JP2005243845A - Substrate treatment method and substrate treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に形成した配線用の微細凹部に、銅や銀等の金属(配線材料)を埋め込んで形成した配線の露出表面に配線保護膜を選択的に形成して該配線を保護するのに使用される基板処理方法及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus, and in particular, exposure of wiring formed by embedding a metal (wiring material) such as copper or silver in a fine concave portion for wiring formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer. The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus used for selectively forming a wiring protective film on a surface and protecting the wiring.
半導体装置の配線形成プロセスとして、配線溝及びコンタクトホールに金属(配線材料)を埋込むようにしたプロセス(いわゆる、ダマシンプロセス)が使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め形成した配線溝やコンタクトホールに、アルミニウム、近年では銅や銀等の金属を埋込んだ後、余分な金属を化学機械的研磨(CMP)によって除去し平坦化するプロセス技術である。 As a wiring formation process of a semiconductor device, a process (so-called damascene process) in which metal (wiring material) is embedded in wiring grooves and contact holes is being used. This is because, after embedding a metal such as copper or silver in a wiring groove or contact hole previously formed in an interlayer insulating film, the excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) and planarized. Process technology.
この種の配線、例えば配線材料として銅を使用した銅配線にあっては、信頼性向上のため、層間絶縁膜への配線(銅)の熱的拡散を防止しかつエレクトロマイグレーション耐性を向上させるためのバリア膜を配線の底面及び側面に形成し、更に、その後絶縁膜(酸化膜)を積層して多層配線構造の半導体装置を作る場合の酸化性雰囲気における配線(銅)の酸化を防止するため、酸化防止膜を基板の全表面に形成する等の方法が採用されている。従来、この種のバリア膜としては、タンタル、チタンまたはタングステン等の金属あるいはその窒化物が一般に採用されており、また酸化防止膜としては、シリコンの窒化物等が一般に採用されていた。 For this type of wiring, for example, copper wiring using copper as a wiring material, in order to improve reliability, to prevent thermal diffusion of wiring (copper) to the interlayer insulating film and to improve electromigration resistance In order to prevent the wiring (copper) from being oxidized in an oxidizing atmosphere when a barrier film is formed on the bottom and side surfaces of the wiring, and then an insulating film (oxide film) is laminated to make a semiconductor device having a multilayer wiring structure. A method of forming an antioxidant film on the entire surface of the substrate is employed. Conventionally, a metal such as tantalum, titanium, or tungsten or a nitride thereof has been generally employed as this type of barrier film, and a silicon nitride or the like has generally been employed as an antioxidant film.
しかし、この場合、バリア膜と酸化防止膜の膜種が違うことから、配線金属の熱的拡散防止、サーマルマイグレーション耐性、エレクトロマイグレーション耐性が十分に得られないことがあった。
このため、これに代わるものとして、最近になってCo合金やNi合金等からなる配線保護膜(蓋材)で配線の露出表面を選択的に覆って、配線の熱拡散、エレクトロマイグレーション及び酸化を防止することが検討されている。このCo合金やNi合金等からなる配線保護膜は、例えば無電解めっきによって得られる。
However, in this case, the barrier film and the antioxidant film are different from each other, so that the wiring metal thermal diffusion prevention, thermal migration resistance, and electromigration resistance may not be sufficiently obtained.
For this reason, as an alternative to this, recently, the exposed surface of the wiring is selectively covered with a wiring protective film (cover material) made of Co alloy, Ni alloy, etc., and thermal diffusion, electromigration and oxidation of the wiring are performed. Prevention is under consideration. The wiring protective film made of Co alloy, Ni alloy or the like is obtained by electroless plating, for example.
ここで、例えば、図1に示すように、半導体ウエハ等の基板Wの表面に堆積したSiO2等からなる絶縁膜2の内部に配線溝4を形成し、表面にTaN等からなるバリア層6を形成した後、例えば、銅めっきを施して、基板Wの表面に銅膜を成膜して配線溝4の内部に埋込み、しかる後、基板Wの表面にCMP(化学機械的研磨)を施して平坦化することで、絶縁膜2の内部に銅膜からなる配線8を形成し、この配線(銅膜)8の表面に、例えば無電解めっきによって得られる、Co−W−P合金膜からなる配線保護膜(蓋材)9を選択的に形成して配線8を保護する場合を考える。
Here, for example, as shown in FIG. 1, a
一般的な無電解めっきによって、このようなCo−W−P合金膜からなる配線保護膜(蓋材)9を配線8の表面に選択的に形成する工程を説明すると、先ず、CMP処理を施した半導体ウエハ等の基板Wを、例えば常温の希硫酸中に1分程度浸漬させて、絶縁膜2の表面に残った銅等のCMP残さ等を除去する。そして、基板Wの表面を純水等の洗浄液で洗浄した後、例えば常温のPdCl2/HCl混合溶液中に基板Wを1分間程度浸漬させ、これにより、配線8の表面に触媒としてのPdを付着させて配線8の露出表面を活性化させる。次に、基板Wの表面を純水等で洗浄(リンス)した後、例えば液温が80℃のCo−W−Pめっき液中に基板Wを120秒程度浸漬させて、活性化させた配線8の表面に選択的な無電解めっきを施し、しかる後、基板Wの表面を純水等の洗浄液で洗浄する。これによって、配線8の露出表面に、Co−W−P合金膜からなる配線保護膜9を選択的に形成して配線8を保護する。
The process of selectively forming such a wiring protective film (covering material) 9 made of a Co—WP alloy film on the surface of the
しかし、配線8の露出表面に無電解めっき等によって選択的に形成されて該配線8を保護する配線保護膜9は、一般にCo合金やNi合金等の合金膜からなり、このため、銅等からなる配線8の熱拡散に対して、例えばシリコン窒化膜のような完全なバリア性を望めないことがあった。
However, the wiring
また、CMP処理後の絶縁膜2の露出表面は、金属や有機物等からなる残さが付着したままであることがあり、触媒処理やめっき処理の中で、この残さを核として反応が発生し、絶縁膜2の絶縁性を阻害する可能性があった。
更には、めっき液は一般にアルカリ性のため、絶縁膜2をその処理中に変質させてしまい、積層する絶縁膜との密着性を悪化させる可能性があった。
Moreover, the exposed surface of the
Furthermore, since the plating solution is generally alkaline, the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、配線の露出表面を該配線に対するバリア性を高めた配線保護膜で選択的に覆って配線を保護することができるようにし、また、絶縁膜の絶縁性、膜質を確保できるようにした基板処理方法及び基板処理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, and enables the wiring to be protected by selectively covering the exposed surface of the wiring with a wiring protective film having an improved barrier property against the wiring. It is an object of the present invention to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of ensuring insulation and film quality.
請求項1に記載の発明は、基板の表面に形成した配線の露出表面に保護膜を選択的に形成して該配線を保護するに際し、前記基板の被めっき下地表面に前処理を行い、前記前処理を施した被めっき下地表面に無電解めっきを施して前記配線保護膜を選択的に形成し、前記無電解めっき後の基板を清浄化処理して乾燥させ、前記乾燥後の基板表面にプラズマ処理を行うことを特徴とする基板処理方法である。 In the invention according to claim 1, when the protective film is selectively formed on the exposed surface of the wiring formed on the surface of the substrate to protect the wiring, pretreatment is performed on the surface of the substrate to be plated, Electroless plating is performed on the pretreated surface to be plated to selectively form the wiring protective film, the substrate after the electroless plating is cleaned and dried, and the substrate surface after the drying is applied. A substrate processing method is characterized by performing plasma processing.
このように、乾燥後の基板表面の保護膜にプラズマ処理を行って、この保護膜の表面側領域の一部を改質することで、配線の露出表面に無電解めっきによって選択的に形成した保護膜の配線金属の拡散に対するバリア性を向上させることができる。しかも、この保護膜で配線を保護した基板の表面に、例えばSiO2やSiOC等の絶縁膜(層間絶縁膜)を形成して多層配線化を図る際に、保護膜とこの上に形成される絶縁膜との密着性を高めるとともに、絶縁膜の表面に残るめっき粒や金属成分等の残さを物理的に除去して、配線間リーク耐性を向上させることができる。また、めっき処理によって絶縁膜が変質した場合に、改質することもできる。 In this way, plasma treatment was performed on the protective film on the substrate surface after drying, and a part of the surface side region of the protective film was modified to selectively form the exposed surface of the wiring by electroless plating. The barrier property against the diffusion of the wiring metal of the protective film can be improved. In addition, when forming an insulating film (interlayer insulating film) such as SiO 2 or SiOC on the surface of the substrate whose wiring is protected by this protective film to form a multilayer wiring, it is formed on the protective film. In addition to improving adhesion to the insulating film, it is possible to physically remove residues such as plating grains and metal components remaining on the surface of the insulating film, thereby improving leakage resistance between wirings. Further, when the insulating film is altered by the plating process, it can be modified.
なお、プラズマ処理は、通常、減圧雰囲気下で行われ、このため、装置として複雑化するが、常圧雰囲気下で行うようにすることで、装置としてより簡素化や処理時間の短縮を図ることが可能となる。 Note that plasma processing is usually performed in a reduced pressure atmosphere, which complicates the apparatus, but by performing it in a normal pressure atmosphere, the apparatus can be simplified and the processing time can be shortened. Is possible.
請求項2に記載の発明は、基板の表面に形成した配線の露出表面に保護膜を選択的に形成するに際し、前記基板の被めっき下地表面にプラズマ処理してから前処理を施し、前記前処理を施した被めっき下地表面に無電解めっき処理を施して前記保護膜を選択的に形成し、前記無電解めっき処理後の基板を清浄化処理して乾燥させ、前記乾燥後の基板表面にプラズマ処理を行うことを特徴とする基板処理方法である。 According to the second aspect of the present invention, when the protective film is selectively formed on the exposed surface of the wiring formed on the surface of the substrate, the surface of the substrate to be plated is subjected to a plasma treatment before the pretreatment, An electroless plating process is performed on the surface of the substrate to be plated to selectively form the protective film, the substrate after the electroless plating process is cleaned and dried, and the substrate surface after the drying is applied A substrate processing method is characterized by performing plasma processing.
このように、基板の表面に予めプラズマ処理を施すことにより、CMP処理後の絶縁膜上の金属成分、有機成分残さや配線部分上における金属の自然酸化膜を取り除くことができ、該配線部分に保護膜を形成した後に、プラズマ処理を再び施して、保護膜の表面側領域の一部を改質することで、保護膜の配線金属の拡散に対するバリア性を向上させることができる。しかも、保護膜で配線を保護した基板表面に、例えばSiO2やSiOC等の絶縁膜(層間絶縁膜)を形成して多層配線化を図る際に、保護膜とこの上に形成される絶縁膜との密着性を高めるとともに、絶縁膜の表面に残るめっき粒や金属成分等の残さを物理的に除去して、配線間リーク耐性を向上させることができる。また、めっき処理によって絶縁膜が変質した場合に、その部分を改質することもできる。 In this way, by performing plasma treatment on the surface of the substrate in advance, it is possible to remove metal components on the insulating film after CMP treatment, organic component residues, and metal natural oxide films on the wiring portion. After forming the protective film, plasma treatment is performed again to modify a part of the surface side region of the protective film, whereby the barrier property of the protective film against the diffusion of the wiring metal can be improved. In addition, when an insulating film (interlayer insulating film) such as SiO 2 or SiOC is formed on the surface of the substrate where the wiring is protected by the protective film, a protective film and an insulating film formed thereon are formed. In addition, it is possible to improve the inter-wiring leakage resistance by physically removing the residue such as plating grains and metal components remaining on the surface of the insulating film. Further, when the insulating film is altered by the plating process, the portion can be modified.
請求項3に記載の発明は、前記前処理は、前記基板表面を清浄化する清浄化処理を含むことを特徴とする請求項1または2記載の基板処理方法である。
一般に無電解めっきは、下地の状態によって結果が大きく左右される。基板表面は、前工程の条件によって、配線膜上に酸化膜が形成されていたり、層間絶縁膜上に金属成分が残留していたり、あるいは防食剤が強く吸着していたりと実に様々である。このため、めっき前処理として、適正な清浄化処理を行って、基板表面全体を清浄化することで、再現性のあるめっきを行うことができる。
A third aspect of the present invention is the substrate processing method according to the first or second aspect, wherein the pretreatment includes a cleaning process for cleaning the substrate surface.
In general, the results of electroless plating greatly depend on the state of the substrate. Depending on the conditions of the previous process, the surface of the substrate varies greatly, such as an oxide film formed on the wiring film, a metal component remaining on the interlayer insulating film, or a strong anticorrosive agent adsorbed. For this reason, it is possible to perform reproducible plating by performing an appropriate cleaning process as the pre-plating process to clean the entire substrate surface.
請求項4に記載の発明は、前記基板表面の清浄化処理を、pHが2以下の無機酸、pHが5以下のキレート能力を有する有機酸、pHが5以下の無機酸にキレート剤を添加した液、配線の防食剤を除去できるアルカリ溶液、またはアミノ酸のアルカリ溶液からなる薬液に前記基板表面を接触させることにより行い、しかる後に、前記清浄化後の基板表面をリンス液でリンス処理することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の基板処理方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, the substrate surface is cleaned by adding a chelating agent to an inorganic acid having a pH of 2 or less, an organic acid having a chelating ability of
pHが2以下の無機酸としては、ふっ酸、硫酸または塩酸等が挙げられる。pHが5以下のキレート能力を有する有機酸としては、蟻酸、酢酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸、マレイン酸またはサリチル酸等が挙げられる。pHが5以下の無機酸に添加するキレート剤としては、ハロゲン化物、カルボン酸、ジカルボン酸、オキシカルボン酸、並びにその水溶性塩等が挙げられる。これらを使用した清浄化処理を施すことによって、絶縁膜上に残った銅等からなるCMP残さや被めっき下地表面の酸化物を除去し、めっきの選択性や下地との密着性を向上させることができる。また、CMP工程に一般に使用される防食剤は、通常めっき膜の析出の阻害因子となるが、配線に付着した防食剤を除去する能力を有するアルカリ溶液、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を使用することで、このような防食剤を有効に除去することができる。なお、前記酸類と同一の効果を、グリシン、システイン、メチオニン等のアミノ酸のアルカリ溶液でも実現することが可能である。 Examples of the inorganic acid having a pH of 2 or less include hydrofluoric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid. Examples of the organic acid having a chelating ability having a pH of 5 or less include formic acid, acetic acid, succinic acid, tartaric acid, citric acid, maleic acid, and salicylic acid. Examples of the chelating agent added to an inorganic acid having a pH of 5 or less include halides, carboxylic acids, dicarboxylic acids, oxycarboxylic acids, and water-soluble salts thereof. By performing a cleaning process using these, the CMP residue made of copper, etc. remaining on the insulating film and the oxide on the surface of the substrate to be plated are removed, thereby improving the selectivity of plating and adhesion to the substrate. Can do. Further, the anticorrosive agent generally used in the CMP process is usually an inhibitor of the deposition of the plating film, but an alkaline solution having the ability to remove the anticorrosive agent attached to the wiring, for example, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is used. By using it, such an anticorrosive can be effectively removed. The same effect as that of the acids can be realized with an alkaline solution of amino acids such as glycine, cysteine, and methionine.
請求項5に記載の発明は、前記前処理は、清浄化後の基板上の被めっき下地表面に触媒を付与して該被めっき下地表面を活性化する活性化処理を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板処理方法である。
被めっき下地表面の配線部分へ触媒を付与し活性化させることによって、選択性を高めた無電解めっきを再現性良く行うことができる。
The invention according to
By applying a catalyst to the wiring portion of the surface to be plated and activating it, electroless plating with improved selectivity can be performed with good reproducibility.
請求項6に記載の発明は、前記被めっき下地表面の活性化処理を、Pd,Ag,Ni,Co,PtまたはAuを含む薬液、またはアルキルアミンボランまたはNaBH4を含む薬液に被めっき下地表面を接触させることにより行い、しかる後に、前記活性化処理後の基板表面をリンス液でリンス処理することを特徴とする請求項6記載の基板処理方法である。
In the invention according to
触媒金属としては、様々な物質があるが、反応速度や制御のし易さ等の点からPd(パラジウム)を使うことが好ましい。触媒付与の方法としては、基板全体を触媒液に浸漬する場合と、スプレー等によって触媒液を基板表面に向けて噴射する場合があり、めっき膜の組成や必要膜厚等によって、そのいずれかを選択することができる。一般に薄膜形成に際しては、スプレー法による方が再現性等の点で優れている。なお、清浄化処理の場合と同様に、触媒液が基板表面に残留していると、配線材料等の腐食やめっき工程へ悪影響の可能性があるので、触媒付与処理とリンス処理の間の時間はなるべく短くすることが望ましい。 Although there are various substances as the catalyst metal, it is preferable to use Pd (palladium) from the viewpoint of reaction rate and ease of control. As a method of applying the catalyst, there are a case where the entire substrate is immersed in the catalyst solution and a case where the catalyst solution is sprayed toward the substrate surface by spraying or the like, depending on the composition of the plating film, the required film thickness, etc. You can choose. In general, when forming a thin film, the spray method is superior in terms of reproducibility. As in the case of the cleaning process, if the catalyst solution remains on the substrate surface, there is a possibility that the wiring material or the like may be corroded or the plating process may be adversely affected. It is desirable to shorten as much as possible.
請求項7に記載の発明は、前記プラズマ処理を、常圧雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の基板処理方法である。
このように、プラズマ処理を常圧雰囲気下で行うことにより、ウエット処理とドライ処理(プラズマ処理)の切り替えが容易であり、連続処理を行いやすい。また、平行平板内で発生したプラズマをガスの流れで系外に押出すリモートプラズマ処理を用いることにより、基板にバイアス電圧を掛けることなく処理を行えるので、基板へのダメージが通常の減圧下でのプラズマ処理に比べると少ない。このリモートプラズマ処理は、例えば積水化学工業株式会社の型式AP−T等を用いることで可能になる。
A seventh aspect of the present invention is the substrate processing method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the plasma processing is performed in an atmospheric pressure atmosphere.
As described above, by performing the plasma treatment under a normal pressure atmosphere, it is easy to switch between the wet treatment and the dry treatment (plasma treatment), and it is easy to perform the continuous treatment. In addition, by using remote plasma processing that extrudes the plasma generated in the parallel plate out of the system by the flow of gas, processing can be performed without applying a bias voltage to the substrate, so that damage to the substrate is reduced under normal pressure reduction. Compared to plasma processing of This remote plasma treatment can be performed by using, for example, model AP-T manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
請求項8に記載の発明は、前記プラズマ処理を、O2,Ar,He,H2,N2,NH3,SO2,SO3,CF4,C2F6,CF3,CFCF2,CCIF3の内少なくとも1つを含んだ雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の基板処理方法である。
このように様々なガス種を使うことで、処理の目的を変更することができ、基板の表面によって、結果が変化しないようにすることが可能になる。
According to an eighth aspect of the present invention, the plasma treatment is performed using O 2 , Ar, He, H 2 , N 2 , NH 3 , SO 2 , SO 3 , CF 4 , C 2 F 6 , CF 3 , CFCF 2 , The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate processing method is performed in an atmosphere including at least one of the CCIFs 3 .
By using various gas species in this way, the purpose of processing can be changed, and the result can be prevented from changing depending on the surface of the substrate.
例えば、基板表面を酸化させ、親水性にするにはO2ガスを用い、物理的なエッチングを望むなら、不活性ガスのArやN2を用い、金属表面を還元するのなら、H2/N2またはNH3/N2の混合ガスを用いる。CF4等のフッ化炭素系のガスは、酸素含有化合物上で反応させると、親水化を促進し、また、表面にフッ素を付与することで撥水性の表面を得ることもできる。また、NH3/N2の混合ガスのプラズマには表面を窒化させることができることが広く知られている。 For example, O 2 gas is used to oxidize the substrate surface to make it hydrophilic, and if physical etching is desired, an inert gas Ar or N 2 is used, and if the metal surface is reduced, H 2 / A mixed gas of N 2 or NH 3 / N 2 is used. When a fluorocarbon gas such as CF 4 is reacted on an oxygen-containing compound, the hydrophilization is promoted, and a water-repellent surface can be obtained by adding fluorine to the surface. Further, it is widely known that the surface of a mixed gas plasma of NH 3 / N 2 can be nitrided.
請求項9に記載の発明は、前記プラズマ処理により、該基板表面上に形成された膜の1/100以上1/2以下の膜厚を改質させることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の基板処理方法である。
これにより、保護膜を2層構造にでき、配線金属との密着性と絶縁膜との密着性の両方を向上させられる。また、保護膜を改質することで配線金属の拡散に対するバリア性を向上させることができる。
The invention according to
Thereby, a protective film can be made into a 2 layer structure, and both adhesiveness with a wiring metal and adhesiveness with an insulating film can be improved. Further, the barrier property against the diffusion of the wiring metal can be improved by modifying the protective film.
請求項10に記載の発明は、前記プラズマ処理は、その処理のなかで、ガスの種類、流量、電圧のいずれかを変化させる複数の処理ステップを持つことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の基板処理方法である。
これにより、複数のプロセス条件を変化させて、処理の対象や、改質の条件を変えることができる。
The invention described in
As a result, a plurality of process conditions can be changed to change the processing target and the reforming conditions.
請求項11に記載の発明は、前記無電解めっきによる前記保護膜は、PまたはBを含むCoまたはNi合金膜であることを特徴とする請求項1乃至10記載の基板処理方法である。
このCoまたはNi合金膜は、W、MoまたはRe等の高融点金属を含むことが好ましく、このように、W、MoまたはRe等の高融点金属を合金内に導入することで、熱的に安定しためっき膜を得ることができる。
The invention according to claim 11 is the substrate processing method according to claim 1, wherein the protective film formed by electroless plating is a Co or Ni alloy film containing P or B.
The Co or Ni alloy film preferably contains a refractory metal such as W, Mo, or Re. Thus, by introducing a refractory metal such as W, Mo, or Re into the alloy, A stable plating film can be obtained.
請求項12に記載の発明は、基板の表面に形成した配線の露出表面に配線保護膜を選択的に形成する基板処理装置であって、前記基板表面に前処理を施す前処理チャンバと、前記前処理を施した基板の被めっき下地表面に無電解めっきを施して前記配線保護膜を選択的に形成する無電解めっきチャンバと、前記無電解めっき後の基板を清浄化し乾燥させる後処理チャンバと、前記乾燥後の基板表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理チャンバを有することを特徴とする基板処理装置である。
The invention according to
これにより、それぞれの処理工程を別々の装置(処理部)で行う場合に比較して全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で、表面が改質された基板を形成できる。 As a result, the entire process becomes compact compared to the case where each processing step is performed by a separate device (processing unit), and a large installation space is not required, and the initial cost and running cost of the device can be reduced, and the processing is short. In time, a substrate with a modified surface can be formed.
請求項13に記載の発明は、前記前処理チャンバは、基板表面を薬液で処理し、該薬液を基板表面から除去する第1前処理ユニットと、基板表面に触媒を付与し、該触媒付与に使用した薬液を基板表面から除去する第2前処理ユニットの少なくとも一方を有することを特徴とする請求項12記載の基板処理装置である。
処理装置に投入される基板の表面状態は前工程によって左右されるが、第1前処理ユニットでの適正な薬液処理による表面清浄化及び初期化と、第2前処理ユニットでの触媒付与による活性化処理の少なくとも一方を行うことにより、前工程の如何に依らないめっき処理が可能となる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the pretreatment chamber treats the substrate surface with a chemical solution, removes the chemical solution from the substrate surface, imparts a catalyst to the substrate surface, and applies the catalyst. 13. The substrate processing apparatus according to
Although the surface state of the substrate put into the processing apparatus depends on the previous process, the surface cleaning and initialization by the appropriate chemical treatment in the first pretreatment unit and the activity by applying the catalyst in the second pretreatment unit By performing at least one of the crystallization treatments, a plating treatment independent of the previous step can be performed.
請求項14に記載の発明は、前記無電解めっきチャンバは、めっき槽、めっき液循環系及びめっき液貯槽を備え、該めっき液循環系は、めっき待機時及びめっき処理時に個別に設定可能な流量でめっき液を前記めっき槽と前記めっき液貯槽の間を循環可能であり、かつめっき待機時のめっき液の循環流量が2〜20L/minで、めっき処理時のめっき液の循環流量が0〜10L/minであることを特徴とする請求項12または13記載の基板処理装置である。
これにより、めっき待機時にめっき液の大きな循環流量を確保して、無電解めっきユニット内のめっき浴の液温を一定に維持し、めっき処理時には、めっき液の循環流量を小さくして、より均一な膜厚の配線保護膜(めっき膜)を成膜することができる。
In the invention described in claim 14, the electroless plating chamber includes a plating tank, a plating solution circulation system, and a plating solution storage tank, and the plating solution circulation system has flow rates that can be individually set during plating standby and plating treatment. The plating solution can be circulated between the plating tank and the plating solution storage tank, the circulation flow rate of the plating solution during plating standby is 2 to 20 L / min, and the circulation flow rate of the plating solution during plating treatment is 0 to 0. The substrate processing apparatus according to
This ensures a large circulating flow rate of the plating solution during plating standby, keeps the temperature of the plating bath in the electroless plating unit constant, and reduces the circulating flow rate of the plating solution during plating to make it more uniform. A wiring protective film (plating film) having a sufficient thickness can be formed.
請求項15に記載の発明は、前記乾燥チャンバは、スピンドライヤからなることを特徴とする請求項12乃至14のいずれかに記載の基板処理装置である。
これにより、基板を迅速に乾燥できるので、装置としての生産性を高めることができる。例えばドライエアユニットを有する場合、基板の乾燥が徹底でき、吸着水分による配線部分の酸化やミストバックによるウォータ・マーク発生等の問題を回避できる。
A fifteenth aspect of the invention is the substrate processing apparatus according to any one of the twelfth to fourteenth aspects, wherein the drying chamber is made of a spin dryer.
Thereby, since a board | substrate can be dried rapidly, productivity as an apparatus can be improved. For example, when a dry air unit is provided, the substrate can be thoroughly dried, and problems such as oxidation of the wiring portion due to adsorbed moisture and generation of water marks due to mistback can be avoided.
請求項16に記載の発明は、前記プラズマ処理チャンバは、プラズマ処理するためのプラズマ処理チャンバと該プラズマ処理ユニットと装置内の雰囲気を遮断するためのトランスファユニットを有することを特徴とする請求項12乃至15のいずれかに記載の基板処理装置である。
請求項17に記載の発明は、前記プラズマ処理ユニットは、温度をコントロールするためのヒータを有し、前記トランスファユニットは、基板を冷却するためのクールプレートを有することを特徴とする請求項16記載の基板処理装置である。これにより、プラズマ処理時の基板表面の反応性をコントロールでき、クールプレートで冷却することで、基板が大気中に放出された際に大気と反応することを抑制できる。
According to a sixteenth aspect of the present invention, the plasma processing chamber includes a plasma processing chamber for performing plasma processing, and a transfer unit for blocking an atmosphere in the plasma processing unit and the apparatus. The substrate processing apparatus according to any one of 1 to 15.
The invention according to claim 17 is characterized in that the plasma processing unit has a heater for controlling temperature, and the transfer unit has a cool plate for cooling the substrate. This is a substrate processing apparatus. Thereby, the reactivity of the substrate surface at the time of plasma processing can be controlled, and by cooling with a cool plate, it is possible to suppress reaction with the atmosphere when the substrate is released into the atmosphere.
本発明によれば、乾燥後の基板表面の保護膜にプラズマ処理を行って、この保護膜の表面側領域の一部を改質化することで、配線の露出表面に無電解めっきによって選択的に形成した保護膜の配線に対するバリア性を向上させることができる。また、絶縁膜部分の改質も行うことができ、密着性や配線間リーク耐性を向上させることができる。 According to the present invention, plasma treatment is performed on the protective film on the surface of the substrate after drying, and a part of the surface side region of the protective film is modified so that the exposed surface of the wiring is selectively deposited by electroless plating. The barrier property of the protective film formed on the wiring can be improved. In addition, the insulating film portion can be modified, and the adhesion and leakage resistance between wirings can be improved.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図2は、本発明の実施の形態の基板処理装置の平面配置図を示す。同図に示すように、この基板処理装置には、表面に形成した配線溝4内に銅等からなる配線8を形成した基板W(図4参照、以下同じ)を収容した基板カセット10を載置収容するロード・アンロードユニット12が備えられている。そして、排気系統を備えた矩形状ハウジング16の一方の長辺側に沿った位置に、基板Wのめっき前処理、すなわち基板Wの表面を清浄化する第1前処理ユニット(前処理チャンバ)18、同じく清浄化後の配線8の露出表面に触媒を付与して活性化させる第2前処理ユニット(前処理チャンバ)20、及び基板Wの表面(被処理面)に無電解めっきを行う無電解めっきチャンバ22が直列に配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a plan layout view of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this substrate processing apparatus, a
また、ハウジング16の他方の長辺側に沿った位置に、無電解めっきによって配線8の表面に形成された配線保護膜(合金膜)9(図4参照、以下同じ)の選択性を向上させるための基板Wの洗浄処理を行う洗浄チャンバ26、めっき処理後の基板Wを清浄化し乾燥させる後処理チャンバ28、及び乾燥後の基板表面の配線保護膜9にプラズマ処理を行うプラズマ処理チャンバ30が直列に配置されている。更に、ハウジング16の長辺と平行にレール32に沿って走行自在で、これらの各チャンバ及びロード・アンロードユニット12に搭載された基板カセット10との間で基板の受渡しを行う搬送ロボット34が、直線状に配置された各チャンバに挟まれた位置に配置されている。
Further, the selectivity of the wiring protective film (alloy film) 9 (see FIG. 4, the same applies hereinafter) formed on the surface of the
次に、この基板処理装置による一連の基板処理について、図3及び図4を更に参照して説明する。この例では、図4(a)に示すように、半導体ウエハ等の基板Wの表面に堆積したSiO2等からなる酸化膜やSiOC材膜等の絶縁膜2の内部に配線溝4を形成し、表面にTaN等からなるバリア層5とCuシード層6をPVDで形成した後、銅めっきを施して、基板Wの表面に銅膜7を成膜して配線溝4の内部に埋込む。次に、図4(b)に示すように、基板Wの表面にCMP(化学機械的研磨)を施して平坦化することで、絶縁膜2の内部に銅膜7からなる配線8を形成しておく。そして、この配線(銅膜)8の表面に、例えば無電解めっきによって得られる、Co−W−P合金膜からなる配線保護膜(蓋材)9を選択的に形成して配線8を保護する場合について説明する。
Next, a series of substrate processing by this substrate processing apparatus will be described with further reference to FIGS. In this example, as shown in FIG. 4A, a
先ず、図4(b)に示す、表面に配線8を形成し乾燥させた基板Wを、該基板Wの表面を上向き(フェースアップ)で収納してロード・アンロードユニット12に搭載した基板カセット10から、1枚の基板Wを搬送ロボット34で取り出して第1前処理ユニット(前処理チャンバ)18に搬送する。この第1前処理ユニット18では、基板Wをフェースダウンで保持して、この表面に、めっき前処理としての清浄化処理(薬液洗浄)を行う。つまり、例えば液温が25℃で、希釈シュウ酸(COOH)2等の薬液を基板Wの表面に向けて噴射して、絶縁膜2の表面に残った銅等のCMP残さや配線膜上の酸化物等を除去し、しかる後、基板Wの表面に残った洗浄楽液を純水等のリンス液でリンス(洗浄)する。
First, as shown in FIG. 4B, a substrate cassette in which
ここで使われる薬液としては、pHが2以下のふっ酸、硫酸、塩酸等の無機酸や、蟻酸、酢酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸、マレイン酸、サリチル酸等のpH5以下のキレート能力を有する有機酸、pH5以下の無機酸であってハロゲン化物、カルボン酸、ジカルボン酸、オキシカルボン酸ならびにその水溶性塩等のキレート剤が添加されているもの等があげられる。これらの薬液を使用した清浄化処理を施すことによって、絶縁膜上に残った銅等からなるCMP残さやめっき下地表面の酸化物を除去し、めっきの選択性や下地との密着性を向上させることができる。また、CMP工程に一般に使用される防食剤は、通常めっき膜の析出の阻害因子となるが、配線に付着した防食剤を除去する能力を有するアルカリ薬液、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を使用することで、このような防食剤を有効に除去することができる。なお、前記酸類と同一の効果を、グリシン、システイン、メチオニン等のアミノ酸のアルカリ溶液でも実現することが可能である。
As the chemical solution used here, inorganic acids such as hydrofluoric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid having a pH of 2 or less, and organic compounds having a chelating ability of
また、清浄化後に基板Wの表面をリンス液でリンス処理(洗浄)することで、清浄化に使用した薬品が基板Wの表面に残留していて、次の活性化工程の障害となることを防止することができる、このリンス液としては、一般には超純水を用いるが、被めっき下地表面の材料構成によっては、超純水を使ったとしても、配線材料が局部電池作用等により腐食することがある。そのような場合には、リンス液として、超純水に水素ガスを溶解した水素ガス溶解水、あるいは超純水を隔膜式電気分解して得られる電解カソード水のような、不純物を含まずしかも還元力の高い水を使うことが望ましい。また清浄化処理に用いる薬品が配線材料等に対して何がしかの腐食性を有することがあるので、清浄化処理とリンス処理の間の時間はなるべく短いことが好ましい。 Also, by rinsing (cleaning) the surface of the substrate W with a rinsing liquid after cleaning, the chemical used for cleaning remains on the surface of the substrate W, which may hinder the next activation process. As the rinsing liquid that can be prevented, ultrapure water is generally used. However, depending on the material configuration of the surface of the substrate to be plated, even if ultrapure water is used, the wiring material corrodes due to local battery action or the like. Sometimes. In such a case, the rinsing liquid does not contain impurities such as hydrogen gas-dissolved water obtained by dissolving hydrogen gas in ultrapure water, or electrolytic cathode water obtained by diaphragm-type electrolysis of ultrapure water. It is desirable to use water with high reducing power. Further, since the chemical used for the cleaning process may have some corrosiveness to the wiring material or the like, it is preferable that the time between the cleaning process and the rinsing process is as short as possible.
なお、この例では、薬液を使用して配線8の表面の清浄化処理(めっき前処理)を行うようにした例を示しているが、配線8の表面の清浄化処理を、基板にプラズマ処理を施して行うようにしてもよい。このような物理的な処理により、配線8や絶縁膜2が混在する基板にも均一な処理を行うことができる。
In this example, the cleaning process (pre-plating process) of the surface of the
次に、この清浄化処理及びリンス処理後の基板Wを搬送ロボット34で第2前処理ユニット(前処理チャンバ)20に搬送し、ここで基板Wをフェースダウンで保持して、この表面の活性化(触媒付与)処理を行う。つまり、例えば、液温が25℃で、PdCl2/HCl等の混合溶液を基板Wの表面に向けて噴射し、これにより、配線8の表面に触媒としてのPdを置換めっきで付与させ、つまり配線8の表面に触媒核(シード)としてのPd核を形成して、配線8の表面配線の露出表面を活性化させる。また、Cuを触媒として、めっき反応がスタートできる、アルキルアミンボランまたはNaBH4を含んだ薬液に接触させ、活性化させることもできる。しかる後、基板Wの表面に残った触媒液を純水等のリンス液でリンス(洗浄)する。
Next, the substrate W after the cleaning process and the rinsing process is transported to the second pretreatment unit (pretreatment chamber) 20 by the
このように、基板Wの表面に触媒を付与することによって、無電解めっきの選択性を高めることができる。ここで、触媒金属としては、この例のPdの他に、Ag,Ni,Co,PtまたはAu等が使用されるが、反応速度や制御のし易さ等の点からPdを使うことが好ましい。触媒付与の方法としては、基板全体を触媒液に浸漬する場合と、スプレー等によって触媒液を基板表面に向けて噴射する場合があり、めっき膜の組成や必要膜厚等によって、そのいずれかを選択することができる。一般に薄膜形成に際しては、スプレー法による方が再現性等の点で優れている。 Thus, by providing a catalyst on the surface of the substrate W, the selectivity of electroless plating can be enhanced. Here, as the catalyst metal, Ag, Ni, Co, Pt, Au, or the like is used in addition to Pd in this example. However, it is preferable to use Pd from the viewpoint of reaction rate and ease of control. . As a method of applying the catalyst, there are a case where the entire substrate is immersed in the catalyst solution and a case where the catalyst solution is sprayed toward the substrate surface by spraying or the like, depending on the composition of the plating film, the required film thickness, etc. You can choose. In general, when forming a thin film, the spray method is superior in terms of reproducibility.
また、選択性を向上させるために、絶縁膜2および配線8上の残留Pdを除去する必要があり、一般的には、純水リンスが使用される。なお、清浄化処理の場合と同様に、触媒液が基板表面に残留していると、配線材料等の腐食やめっき工程へ悪影響の可能性があるので、触媒付与処理とリンス処理の間の時間はなるべく短くすることが望ましい。リンス液としては、清浄化処理の場合と同様に、純水、水素ガス溶解水、電解カソード水のいずれかを用いることも可能であるが、次のめっき工程に先だって基板を馴染ませておくため、無電解めっき液を構成する成分の水溶液を用いることも可能である。
Further, in order to improve selectivity, it is necessary to remove the residual Pd on the insulating
なお、この例は、配線8の表面のPd置換めっきによる活性化処理を、薬液(触媒液)を使用して行うようにした例を示しているが、この活性化処理を光照射、CVD法またはPVD法により行うようにしてもよい。
This example shows an example in which the activation treatment by Pd displacement plating on the surface of the
そして、この触媒を付与しリンス処理した基板Wを搬送ロボット34で無電解めっきチャンバ22に搬送し、ここで基板Wをフェースダウンで保持して、この表面に無電解めっき処理を施す。つまり、例えば、液温が80℃のCo−W−Pめっき液中に基板Wを、例えば120秒程度浸漬させて、活性化させた配線8の表面に選択的な無電解めっき(無電解Co−W−P蓋めっき)を施して、図4(c)に示すように、配線保護膜(蓋材)9を選択的に形成する。このめっき液の組成は、例えば以下の通りである。
Then, the substrate W that has been provided with the catalyst and rinsed is transported to the
・CoSO4・7H2O:14g/L
・Na3C6H5O7・2H2O:70g/L
・H3BO3:40g/L
・Na2WO4・2H2O:12g/L
・NaH2PO2・H2O:21g/L
・pH:9.2
・ CoSO 4 · 7H 2 O: 14 g / L
· Na 3 C 6 H 5 O 7 · 2H 2 O: 70g / L
・ H 3 BO 3 : 40 g / L
・ Na 2 WO 4 · 2H 2 O: 12 g / L
· NaH 2 PO 2 · H 2 O: 21g / L
・ PH: 9.2
ここで、めっき液として、pHが7〜10で、アルカリ金属元素を含み、かつアンモニウムイオンを含まないものを使用することが好ましい。一般に、無電解めっきでは反応を制御するためにめっき液を加温するが、加温しためっき液中にアンモニウムイオンが含まれると、アンモニアは揮発し易いため、めっき液組成を安定に維持することが困難となる。このためめっき速度やめっき膜組成等の再現性を長期にわたって維持することが困難となる。めっき液の構成成分として、アンモニウム塩ではなく、例えばアルカリ金属塩を使用し、めっき液中にアンモニウムイオンが含まれなくすることで、このような弊害を防止することができる。 Here, it is preferable to use a plating solution having a pH of 7 to 10, an alkali metal element, and no ammonium ion. In general, in electroless plating, the plating solution is heated to control the reaction. However, if ammonium ions are included in the heated plating solution, ammonia tends to volatilize, so the plating solution composition must be maintained stably. It becomes difficult. For this reason, it becomes difficult to maintain reproducibility such as the plating rate and the plating film composition over a long period of time. Such an adverse effect can be prevented by using, for example, an alkali metal salt as a constituent of the plating solution instead of an ammonium salt so that ammonium ions are not contained in the plating solution.
そして、基板Wをめっき液から引き上げた後、pHが6〜7.5の中性液からなる停止液を基板Wの表面に接触させて、無電解めっき処理を停止させる。これにより、基板Wをめっき液から引き上げた直後にめっき反応を迅速に停止させて、めっき膜にめっきむらが発生することを防止することができる。この処理時間は、例えば1〜5秒であることが好ましい。この停止液としては、純水、水素ガス溶解水、または電解カソード水が挙げられる。
しかる後、基板の表面に残っためっき液を純水等のリンス液でリンス(洗浄)する。これによって、配線8の表面に、Co−W−P合金膜からなる配線保護膜9を選択的に形成して配線8を保護する。
And after raising the board | substrate W from a plating solution, the stop liquid which consists of neutral liquid with pH 6-7.5 is made to contact the surface of the board | substrate W, and an electroless-plating process is stopped. Thereby, immediately after pulling up the substrate W from the plating solution, the plating reaction can be stopped quickly, and the occurrence of uneven plating in the plating film can be prevented. This processing time is preferably 1 to 5 seconds, for example. Examples of the stop liquid include pure water, hydrogen gas-dissolved water, or electrolytic cathode water.
Thereafter, the plating solution remaining on the surface of the substrate is rinsed (washed) with a rinse solution such as pure water. Thus, the
次に、この無電解めっき処理後の基板Wを搬送ロボット34で洗浄チャンバ26に搬送し、ここで、基板Wの表面に形成された配線保護膜(めっき膜)9の選択性を向上させて歩留りを高めるための基板洗浄処理を施す。つまり、基板Wの表面に、例えばロールスクラブ洗浄やペンシル洗浄による物理的な力を加えつつ、界面活性剤、有機アルカリ及びキレート剤のいずれか一種または二種以上を含む薬液を基板Wの表面に供給し、これにより、絶縁膜2上の金属微粒子等のめっき残留物を完全に除去して、めっきの選択性を向上させる。これらの薬液を用いることで、無電解めっきの選択性を一層効率良く向上させることができる。なお、界面活性剤としては非イオン性のものが、有機アルカリとしては第4級アンモニウムないしアミン類が、またキレート剤としてはエチレンジアミン類が好ましい。
Next, the substrate W after the electroless plating treatment is transported to the
そして、このように薬液を使用した場合には、基板Wの表面に残った薬液を純水等のリンス液でリンス(洗浄)する。このリンス液としては、純水、水素ガス溶解水、または電解カソード水が挙げられる。前述と同様に、表面の材料構成によっては配線材料が局部電池作用等により腐食することがあるが、このような場合に、還元性を持たせた超純水でリンスすることで、このような弊害を回避することができる。 When the chemical solution is used in this way, the chemical solution remaining on the surface of the substrate W is rinsed (washed) with a rinse solution such as pure water. Examples of the rinse liquid include pure water, hydrogen gas-dissolved water, and electrolytic cathode water. Similar to the above, the wiring material may corrode due to the local battery action etc. depending on the material composition of the surface, but in such a case, rinsing with ultrapure water with reducing properties, Evil can be avoided.
なお、前述の、例えばロールスクラブ洗浄やペンシル洗浄による物理的な力による洗浄の他に、錯化剤による洗浄、更にはエッチング液による均一エッチングバック等により、更にはこれらを任意に組み合わせて絶縁膜上の残留物を完全に取り除くようにしてもよい。
そして、この洗浄処理後の基板Wを搬送ロボット34で後処理チャンバ28に搬送し、ここで必要に応じてリンス処理を行い、しかる後、基板Wを高速で回転させてスピン乾燥させる。
In addition to the above-described cleaning by physical force such as roll scrub cleaning or pencil cleaning, the insulating film may be combined in any combination by cleaning with a complexing agent and further by uniform etching back with an etching solution. The residue above may be completely removed.
Then, the substrate W after the cleaning process is transferred to the
この基板Wを乾燥状態にする乾燥処理(スピン乾燥)を行う際に、乾燥空気または乾燥不活性ガスを用いて、基板周囲の雰囲気の湿度を制御することが好ましい。通常の雰囲気下で基板の乾燥を行うと、基板上の水分が雰囲気中に飛散して湿度が高まり、乾燥処理をしたとはいえ基板表面には多量の水分が吸着しており、このままでは、吸着水分によって配線部分が酸化される等新たな問題を引き起こす可能性がある。またスピンドライヤでのミストバックによる、ウォータ・マーク発生等の問題も想定される。このため、乾燥時の雰囲気湿度を乾燥空気または乾燥窒素を用いて制御することで、このような弊害を回避することができる。 When performing the drying process (spin drying) for making the substrate W dry, it is preferable to control the humidity of the atmosphere around the substrate using dry air or a dry inert gas. When the substrate is dried in a normal atmosphere, the moisture on the substrate is scattered in the atmosphere and the humidity is increased, and a large amount of moisture is adsorbed on the substrate surface even though it has been dried. There is a possibility of causing a new problem such as oxidation of the wiring portion by the adsorbed moisture. In addition, problems such as the generation of water marks due to mistback in a spin dryer are also assumed. For this reason, such an adverse effect can be avoided by controlling the atmospheric humidity during drying using dry air or dry nitrogen.
このスピン乾燥後の基板Wを搬送ロボット34でプラズマ処理チャンバ30に搬送し、ここで、基板Wの配線保護膜9にプラズマ処理を施す。例えばN2やNH3を用いて、グロー放電によってラジカル化した窒素(N・)を配線保護膜9の表面から該配線保護膜9の内部に浸入させ、これによって、図4(d)に示すように、配線保護膜9の表面に改質膜9aを形成する。
The substrate W after the spin drying is transferred to the
このプラズマ処理は、例えば内部を1〜10Torrに減圧したN2を含む雰囲気、例えばNH3雰囲気またはN2雰囲気にした炉(処理チャンバ)内に基板Wを配置し、基板Wを陰極、炉体を陽極にして、両極間に500V程度の電圧をかけ、グロー放電によりラジカル化したN・を陰極の基板に高速で衝突させることで行うことができる。 In this plasma treatment, for example, the substrate W is placed in a furnace (processing chamber) containing N 2 whose pressure is reduced to 1 to 10 Torr, for example, an NH 3 atmosphere or an N 2 atmosphere, and the substrate W is a cathode and a furnace body. Can be performed by applying a voltage of about 500 V between the two electrodes and causing N · radicalized by glow discharge to collide with the cathode substrate at high speed.
なお、プラズマ処理は、通常、減圧雰囲気下で行われ、このため、真空設備が必要となって、装置として複雑化してしまうが、常圧雰囲気下でプラズマ処理を行うことで真空設備を不要となし、これによって、より簡素化した装置も開発されている。例えば、積水化学工業株式会社製のAP−T(型式)を使用すれば、リモートプラズマ方式で、基板にバイアス電圧をかけずにすむので基板に与えるダメージを少なくして、処理することができる。 In addition, plasma processing is normally performed in a reduced pressure atmosphere. Therefore, vacuum equipment is required, which complicates the apparatus, but vacuum equipment is not required by performing plasma processing in a normal pressure atmosphere. None, thereby a more simplified device has been developed. For example, when AP-T (model) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. is used, the substrate can be processed with a remote plasma method, since it is not necessary to apply a bias voltage to the substrate and damage to the substrate is reduced.
このように、配線8の露出表面に無電解めっきによって選択的に形成した配線保護膜9にプラズマ処理を行って、この配線保護膜9の表面側領域の一部に改質膜9aを形成することで、配線保護膜9の配線8に対するバリア性を向上させることができる。つまり、例えば銅からなる配線8の露出表面を、Ni合金やCo合金(この例ではCo−W−P)等の合金膜からなる配線保護膜9で選択的に覆って配線8を保護すると、合金膜は、一般に伝熱性を有し、配線8の熱拡散に対してシリコン窒化膜のような完全なバリア性を望めないことがあるが、配線保護膜9の表面側領域の一部に、改質膜9aを形成することで、シリコン窒化膜のような完全なバリア性を確保することができる。
In this way, plasma treatment is performed on the wiring
しかも、このように、プラズマ処理を施して配線保護膜9の表面に改質膜9aを形成することで、この配線保護膜9で配線8を保護した基板Wの表面に、図5に示すように、例えばSiO2やSiOC等の絶縁膜(保護膜)40を形成して多層配線化を図る際に、配線保護膜9とこの上に形成される絶縁膜40との密着性を高めることができる。なお、配線保護膜9で配線8を保護した基板Wの表面に、例えばSiO2、low−k材、SiOCまたはSiOF等の絶縁膜(層間絶縁膜)を直接積層する場合にあっても、配線保護膜9とこれらの絶縁膜の密着性を高めることができる。
更に、このプラズマ処理に伴って、絶縁膜2の表面に残るめっき粒や金属粒等のゴミを物理的に除去して、リーク耐性を向上させることができる。
In addition, as shown in FIG. 5, the plasma treatment is performed to form the modified
Furthermore, along with this plasma treatment, dust such as plating grains and metal grains remaining on the surface of the insulating
この改質膜9aの膜厚tは、配線保護膜9の膜厚Tの1/100以上1/2以下(t=1/100〜1/2T)程度であることが好ましい。これにより、配線保護膜9の配線8に対するバリア性を高めるとともに、この配線保護膜9の上に形成される絶縁膜40との密着性を高めることができる。
そして、このプラズマ処理後の基板Wを搬送ロボット34でロード・アンロードユニット12に搭載された基板カセット10に戻す。
The film thickness t of the modified
Then, the substrate W after the plasma processing is returned to the
なお、上記の例では、配線材料として銅(Cu)を使用し、この銅からなる配線8の表面に、Co−W−P合金膜からなる配線保護膜9を選択的に形成した例を示しているが、配線材料として、Cu合金、AgまたはAg合金を使用してもよく、また配線保護膜9として、Co−P,Co−Mo−P,Co−B,Co−W−B,Co−Mo−B,Ni−P,Ni−W−P,Ni−B,Ni−W−B,Ni−Mo−PまたはNi−Mo−B合金膜を使用してもよい。
In the above example, copper (Cu) is used as a wiring material, and a wiring
次に、図2に示す基板処理装置に備えられている各種チャンバの詳細を以下に説明する。
第1前処理ユニット18及び第2前処理ユニット20を有する前処理チャンバは、使用される処理液(薬液)が異なるのみで、同じ構成の、異なる液体の混合を防ぐ2液分離方式を採用したもので、フェースダウンで搬送された基板Wの処理面(表面)である下面の周縁部をシールし、裏面側を押圧して基板Wを固定するようにしている。
Next, details of various chambers provided in the substrate processing apparatus shown in FIG. 2 will be described below.
The pre-treatment chamber having the first
この前処理チャンバ18,20は、図6乃至図9に示すように、フレーム50の上部に取付けた固定枠52と、この固定枠52に対して相対的に上下動する移動枠54を備えており、この移動枠54に、下方に開口した有底円筒状のハウジング部56と基板ホルダ58とを有する処理ヘッド60が懸架支持されている。つまり、移動枠54には、ヘッド回転用サーボモータ62が取付けられ、このサーボモータ62の下方に延びる出力軸(中空軸)64の下端に処理ヘッド60のハウジング部56が連結されている。
As shown in FIGS. 6 to 9, the
この出力軸64の内部には、図9に示すように、スプライン66を介して該出力軸64と一体に回転する鉛直軸68が挿着され、この鉛直軸68の下端に、ボールジョイント70を介して処理ヘッド60の基板ホルダ58が連結されている。この基板ホルダ58は、ハウジング部56の内部に位置している。また鉛直軸68の上端は、軸受72及びブラケットを介して、移動枠54に固定した固定リング昇降用シリンダ74に連結されている。これにより、この昇降用シリンダ74の作動に伴って、鉛直軸68が出力軸64とは独立に上下動するようになっている。
As shown in FIG. 9, a
また、固定枠52には、上下方向に延びて移動枠54の昇降の案内となるリニアガイド76が取付けられ、ヘッド昇降用シリンダ(図示せず)の作動に伴って、移動枠54がリニアガイド76を案内として昇降するようになっている。
The fixed
処理ヘッド60のハウジング部56の周壁には、この内部に基板Wを挿入する基板挿入窓56aが設けられている。また、処理ヘッド60のハウジング部56の下部には、図10及び図11に示すように、例えばPEEK製のメインフレーム80と、例えばポリエチレン製のガイドフレーム82との間に周縁部を挟持されてシールリング84aが配置されている。このシールリング84aは、基板Wの下面の周縁部に当接し、ここをシールするためのものである。
A
一方、基板ホルダ58の下面周縁部には、基板固定リング86が固着され、この基板ホルダ58の基板固定リング86の内部に配置したスプリング88の弾性力を介して、円柱状のプッシャ90が基板固定リング86の下面から下方に突出するようになっている。更に、基板ホルダ58の上面とハウジング部56の上壁部との間には、内部を気密的にシールする、例えばテフロン(登録商標)製で屈曲自在な円筒状の蛇腹板92が配置されている。
On the other hand, a
これにより、基板ホルダ58を上昇させた状態で、基板Wを基板挿入窓56aからハウジング部56の内部に挿入する。すると、この基板Wは、ガイドフレーム82の内周面に設けたテーパ面82aに案内され、位置決めされてシールリング84aの上面の所定の位置に載置される。この状態で、基板ホルダ58を下降させ、この基板固定リング86のプッシャ90を基板Wの上面に接触させる。そして、基板ホルダ58を更に下降させることで、基板Wをスプリング88の弾性力で下方に押圧し、これによって基板Wの表面(下面)の周縁部にシールリング84aで圧接させて、ここをシールしつつ、基板Wをハウジング部56と基板ホルダ58との間で挟持して保持するようになっている。
Accordingly, the substrate W is inserted into the
なお、このように、基板Wを基板ホルダ58で保持した状態で、ヘッド回転用サーボモータ62を駆動すると、この出力軸64と該出力軸64の内部に挿着した鉛直軸68がスプライン66を介して一体に回転し、これによって、ハウジング部56と基板ホルダ58も一体に回転する。
When the
処理ヘッド60の下方に位置して、該処理ヘッド60の外径よりもやや大きい内径を有する上方に開口した、外槽100aと内槽100bを有する処理槽100が備えられている。処理槽100の外周部には、蓋体102に取付けた一対の脚部104が回転自在に支承されている。更に、脚部104には、クランク106が一体に連結され、このクランク106の自由端は、蓋体移動用シリンダ108のロッド110に回転自在に連結されている。これにより、蓋体移動用シリンダ108の作動に伴って、蓋体102は、処理槽100の上端開口部を覆う処理位置と、側方の待避位置との間を移動するように構成されている。この蓋体102の表面(上面)には、下記のように、例えば還元力を有する電解イオン水を外方(上方)に向けて噴射する多数の噴射ノズル112aを有するノズル板112が備えられている。
A
更に、図12に示すように、処理槽100の内槽100bの内部には、薬液タンク120から薬液ポンプ122の駆動に伴って供給された薬液を上方に向けて噴射する複数の噴射ノズル124aを有するノズル板124が、該噴射ノズル124aが内槽100bの横断面の全面に亘ってより均等に分布した状態で配置されている。この内槽100bの底面には、薬液(排液)を外部に排出する排水管126が接続されている。この排水管126の途中には、三方弁128が介装され、この三方弁128の一つの出口ポートに接続された戻り管130を介して、必要に応じて、この薬液(排液)を薬液タンク120に戻して再利用できるようになっている。更に、この例では、蓋体102の表面(上面)に設けられたノズル板112は、例えば純水等のリンス液を供給するリンス液供給源132に接続されている。また、外槽100aの底面にも、排水管127が接続されている。
Furthermore, as shown in FIG. 12, a plurality of
これにより、基板を保持した処理ヘッド60を下降させて、処理槽100の上端開口部を処理ヘッド60で塞ぐように覆い、この状態で、処理槽100の内槽100bの内部に配置したノズル板124の噴射ノズル124aから薬液を基板Wに向けて噴射することで、基板Wの下面(処理面)の全面に亘って薬液を均一に噴射し、しかも薬液の外部への飛散を防止しつつ薬液を排水管126から外部に排出できる。更に、処理ヘッド60を上昇させ、処理槽100の上端開口部を蓋体102で閉塞した状態で、処理ヘッド60で保持した基板Wに向けて、蓋体102の上面に配置したノズル板112の噴射ノズル112aからリンス液を噴射することで、基板表面に残った薬液のリンス処理(洗浄処理)を行い、しかもこのリンス液は外槽100aと内槽100bの間を通って、排水管127を介して排出されるので、内槽100bの内部に流入することが防止され、リンス液が薬液に混ざらないようになっている。
Thereby, the
この前処理チャンバ18,20によれば、図6に示すように、処理ヘッド60を上昇させた状態で、この内部に基板Wを挿入して保持し、しかる後、図7に示すように、処理ヘッド60を下降させて処理槽100の上端開口部を覆う位置に位置させる。そして、処理ヘッド60を回転させて、処理ヘッド60で保持した基板Wを回転させながら、処理槽100の内部に配置したノズル板124の噴射ノズル124aから薬液を基板Wに向けて噴射することで、基板Wの全面に亘って薬液を均一に噴射する。また、処理ヘッド60を上昇させて所定位置で停止させ、図8に示すように、待避位置にあった蓋体102を処理槽100の上端開口部を覆う位置まで移動させる。そして、この状態で、処理ヘッド60で保持して回転させた基板Wに向けて、蓋体102の上面に配置したノズル板112の噴射ノズル112aからリンス液を噴射する。これにより、基板Wの薬液による処理と、リンス液によるリンス処理とを、2つの液体が混ざらないようにしながら行うことができる。
According to the
無電解めっきチャンバ22を図13乃至図19に示す。この無電解めっきチャンバ22は、めっき槽200(図19参照)と、このめっき槽200の上方に配置されて基板Wを着脱自在に保持する基板ヘッド204を有している。
The
基板ヘッド204は、図13に詳細に示すように、ハウジング部230とヘッド部232とを有し、このヘッド部232は、吸着ヘッド234と該吸着ヘッド234の周囲を囲繞する基板受け236から主に構成されている。そして、ハウジング部230の内部には、基板回転用モータ238と基板受け駆動用シリンダ240が収納され、この基板回転用モータ238の出力軸(中空軸)242の上端はロータリジョイント244に、下端はヘッド部232の吸着ヘッド234にそれぞれ連結され、基板受け駆動用シリンダ240のロッドは、ヘッド部232の基板受け236に連結されている。更に、ハウジング部230の内部には、基板受け236の上昇を機械的に規制するストッパ246が設けられている。
As shown in detail in FIG. 13, the
ここで、吸着ヘッド234と基板受け236との間には、同様なスプライン構造が採用され、基板受け駆動用シリンダ240の作動に伴って基板受け236は吸着ヘッド234と相対的に上下動するが、基板回転用モータ238の駆動によって出力軸242が回転すると、この出力軸242の回転に伴って、吸着ヘッド234と基板受け236が一体に回転するように構成されている。
Here, a similar spline structure is employed between the
吸着ヘッド234の下面周縁部には、図14乃至図16に詳細に示すように、下面をシール面として基板Wを吸着保持する吸着リング250が押えリング251を介して取付けられ、この吸着リング250の下面に円周方向に連続させて設けた凹状部250aと吸着ヘッド234内を延びる真空ライン252とが吸着リング250に設けた連通孔250bを介して互いに連通するようになっている。これにより、凹状部250a内を真空引きすることで、基板Wを吸着保持するのであり、このように、小さな幅(径方向)で円周状に真空引きして基板Wを保持することで、真空による基板Wへの影響(たわみ等)を最小限に抑え、しかも吸着リング250をめっき液(処理液)中に浸すことで、基板Wの表面(下面)のみならず、エッジについても、全てめっき液に浸すことが可能となる。基板Wのリリースは、真空ライン252にN2を供給して行う。
As shown in detail in FIG. 14 to FIG. 16, a
一方、基板受け236は、下方に開口した有底円筒状に形成され、その周壁には、基板Wを内部に挿入する基板挿入窓236aが設けられ、下端には、内方に突出する円板状の爪部254が設けられている。更に、この爪部254の上部には、基板Wの案内となるテーパ面256aを内周面に有する突起片256が備えられている。
On the other hand, the
これにより、図14に示すように、基板受け236を下降させた状態で、基板Wを基板挿入窓236aから基板受け236の内部に挿入する。すると、この基板Wは、突起片256のテーパ面256aに案内され、位置決めされて爪部254の上面の所定位置に載置保持される。この状態で、基板受け236を上昇させ、図15に示すように、この基板受け236の爪部254上に載置保持した基板Wの上面を吸着ヘッド234の吸着リング250に当接させる。次に、真空ライン252を通して吸着リング250の凹状部250aを真空引きすることで、基板Wの上面の周縁部を該吸着リング250の下面にシールしながら基板Wを吸着保持する。そして、めっき処理を行う際には、図16に示すように、基板受け236を数mm下降させ、基板Wを爪部254から離して、吸着リング250のみで吸着保持した状態となす。これにより、基板Wの表面(下面)の周縁部が、爪部254の存在によってめっきされなくなることを防止することができる。
Thereby, as shown in FIG. 14, the substrate W is inserted into the
図17は、めっき槽200の詳細を示す。このめっき槽200は、底部において、めっき液供給管308(図19参照)に接続され、周壁部にめっき液回収溝260が設けられている。めっき槽200の内部には、ここを上方に向かって流れるめっき液の流れを安定させる2枚の整流板262,264が配置され、更に底部には、めっき槽200の内部に導入されるめっき液の液温を測定する温度測定器266が設置されている。また、めっき槽200の周壁外周面のめっき槽200で保持しためっき液の液面よりやや上方に位置して、直径方向のやや斜め上方に向けてめっき槽200の内部に、pHが6〜7.5の中性液からなる停止液、例えば純水を噴射する噴射ノズル268が設置されている。これにより、めっき終了後、ヘッド部232で保持した基板Wをめっき液の液面よりやや上方まで引き上げて一旦停止させ、この状態で、基板Wに向けて噴射ノズル268から純水(停止液)を噴射して基板Wを直ちに冷却し、これによって、基板Wに残っためっき液によってめっきが進行してしまうことを防止することができる。
FIG. 17 shows details of the
更に、めっき槽200の上端開口部には、アイドリング時等のめっき処理の行われていない時に、めっき槽200の上端開口部を閉じて該めっき槽200からのめっき液の無駄な蒸発を防止するめっき槽カバー270が開閉自在に設置されている。
Further, the upper end opening of the
このめっき槽200は、図19に示すように、底部において、めっき液貯槽302から延び、途中にめっき液供給ポンプ304と三方弁306とを介装しためっき液供給管308に接続されている。これにより、めっき処理中にあっては、めっき槽200の内部に、この底部からめっき液を供給し、溢れるめっき液をめっき液回収溝260からめっき液貯槽302へ回収することで、めっき液が循環できるようになっている。また、三方弁306の一つの出口ポートには、めっき液貯槽302に戻るめっき液戻り管312が接続されている。これにより、めっき待機時にあっても、めっき液を循環させることができるようになっており、これによって、めっき液循環系が構成されている。このように、めっき液循環系を介して、めっき液貯槽302内のめっき液を常時循環させることにより、単純にめっき液を貯めておく場合に比べてめっき液の濃度の低下率を減少させ、基板Wの処理可能数を増大させることができる。
As shown in FIG. 19, the
特に、この例では、めっき液供給ポンプ304を制御することで、めっき待機時及びめっき処理時に循環するめっき液の流量を個別に設定できるようになっている。すなわち、めっき待機時のめっき液の循環流量は、例えば2〜20L/minで、めっき処理時のめっき液の循環流量は、例えば0〜10L/minに設定される。これにより、めっき待機時にめっき液の大きな循環流量を確保して、セル内のめっき浴の液温を一定に維持し、めっき処理時には、めっき液の循環流量を小さくして、より均一な膜厚の配線保護膜(めっき膜)を成膜することができる。
In particular, in this example, by controlling the plating
めっき槽200の底部付近に設けられた温度測定器266は、めっき槽200の内部に導入されるめっき液の液温を測定して、この測定結果を元に、下記のヒータ316及び流量計318を制御する。
A
つまり、この例では、別置きのヒータ316を使用して昇温させ流量計318を通過させた水を熱媒体に使用し、熱交換器320をめっき液貯槽302内のめっき液中に設置して該めっき液を間接的に加熱する加熱装置322と、めっき液貯槽302内のめっき液を循環させて攪拌する攪拌ポンプ324が備えられている。これは、めっきにあっては、めっき液を高温(約80℃程度)にして使用することがあり、これと対応するためであり、この方法によれば、インライン・ヒーティング方式に比べ、非常にデリケートなめっき液に不要物等が混入するのを防止することができる。
In other words, in this example, water heated by using a
図18は、めっき槽200の側方に付設されている洗浄槽202の詳細を示す。この洗浄槽202の底部には、純水等のリンス液を上方に向けて噴射する複数の噴射ノズル280がノズル板282に取付けられて配置され、このノズル板282は、ノズル上下軸284の上端に連結されている。更に、このノズル上下軸284は、ノズル位置調整用ねじ287と該ねじ287と螺合するナット288との螺合位置を変えることで上下動し、これによって、噴射ノズル280と該噴射ノズル280の上方に配置される基板Wとの距離を最適に調整できるようになっている。
FIG. 18 shows the details of the
更に、洗浄槽202の周壁外周面の噴射ノズル280より上方に位置して、直径方向のやや斜め下方に向けて洗浄槽202の内部に純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド204のヘッド部232の、少なくともめっき液に接液する部分に洗浄液を吹き付けるヘッド洗浄ノズル286が設置されている。
Further, a cleaning liquid such as pure water is sprayed into the
この洗浄槽202にあっては、基板ヘッド204のヘッド部232で保持した基板Wを洗浄槽202内の所定の位置に配置し、噴射ノズル280から純水等の洗浄液(リンス液)を噴射して基板Wを洗浄(リンス)するのであり、この時、ヘッド洗浄ノズル286から純水等の洗浄液を同時に噴射して、基板ヘッド204のヘッド部232の、少なくともめっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄することで、めっき液に浸された部分に析出物が蓄積してしまうことを防止することができる。
In this
この無電解めっきチャンバ22にあっては、基板ヘッド204を上昇させた位置で、前述のようにして、基板ヘッド204のヘッド部232で基板Wを吸着保持し、めっき槽200のめっき液を循環させておく。
そして、めっき処理を行うときには、めっき槽200のめっき槽カバー270を開き、基板ヘッド204を回転させながら下降させ、ヘッド部232で保持した基板Wをめっき槽200内のめっき液に浸漬させる。
In the
When the plating process is performed, the
そして、基板Wを所定時間めっき液中に浸漬させた後、基板ヘッド204を上昇させて、基板Wをめっき槽200内のめっき液から引き上げ、必要に応じて、前述のように、基板Wに向けて噴射ノズル268から純水(停止液)を噴射して基板Wを直ちに冷却し、更に基板ヘッド204を上昇させて基板Wをめっき槽200の上方位置まで引き上げて、基板ヘッド204の回転を停止させる。
Then, after the substrate W is immersed in the plating solution for a predetermined time, the
次に、基板ヘッド204のヘッド部232で基板Wを吸着保持したまま、基板ヘッド204を洗浄槽202の直上方位置に移動させる。そして、基板ヘッド204を回転させながら洗浄槽202内の所定の位置まで下降させ、噴射ノズル280から純水等の洗浄液(リンス液)を噴射して基板Wを洗浄(リンス)し、同時に、ヘッド洗浄ノズル286から純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド204のヘッド部232の、少なくともめっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄する。
Next, the
この基板Wの洗浄が終了した後、基板ヘッド204の回転を停止させ、基板ヘッド204を上昇させて基板Wを洗浄槽202の上方位置まで引き上げ、更に基板ヘッド204を搬送ロボット34との受渡し位置まで移動させ、この搬送ロボット34に基板Wを受渡して次工程に搬送する。
After the cleaning of the substrate W is completed, the rotation of the
図20は、図2における洗浄チャンバ26と後処理チャンバ28を示す。この洗浄チャンバ26は、内部にロール・ブラシが、後処理チャンバ28は、内部にスピンドライがそれぞれ装備されている。
FIG. 20 shows the cleaning
図21は、洗浄チャンバ26を示す。洗浄チャンバ26は、基板W上のパーティクルや不要物をロール状ブラシで強制的に取り除くようにしたチャンバで、基板Wの外周部を挟み込んで基板Wを保持する複数のローラ410と、ローラ410で保持した基板Wの表面に処理液(2系統)を供給する薬液用ノズル412と、基板Wの裏面に純水(1系統)を供給する純水用ノズル(図示せず)がそれぞれ備えられている。
FIG. 21 shows the cleaning
これにより、基板Wをローラ410で保持し、ローラ駆動モータを駆動してローラ410を回転させて基板Wを回転させ、同時に薬液用ノズル412及び純水ノズルから基板Wの表裏面に所定の処理液を供給し、図示しない上下ロールスポンジ(ロール状ブラシ)で基板Wを上下から適度な圧力で挟み込んで洗浄するようになっている。なお、ロールスポンジを単独にて回転させることにより、洗浄効果を増大させることもできる。
As a result, the substrate W is held by the
更に、洗浄チャンバ26は、基板Wのエッジ(外周部)に当接しながら回転するスポンジ(PFR)419が備えられ、このスポンジ419を基板Wのエッジに当てて、ここをスクラブ洗浄するようになっている。
Further, the cleaning
図22は、後処理チャンバ28を示す。この後処理チャンバ28は、先ず化学洗浄及び純水洗浄を行い、しかる後、スピンドル回転により洗浄後の基板Wを完全乾燥させるようにしたチャンバで、基板Wのエッジ部を把持するクランプ機構420を備えた基板ステージ422と、このクランプ機構420の開閉を行う基板着脱用昇降プレート424を有している。この基板ステージ422は、スピンドル回転用モータ426の駆動に伴って高速回転するスピンドル428の上端に連結されている。
FIG. 22 shows the
更に、クランプ機構420で把持した基板Wの上面側に位置して、超音波発振器により特殊ノズルを通過する際に超音波を伝達して洗浄効果を高めた純水を供給するメガジェットノズル430と、回転可能なペンシル型洗浄スポンジ432が、旋回アーム434の自由端側に取付けられて配置されている。これにより、基板Wをクランプ機構420で把持して回転させ、旋回アーム434を旋回させながら、メガジェットノズル430から純水を洗浄スポンジ432に向けて供給しつつ、基板Wの表面に洗浄スポンジ432を擦り付けることで、基板Wの表面を洗浄するようになっている。なお、基板Wの裏面側にも、純水を供給する洗浄ノズル(図示せず)が備えられ、この洗浄ノズルから噴射される純水で基板Wの裏面も同時に洗浄される。
そして、このようにして洗浄した基板Wは、スピンドル428を高速回転させることでスピン乾燥させられる。
Further, a
The substrate W thus cleaned is spin-dried by rotating the
また、クランプ機構420で把持した基板Wの周囲を囲繞して処理液の飛散を防止する洗浄カップ436が備えられ、この洗浄カップ436は、洗浄カップ昇降用シリンダ438の作動に伴って昇降するようになっている。
Further, a
なお、この後処理チャンバ28にキャビテーションを利用したキャビジェット機能も搭載するようにしてもよい。また、図示しないが、後処理チャンバとして、この内部に乾燥空気を供給するドライエアユニットを備え、基板のスピンドライの際に、後処理チャンバ内に乾燥空気を供給するようにしたものを使用することが好ましい。これにより、基板の乾燥を徹底させ、吸着水分による配線部分の酸化やミストバックによるウォータ・マーク発生等の問題を回避することができる。
The
図23は、図2におけるプラズマ処理チャンバ30を示す。このプラズマ処理チャンバ30は、内部に基板Wを搬入してプラズマ処理を行うプラズマ処理ユニット500と、このプラズマ処理ユニット500と基板処理装置内の雰囲気を遮断するトランスファユニット502とを有し、このプラズマ処理ユニット500とトランスファユニット502との間にゲートバルブ504が配置されている。
FIG. 23 shows the
プラズマ処理ユニット500の内部には、基板Wを保持し接地されて下部電極となる基板ホルダ506と、この基板ホルダ506の上方に位置しRF(高周波)電源508に接続されて上部電極となる電極板510が平行に配置されて収納されている。プラズマ処理ユニット500には、内部に真空ポンプ512を介装した真空ライン514を有し、プラズマ処理ユニット500内を減圧して基板Wを減圧処理する真空排気系516が接続されている。更に、電極板510を下端に連結した連結部518の内部には、NH3やN2ガス等のプラズマガスをプラズマ処理ユニット500の内部に導入するガス供給路518aが設けられている。また、プラズマ処理ユニット500には、この内部の温度をコントロールするためのヒータ520が備えられている。
一方、トランスファユニット502の内部には、基板を載置して冷却するクールプレート522が収納されている。
Inside the
On the other hand, inside the
なお、図示しないが、プラズマ処理チャンバ30の内部には、プラズマ処理ユニット500とトランスファユニット502との間で基板Wを搬送する搬送ロボット等の基板搬送装置が備えられている。
Although not shown, the
このプラズマ処理チャンバ30にあっては、前述のように、後処理を施して乾燥させた基板Wをトランスファユニット502内に搬入する。そして、ゲートバルブ504を開いて基板Wをプラズマ処理ユニット500内に搬入してゲートバルブ504を閉じる。次に、真空排気系516を介してプラズマ処理ユニット500内を、例えば1〜10Torrに減圧し、同時にガス供給路518aからプラズマガスをプラズマ処理ユニット500内に導入し、これによって、プラズマ処理ユニット500内をN2を含む雰囲気、例えばNH3雰囲気またはN2雰囲気にする。この状態で、電極板510をRF電源508に接続し、これによって、両電極間、つまり電極板510と基板ホルダ506で保持した基板Wとの間にグロー放電を起こさせ、このグロー放電によってラジカル化した窒素(N・)を配線保護膜9の表面から該配線保護膜9の内部に浸入させて、配線保護膜9にプラズマ処理を施す。この時、ヒータ520を介してプラズマ処理ユニット500内の温度を制御する。
In the
そして、プラズマ処理が終了した後、電極板510をRF電源508から切り離し、プラズマ処理ユニット500内を大気に戻した後、ゲートバルブ504を開いてプラズマ処理後の基板をトランスファユニット502内に搬入し、このトランスファユニット502内のクールプレート522上に載置して基板を冷却し、冷却後の基板をトランスファユニット502から搬出する。
After the plasma processing is completed, the
なお、前述の各リンス処理に際し、リンス液として、水素ガス溶解水や電解カソード水を使用する場合には、前記各ユニットに、超純水に水素ガスを溶解する装置または超純水を電解する装置を付設し、これらの装置から水素ガス溶解水または電解カソード水を基板に供給するようにすることができる。 In addition, when hydrogen gas-dissolved water or electrolytic cathode water is used as the rinsing liquid in each of the above-described rinsing processes, an apparatus for dissolving hydrogen gas in ultrapure water or ultrapure water is electrolyzed in each unit. Devices can be attached, and hydrogen gas-dissolved water or electrolytic cathode water can be supplied from these devices to the substrate.
図24は、プラズマ処理チャンバの例を示す。このプラズマ処理チャンバは、常圧でプラズマ処理を行うようにしたもので、内部に基板Wを搬入してプラズマ処理を行うプラズマ処理ユニット600を備えている。このプラズマ処理ユニット600の内部には、基板Wを保持し接地されて下部電極となる基板ホルダ602と、この基板ホルダ602の上方に位置しRF(高周波)電源604に接続されて上部電極となる電極板606,607が平行に配置されて収納されている。
FIG. 24 shows an example of a plasma processing chamber. This plasma processing chamber is configured to perform plasma processing at normal pressure, and includes a
プラズマ処理ユニット600には、電極板606,607の間に向けて、NH3やN2ガス等のプラズマガスを導入するガス供給路608と、プラズマ処理ユニット600の内部にパージ用ガスを導入するパージ用ガス導入路610と、プラズマ処理ユニット600の内部を排気する排気路612が備えられ、この排気路612には排気ポンプ614が設置されている。
In the
このプラズマ処理チャンバにあっては、プラズマ処理ユニット600内を不活性化ガスを含む雰囲気、例えばN2雰囲気にし、更にガス供給路608より反応ガス、例えばNH3/N2混合ガスを導入する。この状態で、電極板606をRF電源604に接続し、これによって、両電極間、つまり電極板606ともう一方の電極板607との間にグロー放電を起こさせ、このグロー放電によってラジカル化した窒素(N・)や水素(H・)をガスの流れで、基板W表面に移動させ、配線保護膜9の表面から該配線保護膜9の内部に浸入させて、配線保護膜9にプラズマ処理を施すことができる。また基板Wを回転させることによって、処理面内の均一性を高めることができる。そして、プラズマ処理後、パージ用ガス供給路610からプラズマ処理ユニット600の内部にパージ用ガスを導入しつつ、排気ポンプ614を介して排気することで、プラズマ処理ユニット600の内部をパージすることができる。
In this plasma processing chamber, the inside of the
8 配線
9 配線保護膜
9a 窒化膜
12 ロード・アンロードユニット
18,20 前処理チャンバ
22 無電解めっきチャンバ
26 洗浄チャンバ
28 後処理チャンバ
30 プラズマ処理チャンバ
34 搬送ロボット
40 絶縁膜
56 ハウジング部
58 基板ホルダ
60 処理ヘッド
86 基板固定リング
100 処理槽
102 蓋体
200 めっき槽
202 洗浄槽
204 基板ヘッド
230 ハウジング部
232 ヘッド部
316 ヒータ
320 熱交換器
322 加熱装置
324 攪拌ポンプ
420 クランプ機構
422 基板ステージ
428 スピンドル
432 洗浄スポンジ
434 旋回アーム
436 洗浄カップ
500,600 プラズマ処理ユニット
502 トランスファユニット
504 ゲートバルブ
506 基板ホルダ
508 電源
510 電極板
516 真空排気系
518a ガス供給路
520 ヒータ
522 クールプレート
8
Claims (17)
前記基板の被めっき下地表面に前処理を行い、
前記前処理を施した被めっき下地表面に無電解めっきを施して前記保護膜を選択的に形成し、
前記無電解めっき後の基板を清浄化処理して乾燥させ、
前記乾燥後の基板表面にプラズマ処理を行うことを特徴とする基板処理方法。 In protecting the wiring by selectively forming a protective film on the exposed surface of the wiring formed on the surface of the substrate,
Perform pre-treatment on the substrate surface to be plated,
Selectively forming the protective film by performing electroless plating on the surface of the substrate to be plated that has undergone the pretreatment,
The substrate after the electroless plating is cleaned and dried,
A substrate processing method comprising performing plasma processing on the dried substrate surface.
前記基板の被めっき下地表面にプラズマ処理してから前処理を施し、
前記前処理を施した被めっき下地表面に無電解めっき処理を施して前記保護膜を選択的に形成し、
前記無電解めっき処理後の基板を清浄化処理して乾燥させ、
前記乾燥後の基板表面にプラズマ処理を行うことを特徴とする基板処理方法。 In protecting the wiring by selectively forming a protective film on the exposed surface of the wiring formed on the surface of the substrate,
Plasma treatment is performed on the substrate surface to be plated, and then pretreatment is performed.
The protective film is selectively formed by performing electroless plating treatment on the surface of the substrate to be plated that has undergone the pretreatment,
The substrate after the electroless plating treatment is cleaned and dried,
A substrate processing method comprising performing plasma processing on the dried substrate surface.
前記基板表面に前処理を施す前処理チャンバと、
前記前処理を施した被めっき下地表面に無電解めっき処理を施して前記保護膜を選択的に形成する無電解めっきチャンバと、
前記処理後の基板を清浄化し乾燥させる後処理チャンバと、
基板表面に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理チャンバを有することを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for selectively forming a protective film on an exposed surface of a wiring formed on a surface of a substrate,
A pretreatment chamber for pretreating the substrate surface;
An electroless plating chamber for selectively forming the protective film by performing an electroless plating process on the surface of the substrate to be plated subjected to the pretreatment;
A post-processing chamber for cleaning and drying the processed substrate;
A substrate processing apparatus having a plasma processing chamber for performing plasma processing on a substrate surface.
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