조절할 수 있도록 시스템 제어기(111)와 통신할 수 있다. In another embodiment, the interior of the
유체 확산 부재(405)는 그를 관통하여 형성된 다수의 홀들(407)을 포함하며, 다수의 홀들(407)은 유체 확산 부재(405)의 다운스트림 측면 또는 상부면(453)을 유체 확산 부재(405)의 하부면 또는 업스트림 측면(405A)에 연결한다. 유체 확산 부재(405)의 주변 부분은 일반적으로 베이스 플레이트 부재(417)와 밀봉 연통하며, 마찬가지로 유체는 유체 공급 도관(409)에 의하여 유체 볼륨(410)으로 유입될 수 있으며, 유체 유입으로 인하여 밀봉된 유체 볼륨(410)에서 발생된 유체 역압 압력의 결과로서 유체 확산 부재(405)내에 형성된 홀들(407)을 통해 균일하게 흐르도록 한다. 유체 따라서, 볼륨(410)은 유체 확산 부재(405)의 업스트림 측면(405A) 및 베이스 플레이트 부재(417)의 내부 표면(417A)에 의하여 밀폐된다.The
일 실시예에서, 유체 확산 부재(405)는 일반적으로 약 0.5mm 내지 약 15mm의 직경, 또는 특히 약 0.7mm 내지 약 3mm의 직경을 가진 약 10개 내지 약 200개의 홀들(407)을 포함할 수 있다. 홀들(407)은 유체 확산 부재(405)의 상부면(453)에 대하여 수직으로 또는 선택적으로 상기 상부면(453)에 대하여 임의의 각도로 배치될 수 있다. 홀들(407)은 유체가 유체 확산 부재(405)의 표면을 가로질러 외부로 용이하게 흐르도록 수직축에 대하여 약 5° 내지 약 45°의 각도로 배치될 수 있다. 게다가, 각도를 가지고 배치된 홀들(407)은 유체 난류를 감소시키도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the
도 5b는 지지 핑거들(412)상에 배치된 기판의 표면상의 온도 제어 유체 분배 균일성을 개선하기 위하여 다수의 다면 홀들(452) 및 격벽(451)을 가진 유체 확산 부재(405)의 다른 실시예를 기술한다. 일 실시예에서, 도 5b-5d에 도시된 바와 같이, 다면 홀들(452)은 출구 섹션(452B)의 직경(엘리먼트 D2, 도 5c)보다 작은 직경(엘리먼트 D1, 도 5c)을 가진 입구 섹션(452A)를 가진다. 이러한 구성에서, 다면 홀들(452)의 작은 입구 섹션(452A)은 기판 및 유체 확산 부재(405)의 표면상의 흐름 균일성을 개선하기 위하여 다면 홀들(452)을 통해 흐르는 유체를 제한하는 크기을 가진다. 출구 섹션(452B)(item# D2)은 출구 섹션(452B)으로부터 배출되는 온도 제어 유체의 속도를 감소시키고 또한 유체 확산 부재(405)의 다운스트림 측면 또는 상부면(453)(도 5C)의 표면 영역을 감소시키기 위하여 입구 섹션(452A)(item# D1)보다 크다. 상부면(453)의 표면 영역을 감소시키면, 이러한 감소가 흐르는 온도 제어 유체 또는 "건조 영역들"와 접촉하지 않는 기판의 후면상의 영역 형성 기회를 감소시키기 때문에 유리하다. 이들 "건조 영역들"의 형성이 흐르는 온도 제어 유체의 표면 장력 및 유체 확산 부재(405)의 상부면(453) 및/또는 기판 표면을 적시는 온도 제어 유체의 능력에 의하여 영향을 받는다. 일 실시예에서, 상부면을 적시는 유체 능력을 개선하기 위하여 약 11.6 마이크로미터(㎛) 내지 약 20 마이크로미터(㎛)의 표면 거칠기(Ra)로 유체 확산 부재(405)의 상부면(453)을 거칠게하는 것이 바람직할 수 있다. 만일 "건조 영역"이 충분히 크면, 기판 전반에 걸친 온도 균일성은 온도 제어 유체로부터 기판으로 전달된 열의 부족에 의하여 영향을 받을 것이며 이에 따라 증착 프로세스 결과들에 영향을 미친다. 일 실시예에서, 상부 표면(453)은 비즈 블라스팅 또는 그리트 블라스팅 프로세스의 사용에 의하여 거칠게 된다. 앞의 논의가 "직경"을 가진 홀들의 사용을 기술하는 반면에, 다면 홀의 다른 실시예들은 확산 부재(405)를 통해 일정 또는 가변 단면 영역을 가지는 다른 형상의 영역들(예컨대, 직사각형, 팔각형 등)의 사용을 고려한다. 본 발명의 일 실시예에서, 다면 홀들(452)의 크기 및 형상은 적정 유체 커버리지, 열 전달 프로파일 및/또는 프로세스 결과를 달성하기 위하여 확산 부재(405)의 표면 전반에 걸처 변화될 수 있다.5B illustrates another embodiment of a
격벽(451) 또는 "상승 부분"은 유체 확산 부재(405)의 상부면(453)위로 돌출 하며, 흐르는 온도 제어 유체(도 5B에서 아이템 "A")가 기판 및 상부면(453)사이에 형성된 공간(450)에 남아 있을때 흐르는 온도 제어 유체의 흐름을 수집하여 억제하기 위하여 일반적으로 사용되는 환상 링이다. 따라서, 격벽(451)은 "건조 영역들"의 형성을 최소화하거나 또는 제거하기 위하여 사용되며, 왜냐하면 격벽(451)은 다면 홀들(452)로부터 배출되는 온도 제어 유체가 격벽(451)을 넘어 흐르기전에 수집되도록 하기 때문이다. 따라서, 격벽(451)은 온도 제어 유체를 유지하거나 또는 온도 제어 유체로 하여금 유체 확산 부재(405)의 상부면(453)상에 풀링하도록 하는 경향이 있다. 도 5c를 참조하면, 일 실시예에서, 격벽(451)은 상부면(453)위에서 거리 "X" 정도 돌출하며, 여기서 거리 "X"는 약 0.5mm 내지 약 25mm이다. The
도 5c는 도 5b에 도시된 단면도의 에지를 상세히 도시한다. 플래튼 어셈블리(403)의 일 실시예에서, 격벽(451) 및 유체 확산 부재(405)의 외부 직경 D3(즉, 외부 표면)은 기판의 직경(아이템#D4)보다 작다. 이러한 구성은 기판의 상부면(아이템#W1)상에 분배된 유체가 온도 제어 유체와 접촉하는 기회를 최소화시키고 기판의 상부면상에 분배된 유체의 성분들이 기판의 후면(아이템#W2)을 오염시키는 것을 방지하기 때문에 바람직하다. Figure 5c shows in detail the edge of the cross-sectional view shown in figure 5b. In one embodiment of the
도 5c는 두개의 피처를 가진다면 홀들(452), 앞서 기술된 바와같이 거리 "L"로 균일하게 이격된 입구 섹션(452A) 및 입구 섹션(452B)을 포함하는 플래튼 어셈블리(403)의 일 실시예를 기술한다. 도 5c에 도시된 바와같이, 입구 섹션(452A)은 깊이 H1을 가지며, 입구 섹션(452B)은 깊이 H2를 가진다. 도 5d는 입구 섹션(452A)으로부터 입구 섹션(452B)으로 더 완만하게 변화하도록 서로에 대하여 직각을 가지지 않는 표면들(아이템# 454A-C)을 가지는 다면 홀들(542)을 가진 유체 확산 부재(405)의 다른 실시예를 기술한다. 예컨대, 일 실시예에서, 홀들의 중심라인과 표면(454B)간의 각도를 60도로 만드는 것이 바람직할 수 있다. 도 5d에 도시된 표면들(도시된 아이템# 454A-C) 및 표면들의 형상(즉, 선형 또는 비선형(예컨대, 지수곡선, 2차 곡선 등))은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 도 5c-5d가 동축인 피처들을, 예컨대 일치하는 대칭축을 가진다면 홀들을 기술하는 반면에, 다른 실시예들은 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 대칭적이지 않거나 또는 일치하는 대칭 중심들을 가지지 않는 피처들을 가질 수 있다.FIG. 5C illustrates one of the
도 5e는 유체 확산 부재(405) 전반에 걸친 다면 홀 패턴에 대한 일 실시예를 기술한 플래튼 어셈블리(403)의 등측 단면도를 기술한다. 일 실시예에서, 도 5e에 도시된 바와같이, 다면 홀(452) 패턴은 직사각형 형태의 홀 패턴(예컨대, L1×L1)으로 배열된다. 다른 실시예들에서, 유체 확산 부재(405)는 섹터들, 사분면들, 또는 홀들의 어레이를 가진 전체 표면을 가질 수 있으며, 홀들의 어레이는 6각형 폐쇄 팩 패턴(즉, 6개의 등거리로 이격된 홀들에 의하여 둘러싸인 단일 홀의 순환 패턴), 직사각형 홀 패턴, 방사 대칭형 홀 패턴, 및/또는 기판 표면상에서 수행되는 무전해 증착 프로세스의 균일성을 개선시키기 위하여 기판 전반에 걸쳐 온도 프로파일을 개선 또는 조절하는 다른 비균일 홀 패턴으로 배열된다. 5E depicts an isometric cross-sectional view of
도 5f는 유체 확산 부재(405) 및 기판(401)간의 공간(450)내로 다른 온도에서 하나 이상의 온도 제어 유체들을 전달할 수 있는 두개의 영역들로 유체 볼륨(410)을 분할하는 플래튼 어셈블리(403)의 일 실시예를 기술한 단면도이다. 이러한 구성은 기판 전반에 걸쳐 적정 온도 프로파일을 달성하여 바람직한 무전해 증착 프로세스 결과들을 달성하는데 유용할 수 있다. 이러한 구성에서, 플래튼 어셈블리(403)는 제 1 영역 하드웨어 어셈블리(447) 및 제 2 영역 하드웨어 어셈블리(448)를 포함할 수 있다. 제 1 영역 하드웨어 어셈블리(447)는 제 1 유체 공급 도관(446A), 제 1 유체 히터(446B), 제 1 유체 소스(446C) 및 제 1 베이스 부재(446D)를 포함할 수 있다. 제 2 영역 하드웨어 어셈블리(447)는 제 2 유체 공급 도관(445A), 제 2 유체 히터(445B), 제 2 유체 소스(445C) 및 제 2 베이스 부재(445D)를 포함할 수 있다. 도 5f에 도시된 구성에서, 제 2 베이스 부재(445D)는 도 5a 및 도 7에 도시된 베이스 부재(417)이다. 일 실시예에서, 제 1 영역 하드웨어 어셈블리(447)는 제 1 온도 제어 유체(어셈블리 "B")를 전달하도록 구성되며, 제 2 영역 하드웨어 어셈블리(448)는 지지 핑거들(412)상에 배치된 기판(401)에 제 2 온도 제어 유체(엘리먼트 "A")를 전달하도록 구성되며, 제 1 및 제 2 온도 제어 유체들은 다른 온도에 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 플래튼 어셈블리(403)의 내부는 제 1 영역 하드웨어 어셈블리(447)의 제 1 베이스 부재(446D) 및/또는 제 2 영역 하드웨어 어셈블리(448)의 제 2 베이스 부재(445D)에서 유체의 온도를 증가시키기 위하여 사용되는 하나 이상의 저항형 히터들(도시안됨)을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 히터들(예컨대, 저항 히터들, 엘리먼트(445B), 엘리먼트(446B)) 은 시스템 제어기(111)와 통신하며, 이에 따라 시스템 제어기(111)는 처리되는 기판 및 온도 제어 유체의 온도를 제어하기 위하여 각각의 히터의 동작을 조절할 수 있다. 도 5f가 두개의 영역들을 포함하는 플래튼 어셈블리(403)의 일 실시예를 기술하는 반면에, 본 발명의 다른 실시예에서는 기판과 접촉하는 유체의 온도를 개별적으로 제어할 수 있는 3개 이상의 영역들로 유체 볼륨(410)을 분할하는 것이 바람직할 수 있다. 일 실시예에서, 개별적으로 가열된 유체들은 개별 홀(407) 또는 홀들(407)의 그룹들을 통해 기판의 후면의 다른 영역들에 공급되며, 이에 따라 개별 홀들(407)을 통해 흐르는 가열된 유체의 온도 및 개별 홀들(407)의 위치에 대한 결과로서 기판 전반에 걸쳐 온도의 변화를 제어할 수 있다. 이러한 실시예는 예컨대 처리동안 기판의 중심 또는 에지 근처에서 증가된 온도를 발생시키기 위하여 사용될 수 있다.5F illustrates a
본 발명의 다른 실시예에서, 유체 확산 부재(405)는 예컨대 유체로 하여금 그를 통해 흐르도록 하기 위하여 구성된 다공 세라믹과 같은 다공 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 다공 세라믹 재료는 예컨대 알루미나 산화물 재료이다. 이러한 실시예에서, 홀들(407)은 일반적으로 요구되지 않으나, 발명자들은 필요한 경우에 유체 흐름을 증가시키기 위하여 다공 유체 확산 부재(405)와 관련하여 일부 홀들(407)을 구현하는 것을 고려하였다. 일 실시예에서, 유체 확산 부재(405)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVDF, PTFE, 테플론 또는 다른 호환가능한 다공 플라스틱 재료와 같은 다공 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 친수성 표면을 가진 플라스틱 재료는 유체 확산 부재(405) 표면들의 "습윤"을 촉진하는데 유리할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the
일 실시예에서, 유체 확산 부재(405)는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터의 크기를 가진 기공들로 설계된다. 유체 확산 부재(405)를 통한 유체 흐름 저항이 유체가 흐름 유체 확산 부재(405)를 통해 이동하는 거리의 함수이기 때문에, 유체 확산 부재(405)의 수직 높이는 적정 유체 흐름 특성들을 제공하기 위하여 변경될 수 있다.In one embodiment, the
도 4 및 도 7를 참조하면, 처리하기 위한 기판의 위치를 설정하기 위한 프로세스는 일반적으로 로딩 위치 및 처리 위치사이에서 리프트 어셈블리(413)를 이동시키는 단계를 포함한다. 리프트 어셈블리(413)는 도 4의 좌측 처리 스테이션(402)의 로딩 위치에 도시되며, 여기서 리프트 어셈블리는 지지 핑거들(412)이 상부 캐치 링(418)위에서 연장하도록 수직 위치에 있다. 이러한 위치에서, 분배 암(406)은 기판(401)을 로딩하기 위하여 지지 핑거들(412)위에서 수직으로 일정한 간격을 두고 있다. 분배 암(406)(및 무전해 증착 시스템의 다른 유체 분배 암들)은 상보 암 부재(425)를 텔레스코픽 방식으로(telescopically) 수용하는 고정 베이스 부재(426)를 포함한다. 구동 모터는 분배 암(406)의 수직 위치를 조절하기 위하여 베이스 부재(426)에 대하여 상부 암 부재(425)를 텔레스코픽 방식으로 이동시킨다. 기판(401)은 메인프레임 로봇(120) 또는 기판 전달 셔틀(305)에 의하여 지지 핑거들(412) 위에 배치되며, 지지 핑거들(412)은 각각의 로봇/셔틀(120, 305)로부터 기판(401)을 이동시키도록 수직으로 작동될 수 있다. 일단 기판(401)이 로봇/셔틀(120, 305)위에서 지지 핑거들(412)에 의하여 지지되면, 로봇/셔틀(120, 305)은 기판(401) 아래로부터 제거될 수 있으며, 지지 핑거들(412)은 처리 위치로 하강될 수 있다. 4 and 7, the process for setting the position of the substrate for processing generally includes moving the
리프트 어셈블리(413)는 도 4의 우측 처리 스테이션(404)의 처리 위치에 기술되며, 여기서 리프트 어셈블리(413)는 지지 핑거들(412)이 캐치 링들(418, 419)중 하나에 근접한 수직 위치에 기판(401)을 배치하도록 수직으로 배치된다. 처리 위치에서, 유체 분배 암(408)은 도 4의 처리 스테이션(404)에 기술된 바와같이 기판(401)의 상부면에 근접하게 하강하여 배치된다. 리프트 어셈블리(413)는 리스트 어셈블리(413) 및 이에 부착된 컴포넌트들을 수직으로 작동하도록 구성된 전력공급 잭 스크루 어셈블리(427)에 의하여 일반적으로 작동된다. 특히, 유체 처리 셀의 하부 부분은 리프트 어셈블리(413)에 부착되어 이와 상호작용하면서 이동한다. 처리 셀의 하부 부분은 일반적으로 기판 지지 어셈블리(414)(지지 핑거들(412) 및 링(411)을 포함함), 하부 인터리빙 벽들(424) 및 입구 포트(314)를 포함한다. The
도 4 및 도 7를 참조하면, 일 실시예에서, 플래튼 어셈블리(403)는 고정 상태를 유지하며, 리프트 어셈블리(413) 컴포넌트들(예컨대, 지지 핑거들(412), 링(411))와 함께 이동하지 않는다. 이러한 구성에서, 베이스 플레이트 부재(417) 및 유체 확산 부재(405)에 결합된 베이스 플레이트 지지부(442)는 하나 이상의 구조적 지지부들(도시안됨)을 통해 메인프레임(113)에 장착된다. 따라서, 본 실시예에서, 베이스 플레이트 지지부(442), 베이스 플레이트 부재(417) 및 유체 확산 부재(405)는 기판 리프트 어셈블리(413)가 기판 지지 어셈블리(414)를 상승시킬때 평행 이동하지 않거나 또는 지지 모터(443)가 기판 지지 어셈블리(414)를 회전시킬때 회전한다. 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(414)는 베이스 플레이트 지지부(442)에 대하여 기판 지지 어셈블리(414) 컴포넌트들을 지지하여 안내하는 하나 이상의 베어링들(도시안됨; 도 9의 엘리먼트들(1054A-B 참조))을 사용하여 베이스 플레이트 지지부(442)에 정렬된다. 이러한 실시예는 베이스 플레이트 부재(417) 및 유체 확산 부재(405)의 회전 요구가 장치 수율 성능에 해로울 수 있는 입자들을 발생시킬 수 있는 신뢰할 수 없는 회전 유체 밀봉부(도시안됨)의 사용을 요구하기 때문에 유리하다. 일 실시예에서, 베이스 플레이트 지지부(442)는 전기 와이어들(도시안됨) 및 유체 공급 도관(들)(409)(도 5a 및 도 7)을 수용한다. 4 and 7, in one embodiment, the
도 6을 참조하면, 기판 지지 어셈블리(414)는 일반적으로 지지 핑거들(412), 수직 포스트 부재(415), 기판 지지 표면(415A) 및 링(411)을 포함한다. 기판 지지 표면(415A)상에 배치된 기판은 수직 포스트 부재들(415)에 의하여 캡처링되거나 또는 유지된다. 본 발명의 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(414)는 다양한 컴포넌트들의 열팽창이 기판 지지 표면(415A)상에 기판 나머지를 유지하기 위한 기판 지지 어셈블리(414)의 능력에 영향을 미치지 않을 것이다. 기판 지지 어셈블리(414)의 열팽창은 수직 포스트 부재들(415)사이에 일정한 간격을 두고 배치된 기판들을 잘못 배치하고 및/또는 상기 기판들을 손상시킬 수 있다. 열팽창을 감소시키기 위한 일 방법은 낮은 열팽창 계수를 가진 재료들, 예컨대 텅스텐, 알루미나 또는 붕소 카바이드를 사용하여 기판 지지 어셈블리(414)를 설계하는 것이다. 다른 실시예에서, 링(411)은 지지 핑거들(412) 및 수직 포스트 부재들(415)의 이동을 최소화하는 기하학적 형태를 가지도록 설계될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
도 4 및 도 7를 참조하면, 각각의 처리 스테이션들(402, 404)의 각 스테이션 의 하부 부분은 다수의 인터리빙 벽 어셈블리(422)를 각각 포함한다. 인터리빙 벽 어셈블리(422)는 도 4의 위치(402)에 기술된 로딩 위치 및 도 4의 위치(404)에 기술된 처리 위치사이에서 리프트 어셈블리(413)와 상호 작용하면서 이동하도록 구성된다. 인터리빙 벽 어셈블리(422)는 일반적으로 메인프레임(113)에 견고하게 부착된 상부 인터리빙 벽들(423), 및 리프트 어셈블리(413)에 부착되어 함께 이동하도록 구성된 하부 인터리빙 벽들(424)을 포함한다. 하부 인터리빙 벽들(424)(특히 셀에 근접하게 배치된 인터리빙 벽들(424)의 최내부 쌍)은 밀폐된 환경 외부의 환경으로부터 처리 스테이션들(402, 404)의 하부 부분을 밀봉하도록 탈염수와 같은 유체로 채워질 수 있다. 탈염수는 일반적으로 예컨대 종래의 "드립(drip)" 메커니즘을 통해 하부 인터리빙 벽들(424)간의 공간에 일반적으로 연속적으로 공급된다. 유체 밀봉 인터리빙 벽 어셈블리(422)를 사용하면, 본 발명의 처리 스테이션들(402, 404)은 신뢰성있는 밀봉을 형성할 수 있고 또한 구조가 회전하고 선형 이동하는 동안 밀봉을 위한 단일 밀봉부(428)에 대한 필요성이 제거될 수 있다. 종래의 응용들에서는 공통 안내축상에 배치된 회전 및 선형 밀봉부로서 작용하는 밀봉부를 사용하는 것이 공통적이다. 인터리빙 벽 어셈블리(422)는 도 7에 기술된 밀봉부(428)이 종종 유체 처리 시스템들에서 신뢰성있게 동작할 수 없는 회전 밀봉부 및 수직 슬라이딩 밀봉부의 결합이 아니라 단지 회전 밀봉부이도록 한다. 4 and 7, the lower portion of each station of each of the
앞서 언급된 바와같이, 스테이션들(402, 40)의 각각은 도 4, 도 5 및 도 7에 기술된 상부 캐치 링(418) 및 하부 유체 캐치 링(419)을 포함할 수 있다. 각각의 캐치 링들(418, 419)은 일반적으로 각각의 스테이션들(402, 404)의 내부 벽으로 부터 내부로 또는 외부로 연장하는 환형 부재들을 포함한다. 링들(418, 419)은 셀들의 내부 벽에 부착될 수 있거나 또는 셀들의 내부 벽과 일체형 부분일 수 있다. 캐치 링들(418, 419)의 내부 종단 에지(421a, 421b)는 일반적으로 처리되는 기판(401)의 직경보다 약 5mm 내지 약 50mm 큰 직경을 가진 크기를 가진다. 마찬가지로, 기판(401)은 처리동안 각각의 링들(418, 419)을 통해 수직으로 상승 및 하강될 수 있다. 부가적으로, 캐치 링들(418, 419)의 각각은 유체 캐치 링들(418, 419)(도 7)상에 처리 유체를 수집하도록 각각 구성된 유체 배수구(420a, 420b)를 포함한다. 유체 배수구들(420a, 420b)은 도 7에 도시된 바와같이 배수구 포트(314)와 유체 소통한다. 배수구 포트(314)는 가스 및 유체가 서로 분리될 수 있는 분리 박스(429)(도 4)에 연결된다. 분리 박스(429)는 분리 박스(429)의 상부 부분상에 배치된 가스 배수구 포트(430) 및 분리 박스(429)의 하부 부분상에 배치된 유체 배수구(431)을 포함한다. 분리 박스(429)는 캐치 링(418)의 유체 배수구(420a) 또는 캐리 링(419)의 유체 배수구(420b)에서 수집된 처리 유체들을 수집 및 재사용을 위한 재생이용(reclamation) 장치(도시안됨)에 전달하도록 구성된 리캡처 포트(recapture port)(432)를 더 포함한다.As mentioned above, each of the
도 7를 참조하면, 캐치 링들(418, 419)은 처리 스테이션들(402, 404)의 각 스테이션내의 다수의 수직 위치들에 있는 기판(401)의 유체 처리를 수행하도록 구성된다. 예컨대, 한 방향에서, 기판(401)은 기판(401)의 상부면이 제 1 유체 처리단계동안 상부 캐치 링(418)의 종단 에지(421a) 바로 위에 배치되도록 설치될 수 있다. 이러한 구성에서, 제 1 처리 유체는 기판 지지 어셈블리(414) 및 기판(401) 이 지지 모터(443)를 사용하여 약 5rpm 내지 약 120rpm의 속도로 회전되는 동안 분배 암(406, 408)에 의하여 기판(401)상에 분배될 수 있다. 기판(401)의 회전은 기판상에 분배된 유체가 기판의 방사상 외부로 흐르도록 한다. 기판의 에지상에서의 유체 흐름은 외부로 그리고 아래쪽으로 이동하고 상부 캐치 링(418)상에서 수신된다. 유체는 유체 배수구(420a)에 의하여 캡처되어 리캡처 포트(432)로 전송되거나 또는 필요한 경우에 다음 처리를 위하여 재순환될 수 있다. 일단 제 1 유체 처리 단계가 완료되면, 기판(401)은 기판(401)의 상부면이 제 2 유체 처리 단계동안 하부 유체 캐치 링(419)의 종단 단부(421b) 바로 위에 배치되는 제 2 처리 위치로 수직으로 이동될 수 있다. 기판(401)은 제 1 유체 처리단계와 유사한 방식으로 상기 구성으로 처리되며, 프로세스에서 사용된 유체는 유체 배수구(420b)에 의하여 수집될 수 있다. 이러한 구성의 장점은 다수의 유체 처리 화학물들이 단일 처리 스테이션에서 사용될 수 있다는 점이다. 부가적으로, 유체 처리 화합물들은 독립적 유체 배수구들(420a, 420b)을 각각 가지는 개별 유체 캐치 링들(418, 419)이 호환가능하지 않는 처리 유체들을 개별적으로 수집할 수 있기 때문에 호환가능하거나 또는 호환가능하지 않을 수 있다.Referring to FIG. 7, the catch rings 418, 419 are configured to perform fluid processing of the
도 8a는 본 발명의 다양한 측면을 수행하도록 적응될 수 있는 예시적인 유체 처리 챔버(800)의 단면도를 도시한다. 유체 처리 챔버(800)는 도1에 도시된 처리 셀 지점(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116) 중 하나에 위치될 수 있다. 대안으로서, 유체 처리 챔버(800)는 독립된 도금 셀(plating cell)로써 또는 다른 기판 처리 플랫폼과 결합하여 구현될 수 있다. 유체 처리 챔버(800)는 일반적으로 상부(옵션, 비도시), 측벽(10), 및 베이스(27)를 포함하는 처리 영역(28)을 포함할 수 있다. 원형 측벽과 바닥의 중앙에 개구(4A)를 갖는 보울(4)이 일반적으로 베이스(27)의 중앙 위치에 배치된다. 스핀들(13)이 보울(4)의 상기 개구에 배치된다. 다수의 기판 지지 핑거부(18)가 보울(4)의 개구(4A) 내부에 위치되는 스핀들(13)에 결합된다. 기판 지지 핑거부(18)는 마찰을 이용하거나 및/또는 기판(W)을 "척으로 고정(chucking)"하거나, 기판(W)의 기판 후면(W2)에 진공을 공급함으로써 기판을 보유하도록 구성된다. 스핀들(13)과 기판 지지 핑거부(18)는 선형 슬라이드(30)를 이용하여 보울(4)에 대하여 승강될 수 있다. 처리 위치에서 도 8a에 도시된 것처럼, 기판 지지 핑거부(18)에 보유된 기판(W)은 선형 슬라이드(30)를 이용하여 위치되어 보울(4)의 측벽 상단(4D)과 기판(W)의 기판 후면(W2) 사이에 조정가능한 갭(33)을 형성한다. 갭(33)은 일반적으로 기판 후면(W2)과 보울(4) 사이에 형성된 유체 볼륨(25)으로부터 온도 제어된 유체의 유량을 제한 및 제어하도록 조정된다. 유체 소스(3)는 유체 볼륨(25)에 온도 제어된 유체를 전달한다.8A illustrates a cross-sectional view of an example
일 실시예에서, 에지 격벽(1)이 기판(W)의 주변의 외부에 방사상으로 위치된다. 에지 격벽은 일반적으로 에지 격벽(1)을 수직으로 승강시킬 수 있는 수직 리프트 어셈블리(2)에 부착되거나 측벽(10)에 직접 부착(도8b에 도시)될 수 있는 기판(W)을 둘러싸는 연속적인 원형 링이다. 에지 격벽(1)은 일반적으로 유체 분배 포트(26)로부터 기판(W)의 처리 면(W1)상에 전달되는 유체의 양을 보유하도록 구성된다. 일 측면에 있어서, 기판(W)의 처리 면(W1)과 에지 격벽(1)의 내부 벽(1A)은 처리 면(W1)상에 보유되는 유체가 수집되는 유체 볼륨 영역(29)을 형성한다. 일 측면에 있어서, 에지 격벽(1)은, 갭(32)이 기판(W)의 주변과 에지 격벽(1)의 내부 벽 사이에 형성되도록 기판(W)의 외부 직경보다 큰 내부 직경을 갖도록 구성된다. 갭(32)은 일반적으로 기판(W), 에지 격벽(1) 및 유체 볼륨 영역(29)내에 보유되는 유체 사이에 형성되는 표면 장력과 그 크기에 기인하여 갭(32)을 통해 흐르는 유체의 양을 최소화하는 크기이다.In one embodiment, the
일 측면에 있어서 에지 격벽(1)은, 유체가 기판의 처리 표면(W1)상에 수집될 수 있도록 하고, 유체가 기판(W)의 기판 후면(W2)을 오염하는 것을 방지하고, 유체 볼륨 영역(29)으로 분배되는 처리 용액의 소비를 제한하도록 사용된다. 일 측면에 있어서, 갭(32)은 약 0.5mm 및 약 2mm 사이일 수 있다.In one aspect the
일 실시예에 있어서, 에지 격벽(1)은 에지 격벽(1)을 둘 이상의 수직 위치에 위치시키도록 적응되는 수직 승강 어셈블리(2)에 의해 승강될 수 있다. 수직 승강 어셈블리(2)는 종래의 공압 액추에이터 또는 리드 스크루(비도시)에 부착된 DC 서보 모터일 수 있다. 일 측면에 있어서, 에지 격벽(1)의 승강은 유체 볼륨 영역(29)에 보유된 처리 유체의 양, 따라서 기판(W)의 처리 표면(W1)상에 머무르는 유체의 양을 조정하도록 사용될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 에지 격벽(1)은, 에지 격벽(1)의 상부가 기판(W)보다 낮도록 일정 위치로 하강되거나, 에지 격벽(1)의 하부가 기판(W)보다 높도록 일정 위치로 상승될 수 있어서, 기판을 회전시킴으로써 생성되는 중력 또는 원심력으로 인하여 기판(W)에 보유된 유체가 기판(W) 표면의 외부 및 떨어져 방사상으로 흐를 수 있다. 린싱(rinsing) 프로세스 및 건조 프로세스 와 같은 다른 프로세스들이 또한 에지 격벽(1)이 승강될 때 수행될 수 있다.In one embodiment, the
도 8c 및 도 8d는 기판(W) 하부에 위치된 신장된 부분(1C)을 갖는 에지 격벽(1)의 일 실시예를 도시한다. 일 측면에 있어서, 신장된 부분(1C)은 에지 격벽(1)의 내부 벽(1A)으로부터 내부로 연장하며, 따라서 에지 격벽(1)에 "L" 형상 단면을 제공한다. 신장된 부분(1C)은 일반적으로 기판(W)의 외부 직경 보다 작은 내부 직경을 갖도록 구성된다. 일 측면에 있어서, 도8c에 도시된 것처럼, 에지 격벽(1)은 프로세싱 동안 유체 볼륨 영역(29)에 보유된 유체의 유량을 제한하는 갭을 형성하도록 배치된다.8C and 8D show one embodiment of an
일 측면에 있어서, 도 8d에 도시된 것처럼, 격벽은 충분히 높이 상승되어 에지 격벽(1)의 신장된 부분(1c)은 기판(W)의 표면과 접촉하여 배출된 유체의 정적인 "풀(pool)"이 기판(W)(도8d)상에 형성될 수 있게 한다. 다른 측면에 있어서, 신장된 부분(1C)은 기판(W)을 기판 지지 핑거부(18)로부터 승강시키도록 이용될 수 있어서, 기판 후면(W2)이 유체 볼륨(25)내에 포함된 온도 제어된 유체에 의해 가열되는 것 없이 기판(W)이 처리될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 수직 승강 어셈블리(2)를 이용하여 에지 격벽(1)이 일정 위치로 하강될 수 있어서 격벽의 상부가 기판(W)보다 낮을 수 있고, 따라서 기판에 보유된 처리 유체는 기판의 중력 또는 회전에 기인하여 기판(W)의 외부에 그리고 기판과 떨어져서 방사상으로 흐를 수 있다. 린싱 프로세스 및 건조 프로세스와 같은 다른 프로세스들이 또한 에지 격벽(1)이 하강될 때 수행될 수 있다.In one aspect, as shown in FIG. 8D, the partition wall is sufficiently raised so that the elongated portion 1c of the
도 8a를 참조하면, 일반적으로 세 개 이상의 기판 지지 핑거부(18)가 스핀들(13)의 상부에 방사상으로 부착될 수 있어서 그 상부에 기판을 지지한다. 일 측면 에 있어서, 세 개의 기판 지지 핑거부(18)는 방사상의 방향으로 균일하게 배치된다 - 즉, 핑거부 사이의 각은 120도 이격된다. 기판 지지 핑거부(18)는 일반적으로 스핀들(13)에 형성된 스핀들 포트(13A)와 유체 소통하는 중앙 채널(17)을 갖는다. 일 측면에 있어서, 스핀들 포트(13A)와 중앙 채널(17)은 벤투리(venturi)과 같은 진공 소스(15)와 유체 소통한다. 이러한 구조에서, 기판 처리 표면(W1) 상부의 대기압과 중앙 채널(17)에서 진공 소스(15)에 의해 생성되는 진공 사이의 압력 강하를 생성함으로써 기판 지지 핑거부(18)상의 밀봉부(seal; 16)(가령, O-링(16A), 탄성 횡경막(16B))상에 보유될 수 있다. 기판을 보유하기 위한 진공의 사용은 기판(W)과 기판 지지 핑거부(18)가 기판 지지 핑거 모터(20)에 의해 회전되고 있거나/있고 기판 지지 승강 어셈블리(50)에 의해 수직으로 이동되고 있을 때 기판이 기판 지지 핑거부(18)로부터 벗어나는 것(slip off)을 방지하도록 사용될 수 있다.Referring to FIG. 8A, generally three or more
도 8e는 기판(W)을 지지하도록 그 상부에 위치된 O-링(16A)을 갖는 기판 지지 핑거부(18)의 팁의 보다 상세한 도면이다. O-링(16A)의 형상 및 물질 경도는 각각의 기판 지지 핑거부(18)에 대해 최적화될 수 있어서 반도체 웨이퍼 상에서 종종 발견되는 평평도 문제와 표면 불균일성을 보상한다. 큰 단면적을 갖고 "미끄럽지 않은" 물질(가령, VitonTM, buna-N, 등)로 제조되는 부드러운 탄성 밀봉부는 O-링(16A)에 대한 바람직한 선택이다. 이러한 구조에서, 핑거부(18)에 기판(W)을 파지하도록 진공이 진공 소스(15)에 의해 인가되었을 때 밀봉부(16A)는 주요 밀봉부로 작용한다. O-링(16A)은 또한 유체 볼륨(25)에 보유된 유체의 중앙 채널(17)로 의 누설을 방지한다.8E is a more detailed view of the tip of the
도 8f는 탄성 횡경막(16B)에 보유된 기판을 갖는 기판 지지 핑거부(18)의 다른 실시예를 도시한다. 이 구조에서, 탄성 횡경막(16B)은 각각의 기판 지지 핑거부(18)에 위치되어 기판 지지 핑거부(18)의 단부에 대해 유체에 견고한 밀봉부를 제공하고 따라서 유체가 진공 소스(15)에 그 통로를 만드는 것을 방지한다. 탄성 횡경막(16B)은, 기판 후면(W2)과 탄성 횡경막(16B)의 상부 표면(16C) 사이에 형성된 영역(16F)에 생성된 서브 대기압 또는 진공을 이용하여, 그 상부에 위치된 기판을 보유하도록 적응된다. 서브 대기압 또는 진공은, 탄성 횡경막(16B)이 진공 소스(15)를 이용한 탄성 횡경막(16B)의 뒷면(16D) 아래의 서브 대기압의 생성에 의해 변위될(가령, 신장되거나 왜곡될) 때 형성된다. 탄성 횡경막(16B)의 변위는 "진공"이 탄성 횡경막(16B)의 상부 표면(16C)상에 있는 접촉 포인트들(16E) 사이에 형성된 밀봉부과 기판 후면(W2) 사이에 형성되도록 한다. 일반적으로, 탄성 횡경막(16B)이 부드럽고 미끄럽지 않은 물질, 가령, VitonTM, buna-N으로 제조되는 것이 바람직하다.8F shows another embodiment of a
도 8a를 참조하면, 유체 처리 챔버(800)는 스핀들(13)에 연결된 기판 지지 핑거 모터(20)를 더 포함하며, 기판 지지 핑거부(18)와 스핀들(13)을 회전시키고 지지하도록 일반적으로 구성된다. 회전 밀봉 어셈블리(14)가 스핀들(13)과 진공 소스(15) 사이에 회전 밀봉부를 제공하도록 위치될 수 있다. 회전 이동이 모터(20)로부터 스핀들(13)과 기판 지지 핑거부(18)를 통해 기판(W)으로 전달된다. 기 판 지지 핑거부와 스핀들(13)의 회전 속도는 가령 증착, 린싱 및 건조와 같은 수행될 특정 처리에 따라 달라질 수 있다. 증착의 경우에, 기판 지지 핑거부는 처리 유체의 속도에 따라 가령 약 5rpm과 약 150rpm 사이와 같은 비교적 저속으로 회전(rotate)하도록 적응될 수 있다. 린싱 처리 동안, 기판 지지 핑거부(18)는 가령 약 5rpm과 약 1000rpm 사이와 같은 비교적 적당한 속도로 회전(spin)하도록 적응될 수 있다. 건조의 경우, 기판 지지 핑거부는 그 위에 위치된 기판(W)을 회전 건조하기 위하여 가령 약 500rpm과 약 3000rpm 사이와 같은 비교적 고속으로 회전(spin)하도록 적응될 수 있다. Referring to FIG. 8A, the
기판 지지 핑거 모터(20)는 리드 스크루(31) 및 기판지지 리프트 모터(19)에 결합된 선형 슬라이드(30)를 일반적으로 포함하는 기판지지 리프트 어셈블리(50)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 기판지지 리프트 모터(19)는 회전 이동을 리드 스크루(31)에 전달하는 정밀 모터이다. 리드 스크루(31)의 회전 이동은 스핀들(13)의 이동을 다른 형식으로 바꾸는 선형 슬라이드(30)의 선형 운동으로 전환된다.The substrate
도 8a를 참조하면, 보울(4)은 다수의 볼트 어셈블리(12)를 갖는 베이스(27)에 장착될 수 있다. 보울(4)의 형상은 보울(4)의 바닥에 있는 하나 이상의 주입부(4B)를 통하여 유체 소스(3)와 유체 소통하는 유체 볼륨(25)을 형성한다. 유체 소스(3)는 가열된 DI 물(DI water)과 같은 유체를 전달하도록 적응될 수 있다. 일 측면에서 유체 소스(3)는 유체가 하나 이상의 주입부(4B)를 통해, 그 후 유체 볼륨(25)을 통해, 그 후 보울(4)의 측벽 상부(4D) 위로 흐르도록 적응된다. 일 측면에 있어서, 기판(W)은 기판 후면(W2)과 유체 소스(3)로부터 전달되거나 흐르고 있는 유체 사이의 접촉을 보장하도록 기판 후면(W2)과 보울(4)의 측벽 상부(4D) 사이에 갭(33)이 형성되도록 위치된다. 갭(33)의 크기는 유체가 측벽 상부(4D) 위로 흐를 수 있고 기판 후면(W2)에 대한 유체 접촉을 보장하도록 구성된다. 일 측면에 있어서, 보울(4)은 유체 볼륨(25)내에서 특히 기판 후면(W2) 근처에서 균일한 온도로 유체를 생성하고 유지하도록 구성된다. 일반적으로, 이는 유체 볼륨(25)의 크기와 형상을 최적화하는 것 및/또는 하나 이상의 주입부를 기판 후면(W2)으로부터 떨어져 위치시키는 것에 의해 이루어진다. 균일한 기판 온도를 얻기 위한 유체 볼륨(25)의 최적 사이즈는 유체 볼륨(25)에 전달되는 유체의 형태, 유체 볼륨(25)을 통한 유체의 유량, 유체의 설정 점 온도, 기판 지지 핑거부(18)의 물리적 크기, 및 기판 지지 핑거부(18)의 회전 속도에 따라 달라진다. 층류(laminar flow) 방식은 열악한 가열 전달 특성을 나타내는 것으로 알려져 왔으므로, 기판 지지 핑거부(18)의 회전은 또한 유체 볼륨(25)에서 몹시 거친 흐름을 유지하도록 적응될 수 있다. 일 측면에 있어서, 유체 볼륨(25)에 전달되는 유체는 유체 히터(41)를 이용하여 온도 제어된다. 유체 히터(41)는 유체 소스(3)에 부착된 수평(in-line) 유체 히터(42) 및/또는 보울(4)내에 부착되거나 삽입된 가열 엘리먼트(43)를 포함해도 좋다.Referring to FIG. 8A, the
일 측면에 있어서, 유체 소스(3)로부터의 그리고 갭(33)을 통한 유체의 외부로의 흐름은 유체 볼륨 영역(29)으로부터의 처리 유체 흐름이 기판(W)의 후면과 바람직하지 않게 접촉하는 것을 방지하거나 최소화하도록 설계된다. 기판(W)의 후면과 처리 유체 사이의 접촉을 방지하는 것은 입자 또는 원치 않는 물질이 반도체 디 바이스 수율에 영향을 줄 수 있는 기판의 후면으로의 증착을 방지할 것이다.In one aspect, the flow from the
일 실시예에서, 갭(5)은 스핀들(13)과 보울(4)의 개구(4A) 사이에 구성될 수 있어서 보울(4)에 대한 스핀들(13)의 회전 이동을 가능하게 한다. 갭(5)은 약 0.12mm 및 약 0.5mm 사이의 폭일 수 있다. 그러나, 더 크거나 더 작은 갭이 사용되어도 좋다. 개구(9A)를 갖는 포획 부재(9)는 보울(4) 아래 또는 스핀들(13) 둘레에 배치된다. 포획 부재(9)의 내부에는, 실드(shield; 7) 및 포획 부재(9) 사이에 미로(labyrinth) 밀봉부가 형성된다. 미로 밀봉부는 일반적으로, 오버 랩핑 형상(feature)의 기하구조 및 구성에 기인하여, 유체가 밀봉부를 통하여 그 통로를 만드는 것을 방지하는 일군의 오버 랩핑 형상(즉, 도8a에서 엘리먼트 7 및 9)으로써 정의된다. 갭(5)을 통한 유체 흐름은 포획 부재(9)에 의해 수집 영역(8)에 수집되고 그 후 포획 부재(9)의 바닥 부근에 위치된 배수구(6)으로 보내진다. 대안으로, 밀봉부는 스핀들(13)과 보울(4)의 개구(4A) 사이에서 이용될 수 있고, 따라서 미로 밀봉부에 대한 필요성을 제거한다. In one embodiment, the
에지 격벽(1), 보울(4), 기판 지지 핑거부(18), 및 스핀들(13)은 (완전히 프레스 성형된 알루미늄 질화물, 알루미나 Al2O3, 탄화 규소(SiC)와 같은) 세라믹 물질, (TeflonTM 중합체 코팅된 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은) 중합체 코팅된 금속, 중합체 물질, 또는 반도체 유체 처리에 적절한 다른 물질로부터 제조되어도 좋다. 바람직한 중합체 코팅 또는 중합체 물질은 Tefzel(ETFE), Halar(ECTFE), 퍼플루오로알콕시 수지(PFA) 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸 렌-퍼플루오로프로필렌(FEP), PVDF 등과 같은 플루오르화된 중합체이다.The
유체 처리 챔버(800)는 베이스(27)의 위에 그리고 보울(4)의 외부벽(4E)과 측벽(10)의 내부 사이에 위치되는 천공된 플레이트(11)를 더 포함한다. 보울(4)의 측벽(4E), 베이스(27), 측벽(10), 및 천공된 플레이트(11)는 구획(34)을 형성한다. 구획(34)은 천공된 플레이트(11)에 있는 다수의 구멍(11A)을 통하여 처리 영역(28)과 유체 소통한다. 배수구 포트(24)는 일반적으로 베이스(27)내에 위치되며 종래의 스크러빙된(scrubbed) 배출 시스템(23) 및 유체 배수구922)에 연결될 수 있는 배출 포트(21)에 연결된다. The
일 측면에 있어서, 증착 처리 동안 산소 또는 처리 영역(28)내에 있는 다른 가스의 양은 질소, 헬륨, 수소, 아르곤, 및/또는 이들의 혼합물 또는 반도체 처리에서 통상 사용되는 다른 가스들과 같은 처리 가스를 전달하는 것에 의해 제어된다. 처리 가스는 헤파 형태(HEPA-type)의 여과 시스템(도2의 엘리먼트 313 참조)을 통하여 처리 영역(28)으로 도입되고 배출 포트(21)로부터 제거된다. 다수의 구멍들(11A)이 관통 형성된 천공된 플레이트(11)의 존재는 처리 영역(28)을 통한 처리 가스 흐름의 균일성을 향상시킨다.In one aspect, the amount of oxygen or other gas in the
유체 처리 챔버(800)는 기판(W)상에 처리 유체를 분배하는 한편 기판 지지 핑거부(18)상에 위치되도록 구성된 유체 분배 포트(26)를 더 포함한다. (도9, 9a, 9b 등에서 후술될) 유체 주입 시스템(1200)과 유사한 유체 분배 포트(26)는 일반적으로 적어도 하나의 유체 공급 밸브(가령, 도9에 도시된 밸브 1209)를 경유하여 적어도 하나의 유체 공급 소스(도9에 도시된 가령 용액 소스 1202, 1204, 1206)와 유 체 소통한다. 이와 같이, 다중 화학제품이 유체 분배 포트(26)로부터 혼합되고 공급되어 후술될 다양한 무전해 도금 처리를 수행한다.The
시스템 동작System behavior
동작에 있어서, 본 발명의 시스템(100)은 무전해 사전세정(preclean) 처리, 무전해 활성화 처리, 무전해 도금 철, 무전해 사후세정(postclean), 및/또는 무전해 처리에 사용될 수 있는 다른 처리 단계를 수행하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예를 이용하여 무전해 도금 처리를 수행하기 위한 예시적인 처리 시퀀스가 이제 본원에서 논의된 본 발명의 실시예와 관련하여 기재될 것이다. 무전해 도금 처리는 일반적으로 기판의 둘러싸인 처리 엔클로져(302)(도2 참조)로의 삽입으로 시작한다. 상기 삽입은 일반적으로 밸브 형성된 접속 포트(304)를 개방하는 것과 기판(401)을 메인프레임 로봇(120)으로 처리 엔클로져(302)에 삽입하는 것을 포함한다. 기판(401)은 페이스 업(face up)으로 삽입된다; 즉, 도금될 기판(401)의 표면이 위쪽으로 면한다.In operation, the
일단 기판이 둘러싸인 처리 엔클로져(302)로 삽입되면, 메인프레임 로봇(120)이 처리 스테이션(404)내의 지지 핑거부(412)로 기판을 위치시키고, 메인프레임 로봇은 처리 엔클로져(302)로부터 수축한다. 지지 핑거부(412)는 그 후 처리를 위하여 기판(401)을 수직으로 위치시키는 한편, 밸브 형성된 접속 포트(304)가 폐쇄된다. 삽입 처리 동안, 즉 밸브 형성된 접속 포트(304)가 개방되어 있는 시간 주기 동안, 환경 제어 어셈블리(315)에서의 가스 공급이 "온(on)" 상태여서 둘러싸인 처리 엔클로져(302)를 불활성 처리 가스로 채우게 된다. 불활성 가스를 처리 볼륨내로 유입시키는 처리는, 산소가 도금된 물질, 특히 구리에 악영향(산화)을 갖기 때문에, 주변 가스들 특히 산소가 둘러싸인 처리 엔클로져(302)로 진입하는 것을 방지하도록 구성된 접속 포트(304)를 통하여 처리 가스의 외부로의 흐름을 일으킨다. 처리 가스의 흐름은 밸브 형성된 접속 포트(304)가 폐쇄된 후 계속되고, 일반적으로 밸브 형성된 접속 포트(304)가 개방되기 전에 온(on)된다. 처리 가스의 흐름은 무전해 세정, 활성화, 및 도금 시퀀스 동안 계속되고, 일단 밸브 형성된 접속 포트(304)가 폐쇄되면 배출 포트(314), 가스 구멍, 및/또는 진공 펌프가 원하는 처리 압력을 유지하기 위하여 사용된다. 가스 공급, 헤파(HEPA) 필터, 및 배출 포트(314)의 조합이 사용되어 특정 처리 단계 동안 둘러싸인 처리 엔클로져(302)내의 산소 함량을 제어하기 위하여 사용된다; 즉, 처리 엔클로져(302) 내의 산소 함량은 원한다면 개별 처리 단계에 대해 제어되고 최적화될 수 있다.Once the substrate is inserted into the
일단 기판이 처리 셀 내에 위치되면, 본 발명의 무전해 도금 처리는 일반적으로 기판 사전세정 처리로 시작한다. 사전세정 처리는 기판의 상부 표면이 상부 캐치 링(418)의 단부 에지(421a) 위에 일반적으로 약 2mm 및 약 10mm 사이에 약하게 위치되는 것으로 시작한다. 세정 처리는 세정 용액이 분배 암(406)에 의해 기판 표면으로 분배되는 것을 통해 이루어진다. 세정 용액은 처리시간을 절약하고 셀의 처리량을 증가시키기 위하여 하강 처리(lowering process) 동안 기판 표면으로 분배된다. 세정 용액은 원하는 세정 특성에 따라 산성(acidic) 또는 기본(basic) 용액일 수 있고, 세정 용액의 온도는 처리 방법에 따라 제어(가열 또는 냉각)될 수 있다. 또한, 세정 용액은 계면 활성제 첨가물을 포함해도 좋다. 일반적 으로 약 10rpm 및 약 60rpm 사이의 기판의 회전은 세정 용액이 기판으로부터 방사상 외부로 및 상부 캐치 링(418) 상부로 흐르도록 하고, 여기서 세정 용액은 포획되고, 배수구(420a)으로 전달되며, 그 후 원한다면 분리 및 재순환을 위하여 배출 포트(314)를 통하여 분리 박스(429)로 전달된다.Once the substrate is placed in the processing cell, the electroless plating process of the present invention generally begins with a substrate preclean process. The preclean process begins with the upper surface of the substrate being weakly positioned generally between about 2 mm and about 10 mm above the
일단 기판이 세정되었다면, 기판 표면이 일반적으로 린싱된다. 린싱 처리는 탈이온화된 물과 같은 린싱 용액을 기판을 회전시키는 동안 기판 표면상에 분배하는 것을 포함한다. 린싱 용액은 기판 표면으로부터 임의의 잔여 세정 유체를 효과적으로 제거하도록 구성된 유속 및 온도에서 분배된다. 기판은 기판의 표면 외부로 린싱 용액을 몰아내기에 충분한 속도, 즉, 예를 들어 약 5rpm 및 약 120rpm 사이의 속도로 회전된다.Once the substrate has been cleaned, the substrate surface is generally rinsed. The rinse treatment involves dispensing a rinse solution, such as deionized water, onto the substrate surface while rotating the substrate. The rinse solution is dispensed at a flow rate and temperature configured to effectively remove any residual cleaning fluid from the substrate surface. The substrate is rotated at a speed sufficient to drive the rinse solution out of the surface of the substrate, ie, between about 5 rpm and about 120 rpm.
일단 기판이 린싱되었다면, 제2 린싱 단계가 채용되어도 좋다. 보다 구체적으로는, 일반적으로 기판 표면에 산성 활성화 용액의 부가를 포함하는 활성화 단계 이전에, 기판 표면이 우선 산성 컨디셔닝(conditioning) 린스 용액으로 처리되어도 좋다. 컨디셔닝 린스 용액은 일반적으로 산성 활성화 용액의 부가를 위해 기판 표면을 컨디셔닝하도록 작용하는 가령 활성화 용액에 사용되는 산과 같은 산을 포함한다. 컨디셔닝 용액으로 사용될 수 있는 예시적인 산은 질산, 염화물 기초의 산, 메틸 술폰산, 및 무전해 활성화 용액에 통상 사용되는 다른 산을 포함한다. 컨디셔닝 처리에 사용되는 화학(chemistry)의 사전 세정 처리에 사용되는 화학과의 호환성에 따라, 기판 컨디셔닝 처리는 상부의 캐치 링(418)에 인접한 처리 위치에서 수행될 수 있거나, 기판이 하부의 캐치 링(419)에 인접한 처리 위치로 하강될 수 있다.Once the substrate has been rinsed, a second rinsing step may be employed. More specifically, the substrate surface may first be treated with an acidic conditioning rinse solution prior to the activation step, which generally involves the addition of an acidic activation solution to the substrate surface. Conditioning rinse solutions generally include an acid, such as an acid used in the activation solution, which serves to condition the substrate surface for the addition of an acidic activation solution. Exemplary acids that can be used as conditioning solutions include nitric acid, chloride based acids, methyl sulfonic acid, and other acids commonly used in electroless activating solutions. Depending on the compatibility with the chemistry used for the pre-cleaning process of the chemistry used for the conditioning process, the substrate conditioning process may be performed at a processing position adjacent to the
일단 기판이 컨디셔닝 되었다면, 기판이 하부 캐치 링(419) 부근에 위치된 채 활성화 용액이 기판 표면에 부가된다. 활성화 용액은 일반적으로 이후의 증착 처리를 위한 촉매 층으로써 작용하도록 및/또는 기판 표면과 이후에 증착되는 층들 사이의 접착을 촉진시키도록 사용된다. 활성화 용액은 기판 표면상에 암(408)에 의해 분배되어 기판이 회전된 결과로써 기판의 에지에 대해 방사상 외부로 그리고 캐치 링(419) 상부에 흐르게 된다. 활성화 용액은 그 후 재활용을 위해 유체 배수구(420)에 의해 수집된다. 활성화 용액은 일반적으로 산 파운데이션(acid foundation)을 갖고 있는 팔라듐 기질의 용액을 포함한다. 활성화 단계 동안, 일반적으로 원형이며 직경이 유체 확산 부재(405)와 유사한 후면의 기판면은 일반적으로 유체 확산 부재(405)의 상부 표면으로부터 약 0.5mm 및 약 10 mm 사이에 위치된다. 기판의 후면과 유체 확산 부재(405) 사이의 이격은 유체 확산 부재(405) 내에 형성된 홀들(407)로부터 분배된 탈이온수일 수 있는 온도 제어된 유체로 채워진다.Once the substrate is conditioned, the activation solution is added to the substrate surface with the substrate positioned near the
홀들(407)으로부터 배출된 온도 제어된 유체(일반적으로는 가열된 유체이나 냉각된 유체일 수도 있음)가 기판의 후면과 접촉하고 처리을 위해 기판을 가열/냉각하기 위하여 유체로부터 기판으로 열을 전달하거나 기판으로부터 열을 유체로 전달한다. 온도 제어 유체는 연속적으로 공급되거나, 또는 미리 정해진 부피의 유체가 공급된 후에 유체 공급이 중단될 수 있다. 기판의 후면과 접촉하는 온도제어된 유체의 흐름은 활성화(activation) 처리 공정 도중에 기판 온도를 일정하게 유지하 도록 제어된다. 또한, 기판은 균일한 가열/냉각 및 유체 퍼짐(spreading)을 용이하게 하기 위하여 활성화 공정 도중에 약 10rpm 내지 약 100rpm 사이로 회전될 수 있다. A temperature controlled fluid (typically a heated or cooled fluid) exiting the
일단 기판 표면이 활성화되면, 추가적인 린싱(rinsing) 및/또는 세정 용액이 기판 표면에 가해져 기판으로부터 활성화 용액을 세정할 수 있다. 활성화 이후에 사용되는 린싱 및/또는 세정 용액은 바람직하게는 활성화 용액의 산과 매칭되도록 선택된, 또다른 산(acid)이 포함된다. 산 포스트(post) 린싱 이후에, 기판은 또한 탈이온수(deionized water)와 같은 중성 용액으로 세정되어 기판으로 잔존 산이 제거될 수 있다. 포스트 활성화 세정 및 린싱 단계는 화학적 물성의 호환성에 따라, 상부 처리 포지션 또는 하부 처리 포지션에서 수행될 수 있다.Once the substrate surface is activated, additional rinsing and / or cleaning solution can be applied to the substrate surface to clean the activation solution from the substrate. The rinsing and / or cleaning solution used after activation preferably comprises another acid, selected to match the acid of the activation solution. After acid post rinsing, the substrate may also be cleaned with a neutral solution such as deionized water to remove residual acid into the substrate. The post activation cleaning and rinsing step may be performed in the upper or lower treatment position, depending on the compatibility of the chemical properties.
활성화 단계가 완결되는 경우, 기판은 무전해 활성화 스테이션(402)으로부터 증착 스테이션(404)으로 기판 이송 셔틀(shuttle; 305)에 의해 이송된다. 이송 공정은 지지 핑거(412)로 무전해 활성화 스테이션(402)으로부터 기판을 상승시키고 , 기판 아래로 기판 이송 셔틀(305)을 이동시키고, 기판을 기판 이송 셔틀(305) 상으로 하강시키고, 기판을 무전해 활성화 스테이션(402)로부터 증착 스테이션 (404)로 이동시키는 것을 포함한다. 기판이 일단 증착 스테이션 (404)에 놓이면, 증착 스테이션(404)용 기판 지지 핑거(412)가 기판 이송 셔틀(305)로부터 기판을 제거하고 처리을 위해 기판을 위치시킨다. When the activation step is complete, the substrate is transferred by a
기판을 위치시키는 단계에는 일반적으로 사전 세정 공정을 위하여 상부 캐치 링(catch ring; 418)에 인접하여 기판을 위치시키는 것이 포함된다. 사전 세정 처 리는 기판 상에 암(408)으로 사전세정 용액을 배출시키며, 여기서 사전 세정 용액은 일반적으로 뒤따라 가해지는 무전해 도금(plating) 용액의 pH와 유사한 pH를 갖도록 선택되어 사전세정 용액이 기판 표면을 증착 용액의 pH로 조절(condition)한다. 상기 사전세정 용액은 컨디셔닝 단계 이후에 제공되는 무전해 증착 용액을 위한 파운데이션과 동일한 기본 용액일 수 있다. 도금 용액과 유사한 pH를 갖는 용액으로 기판 표면을 사전 세정하는 것은 또한 증착 처리를 위한 기판 친수성(wetability)을 또한 향상시킨다. 사전 세정 용액은 처리 방법에 의해 요구되는 바와 같이, 냉각되거나 가열될 수 있다.Positioning the substrate generally involves positioning the substrate adjacent the
기판 표면이 염기 용액(basic solution)으로 조절되는 경우에, 무전해 증착 처리의 다음 단계는 기판 표면에 도금 용액을 가하는 것이다. 도금 용액에는 일반적으로 순수 금속 또는 수개 금속의 합금의 형태로 기판 표면 상에 증착되는 코발트, 텅스텐, 및/또는 인(phosphorous)과 같은 금속이 포함된다. 도금 용액은 일반적으로 pH 상 염기이며 무전해 도금 처리를 용이하게 하기 위한 계면활성제(surfactant) 및/또는 환원제(reductant)를 포함할 수 있다. 기판은 일반적으로 증착 단RP를 위하여 하부 유체 캐치 링(419) 바로 위의 위치로 하강된다. 이와 같이 암(408)에 의해 가해지는 증착 용액은 기판 에지 위의 바깥으로 흐르며, 캐치 링(419)에 의해 수용되고, 여기서 재활용을 위해 배수구(420b)에 의해 수집된다. 또한 기판 후면은 일반적으로 증착 단계 도중에 유체 확산 부재(405)의 상부 표면으로부터 떨어져서 약 0.5mm 내지 약 10mm 사이에 위치하거나, 약 1mm 매지 약 5mm 사이에 위치한다. 기판 후면과 유체 확산 부재(405) 사이의 공간이, 유체 확산 부 재(405) 내로 형성된 홀들(407)을 통하여 배출되는 탈이온수일 수 있는, 온도 제어된 (일반적으로는 가열된) 유체로 채워진다. 홀들(407)로부터 분배되는 온도 제어되는 유체는 기판의 후면과 접촉되고 유체로부터 기판으로 열을 전달하여 증착 처리 동안 기판을 가열한다. 온도 제어 유체는 일반적으로 증착 처리 전체에서 연속적으로 공급된다. 증착 처리 도중에 기판의 후면과 접촉하는 온도 제어 유체의 흐름은 증착 처리 도중에 일정한 기판 온도가 유지되도록 제어된다. 또한, 기판은, 기판 표면에 가해지는 증착 용액의 균일한 가열 및 유체 퍼짐(spreading)을 용이하게 하기 위하여 증착 공정 도중에 약 10rpm 내지 약 100rpm 사이로 회전될 수 있다. When the substrate surface is adjusted to a basic solution, the next step in the electroless deposition process is to add a plating solution to the substrate surface. Plating solutions generally include metals such as cobalt, tungsten, and / or phosphorous that are deposited on the substrate surface in the form of alloys of pure metal or several metals. The plating solution is generally a pH phase base and may include a surfactant and / or a reductant to facilitate the electroless plating process. The substrate is generally lowered to a position just above the lower
일단 증착 처리가 완결되면, 기판 표면은 일반적으로 포스트(post) 증착 세정 용액을 기판에 가하는 포스트 증착 세정 처리에서 세정된다. 포스트 증착 처리는 처리 화학 물성의 호환성에 따라, 상부 또는 하부 처리 포지션에서 수행될 수 있다. 포스트 증착 세정 용액은 일반적으로 도금 용액과 거의 유사한 pH를 갖는 염기 용액을 포함한다. 기판은 세정 용액이 기판 표면으로부터 제거시키기 위해 세정 공정 도중에 회전된다. 일단 세정 공정이 완결되면, 기판 표면으로부터 잔존 화학물질을 제거하기 위하여, 기판 표면은 예를들어 탈이온수로 세정되고 회전 건조된다. 대안으로서, 기판은 아세톤, 알코올 등과 같이 높은 증기압을 갖는 용매를 가함에 의해 기상 건조될 수 있다.Once the deposition process is complete, the substrate surface is generally cleaned in a post deposition cleaning process that applies a post deposition cleaning solution to the substrate. The post deposition process can be performed at the upper or lower processing position, depending on the compatibility of the processing chemistry. Post deposition cleaning solutions generally include a base solution having a pH that is approximately similar to the plating solution. The substrate is rotated during the cleaning process to remove the cleaning solution from the substrate surface. Once the cleaning process is complete, the substrate surface is cleaned and spin-dried, for example, with deionized water, to remove residual chemicals from the substrate surface. As an alternative, the substrate may be vapor dried by adding a solvent having a high vapor pressure, such as acetone, alcohol or the like.
본 발명의 예시적인 시스템(100)에서, 처리 셀 지점(102 및 112)는 무전해 예비 세정 처리, 무전해 활성화 처리, 무전해 포스트 활성화 세정 처리를 수행하도 록 구성되고, 처리 셀 지점(104, 110)는 무전해 증착 셀 및 무전해 포스트 증착 세정 셀로서 구성된다. 이러한 구성에서, 각각의 활성화 및 증착 화학물질이 각 처리 위치에서 분리되기 때문에, 각 처리로부터의 화학물질 재생(reclamation)이 가능하다. 이러한 구성의 또다른 이점은, 유체 처리 셀 지점(102, 104, 110, 112)용 처리 공간이 폐쇄된 처리 엔클로져(302) 내에 놓이기 때문에, 기판이 활성화 용액으로부터 무전해 증착 용액으로 불활성 분위기에서 이송된다는 점이다. 또한, 처리 엔클로져는 로딩 및 처리 도중에 불활성 가스로 채워져 있으며, 처리 엔클로져(302) 내부가 실질적으로 감소된 산소 퍼센트, 예를들어 약 100ppm 미만의 산소, 특히, 약 50ppm 미만의 산소, 또는 특히, 약 10ppm 미만의 산소를 갖는다. 실질적으로 감소된 산소 함량과 활성화 및 도금 셀 사이의 근접성 및 신속한 이송(일반적으로 약 10초 미만)의 결합에 의해 활성화 및 증착 단계 사이에서 기판 표면이 산화되는 것이 방지되도록 동작하며, 이점은 종래 무전해 시스템에서 해결해야 했던 과제였다.In the
본 발명의 유체 처리 단계들을 통하여, 기판 포지션이 변화될 수 있다. 보다 상세하게는, 확산 부재(405)에 대한 기판의 수직 위치가 변화될 수 있다. 유체 확산 부재(405)로부터의 거리는 원하는 경우 예를들어 처리 도중에 기판의 온도를 감소시키도록 증가될 수 있다. 유사하게, 유체 확산 부재(405)로의 기판의 근접성은 처리 도중에 기판의 온도를 증가시키도록 감소될 수 있다.Through the fluid processing steps of the present invention, the substrate position can be changed. More specifically, the vertical position of the substrate relative to the
본 발명의 실시예의 또다른 이점은, 시스템(100)이 호환적인 화학물질 또는 비호환적인 화학물질과 함께 사용될 수 있다는 점이다. 예를들어, 비호환적인 화 학물질, 예를들어 산성 활성화 용액 및 염기성 도금 용액을 사용하는 처리 시퀀스에서, 산성 용액은 다른 셀에서 배타적으로 사용된다. 셀은 인접하게 배치될 수 있고 기판은 셔틀(305) 중 하나에 의하여 각 셀들 사이에서 이송될 수 있다. 기판들은 일반적으로 인접 셀에 이송되기 전에 각 셀에서 세정되며, 이것은 한 셀의 화학물질이 다른 셀을 오염시키는 것을 방지한다. 또한, 각 화학물질(chemistry)이 상이한 캐치 링(418, 419)에 의해 수집되고 서로 분리되어 유지될 수 있기 때문에, 각 처리 스테이션 또는 셀, 예를들어 캐치 링(418, 419) 내의 다중 처리 위치는 단일 셀 또는 스테이션에서의 비호환적인 화학물질의 사용을 가능하게 한다.Another advantage of embodiments of the present invention is that
본 발명의 실시예는 또한 단일 사용-형태(use-type)의 화학물질 셀로서 구성될 수 있다. 즉, 처리 화학물질의 단일 도스(dose)가 단일 기판에 대해 사용될 수 있고 용액 재생없이, 즉 추가 기판을 처리하는데 이용됨 없이 폐기될 수 있다. 예를들어, 시스템(100)은 기판을 활성화, 세정, 및/또는 포스트 처리하는데 공통 셀을 이용할 수 있고, 다른 셀은 무전해 증착 및/또는 포스트-증착 세정 처리를 수행하는데 이용될 수 있다. 이들 처리들 각각이 상이한 화학물질을 이용하기 때문에, 상기 셀은 일반적으로 필요한 경우 기판에 대해 요구되는 각각의 화학물질을 제공하도록 구성되며 처리가 종결되면 사용된 화학물질을 배출한다. 그러나, g셀은 일반적으로 화학물질을 재획득(recapture)하도록 구성되지는 않는데, 이는 단일 셀로부터 상이한 화학물질을 재획득함에 의해 상당한 오염 문제가 발생할 수 있기 때문이다.Embodiments of the invention may also be configured as a single use-type chemical cell. That is, a single dose of treatment chemical can be used for a single substrate and discarded without solution regeneration, ie without being used to process additional substrates. For example,
본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 추가적인 처리 셀은, 본 출원인에게 양 도되고 발명의 명칭이 "전기도금 시스템에서의 인시투 무전해 구리시드 층 개선"인 2001년 7월 10일 등록된 미국 특허 제 6,258,223호와, 본 출원인에게 양도되고 발명의 명칭이 "무전해 도금 시스템"인 2001년 12월 26일 출원된 미국 특허 출원 제 10/036,321호에 나타나 있으며, 이들 두 개의 문헌은 본 발명과 일치하지 않는 범위에서는 전체로서 본원의 참조문헌이 된다.A further treatment cell that may be used in an embodiment of the present invention is a U.S. Patent, assigned to the applicant and filed July 10, 2001 entitled "In-situ Electroless Copperseed Layer Improvement in Electroplating Systems". 6,258,223 and US patent application Ser. No. 10 / 036,321, filed Dec. 26, 2001, assigned to the applicant and entitled "Electroless Plating System", these two documents are consistent with the present invention. As long as it does not, it becomes a reference of this application as a whole.
스프레이 분배(dispense) 시스템Spray dispensing system
도 9는 위에서 설명한 각각의 스테이션(402, 404)과 유사한 위로 향한(face-up), 유체 처리 셀(1010)의 측단면도를 나타낸다. 위로 향하도록(face-up) 배향된 기판(1250)이 도9에 도시되어 있다. 다양한 구현예가 완전히 위로 향한 처리을 구성하는 처리 셀(1010)을 나타내나, 기판의 배향은 본 발명의 다양한 실시예를 한정하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 용어 "무전해 처리"(또는 무전해 증착 처리)는, 예를들어, 하나 이상의 예비 세정 처리 단계(기판 준비 단계), 무전해 활성화 처리 단계, 무전해 증착 단계, 포스트 증착 세정 및/또는 린싱 단계를 포함하는, 기판 상에 무전해 증착된 막을 증착하도록 수행된 모든 처리 단계들을 포함하는 의미를 갖는다. 9 shows a side cross-sectional view of a face-up,
유체 처리 셀(1010)은 셀 몸체(1015)를 포함한다. 셀 몸체(1015)는 유체 처리 (무전해 또는 전해화학 도금) 용액과 비활성인 것으로 알려진 다양한 물질(substance)로부터 제조될 수 있다. 이러한 물질에는 플라스틱, 폴리머, 및 세라믹이 포함된다. 도9의 배치에서, 셀 몸체(1015)는 셀(1010)에 대하여 측벽을 형성하는 환형 또는 정사각형 몸체를 형성한다. 셀 몸체(1015)는 그 상부 단부에서 리 드(lid) 어셈블리(1033)를 수용하고 지지한다. 통합된 하부 벽(1016)에는 하부 단부와 함께 셀 몸체(1015)가 제공된다. 하부 벽(1016)은 기판 지지 어셈블리(1299)를 수용하기 위한 구멍을 갖는다. 기판 지지 어셈블리(1299)의 특징은 이하에서 설명된다.
본 발명의 일실시예에서, 기판 지지 어셈블리(1299)는 일반적으로 베이스 플레이트 부재(1304)와 이에 부착된 유체 확산 부재(1302)를 포함한다. 도9-도12에 도시된 기판 지지 어셈블리(1299)는 위에서 설명된 플래튼(platen) 어셈블리(403)의 또다른 실시예를 도시한다. 오-링 형태 밀봉부(o-ring type seal)과 같은 원형 밀봉부(annular seal; 1121)이 유체 확산 부재(1302) 부근에 배치된다. 원형 밀봉부(1121)은 일반적으로 베이스 플레이트 부재(1304)의 상부 외부 에지에 고정되도록 구성되어 유체 분배 처리를 용이하게 하기 위해 유체 확산 부재(1302)와 베이스 플레이트 부재(1304) 사이에 유체 방수 긴밀 밀봉부(tight seal)를 형성한다. In one embodiment of the invention,
베이스 플레이트 부재(1304)는 일반적으로 중앙부를 통과하여 형성되거나 베이스 플레이트 부재(1304) 상의 다른 위치를 통과하여 형성된 유체 유입구(1308)를 갖는, 솔리드(solid) 디스크 형상의 부재를 형성한다. 베이스 플레이트 부재(1304)는 바람직하게는 세라믹 물질 또는 코팅된 금속으로부터 제조된다. 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 물질이 또한 이용될 수 있다. 유체 볼륨(1310)은 베이스 플레이트 부재(1304) 위와 유체 확산 부재(1302) 아래에 형성된다. 이러한 방식으로, 유체 확산 부재(1302)는 베이스 플레이트 부재(1304) 위에 위치한다. 유체 볼륨(1310)은 일반적으로 유체 확산 부재(1302)와 베이스 플레이트 부재(1304) 사이의 약 2mm 내지 약 15mm 사이의 간격을 가지나, 더 크거나 더 작은 간격도 또한 사용될 수 있다.
유체 확산 부재(1302)는 도 4, 도 5a-5e, 도 7과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 관통하여 형성된 다수의 유체 통로(passage; 1306)를 포함한다. 사용시, 유체는, 유체 유입구(1308)로부터 밀봉(sealing)된 유체 볼륨(1310)으로, 다음, 유체 확산 부재(1302) 내에 형성된 유체 통로(1306)를 통하여, 기판 후면(1250)과 유체 확산 부재(1302) 사이의 열 전달 영역(1312)으로, 흐르게 된다. 본 발명의 일실시예에서, 온도가 되도록 하기 위해서, 유체 소스(1203)로부터 열 전달 영역(1312)으로 들어가는 유체의 온도가 목적하는 유체 히터(1164)가 제어기(111)와 온도 프로브(미도시)와 함께 사용된다. 본 발명의 일실시예에서, 유체 소스(1203)는 탈이온수(DI water)를 분배하도록 조절된다. 기판(1250)에 가열된 유체가 존재하면, 기판(1250)의 뒷면이 가열된다. 일정하고 높은 기판 온도는 무전해 도금 동작을 용이하게 만든다. 다수의 가열 코일(1112)이 베이스 플레이트 부재(1304)에 선택적으로 내장될 수 있으며, 원하는 경우에는, 열 전달 영역(1312)으로 흐르는 탈이온수(DI 워터) 온도와 이에 따라 처리 도중에 기판 온도를 보다 정확하게 제어하도록 개별적으로 제어될 수 있다. 특히, 가열 코일(1112)을 개별적으로 제어하는 것은 기판 표면 전체를 정확하게 제어하는 것을 가능케하며, 이것은 무전해 도금 처리에서 중요한 것이다.
도 9b를 참조하면, 위에서 설명한 가열 구성에 대한 대안으로서, 선택적인 가열 코일(1112)은 베이스 플레이트 부재(1304)로부터 제거되어, 유체 확산 부재 (1302)에 설치될 수 있다. 이러한 재설계를 수용하기 위하여, 베이스 플레이트 부재(1304)는 박형임에 반하여, 유체 확산 부재(1302)의 기하학은 증가된다. 탈이온수가 유체 유입구(1308)를 흐를 때, 탈이온수는 가열된 유체 확산 부재(1302) 아래를 통과하여, 유체 통로(1306)를 통과하고, 다음 기판(1250) 후면과 유체 확산 부재(1302) 사이의 열 전달 영역(1312)을 통과하게 된다. 이러한 배치에서, 분리된 유체 히터(1164)가 선택적으로 제거된다. 유체 통로(1306)는 기판(1250)의 후면에 대향하여 탈이온수가 흐르도록 구성될 수 있다. 기판(1250)의 후면 상에 탈이온수가 흐름으로써 기판(1250)이 가열될 뿐만아니라, 전해 유체가 원치않게 기판(1250)으 후면과 접촉하는 것이 방지된다.Referring to FIG. 9B, as an alternative to the heating arrangement described above, the
베이스 플레이트 부재(1304)와 유체 확산 부재(1302)는 세라믹 물질(예를들어 완전히 프레스된(pressed) 알루미늄 나이트라이드, 알루미나(Al2O3), 실리콘 카바이드(SiC), 폴리머 코팅된 금속 (Teflon ™ 폴리머 코팅된 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등), 폴리머 물질, 또는 반도체 유체 처리을 위해 적절한 다른 물질로부터 제조될 수 있다. 바람직한 폴리머 코팅 또는 폴리머 물질에는 Tefzel (ETFE), Halar (ECTFE), 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy) 수지(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오르에틸렌-퍼플루오르프로필렌(FEP), PVDF 등과 같은 플루오르화된 폴리머들이 있다.
다수의 기판 지지 핑거들(1300)은 일반적으로 유체 확산 부재(1302)의 둘레에 인접하여 위치된다. 기판 지지 핑거(1300)는 열 전달 영역(1312)을 형성하기 위해 유체 확산 부재(1302) 위에서 소정의 거리로 기판(1250)을 지지하도록 구성된다. 로봇 블레이드(미도시)가 기판(1250) 아래와 기판 지지 핑거들(1300)에 삽입되어 기판 제거 및/또는 삽입 처리에서 기판(1250)을 리프트하여 제거할 수 이다. 대안적인 구성으로서, 기판 지지 핑거(1300) 대신에 연속 링(미도시)이 기판을 연속 링으로부터 리프트하는데 또한 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 로봇 블레이드는 셀(1010) 내외로 이송되도록 다시 기판(1250) 아래에 액세스될 수 있다. 유체 처리 셀(1010)은 또한 슬롯(1108)을 포함한다. 슬롯은 셀(1010) 내외로 기판을 분배하고 회수하기 위해 로봇(미도시)에 대한 액세스를 제공하도록 측벽(1015)을 통과하여 형성된 구멍을 형성한다. The plurality of
도 9의 셀(1010)의 구성에서, 기판 지지 어셈블리(1299)는 선택적으로 상부 베어링(1054A) 및 하부 베어링(1054B)를 이용하여 축 방향으로 왕복운동하고 베이스 플레이트 지지부(1301) 둘레로 회전할 수 있다. 이를 위해, 기판 리프트 어셈블리(1060)이 먼저 제공된다. 기판 리프트 어셈블리(1060)는 기판 지지 어셈블리 모터(1062)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 기판 지지 어셈블리 모터(1062)는 리드 스크류(lead screw; 1061)을 회전시키는 정밀(presision) 모터이다. 지지 어셈블리 모터(1062)의 회전 운동은 핑커 슬라이드(1064)의 선형 운동으로 변형된다. 핑커 슬라이드(1064)는 홈이 형성된 하우징(10665)을 따라 상하로 미끄러져 이동한다. 이 경우, 지지 어셈블리 모터(1062)는 바람직하게는 전기적으로 구동된다. 대안으로서, 기판 지지 어셈블리 모터(1062)는 공기 역학적으로 구동하는 공기 실린터일 수 있다.In the configuration of the
기판 리프트 어셈블리(1060)는 또한 기판 지지 핑거 모터(1052)를 포함한다. 핑거 모터(1052)는 기판 지지 핑거(1300)와 지지된 기판(1250)을 회전시킨다. 기판 지지 핑거(1300)는 비회전 베이스 플레이트 지지부(1301)에 의해 형성된 축 둘레로 회전한다. 기판 지지 핑거(1300)의 회전 속도는 수행되는 특정 처리(예를들어, 증착, 린싱, 건조)에 따라 변화된다. 증착의 경우에, 유체의 점성에 따라 유체 관성(inertia)에 의해 기판 표면(1250) 전체에 유체를 퍼뜨리기 위해, 기판 지지 부재는 약 5rpm 내지 약 150rpm 사이와 같은 비교적 낮은 속도로 회전되도록 조정된다. 린싱의 경우에, 기판 지지 핑거(1300)는 약 5rpm 내지 약 1000rpm 사이와 같은 비교적 중간 속도로 회전하도록 조정될 수 있다. 건조의 경우에, 기판 지지부는 약 500rpm 내지 약 3000rpm 사이와 같은 비교적 고속으로 회전하도록 조정될 수 있다.The
베이스 플레이트 지지부(1301)는 베이스 부재(1013 1014)를 통과하여 챔버 베이스 또는 플랫폼(1012)에 장착된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 베이스 플레이트 부재(1304)는 기판 리프트 어셈블리(1060)에 의해 왕복운동하지 않고, 기판 지지 핑거(1300)을 위한 가이드로서 기능한다. 상부 베어링(1054A) 및 하부 베어링(1054B)이 이러한 지지를 가능하게 하기 위해 제공된다. 베이스 플레이트 지지부(1301)는 또한 전기적 배선(미도시)을 위한 도관(conduit)과 튜브(1166)에 의해 공급된 유체 유입구(1308)로서 역할한다. 배선과 배관이 베이스 부재(1014)의 베이스 플레이트 도관(1305)을 관통한다.The
도 9a는 도 9의 무전해 처리 챔버의 위로 향해진 측단면도이다. 본 도면에 서, 기판 리프트 어셈블리(1060)는 상승된 위치에 있게 된다. 기판이 유체 볼륨(1310)과 베이스 플레이트 부재(1304)와 접촉하는 유체에 의해 가열되지 않기 때문에, 기판(1250)은 베이스 플레이트 부재(1304)의 표면으로부터 상승되어 유체 처리 셀(1010)의 주변 온도에서 처리되는 것을 가능하게 한다. 이것은 또한 처리된 기판(1250)을 픽업하기 위해 로봇이 들어오기 전에 기판(1250)이 통상적으로 배치되는 위치이다.FIG. 9A is a side cross-sectional view directed upward of the electroless process chamber of FIG. 9. In this figure, the
유체 처리 셀(1010)은 또한 유체 유입 시스템(1200)을 포함한다. 유체 유입 시스템(1200)은 다양한 처리 유체(예를들어 용액 소스(1202), 용액 소스(1204), 및 용액 소스(1206) 등)를 기판(1250)의 수용 표면에 분배하도록 동작한다. 유체 처리 셀(1010)에서 사용될 수 있는 처리 유체의 갯수는 응용예에 따라 변화될 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이 3개 이상일 수 있다. 미터링(metering) 펌프(1208)가 각 용액 소스(1202,1204,1206)와 관련하여 제공된다. 또한, 분배 밸브(1209)가 각 용액 소스(1202, 1204, 1206)를 각 배관(foreline)에 분배하는 것을 제어하도록 제공된다. 용액 소스(1202, 1204, 1206)로부터의 처리 유체가 배관(1210)으로부터 유입 튜빙(1225)을 통과하여 셀(1010)으로 선택적으로 도입된다. 도9에 일반적으로 도시된 바와 같이, 분배 밸브(1209)는 화학물질이 처리 유체 소스로부터 분배 밸브(1209)의 업스트림으로 분배된 후에 배관(1210)을 세정하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 유입 튜빙(1225)에 연결된 가스 소스(1207)로부터 가스를 주입함에 의해 잔존 유체가 유입 튜빙(1225)에서 제거될 수 있다.
필터(1162)는 필터(1162)로부터 업스트림에서 발생된 입자들이 유체 처리 셀(1010)과 궁극적으로 기판(1250)을 오염시키는 것을 방지하기 위해서 유체 유입 시스템(1200)에 선택적으로 결합될 수 있다. 유입 튜빙(1225)이 기판을 제거하기 전에 또는 처리 단계들 사이에서 린싱될 필요가 있는 경우에, 필터 맴브레인(membrane)의 표면 면적이 크기 때문에, 필터의 추가에 의해 라인을 세정하는데 들어가는 시간이 상당히 증가될 수 있고 이에 따라 사용되지 않을 수도 있다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 유체를 가열하기 위해 유체가 처리 영역(1025)에 들어가기 전에, 히터(1161)가 유체 유입 시스템(1200)에 결합될 수 있다. 본 발명에서 착상되는 히터(1161)는 처리 유체에 에너지를 공급하는 어떠한 형태의 장치도 가능하다. 바람직하게는, 히터(1161)는 침식(immersion) 형태의 히터(예를들어, 히터 엘리먼트가 용액을 터치함) 보다는 피복된(jacketed) 형태의 저항성 히터(예를들어, 히터가 유입 튜빙의 벽을 통하여 유체를 가열함)가 사용된다. 제어기(111)과 함께 사용되는 히터(1161)는 유체 처리 셀(1010)의 처리 영역(1025)을 들어가는 처리 유체의 온도가 목적하는 온도가 되도록 하는데 이용될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the
본 발명의 또다른 실시예에서, 히터(1161)는 마이크로웨이브(microwave) 전력 소스이며 처리 유체에 급격히 에너지를 공급하는데 사용되는 마이크로웨이브 캐비티(cavity)를 통하여 흐른다. 본 발명의 일실시예에서, 마이크로웨이브 전력 소스는 약 500W 내지 약 2000W의 전력의 2.54GHz에서 동작한다. 인-라인(in-line) 마이크로웨이브 캐비티 히터의 일실시예에서, 처리 셀에 들어가지 전에 히터는 다양한 용액들(예를들어, 세정 화학물질, 세정 용액, 및 포스트 세정 용액)을 즉시 최적 레벨까지 상승시킨다. 본 발명의 일실시예에서, 두 개 이상의 분리된 마이크로웨이브 히터가 유체 유입 시스템(1200)으로부터 들어오는 분리된 유체 라인들에서 분배되는 분리된 유체들을 선택적으로 가열하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 사용시, 각 용액 소스들(1202, 1204, 1206)로부터 분배되는 상이한 유체들이 기판 표면으로 상이한 온도로 분배될 수 있다.In another embodiment of the present invention,
본 발명의 일실시예에서, 처리 영역(1025)으로 들어오기 전에, 유체 배기(degassing) 유닛(1170)이 처리 유체에 포획되거나 비용해된 가스들을 제거하기 위해 유체 유입 시스템(1200)에 결합될 수 있다. 비용해된 산소가 무전해 증착 반응을 방해하고, 노출된 금속 표면을 산화시키고, 무전해 세정 처리 도중에 에칭 속도에 영향을 주는 경향이 있기 때문에, 유체 배기 유닛의 사용은 처리 유체 내에 존재하는 비용해 산소에 의해 야기되는 부식 및/또는 공정 가변성(variability)을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 유체 배기 유닛은, 예를들어 가스 침투성 맴브레인과 진공 소스를 사용하는 것과 같이, 일반적으로 용액으로부터 비용해된 가스를 추출할 수 있는 어떠한 유닛이라도 가능하다. 유체 배기 유닛은 예를들어 매사추세츠 빌러리카(Billerica)의 Mykrolis Corporation에서 구매 가능하다.In one embodiment of the invention, prior to entering the
도 9, 도 9a, 도 9b에 도시된 바와 같이, 유체 처리 셀(1010)의 일실시예에서, 유체 유입 시스템(1200)은 하나 이상의 스프레이 노즐(1402)을 통해 처리 유체를 기판(1250)의 표면으로 분배하도록 조정된다. 보다 상세하게는, 용액 소스(1202, 1204, 1206)로부터의 처리 유체는 유체 분배 암(1406)을 경유하여 기판(1250)의 수용표면에 선택적으로 분배된다. 다수의 노즐(1402)이 유체 분배 암 (1406)을 따라 형성된다. 노즐(1402)은 유입 튜빙(1225)으로부터의 유체를 수용하고 기판(1250)의 수용표면에 처리 유체를 향하게 한다. 노즐(1402)은 분배 암(1406)의 말단에 또는 유체 분배 암(1406)의 길이를 따라 배치될 수 있다. 도9, 도9A, 도9B의 배치에서, 한 쌍의 노즐(1402)이 동일한 거리로 서로 이격되어 배치된다. 본 발명의 일실시예에서, 하나 이상의 유체 유입 시스템(1200) 및/또는 노즐(1402)이 도3 및 도4에 도시된 분배 암(406) 및/또는 분배 암(408)에 연결된다.As shown in FIGS. 9, 9A, and 9B, in one embodiment of the
도 9의 구성에서, 유체 전달 암(1406)은 말단부가 기판(1250)의 중심 상부에서 연장될 수 있도록 하는 길이를 갖는다. 노즐들(1402) 중 적어도 하나는 유체 전달 암(1406)의 말단부에 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 유체 전달 암(1406)은 유체 전달 암(1406)이 기판(1250)의 중심으로부터 및 중심으로 피봇시키도록 적응되는 분배 암 모터(1404)에 대해 이동가능한 것이 바람직하다. 도 9, 9a 및 9b에서, 유체 전달 암(1406)은 분배 암 모터(1404)의 이동에 응답하여 피봇된다. 분배 암 모터(1404)는 챔버 처리 영역(1025)으로부터 분배 암 모터(1404)를 부분적으로 고립시키는 보호(guard) 부재(1410) 뒤에 배치되는 것이 바람직하다.In the configuration of FIG. 9, the
일 실시예에서, 유체 전달 암(1406)은 피봇될 뿐만 아니라 축상으로 이동되도록 적응된다(도 9). 도 9b는 선택적 실시예에서 도 9의 페이스-업(face-up) 무전해 처리 챔버의 횡단면도를 나타낸다. 여기서, 유체 전달 암(1406)은 축상 모터(1080)(예, 선형 모터)에 연결된다. 축방향으로 유체 전달 암(1406)의 이동은 유체 전달 암(1406)이 목표될 경우 기판(1250)에 보다 근접하게 선택적으로 위치되도록 한다.In one embodiment, the
도 10은 도 9의 무전해 처리 챔버의 상면도를 나타낸다. 여기서, 유체 입구 시스템(1200)의 유체 전달 암(1406)은 장착된 기판(1250)에 대해 도시된다. 도시된 4개의 예시적인 지지 핑거들(1300)이 기판(1250)을 지지한다. 유체 전달 암(1406)은 본 도면에서 기판(1250)으로부터 떨어져 회전된다. 이러한 위치는 상술한 기판 리프트 어셈블리(1060)의 사용에 의해 리프트 핑거들(1300)을 이용하여 기판(1250)이 리프트되도록 한다. 그러나, 화살표(1004)는 유체 전달 암(1406)에 대한 회전 이동 경로를 나타내며, 이는 유체 전달 암(1406)이 처리 동안 기판(1250) 상부에서 노즐들(1402)을 회전시킬 수 있다는 것을 입증한다. 일 실시예에서, 유체 전달 암(1406)의 회전 이동 및/또는 수직 이동은 기판 표면에 대해 처리 용액의 균일한 도는 목표된 분포를 달성하도록 상기 기판 표면상에 처리 유체들을 분배시키는 프로세스 동안 종료된다. 회전 이동 및/또는 수직 이동은 분배 암 모터(1404) 및 축상 모터(1080)의 사용에 의해 종료될 수 있다. 기판(1250) 상부의 유체 전달 암(1406)의 이동은 기판(1250)의 목표된 표면의 유체 커버리지의 균일도 및 속도를 개선시키도록 도울 수 있다. 바람직하게는, 기판 지지 핑거들(1330) 및 기판(1250)은 시스템의 유체 분포 균일도 및 처리량을 증가시키기 위해 노즐(1402)로부터 유체의 분배 동안 회전된다.10 shows a top view of the electroless treatment chamber of FIG. 9. Here, the
다른 실시예에서, 처리 유체들은 유체 전달 암(1406) 상에 배치되고 기판에 대한 회전축에 인접한 하나 이상의 노즐들을 통해 전달되는 동시에, 캐리어 가스(N2 또는 아르곤)가 기판의 외부 에지 근처에 위치된 유체 전달 암(1406)상에 배치된 노즐들을 통해 전달된다. 유체 전달 동작 동안, 기판은 회전되는 것이 바람직하다. 기판(1250)의 에지 주위에서 캐리어 가스의 주입은 처리 영역(1025) 주위에 가스 블랭킷을 형성한다. 가스 블랭킷은 처리 영역내부에서 남아 있을 수 있는 임의의 잔류물 O2를 이동시킨다. 무전해 증착 처리의 통상의 당업자는 산소가 화학적 활성화 단계와 같은 특정 처리 단계들상에 유해한 영향을 줄 수 있다는 것을 이해할 것이다.In another embodiment, the processing fluids are disposed on the
일 실시예에서, 노즐들(1402)은 초음파 스프레이 노즐들, 또는 "공기 분사 노즐들"이다. 도 13은 하나의 설계에서 공기 분사 노즐(1402)의 횡단면도를 나타낸다. 이것은 내부 유체 혼합 타입의 노즐이다. 이는 유체들이 완전히 분사된 스프레이 또는 처리 유체의 미스트(mist)를 형성하기 위해 내부적으로 혼합된다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 구성에서 캐리어 가스는 기판 표면을 향해 유도되는 처리 용액의 작은방울들을 포함한다. 일 실시예에서, 캐리어 가스는 기판 표면으로 분사된 처리 유체를 전달하는데 사용되는 아르곤, 질소, 또는 헬륨과 같은 불활성 가스이다.In one embodiment, the
도 13의 노즐 설계에서, 노즐(1402)은 몸체(1426) 및 팁(1424)을 포함한다. 팁(1424)은 일반적으로 약 10㎛ 내지 약 200㎛의 직경이다. 일 실시예에서, 팁(1424)은 약 10㎛ 내지 약 50㎛의 직경이다. 유체들은 높은 압력 가스가 노즐 가스 공급기(1244)로부터 전달될 때 생성되는 벤투리(venturi) 효과에 의해 생성되는 흡입으로 인해 팁(1424)을 통해 전달된다. 도 13의 장치에서, 몸체(1426)는 액체 및 가스 스트림들을 각각 수용하기 위한 별도의 채널들(1422, 1420)을 제공한다. 유체 채널(1422) 및 가스 채널(1420)은 팁(1424)에서 결합되어 2개의 스트림들이 혼합될 수 있도록 한다. 이것은 "동심 벤투리 설계"로서 지칭될 수 있다. 이러한 장치에서, 노즐(1402)로부터 분배되는 유체는 완전 분사된 스프레이를 형성하기 위해 사전에 혼합된다. 도 13의 특정 팁(1424) 설계는 라운드 스프레이 패턴을 형성한다. 그러나, 다른 팁 구성들이 평면 또는 팬 스프레이 패턴과 같은 다른 스프레이 패턴들을 형성하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.In the nozzle design of FIG. 13,
도 14는 상이한 설계의 공기 분사 노즐(1402)의 횡단면도를 제공한다. 이것은 외부 유체 혼합 노즐이다. 도 14의 노즐 설계에서, 노즐(1402)은 몸체(1426) 및 팁(1424)을 포함한다. 팁(1424)은 일반적으로 약 10㎛ 내지 약 200㎛의 직경이거나, 다른 실시예에서, 약 10㎛ 내지 50㎛의 직경이다. 도 14의 장치에서, 몸체(1426)는 별도의 유체 및 가스 스트림들을 각각 수용하기 위한 별도의 채널들(1422, 1420)을 제공한다. 그러나, 이러한 장치에서 유체 채널(1422)은 가스 채널(1420)과 무관하게 노즐(1402)을 통해 액체를 전달함으로써, 2개의 스트림들이 몸체(1426)내에서 혼합되지 않고 팁(1424)의 외부에서 혼합된다. 이것은 "평행 벤투리 설계"로서 지칭될 수 있다. 이러한 장치는 가스 및 액체 유동이 독립적으로 제어될 수 있는 장점을 갖고, 이는 점성 액체들 및 연마 현탁액(suspension)들을 위해 효과적이다. 이것은 가스 유동의 변화가 액체 유동에 영향을 주는 내부 혼합 타입의 노즐(1402)과 대조적이다.14 provides a cross sectional view of an
일 실시예에서, 도 13 및 14의 노즐들과 유사한 종래의 초음파 노즐의 사용 은 기판의 수용 표면에서 유도되는 처리 유체의 분사된 미스트를 형성하도록 제공된다. 액체 스트림과 반대되는 미스트의 방향은 값비싼 무전해 처리 유체들을 보존하도록 작용한다. 이는 수용 표면에 대해 보다 균일한 커버리지도 제공한다. 또한, 기판(1250)이 기판 지지 핑거 모터(1052)의 사용에 의해 회전될 때 생성되는 유체 다이내믹 경계층은 회전 디스크의 표면에서의 난류 경계층의 형상이 임의의 방향의 기판의 표면에 일반적으로 평탄하거나 평행하기 때문에, 기판(1250)의 표면상에 분사된 처리 유체의 분포를 개선시킬 수 있다. 하나 이상의 노즐들에 의해 생성되는 임의의 불균일한 스프레이 패턴들이 기판의 표면으로 분사되는 유체의 전달에 대한 경계층의 제어에 의해 최소화될 수 있기 때문에, 분사된 처리 유체에 의해 나타나는 경계층 효과는 유체의 스트림이 기판의 표면에 충돌하도록 하는 종래의 스프레이 설계들에 비해 장점을 가질 수 있다.In one embodiment, the use of a conventional ultrasonic nozzle, similar to the nozzles of FIGS. 13 and 14, is provided to form a sprayed mist of processing fluid directed at the receiving surface of the substrate. The direction of the mist as opposed to the liquid stream acts to preserve expensive electroless treatment fluids. This also provides more uniform coverage for the receiving surface. In addition, the fluid dynamic boundary layer produced when the
유체 공급기는 노즐들(1402)에 전달되는 유체들을 제공한다. 도 13 및 14에서, 탱크(1212)가 도시된다. 탱크(1212)는 유체 입구(1218) 및 구멍(1214)을 포함한다. 배수구(1214)는 대기압에서 유체 소통된다. 또한, 유체 출구(1216)가 제공된다. 유체 전달 동안, 노즐 가스 공급기(1244)로부터의 가스들은 높은 속도들에서 노즐(1402)로 전달된다. 이것은 구멍(1214)을 통해 대기압에서 소통되기 때문에 유체 채널(1422)에서 상대적으로 음의 압력을 생성한다. 그 다음, 유체들은 유체 출구(1216)를 통해 가압되어 노즐(1402)로 향한다.The fluid supply provides fluids that are delivered to the
일반적으로, 유체 입구 시스템(1200)으로부터 전달되는 처리 유체는 처리 동안 기판 표면에 분배되는 활성 용액, 무전해 증착 용액, 및/또는 세정 용액일 수 있다. 일 실시예에서, 처리 유체는 활성 용액이다. 활성 용액들의 예들은 클로라이드들, 브롬화물들, 플루오라이드들, 플루오보레이트들, 요오드화물들, 질산염들(nitrates), 황산염들, 카보닐들, 금속 산들의 염들, 및 이들의 조합물들을 포함하는 팔라듐 염들을 포함한다. 일 실시예에서, 팔라듐 염들은 팔라듐 클로라이드(PdCl2)와 같은 클로라이드들이다. 다른 실시예에서, 팔라듐 염은 질산염, 알카네설포네이트, 또는 용액이나 금속 표면상에서 클러스터를 형성하지 않는 비-혼합 음이온을 함유한 Pd+2의 다른 용해가능한 유도체이다. 일 실시예에서, 구리 세정 용액이 인가되는 종료 시간과 활성 용액이 인가되는 시작 시간 사이의 대기 시간은 일반적으로 약 15초 미만이고, 바람직하게는 약 5초 미만이다. 활성 용액은 일반적으로 노출된 피쳐들의 노출된 구리에 활성화된 금속 시드층을 증착시키도록 작용한다. 세정 이후 구리층의 노출된 부분의 산화는 구리 산화물들이 구리 보다 더 높은 전기 저항도를 갖는 것으로 공지되어 있기 때문에 후속하는 처리 단계들에 유해할 수 있다. 구리 세정과 활성화 사이의 짧은 대기 시간은 산화를 최소화시키고, 유체 처리 셀 주위에서 캐리어 가스 환경의 이용은 상술한 바와 같이 구리층의 노출된 부분의 산화를 방지하도록 도울 수도 있다.In general, the processing fluid delivered from the
일 실시예에서, 처리 유체는 무전해 증착 용액이다. 일 실시예에서, CoP, CoWP, CoB, CoWB, CoWPB, NiB, 또는 NiWB를 함유한 합금, 및 바람직하게는 CoWP 또는 CoWPB를 포함한 합금인 무전해 증착된 캡핑층이 증착된다. 캡핑층을 형성하는데 사용되는 무전해 증착 용액은 증착되는 캡핑 물질에 따라, 하나 이상의 금속 염 들 및 하나 이상의 환원제들을 포함할 수 있다. 무전해 증착 용액은 종래기술에 일반적으로 공지된 바와 같은 산들 또는 베이스들과 같은 pH 조정자들을 포함할 수도 있다. 선택된 캡핑층이 코발트를 포함할 때, 무전해 증착 용액은 일반적으로 코발트 염을 포함한다. 코발트 염들의 예들은 클로라이드들, 브롬화물들, 플루오라이드들, 아세테이트들, 플루오보레이트들, 요오드화물들, 질산염들, 황산염들, 다른 강산 또는 약산들의 염들, 및/또는 이들의 조합물들을 포함한다. 바람직하게는, 코발트 염은 황산 코발트, 염화 코발트 또는 이들의 조합물들을 포함한다. 텅스텐 함유 캡핑 물질이 증착되면, 무전해 증착 용액은 텅스텐산염을 포함한다. 바람직하게는, 텅스텐산염은 텅스텐산 암모니움 또는 텅스텐산 테트라메틸 암모니움과 같은 텅스텐 산의 염을 포함하거나, 텅스텐산의 중화를 통해 생성될 수 있다. 니켈 함유 캡핑 물질이 증착되면, 무전해 용액은 일반적으로 니켈 염을 포함한다. 니켈 염들의 예들은 염화물들, 브롬화물들, 플루오라이드들, 아세테이트들, 플루오로보레이트들, 요오드화물들, 질산염들, 황산염들, 카보닐들, 강산 또는 약산의 염들, 및/또는 이들의 조합물들을 포함한다.In one embodiment, the processing fluid is an electroless deposition solution. In one embodiment, an electroless deposited capping layer is deposited, which is CoP, CoWP, CoB, CoWB, CoWPB, NiB, or an alloy containing NiWB, and preferably an alloy comprising CoWP or CoWPB. The electroless deposition solution used to form the capping layer may comprise one or more metal salts and one or more reducing agents, depending on the capping material to be deposited. The electroless deposition solution may comprise pH adjusters such as acids or bases as are generally known in the art. When the selected capping layer comprises cobalt, the electroless deposition solution generally comprises a cobalt salt. Examples of cobalt salts include chlorides, bromides, fluorides, acetates, fluoroborates, iodides, nitrates, sulfates, salts of other strong or weak acids, and / or combinations thereof. Preferably, the cobalt salt comprises cobalt sulfate, cobalt chloride or combinations thereof. Once the tungsten containing capping material is deposited, the electroless deposition solution includes tungstate. Preferably, the tungstate salt comprises a salt of tungstic acid, such as tungstate ammonium or tungstate tetramethyl ammonium, or may be produced through neutralization of tungstic acid. Once the nickel containing capping material is deposited, the electroless solution generally contains a nickel salt. Examples of nickel salts are chlorides, bromides, fluorides, acetates, fluoroborates, iodides, nitrates, sulfates, carbonyls, salts of strong or weak acids, and / or combinations thereof It includes.
선택된 캡핑층 물질은 CoP, CoWP 또는 CoWPB와 같은 인을 포함하고, 환원제는 하이포아인산염 음이온(H2PO2)과 같은 인 화합물을 포함한다. 캡핑 물질이 CoB, CoWB, CoWPB와 같은 붕소를 포함하면, 환원제는 일반적으로 붕소 화합물, 디메틸아민-보레인(DMAB), 보로하이드라이드(BH4) 음이온의 비-알칼리 금속 염, 또는 이들의 조합물들을 포함한다. 상기한 환원제들과 더불어 또는 이들을 대체하는 히드라진 과 같은 다른 환원제들이 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 보란(borane) 공동-환원제가 구리에서 개시되는 프로세스들을 위해 사용된다.Selected capping layer materials include phosphorus such as CoP, CoWP or CoWPB, and reducing agents include phosphorus compounds such as hypophosphite anions (H 2 PO 2 ). If the capping material comprises boron such as CoB, CoWB, CoWPB, the reducing agent is generally a non-alkali metal salt of a boron compound, dimethylamine-borane (DMAB), borohydride (BH 4 ) anion, or a combination thereof Contains water. Other reducing agents such as hydrazine may be used in addition to or in place of the aforementioned reducing agents. In one embodiment, a borane co-reducing agent is used for the processes initiated from copper.
상술한 것처럼, 무전해 증착 용액(처리 유체) 및/또는 기판은 일정 온도로 가열될 수 있다. 예시적인 온도들은 약 40℃ 내지 약 95℃이다. 일 실시예에서, 무전해 증착 용액 및/또는 기판 구조물을 가열하면 무전해 증착 속도가 증가된다. 이것은 노즐들(1402)을 빠져나올 때 처리 유체에 의해 발생되는 오프셋 온도 강하를 돕는다. 일 실시예에서, 캡핑 물질의 증착 속도는 약 100 Å/min 이상이다. 일 실시예에서, 캡핑 물질은 약 100Å 내지 약 300Å의 두께로, 바람직하게는 약 150Å 내지 200Å의 두께로 증착된다. 그러나, 무전해 프로세스의 증착 속도는 온도에 의존하는 것으로 공지되어 있기 때문에, 균일한 온도에서 기판에 대한 온도를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이, 도 9에 도시된 베이스 플레이트 부재(1304)의 가열 코일들(1112) 및/또는 히터(1164)가 사용될 수 있다.As mentioned above, the electroless deposition solution (treatment fluid) and / or the substrate may be heated to a constant temperature. Exemplary temperatures are about 40 ° C to about 95 ° C. In one embodiment, heating the electroless deposition solution and / or substrate structure increases the electroless deposition rate. This helps offset temperature drop caused by the processing fluid when exiting the
유체 처리 셀(1010)은 또한 유체 출구 시스템(1240)을 포함할 수 있다. 유체 출구 시스템(1240)은 일반적으로 유체 배수구(drain)(1249)에 연결된 출구 라인(1227)을 포함한다. 선택적으로, 셀(1010)을 통해 보다 균일하게 유체들을 끌어들이기 위해 하나 이상의 출구 라인(1227)이 셀(1010)에 대해 배치될 수 있다. 도 10에서, 일반적으로 동일 거리로 이격된 4개의 출구 라인들(1227)이 제공됨을 알 수 있다. 다수의 출구 라인들(1227)은 단일 배출 플래넘 및 유체 배수구(1249)에 결합될 수 있다. 유체 배수구(1249)는 챔버 배출액을 배수 저장 배수구(미도시)로 전달한다. 요약하면, 처리 유체들은 일반적으로 입구 튜빙(1225)을 관통하여 흐른 다음, 유체 전달 암(1406)에 장착된 노즐들(1402)을 통해 흐른 후, 기판(1250)을 향하는 처리 영역(1025)을 통해 외부로 나간 다음, 하나 이상의 유체 라인들(1227) 외부로 배출된다.
유체 출구 시스템(1240)은 가스 배수구를 포함한다. 가스 입구(1246)는 측벽(1015)을 통해 연장된다. 배출 시스템(1248)은 처리 영역(1025) 외부로 가스들을 배출시킨다. 일 실시예에서, 배출 입구(1246)는 기판(1250)의 표면 근처의 가스 유동을 개선시키기 위해 기판(1250)의 표면 아래에서 가스를 균일하게 끌어당기는 링/플래넘이다.
도 11은 선택적 실시예에서, 유체 처리 셀(1010)의 횡단면 측면도를 제공한다. 유체 흡입 시스템(1200)은 기판(1250)의 수용 표면에 유체들을 전달하기 위해 제공된다. 처리 유체들은 하나 이상의 노즐들(1402)을 통해 전달된다. 그러나, 본 실시예에서, 노즐들(1402)은 챔버 리드 어셈블리(1033)내의 다공성 플레이트(1030)에 배치된다.11 provides a cross-sectional side view of the
도 9, 9a-9b, 11 및 11a-11b를 참조하면, 챔버 리드 어셈블리(1033)는 다공성 플레이트(1030)를 포함한다. 바람직하게는, 다공성 플레이트(1030)는 유체가 관통하여 이동되도록 형성된 홀들 또는 구멍들을 갖는 플레이트이다. 다공성 플레이트를 위한 예시적인 물질들은 유체 소통을 허용하기 위해 이에 형성된 구멍들이나 홀들을 갖는 세라믹 물질들(예, 알루미나), 폴리에틸렌(PE), 및 폴리프로필렌, PVDF를 포함한다. 일 실시예에서, HEPA 필터 장치가 사용될 수 있다. 일반적으로, HEPA 필터들은 페이퍼형 물질로 롤링되는 유리 섬유를 사용한다. 도 9, 9a- 9b, 11 및 11a-11b의 다공성 플레이트(1030)는 상부 지지 링(1031)에 의해 지지된다. 챔버 리드 어셈블리(1033)는 일반적으로 리드(lid)(1032), 상부 지지 링(1031), 및 다공성 플레이트(1030)를 포함한다. 리드(1032)는 리드 어셈블리(1033) 및 다공성 플레이트(1030) 사이의 부피에서 플래넘(1034)을 형성한다. 일 실시예에서, 다공성 플레이트(1030)는 2개의 o-링 밀봉부들(엘리먼트들(1036, 1037))의 사용에 의해 리드(1032)에 밀봉된다. 리드(1032)는 다공성 플레이트(1030) 및 상부 지지 링(1031)에 의해 도 11의 장치에서 지지된다.9, 9A-9B, 11 and 11A-11B,
도 11에 도시된 바와 같이, 리드 어셈블리(1033)의 일 실시예에서, 처리 용액은 리드(1032)를 통해 연장되는 입구 튜빙(1225)을 통해 용액 소스들(1202, 1204, 1206)로부터 기판(1250)으로 전달된 다음, 기판 표면에서 처리 용액을 유도하는 다공성 플레이트(1030)에서 하나 이상의 노즐들(1402)로 매니폴드된다. 일 실시예에서, 처리 영역(1025)에 균일한 가스 흐름을 제공하기 위해, 라인(1040)은 플래넘(1034) 및 다공성 플레이트(1030)를 통해 가스 공급기(1038)로부터 처리 영역(1025)으로 가스를 전달하는 유동 경로를 제공하는데 사용된다. 밸브들(1035)은 플래넘(1034)과 가스 공급기(1038) 사이에서 유체 소통을 선택적으로 개방 및 밀폐하도록 적응된다. 일 실시예에서, 가스 공급기(1038)는 아르곤, 질소, 헬륨, 또는 이들의 조합물과 같은 불활성 가스를 처리 영역(1025)에 제공한다. 다른 실시예에서, 가스 공급기(1038)는 처리 영역(1025)에 산소 함유 가스를 제공한다. 산소는 무전해 증착 프로세스들의 일부 단계들에서 바람직할 수 있으며, 예를 들어 산소는 활성화 단계 동안 첨가될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 이러한 구성에서, 다공 성 플레이트(1030)를 통해 처리 영역(1025)으로의 목표된 속도에서 수소 및 산소를 포함하는 캐리어 가스를 형성 또는 전달하는 것이 바람직할 수 있다.As shown in FIG. 11, in one embodiment of the
플래넘(1034) 및 다공성 플레이트(1030)는 기판(1250) 상부로 전달되는 캐리어 가스의 유선형 유동(laminar flow)을 허용하도록 기판(1250)의 상부에 위치된다. 유선형 가스 유동은 기판(1250)으로 균일하고 수직인 가스 유동을 생성한다. 이러한 방식으로, 균일한 경계층이 기판(1250)의 반경을 따라 제공된다. 즉, 이는 웨이퍼 반경에 대해 보다 균일한 열 손실을 허용하고, 웨이퍼 상부 및 웨이퍼 상에서 물의 응축 및 화학적 증기들을 감소시키도록 작용한다. 다공성 플레이트(1030)는 가스 유동 확산기로서 작용한다. 따라서, 다공성 플레이트(1030)를 통해 흐르는 가스는 노즐들(1402)로부터 기판(1250)의 수용 표면으로 흐르는 처리 유체 미스트를 유도 및 균일하게 분포시키도록 도울 수 있다. 마지막으로, 배출 시스템(1248)에 의해 배출 입구(1246)를 통해 가스가 배출된다. 배출 시스템(1248)은 일반적으로 유체 처리 셀(1010)로부터 가스를 뽑아내는 진공 펌프 또는 배출 팬을 포함할 수 있다. 배출 입구(1246)는 기판(1250)을 통한 가스 흐름이 유선형이 되는 것을 보장하도록 돕는다는 것을 유의한다.The
일 실시예에서, 가열 엘리먼트(미도시)는 플래넘(1034)과 인접한 리드 어셈블리(1033)에 배치된다. 예를 들어, 가열 코일들(미도시)은 다공성 플레이트(1030)내에 배치될 수 있다. 이것은 라인(1040)으로부터 전달되는 가스들의 가열을 제공하고, 기판(1250) 상부에서 응축 및 물방울 형성을 최소화한다.In one embodiment, a heating element (not shown) is disposed in the
일 실시예에서, 라인(1040)은 다공성 플레이트(1030)를 통해 가스 대신 유체 (예, 처리 유체들)가 푸시되도록 하는 유체 입구 시스템(1200)에 연결된다. 이러한 방식으로, 다공성 플레이트(1030)는 기판(1250)의 표면에 처리 유체를 전달하는 샤워헤드와 같이 작용한다.In one embodiment,
일 실시예에서, 라인(1040)은 진공 소스(1039)의 사용에 의해 플래넘(1034)에서 진공 압력의 생성을 통해 유체 전달 라인 및 유체 제거 라인으로서 작용할 수 있다. 진공 소스(1039)는 셀(1010)의 외부로 기판(1250)을 전달하기 직전에 다공성 플레이트(1030)상에 잔류하는 임의의 유체의 드립핑(dripping: 적하)을 방지하는데 사용될 수 있다. 이러한 점에서, 진공 벤투리와 같은 진공 소스(1039)는 플래넘(1034)에서 진공상태를 생성하도록 구동되고, 다공성 플레이트(1030)의 하부 표면상의 임의의 유체가 플래넘(1034)으로 "흡수(sucked up)"되도록 한다.In one embodiment,
도 11a는 도 11의 무전해 처리 챔버의 황단면 측면도를 나타낸다. 본 도면에서, 가스 유동 다이버터(diverter)(1102)는 셀(1010)내에 제공된다. 가스 유동 다이버터(1102)는 종래의 리프트 메커니즘(미도시)의 사용에 의해 선택적으로 승강 및 하강된다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 가스 유동 다이버터(1102)는 하부 위치에 있고, 기판(1250)이 유체 처리 셀(1010) 내부 및/또는 외부로 전달되도록 할 수 있다.FIG. 11A shows a yellow cross-sectional side view of the electroless process chamber of FIG. 11. In this figure, a
도 11b는 가스 유동 다이버터(1102)를 갖는 도 11의 무전해 처리 챔버의 다른 횡단면도를 도시한다. 여기서, 가스 유동 다이버터(1102)는 상승된 위치에 있으므로, 노즐(1402)로부터 통과함에 따라 처리 용액의 흐름을 "직선화" 및/또는 유도하고 처리 동안 가스 공급기(1038)와 다공성 플레이트(1030)로부터 기판(1250)을 향해 통과함에 따라 가스의 흐름을 "직선화" 및/또는 유도하는데 사용될 수 있다. 따라서, 가스 유동 다이버터(1102)는 장애물들의 수를 제한하고 도달하는 유체의 유동 패턴을 제어함으로써, 처리 동안 처리 유체 및 가스 유동 패턴 반복성 및 입자 성능을 개선시키는데 사용된다.FIG. 11B shows another cross-sectional view of the electroless process chamber of FIG. 11 with
셀(1010) 외부에서 기판(1250)상에 분배되는 유체의 진행을 시각적으로 감시하는 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 도 11의 장치에서, 카메라(1360)가 셀(1010) 내부에 제공된다. 카메라는 다공성 플레이트(1030) 아래에서 측벽(1015)을 따라, 상부 지지 링(1031)을 따라 배치되거나, 기판(1250)의 적절한 시각화가 획득될 수 있는 임의의 다른 장소에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 카메라(1360)는 리드의 고정부상에 배치된다. 도 11의 실시예에서, 카메라(1360)는 상부 지지 링(1031)에 부착된다. 카메라(1360)는 제어기(111)와 통신하고 디지털 영상을 기록하는 일련의 픽셀들을 사용하는 전하 결합된 디스플레이 카메라("CCD 카메라")인 것이 바람직하다. 모니터(미도시)는 기판(1250)으 표면의 광학적 시각화를 제공하도록 셀(1010) 외부에 셋업된다. 이러한 방식으로, 처리 유체 분배 프로세스 또는 증착 프로세스 동안 기판(1250)의 무전해 처리 유체들의 커버리지의 타당성 및 타이밍에 대해 시각화 확인이 제공될 수 있다.It is desirable to provide a means for visually monitoring the progress of fluid dispensed on the
카메라(1360)를 보조하기 위해, 광원(미도시)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 광원은 리드의 고정 부분 상에 배치되는 것이 바람직하지만, 처리 영역(1025)에 인접한 임의의 위치에 위치될 수 있다. 광원은 처리 동안 기판(1250)을 조명하도록 작용한다. 일 실시예에서, 카메라(1360)는 가시광선 스펙트럼에서 광을 검출하는데 사용된다.In order to assist the
상기 시각적 확인은 사람의 모니터링을 통해 제공되는 것이 바람직하다. 그러나, 일 장치에서, 시각적 확인 프로세스는 머신 버전 제어 타입의 프로세스를 통해 제공된다. 이러한 장치에서, 적절하게 커버되는 기판(1250)의 영상은 제어기(111)(상기 엘리먼트(111) 참조)로 프로그래밍된다. 일 실시예에서, 제어기(111)는 유체 분배 프로세스 동안 카메라(1360)에 의해 생성되는 픽셀 영상들을 모니터링하고 영상들을 미리 기록된 영상들 또는 다른 데이터와 비교하여 프로세스에 대한 다양한 결정들이 제어기(111)에 의해 이루어질 수 있도록 한다. 예를 들어, 유체 분배 프로세스는 카메라(1360)에서 픽셀들에 의해 검출된 실제 기판 영상이 미리 기록된 영상과 적어도 일치할 때까지 "타임 아웃" 또는 종료되도록 허용되지 않는다.The visual confirmation is preferably provided through human monitoring. However, in one device, a visual confirmation process is provided through a machine version control type of process. In such an apparatus, an image of the
일 실시예에서, 카메라(1360)는 적외선 카메라이다. 적외선 카메라는 시각적 파장들을 필터링하지만 열적 파장들을 인식한다. 온도 차이는 대상물, 즉 기판(1250)의 온도 차이들의 표시로서 검출된 영상내에서 검출된 신호의 색상 또는 세기로 변환될 수 있다. 분배되는 유체가 기판(1250)의 표면과 상이한 온도에 있을 경우, 온도 차이는 색상 차이로서 기록될 것이다. 유체 분배는 기판(1250)의 완전한 커버리지를 나타내는 온도 차이가 사라질 때까지 계속된다. 바람직하게는, 온도 차이는 제어기 및 카메라(1360)의 사용에 의해 생성되는 머신 버전 타입의 제어를 통해 다시 모니터링된다. 따라서, 기판의 완전한 커버리지가 보장될 수 있다.In one embodiment, the
다른 실시예에서, 카메라(1360)는 입력 광을 수신하고 다양한 광 파장들 및 그 세기를 나타내는 데이터를 출력하는데 사용되는 분광계(spectrometer)일 수 있다. 예를 들어, 적색광은 가시광선 스펙트럼의 낮은 파장들내에서 그룹화되는 더 큰 광 성분 세기들을 갖는다. 분광계는 선형 CCD 검출기 어레이로 돌출되는 성분들로 입력 신호를 광학적으로 분할하는 광학 프리즘(또는 격자) 계면을 전형적으로 포함한다. 분광계의 일 실시예는 상기 프리즘(또는 격자)으로부터 합성 스펙트럼을 수신하는 수천개의 개별적인 검출기 엘리먼트들(예, 픽셀들)을 포함하는 CCD 검출기 어레이를 포함할 수 있다. 파장 데이터에 대한 세기를 수집한 다음, 카메라(1360)와 통신하는 제어기(111)는 현재 수신되는 정보와 과거 또는 사용자 정의된 값들을 비교함으로써, 무전해 증착 프로세스 단계들 및 처리 변수들(예, 유체 커버리지, 처리 시간, 기판 온도, 기판 회전 속도)이 처리 결과들을 최적화하도록 제어될 수 있다.In another embodiment,
일 장치에서, 카메라(1360)는 기판(1250)의 표면이 연속적인 화학적 커버리지를 갖도록 보장하는 화학적 노즐들(1402)로부터의 유동 지속시간과 유체 전달 암(1406)의 운동의 소프트웨어 최적화를 통한 폐루프 제어하에서 동작될 수 있다. 폐루프 제어는 제어기(111)에 의해 모두 접속되어 제어되는 카메라(1360), 분배 암 모터(1404), 및 유체 입구 시스템(1200)의 컴포넌트들의 이용에 의해 수행될 수 있다. In one device,
도 12는 부가적인 선택적 실시예에서, 유체 처리 셀(1010)의 횡단면도를 나타낸다. 여기서, 처리 유체들은 다공성 플레이트(1030)에 배치된 노즐들(1402)을 통해 유체들을 스프레잉함으로써 기판(1250)의 수용 표면에 제공된다. 본 실시예 에서, 다공성 플레이트(1030)는 기판(1250)에 대해 선택적으로 승강 및 하강된다. 보다 구체적으로는, 챔버 리드 어셈블리(1033)는 기판(1250)에 대해 축상으로 이동한다. 이러한 축상 이동을 달성하기 위해, 챔버 리드 리프트 어셈블리(1079)가 사용된다. 챔버 리드 어셈블리(1033)에 연결된 챔버 리드 액추에이터(1080'로 개념적으로 나타냄)는 챔버 리드 리프트 어셈블리(1079)의 부분으로서 사용될 수 있다. 액추에이터(1080')는 전기 액추에이터인 것이 바람직하고, 일 실시예에서 선형 DC 서보 모터이다. 그러나, 액추에이터(1080')는 대안적으로 공기식으로 구동되는 공기 실린더일 수 있다. 이러한 구성에서, 모터(1080')를 구동시킴으로써, 챔버 리드 리프트 어셈블리(1079)는 다공성 플레이트(1030)와 그 하부의 기판(1250) 사이의 처리 영역(1025)의 부피를 제어한다. 이러한 장치는 기판(1250)의 표면 근처의 가스 유동 및 산소 레벨을 제어하는데 유용하다.12 illustrates a cross-sectional view of the
상술한 무전해 플레이트 셀에 대한 다양한 실시예들이 기판(1250)을 처리하는 범주에서 기술되었다. 그러나, 몇몇 유지 동작들 동안, 지지 핑거들(1300)(또는 지지 링) 상에 기판 없이 처리 셀(1010)을 동작시키는 것이 바람직할 수 있다. 보다 구체적으로는, 유체 입구 시스템(1200) 및 유체 출구 시스템(1240)은 처리 영역(1025)내에 기판의 배치 없이 동작될 수 있다. 예를 들어, 탈이온수 또는 다른 세정이나 린싱 유체가 유체 전달 암(도 9의 유체 전달 암(1406)과 같은) 또는 유체 전달 플레이트(도 11의 다공성 플레이트(1030)와 같은)를 통해 기판 지지 핑거들(1300) 및 다른 챔버 컴포넌트들로 주입될 수 있다. 이러한 단계는 처리 셀(1010)에서 입자 레벨들을 감소시키기 위해 기판 지지 핑거들(1300)과 다른 챔버 부분들 을 세정하도록 종료될 수 있다. 이러한 세정 단계에서 추가적인 보조를 위해, 유체 전달 암이 하강될 수 있고(도 9b), 유체 전달 헤드가 하강되거나(도 12) 기판 지지 어셈블리가 상승될 수 있다(도 9a). Various embodiments of the electroless plate cell described above have been described in the scope of processing the
전술한 상세한 설명은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예 및 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본 범주를 벗어남이 없이 안출될 수 있으며, 그 범주는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.While the foregoing detailed description is directed to embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope thereof is determined by the claims that follow. do.
본 발명에 의하면, 최소 결함을 갖는 균일한 층을 증착할 수 있는 통합된 무전해 증착 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing an integrated electroless deposition apparatus capable of depositing a uniform layer with minimal defects.
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