KR20170069940A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억매체 Download PDF

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KR20170069940A
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KR1020160166126A
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토모히사 호시노
케이이치 후지타
마사토 하마다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판에 대하여, 실란 커플링제에 의한 실란 커플링 처리를 행하지 않아도, 기판의 불순물 도프 폴리 실리콘막에 팔라듐 원자를 응집하지 않고 결합시켜 촉매층을 형성할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 기판 처리 장치(1)에 있어서, 도금 처리부(4)는 촉매액 공급부(43a) 및 도금액 공급부(45)를 구비하고, 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)을 표면에 가지는 기판(W1)에 대하여, 촉매액 공급부(43a)에 의해, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 방향족 또는 지방족의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하는, 알칼리성의 촉매액(L1)을 공급하여, 기판(W1)의 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)의 표면에 촉매층(91)을 형성하고, 촉매액(L1)의 공급 후에, 기판(W2)에 대하여 도금액 공급부(45)에 의해 도금액(M1)을 공급하여, 기판(W2) 상에 형성된 촉매층(91) 상에 무전해 도금층(92)을 형성한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억매체 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체에 관한 것이다.
최근, LSI 등의 반도체 장치는, 실장(實裝) 면적의 공간 절약화 또는 처리 속도의 개선과 같은 과제에 대응하기 위하여, 보다 한층 고밀도화하는 것이 요구되고 있다. 고밀도화를 실현하는 기술의 일례로서, 복수의 배선 기판을 적층함으로써 삼차원 LSI 등의 다층 기판을 제작하는 다층 배선 기술이 알려져 있다.
다층 배선 기술에 있어서는 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 마련되어 있다. 도전성 재료가 매립된 TSV를 제작하기 위한 기술의 일례로서, 무전해 도금법이 알려져 있다.
무전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 경우에는, 하지와 도금층과의 밀착성 향상이 과제가 된다. 하지와 도금층과의 밀착성을 향상시키기 위한 기술의 일례로서, 도금층 형성을 위한 촉매로서 기능하는 팔라듐 등의 금속 촉매 입자를 하지에 결합시켜, 그 촉매를 도금 반응의 기점으로서 무전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 팔라듐 등의 금속 촉매 입자를 하지에 직접 결합시키고자 하면, 하지의 재료에 따라서는 금속 촉매 입자가 응집되어, 도금층을 형성하는데 충분한 균일성을 가지고 금속 촉매 입자를 하지에 결합시킬 수 없는 경우가 있다. 그 결과, 금속 촉매 입자가 촉매로서의 기능을 충분히 하지 못하여, 도금 형성이 효율적으로 행해지지 않거나 응집한 금속 촉매 입자가 다층 기판을 제작하는 방해가 되는 경우가 있다.
이러한 금속 촉매 입자의 응집을 방지하기 위한 기술의 일례로서, 실란 커플링제 등의 커플링제를 이용한 하지 처리에 의해, 하지 상에 자기 조직화 단분자막(SAM)을 형성하고, 자기 조직화 단분자막을 개재하여 팔라듐 등의 금속 촉매 입자를 하지에 결합시키는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1을 참조).
일본특허공개공보 2002-302773호
도금층을 형성하는 하지가, 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막인 경우, 팔라듐 등의 금속 촉매 입자를 불순물 도프 폴리 실리콘막에 직접 결합시키고자 하면, 금속 촉매 입자의 응집이 현저해지기 때문에, 금속 촉매 입자가 촉매로서의 기능을 충분히 하지 못하여, 그 후의 무전해 도금에 의한 도금층 형성이 충분히 행해지지 않는 경우가 있다. 또한, 응집한 금속 촉매 입자가 다층 기판을 제작할 시의 방해가 되는 경우가 있다. 한편, 하지 처리로서, 실란 커플링제에 의한 막(층) 형성(실란 커플링 처리)을 행할 경우, 실란 커플링제의 층이 반드시 단층이 아닌 경우가 있기 때문에, 도금층 형성의 촉매로서 이용되는 팔라듐 등의 금속 촉매 입자가 실란 커플링제에 의해 피복되고, 하지에 결합한 금속 촉매 입자가 도금층 형성을 위한 촉매로서의 기능을 충분히 하지 못하여, 도금층 형성이 효율적으로 행해지지 않는 경우가 있다.
따라서 본 발명은, 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판에 대하여, 실란 커플링 처리를 행하지 않아도, 기판의 불순물 도프 폴리 실리콘막에 팔라듐 원자를 응집하지 않고 결합시켜 촉매층을 형성할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 그리고 이 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하는, 알칼리성의 용액을 촉매액으로서 이용함으로써, 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판에 대하여, 실란 커플링 처리를 행하지 않아도, 기판의 불순물 도프 폴리 실리콘막에 팔라듐 원자를 응집하지 않고 결합시켜 촉매층을 형성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 또한 본 발명자는, 상기 촉매액을 이용하여 촉매층을 형성함으로써, 기판에 대하여 실란 커플링 처리를 행하지 않아도, 기판의 불순물 도프 폴리 실리콘막에 팔라듐 원자가 응집하지 않고 결합하는 것을, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용한 관찰, 및, X선 광전자 분광 분석법(XPS)을 이용한 분석에 의해 확인하고 있다. 또한, 상기 촉매액을 이용하여 형성한 촉매층을 가지는 기판에 있어서, 무전해 도금에 의해 촉매층 상에 도금층이 형성되는 것을 실제로 확인하고 있다.
본 발명은, 이하의 발명을 포함한다.
(1) 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판을 도금 처리하기 위한 기판 처리 장치로서, 상기 기판에 대하여, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하는, 알칼리성의 촉매액을 공급하는 촉매액 공급부와, 상기 기판에 대하여 도금액을 공급하는 도금액 공급부와, 상기 촉매액 공급부 및 도금액 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부가, 상기 기판에 대하여 상기 촉매액 공급부에 의해 상기 촉매액이 공급되고, 상기 촉매액의 공급 후에, 상기 기판에 대하여, 상기 도금액 공급부에 의해 상기 도금액이 공급되도록, 상기 촉매액 공급부 및 도금액 공급부를 제어하는, 상기 기판 처리 장치.
(2) 상기 기판이 기재와, 상기 기재 및 상기 불순물 도프 폴리 실리콘막의 사이에 형성된 절연막을 더 가지는, (1)에 기재된 기판 처리 장치.
(3) 상기 복소환식 화합물이 피롤린, 피롤, 이미다졸린, 이미다졸, 피라졸린, 피라졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피롤리딘, 이미다졸리딘, 피라졸리딘, 피페리딘 및 피페라진으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, (1) 또는 (2)에 기재된 기판 처리 장치.
(4) 상기 복소환식 화합물이 수산기, 카르복실기 및 황산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 가지는, (1) ~ (3) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.
(5) 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판을 도금 처리하기 위한 기판 처리 방법으로서, 상기 기판에 대하여, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하는, 알칼리성의 촉매액을 공급하여 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 공정과, 상기 촉매층 형성 공정 후에, 상기 기판에 대하여 도금액을 공급하여, 무전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 도금 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
(6) 상기 기판이 기재와, 상기 기재 및 상기 불순물 도프 폴리 실리콘막의 사이에 형성된 절연막을 더 가지는, (5)에 기재된 기판 처리 방법.
(7) 상기 복소환식 화합물이 피롤린, 피롤, 이미다졸린, 이미다졸, 피라졸린, 피라졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피롤리딘, 이미다졸리딘, 피라졸리딘, 피페리딘 및 피페라진으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, (5) 또는 (6)에 기재된 기판 처리 방법.
(8) 상기 복소환식 화합물이 수산기, 카르복실기 및 황산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 가지는, (5) ~ (7) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(9) 기판 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 기판 처리 장치를 제어하여, (5) ~ (8) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
본 발명에 따르면, 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판에 대하여, 실란 커플링 처리를 행하지 않아도, 기판의 불순물 도프 폴리 실리콘막에 팔라듐 원자를 응집하지 않고 결합시켜 촉매층을 형성할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 그리고 이 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기판 처리 장치가 구비하는 기판 처리부의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 기판 처리부가 구비하는 도금 처리부의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 행해지는 기판 처리 방법의 공정을 나타내는 도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<기판 처리 장치의 구성>
본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판 처리부(2)와, 기판 처리부(2)의 동작을 제어하는 제어부(3)를 구비한다.
기판 처리부(2)는 기판에 대한 각종 처리를 행한다. 기판 처리부(2)가 행하는 각종 처리에 대해서는 후술한다.
제어부(3)는 예를 들면 컴퓨터이며, 주제어부와 기억부를 구비한다. 주제어부는 예를 들면 CPU(Central Processing Unit)이며, 기억부에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 기판 처리부(2)의 동작을 제어한다. 기억부는 예를 들면 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 하드 디스크 등의 기억 디바이스로 구성되어 있고, 기판 처리부(2)에서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램을 기억한다. 또한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록된 것이어도 되고, 그 기억 매체로부터 기억부에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 기억 매체에는, 예를 들면 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 컴퓨터가 기판 처리 장치(1)를 제어하여 후술하는 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된다.
<기판 처리부의 구성>
이어서, 기판 처리부(2)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 기판 처리부(2)의 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 또한, 도 2 중의 점선은 기판을 나타낸다.
기판 처리부(2)는 기판에 대한 각종 처리를 행한다. 기판 처리부(2)가 행하는 처리는, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 방향족 또는 지방족의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하는 알칼리성의 촉매액(이하, '본 발명의 촉매액' 또는 단순히 '촉매액'이라고도 함)에 의해 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판에 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 처리와, 촉매층 형성 처리에 의해 형성된 촉매층 상에 무전해 도금층을 형성하는 무전해 도금 처리를 포함하는 한 특별히 한정되지 않는다. 또한 촉매층 형성 처리에 있어서, 촉매층은 기판의 불순물 도프 폴리 실리콘막 상에 형성된다. 따라서, 기판 처리부(2)가 행하는 처리에는, 촉매층 형성 처리, 및, 촉매층 형성 처리 후에 행해지는 무전해 도금 처리 외에, 그 외의 처리가 포함되어 있어도 된다. 그 외의 처리는, 예를 들면 가공 처리, 세정 처리, 린스 처리, 소성 처리, 무전해 구리(Cu) 도금 처리, 전해 구리(Cu) 도금 처리 등이다. 가공 처리로서는, 예를 들면 기재에 도체층을 작성하기 위한 오목부를 형성하는 오목부 형성 처리, 기재의 적어도 일방의 주면(主面)측(예를 들면, 오목부가 형성된 주면측)에 불순물 도프 폴리 실리콘막을 형성하는 막 형성 처리 등을 들 수 있다. 가공 처리는, 예를 들면 촉매층 형성 처리 전에 행해진다. 세정 처리는 세정액에 의해 기판을 세정하는 처리이며, 예를 들면 촉매층 형성 처리 전 및 촉매층 형성 처리 후 중 적어도 하나에 행해진다. 린스 처리는 린스액에 의해 기판에 잔존하는 각종 용액을 씻어내는 처리이며, 세정 처리 후, 다음의 처리를 행하기 전에 행해진다. 소성 처리란, 무전해 도금 처리에 의해 촉매층 상에 형성된 무전해 도금층의 소성을 행하는 처리이다. 무전해 Cu 도금 처리란, 무전해 도금 처리에 의해 촉매층 상에 형성된 무전해 도금층 상에, 무전해 Cu 도금층을 형성하는 처리이다. 형성된 무전해 Cu 도금층은 전해 Cu 도금 처리를 행할 시의 시드층으로서의 기능을 가진다. 전해 Cu 도금 처리란, 무전해 Cu 도금 처리에 의해 형성된 무전해 Cu 도금층(시드층) 상에 전해 Cu 도금층을 형성하는 처리이다. 이러한 그 외의 처리는, 1 종 또는 2 종 이상을 조합하여 행해도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 미리 표면에 오목부가 형성된 기판을 기판 처리부(2)에 반입하여 각종 처리를 행하는데, 표면에 가공 처리가 되어 있지 않은 기재를 기판 처리부(2)로 반입하여, 기재 표면에 오목부를 형성하는 가공 처리, 기재의 적어도 일방의 주면측(예를 들면, 오목부가 형성된 주면측)에 불순물 도프 폴리 실리콘막을 형성하는 막 형성 처리 등을 기판 처리부(2)에 있어서 행하여 기판을 제조하고, 그 후에 각종 처리를 제공해도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 기판 처리부(2)는, 본 발명의 촉매액에 의해 기판 표면에 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 처리와, 촉매층 형성 처리에 의해 기판 표면에 형성된 촉매층 상에 무전해 도금층을 형성하는 무전해 도금 처리를 포함하는 처리를 행한다.
기판 처리부(2)는 반입출 스테이션(21)과, 반입출 스테이션(21)에 인접하여 마련된 처리 스테이션(22)을 구비한다.
반입출 스테이션(21)은 배치부(211)와, 배치부(211)에 인접하여 마련된 반송부(212)를 구비한다.
배치부(211)에는 복수 매의 기판을 수평 상태로 수용하는 복수의 반송 용기(이하 '캐리어(C)'라고 함)가 배치된다.
반송부(212)는 반송 기구(213)와 전달부(214)를 구비한다. 반송 기구(213)는 기판을 유지하는 유지 기구를 구비하고, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하게 되도록 구성되어 있다.
처리 스테이션(22)은, 기판에, 촉매층 형성 처리 및 무전해 도금 처리를 포함하는 처리를 행하는 도금 처리부(4)를 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 처리 스테이션(22)이 가지는 도금 처리부(4)의 수는 2 이상이지만, 1이어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 도금 처리부(4)는 정해진 방향으로 연장되는 반송로(221)의 양측에 배열되어 있지만, 반송로(221)의 일방측에 배열되어 있어도 된다. 또한, 기판 처리부(2)는 가공 처리부, 소성 처리부, 무전해 Cu 도금 처리부, 전해 Cu 도금 처리부 등을 더 구비하고 있어도 된다. 각 처리부에 있어서는, 상술한 가공 처리, 소성 처리, 무전해 Cu 도금 처리, 전해 Cu 도금 처리가 각각 행해진다.
반송로(221)에는 반송 기구(222)가 마련되어 있다. 반송 기구(222)는 기판을 유지하는 유지 기구를 구비하고, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하게 되도록 구성되어 있다.
이하, 도 4에 나타내는 바와 같이, 도금 처리부(4)에 있어서의 기판 처리 전의 초기 기판(도금 처리부(4)에 의한 기판 처리의 대상이 되는 기판)을 '기판(W1)'(도 4의 (a)), 기판(W1)의 표면에 촉매층(91)을 형성하는 촉매층 형성 처리 후의 기판을 '기판(W2)'(도 4의 (b)), 기판(W2)의 촉매층 상에 무전해 도금층(92)을 형성하는 무전해 도금 처리 후의 기판을 '기판(W3)'(도 4의 (c))이라고 한다. 또한, 무전해 도금 처리 후의 기판(W3)에 대하여 그 외의 처리가 행해질 경우, 기판(W3)의 무전해 도금층 상에 무전해 Cu 도금층(93)을 형성하는 무전해 Cu 도금 처리 후의 기판을 '기판(W4)'(도 4의 (d)), 기판(W4)의 오목부에 전해 Cu 도금(94)을 충전하는 전해 Cu 도금 처리 후의 기판을 '기판(W5)'(도 4의 (e)), 기판(W5)의 이면측(오목부를 가지는 면과는 반대측)을 화학 기계 연마 처리한 후의 기판을 '기판(W6)'(도 4의 (f))이라고 한다.
기판 처리부(2)에 있어서, 반입출 스테이션(21)의 반송 기구(213)는, 캐리어(C)와 전달부(214)와의 사이에서 기판(W1, W3)의 반송을 행한다. 구체적으로, 반송 기구(213)는, 배치부(211)에 배치된 캐리어(C)로부터 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 전달부(214)에 배치한다. 또한 반송 기구(213)는, 처리 스테이션(22)의 반송 기구(222)에 의해 전달부(214)에 배치된 기판(W3)을 취출하고, 배치부(211)의 캐리어(C)에 수용시킨다.
기판 처리부(2)에 있어서, 처리 스테이션(22)의 반송 기구(222)는, 전달부(214)와 도금 처리부(4)와의 사이에서 기판(W1, W3)의 반송을 행한다. 구체적으로, 반송 기구(222)는, 전달부(214)에 배치된 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 도금 처리부(4)에 반입한다. 또한, 반송 기구(222)는 도금 처리부(4)로부터 기판(W3)을 취출하고, 취출한 기판(W3)을 전달부(214)에 배치한다.
<도금 처리부의 구성>
이어서, 도금 처리부(4)의 구성에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도금 처리부(4)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 또한 도 3에 있어서, 'W'는 기판의 처리 단계에 따라 상술한 기판(W1 ~ W3) 중 어느 하나를 나타낸다.
도금 처리부(4)는, 본 발명의 촉매액을 이용하여, 기판(W1)의 표면에 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 처리와, 촉매층 형성 처리 후의 기판(W2)의 촉매층 상에 무전해 도금층을 형성하는 무전해 도금 처리를 포함하는 처리를 행한다. 또한 도금 처리부(4)가 행하는 처리는, 본 발명의 촉매액을 이용하여, 기판(W1)의 표면에 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 처리와, 촉매층 형성 처리 후의 기판(W2)의 촉매층 상에, 무전해 도금층을 형성하는 무전해 도금 처리를 포함하는 한 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 도금 처리부(4)가 행하는 처리에는, 촉매층 형성 처리, 및, 촉매층 형성 처리 후에 행해지는 무전해 도금 처리 이외의 처리가 포함되어 있어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 도금 처리부(4)는, 기판(W1)에 촉매액을 공급하여, 기판(W1)의 표면에 촉매층 형성 처리를 행하는 촉매액 공급부(43a), 및, 촉매층 형성 처리 후의 기판(W2)에 무전해 도금층을 형성하기 위한 도금액을 공급하여, 기판(W2)의 촉매층 상에 무전해 도금층을 형성시키는 도금액 공급부(45) 외에, 세정액 공급부(43b) 및 린스액 공급부(43c)를 포함한다. 세정액 공급부(43b)는 기판을 세정하는 세정액을 공급하고, 린스액 공급부(43c)는 기판에 잔존하는 각종 용액을 씻어내는 린스액을 공급한다. 세정액 공급부(43b) 및 린스액 공급부(43c)를 구비할지 여부는 임의이며, 이러한 공급부에서 행해지는 처리는 다른 장치 등을 이용하여 행해져도 된다.
기판(W1)은 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 한 특별히 한정되지 않는다. 기판(W1)으로서는, 예를 들면 기재와, 이 기재의 적어도 일방의 주면측에 형성된 불순물 도프 폴리 실리콘막을 가지는 기판이 이용된다. 기재로서는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 등을 들 수 있다. 기재는 오목부를 가지고 있어도 된다. 기재가 오목부를 가지는 경우, 불순물 도프 폴리 실리콘막은 오목부가 형성된 주면측에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 불순물 도프 폴리 실리콘막은, 기재의 적어도 일방의 주면에 직접 형성되어 있어도 되고, 기재의 적어도 일방의 주면측에 중간층을 개재하여 형성되어 있어도 된다. 즉, 기판(W1)은, 기재와 불순물 도프 폴리 실리콘막과의 사이에 형성된 중간층을 가지고 있어도 된다. 중간층으로서는, 예를 들면 절연막 등을 들 수 있고, 절연막으로서는, 예를 들면 SiO2막, SiN막, Low-k막이라 불리는 저유전율막 등의 층간 절연막을 들 수 있다. Low-k막은, 예를 들면 비유전율이 이산화 실리콘의 비유전율보다 낮은 막, 예를 들면 SiOC막 등이다. 또한, 불순물 도프 폴리 실리콘막에 포함되는 불순물은 폴리 실리콘막에 전기 전도성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 불순물로서는, 예를 들면 인 등의 5가 원소의 원자, 붕소 등의 3가 원소의 원자 등을 들 수 있다. 불순물 도프 폴리 실리콘막에 포함되는 불순물은 1 종의 원자여도 되고, 2 종 이상의 원자여도 된다. 또한, 불순물 도프 폴리 실리콘막에 포함되는 불순물의 양에 관하여 '고농도'란, 불순물인 원자가, 불순물 도프 폴리 실리콘막 1 cm3당 1015 개(1015 개/cm3) 이상 포함되는 것을 의미한다. 불순물 도프 폴리 실리콘막에 포함되는 불순물의 양은, 1015 개/cm3 이상인 한 특별히 한정되지 않는다. 불순물로서 복수 종의 원자가 포함되는 경우, 상기 불순물 원자의 개수는 각종 원자의 수의 합계를 의미한다.
도금 처리부(4)는 챔버(41)를 구비하고, 챔버(41) 내에서 촉매층 형성 처리 및 무전해 도금 처리를 포함하는 기판 처리를 행한다.
도금 처리부(4)는 기판 유지부(42)를 구비한다. 기판 유지부(42)는 챔버(41) 내에 있어서 연직 방향으로 연장되는 회전축(421)과, 회전축(421)의 상단부에 장착된 턴테이블(422)과, 턴테이블(422)의 상면 외주부에 마련되고, 기판(W1)의 외연부를 지지하는 척(423)과, 회전축(421)을 회전 구동하는 구동부(424)를 구비한다.
기판(W1)은 척(423)에 지지되고, 턴테이블(422)의 상면으로부터 약간 이간된 상태에서, 턴테이블(422)에 수평 유지된다. 본 실시 형태에 있어서, 기판 유지부(42)에 의한 기판(W1)의 유지 방식은, 가동의 척(423)에 의해 기판(W1)의 외연부를 파지하는 이른바 메커니컬 척 타입이지만, 기판(W1)의 이면을 진공 흡착하는 이른바 진공 척 타입이어도 된다.
회전축(421)의 기단부는 구동부(424)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 회전축(421)의 선단부는, 턴테이블(422)을 수평으로 지지한다. 회전축(421)이 회전하면, 회전축(421)의 상단부에 장착된 턴테이블(422)이 회전하고, 이에 의해, 척(423)에 지지된 상태로 턴테이블(422)에 유지된 기판(W1)이 회전한다. 제어부(3)는 구동부(424)의 동작을 제어하여, 기판(W1)의 회전 타이밍, 회전 속도 등을 제어한다.
도금 처리부(4)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 각각, 촉매액(L1), 세정액(L2) 및 린스액(L3)을 공급하는 촉매액 공급부(43a), 세정액 공급부(43b) 및 린스액 공급부(43c)를 구비한다.
촉매액 공급부(43a)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여, 촉매액(L1)을 토출하는 노즐(431a)과, 노즐(431a)에 촉매액(L1)을 공급하는 촉매액 공급원(432a)을 구비한다. 촉매액 공급원(432a)이 가지는 탱크에는 촉매액(L1)이 저류되어 있고, 노즐(431a)에는, 촉매액 공급원(432a)으로부터 밸브(433a) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(434a)를 통하여 촉매액(L1)이 공급된다.
세정액 공급부(43b)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여, 세정액(L2)을 토출하는 노즐(431b)과, 노즐(431b)에 세정액(L2)을 공급하는 세정액 공급원(432b)을 구비한다. 세정액 공급원(432b)이 가지는 탱크에는 세정액(L2)이 저류되어 있고, 노즐(431b)에는, 세정액 공급원(432b)으로부터 밸브(433b) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(434b)를 통하여 세정액(L2)이 공급된다.
린스액 공급부(43c)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 린스액(L3)을 토출하는 노즐(431c)과, 노즐(431c)에 린스액(L3)을 공급하는 린스액 공급원(432c)을 구비한다. 린스액 공급원(432c)이 가지는 탱크에는 린스액(L3)이 저류되어 있고, 노즐(431c)에는, 린스액 공급원(432c)으로부터 밸브(433c) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(434c)를 통하여 린스액(L3)이 공급된다.
촉매액(L1), 세정액(L2) 및 린스액(L3)은 모두 도금액(M1)을 사용하는 무전해 도금 처리 전에 행해지는 전처리용의 용액이다.
본 발명의 촉매액인 촉매액(L1)은, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 방향족 또는 지방족의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하고, 알칼리성으로 조정되어 있다. 여기서 '알칼리성'이란 pH가 7보다 큰 것을 의미하고, 바람직하게는 pH8 ~ 14이며, 보다 바람직하게는 pH8 ~ 12이다. pH를 상기 범위로 조정함으로써, 복소환식 화합물과 팔라듐 이온의 착체가 형성되기 쉬워진다. 이러한 착체를 포함하는 촉매액을 이용함으로써, 실란 커플링제에 의한 처리를 행하지 않아도 기판의 불순물 도프 폴리 실리콘막에 팔라듐 원자를 응집하지 않고 결합시켜 촉매층을 형성할 수 있다. 팔라듐 이온과 함께 착체를 구성하는 복소환식 화합물 중 5 원환의 방향족인 것으로서는, 예를 들면 피롤린, 피롤, 이미다졸린, 이미다졸, 피라졸린, 피라졸 등을 들 수 있고, 6 원환의 방향족인 것으로서는, 예를 들면 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진 등을 들 수 있다. 5 원환의 지방족인 것으로서는, 예를 들면 피롤리딘, 이미다졸리딘, 피라졸리딘 등을 들 수 있고, 6 원환의 지방족인 것으로서는, 예를 들면 피페리딘, 피페라진 등을 들 수 있다. 이러한 복소환식 화합물 중 위치 이성체를 가지는 것은, 각각의 위치 이성체도 포함된다. 또한, 이러한 복소환식 화합물은 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기는 친수성기인 것이 바람직하다. 친수기로서는, 예를 들면 수산기, 카르복실기, 황산기 등을 들 수 있다. 착체를 구성하는 팔라듐 이온을 공급하는 팔라듐 이온 공급원은, 팔라듐 이온을 공급할 수 있는 것인 한 특별히 한정되지 않는다. 팔라듐 이온 공급원으로서는, 예를 들면 염화 팔라듐 등의 팔라듐염을 들 수 있다. 또한, 촉매액(L1)의 용매는 팔라듐을 이온화할 수 있는 용매인 한 특별히 한정되지 않는다. 촉매액(L1)의 용매로서는, 예를 들면 팔라듐염을 용해하여 팔라듐 이온을 발생시킬 수 있는 극성 용매를 이용할 수 있다. 극성 용매는 유기 극성 용매 및 무기 극성 용매 모두 이용할 수 있다. 바람직한 극성 용매는 순수 등의 물이다.
또한, 기판(W1)이 오목부를 가지는 경우, 오목부의 하부까지 촉매액(L1)을 충분히 확산시키기 위하여, 촉매액(L1)의 점성 계수를 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
세정액(L2)으로서는, 예를 들면 사과산, 호박산, 구연산, 마론산 등을 사용할 수 있다.
린스액(L3)으로서는, 예를 들면 순수 등을 사용할 수 있다.
도금 처리부(4)는, 노즐(431a ~ 431c)을 구동하는 노즐 이동 기구(46)를 가진다. 노즐 이동 기구(46)는 암(461)과, 암(461)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(462)와, 암(461)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(463)를 가진다. 노즐(431a ~ 431c)은 이동체(462)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(46)는 노즐(431a ~ 431c)을, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)의 중심의 상방의 위치와 기판(W1)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 후술하는 컵(47)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 노즐(431a ~ 431c)은 공통의 암에 의해 유지되어 있지만, 각각 다른 암에 유지되어 독립적으로 이동할 수 있도록 되어 있어도 된다.
도금 처리부(4)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액(M1)을 공급하는 도금액 공급부(45)를 구비한다. 도금액 공급부(45)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액(M1)을 토출하는 노즐(451a)과, 노즐(451a)에 도금액(M1)을 공급하는 도금액 공급원(452a)을 구비한다. 도금액 공급원(452a)이 가지는 탱크에는 도금액(M1)이 저류되어 있고, 노즐(451a)에는 공급관로(454a)를 통하여 도금액(M1)이 공급된다.
도금액(M1)은 자기 촉매형(환원형) 무전해 도금용의 도금액이다. 도금액(M1)은 코발트(Co) 이온, 니켈(Ni) 이온, 텅스텐(W) 이온 등의 금속 이온과, 차아인산, 디메틸 아민보란 등의 환원제를 함유한다. 또한 자기 촉매형(환원형) 무전해 도금에서는, 도금액(M1) 중의 금속 이온이, 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응으로 방출되는 전자에 의해 환원되고, 금속층이 석출된다. 도금액(M1)은 첨가제 등을 함유하고 있어도 된다. 도금액(M1)을 사용한 도금 처리에 의해 발생하는 금속층(도금층)으로서는, 예를 들면 CoWB, CoB, CoWP, CoWBP, NiWB, NiB, NiWP, NiWBP 등을 들 수 있다. 도금층 중의 P는, P를 포함하는 환원제(예를 들면 차아인산)에 유래하고, 도금층 중의 B는, B를 포함하는 환원제(예를 들면 디메틸 아민보란)에 유래한다.
도금액 공급원(452a)이 가지는 탱크에는 펌프(455a) 및 제 1 가열부(456a)가 개재 설치된 순환관로(457a)가 접속되어 있다. 탱크 중의 도금액(M1)은, 순환관로(457a)를 순환하면서 저류 온도로 가열된다. '저류 온도'는, 도금액(M1) 중에서의 자기 반응에 의한 금속 이온의 석출이 진행되는 온도(도금 온도)보다 낮고, 또한 상온보다 높은 온도이다.
공급관로(454a)에는 도금액(M1)을 저류 온도보다 높은 토출 온도로 가열하는 제 2 가열부(458a)가 개재 설치되어 있다. 제 2 가열부(458a)는, 제 1 가열부(456a)에 의해 저류 온도로 가열된 도금액(M1)을 토출 온도까지 더 가열한다. '토출 온도'는 상술한 도금 온도와 동일하거나, 또는 도금 온도보다 높은 온도이다.
본 실시 형태에서는, 도금액(M1)이, 제 1 가열부(456a) 및 제 2 가열부(458a)에 의해 2 단계로 도금 온도 이상의 온도로 가열된다. 이 때문에, 도금액(M1)이 탱크 중에서 도금 온도 이상의 온도로 가열되는 경우에 비해, 탱크 중에 있어서의 도금액(M1) 중의 환원제의 실활, 성분의 증발 등을 방지할 수 있고, 이에 의해, 도금액(M1)의 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 탱크에 있어서 도금액(M1)이 상온으로 저류되고, 그 후에 제 2 가열부(458a)에 의해 도금 온도 이상의 온도로 가열되는 경우에 비해, 도금액(M1)을 작은 에너지로 신속하게 도금 온도 이상의 온도로 가열할 수 있으며, 이에 의해 금속 이온의 석출을 억제할 수 있다.
도금액 공급원(452a)이 가지는 탱크에는, 도금액(M1)의 각종 성분을 저류하는 복수의 약액 공급원(미도시)으로부터 각종 약액이 공급된다. 예를 들면, Co 이온을 포함하는 CoSO4 금속염, 환원제(예를 들면, 차아인산 등), 첨가제 등의 약액이 공급된다. 이 때, 탱크 내에 저류되는 도금액(M1)의 성분이 적절히 조정되도록, 각종 약액의 유량이 조정된다. 탱크에는, 도금액(M1) 중의 용존 산소 및 용존 수소를 제거하는 탈기부(미도시)가 마련되어 있어도 된다. 탈기부는, 예를 들면 질소 등의 불활성 가스를 탱크 내에 공급하고, 도금액(M1) 중에 질소 등의 불활성 가스를 용해시켜, 이미 도금액(M1) 중에 용존하고 있는 산소, 수소 등의 그 외의 가스를 도금액(M1)의 외부로 배출할 수 있다. 도금액(M1)으로부터 배출된 산소, 수소 등의 가스는, 배기부(미도시)에 의해 탱크로부터 배출할 수 있다. 순환관로(457a)에는 필터(미도시)가 개재 설치되어 있어도 된다. 순환관로(457a)에 필터가 개재 설치됨으로써, 도금액(M1)을 제 1 가열부(456a)에 의해 가열할 시, 도금액(M1)에 포함되는 다양한 불순물을 제거할 수 있다. 순환관로(457a)에는 도금액(M1)의 특성을 모니터하는 모니터부(미도시)가 마련되어 있어도 된다. 모니터부로서는, 예를 들면 도금액(M1)의 온도를 모니터하는 온도 모니터부, 도금액(M1)의 pH를 모니터하는 pH 모니터부 등을 들 수 있다.
도금 처리부(4)는 노즐(451a)을 구동하는 노즐 이동 기구(44)를 구비한다. 노즐 이동 기구(44)는 암(441)과, 암(441)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(442)와, 암(441)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(443)를 가진다. 노즐(451a)은 이동체(442)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(44)는 노즐(451a)을 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)의 중심의 상방의 위치와 기판(W1)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 후술하는 컵(47)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다.
도금 처리부(4)는 배출구(471a, 471b, 471c)를 가지는 컵(47)을 구비한다. 컵(47)은 기판 유지부(42)의 주위에 마련되어 있고, 기판(W1)으로부터 비산한 각종 처리액(예를 들면, 도금액, 세정액, 린스액, 촉매액 등)을 받는다. 컵(47)에는, 컵(47)을 상하 방향으로 구동시키는 승강 기구(48)와, 기판(W1)으로부터 비산한 각종 처리액을 각각 배출구(471a, 471b, 471c)로 모아 배출하는 액 배출 기구(49a, 49b, 49c)가 마련되어 있다. 예를 들면, 기판(W1)으로부터 비산한 도금액(M1)은 액 배출 기구(49a)로부터 배출되고, 기판(W1)으로부터 비산한 촉매액(L1)은 액 배출 기구(49b)로부터 배출되고, 기판(W1)으로부터 비산한 세정액(L2) 및 린스액(L3)은 액 배출 기구(49c)로부터 배출된다.
<기판 처리 방법>
이어서, 기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4의 (a) ~ (c)는 기판 처리 방법이 실시된 기판을 나타내는 개략 단면도이다. 도 4 중, 'S'는 기재(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)를 나타내고, '90'은 불순물 도프 폴리 실리콘막을 나타낸다.
기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법은, 오목부(9a)를 가지는 기재(S)와, 그 일방의 주면측(오목부(9a)가 형성된 주면측)의 최외층에 형성된 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)을 가지는 기판(W1)에 대하여, 본 발명의 촉매액에 의해, 기판(W1)의 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)에 촉매층(91)을 형성하는 촉매층 형성 공정과, 촉매층 형성 공정에 의해 기판(W1)의 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)에 형성된 촉매층(91) 상에 무전해 도금 처리에 의해 무전해 도금층(92)을 형성하는 무전해 도금 공정을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 촉매층 형성 공정 및 무전해 도금 공정은 모두 동일한 도금 처리부(4)에서 행해지지만, 이들 공정은 상이한 처리부에서 행해져도 된다. 도금 처리부(4)의 동작은 제어부(3)에 의해 제어된다.
먼저, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 오목부(9a)를 가지는 기재(S)와, 그 일방의 주면측(오목부(9a)가 형성된 주면측)의 최외층에 형성된 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)을 가지는 기판(W1)을 준비한다. 본 실시 형태에 있어서는, 기판(W1)으로서, 미리 도체층을 형성하기 위한 오목부(9a)를 가지는 기재(S)와, 그 일방의 주면측(오목부(9a)가 형성된 주면측)의 최외층에 형성된 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)을 가지는 기판을 이용하지만, 기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법은, 기재(S)에 도체층을 형성하기 위한 오목부(9a)를 형성하는 처리, 기재(S)의 일방의 주면측(오목부(9a)가 형성된 주면측)에 직접 또는 중간층(예를 들면, 절연막)을 개재하여 불순물 도프 폴리 실리콘막을 형성하는 처리 등을 포함해도 된다. 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)에 오목부(9a)를 형성하는 방법은, 공지의 방법으로부터 적절히 채용할 수 있다. 구체적으로, 예를 들면 드라이 에칭 기술로서, 불소계 또는 염소계 가스 등을 이용한 범용적 기술을 적용할 수 있지만, 특히 애스펙트비(홀의 깊이 / 홀의 직경)가 큰 홀을 형성하기 위해서는, 고속의 심굴 에칭이 가능한 ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching : 유도 결합 플라즈마-반응성 이온 에칭)의 기술을 채용한 방법을 보다 적절히 채용할 수 있고, 특히 육불화 유황을 이용한 에칭 단계와 C4F8 등의 불소계 가스를 이용한 보호 단계를 반복하면서 행하는 보슈 프로세스라고 불리는 방법을 적절히 채용할 수 있다.
기판(W1)은 도금 처리부(4)에 반입된다. 이 때, 반송 기구(213)는 배치부(211)에 배치된 캐리어(C)로부터 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 전달부(214)에 배치한다. 반송 기구(222)는 전달부(214)에 배치된 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 도금 처리부(4)에 반입한다.
도금 처리부(4)에 반입된 기판(W1)은 기판 유지부(42)에 의해 유지된다. 이 때, 기판 유지부(42)는, 기판(W1)의 외연부를 척(423)에 의해 지지한 상태로, 턴테이블(422)에 수평 유지한다. 구동부(424)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨다. 제어부(3)는 구동부(424)의 동작을 제어하여, 기판(W1)의 회전 타이밍, 회전 속도 등을 제어한다.
도금 처리부(4)에 있어서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을, 본 발명의 촉매액(L1)으로 처리하는 촉매층 형성 공정이 행해진다. 촉매층 형성 공정에 의해, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(W1)의 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)에 촉매층(91)이 형성된다. 촉매액(L1)에 대해서는 상술한 바와 같다. 본 발명의 촉매액(L1)으로 기판(W1)을 처리함으로써, 실란 커플링 처리를 행하지 않아도, 기판(W1)의 불순물 도프 폴리 실리콘막에 팔라듐 원자를 응집하지 않고 결합시켜 촉매층(91)을 형성할 수 있다.
촉매층 형성 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 촉매액 공급부(43a)의 노즐(431a)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시켜, 노즐(431a)로부터 기판(W1)에 대하여 촉매액(L1)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는, 촉매액 공급부(43a)의 동작을 제어하여, 촉매액(L1)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 촉매액(L1)은, 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W1)의 불순물 도프 폴리 실리콘막(90)의 표면 전체에 촉매층(91)이 형성된다. 기판(W1)으로부터 비산한 촉매액(L1)은, 컵(47)의 배출구(471b) 및 액 배출 기구(49b)를 거쳐 배출된다. 촉매층 형성 공정이 완료되면, 기판(W2)이 얻어진다.
촉매층 형성 공정 전의 기판(W1)에 대하여, 도금 처리부(4)에서 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다. 세정 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 세정액 공급부(43b)의 노즐(431b)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시켜, 노즐(431b)로부터 기판(W1)에 대하여 세정액(L2)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는, 세정액 공급부(43b)의 동작을 제어하여, 세정액(L2)의 공급의 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 세정액(L2)은, 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 오염 또는 각종 처리 용액 등이 제거된다. 세정액(L2)에 대해서는 상술한 바와 같다. 기판(W1)으로부터 비산한 세정액(L2)은, 컵(47)의 배출구(471c) 및 액 배출 기구(49c)를 거쳐 배출된다.
또한, 촉매층 형성 공정 후의 기판(W2)에 대하여, 도금 처리부(4)에서 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다. 기판(W2)에 대한 세정 공정에서는, 기판(W1)에 대하여 행해지는 것과 동일한 공정이 행해진다.
또한, 기판(W1)에 대한 세정 공정 후, 촉매층 형성 공정을 행하기 전에, 도금 처리부(4)에서 린스 공정을 행하는 것이 바람직하다. 린스 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 린스액 공급부(43c)의 노즐(431c)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시켜, 노즐(431c)로부터 기판(W1)에 대하여 린스액(L3)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는, 린스액 공급부(43b)의 동작을 제어하여, 린스액(L3)의 공급의 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 린스액(L3)은, 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 세정액(L2)이 씻겨내진다. 린스액(L3)에 대해서는 상술한 바와 같다. 기판(W1)으로부터 비산한 린스액(L3)은, 컵(47)의 배출구(471c) 및 액 배출 기구(49c)를 거쳐 배출된다.
또한, 기판(W2)에 대한 세정 공정 후, 다음의 공정을 행하기 전에, 도금 처리부(4)에서 린스 공정을 행하는 것이 바람직하다. 기판(W2)에 대한 린스 공정에서는, 기판(W1)에 대하여 행해지는 것과 동일한 린스 공정이 행해진다.
촉매층 형성 공정 후(촉매층 형성 공정 후에 세정 공정 및 린스 공정 중 적어도 하나를 행할 경우에는, 그들 공정 후)에, 도금 처리부(4)에서, 기판(W2)이 그 표면에 가지는 촉매층(91) 상에, 무전해 도금 처리에 의해 무전해 도금층(92)을 형성하는 무전해 도금 공정을 행한다. 무전해 도금 공정에 의해, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 촉매층(91) 상에 무전해 도금층(92)이 형성된다. 무전해 도금 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W2)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 도금액 공급부(45)의 노즐(451a)을 기판(W2)의 중앙 상방에 위치시켜, 노즐(451a)로부터 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는, 도금액 공급부(45)의 동작을 제어하여, 도금액(M1)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W2)에 공급된 도금액(M1)은, 기판(W2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W2)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W2)이 그 표면에 가지는 촉매층(91) 상에 무전해 도금층(92)이 형성된다. 기판(W2)으로부터 비산한 도금액(M1)은, 컵(47)의 배출구(471a) 및 액 배출 기구(49a)를 거쳐 배출된다. 무전해 도금 공정이 완료되면, 기판(W3)이 얻어진다.
무전해 도금 공정에 있어서의 도금액(M1)의 공급량, 공급 시간 등은 형성시켜야 할 무전해 도금층(92)의 두께 등에 따라 적절히 조정된다. 예를 들면, 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 공급함으로써, 기판(W2)이 그 표면에 가지는 촉매층(91) 상에 초기 도금층을 형성할 수 있고, 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 더 계속 공급함으로써, 초기 도금층 상에서 도금 반응을 진행시켜, 원하는 두께를 가지는 무전해 도금층(92)을 형성할 수 있다. 형성된 무전해 도금층(92)은, 후술하는 도 4의 (d) ~ (f)에서 나타내는 공정에서 형성되는 Cu 도금층의 확산을 방지하기 위한 배리어층으로서의 기능을 가진다.
도금 처리부(4)에서, 무전해 도금 공정 후에 기판(W3)을 건조시키는 건조 공정을 행하는 것이 바람직하다. 건조 공정에서는, 자연 건조에 의해, 기판(W3)을 회전시킴으로써 혹은 건조용 용매 또는 건조용 가스를 기판(W3)에 분사함으로써, 기판(W3)을 건조시킬 수 있다.
도금 처리부(4)에 있어서의 기판 처리 후의 기판(W3)은, 도금 처리부(4)로부터 배출되거나, 또는 후술하는 가일층의 처리에 제공된다. 도금 처리부(4)로부터 배출되는 경우, 반송 기구(222)는, 도금 처리부(4)로부터 기판(W3)을 취출하고, 취출한 기판(W3)을 전달부(214)에 배치한다. 반송 기구(213)는, 반송 기구(222)에 의해 전달부(214)에 배치된 기판(W3)을 취출하고, 배치부(211)의 캐리어(C)에 수용시킨다.
이하, 기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법에 의해 처리한 후의 기판(W3)의 가일층의 처리의 일례에 대하여 도 4의 (d) ~ (f)를 참조하여 설명한다. 도 4의 (d) ~ (f)는, 기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법에 의해 처리한 후, 후술하는 각 처리를 행한 후의 기판을 나타내는 개략 단면도이다. 도 4 중, 기판(W1) ~ 기판(W3)은 상술한 바와 같다. 또한 도 4 중, 무전해 Cu 도금 공정에 의해 기판(W3)의 무전해 도금층(92) 상에 무전해 Cu 도금층(93)이 형성된 기판을 '기판(W4)', 기판(W4) 상의 무전해 Cu 도금층(93)을 시드층으로서, 전해 Cu 도금 공정에 의해 기판(W4)의 오목부(9a)에 전해 Cu 도금(94)이 충전된 기판을 '기판(W5)', 및, 기판(W5)의 이면측(오목부(9a)를 가지는 면의 반대측)을 화학 기계 연마한 기판을 '기판(W6)'이라고 한다.
기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법에 의해 처리한 후의 기판(W3)(도 4의 (c))은, 도금 처리부(4)에 있어서의 무전해 도금 공정 후에, 무전해 도금층(92)을 굽는 소성 공정을 행해도 된다. 소성 공정은, N2 가스를 충전하여 불활성 분위기로 한 밀폐 케이싱 내에서, 기판(W3)을 핫 플레이트 상에서 가열하여 행해진다. 이와 같이 하여 기판(W3)의 무전해 도금층(92)이 구워진다. 무전해 도금층(92)을 구울 시의 소성 온도는, 150 ~ 200 ℃, 소성 시간은 10 ~ 30 분인 것이 바람직하다. 이와 같이 기판(W3) 상의 무전해 도금층(92)을 구움으로써, 무전해 도금층(92) 내의 수분을 외방으로 방출할 수 있고, 동시에 무전해 도금층(92) 내의 금속 간 결합을 높일 수 있다.
또한, 무전해 도금층(92)의 소성 공정을 행한 후에, 무전해 도금 공정에 의해 촉매층(91) 상에 형성된, 배리어층으로서의 기능을 가지는 무전해 도금층(92) 상에, 시드층으로서의 기능을 가지는 무전해 Cu 도금층(93)을 형성하는 무전해 Cu 도금 공정(도 4의 (d))을 포함해도 된다. 무전해 Cu 도금 공정이 완료되면, 기판(W4)이 얻어진다. 또한, 무전해 Cu 도금층(93)을 시드층으로서 기판 오목부에 전해 Cu 도금(94)을 충전하는 전해 Cu 도금 공정(도 4의 (e))을 포함해도 된다. 전해 Cu 도금 공정이 완료되면, 기판(W5)이 얻어진다. 또한 기판(W5)의 이면측(오목부(9a)를 가지는 면의 반대측)을 화학 기계 연마하는 화학 연마 공정(도 4의 (f))을 포함하고 있어도 된다. 화학 연마 공정이 완료되면, 기판(W6)이 얻어진다.
1 : 기판 처리 장치
2 : 기판 처리부
3 : 제어부
4 : 도금 처리부
43a : 촉매액 공급부
45 : 도금액 공급부

Claims (9)

  1. 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판을 도금 처리하기 위한 기판 처리 장치로서,
    상기 기판에 대하여, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하는 알칼리성의 촉매액을 공급하는 촉매액 공급부와,
    상기 기판에 대하여 도금액을 공급하는 도금액 공급부와,
    상기 촉매액 공급부 및 도금액 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부가, 상기 기판에 대하여 상기 촉매액 공급부에 의해 상기 촉매액이 공급되고, 상기 촉매액의 공급 후에 상기 기판에 대하여 상기 도금액 공급부에 의해 상기 도금액이 공급되도록, 상기 촉매액 공급부 및 도금액 공급부를 제어하는, 상기 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 기재와, 상기 기재 및 상기 불순물 도프 폴리 실리콘막의 사이에 형성된 절연막을 더 가지는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복소환식 화합물이 피롤린, 피롤, 이미다졸린, 이미다졸, 피라졸린, 피라졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피롤리딘, 이미다졸리딘, 피라졸리딘, 피페리딘 및 피페라진으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복소환식 화합물이 수산기, 카르복실기 및 황산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 가지는, 기판 처리 장치.
  5. 불순물을 고농도로 함유하는 불순물 도프 폴리 실리콘막을 표면에 가지는 기판을 도금 처리하기 위한 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판에 대하여, 헤테로 원자로서 1 또는 2 개의 질소 원자를 가지는 단환의 5 또는 6 원환의 복소환식 화합물과 팔라듐 이온과의 착체를 포함하는 알칼리성 촉매액을 공급하여 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 공정과,
    상기 촉매층 형성 공정 후에, 상기 기판에 대하여 도금액을 공급하여, 무전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 도금 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판이 기재와, 상기 기재 및 상기 불순물 도프 폴리 실리콘막의 사이에 형성된 절연막을 더 가지는, 기판 처리 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 복소환식 화합물이 피롤린, 피롤, 이미다졸린, 이미다졸, 피라졸린, 피라졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피롤리딘, 이미다졸리딘, 피라졸리딘, 피페리딘 및 피페라진으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 기판 처리 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 복소환식 화합물이 수산기, 카르복실기 및 황산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 가지는, 기판 처리 방법.
  9. 기판 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 기판 처리 장치를 제어하여, 제 5 항 또는 제 6 항에 기재된 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
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