TW201734259A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Tomohisa Hoshino
Keiichi Fujita
Masato Hamada
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

其目的係提供即使對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜的基板，不進行藉由矽烷耦合劑的矽烷耦合處理，亦可以不使鈀原子凝聚於基板之雜質摻雜多晶矽膜上而予以鍵合形成觸媒層的基板處理裝置為目的。在基板處理裝置(1)中，鍍敷處理部(4)具備觸媒液供給部(43a)及鍍敷液供給部(45)，對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜(90)的基板(W1)，藉由觸媒液供給部(43a)，供給包含具有一個或兩個氮原子以作為雜原子之單環的5或6員環之芳香族或脂肪族之雜環式化合物和鈀離子之錯合物的鹼性之觸媒液(L1)，而在基板(W1)之雜質摻雜多晶矽膜(90)之表面形成觸媒層(91)，且於觸媒液(L1)之供給後，對基板(W2)，藉由鍍敷液供給部(43)，供給鍍敷液(M1)，而在被形成於基板(W2)上之觸媒層(91)上形成無電解鍍敷層(92)。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於基板處理裝置及基板處理方法。再者，本發明係關於記錄有實行本發明之基板處理方法之程式的記憶媒體。
近年來，LSI等之半導體裝置為了對應於如安裝面積之省空間化或處理速度之改善般的課題，要求更進一步的高密度化。就以實現高密度化之技術之一例而言，所知的有藉由疊層複數之配線基板，製作三次元LSI等之多層基板的多層配線技術。
在多層配線技術中，一般為了確保配線基板間之導通，在配線基板設置有貫通配線基板同時填埋銅等之導電性材料的貫通導孔(TSV(Through Silicon Via))。作為用以製作填埋導電性材料之TSV之技術的一例而言，所知的有無電解鍍敷法。
於藉由無電解鍍敷而形成鍍敷層之時，則有提升基底和鍍敷層之密接性的課題。作為用以提升基底和鍍敷層之密接性的技術之一例，所知的有使當作用以形成 鍍敷層之觸媒而發揮功能之鈀等之金屬觸媒粒子與基底鍵結，將其觸媒作為鍍敷反應之起點，藉由無電解鍍敷形成鍍敷層的方法。但是，當使鈀等之金屬觸媒粒子直接與基底鍵結時，金屬觸媒粒子藉由基底之材料而凝聚，持有足以形成鍍敷層之均勻性而使金屬觸媒粒子無法與基底鍵結之情形。其結果，金屬觸媒粒子無法充分發揮當作觸媒之功能，有無效率地進行鍍敷形成，或凝聚之金屬觸媒粒子成為製作多層基板之妨礙的情形。
作為用以防止如此的金屬觸媒粒子之凝聚的技術之一例，所知的有藉由使用矽烷耦合劑等之耦合劑之基底處理，在基底之上形成自組織化單分子膜(SAM)，且隔著自組織化單分子膜，使鈀等之金屬觸媒粒子與基底鍵結之方法(例如，參照專利文獻1)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-302773號公報
形成鍍敷層之基底為以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜之情況下，當使鈀等之金屬觸媒粒子直接與雜質摻雜多晶矽膜鍵結時，由於金屬觸媒粒子之凝聚明顯，故有金屬觸媒粒子無充分發揮當作觸媒之功能，且無 法充分進行之後藉由無電解鍍敷的鍍敷層形成之情形。再者，有凝聚之金屬觸媒粒子成為製作多層基板之時的妨礙之情形。另外，作為基底處理，進行藉由矽烷耦合劑之膜(層)形成(矽烷耦合處理)之情況下，由於矽烷耦合劑之層不一定為單層，故當作鍍敷層形成之觸媒被使用之鈀等之金屬觸媒粒子藉由矽烷耦合劑被覆蓋，與基底鍵結之金屬觸媒粒子無法充分發揮當作用以形成鍍敷層之觸媒的功能，有無效率地進行鍍敷層形成之情形。
於是，本發明之目的係提供即使對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜的基板，不進行矽烷耦合處理，亦可以不使鈀原子凝聚於基板之雜質摻雜多晶矽膜而予以鍵合形成觸媒層的基板處理裝置及基板處理方法，以及記錄實行該基板處理方法之程式的記憶媒體。
本發明者發現藉由將包含具有一個或兩個之氮原子以作為雜原子之單環的5或6員環之雜環式化合物和鈀離子之錯合物的鹼性溶液當作觸媒液使用，對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜之基板，即使不進行矽烷耦合處理，亦可以不使鈀原子凝聚於基板之雜質摻雜多晶矽膜而予以鍵結形成觸媒層，以完成本發明。另外，本發明者藉由使用掃描型電子顯微鏡(SEM)之觀察，以及使用X射線光電子能譜分析法(XPS)之分析，確 認出藉由使用上述觸媒液形成觸媒層，即使不對基板進行矽烷耦合處理，亦可以不使鈀原子凝聚於基板之雜質摻雜多晶矽膜而予以鍵結。而且，實際確認出在具有使用上述觸媒液而形成的觸媒層之基板中，藉由無電解鍍敷，在觸媒層上形成鍍敷層。
本發明包含以下之發明。
(1)一種基板處理裝置，其係用以對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜之基板進行鍍敷處理的基板處理裝置，具備：觸媒液供給部，其係對上述基板，供給包含具有一個或兩個氮原子以作為雜原子之單環的5或6員環之雜環式化合物和鈀離子之錯合物的鹼性之觸媒液；鍍敷液供給部，其係對上述基板供給鍍敷液；及控制部，其係控制上述觸媒液供給部及鍍敷液供給部之動作，上述控制部係控制上述觸媒液供給部及鍍敷液供給部，使成為對上述基板，藉由上述觸媒液供給部供給上述觸媒液，且於上述觸媒液之供給後，對上述基板，藉由上述鍍敷液供給部供給上述鍍敷液。
(2)如(1)所記載之基板處理裝置，其中，上述基板進一步具有基材、被形成在上述基材及上述雜質摻雜多晶矽膜之間的絕緣膜。
(3)如(1)或(2)所記載之基板處理裝置，其中，上述雜環式化合物係從由吡咯啉、吡咯、咪唑啉、咪唑、吡唑啉、吡唑、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、吡咯烷、咪唑烷、吡唑烷、哌啶和哌嗪所構成之群被選擇出。
(4)如(1)~(3)中之任一所記載之基板處理裝置，其中，上述雜環式化合物具有羥基、羧基及硫酸基所構成之群被選擇出之取代基。
(5)一種基板處理方法，其係用以對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜之基板進行鍍敷處理的基板處理方法，具備：觸媒層形成工程，其係對上述基板，供給包含具有一個或兩個氮原子以作為雜原子之單環的5或6員環之雜環式化合物和鈀離子之錯合物的鹼性之觸媒液而形成觸媒層；和鍍敷工程，其係在上述觸媒層形成工程之後，對上述基板，供給鍍敷液，而藉由無電解鍍敷，形成鍍敷層。
(6)如(5)所記載之基板處理方法，其中，上述基板進一步具有基材、被形成在上述基材及上述雜質摻雜多晶矽膜之間的絕緣膜。
(7)如(5)或(6)所記載之基板處理方法，其中，上述雜環式化合物係從由吡咯啉、吡咯、咪唑啉、咪唑、吡唑啉、吡唑、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、吡咯烷、咪唑烷、吡唑烷、哌啶和哌嗪所構成之群被選擇出。
(8)如(5)~(7)中之任一所記載之基板處理方法，其中，上述雜環式化合物具有羥基、羧基及硫酸基所構成之群被選擇出之取代基。
(9)一種記憶媒體，其記錄有程式，且該程式係在藉由用以控制基板處理裝置之動作的電腦被實行時，上述電腦控制上述基板處理裝置而實行(5)至(8)中之任一所記載 之基板處理方法。
若藉由本發明時，提供即使對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜的基板，不進行矽烷耦合處理，亦可以不使鈀原子凝聚於基板之雜質摻雜多晶矽膜而予以鍵合形成觸媒層的基板處理裝置及基板處理方法，以及記錄實行該基板處理方法之程式的記錄媒體。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧基板處理部
3‧‧‧控制部
4‧‧‧鍍敷處理部
43a‧‧‧觸媒液供給部
45‧‧‧鍍敷液供給部
圖1為表示與本發明之一實施型態有關之基板處理裝置之構成的概略圖。
圖2表示圖1所示之基板處理裝置所具備的基板處理部之構成的概略俯視圖。
圖3為表示圖2所示之基板處理部所具備之鍍敷處理部之構成的概略剖面圖。
圖4為表示藉由圖1所示之基板處理裝置進行的基板處理方法之工程圖。
以下，參照附件圖面，針對本發明之實施型態予以說明。
<基板處理裝置之構成>
針對與本發明之一實施型態有關之基板處理裝置之構成，參照圖1進行說明。圖1為表示與本發明之一實施型態有關之基板處理裝置之構成的概略圖。
如圖1所示般，與本發明之一實施型態有關之基板處理裝置1具備基板處理部2、控制基板處理部2之動作的控制部3。
基板處理部2係對基板進行各種處理。針對基板處理部2所進行的各種處理於後述。
控制部3係例如電腦，具備主控制部和記憶部。主控制部係例如CPU(Central Processing Unit)，藉由讀出並實行被記憶於記憶部之程式，控制基板處理部2之動作。記憶部係由例如RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、硬碟等之記憶裝置所構成，記憶控制在基板處理部2中被實行的各種處理的程式。另外，即使程式被記錄於藉由電腦可讀取之記憶媒體者亦可，即使為從其記憶媒體被安裝在記憶部者亦可。就以藉由電腦可讀取之記憶媒體而言，可舉出例如有硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。在記憶媒體中，記錄有例如藉由用以控制基板處理裝置1之動作的電腦實行時，電腦控制基板處理裝置1而實行後述之基板處理方法的程式。
<基板處理部之構成>
接著，針對基板處理部2之構成，參照圖2予以說明。圖2為表示基板處理部2之構成的概略俯視圖。另外，圖2中之虛線表示基板。
基板處理部2係對基板進行各種處理。基板處理部2進行的處理並不特別限定在包含下述處理：藉由包含具有一個或兩個之氮原子以作為雜原子之單環之5或6員環之芳香族或脂肪族之雜環式化合物和鈀離子之錯合物的鹼性之觸媒液(以下，稱為「本發明之觸媒液」，或是也稱為「觸媒液」)，在表面具有以高濃度包含雜質之雜質摻雜多晶矽膜之基板形成觸媒層之觸媒層形成處理；和在藉由觸媒層形成處理所形成之觸媒層上，形成無電解鍍敷層之無電解鍍敷處理。另外，在觸媒層形成處理中，觸媒層被形成在基板之雜質摻雜多晶矽膜上。因此，在基板處理部2進行的處理中除了觸媒層形成處理，及於觸媒層形成處理後進行的無電解鍍敷處理之外，即使含有其他的處理亦可。其他之處理例如加工處理、洗淨處理、沖洗處理、燒結處理、無電解銅(Cu)鍍敷處理、電解銅(Cu)鍍敷處理等。作為加工處理，例如可舉出在基材上形成用以製作導體層之凹部的凹部形成處理，在基材之至少一方之主面側(例如，形成有凹部之主面側)上形成雜質摻雜多晶矽膜之膜形成處理等。加工處理係於例如觸媒層形成處理之前被進行。洗淨處理係藉由洗淨液洗淨基板的處理，例如，於觸媒層形成處理之前及/或之後被進行。沖洗處理係藉由沖洗液對殘存在基板之各種溶液進行沖洗之處理， 於洗淨處理之後，進行下一個處理之前被進行。燒結處理係指進行藉由無電解鍍敷處理而被形成在觸媒層上之無電解鍍敷層之燒結的處理。無電解Cu鍍敷處理係指在藉由無電解鍍敷處理而被形成在觸媒層上之無電解鍍敷層之上方，形成無電解Cu鍍敷層的處理。所形成之無電解Cu鍍敷層具有當作進行電解Cu鍍敷處理之時的當作種子層的功能。電解Cu鍍敷處理係指在藉由無電解Cu鍍敷處理而形成之無電解Cu鍍敷層(種子層)上形成電解Cu鍍敷層的處理。該些其他之處理即使組合1種或2種以上亦可。
在本實施型態中，雖然將事先在表面形成凹部之基板搬入至基板處理部2而進行各種處理，但是即使將在表面無進行加工處理之基材搬入至基板處理部2，在基板處理部2進行基材表面形成凹部之加工處理、在基材之至少一方之主面側(例如，形成有凹部之主面側)形成雜質摻雜多晶矽膜之膜形成處理等而製造基板，之後供給各種處理亦可。在本實施型態中，基板處理部2進行包含下述處理：藉由本發明之觸媒液，在基板表面形成觸媒層之觸媒層形成處理，和在藉由觸媒層形成處理而被形成在基板表面之觸媒層上，形成無電解鍍敷層的無電解鍍敷處理。
基板處理部2具備搬入搬出站21，和與搬入搬出站21鄰接設置的處理站22。
搬入搬出站21具備載置部211、與載置部 211鄰接設置的搬運部212。
在載置部211被載置以水平狀態收容複數片之基板的複數搬運用機(以下，記載成「載體C」)。
搬運部212具備搬運機構213和收授部214。搬運機構213具備保持基板之保持機構，被構成能夠朝向水平方向及垂直方向移動以及以垂直軸為中心做旋轉。
處理站22具備對基板進行包含觸媒層形成處理及無電解鍍敷處理之鍍敷處理部4。在本實施型態中，雖然處理站22所具有的鍍敷處理部4的數量為2以上，但是即使為1亦可。在本實施型態中，鍍敷處理部4雖然被配列在於特定方向上延伸之搬運路221之兩側，但是即使配列在搬運路221之一方側亦可。再者，基板處理部2即使進一步具備加工處理部、燒結處理部、無電解Cu鍍敷處理部、電解Cu鍍敷處理部等亦可。在各處理部中，分別進行上述的加工處理、燒結處理、無電解Cu鍍敷處理、電解Cu鍍敷處理。
在搬運路221設置有搬運機構222。搬運機構222具備保持基板之保持機構，被構成能夠朝向水平方向及垂直方向移動以及以垂直軸為中心做旋轉。
以下，如圖4所示般，將鍍敷處理部4中之基板處理前之初期基板(成為藉由鍍敷處理部4進行的基板處理之對象的基板)稱為「基板W1」(圖4(a))，將在基板W1之表面形成觸媒層91之觸媒層形成處理後之基板稱為「基板W2」(圖4(b))，將在基板W2之觸媒層上形成 無電解鍍敷層92之無電解鍍敷處理後之基板稱為「基板W3」(圖4(c))。再者，在對無電解鍍敷處理後之基板W3進行其他處理之情況下，將在基板W3之無電解鍍敷層上形成無電解Cu鍍敷層93之無電解Gu鍍敷處理後之基板稱為「基板W4」(圖4(d))，將在基板W4之凹部填充電解Cu鍍敷94之電解Cu鍍敷處理後之基板稱為「基板W5」(圖4(e))，將對基板W5之背面側(與具有凹部之面相反側)進行化學機械研磨處理之後的基板稱為「基板W6」(圖4(f))。
在基板處理部2中，搬入搬出站21之搬運機構213係在載體C和收授部214之間進行基板W1、W3之搬運。具體而言，搬運機構213係從被載置於載置部211的載體C取出基板W1，且將取出的基板W1載置於收授部214。再者，搬運機構213藉由處理站22之搬運機構222取出被載置於收授部214的基板W3，且收容至載置部211之載體C。
在基板處理部2中，處理站22之搬運機構222係在收授部214和鍍敷處理部4之間進行基板W1、W3之搬運。具體而言，搬運機構222係取出被載置於收授部214之基板W1，且將取出之基板W1搬入至鍍敷處理部4。再者，搬運機構222係從鍍敷處理部4取出基板W3，且將取出的基板W2載置於收授部214。
<鍍敷處理部之構成>
接著，針對鍍敷處理部4之構成，參照圖3予以說明。圖3為表示鍍敷處理部4之構成的概略剖面圖。另外，在圖3中，「W」係因應基板之處理階段而表示上述基板W1~W3中之任一者。
鍍敷處理部4進行包含下述處理：使用本發明之觸媒液，在基板W1之表面形成觸媒層的觸媒層形成處理，和在觸媒層形成處理後之基板W2之觸媒層上形成無電解鍍敷層的無電解鍍敷處理。再者，鍍敷處理部4進行的處理並不特別限定包含下述處理：使用本發明之觸媒液，在基板W1之表面形成觸媒層的觸媒層形成處理，和在觸媒層形成處理後之基板W2之觸媒層上形成無電解鍍敷層的無電解鍍敷處理。因此，鍍敷處理部4進行的處理即使包含觸媒層形成處理，及於觸媒層形成處理後進行的無電解鍍敷處理以外之處理亦可。在本實施型態中，鍍敷處理部4除了對基板W1供給觸媒液，對基板W1之表面進行觸媒層形成處理的觸媒液供給部43a，及對觸媒層形成處理後之基板W2供給用以形成無電解鍍敷層之鍍敷液，而在基板W2之觸媒層上形成無電解鍍敷層之鍍敷液供給部45之外，包含洗淨液供給部43b及沖洗液供給部43c。洗淨液供給部43b係供給洗淨基板之洗淨液，沖洗液供給部43c係供給沖洗殘存在基板之各種溶液的沖洗液。是否具備洗淨液供給部43b及沖洗液供給部43c為任意，藉由該些供給部進行的處理即使使用另外之裝置等亦可進行。
基板W1並不特別限定於在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜。作為基板W1，使用例如具有基材，和被形成在該基材之至少一方之主面側的雜質摻雜多晶矽膜的基板。作為基材，可舉出例如矽晶圓等。基材即使具有凹部亦可。在基材具有凹部之情況下，雜質摻雜多晶矽膜以被形成在形成有凹部之主面側上為佳。雜質摻雜多晶矽膜即使直接被形成在基材之至少一方之主面上亦可，即使隔著中間層被形成在基材之至少一方之主面側上亦可。即是，基板W1即使具有被形成在基材和雜質摻雜多晶矽膜之間的中間層亦可。作為中間層，可舉出例如絕緣膜等，作為絕緣膜，可舉出例如SiO2膜、SiN膜、被稱為Low-k膜之低介電率膜等之層間絕緣膜。Low-k膜係例如介電常數較二氧化矽之介電常數低的膜，例如SiOC膜等。再者，雜質摻雜多晶矽膜所含之雜質若為可以對多晶矽膜賦予電傳導性者，則不特別限定。作為雜質，可舉出例如磷等之5價元素之原子、硼等之3價元素之原子等。雜質摻雜多晶矽膜所含之雜質即使為一種原子亦可，即使為兩種以上之原子亦可。再者，關於雜質摻雜多晶矽膜所含之雜質的量，「高濃度」係指屬於雜質的原子每雜質摻雜多晶矽膜1cm3含有1015個(1015個/cm3)以上之意。雜質摻雜多晶矽膜所含之雜質之量並不特別限定於1015個/cm3以上。在包含複數種之原子以作為雜質之情況下，上述雜質原子之個數係指各種原子之數量的合計。
鍍敷處理部4具備腔室41，在腔室41內進行 包含觸媒層形成處理及無電解鍍敷處理的基板處理。
鍍敷處理部4具備基板保持部42。基板保持部42具備在胺室41內於垂直方向延伸的旋轉軸421，和被安裝於旋轉軸421之上端部的轉台422，和被設置在轉台422之上面外周部，支撐基板W1之外緣部的夾具423，和使旋轉軸421旋轉驅動的驅動部424。
基板W1被夾具423支撐，在從轉台422之上面些許間隔開之狀態下，被水平保持在轉台422。在本實施型態中，藉由基板保持部42進行的基板W1之保持方式，雖然係藉由可動之夾具423把持基板W1之外緣部的所謂機械式夾具型，但是即使為真空吸附基板W1之背面的所謂真空夾具型亦可。
旋轉軸421之基端部藉由驅動部424被支撐成可旋轉，旋轉軸421之前端部，將轉台422支撐成水平。當旋轉軸421旋轉時，被安裝在旋轉軸421之上端部的轉台422旋轉，依此，在被支撐於夾具423之狀態下，被轉台422保持之基板W1旋轉。控制部3控制驅動部424之動作，控制基板W1之旋轉時序、旋轉速度等。
鍍敷處理部4具備對被保持在基板保持部42之基板W1，分別供給觸媒液L1、洗淨液L2及沖洗液L3之觸媒液供給部43a、洗淨液供給部43b及沖洗液供給部43c。
觸媒液供給部43a具備對保持於基板保持部42之基板W1，吐出觸媒液L1之噴嘴431a，和對噴嘴 431a供給觸媒液L1之觸媒液供給源432a。在觸媒液供給源432a所具有的液槽貯留觸媒液L1，在噴嘴431a，從觸媒液供給源432a，通過在其中間設置有閥433a等之流量調整器的供給管路434a，供給觸媒液L1。
洗淨液供給部43b具備對保持於基板保持部42之基板W1，吐出洗淨液L2之噴嘴431b，和對噴嘴431b供給洗淨液L2之洗淨液供給源432b。在洗淨液供給源432b所具有的液槽貯留洗淨液L2，在噴嘴431b，從洗淨液供給源432b，通過在其中間設置有閥433b等之流量調整器的供給管路434b，供給洗淨液L2。
沖洗液供給部43c具備對保持在基板保持部42之基板W1，吐出沖洗液L3之噴嘴431c，和對噴嘴431c供給沖洗液L3之沖洗液供給源432c。在沖洗液供給源432c所具有的液槽貯留沖洗液L3，在噴嘴431c，從沖洗液供給源432c，通過在其中間設置有閥433c等之流量調整器的供給管路434c，供給沖洗液L3。
觸媒液L1、洗淨液L2及沖洗液L3中之任一者係使用鍍敷液M1之無電解鍍敷處理前被進行之前處理用的溶液。
作為本發明之觸媒液的觸媒液L1包含具有一或二個氮原子以作為雜原子之單環的5或6員環之芳香族或脂肪族之雜環式化合物和鈀離子的錯合物，被調整成鹼性。在此，「鹼性」係指pH大於7之意，較佳為pH8~14，更佳為pH8~12。藉由將pH調整成上述範圍，容易 形成雜環式化合物和鈀離子之錯合物。藉由使用包含如此之錯合物之觸媒液，即使不進行藉由矽烷耦合劑之處理，亦可以不使鈀原子凝聚於基板之雜質摻雜多晶矽膜而予以鍵結形成觸媒層。作為與鈀離子同時構成錯合物之雜環式化合物中5員環之芳香族者，可舉出例如吡咯啉、吡咯、咪唑啉、咪唑、吡唑啉、吡唑等，作為6員環之芳香族者，可舉出例如吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪等。作為5員環之脂肪族者，可舉出例如吡咯烷、咪唑烷、吡唑烷等，作為6員環之脂肪族者可舉出例如哌啶、哌嗪等。該些雜環式化合物中具有位置異構物者，也包含各個的位置異構物。再者，該些雜環式化合物具有取代基亦可。取代基以親水性基為佳。親水性基可舉出例如羥基、羧基、硫酸基等。供給構成錯合物之鈀離子的鈀離子供給源並不特別限定於可以供給鈀離子者。作為鈀離子供給源，可以舉出例如氯化鈀等之鈀鹽。再者，觸媒液L1之溶媒並不特別限定於可以使鈀離子化之溶媒。作為觸媒液L1之溶媒，可以使用例如使鈀鹽溶解而可以產生鈀離子之極性溶媒。極性溶媒可以使用有機極性溶媒及無機極性溶媒中之任一者。理想係極性溶媒為純水等之水。
再者，在基板W1具有凹部之情況下，為了使觸媒液L1充分地擴散至凹部之下部，適當調整觸媒液L之黏性係數為佳。
作為洗淨液L2可以使用例如蘋果酸，琥珀酸，檸檬酸，丙二酸等。
作為沖洗液L3，可以使用例如純水等。
鍍敷處理部4具有驅動噴嘴431a~431c之噴嘴移動機構46。噴嘴移動機構46具有機械臂461、沿著機械臂461能夠移動之驅動機構內裝型之移動體462、使機械臂461旋轉及升降的旋轉升降機構463。噴嘴431a~431c被安裝於移動體462。噴嘴移動機構46係可以使噴嘴431a~431c在被保持於基板保持部42之基板W1之中心之上方的位置和基板W1之周緣之上方的位置之間移動，而且可以使移動至位於後述杯體47之外側的待機位置。在本實施型態中，噴嘴431a~431c雖然藉由共同的機械臂被保持，但是即使個別被保持在不同的機械臂而成為可以獨立移動亦可。
鍍敷處理部4係具備對保持於基板保持部42之基板W1供給鍍敷液M1之鍍敷液供給部45。鍍敷液供給部45具備對保持於基板保持部42之基板W1，吐出鍍敷液M1之噴嘴451a，和對噴嘴451a供給鍍敷液M1之鍍敷液供給源452a。鍍敷液供給源452a所具有的液槽，貯留鍍敷液M1，在噴嘴451a通過454a供給鍍敷液M1。
鍍敷液M1係自觸媒型(還原型)無電解鍍敷用的鍍敷液。鍍敷液M1含有鈷(Co)離子、鎳(Ni)離子、鎢(W)離子等之金屬離子，和次磷酸、二甲基胺硼烷等之還原劑。另外，在自觸媒型(還原型)無電解鍍敷中，鍍敷液M1中之金屬離子藉由以鍍敷液M1中之還原劑之氧化反應被釋放出之電子而被還原，金屬層析出。鍍 敷液M1即使含有添加劑等亦可。作為藉由使用鍍敷液M1之鍍敷處理所產生的金屬層(鍍敷層)，可舉出例如CoWB、CoB、CoWP、CoWBP、NiWB、NiB、NiWP、NiWBP等。鍍敷層中之P來自包含P之還原劑(例如，次磷酸)，鍍敷層中之B來自包含B之還原劑(例如，二甲基胺硼烷)。
鍍敷液供給源452a所具有的液槽連接有在其中間設置有泵455a及第1加熱部456a之循環管路457a。液槽中之鍍敷液M1一面在循環管路457a循環一面被加熱至貯留溫度。「貯留溫度」係較鍍敷液M1中之自反應所導致的金屬離子之析出進行的溫度(鍍敷溫度)低，並且較常溫高的溫度。
在供給管路454a中設置有將鍍敷液M1加熱至較貯留溫度高之吐出溫度的第2加熱部458a。第2加熱部458a係將藉由第1加熱部456a被加熱至貯留溫度之鍍敷液M1進一步加熱至吐出溫度。「吐出溫度」係與上述鍍敷溫度相等，或較鍍敷溫度高的溫度。
在本實施型態中，鍍敷液M1藉由第1加熱部456a及第2加熱部458a以二階段被加熱至鍍敷溫度以上之溫度。因此，比起鍍敷液M1在液槽中被加熱至鍍敷溫度以上之溫度的情況下，可以防止液槽中鍍敷液M1中之還原劑之去活、成分之蒸發等，依此，可以增長鍍敷液M1之壽命。再者，比起在液槽中在常溫下貯留鍍敷液M1，之後藉由第2加熱部458a被加熱至鍍敷溫度以上之 溫度的情況下，可以以較小的能量將鍍敷液M1快速地加熱至鍍敷溫度以上之溫度，依此可以抑制金屬離子的析出。
在鍍敷液供給源452a所具有的液槽中，從貯藏鍍敷液M1之各種成分的複數藥液供給源(無圖式)被供給各種藥液。例如，被供給含Co離子的CoSO4金屬鹽、還原劑(例如，次磷酸等)、添加劑等之藥液。此時，各種藥液的流量被調整成貯留在液槽內之鍍敷液M1的成分適當被調整。即使在液槽中，設置除去鍍敷液M1中之溶存氧及溶存氫的脫氣部(無圖式)亦可。脫氣部可以對液槽內供給例如氮等之惰性氣體，且使氮等之惰性氣體溶解於鍍敷液M1中，將已溶存在鍍敷液M1中之氧、氫等之其他之氣體排出至鍍敷液M1之外部。從鍍敷液M1被排出之氧、氫等之氣體可以藉由排氣部(無圖示)從液槽排出。即使在循環管路457a中設置有過濾器(無圖示)亦可，藉由在循環管路457a中設置過濾器，可以在藉由第1加熱部456a對鍍敷液M1進行加熱之時，除去鍍敷液M1所含之各種雜質。即使在循環管路437a設置監視鍍敷液M1之特性的監視部(無圖示)亦可。作為監視部，例如可舉出監視鍍敷液M1之溫度的溫度監視部、監視鍍敷液M1之pH的pH監視部等。
鍍敷處理部4具備驅動噴嘴451a之噴嘴移動機構44。噴嘴移動機構44具有機械臂441、沿著機械臂441能夠移動之驅動機構內裝型之移動體442、使機械臂 441旋轉及升降的旋轉升降機構443。噴嘴431a被安裝於移動體442。噴嘴移動機構44係可以使噴嘴431a在被保持於基板保持部42之基板W1之中心之上方的位置和基板W1之周緣之上方的位置之間移動，而且可以使移動至位於後述杯體47之外側的待機位置。
鍍敷處理部4具備具有排出口471a、471b、471c之杯體47。杯體47被設置在基板保持部42之周圍，承接從基板W1飛散之各種處理液(例如，鍍敷液、洗淨液、沖洗液、觸媒液等)。在杯體47設置有使杯體47在上下方向驅動之升降機構48，和將從基板W1飛散之各種處理液分別集中於排出口471a、471b、471c而排出的液排出機構49a、49b、49c。例如，從基板W1飛散之鍍敷液M1從液排出機構49a被排出，從基板W1飛散之觸媒液L1從液排出機構49b被排出，從基板W1飛散之洗淨液L2及沖洗液L3從液排出機構49c被排出。
<基板處理方法>
接著，針對藉由基板處理裝置1被實施的基板處理方法，參照圖4進行說明。圖4(a)~(c)係表示實施基板處理方法之基板的概略剖面圖。圖4中，「S」表示基材(例如，矽晶圓)，「90」表示雜質摻雜多晶矽膜。
藉由基板處理裝置1被實施之基板處理方法包含對具有凹部9a之基材S，和被形成在其一方之主面側(形成有凹部9a的主面側)之最外層的雜質摻雜多晶矽膜 90的基板W1，藉由本發明之觸媒液，在基板W1之雜質摻雜多晶矽膜90形成觸媒層91的觸媒層形成工程，和在藉由觸媒層形成工程被形成在基板W1之雜質摻雜多晶矽膜90的觸媒層91之上，藉由無電解鍍敷處理形成無電解鍍敷層92的無電解鍍敷工程。在本實施型態中，雖然觸媒層形成工程及無電解鍍敷工程皆在相同的鍍敷處理部4中被進行，但是即使該些工程在不同的處理部中被進行亦可。鍍敷處理部4之動作藉由控制部3被控制。
首先，如圖4(a)所示般，準備基板W1，該基板W1具有：具有凹部9a之基材S，和被形成在其一方之主面側(形成有凹部9a的主面側)之最外層的雜質摻雜多晶矽膜90。在本實施型態中，作為基板W1，雖然使用具有：擁有事先形成導體層之凹部9a的基材S，和被形成在其一方之主面側(形成有凹部9a的主面側)之最外層的雜質摻雜多晶矽膜90的基板，但是即使包含從基板處理裝置1被實施之基板處理方法包含在基材S形成用以形成導體層之凹部9a的處理、直接或隔著中間層(例如，絕緣膜)在基材S之一方之主面側(形成有凹部9a的主面側)形成雜質摻雜多晶矽膜之處理等亦可。作為在雜質摻雜多晶矽膜90形成凹部9a之方法，可以從以往眾知之方法適當採用。具體而言，例如作為乾蝕刻技術，雖然可以適用使用氟系或氯系氣體等之泛用性技術，但是特別在為了形成深寬比(孔之深度/孔之直徑)之大孔，可以更適合採用使用能夠進行高速之深挖蝕刻的ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching：感應耦合電漿反應性離子蝕刻)之技術的方法，尤其可以適合採用重覆進行六氟化硫之蝕刻步驟和C4F8等之氟系氣體之保護步驟之被稱為波希法(Bosch process)之方法。
基板W1被搬入至鍍敷處理部4。此時，搬運機構213係從被載置於載置部211的載體C取出基板W1，且將取出的基板W1載置於收授部214。搬運機構222係取出被載置於收授部214之基板W1，且將取出之基板W1搬入至鍍敷處理部4。
被搬入至鍍敷處理部4之基板W1藉由基板保持部42被保持。此時，基板保持部42係在藉由夾具423支撐基板W1之外緣部的狀態下，水平保持在轉台422。驅動部424係以特定速度使被保持在基板保持部42之基板W1旋轉。控制部3控制驅動部424之動作，控制基板W1之旋轉時序、旋轉速度等。
在鍍敷處理部4中，進行以本發明之觸媒液L1處理被保持在基板保持部42之基板W1的觸媒層形成工程。藉由觸媒層形成工程，如圖4(b)所示般，在基板W1之雜質摻雜多晶矽膜90形成觸媒層91。針對觸媒液L1如同上述般。藉由以本發明之觸媒液L1對基板W1進行處理，即使不進行矽烷耦合處理，亦可以不使鈀原子凝聚於基板W1之雜質摻雜多晶矽膜90而予以鍵結形成觸媒層91。
在觸媒層形成工程中，在維持以特定速度使 被保持於基板保持部42之基板W1旋轉之狀態下，使觸媒液供給部43a之噴嘴431a位於基板W1之中央上方，從噴嘴431a對基板W1供給觸媒液L1。此時，控制部3控制觸媒液供給部43a之動作，且控制觸媒液L1之供給時序、供給時間、供給量等。被供給至基板W1之觸媒液L1藉由隨著基板W1之旋轉所致的離心力，在基板W1之雜質摻雜多晶矽膜90之表面擴散。依此，在基板W1之雜質摻雜多晶矽膜90之表面全體上形成觸媒層91。從基板W1飛散之觸媒液L1經由杯體47之排出口471b及液排出機構49b而被排出。當觸媒層形成工程完成時，取得基板W2。
對觸媒層形成工程前之基板W1，在鍍敷處理部4中，進行洗淨工程為佳。在洗淨工程中，在維持以特定速度使被保持於基板保持部42之基板W1旋轉之狀態下，使洗淨液供給部43b之噴嘴431b位於基板W1之中央上方，從噴嘴431b對基板W1供給洗淨液L2。此時，控制部3控制洗淨液供給部43b之動作，且控制洗淨液L2之供給時序、供給時間、供給量等。被供給至基板W1之洗淨液L2藉由隨著基板W1之旋轉所致的離心力，在基板W1之表面擴散。依此，殘存在基板W1上之污垢或各種處理溶液等被除去。針對洗淨液L2如同上述般。從基板W1飛散之洗淨液L2經由杯體47之排出口471c及液排出機構49c而被排出。
再者，對觸媒層形成工程後之基板W2，在鍍 敷處理部4中，進行洗淨工程為佳。在對基板W2進行的洗淨工程中，進行與對基板W1所進行的相同工程
再者，於對基板W1進行洗淨工程之後，於進行觸媒層形成工程之前，在鍍敷處理部4中，以進行沖洗工程為佳。在沖洗工程中，在維持以特定速度使被保持於基板保持部42之基板W1旋轉之狀態下，使沖洗液供給部43c之噴嘴431c位於基板W1之中央上方，從噴嘴431c對基板W1供給沖洗液L3。此時，控制部3控制沖洗液供給部43b之動作，且控制沖洗液L3之供給時序、供給時間、供給量等。被供給至基板W1之沖洗液L3藉由隨著基板W1之旋轉所致的離心力，在基板W1之表面擴散。依此，殘存在基板W1上之洗淨液L2被沖洗。針對沖洗液L3如同上述般。從基板W1被飛散之沖洗液L3經由杯體47之排出口471c及液排出機構49c而被排出。
再者，於對基板W2進行洗淨工程之後，進行下一個工程之前，在鍍敷處理部4中，以進行沖洗工程為佳。在對基板W2進行的沖洗工程中，進行與對基板W1所進行的相同的沖洗工程。
於觸媒層形成工程之後(於觸媒層形成工程之後進行洗淨工程及/或沖洗工程之情況下，在該些工程之後)，在鍍敷處理部4中，進行在基板W2之表面具有的觸媒層91上，藉由無電解鍍敷處理形成無電解鍍敷層92之無電解鍍敷工程。藉由無電解鍍敷工程，如圖4(c)所示般，在觸媒層91上形成電解鍍敷層92。在無電解鍍敷工 程中，在維持以特定速度使被保持於基板保持部42之基板W2旋轉之狀態下，使鍍敷液供給部45之噴嘴451a位於基板W2之中央上方，從噴嘴451a對基板W2供給鍍敷液M1。此時，控制部3控制鍍敷液供給部45之動作，且控制鍍敷液M1之供給時序、供給時間、供給量等。被供給至基板W2之鍍敷液M1藉由隨著基板W2之旋轉所致的離心力，在基板W2之表面擴散。依此，在基板W2之表面所具有的觸媒層91上，形成無電解鍍敷層92。從基板W2飛散之鍍敷液M1經由杯體47之排出口471a及液排出機構49a而被排出。當無電解鍍敷工程完成時，取得基板W3。
無電解鍍敷工程中之液M1之供給量、供給時間等因應應形成的無電解鍍敷層92之厚度等而適當被調整。例如，藉由對基板W2供給鍍敷液M1，可以在被形成在基板W2之表面的觸媒層91上形成初期鍍敷層，且藉由對基板W2進一步持續供給鍍敷液M1，可以在初期鍍敷層上進行鍍敷反應，且形成具有期待厚度之無電解鍍敷層92。所形成之無電解鍍敷層92具有下述作為阻障層之功能，其係用以防止在後述圖4(d)~(f)所示之工程中所形成之Cu鍍敷層的擴散。
在鍍敷處理部4中，於無電解鍍敷工程後，進行使基板W3乾燥之乾燥工程為佳。在乾燥工程中，藉由利用自然乾燥，使基板W3旋轉，或藉由對基板W3噴吹乾燥用溶媒或乾燥用氣體，可以使基板W3乾燥。
在鍍敷處理部4中之基板處理後之基板W3係從鍍敷處理部4被排出，或供後述進一步的處理。在從鍍敷處理部4被排出之情況下，搬運機構222從鍍敷處理部4取出基板W3，且將取出的基板W3載置於收授部214。搬運機構213藉由搬運機構222取出被載置於收授部214的基板W3，且收容至載置部211之載體C。
以下，針對藉由基板處理裝置1被實施之基板處理方法進行處理後之基板W3之進一步的處理之一例，參照圖4(d)~(f)進行說明。圖4(d)~(f)係表示藉由基板處理裝置1被實施之基板處理方法進行處理後，進行後述之各處理之後的基板的概略剖面圖。圖4中，基板W1~基板W3如同上述般。再者，圖4中，將藉由無電解Cu鍍敷工程在基板W3之無電解鍍敷層92上形成無電解Cu鍍敷層93之基板稱為「基板W4」，將基板W4上之無電解Cu鍍敷層93當作種子層，藉由電解Cu鍍敷工程在基板W4之凹部9a填充電解Cu鍍敷94的基板稱為「基板W5」，及將對基板W5之背面側(具有凹部9a之面的相反側)進行化學機械研磨之基板稱為「基板W6」。
藉由基板處理裝置1被實施之基板處理方法進行處理之後的基板W3(圖4(c))，即使於鍍敷處理部4中之無電解鍍敷工程後，進行對無電解鍍敷層92進行燒結之燒結工程亦可。燒結工程係填充N2氣體而使成為惰性氛圍之密閉封殼體內，在熱板上對基板W3進行加熱。如此一來，基板W3之無電解鍍敷層92被燒結。燒結無 電解鍍敷層92之時的燒結溫度以150~200℃，燒結時間以10~30分鐘為佳。如此一來，藉由燒結基板W3上之無電解鍍敷層92，可以將無電解鍍敷層92內之水分排放至外方，同時可以提高無電解鍍敷層93內之金屬間鍵結。
再者，即使於進行無電解鍍敷層92之燒結的工程之後，包含在藉由無電解鍍敷工程被形成在觸媒層91上的具有作為阻障層之功能的無電解鍍敷層92上，形成具有作為種子層之功能的無電解Cu鍍敷層93之無電解Cu鍍敷工程(圖4(d))亦可。當無電解Cu鍍敷工程完成時，取得基板W4。再者，即使包含將無電解Cu鍍敷層93當作種子層，在基板凹部填充電解Cu鍍敷94之電解Cu鍍敷處理(圖4(e))亦可。當電解Cu鍍敷工程完成時，取得基板W5。而且，即使包含對基板W5之背面側(具有凹部9a之面的相反側)進行化學機械研磨的化學研磨工程(圖4(f))亦可。當化學研磨工程完成時，取得基板W6。
4‧‧‧鍍敷處理部
41‧‧‧腔室
42‧‧‧基板保持部
43a‧‧‧觸媒液供給部
43b‧‧‧洗淨液供給部
43c‧‧‧沖洗液供給部
44‧‧‧噴嘴移動機構
45‧‧‧鍍敷液供給部
46‧‧‧噴嘴移動機構
47‧‧‧杯體
48‧‧‧升降機構
49a、49b、49c‧‧‧液排出機構
421‧‧‧旋轉軸
422‧‧‧轉台
423‧‧‧夾具
424‧‧‧驅動部
431a、431b、431c‧‧‧噴嘴
432a‧‧‧觸媒液供給源
432b‧‧‧洗淨液供給源
432c‧‧‧沖洗液供給源
433a、433b、433c‧‧‧閥
434a、434b、434c‧‧‧供給管路
441‧‧‧機械臂
442‧‧‧移動體
443‧‧‧旋轉升降機構
451a‧‧‧噴嘴
452a‧‧‧鍍敷液供給源
454a‧‧‧供給管路
455a‧‧‧泵
456a‧‧‧第1加熱部
457a‧‧‧循環管路
458a‧‧‧第2加熱部
461‧‧‧機械臂
462‧‧‧移動體
463‧‧‧旋轉升降機構
471a、471b、471c‧‧‧排出口
W‧‧‧基板
M1‧‧‧鍍敷液
L1‧‧‧觸媒液
L2‧‧‧洗淨液
L3‧‧‧沖洗液

Claims (9)

  1. 一種基板處理裝置，其係用以對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜之基板進行鍍敷處理的基板處理裝置，其特徵在於具備：觸媒液供給部，其係對上述基板，供給包含具有一個或兩個氮原子以作為雜原子之單環的5或6員環之雜環式化合物和鈀離子之錯合物的鹼性之觸媒液；鍍敷液供給部，其係對上述基板供給鍍敷液；及控制部，其係控制上述觸媒液供給部及鍍敷液供給部之動作，上述控制部係控制上述觸媒液供給部及鍍敷液供給部，使成為對上述基板，藉由上述觸媒液供給部供給上述觸媒液，且於上述觸媒液之供給後，對上述基板，藉由上述鍍敷液供給部供給上述鍍敷液。
  2. 如請求項1所記載之基板處理裝置，其中上述基板進一步具有基材、被形成在上述基材及上述雜質摻雜多晶矽膜之間的絕緣膜。
  3. 如請求項1或2所記載之基板處理裝置，其中上述雜環式化合物係從由吡咯啉、吡咯、咪唑啉、咪唑、吡唑啉、吡唑、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、吡咯烷、咪唑烷、吡唑烷、哌啶和哌嗪所構成之群被選擇出。
  4. 如請求項1或2所記載之基板處理裝置，其中上述雜環式化合物具有羥基、羧基及硫酸基所構成之群被選擇出之取代基。
  5. 一種基板處理方法，其係用以對在表面具有以高濃度含有雜質之雜質摻雜多晶矽膜之基板進行鍍敷處理的基板處理方法，其特徵在於包含：觸媒層形成工程，其係對上述基板，供給包含具有一個或兩個氮原子以作為雜原子之單環的5或6員環之雜環式化合物和鈀離子之錯合物的鹼性觸媒液而形成觸媒層；和鍍敷工程，其係在上述觸媒層形成工程之後，對上述基板，供給鍍敷液，而藉由無電解鍍敷，形成鍍敷層。
  6. 如請求項5所記載之基板處理方法，其中上述基板進一步具有基材、被形成在上述基材及上述雜質摻雜多晶矽膜之間的絕緣膜。
  7. 如請求項5或6所記載之基板處理方法，其中上述雜環式化合物係從由吡咯啉、吡咯、咪唑啉、咪唑、吡唑啉、吡唑、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、吡咯烷、咪唑烷、吡唑烷、哌啶和哌嗪所構成之群被選擇出。
  8. 如請求項5或6所記載之基板處理方法，其中上述雜環式化合物具有羥基、殺基及硫酸基所構成之群被選擇出之取代基。
  9. 一種記憶媒體，其記錄有程式之記憶媒體，且該程式係在藉由用以控制基板處理裝置之動作的電腦被實行時，上述電腦控制上述基板處理裝置而實行請求項5~8中之任一所記載之基板處理方法。
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