WO2006022133A1

WO2006022133A1 - 無電解めっき装置

Info

Publication number: WO2006022133A1
Application number: PCT/JP2005/014445
Authority: WO
Inventors: Kenichi Hara; Miho Jomen
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2007-02-23
Also published as: JP2006057171A

Abstract

　基板保持部に保持された基板の表面に対向するように温調用流体の通流室をなす上部温調体を設け、この中に無電解めっき液の供給路を引き回して温調用流体と無電解めっき液との間で熱交換させ、その下面側から無電解めっき液を吐出して上部温調体と基板との間に満たすようにする。また基板の裏面側に下部温調体を設けてこの中に温調用流体を通流させ、ここで裏面側用流体例えば純水と熱交換して当該純水を温調し、この純水により基板の裏面と下部温調体との間を満たすようにする。したがって、半導体装置を製造するためのプロセスの一つである、例えば層間絶縁膜に埋め込まれた配線材料の表面に対して行われる無電解めっき処理において、無電解めっき膜を予定している膜厚でかつ高い面内均一性及び面間均一性で形成することができる。

Description

明細書

無電解めつき装置

技術分野

[0001] 本発明は、基板上に無電解めつき液を供給して基板表面、例えば半導体基板の配線金属の表面をめつきするための無電解めつき装置に関するものである。

背景技術

[0002] 半導体デバイスの多層化構造は、層間絶縁膜に配線を埋め込んだ層を多段に積層して構成される。エレクト口マイグレーションに強、好ま U、配線材料としては例えば銅が用いられており、その配線を形成する手法としては、層間絶縁膜に溝を含む凹部を形成し、この凹部に銅を埋め込んだ後、余剰の銅を CMPと呼ばれる研磨法により研磨するダマシンプロセスが採用されている。ところで銅配線の上にそのまま次段の層間絶縁膜を形成すると銅が当該層間絶縁膜の中に拡散するので、埋め込まれた銅の上に保護膜やキャップメタルなどと呼ばれているバリア膜を形成する必要がある。このノリア膜は、次段の層間絶縁膜をエッチングするときのストツバとしての機能も合わせ持っており、その材質としては従来から窒化シリコン、炭化シリコン、炭化窒化シリコンなどが用いられてきた。

[0003] し力しながら上記のバリア膜と銅との密着性が十分に大きくはないので、この間に空隙が形成されやすぐそのためエレクト口マイグレーションにより断線が起こりやすくなり、この現象はパターンが微細化してくると顕著になってくる。そこで本発明者は、銅配線の上に例えば CoWP (コノレトタングステンリン)などの無電解めつき膜を形成し、その上にバリア膜を形成することで銅とバリア膜との間の密着性を確保する技術を検討している。

[0004] この無電解めつき膜は上記の密着性という点では有用な手法である力ノターンが微細化し、配線間の離間距離が小さくなると、配線間でリークするおそれが出てくる。図 10は層間絶縁膜 100に銅配線 101が形成されている構造を示す図である力無電解めつき膜 102は等方成長するため、膜の成長に伴って横に広がってしまう。今後、互いに隣接する銅配線 101間の離間距離 dlが例えば 65nmと極めて小さくなると、各無電解めつき膜 102が広がることによりそれらの間 d2が可成り接近することになり、リークする懸念がある。これを避けるためには、無電解めつき膜の厚さを小さく抑えるしかなぐそのためには無電解めつき処理における処理温度を厳密に管理する必悪がある。何故ならば無電解めつき液の温度が 1°C異なると、成膜速度が例えば 10% 程度変わってしまうからである。

[0005] こうした背景から、特許文献 1 (特開 2004— 107747の図 1、段落 0021、段落 002 6及び段落 0030)では、図 11の概略図に示すように、保持部に保持された半導体ゥェハ（以下ウェハという） Wの上下に対向して夫々上面プレート 201及び下面プレート 202を設け、上面プレート 201には電熱線などのヒータを設けると共に外部力も所定温度例えば室温から 60°Cまでの間の設定温度に加熱された無電解めつき液をこの上面プレート 201を介してウェハ表面に供給するようにして、る。また下面プレート 202上には上記の設定温度に加熱された純水を供給し、ウェハ Wを所定温度に維持しながら無電解めつきを行うようにしており、下面プレート 202を加熱してもよいことが記載されている。そして無電解めつき液及び純水の各タンク 203、 204は、共通の加温槽 205に浸漬されている。

[0006] し力しながら上面プレート 201内に設けられた電熱線などのヒータは、温度変動が急激に起こりしかもその変動分が大きいので、上面プレート 201とウェハ Wとの間に供給される無電解めつき液の温度変動も大きい。また下面プレート 202についても加熱する場合には同様のことが言え、純水の温度変動が大きい。こうしたことから、ゥェハ面内にぉ、てもウェハ間にお、ても高、温度の均一性を確保することが難しく、この結果、無電解めつき膜の膜厚が大きくなりすぎたり、十分な膜厚を確保できない部位は発生する懸念がある。膜厚が大きくなりすぎる場合には、この膜は等方成長することから互いに隣接する無電解めつき膜の離間距離 d2 (図 10参照）が小さくなつて、配線間でリークする懸念が生じてくるし、膜厚が小さすぎる場合には銅配線とその上のノリア材との密着機能を十分に発揮できなくなるおそれがある。そして無電解めつき液の設定温度は、高いスループットを得るためには高い方が得策であるが、そうすると無電解めつき液が設定温度を越えて過加熱されることにより自己分解してパーテイタルになるおそれもある。 [0007] 更にまた、以上のことから装置側の部品について見れば、上面プレート 201におけるヒータの発熱につ、て高、面内均一性を確保することが要求され、そのためヒータの価格が高価になる。特にウェハのサイズが例えば 12インチサイズあるいはそれ以上になると、発熱について高い面内均一性を確保することが難しくなるので、ヒータの価格は益々高価になる。このことは下面プレート 202についても同様である。そしてまた上面プレート 201、下面プレート 202及び加温槽 205の各々においてヒータ及び温度センサを設けて温度調整しているので、構造及び配線が複雑になり、装置の価格を高騰させる要因の一つになる。

[0008] 本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板上に無電解めっき膜を予定して、る膜厚でかつ高、均一性をもって形成することのできる無電解めっき装置を提供することにある。

発明の開示

[0009] 本発明は、基板を保持する基板保持部と、

この基板保持部に保持された基板の表面に対向すると共に、その内部が温調用流体の通流室をなす上部温調体と、

前記温調用流体と無電解めつき液との間で熱交換するために前記上部温調体内を通して設けられ、前記上部温調体の下面に吐出口が形成された無電解めつき液の供給路と、

前記上部温調体に接続された温調用流体の第 1の供給路及び温調用流体の第 1 の排出路と、

前記基板保持部に保持された基板の表面と上部温調体との間の隙間に前記吐出口から無電解めつき液を供給して満たすための処理位置と、この処理位置から離れた待機位置との間で、上部温調体を前記基板保持部に対して相対的に移動するための移動機構と、を備えたことを特徴とする。

[0010] 無電解めつき液は、例えば基板上の絶縁膜の凹部に埋め込まれて形成された配線材料の表面にめっき膜を形成するためのものである。

[0011] 本発明は、温調用流体の第 1の供給路及び温調用流体の第 1の排出路との間に設けられた温調用流体の貯留部と、この貯留部に設けられ、温調用流体の温度を設定温度に維持するための温度調節手段と、前記貯留部内の温調用流体を温調用流体の第 1の供給路を介して前記上部温調体内に循環供給するためのポンプと、を備えた構成としてもよい。この場合、ポンプは、前記温調用流体の第 1の排出路に設けられていることが好ましい。

[0012] 更に本発明は、基板保持部に保持された基板の裏面に対向すると共に、その内部が温調用流体の通流室をなす下部温調体と、基板の裏面側に供給するための裏面側用流体と前記下部温調体内の温調用流体との間で熱交換するために前記通流室内を通して設けられ、前記下部温調体の上面に吐出口が形成された裏面側用流体の供給路と、前記下部温調体に接続された温調用流体の第 2の供給路及び温調用流体の第 2の排出路と、を備え、基板を裏面側から温調するために下部温調体の上面と基板の裏面との間に裏面側用流体を満たす構成とすることが好ましい。

[0013] 本発明のより具体的な態様としては、前記温調用流体の第 2の供給路は、前記貯留部内の温調用流体を供給するように構成され、また前記温調用流体の第 2の排出路は、前記貯留部内に温調用流体を回収するように構成されている態様を挙げることができる。この場合、温調用流体を循環させるためには、温調用流体の第 2の排出路にポンプを設けることが好ましい。このポンプは、上部温調体内の温調用流体を循環するためのポンプと兼用するようにしてもよい。

[0014] 本発明によれば、上部温調体に温調用流体を通流させ、ここで無電解めつき液と熱交換して当該無電解めつき液を温調しているため、無電解めつき液の温度変化が緩やかになり、無電解めつき液の温度を許容処理温度内において高い温度に設定する場合にぉヽても過加熱されなヽ。また温調用流体が通流してヽる上部温調体と基板の表面との間に無電解めつき液を満たしており、これらのことから基板の表面の温度が高い面内均一性をもって所定温度に安定し、この結果無電解めつき膜の析出レートが各部位にぉ、て安定するので、無電解めつき膜の膜厚を予定して、る膜厚でかつ高、面内均一性をもって得られ、そのため基板間にお、ても膜厚の均一性（面間均一性)が高くなる，

そして基板の裏面側に下部温調体を設けてこの中に温調用流体を通流させ、ここで裏面側用流体と熱交換して当該裏面側用流体を温調し、この流体により基板の裏面と下部温調体との間を満たすようにすれば、基板の温度がより安定しかつ一層面内均一性が高くなることから、無電解めつき処理をより一層良好に行うことができる。

[0015] 更にまた上部温調体の温調用流体を循環させると共に下部温調体の温調用流体についても循環させ、それらの循環路中に共通の貯留部を設けてここに温調用流体の温度を設定温度に維持するための温度調節手段を設けるようにすれば、各温調用流体、無電解めつき液及び裏面用流体の温調を一力所で管理できる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]図 1は、本発明に係る無電解めつき装置の実施の形態の全体構成を示す縦断面図である。

[図 2]図 2は、上記の無電解めつき装置の要部を示す概略斜視図である。

[図 3]図 3は、上記の無電解めつき装置の要部を示す縦断面図である。

[図 4]図 4A、図 4B、図 4Cは、無電解めつき処理に用いられる基板の表面構造を順を追って示す説明図である。

[図 5]図 5A、図 5B、図 5Cは、上記の無電解めつき装置により基板に対して処理を行うときの様子を段階的に示す説明図であって、図 5Aは前処理、図 5Bは洗浄、図 5C はメツキ処理を示す。

[図 6]図 6A、図 6B、図 6Cは、上記の無電解めつき装置により基板に対して処理を行うときの様子を段階的に示す説明図であって、図 6Aは洗浄、図 6Bは後洗浄、図 6C はスピン乾燥を示す。

[図 7]図 7は、図 1の装置において、上部温調体の変形例を示す縦断面図である。

[図 8]図 8は、無電解めつき装置の他の態様の構成を示す概略縦断面図である。

[図 9]図 9は、図 8の装置に用いられるノズル部を示す縦断面図である。

[図 10]図 10は、半導体ウェハにおける銅配線上の無電解めつきの問題点を指摘するための説明図である。

[図 11]図 11は、無電解めつき装置の従来技術を示す概略斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 図 1は、本発明の無電解めつき装置の実施の形態の全体構成図を示す図である。

図 1中 11は、上部が開口している扁平な円筒状の基板保持部をなすウェハチャックであり、このウェハチャック 11の上端の周縁部には基板であるウェハの周縁部を保持する段部 12が全周に亘つて形成されて、る。このウェハチャック 11の中央部には筒状の回転軸 13が設けられており、この回転軸 13は回転駆動部例えば中空モータ 14に接続されて!、る。この中空モータ 14によりウェハチャック 11はウェハ Wを支持した状態で鉛直軸周りに回転可能なように構成されて、る。中空モータ 14はベース 15 に固定され、このベース 15は、傾斜機構 16に取り付けられていて傾斜できるようになつている。

[0018] ウェハチャック 11の外側には、当該ウェハチャック 11を囲むように液受け用のカツプ体 21が設けられており、カップ体 21は図示しない昇降機構によりベース 15に対して昇降できるように構成されている。前記カップ体 21の側周面の上端部は内方側に屈曲して、ウェハ Wを回転させたときに振り切られる液を跳ね返すようになって、る。またカップ体 21の底面中央部には開口部 22が形成されていて、この開口部 22内に前記回転軸 13が貫通していると共に、前記底面の周縁に近い部位にはウェハ Wからこぼれ落ちた液をドレインとして排出するためのドレイン排出部 23が設けられている。またウェハチャック 11における中央力も外れた底面においても図では見えない孔部が形成されて、て、ウェハチャック 11内にこぼれ落ちた液がカップ体 21内に流れ落ちるようになつている。

[0019] 前記ウェハチャック 11の上方側には、このウェハチャック 11に保持されるウェハ W の表面に対向するように上部温調体 3が設けられている。この上部温調体 3は、移動機構である昇降機構 30により、ウェハ Wに対して無電解めつき液を供給する処理位置とこの処理位置カゝら上方に離れた待機位置との間で昇降できるように構成されている。この上部温調体 3の詳細構造については後述することにして、先に下部温調体 4について記載しておく。下部温調体 4は、ウェハチャック 11に保持されるウェハ W の裏面に対向するようにウェハチャック 11内に配置されており、前記回転軸 13内を貫通して!/ヽる支持軸 40を介して図示しな、昇降機構により昇降できるように構成されている。上部温調体 3の昇降機構 30及び下部温調体 4の図示しない昇降機構は、ベース 15に固定されており、従って傾斜機構 16により上部温調体 3、ウェハ W及び下部温調体 4がー体的に傾くこととなる。これらを傾斜させる目的は、後述のように上部温調体 3とウェハ Wとの間に無電解めつき液などの処理液を満たしたときにその中に混入する気泡を上部側に移動させて取り除くことにある。

[0020] ここで図 1〜図 3を参照しながら上部温調体 3及び下部温調体 4に関して詳述する。

上部温調体 3は、外形が円柱状でウェハ Wよりも少し大き、サイズに作られており、その内部が温調用流体例えば純水などの熱媒が通流する通流室 31として構成されている。熱媒としては、比熱の大きい液体を用いることが好ましぐ純水の他に油脂類などであってもよ!/、。上部温調体 3の上面における外縁部付近には温調用流体の第 1の供給路に相当する第 1の熱媒供給管 32が接続され、また例えば上部温調体 3の中心部について前記熱媒供給管 32と対称な位置には、温調用流体の第 1の排出路に相当する第 1の熱媒排出管 33が接続されている。図では上部温調体 3の上面から熱媒を供給して上面力も排出するように記載されているが、熱媒供給管 32及び第 1 の熱媒排出管 33のうちの一方を上部温調体 3の底部付近まで差し込むようにしてもよぐ要は熱媒が効率よく通流するように通流室 31の高さや熱媒の流量などに応じてそのレイアウトを設計すればよい。

[0021] 熱媒供給管 32及び熱媒排出管 33は熱媒の循環路を形成するものであり、この循環路の途中には熱媒貯留部である熱媒タンク 34が設けられている。即ち熱媒供給管 32の一端側は熱媒タンク 34の底部付近まで挿入されており、また熱媒排出管 33の一端側は熱媒タンク 34の例えば液面よりも上方に位置している。熱媒タンク 34内には、図 2に示すように底部に加熱手段である抵抗発熱線力もなるヒータ 35が配置されると共に、熱媒に浸漬されるように温度検出部 36が設けられている。 37は制御部であり、温度検出部 36で検出された温度と設定温度とに基づいてヒータ 35の発熱を制御する機能を有している。この例では、ヒータ 35、温度検出部 36及び制御部 37により熱媒の温度を設定温度に維持するための温度調節手段が構成される。また熱媒排出管 33には、ポンプ P1が設けられている。ポンプ P1は熱媒の温度を変化させる要因になるため、上部温調体 3よりも下流側に設置することが望ましぐまたこのように設置することにより熱媒の駆動力は陰圧 (負圧）になり、このため上部温調体 3や熱媒の配管（32、 33)に漏れが生じても配管内に空気が混入するだけとなり、熱媒が外へ漏れるおそれはない。 [0022] 上部温調体 3の上面の中央部には、無電解めつき液の供給路である無電解めつき液供給管 51の一端側が挿入されており、この無電解めつき液供給管 51は、上部温調体 3内つまり通流室 31内にて無電解めつき液と熱媒との間で熱交換が行われるように例えばコイル状に引き回されて配置され、その先端部は図 3に示すように上部温調体 3の下面に開口して無電解めつき液の吐出口 52を形成している。上部温調体 3 内に位置する無電解めつき液供給管 51の材質は、無電解めつき液に対して不活性な材質でかつ熱伝導率の良好なものを用いることが好ましぐ例えばガラスや、無電解めつき液に対して不活性なコーティング材料により内面がコーティングされた金属などを用いることができる。

[0023] 無電解めつき液供給管 51の他端側は、図 1に示すようにバルブ VI及びポンプ P2 を介して薬液タンク 53に接続されている。またこの無電解めつき液供給管 51の他端側は途中分岐されて洗浄液である純水の供給路 54に接続され、純水タンク 55内の純水がポンプ P3及びバルブ V2を介して無電解めつき液供給管 51を通じて前記吐出口 52から吐出されるように構成されて、る。

[0024] ここで無電解めつき液としては、銅配線とバリア層との間の密着層（無電解めつき膜 )を形成する成分を含む金属塩 (合金の場合には第 1の金属塩及び第 2の金属塩)、強アルカリ性下にお、て金属イオンが水酸ィ匕物として沈殿しな、ように、金属を錯体化するための錯化剤、金属イオンを触媒的に還元析出させるための還元剤、液の p Hを調整するための pH調整剤を含んでいる。そして形成しょうとする密着層の種類にもよるが、金属塩、錯化剤、還元剤及び pH調整剤として例えば以下に列記する成分の中から少なくとも一種類を選択し、溶媒例えば純粋に所定の比率で添加することにより調整する。

[0025] 即ち、第 1の金属塩として例えば硫酸コバルト，塩ィ匕コバルト，硫酸ニッケル，塩ィ匕ニッケル、第 2の金属塩としては例えばタングステン酸，タングステン酸アンモ-ゥムを選択することができ、また錯化剤としては例えばクェン酸、クェン酸ナトリウム， pH 調整剤として水酸化ナトリウム， TMAH (テトラメチルアンモ -ゥムハイド口オキサイド）を選択することができる。なお、列記した成分は一例であり、必ずしもこれらの成分を用いなくてもよい。更には、酸化剤（めっき膜が銅の場合には酸ィ匕第二銅）によりめつき液の自然分解を防止するための安定剤例えばビビルジル、シアン化合物、チォ尿素、 0—フエナント口リン、ネオプロインを添加してもよぐまた置換反応が進んだときの pHの変化を抑制するための安定剤例えば、ホウ酸、炭酸、ォキシカルボン酸を添カロするようにしてもよい。更にめつき膜の析出の促進又は抑制、めっき膜の改質をするための添加剤例えば、チォ硫酸、 2— MBTを添カ卩してもよい。更には液の表面張力を低下させ、ウェハ Wの面上にめっき液が均一に配置されるようにするための界面活性剤例えばポリアルキレングリコール、ポリエチレングリコールを添カ卩してもょ、。

[0026] 一方、下部温調体 4は上部温調体 3と同様の構造つまり上部温調体 3を上下逆にした構造になっており、同様にその内部に裏面側流体である純水の供給路が配置されている。即ち、下部温調体 4は、外形が円柱状でウェハ Wよりも少し大きいサイズに作られており、その内部が温調用流体例えば純水などの熱媒が通流する通流室 41 として構成されている。また下部温調体 4には温調用流体の第 2の供給路に相当する第 2の熱媒供給管 42と温調用流体の第 2の排出路に相当する第 2の熱媒排出管 43 とが接続されている。これら熱媒供給管 42及び熱媒排出管 43は熱媒の循環路を形成するものであり、第 2の熱媒供給管 42は前記第 1の熱媒供給管 32から分岐され、また第 2の熱媒排出管 43は前記ポンプ P1の上流側にて第 1の熱媒供給管 32に接続されている。なおこの例のように第 1及び第 2の熱媒供給管 32、 42の一部を共通化しかつ第 1及び第 2の熱媒排出管 33、 43の一部を共通化することに限られず、上部温調体 3及び下部温調体 4の各熱媒を独立した循環路により循環するようにしてもよい。

[0027] 下部温調体 4の下面の中央部には、裏面側流体例えば純水の供給路である純水供給管 61の一端側が挿入されており、この純水供給管 61は、下部温調体 4内つまり通流室 41内にて純水と熱媒との間で熱交換が行われるように例えばコイル状に引き回されて配置され、その先端部は図 3に示すように下部温調体 4の上面に開口して純水の吐出口 62を形成している。純水供給管 61は支持軸 40内に配管されており、その他端側は、図 1に示すようにバルブ V3及びポンプ P4を介して純水タンク 63に接続されている。なおここでいう裏面側流体は、ウェハ Wを裏面側から温調するための流体であるが、上部温調体 3ある、は下部温調体 4内を流れる流体と区別するためにこのような名称を便宜上用いている。またこの実施の形態では、裏面側流体である純水は裏面側リンス液としての役割も有して、る。

[0028] なお上部温調体 3及び下部温調体 4は、ウェハ Wより小さいサイズであって、ウェハ Wの有効領域 (集積回路の形成領域)より大きければよいが、近年ではウェハ Wの周縁に可成り近、ところまで集積回路を形成することから、ウェハ Wのサイズと同じかあるいはそれよりも大き!/、ことが好ま U、。

[0029] ここで図 1に戻って、この無電解めつき装置は、ウェハチャック 11に保持されたゥェハ Wの上方における流体の供給位置と待機位置との間で移動自在な複数のノズルを備えている。図 1では便宜上 2つのノズル 17、 18を示してある。例えばノズル 17は、無電解めつき液の前に置換めつき液をウェハ Wの表面に供給するためのものであり、図示していない配管を通じて置換めつき液の供給源に接続されている。またノズル 18は乾燥用ガス例えば不活性ガスを供給するためのものであり、図示してヽなヽ配管を通じて乾燥用ガスの供給源に接続されている。これらノズル 17、 18は、例えばウエノ、 Wの半径以上の長さの例えばスリット状の吐出口を備え、図示しない駆動機構により昇降自在かつ横方向に移動自在例えば旋回自在に構成されて、る。

[0030] 次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず上部温調体 3を待機位置にて待機させると共にウェハチャック 11を下降させ、図示しない搬送手段によりウェハ Wの表面を吸着してウェハチャック 11の上方まで搬送し、ウェハチャック 11を上昇させて搬送手段のウェハ Wをウェハチャック 11に受け渡す（図 1の状態)。またウェハ Wの表面は図 4Aに示すように例えば層間絶縁膜 301の凹部に銅配線 302が埋め込まれて、る状態である。 303は凹部内の銅が絶縁膜 301に拡散しな、ようにするためのバリア膜である。

[0031] 続いて図 5Aに示すように例えばノズル 17がウェハ W上に移動し、ウェハチャック 1 1を介してウェハ Wを回転させながら前処理液をウェハ W上に供給して前処理液のパドルを形成する。この前処理液は例えばパラジウム置換めつきを行うための置換めつき液であり、この置換めつき液は、硫酸パラジウムあるいは塩ィ匕パラジウムなどからなるパラジウム塩を硫酸や塩酸などの酸溶液に溶解させたものを用いることができる。この置換めつき液は例えば室温から 60°Cの範囲内で選択された温度に温調されてウエノ、 W表面に供給され、これにより図 4Bに示すように銅配線 302と置換めつき液との界面においてパラジウムよりも酸ィ匕還元電位が卑な銅がパラジウムに電子を受け渡して溶解し、電子を受け取ったパラジウムカゝらなる触媒層 304が銅配線 302の表面に選択的に析出する。この触媒層 304は、後工程における無電解めつき処理の触媒として作用するものである力無電解めつき液によっては触媒を必要としないものもあり、その場合ノズル 17から有機酸溶液をウェハ Wに供給して前処理が行われる場合もある。その後、図 5Bに示すようにウェハ Wを回転させながらノズル 18力も洗浄液例えば純水をウェハ W上に供給し、上記の前処理液を除去する。

[0032] し力る後、ノズル 18をウェハ Wの上方力も退避させ、上部温調体 3を下降させてその下面とウェハ Wの表面との距離が例えば 0. lmn！〜 2mmとなる位置に設定する。このとき下部温調体 4も上昇させてウェハ Wの裏面との距離が例えば 0. lmn！〜 2m mとなる位置に設定する。そして先ず裏面側用流体である純水はポンプ P4により送水されると、純水供給管 61を介して下部温調体 4内に入り、コイル状の流路 (純水供給管 61)を流れる間に、下部温調体 4内に通流する熱媒との間で熱交換が行われる。熱媒は、熱媒タンク 34を経由しそこで無電解めつき液の処理温度である例えば 60 °Cから 90°Cの範囲から選択された設定温度に加熱され、下部温調体 4内（通流室 4 1)に循環供給されている。従って下部温調体 4内で熱交換が行われた純水は、吐出口 62から吐出されるときまでには前記設定温度に加熱されている。

[0033] 加熱された純水は下部温調体 4とウェハ Wの裏面との間の隙間に満たされながらゥェハチャック 11内に流れ落ち、図では見えな、孔部を介してカップ 21内に流れ落ちる。また下部温調体 4の上面も熱媒により前記設定温度に維持されようとするので、ゥエノ、 Wが裏面側から加熱されてめつき処理温度に維持されようとする。このようにしてウエノ、 Wを所定時間例えば 10秒加熱した後、ポンプ P2により薬液である無電解めつき液を送り出す。

[0034] これにより無電解めつき液は、上部温調体 3内に入り、コイル状の流路（無電解めつき供給管 51)を流れる間に、上部温調体 3内に通流する熱媒との間で熱交換が行われる。また上部温調体 3内の熱媒は熱媒タンク 34を経由して循環供給されて前記設定温度に加熱されるので、無電解めつき液は吐出口 52から吐出されるときまでには前記設定温度に加熱されることとなる。加熱された無電解めつき液は、上部温調体 3 とウェハ Wの表面との間の隙間に例えば 30〜： LOOmlZ分の流量で供給されて満たされながらカップ体 21内に流れ落ち、また上部温調体 3の下面も熱媒により前記設定温度に維持されようとする。図 5Cはこの状態を示しており、この結果ウェハ Wは表裏両面力も温度調整されながら、無電解めつき処理が行われることになる。即ち前ェ程にてウェハ Wの表面に析出したパラジウムが触媒として作用して無電解めつき液と銅との間で反応が起こり、図 4Cに示すように銅配線 302の表面に選択的にリン (P) を含む合金からなる例えば NiP, CoWP, NiP, CoPなどの例えば膜厚 100〜200 Aの密着層をなす無電解めつき膜 305が形成される。

[0035] このときウェハ Wの裏面側には洗浄水を兼ねた純水が供給されているので、この純水によりいわゆるバックリンスがなされ、無電解めつき液がウェハ Wの裏面側に回り込むことを防止しして、る。なお処理中にウェハチャック 11を介してウェハ Wを回転させ、ウェハ Wの面内温度均一性をより高めるようにしてもょ、。

[0036] この工程にぉ、ては、傾斜機構 16を用いてウェハ W、上部温調体 3及び下部温調体 4を傾斜させて前記隙間に入り込んだ気泡を無電解めつき液力取り除くようにしてもよい。こうした処理は、無電解めつき液と銅との反応によりガスが発生する場合などにおいて有効である。

[0037] 次いで図 1に示すバルブ VI及び V2を切替えてポンプ P3により純水を無電解めつき液供給管 51を通じて上部温調体 3の吐出口 52からウェハ Wと上部温調体 3との間に供給し、図 6Aに示すようにウェハ Wの表面の無電解めつき液を純水により置換する。しカゝる後、上部温調体 3を上昇させ、ノズル 17、 18により代表して示されるノズル群の中のノズル (便宜上 18を付してある）を用いて、図 6Bに示すように後洗浄液を回転しているウェハ W上に供給し、ウェハ Wの表面を後洗浄する。このときにおいてもウエノ、 Wの裏面側には純水がバックリンスとして供給されている。後洗浄は線間リーク電流減少のために行われ、後洗浄液としては例えば有機酸およびフッ酸系水溶液が用いられる。なお無電解めつき処理の後に行われる純水の供給は、上部温調体 3 を上昇させてノズル 18により行ってもよい。

[0038] 続、て既述のノズル群のノズル (便宜上 18を付してある）力も洗浄液である純水を回転しているウェハ Wの表面に供給し、その後、洗浄液の吐出を止めて図 6Cに示すようにウェハ Wを高速回転させて乾燥させる。このとき既述のノズル群のノズルからウエノ、 Wの表面に不活性ガスなどの乾燥ガスを吹き付けて乾燥を促進するようにしてもよい。こうして一連の工程が終了した後、図示しない搬送手段によりウェハ Wの表面を吸着してウェハチャック 11から当該ウエノ、 Wを搬出する。

[0039] 上述の実施の形態によれば、上部温調体 3に熱媒を通流させ、ここで無電解めつき液と熱交換して当該無電解めつき液を温調しているため、無電解めつき液の温度変化が緩やかになり、温度が安定する。そして熱媒が通流している上部温調体 3とゥェハ Wの表面との間に無電解めつき液を満たしており、更にまたウェハ Wの裏面側に下部温調体 4を設けてこの中に熱媒を通流させ、ここで純水と熱交換して当該純水を温調し、この純水によりウエノ、 Wの裏面と下部温調体 4との間を満たすようにしているので、これらのことが相侯って、ウェハ Wの表面の温度が高い面内均一性をもって所定温度に安定し、この結果無電解めつき膜の析出レートが各部位にぉ、て安定するので、無電解めつき膜の膜厚を予定している膜厚でかつ高い面内均一性をもって得られ、そのためウェハ W間においても膜厚の均一性 (面間均一性）が高くなる。この結果無電解めつき処理される配線間の距離が短くなつても、無電解めつき膜の膜厚を高い精度でコントロールできることから、無電解めつき膜の等方成長による膜の広力 Sりに起因するリークの発生を抑えることができる。

[0040] また無電解めつき液の温度変化が緩やかであるから、無電解めつき液の温度を許容処理温度内において高い温度に設定する場合においても過加熱されにくぐ自己分解によるパーティクルの発生のおそれもな、。

[0041] 更にまた上部温調体 3の熱媒及び下部温調体 4の熱媒を各々循環させると共に、それらの循環路中に共通の熱媒タンク 34を設けてここで熱媒の温度調整を行っているので、各熱媒、無電解めつき液及び裏面用流体である純水の各温調を一力所で管理できる。このため、上部温調体 3の熱媒及び下部温調体 4の熱媒の温度が同じになるので、このこと力無電解めつき処理の温度が極めて安定し、無電解めつき膜の膜厚について高い面内均一性及び面間均一性が得られる。そして一力所で温度管理を行うことから、配線を少なくすることができて装置を簡素化することができ、また安価なシステムを構築できる。更にまた上部温調体 3及び下部温調体 4がウェハ Wの表面あるいは裏面の直ぐ近くに位置して、るので、無電解めつき液及び裏面側流体である純水の温度が熱交換部を出た後、流路を流れる間に変化するということがない。

[0042] 本発明では、ウェハ Wの裏面側においては熱媒を用いた下部温調体 4を設けなくとも、例えば従来技術にて説明した図 11のように電熱線を用いたプレート状のヒータユニット（下面プレート）を設け、予め温調した純水をヒータユニットとウェハ Wの裏面との間に供給しても、上部温調体 3の働きにより、面内均一性の高い無電解めつき処理を行うことができる。

[0043] 上部温調体 3から無電解めつき液をウェハ Wに吐出させるための吐出口は上述の例のように一力所に設けることに限らず、例えば図 7に示すように上部温調体 3の下部側にバッファ室 56を形成し、このバッファ室 56に無電解めつき液供給管 51の下端部を接続すると共に、ノッファ室 56の下面全体に亘つて多数の吐出口 57を形成するようにしてちょい。

[0044] ここで無電解めつき装置の他の例について図 8及び図 9を参照しながら説明しておく。図 8において、 71はウェハチャックであり、図では略解的に記載してある力図示されて、ない回転機構により鉛直軸回りに回転自在な筒状体により構成され、その上縁にウェハ Wを支持する段部 72が形成されて、る。ウェハチャック 71に保持されたウエノ、 Wの下部側には、加熱手段であるヒータ 73及び液加温機構 74が互いに上下に位置して設けられ、液加温機構 74で加温された液例えば純水がヒータ 73の中央部を通ってヒータ 73及びウェハ Wの間の隙間に供給されるようになっている。液加温機構 74は、先の実施の形態における下部温調体 4の如く構成されている。また液供給管 75aから液加温機構 74に導入されそこで加熱された純水は液供給路である液供給管 75bを通ってウェハ Wの裏面側に供給される。

[0045] 一方ウェハチャック 71の上方には、無電解めつき液をウェハ W上に供給するためのノズル部 8が図示しない移動機構により例えば昇降自在及び水平移動自在に設けられている。このノズル部 8は、基体 81に液加温機構 82とバルブ 83とが設けられて構成されている。液加温機構 82は、図 9に示すように、熱媒の通流室を形成する横長の空洞体 91内に、液供給路である液供給管 92を当該空洞体 91の長さ方向にコィル状に配管して構成され、通流室の一端及び他端側には、夫々熱媒供給路 93及び熱媒排出路 94が接続されている。これら熱媒供給路 93及び熱媒排出路 94は、循環路をなし、先の実施の形態のように図示しな、循環タンクを介して熱媒が空洞体 9 1に循環供給するように構成されて、る。

[0046] 前記ノレブ 83は液の遮断機能を有しており、液加温機構 82における液供給管 92 の出口側に接続されている。バルブ 83の下流側における液供給管 92の先端である吐出口 84は当該バルブ 83の直ぐ近くに位置して!/、る。

[0047] このようなノズル部 8によれば、無電解めつき液が加温により膨張して吐出口 84から押し出されようとしても、ノレブ 83が吐出口 84の近傍に位置しかつ液加温機構 82の下流側に位置しているため、そのサックバック機能により吐出口 84からの液だれを防止できる。また吐出口 84の直ぐ手前に液加温機構 82が設けられているため、加熱された無電解めつき液の冷却が実質起こらないうちにウェハ W上に供給されるので、目的の温度で無電解めつきを行うことができ、その結果無電解めつき膜にっ、て高ヽ面内均一性が得られる。

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の表面と上部温調体との間の隙間に前記吐出口から無電解めつき液を供給して満たすための処理位置と、この処理位置から離れた待機位置との間で、上部温調体を前記基板保持部に対して相対的に移動するための移動機構と、

を備えたことを特徴とする無電解めつき装置。

[2] 温調用流体の第 1の供給路及び温調用流体の第 1の排出路との間に設けられた温調用流体の貯留部と、

この貯留部に設けられ、温調用流体の温度を設定温度に維持するための温度調節手段と、

前記貯留部内の温調用流体を温調用流体の第 1の供給路を介して前記上部温調体内に循環供給するためのポンプと、

を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の無電解めつき装置。

[3] 前記ポンプは、前記温調用流体の第 1の排出路に設けられていることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の無電解めつき装置。

[4] 基板保持部に保持された基板の裏面に対向すると共に、その内部が温調用流体の通流室をなす下部温調体と、

基板の裏面側に供給するための裏面側用流体と前記下部温調体内の温調用流体との間で熱交換するために前記通流室内を通して設けられ、前記下部温調体の上面に吐出口が形成された裏面側用流体の供給路と、前記下部温調体に接続された温調用流体の第 2の供給路及び温調用流体の第 2 の排出路と、を備え、

基板を裏面側から温調するために下部温調体の上面と基板の裏面との間に裏面側用流体を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の無電解めつき装置。

[5] 前記温調用流体の第 2の供給路は、前記貯留部内の温調用流体を供給するように構成され、また前記温調用流体の第 2の排出路は、前記貯留部内に温調用流体を回収するように構成されてヽることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の無電解めつき装置。

[6] 無電解めつき液は、基板上の絶縁膜の凹部に埋め込まれて形成された配線材料の表面にめっき膜を形成するためのものであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の無電解めつき装置。