(57)【要約】【課題】めっきに起因する配線欠陥を効果的に抑制できるめっき装置を提供すること。【解決手段】内部に少なくとも基板にめっきを施すめっき処理チャンバー１１、基板のエッチング、洗浄及び乾燥を行なうエッチング・洗浄・乾燥チャンバー１２を具備すると共に、これら各チャンバー間及び各チャンバーと基板ロード／アンロード部間の基板の搬送を行なう基板搬送機構１３を具備するめっき装置１０において、めっき装置１０内に流入及び／又は該めっき装置内を循環する気流に含まれる揮発性物質を除去可能な揮発性物質除去機構としてＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７及びケミカルフィルタ１８を配備する。【選択図】図２
2005325396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に少なくとも基板にめっきを施すめっき処理チャンバー、基板の洗浄及び乾燥を行なう基板洗浄・乾燥チャンバーを具備すると共に、これら各チャンバー間及び各チャンバーと基板ロード／アンロード部間の基板の搬送を行なう基板搬送機構を具備するめっき装置において、
前記めっき装置内に流入及び／又は該めっき装置内を循環する気流に含まれる揮発性物質を除去可能な揮発性物質除去機構を配備することを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
請求項１に記載のめっき装置において、
前記揮発性物質除去機構がケミカルフィルターであることを特徴とするめっき装置。
【請求項３】
請求項２に記載のめっき装置において、
前記ケミカルフィルターの設置場所がめっき装置の上部であることを特徴とするめっき装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のめっき装置において、
前記ケミカルフィルターは、少なくとも活性炭、ゼオライト、高分子膜、高分子繊維、不織布、及びこれらを化学修飾された部材のいずれか一つ又は２以上で構成されていることを特徴とするめっき装置。
【請求項５】
請求項１に記載のめっき装置において、
前記揮発性物質除去機構がケミカル除去機能と微粒子除去機能の両方を備えたことを特徴とするめっき装置。
【請求項６】
請求項１に記載のめっき装置において、
前記揮発性物質除去機構がスクラバーであることを特徴とするめっき装置。
【請求項７】
請求項１に記載のめっき装置において、
前記揮発性物質除去機構が加熱分解機構、又は触媒併用型加熱分解機構であることを特徴とするめっき装置。
【請求項８】
内部に少なくとも基板にめっきを施すめっき処理チャンバー、基板の洗浄及び乾燥を行なう基板洗浄・乾燥チャンバーを具備すると共に、これら各チャンバー間及び各チャンバと基板ロード／アンロード部間の基板の搬送を行なう基板搬送機構を具備するめっき装置において、
前記装置内圧力を装置外部より低く設定し、各チャンバー内圧を装置内圧より低く設定することを特徴とするめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板にＬＳＩ（大規模集積回路）配線用の金属めっき膜を形成するめっき装置に関し、特にめっきに起因する配線欠陥を抑制するのに有効なめっき装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩ配線材料がアルミニウムから銅に移り、配線形成方法として銅めっき法が採用されている。図１は従来のこの種のめっき装置の概略構成を示す図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。めっき装置１０は、装置内部に、基板にめっき膜を形成する複数台（図では３台）のめっき処理チャンバー１１、エッチング、洗浄及び乾燥処理を行う複数台（図では３台）のエッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２、ロボット等の基板を搬送する基板搬送機構１３、薬液管理部１４が配置され、装置外側近傍に複数個（図では２個）の基板収納器１５が載置される基板収納容器載置台１６が配置されている。
【０００３】
基板搬送機構１３は、一方の基板収納器１５から基板（例えば半導体ウエハ）を順次取り出し、各めっき処理チャンバー１１に順次搬入してめっき処理を行ない、めっき膜形成後の基板を各めっき処理チャンバー１１から順次取り出し、各エッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２に搬入し、各エッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２でエッチング、洗浄及び乾燥処理を施し、乾燥した基板を他方の基板収納器１５に収納する。
【０００４】
上記構成のめっき装置において、装置内の上部にＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）、或いはＵＬＰＡフィルタ（Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）の微粒子除去フィルタ１７を配置している。該めっき装置内部空気の一部を排気１０１としてダクト２０を通して外部に排出し、他を循環空気１０２として微粒子除去フィルタ１７を通して循環させ、更に外部から空気を吸気１０３として微粒子除去フィルタ１７を通して取り入れている。上記ＨＥＰＡフィルターは０．３ミクロン粒子を９９．９７％除去可能なフィルタであり、ＵＬＰＡフィルタは０．１５ミクロン粒子を９９．９９９５％除去可能な高性能フィルタである。なお、各めっき処理チャンバー１１の空気は専用排気ダクト２１を通して排気１０４として外部排出されている。また、薬液管理部１４の空気も排気ダクト２２を通して排気１０５として外部排出されている。
【０００５】
従来の銅めっきプロセスではシード層としてスパッタリング、ＣＶＤ、ＡＬＤ、無電解めっき法などで形成された銅シード層を用いている。配線サイズの微細化進行により、銅シート層の厚みが年々薄くなっている。６５ｎｍ世代のデバイスを製造する時の銅シード層の厚みは、基板フィールドにおいて６００オングストローム前後である。これが４５ｎｍ世代になると、５００オングストローム以下になると予想されている。
【０００６】
銅配線形成プロセスでは、このような薄い銅シード層の上に、硫酸銅めっき法によって銅配線を形成する方法が有力である。その後、銅結晶を加熱処理により成長安定化させ、ＣＭＰ（化学機械研磨法）により、余分な銅膜を研磨除去している。ＬＳＩの製造においては、このようにして形成される銅配線を１０層以上に多層化することが一般的になっている。
【特許文献１】特開２００２−１２９３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
配線の微細化進行と共に、銅配線の欠陥（ディフェクト）が問題視されるようになった。ディフェクトとは、銅配線の一部が欠損している状態、銅配線の一部に異常なめっき析出が起り凹凸を生じている状態、或いはめっき後の加熱処理によってボイド（空隙部）を形成しやすい特異点などの総称をいう。これらは、めっき以外の工程の不具合によっても発生するものも認められるが、微細化の進歩と共に、めっき起因のディフェクトが増加する傾向にあり、製品歩留まり向上を著しく阻害している。
【０００８】
ディフェクト発生原因の一つとして、揮発性物質も例えばベンゼン、トルエン、キシレン、アミンなどの有機溶剤、アンモニア等のアルカリ剤、低級有機酸などの基板表面―の吸着が考えられている。
【０００９】
また、ＬＳＩ製造は極度に清澄化されたクリーンルームで行なわれるが、近年、フープ、スミフ、Ｅキューブと呼ばれる局所クリーン化技術の進歩により、クリーンルーム全体のクリーン度は１０年前よりもかえって悪くなっている。これは、クリーンルーム設備に対する投資額が膨大なことに起因する。ディフェクト増加の背景には、このような仕様の変化もあると考えられる。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、めっきに起因する配線欠陥を効果的に抑制できるめっき装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内部に少なくとも基板にめっきを施すめっき処理チャンバー、基板の洗浄及び乾燥を行なう基板洗浄・乾燥チャンバーを具備すると共に、これら各チャンバー間及び各チャンバーと基板ロード／アンロード部間の基板の搬送を行なう基板搬送機構を具備するめっき装置において、めっき装置内に流入及び／又は該めっき装置内を循環する気流に含まれる揮発性物質を除去可能な揮発性物質除去機構を配備することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のめっき装置において、揮発性物質除去機構がケミカルフィルターであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のめっき装置において、ケミカルフィルターの設置場所がめっき装置の上部であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のめっき装置において、ケミカルフィルターは、少なくとも活性炭、ゼオライト、高分子膜、高分子繊維、不織布、及びこれらを化学修飾された部材のいずれか一つ又は２以上で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のめっき装置において、揮発性物質除去機構がケミカル除去機能と微粒子除去機能の両方を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のめっき装置において、揮発性物質除去機構がスクラバーであることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のめっき装置において、揮発性物質除去機構が加熱分解機構、又は触媒併用型加熱分解機構であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、内部に少なくとも基板にめっきを施すめっき処理チャンバー、基板の洗浄及び乾燥を行なう基板洗浄・乾燥チャンバーを具備すると共に、これら各チャンバー間及び各チャンバと基板ロード／アンロード部間の基板の搬送を行なう基板搬送機構を具備するめっき装置において、装置内圧力を装置外部より低く設定し、各チャンバー内圧を装置内圧より低く設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の記載によれば、めっき装置内に流入及び／又は該めっき装置内を循環する気流に含まれる揮発性物質を除去可能な揮発性物質除去機構を配備するので、該気流中の揮発性物質が除去されるから、装置内でこれら揮発性物質が基板表面に吸着することがなく、めっきに起因するディフェクトの発生を抑制できる。これにより、めっき起因のディフェクトを低い投資により低減でき、ＬＳＩ製品の歩留まり向上、低コスト生産に貢献できる。
【００２０】
請求項２の記載によれば、揮発性物質除去機構としてケミカルフィルターをも用いるので、該ケミカルフィルターにより揮発性物質が効率よく捕捉除去されるから、ディフェクトの発生を抑制できる。
【００２１】
請求項３の記載によれば、ケミカルフィルターをめっき装置の上部に設置するので、該ケミカルフィルターで揮発性物質が除去された空気が下降気流となって装置内に流れ込むことになり、めっき装置内で要求される下降気流が好適に発生する。
【００２２】
請求項４の記載によれば、ケミカルフィルターは、少なくとも活性炭、ゼオライト、高分子膜、高分子繊維、不織布、及びこれらを化学修飾された部材のいずれか一つ又は２以上で構成されているので、アンモニア、トリメチルアミン等の塩基性ガス、Ｓｏｘ、Ｎｏｘ、塩素等の酸性ガス、キシレン、トルエン、ベンゼン、シロキサン等の有機性ガスである揮発性物質が効率良く捕捉除去され、特にめっきディフェクトを誘発、促進すると考えられているトルエン、キシレン等効率良く捕捉除去されるからディフェクトの発生を抑制できる。
【００２３】
請求項５の記載によれば、揮発性物質除去機構がケミカル除去機能と微粒子除去機能の両方を備えるので、気流中の揮発性物質ばかりではなく、微粒子も除去できるから、更にディフェクトの発生を抑制できる。
【００２４】
請求項６の記載によれば、揮発性物質除去機構がスクラバーであるので、めっき装置に導入する空気を該スクラバー内を通すことにより、該空気中の揮発性物質がスクラバー内で吸着液に吸着し除去され、めっき装置内には揮発性物質のない空気が導入されるからディフェクトの発生を抑制できる。
【００２５】
請求項７の記載によれば、揮発性物質除去機構が加熱分解機構、又は触媒併用型加熱分解機構であるので、めっき装置に導入する空気中を該加熱分解機構、又は触媒併用型加熱分解機構内を通すことにより、揮発性物質が熱分解処理され、めっき装置内には揮発性物質のない空気が導入されるからディフェクトの発生を抑制できる。
【００２６】
請求項８の記載によれば、装置内圧力を装置外部より低く設定し、各チャンバー内圧を装置内圧より低く設定するので、めっき装置内で扱う薬液ミスト等で汚染された空気が外部に漏れることがなく、該めっき装置をクリーンルーム内に設置しても、クリーンルーム内がめっき装置内で扱う薬液ミスト等で汚染されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図２は本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。図２において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。なお、他の図においても同様とする。図２おいて、１９はＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７とケミカルフィルタ１８を組合せたフィルタである。該フィルタ１９は装置内上部に設けている。フィルタ１７は上述したＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなり、微粒子除去機能を有し、ケミカルフィルタ１８は揮発性物質除去機能を有するから、これらを組合せたフィルタ１９は微粒子除去機能と揮発性物質除去機能の両方を備えたフィルタということになる。
【００２９】
上記構成のめっき装置１０において、装置内の空気の一部を排気１０１として装置外に排出し、他を循環空気１０２としてフィルタ１９を通して循環させ、更に外部からの空気を吸気１０３としてフィルタ１９を通して装置内部に取り入れている。また、各めっき処理チャンバー１１内の空気は専用排気ダクト２１を通して排気１０４として装置外に排出している。また、薬液管理部１４内にはめっき処理チャンバー１１やエッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２が配置された領域内から気流１０６が流入し、薬液管理部１４内の空気は排気ダクト２２を通って排気１０５として排出されている。
【００３０】
ケミカルフィルタ１８としては、活性炭、薬剤添加活性炭、多孔質体、各種官能基を付与したプラスチック繊維／膜／不織布等を使うことができる。ケミカルフィルタ１８で除去可能な揮発性物質は、アンモニア、トリメチルアミン等の塩基性ガス、Ｓｏｘ、Ｎｏｘ、塩素等の酸性ガス、キシレン、トルエン、ベンゼン、シロキサン等の有機性ガスであるが、これに限定されない。これらの中で、少なくとも有機性ガスのトルエン、キシレン等がめっきディフェクトを誘発、促進することが明らかになりつつある。
【００３１】
これらの有機揮発性物質は、基板表面（Ｃｕシード層表面やバリアメタル層表面に）に吸着する。これらの有機揮発性物質は、めっき液と混じらない有機物であるため、めっき液をはじき、めっき欠けを発生する。これらの有機揮発性物質はＨＥＰＡフィルタ或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７での除去率は低いが、活性炭などのケミカルフィルタ１８での除去率は非常に高い。本実施例では、ケミカルフィルタ１８を設置することで、めっき欠落密度が５．５箇所／基板から０．１箇所／基板以下に減少したデータを得た。
【実施例２】
【００３２】
図３は本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。図３のめっき装置が図２のめっき装置と異なる点は、微粒子除去フィルタ１７及びケミカルフィルタ１８をめっき装置１０の外側上部に設け、循環空気１０２をＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７のみを通って装置内に導入する点である。また、外部からの吸気１０３は図２と同様、ケミカルフィルタ１８と微粒子除去フィルタ１７を組合せたフィルタ１９を通して装置内部に取り入れている。
【実施例３】
【００３３】
図４は本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。本めっき装置１０は、図示するように、ケミカルフィルタ１８とＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７を組合せたフィルタ１９を装置外側上部に設け、循環空気１０２及び外部からの吸気１０３の両者をケミカルフィルタ１８と微粒子除去フィルタ１７を組合せたフィルタ１９を通してめっき装置１０内に導いている。
【００３４】
ケミカルフィルタ１８の設置場所は限定しないが、通常は図２乃至図４に示すように装置内上部又は装置外側上部に設けられる。何故なら、めっき装置１０内ではクリーン空気の下降気流が要求されるからである。
【実施例４】
【００３５】
図５は本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。ここでは揮発性有機物質の除去装置として、スクラバー３０を設け、外部からの吸気１０３を該スクラバー３０を通して、めっき装置１０内上部に設け、ＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７を通して内部に取り入れている。スクラバー３０はポンプ３１、配管３２、散水管３３を具備し、ポンプ３１により下部タンクに滞留している吸収液１０７を配管３２を通して散水管３３に供給し、該散水管３３から吸収液１０７が下方に散水される。ファン３４で誘引された吸気１０３は散水中を通って上昇し、その間に該吸気１０３中に含まれる揮発性物質は吸収液１０７に触れて吸収除去される。該揮発性物質が除去され吸気１０３は微粒子除去フィルタ１７を通ってめっき装置１０内に供給される。スクラバー３０で使用する吸収液１０７には通常水を使用するが、除去対象である有機性物質を除去できる溶媒であれば水に限定されない。
【実施例５】
【００３６】
図６は本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。本めっき装置では、揮発性有機物質の除去装置として、加熱炉或いは触媒併用型加熱炉からなる加熱分解炉４０を設け、ファン４１で吸気１０３を該加熱分解炉４０内に送込み吸気１０３中に含まれる揮発性有機物質を熱分解し、該揮発性有機物質が熱分解された、吸気１０３をめっき装置１０内の上部に設けられたケミカルフィルタ１８とＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７を組合せたフィルタ１９を通して内部に取り入れている。
【００３７】
加熱分解炉４０に触媒併用型加熱炉を使用する場合、触媒としては、パラジウム、白金、ジルコニウム等が多用されるが、これらに限定されるものではない。加熱分解炉４０の加熱温度は除去対象となる揮発性有機物質の分解特性により適宜決定する。
【実施例６】
【００３８】
図７は本発明に係るめっき装置の装置内外の圧力を示す図である。本めっき装置が設置されるクリーンルーム内の圧力をＰ０、めっき処理チャンバー１１やエッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２が配置された装置内領域の圧力をＰ１、めっき処理チャンバー１１内の圧力をＰ２とした場合、
Ｐ０＞Ｐ１＞Ｐ２
とする。
【００３９】
めっき装置１０内のめっき処理チャンバー１１やエッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２が配置された領域は、めっき液から発生する塩化水素や硫酸ミスト、或いは無電解めっき液に含まれるアルカリ剤（ＴＭＡＨ）や還元剤（ホルマリン）が含まれる可能性があるため、通常は装置内の圧力を外部（クリーンルーム内）より低く保つ。しかし昨今のクリーンルームはクリーン度がクラス１０００程度であるので、外部（クリーンルーム）からの吸気１０３にはＨＥＰＡフィルター或いはＵＬＰＡフィルタからなる微粒子除去フィルタ１７の設置が必須である。めっき処理チャンバー１１、エッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２内では、薬液を使用するので、チャンバー内を強制排気するから、圧力は装置内最も低く保たれている。なお、上記めっき装置１０内外の圧力関係は、図２乃至図６に示すめっき装置１０に適用される。
【００４０】
本願発明に係るめっき装置によれば、めっきディフェクトの原因の一つである揮発性物質が装置内に侵入するのを阻止するから、基板のシード層表面に該揮発性物質が吸着するのを未然に防ぐことができるので、めっき起因のディフェクトを大幅に低減することが低コストで実現可能となる。また、この発明はめっき装置に限らず、その他の成膜、研磨、洗浄装置、エッチング装置においても有効と考えられる。
【００４１】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、エッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー１２は、洗浄及び乾燥を行う洗浄・乾燥処理チャンバーもよい。基板ロード／アンロード部も装置内に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のめっき装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。（実施例１）
【図３】本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。（実施例２）
【図４】本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。（実施例３）
【図５】本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。（実施例４）
【図６】本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。（実施例５）
【図７】本発明に係るめっき装置の概略構成を示す図である。（実施例６）
【符号の説明】
【００４３】
１０      めっき装置
１１      めっき処理チャンバー
１２      エッチング・洗浄・乾燥処理チャンバー
１３      基板搬送機構
１４      薬液管理部
１５      基板収納器
１６      基板収納器載置台
１７      微粒子除去フィルタ
１８      ケミカルフィルタ
１９      フィルタ
２０      ダクト
２１      専用排気ダクト
２２      排気ダクト
３０      スクラバー
３１      ポンプ
３２      配管
３３      散水管
３４      ファン
４０      加熱分解炉
４１      ファン
【図１】
2005325396.tif 000003
【図２】
2005325396.tif 000004
【図３】
2005325396.tif 000005
【図４】
2005325396.tif 000006
【図５】
2005325396.tif 000007
【図６】
2005325396.tif 000008
【図７】
2005325396.tif 000009