KR20030079985A - 무전해 도금 처리 방법 및 무전해 도금 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
처리체에 대하여, 환원제를 포함한 첨가제를 공급한 후, 처리체에 대하여 황산동 용액 등의 금속 이온을 포함하는 용액을 공급한다. 첨가제와 금속 이온을 포함하는 용액을 분리하기 때문에, 도금액의 조성의 조정이 용이해진다.
Description
최근, 반도체 장치에는, 금속 배선으로서 동이 사용되고 있다. 이 동 배선을 형성하기 위해서, 미세한 홈이나 구멍을 갖는 반도체 웨이퍼상에 동을 내장하여, 성막하는 방법 중 하나로 도금 처리가 있다.
도금 처리에는, 전해 도금과 무전해 도금이 있다. 웨이퍼의 대구경화나, 미세한 홈이나 구멍의 거듭된 미세화에 수반하여, 무전해 도금 처리가 주목되고 있다.
종래의 무전해 도금 처리는, 환원제, pH 조정제, 킬레이트제 등의 첨가제와, 금속염을 포함한 도금액을 사용하여 실행하고 있었다.
그러나, 종래의 무전해 도금 처리에서는, 처리에 사용하는 도금액에는, 첨가제와 금속염이 혼재하고 있었다. 이러한 도금액을 사용하는 경우, 성막 속도나 내장 형상은, 도금액 중의 첨가제에 크게 의존되고, 내장 형상의 불균일은, 반도체 장치의 동작 신뢰성을 저하시킨다. 이 때문에, 도금액 중의 첨가제의 조성 조정, 도금액의 pH 조정, 온도 조정을 엄밀하게 실행할 필요가 있었다. 또한, 종래의 무전해 도금 처리에서는, 성막 속도가 느리고, 도금액을 대량으로 소비하고 있었다. 또한, 도금 처리 후의 웨이퍼의 표면 및 이면에는 도금액이 부착되어, 이 도금액이 오염의 원인으로 되어 있었다.
발명의 요약
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 성립된 것으로, 도금액의 엄밀한 조정을 필요로 하지 않는 무전해 도금 처리 방법 및 무전해 도금 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 소량의 도금액으로 무전해 도금 처리를 실행함으로써 도금액의 소비량을 저감하는 무전해 도금 처리 방법 및 무전해 도금 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 도금 처리 후에 웨이퍼의 표리면을 세정 가능하게 한 실용성이 높은 무전해 도금 처리 방법 및 무전해 도금 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 처리체의 표면에 도금막을 형성하는 무전해 도금 처리 방법은, 처리체에 대하여 첨가제를 공급하는 첨가제 공급 공정과, 처리체에 대하여 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 무전해 도금 처리 방법에 의하면, 첨가제와 금속 이온을 포함하는 용액을 분리하기 때문에, 도금액의 조성의 조정이 용이해진다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 첨가제 공급 공정과, 금속 이온 용액 공급 공정을, 소정의 도금막 두께가 형성될 때까지 반복하여 실행하는 것도 가능하다. 첨가제 공급 공정과 금속 이온 용액 공급 공정을 반복함으로써, 처리체의 표면에서 금속 이온의 환원 반응이 반복되어, 균일한 도금막을 적층할 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 처리체를 세정하는 세정 공정을 더 구비하는 것도 가능하다. 세정 공정을 더 구비함으로써, 도금 처리 후의 처리체를 즉시 세정할 수 있고, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 첨가제는, 환원제를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 첨가제에 환원제를 포함함으로써, 금속 이온의 환원 반응을 용이하게 실행시킬 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 첨가제 공급 공정은 처리체를 회전시키면서 실행될 수도 있다. 처리체를 회전시키면서 첨가제를 공급함으로써, 처리체에 대하여 첨가제를 균일하게 공급할 수 있다. 또한, 첨가제의 공급량을 저감시킬 수 있어, 도금액의 소비량을 저감시킬 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 첨가제 공급 공정은, 처리체를 진동시키면서 실행될 수도 있다. 처리체를 진동시키면서 첨가제를 공급함으로써, 첨가제를 처리체의 미세한 구멍이나 홈에 신속히 주입할 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 첨가제 공급 공정은, 처리체의 이면에 액체 또는 기체를 공급하면서 실행될 수도 있다. 처리체의 이면으로부터 액체 또는 기체를 공급하면서 첨가제를 공급함으로써, 처리체의 이면에서의 성막을 방지할 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 금속 이온을 포함하는 용액은, 황산동 용액 또는 염산동 용액일 수도 있다. 황산동 용액 또는 염산동 용액을 사용함으로써, 처리체의 표면에 동의 도금막을 형성할 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 금속 이온 용액 공급 공정은, 처리체를 회전시키면서 실행될 수도 있다. 처리체를 회전시키면서 금속 이온을 포함하는 용액을 공급함으로써, 처리체에 대하여, 금속 이온을 포함하는 용액을 균일하게 공급할 수 있다. 또한, 금속 이온을 포함하는 용액의 공급량을 저감시킬 수 있고, 도금액의 소비량을 저감시킬 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 금속 이온 용액 공급 공정은, 처리체를 진동시키면서 실행될 수도 있다. 처리체를 진동시키면서 금속 이온을 포함하는 용액을 공급함으로써, 금속 이온을 포함하는 용액을 처리체의 미세한 구멍이나 홈에 신속히 주입할 수 있다.
상기 무전해 도금 처리 방법에 있어서, 금속 이온 용액 공급 공정은, 처리체의 이면에 액체 또는 기체를 공급하면서 실행될 수도 있다. 처리체의 이면으로부터 액체 또는 기체를 공급하면서 금속 이온을 포함하는 용액을 공급함으로써, 처리체의 이면에서의 성막을 방지할 수 있다.
본 발명의 무전해 도금 처리 방법은, 처리체의 표면에 대하여 금속 이온을포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급 공정과, 처리체의 표면에 대하여 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 공급 공정과, 처리체의 주변부에 대하여 제 2 세정액을 공급하는 제 2 세정액 공급 공정과, 처리체의 이면에 대하여 제 3 세정액을 공급하는 제 3 세정액 공급 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 무전해 도금 처리 방법에 의하면, 처리체에 도금 처리를 종료한 후, 즉시 처리체의 표리면의 세정을 실행할 수 있기 때문에, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 무전해 도금 처리 장치는, 처리체를 유지하는 유지 기구와, 처리체에 첨가제를 공급하는 첨가제 공급계와, 처리체에 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급계를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 무전해 도금 처리 장치에 의하면, 첨가제와 금속 이온을 포함하는 용액을 분리하기 때문에, 도금액의 조성의 조정이 용이해진다.
상기 무전해 도금 장치에 있어서, 처리체에 세정액을 공급하는 세정액 공급계를 더 구비하는 것도 가능하다. 세정액 공급계를 구비함으로써, 도금 처리 후의 처리체를 즉시 세정할 수 있고, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 무전해 도금 장치에 있어서, 처리체의 이면으로의 액체의 회전 주입을 방지하는 방지 기구를 더 구비하는 것도 가능하다. 회전 주입 방지 기구를 구비함으로써, 처리체의 이면에서의 성막을 방지할 수 있다.
상기 무전해 도금 장치에 있어서, 처리체를 회전시키는 회전 기구를 더 구비하는 것도 가능하다. 회전 기구를 구비함으로써, 처리체에 대하여, 첨가제 혹은 금속을 포함하는 용액을 균일하게 공급할 수 있다. 또한, 첨가제 혹은 금속을 포함하는 용액의 공급량을 저감시킬 수 있어, 도금액의 소비량을 저감시킬 수 있다.
상기 무전해 도금 장치에 있어서, 처리체를 진동시키는 진동 기구를 더 구비하는 것도 가능하다. 진동 기구를 구비함으로써, 첨가제 혹은 금속을 포함하는 용액을 처리체가 미세한 구멍이나 홈에 신속히 주입할 수 있다.
본 발명의 무전해 도금 처리 장치는, 처리체를 유지하는 유지 기구와, 처리체의 표면에 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급계와, 처리체의 표면에 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 공급계와, 처리체의 주변부에 제 2 세정액을 공급하는 제 2 세정액 공급계와, 처리체의 이면에 제 3 세정액을 공급하는 제 3 세정액 공급계를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 무전해 도금 처리 장치에 의하면, 처리체에 도금 처리를 종료한 후, 즉시 처리체의 표리면의 세정을 실행할 수 있기 때문에, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 반도체 웨이퍼나 LCD 기판 등의 처리체에 대하여 도금처리를 실시하는 도금 처리 방법 및 도금 처리 장치, 특히 무전해 도금 처리 방법 및 무전해 도금 처리 장치에 관한 것이다.
도 1은 실시 형태에 따른 무전해 도금 처리 장치를 구비한 무전해 도금 처리 시스템의 전체 구조를 나타내는 개략 측면도,
도 2는 실시 형태에 따른 무전해 도금 처리 장치를 구비한 무전해 도금 처리 시스템의 전체 구조를 나타내는 개략 평면도,
도 3은 실시 형태에 따른 무전해 도금 처리 장치의 단면도,
도 4는 실시 형태에 따른 이면 세정 노즐의 상면도,
도 5는 도 4에 있어서의 V-V 화살 표시의 확대 종단면도,
도 6은 실시 형태에 따른 유지 부재의 주요부를 일부 파단하여 나타낸 측면도 및 정면도,
도 7은 실시 형태에 따른 웨이퍼 주변의 세정 방법을 나타내는 도면,
도 8은 실시 형태에 따른 도금 처리의 흐름도,
도 9a 내지 9e는 실시 형태에 따른 도금 처리의 모식도.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 무전해 도금 처리 장치를 이하, 도시를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 실시 형태에 따른 무전해 도금 처리 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면으로, 도 1은 그 측면도, 도 2는 그 평면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 도금 처리 시스템(10)은 카세트 스테이션(20)과 반송부(30)와 프로세스 스테이션(40)으로 구성되어 잇다.
카세트 스테이션(20)에는, 카세트 탑재대(21)가 설치되어 있고, 카세트 탑재대(21)에는, 처리체로서의 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(22)가 탑재되어 있다. 또한, 도금 처리된 웨이퍼(W)는, 반출용 카세트(22)에 수납되어 반출된다.
반송부(30)는 제 1 반송 기구(31)를 구비하고 있고, 카세트(22)에 수납된 웨이퍼(W)를 프로세스 스테이션(40)에 반송한다. 또한, 제 1 반송 기구(31)는 도금 처리 후의 웨이퍼(W)를 프로세스 스테이션(40)으로부터 카세트(22)에 반송한다.
또한, 카세트 스테이션(20) 및 반송부(30)는 외부에서 공급되는 청정 공기의다운 플로우에 의해 청정 분위기로 유지되어 있다.
프로세스 스테이션(40)에는, 반송부(30)측에 복수의 웨이퍼(W)를 일시적으로 하는 탑재부(41)가 설치되어 있다. 또한, 프로세스 스테이션(40)의 중심부에는 제 2 반송 기구(42)가 설치되어 있고, 제 2 반송 기구(42)의 주위에는 무전해 도금 처리 장치(43)가 설치되어 있다.
탑재대(43)는 복수의 웨이퍼(W)를 다단으로 탑재하도록 구성되어 있고, 도금 처리전의 웨이퍼(W)와, 도금 처리 후의 웨이퍼(W)가 동일한 위치에 탑재되지 않도록 하고 있다.
프로세스 스테이션(40)은 상하 2단으로 구성되어 있다. 상단 및 하단에는, 각각 무전해 도금 처리 장치(43)가 복수, 예컨대 상단에 4개, 하단에 4개, 합계 8개가 설치되어 있다.
프로세스 스테이션(40)내에서의 웨이퍼(W)의 반송은, 제 2 반송 기구(42)에 의해 실행된다. 제 2 반송 기구(42)는, 제 1 반송 기구(31)에 의해 탑재부(41)에 탑재된 웨이퍼(W)를 수취하고, 무전해 도금 처리 장치(43) 중 어느 것에 웨이퍼(W)를 반송한다. 또한, 제 2 반송 기구(42)는, 도금 처리 후의 웨이퍼(W)를 무전해 도금 처리 장치(43)로부터 취출하여, 탑재부(41)에 탑재한다.
제 2 반송 기구(42)는, 상술한 2단 구성인 프로세스 스테이션(40)내의 각 무전해 도금 처리 장치(43)에 액세스 가능하도록, 도 1에 나타내는 Z축을 중심으로 하여 회전 가능하게 구성되고, 또한 Z축 방향으로 승강 가능하게 구성되어 있다.
또한, 제 2 반송 기구(42)는, 2개의 반송 아암을 구비하고 있다. 1개의 탑재부(41)로부터 무전해 도금 처리 장치(43)로의 반송에 사용되고, 다른 1개는 무전해 도금 처리 장치(43)로부터 탑재대(41)로의 반송에 사용된다. 이로써, 도금 처리 후의 웨이퍼(W)의 오염을 최소한으로 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 무전해 도금 처리 장치(43)가 8개 설치되어 있지만, 필요에 따라, 개수를 늘리는 것도 가능하다. 또한, 무전해 도금 처리 장치(43)와 다른 처리 장치, 예컨대 어닐링 처리를 실행하는 어닐링 처리 장치 등을 설치하는 것도 가능하다.
이하, 무전해 도금 처리 장치(43)에 대하여 설명한다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 무전해 도금 처리 장치의 단면도이고, 도 4는 본 실시 형태에 따른 이면 세정 노즐의 상면도이다. 도 5는 도 4에 있어서의 V-V 화살 표시의 확대 종단면도이고, 도 6은 본 실시 형태에 따른 유지 부재의 주요부를 일부 파단하여 나타낸 측면도 및 정면도이다.
도 3 내지 도 6에 도시하는 바와 같이, 무전해 도금 처리 장치(43)는, 정방형의 하우징(431)을 구비하고 있다. 하우징(431)에는 제 2 반송 기구(42)의 출입구(432)가 형성되어 있고, 출입구(432)에는 게이트 밸브(433)가 설치되어 있다.
하우징(431)내에는, 상면이 개구한 대략 원통 형상의 컵(434)이 설치되어 있다. 컵(434)은 제어부(435)에 의해 제어되는 컵 구동부(436)에 의해 상하 방향으로 승강한다.
제어부(435)는 연산 처리와 처리 프로그램 등을 기억하고 있는 ROM 등으로 구성되어 있고, 컵(434), 중공 모터(437), 모든 노즐 등에 접속되어, 무전해 도금처리 장치(43) 전체의 움직임을 제어한다. 제어부(435)의 기능에 대해서는, 전체의 설명을 이해하기 쉬운 것으로 하기 때문에, 설명을 생략한다.
하우징(431)의 중심 위치에는, 회전 구동체(438)가 배치되어 있다. 회전 구동체(438)는 하우징(431) 밖에 설치되어 있는 중공 모터(437)의 구동에 의해 소정의 회전수로 회전된다. 회전 구동체(438)의 위에는, 소정의 간격을 두어 회전 테이블(439)이 고정되어 있다. 회전 구동체(438)의 제 1 샤프트(440)의 내부에는, 제 2 샤프트(441)가 형성되어 있다. 또한, 제 1 샤프트(440)에는 진동 기구(442)가 설치되어 있다.
제 2 샤프트(441)에는, 적절한 지지 수단에 의해 지지된 회전 주입 제어 노즐(443)이 설치되어 있다. 회전 주입 제어 노즐(443)은, 웨이퍼(W) 이면의 주변에 예각으로 향해있고, 선단으로부터는 질소 가스 등의 불활성 가스, 또는 순수가 분사된다. 이로써, 처리 중에 무전해 도금액이 이면으로 회전 주입되는 것이 방지된다.
또한, 제 2 샤프트(441)의 상측에는, 웨이퍼(W)의 이면에 세정액을 공급하는 이면 세정 노즐(444)이 고정되어 있다. 이면 세정 노즐(444)은 웨이퍼(W)가 유지 부재에 유지된 경우에, 웨이퍼(W)와 회전 테이블(439)의 사이에 존재하도록 설치되어 있다.
이면 세정 노즐(444)은 제 2 샤프트(441)에 고정된 부분을 중심으로 하여 4개의 막대 형상체(444a)가 십자 형상으로 회전 테이블(439)의 주변까지 연장된 구조를 갖는다. 막대 형상체(444a)의 내부는 중공이며, 제 2 샤프트(441)의 내부를통과하는 관(445)과 연통하고 있다. 세정액은, 관(445)을 통해, 이면 세정 노즐(409)의 막대 형상체(409a)의 상방으로 개방된 구멍(446)으로부터 웨이퍼(W)를 향해 상방으로 공급된다.
제 1 샤프트(440)와 제 2 샤프트(441)의 사이 공간에는 가스 유로(447)가 형성되어 있고, 불활성 가스, 예컨대 질소 가스가 여기로부터 분출하도록 되어 있다.
컵(434)의 하방에는 배기구(448)가 형성되어 있다. 가스 유로(447)로부터 분출된 불활성 가스는, 회전 테이블(439)의 표면을 따라 회전 테이블(439)의 주변부를 향해 흐른다. 그 후, 회전 테이블(439)의 주변부, 즉 웨이퍼(W)의 주변부로부터 배기구(448)를 향해 배기된다. 이로써, 웨이퍼(W) 이면의 오염을 방지할 수 있다.
회전 테이블(439)의 주변부에는, 3개의 유지 부재(449)가 120도의 각도로 등간격으로 장착되어 있다.
유지 부재(449)는 상측의 유지부(450)와 하측의 가압부(451)가 일체로 된 구성을 갖고 있다. 유지부(450)에는, 상단에 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 단차(450a)가 형성되어 있다. 유지부(450)는 유지 부재(449)를 지지하기 위한 지지 부재(452)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 구체적으로는, 유지 부재(449)는, 지지 부재(452)의 상단부에 형성된 회동축(453)에 장착되어 있고, 회전축(453)을 중심으로 회전한다. 가압부(451)의 중량은 유지부(450)보다도 크게 설정되어 있고, 이로써 가압부(451)는 유지 부재(449)의 추로서 작용한다??
웨이퍼(W)는, 회전 구동체(438)에 의해 고속으로 회전하기 때문에,웨이퍼(W)를 안정되게 유지할 필요가 있다. 이 때문에, 유지 부재(449)는, 웨이퍼(W)를 유지부(450)의 단차(450a)뿐만 아니라, 가압부(451)에 의한 가압에 의해 웨이퍼(W)의 주변부를 유지하는 구조로 되어 있다.
즉, 웨이퍼(W)는 회전하지 않는 상태에서 유지 부재(449)에 탑재되어 유지된다. 그리고, 회전 테이블(439)이 회전하면, 가압부(451)는 원심력에 의해 도 6의 화살표로 나타내는 바와 같이, 외측 방향으로 이동한다. 그 결과, 유지 부재(449)의 유지부(450)는 회전 테이블(439)의 중심측으로 가압되고, 웨이퍼(W)는 (W')의 위치에서 강고히 유지된다. 또한, 유지 부재(449)의 유지부(450)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전면으로부터 보았을 때 볼록 형상(곡면 형상)으로 형성되어 있고, 웨이퍼(W)를 유지부(450)의 단차(450a)를 이용하여, 3점 지지 등의 점 접촉에 의해 유지한다.
회전 테이블(439)의 상방에는, 무전해 도금 처리를 실행하기 위한 첨가제를 공급하는 첨가제 공급 노즐(454)과, 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급 노즐(455)이 설치되어 있다.
첨가제 공급 노즐(454)은, 첨가제 공급원(456)에 접속되어 있고, 첨가제 공급원(456)에 저장된 첨가제를 첨가제 공급 노즐(454)의 선단으로부터 공급한다. 첨가제 공급 노즐(454)은, 회전 테이블(439)에 웨이퍼(W)가 탑재되었을 때에, 그 선단이 웨이퍼(W)의 중심으로 이동하도록 구성되어 있다.
첨가제 공급원(456)은 첨가제를 저장하고 있다. 첨가제는, 환원제, pH 조정제, 계면 활성제, 킬레이트제, 기타 환원 반응에 필요한 물질로 구성되어 있다.여기서, 환원제란, 포름알데히드와 같은 금속 이온을 환원시키는, 예컨대 Cu2+를 Cu로 환원시키는 반응에 기여하는 물질이다. 또한, 첨가제의 저장은, 각각 분리하여 저장할 수도 있다.
금속 이온 용액 공급 노즐(455)은, 금속 이온 용액 공급원(457)에 접속되어 있고, 금속 이온 용액 공급원(457)에 저장된 금속 이온을 포함하는 용액을 금속 이온 용액 공급 노즐(455)의 선단으로부터 공급한다. 금속 이온 용액 공급 노즐(455)은, 회전 테이블(439)에 웨이퍼(W)가 탑재되었을 때에, 그 선단이 웨이퍼(W)의 중심으로 이동하도록 구성되어 있다.
금속 이온 용액 공급원(457)에는, 예컨대 황산동 용액이 저장되어 있다. 황산동 용액은, 필요하면 염소를 함유시킬 수도 있다. 또한, 금속 이온 용액은 황산동 용액 외에, 염산동 용액일 수도 있다. 이와 같이 황산동 용액에는, 첨가제가 혼재되어 있지 않은 상태로 저장되어 있기 때문에, 황산동 용액의 조성을 안정되게 관리할 수 있다.
또한, 회전 테이블(439)의 상방에는, 도금 처리 후의 세정을 실행하는 메인 세정 노즐(458)과 에지 세정 노즐(459)이 설치되어 있다. 메인 세정 노즐(458)은 제 1 세정액조(460)에 접속되어 있고, 메인 세정 노즐(458)에 의해 제 1 세정액조(460)에 저장된 처리액을 소정의 공급 속도로 메인 세정 노즐(458)의 선단으로부터 공급한다. 또한, 메인 세정 노즐(458)은, 회전 테이블(439)에 웨이퍼(W)가 탑재되었을 때에, 그 선단이 웨이퍼(W)의 중심으로 이동하도록 구성되어 있다.
에지 세정 노즐(459)은 제 2 세정액조(461)에 접속되어 있고, 제 2 세정액조(461)에 저장된 세정액을 소정의 공급 속도로 에지 세정 노즐(459)의 선단으로부터 공급한다. 여기서, 제 2 세정액조(461)에 저장된 세정액은, 불산, 염산, 황산 등의 무기산 또는 유기산 등의 산계 약액과 과산화 수소수의 혼합 용액, 예컨대 불산과 과산화 수소수의 혼합액이다. 이 실시예 형태에서는, 불산: 과산화 수소수: 물 = 1: 1: 23의 혼합액을 사용한다.
컵(434)의 상측에는, 웨이퍼(W)상에 형성된 도금막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 센서(462)가 설치되어 있다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 웨이퍼(W) 주변의 세정 방법을 나타내는 도면이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면상에는 무전해 도금 처리에 의해 동 층(L1)이 형성되어 있다. 에지 세정 노즐(459)은 메인 세정 노즐(458)로부터 웨이퍼(W) 표면에 순수가 공급되어 있는 상태에서, 웨이퍼(W) 주변에 세정액을 공급하여 웨이퍼(W) 주변의 세정(에칭)을 실행한다.
본 실시 형태에 따른 무전해 도금 처리 장치(43)의 주요부는, 이상과 같이 구성되어 있다. 이하, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여, 그 처리 동작에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)는, 우선 카세트(22)로부터 취출되고, 제 1 반송 기구(31)에 의해, 탑재부(41)에 탑재된다. 탑재부(41)에 탑재된 웨이퍼(W)는, 제 2 반송 기구(42)에 의해, 하우징(431)의 출입구(432)로부터 무전해 도금 처리 장치(43)내로 반송되고, 회전 테이블(439)의 주변부에 설치되어있는 유지 부재(449)(도 6 참조)상에 탑재된다. 그 후, 제 2 반송 기구(42)는 출입구(432)로부터 하우징(431) 밖으로 후퇴한다. 이 때, 컵(434)은 최하강 위치에 있다. 제 2 반송 기구(42)이 후퇴한 후, 처리가 시작된다.
이하, 도 8에 나타내는 처리 흐름에 대하여 본 실시 형태의 무전해 도금 처리 방법을 설명한다. 우선, 웨이퍼(W) 표면에 부착되어 있는 유기물이나 파티클을 제거하기 위해, 및 웨이퍼(W)의 도장성(塗裝性)을 향상시키기 위한 전 세정을 실행한다(단계 1).
다음에, 첨가제를 웨이퍼(W) 표면에 공급한다(단계 2). 계속해서, 황산동 용액을 웨이퍼(W) 표면에 공급한다(단계 3). 무전해 도금된 동층(L1)의 막 두께를 측정한다(단계 4). 소정의 막 두께로 될 때까지 단계(2)으로부터 단계(4)을 반복하여, 웨이퍼(W)상에 성막한다. 소정의 막 두께가 되었을 때, 무전해 도금 처리를 종료하고, 후 세정을 실행한다(단계 5). 이상의 처리 흐름에 의해 무전해 도금 처리가 웨이퍼(W)에 실시된다.
이하 본 발명의 무전해 도금 처리 방법 및 무전해 도금 처리 장치의 처리 시퀸스에 대하여 설명한다.
중공 모터(437)에 의해, 회전 구동체(438)가 회전하고, 그에 수반하여 회전 테이블(439)이 회전하고, 유지 부재(449)에 의해 유지되어 있는 웨이퍼(W)도 회전한다. 이 때, 컵(434)은 컵 구동부(436)에 의해 가장 높은 위치(434')까지 상승하여, 처리액 등이 하우징(341)내에 비산하지 않도록 하고 있다.
이어서, 회전 테이블(439)의 회전수가 소정의 회전수에 이른 후, 회전 주입제어 노즐(443)로부터 웨이퍼(W) 이면의 주변에 질소 가스 또는 순수가 분사된다. 그 후, 이하에 나타내는 소정의 처리액이 웨이퍼 (W)에 순차 공급되어, 처리가 개시된다.
이하, 실시 형태의 무전해 도금 처리 방법을 사용한 동의 성막 처리를, 절연막(501) 및 SiN막(502)에 미세한 구멍 및 홈을 형성시킨 듀얼 다마신 구조의 모식도인 도 9a 내지 9e에 의해 설명한다.
전 세정에서는, 우선 메인 세정 노즐(454)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 전 처리액이 공급된다. 이로써, 웨이퍼(W) 표면에 부착되어 있는 유기물이나 파티클이 제거되고, 도장성이 향상된다(도 9a).
다음에, 첨가제 공급 노즐(458)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 첨가제(503)가 공급된다. 이로써, 웨이퍼(W) 표면에 첨가제(503)가 균일하게 도포된다(도 9b). 또한, 이 때, 필요하면 진동 기구(442)를 구동시켜서, 웨이퍼(W)에 진동을 부여한다. 웨이퍼(W)에 진동을 부여함으로써, 첨가제를 미세한 구멍 및 홈에 깊숙이 주입할 수 있다.
계속해서, 금속 이온 용액 공급 노즐(459)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 금속 이온을 포함하는 용액, 여기서는 황산동 용액(504)이 공급된다(도 9c). 또한, 이 때, 필요하면 진동 기구(442)를 구동시켜서, 웨이퍼(W)에 진동을 부여한다. 웨이퍼(W)에 진동을 부여함으로써, 황산동 용액을 미세한 구멍 및 홈에 깊숙이 주입할 수 있다.
황산동 용액(504)을 공급함으로써, 웨이퍼(W) 표면에서 황산동 용액(504) 중에 포함되는 동 이온(505)과, 첨가제(503)에 포함되는 환원제의 사이에서 환원 반응이 일어나고, 동층(L1)이 성막된다(도 9d).
성막된 동층(L1)의 막 두께는, 막 두께 측정 센서(462)에 의해 측정된다. 측정된 동층(L1)이 소정의 값으로 될 때까지, 첨가제(503)의 공급 및 황산동 용액(504)의 공급이 반복되고, 동층(L1)의 성막이 실행된다(도 9e). 그리고, 첨가제(503) 중의 환원제와, 동 이온이 순서대로 공급되고, 웨이퍼(W)의 표면상에서 동의 환원 반응이 일어난다.
동층(L1)이 소정의 막 두께로 되면, 후 세정이 개시된다. 이 후 세정에서는, 우선 메인 세정 노즐(454)로부터 웨이퍼(W) 표면에 순수가 공급된다. 다음에, 메인 세정 노즐(454)로부터 순수를 공급한 상태에서, 에지 세정 노즐(455)로부터 웨이퍼(W) 주변으로 세정액이 공급된다. 계속해서, 이면 세정 노즐(443)로부터 웨이퍼(W) 이면에 세정액이 공급된다.
웨이퍼(W)의 표면, 주변 및 이면의 세정 후, 웨이퍼(W)의 순수에 의한 세정이 실행된다. 웨이퍼(W)의 표면 상방의 메인 세정 노즐(454) 및 웨이퍼(W) 이면 하방의 이면 세정 노즐(443)로부터 웨이퍼(W) 양면에 순수가 공급된다.
순수 세정 후, 웨이퍼(W)의 스핀 건조가 실행된다. 이 스핀 건조에서는, 회전 테이블(439)의 회전수는 소정의 회전수(2000∼3000rpm)까지 향상되고, 동시에 웨이퍼(W) 상방의 메인 세정 노즐(454) 및 웨이퍼(W)의 이면 하방의 이면 세정 노즐(443)로부터 질소 가스가 공급되어, 소정 시간 건조가 실행된다. 이 때, 컵(434)은 하강 위치(도 3의 실선부분)에 있고, 제 2 반송 기구(42)에 의한웨이퍼(W)의 반송을 방해하지 않도록 하고 있다.
상술한 처리 후, 웨이퍼(W)는 제 2 반송 기구(42)에 의해, 하우징(431)의 출입구(432)로부터 무전해 도금 처리 장치(43)의 외부로 반송된다.
본 발명에 따른 무전해 도금 처리 방법 및 무전해 도금 처리 장치는, 반도체 제조 산업에 있어서 사용하는 것이 가능하다.
Claims (18)
- 처리체에 대하여 첨가제를 공급하는 첨가제 공급 공정과,상기 처리체에 대하여 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는상기 처리체의 표면에 도금막을 형성하는 무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 첨가제 공급 공정과, 상기 금속 이온 용액 공급 공정은 소정의 도금막 두께가 형성될 때까지 반복 실행되는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 처리체를 세정하는 세정 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 첨가제는 환원제를 포함하는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 첨가제 공급 공정은 상기 처리체를 회전시키면서 실행되는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 첨가제 공급 공정은 상기 처리체를 진동시키면서 실행되는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 첨가제 공급 공정은 상기 처리체의 이면에 액체 또는 기체를 공급하면서 실행되는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속 이온을 포함하는 용액은 황산동 용액 또는 염산동 용액인 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속 이온 용액 공급 공정은 상기 처리체를 회전시키면서 실행되는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속 이온 용액 공급 공정은 상기 처리체를 진동시키면서 실행되는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속 이온 용액 공급 공정은 상기 처리체의 이면에 액체 또는 기체를 공급하면서 실행되는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 방법.
- 처리체의 표면에 대하여 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급 공정과,상기 처리체의 표면에 대하여 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 공급 공정과,상기 처리체의 주변부에 대하여 제 2 세정액을 공급하는 제 2 세정액 공급 공정과,상기 처리체의 이면에 대하여 제 3 세정액을 공급하는 제 3 세정액 공급 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는상기 처리체의 표면에 도금막을 형성하는 무전해 도금 처리 방법.
- 처리체를 유지하는 유지 기구와,상기 처리체에 첨가제를 공급하는 첨가제 공급계와,상기 처리체에 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급계를 구비하는 것을 특징으로 하는상기 처리체의 표면에 도금막을 형성하는 무전해 도금 처리 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 처리체에 세정액을 공급하는 세정액 공급계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 처리체의 이면으로 액체의 회전 주입을 방지하는 회전 주입 방지 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 처리체를 회전시키는 회전 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 처리체를 진동시키는 진동 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는무전해 도금 처리 장치.
- 처리체를 유지하는 유지 기구와,상기 처리체의 표면에 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 금속 이온 용액 공급계와,상기 처리체의 표면에 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 공급계와,상기 처리체의 주변부에 제 2 세정액을 공급하는 제 2 세정액 공급계와,상기 처리체의 이면에 제 3 세정액을 공급하는 제 3 세정액 공급계를 구비하는 것을 특징으로 하는상기 처리체의 표면에 도금막을 형성하는 무전해 도금 처리 장치.
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