JP2000109999A - 基板メッキ装置 - Google Patents
基板メッキ装置Info
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Abstract
続的にメッキ装置内に導入し処理することができると共
に、パーティクル汚染や酸化膜の形成を極力減少でき、
且つ工程を少なくし装置の据付け面積を少さくすること
が可能な基板メッキ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 基板にメッキ処理を施すメッキ処理部、
該メッキ処理後の基板を洗浄する洗浄処理部を具備する
基板メッキ装置において、メッキ処理される基板を一枚
ずつ当該基板メッキ装置内に導入し、メッキ処理及び水
洗処理をした後、一枚ずつ当該基板メッキ装置外に排出
するように、基板の基板メッキ装置内への導入と、排出
の少なくとも片方をメッキ装置内の基板搬送機で行う。
Description
基板メッキ装置に関し、特に半導体ウエハ等の基板面上
に形成された微細溝及び/又は微細穴からなる配線部に
配線層を形成するメッキ装置として好適な基板メッキ装
置に関するものである。
はアルミニウムが多く用いられている。そして半導体デ
バイスの配線形成は、アルミニウムスパッタにエッチバ
ックを行なう方法が多く行われている。一方、銅等の他
の金属材料による配線形成には上述した方法では配線形
成が困難な場合がある。そこで、基板に配線用の溝や穴
を予め形成し、金属材料を該溝や穴の中に埋め込み、そ
の後表面を化学機械研磨(CMP)する方法が採られて
いる。
デバイスの集積度の向上に伴い、配線の微細化が進み配
線の幅は更に小さくなり、ステップカバレッジが大きく
なるに従い、従来行われていたスパッタによる微細溝や
微細穴(微細コンタクトホール)からなる配線部に金属
を埋め込むには限界があり、これら配線部に空孔ができ
易いという問題があった。
り、幅が0.18μmや0.13μmの配線溝や配線穴
が要求される。このように微細化した配線溝や配線穴に
スパッタにより金属材の埋め込みを行うことはむずかし
い。そこで、スパッタによる金属材の埋め込みに替え、
このような微細溝や微細穴からなる配線部を含む半導体
ウエハ表面に電解メッキや無電解メッキによりCuメッ
キ層を形成し、その後該配線部のCuメッキ層を残し
て、半導体ウエハ表面のCuメッキ層を除去する工程を
1つの装置で実施する技術の開発が要望される。
形成を無電解Cuメッキ又は液組成の異なる電解Cuメ
ッキで行う場合、これらのメッキ処理及び洗浄処理後の
半導体ウエハを乾燥させ、ウエハカセットに入れ該ウエ
ハカセットごと装置間を移動させているが、この方法よ
りも半導体ウエハに洗浄液が付着した状態、即ち濡れた
状態でCuメッキ装置に導入した方が乾燥工程等が省略
できる。そのためには半導体ウエハをカセットに入れず
1枚ずつ連続的にCuメッキ装置内に導入したほうが半
導体ウエハの汚染の問題が少なくなる。
装置内に導入後メッキ処理されるまでの待機時間中、パ
ーティクル汚染、酸化膜形成防止のため純水中や希硫酸
中に一時保管させていれば、メッキ液中に半導体ウエハ
を浸漬後に表面酸化被膜を除去するための無通電時間の
設定が不要となる。
シート層の厚さが薄くなると表面酸化被膜を除去する目
的のエッチングは極力少なくなければならない。即ち、
メッキ処理前の酸化膜形成を極力防止しなければならな
い。
的に1枚ずつCuメッキ装置外に排出したその後工程で
あるCMP装置を接近させて設置すれば、装置としては
Cuメッキ装置とCMP装置とは分離してはいるが、ア
ンロードステージや場合によっては乾燥工程が省略でき
るため装置の据付け面積を少なくすることが可能とな
る。
で、半導体ウエハをカセットに入れず1枚ずつ連続的に
メッキ装置内に導入し処理することができると共に、パ
ーティクル汚染や酸化膜の形成を極力減少でき、且つ工
程を少なくし装置の据付け面積を小さくすることが可能
な基板メッキ装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、基板にメッキ処理を施すメッ
キ処理部、該メッキ処理後の基板を洗浄する洗浄処理部
を具備する基板メッキ装置において、メッキ処理される
基板を一枚ずつ基板メッキ装置内に導入し、メッキ処理
及び水洗処理をした後、一枚ずつ当該基板メッキ装置外
に排出するように、基板の当該基板メッキ装置内への導
入と、排出の少なくとも一方をメッキ装置内の基板搬送
機で行うことを特徴とする。
に記載の基板メッキ装置において、保管液を収容した基
板保管槽を設け、基板メッキ装置内に導入しメッキ処理
部でメッキ処理するまでの待機中の基板又はメッキ処理
部及び洗浄処理部でメッキ処理及び洗浄処理した後の基
板を該基板保管槽の保管液中に浸漬して保管することを
特徴とする。
に記載の基板メッキ装置において、基板メッキ装置内に
導入された基板の搬入位置からメッキ処理部近傍に達す
るまで及び/又は洗浄処理部近傍から当該基板メッキ装
置の基板排出位置に達するまで、基板を純水中を通して
搬送する基板水中搬送機を設けることを特徴とする。
に記載の基板メッキ装置において、メッキ処理部及び洗
浄処理部でメッキ処理及び洗浄処理した後の基板を洗浄
液が付着したまま当該基板メッキ装置内に配置されてい
るロボットで当該基板メッキ装置の外に排出することを
特徴とする。
に記載の基板メッキ装置において、メッキ処理部及び洗
浄処理部でメッキ処理及び洗浄処理した後の基板を乾燥
し、当該基板メッキ装置内に配置されているロボットで
当該基板メッキ装置の外に排出することを特徴とする。
面に基づいて説明する。なお、本実施形態例では基板の
メッキ装置を半導体ウエハ配線メッキ装置を例に説明す
る。図1は請求項1に記載の基板メッキ装置の平面構成
を示す図である。図示するように、メッキ装置10はレ
ール11の上を矢印Aに示すように往復動する搬送ロボ
ット12、Cuメッキ槽13、13、洗浄槽14が配置
されている。
ット12により、導入口15から1枚ずつメッキ装置1
0内に導入され、Cuメッキ槽13でCuメッキ処理が
施され、続いて洗浄槽14で洗浄され、排出口16から
メッキ装置外に排出する。
ロボット12により導入口15から導入される未処理の
半導体ウエハは図2(a)に示すように、半導体ウエハ
W上の導電層106の上にSiO2からなる絶縁膜10
5が形成され、該絶縁膜105にリソグラフィ・エッチ
ング技術により配線溝101及び配線穴(コンタクトホ
ール)102からなる配線部が形成されている。
3でCuメッキ処理を施すと図2(b)に示すように、
配線溝101や配線穴102からなる配線部を含む半導
体ウエハWの表面上にCuメッキ層103を形成する。
なお、図2において、104はTiN等からなるバリア
層である。
処理は無電解メッキでも電解メッキでもよく、例えば前
段が無電解メッキ、後段を電解メッキとしてもよい。C
uメッキ処理により、Cuメッキ層103が形成された
半導体ウエハは洗浄槽14で純水等の洗浄液で洗浄さ
れ、洗浄液が付着した状態で搬送ロボット12で排出口
16から、メッキ装置10の外に排出される。
出された半導体ウエハは、次の工程である例えば図示し
ないCMP装置に移送され、該CMP装置で図2(c)
に示すように、Cuメッキ層103から配線溝101や
配線穴102に形成したCuメッキ層を残して半導体ウ
エハWの表面上のCuメッキ層を除去する。従って、C
MP装置を排出口16に隣接して配置すれば、メッキ処
理及び洗浄処理した後の半導体ウエハの乾燥処理工程は
不要となる。
平面構成を示す図である。図示するように、メッキ装置
10には保管液を収容した基板保管槽17が設けられて
いる。搬送ロボット12により、導入口15から1枚ず
つメッキ装置10内に導入された未処理の半導体ウエハ
はCuメッキ槽13、13でCuメッキ処理するまでの
待機時間中該基板保管槽17の保管液中に浸漬して保管
する。
る。基板保管槽17は図示するように、保管槽17−1
を具備し、その底部にはウエハカセット17−2を載置
する載置台17−3及び保管液を供給する保管液供給ノ
ズル17−4が配置され、更に保管槽17−1の上端部
には保管槽17−1の上端からオーバーフローする保管
液を回収するための回収樋17−5が設けられている。
ここで保管液としては純水の他に希硫酸液又はCuメッ
キ層103の表面の酸化を防止する酸化防止液等を用い
る。これによりメッキ処理の待機時間中に半導体ウエハ
の表面にメッキ処理の障害となる酸化被膜の形成やパー
ティクル汚染を防止できる。
口15からメッキ装置10内に導入される未処理の半導
体ウエハの処理方法は、下記の3通りが考えられる。
保管し、保管後Cuメッキ槽13、13でCuメッキ処
理し、洗浄槽14で洗浄し、排出口16から排出する。
導体ウエハをCuメッキ槽13、13でCuメッキ処理
し、洗浄槽14で洗浄し、基板保管槽17に一時保管
し、排出口16から排出する。
し、保管後Cuメッキ槽13、13でCuメッキ処理
し、洗浄槽14で洗浄し、基板保管槽17に一時保管
し、排出口16から排出する。
平面構成を示す図である。図示するように、メッキ装置
10には導入口15からCuメッキ槽13の近傍に達す
るように基板水中搬送機18が配置されている。該基板
水中搬送機18は図6に示すように、水路18−1を具
備し、該水路18−1には純水Qが供給口18−4から
供給され、矢印B方向に水面Hの高さを保持しながら流
れ、排水口18−5から排出されている。また、水路1
8−1の底部には多数の搬送ローラー18−2を具備す
るローラーコンベア18−3が配置されている。
ローラーコンベア18−3に導入口15から導入される
未処理の半導体ウエハWを載置すると、該半導体ウエハ
Wは矢印Cに示すように純水Qの流れ(矢印B方向)と
は反対方向に純水中を通って移送される。そして搬送ロ
ボット12により、Cuメッキ槽13に移送され、Cu
メッキ処理を施され、洗浄槽14で洗浄された後、搬送
ロボット12で排出口16からメッキ装置10の外に排
出される。
他の平面構成を示す図である。図示するように、メッキ
装置10には洗浄槽14の近傍から排出口16に達する
ように基板水中搬送機18が配置されている。該基板水
中搬送機18の構成は図6に示す基板水中搬送機18と
同一の構成である。
つメッキ装置10内に導入される未処理の半導体ウエハ
Wは、Cuメッキ槽13でCuメッキ処理が施された
後、基板水中搬送機18の搬入端のローラーコンベア1
8−3に載置されると、該半導体ウエハWは矢印Cに示
すように純水Qの流れ(矢印B方向)とは反対方向に純
水中を通って排出口16の近傍まで移送される。該排出
口16の近傍まで移送された半導体ウエハWはメッキ装
置10の外部に配置された移送手段により、純水が付着
した状態、即ち濡れた状態で排出される。
0の導入口15及び排出口16の側に隣接してシード層
形成用メッキ装置20を配置した平面構成を示す図であ
る。シード層形成用メッキ装置20の搬入口21から複
数枚の半導体ウエハを収納してウエハカセット(図示せ
ず)が搬入され、該各半導体ウエハWの表面には後に詳
述するシード層が形成される。
シード層が形成された半導体ウエハWはメッキ装置10
内に配置された搬送ロボット12で導入口15を通って
1枚つづメッキ装置10内に導入され、Cuメッキ槽1
3、13でCuメッキ処理され、洗浄槽14で洗浄処理
され、搬送ロボット12によりシード層形成用メッキ装
置20に移送された後、該シード層形成用メッキ装置2
0内に配置された搬送ロボット等によりウエハカセット
に複数枚収納され、該ウエハカセットごと搬出口22か
ら外部に搬出される。
エハWに図2(a)に示すように、半導体ウエハW上の
導電層106の上にSiO2からなる絶縁膜105が形
成され、該絶縁膜105に配線溝101及び配線穴10
2からなる配線部が形成され、さらにその表面にTiN
やTaN等からなるバリア層104が形成されている。
このバリア層104は導電体ではないのでその表面に電
解メッキで直接Cuメッキ層を形成することができな
い。また、無電解メッキでCuメッキ層を形成するにし
ても金属(ここではCu)の成長開始のためのシード層
をバリア層104の表面に形成する必要がある。
9に示すようにシード層107としてバリア層104の
表面に無電解メッキでCuの薄膜を形成する。無電解メ
ッキでCuの薄膜を形成するにはパラジウム処理により
バリア層104の表面に金属成長のための多数のパラジ
ウムの核を形成し、該核を中心に金属(ここではCu)
を成長させて行う。
0の配置は、図1に示すメッキ装置に限定されるもので
はなく、図3に示すメッキ装置10の導入口15及び排
出口16の側に隣接して配置することも可能であるし、
また、図5及び図7に示すメッキ装置10の導入口15
側に隣接して配置することも可能である。
10に隣接してシード層形成用メッキ装置20、CMP
室30、洗浄モジュール40、41、42、アンロード
室46を配置した構成である。CMP室30にはCMP
装置31が配置され、洗浄モジュール40、41、42
にはそれぞれ洗浄機(又は洗浄・乾燥機)43、44、
45が配置されている。
用メッキ装置20では図9に示すように半導体ウエハW
のバリア層104の表面にシード層107が形成され
る。該シード層107の形成された半導体ウエハWはメ
ッキ装置10の搬送ロボット12により1枚ずつ導入さ
れ、Cuメッキ槽13、13でCuメッキ処理され図9
(b)に示すようにCuメッキ層103が形成され、洗
浄槽14で洗浄され、洗浄液の付着した状態でCMP室
30のCMP装置31に移送され、該CMP装置31で
図2(c)に示すように、Cuメッキ層103から配線
溝101や配線穴102に形成したCuメッキ層を残し
て半導体ウエハWの表面上のCuメッキ層を除去する。
たCuメッキ層を残してCuメッキ層が除去された半導
体ウエハWは洗浄モジュール40、41の洗浄機43、
44で順次洗浄され、洗浄モジュール42の洗浄機45
で洗浄乾燥され、該乾燥された半導体アンロードウエハ
Wはアンロード室46内に配置されたウエハカセットに
複数枚収容され、該ウエハカセットごとに搬出口47か
ら搬出される。
0にシード層形成用メッキ装置20、CMP室30、洗
浄モジュール40、41、42、アンロード室46を配
置した構成を示したが、図3、図5、図7に示すメッキ
装置10もそれに隣接させてシード層形成用メッキ装置
20、CMP室30、洗浄モジュール40、41、4
2、アンロード室46を配置することは勿論可能であ
る。
ハWを一枚ずつメッキ装置10内に導入し、Cuメッキ
槽13、洗浄槽14で洗浄処理した後、一枚ずつメッキ
装置10の外に排出するようにメッキ装置10を構成し
たので、半導体ウエハWをカセットに入れず1枚ずつ連
続的にCuメッキ装置内に導入し処理することができる
と共に、パーティクル汚染や酸化膜の形成を極力減少で
き、装置間を移動させる場合でもメッキ装置10に隣接
して配置することにより、乾燥工程等の工程を省略する
ことができ、全体として設備規模を小さくでき、据付け
面積を少なくすることが可能な半導体ウエハ配線メッキ
装置の構築が容易にできる。
ウエハ配線メッキ装置を例に説明したが、基板は半導体
ウエハに限定されるものではなく、またメッキ処理する
部分も基板面上に形成された配線部に限定されるもので
はない。また、上記例ではCuメッキを例に説明した
が、Cuメッキに限定されるものではない。
の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
理される基板を一枚ずつ基板メッキ装置内に導入し、メ
ッキ処理及び水洗処理をした後、一枚ずつ当該基板メッ
キ装置外に排出するように、基板の当該基板メッキ装置
内への導入と排出の少なくとも片方をメッキ装置内の基
板搬送機で行うので、例えばメッキ工程の前工程である
シード層の形成を無電解Cuメッキ又は液組成の異なる
電解Cuメッキで行う場合、これらのメッキ処理及び洗
浄処理後の半導体ウエハを乾燥させ、ウエハカセットに
入れ該ウエハカセットごと装置間を移動させる必要がな
く、洗浄液が付着した状態で基板を取り扱うことがで
き、乾燥工程等が省略できるため全体として装置規模全
体を小さくできる。
管液を収容した基板保管槽を設け、メッキ処理部でメッ
キ処理するまでの待機中の基板又はメッキ処理部及び洗
浄処理部でメッキ処理及び洗浄処理した後の基板を該基
板保管槽の保管液中に浸漬して保管するので、メッキ処
理されるまでの待機時間中にパーティクル汚染、酸化膜
形成を防止できる。また、酸化膜形成を防止できること
により、メッキ液中に基板を浸漬した後に表面酸化被膜
を除去するための無通電時間の設定が不要となる。
板メッキ装置内に導入された基板の搬入位置からメッキ
処理部近傍に達するまで及び/又は洗浄処理部近傍から
基板メッキ装置の基板排出位置に達するまで、基板を純
水中を通して搬送する基板水中搬送機を設けたので、導
入された基板がメッキ処理部に移送されるまで、メッキ
処理及び洗浄処理後の基板が基板排出位置まで移送され
る間に待機中に大気に曝されることがなく、パーティク
ル汚染及び酸化膜形成を防止することができる。また、
酸化膜形成を防止できることにより、メッキ液中に基板
を浸漬した後に表面酸化被膜を除去するための無通電時
間の設定が不要となる。
ッキ処理及び洗浄処理後の基板を洗浄液が付着したまま
基板メッキ装置内に配置されているロボットで当該基板
メッキ装置の外に排出するので、当該基板メッキ装置に
隣接して次の処理工程の装置を配置することにより、乾
燥工程を省略して連続処理を実行できる。
ッキ処理及び洗浄処理後の基板を乾燥し、基板メッキ装
置内に配置されているロボットで当該基板メッキ装置の
外に排出するので、排出先が汚染を嫌う環境であって適
用できる。
ある。
工程の一例を示す半導体ウエハ断面図である。
ある。
構成を示す図である。
ある。
機の構成を示す図である。
ある。
成用メッキ装置を配置した平面構成を示す図である。
キ装置によってメッキを行う工程の一例を示す半導体ウ
エハ断面図である。
形成用メッキ装置、CMP室、洗浄モジュール、アンロ
ード室を配置した平面構成を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基板にメッキ処理を施すメッキ処理部、
該メッキ処理後の基板を洗浄する洗浄処理部を具備する
基板メッキ装置において、 前記メッキ処理される基板を一枚ずつ当該基板メッキ装
置内に導入し、メッキ処理及び水洗処理をした後、一枚
ずつ当該基板メッキ装置外に排出するように、前記基板
の当該基板メッキ装置内への導入と排出の少なくとも片
方をメッキ装置内の基板搬送機で行うことを特徴とする
基板メッキ装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の基板メッキ装置におい
て、 保管液を収容した基板保管槽を設け、前記基板メッキ装
置内に導入し前記メッキ処理部でメッキ処理するまでの
待機中の基板又は前記メッキ処理部及び洗浄処理部でメ
ッキ処理及び洗浄処理した後の基板を該基板保管槽の保
管液中に浸漬して保管することを特徴とする基板メッキ
装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の基板メッキ装置におい
て、 前記基板メッキ装置内に導入された基板の搬入位置から
前記メッキ処理部近傍に達するまで及び/又は前記洗浄
処理部近傍から当該基板メッキ装置の基板排出位置に達
するまで、前記基板を純水中を通して搬送する基板水中
搬送機を設けることを特徴とする基板メッキ装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の基板メッキ装置におい
て、 前記メッキ処理部及び洗浄処理部でメッキ処理及び洗浄
処理した後の基板を洗浄液が付着したまま当該基板メッ
キ装置内に配置されているロボットで当該基板メッキ装
置の外に排出することを特徴とする基板メッキ装置。 - 【請求項5】 請求項1に記載の基板メッキ装置におい
て、 前記メッキ処理部及び洗浄処理部でメッキ処理及び洗浄
処理した後の基板を乾燥し、当該基板メッキ装置内に配
置されているロボットで当該基板メッキ装置の外に排出
することを特徴とする基板メッキ装置。
Priority Applications (6)
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JP28284598A JP4044223B2 (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 基板メッキ装置 |
KR1020007005920A KR100694563B1 (ko) | 1998-10-05 | 1999-10-04 | 기판도금장치 |
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EP99970132A EP1048756A4 (en) | 1998-10-05 | 1999-10-04 | DEVICE FOR PLATING SUBSTRATES |
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Family Applications (1)
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JP2008053737A (ja) * | 2007-09-03 | 2008-03-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板処理装置 |
KR101197403B1 (ko) | 2010-06-16 | 2012-11-05 | 이영구 | 다중 증착 방식을 적용한 인라인 증착장치 |
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