KR20160124011A - 도금 처리 방법, 기억 매체 및 도금 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

기판 표면에 형성된 오목부 내에 선택적으로 도금층을 형성한다. 도금 처리 방법은, 오목부(112)의 내표면을 포함하는 기판의 표면에, 촉매층(118)을 형성하는 촉매층 형성 공정과, 촉매층이 형성된 기판을 오목부의 내부까지 건조시키는 건조 공정과, 건조된 기판을 회전시키면서, 기판의 표면을 구성하는 물질을 용해할 수 있는 처리액을 건조된 기판의 표면에 공급하고, 이에 의해, 건조되어 있던 오목부의 내부에의 처리액의 유입을 방지 또는 억제하면서, 적어도 오목부의 외측의 기판의 표면에 있는 촉매층을 제거하는 제거 공정과, 무전해 도금법에 의해, 촉매층이 형성된 오목부의 내부에 도금층(119)을 형성하는 도금 공정을 포함한다.

Description

도금 처리 방법, 기억 매체 및 도금 처리 시스템{PLATING METHOD, RECORDING MEDIUM AND PLATING SYSTEM}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 형성된 오목부의 내부에, 선택적으로 도금 피막을 형성하기 위한 기술에 관한 것이다.
LSI 등의 반도체 장치의 내부의 배선은, 반도체 웨이퍼 등의 기판 상에 마련된 절연층에 형성된 오목부의 내부에, 배선 재료를 도금 기술을 이용하여 매립함으로써 형성되고 있다. 현재 가장 일반적으로 이용되고 있는 배선 재료는 Cu이다. Cu 배선층은, 오목부 내에 Cu 확산 방지용의 배리어층을 형성하고, 이어서 배리어층 상에 시드층을 무전해 Cu 도금에 의해 형성하고, 이어서 배선층을 전해 도금에 의해 형성함으로써 형성된다(예를 들면 특허 문헌 1을 참조).
상기 방법에 의해 형성된 Cu 배선층에는 보이드가 발생하는 경우가 있다. 또한, 배선층의 미세화가 한층 진행되고 있는 최근에 있어서는, 배리어층의 점유 용적도 무시할 수 없게 되고 있다. 즉, 배선층 형성을 위하여 할당된 공간의 전체 용적에서 차지하는 고전기 저항의 배리어층의 용적 비율이 커지면, 만족스러운 저저항값을 확보하는 것이 곤란해진다. 또한, Cu 배선층 형성을 위한 공정수가 많아져서, 반도체 장치의 제조 코스트의 상승으로도 이어지고 있다.
상기 문제를 해결하는 하나의 어프로치로서, 배선층 재료로서 Cu 대신에 Ni계 금속을 이용하는 것이 검토되고 있다. Ni계 금속은 절연층을 형성하는 실리콘 화합물 중에 확산되지 않기 때문에, 배선층과 별개로 배리어층을 마련할 필요가 없다. 이 때문에, Ni계 금속 배선층을 이용함으로써, 배선층의 용적을 크게 할 수 있고, 조건에 따라서는 Cu 배선층과 동등하거나 혹은 보다 뛰어난 저전기 저항을 실현할 수 있다. 또한, Ni계 금속은 무전해 도금법에 의해 비교적 높은 석출 속도가 얻어지고, 또한 비교적 높은 도금 품질도 얻어진다. 또한, Ni계 금속을 이용함으로써, 배리어층 및 시드층 형성을 위한 공정을 제거하여, 반도체 장치의 제조 코스트를 삭감할 수도 있다.
Ni계 금속의 무전해 도금을 행할 시, 환원 석출 반응의 촉매가 되는 촉매층이 오목부뿐 아니라 기판의 외표면까지 형성되어 있으면, 외표면에까지 도금층이 형성되어 버린다. 이 여분의 도금층은, 화학 기계 연마(CMP)에 의해 제거할 필요가 있다. 반도체 장치의 제조 코스트 삭감을 위하여, CMP 공정 시간을 가능한 한 단축하는 것이 요망되고 있다.
일본특허공개공보 2010-185113호
본 발명은 기판 표면에 형성된 오목부 내에 선택적으로 도금층을 형성할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 일실시 형태에 따르면, 표면에 오목부가 형성된 기판을 준비하는 공정과, 상기 오목부의 내표면을 포함하는 상기 기판의 표면에, 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 공정과, 상기 촉매층이 형성된 상기 기판을, 상기 오목부의 내부까지 건조시키는 건조 공정과, 건조된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판의 표면을 구성하는 물질을 용해할 수 있는 처리액을 건조된 상기 기판의 표면에 공급하고, 이에 의해, 건조되어 있던 상기 오목부의 내부에의 상기 처리액의 유입을 방지 또는 억제하면서, 적어도 상기 오목부의 외측의 상기 기판의 상기 표면에 있는 촉매층을 제거하는 제거 공정과, 무전해 도금법에 의해, 상기 촉매층이 형성된 상기 오목부의 내부에 도금층을 형성하는 도금 공정을 구비한 도금 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도금 처리 시스템의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 도금 처리 시스템을 제어하여 상기 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 표면에 오목부를 가지는 기판에 대하여, 상기 오목부의 내표면을 포함하는 상기 기판의 표면에 촉매층을 형성하고, 또한 상기 촉매층이 형성된 상기 기판을, 상기 오목부의 내부까지 건조시키는 제 1 전처리부와, 건조된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판의 표면을 구성하는 물질을 용해할 수 있는 처리액을 건조된 상기 기판의 표면에 공급하고, 이에 의해 건조되어 있던 상기 오목부의 내부에의 상기 처리액의 유입을 방지 또는 억제하면서, 적어도 상기 오목부의 외측의 상기 기판의 상기 표면에 있는 촉매층을 제거하는 제 2 전처리부와, 무전해 도금법에 의해, 상기 촉매층이 형성된 상기 오목부의 내부에 도금층을 형성하는 도금 처리부를 구비한 도금 처리 시스템이 제공된다.
상기 본 발명의 실시 형태에 따르면, 간단한 방법에 의해, 오목부의 외측의 기판의 표면에 촉매층을 형성하지 않고, 오목부의 내부에 촉매층을 형성할 수 있다. 이 때문에, 도금 공정에 있어서, 오목부의 외측에 도금층이 형성되지 않도록 하거나, 형성되었다 하더라도 형성되는 도금층의 양을 최소한으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 도금 처리 방법에 의해 처리되는 기판의 단면 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2a ~ 도 2c는 도 1에 나타낸 기판에 대한 처리를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 기판에 대한 처리의 플로우를 설명하기 위한 공정도이다.
도 4는 촉매층 제거 유닛의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 5는 도금 처리 시스템의 구성을 설명하는 개략도이다.
도 6a ~ 도 6c는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 도금 처리 방법을 설명하기 위한 피처리 기판의 단면도이다.
이하에 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 후술하는 도금 처리 방법에 의해 처리가 실시되는 기판(100)의 구성에 대하여 설명한다. 기판(100)은, 도 1에는 나타나 있지 않은 기재로서의 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 복수의 층을 가지고 있다. 이 층에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, TEOS(테트라에톡시실란)층(102), TEOS층(102) 내에 매립된 W(텅스텐) 배선층(104), TEOS층(102) 상에 적층된 SiN(질화 실리콘)층(106), SiN층(106) 상에 형성된 TEOS층(108)이 포함된다. TEOS층(102)의 하방에 또 다른 층이 존재하지만, 도 1에는 표시되어 있지 않다.
TEOS층(108)의 표면이 기판(100)의 표면(110)을 이룬다. 표면(110)에는 후술하는 Ni계 배선 재료가 매립되는 오목부(112)가 형성되어 있다. 오목부(112)는 TEOS층(108) 및 SiN층(106)을 관통하여 W 배선층(104)까지 도달한다. 따라서, 오목부(112)의 저면(114)은 W(텅스텐)으로 이루어지고, 오목부(112)의 측면(116)은 TEOS 및 SiN로 이루어진다. 오목부(112)의 폭은 예를 들면 40 nm ~ 60 nm이다. 이러한 적층 구조를 가지는 기판(100)의 제조 방법은 당업자에 있어 주지의 기술적 사항이기 때문에, 그 설명은 생략한다.
이어서, 도 2a ~ 도 4를 참조하여, 오목부(112) 내를 NiB 도금에 의해 매립하는 순서에 대하여 설명한다. 사용되는 처리 유닛에 대해서는, 도 4 및 도 5에 개략적으로 나타냈으므로 이를 참조하길 바란다.
먼저, 전세정 유닛(2)으로 기판(100)을 반입하고, 기판(100)에 DIW(순수) 및 IPA(이소프로필 알코올)을 공급하여 오목부(112) 내에 액이 들어가기 쉬운 상황을 만드는 프리웨트 처리를 행한다(단계(S201)). 프리웨트 처리의 마지막에는, 기판(100)에 DIW를 공급하고, 기판(100)의 표면(110) 및 오목부(112)의 내부가 DIW로 젖은 상태로 한다.
이어서, 알칼리성 세정제로서의 TMAH(수산화 테트라 메틸 암모늄)액을 이용하여 기판(100)을 세정한다(단계(S202)). 이 세정의 주된 목적은, 오목부(112)의 저면(114)에 노출되어 있는 W 표면의 산화막을 제거하고, 또한 오목부(112)의 측면(116) 및 기판(100)의 표면(110)을 이루는 TEOS층(108)의 표면에 있는 유기 잔사를 제거하는 것에 있다.
이 후, 기판(100)에 린스액(예를 들면 DIW)을 공급하여 기판(100) 상에 잔류하는 TMAH 및 잔사를 제거하고, 이어서, 기판(100)에 IPA를 공급하여 기판(100) 상의 린스액을 IPA로 치환한 후, 기판을 건조시킨다(단계(S203)). 확실한 건조를 행하기 위하여 베이크에 의한 건조를 행해도 된다.
이어서, 도시하지 않은 기판 반송기에 의해 기판(100)을 전세정 유닛(2)으로부터 반출하여 촉매층 형성 유닛(4)으로 반입한다. 촉매층 형성 유닛(4)에서는, 기판(100)에, 촉매층을 형성하기 위한 촉매액으로서 알칼리성 팔라듐 촉매액(예를 들면 알칼리성 분산매에 이온화된 팔라듐 나노 입자를 분산시킨 것)을 공급하고, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 기판(100)의 표면(110)(즉 오목부(112)의 외측의 기판의 표면(110)) 및 오목부(112) 내의 저면(114) 및 측면(116)에 팔라듐 촉매층(118)을 형성한다(단계(S401)). 단계(S401)를 실행하기 전에, 단계(S201)와 동일한 프리웨트 처리를 행해도 된다.
이어서, 기판(100)에 린스액(예를 들면 DIW)을 공급하여 린스 처리를 행하고, 기판(100) 상에 잔류하는 팔라듐 촉매액 및 잔사를 제거한다.
이어서, 기판(100)에 환원제로서 예를 들면 DMAB(디메틸아민보란)을 공급하고, 팔라듐 촉매층(118) 중의 팔라듐 이온을 환원하여, 금속 팔라듐이 되게 한다(단계(S402)). 또한, 팔라듐이 양이온(Pd2 ＋) 상태로 남아 있으면, 후술하는 단계(S601)를 실행할 때 기판(100)을 일단 떨어진 팔라듐 이온이, 저농도 DHF에 의한 TEOS층(108)의 표면 근방 부분의 용해에 있어서, TEOS층(108)의 표면(110)에 강하게 잔류하여 리프트 오프되기 어렵기 때문에, 팔라듐은 금속 팔라듐 상태가 되어 있는 것이 바람직하다.
이어서, 기판(100)에 린스액(예를 들면 DIW)을 공급하여 기판(100) 상에 잔류하는 DMAB액 및 잔사를 제거하고, 이어서 기판(100)에 IPA를 공급하여 기판(100) 상의 린스액을 IPA으로 치환하고, 이 후, 기판(100)을 건조시킨다(단계(S403)). 이 건조에 의해, 오목부(112)에는 액체가 전혀 존재하지 않고, 오목부(112) 내가 기판(100)의 주위 분위기(가스, 예를 들면 청정 공기)로 채워진 상태가 된다. 확실한 건조를 행하기 위하여 베이크에 의한 건조를 행해도 된다.
이어서 기판(100)을, 도시하지 않은 기판 반송기에 의해 촉매층 형성 유닛(4)으로부터 반출하여 도 4에 나타낸 촉매층 제거 유닛(6)으로 반입한다. 촉매층 제거 유닛(6)에서는, 기판을 스핀 척(6a)에 의해 수평 자세로 유지하고, 연직축선 둘레로 회전시킨다. 이 상태에서, 기판(100)의 표면(110)의 중앙부에 약액 노즐(6b)로부터 촉매층 제거액으로서 예를 들면 농도 0.01 ~ 0.1% 정도의 DHF(희불산)을 공급하고, 기판(100) 상에 있는 금속 팔라듐 입자를 포함하는 팔라듐 촉매층(118)을 제거한다(단계(S601)). 여기서는, 팔라듐 촉매층(118)을 용해함으로써 팔라듐 촉매층(118)이 제거되는 것은 아니고, 팔라듐 촉매층(118)이 부착되어 있는 TEOS층(108)의 표면 근방 부분을 DHF에 의해 용해함으로써, TEOS층(108)과 함께 팔라듐 촉매층(118)이 제거되게 된다.
이 때, 오목부(112) 내가 기판(100)의 주위 분위기(예를 들면 공기)로 채워져 있고, 오목부(112)의 폭이 예를 들면 40 nm ~ 60 nm 정도로 매우 작기 때문에, DHF는 오목부(112)의 내부에는 용이하게는 들어갈 수 없다. 또한, 기판(100)의 회전 속도를 비교적 높은 적당한 값(예를 들면 800 ~ 1000 rpm 정도)으로 설정하고, DHF의 공급 시간을 비교적 짧은 적당한 값(예를 들면 10 ~ 30 초 정도)으로 설정함으로써(회전 속도 및 DHF 공급 시간은 실험에 의해 결정하면 됨), DHF가 오목부(112) 내에 한층 들어가기 어려워진다.
즉, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 회전하는 기판(100)의 표면을 원심력에 의해 기판의 외방을 향해 흐르는 DHF는, 겨우 오목부(112)의 상단 개구부의 근방까지 밖에 들어갈 수 없다. DHF가 접촉한 부분에 있는 팔라듐 촉매층(118)은 제거되지만, DHF가 접촉하고 있지 않은 부분, 즉 오목부(112)의 저면(114), 그리고 측면(116) 중 저면(114)에 가까운 부분에는 팔라듐 촉매층(118)이 남는다.
또한, 상기의 설명으로부터 명백한 바와 같이, DHF를 기판(100)에 공급하기 직전에는 오목부(112) 내에 가스가 채워져 있어야 하므로, 단계(S601)의 실행 전에 단계(S201)와 같은 프리웨트 처리를 행해서는 안 된다.
이어서, 단계(S601)의 종료 후 즉시, 기판(100)에 린스액(예를 들면 DIW)을 공급하여 린스 처리를 실시하고, 기판(100) 상에 잔류하는 DHF 및 잔사를 제거한다. 이 후, 기판(100)에 IPA를 공급하여 기판(100) 상의 린스액을 IPA로 치환한 후, 기판을 건조시킨다(단계(S602)).
이어서 기판(100)을, 도시하지 않은 기판 반송기에 의해 촉매층 제거 유닛(6)으로부터 반출하여, 도금 처리 유닛(8)으로 반입한다. 도금 처리 유닛(8)에서, 기판(100)에 도금액을 공급하여 무전해 도금 처리를 행한다(단계(S801)). 단계(S801)를 실행하기 전에, 단계(S201)와 동일한 프리웨트 처리를 행해도 된다.
오목부(112) 내에는 전술한 것과 같은 형태로 팔라듐 촉매층(118)이 남아 있기 때문에, NiB 도금층(도금 피막)(119)이 오목부(112) 내의 저면(114)의 근방으로부터 상방을 향해 성장해 간다(이른바 보텀 업). 팔라듐 촉매층(118)이 없는 기판(100)의 표면(110)에는 NiB 도금층은 형성되지 않는다. 도금 처리의 종료 후에는, 도 2c에 나타내는 바와 같이, NiB 도금층(119)에 의해 오목부(112)가 완전하게 채워져, 오목부(112)의 상단 개구부로부터 NiB 도금층(119)이 소량 돌출된 상태가 된다.
도금의 종료 후, 기판(100)에 린스액(예를 들면 DIW)을 공급하여 린스 처리를 실시하고, 이 후 기판(100)을 건조시킨다(단계(S802)). 이상에 의해, 일련의 도금 처리는 종료된다. 전술한 무전해 도금 처리 시에 오목부(112)의 외측까지 성장한 NiB 도금층(119)은, 이 후 CMP 등에 의해 제거된다.
상기 실시 형태에 따르면, 촉매층의 부분 제거 처리(단계(S601))를 행함에 있어서, 처리 전에 기판(100)을 건조시켜 오목부(112)의 내부가 액체가 아닌 가스(예를 들면 공기)로 채워진 상태로 하고, 그리고 기판(100)을 회전시킴으로써 기판(100) 상에 중심부로부터 주연부를 향하는 촉매층 제거액(DHF)의 흐름을 형성함으로써, 오목부(112) 내에 팔라듐 촉매층(118)을 남기면서도 오목부(112)의 외측의 기판(100)의 표면(110)으로부터 팔라듐 촉매층(118)을 제거할 수 있다. 또한, 팔라듐 촉매층(118)의 부분 제거 처리 자체는, 반도체 웨이퍼의 세정 기술 분야에서 널리 이용되고 있는 장치를 이용함으로써 실행할 수 있으므로, 상기 방법을 실시하는 것에 의한 장치 코스트 및 제조 코스트의 증대는 최소한으로 억제된다.
오목부(112)의 외측의 기판(100)의 표면(110)으로부터 팔라듐 촉매층(118)을 제거함으로써, NiB 도금층(119)이 표면(110)으로부터 성장하지 않는다. NiB 도금 처리 후에 NiB 도금층(119)이 표면(110) 상에 존재했다 하더라도, 오목부(112)로부터 돌출된 것이 오목부(112)의 근방에 존재할 뿐이다. 따라서, 여분의 NiB 도금층을 CMP로 제거하는 경우라도, CMP 처리 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다. 즉, 상기 실시 형태에 따르면, 제조 코스트 및 총 처리 시간의 증대를 억제하면서, 오목부(112) 내에 확실히 NiB 도금을 매립할 수 있다. 또한, 표면(110)에 NiB 도금을 하지 않음으로써, CMP 처리 시에 도금의 박리가 발생하기 어려워진다. Cu 배선층과 비교한 Ni계 배선층의 이점에 대해서는, 본 명세서 서두의 [배경 기술]의 기재를 참조하길 바란다.
또한, 도금 처리 조건을 정밀하게 컨트롤하여 오목부(112)의 상단 개구부 부근에서 도금의 성장을 멈출 수 있으면, CMP 처리를 생략할 수 있을 가능성도 있다.
상기 실시 형태에 있어서는, 오목부(112)의 내부를 가스로 채워진 상태로 하면서, 기판(100)의 표면(110) 상을 비교적 고유속으로 DHF를 흘림으로써 오목부(112) 내에의 DHF의 유입을 방지하고 있다. 이 원리로부터 명백한 바와 같이, 오목부(112)의 폭이 커짐에 따라, DHF의 유입을 방지하는 것이 점차 곤란해진다. 현 시점에서는, 기판(100)의 표면(110)의 재질이 TEOS이며 촉매층 제거액이 DHF인 경우, 상기 방법을 효과적으로 실행할 수 있는 오목부(112)의 폭의 상한치는 수 100 nm인 것이 발명자에 의한 실험으로 확인되어 있다. 단, 촉매층 제거액에의 오목부(112) 내에의 유입 용이성은, 기판(100)의 표면(110)의 재질, 촉매층 제거액의 표면 장력 및 점도 등에 의해서도 변화하기 때문에, 상기 방법을 실시할 수 있는 오목부(112)의 폭의 상한치가 항상 수 100 nm인 것은 아니다.
상기 실시 형태에 있어서 이용하는 전세정 유닛(2), 촉매층 형성 유닛(4) 및 도금 처리 유닛(8)은, 도 4에 나타낸 촉매층 제거 유닛(6)과 동일한 구성을 가지는 매엽식의 회전식 액처리 유닛으로 할 수 있다. 이들 유닛(2, 4, 8)에 있어서도, 기판을 각 처리에 적합한 속도(0 rpm의 경우도 포함함)로 회전시키면서, 필요한 처리액(세정제, 환원제, 린스액(DIW 등), IPA, 도금액) 등이 노즐로부터 기판(100)의 표면에 토출되고, 기판의 표면을 덮는 처리액에 의해 원하는 액 처리가 기판에 실시된다.
촉매층 제거 유닛(6) 이외의 액처리 유닛(전세정 유닛(2), 촉매층 형성 유닛(4) 및 도금 처리 유닛(8))은, 처리용기에 저류한 처리액에 복수의 기판을 침지함으로써 기판에 액 처리를 행하는 배치식 액처리 유닛이어도 된다.
상술한 전세정 유닛(2), 촉매층 형성 유닛(4), 촉매층 제거 유닛(6) 및 도금 처리 유닛(8)은, 도 5에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 하나의 케이싱 내에 탑재되어 일체화된 도금 처리 시스템(1)을 구성할 수 있다. 각 유닛 사이에서의 기판(100)의 반송은, 도시하지 않은 시스템 내 반송 기구에 의해 실시된다. 이 도금 처리 시스템(1) 전체의 동작은, 제어 장치(10)에 마련된 기억 매체(11)에 기록된 각종의 프로그램에 따라, 제어 장치(10)에 의해 제어되고, 이에 의해 전술한 각 공정이 실행된다. 기억 매체(11)로서는, 상술한 일련의 공정을 실행하기 위하여 필요한 프로세스 레시피 및 제어 프로그램 등의 각종의 프로그램을 저장하고 있다. 기억 매체(11)로서는, 컴퓨터로 판독 가능한 ROM 또는 RAM 등의 메모리 장치, 하드 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 플렉시블 디스크 등의 디스크 기억 매체 등 임의의 것을 사용할 수 있다.
상기의 액처리 유닛(2, 4, 6, 8)은, 각각이 서로 떨어진 장소에 독립적으로 마련된 유닛이어도 되고, 이 경우에도 액처리 유닛(2, 4, 6, 8)에 의해 도금 처리 시스템(1)이 구성된다. 이 경우, 각 액처리 유닛(2, 4, 6, 8)의 동작을 제어하기 위한 제어 장치 및 기억 매체는, 반도체 장치 제조 공장에 마련된 호스트 컴퓨터 및 이에 부설된 기억 매체로 할 수 있다. 또한, 전세정 유닛(2) 및 촉매층 제거 유닛(6)은 다른 용도로도 사용 가능한 범용성이 높은 세정 유닛이므로, 반도체 장치 제조 공장에 설치된 세정 시스템에 탑재된 것을 유용하는 것도 가능하다.
상기 4 개의 액처리 유닛(2, 4, 6, 8) 중 적어도 2 개를 통합해도 된다. 즉, 예를 들면, 전세정 유닛(2) 및 촉매층 형성 유닛(4)의 일방을 생략하고, 예를 들면 촉매층 형성 유닛(4)에 전세정 유닛(2)의 기능도 갖게 해도 된다. 이 경우 예를 들면, 촉매층 형성 유닛(4)은, 촉매층 제거 유닛(6)과 동일한 구성을 가지는 매엽식의 회전식액 처리 유닛으로서 구성되고, 세정제, 린스액(DIW 등), IPA 및 촉매액을 각각 기판(100)에 공급하는 복수의 노즐이 마련된다. 또한, 처리 유닛을 통합한 경우에는, 공정의 일부를 생략할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 전세정 유닛(2)으로부터 촉매층 형성 유닛(4)을 향해 기판(100)을 반출하기 전에 행하고 있던 IPA 치환 및 건조 처리를 생략할 수 있어, 린스 처리 후 즉시 촉매액을 기판(100)에 공급할 수 있다.
촉매층에 포함되는 촉매 금속은 팔라듐에 한정되는 것이 아니며, 무전해 도금의 환원 석출 반응의 촉매로서 기능할 수 있는 다른 금속, 예를 들면 금(Au), 백금(Pt), 루테늄(Ru) 등이어도 된다. 또한, 촉매층의 형성을, 기판에 실란 커플링제 또는 티탄 커플링제 등의 적당한 커플링제를 기판에 공급함으로써 SAM를 형성하는 공정과, 이 후 염화 팔라듐액 등의 촉매 이온 함유액을 기판에 공급하는 공정과, 이 후 DMAB 등의 환원제를 기판에 공급하는 공정에 의해 행해도 된다. 즉, 단계(S401)에 있어서는, 도금 공정에 있어서의 환원 석출 반응의 촉매가 될 수 있는 임의의 촉매액을 사용할 수 있고, 또한 당해 기술 분야에서 공지의 임의의 방법을 이용하여 촉매층을 형성할 수 있다.
무전해 도금 처리에 의해 매립되는 재료는 NiB에 한정되지 않고, 다른 Ni계 재료 예를 들면 Ni, NiP여도 되고, 다른 금속 재료, 예를 들면 Co, CoB, CoP 등이어도 된다.
약액 세정 공정(단계(S202))에서 사용되는 약액은 TMAH에 한정되는 것이 아니며, 팔라듐 촉매가 부착되는 표면을 구성하는 재료에 따라 그에 적합한 약액을 이용할 수 있다.
상기의 각 공정에서 이용하는 린스액으로서, 정전 파괴 방지의 관점으로부터, DIW 대신에, 순수에 탄산 등의 도전성을 부여하는 이온을 용해시킨 것을 이용하는 것도 가능하다.
도 1에 나타내는 단면 구성을 가지는 기판(100)에 있어서, TEOS층(102)은 SiO2층이어도 된다. SiN층(106)은 SiCN층 또는 SiC층이어도 된다. TEOS층(108)은 SiO2층 또는 SiOC층이어도 된다. 최상층(기판(100)의 표면(110)을 이루는 층)이 SiO2층 또는 SiOC층인 경우도, 이들 층을 용해 가능한 DHF를 촉매층 제거액으로서 사용할 수 있다.
처리 대상이 표면에 오목부를 가지고 있는 것, 및 오목부를 매립하기 위한 도금 처리가 촉매층을 형성한 후에 행해진다고 하는 조건 하에서, 오목부의 외측에의 도금층의 형성을 가능한 한 회피하고자 하는 요구가 있다면, 처리 대상은 상기의 기판(100) 이외의 것이어도 된다.
즉, 기판 상에 있는 최상층은 상술한 바와 같은 실리콘 산화물계의 재료(TEOS, SiO2, SiOC 등)에는 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 레지스트막 등의 유기막이어도 된다. 도 6a에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 기판(120) 상에 형성된 피에칭층(122)(재질은 임의임) 상에 메탈 하드 마스크(124)를 도금 처리에 의해 형성하고자 하는 경우가 상정된다. 이 경우, 먼저, 기판(120) 상에 포토리소그래피 기술에 의해, 표면(126a)에 오목부(126b)를 가지는 레지스트막(레지스트 패턴)(126)이 형성된다. 오목부(126b)의 저부에는 피에칭층(122)이 노출되어 있다.
먼저, 기판(120)에 대하여 전세정, 프리웨트 처리 등을 필요에 따라 행한 후, 전술한 단계(S401 ~ S403)와 동일한 처리를 행하고, 또한 단계(S601 ~ S602)와 동일한 처리를 행하고, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 오목부(126b) 내에만, 바람직하게는 오목부(126b)의 저부 부근에만 팔라듐 촉매층(128)을 형성한다. 단, 표면(126a)에 있는 팔라듐 촉매층을 제거하기 위한 액으로서는, DHF가 아닌, 레지스트막을 녹일 수 있는 유기 용제를 이용한다. 그러면, 표면(126a)에 있는 팔라듐 촉매층(128)을 레지스트막(126)의 표면 부분과 함께 제거할 수 있다.
이 후, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 무전해 도금을 행하고, 보텀 업에 의해 오목부(126b) 내를 도금층(130)에 의해 매립한다. 이 때 오목부(126b) 내의 전체에 도금층(130)을 형성할 필요는 없고, 오목부(126b)의 저부 부근에만 도금층(130)을 형성해도 된다. 도금 처리의 종료 후, 유기 용제에 의해 레지스트막의 전부를 녹임으로써, 도 6a에 나타낸 것과 같은 구조가 얻어진다.
이 경우도, 오목부(126b)의 외측의 레지스트막(126)의 표면(126a)에 도금층(130)이 형성되어 버리면, 그 후에 레지스트막(126)을 제거하는 것이 곤란해지거나, 혹은 장시간을 요하게 되는데, 상기의 방법에 의하면 그러한 문제는 없다.
2 : 제 1 전처리부(전세정 유닛)
4 : 제 1 전처리부(촉매층 형성 유닛)
6 : 제 2 전처리부(촉매층 제거 유닛)
8 : 도금 처리부(도금 처리 유닛)
100, 120 : 기판
110, 126a : 표면
112, 126b : 오목부
118, 128 : 촉매층
119, 130 : 도금층

Claims (8)

  1. 표면에 오목부가 형성된 기판을 준비하는 공정과,
    상기 오목부의 내표면을 포함하는 상기 기판의 표면에, 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 공정과,
    상기 촉매층이 형성된 상기 기판을, 상기 오목부의 내부까지 건조시키는 건조 공정과,
    건조된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판의 표면을 구성하는 물질을 용해할 수 있는 처리액을 상기 기판의 표면에 공급하고, 이에 의해, 건조되어 있던 상기 오목부의 내부에의 상기 처리액의 유입을 방지 또는 억제하면서, 적어도 상기 오목부의 외측의 상기 기판의 상기 표면에 있는 촉매층을 제거하는 제거 공정과,
    무전해 도금법에 의해, 상기 촉매층이 형성된 상기 오목부의 내부에 도금층을 형성하는 도금 공정
    을 구비한 도금 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매층 형성 공정은,
    금속 촉매 이온을 함유하는 촉매액을 기판에 접촉시킴으로써, 금속 촉매 이온을 상기 기판의 표면에 부착시키는 부착 공정과,
    상기 금속 촉매 이온을 환원하여 금속으로 하는 환원 공정
    을 포함하는 도금 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 팔라듐인 도금 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도금층은 NiB로 이루어지는 도금 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액이 희불산이며, 상기 기판의 표면을 구성하고 있는 물질이 상기 희불산에 의해 용해될 수 있는 실리콘 또는 실리콘 화합물인 도금 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 표면을 구성하고 있는 물질이 레지스트이며, 상기 처리액이 레지스트를 용해할 수 있는 용제인 도금 처리 방법.
  7. 도금 처리 시스템의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 도금 처리 시스템을 제어하여 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 기재된 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
  8. 표면에 오목부를 가지는 기판에 대하여, 상기 오목부의 내표면을 포함하는 상기 기판의 표면에 촉매층을 형성하고, 또한 상기 촉매층이 형성된 상기 기판을, 상기 오목부의 내부까지 건조시키는 제 1 전처리부와,
    건조된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판의 표면을 구성하는 물질을 용해할 수 있는 처리액을 건조된 상기 기판의 표면에 공급하고, 이에 의해 건조되어 있던 상기 오목부의 내부에의 상기 처리액의 유입을 방지 또는 억제하면서, 적어도 상기 오목부의 외측의 상기 기판의 상기 표면에 있는 촉매층을 제거하는 제 2 전처리부와,
    무전해 도금법에 의해, 상기 촉매층이 형성된 상기 오목부의 내부에 도금층을 형성하는 도금 처리부
    를 구비한 도금 처리 시스템.
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