KR100351237B1 - Apparatus for forming a copper wiring in a semiconducotr device and method of forming a copper wiring by utilaing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치 및 이를 이용한 구리 금속 배선 형성 방법에 관한 것으로, 전기도금법을 이용하여 구리 금속 배선을 형성하기 위해, 제 1 버퍼 챔버와, 수소환원 분위기 열처리가 가능한 제 2 버퍼 챔버와, 제 1 버퍼 챔버와 제 2 버퍼 챔버를 연결해주는 로봇이 장착된 전이 챔버로 구성된 전이 모듈과, 이러한 전이 모듈을 이용하여 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치를 제 1 버퍼 챔버에 연결하고, 구리 전기도금 장치를 제 2 버퍼 챔버에 연결하여 구리 금속 배선 형성 장치를 구성시키므로써, 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착한 후에 전이 모듈을 통해 진공 파괴 없이 전기도금법으로 구리 증착이 가능하며, 구리를 증착한 후에 시간 지연 없이 제 2 챔버에서 수소환원 열처리를 할 수 있는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치 및 이를 이용한 구리 금속 배선 형성 방법에 관하여 기술된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper metal wiring forming apparatus of a semiconductor device and a copper metal wiring forming method using the same. The present invention relates to a copper metal wiring forming method using the same. A transition module comprising a buffer chamber, a transition chamber equipped with a robot connecting the first buffer chamber and the second buffer chamber, and using the transition module to connect the barrier metal layer and the copper seed layer deposition apparatus to the first buffer chamber. By connecting the copper electroplating apparatus to the second buffer chamber to form a copper metal wiring forming apparatus, after depositing the barrier metal layer and the copper seed layer, it is possible to deposit copper by electroplating without vacuum destruction through the transition module. After the deposition of copper in the semiconductor device capable of hydrogen reduction heat treatment in the second chamber without time delay A metal wiring forming apparatus and a copper metal wiring forming method using the same are described.

Description

반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치 및 이를 이용한 구리 금속 배선 형성 방법{Apparatus for forming a copper wiring in a semiconducotr device and method of forming a copper wiring by utilaing the same}Apparatus for forming a copper wiring in a semiconducotr device and method of forming a copper wiring by utilaing the same}

본 발명은 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치 및 이를 이용한 구리 금속 배선 형성 방법에 관한 것으로, 특히 전기도금법을 이용한 구리 금속 배선 형성 공정시 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착한 후에 진공 파괴 없이 전기도금법으로 구리 증착이 가능하며, 구리를 증착한 후에 시간 지연 없이 수소환원 열처리를 할 수 있는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치 및 이를 이용한 구리 금속 배선 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming a copper metal wiring of a semiconductor device and a method of forming a copper metal wiring using the same, and in particular, an electroplating method without vacuum destruction after depositing a barrier metal layer and a copper seed layer in a copper metal wiring forming process using an electroplating method. The present invention relates to a copper metal wiring forming apparatus of a semiconductor device capable of depositing copper and capable of performing hydrogen reduction heat treatment without time delay after depositing copper, and a method of forming a copper metal wiring using the same.

반도체의 고성능화 추세로 소자의 속도 향상 및 신뢰도 측면에서 관심이 고조되고 있는 구리 배선은 현재 전기도금법을 이용한 구리 증착이 널리 적용되고 있는 추세이다. 전기도금법은 안정하고 깨끗한 구리 시드층(Cu seed layer) 증착이 필수적인 공정으로 되어 있다.Copper wiring, which is attracting attention in terms of speed improvement and reliability of devices due to high performance of semiconductors, has been widely applied to copper deposition using electroplating. Electroplating is a process in which stable and clean Cu seed layer deposition is essential.

종래의 구리 배선 형성 방법은 물리기상증착(PVD)법을 이용한 챔버 및 화학기상증착(CVD)법을 이용한 챔버로 구성된 장치에서 배리어 금속층(barrier metal layer) 및 구리 시드층을 증착하고, 또한 프리-클리닝(pre-cleaning) 챔버, 증착 챔버, 린스(rinse) 챔버로 구성된 구리 전기도금 장치에서 구리층을 증착한다. 이와 같이 종래에는 두 개의 장치가 따로 구성되어 있어서, 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착한 후에 구리 전기도금 공정을 실시할 때 진공파괴가 불가피하며, 따라서 프리-클리닝 챔버에서 클리닝이 필요하다. 또한, 전기도금으로 구리층을 증착한 후에 수소환원 분위기에서 열처리 할 때 진공파괴가 불가피하여 반도체 공정 라인에서 구리의 오염 가능성이 증대된다.Conventional copper wiring formation methods deposit a barrier metal layer and a copper seed layer in a device consisting of a chamber using physical vapor deposition (PVD) and a chamber using chemical vapor deposition (CVD), and also pre- The copper layer is deposited in a copper electroplating apparatus consisting of a pre-cleaning chamber, a deposition chamber, and a rinse chamber. As such, in the related art, two devices are separately configured, so that vacuum destruction is inevitable when the copper electroplating process is performed after the deposition of the barrier metal layer and the copper seed layer, and thus cleaning is required in the pre-cleaning chamber. In addition, vacuum deposition is inevitable when the copper layer is deposited by electroplating and heat treated in a hydrogen reduction atmosphere, thereby increasing the possibility of copper contamination in the semiconductor processing line.

따라서, 본 발명은 전기도금법을 이용한 구리 금속 배선 형성 공정시 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착한 후에 진공 파괴 없이 전기도금법으로 구리 증착이 가능하며, 구리를 증착한 후에 시간 지연 없이 수소환원 열처리를 할 수 있는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치 및 이를 이용한 구리 금속 배선 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention can deposit copper by the electroplating method without vacuum breakdown after depositing the barrier metal layer and the copper seed layer in the copper metal wiring forming process using the electroplating method, hydrogen reduction heat treatment without the time delay after depositing copper It is an object of the present invention to provide a copper metal wiring forming apparatus and a method for forming a copper metal wiring using the same.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치는 웨이퍼를 투입하는 로드 록이 구비되어 투입된 웨이퍼상에 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착하기 위한 장치와, 상기 웨이퍼를 방출하는 언로드 록이 구비되어 상기 구리 시드층이 증착된 상기 웨이퍼상에 구리막을 전기도금하기 위한 장치와, 상기 증착 장치와 연결되어 상기 증착 장치로부터 웨이퍼가 이동되며, 상기 증착 장치와 동일한 진공도를 유지하는 제 1 버퍼 챔버와, 상기 구리 전기도금 장치와 연결되어 상기 제 1 버퍼 챔버로부터 웨이퍼가 이동되고 이를 상기 구리 전기도금 장치로 이동시키는 제 2 버퍼 챔버와, 상기 제 1 버퍼 챔버와 상기 제 2 버퍼 챔버를 연결하며, 상기 제 1 버퍼 챔버와 상기 제 2 버퍼 챔버의 진공도가 같아질 때 상기 웨이퍼를 상기 제 2 버퍼 챔버로 이동시키기 위한 로봇이 장착된 전이챔버로 구성된 것을 특징으로 한다.An apparatus for forming a copper metal wiring of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object is provided with a load lock for injecting a wafer, an apparatus for depositing a barrier metal layer and a copper seed layer on the injected wafer, and an unload for ejecting the wafer. A device having a lock to electroplat a copper film on the wafer on which the copper seed layer is deposited, a first device connected to the deposition device to move the wafer from the deposition device, and to maintain the same degree of vacuum as the deposition device; A buffer chamber, a second buffer chamber connected with the copper electroplating apparatus to move a wafer from the first buffer chamber and moving the wafer to the copper electroplating apparatus, and connecting the first buffer chamber and the second buffer chamber. And when the degree of vacuum of the first buffer chamber is equal to that of the second buffer chamber, And a transition chamber equipped with a robot for moving to the second buffer chamber.

또한, 상기한 장치를 이용한 구리 금속 배선 형성 방법은 로드 록이 구비된 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치와, 언로드 록이 구비된 구리 전기도금 장치와, 상기 증착 장치와 상기 구리 전기도금 장치를 상호 연결하고, 제 1 버퍼 챔버, 전이 챔버 및 제 2 버퍼 챔버로 이루어진 전이 모듈로 구성된 구리 금속 배선 형성 장치가 제공되는 단계와, 층간 절연막 상에 구리 금속 배선용 콘택홀 및 트랜치가 형성된 웨이퍼를 상기 로드 록을 통해 상기 증착 장치에 투입하여 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착하는 단계와, 상기 구리 시드층을 증착한 챔버와 동일한 진공도를 유지하는 상기 제 1 버퍼 챔버로 상기 웨이퍼를 이동시키는 단계와, 상기 제 1 버퍼 챔버와 상기 제 2 버퍼 챔버와의 진공도가 같을 때 상기 전이 챔버에 장착된 로봇을 이용하여 상기 웨이퍼를 상기 제 1 버퍼 챔버로부터 상기 제 2 버퍼 챔버로 이동시키는 단계와, 상기 제 2 버퍼 챔버의 내부 압력을 상압까지 내린 후에 상기 웨이퍼를 상기 구리 전기도금 장치로 이동시켜 상기 웨이퍼상에 구리 전기도금을 실시하여 구리층을 형성하는 단계와, 상기 구리층이 형성된 웨이퍼를 제 2 버퍼 챔버로 이동시켜 수소환원 열처리를 실시하는 단계와, 상기 제 2 버퍼 챔버로부터 상기 구리 전기도금 장치의 언로드 록을 통해 상기 웨이퍼를 방출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for forming a copper metal wiring using the above apparatus includes a barrier metal layer and a copper seed layer deposition apparatus with a load lock, a copper electroplating apparatus with an unload lock, and the deposition apparatus and the copper electroplating apparatus. And providing a copper metal wiring forming apparatus comprising a transition module composed of a first buffer chamber, a transition chamber, and a second buffer chamber, and a wafer having contact holes and trenches for copper metal wiring formed on an interlayer insulating film. Depositing a barrier metal layer and a copper seed layer through the deposition apparatus through the deposition apparatus, moving the wafer to the first buffer chamber maintaining the same degree of vacuum as the chamber in which the copper seed layer is deposited; When the degree of vacuum between the first buffer chamber and the second buffer chamber is the same, a robot mounted on the transition chamber is used. Moving the wafer from the first buffer chamber to the second buffer chamber, lowering the internal pressure of the second buffer chamber to atmospheric pressure, and then moving the wafer to the copper electroplating apparatus to Performing plating to form a copper layer, transferring the wafer on which the copper layer is formed to a second buffer chamber to perform hydrogen reduction heat treatment, and unloading the copper electroplating apparatus from the second buffer chamber. It characterized in that it comprises a step of ejecting the wafer through.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치의 개략도.1 is a schematic view of a copper metal wiring forming apparatus of a semiconductor device according to the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 구리 배선 형성 장치의 구성도.2 is a block diagram of a copper wiring forming apparatus of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 및 100 : 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치10 and 100: barrier metal layer and copper seed layer deposition apparatus

11 및 110 : 로드 록20 및 200 : 구리 전기도금 장치11 and 110: load lock 20 and 200: copper electroplating apparatus

21 및 210 : 언로드 록30 및 300 : 전이 모듈21 and 210: Unload Lock 30 and 300: Transition Module

31 및 310 : 제 1 버퍼 챔버32 및 320 : 전이 챔버31 and 310: first buffer chamber 32 and 320: transition chamber

33 및 330 : 제 2 버퍼 챔버33 and 330: second buffer chamber

101 : 배리어 금속층 증착 챔버102 : 가스 배출 챔버101 barrier metal layer deposition chamber 102 gas discharge chamber

103 : 구리 시드층 증착 챔버104 : 플라즈마 처리 챔버103 copper seed layer deposition chamber 104 plasma processing chamber

201 : 전기 도금 챔버202 : 린스 챔버201: electroplating chamber 202: rinse chamber

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a copper metal wiring forming apparatus of a semiconductor device according to the present invention.

본 발명에 따른 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치는 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치(10)와 구리 전기도금 장치(20)가 전이 모듈(transfer module; 30)에 의해 연결되어 진공파괴없이 공정을 진행할 수 있도록 한다. 전이 모듈(30)은 제 1 버퍼 챔버(buffer chamber; 31), 전이 챔버(transfer chamber; 32) 및 제 2 버퍼 챔버(33)로 구성되는데, 제 1 버퍼 챔버(31)에 의해 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치(10)와 전이 챔버(32)가 연결되고, 전이 챔버(32)에 의해 제 1 버퍼 챔버(31)와 제 2 버퍼 챔버(33)가 연결되며, 제 2 버퍼 챔버(33)에 의해 전이 챔버(32)와 구리 전기도금 장치(20)가 연결된다.In the copper metal wiring forming apparatus of the semiconductor device according to the present invention, the barrier metal layer and the copper seed layer deposition apparatus 10 and the copper electroplating apparatus 20 are connected by a transfer module 30 to perform a process without vacuum destruction. Allow it to proceed. The transition module 30 is composed of a first buffer chamber 31, a transfer chamber 32 and a second buffer chamber 33, the barrier metal layer and copper being formed by the first buffer chamber 31. The seed layer deposition apparatus 10 and the transition chamber 32 are connected, and the first buffer chamber 31 and the second buffer chamber 33 are connected by the transition chamber 32, and the second buffer chamber 33 is connected. The transition chamber 32 and the copper electroplating apparatus 20 are connected by this.

배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치(10)는 웨이퍼를 투입하는 로드 록(load lock; 11)이 구비되며, 기존과 마찬가지로 물리기상증착(PVD)법을 이용한 챔버 및 화학기상증착(CVD)법을 이용한 챔버로 구성된다.Barrier metal layer and copper seed layer deposition apparatus 10 is provided with a load lock (11) for inserting the wafer, as in the conventional chamber and chemical vapor deposition (CVD) method using a physical vapor deposition (PVD) method It consists of used chambers.

제 1 버퍼 챔버(31)는 베리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치(10)와 동일한 진공도를 가지며, 제 2 버퍼 챔버(33)는 수소환원 열처리 수단이 구비된다. 전이 챔버(32)는 로봇(robot)이 장착되어 제 1 버퍼 챔버(31)와 제 2 버퍼 챔버(33)의 진공도가 동일할 때 제 1 버퍼 챔버(31)에서 제 2 버퍼 챔버(33)로 웨이퍼를 이송시킨다.The first buffer chamber 31 has the same degree of vacuum as the barrier metal layer and copper seed layer deposition apparatus 10, and the second buffer chamber 33 is provided with hydrogen reduction heat treatment means. The transition chamber 32 is mounted from the first buffer chamber 31 to the second buffer chamber 33 when the robot is mounted so that the vacuum degree of the first buffer chamber 31 and the second buffer chamber 33 is the same. Transfer the wafer.

구리 전기도금 장치(20)는 웨이퍼를 방출하는 언로드 록(unload lock; 21)이 구비되며, 기존과는 달리 프리-클리닝(pre-cleaning) 챔버가 없이 증착 챔버와 린스(rinse) 챔버로 구성된다.The copper electroplating apparatus 20 is provided with an unload lock 21 for releasing a wafer. Unlike the conventional copper electroplating apparatus 20, the copper electroplating apparatus 20 includes a deposition chamber and a rinse chamber without a pre-cleaning chamber. .

상기와 같은 본 발명에 따른 구리 금속 배선 형성 장치는 그 실시 예로서 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다.The copper metal wiring forming apparatus according to the present invention as described above is configured as shown in FIG. 2 by way of example.

배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치(100)는 웨이퍼를 투입하는 로드 록(110)이 구비되며, 예를들어 배리어 금속층 증착 챔버(101), 증착 가스를 제거하기 위한 가스 배출 챔버(102), 구리 시드층 증착 챔버(103) 및 플라즈마 처리 챔버(104)등으로 구성된다. 그리고, 전이 모듈(300)은 제 1 버퍼 챔버(310), 전이 챔버(320) 및 제 2 버퍼 챔버(330)로 구성되는데, 제 1 버퍼 챔버(310)에 의해 베리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치(100)와 전이 챔버(320)가 연결되고, 전이 챔버(320)에 의해 제 1 버퍼 챔버(310)와 제 2 버퍼 챔버(330)가 연결되며, 제 2 버퍼 챔버(330)에 의해 전이 챔버(320)와 구리 전기도금 장치(200)가 연결된다. 또한, 구리 전기도금 장치(200)는 웨이퍼를 방출하는 언로드 록(210)이 구비되며, 기존과는 달리 프리-클리닝 챔버가 없이 전기 도금 챔버(201)와 린스 챔버(202)로 구성된다. 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 구리 금속 배선 형성 장치는 이를 구성하는 챔버들로 일반적으로 사용되는 챔버를 이용한다. 이러한 챔버, 예를들어 제 2 버퍼 챔버(330)의 진공도를 낮추기 위해서는 진공 펌프를 이용하고, 진공도를 조절하기 위해서는 질소 및 아르곤등의 가스 퍼지를 이용한다.The barrier metal layer and copper seed layer deposition apparatus 100 includes a load lock 110 for injecting a wafer, for example, a barrier metal layer deposition chamber 101, a gas discharge chamber 102 for removing a deposition gas, and copper. And a seed layer deposition chamber 103 and a plasma processing chamber 104. In addition, the transition module 300 includes a first buffer chamber 310, a transition chamber 320, and a second buffer chamber 330. The barrier metal layer and the copper seed layer deposition apparatus are formed by the first buffer chamber 310. 100 and the transition chamber 320 are connected, and the first buffer chamber 310 and the second buffer chamber 330 are connected by the transition chamber 320, and the transition chamber is connected by the second buffer chamber 330. The 320 and the copper electroplating apparatus 200 are connected. In addition, the copper electroplating apparatus 200 is provided with an unload lock 210 for discharging the wafer, and unlike the conventional electroplating apparatus 200, the copper electroplating apparatus 200 includes an electroplating chamber 201 and a rinse chamber 202 without a pre-cleaning chamber. Copper metal wiring forming apparatus according to an embodiment of the present invention configured as described above uses a chamber that is generally used as the chamber constituting it. A vacuum pump is used to lower the vacuum degree of the chamber, for example, the second buffer chamber 330, and a gas purge such as nitrogen and argon is used to adjust the vacuum degree.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 구리 금속 배선 형성 장치를 이용하여 전기도금법에 의한 구리 금속 배선 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.The copper metal wiring forming method by the electroplating method using the copper metal wiring forming apparatus of this invention which has the above-mentioned structure is as follows.

먼저, 반도체 소자를 구성하기 위한 여러 요소가 형성된 기판 상에 층간 절연막을 형성하고, 층간 절연막 상에 콘택홀 및 트랜치가 형성된 웨이퍼가 제공된다. 이 웨이퍼를 로드 록(11)을 통해 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치(11)에 투입하여 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착한다. 증착이 완료된 웨이퍼는 전이 모듈(30)의 제 1 버퍼 챔버(31)로 옮겨지게 된다. 이때, 제 1 버퍼 챔버(31)의 진공도는 증착 장치(11)에서 구리 시드층이 증착된 챔버의 진공도와 같으며, 따라서 별도의 제 1 버퍼 챔버(31)를 구성하지 않고 바로 구리 시드층 증착 챔버를 제 1 버퍼 챔버(31)로 이용할 수도 있다. 전이 모듈(30)의 전이 챔버(32)는 제 1 버퍼 챔버(31)와 제 2 버퍼 챔버(33)와의 진공도가 같을 때 전이 챔버(32)에 장착된 로봇을 이용하여 웨이퍼를 제 1 버퍼 챔버(31)로부터 제 2 버퍼 챔버(33)로 이동시킨다. 이때, 제 2 버퍼 챔버(33)에 구비된 수소환원 열처리 수단은 작동시키지 않는다. 제 2 버퍼 챔버(33)에 이동된 웨이퍼를 구리 전기도금 장치(20)로 이동되기 전에 제 2 버퍼 챔버(33)의 내부 압력을 상압까지 내린다. 이러한 상태에서 구리 전기도금 장치(20)의 이송 수단에 의해 제 2 버퍼 챔버(33)에 있는 웨이퍼는 구리 전기도금 장치(20)로 이동되어 구리 전기도금을 실시하고, 구리층의 증착이 완료되면 다시 제 2 버퍼 챔버(33)로 웨이퍼가 이동된다. 이때, 제 2 버퍼 챔버(33)에 구비된 수소환원 열처리 수단이 작동되어 열처리 공정이 실시된다. 열처리 공정이 완료되면 구리 전기도금 장치(21)의 언로드 록(21)을 통해 웨이퍼를 방출한다. 이후, 화학기계적 연마법을 적용하여 증착된 구리층을 연마하여 층간 절연막의 콘택홀 및 트랜치 부분에 구리 금속 배선이 형성된다.First, an interlayer insulating film is formed on a substrate on which various elements for forming a semiconductor device are formed, and a wafer is provided on which the contact hole and the trench are formed. The wafer is introduced into the barrier metal layer and the copper seed layer deposition apparatus 11 through the load lock 11 to deposit the barrier metal layer and the copper seed layer. After the deposition is completed, the wafer is transferred to the first buffer chamber 31 of the transfer module 30. At this time, the vacuum degree of the first buffer chamber 31 is the same as the vacuum degree of the chamber in which the copper seed layer is deposited in the deposition apparatus 11, and thus, the copper seed layer is directly deposited without forming a separate first buffer chamber 31. The chamber may be used as the first buffer chamber 31. The transition chamber 32 of the transition module 30 uses a robot mounted on the transition chamber 32 to transfer the wafer to the first buffer chamber when the vacuum degree between the first buffer chamber 31 and the second buffer chamber 33 is the same. It moves to the second buffer chamber 33 from 31. At this time, the hydrogen reduction heat treatment means provided in the second buffer chamber 33 is not operated. The internal pressure of the second buffer chamber 33 is lowered to normal pressure before the wafer moved to the second buffer chamber 33 is transferred to the copper electroplating apparatus 20. In this state, the wafer in the second buffer chamber 33 is transferred to the copper electroplating apparatus 20 by the transfer means of the copper electroplating apparatus 20 to perform copper electroplating, and when the deposition of the copper layer is completed, The wafer is moved back to the second buffer chamber 33. At this time, the hydrogen reduction heat treatment means provided in the second buffer chamber 33 is operated to perform a heat treatment process. When the heat treatment process is completed, the wafer is discharged through the unload lock 21 of the copper electroplating apparatus 21. Subsequently, a copper metal wire is formed in the contact hole and the trench portion of the interlayer insulating layer by polishing the deposited copper layer by applying a chemical mechanical polishing method.

상기한 본 발명의 실시예에 의한 구리 금속 배선 형성 장치는, 고성능의 전기도금법을 이용하여 구리 금속 배선을 얻기 위해 기존의 물리기상증착법을 이용한 챔버 및 화학기상증착법을 이용한 챔버로 구성된 장치에서 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착한 후에 진공파괴 없이 연속적인 전기도금법으로 구리층을 형성하는 방법으로 깨끗하고 안정한 구리 시드층을 제공하는 공정과 시간 지연 없이 바로 수소환원 열처리가 가능하게 하는 공정 및 장비 개념을 포함하는 반도체 소자의 새로운 금속 배선 형성 방법을 제공할 수 있는 장치이다.The copper metal wiring forming apparatus according to the embodiment of the present invention described above comprises a barrier metal layer in a device consisting of a chamber using a conventional physical vapor deposition method and a chamber using a chemical vapor deposition method to obtain a copper metal wiring using a high performance electroplating method. And a process of providing a clean and stable copper seed layer by forming a copper layer by continuous electroplating without vacuum destruction after depositing the copper seed layer and a process and equipment concept that enables hydrogen reduction heat treatment immediately without time delay. A device capable of providing a new metal wiring forming method of a semiconductor device comprising.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치와 구리 전기도금 장치를 진공파괴 없이 연결시키는 전이 모듈을 제공하여, 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착한 후에 진공 파괴 없이 연속적인 전기도금법으로 구리층을 형성하는 방법으로 깨끗하고 안정한 구리 시드층을 제공하는 공정 및 장비 개념을 제공함으로써, 전기도금전에 프리-클리닝 단계를 제거할 수 있는 장점이 있으며, 또한 구리를 증착한 후에 시간 지연 없이 수소환원 열처리를 할 수 있어 구리 산화막을 제거하여 구리 배선의 전기적 특성을 향상시켜 보다 나은 소자 속도를 얻을 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention provides a transition module that connects an existing barrier metal layer and copper seed layer deposition apparatus with a copper electroplating apparatus without vacuum breakdown, so that the barrier metal layer and copper seed layer are continuously deposited without vacuum destruction after depositing. By providing a process and equipment concept of providing a clean and stable copper seed layer by forming a copper layer by electroplating, it has the advantage of eliminating the pre-cleaning step before electroplating, and also the time after depositing copper The hydrogen reduction heat treatment can be performed without delay, thereby removing the copper oxide layer, thereby improving the electrical characteristics of the copper wiring, thereby obtaining a better device speed.

Claims (5)

웨이퍼를 투입하는 로드 록이 구비되어 투입된 웨이퍼상에 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착하기 위한 장치와,A device for depositing a barrier metal layer and a copper seed layer on the wafer, comprising a load lock for loading the wafer, 상기 웨이퍼를 방출하는 언로드 록이 구비되어 상기 구리 시드층이 증착된 상기 웨이퍼상에 구리막을 전기도금하기 위한 장치와,An apparatus for electroplating a copper film on the wafer on which the copper seed layer is deposited, the unload lock releasing the wafer; 상기 증착 장치와 연결되어 상기 증착 장치로부터 웨이퍼가 이동되며, 상기 증착 장치와 동일한 진공도를 유지하는 제 1 버퍼 챔버와,A first buffer chamber connected to the deposition apparatus to move the wafer from the deposition apparatus and maintaining the same degree of vacuum as the deposition apparatus; 상기 구리 전기도금 장치와 연결되어 상기 제 1 버퍼 챔버로부터 웨이퍼가 이동되고 이를 상기 구리 전기도금 장치로 이동시키는 제 2 버퍼 챔버와,A second buffer chamber connected to the copper electroplating apparatus to move a wafer from the first buffer chamber and to move the wafer to the copper electroplating apparatus; 상기 제 1 버퍼 챔버와 상기 제 2 버퍼 챔버를 연결하며, 상기 제 1 버퍼 챔버와 상기 제 2 버퍼 챔버의 진공도가 같아질 때 상기 웨이퍼를 상기 제 2 버퍼 챔버로 이동시키기 위한 로봇이 장착된 전이 챔버로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치.A transition chamber coupled to the first buffer chamber and the second buffer chamber, and equipped with a robot for moving the wafer to the second buffer chamber when the vacuum degree of the first buffer chamber and the second buffer chamber are equal. The copper metal wiring forming apparatus of the semiconductor element characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증착 장치는 물리기상증착 챔버 및 화학기상증착 챔버로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치.The deposition apparatus is a copper metal wiring forming apparatus of a semiconductor device, characterized in that consisting of a physical vapor deposition chamber and a chemical vapor deposition chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구리 전기도금 장치는 증착 챔버와 린스 챔버로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치.The copper electroplating apparatus is a copper metal wiring forming apparatus of a semiconductor device, characterized in that consisting of a deposition chamber and a rinse chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 버퍼 챔버는 수소환원 분위기 열처리 수단이 구비되어 상기 구리 전기도금 장치에서 구리층이 증착된 웨이퍼를 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 장치.And the second buffer chamber is provided with a hydrogen reduction atmosphere heat treatment means to heat-treat a wafer on which a copper layer is deposited in the copper electroplating apparatus. 로드 록이 구비된 배리어 금속층 및 구리 시드층 증착 장치와, 언로드 록이 구비된 구리 전기도금 장치와, 상기 증착 장치와 상기 구리 전기도금 장치를 상호 연결하고, 제 1 버퍼 챔버, 전이 챔버 및 제 2 버퍼 챔버로 이루어진 전이 모듈로 구성된 구리 금속 배선 형성 장치가 제공되는 단계와,A barrier metal layer and a copper seed layer deposition apparatus with a load lock, a copper electroplating apparatus with an unload lock, interconnecting the deposition apparatus and the copper electroplating apparatus, a first buffer chamber, a transition chamber and a second Providing a copper metal wiring forming apparatus composed of a transition module composed of a buffer chamber, 층간 절연막 상에 구리 금속 배선용 콘택홀 및 트랜치가 형성된 웨이퍼를 상기 로드 록을 통해 상기 증착 장치에 투입하여 배리어 금속층 및 구리 시드층을 증착하는 단계와,Depositing a barrier metal layer and a copper seed layer by introducing a wafer having a copper metal wiring contact hole and a trench formed on the interlayer insulating film to the deposition apparatus through the load lock; 상기 구리 시드층을 증착한 챔버와 동일한 진공도를 유지하는 상기 제 1 버퍼 챔버로 상기 웨이퍼를 이동시키는 단계와,Moving the wafer to the first buffer chamber maintaining the same degree of vacuum as the chamber in which the copper seed layer is deposited; 상기 제 1 버퍼 챔버와 상기 제 2 버퍼 챔버와의 진공도가 같을 때 상기 전이 챔버에 장착된 로봇을 이용하여 상기 웨이퍼를 상기 제 1 버퍼 챔버로부터 상기 제 2 버퍼 챔버로 이동시키는 단계와,Moving the wafer from the first buffer chamber to the second buffer chamber using a robot mounted in the transition chamber when the vacuum degree between the first buffer chamber and the second buffer chamber is the same; 상기 제 2 버퍼 챔버의 내부 압력을 상압까지 내린 후에 상기 웨이퍼를 상기 구리 전기도금 장치로 이동시켜 상기 웨이퍼상에 구리 전기도금을 실시하여 구리층을 형성하는 단계와,Lowering the internal pressure of the second buffer chamber to an atmospheric pressure and moving the wafer to the copper electroplating apparatus to perform copper electroplating on the wafer to form a copper layer; 상기 구리층이 형성된 웨이퍼를 제 2 버퍼 챔버로 이동시켜 수소환원 열처리를 실시하는 단계와, 상기 제 2 버퍼 챔버로부터 상기 구리 전기도금 장치의 언로드 록을 통해 상기 웨이퍼를 방출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 방법.Moving the wafer on which the copper layer is formed to a second buffer chamber to perform a hydrogen reduction heat treatment; and ejecting the wafer from the second buffer chamber through an unload lock of the copper electroplating apparatus. A method of forming a copper metal wiring in a semiconductor device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100490702B1 (en) * 2002-11-21 2005-05-19 주성엔지니어링(주) Multi cluster module
WO2012141489A2 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 주식회사 원익아이피에스 Semiconductor manufacturing device and manufacturing method thereof
KR101955062B1 (en) * 2012-03-08 2019-03-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor manufacturing apparatus

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3675364B2 (en) * 2001-05-30 2005-07-27 ソニー株式会社 Semiconductor device substrate and method for manufacturing the same and semiconductor device
KR100426209B1 (en) * 2001-12-13 2004-04-06 김재정 Fabricating Method of Copper Film for Semiconductor Interconnection
KR100429296B1 (en) * 2002-09-09 2004-04-29 한국전자통신연구원 Apparatus for manufacturing semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device for using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100490702B1 (en) * 2002-11-21 2005-05-19 주성엔지니어링(주) Multi cluster module
WO2012141489A2 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 주식회사 원익아이피에스 Semiconductor manufacturing device and manufacturing method thereof
WO2012141489A3 (en) * 2011-04-15 2013-01-10 주식회사 원익아이피에스 Semiconductor manufacturing device and manufacturing method thereof
KR101955062B1 (en) * 2012-03-08 2019-03-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor manufacturing apparatus

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