【手続補正書】
【提出日】平成16年10月18日(2004.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  基板メッキ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  基板にメッキ処理を施すメッキ処理部、該メッキ処理後の基板を洗浄する洗浄処理部を具備する基板メッキ装置において、
前記メッキ処理部でメッキ処理を行い更に前記洗浄処理部で洗浄処理の終了した基板を保管液中に浸漬して保管する基板保管槽を設けたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項２】  前記請求項１に記載の基板メッキ装置において、
前記基板保管槽に収容する保管液が純水又は希硫酸又はメッキ表面の酸化を防止する酸化防止液であることを特徴する基板メッキ装置。
【請求項３】  基板にメッキ処理を施すメッキ処理部を具備する基板メッキ装置において、
前記メッキ処理部でメッキ処理を行い、該メッキ処理後の基板を純水が流れる水路中を移動させる基板水中搬送機を設けたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項４】  基板にメッキ処理を施すメッキ処理部を具備する基板メッキ装置において、
前記基板を前処理する槽、前記基板を洗浄する洗浄槽、前記基板を洗浄する洗浄機、前期基板を搬送するロボット、前記基板を研磨する研磨装置、前記基板を搬出入するロードアンロード部を設けたことを特徴とする基板メッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板にメッキを施す基板メッキ装置に関し、特に半導体ウエハ等の基板面上に形成された微細溝及び／又は微細穴からなる配線部に配線層を形成するメッキ装置として好適な基板メッキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスの回路配線材料にはアルミニウムが多く用いられている。そして半導体デバイスの配線形成は、アルミニウムスパッタにエッチバックを行なう方法が多く行われている。一方、銅等の他の金属材料による配線形成には上述した方法では配線形成が困難な場合がある。そこで、基板に配線用の溝や穴を予め形成し、金属材料を該溝や穴の中に埋め込み、その後表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）する方法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、配線の微細化が進み配線の幅は更に小さくなり、ステップカバレッジが大きくなるに従い、従来行われていたスパッタによる微細溝や微細穴（微細コンタクトホール）からなる配線部に金属を埋め込むには限界があり、これら配線部に空孔ができ易いという問題があった。
【０００４】
例えば、半導体デバイスの高集積化により、幅が０．１８μｍや０．１３μｍの配線溝や配線穴が要求される。このように微細化した配線溝や配線穴にスパッタにより金属材の埋め込みを行うことはむずかしい。そこで、スパッタによる金属材の埋め込みに替え、このような微細溝や微細穴からなる配線部を含む半導体ウエハ表面に電解メッキや無電解メッキによりＣｕメッキ層を形成し、その後該配線部のＣｕメッキ層を残して、半導体ウエハ表面のＣｕメッキ層を除去する工程を１つの装置で実施する技術の開発が要望される。
【０００５】
また、Ｃｕメッキ装置とＣＭＰ装置が分離している場合でも、メッキ処理洗浄後空気中に放置するとＣｕメッキ膜表面が酸化したりパーティクルが付着するという問題がある。
【０００６】
また、Ｃｕメッキ装置と化学機械研磨（ＣＭＰ）が分離していると、Ｃｕメッキ装置では半導体ウエハはＣｕメッキ終了後に乾燥して搬出され、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置には乾燥した状態の半導体ウエハが搬入されることになり、乾燥工程という余分なプロセスが必要となる。また、更に配線メッキ層上に設ける蓋メッキ装置が分離していると上記のように乾燥搬出、乾燥搬入の問題に加え、時間経過による配線メッキ層の表面酸化が進行してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、基板面上にメッキ層を形成し、その次の工程迄、該基板を大気に曝すことなく保管できる基板メッキ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、基板面上にメッキ層を形成し、その後配線部のメッキ層を残して、基板面上からメッキ層を除去するＣＭＰ処理等のウエット処理を含む全ての処理工程を連続して実施できる装置を容易に実現できる基板メッキ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、基板にメッキ処理を施すメッキ処理部、該メッキ処理後の基板を洗浄する洗浄処理部を具備する基板メッキ装置において、メッキ処理部でメッキ処理を行い更に洗浄処理部で洗浄処理の終了した基板を保管液中に浸漬して保管する基板保管槽を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板メッキ装置において、基板保管槽に収容する保管液が純水又は希硫酸又はメッキ表面の酸化を防止する酸化防止液であることを特徴する。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、基板にメッキ処理を施すメッキ処理部を具備する基板メッキ装置において、メッキ処理部でメッキ処理を行い、該メッキ処理後の基板を純水が流れる水路中を移動させる基板水中搬送機を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、基板にメッキ処理を施すメッキ処理部を具備する基板メッキ装置において、基板を前処理する槽、基板を洗浄する洗浄槽、基板を洗浄する洗浄機、基板を搬送するロボット、基板を研磨する研磨装置、基板を搬出入するロードアンロード部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例では基板メッキ装置を半導体ウエハ配線メッキ装置を例に説明する。図１は本発明の半導体ウエハ配線メッキ装置の平面構成を示す図である。図示するように、半導体ウエハ配線メッキ装置は半導体ウエハの搬入及びメッキ洗浄処理の終了した半導体ウエハを保管する搬入保管室１０とメッキ処理を行うメッキ処理室２０を具備する。
【００１４】
搬入保管室１０には未処理の半導体ウエハが収容されたロードカセット１１を搬入する搬入部１２、ロボット１３、未処理の半導体ウエハＷを載置するロードステージ１４、粗水洗を行う粗水洗槽１５、粗水洗の終了した半導体ウエハＷを保管する基板保管槽１６が配置されている。また、メッキ処理室２０には前処理槽２１、Ｃｕメッキ槽２２、ロボット２３が配置されている。
【００１５】
上記配置構成の半導体ウエハ配線メッキ装置において、図示しないウエハ移送手段により、搬入保管室１０の搬入部１２に搬入されたロードカセット１１には、上記のように未処理の半導体ウエハＷが収容されている。該半導体ウエハＷは図２（ａ）に示すように、半導体ウエハＷ上の導電層１０６の上にＳｉＯ2からなる絶縁膜１０５が形成され、該絶縁膜１０５にリソグラフィ・エッチング技術による配線溝１０１及び配線穴１０２が形成されている。ロボット１３で該未処理の半導体ウエハＷをピックアップしてロードステージ１４に載置する。
【００１６】
メッキ処理室２０では、ロボット２３がロードステージ１４の半導体ウエハＷをピックアップし、前処理槽２１に移送してメッキ前の前処理を行い、その後Ｃｕメッキ槽２２に送り、メッキ処理を行う。該メッキ処理において、図２（ｂ）に示すように、配線溝１０１や配線穴（コンタクトホール）１０２からなる配線部を含む半導体ウエハＷの表面上にＣｕメッキ層１０３を形成する。なお、図２において、１０４はＴｉＮ等からなるバリア層である。
【００１７】
上記メッキ処理の終了した半導体ウエハＷをロボット２３で粗水洗槽１５に移送し、粗水洗を行う。該粗水洗の終了した半導体ウエハＷはロボット１３により基板保管槽１６に移送され、その保管液の中に浸漬され、次の工程に移送するまで一定時間保管する。
【００１８】
図３は基板保管槽１６の構成を示す図である。基板保管槽１６は図示するように、保管槽１６−１を具備し、その底部にはウエハカセット１６−２を載置する載置台１６−３及び保管液を供給する保管液供給ノズル１６−４が配置され、更に保管槽１６−１の上端部には保管槽１６−１の上端からオーバーフローする保管液を回収するための回収樋１６−５が設けられている。
【００１９】
前記粗水洗槽１５で粗水洗処理の終了した半導体ウエハＷは次の処理工程ではるＣＭＰ処理工程に送られるまで、基板保管槽１６のウエハカセット１６−２に収容される。該保管槽１６−１やウエハカセット１６−２の内部は純水等の保管液で満たされており、半導体ウエハＷは該純水中に浸漬された状態でＣＭＰに送られるのを待つ。なお、保管液としては純水の他に希硫酸液又はＣｕメッキ層１０３の表面の酸化を防止する酸化防止液等を用いる。
【００２０】
上記構成の基板メッキ装置でメッキ及び洗浄処理され、基板保管槽１６に保管された半導体ウエハＷを次の処理工程である例えばＣＭＰ装置に大気に曝すことなく送るために、図４に示すような基板水中搬送機を用いる。図４において、基板水中搬送機３０は水路３１を具備し、該水路３１には純水Ｑが矢印Ａ方向に水面Ｈの高さを保持しながら流れている。また、水路３１の底部には多数の搬送ローラー３２を具備するローラーコンベア３３が配置されている。
【００２１】
上記構成の基板水中搬送機３０が上記基板メッキ装置と図示しないＣＭＰ装置を接続しており、基板メッキ装置の基板保管槽１６からの半導体ウエハＷがロボット１３により基板水中搬送機３０のローラーコンベア３３の上に載置されると、該半導体ウエハは純水の流れ方向（矢印Ａ方向）とは逆の矢印Ｂ方向に純水Ｑの中を移送される。これにより、基板メッキ装置でメッキ及び洗浄処理の終了した半導体ウエハＷは大気に曝されることなく、次の処理工程を行う例えばＣＭＰ装置（図示せず）に移送される。
【００２２】
ＣＭＰ装置に送られた半導体ウエハＷは、図２（ｃ）に示すように、Ｃｕメッキ層１０３から配線溝１０１や配線穴１０２に形成したＣｕメッキ層を残して半導体ウエハＷの表面上のＣｕメッキ層を除去する。これにより、メッキ及び洗浄処理済みの半導体ウエハＷは空気中に曝されることがないから、Ｃｕメッキ層１０３の表面が酸化したりパーティクルが付着することがない。
【００２３】
図５は本願発明の半導体ウエハ配線メッキ装置に隣接してＣＭＰ室、洗浄モジュール等を配置した平面構成を示す図である。図５において、４０はＣｕメッキ装置であり、該Ｃｕメッキ装置４０は未処理の半導体ウエハが収容されたロードカセット４１、レール４３上を矢印Ｃに示すように往復動するロボット４２、前処理槽４４、Ｃｕメッキ槽４５、水路式洗浄槽４６を具備する。Ｃｕメッキ装置４０に隣接してＣＭＰ室５０が配置され、更にこのＣＭＰ室５０及びＣｕメッキ装置４０に隣接して洗浄モジュール６０、６１、６２が配置されている。ＣＭＰ室５０にはＣＭＰ装置が配置され、各洗浄モジュール６０、６１、６２には洗浄機（又は洗浄・乾燥機）６３、６４、６５が配置されている。
【００２４】
上記配置構成の装置において、ロードカセット４１には図２（ａ）に示すように、配線溝１０１や配線穴１０２からなる配線部が形成された半導体ウエハＷが収容されている。ロボット４２で該半導体ウエハＷをピックアップし、前処理槽４４でメッキの前処理を行い、続いてＣｕメッキ槽４５で図２（ｂ）に示すように、配線溝１０１や配線穴１０２からなる配線部を含む半導体ウエハＷの表面上にＣｕメッキ層１０３を形成する。
【００２５】
続いて、図２（ｃ）に示すように、ＣＭＰ装置５１でＣｕメッキ層１０３から配線溝１０１や配線穴１０２に形成したＣｕメッキ層を残して半導体ウエハＷの表面上のＣｕメッキ層を除去する。なお、ここで２台のＣｕメッキ槽４５を配置したのはＣｕメッキに長時間を必要とする場合を考慮したもので、場合によっては２台以上であっても良い。
【００２６】
また、Ｃｕメッキを例えば一次メッキを無電解メッキ、二次メッキを電解メッキとした場合、２台のＣｕメッキ槽４５のうち一方を無電解メッキ槽、他方を電解メッキ槽とすることもある。続いて水路式洗浄槽４６で洗浄する。該水路式洗浄槽４６は図４に示す基板水中搬送機３０と略同じ構造で、水路中を純水等の洗浄液が流れており、Ｃｕメッキの終了した半導体ウエハＷを水路式洗浄槽４６のＣｕメッキ槽４５の側端に入れて、ＣＭＰ室５０の側端に移動する間に洗浄する。
【００２７】
洗浄の終了した半導体ウエハＷをロボット４２でＣＭＰ室５０のＣＭＰ装置５１に移動し、該ＣＭＰ装置５１でＣｕメッキ面を研磨することにより、図２（ｃ）に示すように、配線溝１０１や配線穴１０２からなる配線部に形成したＣｕメッキ層１０３を残して半導体ウエハＷの表面上のＣｕメッキ層を除去する。該研磨の終了した半導体ウエハＷはロボット４２により、洗浄モジュール６０、６１、６２の洗浄機６３、６４、６５に順次移送洗浄し、乾燥して、アンロード室７０のアンロードカセット７１に収容される。
【００２８】
上記のようにＣｕメッキ装置４０は、半導体ウエハＷを乾燥状態で搬入し、洗浄液の付着した状態で搬出する構成であるが、該Ｃｕメッキ装置４０に隣接してＣＭＰ室５０や洗浄モジュール６０、６１、６２等のウエット処理及び乾燥処理プロセスを配設することにより、図２に示すメッキ処理の全工程を連続して行う装置を容易に構成することができる。また、この全工程を行うのに半導体ウエハＷを乾燥状態で搬入し、乾燥状態で搬出するように構成することも容易となる。
【００２９】
また、上記Ｃｕメッキ装置４０のロードカセット４１を搬入する部分をＣｕメッキ装置４０から区分し、図６に示すようにロードアンロード室８０とし、ロードカセット４１及びアンロードカセット７１の搬入搬出を行うようにし、更にロードアンロード室８０とＣｕメッキ装置４０を隔壁８１で隔離し、該隔壁に半導体ウエハＷをロボット４２で移動できる通路を設け、更に該通路をシャッター８２で開閉するように構成することにより、図２に示すメッキ処理の全工程を連続して行う装置を外部から隔離した状態で実現できる。
【００３０】
従って、例えば図６に示す構成の装置全体をクリーンルーム内に配置し、Ｃｕメッキ装置４０の内気圧、ロードアンロード室８０の内気圧、クリーンルーム内の気圧の関係を下記のようにすることにより、クリーンルームに配置してもクリーンルーム内を汚染することのない装置とすることができる。
（Ｃｕメッキ装置の内気圧）＜（ロードアンロード室の内気圧）＜（クリーンルーム内の気圧）
【００３１】
なお、上記例では基板メッキ装置を半導体ウエハ配線メッキ装置を例に説明したが、基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、またメッキ処理する部分も基板面上に形成された配線部に限定されるものではない。また、上記例ではＣｕメッキを例に説明したが、Ｃｕメッキに限定されるものではない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本願各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３３】
請求項１又は２に記載の発明によれば、メッキ処理部でメッキ処理を行い更に洗浄部で洗浄処理の終了した基板を保管液中に浸漬して保管する基板保管槽を設けたので、基板面上にメッキ層を形成し、その次の工程迄、該基板を大気に曝すことなく保管でき、パーティクル汚染及び酸化膜の形成を防止することができる。
【００３４】
また、請求項３に記載の発明によれば、メッキ処理部でメッキ処理を行い、該メッキ処理後の基板を純水が流れる水路中を移動させる基板搬送機を設けたので、次の工程まで、該基板を大気に曝すことなく移動させることが可能となると共に、該基板搬送機の搬送端にＣＭＰや洗浄処理プロセスのようにウエット処理及び乾燥処理プロセスを配置することにより、基板面上にメッキ層を形成し、その後メッキ層の配線部を残して、基板面上からメッキ層を除去するＣＭＰ処理等のウエット処理を含む全ての処理工程を連続して実施できる装置を容易に実現できる基板メッキ装置を提供できる。
【００３５】
また、請求項４に記載の発明によれば、前処理する槽、洗浄槽、洗浄機、ロボット、研磨装置、ロードアンロード部を設けたので、基板面上にメッキ層を形成し、その後メッキ層の配線部を残して、基板面上からメッキ層を除去して配線部を形成する全処理工程を連続して実施できる基板メッキ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の半導体ウエハ配線メッキ装置の平面構成を示す図である。
【図２】
本発明の半導体ウエハ配線メッキ装置によってメッキを行う工程の一例を示す半導体ウエハ断面図である。
【図３】
本発明の半導体ウエハ配線メッキ装置に用いる基板保管槽の構成を示す図である。
【図４】
本発明の半導体ウエハ配線メッキ装置に用いる水中搬送機構の構成を示す図である。
【図５】
本願発明の半導体ウエハ配線メッキ装置に隣接してＣＭＰ室、洗浄モジュール等を配置した平面構成を示す図である。
【図６】
本願発明の半導体ウエハ配線メッキ装置に隣接してＣＭＰ室、洗浄モジュール等を配置した平面構成を示す図である。
【符号の説明】
１０            搬入保管室
１１            ロードカセット
１２            搬入部
１３            ロボット
１４            ロードステージ
１５            粗水洗槽
１６            基板保管槽
２０            メッキ処理室
２１            前処理槽
２２            Ｃｕメッキ槽
２３            ロボット
３０            基板水中搬送機
３１            水路
３２            搬送ローラー
３３            ローラーコンベア
４０            Ｃｕメッキ装置
４１            ロードカセット
４２            ロボット
４３            レール
４４            前処理槽
４５            Ｃｕメッキ槽
４６            水路式洗浄槽
５０            ＣＭＰ室
５１            ＣＭＰ装置
６０            洗浄モジュール
６１            洗浄モジュール
６２            洗浄モジュール
６３            洗浄機
６４            洗浄機
６５            洗浄機
７０            アンロード室
７１            アンロードカセット
８０            ロードアンロード室
８１            隔壁
８２            シャッター