JP5917297B2 - めっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体 - Google Patents
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Description
以下、図1乃至図7を参照して、本発明の第1の実施の形態について説明する。まず図1および図2を参照して、めっき処理装置20の全体構成について説明する。図1は、めっき処理装置20を示す側面図であり、図2は、めっき処理装置20を示す平面図である。なお本実施の形態においては、めっき処理装置20が、基板2に対してめっき液を吐出することにより、基板2に対するめっき処理を一枚ずつ実施する枚葉式の装置である例について説明する。
めっき処理装置20は、ケーシング101の内部で基板2を保持して回転させる基板保持機構110と、基板保持機構110に保持された基板2に向けてめっき液を吐出し、特定機能を有するめっき層を基板の凹部の内面に形成するめっき機構と、めっき機構に接続され、めっき機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、を備えている。このうち、めっき機構は、基板2に対して第1めっき液を吐出する第1めっき機構30と、基板2に対して第2めっき液を吐出する第2めっき機構40と、を有している。まためっき液供給機構は、第1めっき機構30に第1めっき液を供給する第1めっき液供給機構71と、第2めっき機構40に第2めっき液を供給する第2めっき液供給機構72と、を有している。第1めっき液および第2めっき液の詳細については後述する。
基板保持機構110は、図2に示すように、ケーシング101内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸部材111と、回転軸部材111の上端部に取り付けられたターンテーブル112と、ターンテーブル112の上面外周部に設けられ、基板2を支持するウエハチャック113と、回転軸部材111に連結され、回転軸部材111を回転駆動する回転機構162と、を有している。
次に第1めっき機構30および第2めっき機構40について説明する。なお、第1めっき機構30および第2めっき機構40は、基板2に対して吐出するめっき液の組成が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。ここでは、第1めっき機構30について主に説明する。
次に、めっき機構30,40にめっき液を供給するめっき液供給機構71,72について、図3を参照して説明する。なお、第1めっき液供給機構71および第2めっき液供給機構72は、収容されているめっき液の組成が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。ここでは、第1めっき液供給機構71について主に説明する。
第1めっき液および第2めっき液は、基板2の表面に形成される、特定機能を有するめっき層に対応する材料を含んでいる。例えば、めっき処理装置20によって基板2に形成されるめっき層が、配線を構成する金属材料が絶縁膜や基板2の内部に浸透することを防止するバリア膜である場合、第1めっき液および第2めっき液は、バリア膜の材料となるCo(コバルト)、W(タングステン)やTa(タンタル)などを含んでいる。また、めっき処理装置20によって基板2に形成されるめっき層が、配線材料の埋め込みを容易化するためのシード膜である場合、第1めっき液および第2めっき液は、配線の材料となるCu(銅)などを含んでいる。その他にも、含まれる材料やめっき反応の種類に応じて、錯化剤や還元剤(B(ホウ素)、P(リン)を含む化合物)、界面活性剤などが第1めっき液および第2めっき液に含まれていてもよい。
次に第1前処理機構54およびプリウェット機構57について説明する。第1前処理機構54は、基板2に向けて第1前処理液を吐出する吐出ノズル54aを有している。同様に、プリウェット機構57は、基板2に向けてプリウェット液を吐出する吐出ノズル57aを有している。図1に示すように、各吐出ノズル54a,57aは、吐出ヘッド53に取り付けられている。吐出ヘッド53は、上下方向および水平方向に移動可能となるよう構成されている。例えば第1めっき機構30の吐出ヘッド33の場合と同様に、第1前処理機構54の吐出ヘッド53は、アーム52の先端部に取り付けられている。アーム52は、上下方向に延伸可能であるとともに回転機構166により回転駆動される支持軸51に固定されている。この場合、図2(b)に示すように、吐出ヘッド53は、基板2の中心部に対応する位置と基板2の周縁部に対応する位置との間で支持軸51を軸として水平方向に移動可能となっている。
次に図4を参照して、第1前処理機構54に第1前処理液を供給する第1前処理液供給機構73、および、プリウェット機構57にプリウェット液を供給するプリウェット液供給機構76について説明する。なお、第1前処理液供給機構73およびプリウェット液供給機構76は、収容されている処理液の種類が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。ここでは、前処理液供給機構73について主に説明する。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用および効果について説明する。ここでは、基板2に形成された凹部12の内面に、無電解めっき法によって、CoWBを含むバリア膜を形成するめっき処理方法について説明する。図5は、めっき処理方法を示すフローチャートである。また図6A乃至図6Fは、めっき処理方法の各工程の際の基板2の様子を示す断面図である。
なお本実施の形態において、基板2の凹部12の上部におけるめっき反応の速度が凹部12の下部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、第1めっき液71cの添加剤の濃度が設定され、かつ、基板2の凹部12の下部におけるめっき反応の速度が凹部12の上部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、第2めっき液72cの添加剤の濃度が設定される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、基板2の凹部12の下部におけるめっき反応の速度が凹部12の上部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、第1めっき液71cの添加剤の濃度が設定され、かつ、基板2の凹部12の上部におけるめっき反応の速度が凹部12の下部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、第2めっき液72cの添加剤の濃度が設定されていてもよい。例えば、第1めっき液71cに含有されるSPSの濃度が、第2めっき液72cに含有されるSPSの濃度よりも高くなっていてもよい。この場合も、めっき層15は、第1めっき液71cから形成される第1めっき層13と、第2めっき液72cから形成される第2めっき層14との積層体として構成される。このため、めっき層15の厚みを、凹部内の位置に依らず略均一にすることができる。なお本変形例においては、図8に示すように、基板2に対して第2前処理液を供給し、これによって凹部12内に第2前処理液を充填させる第2前処理工程S30を、第1めっき工程S21と第2めっき工程S31との間に実施してもよい。このような第2前処理工程S30を実施することにより、凹部12内に充填されていた第1めっき液71cを除去することができる。これによって、第2めっき工程S31の際のめっき液におけるSPSの濃度を、第1めっき工程S21の際のめっき液におけるSPSの濃度よりも確実に低くすることができる。なお、第2前処理工程S30において用いられる第2前処理液は、第1前処理工程S20において用いられる第1前処理液73cと略同一である。また、第2前処理液を基板に対して供給する第2前処理機構は、第1前処理工程S20において用いられる第1前処理機構54と略同一である。なお、第1前処理機構と第2前処理機構とが、それぞれ別個に設けられていてもよく、若しくは、1個の前処理機構として共通化されていてもよい。
次に図9乃至図13を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。図9乃至図13に示す第2の実施の形態において、第1めっき工程および第2めっき工程は各々、低温で実施される置換工程と、高温で実施される成膜工程と、を含んでいる。図9乃至図13に示す第2の実施の形態において、図1乃至図8に示す第1の実施の形態またはその変形例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
はじめに図9および図10を参照して、本実施の形態において用いられるめっき処理装置20について説明する。図9は、めっき処理装置20を示す側面図であり、図10は、後述する各置換ユニット55,56にめっき液を供給するめっき液供給機構74,75を示す図である。以下、図9および図10を参照して、本実施の形態におけるめっき機構30,40について説明する。なお、第1めっき機構30および第2めっき機構40は、基板2に対して吐出するめっき液の組成が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。ここでは、第1めっき機構30について主に説明する。
第1めっき機構30は、低温の第1めっき液を基板2に向けて吐出する第1置換ユニット55と、第1置換ユニット55において用いられる第1めっき液の温度よりも高い温度を有する高温の第1めっき液を基板2に向けて吐出する第1成膜ユニット35と、を含んでいる。なお「低温」とは、第1置換ユニット55から吐出される第1めっき液の温度が、めっき反応が有意に進行しない程度の温度となっていることを意味している。例えば、第1置換ユニット55から吐出される第1めっき液によって形成される第1めっき層13の成膜の速度が、最終的に高温処理時に得られる第1めっき層13の成膜の速度と比較して10%以下となっていることを意味している。また「高温」とは、第1成膜ユニット35から吐出される第1めっき液の温度が、現実的な処理時間内でめっき処理を完了させることができる程度の温度となっていることを意味している。
第2めっき機構40は、低温の第2めっき液を基板2に向けて吐出する第2置換ユニット56と、高温の第2めっき液を基板2に向けて吐出する第2成膜ユニット45と、を有している。「低温」および「高温」という用語の意味は、上述の第1めっき機構30の場合と同様であるので、詳細な説明を省略する。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用および効果について説明する。ここでは、基板2に形成された凹部12の内面12aに、無電解めっき法によって、CoWBのバリア膜を形成するめっき処理方法について説明する。図11は、めっき処理方法を示すフローチャートである。また図12A乃至図12Dは、めっき処理方法の各工程の際の基板2の様子を示す断面図である。
なお本実施の形態において、第1めっき工程S21および第2めっき工程S31の各々が置換工程S21a,S31aおよび成膜工程21b,31bを含む例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第1めっき工程S21または第2めっき工程S31のいずれか一方のみにおいて、置換工程および成膜工程の2工程を実施してもよい。この場合、第1めっき工程S21または第2めっき工程S31のいずれか他方においては、高温のめっき液を用いる成膜工程のみが実施される。
なお、矢印Sに沿った方向は、例えば、基板2の中心部から基板2の周縁部に向かう方向に平行なっている。
12 凹部
13 第1めっき層
14 第2めっき層
15 めっき層
20 めっき処理装置
30 第1めっき機構
40 第2めっき機構
101 ケーシング
110 基板保持機構
Claims (15)
- 基板に形成された凹部に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法において、
前記凹部が形成された基板をケーシングの内部に準備する工程と、
めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記凹部の内面に形成するめっき工程と、
特定機能を有する前記めっき層が前記内面に形成された前記凹部に配線材料を埋め込む工程と、を備え、
前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、
前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっている、めっき処理方法。 - 前記第1めっき液または前記第2めっき液のうちいずれか一方のめっき液の添加剤の濃度は、前記凹部の上部におけるめっき反応の速度が、前記凹部の下部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、設定されており、他方のめっき液の添加剤の濃度は、前記凹部の下部におけるめっき反応の速度が、前記凹部の上部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、設定されている、請求項1に記載のめっき処理方法。
- 前記第1めっき液に含有される添加剤、および、前記第2めっき液に含有される添加剤が各々、SPSからなる、請求項1または2に記載のめっき処理方法。
- 前記第1めっき液に含有されるSPSの濃度が、前記第2めっき液に含有されるSPSの濃度よりも低くなっている、請求項3に記載のめっき処理方法。
- 前記第1めっき工程の前に、第1前処理液を基板に対して供給する第1前処理工程をさらに備え、
前記第1めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、基板の前記凹部内に充填されている第1前処理液を第1めっき液に置換する第1置換工程と、前記第1置換工程の後に、第1めっき液を基板に対して供給して前記第1めっき層を形成する第1成膜工程と、を含み、
前記第1置換工程において用いられる第1めっき液の温度が、前記第1成膜工程において用いられる第1めっき液の温度よりも低くなっている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のめっき処理方法。 - 前記第2めっき工程は、第2めっき液を基板に対して供給する第2置換工程と、前記第2置換工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給して前記第2めっき層を形成する第2成膜工程と、を含み、
前記第2置換工程において用いられる第2めっき液の温度が、前記第2成膜工程において用いられる第2めっき液の温度よりも低くなっている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のめっき処理方法。 - 前記第1めっき工程の後であって、前記第2めっき工程の前に、第2前処理液を基板に対して供給する第2前処理工程をさらに備え、
前記第2置換工程において、基板の前記凹部内に充填されている第2前処理液が第2めっき液に置換される、請求項6に記載のめっき処理方法。 - 基板に形成された凹部に対して無電解めっき処理を行うめっき処理装置において、
前記凹部が形成された基板を保持する基板保持機構と、
前記凹部に配線材料が埋め込まれる前にめっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記凹部の内面に形成するめっき機構と、を備え、
前記めっき機構は、第1めっき液を基板に対して供給する第1めっき機構と、前記第1めっき液の供給の後に、第2めっき液を基板に対して供給する第2めっき機構と、を有し、
前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっている、めっき処理装置。 - 前記第1めっき機構が供給する前記第1めっき液または前記第2めっき機構が供給する前記第2めっき液のうちいずれか一方のめっき液の添加剤の濃度は、前記凹部の上部におけるめっき反応の速度が、前記凹部の下部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、設定されており、他方のめっき液の添加剤の濃度は、前記凹部の下部におけるめっき反応の速度が、前記凹部の上部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、設定されている、請求項8に記載のめっき処理装置。
- 前記第1めっき液に含有される添加剤、および、前記第2めっき液に含有される添加剤が各々、SPSからなる、請求項8または9に記載のめっき処理装置。
- 前記第1めっき液に含有されるSPSの濃度が、前記第2めっき液に含有されるSPSの濃度よりも低くなっている、請求項10に記載のめっき処理装置。
- 第1前処理液を基板に対して供給する第1前処理機構をさらに備え、
前記第1めっき機構は、基板の前記凹部内に充填された第1前処理液を置換する第1めっき液を基板に対して供給する第1置換ユニットと、前記第1置換ユニットが第1めっき液を供給した後に、基板に対して第1めっき液を供給する第1成膜ユニットと、を有し、 前記第1置換ユニットにおいて用いられる第1めっき液の温度が、前記第1成膜ユニットにおいて用いられる第1めっき液の温度よりも低くなっている、請求項8乃至11のいずれか一項に記載のめっき処理装置。 - 前記第2めっき機構は、基板に対して第2めっき液を供給する第2置換ユニットと、基板に対して第2めっき液を供給する第2成膜ユニットと、を有し、
前記第2置換ユニットにおいて用いられる第2めっき液の温度が、前記第2成膜ユニットにおいて用いられる第2めっき液の温度よりも低くなっている、請求項8乃至12のいずれか一項に記載のめっき処理装置。 - 第2前処理液を基板に対して供給する第2前処理機構をさらに備え、
前記第2置換ユニットは、基板の前記凹部内に充填された第2前処理液を置換する第2めっき液を基板に対して供給するよう構成されている、請求項13に記載のめっき処理装置。 - 基板に形成された凹部に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記めっき処理方法は、
前記凹部が形成された基板をケーシングの内部に準備する工程と、
めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記凹部の内面に形成するめっき工程と、
特定機能を有する前記めっき層が前記内面に形成された前記凹部に配線材料を埋め込む工程と、を備え、
前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、
前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっている、方法からなっていることを特徴とする記憶媒体。
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