JP3916023B2 - Plating system - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鍍金対象物の表面に導電体層をメッキ形成する鍍金システムに関し、詳しくは、湿気抜きには語れない湿式鍍金装置と、スパッタやＣＶＤ等の湿気を嫌う真空機器とが、共に含まれる鍍金システムに関する。
これは、特に、半導体基板の金属配線層などの微細パターン用の成膜に適している。
【０００２】
【背景の技術】
近年、ＬＳＩ等（半導体装置）の微細化に伴って、アルミニウムのパターン配線ではエレクトロマイグレーションに耐えるのが困難になってきたため、配線用の導電体層を形成するに際し、導電性材料としてアルミニウム系金属以外の銅などの使用が本格化しつつある。そして、スパッタ等で成膜後に加熱流動させることでコンタクトホール等への埋め込みが可能なアルミニウムの場合と異なり、加熱による流動埋込の困難な銅をパターン配線に用いる場合には、銅ダマシン配線の手法が用いられる。また、この手法では、銅の堆積成長を加速するために、ウェットメッキの工程も併せて採用される。
【０００３】
この銅ダマシン配線の工程は、半導体基板の表面上に銅配線層を形成するに際し、銅配線層の下になるところに配線等の溝をパターン形成しておき、その上に銅膜を形成した後、溝からはみ出ている部分を研磨除去することで、その溝内に金属を埋め込むのである。具体例で詳述すると（図４参照）、直径３００ｍｍ程度で厚さ１ｍｍ以下の薄いシリコンウエハ１０（鍍金対象物、処理対象物）の上面すなわち一主表面に通常多数のＩＣ（半導体装置）が作り込まれるが（図４（ａ）参照）、その一部についての縦断面を見ると（図４（ｂ）参照）、配線用の銅層を形成しようとする直前の状態では、例えば、サブストレート１１の表面上に形成されたシリコン酸化膜１２は、サブストレート１１の表面層に形成されたＰＮ接合その他の能動素子などへのコンタクトホール１３及びそれに連なる配線パターン領域のところが、フォトリソグラフィー工程等によって取り除かれている。コンタクトホール１３のところではサブストレート１１表面またはその他のコンタクト面まで除去され、その周りの配線領域のところでは溝底に酸化膜１２が残るように除去されている。
【０００４】
そして、このシリコンウエハ１０に銅層を形成するときは、その上面に対し、先ずスパッタ等によって極く薄くバリアメタル１４を付け（図４（ｃ）参照）、次にＣＶＤ等によって極く薄い銅のシードメタル１５も付けておいてから（図４（ｄ）参照）、ウェットメッキによってシードメタル１５上に銅膜１６を成長させる（図４（ｅ）参照）。さらに、銅膜１６の表面酸化を阻止する等のため、必要であれば、スパッタ等にてパッシベーション膜１７も付けておく（図４参照（ｆ））。
こうして、シリコンウエハ１０の主表面上に銅膜１６が形成された後は、その主表面にＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリシング）処理を施して、配線領域以外の銅層１５を除去するのである（図４（ｇ）参照）。
【０００５】
そのようなウェットメッキ工程に使用可能な電解鍍金装置は、シードメタル１５を陰極として通電することでその上の銅膜１６を効率良く成長させるために、電解鍍金に要する電流を供給する給電源と、通電部材からなる接触子とを具備し、接触子を介して給電源から鍍金対象物に通電するようになっている。
【０００６】
具体例として、一枚ずつ処理する枚様式のメッキユニット２０を挙げると、この装置は（図５（ａ）参照）、硫酸銅希釈液等のメッキ液２３（鍍金液）を所定量だけ貯めて保持しうるメッキチャンバ２１（鍍金液漕）と、メッキチャンバ２１内に設置され鍍金対象物のシリコンウエハ１０に向けてメッキ液２３を循環させる際のガイドも兼ねるプラス電極２２と、ハンドリングロボット等から受け取ったシリコンウエハ１０をメッキ液２３に浸して保持するホルダ２４と、ホルダ２４に付随して設けられた可動アーム２５と、アーム２５によって基端部が支持されアーム２５の動作によって先端部がシリコンウエハ１０の主表面の縁部に接触させられるコンタクトピン２６（接触子）と、負極がコンタクトピン２６に接続され正極がプラス電極２２に接続された定電流源２７とを具えている。
【０００７】
この場合、シリコンウエハ１０は、その主表面すなわちメッキ対象面を下にしてメッキ液２３に浸されるとともに、プラス電極２２を通過して吹き上げるメッキ液２３に曝される。そして、電解鍍金に要する電流が、定電流源２７から供給されて、プラス電極２２、メッキ液２３、シリコンウエハ１０、コンタクトピン２６を経て定電流源２７に戻る回路に通電されると、シリコンウエハ１０表面のシードメタル１５上に銅膜１６が成長する。
【０００８】
なお、この例は、フェースダウン方式のものであるが、シリコンウエハ１０を上向きに保持するフェースアップ方式のものもある（図５（ｂ）参照）。また、給電源として、定電流源２７に代えて又はこれと併用して定電圧源２８を用いるものもある（図５（ｂ）参照）。
【０００９】
また、自動化された枚様処理のメッキ装置３０（湿式鍍金装置）は、上述の電解鍍金処理を適宜のコンピュータ制御等に従って連続して行うために、多数のシリコンウエハ１０をカセットに収容したまま搬入するローダ３１と、上述のメッキユニット２０等からなるチャンバ３２と、洗浄等のためのチャンバ３３と、乾燥用のチャンバ３４と、処理後のシリコンウエハ１０を収納するカセットを保持するアンローダ３５と、各ユニット３１〜３５間でシリコンウエハ１０を移動させるロボット３６とを具え、ローダ３１上のカセットから一枚ずつシリコンウエハ１０を取り出して、チャンバ３２でメッキ処理して銅膜１６を形成させるとともにチャンバ３３やチャンバ３４で洗浄や乾燥も行い、アンローダ３５上のカセットへ順に収納するようになっている。
【００１０】
これに対し、スパッタやＣＶＤなどの真空機器では、鍍金対象物でもあるシリコンウエハ１０等の基板を対象にして微細で精密な処理が真空状態の処理チャンバ内で施される。しかも、ウエハ等を複数の処理チャンバ間で移動させて種々の処理が施される。このウエハ移動に際しても塵埃等による汚染の防止や処理効率の向上等の観点から真空状態を維持するために、クラスタツールと呼ばれるウエハ移送用の真空チャンバ（第１真空チャンバ）を設けるとともに、この真空チャンバの周りに上記一連の処理チャンバを配置してクラスタ状（房状・塊状）に連結させることが行われている。そして、中心に位置する真空チャンバにウエハ移送機構を収め、この機構によってウエハ搬入口や何れかの処理チャンバからウエハを受け取りそのウエハをウエハ搬出口や何れかの処理チャンバへ移送することで、真空内移送がなされる。
【００１１】
具体的には、図６（ａ）〜（ｄ）に平面模式図を示したが、第１真空チャンバとしてのウエハ移送チャンバ４０の周りにスパッタやＣＶＤなどのウエハ処理ユニット５１〜５６が連結配置されるとともに、ウエハ移送チャンバ４０の底４１の中央にフロッグレッグ駆動機構６０が立設され（図６（ａ）〜（ｃ）参照）、さらに移送機構としてのフロッグレッグ機構７０がフロッグレッグ駆動機構６０によって駆動可能に支持される（図６（ｄ）参照）。フロッグレッグ駆動機構６０は大気側の電動モータ６７等から回転力が伝達されて従動リング６１，６６が真空内で回転するようになっている。フロッグレッグ機構７０は、一対のアーム７１が回転リング６１，６６に連結され、それぞれのアーム７１の先にはリンク７２が連結され、それらのアーム７１の先にはウエハブレード７３が連結されていて、従動リング６１，６６が同相回転するとウエハブレード７３が水平面内で回転し、従動リング６１，６６が逆相回転するとウエハブレード７３が水平面内で前進又は後退するようになっている。
【００１２】
そして、例えばウエハ処理ユニット５２内のウエハ１０をウエハ処理ユニット５３へ移動させる場合、フロッグレッグ駆動機構６０を同相回転させてフロッグレッグ機構７０をウエハ処理ユニット５２のゲート前へ移動させてから、フロッグレッグ駆動機構６０を逆相回転させてフロッグレッグ機構７０のウエハブレード７３をウエハ処理ユニット５２内へ前進させる（図６（ａ）参照）。このとき、ウエハ処理ユニット５２ではウエハ１０がリフタピン等によって持ち上げられてウエハブレード７３へ移載可能な状態にされている。
【００１３】
それから、ウエハ１０の乗ったフロッグレッグ機構７０が後退駆動されると、ウエハ１０がウエハ処理ユニット５２からウエハ移送チャンバ４０内へ取り出される。さらに、フロッグレッグ駆動機構６０によってフロッグレッグ機構７０がウエハ処理ユニット５３のゲート前まで回転移動させられてから（図６（ｂ）参照）、ウエハブレード７３がウエハ処理ユニット５３内へ前進させられる（図６（ｃ）参照）。そこでウエハ１０をウエハ処理ユニット５３内のリフタピン等に受け取らせてから、ウエハブレード７３が後退させられる。
こうして、ウエハ１０がほとんど上下動することなく或いは僅かな上下動を伴いながら水平面に沿って移送される。
【００１４】
また、図６（ｄ）に縦断面図を示したウエハ移送チャンバ４０（第１真空チャンバ）は、チャンバ底４１及びチャンバ側壁４３からなり一体的に形成されたチャンバ本体と、その上に載せられた着脱可能な上蓋４２とを備えたものである。そのチャンバ本体内には、シリコンウエハ１０（基板）を横移送するために、フロッグレッグ駆動機構６０によって駆動可能に支持された状態で、フロッグレッグ機構７０（移送機構）が収められている。そして、そのチャンバ側壁４３には、ウエハ処理ユニット５１，５４などが横から連結されており、それらへウエハブレード７３を進退させる連通口のところには、外部からの制御に従って開閉されるゲート４４，４５も付設されている。
【００１５】
上蓋４２は、フロッグレッグ機構７０の設置や保守などに際してチャンバ上部を開放するために、チャンバ本体に対して着脱可能なものとされる。そして、チャンバ本体への取着時には、その取着面がＯリング４６によって封じられ、図示しない真空ポンプによって真空引きされると、ウエハ移送チャンバ４０内が真空になるようになっている。また、上蓋４２が厚い一枚板のアルミニウム材などで制作されていて重いので、上蓋４２にはエアシリンダ等を組み込んだ空気圧駆動の開閉機構４７も付設されていて、その開閉が楽なようになっている。
【００１６】
【従来の技術】
従来、これらのクラスタシステム（４０，５１〜５６）と湿式鍍金装置３０とは、連結されることなく個々に設置されていた（図７参照）。そして、銅ダマシンプロセスにクラスタシステム（４０，５１〜５６）を適用するには、例えば、ウエハ処理ユニット５１にはローダを割り付け、ウエハ処理ユニット５２にはスパッタを割り付け、ウエハ処理ユニット５３にはＣＶＤを割り付けておく（図７（ａ）参照）。
【００１７】
そして、成膜対象のシリコンウエハ１０は、カセット単位でクラスタシステム（４０，５１〜５６）に持ち込まれ（図７（ａ）の二点鎖線を参照）、ローダ５１にセットされると、一枚ずつ順に（図７（ａ）の一点鎖線を参照）、ウエハ移送チャンバ４０の介在により真空を破ること無く、ローダ５１からスパッタ５２に移送されてバリアメタル１４が形成され、次にＣＶＤ５３に移送されてシードメタル１５が形成され、最後にローダ５１に移送されて、元のカセットに戻される。
【００１８】
それから、カセットごとメッキ装置３０のところへ運ばれ（図７（ａ），（ｂ）の二点鎖線を参照）、その装置内で、電解鍍金処理および随伴する洗浄や乾燥等の処理が施される。
これにより、銅膜１６の形成が速やかになされるが、ここでの処理は、大気の下で一枚ずつ順に行われる（図７（ｂ）の一点鎖線を参照）。
【００１９】
湿式鍍金処理が済むと、シリコンウエハ１０は、充分に乾燥したところで、再びカセット単位ごとクラスタシステム（４０，５１〜５６）に持ち込まれ（図７（ｂ），（ｃ）の二点鎖線を参照）、そのクラスタシステム内では、一枚ずつ順に（図７（ｃ）の一点鎖線を参照）、ウエハ移送チャンバ４０を介して真空を破ること無く、スパッタ５２に移送されてパッシベーション膜１７が形成される。最後に、元のカセットに戻されたシリコンウエハ１０は、カセットごとローダ５１から持ち出されて、ＣＭＰ工程に移される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、真空機器のクラスタシステムにメッキ装置が連結されていない従来の鍍金システムでは、銅ダマシンプロセスにおけるバリアメタル形成からパッシベーション膜形成までの一連の銅成膜処理に際し、処理対象物がクラスタシステムとメッキ装置との間をカセット単位でバッチ的に運ばれることから、その一連処理が、マクロに見れば一応は所定の工程順に行われているのであるが（図４（ｃ）〜（ｆ）参照）、枚様処理を基本としてミクロに見れば、連続しているとは言い難い。
【００２１】
このため、シードメタルがメッキ銅膜によって覆われるまでの時間、及びその銅膜がパッシベーション膜によって覆われるまでの時間が長くなり、しかも、その間に処理対象物が大気に曝され易いことから、シードメタル及び銅膜の酸化が表面ばかりか内部まで進むので、導電体層の質的な劣化を招いてしまうことにもなる。
そして、かかる不都合を回避するには、一連の銅成膜処理を枚様処理的にも連続して行えるよう、真空機器のクラスタシステムにメッキ装置を連結させることが考えられる。
【００２２】
その際、クラスタシステムにおける搬送の担い手であるウエハ移送チャンバを中核としてその一角にメッキ装置を連結させ、それらの制御も一括して行うようにするのが好ましい。ところが、スパッタやＣＶＤ等の真空機器が真空雰囲気中で処理を行うものであるのに対し、メッキ装置は大気圧の下で処理を行うものなので、ウエハ移送チャンバによる真空内搬送の機能を維持するには、このウエハ移送チャンバ（第１真空チャンバ）にメッキ装置（湿式鍍金装置）を直結する訳には行かないため、両者間にロードロック（第２真空チャンバ）を介在させて、気圧差を緩衝する必要がある。
【００２３】
しかしながら、スパッタやＣＶＤ等の真空機器は、真空雰囲気中で処理を行うものであるから、気化して真空を阻害する水分を嫌う。特に、高真空を要するスパッタでは、処理対象物の表面に付着した僅かな水分でも邪魔物となる。これに対し、湿式鍍金装置は、文字通り水を避けては成り立たない代物である。また、洗浄後には乾燥も行うようになっているが、大気圧下での乾燥なので、処理対象物の表面に付着した微量の水分まで完全に除去するのは難しい。
【００２４】
そこで、移送機構を内蔵する第１真空チャンバに対し湿式鍍金装置を連結するに際し、第２真空チャンバを介在させて気圧差を緩衝するとともに、それだけでなく充分な乾燥も行なわれるようにすることが課題となる。また、その際に、既成の第１真空チャンバ及び湿式鍍金装置に対する改造等が少なくて済むよう、新たに導入される第２真空チャンバを利用して乾燥も行なわれるようにするのが望ましい。
【００２５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、真空内処理とメッキ処理とを連続して行うことが可能な鍍金システムを実現することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第３の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００２７】
［第１の解決手段］
第１の解決手段の鍍金システムは（、出願当初の請求項１に記載の如く）、移送機構を内蔵する第１真空チャンバに対し第２真空チャンバを介して湿式鍍金装置が連結された鍍金システムであって、前記第２真空チャンバに加熱手段が設けられたものである。
【００２８】
ここで、上記の「連結」は、密着して締結や緊結されている状態での連結に限らず、真空チャンバと湿式鍍金装置とが何れかの移送手段や搬送手段を用いて鍍金対象物を受け渡し可能な状態で連結してあれば該当する。他の解決手段に関しても同様である。
【００２９】
このような第１の解決手段の鍍金システムにあっては、鍍金対象物は、第１真空チャンバと湿式鍍金装置とに亘って移送される際に、第２真空チャンバ内の圧力が搬入側装置の圧力から搬出側装置の圧力になるまでの間、一旦、第２真空チャンバに留め置かれる。これにより、第１真空チャンバにおける移送機構による真空内搬送を損なうこと無く、第１真空チャンバと湿式鍍金装置との気圧差が緩衝されることとなる。
【００３０】
しかも、鍍金対象物が湿式鍍金装置から第１真空チャンバへ移送される際に鍍金対象物に付着して残っていた水分は、第２真空チャンバ内で必然的に真空乾燥されるが、それに加えて強制的に加熱乾燥もなされる。これにより、鍍金対象物は、短時間であっても確実に充分なまで乾燥するので、真空内搬送を長時間待たせること無く移送されるとともに、水分を第１真空チャンバ内やそれに接続された他の真空機器に放出して一連の真空雰囲気中での処理を損なうということも無い。
【００３１】
こうして、各真空機器と湿式鍍金装置とに亘る一連の成膜処理が、枚様処理的にも連続して行える。しかも、早速かつ的確に行える。
したがって、この発明によれば、真空内処理とメッキ処理とを連続して行える鍍金システムを実現することができる。
【００３２】
［第２の解決手段］
第２の解決手段の鍍金システムは（、出願当初の請求項２に記載の如く）、移送機構を内蔵する第１真空チャンバに対し第２真空チャンバを介して湿式鍍金装置が連結された鍍金システムであって、前記第２真空チャンバと並列に第３真空チャンバが介装されたものである。
【００３３】
ここで、上記の「介装され」とは、鍍金対象物を中継可能な状態で介在しているという意味である。
【００３４】
このような第２の解決手段の鍍金システムにあっては、鍍金対象物は、第１真空チャンバと湿式鍍金装置とに亘って移送される際に、第２真空チャンバ内の圧力が搬入側装置の圧力から搬出側装置の圧力になるまでの間、一旦、第２真空チャンバ又は第３真空チャンバに留め置かれる。これにより、第１真空チャンバにおける移送機構による真空内搬送を損なうこと無く、第１真空チャンバと湿式鍍金装置との気圧差が緩衝されることとなる。
【００３５】
また、鍍金対象物が湿式鍍金装置から第１真空チャンバへ移送される際に鍍金対象物に付着して残っていた水分は、第２，第３真空チャンバの何れか一方の中で必然的に真空乾燥される。これにより、鍍金対象物は、或る程度の時間をかけてじっくり行えば充分に乾燥するので、水分を第１真空チャンバ内やそれに接続された他の真空機器に放出して一連の真空雰囲気中での処理を損なうということが無い。しかも、逆に第１真空チャンバから湿式鍍金装置へ移送される別の鍍金対象物は、第２，第３真空チャンバの何れか他方を経由して移動しるので、真空乾燥とは干渉しないで済む。これにより、真空内搬送を待たせることも無くなる。
【００３６】
こうして、各真空機器と湿式鍍金装置とに亘る一連の成膜処理が、枚様処理的にも連続して行える。しかも、迅速かつ適切に行われる。
したがって、この発明によれば、真空内処理とメッキ処理とを連続して行える鍍金システムを実現することができる。
【００３７】
［第３の解決手段］
第３の解決手段の鍍金システムは（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上記の第２の解決手段の鍍金システムであって、前記第２真空チャンバ及び前記第３真空チャンバのうち何れか一方または双方に加熱手段が設けられたものである。
【００３８】
このような第３の解決手段の鍍金システムにあっては、第２の解決手段による作用効果に加えて、第１解決手段の作用効果も得られる。すなわち、真空内搬送を短時間ですら待たせること無く大気間との移送が行われるばかりか、真空乾燥を超えた確実な乾燥が行われる。
これにより、各真空機器と湿式鍍金装置とに亘る一連の成膜処理が、枚様処理的にも連続して、迅速かつ的確に行われることとなる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の鍍金システムについて、これを実施するための形態を、第１実施例および第２実施例により説明する。
図１及び図２に示した第１実施例は、上述の第１解決手段を具現化したものであり、図３に示した第２実施例は、上述の第２解決手段および第３解決手段を具現化したものである。
なお、これらの図示等に際して背景の技術におけるものや従来のものと同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。
【００４０】
【第１実施例】
本発明の鍍金システムの第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が全体の平面配置図であり、（ｂ）が要部の縦断面模式図である。
【００４１】
この鍍金システムは、クラスタシステム（４０，５１〜５６）とメッキ装置３０とが連結されたものであり、その連結に際して、ウエハ移送チャンバ４０（第１真空チャンバ）とメッキ装置３０（湿式鍍金装置）との間にロードロック８０（第２真空チャンバ）が介装される（図１（ａ）参照）。すなわち、ウエハ移送チャンバ４０は、既述したように、真空内搬送を担うフロッグレッグ機構７０（移送機構）等が内蔵されるとともに、ウエハ処理ユニット５１〜５３のところにはローダやスパッタそしてＣＶＤが割り付けられているが、空いているところ例えばウエハ処理ユニット５４のところにロードロック８０が連結される。また、メッキ装置３０は、既述したように、ローダ３１やチャンバ３２，３３，３４さらにアンローダ３５に亘る大気下搬送を担うロボット３６を具えているが、このロボット３６の届くところにロードロック８０が連結される。これにより、この鍍金システムは、移送機構を内蔵する第１真空チャンバに対し第２真空チャンバを介して湿式鍍金装置が連結されたものとなっている。
【００４２】
ロードロック８０は（図１（ｂ）参照）、左右に搬入出口が形成されたものであり、その一方がウエハ移送チャンバ４０のゲート４４によって開閉され、他方の搬入出口は別のゲート８１によって開閉されるが、ゲート４４の方からはフロッグレッグ機構７０が出入りし、ゲート８１の方からはロボット３６が出入りしうるようになっている。また、ロードロック８０のチャンバ内底には、ヒータ８２が埋設されていて、ロボット３６等から受けたシリコンウエハ１０を乗せたリフトピン８３が下降すると、シリコンウエハ１０の裏面が加熱されるようになっている。
【００４３】
また、ロードロック８０のチャンバ天井には熱光線を発するランプ８４が付設されていて、リフトピン８３上のシリコンウエハ１０表面が加熱されるようになっている。
さらに、ロードロック８０は、ヒータ８５の付加されたパージユニット８６も設けられており、チャンバ内に不活性な窒素ガスを間欠的に送り込みながら図示しない真空ポンプでチャンバ内を排気してパージ処理を行う際に、ヒータ８５で暖めた窒素ガスを媒介にして間接的にリフトピン８３上のシリコンウエハ１０を加熱する。これらのヒータ８２，ランプ８４，及びヒータ８５は、何れも、第２真空チャンバに設けられた加熱手段となっている。
【００４４】
この実施例の鍍金システムについて、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、その一連処理に伴う移送手順・搬送手順を示している。
【００４５】
ウエハ移送チャンバ４０とロードロック８０との間におけるシリコンウエハ１０の受け渡しは、ゲート８１を閉じてロードロック８０内が真空になった状態でゲート４４を開け、フロッグレッグ機構７０がロードロック８０内に進退することと、リフトピン８３の昇降とによって、行われる。
また、メッキ装置３０とロードロック８０との間におけるシリコンウエハ１０の受け渡しは、ゲート４４を閉じてロードロック８０内が大気圧になった状態でゲート８１を開け、ロボット３６がロードロック８０内に進退することと、リフトピン８３の昇降とによって、行われる。
【００４６】
そして、銅ダマシンプロセスにおけるバリアメタル形成からパッシベーション膜形成までの一連の銅成膜処理は、以下のようにして行われる。すなわち（図２の一点鎖線を参照）、成膜対象のシリコンウエハ１０は、カセット単位でローダ５１にセットされると、一枚ずつ順に、ウエハ移送チャンバ４０の介在により真空を破ること無く、ローダ５１からスパッタ５２に移送されてバリアメタル１４が形成され、次にＣＶＤ５３に移送されてシードメタル１５が形成され、その後、ロードロック８０に移送される。
【００４７】
それから、やはり一枚のままで、ロードロック８０から大気下のメッキ装置３０内に運ばれ、そこでは、ローダ３１を一時待機のためのバッファとしてタイミングを図りつつ、電解鍍金処理および随伴する洗浄や乾燥等の処理が施されて、銅膜１６が形成される。湿式鍍金処理が済むと、シリコンウエハ１０は、今度はアンローダ３５を一時待機のためのバッファとしてタイミングを図りつつ、メッキ装置３０からロードロック８０に移送される。
【００４８】
このとき、シリコンウエハ１０は、ロードロック８０内に所定時間だけ留め置かれる。そして、その間、ヒータ８２によって裏面が加熱され、ランプ８４によって表面が加熱され、さらに窒素パージに伴って雰囲気からも加熱される。これによって、シリコンウエハ１０に付着していた水分は、急速に気化するとともに、素早くパージされるので、ほぼ完全にシリコンウエハ１０から除去されることとなる。
【００４９】
充分に乾燥したシリコンウエハ１０は、ロードロック８０から再びウエハ移送チャンバ４０内に取り込まれて、スパッタ５２に移送されてパッシベーション膜１７が形成され、それからローダ５１上のカセットに戻される。
こうして、銅ダマシンプロセスにおけるバリアメタル形成からパッシベーション膜形成までの一連の銅成膜処理は、真空を水分で損なうこと無く、連続した枚様処理で自動遂行される。そして、最後に、元のカセットに戻されたシリコンウエハ１０は、カセット単位でローダ５１から持ち出されて、ＣＭＰ工程に移される。
【００５０】
【第２実施例】
本発明の鍍金システムの第２実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、その全体についての平面配置図である。
この第２実施例の鍍金システムが、上述の第１実施例のものと相違するのは、ロードロック８０に加えてもう一つのロードロック９０が設けられている点である。
【００５１】
ロードロック９０は、ヒータ８２とランプ８４とヒータ８５とが省かれているが、チャンバ部などの基本的な部分はロードロック８０とほぼ同様のものであり、ロードロック８０と平行に並んだ状態でウエハ移送チャンバ４０とメッキ装置３０との間に介装される。すなわち、ウエハ移送チャンバ４０とロードロック９０との間におけるシリコンウエハ１０の受け渡しが、ゲートの開閉等を伴いながらロードロック９０内が真空になった状態でフロッグレッグ機構７０とリフトピン８３とによって行われ、メッキ装置３０とロードロック９０との間におけるシリコンウエハ１０の受け渡しが、ゲートの開閉等を伴いながらロードロック９０内が大気圧になった状態でロボット３６とリフトピン８３とによって行われるようにされる。
これにより、この鍍金システムは、第２真空チャンバと並列に第３真空チャンバが設けられるとともに、第２，第３真空チャンバの一方に加熱手段が設けられているものとなっている。
【００５２】
このような構成の鍍金システムでは、ウエハ移送チャンバ４０からメッキ装置３０へ向かうシリコンウエハ１０の移送はロードロック９０を経由して行われ、それとは逆にメッキ装置３０からウエハ移送チャンバ４０へ向かうシリコンウエハ１０の移送はロードロック８０を経由して行われる（図３の一点鎖線を参照）。そして、メッキ済みのシリコンウエハ１０がロードロック８０内で真空乾燥等されているときでも、メッキ待ちのシリコンウエハ１０は、ロードロック９０を介して何時でもメッキ装置３０に送り込まれる。
【００５３】
そして、ウエハ移送チャンバ４０内のフロッグレッグ機構７０がロードロック８０，９０の前で待たされるという場面は、ほとんど見られなくなる。
こうして、銅ダマシンプロセスにおけるバリアメタル形成からパッシベーション膜形成までの一連の銅成膜処理が、真空を水分で損なうこと無く、しかも効率良く、連続した枚様処理で自動遂行される。
【００５４】
【変形例】
なお、上述の実施例では、３種類の加熱手段を総て具えて同時に使用したが、これは一例であり、実用機等に設けるに際してどのように組み合わせるかは任意であり、何れか一つだけ設けても良く、他の種類の加熱手段を設けても良い。
また、第２実施例では、ロードロック８０だけに加熱手段を設けたが、ロードロック８０に代えてロードロック９０に設けても良い。その場合は、シリコンウエハ１０の流れる向きも入れ替わる。さらに、ロードロック８０，９０の双方に加熱手段を設けても良い。そうすると、シードメタル１５形成済みのシリコンウエハ１０がメッキ装置３０のローダ３１等を介して増やされたような場合でも一時的にロードロック８０，９０の双方で同時に加熱乾燥することで速やかな対処を図ることもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の鍍金システムにあっては、介装した真空チャンバ内で鍍金対象物の加熱乾燥も行えるようにしたことにより、真空内処理とメッキ処理とを連続して早速かつ的確に行える鍍金システムを実現することができたという有利な効果が有る。
【００５６】
また、本発明の第２の解決手段の鍍金システムにあっては、介装した真空チャンバ内で鍍金対象物の真空乾燥をじっくり行えるようにしたことにより、真空内処理とメッキ処理とを連続して迅速かつ適切に行える鍍金システムを実現することができたという有利な効果を奏する。
【００５７】
さらに、本発明の第３の解決手段の鍍金システムにあっては、真空内搬送を待たせることなく而も加熱乾燥も行えるようにしたことにより、真空内処理とメッキ処理とを連続して迅速かつ的確に行える鍍金システムを実現することができたという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の鍍金システムの第１実施例について、（ａ）が全体の平面配置図であり、（ｂ）が要部の縦断面模式図である。
【図２】 一連処理に伴う移送手順・搬送手順を示す図である。
【図３】 本発明の鍍金システムの第２実施例について、全体の平面配置図である。
【図４】 銅ダマシン配線を形成する半導体製造工程の例である。
【図５】 そのような工程に用いられる電解鍍金装置である。
【図６】 真空雰囲気での一連処理に好適なクラスタシステムである。
【図７】 銅ダマシンプロセスに用いられる従来のシステム及びそのプロセスに伴う移送手順・搬送手順を示す図である。
【符号の説明】
１０ シリコンウエハ（半導体装置、半導体基板、鍍金対象物）
１１ サブストレート（基礎部）
１２ 酸化膜（絶縁層）
１３ コンタクトホール（エッチング跡、埋込箇所）
１４ バリアメタル（阻止層）
１５ シードメタル（種層）
１６ 銅膜（鍍金層）
１７ パッシベーション膜（酸化防止層）
２０ メッキユニット（電解鍍金装置）
２１ メッキチャンバ（鍍金液漕、鍍金液保持手段）
２２ プラス電極（陽極）
２３ メッキ液（鍍金液）
２４ ホルダ（チャック、鍍金対象物保持具）
２５ アーム（接触子支持部材）
２６ コンタクトピン（通電部材、接触子）
２７ 定電流源（給電源）
２８ 定電圧源（給電源）
３０ メッキ装置（湿式鍍金装置）
３１ ローダ（投入ユニット）
３２ チャンバ（メッキユニット、電解鍍金装置）
３３，３４ チャンバ（洗浄用や乾燥用などの他のユニット）
３５ アンローダ（回収ユニット）
３６ ロボット（搬送ユニット、大気圧下搬送機構）
４０ ウエハ移送チャンバ（クラスタツール、第１真空チャンバ）
４１ チャンバ底（チャンバ本体）
４２ 上蓋
４３ チャンバ側壁（チャンバ本体）
４４ ゲート
４６ Ｏリング（封止部材）
４７ 開閉機構
５１〜５６ ウエハ処理ユニット
６０ フロッグレッグ駆動機構（移送機構の支持機構、真空内移送機構）
６１ 従動リング（回転体）
６６ 従動リング（回転体）
６７ 電動モータ
７０ フロッグレッグ機構（移送機構、真空内移送機構）
７１ アーム
７２ リンク
７３ ウエハブレード
８０ ロードロック（第２真空チャンバ）
８１ ゲート
８２ ヒータ（第１加熱手段、裏面加熱手段）
８３ リフトピン（昇降部材、裏面加熱補助具）
８４ ランプ（第２加熱手段、表面加熱手段）
８５ ヒータ（第３加熱手段、間接加熱手段）
８６ パージユニット（第３加熱手段、間接加熱手段）
９０ ロードロック（第３真空チャンバ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plating system for plating a conductor layer on the surface of a plating object, and in particular, includes both a wet plating apparatus that cannot be said to remove moisture and a vacuum device that dislikes moisture such as sputtering and CVD. It relates to the plating system.
This is particularly suitable for forming a fine pattern such as a metal wiring layer of a semiconductor substrate.
[0002]
[Background technology]
In recent years, with the miniaturization of LSIs and the like (semiconductor devices), it has become difficult to withstand electromigration with aluminum pattern wiring. Therefore, when forming a conductor layer for wiring, an aluminum-based metal is used as a conductive material. The use of copper and other materials is becoming more serious. Unlike aluminum, which can be embedded in contact holes by heating and flowing after film formation by sputtering or the like, when copper that is difficult to be embedded by heating is used for pattern wiring, copper damascene wiring A technique is used. In this method, a wet plating process is also employed in order to accelerate the copper deposition growth.
[0003]
In this copper damascene wiring process, when forming a copper wiring layer on the surface of the semiconductor substrate, a groove such as wiring was formed in a pattern under the copper wiring layer, and a copper film was formed thereon. After that, the portion protruding from the groove is polished and removed, so that the metal is embedded in the groove. Specifically, referring to FIG. 4, a large number of ICs (semiconductor devices) are usually provided on the upper surface, ie, one main surface, of a thin silicon wafer 10 (plating object, processing object) having a diameter of about 300 mm and a thickness of 1 mm or less. Although it is fabricated (see FIG. 4A), when a longitudinal section of a part thereof is viewed (see FIG. 4B), in the state immediately before the formation of the copper layer for wiring, for example, sub The silicon oxide film 12 formed on the surface of the straight 11 has a contact hole 13 to the PN junction and other active elements formed on the surface layer of the substrate 11 and a wiring pattern region connected to the contact hole 13 in the photolithography process or the like. Has been removed by. The contact hole 13 is removed up to the surface of the substrate 11 or other contact surface, and the wiring region around the contact hole 13 is removed so that the oxide film 12 remains at the bottom of the groove.
[0004]
When a copper layer is formed on the silicon wafer 10, a barrier metal 14 is firstly extremely thinly deposited by sputtering or the like on the upper surface (see FIG. 4C), and then extremely thin copper is deposited by CVD or the like. After adding the seed metal 15 (see FIG. 4D), a copper film 16 is grown on the seed metal 15 by wet plating (see FIG. 4E). Furthermore, in order to prevent the surface oxidation of the copper film 16, a passivation film 17 is also attached by sputtering or the like, if necessary (see FIG. 4 (f)).
Thus, after the copper film 16 is formed on the main surface of the silicon wafer 10, the main surface is subjected to CMP (chemical mechanical polishing) to remove the copper layer 15 other than the wiring region (FIG. 4). (See (g)).
[0005]
An electrolytic plating apparatus that can be used in such a wet plating process includes a power supply that supplies current required for electrolytic plating in order to efficiently grow the copper film 16 thereon by energizing the seed metal 15 as a cathode. And a contact made of a current-carrying member, and the plating object is energized from the power supply via the contact.
[0006]
As a specific example, if a plate-type plating unit 20 for processing one by one is given (see FIG. 5A), this apparatus stores a predetermined amount of a plating solution 23 (plating solution) such as a copper sulfate dilution solution. From a holding chamber 21 (plating liquid bath) that can be held, a plus electrode 22 that is also installed in the plating chamber 21 and also serves as a guide for circulating the plating liquid 23 toward the silicon wafer 10 to be plated, a handling robot, etc. A holder 24 that holds the received silicon wafer 10 in the plating solution 23, a movable arm 25 attached to the holder 24, and a base end portion supported by the arm 25. Contact pin 26 (contact) that is brought into contact with the edge of the main surface of wafer 10, and the negative electrode is connected to contact pin 26 and the positive electrode is positive And comprises a constant current source 27 connected to 22.
[0007]
In this case, the silicon wafer 10 is immersed in the plating solution 23 with its main surface, that is, the surface to be plated down, and is exposed to the plating solution 23 that blows up through the plus electrode 22. When a current required for electrolytic plating is supplied from the constant current source 27 and is supplied to the circuit that returns to the constant current source 27 through the positive electrode 22, the plating solution 23, the silicon wafer 10, and the contact pins 26, the silicon wafer is supplied. A copper film 16 grows on the seed metal 15 on the 10 surface.
[0008]
This example is a face-down type, but there is also a face-up type that holds the silicon wafer 10 upward (see FIG. 5B). Further, as a power supply, there is a type that uses a constant voltage source 28 instead of or in combination with the constant current source 27 (see FIG. 5B).
[0009]
In addition, the automated plate-type plating apparatus 30 (wet plating apparatus) carries in a large number of silicon wafers 10 accommodated in a cassette in order to continuously perform the above-described electrolytic plating process according to appropriate computer control or the like. A loader 31, a chamber 32 composed of the above-described plating unit 20, etc., a chamber 33 for cleaning, a drying chamber 34, an unloader 35 holding a cassette for storing the processed silicon wafer 10, And a robot 36 for moving the silicon wafer 10 between the units 31 to 35. The silicon wafer 10 is taken out from the cassette on the loader 31 one by one and plated in the chamber 32 to form the copper film 16 and the chamber. 33 and chamber 34 are also cleaned and dried, and stored in the cassette on the unloader 35 in order. It has become.
[0010]
On the other hand, in vacuum equipment such as sputtering and CVD, a fine and precise process is performed in a vacuum processing chamber for a substrate such as a silicon wafer 10 which is also a plating object. In addition, various processes are performed by moving a wafer or the like between a plurality of processing chambers. A wafer transfer vacuum chamber (first vacuum chamber) called a cluster tool is provided in order to maintain a vacuum state from the viewpoint of preventing contamination by dust and the like and improving processing efficiency during the wafer movement. The series of processing chambers is arranged around the chamber and connected in a cluster shape (tuft shape or lump shape). Then, the wafer transfer mechanism is housed in a vacuum chamber located at the center, and by this mechanism, the wafer is received from the wafer carry-in entrance or any of the processing chambers, and transferred to the wafer carry-out exit or any of the process chambers. Internal transfer is made.
[0011]
6A to 6D are schematic plan views, but wafer processing units 51 to 56 such as sputtering and CVD are connected and arranged around the wafer transfer chamber 40 as the first vacuum chamber. At the same time, a frog leg drive mechanism 60 is erected at the center of the bottom 41 of the wafer transfer chamber 40 (see FIGS. 6A to 6C), and a frog leg mechanism 70 as a transfer mechanism is further provided. 60 so as to be drivable (see FIG. 6D). The frog-leg driving mechanism 60 receives rotational force from an atmospheric electric motor 67 and the like, so that the driven rings 61 and 66 rotate in a vacuum. In the frog-leg mechanism 70, a pair of arms 71 are connected to rotating rings 61, 66, a link 72 is connected to the tip of each arm 71, and a wafer blade 73 is connected to the tip of these arms 71. When the driven rings 61 and 66 rotate in the same phase, the wafer blade 73 rotates in the horizontal plane, and when the driven rings 61 and 66 rotate in the reverse phase, the wafer blade 73 moves forward or backward in the horizontal plane.
[0012]
For example, when the wafer 10 in the wafer processing unit 52 is moved to the wafer processing unit 53, the frog leg driving mechanism 60 is rotated in the same phase to move the frog leg mechanism 70 in front of the gate of the wafer processing unit 52, and then the frog The leg drive mechanism 60 is rotated in reverse phase to advance the wafer blade 73 of the frog leg mechanism 70 into the wafer processing unit 52 (see FIG. 6A). At this time, in the wafer processing unit 52, the wafer 10 is lifted by lifter pins or the like so that it can be transferred to the wafer blade 73.
[0013]
Then, when the frog-leg mechanism 70 on which the wafer 10 is mounted is driven backward, the wafer 10 is taken out from the wafer processing unit 52 into the wafer transfer chamber 40. Further, after the frog leg mechanism 70 is rotated by the frog leg drive mechanism 60 to the front of the gate of the wafer processing unit 53 (see FIG. 6B), the wafer blade 73 is advanced into the wafer processing unit 53 (see FIG. 6B). (Refer FIG.6 (c)). Therefore, after the wafer 10 is received by a lifter pin or the like in the wafer processing unit 53, the wafer blade 73 is retracted.
In this way, the wafer 10 is transferred along the horizontal plane with little vertical movement or slight vertical movement.
[0014]
Further, a wafer transfer chamber 40 (first vacuum chamber) whose longitudinal sectional view is shown in FIG. 6D is mounted on the chamber body formed integrally with the chamber bottom 41 and the chamber side wall 43, and on the chamber body. And a detachable upper lid 42. In the chamber main body, a frog leg mechanism 70 (transfer mechanism) is housed in a state in which the silicon wafer 10 (substrate) is laterally transferred and supported by the frog leg drive mechanism 60. Wafer processing units 51, 54 and the like are connected to the chamber side wall 43 from the side, and gates 44, which are opened / closed according to control from the outside are provided at the communication ports through which the wafer blades 73 are advanced and retracted. 45 is also attached.
[0015]
The upper lid 42 is detachable from the chamber body in order to open the upper part of the chamber when the frog-leg mechanism 70 is installed or maintained. At the time of attachment to the chamber body, the attachment surface is sealed by an O-ring 46, and when the vacuum is drawn by a vacuum pump (not shown), the inside of the wafer transfer chamber 40 is evacuated. In addition, since the upper lid 42 is made of a thick single plate aluminum material and is heavy, the upper lid 42 is also provided with a pneumatically driven opening / closing mechanism 47 incorporating an air cylinder or the like so that the opening / closing is easy. It has become.
[0016]
[Prior art]
Conventionally, these cluster systems (40, 51 to 56) and the wet plating apparatus 30 have been individually installed without being connected (see FIG. 7). In order to apply the cluster system (40, 51 to 56) to the copper damascene process, for example, a loader is assigned to the wafer processing unit 51, spatter is assigned to the wafer processing unit 52, and CVD is applied to the wafer processing unit 53. Are assigned (see FIG. 7A).
[0017]
Then, the silicon wafer 10 to be deposited is brought into the cluster system (40, 51 to 56) in cassette units (see the two-dot chain line in FIG. 7A), and when set in the loader 51, one sheet is obtained. One by one (refer to the one-dot chain line in FIG. 7A), the barrier metal 14 is formed by being transferred from the loader 51 to the sputter 52 without breaking the vacuum through the wafer transfer chamber 40, and then transferred to the CVD 53. Thus, the seed metal 15 is formed, finally transferred to the loader 51, and returned to the original cassette.
[0018]
Then, the cassette is transported to the plating apparatus 30 (refer to the two-dot chain line in FIGS. 7A and 7B), and the electrolytic plating process and the accompanying cleaning and drying processes are performed in the apparatus. The
As a result, the copper film 16 is formed quickly, but the processes here are sequentially performed one by one under the atmosphere (see the dashed line in FIG. 7B).
[0019]
When the wet plating process is completed, the silicon wafer 10 is brought into the cluster system (40, 51 to 56) again in units of cassettes when the silicon wafer 10 is sufficiently dried (see the two-dot chain lines in FIGS. 7B and 7C). In the cluster system, the passivation film 17 is formed by transferring to the sputter 52 without breaking the vacuum through the wafer transfer chamber 40 one by one (see the one-dot chain line in FIG. 7C). The Finally, the silicon wafer 10 returned to the original cassette is taken out from the loader 51 together with the cassette and transferred to the CMP process.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a conventional plating system in which a plating apparatus is not connected to a cluster system of vacuum equipment, a processing object is a cluster system in a series of copper film forming processes from barrier metal formation to passivation film formation in a copper damascene process. Since the process is batch-wise transported between the plating apparatus and the plating apparatus, the series of processes is performed in a predetermined order in the macro view (FIGS. 4C to 4F). See), and it is hard to say that it is continuous when viewed microscopically based on sheet processing.
[0021]
For this reason, the time until the seed metal is covered with the plated copper film and the time until the copper film is covered with the passivation film become longer, and the object to be treated is easily exposed to the air during that time. Since the oxidation of the metal and copper film proceeds not only to the surface but also to the inside, the qualitative deterioration of the conductor layer is also caused.
In order to avoid such an inconvenience, it is conceivable to connect a plating apparatus to a cluster system of vacuum equipment so that a series of copper film forming processes can be continuously performed in a sheet-like manner.
[0022]
At that time, it is preferable to connect a plating apparatus to one corner of the wafer transfer chamber, which is a carrier of the transfer in the cluster system, as a core, and control them collectively. However, while vacuum equipment such as sputtering and CVD performs processing in a vacuum atmosphere, the plating apparatus performs processing under atmospheric pressure, so the function of in-vacuum transfer by the wafer transfer chamber is maintained. However, since it is not possible to directly connect a plating apparatus (wet plating apparatus) to the wafer transfer chamber (first vacuum chamber), a load lock (second vacuum chamber) is interposed between the two to transfer the pressure difference. Need to be buffered.
[0023]
However, since vacuum devices such as sputtering and CVD perform processing in a vacuum atmosphere, they dislike moisture that vaporizes and impedes vacuum. In particular, in sputtering that requires high vacuum, even a slight amount of moisture adhering to the surface of the object to be processed becomes an obstacle. On the other hand, the wet plating apparatus is a substitute that literally cannot be avoided by avoiding water. In addition, drying is performed after washing, but since it is drying under atmospheric pressure, it is difficult to completely remove a very small amount of moisture adhering to the surface of the object to be processed.
[0024]
Therefore, when the wet plating apparatus is connected to the first vacuum chamber having the built-in transfer mechanism, the second vacuum chamber is interposed to buffer the atmospheric pressure difference, and not only that, but also sufficient drying can be performed. It becomes a problem. Further, at that time, it is desirable that drying be performed using the newly introduced second vacuum chamber so that the modification to the existing first vacuum chamber and the wet plating apparatus can be reduced.
[0025]
This invention was made in order to solve such a subject, and it aims at implement | achieving the plating system which can perform a process in a vacuum and a plating process continuously.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
About the 1st thru | or 3rd solution means invented in order to solve such a subject, the structure and effect are demonstrated below.
[0027]
[First Solution]
The plating system of the first solving means (as described in claim 1 at the time of filing) is a plating system in which a wet plating apparatus is connected to a first vacuum chamber incorporating a transfer mechanism via a second vacuum chamber. The second vacuum chamber is provided with heating means.
[0028]
Here, the above-mentioned “connection” is not limited to the connection in a tightly tightened or tightly connected state, and the vacuum chamber and the wet plating apparatus can use any one of the transfer means and the transfer means to transfer the plating object. Applicable if connected in a deliverable state. The same applies to other solutions.
[0029]
In such a plating system of the first solving means, when the plating object is transferred across the first vacuum chamber and the wet plating apparatus, the pressure in the second vacuum chamber is changed to the carry-in side apparatus. Until the pressure of the unloading apparatus reaches the pressure of the unloading device. Thereby, the atmospheric | air pressure difference of a 1st vacuum chamber and a wet plating apparatus will be buffered, without impairing the conveyance in a vacuum by the transfer mechanism in a 1st vacuum chamber.
[0030]
Moreover, when the plating object is transferred from the wet plating apparatus to the first vacuum chamber, the moisture remaining on the plating object is inevitably vacuum-dried in the second vacuum chamber. And forced to dry. As a result, the plating object is surely dried to a sufficient extent even in a short time, so that it is transferred without waiting for a long time in the vacuum conveyance, and moisture is connected in the first vacuum chamber or in the first vacuum chamber. There is no possibility that it is discharged to other vacuum equipment and the processing in a series of vacuum atmospheres is not impaired.
[0031]
In this way, a series of film forming processes across the vacuum devices and the wet plating apparatus can be continuously performed in sheet processing. Moreover, it can be done quickly and accurately.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a plating system capable of continuously performing in-vacuum processing and plating processing.
[0032]
[Second Solution]
The plating system of the second solution means (as described in claim 2 at the beginning of the application) is a plating system in which a wet plating apparatus is connected to a first vacuum chamber incorporating a transfer mechanism via a second vacuum chamber. A third vacuum chamber is interposed in parallel with the second vacuum chamber.
[0033]
Here, “interposed” means that the plating object is interposed in a relayable state.
[0034]
In such a plating system of the second solving means, when the plating object is transferred across the first vacuum chamber and the wet plating apparatus, the pressure in the second vacuum chamber is changed to the carry-in side apparatus. Until it reaches the pressure of the carry-out side device, it is temporarily retained in the second vacuum chamber or the third vacuum chamber. Thereby, the atmospheric | air pressure difference of a 1st vacuum chamber and a wet plating apparatus will be buffered, without impairing the conveyance in a vacuum by the transfer mechanism in a 1st vacuum chamber.
[0035]
In addition, when the plating object is transferred from the wet plating apparatus to the first vacuum chamber, moisture remaining on the plating object is inevitably contained in one of the second and third vacuum chambers. Vacuum dried. As a result, the plating object is sufficiently dried if it is slowly taken over a certain amount of time, so that moisture is discharged into the first vacuum chamber and other vacuum devices connected thereto, in a series of vacuum atmospheres. There is no loss of processing. In addition, since another plating object transferred from the first vacuum chamber to the wet plating apparatus moves via either one of the second and third vacuum chambers, it does not interfere with the vacuum drying. That's it. As a result, there is no need to wait for the conveyance in the vacuum.
[0036]
In this way, a series of film forming processes across the vacuum devices and the wet plating apparatus can be continuously performed in sheet processing. And it is done quickly and appropriately.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a plating system capable of continuously performing in-vacuum processing and plating processing.
[0037]
[Third Solution]
The plating system of the third solution means (as described in claim 3 at the beginning of the application) is the plating system of the above-mentioned second solution means, and includes the second vacuum chamber and the third vacuum chamber. Either one or both are provided with heating means.
[0038]
In such a plating system of the third solving means, in addition to the effects of the second solving means, the effects of the first solving means can be obtained. That is, not only the transfer in the vacuum is performed without waiting for a short time, but also reliable drying exceeding the vacuum drying is performed.
As a result, a series of film forming processes across the vacuum devices and the wet plating apparatus can be performed quickly and accurately continuously in a sheet-like manner.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
About the plating system of this invention achieved with such a solution means, the form for implementing this is demonstrated by 1st Example and 2nd Example.
The first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 embodies the first solving means described above, and the second embodiment shown in FIG. 3 is the second and third solving means described above. Is embodied.
In the drawings, the same components as those in the background art and the conventional ones are denoted by the same reference numerals, and therefore, the repeated description is omitted. Hereinafter, the differences from the conventional ones are omitted. The explanation will be focused on.
[0040]
[First embodiment]
A specific configuration of the first embodiment of the plating system of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A is an overall plan view of the entire structure, and FIG. 1B is a schematic vertical cross-sectional view of the main part.
[0041]
In this plating system, a cluster system (40, 51 to 56) and a plating apparatus 30 are connected. At the time of connection, a wafer transfer chamber 40 (first vacuum chamber) and a plating apparatus 30 (wet plating apparatus) are connected. A load lock 80 (second vacuum chamber) is interposed between them (see FIG. 1A). That is, as described above, the wafer transfer chamber 40 incorporates a frog-leg mechanism 70 (transfer mechanism) for carrying in-vacuum, and the wafer processing units 51 to 53 have loaders, spatters, and CVD. Although allocated, the load lock 80 is connected to a vacant portion, for example, a wafer processing unit 54. In addition, as described above, the plating apparatus 30 includes the robot 36 that carries the loader 31, the chambers 32, 33, 34, and the unloader 35 in the atmosphere, and the load lock 80 is reached where the robot 36 reaches. Are concatenated. Thus, in this plating system, a wet plating apparatus is connected to the first vacuum chamber containing the transfer mechanism via the second vacuum chamber.
[0042]
The load lock 80 (see FIG. 1B) has a loading / unloading opening formed on the left and right sides, one of which is opened and closed by the gate 44 of the wafer transfer chamber 40 and the other loading / unloading opening and closing by another gate 81. However, the frog-leg mechanism 70 enters and exits from the gate 44, and the robot 36 can enter and exit from the gate 81. Further, a heater 82 is embedded in the inner bottom of the chamber of the load lock 80, and when the lift pin 83 on which the silicon wafer 10 received from the robot 36 or the like is lowered, the back surface of the silicon wafer 10 is heated. ing.
[0043]
A lamp 84 that emits heat rays is attached to the chamber ceiling of the load lock 80 so that the surface of the silicon wafer 10 on the lift pins 83 is heated.
Further, the load lock 80 is also provided with a purge unit 86 to which a heater 85 is added. While the inert nitrogen gas is intermittently fed into the chamber, the chamber is evacuated by a vacuum pump (not shown) to perform the purge process. When performing, the silicon wafer 10 on the lift pins 83 is indirectly heated through the nitrogen gas heated by the heater 85 as a medium. These heater 82, lamp 84, and heater 85 are all heating means provided in the second vacuum chamber.
[0044]
The use mode and operation of the plating system of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a transfer procedure / conveyance procedure associated with the series of processes.
[0045]
The silicon wafer 10 is transferred between the wafer transfer chamber 40 and the load lock 80 by opening the gate 44 in a state where the gate 81 is closed and the load lock 80 is evacuated, and the frog-leg mechanism 70 is placed in the load lock 80. This is done by advancing and retreating and raising and lowering of the lift pin 83.
The silicon wafer 10 is transferred between the plating apparatus 30 and the load lock 80 by closing the gate 44 and opening the gate 81 in a state where the load lock 80 is at atmospheric pressure, so that the robot 36 enters the load lock 80. This is done by advancing and retreating and raising and lowering of the lift pin 83.
[0046]
And a series of copper film-forming processes from the barrier metal formation to the passivation film formation in the copper damascene process are performed as follows. That is, (refer to the one-dot chain line in FIG. 2), when the silicon wafers 10 to be formed are set on the loader 51 in cassette units, the loaders are sequentially broken one by one without interposing the wafer transfer chamber 40. The barrier metal 14 is formed by being transferred from 51 to the sputter 52, then transferred to the CVD 53 to form the seed metal 15, and then transferred to the load lock 80.
[0047]
Then, the sheet remains as it is, and is transported from the load lock 80 into the plating apparatus 30 under the atmosphere, where the loader 31 is used as a buffer for temporary standby, and the electroplating process and the accompanying cleaning are performed. A copper film 16 is formed by a treatment such as drying. After the wet plating process is completed, the silicon wafer 10 is transferred from the plating apparatus 30 to the load lock 80 while the unloader 35 is now used as a buffer for temporary standby.
[0048]
At this time, the silicon wafer 10 is kept in the load lock 80 for a predetermined time. In the meantime, the back surface is heated by the heater 82, the front surface is heated by the lamp 84, and further heated from the atmosphere along with the nitrogen purge. As a result, the moisture adhering to the silicon wafer 10 is rapidly vaporized and quickly purged, so that it is almost completely removed from the silicon wafer 10.
[0049]
The fully dried silicon wafer 10 is again taken into the wafer transfer chamber 40 from the load lock 80 and transferred to the sputter 52 to form the passivation film 17, and then returned to the cassette on the loader 51.
Thus, a series of copper film formation processes from barrier metal formation to passivation film formation in the copper damascene process are automatically performed by continuous sheet-like processing without damaging the vacuum with moisture. Finally, the silicon wafer 10 returned to the original cassette is taken out from the loader 51 in units of cassettes and transferred to the CMP process.
[0050]
[Second embodiment]
A specific configuration of the second embodiment of the plating system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a plan layout diagram of the whole.
The plating system of the second embodiment is different from that of the first embodiment described above in that another load lock 90 is provided in addition to the load lock 80.
[0051]
In the load lock 90, the heater 82, the lamp 84, and the heater 85 are omitted, but basic portions such as a chamber portion are substantially the same as the load lock 80, and are arranged in parallel with the load lock 80. And interposed between the wafer transfer chamber 40 and the plating apparatus 30. That is, the transfer of the silicon wafer 10 between the wafer transfer chamber 40 and the load lock 90 is performed by the frog leg mechanism 70 and the lift pins 83 in a state where the load lock 90 is evacuated while the gate is opened and closed. In addition, the transfer of the silicon wafer 10 between the plating apparatus 30 and the load lock 90 is performed by the robot 36 and the lift pins 83 in a state where the inside of the load lock 90 is at an atmospheric pressure while the gate is opened and closed. The
As a result, the plating system is provided with a third vacuum chamber in parallel with the second vacuum chamber and a heating means in one of the second and third vacuum chambers.
[0052]
In the plating system having such a configuration, the transfer of the silicon wafer 10 from the wafer transfer chamber 40 to the plating apparatus 30 is performed via the load lock 90, and conversely, the silicon from the plating apparatus 30 to the wafer transfer chamber 40 is transferred. The wafer 10 is transferred via the load lock 80 (see the one-dot chain line in FIG. 3). Even when the plated silicon wafer 10 is vacuum-dried in the load lock 80, the silicon wafer 10 waiting for plating is sent to the plating apparatus 30 through the load lock 90 at any time.
[0053]
And the scene that the frog-leg mechanism 70 in the wafer transfer chamber 40 is waited in front of the load locks 80 and 90 is hardly seen.
Thus, a series of copper film forming processes from the barrier metal formation to the passivation film formation in the copper damascene process are automatically performed by a continuous sheet-like process efficiently without damaging the vacuum with moisture.
[0054]
[Modification]
In the above-mentioned embodiment, all three types of heating means were provided and used at the same time. However, this is only an example, and how to combine them in a practical machine etc. is arbitrary, and only one of them can be used. It may be provided, and other types of heating means may be provided.
In the second embodiment, the heating means is provided only for the load lock 80, but it may be provided for the load lock 90 instead of the load lock 80. In that case, the flow direction of the silicon wafer 10 is also switched. Furthermore, heating means may be provided on both of the load locks 80 and 90. As a result, even if the silicon wafer 10 on which the seed metal 15 has been formed is increased via the loader 31 of the plating apparatus 30 or the like, it can be promptly dealt with by temporarily heating and drying the load locks 80 and 90 at the same time. You can also plan.
[0055]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the plating system of the first solving means of the present invention, the plating object can be heated and dried in the interposed vacuum chamber. There is an advantageous effect that a plating system capable of performing the plating process continuously and accurately can be realized.
[0056]
Further, in the plating system of the second solving means of the present invention, the vacuum processing and the plating processing are continuously performed by enabling the vacuum drying of the plating object in the interposed vacuum chamber. In addition, there is an advantageous effect that a plating system that can be quickly and appropriately realized.
[0057]
Furthermore, in the plating system of the third solution means of the present invention, the heat treatment and the heat drying can be performed without waiting for the conveyance in the vacuum, so that the vacuum treatment and the plating treatment can be carried out quickly and continuously. There is an advantageous effect that a plating system that can be accurately and accurately realized.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1A is an overall plan view of a first embodiment of a plating system according to the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a transfer procedure / conveyance procedure associated with a series of processes.
FIG. 3 is an overall plan layout view of a second embodiment of the plating system of the present invention.
FIG. 4 is an example of a semiconductor manufacturing process for forming copper damascene wiring.
FIG. 5 is an electrolytic plating apparatus used in such a process.
FIG. 6 is a cluster system suitable for a series of processes in a vacuum atmosphere.
FIG. 7 is a diagram showing a conventional system used in a copper damascene process and a transfer procedure / transport procedure associated with the system.
[Explanation of symbols]
10 Silicon wafer (semiconductor device, semiconductor substrate, plating object)
11 Substrate (foundation)
12 Oxide film (insulating layer)
13 Contact hole (Etch mark, buried part)
14 Barrier metal (blocking layer)
15 Seed metal (seed layer)
16 Copper film (Plating layer)
17 Passivation film (antioxidation layer)
20 Plating unit (electrolytic plating equipment)
21 Plating chamber (plating solution holding means, plating solution holding means)
22 Positive electrode (anode)
23 Plating solution (Plating solution)
24 Holder (Chuck, plating object holder)
25 Arm (Contact support member)
26 Contact pin (energization member, contact)
27 Constant current source (power supply)
28 Constant voltage source (power supply)
30 Plating equipment (wet plating equipment)
31 Loader (input unit)
32 chamber (plating unit, electrolytic plating equipment)
33, 34 chambers (other units for cleaning and drying)
35 Unloader (collection unit)
36 Robot (Transport unit, transport mechanism under atmospheric pressure)
40 Wafer transfer chamber (cluster tool, first vacuum chamber)
41 Chamber bottom (chamber body)
42 Upper lid
43 Chamber side wall (chamber body)
44 Gate
46 O-ring (sealing member)
47 Opening and closing mechanism
51-56 Wafer processing unit
60 frog-leg drive mechanism (support mechanism for transfer mechanism, transfer mechanism in vacuum)
61 Follower ring (rotating body)
66 Follower ring (rotating body)
67 Electric motor
70 frog-leg mechanism (transfer mechanism, transfer mechanism in vacuum)
71 arm
72 links
73 Wafer blade
80 Load lock (second vacuum chamber)
81 gate
82 Heater (first heating means, back surface heating means)
83 Lift pins (elevating members, backside heating aids)
84 Lamp (second heating means, surface heating means)
85 heater (third heating means, indirect heating means)
86 Purge unit (third heating means, indirect heating means)
90 Load lock (third vacuum chamber)

Claims (4)

第１の移送機構を内蔵し、真空雰囲気中で処理を行う処理ユニットが連結された第１真空チャンバと、
第２の移送機構を内蔵し、大気圧の下で処理を行う湿式鍍金装置と、
前記第１の移送機構および前記第２の移送機構の間において処理対象物を受け渡すために、前記第１真空チャンバおよび前記湿式鍍金装置との間に、開閉されるゲート手段を介して連結された第２真空チャンバとを備え、
前記第２真空チャンバは、
前記第２真空チャンバ内の気体を排気する排気手段と、
前記処理対象物を支持し、かつ昇降可能なリフトピン手段と、
前記第２真空チャンバ内底に埋設され、前記リフトピン手段が下降した状態で前記処理対象物を加熱するヒータ手段とを備えている
ことを特徴とする鍍金システム。 A first vacuum chamber containing a first transfer mechanism and connected to a processing unit for processing in a vacuum atmosphere;
A wet plating apparatus that incorporates a second transfer mechanism and performs processing under atmospheric pressure;
In order to deliver the object to be processed between the first transfer mechanism and the second transfer mechanism, the first vacuum chamber and the wet plating apparatus are connected via a gate means that is opened and closed. A second vacuum chamber,
The second vacuum chamber comprises:
Exhaust means for exhausting the gas in the second vacuum chamber;
Lift pin means for supporting the object to be processed and capable of moving up and down;
A plating system comprising: heater means embedded in the bottom of the second vacuum chamber and heating the object to be processed in a state where the lift pin means is lowered . 前記第２真空チャンバは並列に２個設けられていることを特徴とする請求項１に記載された鍍金システム。 The plating system according to claim 1, wherein two second vacuum chambers are provided in parallel . 更に、チャンバ天井に設けられた熱光線を発するランプ手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載された鍍金システム。 The plating system according to claim 1, further comprising lamp means for emitting heat rays provided on the chamber ceiling . 前記排気手段は、前記第２真空チャンバ内に不活性ガスを間欠的に送り込む不活性ガス供給手段および前記不活性ガスを加熱する第２のヒータ手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載された鍍金システム。 2. The exhaust means includes an inert gas supply means for intermittently sending an inert gas into the second vacuum chamber, and a second heater means for heating the inert gas. The plating system described in

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