KR102369080B1

KR102369080B1 - 도금의 전처리 방법, 기억 매체 및 도금 처리 시스템

Info

Publication number: KR102369080B1
Application number: KR1020150027558A
Authority: KR
Inventors: 카즈토시 이와이; 노부타카 미즈타니; 미츠아키 이와시타
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2022-03-02
Also published as: TWI619845B; JP2015161020A; TW201546326A; KR20150102721A; US20150247242A1; US9650717B2; JP6121348B2

Abstract

기판 표면에서, 충분한 밀착성을 가지는 균일한 도금을 형성하는 것이 가능해지는 도금의 전처리 방법 및 도금 처리 시스템을 제공한다. 도금의 전처리 방법은, 티탄 커플링제를 이용하여, 기판의 표면에, 티탄계 결합층(21b)을 형성하는 결합층 형성 공정과, 결합층 형성 공정 후에, 개질액을 이용하여 티탄계 결합층(21b) 표면을 개질하는 결합층 개질 공정을 구비한다.

Description

도금의 전처리 방법, 기억 매체 및 도금 처리 시스템{PRE-TREATMENT METHOD OF PLATING, STORAGE MEDIUM, AND PLATING SYSTEM}

본 발명은, 기판에 형성된 오목부를 도금에 의해 매립하기 전에 하지 처리로서 행해지는 전처리를 행하는 방법에 관한 것이다.

최근, LSI등의 반도체 장치는, 실장(實裝) 면적의 공간 절약화 또는 처리 속도의 개선과 같은 과제에 대응하기 위하여, 보다 한층 고밀도화되는 것이 요구되고 있다. 고밀도화를 실현하는 기술의 일례로서, 복수의 배선 기판을 적층함으로써 삼차원 LSI 등의 다층 기판을 제작하는 다층 배선 기술이 알려져 있다.

다층 배선 기술에서는 일반적으로, 배선 기판 간의 도통을 확보하기 위하여, 배선 기판을 관통하고 또한 구리 등의 도전성 재료가 매립된 관통 비아홀(TSV(Through Silicon Via))이 배선 기판에 형성되어 있다. 도전성 재료가 매립된 TSV를 제작하기 위한 기술의 일례로서, 무전해 도금법이 알려져 있다.

무전해 도금에 의해 금속막을 성막하는 경우에는, 하지와 금속막과의 밀착성 향상이 과제가 된다. 이 때문에, 종래부터, 실란 커플링제 또는 티탄 커플링제 등의 커플링제에 의해 하지의 위에 자기 조직화 단분자막(SAM)을 형성하고, 자기 조직화 단분자막을 개재하여 팔라듐 입자 등의 금속 촉매 입자를 하지에 결합시키고 있다(예를 들면 특허 문헌 1을 참조).

일반적으로, 티탄 커플링제는 TiO_x를 주성분으로 하므로, 금속 촉매 입자의 흡착 성능이 뛰어나다. 이 때문에, 티탄 커플링제를 이용하여 티탄 커플링계의 결합층을 형성함으로써, 금속막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 종래부터 티탄 커플링계의 결합층 상에 금속 촉매 입자를 부착시켜, 이 금속 촉매 입자를 개재하여 무전해 도금에 의해 금속막을 성막하고 있는데, 결합층의 표면 성상(性狀)에 따라서는 결합층에 금속 촉매 입자가 충분히 부착하지 않는 경우가 있다. 이 경우에는, 금속 촉매 입자를 이용하여 무전해 도금에 의해 금속막을 성막해도, 금속막을 확실히 또한 정밀도 좋게 성막하는 것은 어렵다.

일본특허공개공보 2002-302773호

본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것이며, 무전해 도금에 의해 충분한 밀착성을 가지는 균일한 금속막을 형성하는 것이 가능해지는 도금의 전처리 방법, 기억 매체 및 도금 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 기판을 준비하는 공정과, 티탄 커플링제를 이용하여, 상기 기판의 표면에, 티탄계 결합층을 형성하는 결합층 형성 공정과, 상기 티탄계 결합층 표면을 개질액으로 처리함으로써 상기 티탄계 결합층 표면을 개질하는 결합층 개질 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 도금의 전처리 방법이다.

본 발명은, 도금 처리 시스템에 도금의 전처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서, 상기 전처리 방법은, 기판을 준비하는 공정과, 티탄 커플링제를 이용하여, 상기 기판의 표면에, 티탄계 결합층을 형성하는 결합층 형성 공정과, 상기 티탄계 결합층 표면을 개질액으로 처리함으로써 상기 티탄계 결합층 표면을 개질하는 결합층 개질 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.

본 발명은, 티탄 커플링제를 이용하여, 기판의 표면에, 티탄계 결합층을 형성하는 결합층 형성부와, 상기 티탄계 결합층 표면을 개질액으로 세정함으로써 상기 티탄계 결합층 표면을 개질하는 결합층 개질부를 구비한 것을 특징으로 하는 도금 처리 시스템이다.

본 발명에 의하면, 티탄계 결합층의 표면 성상이 예를 들면 요철(凹凸) 형상으로 이루어지는 티탄계 결합층 표면을 개질하여 평탄화시킴으로써, 티탄계 결합층 상에 금속 촉매 입자를 확실히 부착시킬 수 있고, 이에 의해 금속 촉매 입자를 이용하여 무전해 도금에 의해 충분한 밀착성을 가지는 균일한 금속막을 성막할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 실란 커플링 처리 및 티탄 커플링 처리에 대하여 설명하기 위한, 오목부 근방에서의 기판의 단면도이다.
도 2a ~ 도 2f는 TSV의 형성 공정을 설명하기 위한 오목부 근방에서의 기판의 단면도이다.
도 3a ~ 도 3d는 도금의 전처리에 사용하는 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도이다.
도 4는 도금의 전처리를 포함하는 일련의 처리를 실시하기 위한 도금 처리 시스템의 일례를 도시한 개략 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 세정액을 이용하여 티탄계 결합층 표면을 개질하는 작용을 도시한 도이다.

이하에 도면을 참조하여, 기판에 형성된 오목부(관통 비아홀(TSV)이 되는 오목부)에 Cu(구리)를 매립하기 위한 일련의 공정에 대하여 설명한다. 이 일련의 공정에는, 발명의 일실시예에 따른 도금 전처리 방법의 각 공정이 포함된다.

미리 TSV가 되는 오목부(홀)(2a)가 형성된 기판(실리콘 기판)(2)이 마련된다.

오목부(2a)는, 예를 들면 포토리소그래피 기술을 이용하여, 공지의 드라이 에칭 프로세스, 예를 들면 ICP-RIE(유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭)에 의해 형성할 수 있다. 또한, 실리콘 기판(2) 상에 TEOS막을 형성하고, 이 TEOS막에 오목부(2a)를 형성해도 된다.

이하에 도금의 전처리에 대하여 설명한다.

(친수화 처리)

먼저, 기판(2)에 대하여 친수화 처리가 실시된다. 친수화 처리는 UV(자외선) 조사 처리, 플라즈마 산화 처리, SPM 처리(피라나 세정) 등의 임의의 공지의 방법에 의해 실시할 수 있다. 이 친수화 처리에 의해, 기판 표면이, 후술하는 커플링제가 결합하기 쉬운 상태가 된다. 친수화 처리가 SPM 처리에 의해 행해질 경우에는, SPM 처리 후에 DIW(순수)에 의한 린스 처리가 실시된다.

(실란 커플링 처리)

이어서, 실란 커플링제를, 오목부(2a)의 내측 표면을 포함하는 기판의 표면에 흡착시켜 실란계 결합층(21a)(도 1a 참조)을 형성하는 실란 커플링 처리가 행해진다.

'실란계 결합층'이란, 실란 커플링제 유래의 자기 조직화 단분자막(SAM)으로 이루어지는 층으로서, 당해 층의 하지(여기서는 실리콘)와 상층(후술하는 촉매 입자 함유층(22))과의 사이에 개재되어 양자의 결합을 강화하는 층이다.

본 실시예에서는, 실란 커플링 처리를 진공 증착 처리에 의해 행한다. 진공 증착 처리는, 예를 들면 도 3a에 개략적으로 도시한 구성을 가지는 진공 증착 장치(30)를 이용하여 행할 수 있다. 이 경우, 진공(감압) 분위기가 된 처리 챔버(31) 내에 설치한 재치대(載置臺)(32) 상에 기판(2)을 재치하고, 재치대(32)의 내부에 설치한 히터(33)에 의해 기판(2)을 예를 들면 100 ℃ 정도로 가열한다. 이 상태에서, 탱크(34) 내에 저류된 액체 상태의 실란 커플링제를 히터(35)에 의해 가열하여 기화시키고, 캐리어 가스 공급원(36)으로부터 공급되는 캐리어 가스에 실어 처리 챔버(31) 내로 공급한다.

실란 커플링 처리는, 액 처리에 의해 행하는 것도 가능하다. 액 처리로서는, 후술하는 티탄 커플링 처리에서 이용하는 스피너(회전식 액 처리 장치)를 이용한 스핀 온(SPIN-ON) 처리, 실란 커플링제의 욕조에 기판을 침지하는 침지 처리를 이용할 수 있다. 또한, 액 처리에 의해 실란 커플링 처리를 행한 경우에는, 다음의 티탄 커플링 처리로 이행하기 전에, 별도 베이크 처리를 행할 필요가 있다.

오목부(2a)의 애스펙트비가 높은 경우(예를 들면 본 실시예와 같이 오목부(2a)가 고애스펙트비의 TSV일 경우)에는, 액 처리로는 오목부(2a)의 바닥의 부분까지 실란 커플링제를 도달시키는 것이 불가능 혹은 곤란하거나, 혹은 생산 기술적으로 장시간이 필요해지기 때문에, 진공 증착 처리에 의해 실란 커플링 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 본 실시예에서는 실란 커플링 처리를 진공 증착 처리에 의해 행하고 있다.

실란 커플링 처리가 종료된 시점의 상태가, 도 1a에 도시되어 있다. 실란 커플링제 유래의 막, 즉 실란계 결합층(21a)은, 오목부(2a)의 내측의 표면의 전체, 그리고 오목부(2a)의 외측의 기판(2)의 표면(상면)의 전체에 부착하고 있다.

(티탄 커플링 처리)

이어서, 티탄 커플링제를, 오목부의 내측 표면을 포함하는 기판의 표면에 흡착시켜 티탄계 결합층(21b)(도 1b를 참조)을 형성하는 티탄 커플링 처리가 행해진다. '티탄계 결합층'이란, 티탄 커플링제 유래의 자기 조직화 단분자막으로 이루어지는 층으로서, 당해 층의 하지와 상층과의 사이에 개재되어 양자의 결합을 강화하는 층이다.

티탄 커플링 처리는 액 처리에 의해 행할 수 있다. 액 처리로서는, 티탄 커플링제의 욕조에 기판을 침지하는 침지 처리, 혹은 도 3b에 개략적으로 구성을 도시한 결합층 형성부로서 기능하는 스피너(회전식 액 처리 장치)(40)를 이용한 스핀 온 처리 등을 이용할 수 있다. 본 실시예에서는, 티탄 커플링 처리를 스핀 온 처리에 의해 행하고 있다.

스핀 온 처리는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 스핀 척(41)에 의해 기판(2)을 수평 자세로 보지(保持)하여 수직축선 중심으로 회전시키고, 이 회전하는 기판(2)의 표면 중앙부를 향해 노즐(42)로부터 티탄 커플링제를 토출함으로써 행할 수 있다. 기판(2)의 표면 중앙부에 공급된 액상의 티탄 커플링제는 원심력에 의해 기판 주연부를 향해 확산되고, 이에 의해, 기판의 표면에 티탄 커플링제 유래의 막, 즉 티탄계 결합층(21b)이 형성된다. 이 처리는 상온의 공기 중에서 행할 수 있다.

이후에 이유는 상술하지만, 본 실시예에서는, 오목부(2a)의 내측까지 티탄 커플링제를 넣고자 하지 않으므로, 회전수를 제어하는 것 등에 의해 오목부(2a) 내로의 티탄 커플링제를 억제하는 것이 가능한 스핀 온 처리가, 침지 처리보다 바람직하다.

티탄 커플링 처리가 종료되면, 오목부(2a)의 내부 및 그 주변에는, 도 1b에 개략적으로 도시한 태양에서, 실란계 결합층(21a) 및 티탄계 결합층(21b)이 형성된다. 먼저 형성된 실란계 결합층(21a) 중 티탄 커플링제가 작용한 부분은, 티탄계 결합층(21b)으로 변해있다. 이 점에 대해서는 이후에 상술한다.

(제 1 소성(燒成) 처리)

티탄 커플링 처리가 종료되면, 티탄 커플링제의 제 1 소성 처리를 행한다. 이 제 1 소성 처리는, 저산소 분위기 예를 들면 질소 가스 분위기에서 기판을 가열함으로써 행할 수 있다. 구체적으로, 예를 들면 도 3c에 개략적으로 도시한 구성을 가지는 제 1 소성 처리부로서 기능하는 가열 장치(베이크 장치)(50)를 이용하여, 질소 가스 분위기가 된 처리 챔버(51) 내에 설치한 재치대(52) 상에 기판(2)을 재치하고, 재치대(52)의 내부에 설치한 히터(53)에 의해 기판(2)을 예를 들면 100 ℃ 정도로 가열한다. 이 제 1 소성 처리에 의해, 티탄계 결합층(21b)이 하지와 상층과의 사이에 개재되어 양자의 결합을 강화할 수 있다.

(결합층 개질 처리)

이어서, 실란계 결합층(21a) 및 티탄계 결합층(21b)으로 이루어지는 결합층(21) 표면에 개질액을 공급하여 처리한다.

이 경우, 개질액으로서는 농도 0.1 %의 DHF(불산계 용제), 또는 농도 1 %의 TMAH(알칼리계 용제) 중 어느 일방을 이용할 수 있다.

즉 기판(2)에 대하여 개질액을 공급하고, 기판(2)의 표면을 개질액으로 처리함으로써, 결합층(21) 중, 특히 오목부(2a)의 외측에 형성된 티탄계 결합층(21b)의 표면을 처리할 수 있다. 이 때문에, 기판(2)의 티탄계 결합층(21b)의 표면을 개질액에 의해 처리함으로써, 티탄 결합층(21b)의 표면을 개질할 수 있다.

구체적으로, 개질액에 의한 처리 전에 있어서, 요철 형상(5)으로 이루어지는 표면을 가지는 티탄계 결합층(21b)에 대하여 개질액을 공급함으로써, 요철 형상(5)의 돌기 형상 부분을 개질액에 의해 제거할 수 있고, 티탄계 결합층(21b)은 그 결과, 평탄 형상(6)을 가지는 표면을 가지게 된다.

이 때문에, 후술하는 바와 같이, 평탄 형상(6)을 가지는 티탄계 결합층(21b)의 표면 상에 금속 촉매 입자를 안정적으로 부착시킬 수 있다.

이러한 결합층 개질 처리는, 액 처리에 의해 행할 수 있다. 액 처리로서는, 개질액의 욕조에 기판(2)을 침지하는 침지 처리, 혹은 도 3d에 개략적으로 구성을 도시한 결합층 개질부로서 기능하는 스피너(회전식 액 처리 장치)(60)를 이용한 스핀 온 처리 등을 이용할 수 있다. 본 실시예에서는, 결합층 개질 처리를 스핀 온 처리에 의해 행하고 있다.

스핀 온 처리는, 도 3d에 도시한 바와 같이, 스핀 척(61)에 의해 기판(2)을 수평 자세로 보지하여 수직축선 중심으로 회전시키고, 이 회전하는 기판(2)의 표면 중앙부를 향해 노즐(62)로부터 개질액을 토출함으로써 행할 수 있다. 기판(2)의 표면 중앙부에 공급된 액상의 개질액은 원심력에 의해 기판 주연부를 향해 확산되고, 이에 의해, 기판의 표면에 개질액 유래의 막이 형성되고, 이와 같이 하여 결합층(21) 중, 특히 티탄계 결합층(21b)의 표면이 처리된다. 이 처리는, 상온의 공기 중에서 행할 수 있다.

본 실시예에서는, 오목부(2a)의 내측까지 개질액을 넣고자 하지 않으므로, 회전수를 제어하는 것 등에 의해 오목부(2a) 내로의 개질액을 억제하는 것이 가능한 스핀 온 처리가, 침지 처리보다 바람직하다.

이와 같이 하여, 결합층(21) 중, 특히 오목부(2a) 외측에 형성된 티탄계 결합층(21b)의 표면이 개질액에 의해 처리되고, 티탄계 결합층(21b)의 표면을 개질하여, 그 표면은 평탄 형상(6)을 가진다.

(제 2 소성 처리)

이어서, 결합층 개질 처리가 종료되면, 제 2 소성 처리를 행한다. 이 제 2 소성 처리는, 제 1 소성 처리와 마찬가지로, 저산소 분위기 예를 들면 질소 가스 분위기에서 기판을 가열함으로써 행할 수 있다. 구체적으로, 예를 들면, 도 3c에 개략적으로 도시한 구성을 가지는 제 2 소성 처리부로서 기능하는 가열 장치(베이크 장치)(50)를 이용하여, 질소 가스 분위기가 된 처리 챔버(51) 내에 설치한 재치대(52) 상에 기판(2)을 재치하고, 재치대(52)의 내부에 설치한 히터(53)에 의해 기판(2)을 예를 들면 100 ℃ 정도로 가열한다. 이 제 2 소성 처리에 의해, 티탄계 결합층(21b)의 표면의 개질 처리가 종료된다. 이 제 2 소성 처리를 행함으로써, 결합층 개질 처리의 효과를 더 높일 수 있어, 그 후의 촉매 입자 함유막 형성 처리에서, 티탄계 결합층(21b)의 표면에 확실히 또한 안정적으로 금속 촉매 입자를 부착시킬 수 있다.

이 이후의 공정에 대해서는 도 2a ~ 도 2f를 참조하여 설명한다. 도 2a ~ 도 2f에서는, 도면의 간략화를 위하여, 실란계 결합층(21a)과 티탄계 결합층(21b)을 구별하지 않고, 단일의 결합층(21)으로서 표기하고 있다. 도 2a는 상기 제 2 소성 처리가 종료된 시점의 상태를 도시하고 있다.

(촉매 입자 함유막 형성 처리)

이어서, 금속 촉매 입자로서의 Pd 나노 입자(Pd-NPs)와, Pd 나노 입자를 피복하는 분산제로서의 폴리비닐 피롤리돈(PVP)을 용매 중에 분산시켜 이루어지는 Pd 나노 콜로이드 용액, 즉 촉매 입자 용액을 기판에 공급하여, 촉매 입자 함유막 형성 처리를 행한다.

촉매 입자 함유막 형성 처리는, 예를 들면 도 3b에 개략적으로 도시한 구성을 가지는 촉매 입자 함유막 형성부로서 기능하는 스피너(40)를 이용하여 스핀 척(41)에 의해 기판(2)을 수평 자세로 보지하여 수직축선 중심으로 회전시키고, 이 회전하는 기판의 표면 중앙부를 향해 노즐로부터 촉매 입자 용액을 토출함으로써 행할 수 있다. 이에 의해, 도 2b에 도시한 바와 같이, 오목부(2a)의 내측의 표면 및 오목부(2a)의 외측의 기판의 표면에서, 결합층(21) 상에, 금속 촉매 입자를 함유하는 촉매 입자 함유막(22)이 형성된다. 이 경우, 결합층(21) 중, 특히 티탄계 결합층(21b)은 평탄 형상(6)의 표면을 가지도록 개질되어 있으므로, 티탄계 결합층(21b)의 표면에 확실히 또한 안정적으로 금속 촉매 입자를 부착시킬 수 있다.

(가열 처리)

촉매 입자 함유막 형성 처리가 종료되면, 가열 처리를 행한다. 가열 처리는, 진공(감압) 분위기 또는 질소 가스 분위기에서 기판(2)을 가열함으로써 행할 수 있다. 구체적으로, 예를 들면 도 3c에 개략적으로 도시한 구성을 가지는 가열 처리부로서 기능하는 가열 장치(50)를 이용하여, 진공(감압) 분위기로 한 처리 챔버(51) 내(질소 가스는 공급하지 않고, 진공 배기할 뿐)에서, 기판(2)을 재치대(52) 상에 재치하여, 기판(2)을 100 ℃ ~ 280 ℃ 정도의 온도로 가열함으로써 가열 처리를 행할 수 있다. 가열 처리를 행함으로써, 촉매 입자 함유막(22)이 하지의 결합층(21)에 강고하게 결합한 상태가 된다.

이상에 의해 도금의 전처리가 종료된다.

(배리어층 형성 처리)

가열 처리가 종료되면, 도 2c에 도시한 바와 같이, 공지의 무전해 도금 기술에 의해, Co-W계의(코발트 및 텅스텐을 포함하는 것) 배리어층(23)을 형성한다. 이 때, 촉매 입자는 무전해 도금의 촉매로서 작용한다.

(시드층 형성 처리)

배리어층 형성 처리가 종료되면, 도 2d에 도시한 바와 같이, 공지의 무전해 도금 기술에 의해 배리어층(23) 상에 Cu 시드층(24)을 형성한다.

(매립 처리]

시드층 형성 처리가 종료되면, 공지의 전해 도금 기술에 의해, 도 2e에 도시한 바와 같이, Cu 시드층(24) 상에 Cu 금속막(25)을 형성하고, 이 Cu 금속막(25)에 의해 오목부(2a)를 완전히 매립한다.

매립 처리가 종료되면, 기판(2)의 이면을 CMP에 의해 깎아, Cu 금속막(25)이 이면에 노출되도록 한다. 이상에 의해, 일련의 TSV의 매립 처리가 종료된다.

상기 실시예에서는, 촉매 입자 용액에 포함되는 금속 촉매 입자가 팔라듐(Pd)이었지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 금(Au), 백금(Pt), 루테늄(Ru)이어도 된다.

상기 실시예에서는, 촉매 입자 용액에 포함되는 분산제가 폴리비닐 피롤리돈(PVP)이었지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 폴리아크릴산(PAA), 폴리에틸렌이민(PEI), 테트라메틸암모늄(TMA), 구연산이어도 된다.

상기 실시예에서는, 가열 공정을 저산소 농도 분위기 또는 진공 분위기에서 행하고 있었지만, 대기(공기) 분위기에서 행하는 것도 가능하다. 이 경우, 저산소 농도 분위기 또는 진공 분위기에서 가열 처리를 행했을 경우와 비교하면 밀착성이 저하되는 경향에 있지만, 저하된 밀착성의 레벨을 허용할 수 있다면, 처리 코스트 저감의 관점에서 대기(공기) 분위기에서의 가열 처리를 채용해도 된다.

상기 실시예에서는, 배리어층(23)이 Co-W계의 것이었지만, 이에 한정되지 않고, 다른 공지의 적당한 배리어층 재료, 예를 들면 Ni-W계(니켈 및 텅스텐을 포함하는 것) 재료로 이루어지는 배리어층을 형성할 수도 있다. 또한 배리어층은, 본건 출원인의 선행 출원에 따른 일본특허공개공보 2013-194306호에 기재되어 있는 바와 같이, 2 층으로 형성해도 된다.

상기 실시예에서는, 시드층(24) 및 금속막(25)이 구리(Cu)였지만, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 또는 그 합금이어도 된다. 배리어층(23)은 시드층(24) 및 금속막(25)의 재질에 따라 적절히 변경할 수 있다.

상기 실시예에서는, 기판(2)의 오목부(2a)는 TSV였지만, 이에 한정되지 않고, 오목부는 통상의 비아, 트렌치 등이어도 된다. 혹은 기판(2)에 반드시 오목부를 형성할 필요는 없다.

상술한 일련의 처리, 즉 친수화 처리, 실란 커플링 처리, 티탄 커플링 처리, 제 1 소성 처리, 결합층 개질 처리, 제 2 소성 처리, 촉매 입자 함유막 형성 처리, 가열 처리, 배리어층 형성 처리, 시드층 형성 처리 및 매립 처리는, 예를 들면 도 4에 개략적으로 도시된 도금 처리 시스템에 의해 실행할 수 있다.

도 4에 도시한 도금 처리 시스템(100)에서, 반입출 스테이션(200)에 설치된 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 재치부(11)에 재치된 캐리어(C)로부터 기판(2)을 취출하고, 취출한 기판(2)을 전달부(14)에 재치한다. 처리 스테이션(300)에 설치된 처리 유닛(16)은, 상기의 일련의 처리 중 적어도 어느 하나를 실행할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 처리 유닛(16) 중 몇 개는, 도 3a ~ 도 3d에 도시한 장치(30, 40, 50, 60)이다. 전달부(14)에 재치된 기판(2)은, 처리 스테이션(300)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 상기의 처리에 대응하는 처리 유닛(16)으로 순차 반입되어, 각 처리 유닛(16)에서 소정의 처리가 실시된다. 일련의 처리가 종료된 후, 기판(2)은 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 재치된다. 그리고, 전달부(14)에 재치된 처리 완료된 기판(2)은, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 재치부(11)의 캐리어(C)로 되돌려진다.

도금 처리 시스템(100)은 제어 장치(400)를 구비한다. 제어 장치(400)는 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(401)와 기억부(402)를 구비한다. 기억부(402)에는, 도금 처리 시스템(100)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(401)는, 기억부(402)에 기억된 프로그램을 독출하여 실행함으로써 도금 처리 시스템(100)의 동작을 제어한다. 즉, 제어 장치(400)는, 도금에 관련된 상술한 일련의 처리를 실시하기 위하여, 각 처리 유닛(16)의 동작과 기판 반송 장치(13, 17)에 의한 기판(2)의 반송 동작을 제어한다.

또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체로부터 제어 장치(400)의 기억부(402)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.

(실험예)

이어서, 본 발명의 구체적 실험예에 대하여 설명한다.

본 실험예에서, 기판을 개질액 중에 침지시켜, 티탄계 결합층의 개질 상황을 확인했다.

침지 시간은 1 ~ 60 초까지 변화시켰다. 개질액으로서 DHF와 TMAH를 각각 이용했다.

이어서 기판에 대하여, Pd 흡착 수 및 CoWB 금속막의 치밀성을 SEM로 평가했다.

1. DHF로 5 초 이상 침지하면, CoWB 금속막의 치밀성이 향상되는 것이 확인할 수 있었다. 기판 계면으로부터 40 nm 이하의 CoWB 기둥 형상층이 형성되지만, 그 위에 60 nm 정도의 연속층(CoWB)이 적층되는 것을 확인했다. DHF 처리한 기판에서는 Pd개수가 7200 개/㎛²가 되어 있고, 표면을 개질함으로써 Pd 개수가 확실히 부착하고 있었다.

2. TMAH로 개질한 경우, 기판 계면으로부터 40 - 50 nm 정도의 기둥 형상층이 형성되고, 그 위에 50 - 60 nm 정도의 연속층이 적층되었다.

2 : 기판
2a : 오목부
21 : 결합층
21a : 실란계 결합층
21b : 티탄계 결합층
22 : 촉매 입자 함유막
23 : 배리어층
24 : Cu 시드층
25 : Cu 금속막

Claims

오목부가 형성된 기판을 준비하는 공정과,
티탄 커플링제를 이용하여, 상기 오목부의 외측을 포함하는 상기 기판의 표면에, 티탄계 결합층을 형성하는 결합층 형성 공정과,
상기 티탄계 결합층 표면을 DHF로 이루어지는 불산계액 또는 TMAH로 이루어지는 알칼리계액을 포함하는 개질액으로 세정함으로써 상기 티탄계 결합층 표면을 개질하는 결합층 개질 공정을 구비하고,
상기 결합층 형성 공정은 스피너를 이용한 스핀 온(SPIN-ON) 처리에 의해 행해지며, 상기 오목부 내로 상기 티탄 커플링제가 들어가는 것이 억제되도록 상기 스핀 온 처리의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 도금의 전처리 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 결합층 형성 공정과 상기 결합층 개질 공정의 사이에, 상기 기판을 제 1 온도에서 소성하는 제 1 소성 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 도금의 전처리 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 결합층 개질 공정 후에, 상기 기판을 제 2 온도에서 소성하는 제 2 소성 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 도금의 전처리 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 결합층 개질 공정 후에, 상기 티탄계 결합층 표면에, 금속 촉매 입자를 부착시키는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금의 전처리 방법.
도금 처리 시스템에 도금의 전처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
상기 도금의 전처리 방법은,
오목부가 형성된 기판을 준비하는 공정과,
티탄 커플링제를 이용하여, 상기 오목부의 외측을 포함하는 상기 기판의 표면에, 티탄계 결합층을 형성하는 결합층 형성 공정과,
상기 티탄계 결합층 표면을 DHF로 이루어지는 불산계액 또는 TMAH로 이루어지는 알칼리계액을 포함하는 개질액으로 세정함으로써 상기 티탄계 결합층 표면을 개질하는 결합층 개질 공정을 구비하고,
상기 결합층 형성 공정은 스피너를 이용한 스핀 온 처리에 의해 행해지며, 상기 오목부 내로 상기 티탄 커플링제가 들어가는 것이 억제되도록 상기 스핀 온 처리의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
티탄 커플링제를 이용하여, 오목부가 형성된 기판에 있어서 상기 오목부의 외측을 포함하는 기판의 표면에, 티탄계 결합층을 형성하는 결합층 형성부와,
상기 티탄계 결합층 표면을 DHF로 이루어지는 불산계액 또는 TMAH로 이루어지는 알칼리계액을 포함하는 개질액으로 세정함으로써 상기 티탄계 결합층 표면을 개질하는 결합층 개질부를 구비하고,
상기 결합층 형성부는 스피너를 이용한 스핀 온 처리에 의해 티탄계 결합층의 형성을 행하고, 상기 오목부 내로 상기 티탄 커플링제가 들어가는 것이 억제되도록 상기 스핀 온 처리의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 도금 처리 시스템.