JP2005332950A - 配線形成方法および配線形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線を部分的に形成することができる配線形成方法を提供する。
【解決手段】 配線形成方法は、基板Ｗ上に形成された溝４００に有機金属化合物の溶液４０２を供給する溶液供給工程と、有機金属化合物の溶液４０２を乾燥させて溝４００内に有機金属化合物の膜４０４を形成する有機金属化合物膜生成工程と、有機金属化合物の膜４０４に電子ビームＢを照射して金属４０６を析出させ、溝４００に金属４０６の配線を形成するエネルギー線照射工程とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板表面に形成された窪みに銅、アルミ、銀等の配線用金属を埋め込み、配線を形成する基板の配線形成方法および装置に関する。特に、ウエハ等の半導体基板上に形成された微細な配線用の溝、孔等の窪みに配線用金属を埋め込んで配線を形成する配線形成方法および装置に関する。

従来から、特許文献１等に記載されているように、半導体ウエハ等の基板に配線を形成する方法が知られていた。特許文献１には、プリント配線およびその製造方法が開示されている。この文献に記載された方法では、次のように配線を形成する。まず、絶縁性樹脂を射出成形して凸部および凹部（溝）を有する立体成型品を作製する。次に立体成型品の表面に無電解めっきにて導電体層を形成する。その後、導電体層が形成された立体成型品の機械的な表面研磨を行い、凹部（溝）に導電パターンを形成する。
特開２００２−２９００１０号公報（第４頁、図３）

上記した特許文献１に記載された方法では、めっきプロセスおよび表面研磨プロセスにおいて、基板の全面を一括して処理する必要があった。従って、部分的に配線を形成することや、不具合の生じた部分だけを補修することは不可能であった。また、めっきプロセスおよび表面研磨プロセスは共に、大規模なウェットプロセスであり、処理後の基板を洗浄および乾燥するための時間とスペースを必要とする。

本発明は、上記背景に鑑み、配線を部分的に形成することができる配線形成方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の配線形成方法は、基板上に形成された窪みに有機金属化合物の溶液を供給する溶液供給工程と、前記有機金属化合物の溶液を乾燥させて前記窪み内に前記有機金属化合物の膜を形成する有機金属化合物膜生成工程と、前記有機金属化合物の膜にエネルギー線を照射して金属を析出させ、前記窪みに金属の配線を形成するエネルギー線照射工程と、を備える。

このように基板の窪みに生成した有機金属化合物の膜にエネルギー線を照射することにより、照射部位に位置する膜に含まれる有機成分が分解されて金属が析出し、金属の配線が形成される。従って、エネルギー線の照射部位のみに配線を形成できる。また、この方法によれば、大規模なウェットプロセスを行わないで配線を形成できるので、省プロセス、省スペース化を図ることができる。

また、本発明の配線形成方法において、前記溶液供給工程は、前記窪みに前記有機金属化合物の溶液を塗布してもよい。

このように有機金属化合物の溶液を塗布することにより、溶液が乾燥しやすく、迅速に有機金属化合物の膜を生成できる。

また、本発明の配線形成方法は、前記溶液供給工程、前記有機金属化合物膜生成工程、前記エネルギー線照射工程を、前記窪みに金属が充填されるまで繰り返し行ってもよい。

この構成により、基板の窪みに金属が段階的に埋まっていくので、窪みを埋める金属の量を容易に調節できる。

また、本発明の配線形成方法において、前記エネルギー線照射工程では、前記エネルギー線として電子ビームを照射してもよい。

ビーム径を絞ることができる電子ビームを用いることにより、ビームを所望の箇所に照射することができる。

また、本発明の配線形成方法は、前記基板の配線を検査する検査工程を備え、前記検査工程において前記窪みに金属が充填されていないと判定されたときに、前記溶液供給工程、前記有機金属化合物膜生成工程、前記エネルギー線照射工程を行ってもよい。

このように窪みを埋める金属の量が不十分なときに窪みに金属を形成することにより、適切な配線を形成できる。

また、本発明の配線形成方法は、前記基板の配線を検査する検査工程と、前記検査工程において前記窪みから金属がはみ出していると判定されたときに、はみ出した部分にエネルギー線を照射して研削する補修工程と、を備えてもよい。

このようにはみ出した金属を研削することにより、適切な配線を形成できる。

また、本発明の配線形成方法は、前記エネルギー線照射工程の後に、前記基板を熱処理するアニール工程を備えてもよい。

このようにアニール工程にて熱処理を行うことにより、析出した金属が集結して金属の粒塊が大きくなるので、配線の電気抵抗が小さくなる。

本発明の配線形成装置は、基板上に形成された窪みに有機金属化合物の溶液を供給する溶液供給部と、前記有機金属化合物の溶液を乾燥させて前記窪み内に前記有機金属化合物の膜を形成する有機金属化合物膜生成部と、前記有機金属化合物の膜にエネルギー線を照射して金属を析出させ、前記窪みに金属の配線を形成するエネルギー線照射部と、を備える。

このように基板の窪みに生成した有機金属化合物の膜にエネルギー線を照射することにより、照射部位に位置する膜に含まれる有機成分が分解されて金属が析出し、金属の配線が形成される。従って、エネルギー線の照射部位のみに配線を形成できる。また、この装置によれば、大規模なウェットプロセスを行わないで配線を形成できるので、省プロセス、省スペース化を図ることができる。

また、本発明の配線形成装置は、前記有機金属化合物の膜を除去するエッチングユニットと、前記エッチングユニットにて前記有機金属化合物の膜が除去された基板を洗浄する洗浄ユニットと、前記洗浄ユニットにて洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットと、を備えてもよい。

このようにエッチングユニットを備えることにより、窪み以外に生成された有機金属化合物の膜を除去することができる。従って、有機金属化合物の溶液を供給するときに、窪み内部のみに供給されるように厳密に制御する必要がなく、溶液を供給するプロセスを簡易にできる。

また、前記乾燥ユニットには、加熱用ヒータまたはガスを基板表面に吹き付けるノズルの少なくとも一方が備えられていてもよい。

また、本発明の配線形成装置は、乾燥した基板を搬送するドライハンドロボットと、濡れた基板を搬送するウェットハンドロボットと、を備えてもよい。

このようにドライハンドロボットとウェットハンドロボットを備えることにより、基板の状態に応じて適切に搬送を行うことができる。

また、本発明の配線形成装置において、前記基板に対する処理を行う処理室は、乾燥した基板用の出入り口と濡れた基板用の出入り口を備えてもよい。

このように処理室が乾燥した基板用の出入り口と濡れた基板用の出入り口とを備えることにより、基板の状態に応じた出入り口から基板を出し入れすることにより、適切な処理を行うことができる。

また、本発明の配線形成装置は、配線が形成された基板表面を検査する基板表面検査装置を備えてもよい。

このように基板表面検査装置を備えることにより、配線が形成された基板を検査することができる。

また、本発明の配線形成装置において、前記エネルギー線照射部は、前記エネルギー線として電子ビームを照射してもよい。

ビーム径を絞ることができる電子ビームを用いることにより、ビームを所望の箇所に照射することができる。

また、本発明の配線形成装置において、前記溶液供給部として、液供給ノズルを備えたスピンコーターまたはスプレー、若しくは前記基板を前記有機金属化合物の溶液に浸漬させる浸漬槽を用いることができる。

また、本発明の配線形成装置は、前記配線を形成した基板を熱処理するアニールユニットを備えてもよい。

アニールユニットにて熱処理を行うことにより、析出した金属が集結して金属の粒塊が大きくなるので、配線の電気抵抗を小さくできる。

本発明は、基板の窪みに生成した有機金属化合物の膜にエネルギー線を照射することにより、照射部位に位置する膜に含まれる有機成分が分解されて金属が析出し、金属の配線が形成される。これにより、エネルギー線の照射部位のみに配線を形成できるという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態の配線形成方法および配線形成装置について図面を参照しながら説明する。本実施の形態の配線形成方法は、１００ｎｍ程度の配線、０．１３μｍ程度の配線、数１０μｍの実装配線等に適用可能である。

図１（ａ）〜図１（ｇ）は、第１の実施の形態の配線形成方法の工程を示す図である。第１の実施の形態では、基板Ｗに形成された溝４００に銅、アルミ、銀等の配線用金属を埋め込んで配線を形成する。

図１（ａ）は、基板Ｗの配線用の溝４００を横から見た断面図である。第１段目の溝４００ａが配線パターンを形成するための溝である。第１段目の溝４００ａより深い第２段目の溝４００ｂは、多層配線の場合に下の層と電気的導通を取るためのスルーホールである。

まず、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗの配線用の溝４００に、配線用の金属を含む有機金属化合物の溶液４０２を供給する。ここで、用いられる溶液４０２としては、例えば、銅の脂肪酸の溶液である。基板Ｗの溝４００への溶液４０２の供給方法は、種々の方法が考えられる。例えば、スピンコーターやスプレーによって基板Ｗの表面に溶液４０２を噴霧して供給してもよいし、液体を吸収・保持できる筆のような含浸材に溶液４０２を染み込ませ、含浸材を用いて塗布してもよい。

次に、図１（ｃ）に示すように、有機金属化合物の溶液４０２を乾燥させ、基板Ｗの溝４００の中に有機金属化合物の膜４０４を形成する。ここでの乾燥は、自然乾燥によってもよいが、加熱したり、窒素やアルゴン等のガスを吹き付けたりしてもよい。また、これらの乾燥の処理は、単独で行ってもよいが、加熱とガスの供給を組合せて行ってもよい。

続いて、図１（ｄ）に示すように、溝４００内の有機金属化合物の膜４０４にエネルギービームＢを照射し、図１（ｅ）に示すように溝４００の内部に金属４０６を析出させる。ここで照射するエネルギービームＢは、有機金属化合物の膜４０４に照射して金属４０６を析出させることができるものであればよい。具体的には、電子ビーム、光ビーム、レーザービーム、Ｘ線等が挙げられる。ビーム径を細く絞ることができる電子ビームは、配線パターンを形成しようとする箇所にビームを照射できるので好ましい。すなわち、基板Ｗの溝４００の内部にのみ電子ビームを照射する制御を容易に行うことができる。

図１（ａ）〜図１（ｅ）に示す工程を繰り返し行うことにより、図１（ｆ）に示すように溝４００の中に形成される金属膜４０４を徐々に厚くして溝４００の内部に金属４０６を充填し、最終的に図１（ｇ）に示すように溝４００に金属４０６の配線を形成する。

本実施の形態の配線形成方法によれば、図１（ｇ）に示すように、基板Ｗの溝４００の内部にのみ金属４０６の配線を生成でき、平坦な部分には金属を生じさせない。従って、従来、めっきプロセスの後に行っていた表面研磨プロセスを省略することができる。また、ビームＢは直進性にすぐれているため、溝４００の奥までビームＢを届かせることができる。これにより、溝４００の奥までボイドを生じさせずに金属を析出させることができる。

また、本実施の形態の配線形成方法によれば、部分的に配線を形成できるので、状況により変化し得る種々の配線形成要求に対応でき、省スペース、省プロセス化を図れるため、多品種少量生産のいわゆるミニファブと呼ばれている生産形態に極めて効率よく対応することが可能となる。

上記した実施の形態では、有機金属化合物の膜４０４が溝４００の内部を薄く一様に覆う例（図１（ｃ）参照）を挙げて説明したが、有機金属化合物の膜４０４を溝４００に充填させてエネルギービームを照射すれば、配線の金属が溝４００に充填されるまでの繰り返し回数を低減できる。また、溝４００の内部を金属で充填するために必要な有機金属化合物の量を計算し、計算で求められた量の有機金属化合物の膜４０４を形成すれば、一回のエネルギービームの照射により配線を完成させることもできる。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本実施の形態の配線形成方法を用いた配線の補修の工程を示す図である。図２（ａ）に示すように、配線に欠けている部分がある場合の補修について説明する。まず、配線の欠けた部分４０８に有機金属化合物の溶液を供給して乾燥させ、図２（ｂ）に示すように有機金属化合物の膜４０４を生成する。続いて、図２（ｃ）に示すように、有機金属化合物の膜４０４が形成された箇所に電子ビーム等のエネルギービームＢを照射する。これにより、図２（ｄ）に示すように配線の欠けた部分４０８を補修することができる。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、配線の補修の工程を示す図である。図３（ａ）に示すように、配線が溝４００からはみ出した部分４１０がある場合、その部分にエネルギービームＢを照射し、その部分を削る。これにより、図３（ｂ）に示すように配線を補修できる。

次に、本発明の実施の形態の配線形成装置について説明する。

図４は、第１の実施の形態の配線形成装置４２０を示す図である。配線形成装置４２０は、基板Ｗを載置するためのカセット４２２、４２４と、基板Ｗの溝４００に有機金属化合物の溶液４０２を供給するための溶液供給室４２６と、基板Ｗの窪みに供給された溶液４０２を乾燥させて有機金属化合物の膜４０４を溝４００内に形成するための乾燥室４２８と、有機金属化合物の膜４０４にビームを照射して金属を析出させるビーム照射室４３０とを備えている。ビーム照射室４３０の前には、ビーム照射室４３０に入れる前の基板Ｗを真空雰囲気中に一旦載置するロードロック室４３２を有する。ロードロック室４３２とビーム照射室４３０との間には搬送ロボット４３４が配置され、ロードロック室４３２からビーム照射室４３０への基板Ｗの搬送を行う。また、配線形成装置４２０は、基板Ｗ上に残った有機金属化合物の膜４０４をエッチングするためのエッチングユニット４３６と、エッチング後の基板Ｗを洗浄するための洗浄ユニット４３８と、洗浄後の基板Ｗを乾燥させる乾燥ユニット４４０とを備えている。各処理室およびユニットとの間の基板Ｗの搬送は、搬送ロボット４４２、４４４、４４６により行われる。すなわち、ウェットハンドロボット４４２は、溶液供給室４２６、乾燥室４２８、エッチングユニット４３６、洗浄ユニット４３８、乾燥ユニット４４０の間の基板Ｗの搬送を行う。ドライハンドロボット４４４は、乾燥室４２８、ロードロック室４３２、エッチングユニット４３６の間の基板Ｗの搬送を行う。クリーンハンドロボット４４６は、カセット４２２、４２４からの基板Ｗの出し入れを行う。

次に、配線形成装置４２０の動作について説明する。本実施の形態の配線形成装置４２０は、図１（ａ）〜図１（ｇ）で説明した処理工程を実行して配線を形成する。まず、半導体ウエハ等の基板Ｗをカセット４２２に載置する。カセット４２２への基板Ｗの載置は、人が行ってもよいし、機械によって行ってもよい。配線形成装置４２０は２つのカセット４２２、４２４を有するが、一つは配線形成装置４２０に搬入する基板Ｗを載置するカセット４２２であり、もう一つは配線形成装置４２０によって配線が形成された基板Ｗを載置するカセット４２４である。ここでは、カセット４２２に配線形成されていない基板Ｗを載置する。

配線形成装置４２０のクリーンハンドロボット４４６は、カセット４２２から基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを溶液供給室４２６に搬送する。クリーンハンドロボット４４６は、配線形成前の基板Ｗと、配線形成後に乾燥されたクリーンな基板Ｗを取り扱う。

配線形成装置４２０は、溶液供給室４２６において、基板Ｗの溝４００に配線金属を含む有機金属化合物の溶液４０２を供給する。溶液供給室４２６では、有機金属化合物の溶液４０２を基板Ｗの窪みに局所的に供給してもよいし、基板Ｗの全体に供給してもよい。ここで、供給する溶液４０２としては、配線に用いる金属の金属有機化合物、金属錯体などを溶液に溶かしたものが用いられる。配線に用いられる代表的な金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどが挙げられる。

これらの金属の金属有機化合物としては、例えば、金属アルコキシド、有機カルボン酸塩、シクロペンタジエニル金属、金属βジケトネート、ジビバロイルメタナトなどが用いられる。

金属錯体としては、アセチルアセトン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩、ジエチレングリコール塩、アセト酢酸アルキルエステル塩、アロン酸エステル塩、ヒドラゾン塩、クエン酸塩や酒石酸塩などが用いられる。

いずれもアルコールなどの溶媒に均一に溶解し、溶液の塗布により均一な膜形成が可能であり、また、熱分解などで有機成分が除去されやすい材料が用いられる。均一が膜が形成されるのであれば、材料は数種の材料を混合して用いてもよい。

これらの材料の中では、好ましくは、金属アルコキシド、アセチルアセトン金属塩、ジピバロイルメタナト金属塩、金属カルボン酸塩、およびこれらの機レート化合物も含めた有機金属錯体等が挙げられる。

配線に広く用いられる銅については、銅アルコキシド、酢酸銅、銅ペンタジオネート等の化合物を原料として、これにジエタノールアミンをキレート配位させたもの、あるいは、ピリジンとプロピオン酸をキレート配位させたものが用いられる。

また、これらの有機金属化合物を、適当な溶媒に溶解または分散させたペースト状の溶液を用いてもよい。この他にも、配線金属として好適であり、エネルギービームの照射により金属が析出するものであれば使用することが可能である。

溶液４０２の供給は、種々の方法によって行うことができる。例えば、スピンコーターまたはスプレーノズルを用いて溶液４０２を基板Ｗに噴霧することができる。また、液体を吸収・保持できる筆のような含浸材に溶液４０２を染み込ませ、含浸材を用いて塗布してもよい。あるいは、溶液４０２を入れた水槽に基板Ｗを浸漬して、基板Ｗの全面に溶液４０２を供給してもよい。ここで、溶液４０２の供給方法の一例として、スピンコーターについて説明する。

図５および図６はスピンコーター４５０の構成を示す図である。スピンコーター４５０は、有機金属化合物の溶液４０２を基板Ｗの表面に供給するもので、基板Ｗを配線形成面を上向きに保持して回転させる基板保持部４５２と、この基板保持部４５２で保持した基板Ｗの周囲を囲む有底カップ状の飛散防止板４５４とを有している。基板保持部４５２は、その上面に基板Ｗを吸着保持する真空チャックを備える。基板保持部４５２は、サーボモータ４５６から延びる回転軸４５８の上端に連結されて、サーボモータ４５６の駆動に伴って回転するようになっている。飛散防止板４５４は、有機溶媒に耐える材料、例えばステンレスで構成されている。

基板保持部４５２で保持した基板Ｗの表面の中央部または中央部よりややずらした上方に位置して、有機金属化合物の溶液４０２を滴下する溶液供給ノズル４６０が下方に向けて配置されている。この溶液供給ノズル４６０は、アーム４６２の自由端に連結されている。アーム４６２の内部には、所定量の溶液４０２を供給する、例えばシリンジポンプ等の定量供給装置４６４から延びる配管が配置され、この配管は溶液供給ノズル４６０に連通している。

基板保持部４５２で保持した基板Ｗの周辺部上方に、洗浄液を基板Ｗのベベル部に向けて供給するベベル洗浄ノズル４６６が下方に向けて内方に傾斜して配置されている。さらに、基板保持部４５２で保持した基板Ｗの下方に、ガスまたは洗浄液を基板Ｗの裏面に向けて供給する複数の裏面洗浄ノズル４６８が上方に向け外方に傾斜して配置されている。飛散防止板４５４の底部には、ドレイン穴４５４ａが設けられている。

これにより、基板Ｗを基板保持部４５２にて保持し、サーボモータ４５６を駆動して、例えば３００〜５００ｒｐｍ、より好ましくは４００〜５００ｒｐｍで回転させながら、溶液供給ノズル４６０から所定量の有機金属化合物の溶液４０２を基板Ｗの表面の中央部に滴下し、基板Ｗの表面を溶液４０２が覆った時点で、溶液４０２の滴下を停止することで、溶液４０２を基板Ｗの表面に均一に塗布できる。このとき、ベベル洗浄ノズル４６６から例えばメタノールやアセトン等の親水性有機溶媒、またはエタノールやイソプロピルアルコール等の洗浄液を基板Ｗのベベル部に同時に供給することで、有機金属化合物の溶液４０２の縁垂れや回り込みを防止する。また、裏面洗浄ノズル４６８からＮ₂ガスまたは空気等のガス、または前述したベベル部に供給する洗浄液を同じ洗浄液を基板Ｗの裏面に供給し、この気流または洗浄液で基板Ｗの裏面の汚染を防止する。

基板Ｗに溶液４０２を供給した後、ウェットハンドロボット４４２が、基板Ｗを溶液供給室４２６から乾燥室４２８に搬送する。このとき、溶液供給室４２６から基板Ｗを搬出する搬出口は、溶液供給室４２６に基板Ｗを搬入した搬入口とは異なる。すなわち、乾燥した基板Ｗを出し入れするための出入り口から基板Ｗを溶液供給室４２６に搬入し、濡れた基板Ｗを出し入れするための出入り口から基板Ｗを搬出する。これにより、乾燥した出入り口を濡れた基板Ｗで濡らしてしまう事態を防止できる。

乾燥室４２８では、基板Ｗに供給された有機金属化合物の溶液４０２から有機物を蒸発させ、基板Ｗに有機金属化合物の薄膜４０４を形成する。ランプヒータによって乾燥室４２８内を温めてもよいし、基板Ｗを載せる載置台にヒータを内蔵し、ヒータによって基板Ｗを温めてもよい。載置台の素材は、特定の材料に限定されないが、熱伝導性の良いセラミックが好適である。また、ノズルから高温のＮ₂、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスを基板Ｗに噴射して基板Ｗを乾燥させてもよい。いずれの方法を採用しても、２００℃以上に加熱すると金属の融点に達し、金属がそのまま析出してしまう可能性があるので、この工程では２００℃以下の温度で加熱して基板Ｗを乾燥させ、有機物を蒸発させる。

乾燥室４２８にて基板Ｗを乾燥した後、ドライハンドロボット４４４が、基板Ｗを乾燥室４２８からロードロック室４３２に搬送する。このときも、乾燥室４２８から基板Ｗを搬出する搬出口は、乾燥室４２８に基板Ｗを搬入した搬入口とは異なる。すなわち、濡れた基板Ｗを出し入れするための出入り口から基板Ｗを乾燥室４２８に搬入し、乾燥した基板Ｗを出し入れするための出入り口から基板Ｗを搬出する。

ロードロック室４３２は真空排気されたチャンバであり、高真空の環境にして処理を行うビーム照射室４３０と、外部の大気との圧力的なクッションの役割を果たしている。ロードロック室４３２内には、基板Ｗを載置するための載置台が設けられている。載置台は、例えば２段としておき、一つの段をビーム照射室４３０から搬出された基板Ｗを受ける段とし、もう一つの段をビーム照射室４３０での処理中に、次に処理すべき基板Ｗを待機させておく段とすることが好ましい。この構成により、基板Ｗをビーム照射室４３０での処理が終了した後、処理後の基板Ｗを搬出して一の段に基板Ｗを載置した直後に、もう一つの段から未処理の基板Ｗをビーム照射室４３０に搬入することができ、スループットを向上させることができる。

ロードロック室４３２に搬入された基板Ｗは、搬送ロボット４３４により、ビーム照射室４３０に搬入される。ビーム照射室４３０では、有機金属化合物の薄膜４０４が形成された基板Ｗの溝４００にビームを照射し、金属を析出させる。

図７は、ビーム照射装置４７０を示す図である。本実施の形態では、電子線を用いた電子線照射装置４７０を例として説明する。図７に示すように、電子線照射装置４７０は、電子ビームＢを生成して発射する電子ビーム源４７２と、電子ビームＢを加速する加速電極４７４と、電子ビームを絞るレンズ４７６と、電子ビームＢを走査または偏向させるための偏向電極４７８と、基板Ｗから放出された電子を検出する検出器４８０と、基板Ｗを載せるステージ４８２とを備えている。検出器４８０には、検出データに基づいて画像情報を取得するための画像情報取得部４８４が接続されている。

次に、電子線照射装置４７０を用いた処理について説明する。まず、電子ビームＢを基板Ｗに照射し、基板Ｗから放出された電子を検出する。次に、電子線照射装置４７０の画像情報取得部４８４は、検出した電子の情報から基板Ｗの表面の画像情報を求め、基板Ｗ上の溝４００の位置を把握する。このときの倍率は、位置座標を把握できるレベルの倍率でよい。また、必要に応じて、光学顕微鏡を設置し、それを用いて位置座標を把握してもよい。位置座標を把握したら、ステージ４８２を移動させるか、あるいは偏向電極４７８によりビームＢを偏向させて、基板Ｗとビーム照射の相対位置を適切に調整する。

続いて、電子線照射装置４７０は、検出器からの情報によって把握した溝４００の位置情報を用いて、溝４００に電子ビームＢを照射し、金属を析出させる。このとき照射する電子ビームのエネルギーおよび照射移動速度については、基板Ｗの材質、配線金属の種類、配線用の溝４００の線幅等の種々の条件を考慮して適切に設定する。例えば、電子ビームのランディングエネルギーは、０．５ｋｅＶ〜３０ｋｅＶ、好ましくは１ｋｅＶ〜１５ｋｅＶ、さらに好ましくは１．５ｋｅＶ〜１０ｋｅＶとする。配線用のすべての溝４００に電子ビームＢの照射が終了したら、電子ビームＢの照射を停止する。

ビーム照射室４３０での処理が終了した後、搬送ロボット４３４がビーム照射室４３０から基板Ｗを搬出してロードロック室４３２に搬入する。続いて、ドライハンドロボット４４４が、基板Ｗをロードロック室４３２から搬出し、エッチングユニット４３６に搬送する。

エッチングユニット４３６では、基板Ｗの平坦部に残っている有機金属化合物の薄膜４０４を除去する。平坦部には電子ビームが照射されないため、塗布された有機金属化合物の薄膜４０４がそのまま残っている。エッチングユニット４３６では、有機金属化合物の種類に応じて適切なエッチング液を用いて、エッチングを行う。エッチングユニット４３６でのエッチング処理の終了後、ウェットハンドロボット４４２は、基板Ｗをエッチングユニット４３６から洗浄ユニット４３８に搬送する。

洗浄ユニット４３８では、水若しくは洗浄液を用いて基板Ｗの洗浄を行う。洗浄ユニット４３８では、エッチング液を落とすために適切な洗浄を行う。洗浄ユニット４３８での洗浄が終了すると、ウェットハンドロボット４４２は、基板Ｗを洗浄ユニット４３８から乾燥ユニット４４０に搬送する。

乾燥ユニット４４０では、スピンドライヤ等によって基板Ｗを乾燥させる。基板Ｗの乾燥後、さらに溝４００に配線を形成する場合には、基板Ｗを溶液供給室４２６に搬送し、上記したプロセスを繰り返し行い、配線を形成する。配線の形成が完了した場合には、クリーンハンドロボット４４６が、基板Ｗを乾燥ユニット４４０からアンロード用のカセット４２４に搬送し、カセット４２４内に載置する。

以上、本発明の配線形成装置４２０の動作について説明した。なお、上記説明中におけるエッチングプロセスは、毎回行う必要はなく、有機金属化合物の溶液４０２の供給、乾燥、およびビーム照射を繰り返し行い、溝４００が金属によって充填された時点でエッチングを行ってもよい。また、適切に定めた頻度にてエッチングを行ってもよい。

第１の実施の形態の配線形成装置４２０は、ビーム照射室４３０にて、有機金属化合物の膜に電子ビームを照射することにより、照射部位に位置する膜に含まれる有機成分が分解されて金属４０６が析出し、金属４０６の配線が形成される。従って、電子ビームの照射部位のみに配線を形成できる。また、大規模なウェットプロセスを行うための処理室を用いないで配線を形成できるので、省プロセス、省スペース化を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態の配線形成装置４２０について説明する。第２の実施の形態の配線形成装置４２０は、基本的な構成は第１の実施の形態の配線形成装置４２０と同じであるが、ビーム照射室４３０において、ビームを照射する範囲が第１の実施の形態と異なる。

第２の実施の形態の配線形成装置４２０では、照射面積の大きいビームを用いて基板Ｗの全体にビームを照射する。ビームの照射形状は、基板Ｗの形状に合わせて、長方形や楕円、線形の断面形状のビームを用いることができる。

このような構成を採用した場合、基板Ｗの平坦部にも金属が析出するので、平坦部に析出した金属を除去するために、エッチングユニット４３６にＣＭＰユニットを設置してもよい。なお、第１の実施の形態の溝４００へのビームの部分照射と、第２の実施の形態の基板Ｗの全体へのビームの照射があり得る場合には、部分用の湿式のエッチングユニット４３６と、全面用のＣＭＰユニットの双方を採用する。

第２の実施の形態の配線形成装置４２０によれば、基板Ｗの全体にビームを照射することにより、迅速に金属４０６を析出させることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態の配線形成装置４２０について説明する。第３の実施の形態の配線形成装置４２０は、第１の実施の形態の配線形成装置４２０の構成に加えて、配線の完成度を観察するための写真投影型検査装置４４８をさらに備えている。

図８は、第３の実施の形態の配線形成装置４２０の構成を説明するための図である。図８に示すように、配線形成装置４２０は、真空チャンバ内に写真投影型検査装置４４８を備える。真空チャンバ内の搬送ロボット４３４は、ロードロック室４３２、ビーム照射室４３０、写真投影型検査装置４４８のそれぞれにアクセスすることができる。

第３の実施の形態では、基板Ｗに形成された配線の完成度を写真投影型検査装置４４８にて観察し、完成度に基づいて、配線形成のための溶液４０２の供給、乾燥、ビーム照射の条件を設定する。これにより、現在の状態に合った条件で、迅速かつ適切に配線を形成できる。例えば、配線の完成度合いが低い、すなわち形成された金属の溝４００内での充填率が低い場合には、溶液４０２の供給量を増加すると共にビームの走査回数を増やし、配線の完成度合いが高い、すなわち形成された金属の溝４００内での充填率が高い場合には、溶液４０２の供給量を低下すると共にビームの走査回数を減らす。このように溶液４０２の供給量およびビームの照射条件を制御することにより、配線を適切に形成することができる。

なお、ビーム照射室４３０内の電子線照射装置でも基板Ｗの表面を観察することはできるが、配線形成に用いるビームは細く絞り込んだ加工用のビームであるため、このビームを用いて基板Ｗの表面を観察するためには基板Ｗの表面を走査しなくてはならならず、観察に時間を要する。本実施の形態のようにビームの照射面積が大きい写真投影型検査装置４４８を用いることで、観察時間を短縮できる。

第３の実施の形態では、真空チャンバ内に写真投影型検査装置４４８を配置した室を備えた例について説明したが、ビーム照射室４３０に写真投影型検査装置４４８を配置してもよい。例えば、電子線照射装置４７０と写真投影型検査装置４４８とを切り替え可能に配置することにより、省スペース化を実現できる。

次に、本発明の第４の実施の形態の配線形成装置４２０について説明する。図９は、第４の実施の形態の配線形成装置４２０を説明するための図である。第４の実施の形態の配線形成装置４２０は、第１の実施の形態の配線形成装置４２０の構成に加えて、アニールユニット４９０をさらに備える点が異なる。アニールユニット４９０は、ビーム照射室４３０にて金属が析出された基板Ｗをアニール処理するためのユニットである。アニールは、基板上の溝への金属の埋め込み工程が終わった後、仕上げの段階で１度だけ行ってもよいし、埋め込みの繰り返し工程の中で、任意のときに複数回行ってもよい。

図１０および図１１は、アニールユニット４９０を示す図である。アニールユニット４９０は、基板Ｗを出し入れするゲート４９２を有するチャンバ４９４の内部に位置して、基板Ｗを例えば３００〜４００℃に加熱するホットプレート４９６と、例えば冷却水を流して基板Ｗを冷却するクールプレート４９８が上下に配置されている。また、クールプレート４９８の内部を貫通して上下方向に延び、上端に基板Ｗを保持する複数の昇降ピン５００が昇降自在に配置されている。さらに、アニール時に基板Ｗとホットプレート４９６との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管５０２と、このガス導入管から導入され、基板Ｗとホットプレートとの間を流れたガスを排気するガス排気管５０４がホットプレート４９６を挟んで対峙する位置に配置されている。

ガス導入管５０２は、内部にフィルタ５０６を有するＮ₂ガス導入路５０８内を流れるＮ₂ガスと、内部にフィルタ５１０を有するＨ₂ガス導入路５１２内を流れるＨ₂ガスとを混合器５１４で混合し、この混合器５１４で混合したガスが流れる混合ガス導入路５１６に接続されている。

これにより、ゲート４９２を通じてチャンバ４９４の内部に搬入した基板Ｗを昇降ピン５００で保持し、基板Ｗとホットプレート４９６との距離が０．１〜１．０ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．５ｍｍ程度、さらに好ましくは０．１〜０．３ｍｍ程度となるまで、昇降ピン５００を上昇させる。この状態で、ホットプレート４９６を介して基板Ｗを５０〜１２００℃、好ましくは２００〜５００℃、さらに好ましくは３００〜４００℃となるように加熱し、同時にガス導入管５０２から酸化防止用のガスを導入して基板Ｗとホットプレート４９６との間に流す。これによって酸化を防止しつつ基板Ｗをアニールする。アニールは、例えば数１０秒〜６０秒程度継続して行う。

アニール終了後、基板Ｗとクールプレート４９８との距離が０〜１ｍｍ程度、好ましくは０〜０．５ｍｍ程度、さらに好ましくは０．１〜０．３ｍｍ程度となるまで、昇降ピン５００を下降する。この状態でクールプレート４９８内に冷却水を導入して、基板Ｗの温度が１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度基板Ｗを冷却する。冷却終了後、基板Ｗを次工程に搬送する。ここでは、酸化防止用のガスとしてＮ₂ガスと数％のＨ₂ガスを混合したガスを流すようにしているが、Ｎ₂ガスのみを流してもよい。

第４の実施の形態では、金属が析出された基板Ｗをアニール処理することにより、析出した金属が集結して金属の粒塊が大きくなる。これにより、マイクロボイドを減少させ、配線の電気抵抗を小さくできる。

次に、本発明の第５の実施の形態の配線形成装置４２０について説明する。第５の実施の形態の配線形成装置４２０は、第１の実施の形態の配線形成装置４２０に加え、無電解めっきを行う無電解めっき室を備える。第５の実施の形態では、無電解めっきを行うことにより配線を形成する。

図１２（ａ）〜図１２（ｇ）は、第５の実施の形態の配線形成装置４２０による配線形成工程を示す図である。まず、図１２（ａ）に示すような溝４００が形成された基板Ｗを準備する。基板Ｗに有機金属化合物の溶液４０２を塗布して乾燥させ、図１２（ｂ）に示すように、有機金属化合物の薄膜４０４を生成する。本実施の形態では、無電解めっき（銅や銀など）の触媒となるパラジウムなどの金属あるいはその金属化合物を含む薄膜を形成する。続いて、図１２（ｃ）に示すように、部分的にビームＢを透過するマスク５２０を用いて、溝４００の部分にビームＢを照射する。これにより、図１２（ｄ）に示すように、基板Ｗの溝４００に金属４０６が析出する。ここまでの工程は、上記した実施の形態と同じである。

第５の実施の形態では、図１２（ｄ）に示すように溝４００に析出した金属４０６を触媒層として無電解めっきを行う。これにより、溝４００にのみ金属４０６を形成でき、金属４０６で溝４００を埋め込むことができる。具体的には、まず、図１２（ｄ）に示す基板Ｗの平坦部に生成された有機金属化合物の薄膜４０４を洗浄する（図１２（ｅ）参照）。続いて、図１２（ｆ）に示すように、無電解めっきにより基板Ｗの溝４００に金属４０６を形成する。そして、図１２（ｇ）に示すように、基板Ｗの平坦部より出っ張った金属４０６をＣＭＰ研磨により研削する。

第５の実施の形態の配線形成装置４２０は、溝４００にのみ金属が形成されるので、ＣＭＰ工程において基板Ｗの平坦化加工を行わなくてもよく、工程短縮と製造コストの削減に効果がある。

以上、本発明の配線形成方法および配線形成装置について実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明は、エネルギー線の照射部位のみに配線が形成できるという効果を有し、基板上に配線を形成する配線形成方法等として有用である。

（ａ）〜（ｇ）は、実施の形態の配線形成方法の工程を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、配線の補修方法の工程を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、配線の補修方法の工程を示す図である。 第１の実施の形態の配線形成装置を示す図である。 スピンコーターを示す図である。 スピンコーターを示す図である。 電子線照射装置を示す図である。 第３の実施の形態の配線形成装置を説明するための図である。 第４の実施の形態の配線形成装置を説明するための図である。 アニールユニットを示す図である。 アニールユニットを示す図である。 （ａ）〜（ｇ）は、第５の実施の形態の配線形成装置による処理工程を示す図である。

符号の説明

４００ 溝
４０２ 有機金属化合物溶液
４０４ 有機金属化合物膜
４０６ 金属
４０８ 欠けた部分
４１０ はみ出し部分
４２０ 配線形成装置
４２２ カセット
４２４ カセット
４２６ 溶液供給装置
４２８ 乾燥室
４３０ ビーム照射室
４３２ ロードロック室
４３４ 搬送ロボット
４３６ エッチングユニット
４３８ 洗浄ユニット
４４０ 乾燥ユニット
４４２ ウェットハンドロボット
４４４ ドライハンドロボット
４４６ クリーンハンドロボット
４４８ 写真投影型検査装置

Claims (16)

1. 基板上に形成された窪みに有機金属化合物の溶液を供給する溶液供給工程と、
   前記有機金属化合物の溶液を乾燥させて前記窪み内に前記有機金属化合物の膜を形成する有機金属化合物膜生成工程と、
   前記有機金属化合物の膜にエネルギー線を照射して金属を析出させ、前記窪みに金属の配線を形成するエネルギー線照射工程と、
   を備えることを特徴とする配線形成方法。
2. 前記溶液供給工程は、前記窪みに前記有機金属化合物の溶液を塗布することを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
3. 前記溶液供給工程、前記有機金属化合物膜生成工程、前記エネルギー線照射工程を、前記窪みに金属が充填されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項１または２に記載の配線形成方法。
4. 前記エネルギー線照射工程では、前記エネルギー線として電子ビームを照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線形成方法。
5. 前記基板の配線を検査する検査工程を備え、
   前記検査工程において前記窪みに金属が充填されていないと判定されたときに、前記溶液供給工程、前記有機金属化合物膜生成工程、前記エネルギー線照射工程を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の配線形成方法。
6. 前記基板の配線を検査する検査工程と、
   前記検査工程において前記窪みから金属がはみ出していると判定されたときに、はみ出した部分にエネルギー線を照射して研削する補修工程と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の配線形成方法。
7. 前記エネルギー線照射工程の後に、前記基板を熱処理するアニール工程を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の配線形成方法。
8. 基板上に形成された窪みに有機金属化合物の溶液を供給する溶液供給部と、
   前記有機金属化合物の溶液を乾燥させて前記窪み内に前記有機金属化合物の膜を形成する有機金属化合物膜生成部と、
   前記有機金属化合物の膜にエネルギー線を照射して金属を析出させ、前記窪みに金属の配線を形成するエネルギー線照射部と、
   を備えることを特徴とする配線形成装置。
9. 前記有機金属化合物の膜を除去するエッチングユニットと、
   前記エッチングユニットにて前記有機金属化合物の膜が除去された基板を洗浄する洗浄ユニットと、
   前記洗浄ユニットにて洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットと、
   を備えることを特徴とする請求項８に記載の配線形成装置。
10. 前記乾燥ユニットには、加熱用ヒータまたはガスを基板表面に吹き付けるノズルの少なくとも一方が備えられていることを特徴とする請求項９に記載の配線形成装置。
11. 乾燥した基板を搬送するドライハンドロボットと、
    濡れた基板を搬送するウェットハンドロボットと、
    を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の配線形成装置。
12. 前記基板に対する処理を行う処理室は、乾燥した基板用の出入り口と濡れた基板用の出入り口を備えることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の配線形成装置。
13. 配線が形成された基板表面を検査する基板表面検査装置を備えることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の配線形成装置。
14. 前記エネルギー線照射部は、前記エネルギー線として電子ビームを照射することを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の配線形成装置。
15. 前記溶液供給部は、液供給ノズルを備えたスピンコーターまたはスプレー、若しくは前記基板を前記有機金属化合物の溶液に浸漬させる浸漬槽であることを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の配線形成装置。
16. 前記配線を形成した基板を熱処理するアニールユニットを備えることを特徴とする請求項８〜１５のいずれかに記載の配線形成装置。
    
    

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