JP2007123853A - Layer forming method and device, base material processing device, wiring forming method, and wiring structure of substrate - Google Patents

Layer forming method and device, base material processing device, wiring forming method, and wiring structure of substrate Download PDF

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誠 久保田
Tsutomu Nakada
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for forming a layer that does not require high vacuum and a large chamber when forming a layer. <P>SOLUTION: The layer forming device comprises a material vaporizing part 108 for generating material gas containing organic metal material by heating and vaporizing an organic metal material which is solid or liquid under the pressure ranging from 0.01 Pa to a normal pressure, a base material holding part 100 for holding a base material W, a base material heating part 104 that heats the surface of the base material W up to the temperature higher than the decomposition temperature of the organic metal material vaporized by the material vaporizing part 108, and a material supply part 109 for locally forming the atmosphere of material gas over the surface of the base material W. The material supply part 109 makes at least a part of the surface of the base material exposed to the material gas atmosphere so that a metal layer or metal compound layer is formed on the surface of the base material W. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、層形成方法および装置に係り、特に半導体デバイス、フラットパネルディスプレイ、微小電気機械システム(MEMS)、精密電子デバイスなどで使用される基材の表面に金属層または金属化合物層を形成する層形成方法および装置に関するものである。また、本発明は、基材処理装置に係り、特に基材の表面に薬液や純水などの処理液あるいはガスを接触させたり、熱処理を行ったりする湿式または乾式処理ユニットを有する基材処理装置に関するものである。さらに、本発明は、配線形成方法に係り、特にバリアメタル層が形成された基板の表面に電解めっきにより銅配線を形成する半導体微細配線形成方法に関するものである。また、本発明は、かかる配線形成方法により形成された基板の配線構造に関するものである。   The present invention relates to a layer forming method and apparatus, and in particular, forms a metal layer or a metal compound layer on the surface of a substrate used in a semiconductor device, a flat panel display, a microelectromechanical system (MEMS), a precision electronic device and the like. The present invention relates to a layer forming method and apparatus. The present invention also relates to a substrate processing apparatus, and in particular, a substrate processing apparatus having a wet or dry processing unit for bringing a processing solution or gas such as a chemical solution or pure water into contact with the surface of the substrate or performing a heat treatment. It is about. Furthermore, the present invention relates to a wiring forming method, and more particularly to a semiconductor fine wiring forming method for forming a copper wiring by electrolytic plating on the surface of a substrate on which a barrier metal layer is formed. The present invention also relates to a wiring structure of a substrate formed by such a wiring forming method.

45nmノードに対応した銅配線技術として、バリアメタルの表面に電解めっきにより直接銅を成膜するプロセスが提案されている。このようなバリアメタルの材料としては、RuやOsなどが検討されており、このようなバリアメタルの成膜方法としては、化学蒸着法(CVD)、原子層蒸着法(ALD)、物理蒸着法(PVD)などがある。特に、CVDによって金属または金属化合物の薄膜を形成する方法は、基材の段差被覆性の優位性から、スパッタリング法に代わり得るキー技術として位置づけられている(例えば後述する非特許文献1参照)。   As a copper wiring technique corresponding to the 45 nm node, a process for directly forming copper on the surface of the barrier metal by electrolytic plating has been proposed. As such a barrier metal material, Ru, Os, and the like have been studied. As such a barrier metal film forming method, a chemical vapor deposition method (CVD), an atomic layer deposition method (ALD), or a physical vapor deposition method is used. (PVD). In particular, the method of forming a metal or metal compound thin film by CVD is positioned as a key technique that can replace the sputtering method because of the superiority of the step coverage of the base material (see, for example, Non-Patent Document 1 described later).

一般のCVD装置では、チャンバに設けられたポートを介して、外部からチャンバ内に原料ガスを導入しつつ、原料ガスを排気して、チャンバ内に原料ガスの流れを形成する。このため、成膜工程には多量の原料ガスを必要とする。また、この原料ガスの流れは、チャンバ形状、チャンバ内部の設置物、原料ガスの化学反応に伴う消耗により乱れを生じ、不均一な層形成の原因となる。   In a general CVD apparatus, a raw material gas is introduced into the chamber from the outside via a port provided in the chamber, and the raw material gas is exhausted to form a flow of the raw material gas in the chamber. Therefore, a large amount of source gas is required for the film forming process. In addition, the flow of the raw material gas is disturbed due to the consumption due to the chemical reaction of the chamber shape, the installed objects inside the chamber, and the raw material gas, and causes a non-uniform layer formation.

このようなガス流れの乱れを抑制するために整流部材をチャンバ内に設置することもある。しかしながら、チャンバの容量が基材に比べて非常に大きくなってしまうという問題があった。さらに、チャンバ内の雰囲気は、チャンバ内全体のガス置換作業によって制御されるため、大きなチャンバのガス置換には大型のガス真空排気システムが必要となる。そのため、めっき装置に代表されるような湿式装置やアニール装置に代表されるような乾式装置に、CVD装置を成膜装置ユニットとして組み込むことは困難であった。   In order to suppress such disturbance of the gas flow, a rectifying member may be installed in the chamber. However, there is a problem that the capacity of the chamber becomes very large compared to the base material. Furthermore, since the atmosphere in the chamber is controlled by the gas replacement operation in the entire chamber, a large gas vacuum exhaust system is required for gas replacement in a large chamber. For this reason, it has been difficult to incorporate a CVD apparatus as a film forming apparatus unit into a wet apparatus such as a plating apparatus or a dry apparatus such as an annealing apparatus.

また、上述した方法により形成される微細な銅配線構造においては、銅の拡散に対する信頼性と銅との密着性の向上が求められている。   Further, in a fine copper wiring structure formed by the above-described method, improvement in reliability with respect to copper diffusion and adhesion with copper is required.

吉田貞史、「応用物理工学選書3 薄膜」、培風館、1990年、p.64−70Yoshida Sadafumi, “Applied Physics Engineering Selection 3 Thin Film”, Baifukan, 1990, p. 64-70

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、良好な段差被覆性を確保しつつ、基材に比べて大型のチャンバおよび大型のガス真空排気システムを必要としない層形成方法および層形成装置を提供することを第1の目的とする。
また、本発明は、1つの装置内で層形成処理と湿式または乾式処理の双方を行うことができる基材処理装置を提供することを第2の目的とする。
さらに、本発明は、銅の拡散に対する信頼性および銅との密着性を高めた基板の配線構造および配線形成方法を提供することを第3の目的とする。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and is a layer that does not require a large chamber and a large gas vacuum exhaust system as compared with a base material while ensuring good step coverage. It is a first object to provide a forming method and a layer forming apparatus.
In addition, a second object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of performing both layer formation processing and wet or dry processing in one apparatus.
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a wiring structure of a substrate and a wiring forming method with improved reliability of copper diffusion and adhesion with copper.

上記目的を達成するため、本発明の第1の態様によれば、基材の表面を加熱し、0.01Paから常圧までの範囲における圧力下において固体または液体である有機金属材料を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成し、前記原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、基材の表面の少なくとも一部を前記雰囲気に暴露させることで基材の表面に金属層または金属化合物層を形成することを特徴とする層形成方法が提供される。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the surface of the substrate is heated, and the organometallic material that is solid or liquid is heated under a pressure in the range from 0.01 Pa to normal pressure. Generating a raw material gas containing the organometallic material by vaporizing, locally forming an atmosphere of the raw material gas on the surface of the substrate, and exposing at least a part of the surface of the substrate to the atmosphere; The method for forming a layer is characterized in that a metal layer or a metal compound layer is formed on the surface of the substrate.

ここで、固体の有機金属材料として、ブロック状、粒状、または粉体状の有機金属材料を用いることができる。また、液体の有機金属材料には、水などの溶媒に有機金属材料が溶解された溶液(すなわち有機金属溶液)が含まれる。つまり、0.01Paから常圧までの範囲における圧力下において固体または液体である有機金属材料を含む原料であれば本発明の層形成方法および装置に用いることができる。
また、上記原料ガスとしては、気化された有機金属材料の他に、気体状の有機金属材料とNガスなどの不活性ガス(キャリアガス)との混合気体、または微粉体状の有機金属材料からなるエアロゾルなどが含まれる。
Here, a block-like, granular, or powder-like organometallic material can be used as the solid organometallic material. The liquid organometallic material includes a solution in which the organometallic material is dissolved in a solvent such as water (that is, an organometallic solution). That is, any raw material containing an organometallic material that is solid or liquid under a pressure in the range from 0.01 Pa to normal pressure can be used in the layer forming method and apparatus of the present invention.
Further, as the source gas, in addition to the vaporized organometallic material, a mixed gas of a gaseous organometallic material and an inert gas (carrier gas) such as N 2 gas, or a fine powdery organometallic material The aerosol which consists of is included.

本発明によれば、原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成するので、チャンバ全体に原料ガスを供給する必要がなく、有機金属材料の使用量を大幅に減らすことができる。また、チャンバの容積を小さくすることができるので、装置全体をコンパクトにすることができる。その結果、湿式または乾式処理装置と組み合わせることができる。   According to the present invention, since the atmosphere made of the source gas is locally formed on the surface of the substrate, it is not necessary to supply the source gas to the entire chamber, and the amount of the organometallic material used can be greatly reduced. . Moreover, since the volume of the chamber can be reduced, the entire apparatus can be made compact. As a result, it can be combined with a wet or dry processing apparatus.

本発明の好ましい態様は、前記原料ガスを基板の表面の一部に供給し、かつ前記原料ガスの供給口と該供給口に対向する基材との間隔を一定に維持しつつ、前記供給口および前記基材を相対的に移動させることで前記原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、前記供給口の開口面積を、基材の表面の面積以下とすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、有機金属材料を気化させる材料気化部と前記供給口とが一体化したユニットを設け、前記ユニットと前記基材とを相対的に移動させることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the source gas is supplied to a part of the surface of the substrate, and the source port is maintained while maintaining a constant distance between the source gas supply port and the base material facing the source port. And by relatively moving the base material, an atmosphere composed of the source gas is locally formed on the surface of the base material, and an opening area of the supply port is set to be equal to or less than an area of the surface of the base material. Features.
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that a unit in which a material vaporizing unit that vaporizes an organometallic material and the supply port are integrated is provided, and the unit and the base material are relatively moved.

本発明の好ましい態様は、前記供給口から基材の表面までの距離が、該供給口の最小間口の6倍以下であることを特徴とする。
基材に対して良好な段差被覆性を確保するには、表面反応律速が支配的な領域で層形成プロセスを行うことが不可欠である(例えば、粟屋信義、「高集積化デバイス配線材料調査報告書2」、日本電子工業振興協会、1996、p.187)。しかしながら、チャンバ内の有機金属材料のガス流れは、チャンバの形状やチャンバ内部の設置物、有機金属材料の化学反応に伴う消耗により乱れを生じる。したがって、チャンバ内には有機金属材料の濃度(分圧)分布が生じ、この濃度分布は基材上にも発生し得る。このため、基材の表面上の有機金属材料の濃度が低い部分では、供給(輸送)律速が支配的となり、層の厚さの均一性および良好な段差被覆性を確保するのが困難となる場合がある。
In a preferred aspect of the present invention, the distance from the supply port to the surface of the substrate is not more than 6 times the minimum frontage of the supply port.
In order to ensure good step coverage for the substrate, it is essential to perform the layer formation process in the region where surface reaction rate control is dominant (for example, Nobuyoshi Ashiya, “Survey Report on Highly Integrated Device Wiring Materials”). 2 ", Japan Electronics Industry Promotion Association, 1996, p. 187). However, the gas flow of the organometallic material in the chamber is disturbed by the exhaustion accompanying the chemical reaction of the shape of the chamber, the installation inside the chamber, and the organometallic material. Therefore, a concentration (partial pressure) distribution of the organometallic material is generated in the chamber, and this concentration distribution can also occur on the substrate. For this reason, in the portion where the concentration of the organometallic material on the surface of the base material is low, the supply (transportation) rate is dominant, and it becomes difficult to ensure the uniformity of the layer thickness and good step coverage. There is a case.

図1は、開口幅aの噴射口Eから噴出される噴流Jの2次元自由噴流モデルを示す模式図である。図1に示すように、噴流Jは周囲の流体と激しく混ざり合って乱れを作り、噴流J自身の幅も広がっていく。噴射口Eの周囲は、噴射口Eから遠ざかるにつれ、外部からの乱れが噴流Jの中心線Xに向かって次第に浸透していくため、噴流Jの平均速度が全く衰えないくさび型の領域(ポテンシャルコア)Pが形成される。噴流Jの中心線Xに沿ったポテンシャルコアPの長さは、噴射口Eの開口幅aの6倍(=6a)である。なお、ポテンシャルコアPの周囲は混合領域と呼ばれる。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a two-dimensional free jet model of a jet J ejected from an ejection port E having an opening width a. As shown in FIG. 1, the jet J violently mixes with the surrounding fluid to create turbulence, and the width of the jet J itself increases. The outer periphery of the injection port E gradually penetrates toward the center line X of the jet J as it moves away from the injection port E, so that the average velocity of the jet J does not decrease at all. A core) P is formed. The length of the potential core P along the center line X of the jet J is 6 times (= 6a) the opening width a of the injection port E. Note that the periphery of the potential core P is called a mixed region.

上述の説明は、噴射口Eが図2(a)に示すような直径aの円形の場合だけでなく、図2(b)に示すような短辺a、長辺bの長方形の場合にも当てはまる。すなわち、噴流Jの一様速度をU、中心線X上の噴流Jの速度をum0、噴射口Eからの中心線Xに沿った距離をxとすると、種々のb/aに対するum0/Uとx/aとの関係は、図3に示すグラフのようになる(N.ラジャラトナム、野村安正訳、噴流、森北出版株式会社、p.1,268、1981)。図3からわかるように、ポテンシャルコア(um0/U=1.00である領域)の長さは、b/aの値に関係なく、6aである。 The above description applies not only to the case where the injection port E is a circle having a diameter a as shown in FIG. 2A, but also to a case where the injection port E is a rectangle having a short side a and a long side b as shown in FIG. apply. That is, when the uniform velocity of the jet J is U 0 , the velocity of the jet J on the center line X is u m0 , and the distance along the center line X from the injection port E is x, u m0 for various b / a. The relationship between / U 0 and x / a is as shown in the graph of FIG. 3 (N. Rajaratnam, Yasumasa Nomura, Jet, Morikita Publishing Co., p. 1,268, 1981). As can be seen from FIG. 3, the length of the potential core (the region where u m0 / U 0 = 1.00) is 6a regardless of the value of b / a.

このように、噴射口から気化した有機金属材料を噴射する際に、噴射口から基材の表面までの距離を噴射口の最小間口の6倍以下とし、基材の表面をポテンシャルコア内に配置することで、噴出速度を衰えさせることなく、一様速度のガス流れを基材Wの表面に供給することができる。したがって、基材Wの表面上の有機金属材料の濃度は、噴射口における有機金属材料の濃度から低下することなく、一定になる。この結果、供給律速の状態を引き起こすことなく、反応律速の領域を確保した状態で層を形成することができ、層の厚さが均一で良好な段差被覆性を得ることを可能とする。なお、このとき基材の表面に供給される有機金属材料は粘性流領域となる流体である。   Thus, when injecting the vaporized organometallic material from the injection port, the distance from the injection port to the surface of the base material is set to 6 times or less the minimum frontage of the injection port, and the surface of the base material is arranged in the potential core. By doing so, the gas flow of a uniform speed can be supplied to the surface of the base material W, without reducing the ejection speed. Therefore, the concentration of the organometallic material on the surface of the substrate W becomes constant without decreasing from the concentration of the organometallic material at the injection port. As a result, it is possible to form a layer in a state in which a reaction-controlled region is ensured without causing a supply-controlled state, and it is possible to obtain a good step coverage with a uniform layer thickness. At this time, the organometallic material supplied to the surface of the substrate is a fluid that becomes a viscous flow region.

本発明の好ましい態様は、前記供給口の移動方向に対して後部に、前記供給口と隣接してヒータを配置し、該ヒータにより、層形成と同時に層のアニールを行い、層形成とアニールを2回以上繰り返すことを特徴とする。
一般に、有機金属材料より形成した金属層あるいは金属化合物層は、有機金属材料の化学反応により形成されるので、炭化水素や炭素といった分解物の生成が避けられない。このため、層の析出時に、これらの分解物が層中に取り込まれたり、付着した分解物で基材の表面が汚染されたりすることで、層質の悪化や基材に対する層の密着力の低下を招くおそれがある。また、層の密着性は、層を構成する物質の電子雲と、基材を構成する物質の電子雲との重なり易さという物質固有の性質にも左右される。
In a preferred embodiment of the present invention, a heater is disposed adjacent to the supply port at a rear portion with respect to the moving direction of the supply port, and the layer is annealed simultaneously with the layer formation by the heater. Repeated twice or more.
In general, a metal layer or a metal compound layer formed from an organometallic material is formed by a chemical reaction of the organometallic material, and therefore, generation of decomposition products such as hydrocarbons and carbon is inevitable. For this reason, at the time of deposition of the layer, these degradation products are taken into the layer, or the surface of the substrate is contaminated with the deposited degradation product, thereby deteriorating the layer quality and improving the adhesion of the layer to the substrate. There is a risk of lowering. In addition, the adhesion of the layer depends on the property unique to the material, that is, the electron cloud of the material constituting the layer and the electron cloud of the material constituting the substrate are easily overlapped.

このような層質の悪化や基材に対する層の密着力の低下を防止するため、該層をヒータによりアニールする必要がある。ヒータとしては、出力および加熱時間を制御できる赤外ランプ炉や、出力および加熱時間を制御でき、局所加熱ができるレーザーなどを使用することができる。   In order to prevent such deterioration of the layer quality and reduction of the adhesion of the layer to the substrate, it is necessary to anneal the layer with a heater. As the heater, an infrared lamp furnace capable of controlling the output and heating time, a laser capable of controlling the output and heating time, and capable of local heating can be used.

このようなヒータを用いたアニール処理により、層内部に取り込まれた分解物は、層表面へ拡散し、そして層外へ放出され、層質が向上する。また、層や基材を構成する原子格子を熱振動させることで、層と基材との間に介在する分解物の有無にかかわらず、層と基材とを十分に近接させ、両者を接合し、さらには、その界面において、両者の原子の相互拡散や置換を起こさせ、高い密着強度を得ることができる。   By the annealing process using such a heater, the decomposition product taken into the layer diffuses to the surface of the layer and is released to the outside of the layer, thereby improving the layer quality. In addition, by thermally vibrating the atomic lattice that constitutes the layer and the base material, the layer and the base material are sufficiently close to each other regardless of the presence or absence of a decomposition product interposed between the layer and the base material. Furthermore, at the interface, mutual diffusion and substitution of both atoms can be caused, and high adhesion strength can be obtained.

一方で、このアニール処理において、余分な熱エネルギーを層に与えると、表面拡散が促進され、層自らが持つ表面エネルギーによって層の凝縮が起き、その凝縮が進行すると、層の厚さの不均一化や、層の分離が生じてしまう。このため、所望の厚さの層を一度に形成するのではなく、まず、所望の層の厚さよりも更に薄い膜を形成し、引き続き、噴射口に隣接したヒータでその薄膜をアニールする。このようにアニールする膜の厚さを薄くすると、膜の表面拡散での原子移動の絶対量が制限され、膜凝縮の進行が制限される。これと同時に、膜外に分解物が排出されるのに必要な時間を短縮することができ、良質および高密着性の膜を得ることができる。さらにこの層形成方法では、層形成とアニール処理の工程を繰り返し行うことで、良質かつ密着性の良い薄膜を積層し、最終的に、所望の厚さでかつ、良質および高密着性の層を基材上に形成することを可能とする。   On the other hand, in this annealing process, if excessive thermal energy is applied to the layer, surface diffusion is promoted, and the layer energy is condensed by the surface energy of the layer itself. And separation of layers occurs. Therefore, instead of forming a layer having a desired thickness at a time, a film thinner than the thickness of the desired layer is first formed, and then the thin film is annealed by a heater adjacent to the injection port. When the thickness of the film to be annealed is reduced in this way, the absolute amount of atomic movement in the surface diffusion of the film is limited, and the progress of film condensation is limited. At the same time, it is possible to shorten the time required for the decomposition products to be discharged to the outside of the membrane, and to obtain a high quality and high adhesion membrane. Furthermore, in this layer formation method, a thin film with good quality and good adhesion is laminated by repeating the steps of layer formation and annealing treatment, and finally, a layer with a desired thickness and high quality and high adhesion is obtained. It can be formed on a substrate.

なお、0.01MPaから常圧までは、基材の表面に供給される有機金属材料は粘性流領域となる流体である。この粘性流領域では、雰囲気の熱伝導度が分子流領域よりも高いので、アニール後における層の除熱が速やかに行われる。   From 0.01 MPa to normal pressure, the organometallic material supplied to the surface of the substrate is a fluid that becomes a viscous flow region. In this viscous flow region, since the thermal conductivity of the atmosphere is higher than that in the molecular flow region, heat removal of the layer after annealing is performed quickly.

本発明の好ましい態様は、基材に対向して含浸部材を配置し、液体である有機金属材料を前記含浸部材に含浸させ、前記含浸部材に含浸された有機金属材料を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記含浸部材は、多孔質材、不織布、および織布のうちの少なくとも1つであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記含浸部材の表面から基材の表面までの距離が10mm以下であることを特徴とする。
According to a preferred aspect of the present invention, an impregnating member is disposed opposite to a base material, the liquid organic metal material is impregnated in the impregnated member, and the organic metal material impregnated in the impregnated member is heated and vaporized. A raw material gas containing the organometallic material is generated.
In a preferred aspect of the present invention, the impregnated member is at least one of a porous material, a nonwoven fabric, and a woven fabric.
In a preferred aspect of the present invention, a distance from the surface of the impregnating member to the surface of the base material is 10 mm or less.

本発明の好ましい態様は、内部に空間を有する基材を用意し、前記空間に前記原料ガスを供給することで該原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、前記空間から前記原料ガスおよびその分解生成物を排出することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記原料ガスの供給および排出は、同軸二重構造の流路を用いて行われることを特徴とする。
In a preferred embodiment of the present invention, a base material having a space inside is prepared, and an atmosphere composed of the source gas is locally formed on the surface of the base material by supplying the source gas into the space, and the space The raw material gas and its decomposition products are discharged from
In a preferred aspect of the present invention, the supply and discharge of the raw material gas are performed using a coaxial double structure flow path.

本発明の好ましい態様は、材料供給部材上に有機金属材料の塗膜を形成し、該材料供給部材を基材に対向させて配置し、該材料供給部材上の有機金属材料の塗膜を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成し、基材と材料供給部材の間隔が3mm以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記材料供給部材上の有機金属材料の塗膜を、加熱された前記基材の表面からの伝熱または輻射熱により加熱し気化させることを特徴とする。
In a preferred embodiment of the present invention, a coating film of an organometallic material is formed on a material supply member, the material supply member is disposed to face a substrate, and the coating film of the organometallic material on the material supply member is heated. A raw material gas containing the organometallic material is generated by vaporizing, and the distance between the base material and the material supply member is 3 mm or less.
In a preferred aspect of the present invention, the coating film of the organometallic material on the material supply member is heated and vaporized by heat transfer or radiant heat from the heated surface of the substrate.

本発明の好ましい態様は、前記有機金属材料は、コバルト、タングステン、白金、アルミニウム、銅、モリブデン、マンガン、シリコンのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基材は、半導体ウェハ、セラミック、樹脂、および金属のうちの少なくとも1つであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基材の表面は、半導体、セラミック、樹脂、Ru、RuO、Cu、Ta、TaN、Ti、TiN、Si、SiO、low−k材、Co、P、CoP、CoWP、W、WSiC、WC、Ni、およびAlのうち少なくとも1つの物質で形成されていることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the organometallic material includes at least one of cobalt, tungsten, platinum, aluminum, copper, molybdenum, manganese, and silicon.
In a preferred aspect of the present invention, the base material is at least one of a semiconductor wafer, a ceramic, a resin, and a metal.
In a preferred aspect of the present invention, the surface of the substrate is made of semiconductor, ceramic, resin, Ru, RuO 2 , Cu, Ta, TaN, Ti, TiN, Si, SiO 2 , low-k material, Co, P, CoP. , CoWP, W, WSiC, WC, Ni, and Al.

本発明の他の態様によれば、配線溝が形成された基板にバリアメタル層を形成する工程と、上記層形成方法で金属層または金属化合物層を前記バリアメタル層上に形成する工程と、前記金属層または前記金属化合物層をシード層として電解めっきを行って前記配線溝を銅で充填する工程と、前記銅の一部を化学的機械的研磨により除去する工程とを有する配線形成方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a step of forming a barrier metal layer on a substrate on which a wiring groove is formed, a step of forming a metal layer or a metal compound layer on the barrier metal layer by the layer forming method, A wiring forming method comprising a step of performing electrolytic plating using the metal layer or the metal compound layer as a seed layer and filling the wiring groove with copper, and a step of removing a part of the copper by chemical mechanical polishing. Provided.

本発明の好ましい態様は、前記金属層または前記金属化合物層は、コバルトを主成分とする金属層であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記配線溝に充填された銅の表面に、コバルトを主成分とする金属層を無電解めっきにより選択的に形成する工程をさらに有することを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the metal layer or the metal compound layer is a metal layer mainly composed of cobalt.
In a preferred aspect of the present invention, the method further includes a step of selectively forming a metal layer mainly composed of cobalt on the surface of copper filled in the wiring groove by electroless plating.

本発明の他の態様によれば、配線溝に充填された銅と、バリアメタル層と、前記銅と前記バリアメタル層との間に形成されたコバルトを主成分とする金属層と、前記銅の露出表面上に形成されたコバルトを主成分とする金属層とを有し、前記銅と前記バリアメタル層との間に形成された前記金属層は、上記層形成方法で形成されたコバルト層であり、前記銅の露出表面上に形成された前記金属層は、無電解めっきにより形成された金属層であることを特徴とする基板の配線構造が提供される。   According to another aspect of the present invention, copper filled in a wiring groove, a barrier metal layer, a metal layer mainly composed of cobalt formed between the copper and the barrier metal layer, and the copper And a metal layer mainly composed of cobalt formed on the exposed surface, and the metal layer formed between the copper and the barrier metal layer is a cobalt layer formed by the layer forming method. A wiring structure of a substrate is provided, wherein the metal layer formed on the exposed surface of copper is a metal layer formed by electroless plating.

本発明の他の態様によれば、0.01Paから常圧までの範囲における圧力下において固体または液体の有機金属材料を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成する材料気化部と、基材を保持する基材保持部と、前記基材の表面を、前記材料気化部により気化させた有機金属材料の分解温度よりも高い温度に加熱する基材加熱部と、前記原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成する材料供給部とを備え、前記材料供給部は、基材の表面の少なくとも一部を前記雰囲気に暴露させることで基材の表面に金属層または金属化合物層を形成することを特徴とする層形成装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a material vaporization that generates a raw material gas containing an organometallic material by heating and vaporizing a solid or liquid organometallic material under a pressure in a range from 0.01 Pa to normal pressure. A base material heating part that heats the surface of the base material to a temperature higher than the decomposition temperature of the organometallic material vaporized by the material vaporization part, and the raw material. A material supply unit that locally forms an atmosphere composed of gas on the surface of the substrate, and the material supply unit exposes at least a part of the surface of the substrate to the atmosphere to expose the surface of the substrate. There is provided a layer forming apparatus characterized by forming a metal layer or a metal compound layer.

本発明の好ましい態様は、前記材料供給部は前記原料ガスを基材の表面の一部に供給する供給口を備え、前記供給口と該供給口に対向する基材との間隔を一定に維持しつつ、前記供給口と前記基材とを相対的に移動させる移動機構を設け、前記供給口の開口面積は、基材の表面の面積以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記材料気化部と前記材料供給部は一体型のユニットであり、前記移動機構は前記ユニットと基材とを相対的に移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記供給口から基材の表面までの距離が、該供給口の最小間口の6倍以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記供給口の移動方向に対して後部に、前記供給口と隣接してヒータを配置したことを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the material supply unit includes a supply port for supplying the source gas to a part of the surface of the base material, and maintains a constant interval between the supply port and the base material facing the supply port. However, a moving mechanism for relatively moving the supply port and the base material is provided, and the opening area of the supply port is equal to or smaller than the surface area of the base material.
In a preferred aspect of the present invention, the material vaporization unit and the material supply unit are an integral unit, and the moving mechanism relatively moves the unit and the base material.
In a preferred aspect of the present invention, the distance from the supply port to the surface of the substrate is not more than 6 times the minimum frontage of the supply port.
In a preferred aspect of the present invention, a heater is disposed adjacent to the supply port at a rear portion with respect to the moving direction of the supply port.

本発明の好ましい態様は、前記材料供給部は、基材に対向して配置される含浸部材を有し、前記含浸部材には、液体である有機金属材料が含浸されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記含浸部材は、多孔質材、不織布、および織布のうちの少なくとも1つであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記含浸部材の表面から基材の表面までの距離が10mm以下であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the material supply unit includes an impregnation member disposed so as to face the base material, and the impregnation member is impregnated with a liquid organometallic material.
In a preferred aspect of the present invention, the impregnated member is at least one of a porous material, a nonwoven fabric, and a woven fabric.
In a preferred aspect of the present invention, a distance from the surface of the impregnating member to the surface of the base material is 10 mm or less.

本発明の好ましい態様は、前記材料供給部は、前記基材内に形成された空間にシール材を介して接続され、該空間に原料ガスを供給するための材料供給流路を有し、さらに、前記空間にシール材を介して接続され、前記空間から原料ガスおよびその分解生成物を排出するための材料排出流路を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記材料供給流路および前記材料排出流路は、同軸二重構造の流路であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the material supply unit is connected to a space formed in the base material via a sealing material, and has a material supply channel for supplying a source gas to the space. The material discharge path is connected to the space via a sealing material and discharges the source gas and its decomposition product from the space.
In a preferred aspect of the present invention, the material supply channel and the material discharge channel are channels having a coaxial double structure.

本発明の好ましい態様は、前記材料供給部は、有機金属材料の塗膜が形成された材料供給部材であり、前記材料供給部材は基板に対向して配置され、基材と前記材料供給部材の間隔が3mm以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記材料供給部材上の有機金属材料の塗膜は、加熱された基材からの伝熱あるいは輻射熱により加熱され気化されることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the material supply unit is a material supply member in which a coating film of an organometallic material is formed, the material supply member is disposed to face a substrate, and the base material and the material supply member The interval is 3 mm or less.
In a preferred aspect of the present invention, the coating film of the organometallic material on the material supply member is heated and vaporized by heat transfer or radiant heat from the heated substrate.

本発明の他の態様によれば、上記層形成装置と、上記層形成装置により金属層または金属化合物層が形成された基材に湿式処理を施す湿式処理ユニットとを備えたことを特徴とする基材処理装置が提供される。
本発明の好ましい態様は、前記湿式処理ユニットは、電解めっきユニット、無電解めっきユニット、化学的機械的研磨ユニット、電解エッチングユニット、電解研磨ユニット、化学エッチングユニット、および洗浄ユニットのうち少なくとも1つであることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided the layer forming apparatus, and a wet processing unit that performs wet processing on the base material on which the metal layer or the metal compound layer is formed by the layer forming apparatus. A substrate processing apparatus is provided.
In a preferred aspect of the present invention, the wet processing unit is at least one of an electrolytic plating unit, an electroless plating unit, a chemical mechanical polishing unit, an electrolytic etching unit, an electrolytic polishing unit, a chemical etching unit, and a cleaning unit. It is characterized by being.

本発明の他の態様によれば、上記層形成装置と、上記層形成装置により金属層または金属化合物層が形成された基材に乾式処理を施す乾式処理ユニットとを備えたことを特徴とする基材処理装置が提供される。
本発明の好ましい態様は、前記乾式処理ユニットは、アニールユニット、CVDユニット、およびガスエッチングユニットのうち少なくとも1つであることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, the apparatus includes: the layer forming apparatus; and a dry processing unit that performs dry processing on the base material on which the metal layer or the metal compound layer is formed by the layer forming apparatus. A substrate processing apparatus is provided.
In a preferred aspect of the present invention, the dry processing unit is at least one of an annealing unit, a CVD unit, and a gas etching unit.

本発明によれば、成膜スペースの小型化、有機金属材料の節約、基材と層の良好な密着性、層の厚さの均一化、層形成処理と湿式または乾式処理との単一装置内での連続処理を実現することができる。   According to the present invention, downsizing of a film formation space, saving of an organic metal material, good adhesion between a base material and a layer, uniform thickness of a layer, a single apparatus of a layer forming process and a wet or dry process Continuous processing can be realized.

以下、本発明の実施形態について図4から図19(b)を参照して詳細に説明する。なお、図4から図19(b)において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 19B. In FIG. 4 to FIG. 19B, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図4は、本発明の一実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。この層形成装置は、固体または液体である有機金属材料を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成し、原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、加熱された基材の表面を雰囲気に暴露させることで基材の表面に金属層または金属化合物層を形成するものである。   FIG. 4 is a schematic view showing a layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This layer forming apparatus heats and vaporizes a solid or liquid organometallic material to generate a source gas containing the organometallic material, and locally forms an atmosphere composed of the source gas on the surface of the substrate. The surface of the heated substrate is exposed to the atmosphere to form a metal layer or a metal compound layer on the surface of the substrate.

図4に示すように、この層形成装置は、基材Wを上向きにして保持する基材保持部(サセプタ)100と、有機金属材料Mを加熱し気化させて該有機金属材料Mを含む原料ガスを生成する材料気化部108と、該材料気化部108に接続され、原料ガスを基材Wに供給する材料供給部109とを備えている。   As shown in FIG. 4, the layer forming apparatus includes a base material holding unit (susceptor) 100 that holds the base material W upward, and a raw material containing the organometallic material M by heating and vaporizing the organometallic material M. A material vaporization unit 108 that generates gas, and a material supply unit 109 that is connected to the material vaporization unit 108 and supplies the source gas to the base material W are provided.

基材保持部100は、その上面に真空チャック機構(図示せず)を有しており、これにより基材Wが基材保持部100の上面に保持されるようになっている。なお、真空チャック機構に代えて、静電力により基材Wを保持する静電チャック機構を設けてもよい。基材保持部100は上下に移動可能となっており、基材Wの搬入および搬出時には下方に移動し、層形成時には上方に移動するようになっている。また、基材保持部100の内部には、真空チャック機構により上面に吸着された基材Wを加熱する第1のヒータ(基材加熱部)104が埋設されている。このヒータ104に電流を流すことにより、基材Wは有機金属材料Mの分解温度よりも高い温度、例えば150℃に加熱される。基材Wの温度は使用する有機金属材料によって変わる。   The base material holding part 100 has a vacuum chuck mechanism (not shown) on the upper surface thereof, whereby the base material W is held on the upper surface of the base material holding part 100. Instead of the vacuum chuck mechanism, an electrostatic chuck mechanism that holds the substrate W by electrostatic force may be provided. The substrate holding unit 100 can move up and down, and moves downward when the substrate W is loaded and unloaded, and moves upward when the layer is formed. In addition, a first heater (base material heating unit) 104 for heating the base material W adsorbed on the upper surface by a vacuum chuck mechanism is embedded in the base material holding unit 100. By supplying a current to the heater 104, the base material W is heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the organometallic material M, for example, 150 ° C. The temperature of the substrate W varies depending on the organometallic material used.

チャンバ130には、不活性ガス供給源131からチャンバ130の内部に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入するガス導入管121と、この不活性ガスを排出するガス排出管122とが接続されている。ガス排出管122は、流量制御バルブ125を介して真空ポンプ126に接続されている。チャンバ130の圧力は、不活性ガスの流量および流量調整バルブ125を調整することにより、例えば、常圧に設定される。   Connected to the chamber 130 are a gas introduction pipe 121 for introducing an inert gas such as nitrogen or argon into the chamber 130 from an inert gas supply source 131 and a gas discharge pipe 122 for discharging the inert gas. Yes. The gas discharge pipe 122 is connected to the vacuum pump 126 via the flow rate control valve 125. The pressure of the chamber 130 is set to, for example, normal pressure by adjusting the flow rate of the inert gas and the flow rate adjustment valve 125.

この層形成装置においては、有機金属材料Mとして、0.01Paから常圧までの範囲における圧力下において固体または液体の有機金属材料が選択される。例えば、有機金属材料Mとして有機コバルト(Co)、有機タングステン(W)、有機白金(Pt)、有機アルミニウム(Al)、有機銅(Cu)、有機モリブデン(Mo)、有機マンガン(Mn)などの有機金属や、有機シリコン(Si)、炭化水素、あるいはこれらの組み合わせを用いることが好ましい。一例としては、金属または半導体となる物質にアルキル、フェニル、ペンタジエニルまたはカルボニルなどが配位したものを有機金属材料Mとして用いることができる。有機金属材料Mは気化可能な温度に比べて分解温度が有意に高いことが好ましい。   In this layer forming apparatus, a solid or liquid organometallic material is selected as the organometallic material M under a pressure in the range from 0.01 Pa to normal pressure. For example, as organic metal material M, organic cobalt (Co), organic tungsten (W), organic platinum (Pt), organic aluminum (Al), organic copper (Cu), organic molybdenum (Mo), organic manganese (Mn), etc. It is preferable to use an organic metal, organic silicon (Si), hydrocarbon, or a combination thereof. As an example, an organometallic material M can be used in which an alkyl, phenyl, pentadienyl, carbonyl, or the like is coordinated with a metal or a semiconductor material. The organometallic material M preferably has a significantly higher decomposition temperature than the vaporizable temperature.

材料気化部108は有機金属材料Mを加熱するヒータ(第2のヒータ)116を有しており、このヒータ116によって有機金属材料Mを加熱することにより該有機金属材料Mを気化させ、有機金属材料Mを含む原料ガスを生成する。例えば有機金属材料Mはヒータ116により70℃に加熱される。このとき、気化した有機金属材料Mを基材Wまで運搬するために不活性ガスを材料気化部108内に導入してもよい。このようにして、材料気化部108は、気体の有機金属材料M、または不活性ガスと気体の有機金属材料Mとの混合気体、または微粉体状の有機金属材料Mであるエアロゾルなどからなる原料ガスを生成する。   The material vaporization unit 108 includes a heater (second heater) 116 that heats the organometallic material M. The organometallic material M is vaporized by heating the organometallic material M with the heater 116, and the organometallic material is heated. A source gas containing the material M is generated. For example, the organometallic material M is heated to 70 ° C. by the heater 116. At this time, an inert gas may be introduced into the material vaporization unit 108 in order to transport the vaporized organometallic material M to the substrate W. In this way, the material vaporization unit 108 is a raw material made of a gaseous organometallic material M, a mixed gas of an inert gas and a gaseous organometallic material M, or an aerosol that is a finely divided organometallic material M. Generate gas.

材料気化部108は伸縮自在な流通管111を通じて材料供給部109に連通している。材料供給部109は、基材保持部100に保持された基材Wの表面に対向するように配置されている。さらに、この材料供給部109は基材Wとほぼ同じ外寸を有し、基材Wの表面全体を覆う囲いのような形状を有している。材料気化部108で生成された原料ガスは流通管111を通じて基板Wの表面まで移送され、材料供給部109の中で滞留し、これにより原料ガスからなる局所的な雰囲気を基材Wの表面上に形成する。材料供給部109と基材Wの間には隙間があり、これにより、材料供給部109の内外の過剰な圧力差が解消される。   The material vaporization unit 108 communicates with the material supply unit 109 through an expandable / contractible flow pipe 111. The material supply unit 109 is disposed so as to face the surface of the substrate W held by the substrate holding unit 100. Further, the material supply unit 109 has substantially the same outer dimensions as the base material W, and has a shape like an enclosure that covers the entire surface of the base material W. The raw material gas generated in the material vaporization unit 108 is transferred to the surface of the substrate W through the flow pipe 111 and stays in the material supply unit 109, thereby causing a local atmosphere made of the raw material gas on the surface of the substrate W. To form. There is a gap between the material supply unit 109 and the base material W, so that an excessive pressure difference between the inside and outside of the material supply unit 109 is eliminated.

基材Wの表面は、材料供給部109の中に形成された局所的な原料ガス雰囲気に晒され、同時に基材Wの表面がヒータ104により加熱される。これにより、有機金属材料が熱分解し、基材Wの表面に金属層または金属化合物層が堆積する。   The surface of the substrate W is exposed to a local source gas atmosphere formed in the material supply unit 109, and at the same time, the surface of the substrate W is heated by the heater 104. Thereby, the organometallic material is thermally decomposed, and a metal layer or a metal compound layer is deposited on the surface of the substrate W.

有機金属材料の種類によっては、熱分解反応時に金属酸化物ができるものがある。この理由から、本実施形態によって形成される層は、金属層に限らず、金属化合物層も含む。   Some types of organometallic materials produce metal oxides during the pyrolysis reaction. For this reason, the layer formed according to this embodiment is not limited to a metal layer, but also includes a metal compound layer.

成膜工程の間、不活性ガスはチャンバ130内を常に流れる状態に維持される。これにより、材料供給部109を介して供給された原料ガスが順次新しい原料ガスに置き換えられるとともに、チャンバ130内の温度がほぼ一定に保たれる。さらに、不活性ガスを供給することによって、チャンバ130内からOを排除することができ、自然発火しやすい有機金属材料を用いた場合であっても、安全に成膜工程を実施することができる。 During the film forming process, the inert gas is always kept flowing in the chamber 130. Thereby, the source gas supplied via the material supply unit 109 is sequentially replaced with a new source gas, and the temperature in the chamber 130 is kept substantially constant. Further, by supplying an inert gas, O 2 can be excluded from the chamber 130, and even when an organometallic material that easily ignites is used, the film formation process can be performed safely. it can.

本実施形態によれば、チャンバ130が原料ガスで満たされるのではなく、基材Wの表面上の局所的な空間にのみ原料ガス雰囲気が形成されるので、成膜スペースが小さくでき、しかも原料ガスの使用量を少なくすることができる。   According to the present embodiment, the chamber 130 is not filled with the source gas, but the source gas atmosphere is formed only in a local space on the surface of the base material W, so that the film formation space can be reduced and the source material can be reduced. The amount of gas used can be reduced.

次に、本発明の他の実施形態について図5および図6を参照して説明する。図5は本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図であり、図6は図5の矢印VIで示される方向から見た模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は図4の構成および動作と同様であるので、その重複する説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic view showing a layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view seen from the direction indicated by the arrow VI in FIG. Note that the configuration and operation of the present embodiment not specifically described are the same as the configuration and operation of FIG.

図5および図6に示すように、材料供給部119は、基材Wの表面と平行に延びる往復移動機構127に取り付けられており、この往復移動機構127により、材料供給部119が基材Wの表面と平行に任意の速度で移動されるようになっている。材料供給部119の供給口119aは矩形状であり、その移動方向における幅は移動方向に垂直な方向における幅よりも短くなっている。この長手方向の幅は、図6に示すように、基材Wの幅よりもやや大きい。   As shown in FIGS. 5 and 6, the material supply unit 119 is attached to a reciprocating movement mechanism 127 extending in parallel with the surface of the base material W, and the reciprocating movement mechanism 127 causes the material supply unit 119 to be moved to the base material W. It is moved at an arbitrary speed in parallel with the surface. The supply port 119a of the material supply unit 119 has a rectangular shape, and the width in the moving direction is shorter than the width in the direction perpendicular to the moving direction. The width in the longitudinal direction is slightly larger than the width of the substrate W as shown in FIG.

材料供給部119は、層形成前後には基材Wから離れて退避しており、層形成時は、基材保持部100の上面に保持された基材Wの端から端まで水平方向に掃引する。このとき、材料供給部119の供給口119aと基材Wの表面との距離は一定に維持される。上述したように、材料供給部119の供給口119aは基材Wの表面よりも小さいため、原料ガスは基材Wの表面の一部にしか供給されないが、上述したように、材料供給部119は基材Wの表面と平行に移動するので、基材Wの所望の領域に原料ガスを供給することができる。なお、材料供給部119の供給口119aと基材Wとは相対的に移動させればよく、基材Wを移動させることもできる。   The material supply unit 119 is retracted away from the substrate W before and after the layer formation, and at the time of layer formation, the material supply unit 119 sweeps horizontally from end to end of the substrate W held on the upper surface of the substrate holding unit 100. To do. At this time, the distance between the supply port 119a of the material supply unit 119 and the surface of the substrate W is kept constant. As described above, since the supply port 119a of the material supply unit 119 is smaller than the surface of the substrate W, the source gas is supplied only to a part of the surface of the substrate W. However, as described above, the material supply unit 119 is provided. Moves in parallel with the surface of the substrate W, so that the source gas can be supplied to a desired region of the substrate W. In addition, what is necessary is just to move the supply port 119a of the material supply part 119 and the base material W relatively, and the base material W can also be moved.

図7および図8は本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図であり、図8は図7の矢印VIIIで示される方向から見た模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は図5の構成および動作と同様であるので、その重複する説明を省略する。   7 and 8 are schematic views showing a layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic view seen from a direction indicated by an arrow VIII in FIG. The configuration and operation of the present embodiment that are not specifically described are the same as the configuration and operation of FIG.

本実施形態の層形成装置では、材料気化部と材料供給部を一体化した材料気化供給ユニット110が使用される。この材料気化供給ユニット110には、有機金属材料(固体または液体)Mを溜める貯留部112と、貯留部112から徐々に流路が狭くなり下面に開口するスリット状の噴射口(供給口)114とが形成されている。また、材料気化供給ユニット110の内部には、有機金属材料Mを加熱し気化させる第2のヒータ116が内蔵されている。   In the layer forming apparatus of this embodiment, the material vaporization supply unit 110 in which the material vaporization unit and the material supply unit are integrated is used. The material vaporization supply unit 110 includes a storage portion 112 that stores an organometallic material (solid or liquid) M, and a slit-like injection port (supply port) 114 that gradually narrows from the storage portion 112 and opens to the lower surface. And are formed. A second heater 116 that heats and vaporizes the organometallic material M is built in the material vaporization supply unit 110.

材料気化供給ユニット110の内部には不活性ガス供給源133から窒素などの不活性ガス(キャリアガス)が導入されるようになっている。材料気化供給ユニット110は、その噴射口114が基材Wの表面に対向するように配置される。このような構成によれば、気体の有機金属材料が不活性ガスに運搬されて原料ガスとして噴射口114から基材Wに向けて噴射され、原料ガス雰囲気が基材Wの表面上に局所的に形成される。材料気化供給ユニット110全体の温度を均一にするために、材料気化供給ユニット110をアルミニウムなどの金属製恒温体とすることが望ましい。   An inert gas (carrier gas) such as nitrogen is introduced into the material vaporization supply unit 110 from an inert gas supply source 133. The material vaporization supply unit 110 is disposed such that the injection port 114 faces the surface of the substrate W. According to such a configuration, the gaseous organometallic material is transported to the inert gas and injected as a raw material gas from the injection port 114 toward the base material W, and the raw material gas atmosphere is locally formed on the surface of the base material W. Formed. In order to make the temperature of the entire material vaporization supply unit 110 uniform, it is desirable that the material vaporization supply unit 110 be a thermostat made of metal such as aluminum.

材料気化供給ユニット110は、基材Wの表面と平行に延びる往復移動機構127に取り付けられており、この往復移動機構127により、材料気化供給ユニット110が基材Wの表面と平行に任意の速度で移動されるようになっている。材料気化供給ユニット110の噴射口114の長手方向の幅は、基材Wの幅よりもやや大きく形成されている。   The material vaporization supply unit 110 is attached to a reciprocating movement mechanism 127 extending in parallel with the surface of the substrate W, and the reciprocating movement mechanism 127 allows the material vaporization supply unit 110 to move at an arbitrary speed parallel to the surface of the substrate W. It is supposed to be moved by. The width in the longitudinal direction of the injection port 114 of the material vaporization supply unit 110 is formed to be slightly larger than the width of the base material W.

材料気化供給ユニット110は、層形成前後には基材Wから離れて退避しており、層形成時は、基材保持部100の上面に保持された基材Wの端から端まで水平方向に掃引する。このとき、材料気化供給ユニット110の噴射口114と基材Wの表面との距離は一定に維持される。上述したように、材料気化供給ユニット110の噴射口114は基材Wの表面よりも小さいため、原料ガスは基材Wの表面の一部にしか供給されないが、上述したように、材料気化供給ユニット110は基材Wの表面と平行に移動するので、基材Wの所望の領域に原料ガスを供給することができる。なお、材料気化供給ユニット110の噴射口114と基材Wとは相対的に移動させればよく、基材Wを移動させることもできる。   The material vaporization supply unit 110 is retracted away from the base material W before and after the layer formation, and at the time of layer formation, the material vaporization supply unit 110 extends horizontally from end to end of the base material W held on the upper surface of the base material holding unit 100. Sweep. At this time, the distance between the injection port 114 of the material vaporization supply unit 110 and the surface of the substrate W is kept constant. As described above, since the injection port 114 of the material vaporization supply unit 110 is smaller than the surface of the substrate W, the source gas is supplied only to a part of the surface of the substrate W. However, as described above, the material vaporization supply is performed. Since the unit 110 moves in parallel with the surface of the substrate W, the source gas can be supplied to a desired region of the substrate W. In addition, the injection port 114 of the material vaporization supply unit 110 and the base material W should just be moved relatively, and the base material W can also be moved.

本実施形態においても、基材保持部100は上下移動が可能であり、基材Wと噴射口114との間隔を調整できる。そのため、噴射口114から基材Wの表面までの距離が、該噴射口114の最小間口の6倍以下となるように調整し(図1参照)、層形成することが可能である。   Also in this embodiment, the base material holding part 100 can be moved up and down, and the distance between the base material W and the injection port 114 can be adjusted. Therefore, it is possible to form a layer by adjusting the distance from the injection port 114 to the surface of the substrate W to be 6 times or less the minimum front port of the injection port 114 (see FIG. 1).

図9は本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。図9に示すように、この層形成装置は、図7および図8に示す層形成装置と基本的に同一の構成を有しているが、材料気化供給ユニット110に隣接して第3のヒータ129が設けられている点で、上述した層形成装置と異なっている。   FIG. 9 is a schematic view showing a layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, this layer forming apparatus has basically the same configuration as the layer forming apparatus shown in FIGS. 7 and 8, but the third heater is adjacent to the material vaporization supply unit 110. It differs from the above-described layer forming apparatus in that 129 is provided.

本実施形態では、材料気化供給ユニット110およびヒータ129は、基材Wの表面と平行に延びる往復移動機構127に取り付けられており、この往復移動機構127により、材料気化供給ユニット110およびヒータ129が基材Wの表面と平行に任意の速度で移動されるようになっている。ヒータ129は、材料気化供給ユニット110の進行方向に対して後方に配置されており、その長手方向の幅は材料気化供給ユニット110の長手方向の幅とほぼ同一である。   In the present embodiment, the material vaporization supply unit 110 and the heater 129 are attached to a reciprocating movement mechanism 127 extending in parallel with the surface of the substrate W, and the reciprocating movement mechanism 127 causes the material vaporization supply unit 110 and the heater 129 to move. It is moved at an arbitrary speed parallel to the surface of the substrate W. The heater 129 is disposed rearward with respect to the traveling direction of the material vaporization supply unit 110, and the width in the longitudinal direction is substantially the same as the width in the longitudinal direction of the material vaporization supply unit 110.

層形成時には、材料気化供給ユニット110が図9の矢印で示す方向に移動され、基材Wの表面に有機金属材料Mを含む原料ガスを噴射する。ヒータ129は、材料気化供給ユニット110から基材Wの表面に噴射された有機金属材料Mを加熱し、アニールする。このように、ヒータ129により、層形成と同時に、層のアニールを行い、かつ層形成とアニールの工程を2回以上繰り返すことにより、所望する厚さの層が得られる。なお、本実施形態では、材料気化供給ユニット110およびヒータ129を移動させているが、材料気化供給ユニット110の噴射口114と基材Wとを相対的に移動させればよく、基材Wを移動させることもできる。   At the time of layer formation, the material vaporization supply unit 110 is moved in the direction indicated by the arrow in FIG. 9, and the raw material gas containing the organometallic material M is injected onto the surface of the substrate W. The heater 129 heats and anneals the organometallic material M sprayed from the material vaporization supply unit 110 onto the surface of the substrate W. As described above, the layer 129 is annealed simultaneously with the layer formation by the heater 129, and the layer formation and annealing steps are repeated twice or more to obtain a layer having a desired thickness. In this embodiment, the material vaporization supply unit 110 and the heater 129 are moved. However, the injection port 114 of the material vaporization supply unit 110 and the base material W may be relatively moved, and the base material W is moved. It can also be moved.

図10は本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。図10に示すように、この層形成装置は、基材Wを上向きにして保持する基材保持部400と、有機金属材料の塗膜を付着させた材料供給部材Xを下向きにして保持する材料供給部材保持部402と、材料供給部材Xに有機金属材料を塗布して塗膜を形成するスピンコータ404と、基材Wおよび材料供給部材Xを搬送するロボット(図示せず)とを備えている。基材保持部400および材料供給部材保持部402はチャンバ410の内部に収容されており、スピンコータ404はチャンバ411の内部に収容されている。チャンバ410はチャンバ411の上に載置されており、装置全体としてコンパクト化が図られている。なお、チャンバ411をチャンバ410の上に載置してもよい。   FIG. 10 is a schematic view showing a layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the layer forming apparatus includes a base material holding unit 400 that holds the base material W upward, and a material that holds the material supply member X to which a coating film of an organometallic material is attached downward. A supply member holding unit 402, a spin coater 404 that applies a metal organic material to the material supply member X to form a coating film, and a robot (not shown) that transports the substrate W and the material supply member X are provided. . The substrate holding unit 400 and the material supply member holding unit 402 are accommodated in the chamber 410, and the spin coater 404 is accommodated in the chamber 411. The chamber 410 is placed on the chamber 411, and the entire apparatus is made compact. Note that the chamber 411 may be placed on the chamber 410.

材料供給部材保持部402は、常温において固体または液体の有機金属材料を気化させて原料ガスを生成する材料気化部としての機能を有し、有機金属材料が塗布された材料供給部材Xは、原料ガスからなる雰囲気を基材Wの表面上に局所的に形成し、基材Wの表面を該原料ガス雰囲気に暴露させて基材Wの表面に金属層または金属化合物層を形成する材料供給部としての機能を有する。   The material supply member holding unit 402 has a function as a material vaporization unit that generates a raw material gas by vaporizing a solid or liquid organic metal material at room temperature, and the material supply member X coated with the organic metal material is a raw material A material supply unit that locally forms an atmosphere made of a gas on the surface of the substrate W and exposes the surface of the substrate W to the source gas atmosphere to form a metal layer or a metal compound layer on the surface of the substrate W As a function.

基材保持部400は、その上面に真空チャック機構(図示せず)を有しており、この真空チャック機構により基材Wが基材保持部400の上面に保持されるようになっている。また、基材保持部400の内部には基材Wを加熱する第1のヒータ414が埋設されている。基材Wはヒータ414によって例えば150℃に加熱される。本実施形態における基材保持部400は回転可能に構成されている。   The base material holding part 400 has a vacuum chuck mechanism (not shown) on its upper surface, and the base material W is held on the upper surface of the base material holding part 400 by this vacuum chuck mechanism. In addition, a first heater 414 that heats the substrate W is embedded in the substrate holding unit 400. The substrate W is heated to, for example, 150 ° C. by the heater 414. The base material holder 400 in the present embodiment is configured to be rotatable.

材料供給部材保持部402は、その下面に真空チャック機構(図示せず)を有しており、この真空チャック機構により有機金属材料が塗布された材料供給部材Xが材料供給部材保持部402の下面に保持されるようになっている。また、材料供給部材保持部402の内部には材料供給部材Xを加熱する第2のヒータ418が埋設されている。材料供給部材Xはヒータ418によって例えば70℃に加熱され、これにより材料供給部材Xに塗布された有機金属材料が気化するようになっている。なお、ヒータ414により加熱された基材Wの表面からの伝熱または輻射熱により材料供給部材X上の有機金属材料の塗膜を気化させてもよい。   The material supply member holding unit 402 has a vacuum chuck mechanism (not shown) on its lower surface, and the material supply member X coated with an organic metal material by this vacuum chuck mechanism is the lower surface of the material supply member holding unit 402. Is supposed to be retained. In addition, a second heater 418 for heating the material supply member X is embedded in the material supply member holding portion 402. The material supply member X is heated to, for example, 70 ° C. by the heater 418 so that the organometallic material applied to the material supply member X is vaporized. Note that the organic metal material coating film on the material supply member X may be vaporized by heat transfer or radiant heat from the surface of the substrate W heated by the heater 414.

スピンコータ404は、材料供給部材Xを保持して回転させる保持部420と、材料供給部材Xの上面に有機金属材料を供給するノズル422と、有機金属材料を貯留する貯留部423と、保持部420の周囲を覆うカバー424とを備えている。   The spin coater 404 includes a holding unit 420 that holds and rotates the material supply member X, a nozzle 422 that supplies an organic metal material to the upper surface of the material supply member X, a storage unit 423 that stores the organic metal material, and a holding unit 420. And a cover 424 covering the periphery of the.

チャンバ410には、不活性ガス供給源430からチャンバ410の内部に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入するガス導入管433と、この不活性ガスを排出するガス排出管434とが接続されている。ガス排出管434は、流量制御バルブ435を介して真空ポンプ436に接続されている。チャンバ410の圧力は、不活性ガス供給源430から導入される不活性ガスの流量および流量制御バルブ435を調整することにより、所望の圧力に維持できるようになっている。例えば、チャンバ410内の圧力は常圧に設定される。チャンバ411には、同様に不活性ガス供給源、流量制御バルブ、真空ポンプ(いずれも図示せず)が接続され、チャンバ411の内部に窒素やアルゴンなどの不活性ガスの流れが形成されている。   A gas introduction pipe 433 for introducing an inert gas such as nitrogen or argon from the inert gas supply source 430 into the chamber 410 and a gas discharge pipe 434 for discharging the inert gas are connected to the chamber 410. Yes. The gas discharge pipe 434 is connected to the vacuum pump 436 through the flow rate control valve 435. The pressure of the chamber 410 can be maintained at a desired pressure by adjusting the flow rate of the inert gas introduced from the inert gas supply source 430 and the flow rate control valve 435. For example, the pressure in the chamber 410 is set to normal pressure. Similarly, an inert gas supply source, a flow rate control valve, and a vacuum pump (all not shown) are connected to the chamber 411, and a flow of an inert gas such as nitrogen or argon is formed inside the chamber 411. .

この層形成装置においては、まず、基材Wを基材保持部400の上面に吸着した後、ロボットにより材料供給部材Xをスピンコータ404に搬送する。スピンコータ404では、保持部420により材料供給部材Xを回転させつつ、ノズル422から有機金属材料を供給することで、材料供給部材Xの表面全体に有機金属材料を均一に塗布する。   In this layer forming apparatus, first, after the base material W is adsorbed on the upper surface of the base material holding part 400, the material supply member X is transported to the spin coater 404 by a robot. In the spin coater 404, the organic metal material is uniformly applied to the entire surface of the material supply member X by supplying the organic metal material from the nozzle 422 while rotating the material supply member X by the holding unit 420.

有機金属材料が塗布された材料供給部材Xは、ロボットによりチャンバ411からチャンバ410に搬送される。そして、材料供給部材保持部402が下降して、その下面に材料供給部材Xが保持される。材料供給部材Xは、材料供給部材保持部402により基材Wに対向して保持される。基材Wと材料供給部材Xの間隔は3mm以下であり、好ましくは、基材Wと材料供給部材Xの間隔は、0.5〜1mmに設定される。   The material supply member X coated with the organometallic material is transferred from the chamber 411 to the chamber 410 by the robot. And the material supply member holding | maintenance part 402 descend | falls and the material supply member X is hold | maintained on the lower surface. The material supply member X is held facing the base material W by the material supply member holding unit 402. The distance between the substrate W and the material supply member X is 3 mm or less, and preferably the distance between the substrate W and the material supply member X is set to 0.5 to 1 mm.

材料供給部材保持部402はヒータ418によって予め加熱されている。このヒータ418によって材料供給部材Xが加熱されると、材料供給部材X上の塗膜から有機金属材料が気化し、気体状の有機金属材料(原料ガス)からなる雰囲気が基材Wの表面上、すなわち、基材Wと材料供給部材Xとの間に局所的に形成される。したがって、基材Wの表面が原料ガスに暴露され、基材Wの表面に金属層または金属化合物層が形成される。   The material supply member holding unit 402 is preheated by the heater 418. When the material supply member X is heated by the heater 418, the organic metal material is vaporized from the coating film on the material supply member X, and an atmosphere made of a gaseous organic metal material (raw material gas) is formed on the surface of the substrate W. That is, it is locally formed between the substrate W and the material supply member X. Accordingly, the surface of the substrate W is exposed to the source gas, and a metal layer or a metal compound layer is formed on the surface of the substrate W.

ヒータ418の加熱温度は、有機金属材料が気化しうる温度であって、有機金属材料の分解温度以下の温度であることが好ましい。また、有機金属材料の気化がほぼ均一に行われるようにするため、材料供給部材Xの表面がほぼ均一に加熱されることが好ましい。また、材料供給部材Xの表面温度は基材Wの表面温度よりも低いことが好ましい。すなわち、ヒータ418による有機金属材料の加熱温度は、ヒータ414による基材Wの加熱温度よりも低いことが好ましい。さらに、層形成中に、基材保持部400のヒータ414により基材Wを加熱し、層が均一に形成されるように基材Wの温度を調整することが好ましく、さらに、層形成工程中は、基材保持部400を回転させることが好ましい。   The heating temperature of the heater 418 is a temperature at which the organometallic material can be vaporized, and is preferably a temperature equal to or lower than the decomposition temperature of the organometallic material. In order to vaporize the organometallic material substantially uniformly, it is preferable that the surface of the material supply member X is heated substantially uniformly. The surface temperature of the material supply member X is preferably lower than the surface temperature of the substrate W. That is, the heating temperature of the organometallic material by the heater 418 is preferably lower than the heating temperature of the substrate W by the heater 414. Further, during the layer formation, it is preferable to heat the substrate W by the heater 414 of the substrate holding unit 400 and adjust the temperature of the substrate W so that the layer is formed uniformly. The base material holding part 400 is preferably rotated.

図11は本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。この層形成装置は、液体の有機金属材料を含浸部材に含浸させ、かつ、該含浸部材の表面に有機金属材料を常時保持することで、原料ガスの雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、基材の表面を原料ガス雰囲気に暴露することで層形成するものである。   FIG. 11 is a schematic view showing a layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention. This layer forming apparatus impregnates an impregnated member with a liquid organometallic material, and keeps the organometallic material on the surface of the impregnated member at all times so that the atmosphere of the source gas is locally formed on the surface of the substrate. The layer is formed by exposing the surface of the substrate to a source gas atmosphere.

図11に示すように、この層形成装置は、基材Wを上向きにして保持する基材保持部(サセプタ)600と、有機金属材料Mを気化させこれを基材保持部600に保持された基材Wの表面に供給する材料気化供給ユニット610とを備えている。基材保持部600および材料気化供給ユニット610は、チャンバ630の内部に収容されており、チャンバ630により外部から隔離されている。   As shown in FIG. 11, this layer forming apparatus has a base material holding part (susceptor) 600 that holds the base material W facing upward, and the organic metal material M is vaporized and held by the base material holding part 600. A material vaporization supply unit 610 that supplies the surface of the substrate W. The substrate holding unit 600 and the material vaporization supply unit 610 are accommodated inside the chamber 630 and are isolated from the outside by the chamber 630.

材料気化供給ユニット610は、常温において液体の有機金属材料を気化させて原料ガスを生成する材料気化部としての機能と、原料ガスからなる雰囲気を基材Wの表面上に局所的に形成し、基材Wの表面を原料ガス雰囲気に暴露させて基材Wの表面に金属層または金属化合物層を形成する材料供給部としての機能とを有する。   The material vaporization supply unit 610 locally forms on the surface of the substrate W a function as a material vaporization unit that vaporizes a liquid organometallic material at room temperature to generate a raw material gas, and an atmosphere made of the raw material gas, It has a function as a material supply unit that exposes the surface of the substrate W to a source gas atmosphere to form a metal layer or a metal compound layer on the surface of the substrate W.

基材保持部600は、その上面に静電チャック機構(図示せず)を有しており、この静電チャック機構の静電力により基材Wが基材保持部600の上面に保持されるようになっている。また、基材保持部600の内部には、上面に保持された基材Wを加熱する第1のヒータ(基材加熱部)604が埋設されている。このヒータ604に電流を流すことにより、基材Wは有機金属材料Mの分解温度よりも高い温度、例えば150℃に加熱される。基材Wの温度は使用する有機金属材料によって変わる。   The base material holding part 600 has an electrostatic chuck mechanism (not shown) on its upper surface, and the base material W is held on the upper surface of the base material holding part 600 by the electrostatic force of this electrostatic chuck mechanism. It has become. In addition, a first heater (base material heating part) 604 for heating the base material W held on the upper surface is embedded in the base material holding part 600. By supplying an electric current to the heater 604, the substrate W is heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the organometallic material M, for example, 150 ° C. The temperature of the substrate W varies depending on the organometallic material used.

チャンバ630には、不活性ガス供給源631からチャンバ630の内部に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入するガス導入管632と、この不活性ガスを排出するガス排出管634とが接続されている。ガス排出管634は、流量制御バルブ635を介して真空ポンプ636に接続されている。チャンバ630の圧力は、不活性ガス供給源631から導入される不活性ガスの流量および流量制御バルブ635を調整することにより、所望の圧力に維持できるようになっている。例えば、チャンバ630内の圧力は常圧に設定される。   Connected to the chamber 630 are a gas introduction pipe 632 for introducing an inert gas such as nitrogen or argon from the inert gas supply source 631 into the chamber 630 and a gas discharge pipe 634 for discharging the inert gas. Yes. The gas discharge pipe 634 is connected to the vacuum pump 636 via the flow rate control valve 635. The pressure of the chamber 630 can be maintained at a desired pressure by adjusting the flow rate of the inert gas introduced from the inert gas supply source 631 and the flow rate control valve 635. For example, the pressure in the chamber 630 is set to normal pressure.

材料気化供給ユニット610の内部には、有機金属材料Mを溜める貯留部612が形成されている。この貯留部612は、有機金属材料Mを液状化させて保持できるように恒温室となっており、貯留部612には液状化した有機金属材料Mが充填されている。この貯留部612の下方には、貯留部612内の液体の有機金属材料Mを含浸させる含浸部材613が配置されており、この含浸部材613は開口部612aにより貯留部612に連通されている。含浸部材613の下面は、外部に露出しており、基材保持部600に載置された基材Wに対向している。含浸部材613としては、多孔質材、不織布、または織布を用いることが好ましい。   A storage unit 612 for storing the organometallic material M is formed in the material vaporization supply unit 610. The reservoir 612 is a thermostatic chamber so that the organometallic material M can be liquefied and held, and the reservoir 612 is filled with the liquefied organometallic material M. An impregnation member 613 for impregnating the liquid organometallic material M in the storage portion 612 is disposed below the storage portion 612, and the impregnation member 613 communicates with the storage portion 612 through an opening 612a. The lower surface of the impregnating member 613 is exposed to the outside and faces the base material W placed on the base material holding part 600. As the impregnation member 613, a porous material, a nonwoven fabric, or a woven fabric is preferably used.

このような構成により、貯留部612内の液状化した有機金属材料Mは、毛細管現象により含浸部材613に常時含浸される。含浸部材613の下面では、加熱された基材Wの表面からの熱により有機金属材料Mが気化し、気化した有機金属材料Mからなる雰囲気(原料ガス雰囲気)が基材Wの表面上に局所的に形成される。したがって、基材Wの表面が原料ガス雰囲気に暴露され、これにより基材Wの表面上に金属層または金属化合物層が形成される。このような含浸部材613を用いることにより、有機金属材料Mを安定して基材Wの表面に供給することができる。なお、含浸部材613の表面から基材Wの表面までの距離を10mm以下に設定することが好ましく、さらには3mm以下に設定することが好ましい。これらの数値は、局所的な原料ガス雰囲気を基材Wの表面上に形成する観点から決定される。含浸部材613に含浸された有機金属材料Mを加熱するためのヒータを該含浸部材613に隣接して設けてもよい。   With such a configuration, the liquefied organometallic material M in the reservoir 612 is always impregnated in the impregnation member 613 by capillary action. On the lower surface of the impregnating member 613, the organometallic material M is vaporized by heat from the surface of the heated substrate W, and an atmosphere (raw material gas atmosphere) composed of the vaporized organometallic material M is locally present on the surface of the substrate W. Formed. Therefore, the surface of the base material W is exposed to the source gas atmosphere, whereby a metal layer or a metal compound layer is formed on the surface of the base material W. By using such an impregnating member 613, the organometallic material M can be stably supplied to the surface of the substrate W. In addition, it is preferable to set the distance from the surface of the impregnation member 613 to the surface of the base material W to 10 mm or less, and it is preferable to set to 3 mm or less further. These numerical values are determined from the viewpoint of forming a local source gas atmosphere on the surface of the substrate W. A heater for heating the organometallic material M impregnated in the impregnation member 613 may be provided adjacent to the impregnation member 613.

図12は本実施形態の他の構成例を示す模式図である。図12に示すように、この層形成装置は、図11に示す層形成装置と基本的に同一の構成を有しているが、基材W、基材保持部600、および含浸部材613が垂直に配置されている点で、図11に示す層形成装置と異なっている。このように、材料気化供給ユニット610に含浸部材613を用いることにより、含浸部材613の設置角度を変更しても、有機金属材料Mの漏出を抑制することができるので、基材Wおよび基材保持部600の設置角度を任意の値に設定することが可能となり、設計の自由度が増す。   FIG. 12 is a schematic diagram showing another configuration example of the present embodiment. As shown in FIG. 12, this layer forming apparatus has basically the same configuration as the layer forming apparatus shown in FIG. 11, but the base material W, the base material holding part 600, and the impregnation member 613 are vertical. 11 is different from the layer forming apparatus shown in FIG. Thus, by using the impregnation member 613 in the material vaporization supply unit 610, leakage of the organometallic material M can be suppressed even if the installation angle of the impregnation member 613 is changed. The installation angle of the holding unit 600 can be set to an arbitrary value, and the degree of freedom in design increases.

図13は本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。この層形成装置は、基材内の空間に、原料ガス(気体の有機金属材料、または不活性ガスと気体の有機金属材料との混合気体、または微粉体状の有機金属材料であるエアロゾル)を供給し、上記空間を形成する表面上に金属層または金属化合物層を形成するものである。   FIG. 13 is a schematic view showing a layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention. In this layer forming apparatus, a raw material gas (a gaseous organometallic material, a mixed gas of an inert gas and a gaseous organometallic material, or an aerosol that is a finely divided organometallic material) is introduced into a space in a base material. The metal layer or the metal compound layer is formed on the surface that supplies and forms the space.

図13に示すように、この層形成装置は、基材Wを保持する基材保持部(サセプタ)700と、有機金属材料を加熱し気化させて原料ガスを生成する材料気化部712と、原料ガスを基材W内の空間Sに供給する材料供給管(材料供給流路)714と、空間Sから原料ガスなどを排出する材料排出管(材料排出流路)718とを備えている。本実施形態では、チャンバおよび不活性ガス供給源は設けられていない。   As shown in FIG. 13, this layer forming apparatus includes a base material holding part (susceptor) 700 that holds the base material W, a material vaporization part 712 that heats and vaporizes the organometallic material to generate a raw material gas, and a raw material A material supply pipe (material supply flow path) 714 that supplies gas to the space S in the substrate W, and a material discharge pipe (material discharge flow path) 718 that discharges a raw material gas and the like from the space S are provided. In this embodiment, the chamber and the inert gas supply source are not provided.

基材保持部700の内部には、基材Wを加熱する第1のヒータ(基材加熱部)704が埋設されている。このヒータ704に電流を流すことにより、基材Wは有機金属材料の分解温度よりも高い温度、例えば150℃に加熱される。基材Wの温度は使用する有機金属材料によって変わる。   A first heater (base material heating part) 704 for heating the base material W is embedded in the base material holding part 700. By passing an electric current through the heater 704, the substrate W is heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the organometallic material, for example, 150 ° C. The temperature of the substrate W varies depending on the organometallic material used.

材料供給管714は基材W内の空間Sに接続されており、基材Wと材料供給管714との間はOリングなどのシール材716によってシールされている。材料排出管718は材料供給管714の反対側で空間Sに接続されており、基材Wと材料排出管718との間はOリングなどのシール材720によってシールされている。この材料排出管718は真空ポンプ722に連通しており、材料排出管718を通じて空間Sから原料ガスおよびその分解生成物が真空ポンプ722によって排気される。真空ポンプ722の上流側には流量調整バルブ724が配置されている。   The material supply pipe 714 is connected to the space S in the base material W, and the base material W and the material supply pipe 714 are sealed by a sealing material 716 such as an O-ring. The material discharge pipe 718 is connected to the space S on the opposite side of the material supply pipe 714, and the base material W and the material discharge pipe 718 are sealed with a sealing material 720 such as an O-ring. The material discharge pipe 718 communicates with the vacuum pump 722, and the raw material gas and its decomposition product are exhausted from the space S through the material discharge pipe 718 by the vacuum pump 722. A flow rate adjustment valve 724 is disposed on the upstream side of the vacuum pump 722.

このような構成において、真空ポンプ722の駆動により、材料排出管718を通じて基材W内の空間Sが真空排気され、材料気化部712から原料ガスが材料供給管714を通じて基材W内の空間Sに導入される。これにより、空間S内に原料ガス雰囲気が形成され、この空間Sを形成する表面上に金属層または金属化合物層が形成される。層形成時においては、ヒータ704により基材Wを加熱し、層が均一に形成されるように基材Wの温度を調整することが好ましい。   In such a configuration, by driving the vacuum pump 722, the space S in the base material W is evacuated through the material discharge pipe 718, and the raw material gas from the material vaporization unit 712 passes through the material supply pipe 714 in the space S in the base material W. To be introduced. Thereby, a raw material gas atmosphere is formed in the space S, and a metal layer or a metal compound layer is formed on the surface forming the space S. At the time of layer formation, it is preferable to heat the substrate W with the heater 704 and adjust the temperature of the substrate W so that the layer is formed uniformly.

本実施形態における層形成装置は、複雑な形状を有する基材の表面に層を形成するのに好適である。例えば、円筒状基材の内周面といった湾曲している表面に層形成が必要な場合にも、層形成条件の最適化を行うことが容易であり、画一化することができる。すなわち、層を形成したい部分上にのみ(本実施形態では、空間Sを形成する表面上にのみ)、局所的に原料ガス雰囲気を形成することができるため、層形成条件を最適化する上で、外部の雰囲気を考慮する必要がなくなり、反応律速領域での層形成が容易になる。   The layer forming apparatus in this embodiment is suitable for forming a layer on the surface of a substrate having a complicated shape. For example, even when layer formation is necessary on a curved surface such as the inner peripheral surface of a cylindrical base material, it is easy to optimize the layer formation conditions, and uniformization is possible. That is, since the source gas atmosphere can be locally formed only on the portion where the layer is to be formed (in this embodiment, only on the surface where the space S is formed), the layer forming conditions can be optimized. This eliminates the need to consider the external atmosphere and facilitates layer formation in the reaction rate-determining region.

図14は本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図13に示す層形成装置の構成および動作と同様であるので、その重複する説明を省略する。   FIG. 14 is a schematic view showing a layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention. The configuration and operation of the present embodiment that are not specifically described are the same as the configuration and operation of the layer forming apparatus shown in FIG.

この層形成装置は、図14に示すように、基材Wの内部に形成された凹部空間Sの内面に層を形成するものである。より詳しくは、層形成装置は、材料気化部712に接続される材料供給流路としての材料供給管814と、真空ポンプ722に接続される材料排出流路としての材料排出管818とを有している。材料供給管814および材料排出管818は二重管により構成されており、外管としての材料排出管818と基材Wとの間には、Oリングなどのシール材816が設けられている。内管としての材料供給管814は、基材W内部の凹部空間Sに挿入されている。このような層形成装置によれば、多様で複雑な形状を有する基材の表面に層を形成することができる。   As shown in FIG. 14, this layer forming apparatus forms a layer on the inner surface of the recessed space S formed inside the base material W. More specifically, the layer forming apparatus includes a material supply pipe 814 as a material supply flow path connected to the material vaporization unit 712 and a material discharge pipe 818 as a material discharge flow path connected to the vacuum pump 722. ing. The material supply pipe 814 and the material discharge pipe 818 are constituted by double pipes, and a seal material 816 such as an O-ring is provided between the material discharge pipe 818 as an outer pipe and the base material W. The material supply pipe 814 as the inner pipe is inserted into the recessed space S inside the base material W. According to such a layer forming apparatus, a layer can be formed on the surface of a substrate having various and complicated shapes.

なお、本実施形態では、材料供給管814を内管とし、材料排出管818を外管とする二重管の例について説明したが、これに限られるものではなく、材料供給管814を外管とし、材料排出管818を内管とする二重管を用いてもよい。   In the present embodiment, an example of a double pipe in which the material supply pipe 814 is an inner pipe and the material discharge pipe 818 is an outer pipe has been described, but the present invention is not limited to this, and the material supply pipe 814 is an outer pipe. A double pipe having the material discharge pipe 818 as an inner pipe may be used.

ここで、上述した各実施形態における基材としては、例えば、半導体ウェハ、セラミック、樹脂、または金属などを用いることができ、本発明に係る層形成装置は、半導体や微小電気機械システム(MEMS:Microelectromechanical Systems)、フラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)などの製造に用いることができる。以下では、基材としての半導体基板(半導体ウェハ)の表面に金属層または金属化合物層を形成するために上述した層形成装置を利用する場合について図15から図19(b)を参照して説明する。なお、図15から図19(b)において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。   Here, for example, a semiconductor wafer, ceramic, resin, metal, or the like can be used as the base material in each of the above-described embodiments, and the layer forming apparatus according to the present invention is a semiconductor or a micro electro mechanical system (MEMS). Microelectromechanical Systems) and flat panel displays (FPDs) can be used for manufacturing. Hereinafter, a case where the above-described layer forming apparatus is used to form a metal layer or a metal compound layer on the surface of a semiconductor substrate (semiconductor wafer) as a base material will be described with reference to FIGS. 15 to 19B. To do. In FIG. 15 to FIG. 19B, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図15は、本発明に係る層形成装置を備えた基材処理装置1を示す平面図である。図15に示すように、この基材処理装置1は、微細な凹凸構造を有する半導体ウェハ(基板)などの基材の表面に金属層または金属化合物層を形成する層形成ユニット10と、層形成後の基材に電解めっき処理を行う4台の電解めっきユニット20と、電解めっき後の基材をエッチング、洗浄、乾燥する2台のエッチング・洗浄ユニット30とを備えている。これらのユニットは、矩形状のフレーム40内に収容されている。フレーム40の長手方向の端部には、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッドやFOUP(Front Opening Unified Pod)などの多数の基材を収納可能な基材搬送容器42が着脱自在に取り付けられている。なお、フレーム40の外部には、めっき液などの薬液を管理する薬液管理部44が設置されている。   FIG. 15 is a plan view showing the substrate processing apparatus 1 including the layer forming apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 15, the substrate processing apparatus 1 includes a layer forming unit 10 that forms a metal layer or a metal compound layer on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer (substrate) having a fine concavo-convex structure, and layer formation There are provided four electroplating units 20 that perform electrolytic plating treatment on the subsequent substrate, and two etching / cleaning units 30 that etch, wash, and dry the electroplated substrate. These units are accommodated in a rectangular frame 40. A base material transport container 42 that can store a large number of base materials such as a SMIF (Standard Manufacturing Interface) pod and a FOUP (Front Opening Unified Pod) is detachably attached to an end portion in the longitudinal direction of the frame 40. A chemical solution management unit 44 that manages a chemical solution such as a plating solution is installed outside the frame 40.

フレーム40の内部には、基材搬送容器42の並びに沿ってレール50が敷設されており、このレール50上には第1搬送ロボット60が設けられている。また、電解めっきユニット20とエッチング・洗浄ユニット30の並びに沿ってレール52が敷設されており、このレール52上には第2搬送ロボット62が設けられている。さらに、第1搬送ロボット60と第2搬送ロボット62との間の層形成装置に隣接した位置には、第3搬送ロボット64が設けられている。   Inside the frame 40, a rail 50 is laid along the base material transport container 42, and a first transport robot 60 is provided on the rail 50. A rail 52 is laid along the electroplating unit 20 and the etching / cleaning unit 30, and a second transfer robot 62 is provided on the rail 52. Further, a third transfer robot 64 is provided at a position adjacent to the layer forming apparatus between the first transfer robot 60 and the second transfer robot 62.

第1搬送ロボット60は、基材搬送容器42、第3搬送ロボット64、および層形成ユニット10の間で基材を搬送し、第3搬送ロボット64は、層形成ユニット10および第2搬送ロボット62の間で基材を搬送する。また、第2搬送ロボット62は、第3搬送ロボット64、電解めっきユニット20、およびエッチング・洗浄ユニット30の間で基材を搬送する。   The first transport robot 60 transports the base material between the base material transport container 42, the third transport robot 64, and the layer forming unit 10, and the third transport robot 64 is configured of the layer forming unit 10 and the second transport robot 62. The substrate is transported between. The second transport robot 62 transports the substrate among the third transport robot 64, the electrolytic plating unit 20, and the etching / cleaning unit 30.

基材搬送容器4により基材処理装置1に導入された基材は、第1搬送ロボット60により層形成ユニット10に搬送される。この層形成ユニット10では、上述したように、有機金属材料の気化による層の形成がなされる。その後、基材は、第3搬送ロボット64および第2搬送ロボット62により電解めっきユニット20に搬送され、ここでめっきされる。めっき後の基材は、第2搬送ロボット62によりエッチング・洗浄ユニット30に搬送され、ここで基材のエッジ(ベベル)部に付着しためっき膜のエッチングと基材の洗浄および乾燥が行われる。   The base material introduced into the base material processing apparatus 1 by the base material transport container 4 is transported to the layer forming unit 10 by the first transport robot 60. In the layer forming unit 10, as described above, a layer is formed by vaporizing the organometallic material. Thereafter, the base material is transported to the electroplating unit 20 by the third transport robot 64 and the second transport robot 62 and plated there. The base material after plating is transported to the etching / cleaning unit 30 by the second transport robot 62, where etching of the plating film adhering to the edge (bevel) portion of the base material and cleaning and drying of the base material are performed.

層形成ユニット10としては上述した各実施形態の層形成装置を用いることができる。この例では、層形成ユニット10として、図7に示す層形成装置と実質的に同一の構成を有するものが使用されている。以下、この層形成ユニット10について図16を参照して説明する。   As the layer forming unit 10, the layer forming apparatus of each of the above-described embodiments can be used. In this example, a layer forming unit 10 having substantially the same configuration as the layer forming apparatus shown in FIG. 7 is used. Hereinafter, the layer forming unit 10 will be described with reference to FIG.

図16は、図15に示す層形成ユニット10を示す模式図である。この層形成ユニット10は、蒸気圧が大気圧以下の有機金属材料を用いて、この有機金属材料中に含まれる物質からなる層を基材の表面に形成するものである。図16に示すように、層形成ユニット10は、基材Wを上向きにして保持する基材保持部100と、有機金属材料を気化させこれを基材保持部100に保持された基材Wの表面に向けて噴射する材料気化供給ユニット110と、第1ロボット60から層形成ユニット10に導入された基材Wを支持する複数本のピン120とを備えている。基材保持部100、材料気化供給ユニット110、およびピン120は、チャンバ130の内部に収容されており、チャンバ130により外部から隔離されている。   FIG. 16 is a schematic diagram showing the layer forming unit 10 shown in FIG. The layer forming unit 10 uses an organometallic material having a vapor pressure of atmospheric pressure or lower to form a layer made of a substance contained in the organometallic material on the surface of the substrate. As shown in FIG. 16, the layer forming unit 10 includes a base material holding unit 100 that holds the base material W upward and a base material W that vaporizes the organometallic material and is held by the base material holding unit 100. A material vaporization supply unit 110 that injects toward the surface and a plurality of pins 120 that support the substrate W introduced from the first robot 60 to the layer forming unit 10 are provided. The substrate holding unit 100, the material vaporization supply unit 110, and the pin 120 are accommodated in the chamber 130 and are isolated from the outside by the chamber 130.

基材保持部100は、その上面に真空チャック機構102を有しており、この真空チャック機構102により基材Wが基材保持部100の上面に保持されるようになっている。また、基材保持部100の内部には、真空チャック機構102により上面に吸着された基材Wを加熱するヒータ104が埋設されている。基材Wはヒータ104によって有機金属材料Mの分解温度よりも高い温度、例えば150℃に加熱される。基材Wの温度は使用する有機金属材料によって変わるが、好ましくは120℃以上、300℃以下である。本実施形態における基材保持部100は、ピン120に支持された基材Wの下方の位置と、材料気化供給ユニット110の近傍の位置との間を上下に移動するように構成されている。   The substrate holding unit 100 has a vacuum chuck mechanism 102 on the upper surface thereof, and the substrate W is held on the upper surface of the substrate holding unit 100 by the vacuum chuck mechanism 102. In addition, a heater 104 for heating the substrate W adsorbed on the upper surface by the vacuum chuck mechanism 102 is embedded in the substrate holding unit 100. The substrate W is heated by the heater 104 to a temperature higher than the decomposition temperature of the organometallic material M, for example, 150 ° C. The temperature of the substrate W varies depending on the organometallic material used, but is preferably 120 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. The substrate holding unit 100 in the present embodiment is configured to move up and down between a position below the substrate W supported by the pins 120 and a position in the vicinity of the material vaporization supply unit 110.

図16に示すように、材料気化供給ユニット110には、有機金属材料(固体または液体)Mを溜める貯留部112と、貯留部112から徐々に流路が狭くなり下面に開口する噴射口114とが形成されている。また、材料気化供給ユニット110の内部には、有機金属材料Mを加熱するヒータ116が設けられている。材料気化供給ユニット110の内部には窒素などの不活性ガスが導入される。   As shown in FIG. 16, the material vaporization supply unit 110 includes a storage portion 112 that stores an organometallic material (solid or liquid) M, and an injection port 114 that gradually narrows from the storage portion 112 and opens to the lower surface. Is formed. In addition, a heater 116 for heating the organometallic material M is provided inside the material vaporization supply unit 110. An inert gas such as nitrogen is introduced into the material vaporization supply unit 110.

有機金属材料Mはヒータ116によって有機金属材料Mが気化可能な温度、例えば70℃に加熱され、これにより気化するようになっている。この温度は、気化した有機金属材料Mを基材表面に制御可能に供給できる温度であることが好ましく、有機金属材料の沸騰温度以下であることが望ましい。本実施形態における材料気化供給ユニット110は、基材保持部100の上面に保持された基材Wの端から端まで水平方向に移動可能に構成されている。   The organometallic material M is heated by the heater 116 to a temperature at which the organometallic material M can be vaporized, for example, 70 ° C., thereby vaporizing. This temperature is preferably a temperature at which the vaporized organometallic material M can be supplied to the substrate surface in a controllable manner, and is preferably below the boiling temperature of the organometallic material. The material vaporization supply unit 110 in the present embodiment is configured to be movable in the horizontal direction from end to end of the substrate W held on the upper surface of the substrate holding unit 100.

また、チャンバ130の下部には、チャンバ130の内部に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入するガス導入ポート132が設けられており、チャンバ130の上部には、この不活性ガスを排出するガス排出ポート134が設けられている。   A gas introduction port 132 for introducing an inert gas such as nitrogen or argon is provided in the chamber 130 at the lower portion of the chamber 130, and a gas for discharging the inert gas is provided at the upper portion of the chamber 130. A discharge port 134 is provided.

層形成ユニット10のチャンバ130内に導入された基材Wは、ピン120の上部に載置される。そして、下方に位置していた基材保持部100が上昇することにより、ピン120から基材保持部100に基材Wが受け渡され、真空チャック機構102により基材保持部100の上面に基材Wが吸着される。   The base material W introduced into the chamber 130 of the layer forming unit 10 is placed on top of the pins 120. Then, when the substrate holding unit 100 located below is raised, the substrate W is transferred from the pin 120 to the substrate holding unit 100, and the vacuum chuck mechanism 102 sets the substrate holding unit 100 on the upper surface of the substrate holding unit 100. The material W is adsorbed.

基材Wを保持した基材保持部100は材料気化供給ユニット110の近傍まで上昇を続ける。基材保持部100の上昇が完了した後、材料気化供給ユニット110のヒータ116によって貯留部112内の有機金属材料Mを加熱し気化させる。気化した有機金属材料Mは材料気化供給ユニット110の噴射孔114から基材Wの上面に噴射され、これにより、基材Wの上面には、金属層または金属化合物層が形成される。このとき、基材保持部100のヒータ104により基材Wを加熱し、層が均一に形成されるように基材Wの温度を調整することが好ましい。成膜工程中は、基材Wの全面にわたって層が形成されるように、材料気化供給ユニット110を水平方向に移動させる。なお、有機金属材料の蒸気を基材Wに均一に供給するために、材料気化供給ユニット110から基材Wに向かうガス流れを形成し、整流板を介してこのガス流れを基材Wに供給してもよい。   The substrate holding unit 100 holding the substrate W continues to rise to the vicinity of the material vaporization supply unit 110. After the raising of the base material holding unit 100 is completed, the organometallic material M in the storage unit 112 is heated and vaporized by the heater 116 of the material vaporization supply unit 110. The vaporized organometallic material M is sprayed onto the upper surface of the base material W from the injection hole 114 of the material vaporization supply unit 110, whereby a metal layer or a metal compound layer is formed on the upper surface of the base material W. At this time, it is preferable to heat the substrate W by the heater 104 of the substrate holding unit 100 and adjust the temperature of the substrate W so that the layer is formed uniformly. During the film forming process, the material vaporization supply unit 110 is moved in the horizontal direction so that a layer is formed over the entire surface of the substrate W. In order to uniformly supply the vapor of the organometallic material to the base material W, a gas flow from the material vaporization supply unit 110 toward the base material W is formed, and this gas flow is supplied to the base material W through the current plate. May be.

基材Wを層形成ユニット10から搬出する際は、例えば真空到達度が0.01Pa程度の真空ポンプを用いてガス排出ポート134を介してチャンバ130内を排気し、成膜に使用した有機金属材料Mの蒸気を排出し、次にガス導入ポート132を介して乾燥窒素などの不活性ガスをチャンバ130内に導入した後、成膜後の基材Wを層形成ユニット10から搬出してもよい。あるいは、層形成ユニット10にロードロックを設置して、このロードロックを通して基材Wを搬出してもよい。   When unloading the substrate W from the layer forming unit 10, for example, the inside of the chamber 130 is evacuated through the gas discharge port 134 using a vacuum pump having a degree of vacuum of about 0.01 Pa, and the organic metal used for film formation The vapor of the material M is discharged, and then an inert gas such as dry nitrogen is introduced into the chamber 130 via the gas introduction port 132, and then the substrate W after film formation is carried out of the layer forming unit 10. Good. Alternatively, a load lock may be installed in the layer forming unit 10 and the substrate W may be carried out through this load lock.

図17は、図15に示す電解めっきユニット20を示す模式図である。図17に示すように、電解めっきユニットは、上方に開口し内部にめっき液200を保持する円筒状のめっき槽202と、基材Wを着脱自在に下向きに保持して、めっき槽202の上端開口部を塞ぐ位置に基材Wを配置するヘッド部204とを備えている。めっき槽202の内部にはめっき液200中に浸漬されて陽極電極となる平板状のアノード206が水平に配置され、基材Wの周縁部はヘッド部204に設けられた電極接点を介して陰極電極と導通されている。なお、このアノード206は、多孔質材料または網目を形成する材料で構成されている。   FIG. 17 is a schematic diagram showing the electrolytic plating unit 20 shown in FIG. As shown in FIG. 17, the electrolytic plating unit includes a cylindrical plating tank 202 that opens upward and holds a plating solution 200 therein, and a base W that is detachably held downward. And a head unit 204 that arranges the base material W at a position that closes the opening. A plate-like anode 206 that is immersed in the plating solution 200 and serves as an anode electrode is horizontally disposed inside the plating tank 202, and the peripheral portion of the substrate W is a cathode via an electrode contact provided on the head portion 204. It is electrically connected to the electrode. The anode 206 is made of a porous material or a material that forms a mesh.

めっき槽202の底部中央には、上方に向けためっき液の噴流を形成するめっき液噴射管208が接続され、めっき槽202の上部外側には、めっき液受け210が配置されている。めっき液噴射管208は、めっき液調整タンク212から延びポンプ214とフィルタ216が設けられためっき液供給管218に接続されている。また、上記めっき液調整タンク212は、めっき液受け210から延びるめっき液戻り管220に接続される。   A plating solution injection pipe 208 that forms a jet of a plating solution directed upward is connected to the center of the bottom of the plating vessel 202, and a plating solution receiver 210 is disposed outside the upper portion of the plating vessel 202. The plating solution injection pipe 208 extends from the plating solution adjustment tank 212 and is connected to a plating solution supply pipe 218 provided with a pump 214 and a filter 216. The plating solution adjustment tank 212 is connected to a plating solution return pipe 220 extending from the plating solution receiver 210.

このようなめっき装置において、基材Wをヘッド部204で下向きに保持して、基材Wをめっき槽202の上部からめっき液200に浸漬する。そして、アノード(陽極電極)206と基材(陰極電極)Wの間に所定の電圧を印加しつつ、めっき液調整タンク212内のめっき液をポンプ214によりめっき槽202の底部から上方に噴出させて、基材Wの下面に垂直にめっき液200の噴流を当てる。このようにアノード206と基材Wの間にめっき電流を流して、基材Wの下面にめっき膜を形成するようにしている。このとき、めっき槽202をオーバーフローしためっき液200は、めっき液受け210で回収されてめっき液調整タンク212内に流入する。   In such a plating apparatus, the substrate W is held downward by the head unit 204, and the substrate W is immersed in the plating solution 200 from the upper part of the plating tank 202. Then, while applying a predetermined voltage between the anode (anode electrode) 206 and the base material (cathode electrode) W, the plating solution in the plating solution adjustment tank 212 is ejected upward from the bottom of the plating tank 202 by the pump 214. Then, a jet of the plating solution 200 is applied perpendicularly to the lower surface of the substrate W. In this way, a plating current is passed between the anode 206 and the substrate W to form a plating film on the lower surface of the substrate W. At this time, the plating solution 200 overflowing the plating tank 202 is collected by the plating solution receiver 210 and flows into the plating solution adjustment tank 212.

この基材処理装置は、以下のようなプロセスを行う場合に特に有効である。まず、図18(a)に示すように、SiOやlow−k材からなる基材Wの層間絶縁膜300に配線溝310を形成し、層間絶縁膜300の表面にスパッタリングなどによりTaからなるバリアメタル層320を形成する。このバリアメタル層320が形成された基材Wを上述した基材処理装置1の層形成ユニット10に導入する。層形成ユニット10では、有機Coを気化させ、Coをバリアメタル層320に付着させる。これにより、図18(b)に示すように、バリアメタル層320の表面に均一にCo層330が形成される。 This substrate processing apparatus is particularly effective when performing the following processes. First, as shown in FIG. 18A, a wiring groove 310 is formed in the interlayer insulating film 300 of the base material W made of SiO 2 or a low-k material, and the surface of the interlayer insulating film 300 is made of Ta by sputtering or the like. A barrier metal layer 320 is formed. The base material W on which the barrier metal layer 320 is formed is introduced into the layer forming unit 10 of the base material processing apparatus 1 described above. In the layer forming unit 10, organic Co is vaporized and Co is attached to the barrier metal layer 320. As a result, a Co layer 330 is uniformly formed on the surface of the barrier metal layer 320 as shown in FIG.

次に、基材Wを上述した基材処理装置1の電解めっきユニット20に導入し、Co層330をシード層として電解めっきを行い、図18(c)に示すように、Co層330の表面に銅膜340を成膜する。これにより、配線溝310には銅膜340が充填される。配線溝310に銅膜340が充填された基材Wは基材処理装置1からCMP装置に搬送される。このCMP装置では、図19(a)に示すように、層間絶縁膜300の表面が露出するまで余分な銅膜340が化学的機械的研磨により除去される。その後、基材WはCMP装置から無電解めっき装置に搬送される。この無電解めっき装置においては無電解CoWPめっきが行われ、図19(b)に示すように、配線溝310に充填された銅膜340の表面に選択的にCoWP層350が成膜される。   Next, the base material W is introduced into the electrolytic plating unit 20 of the base material processing apparatus 1 described above, and electrolytic plating is performed using the Co layer 330 as a seed layer. As shown in FIG. A copper film 340 is formed. As a result, the copper trench 340 is filled in the wiring trench 310. The base material W in which the wiring groove 310 is filled with the copper film 340 is conveyed from the base material processing apparatus 1 to the CMP apparatus. In this CMP apparatus, as shown in FIG. 19A, excess copper film 340 is removed by chemical mechanical polishing until the surface of interlayer insulating film 300 is exposed. Thereafter, the substrate W is transported from the CMP apparatus to the electroless plating apparatus. In this electroless plating apparatus, electroless CoWP plating is performed, and a CoWP layer 350 is selectively formed on the surface of the copper film 340 filled in the wiring groove 310 as shown in FIG.

このようにして形成された配線構造によれば、配線溝310に充填された銅膜340とバリアメタル層320との間にはCo層330が形成され、配線溝310に充填された銅膜340の表面にはCoWP層350が形成される。したがって、配線溝310に充填された銅膜340が、同種の金属であるCo層330とCoWP層(すなわちCoを主成分とする金属層)350で覆われることとなり、Co層330とCoWP層350との間の界面の信頼性や銅に対する密着性を向上させることができる。この結果、銅の拡散に対する信頼性を向上させることができる。   According to the wiring structure thus formed, the Co layer 330 is formed between the copper film 340 filled in the wiring groove 310 and the barrier metal layer 320, and the copper film 340 filled in the wiring groove 310. A CoWP layer 350 is formed on the surface. Therefore, the copper film 340 filled in the wiring trench 310 is covered with the Co layer 330 and the CoWP layer (that is, a metal layer containing Co as a main component) 350 which are the same kind of metal, and the Co layer 330 and the CoWP layer 350 are covered. The reliability of the interface between and the adhesion to copper can be improved. As a result, the reliability with respect to copper diffusion can be improved.

ここで、層形成ユニット10において用いる有機金属材料は気化可能な温度に比べて分解温度が有意に高いことが好ましい。このような材料を用いることで、大気圧下で有機金属材料を気化させることが可能となり、層形成ユニットを電解めっきユニットのような湿式処理ユニットと組み合わせてユニット化することが可能となる。したがって、層形成ユニットと湿式処理ユニットとを1つの基材処理装置内に配置することが可能となり、装置の簡素化および省スペース化を実現することができる。また、1つの装置内に層形成ユニットと湿式処理ユニットとを配置することができるので、層形成処理と湿式処理との間の時間を短縮することができ、またその時間管理も容易となる。   Here, it is preferable that the decomposition temperature of the organometallic material used in the layer forming unit 10 is significantly higher than the vaporizable temperature. By using such a material, the organometallic material can be vaporized under atmospheric pressure, and the layer forming unit can be combined with a wet processing unit such as an electrolytic plating unit to form a unit. Therefore, the layer forming unit and the wet processing unit can be arranged in one base material processing apparatus, and simplification and space saving of the apparatus can be realized. In addition, since the layer forming unit and the wet processing unit can be arranged in one apparatus, the time between the layer forming process and the wet processing can be shortened, and the time management is facilitated.

なお、ここでは基材処理装置1と別にCMP装置や無電解めっき装置を設けた例について述べたが、これらのCMP装置や無電解めっき装置を基材処理装置1に組み込んでもよい。また、基材処理装置1の層形成ユニット10において、Co/Siを基材Wの表面に蒸着させ、熱処理を加えてシリサイド化させてシード層を形成してもよい。また、基材処理装置1の層形成ユニット10により、Ruからなるバリアメタル層の表面に薄くCoを蒸着させて、電解めっきユニット20での電解銅めっきの膜成長を促進させてもよい。また、層形成ユニット10に導入する基材の表面には、半導体、セラミック、樹脂、Ru、RuO、Cu、Ta、TaN、Ti、TiN、Si、SiO、low−k材、Co、P、CoP、CoWP、W、WSiC、WC、Ni、およびAlのうち少なくとも1つからなる層が形成されていることが好ましい。 In addition, although the example which provided the CMP apparatus and the electroless-plating apparatus separately from the base-material processing apparatus 1 was described here, you may incorporate these CMP apparatuses and an electroless-plating apparatus in the base-material processing apparatus 1. FIG. Further, in the layer forming unit 10 of the substrate processing apparatus 1, Co / Si may be vapor-deposited on the surface of the substrate W, and heat treatment may be performed for silicidation to form a seed layer. Alternatively, the layer forming unit 10 of the substrate processing apparatus 1 may promote the film growth of electrolytic copper plating in the electrolytic plating unit 20 by thinly depositing Co on the surface of the barrier metal layer made of Ru. Moreover, the surface of the base material introduced into the layer forming unit 10 includes semiconductor, ceramic, resin, Ru, RuO 2 , Cu, Ta, TaN, Ti, TiN, Si, SiO 2 , low-k material, Co, P Preferably, a layer made of at least one of CoP, CoWP, W, WSiC, WC, Ni, and Al is formed.

上述した実施形態では、層形成ユニットを電解めっきユニットと組み合わせた例について説明したが、層形成ユニットと組み合わせる湿式処理ユニットは電解めっきユニットに限られない。例えば、湿式処理ユニットとして、無電解めっきユニット、化学的機械的研磨ユニット、電解エッチングユニット、電解研磨ユニット、化学エッチングユニット、または洗浄ユニットなどを用いることができる。また、層形成ユニットをアニールユニット、CVDユニット、ガスエッチングユニットなどの乾式処理ユニットと組み合わせて、層形成ユニットにより金属層または金属化合物層が形成された基材に乾式処理を施してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the layer forming unit is combined with the electroplating unit has been described, but the wet processing unit combined with the layer forming unit is not limited to the electroplating unit. For example, as the wet processing unit, an electroless plating unit, a chemical mechanical polishing unit, an electrolytic etching unit, an electrolytic polishing unit, a chemical etching unit, or a cleaning unit can be used. In addition, the layer forming unit may be combined with a dry processing unit such as an annealing unit, a CVD unit, or a gas etching unit, and the base material on which the metal layer or the metal compound layer is formed by the layer forming unit may be subjected to dry processing.

また、複数の層形成ユニットを設け、各層形成ユニットにおいて異なる物質からなる金属層または金属化合物層を形成するようにしてもよい。また、1つの層形成ユニット内でユニット内のガスや有機金属材料を交換することにより複数回の層形成を行い、複数の物質からなる金属層または金属化合物層を形成するようにしてもよい。層形成ユニットにおける層形成処理後の基材の洗浄としては、ロール洗浄やペンシル洗浄などの接触洗浄、超音波液体洗浄やIPA洗浄などの非接触洗浄などが考えられる。さらに、この基材の洗浄後に基材を乾燥させてもよい。   Further, a plurality of layer forming units may be provided, and a metal layer or a metal compound layer made of different substances may be formed in each layer forming unit. Further, a plurality of layers may be formed by exchanging a gas or an organometallic material in a single layer forming unit to form a metal layer or a metal compound layer made of a plurality of substances. As the cleaning of the base material after the layer formation processing in the layer forming unit, contact cleaning such as roll cleaning and pencil cleaning, non-contact cleaning such as ultrasonic liquid cleaning and IPA cleaning, and the like can be considered. Furthermore, you may dry a base material after washing | cleaning of this base material.

また、基材に形成する物質に応じて有機金属材料の加熱目標温度と、これに対応する基材の加熱目標温度との関係を予めデータベースとして記憶装置に格納しておいてもよい。この場合には、例えば、基材の温度とヒータの加熱温度を測定するセンサを設け、これらのセンサからの温度信号に基づいて上記データベースを参照して加熱目標温度を取得し、取得された加熱目標温度に応じてヒータを制御して、基材の温度と有機金属材料の温度を適切な温度範囲内にしてもよい。   Further, the relationship between the heating target temperature of the organometallic material and the corresponding heating target temperature of the base material corresponding to the substance to be formed on the base material may be stored in advance in a storage device as a database. In this case, for example, a sensor for measuring the temperature of the base material and the heating temperature of the heater is provided, the heating target temperature is obtained by referring to the database based on the temperature signal from these sensors, and the obtained heating is obtained. The heater may be controlled according to the target temperature so that the temperature of the base material and the temperature of the organometallic material are within an appropriate temperature range.

また、層形成処理を含む基材の処理工程の処理レシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されており、必要に応じて読み出されるようになっている。また、この処理レシピは、処理する基材の種類や形成する物質によりデータベース化されており、これらのデータベースが上記記録媒体に記録されている。   In addition, the processing recipe of the substrate processing process including the layer forming process is recorded on a computer-readable storage medium, and is read out as necessary. Further, this processing recipe is made into a database according to the type of base material to be processed and the substance to be formed, and these databases are recorded on the recording medium.

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。   Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.

噴射口から噴出された噴流の2次元自由噴流モデルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the two-dimensional free jet model of the jet ejected from the injection nozzle. 図2(a)および図2(b)は図1の噴射口の形状の例を示す図である。FIG. 2A and FIG. 2B are diagrams showing examples of the shape of the injection port of FIG. 長方形の噴射口から噴出される噴流の速度減衰を示すグラフである。It is a graph which shows the velocity attenuation | damping of the jet ejected from a rectangular injection port. 本発明の一実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a layer formation device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer forming apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 図5の矢印VIで示される方向から見た模式図である。It is the schematic diagram seen from the direction shown by arrow VI of FIG. 本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer forming apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 図7の矢印VIIIで示される方向から見た模式図である。It is the schematic diagram seen from the direction shown by the arrow VIII of FIG. 本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer forming apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer forming apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer forming apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本実施形態の他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of this embodiment. 本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer forming apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る層形成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer forming apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明に係る層形成装置(層形成ユニット)を備えた基材処理装置を示す平面図である。It is a top view which shows the base-material processing apparatus provided with the layer forming apparatus (layer forming unit) which concerns on this invention. 図15に示す層形成ユニットを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer formation unit shown in FIG. 図15に示す電解めっきユニットを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electroplating unit shown in FIG. 図18(a)から図18(c)は図15に示す基材処理装置を用いたプロセスを示す模式図である。18 (a) to 18 (c) are schematic views showing a process using the substrate processing apparatus shown in FIG. 図19(a)および図19(b)は図15に示す基材処理装置を用いたプロセスを示す模式図である。FIG. 19A and FIG. 19B are schematic views showing a process using the substrate processing apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 基材処理装置
10 層形成ユニット(層形成装置)
20 電解めっきユニット
30 エッチング・洗浄ユニット
40 フレーム
42 基材搬送容器
60,62,64 搬送ロボット
100,400,600,700 基材保持部
104,116,129,414,418,604,704 ヒータ
108,712 材料気化部
109,119 材料供給部
110,610 材料気化供給ユニット
111 流通管
112,423,612 貯留部
114 噴射口
127 往復移動機構
131,133,631 不活性ガス供給源
130,410,411,630 チャンバ
132 ガス導入ポート
134 ガス排出ポート
300 層間絶縁膜
310 配線溝
320 バリアメタル層
330 Co層
340 銅膜
350 CoWP層
402 材料供給部材保持部
404 スピンコータ
613 含浸部材
714,814 材料供給管
716,720,816 シール材
718,818 材料排出管
M 有機金属材料
S 空間
W 基材
X 材料供給部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material processing apparatus 10 Layer formation unit (layer formation apparatus)
20 Electrolytic plating unit 30 Etching / cleaning unit 40 Frame 42 Substrate transport container 60, 62, 64 Transport robot 100, 400, 600, 700 Substrate holder 104, 116, 129, 414, 418, 604, 704 Heater 108, 712 Material vaporization unit 109,119 Material supply unit 110,610 Material vaporization supply unit 111 Flow pipe 112,423,612 Storage unit 114 Injection port 127 Reciprocating movement mechanism 131,133,631 Inert gas supply source 130,410,411 630 Chamber 132 Gas introduction port 134 Gas exhaust port 300 Interlayer insulating film 310 Wiring groove 320 Barrier metal layer 330 Co layer 340 Copper film 350 CoWP layer 402 Material supply member holding part 404 Spin coater 613 Impregnation member 714, 814 Material supply pipe 71 , 720,816 sealant 718,818 material discharge pipe M organometal S space W substrate X material supply member

Claims (38)

基材の表面を加熱し、
0.01Paから常圧までの範囲における圧力下において固体または液体である有機金属材料を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成し、
前記原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、
基材の表面の少なくとも一部を前記雰囲気に暴露させることで基材の表面に金属層または金属化合物層を形成することを特徴とする層形成方法。
Heating the surface of the substrate,
A raw material gas containing the organometallic material is generated by heating and vaporizing the organometallic material that is solid or liquid under a pressure in a range from 0.01 Pa to normal pressure,
Forming an atmosphere of the source gas locally on the surface of the substrate;
A layer forming method comprising forming a metal layer or a metal compound layer on a surface of a substrate by exposing at least a part of the surface of the substrate to the atmosphere.
前記原料ガスを基板の表面の一部に供給し、かつ前記原料ガスの供給口と該供給口に対向する基材との間隔を一定に維持しつつ、前記供給口および前記基材を相対的に移動させることで前記原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、
前記供給口の開口面積を、基材の表面の面積以下とすることを特徴とする請求項1に記載の層形成方法。
While supplying the source gas to a part of the surface of the substrate and maintaining a constant distance between the source gas supply port and the substrate facing the supply port, the supply port and the substrate are relatively To form an atmosphere consisting of the source gas locally on the surface of the substrate,
The layer forming method according to claim 1, wherein an opening area of the supply port is equal to or less than an area of the surface of the base material.
有機金属材料を気化させる材料気化部と前記供給口とが一体化したユニットを設け、
前記ユニットと前記基材とを相対的に移動させることを特徴とする請求項2に記載の層形成方法。
A unit in which a material vaporizing unit that vaporizes an organic metal material and the supply port are integrated is provided,
The layer forming method according to claim 2, wherein the unit and the base material are relatively moved.
前記供給口から基材の表面までの距離が、該供給口の最小間口の6倍以下であることを特徴とする請求項2に記載の層形成方法。   The layer forming method according to claim 2, wherein a distance from the supply port to the surface of the substrate is not more than 6 times a minimum frontage of the supply port. 前記供給口の移動方向に対して後部に、前記供給口と隣接してヒータを配置し、
該ヒータにより、層形成と同時に層のアニールを行い、
層形成とアニールを2回以上繰り返すことを特徴とする請求項2に記載の層形成方法。
A heater is disposed adjacent to the supply port at the rear with respect to the moving direction of the supply port,
With the heater, the layer is annealed simultaneously with the layer formation,
The layer formation method according to claim 2, wherein the layer formation and the annealing are repeated twice or more.
基材に対向して含浸部材を配置し、
液体である有機金属材料を前記含浸部材に含浸させ、
前記含浸部材に含浸された有機金属材料を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成することを特徴とする請求項1に記載の層形成方法。
An impregnated member is placed opposite the substrate,
Impregnating the impregnated member with a liquid organometallic material,
2. The layer forming method according to claim 1, wherein a raw material gas containing the organometallic material is generated by heating and vaporizing the organometallic material impregnated in the impregnating member.
前記含浸部材は、多孔質材、不織布、および織布のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項6に記載の層形成方法。   The layer forming method according to claim 6, wherein the impregnated member is at least one of a porous material, a nonwoven fabric, and a woven fabric. 前記含浸部材の表面から基材の表面までの距離が10mm以下であることを特徴とする請求項6に記載の層形成方法。   The layer forming method according to claim 6, wherein a distance from the surface of the impregnated member to the surface of the base material is 10 mm or less. 内部に空間を有する基材を用意し、
前記空間に前記原料ガスを供給することで該原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成し、
前記空間から前記原料ガスおよびその分解生成物を排出することを特徴とする請求項1に記載の層形成方法。
Prepare a substrate with space inside,
By supplying the source gas to the space, an atmosphere composed of the source gas is locally formed on the surface of the substrate,
The layer forming method according to claim 1, wherein the source gas and its decomposition product are discharged from the space.
前記原料ガスの供給および排出は、同軸二重構造の流路を用いて行われることを特徴とする請求項9に記載の層形成方法。   The layer forming method according to claim 9, wherein the supply and discharge of the source gas are performed using a coaxial double structure flow path. 材料供給部材上に有機金属材料の塗膜を形成し、
該材料供給部材を基材に対向させて配置し、
該材料供給部材上の有機金属材料の塗膜を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成し、
基材と材料供給部材の間隔が3mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の層形成方法。
Form a coating of organometallic material on the material supply member,
The material supply member is disposed to face the substrate,
A raw material gas containing the organometallic material is generated by heating and vaporizing the coating film of the organometallic material on the material supply member,
The layer forming method according to claim 1, wherein a distance between the base material and the material supply member is 3 mm or less.
前記材料供給部材上の有機金属材料の塗膜を、加熱された前記基材の表面からの伝熱または輻射熱により加熱し気化させることを特徴とする請求項11に記載の層形成方法。   The layer forming method according to claim 11, wherein the coating film of the organometallic material on the material supply member is heated and vaporized by heat transfer or radiant heat from the heated surface of the substrate. 前記有機金属材料は、コバルト、タングステン、白金、アルミニウム、銅、モリブデン、マンガン、シリコンのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の層形成方法。   The layer forming method according to claim 1, wherein the organometallic material includes at least one of cobalt, tungsten, platinum, aluminum, copper, molybdenum, manganese, and silicon. 前記基材は、半導体ウェハ、セラミック、樹脂、および金属のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の層形成方法。   The layer forming method according to claim 1, wherein the base material is at least one of a semiconductor wafer, a ceramic, a resin, and a metal. 前記基材の表面は、半導体、セラミック、樹脂、Ru、RuO、Cu、Ta、TaN、Ti、TiN、Si、SiO、low−k材、Co、P、CoP、CoWP、W、WSiC、WC、Ni、およびAlのうち少なくとも1つの物質で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の層形成方法。 The surface of the substrate, semiconductor, ceramic, resin, Ru, RuO 2, Cu, Ta, TaN, Ti, TiN, Si, SiO 2, low-k material, Co, P, CoP, CoWP , W, WSiC, The layer forming method according to claim 1, wherein the layer is formed of at least one of WC, Ni, and Al. 配線溝が形成された基板にバリアメタル層を形成する工程と、
請求項1から12のいずれか一項に記載の方法で金属層または金属化合物層を前記バリアメタル層上に形成する工程と、
前記金属層または前記金属化合物層をシード層として電解めっきを行って前記配線溝を銅で充填する工程と、
前記銅の一部を化学的機械的研磨により除去する工程とを有する配線形成方法。
Forming a barrier metal layer on the substrate on which the wiring trench is formed;
Forming a metal layer or a metal compound layer on the barrier metal layer by the method according to any one of claims 1 to 12,
Performing electrolytic plating using the metal layer or the metal compound layer as a seed layer and filling the wiring groove with copper;
And a step of removing a part of the copper by chemical mechanical polishing.
前記金属層または前記金属化合物層は、コバルトを主成分とする金属層であることを特徴とする請求項16に記載の配線形成方法。   The wiring formation method according to claim 16, wherein the metal layer or the metal compound layer is a metal layer containing cobalt as a main component. 前記配線溝に充填された銅の表面に、コバルトを主成分とする金属層を無電解めっきにより選択的に形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項17に記載の配線形成方法。   18. The wiring forming method according to claim 17, further comprising a step of selectively forming a metal layer mainly composed of cobalt on the surface of copper filled in the wiring groove by electroless plating. 配線溝に充填された銅と、
バリアメタル層と、
前記銅と前記バリアメタル層との間に形成されたコバルトを主成分とする金属層と、
前記銅の露出表面上に形成されたコバルトを主成分とする金属層とを有し、
前記銅と前記バリアメタル層との間に形成された前記金属層は、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法で形成されたコバルト層であり、
前記銅の露出表面上に形成された前記金属層は、無電解めっきにより形成された金属層であることを特徴とする基板の配線構造。
Copper filled in the wiring groove;
A barrier metal layer;
A metal layer mainly composed of cobalt formed between the copper and the barrier metal layer;
A metal layer mainly composed of cobalt formed on the exposed surface of the copper,
The metal layer formed between the copper and the barrier metal layer is a cobalt layer formed by the method according to any one of claims 1 to 12,
The wiring structure of a substrate, wherein the metal layer formed on the exposed copper surface is a metal layer formed by electroless plating.
0.01Paから常圧までの範囲における圧力下において固体または液体の有機金属材料を加熱し気化させることで該有機金属材料を含む原料ガスを生成する材料気化部と、
基材を保持する基材保持部と、
前記基材の表面を、前記材料気化部により気化させた有機金属材料の分解温度よりも高い温度に加熱する基材加熱部と、
前記原料ガスからなる雰囲気を基材の表面上に局所的に形成する材料供給部とを備え、
前記材料供給部は、基材の表面の少なくとも一部を前記雰囲気に暴露させることで基材の表面に金属層または金属化合物層を形成することを特徴とする層形成装置。
A material vaporization unit that generates a raw material gas containing the organometallic material by heating and vaporizing the solid or liquid organometallic material under a pressure in a range from 0.01 Pa to normal pressure;
A substrate holding part for holding the substrate;
A substrate heating unit that heats the surface of the substrate to a temperature higher than the decomposition temperature of the organometallic material vaporized by the material vaporization unit;
A material supply unit that locally forms an atmosphere made of the source gas on the surface of the substrate;
The said material supply part forms a metal layer or a metal compound layer on the surface of a base material by exposing at least one part of the surface of a base material to the said atmosphere, The layer formation apparatus characterized by the above-mentioned.
前記材料供給部は前記原料ガスを基材の表面の一部に供給する供給口を備え、
前記供給口と該供給口に対向する基材との間隔を一定に維持しつつ、前記供給口と前記基材とを相対的に移動させる移動機構を設け、
前記供給口の開口面積は、基材の表面の面積以下であることを特徴とする請求項20に記載の層形成装置。
The material supply unit includes a supply port for supplying the source gas to a part of the surface of the base material,
A moving mechanism is provided for moving the supply port and the base material relatively while maintaining a constant distance between the supply port and the base material facing the supply port,
21. The layer forming apparatus according to claim 20, wherein an opening area of the supply port is equal to or less than an area of the surface of the base material.
前記材料気化部と前記材料供給部は一体型のユニットであり、
前記移動機構は前記ユニットと基材とを相対的に移動させることを特徴とする請求項21に記載の層形成装置。
The material vaporization unit and the material supply unit are an integral unit,
The layer forming apparatus according to claim 21, wherein the moving mechanism relatively moves the unit and the base material.
前記供給口から基材の表面までの距離が、該供給口の最小間口の6倍以下であることを特徴とする請求項21に記載の層形成装置。   The layer forming apparatus according to claim 21, wherein a distance from the supply port to the surface of the base material is 6 times or less of a minimum frontage of the supply port. 前記供給口の移動方向に対して後部に、前記供給口と隣接してヒータを配置したことを特徴とする請求項21に記載の層形成装置。   The layer forming apparatus according to claim 21, wherein a heater is disposed adjacent to the supply port at a rear portion with respect to a moving direction of the supply port. 前記材料供給部は、基材に対向して配置される含浸部材を有し、
前記含浸部材には、液体である有機金属材料が含浸されることを特徴とする請求項21に記載の層形成装置。
The material supply unit has an impregnation member disposed to face the base material,
The layer forming apparatus according to claim 21, wherein the impregnated member is impregnated with a liquid organometallic material.
前記含浸部材は、多孔質材、不織布、および織布のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項25に記載の層形成装置。   26. The layer forming apparatus according to claim 25, wherein the impregnating member is at least one of a porous material, a nonwoven fabric, and a woven fabric. 前記含浸部材の表面から基材の表面までの距離が10mm以下であることを特徴とする請求項25に記載の層形成装置。   26. The layer forming apparatus according to claim 25, wherein a distance from the surface of the impregnated member to the surface of the substrate is 10 mm or less. 前記材料供給部は、
前記基材内に形成された空間にシール材を介して接続され、該空間に原料ガスを供給するための材料供給流路を有し、
さらに、前記空間にシール材を介して接続され、前記空間から原料ガスおよびその分解生成物を排出するための材料排出流路を有することを特徴とする請求項20に記載の層形成装置。
The material supply unit
Connected to a space formed in the base material via a sealing material, and has a material supply channel for supplying a raw material gas to the space;
21. The layer forming apparatus according to claim 20, further comprising a material discharge channel connected to the space via a sealing material and discharging the source gas and its decomposition product from the space.
前記材料供給流路および前記材料排出流路は、同軸二重構造の流路であることを特徴とする請求項28に記載の層形成装置。   The layer forming apparatus according to claim 28, wherein the material supply channel and the material discharge channel are channels having a coaxial double structure. 前記材料供給部は、有機金属材料の塗膜が形成された材料供給部材であり、
前記材料供給部材は基板に対向して配置され、基材と前記材料供給部材の間隔が3mm以下であることを特徴とする請求項20に記載の層形成装置。
The material supply unit is a material supply member in which a coating film of an organometallic material is formed,
21. The layer forming apparatus according to claim 20, wherein the material supply member is disposed to face a substrate, and a distance between a base material and the material supply member is 3 mm or less.
前記材料供給部材上の有機金属材料の塗膜は、加熱された基材からの伝熱あるいは輻射熱により加熱され気化されることを特徴とする請求項30に記載の層形成装置。   The layer forming apparatus according to claim 30, wherein the coating film of the organometallic material on the material supply member is heated and vaporized by heat transfer or radiant heat from the heated base material. 前記有機金属材料は、コバルト、タングステン、白金、アルミニウム、銅、モリブデン、マンガン、シリコンのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項20に記載の層形成装置。   21. The layer forming apparatus according to claim 20, wherein the organometallic material includes at least one of cobalt, tungsten, platinum, aluminum, copper, molybdenum, manganese, and silicon. 前記基材は、半導体ウェハ、セラミック、樹脂、および金属のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項20に記載の層形成装置。   The layer forming apparatus according to claim 20, wherein the base material is at least one of a semiconductor wafer, a ceramic, a resin, and a metal. 前記基材の表面は、半導体、セラミック、樹脂、Ru、RuO、Cu、Ta、TaN、Ti、TiN、Si、SiO、low−k材、Co、P、CoP、CoWP、W、WSiC、WC、Ni、およびAlのうち少なくとも1つの物質で形成されていることを特徴とする請求項20に記載の層形成装置。 The surface of the substrate, semiconductor, ceramic, resin, Ru, RuO 2, Cu, Ta, TaN, Ti, TiN, Si, SiO 2, low-k material, Co, P, CoP, CoWP , W, WSiC, 21. The layer forming apparatus according to claim 20, wherein the layer forming apparatus is made of at least one substance selected from WC, Ni, and Al. 請求項20から31のいずれか一項に記載の層形成装置と、
前記層形成装置により金属層または金属化合物層が形成された基材に湿式処理を施す湿式処理ユニットとを備えたことを特徴とする基材処理装置。
A layer forming apparatus according to any one of claims 20 to 31,
A substrate processing apparatus comprising: a wet processing unit that performs wet processing on a substrate on which a metal layer or a metal compound layer is formed by the layer forming apparatus.
前記湿式処理ユニットは、電解めっきユニット、無電解めっきユニット、化学的機械的研磨ユニット、電解エッチングユニット、電解研磨ユニット、化学エッチングユニット、および洗浄ユニットのうち少なくとも1つであることを特徴とする請求項35に記載の基材処理装置。   The wet processing unit is at least one of an electrolytic plating unit, an electroless plating unit, a chemical mechanical polishing unit, an electrolytic etching unit, an electrolytic polishing unit, a chemical etching unit, and a cleaning unit. Item 35. The substrate processing apparatus according to Item 35. 請求項20から31のいずれか一項に記載の層形成装置と、
前記層形成装置により金属層または金属化合物層が形成された基材に乾式処理を施す乾式処理ユニットとを備えたことを特徴とする基材処理装置。
A layer forming apparatus according to any one of claims 20 to 31,
A substrate processing apparatus comprising: a dry processing unit that performs dry processing on a substrate on which a metal layer or a metal compound layer is formed by the layer forming apparatus.
前記乾式処理ユニットは、アニールユニット、CVDユニット、およびガスエッチングユニットのうち少なくとも1つであることを特徴とする請求項37に記載の基材処理装置。   38. The substrate processing apparatus according to claim 37, wherein the dry processing unit is at least one of an annealing unit, a CVD unit, and a gas etching unit.
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