JP2014533887A - 貫通ビア構造等の半導電性又は導電性基板の空洞を金属化する機械 - Google Patents

Abstract

【課題】小さい設置面積で、すべての金属化処理を迅速に実施し、高品質かつ低コストで金属化ビアを製造することができる、シリコン貫通ビア構造等の半導電性基板の空洞を金属化するための機械が提供される。【解決手段】シリコン貫通ビア型構造等の半導電性又は導電性の基板の空洞を金属化するための機械であって、当該機械での金属化処理は、（ａ）前記空洞内に絶縁誘電体層を堆積する工程と、（ｂ）充填金属を拡散するバリア層を堆積する工程と、（ｃ）好ましくは銅等の金属の電着により前記空洞を充填する工程と、（ｄ）前記基板をアニールする工程と、を含み、当該機械は、薬浴内で前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のウエットプロセスを実施する一連の複数のウエットプロセスモジュールと、前記アニール工程（ｄ）を前記基板上で実施する少なくとも１つの追加モジュールと、を有し、当該機械は前記空洞の全ての金属化処理の完結が可能である、機械。【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に、特に３次元における集積回路等の電子装置の製造に関し、特には、シリコン貫通ビア型の構造等の半導電性または導電性の基板の空洞を金属化するプロセスとその機械に関する。

本発明は、主に、電子チップ又はダイの３次元集積又は垂直集積の要となる技術であるマイクロエレクトロニクス分野における貫通ビア（シリコン貫通ビア、ウエハ貫通ビア又はウエハ貫通配線ともいう）の金属化（メタライゼーション：Metallisation）に応用される。また、本発明は、シリコン貫通ビア又は空洞を銅の層で充填する必要がある他のエレクトロニクス分野にも応用できる。その例としては、プリント回路（プリント回路板又はプリント配線板ともいう）における配線素子の作製や、集積回路又はマイクロシステム（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）における受動素子（インダクタ等）又は電気機械素子の作製などがある。

現在の電子システムでは、いくつかの集積回路又は構成要素を含むものが大半であり、各集積回路は、１つ又は複数の機能を有する例えば、コンピュータは少なくとも１つのマイクロプロセッサと複数のメモリ回路を備える。各集積回路は通常、個別に封入されたパッケージ内で電子チップに相当する。プリント回路基板（ＰＣＢ）上にはんだ付けされる又は差し込まれることで、各集積回路は、集積回路間の接続を確実にする。

電子システムの機能密度を増大するための恒久的な必要性により、チップを積層して重ね合わせて垂直配線により相互に接続されること特徴とする「三次元集積化」又は「垂直集積化」の概念が導かれた。その結果として、得られた積層体は、現在、能動素子又は複数チップのいくつかの層又は階層を含み、３次元の集積回路（３Ｄ集積回路又は3D ICともいう）を構成している。

例えば接着による積層の後、ワイヤの接続によって、チップは個々にパッケージのピンに接続することができる。複数チップの相互接続は一般的にシリコン貫通ビアを使用することを含む。

三次元集積回路を製造に必要な基本的な技術は、シリコンウエハの薄化、各層の配列、層の接着、及び各層内のシリコン貫通ビアの金属化を含む。

シリコン貫通ビアを作製する前に、シリコンウエハの薄型化を実施することができる（例えば、特許文献１及び２）。

別の方法として、シリコンウエハの薄型化の前に、ビアのエッチングと金属化を実施することができる（例えば、特許文献１及び３）。この場合、閉鎖されたビアやブラインドビアがシリコン内でエッチングされ、そして、シリコン貫通ビアを作成するシリコンウエハの薄型化の前に、好ましい深さまで金属化を行ってシリコン貫通ビアを作成する。

銅は、良好な導電性と電気泳動現象に対する高い抵抗により、故障の主原因となりうる電流密度の影響の下で銅原子の移動を最小限であるため、シリコン貫通ビアの金属化のための材料として特に選択される。

一般的に、貫通ビアは、「ダマシン法（Damascene Process）」（マイクロエレクトロニクス分野において集積回路の配線を作製するのに採用される方法）と同様に下記の工程を順次行うことで形成される。
・シリコンウエハ内又はウエハを貫通してビアのエッチングを行う；
・絶縁誘電体層を堆積させる；
・一般的に銅である充填金属の移動又は拡散を防止するのに役立つ、拡散に対するバリア層又はライナーを堆積させる;
・拡散バリア層を構成する材料の強い抵抗にもかかわらず、銅によるビアの充填を可能にする、銅のシード層（種層、Seed Layer）と呼ばれる銅の薄層を堆積させる；
・銅を電着してビアを充填する；
・基板のアニーリングする：
・化学機械研磨により余分な銅を除去する。

絶縁誘電体層は、ＣＶＤまたは他によって堆積される無機物（一般に、酸化シリコンのＳｉＯ_２、窒化ケイ素ＳｉＮや酸化アルミニウムなど）であるか、または液体培地またはＳＯＧ法（Ｓｐｉｎ Ｇｌａｓｓ）に浸される有機物（例えば、パリレンＣ、Ｎ又はＤ、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール等）である。

銅の拡散に対するバリア層は、一般に、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン−タングステン合金（ＴｉＷ）、窒化タングステン・カーバイド（ＷＣＮ）またはこれらの材料の組み合わせにより構成され、そして一般に気相で蒸着（ＰＶＤ，ＣＶＤ，ＡＬＤ）される。

このバリア層は、無電解処理によりニッケルまたはコバルトを主成分とする、特に合金等の他の金属からも形成することができる。

このように形成されたビアは、ビアの深さと直径の比を規定する形状係数（アスペクト比）によって特徴付けられる。なおそのアスペクト比の、例えば１０：１は、ビアの直径はその深さの１０分の１よりも小さい寸法であることを意味する。

バリア層、シード層、充填層、及びアニーリング層の堆積工程は、「シリコン貫通ビアの金属化」という表現で表れされ、一緒に共通に設計される。

一般に、絶縁誘電体層、バリア層、及びシード層の堆積ステップは、ドライプロセス（Dry Process乾燥プロセス）と呼ばれる、気相の物理的な堆積である物理蒸着(PVD: Physical Vapor Deposition)又は気相の化学的な堆積である化学蒸着(CVD: Chemical Vapor Deposition)によって形成され、そして、充填はウエットプロセス(Wet process)によって完了可能となる。

また、一般に、絶縁誘電体層及び拡散バリア層を製造するには、物理蒸着では、ビアの深さ全体にわたって十分に対応した堆積物が作製しないので、化学蒸着（ＣＶＤ）が、現在、産業上の観点から好ましい。しかし、ＣＶＤによるシード層の堆積が観察された有機前駆体に関連する連結された接着および炭素汚染の問題があるため、シード層は、物理蒸着の方がよい。

米国特許７，０６０，６２４号 米国特許７，１４８，５６５号 米国特許７，１０１，７９２号 米国特開２００４／０１８８２５７

しかしながら、ドライプロセス（乾燥プロセス）でこれらの工程を利用しているビアの金属化は、実施が困難である、消耗品のせいで比較的コストがかかる、及び生産量が少ない、という欠点を持っている。実際には、ＰＶＤとＣＶＤプロセスは、高真空状態、高温下、気相中の前駆体の使用又はプラズマの作製さえ、必要となる。

この従来の方法によるビアの金属化は、従って、絶縁誘電体層、拡散バリア層、シード層、充填層及びアニーリング層の堆積を実施するための、いくつかの異なる、一般的に３〜５の機械が必要となる。これらの機械もかさばり、各機械間の基質を移動させることも一部起因して、ビアを金属化するために必要な時間が長い。

特許文献４では、シード層を堆積させる間の基板上のリソグラフィプロセスを提案しており、そして、基板は、感光層を作成するために露出させる前に洗浄・乾燥させられ、すべてのウエットプロセスは単一の機械が用いられている。しかし、この特許文献４では、機械は、シリコン貫通ビア（または半導性や導電性基板の他の空洞）の金属化は行わない。金属化処理は、絶縁層とバリア層の前の堆積も必要とするのに対し、実際には、この機械では、空洞内のシード層の堆積のみが可能になる。本出願は、このようなプロセスでの使用には全く適合していない。

本発明の目的は、シリコン貫通ビア構造等の半導電性基板の空洞を金属化するための機械を提案することであって、機械は、小さい設置面積で、すべての金属化プロセスを迅速に実施し、ドライプロセスによる金属化処理と比較して、高品質かつ低コストで金属化ビアを製造することができる。

補助的に、本発明の別の目的は、薬液や他の有害成分とオペレータとの間の接触を制限あるいはさらに排除することである。

そこで、本発明の第１の態様では、シリコン貫通ビア型構造等の半導電性又は導電性の基板の空洞を金属化するための機械、を提案する。

前記機械での金属化処理は、
（ａ）前記空洞内に絶縁誘電体層を堆積する工程と、
（ｂ）充填金属を拡散するバリア層を堆積する工程と、
（ｃ）好ましくは銅等の金属の電着により前記空洞を充填する工程と、
（ｄ）前記基板をアニールする工程と、を含み、
前記機械は、
薬浴内で前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のウエットプロセスを実施する一連の複数のウエットプロセスモジュールと、
前記アニール工程（ｄ）を前記基板上で実施する少なくとも１つの追加モジュールと、を有し、
前記機械は前記空洞の全ての金属化処理の完結が可能である。

このように、前記機械は、ドライプロセスで行われるアニール工程を除いて、ウエットプロセスにおいてビアの金属化の各工程を実施している。従って、機械が全ての金属化処理を実施することが可能であり、必要な設置面積の削減が可能となる。ウエットプロセスにおける堆積モジュール及び充填モジュールは、実際には、プラズマの真空または発生下に配置される部品を必要とせず、そして、構成要素を形成する広い範囲に連続した堆積して適合し、し、基板との接着性に優れたビアを作製する。

本発明による機械の幾つかの好ましい非限定的な態様は以下の通りである。

前記機械において、前記基板は、前記空洞が形成される活性面及び該活性面と反対側の裏面を備え、
前記各ウエットプロセスモジュールは、前記薬浴を収容する容器を備え、該容器の底部には、該底部と反対方向の上向きに前記基板の前記活性面が向くように前記基板の前記裏面を受け止めるための支持体が水平に配列されている。

ここで、水平とは、薬浴Ｂは、前記モジュールの底部と実質的に平行を意味するものである。

このようにして、ビアのウエットプロセスの各工程を行うために必要な薬浴Ｂの体積を限定することが可能になるため、各モジュールの大きさを限定することができる。
実際、半導電性基板では活性面が上を向いているので、プロセスにおける異なる各工程を実施するには、薬浴Ｂに使用される化学溶液では膜のみが必要である。
これに対して、公知の機械では、様々な接続を保護するために薬浴Ｂ内で基板の活性面が下向きであるので、その結果、基板が確実に完全に浸かるようにするため、大容量の薬浴が使用され、薬浴が進化して、非常に複雑な監視装置が使用される。
本発明においては、機械で処理される半導電性基板当たりに必要な消耗品の量が減少して、薬浴Ｂが再利用できるので、半導電性基板あたりの金属化処理の全体のコストを削減することができる。最終的に、この構成は、一般的なプロセスの監視を限定できる。そして実際に、より少ない量の薬液が利用されることになり、従来の湿式処理機械の場合よりも薬浴をより頻繁にリフレッシュすることが可能である。したがって、機械は非常に簡素化する。

前記機械において、前記支持体は、前記金属化処理の間、前記基板の位置を保持させる配置を含む。

前記機械において、前記支持体は、前記基板の前記裏面を保護するための保護部を含む。

前記機械において、前記配置と前記保護部は、前記支持体と前記基板との間の真空を生成するための少なくとも１つのチャネルによって形成される。

前記機械において、前記各ウエットプロセスモジュールの前記容器は、前記容器の内部体積を制限する、前記支持体と実質的に隣接する側壁を備える。

前記機械において、少なくとも１つの前記基板のためのアニーリングモジュールを有し、
前記一連の複数のウエットプロセスモジュールは、
少なくとも１つの前記基板のためのプリウエッティングモジュールと、
前記絶縁誘電体層を堆積する少なくとも１つの堆積モジュールと、
少なくとも１つの洗浄・乾燥モジュールと、
前記拡散バリア層を活性化する少なくとも１つの活性化モジュールと、
前記拡散バリア層を堆積する少なくとも１つの堆積モジュールと、
前記金属の電着により充填する少なくとも１つの充填モジュールと、を備える。

前記機械において、少なくとも６つの前記基板のためのアニーリングモジュールを有し、
前記一連の複数のウエットプロセスモジュールは、
少なくとも２つの前記基板のためのプリウエッティングモジュールと、
前記絶縁誘電体層を堆積する少なくとも３つの堆積モジュールと、
少なくとも１つの洗浄・乾燥モジュールと、
前記拡散バリア層を活性化する少なくとも１つの活性化モジュールと、
前記拡散バリア層を堆積する少なくとも１つの堆積モジュールと、
前記金属の電着により充填する少なくとも８つの充填モジュールと、を備える。

前記機械において、前記プリウエッティングモジュールと、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールと、前記洗浄・乾燥モジュールと、前記活性化モジュールと、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュールと、前記充填モジュールとは、前記基板を前記支持体の上に配置できるように、前記支持体が前記各モジュールの開口部に隣接する高位置と、ウエットプロセス処理が可能になるように前記基板が前記各モジュールよりも低い位置にある低位置と、の間で前記基板を垂直にシフトさせる手段を夫々備えている。

前記機械において、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール、前記拡散バリア層を活性化する活性化モジュール、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュール、及び／又は前記充填モジュールは、前記基板を洗浄・乾燥する洗浄・乾燥装置をさらに備える。

前記機械において、前記洗浄・乾燥装置は、洗浄液を前記基板の前記活性面上に堆積するためのアームを含む。

前記機械において、前記洗浄・乾燥装置は、前記支持体を前記支持体の中心軸周りに回転させるモータ及び／又は前記基板を乾燥させるために前記基板に不活性ガスを送るためのノズルを備える。

前記機械において、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール、前記拡散バリア層を活性化する活性化モジュール、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュール、及び／又は前記金属の電着により充填する充填モジュールは、前記支持体が回転している間、前記洗浄液を受け取るためのリセプタクル内に配置されている。

前記機械において、前記プリウエッティングモジュールと、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールと、前記拡散バリア層を活性化する活性化モジュールと、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュールと、前記充填モジュールとは、前記薬浴の少なくとも部分的な排出を可能にする排出手段を有する。

前記機械において、前記排出手段は、前記モジュールの蓋から延伸し前記薬浴を部分的に吸引するためのチューブ及び／又は前記薬浴を部分的に吸引するためのノズルを含む。

前記機械において、複数の前記基板を収容するカセットを受け取るためのリセプタクルと、前記複数の各基板の空洞を金属化するように、前記カセットの前記複数の各基板を連続的に取り出して、あるモジュールからから他のモジュールへ連続的に移動させるロボットと、をさらに有する。

前記機械において、前記アニーリングモジュールは、冷却源を形成するプレートと加熱源を形成するプレートとが底部に配置され、連続的に前記基板を受け取るための容器と、前記基板を前記冷却源から前記加熱源へ、及びその反対へ動かす内部ロボットと、前記容器内に広まったガスを不活性ガスによって置換する、及びその反対を行うガス置換手段と、を備える。

前記機械において、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールは、
電解質を含む前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止めるための支持体が配置されている容器と、
前記容器内に配置された不活性金属を含むアノードと、
前記基板の表面を活性化させるように、光ビームを発光する光源及び前記光ビームを前記基板の表面全体へ均一にする手段を備える照明と、
前記基板と、電気化学反応を可能にする電位で前記基板の前記表面を分極させるための前記アノードと、を接続させる接続手段を備える電源と、
前記電解質から前記電源を絶縁するシール接合部と、を有する。

前記機械において、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールは、前記支持体に対して前記アノードを回転させる回転手段をさらに備える。

前記機械において、前記充填モジュールは、前記基板を受け止める支持体と、前記薬浴から一部を排出するように該支持体を該支持体の中心軸周りに回転させるモータを備える。

前記機械において、前記充填モジュールは、充填層として同じ金属内に形成されるシード層を前記拡散バリア層の上に堆積させるのに適用される。

前記機械において、前記充填モジュールは、
電界質を含む前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止める支持体が配置されている容器と、
不活性金属又は前記空洞を充填している間に堆積する金属と同一の金属を含むアノードと、
前記拡散バリア層と、電子化学反応を可能にする電界で該拡散バリア層の表面を分極するための前記アノードと、を接続する接続手段を、備える電源と、
前記電解質から前記電源を絶縁するために適用されるシール接合部と、を有する。

前記機械において、前記充填モジュールは、前記支持体に対して前記アノードを回転させる回転手段をさらに有する。

前記機械において、前記活性化モジュール及び／又は前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュールは、
前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止める支持体が配置されている容器と、
前記基板を５０℃〜８０℃程度、好ましくは６５℃まで熱し前記基板を受け止める前記支持体により構成されることが可能である第１の加熱部、及び/又は、前記容器内に活性で挿入され、前記薬浴を５０℃〜８０℃程度、好ましくは６５℃まで熱する第２の加熱部と、
超音波あるいは電波トランスミッタと、
前記薬浴から前記基板の周辺ゾーンを絶縁するシール接合部と、を有する。

前記機械において、前記各プリウエッティングモジュールは、
脱イオン水等の前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止める支持体が配置されている容器と、
前記容器内に真空を作成するポンプと、を備える。

また、本発明の第２の態様では、シリコン貫通ビア型構造等の半導電性及び導電性の基板の空洞の金属化方法を提案する。この金属化方法は、
（ａ）絶縁誘電体層を堆積する工程と、
（ｂ）充填金属の拡散バリア層を堆積する工程と、
（ｃ）銅等の金属の電着により前記空洞を埋める工程と、
（ｄ）前記基板をアニーリングする工程と、を有し、
これらの工程は、上記記載の機械により全て実施される。

本発明による金属化方法の幾つかの好ましい非限定的な態様は以下の通りである。
前記金属化方法はサブステップとして
（ｉ） 前記基板をプリウエッティングする工程と、
（ｉｉ） 前記絶縁誘電体層を堆積する工程と、
（ｉｉｉ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
（ｉｖ） 前記基板をアニーリングする工程と
（ｖ） 前記充填金属の拡散バリア層を活性化する工程と、
（ｖｉ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
（ｖｉｉ） 前記基板のプリウエッティング工程と、
（ｖｉｉｉ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
（ｉｘ） 前記金属の電着により空洞を充填する工程と、
（ｘ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
（ｘｉ） 前記基板をアニーリングする工程と、を連続的に含む。

前記金属化方法は、前記基板を洗浄・乾燥させる工程（ｖｉｉｉ）と、前記基板のプリウエッティング工程（ｉｘ）との間に、前記基板をアニーリングする工程をさらに有する。

前記金属化方法において、前記各前記基板を洗浄・乾燥させる工程（ｉｉｉ），（ｖｉ），及び／又は（ｖｉｉｉ）は、前記堆積工程（ｉｉ）、前記活性化工程（ｖ）、及び／又は前記堆積工程（ｖｉｉ）と同じモジュールで夫々実施される。

前記金属化方法において、前記各工程（ｉ），（ｉｉ），（ｉｖ），（ｖ），（ｖｉｉ）及び（ｉｘ）において、前記基板はロボット手段によって、各工程に対応するモジュール内に配置された支持体に固定されている。

前記金属化方法において、前記支持体が前記モジュールよりも低くかつ前記モジュールが閉じた期間で、前記支持体上の前記基板に固定させる。

前記金属化方法において、前記各工程（ｉ），（ｉｉ），（ｉｖ），（ｖ），（ｖｉｉ）及び（ｉｘ）が完了すると、前記モジュールは開いて、前記支持体が前記モジュールの開口部と隣接するように前記支持体が取り外され、前記ロボットは、前記モジュールから前記支持体を取り出せる。

本発明の一態様によれば、シリコン貫通ビア構造等の半導電性基板の空洞を金属化するための機械は、小さい設置面積で、すべての金属化処理を迅速に実施し、高品質かつ低コストで金属化ビアを製造することができる。

（ａ）は本発明による機械の一例の一般的な斜視図と（ｂ）は本発明による機械の一例の一般的な断面図である。 本発明による金属化処理の異なるステップを表す組織図である。 図１（ａ）および図１（ｂ）の機械のウエットプロセスモジュールの一般的な図を示す。 絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールと充填モジュールとの接続の一例の詳細図を示す。

本発明における半導電性基板（又は導電性基板）Ｓのビア等の空洞を金属化する機械について説明する。

基板Ｓは、例えば、２００ｍｍ〜３００ｍｍの寸法のシリコンプレートであって、少なくとも１つのビアを含む。

下記において、本出願人の名で出願したフランス特開FR2,933,425及びフランス出願FR10,54668に記載された方法により、特にビアの金属化を実施することができる。その記載において、絶縁誘電体層、拡散バリア層及びシード層によって覆われたビアが導電性または半導電性の基板Ｓで作製されるである。そこには、電着によりビアを充填し、そして集合体のアニーリングをすることだけが残っている。

しかし、これに限らず、ウエットプロセスにおいて、導体または半導電性基板Ｓの空洞の他の金属化処理は、電気絶縁性、拡散に対するバリア層及びシード層（種層）の堆積のために使用することができる。

また、本発明の機械は、例えば、マイクロエレクトロニクス産業によって作製される製造部品の現在の規格に対応した好ましくはクリーンルーム内で使用されるためのものであることは明らかである。

本発明の機械は、絶縁誘電体層及びバリア層を堆積してウエットプロセスにおいて薬浴Ｂ内で空洞を充填するための一連のモジュール（ウエットプロセスモジュール）、そして、半電導性基板Ｓのアニーリングを実施するための少なくとも１つのモジュール（追加モジュール）を有する。

より正確には、機械は、
少なくとも１つの、基板Ｓのプリウエッティングモジュール１０と、
前記絶縁誘電体層を堆積するための少なくとも１つの堆積モジュール２０と、
少なくとも１つの洗浄・乾燥モジュール６０と、
拡散バリア層を活性化するための少なくとも１つの活性化モジュール３０と、
拡散バリア層を堆積するための少なくとも１つの堆積モジュール４０と、
機械は、少なくとも１つの、基板Ｓのアニーリングモジュール７０を備える。

これらの工程の各々の速度を考えると、機械の出力を最適化するために本発明の機械は下記の構成を含むことが好ましい。
機械は、
少なくとも２つの基板Ｓのプリウエッティングモジュール１０と、
前記絶縁誘電体層を堆積するための少なくとも３つの堆積モジュール２０と、
１つの洗浄・乾燥モジュール６０と、
拡散バリア層を活性化するための１つの活性化モジュール３０と、
拡散バリア層を堆積するための１つの堆積モジュール４０と、
金属（このましくは銅）の電着により充填する、８つの充填モジュール５０と、１基板、又は２２のモジュールに、６つのアニーリングモジュール７０を含む。
これらのモジュールだと、その収率は、毎時少なくとも１０つの基板Ｓを金属化できる。

なお、本発明の目的を実施する機械（加工装置、Machine）１は、すべての金属化処理を行うことが可能であることがわかる。しかしながら、例えば、開始時にドライプロセスにより例えばＳｉＯ_２からなる層等既に絶縁層が積層されているビアを持つ基板Ｓでは、必要に応じて、充填金属（一般には銅）の拡散のバリア層の積層する工程等、本機械が、複数のステップのみ実施することも可能である。

さらに、機械１は、個別のモジュールを備えているので、本発明の精神から逸脱することなく、このような、絶縁誘電体層を作成するためのモジュール、あるいは拡散バリア層を作成するためのモジュールなしでもまた、機能することができる。

本発明において、基板Ｓのアニーリングモジュール７０のみがドライプロセスによって実施され、他のモジュール（１０〜６０）は、ウエットプロセス処理を実施するためのものである。

特に、ウエットプロセスにおける、具体的には、プリウエッティングモジュール１０、絶縁誘電体層のための堆積モジュール２０、拡散バリア層のための堆積モジュール４０、バリアの活性化モジュール３０及び充填モジュール５０は、底部２ｂと、側壁２ｂと、蓋３で閉じられた開口部２ｃとを備える容器２を有する。この場合、側壁２ｂは、全体的な円筒形として表されているが（図３）、この形に限定されない。

容器２は、薬浴Ｂとすべての接続部位と各モジュールの特定の手段とを含むように構成されている。さらに、支持体（段部）４は、基板Ｓを受け止め、金属化処理に対応する工程の期間、基板Ｓを保持する。支持体４は、容器２の底部２ａと平行であって、全体が水平な位置になるように配置されている。

例えば、支持体４は、位置を保持するため基板の面に真空を形成するための吸引手段５を備えている。これらの吸引手段５は特に、１又は複数の貫通チャネル５ａを備えられており、その第１の端部は真空ポンプ５ａに接続されているのに対して、第２の端部は、例えば基板Ｓの中心部分を受け止めるように支持体４の表面で終端する。

有利な点として、（異なる複数の金属化層を受け止めるように適した、ビアが終端する活性面と、活性面と反対側の裏面を有する）基板Ｓは、その活性面が容器２の底部２ａと反対の方向に、上向きになるように、支持体４上に設定されている。

従って、基板Ｓの裏面は支持体４と接触することになる。

容器２内の基板Ｓの向きの特定の選択により、使用される消耗品の量を制限でき、したがって、基板１枚当たりの金属化の総コストは、基板Ｓの活性面が支持体４に存在する場合に対して、機械の設置面積（フットプリント：Footprint）と同様に、限定することができる。

実際には、活性面を下向き又は垂直向きである基板Ｓが、対応する工程を終えるために、この位置で薬浴Ｂの中に浸される、従来のウエットプロセスの場合では、薬浴Ｂによって基板Ｓ体積の全体を濡らすことを確実にする目的なら、大きい薬浴Ｂが必要であった。従って、従来のセルのように、モジュールにおいて、基板Ｓの活性面を下向きで受け止めるように配列されているとすると、機械のための消耗品の量が非常に多すぎるので、本発明の機械と比較して、収益性が低かった。そして、浴槽の監視を行うのに、より複雑化でした。

比較すると、本発明では、容器２の開口部２ｃの方向に、特定の上向きの活性面の基板Ｓが、薬浴Ｂを制限して活性面上に水平方向に延伸する精巧なフィルム形成し、その一方で、金属化処理での後続の湿式処理工程を完了させるために十分なウエッティングを保証する。

使用される溶液の体積をさらに最適化するために、基板Ｓの活性面を覆うために必要な体積を制限するように、容器２の寸法は適合化される。そのため、基板Ｓのウエハと容器２との間のわずかな空間を残すように、容器２の各壁（側壁２ｂ）は、基板Ｓの寸法に調整される。
従って、支持体４は、基板Ｓ、接続および金属化処理（例えば、電気接点、シール接合部、超音波送信器、電解質など）の工程に関連付けられている薬浴Ｂが、すべて含まれるように十分に大きくなるように、各モジュール（１０，２０，３０，４０，５０）の容器２は、寸法が選択される。そして、利用される消耗品の量と同様に、機械の設置面積全体を限定する必要最小限の量が削減される。

例えば、直径約２００ｍｍのシリコン板によって形成された基板Ｓとして、容器２の内部寸法を処理プレートの寸法に調整することによって、シリコンプレート当たり、１Ｌ〜１．５Ｌの脱イオン水、および６０ｍＬ〜３００ｍＬの薬浴Ｂの使用量で可能にする（抑える）とともに、薬浴Ｂの監視の必要性がなくなる。

この支持体４上の基板Ｓの方向の特定の選択は、ウエットプロセス処理中にとる異なる金属化処理に照らしても、明確ではなかった。これらは、実際には、この発明では、この下記詳細に説明するように、一般的に基板Ｓの周辺に接続される全体的な接続を要求し、プロセスが円滑に機能するための、損傷等の不利益を被る薬浴Ｂから保護されるようになる。

また、複数のビアの金属化処理の異なる工程の間に利用される薬浴Ｂは一般的に複数回再利用可能である。この効果として、従来のセルでは、一般的に、薬浴Ｂの移行過程に従うために、及び追加の製品（薬品）を加えることにより、又は新品の薬浴Ｂと取り替えることにより必要に応じて薬浴Ｂを調整するように、所定の測定パラメータ（ｐＨや所与の化学物質等の量等）を取るための薬浴Ｂを監視するための一連の手段を備えている。

実際、コストを削減するために、１基板Ｓ当たりの消耗品の量を制限するために、薬浴Ｂの使用サイクル数を最適化する必要がある。

しかしこの場合は、上述で明らかなように、基板Ｓの裏面を支持体４上に配置することによって薬浴Ｂの体積は、大幅に低減することができる。従って、基板Ｓ当たり全体のコストが実際に影響されることなく、薬浴Ｂはより頻繁に取り替えることができるという点で、薬浴Ｂを監視することはかなり簡略することができる。例えば、上述の例では、すべての２２のウエットプロセスモジュールのために、例えば、薬浴のｐＨ、温度又は割合など、少数の物理的パラメータのみが監視されている。さらに、例えば機械内に直接配置されたモニターよるオンラインであるか、又は、研究室内のオフラインであるかに関係なく、この監視は実施できる。

この趣旨として、機械は別のモジュール内で作られるので、モジュールに薬浴Ｂを供給するための、金属化処理の間利用されるための複数の薬浴Ｂを含むカン及び／又は薬浴Ｂに提供するための異なる溶液を混ぜる中間タンクなどの、各モジュールの形のレベルで取り扱われるサンプルが作製される。

変形例として、使用される薬浴Ｂのタイプの関数として所定の数のサイクルの完了時に、薬浴Ｂは体系的に更新される。典型的に、プリウエッティングモジュール１０において脱イオン水は各サイクルの後に更新されるのに対して、活性化モジュール３０において薬浴Ｂはおおよそ１０サイクル毎に更新される。それゆえ、この機械は、複数の監視経路のための複雑なシステムを有する機械よりもはるかに簡単であって、必要であれば、機械の異なる部位にサンプリングすることによって、オフラインの監視も可能にする。活性化面を上方に位置させる別の利点は、支持体４は、薬浴Ｂによる汚染から背面（裏面）を保護することができるということである。

本発明での機械を形成するモジュールの実施形態について説明する。例えば、基板Ｓは、一連のビアを含むシリコン板である。モジュールの設置面積を制限し、板の裏面全体を保護するように、支持体４は、実質的に同一の形状および寸法を有する。しかしながら、これは限定的するものではなく、基質Ｓの他のタイプを想定することができる。

一般的に、そして上述より明らかなように、各モジュール（１０〜６０）は、底部２ａ、側壁２ｂ及び蓋３によって閉じられた開口部２ｃを有する容器２を備えており、容器２の底部２ａには、基板Ｓを受け止めてある位置で保持するための支持体４が配置されている。

利点として、ウエットプロセスモジュール１０〜６０の支持体４は、支持体４を第１の位置と第２の位置の間で垂直にシフトさせる手段を備える。
第１の位置は、低位置であって、容器２の底部２ａに近接しており、金属化処理に関連する工程が実行される位置である。第２の位置は、高位置であって、各モジュール１０〜６０の容器２の開口部２ｃに近接する位置である。好ましくはロボット（ロボット手段）８０によって自動的に、基板Ｓは、特定の時に支持体４の上に位置し、その後その支持体４から取り外される。

プレウエッティングモジュール１０の目的は、絶縁層による次のコーティングを可能にするために脱イオン水をビアの中に入れることである。そのため、このプレウエッティングモジュール１０は、好ましくは、脱イオン水の、水源と該水源と接続される導入手段とを有し、導入手段は、基板Ｓを真空にするためのポンプ同様に、典型的には１ｍｂａｒ〜１０ｍｂａｒ程度の圧力の水を容器２に導入する。

絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール２０は、容器２内に配置されたアノードと、光ビームを発光する光源及び基板Ｓを活性化させるために基板Ｓの表面全体に光を拡散する（均一にする）手段を備える照明と、ここでは電界質を含む薬浴Ｂから物理的に絶縁するための電気接点７のための装置等とを有する。

アノードは、好ましくは不活性金属（例えば、白金で覆われているチタン）を含む。
そして、回転中の基板Ｓの周囲を移動するように、アノードは、基板Ｓに対して回転可能に取り付けられる。ここで、円板の場合には、アノードは、プレートと支持体４との対称軸の周りを回転可能に取り付けられている。例えば、絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール２０は、アノードを支持体４に対して回転させる回転手段を備えてもよい。

例えば、堆積モジュール２０における、アノード、照明、及び電源は、本出願の出願人名のフランス特開FR2,943,688に記載されたモジュールに準拠している。

また、電気接点のためのデバイスは、電気化学反応を可能にする電位で基板Ｓの表面を分極するために、基板Ｓとアノードとを接続させる接続手段（電気接点）７を備えており、シール接合部８により電解質から絶縁される。特に、デバイス上に均一に配置されたいくつか接点で基板Ｓへの供給できるように、このデバイスでは、特に電気接点７は、基板Ｓの周縁に沿った断続的な環状形状である。
電源への接続を可能にしながら電解質からの接点７を絶縁するトロイダル（Toroidal）シール接合部８によって、これらの接点７はまた、基板Ｓの周縁全周に沿って保護されている。（基板Ｓの周縁に対しての）トロイダル接合８の径方向範囲は、好ましくは約２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。

こうして、特にシール接合部のおかげで、モジュールのこの構成は、電気接点７をダメージにさらすことなく、支持体４上での活性面を上にした基板Ｓの位置決めを保証する。

最後に、少なくとも２つの化学溶液を含む電解質Ｂを、モジュールに導入される前にモジュールの上流にあるミキサー内で生成する。例えば、機械１は、特定の樽Ｂでの各溶液に必要なサンプルに適合する、複数のポンプと水分計（Ｄｏｓｅｒ等）のシステムを備えており、容器２にサンプルを導入する前に、絶縁誘電体層を堆積（蒸着）させるため利用される電界質Ｂを提供するために、予め定義された比率に応じてそれらを混合するミキサーにサンプルを導入する。

活性化モジュール３０と充填金属拡散バリア層を堆積させる堆積モジュール４０とは、５０℃〜８０℃の間、好ましくは６５℃程度の温度へ基板Ｓ及び／又は薬浴Ｂを加熱するのに適した手段（第１の加熱部及び/又は第２の加熱部）と、超音波トランスミッタ又はメガソニック（電波）トランスミッタと、シール接合部とを備えている。これらは、本出願と同じ出願人名義の特に国際出願WO2011/039310及び国際出願WO2011/029860を参照することができる。

好ましい実施形態によれば、基板Ｓは、基板Ｓが配置される支持体４（第１の加熱部）によって所望の温度に直接加熱され、薬浴Ｂは、容器２へ導入されるよりも前に第２の加熱部により加熱される。

さらに、シール接合部の目的は２ｍｍ〜４ｍｍ程度の径方向範囲で、基板Ｓの周辺ゾーンを絶縁することである。

また、薬浴Ｂは、少なくとも２つの異なる化学溶液を含むことができ、それゆえモジュールが上流でモジュールに導入される前に溶液を混合するための付属のミキサーに上流で接続される。

絶縁誘電体層のための堆積モジュール２０、充填金属拡散バリア層の活性化モジュール３０、及び該バリア層のための堆積モジュール４０は、さらに、基板Ｓを洗浄・乾燥させるための手段（洗浄・乾燥装置）を夫々有する。このため、モジュール（２０，３０，４０）は容器２を囲む外部の桶（Vat）と、洗浄液（流体）、ここでは脱イオン水、を基板Ｓに送るための少なくとも１つのノズルと、支持体４の対称軸（中心軸）周りに支持体４を回転するように設定するための手段（モータ）と、を有する。

基板Ｓに脱イオン水を送るためのノズルは、例えば、モジュールに対して回転アーム上に装着固定されることができ、基板Ｓの中央部分に蒸留水を送るのにも適合する。

このようにして、金属化処理の工程がモジュール内で完了したとき、モジュールの蓋３が開き、支持体４は、高位置（第２の位置）に位置付けられる。
そして、水は基板Ｓに洗浄するために送られ、その後、水を排出して基板Ｓを乾燥させるために、基板Ｓは回転するように設定される。

浴槽内の基板の表面にある浴槽残留物を排出するために、水を用いて洗浄する第１の時間において、支持体４は任意に回転するように設定される。

さらに、好ましい実施形態では、基板Ｓと任意の支持体４は、浴槽から容易に水の排出を行うような高位置で容器２の外に突出している。

金属、好ましくは銅の電着により充填する充填モジュール５０は、容器２に配置されたアノードと、電解質が存在する薬浴Ｂから物理的に絶縁された電気接点を配置するためのデバイスと、を含む。

アノードは、好ましくは、不活性金属又は堆積された金属（ここでは銅）と同一の金属を含む。そして、回転中の基板Ｓの周囲を移動するように支持体４に対して回転するように取り付けることができる。ここで、円板の場合には、アノードは、プレート及び支持体４の対称軸の周りを回転するように取り付けられている。例えば、充填モジュール５０は、アノードを支持体４に対して回転させる回転手段を備えてもよい。

また、電気接点のためのデバイスは、絶縁誘電体層を堆積するための堆積モジュールのものと同一である。銅の電気化学反応を可能にする電位で拡散バリア層の表面を分極するために、基板Ｓとアノードとを接続させる接続手段（電気接点）７を備えている。電気接点のためのデバイスは、上述のトロイダル（シール接合）から形成されうるシール接合部８により電解質から絶縁され、環状チャネルを形成し、周辺３ｍｍ〜５ｍｍ程度の径方向距離にわたって延伸する。

充填モジュール５０は、シード層及び充填層のビアを堆積するのに適用される。変形例として、本出願の同一の出願人の名で2010年6月11日に出願したフランス出願FR10,54668で詳述したように、シード層を従来のように積層しないで、銅電着によって、ビアを充填することにも適用されうる。プロセスやモジュール自体に関する詳細については、この出願を参酌することができる。

また、充填モジュール５０は、容器２を囲む外部桶同様に、支持体４の対称軸（中心軸）周りを支持体４が回転するように設定するための（モータを備える）乾燥手段をさらに備えることができる。このように、充填工程の完了時に、モジュールの蓋３が開き、支持体４は、高位置になる。その後、基板Ｓは、後続のモジュールに送られる前に、モータにより支持体４が回転することで、薬浴Ｂの電解質の残留物を排出するために回転するように設定されている。

充填モジュール５０は、上述の洗浄手段をさらに任意で備えることができる。しかし、基板Ｓは次いで洗浄・乾燥モジュールに送られるため、これは必須ではない。

薬浴Ｂが数回再利用することができ、電気化学浴と基板Ｓ（及び電気接点のための特殊デバイス）とのいかなる接触を回避することができるように、プリウエット用、絶縁誘電体層の堆積用、金属拡散バリア層の活性化用、金属バリア層の堆積用、及び充填用のモジュールは、少なくとも、薬浴Ｂの少なくとも部分的な排出を可能にするための排出手段を、さらに備えている。

実際、ロボット８０のピンセットなどによって把持される前に、支持体４が高位置に配置されていても、基板Ｓの表面上に薬浴Ｂのフィルムが残留する。それでもなお、薬浴Ｂの濡れ性に起因して、浴槽で（支持体が）濡れる危険にさらされることなく、基板Ｓの接続状態を解消することは、非常に困難である。

排出手段は、例えばモジュールの蓋３から延伸するチューブであって、薬浴Ｂを少なくとも部分的に吸引するために適用される。チューブは、蓋３内で、退避位置と吸引位置との間で移動可能に実装されている。退避位置とは、例えばチューブは蓋３の側に引っ込んでおり、基板Ｓまたは金属化処理の取り扱いを妨げないような位置である。吸引位置とは、チューブへのブロックをしないように、薬浴Ｂから最大限に吸引するために薬浴Ｂからの距離が０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度の近距離になるようなチューブが低い位置にある期間に、チューブの自由端が基板Ｓの活性面へ向かって持ち上げている位置である。そして、チューブは、再利用するため或いは新しい浴槽と交換するため、薬浴Ｂの大部分を吸引することが可能になる。

変形例として、排出手段は、さらに、少なくとも部分的に薬浴Ｂを吸引するためのノズルをさらに備えることができる。ノズルは、例えば、モジュール上に旋回するように取り付けられるアームの自由端に固定されてもよい。

全ての場合において、厚さ０．３ｍｍ〜３ｍｍ程度の非常に微細な膜のみが基板Ｓ上に残留する。そして、薬浴Ｂに残留する微細な膜と基板Ｓとの間の表面張力を、汚染にさらすことなく、接続を切断する。

従来の機械の場合のように、基板Ｓが活性面を下にして薬浴Ｂの中に浸すとき、接続の切断に伴う問題は発生しない、ということは明らかである。実際には、基板Ｓは直接接続して取り出される。

洗浄・乾燥モジュールは、ここでは脱イオン水である洗浄液を基板Ｓへ送るためのノズルへ、洗浄液を供給するための供給源と、支持体４の対称軸（中心軸）周りに支持体４を回転させるように設定するための手段（モータ）と、を備える。

ノズルは、例えば、モジュール上に取り付けられた回転アームの自由端に固定することができる。

モジュールは、その表面の完全な乾燥を可能にするために、基板Ｓの活性面に一般的に窒素等の不活性ガスを送るためのノズルをさらに備えることもできる。

最終的には、アニーリングモジュール７０は、従来から、基板Ｓをあるプレートから他のプレートに移動させるための内部ロボット７３と共に、冷却源７１を形成するプレート（冷却板）と加熱源７２を形成するプレート（加熱板）が底部に配置され、基板Ｓの裏面を受け止める容器と、容器２に広まったガスを不活性ガスに取り替えたりその逆を実施したりすることを可能にする手段（ガス置換手段）と、を有する。

動作中、内部ロボット７３は、好ましくはウエハによって基板Ｓを把持し、冷却源７１を形成するプレート上で、その基板Ｓをアニーリングモジュール７０へ置く。容器２が閉じられ、気体が不活性ガスで置換される。内部ロボット７３は、加熱源７２を形成するプレートに基板Ｓを配置し、一般的に数分間である所定期間、アニールするために、放置する。最後に、ロボット７３は、一般的には数分である所定期間、冷却源７１を形成するプレート上の基板Ｓの位置を変更して、不活性の気体は排出され、アニーリングモジュール７０が開かれる。

好ましい実施形態によれば、機械１が排気される、即ち、オペレータが危険へさらされることを防止するため、全てのガスは配管システムを介してクリーンルームの外に排気される。

さらに、オペレータと、薬浴Ｂ又は基板Ｓとの間の接触の危険性を制限する、或いは排除するために、機械１は、金属化処理１００のすべての工程の自動化するように適合している。

このため、機械１は、例えばリセプタクルＲ（適合容器：Receptacle）と、少なくとも１つのロボット８０とを含む。リセプタクルＲは、複数の基層（基板）Ｓを収容するカセット（不図示）を受け止めるためのものである。ロボット８０は、カセットから基層Ｓを連続的に取り出し、各半導性基層Ｓのビアの金属化処理を実施するように、あるモジュールから他のモジュールへ連続的に移動させる。

金属化処理１００の各工程間のモジュールの間の基層Ｓをより簡単に移動させるために、ロボット８０は、平面を有し、へら（Spatula）によりその下面によって基板Ｓを把持するように構成される、例えばピンセットを備えることができる。
ロボット８０が、さらに、基板Ｓをピンセットでしっかりと保持されることを保証するように真空を生成するためのノズル等の固定手段を備えている。

さらに、モジュール１０〜６０の支持体４を高い位置（高位置）へ配置することは、ピンセットによる支持体４の上の基板Ｓの正確な位置決めのために用いられる明らかである。

最後に、モジュールは、ロボット８０がその上を移動することが可能なレールの両側に配置することができ、かつ機械の設置面積を低減するために少なくとも２段階に分散配置される。

本発明の機械は、２ｍｘ５ｍで高さ３メートル程度の寸法を有しうる。

本発明の、シリコン貫通ビア型構造等の半導電性又は導電性基板Ｓの空洞の金属化処理について説明する。

本発明による方法は、以下からなる工程を含む。
ａ）絶縁誘電体層を堆積する；
ｂ）充填する金属の拡散バリア層を堆積する；
ｃ）金属、好ましくは銅の電着により空洞を充填する；
ｄ）基板Ｓのアニーリングを実施する。

これらの工程は、好ましくは、本発明に係る機械にある手段によって全て実施される。しかし、基板Ｓが既に絶縁誘電体層及び拡散バリア層を含んでいた場合は、上記、ｂ）、ｃ）及びｄ）の工程又は必要に応じてｃ）及びｄ）の工程のみを実行することが可能である。

より正確には、処理１００は、以下の工程を含むことができる。（図２参照）
（ｉ）基板をプリウエッティングする。（Ｓ１１０）
（ｉｉ）絶縁誘電体層を堆積させる。（Ｓ１２０）
（ｉｉｉ）基板を洗浄・乾燥させる。（Ｓ１３０）
（ｉｖ）基板をアニーリングする。（Ｓ１４０）
（ｖ）金属拡散バリア層を活性化する。（Ｓ１５０）
（ｖｉ）基板を洗浄・乾燥させる。（Ｓ１６０）
（ｖｉｉ）充填金属の拡散バリア層を堆積させる。（Ｓ１７０）
（ｖｉｉｉ）基板を洗浄・乾燥させる。（Ｓ１８０）
（ｉｘ）基板をプリウエッティングする。（Ｓ１９０）
（ｘ）金属の電着により空洞を充填する。（Ｓ２００）
（ｘｉ）基板を洗浄・乾燥する。（Ｓ２１０）
（ｘｉｉ）基板をアニーリングする。（Ｓ２２０）
金属化処理はさらに、基板を洗浄・乾燥するステップＳ１８０と、基板のプリウエッティングするステップＳ１９０との間に、さらに、基板Ｓのアニーリング工程を含むことができる。

また、前述したように、基板を洗浄・乾燥するステップＳ１３０、Ｓ１６０及び／又はＳ１８０は、堆積するステップＳ１２０、金属拡散バリア層を活性化するステップＳ１５０、及び／又は堆積するステップＳ１７０とそれぞれと同じモジュールで実施することができる
金属化処理１００は次にように実施することができる。

最初のステップで、オペレータは、複数のシリコン基層Ｓ、例えば２５枚のシリコンプレートを含むカセットを、リセプタクルＲ内に、配置する。

金属化処理１００において残りの工程は、完全にオペレータの介入なしに自動化することができる。

カセットは、一般的な手段によって開かれ、ロボット８０は、プレートを把持して、プレートをプリウエッティングモジュール１０に運ぶ。

プリウエッティングモジュール１０は、好ましくは開放され、その支持体４は、支持体４上のプレートの挿入及び位置決めを可能にするために高い位置にある。
有利には、ロボット８０は、支持体４上の中央にプレートを配置する。

そして、プリウエッティングモジュール１０内で低い位置に運ばれる前に、プレートの裏面を保護し、プリウエッティングモジュール１０内の位置で保持されることを保証するように、支持体４は、例えば真空を形成することによって、プレート（基板）を固定する。

次に、モジュール１０は、蓋３によって閉じられ、プリウエッティングステップＳ１１０が実施される。

ステップの完了時に、脱イオン水が吸引される。このため、本実施形態によれば、チューブの自由端がプレートの活性面にちょうど０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度の距離で近接するように、及び脱イオン水が吸引されるように、チューブは蓋３から引き抜かれる。そしてチューブは蓋３内に引き込まれ、プリウエッティングモジュール１０が開放される。支持体４は、好ましくは開放部よりも上方である、高い位置に立てられる（持ち上げられる）、そして容器２の外へ突出している。そして、プレートは、その対称軸を中心（中心軸周りに）に支持体４が回転することにより、乾燥工程が実施される。

最後に、支持体４はプレートを解除し、ロボット８０はプレートを探して、絶縁誘電体層を堆積するための堆積モジュールへ移動させる。

第２工程Ｓ１２０の間に、機械は、絶縁誘電体層を堆積する（蒸着する）。

このため、ロボット８０は、上述のようにモジュールの下部２ａである低い位置にプレートが運ばれる前に、位置を固定する支持体４上にプレートを位置決めする。
そして、絶縁誘電体層を堆積するための堆積モジュールは、蓋３によって閉じられて、絶縁誘電体層の堆積工程が実施される。

このステップＳ１２０は、本発明と同一の本出願人の名義のフランス特開FR2,943,688に詳細に記載されているので、ここではさらに詳細には説明しない。

ステップの完了時に、薬浴Ｂは、前述のように、再利用又は取り替えのために、例えばチューブによって、吸引される。

その後、接続部（特に、電気接点のためのデバイスなど）は、支持体４から切り離されうる。

支持体４は、好ましくは開口部２ｃの上方である、高い位置に立てられ（持ち上げられ）、プレートの洗浄・乾燥工程Ｓ１３０が実施される。このため、ノズルは、プレートの上方、好ましくはプレートの中央ゾーン、に運ばれ、脱イオン水（又は他の洗浄液）をプレートへ送る。そして、外部槽（Tab）で脱イオン水を配水し、プレートを乾燥するように、プレートの回転が設定されている。

オプションとして、浴槽内の基板の表面に残った浴槽残りを空にするように水で洗浄する前に、支持体４は、第１の時間の回転を予め設定することもできる。

最後に、支持体４はプレートを解放して、ロボット８０は、その際プレートを把持して、プレートをアニーリングモジュール７０へ移動させることができる。

その後、ロボット８０は、ウエハによってプレートを把持する内部ロボット７３にプレートを提供し、冷却源７１を構成するプレートの上にアニーリングモジュール７０の内部にプレートを配置する。その後、上述のように、容器２が閉じて、不活性ガスによって大気が置換され、及び内部ロボット７３はプレートを、加熱源７２を形成するプレート上に配置して、所定の期間、一般的には数分、温めのためにその上に放置する。最後に、内部ロボット７３は、冷却源７１を構成するプレートの上に基板Ｓを再配置し、不活性大気が排気されて、アニーリングモジュール７０が再び開かれる。内部ロボット７３は、プレートを把持し、そのプレートを、プレートを把持して金属拡散バリア層を活性化させる活性化モジュール３０へ移動させるロボット８０へ渡す。

拡散バリア層の堆積モジュール４０での次のプロセスを考慮して表面が活性化される期間のプロセスステップを除いて、金属拡散バリア層を活性化する活性化モジュール３０は、絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール２０と同様の動作をする。

処理ステップＳ１５０の完了時に、上述のように、プレートは再び、洗浄・乾燥させられる。

バリア層が堆積する工程、例えば、国際出願WO2011/039310号及び国際出願WO2011/029860内で記載された内容を除いて、絶縁誘電体層を堆積するための堆積モジュールと同様に動作する、金属拡散バリア層を堆積する堆積モジュールへと、ロボット８０はプレートを移動させる。そして、上述のようにプレートは洗浄され乾燥させられる。

そして、プレートがロボット８０によって充填モジュールに移動する前に、ロボット８０はプレートを、上述のようなプリウエッティングと同一の動作を実施するプリウエッティングモジュールへ移動させる。

例えば、出願人と同一の出願人の名で2010年6月11日に登録されたフランス出願FR10,54668に記載されたように、シード層の堆積の有無、ビアが電着によって充填される間のプロセス自体を除いて、充填モジュールは、絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールと同様に動作する。

しかしながら、最後の洗浄・乾燥工程がオプション（省略可能）であることは明らかである。特に、好ましい実施形態によれば、支持体４が高位置に戻される時に、その対称軸の周りで支持体４が回転することによって乾燥工程を１回のみ実施してもよい。

そして、ロボット８０は、プレートを洗浄・乾燥モジュールへ移動させる。

洗浄・乾燥モジュールは、好ましくは、開放されており、その支持体４は、高い位置にある。ロボット８０は、上述のように、モジュール内でプレートが低い位置に運ばれる（達する）前に、プレートの位置を固定する支持体４上に位置決めする。
任意の方法で、洗浄・乾燥モジュールは、蓋３によって閉鎖することができ、洗浄・乾燥工程を実施することができる。

このステップの間、アームによって、ノズルは、プレートの上方に運ばれ、そしてノズルは、ここでは脱イオン水等の洗浄液をプレートの活性面に送る。次いで、プレートは、水を排出するための支持体４の対称軸の周りを回転するように設定される。最後に、別のノズルは、プレートの上方に運ばれ、例えば窒素等の不活性ガスを、プレートの活性面、好ましくはその活性面の中央へ送る。

ステップが完了すると、支持体４は、高位置に戻って立ち上げ、ロボット８０がプレートを把持してプレートをアニーリングモジュール７０へ移動させることができるようにプレートを解放する。

前述のように、アニーリングモジュール７０は、次に、プレートのアニーリングを実施する。

最後に、ロボット８０は、アニーリングモジュール７０内でプレートを把持して、必要に応じて、そのカセット内のプレートを、新しいカセット内のプレートに取り替える。

完全な金属化処理は、１プレート当たり全体で１時間〜２時間持続し、薬浴Ｂのおよそ１．２Ｌを消費する。

比較として、基板Ｓ上に複数の層（特に、充填金属拡散バリア層）の一部を形成するウエットプロセスからなるグループ化処理プロセス（Ｂａｔｃｈ）もまた、迅速に部分的に金属化した基質（基板）Ｓを生成する。それにもかかわらず、空洞に強制的に水を入れるために必要であるプリウエッティングプロセスと、絶縁誘電体層の堆積プロセスと、特定の接続を必要とする、同じ薬浴Ｂ内に同時に浸された複数の基質Ｓ上に充填するプロセスが実施できないので、このグループ化処理プロセスは、金属化処理のすべての工程を適用することができない。この例では、関連する機械も非常にかさばり、使用される薬浴Ｂの体積に起因する複雑な監視手段が必要となる。

これに対して、本発明に係る機械は、１つの基質を次から次へと処理することによって、本発明に係る機械は、使用される消耗品の量をかなり減少させる、その結果として、必要な設置面積や薬浴Ｂの監視も減少できる。そして、本発明に係る工程に従って処理を行うと１基板あたりの製造コストを削減し、良質な金属化基質を迅速に生成することができる。

他の特徴、目的および本発明の利点は、非限定的な例として、本記載で与えられた方法により添付図面を参照して、上記の詳細な説明からより明らかである。

もちろん、本発明は、上述した図に示された実施形態に限定されるものではなく、当業者は、これに多数の変形および修正を行うことができる。

１０ プリウエッティングモジュール
２０ 絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール
３０ 活性化モジュール
４０ 拡散バリア層を堆積する堆積モジュール
５０ 充填モジュール
６０ 洗浄・乾燥モジュール
７０ アニーリングモジュール
２ 容器
４ 支持体
Ｓ 基板

Claims (32)

1. シリコン貫通ビア型構造等の半導電性又は導電性の基板の空洞を金属化するための機械であって、当該機械での金属化処理は、
   （ａ）前記空洞内に絶縁誘電体層を堆積する工程と、
   （ｂ）充填金属を拡散するバリア層を堆積する工程と、
   （ｃ）好ましくは銅等の金属の電着により前記空洞を充填する工程と、
   （ｄ）前記基板をアニールする工程と、を含み、
   機械は、
   薬浴内で前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のウエットプロセスを実施する一連の複数のウエットプロセスモジュールと、
   前記アニール工程（ｄ）を前記基板上で実施する少なくとも１つの追加モジュールと、を有し、
   当該機械は前記空洞の全ての金属化処理の完結が可能である、
   機械。
2. 前記基板は、前記空洞が形成される活性面及び該活性面と反対側の裏面を備え、
   前記各ウエットプロセスモジュールは、前記薬浴を収容する容器を備え、該容器の底部には、該底部と反対方向の上向きに前記基板の前記活性面が向くように前記基板の前記裏面を受け止めるための支持体が水平に配列されている、
   請求項１に記載の機械。
3. 前記支持体は、前記金属化処理の間、前記基板の位置を保持させる配置を含む、
   請求項２に記載の機械。
4. 前記支持体は、前記基板の前記裏面を保護するための保護部を含む
   請求項２又は３に記載の機械。
5. 請求項３記載の前記配置と請求項４記載の前記保護部は、前記支持体と前記基板との間の真空を生成するための少なくとも１つのチャネルによって形成される、
   請求項３及び４に記載の機械。
6. 前記各ウエットプロセスモジュールの前記容器は、前記容器の内部体積を制限する、前記支持体と実質的に隣接する側壁を備える、
   請求項２から５のいずれか一項記載の機械。
7. 少なくとも１つの前記基板のためのアニーリングモジュールを有しており、
   前記一連の複数のウエットプロセスモジュールは、
   少なくとも１つの前記基板のためのプリウエッティングモジュールと、
   前記絶縁誘電体層を堆積する少なくとも１つの堆積モジュールと、
   少なくとも１つの洗浄・乾燥モジュールと、
   前記拡散バリア層を活性化する少なくとも１つの活性化モジュールと、
   前記拡散バリア層を堆積する少なくとも１つの堆積モジュールと、
   前記金属の電着により充填する少なくとも１つの充填モジュールと、を備える、
   請求項１から６のいずれか１項記載の機械。
8. 少なくとも６つの前記基板のためのアニーリングモジュールを有しており、
   前記一連の複数のウエットプロセスモジュールは、
   少なくとも２つの前記基板のためのプリウエッティングモジュールと、
   前記絶縁誘電体層を堆積する少なくとも３つの堆積モジュールと、
   少なくとも１つの洗浄・乾燥モジュールと、
   前記拡散バリア層を活性化する少なくとも１つの活性化モジュールと、
   前記拡散バリア層を堆積する少なくとも１つの堆積モジュールと、
   前記金属の電着により充填する少なくとも８つの充填モジュールと、を備える、
   請求項７項記載の機械。
9. 前記プリウエッティングモジュールと、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールと、前記洗浄・乾燥モジュールと、前記活性化モジュールと、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュールと、前記充填モジュールとは、前記基板を前記支持体の上に配置できるように、請求項２記載の前記支持体が前記各モジュールの開口部に隣接する高位置と、ウエットプロセス処理が可能になるように前記基板が前記各モジュールよりも低い位置にある低位置と、の間で前記基板を垂直にシフトさせる手段を夫々備えている、
   請求項２と、請求項７項又は請求項８に記載の機械。
10. 前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール、前記拡散バリア層を活性化する活性化モジュール、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュール、及び/又は前記充填モジュールは、前記基板を洗浄・乾燥する洗浄・乾燥装置をさらに備える、
    請求項７から９のいずれか１項記載の機械。
11. 前記洗浄・乾燥装置は、洗浄液を前記基板の前記活性面上に堆積するためのアームを含む、
    請求項１０項記載の機械。
12. 前記洗浄・乾燥装置は、前記支持体を前記支持体の中心軸周りに回転させるモータ及び／又は前記基板を乾燥させるために前記基板に不活性ガスを送るためのノズルを備える、
    請求項１１項記載の機械。
13. 前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュール、前記拡散バリア層を活性化する活性化モジュール、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュール、及び／又は前記金属の電着により充填する充填モジュールは、
    前記支持体が回転している間、前記洗浄液を受け取るためのリセプタクル内に配置されている、
    請求項１２記載の機械。
14. 前記プリウエッティングモジュールと、前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールと、前記拡散バリア層を活性化する活性化モジュールと、前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュールと、前記充填モジュールとは、前記薬浴の少なくとも部分的な排出を可能にする排出手段を有する、
    請求項７から１３のいずれか一項記載の機械。
15. 前記排出手段は、前記モジュールの蓋から延伸し、前記薬浴を部分的に吸引するためのチューブ及び／又は前記薬浴を部分的に吸引するためのノズルを含む、
    請求項１４記載の機械。
16. 複数の前記基板を収容するカセットを受け取るためのリセプタクルと、
    前記複数の各基板の空洞を金属化するように、前記カセットの前記複数の各基板を連続的に取り出して、あるモジュールからから他のモジュールへ連続的に移動させるロボットと、をさらに有する、
    請求項７から１５のいずれか一項記載の機械。
17. 前記アニーリングモジュールは、
    冷却源を形成するプレートと加熱源を形成するプレートとが底部に配置され、連続的に前記基板を受け取るための容器と、
    前記基板を前記冷却源から前記加熱源へ、及びその反対へ動かす内部ロボットと、
    前記容器内に広まったガスを不活性ガスによって置換する、及びその反対を行うガス置換手段と、を備える、
    請求項７から１６のいずれか一項記載の機械。
18. 前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールは、
    電解質を含む前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止めるための支持体が配置されている容器と、
    前記容器内に配置された不活性金属を含むアノードと、
    前記基板の表面を活性化させるように、光ビームを発光する光源及び前記光ビームを前記基板の表面全体へ均一にする手段を備える照明と、
    前記基板と、電気化学反応を可能にする電位で前記基板の前記表面を分極させるための前記アノードと、を接続させる接続手段を備える電源と、
    前記電解質から前記電源を絶縁するシール接合部と、を有する、
    請求項７から１７のいずれか一項記載の機械。
19. 前記絶縁誘電体層を堆積する堆積モジュールは、前記支持体に対して前記アノードを回転させる回転手段をさらに備える、
    請求項１８項記載の機械。
20. 前記充填モジュールは、前記基板を受け止める支持体と、前記薬浴から一部を排出するように該支持体を該支持体の中心軸周りに回転させるモータを備える、
    請求項７から１９のいずれか一項記載の機械。
21. 前記充填モジュールは、充填層として同じ金属内に形成されるシード層を前記拡散バリア層の上に堆積させるのに適用される
    請求項７から２０のいずれか一項記載の機械。
22. 前記充填モジュールは、
    電界質を含む前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止める支持体が配置されている容器と、
    不活性金属又は前記空洞を充填している間に堆積する金属と同一の金属を含むアノードと、
    前記拡散バリア層と、電子化学反応を可能にする電界で該拡散バリア層の表面を分極するための前記アノードと、を接続する接続手段を、備える電源と、
    前記電解質から前記電源を絶縁するためのシール接合部と、を有する
    請求項７から２１のいずれか一項記載の機械。
23. 前記充填モジュールは、前記支持体に対して前記アノードを回転させる回転手段をさらに有する、
    請求項２２記載の機械。
24. 前記活性化モジュール及び／又は前記拡散バリア層を堆積する堆積モジュールは、
    前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止める支持体が配置されている容器と、
    前記基板を５０℃〜８０℃程度、好ましくは６５℃まで熱し前記基板を受け止める前記支持体により構成されることが可能である第１の加熱部、及び/又は、前記容器内に活性で挿入され、前記薬浴を５０℃〜８０℃程度、好ましくは６５℃まで熱する第２の加熱部と、
    超音波あるいは電波トランスミッタと、
    前記薬浴から前記基板の周辺ゾーンを絶縁するシール接合部と、を有する
    請求項７から２３のいずれか一項記載の機械。
25. 前記プリウエッティングモジュールは、
    脱イオン水等の前記薬浴を収容し、底部に前記基板を受け止める支持体が配置されている容器と、
    前記容器内に真空を作成するポンプと、を備える、
    請求項７から２４のいずれか一項記載の機械。
26. シリコン貫通ビア型構造等の半導電性及び導電性の基板の空洞の金属化方法であって、
    （ａ）絶縁誘電体層を堆積する工程と、
    （ｂ）充填金属の拡散バリア層を堆積する工程と、
    （ｃ）銅等の金属の電着により前記空洞を埋める工程と、
    （ｄ）前記基板をアニーリングする工程と、を有し、
    これらの工程は、請求項１から２５のいずれか１項記載の機械により全て実施される、方法。
27. 方法はサブステップとして
    （ｉ） 前記基板をプリウエッティングする工程と、
    （ｉｉ） 前記絶縁誘電体層を堆積する工程と、
    （ｉｉｉ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
    （ｉｖ） 前記基板をアニーリングする工程と
    （ｖ） 前記充填金属の拡散バリア層を活性化する工程と、
    （ｖｉ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
    （ｖｉｉ） 前記基板のプリウエッティング工程と、
    （ｖｉｉｉ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
    （ｉｘ） 前記金属の電着により空洞を充填する工程と、
    （ｘ） 前記基板を洗浄・乾燥させる工程と、
    （ｘｉ） 前記基板をアニーリングする工程と、を連続的に含む、
    請求項２６記載の金属化方法。
28. 前記基板を洗浄・乾燥させる工程（ｖｉｉｉ）と、前記基板のプリウエッティング工程（ｉｘ）との間に、前記基板をアニーリングする工程をさらに有する、
    請求項２７記載の金属化方法。
29. 前記各前記基板を洗浄・乾燥させる工程（ｉｉｉ），（ｖｉ），及び／又は（ｖｉｉｉ）は、前記堆積工程（ｉｉ）、前記活性化工程（ｖ）、及び／又は前記堆積工程（ｖｉｉ）と同じモジュールで夫々実施される、
    請求項２７又は２８記載の金属化方法。
30. 前記各工程（ｉ），（ｉｉ），（ｉｖ），（ｖ），（ｖｉｉ）及び（ｉｘ）において、前記基板はロボット手段によって、各工程に対応するモジュール内に配置された支持体に固定されている、
    請求項２９記載の金属化方法。
31. 前記支持体が前記モジュールよりも低くかつ前記モジュールが閉じた期間で、前記支持体上の前記基板に固定させる、
    請求項３０記載の金属化方法。
32. 前記各工程（ｉ），（ｉｉ），（ｉｖ），（ｖ），（ｖｉｉ）及び（ｉｘ）が完了すると、前記モジュールは開いて、前記支持体が前記モジュールの開口部と隣接するように前記支持体が取り外され、前記ロボットは、前記モジュールから前記支持体を取り出せる、
    請求項３１記載の金属化方法。

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