JP7843679B2 - 基板処理方法および基板処理システム - Google Patents

基板処理方法および基板処理システム

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Description

本開示は、基板処理方法および基板処理システムに関する。
特許文献１には、埋め込み型の多層配線を形成するにあたり、配線の上に設けられる絶縁膜に形成されたビアにおいて、配線が露出する底面から、露出する配線を触媒にして、無電解めっきによりＣｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む膜を形成することが記載されている。
国際公開第２０１９／１５１０７８号
本開示は、無電解めっきを用いて、健全で低抵抗のＲｕ膜を形成することができる基板処理方法および基板処理システムを提供する。
本開示の一態様に係る基板処理方法は、基板上に無電解めっきによりＲｕ膜を形成する工程と、前記Ｒｕ膜が形成された基板に不活性ガスのプラズマによる処理を行う工程と、前記不活性ガスのプラズマによる処理の後、基板を還元処理する工程と、を有する。
本開示によれば、無電解めっきを用いて、健全で低抵抗のＲｕ膜を形成することができる基板処理方法および基板処理システムが提供される。
無電解めっきによりＲｕ膜を成膜後、還元アニールを行った際にクラックが生じた状態を示す模式図である。 一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係る基板処理方法が用いられる基板の構造例を示す断面図である。 図３の基板に形成されたビアに無電解めっきによりＲｕ膜を埋め込んだ状態を示す断面図である。 一実施形態の基板処理方法を実施するための基板処理システムを示すブロック図である。 図５の基板処理システムに含まれる無電解めっき装置の一例を示す断面図である。 図５の基板処理システムに含まれる不活性ガスプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。 図５の基板処理システムに含まれる還元処理装置の一例を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。
＜経緯＞
まず、経緯について説明する。
上記特許文献１には、ビア内に無電解めっきによりＣｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む膜を形成することが記載されている。これらの中でＲｕは次世代配線材料として注目されている。しかし、Ｒｕは酸化されやすく、ａｓ ｄｅｐｏで膜表面および膜中に酸化が見られる。また、Ｒｕは、ａｓ ｄｅｐｏ状態では十分に結晶化しておらず、グレインサイズが微小でありアモルファスに近い状態である。このため、ａｓ ｄｅｐｏ状態のＲｕ膜は抵抗が高い。
このため、無電解めっきによりＲｕ膜を形成した後、Ｒｕ膜に還元アニールのような還元処理を施して、Ｒｕの酸化物を分解し、かつ、結晶化を促進することが考えられる。
しかし、無電解めっきにより形成されたａｓ ｄｅｐｏ状態のＲｕ膜に還元アニールのような還元処理を施すと、図１の模式図に示すように、Ｒｕ膜の結晶粒界に沿ってクラックＣが発生することが判明した。クラックの主要因は、Ｒｕは酸化されやすく、Ｒｕのグレイン間に酸化物が形成されるため、還元処理時に酸素が脱離してＲｕグレイン間の密着性が劣化すること、および、還元処理による結晶化促進によって体積収縮が生じることであると考えられる。
そこで、一実施形態では、無電解めっきによりＲｕ膜を形成した後の後処理として、基板に対してＡｒガスまたはＮ２ガスのような不活性ガスのプラズマによる処理を行い、その後還元処理を行う。基板に対して不活性ガスのプラズマによる処理を行う際には、不活性ガスのプラズマの物理作用により、Ｒｕグレインを破壊し、Ｒｕ酸化物を分解することができる。このため、グレイン間の密着性の劣化が生じることがなく、その後の還元処理により結晶化が促進された際の体積収縮によるクラックが抑制され、健全で低抵抗のＲｕ膜を形成することができる。
＜基板処理方法＞
次に、一実施形態に係る基板処理方法についてより具体的に説明する。
図２は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。
本実施形態の基板処理方法は、基板上に無電解めっきにてＲｕ膜を形成する工程（ステップＳＴ１）と、Ｒｕ膜を形成した後の基板に対して不活性ガスのプラズマによる処理を行う工程（ステップＳＴ２）と、ステップＳＴ２の後の基板を還元処理する工程（ステップＳＴ３）とを含む。
ステップＳＴ１において、基板は特に限定されないが、シリコン等の半導体基体を有する半導体基板（半導体ウエハ）を用いることができる。例えば、図３に示すような構造の基板であってよい。図３の基板Ｗは、Ｓｉ基体（図示せず）上に設けられた構造部１１０を有する。構造部１１０は、下層配線１０１と、下層配線１０１上に形成された絶縁膜１０２とを有し、絶縁膜１０２には微細なビア１０３が形成されている。ビア１０３の底面には下層配線１０１が露出している。絶縁膜１０２は、下層の窒化膜１０２ａと上層の酸化膜１０２ｂとを有する。下層配線１０１は、ＣｕまたはＲｕを好適に用いることができる。その他、ＮｉまたはＣｏを用いることもできる。
ステップＳＴ１の無電解めっき処理は、基板上に無電解めっきのための薬液（めっき液）を塗布した後、加熱することにより行われる。加熱温度は５０～８５℃が好ましい。加熱後は基板に対して乾燥処理が行われる。
基板が図３に示す構造を有する場合は、図４に示すように、無電解めっき処理を施すことにより、ビア１０３にＲｕ膜１０５を埋め込む。このとき、ビア１０３の底面に露出する下層配線１０１を触媒にしてビア１０３の底面からＲｕ膜１０５がボトムアップ成長する。
ステップＳＴ２の不活性ガスのプラズマによる処理を行う工程は、無電解めっきによりＲｕ膜が形成された基板を不活性ガスのプラズマに曝し、Ｒｕ膜にプラズマの物理作用を及ぼす。これにより、酸化Ｒｕ膜のＲｕグレインを破壊し、Ｒｕ膜が酸化して形成されたＲｕ酸化物を分解することができる。
ステップＳＴ２のプラズマ処理は、真空雰囲気中で行われる。その際の圧力は１００ｍＴｏｒｒ～２Ｔｏｒｒ（１３．３～２６６．６Ｐａ）の範囲であってよい。また、基板温度は７０～４００℃の範囲であってよく、７０～１３０℃、さらには１００～１３０℃の範囲が好ましい。１３０℃を超えるとデガスが多くなる傾向となる。ステップＳＴ２の処理時間は、５～３００ｓｅｃであってよい。不活性ガスとしては、ＡｒガスやＨｅガスのような希ガスや、Ｎ２ガス等を用いることができる。これらの中では、Ａｒガス、Ｎ２ガスが好ましいが、特に、原子数が大きく物理作用が大きいＡｒガスが好ましい。Ａｒガス１００％であってもよいが、Ａｒガス＋Ｈｅガス、Ａｒガス＋Ｎ２ガス等、２以上の不活性ガスを混合してもよい。ステップＳＴ２のプラズマは特に限定されず、容量結合プラズマ、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ等、種々のプラズマを用いることができる。
また、ステップＳＴ２においては、基板にバイアスを印加してよい。基板にバイアスを印加することにより、基板にプラズマ中のイオンを引き込むことができ、基板表面のＲｕ膜への物理作用を増大させることができる。特に、原子数が大きいＡｒイオンを用いることにより大きな効果を得ることができる。バイアスは、高周波バイアスであってよい。
ステップＳＴ３の基板を還元処理する工程は、Ｒｕ膜の酸化している部分を還元するとともに、Ｒｕ膜の結晶化を促進して、Ｒｕ膜を低抵抗化する工程である。
還元処理は、還元アニールまたは水素プラズマ処理であってよい。還元アニールは、還元ガスを供給しつつ基板を加熱する処理であり、常圧処理である。水素プラズマ処理は、Ｈ２ガスを含むガス、例えば、Ｈ２ガス単独、またはＨ２ガス＋不活性ガスのプラズマにより基板を処理するものであり、真空処理である。
還元処理が還元アニールの場合、基板温度は２００～４３０℃、例えば４００℃であってよい。還元ガスとしては、フォーミングガス、Ｈ２ガス、ギ酸等を挙げることができ、これらの少なくとも一種を好適に用いることができる。フォーミングガスはＨ２ガスとＮ２ガスの混合ガスであり、Ｈ２ガスが爆発限界の５．７％以下、例えば４％のものを用いることができる。還元アニールの時間はＲｕ膜の厚さにもよるが、５～１２０ｍｉｎ程度であってよい。還元アニールは常圧処理であるが、ガス組成が維持できるよう、密閉構造の装置を用いて行うことが好ましい。
還元処理が水素プラズマ処理である場合、処理は真空雰囲気中で行われる。その際の圧力は１００ｍＴｏｒｒ～２Ｔｏｒｒ（１３．３～２６６．６Ｐａ）の範囲であってよい。また、基板温度は７０～４００℃の範囲であってよく、７０～１３０℃の範囲、さらには１００～１３０℃の範囲が好ましい。水素プラズマ処理は、Ｈ２ガスまたはＨ２ガス＋不活性ガスのプラズマを用いて行うことができる。この際のプラズマは特に限定されず、容量結合プラズマ、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ等、種々のプラズマを用いることができる。還元処理を水素プラズマ処理で行う場合は、ステップＳＴ２の不活性ガスのプラズマ処理と同じ装置で行ってもよい。
以上のように、本実施形態では、ステップＳＴ２の不活性ガスのプラズマ処理を行う工程を経た後に、ステップＳＴ３の還元処理を行うことにより、酸素脱離によるグレイン間の密着性低下、および還元処理の際の結晶化促進によるクラックの発生が抑制される。
つまり、ステップＳＴ２の不活性ガスのプラズマによる処理で、Ｒｕグレインを破壊し、Ｒｕ酸化物を分解することができるので、グレイン間の密着性の劣化を抑制でき、その後の還元処理による体積収縮によるクラックを抑制することができる。
ステップＳＴ２のプラズマ処理の反応モデルとしては、Ｓｉ基板にインプラにより不純物をドープする際に生じるＳｉ結晶の破壊、アモルファス化と同様のものであると推定される。
このように、本実施形態によれば、無電解めっきにより形成されたＲｕ膜を、クラックを発生させずに還元することができ、健全で低抵抗のＲｕ膜を形成することができる。
また、基板として、図３に示すような微細なビア１０３が形成された構造を有するものを用い、ビア１０３内にＲｕ膜を埋め込む場合、従来のＣＶＤやＰＶＤではボイドレスの埋め込みは困難であるが、本実施形態のように無電解めっきを用いることによりボイドレスで埋め込むことができる。すなわち、無電解めっきの場合、Ｒｕは、ビア１０３の底面に露出している下層配線１０１を触媒として下層配線１０１から選択成長し、ボトムアップ成長により埋め込まれ、微細なビアであってもボイドレスで埋め込むことができる。また、膜形成の際の温度も１００℃未満と低温である。そして、本実施形態では、上述したように、無電解めっきによりクラックを発生させずに低抵抗のＲｕ膜を得ることができるため、このようなビアにＲｕを無電解めっきにより埋め込む際の利点を有効に発揮することができる。
＜基板処理システム＞
次に、以上の基板処理方法を実施するための基板処理システムについて説明する。
図５は、一実施形態の基板処理方法を実施するための基板処理システムを示すブロック図である。
基板処理システム２００は、無電解めっき装置３００、不活性ガスプラズマ処理装置４００、および、還元処理装置５００を有している。無電解めっき装置３００と不活性ガスプラズマ処理装置４００間の基板の搬送、および、不活性ガスプラズマ処理装置４００と還元処理装置５００との間の基板の搬送は、それぞれ基板搬送機構６００および７００により行われる。また、基板処理システム２００は、無電解めっき装置３００、不活性ガスプラズマ処理装置４００、還元処理装置５００、ならびに基板搬送機構６００および７００を制御するための制御部８００を有している。以下、個別的に説明する。
［無電解めっき装置］
図６は無電解めっき装置３００の一例を示す断面図である。無電解めっき装置３００は、無電解めっきによりＲｕ膜を形成するものであり、図６に示すように、チャンバ５１と、基板保持部５２と、めっき液供給部５３とを備える。基板保持部５２は、チャンバ５１内に配置され、基板Ｗの下面（裏面）を真空吸着するチャック部材５２１を有し、基板Ｗを水平に保持する。基板保持部５２はメカニカルチャックであってもよい。めっき液供給部５３は、基板保持部５２により保持されている基板Ｗの上面（処理面）にめっき液Ｌ１を供給する。
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、例えば、自己触媒型（還元型）無電解めっき用のめっき液であり、Ｒｕイオンと、次亜リン酸、ジメチルアミンボラン、ヒドラジン等の還元剤とを含有する。めっき液Ｌ１は、適宜の添加剤を含有していてもよい。めっき液ノズル５３１からめっき液Ｌ１を吐出することにより、基板Ｗの上面にＲｕ膜が塗布される。
無電解めっき装置３００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、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、をさらに備える。
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、有機酸や希フッ酸（ＤＨＦ）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。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、純水を使用することができる。
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は、図示しないノズル移動機構によって水平方向および上下方向に移動されるように構成され、ノズルアーム５６は、基板Ｗにめっき液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の上面の任意の位置に液を供給できる位置であり、例えば、基板Ｗの中心に液を供給可能できる位置である。退避位置は、基板Ｗの外側の位置である。
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、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、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に保持されている基板Ｗの上面は、蓋体６によって覆われる。蓋体６は、水平方向に延びる天井部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（すなわち処理位置）に位置した場合に、基板保持部５２に保持された基板Ｗの上方の基板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とは、ヒータ６３を挟むようにして設けられている。第１天井板６１１と第２天井板６１２との間にはヒータ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、ヒータ６３がめっき液Ｌ１などの液に触れないように構成されている。第１天井板６１１および第２天井板６１２は、めっき液Ｌ１などの液に対する耐腐食性を有することが好適な材料、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。さら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と、を有する。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。
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。退避位置は、チャンバ５１内の基板Ｗの外側の位置である。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を下方位置（図６において実線で示す位置）と、上方位置（図６において二点鎖線で示す位置）との間で移動させて、上面にめっき液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。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。
上述した下方位置に蓋体６が位置された場合に、基板Ｗ上のめっき液Ｌ１がヒータ６３によって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、蓋体６が下方位置に位置されて基板Ｗ上のめっき液Ｌ１を加熱する際に基板Ｗの外周側に配置される。
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、複数の支持部６５を介して載置されている。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材料、例えば、樹脂材料により形成されていることが好適である。
チャンバ５１の上部には、蓋体６の周囲に清浄な空気を供給するファンフィルターユニット５９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（特に、雰囲気遮断カバー５７２内）に空気を供給する。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。これにより、処理液から気化したガスが上昇してチャンバ５１内に拡散することが防止される。
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。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。ドレンダクト５８１の下方には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。
このように構成された無電解めっき装置３００においては、まず、ファンフィルターユニット５９から清浄な空気がチャンバ５１内に供給された状態で、基板Ｗが無電解めっき装置３００に搬入され、基板保持部５２に水平に保持される。
次に、基板保持部５２に保持された基板Ｗの洗浄処理が行われる。この洗浄処理では、回転モータ５２３により基板Ｗを所定の回転数で回転させ、ノズルアーム５６を退避位置から吐出位置に移動させ、回転する基板Ｗの上面に洗浄液ノズル５４１から洗浄液Ｌ２を供給する。これにより基板Ｗの表面が洗浄され、付着物等が除去される。基板Ｗに供給された洗浄液Ｌ２はドレンダクト５８１に排出される。
続いて、基板Ｗのリンス処理が行われる。このリンス処理では、回転する基板Ｗにリンス液ノズル５５１からリンス液Ｌ３が供給し、基板Ｗの表面のリンス処理を行う。これにより基板Ｗ上に残存する洗浄液Ｌ２が洗い流される。基板Ｗに供給されたリンス液Ｌ３はドレンダクト５８１に排出される。
次に、基板保持部５２により保持されている基板Ｗの上面にめっき液Ｌ１を供給し、基板Ｗの上面上にめっき液Ｌ１のパドルを形成する。基板Ｗ上面上へのパドル形成に際しては、まず、基板Ｗの回転数をリンス処理時よりも少ない回転数で回転させた状態で、めっき液ノズル５３１から基板Ｗの上面にめっき液Ｌ１が吐出される。このめっき液Ｌ１は表面張力によって上面に留まり、めっき液Ｌ１の層である、いわゆるパドルが形成される。めっき液Ｌ１の一部は、上面から流出してドレンダクト５８１を介して排出される。所定量のめっき液Ｌ１をめっき液ノズル５３１から吐出させた後、めっき液Ｌ１の吐出を停止する。その後、ノズルアーム５６を退避位置に退避させる。このように基板Ｗを回転させながらパドル形成を行うことにより、めっき膜を均一化させることができる。なお、基板Ｗの回転を停止させて、めっき液Ｌ１の盛り付け量を増大させてもよい。
次に、基板Ｗ上に盛り付けられためっき液Ｌ１を加熱する処理を実施する。このめっき液加熱処理は、蓋体６で基板Ｗを覆う操作と、不活性ガスを供給する操作と、蓋体６を下方位置に配置して実際にめっき液Ｌ１を加熱する操作と、蓋体６を基板Ｗ上から退避させる操作と、を有する。なお、めっき液Ｌ１を加熱する処理の際にも、基板Ｗの回転数（停止の場合も含む）は、めっき液盛り付けの際と同様に維持されることが好適である。
不活性ガスを供給する操作は、基板保持部５２に保持されている基板Ｗと下方位置に配置されている蓋体６との間のスペースに不活性ガスを供給し、基板Ｗの周囲を低酸素雰囲気に保ちつつ基板Ｗの上面のめっき処理を行うためのものである。
実際にめっき液Ｌ１を加熱する操作により、めっき液Ｌ１の温度が、めっき液Ｌ１中の成分が析出する温度まで上昇すると、基板Ｗの上面にめっき液Ｌ１の成分が析出してめっき膜（Ｒｕ膜）が形成され成長する。この加熱する操作は、めっき液Ｌ１の温度が、めっき膜が析出する温度、例えば５０～８５℃に維持され、所望厚さのめっき膜を得るのに必要な時間行われる。
次に、基板Ｗのリンス処理が行われる。このリンス処理では、まず、基板Ｗの回転数をめっき処理（パドル形成および加熱）の際の回転数よりも増大させ、例えばめっき処理前の基板リンス処理と同様の回転数で基板Ｗを回転させる。続いて、リンス液ノズル５５１を退避位置から吐出位置に移動させる。次に、回転する基板Ｗにリンス液ノズル５５１からリンス液Ｌ３を供給して、基板Ｗ上に残存するめっき液Ｌ１を洗い流す。
続いて、基板Ｗの乾燥処理を行う。この乾燥処理では、基板Ｗを高速で回転させ、基板Ｗ上に残存するリンス液Ｌ３を振り切り乾燥させる。これにより、乾燥された状態の無電解めっき膜であるＲｕ膜を有する基板が得られる。この場合、Ｎ２ガスなどの不活性ガスを基板Ｗに吹き付けて、乾燥を促進してもよい。
その後、基板Ｗを基板保持部５２から取り出して、無電解めっき装置３００から搬出する。
なお、無電解めっき装置３００は、実際には、複数台配置されてユニット化されており、搬入出ステーションに配置され、複数の基板を収納する基板収納容器から搬送機構により、基板をいずれかの無電解めっき装置３００へ搬送して処理を行うように構成される。
［不活性ガスプラズマ処理装置］
図７は不活性ガスプラズマ処理装置４００の一例を示す断面図である。不活性ガスプラズマ処理装置４００は、無電解めっきにより形成されたＲｕ膜に対して不活性ガスによるプラズマ処理を行うものであり、容量結合プラズマ処理装置として構成されている。
この不活性ガスプラズマ処理装置４００は、略円筒状をなし、金属、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成された処理容器（チャンバ）２１０を有している。この処理容器２１０は保安接地されている。
処理容器２１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板２１２を介して円柱状の金属製の支持台２１４が配置され、この支持台２１４の上に金属例えばアルミニウムで構成された基板載置台２１６が設けられている。基板載置台２１６は下部電極を構成する。基板載置台２１６は上面に基板Ｗを静電力で吸着保持する静電チャック２１８を有している。この静電チャック２１８は、絶縁体の内部に電極２２０が設けられた構造を有するものであり、電極２２０に吸着用直流電源２２２から直流電圧を印加することにより、クーロン力等の静電力により基板Ｗが吸着保持される。
静電チャック２１８の周囲部分には、プラズマ処理の均一性を向上させるための、例えばシリコンからなる導電性のフォーカスリング２２４が配置されている。基板載置台２１６および支持台２１４の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材２２６が設けられている。
支持台２１４の内部には温調機構２２８が設けられている。この温調機構２２８には、外部に設けられた図示しないチラーユニットより配管２３０ａ，２３０ｂを介して温調媒体が循環供給される。また、基板載置台２１６内にはヒータ２１９が設けられている。温調機構２２８およびヒータ２１９により、基板Ｗの温度が例えば７０～４００℃の範囲の所望の温度に制御される。
さらに、図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給ライン２３２を介して静電チャック２１８の上面と基板Ｗの裏面との間に供給される。
基板載置台（下部電極）２１６の上方には、基板載置台２１６と対向するように上部電極２３４が設けられている。そして、上部電極２３４および基板載置台（下部電極）２１６の間の空間がプラズマ生成空間となる。
上部電極２３４は、絶縁性遮蔽部材２４３を介して、処理容器２１０の上部に支持されている。上部電極２３４は、基板載置台２１６との対向面を構成しかつ多数のガス吐出孔２３７を有する電極板２３６と、この電極板２３６を着脱自在に支持する水冷構造の電極支持体２３８とによって構成されている。電極支持体２３８の内部には、ガス拡散室２４０が設けられ、このガス拡散室２４０からはガス吐出孔２３７に連通する多数のガス通流孔２４１が下方に延びている。電極支持体２３８にはガス拡散室２４０へ不活性ガスを導くガス導入口２４２が形成されており、このガス導入口２４２には後述するガス供給部２５０に接続されたガス配管２５１が接続されている。そして、ガス供給部２５０から供給された不活性ガスがガス拡散室２４０に供給され、ガス通流孔２４１およびガス吐出孔２３７を介して処理容器２１０内のプラズマ生成空間に供給される。すなわち、上部電極２３４はシャワーヘッドとして構成される。
ガス供給部２５０は、プラズマを生成するための不活性ガスを供給するものであり、ガス供給源と、配管と、流量制御器とを有している。ガス供給部２５０からの不活性ガスは、上述のようにガス配管２５１を介してガス拡散室２４０に供給される。ガス供給部２５０から供給される不活性ガスとしては、ＡｒガスやＨｅガスのような希ガスや、Ｎ２ガス等を用いることができる。これらの中では、原子数が大きく物理作用が大きいＡｒガスが好ましい。２以上の不活性ガスを混合してもよい。
処理容器２１０の底部には排気口２６０が設けられ、この排気口２６０に排気管２６２を介して排気装置２６４が接続されている。排気装置２６４は、自動圧力制御バルブおよび真空ポンプを有し、この排気装置２６４により、処理容器２１０内を排気するとともに、処理容器２１０内を所望の真空度に保持することが可能となっている。処理容器２１０の側壁には、処理容器２１０に対して基板Ｗを搬入出するための搬入出口２６５が設けられており、この搬入出口２６５はゲートバルブ２６６で開閉するように構成されている。
上部電極２３４には、プラズマ生成用の第１の高周波電源２８８が電気的に接続されている。第１の高周波電源２８８から上部電極２３４に給電する給電線２８９には第１の整合器２８７が介装されている。第１の高周波電源２８８から上部電極２３４に高周波電力が供給されることにより、上部電極２３４および基板載置台（下部電極）２１６の間のプラズマ生成空間に高周波電界が形成され、容量結合プラズマが生成される。第１の高周波電源２８８から供給される高周波電力は、周波数が０．４～１００ＭＨｚ、パワーが１００～３０００Ｗであってよい。第１の整合器２８７は、第１の高周波電源２８８側のインピーダンスに負荷（プラズマ）インピーダンスを整合させるためのものである。
下部電極である基板載置台２１６には、バイアス印加用の第２の高周波電源２９２が電気的に接続されている。第２の高周波電源２９２から基板載置台２１６に給電する給電線２９３には第２の整合器２９１が介装されている。第２の高周波電源２９２から基板載置台２１６に高周波電力が供給されることにより、基板Ｗにバイアスが印加され、基板Ｗにイオンが引き込まれる。このように、基板Ｗにバイアスを印加して基板にプラズマ中のイオン、特にＡｒイオンを引き込むことにより、基板表面のＲｕ膜への物理作用を増大させることができる。第２の高周波電源２９２から供給される高周波電力は、周波数が０．４～１００ＭＨｚ、パワーが１００～１０００Ｗであってよい。第２の整合器２９１は、第２の高周波電源２９２側のインピーダンスに負荷（プラズマ）インピーダンスを整合させるためのものである。第２の高周波電源２９２は必須ではないが、基板Ｗへの物理作用を増大させるため設けることが好ましい。
このように構成された不活性ガスプラズマ処理装置４００においては、まず、基板Ｗを処理容器２１０内に搬入し、基板載置台２１６上に載置する。このとき、基板載置台２１６の温度は、温調機構２２８およびヒータ２１９により、載置された基板Ｗの温度が７０～４００℃、好適には７０～１３０℃、さらには１００～１３０℃になるように制御される。
次いで、処理容器２１０内を真空排気した後、処理容器２１０内に不活性ガスを供給しつつ、処理容器２１０内を例えば１００ｍＴｏｒｒ～２Ｔｏｒｒ（１３．３～２６６．６Ｐａ）に調圧する。
この状態で、ガス供給部２５０から不活性ガスを供給しつつ、上部電極２３４に、プラズマ生成用の第１の高周波電源２８８から高周波電力を供給することにより、プラズマ生成空間に容量結合プラズマが生成され、基板Ｗの表面のＲｕ膜にプラズマの物理作用が及ぼされる。また、下部電極である基板載置台２１６にバイアス印加用の第２の高周波電源２９２から高周波電力を供給することにより基板Ｗにバイアスが印加され、基板Ｗにプラズマ中のイオンが引き込まれる。これにより、Ｒｕ膜への物理作用が増大する。特に、不活性ガスとして原子数が大きいＡｒガスを用いることにより、Ｒｕ膜への物理作用をより高めることができる。
以上のようなプラズマ処理を予め定められた時間、例えば５～３００ｓｅｃ行った後、プラズマをオフにし、処理容器２１０内を不活性ガスでパージした後、処理容器２１０から搬出する。
なお、本例では、容量結合プラズマを用いた例を示したが、誘導結合プラズマやマイクロ波プラズマ等の他のプラズマであってよい。
また、不活性ガスプラズマ処理装置４００は、実際には、真空に保持された真空搬送室に接続され、搬入出ステーションに配置された基板収納容器からロードロック室を介して真空搬送室内の搬送機構により基板が不活性ガスプラズマ処理装置４００へ搬送されるように構成されたシステムに組み込まれる。
［還元処理装置］
図８は還元処理装置５００の一例を示す断面図である。還元処理装置５００は、処理容器３１０と、加熱プレート３２０と、ガス供給部３３０とを有する。
処理容器３１０は、略密閉構造の円筒状をなす金属製容器であり、内部は常圧に保持される。処理容器３１０内の底部中央に加熱プレート３２０が設けられる。処理容器３１０の側壁には基板Ｗを搬入出するための搬入出口３１１が形成されており、搬入出口３１１はシャッター３１２により開閉される。また、処理容器３１０の天壁中央には、還元ガスを導入するガス導入口３１３が形成されており、底壁の加熱プレート３２０の外側には、複数の排気口３１４が形成されている。
加熱プレート３２０は、金属製で上面に基板Ｗを載置して加熱するものであり、内部にヒータ３２１が埋設されている。ヒータ３２１は、載置されている基板Ｗの温度が２００～４３０℃、例えば４００℃になるように加熱プレート３２０を加熱する。
ガス供給部３３０は、配管３３１およびガス導入口３１３を介して還元ガスを処理容器３１０内に供給するものである。還元ガスとしては、フォーミングガス、Ｈ２ガス、ギ酸等を用いることができる。
このように構成された還元処理装置５００においては、まず、搬送機構（図示せず）により、不活性ガスによるプラズマ処理が行われた後の基板Ｗを処理容器３１０内に搬入し、加熱プレート３２０上に載置する。このとき、加熱プレート３２０の温度は、ヒータ３２１により、載置された基板Ｗの温度が２００～４３０℃、例えば４００℃になるように制御される。
次いで、ガス供給部３３０から処理容器３１０内に還元ガスを供給し、加熱プレート３２０上の基板Ｗに還元処理を施す。これにより、Ｒｕ膜の酸化している部分を還元するとともに、Ｒｕ膜の結晶化を促進して、Ｒｕ膜を低抵抗化する。このときの処理時間は、５～１２０ｍｉｎ程度であってよい。
還元ガスを所定時間供給した後、還元ガスの供給を停止し、搬送機構（図示せず）により、加熱プレート３２０上の基板を処理容器３１０から搬出する。
なお、還元アニール装置として構成される還元処理装置５００は、実際には、搬入出ステーションに配置された基板収納容器から搬送機構により基板が還元処理装置５００へ搬送されるように構成されたシステムに組み込まれる。
なお、上記例では、還元処理装置５００として常圧で還元アニールを行うものについて説明したが、還元処理装置５００として、水素プラズマ処理を行う水素プラズマ処理装置を用いてもよい。このような水素プラズマ処理装置としては、図７に示す不活性ガスプラズマ処理装置４００と同様の構造を有し、ガス供給部から供給されるガスをＨ２ガスまたはＨ２ガス＋不活性ガスとしたものを用いることができる。ただし、水素プラズマ処理装置の場合は、バイアス用の高周波電源は用いなくてよい。また、図７に示す不活性ガスプラズマ処理装置４００のガス供給部２５０にＨ２ガス供給機能をもたせて、不活性ガスプラズマ処理装置４００で還元処理を行えるようにしてもよい。
還元処理装置５００として還元アニール装置を用いる場合には、真空処理が行われる不活性ガスプラズマ処理装置４００から常圧にする必要がある。これに対し、還元処理が水素プラズマ処理の場合は真空処理であるため、不活性ガスプラズマ処理と水素プラズマ処理を一つの真空システムで実現でき、効率的である。また、不活性ガスプラズマ処理装置４００で水素プラズマ処理を行えるようにする（不活性ガスプラズマ処理装置４００と還元処理装置５００とを一つの装置で行う）ことにより、さらに高効率の基板処理システムを実現できる。
［基板搬送機構］
基板搬送機構６００および７００は、それぞれ、無電解めっき装置３００と不活性ガスプラズマ処理装置４００との間、および、不活性ガスプラズマ処理装置４００と還元処理装置５００との間で、基板を基板収納容器に複数収納された状態で搬送するものである。基板搬送機構６００および７００は、無電解めっきにより形成されたＲｕ膜の酸化が抑制されるように、基板収納容器を、不活性雰囲気や還元雰囲気のような非酸化性雰囲気に保持された状態で搬送することが好ましい。
［制御部］
制御部８００は、基板処理システム２００の各構成部、すなわち、無電解めっき装置３００、不活性ガスプラズマ処理装置４００、還元処理装置５００、基板搬送機構６００および７００を制御する。制御部８００は、ＣＰＵ（コンピュータ）を有する主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置を有している。制御部８００の主制御部は、例えば、記憶装置に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、基板処理システム２００に所望の動作を実行させる。
基板処理システム２００においては、制御部８００の制御のもと、上記構成の無電解めっき装置３００、不活性ガスプラズマ処理装置４００、および、還元処理装置５００を上記のように動作させることにより、一実施形態の基板処理方法を実現することができる。
＜実験例＞
ここでは、無電解めっきにより形成されたＲｕ膜について、ａｓ ｄｅｐｏ状態（サンプル１）、めっき後、還元アニールのみを行ったサンプル（サンプル２）、めっき後、Ａｒプラズマ処理を行い、その後還元アニールを行ったサンプル（サンプル３、４）を準備した。還元アニールは、還元ガスとしてフォーミングガス（４％Ｈ２）を用い、４００℃で１０分間行った。また、Ａｒプラズマ処理は、Ａｒガス１００％で、上部への高周波電力（ＨＦ）：１５００Ｗ、下部への高周波電力（ＬＦ）：５００Ｗ、時間：１００ｓｅｃを共通条件とし、サンプル３とサンプル４とで圧力、温度を変化させた。すなわち、サンプル３では、圧力：３００ｍＴｏｒｒ、温度：８０℃、サンプル４では、圧力：２００ｍＴｏｒｒ、温度：１２０℃とした。
ＳＥＭ観察の結果、ａｓ ｄｅｐｏ状態のサンプル１では、結晶成長が十分進んでおらずアモルファスに近い状態であった。また、還元アニールのみを行ったサンプル２では、結晶成長は見られたが多数のクラックが見られた。Ａｒプラズマ処理を行ったサンプルのうち、サンプル３では膜のクラックはほぼ解消されているが、膜中にわずかに欠陥が確認され、サンプル４で膜のクラックおよび欠陥はほぼみられなかった。
膜の抵抗率を測定した結果、ａｓ ｄｅｐｏ状態のサンプル１では１１３μΩ・ｃｍ、還元アニールのみを行ったサンプル２では４３．７μΩ・ｃｍであったのに対し、Ａｒプラズマ処理を行ったサンプル３、４ではいずれも１５．１μΩ・ｃｍと低い抵抗率が得られた。
以上の結果から、無電解めっきにより形成したＲｕ膜に対し、Ａｒプラズマ処理を行った後、還元処理を行うことにより、健全で低抵抗のＲｕ膜が得られることが確認された。
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記実施形態の無電解めっき装置は例示に過ぎず、他の種々の構成の装置を用いることができる。また、上記実施形態では、不活性ガスプラズマ処理装置も例示に過ぎず、他の種々の構成の装置を用いることができ、プラズマとしても、上述したように、容量結合プラズマに限らず、誘導結合プラズマやマイクロ波プラズマ等の他のプラズマを用いてもよい。
さらに、上記実施形態では、基板として半導体基体を有する半導体基板（半導体ウエハ）を用いた場合について示したが、基板は半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。さらにまた、上記実施形態では、微細なビアにＲｕ膜を埋め込む場合を示したが、これに限定されるものではない。
１０１；下層配線
１０２；絶縁膜
１０２ａ；窒化膜
１０２ｂ；酸化膜
１０３；ビア
１０５；Ｒｕ膜
１１０；構造部
２００；基板処理システム
３００；無電解めっき装置
４００；不活性ガスプラズマ処理装置
５００；還元処理装置
６００，７００；基板搬送機構
８００；制御部
Ｗ；基板

Claims (18)

  1. 基板上に無電解めっきによりＲｕ膜を形成する工程と、
    前記Ｒｕ膜が形成された基板に不活性ガスのプラズマによる処理を行う工程と、
    前記不活性ガスのプラズマによる処理の後、前記基板を還元処理する工程と、
    を有する、基板処理方法。
  2. 前記無電解めっきにより前記Ｒｕ膜を形成する工程は、前記基板上に無電解めっき液を塗布することと、前記基板を加熱して前記Ｒｕ膜となるめっき膜を析出させることと、前記基板を乾燥させることと、を有する、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記基板の加熱は５０～８５℃で行われる、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記不活性ガスのプラズマによる処理において、前記不活性ガスはＡｒガスまたはＮ２ガスを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  5. 前記不活性ガスのプラズマによる処理は、前記基板にバイアスを印加した状態で行う、請求項４に記載の基板処理方法。
  6. 前記基板は、下層配線と、前記下層配線の上に形成された絶縁膜と、底面に前記下層配線が露出するように前記絶縁膜に設けられたビアと、を有し、
    前記Ｒｕ膜は、前記下層配線を触媒として前記下層配線からボトムアップ成長する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記基板を還元処理する工程は、還元ガスを供給しつつ常圧で前記基板を加熱する還元アニールにより行われる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記還元ガスは、フォーミングガス、Ｈ２ガス、ギ酸から成る群から選択された少なくとも一種である、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 前記基板を還元処理する工程における前記基板の加熱温度は、２００～４３０℃の範囲の温度である、請求項７に記載の基板処理方法。
  10. 前記基板を還元処理する工程は、Ｈ２ガスを含むガスのプラズマにより基板を処理する水素プラズマ処理により行われる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  11. 前記不活性ガスのプラズマによる処理を行う工程は、圧力を１３．３～２６６．６Ｐａの範囲にして行う、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  12. 前記不活性ガスのプラズマによる処理を行う工程は、温度を７０～４００℃の範囲にして行う、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  13. 前記不活性ガスのプラズマによる処理を行う工程の時間は、５～３００ｓｅｃである、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  14. 基板上に無電解めっきによりＲｕ膜を形成する無電解めっき装置と、
    前記無電解めっき装置により前記Ｒｕ膜が形成された前記基板に、不活性ガスのプラズマによる処理を行う不活性ガスプラズマ処理装置と、
    前記不活性ガスプラズマ処理装置による処理が行われた前記基板を還元処理する還元処理装置と、
    を有する、基板処理システム。
  15. 前記不活性ガスプラズマ処理装置において、前記不活性ガスはＡｒガスまたはＮ２ガスを含む、請求項１４に記載の基板処理システム。
  16. 前記不活性ガスプラズマ処理装置は、前記基板にバイアスを印加するバイアス印加手段を有する、請求項１５に記載の基板処理システム。
  17. 前記還元処理装置は、還元ガスを供給しつつ常圧で前記基板を加熱する還元アニール装置である、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  18. 前記還元処理装置は、Ｈ２ガスを含むガスのプラズマにより基板を処理する水素プラズマ処理装置である、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の基板処理システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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