WO2004027114A1 - 無電解メッキ装置、および無電解メッキ方法 - Google Patents

無電解メッキ装置、および無電解メッキ方法 Download PDF

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WO2004027114A1
WO2004027114A1 PCT/JP2003/006498 JP0306498W WO2004027114A1 WO 2004027114 A1 WO2004027114 A1 WO 2004027114A1 JP 0306498 W JP0306498 W JP 0306498W WO 2004027114 A1 WO2004027114 A1 WO 2004027114A1
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electroless plating
plate
processing liquid
wafer
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Yoshinori Marumo
Miho Jomen
Takayuki Komiya
Hiroshi Sato
Gishi Chung
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Tokyo Electron Limited
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    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition

Definitions

  • the present invention relates to an electroless plating apparatus and an electroless plating method.
  • wiring is formed on a semiconductor substrate.
  • an electroless plating method as a plating method that does not require a seed layer.
  • the electroless plating forms a plating film by chemical reduction, and the plating film thus formed acts as an autocatalyst so that the plating film can be continuously formed.
  • the electroless plating does not require a seed layer to be prepared in advance (or does not require the formation of a seed layer on the entire surface to be plated), and the non-uniformity of the film thickness in the formation of the seed layer (particularly, the concave portion) , The step coverage at the convex part) does not need to be considered so much.
  • Patent Documents 1 and 2 The following technologies have been disclosed for electroless plating (see Patent Documents 1 and 2).
  • Patent document 1 Japanese patent publication, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-731157 4 pages, Fig. 1)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open Publication, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-3424573 (Page 415, Figures 2, 3)
  • the plating liquid is composed of many chemicals, and the composition changes easily, so that the plating liquid becomes unstable and its life is likely to be shortened.
  • the deposition rate of the plating film is generally lower than that of the electrolytic plating.
  • the deposition rate of the plating film depends on the process conditions such as temperature, composition ratio, and plating solution flow rate. The characteristics of the formed plating film are likely to change.
  • the electroless plating is performed while the plating liquid is stored on the substrate, and the characteristics of the plating liquid tend to change during film formation. For this reason, it is difficult to ensure uniformity of processing on the substrate when performing electroless plating on the substrate. Further, due to the above-mentioned instability of the plating solution, the amount of the plating solution used per unit amount of precipitation increases, and the cost tends to be high.
  • an object of the present invention is to provide an electroless plating apparatus and an electroless plating method that can easily ensure uniformity of processing on a substrate even with a small amount of processing liquid.
  • an electroless plating apparatus comprises: a substrate holding unit that holds a substrate; a plate that is arranged to face the substrate held by the substrate holding unit; A processing liquid discharging unit formed on a surface of the plate facing the substrate and discharging a processing liquid; and an interval adjusting unit changing a distance between the plate and the substrate.
  • the gap between the substrate and the plate held by the substrate holding unit is brought close by the space adjustment unit, and the processing liquid is discharged from the processing liquid discharge unit, thereby causing no electric charge to the substrate. Solution can be applied.
  • the processing liquid flows through the gap between the substrate and the plate, the processing liquid flows on the substrate, and it is possible to reduce non-uniformity in concentration at the interface where the plating film is deposited. As a result, a plating film can be formed on the substrate with good uniformity.
  • the distance adjuster it is possible to control the volume of the plating solution on the substrate, and by reducing the distance, the amount of the processing liquid used can be reduced. Can be done.
  • the “treatment liquid” used herein includes at least a chemical solution for electroless plating, and may optionally include a cleaning solution used for pretreatment and post-treatment of the electroless plating.
  • a cleaning solution used for pretreatment and post-treatment of the electroless plating.
  • either a device that performs only electroless plating using a chemical solution for electroless plating as a “treatment liquid” or a device that also performs pre-treatment and post-treatment of the electroless plating. are also included in the “electroless plating equipment”.
  • the electroless plating apparatus may further include a heating unit for heating the plate.
  • the plate Since the plate is heated, it is easier to ensure uniformity of the temperature of the processing liquid between the substrate and the gap between the plate and the plate. As a result, the uniformity of the plating film formed on the substrate can be further improved, and the deposition rate of the plating film can be further increased.
  • the electroless plating apparatus may further include a tilt adjusting unit that changes the tilt by integrating the substrate and the plate.
  • the electroless plating apparatus may further include a liquid supply mechanism for adjusting the temperature of the processing liquid and supplying the processing liquid to the plate.
  • the temperature uniformity of the processing liquid can be further improved.
  • the liquid supply mechanism may switch and supply the processing liquid.
  • various kinds of processing can be performed on the substrate.
  • a plurality of plating films can be formed on a substrate by switching a chemical solution for electroless plating.
  • electroless plating and pre-treatment and post-treatment thereof can be continuously performed.
  • Specific examples of the pre-treatment and post-treatment include cleaning of the substrate and activation of the substrate.
  • the liquid supply mechanism may include a processing liquid generation unit that generates a processing liquid by mixing a plurality of chemical liquids.
  • the processing liquid generation unit can generate a required amount of processing liquid immediately before the supply and supply a stable processing liquid. As a result, the uniformity of the plating film formed on the substrate is further improved.
  • an electroless plating apparatus wherein a second plate disposed opposite to a second surface of the substrate opposite to the plate, and opposing a second surface of the substrate; A liquid discharging unit formed on the surface of the second plate and discharging a temperature-controlled liquid; and a second interval adjusting unit for changing an interval between the second plate and the substrate. May be provided.
  • the substrate can be heated from the back surface by supplying the heated liquid from the liquid discharge unit by bringing the second plate and the substrate close to each other by the second interval adjusting unit.
  • the substrate and the second plate can heat the substrate from the front and back, and the uniformity of the temperature of the substrate is further improved.
  • This “liquid” is different from the “treatment liquid” in that the chemical for electroless plating must be used. Is not included. This is because the “liquid” only needs to function as a heat carrier for heating the second plate.
  • the “liquid”, for example, pure water can be used. When pure water is used, it is possible to prevent the processing liquid from flowing from the front side to the back side of the substrate, and the back surface of the substrate is contaminated by the processing liquid (and, consequently, its constituent elements, for example, metal ions that constitute the plating solution). Can be prevented.
  • the heating of the “liquid” may be performed by heating means such as a heater provided in the second plate. However, the temperature of the liquid discharged from the liquid discharging unit is adjusted and the second plate is heated. It may be performed by the liquid supply mechanism that supplies the liquid to the air. By adjusting the temperature of the liquid in advance, the uniformity of the temperature of the substrate can be further improved.
  • the electroless plating apparatus may further include a movable nozzle that discharges a processing liquid onto the substrate.
  • the nozzle can supply the processing liquid to a desired portion of the substrate, and the flexibility of supplying the processing liquid onto the substrate is improved.
  • the electroless plating method according to the present invention includes: a holding step of holding a substrate; an arranging step of arranging a plate facing the substrate held in the holding step; and arranging the plate in the arranging step. Supplying a treatment liquid between the substrate and the plate thus formed to form a plating film on the substrate.
  • the distance between the held substrate and the plate is reduced, and the processing liquid is supplied between them, so that the substrate can be electrolessly plated.
  • the processing liquid flows through the gap between the substrate and the plate, a flow of the processing liquid occurs on the substrate, and it becomes possible to supply fresh processing liquid onto the substrate. As a result, a plating film can be formed uniformly on the reaction interface of the substrate.
  • the step of arranging comprises: Adjusting a gap between the substrate and the plate so as to be smaller than a thickness of the processing liquid.
  • the amount of processing solution used can be reduced.
  • the film forming step may include a processing liquid generation step of mixing a plurality of chemical liquids to generate a processing liquid.
  • the required amount of processing liquid is generated, and a stable processing liquid can be supplied. As a result, the uniformity of the plating film formed on the substrate is further improved.
  • the electroless plating method may further include, before the film forming step, a tilting step of tilting the substrate held in the holding step.
  • the gas between the substrate and the plate can be promptly replaced by the processing liquid, and the unevenness of the plating film due to the remaining bubbles can be reduced. Also, gas (eg, hydrogen) generated during formation of the plating film can be quickly removed from between the substrate and the plate. In this way, unevenness of the plating film due to bubbles in the processing liquid can be reduced.
  • gas eg, hydrogen
  • the electroless plating method may further include a heating step of heating the substrate held in the holding step, prior to the film forming step.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating an electroless plating apparatus according to the first embodiment. is there.
  • FIG. 2A and 2B are plan views showing an example of a lower surface of an upper plate of the electroless plating apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state where the wafer W and the like installed in the electroless plating apparatus shown in FIG. 1 are tilted.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a procedure when performing an electroless plating using the electroless plating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a state of the electroless plating device when the electroless plating is performed according to the procedure shown in FIG.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a state of the electroless plating device when the electroless plating is performed in the procedure shown in FIG.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a state of the electroless plating device when the electroless plating is performed in the procedure shown in FIG.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a state of the electroless plating device when the electroless plating is performed in the procedure shown in FIG.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view illustrating a state of the electroless plating device when the electroless plating is performed according to the procedure shown in FIG.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a state of the electroless plating apparatus when the electroless plating is performed in the procedure shown in FIG.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a state of the electroless plating apparatus when the electroless plating is performed in the procedure shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of an electroless plating apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the electroless plating apparatus 10 can perform an electroless plating process on the wafer W as a substrate using a processing liquid, a pretreatment thereof, a cleaning process after the plating, and a drying process.
  • various liquids such as a pretreatment, a posttreatment chemical, and pure water can be included in addition to a chemical for electroless plating.
  • a solution obtained by mixing the following materials and dissolving the same in pure water can be used.
  • Metal salt A material that supplies metal ions that constitute the plating film.
  • the metal salt may be made of, for example, copper sulfate, copper nitrate, or copper chloride.
  • Complexing agent A material for complexing metals to improve stability in liquids under strong alkaline conditions so that metal ions do not precipitate as hydroxides.
  • the complexing agent for example, HEDTA, EDTA, ED as an amine-based material and cunic acid, tartaric acid, or dalconic acid as an organic-based material can be used.
  • Reducing agent A material for catalytically reducing and depositing metal ions.
  • the reducing agent for example, hypochlorous acid, gluoxylic acid, stannic chloride, borohydride compound, and cobaltous nitrate can be used.
  • Stabilizer A material that prevents spontaneous decomposition of the plating solution due to the non-uniformity of the oxide (or cupric oxide if the plating film is copper).
  • a stabilizer for example, nitrogen-based materials such as vivirzyl, cyanide, thiourea, 0-phenanthroline, and neoproin, which preferentially form a complex with monovalent copper, may be used. it can.
  • pH buffer suppresses pH changes when the reaction of the plating solution progresses Material for As the pH buffer, for example, boric acid, carbonic acid, and oxycarboxylic acid can be used.
  • Additives include materials that promote and suppress the deposition of plating films and materials that modify the surface or plating film. .
  • sulfur-based materials such as thiosulfuric acid and 2- MBT can be used.
  • a nonionic surfactant material for example, polystyrene is used.
  • Alkylene glycol and polyethylene glycol can be used.
  • the electroless plating device 10 is composed of a base 11, a hollow motor 12, a wafer chuck 20 as a substrate holder, an upper plate 30, a lower plate 40, a cup 50, and a nozzle arm 6. 1, 62, a substrate tilt mechanism 70 serving as a tilt adjusting section, and a liquid supply mechanism 80 are provided.
  • the hollow motor 12, the wafer chuck 20, the upper plate 30, the lower plate 40, the cup 50, and the nozzle arms 61, 62 are directly or indirectly connected to the base 11, Movement along with 11 and tilting by the substrate tilting mechanism 70 are performed.
  • the wafer chuck 20 holds and fixes the wafer W, and includes a wafer holding claw 21, a wafer chuck bottom plate 23, and a wafer chuck support 24.
  • a plurality of wafer holding claws 21 are arranged on the outer periphery of the wafer chuck bottom plate 23 to hold and fix the wafer W.
  • the wafer chuck bottom plate 23 is a substantially circular flat plate connected to the upper surface of the wafer chuck support portion 24, and is arranged on the bottom surface of the cup 50.
  • the wafer chuck supporting portion 24 has a substantially cylindrical shape, is connected to a circular opening provided in the wafer chuck bottom plate 23, and forms a rotating shaft of the hollow motor 12. As a result, by driving the hollow motor 12, the wafer chuck 20 can be rotated while holding the wafer W.
  • 2A and 2B are plan views each showing an example of the lower surface of the upper plate 30.
  • the upper plate 30 is a substantially circular flat plate arranged facing the upper surface of the wafer W. Is supplied and the processing liquid is heated. For this reason, in order to efficiently manufacture a semiconductor device using the wafer W, it is preferable that the size of the upper plate 30 be close to or larger than the size of the wafer W. Specifically, it is preferable that the size of the upper plate 30 be 80% or more of the area of the wafer W, or 90% or more.
  • the size of the upper plate 30 is made slightly smaller than the wafer W in order to prevent the upper plate 30 from contacting the wafer holding claws 21. However, this is not always an absolute condition. For example, it is possible to avoid this condition by preventing the upper end of the wafer holding claw 21 from projecting from the upper surface of the wafer W.
  • the upper plate 30 has a heater H, a processing liquid discharge port 31, a processing liquid inflow section 32, a temperature measuring mechanism 33, and is connected to an elevating mechanism 34.
  • the heater H is a heating means such as a heating wire for heating the upper plate 30.
  • the heater H is adapted to keep the upper plate 30 and, consequently, the wafer W at a desired temperature in accordance with the temperature measurement result by the temperature measuring mechanism 33 (for example, in a range from room temperature to about 60 ° C).
  • the heating value is controlled by control means (not shown).
  • One or more processing liquid discharge ports 31 are formed on the lower surface of the upper plate 30 Then, the processing liquid flowing from the processing liquid inflow section 32 is discharged.
  • the heater H and the processing liquid discharge port 31 are respectively arranged on the lower surface so that the temperature of the upper plate 30 and the supply of the processing liquid are made uniform.
  • the processing liquid discharge ports 31 are radially arranged, for example, in four directions (FIG. 2A) or three directions (FIG. 2B) from the center of the lower surface of the upper plate 30.
  • these arrangements are merely examples, and the processing liquid discharge ports 31 can be arranged other than radially, for example, in a vertical and horizontal arrangement. That is, if the distribution of the temperature and the processing liquid supply amount on the upper plate 30 can be made uniform as a result, the number, shape, and arrangement of the heater H and the processing liquid discharge port 31 should be appropriately selected. Is possible.
  • the processing liquid inflow section 32 is on the upper surface side of the upper plate 30, into which the processing liquid flows, and the flowing processing liquid is distributed to the processing liquid discharge port 31.
  • the processing liquid flowing into the processing liquid inflow section 32 can be switched between pure water (RT: room temperature) and heated chemicals 1 and 2 (for example, from room temperature to about 60 ° C).
  • RT room temperature
  • heated chemicals 1 and 2 for example, from room temperature to about 60 ° C.
  • the chemicals 1 and 2 in some cases, a plurality of chemicals including other chemicals are mixed
  • the mixing pox 85 described later can be caused to flow into the processing liquid inflow section 32.
  • the temperature measuring mechanism 33 is a temperature measuring means such as a thermocouple embedded in the upper plate 30 and measures the temperature of the upper plate 30.
  • the elevating mechanism 34 is connected to the upper plate 30 and moves up and down in a state where the upper plate 30 faces the wafer W.
  • the distance between the upper plate 30 and the wafer W is set to 0.1 to 500 mm. Can be controlled.
  • the wafer W and the upper plate 30 are brought close to each other (for example, the distance between the wafer W and the upper plate 30 is 2 mm or less), and the size of the space of these gaps is limited.
  • the processing liquid supplied onto the surface of the wafer W can be made uniform and the amount used can be reduced.
  • the lower plate 40 has a substantially circular flat plate shape arranged opposite to the lower surface of the wafer W, and pure water heated to the lower surface in a state close to the wafer W. By performing the supply, the wafer W can be appropriately heated.
  • the size of the lower plate 40 be close to the size of the wafer W. Specifically, it is preferable that the size of lower plate 40 be 80% or more of the area of wafer W, or 90% or more.
  • the lower plate 40 has a processing liquid discharge port 41 formed at the center of the upper surface thereof, and is supported by a support portion 42.
  • the processing liquid that has passed through the support portion 42 is discharged from the processing liquid discharge port 41.
  • the treatment liquid can be used by switching between pure water (RT: room temperature) and heated pure water (for example, a range from room temperature to about 60 ° C).
  • the support portion 42 penetrates through the hollow motor 12 and is connected to an elevating mechanism (not shown) serving as an interval adjusting portion. By operating the elevating mechanism, the support part 42, and thus the lower plate 40, can be moved up and down.
  • the cup 50 holds the wafer chuck 20 therein, and receives and discharges the processing liquid used for processing the wafer W.
  • the cup side portion 51 has a substantially cylindrical shape having an inner periphery along the outer periphery of the wafer chuck 20, and an upper end thereof is located near an upper portion of a holding surface of the wafer chuck 20.
  • the cup bottom plate 52 is connected to the lower end of the cup side portion 51, has an opening at a position corresponding to the hollow motor 12, and a wafer chuck 20 is arranged at a position corresponding to the opening.
  • the waste liquid pipe 53 is connected to the forceps bottom plate 52, and the waste liquid ( ⁇ This is a pipe for discharging the processing solution (having processed the wafer w) to the waste liquid line of the factory where the electroless plating device 10 is installed.
  • the cup 50 is connected to a lifting mechanism (not shown), and can move up and down with respect to the base 11 and the wafer W.
  • the nozzle arms 61 and 62 are arranged near the upper surface of the wafer W, and discharge a fluid such as a processing liquid or air from an opening at the end thereof.
  • a fluid such as a processing liquid or air
  • pure water, a chemical solution, and nitrogen gas can be appropriately selected.
  • a moving mechanism (not shown) for moving the nozzle arms 61, 62 in a direction toward the center of the wafer W is connected to the nozzle arms 61, 62, respectively.
  • the nozzle arms 61 and 62 are moved above the wafer W, and when the discharge is completed, the nozzle arms 61 and 62 are moved out of the outer periphery of the wafer W.
  • the number of nozzle arms can be singular or three or more, depending on the amount and type of chemical solution to be discharged.
  • the substrate tilting mechanism 70 is connected to the base 11, and by raising and lowering one end of the base 11, the base 11 and the wafer chuck 20, the wafer W, the upper plate 30, and the lower plate connected thereto are connected. 40, the cup 50 is inclined, for example, in the range of 0 to 10 ° or 0 to 5 °.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state where the wafer W and the like are tilted by the substrate tilting mechanism 70.
  • the base 11 is tilted by the substrate tilting mechanism 70, and the wafer W or the like directly or indirectly connected to the base 11 is tilted at an angle of 0.
  • the liquid supply mechanism 80 supplies heated processing liquid to the upper plate 30 and the lower plate 40, and includes a temperature control mechanism 81, processing liquid tanks 82, 83, 84, and a pump P1. P5, valves V1 to V5, and mixing box 85.
  • Fig. 1 shows the case where two types of chemicals are used: chemicals 1 and 2, but the number of processing tanks, pumps and valves is mixed. In box 85, it can be set appropriately according to the number of chemicals to be mixed.
  • the temperature control mechanism 81 has hot water and processing liquid tanks 82 to 84 inside it, and heats the processing liquid (pure water, chemical liquids 1 and 2) in the processing liquid tanks 82 to 84 with hot water.
  • the treatment liquid is appropriately heated, for example, in a range from room temperature to about 60 ° C.
  • a water bath, a heater installed in the processing liquid tanks 82 to 84 (for example, a throwing heater), and a heater installed outside the processing liquid tanks 82 to 84 (an external heater) ) Can be used as appropriate.
  • the treatment liquid tanks 82, 83, and 84 are tanks for holding pure water and chemicals 1 and 2, respectively.
  • the pumps P1 to P3 suck out the processing liquid from the processing liquid tanks 82 to 84. It should be noted that the processing liquid tanks 82 to 84 may be pressurized to send liquid from the processing liquid tanks 82 to 84.
  • the valves V1 to V3 open and close the piping, and supply and stop the supply of the processing liquid.
  • the valves V4 and V5 are for supplying pure water at room temperature (not heated) to the upper plate 30 and the lower plate 40, respectively.
  • the mixin box 85 is a container for mixing the chemical solutions 1 and 2 sent from the processing solution tanks 83 and 84.
  • the chemicals 1 and 2 can be appropriately mixed in the mixing box 85 and sent to the upper plate 30 with the temperature adjusted. Further, temperature-controlled pure water can be appropriately sent to the lower plate 40.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a procedure for performing an electroless plating on the wafer W using the electroless plating apparatus 10.
  • Figs. 5 to 11 show the results of the electroless plating performed in the steps shown in Fig. 4 in each step.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a state of an electroless plating device 10.
  • the wafer W is held on the wafer check 20.
  • a suction arm substrate transfer mechanism (not shown) that sucks the wafer W on the upper surface places the wafer W on the wafer chuck 20. Then, the wafer W is held by the wafer holding claws 21 of the wafer chuck 20. By lowering the cup 50, the suction arm can be moved horizontally below the upper surface of the wafer W.
  • the pretreatment of the wafer W is performed.
  • the rotation of the wafer W is performed by rotating the wafer chuck 20 by the hollow motor 12, and the rotation speed at this time can be, for example, 100 to 200 rpm.
  • the processing liquid supplied from the nozzle arms 61 and 62 is supplied with, for example, pure water for cleaning the wafer W or a chemical liquid for the catalyst activation processing of the wafer W in order according to the purpose of the pretreatment. You.
  • the discharge amount is sufficient to form a paddle (layer) of the processing liquid on the wafer W, for example, about lO OML. However, the discharge amount may be increased if necessary. Further, the discharged processing liquid may be appropriately heated (for example, in a range from room temperature to about 60 ° C.).
  • the lower plate 40 is heated so as to approach the lower surface of the wafer W (as an example, the distance between the lower surface of the wafer W and the upper surface of the lower plate 40: about 0.1 to 2 mm).
  • the pure water heated by the liquid supply mechanism 80 is supplied.
  • the heated pure water is filled between the lower surface of the wafer W and the upper surface of the lower plate 40 to heat the wafer W.
  • the uniformity of the heating of the wafer W can be improved.
  • the wafer W and the lower plate 40 can be easily rotated or non-rotated separately, and contamination of the lower surface of the wafer W is prevented.
  • the heating of the wafer W described above may be performed by other means.
  • the wafer W may be heated by radiant heat of a heater or a lamp.
  • the wafer W may be heated by bringing the heated lower plate 40 into contact with the wafer W.
  • the upper plate 30 is heated so as to approach the upper surface of the wafer W (for example, a distance between the upper surface of the wafer W and the lower surface of the upper plate 30: about 0.1 to 2 mm).
  • Supply a plating solution (plate solution) (for example, 30 to: L00 ml / min).
  • the supplied solution is filled between the upper surface of the wafer W and the lower surface of the upper plate 30 and flows out to the cup 50.
  • the temperature of the plating solution is adjusted by the upper plate 30 (for example, in a range from room temperature to about 60 ° C.).
  • the supplied plating liquid is temperature-controlled by the liquid supply mechanism 80.
  • the uniformity of the plating film formed on the wafer W can be improved.
  • C Rotate W at 10-50 rpm.
  • the heating of the upper plate 3 ° can be performed in advance of any of the steps S1 to S3.
  • the processing time of the wafer W can be reduced.
  • a plating film is formed on the wafer W by supplying the plating liquid heated to a desired temperature to the upper surface of the wafer W.
  • the uniformity of the formation of the plating film on the wafer w can be improved.
  • the wafer chuck 20 and the upper plate 30 can be tilted by the substrate tilting mechanism 70 before the supply of the plating solution.
  • gas between the wafer W and the upper plate 30 can be quickly removed and replaced with a plating solution. If the gas between the wafer W and the upper plate 30 is not completely removed, air bubbles remain between the wafer W and the upper plate 30 and the uniformity of the formed plating film may be impaired. become.
  • a gas eg, hydrogen
  • bubbles generated by the generated gas may hinder the uniformity of the plating film.
  • the temperature of the plating solution can be changed over time.
  • the structure and composition of the plated film can be changed in the layer direction.
  • the supply of the plating solution during the formation of the plating film can be performed intermittently instead of continuously. Efficient consumption of the mech liquid supplied on the wafer W can be used to reduce its usage.
  • This cleaning can be performed by switching the processing liquid discharged from the processing liquid discharge port 31 of the upper plate 30 from the plating liquid to pure water. At this time, pure water can be supplied from the processing liquid discharge port 41 of the lower plate 40.
  • the nozzle arms 61 and 62 can be used for cleaning the wafer W. At this time, the supply of the plating solution from the processing liquid discharge port 31 of the upper plate 30 is stopped, and the upper plate 30 is separated from the wafer W. Thereafter, the nozzle arms 61 and 62 are moved above the wafer W to supply pure water. Also at this time, it is preferable to supply pure water from the processing liquid discharge port 41 of the lower plate 40.
  • the supply of pure water to the wafer W is stopped, and the pure water on the wafer W is removed by rotating the wafer W at a high speed.
  • nitrogen gas may be ejected from the nozzle arms 61 and 62 to promote drying of the wafer W.
  • the holding of the wafer W by the wafer check 20 is stopped. Thereafter, the wafer W is removed from the wafer chuck 20 by a suction arm (substrate transfer mechanism) not shown.
  • the electroless plating device 10 has the following features. (1) The plating liquid is supplied from the upper plate 30 in a state where the wafer W and the upper plate 30 are opposed to each other and close to the gap between the wafer W and the upper plate 30 to fill the gap between the wafer W and the upper plate 30. It is discharged from the outer circumference. Therefore, a flow of the plating solution is formed on the wafer W in a direction from the center to the outer periphery, and a fresh plating solution can be supplied to the wafer W.
  • the plating solution can be used efficiently and the amount of plating solution used can be reduced.
  • the wafer W can be uniformly heated from above and below by using the upper plate 30 and the lower plate 40. As a result, the characteristics of the plating film formed on the wafer W can be made uniform.
  • Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, but can be extended and modified. Extended and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
  • a glass plate other than the wafer W can be used as the substrate.
  • the supply of the processing liquid (including the plating liquid) to the substrate does not necessarily have to be performed continuously, but may be performed intermittently to some extent. At least, while the processing liquid is being supplied to the substrate, a fresh processing liquid is supplied onto the substrate, and the uniformity of the processing of the substrate can be maintained. Further, even if the supply of the processing liquid is temporarily stopped, if the change of the processing liquid during the stop time is not so large, the uniformity of the processing of the substrate is not greatly impaired.
  • the heater arranged on the upper plate 30 may be divided into a plurality. By dividing the heater, it is possible to independently control the temperature of a plurality of areas of the upper plate 30, and it is possible to improve the uniformity of the temperature distribution of the upper plate 30 and the uniformity of processing on the substrate. Industrial applicability
  • the electroless plating apparatus and the electroless plating method according to the present invention can form a plating film on a substrate with good uniformity even with a small amount of processing liquid, and can be used and manufactured industrially. .

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Abstract

 基板保持部に保持された基板とプレートとの間隔を近接させ、処理液吐出部から処理液を吐出することで、基板に無電解メッキを施す。処理液が基板とプレート間のギャップを流れることから、基板上に処理液の流れが生じ、基板上に新鮮な処理液を供給することが可能となる。この結果、処理液が少量の場合でも基板上に均一性良くメッキ膜を形成することが可能となる。

Description

明 細 書 無電解メツキ装置、 および無電解メツキ方法
技術分野
本発明は、 無電解メツキ装置、 および無電解メツキ方法に関する。
背景技術
半導体デバイスの作成に際して半導体基板上への配線の形成が行われ る。
半導体デバイスの集積度の向上に伴って配線の微細化が進められてお り、 これに対応して配線の作成技術の開発が行われている。 例えば、 銅 配線の形成方法として、 銅のシード層をスパッタリングで形成し、 電気 メツキで溝等を埋め込むことで配線および層間接続を形成するデュアル ダマシン法が実用化されている。 この手法では、 シード層が形成されて いない被メツキ面への電気メツキの形成が困難である。
—方、シード層を必要としないメツキ法として無電解メツキ法がある。 無電解メツキは化学還元によってメツキ膜を形成するものであり、 形成 されたメツキ膜が自己触媒として作用することでメツキ膜を連続的に形 成できる。 無電解メツキはシード層を事前に作成する必要がなく (もし くは、被メツキ面全体へのシード層の形成が不要)、シード層の形成にお ける膜厚の不均一性 (特に、 凹部、 凸部におけるステップカバレージ) をさほど考慮しなくても済む。
なお、無電解メツキに関して、以下のような技術が公開されている (特 許文献 1、 2参照)。
特許文献 1 : 日本国特許公開公報、 特開 2 0 0 1— 7 3 1 5 7号 (第 4頁、 第 1図)
特許文献 2 : 日本国特許公開公報、特開 2 0 0 1— 3 4 2 5 7 3号(第 4一 5頁、 第 2、 3図) ¾明の開示
無電解メ ツキでは、 メ ツキ液が多くの薬品から構成されており、 組成 変化が変化し易いため、 メ ツキ液が不安定になりその寿命が短くなり易 い。 また、 無電解メ ツキではメ ツキ膜の析出速度は一般的に電解メ ツキ より も遅く、 その上、 温度、 組成比、 メ ツキ液の流速等のプロセス条件 により、 メ ツキ膜の形成速度および形成されるメ ツキ膜の特性が変化し 易い。 上記の特許文献 1、 2においても基板上にメ ツキ液を溜めた状態 で無電解メ ツキを行っており、 成膜中にメ ツキ液の特性が変化し易い。 このよ うなことから、 基板に無電解メ ツキを施すにあたって、 基板上で の処理の均一性を確保し難くなる。 さらに、 上記のようなメ ツキ液の不 安定性等の理由から、単位析出量当たりのメ ツキ液の使用量が多くなり、 高コス トになり易い。
以上に鑑み本発明は、 少量の処理液でも基板への処理の均一性を確保 し易い無電解メ ツキ装置および無電解メ ツキ方法を提供することを目的 とする。
A . 上記目的を達成するために、 本発明に係る無電解メ ツキ装置は、 基 板を保持する基板保持部と、 前記基板保持部に保持された基板に対向し て配置されたプレートと、 前記基板に対向する前記プレートの面上に形 成され、 かつ処理液を吐出する処理液吐出部と、 前記プレー トと基板と の間隔を変化させる間隔調節部と、 を具備する。
間隔調節部によって、 基板保持部に保持された基板とプレー ト との間 隔を近接させ、 処理液吐出部から処理液を吐出することで、 基板に無電 解メ ツキを施すことができる。
処理液が基板とプレート間のギヤップを流れることから、 基板上に処 理液の流れが生じ、 メ ツキ膜が析出する界面での濃度不均一性を低減す ることが可能となる。 この結果、 基板上に均一性良くメ ツキ膜を形成す ることができる。 また、 間隔調節部によって、 基板とプレートの間隔を 調節することで、 基板上におけるメ ツキ液の体積を制御することが可能 となり、 この間隔を狭くすることで処理液の使用量を少なくすることが できる。
ここでいう 「処理液」 は少なく とも無電解メ ツキ用の薬液を含み、 場 合により無電解メ ツキの前処理および後処理に用いる洗浄液等を含めて もよい。 即ち、 「処理液」 と して無電解メ ツキ用の薬液を用いた無電解メ ツキのみを行う装置および無電解メ ツキの前処理や後処理をも併せて行 う装置のいずれであっても 「無電解メ ツキ装置」 に含まれる。
( 1 ) 無電解メ ツキ装置が、 前記プレー トを加熱する加熱部をさらに具 備してもよい。
プレートが加熱されるので、 基板とプレートのギヤップ間での処理液 の温度の均一性を確保し易くなる。 この結果、 基板上に形成されるメ ッ キ膜の均一性をより向上でき、メ ツキ膜の析出速度をより大きくできる。
( 2 ) 無電解メ ツキ装置が、 前記基板および前記プレートを一体的と し て傾きを変化させる傾斜調節部をさらに具備してもよい。
基板を傾けることで、 基板とプレート間の気体を速やかに処理液に置 換することができ、 基板上に気泡が残留することに起因するメ ツキ膜の 不均一性を低減できる。 また、 メ ツキ膜の形成中に発生する気体 (例え ば、 水素) を基板とプレー ト間から速やかに除去することができる。 こ のよ うにして、 処理液中の気泡によるメ ツキ膜の不均一化を低減するこ とができる。 ( 3 ) 無電解メ ツキ装置が、 前記プレートに処理液を温度調節して供給 する液供給機構をさらに具備してもよい。
処理液を事前に加熱しておく ことで、 処理液の温度の均一性をより向 上することができる。
1 ) ここで、 前記液供給機構が処理液を切り換えて供給しても差し支 えない。 複数の処理液を切り換えることで、 基板に対して種々の処理を 行うことができる。 例えば、無電解メ ッキ用の薬液を切り換えることで、 基板に複数のメ ツキ膜を形成できる。 また、 処理液と して無電解メ ツキ の前処理や後処理用の液体を用いることで、 無電解メ ツキ処理およびそ の前処理、 後処理を連続的に行うことができる。 前処理、 後処理の具体 例と して、 基板の洗浄や基板の活性化処理等が挙げられる。
2 ) 前記液供給機構が、 複数の薬液を混合して処理液を生成する処理 液生成部を有してもよい。 処理液生成部によって、 供給する直前に必要 量の処理液を生成して、 安定した処理液を供給することが可能となる。 この結果、 基板に形成されるメ ツキ膜の均一性がより向上する。
( 4 ) 無電解メ ツキ装置が、 前記基板の前記プレートと対向する面と異 なる第 2の面に対向して配置された第 2のプレー トと、 前記基板の第 2 の面に対向する前記第 2のプレートの面上に形成され、 かつ温度調節さ れた液体を吐出する液体吐出部と、 前記第 2のプレートと基板との間隔 を変化させる第 2の間隔調節部と、 をさ らに具備してもよい。
第 2の間隔調節部によって、 第 2のプレートと基板とを近接させて、 液体吐出部から加熱された液体を供給することで、 基板を裏面から加熱 することができる。 この結果、 プレートおよぴ第 2のプレートによって 表裏から基板を加熱することが可能となり、 基板の温度の均一性がより 向上する。
この 「液体」 は、 「処理液」 と異なり、 無電解メ ツキ用の薬液は必ずし も含まれない。 「液体」は第 2のプレートを加熱する熱媒体と して機能す れば足りるからである。 「液体」 と して、 例えば、 純水を用いることがで きる。 純水を用いた場合、 基板の表面側から裏面側に処理液が回り込む ことを防止でき、 基板の裏面が処理液 (ひいてはその構成要素、 例えば、 メ ツキ液を構成する金属イオン) により汚染されることを防止できる。 ここで、 「液体」 の加熱は、第 2のプレー トに備えられるヒータ等の加 熱手段によって行っても良いが、 前記液体吐出部から吐出される液体を 温度調節して前記第 2のプレートに供給する液供給機構によって行って も差し支えない。 液体の温度を事前に調節しておく ことで、 基板の温度 の均一性をより向上することができる。
( 5 ) 無電解メ ツキ装置が、 前記基板に処理液を吐出する可動式のノズ ルをさらに具備してもよい。
ノズルによって、 基板の所望の箇所に処理液を供給でき、 基板上への 処理液の供給の柔軟性が向上する。
B . 本発明に係る無電解メ ツキ方法は、 基板を保持する保持ステップと、 前記保持ステップで保持された基板にプレートを対向させて配置する配 置ステップと、 前記配置ステップで対向して配置された基板とプレー ト との間に処理液を供給して該基板にメ ツキ膜を形成する膜形成ステップ と、 を具備する。
保持された基板とプレー トとの間隔を近接させて、 その間に処理液を 供給することで、 基板に無電解メ ツキを施せる。
処理液が基板とプレート間のギヤップを流れることから、 基板上に処 理液の流れが生じ、基板上に新鮮な処理液を供給することが可能となる。 この結果、 基板の反応界面に均一性良く メ ツキ膜を形成することができ る。
( 1 ) 前記配置ステップが、 前記基板上に表面張力で保持させたときの 処理液の厚みより も狭くなるように、 前記基板と前記プレートの間隔を 調節する間隔調節ステップ、 を有してもよい。
基板とプレー トの間隔を制限することで、 処理液の使用量を少なくで さる。
( 2 ) 前記膜形成ステップが、 複数の薬液を混合して処理液を生成'する 処理液生成ステップを有してもよい。
供給する直前に必要量の処理液を生成して、 安定した処理液を供給す ることが可能となる。 この結果、 基板に形成されるメ ツキ膜の均一性が より向上する。
( 3 ) 無電解メ ツキ方法が、 前記膜形成ステップに先立って、 前記保持 ステップで保持された基板を傾ける傾斜ステップをさらに具備してもよ い。
基板を傾けることで、 基板とプレート間の気体を速やかに処理液に置 換することができ、 気泡の残留に起因するメ ツキ膜の不均一性を低減で きる。 また、 メ ツキ膜の形成中に発生する気体 (例えば、 水素) を基板 とプレート間から速やかに除去できる。 このようにして、 処理液中の気 泡によるメ ツキ膜の不均一化を低減できる。
( 4 ) 無電解メ ツキ方法が、 前記膜形成ステップに先立って、 前記保持 ステップで保持された基板を加熱する加熱ステップをさ らに具備しても よい。
プレートが加熱されるので、 ギャップ間の処理液の温度の安定性、 均 —性を確保し易くなる。 この結果、 基板上に形成されるメ ツキ膜の均一 性をより向上でき、 メ ツキ膜の析出速度をより大きくできる。 図面の簡単な説明
図 1は、 第 1実施形態に係る無電解メ ツキ装置を表した一部断面図で ある。
図 2 A、 2 Bは、 図 1に示した無電解メツキ装置の上部プレー トの下 面の 1例を表す平面図である。
図 3は、 図 1に示した無電解メツキ装置に設置されたウェハ W等が傾 斜された状態を表す一部断面図である。
図 4は、 第 1の実施形態に係る無電解メツキ装置を用いて無電解メッ キを行う場合の手順の一例を表すフロー図である。
図 5は、 図 4に表した手順で無電解メ ツキを行った場合における無電 解メツキ装置の状態を表した一部断面図である。
図 6は、 図 4に表した手順で無電解メ ツキを行った場合における無電 解メツキ装置の状態を表した一部断面図である。
図 7は、 図 4に表した手順で無電解メ ツキを行った場合における無電 解メツキ装置の状態を表した一部断面図である。
図 8は、 図 4に表した手順で無電解メ ツキを行った場合における無電 解メツキ装置の状態を表した一部断面図である。
図 9は、 図 4に表した手順で無電解メツキを行った場合における無電 解メツキ装置の状態を表した一部断面図である。
図 1 0は、 図 4に表した手順で無電解メツキを行った場合における無 電解メツキ装置の状態を表した一部断面図である。
図 1 1は、 図 4に表した手順で無電解メツキを行った場合における無 電解メツキ装置の状態を表した一部断面図である。 発明を実施するための形態
(第 1実施形態)
以下、 本発明の第 1の実施形態に係る無電解メ ツキ装置を図面を参照 して詳細に説明する。 図 1は本発明の第 1実施形態に係る無電解メ ツキ装置 1 0の構成を示 す一部断面図である。
無電解メ ツキ装置 1 0は、 処理液を用いて基板たるウェハ Wへの無電 解メ ツキ処理、 その前処理、 メ ツキ後の洗浄処理および乾燥処理を行う ことができる。
即ち、 処理液と しては、 無電解メ ツキ用の薬液の他に、 メ ツキの前処 理、 後処理用の薬液、 純水等種々の液体を含めることができる。
無電解メ ツキに用いる薬液と して以下の材料を混合し純水に溶解した ものを用いることができる。
1 ) 金属塩: メ ツキ膜を構成する金属イオンを供給する材料である。 金 属塩は、 メ ツキ膜が銅の場合には、 例えば、 硫酸銅、 硝酸銅、 塩化銅で める。
2 ) 錯化剤 : 強アルカリ性下において、 金属イオンが水酸化物と して沈 殿しないように、 金属を錯体化して液中での安定性を向上させるための 材料である。 錯化剤には、 例えば、 アミン系材料と して H E D T A、 E D T A、 E D、 有機系材料と してクェン酸、 酒石酸、 ダルコン酸を用い ることができる。 '
3 ) 還元剤 : 金属イオンを触媒的に還元析出させるための材料である。 還元剤には、 例えば、 次亜塩素酸、 グルォキシル酸、 塩化第二スズ、 水 素化ホウ素化合物、 硝酸第二コバルトを用いることができる。
4 ) 安定剤 : 酸化物 (メ ツキ膜が銅の場合には酸化第二銅) の不均一性 に起因するメ ツキ液の自然分解を防止する材料である。 安定剤には、 窒 素系の材料と して、 例えば、 1価の銅と優先的に錯体を形成するビビル ジル、 シアン化合物、 チォ尿素、 0—フエナント口 リ ン、 ネオプロイン を用いることができる。
5 ) p H緩衝剤 : メ ツキ液の反応が進んだときの p Hの変化を抑制する ための材料である。 p H緩衝剤には、 例えば、 ホウ酸、 炭酸、 ォキシ力 ルボン酸を用いることができる。
6 ) 添加剤 : 添加剤にはメ ツキ膜の析出の促進、 抑制を行う材料や、 表 面またはメ ツキ膜の改質を行う材料がある。 .
' メ ツキ膜の析出速度を抑制し、 メ ツキ液の安定化およびメ ツキ膜の 特性を改善するための材料と しては、 硫黄系の材料と して、 例えば、 チ ォ硫酸、 2—M B Tを用いることができる。
- メ ツキ液の表面張力を低下させ、 ウェハ Wの面上にメ ツキ液が均一 に配置されるよ うにするための材料と しては、 界面活性剤のノニオン系 材料と して、 例えばポリアルキレンダリ コール、 ポリエチレングリ コー ルを用いることができる。
図 1に示すよ うに無電解メ ツキ装置 1 0は、 ベース 1 1、 中空モータ 1 2、 基板保持部たるウェハチヤック 2 0、 上部プレート 3 0、 下部プ レート 4 0、 カップ 5 0、 ノズルアーム 6 1 、 6 2、 傾斜調節部たる基 板傾斜機構 7 0、 液供給機構 8 0を有する。 ここで、 中空モータ 1 2、 ウェハチャック 2 0、 上部プレート 3 0、 下部プレート 4 0、 カップ 5 0、 ノズルアーム 6 1 、 6 2は、 直接的あるいは間接的にベース 1 1に 接続され、 ベース 1 1 と共に移動、 基板傾斜機構 7 0による傾斜等が行 われる。
ウェハチャック 2 0は、 ウェハ Wを保持 . 固定するものであり、 ゥェ ハ保持爪 2 1、 ウェハチャック底板 2 3、 ウェハチャック支持部 2 4か ら構成される。
ウェハ保持爪 2 1は、 ウェハチヤック底板 2 3の外周上に複数個配置 され、 ウェハ Wを保持、 固定する。
ウェハチャック底板 2 3は、 ウェハチャック支持部 2 4の上面に接続 された略円形の平板であり、 カップ 5 0の底面上に配置されている。 ウェハチャック支持部 2 4は、 略円筒形状であり、 ウェハチャック底 板 2 3に設けられた円形状の開口部に接続され、 かつ中空モータ 1 2の 回転軸を構成する。 この結果、 中空モータ 1 2を駆動することで、 ゥェ ハ Wを保持したままで、ウェハチヤック 2 0を回転させることができる。 図 2 A、 2 Bはそれぞれ上部プレート 3 0の下面の 1例を表す平面図 である。
図 1、 2 A、 2 Bに示されるように、 上部プレート 3 0は、 ウェハ W の上面に対向して配置された略円形の平板形状であり、 ウェハ Wの上面 への薬液、純水等の処理液の供給および処理液の加熱を行う。 このため、 ウェハ Wを用いた半導体装置の作成を効率よく行うためには、 上部プレ ート 3 0の大きさがウェハ Wの大きさに近似するかあるいはウェハ Wよ り大きいことが好ましい。 具体的には、 上部プレート 3 0の大きさがゥ ェハ Wの面積の 8 0 %以上、あるいは 9 0 %以上とすることが好ましい。 ここで、 図 1において、 上部プレート 3 0の大きさをウェハ Wより幾 分小さく しているのは、 上部プレート 3 0がウェハ保持爪 2 1に接触し ないようにするためである。 伹し、 これは必ずしも絶対的な条件ではな く、 例えばウェハ保持爪 2 1の上端がウェハ Wの上面から突出しないよ うにすることで、 この条件を回避することが可能である。
上部プレート 3 0は、 ヒータ H、 処理液吐出口 3 1、 処理液流入部 3 2、 温度測定機構 3 3を有し、 かつ昇降機構 3 4に接続されている。 ヒータ Hは上部プレート 3 0を加熱するための電熱線等の加熱手段で ある。 ヒータ Hは温度測定機構 3 3での温度測定結果に対応して、 上部 プレート 3 0、 ひいてはウェハ Wが所望の温度に保持されるように (例 えば、室温から 6 0 °C程度の範囲)、図示しない制御手段により発熱量が 制御される。
処理液吐出口 3 1は、 上部プレート 3 0の下面に単数または複数形成 され、 処理液流入部 3 2から流入した処理液を吐出する。
図 2 A、 2 Bに示すように、 ヒータ Hと処理液吐出口 3 1それぞれが 下面に分散して配置され、 上部プレート 3 0での温度および処理液の供 給の均一化が図られている。 処理液吐出口 3 1は、 上部プレート 3 0の 下面の中央から、 例えば、 4方向 (図 2 A ) あるいは 3方向 (図 2 B ) に放射状に配置されている。但し、 これらの配置はあくまで一例であり、 処理液吐出口 3 1を放射状以外、 例えば縦横に整列して配置することも 可能である。 即ち、 上部プレート 3 0上での温度および処理液供給量の 分布の均一化が結果として図られるのであれば、 ヒータ Hと処理液吐出 口 3 1の数、 形状、 配置は適宜に選択することが可能である。
処理液流入部 3 2は上部プレート 3 0の上面側にあって、 処理液が流 入し、 流入した処理液は処理液吐出口 3 1へと分配される。 処理液流入 部 3 2に流入する処理液は、 純水 (R T :室温)、 加熱された薬液 1、 2 (例えば、 室温から 6 0 °C程度の範囲) を切り替えて用いることができ る。 また、後述するミキシングポックス 8 5で混合された薬液 1、 2 (場 合により、 他の薬液を含む複数の薬液を混合して) を処理液流入部 3 2 に流入させることもできる。
温度測定機構 3 3は、 上部プレート 3 0に埋め込まれた熱電対等の温 度測定手段であり、 上部プレート 3 0の温度を測定する。
昇降機構 3 4は、 上部プレート 3 0に接続され、 上部プレート 3 0を ウェハ Wに対向した状態で上下に昇降し、 例えば、 ウェハ Wとの間隔を 0 . 1〜 5 0 0 m mの間で制御することができる。 無電解メツキ中にお いてはウェハ Wと上部プレート 3 0を近接させ (例えば、 ウェハ Wと上 部プレート 3 0との間隔が 2 m m以下)、これらのギャップの空間の大き さを制限し、 ウェハ Wの面上に供給される処理液の均一化、 および使用 量の低減を図ることができる。 図 1に示されるように、 下部プレート 4 0は、 ウェハ Wの下面に対向 して配置された略円形の平板形状であり、 ウェハ Wに近接した状態でそ の下面へ加熱された純水の供給を行うことで、 ウェハ Wを適宜に加熱す ることができる。
ウェハ Wの加熱を効率よく行うためには、 下部プレート 4 0の大きさ がウェハ Wの大きさに近似することが好ましい。 具体的には、 下部プレ ート 4 0の大きさがウェハ Wの面積の 8 0 %以上、 あるいは 9 0 %以上 とすることが好ましい。
下部プレート 4 0は、その上面の中央に処理液吐出口 4 1が形成され、 支持部 4 2で支持されている。
処理液吐出口 4 1は、 支持部 4 2内を通過した処理液が吐出する。 処 理液は純水 (R T :室温)、 加熱された純水 (例えば、 室温から 6 0 °C程 度の範囲) を切り替えて用いることができる。
支持部 4 2は、中空モータ 1 2を貫通し、間隔調節部たる昇降機構(図 示せず) に接続されている。 昇降機構を動作することで、 支持部 4 2、 ひいては下部プレート 4 0を上下に昇降することができる。
カップ 5 0は、 ウェハチャック 2 0をその中に保持し、 かつウェハ W の処理に用いられた処理液を受け止め排出するものであり、 カツプ側部 5 1、 力ップ底板 5 2、 廃液管 5 3を有する。
カップ側部 5 1は、 その内周がウェハチャック 2 0の外周に沿う略円 筒形であり、 その上端がウェハチャック 2 0の保持面の上方近傍に位置 している。
カップ底板 5 2は、 カップ側部 5 1 の下端に接続され、 中空モータ 1 2に対応する位置に開口部を有し、 その開口部に対応する位置にウェハ チャック 2 0が配置されている。
廃液管 5 3は、 力ップ底板 5 2に接続され、 カップ 5 0から廃液 (ゥ ェハ wを処理した処理液) を無電解メ ツキ装置 1 0が設置された工場の 廃液ライン等へと排出するための配管である。
カップ 5 0は、 図示しない昇降機構に接続され、 ベース 1 1 とウェハ Wに対して上下に移動することができる。
ノズルアーム 6 1、 6 2は、 ウェハ Wの上面近傍に配置され、 その先 端の開口部から処理液、 エアー等の流体を吐出する。 吐出する流体は純 水、 薬液、 窒素ガスを適宜に選択することができる。 ノズルアーム 6 1、 6 2にはそれぞれ、 ウェハ Wの中央に向かう方向にノズノレアーム 6 1、 6 2を移動させる移動機構 (図示せず) が接続されている。 ウェハ Wに 流体を吐出する場合にはノズルアーム 6 1、 6 2がウェハ Wの上方に移 動され、 吐出が完了するとウェハ Wの外周の外に移動される。 なお、 ノ ズルアームの数は吐出する薬液の量、 種類により単数もしくは 3本以上 にすることも可能である。
基板傾斜機構 7 0は、 ベース 1 1に接続され、 ベース 1 1 の一端を上 下させることで、 ベース 1 1、 およびこれに接続されたウェハチヤック 2 0、 ウェハ W、 上部プレート 3 0、 下部プレート 4 0、 カップ 5 0を 例えば、 0〜 1 0 ° 、 あるいは 0〜 5 ° の範囲で傾斜させる。
図 3は基板傾斜機構 7 0によって、 ウェハ W等が傾斜された状態を表 す一部断面図である。 基板傾斜機構 7 0によってベース 1 1が傾き、 ベ ース 1 1に直接的あるいは間接的に接続されたウェハ W等が角度 0傾斜 している。
液供給機構 8 0は、 上部プレート 3 0、 下部プレート 4 0に加熱され た処理液を供給するものであり、温度調節機構 8 1、処理液タンク 8 2、 8 3、 8 4、 ポンプ P 1〜 P 5、 バルブ V 1 ~ V 5、 ミキシングボック ス 8 5から構成される。 なお、 図 1は薬液 1、 2と 2種類の薬液を用い た場合を表しているが、 処理タンク、 ポンプ、 バルブの数はミキシング ボックス 8 5で混合する薬液の数に応じて適宜に設定できる。
温度調節機構 8 1はその内部に温水、 および処理液タンク 8 2 ~ 8 4 を有し、 処理液タンク 8 2〜 8 4中の処理液 (純水、 薬液 1、 2 ) を温 水によって加熱する装置であり、 処理液を例えば、 室温から 6 0 °C程度 の範囲で適宜に加熱する。 この温度調節には、 例えば、 ウォータバス、 処理液タンク 8 2〜 8 4内に設置されたヒータ (例えば、 投げ込みヒー タ)、 処理液タンク 8 2〜 8 4外に設置されたヒータ (外部ヒータ) を適 宜に用いることができる。
処理液タンク 8 2、 8 3、 8 4は、 それぞれ、 純水、 薬液 1、 2を保 持するタンクである。
ポンプ P 1〜P 3は、処理液タンク 8 2〜 8 4から処理液を吸い出す。 なお、 処理液タンク 8 2〜 8 4をそれぞれ加圧することで、 処理液タン ク 8 2〜 8 4力 らの送液を行ってもよい。
バルブ V 1〜 V 3は配管の開閉を行い、 処理液の供給および供給停止 を行う。 また、 バルブ V 4、 V 5は、 それぞれ上部プレー ト 3 0、 下部 プレート 4 0に室温の (加熱されない) 純水を供給するためのものであ る。
ミキシンダボックス 8 5は、 処理液タンク 8 3、 8 4から送られた薬 液 1、 2を混合するための容器である。
上部プレート 3 0には、 薬液 1、 2を適宜にミキシングボックス 8 5 で混合、 温度調節して送ることができる。 また、 下部プレート 4 0には、 温度調節された純水を適宜に送ることができる。
(無電解メツキ工程の詳細)
図 4は、 無電解メツキ装置 1 0を用いてウェハ Wに対して無電解メッ キを行う手順の一例を表すフロー図である。 また、 図 5から図 1 1は、 図 4に表した手順で無電解メツキを行った場合において、 各工程におけ る無電解メツキ装置 1 0の状態を表した一部断面図である。 以下、 図 4 〜図 1 1を用いてこの手順を詳細に説明する。
( 1 ) ウェハ Wの保持 (ステップ S 1および図 5 )
ウェハ Wがウェハチヤック 2 0上に保持される。 例えば、 ウェハ Wを その上面で吸引した図示しない吸引アーム (基板搬送機構) がウェハチ ャック 2 0上にウェハ Wを載置する。 そして、 ウェハチャック 2 0のゥ ェハ保持爪 2 1によってウェハ Wを保持する。 なお、 カップ 5 0を降下 させることで、 ウェハ Wの上面より下で吸引アームを水平方向に動かす ことができる。
( 2 ) ウェハ Wの前処理 (ステップ S 2および図 6 )
ウェハ Wを回転させ、 ウェハ Wの上面にノズルアーム 6 1またはノズ ルアーム 6 2から処理液を供給することで、 ウェハ Wの前処理が行われ る。
ウェハ Wの回転は中空モータ 1 2により ウェハチャック 2 0を回転す ることで行われ、 このときの回転速度は一例として 1 0 0 ~ 2 0 0 r p mとすることができる。
ノズルアーム 6 1、 6 2いずれかまたは双方がウェハ Wの上方に移動 し、 処理液を吐出する。 ノズルアーム 6 1、 6 2から供給される処理液 は、 前処理の目的に応じて、 例えば、 ウェハ W洗浄用の純水あるいはゥ ェハ Wの触媒活性化処理用の薬液が順次に供給される。 このときの吐出 量は、 ウェハ W上に処理液のパドル (層) を形成するに必要な量、 例え ば、 l O O m L程度で足りる。 但し、 必要に応じて、 吐出量を多く して も差し支えない。 また、 吐出される処理液は適宜に加熱 (例えば、 室温 から 6 0 °C程度の範囲) してもよい。
( 3 ) ウェハ Wの加熱 (ステップ S 3および図 7 )
ウェハ Wをメ ッキ液の反応に適した温度に保っためにウェハ Wの加熱 が行われる。
下部プレート 4 0を加熱してウェハ Wの下面に近接させ(一例と して、 ウェハ W下面と下部プレート 4 0上面との間隔: 0 . 1〜 2 m m程度)、 処理液吐出口 4 1から液供給機構 8 0で加熱された純水を供給する。 こ の加熱された純水は、 ウェハ W下面と下部プレート 4 0上面との間に充 満し、 ウェハ Wを加熱する。
なお、 このウェハ Wの加熱中にウェハ Wを回転することで、 ウェハ W の加熱の均一性を向上することができる。
ウェハ wを純水等の液体で加熱することで、 ウェハ Wと下部プレート 4 0 とを別個に回転または非回転とすることが容易となり、 かつウェハ W下面の汚染が防止される。
以上のウェハ Wの加熱は他の手段で行っても差し支えない。 例えば、 ヒータやランプの輻射熱によってウェハ Wを加熱しても差し支えない。 また、 場合によ り、 加熱した下部プレー ト 4 0をウェハ Wに接触するこ とでウェハ Wを加熱してもよい。
( 4 ) メ ツキ液の供給 (ステップ S 4および図 8 )。
上部プレート 3 0を加熱してウェハ Wの上面に近接させ(一例と して、 ウェハ W上面と上部プレート 3 0下面との間隔: 0 . 1〜 2 m m程度)、 処理液吐出口 3 1からメ ツキ用の薬液 (メ ツキ液) を供給する (一例と して、 3 0〜: L 0 0 m L / m i n )。 供給されたメ ッキ液は、 ウェハ W上 面と上部プレー ト 3 0下面との間に充満し、 カップ 5 0へと流出する。 このとき、 メ ツキ液は上部プレート 3 0によって温度調節される (一例 と して、 室温から 6 0 °C程度の範囲)。 なお、 供給されるメ ツキ液は液供 給機構 8 0によって温度調節されていることが好ましい。
ここで、 ウェハチャック 2 0によってウェハ Wを回転することで、 ゥ ェハ Wに形成されるメ ツキ膜の均一性を向上できる。 一例と して、 ゥェ ハ Wを 1 0〜 5 0 r p mで回転する。
また、 上部プレート 3 ◦の加熱は先のステップ S 1〜 S 3のどこかで 先行して行うことができる。 上部プレー ト 3 0の加熱を他の工程と並行 して行うことでウェハ Wの処理時間を低減できる。
以上のように、 ウェハ Wの上面に所望の温度に加熱されたメ ツキ液を 供給することでウェハ Wにメ ツキ膜が形成される。 このメ ツキ液の供給 中にウェハ wを回転することで、 ウェハ wへのメ ツキ膜の形成の均一性 を向上することができる。
以上のメ ッキ液の供給に際して、 以下のようなことを行うことも可能 である。
1 ) メ ツキ液の供給前に、 基板傾斜機構 7 0によってウェハチャック 2 0および上部プレート 3 0を傾斜させることができる。
ウェハ Wが傾斜されることで、 ウェハ Wと上部プレート 3 0間の気体 を速やかに除去し、 メ ツキ液に置換することができる。 仮に、 ウェハ W と上部プレート 3 0間の気体の除去が不完全だと、 ウェハ Wと上部プレ ート 3 0間に気泡が残存し、 形成されるメ ツキ膜の均一性が阻害される 原因になる。
また、 メ ツキ液によるメ ツキ膜の形成に伴って気体 (例えば、 水素) が発生し、 発生した気体により気泡が形成されて、 メ ツキ膜の均一性が 阻害される可能性もある。
基板傾斜機構 7 0によってウェハ Wを傾斜させることで、 気泡の発生 の低減および発生した気泡の脱出の促進を図り、 メ ツキ膜の均一性を向 上することが可能となる。
2 ) メ ツキ液の温度を時間的に変化させることができる。
このようにすることで、 形成されるメ ツキ膜の層方向でその構造や組 成を変化させることができる。 3 ) メ ツキ膜の形成中におけるメ ツキ液の供給を、 連続的ではなく、 間 欠的に行うこともできる。 ウェハ W上に供給されたメ ッキ液を効率良く 消費して、 その使用量を削減できる。
( 5 ) ウェハ Wの洗浄 (ステップ S 5およぴ図 9 )。
ウェハ Wを純水で洗浄する。 この洗浄は、 上部プレート 3 0の処理液 吐出口 3 1から吐出される処理液をメ ツキ液から純水に切り替えること で行える。 このとき、 下部プレート 4 0の処理液吐出口 4 1から純水を 供給することができる。
ウェハ Wの洗浄に、 ノズルアーム 6 1、 6 2を用いることもできる。 このときには、 上部プレー ト 3 0の処理液吐出口 3 1からのメ ツキ液の 供給を停止し、 上部プレー ト 3 0をウェハ Wから離す。 しかる後に、 ノ ズルアーム 6 1、 6 2をウェハ Wの上方に移動させて、純水を供給する。 このときにも下部プレート 4 0の処理液吐出口 4 1から純水を供給する ことが好ましい。
以上のウェハ Wの洗浄中にウェハ Wを回転することで、 ウェハ Wの洗 浄の均一性を向上することができる。
( 6 ) ウェハ Wの乾燥 (ステップ S 6および図 1 0 )。
ウェハ Wへの純水の供給を停止し、ウェハ Wを高速で回転することで、 ウェハ W上の純水を除去する。 場合により、 ノズルアーム 6 1、 6 2か ら窒素ガスを噴出してウェハ Wの乾燥を促進してもよい。
( 7 ) ゥェハ Wの除去 (ステップ S 7および図 1 1 )。
ウェハ Wの乾燥が終了した後、 ウェハチヤック 2 0によるウェハ Wの 保持が停止される。 その後、 図示しない吸引アーム (基板搬送機構) に より ウェハ Wがウェハチヤック 2 0上から取り去られる。
(無電解メ ツキ装置 1 0の特徴)
無電解メ ツキ装置 1 0は以下のような特徴を有する。 ( 1 ) ウェハ Wと上部プレート 3 0が対向して近接した状態で上部プレ ー ト 3 0からメ ツキ液が供給され、 ウェハ Wと上部プレート 3 0間のギ ヤップに充満し、 ウェハ Wの外周から排出される。 このため、 ウェハ W 上にその中心から外周に向かう方向にメ ツキ液の流れが形成され、 ゥェ ハ Wに新鮮なメ ツキ液を供給することができる。
( 2 ) ウェハ Wと上部プレート 3 0の間隔を近接させることで、 メ ツキ 液を効率よく利用し、 メ ツキ液の使用量を低減することができる。
( 3 ) メ ツキ膜の形成中にウェハ Wを回転することで、 ウェハ W面への メ ッキ液の供給、 ひいてはメ ッキ膜の膜厚の面内均一化を図ることがで さる。
( 4 ) 上部プレート 3 0、 下部プレート 4 0を用いて、 ウェハ Wを上下 から均一に加熱することができる。 この結果、 ウェハ Wへ形成されるメ ツキ膜の特性の均質化を図ることができる。
( 5 ) ウェハ Wに対応する大きさを有していれば良いので、 装置の設置 面積をさほど要しない。
(その他の実施形態)
本発明の実施形態は既述の実施形態には限られず、拡張、 変更できる。 拡張、 変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
( 1 ) 例えば、 基板と してウェハ W以外の例えばガラス板等を利用する ことができる。
( 2 ) 基板への処理液 (メ ツキ液も含む) の供給は必ずしも連続的に行 う必要はなく、 ある程度間欠的に行っても差し支えない。 少なく とも、 基板に処理液が供給されている間は基板上に新鮮な処理液が供給され、 基板の処理の均質性を保持できる。 また、 処理液の供給が一時的に停止 されても、 その停止時間内における処理液の変化がさほど大きくなけれ ば、 基板の処理の均質性が大きく阻害されることはない。 ( 3 ) 上部プレート 3 0に配置されたヒータが複数に分割されていても よい。 ヒータを分割することで、 上部プレート 3 0の複数のエリアを独 立して温度制御することが可能となり、 上部プレート 3 0の温度分布の 均一性ひいては基板への処理の均一性を向上できる。 産業上の利用可能性
本発明に係る無電解メ ツキ装置おょぴ無電解メ ツキ方法は、 少量の処 理液でも基板上に均一性良く メ ツキ膜を形成することが可能となり、 産 業的に使用および製造できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に対向して配置されたプレートと、 前記プレー トの前記基板に対向する面上に形成され、 かつ処理液を吐 出する処理液吐出部と、
前記プレートと基板との間隔を変化させる間隔調節部と、
を具備する無電解メツキ装置。
2 . 前記プレートを加熱する加熱部
をさらに具備する請求項 1記載の無電解メツキ装置。
3 . 前記基板および前記プレートを一体的に傾きを変化させる傾斜調節 部
をさらに具備する請求項 1記載の無電解メツキ装置。
4 . 前記プレートに処理液を温度調節して供給する液供給機構
をさらに具備する請求項 1記載の無電解メツキ装置。
5 . 前記液供給機構が処理液を切り換えて供給する
請求項 4記載の無電解メツキ装置。
6 . 前記液供給機構が、 複数の薬液を混合して処理液を生成する処理液 生成部を有する
請求項 4記載の無電解メツキ装置。
7 . 前記基板の前記プレートと対向する面と異なる第 2の面に対向して 配置された第 2のプレートと、
前記基板の第 2の面に対向する前記第 2のプレートの面上に形成され. かつ温度調節された液体を吐出する液体吐出部と、
前記第 2のプレートと基板との間隔を変化させる第 2の間隔調節部と. をさらに具備する請求項 1記載の無電解メツキ装置。
8 . 前記液体吐出部から吐出される液体を温度調節して前記第 2のプレ 一トに供給する液供給機構
をさらに具備する請求項 7記載の無電解メ ツキ装置。
9 . 前記基板に処理液を吐出する可動式のノズル
をさらに具備する請求項 1記載の無電解メ ツキ装置。
1 0 . 基板を保持する保持ステップと、
前記保持ステップで保持された基板にプレートを対向させて配置する 配置ステップと、
前記配置ステップで対向して配置された基板とプレートとの間に処理 液を供給して該基板にメ ッキ膜を形成する膜形成ステツプと、 を具備する無電解メ ツキ方法。
1 1 . 前記配置ステップが、 前記基板上に表面張力で保持させたときの 処理液の厚みより も狭くなるように、 前記基板と前記プレートの間隔を 調節する間隔調節ステップ、 を有する
請求項 1 0記載の無電解メ ツキ方法。
1 2 . 前記膜形成ステップが、 複数の薬液を混合して処理液を生成する 処理液生成ステツプを有する
請求項 1 0記載の無電解メ ツキ方法。
1 3 . 前記膜形成ステップに先立って、 前記保持ステップで保持された 基板を傾ける傾斜ステップ
をさらに具備する請求項 1 0記載の無電解メ ツキ方法。
1 4 . 前記膜形成ステップに先立って、 前記保持ステップで保持された 基板を加熱する加熱ステツプ
をさらに具備する請求項 1 0記載の無電解メ ツキ方法。
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