JP7297905B2 - 基板液処理方法、基板液処理装置、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

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Description

本開示は、基板液処理方法、基板液処理装置、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
無電解めっき処理において、基板上でめっき液を加熱することにより、基板上におけるめっき金属の析出を促すことができる。例えば特許文献1は、ヒータを有する蓋体によって基板を覆うことにより、基板上のめっき液の温度を迅速に上昇させることができる基板液処理装置を開示する。
特開2018-3097号公報
本開示は、無電解めっき処理において、基板の表面の凹部に、ボイドを生じさせることなく、金属を埋め込むのに有利な技術を提供する。
本開示の一態様は、シード層が積層されている凹部を含む表面を持つ基板を準備する工程と、基板の表面に無電解めっき液を供給して、凹部を無電解めっき液で満たしつつ表面上に無電解めっき液の液膜を形成する工程と、シード層上において金属を析出させる第1の温度から、第1の温度よりも低い第2の温度に液膜の温度を調整し、凹部が、ボイドを生じさせないように、金属によって底部側から埋められる工程と、を含む基板液処理方法に関する。
本開示によれば、無電解めっき処理において、基板の表面の凹部に、ボイドを生じさせることなく、金属を埋め込むのに有利である。
図1は、基板液処理装置の一例としてのめっき処理装置の構成を示す概略図である。 図2は、めっき処理部の構成の一例を示す概略断面図である。 図3は、第1実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。 図4は、第1実施形態に係る無電解めっき処理における処理時間とめっき液の温度との関係の一例を示すグラフである。 図5Aは、第1実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を例示する図である。 図5Bは、第1実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を例示する図である。 図5Cは、第1実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を例示する図である。 図6は、第2実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。 図7は、第2実施形態に係る無電解めっき処理における処理時間とめっき液の温度の関係の一例を示すグラフである。 図8は、第3実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。 図9は、第3実施形態に係る無電解めっき処理における処理時間とめっき液の温度の関係の一例を示すグラフである。 図10Aは、第3実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を示す図である。 図10Bは、第3実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を示す図である。 図10Cは、第3実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を示す図である。 図10Dは、第3実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を示す図である。 図10Eは、第3実施形態に係る無電解めっき処理における基板の凹部の断面状態を示す図である。 図11は、第4実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。 図12は、第4実施形態に係る無電解めっき処理における処理時間とめっき液の温度の関係の一例を示すグラフである。
以下、図面を参照して基板液処理装置及び基板液処理方法を例示する。
まず、図1を参照して、基板液処理装置の構成を説明する。図1は、基板液処理装置の一例としてのめっき処理装置の構成を示す概略図である。ここで、めっき処理装置は、基板Wにめっき液を供給して基板Wをめっき処理する装置である。
図1に示すように、めっき処理装置1は、めっき処理ユニット2と、めっき処理ユニット2の動作を制御する制御部3と、を備えている。
めっき処理ユニット2は、基板W(ウェハ)に対する各種処理を行う。めっき処理ユニット2が行う各種処理については後述する。
制御部3は、例えばコンピュータであり、動作制御部と記憶部とを有している。動作制御部は、例えばCPU(Central Processing Unit)で構成されており、記憶部に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、めっき処理ユニット2の動作を制御する。記憶部は、例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスク等の記憶デバイスで構成されており、めっき処理ユニット2において実行される各種処理を制御するプログラムを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体31に記録されたものであってもよいし、その記録媒体31から記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータにより読み取り可能な記録媒体31としては、例えば、ハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルディスク(MO)、メモリカード等が挙げられる。記録媒体31には、例えば、めっき処理装置1の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、コンピュータがめっき処理装置1を制御して後述するめっき処理方法を実行させるプログラムが記録される。
図1を参照して、めっき処理ユニット2の構成を説明する。図1は、めっき処理ユニット2の構成を示す概略平面図である。
めっき処理ユニット2は、搬入出ステーション21と、搬入出ステーション21に隣接して設けられた処理ステーション22と、を有している。
搬入出ステーション21は、載置部211と、載置部211に隣接して設けられた搬送部212と、を含んでいる。
載置部211には、複数枚の基板Wを水平状態で収容する複数の搬送容器(以下「キャリアC」という。)が載置される。
搬送部212は、搬送機構213と受渡部214とを含んでいる。搬送機構213は、基板Wを保持する保持機構を含み、水平方向及び鉛直方向への移動並びに鉛直軸を中心とする旋回が可能となるように構成されている。
処理ステーション22は、めっき処理部5を含んでいる。本実施の形態において、処理ステーション22が有するめっき処理部5の個数は2つ以上であるが、1つであってもよい。めっき処理部5は、所定方向に延在する搬送路221の両側(後述する搬送機構222の移動方向に直交する方向における両側)に配列されている。
搬送路221には、搬送機構222が設けられている。搬送機構222は、基板Wを保持する保持機構を含み、水平方向及び鉛直方向への移動並びに鉛直軸を中心とする旋回が可能となるように構成されている。
めっき処理ユニット2において、搬入出ステーション21の搬送機構213は、キャリアCと受渡部214との間で基板Wの搬送を行う。具体的には、搬送機構213は、載置部211に載置されたキャリアCから基板Wを取り出し、取り出した基板Wを受渡部214に載置する。また、搬送機構213は、処理ステーション22の搬送機構222により受渡部214に載置された基板Wを取り出し、載置部211のキャリアCへ収容する。
めっき処理ユニット2において、処理ステーション22の搬送機構222は、受渡部214とめっき処理部5との間、めっき処理部5と受渡部214との間で基板Wの搬送を行う。具体的には、搬送機構222は、受渡部214に載置された基板Wを取り出し、取り出した基板Wをめっき処理部5へ搬入する。また、搬送機構222は、めっき処理部5から基板Wを取り出し、取り出した基板Wを受渡部214に載置する。
次に図2を参照して、めっき処理部5の構成を説明する。図2は、めっき処理部5の構成を示す概略断面図である。
めっき処理部5は、無電解めっき処理を含む液処理を行う。めっき処理部5は、チャンバ51と、チャンバ51内に配置され、基板Wを水平に保持する基板保持部52と、基板保持部52により保持された基板Wの上面(処理面Sw)にめっき液L1を供給するめっき液供給部53と、を備える。本実施の形態では、基板保持部52は、基板Wの下面(裏面)を真空吸着するチャック部材521を有する。この基板保持部52はいわゆるバキュームチャックタイプである。
基板保持部52には、回転シャフト522を介して回転モータ523(回転駆動部)が連結されている。回転モータ523が駆動されると、基板保持部52は基板Wとともに回転する。回転モータ523はチャンバ51に固定されたベース524に支持されている。
めっき液供給部53は、基板保持部52に保持された基板Wにめっき液L1を吐出(供給)するめっき液ノズル531と、めっき液ノズル531にめっき液L1を供給するめっき液供給源532と、を有する。めっき液供給源532は、所定の温度に加熱ないし温調されためっき液L1をめっき液ノズル531に供給する。めっき液ノズル531から吐出されるときのめっき液L1の温度は、例えば55℃以上75℃以下であり、より好ましくは60℃以上70℃以下である。めっき液ノズル531は、ノズルアーム56に保持されて、移動可能に構成されている。
めっき液L1は、自己触媒型(還元型)無電解めっき用のめっき液である。めっき液L1は、例えば、コバルト(Co)イオン、ニッケル(Ni)イオン、タングステン(W)イオン、銅(Cu)イオン、パラジウム(Pd)イオン、金(Au)イオン等の金属イオンと、次亜リン酸、ジメチルアミンボラン等の還元剤とを含有する。めっき液L1は、添加剤等を含有していてもよい。めっき液L1を使用しためっき処理により形成されるめっき膜(金属膜)としては、例えば、Cu、CoWB、CoB、CoWP、CoWBP、NiWB、NiB、NiWP、NiWBP等が挙げられる。
本実施の形態によるめっき処理部5は、他の処理液供給部として、基板保持部52に保持された基板Wの上面に洗浄液L2を供給する洗浄液供給部54と、当該基板Wの上面にリンス液L3を供給するリンス液供給部55と、を更に備える。
洗浄液供給部54は、基板保持部52に保持された基板Wに洗浄液L2を吐出する洗浄液ノズル541と、洗浄液ノズル541に洗浄液L2を供給する洗浄液供給源542と、を有する。洗浄液L2としては、例えば、ギ酸、リンゴ酸、コハク酸、クエン酸、マロン酸等の有機酸、基板Wの被めっき面を腐食させない程度の濃度に希釈されたフッ化水素酸(DHF)(フッ化水素の水溶液)等を使用することができる。洗浄液ノズル541は、ノズルアーム56に保持されて、めっき液ノズル531とともに移動可能になっている。
リンス液供給部55は、基板保持部52に保持された基板Wにリンス液L3を吐出するリンス液ノズル551と、リンス液ノズル551にリンス液L3を供給するリンス液供給源552と、を有する。このうちリンス液ノズル551は、ノズルアーム56に保持されて、めっき液ノズル531および洗浄液ノズル541とともに移動可能になっている。リンス液L3としては、例えば、純水などを使用することができる。
上述しためっき液ノズル531、洗浄液ノズル541、およびリンス液ノズル551を保持するノズルアーム56に、図示しないノズル移動機構が連結されている。このノズル移動機構は、ノズルアーム56を水平方向および上下方向に移動させる。より具体的には、ノズル移動機構によって、ノズルアーム56は、基板Wに処理液(めっき液L1、洗浄液L2またはリンス液L3)を吐出する吐出位置と、吐出位置から退避した退避位置との間で移動可能になっている。吐出位置は、基板Wの上面のうちの任意の位置に処理液を供給可能であれば特に限られない。例えば、基板Wの中心に処理液を供給可能な位置を吐出位置とすることが好適である。基板Wにめっき液L1を供給する場合、洗浄液L2を供給する場合、リンス液L3を供給する場合とで、ノズルアーム56の吐出位置は異なってもよい。退避位置は、チャンバ51内のうち、上方から見た場合に基板Wに重ならない位置であって、吐出位置から離れた位置である。ノズルアーム56が退避位置に位置づけられている場合、移動する蓋体6がノズルアーム56と干渉することが回避される。
基板保持部52の周囲には、カップ571が設けられている。このカップ571は、上方から見た場合にリング状に形成されており、基板Wの回転時に、基板Wから飛散した処理液を受け止めて、後述するドレンダクト581に案内する。カップ571の外周側には、雰囲気遮断カバー572が設けられており、基板Wの周囲の雰囲気がチャンバ51内に拡散することを抑制している。この雰囲気遮断カバー572は、上下方向に延びるように円筒状に形成されており、上端が開口している。雰囲気遮断カバー572内に、後述する蓋体6が上方から挿入可能になっている。
カップ571の下方には、ドレンダクト581が設けられている。このドレンダクト581は、上方から見た場合にリング状に形成されており、カップ571によって受け止められて下降した処理液や、基板Wの周囲から直接的に下降した処理液を受けて排出する。ドレンダクト581の内周側には、内側カバー582が設けられている。
基板保持部52に保持された基板Wは、蓋体6によって覆われる。この蓋体6は、天井部61と、天井部61から下方に延びる側壁部62と、を有する。天井部61は、蓋体6が後述の下方位置に位置づけられた場合に、基板保持部52に保持された基板Wの上方に配置されて、基板Wに対して比較的小さな間隔で対向する。
天井部61は、第1天井板611と、第1天井板611上に設けられた第2天井板612と、を含む。第1天井板611と第2天井板612との間にはヒータ63(加熱部)が介在し、ヒータ63を挟むようにして設けられる第1面状体及び第2面状体として第1天井板611及び第2天井板612が設けられている。第1天井板611および第2天井板612は、ヒータ63を密封し、ヒータ63がめっき液L1などの処理液に触れないように構成されている。より具体的には、第1天井板611と第2天井板612との間であってヒータ63の外周側にシールリング613が設けられており、このシールリング613によってヒータ63が密封されている。第1天井板611および第2天井板612は、めっき液L1などの処理液に対する耐腐食性を有することが好適であり、例えば、アルミニウム合金によって形成されていてもよい。更に耐腐食性を高めるために、第1天井板611、第2天井板612および側壁部62は、テフロン(登録商標)でコーティングされていてもよい。
蓋体6には、蓋体アーム71を介して蓋体移動機構7が連結されている。蓋体移動機構7は、蓋体6を水平方向および上下方向に移動させる。より具体的には、蓋体移動機構7は、蓋体6を水平方向に移動させる旋回モータ72と、蓋体6を上下方向に移動させるシリンダ73(間隔調節部)と、を有する。このうち旋回モータ72は、シリンダ73に対して上下方向に移動可能に設けられた支持プレート74上に取り付けられている。シリンダ73の代替として、モータとボールねじとを含むアクチュエータ(図示せず)を用いてもよい。
蓋体移動機構7の旋回モータ72は、蓋体6を、基板保持部52に保持された基板Wの上方に配置された上方位置と、上方位置から退避した退避位置との間で移動させる。上方位置は、基板保持部52に保持された基板Wに対して比較的大きな間隔で対向する位置であって、上方から見た場合に基板Wに重なる位置である。退避位置は、チャンバ51内のうち、上方から見た場合に基板Wに重ならない位置である。蓋体6が退避位置に位置づけられている場合、移動するノズルアーム56が蓋体6と干渉することが回避される。旋回モータ72の回転軸線は、上下方向に延びており、蓋体6は、上方位置と退避位置との間で、水平方向に旋回移動可能になっている。
蓋体移動機構7のシリンダ73は、蓋体6を上下方向に移動させて、処理面Sw上にめっき液L1が盛られた基板Wと天井部61の第1天井板611との間隔を調節する。より具体的には、シリンダ73は、蓋体6を下方位置(図2において実線で示す位置)と、上方位置(図2において二点鎖線で示す位置)とに位置づける。
蓋体6が下方位置に配置される場合、第1天井板611が基板Wに近接する。この場合、めっき液L1の汚損やめっき液L1内での気泡発生を防止するために、第1天井板611が基板W上のめっき液L1に触れないように下方位置を設定することが好適である。
上方位置は、蓋体6を水平方向に旋回移動させる際に、カップ571や、雰囲気遮断カバー572等の周囲の構造物に蓋体6が干渉することを回避可能な高さ位置になっている。
本実施の形態では、ヒータ63が駆動されて、上述した下方位置に蓋体6が位置づけられた場合に、基板W上のめっき液L1が加熱されるように構成されている。
蓋体6の側壁部62は、天井部61の第1天井板611の周縁部から下方に延びており、基板W上のめっき液L1を加熱する際(すなわち下方位置に蓋体6が位置づけられた場合)に基板Wの外周側に配置される。蓋体6が下方位置に位置づけられた場合、側壁部62の下端は、基板Wよりも低い位置に位置づけられてもよい。
蓋体6の天井部61には、ヒータ63が設けられている。ヒータ63は、蓋体6が下方位置に位置づけられた場合に、基板W上の処理液(好適にはめっき液L1)を加熱する。本実施の形態では、ヒータ63は、蓋体6の第1天井板611と第2天井板612との間に介在し、上述したように密封されており、ヒータ63がめっき液L1などの処理液に触れることが防止されている。
本実施の形態においては、蓋体6の内側に、不活性ガス供給部66によって不活性ガス(例えば、窒素(N)ガス)が供給される。この不活性ガス供給部66は、蓋体6の内側に不活性ガスを吐出するガスノズル661と、ガスノズル661に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源662と、を有する。ガスノズル661は、蓋体6の天井部61に設けられており、蓋体6が基板Wを覆う状態で基板Wに向かって不活性ガスを吐出する。
蓋体6の天井部61および側壁部62は、蓋体カバー64により覆われている。この蓋体カバー64は、蓋体6の第2天井板612上に、支持部65を介して載置されている。すなわち、第2天井板612上に、第2天井板612の上面から上方に突出する複数の支持部65が設けられており、この支持部65に蓋体カバー64が載置されている。蓋体カバー64は、蓋体6とともに水平方向および上下方向に移動可能になっている。また、蓋体カバー64は、蓋体6内の熱が周囲に逃げることを抑制するために、天井部61および側壁部62よりも高い断熱性を有することが好ましい。例えば、蓋体カバー64は、樹脂材料により形成されていることが好適であり、その樹脂材料が耐熱性を有することがより一層好適である。
チャンバ51の上部に、蓋体6の周囲に清浄な空気(気体)を供給するファンフィルターユニット59(気体供給部)が設けられている。ファンフィルターユニット59は、チャンバ51内(とりわけ、雰囲気遮断カバー572内)に空気を供給し、供給された空気は、後述する排気管81に向かって流れる。蓋体6の周囲には、この空気が下向きに流れるダウンフローが形成され、めっき液L1などの処理液から気化したガスは、このダウンフローによって排気管81に向かって流れる。このようにして、処理液から気化したガスが上昇してチャンバ51内に拡散することを防止している。
上述したファンフィルターユニット59から供給された気体は、排気機構8によって排出されるようになっている。この排気機構8は、カップ571の下方に設けられた2つの排気管81と、ドレンダクト581の下方に設けられた排気ダクト82と、を有する。このうち2つの排気管81は、ドレンダクト581の底部を貫通し、排気ダクト82にそれぞれ連通している。排気ダクト82は、上方から見た場合に実質的に半円リング状に形成されている。本実施の形態では、ドレンダクト581の下方に1つの排気ダクト82が設けられており、この排気ダクト82に2つの排気管81が連通している。
[無電解めっき処理]
次に、上述のめっき処理部5によって行われる無電解めっき処理の流れを例示する。
以下、例として、めっき液L1が銅イオンを含み、無電解めっき処理によって基板Wの処理面Swの凹部(例えばビア(孔)やトレンチ(溝))にめっき金属として銅を埋め込む場合について説明する。ただし以下に説明する技術は、銅以外の金属がめっき金属として用いられる場合にも有効である。
基板Wの処理面Swの凹部に銅を埋め込んで配線を形成する技術において、凹部の区画面上に銅やコバルトを含むシード層を積層しておき、当該シード層を触媒面として用いて無電解めっき処理を行うことで、凹部に銅を埋め込むことができる。この場合、凹部における銅の成膜は、シード層の状態等に応じて、必ずしも均一的には進行しない。例えば、凹部の開口部では、凹部の底部側若しくは中央部に先行して、銅の成膜が進行することがある。この場合、凹部の底部側若しくは中央部における銅の埋め込みが完了する前に、凹部の開口部における銅の埋め込みが完了し、凹部の内部には銅が埋め込まれていない空洞(すなわちボイド)が生じてしまうことがある。
そのようなボイドの発生を防ぐために、凹部における銅の成膜速度をコントロールしつつ、無電解めっき処理を進めることが有効である。すなわち、凹部の底部側若しくは中央部における銅の成膜速度に比べ、凹部の開口部における銅の成膜速度を抑えることで、凹部の底部側若しくは中央部における銅の埋め込みが完了する前に開口部が銅により閉じられることを回避することができる。例えば、錯化剤やめっき反応を阻害する抑制剤が混ぜられているめっき液L1を用いることにより、凹部の開口部における銅の成膜速度を抑えることができる。
しかしながら、凹部の大きさ(例えば開口径)やシード層の厚みによっては、錯化剤や抑制剤で凹部の開口部における銅の成膜速度を必ずしも十分には抑えることができないこともある。例えばシード層をPVD(物理的気層成長法)によって形成する場合、凹部の開口部近傍におけるシード層の堆積量が相対的に多くなる傾向があるため、開口部の径がシード層によって小さくなりやすい。凹部の開口部の径が小さい場合、開口部における銅の成膜速度がめっき液に含まれる抑制剤により抑えられても、凹部の底部側若しくは中央部における銅の埋め込みが完了する前に開口部が銅により閉じられてしまうことがある。
本件発明者は、鋭意研究の結果、凹部の開口部と底部側及び中央部との間で、めっき液L1の温度とめっき処理の反応性との関係が一致しないという現象に基づく多段階温度調整成膜技術を新たに見出した。
めっき反応が積極的に進む温度(すなわちめっき温度)にめっき液L1の温度を上昇させてめっき液L1を活性化させた後、めっき反応が相対的に抑制される温度までめっき液L1の温度を降下させる。この場合、十分量のめっき液L1が近くに存在している凹部の開口部では、めっき液L1の温度低下に伴ってめっき反応が抑制され、一旦析出した銅が錯化剤によって再びめっき液L1中に溶解することもある。一方、凹部の底部側及び中央部では、限られたスペースにシード層や析出銅が存在するため、一旦活性化されためっき液L1の温度を下げても、めっき液L1中の還元剤から放出された電子が消費されてめっき反応が続行して、めっき銅が析出し続けることがある。
このような凹部の場所による反応性の違いを利用し、以下のようにして無電解めっき処理を行うことができる。すなわち、めっき液L1の温度を上昇させてめっき液L1を一旦活性化させた後、基板Wの処理面Sw上でめっき液L1の温度を下げる。この際、凹部の開口部が析出銅によって閉じられない程度に開口部におけるめっき反応が抑えられ、場合によっては、凹部の開口部の銅をめっき液L1中に溶解させる。一方、凹部の底部側及び中央部では、めっき反応を続行させて、銅を析出させる。これにより、ボイドの発生を防いで、凹部の全体にわたって銅(めっき金属)を適切に埋め込むことができる。
上述のようにしてボイドの発生を防ぎつつ凹部に銅を適切に埋め込むには、めっき液L1の温度コントロールを、制御部3の制御下で、めっき液L1、シード層、及びその他の処理条件に応じて適切に行う必要がある。以下に、めっき液L1の温度コントロールに関する典型的な実施形態を例示する。各実施形態におけるめっき液L1の温度コントロールは、制御部3(図1参照)がめっき処理部5の各要素を制御することによって行われる。
以下の各実施形態では主として「基板W上へのめっき液L1の供給」~「凹部における銅(めっき金属)の埋め込み」について説明するが、以下では明記されていない任意の処理が各工程の前後で行われてもよい。例えば、めっき液L1の供給に先立って、洗浄液L2を使った基板Wの処理面Swの洗浄処理及びリンス液L3を使った処理面Swのリンス処理が行われてもよい。また凹部に銅が埋め込まれた後に、リンス液L3を使った基板Wの処理面Swのリンス処理及び処理面Swの乾燥処理が実施され、その後、基板Wが基板保持部52から取り出されてめっき処理部5から搬出されてもよい。それぞれの処理の具体的なやり方は限定されない。例えば、基板Wの乾燥処理は、典型的には基板Wを高速回転させることによって行われるが、不活性ガス供給部66により不活性ガスを基板Wに吹き付けて処理面Swの乾燥を促進してもよい。
[第1実施形態]
図3は、第1実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。図4は、第1実施形態に係る無電解めっき処理における時間とめっき液L1の温度との関係の一例を示すグラフである。図5A~図5Cは、第1実施形態に係る無電解めっき処理における基板Wの凹部11の断面状態を例示する図である。
本実施形態では、まず図2に示すように、基板Wが基板保持部52に保持されて準備状態に置かれる(図3のS11)。基板Wの表面(すなわち処理面Sw)は多数の凹部11を含み、これらの凹部11にはシード層12が積層されている(図5A参照)。凹部11は限定されず、典型的には、トレンチ(絶縁膜に形成される上層配線を配置するための溝)やビア(上層配線と下層配線とをつなぐ孔)が凹部11を構成しうる。
シード層12は、めっき液L1中の金属イオンを還元するために必要な電子をめっき部分に供給するための電極として機能する任意の材料によって構成可能であり、本例では銅イオンを還元する銅膜によって構成されている。図示は省略するが、めっき金属(本例では銅)の拡散を防止するためのバリア層(例えばタンタル(Ta)や窒化タンタル(TaN))が、シード層12と基板Wの処理面Swとの間に設けられていてもよい。またシード層12自体をバリア層として機能させてもよい。
基板Wの準備が整った後、ノズルアーム56が基板Wの上方の吐出位置に配置され、めっき液供給部53(すなわちめっき液ノズル531)から処理面Swにめっき液L1(すなわち無電解めっき液)が供給される(S12)。これにより各凹部11がめっき液L1で満たされつつ、処理面Sw上にめっき液L1の液膜14が形成される(図5A参照)。このとき、基板W上のめっき液L1(すなわち液膜14)は、室温(すなわち常温)よりも高い温度を有する(図4の「めっき液供給」で示される範囲参照)。常温は5℃~35℃の範囲の温度を意味し、通常の室温は15℃~25℃(例えば22℃~24℃程度)であることが多い。
基板W上に着地した後のめっき液L1は、室温及び基板Wの温度の影響を受けて、通常は、めっき液ノズル531から吐出された直後よりも温度が低くなる。また図4の「めっき液供給」で示される範囲には、便宜的に、めっき液L1の温度が一定である状態が示されているが、実際には、基板W上に着地した後のめっき液L1の温度は変動しうる。図4に示す例では、基板W上にめっき液L1が供給されている間、基板上のめっき液L1は、後述の第1の温度よりも多少低い温度を有する。ただし基板W上にめっき液L1が供給されている間の基板W上のめっき液L1の温度は限定されず、例えば第1の温度よりも相当低い温度(例えば室温又は室温に近い温度)であってもよいし、第1の温度よりも高くてもよい。
基板Wの処理面Sw上にめっき液L1の液膜14が形成された後、ノズルアーム56が退避位置に配置され、蓋体6が下方位置(図2において実線で示される位置)に配置されて、液膜14はヒータ63により加熱される。すなわち液膜14は、シード層12上において銅(すなわちめっき金属)を析出させるのに適しためっき温度(第1の温度)に調整される(S13;図4の「加熱」で示される範囲参照)。これによりシード層12上にはめっき銅13が徐々に析出し、凹部11はめっき銅13によって徐々に埋められる(図5B参照)。なお、基板Wに着地した直後のめっき液L1が、めっき反応を誘発するのに十分な高温を有する場合、液膜14の温度が第1の温度に調整される前から、凹部11においてめっき銅13の析出が生じている。
基板W上の液膜14をめっき温度(第1の温度)に加熱した後、液膜14の温度は第1の温度から下げられ、第1の温度よりも低い温度(第2の温度)に液膜14の温度が調整される。液膜14は、しばらくの間、第1の温度又は第1の温度の近くの温度に維持されてもよいが、析出しためっき銅13によって凹部11の開口部が塞がれる前に、液膜14は第2の温度に調整される。本実施形態では、蓋体6が下方位置から上方位置(図2において二点鎖線で示される位置)に移動され、ヒータ63は、基板W上の液膜14を実質的に加熱しない位置に配置される。これにより基板W上の液膜14は、めっき温度(第1の温度)から室温(第2の温度)に向けて自然冷却される(S14;図4の「加熱停止」で示される範囲参照)。
このようにして基板W上の液膜14の温度を緩やかに下げることによって、凹部11の開口部におけるめっき反応が抑えられる一方で、凹部11の底部側及び中央部では引き続きめっき銅13が析出される。これにより、液膜14がめっき温度(第1の温度)から室温(第2の温度)に冷却される間、凹部11は底部側から開口部に向けて徐々にめっき銅13によって埋められ、最終的には凹部11の全体がめっき銅13によって埋められる(図5C参照)。このようにして凹部11は、ボイドを生じさせないように、めっき銅13(めっき金属)によって底部側から埋められる。
上述の一連の無電解めっき処理は、制御部3(図1参照)の制御下で行われる。制御部3は、基板W上の液膜14をめっき温度(第1の温度)から第2の温度に調整し、凹部11が、ボイドを生じさせないように、析出銅によって底部側から埋められるように、ヒータ63を有する蓋体6(すなわち温度調整部)を制御する。
なお図示の形態において第2の温度は室温となっているが、第2の温度は室温よりも高くてもよいし、低くてもよい。例えば、基板W上の液膜14をめっき温度(第1の温度)に加熱した後、蓋体6を下方位置から、高さ方向に関して上方位置と下方位置との間に位置する中間位置に移動させてもよい。この場合、基板W上の液膜14の温度は、第1の温度から、第1の温度と室温との間の温度(第2の温度)に向けて徐々に降下する。
また基板W上の液膜14は、ヒータ63を有する蓋体6(カバー部材)が処理面Swの上方に配置されることによって加熱され、液膜14の温度は処理面Swとヒータ63との間の距離が変えられることによって調整される。したがって基板W上の液膜14の温度を調整する温度調整部は、蓋体6(厳密にはヒータ63)を含むが、液膜14の温度を変えることができる他の装置及び他の手段を含んでいてもよい。
例えば、温度調整部は不活性ガス供給部66(図2参照)を含んでいてもよい。基板W上の液膜14の温度をめっき温度(第1の温度)から第2の温度に調整する際、不活性ガス供給部66は、基板の処理面Swと蓋体6(特に第1天井板611)との間に不活性ガスを供給してもよい。この場合、新たに供給された不活性ガスによって基板Wと蓋体6との間の気体が置換され、基板W上のめっき液L1の蒸発が促進され、その結果、基板W上の液膜14の温度を下げることができる。また制御部3の制御下でヒータ63の発熱状態(例えばヒータ63の通電のオンオフ状態)を変えることによって、基板W上の液膜14の温度が調整されてもよい。蓋体6を下方位置に配置した状態でヒータ63の通電をオフにすることによって、基板Wの処理面Swを蓋体6により覆った状態で、処理面Sw上の液膜14の温度を緩やかに下げることができる。
[第2実施形態]
本実施形態において、上述の第1実施形態と同一又は類似の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図6は、第2実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。図7は、第2実施形態に係る無電解めっき処理における処理時間とめっき液L1の温度の関係の一例を示すグラフである。
本実施形態では、基板W上の液膜14の温度を下げてめっき温度(第1の温度)から第2の温度に調整する際、第1の温度よりも低い温度を有するめっき液L1が基板Wの処理面Swに供給される。これによりめっき液L1の温度は、自然冷却に比べ、短時間で急激に降下させられる。なお図7には、便宜的に、基板W上の液膜14の温度が第1めっき温度から第2めっき温度に、瞬間的に変化している状態が示されている。ただし実際には、多少の時間をかけて、基板W上の液膜14の温度が第1めっき温度から第2めっき温度に変化しうる。
本実施形態では上述の第1実施形態と同様に、基板Wが基板保持部52上に準備され(図6のS21)、めっき液ノズル531から基板W上にめっき液L1が供給される(S22;図7において「めっき液供給」で示される範囲参照)。そして蓋体6を下方位置に配置して、基板W上の液膜14を加熱して、液膜14の温度を第1めっき温度(第1の温度)に調整する(S23;図7において「高温加熱」で示される範囲参照)。
その後、蓋体6が下方位置から上方位置に移動し、ノズルアーム56が退避位置から吐出位置に移動し、めっき液供給部53(めっき液ノズル531)から基板Wの処理面Swに新たなめっき液L1が供給される。処理面Swに新たに供給されるめっき液L1の温度は、第1の温度よりも低い温度であり、典型的には第2めっき温度或いは第2めっき温度よりも僅かに高い温度又は僅かに低い温度である。これにより処理面Sw上の液膜14の温度は、第1めっき温度から第2めっき温度に向けて急激に降下する。
めっき液ノズル531から基板Wの処理面Swへの新たなめっき液L1の供給が完了した後、ノズルアーム56は吐出位置から退避位置に移動する。その後、蓋体6は上方位置から下降して中間位置(高さ方向に関して上方位置と下方位置との間の位置)に配置される。これにより、ヒータ63により基板W上のめっき液L1が加熱されて、処理面Sw上の液膜14の温度が第2めっき温度に保持される(S24;図7において「中温加熱」で示される範囲参照)。
図7に示す例において、第2めっき温度は第1めっき温度と室温との間の温度である。第1めっき温度のめっき液L1及び第2めっき温度のめっき液L1は、いずれもめっき反応によって処理面Sw上(特にシード層12及びめっき銅13上)に新たなめっき銅13を析出させる。第1めっき温度のめっき液L1は、第2めっき温度のめっき液L1よりも活性化されており、凹部11の全体にわたってめっき銅13を析出させる。一方、第2めっき温度のめっき液L1は、凹部11の底部側及び中央部におけるめっき反応が、凹部11の開口部におけるめっき反応よりも活発であり、底部側及び中央部において相対的に多くの量のめっき銅13を析出させる。これにより凹部11はめっき銅13によって底部側から埋められ、凹部11におけるボイドの発生が防がれている。
[第3実施形態]
本実施形態において、上述の第1実施形態と同一又は類似の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図8は、第3実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。図9は、第3実施形態に係る無電解めっき処理における処理時間とめっき液L1の温度の関係の一例を示すグラフである。図10A~図10Eは、第3実施形態に係る無電解めっき処理における基板Wの凹部11の断面状態を示す図である。
本実施形態では、基板W上の液膜14を第2の温度に調整した後、第2の温度よりも高く且つめっき銅13を析出させる第3の温度に液膜14が加熱される。液膜14を適切なタイミングで第3の温度に加熱することによって、凹部11の開口部がめっき銅13によって閉じられるのを防ぎつつ、凹部11へのめっき銅13の埋め込みを高速化することが可能である。
本実施形態では上述の第1実施形態と同様に、基板Wが基板保持部52上に準備され(図8のS31)、めっき液ノズル531から基板W上にめっき液L1が供給される(S32;図9において「めっき液供給」で示される範囲及び図10A参照)。その後、蓋体6を下方位置に配置して、基板W上のめっき液L1を加熱して、処理面Sw上の液膜14の温度をめっき温度(第1の温度)に調整する(S33;図9において「第1加熱」で示される範囲参照)。
その後、蓋体6が下方位置から上方位置に移動し、基板W上の液膜14はめっき温度(第1の温度)から室温(第2の温度)に向けて自然冷却される(S34;図9の「加熱停止」で示される範囲参照)。この冷却工程において液膜14の温度が相対的に高い間(例えば液膜14の温度が第1の温度に比較的近い間)、シード層12上には銅が徐々に析出し、凹部11がめっき銅13によって徐々に埋められる(図10B参照)。一方、この冷却工程において液膜14の温度が相対的に低い間(例えば液膜14の温度が第2の温度に比較的近い間)、無電解めっき処理の反応性が弱まる。そして第2の温度に近い温度及び第2の温度を有する液膜14は、少なくとも凹部11の開口部において、めっき銅13を溶解して低減させる(図10C参照)。このようにして凹部11におけるめっき銅13の一部が液膜14に溶け出して消失することにより、凹部11の開口部のスペースの径(すなわち凹部11の開口径)を大きくすることができる。
その後、蓋体6は上方位置から下方位置に移動し、ヒータ63によって基板W上のめっき液L1が加熱され、処理面Sw上の液膜14の温度がめっき温度(第3の温度)に調整される(S35;図9において「第2加熱」で示される範囲参照)。これにより液膜14ではめっき反応が進み、凹部11は底部側から開口部に向けて徐々にめっき銅13によって埋められ(図10D参照)、最終的には凹部11の全体がめっき銅13によって埋められる(図10E参照)。
以上説明したように本実施形態によれば、凹部11において一旦析出しためっき銅13の一部が液膜14に溶解され、凹部11の開口部のスペースの径が拡げられる。これにより、凹部の底部側若しくは中央部における銅の埋め込みが完了する前に開口部が銅により閉じられてしまうことを、効果的に回避することができる。
なお図9に示す例では、第1の温度及び第3の温度は互いに同じ温度となっているが、互いに異なる温度であってもよい。また第2の温度は室温でなくてもよく、室温よりも高い温度や室温よりも低い温度であってもよい。典型的には、蓋体6(厳密にはヒータ63)の高さ方向位置を調整することによって、第1の温度及び第3の温度を互いに異ならせたり、第2の温度を室温よりも高くしたりすることができる。また、不活性ガス供給部66(すなわちガスノズル661)から蓋体6と基板Wとの間に供給する不活性ガスの量(流速)を大きくしたり、当該不活性ガスの温度を下げたりすることによって、第2の温度を室温よりも低い温度にすることが可能である。
また上述では、液膜14の温度を第1の温度から第2の温度に下げて、再び液膜14の加熱を開始するまでの間に、凹部11(特に開口部)でめっき銅13が液膜14に溶け出す例を説明したが、凹部11においてめっき銅13は液膜14に溶け出さなくてもよい。例えば、基板W上の液膜14が第2の温度及び第2の温度に近い温度を有する場合に、凹部11の開口部におけるめっき銅13の成膜速度が、凹部11の底部側若しくは中央部におけるめっき銅13の成膜速度よりも遅い又は実質的に停止していてもよい。
[第4実施形態]
本実施形態において、上述の第2実施形態及び第3実施形態と同一又は類似の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図11は、第4実施形態に係る無電解めっき処理の一例を示すフローチャートである。図12は、第4実施形態に係る無電解めっき処理における処理時間とめっき液L1の温度の関係の一例を示すグラフである。
本実施形態では上述の第3実施形態と同様に、基板Wが基板保持部52上に準備され(図11のS41)、めっき液供給部53(めっき液ノズル531)から基板W上にめっき液L1が供給される(S42;図12において「めっき液供給」で示される範囲参照)。その後、蓋体6を下方位置に配置して、基板W上のめっき液L1を加熱して、処理面Sw上の液膜14の温度をめっき温度(第1の温度)に調整する(S43;図12において「第1加熱」で示される範囲参照)。
その後、蓋体6が下方位置から上方位置に移動し、ノズルアーム56が退避位置から吐出位置に移動し、めっき液供給部53(めっき液ノズル531)から基板Wの処理面Swに新たなめっき液L1が供給される。処理面Swに新たに供給されるめっき液L1の温度は、第1の温度よりも低い温度(例えば室温又は室温以下の温度)である。これにより処理面Sw上の液膜14の温度は、めっき温度(第1の温度)から室温(第2の温度)に向けて急激に下がる(S44)。なお図12には、便宜的に、基板W上の液膜14の温度が第1の温度から第2の温度に、瞬間的に変化している状態が示されている。ただし実際には、多少の時間をかけて、基板W上の液膜14の温度が第1の温度から第2の温度に変化しうる。
その後、蓋体6が上方位置に配置された状態で、基板W及び液膜14は室温環境下にしばらくの間置かれる(図12において「加熱停止」で示される範囲参照)。この期間のうちの少なくとも一部の間(例えば前半)、凹部11の開口部におけるめっき反応が抑えられる一方で、凹部11の底部側及び中央部では引き続きめっき銅13が析出される。またこの期間のうちの少なくとも一部の間(例えば後半)、凹部11においてめっき銅13の一部が液膜14に溶解し、凹部11の開口部のスペースの径が拡げられてもよい。
その後、蓋体6は上方位置から下方位置に移動し、ヒータ63によって基板W上のめっき液L1が加熱され、処理面Sw上の液膜14の温度がめっき温度(第3の温度)に調整される(S45;図12において「第2加熱」で示される範囲参照)。これにより液膜14ではめっき反応が進み、最終的には凹部11の全体が銅によって埋められる。
なお図12に示す例では、第1の温度及び第3の温度は互いに同じ温度となっているが、互いに異なる温度であってもよい。また第2の温度は室温でなくてもよく、室温よりも高い温度や室温よりも低い温度であってもよい。
また上述では、液膜14の温度を第1の温度から第2の温度に下げて、再び第3の温度に上げるまでの間に、凹部11(特に開口部)でめっき銅13が液膜14に溶け出す例を説明したが、凹部11においてめっき銅13は液膜14に溶け出さなくてもよい。
[変形例]
めっき液L1の温度を下げる場合、積極的な冷却と自然冷却とが組み合わされてもよい。例えば、第2実施形態(図7参照)において、基板W上に新たなめっき液L1を供給して液膜14の温度を第2めっき温度に下げた後、自然冷却させてもよい。また第4実施形態(図12参照)において、基板W上に新たなめっき液L1を供給して液膜14の温度を「第1の温度と室温との間の温度」に下げた後に、液膜14を室温まで自然冷却させてもよい。自然冷却を行う場合、ヒータ63からの熱によって基板W上の液膜14の温度が上昇しないような位置に蓋体6は配置されることが好ましい。例えば蓋体6を上方位置(図2において二点鎖線で示される位置)に配置することによって、基板W上の液膜14を室温まで自然冷却することができる。
上述の無電解めっき処理(基板液処理方法)において、めっき銅13の析出を促すように基板W上の液膜14の温度を上げる工程と、液膜14の温度を下げる工程とが、交互に繰り返し行われてもよい。例えば、上述の第3実施形態(図9参照)及び第4実施形態(図12参照)において、基板W上の液膜14の温度を第3の温度に上げた後に、第3の温度から降下させてもよいし、更にその後、液膜14の温度を上げてもよい。この場合、凹部11におけるめっき銅13の析出を下方から上方に向けて徐々に進めることができ、ボイドの発生を効果的に回避することができる。
なお本明細書で開示されている実施形態はすべての点で例示に過ぎず限定的には解釈されないことに留意されるべきである。上述の実施形態及び変形例は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態での省略、置換及び変更が可能である。例えば上述の実施形態及び変形例が組み合わされてもよく、また上述以外の実施形態が上述の実施形態又は変形例と組み合わされてもよい。
また上述の技術的思想を具現化する技術的カテゴリーは限定されない。例えば上述の基板液処理装置が他の装置に応用されてもよい。また上述の基板液処理方法に含まれる1又は複数の手順(ステップ)をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムによって、上述の技術的思想が具現化されてもよい。またそのようなコンピュータプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な非一時的(non-transitory)な記録媒体によって、上述の技術的思想が具現化されてもよい。
11 凹部
12 シード層
13 めっき銅
14 液膜
L1 めっき液
Sw 処理面
W 基板

Claims (10)

  1. シード層が積層されている凹部を含む表面を持つ基板を準備する工程と、
    前記基板の前記表面に無電解めっき液を供給して、前記凹部を前記無電解めっき液で満たしつつ前記表面上に前記無電解めっき液の液膜を形成する工程と、
    前記シード層上において金属を析出させる第1の温度から、前記第1の温度よりも低い第2の温度に前記液膜の温度を調整し、前記凹部が、ボイドを生じさせないように、前記金属によって底部側から埋められる工程と、を含み、
    前記液膜は、ヒータを有するカバー部材が前記基板の前記表面の上方に配置されることによって加熱され、
    前記液膜の温度は、前記基板の前記表面と前記ヒータとの間の距離が変えられることによって調整される、基板液処理方法。
  2. 前記第2の温度は室温である請求項1に記載の基板液処理方法。
  3. 析出した前記金属によって前記凹部の開口部が塞がれる前に、前記液膜が前記第2の温度に調整される請求項1又は2に記載の基板液処理方法。
  4. 前記液膜を前記第2の温度に調整した後、前記第2の温度よりも高く且つ前記金属を析出させる第3の温度に前記液膜を加熱する工程を含む請求項1~3のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
  5. 前記金属の析出を促すように前記液膜の温度を上げる工程と、前記液膜の温度を下げる工程とが、交互に繰り返し行われる請求項1~4のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
  6. 前記第2の温度を有する前記液膜は、少なくとも前記凹部の開口部において、前記金属を溶解して低減させる請求項4又は5に記載の基板液処理方法。
  7. 前記液膜の温度を前記第2の温度に調整する際、前記基板の前記表面と前記カバー部材との間にガスが供給される請求項1~6のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
  8. 前記液膜の温度を前記第2の温度に調整する際、前記第1の温度よりも低い温度を有する前記無電解めっき液が前記基板の前記表面に供給される請求項1~のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
  9. 基板の表面であってシード層が積層されている凹部を含む表面に無電解めっき液を供給して、前記凹部を前記無電解めっき液で満たしつつ前記表面上に前記無電解めっき液の液膜を形成するめっき液供給部と、
    前記液膜の温度を調整する温度調整部と、
    前記温度調整部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記シード層上において金属を析出させる第1の温度から、前記第1の温度よりも低い第2の温度に前記液膜の温度を調整し、前記凹部が、ボイドを生じさせないように、前記金属によって底部側から埋められるように前記温度調整部を制御し、
    前記温度調整部は、ヒータを有するカバー部材を有し、
    前記液膜は、前記カバー部材が前記基板の前記表面の上方に配置されることによって加熱され、
    前記制御部は、前記液膜の温度が、前記基板の前記表面と前記ヒータとの間の距離が変えられることによって調整されるように前記温度調整部を制御する、基板液処理装置。
  10. コンピュータに、
    シード層が積層されている凹部を含む表面を持つ基板を準備する手順と、
    前記基板の前記表面に無電解めっき液を供給して、前記凹部を前記無電解めっき液で満たしつつ前記表面上に前記無電解めっき液の液膜を形成する手順と、
    前記シード層上において金属を析出させる第1の温度から、前記第1の温度よりも低い第2の温度に前記液膜の温度を調整し、前記凹部が、ボイドを生じさせないように、前記金属によって底部側から埋められる手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記液膜は、ヒータを有するカバー部材が前記基板の前記表面の上方に配置されることによって加熱され、
    前記液膜の温度は、前記基板の前記表面と前記ヒータとの間の距離が変えられることによって調整される、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007525594A (ja) 2003-12-12 2007-09-06 ラム リサーチ コーポレーション 材料成長のための方法および装置
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4399020A (en) * 1981-07-24 1983-08-16 Diamond Shamrock Corporation Device for waste water treatment
US4554184A (en) * 1984-07-02 1985-11-19 International Business Machines Corporation Method for plating from an electroless plating bath
JP3792038B2 (ja) * 1998-01-09 2006-06-28 株式会社荏原製作所 めっき装置
TW554069B (en) * 2001-08-10 2003-09-21 Ebara Corp Plating device and method
JP3485561B1 (ja) * 2002-10-07 2004-01-13 東京エレクトロン株式会社 無電解メッキ方法および無電解メッキ装置
US7358186B2 (en) * 2003-12-12 2008-04-15 Lam Research Corporation Method and apparatus for material deposition in semiconductor fabrication
US8215095B2 (en) * 2009-10-26 2012-07-10 General Electric Company Model-based coordinated air-fuel control for a gas turbine
JP6271304B2 (ja) * 2013-03-29 2018-01-31 芝浦メカトロニクス株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP6736386B2 (ja) * 2016-07-01 2020-08-05 東京エレクトロン株式会社 基板液処理装置、基板液処理方法および記録媒体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007525594A (ja) 2003-12-12 2007-09-06 ラム リサーチ コーポレーション 材料成長のための方法および装置
WO2019107330A1 (ja) 2017-11-28 2019-06-06 東京エレクトロン株式会社 基板液処理装置、基板液処理方法および記録媒体

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