JP2001230217A - Equipment and method for treating substrate - Google Patents

Equipment and method for treating substrate

Info

Publication number
JP2001230217A
JP2001230217A JP2000035907A JP2000035907A JP2001230217A JP 2001230217 A JP2001230217 A JP 2001230217A JP 2000035907 A JP2000035907 A JP 2000035907A JP 2000035907 A JP2000035907 A JP 2000035907A JP 2001230217 A JP2001230217 A JP 2001230217A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
film
film forming
chamber
barrier layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000035907A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3683460B2 (en
Inventor
Toshio Kudo
利雄 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000035907A priority Critical patent/JP3683460B2/en
Publication of JP2001230217A publication Critical patent/JP2001230217A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3683460B2 publication Critical patent/JP3683460B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a wiring film in which voids, etc., are hardly formed and which has high adhesion and superior electric characteristics. SOLUTION: Substrates W are carried in a cleaning unit 11 from cartridges CA accommodated in carried-in/out chambers 15 and 16, and contaminants adsorbed to the surfaces of the substrates W are desorpted by heating the substrates W. Then the substrates W are transferred to a sputter film forming unit 12, and thin TaN barrier films are formed on the substrates W by sputtering an electrode composed of a Ta film material in a nitrogen atmosphere. After forming the barrier films, the substrates W are transferred to an ion plating unit 13, a Cu film material is vaporized by utilizing a plasma beam and, at the same time, a thin Cu seed film is formed on the barrier films by ionizing the Cu vapor. After the substrates W are subjected to the necessary treatment in the units 11-13, the substrates W are temporarily carried in the carrying-in/out chambers 15 and 16 by means of a transporter 10 and successively housed in the cartridges CA.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術の分野】本発明は、基板上に配線用
の成膜等の処理を行う基板処理装置及び方法に関する。
The present invention relates to a substrate processing apparatus and method for performing processing such as film formation for wiring on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイス等にCu配線を形成する
ための方法として、まず半導体ウェハ上に絶縁膜パター
ンを形成した基板を準備し、この基板上にスパッタ成膜
法やCVD法を利用してTaNの薄いバリア膜を形成
し、さらに真空を破らずにバリア膜上に薄いCuシード
層を形成し、このCuシード層を陰極として電気メッキ
法で絶縁膜パターンの溝や穴を埋め込む方法が知られて
いる。
2. Description of the Related Art As a method for forming a Cu wiring on a semiconductor device or the like, first, a substrate having an insulating film pattern formed on a semiconductor wafer is prepared, and a sputter film forming method or a CVD method is formed on the substrate. There is known a method of forming a thin barrier film of TaN, further forming a thin Cu seed layer on the barrier film without breaking vacuum, and using the Cu seed layer as a cathode to fill the grooves and holes of the insulating film pattern by electroplating. Have been.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このようにして形成し
たCu配線の性能は、Cuシード層の膜質によって決定
される。例えば、スパッタリングによって形成されたC
uシード層は側壁のステップカバレージが低いため、ま
たCVDによって形成されたCuシード層は不純物が多
いため、ボイドの発生や密着性に関して充分とは言えな
い。このような傾向は、幅の狭い溝や微小径の穴で顕著
となり、デバイスのシュリンクに伴う配線の微細化を妨
げている。
The performance of the Cu wiring thus formed is determined by the film quality of the Cu seed layer. For example, C formed by sputtering
The u seed layer has a low step coverage on the side wall, and the Cu seed layer formed by CVD has many impurities, so that it cannot be said that void generation and adhesion are sufficient. Such a tendency becomes conspicuous in a narrow groove or a small-diameter hole, which hinders miniaturization of wiring due to shrinkage of a device.

【0004】そこで、本発明は、ボイド等が形成されに
くく、密着性が良い配線膜を形成することを目的とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to form a wiring film in which voids and the like are hardly formed and adhesion is good.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の基板処理装置は、基板上にドライプロセス
で配線用のバリア層を形成する第1成膜ユニットと、プ
ラズマビームを供給するプラズマ源と、配線用のシード
層の膜材料を収容可能な材料蒸発源を有するとともにプ
ラズマビームを導くハースと、ハースに対向して基板を
保持する保持手段とを有し、第1成膜ユニットで形成し
たバリア層上に配線用のシード層を形成する第2成膜ユ
ニットとを備える。
In order to solve the above-mentioned problems, a substrate processing apparatus according to the present invention supplies a first film forming unit for forming a barrier layer for wiring on a substrate by a dry process, and a plasma beam. A first film forming unit comprising: a plasma source; a hearth having a material evaporation source capable of accommodating a film material of a wiring seed layer and guiding a plasma beam; and holding means for holding the substrate facing the hearth. And a second film-forming unit for forming a wiring seed layer on the barrier layer formed in step (a).

【0006】この場合、配線用のシード層を上記構成の
イオンプレーティング型の第2成膜ユニットによって形
成するので、加熱された材料蒸発源から出射する材料蒸
気をプラズマビームでイオン化しつつ良好な電気的、機
械的特性を有するシード層を得ることができる。すなわ
ち、セルフバイアス電圧による基板表面のクリーニング
効果によって、高い配向性と高い付着力を有するシード
層を簡易に形成することができる。また、プラズマビー
ムが主にハースに入射し基板が高密度のプラズマにさら
されることがなく、しかも材料蒸発源から出射してプラ
ズマ中で励起されるCuイオンやArイオンが比較的低
いエネルギーを有するので、基板表面のバリア層にプラ
ズマダメージ等の欠陥が形成されにくい。さらに、比較
的低圧で不純物の少ない清浄な環境でシード層を形成で
きる。つまり、上記基板処理装置によって得たシード層
は、基板上であってバリア層の下地の絶縁膜パターンに
形成されている溝や穴を一様に被覆するのみならず、高
い導電性・密着性を有し、しかも不純物による汚染が少
ない。
In this case, since the seed layer for wiring is formed by the ion-plating type second film-forming unit having the above-described structure, the material vapor emitted from the heated material evaporation source can be ionized with the plasma beam while being excellently ionized. A seed layer having electrical and mechanical properties can be obtained. That is, a seed layer having high orientation and high adhesive force can be easily formed by the cleaning effect of the substrate surface by the self-bias voltage. In addition, the plasma beam is mainly incident on the hearth and the substrate is not exposed to high-density plasma, and Cu ions and Ar ions emitted from the material evaporation source and excited in the plasma have relatively low energy. Therefore, defects such as plasma damage are not easily formed in the barrier layer on the substrate surface. Further, the seed layer can be formed in a clean environment with relatively low pressure and few impurities. In other words, the seed layer obtained by the above substrate processing apparatus not only uniformly covers the grooves and holes formed on the substrate and in the insulating film pattern underlying the barrier layer, but also has high conductivity and adhesion. And contamination by impurities is small.

【0007】このようなシード層は、その後に下地の絶
縁膜パターンに形成されている溝や穴を埋めるために配
線本体層を形成する工程で、電解メッキの陰極として利
用される。この際、このシード層が良好な導電性・密着
性を有するとともにバリア層上に均一に形成された電極
として作用するので、ボイド等が形成されることなく、
高い付着力を有する配線本体層を形成できる。
[0007] Such a seed layer is used as a cathode for electrolytic plating in the subsequent step of forming a wiring body layer to fill the grooves and holes formed in the underlying insulating film pattern. At this time, since the seed layer has good conductivity and adhesion and acts as an electrode uniformly formed on the barrier layer, without forming voids and the like,
A wiring body layer having a high adhesive force can be formed.

【0008】上記基板処理装置の好ましい態様では、第
1成膜ユニットが、スパッタリング成膜法によってバリ
ア層を形成する。この場合、ドライプロセスによって付
着力が良好なバリア層を形成することができる。
In a preferred aspect of the substrate processing apparatus, the first film forming unit forms the barrier layer by a sputtering film forming method. In this case, a barrier layer having good adhesion can be formed by a dry process.

【0009】上記基板処理装置の好ましい態様では、第
1成膜ユニットが、CVD法によってバリア層を形成す
る。この場合、ドライプロセスによってコンフォーマル
なバリア層を形成することができる。
In a preferred aspect of the substrate processing apparatus, the first film forming unit forms the barrier layer by a CVD method. In this case, a conformal barrier layer can be formed by a dry process.

【0010】上記基板処理装置の好ましい態様では、第
1成膜ユニットが、イオンプレーティング法によってバ
リア層を形成する。この場合、前段として特別のクリー
ニング工程を設けることなく、ドライプロセスによって
比較的良好な膜質のバリア層を形成することができる。
In a preferred aspect of the substrate processing apparatus, the first film forming unit forms the barrier layer by an ion plating method. In this case, a barrier layer having relatively good film quality can be formed by a dry process without providing a special cleaning step as a former stage.

【0011】上記基板処理装置の好ましい態様では、第
1及び第2成膜ユニットにおける成膜は、第1及び第2
成膜室でそれぞれ行われ、複数の基板を収納するカート
リッジを収容する予備室と、第1成膜室、第2成膜室、
及び予備室に連通可能である搬送室を有するとともに第
1成膜室、第2成膜室、及び予備室のいずれか1つの室
中に収容された基板を他の室中に移送する搬送装置とを
さらに備える。
In a preferred aspect of the substrate processing apparatus, the first and second film forming units perform the film forming in the first and second film forming units.
A preliminary chamber for accommodating a cartridge for accommodating a plurality of substrates, which is performed in a film forming chamber, a first film forming chamber, a second film forming chamber,
And a transfer device that has a transfer chamber that can communicate with the spare chamber and transfers a substrate housed in any one of the first film formation chamber, the second film formation chamber, and the spare chamber to another chamber. And further comprising:

【0012】この場合、クラスター型の基板処理装置と
して、バリア層の形成、シード層の形成を連続して効率
的に行うことができ、汚染物質の混入を最小限に抑える
ことができる。
In this case, as a cluster type substrate processing apparatus, formation of a barrier layer and formation of a seed layer can be continuously and efficiently performed, and contamination of contaminants can be minimized.

【0013】上記基板処理装置の好ましい態様では、第
2成膜ユニットが、磁石及びコイルの少なくとも一方を
ハースの周囲に環状に配置してなるとともにハースの近
接した上方の磁界を制御する磁場制御部材をさらに備
え、プラズマ源が、DCアーク放電を利用した圧力勾配
型のプラズマガンであることを特徴とする。
In a preferred aspect of the substrate processing apparatus, the second film forming unit has at least one of a magnet and a coil arranged annularly around the hearth and controls a magnetic field above and close to the hearth. Wherein the plasma source is a pressure gradient type plasma gun utilizing DC arc discharge.

【0014】この場合、磁場制御部材によってハースに
入射するプラズマビームをカスプ状磁場で修正してより
均一な厚みのシード層を形成することができる。
In this case, the seed layer having a more uniform thickness can be formed by correcting the plasma beam incident on the hearth with the cusp-shaped magnetic field by the magnetic field control member.

【0015】上記基板処理装置の好ましい態様では、バ
リア層を形成する前の基板の表面をクリーニングするク
リーニングユニットをさらに備える。
In a preferred aspect of the substrate processing apparatus, the apparatus further comprises a cleaning unit for cleaning a surface of the substrate before forming the barrier layer.

【0016】スパッタリング成膜法やCVD法によって
バリア層を形成する場合、上記のようなセルフサーフェ
スクリーニング効果が期待できないので、予め基板の表
面をクリーニングすることによって不純物の混入が少な
く付着性が良好なバリア層を得ることができる。なお、
クリーニングユニットでは、基板をヒータや赤外線ラン
プで加熱したり、基板表面をスパッタリングすることに
よって、基板表面の浄化を達成する。
When a barrier layer is formed by a sputtering film forming method or a CVD method, the self-surface cleaning effect as described above cannot be expected. Therefore, by cleaning the surface of the substrate in advance, contamination of impurities is small and good adhesion is obtained. A barrier layer can be obtained. In addition,
In the cleaning unit, the substrate surface is purified by heating the substrate with a heater or an infrared lamp, or by sputtering the substrate surface.

【0017】上記基板処理装置の好ましい態様では、ク
リーニングユニットでクリーニングを終了した基板を気
密を保って第1成膜ユニットに搬送する搬送装置をさら
に備える。
In a preferred aspect of the substrate processing apparatus, the substrate processing apparatus further includes a transfer device for transferring the substrate, which has been cleaned by the cleaning unit, to the first film forming unit while maintaining the airtightness.

【0018】この場合、搬送装置を利用してクリーニン
グ後の基板を第1成膜ユニットに迅速に汚染を回避しつ
つ搬送することができ、バリア層の特性を良好に保つこ
とができる。
In this case, the substrate after cleaning can be transported to the first film-forming unit by using the transporting device while avoiding contamination, and the characteristics of the barrier layer can be kept good.

【0019】また、本発明の基板処理方法は、基板上に
ドライプロセスで配線用のバリア層を形成する第1の成
膜工程と、陽極として配置された材料蒸発源に向けてプ
ラズマビームを供給することによって材料蒸発源に収容
された配線用のシード層の膜材料を蒸発させて基板表面
のバリア層上にシード層を付着させる第2の成膜工程と
を備える。
Further, in the substrate processing method of the present invention, a first film forming step of forming a wiring barrier layer on a substrate by a dry process, and supplying a plasma beam toward a material evaporation source disposed as an anode A second film forming step of evaporating the film material of the wiring seed layer accommodated in the material evaporation source and attaching the seed layer to the barrier layer on the substrate surface.

【0020】この場合、配線用のシード層をプラズマビ
ームを利用したイオンプレーティング型の第2の成膜工
程によって形成するので、加熱された材料蒸発源から出
射する材料蒸気をプラズマビームで活性化しつつ良好な
電気的、機械的特性を有するシード層を形成することが
できる。イオンプレーティング型の成膜工程では、例え
ばDCアーク放電を利用した圧力勾配型のプラズマガン
を用いることより、良好なシード膜を得ることができ
る。
In this case, since the wiring seed layer is formed by the ion-plating type second film forming step using the plasma beam, the material vapor emitted from the heated material evaporation source is activated by the plasma beam. In addition, a seed layer having good electrical and mechanical characteristics can be formed. In the ion plating type film forming step, a good seed film can be obtained by using, for example, a pressure gradient type plasma gun utilizing DC arc discharge.

【0021】上記基板処理方法の好ましい態様では、第
1の成膜工程でスパッタリング成膜法及びCVD法のい
ずれか一方によってバリア層を形成し、バリア層を形成
する前の基板の表面をクリーニングする前処理工程をさ
らに備える。
In a preferred embodiment of the above substrate processing method, a barrier layer is formed by one of a sputtering film forming method and a CVD method in the first film forming step, and the surface of the substrate before forming the barrier layer is cleaned. The method further includes a pretreatment step.

【0022】この場合、スパッタリング成膜法やCVD
法によってバリア層を形成する前に基板の表面を予めク
リーニングすることによって、不純物の混入が少なく付
着性が良好なバリア層を得ることができる。
In this case, a sputtering film forming method or a CVD method
By preliminarily cleaning the surface of the substrate before forming the barrier layer by the method, a barrier layer with less contamination of impurities and good adhesion can be obtained.

【0023】上記基板処理方法の好ましい態様では、第
1の成膜工程で、イオンプレーティング法によってバリ
ア層を形成する。
In a preferred embodiment of the above substrate processing method, a barrier layer is formed by an ion plating method in the first film forming step.

【0024】この場合、前段として特別のクリーニング
工程を設けることなく、ドライプロセスによって比較的
良好な特性のバリア層を形成することができる。イオン
プレーティング法としては、例えばDCアーク放電を利
用した圧力勾配型のプラズマガンを用いることより、良
好なバリア膜を得ることができる。
In this case, a barrier layer having relatively good characteristics can be formed by a dry process without providing a special cleaning step as a preceding step. As an ion plating method, a good barrier film can be obtained by using, for example, a pressure gradient type plasma gun utilizing DC arc discharge.

【0025】上記基板処理方法の好ましい態様では、第
2の成膜工程で、基板に所定のタイミングで所定のバイ
アス電圧を積極的に印加する。
In a preferred aspect of the substrate processing method, a predetermined bias voltage is positively applied to the substrate at a predetermined timing in the second film forming step.

【0026】この場合、基板に形成された溝や穴の側壁
にもステップカバレージの良好なシード層を形成するこ
とができる。
In this case, a seed layer having good step coverage can be formed on the side walls of the grooves and holes formed in the substrate.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕以下、本発明の
第1実施形態に係る基板処理装置及び方法について、図
面を参照しつつ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] Hereinafter, a substrate processing apparatus and method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】図1は、第1実施形態の基板処理装置の全
体構造を示す平面図である。この基板処理装置は、半導
体ウェハ等の基板に一連の処理工程を一括して行うクラ
スタツールタイプの半導体処理装置であり、基板Wに所
定の処理を施す複数の処理ユニットとして、搬送装置1
0を中心に、基板Wの表面クリーニングをそれぞれ行う
一対のクリーニングユニット11と、基板Wにスパッタ
リング成膜法を利用してバリア層の成膜を行う第1成膜
ユニットであるスパッタ成膜ユニット12と、基板Wに
イオンプレーティング法を利用してシード層の成膜を行
う第2成膜ユニットであるイオンプレーティングユニッ
ト13と、2つの搬出入室15、16とを備える。
FIG. 1 is a plan view showing the overall structure of the substrate processing apparatus according to the first embodiment. This substrate processing apparatus is a cluster tool type semiconductor processing apparatus that collectively performs a series of processing steps on a substrate such as a semiconductor wafer, and includes a transfer apparatus 1 as a plurality of processing units for performing predetermined processing on a substrate W.
A pair of cleaning units 11 each performing surface cleaning of the substrate W centered on 0, and a sputter film forming unit 12 which is a first film forming unit for forming a barrier layer on the substrate W using a sputtering film forming method. And an ion plating unit 13 as a second film forming unit for forming a seed layer on the substrate W by using an ion plating method, and two carry-in / out chambers 15 and 16.

【0029】搬送装置10を構成する搬送室の中央に
は、多関節型の搬送手段である搬送用真空ロボット26
が配置されている。この搬送用真空ロボット26は、伸
縮可能であるとともに紙面に垂直な鉛直軸の回りに回転
可能であるアーム26aと、アーム26aの先端に固定
されて基板Wを支持するハンド26bとを備える。基板
Wを支持するハンド26bは、アーム26aに送られ
て、処理ユニット11〜13や搬出入室15、16の内
部に基板Wを進退させることができる。
In the center of the transfer chamber constituting the transfer device 10, a transfer vacuum robot 26 as an articulated transfer means is provided.
Is arranged. The transfer vacuum robot 26 includes an arm 26a that can expand and contract and can rotate around a vertical axis perpendicular to the paper surface, and a hand 26b that is fixed to a tip of the arm 26a and supports the substrate W. The hand 26b supporting the substrate W is sent to the arm 26a, and can move the substrate W into and out of the processing units 11 to 13 and the loading / unloading chambers 15 and 16.

【0030】クリーニングユニット11は、基板Wに前
処理としてクリーニングを施すためのものであり、図示
を省略するが、基板Wを支持して加熱する加熱プレー
ト、基板Wを加熱プレートとともに収容するチャンバ、
基板Wの周囲を真空に吸引する真空ポンプ等を備える。
このクリーニングユニット11は、熱処理するものに限
定されない。例えば基板Wの表面をアルゴン等のイオン
粒子でスパッタリングするクリーニング装置とすること
もできる。さらに、赤外線ランプを利用したランプアニ
ールによって、基板Wの表面の吸着物を脱離させるクリ
ーニング装置とすることもできる。
The cleaning unit 11 is for cleaning the substrate W as a pretreatment, and although not shown, a heating plate for supporting and heating the substrate W, a chamber for accommodating the substrate W together with the heating plate,
A vacuum pump or the like for sucking a vacuum around the substrate W is provided.
The cleaning unit 11 is not limited to one that performs heat treatment. For example, a cleaning device that sputters the surface of the substrate W with ion particles such as argon can be used. Further, a cleaning device that removes adsorbed substances on the surface of the substrate W by lamp annealing using an infrared lamp can be used.

【0031】スパッタ成膜ユニット12は、後に詳細に
説明するが、膜材料からなるターゲット電極をスパッタ
することによってこのターゲット電極から出射する膜材
料を基板W上に付着させて成膜を行うものである。
As will be described in detail later, the sputter film forming unit 12 forms a film by sputtering a target electrode made of a film material to cause a film material emitted from the target electrode to adhere to the substrate W. is there.

【0032】イオンプレーティングユニット13は、後
に詳細に説明するが、材料蒸発源に向けてプラズマビー
ムを供給することによって材料蒸発源の膜材料を蒸発さ
せ、蒸発した材料をプラズマビーム中でイオン化しつつ
基板W上に付着させて成膜を行うものである。
As will be described in detail later, the ion plating unit 13 supplies a plasma beam toward the material evaporation source to evaporate the film material of the material evaporation source, and ionizes the evaporated material in the plasma beam. The film is formed while being adhered onto the substrate W while being formed.

【0033】搬出入室15、16は、基板処理装置の外
部との間で基板Wをやりとりするためのもので、それぞ
れが複数の基板Wを収納するカートリッジCAを載置可
能なカートリッジステージと、このカートリッジステー
ジを収容する予備室と、カートリッジステージを昇降移
動させるステージ駆動装置とを備える。
The loading / unloading chambers 15 and 16 are used for exchanging the substrate W with the outside of the substrate processing apparatus. Each of the loading / unloading chambers 15 and 16 has a cartridge stage on which a cartridge CA accommodating a plurality of substrates W can be placed. There is provided a spare chamber for accommodating the cartridge stage, and a stage driving device for moving the cartridge stage up and down.

【0034】なお、搬送装置10と各処理ユニット11
〜13とは、真空気密を維持可能なゲート弁24を介し
て開閉可能に接続されており、搬送装置10と各搬出入
室15、16も、真空気密を維持可能なゲート弁25を
介して搬送装置10と開閉可能に接続されている。これ
により、各処理ユニット11〜13や各搬出入室15、
16との間で真空を破ることなく基板Wの受け渡しが可
能になっている。
The transfer device 10 and each processing unit 11
13 are connected to each other via a gate valve 24 capable of maintaining vacuum tightness, and the transfer device 10 and each of the loading / unloading chambers 15 and 16 are also transferred via a gate valve 25 capable of maintaining vacuum tightness. It is openably and closably connected to the device 10. Thereby, each processing unit 11 to 13 and each loading / unloading room 15,
The substrate W can be delivered to and from the substrate 16 without breaking the vacuum.

【0035】以下、図2を参照しつつ、図1に示す基板
処理装置の動作の概要について説明する。予め半導体ウ
ェハS上にSiO2からなる所望の絶縁膜パターンIP
を形成した複数の基板Wを準備する(図2(a)参
照)。この絶縁膜パターンIPは、例えばサブミクロン
幅の溝TRを有する。次に、これらの基板Wをカートリ
ッジCAに収納する。このカートリッジCAは、一旦搬
出入室15、16のいずれか一方に搬入され、別に用意
した空のカートリッジCAも、搬出入室15、16の他
方に搬入される。次いで、両搬出入室15、16内部を
減圧する。その後、搬送装置10に設けた搬送用真空ロ
ボット26によって、搬出入室15、16中に配置した
カートリッジCA中の基板Wを一枚一枚搬送装置10内
部に取り込み、続いて各処理ユニット11〜13の内部
に順次搬送する。これらの処理ユニット11〜13で
は、必要なクリーニングや成膜が所望の手順で進行す
る。
Hereinafter, an outline of the operation of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. A desired insulating film pattern IP made of SiO 2 on a semiconductor wafer S in advance
Are prepared (see FIG. 2A). The insulating film pattern IP has, for example, a trench TR having a submicron width. Next, these substrates W are stored in the cartridge CA. The cartridge CA is once carried into one of the carry-in / out chambers 15 and 16, and a separately prepared empty cartridge CA is carried into the other of the carry-in / out rooms 15 and 16. Next, the inside of both the loading / unloading chambers 15 and 16 is depressurized. Then, the substrates W in the cartridges CA arranged in the carry-in / out chambers 15 and 16 are taken into the inside of the carrier device 10 one by one by the carrier vacuum robot 26 provided in the carrier device 10. Are sequentially conveyed inside. In these processing units 11 to 13, necessary cleaning and film formation proceed in a desired procedure.

【0036】処理ユニット11〜13での具体的な処理
手順について説明すると、まず、いずれかの搬出入室1
5、16に収容されたカートリッジCAからクリーニン
グユニット11に基板Wを搬出し、ここで基板Wを加熱
して基板W表面に吸着した汚染物質を脱離する。なお、
スループットが優先される場合、2つのクリーニングユ
ニット11で並列処理を行って次の処理ユニット12、
13における処理時間との整合をとることもできる。
The specific processing procedure in the processing units 11 to 13 will be described first.
The substrate W is carried out to the cleaning unit 11 from the cartridges CA stored in the cartridges 5 and 16, where the substrate W is heated to remove the contaminants adsorbed on the surface of the substrate W. In addition,
When the priority is given to the throughput, the two cleaning units 11 perform parallel processing, and the next processing unit 12,
13 can be matched with the processing time.

【0037】次に、スパッタ成膜ユニット12に基板W
を移送し、窒素雰囲気下で膜材料Taからなるターゲッ
ト電極をスパッタすることによって基板W上にTaNの
バリア膜BFを薄く形成する(図2(b)参照)。バリ
ア膜BFの厚さは、溝TRの上部で250Å程度であ
り、溝TRの側壁では50Å程度であり、溝TRの底部
では100Å程度である。
Next, the substrate W is
Is transferred, and a TaN barrier film BF is thinly formed on the substrate W by sputtering a target electrode made of a film material Ta in a nitrogen atmosphere (see FIG. 2B). The thickness of the barrier film BF is about 250 ° at the top of the trench TR, about 50 ° at the side wall of the trench TR, and about 100 ° at the bottom of the trench TR.

【0038】次に、イオンプレーティングユニット13
に基板Wを移送し、プラズマビームを利用して膜材料C
uを蒸発させるとともにこのCu蒸気をイオン化させて
基板W上であってバリア膜BF上にCuのシード膜SF
を薄く形成する(図2(c)参照)。シード膜SFの厚
さは、無バイアス下では溝TRの上部で2000Å程度
であり、溝TRの側壁では300〜500Å程度であ
り、溝TRの底部では2000Å程度である。つまり、
このようにして得たシード膜SFは溝TRの側壁で十分
な厚さを有し、さらに溝TRの底部を厚くしたボトムア
ップ成膜となっている。よって、溝TRにメッキ用の電
極として良好な特性を有するシード膜SFを形成するこ
とができる。なお、バイアス印加によって溝TR上部の
み薄くすることも可能であり、この場合、サイドカバレ
ージが良くメッキ用の電極としてさらに良好な特性を有
するシード膜SFを形成することができる。
Next, the ion plating unit 13
Substrate W is transported to the film material C using a plasma beam.
u is evaporated and the Cu vapor is ionized to form a Cu seed film SF on the substrate W and on the barrier film BF.
Is formed thinly (see FIG. 2C). The thickness of the seed film SF is about 2000 ° at the top of the trench TR under no bias, about 300 to 500 ° at the side wall of the trench TR, and about 2000 ° at the bottom of the trench TR. That is,
The seed film SF thus obtained has a sufficient thickness on the side wall of the trench TR, and is a bottom-up film in which the bottom of the trench TR is further thickened. Therefore, a seed film SF having good characteristics as an electrode for plating can be formed in the trench TR. Note that it is also possible to make only the upper part of the trench TR thin by applying a bias. In this case, it is possible to form a seed film SF having good side coverage and more excellent characteristics as an electrode for plating.

【0039】処理ユニット11〜13での必要な処理が
終了した基板Wは、搬送装置10を経て一旦搬出入室1
5、16に搬入され、空のカートリッジCAに順次収納
される。搬出入室15、16中の処理済みの基板Wを収
容したカートリッジCAは、適当なタイミングで基板処
理装置外に搬出される。
The substrate W which has been subjected to the necessary processing in the processing units 11 to 13 is once transferred through the transfer device 10 to the transfer chamber 1.
5 and 16 and sequentially stored in empty cartridges CA. The cartridge CA containing the processed substrate W in the carry-in / out chambers 15 and 16 is carried out of the substrate processing apparatus at an appropriate timing.

【0040】次に、図1に示す基板処理装置で形成した
シード膜SF上に、このシード膜SFを低抵抗電極とし
て湿式の銅メッキを施して、シード膜SF上に厚いCu
メッキ膜PFを形成する(図2(d)参照)。これによ
り、絶縁膜パターンIPの溝TRが小さい幅から大きい
幅までのワイドレンジにわたって、ボイドフリー、か
つ、密着性よく埋め込まれる。
Next, on the seed film SF formed by the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, wet copper plating is performed using the seed film SF as a low resistance electrode, and a thick Cu film is formed on the seed film SF.
A plating film PF is formed (see FIG. 2D). Thereby, the trench TR of the insulating film pattern IP is buried in a void-free and well-adhered manner over a wide range from a small width to a large width.

【0041】次に、基板Wの上層のCuメッキ膜PF、
並びにバリア膜BF及びシード膜SFをCMP(chemico
-mechanical polishing)によって除去し、Cu配線形成
を完了する(図2(e)参照)。
Next, an upper Cu plating film PF on the substrate W,
The barrier film BF and the seed film SF are formed by CMP (chemico
-mechanical polishing) to complete the Cu wiring formation (see FIG. 2E).

【0042】図3は、図1に示すスパッタ成膜ユニット
12の具体的構造を説明する図である。
FIG. 3 is a view for explaining a specific structure of the sputter deposition unit 12 shown in FIG.

【0043】このスパッタ成膜ユニット12は、真空気
密を保ち得る密閉構造の成膜室31で構成される。この
成膜室31の上部には、第1供給ポート31aが設けら
れている。この第1供給ポート31aには、スパッタ用
のArガスが所望の供給量で供給され、成膜室31中を
スパッタに必要なArガスを導入する。第1供給ポート
31aの下方には、バリア膜BFの構成材料となるガス
2ガスを成膜室31中に所望量だけ供給する第2供給
ポート31bが設けられている。さらに、成膜室31の
下部には、成膜室31内の不要ガス等を廃棄して内部の
真空度を維持するため、排気ポート31cが形成されて
いる。
The sputter film forming unit 12 includes a film forming chamber 31 having a sealed structure capable of maintaining vacuum airtightness. A first supply port 31a is provided above the film forming chamber 31. Ar gas for sputtering is supplied at a desired supply amount to the first supply port 31a, and Ar gas necessary for sputtering is introduced into the film forming chamber 31. Below the first supply port 31a, there is provided a second supply port 31b for supplying a desired amount of a gas N 2 gas as a constituent material of the barrier film BF into the film forming chamber 31. Further, an exhaust port 31c is formed below the film forming chamber 31 in order to discard unnecessary gas and the like in the film forming chamber 31 and maintain the inside vacuum level.

【0044】成膜室31内部の上方には、バリア膜BF
の膜材料であるTaからなる平板状のターゲット電極3
2が配置されている。このターゲット電極32への電圧
の印加は、直流電源装置39aによって制御されてい
る。
A barrier film BF is provided above the inside of the film forming chamber 31.
Target electrode 3 made of Ta as a film material
2 are arranged. The application of the voltage to the target electrode 32 is controlled by a DC power supply 39a.

【0045】成膜室31内部の下方には、ターゲット電
極32に対向して基板Wを支持するためのホルダ33が
配置されている。このホルダ33は、ヒータ33aを内
蔵し、必要なタイミングで基板Wを加熱して所望の温度
に設定することができる。また、このホルダ33には、
成膜室31内外に基板Wを搬出入する際にホルダ33上
で基板Wを昇降させるためのピン等からなる昇降機構3
3bも内蔵されている。なお、ヒータ33aや昇降機構
33bの動作は、駆動装置37によって制御されてい
る。また、ホルダ33上の基板Wには、ホルダ33(必
要な場合には基板Wの表面に接触する電極)を介して適
当な電位が供給される。基板Wに供給する電位は、電源
装置36によって制御されている。なお、基板Wすなわ
ちホルダ33は、成膜室31と電気的に絶縁されてい
る。
A holder 33 for supporting the substrate W facing the target electrode 32 is disposed below the inside of the film forming chamber 31. The holder 33 has a built-in heater 33a, and can heat the substrate W at a required timing to set a desired temperature. In addition, this holder 33 includes:
An elevating mechanism 3 including pins and the like for elevating the substrate W on the holder 33 when the substrate W is carried in and out of the film forming chamber 31.
3b is also built in. The operations of the heater 33a and the elevating mechanism 33b are controlled by the driving device 37. Further, an appropriate potential is supplied to the substrate W on the holder 33 via the holder 33 (an electrode that contacts the surface of the substrate W if necessary). The potential supplied to the substrate W is controlled by the power supply device 36. Note that the substrate W, that is, the holder 33, is electrically insulated from the film forming chamber 31.

【0046】成膜室31上部であってその内周には、高
周波電力が供給される磁場形成用のRFコイル34が配
置されている。このRFコイル34からの磁場は、成膜
室31内のプラズマ密度の向上を図っている。RFコイ
ル34への給電は、RF電源装置39bによって制御さ
れている。
An RF coil 34 for forming a magnetic field to which high-frequency power is supplied is disposed above the film forming chamber 31 and on the inner periphery thereof. The magnetic field from the RF coil 34 improves the plasma density in the film forming chamber 31. The power supply to the RF coil 34 is controlled by the RF power supply 39b.

【0047】図3の装置によるバリア膜の形成は、成膜
面を上向きとし所望のバイアス電位に調節された状態の
基板Wに対して行われる。具体的な成膜について説明す
ると、まず成膜室31に搬入口31hを介して表面クリ
ーニング後の基板Wを搬入し、ホルダ33上に載置す
る。次に、第1及び第2供給ポート31a、31bから
ArガスとN2ガスとをそれぞれ適量供給しつつ、ター
ゲット電極32に負のDC電圧(マイナス)を印加す
る。これにより、成膜室31内のArイオンが適当な速
度に加速されてターゲット電極32をたたくので、ター
ゲット電極32からはTaのスパッタ粒子が飛び出す。
これと同時に、コイル34に高周波電流を供給してター
ゲット電極32の下方に高周波で変動する電磁場を形成
する。これにより、イオン化が促進され、高密度プラズ
マPが形成される。高密度プラズマPを経たTaやNの
イオンは、基板Wに印加するバイアス電圧によって指向
性が高められ、ホルダ33上の基板Wに入射する。この
結果、基板W上には、TaNバリア膜が形成される。
The formation of the barrier film by the apparatus shown in FIG. 3 is performed on the substrate W in a state where the film-forming surface is directed upward and the bias potential is adjusted to a desired value. Describing a specific film formation, first, the substrate W after the surface cleaning is carried into the film formation chamber 31 through the carry-in entrance 31h, and is placed on the holder 33. Next, a negative DC voltage (minus) is applied to the target electrode 32 while supplying appropriate amounts of Ar gas and N 2 gas from the first and second supply ports 31a and 31b, respectively. As a result, the Ar ions in the film forming chamber 31 are accelerated to an appropriate speed and strike the target electrode 32, so that sputtered Ta particles fly out of the target electrode 32.
At the same time, a high-frequency current is supplied to the coil 34 to form an electromagnetic field that fluctuates at a high frequency below the target electrode 32. Thereby, ionization is promoted and a high-density plasma P is formed. The directivity of the ions of Ta or N having passed through the high-density plasma P is increased by the bias voltage applied to the substrate W, and is incident on the substrate W on the holder 33. As a result, a TaN barrier film is formed on the substrate W.

【0048】図4は、図1に示すイオンプレーティング
ユニット13の具体的構造を説明する図である。なお、
このイオンプレーティングユニット13では、スパッタ
成膜ユニット12の場合と異なり、成膜面を下向きとし
た状態の基板Wに対して成膜が行われる。
FIG. 4 is a view for explaining a specific structure of the ion plating unit 13 shown in FIG. In addition,
In this ion plating unit 13, unlike the case of the sputter deposition unit 12, the deposition is performed on the substrate W with the deposition surface facing down.

【0049】イオンプレーティングユニット13は、基
板Wの受け渡し及び反転用に設けた上部の基板受渡室4
0と、実際に成膜を行うための成膜室41とを備える。
基板受渡室40と成膜室41は、両者を一体として真空
気密を保ち得る構造となっている。つまり、この気密容
器中において、上側が基板Wを受け取って反転するため
の受渡空間S1となっており、下側が基板Wの表面に成
膜を行う処理空間S2となっている。
The ion plating unit 13 is provided with an upper substrate transfer chamber 4 provided for transferring and reversing the substrate W.
0 and a film forming chamber 41 for actually performing film formation.
The substrate transfer chamber 40 and the film forming chamber 41 have a structure capable of maintaining vacuum airtightness by integrating them. That is, in this airtight container, the upper side is a delivery space S1 for receiving and reversing the substrate W, and the lower side is a processing space S2 for forming a film on the surface of the substrate W.

【0050】基板受渡室40には、真空の受渡空間S1
中に基板Wを収容したままでその反転を行うための基板
取扱装置51が設けられている。基板取扱装置51は、
端部で水平軸の回りに枢支されて片面に支持した基板W
とともに回転する支持部材53を備える。この支持部材
53は、制御装置56によって制御された駆動装置54
によって適当なタイミングで回転駆動され、図1の搬送
用真空ロボット26によって搬送されてきた基板Wを受
渡空間S1側で受け取る受渡位置と、この基板Wを処理
空間S2に対向させる処理位置との間で回動する。この
ように、支持部材53が受渡位置から処理位置に移動す
ると、支持部材53が裏返って受渡空間S1と処理空間
S2とを連通している開口APが塞がれる。なお、支持
部材53は、成膜に際して処理空間S2に対向したとき
には、この下面に支持した基板Wの温度や表面の電位を
調節できるようになっている。
The substrate delivery chamber 40 has a vacuum delivery space S 1.
A substrate handling device 51 for performing the reversal while holding the substrate W therein is provided. The substrate handling device 51 includes:
Substrate W supported on one side by pivoting around a horizontal axis at the end
And a supporting member 53 that rotates together with the supporting member. The support member 53 includes a driving device 54 controlled by a control device 56.
1 between the transfer position where the substrate W transferred by the transfer vacuum robot 26 in FIG. 1 is received at the transfer space S1 side and the processing position where the substrate W is opposed to the processing space S2. To rotate. As described above, when the support member 53 moves from the delivery position to the processing position, the support member 53 is turned over and the opening AP that connects the delivery space S1 and the processing space S2 is closed. When the support member 53 faces the processing space S2 during film formation, the temperature and the potential of the surface of the substrate W supported on the lower surface can be adjusted.

【0051】成膜室41の処理空間S2の下方には、蒸
発物質を収容する凹部を有する蒸発物質源でありかつ陽
極であるハース61aと、このハース61aを中心とし
てその周囲に環状に配置される環状補助陽極61bとか
らなる陽極部材61のほか、磁場制御部材として環状補
助陽極61bの直下に配置される環状磁石62が配置さ
れている。この環状磁石62は、永久磁石と電磁石とか
らなり、ハース61a上部や周辺の磁界を制御してハー
ス61aに導かれるプラズマビームの均一性を保つ。な
お、陽極部材61や環状磁石62の動作は、電源装置6
7によって制御されている。
Below the processing space S2 of the film forming chamber 41, a hearth 61a, which is a source and an anode having a concave portion for accommodating the evaporation material, is arranged in an annular shape around the hearth 61a. In addition to the anode member 61 including the annular auxiliary anode 61b, an annular magnet 62 is disposed as a magnetic field control member immediately below the annular auxiliary anode 61b. The annular magnet 62 is composed of a permanent magnet and an electromagnet, and controls the magnetic field above and around the hearth 61a to maintain the uniformity of the plasma beam guided to the hearth 61a. The operation of the anode member 61 and the annular magnet 62 is controlled by the power supply device 6.
7.

【0052】成膜室41の下部側壁の一側面には、処理
空間S2を臨むようにプラズマ源であるプラズマガン6
3が設けられている。このプラズマガン63は、特開平
8−232060号公報等に開示されているDCアーク
放電を利用した圧力勾配型のプラズマガンであり、モリ
ブデン製の外筒とAr等のキャリアガスを導入するタン
タル製の内パイプとからなる2重円筒の一端を円盤状の
陰極で固定し他端にLaB6製の円盤を配置することに
よって形成したガン本体63aと、ガン本体63aから
出射するプラズマビームを引き出す電極としての役割と
ともにプラズマビームを収束させる役割を有する環状の
電磁極部63bと、電磁極部63bを成膜室41に連結
する筒状部63cとを備える。また、プラズマガン63
は、筒状部63cの周囲にプラズマビームを成膜室41
内に導くための環状のステアリングコイル63dを有し
ている。なお、プラズマガン63の動作は、ガン駆動装
置68によって制御されている。
On one side surface of the lower side wall of the film forming chamber 41, a plasma gun 6 serving as a plasma source is provided so as to face the processing space S2.
3 are provided. This plasma gun 63 is a pressure gradient type plasma gun using a DC arc discharge disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-232060, etc., and has a molybdenum outer cylinder and a tantalum made by introducing a carrier gas such as Ar. A gun body 63a formed by fixing one end of a double cylinder consisting of an inner pipe with a disk-shaped cathode and disposing a LaB 6 disk at the other end, and an electrode for extracting a plasma beam emitted from the gun body 63a An annular electromagnetic pole portion 63b having a role of converging a plasma beam as well as a cylindrical portion 63c connecting the electromagnetic pole portion 63b to the film forming chamber 41 is provided. In addition, the plasma gun 63
Applies a plasma beam around the cylindrical portion 63c to the film forming chamber 41.
It has an annular steering coil 63d for guiding the inside. The operation of the plasma gun 63 is controlled by the gun driving device 68.

【0053】プラズマガン63の左側及び上方には、成
膜室41の処理空間S2、さらに基板受渡室40の受渡
空間S1を適当な真空度に維持する排気系65が設けら
れている。この排気系65は、成膜室41との間にゲー
ト弁(不図示)を有する排気室65aと、高真空排気用
のクライオポンプ65b及びモレキュラターボポンプ6
5cとを備える。
On the left and above the plasma gun 63, an exhaust system 65 for maintaining the processing space S2 of the film forming chamber 41 and the delivery space S1 of the substrate delivery chamber 40 at an appropriate degree of vacuum is provided. The exhaust system 65 includes an exhaust chamber 65a having a gate valve (not shown) between the film forming chamber 41 and a cryopump 65b and a molecular turbo pump 6 for high vacuum exhaust.
5c.

【0054】図4の装置によるCuシード成膜について
具体的に説明すると、搬送用真空ロボット26によって
被処理面を上側にして搬送されてきた基板Wは、開口4
0aを介して基板受渡室40中の受渡空間S1に搬入さ
れ、ここで基板取扱装置51に設けた支持部材53上に
載置されて固定される。この支持部材53は、基板Wを
受け取る際には開口40a側の受渡位置にあるが、その
後駆動装置54に駆動されて反転し、基板Wを膜形成面
を下側にするとともにこの膜形成面を処理空間S2に対
向させる処理位置に移動する。処理位置に移動した支持
部材53は、隣接する処理空間S2すなわち開口APを
塞ぐ。成膜面を下向きとして配置された基板Wの上面
(裏面)は、支持部材53に一様に接しており、成膜中
における基板Wの温度が適宜調節される。また、支持部
材53には電極が設けてあり、成膜中における基板Wの
電位が適宜調節される。
The Cu seed film formation by the apparatus shown in FIG. 4 will be specifically described. The substrate W transferred by the transfer vacuum robot 26 with the surface to be processed facing upward is placed in the opening 4.
The substrate is carried into the delivery space S1 in the substrate delivery chamber 40 via the support member 53, and is placed and fixed on a support member 53 provided in the substrate handling device 51. When the support member 53 receives the substrate W, the support member 53 is at the delivery position on the opening 40a side. However, the support member 53 is driven by the driving device 54 to be turned over, so that the substrate W is turned downward and the film formation surface is turned down. Is moved to a processing position facing the processing space S2. The support member 53 moved to the processing position closes the adjacent processing space S2, that is, the opening AP. The upper surface (back surface) of the substrate W arranged with the film formation surface facing downward is in uniform contact with the support member 53, and the temperature of the substrate W during film formation is appropriately adjusted. Further, an electrode is provided on the support member 53, and the potential of the substrate W during film formation is appropriately adjusted.

【0055】イオンプレーティングによるCuシード膜
の成膜は、このように成膜面を下向きとし所望の温度や
電位に調節された状態の基板Wに対して行われる。具体
的な成膜について説明すると、ハース61aの凹部に
は、蒸発物質であるCuが加熱され溶融状態で溜まって
いる。この状態で、プラズマガン63からのプラズマビ
ームPBを環状補助陽極61bに入射させている待機状
態からハース61aに入射させる成膜状態にスイッチす
る。これにより、基板Wの下面すなわち被処理面に金属
被膜が形成され成長する。基板Wの被処理面に形成され
た膜が所定の膜厚になった段階で、プラズマビームを環
状補助陽極61bに入射さる待機状態にスイッチする。
以上により、基板Wの被処理面への薄膜形成処理は終了
する。なお、本実施形態のプラズマガン63を用いるこ
とにより、強力なプラズマビームを連続的に安定して供
給することができ、基板W上に高品質の膜が迅速に形成
されることになる。また、環状磁石62によってハース
61aの上方にカスプ磁場を形成しハース61aに入射
するプラズマビームを修正するので、基板W上により均
一な厚さの膜が形成されることになる。この際、基板W
の表面の電位を調節するバイアス電圧の印加により、基
板Wに形成された溝TR(図2(c)参照)にボトムア
ップのサイドステップカバレージが良いCuシード膜を
形成することができる。
The formation of the Cu seed film by ion plating is performed on the substrate W in such a state that the film formation surface is directed downward and the temperature and potential are adjusted to a desired value. Describing a specific film formation, Cu, which is an evaporating substance, is heated and melted in the recess of the hearth 61a. In this state, the state is switched from the standby state in which the plasma beam PB from the plasma gun 63 is incident on the annular auxiliary anode 61b to the film formation state in which the plasma beam PB is incident on the hearth 61a. Thus, a metal film is formed and grown on the lower surface of the substrate W, that is, the surface to be processed. When the film formed on the surface to be processed of the substrate W has a predetermined thickness, the plasma beam is switched to a standby state in which the plasma beam is incident on the annular auxiliary anode 61b.
Thus, the process of forming a thin film on the surface of the substrate W to be processed is completed. By using the plasma gun 63 of the present embodiment, a strong plasma beam can be continuously and stably supplied, and a high-quality film can be quickly formed on the substrate W. Further, since a cusp magnetic field is formed above the hearth 61a by the annular magnet 62 and the plasma beam incident on the hearth 61a is corrected, a film having a more uniform thickness is formed on the substrate W. At this time, the substrate W
By applying a bias voltage for adjusting the surface potential of the substrate, a Cu seed film having good bottom-up side step coverage can be formed in the trench TR (see FIG. 2C) formed in the substrate W.

【0056】なお、イオンプレーティングユニット13
を利用したイオンプレーティングには、Cuシード膜の
成膜の開始に際して下地のTaNバリア膜の表面に付着
した汚染物質を除去するセルフバイアスによるサーフェ
スクリーニング効果がある。このサーフェスクリーニン
グは、プラズマガン63からのプラズマビームPBが一
部支持部材53側に拡散することによって、電圧を積極
的に印加していない基板Wであってもその表面近傍に1
0V程度のセルフバイアス電圧が形成されることを利用
したものである。このセルフバイアスにより、基板Wの
表面が主にArイオンで弱くスパッタクリーニングされ
る。この際、基板表面の汚れに応じて積極的にバイアス
電圧を印加することもできる。このようなサーフェスク
リーニング効果を利用すれば、下地のTaNバリア膜と
の付着性が良く、高い(111)配向性を有するCuシ
ード膜を形成することができる。また、このイオンプレ
ーティングユニット13は、プラズマビームPBが主に
ハース61aに入射し基板Wが高密度のプラズマにさら
されることがなく、しかもハース61aから出射してプ
ラズマを通過してイオン化されたCuイオンやArイオ
ンは比較的低いエネルギーを有するので、基板W表面の
TaNバリア膜にプラズマダメージ等の欠陥が形成され
にくい。また、CVD等とは異なり、比較的低圧かつ不
純物の少ない環境でCuシード膜を形成できるので、C
uシード膜に不純物が混入することを防止できる。
The ion plating unit 13
The ion plating utilizing the method has a surface cleaning effect by self-bias for removing contaminants attached to the surface of the underlying TaN barrier film at the start of the formation of the Cu seed film. This surface cleaning is performed by partially diffusing the plasma beam PB from the plasma gun 63 toward the support member 53 side, so that even if the substrate W is not positively applied with a voltage, the substrate W will be in the vicinity of the surface.
This utilizes the fact that a self-bias voltage of about 0 V is formed. Due to this self-bias, the surface of the substrate W is sputter-cleaned weakly mainly by Ar ions. At this time, a bias voltage can be positively applied according to contamination on the substrate surface. By utilizing such a surface cleaning effect, it is possible to form a Cu seed film having good adhesion to the underlying TaN barrier film and having a high (111) orientation. Further, in the ion plating unit 13, the plasma beam PB was mainly incident on the hearth 61a and the substrate W was not exposed to the high-density plasma, and was emitted from the hearth 61a and passed through the plasma to be ionized. Since Cu ions and Ar ions have relatively low energy, defects such as plasma damage are not easily formed in the TaN barrier film on the surface of the substrate W. Further, unlike the CVD or the like, the Cu seed film can be formed in an environment having a relatively low pressure and a small amount of impurities.
It is possible to prevent impurities from being mixed into the u seed film.

【0057】以上のようにして得たCuシード膜は、下
地である絶縁膜パターンIPやTaNバリア膜の凹凸
(溝TR等)の有無に拘わらず一様に(良好なサイドス
テップカバレージで)被覆し、しかも高い導電性や密着
性を有し、不純物による汚染が少ない。つまり、このC
uシード膜をその後の工程である電解メッキ法を利用し
たCuメッキ膜PFの形成に際して低抵抗電極膜として
活用すれば、極微細な溝TR等をボイドフリーで埋め込
むことができ、さらに埋め込んだCuメッキ膜PFの付
着性を高めることができる。
The Cu seed film obtained as described above is uniformly (with good side step coverage) irrespective of the presence or absence of irregularities (grooves TR and the like) of the underlying insulating film pattern IP and TaN barrier film. In addition, it has high conductivity and adhesion, and is less contaminated by impurities. That is, this C
If the u seed film is used as a low-resistance electrode film when forming a Cu plating film PF using an electrolytic plating method, which is a subsequent step, it is possible to bury an extremely fine trench TR or the like in a void-free manner. The adhesion of the plating film PF can be improved.

【0058】次に、支持部材53を反転させ、基板Wを
処理空間S2から受渡空間S1に移動させる。そして、基
板Wのロックを解除して支持部材53から図1の搬送用
真空ロボット26に基板Wが渡される。
Next, the support member 53 is turned over, and the substrate W is moved from the processing space S2 to the delivery space S1. Then, the lock of the substrate W is released, and the substrate W is transferred from the support member 53 to the transfer vacuum robot 26 of FIG.

【0059】図5は、支持部材53の構造を拡大して示
した側面図である。この支持部材53は、成膜時に基板
Wを裏面から支持する円板状の支持板53aと、搬送装
置10から移送されてきた基板Wを支持板53a上面よ
りも突出した動作位置にて一時的に支持する4本の支持
ピン53bと、これら支持ピン53bの降下に伴って支
持板53aに渡された基板Wの周囲を支持板53a側に
付勢して保持する環状の保持部材53cとを有する。
FIG. 5 is an enlarged side view showing the structure of the support member 53. As shown in FIG. The support member 53 temporarily supports a disk-shaped support plate 53a that supports the substrate W from the back surface during film formation and an operation position where the substrate W transferred from the transfer device 10 projects from the upper surface of the support plate 53a. And a ring-shaped holding member 53c that urges the periphery of the substrate W transferred to the support plate 53a along with the lowering of the support pins 53b toward the support plate 53a to hold it. Have.

【0060】支持板53aは、これを水平軸HAの回り
回転可能に支持するヒンジ部53dに連結されている。
この支持板53aには、ヒンジ部53dに設けた不図示
のパイプを通じて冷却水等が供給され、ヒータも内蔵さ
れている。支持板53aは、支持ピン53bから渡され
た基板Wの裏面に接して基板Wの温度を適宜調節する。
The support plate 53a is connected to a hinge 53d that supports the support plate 53a so as to be rotatable around a horizontal axis HA.
Cooling water or the like is supplied to the support plate 53a through a pipe (not shown) provided in the hinge 53d, and a heater is also built in. The support plate 53a is in contact with the back surface of the substrate W passed from the support pins 53b and adjusts the temperature of the substrate W as appropriate.

【0061】各支持ピン53bは、支持板53aの上面
よりも突出した図示の動作位置と、支持板53aの上面
よりも後退した待避位置との間で適宜往復移動できるよ
うになている。支持部材53が実線のように受渡位置に
あるとき、支持ピン53bが動作位置に移動して搬送用
真空ロボット26によって搬送されてきた基板Wを一時
的に支持する。搬送用真空ロボット26のハンド26b
が後退すると、支持ピン53bが降下して待避位置に移
動し、支持された基板Wが支持板53aの支持面SS上
に載置される。
Each of the support pins 53b can be reciprocated as appropriate between an operating position shown in the drawing protruding from the upper surface of the support plate 53a and a retracted position retracted from the upper surface of the support plate 53a. When the support member 53 is at the delivery position as indicated by the solid line, the support pins 53b move to the operation position and temporarily support the substrate W transferred by the transfer vacuum robot 26. Hand 26b of transfer vacuum robot 26
Is retracted, the support pins 53b move down to the retreat position, and the supported substrate W is placed on the support surface SS of the support plate 53a.

【0062】保持部材53cは、一対の支柱53fや水
平方向に延びる連結部材53gを介して各支持ピン53
bと連結されている。つまり、保持部材53cと支持ピ
ン53bとは連動しており、支持ピン53bが突出して
動作位置にあるとき保持部材53cの待避位置となっ
て、基板Wの支持板53aへの固定が解除される。一
方、支持ピン53bが後退して待避位置にあるとき保持
部材53cの動作位置となって、基板Wが支持板53a
に固定される。なお、連結部材53gと支持板53aと
の間には、連結部材53gを支持面SSに垂直な方向に
相対的に滑らかに移動させるスライドガイドを設けてい
る。
The holding member 53c is connected to the support pins 53f via a pair of columns 53f and a connecting member 53g extending in the horizontal direction.
b. That is, the holding member 53c and the support pin 53b are interlocked, and when the support pin 53b projects and is in the operating position, the holding member 53c is in a retracted position and the fixing of the substrate W to the support plate 53a is released. . On the other hand, when the support pin 53b is retracted and is in the retracted position, the operating position of the holding member 53c is set, and the substrate W is
Fixed to In addition, a slide guide for relatively smoothly moving the connecting member 53g in a direction perpendicular to the support surface SS is provided between the connecting member 53g and the support plate 53a.

【0063】支持板53aの裏面と、連結部材53gに
設けた支持体53hとの間には、内部の気圧を調整可能
なベローズ53iが挟まれて両端を固定されている。こ
の結果、ベローズ53iに供給する気圧を調整すれば、
支持ピン53bを動作位置や待避位置に任意のタイミン
グで移動させることができる。例えば、ベローズ53i
内部をある程度高圧にすると、ベローズ53iが相対的
に伸び、支持ピン53bを待避位置に移動させことがで
きるとともに保持部材53cを付勢して動作位置に移動
させることができる。一方、ベローズ53i内部をある
程度低圧にすると、保持部材53cによる支持板53a
への基板Wの固定を解除することがかできるとともに支
持ピン53bを動作位置に固定することができる。ただ
し、そのままでは、保持部材53c等の自重によって支
持ピン53bが動作位置まで上昇しない可能性もあるの
で、支持体53hの下面を上昇させるシリンダ装置55
を設けて強制的に基板Wの固定を解除した保持部材53
cを上昇させることとしている。これにより、保持部材
53cと支持板53aとの間に一定の隙間を形成するこ
とができ、基板Wを保持部材53c下方に挿入して安全
かつ確実に各支持ピン53b上に載置することができ
る。なお、シリンダ装置55は、基板受渡室40の外部
に配置されており、シリンダ55dから延びるロッド5
5aは、ベローズ55bでシールされた状態で基板受渡
室40内部に進退可能となっている。必要なタイミング
で適当量だけ上下に移動するロッド55aの先端は、支
持体53hの下面に当接してこれを適当な高さ位置に調
整する。この際、支持板53aはロックされて回転しな
い。
A bellows 53i whose internal pressure can be adjusted is sandwiched between the back surface of the support plate 53a and the support 53h provided on the connecting member 53g, and both ends are fixed. As a result, if the air pressure supplied to the bellows 53i is adjusted,
The support pin 53b can be moved to an operation position or a retreat position at an arbitrary timing. For example, bellows 53i
When the internal pressure is increased to some extent, the bellows 53i is relatively extended, so that the support pin 53b can be moved to the retracted position and the holding member 53c can be biased to be moved to the operating position. On the other hand, when the pressure inside the bellows 53i is reduced to some extent, the support plate 53a by the holding member 53c is used.
The fixing of the substrate W to the support pin 53b can be released, and the support pin 53b can be fixed to the operating position. However, as it is, there is a possibility that the support pin 53b does not rise to the operating position due to the weight of the holding member 53c or the like.
And the holding member 53 forcibly releasing the fixing of the substrate W
c is to be increased. Thus, a certain gap can be formed between the holding member 53c and the support plate 53a, and the substrate W can be inserted below the holding member 53c and placed on each support pin 53b safely and securely. it can. The cylinder device 55 is disposed outside the substrate delivery chamber 40 and has a rod 5 extending from the cylinder 55d.
5a is able to advance and retreat into the substrate transfer chamber 40 while being sealed by the bellows 55b. The tip of the rod 55a, which moves up and down by an appropriate amount at a necessary timing, contacts the lower surface of the support 53h and adjusts it to an appropriate height position. At this time, the support plate 53a is locked and does not rotate.

【0064】〔第2実施形態〕以下、本発明の第2実施
形態に係る基板処理装置及び方法について説明する。な
お、第2実施形態の基板処理装置は、第1実施形態の装
置を変形したものであり、同一部分には同一の符号を付
して重複説明を省略する。
[Second Embodiment] Hereinafter, a substrate processing apparatus and method according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that the substrate processing apparatus according to the second embodiment is a modification of the apparatus according to the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0065】図6は、第2実施形態の基板処理装置の全
体構造を示す平面図である。この基板処理装置も、半導
体ウェハ等の基板に一連の処理工程を一括して行うクラ
スタツールタイプの半導体処理装置であり、基板Wに所
定の処理を施す複数の処理ユニットとして、搬送装置1
0を中心に、基板Wにイオンプレーティングを利用して
シード層の成膜を行うための第1及び第2成膜ユニット
である一対のイオンプレーティングユニット13、11
3と、2つの搬出入室15、16とを備える。つまり、
第1実施形態の装置のスパッタ成膜ユニット12に代え
て別のイオンプレーティングユニット113を追加し、
イオンプレーティングユニット13、113の前処理と
して不要なクリーニングユニット11を省略したもので
ある。ここで、一対のイオンプレーティングユニット1
3、113の構造は、図4に示すもので、両者は同一の
構造を有する。ただし、イオンプレーティングユニット
113のハース61aには、バリア層の材料となるTa
が収容されている。
FIG. 6 is a plan view showing the entire structure of the substrate processing apparatus according to the second embodiment. This substrate processing apparatus is also a cluster tool type semiconductor processing apparatus that collectively performs a series of processing steps on a substrate such as a semiconductor wafer.
A pair of ion plating units 13 and 11, which are first and second film forming units for forming a seed layer on the substrate W using ion plating, centered on 0.
3 and two loading / unloading rooms 15 and 16. That is,
Another ion plating unit 113 is added instead of the sputter deposition unit 12 of the apparatus of the first embodiment,
The cleaning unit 11 unnecessary as a pretreatment for the ion plating units 13 and 113 is omitted. Here, a pair of ion plating units 1
The structures of 3 and 113 are shown in FIG. 4, and both have the same structure. However, the hearth 61a of the ion plating unit 113 has Ta as a material of the barrier layer.
Is housed.

【0066】図6に示す基板処理装置の動作について説
明する。予め半導体ウェハS上にSiO2からなる所望
の絶縁膜パターンIPを形成した複数の基板Wを準備
し、これらの基板WをカートリッジCAに収納する。
The operation of the substrate processing apparatus shown in FIG. 6 will be described. A plurality of substrates W on which a desired insulating film pattern IP made of SiO 2 is formed in advance on a semiconductor wafer S are prepared, and these substrates W are stored in a cartridge CA.

【0067】このカートリッジCAは、一旦搬出入室1
5、16のいずれか一方に搬入され、別に用意した空の
カートリッジCAも、搬出入室15、16の他方に搬入
される。次いで、両搬出入室15、16内部を減圧す
る。
The cartridge CA is once loaded in the loading / unloading chamber 1.
The empty cartridge CA that is carried into one of the transfer chambers 5 and 16 and separately prepared is also carried into the other of the transfer chambers 15 and 16. Next, the inside of both the loading / unloading chambers 15 and 16 is depressurized.

【0068】次に、いずれかの搬出入室15、16に収
容されたカートリッジCAからイオンプレーティングユ
ニット113に基板Wを移送し、窒素雰囲気下でプラズ
マビームを利用して膜材料Taを蒸発させるとともにこ
のTa蒸気をイオン化させて基板W上にTaNのバリア
膜BFを薄く形成する(第1実施形態の図2(b)参
照)。
Next, the substrate W is transferred from the cartridge CA housed in one of the carry-in / out chambers 15 and 16 to the ion plating unit 113, and the film material Ta is evaporated using a plasma beam in a nitrogen atmosphere. This Ta vapor is ionized to form a thin TaN barrier film BF on the substrate W (see FIG. 2B of the first embodiment).

【0069】次に、イオンプレーティングユニット13
に基板Wを移送し、プラズマビームを利用して膜材料C
uを蒸発させるとともにこのCu蒸気をイオン化させて
基板W上であってバリア膜BF上にCuのシード膜SF
を薄く形成する(第1実施形態の図2(c)参照)。
Next, the ion plating unit 13
Substrate W is transported to the film material C using a plasma beam.
u is evaporated and the Cu vapor is ionized to form a Cu seed film SF on the substrate W and on the barrier film BF.
Is formed thin (see FIG. 2C of the first embodiment).

【0070】両イオンプレーティングユニット13、1
13での必要な処理が終了した基板Wは、搬送装置10
を経て一旦搬出入室15、16に搬入され、カートリッ
ジCAに順次収納される。搬出入室15、16中の処理
済みの基板Wを収容したカートリッジCAは、適当なタ
イミングで基板処理装置外に搬出される。
Both ion plating units 13, 1
The substrate W after the necessary processing in 13 is transferred to the transfer device 10
Are carried into the carry-in / out rooms 15 and 16 once, and are sequentially stored in the cartridge CA. The cartridge CA containing the processed substrate W in the carry-in / out chambers 15 and 16 is carried out of the substrate processing apparatus at an appropriate timing.

【0071】〔第3実施形態〕以下、本発明の第3実施
形態に係る基板処理装置及び方法について説明する。な
お、第3実施形態の基板処理装置は、第1実施形態の装
置を変形したものであり、第1実施形態の装置のスパッ
タ成膜ユニット12(図1参照)に代えてCVD法を用
いてバリア層を形成するCVDユニットを組み込んでい
る。
[Third Embodiment] Hereinafter, a substrate processing apparatus and method according to a third embodiment of the present invention will be described. Note that the substrate processing apparatus of the third embodiment is a modification of the apparatus of the first embodiment, and uses a CVD method instead of the sputter deposition unit 12 (see FIG. 1) of the apparatus of the first embodiment. A CVD unit for forming a barrier layer is incorporated.

【0072】図7は、この実施形態で用いられるバリア
膜形成用のCVDユニット212の構造を示す図であ
る。このCVDユニット212は、密閉構造の成膜室8
1で構成される。この成膜室81の上部には、バリア膜
BFの構成材料となる反応ガスを所望の温度にして成膜
室81内部に供給するためのシャワーヘッド82が設け
られている。このシャワーヘッド82は、配管83を介
して、図示を省略する反応ガス源とこれからの反応ガス
の供給量を調節する流量制御機構とに連結されている。
配管83のうち、シャワーヘッド82との接続部分は、
高周波印加用のコイル84に包まれており、反応ガスを
プラズマ化してシャワーヘッド82に供給する。コイル
84への給電は、電源装置86によって制御されてい
る。
FIG. 7 is a view showing the structure of a CVD unit 212 for forming a barrier film used in this embodiment. The CVD unit 212 includes a film forming chamber 8 having a closed structure.
It is composed of 1. Above the film forming chamber 81, a shower head 82 for supplying a reaction gas serving as a constituent material of the barrier film BF to a desired temperature and supplying the reaction gas to the inside of the film forming chamber 81 is provided. The shower head 82 is connected via a pipe 83 to a reaction gas source (not shown) and a flow rate control mechanism for adjusting the supply amount of the reaction gas from the source.
In the pipe 83, a connection portion with the shower head 82
The reaction gas is wrapped in a coil 84 for applying a high frequency, and the reaction gas is turned into plasma and supplied to the shower head 82. The power supply to the coil 84 is controlled by a power supply device 86.

【0073】成膜室41内部の下方には、シャワーヘッ
ド82に対向して基板Wを支持するためのホルダ85が
配置されている。このホルダ85は、ヒータ85aを内
蔵し、必要なタイミングで基板Wを加熱して所望の温度
に設定することができる。また、このホルダ85には、
成膜室81内外に基板Wを搬出入する際にホルダ85上
で基板Wを昇降させるためのピン等からなる昇降機構8
5bも内蔵されている。なお、ヒータ85aや昇降機構
85bの動作は、駆動装置87によって制御されてい
る。
A holder 85 for supporting the substrate W facing the shower head 82 is disposed below the inside of the film forming chamber 41. The holder 85 has a built-in heater 85a, and can heat the substrate W at a required timing to set a desired temperature. Also, this holder 85 has
An elevating mechanism 8 including pins and the like for elevating the substrate W on the holder 85 when the substrate W is carried in and out of the film forming chamber 81.
5b is also built in. The operations of the heater 85a and the elevating mechanism 85b are controlled by the driving device 87.

【0074】図7の装置によるバリア膜の成膜は、成膜
面を上向きとした状態の基板Wに対して行われる。具体
的な成膜について説明すると、まず成膜室81に搬入口
81hを介して表面クリーニング後の基板Wを搬入し、
ホルダ85上に載置する。次に、配管83からTa系の
有機ガスと窒素ガスとを適量供給しつつ、コイル84に
適当な高周波電流を供給する。これにより、配管83を
通過するガスが分解されてプラズマ化する。プラズマ化
したガスPGは、シャワーヘッド82を経て下方に均一
に供給される。ガスPG中のイオンや活性原子は、ホル
ダ85上の基板Wに入射し、基板W表面にTaNからな
るバリア膜が堆積される。
The film formation of the barrier film by the apparatus shown in FIG. 7 is performed on the substrate W with the film formation surface facing upward. Describing a specific film formation, first, the substrate W after the surface cleaning is carried into the film formation chamber 81 via the carry-in port 81h,
It is placed on the holder 85. Next, an appropriate high-frequency current is supplied to the coil 84 while supplying an appropriate amount of Ta-based organic gas and nitrogen gas from the pipe 83. Thereby, the gas passing through the pipe 83 is decomposed and turned into plasma. The plasma gas PG is uniformly supplied downward through the shower head 82. The ions and active atoms in the gas PG are incident on the substrate W on the holder 85, and a barrier film made of TaN is deposited on the surface of the substrate W.

【0075】なお、第3実施形態に係る基板処理装置を
用いた全体的な処理は、図2に示すものと同様であるの
で説明を省略する。
The overall processing using the substrate processing apparatus according to the third embodiment is the same as that shown in FIG. 2, and a description thereof will be omitted.

【0076】以上実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば上記実施形態では、スパッタ成膜ユニット12、
イオンプレーティングユニット113等によりバリア膜
としてTaNを形成する場合について説明したが、スパ
ッタ成膜ユニット12のターゲット電極32の材料や成
膜室31に導入するガスを変更すること等により、他の
材料例えばTa、TiN等からなるバリア膜を形成する
こともできる。
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the sputter deposition unit 12
Although the case where TaN is formed as a barrier film by the ion plating unit 113 or the like has been described, other materials may be used by changing the material of the target electrode 32 of the sputtering film forming unit 12 or the gas introduced into the film forming chamber 31. For example, a barrier film made of Ta, TiN or the like can be formed.

【0077】また、以上の説明では、イオンプレーティ
ングユニット13によりシード膜としてCuを形成する
場合について説明したが、イオンプレーティングユニッ
ト13のハース61aに収容する蒸発金属を変更するこ
とにより、他の材料例えばAl、Ag、Au、Pt等か
らなるシード膜を形成することもできる。
In the above description, the case where Cu is formed as a seed film by the ion plating unit 13 has been described. However, by changing the evaporation metal accommodated in the hearth 61a of the ion plating unit 13, the other A seed film made of a material such as Al, Ag, Au, Pt or the like can also be formed.

【0078】また、スパッタ成膜ユニット12やCVD
ユニット212で採用される具体的な成膜方式は、上記
実施形態に開示のものに限らず、各種の工夫や改良を組
み込んだスパッタ成膜法やCVD法を実施する装置とす
ることができる。
The sputtering film forming unit 12 and the CVD
The specific film forming method adopted in the unit 212 is not limited to the one disclosed in the above embodiment, but may be an apparatus for performing a sputter film forming method or a CVD method incorporating various ideas and improvements.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の基板処理装置によれば、配線用のシード層を上記構成
のイオンプレーティング型の第2成膜ユニットによって
形成するので、加熱された材料蒸発源から出射する材料
蒸気をプラズマビームでイオン化しつつ良好な電気的、
機械的特性を有するシード層を形成することができる。
As is clear from the above description, according to the substrate processing apparatus of the present invention, since the wiring seed layer is formed by the ion-plating type second film forming unit having the above-described structure, the substrate is heated. Good electrical, while ionizing the material vapor emitted from the material evaporation source by the plasma beam,
A seed layer having mechanical properties can be formed.

【0080】また、本発明の基板処理方法によれば、配
線用のシード層をプラズマビームを利用したイオンプレ
ーティング型の第2の成膜工程によって形成するので、
加熱された材料蒸発源から出射する材料蒸気をプラズマ
ビームで活性化しつつ良好な電気的、機械的特性を有す
るシード層を形成することができる。
Further, according to the substrate processing method of the present invention, the seed layer for wiring is formed by the second film forming step of the ion plating type using the plasma beam.
A seed layer having good electrical and mechanical properties can be formed while activating a material vapor emitted from a heated material evaporation source with a plasma beam.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の基板処理装置の構造を示す平面
図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating a structure of a substrate processing apparatus according to a first embodiment.

【図2】(a)〜(e)は、図1の装置を用いた配線の
形成方法を説明する図である。
FIGS. 2A to 2E are diagrams illustrating a method for forming a wiring using the apparatus of FIG. 1;

【図3】図1の装置を構成するスパッタ成膜ユニットの
構造を説明する図である。
FIG. 3 is a view for explaining the structure of a sputter film forming unit constituting the apparatus of FIG. 1;

【図4】図1の装置を構成するイオンプレーティングユ
ニットの構造を説明する図である。
FIG. 4 is a view for explaining the structure of an ion plating unit constituting the apparatus of FIG. 1;

【図5】図4のイオンプレーティングユニットに設けた
反転機構の構造を説明する部分拡大図である。
FIG. 5 is a partially enlarged view illustrating the structure of a reversing mechanism provided in the ion plating unit of FIG. 4;

【図6】第2実施形態の基板処理装置の構造を示す平面
図である。
FIG. 6 is a plan view illustrating a structure of a substrate processing apparatus according to a second embodiment.

【図7】第3実施形態の基板処理装置に組み込まれるC
VDユニットの構造を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating C incorporated in a substrate processing apparatus according to a third embodiment.
It is a figure explaining the structure of a VD unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 搬送装置 11 クリーニングユニット 11〜13 処理ユニット 12 スパッタ成膜ユニット 13,113 イオンプレーティングユニット 15,16 搬出入室 26 搬送用真空ロボット 31 成膜室 32 ターゲット電極 33 ホルダ 34 コイル 40 基板受渡室 41 成膜室 43 プラズマガン 51 基板取扱装置 53 支持部材 61 陽極部材 61a ハース 61b 環状補助陽極 62 環状磁石 63 プラズマガン 81 成膜室 82 シャワーヘッド 84 コイル 85 ホルダ 212 CVDユニット BF バリア膜 CA カートリッジ IP 絶縁膜パターン P プラズマ PB プラズマビーム PF メッキ膜 SF シード膜 TR 溝 W 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Conveying apparatus 11 Cleaning unit 11-13 Processing unit 12 Sputter film forming unit 13,113 Ion plating unit 15,16 Carry-in / out chamber 26 Transport vacuum robot 31 Film-forming room 32 Target electrode 33 Holder 34 Coil 40 Substrate delivery room 41 Construction Film chamber 43 Plasma gun 51 Substrate handling device 53 Support member 61 Anode member 61a Hearth 61b Annular auxiliary anode 62 Annular magnet 63 Plasma gun 81 Film formation chamber 82 Shower head 84 Coil 85 Holder 212 CVD unit BF Barrier film CA cartridge IP Insulating film pattern P plasma PB plasma beam PF plating film SF seed film TR groove W substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/3205 H01L 21/88 M Fターム(参考) 4K029 AA06 BA08 BA58 BB02 BC03 BD01 CA03 CA06 DD06 FA04 KA01 4K030 AA11 AA18 BA17 BA38 BB12 CA04 DA03 FA04 GA12 HA03 LA15 4M104 BB04 BB32 DD36 DD39 DD42 DD52 FF18 HH08 HH13 5F033 HH11 HH32 MM01 MM12 MM13 PP16 PP20 PP27 PP33 QQ48 XX02 XX13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/3205 H01L 21/88 MF term (Reference) 4K029 AA06 BA08 BA58 BB02 BC03 BD01 CA03 CA06 DD06 FA04 KA01 4K030 AA11 AA18 BA17 BA38 BB12 CA04 DA03 FA04 GA12 HA03 LA15 4M104 BB04 BB32 DD36 DD39 DD42 DD52 FF18 HH08 HH13 5F033 HH11 HH32 MM01 MM12 MM13 PP16 PP20 PP27 PP33 QQ48 XX02 XX13

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にドライプロセスで配線用のバリ
ア層を形成する第1成膜ユニットと、 プラズマビームを供給するプラズマ源と、配線用のシー
ド層の膜材料を収容可能な材料蒸発源を有するとともに
前記プラズマビームを導くハースと、前記ハースに対向
して基板を保持する保持手段とを有し、前記第1成膜ユ
ニットで形成した前記バリア層上に配線用のシード層を
形成する第2成膜ユニットとを備える基板処理装置。
1. A first film forming unit for forming a wiring barrier layer on a substrate by a dry process, a plasma source for supplying a plasma beam, and a material evaporation source capable of containing a film material for a wiring seed layer Having a hearth for guiding the plasma beam, and holding means for holding a substrate facing the hearth, and forming a wiring seed layer on the barrier layer formed by the first film forming unit. A substrate processing apparatus including a second film forming unit.
【請求項2】 前記第1成膜ユニットは、スパッタリン
グ成膜法によって前記バリア層を形成することを特徴と
する請求項1記載の基板処理装置。
2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first film forming unit forms the barrier layer by a sputtering film forming method.
【請求項3】 前記第1成膜ユニットは、CVD法によ
って前記バリア層を形成することを特徴とする請求項1
記載の基板処理装置。
3. The method according to claim 1, wherein the first film forming unit forms the barrier layer by a CVD method.
The substrate processing apparatus according to any one of the preceding claims.
【請求項4】 前記第1成膜ユニットは、イオンプレー
ティング法によって前記バリア層を形成することを特徴
とする請求項1記載の基板処理装置。
4. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first film forming unit forms the barrier layer by an ion plating method.
【請求項5】 前記第1及び第2成膜ユニットにおける
成膜は、第1及び第2成膜室でそれぞれ行われ、 複数の基板を収納するカートリッジを収容する予備室
と、前記第1成膜室、前記第2成膜室、及び前記予備室
に連通可能である搬送室を有するとともに前記第1成膜
室、前記第2成膜室、及び前記予備室のいずれか1つの
室中に収容された基板を他の室中に移送する搬送装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4記載の
基板処理装置。
5. The first and second film forming units perform film formation in first and second film forming chambers, respectively, and include a spare chamber for accommodating a cartridge for accommodating a plurality of substrates, and the first film forming chamber. A transfer chamber that can communicate with the film chamber, the second film formation chamber, and the preparatory chamber, and a transfer chamber in any one of the first film formation chamber, the second film formation chamber, and the preparatory chamber; 5. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising: a transfer device configured to transfer the accommodated substrate into another chamber.
【請求項6】 前記第2成膜ユニットは、磁石及びコイ
ルの少なくとも一方を前記ハースの周囲に環状に配置し
てなるとともに前記ハースの近接した上方の磁界を制御
する磁場制御部材をさらに備え、前記プラズマ源は、D
Cアーク放電を利用した圧力勾配型のプラズマガンであ
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記
載の基板処理装置。
6. The second film forming unit further includes a magnetic field control member having at least one of a magnet and a coil arranged in an annular shape around the hearth and controlling a magnetic field above and close to the hearth. The plasma source is D
The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate processing apparatus is a pressure gradient plasma gun using C arc discharge.
【請求項7】 前記バリア層を形成する前の基板の表面
をクリーニングするクリーニングユニットをさらに備え
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の基
板処理装置。
7. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a cleaning unit for cleaning a surface of the substrate before forming the barrier layer.
【請求項8】 前記クリーニングユニットでクリーニン
グを終了した基板を気密を保って前記第1成膜ユニット
に搬送する搬送装置をさらに備えることを特徴とする請
求項1乃至3のいずれか記載の基板処理装置。
8. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a transfer device that transfers the substrate, which has been cleaned by the cleaning unit, to the first film forming unit while maintaining airtightness. apparatus.
【請求項9】 基板上にドライプロセスで配線用のバリ
ア層を形成する第1の成膜工程と、 陽極として配置された材料蒸発源に向けてプラズマビー
ムを供給することによって前記材料蒸発源に収容された
配線用のシード層の膜材料を蒸発させて基板表面の前記
バリア層上にシード層を付着させる第2の成膜工程と、
を備える基板処理方法。
9. A first film forming step for forming a barrier layer for wiring on a substrate by a dry process, and supplying a plasma beam toward a material evaporation source arranged as an anode, thereby supplying the material evaporation source to the material evaporation source. A second film forming step of evaporating the film material of the accommodated wiring seed layer and attaching the seed layer on the barrier layer on the substrate surface;
A substrate processing method comprising:
【請求項10】 前記第1の成膜工程でスパッタリング
成膜法及びCVD法のいずれか一方によって前記バリア
層を形成し、 前記バリア層を形成する前の基板の表面をクリーニング
する前処理工程をさらに備える請求項9記載の基板処理
方法。
10. A pre-processing step of forming the barrier layer by one of a sputtering film forming method and a CVD method in the first film forming step, and cleaning a surface of the substrate before forming the barrier layer. The substrate processing method according to claim 9, further comprising:
【請求項11】 前記第1の成膜工程で、イオンプレー
ティング法によって前記バリア層を形成することを特徴
とする請求項9記載の基板処理方法。
11. The substrate processing method according to claim 9, wherein, in the first film forming step, the barrier layer is formed by an ion plating method.
【請求項12】 前記第2の成膜工程で、前記基板に所
定のタイミングで所定のバイアス電圧を積極的に印加す
ることを特徴とする請求項9記載の基板処理方法。
12. The substrate processing method according to claim 9, wherein a predetermined bias voltage is positively applied to the substrate at a predetermined timing in the second film forming step.
JP2000035907A 2000-02-14 2000-02-14 Substrate processing method Expired - Fee Related JP3683460B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000035907A JP3683460B2 (en) 2000-02-14 2000-02-14 Substrate processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000035907A JP3683460B2 (en) 2000-02-14 2000-02-14 Substrate processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001230217A true JP2001230217A (en) 2001-08-24
JP3683460B2 JP3683460B2 (en) 2005-08-17

Family

ID=18560034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000035907A Expired - Fee Related JP3683460B2 (en) 2000-02-14 2000-02-14 Substrate processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3683460B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100466309B1 (en) * 2002-05-21 2005-01-13 삼성전자주식회사 method and apparatus for forming a metal layer in a semiconductor device
JP2013129898A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 V Technology Co Ltd Deposition apparatus
JP2013139600A (en) * 2011-12-29 2013-07-18 V Technology Co Ltd Vapor deposition device
KR101349423B1 (en) * 2009-03-10 2014-01-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 METHOD FOR FORMING Cu FILM
CN113881927A (en) * 2021-09-22 2022-01-04 江苏微导纳米科技股份有限公司 Coating equipment and coating mechanism

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100466309B1 (en) * 2002-05-21 2005-01-13 삼성전자주식회사 method and apparatus for forming a metal layer in a semiconductor device
US7067420B2 (en) 2002-05-21 2006-06-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods for forming a metal layer on a semiconductor
KR101349423B1 (en) * 2009-03-10 2014-01-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 METHOD FOR FORMING Cu FILM
JP2013129898A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 V Technology Co Ltd Deposition apparatus
JP2013139600A (en) * 2011-12-29 2013-07-18 V Technology Co Ltd Vapor deposition device
CN113881927A (en) * 2021-09-22 2022-01-04 江苏微导纳米科技股份有限公司 Coating equipment and coating mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
JP3683460B2 (en) 2005-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0859070B1 (en) Coating of inside of vacuum chambers
KR100297971B1 (en) Sputter and chemical vapor deposition hybridized system
JP2007023376A (en) Improved magnetron sputtering system for large-area substrate
JP2001523890A (en) In-situ pre-metallization cleaning and metallization compatible with UHV of semiconductor wafers
JPH08264487A (en) Accumulation process for coating or filling reentry shape contact hole
JPH07335732A (en) Electrostatic chuck, plasma treatment equipment using electrostatic chuck and its manufacture
JP4833088B2 (en) High temperature reflow sputtering equipment
JPWO2011007753A1 (en) Substrate processing equipment
JP3683460B2 (en) Substrate processing method
JPH0786247A (en) Method and device for processing article to be processed in reduced pressure atmosphere
JP2004200219A (en) Treatment equipment and treatment method
JP3765990B2 (en) Conductor forming method and apparatus
JP4167749B2 (en) Sputtering method and sputtering apparatus
KR19980070035A (en) Sputtering apparatus for making barrier film for integrated circuit
JP2001140066A (en) Thin film deposition method and deposition system
EP0707339A2 (en) Method and apparatus for planarizing a layer of material on a semiconductor substrate surface
JPH10298752A (en) Low pressure remote sputtering device, and low pressure remote sputtering method
JP3987617B2 (en) Contact film barrier film continuous creation device and dissimilar thin film continuous creation device
JP4364335B2 (en) Sputtering equipment
JP4335981B2 (en) High temperature reflow sputtering method and high temperature reflow sputtering apparatus
JP2001262323A (en) Film deposition method and system
JP4833014B2 (en) High temperature reflow sputtering equipment
JP2007221171A (en) Apparatus for forming different types of thin films
JP4772398B2 (en) Film forming method and film forming apparatus
US20230175114A1 (en) Sputtering apparatus and control method

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050118

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050517

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050525

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080603

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees