JP2008004615A - Method and apparatus for forming wiring - Google Patents
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Description
本発明は、配線形成方法及び配線形成装置に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に設けた配線用凹部に銅や銀等の導電体(配線材料)を埋込んで埋込み配線を形成し、更にこの埋込み配線の表面を配線保護膜で選択的に覆って多層配線構造とするのに使用される配線形成方法及び配線形成装置に関する。 The present invention relates to a wiring forming method and a wiring forming apparatus, and in particular, a buried wiring is formed by embedding a conductor (wiring material) such as copper or silver in a wiring recess provided on a surface of a substrate such as a semiconductor wafer, Furthermore, the present invention relates to a wiring forming method and a wiring forming apparatus used for selectively covering the surface of the embedded wiring with a wiring protective film to form a multilayer wiring structure.
半導体装置の配線形成プロセスとして、配線溝及びコンタクトホールに金属(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配線溝やコンタクトホールに、アルミニウム、近年では銅や銀等の金属を埋込んだ後、余分な金属を化学機械的研磨(CMP)によって除去し平坦化するプロセス技術である。 As a wiring formation process of a semiconductor device, a process (so-called damascene process) in which a metal (conductor) is embedded in a wiring groove and a contact hole is being used. This is because, after embedding a metal such as copper or silver in a wiring groove or contact hole previously formed in an interlayer insulating film, the excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) and planarized. Process technology.
従来、この種の配線、例えば配線材料として銅を使用した銅配線にあっては、信頼性向上のため、層間絶縁膜への配線材料(銅)の熱的拡散を防止しかつエレクトロマイグレーション耐性を向上させるためのバリア膜を配線の底面及び側面に形成したり、その後、絶縁膜(酸化膜)を積層して多層配線構造の半導体装置を作る場合の酸化性雰囲気における配線材料(銅)の酸化を防止したりするため酸化防止膜を形成するなどの方法が採用されている。従来、この種のバリア膜としては、タンタル、チタンまたはタングステンなどの金属あるいはその窒化物が一般に採用されており、また酸化防止膜としては、シリコンの窒化物または炭化物などが一般に採用されていた。 Conventionally, this type of wiring, for example, copper wiring using copper as a wiring material, prevents the thermal diffusion of the wiring material (copper) to the interlayer insulating film and improves electromigration resistance in order to improve reliability. Oxidation of the wiring material (copper) in an oxidizing atmosphere when a barrier film for improvement is formed on the bottom and side surfaces of the wiring, and then a semiconductor device having a multilayer wiring structure is formed by laminating an insulating film (oxide film) In order to prevent this, a method such as forming an antioxidant film is employed. Conventionally, a metal such as tantalum, titanium or tungsten or a nitride thereof is generally employed as this type of barrier film, and a nitride or carbide of silicon is generally employed as an antioxidant film.
これに代わるものとして、最近になってコバルト合金やニッケル合金等からなる配線保護膜で埋込み配線の露出表面を選択的に覆って、配線の熱拡散、エレクトロマイグレーション及び酸化を防止することが検討されている。 As an alternative to this, it has recently been studied to selectively cover the exposed surface of the embedded wiring with a wiring protective film made of a cobalt alloy, nickel alloy or the like to prevent thermal diffusion, electromigration and oxidation of the wiring. ing.
例えば、図1に示すように、半導体ウエハ等の基板Wの表面に堆積したSiO2やLow−K材等からなる層間絶縁膜2の内部に配線用の微細な凹部(トレンチ)4を形成し、表面にTaN等からなるバリア層6を形成し、更に、バリア層6の表面に、必要に応じてシード層7を形成する。そして、銅めっきを施し基板Wの表面に銅膜を成膜して、凹部4の内部に銅を埋込み、しかる後、基板Wの表面にCMP(化学機械的研磨)を施して平坦化することで、層間絶縁膜2の内部に銅からなる配線8を形成する。次に、この配線(銅)8の表面に、例えば無電解めっきによって得られる、CoWP合金からなる配線保護膜(蓋材)9を選択的に形成して配線8を保護する。
For example, as shown in FIG. 1, a fine recess (trench) 4 for wiring is formed inside an
このようにして、配線8の露出表面を配線保護膜9で覆って配線8を保護した後、層間絶縁膜2及び配線保護膜9の表面に、例えばSiC、SiCNまたはSiNからなる絶縁膜10をCVD等によって一様に形成し、しかる後、この絶縁膜10の表面に、内部に配線(上層配線)を形成するSiO2やLow−K材等からなる上層の層間絶縁膜を堆積する。
In this way, after the exposed surface of the
一般的な無電解めっきによって、CoWP合金からなる配線保護膜(蓋材)9を配線8の表面に選択的に形成する工程を説明する。先ず、CMP処理を施した半導体ウエハ等の基板Wを、例えば常温の希硫酸または希塩酸中に1分程度浸漬させて、層間絶縁膜2の表面の金属酸化膜や銅等CMP残渣等の不純物を除去する。そして、基板Wの表面を純水等の洗浄液で洗浄(リンス)した後、例えば常温のパラジウム溶液(PdCl2/HCl)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 wiring protective film (cover material) 9 made of a CoWP alloy on the surface of the
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の表面を純水等の洗浄液で洗浄(リンス)する。これによって、配線8の露出表面に、CoWP合金からなる配線保護膜9を選択的に形成して配線8を保護する。
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
ここで、表面が露出した配線の表面を、BTA(ベンゾトリアゾール)などの防食剤を使用して腐食から防止することが知られている(特許文献1参照)。また、埋込み配線を形成した基板の表面に絶縁膜を形成するのに先立って、配線保護膜表面の酸化膜や層間絶縁膜上の汚染物をプラズマ洗浄等によるドライ処理で除去(前洗浄)することが提案されている(特許文献2参照)。
プラズマ等によるドライ洗浄では、配線の表面に侵食性のあるラジカルが発生するプラズマ等を照射している。このため、プラズマ等の照射に伴って、基板の表面から銅などの配線材料が飛び散り、配線間に位置する層間絶縁膜の飛び散った配線材料が付着すると電流リークの原因となる。そのため、そのプロセスは、例えば銅等の配線材料が飛び散らないように調整している。 In dry cleaning using plasma or the like, plasma or the like in which erosive radicals are generated on the surface of the wiring is irradiated. For this reason, the wiring material such as copper scatters from the surface of the substrate with the irradiation of plasma or the like, and the wiring material scattered in the interlayer insulating film located between the wirings causes current leakage. Therefore, the process is adjusted so that wiring materials such as copper are not scattered.
しかし、配線の表面にコバルト合金やニッケル合金などからなる配線保護膜を形成した後、例えば銅等の配線材料が飛び散らないように調整された乾式洗浄プロセスで基板の表面を洗浄すると、配線保護膜に対するエッチング力のあるプラズマ等によって、コバルト合金などの金属が基板の表面から飛び散り、この飛び散った金属が配線間の層間絶縁膜の表面に付着して電流リークの原因となる。このことは、BTA(ベンゾトリアゾール)などの防食剤で配線保護膜の表面を腐食から防止した場合も同様で、BTA錯体やCu金属そのものが基板の表面に飛び散って配線間の層間絶縁膜の表面に付着すると電流リークの原因となる。 However, after forming a wiring protective film made of cobalt alloy, nickel alloy, etc. on the surface of the wiring, if the surface of the substrate is cleaned by a dry cleaning process adjusted so that wiring materials such as copper are not scattered, the wiring protective film A metal such as a cobalt alloy scatters from the surface of the substrate due to plasma having etching power against the surface, and the scattered metal adheres to the surface of the interlayer insulating film between the wirings, causing current leakage. This also applies to the case where the surface of the wiring protective film is prevented from corrosion by an anticorrosive agent such as BTA (benzotriazole), and the surface of the interlayer insulating film between the wirings is scattered by the BTA complex or Cu metal itself. If it adheres, current leakage will be caused.
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、配線の露出表面に配線保護膜を選択的に形成した基板の表面を、配線間に電流リークが発生するリスクを低減しつつ確実に洗浄し、しかる後、基板の表面に絶縁膜を形成できるようにした配線形成方法及び配線形成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 reliably cleans the surface of the substrate on which the wiring protective film is selectively formed on the exposed surface of the wiring while reducing the risk of current leakage between the wirings. Then, it aims at providing the wiring formation method and wiring formation apparatus which enabled it to form an insulating film on the surface of a board | substrate after an appropriate time.
請求項1に記載の発明は、層間絶縁膜の内部に形成した埋込み配線の表面を配線保護膜で選択的に覆った基板を用意し、洗浄液を用いたウェット処理で基板の表面を前洗浄し、前洗浄後の基板の表面に絶縁膜を形成することを特徴とする配線形成方法である。 In the first aspect of the present invention, a substrate in which the surface of the embedded wiring formed inside the interlayer insulating film is selectively covered with a wiring protective film is prepared, and the surface of the substrate is pre-cleaned by a wet process using a cleaning liquid. A method of forming a wiring comprising forming an insulating film on the surface of a substrate after pre-cleaning.
このように、層間絶縁膜の内部に形成した埋込み配線の表面を配線保護膜で選択的に覆った基板の表面を、洗浄液を用いたウェット処理で前洗浄することで、この前洗浄に伴って、コバルト合金などの金属やBTA錯体等が基板の表面から飛び散り、この飛び散った金属やBTA錯体等が配線間の層間絶縁膜の表面に付着して電流リークの原因となることを抑制しつつ、基板の表面を確実に洗浄することができる。この洗浄液としては、例えば、有機酸などのエッチング力の弱い酸が好ましく用いられる。 In this way, the surface of the substrate that selectively covers the surface of the embedded wiring formed in the interlayer insulating film with the wiring protective film is pre-cleaned by the wet treatment using the cleaning liquid, and this pre-cleaning is accompanied. While suppressing the metal such as cobalt alloy and BTA complex from the surface of the substrate and the scattered metal and BTA complex from adhering to the surface of the interlayer insulating film between the wirings, causing current leakage, The surface of the substrate can be reliably cleaned. As this cleaning liquid, for example, an acid having a weak etching power such as an organic acid is preferably used.
請求項2に記載の発明は、前記配線は、銅または銅合金からなり、前記配線保護膜は、コバルト合金またはニッケル合金からなることを特徴とする請求項1記載の配線形成方法である。
請求項3に記載の発明は、前記絶縁膜は、SiC,SiCN,SiN,SiO2系、SiOCH系,低誘電率シロキサン系または低誘電率有機ポリマー系のいずれの材料からなることを特徴とする請求項1または2記載の配線形成方法である。
The invention according to
The invention according to claim 3 is characterized in that the insulating film is made of any material of SiC, SiCN, SiN, SiO 2 , SiOCH, low dielectric constant siloxane, or low dielectric constant organic polymer. It is a wiring formation method of
請求項4に記載の発明は、前記ウェット処理で前洗浄した直後に基板を乾燥させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の配線形成方法である。
基板を乾燥させる方式としては、例えば基板を高速で回転させる、いわゆるスピンドライ方式、または制御されたガス雰囲気中で基板を加熱して乾燥させる方式の少なくとも一方が採用される。
A fourth aspect of the present invention is the wiring forming method according to any one of the first to third aspects, wherein the substrate is dried immediately after the pre-cleaning by the wet treatment.
As a method for drying the substrate, for example, at least one of a so-called spin dry method in which the substrate is rotated at a high speed and a method in which the substrate is heated and dried in a controlled gas atmosphere is employed.
請求項5に記載の発明は、層間絶縁膜の内部に形成した埋込み配線の表面を配線保護膜で選択的に覆った基板の表面を、洗浄液を用いたウェット処理で前洗浄する前洗浄ユニットと、前洗浄後の基板の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成ユニットを有することを特徴とする配線形成装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a pre-cleaning unit for pre-cleaning the surface of the substrate in which the surface of the embedded wiring formed inside the interlayer insulating film is selectively covered with a wiring protective film by a wet process using a cleaning liquid. A wiring forming apparatus comprising an insulating film forming unit for forming an insulating film on a surface of a substrate after pre-cleaning.
請求項6に記載の発明は、前記前洗浄ユニットで前洗浄した直後に基板を乾燥させる乾燥ユニットを更に有することを特徴とする請求項5記載の配線形成装置である。
請求項7に記載の発明は、前記乾燥ユニットは、基板を高速で回転させてスピン乾燥させるスピンドライユニット及び基板を熱処理で乾燥させる熱処理乾燥ユニットの少なくとも一方からなることを特徴とする請求項6記載の配線形成装置である。
The invention according to
The invention according to
請求項8に記載の発明は、前記絶縁膜の表面を平坦化する平坦化ユニットを更に有す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配線形成装置である。
請求項9に記載の発明は、層間絶縁膜の内部に形成した埋込み配線の表面に配線保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを更に有す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配線形成装置である。
これにより、無電解めっきユニットで配線の表面に配線保護膜を選択的に形成し、しかる後、基板の表面に絶縁膜を形成する一連の処理を連続して行うことができる。
The invention according to
The invention according to
As a result, a series of processes for selectively forming the wiring protective film on the surface of the wiring by the electroless plating unit and then forming the insulating film on the surface of the substrate can be continuously performed.
請求項10に記載の発明は、層間絶縁膜の内部に形成した埋込み配線の表面にめっき前処理を行うめっき前処理ユニットを更に有することを特徴とする請求項9記載の配線形成装置である。
めっき前処理ユニットには、基板の表面を洗浄する前洗浄ユニットと、配線の露出表面に触媒を付与する触媒付与ユニットが含まれ、触媒付与ユニットは、必要に応じて備えられる。
A tenth aspect of the present invention is the wiring forming apparatus according to the ninth aspect, further comprising a plating pretreatment unit for performing a pretreatment for plating on the surface of the embedded wiring formed inside the interlayer insulating film.
The plating pretreatment unit includes a pre-cleaning unit for cleaning the surface of the substrate and a catalyst applying unit for applying a catalyst to the exposed surface of the wiring, and the catalyst applying unit is provided as necessary.
本発明によれば、層間絶縁膜の内部に形成した埋込み配線の表面を配線保護膜で選択的に覆った基板の表面を、プラズマなどの合金膜に侵食性のあるラジカルが発生するドライ処理ではなく、洗浄液を用いたウェット処理で前洗浄することで、配線間にリーク電流が発生するリスクを低減しつつ、確実に洗浄することができる。しかも、配線保護膜の選択性を向上させ、配線保護膜とその後に形成される絶縁膜との密着性を増大させることができる。 According to the present invention, in the dry process in which radicals that are erosive to the alloy film such as plasma are generated on the surface of the substrate in which the surface of the embedded wiring formed inside the interlayer insulating film is selectively covered with the wiring protective film. In addition, by performing pre-cleaning with a wet process using a cleaning liquid, it is possible to perform cleaning reliably while reducing the risk of leakage current between the wirings. In addition, the selectivity of the wiring protective film can be improved, and the adhesion between the wiring protective film and the insulating film formed thereafter can be increased.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図2は、本発明の実施の形態の配線形成装置の平面配置図を示す。図2に示すように、この配線形成装置は、矩形状の装置フレーム20と、装置フレーム20に外付けされるロード・アンロードユニット22を有し、装置フレーム20の外壁には、制御ユニット24が取付けられている。装置フレーム20の内部には、その四隅に位置して、前洗浄ユニット26、乾燥ユニット28、絶縁膜形成ユニット30及び平坦化ユニット32が配置され、更に、これらの各ユニットに挟まれた位置に、各ユニット間で基板の受渡しを行う第1基板搬送ロボット34と第2基板搬送ロボット36が配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a plan layout view of the wiring forming apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the wiring forming apparatus includes a
前洗浄ユニット26は、洗浄液(薬液)を使用したウェット処理で基板の表面を洗浄(前洗浄)するためのもので、この例では、表面を下向き(フェースダウン)または上向き(フェースアップ)にして基板を保持し回転させる基板ホルダと、多数のスプレーノズルを備え、多数のスプレーノズルから、基板ホルダで保持して回転させた基板の表面に向けて洗浄液(薬液)を噴射することで、基板の表面を洗浄液で洗浄するように構成されている。このように、洗浄液を流動させながら、基板の表面を洗浄液で洗浄することで、洗浄液によって除去された金属等が基板の表面に再付着することを防止することができる。
The
この洗浄液として、コバルト合金やニッケル合金に対するエッチグレートが、例えば0.1〜10nm/min程度のエッチング力の弱い酸を用いることが好ましい。これにより、下記のように、配線50の表面を覆う、例えばコバルト合金やニッケル合金からなる配線保護膜52のエッチング量を最小限に抑えることができる。また、エッチングされた金属等が層間絶縁膜上に再付着しないように、洗浄液中にアニオン界面活性剤を添加することが好ましい。洗浄液中に有機酸を添加し、配線保護膜52の表面に錯体の不動態を形成することで、洗浄後の配線保護膜52の表面での酸化膜の成長を抑制することができる。更に、洗浄液中にBTA等の防食剤を添加して、コバルト合金やニッケル合金等が洗浄液中に溶解しないようにしてもよい。
As this cleaning liquid, it is preferable to use an acid having a weak etching ability of, for example, about 0.1 to 10 nm / min as an etch rate for a cobalt alloy or a nickel alloy. Thereby, as described below, the etching amount of the wiring
なお、基板の表面に洗浄液を供給しながら、該表面にロールブラシを物理的に接触させてスクラブ洗浄するようにしてもよい。この場合、洗浄液のpHおよび組成を適切に調整することによって、除去された金属等の層間絶縁膜表面等への再付着を更に低減させることができる。 In addition, while supplying the cleaning liquid to the surface of the substrate, scrub cleaning may be performed by physically bringing a roll brush into contact with the surface. In this case, by appropriately adjusting the pH and composition of the cleaning liquid, it is possible to further reduce the reattachment of the removed metal or the like to the surface of the interlayer insulating film.
前洗浄ユニット26として、回転している基板表面の、例えば中央等の局部にノズルから洗浄液を供給し、洗浄液が遠心力によって基板の全面に拡がるようにしたものや、洗浄液を内部に含んだ多孔質体を、回転させながら基板の表面に接触させて基板の表面を洗浄するようにしたものを使用しても良い。
As the
乾燥ユニット28は、この例ではスピンドライユニットから構成されており、基板ホルダで保持し低速で回転させた基板の表面に向けて、先ず、純水等からなる洗浄液を供給して基板の表面をリンス洗浄し、しかる後、基板を高速で回転させてスピン乾燥させるようにしている。
In this example, the drying
絶縁膜形成ユニット30は、前洗浄後の基板の全表面に、下記のように、例えばSiC、SiCNまたはSiNからなる絶縁膜54を一様に形成するためのもので、この例ではプラズマCVD(PE−CVD)ユニットから構成されている。絶縁膜54は、SiO2系またはSiOCH系の材料であってもよい。また、絶縁膜54は、低誘電率シロキサン系または低誘電率有機ポリマー系の材料であってもよく、この場合、絶縁膜形成ユニット30として、塗布形式を採用したユニットが使用される。
平坦化ユニット32は、下記のように、基板の全表面に一様に形成された絶縁膜54の表面を平坦化するためのもので、例えばCMPユニットから構成される。
The insulating
The flattening
次に、この配線形成装置による配線形成例を図3及び図4を参照して説明する。先ず、図4(a)に示すように、層間絶縁膜40に凹部(トレンチ)42を設け、この表面にバリア層44とシード層46を順次形成し、更にシード層46の表面に銅からなる金属膜(銅膜)48を形成し、凹部42以外の余剰な金属材料をCMPで除去し表面を平坦化して銅膜48からなる配線50を形成した後、配線50の露出表面にCoWP等のコバルト合金またはニッケル合金等からなる配線保護膜52を選択的に形成した基板Wを用意する。
Next, an example of wiring formation by this wiring forming apparatus will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4A, a recess (trench) 42 is provided in the
この基板Wにあっては、層間絶縁膜40の表面に不純物60が付着していたり、配線保護膜52の表面に酸化膜62が形成されていたりすることがあり、下記の絶縁膜54の形成に先立って、これらの不純物60や酸化膜62を除去しておく必要がある。
In this substrate W,
そして、この基板Wを、ロード・アンロードユニット22を通して、第1基板搬送ロボット34で前洗浄ユニット26に搬入する(ステップ1)。前洗浄ユニット26では、洗浄液を用いたウェット処理で基板Wの表面を洗浄(前洗浄)し、これによって、層間絶縁膜40の表面に付着した不純物60や配線保護膜52の表面に形成された酸化膜62を除去(洗浄)する(ステップ2)。
Then, the substrate W is carried into the
このように、層間絶縁膜40の内部に形成した埋込み配線50の表面を配線保護膜52で選択的に覆った基板Wの表面を、洗浄液を用いたウェット処理で前洗浄することで、この前洗浄に伴って、コバルト合金などの金属やBTA錯体等が基板の表面から飛び散り、この飛び散った金属やBTA錯体等が配線50間の層間絶縁膜40の表面に付着して電流リークの原因となることを抑制しつつ、基板Wの表面を確実に洗浄することができる。
As described above, the surface of the substrate W in which the surface of the embedded
次に、前洗浄後の基板Wを第2基板搬送ロボット36で乾燥ユニット28に搬送し、この乾燥ユニット28で、基板Wの表面を純水等でリンス洗浄し、しかる後、基板Wを高速回転させてスピン乾燥させる(ステップ3)。そして、スピン乾燥後の基板Wを第2基板搬送ロボット36で絶縁膜形成ユニット30に搬送する。
Next, the substrate W after the pre-cleaning is transported to the drying
絶縁膜形成ユニット30では、図4(b)に示すように、例えばSiC、SiCNまたはSiNからなる絶縁膜54を基板Wの全表面に一様に形成し(ステップ4)、これによって、層間絶縁膜40及び配線保護膜52の表面を絶縁膜54で覆って保護する。そして、この絶縁膜54を形成した基板を第2基板搬送ロボット36で平坦化ユニット32に搬送し、この平坦化ユニット32で、図4(c)に示すように、絶縁膜54の表面を平坦化する(ステップ5)。
In the insulating
次に、絶縁膜54の表面を平坦化した基板Wを第1基板搬送ロボット34でロード・アンロードユニット22に搬出し(ステップ6)、これによって、一連の処理を終了する。この絶縁膜54の表面には、図5に示すように、内部に配線(上層配線)が形成されるSiO2やLow−K材等からなる上層の層間絶縁膜56が形成され、これによって、配線が多層化される。
Next, the substrate W with the surface of the insulating
なお、この例では、基板Wの表面にSiN等からなる絶縁膜54を形成し、この絶縁膜54の表面に上昇の層間絶縁膜56を形成するようにした例を示しているが、絶縁膜形成ユニット30で、基板Wの表面に上昇の層間絶縁膜56を直接形成し、平坦化ユニット32で層間絶縁膜56の表面を平坦化するようにしてもよい。
In this example, the insulating
配線の表面に配線保護膜を形成した基板を用意し、この基板の表面に絶縁膜を直接形成して、配線間のリーク電流を測定した結果を図6に曲線1で示す。配線の表面に配線保護膜を形成した基板を用意し、この基板の表面を、プラズマを使用したドライ洗浄した後に、基板の表面に絶縁膜を形成して、配線間のリーク電流を測定した結果を図6に曲線2で示す。配線の表面に配線保護膜を形成した基板を用意し、この基板の表面を、前述と同様にして、洗浄液を用いたウェット洗浄した後に、基板の表面に絶縁膜を形成して、配線間のリーク電流を測定した結果を図6に曲線3(本発明)で示す。
A substrate in which a wiring protective film is formed on the surface of the wiring is prepared, an insulating film is directly formed on the surface of the substrate, and the leakage current between the wirings is measured. The result of measuring the leakage current between wirings after preparing a substrate with a wiring protective film on the surface of the wiring, and then dry-cleaning the surface of this substrate using plasma, and then forming an insulating film on the surface of the substrate Is shown by
曲線1と曲線2とを比較すると、曲線2は、約4割の測定点で、曲線1よりリーク電流が大きくなったことが分かる。これは、ドライ洗浄時に、配線上の配線保護膜(合金膜)がエッチングされて飛び散り、そのパーティクルまたはクラスターが配線間の層間絶縁膜上に付着することによって、部分的にリーク電流が悪化したからであると考えられる。これに対して、曲線1と曲線3(本発明)とを比較すると、曲線3(本発明)は、すべての測定点で、曲線1よりリーク電流が小さくなっていることが分かる。これは、適切なウェット洗浄により、配線間の層間絶縁膜上に残存する金属粒または膜等を除去することで、リーク電流が改善される方向にシフトしたからであると考えられる。
Comparing curve 1 and
図7は、本発明の他の実施の形態の配線形成装置の平面配置図を示す。この例は、図2に示す配線形成装置における装置フレーム20の内部に、めっき前処理ユニットとして前洗浄ユニット70及び触媒付与ユニット72、無電解めっきユニット74及び第2の乾燥ユニット76を更に備えたものである。
FIG. 7 is a plan layout view of a wiring forming apparatus according to another embodiment of the present invention. In this example, a
この第2の乾燥ユニット76は、制御されたガス雰囲気中で基板を加熱して乾燥させる熱処理乾燥ユニットから構成されている。この制御されたガス雰囲気は、H2及びNH3のいずれかを含む、金属酸化物に還元力を持つガス雰囲気、またはN2及びArのいずれかを含む、不活性ガス雰囲気である。
The
この例によれば、図4(a)において、配線50の表面に配線保護膜52を形成する前の基板、つまりCMP処理後の基板を用意する。そして、この基板をめっき前処理ユニットとしての前洗浄ユニット70に搬送し、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、基板の表面を洗浄した後、基板の表面を純水等の洗浄液で洗浄(リンス)する。そして、基板をめっき前処理ユニットとしての触媒付与ユニット72に搬送し、ここで、例えば常温のパラジウム溶液(PdCl2/HCl)中に基板を1分間程度浸漬させ、配線の表面に触媒としてのPdを付着させて配線の露出表面を活性化させた後、基板の表面を純水等で洗浄(リンス)する。
According to this example, in FIG. 4A, a substrate before forming the wiring
次に、基板を無電解めっきユニット74に搬送し、ここで、例えば液温が80℃のCoWPめっき液中に基板を120秒程度浸漬させて、活性化させた配線の表面に選択的な無電解めっきを施し、しかる後、基板Wの表面を純水等の洗浄液で洗浄(リンス)する。これによって、図4(a)に示すように、配線50の露出表面に、CoWP合金からなる配線保護膜52を選択的に形成して配線50を保護する。
Next, the substrate is transported to the
これ以降の処理は、前述の例とほぼ同様であるが、この例では、乾燥ユニット(スピンドライユニット)28でスピン乾燥させた基板を、第2の乾燥ユニット(熱処理乾燥ユニット)76に搬送し、この第2の乾燥ユニット76で基板を完全に乾燥させるようにしている。
The subsequent processing is almost the same as in the above example. In this example, the substrate spin-dried by the drying unit (spin dry unit) 28 is transported to the second drying unit (heat treatment drying unit) 76. The substrate is completely dried by the
この例によれば、無電解めっきユニット74で配線の表面に配線保護膜を選択的に形成し、しかる後、絶縁膜形成ユニット30基板の表面に絶縁膜54を形成する一連の処理を連続して行うことができる。
なお、触媒を付与することなく配線保護膜を成膜できる場合や、めっき前処理(前洗浄及び触媒付与)を一つの処理液で行うことができ場合には、触媒付与ユニット72を省略することができる。
According to this example, the
In addition, when the wiring protective film can be formed without applying a catalyst, or when the plating pretreatment (precleaning and catalyst application) can be performed with one processing solution, the
20 装置フレーム
22 ロード・アンロードユニット
24 制御ユニット
26 前洗浄ユニット
28 乾燥ユニット(スピンドライユニット)
30 絶縁膜形成ユニット
32 平坦化ユニット
40 層間絶縁膜
42 凹部
50 配線
52 配線保護膜
54 絶縁膜
56 層間絶縁膜
70 前洗浄ユニット(めっき前処理ユニット)
72 触媒付与ユニット(めっき前処理ユニット)
74 無電解めっきユニット
76 乾燥ユニット(熱処理乾燥ユニット)
20
30 Insulating
72 Catalyst application unit (Plating pretreatment unit)
74
Claims (10)
洗浄液を用いたウェット処理で基板の表面を前洗浄し、
前洗浄後の基板の表面に絶縁膜を形成することを特徴とする配線形成方法。 Prepare a substrate that selectively covers the surface of the embedded wiring formed inside the interlayer insulating film with a wiring protective film,
Pre-clean the surface of the substrate with a wet process using a cleaning solution,
A wiring formation method, comprising: forming an insulating film on a surface of a substrate after pre-cleaning.
前洗浄後の基板の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成ユニットを有することを特徴とする配線形成装置。 A pre-cleaning unit that pre-cleans the surface of the substrate that selectively covers the surface of the embedded wiring formed in the interlayer insulating film with a wiring protective film by a wet treatment using a cleaning liquid;
A wiring forming apparatus comprising an insulating film forming unit for forming an insulating film on a surface of a substrate after pre-cleaning.
10. The wiring forming apparatus according to claim 9, further comprising a plating pretreatment unit for performing a plating pretreatment on the surface of the embedded wiring formed inside the interlayer insulating film.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2006-06-20 JP JP2006170122A patent/JP2008004615A/en active Pending
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