JP2013010994A - めっき処理装置、めっき処理方法および記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】めっき処理装置20は、基板2を保持して回転させる基板回転保持機構110と、基板回転保持機構110に保持された基板2に向けてめっき液を吐出する吐出機構21と、吐出機構21にめっき液を供給するめっき液供給機構30と、基板回転保持機構110およびめっき液供給機構30を制御する制御機構160と、を備えている。吐出機構21は、基板2に向けてめっき液を吐出する吐出口41を含む第1ノズル40と、第1ノズル40の吐出口よりも基板2の中心部に近接するよう位置することができる吐出口46を含む第2ノズル45と、を有している。まためっき液供給機構30は、第1ノズル40に供給されるめっき液の温度が第2ノズル45に供給されるめっき液の温度よりも高くなるよう構成されている。
【選択図】図2
Description
前記吐出機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御する制御機構と、を備え、前記吐出機構は、前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出口を含む第1ノズルと、前記第1ノズルの吐出口よりも前記基板の中心部に近接するよう位置することができる吐出口を含む第2ノズルと、を有し、前記めっき液供給機構は、前記第1ノズルに供給されるめっき液の温度が前記第2ノズルに供給されるめっき液の温度よりも高くなるよう構成されているめっき処理装置が提供される。
図1に示すように、めっき処理システム1は、基板2(ここでは、半導体ウエハ)を複数枚(たとえば、25枚)収容するキャリア3を載置し、基板2を所定枚数ずつ搬入及び搬出するための基板搬入出室5と、基板2のめっき処理や洗浄処理などの各種の処理を行うための基板処理室6と、を含んでいる。基板搬入出室5と基板処理室6とは、隣接して設けられている。
基板搬入出室5は、キャリア載置部4、搬送装置8を収容した搬送室9、基板受渡台10を収容した基板受渡室11を有している。基板搬入出室5においては、搬送室9と基板受渡室11とが受渡口12を介して連通連結されている。キャリア載置部4は、複数の基板2を水平状態で収容するキャリア3を複数個載置する。搬送室9では、基板2の搬送が行われ、基板受渡室11では、基板処理室6との間で基板2の受け渡しが行われる。
また基板処理室6は、中央部において前後に伸延する基板搬送ユニット13と、基板搬送ユニット13の一方側および他方側において前後に並べて配置され、基板2にめっき液を供給してめっき処理を行う複数のめっき処理装置20と、を有している。
以下、図2および図3を参照して、めっき処理装置20について説明する。図2は、めっき処理装置20を示す側面図であり、図3は、めっき処理装置20を示す平面図である。
このうち基板回転保持機構110は、図2および図3に示すように、ケーシング101内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸111と、回転軸111の上端部に取り付けられたターンテーブル112と、ターンテーブル112の上面外周部に設けられ、基板2を支持するウエハチャック113と、回転軸111を回転駆動する回転機構162と、を有している。このうち回転機構162は、制御機構160により制御され、回転機構162によって回転軸111が回転駆動され、これによって、ウエハチャック113により支持されている基板2が回転される。
次に、基板2に向けてめっき液などを吐出する吐出機構21について説明する。吐出機構21は、基板2に向けてCoPめっき液などの化学還元タイプのめっき液を吐出する第1ノズル40および第2ノズル45を含んでいる。化学還元タイプのめっき液は、めっき液供給機構30から第1ノズル40および第2ノズル45に供給される。第1ノズル40および第2ノズル45の詳細については後述する。
図2および図3に示すように、第1ノズル40は、複数の吐出口41を含んでいる。また第1ノズル40は、アーム44の先端部に取り付けられており、このアーム44は、上下方向に延伸可能であるとともに回転機構165により回転駆動される支持軸43に固定されている。
次に第2ノズル45について説明する。図2および図3に示すように、第2ノズル45は吐出口46を含んでいる。また第2ノズル45は、アーム49の先端部に取り付けられており、このアーム49は、基板2の半径方向(図2および図3において矢印Dにより示される方向)において進退自在となるよう構成されている。このため、第2ノズル45は、第2ノズル45の吐出口46が第1ノズル40の各吐出口41よりも基板2の中心部に近接する中心位置と、中心位置よりも周縁側にある周縁位置との間で移動可能となっている。なお図3において、中心位置にある第2ノズルが符号45’で示されており、周縁位置にある第2ノズルが符号45”で示されている。
次に、吐出機構21の第1ノズル40および第2ノズル45に、CoPめっき液などの化学還元タイプのめっき液を供給するめっき液供給機構30について説明する。図4は、めっき液供給機構30を示す図である。
このため、めっき液35が供給タンク31内でめっき温度以上の温度に加熱される場合に比べて、供給タンク31内のめっき液35中で還元剤の失活や成分の蒸発を防ぐことができる。これによって、めっき液35の寿命を長くすることができる。
また、供給タンク31においてめっき液35が常温で貯留され、その後に第1加熱手段60Aおよび第2加熱手段60Bによってめっき温度以上の温度に加熱される場合に比べて、めっき液35を小さいエネルギーで素早くめっき温度以上の温度に加熱することができる。このことにより、金属イオンの析出を抑制することができる。
タンク用加熱手段50は、図4に示すように、供給タンク31の近傍でめっき液35の循環経路を形成する循環管52と、循環管52に取り付けられ、めっき液35を貯留温度に加熱するヒータ53と、循環管52に介挿され、めっき液35を循環させるポンプ56と、を有している。タンク用加熱手段50を設けることにより、供給タンク31内のめっき液35を供給タンク31近傍で循環させながら上述の貯留温度まで加熱することができる。
次に図5を参照して、第1加熱手段60Aについて説明する。第1加熱手段60Aは、タンク用加熱手段50によって貯留温度まで加熱されためっき液35を、さらに第1吐出温度まで加熱するためのものである。この第1加熱手段60Aは、図5に示すように、所定の伝熱媒体を第1吐出温度または第1吐出温度よりも高い温度に加熱する第1温度媒体供給手段61Aと、第1供給管33Aに取り付けられ、第1温度媒体供給手段61Aからの伝熱媒体の熱を第1供給管33A内のめっき液35に伝導させる温度調節器62と、を有している。また図5に示すように、第1ノズル40の内部に至るよう設けられ、第1ノズル40内に位置する第1供給管33Aを通るめっき液35を第1吐出温度で保持するための温度保持器65がさらに設けられていてもよい。
次に図6を参照して、第2加熱手段60Bについて説明する。第2加熱手段60Bは、タンク用加熱手段50によって貯留温度まで加熱されためっき液35を、さらに第2吐出温度まで加熱するためのものである。この第2加熱手段60Bは、図6に示すように、所定の伝熱媒体を第2吐出温度または第2吐出温度よりも高い温度に加熱する第2温度媒体供給手段61Bと、第2供給管33Bに取り付けられ、第2温度媒体供給手段61Bからの伝熱媒体の熱を第2供給管33B内のめっき液35に伝導させる温度調節器62と、を有している。また図6に示すように、第2ノズル45の内部に至るよう設けられ、第2ノズル45内に位置する第2供給管33Bを通るめっき液35を第2吐出温度で保持するための温度保持器65がさらに設けられていてもよい。
次に、基板2から飛散しためっき液や洗浄液などを排出する液排出機構120,125,130について、図2を参照して説明する。図2に示すように、ケーシング101内には、昇降機構164により上下方向に駆動され、排出口124,129,134を有するカップ105が配置されている。液排出機構120,125,130は、それぞれ排出口124,129,134に集められる液を排出するものとなっている。
図2に示すように、めっき処理装置20は、基板2の裏面に処理液を供給する裏面処理液供給機構145と、基板2の裏面に気体を供給する裏面ガス供給機構150と、をさらに有していてもよい。
本実施の形態において、めっき処理システム1およびめっき処理装置20は、記憶媒体161に記録されためっき処理プログラムに従って、基板2にめっき処理を施すよう駆動制御される。以下の説明では、はじめに、一のめっき処理装置20で基板2にPdめっき処理を置換めっきにより施し、その後、Coめっき処理を化学還元めっきにより施す方法について、図8および図9(a)〜(e)を参照して説明する。
はじめに、基板搬入工程および基板受入工程が実行される。まず、基板搬送ユニット13の基板搬送装置14を用いて、1枚の基板2を基板受渡室11から一のめっき処理装置20に搬入する。めっき処理装置20においては、はじめに、カップ105が所定位置まで降下され、次に、搬入された基板2がウエハチャック113により支持され、その後、排出口134と基板2の外周端縁とが対向する位置までカップ105が昇降機構164により上昇させられる。
次に、リンス処理、前洗浄処理およびその後のリンス処理からなる洗浄工程が実行される(S301)。はじめに、リンス処理液供給機構78のバルブ78aが開かれ、これによって、リンス処理液が基板2の表面に第3ノズル70の吐出口72を介して供給される。次に、前洗浄工程が実行される。はじめに、洗浄処理液供給機構77のバルブ77aが開かれ、これによって、洗浄処理液が基板2の表面に第3ノズル70の吐出口72を介して供給される。その後、上述の場合と同様にしてリンス処理液が基板2の表面に第3ノズル70の吐出口72を介して供給される。処理後のリンス処理液や洗浄処理液は、カップ105の排出口134および処理液排出機構130を介して廃棄される。なお洗浄工程S301および以下の各工程のいずれにおいても、特に言及しない限り、基板2は基板回転保持機構110により第1回転方向R1において回転されている。
次に、Pdめっき工程が実行される(S302)。このPdめっき工程は、前洗浄工程後の基板2が乾燥されていない状態の間に、置換めっき処理工程として実行される。このように、基板2が乾燥していない状態で置換めっき処理工程を実行することで、基板2の被めっき面の銅などが酸化してしまい良好に置換めっき処理できなくなるのを防止することができる。
次に、Coめっき工程に先立って実施される前処理として、例えばリンス処理工程が実行される(S303)。このリンス処理工程S303においては、前処理液として例えばリンス処理液が基板2の表面に供給される。
その後、上述の工程S301〜303が実行されたのと同一のめっき処理装置20において、Coめっき工程が実行される(S304)。このCoめっき工程S304は、化学還元めっき処理工程として実行される。このCoめっき工程S304は、図8に示すように、液置換工程S305(第1工程)と、インキュベーション工程S306(第2工程)と、めっき膜成長工程S307(第3工程)と、を含んでいる。
第1ノズル40および第2ノズル45を用いて基板2に向けてめっき液35を吐出することにより、図9(b)に示すように、基板2上に存在していたリンス処理液79が、CoPを形成するめっき液35によって置換される。すなわち、上述の液置換工程S305が完了する。液置換工程S305に要する時間は、基板2の寸法やめっき液35の流量によって異なるが、例えば1秒〜2分程度となっている。
引き続き第1ノズル40および第2ノズル45を用いて基板2に向けてめっき液35を吐出すると、図9(c)に示すように、Pdめっき層83上に初期のCoめっき層84が部分的に形成される。さらに基板2に向けてめっき液35を吐出し続けると、図9(d)に示すように、Pdめっき層83上の全域にわたって初期のCoめっき層84が形成される。すなわち、上述のインキュベーション工程S306が完了する。
引き続き第1ノズル40および第2ノズル45を用いて基板2に向けてめっき液35を吐出すると、図9(e)に示すように、Pdめっき層83上のCoめっき層84の厚みが、所定の厚み、例えば1μmに到達する。すなわち、上述のめっき膜成長工程S307が完了する。
次に、Coめっき処理が施された基板2の表面に対して、リンス処理、後洗浄処理およびその後のリンス処理からなる洗浄工程S308が実行される。この洗浄工程S308は、上述の洗浄工程S301と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
その後、基板2を乾燥させる乾燥工程が実行される(S309)。例えば、ターンテーブル112を回転させることにより、基板2に付着している液体が遠心力により外方へ飛ばされ、これによって基板2が乾燥される。すなわち、ターンテーブル112が、基板2の表面を乾燥させる乾燥機構としての機能を備えていてもよい。
ここで本実施の形態によれば、上述のように、基板2に向けてめっき液35を吐出する吐出機構21は、基板2の半径方向に沿って並べられた複数の吐出口41を含む第1ノズル40と、第1ノズル40の各吐出口41よりも基板2の中心部に近接するよう位置することができる吐出口46を含む第2ノズル45と、を有している。このため、第2ノズル45によって基板2の中心部にめっき液35を供給することができるとともに、第1ノズル40によって、基板2上の領域のうち基板2の中心部よりも周縁側にある所定領域にめっき液35を直接供給することができる。このため、基板2の中心部を経由しためっき液35のみが上記所定領域に到達する場合に比べて、上記所定領域に到達するめっき液35の温度を高くすることができる。これによって、基板2の中心部におけるめっき液35の反応条件と、基板2の周縁部におけるめっき液35の反応条件との間に差が生じることを抑制することができる。このことにより、基板2に形成されるCoめっき層84の厚みを、基板2の全域にわたって略均一にすることができる。
また本実施の形態によれば、上述のように、第2ノズル45の吐出口46は、基板2の法線方向Nから傾斜した傾斜方向S1に沿って基板2に向けてめっき液35を吐出するよう構成された傾斜吐出口46aを含んでいる。また、傾斜吐出口46aの傾斜方向S1は、基板2の第1回転方向R1に対応している。このため、基板2の中心部に到達しためっき液35が基板2に与える衝撃を弱めることができる。これによって、基板2の中心部または中心部近傍において上述のインキュベーション工程S306およびめっき膜成長工程S307が阻害されることを防ぐことができる。
なお本実施の形態において、めっき液供給機構30が、めっき液35を貯留する供給タンク31と、供給タンク31内のめっき液35を貯留温度に加熱するタンク用加熱手段50と、供給タンク31のめっき液35を第1ノズル40へ供給する第1供給管33Aと、第1供給管33Aに取り付けられ、第1ノズル40に供給されるめっき液35を第1吐出温度に加熱する第1加熱手段60Aと、供給タンク31のめっき液35を第2ノズル45へ供給する第2供給管と、第2供給管33Bに取り付けられ、第2ノズル45に供給されるめっき液35を第2吐出温度に加熱する第2加熱手段60Bと、を有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第1ノズル40に供給されるめっき液35の温度が第2ノズル45に供給されるめっき液35の温度よりも高くなるということが実現される限りにおいて、めっき液供給機構30の様々な構成が採用され得る。
また本実施の形態において、第2ノズル45の吐出口46が、基板2の法線方向Nから傾斜した傾斜方向S1に沿って基板2に向けてめっき液35を吐出するよう構成された傾斜吐出口46aを含む例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第2ノズル45の吐出口46は、基板2の法線方向Nに沿って基板2に向けてめっき液35を吐出するよう構成された垂直吐出口46bをさらに含んでいてもよい。図12は、垂直吐出口46bをさらに含む吐出口46を有する第2ノズル45を示す平面図であり、図13は、図12に示す第2ノズル45をXIII−XIII方向から見た断面図である。
また本実施の形態において、第1ノズル40が、基板2の半径方向に沿って並べられた複数の吐出口41を含む例を示した。しかしながら、基板2上の領域のうち基板2の半径方向における所定範囲内の領域に対して第1ノズル40がめっき液35を直接供給することができる限りにおいて、第1ノズル40の具体的な形態が限定されることはない。例えば図14に示すように、第1ノズル40は、基板2の半径方向に沿って延びるスリット状の吐出口42を含んでいてもよい。若しくは、図示はしないが、独立した複数のノズルを基板2の半径方向に沿って並べることにより第1ノズル40が構成されていてもよい。
また本実施の形態において、第2ノズル45の吐出口46が第1ノズル40の各吐出口41よりも基板2の中心部に近接するよう位置している状態で、第2ノズル45が基板2に向けてめっき液35を吐出する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第2ノズル45が中心位置から周縁位置へ移動している間に第2ノズル45が基板2に向けてめっき液35を吐出するよう、制御機構160によって第2ノズル45およびアーム49を制御してもよい。
なお上述の制御方法の第1の変形例において、第2ノズル45が中心位置から周縁位置へ移動している間に第2ノズル45が基板2に向けてめっき液35を吐出するよう、制御機構160によって第2ノズル45およびアーム49が制御される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第2ノズル45が周縁位置から中心位置へ移動している間に第2ノズル45が基板2に向けてめっき液35を吐出するよう、制御機構160によって第2ノズル45およびアーム49を制御してもよい。
また本実施の形態において、基板2が基板回転保持機構110により第1回転方向R1において回転されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、状況に応じて基板2を第2回転方向R2において回転させてもよい。
また本実施の形態において、液置換工程S305、インキュベーション工程S306およびめっき膜成長工程S307の全ての工程において、第1ノズル40および第2ノズル45の両方から基板2に向けてめっき液35が吐出される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、液置換工程S305において少なくとも第2ノズル45が用いられ、インキュベーション工程S306において少なくとも第1ノズル40が用いられる限りにおいて、各工程において用いられる第1ノズル40および第2ノズル45を適宜決定することができる。例えば、液置換工程S305においては、第2ノズル45のみを用いて基板2に向けてめっき液35を吐出してもよい。またインキュベーション工程S306およびめっき膜成長工程S307においては、第1ノズル40のみを用いて基板2に向けてめっき液35を吐出してもよい。
また本実施の形態および各変形例において、第2ノズル45の傾斜吐出口46aを用いることにより、インキュベーション工程S306の時に第2ノズル45から吐出されためっき液35が基板2に与える衝撃が弱められる例を示した。しかしながら、第2ノズル45から吐出されためっき液35が基板2に与える衝撃を弱めるための具体的な手段が特に限られることはない。例えば、第2ノズル45の吐出口46が垂直吐出口46bのみを含む場合であっても、めっき液供給機構30の第2バルブ32Bを適宜調整することにより、インキュベーション工程S306の時に第2ノズル45から基板2に向けて吐出されるめっき液35の、基板2の法線方向Nにおける吐出速度を小さくすることができる。これによって、インキュベーション工程S306の時に第2ノズル45から吐出されためっき液35が基板2に与える衝撃を弱めることができる。この場合、好ましくは、インキュベーション工程S306の時に第2ノズル45から基板2に向けて吐出されるめっき液35の、基板2の法線方向Nにおける吐出速度が、液置換工程S305の時に第2ノズル45から基板2に向けて吐出されるめっき液35の、基板2の法線方向Nにおける吐出速度よりも小さくなるよう、制御機構160がめっき液供給機構30を制御する。これによって、液置換工程S305およびインキュベーション工程S306をともに効率的に実施することができる。
複数の吐出口41を有する第1ノズル40と、基板2の中心部に位置する第2ノズル45とを用いて、基板2に向けてCoPめっき液を吐出した。この際、第1ノズル40に供給されるめっき液の温度を90℃とし、第2ノズル45に供給されるめっき液の温度を80℃とした。そして、基板2の温度を、基板2の半径方向に沿って測定した。結果を図18に示す。なお図18において、横軸は基板2上での位置を示しており、縦軸は測定された温度を示している。また図18の横軸において、「0」が基板2の中心部に対応しており、「±150」が基板2の周縁部に対応している。
基板2の中心部に位置する第2ノズル45のみを用いて、基板2に向けてCoPめっき液を吐出した。この際、第2ノズル45に供給されるめっき液の温度を80℃とした。そして、基板2の温度を、基板2の半径方向に沿って測定した。結果を、実施例1の結果と併せて図18に示す。
2 基板
20 めっき処理装置
21 吐出機構
30 めっき液供給機構
31 供給タンク
31A 第1供給タンク
31B 第2供給タンク
33A 第1供給管
33B 第2供給管
40 第1ノズル
41 吐出口
45 第2ノズル
46 吐出口
46a 傾斜吐出口
46b 垂直吐出口
50 タンク用加熱手段
50A 第1タンク用加熱手段
50B 第2タンク用加熱手段
60A 第1加熱手段
60B 第2加熱手段
110 基板回転保持機構
160 制御機構
161 記憶媒体
Claims (8)
- 基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理装置において、
前記基板を保持して回転させる基板回転保持機構と、
前記基板回転保持機構に保持された前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出機構と、
前記吐出機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、
前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御する制御機構と、を備え、
前記吐出機構は、前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出口を含む第1ノズルと、前記第1ノズルの吐出口よりも前記基板の中心部に近接するよう位置することができる吐出口を含む第2ノズルと、を有し、
前記めっき液供給機構は、前記第1ノズルに供給されるめっき液の温度が前記第2ノズルに供給されるめっき液の温度よりも高くなるよう構成されていることを特徴とするめっき処理装置。 - 前記めっき液供給機構は、めっき液を貯留する供給タンクと、前記供給タンクのめっき液を前記第1ノズルへ供給する第1供給管と、前記第1供給管に取り付けられ、前記第1ノズルに供給されるめっき液を加熱する第1加熱手段と、前記供給タンクのめっき液を前記第2ノズルへ供給する第2供給管と、を有することを特徴とする請求項1に記載のめっき処理装置。
- 前記めっき液供給機構は、前記第2供給管に取り付けられ、前記第2ノズルに供給されるめっき液を加熱する第2加熱手段をさらに有し、
前記第1加熱手段および前記第2加熱手段は、前記第1ノズルに供給されるめっき液の温度が前記第2ノズルに供給されるめっき液の温度よりも高くなるよう構成されていることを特徴とする請求項2に記載のめっき処理装置。 - 前記めっき液供給機構は、前記供給タンク内のめっき液を加熱するタンク用加熱手段をさらに有することを特徴とする請求項2または3に記載のめっき処理装置。
- 前記タンク用加熱手段は、前記供給タンク内のめっき液の温度が、めっき液の自己反応が進行するめっき温度よりも低温になるよう構成されていることを特徴とする請求項4に記載のめっき処理装置。
- 前記めっき液供給機構は、めっき液を貯留する第1供給タンクおよび第2供給タンクと、前記第1供給タンクのめっき液を前記第1ノズルへ供給する第1供給管と、前記第2供給タンクのめっき液を前記第2ノズルへ供給する第2供給管と、前記第1供給タンク内のめっき液を加熱するタンク用第1加熱手段と、前記第2供給タンク内のめっき液を加熱するタンク用第2加熱手段と、を有し、
前記タンク用第1加熱手段および前記タンク用第2加熱手段は、前記第1ノズルに供給されるめっき液の温度が前記第2ノズルに供給されるめっき液の温度よりも高くなるよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載のめっき処理装置。 - 基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法において、
前記基板を基板回転保持機構上に配置することと、
前記基板に吐出機構を介してめっき液を吐出することと、を備え、
前記吐出機構は、前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出口を含む第1ノズルと、前記第1ノズルの吐出口よりも前記基板の中心部に近接するよう位置することができる吐出口を含む第2ノズルと、を配置し、
前記第1ノズルから前記基板に向けて吐出されるめっき液の温度は、前記第2ノズルから前記基板に向けて吐出されるめっき液の温度よりも高いことを特徴とするめっき処理方法。 - めっき処理装置にめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記めっき処理方法は、基板にめっき液を供給してめっき処理を行う方法であって、
基板を基板回転保持機構上に配置することと、
前記基板に吐出機構を介してめっき液を吐出することと、を備え、
前記吐出機構は、前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出口を含む第1ノズルと、前記第1ノズルの吐出口よりも前記基板の中心部に近接するよう位置することができる吐出口を含む第2ノズルと、を配置し、
前記第1ノズルから前記基板に向けて吐出されるめっき液の温度は、前記第2ノズルから前記基板に向けて吐出されるめっき液の温度よりも高い、方法からなっていることを特徴とする記憶媒体。
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