JP2007332445A - Electroless plating method and electroless plating apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、無電解めっき方法及び無電解めっき装置に関し、特に半導体ウェーハ等の基板の表面に設けた配線用凹部に銅等を配線材料(導電体)として埋め込んで構成した埋込み配線の露出表面に、該配線の露出表面を保護する保護膜を選択的に形成するのに使用される無電解めっき方法及び無電解めっき装置に関する。本発明の無電解めっき方法及び無電解めっき装置は、例えばMRAMの磁性膜製造工程やフラットパネル製造工程などにも適用される。 The present invention relates to an electroless plating method and an electroless plating apparatus, and more particularly to an exposed surface of an embedded wiring configured by embedding copper or the like as a wiring material (conductor) in a wiring recess provided on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer. The present invention relates to an electroless plating method and an electroless plating apparatus used to selectively form a protective film for protecting an exposed surface of the wiring. The electroless plating method and electroless plating apparatus of the present invention are also applied to, for example, a magnetic film manufacturing process of MRAM and a flat panel manufacturing process.
半導体基板の配線形成プロセスとして、トレンチやビアホール等の配線用凹部に金属(導電体)を埋込むようにしたプロセス(いわゆる、ダマシンプロセス)が使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め形成したトレンチやビアホールに、アルミニウム、近年では銅や銀等の金属をめっきによって埋め込んだ後、余分な金属を化学機械的研磨(CMP)によって除去し平坦化するプロセス技術である。 As a wiring formation process of a semiconductor substrate, a process (so-called damascene process) in which a metal (conductor) is buried in a wiring recess such as a trench or a via hole is being used. This is a process in which aluminum, in recent years copper or silver, is buried in trenches or via holes previously formed in the interlayer insulating film by plating, and then the excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) and planarized. Technology.
近年、半導体デバイスの高速化・微細化の加速とともに、アルミニウムを代わって銅配線/低誘電率層間絶縁膜材(Low−K)のダマシンプロセス(配線の埋込み)は益々重要になって来ている。更に、デバイスの信頼性を高めるには、銅配線のエレクトロマイグレーション(EM)耐性を増強させることが不可欠である。対策の一つとして、銅配線上に選択的にコバルト(Co)合金膜を形成することで、EMの耐性を向上させるために顕著な効果が実証されている。また、形成されたコバルト膜が銅または酸素(O2)の拡散を防ぐ役割を十分に果たせれば、従来のプロセスに使われる誘電率が高い絶縁材のキャップ層を省くことが可能となり、各配線層間の実効誘電率を一層下げることが期待できる。成膜の方法について、無電解めっき法は金属と絶縁材を混在する表面に対して、金属上のみに選択的に成膜できる固有な性質を持つため、銅配線上へコバルト合金薄膜を形成するのに最適な方法と考えられる。以上のことから、無電解めっきによるコバルト合金膜形成する(無電解キャップめっき)技術は、次世代高信頼性の銅配線構築における最も有望な新規プロセスと考えられる。 In recent years, with the acceleration of high speed and miniaturization of semiconductor devices, the damascene process (wiring embedding) of copper wiring / low dielectric constant interlayer insulating film material (Low-K) instead of aluminum has become more and more important. . Furthermore, it is indispensable to increase the electromigration (EM) resistance of the copper wiring in order to increase the reliability of the device. As one of the countermeasures, a remarkable effect has been demonstrated in order to improve the resistance of EM by selectively forming a cobalt (Co) alloy film on the copper wiring. In addition, if the formed cobalt film can sufficiently play a role of preventing diffusion of copper or oxygen (O 2 ), it is possible to omit a cap layer of an insulating material having a high dielectric constant used in a conventional process. It can be expected to further reduce the effective dielectric constant between the wiring layers. Regarding the method of film formation, the electroless plating method has a unique property that can be selectively formed only on the metal with respect to the surface where the metal and the insulating material are mixed, so a cobalt alloy thin film is formed on the copper wiring. It is considered to be the most suitable method. From the above, the technology for forming a cobalt alloy film by electroless plating (electroless cap plating) is considered to be the most promising new process in the construction of next-generation highly reliable copper wiring.
図24(a)に従来の銅ダマシン配線構造を示す。通常、銅配線513とその隣接する、例えばSiN、SiCまたはSiCNからなる絶縁キャップ層514との密着性が金属同士に比べて低いため、その界面での原子の移動は、配線513中または配線513とそれを取り囲むバリアメタル層515との界面より活発になる傾向を持っている。配線513の微細化とともに、配線513に流れる電流密度が増える時、銅配線513と絶縁キャップ層514との境界に沿って原子移動の経路に最もなり易く、その界面は、EMによる不良(ボイドの形成)の発生箇所になる確率が高い。
FIG. 24A shows a conventional copper damascene wiring structure. Usually, the adhesion between the
一つの対策案として、図24(b)に示すように、銅配線513と絶縁キャップ層514との間に、新たな合金薄膜516を導入することが提案されている。この合金薄膜516をキャップメタルという。このキャップメタル516は、銅配線513および絶縁キャップ層514のそれぞれと優れた密着性を有し、それの導入により銅配線513のEM耐性が大幅に改善される。また、このキャップメタル516に銅および酸素(O2)の拡散に対して十分な耐性を持たせれば、図24(c)に示すように、現在使用している絶縁キャップ層514の代わりに保護膜517として使用が可能となる。一般に、絶縁キャップ層514は、誘電率が高いため、それを積層しないことで、各配線層間の電荷容量(C)を低減することができ、回路のRC遅延の抑制により信号の伝達の高速化に寄与する。更には、ノイズが低減され、発熱を低減させることも出来る。
As one countermeasure, it has been proposed to introduce a new alloy
一般に、配線513の表面に保護膜517を選択的に形成するには、先ず、図25(a)に示すように、CMPによって、絶縁膜518内の配線513の表面を露出させる。この時、配線513の表面には銅酸化膜519aが形成され、また、絶縁膜518上に残渣519bが残ることがある。そこで、図25(b)に示すように、表面を洗浄して、銅酸化膜519a及び残渣519bを除去し、次に、図25(c)に示すように、配線513の表面に、Pd等の触媒(核)521を付与する。そして、表面に、例えば無電解CoWPめっきを行って、図25(d)に示すように、配線513の表面にCoWP合金からなる保護膜517を選択的に形成する。この時、保護膜517や絶縁膜518の表面に金属残渣523が残ることがある。
In general, in order to selectively form the
そこで、図25(e)に示すように、めっき後洗浄を行って、保護膜517や絶縁膜518の表面に残った金属残渣523を除去し、しかる後、表面を純水で洗浄し乾燥させて、図25(f)に示すように、表面を安定化させた保護膜517を得るようにしている。
被めっき対象の特徴および目的によって、あるステップの間に特殊な処理工程を追加または削除されることもある。以下、幾つかの基本な処理ステップについて説明する。
Therefore, as shown in FIG. 25E, cleaning after plating is performed to remove the
Depending on the characteristics and purpose of the object to be plated, special processing steps may be added or deleted during certain steps. Hereinafter, some basic processing steps will be described.
無電解めっきは、銅ダマシン配線に使われる電解めっきと違って、外部からの電子供給を使用せず、めっき対象物を単に金属イオンを含むめっき溶液に浸すことによりその金属イオンを還元させ、金属皮膜として析出させる方法である。金属イオンを還元させるためには、めっき溶液中に金属イオンの他に、電子を放出するための還元剤成分が必須となっている。次亜燐酸塩を還元剤としためっき溶液系におけるCoWP(コバルト、タングステン、リン)の合金の皮膜を析出する場合の基本的な化学反応式を以下に示す。 Unlike the electroplating used for copper damascene wiring, electroless plating does not use external electron supply, but reduces the metal ions by simply immersing the plating object in a plating solution containing metal ions. It is a method of depositing as a film. In order to reduce metal ions, a reducing agent component for releasing electrons is essential in addition to metal ions in the plating solution. A basic chemical reaction formula for depositing a CoWP (cobalt, tungsten, phosphorus) alloy film in a plating solution system using hypophosphite as a reducing agent is shown below.
・次亜燐酸イオンの酸化反応
H2PO2 −+OH→H2PO3 −+H+e−
・コバルトイオンの還元反応
Co2+2H2PO2 −+OH−→Co+H2PO3 −+H2
・リンイオンの還元反応
H2PO2 −+e−→P↓+2OH−
・タングステンイオンの還元反応
WO2 2++6H2PO2 −+4H2O→W+6H2PO3 −+3H2+2H+
・水素の生成反応
H++e−+H→H2↑
Oxidation reaction of hypophosphite ion H 2 PO 2 − + OH → H 2 PO 3 − + H + e −
Cobalt ion reduction reaction Co 2 + 2H 2 PO 2 − + OH − → Co + H 2 PO 3 − + H 2
Phosphorus ion reduction reaction H 2 PO 2 − + e − → P ↓ + 2OH −
・ Reduction reaction of tungsten ions WO 2 2+ + 6H 2 PO 2 − + 4H 2 O → W + 6H 2 PO 3 − + 3H 2 + 2H +
・ Hydrogen generation reaction H + + e − + H → H 2 ↑
以上のように、還元剤の次亜燐酸塩の酸化反応により電子を放出し、反応表面にコバルト、リンおよびタングステンイオンがその電子を獲得して共析反応を行い、合金の膜を形成する。その共析反応と共に、通常水素の還元反応も進行する。
めっき溶液における代表的な還元剤は、前述の次亜燐酸塩のほかに、有機系のジメチルアミンボラン(DMAB)がある。DMABを還元剤として使用するめっき溶液は、次亜燐酸塩のめっき溶液と異なる挙動を示す。
As described above, electrons are released by the oxidation reaction of the hypophosphite of the reducing agent, and cobalt, phosphorus, and tungsten ions acquire the electrons on the reaction surface and perform a eutectoid reaction to form an alloy film. Along with the eutectoid reaction, a reduction reaction of hydrogen usually proceeds.
A typical reducing agent in the plating solution is organic dimethylamine borane (DMAB) in addition to the hypophosphite described above. Plating solutions that use DMAB as a reducing agent behave differently than hypophosphite plating solutions.
無電解めっきでは、析出を開始させるためには、初期の被覆表面が還元剤の酸化反応に対して十分な触媒活性を持っていなければならない。次亜燐酸塩のアノード酸化反応に対して、銅が非常に低い触媒活性を示すため、原理的にめっき反応が起こりえないことになる。そのため、銅表面にコバルト合金を析出させるために、触媒活性が高いPdを使用することは一般的である。つまり、めっき反応を開始する前に、被覆表面にPdイオンを含む前処理液での触媒処理が必要となる。触媒処理は置換反応であり、反応式は以下の通りである。
Cu→Cu2++e−
Pd2++e−→Pd
In electroless plating, the initial coating surface must have sufficient catalytic activity for the oxidizing reaction of the reducing agent in order to initiate deposition. Since copper exhibits a very low catalytic activity for the hypophosphite anodic oxidation reaction, in principle, a plating reaction cannot occur. Therefore, it is common to use Pd having high catalytic activity in order to deposit a cobalt alloy on the copper surface. That is, before starting the plating reaction, a catalyst treatment with a pretreatment liquid containing Pd ions on the coating surface is required. The catalyst treatment is a substitution reaction, and the reaction formula is as follows.
Cu → Cu 2+ + e −
Pd 2+ + e − → Pd
通常、Pdは、絶縁材であるSiO2やSiOC等のLow−K材の表面では置換反応を起こさないため、無電解めっき反応は銅配線上でしか発生しない、いわゆる選択的成膜が出来るプロセスになる。 Normally, Pd does not cause a substitution reaction on the surface of a low-K material such as SiO 2 or SiOC, which is an insulating material, and therefore, an electroless plating reaction occurs only on a copper wiring, so-called selective film formation process. become.
前述のように、Pd触媒を使用する無電解めっきは、原理的に選択的な成膜になるが、実際、図25(a)に示すように、CMP工程後の(層間)絶縁膜518上にスラリ残渣519bが残ったり、配線513上に銅酸化膜519aが形成されたり、ウォータマークなどの不純物が残る場合がある。その不純物の上にPd置換反応またはめっき反応が起こると、配線の間の異常析出物は配線のリークを引き起こすだけでなく、表面ディフェクトの増加の原因にもなる。そのため、めっき処理前または処理後に適切な表面の洗浄処理を行う事は本プロセス性能の向上に不可欠な手段となる。
As described above, the electroless plating using the Pd catalyst is a selective film formation in principle, but in fact, as shown in FIG. 25A, on the (interlayer) insulating
銅配線にあっては、平坦化後、その配線の表面が外部に露出しており、この上に埋込み配線を形成する際、例えば次工程の層間絶縁膜形成プロセスにおけるSiO2形成時の表面酸化やビアホールを形成するためのSiO2エッチング等に際して、ビアホール底に露出した配線のエッチャントやレジスト剥離等による表面汚染が懸念されている。 In copper wiring, the surface of the wiring is exposed to the outside after planarization, and when forming a buried wiring on this, for example, surface oxidation during SiO 2 formation in the interlayer insulating film forming process in the next step In addition, there is a concern about surface contamination due to etchant of the wiring exposed at the bottom of the via hole, resist peeling, or the like during SiO 2 etching for forming the via hole.
このため、前述のように、銅や銀等の配線材料との接合が強く、しかも比抵抗(ρ)が低い、例えば無電解めっきによって得られるCo(コバルト)またはCo合金層や、Ni(ニッケル)またはNi合金層で配線の表面を選択的に覆って配線を保護することが提案されている。 For this reason, as described above, the bonding with a wiring material such as copper or silver is strong and the specific resistance (ρ) is low, for example, Co (cobalt) or Co alloy layer obtained by electroless plating, Ni (nickel) It has been proposed to protect the wiring by selectively covering the surface of the wiring with a Ni alloy layer.
図26(a)〜図26(d)は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示す。先ず図26(a)に示すように、半導体素子を形成した半導体基材1上の導電層1aの上に、例えばSiO2からなる酸化膜やLow−K材膜等の絶縁膜(層間絶縁膜)2を堆積し、この絶縁膜2の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、配線用の微細凹部としてのビアホール3と配線溝4を形成し、その上にTaN等からなるバリア層5、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層6をスパッタリング等により形成する。
26A to 26D show an example of forming a copper wiring in a semiconductor device in the order of steps. First, as shown in FIG. 26A, an insulating film (interlayer insulating film) such as an oxide film made of SiO 2 or a Low-K material film is formed on the
そして、図26(b)に示すように、基板Wの表面に銅めっきを施すことで、基板Wのビアホール3及び配線溝4内に銅を充填させるとともに、絶縁膜2上に銅層7を堆積させる。その後、化学機械的研磨(CMP)などにより、絶縁膜2上のバリア層5、シード層6及び銅層7を除去して、ビアホール3及び配線溝4内に充填させた銅層7の表面と絶縁膜2の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図26(c)に示すように、絶縁膜2の内部にシード層6と銅層7からなる配線(銅配線)8を形成する。
Then, as shown in FIG. 26 (b), copper is plated on the surface of the substrate W to fill the via holes 3 and the
次に、図26(d)に示すように、基板Wの表面に無電解めっきを施し、配線8の露出表面に、Co合金やNi合金等からなる保護膜9を選択的に形成し、これによって、配線8の表面を保護膜9で覆って保護する。
Next, as shown in FIG. 26 (d), the surface of the substrate W is subjected to electroless plating, and a
一般的な無電解めっきによって、例えばCoWP合金膜からなる保護膜(蓋材)9を(銅)配線8の表面に選択的に形成する工程を、図27を参照して説明する。先ず、CMP等の平坦化処理を施して配線8を露出させた半導体ウェーハ等の基板W(図26(c)参照)を用意する。この基板Wを、例えば常温の希硫酸または希塩酸中に1分程度浸漬させて、絶縁膜2の表面の金属酸化膜や銅等CMP残渣等の不純物を除去し、これによって、基板Wの前洗浄を行う。そして、基板Wの表面を純水等で洗浄(リンス)した後、例えば常温のPdCl2/HClまたはPdSO4/H2SO4混合溶液中に基板Wを1分間程度浸漬させ、これにより、配線8の表面に触媒としてのPdを付着させて配線8の露出表面を活性化させる。
A process of selectively forming a protective film (lid material) 9 made of, for example, a CoWP alloy film on the surface of the (copper)
次に、基板Wの表面を純水等で洗浄(リンス)した後、例えば液温が80℃のCoWPめっき液中に基板Wを120秒程度浸漬させて、活性化させた配線8の表面に選択的な無電解めっきを施し、しかる後、基板Wの表面を純水等で洗浄(リンス)する。これによって、図26(d)に示すように、配線8の露出表面に、CoWP合金膜からなる保護膜9を選択的に形成して配線8を保護する。
Next, after cleaning (rinsing) the surface of the substrate W with pure water or the like, for example, the substrate W is immersed in a CoWP plating solution having a liquid temperature of 80 ° C. for about 120 seconds to activate the surface of the activated
基板の表面にCMP(化学機械的研磨)を施し該表面を平坦化して形成された配線(銅配線)にあっては、次の成膜工程で処理するまで、BTA(ベンゾトリアゾール)などの防食剤で配線表面を腐食から保護することが広く行われている。この防食剤の一部分は、配線金属に結合して金属錯体を形成し、これによって配線を腐食から防止する。この場合、次の成膜工程の直前に、防食剤及び/または金属錯体を基板の表面から完全に除去する必要がある。次の成膜工程が基板の表面に絶縁材のバリア層をCVDで形成する場合、前処理として行われるプラズマ洗浄やUV照射などの乾式処理で、基板の表面の防食剤及び/または金属錯体を除去することができる。 For wiring (copper wiring) formed by applying CMP (Chemical Mechanical Polishing) to the surface of the substrate and planarizing the surface, anticorrosion such as BTA (benzotriazole) is used until it is processed in the next film formation process. It is widely used to protect the wiring surface from corrosion with an agent. A portion of this anticorrosive agent binds to the wiring metal to form a metal complex, thereby preventing the wiring from corrosion. In this case, it is necessary to completely remove the anticorrosive and / or the metal complex from the surface of the substrate immediately before the next film forming step. When the next film-forming process forms a barrier layer of an insulating material on the surface of the substrate by CVD, the anticorrosive agent and / or the metal complex on the surface of the substrate is removed by dry processing such as plasma cleaning or UV irradiation performed as a pretreatment. Can be removed.
しかし、次の成膜工程が配線の露出表面に保護膜を選択的に形成する無電解めっきの場合、基板の表面に向けて処理液を噴射するか、または基板を処理液中に浸漬させて基板を洗浄する前洗浄(前処理)では、防食剤及び/または金属錯体の配線表面に対する付着力が一般に強いため、配線表面の防食剤及び/または金属錯体の除去が十分でない場合がある。その結果、洗浄後の配線表面の一部に防食剤及び/または金属錯体が残り、これが、次の工程の触媒付与処理及び/または無電解めっき処理の阻害となって、無電解めっきによって配線表面に成膜された保護膜の膜厚が不均一となる。 However, in the case of electroless plating in which the next film formation process selectively forms a protective film on the exposed surface of the wiring, the processing liquid is sprayed toward the surface of the substrate or the substrate is immersed in the processing liquid. In the pre-cleaning (pretreatment) for cleaning the substrate, the adhesion of the anticorrosive agent and / or the metal complex to the wiring surface is generally strong, and thus the anticorrosive agent and / or the metal complex on the wiring surface may not be sufficiently removed. As a result, an anticorrosive and / or a metal complex remains on a part of the cleaned wiring surface, which hinders the catalyst application treatment and / or the electroless plating treatment in the next step, and causes the wiring surface to be removed by electroless plating. The film thickness of the protective film formed on the film becomes non-uniform.
また、基板の表面に向けて処理液を噴射して基板の前洗浄(前処理)を行う場合、基板全面を有効に洗浄するために、多数の噴射ノズルから処理液を噴射させることが一般に行われている。そのため、1回の処理で使用する処理液(薬液)の量が多くなり、コスト的に不利となる。一方、基板を処理液中に浸漬させて基板の前洗浄(前処理)を行う場合、処理液は、一般に循環させながら再使用されるため、処理液中に混入した不純物が基板の表面に再付着して洗浄効率が落ちることがある。また、洗浄処理に要する時間も一般に長くなる。 In addition, when performing pre-cleaning (pre-processing) of the substrate by spraying the processing liquid toward the surface of the substrate, it is generally performed to spray the processing liquid from a large number of spray nozzles in order to effectively clean the entire surface of the substrate. It has been broken. For this reason, the amount of processing liquid (chemical solution) used in one processing increases, which is disadvantageous in terms of cost. On the other hand, when the substrate is immersed in the processing solution to perform pre-cleaning (pre-processing) of the substrate, the processing solution is generally reused while being circulated, so that impurities mixed in the processing solution are regenerated on the surface of the substrate. Adhesion may reduce cleaning efficiency. In addition, the time required for the cleaning process is generally longer.
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、触媒付与処理及び/または無電解めっきに先立って、基板の表面から防食剤及び/または金属錯体を完全に除去して、配線表面に均一な膜厚の保護膜を成膜できるようにした無電解めっき方法及び無電解めっき装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and prior to the catalyst application treatment and / or electroless plating, the anticorrosive agent and / or metal complex is completely removed from the surface of the substrate so that the surface of the wiring is uniform. An object of the present invention is to provide an electroless plating method and an electroless plating apparatus capable of forming a protective film having a thickness.
請求項1に記載の発明は、内部に埋込み配線を形成した基板を用意し、ウェット状態の基板の表面または両面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させながら、基板の表面または両面に前処理液を供給して前処理を行い、しかる後、基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成することを特徴とする無電解めっき方法である。 According to the first aspect of the present invention, a substrate having an embedded wiring formed therein is prepared, the cleaning member is brought into contact with the surface or both surfaces of the wet substrate, and both the surfaces are moved relative to each other while moving the two relative to each other. In the electroless plating method, the pretreatment liquid is supplied to the substrate, and then the substrate surface is brought into contact with the electroless plating liquid to selectively form a protective film on the surface of the wiring. is there.
この発明によれば、配線表面に、触媒を付与することなく直接保護膜を成膜したり、基板表面の洗浄と配線表面への触媒付与処理を一つの前処理液を使用して同時に行った後に配線表面に保護膜を成膜したりする場合に、無電解めっきによる成膜に先立って、前処理液による化学的作用と洗浄部材による機械的作用(スクラブ洗浄)を組合せた前処理で基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体を完全に除去することができる。しかも、基板の表面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させることで、基板の全面に亘る前処理を行うことができる。 According to the present invention, a protective film is directly formed on the wiring surface without applying a catalyst, or the substrate surface is washed and the catalyst is applied to the wiring surface simultaneously using one pretreatment liquid. When a protective film is to be formed later on the wiring surface, the substrate is subjected to pretreatment that combines the chemical action by the pretreatment liquid and the mechanical action by the cleaning member (scrub cleaning) prior to film formation by electroless plating. The anticorrosive and / or metal complex remaining on the surface of the metal can be completely removed. In addition, pretreatment over the entire surface of the substrate can be performed by bringing the cleaning member into contact with the surface of the substrate and relatively moving both of them.
請求項2に記載の発明は、前記前処理後の基板の表面を純水でリンスし、基板の表面が完全に乾燥する前に基板の表面を無電解めっき液に接触させることを特徴とする請求項1記載の無電解めっき方法である。
これにより、前処理から無電解めっきを開始するまでの間に、配線の表面に酸化膜が再形成されたり、ウォータマークが形成されたりするのを抑えて、保護膜(めっき膜)に欠陥の生じることを防止することを目的としている。
The invention according to
As a result, it is possible to suppress the formation of an oxide film on the surface of the wiring or the formation of a watermark between the pretreatment and the start of electroless plating, and to prevent defects in the protective film (plating film). Its purpose is to prevent it from occurring.
請求項3に記載の発明は、内部に埋込み配線を形成した基板を用意し、ウェット状態の基板の表面または両面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させながら、基板の表面または両面に洗浄液を供給して基板の前洗浄を行い、前洗浄後の基板の表面を触媒付与液に接触させて配線の表面に触媒を付与し、しかる後、基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成することを特徴とする無電解めっき方法である。 According to a third aspect of the present invention, a substrate having an embedded wiring formed therein is prepared, the cleaning member is brought into contact with the surface or both surfaces of the wet substrate, and both the surfaces are moved while relatively moving both. The substrate is pre-cleaned by supplying a cleaning solution to the substrate, and the surface of the substrate after the pre-cleaning is brought into contact with the catalyst applying solution to apply the catalyst to the surface of the wiring. Then, the electroless plating method is characterized in that a protective film is selectively formed on the surface of the wiring.
この発明によれば、配線表面に触媒を付与した後に保護膜を成膜する場合に、配線表面に触媒を付与する処理に先立って、洗浄液による化学的作用と洗浄部材による機械的作用を組合せた前洗浄で基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体を完全に除去して、配線表面により均一に触媒を付与し、しかも配線表面に防食剤及び/または金属錯体がない状態で保護膜を成膜することができる。 According to this invention, when the protective film is formed after applying the catalyst to the wiring surface, the chemical action by the cleaning liquid and the mechanical action by the cleaning member are combined prior to the process of applying the catalyst to the wiring surface. The anti-corrosion agent and / or metal complex remaining on the surface of the substrate by the pre-cleaning is completely removed, the catalyst is uniformly applied to the wiring surface, and the protective film is in a state where there is no anti-corrosion agent and / or metal complex on the wiring surface. Can be formed.
請求項4に記載の発明は、前記前洗浄後の基板の表面を純水でリンスし、基板の表面が完全に乾燥する前に基板の表面を触媒付与液に接触させることを特徴とする請求項3記載の無電解めっき方法である。
これにより、前洗浄処理から触媒付与処理を開始するまでの間に、配線表面に酸化膜が再形成されたり、ウォータマークが形成されたりするのを抑えて、配線表面に触媒を均一に付与し、その後の無電解めっきで成膜される保護膜(めっき膜)に欠陥の生じることを防止することができる。
The invention according to
This prevents the formation of an oxide film on the wiring surface or the formation of a watermark between the pre-cleaning process and the start of the catalyst application process, thereby uniformly applying the catalyst to the wiring surface. Then, it is possible to prevent a defect from occurring in the protective film (plating film) formed by subsequent electroless plating.
請求項5に記載の発明は、ウェット状態の基板の表面または両面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させながら、基板の表面または両面に前処理液を供給して前処理を行う前処理ユニットと、基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを有することを特徴とする無電解めっき装置である。
In the invention according to
請求項6に記載の発明は、ウェット状態の基板の表面または両面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させながら、基板の表面または両面に洗浄液を供給して基板の前洗浄を行う前洗浄ユニットと、前洗浄後の基板の表面を触媒付与液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを有することを特徴とする無電解めっき装置である。 According to the sixth aspect of the present invention, the cleaning member is brought into contact with the surface or both surfaces of the wet substrate, and the substrate is pre-cleaned by supplying a cleaning liquid to the surface or both surfaces of the substrate while relatively moving both of them. A pre-cleaning unit, a catalyst-applying unit that contacts the surface of the substrate after pre-cleaning with the catalyst-applying solution, and a catalyst on the surface of the wiring, and a surface of the substrate that contacts the electroless plating solution to protect the surface of the wiring An electroless plating apparatus having an electroless plating unit that selectively forms a film.
請求項7に記載の発明は、基板を洗浄液中に浸漬させるか、または基板に向けて洗浄液を噴射して基板を洗浄する洗浄ユニットを更に有することを特徴とする請求項5または6記載の無電解めっき装置である。
これにより、前処理ユニットと洗浄ユニット、または前洗浄ユニットと洗浄ユニットとを組合せたマルチステップ処理を行って、基板の洗浄効果をより高めることができる。
The invention described in claim 7 further includes a cleaning unit for cleaning the substrate by immersing the substrate in the cleaning liquid or spraying the cleaning liquid toward the substrate. Electrolytic plating apparatus.
Thereby, the multi-step process which combined the pre-processing unit and the washing | cleaning unit or the pre-cleaning unit and the washing | cleaning unit can be performed, and the cleaning effect of a board | substrate can be improved more.
請求項8に記載の発明は、前記洗浄部材は、多孔質連続気孔組織のポリビニルアルコールまたはフッ素樹脂材からなることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の無電解めっき装置である。
多孔質連続気孔組織のポリビニルアルコール(PVA)は、吸湿性と対薬品性に優れ、ロールスポンジとして広く使われており、これを基板の表面に接触して該表面を洗浄する洗浄部材として使用することで、基板の表面にダメージを与えることなく、基板の表面に残った残留物を容易に除去することができる。
The invention according to
Polyvinyl alcohol (PVA) having a porous continuous pore structure is excellent in hygroscopicity and chemical resistance and is widely used as a roll sponge, and is used as a cleaning member for cleaning the surface by contacting the surface of the substrate. Thus, the residue remaining on the surface of the substrate can be easily removed without damaging the surface of the substrate.
請求項9に記載の発明は、前記洗浄部材は、中心に回転軸を有するロール状ブラシであることを特徴とする請求項5乃至8のいずれかに記載の無電解めっき装置である。
これにより、ロール状ブラシを基板の表面に接触させながら回転させて基板の表面を洗浄することで、基板の表面の洗浄効率を向上させることができる。
A ninth aspect of the present invention is the electroless plating apparatus according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the cleaning member is a roll brush having a rotation shaft at the center.
Thus, the cleaning efficiency of the surface of the substrate can be improved by cleaning the surface of the substrate by rotating the roll brush in contact with the surface of the substrate.
本発明によれば、薬液による化学的作用と洗浄部材による機械的作用(スクラブ洗浄)を組合せて前処理等を行って、配線の表面を含めた基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体を有効に除去し、しかる後に、触媒付与処理及び/または無電解めっきを行うことで、配線表面に均一な膜厚の保護膜を成膜することができる。しかも、薬液の使用量を、例えば1リットル以下に抑えながら、例えば5〜60秒程度の短時間で基板全面に亘る均一な前処理や前洗浄を行うことができる。 According to the present invention, the anti-corrosion agent and / or the metal remaining on the surface of the substrate including the surface of the wiring by performing the pre-treatment etc. by combining the chemical action by the chemical solution and the mechanical action by the cleaning member (scrub cleaning). A protective film having a uniform film thickness can be formed on the wiring surface by effectively removing the complex, and then performing a catalyst application treatment and / or electroless plating. In addition, uniform pretreatment and precleaning over the entire surface of the substrate can be performed in a short time of, for example, about 5 to 60 seconds while suppressing the amount of the chemical used to 1 liter or less, for example.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、図26(d)に示すように、配線8の露出表面を、CoWP合金等からなる保護膜(蓋材)9で選択的に覆って、配線8を保護膜9で保護するようにした例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following example, as shown in FIG. 26 (d), the exposed surface of the
図1は、本発明の実施の形態における無電解めっき装置の平面配置図を示す。図1に示すように、この無電解めっき装置には、表面に配線8を形成した半導体ウェーハ等の基板Wを収容した基板カセットを載置収容するロード・アンロードユニット11が備えられている。そして、排気系統を備えた矩形状の装置フレーム12の内部に、基板の表面を前洗浄する前洗浄ユニット14、前洗浄後の基板の表面に触媒付与液を接触させて、配線8の表面に、例えばPd等の触媒を付与する触媒付与ユニット15が配置されている。
FIG. 1 is a plan layout view of an electroless plating apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the electroless plating apparatus is provided with a load / unload
装置フレーム12の内部には、基板の表面に無電解めっきを行う2基の無電解めっきユニット16、無電解めっきによって配線8の表面に形成された保護膜(合金膜)9の選択性を向上させるため、基板の後洗浄(後処理)を行う後洗浄ユニット18、後洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット20、及び仮置台22が配置されている。更に、装置フレーム12の内部には、ロード・アンロードユニット11に搭載された基板カセットと仮置台22との間で基板Wの受渡し行う第1基板搬送ロボット24と、仮置台22と各ユニット14,15,16,18,20との間で基板の受渡しを行う第2基板搬送ロボット26が、それぞれ走行自在に配置されている。
Inside the
次に、図1に示す無電解めっき装置に備えられている各ユニットの詳細を以下に説明する。なお、前洗浄ユニット14は、触媒付与処理に先立って、配線の表面を含めた基板Wの表面に残った防食剤及び/または金属錯体等を除去するにしたユニットで、後洗浄ユニット18は、無電解めっき後の基板表面上のパーティクルや不要物を除去するようにしたユニットである。この例では、前洗浄ユニット14と後洗浄ユニット18は、使用する処理液が異なるだけで、同じ構成であるので、ここでは、前洗浄ユニット14のみを説明して、後洗浄ユニット18の説明を省略する。
Next, details of each unit provided in the electroless plating apparatus shown in FIG. 1 will be described below. The
前洗浄ユニット14には、図2及び図3に示すように、基板Wの外周部を挟み込んで基板Wを保持する複数のローラ30と、ローラ30で保持した基板Wの表面に洗浄液を供給する洗浄液用ノズル32及び純水を供給する純水用ノズル34と、ローラ30で保持した基板Wの裏面に洗浄液を供給する洗浄液用ノズル36及び純水を供給する純水用ノズル38を備えられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ローラ30で保持した基板Wの表面側に位置して、中心に回転軸40を有する円筒状の洗浄部材42が、基板の裏面側に位置して、中心に回転軸44を有する円筒状の洗浄部材46が、それぞれ上下方向に移動して基板Wに接触するように配置されている。この両洗浄部材42,46は、例えば多孔質連続気孔組織のポリビニルアルコール(PVA)製のロールスポンジからなるロール状ブラシで構成されている。このように、吸湿性と対薬品性に優れた多孔質連続気孔組織のポリビニルアルコール(PVA)製のロールスポンジで洗浄部材(ロール状ブラシ)42,46を構成することにより、基板の表面に洗浄部材42,46を接触させて両者を相対移動させることで、基板の表面にダメージを与えることなく、基板の表面に残った残留物を容易に除去することができる。しかも、洗浄部材42,46を、中心に回転軸40,44を有するロール状ブラシとし、ロール状ブラシを基板の表面に接触させながら回転させて基板の表面を洗浄することで、基板の表面の洗浄効率を向上させることができる。
なお、洗浄部材をフッ樹脂材としてもよい。
A
The cleaning member may be a fluororesin material.
この前洗浄ユニット14によれば、基板Wをその表面(被処理面)を上向きにして複数のローラ30で保持し、ローラ30を介して、基板Wを所定の回転速度、例えば110rpmで回転させながら、基板Wの表面(上面)に純水用ノズル34から純水を滴下して、基板Wの全表面を純水で濡らす。次に、基板Wの上方に配置された洗浄部材(ロール状ブラシ)42を所定の回転速度、例えば100rpmで回転させながら下降させて基板Wの表面に接触させる。そして、洗浄部材(ロール状ブラシ)42が基板Wの表面に接触すると同時に、基板Wの上方に配置された洗浄液用ノズル32から基板Wの表面に洗浄液を供給する。これにより、配線表面に触媒を付与した後に保護膜を成膜する場合に、配線表面に触媒を付与する処理に先立って、洗浄液による化学的作用と洗浄部材42による機械的作用(スクラブ洗浄)を組合せた前洗浄で基板Wの表面に残った防食剤及び/または金属錯体等を完全に除去することができる。
According to the
この基板の表面(上面)の前洗浄と並行して、必要に応じて、基板の裏面(下面)の前洗浄を行う。つまり、基板Wの裏面(下面)に純水用ノズル38から純水を供給し、基板Wの下方に配置された洗浄部材(ロール状ブラシ)46を所定の回転速度、例えば100rpmで回転させながら上昇させて基板Wの裏面に接触させる。そして、洗浄部材(ロール状ブラシ)46が基板Wの裏面に接触すると同時に、基板Wの下方に配置された洗浄液用ノズル36から基板Wの表面に洗浄液を供給し、これによって、洗浄液による化学的作用と洗浄部材46による機械的作用を組合せた前洗浄で基板Wの裏面を洗浄する。
In parallel with the pre-cleaning of the front surface (upper surface) of the substrate, pre-cleaning of the back surface (lower surface) of the substrate is performed as necessary. That is, pure water is supplied from the
そして、所定時間、例えば30秒間基板の表面を洗浄した後、洗浄部材42を上昇させて基板Wの表面から離し、洗浄液用ノズル32からの洗浄液の供給を停止した後、純水用ノズル34から基板Wの表面に純水を供給して基板Wの表面を純水でリンスする。
基板Wの裏面にあっても同様に、所定時間基板の裏面を洗浄した後、洗浄部材46を下降させて基板Wの裏面から離し、洗浄液用ノズル36からの洗浄液の供給を停止した後、純水用ノズル38から基板Wの裏面に純水を供給して基板Wの裏面を純水でリンスする。
Then, after cleaning the surface of the substrate for a predetermined time, for example, 30 seconds, the cleaning
Similarly, after the back surface of the substrate W is cleaned for a predetermined time, the cleaning member 46 is lowered and separated from the back surface of the substrate W, and the supply of the cleaning liquid from the cleaning
なお、基板の裏面側に純水用ノズル38のみを配置して、基板の裏面の純水によるリンスのみを行うようにしてもよく、また洗浄液の基板の裏面側への回り込みがない場合には、基板の裏面の純水によるリンスを省略するようにしてもよい。
この例にあっては、前洗浄ユニット14に基板Wのエッジ(外周部)に当接しながら回転するスポンジ48が備えられ、このスポンジ48を基板Wのエッジに当てて、ここをスクラブ洗浄するようになっている。
Note that only the
In this example, the
触媒付与ユニット15は、図4乃至図6に示すように、フレーム50の上部に取付けた固定枠52と、この固定枠52に対して相対的に上下動する移動枠54を備えており、図7に示すように、この移動枠54に、下方に開口した有底円筒状のハウジング部56と基板ホルダ58とを有する処理ヘッド60が懸架支持されている。つまり、移動枠54には、ヘッド回転用サーボモータ62が取付けられ、このサーボモータ62の下方に延びる出力軸(中空軸)64の下端に処理ヘッド60のハウジング部56が連結されている。
4 to 6, the
この出力軸64の内部には、図7に示すように、スプライン66を介して該出力軸64と一体に回転する鉛直軸68が挿着され、この鉛直軸68の下端に、ボールジョイント70を介して処理ヘッド60の基板ホルダ58が連結されている。基板ホルダ58は、ハウジング部56の内部に位置している。また鉛直軸68の上端は、軸受72及びブラケットを介して、移動枠54に固定した固定リング昇降用シリンダ74に連結されている。これにより、この昇降用シリンダ74の作動に伴って、鉛直軸68が出力軸64とは独立に上下動する。
As shown in FIG. 7, a
図4乃至図6に示すように、固定枠52には、上下方向に延びて移動枠54の昇降の案内となるリニアガイド76が取付けられ、ヘッド昇降用シリンダ(図示せず)の作動に伴って、移動枠54がリニアガイド76を案内として昇降する。
As shown in FIGS. 4 to 6, the fixed
図7に示すように、処理ヘッド60のハウジング部56の周壁には、この内部に基板Wを挿入する基板挿入窓56aが設けられている。また、処理ヘッド60のハウジング部56の下部には、図8及び図9に示すように、例えばポリエーテルエーテルケトン製のメインフレーム80とガイドフレーム82との間に周縁部を挟持されてシールリング84が配置されている。このシールリング84は、基板Wの下面の周縁部に当接し、ここをシールするためのものである。
As shown in FIG. 7, the peripheral wall of the
基板ホルダ58の下面周縁部には、基板固定リング86が固着され、この基板ホルダ58の基板固定リング86の内部に配置したスプリング88の弾性力を介して、円柱状のプッシャ90が基板固定リング86の下面から下方に突出する。更に、基板ホルダ58の上面とハウジング部56の上壁部との間には、内部を気密的にシールする、例えばテフロン(登録商標)製で屈曲自在な円筒状の蛇腹板92が配置されている。更に、基板ホルダ58には、この基板ホルダ58で保持した基板の上面を覆う被覆板94が備えられている。
A
これにより、基板ホルダ58を上昇させた状態で、基板Wを基板挿入窓56aからハウジング部56の内部に挿入する。すると、この基板Wは、ガイドフレーム82の内周面に設けたテーパ面82aに案内され、位置決めされてシールリング84の上面の所定位置に載置される。この状態で、基板ホルダ58を下降させ、この基板固定リング86のプッシャ90を基板Wの上面に接触させる。そして、基板ホルダ58を更に下降させることで、基板Wをスプリング88の弾性力で下方に押圧し、これによって、基板Wの表面(下面)の周縁部にシールリング84で圧接させて、ここをシールしつつ、基板Wをハウジング部56と基板ホルダ58との間で挟持して保持する。
Accordingly, the substrate W is inserted into the
このように、基板Wを基板ホルダ58で保持した状態で、ヘッド回転用サーボモータ62を駆動すると、この出力軸64と該出力軸64の内部に挿着した鉛直軸68がスプライン66を介して一体に回転し、これによって、ハウジング部56と基板ホルダ58も一体に回転する。
In this way, when the
処理ヘッド60の下方に位置して、該処理ヘッド60の外径よりもやや大きい内径を有する上方に開口した、外槽100aと内槽100bを有する処理槽100(図10参照)が備えられている。内槽100bの外周部には、蓋体102に取付けた一対の脚部104が回転自在に支承されている。更に、図4乃至図6に示すように、脚部104には、クランク106が一体に連結され、このクランク106の自由端は、蓋体移動用シリンダ108のロッド110に回転自在に連結されている。これにより、蓋体移動用シリンダ108の作動に伴って、蓋体102は、内槽100bの上端開口部を覆う処理位置と、側方の待避位置との間を移動するように構成されている。この蓋体102の表面(上面)には、例えば純水を外方(上方)に向けて噴射する多数の噴射ノズル112aを有するノズル板112が備えられている。
A processing tank 100 (see FIG. 10) having an outer tank 100a and an
更に、図10に示すように、処理槽100の内槽100bの内部には、第1処理液タンク120から第1処理液ポンプ122の駆動に伴って供給された第1処理液を上方に向けて噴射する複数の噴射ノズル124aを有するノズル板124が、該噴射ノズル124aが内槽100bの横断面の全面に亘ってより均等に分布した状態で配置されている。この内槽100bの底面には、第1処理液(排液)を外部に排出する排水管126が接続されている。この排水管126の途中には、三方弁128が介装され、この三方弁128の一つの出口ポートに接続された戻り管130を介して、必要に応じて、この第1処理液(排液)を第1処理液タンク120に戻して再利用できるようになっている。
Further, as shown in FIG. 10, the first processing liquid supplied from the first
蓋体102の表面(上面)に設けられたノズル板112は、第2処理液供給源132に接続されている。これによって、第2処理液が噴射ノズル112aから基板の表面に向けて噴射される。また、外槽100aの底面にも、排水管127が接続されている。
The
これにより、基板を保持した処理ヘッド60を下降させて、処理槽100の内槽100bの上端開口部を処理ヘッド60で塞ぐように覆い、この状態で、処理槽100の内槽100bの内部に配置したノズル板124の噴射ノズル124aから第1処理液を、基板Wに向けて噴射することで、基板Wの下面(処理面)の全面に亘って第1処理液を均一に噴射し、しかも第1処理液の外部への飛散を防止しつつ第1処理液を排水管126から外部に排出する。
As a result, the
更に、処理ヘッド60を上昇させ、処理槽100の内槽100bの上端開口部を蓋体102で閉塞した状態で、処理ヘッド60で保持した基板Wに向けて、蓋体102の上面に配置したノズル板112の噴射ノズル112aから第2処理液を噴射することで、基板Wの下面(処理面)の全面に亘って第2処理液を均一に噴射する。この第2処理液は、外槽100aと内槽100bの間を通って、排水管127を介して排出されるので、内槽100bの内部に流入することが防止されて、第1処理液に混ざることが防止される。
Further, the
この触媒付与ユニット15によれば、図4に示すように、処理ヘッド60を上昇させた状態で、この内部に基板Wを挿入して保持し、しかる後、図5に示すように、処理ヘッド60を下降させて処理槽100の内槽100bの上端開口部を覆う位置に位置させる。そして、処理ヘッド60を回転させて、処理ヘッド60で保持した基板Wを回転させながら、図10に示すように、内槽100bの内部に配置したノズル板124の噴射ノズル124aから、第1処理液を基板Wに向けて噴射することで、基板Wの全面に亘って第1処理液を均一に噴射する。そして、処理ヘッド60を上昇させて所定位置で停止させ、図6に示すように、待避位置にあった蓋体102を処理槽100の内槽100bの上端開口部を覆う位置まで移動させる。そして、この状態で、処理ヘッド60で保持して回転させた基板Wに向けて、蓋体102の上面に配置したノズル板112の噴射ノズル112aから第2処理液を噴射する。これにより、基板Wの第1処理液と第2処理液による処理を、2つの液体が混ざらないようにしながら行うことができる。
According to the
無電解めっきユニット16を図11乃至図17に示す。この無電解めっきユニット16は、めっき槽200(図15及び図17参照)と、このめっき槽200の上方に配置されて基板Wを着脱自在に保持する基板ヘッド204を有している。
The
基板ヘッド204は、図11に詳細に示すように、ハウジング部230とヘッド部232とを有し、ヘッド部232は、吸着ヘッド234と該吸着ヘッド234の周囲を囲繞する基板受け236から主に構成されている。そして、ハウジング部230の内部には、基板回転用モータ238と基板受け駆動用シリンダ240が収納され、この基板回転用モータ238の出力軸(中空軸)242の上端はロータリジョイント244に、下端はヘッド部232の吸着ヘッド234にそれぞれ連結され、基板受け駆動用シリンダ240のロッドは、ヘッド部232の基板受け236に連結されている。ハウジング部230の内部には、基板受け236の上昇を機械的に規制するストッパ246が設けられている。
As shown in detail in FIG. 11, the
ここで、吸着ヘッド234と基板受け236との間には、スプライン構造が採用され、基板受け駆動用シリンダ240の作動に伴って基板受け236は吸着ヘッド234と相対的に上下動するが、基板回転用モータ238の駆動によって出力軸242が回転すると、この出力軸242の回転に伴って、吸着ヘッド234と基板受け236が一体に回転するように構成されている。
Here, a spline structure is adopted between the
吸着ヘッド234の下面周縁部には、図12乃至図14に詳細に示すように、下面をシール面として基板Wを吸着保持する吸着リング250が押えリング251を介して取付けられ、この吸着リング250の下面に円周方向に連続させて設けた凹状部250aと吸着ヘッド234内を延びる真空ライン252とが吸着リング250に設けた連通孔250bを介して互いに連通するようになっている。これにより、凹状部250a内を真空引きすることで、基板Wを吸着保持するのであり、このように、小さな幅(径方向)で円周状に真空引きして基板Wを保持することで、真空による基板Wへの影響(たわみ等)を最小限に抑え、しかも吸着リング250を無電解めっき液中に浸すことで、基板Wの表面(下面)のみならず、エッジについても、全て無電解めっき液に浸すことが可能となる。基板Wのリリースは、真空ライン252にN2を供給して行う。
As shown in detail in FIG. 12 to FIG. 14, an
一方、基板受け236は、下方に開口した有底円筒状に形成され、その周壁には、基板Wを内部に挿入する基板挿入窓236aが設けられ、下端には、内方に突出する円板状の爪部254が設けられている。更に、この爪部254の上部には、基板Wの案内となるテーパ面256aを内周面に有する突起片256が備えられている。
On the other hand, the
これにより、図12に示すように、基板受け236を下降させた状態で、基板Wを基板挿入窓236aから基板受け236の内部に挿入する。すると、この基板Wは、突起片256のテーパ面256aに案内され、位置決めされて爪部254の上面の所定位置に載置保持される。この状態で、基板受け236を上昇させ、図13に示すように、この基板受け236の爪部254上に載置保持した基板Wの上面を吸着ヘッド234の吸着リング250に当接させる。次に、真空ライン252を通して吸着リング250の凹状部250aを真空引きすることで、基板Wの上面の周縁部を該吸着リング250の下面にシールしながら基板Wを吸着保持する。そして、無電解めっき処理を行う際には、図14に示すように、基板受け236を数mm下降させ、基板Wを爪部254から離して、吸着リング250のみで吸着保持した状態となす。これにより、基板Wの表面(下面)の周縁部が、爪部254の存在によってめっきされなくなることを防止することができる。
As a result, as shown in FIG. 12, the substrate W is inserted into the
図15は、めっき槽200の詳細を示す。このめっき槽200は、底部において、めっき液供給管308(図17参照)に接続され、周壁部にめっき液回収溝260が設けられている。めっき槽200の内部には、ここを上方に向かって流れる無電解めっき液の流れを安定させる2枚の整流板262,264が配置され、更に底部には、めっき槽200の内部に導入される無電解めっき液の液温を測定する温度測定器266が設置されている。また、めっき槽200の周壁外周面のめっき槽200で保持した無電解めっき液の液面よりやや上方に位置して、直径方向のやや斜め上方に向けてめっき槽200の内部に、pHが6〜7.5の中性液からなる停止液、例えば純水を噴射する噴射ノズル268が設置されている。これにより、無電解めっき終了後、ヘッド部232で保持した基板Wを無電解めっき液の液面よりやや上方まで引上げて一旦停止させ、この状態で、基板Wに向けて噴射ノズル268から純水(停止液)を噴射して基板Wを直ちに冷却し、これによって、基板Wに残った無電解めっき液によって無電解めっきが進行してしまうことを防止することができる。
FIG. 15 shows the details of the
更に、めっき槽200の上端開口部には、アイドリング時等のめっき処理の行われていない時に、めっき槽200の上端開口部を閉じて該めっき槽200内のめっき液の無駄な蒸発と放熱を防止するめっき槽カバー270が開閉自在に設置されている。
Further, the upper end opening of the
このめっき槽200は、図17に示すように、底部において、めっき液貯槽302から延び、途中にめっき液供給ポンプ304、フィルタ305及び三方弁306を介装しためっき液供給管308に接続されている。更に、めっき槽200のめっき液回収溝260は、めっき液貯槽302から延びるめっき液回収管に接続されている。これにより、めっき処理中にあっては、めっき槽200の内部に、この底部から無電解めっき液を供給し、めっき槽200を溢れる無電解めっき液をめっき液回収溝260からめっき液貯槽302へ回収することで、無電解めっき液が循環できるようになっている。また、三方弁306の一つの出口ポートには、めっき液貯槽302に戻るめっき液戻り管312が接続されている。これにより、めっき待機時にあっても、無電解めっき液を循環させることができるようになっている。
As shown in FIG. 17, the
特に、この例では、めっき液供給ポンプ304を制御することで、めっき待機時及びめっき処理時に循環する無電解めっき液の流量を個別に設定できるようになっている。すなわち、めっき待機時の無電解めっき液の循環流量は、例えば2〜20L/minで、めっき処理時の無電解めっき液の循環流量は、例えば0〜10L/minに設定される。これにより、めっき待機時に無電解めっき液の大きな循環流量を確保して、セル内のめっき浴の液温を一定に維持し、めっき処理時には、無電解めっき液の循環流量を小さくして、より均一な膜厚の保護膜(めっき膜)を成膜することができる。
In particular, in this example, by controlling the plating
めっき槽200の底部付近には、めっき槽200の内部に導入される無電解めっき液の液温を測定して、この測定結果を元に、下記のヒータ316及び流量計318を制御する温度測定器266が設けられている。
In the vicinity of the bottom of the
この例では、別置きのヒータ316を使用して昇温させ、流量計318を通過させた水を熱媒体に使用し、熱交換器320をめっき液貯槽302内の無電解めっき液中に設置して該めっき液を間接的に加熱する加熱装置322と、めっき液貯槽302内の無電解めっき液を循環させて攪拌する攪拌ポンプ324が備えられている。これは、無電解めっきにあっては、無電解めっき液を高温(約80℃程度)にして使用することがあり、これと対応するためであり、この方法によれば、インライン・ヒーティング方式に比べ、非常にデリケートな無電解めっき液に不要物等が混入するのを防止することができる。
In this example, the temperature is raised using a
この例によれば、無電解めっき液は、基板Wと接触してめっきを行うときに、基板Wの温度が70〜90℃となるように液温が設定され、液温のばらつき範囲が±2℃以内となるように制御される。 According to this example, when the electroless plating solution is plated in contact with the substrate W, the solution temperature is set so that the temperature of the substrate W is 70 to 90 ° C., and the variation range of the solution temperature is ± It is controlled to be within 2 ° C.
無電解めっきユニット16には、めっき液貯槽302内の無電解めっき液を抽出するめっき液抽出部330と、この抽出された無電解めっきユニット16が保有するめっき液の組成を、例えば吸光光度法、滴定法、電気化学的測定などで分析するめっき液組成分析部332が備えられている。このめっき液組成分析部332は、例えばコバルトイオン濃度をめっき液の吸光度分析、イオンクロマトグラフ分析、キャピラリー電気泳動分析またはキレート滴定分析により測定する。
The
無電解めっき液の液温は、高くなるほどめっき速度が速くなり、低すぎるとめっき反応が起こらないことから、一般的には60〜95℃で、65〜85℃であることが好ましく、70〜75℃であることがより好ましい。基本的には、めっきを実際に行っているか否かに関わらず、一度温度を上げたら下げないことが望ましく、55℃以上にしておくことが望まれる。 The higher the temperature of the electroless plating solution is, the higher the plating speed becomes. If the temperature is too low, the plating reaction does not occur. Therefore, it is generally 60 to 95 ° C, preferably 65 to 85 ° C, and preferably 70 to 85 ° C. More preferably, it is 75 ° C. Basically, it is desirable not to lower the temperature once it is raised, regardless of whether or not plating is actually performed, and it is desirable to keep it at 55 ° C. or higher.
図16は、めっき槽200の側方に付設されている洗浄槽202の詳細を示す。この洗浄槽202の底部には、純水等のリンス液を上方に向けて噴射する複数の噴射ノズル280がノズル板282に取付けられて配置され、このノズル板282は、ノズル上下軸284の上端に連結されている。更に、このノズル上下軸284は、ノズル位置調整用ねじ287と該ねじ287と螺合するナット288との螺合位置を変えることで上下動し、これによって、噴射ノズル280と該噴射ノズル280の上方に配置される基板Wとの距離を最適に調整できるようになっている。
FIG. 16 shows the details of the
更に、洗浄槽202の周壁外周面の噴射ノズル280より上方に位置して、直径方向のやや斜め下方に向けて洗浄槽202の内部に純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド204のヘッド部232の、少なくともめっき液に接液する部分に洗浄液を吹き付けるヘッド洗浄ノズル286が設置されている。
Further, a cleaning liquid such as pure water is sprayed into the
この洗浄槽202にあっては、基板ヘッド204のヘッド部232で保持した基板Wを洗浄槽202内の所定の位置に配置し、噴射ノズル280から純水等の洗浄液(リンス液)を噴射して基板Wを洗浄(リンス)するのであり、この時、ヘッド洗浄ノズル286から純水等の洗浄液を同時に噴射して、基板ヘッド204のヘッド部232の、少なくとも無電解めっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄することで、無電解めっき液に浸された部分に析出物が蓄積してしまうことを防止することができる。
In this
この無電解めっきユニット16にあっては、基板ヘッド204を上昇させた位置で、前述のようにして、基板ヘッド204のヘッド部232で基板Wを吸着保持し、めっき槽200の無電解めっき液を循環させておく。
そして、めっき処理を行うときには、めっき槽200のめっき槽カバー270を開き、基板ヘッド204を回転させながら下降させ、ヘッド部232で保持した基板Wをめっき槽200内の無電解めっき液に浸漬させる。
In the
When performing the plating process, the
そして、基板Wを所定時間めっき液中に浸漬させた後、基板ヘッド204を上昇させて、基板Wをめっき槽200内の無電解めっき液から引上げ、必要に応じて、前述のように、基板Wに向けて噴射ノズル268から純水(停止液)を噴射して基板Wを直ちに冷却し、更に基板ヘッド204を上昇させて基板Wをめっき槽200の上方位置まで引上げて、基板ヘッド204の回転を停止させる。
Then, after immersing the substrate W in the plating solution for a predetermined time, the
次に、基板ヘッド204のヘッド部232で基板Wを吸着保持したまま、基板ヘッド204を洗浄槽202の直上方位置に移動させる。そして、基板ヘッド204を回転させながら洗浄槽202内の所定の位置まで下降させ、噴射ノズル280から純水等の洗浄液(リンス液)を噴射して基板Wを洗浄(リンス)し、同時に、ヘッド洗浄ノズル286から純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド204のヘッド部232の、少なくとも無電解めっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄する。
Next, the
この基板Wの洗浄が終了した後、基板ヘッド204の回転を停止させ、基板ヘッド204を上昇させて基板Wを洗浄槽202の上方位置まで引上げ、更に基板ヘッド204を第2基板搬送ロボット26との受渡し位置まで移動させ、この第2基板搬送ロボット26に基板Wを受渡して次工程に搬送する。
After the cleaning of the substrate W is completed, the rotation of the
図18は、乾燥ユニット20を示す。この乾燥ユニット20は、先ず化学洗浄及び純水洗浄を行い、しかる後、スピンドル回転により洗浄後の基板Wを完全乾燥させるようにしたユニットで、基板Wのエッジ部を把持するクランプ機構420を備えた基板ステージ422と、このクランプ機構420の開閉を行う基板着脱用昇降プレート424を有している。この基板ステージ422は、スピンドル回転用モータ426の駆動に伴って高速回転するスピンドル428の上端に連結されている。
FIG. 18 shows the drying
更に、クランプ機構420で把持した基板Wの上面側に位置して、超音波発振器により特殊ノズルを通過する際に超音波を伝達して洗浄効果を高めた純水を供給するメガジェットノズル430と、回転可能なペンシル型洗浄スポンジ432が、旋回アーム434の自由端側に取付けられて配置されている。これにより、基板Wをクランプ機構420で把持して回転させ、旋回アーム434を旋回させながら、メガジェットノズル430から純水を洗浄スポンジ432に向けて供給しつつ、基板Wの表面に洗浄スポンジ432を擦り付けることで、基板Wの表面を洗浄する。なお、基板Wの裏面側にも、純水を供給する洗浄ノズル(図示せず)が備えられ、この洗浄ノズルから噴射される純水で基板Wの裏面も同時に洗浄される。
そして、このようにして洗浄した基板Wは、スピンドル428を高速回転させることでスピン乾燥させられる。
Further, a
The substrate W thus cleaned is spin-dried by rotating the
また、クランプ機構420で把持した基板Wの周囲を囲繞して処理液の飛散を防止する洗浄カップ436が備えられ、この洗浄カップ436は、洗浄カップ昇降用シリンダ438の作動に伴って昇降するようになっている。
なお、この乾燥ユニット20にキャビテーションを利用したキャビジェット機能も搭載するようにしてもよい。
Further, a
The drying
次に、この無電解めっき装置による一連の処理(無電解めっき処理)について、図19を参照して説明する。
先ず、表面に配線8を形成した基板Wを該基板Wの表面を上向き(フェースアップ)で収納してロード・アンロードユニット11に搭載した基板カセットから、1枚の基板Wを第1基板搬送ロボット24で取出し仮置台22に搬送して該仮置台22上に載置する。この仮置台22に載置された基板Wを、第2基板搬送ロボット26で前洗浄ユニット14に搬送する。
Next, a series of processes (electroless plating process) by this electroless plating apparatus will be described with reference to FIG.
First, the substrate W having the
この前洗浄ユニット14では、基板Wをフェースアップで保持し、基板Wの表面に洗浄液による化学的作用と洗浄部材による機械的作用(スクラブ洗浄)を組合せた前洗浄を行って、基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体等を完全に除去する。この例では、BTA(ベンゾトリアゾール)などの防食剤及び/または金属錯体を除去するため、洗浄液として、クエン酸の水溶液にエチレンジアミン二酢酸(EDTA)を含むpHが3以上(pH>3)の有機酸溶液を使用する。
The
つまり、全表面を純水で濡らした回転中の基板Wの表面に、洗浄部材(ロール状ブラシ)42を回転させながら接触させ、この洗浄部材(ロール状ブラシ)42が基板Wの表面に接触すると同時に、基板Wの上方に配置された洗浄液用ノズル32から、基板Wの表面に、クエン酸の水溶液にエチレンジアミン二酢酸(EDTA)を含むpHが3以上(pH>3)の有機酸溶液からなる洗浄液を供給する。これにより、洗浄液による化学的作用と洗浄部材42による機械的作用を組合せた前洗浄で基板Wの表面に残った防食剤及び/または金属錯体等を完全に除去する。この基板の表面(上面)の前洗浄と並行して、必要に応じて、基板の裏面(下面)の前洗浄を行う。
In other words, the cleaning member (roll brush) 42 is brought into contact with the surface of the rotating substrate W wetted with pure water while rotating, and the cleaning member (roll brush) 42 contacts the surface of the substrate W. At the same time, from the cleaning
そして、所定時間、例えば30秒間、上記処理を行った後、基板Wの表面を純水用ノズル38から供給される純水でリンスし、基板Wの裏面も同様に、必要に応じて、純水用ノズル38から供給される純水でリンスする。
Then, after performing the above-described treatment for a predetermined time, for example, 30 seconds, the surface of the substrate W is rinsed with pure water supplied from the
次に、前洗浄後の基板を触媒付与ユニット15に搬送し、この触媒付与ユニット15の基板ホルダ58で基板Wをフェースダウンで保持し、基板の表面に、例えばPd触媒付与液を接触させて配線8の表面に触媒を付与する。つまり、図6に示すように、内槽100bの上端開口部を覆う位置に処理ヘッド60を位置させ、内槽100b内に配置したノズル板112の噴射ノズル112aから第1処理液タンク120内の第1処理液を基板Wに向けて噴出する。この第1処理液として、例えばPd触媒付与液を使用し、これによって、配線8の表面に触媒を付与する。触媒金属としては、白金族元素、コバルト、ニッケルのいずれもが使用できるが、反応速度や制御のし易さなどの点から、触媒としてPdを用いることが好ましい。
Next, the substrate after pre-cleaning is transported to the
この時、前洗浄後の基板の表面を純水でリンスし、基板の表面が完全に乾燥する前に、基板の表面を触媒付与液に接触させることが好ましい。これにより、前洗浄処理から触媒付与処理を開始するまでの間に、配線表面に酸化膜が再形成されたり、ウォータマークが形成されたりするのを抑えて、配線表面に触媒を均一に付与し、その後の無電解めっきで成膜される保護膜(めっき膜)に欠陥の生じることを防止することができる。 At this time, it is preferable that the surface of the substrate after the pre-cleaning is rinsed with pure water, and the surface of the substrate is brought into contact with the catalyst applying liquid before the surface of the substrate is completely dried. This prevents the formation of an oxide film on the wiring surface or the formation of a watermark between the pre-cleaning process and the start of the catalyst application process, thereby uniformly applying the catalyst to the wiring surface. Then, it is possible to prevent a defect from occurring in the protective film (plating film) formed by subsequent electroless plating.
触媒付与ユニット15で、配線8の表面にPd等の触媒を付与した後、基板の表面を純水で洗浄(リンス)する。つまり、基板Wを保持した基板ホルダ58を内槽100bの上方まで上昇させ、内槽100bの上部を蓋体102で覆った後、蓋体102に設けたノズル板112の噴射ノズル112aから第2処理液を基板Wに向けて噴出する。この第2処理液として、好ましくは脱気させた純水を使用し、これによって、基板Wの表面を純水で洗浄(リンス)する。
After applying a catalyst such as Pd to the surface of the
次に、触媒付与処理後の基板Wを無電解めっきユニット16に搬送する。無電解めっきユニット16では、基板Wをフェースダウンで保持した基板ヘッド204を下降させて、基板Wをめっき槽200内の無電解めっき液に浸漬させ、これによって、無電解めっき(無電解CoWP蓋めっき)を施す。つまり、例えば、液温が80℃のCoWPめっき液中に、基板Wを、例えば120秒程度浸漬させて、活性化させた配線8の表面に選択的な無電解めっき(無電解CoWP蓋めっき)を施す。
Next, the substrate W after the catalyst application treatment is transported to the
そして、基板Wをめっき液の液面から引上げた後、噴射ノズル268から基板Wに向けて純水等のめっき停止液を噴出し、これによって、基板Wの表面のめっき液を停止液に置換させて無電解めっきを停止させる。次に、基板Wを保持した基板ヘッド204を洗浄槽202内の所定の位置に位置させ、洗浄槽202内のノズル板282の噴射ノズル280から純水を基板Wに向けて噴出して、基板Wを洗浄(リンス)し、同時にヘッド洗浄ノズル286から純水をヘッド部232に噴出してヘッド部232を洗浄する。これによって、配線8の表面に、CoWP合金膜からなる保護膜9を選択的に形成して配線8を保護する。
Then, after pulling up the substrate W from the surface of the plating solution, a plating stop solution such as pure water is ejected from the
次に、この無電解めっき処理後の基板Wを第2基板搬送ロボット26で後洗浄ユニット18に搬送し、ここで、基板Wの表面に形成された保護膜(金属膜)9の選択性を向上させて歩留りを高めるためのめっき後処理(後洗浄)を施す。つまり、基板Wの表面に、例えばロールスクラブ洗浄やペンシル洗浄による物理的な力を加えつつ、めっき後処理液(薬液)を基板Wの表面に供給し、これにより、絶縁膜(層間絶縁膜)2上に残っている金属微粒子等のめっき残留物を完全に除去して、めっきの選択性を向上させる。
Next, the substrate W after the electroless plating process is transported to the
そして、このめっき後処理後の基板Wを第2基板搬送ロボット26で乾燥ユニット20に搬送し、ここで必要に応じてリンス処理を行い、しかる後、基板Wを高速で回転させてスピン乾燥させる。
このスピン乾燥後の基板Wを、第2基板搬送ロボット26で仮置台22の上に置き、この仮置台22の上に置かれた基板を、第1基板搬送ロボット24でロード・アンロードユニット11に搭載された基板カセットに戻す。
Then, the substrate W after the post-plating treatment is transported to the drying
The substrate W after the spin drying is placed on the temporary table 22 by the second
この例によれば、配線表面に、触媒を付与した後に保護膜を成膜する場合に、配線表面に触媒を付与する処理に先立って、洗浄液による化学的作用と洗浄部材による機械的作用を組合せた前洗浄で基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体を完全に除去して、配線表面により均一に触媒を付与し、しかも配線表面に防食剤及び/または金属錯体がない状態で保護膜を成膜することができる。 According to this example, when a protective film is formed after applying a catalyst to the wiring surface, the chemical action by the cleaning liquid and the mechanical action by the cleaning member are combined prior to the process of applying the catalyst to the wiring surface. In addition, the anti-corrosion agent and / or metal complex remaining on the surface of the substrate is completely removed by pre-cleaning to provide a uniform catalyst on the wiring surface, and protection is provided in the absence of the anti-corrosion agent and / or metal complex on the wiring surface. A film can be formed.
図20は、本発明の他の実施の形態の無電解めっき装置の平面配置図を示す。この図20に示す例の図1に示す例と異なる点は、装置フレーム12の内部に、図1に示す前洗浄ユニット14及び触媒付与ユニット15の代わりに、洗浄ユニット14a及び前処理ユニット15aを配置した点にある。この洗浄ユニット14aは、使用する処理液が異なるだけで、図1に示す触媒付与ユニット15と同じ構成で、前処理ユニット15aは、使用する処理液が異なるだけで、図1に示す前洗浄ユニット14と同じ構成である。
FIG. 20 is a plan layout view of an electroless plating apparatus according to another embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 20 is different from the example shown in FIG. 1 in that a
この例では、洗浄ユニット14aで基板の表面を洗浄した後、前処理ユニット15aで基板の前処理、つまり基板の表面の洗浄と配線の表面への触媒の付与を同時に行い、しかる後、無電解めっきユニット16で配線の表面の保護膜を選択的に形成するようにしている。
In this example, after the substrate surface is cleaned by the
すなわち、図21に示すように、基板を収納してロード・アンロードユニット11に搭載した基板カセットから、1枚の基板Wを第1基板搬送ロボット24で取出し仮置台22に搬送して該仮置台22上に載置する。この仮置台22に載置された基板Wを、第2基板搬送ロボット26で洗浄ユニット14aに搬送する。
That is, as shown in FIG. 21, a substrate W is taken out from the substrate cassette that is stored in the loading /
この洗浄ユニット14aでは、前述の触媒付与ユニット15における第1処理液(触媒付与液)の代わりに洗浄液を使用し、フェースダウンで保持した基板の表面に向けて洗浄液を噴射して、基板の表面を洗浄液で洗浄し、しかる後、洗浄後の基板Wの表面を純水でリンスする。そして、洗浄後の基板を前処理ユニット15aに搬送する。
In this
この前処理ユニット15aでは、前述の前洗浄ユニット14における洗浄液の代わりに、触媒を含む前処理液(触媒付与兼洗浄液)を使用し、フェースアップで保持した基板Wの表面に前処理液による化学的作用と洗浄部材による機械的作用(スクラブ洗浄)を組合せた洗浄と触媒付与処理を同時に行って、基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体等を完全に除去し、同時に配線の表面に触媒を付与する。
In this
つまり、全表面を純水で濡らした回転中の基板Wの表面に、洗浄部材(ロール状ブラシ)42(図3参照)を回転させながら接触させ、この洗浄部材(ロール状ブラシ)42が基板Wの表面に接触すると同時に、基板Wの上方に配置された洗浄液用ノズル32(図3参照)から、基板Wの表面に前処理液(触媒付与兼洗浄液)を供給する。
そして、所定時間、例えば30秒間、上記処理を行った後、基板Wの表面を純水でリンスし、基板Wの裏面も同様に、必要に応じて、純水でリンスする。
In other words, the cleaning member (roll brush) 42 (see FIG. 3) is brought into contact with the surface of the rotating substrate W wetted with pure water while the cleaning member (roll brush) 42 is rotated. Simultaneously with contact with the surface of W, a pretreatment liquid (catalyst application / cleaning liquid) is supplied to the surface of the substrate W from a cleaning liquid nozzle 32 (see FIG. 3) disposed above the substrate W.
And after performing the said process for predetermined time, for example, 30 seconds, the surface of the board | substrate W is rinsed with a pure water, and the back surface of the board | substrate W is similarly rinsed with a pure water as needed.
この時、洗浄後の基板の表面を純水でリンスし、基板の表面が完全に乾燥する前に、基板の表面を前処理液に接触させることが好ましい。これにより、洗浄処理から前処理を開始するまでの間に、配線表面に酸化膜が再形成されたり、ウォータマークが形成されたりするのを抑えて、配線表面に触媒を均一に付与し、その後の無電解めっきで成膜される保護膜(めっき膜)に欠陥の生じることを防止することができる。 At this time, it is preferable to rinse the surface of the substrate after cleaning with pure water and bring the surface of the substrate into contact with the pretreatment liquid before the surface of the substrate is completely dried. This prevents the formation of an oxide film on the wiring surface or the formation of a watermark between the cleaning process and the start of the pretreatment, and uniformly applies the catalyst to the wiring surface. It is possible to prevent a defect from occurring in the protective film (plating film) formed by electroless plating.
次に、前処理後の基板を無電解めっきユニット16に搬送し、ここで配線8の表面に選択的な無電解めっきを施す。これ以降の処理は、前述の例と同様である。
このように、洗浄ユニット14aと前処理ユニット15aとを組合せたマルチステップ処理を行って、基板の洗浄効果をより高めることができる。
Next, the substrate after the pretreatment is transported to the
In this way, the multi-step process combining the
この例によれば、基板表面の洗浄と配線表面への触媒付与処理を一つの前処理液を使用して同時に行った後に配線表面に保護膜を成膜したりする場合に、無電解めっきによる成膜に先立って、前処理液による化学的作用と洗浄部材による機械的作用を組合せた前処理で基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体を完全に除去することができる。しかも、基板の表面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させことで、基板の全面に亘る前処理を行うことができる。 According to this example, when a protective film is formed on the wiring surface after the substrate surface is cleaned and the catalyst is applied to the wiring surface at the same time using one pretreatment liquid, electroless plating is used. Prior to film formation, the anticorrosive and / or metal complex remaining on the surface of the substrate can be completely removed by pretreatment that combines the chemical action of the pretreatment liquid and the mechanical action of the cleaning member. In addition, pretreatment over the entire surface of the substrate can be performed by bringing the cleaning member into contact with the surface of the substrate and relatively moving both of them.
なお、配線の表面に選択的に形成する保護膜を構成する合金膜の種類によっては、基板の表面に、触媒を付与することなく、保護膜(合金膜)を直接形成できるものもある。このような合金膜を保護膜として使用する場合には、図20に示す前処理ユニット15aの前処理液として、前述の前洗浄ユニット14の場合と同様に、例えばクエン酸の水溶液にエチレンジアミン二酢酸(EDTA)を含むpHが3以上(pH>3)の有機酸溶液からなる洗浄液を使用する。そして、図22に示すように、ロード・アンロードユニット11に搭載した基板カセットから取出されて仮置台22に搬送された基板Wを前処理ユニット15aに搬送し、この前処理ユニット15aで基板Wをフェースアップで保持し、基板Wの表面に前処理液(洗浄液)による化学的作用と洗浄部材による機械的作用(スクラブ洗浄)を組合せた前洗浄を行って、基板の表面に残った防食剤及び/または金属錯体等を完全に除去する。そして、基板Wの表面を純水でリンスし、基板Wの裏面も同様に、必要に応じて、純水でリンスした後、無電解めっきユニット16に搬送し、ここで配線8の表面に選択的な無電解めっきを施すようにしてもよい。これ以降の処理は、前述の例と同様である。
Depending on the type of alloy film that forms the protective film selectively formed on the surface of the wiring, there is a type in which the protective film (alloy film) can be directly formed on the surface of the substrate without applying a catalyst. When such an alloy film is used as a protective film, as the pretreatment liquid of the
この場合にあっても、洗浄ユニット14aで基板を洗浄してから、前処理ユニット15aで基板の前処理(洗浄)を行うようにしてもよい。
これまで本発明の一実施例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。
Even in this case, the substrate may be pre-processed (cleaned) by the
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.
なお、上記の例では、基板Wの表面または両面に洗浄液(前処理液)を供給しつつ、ロール状の洗浄部材42,46を回転軸40,44まわりに同一方向に回転させながら、それらの表面を基板Wの表面または両面に接触させて、基板Wの前洗浄(前処理)を行うようにしているが、基板の表面または両面に洗浄液(前処理液)を供給しつつ、揺動アームの先端に取付けた回転可能な洗浄部材を水平方向に回転運動する基板に接触させて、基板の前洗浄(前処理)を行うようにしてもよい。また、揺動アームの先端に取付けた回転可能な洗浄部材を水平方向に回転運動する基板に当接させるとともに、超音波振動を帯びた液体を基板の表面に向けて噴射させて基板の前洗浄(前処理)を行うようにしてもよい。更に、基板の表面または両面をバフ等で研磨して、基板の前洗浄(前処理)を行うようにしてもよい。
In the above example, while supplying the cleaning liquid (pretreatment liquid) to the surface or both surfaces of the substrate W, while rotating the roll-shaped
(実施例1)
図1に示す前洗浄ユニット14を使用した試料の前洗浄を行って、洗浄効果を調べた。先ず、1000nmの銅膜を表面に電解めっきで一様に形成し、該銅膜を500nm残してCMPで研磨した300mmφの銅ブランケットウェーハを試料として用意した。このCMP後の試料の銅表面にはベンゾトリアゾール(BTA)が残してある。
Example 1
The sample was pre-cleaned using the
そして、被処理面(表面)を上向きにして、試料を前洗浄ユニット14のローラ30で保持し、試料を110rpmで回転させながら、試料の全表面を純水で5秒間濡らした。そして、洗浄部材(ロール状ブラシ)42を、100rpmで回転させながら試料の表面に接触させた。洗浄部材42が試料の表面に接触すると同時に、洗浄液用ノズル32から、クエン酸の水溶液にエチレンジアミン二酢酸(EDTA)を含むpHが3以上(pH>3)の有機酸溶液からなる洗浄液を試料の表面に供給し、30秒に亘る試料の洗浄(前洗浄)を行った。その後、試料をローラ30から離し、直ちに、試料の表面を15秒間純水でリンスした。
Then, the surface to be treated (surface) was faced upward, the sample was held by the
(比較例1)
実施例1と同様な試料を用意し、いわゆるスプレー方式による試料の洗浄を行った。つまり、被処理面(表面)を下向きにして、試料をスプレー方式の洗浄ユニットにセットし、試料を20rpmで水平回転させながら、試料の下方に配置した複数の噴射ノズルから、クエン酸の水溶液にエチレンジアミン二酢酸(EDTA)を含むpHが3以上(pH>3)の有機酸溶液からなる洗浄液を試料の全表面に向けて噴射して、30秒に亘る試料の洗浄(前洗浄)を行った。その後、試料全面を15秒間純水でリンスした。
(Comparative Example 1)
A sample similar to that in Example 1 was prepared, and the sample was washed by a so-called spray method. That is, the sample is set in a spray-type cleaning unit with the surface to be processed (surface) facing down, and the sample is horizontally rotated at 20 rpm, and the aqueous solution of citric acid is supplied from a plurality of spray nozzles arranged below the sample. A cleaning liquid composed of an organic acid solution containing ethylenediaminediacetic acid (EDTA) having a pH of 3 or more (pH> 3) was sprayed toward the entire surface of the sample, and the sample was cleaned (pre-cleaning) for 30 seconds. . Thereafter, the entire surface of the sample was rinsed with pure water for 15 seconds.
(比較例2)
実施例1と同様な試料を用意し、いわゆる浸漬方式による試料の洗浄を行った。つまり、被処理面(表面)を下向きにして、試料を浸漬方式の洗浄ユニットにセットし、試料を20rpmで水平回転させながら、クエン酸の水溶液にエチレンジアミン二酢酸(EDTA)を含むpHが3以上(pH>3)の有機酸溶液からなる洗浄液に浸漬させて、60秒の亘る試料の洗浄(前洗浄)を行った。その後、試料を洗浄液から引上げ、その表面を15秒間純水でリンスした。
(Comparative Example 2)
A sample similar to that in Example 1 was prepared, and the sample was washed by a so-called dipping method. In other words, the surface to be treated (surface) is facing downward, the sample is set in an immersion type cleaning unit, and the pH of the aqueous citric acid solution containing ethylenediaminediacetic acid (EDTA) is 3 or more while rotating the sample horizontally at 20 rpm. The sample was immersed in a cleaning solution composed of an organic acid solution (pH> 3), and the sample was cleaned (pre-cleaning) for 60 seconds. Thereafter, the sample was pulled up from the cleaning solution, and its surface was rinsed with pure water for 15 seconds.
実施例1、比較例1及び2における処理条件をまとめて表1に示す。
実施例1、比較例1及び2による処理後の試料からそれぞれチップを切出し、X線光電子分光法(XPS)分析を行った。この分析によって検出されたN元素及びO元素の相対値を表2に示す。 Chips were cut out from the samples after the treatment in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, and subjected to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. Table 2 shows the relative values of the N element and O element detected by this analysis.
(実施例2)
CMPで銅配線の露出表面を形成した300mmφのパタンウェーハを試料として用意した。CMP後の銅配線の表面にはベンゾトリアゾール(BTA)が残してある。
この試料の表面を前述の実施例1と同様にして洗浄(前洗浄)して純水でリンスした。次に、前洗浄後の試料を無電解めっきユニットに搬入し、Co及びWの無機塩、及びDMABを含むpHが8以上(pH>8)の無電解めっき液に試料を浸漬させて、銅配線の表面に保護膜を形成した。所定時間経過後、試料を無電解めっき液から引上げ、直ちに5秒の試料全面を純水でリンスした。その後、試料を洗浄し乾燥させた。
(Example 2)
A 300 mmφ pattern wafer in which the exposed surface of the copper wiring was formed by CMP was prepared as a sample. Benzotriazole (BTA) remains on the surface of the copper wiring after CMP.
The surface of this sample was washed (pre-washed) in the same manner as in Example 1 and rinsed with pure water. Next, the sample after the pre-cleaning is carried into an electroless plating unit, and the sample is immersed in an electroless plating solution having a pH of 8 or more (pH> 8) containing inorganic salts of Co and W and DMAB, and copper A protective film was formed on the surface of the wiring. After elapse of a predetermined time, the sample was pulled up from the electroless plating solution, and immediately the entire surface of the sample was rinsed with pure water for 5 seconds. Thereafter, the sample was washed and dried.
(比較例3)
実施例2と同様な試料を用意し、この試料の表面を前述の比較例1と同様にして洗浄(前洗浄)し純水でリンスした。そして、この洗浄後(前洗浄後)の試料の配線の表面に、実施例2と同様にして保護膜を形成し、洗浄後乾燥させた。
(Comparative Example 3)
A sample similar to that in Example 2 was prepared, and the surface of this sample was washed (pre-washed) in the same manner as in Comparative Example 1 and rinsed with pure water. Then, a protective film was formed on the surface of the wiring of the sample after this cleaning (after pre-cleaning) in the same manner as in Example 2, and was dried after cleaning.
(比較例4)
実施例2と同様な試料を用意し、この試料の表面を前述の比較例2と同様にして洗浄(前洗浄)し純水でリンスした。そして、この洗浄後(前洗浄後)の試料の配線の表面に、実施例2と同様にして保護膜を形成し、洗浄後乾燥させた。
(Comparative Example 4)
A sample similar to that in Example 2 was prepared, and the surface of this sample was washed (pre-cleaned) in the same manner as in Comparative Example 2 and rinsed with pure water. Then, a protective film was formed on the surface of the wiring of the sample after this cleaning (after pre-cleaning) in the same manner as in Example 2, and was dried after cleaning.
実施例2、比較例3及び4によって銅配線上に形成された保護膜(Co合金膜)の代表的な箇所における膜厚を光学式の薄膜測定器を測定した。この測定結果から得られた保護膜の膜厚の平均値および不均一性(3σ)を表3に示す。 The film thickness at a representative location of the protective film (Co alloy film) formed on the copper wiring according to Example 2 and Comparative Examples 3 and 4 was measured by an optical thin film measuring instrument. Table 3 shows the average value and non-uniformity (3σ) of the thickness of the protective film obtained from the measurement results.
(実施例3)
実施例2と同様な試料を用意し、試料の表面を前述の実施例1と同様にして洗浄(前洗浄)して純水でリンスした。次に、試料を触媒処理ユニットに搬入し、PdSO4含むpHが2以下(pH<2)の硫酸水溶液からなる触媒付与液に試料を浸漬させ、所定時間経過後に試料を触媒付与液から引上げた。そして、直ちに試料表面を10秒間純水でリンスした。その後、試料を無電解めっきユニットに搬入し、Co及びWの無機塩、及び次亜燐酸塩を含むpHが8以上(pH>8)の無電解めっき液に試料を浸漬させて、銅配線の表面に保護膜を形成した。所定時間経過後、試料を無電解めっき液から引上げ、直ちに5秒の試料全面を純水でリンスした。その後、試料を洗浄し乾燥させた。
(Example 3)
A sample similar to that in Example 2 was prepared, and the surface of the sample was washed (pre-washed) in the same manner as in Example 1 and rinsed with pure water. Next, the sample was carried into the catalyst processing unit, and the sample was immersed in a catalyst application liquid composed of an aqueous sulfuric acid solution containing PdSO 4 and having a pH of 2 or less (pH <2), and the sample was pulled up from the catalyst application liquid after a predetermined time. . Then, the sample surface was immediately rinsed with pure water for 10 seconds. Thereafter, the sample is carried into an electroless plating unit, and the sample is immersed in an electroless plating solution having a pH of 8 or more (pH> 8) containing inorganic salts of Co and W and hypophosphite. A protective film was formed on the surface. After elapse of a predetermined time, the sample was pulled up from the electroless plating solution, and immediately the entire surface of the sample was rinsed with pure water for 5 seconds. Thereafter, the sample was washed and dried.
(比較例5)
実施例2と同様な試料を用意し、試料の表面を前述の比較例1と同様にして洗浄(前洗浄)して純水でリンスした。そして、この洗浄後(前洗浄後)の試料の配線の表面に、実施例3と同様にして保護膜を形成し、洗浄後乾燥させた。
(Comparative Example 5)
A sample similar to that in Example 2 was prepared, and the surface of the sample was washed (pre-washed) in the same manner as in Comparative Example 1 and rinsed with pure water. Then, a protective film was formed on the surface of the wiring of the sample after this cleaning (after pre-cleaning) in the same manner as in Example 3, and was dried after cleaning.
(比較例6)
実施例2と同様な試料を用意し、試料の表面を前述の比較例2と同様にして洗浄(前洗浄)して純水でリンスした。そして、この洗浄後(前洗浄後)の試料の配線の表面に、実施例3と同様にして保護膜を形成し、洗浄後乾燥させた。
(Comparative Example 6)
A sample similar to that in Example 2 was prepared, and the surface of the sample was washed (pre-washed) in the same manner as in Comparative Example 2 and rinsed with pure water. Then, a protective film was formed on the surface of the wiring of the sample after this cleaning (after pre-cleaning) in the same manner as in Example 3, and was dried after cleaning.
実施例3、比較例5及び6によって銅配線上に形成された保護膜(Co合金膜)の代表的な箇所における膜厚を光学式の薄膜測定器を測定した。この測定結果から得られた保護膜の膜厚の平均値および不均一性(3σ)を表4に示す。 The film thickness at the representative location of the protective film (Co alloy film) formed on the copper wiring in Example 3 and Comparative Examples 5 and 6 was measured with an optical thin film measuring instrument. Table 4 shows the average value and non-uniformity (3σ) of the thickness of the protective film obtained from this measurement result.
次に、実施例3、比較例5及び6で処理した配線のリーク電流を測定した。その分布を図23に示す。この図は、基準となる処理していない試料の配線におけるリーク電流分布も併せて表示している。ここで、リーク電流が大きくなる方向にシフトしないことがデバイスの性能として要求される。図23に示すように、実施例3では、比較例5及び6に比較して、保護膜を形成した配線におけるリーク電流は、処理していない配線におけるリーク電流に最も近い。これにより、実施例3によれば、試料の表面に残留した不純物を有効に除去でき、めっき後の配線のリークに最も低い値が得られることが判る。 Next, the leakage current of the wiring processed in Example 3 and Comparative Examples 5 and 6 was measured. The distribution is shown in FIG. This figure also shows the leakage current distribution in the wiring of the sample that is not treated as a reference. Here, the device performance is required not to shift in the direction in which the leakage current increases. As shown in FIG. 23, in Example 3, compared with Comparative Examples 5 and 6, the leakage current in the wiring on which the protective film is formed is closest to the leakage current in the wiring that has not been processed. Thereby, according to Example 3, it can be seen that impurities remaining on the surface of the sample can be effectively removed, and the lowest value of the leakage of the wiring after plating can be obtained.
8 配線
9 保護膜
11 ロード・アンロードユニット
12 装置フレーム
14 前洗浄ユニット
14a 洗浄ユニット
15 触媒付与ユニット
15a 前処理ユニット
16 無電解めっきユニット
18 後洗浄ユニット
20 乾燥ユニット
30 ローラ
32,36 洗浄液用ノズル
34,38 純水用ノズル
40 回転軸
40,44 回転軸
42,46 洗浄部材
48 スポンジ
58 基板ホルダ
60 処理ヘッド
84 シールリング
86 基板固定リング
92 蛇腹板
94 被覆板
100 処理槽
102 蓋体
200 めっき槽
202 洗浄槽
204 基板ヘッド
230 ハウジング部
232 ヘッド部
234 吸着ヘッド
8
Claims (9)
ウェット状態の基板の表面または両面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させながら、基板の表面または両面に前処理液を供給して前処理を行い、しかる後、
基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成することを特徴とする無電解めっき方法。 Prepare a board with embedded wiring inside,
The cleaning member is brought into contact with the surface or both sides of the wet substrate, and the pretreatment is performed by supplying a pretreatment liquid to the surface or both sides of the substrate while relatively moving both.
An electroless plating method comprising selectively forming a protective film on a surface of a wiring by bringing the surface of the substrate into contact with an electroless plating solution.
ウェット状態の基板の表面または両面に洗浄部材を接触させ、両者を相対的に移動させながら、基板の表面または両面に洗浄液を供給して基板の前洗浄を行い、
前洗浄後の基板の表面を触媒付与液に接触させて配線の表面に触媒を付与し、しかる後、
基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成することを特徴とする無電解めっき方法。 Prepare a board with embedded wiring inside,
The cleaning member is brought into contact with the surface or both surfaces of the wet substrate, and the substrate is pre-cleaned by supplying a cleaning liquid to the surface or both surfaces of the substrate while relatively moving both of them.
The surface of the substrate after pre-cleaning is brought into contact with the catalyst application liquid to apply the catalyst to the surface of the wiring, and then,
An electroless plating method comprising selectively forming a protective film on a surface of a wiring by bringing the surface of the substrate into contact with an electroless plating solution.
基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを有することを特徴とする無電解めっき装置。 A pretreatment unit that performs pretreatment by supplying a pretreatment liquid to the surface or both surfaces of the substrate while bringing the cleaning member into contact with the surface or both surfaces of the wet substrate and relatively moving both;
An electroless plating apparatus comprising an electroless plating unit that selectively forms a protective film on a surface of a wiring by bringing the surface of the substrate into contact with an electroless plating solution.
前洗浄後の基板の表面を触媒付与液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、
基板の表面を無電解めっき液に接触させて配線の表面に保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを有することを特徴とする無電解めっき装置。 A pre-cleaning unit that precleans the substrate by supplying a cleaning liquid to the surface or both surfaces of the substrate while bringing the cleaning member into contact with the surface or both surfaces of the wet substrate and relatively moving both;
A catalyst application unit that applies the catalyst to the surface of the wiring by bringing the surface of the substrate after pre-cleaning into contact with the catalyst application liquid;
An electroless plating apparatus comprising an electroless plating unit that selectively forms a protective film on a surface of a wiring by bringing the surface of the substrate into contact with an electroless plating solution.
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