TWI771922B - 半導體裝置之製造方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

實施形態提供一種可抑制對基板進行處理之處理液變質的半導體裝置之製造方法及基板處理裝置。 實施形態之半導體裝置之製造方法係將基板搬入至處理容器內，將被搬入基板之處理容器密封，將經密封之處理容器內減壓，向經減壓之處理容器內供給處理液，使用處理液實施基板之處理，將用於處理之處理液自處理容器排出，排出處理液後，將處理容器開封，自處理容器中搬出處理後之基板。

Description

半導體裝置之製造方法及基板處理裝置
本發明之實施形態係關於一種半導體裝置之製造方法及基板處理裝置。
於半導體裝置之製造工序中，有時將基板收容至基板處理裝置之處理容器內，並供給鍍覆液、沖洗液等處理液，對基板實施特定處理。然而，於將基板搬入至處理容器及自處理容器搬出時，處理液有時會暴露於大氣中而發生變質。
一實施形態提供一種可抑制對基板進行處理之處理液變質的半導體裝置之製造方法及基板處理裝置。
實施形態之半導體裝置之製造方法係將基板搬入至處理容器內，將被搬入上述基板之上述處理容器密封，對經密封之上述處理容器內減壓，向經減壓之上述處理容器內供給處理液，使用上述處理液實施上述基板之處理，將用於上述處理之上述處理液自上述處理容器排出，排出上述處理液後，將上述處理容器開封，自上述處理容器中搬出上述處理後之上述基板。
以下，參照圖式，對本發明詳細地進行說明。再者，並非藉由下述實施形態來限定本發明。又，下述實施形態中之構成要素中，包括業者可容易想到之構成要素或實質上相同之構成要素。
(基板處理裝置之構成例) 圖1係表示實施形態之基板處理裝置1之構成之一例的圖。如圖1所示，基板處理裝置1具備處理容器10、氮氣供給部21、離子交換水供給部22、鍍覆液供給部23、排氣部31、離子交換水排出部32、鍍覆液排出部33、晶圓保持部40及控制部60。
處理容器10具備晶圓收容部11及頂板12。作為基板收容部之晶圓收容部11具有上部打開之箱形，構成為可收容作為基板之晶圓W。作為蓋部之頂板12係構成為將晶圓收容部11上部之開口閉合之板狀構件。於晶圓收容部11與頂板12接觸之部分介置作為密封部之O形環13。藉此，可將處理容器10氣密地密封。
於處理容器10連接氮氣供給部21、離子交換水供給部22及鍍覆液供給部23。氮氣供給部21、離子交換水供給部22及鍍覆液供給部23例如分別配置於處理容器10之1個側面。
作為惰性氣體供給部之氮氣供給部21具備供給口21s、閘閥21g及供給管21p。供給口21s係設置於處理容器10之開口。
作為第1閥之閘閥21g連接於自處理容器10延伸出之供給口21s之端部。藉由打開或關閉閘閥21g，而開始或停止向處理容器10內供給氮氣。
於閘閥21g之連接於供給口21s一側之相反側連接供給管21p之一端。供給管21p之另一端例如連接於作為惰性氣體供給源之儲氣罐51，該儲氣罐51儲存有作為惰性氣體之氮氣。
藉由上述構成，氮氣供給部21構成為可向處理容器10內供給氮氣。但是，所供給之氣體除氮氣外，亦可例如為稀有氣體等其他惰性氣體。又，氮氣供給部21亦可構成為可酌情切換供給氮氣、稀有氣體等複數種惰性氣體。
作為沖洗液供給部之離子交換水供給部22具備供給口22s、閘閥22g及供給管22p。供給口22s係設置於處理容器10之開口。
作為第2閥之閘閥22g連接於自處理容器10延伸出之供給口22s之端部。藉由打開或關閉閘閥22g，而開始或停止向處理容器10內供給離子交換水。
於閘閥22g之連接於供給口22s一側之相反側連接供給管22p之一端。供給管22p之另一端例如連接於作為沖洗液供給源之貯槽52，該貯槽52儲存有作為沖洗液之離子交換水(DI Water：De-Ionization Water，去離子水)。
藉由上述構成，離子交換水供給部22構成為可向處理容器10內供給離子交換水。
作為處理液供給部之鍍覆液供給部23具備供給口23s、閘閥23g及供給管23p。供給口23s係設置於處理容器10之開口。
作為第3閥之閘閥23g連接於自處理容器10延伸出之供給口23s之端部。藉由打開或關閉閘閥23g，而開始或停止向處理容器10內供給鍍覆液。
於閘閥23g之連接於供給口23s一側之相反側連接供給管23p之一端。供給管23p之另一端例如連接於作為處理液供給源之貯槽53，該貯槽53儲存有作為處理液之鍍覆液。
藉由上述構成，鍍覆液供給部23構成為可向處理容器10內供給鍍覆液。藉由使用銅鍍覆液、鎳鍍覆液、金鍍覆液等各種鍍覆液，於晶圓W上形成銅、鎳、金等之各種金屬膜。
於處理容器10連接排氣部31、離子交換水排出部32及鍍覆液排出部33。排氣部31、離子交換水排出部32及鍍覆液排出部33分別配置於處理容器10之1個側面，該側面與例如設置有上述氮氣供給部21等之側面相對向。
排氣部31具備排出口31s、閘閥31g、排出管31d及泵31v。排出口31s係設置於處理容器10之開口。
作為第4閥之閘閥31g連接於自處理容器10延伸出之排出口31s之端部。藉由打開或關閉閘閥31g，而開始或停止排出氮氣、大氣等處理容器10內之氣體。
於閘閥31g之連接於排出口31s一側之相反側連接排出管31d之一端。於排出管31d中設置泵31v，排出管31d之另一端延伸至基板處理裝置1之外部。
藉由上述構成，排氣部31構成為可將處理容器10內之氣體排出。即，藉由使泵31v運轉，同時打開上述閘閥31g，而將處理容器10內之氣體排出至基板處理裝置1外。
作為沖洗液排出部之離子交換水排出部32具備排出口32s、閘閥32g及排出管32d。排出口31s係設置於處理容器10之開口。
作為第5閥之閘閥32g連接於自處理容器10延伸出之排出口32s之端部。藉由打開或關閉閘閥32g，而開始或停止排出處理容器10內之離子交換水。
於閘閥32g之連接於排出口32s一側之相反側連接排出管32d之一端。排出管32d之另一端延伸至基板處理裝置1之外部。
藉由上述構成，離子交換水排出部32構成為可將離子交換水自處理容器10內排出至基板處理裝置1外。
作為處理液排出部之鍍覆液排出部33具備排出口33s、閘閥33g及排出管33d。排出口33s係設置於處理容器10之開口。
作為第6閥之閘閥33g連接於自處理容器10延伸出之排出口33s之端部。藉由打開或關閉閘閥33g，而開始或停止排出處理容器10內之鍍覆液。
於閘閥33g之連接於排出口33s一側之相反側連接排出管33d之一端。於排出管33d中設置循環部33f，排出管33d之另一端連接於上述儲存有鍍覆液之貯槽53。循環部33f構成為將自處理容器10內排出之鍍覆液淨化後使其再次返回至貯槽53側。鍍覆液之淨化功能例如可藉由將異物等從自處理容器10內排出之鍍覆液中去除之過濾器來實現。使鍍覆液返回至貯槽53之功能例如可藉由液泵等泵來實現。
此處，連接排出口33s與貯槽53之排出管33d、及連接貯槽53與供給口23s之供給管23p作為連接排出口33s與供給口23s之連接管發揮功能。又，排出管33d、循環部33f、貯槽53及供給管23p例如作為使自排出口33s排出之鍍覆液循環至供給口23s之循環機構發揮功能。
藉由上述循環機構，鍍覆液排出部33構成為可將鍍覆液自處理容器10內排出後使其循環至上游側之貯槽53，從而將上述鍍覆液淨化並且重複使用。
另一方面，基板處理裝置1亦可不具備使離子交換水循環之機構，用於洗淨處理之離子交換水可每使用1次便廢棄。藉此，容易保持處理容器10內、鍍覆液及晶圓W清潔。但是，亦可構成為，於排出離子交換水之排出管32d中設置液泵等泵從而可促進離子交換水自處理容器10排出。
作為基板保持部之晶圓保持部40具備基部41、晶圓保持台42及接觸環43。
基部41於內部具備：配置於處理容器10之上方且使晶圓保持台42及接觸環43旋轉之未圖示之馬達等旋轉機構、及向接觸環43供給電荷之未圖示之電荷供給機構。
於基部41之下表面設置有晶圓保持台42。晶圓保持台42具備未圖示之吸附機構，且構成為可於下表面保持正面即供製造半導體裝置之面朝向下方之晶圓W。
接觸環43係支持於自基部41之下表面延伸出之支持棒的圓環狀構件，構成為與正面朝向下方地保持於晶圓保持台42之晶圓W之正面接觸。接觸環43構成為，可藉由自設置於基部41之電荷供給機構供給電荷而向晶圓W供電。
又，晶圓保持部40構成為可藉由未圖示之搬送機構，於保持有晶圓W之狀態下上下移動，且構成為可將晶圓W搬入至處理容器10及自處理容器10搬出。
控制部60例如構成為具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等，控制基板處理裝置1整體之電腦。
即，控制部60控制晶圓保持部40之晶圓保持台42所具備之吸附機構，使晶圓W保持於晶圓保持台42。又，控制部60控制晶圓保持部40之基部41所具備之電荷供給機構，經由接觸環43向晶圓W供電。又，控制部60控制晶圓保持部40之基部41所具備之馬達，使晶圓保持台42及接觸環43於保持有晶圓W之狀態下旋轉。
又，控制部60控制未圖示之搬送機構，使晶圓保持部40於保持有晶圓W之狀態下上下移動，從而將晶圓W搬入至處理容器10及自處理容器10搬出。
又，控制部60控制閘閥21g，而開始或停止向處理容器10內供給氮氣。控制部60控制閘閥22g，而開始或停止向處理容器10內供給離子交換水。控制部60控制閘閥23g，而開始或停止向處理容器10內供給鍍覆液。
又，控制部60控制閘閥31g及泵31v，而開始或停止自處理容器10內排出氣體。又，控制部60控制閘閥32g，而開始或停止自處理容器10內排出離子交換水。又，控制部60控制閘閥33g，而開始或停止自處理容器10內排出鍍覆液。
如上所述，實施形態之基板處理裝置1例如構成為向晶圓W供電來進行鍍覆處理之電鍍裝置。再者，由基板處理裝置1實施鍍覆處理之晶圓W例如可為矽晶圓等半導體晶圓、石英晶圓、砷化鎵晶圓等化合物晶圓等。又，晶圓W亦可為將複數片晶圓貼合而成之貼合晶圓。
(基板處理裝置之動作例) 其次，使用圖2～圖5，對實施形態之基板處理裝置1之動作之一例進行說明。
圖2係表示實施形態之基板處理裝置1所執行之晶圓W之搬入動作至沖洗液之排出動作的模式圖。圖3係表示實施形態之基板處理裝置1所執行之針對晶圓W之鍍覆處理的模式圖。圖4係表示實施形態之基板處理裝置1所執行之後洗淨處理至晶圓W之搬出動作的模式圖。
如圖2(a)所示，驅動搬送機構，使保持有晶圓W之晶圓保持部40向下方移動，從而將晶圓W搬入至處理容器10內。於此之前，對晶圓W實施半導體裝置之製造工序中之各種處理，從而在保持於晶圓保持部40且朝向下方之晶圓W之正面，配置有未圖示之半導體裝置之一部分。於搬入晶圓W時，處理容器10內充滿大氣AT。但是，處理容器10內亦可充滿氮氣等惰性氣體。此外，亦可用複數種氣體充當處理容器10內之密封氣體，只要為清潔氣體即可。藉此，可減少處理容器10內之顆粒。
將晶圓W搬入至處理容器10後，藉由晶圓保持部40使晶圓W開始旋轉。晶圓W持續旋轉至處理容器10內之各處理結束為止。但是，晶圓W之旋轉只要於開始利用鍍覆液PS進行鍍覆處理前開始即可。因此，例如可於向處理容器10填充下述離子交換水PL之過程中或填充之後、或者向處理容器10填充鍍覆液PS之過程中或填充之後等之任意時點，使晶圓W開始旋轉。
如圖2(b)所示，於氣密地密封處理容器10之狀態下，打開排氣部31之閘閥31g，使泵31v運轉，排出處理容器10內之大氣AT，從而將處理容器10內減壓至例如2.6 kPa以上3.3 kPa以下。亦將該步驟稱為處理容器10內之除氣。
如圖2(c)所示，關閉排氣部31之閘閥31g後，打開離子交換水供給部22之閘閥22g，向已減壓之處理容器10內供給離子交換水PL，從而對晶圓W及處理容器10內實施前洗淨處理。此時，亦可將離子交換水排出部32之閘閥32g亦連續打開或間歇打開，從而進行複數次處理容器10內之離子交換水PL之更換。
藉此，大致完全將吸附於晶圓W及處理容器10之表面等之大氣成分去除。又，將雜質及異物等自晶圓W及處理容器10內去除。該等雜質及異物等例如附著於晶圓W本身，或者因晶圓W之搬入而自大氣中混入。
再者，亦可於如上所述對處理容器10內進行除氣後且供給離子交換水PL前，進行如下處理，即，將氮氣等惰性氣體供給至處理容器10內，使處理容器10內之壓力變得與大氣壓同等，或者成為大氣壓以上之較高之壓力。惰性氣體可為由氮氣供給部21供給之氮氣等。藉此，可更確實地將殘留於處理容器10內之大氣成分以及雜質及異物等自處理容器10內排出。其後，一面自處理容器10內排出惰性氣體，一面向處理容器10內供給離子交換水PL。隨著不斷自處理容器10內排出惰性氣體，處理容器10內之壓力逐漸降低，因此可提高向處理容器10內供給離子交換水PL之速度。
如圖2(d)所示，關閉離子交換水供給部22之閘閥22g後，打開離子交換水排出部32之閘閥32g，將離子交換水PL自前洗淨處理結束之處理容器10內排出。此時，亦可一面向處理容器10內供給惰性氣體，一面進行離子交換水PL之排出。惰性氣體可為由氮氣供給部21供給之氮氣等。於氮氣供給部21構成為可切換供給複數種氣體之情形時，上述惰性氣體亦可為用以促進離子交換水PL排出之專用氣體等。藉此，利用惰性氣體將離子交換水PL自處理容器10內擠出。又，隨著惰性氣體之供給，處理容器10內之壓力逐漸上升。因此，可提高離子交換水PL自處理容器10內之排出速度，又，可抑制離子交換水PL殘留於處理容器10內。
如圖3(a)所示，關閉離子交換水排出部32之閘閥32g後，打開鍍覆液供給部23之閘閥23g，向已排出離子交換水PL之處理容器10內供給鍍覆液PS。鍍覆液PS持續供給至處理容器10內大致完全由鍍覆液PS填滿為止。
再者，亦可於排出離子交換水PL後且供給鍍覆液PS前，進行1次或複數次如下循環淨化處理，即，向處理容器10內供給由氮氣供給部21所供給之氮氣等惰性氣體而使之成為大氣壓以上之後，排出惰性氣體將處理容器10內減壓。其後，向處理容器10內供給鍍覆液PS。鍍覆液PS可於處理容器10內之壓力為大氣壓以上之時點、或已被減壓之時點等任意時點開始供給。當於處理容器10內已被減壓之時點進行鍍覆液PS之供給時，可與上述離子交換水PL之情形同樣地，提高向處理容器10內供給鍍覆液PS之速度。
如圖3(b)所示，關閉鍍覆液供給部23之閘閥23g後，開始經由接觸環43向晶圓W供電，從而對晶圓W實施鍍覆處理。藉此，於晶圓W上形成所需金屬膜。
如圖3(c)所示，打開鍍覆液排出部33之閘閥33g，將鍍覆液PS自鍍覆處理結束之處理容器10內排出。此時，亦可藉由循環部33f之使鍍覆液PS循環之功能，使鍍覆液PS加速排出。更具體而言，例如藉由使循環部33f所含之泵運轉，抽吸自處理容器10內排出之鍍覆液PS，促進鍍覆液PS向貯槽53之循環，而可使鍍覆液PS加速排出。
又，此時亦可一面向處理容器10內供給惰性氣體，一面進行鍍覆液PS之排出。惰性氣體可為由氮氣供給部21供給之氮氣等。於氮氣供給部21構成為可切換供給複數種氣體之情形時，上述惰性氣體亦可為用以促進鍍覆液PS排出之專用氣體等。藉由用惰性氣體將鍍覆液PS自處理容器10內擠出，且處理容器10內之壓力隨著惰性氣體之供給而逐漸上升，可提高鍍覆液PS自處理容器10內之排出速度，再者，可抑制鍍覆液PS殘留於處理容器10內。
再者，於晶圓W之鍍覆處理過程中及鍍覆處理前後，鍍覆液PS之供給時點及排出時點可適當調整。例如，亦可藉由在鍍覆處理過程中同時進行鍍覆液PS之供給及排出，而一面使處理容器10內之鍍覆液PS循環，一面進行鍍覆處理。於此情形時，處理容器10內由鍍覆液PS填充後，仍將鍍覆液供給部23之閘閥23g維持打開之狀態而無需關閉。另一方面，於處理容器10內已填充有鍍覆液PS之時點，打開鍍覆液排出部33之閘閥33g，並維持該狀態。其後，於鍍覆處理結束後關閉閘閥23g，於鍍覆液PS自處理容器10內之排出結束後關閉閘閥33g。
如圖4(a)所示，關閉鍍覆液排出部33之閘閥33g後，打開離子交換水供給部22之閘閥22g，向已排出鍍覆液PS之處理容器10內供給離子交換水PL，從而對晶圓W及處理容器10內實施後洗淨處理。此時，亦可將閘閥32g亦連續打開或間歇打開，進行複數次處理容器10內之離子交換水PL之更換。
藉此，大致完全地將殘留於晶圓W及處理容器10之表面等之鍍覆液PS沖去。
再者，將處理容器10內自鍍覆液PS切換為離子交換水PL時，亦可使用惰性氣體實施上述循環淨化處理。即，亦可於排出鍍覆液PS後且供給離子交換水PL前，進行1次或複數次如下之循環淨化處理，即，向處理容器10內供給由氮氣供給部21供給之氮氣等惰性氣體而設為大氣壓以上之後，排出惰性氣體而將處理容器10內減壓。其後，向處理容器10內供給離子交換水PL。離子交換水PL可於處理容器10內之壓力成為大氣壓以上之時點、或經減壓之時點等任意時點開始供給。若於處理容器10內經減壓之時點進行離子交換水PL之供給，與上述前洗淨中供給離子交換水PL之情形同樣地，可提高向處理容器10內供給離子交換水PL之速度。
如圖4(b)所示，關閉離子交換水供給部22之閘閥22g後，打開離子交換水排出部32之閘閥32g，自後洗淨處理結束之處理容器10內排出離子交換水PL。此時，亦可一面向處理容器10內供給惰性氣體，一面進行離子交換水PL之排出。惰性氣體可為由氮氣供給部21供給之氮氣等。於氮氣供給部21構成為可切換供給複數種氣體之情形時，上述惰性氣體亦可為用以促進離子交換水PL排出之專用氣體等。藉由用惰性氣體將離子交換水PL自處理容器10內擠出，且處理容器10內之壓力隨著惰性氣體之供給而逐漸上升，可提高離子交換水PL自處理容器10內之排出速度，再者，可抑制離子交換水PL殘留於處理容器10內。
又，於如上所述離子交換水排出部32具備設置於排出管32d之泵等之情形時，當將前洗淨及後洗淨所使用之離子交換水PL中之至少任一者自處理容器10排出時，亦可藉由使上述泵運轉，抽吸離子交換水PL，而促進離子交換水PL自處理容器10內排出。
如圖4(c)所示，關閉離子交換水排出部32之閘閥32g後，打開氮氣供給部21及排氣部31之閘閥21g、31g，將氮氣IG供給至處理容器10內，同時將氮氣IG自處理容器10內排出，反覆進行複數次處理容器10內之氮氣IG之更換，從而實施晶圓W及處理容器10內之乾燥處理。
藉此，去除殘留於晶圓W及處理容器10之表面等之離子交換水PL，使晶圓W及處理容器10內乾燥。
其後，保持著打開氮氣供給部21之閘閥21g之狀態，關閉排氣部31之閘閥31g，使乾燥處理結束之處理容器10內充滿氮氣IG，從而使處理容器10內恢復至大氣壓。
如圖4(d)所示，驅動搬送機構，使保持有晶圓W之晶圓保持部40向上方移動，從而將晶圓W自恢復至大氣之處理容器10內搬出。
藉由以上步驟，實施形態之基板處理裝置1中之動作結束。
圖5係表示藉由實施形態之基板處理裝置1所執行之鍍覆處理而於晶圓W形成金屬膜LY之情況的模式圖。圖5(a)係鍍覆處理前之晶圓W，圖5(b)係鍍覆處理後之晶圓W。
如圖5(b)所示，藉由基板處理裝置1所執行之處理，於晶圓W之供製造半導體裝置之面形成金屬膜LY。此後，對晶圓W實施各種處理，藉此製造包含金屬膜LY之半導體裝置。
(基板處理裝置之鍍覆處理之例) 其次，使用圖6，對實施形態之基板處理裝置1中之鍍覆處理之一例進行說明。圖6係表示實施形態之基板處理裝置1中之鍍覆處理之順序之一例的流程圖。基板處理裝置1中之鍍覆處理係作為半導體裝置之製造工序之一環加以實施。
如圖6所示，於大氣壓下將晶圓W搬入至基板處理裝置1之處理容器10內(步驟S101)。即，基板處理裝置1之控制部60控制晶圓保持部40之晶圓保持台42所具備之吸附機構，使晶圓W保持於晶圓保持台42。又，控制部60控制未圖示之搬送機構，使晶圓保持部40於保持有晶圓W之狀態下向下方移動，從而將晶圓W搬入至處理容器10內。
控制部60於使晶圓W搬入至處理容器10後，使晶圓保持部40之未圖示之馬達運轉，從而使晶圓W開始旋轉。控制部60使晶圓W持續旋轉至處理容器10內之各處理結束為止。
控制部60使泵31v運轉，同時打開閘閥31g，排出氣密地密封之處理容器10內之大氣。藉此，將處理容器10內減壓(步驟S102)。
控制部60打開閘閥22g，向已減壓之處理容器10內供給離子交換水(步驟S103)。
控制部60使離子交換水持續向處理容器10內供給，從而對晶圓W及處理容器10內實施前洗淨處理(步驟S104)。此時，控制部60亦可將閘閥32g連續打開或間歇打開，從而實施複數次處理容器10內之離子交換水之更換。
控制部60關閉閘閥22g，並打開閘閥32g，使前洗淨處理結束之處理容器10內之離子交換水排出(步驟S105)。
控制部60關閉閘閥32g，並打開閘閥23g，向已排出離子交換水之處理容器10內供給鍍覆液(步驟106)。
控制部60關閉閘閥23g，並使晶圓保持部40之未圖示之電荷供給機構運轉，開始經由接觸環43向晶圓W供電，從而對晶圓W實施鍍覆處理(步驟S107)。
控制部60於鍍覆處理結束後，使晶圓保持部40之未圖示之電荷供給機構停止，從而停止向晶圓W供電。
控制部60打開閘閥33g，使鍍覆處理結束之處理容器10內之鍍覆液排出(步驟S108)。
控制部60關閉閘閥33g，並打開閘閥22g，向已排出鍍覆液之處理容器10內供給離子交換水(步驟S109)。
控制部60使離子交換水持續向處理容器10內供給，從而對晶圓W及處理容器10內實施後洗淨處理(步驟S110)。此時，控制部60亦可將閘閥32g連續打開或間歇打開，從而實施複數次處理容器10內之離子交換水之更換。
控制部60關閉閘閥22g，並打開閘閥32g，使後洗淨處理結束之處理容器10內之離子交換水排出(步驟S111)。
控制部60關閉閘閥32g，並打開閘閥21g、31g，向已排出離子交換水之處理容器10內供給氮氣(步驟S112)。
控制部60使氮氣持續向處理容器10內供給，從而對晶圓W及處理容器10內實施乾燥處理(步驟S113)。
控制部60於乾燥處理結束後，使晶圓保持部40之未圖示之馬達停止，從而停止晶圓W之旋轉。
控制部60保持著打開閘閥21g之狀態，關閉閘閥31g，使處理容器10內充滿氮氣，從而使處理容器10內恢復大氣(步驟S114)。
控制部60控制未圖示之搬送機構，使晶圓保持部40向上方移動，從而將晶圓W自處理容器10內搬出(步驟S115)。
藉由以上步驟，實施形態之基板處理裝置1中之鍍覆處理結束。
(比較例) 於半導體裝置之製造工序中，有時會將晶圓浸漬於充滿著鍍覆液之處理容器內，來進行鍍覆處理。但是，比較例之基板處理裝置所具備之處理容器為向大氣中開放之狀態，鍍覆液有時會因氧化變質從而出現劣化。由此，有時會導致利用鍍覆液進行之鍍覆處理之性能下降。
又，由於鍍覆液暴露於大氣中，故而存在大氣中之雜質及異物混入至鍍覆液中之情形。將晶圓搬入至處理容器內時，處於大氣與晶圓接觸之狀態，故而亦存在由晶圓將雜質及異物帶入至處理容器內之鍍覆液中之情形。若鍍覆液中包含雜質及異物，則有可能會於藉由鍍覆處理形成之金屬膜與其他膜之界面中產生空隙，從而導致金屬膜剝離。
根據實施形態之半導體裝置之製造方法，向減壓下之處理容器10內供給鍍覆液來實施晶圓W之鍍覆處理，並將鍍覆液自處理容器10排出後，才將晶圓W自處理容器10內搬出。藉此，可儘量避免使鍍覆液暴露於大氣中，抑制鍍覆液因氧化產生變質及劣化，又，可抑制雜質及異物混入至鍍覆液中。
根據實施形態之半導體裝置之製造方法，向鍍覆處理前後之處理容器10內供給離子交換水，進行前洗淨處理及後洗淨處理。藉由前洗淨處理，可除去附著於晶圓W本身之雜質及異物、以及被帶入至處理容器10內之雜質及異物，從而可進一步抑制雜質及異物混入至鍍覆液中。藉由後洗淨處理，可將殘留於晶圓W及處理容器10內之鍍覆液沖走，從而可抑制鍍覆液因其後之大氣開放發生氧化，導致氧化後之鍍覆液再次混入貯槽53等中。
根據實施形態之基板處理裝置1，其具備：處理容器10，其將晶圓W收容於氣密地密封之內部，並進行鍍覆處理；排氣部31，其連接於處理容器10；以及鍍覆液供給部23及鍍覆液排出部33。藉此，實現基板處理裝置1，其可儘量避免使鍍覆液暴露於大氣中，抑制鍍覆液因氧化產生變質及劣化，又，可抑制雜質及異物混入至鍍覆液中。
(基板處理裝置之具體構成例) 此處，將上述實施形態之基板處理裝置1之具體例示於圖7。圖7係表示實施形態之基板處理裝置1之更詳細構成之一例的圖。
即，圖7係與上述圖1實質上相同之基板處理裝置1之一例，其針對各部示出更具體構成之一例。但是，於圖7中，省略了氮氣供給部21、離子交換水供給部22、鍍覆液供給部23、排氣部31、離子交換水排出部32及鍍覆液排出部33之一部分構成。以下，對各部之圖1中未示出之具體構成例進行說明。
如圖7所示，作為基板保持部之晶圓保持部40如上所述具備基部41、晶圓保持台42及接觸環43。
基部41具備殼體41b、馬達41m、旋轉連接器41r、心軸41s及線束41h。殼體41b配置於處理容器10之頂板12上方，且藉由線束41h設置於頂板12上。於殼體41b之內部收容有馬達41m及旋轉連接器41r。
作為旋轉機構之馬達41m包含轉子，經由連接於晶圓保持台42之頂板12側之面的心軸41s，使晶圓保持台42旋轉。心軸41s具有中空之柱狀形狀，將馬達41m之轉子與晶圓保持台42隔著頂板12連接。
於作為蓋部之頂板12設置有供心軸41s通過之孔12t。於與心軸41s相接之孔12t之內壁面介置有1個或複數個O形環14，從而將心軸41s與孔12t之接合面氣密地密封。於孔12t之內壁面亦可進而塗佈有未圖示之滑脂等潤滑劑。藉此，可進一步提高心軸41s與孔12t之接合面中之氣密性。
作為電荷傳遞部之旋轉連接器41r配置於馬達41m之外周端、及包圍馬達41m之外周端之位置，且構成為可自外部向與馬達41m同步旋轉之晶圓W供給電荷。具體而言，旋轉連接器41r係自外部供給電荷，且包含與馬達41m之外周端接觸之刷狀構件之集電環等。旋轉連接器41r亦可為包含磁性體等之構成，該磁性體根據自外部供給之交流電流產生磁場，從而非接觸地將電荷供給至馬達41m。於此情形時，基板處理裝置1進而具備AC/DC(Alternating Current/Direct Current，交流直流)轉換器。
藉由電荷供給機構70來實現向旋轉連接器41r供給電荷。電荷供給機構70具備電線71及電源72。電荷供給機構70中亦可包含旋轉連接器41r。
電線71包含自電源72起經由旋轉連接器41r、馬達41m、心軸41s及晶圓保持台42而將電源72及接觸環43連接之電線71、以及將電源72及陽極電極92連接之電線71。陽極電極92以與晶圓W之表面相對向之方式，例如配置於晶圓收容部11之底部，成為鍍覆處理中之金屬之補給源。
再者，亦存在將通過心軸41s及晶圓保持台42之內部之電線71稱為接觸環43之支持棒之情形。如上所述，藉由與晶圓W之表面接觸之接觸環43，自電源72向晶圓W供給電荷。
接觸環43由接觸環罩43s覆蓋。接觸環罩43s設置於晶圓保持台42之上表面側即與保持晶圓W一側相反之面，且構成為將自晶圓保持台42之側面突出並延伸至晶圓W之表面側之接觸環43整體包圍。於接觸環罩43s與晶圓W之接觸面，例如介置由鐵氟龍等樹脂構成之密封構件43s。藉此，於在晶圓保持台42上保持有晶圓W之狀態下，配置接觸環43之空間由接觸環罩43s氣密地密封。
如上所述，晶圓W於晶圓收容部11之上方外側被交接至晶圓保持台42。因此，即使在保持有晶圓W之晶圓保持台42浸漬於晶圓收容部11內之鍍覆液後，配置接觸環43之空間仍充滿外部大氣，從而抑制接觸環43與鍍覆液接觸。
如上所述，保持於晶圓保持台42之晶圓W藉由搬送機構80被搬入搬出至晶圓收容部11之內外。搬送機構80具備驅動裝置81及線束82。驅動裝置81構成為可使線束82上下移動。亦可構成為，藉由可上下移動地被支持於附近之固定構件的驅動裝置81本身上下移動，而使線束82能夠上下移動。線束82連接於頂板12之上表面。
如此，當驅動裝置81使線束82上下移動時，連接線束82之頂板12、經由線束41h連接於頂板12之晶圓保持部40之基部41、及晶圓保持台42隨著線束82之移動而上下移動。藉此，將保持於晶圓保持台42之晶圓W搬入至晶圓收容部11搬入或自晶圓收容部11搬出。
惟，將晶圓W搬入至處理容器10內及自處理容器10內搬出之搬送機構80之構成並不限於圖7之例。例如，晶圓保持部40亦可連接於與使頂板12上下移動之驅動裝置81不同之驅動裝置。於此情形時，晶圓保持部40可構成為藉由本身所連接之驅動裝置，與頂板12個別地上下移動，而無需藉由線束41h等連接於頂板12。此時，晶圓保持部40與頂板12之上下移動無需同步，可藉由驅動裝置81打開頂板12後使晶圓保持部40上下移動，而將晶圓W搬入至處理容器10內及自處理容器10內搬出。
又，離子交換水排出部32之排出口32s、及鍍覆液排出部33之排出口33s亦可設置於處理容器10之底面，而非圖1之例所示之處理容器10之側面。藉此，除了更容易排出離子交換水及鍍覆液以外，還可抑制該等液排出後於處理容器10內部殘留液體。
再者，於上述實施形態中，於鍍覆處理前後進行使用離子交換水之前洗淨處理及後洗淨處理，且進行使用氮氣之乾燥處理，但該等處理並非必須之處理。又，亦可使前洗淨處理及後洗淨處理中使用之沖洗液各不相同。
又，於上述實施形態中，基板處理裝置1對晶圓W實施之處理為鍍覆處理，但基板處理裝置所實施之處理並不限定於此。基板處理裝置所實施之處理例如亦可為使用酸性溶液、鹼性溶液、臭氧水等之晶圓W之洗淨處理。又，基板處理裝置中之洗淨處理亦乃作為半導體裝置之製造工序之一環而實施。於藉由基板處理裝置實施洗淨處理之情形時，亦較佳為於洗淨處理之前後實施使用離子交換水等之前洗淨處理及後洗淨處理。
對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提出，並未意欲限定發明範圍。該等新穎之實施形態可藉由其他各種形態加以實施，並可於不脫離發明主旨之範圍內進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變化皆包含於發明之範圍及主旨中，並且包含於申請專利範圍中記載之發明及其均等之範圍內。 [相關申請]
本申請享有以日本專利申請2020-152917號(申請日：2020年9月11日)及日本專利申請2020-201582號(申請日：2020年12月4日)為基礎申請之優先權。本申請藉由參照該等基礎申請而包含基礎申請之全部內容。
1:基板處理裝置 10:處理容器 11:晶圓收容部 12:頂板 12t:孔 13:O形環 14:O形環 21:氮氣供給部 21g:閘閥 21p:供給管 21s:供給口 22:離子交換水供給部 22g:閘閥 22p:供給管 22s:供給口 23:鍍覆液供給部 23g:閘閥 23p:供給管 23s:供給口 31:排氣部 31d:排出管 31g:閘閥 31s:排出口 31v:泵 32:離子交換水排出部 32d:排出管 32g:閘閥 32s:排出口 33:鍍覆液排出部 33d:排出管 33f:循環部 33g:閘閥 33s:排出口 40:晶圓保持部 41:基部 41b:殼體 41h:線束 41m:馬達 41r:旋轉連接器 41s:心軸 42:晶圓保持台 43:接觸環 43s:密封構件 51:儲氣罐 52:貯槽 53:貯槽 60:控制部 70:電荷供給機構 71:電線 72:電源 80:搬送機構 81:驅動裝置 82:線束 92:陽極電極 AT:大氣 IG:氮氣 LY:金屬膜 PL:離子交換水 PS:鍍覆液 W:晶圓
圖1係表示實施形態之基板處理裝置之構成之一例的圖。 圖2(a)～(d)係表示實施形態之基板處理裝置所執行之晶圓之搬入動作至沖洗液之排出動作的模式圖。 圖3(a)～(c)係表示實施形態之基板處理裝置所執行之針對晶圓之鍍覆處理的模式圖。 圖4(a)～(d)係表示實施形態之基板處理裝置所執行之後洗淨處理至晶圓之搬出動作的模式圖。 圖5(a)及(b)係表示藉由實施形態之基板處理裝置所執行之鍍覆處理而於晶圓形成金屬膜之情況的模式圖。 圖6係表示實施形態之基板處理裝置中之鍍覆處理之順序之一例的流程圖。 圖7係表示實施形態之基板處理裝置1之更詳細構成之一例的圖。
10:處理容器 23:鍍覆液供給部 33:鍍覆液排出部 PS:鍍覆液 W:晶圓

Claims (10)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，其係將基板搬入至處理容器內，將被搬入上述基板之上述處理容器密封，將經密封之上述處理容器內減壓，向經減壓之上述處理容器內供給處理液，使用上述處理液實施上述基板之處理，將用於上述處理之上述處理液自上述處理容器排出，排出上述處理液後，將上述處理容器開封，自上述處理容器搬出上述處理後之上述基板，於排出上述處理液後且將上述處理容器開封前，向上述處理容器內供給惰性氣體。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中上述處理係鍍覆處理及洗淨處理之至少任一種。
  3. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中上述處理為鍍覆處理，且於供給上述處理液前，向上述處理容器內供給第1沖洗液，實施上述基板之洗淨處理。
  4. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中上述處理為鍍覆處理，且於上述處理之後，向上述處理容器內供給第2沖洗液，實施上述基板之洗淨處理。
  5. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中向上述處理容器內供給上述惰性氣體係包括將惰性氣體供給至上述處理容器內，將上述處理容器內設為大氣壓。
  6. 一種基板處理裝置，其具備：基板收容部；蓋部，其經由密封部而與上述基板收容部連接，藉此形成可密封之處理容器；基板保持部，其可於上述處理容器之中保持基板；第1開口，其設置於上述處理容器，對上述處理容器內供給惰性氣體；第2開口，其設置於上述處理容器，對上述處理容器內供給沖洗液；第3開口，其設置於上述處理容器，對上述處理容器內供給處理液；第4開口，其設置於上述處理容器，排出上述處理容器內之氣體；第5開口，其設置於上述處理容器，自上述處理容器內排出上述沖洗液；第6開口，其設置於上述處理容器，自上述處理容器內排出上述處理液；及控制部，其對分別連接於上述第1~第6開口之第1~第6閥進行控制，且上述控制部係：打開上述第4閥，排出經密封之上述處理容器內之氣體而將上述處理 容器內減壓，打開上述第2閥，向減壓下之上述處理容器內供給上述沖洗液，打開上述第5閥，將上述沖洗液自上述處理容器內排出，打開上述第3閥，向經排出上述沖洗液之上述處理容器內供給上述處理液，藉由所供給之上述處理液處理上述基板，於上述基板之處理結束後，打開上述第6閥，將上述處理液自上述處理容器內排出，打開上述第2閥，向經排出上述處理液之上述處理容器內供給上述沖洗液，打開上述第5閥，將上述沖洗液自上述處理容器內排出，且打開上述第1閥，向經排出上述沖洗液之上述處理容器內供給上述惰性氣體。
  7. 如請求項6之基板處理裝置，其中上述控制部係：於打開上述第4閥將上述處理容器內減壓前，將上述基板搬入至上述處理容器內，於打開上述第1閥向上述處理容器內供給上述惰性氣體後，自上述處理容器內搬出上述基板。
  8. 如請求項6之基板處理裝置，其中上述控制部至少於打開上述第6閥排出上述處理液前，關閉上述第3閥，停止向上述處理容器內供給上述處理液。
  9. 如請求項6至8中任一項之基板處理裝置，其進而具備使自上述第6開口排出之上述處理液朝上述第3開口循環之循環機構。
  10. 一種基板處理裝置，其具備：基板收容部；蓋部，其經由密封部而與上述基板收容部連接，藉此形成可密封之處理容器；基板保持部，其可於上述處理容器之中保持基板；第1開口，其設置於上述處理容器，對上述處理容器內供給惰性氣體；第2開口，其設置於上述處理容器，對上述處理容器內供給沖洗液；第3開口，其設置於上述處理容器，對上述處理容器內供給處理液；第4開口，其設置於上述處理容器，排出上述處理容器內之氣體；第5開口，其設置於上述處理容器，自上述處理容器內排出上述沖洗液；第6開口，其設置於上述處理容器，自上述處理容器內排出上述處理；及循環機構，其使自上述第6開口排出之上述處理液朝上述第3開口循環。
TW110106297A 2020-09-11 2021-02-23 半導體裝置之製造方法及基板處理裝置 TWI771922B (zh)

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