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技術 ウェハのメッキおよび/または研磨のための装置および方法

出願人 エーシーエムリサーチ(シャンハイ)インコーポレーテッド
発明者 ワンジエンジンイーノヤンホンチャオワンホイ
出願日 2017年5月15日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2017-096202
公開日 2017年9月21日 (2年0ヶ月経過) 公開番号 2017-166072
状態 特許登録済
技術分野 電気分解または電気泳動による被覆 電解清浄、電解エッチング 半導体の電極 ウェットエッチング
主要キーワード 副チャンバ 副ノズル 主チャンバ 調節リング ブレークオーバー キー要素 形状サイズ 電気メッキプロセス
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図面 (20)

課題

電気メッキおよび/または電解研磨プロセスにおいて、メッキ速度および/または除去速度を向上させ、かつ同時に、ウェハ外側縁部における電気メッキおよび/または電解研磨の均一性保証する装置の提供。

解決手段

ウェハ120のメッキ及び/又は研磨のために、ウェハチャック110がウェハ120を保持し、水平方向に移動しかつ回転し、副ノズル装置140が、ウェハ120及びウェハチャック110の外側縁部を覆うために電荷を帯びていない又は電荷を帯びた電解液を供給し、主ノズル装置150が、ウェハ120の表面に電荷を帯びた電解液を供給する装置。

効果

ウェハ120の外側縁部におけるメッキ及び/又は研磨の均一性を向上させ、装置の全体的な電気抵抗を低減し、かつ、メッキ及び/又は研磨の速度を高めることができる。

概要

背景

集積回路は、電子工業において広く利用されている。集積回路は、通常は半導体ウェハと呼ばれる半導体材料上に作製または製造される。集積回路の電子回路の形成のために、ウェハは、多くのマスキングエッチングメッキおよび研磨プロセス等にかけられる。

電子工業の急速な発展に伴って、小型化、低消費電力、および高信頼性への要求は電子製品に不可欠なものになっている。それに応じて、電子製品のキー要素である集積回路は、電子製品の要求を満たすために改善されなければならない。集積回路の出力を高めるために、ある方法は集積回路の形状サイズを小さくする。実際、集積回路の形状サイズは90nmから65nmまで急速に小型化され、今日では25nmまで小型化されている。確実に、集積回路の形状サイズは、半導体技術の発展に伴ってさらに小型化されるだろう。

概要

電気メッキおよび/または電解研磨プロセスにおいて、メッキ速度および/または除去速度を向上させ、かつ同時に、ウェハの外側縁部における電気メッキおよび/または電解研磨の均一性保証する装置の提供。ウェハ120のメッキ及び/又は研磨のために、ウェハチャック110がウェハ120を保持し、水平方向に移動しかつ回転し、副ノズル装置140が、ウェハ120及びウェハチャック110の外側縁部を覆うために電荷を帯びていない又は電荷を帯びた電解液を供給し、主ノズル装置150が、ウェハ120の表面に電荷を帯びた電解液を供給する装置。ウェハ120の外側縁部におけるメッキ及び/又は研磨の均一性を向上させ、装置の全体的な電気抵抗を低減し、かつ、メッキ及び/又は研磨の速度を高めることができる。

目的

配線遅延の増大を補償するための従来のアプローチは、より多くの金属層を追加することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ウェハメッキおよび/または研磨のための装置であって、ウェハを保持して位置付けるために水平方向に移動可能でありかつ回転可能であるウェハチャックと、導電性金属から作られかつ電極として利用される供給パイプを有する副ノズル装置とを備え、上記供給パイプは、上記ウェハの外側縁部を覆うように電解液を供給するための複数のノズルを規定し、導電体および絶縁ノズルヘッドを有する主ノズル装置を備え、上記導電体は、固定部および収容部を有し、上記絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有し、上記チューブは、上記ウェハの表面に電解液を供給するために上記収容部に収容されかつ上記収容部を貫通し、上記収容部の内周面と上記チューブの外周面との間に第1ギャップが形成され、上記カバーは、上記固定部の上方に配置され、上記カバーと上記固定部との間に第2ギャップが形成されていることを特徴とする装置。

請求項2

請求項1において、上記ウェハチャックが、上記ウェハの外側縁部を囲む金属リングを有し、上記副ノズル装置が、上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記金属リングまでの領域を覆うために電解液を供給するように構成されていることを特徴とする装置。

請求項3

ウェハのメッキおよび/または研磨のための装置であって、ウェハを保持して位置付けるために水平方向に移動可能でありかつ回転可能であるウェハチャックを備え、上記ウェハチャックは、電極と、上記ウェハの外側縁部を囲む金属リングと、上記電極と上記金属リングとの間に配置された絶縁リングとを有し、主チャンバと、上記主チャンバから分離された副チャンバと、上記副チャンバに配置され、複数のノズルを規定する供給パイプを有する副ノズル装置と、上記主チャンバに配置され、導電体および絶縁ノズルヘッドを有する主ノズル装置とを備え、上記導電体は、固定部および収容部を有し、上記絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有し、上記チューブは、上記ウェハの表面に電解液を供給するために上記収容部に収容されかつ上記収容部を貫通し、上記収容部の内周面と上記チューブの外周面との間に第1ギャップが形成され、上記カバーは、上記固定部の上方に配置され、上記カバーと上記固定部との間に第2ギャップが形成され、円形部および矩形部を有するシュラウドを備え、上記円形部は、上記主チャンバに配置されかつ上記主ノズル装置を囲み、上記矩形部は、上記副チャンバに配置されかつ上記副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記電極までの領域を覆うために電解液が射出される射出窓区画していることを特徴とする装置。

請求項4

請求項3において、上記主チャンバと上記副チャンバとが、隔壁により互いに分離されていることを特徴とする装置。

請求項5

請求項3において、上記シュラウドの上記矩形部が、溝を区画していることを特徴とする装置。

請求項6

請求項3において、上記シュラウドの上記矩形部が、該矩形部の頂部に第1凹部を形成するために上方に延びる側壁を有していることを特徴とする装置。

請求項7

請求項6において、上記側壁が、上記矩形部の底部に第2凹部を形成するために下方に延びていることを特徴とする装置。

請求項8

請求項3において、上記シュラウドが、上記射出窓を取り囲む導電性金属部をさらに有し、上記導電性金属部は、上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための第2電極として利用されることを特徴とする装置。

請求項9

請求項3において、第2副チャンバと、該第2副チャンバに配置された第2副ノズル装置とをさらに備え、上記シュラウドが、第2矩形部をさらに有し、上記第2矩形部は、上記第2副チャンバに配置されかつ上記第2副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記電極までの領域を覆うために電解液が射出される射出窓を区画していることを特徴とする装置。

請求項10

請求項9において、上記2つの副チャンバが、上記主チャンバの2つの対向する側部に配置されかつ隔壁により上記主チャンバから分離されていることを特徴とする装置。

請求項11

請求項9において、上記シュラウドの上記第2矩形部が、溝を区画していることを特徴とする装置。

請求項12

請求項9において、上記シュラウドの上記第2矩形部が、該第2矩形部の頂部に第1凹部を形成するために上方に延びる側壁を有していることを特徴とする装置。

請求項13

請求項12において、上記第2矩形部の上記側壁が、上記第2矩形部の底部に第2凹部を形成するために下方に延びていることを特徴とする装置。

請求項14

請求項9において、上記シュラウドが、上記第2矩形部に区画された上記射出窓を取り囲む第2導電性金属部をさらに有し、上記第2導電性金属部は、上記第2矩形部の上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための第2電極として利用されることを特徴とする装置。

請求項15

ウェハのメッキおよび/または研磨のための装置であって、ウェハを保持して位置付けるために水平方向に移動可能でありかつ回転可能であるウェハチャックと、主チャンバと、上記主チャンバから分離された副チャンバと、上記副チャンバに配置され、複数のノズルを規定する供給パイプを有する副ノズル装置と、上記主チャンバに配置され、導電体および絶縁ノズルヘッドを有する主ノズル装置とを備え、上記導電体は、固定部および収容部を有し、上記絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有し、上記チューブは、上記ウェハの表面に電解液を供給するために上記収容部に収容されかつ上記収容部を貫通し、上記収容部の内周面と上記チューブの外周面との間に第1ギャップが形成され、上記カバーは、上記固定部の上方に配置され、上記カバーと上記固定部との間に第2ギャップが形成され、円形部および矩形部を有するシュラウドを備え、上記円形部は、上記主チャンバに配置されかつ上記主ノズル装置を囲み、上記矩形部は、上記副チャンバに配置されかつ上記副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部を覆うために電解液が射出される射出窓を区画し、上記射出窓を導電性金属部が取り囲み、上記導電性金属部は、上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための電極として利用されることを特徴とする装置。

請求項16

請求項15において、上記ウェハチャックが、上記ウェハの外側縁部を囲む金属リングを有し、上記ウェハの外側縁部から上記ウェハチャックの上記金属リングまでの領域を覆うために電解液が射出されることを特徴とする装置。

請求項17

請求項15において、第2副チャンバと、該第2副チャンバに配置された第2副ノズル装置とをさらに備え、上記シュラウドが、第2矩形部をさらに有し、上記第2矩形部は、上記第2副チャンバに配置されかつ上記第2副ノズル装置を覆っていて、上記ウェハの外側縁部を覆うために電解液が射出される射出窓を区画し、上記第2矩形部に区画された上記射出窓を第2導電性金属部が取り囲み、上記第2導電性金属部は、上記第2矩形部の上記射出窓から電解液が射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための電極として利用されることを特徴とする装置。

請求項18

ウェハのメッキおよび/または研磨のための方法であって、ウェハをウェハチャック上に配置することと、上記ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させることと、電荷を帯びた電解液を上記ウェハの表面に供給し、同時に、上記ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、上記ウェハおよび上記ウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給することとを含んでいることを特徴とする方法。

技術分野

0001

本発明は、集積回路を製造する分野に概して関し、特に半導体ウェハ金属層メッキおよび/または研磨するための装置および方法に関するものである。

背景技術

0002

集積回路は、電子工業において広く利用されている。集積回路は、通常は半導体ウェハと呼ばれる半導体材料上に作製または製造される。集積回路の電子回路の形成のために、ウェハは、多くのマスキングエッチング、メッキおよび研磨プロセス等にかけられる。

0003

電子工業の急速な発展に伴って、小型化、低消費電力、および高信頼性への要求は電子製品に不可欠なものになっている。それに応じて、電子製品のキー要素である集積回路は、電子製品の要求を満たすために改善されなければならない。集積回路の出力を高めるために、ある方法は集積回路の形状サイズを小さくする。実際、集積回路の形状サイズは90nmから65nmまで急速に小型化され、今日では25nmまで小型化されている。確実に、集積回路の形状サイズは、半導体技術の発展に伴ってさらに小型化されるだろう。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、より高出力の集積回路を開発するにあたっての1つの潜在的な制限要因は、集積回路内に形成される配線における信号遅延の増大である。集積回路の形状サイズが小さくなったので、集積回路内に形成される配線の密集度は増大した。しかしながら、配線がより近接することは、配線の線間容量を増大させ、そのことが配線におけるより大きな信号遅延をもたらす。一般に、配線遅延は、形状サイズの減少の二乗において増大することが知られている。これに対し、ゲート遅延は、形状サイズの減少に比例して増大することが知られている。

0005

配線遅延の増大を補償するための従来のアプローチは、より多くの金属層を追加することである。しかしながら、このアプローチは、追加的な金属層を形成することに関連した製造コストの増大というデメリットを有している。さらに、これらの追加的な金属層は、追加的な熱を生じさせ得、このことはチップの性能および信頼性の両方に対して不都合であり得る。

0006

したがって、銅はアルミニウムよりも高い導電率を有しているため、アルミニウムに代えて銅が、半導体産業において金属配線を形成するために広く使用されている。また、銅は、アルミニウムよりもエレクトロマイグレーションに対して耐性がない。しかしながら、半導体産業で銅が広く使用され得る前に、新しい加工技術が必要である。さらに詳しくは、銅の層は、電気メッキプロセスを使用してウェハ上に形成され、および/または、電解研磨プロセスを使用してエッチングされ得る。電気メッキおよび/または電解研磨プロセスでは、ウェハは、ウェハチャックによって保持され、そして電解質溶液ノズルによってウェハに適用される。従来の電気メッキおよび/または電解研磨の装置は、電気メッキおよび/または電解研磨の均一性保証するための小さなノズルを有しており、メッキ速度および/または除去速度が小さい。メッキ速度および/または除去速度を向上するために、単にノズルを大きくした場合、ウェハの外側縁部における電気メッキおよび/または電解研磨の均一性が損なわれるだろう。電気メッキおよび/または電解研磨プロセスにおいて、どのようにメッキ速度および/または除去速度を向上させ、かつ同時に、ウェハの外側縁部における電気メッキおよび/または電解研磨の均一性を保証するかは、克服する必要のある課題である。

課題を解決するための手段

0007

したがって、本発明の主題は、ウェハのメッキおよび/または研磨のための装置を提供することである。実施形態では、装置は、ウェハチャック、副ノズル装置、および主ノズル装置を備えている。ウェハチャックは、水平方向に移動可能でありかつ回転可能であって、ウェハを保持して位置付けるために使用される。ウェハチャックは、電極と、ウェハの外側縁部を囲む金属リングと、電極と金属リングとの間に配置された絶遠リングとを有している。副ノズル装置は、供給パイプを有している。供給パイプは、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うように電解液を供給するための複数のノズルを規定している。主ノズル装置は、導電体および絶縁ノズルヘッドを有している。導電体は、固定部および収容部を有している。絶縁ノズルヘッドは、カバーおよびチューブを有している。チューブは、ウェハの表面に電解液を供給するために収容部に収容されかつ収容部を貫通している。収容部の内周面とチューブの外周面との間に第1ギャップが形成されている。カバーは、固定部の上方に配置され、カバーと固定部との間に第2ギャップが形成されている。

0008

別の実施形態では、副ノズル装置の供給パイプは、導電性金属から作られていて、第2電極として利用される。

0009

別の実施形態では、装置は、ウェハチャック、副ノズル装置、および主ノズル装置を備えている。ウェハチャックは、水平方向に移動可能でありかつ回転可能であって、ウェハを保持して位置付けるために使用される。副ノズル装置は、導電性金属から作られかつ電極として利用される供給パイプを有している。供給パイプは、ウェハの外側縁部を覆うように電解液を供給するための複数のノズルを規定している。

0010

別の実施形態では、装置は、ウェハチャック、主チャンバ副チャンバ、副ノズル装置、主ノズル装置、およびシュラウドを備えている。シュラウドは、円形部および矩形部を有している。円形部は、主チャンバに配置されていて、主ノズル装置を囲んでいる。矩形部は、副チャンバに配置されていて、副ノズル装置を覆っている。矩形部は、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うためにそこから電解液が射出される射出窓区画している。

0011

別の実施形態では、導電性金属部が射出窓を取り囲んでいる。導電性金属部は、電解液が射出窓から射出されるときに該電解液に電荷を帯びさせるための第2電極として利用される。

0012

別の実施形態では、装置は、ウェハチャック、主チャンバ、副チャンバ、副ノズル装置、主ノズル装置、およびシュラウドを備えている。ウェハチャックは、水平方向に移動可能でありかつ回転可能であって、ウェハを保持して位置付けるために使用される。シュラウドは、円形部および矩形部を有している。円形部は、主チャンバに配置されていて、主ノズル装置を囲んでいる。矩形部は、副チャンバに配置されていて、副ノズル装置を覆っている。矩形部は、ウェハの外側縁部を覆うためにそこから電解液が射出される射出窓を区画している。射出窓は、電極として利用される導電性金属部によって取り囲まれている。

0013

したがって、本発明の別の主題は、ウェハのメッキおよび/または研磨のための方法を提供することである。方法は、ウェハをウェハチャック上に配置するステップと、ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させるステップと、電荷を帯びた電解液をウェハの表面に供給し、同時に、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給するステップとを含んでいる。

0014

上述したように、メッキおよび/または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給することを通じて、ウェハの外側縁部と電源とが安定した電気的接続を形成し得、そのことがウェハの外側縁部のメッキおよび/または研磨の均一性を向上させかつ装置の全体的な電気抵抗を低減し得る。さらに、主ノズル装置の射出口は、メッキおよび/または研磨の速度を向上させるために比較的大きい。

図面の簡単な説明

0015

図1は、本発明に係る代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置を示す概略図である。
図2は、ウェハチャックおよび動作状態にある副ノズル装置を示す概略図である。
図3は、ウェハチャックおよび停止状態にある副ノズル装置を示す概略図である。
図4は、ウェハチャックおよび動作状態にある副ノズル装置を示す底面図である。
図5は、ウェハチャックおよび停止状態にある副ノズル装置を示す底面図である。
図6は、本発明の代表的な主ノズル装置を示す概略図である。
図7は、主ノズル装置の上面図である。
図8は、主ノズル装置の代表的なノズルヘッドを示す概略図である。
図9は、ノズルヘッドの断面図である。
図10は、図9に示すA部分の拡大図である。
図11は、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置を示す概略図である。
図12は、ウェハチャックを除いた図11に示す装置の上面図である。
図13は、図11に示す装置のシュラウドの上面図である。
図14は、図12に示すA−A線に沿った断面図である。
図15は、シュラウドおよびウェハチャックを除いた図11に示す装置の上面図である。
図16は、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置を示す概略図である。
図17は、ウェハチャックを除いた図16に示す装置の上面図である。
図18は、図16に示す装置のシュラウドの上面図である。
図19は、シュラウドおよびウェハチャックを除いた図16に示す装置の上面図である。
図20は、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置のシュラウドの上面図である。
図21は、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置のシュラウドの上面図である。

実施例

0016

本発明は、添付図面を参照した、以下の好ましい実施形態の説明を読むことにより、当業者に明らかになるだろう。

0017

図1図5を参照すると、本発明に係る代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置が示されている。装置は、電気化学原理に基づいてウェハをメッキしおよび/または研磨する。本発明の代表的な装置は、ウェハ120を保持して位置付けるためのウェハチャック110を備えている。ウェハチャック110は、真空吸引によってウェハ120を保持しかつ位置付けることができる真空チャックであってもよい。ウェハチャック110は、電極111を有している。好ましくは、電極111は、リング状であってウェハ120を囲んでいる。メッキプロセスの間、電極111は電源(図示せず)の正極に接続され、研磨プロセスの間、電極111は電源の負極に接続される。電極111およびウェハ120は、電解液を通じて電気的接続を形成し得る。電極111および電解液を通じて、ウェハ120と電源との間でブレークオーバーが形成され、これについて詳しくは後述する。

0018

一般に、メッキプロセスまたは研磨プロセスでは、金属、特に銅は、ウェハ120の外側縁部に集まりやすく、ウェハ120が不均一にメッキおよび/または研磨され、特にウェハ120の外側縁部の均一性が悪い。問題を解決するために、本発明のウェハチャック110は、ウェハ120の外側縁部の周りに配置された金属リング112を有している。電極111と金属リング112との間には、電極111と金属リング112とを互いに分離するために絶縁リング113が配置されており、電極111と金属リング112とがブレークオーバーしないようにしている。電極111の直径は、電極111が絶縁リング113および金属リング112を囲むように、金属リング112よりも大きい。

0019

ウェハチャック110は、その頂部に配置された回転軸114を有している。回転軸114は、その中心を通る軸回りに回転可能であって、その中心軸回りにウェハチャック110を回転させる。回転軸114は、図2に示すように、ウェハチャック110の上方の梁130に取り付けられていてもよい。梁130は、水平方向に移動可能であって、それによりウェハチャック110を水平方向に移動させ得る。

0020

メッキプロセスまたは研磨プロセスでは、ウェハチャック110は、梁130と共に水平方向に移動可能でありかつその中心軸回りに回転する。ウェハ120上に供給される電解液は、ウェハチャック110の回転のために、ウェハ120およびウェハチャック110の表面を覆う電解液膜を形成し得る。したがって、ウェハチャック110の電極111とウェハ120とがそれらの間に電解液膜を通して電気的接続を形成し、電流は主にウェハ120の表面から流れ去り、そしてウェハ120はメッキまたは研磨される。しかしながら、実際の適用例では、ウェハ120の外側縁部をメッキまたは研磨するとき、電解液がウェハ120から直接的に振り落とされてウェハ120およびウェハチャック110の表面上に電解液膜を形成できない。電極111とウェハ120との間の電気的接続は時々開放され、ウェハ120の外側縁部が不均一にメッキまたは研磨される原因となる。ウェハ120の外側縁部におけるメッキまたは研磨の均一性を向上させるために、本発明は副ノズル装置140を提供する。実施形態では、副ノズル装置140は、梁130に取り付けられている。副ノズル装置140は、梁130と共に水平方向に移動しかつウェハチャック110の外側縁部と一定の間隔を保つことができ、ウェハチャック110の回転を妨げることを回避している。副ノズル装置140は、供給パイプ141を有している。供給パイプ141は、ウェハ120およびウェハチャック110の外側縁部に電解液を供給するために一列に設けられた複数の小さなノズルを規定している。ウェハ120の外側縁部から電極111までの領域は、メッキまたは研磨の間、電解液により覆われ得る。供給パイプ141は独立した配管システムに接続されていてもよく、そのため供給パイプ141内における電解液の流れは独立して制御され得る。副ノズル装置140は、モータまたはシリンダにより水平面内において回転可能である。特に、ウェハ120がメッキまたは研磨されているとき、副ノズル装置140が90°だけ回転し、供給パイプ141がウェハ120の水平移動方向と平行になる。図1図2および図4に示すように、供給パイプ141はウェハチャック110の下方にあり、ノズル142はウェハ120およびウェハチャック110の外側縁部に面している。図3および図5に示すように、ウェハ120がメッキまたは研磨された後、副ノズル装置140が90°だけ逆回転してもよく、供給パイプ141がウェハ120の水平移動方向に対して垂直になり、ウェハ120およびウェハチャック110の外側縁部に供給される電解液はない。

0021

図6図10を参照すると、メッキまたは研磨のために、電荷を帯びた電解液をウェハ120の表面に供給するための主ノズル装置150がウェハチャック110の下方に配置されている。主ノズル装置150は、それを介して主ノズル装置150がメッキまたは研磨チャンバに固定され得る基部151を有している。接続部152は、基部151の頂部に配置されている。円筒状の中空の保持部153は、接続部152の頂部に配置されている。基部151、接続部152および保持部153は、絶縁されていて、電解液の浸食に耐えられ、電解液に到達し得ない。保持部153は、例えばステンレス鋼アルミニウム合金等のような導電率の高い材料から作られ、電解液の浸食に耐えられかつ電解液に到達し得ない導電体154を保持しかつ収容している。導電体154は、保持部153の頂部に固定された固定部1541と、固定部1541に接続されかつ保持部153に収容された円筒状の中空の収容部1542とを有している。メッキプロセスの間、導電体154は電源の負極に接続され、研磨プロセスの間、導電体154は電源の正極に接続される。

0022

主ノズル装置150は、絶縁ノズルヘッド155を有している。絶縁ノズルヘッド155は、ディスク状のカバー1551と、カバー1551の中央を通って鉛直に延びるチューブ1552とを有している。チューブ1552の頂部口は、そこからウェハ120の表面へ電解液が射出される射出口として規定されている。チューブ1552の射出口は円形である。メッキまたは研磨プロセスの異なる要求に基づいて、射出口の形状は、変更されて円形のみではなく三角形四角形六角形または八角形等に設計されてもよい。チューブ1552は、導電体154に収容されていて、導電体154を貫通している。第1ギャップ156は、導電体154の収容部1542の内周面とチューブ1552の外周面との間に形成されている。カバー1551は、導電体154の固定部1541の上方に配置されており、第2ギャップ157がそれらの間に形成されている。チューブ1552の側壁は、複数の通路1553を区画している。全ての通路1553は傾斜しており、通路1553の入口の最も高い部分は、通路1553の出口の最も低い部分よりも低い。通路1553の特別な設計とチューブ1552および第1ギャップ156における電解液圧力の調節に基づいて、電解液はチューブ1552から第1ギャップ156へのみ通路1553を通過することができ、第1ギャップ156からチューブ1552へ通路1553を通過できず、そのことが、メッキまたは研磨の間において、装置の電気抵抗を低減しかつ第1ギャップからチューブ1552へ微小な泡が入るのを防止する。第1ギャップ156における電解液の流れは、チューブ1552の下端部に配置されかつチューブ1552の外周面周りに取り付けられた流れ調節リング1554によって調節され得、それにより第1ギャップ156における電解液圧力が調節される。流れ調節リング1554は、必要な大きさの流れ調節リング1554を選択するために交換され得る。第2ギャップ157は、絶縁ノズルヘッド155を高くするかまたは低くすることにより調節され得る。

0023

メッキおよび/または研磨のとき、ウェハ120はウェハチャック110に配置され、ウェハ120のメッキおよび/または研磨されるべき面は主ノズル装置150に対向する。副ノズル装置140は90°だけ回転し、供給パイプ141はウェハチャック110の下方に位置し、ノズル142はウェハ120およびウェハチャック110の外側縁部に面する。梁130はウェハチャック110および副ノズル装置140を水平方向に移動させ、同時に、副ノズル装置140および主ノズル装置150がそれぞれウェハ120の表面に電解液を供給している間、ウェハチャック110が回転する。副ノズル装置140は、ノズル142を通して、ウェハ120およびウェハチャック110の外側縁部に電解液を供給する。電解液は、メッキおよび/または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハ120の外側縁部からウェハチャック110の電極111までの領域を覆い、そのためウェハ120と電源との間の電気的接続が安定する。主ノズル装置150は、チューブ1552を通じて、ウェハ120の表面に電解液を供給する。導電体154の収容部1542の内周面で生じる微小な泡は、電解液と共に第1ギャップ156を通って主ノズル装置150から押し出される。第1ギャップ156を通って流れる電解液は、絶縁ノズルヘッド155のカバー1551によりブロックされ、ウェハ120の表面に到達し得ない。チューブ1552の側壁に区画された通路1553のため、微小な泡はチューブ1552に入り得ず、そのことがメッキおよび/または研磨の品質を向上させ得る。電解液を通じて、導電体154、ウェハ120、電極111および電源が回路を構成し、ウェハ120の表面をメッキおよび/または研磨するために、電流は主にウェハ120の表面から流れ去る。

0024

メッキおよび/または研磨速度を向上させるために、チューブ1552の内径は、比較的大きく、かつ、主ノズル装置150が電解液を電極111に供給するのを防止するために絶縁リング113または金属リング112の幅に比例しており、そのことが装置の電気抵抗を低減しかつ電流がウェハ120の表面を流れることを確実にし得る。好ましくは、チューブ1552の内径は、絶縁リング113または金属リング112の幅の0.5〜1.5倍の範囲内にある。ノズル142を通じてウェハ120およびウェハチャック110の外側縁部に供給される電解液の流れは制御されるべきでありかつ大きくなり得ず、電解液がウェハ120およびウェハチャック110から滴下して主ノズル装置150に提供する電解液と共に回路を形成することを回避する。

0025

本発明の別の実施形態では、副ノズル装置の供給パイプは耐酸性導電性金属から作られていて、第2電極として利用され得る。メッキプロセスの間、供給パイプは電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、供給パイプは電源の負極に接続される。ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うために、供給パイプ上に規定されたノズルを通じて供給される電解液は電荷を帯びる。

0026

本発明の別の実施形態では、ウェハチャックはウェハの外側縁部の周りに配置された金属リングを有している。ウェハチャックは、電極および絶縁リングを有していなくてもよい。副ノズル装置の供給パイプは、耐酸性導電性金属から作られていて、電極として利用される。メッキプロセスの間、供給パイプは電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、供給パイプは電源の負極に接続される。ウェハの外側縁部からウェハチャックの金属リングまでの領域を覆うために、供給パイプ上に規定されたノズルを通じて供給される電解液は電荷を帯びる。

0027

図11図15を参照すると、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置が示されている。装置は、ウェハ220を保持して位置付けるためのウェハチャック210を備えている。図1に示すウェハチャック110と同様に、ウェハチャック210は、電極211、金属リング212、および電極211と金属リング212との間に配置された絶縁リング213を有している。メッキプロセスの間、電極211は電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、電極211は電源の負極に接続される。電極211とウェハ220とは、電解液を通じて電気的接続を形成し得る。ウェハチャック210は、また、その頂部に配置された回転軸214を有している。回転軸214は、その中心を通る軸回りに回転可能であって、その中心軸回りにウェハチャック210を回転させる。回転軸214は、ウェハチャック110の上方の梁に取り付けられていてもよい。梁は、水平方向に移動可能であって、それによりウェハチャック210を水平方向に移動させる。

0028

装置は、主チャンバ280,副チャンバ290、主ノズル装置250、副ノズル装置240およびシュラウド260をさらに備えている。主ノズル装置250は主チャンバ280に配置されており、主ノズル装置250の構造および機能は主ノズル装置150と同様であるので、ここではもはや繰り返して説明しない。副ノズル装置240は副チャンバ290に配置されていて、伸長した筒状の供給パイプ241を有している。供給パイプ241は、ウェハ220およびウェハチャック210の外側縁部に電解液を供給するための、複数の行列状に配置された複数の小さなノズル242を規定している。ウェハ220の外側縁部からウェハチャック210の電極211までの領域は、メッキまたは研磨の間、電解液により覆われ得、そのためウェハ220の外側縁部と電極211との間の電気的接続が安定する。供給パイプ241は独立した配管システムに接続されていてもよく、そのため供給パイプ241内における電解液の流れは独立して制御され得る。隔壁270は、主チャンバ280と副チャンバ290との間に配置されていて、主チャンバ280と副チャンバ290とを2つの独立したチャンバにしている。主チャンバ280内の電解液は副チャンバ290に入り得ず、その逆も同様である。

0029

シュラウド260は、円形部261と矩形部262とを有している。円形部261は、主チャンバ280に配置されていて、主ノズル装置250を囲んでいる。矩形部262は、副チャンバ290に配置されていて、副ノズル装置240を覆っている。矩形部262の中央部は、そこからウェハ220およびウェハチャック210の外側縁部に向けて電解液が射出される射出窓263を区画している。射出窓263の近傍に、矩形部262は伸長溝264を区画している。矩形部262は、矩形部262の頂部に第1凹部266を形成するために上方に延びる側壁265を有している。第1凹部266は、副ノズル装置240から射出されてウェハ220およびウェハチャック210の外側縁部から滴下した電解液を集めるために使用され得る。第1凹部266内の電解液は、循環使用のために溝264から副チャンバ290へ流れて戻る。側壁265は、矩形部262の底部に第2凹部267を形成するために下方へ延びている。第2凹部267は、隔壁270および副ノズル装置240を収容するために使用され得る。

0030

ウェハ220をメッキおよび/または研磨するために装置を使用するとき、ウェハ220はウェハチャック210に配置され、ウェハ220のメッキおよび/または研磨されるべき面は主ノズル装置250に対向する。ウェハチャック210は、主ノズル装置250の上方において右方へ移動する。例えばウェハチャック210上に配置された2つの磁気結合を使用することにより、シュラウド260は、メッキおよび/または研磨プロセスの間ウェハチャック210と共に移動でき、メッキおよび/または研磨プロセスが終了してウェハチャック210が離れるときにはウェハチャック210から分離できる。ウェハチャック210は、副ノズル装置240および主ノズル装置250がそれぞれウェハ220の表面に電解液を供給している間、水平方向に移動すると同時に回転する。副ノズル装置240は、射出窓263に対応するノズル242を通じて、ウェハ220およびウェハチャック210の外側縁部に電解液を供給する。電解液は、メッキおよび/または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハ220の外側縁部からウェハチャック210の電極までの領域を覆い、そのためウェハ220の外側縁部と電極211との間の電気的接続が安定し、そのことがウェハ220の外側縁部におけるメッキおよび/または研磨の均一性を向上させかつ装置の全体的な電気抵抗を低減し得る。矩形部262の下に隠れたノズル242から射出された電解液は、矩形部262によりブロックされてウェハ220の外側縁部に到達できない。射出窓263の制限のために、副ノズル装置240による射出領域は一定であり、ウェハ220の外側縁部から電極211までの領域における電解液の均一な分配が確実になされる。ウェハ220およびウェハチャック210の外側縁部上の電解液は、滴下してシュラウド260の第1凹部266内に集められる。第1凹部266内の電解液は、循環使用のために溝264から副チャンバ290へ流れて戻る。シュラウド260の円形部261は、ウェハ220およびウェハチャック210上の電荷液が主チャンバ280および副チャンバ290の外へまき散らされるのを防止し得る。

0031

図16図19を参照すると、本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置が示されている。装置は、ウェハ320を保持して位置付けるためのウェハチャック310を備えている。ウェハチャック310は、電極311,金属リング312、絶縁リング313および回転軸314を有している。

0032

図11および図12に示された装置と比べると、本実施形態の装置は、2つの副チャンバ390と、それぞれが副チャンバ390内に配置された2つの副ノズル装置340とを備えている。2つの副チャンバ390は、主チャンバ380の2つの対向する側部に配置されている。2つの副チャンバ390と主チャンバ380とは、2つの隔壁370によって互いに分離されている。各々の副ノズル装置340は、伸長した筒状の供給パイプ341を有している。供給パイプ341は、ウェハ320およびウェハチャック310の外側縁部に電解液を供給するための、複数の行列状に配置された複数の小さなノズル342を規定している。ウェハ320の外側縁部からウェハチャック310の電極311までの領域は、メッキまたは研磨の間、電解液により覆われ得、そのためウェハ320の外側縁部と電極311との間の電気的接続が安定する。主ノズル装置350は、ウェハ320の表面に電解液を供給するために主チャンバ380内に配置されている。

0033

装置は、シュラウド360をさらに備えている。シュラウド360は、円形部361と、円形部361の対向する側部に対称的に分配された矩形部362とを有している。各々の矩形部362は、射出窓363と伸長溝364とを区画している。

0034

図12に示す装置と図17に示す装置との違いは、後者が第2副ノズル装置340、第2副チャンバ390および第2矩形部362を有していることであり、そのことがメッキおよび/または研磨の効率および品質を向上させ得る。

0035

本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置のシュラウドの上面図を示す図20を参照して下さい。シュラウド460は、円形部461と矩形部462とを有している。矩形部462の中央部は、そこからウェハおよびウェハチャックの外側縁部に向けて電解液が射出される射出窓463を区画している。射出窓463の近傍に、矩形部462は伸長溝464を区画している。図13に示すシュラウド260と比べると、シュラウド460は、射出窓463を取り囲む耐酸性導電性金属部468をさらに有している。導電性金属部468は、電解液が射出窓463から射出されるときに電解液に電荷を帯びさせるための第2電極として利用され得る。電荷を帯びた電解液は、メッキおよび/または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うために供給される。メッキプロセスの間、導電性金属部468は電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、導電性金属部468は電源の負極に接続される。

0036

本発明の別の代表的なウェハのメッキおよび/または研磨のための装置のシュラウドの上面図を示す図21を参照して下さい。シュラウド560は、円形部561と、2つの矩形部562とを有している。各々の矩形部562の中央部は、そこからウェハおよびウェハチャックの外側縁部に向けて電解液が射出される射出窓563を区画している。射出窓563の近傍に、各々の矩形部562は伸長溝564を区画している。図18に示すシュラウド360と比べると、シュラウド560は、射出窓563を取り囲む2つの耐酸性導電性金属部568をさらに有している。2つの導電性金属部568は、電解液が射出窓563から射出されるときに電解液に電荷を帯びさせるための第2電極として利用され得る。電荷を帯びた電解液は、メッキおよび/または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部からウェハチャックの電極までの領域を覆うために供給される。メッキプロセスの間、導電性金属部568は電源の正極に接続され、研磨プロセスの間、導電性金属部568は電源の負極に接続される。

0037

本発明の別の実施形態では、シュラウド460/560が電極として利用される導電性金属部468/568を有している場合、ウェハチャックは電極および絶縁リングを有していなくてもよい。

0038

適宜に、ウェハのメッキおよび/または研磨のための方法は以下のステップを含んでいる。

0039

ステップ1:ウェハをウェハチャック上に配置する。

0040

ステップ2:ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させる。

0041

ステップ3:電荷を帯びた電解液をウェハの表面に供給し、同時に、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていない電解液を供給する。

0042

適宜に、ウェハのメッキおよび/または研磨のための別の方法は以下のステップを含んでいる。

0043

ステップ1:ウェハをウェハチャック上に配置する。

0044

ステップ2:ウェハチャックを水平方向に移動させかつ回転させる。

0045

ステップ3:電荷を帯びた電解液をウェハの表面に供給し、同時に、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びた電解液を供給する。

0046

上述したように、メッキおよび/または研磨プロセスの間中ずっと、ウェハの外側縁部と電源との間でブレークオーバーを形成するために、ウェハおよびウェハチャックの外側縁部を覆うように電荷を帯びていないまたは電荷を帯びた電解液を供給することを通じて、ウェハの外側縁部と電源とは安定した電気的接続を形成し得、そのことがウェハの外側縁部におけるメッキおよび/または研磨の均一性を向上させかつ装置の全体的な電気抵抗を低減し得る。さらに、主ノズル装置の射出口は、メッキおよび/または研磨速度を向上させるために比較的大きい。

0047

本発明の上記の説明は、例示および説明の目的のために提示されたものである。網羅的であるかまたは本発明を開示されたそのものの形態に限定することを意図するものではなく、上述の教示に照らして多くの変更例および変形例が明らかに実現可能である。当業者にとって明らかであり得るそのような変更例および変形例は、添付のクレームにより定義される本発明の範囲内に含まれるよう意図されている。

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