TWI746334B

TWI746334B - 鍍覆裝置及鍍覆處理方法

Info

Publication number: TWI746334B
Application number: TW109147045A
Authority: TW
Inventors: 富田正輝; 泰之増田
Original assignee: 日商荏原製作所股份有限公司
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-11-11
Also published as: TW202229659A

Abstract

［課題］容易進行基板保持具的位置調整。［解決手段］鍍覆模組400係包含：用以收容鍍覆液的鍍覆槽410；用以在將被鍍覆面Wf-a朝向鍍覆槽410所收容的鍍覆液的狀態下保持基板Wf的基板保持具440；用以使基板保持具440作升降的升降機構480；及用以使基板保持具440於與基板保持具440的升降方向呈正交的方向移動的移動機構490。

Description

鍍覆裝置及鍍覆處理方法

本案係關於鍍覆裝置及鍍覆處理方法。

已知有杯式的電解鍍覆裝置，作為鍍覆裝置之一例。杯式的電解鍍覆裝置係將被鍍覆面朝向下方，使被基板保持具所保持基板（例如半導體晶圓）浸漬在鍍覆液，且對基板與陽極之間施加電壓，藉此使基板的表面析出導電膜。

在杯式的電解鍍覆裝置中，期求在基板全體將形成在基板的鍍覆膜厚作成為均一。此點，例如在專利文獻1中揭示藉由在陽極與基板之間配置可遮蔽電場的環狀的遮蔽構件，使基板的外緣部近傍的電流密度降低，藉此抑制在基板的外緣部周邊形成厚的鍍覆膜的情形。［先前技術文獻］［專利文獻］

［專利文獻1］日本特開2014-51697號公報

［發明所欲解決之課題］

但是，僅配置遮蔽構件，會有無法將基板全體的鍍覆膜厚充分均一化之虞，因此期求用以將鍍覆膜厚均一化的其他手法。

此點，本案之發明人等發現鍍覆裝置的陽極的軸心與基板的軸心的位置關係會對鍍覆膜厚的形貌造成影響。此外，調整陽極的軸心與基板的軸心的位置關係，例如在組裝鍍覆裝置時的軸心對準中亦為重要。再者，當開始基板的種類或鍍覆液的種類等為不同的新的鍍覆製程時，係期求根據該鍍覆製程中的基板的鍍覆膜厚的形貌的傾向，將陽極的軸心與基板的軸心對合、或硬將軸心錯開等調整。為了調整陽極的軸心與基板的軸心的位置關係，容易進行保持基板的基板保持具的位置調整頗為重要。

因此，本案係以容易進行基板保持具的位置調整作為目的之一。［解決課題之手段］

根據一實施形態，係揭示一鍍覆裝置，其係包含：用以收容鍍覆液的鍍覆槽；用以在將被鍍覆面朝向前述鍍覆槽所收容的鍍覆液的狀態下保持基板的基板保持具；用以使前述基板保持具作升降的升降機構；及用以使前述基板保持具於與前述基板保持具的升降方向呈正交的方向移動的移動機構。

以下參照圖示，就本發明之實施形態作說明。在以下說明的圖示中，對於相同或相當的構成要素係標註相同符號且省略重複說明。

＜鍍覆裝置的全體構成＞圖1係示出本實施形態之鍍覆裝置的全體構成的透視圖。圖2係示出本實施形態之鍍覆裝置的全體構成的平面圖。如圖1、2所示，鍍覆裝置1000係具備：載入埠100、搬送機器人110、對準器120、預濕模組200、預浸模組300、鍍覆模組400、洗淨模組500、旋乾機600、搬送裝置700、及控制模組800。

載入埠100係用以將未圖示的FOUP等匣盒所收納的基板搬入至鍍覆裝置1000、或將基板由鍍覆裝置1000搬出至匣盒的模組。在本實施形態中係於水平方向排列配置4台載入埠100，惟載入埠100的數量及配置為任意。搬送機器人110係用以搬送基板的機器人，構成為在載入埠100、對準器120、及搬送裝置700之間收送基板。當在搬送機器人110與搬送裝置700之間收送基板時，搬送機器人110及搬送裝置700係可透過未圖示的暫置台來進行基板的收送。

對準器120係用以將基板的定向平面或凹口等的位置對合在預定的方向的模組。在本實施形態中係於水平方向排列配置2台對準器120，惟對準器120的數量及配置為任意。預濕模組200係以純水或脫氣水等處理液將鍍覆處理前的基板的被鍍覆面弄濕，藉此將形成在基板表面的圖案內部的空氣置換成處理液。預濕模組200係構成為施行在鍍覆時以將圖案內部的處理液置換成鍍覆液的方式，對圖案內部容易供給鍍覆液的預濕處理。在本實施形態中係於上下方向排列配置2台預濕模組200，惟預濕模組200的數量及配置為任意。

預浸模組300係構成為施行例如將形成在鍍覆處理前的基板的被鍍覆面的種層表面等所存在的電阻大的氧化膜，以硫酸或鹽酸等處理液蝕刻去除而將鍍覆基底表面進行洗淨或活性化的預浸處理。在本實施形態中係於上下方向排列配置2台預浸模組300，惟預浸模組300的數量及配置為任意。鍍覆模組400係對基板施行鍍覆處理。在本實施形態中係設有2個於上下方向排列配置3台且於水平方向排列配置4台的12台鍍覆模組400的集合，合計24台鍍覆模組400，惟鍍覆模組400的數量及配置為任意。

洗淨模組500係構成為對基板施行洗淨處理，俾以去除殘留在鍍覆處理後的基板的鍍覆液等。在本實施形態中係於上下方向排列配置2台洗淨模組500，惟洗淨模組500的數量及配置為任意。旋乾機600係用以使洗淨處理後的基板高速旋轉而乾燥的模組。在本實施形態中係於上下方向排列配置2台旋乾機600，惟旋乾機600的數量及配置為任意。搬送裝置700係用以在鍍覆裝置1000內的複數模組間搬送基板的裝置。控制模組800係構成為控制鍍覆裝置1000的複數模組，例如可由具備與操作員之間的輸出入介面的一般電腦或專用電腦所構成。

以下說明藉由鍍覆裝置1000所為之一連串鍍覆處理之一例。首先，匣盒所收納的基板被搬入至載入埠100。接著，搬送機器人110係由載入埠100的匣盒取出基板，且將基板搬送至對準器120。對準器120係將基板的定向平面或凹口等的位置對合在預定的方向。搬送機器人110係將以對準器120經方向對合的基板，往搬送裝置700收送。

搬送裝置700係將從搬送機器人110所收取到的基板往預濕模組200搬送。預濕模組200係對基板施行預濕處理。搬送裝置700係將經施行預濕處理的基板往預浸模組300搬送。預浸模組300係對基板施行預浸處理。搬送裝置700係將經施行預浸處理的基板往鍍覆模組400搬送。鍍覆模組400係對基板施行鍍覆處理。

搬送裝置700係將經施行鍍覆處理的基板往洗淨模組500搬送。洗淨模組500係對基板施行洗淨處理。搬送裝置700係將經施行洗淨處理的基板往旋乾機600搬送。旋乾機600係對基板施行乾燥處理。搬送裝置700係將經施行乾燥處理的基板往搬送機器人110收送。搬送機器人110係將由搬送裝置700所收取到的基板往載入埠100的匣盒搬送。最後由載入埠100搬出收納了基板的匣盒。

＜鍍覆模組的構成＞接著，說明鍍覆模組400的構成。本實施形態中的24台鍍覆模組400由於為相同構成，因此僅說明1台鍍覆模組400。圖3係概略示出本實施形態之鍍覆模組的構成的縱剖面圖。如圖3所示，鍍覆模組400係具備用以收容鍍覆液的鍍覆槽410。鍍覆模組400係具備於上下方向將鍍覆槽410的內部分隔的隔膜420。鍍覆槽410的內部係藉由隔膜420而被區隔為陰極區域422與陽極區域424。在陰極區域422與陽極區域424係分別填充鍍覆液。在陽極區域424的鍍覆槽410的底面係設有陽極430。在陰極區域422係與隔膜420相對向配置阻力體450。阻力體450係用以達成基板Wf的被鍍覆面Wf-a中鍍覆處理均一化的構件，藉由形成有多數孔的板狀構件所構成。鍍覆模組400亦可在阻力體450的上部包含用以攪拌鍍覆液的未圖示的攪棒。此外，鍍覆模組400係具備用以計測藉由鍍覆處理而形成在基板Wf的被鍍覆面Wf-a的鍍覆膜厚的感測器455。在本實施形態中，感測器455係配置在阻力體450的上面的中央，惟並非侷限於此，感測器455的配置場所為任意。

此外，鍍覆模組400係具備用以在將被鍍覆面Wf-a朝向下方的狀態下保持基板Wf的基板保持具440。基板保持具440係具備用以由未圖示的電源對基板Wf供電的供電接點。在基板保持具440的上面係固定有軸442。在軸442係安裝有用以保持基板保持具440的保持構件448。保持構件448係包含：用以透過軸442來保持基板保持具440的水平保持台444；及用以保持水平保持台444的垂直保持台446。垂直保持台446係於上下方向可移動地被安裝在升降線性導件482。

鍍覆模組400係具備用以使基板保持具440旋轉的旋轉機構460，讓基板Wf繞著由被鍍覆面Wf-a的中央垂直伸長的假想的旋轉軸旋轉。旋轉機構460係可藉由例如馬達等周知機構來實現。在本實施形態中，在軸442安裝有滑輪462，在滑輪462安裝有皮帶464。旋轉機構460係構成為藉由透過皮帶464及滑輪462使軸442旋轉，而使基板保持具440旋轉。

此外，鍍覆模組400係具備用以使基板保持具440呈傾斜的傾斜機構470。在本實施形態中，傾斜機構470係包含：透過旋轉軸而連接於垂直保持台446的汽缸472；及透過旋轉軸而連接於水平保持台444的活塞桿474。傾斜機構470係可藉由汽缸472來推拉活塞桿474，而調整基板保持具440的角度。傾斜機構470並非限定於上述構成，可藉由傾斜機構等周知的機構來實現。

鍍覆模組400係具備用以使基板保持具440沿著Z軸（鉛直方向）升降的升降機構480。在本實施形態中，升降機構480係包含：於升降方向伸長的升降線性導件482、及用以使垂直保持台446沿著升降線性導件482於上下方向移動的升降驅動構件484。升降驅動構件484係可藉由例如馬達等周知的機構來實現。升降機構480係構成為藉由使垂直保持台446沿著升降線性導件482於上下方向移動而使基板保持具440作升降。鍍覆模組400係構成為使用升降機構480，將基板Wf浸漬在陰極區域422的鍍覆液，藉由於陽極430與基板Wf之間施加電壓而對基板Wf的被鍍覆面Wf-a施行鍍覆處理。

鍍覆模組400係具備：用以使基板保持具440於與基板保持具440的升降方向呈正交的方向移動的移動機構490。以下就移動機構490作說明。圖4係概略示出本實施形態之鍍覆模組的構成的透視圖。為了在圖4中圖示明瞭化，省略旋轉機構460、傾斜機構470、及升降機構480等。

如圖4所示，移動機構490係具備：用以使基板保持具440於與升降方向（Z軸方向）呈正交的第1方向（Y軸方向）移動的第1移動機構490-1；及用以使基板保持具440於與升降方向及第1方向呈正交的第2方向（X軸方向）移動的第2移動機構490-2。

第1移動機構490-1係包含：於第1方向伸長的第1線性導件492；設在第1線性導件492上的第1支持台493；及用以使第1支持台493沿著第1線性導件492移動的第1驅動構件491。第2移動機構490-2係包含：於第2方向伸長的第2線性導件496；設在第2線性導件496上的第2支持台497；及用以使第2支持台497沿著第2線性導件496移動的第2驅動構件495。第1移動機構490-1及第2移動機構490-2係可藉由例如直動導件等周知的機構來實現。

第1移動機構490-1及第2移動機構490-2係重疊配置在基台494上。在本實施形態中，係在基台494上配置第1移動機構490-1，在第1移動機構490-1上配置第2移動機構490-2。升降線性導件482係被固定在第2支持台497上。其中，第1移動機構490-1與第2移動機構490-2的配置亦可更換。亦可僅設在第1移動機構490-1與第2移動機構490-2的任一方。旋轉機構460、傾斜機構470、升降機構480、及移動機構490係可透過控制模組800來控制。

本實施形態之鍍覆模組400係具備有移動機構490，因此可容易於與基板保持具440的升降方向（Z軸方向）呈正交的方向（X軸方向及Y軸方向）使基板保持具440移動。因此，鍍覆模組400係可容易進行基板保持具440的位置調整。例如，鍍覆模組400係大型裝置，零件個數亦多，因此因各零件的公差及組裝公差，當鍍覆模組400設置時，於使基板保持具440（基板保持具440所保持的基板Wf）的軸心、與陽極430的軸心對位時會伴隨著難度。此點，根據本實施形態之鍍覆模組400，移動機構490係可使基板保持具440移動，讓陽極430的軸心、與基板保持具440所保持的基板Wf的軸心對合。可透過例如控制模組800所包含的輸入介面，來使基板保持具440以X軸方向及Y軸方向移動。因此，本實施形態之鍍覆模組400為了擔保鍍覆膜厚的基板全體的均一性，係可容易進行軸心對準。

尤其，如本實施形態之鍍覆裝置1000般，若包含複數（24台）鍍覆模組400，針對各鍍覆模組400進行基板保持具440與陽極430的軸心對準，係耗費龐大勞力。此點，若如本實施形態所示具備移動機構490，可針對複數鍍覆模組400，容易地進行軸心對準。

此外，本實施形態之鍍覆模組400的移動機構490係可構成為根據藉由感測器455所計測到的鍍覆膜厚，使基板保持具440移動。亦即，例如以使基板Wf的鍍覆膜厚的均一性提升為目的，已知為調整陽極430與基板Wf之間的距離（Z方向的距離），俾以微調基板Wf的外緣部的膜厚。但是，若將陽極430與基板Wf之間的距離拉開，基板與攪棒的距離亦變大，會擔心被鍍覆面Wf-a近傍的鍍覆液的攪拌效率降低。相對於此，本案發明人發現陽極430的軸心與基板Wf的軸心的位置關係會對鍍覆膜厚的形貌造成影響。

圖5係示出調整基板保持具的X方向的位置時的基板的鍍覆膜厚形貌的圖。在圖5中，橫軸係基板Wf的半徑（mm），縱軸係鍍覆膜厚（任意單位）。圖5係示出將基板Wf的軸心與陽極430的軸心對位時（X＝0），將基板Wf的軸心相對陽極430的軸心於X方向錯開時（X＝0.2、0.4、0.6、1.0）的鍍覆膜厚的形貌。

如圖5所示，當將基板Wf的軸心相對陽極430的軸心硬於X方向錯開時，基板Wf的膜厚尤其在外緣部會改變。在本實施形態中，當將基板Wf的軸心相對陽極430的軸心錯開0.6mm來進行鍍覆處理時，可使基板Wf的鍍覆膜厚的均一性提升。藉由本實施形態，可將基板保持具440的軸心相對陽極430的軸心作位置調整，因此無須將基板Wf與攪棒的距離拉開，亦即不會降低鍍覆液的攪拌效率，即可使鍍覆膜厚的均一性提升。

另外，即使作了初期設定讓鍍覆膜厚的均一性提升，亦難以因鍍覆模組400的經年變化、或鍍覆製程的變更等，來繼續擔保鍍覆膜厚的均一性。此時，必須在維護作業中進行鍍覆模組400的再調整作業。此點，藉由本實施形態，可透過控制模組800來調整基板保持具440（基板Wf）側的軸心，因此以參數管理複數鍍覆模組400的基板保持具440的位置，而可立即調整基板保持具440的位置。

接著，就本實施形態之鍍覆處理方法作說明。圖6係示出本實施形態之鍍覆處理方法的流程圖。圖6的流程圖係示出鍍覆模組400設置時的處理，作為一例。

如圖6所示，鍍覆處理方法係使用移動機構490，使基板保持具440於與基板保持具440的升降方向呈正交的方向移動（第1移動步驟110）。具體而言，第1移動步驟110係使基板保持具440移動，讓被配置在鍍覆槽410的內部的陽極430的軸心、與基板保持具440所保持的基板Wf的軸心對合。第1移動步驟110係包含：使基板保持具440於與升降方向（Z軸方向）呈正交的第1方向（X軸方向）移動的第1移動步驟、及使基板保持具440於與升降方向及第1方向呈正交的第2方向（Y軸方向）移動的第2移動步驟。第1移動步驟110係例如可藉由操作員透過控制模組800的輸入介面，輸入基板保持具440的X軸方向及Y軸方向的移動量來執行。藉由第1移動步驟110，基板Wf與陽極430的軸心對準完成。

接著，鍍覆處理方法係在基板保持具440設置基板Wf（步驟120）。接著，鍍覆處理方法係使用升降機構480，使基板保持具440下降至鍍覆槽410內（下降步驟130）。接著，鍍覆處理方法係使用旋轉機構460使基板保持具440旋轉，並且對已下降至鍍覆槽410內基板保持具440所保持的基板Wf執行鍍覆處理（鍍覆步驟140）。

接著，鍍覆處理方法係計測藉由鍍覆步驟140而形成在基板Wf的被鍍覆面Wf-a的鍍覆膜厚（計測步驟150）。計測步驟150係可使用感測器455來計測鍍覆膜厚。

接著，鍍覆處理方法係根據藉由計測步驟150所計測到的鍍覆膜厚，使用移動機構490使基板保持具440移動（第2移動步驟160）。第2移動步驟160係例如可一邊使基板Wf的軸心相對陽極430的軸心以X方向及／或Y方向錯開，一邊使基板保持具440移動至鍍覆膜厚的均一性成為最高的場所。

接著，鍍覆處理方法係判定是否應結束鍍覆處理（判定步驟170）。判定步驟170係可根據例如開始鍍覆處理之後是否經過了預定的時間、或是否已形成有預定的鍍覆膜厚等，來判定是否應結束鍍覆處理。鍍覆處理方法若判定為並非應結束鍍覆處理（判定步驟170，No），即返回至鍍覆步驟140來反覆處理。另一方面，鍍覆處理方法若判定為應結束鍍覆處理（判定步驟170，Yes），即結束處理。

其中，圖6的流程圖係示出鍍覆模組400設置時的處理，因此最初雖執行了基板Wf與陽極430的軸心對準（第1移動步驟110），但亦可未執行第1移動步驟110。此外，圖6的流程圖雖示出一邊進行鍍覆處理一邊使基板保持具440移動（第2移動步驟160）之例，惟並非限定於此。例如，鍍覆模組400係針對複數個基板，如圖5所示，可將基板Wf的軸心相對陽極430的軸心錯開不同的量來進行鍍覆處理。結果，鍍覆模組400係可得複數鍍覆膜厚形貌，且藉由比較該等，可求出最適移動量。此時，鍍覆模組400對進行相同鍍覆製程的基板，係可在鍍覆處理前，根據所求出的最適移動量，使基板保持具440移動。

以上說明若干個本發明之實施形態，惟上述發明的實施形態係用以容易理解本發明者，並非為限定本發明者。本發明在未脫離其主旨的情形下，可進行變更、改良，並且在本發明包含其等價物，自不待言。此外，可在可解決上述之課題的至少一部分的範圍、或達成效果的至少一部分的範圍內，進行申請專利範圍及說明書所記載的各構成要素的任意組合、或省略。

本案係揭示一種鍍覆裝置，其係包含：用以收容鍍覆液的鍍覆槽；用以在將被鍍覆面朝向前述鍍覆槽所收容的鍍覆液的狀態下保持基板的基板保持具；用以使前述基板保持具作升降的升降機構；及用以使前述基板保持具於與前述基板保持具的升降方向呈正交的方向移動的移動機構，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆裝置，前述移動機構係包含：用以使前述基板保持具於與前述升降方向呈正交的第1方向移動的第1移動機構；及用以使前述基板保持具於與前述升降方向及前述第1方向呈正交的第2方向移動的第2移動機構，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆裝置，前述第1移動機構係包含：於前述第1方向伸長的第1線性導件；設在第1線性導件上的第1支持台；及用以使前述第1支持台沿著前述第1線性導件移動的第1驅動構件，前述第2移動機構係包含：於前述第2方向伸長的第2線性導件；設在第2線性導件上的第2支持台；及用以使前述第2支持台沿著前述第2線性導件移動的第2驅動構件，前述第1移動機構及前述第2移動機構係重疊配置在基台上，前述升降機構係包含：被安裝在前述第1支持台或第2支持台且於前述升降方向伸長的升降線性導件；及用以使保持前述基板保持具的保持構件沿著前述升降線性導件移動的升降驅動構件，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆裝置，前述移動機構係使前述基板保持具移動，讓被配置在前述鍍覆槽的內部的陽極的軸心、與在前述基板保持具所保持的基板的軸心相對合，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆裝置，其係另外包含：用以計測藉由鍍覆處理而在前述基板的前述被鍍覆面所形成的鍍覆膜厚的感測器，前述移動機構係構成為根據藉由前述感測器所計測到的鍍覆膜厚來使前述基板保持具移動，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆裝置，其係包含複數鍍覆模組，該鍍覆模組係包含：前述鍍覆槽、前述基板保持具、前述升降機構、及前述移動機構，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆處理方法，其係包含：使用以在將被鍍覆面朝向鍍覆槽所收容的鍍覆液的狀態下保持基板的基板保持具，於與前述基板保持具的升降方向呈正交的方向移動的移動步驟；使前述基板保持具下降至前述鍍覆槽內的下降步驟；及對已下降至前述鍍覆槽內基板保持具所保持的基板執行鍍覆處理的鍍覆步驟，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆處理方法，前述移動步驟係包含：使前述基板保持具於與前述升降方向呈正交的第1方向移動的第1移動步驟；及使前述基板保持具於與前述升降方向及前述第1方向呈正交的第2方向移動的第2移動步驟，作為一實施形態。

再者，本案係揭示一種鍍覆處理方法，前述移動步驟係包含：使前述基板保持具移動，讓被配置在前述鍍覆槽的內部的陽極的軸心、與前述基板保持具所保持的基板的軸心對合的第1移動步驟，作為一實施形態。

此外，本案係揭示一種鍍覆處理方法，其係另外包含：計測藉由前述鍍覆步驟而在前述基板的前述被鍍覆面所形成的鍍覆膜厚的計測步驟，前述移動步驟係包含：根據藉由前述計測步驟所計測到的鍍覆膜厚來使前述基板保持具移動的第2移動步驟，作為一實施形態。

100:載入埠

110:搬送機器人

120:對準器

200:預濕模組

300:預浸模組

400:鍍覆模組

410:鍍覆槽

420:隔膜

422:陰極區域

424:陽極區域

430:陽極

440:基板保持具

442:軸

444:水平保持台

446:垂直保持台

448:保持構件

450:阻力體

455:感測器

460:旋轉機構

462:滑輪

464:皮帶

470:傾斜機構

472:汽缸

474:活塞桿

480:升降機構

482:升降線性導件

484:升降驅動構件

490:移動機構

490-1:第1移動機構

490-2:第2移動機構

491:第1驅動構件

492:第1線性導件

493:第1支持台

494:基台

495:第2驅動構件

496:第2線性導件

497:第2支持台

500:洗淨模組

600:旋乾機

700:搬送裝置

800:控制模組

1000:鍍覆裝置

Wf:基板

Wf-a:被鍍覆面

圖1係示出本實施形態之鍍覆裝置的全體構成的透視圖。圖2係示出本實施形態之鍍覆裝置的全體構成的平面圖。圖3係概略示出本實施形態之鍍覆模組的構成的縱剖面圖。圖4係概略示出本實施形態之鍍覆模組的構成的透視圖。圖5係示出調整了基板保持具的X方向的位置時的基板的鍍覆膜厚形貌的圖。圖6係示出實施形態之鍍覆處理方法的流程圖。