DE60033084T2

DE60033084T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Beschichtung einer Metallschicht auf die Oberfläche einer Keimschicht eines Halbleiterwafers

Info

Publication number: DE60033084T2
Application number: DE60033084T
Authority: DE
Inventors: c/o Ebara Corporarion Akihisa Hongo; c/o Ebara Corporarion Shinya Morisawa
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: TW514999B; US6615854B1; KR20000077317A; EP1055463A3; US7037853B2; EP1055463A2; JP2000331975A; DE60033084D1; EP1055463B1; US20040007559A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wafer-Reinigungsvorrichtung zur Reinigung von Wafern, die durch verschiedene Verarbeitungsschritte verarbeitet werden, wie beispielsweise durch Plattieren und chemomechanisches Polieren.
Beschreibung der verwandten Technik
Wenn metallische Materialien, wie beispielsweise Kupfer, sich an den Oberflächen und Kanten von Halbleiter-Wafern elektrochemisch als metallisches Kupfer ansetzen, werden sie stabil und können nicht durch Waschen mit reinem Wasser entfernt werden. Kupfer, welches in einer solchen Weise anhaftet, wird in Silizium-Wafern während einer Wärmebehandlung wandern und bewirkt Probleme bei der Leistung von Vorrichtungen.
Andererseits wird die Kupferkeimschicht gegenwärtig als Vorbehandlung für eine Kupferplattierung durch Sputtern von Kupfer (oder durch CVD) auf einem Silizium-Wafer gebildet, und der Trend geht dahin, die Beschichtung auf der gesamten vorderen Fläche des Wafers aufzubringen, weil dies eine effizientere Anwendung der Fläche ist. Das heißt, wie in 1 gezeigt, es wird eine Barriereschicht 80 auf der Vorderseite des Wafers W gebildet, die sich zu ihrem Kantenabschnitt E erstreckt, und die Kupferkeimschicht 83 wird daran ausgeformt, und eine Plattierungsschicht 85 wird auf der Keimschicht 83 gebildet.
Wenn jedoch eine Kupferkeimschicht 83 von beispielsweise 100 nm durch Sputtern auf der gesamten Vorderseite des Wafers W geformt wird, wird die gesputterte Kupferschicht nicht nur auf der Vorderseite des Wafers gebildet, sondern eine dünne gesputterte Kupferschicht wird auch auf dem Kantenabschnitt E des Wafers gebildet, wie in 2 gezeigt. Andererseits wird die Bildung der Plattierungsschicht 85 auf dem Wafer W ausgeführt durch Abdichtung des Außenumfangsabschnittes des Wafers W, um zu verhindern, dass die Plattierungsschicht sich über die Rückseite des Wafers W erstreckt. Daher kann die Plattierungsschicht 85 nur auf der Vorderseite des Wafers W ausgeformt werden, wobei sie sich nicht zur Kante davon erstreckt, wie in 2 gezeigt. Aus diesem Grund bleibt ein Teil der Kupferkeimschicht 83 auf dem Kantenabschnitt E und in dessen Nachbarschaft als eine dünne Schicht. Die restliche Kupferschicht an solchen Orten kann sich vom Wafer während des Transports oder der Verarbeitung von plattierten Wafern oder chemisch-mechanisch-polierten Wafern (CMP-Wafern) lösen und entfernen, was zu einer hohen Wahrscheinlichkeit führt, eine Kupferquerkontamination zu verursachen.
Es ist auch schwierig, zu verhindern, dass Kupfer an der Rückseite und einer Kante des Wafers anhaftet, auch wenn die Kante und die Rückseite durch Abdichtung des Außenumfangs davon geschützt werden.
US-A-5 897 379 offenbart ein Verfahren zur Anwendung von gelöster Stickstoffsäure und einem Kantenwulstentfernungswerkzeug um Kupfer vom Umfang eines Halbleiter-Wafers zu entfernen. In einem Ausführungsbeispiel werden empfindliche Bereiche des Wafers mit Photoresist bedeckt, und der Wafer-Umfang wird von Photoresist frei gemacht, bevor die Säure aufgebracht wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden empfindliche Bereiche des Wafers mit einem Wasserstrahl geschützt, wenn das Kupfer-Ätzmittel aufgebracht wird. In einem dritten Ausführungsbeispiel wird die Stickstoffsäure angewandt, um den Wafer-Umfang von Kupfer zu reinigen, bevor ein chemisch-mechanischer Poliervorgang an der Schicht aus abgelagertem Kupfer ausgeführt wird. Die übermäßige Dicke des Kupfers schützt die Kupferverbindungsstrukturen vor einer Reaktion mit dem Kupfer-Ätzmittel. Alle diese Verfahren gestatten, das Kupfer bei ausreichend niedriger Temperatur entfernt wird, so dass keine Kupferoxide gebildet werden. Ein Halbleiter-Wafer, der von Kupfer gemäß dem oben beschriebenen Verfahren gereinigt wird, und ein System für eine Niedertemperaturentfernung des Kupfers wird auch vorgesehen.
DE 41 09 955 bezieht sich auf eine chemische Nassätzung einer W-Rückseitenbeschichtung auf einer Halbleiterscheibe. Der Prozess weist Folgendes auf: (a) Drehen der Scheibe um ihre Mittelachse unter Verwendung einer sich drehenden Vorrichtung, so dass ihre Rückseite den Unterteil der horizontal angeordneten Scheibe bildet; (b) Aufheizen der Scheibe unter Verwendung einer Heizvorrichtung; und (c) Ätzen der W-Beschichtung durch das Besprühen des Unterteils der Scheibe mit einer Ätzlösung. Vorzugsweise wird nach dem Ätzen die Vorderseite der Scheibe mit Wasser gespült und zwar mit einer Rate von 100–2000 (vorzugsweise 1500) Umdrehungen pro Minute aus einer Düse, die in der Mitte der Scheibe angeordnet ist. Die Ätzlösung wird aus einer vertikalen Düse gesprüht, und die Breite der kreisförmigen zu ätzenden Region auf der Unterseite der Scheibe wird durch die Distanz zwischen der Mittelachse der Scheibe und der Düse eingestellt. Vorzugsweise ist die Distanz 10–30 mm, insbesondere 20 mm. Die kreisförmige Region wird durch die Anzahl von Umdrehungen der sich drehenden Vorrichtung eingestellt, vorzugsweise 500–1000 Umdrehungen, insbesondere 800 Umdrehungen. H₂O₂ in einer Menge von 30–40 Prozent und vorzugsweise 30 Prozent wird als Ätzlösung verwendet. Der Prozess wird in stark integrierten Konstruktionselementen verwendet.
Schließlich offenbart EP-A-0 903 774 eine Substratplattierungsvorrichtung, die eine Verbindungsschicht auf einer Verbindungsregion bildet, die aus einer feinen Nut und/oder einem feinen Loch zusammengesetzt ist, welches in einem Substrat definiert ist. Die Substratplattierungsvorrichtung weist eine Plattierungseinheit auf, um eine plattierte Schicht auf der Oberseite des Substrates zu bilden, die die Verbindungsregion aufweist, eine chemisch-mechanische Poliereinheit zum chemisch-mechanischen Polieren des Substrates zur Entfernung der plattierten Schicht von der Oberseite des Substrates, was einen Teil der plattierten Schicht in der Verbindungsregion lässt, eine Reinigungseinheit zur Reinigung des Substrates, nachdem die plattierte Schicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist, chemisch-mechanisch poliert ist, eine Trocknungseinheit zum Trocknen des Substrates, nachdem das Substrat gereinigt ist, und eine Substratstransfereinheit zur Übertragung des Substrates zu sowohl der ersten Plattierungseinheit und von dieser weg, als auch zu der ersten chemisch-mechanischen Poliereinheit und weg davon, als auch zur Reinigungseinheit und weg davon als auch zur Trocknungseinheit hin und weg davon. Die erste Plattierungseinheit, die erste chemisch-mechanische Poliereinheit, die Reinigungseinheit, die Trocknungseinheit und die Substratstransfereinheit sind in einer einzigen einheitlichen Anordnung kombiniert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Hinsicht auf die zu Grunde liegenden Probleme gemacht worden, die oben dargelegten wurden, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, solche gegenwärtigen Probleme zu lösen und eine Wafer-Reinigungsvorrichtung vorzusehen, um vollständig Oberflächen von Wafern zu reinigen, die durch Kupfer-Plattierung, einen CMP-Prozess oder Ähnliches bearbeitet wurden.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, um die Vorder- und Rückseiten eines Wafers zu reinigen, während der Wafer gedreht wird, der einem Herstellungsprozess unterworfen wurde, und zwar wie in Anspruch 1 dargelegt.
Entsprechend werden zur Reinigung der bearbeiteten Vorderseite des Wafers Partikelstoffe und entferntes Kupfer davon eliminiert. Entsprechend werden zur Reinigung der Rückseite des Wafers Partikelstoffe und/oder Kupfer, welches als metallisches Kupfer adsorbiert wurde, eliminiert. Und entsprechend ist es zur Reinigung des Kantenteils des Wafers möglich, durch Kraft einen dünnen Kupferfilm durch Ätzen zu eliminieren.
Wie oben erklärt, ermöglicht die vorliegende Erfindung, beide Seiten und Kanten des Wafers zur gleichen Zeit zu reinigen, genauso wie mögliche Probleme mit Vorrichtungen zu verhindern, die durch Metalle verursacht werden, wie beispielsweise durch Kupfer, welches an dem Kantenabschnitt des Wafers anhaftet. Das heißt, Leistungsprobleme einer Vorrichtung, die durch eine Verunreinigung mit anhaftendem Metall am Kantenabschnitt und einer Rückseite des Wafers verursacht werden, und Probleme einer Querkontamination, die durch einen abgelösten Metallfilm von dem Kupfer verursacht werden, welches an dem Kantenabschnitt ausgebildet ist, werden verhindert. Somit bietet die Erfindung vorteilhafte Effekte bei der Erleichterung von einer idealen Reinigung von bearbeiteten Wafern, die verschiedene Bearbeitungen erhalten haben, wie beispielsweise eine Kupfer-Plattierung und einen CMP-Prozess, der dem Plattierungsprozess folgt.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Wafers W, die den Kantenteil und dessen Umgebung zeigt;
2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Wafers W, die die Probleme bei den herkömmlichen Techniken zeigt;
3 ist eine schematische Abbildung der grundlegenden Struktur der Wafer-Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Abbildung der Positionierung einer Ätzdüse 35;
5 ist eine Abbildung, um eine andere Positionierung der Ätzdüse 35 zu zeigen;
6 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines geätzten Wafers;
7 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Wafers W mit einem schlecht definierten Stufenabschnitt des Außenumfangs der Plattierungsschicht 85;
8 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Wafers W, dessen Außenumfang der Plattierungsschicht 85 auch geätzt ist;
9A ist eine Abbildung eines Beispiels eines Prozesses zur Integration eines Plattierungsabschnittes und der vorliegenden Wafer-Reinigungsvorrichtung in einer Einheit; und 9B ist eine Abbildung eines Beispiels eines Prozesses zur Integration des CMP-Abschnittes und der vorliegenden Wafer-Reinigungsvorrichtung in einer Einheit;
10 ist eine Abbildung eines Beispiels einer Vorrichtung, die durch Integration eines Plattierungsabschnittes und der vorliegenden Wafer-Reinigungsvorrichtung in einer Einheit erzeugt wird; und
11 ist eine Abbildung eines Beispiels einer Vorrichtung, die durch Integration eines CMP-Abschnittes und der vorliegenden Wafer-Reinigungsvorrichtung in einer Einheit erzeugt wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Detail im Folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
3 zeigt eine schematische Abbildung der grundlegenden Struktur der Wafer-Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Abbildung gezeigt, besteht die Wafer-Reinigungsvorrichtung aus einem Drehmechanismus 10 zum Halten und Drehen des Wafers W, aus zwei Reinigungsdüsen 31, 33 und einer Ätzdüse 35. Jede dieser Komponenten wird unten erklärt.
Der Drehmechanismus 10 weist einen Motor M auf, so dass die Wafer-Haltevorrichtung 11 durch einen Riemen B und Rollen P1 und P2 gedreht werden kann. Nur zwei Tragteile der Wafer-Haltevorrichtung sind in dieser Abbildung gezeigt, jedoch sind in der Praxis 4–8 Tragteile der Wafer- Haltevorrichtung vorgesehen und sind so angeordnet, dass sie den Außenumfang des Wafers W halten, um den Wafer W horizontal zu halten. Der Wafer kann so orientiert sein, dass seine Vorderseite entweder nach oben oder nach unten weist.
Andererseits ist die Reinigungsdüse 31 so angeordnet, dass sie nahe zur Vorderseite des Wafers W weist, die eine Oberfläche ist, die so hergestellt worden ist, dass sie plattiert ist oder einem CMP-Prozess unterworfen worden ist. Die Reinigungslösung von der Düse wird zur Mitte des Wafers W geleitet. Die Reinigungsdüse 31 sollte unter dem Wafer angeordnet sein, wenn die Herstellungsoberfläche (Vorderseite) des Wafers nach unten weist.
Die Reinigungslösung "a", die aus der Reinigungsdüse 31 gesprüht wird, sollte eine flüssige Substanz sein, die nicht Kupfer ätzt und wirksam ist, um Metall- und Partikelverunreinigungen zu entfernen. Beispielsweise kann irgendeines der folgenden Mittel verwendet werden, falls nötig: reines bzw. destilliertes Wasser, gelöste Schwefelsäure, gelöste Hydrofluorid-Säure bzw. Flusssäure (DHF-Säure), deionisiertes Wasser, eine zweistufige Bearbeitung mit gelöster Hydrofluorid-Säure und ozonisiertem Wasser und eine zweistufige Bearbeitung mit Wasserstoffperoxid (H₂F₂) und gelöster Hydrofluorid-Säure bzw. Flusssäure.
Als Nächstes wird die Reinigungsdüse 33 angeordnet, die auf die Rückseite des Wafers weist, das heißt, die Oberfläche, die nicht einer Bearbeitung unterworfen worden ist, wie beispielsweise einer Plattierung oder einem CMP-Prozess. Die Reinigungsdüse 33 sollte über dem Wafer angeordnet sein, wenn die Rückseite des Wafers nach oben weist. Die Reinigungsdüse 33 ist derart aufgebaut, dass, wenn die Rückseite des Wafers W nach unten weist, die Reinigungslösung in Form eines Kegels gesprüht wird.
Die Reinigungslösung "b", die aus der Reinigungsdüse 33 gesprüht wird, sollte Kupfer entfernen können, welches an dem Silizium-Wafer anhaftet, und zwar im Vergleich zu der Lösung "a", die auf die Vorderseite oder bear beitete Seite des Wafers gesprüht wird. Die Reinigungslösung "b" kann beispielsweise reines Wasser, gelöste Schwefelsäure, gelöste Hydrofluorid-Säure bzw. Flusssäure, eine zweistufige Bearbeitung mit ozonisiertem Wasser und gelöster Hydrofluorid-Säure und eine zweistufige Bearbeitung mit Wasserstoffperoxid und gelöster Hydrofluorid-Säure bzw. Flusssäure verwenden, falls nötig.
Wie in 4 gezeigt, wird die Ätzdüse 35 so eingebaut, dass die Sprühöffnung der Düse in einer speziellen Entfernung vom Kantenabschnitt des Wafers W positioniert ist, so dass k kleiner als 5 mm ist (k ≤ 5 mm), und dass die Richtung der Mittellinie 1 der Sprühöffnung an der Spitze der Ätzdüse 35 in rechten Winkeln (Θ1 = 90°) zur Oberfläche zum Wafer W ist.
Die Ätzdüse 35 kann, wie in 5 ebenfalls gezeigt ist, so eingebaut sein, dass die Sprühöffnung der Düse in einer speziellen Distanz positioniert ist, so dass k kleiner als 5 mm (k ≤ 5 mm) vom Kantenabschnitt des Wafers W entfernt ist, und dass die Richtung der Mittellinie 1 der Sprühöffnung an der Spitze der Ätzdüse 35 zu den äußeren Kanten in einem anderen Winkel als in rechten Winkeln zur Oberfläche des Wafers W geneigt ist (Θ2 < 90°).
Obwohl nur eine Ätzdüse 35 in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, ist es auch zulässig, eine Vielzahl von Ätzdüsen vorzusehen. Es ist vorzuziehen, dass der Strömungsmittelfluss, der aus der Ätzdüse 35 ausgestoßen wird, so weit wie möglich zu einem feinen Punkt geformt werden kann, um gut definierte Ätzgrenzen zu erzeugen.
Die Ätzlösung "c", die aus der Ätzdüse 35 gesprüht werden soll, sollte so ausgewählt werden, dass ihr Zweck ist, das Kupfer wegzuätzen. Beispielsweise kann eine solche Lösung irgendeine der Folgenden sein: eine Mischung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid, eine zweistufige Bearbeitung basierend auf Natriumpersulfat, Schwefelsäure, Hydrofluorid-Säure bzw. Flusssäure, Stickstoffsäure, ionisiertem Wasser oder ozonisiertem Wasser und gelöster Hydrofluorid-Säure, falls nötig.
Als Nächstes wird der Betrieb der Wafer-Reinigungsvorrichtung erklärt. Das heißt, einen Wafer W, der einem Bearbeitungsprozess unterworfen worden ist, wie beispielsweise einer Kupfer-Plattierung oder einem CMP-Prozess, wird in der Wafer-Haltevorrichtung 11 gehalten, wie in 1 gezeigt, wobei die zu bearbeitende Oberfläche (Vorderseite) nach oben weist und der Motor M betrieben wird, um den Wafer W zu drehen. Reinigungslösungen "a" und "b" werden aus den Reinigungsdüsen 31, 33 gesprüht, und gleichzeitig wird eine Ätzlösung "c" aus der Ätzdüse 35 gesprüht. Oder die Ätzlösung "c" wird aus der Ätzdüse 35 nur anfänglich für eine gegebene Zeitperiode gesprüht, nachdem die Reinigungslösungen aus den Düsen 31, 33 gesprüht wurden.
Die Reinigungslösung "a", die aus der Reinigungsdüse 31 gesprüht wird, läuft in den Mittelabschnitt der Vorderseite des Wafers W und wird dann auf die Wafer-Oberfläche durch die Drehwirkung des Wafers W gesprüht. Dadurch werden Metall und Partikelverunreinigungen weg von der Vorderseite des Wafers W gewaschen, was somit die Vorderseite des Wafers W reinigt.
Die Reinigungslösung "b", die aus der Reinigungsdüse 33 gesprüht wird, läuft auf die Rückseite des Wafers W in Form eines Kegels und wird entlang der gesamten Rückseite durch die Drehwirkung des Wafers W gesprüht, wodurch Metall und Partikelverunreinigungen von der Rückseite des Wafers W entfernt werden und dessen Rückseite gereinigt wird. Es ist zulässig, die Ausrichtung der Vorder- und Rückseite des Wafers W umzudrehen.
In der Zwischenzeit läuft die Ätzlösung "c", die aus der Ätzdüse 35 gesprüht wird, zum Umfangsteil der Oberfläche des Wafers W in rechten Winkeln, wie von dem Pfeil in 4 gezeigt. Weil sich der Wafer W dreht, fließt sie jedoch von der ausgestoßenen Position bzw. Auftreffposition durch die Zentrifugalkraft nach außen und fließt nur zu seinem Außenumfang. Dieser Vorgang bewirkt, dass nur der Außenumfang, wo die Ätzflüssigkeit c anhaftet, selektiv geätzt wird, wie in 6 gezeigt. Anders gesagt, wegen der Wirkung dieser selektiven Ätzung ist es möglich, eine unnötig dünne Kupfer schicht zu entfernen, die durch Sputtern usw. auf dem Kantenabschnitt E des in 2 gezeigten Wafers W gebildet wird, und den in 1 gezeigten Zustand zu erzeugen. Daher besteht keine Gefahr, dass das anhaftende Kupfer Leistungsprobleme bei der Vorrichtung während der darauf folgenden Heizungsprozesse verursacht, oder eine Querkontamination durch Kupfer während des Transports oder während der Nachbehandlung des Wafers W verursacht.
Wenn die Stufe, die durch die Dichtung am Außenumfang der Plattierungsschicht 85 erzeugt wird, nicht gut definiert ist, wie in 7 veranschaulicht, wird auch ein dünner Teil U auf der Plattierungsschicht 85 geformt und kann eine Ablösung verursachen. Daher ist es nötig, die Keimschicht 83 und die Plattierungsschicht 85 zusammen in einem dünnen Teil U zu ätzen. Wenn dieser dünne Teil U selektiv geätzt wird, wie oben beschrieben, kann der in 8 gezeigte Zustand erreicht werden.
Wenn andererseits die Ätzdüse 35 so eingebaut ist, dass sie weg von der Vertikalen zum Außenumfang geneigt ist, wie in 5 gezeigt, ist es offensichtlich, dass nur der äußere Teil des Wafers W selektiv geätzt wird, um die oben beschriebenen Effekte zu erzeugen.
In dem obigen Ausführungsbeispiel wird Kupfer als ein Objektmetall zur Ätzbehandlung verwendet, jedoch ist diese Erfindung nicht auf Kupfer eingeschränkt, so dass die Erfindung auf andere Metalle angewandt werden kann, wie beispielsweise auf Gold, Silber oder Lot. Es gibt auch viele Arten von Drehvorrichtungen für die Wafer, und irgendeine Art einer Drehvorrichtung kann verwendet werden, solange eine Drehhandlung erzeugt werden kann.
Weil die Wafer-Reinigungsvorrichtung zur Reinigung von Wafern verwendet wird, die einer Kupferplattierung oder einem CMP-Prozess unterworfen sind, ist es daher vorzuziehen, dass die Wafer-Reinigungsvorrichtung als eine integrierte Einheit aufgebaut ist, und zwar durch Kombination von ihr mit einem Plattierungsabschnitt zur Ausführung einer Kupfer-Plattierung oder eines CMP-Abschnittes zur Ausführung eines chemischen-mechanischen Poliervorgangs.
9A zeigt ein Beispiel des Verfahrens, welches von einer kombinierten Einheit eines Plattierungsabschnittes und der Wafer-Reinigungsvorrichtung ausgeführt wird, und 9B zeigt ein Beispiel des Prozesses, der von einer kombinierten Einheit aus einem CMP-Abschnitt und der Wafer-Reinigungsvorrichtung ausgeführt wird.
10 zeigt eine schematische Abbildung eines Beispiels der Vorrichtung, die einen Kupfer-Plattierungsabschnitt und die Wafer-Reinigungsvorrichtung kombiniert. Wie in dieser Abbildung gezeigt, besteht ein Plattierungsabschnitt 100 aus einer Vielzahl von Plattierungsgefäßen 101, aus einem Roboter 103, einer Ladestufe 105 und einem Grobwaschabschnitt 107; und ein Reinigungsabschnitt 110 besteht aus den vorliegenden Wafer-Reinigungsvorrichtungen 111, 113; aus Spültrocknern 115, 117; aus einem Roboter 119; einer Wafer-Ladekassette 121; und aus einer Wafer-Entladekassette 123. Ein Wafer wird jeweils einzeln aus der Wafer-Ladekassette 121 durch die Roboter 119; 103 entfernt und wird zu dem Plattierungsgefäß 101 durch die Ladestufe 105 zur Plattierung transportiert. Dann wird der plattierte Wafer durch den Grobwaschabschnitt 107 gewaschen und wird in den vorliegenden Wafer-Reinigungsvorrichtungen 111, 113 geätzt, um die Vorder- und Rückseiten und den Außenumfang des Wafers zu ätzen. Dann wird er durch die Spültrockner 115, 117 geleitet, um gereinigt und getrocknet zu werden, und der getrocknete Wafer wird zurück zur Wafer-Entladekassette 123 gebracht. Anders gesagt, der Plattierungsvorgang und der Reinigungsvorgang werden in einer abwechselnden Weise von jedem Wafer ausgeführt.
11 zeigt auch eine schematische Abbildung eines Beispiels der Vorrichtung, die eine CMP-Vorrichtung und die vorliegende Wafer-Reinigungsvorrichtung kombiniert. Wie in dieser Abbildung gezeigt, besteht ein CMP-Abschnitt 130 aus einem Drehteller 134, der mit einer Polierfläche versehen ist, aus einem sich drehenden Topring 137 mit einem Topringkopf 135 zum Halten eines Wafers; aus einer Abrichtvorrichtung 141 zum Abrichten der Polieroberfläche; und aus einem Pusher bzw. Heber 143 zum Austauschen eines Wafers mit dem Topringkopf 135. Während der Reinigungsabschnitt 150 aus einer ersten Waschvorrichtung 155; einer zweiten Waschvorrichtung 157, einem Drehtrockner 159; aus Robotern 151, 153; aus Wafer-Umdrehvorrichtungen 161, 163 und aus einer Wafer-Lade/Entladekassette 165 besteht. Die Wafer werden einzelnen aus der Wafer-Kassette 165 genommen und an dem Topringkopf 135 durch den Wafer-Pusher 143 befestigt. Dann wird der Wafer einem chemisch-mechanischen Poliervorgang unter Verwendung der Polieroberfläche des Drehtisches 134 unterworfen und wird wieder von dem Wafer-Pusher 143 behandelt, um ihn in der ersten Waschvorrichtung 155 und in der zweiten Waschvorrichtung 157 zu spülen. Dann wird der Wafer im Drehtrockner 159 durch Drehen bzw. Schleudern getrocknet und wird zur Wafer-Kassette 165 zurückgebracht. Anders gesagt, CMP-Vorgänge und der Reinigungsvorgang werden in abwechselnder Weise von jedem Wafer ausgeführt. Die erste Waschvorrichtung 155 kann von der vorliegenden Wafer-Reinigungsvorrichtung dargestellt werden.
Obwohl gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt worden sind und im Detail beschrieben worden sind, sei bemerkt, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen hier vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
Gemäß dem am weitesten gefassten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Oberflächen eines Wafers, wobei die Vorrichtung Reinigungsdüsen aufweist, um eine Reinigungslösung aufzusprühen, und eine Ätzdüse zum Aufsprühen einer Ätzlösung.

Claims

Vorrichtung zum Plattieren einer Metallplattierungsschicht (85) auf einer Oberfläche einer Keimschicht (83) eines Wafers (W), zum Reinigen des Wafers (W) und der Metallplattierungsschicht (85), und zum Ätzen der Metallplattierungsschicht (85), die Folgendes aufweist: einen Plattierungsabschnitt (100) zum Plattieren der Metallplattierungsschicht (85) auf die Oberfläche einer Keimschicht (83) eines Wafer (W); einen Reinigungsabschnitt (110) der Folgendes umfasst: (i) einen Drehmechanismus (10) zum Halten und Drehen des Wafers (W) derart, dass die darauf plattierte Metallplattierungsschicht (85) nach oben weist, und (ii) wenigstens eine erste Düse (35) zum Ausstoßen einer Ätzlösung (c) nur auf einen Umfangsteil der Metallplattierungsschicht (85) zum Entfernen des Umfangsteils der Metallplattierungsschicht (85) und eines Umfangsteils der Keimschicht (83); und einen Robotermechanismus zum Transportieren des Wafers (W) mit der darauf plattierten Metallplattierungsschicht (85) von dem Plattierungsabschnitt (100) zu dem Reinigungsabschnitt (110), dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsabschnitt ferner eine zweite Düse aufweist zum Ausstoßen einer Reinigungslösung auf eine Rückseitenoberfläche des Wafers zum Entfernen von Metall, das an der Rückseitenoberfläche anhaftet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reinigungsabschnitt ferner eine dritte Düse aufweist zum Liefern einer Reinigungslösung auf einen Mittelteil der Metallplattierungsschicht, wobei die Reinigungslösung zum Entfernen von Metall und Partikelverunreinigungen von der Metallplattierungsschicht und nicht zum Ätzen der Metallplattierungsschicht dient.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine erste Düse zum Ausstoßen der Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht dient, während die dritte Düse die Reinigungslösung auf den Mittelteil der Metallplattierungsschicht liefert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine erste Düse derart angeordnet ist, dass sie relativ zur Oberfläche der Metallplattierungsschicht geneigt ist, während die wenigstens eine erste Düse die Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht ausstößt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine erste Düse derart angeordnet ist, dass sie relativ zur Oberfläche der Metallplattierungsschicht geneigt ist, um die Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht mit einem vorgegebenen Abstand von einer Kante des Wafers auszustoßen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Grobwaschabschnitt aufweist zum Waschen des Wafers mit der darauf plattierten Metallplattierungsschicht vor dem Entfernen des Umfangteils der Metallplattierungsschicht und des Umfangsteils der Keimschicht über die Ätzlösung, die durch die wenigstens eine erste Düse ausgestoßen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Robotermechanismus einen ersten Roboter umfasst zum Transportieren des Wafers von dem Plattierungsabschnitt zu dem Grobwaschabschnitt und einen zweiten Roboter zum Transportieren des Wafers von dem Grobwaschabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt.
Ein Verfahren zum Plattieren einer Metallplattierungsschicht auf eine Oberfläche einer Keimschicht eines Wafers und zum Ätzen der Metallplattierungsschicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Plattieren einer Metallplattierungsschicht auf eine Oberfläche einer Keimschicht eines Wafers in einem Plattierungsabschnitt; Ausstoßen einer Ätzlösung nur auf einen Umfangsteil der Metallplattierungsschicht zum Entfernen des Umfangsteils der Metallplattierungsschicht und eines Umfangsteils der Keimschicht während der Wafer mit der darauf plattierten Metallplattierungsschicht nach oben weisend in einem Reinigungsabschnitt gehalten und gedreht wird; und Ausstoßen einer Reinigungslösung auf eine Rückseitenoberfläche des Wafers zum Entfernen von an der Rückseitenoberfläche anhaftendem Metall.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes aufweist: Liefern einer Reinigungslösung auf einen Mittelteil der Metallplattierungsschicht, wobei die Reinigungslösung zum Entfernen von Metall und Partikelverunreinigungen von der Metallplattierungsschicht dient, und nicht zum Ätzen der Metallplattierungsschicht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ausstoßen der Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht durchgeführt wird, während das Liefern der Reinigungslösung auf den Mittelteil der Metallplattierungsschicht durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Plattieren der Metallplattierungsschicht auf die Oberfläche der Keimschicht des Wafers durchgeführt wird durch eine Plattierungsvorrichtung, die ein Plattierungsgefäß in dem Plattierungsabschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ausstoßen der Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht durchgeführt wird durch wenigstens eine erste Düse und wobei die wenigstens eine erste Düse derart angeordnet ist, dass sie relativ zu einer Oberfläche der Metallplattierungsschicht geneigt ist, während die wenigstens eine erste Dü se die Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht ausstößt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ausstoßen der Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht durch wenigstens eine erste Düse durchgeführt wird, und wobei die wenigstens eine erste Düse derart angeordnet ist, dass sie relativ zu einer Oberfläche der Metallplattierungsschicht geneigt ist, um die Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht mit einem vorgegebenen Abstand bezüglich einer Kante des Wafers auszustoßen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Ätzlösung ausgewählt ist aus Natriumpersulfat, Schwefelsäure, Salzsäure, ionisiertem Wasser, ozonisiertem Wasser, verdünnter Flusssäure bzw. Hydrofluorid-Säure und einer Mischung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Metallplattierungsschicht ausgewählt ist aus Gold, Silber, Kupfer und Lot.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes aufweist: Waschen des Wafers mit der darauf plattierten Metallplattierungsschicht vor dem Ausstoßen der Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht zum Entfernen des Umfangsteils der Metallplattierungsschicht und des Umfangsteils der Keimschicht.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes aufweist: Spülen und Trocknen des Wafers nach dem Ausstoßen der Ätzlösung auf den Umfangsteil der Metallplattierungsschicht zum Entfernen des Umfangsteils der Metallplattierungsschicht und des Umfangsteils der Keimschicht.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes aufweist: Transportieren des Wafers mit der darauf plattierten Metallplattierungsschicht von dem Plattierungsabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt.