TW201409573A - 鍍敷處理裝置、鍍敷處理方法及記憶媒體 - Google Patents

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TW201409573A
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Takashi Tanaka
Mitsuaki Iwashita
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

[課題]提供能夠提高在凹部之內面所形成之鍍敷層之厚度的均一性的鍍敷處理方法。[解決手段]鍍敷處理方法係具備有在外殼(101)之內部準備形成有凹部(12)之基板1的步驟、與對基板(2)供給鍍敷液在凹部(12)之內面形成具有特定功能之鍍敷層(15)的鍍敷步驟S21。鍍敷步驟S21係對基板(2)供給鍍敷液，在基板(2)之凹部(12)內供給鍍敷液並填充後，對基板供給比前述鍍敷液更高溫度之鍍敷液。

Description

鍍敷處理裝置、鍍敷處理方法及記憶媒體
本發明係關於對在基板所形成之凹部，進行鍍敷處理之鍍敷處理方法、鍍敷處理裝置及記憶媒體。
一般而言，在用於形成半導體裝置之半導體晶圓或液晶基板等之基板中，形成有用於形成電路之配線。作為配線之形成方法係於基板形成用於埋入銅等之配線材料之導孔或溝槽等的凹部，在該些之凹部中使用埋入配線材料之鑲嵌法等。
又，近來年，藉由利用3次元安裝技術且在基板上安裝複數個LSI，試著減少作為零件或系統全體之安裝面積。在3次元安裝技術中，例如在基板(例如矽基板)形成有埋入連接各LSI間之配線材料的凹部例如矽貫通電極(TSV)。
基板之凹部的內面與在凹部所形成之配線之間，一般係防止構成配線材料之原子擴散到凹部之內面的絕緣膜(氧化膜、PI「聚醯亞胺」等)及其背側之基板內、或設置阻隔膜作為提高密合性之目的。又，阻隔膜與 配線之間係一般設置有用於容易埋入配線材料之種膜。
例如在專利文獻1中，提出了藉由濺鍍在凹部之內面形成包含釕之阻隔膜，接下來，藉由濺鍍在阻隔膜上形成包含釕及銅之種膜，然後，藉由鍍敷處理在凹部內埋入銅之方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2010-177538號公報
近年，進行採用TSV之製作技術之開發。在該製作技術中，TSV之凹部的高度或深度並非像以往的前步驟程序情況下之數十~數百毫微米尺寸，而是數微米~數百微米尺寸。因此，能夠轉換以往之元件製作技術的情況下，亦必須有不同之手法。
例如為了形成阻隔膜或種膜，一般所使用之濺鍍法係具有大指向性之方法。因此，在凹部之高度或深度較大的情況，甚至很難充份地在凹部之下部形成阻隔膜或種膜。
為了解決這樣的課題，考慮利用電解鍍敷處理或無電解鍍敷處理等之鍍敷法。但，凹部之徑較小、凹部之高度或深度較大時，凹部內中的鍍敷液的流動性低。 這將導致凹部內中的鍍敷液之濃度分布在凹部之上部與下部變得不均勻。凹部內中的鍍敷液之濃度分布不均勻時，在凹部之內面所形成之阻隔膜或種膜等之鍍敷層的厚度或密度分布會變得不均勻。
本發明係考慮像這樣之論點而形成者，其目的係提供能夠提高在凹部的內面所形成之鍍敷層之厚度的均一性之鍍敷處理方法、鍍敷處理裝置及記憶媒體。
本發明係一種鍍敷處理方法，對於在基板所形成之凹部進行鍍敷處理，其特徵係具備有：在外殼之內部準備形成有前述凹部之基板的步驟；對基板供給鍍敷液，在前述凹部的內面形成具有特定功能之鍍敷層的鍍敷步驟，前述鍍敷步驟係對基板供給鍍敷液，在基板之前述凹部內填充鍍敷液後，對基板供給比前述鍍敷液更高溫度之鍍敷液。
本發明係一種鍍敷處理裝置，對於在基板所形成之凹部進行鍍敷處理，其特徵係具備有：基板保持機構，保持形成有前述凹部之基板；鍍敷機構，對基板供給鍍敷液，在前述凹部的內面形成具有特定功能之鍍敷層，前述鍍敷機構係對基板供給鍍敷液，在基板之前述凹部內填充鍍敷液後，對基板供給比前述鍍敷液更高溫度之鍍敷液。
本發明係一種記憶媒體，對於在基板所形成 之凹部，儲存用於執行進行鍍敷處理之鍍敷處理方法的電腦程式，其特徵係，前述鍍敷處理方法係具備有：準備形成有前述凹部之基板的步驟；對基板供給鍍敷液，在前述凹部的內面形成具有特定功能之鍍敷層的鍍敷步驟，前述鍍敷步驟係對基板供給鍍敷液，在基板之前述凹部內填充鍍敷液後，由對基板供給比前述鍍敷液更高溫度之鍍敷液的方法所構成。
根據本發明，能夠提高在凹部之內面所形成之鍍敷層的厚度或密度分布的均一性。
2‧‧‧基板
12‧‧‧凹部
15‧‧‧鍍敷層
20‧‧‧鍍敷處理裝置
30‧‧‧鍍敷機構
101‧‧‧外殼
110‧‧‧基板保持機構
[圖1]圖1係表示本發明之一實施形態之鍍敷處理裝置的側視圖。
[圖2]圖2(a)(b)係如圖1所示之鍍敷處理裝置的平面圖。
[圖3]圖3係表示對鍍敷機構之成膜單元供給高溫之鍍敷液之成膜用鍍敷液供給機構的圖。
[圖4]圖4係表示對鍍敷機構之置換單元供給低溫之鍍敷液之置換用鍍敷液供給機構等的圖。
[圖5]圖5係表示鍍敷處理方法之流程圖。
[圖6A]圖6A係表示準備形成有凹部之基板之步驟 的圖。
[圖6B]圖6B係表示對凹部供給前處理液之步驟的圖。
[圖6C]圖6C係表示將在基板之凹部內所填充之前處理液置換為低溫的鍍敷液之置換步驟的圖。
[圖6D]圖6D係表示對基板供給高溫之鍍敷液之成膜步驟的圖。
[圖6E]圖6E係表示在凹部之內面形成有鍍敷層之狀態的圖。
[圖6F]圖6F係表示在凹部內埋入配線材料之步驟的圖。
[圖7]圖7係表示前處理液被置換為低溫之鍍敷液之狀態的圖。
[圖8]圖8係表示成膜單元之複數個吐出噴嘴對基板供給鍍敷液之狀態的圖。
[圖9]圖9係表示鍍敷液供給機構之變形例的圖。
[圖10]圖10係表示置換單元之變形例的圖。
[圖11]圖11係表示在置換步驟中，鍍敷液之成份擴散時之擴散時間與擴散距離之關係的圖。
[圖12]圖12係表示在實施例1中所形成之鍍敷層的一例的圖。
[圖13]圖13係表示在比較例1中所形成之鍍敷層的一例的圖。
[實施形態]
以下，參閱圖1~圖8來說明關於本發明之實施方式。首先，參閱圖1及圖2，對關於鍍敷處理裝置20之全體構成進行說明。圖1係表示鍍敷處理裝置20之側視圖，圖2係表示鍍敷處理裝置20之平面圖。此外，在實施形態中，對處理裝置20係藉由對基板2吐出鍍敷液，對一片片實施基板2之鍍敷處理之枚葉式之裝置的例子進行說明。
鍍敷處理裝置
鍍敷處理裝置20係具備：基板保持機構110，在外殼101之內部，保持基板2且使進行旋轉；鍍敷機構30，朝向保持於基板保持機構110之基板2吐出鍍敷液，在基板之凹部的內面形成具有特定功能之鍍敷層；鍍敷液供給機構，連接於鍍敷機構30，對鍍敷機構30供給鍍敷液。其中，鍍敷機構30係包含：置換單元55，朝向基板2吐出低溫的鍍敷液；成膜單元35，朝向基板2吐出具有比在置換單元55所使用之鍍敷液之溫度更高溫度之高溫的鍍敷液。此外「低溫」係指由置換單元55所吐出之鍍敷液的溫度不刻意進行鍍敷反應之程度的溫度。例如，與最後在高溫處理時所得到的鍍敷層15之成膜的速度相比較，由來自置換單元55所吐出之鍍敷液所形成之鍍敷層的成膜的速度會降至10%以下的意思。又 「高溫」係指由成膜單元35所吐出之鍍敷液的溫度能夠在實際的處理時間內完成鍍敷處理之程度的溫度。
又，鍍敷液供給機構係具有：成膜用鍍敷液供給機構71，對成膜單元35供給高溫的鍍敷液；置換用鍍敷液供給機構74，對置換單元55供給低溫的鍍敷液。
又，鍍敷處理裝置20更具備：前處理機構54，朝向基板2吐出前處理液。在前處理機構54中，連接有對前處理機構54供給前處理液之前處理液供給機構73。前處理液係在對基板2吐出鍍敷液之前，對基板2所吐出之液體。作為前處理液，例如可使用施加去離子處理之純水即所謂的去離子水(DIW)。
又，鍍敷處理裝置20更可具備：預濕機構57，朝向基板2吐出預濕液。在預濕機構57中，連接有對預濕機構57供給預濕液之預濕液供給機構76。預濕液係對乾燥狀態之基板2所供給之液體。藉由使用預濕液，例如能夠提高之後對基板2所供給之處理液與基板2之間的親和性。作為預濕液係例如可使用包含CO2之離子等之離子水。
在基板保持機構110的周圍，配置有：排液凹槽120，具有第1開口部121及第2開口部126，接收由基板2飛散之鍍敷液或前處理液等之液體；排氣凹槽105，具有吸引氣體之開口部106。由排液凹槽120之第1開口部121及第2開口部126所接收之液體係藉由第1排液機構122及第2排液機構127加以排出。吸引至排氣凹 槽105之開口部106之氣體係藉由排氣機構107加以排出。又，排液凹槽120係連結於升降機構164，該升降機構164係能夠使排液凹槽120上下移動。因此，能夠因應由基板2所飛散之液體的種類，藉由使排液凹槽120上下動作，因應液體之種類使所排出之液體的路徑不同。
(基板保持機構)
基板保持機構110係如圖2所示，具有：中空圓筒狀之旋轉軸構材111，在外殼101內上下延伸；旋轉台112，安裝於旋轉軸構材111之上端部；晶圓夾盤113，設置於旋轉台112之上面外周部對基板2加以支撐；旋轉機構162，連結於旋轉軸構材111，對旋轉軸構材111進行旋轉驅動。
其中，旋轉機構162係藉由控制機構160加以控制，旋轉驅動旋轉軸構材111，藉此，藉由晶圓夾盤113所支撐之基板2會被旋轉。此時，控制機構160係藉由控制旋轉機構162，能夠使旋轉軸構材111及晶圓夾盤113旋轉或停止。又，控制機構160係能夠使旋轉軸構材111及晶圓夾盤113的旋轉數上升、下降，或使維持固定值加以控制。
(鍍敷機構)
接下來，對鍍敷機構30之成膜單元35及置換單元55進行說明。一開始對成膜單元35進行說明。成膜單元 35係具有：吐出噴嘴34，朝向基板2吐出鍍敷液；吐出噴頭33，設置有吐出噴嘴34。在吐出噴頭33內，收納有用於將由鍍敷液供給機構71所供給之鍍敷液導入吐出噴嘴34，或用於使用於保溫鍍敷液之熱媒進行循環的配管等。
吐出噴頭33係以可上下方向及水平方向移動的方式予以構成。例如吐出噴頭33係安裝於臂部32之前端部，該臂部32係可上下方向延伸，且固定於由旋轉機構165所旋轉驅動之支撐軸31。藉由使用像這樣的旋轉機構165及支撐軸31，如圖2(a)所示，能夠使吐出噴頭33在朝向基板2吐出鍍敷液時所位於之吐出位置與未吐出鍍敷液時所位於之待機位置之間移動。
吐出噴頭33係如圖1所示，從基板2之中心部到基板2之周緣部的長度，即亦可延伸到對應於基板2之半徑的長度。該情況下，在吐出噴頭33中，亦可設置有複數個吐出鍍敷液之吐出噴嘴34。該情況下，在吐出鍍敷液時，能夠藉由定位吐出噴嘴33以使複數個吐出噴嘴34沿著基板2之半徑方向並列，遍及至基板2之廣大區域並同時供給鍍敷液。又，雖未圖示但在吐出噴頭33所形成之吐出噴嘴34係亦可構成為沿著基板2之半徑方向延伸，對基板2吐出鍍敷液。在該情況下，亦能夠遍及至基板2之廣大區域，並同時供給鍍敷液。
接下來對置換單元55進行說明。如圖1所示，第1置換單元55係具有：吐出噴嘴55a，朝向基板2 吐出鍍敷液；吐出噴頭53，設置有吐出噴嘴55a。吐出噴頭53係以可上下方向及水平方向移動的方式予以構成。例如與成膜單元35之吐出噴頭33的情況相同，置換單元55之吐出噴頭53係安裝於臂部52之前端部。
臂部52係可上下方向延伸，且固定於由旋轉機構166所旋轉驅動之支撐軸51。在該情況下，如圖2(b)所示，吐出噴頭53係可在對應於基板2之中心部的位置與對應於基板2之周緣部的位置之間，將支撐軸51作為軸在水平方向移動。
(鍍敷液供給機構)
接下來，參閱圖3，說明關於對鍍敷機構30之成膜單元35及置換單元55供給鍍敷液之鍍敷液供給機構的成膜用鍍敷液供給機構71及置換用鍍敷液供給機構74。此外，成膜用鍍敷液供給機構71及置換用鍍敷液供給機構74不同處係僅為是否設置有用於加熱鍍敷液之加熱單元，其他之構成皆相同。在此，主要對關於成膜用鍍敷液供給機構71進行說明。
如圖3所示，鍍敷液供給機構71係具有：儲槽71b，貯儲鍍敷液71c；供給管71a，對鍍敷機構30供給儲槽71b內之鍍敷液71c。在供給管71a，安裝有用於調整鍍敷液71c之流量的閥71d及泵71e。又，在儲槽71b中，設置有用於加熱儲存於儲槽71b內之鍍敷液71c的加熱單元71g。
(鍍敷液)
接下來，對關於在本實施形態所使用之鍍敷液進行說明。此外，由成膜用鍍敷液供給機構71供給到成膜單元35之鍍敷液與由置換用鍍敷液供給機構74供給到置換單元55之鍍敷液係除了溫度之外，其他大略相同。以下，用於在說明鍍敷液之材料或成分時之「鍍敷液」用語係表示在成膜單元35所使用之鍍敷液及在置換單元55所使用鍍敷液之兩者。
鍍敷液係包含對應於具有在基板2之表面所形成之特定功能之鍍敷層的材料。例如藉由鍍敷處理裝置20在基板2所形成之鍍敷層為防止構成配線之金屬材料滲入絕緣膜或基板2之內部的阻隔膜的情況下，鍍敷液係包含成為阻隔膜之材料的Co(鈷)、W(鎢)或Ta(鉭)等。又，藉由鍍敷處理裝置20在基板2所形成之鍍敷層為用於容易埋入配線材料之種膜的情況下，鍍敷液係包含成為配線之材料的Cu(銅)等。此外，因應所包含之材料或鍍敷反應的種類，錯化劑或還原劑(包含B(硼)、P(磷)之化合物)、界面活性劑等亦可被包含於鍍敷液中。
又，鍍敷液係亦包含有能夠影響鍍敷反應之速度之添加劑。添加劑係因應包含於鍍敷液之材料等來合適地選擇。例如在鍍敷液包含成為阻隔膜之材料的Co及W的情況下，鍍敷液係作為添加劑，包含雙(3- sulfopropyl)二硫之所謂的SPS。
(前處理機構及預濕機構)
接下來，對關於前處理機構54及預濕機構57進行說明。前處理機構54係具有：吐出噴嘴54a，朝向基板2吐出前處理液。相同的，預濕機構57係具有：吐出噴嘴57a，朝向基板2吐出預濕液。如圖1所示，各吐出噴嘴54a，57a係亦可安裝於可在上下方向及水平方向移動之上述吐出噴頭53。
(前處理液供給機構及預濕液供給機構)
接下來參閱圖4，說明對前處理機構54供給前處理液之前處理液供給機構73及對預濕機構57供給預濕液之預濕液供給機構76。此外，前處理液供給機構73及預濕液供給機構76不同的處係僅為所收容之處理液的種類，其他之構成皆大略相同。在此，主要對前處理液供給機構73進行說明。
如圖4所示，前處理液供給機構73係具有：儲槽73b，儲存DIW等之前處理液73c；供給管73a，對前處理機構54供給儲槽73b內之前處理液73c。在供給管73a中，安裝有用於調整前處理液73c之流量的閥73d及泵73e。
又，前處理液供給機構73係亦可更具有去除前處理液73c中之溶解氧或溶解氫等之氣體的脫氣裝置 73f。脫氣裝置73f係如圖4所示，亦可構成為對儲存於儲槽73b之前處理液73c送入氮等之惰性氣體的氣體供給管。藉此能夠在前處理液73c中溶解惰性氣體，藉此能夠將已溶解在前處理液73c中之氧氣或氫等排出到外部。即，能夠對前處理液73c實施所謂的除氣處理。脫氣裝置73f之除氣處理的程度係不特別限定，例如朝向基板2所吐出之洗淨液73c中的氧氣濃度為1ppm以下較佳，0.5ppm以下為更佳，來實施除氣處理。
如以上所構成之鍍敷處理裝置20係按照記錄於設置在控制機構160之記憶媒體161的各種程式，藉由控制機構160加以驅動控制，藉此進行對基板2之各種處理。在此，記憶媒體161係儲存各種設定資料或後述之鍍敷處理程式等的各種程式。作為記憶媒體161，可使用以電腦可讀取之ROM或RAM等之記憶體或硬碟、CD-ROM、DVD-ROM或軟碟片等之碟片狀記憶媒體等之眾所皆知的記憶裝置。
鍍敷處理方法
接下來，對由這樣構成之本實施形態的作用及效果進行說明。在此，在形成於基板2之凹部12的內面，藉由無電解鍍敷法，對形成CoWB之阻隔膜的鍍敷處理方法進行說明。圖5係表示鍍敷處理方法之流程圖。又，圖6A~圖6F係表示鍍敷處理方法之各步驟時之基板2之狀態的剖面圖。
一開始，在基板2形成用於埋入配線材料之凹部12。作為在基板2形成凹部12之方法，能夠適當地採用在由以往眾所皆知之方法中。具體而言，例如作為乾蝕刻技術，能夠適用使用氟系或氯系氣體等之通用之技術。特別是在形成深寬比(對於孔徑之孔深的比)之較大之凹部12時，更能夠採用可進行高速之深蝕刻之ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching：感應耦合電漿-反應性離子蝕刻)的技術。特別是，能夠適合地採用被稱為反覆進行使用六氟化硫(SF6)之蝕刻步驟與使用C4F8等之鐵氟龍系氣體之保護步驟之博希法(bosch process)的方法。
凹部12之內部中的鍍敷液之各成份的移動並不會流動，在根據主要擴散之限制中，並不特別限於凹部12之具體的形狀。例如凹部12之深寬比會在5~30之範圍內。具體而言，凹部之橫切面為圓形時，凹部12之直徑係0.5~20μm的範圍內例如8μm。又，凹部12之高度或深度係10~250μm的範圍內，例如100μm。然後，在凹部12的內部形成有絕緣膜。作為絕緣膜之形成方法，例如使用形成由化學氣相沈積(CVD：Chemical Vapor Deposition)法所堆積之矽氧化膜(SiO2)的方法。
接下來，在外殼101之內部準備基板2，使用預濕機構57，朝向基板2吐出預濕液76c(預濕步驟S10)。藉此，如圖6A所示，能夠與基板2之表面例如凹部12之內面12a及基板2的上面、預濕液76c接觸。 藉此，能夠提高基板2之表面與之後對基板2所供給之前處理液之間的親和性。作為預濕液76c係例如使用包含CO2之離子等之離子水。
接下來，使用前處理機構54，朝向基板2吐出前處理液73c(前處理步驟S20)。藉此，如圖6B所示，凹部12之內部係由前處理液73c來填充。作為前處理液73c例如使用實施除氣處理之DIW。
接下來，使用鍍敷機構30，朝向基板2吐出用於成膜CoWB之鍍敷液71c(鍍敷步驟S21)。鍍敷步驟21係如圖5所示，包含：置換步驟S21a，朝向基板2吐出低溫之鍍敷液74c；成膜步驟S21b，朝向基板2吐出高溫之鍍敷液71c。
在置換步驟S21a中，一開始使用置換用鍍敷液供給機構74，對置換單元55供給低溫的鍍敷液74c。所供給之鍍敷液74c的溫度係不用刻意進行鍍敷反應之溫度，例如為常溫(約25℃)。接下來，由安裝於吐出噴頭53之吐出噴嘴55a係朝向基板2吐出鍍敷液74c。
其中，如上述，在基板2所形成之凹部12係具有較大的深寬比。又，與以往的凹部之深度相比較，凹部12之深度會顯著變大，例如為100μm。對於像這樣較深的凹部12供給鍍敷液74c的情況下，包含於鍍敷液74c之各成份主要係根據鍍敷液中的擴散來達到凹部12之下部為止。但，擴散現象係隨著經過的時間慢慢行進之現象。因此，為了使鍍敷液74c之各成份充份地到達凹部 12之下部，因此需要預定之時間。因此，對基板2供給鍍敷液74c之置換步驟S21a係持續了一段預定的時間，以能夠充份地使凹部12內之前處理液73c置換為鍍敷液74c。
以下，對關於用於決定置換步驟S21a之持續時間之方法的一例進行說明。
一般，鍍敷液中的非平穩狀態擴散係藉由以下所表示之菲克第2法則來表示。
在此，D係擴散之成份的擴散係數，C係擴散之成份的濃度，t係時間，x係距離基準位置的距離。根據菲克第2法則，計算鍍敷液中之鍍敷成份(構成鍍敷層之材料的成份)擴散時之擴散時間與擴散距離之關係的結果表示在圖11。在圖11中，橫軸係表示時間，縱軸係表示距離凹部12之上端的距離。此外，在該計算中，時間t=0時係在凹部12內僅填充前處理液73c，又時間t=0時，假設存在於凹部12之上端更上方之液體被置換為鍍敷液74c之條件。又，假設凹部12之深度係無限大。又，在圖11中，註解為「x%(x=50，65，80，88或95)」之實線或虛線係表示對應之距離中的鍍敷成份之濃度到達凹部12之上端中的鍍敷成份之濃度之x%所需的擴散時間。例如，在圖11中，標示符號A的該點係指由凹部12之上端70μm之距離之位置中的鍍敷成份之濃度到達凹部12之上端中 的鍍敷成份之濃度之95%所需的擴散時間為600秒的意思。
能夠根據圖11所示之關係，決定置換步驟S21a的持續時間。例如關於深度為100μm之凹部12，在求出使凹部12之底部中的鍍敷成份之濃度到達在基板2所供給之鍍敷液74c之鍍敷成份之濃度的約90%的情況下，置換步驟S21a之持續時間會被設定為約600秒。藉由經過該長時間，持續置換步驟S21a，能夠充份地使鍍敷液74c到達凹部12之底部。藉此，能夠使在凹部12內所填充之鍍敷液74c之濃度分佈大致均勻。
又，在本實施形態中，如上述，在置換步驟S21a對基板2所供給之鍍敷液74c的溫度係被設定為不刻意進行鍍敷反應之程度的低溫。例如在置換步驟S21a時所形成之鍍敷層之成膜的速度係與最後在高溫處理時所得到之鍍敷層15之厚度之成膜的速度做比較，以變為10%以下的方式設定鍍敷液74c的溫度。因此，能夠防止比鍍敷液74充份地到達凹部12之底部更先前之刻意進行鍍敷反應。
然後，使用成膜單元35，朝向基板2吐出高溫之鍍敷液71c(成膜步驟S21b)。具體而言，一開始使用成膜用鍍敷液供給機構71，對成膜單元35供給在高溫所加熱之鍍敷液71c。所供給之鍍敷液71c的溫度係以適合的速度進行鍍敷反應加以設定，例如被設定為45℃。接下來，如圖8所示，由沿著基板2之半徑方向並列所配置 之複數個吐出噴嘴34，朝向基板2吐出鍍敷液71c。藉此，能夠遍及至基板2之廣大區域，同時供給鍍敷液71c。藉此，與基板2上之位置無關，能夠使基板2上中的鍍敷液71c之溫度分布大致均勻。例如，能夠使到達基板2之中心部份之鍍敷液71c的溫度與到達基板2之周緣部份之鍍敷液71c的溫度大致相同。
其中，開始進行成膜步驟S21b時，如上述，在凹部12之內部已填充低溫之鍍敷液74c。在該情況下，若對基板2供給高溫之鍍敷液71c，一開始則在凹部12之上端更上方處，即絕緣層11之上面11a更上方處，低溫之鍍敷液74c將會被置換為高溫之鍍敷液71c。接下來，在凹部12之內部所填充之低溫之鍍敷液74c係藉由來自高溫之鍍敷液71c的熱能來進行加熱。在此，一般，液體中的熱能之傳導速度係比液體中預定之成份的擴散速度更快。因此，凹部12內之低溫之鍍敷液74c會迅速地被加熱且成為高溫之鍍敷液71c。即，能夠在凹部12內迅速地填充高溫之鍍敷液71c。此外，鍍敷液74c及鍍敷液71c係標示不同的符號，如上述，除了溫度之外大致相同。因此，能夠藉由加熱低溫之鍍敷液74c，使低溫之鍍敷液74c置換或變化為高溫之鍍敷液71c。
若在凹部12之內部填充高溫之鍍敷液71c時，如圖6E所示，則在凹部12之內面12a形成有鍍敷層15。在此，如上述，凹部12內之高溫之鍍敷液71c係由在凹部12內加熱有大致均勻之濃度分佈之低溫之鍍敷液 74c所得到者。因此，根據本實施形態，與事前未實施置換步驟之情況相比較，能夠使凹部12內的鍍敷液71c的濃度分佈均勻。藉此，與凹部12之位置無關，能夠使用具有大致均勻之濃度之鍍敷液71c，開始成膜步驟S21b中的鍍敷反應。藉此，能夠提高在凹部12之內面12a所形成之鍍敷層15的厚度或密度分布的均一性。
然後，實施朝向基板2吐出沖洗液之沖洗處理步驟S32，S40、朝向基板2吐出後洗淨液之後洗淨步驟S33、及藉由空氣或IPA等使基板2乾燥之乾燥步驟S41等之後步驟。如此，能夠得到形成有在表面由鍍敷層15所構成之阻隔膜之基板2。
然後，如圖6F所示，亦可在由鍍敷層15所構成之阻隔膜上形成有種膜16。又，在由種膜16所覆蓋之凹部12內，亦可形成有包含銅等之金屬材料之配線17。並不特別僅限於形成種膜16及配線17之方法，例如可使用無電解鍍敷法。此時，與形成由鍍敷層15所構成之阻隔膜的情況相同，亦可實施使用不同溫度之2種種類之鍍敷液的2階段之鍍敷步驟。
根據本實施形態，如上述，鍍敷步驟S21係包含：置換步驟S21a，使用低溫之鍍敷液74c；成膜步驟21b，使用高溫之鍍敷液71c。如此，藉由分為2階段實施鍍敷步驟，進行高溫之鍍敷液71c中的鍍敷反應時，與凹部12內之位置無關，能夠使凹部12內的鍍敷液71c之濃度分佈大致均勻。藉此，能夠提高在凹部12所形成之 鍍敷層15的厚度或密度分布的均一性。
又，根據本實施形態，如上述在前處理步驟S20中，使用實施除氣處理之DIW作為在基板2所供給之前處理液73c。因此，在凹部12之內面12a等之基板2的表面，能夠防止起因於前處理液73c內之溶存氣體的氣泡被形成。藉此，能夠防止基板2之表面中的鍍敷反應的氣泡阻礙，藉此，能夠在基板2的表面均勻地形成鍍敷層15。
又，根據本實施形態，如上述在預濕步驟S10中，使用包含CO2之離子等之離子水作為在基板2所供給之預濕液。因此，DIW等之電中性的處理液與一開始在基板2所供給之情況相比較，能夠抑制在鍍敷處理時產生的放電。
又，根據本實施形態，如上述，由沿著基板2之半徑方向並列所配置之複數個吐出噴嘴34，對基板2吐出鍍敷液71c。因此，與基板2上的位置無關，能夠使基板2上的鍍敷液71c的溫度分布大致上均勻。藉此，與基板2上的位置無關，能夠使在基板2所形成之鍍敷層15的厚度均勻。
變形例
此外，在本實施形態之置換步驟S21a中，如圖7所示，吐出噴頭53朝向沿著箭頭S之方向移動中時，亦可由安裝於吐出噴頭53之吐出噴嘴55a，朝向基板2吐出 低溫之鍍敷液74c。該情況下，對所吐出之鍍敷液74c的速度分量追加對應吐出噴頭53之移動速度之速度分量。因此，鍍敷液74c能夠沿著方向S增強推壓前處理液73c之力。又，能夠根據鍍敷液74c之動能對在各凹部12內所填充之前處理液73c，直接施加衝擊力。藉由該些，能夠提高使前處理液73c置換為鍍敷液74c之效率。
此外，沿著箭頭S之方向係例如與由基板2之中心部朝向基板2之周緣部的方向平行。
又，在本實施形態中，表示在儲槽71b設置有用於加熱在鍍敷機構30所供給之鍍敷液71c之加熱單元71g的例子。但是，並不僅限用於加熱鍍敷液71c之形態。例如，加熱單元71g並非設於儲槽71b，亦可設置在供給管71a。
又，在本實施形態，表示個別準備用於對成膜單元35供給高溫之鍍敷液71c之儲槽71b、與用於對置換單元55供給低溫之鍍敷液74c之儲槽74b的例子。但是，並不限定於此，亦可共通化對成膜單元35供給高溫之鍍敷液71c之儲槽、與用於對置換單元55供給低溫之鍍敷液74c之儲槽。例如圖9所示，作為共通之儲槽，能夠使用儲存低溫之鍍敷液74c之儲槽74b。該情況下，如圖9所示，在成膜用鍍敷液供給機構71之供給管71a中，設置有用於加熱鍍敷液之加熱單元71g。藉此，使用1個儲槽的同時，能夠對成膜單元35供給高溫之鍍敷液71c，且對置換單元55供給低溫之鍍敷液74c。
此外，有要求不對基板2供給而使由加熱單元71g所加熱之鍍敷液再次返回儲槽74b內的情況。該情況下，雖未圖示但亦可更設置用於使高溫之鍍敷液返回儲槽74b之返送管。又，在返送管中，亦可安裝用於冷卻鍍敷液之冷卻單元。藉此，能夠使變回低溫之鍍敷液返回儲槽74b。此外，安裝於返送管之冷卻單元與安裝於供給管71a之上述的加熱單元71g係亦可被構成為一體的熱交換器。
又，在本實施形態中，表示個別準備吐出高溫之鍍敷液71c之吐出噴嘴34、與吐出低溫之鍍敷液74c之吐出噴嘴55a的例子。但是，並不限定於此，亦可共通化吐出高溫之鍍敷液71c之吐出噴嘴、與吐出低溫之鍍敷液74c之吐出噴嘴。
又，在本實施形態之成膜步驟S21b中，表示藉由對基板2供給高溫之鍍敷液71c，加熱已在凹部12所填充之低溫之鍍敷液74c的例子。但是，並非僅限用於對基板2供給高溫之鍍敷液的方法。例如藉由加熱基板2或旋轉台112，加熱在基板2之凹部12內所填充之低溫之鍍敷液74c，藉此，亦可得到高溫之鍍敷液71c。此時，並不特別限定於加熱基板2之方法，亦可使用各種方法。例如如圖10所示，成膜單元35係更可具有加熱基板2之基板加熱單元36。作為基板加熱單元，朝向基板2照射光，藉此亦可使用加熱基板2之燈加熱器36。又，基板加熱單元36係使溫水等之熱媒體在基板2之下側進行 循環，藉此亦可構成對基板2加熱。此外，由下方加熱基板2時，在凹部12內所填充之鍍敷液係由凹部12之下部側進行加熱。因此，由凹部12之下部側加熱鍍敷液係被認為在凹部12之上部使用優先形成鍍敷層之型式的鍍敷液時為有利的。原因是透過由凹部12之下部側加熱鍍敷液，能夠在凹部12之下部先開始進行鍍敷反應，藉此，能夠減小在凹部12之下部所形成之鍍敷層的厚度與在凹部12之上部所形成之鍍敷層的厚度之間的差。
又，在本實施形態中，表示在形成於絕緣層11之凹部12的內面12a，形成有直接由鍍敷層15所構成之阻隔膜的例子。但是，並不限於此，其他之層亦可介在凹部12之內面12a與阻隔膜之間。例如，用於促進鍍敷反應之觸媒層係亦可介在凹部12之內面12a與阻隔膜之間。構成觸媒層之材料係因應構成鍍敷層之材料予以合適地選擇。例如鍍敷層為CoWB時，能夠使用Pd(鈀)作為構成觸媒層之材料。又，更可設置有用於提高凹部12之內面12a與觸媒層之間的密合性之黏著層。黏著層係例如能夠藉由實施使用矽氧烷耦合劑(silane coupling agent)等之耦合劑的SAM處理來形成。又，在凹部12之內面12a亦可形成有TEOS或PI(聚醯亞胺)等之絕緣膜。
又，在本實施形態中，表示鍍敷處理裝置20係藉由對基板2吐出鍍敷液，一片片實施對基板2之鍍敷處理之枚葉式之裝置的例子。但是，能夠適用本發明之技術思想的鍍敷處理裝置係不限於枚葉式之裝置。例如，本 發明之實施形態之鍍敷處理裝置係亦可為成批實施對複數基板2之鍍敷處理之所謂的浸漬式的裝置。在浸漬式的裝置中，藉由在儲存有鍍敷液之鍍敷槽中投入基板2，對基板2供給鍍敷液。其他之構成係與上述枚葉式之鍍敷處理裝置20約略相同，因此省略詳細之說明。
此外，對上述之各實施形態之幾個變形例進行說明，當然，亦能夠適當地組合且適用複數個變形例。
[實施例] (實施例1)
說明使用上述之鍍敷處理裝置20，在基板2之絕緣層11之凹部12的內面12a形成CoWB之鍍敷層15的例子。
一開始，準備包含形成有凹部12之絕緣層11的基板2。凹部12之直徑係8μm，凹部12之深度係100μm。
接下來，實施預濕步驟S10，然後實施朝向基板2吐山前處理液之前處理步驟S20。藉此，在凹部12內填充前處理液。作為前處理液，使用實施除氣處理之DIW。
接下來，實施在凹部12之內面12a形成鍍敷層15之鍍敷步驟S21。具體而言，一開始，使實施朝向基板2吐出25℃之鍍敷液的置換步驟S21a經過20分鐘。 接下來，使實施朝向基板2吐出65℃之鍍敷液的成膜步驟S21b經過5分鐘。此外，含有於各鍍敷液之SPS的濃度係5ppm。然後，實施洗滌處理步驟S32等之合適的後步驟。
觀察由鍍敷步驟S21所形成之鍍敷層。具體而言，觀察在凹部12之上部及下部(底部)所形成之鍍敷層。在圖12表示結果。
(比較例1)
除了未實施上述之置換步驟S21a以外，與實施例1相同，在基板2之絕緣層11之凹部12的內面12a形成CoWB之鍍敷層。即，在比較例1中，作為鍍敷步驟，僅使實施朝向基板2吐出65℃之鍍敷液的步驟經過5分鐘。又，觀察所形成之鍍敷層。在圖13表示結果。
如圖13所示，在比較例1中，已在凹部12之內壁12a確認了許多未形成鍍敷層的地方。另一方面，如圖12所示，在實施例1中，不管是凹部12的上部及下部，皆能夠均勻地在凹部12之內壁12a形成鍍敷層。在實施例1中係認為能夠藉由在成膜步驟之前，實施置換步驟，使鍍敷液之各成份足夠地擴散在凹部12內，該結果，能夠均勻地在凹部12之內面12a形成鍍敷層。
2‧‧‧基板
20‧‧‧鍍敷處理裝置
30‧‧‧鍍敷機構
31‧‧‧支撐軸
32‧‧‧臂部
33‧‧‧吐出噴頭
34‧‧‧吐出噴嘴
35‧‧‧成膜單元
51‧‧‧支撐軸
52‧‧‧臂部
53‧‧‧吐出噴頭
54‧‧‧前處理機構
54a‧‧‧吐出噴嘴
55‧‧‧置換單元
55a‧‧‧吐出噴嘴
57‧‧‧預濕機構
57a‧‧‧吐出噴嘴
71‧‧‧成膜用鍍敷液供給機構
73‧‧‧前處理液供給機構
74‧‧‧置換用鍍敷液供給機構
76‧‧‧預濕液供給機構
101‧‧‧外殼
105‧‧‧排氣凹槽
106‧‧‧開口部
107‧‧‧排氣機構
110‧‧‧基板保持機構
111‧‧‧旋轉軸構材
112‧‧‧旋轉台
113‧‧‧晶圓夾盤
120‧‧‧排液凹槽
121‧‧‧第1開口部
122‧‧‧第1排液機構
126‧‧‧第2開口部
127‧‧‧第2排液機構
160‧‧‧控制機構
161‧‧‧記憶媒體
162‧‧‧旋轉機構
164‧‧‧升降機構
165‧‧‧旋轉機構
166‧‧‧旋轉機構

Claims (15)

  1. 一種鍍敷處理方法，對於在基板所形成之凹部進行鍍敷處理，其特徵係具備：在外殼之內部準備形成有前述凹部之基板的步驟；對基板供給鍍敷液，在前述凹部之內面形成具有特定功能之鍍敷層的鍍敷步驟，前述鍍敷步驟係對基板供給鍍敷液，在基板之前述凹部內填充鍍敷液後，對基板供給比前述鍍敷液更高溫度之鍍敷液。
  2. 如請求項1之鍍敷處理方法，其中，更具備：前處理步驟，對基板供給前處理液，前述鍍敷步驟係包含：置換步驟，對基板供給鍍敷液，使在基板之前述凹部內所填充之前處理液置換為鍍敷液；成膜步驟，於前述置換步驟後，對基板供給鍍敷液且形成前述鍍敷層，在前述置換步驟所使用之鍍敷液的溫度比在前述成膜步驟所使用之鍍敷液的溫度更低。
  3. 如請求項2之鍍敷處理方法，其中，前述成膜步驟係包含對基板供給比在前述置換步驟所使用之鍍敷液的溫度更高溫度所加熱之鍍敷液的步驟。
  4. 如請求項2之鍍敷處理方法，其中，前述成膜步驟係包含使對基板所供給之鍍敷液加熱至比在前述置換步驟所使用之鍍敷液的溫度更高溫度的步驟。
  5. 如請求項2~4中任一項之鍍敷處理方法，其中，前述前處理液係由除氣處理之去離子水所構成。
  6. 如請求項5之鍍敷處理方法，其中，更具備：預濕步驟，在實施前述前處理步驟之前，對基板供給包含離子之離子水。
  7. 如請求項2~6中任一項之鍍敷處理方法，其中，在前述成膜步驟中，鍍敷液係由沿著基板之半徑方向所並排之複數個吐出噴嘴或由沿著基板之半徑方向延伸之吐出噴嘴，對基板進行吐出。
  8. 一種鍍敷處理裝置，對於在基板所形成之凹部，進行鍍敷處理，其特徵係具備：基板保持機構，保持形成有前述凹部之基板；鍍敷機構，對基板供給鍍敷液，在前述凹部之內面形成具有特定功能之鍍敷層，前述鍍敷機構係對基板供給鍍敷液，在基板之前述凹部內填充鍍敷液後，對基板供給比前述鍍敷液更高溫度之鍍敷液。
  9. 如請求項8之鍍敷處理裝置，更具備：前處理機構，對基板供給前處理液，前述鍍敷機構係具有：置換單元，對基板供給置換在基板之前述凹部內所填充之前處理液的鍍敷液；成膜單元，前述置換單元對基板供給鍍敷液後，對基板供給鍍敷液，在前述置換單元所使用之鍍敷液之溫度係比在前述成 膜單元所使用之鍍敷液之溫度更低。
  10. 如請求項9之鍍敷處理裝置，其中，前述成膜單元係構成為對基板供給比在前述置換單元所使用之鍍敷液之溫度更高溫度所加熱之鍍敷液。
  11. 如請求項9之鍍敷處理裝置，其中，前述成膜單元係構成為使對基板所供給之鍍敷液加熱至比在前述置換單元所使用之鍍敷液的溫度更高溫度。
  12. 如請求項9~11中任一項之鍍敷處理裝置，其中，前述前處理液係由除氣處理之去離子水所構成。
  13. 如請求項12之鍍敷處理裝置，其中，更具備：預濕機構，對基板供給前處理液之前，對基板供給包含離子之離子水。
  14. 如請求項9~13中任一項之鍍敷處理裝置，其中，前述成膜單元係包含：複數個吐出噴嘴，沿著基板之半徑方向並列，對基板吐出鍍敷液，或包含：吐出噴嘴，沿著基板之半徑方向延伸，對基板吐出鍍敷液。
  15. 一種記憶媒體，對於在基板所形成之凹部，儲存用於執行進行鍍敷處理之鍍敷處理方法的電腦程式，其特徵係：前述鍍敷處理方法係具備：在外殼之內部準備形成有前述凹部之基板的步驟；對基板供給鍍敷液，在前述凹部之內面形成具有特定 功能之鍍敷層的鍍敷步驟，前述鍍敷步驟係對基板供給鍍敷液，在基板之前述凹部內填充鍍敷液後，由對基板供給比前述鍍敷液更高溫度之鍍敷液的方法所構成。
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