JP6431128B2 - 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 - Google Patents

Description

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、ウェハのメッキおよび／または研磨のための装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

別の実施形態では、上記装置は、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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ステップ１：ウェハをウェハチャック上に配置する。

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。

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。

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。

ステップ１：ウェハをウェハチャック上に配置する。

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。

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。

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。

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。

Claims (2)

1. 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、
   導電性金属からなり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。
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。