JP2003124214A - Method and unit for forming wiring - Google Patents

Method and unit for forming wiring

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JP2003124214A JP2001317217A JP2001317217A JP2003124214A JP 2003124214 A JP2003124214 A JP 2003124214A JP 2001317217 A JP2001317217 A JP 2001317217A JP 2001317217 A JP2001317217 A JP 2001317217A JP 2003124214 A JP2003124214 A JP 2003124214A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form void-free sound wiring by reinforcing a seed layer surely even in the case of microwiring of high aspect ratio. SOLUTION: A seed layer 6 is formed on the surface of a substrate where microtrenches 4 for wiring are formed and then reinforced by electroless plating. Subsequently, it is further reinforced by electroplating and a conductor is buried in the microtrench 4 by electroplating.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、配線形成方法及び
その装置に関し、特に半導体ウエハ等の半導体基板の表
面に形成した配線用の微細な窪みに銅や銀等の導電体を
埋め込んで配線を形成する配線形成方法及びその装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring forming method and an apparatus therefor, and in particular, wiring is formed by embedding a conductor such as copper or silver in a fine wiring recess formed on the surface of a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer. The present invention relates to a wiring forming method and an apparatus for forming the wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体基板上に配線回路を形成す
るための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグ
レーション耐性が高い銅(Cu)を用いる動きが顕著に
なっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた配
線用の微細窪みの内部に銅を埋込むことによって一般に
形成される。この銅配線を形成する方法としては、CV
D、スパッタリング及びめっきといった手法があり、め
っきが一般的であるが、いずれにしても、基板のほぼ全
表面に銅を成膜し、化学的機械的研磨(CMP)により
不要の銅を除去するようにしている。
2. Description of the Related Art In recent years, as a metal material for forming a wiring circuit on a semiconductor substrate, copper (Cu) having a low electric resistivity and a high electromigration resistance has been remarkably used in place of aluminum or an aluminum alloy. Has become. This kind of copper wiring is generally formed by embedding copper inside the fine wiring recesses provided on the surface of the substrate. As a method of forming this copper wiring, CV
There are methods such as D, sputtering, and plating, and plating is common, but in any case, copper is deposited on almost the entire surface of the substrate, and unnecessary copper is removed by chemical mechanical polishing (CMP). I am trying.

【0003】図16は、この種の銅配線基板Wの製造例
を工程順に示すもので、図16(a)に示すように、半
導体素子を形成した半導体基材1上の導電層1aの上
に、例えばSiO2からなる絶縁膜2を堆積し、この絶
縁膜2の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術
によりコンタクトホール3と配線用の溝4を形成し、そ
の上にTaN等からなるバリア膜5、更にその上に電解
めっきの給電層として銅シード層6をスパッタリング等
により形成する。
FIG. 16 shows an example of manufacturing a copper wiring board W of this type in the order of steps. As shown in FIG. 16 (a), on a conductive layer 1a on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element is formed. Then, an insulating film 2 made of, for example, SiO 2 is deposited, a contact hole 3 and a wiring groove 4 are formed inside the insulating film 2 by, for example, a lithographic etching technique, and a barrier film 5 made of TaN or the like is formed thereon. Further, a copper seed layer 6 is formed thereon as a power feeding layer for electrolytic plating by sputtering or the like.

【0004】そして、図16(b)に示すように、基板
Wの表面に銅めっきを施すことで、基板Wのコンタクト
ホール3及び溝4内に銅を充填させるとともに、絶縁膜
2上に銅層7を堆積させる。その後、化学機械的研磨
(CMP)により、絶縁膜2上の銅層7を除去して、コ
ンタクトホール3及び配線用の溝4に充填させた銅層7
の表面と絶縁膜2の表面とをほぼ同一平面にする。これ
により、図16(c)に示すように、絶縁膜2の内部に
銅シード層6と銅層7からなる配線8が形成される。
Then, as shown in FIG. 16B, the contact hole 3 and the groove 4 of the substrate W are filled with copper by plating the surface of the substrate W with copper, and the insulating film 2 is coated with copper. Deposit layer 7. Then, the copper layer 7 on the insulating film 2 is removed by chemical mechanical polishing (CMP) to fill the contact hole 3 and the wiring groove 4 with the copper layer 7.
And the surface of the insulating film 2 are substantially flush with each other. Thereby, as shown in FIG. 16C, the wiring 8 including the copper seed layer 6 and the copper layer 7 is formed inside the insulating film 2.

【0005】ここで、微細配線化が進み、配線幅がより
狭く、かつアスペスト比(幅に対する深さの比)がより
高くなるに従って、スパッタリング等で形成されるシー
ド層が溝底部まで均一に届かなくなり、シード層の膜厚
が溝底部に向かって徐々に薄くなったり、また溝側面や
底面の一部に析出せずにシード層が途中で途切れて不連
続になることがある。このように、シード層が不完全な
状態で電解めっきによって銅の埋め込みを行うと、銅層
の内部にめっき未析出部(ボイド)が生じる。
Here, as fine wiring is advanced, the wiring width becomes narrower, and the aspest ratio (ratio of depth to width) becomes higher, the seed layer formed by sputtering or the like reaches the groove bottom uniformly. In some cases, the thickness of the seed layer gradually decreases toward the bottom of the groove, or the seed layer does not deposit on a part of the side surface or bottom of the groove and is discontinuous in the middle. As described above, when copper is embedded by electrolytic plating in a state where the seed layer is incomplete, unplated portions (voids) are generated inside the copper layer.

【0006】これを防止するため、シード層の表面に、
無電解めっきまたは電解めっきの一方を施してシード層
を補強し、しかる後、電解めっきによる銅の埋め込みを
行うことが提案されている。
In order to prevent this, on the surface of the seed layer,
It has been proposed that either electroless plating or electrolytic plating be applied to reinforce the seed layer, and then copper is embedded by electrolytic plating.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無電解
めっき単独でシード層を補強すると、無電解めっきは、
反応種の供給律速がめっきを支配するため、下地(シー
ド層)の形状をなぞった形状に成膜され、この結果、ホ
ールや溝内部におけるめっきの付き廻りは良いが、下地
に凹凸があれば、その凹凸を強調してしまい、その後の
電解めっきでボイドを発生させることなく銅等を埋め込
むことが困難となる。一方、電解めっき単独でシード層
を補強すると、下地(シード層)が不連続の場合に、導
通が確保できなくなり、逆にシード層をエッチングして
しまい、本来の目的のシード層の補強が不可能となると
考えられる。
However, when the seed layer is reinforced by the electroless plating alone, the electroless plating is
Since the rate-determining supply of the reactive species governs the plating, the film is formed in a shape that traces the shape of the underlayer (seed layer). As a result, the plating distribution inside the holes and grooves is good, but if the underlayer is uneven However, the unevenness is emphasized, and it becomes difficult to embed copper or the like in the subsequent electrolytic plating without generating voids. On the other hand, if the seed layer is reinforced by electroplating alone, conduction cannot be secured when the base (seed layer) is discontinuous, and on the contrary, the seed layer is etched, and the original reinforcement of the seed layer is not achieved. It will be possible.

【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、高アスペスト比の微細配線であっても、シード層を
確実に補強して、ボイドのない健全な配線を形成できる
ようにした配線形成方法及びその装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances. Even in the case of fine wiring having a high aspect ratio, the seed layer is surely reinforced so that a sound wiring without voids can be formed. It is an object to provide a method and an apparatus thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、配線用の微細窪みを形成した基板の表面にシード層
を形成し、前記シード層を無電解めっきと電解めっきに
よって補強し、前記微細窪みの内部に電解めっきにより
導電体を埋め込むことを特徴とする配線形成方法であ
る。このように、無電解めっきと電解めっきの2段階の
めっきによってシード層を補強することで、シード層が
不連続でもめっきできるという無電解めっきの利点と、
凹凸が少なくより平滑にめっきできるという電解めっき
の利点を利用して、シード層をより平坦かつ確実に補強
することができる。
According to a first aspect of the present invention, a seed layer is formed on the surface of a substrate having fine recesses for wiring, and the seed layer is reinforced by electroless plating and electrolytic plating, A method of forming a wiring is characterized in that a conductor is embedded in the inside of the fine recess by electrolytic plating. In this way, by reinforcing the seed layer by two-step plating of electroless plating and electrolytic plating, the advantage of electroless plating that even the seed layer can be plated,
The seed layer can be reinforced more flatly and reliably by utilizing the advantage of electrolytic plating that there is less unevenness and plating can be performed more smoothly.

【0010】請求項2に記載の発明は、シード層を無電
解めっきによって補強し、しかる後、電解めっきで更に
補強することを特徴とする請求項1記載の配線形成方法
である。 これにより、先ず無電解めっきでシード層を
補強することで、シード層が不連続であっても、これを
連続させ、このように、シード層を連続させて導通を確
保した状態で、電解めっきでシード層を補強すること
で、シード層の凹凸を均一に均して、シード層の膜厚を
より平滑にすることができる。
The invention according to claim 2 is the wiring forming method according to claim 1, wherein the seed layer is reinforced by electroless plating, and then further reinforced by electrolytic plating. Thus, first, by reinforcing the seed layer by electroless plating, even if the seed layer is discontinuous, it is made continuous, and in this manner, the seed layer is made continuous to ensure the continuity of electroplating. By reinforcing the seed layer with, the unevenness of the seed layer can be evened out and the film thickness of the seed layer can be made smoother.

【0011】請求項3に記載の発明は、前記無電解めっ
きと前記電解めっきによるシード層の補強を同一のめっ
き液を使用して行うことを特徴とする請求項1または2
記載の配線形成方法である。これにより、無電解めっき
と電解めっきによるシード層の補強を連続して行うこと
ができる。しかも、無電解めっき液は、一般に分極が高
く、電解めっきのめっき液として、このような高分極の
無電解めっき液を使用することで、電解めっきでの均一
電着性を向上させることができる。
The invention according to claim 3 is characterized in that the electroless plating and the seed layer are reinforced by the electrolytic plating using the same plating solution.
It is the wiring forming method described. Thus, the electroless plating and the electrolytic plating can continuously strengthen the seed layer. Moreover, the electroless plating solution generally has high polarization, and by using such a highly polarized electroless plating solution as a plating solution for electrolytic plating, it is possible to improve the uniform electrodeposition property in electrolytic plating. .

【0012】請求項4に記載の発明は、前記電解めっき
によるシード層の補強を、逆電解、パルスまたはPRパ
ルスの少なくとも1種の電流波形による電解めっきによ
って行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに
記載の配線形成方法である。電解めっきにあっては、使
用するめっき液の組成と、電源として使用する電流波形
によって均一電着性とボトムアップ性(レベリング性)
が異なるが、電流波形として、逆電解、パルスまたはP
Rパルスの少なくとも1種を使用することで、シード層
をその全面に亘ってより平滑な状態にして補強すること
ができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the seed layer is reinforced by the electrolytic plating by electrolytic plating with at least one current waveform of reverse electrolysis, pulse or PR pulse. 3 is a wiring forming method. In electroplating, the composition of the plating solution used and the current waveform used as the power supply ensure uniform electrodeposition and bottom-up (leveling).
, But the current waveform is reverse electrolysis, pulse or P
By using at least one kind of R pulse, the seed layer can be made smoother and reinforced over the entire surface thereof.

【0013】請求項5に記載の発明は、前記電解めっき
によるシード層の補強と、電解めっきによる導電体の埋
め込みを、同一のめっき液を使用し電流波形を変えて行
うことを行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載の配線形成方法である。これにより、例えば電
解めっきによるシード層の補強の際には均一電着性を高
め、電解めっきによる導電体の埋め込みの際にはボトム
アップ性を高めように電流波形を変えることで、ボイド
のない導電体の埋め込みを行うことができる。
The invention according to a fifth aspect is characterized in that the seed layer is reinforced by the electrolytic plating and the conductor is embedded by the electrolytic plating by using the same plating solution and changing the current waveform. The wiring forming method according to any one of claims 1 to 4. Thus, for example, when the seed layer is reinforced by electrolytic plating, the uniform electrodeposition property is improved, and when the conductor is embedded by electrolytic plating, the current waveform is changed so as to improve the bottom-up property, thereby eliminating voids. A conductor can be embedded.

【0014】請求項6に記載の発明は、配線用の微細窪
みを形成した基板の表面にシード層を形成し、前記シー
ド層を、逆電解、パルスまたはPRパルスの少なくとも
1種の電流波形による電解めっきによって補強し、前記
微細窪みの内部に電解めっきにより導電体を埋め込むこ
とを特徴とする配線形成方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, a seed layer is formed on the surface of the substrate on which fine recesses for wiring are formed, and the seed layer is formed by a current waveform of at least one of reverse electrolysis, pulse or PR pulse. It is a wiring forming method characterized by reinforcing by electrolytic plating and embedding a conductor in the fine recesses by electrolytic plating.

【0015】請求項7に記載の発明は、前記電解めっき
によるシード層の補強と、電解めっきによる導電体の埋
め込みを、同一のめっき液を使用し電流波形を変えて行
うことを特徴とする請求項6記載の配線形成方法であ
る。
The invention according to claim 7 is characterized in that the seed layer is reinforced by the electrolytic plating and the conductor is embedded by the electrolytic plating by using the same plating solution and changing the current waveform. Item 6. The wiring forming method according to item 6.

【0016】請求項8に記載の発明は、配線用の微細窪
みを形成した基板の表面に形成したシード層を無電解め
っきによって補強する補強用無電解めっき装置と、前記
シード層を電解めっきによって補強する補強用電解めっ
き装置と、前記微細窪みの内部に電解めっきによって導
電体を埋め込む埋め込み用電解めっき装置とを備え、こ
れらの装置を一つの装置内に配置したことを特徴とする
配線形成装置である。
According to the present invention, the electroless plating apparatus for reinforcement for reinforcing the seed layer formed on the surface of the substrate having the fine recesses for wiring by electroless plating, and the seed layer by electrolytic plating. A wiring forming device comprising: a reinforcing electrolytic plating device for reinforcement; and an embedding electrolytic plating device for embedding a conductor in the fine recess by electrolytic plating, and these devices are arranged in one device. Is.

【0017】請求項9に記載の発明は、前記補強用無電
解めっき装置、補強用電解めっき装置及び埋め込み用電
解めっき装置として、同一の基板処理部を使用したこと
を特徴とする請求項6記載の配線形成装置である。これ
により、単一の基板処理部(めっきセル)を利用して、
設置面積の縮小と装置の簡略化を図ることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, the same substrate processing section is used as the reinforcing electroless plating apparatus, the reinforcing electrolytic plating apparatus, and the embedding electrolytic plating apparatus. Wiring forming device. As a result, using a single substrate processing unit (plating cell),
The installation area can be reduced and the device can be simplified.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は、本発明の実施の形態の配線形成装
置の平面配置図を示す。この配線形成装置は、同一設備
内に、内部に複数の基板Wを収納する2基のロード・ア
ンロード部10と、一つの基板処理部(即ち、一つのめ
っきセル)12を共有した補強用無電解めっき装置1
4、補強用電解めっき装置16及び埋め込み用電解めっ
き装置18と、ロード・アンロード部10と基板処理部
12との間で基板Wの受け渡しを行う搬送ロボット20
とを収納して構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a plan layout view of a wiring forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This wiring forming apparatus is a reinforcement for sharing two load / unload sections 10 for accommodating a plurality of substrates W and one substrate processing section (that is, one plating cell) 12 in the same equipment. Electroless plating device 1
4. Reinforcement electroplating apparatus 16 and embedding electroplating apparatus 18, and a transfer robot 20 that transfers the substrate W between the load / unload unit 10 and the substrate processing unit 12.
It is configured to store and.

【0019】補強用無電解めっき装置14は、共通の基
板処理部12と第1のめっき液供給ヘッド22を有して
いる。また、補強用電解めっき装置16は、共通の基板
処理部12と第2のめっき液供給ヘッド24を、埋め込
み用電解めっき装置18は、共通の基板処理部12と第
3のめっき液供給ヘッド26とをそれぞれ有している。
そして、第1のめっき液供給ヘッド22は、回転軸28
を中心に揺動する揺動アーム30の先端に保持され、基
板処理部12と退避部32との間を揺動するとともに、
上下動するように構成されている。また、第2のめっき
液供給ヘッド24は、回転軸34を中心に揺動する揺動
アーム36の先端に保持され、基板処理部12と退避部
38との間を揺動するとともに、上下動するように構成
され、第3のめっき液供給ヘッド26は、回転軸34を
中心に揺動する揺動アーム40の先端に保持され、基板
処理部12と退避部42との間を揺動するとともに、上
下動するように構成され
The reinforcing electroless plating apparatus 14 has a common substrate processing section 12 and a first plating solution supply head 22. The reinforcing electrolytic plating apparatus 16 has the common substrate processing unit 12 and the second plating solution supply head 24, and the embedding electrolytic plating apparatus 18 has the common substrate processing unit 12 and the third plating solution supply head 26. And have respectively.
Then, the first plating solution supply head 22 has the rotating shaft 28.
It is held at the tip of a swing arm 30 that swings about the center of the swing arm, swings between the substrate processing unit 12 and the retreat unit 32, and
It is configured to move up and down. The second plating solution supply head 24 is held at the tip of a swing arm 36 that swings around the rotation shaft 34, swings between the substrate processing unit 12 and the retreat unit 38, and moves up and down. The third plating solution supply head 26 is held by the tip of the swing arm 40 that swings about the rotation shaft 34, and swings between the substrate processing unit 12 and the retreat unit 42. Is configured to move up and down with

【0020】更に、基板処理部12の側方には、プレコ
ート・回収アーム44と、純水やイオン水等の薬液を基
板Wに向けて噴射する固定ノズル46が配置されてい
る。固定ノズル46は複数設置され、その内の一つを純
水供給用に用いている。
Further, a precoat / recovery arm 44 and a fixed nozzle 46 for injecting a chemical liquid such as pure water or ion water toward the substrate W are disposed on the side of the substrate processing section 12. A plurality of fixed nozzles 46 are installed, and one of them is used for supplying pure water.

【0021】図2は、基板処理部12の上方に第1のめ
っき液供給ヘッド22が位置して、補強用無電解めっき
装置14を構成した状態を示す。図2に示すように、基
板処理部12は、被めっき面を上にして基板Wを保持す
る基板保持部50と、基板保持部50の上方に配置され
て基板保持部50の周縁部を囲むように設置されるカソ
ード52と、カソード52の上方を覆うように取付けら
れる環状のシール材54とが備えられている。更に基板
保持部50の周囲を囲んで、処理中に用いる各種薬液の
飛散を防止する有底筒状の飛散防止カップ56が配置さ
れている。基板Wの基板保持部50への固定は、基板保
持部50に設けた図示しない爪によって行っても良い
し、真空吸着によって行っても良い。
FIG. 2 shows a state in which the first plating solution supply head 22 is located above the substrate processing section 12 to configure the reinforcing electroless plating apparatus 14. As shown in FIG. 2, the substrate processing unit 12 surrounds the substrate holding unit 50 that holds the substrate W with the surface to be plated facing upward and the peripheral portion of the substrate holding unit 50 that is arranged above the substrate holding unit 50. The cathode 52 thus installed is provided with an annular seal member 54 attached so as to cover the cathode 52. Further, a bottomed cylindrical scattering prevention cup 56 is arranged surrounding the periphery of the substrate holding unit 50 to prevent scattering of various chemicals used during processing. The substrate W may be fixed to the substrate holding unit 50 by a nail (not shown) provided in the substrate holding unit 50 or by vacuum suction.

【0022】カソード52とシール材54は、上下動不
能で且つ基板保持部50と一体に回転するように構成さ
れている。そして基板保持部50がめっき位置Bまで上
昇した時に、この基板保持部50で保持した基板Wの周
縁部にカソード52の先端が押付けられて通電し、同時
にシール材54の先端が基板Wの周縁部上面に圧接し、
ここを水密的にシールして、基板Wの上面(被めっき
面)に供給されためっき液が基板Wの端部から染み出す
のを防止するとともに、めっき液がカソード52を汚染
することを防止している。
The cathode 52 and the sealing material 54 are so constructed that they cannot move up and down and rotate integrally with the substrate holding portion 50. Then, when the substrate holding part 50 rises to the plating position B, the tip of the cathode 52 is pressed against the peripheral edge of the substrate W held by the substrate holding part 50 to energize, and at the same time, the tip of the sealing material 54 is the peripheral edge of the substrate W. Pressure contact with the top of the part,
This is watertightly sealed to prevent the plating solution supplied to the upper surface (the surface to be plated) of the substrate W from seeping out from the end portion of the substrate W and to prevent the plating solution from contaminating the cathode 52. is doing.

【0023】基板保持部50は、下方の基板受渡位置A
と、上方のめっき位置Bと、中間の前処理・洗浄位置C
との間を昇降し、モータMによって任意の速度で前記カ
ソード52及びシール材54と一体に回転するように構
成されている。基板保持部50がめっき位置Bまで上昇
した際に基板保持部50で保持された基板Wの周縁部に
カソード52の先端とシール材54の先端とが当接する
ようになっている。
The substrate holding portion 50 is provided at the lower substrate transfer position A.
And an upper plating position B and an intermediate pretreatment / cleaning position C
Between the cathode 52 and the seal member 54 at a desired speed by the motor M. When the substrate holding part 50 moves up to the plating position B, the tip of the cathode 52 and the tip of the sealing material 54 come into contact with the peripheral edge of the substrate W held by the substrate holding part 50.

【0024】プレコート・回収アーム44は、3つのノ
ズル(1つがプレコート液吐出用のプレコートノズル5
8、それ以外の2つのノズルがめっき液回収用のめっき
液回収ノズル60a,60b)を具備し、これらが支持
軸62を中心に旋回・上下動できるように構成されてい
る。図2では、図示の都合上、各ノズル58,60a,
60bを別々に記載しているが、実際は図1に示すよう
にプレコート・回収アーム44に一体に取付けられてい
る。
The precoat / collection arm 44 has three nozzles (one of which is the precoat nozzle 5 for discharging the precoat liquid).
No. 8, two other nozzles are provided with plating solution recovery nozzles 60a, 60b) for recovering the plating solution, and these are configured so as to be able to swivel and move up and down around the support shaft 62. In FIG. 2, for convenience of illustration, the nozzles 58, 60a,
Although 60b is described separately, it is actually attached integrally to the precoat / recovery arm 44 as shown in FIG.

【0025】第1のめっき液供給ヘッド22は、無電解
めっき用の無電解めっき液を多数の噴射ノズル66から
シャワー状に分散させて噴射するものであり、揺動アー
ム30の先端に取付けられている。そして、第1のめっ
き液供給ヘッド22の内部にランプヒータ68が一体に
設置されている。即ち、例えば半径の異なる複数のリン
グ状のランプヒータ68を同心円状に配置し、ランプヒ
ータ68の間の隙間から多数の噴射ノズル66をリング
状に開口させている。なおランプヒータ68は、渦巻状
の一本のランプヒータであっても良いし、それ以外の各
種構造・配置のランプヒータで構成しても良い。これに
より、各噴射ノズル66から基板Wの被めっき面上に無
電解めっき液をシャワー状に略均等に供給でき、またラ
ンプヒータ68によって基板Wの加熱・保温も容易且つ
迅速・均一に行える。
The first plating solution supply head 22 is for spraying the electroless plating solution for electroless plating in a shower shape from a large number of spray nozzles 66, and is attached to the tip of the swing arm 30. ing. The lamp heater 68 is integrally installed inside the first plating solution supply head 22. That is, for example, a plurality of ring-shaped lamp heaters 68 having different radii are arranged concentrically, and a large number of injection nozzles 66 are opened in a ring shape from the gaps between the lamp heaters 68. The lamp heater 68 may be a single spiral lamp heater, or may be a lamp heater having various other structures and arrangements. As a result, the electroless plating solution can be supplied from the spray nozzles 66 onto the surface of the substrate W to be plated substantially evenly, and the lamp heater 68 can easily, quickly and uniformly heat and heat the substrate W.

【0026】図3は、基板処理部12の上方に第2のめ
っき液供給ヘッド24(または第3のめっき液供給ヘッ
ド26)が位置して、補強用電解めっき装置16(また
は埋め込み用電解めっき装置18)を構成した状態を示
している。なお、補強用電解めっき装置16と埋め込み
用電解めっき装置18は、使用するめっき液が異なるだ
けで、構成は同じであるので、ここで補強用電解めっき
装置16についてのみ説明する。
In FIG. 3, the second plating solution supply head 24 (or the third plating solution supply head 26) is located above the substrate processing section 12, and the electrolytic plating apparatus 16 for reinforcement (or electrolytic plating for embedding) is provided. The device 18) is shown as configured. The reinforcing electrolytic plating apparatus 16 and the embedding electrolytic plating apparatus 18 have the same configuration except that the plating solution used is different. Therefore, only the reinforcing electrolytic plating apparatus 16 will be described here.

【0027】第2のめっき液供給ヘッド24は、ハウジ
ング70の下面にアノード72を取付け、またアノード
72の下面にアノード72の全面を覆う保水性材料から
なるめっき液含浸材74を取付け、さらにハウジング7
0の上部にめっき液供給管76を接続して構成されてい
る。アノード72には多数のめっき液供給口72aが設
けられ、これによってめっき液供給管76からめっき液
供給口72aを通してめっき液含浸材74にめっき液が
供給される。めっき液含浸材74は、アノード72の表
面にめっき液の作用によって形成されるブラックフィル
ムが、乾燥したり酸化したりして、アノード72から脱
落してパーティクルとなるのを防止するため、常にアノ
ード72の表面を湿潤させておくために設けられてい
る。めっき液供給管76からめっき液供給口72aとめ
っき液含浸材74を介してめっき液を供給する機構によ
って基板処理液供給機構が構成される。
In the second plating solution supply head 24, an anode 72 is attached to the lower surface of the housing 70, and a plating solution impregnating material 74 made of a water-retaining material is attached to the lower surface of the anode 72. 7
The plating solution supply pipe 76 is connected to the upper part of 0. The anode 72 is provided with a large number of plating solution supply ports 72a, whereby the plating solution is supplied from the plating solution supply pipe 76 to the plating solution impregnating material 74 through the plating solution supply port 72a. The plating solution impregnating material 74 prevents the black film formed on the surface of the anode 72 by the action of the plating solution from falling off from the anode 72 and becoming particles due to drying or oxidation. It is provided to keep the surface of 72 wet. A mechanism for supplying the plating solution from the plating solution supply pipe 76 through the plating solution supply port 72a and the plating solution impregnating material 74 constitutes a substrate processing solution supply mechanism.

【0028】第2のめっき液供給ヘッド24は、基板保
持部50がめっき位置Bにあるときに基板保持部50で
保持された基板Wとめっき液含浸材74との隙間が、例
えば0.5〜3.0mm程度となるまで下降し、この状
態でめっき液供給管76からめっき液を供給してめっき
液含浸材74にめっき液を含ませながら、基板Wの被め
っき面とアノード72との間にめっき液を満たして、被
めっき面にめっきを行う。
In the second plating solution supply head 24, when the substrate holding section 50 is at the plating position B, the gap between the substrate W held by the substrate holding section 50 and the plating solution impregnating material 74 is, for example, 0.5. To about 3.0 mm, and in this state, the plating solution is supplied from the plating solution supply pipe 76 to contain the plating solution in the plating solution impregnated material 74, and the surface to be plated of the substrate W and the anode 72 are separated. The surface to be plated is plated by filling a plating solution between them.

【0029】次に、この配線形成装置による配線形成例
について、更に図4乃至図10を参照して説明する。先
ず第1の例では、補強用無電解めっき装置14に使用す
るめっき液、及び補強用電解めっき装置16に使用する
めっき液として、その組成に2価の銅イオン、銅イオン
の錯化剤、還元剤及びpH調整剤とを有するめっき液
(無電解めっき液)を使用する。この2価の銅イオンの
供給源としては、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅などの第2銅
塩を用いることができ、例えば0.001〜1mol/
Lの濃度範囲で添加することができる。銅イオンの錯化
剤としては、酒石酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸
及びそれらの塩、エチレンジアミン四酢酸、イミノ二酢
酸等のアミノカルボン酸及びそれらの塩、クアドロー
ル、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン及び
それらの塩等を用いることができ、例えば0.001〜
5mol/Lの濃度範囲で添加することができる。還元
剤としては、グリオキシル酸、ホルムアルデヒド等を用
いることができ、例えば0.001〜1mol/Lの濃
度範囲で添加することができる。pH調整剤は、アンモ
ニア、水酸化テトラメチルアンモニウム等を用いること
ができ、めっき液のpHが、例えば6〜14になるよう
に添加される。このめっき液の処理温度は、20〜70
℃程度が好ましく、必要に応じて、公知の無電解銅めっ
きの安定剤や界面活性剤を含有させることができる。補
強用電解めっき装置16に使用するめっき液として、そ
の組成に2価の銅イオン、錯化剤及びpH調整剤とを有
するめっき液、例えばピロりん酸銅を15g/L、ピロ
りん酸を92g/L含み、コリン等のpH調整剤を添加
してpHを9.5にした、均一導電性に優れたピロりん
酸銅めっき液を用いる。このめっき液としては、ピロり
ん酸銅めっき液の他に硫酸銅を溶解して2価の銅イオン
を得るようした硫酸銅めっき液、スルホン酸銅を溶解し
て2価の銅イオンを得るようしたスルホン酸銅めっき液
等、任意のものを使用することもできる。
Next, an example of wiring formation by this wiring forming apparatus will be described with reference to FIGS. 4 to 10. First, in the first example, a plating solution used in the reinforcing electroless plating apparatus 14 and a plating solution used in the reinforcing electrolytic plating apparatus 16 have divalent copper ions in the composition and a complexing agent of copper ions, A plating solution (electroless plating solution) having a reducing agent and a pH adjusting agent is used. As a supply source of this divalent copper ion, a cupric salt such as copper sulfate, copper chloride or copper nitrate can be used, and for example, 0.001 to 1 mol /
It can be added in the L concentration range. As the complexing agent of copper ions, tartaric acid, oxycarboxylic acids such as gluconic acid and salts thereof, ethylenediaminetetraacetic acid, aminocarboxylic acids such as iminodiacetic acid and salts thereof, quadrol, alkanolamines such as triethanolamine and the like. Those salts etc. can be used, for example, 0.001-
It can be added in a concentration range of 5 mol / L. As the reducing agent, glyoxylic acid, formaldehyde, or the like can be used, and for example, it can be added in a concentration range of 0.001 to 1 mol / L. Ammonia, tetramethylammonium hydroxide or the like can be used as the pH adjuster, and is added so that the pH of the plating solution is, for example, 6-14. The processing temperature of this plating solution is 20 to 70.
The temperature is preferably about 0 ° C., and if necessary, a known electroless copper plating stabilizer or surfactant can be added. As a plating solution used in the reinforcing electrolytic plating apparatus 16, a plating solution having a divalent copper ion, a complexing agent and a pH adjuster in its composition, for example, 15 g / L of copper pyrophosphate and 92 g of pyrophosphoric acid. A copper pyrophosphate plating solution containing / L and having a pH of 9.5 by adding a pH adjusting agent such as choline and having excellent uniform conductivity is used. As this plating solution, in addition to the copper pyrophosphate plating solution, copper sulfate is dissolved to obtain divalent copper ions, and copper sulfonate is dissolved to obtain divalent copper ions. Any of the above-mentioned copper sulfonate plating solutions can be used.

【0030】ここで、ピロりん酸銅めっき液は、ピロり
ん酸銅をベースとして、これにピロりん酸等の錯化剤が
添加されているため、通常の硫酸銅めっき液よりも分極
が高い。ここで、分極が高いとは、電流密度の変化に対
する電圧の変化の比が大きいこと、つまり電位の振れに
対して電流密度の変動が少ないことを意味する。これに
よって、電解めっき液として使用する時、例えシード層
6(図16参照)の膜厚に差があり、通電時に電位差が
生じても、電流密度の変動を少なくすることができる。
このため、析出電位を上昇させ、電着性の均一性を向上
させて、通常の硫酸銅めっき液では析出が困難だったシ
ード層の薄い部分にもめっきが析出する。
The copper pyrophosphate plating solution is based on copper pyrophosphate, and a complexing agent such as pyrophosphoric acid is added to the copper pyrophosphate plating solution, so that the copper pyrophosphate plating solution has higher polarization than the ordinary copper sulfate plating solution. . Here, high polarization means that the ratio of the change in voltage to the change in current density is large, that is, the change in current density with respect to the fluctuation of the potential is small. Accordingly, when used as an electrolytic plating solution, even if the seed layer 6 (see FIG. 16) has a different film thickness and a potential difference occurs during energization, fluctuations in current density can be reduced.
Therefore, the deposition potential is increased, the uniformity of the electrodeposition property is improved, and the plating is deposited even on the thin portion of the seed layer, which was difficult to deposit with the ordinary copper sulfate plating solution.

【0031】また、埋め込み用電解めっき装置18に使
用するめっき液として、硫酸銅の濃度が高く、硫酸の濃
度が低い、例えば硫酸銅100〜300g/L(好まし
くは225g/L)、硫酸10〜100g/L(好まし
くは55g/L)程度の組成を有し、レベリング性を向
上させた添加剤を含有したレベリング性に優れた硫酸銅
めっき液を用いている。
As a plating solution used in the electroplating apparatus 18 for embedding, the concentration of copper sulfate is high and the concentration of sulfuric acid is low, for example, copper sulfate 100 to 300 g / L (preferably 225 g / L), sulfuric acid 10 to 10. A copper sulfate plating solution having a composition of about 100 g / L (preferably 55 g / L) and containing an additive having improved leveling property and excellent in leveling property is used.

【0032】このレベリング性を向上させる効果のある
添加剤は、例えば有機窒素系化合物であり、具体的に
は、フェナチジン系化合物、フタロシアニン系化合物、
ポリエチレンイミン、ポリベンジルエチレンイミンなど
のポリアルキレンイミンおよびその誘導体、N−染料置
換体化合物などのチオ尿素誘導体、フェノサフラニン、
サフラニンアゾナフトール、ジエチルサフラニンアゾフ
ェノール、ジメチルサフラニンジメチルアニリンなどの
サフラニン化合物、ポリエピクロルヒドリンおよびその
誘導体、チオフラビン等のフェニルチアゾニウム化合
物、アクリルアミド、プロピルアミド、ポリアクリル酸
アミドなどのアミド類等の含窒素化合物を挙げることが
できる。
The additive having the effect of improving the leveling property is, for example, an organic nitrogen compound, specifically, a phenatidine compound, a phthalocyanine compound,
Polyalkyleneimines such as polyethyleneimine and polybenzylethyleneimine and their derivatives, thiourea derivatives such as N-dye substitute compounds, phenosafranine,
Safranine azonaphthol, diethylsafranine azophenol, safranine compounds such as dimethylsafranine dimethylaniline, polyepichlorohydrin and its derivatives, phenylthiazonium compounds such as thioflavin, nitrogen-containing amides such as acrylamide, propylamide, polyacrylic acid amide, etc. A compound can be mentioned.

【0033】ここで、レベリング性とは、表面平坦度に
対する性質を意味し、レベリング性に優れためっき液を
使用してめっきを行うと、微細窪みの入口での膜成長が
遅くなり、これによって、ボイドの発生を防止しつつ、
微細窪み内に銅を均一に隙間なく充填し、しかも表面を
より平坦にすることができる。
Here, the leveling property means a property with respect to the surface flatness, and when plating is performed using a plating solution having excellent leveling property, the film growth at the entrance of the fine recess becomes slow, which causes , While preventing the occurrence of voids
Copper can be uniformly filled in the fine depressions without any gap, and the surface can be made flatter.

【0034】先ず、表面にシード層6(図16参照)を
形成した基板Wをロード・アンロード部10から搬送ロ
ボット20で取出し、被めっき面を上向きにした状態で
基板処理部12の基板保持部50に設置する。このとき
基板保持部50は、基板受渡位置A(図2参照)にあ
る。
First, the substrate W having the seed layer 6 (see FIG. 16) formed on its surface is taken out from the loading / unloading section 10 by the transfer robot 20, and the substrate is held in the substrate processing section 12 with the surface to be plated facing upward. It is installed in the section 50. At this time, the substrate holding unit 50 is at the substrate transfer position A (see FIG. 2).

【0035】次に、基板保持部50を、めっき位置Bま
で上昇させる。すると、前述のように、基板Wの周縁部
にカソード52の先端とシール材54の先端が当接して
基板Wの周縁部がシールされる。なお、このめっきは無
電解めっきなので、カソード52による通電は行わな
い。
Next, the substrate holder 50 is raised to the plating position B. Then, as described above, the tip of the cathode 52 and the tip of the sealing material 54 come into contact with the peripheral edge of the substrate W to seal the peripheral edge of the substrate W. Since this plating is electroless plating, the cathode 52 does not energize.

【0036】そして退避部32にあった第1のめっき液
供給ヘッド22を旋回させて基板Wの上部に移動させ、
前述の組成のめっき液(無電解めっき液)を噴出してシ
ャワー状に被めっき面上に均一に降り注ぐ。基板Wは、
シール材54によって被めっき面の周囲が囲まれている
ので、注入しためっき液は全て被めっき面上に保持され
る。その量は基板W表面に1mm厚(約30mL)とな
る程度の少量でも良い。供給するめっき液はめっき反応
に最適な温度(例えば60℃)に予め加熱・保温してあ
るが、同時にランプヒータ68によって基板Wを加熱・
保温することで、基板W上に供給された後のめっき液の
保温を行う。無電解めっきは、その温度によってめっき
状態が変動するので、この実施の形態のように、ランプ
ヒータ68を設けて最適な温度に保温することで、良好
なめっき処理が行える。基板W上に溜めためっき液の量
は少ないので、ランプヒータ68による保温は容易に行
える。
Then, the first plating solution supply head 22 in the retreat section 32 is swung to move it to the upper part of the substrate W,
The plating solution (electroless plating solution) having the above-described composition is jetted and poured in a shower shape uniformly on the surface to be plated. The substrate W is
Since the periphery of the surface to be plated is surrounded by the sealing material 54, all of the injected plating solution is retained on the surface to be plated. The amount may be as small as 1 mm (about 30 mL) on the surface of the substrate W. The supplied plating solution is preheated and kept at an optimum temperature (for example, 60 ° C.) for the plating reaction. At the same time, the lamp heater 68 heats the substrate W.
By maintaining the temperature, the temperature of the plating solution after being supplied onto the substrate W is maintained. In electroless plating, the plating state varies depending on the temperature, and therefore, by providing the lamp heater 68 and keeping the temperature at the optimum temperature as in this embodiment, good plating can be performed. Since the amount of the plating solution stored on the substrate W is small, the lamp heater 68 can easily keep the temperature.

【0037】なお、被めっき面を均一にめっき液に濡ら
すために、めっき液を降り注いだ直後にモータMによっ
て基板Wを瞬時回転させるが、その後は基板Wを静止し
た状態で被めっき面のめっきを行うことが被めっき面全
体の均一なめっきのために好ましい。具体的には、基板
Wを1secだけ100rpm以下で回転して被めっき
面上をめっき液で均一に濡らし、その後静止させて1m
in間無電解めっきを行う。
In order to uniformly wet the surface to be plated with the plating solution, the substrate W is momentarily rotated by the motor M immediately after pouring the plating solution. After that, the substrate W is stationary while the plating of the surface to be plated is performed. Is preferable for uniform plating over the entire surface to be plated. Specifically, the substrate W is rotated at 100 rpm or less for 1 sec to evenly wet the surface to be plated with the plating solution, and then left stationary for 1 m.
Perform electroless plating during in.

【0038】これによって、予めスパッタリングなどに
よって形成したシード層6を補強するのであるが、この
時の概要を図4に示す。つまり、微細配線化が進み、配
線幅がより狭く、かつアスペスト比(幅に対する深さの
比)がより高くなるに従って、図4(a)に示すよう
に、スパッタリング等で形成されるシード層6が溝底部
まで均一に届かなくなり、シード層6の膜厚が溝底部に
向かって徐々に薄くなったり、また溝側面や底面の一部
に析出せずにシード層6が途中で途切れて不連続になっ
たりしても、無電解めっきは、反応種の供給律速がめっ
きを支配するため、下地(シード層)の形状をなぞった
形状に成膜される。この結果、ホールや溝内部における
めっきの付き廻りは良く、このシード層6とこの時に成
膜される補強シード層6aで連続したシード層が形成さ
れる。
As a result, the seed layer 6 previously formed by sputtering or the like is reinforced, and the outline at this time is shown in FIG. That is, as finer wiring advances, the wiring width becomes narrower, and the aspest ratio (ratio of depth to width) becomes higher, as shown in FIG. 4A, the seed layer 6 formed by sputtering or the like. Do not reach the bottom of the groove evenly, the film thickness of the seed layer 6 gradually decreases toward the bottom of the groove, and the seed layer 6 does not deposit on part of the side surface or bottom of the groove, and the seed layer 6 is discontinued in the middle. However, in the electroless plating, the rate-determining supply of the reactive species dominates the plating, and thus the film is formed in a shape that traces the shape of the base (seed layer). As a result, the plating is well distributed inside the holes and grooves, and a continuous seed layer is formed by this seed layer 6 and the reinforcing seed layer 6a formed at this time.

【0039】上記めっき処理完了後、第1のめっき液供
給ヘッド22を退避部32に戻し、次にプレコート・回
収アーム44を退避位置から基板W上に移動して下降さ
せ、めっき液回収ノズル60aから基板W上のめっき液
の残液を回収して再び退避位置へ戻す。そして基板保持
部50をめっき位置Bから前処理・洗浄位置Cへ下降さ
せ、基板Wの回転を開始して純水用の固定ノズル46か
ら純水を供給して被めっき面を冷却すると同時にめっき
液を希釈化・洗浄することで無電解めっきを停止させ、
同時にシール材54とカソード52とを水洗し、固定ノ
ズル46からの純水の供給を停止して基板保持部50の
回転速度を増加し、スピン乾燥させる。
After the completion of the above plating treatment, the first plating solution supply head 22 is returned to the retreat section 32, and then the precoat / recovery arm 44 is moved from the retracted position onto the substrate W and lowered, and the plating solution recovery nozzle 60a. The residual plating solution on the substrate W is recovered from the above and returned to the retracted position again. Then, the substrate holder 50 is lowered from the plating position B to the pretreatment / cleaning position C, the rotation of the substrate W is started, pure water is supplied from the fixed nozzle 46 for pure water to cool the surface to be plated, and at the same time the plating is performed. Stop electroless plating by diluting and washing the solution,
At the same time, the sealant 54 and the cathode 52 are washed with water, the supply of pure water from the fixed nozzle 46 is stopped, the rotation speed of the substrate holding unit 50 is increased, and spin drying is performed.

【0040】次に退避位置にあったプレコート・回収ア
ーム44を、基板Wの上面に向けて旋回させて下降さ
せ、基板保持部50を回転させながら、プレコートノズ
ル58から、例えば界面活性剤からなるプレコート液を
基板Wの被めっき面に吐出し、被めっき面全体に行き渡
らせる。次にプレコート・回収アーム44を退避位置へ
戻し、基板保持部50の回転速度を増して遠心力により
被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
Next, the precoat / recovery arm 44 in the retracted position is swung down toward the upper surface of the substrate W and lowered, and while the substrate holding part 50 is rotated, the precoat nozzle 58 is made of, for example, a surfactant. The precoat liquid is discharged onto the surface to be plated of the substrate W and spreads over the entire surface to be plated. Next, the precoat / recovery arm 44 is returned to the retracted position, the rotation speed of the substrate holding unit 50 is increased, and the precoat liquid on the surface to be plated is shaken off and dried by centrifugal force.

【0041】次に、基板保持部50の回転を停止(若し
くは低速化)し、めっき位置Bまで上昇させる。する
と、前述のように基板Wの周縁部にカソード52の先端
とシール材54の先端が当接して、通電可能になると同
時に基板Wの周縁部が水密的にシールされる。
Next, the rotation of the substrate holding part 50 is stopped (or slowed down), and the substrate holding part 50 is raised to the plating position B. Then, as described above, the tip of the cathode 52 and the tip of the sealing material 54 come into contact with the peripheral edge of the substrate W to enable energization, and at the same time, the peripheral edge of the substrate W is watertightly sealed.

【0042】そして、退避部38にあった第2のめっき
液供給ヘッド24を旋回させて基板Wの上部に移動さ
せ、基板W上の前述の位置まで下降させる。第2のめっ
き液供給ヘッド24の下降が完了した時点で、めっき液
供給管76から前述のめっき液(第1の例における無電
解めっき液または第2の例におけるピロりん酸銅めっき
液)を、例えば50mL供給してアノード72を通して
めっき液含浸材74に供給し、めっき液含浸材74と基
板Wの被めっき面の間に形成される隙間にめっき液を充
填してめっき電流を流す。これによって銅を析出させて
シード層6(図16参照)を更に補強する。
Then, the second plating solution supply head 24 in the retreat portion 38 is swung to move it to the upper portion of the substrate W, and is lowered to the above-mentioned position on the substrate W. When the lowering of the second plating solution supply head 24 is completed, the above-described plating solution (the electroless plating solution in the first example or the copper pyrophosphate plating solution in the second example) is supplied from the plating solution supply pipe 76. For example, 50 mL is supplied and supplied to the plating solution impregnated material 74 through the anode 72, the gap formed between the plating solution impregnated material 74 and the surface to be plated of the substrate W is filled with the plating solution, and a plating current is passed. This deposits copper to further reinforce the seed layer 6 (see FIG. 16).

【0043】この時の概要を図4に示す。前述のよう
に、無電解めっきにより、図4(b)に示すように、こ
のシード層6と無電解めっきで成膜される補強シード層
6aで連続したシード層が形成されるが、この補強シー
ド層6aは、シード層6の凹凸を強調しまい、表面にか
なり大きな凹凸を有したものとなり、この状態で、電解
めっきでボイドを発生させることなく銅等を埋め込むこ
とが困難となる。そこで、連続したシード層により通電
を確保しつつ、電解めっきでシード層6を更に補強する
ことにより、図4(c)に示すように、補強シード層6
aの有する凹凸を均一に均す。つまり、無電解めっきで
成膜される補強シード層6aと、電解めっきによる銅の
析出により、表面が平坦な複合シード層6bを形成し、
この複合シード層6bでシード層6を補強する。
The outline at this time is shown in FIG. As described above, electroless plating forms a continuous seed layer with the seed layer 6 and the reinforcing seed layer 6a formed by electroless plating as shown in FIG. 4B. The seed layer 6a emphasizes the unevenness of the seed layer 6 and has a considerably large unevenness on the surface. In this state, it is difficult to embed copper or the like without generating voids in the electrolytic plating. Then, the seed layer 6 is further reinforced by electroplating while ensuring the electric conduction by the continuous seed layer, and as shown in FIG.
The unevenness of a is evenly leveled. That is, a reinforcing seed layer 6a formed by electroless plating and a composite seed layer 6b having a flat surface are formed by depositing copper by electrolytic plating,
The seed layer 6 is reinforced by the composite seed layer 6b.

【0044】この時、電流電源として、逆電解、パルス
またはPRパルスを用いることが好ましく、特にPRパ
ルスを用いることで、より平坦なシード補強を行えるこ
とが確かめられている。
At this time, it is preferable to use reverse electrolysis, pulse or PR pulse as the current power source, and it has been confirmed that particularly flat pulse reinforcement can be performed by using the PR pulse.

【0045】この電解めっきの電源電流に用いられるP
Rパルスの波形の例を図5〜図10に示す。なお、同図
において、縦軸に電流密度(A/dm2)を、横軸に時
間(t)をとり、また横軸より上は正電流(ON)の場
合を、下は逆電流(R)の場合を示している。即ち、図
5(a)〜(c)は、単純な波形の正電流と逆電流を周
期的に連続的させたり、電流を逆転する際に所定の休止
(OFF)を与えるようにしたもので、図6(a)及び
(b)は、正電流または逆電流の一方の電流を段階的に
変化させるようにしたものである。また、図7は、交流
波パルス(交流電流に直流を印加したもの)を使用した
ものであり、図8は、三角形パルスを使用したものであ
る。更に、図9は、電流値のピークが一気に上がって徐
々に低下するか、または電流値のピークが徐々に上がっ
て一気に低下する、いわゆる方形波微分パルスを使用し
たもので、図10は、前述の各波形を任意に組み合わせ
たものである。
P used for the power supply current of this electrolytic plating
Examples of R pulse waveforms are shown in FIGS. In the figure, the vertical axis represents current density (A / dm2), the horizontal axis represents time (t), and the upper part of the horizontal axis represents a positive current (ON) and the lower part represents a reverse current (R). Shows the case. That is, FIGS. 5 (a) to 5 (c) are such that a positive current and a reverse current having a simple waveform are periodically made continuous, or a predetermined pause (OFF) is given when the current is reversed. 6 (a) and 6 (b), one of the positive current and the reverse current is changed stepwise. Further, FIG. 7 uses an AC wave pulse (a direct current is applied to an AC current), and FIG. 8 uses a triangular pulse. Further, FIG. 9 uses a so-called square wave differential pulse in which the peak of the current value rises at once and gradually decreases, or the peak of the current value gradually rises and drops at once, and FIG. It is a combination of each waveform of.

【0046】このように、電流電源としてPRパルスを
使用して電解めっきを行うことで、より平坦なシード補
強を行えるのは、以下の理由によるものと考えられる。
It is considered that the flattening of the seed can be achieved by the electrolytic plating using the PR pulse as the current power source for the following reason.

【0047】パルスめっきにおける物質移動 電解液中でめっきが進行している条件では、電極界面で
金属イオンの濃度低下が起こる。パルス電解の最も重要
な利点に、パルス印加時に形成される拡散層が休止時及
び逆電解時に緩和し、従って最適条件下では副反応(亜
酸化物や水酸化物等)を生じることなしに高い電流密度
が得られる点が挙げられる。つまり、パルスを用いるこ
とにより直流電解の場合に比べ100倍程度まで電流密
度を上げることができ、より高い活性化過電圧(析出さ
せるための電圧、単に過電圧とも言う)でめっきを行う
ことができる。また攪拌、振動、熱その他対流を起こす
ことにより、更に高い電流密度を得ることができる。
Under the condition that the plating is progressing in the mass transfer electrolytic solution in the pulse plating, the concentration of metal ions is lowered at the electrode interface. The most important advantage of pulse electrolysis is that the diffusion layer formed during pulse application relaxes at rest and during reverse electrolysis, and is therefore high under optimal conditions without causing side reactions (such as suboxides and hydroxides). It is possible to obtain the current density. That is, by using the pulse, the current density can be increased up to about 100 times that in the case of direct current electrolysis, and plating can be performed with a higher activation overvoltage (voltage for depositing, also referred to simply as overvoltage). Further, a higher current density can be obtained by causing agitation, vibration, heat or other convection.

【0048】パルスめっきにおける核発生・成長 パルスめっきにおける巨視的な電析形態は、物質移動現
象に依存するが、微視的な特性(結晶粒径、優先配向な
ど)を支配するのは核発生・成長過程だと考えられる。
核成長速度は過電圧にあまり影響を受けないが、核発生
速度は過電圧の増加と共に上昇する。その結果として、
高電流密度を用いたパルスめっきでは、微結晶の析出物
が得られる。また、過電圧が大きいので電極表面の不均
一性とは無関係にランダムな核発生が起こり、さらに水
素発生の低減と共に欠陥(多孔質な膜)の低減にもつな
がっている。
Nucleation / Growth in Pulse Plating The macroscopic electrodeposition form in pulse plating depends on the mass transfer phenomenon, but it is the nucleation that governs microscopic properties (crystal grain size, preferential orientation, etc.).・ It is considered to be a growth process.
The nucleation rate is less affected by overvoltage, but the nucleation rate increases with increasing overvoltage. As a result,
Pulsed plating with high current densities produces microcrystalline precipitates. Further, since the overvoltage is large, random nucleation occurs regardless of the nonuniformity of the electrode surface, which further leads to reduction of hydrogen generation and reduction of defects (porous film).

【0049】パルスめっきにおける表面形態 パルスめっきでは拡散層の厚さが薄く保たれるので、め
っき表面の平滑性は改善される。つまり、拡散層の厚み
が電極表面の凹凸よりも小さい場合には、拡散層は電極
表面の凹凸に沿って成長し、電極表面における電流分布
は均一になり、従ってめっき層の厚さも均一となる。な
お、拡散層の厚さが電極表面の凹凸と同等以上であれ
ば、球状拡散により電流は凸部に集中し、その結果、球
状晶、針状晶、樹枝状晶、粉末状晶等が発生すると考え
られる。
Surface Morphology in Pulse Plating In pulse plating, since the thickness of the diffusion layer is kept thin, the smoothness of the plated surface is improved. That is, when the thickness of the diffusion layer is smaller than the unevenness of the electrode surface, the diffusion layer grows along the unevenness of the electrode surface, and the current distribution on the electrode surface becomes uniform, and thus the thickness of the plating layer also becomes uniform. . If the thickness of the diffusion layer is equal to or greater than the irregularities on the electrode surface, the current is concentrated on the convex portion due to spherical diffusion, resulting in the formation of spherical crystals, needle crystals, dendrites, powder crystals, etc. It is thought that.

【0050】パルスめっきにおける電析結晶組織 結晶化過電圧の増大とともに核発生の臨界半径及び臨界
自由エネルギーが減少し、核発生速度は指数関数的に増
加する。すなわち、パルス電流密度(過電圧)を大きく
すると平均粒径は減少する。一方、配向性は過電圧によ
って変化する。パルスめっきでは、濃度分極を低減し過
電圧を高くできるので、直流めっきに比較して高指数の
優先配向軸をもつ電析物を得ることができる。
Electrodeposition Crystal Structure in Pulse Plating As the crystallization overvoltage increases, the critical radius and critical free energy for nucleation decrease, and the nucleation rate exponentially increases. That is, when the pulse current density (overvoltage) is increased, the average particle size decreases. On the other hand, the orientation changes with overvoltage. In the pulse plating, the concentration polarization can be reduced and the overvoltage can be increased, so that an electrodeposit having a preferential orientation axis with a higher index than that of the direct current plating can be obtained.

【0051】また、PRパルスを電流電源とした電解め
っきを行うと、図11に示すように、例えば配線用の溝
4等の入口付近に厚く堆積したシード層6の凸部Dをな
す銅が、逆電流を流す時に特にエッチングされて溶融
し、その溶融した銅イオンが溝底部の銅イオン濃度の回
復に使われて、正電流を流した時に溝底部に析出し、こ
れによって、シード層の均一な補強が可能となるとも考
えられる。
When electrolytic plating is performed using a PR pulse as a current power source, as shown in FIG. 11, for example, copper forming the convex portion D of the seed layer 6 thickly deposited in the vicinity of the entrance of the groove 4 for wiring is formed. , When a reverse current is applied, it is particularly etched and melted, and the melted copper ions are used to recover the copper ion concentration at the bottom of the groove, and when a positive current is applied, it is deposited at the bottom of the groove, which causes the seed layer to grow. It is thought that uniform reinforcement is possible.

【0052】電解めっきによるシード層の補強が完了す
ると、第2のめっき液供給ヘッド24を上昇させ旋回さ
せて待避部38へ退避させ、次にプレコート・回収アー
ム44を退避位置から基板W上に移動させて下降させ、
めっき液回収ノズル60aから基板W上のめっき液の残
液を回収する。この回収が終了した後、プレコート・回
収アーム44を退避位置へ戻し、基板Wの被めっき面の
リンスのために純水用の固定ノズル46から基板W中央
部に純水を吐出し、同時に基板保持部50を回転させて
被めっき面のめっき液を純水に置換する。
When the reinforcement of the seed layer by electrolytic plating is completed, the second plating solution supply head 24 is raised and swung to be retracted to the retracting section 38, and then the precoat / recovery arm 44 is moved from the retracted position onto the substrate W. Move it down
The residual plating solution on the substrate W is recovered from the plating solution recovery nozzle 60a. After this recovery is completed, the precoat / recovery arm 44 is returned to the retracted position, and pure water is discharged from the fixed nozzle 46 for pure water to the center of the substrate W to rinse the surface of the substrate W to be plated. The holder 50 is rotated to replace the plating solution on the surface to be plated with pure water.

【0053】リンス終了後、基板保持部50をめっき位
置Bから前処理・洗浄位置Cへ下降させ、純水用の固定
ノズル46から純水を供給しつつ、基板保持部50、カ
ソード52及びシール材54を回転させて水洗し、固定
ノズル46からの純水の供給を停止し基板保持部50の
回転速度を増加して、スピン乾燥させる。
After the rinse is completed, the substrate holding unit 50 is lowered from the plating position B to the pretreatment / cleaning position C, and while the pure water is supplied from the fixed nozzle 46 for pure water, the substrate holding unit 50, the cathode 52 and the seal. The material 54 is rotated and washed with water, the supply of pure water from the fixed nozzle 46 is stopped, the rotation speed of the substrate holding unit 50 is increased, and spin drying is performed.

【0054】次に退避部42にあった第2の第3のめっ
き液供給ヘッド26を旋回させて基板Wの上部に移動さ
せ、第2のめっき液供給ヘッド24の時と同様にして基
板Wの被めっき面をめっきして銅を埋め込む。この時の
めっき液としては、前述した硫酸銅めっき液を用いて銅
を析出させる。硫酸銅浴は、ピロりん酸浴よりも過電圧
が低い特性のために均一電着性は低いが、析出を促進す
る添加剤の作用により、配線の内部に電流が集中しやす
くなって、配線底部からボトムアップ様の析出が起こ
る。その結果、配線内にボイドがない良好なめっきが行
える。
Next, the second and third plating solution supply heads 26 in the retreat section 42 are swung to move to the upper part of the substrate W, and the substrate W is processed in the same manner as the second plating solution supply head 24. The surface to be plated of is plated and copper is embedded. As the plating solution at this time, the copper sulfate plating solution described above is used to deposit copper. The copper sulfate bath has a lower overvoltage than the pyrophosphoric acid bath because it has a lower throwing power, but the action of the additive that promotes precipitation makes it easier for current to concentrate inside the wiring, and the bottom of the wiring Causes bottom-up precipitation. As a result, good plating without voids in the wiring can be performed.

【0055】そして電解めっきによる銅の埋め込みを終
了した後、第3のめっき液供給ヘッド26を退避部42
に待避させ、次にプレコート・回収アーム44を退避位
置から基板W上に移動して下降させ、他方のめっき液回
収ノズル60bから基板W上のめっき液の残液を回収
し、プレコート・回収アーム44を退避位置へ戻し、そ
の後、第2のめっき液供給ヘッド24の時と同様に、基
板Wの被めっき面のリンスと洗浄とスピン乾燥とを行
う。
After the copper filling by electrolytic plating is completed, the third plating solution supply head 26 is moved to the retreat section 42.
And then move the precoat / recovery arm 44 from the retracted position onto the substrate W to lower it, and recover the remaining plating solution on the substrate W from the other plating solution recovery nozzle 60b. 44 is returned to the retracted position, and thereafter, as in the case of the second plating solution supply head 24, the surface to be plated of the substrate W is rinsed, washed and spin dried.

【0056】なお、この時、前述と同様に、電流電源と
して、逆電解、パルスまたはPRパルスを用いることが
好ましく、特にPRパルスを用いることで、効率よく銅
の埋め込みを行うことができる。次に、基板保持部50
を停止させて基板受渡位置Aまで下降させ、搬送ロボッ
ト20によって基板処理部12から基板Wを取出し、ロ
ード・アンロード部10に戻す。
At this time, it is preferable to use reverse electrolysis, pulse, or PR pulse as the current power source, as described above. Particularly, by using the PR pulse, copper can be embedded efficiently. Next, the substrate holding unit 50
Is stopped and lowered to the substrate transfer position A, the substrate W is taken out from the substrate processing unit 12 by the transfer robot 20 and returned to the loading / unloading unit 10.

【0057】なお、この例は、無電解めっきと電解めっ
きでシード層を補強した例を示しているが、前述のよう
に、めっき液として、例えばピロりん酸銅めっき液等の
均一電着性に優れたものを使用し、電源電流として、逆
電解、パルスまたはPRパルス、特にPRパルスを用い
た場合には、無電解めっきによりシード層の補強を省略
して、電解めっき単独でシード層を補強することで、平
坦なシード補強を行うことができる。
Although this example shows an example in which the seed layer is reinforced by electroless plating and electrolytic plating, as described above, the plating solution, for example, copper pyrophosphate plating solution, has a uniform electrodeposition property. If a reverse electrolysis, pulse or PR pulse, especially PR pulse is used as the power supply current, the reinforcement of the seed layer is omitted by electroless plating and the seed layer is formed by electrolytic plating alone. By reinforcing, flat seed reinforcement can be performed.

【0058】図12は、本発明の他の実施の形態の配線
形成方法を示すもので、これは、同一設備内に、内部に
複数の基板Wを収納する2基のロード・アンロード部1
0aと、それぞれ単体のめっき装置で構成した補強用無
電解めっき装置14a、補強用電解めっき装置16a及
び埋め込み用電解めっき装置18aと、2基の洗浄装置
80a,80bと、これらの間で基板Wの受け渡しを行
う搬送ロボット20aとを収納して構成されている。
FIG. 12 shows a wiring forming method according to another embodiment of the present invention, in which two load / unload sections 1 for accommodating a plurality of substrates W therein are provided in the same equipment.
0a, the electroless plating device for reinforcement 14a, the electrolytic plating device for reinforcement 16a and the electrolytic plating device for embedding 18a each constituted by a single plating device, two cleaning devices 80a and 80b, and the substrate W between them. And a transfer robot 20a for delivering the same.

【0059】そして、表面にシード層6(図16参照)
を形成した基板Wをロード・アンロード部10aから搬
送ロボット20aで取出し、補強用無電解めっき装置1
4aに搬送して、シード層6の無電解めっきによる補強
を行う。そして、この基板Wを第1の洗浄装置80aに
搬送し、その表面を洗浄し乾燥させた後、補強用電解め
っき装置16aに搬送して、シード層6の電解めっきに
よる補強を行う。しかる後、この基板Wを第2の洗浄装
置80bに搬送し、その表面を洗浄し乾燥させた後、埋
め込み用電解めっき装置18aに搬送して、銅の埋め込
みを行い、この埋め込み用電解めっき装置18aの内部
で基板を洗浄し乾燥させた後、ロード・アンロード部1
0aに戻すようにしたものである。
Then, the seed layer 6 (see FIG. 16) is formed on the surface.
The substrate W on which the wafer is formed is taken out from the loading / unloading section 10a by the transfer robot 20a, and the electroless plating apparatus for reinforcement 1
4a, and the seed layer 6 is reinforced by electroless plating. Then, the substrate W is transported to the first cleaning device 80a, the surface thereof is cleaned and dried, and then transported to the reinforcing electrolytic plating device 16a to reinforce the seed layer 6 by electrolytic plating. Thereafter, the substrate W is transferred to the second cleaning device 80b, the surface thereof is cleaned and dried, and then transferred to the embedding electroplating device 18a to perform copper embedding, and the embedding electroplating device 18b. After the substrate is washed and dried inside 18a, the loading / unloading unit 1
It is set back to 0a.

【0060】図13は、本発明の更に他の実施の形態の
配線形成装置の平面配置図を示すもので、これは、同一
設備内に、内部に複数の基板Wを収納する2基のロード
・アンロード部10bと、補強用無電解めっき装置と補
強用電解めっき装置とを兼用した補強用めっき装置82
と、埋め込み用電解めっき装置18bと、2基の洗浄装
置80c,80dとこれらの間で基板Wの受け渡しを行
う搬送ロボット20bとを収納して構成されている。
FIG. 13 is a plan layout view of a wiring forming apparatus according to still another embodiment of the present invention, in which two loads for housing a plurality of substrates W therein are provided in the same equipment. -Reinforcing plating device 82 that doubles as the unloading part 10b and the reinforcing electroless plating device and the reinforcing electrolytic plating device
And an electroplating device 18b for embedding, two cleaning devices 80c and 80d, and a transfer robot 20b that transfers the substrate W between them.

【0061】そして、表面にシード層6(図16参照)
を形成した基板Wをロード・アンロード部10bから搬
送ロボット20bで取出し、補強用めっき装置82に搬
送する。そして、この補強用めっき装置82で、前述の
ように、同一のめっき液(無電解銅めっき液)を使用し
て、シード層6の無電解めっきによる補強と電解めっき
による補強を連続して行う。しかる後、この基板Wを第
2の洗浄装置80dに搬送し、その表面を洗浄し乾燥さ
せた後、埋め込み用電解めっき装置18bに搬送して、
銅の埋め込みを行い、この埋め込み用電解めっき装置1
8bの内部で基板を洗浄し乾燥させた後、ロード・アン
ロード部10aに戻すようにしたものである。
Then, the seed layer 6 (see FIG. 16) is formed on the surface.
The substrate W on which is formed is taken out from the load / unload unit 10b by the transfer robot 20b and transferred to the reinforcing plating device 82. Then, in the reinforcing plating device 82, as described above, the same plating solution (electroless copper plating solution) is used to continuously perform the reinforcement by the electroless plating and the reinforcement by the electrolytic plating of the seed layer 6. . Thereafter, the substrate W is transported to the second cleaning device 80d, the surface thereof is washed and dried, and then transported to the embedding electrolytic plating device 18b.
Copper embedding is performed, and this embedding electrolytic plating apparatus 1
After cleaning and drying the substrate inside 8b, it is returned to the loading / unloading section 10a.

【0062】なお、前述のように、無電解めっきによる
シード層の補強を行わない場合には、この補強用めっき
装置82で、電源電流として、逆電解、パルスまたはP
Rパルス、特にPRパルスを用いた電解めっきを行って
シード層を補強し、しかる後、埋め込み用電解めっき装
置18bに搬送して、銅の埋め込みを行う。
As mentioned above, when the seed layer is not reinforced by electroless plating, reverse electrolysis, pulse or P is used as the power supply current in the reinforcing plating device 82.
Electroplating using R pulse, especially PR pulse is performed to reinforce the seed layer, and thereafter, the seed layer is conveyed to the electrolytic plating apparatus for embedding 18b to embed copper.

【0063】ここで、電解めっきにおける均一電着性と
ボトムアップ性は、使用する電源電流波形とめっき液に
依存するため、補強用電解めっき装置と埋め込み用電解
めっき装置に共通のめっき液を使用し、この時に使用す
る電源電流波形を各処理に適するように選択するように
してもよい。
Here, since the uniform electrodeposition property and the bottom-up property in electrolytic plating depend on the power supply current waveform and the plating solution used, a plating solution common to the reinforcing electrolytic plating apparatus and the embedding electrolytic plating apparatus is used. However, the power supply current waveform used at this time may be selected to be suitable for each process.

【0064】(実施例1)半導体ウエハの表面に直径
0.18μm、深さ1.0μm(アスペクト比:5.
6)のホールを形成し、スパッタリングで100nmの
厚さの銅シード層を形成した試料を用意した。この試料
の銅シード層を、めっき液としてピロりん酸銅めっき液
(ピロりん酸銅:15g/L、ピロりん酸:92g/
L、pH:9.5、液温:25℃)を用い、電源電流と
して、図4(a)示すPRパルス(tON=1337m
s,tR=562ms,ON:0.48A/dm2,
R:0.16A/dm2)を使用した電解めっきで補強
し、しかる後、浴温を22.0℃とした硫酸銅めっき液
を使用した電解めっきで銅の埋め込みを行った。この時
の銅シード層を補強した後の状態と、銅を埋め込んだ後
の状態をSEM観察した。この時のSEM写真を図面化
したものを図14に示す。この図14(a)から、銅シ
ード層を補強することで、ホール100の内周面(側面
及び底面)を均一な膜厚で連続した銅シード層102で
一体に覆い、図14(b)から、銅層104を堆積させ
ることで、ホール100内に健全な銅104の埋め込み
を行えることが判る。
Example 1 A surface of a semiconductor wafer has a diameter of 0.18 μm and a depth of 1.0 μm (aspect ratio: 5.
A sample was prepared in which the hole of 6) was formed and a copper seed layer having a thickness of 100 nm was formed by sputtering. The copper seed layer of this sample was used as a plating solution in a copper pyrophosphate plating solution (copper pyrophosphate: 15 g / L, pyrophosphate: 92 g / L).
L, pH: 9.5, liquid temperature: 25 ° C., and used as a power source current, a PR pulse (tON = 1337 m) shown in FIG.
s, tR = 562 ms, ON: 0.48 A / dm2
R: 0.16 A / dm2) was reinforced by electrolytic plating, and then copper was embedded by electrolytic plating using a copper sulfate plating solution having a bath temperature of 22.0 ° C. At this time, the state after reinforcing the copper seed layer and the state after embedding copper were observed by SEM. FIG. 14 shows a drawing of the SEM photograph at this time. From FIG. 14A, by reinforcing the copper seed layer, the inner peripheral surface (side surface and bottom surface) of the hole 100 is integrally covered with a continuous copper seed layer 102 having a uniform film thickness, and FIG. From this, it can be understood that by depositing the copper layer 104, the sound copper 104 can be embedded in the hole 100.

【0065】(実施例2)実施例1と同様な試料を用意
し、電源電流として、図4(c)に示すPRパルス(t
ON=1337ms,tOFF=100ms,tR=5
62ms,ON:0.48A/dm2, R:0.16
A/dm2)を使用し、その他の条件を実施例1と同じ
にした電解めっきで銅シード層を補強し、実施例1と同
じ条件で銅の埋め込みを行った。この時の状態をSEM
写真で観察したところ、図14に示すものと同様な状態
を得ることができた。
(Example 2) A sample similar to that of Example 1 was prepared, and the PR pulse (t) shown in FIG.
ON = 1337 ms, tOFF = 100 ms, tR = 5
62 ms, ON: 0.48 A / dm2, R: 0.16
A / dm2) was used and other conditions were the same as in Example 1 to reinforce the copper seed layer by electrolytic plating, and copper was embedded under the same conditions as in Example 1. The state at this time is SEM
As a result of observation with a photograph, a state similar to that shown in FIG. 14 could be obtained.

【0066】(実施例3)実施例1と同様な試料を用意
し、この試料の銅シード層を、めっき液として硫酸銅無
電解めっき液(CuSO4・5H2O:5g/L、ED
TA・4H:14g/L、CHOCOOH:18g/
L、pH:11.5(TMAHを使用して)、液温:6
0℃)を用いて1分間の無電解めっきを施し、しかる
後、電源電流として、図4(a)示すPRパルス(tO
N=1337ms,tR=562ms,ON:0.48
A/dm2, R:0.16A/dm2)を使用した無
電解めっきで補強した。次に、実施例1と同じ条件で銅
の埋め込みを行った。この時の状態をSEM写真で観察
したところ、図14に示すものと同様な状態を得ること
ができた。
(Example 3) A sample similar to that of Example 1 was prepared, and a copper seed layer of this sample was used as a plating solution for copper sulfate electroless plating solution (CuSO4.5H2O: 5 g / L, ED).
TA-4H: 14 g / L, CHOCOOH: 18 g /
L, pH: 11.5 (using TMAH), liquid temperature: 6
Electroless plating for 1 minute using 0 ° C.), and then, as the power supply current, the PR pulse (tO) shown in FIG.
N = 1337 ms, tR = 562 ms, ON: 0.48
A / dm2, R: 0.16 A / dm2) was reinforced by electroless plating. Next, copper was embedded under the same conditions as in Example 1. When the state at this time was observed by an SEM photograph, a state similar to that shown in FIG. 14 could be obtained.

【0067】(比較例)実施例1と同様な試料を用意
し、電源電流として、直流電源(電流密度:0.48A
/dm2)を使用し、その他の条件を実施例1と同じに
した電解めっきで銅シード層を補強し、実施例1と同じ
条件で銅の埋め込みを行った。この時の銅シード層を補
強した後の状態と、銅を埋め込んだ後の状態をSEM観
察した。この時のSEM写真を図面化したものを図14
に示す。この図14(a)から、銅シード層を補強する
と、ホール100の内周面の上部のみに銅シード層10
2が残り、銅層104を堆積させると、ホール100の
底部に銅が析出せずに、ここにボイド(銅の未析出部)
106が生じることが判る。これは、銅シード層を補強
する際に、ホールの底部の銅シード層がエッチングされ
て除去されるためであると考えられる。
(Comparative Example) A sample similar to that of Example 1 was prepared, and a direct current power source (current density: 0.48 A) was used as a power source current.
/ Dm2) and other conditions were the same as in Example 1 to reinforce the copper seed layer by electrolytic plating, and copper was embedded under the same conditions as in Example 1. At this time, the state after reinforcing the copper seed layer and the state after embedding copper were observed by SEM. FIG. 14 shows a drawing of the SEM photograph at this time.
Shown in. From FIG. 14A, when the copper seed layer is reinforced, the copper seed layer 10 is formed only on the upper portion of the inner peripheral surface of the hole 100.
2 remains, and when the copper layer 104 is deposited, copper is not deposited at the bottom of the hole 100, and a void (copper undeposited portion) is formed here.
It can be seen that 106 occurs. It is considered that this is because the copper seed layer at the bottom of the hole is etched and removed when the copper seed layer is reinforced.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高アスペスト比の微細配線(例えば、0.1μm以下)
であっても、シード層を確実に補強して、ボイドのない
健全な配線を形成することができ、スループットを向上
させることができる。
As described above, according to the present invention,
Fine wiring with a high aspect ratio (for example, 0.1 μm or less)
Even in this case, the seed layer can be reliably reinforced to form a void-free sound wiring, and the throughput can be improved.

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

【図1】本発明の実施の形態の配線形成装置の全体平面
図である。
FIG. 1 is an overall plan view of a wiring forming device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の基板保持部とめっき液供給ヘッドで無電
解めっきを構成した時の状態を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which electroless plating is configured with the substrate holder and the plating solution supply head of FIG.

【図3】図1の基板保持部とめっき液供給ヘッドで電解
めっきを構成した時の状態を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state when electrolytic plating is constituted by the substrate holding part and the plating solution supply head of FIG.

【図4】無電解めっきと電解めっきでシード層を補強す
る状態の概略的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which a seed layer is reinforced by electroless plating and electrolytic plating.

【図5】PRパルスの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a PR pulse.

【図6】PRパルスの他の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of a PR pulse.

【図7】PRパルスの更に他の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing still another example of a PR pulse.

【図8】PRパルスの更に他の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing still another example of a PR pulse.

【図9】PRパルスの更に他の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing still another example of the PR pulse.

【図10】PRパルスの更に他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing still another example of the PR pulse.

【図11】電源電流としてPRパルスを使用した電解め
っきでシード層が均一な膜厚に補強される状態を模式的
に示す図である。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a state in which the seed layer is reinforced to a uniform film thickness by electrolytic plating using a PR pulse as a power supply current.

【図12】本発明の実施の形態の配線形成装置の他の例
を示す全体平面図である。
FIG. 12 is an overall plan view showing another example of the wiring forming apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態の配線形成装置の更に他
の例を示す全体平面図である。
FIG. 13 is an overall plan view showing still another example of the wiring forming device according to the embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例における銅シード層を補強し
た後の状態と、銅を埋め込んだ後の状態をSEM観察し
て図面化した図である。
FIG. 14 is a diagram in which a state after the copper seed layer is reinforced and a state after the copper is embedded in the example of the present invention are SEM-observed and illustrated.

【図15】本発明の比較例における銅シード層を補強し
た後の状態と、銅を埋め込んだ後の状態をSEM観察し
て図面化した図である。
FIG. 15 is a diagram in which a state after the copper seed layer is reinforced and a state after the copper is embedded in the comparative example of the present invention are SEM-observed and drawn.

【図16】半導体装置における銅配線形成例のCMP処
理までを工程順に示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing, in the order of steps, up to the CMP process of a copper wiring formation example in a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 シード層 6a 補強シード層 6b 複合シード層 7 銅層 8 配線 10,10a,10b ロード・アンロード部 12 基板処理部 14,14a 補強用無電解めっき装置 16,16b 補強用電解めっき装置 18,18a,18b 埋め込み用電解めっき装置 22,24,24 めっき液供給ヘッド 30、36,40 揺動アーム 44 プレコート・回収アーム 46 固定ノズル 50 基板保持部 52 カソード 54 シール材 56 飛散防止カップ 58 プレコートノズル 60a,60b 液回収ノズル 66 噴射ノズル 68 ランプヒータ 70 ハウジング 72 アノード 74 めっき液含浸材 76 めっき液供給管 82 補強用めっき装置 6 Seed layer 6a Reinforcing seed layer 6b composite seed layer 7 Copper layer 8 wiring 10, 10a, 10b Load / unload section 12 Substrate processing unit 14,14a Electroless plating device for reinforcement 16, 16b Electroplating equipment for reinforcement 18, 18a, 18b Embedded electroplating equipment 22, 24, 24 Plating solution supply head 30, 36, 40 Swing arm 44 Precoat / Recovery Arm 46 fixed nozzle 50 substrate holder 52 cathode 54 sealant 56 Shatterproof cup 58 Precoat nozzle 60a, 60b Liquid recovery nozzle 66 injection nozzle 68 Lamp heater 70 housing 72 Anode 74 Plating solution impregnated material 76 Plating solution supply pipe 82 Reinforcing plating equipment

フロントページの続き (72)発明者 奥山 修一 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 金山 真 神奈川県藤沢市善行坂1−1−6 荏原ユ ージライト株式会社内 (72)発明者 松本 守治 神奈川県藤沢市善行坂1−1−6 荏原ユ ージライト株式会社内 Fターム(参考) 4K024 AA09 AB03 AB17 BB12 CA01 CA02 CA06 CA07 CA08 CB01 CB02 CB14 CB18 DB10 4M104 BB04 DD37 DD52 DD53 HH12 HH16 5F033 HH11 MM01 PP15 PP27 PP28 PP33 XX01 XX09 XX10 XX34Continued front page    (72) Inventor Shuichi Okuyama             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION (72) Inventor Makoto Kanayama             Yuzawa Ebara 1-1-6 Zenyokozaka, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture             -Inside Zelite Co., Ltd. (72) Inventor Moriji Matsumoto             Yuzawa Ebara 1-1-6 Zenyokozaka, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture             -Inside Zelite Co., Ltd. F-term (reference) 4K024 AA09 AB03 AB17 BB12 CA01                       CA02 CA06 CA07 CA08 CB01                       CB02 CB14 CB18 DB10                 4M104 BB04 DD37 DD52 DD53 HH12                       HH16                 5F033 HH11 MM01 PP15 PP27 PP28                       PP33 XX01 XX09 XX10 XX34

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配線用の微細窪みを形成した基板の表面
にシード層を形成し、 前記シード層を無電解めっきと電解めっきによって補強
し、 前記微細窪みの内部に電解めっきにより導電体を埋め込
むことを特徴とする配線形成方法。
1. A seed layer is formed on the surface of a substrate on which fine recesses for wiring are formed, the seed layer is reinforced by electroless plating and electrolytic plating, and a conductor is embedded in the fine recesses by electrolytic plating. A wiring forming method characterized by the above.
【請求項2】 シード層を無電解めっきによって補強
し、しかる後、電解めっきで更に補強することを特徴と
する請求項1記載の配線形成方法。
2. The wiring forming method according to claim 1, wherein the seed layer is reinforced by electroless plating, and then further reinforced by electrolytic plating.
【請求項3】 前記無電解めっきと前記電解めっきによ
るシード層の補強を同一のめっき液を使用して行うこと
を特徴とする請求項1または2記載の配線形成方法。
3. The wiring forming method according to claim 1, wherein the electroless plating and the seed layer are reinforced by the electrolytic plating using the same plating solution.
【請求項4】 前記電解めっきによるシード層の補強
を、逆電解、パルスまたはPRパルスの少なくとも1種
の電流波形による電解めっきによって行うことを特徴と
する請求項1乃至3のいずれかに記載の配線形成方法。
4. The reinforcement of the seed layer by the electrolytic plating is performed by electrolytic plating by at least one kind of current waveform of reverse electrolysis, pulse or PR pulse. Wiring formation method.
【請求項5】 前記電解めっきによるシード層の補強
と、電解めっきによる導電体の埋め込みを、同一のめっ
き液を使用し電流波形を変えて行うことを行うことを特
徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の配線形成方
法。
5. The seed layer is reinforced by the electrolytic plating and the conductor is embedded by the electrolytic plating by using the same plating solution and changing the current waveform. The method for forming a wiring according to any one of 1.
【請求項6】 配線用の微細窪みを形成した基板の表面
にシード層を形成し、 前記シード層を、逆電解、パルスまたはPRパルスの少
なくとも1種の電流波形による電解めっきによって補強
し、 前記微細窪みの内部に電解めっきにより導電体を埋め込
むことを特徴とする配線形成方法。
6. A seed layer is formed on the surface of a substrate on which fine recesses for wiring are formed, and the seed layer is reinforced by electrolytic plating with at least one current waveform of reverse electrolysis, pulse or PR pulse, A method for forming a wiring, characterized in that a conductor is embedded in the inside of the fine recess by electrolytic plating.
【請求項7】 前記電解めっきによるシード層の補強
と、電解めっきによる導電体の埋め込みを、同一のめっ
き液を使用し電流波形を変えて行うことを特徴とする請
求項6記載の配線形成方法。
7. The wiring forming method according to claim 6, wherein the seed layer is reinforced by the electrolytic plating and the conductor is embedded by the electrolytic plating by using the same plating solution and changing the current waveform. .
【請求項8】 配線用の微細窪みを形成した基板の表面
に形成したシード層を無電解めっきによって補強する補
強用無電解めっき装置と、 前記シード層を電解めっきによって補強する補強用電解
めっき装置と、 前記微細窪みの内部に電解めっきによって導電体を埋め
込む埋め込み用電解めっき装置とを備え、 これらの装置を一つの装置内に配置したことを特徴とす
る配線形成装置。
8. A reinforcing electroless plating apparatus for reinforcing a seed layer formed on the surface of a substrate on which fine recesses for wiring are formed by electroless plating, and a reinforcing electrolytic plating apparatus for reinforcing the seed layer by electrolytic plating. And an electroplating device for embedding a conductor in the fine recess by electroplating, and these devices are arranged in one device.
【請求項9】 前記補強用無電解めっき装置、補強用電
解めっき装置及び埋め込み用電解めっき装置として、同
一の基板処理部を使用したことを特徴とする請求項8記
載の配線形成装置。
9. The wiring forming apparatus according to claim 8, wherein the same substrate processing unit is used as the reinforcing electroless plating apparatus, the reinforcing electrolytic plating apparatus, and the embedding electrolytic plating apparatus.
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