JP2003027249A - 無電解めっき方法及び装置、並びに基板処理方法及び装置 - Google Patents
無電解めっき方法及び装置、並びに基板処理方法及び装置Info
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Abstract
面内均一性及び選択性を向上させためっき膜を形成する
ことができるようにした無電解めっき方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 基板Wを無電解めっき液50中に接触さ
せて該基板Wの表面にめっき膜を形成する工程と、基板
Wの表面に形成されるめっき膜の表面をスクラブ部材5
6で擦る工程とを有する。
Description
及び装置、並びに基板処置方法及び装置に関し、特に半
導体基板等の基板の表面に設けた配線用の微細な凹部
に、銀や銅等の導電体を埋め込んで構成した埋め込み配
線構造を有する電子デバイス装置の該配線の表面を保護
する保護膜を形成するのに使用される無電解めっき方法
及び装置、並びに半導体ウエハのような高い平坦度と洗
浄度を必要とする基板に膜つけ(めっき)するのに好適
な基板処置方法及び装置に関する。
して、配線溝及びコンタクトホールに金属(導電体)を
埋め込むようにしたプロセス(いわゆる、ダマシンプロ
セス)が使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め
形成した配線溝やコンタクトホールに、アルミニウム、
近年では銀や銅等の金属を埋め込んだ後、余分な金属を
化学的機械的研磨(CMP)によって除去し平坦化する
プロセス技術である。
ための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレ
ーション耐性が高い銅を用いる動きが顕著になってい
る。この種の銅配線を形成する方法としては、CVD、
スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いず
れにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜し、化学的機
械的研磨(CMP)により不要な銅を除去するようにし
ている。
配線の表面が外部に露出しており、この上に埋め込み配
線を形成する際、例えば次工程の層間絶縁膜形成プロセ
スにおけるSiO2形成時の表面酸化やコンタクトホー
ルを形成するためのSiO2エッチング等に際して、コ
ンタクトホールの底に露出した配線のエッチャントやレ
ジスト剥離等による表面汚染、更には銅配線にあっては
銅の拡散が懸念されている。
形成部のみならず、半導体基板の全表面にSiN等の配
線保護膜を形成して、配線のエッチャント等による汚染
を防止することが一般に行われていた。
N等の保護膜を形成すると、埋め込み配線構造を有する
電子デバイス装置においては、層間絶縁膜の誘電率が上
昇して配線遅延を誘発し、配線材料として銀や銅のよう
な低抵抗材料を使用したとしても、電子デバイス装置と
しての能力向上を阻害してしまう。
強く、しかも比抵抗(ρ)が低い、例えばNi−B合金
膜等からなる保護膜で配線の表面を選択的に覆って保護
することが考えられる。ここで、Ni−B合金膜は、例
えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケ
ルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは
硼素化水素化合物等を有する無電解めっき液を使用した
無電解めっきを施すことによって、銅等の表面に選択的
に形成することができる。
めっきにあっては、その成膜の過程で必然的にH2ガス
が発生し、このH2ガスがめっき膜中に取り込まれ噴出
した時に生じるガス噴き痕によって、配線等の表面を選
択的に覆って保護する保護膜(めっき膜)中に微細な孔
が生じることがある。そして、このように、Ni−B合
金膜等からなる保護膜(めっき膜)の内部に肉厚方向に
貫通する微細孔が生じると、例えば銅配線の表面を保護
膜で覆った場合にあっては、銅の表面が外部に露出して
銅の拡散が生じる等、保護膜として機能しなくなるとい
った問題があった。しかも、無電解めっきによって銅等
の表面に選択的に形成したNi−B合金膜等の保護膜
(めっき膜)は、一般に膜厚にばらつきが大きくて面内
均一性が悪いばかりでなく、選択性も悪いのが現状であ
った。
理を終了した直後の銅表面と、時間が経過した後の銅表
面では、酸化した深さが異なり、このため、その後に銅
配線の表面を保護膜で保護すると、この保護膜を付けた
時の状態が変わって、安定した製品が得られない場合が
あった。
ることを防止し、しかも面内均一性及び選択性を向上さ
せためっき膜を形成することができるようにした無電解
めっき方法及び装置、並びに、より安定した膜状態の保
護膜で研磨終了後の基板表面を保護できるようにした基
板処置方法及び装置を提供することを目的とする。
は、基板を無電解めっき液に接触させて該基板の表面に
めっき膜を形成する工程と、基板の表面に形成されるめ
っき膜の表面を擦る工程とを有することを特徴とする無
電解めっき方法である。
き膜の表面を擦ることで、めっき膜の成膜の際に発生す
るH2ガスを積極的に外部に排出し、これによって、H
2ガスがめっき膜中に取り込まれることを防止し、しか
も基板の表面近くにおけるめっき液の拡散層のばらつき
を少なくして面内均一性を向上させ、更に付着力の小さ
なめっき膜を除去することで、選択性を向上させること
ができる。なお、このめっき膜の表面を擦る工程は、め
っき工程とは独立に行ってもよい。
っき液に接触させて該基板の表面にめっき膜を形成しな
がら、基板の表面に形成されるめっき膜を擦ることを特
徴とする請求項1記載の無電解めっき方法である。基板
表面に形成されるめっき膜は、例えばスクラブ部材で擦
ることができるが、スクラブ部材で常時擦る必要はな
く、例えばロール型のスクラブ部材を15秒間に1往復
させる程度でよい。
っきに接触させて基板の表面に初期めっき膜を形成し、
この初期めっき膜にめっき膜を堆積させながら、基板の
表面を擦ることを特徴とする請求項1または2記載の無
電解めっき方法である。これにより、例えば、0.00
1分以上、好ましく0.5分間、基板の表面を擦ること
なくめっき膜を成長させ、しかる後、めっき膜の表面を
擦ることで、初期めっき膜の成長が阻害されることを防
止することができる。
に保持して該基板の表面を無電解めっき液に接触させる
基板保持部と、前記基板保持部で保持し前記無電解めっ
き液に接触させた基板の表面を擦る行為と、前記基板保
持部と擦る行為とを相対的に移動させる移動機構とを有
することを特徴とする無電解めっき装置である。
磨する工程と、前記研磨された基板の表面にめっきする
工程とを有することを特徴とする基板処理方法である。
このように、CMP等により基板の表面を研磨して平坦
化した直後の膜に、基板の表面にめっきを施すことで、
安定した保護膜(めっき膜)を得て、この保護膜で基板
表面を安定して保護することができる。このめっきは、
好ましくは、無電解めっきであり、これにより、電解め
っき、スパッタリングまたはCVDよりも簡便となすこ
とができる。また、研磨工程とめっき工程との間に前処
理を含めた洗浄工程を設けてもよい。
磨する研磨装置と、前記研磨された基板の表面に無電解
めっきで選択的に保護膜としてのめっき膜を形成する無
電解めっき装置とを有することを特徴とする基板処理装
置である。これにより、基板の表面を研磨装置で研磨し
て平坦化した後、この表面に無電解めっきによる保護膜
を連続して形成することができる。請求項7に記載の発
明は、無電解めっき液に接触させて成膜する過程で、表
面を擦りながらめっき膜を成長させたことを特徴とする
基板である。
を参照して説明する。図1は、電子デバイス装置におけ
る銅配線形成例を工程順に示すもので、図1(a)に示
すように、電子デバイス素子を形成した電子デバイス基
材1上の導電層1aの上にSiO2からなる絶縁膜2を
堆積し、この絶縁膜2の内部に、例えばリソグラフィ・
エッチング技術によりコンタクトホール3と配線用の溝
4を形成し、その上にTaN等からなるバリア層5、更
にその上に電解めっきの給電層としての銅シード層6を
スパッタリング等により形成する。
バイス基板Wの表面に銅めっきを施すことで、電子デバ
イス基板Wのコンタクトホール3及び溝4内に銅を充填
させるとともに、絶縁膜2上に銅層7を堆積させる。そ
の後、化学的機械的研磨(CMP)により、絶縁膜2上
の銅層7を除去して、コンタクトホール3及び配線用の
溝4に充填させた銅層7の表面と絶縁膜2の表面とをほ
ぼ同一平面にする。これにより、図1(c)に示すよう
に、絶縁膜2の内部に銅シード層6と銅層7からなる配
線8を形成する。次に、基板Wの表面に、例えば無電解
Ni−Bめっきを施して、配線8の露出表面にNi−B
合金膜からなる保護膜(めっき膜)9を選択的に形成し
て配線8を保護する。
置の全体構成を示す配置図で、この装置は、全体が長方
形をなす床上のスペースの一端側に一対の研磨装置10
a,10bが左右に対向して配置され、他端側にそれぞ
れ半導体ウエハ等の基板Wを収納するカセット12a,
12bを載置する一対のロード・アンロード部が配置さ
れている。そして、研磨装置10a,10bとロード・
アンロード部を結ぶ線上に搬送ロボット14a,14b
が2台配置されている。搬送ラインの両側に、それぞれ
1台の反転機16,18が配置され、この一方の反転機
16を挟んだ両側に第1洗浄装置20aと第2洗浄装置
22が、他方の反転機18を挟んだ両側に第1洗浄装置
20bと無電解めっき装置23がそれぞれ配置されてい
る。研磨装置10a,10bの搬送ライン側には、基板
Wを研磨装置10a,10bとの間で授受する上下動自
在なプッシャ36が設けられている。
0a,10bを示す。これは、上面に研磨布(研磨パッ
ド)24を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル26
と、基板Wをその被研磨面を研磨テーブル26に向けて
保持するトップリング28とを備えている。そして、研
磨テーブル26とトップリング28とをそれぞれ自転さ
せ、研磨テーブル26の上方に設置された砥液ノズル3
0より砥液を供給しつつ、トップリング28により基板
Wを一定の圧力で研磨テーブル26の研磨布24に押圧
することで、基板Wの表面を研磨するようになってい
る。砥液ノズル30から供給される砥液としては、例え
ば酸性溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁した
ものを用い、表面を酸化させ、その後砥粒による機械的
研磨を行うことにより、基板Wが平坦かつ鏡面状に研磨
される。
て研磨作業を継続すると研磨布24の研磨面の研磨力が
低下するが、この研磨力を回復させるために、ドレッサ
ー32を設け、このドレッサー32によって、研磨する
基板Wの交換時などに研磨布24の目立て(ドレッシン
グ)が行われている。このドレッシング処理において
は、ドレッサー32のドレッシング面(ドレッシング部
材)を研磨テーブル26の研磨布24に押圧しつつ、こ
れらを自転させることで、研磨面に付着した砥液や切削
屑を除去すると共に、研磨面の平坦化及び目立てが行な
われ、研磨面が再生される。ここで、このドレッシング
を研磨中に行うこととしてもよい。
発明の実施の形態の形態の無電解めっき装置23を示
す。これは、基板Wを該基板Wの表面を上向き(フェー
スアップ)で吸着保持する上下動及び回転自在な基板保
持部40と、この基板保持部40の周囲を包囲する回転
自在なハウジング42とを有している。そして、ハウジ
ング42の上端には、内方に延出し、更に下方に垂下す
る、弾性材で構成されたシールリング部44が設けられ
ている。そして、基板Wを保持したまま基板保持部40
を上昇させ、この基板Wの上面(表面)周縁部をシール
リング部44に圧接させてシールすることで、この基板
Wの上面とシールリング部44で包囲され上方に開口し
ためっき槽46が形成され、基板保持部40の回転に伴
って、ハウジング42も該基板保持部40と一体に回転
するようになっている。更に、ハウジング42の周囲に
は、めっき液(無電解めっき液)50の飛散を防止する
飛散防止カバー48が配置されている。
板Wの上面とシールリング部44で形成されためっき槽
46内にめっき液(無電解めっき液)50を供給するめ
っき液供給ノズル52と、水平方向に揺動自在で上下動
自在な揺動アーム54が配置されている。この揺動アー
ム54の自由端には、下方に垂下する円筒状のスクラブ
部材56が回転自在に支承されている。
スポンジまたは樹脂等、これを擦り付ける部材よりも柔
らかい素材で構成されている。これによって、スクラブ
部材56で基板Wの表面を擦った時に、図1(c)に示
す保護膜9や絶縁膜2の表面がスクラブ部材56によっ
て損傷しないようになっている。擦りつける行為による
効果は後述しているが、基本的には基板表面の拡散層や
発生水素に対し、基板表面にダメージを与えることなく
物理的な力を与える行為なので、PVA、スポンジとい
ったものばかりでなく、流体そのものが当たる力や、流
体の中に入れた粒子の力でも同様な効果が得られる。ま
た、スクラブ部材の形状、該スクラブ部材を支持するア
ームの形状は基板Wの表面を適切に擦れるものであれば
よく、例えばローラー型のスクラブ部材でもよい。
方に位置して、めっき槽46内のめっき液を吸引して回
収する、上下動及び旋回自在なめっき液回収ノズルと、
めっき後の基板Wの表面に超純水等の洗浄液を供給する
洗浄ノズルが配置されている。
せ、この基板保持部40とシールリング部44でめっき
槽46を形成し、この状態で、めっき槽46の内部にめ
っき液供給ノズル52からめっき液50を供給し、必要
に応じて基板保持部40を回転させる。これにより、基
板Wの表面に無電解めっきが施される。この時、揺動ア
ーム54を下降させ、この自由端に支承したスクラブ部
材56を基板Wの表面に当接させ、この状態で、スクラ
ブ部材56を回転(自転)させながら、揺動アーム54
を水平方向に揺動させ、同時に基板保持部40を回転さ
せることで、基板Wの表面をその全面に亘ってスクラブ
部材56で擦ることができるようになっている。
によって、図1(b)に示す、銅層7を形成した基板W
の表面を研磨し、無電解めっきを施して配線8の表面に
保護膜(めっき膜)9を選択的に堆積させる一連の処理
を説明する。ここでは、2つの研磨装置10a,10b
において、それぞれ並行的に同じ処理を行うので、基板
Wの流れは2つの研磨装置において同じである。従っ
て、ここでは、一方の研磨装置についてのみ説明する。
(12b)から第1のロボット14aにより取出された
基板Wは、ドライ反転機16により反転され、第2のロ
ボット14bによりプッシャ36上に移送される、次
に、トップリング28がプッシャ36上に揺動して基板
Wを吸着して保持し、さらに研磨テーブル26上に移動
する。ここで、トップリング28を下降し、回転する研
磨テーブル26の研磨布24(図2)上に基板Wの被研
磨面を所定圧力で押圧しつつ、砥液を供給して研磨を行
う。
銅膜を研磨する場合には、Cu研磨用スラリーを用い
る。表面に凹凸がある場合、押圧力を低めに設定して比
較的速い回転速度で研磨を行うと良いことが分かってい
るが、加工速度自体は遅くなる。従って、例えば、トッ
プリング押圧力を40kPa、トップリング回転数を7
0min−1とした条件で所定時間研磨を行い、ある程
度加工を行った後に、押圧力を20kPa、トップリン
グ回転数を50min−1として研磨をする多段階研磨
を行っても良い。これにより、全体として効率的な平坦
化ができる。
より再度プッシャ36上に戻され、一旦純水スプレーで
洗浄される。次に第2のロボット14bにより第1次洗
浄装置20aに搬送され、一次洗浄された後、第1のロ
ボット14aに受け取られる。そして、この基板Wは、
無電解めっき装置23に搬送され、この無電解めっき装
置23で無電解めっき処理が施される。これによって、
図1(c)に示すように、研磨後に露出した表面に、例
えば無電解Ni−Bめっきを施して、配線8の外部への
露出表面に、Ni−B合金膜からなる保護膜(めっき
膜)9を選択的に形成して配線8を保護する。この保護
膜9の膜厚は、0.1〜500nm、好ましくは、1〜
200nm、更に好ましくは、10〜100nm程度で
ある。
っき液としては、例えばニッケルイオン、ニッケルイオ
ンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキル
アミンボランまたは硼素化水素化合物を含有し、pH調
整にTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を使
用して、pHを5〜12に調整したものが使用される。
保護することで、この上に多層に埋め込み配線を形成す
る際、例えば次工程の層間絶縁膜形成プロセスにおける
SiO2形成時の表面酸化やSiO2エッチング等に際
して、エッチャントやレジスト剥離等によって、配線が
汚染されるのを防止することができる。更に、配線材料
としての銅との結合力が強く、かつ比抵抗(ρ)の低い
Ni−B合金膜からなる保護膜9で配線8の表面を選択
的に覆って配線8を保護することで、埋め込み配線構造
を有する電子デバイス装置における層間絶縁膜の誘電率
の上昇を抑え、更に配線材料として低抵抗材料である銅
を使用することで、電子デバイス装置の高速化、高密度
化を図ることができる。
0nmの保護膜9を形成する際には、先ず、基板Wを保
持した基板保持部40を上昇させてシールリング部44
との間にめっき槽46を形成し、このめっき槽46の内
部にめっき液供給ノズル52からめっき液50を供給
し、必要に応じて基板保持部40を回転させて、0.5
分放置する。これによって、基板Wの表面に初期めっき
膜を形成する。しかる後、揺動アーム54を下降させ、
この自由端に支承したスクラブ部材56を基板Wの表面
に当接させ、この状態で、スクラブ部材56を回転(自
転)させながら、揺動アーム54を水平方向に揺動さ
せ、同時に基板保持部40を回転させることで、基板W
の全表面をスクラブ部材56で擦る。この操作を、例え
ば、1.5分の間、15秒間に1回の割合でスクラブ部
材56を一往復させて行う。
っき膜の表面をスクラブ部材56で擦ることで、めっき
膜の成膜の際に発生するH2ガスを積極的に外部に排出
し、H2ガスがめっき膜中に取り込まれることを防止し
て、めっき膜中に取り込まれたH2ガスが噴き出すガス
噴き痕によって、めっき膜中に微細孔が生じることを防
止することができる。しかも基板の表面近くのめっき液
50をスクラブ部材56で攪拌して、めっき液50の拡
散層のばらつきを少なくして、めっき膜の面内均一性を
向上させ、更に付着力の小さなめっき膜をスクラブ部材
で擦って除去することで、不必要な個所に付着しためっ
き膜を除去して選択性を向上させることができる。
研磨して平坦化した直後、すなわち基板Wに設けられた
銅配線7(図1(c)参照)が殆ど酸化されていない段
階で、基板Wの表面にめっきを施すことで、安定した膜
状態(貼り合わせ状態)の保護膜(めっき膜)9を得
て、この保護膜9で基板Wの表面を安定して保護するこ
とができる。なお、例えば、0.001分以上、好まし
く0.5分間、スクラブ部材56で基板Wの表面を擦る
ことなく初期めっき膜を成長させ、しかる後、すなわ
ち、めっき膜ができて気泡ができかけた時に、スクラブ
部材56でめっき膜の表面を擦ることで、スクラブ部材
56の存在によって初期めっき膜の成長が阻害されるこ
とを防止することができる。
回転させてスピン乾燥し、しかる後、基板保持部40か
ら取り出して第2洗浄装置22に搬送する。そして、こ
の第2洗浄装置22で二次洗浄した後、高速スピン乾燥
して、第1ロボット14aにより元のカセット12a
(12b)の元の位置に戻す。なお、この例は、配線材
料として、銅を使用した例を示しているが、この銅の他
に、銅合金、銀及び銀合金等を使用しても良い。
の表面を擦るようにした例を示しているが、このめっき
膜を成長させる工程とめっき膜の表面を擦る工程を別々
に、すなわち、ある程度めっき膜を成長させた基板をめ
っき槽から出してめっき膜の表面を擦ることを繰り返す
ようにしてもよい。
めっき装置23aを示す。これは、基板Wを上面に保持
する上下動及び回転自在な基板保持部40aと、基板保
持部40aに保持された基板Wの上面の周縁部に当接し
て該周縁部をシールするとともに、基板Wの上面との間
にめっき槽46aを形成する堰部材58とを備えてい
る。そして、図示の状態よりも基板保持部40aを下降
させ堰部材58との間に所定寸法の隙間を設け、基板保
持部40aに基板Wを載置・固定し、基板保持部40a
を上昇させて基板の周縁部をシールして基板Wと堰部材
58との間にめっき槽46aを形成するようにしてい
る。その他の構成は、図4及び図5に示すものと同様で
あるので、ここでは、同一符号を付してその説明を省略
する。なお、一度使用しためっき液は再利用せず、使い
捨てとするようにしてもよいことは勿論である。
電解めっき装置23bを示す。これは、基板Wをその表
面を下向き(フェースダウン)で保持する、回転及び上
下動自在な基板保持部40bと、内部にめっき液50を
保持するめっき槽60とを備え、このめっき槽60の底
部にロール状または円板状のスクラブ部材56aを固定
して配置したものである。なお、基板保持部40bに
は、この下面で基板Wを保持した時に、基板の上面の外
周部をシールするシール部材が備えられている。なお、
スクラブ部材56aを回転させるようにしてもよい。
bで保持し下降させてめっき槽60内に保持しためっき
液50中に浸漬させ回転させることで、基板Wの表面
(下面)に無電解めっきを施し、更に基板を下降させて
該基板Wの表面をスクラブ部材56aに接触させた状態
で、基板Wを回転させることで、基板Wの全表面をスク
ラブ部材56aで擦ることができる。
電解めっき装置23cを示す。これは、ヒンジ62を介
して開閉自在な固定ベース部材64と可動ベース部材6
6とを有し、この固定ベース部材64と可動ベース部材
66との間で基板の周縁部をシールしつつ挟持して保持
する上下動自在な基板保持部40cと、めっき槽に保持
しためっき液50内に配置された、前後動、上下動及び
回転(自転)自在なロール状のスクラブ部材56bを備
えている。
を外部に露出させた状態で基板保持部40cで保持し、
鉛直な状態で下降させてめっき槽内に保持しためっき液
50中に浸漬させることで、基板Wの表面に無電解めっ
きを施し、更にスクラブ部材56bを基板Wの方向に向
けて前進させて、基板Wに接触させた状態でスクラブ部
材56bを回転(自転)させながら上下動させること
で、基板Wの全表面をスクラブ部材56bで擦ることが
できる。
処理装置を示すもので、これは、研磨装置10a,10
bの側方にエッチング装置162を設けたものである。
すなわち、この例では、図2の2つの第1の洗浄機20
a,20bの両方をエッチング装置162に置き換えて
いる。なお、例えば、エッチング時間が研磨時間の2分
の1以下であるような場合には、2つの研磨ユニット1
0a、10bに対して1つのエッチング装置が有れば足
りるので、一方の第1の洗浄機のみを置き換え、一方の
第1の洗浄機を残しておくようにしてもよい。
処理及びその付帯処理を行う基板処理部164と、揺動
アーム166の先端に保持されて基板処理部164と待
機位置の間を揺動する電極ヘッド168とを有してい
る。
る一連の処理を説明する。研磨ユニット10a、10b
で研磨(荒研磨)を終了した基板Wはトップリング28
の揺動によりプッシャ36に移され、ここでスプレー洗
浄を経て第2のロボット14bによりウェット反転機1
8に移送され、被処理面が上向きになるように反転させ
られる。反転した基板Wは、第2のロボット14bによ
りエッチング装置162に移され、基板受渡し位置にあ
る基板保持部164に受け渡される。基板保持部164
は、基板Wをチャック機構で保持する。
電解エッチングによる仕上げ研磨を行い、エッチング処
理を終えた基板Wは、洗浄後、第2のロボット14bに
受け渡される。そして、洗浄機22に移送され、ここ
で、基板は、一次洗浄され乾燥された後、第1のロボッ
ト14aに受け取られる。そして、この基板Wは、無電
解めっき装置23に搬送され、この無電解めっき装置2
3で無電解めっき処理が施される。これによって、図1
(c)に示すように、研磨後に露出した表面に、例えば
無電解Ni−Bめっきを施して、配線8の外部への露出
表面に、Ni−B合金膜からなる保護膜(めっき膜)9
を選択的に形成して配線8を保護する。しかる後、基板
Wは、ロード・アンロードユニットのカセット12a,
12bに戻される。
10bによる研磨(荒研磨)とエッチング装置162に
よるエッチング処理(仕上げ研磨)を並行して行うこと
ができ、装置の稼働効率が高い。従って、エッチング処
理を長い時間行うことも可能となるので、表面傷を十分
に除去して高品位の処理基板を提供することができる。
に、二価のニッケルイオンを供給するNiSO4・6H
2Oを0.02M、ニッケルイオンの錯化剤としてDL
−リンゴ酸を0.02M、グリシンを0.03M、ニッケ
ルイオンの還元剤としてDMAB(ジメチルアミンボラ
ン)を0.02M使用し、pH調整にTMAH(水酸化
テトラメチルアンモニウム)を使用してめっき液のpH
を5〜12に調整しためっき液を用意した。
めっき装置23のめっき液50に使用して、銅層の上に
Ni−B合金膜を厚さ約74nm堆積させた。この時、
0.5分間は無電解めっき処理のみを行い、しかる後、
15秒に1回の割合で基板Wの表面をスクラブ部材56
で擦った。この時のSEM写真を図面化したものを図9
(a)に示す。なお、スクラブ部材で擦ることなく、銅
層の上にNi−B合金膜を厚さ約74nm堆積させた時
のSEM写真を図面化したものを、比較例1として図9
(b)に示す。なお、同図において、付番70は銅層
を、72はNi−B合金膜をそれぞれ示す。
っては、Ni−B合金膜72の内部にボイドや上下に貫
通する微細孔がないが、これに対して、図9(b)に示
す比較例1にあっては、Ni−B合金膜72の内部にボ
イド72bが発生したり、肉厚方向に貫通した微細孔7
2aが生じていることが判る。
図4及び図5に示す無電解めっき装置23のめっき液5
0に使用して、絶縁膜に形成した直径0.50μmのホ
ールの内部に銅を充填し、CMPで表面を研磨した基板
の表面に2分間の無電解めっき処理を施した。この時、
0.5分間は無電解めっき処理のみを行い、後の1.5
分間は、15秒に1回の割合で基板Wの表面をスクラブ
部材56で擦った。この時のSEM写真を図面化したも
のを図10(a)に示す。なお、スクラブ部材で表面を
擦ることなく、前記と同じ条件で基板の表面に2分間に
亘る無電解めっき処理のみを施した時のSEM写真を図
面化したものを、比較例2として図10(b)に示す。
同図において、付番2は絶縁膜を、72はNi−B合金
膜をそれぞれ示す。
あっては、絶縁膜2の不要な部分へのNi−B合金膜の
付着がなく、選択性が良好であるが、これに対して、図
10(b)に示す比較例2にあっては、ホール周囲の不
要な部分にNi−B合金膜72cが付着して、選択性が
悪いことが判る。この時のNi−B合金膜72の面内均
一性(1σ)を測定したところ、比較例2にあっては2
4.9%であるのに対し、実施例2では12.0%に改
善されていた。
っき方法及び装置によれば、めっき膜の成長の過程で、
めっき膜の表面をスクラブ部材で擦ることで、めっき膜
の成膜の際に発生するH2ガスを積極的に外部に排出
し、H2ガスがめっき膜中に取り込まれることを防止し
て、めっき膜中に微細孔が生じることを防止することが
できる。しかも基板の表面近くのめっき液をスクラブ部
材で攪拌して、めっき膜の面内均一性を向上させ、更に
不必要な個所に付着しためっき膜を除去して選択性を向
上させることができる。また、本発明の基板処理装置及
び方法によれば、基板の表面を研磨した直後の殆ど酸化
されていない段階で、この研磨された基板の表面をめっ
きすることができるので、安定した膜状態(貼り合わせ
状態)の保護膜(めっき膜)を得て、この保護膜で基板
Wの表面を保護して、低コストで高品位の製品を提供す
ることができる。
例を工程順に示す図である。
図である。
ある。
電解めっき装置を示す断面図である。
である。
示す断面図である。
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
写真を図面化した図である。
M写真を図面化した図である。
体配置図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 基板を無電解めっき液に接触させて該基
板の表面にめっき膜を形成する工程と、 基板の表面に形成されるめっき膜の表面を擦る工程とを
有することを特徴とする無電解めっき方法。 - 【請求項2】 基板を無電解めっき液に接触させて該基
板の表面にめっき膜を形成しながら、基板の表面に形成
されるめっき膜を擦ることを特徴とする請求項1記載の
無電解めっき方法。 - 【請求項3】 基板を無電解めっきに接触させて基板の
表面に初期めっき膜を形成し、この初期めっき膜にめっ
き膜を堆積させながら、基板の表面を擦ることを特徴と
する請求項1または2記載の無電解めっき方法。 - 【請求項4】 基板を着脱自在に保持して該基板の表面
を無電解めっき液に接触させる基板保持部と、 前記基板保持部で保持し前記無電解めっき液に接触させ
た基板の表面を擦る行為と、 前記基板保持部と擦る行為とを相対的に移動させる移動
機構とを有することを特徴とする無電解めっき装置。 - 【請求項5】 基板の表面を研磨する工程と、 前記研磨された基板の表面にめっきする工程とを有する
ことを特徴とする基板処理方法。 - 【請求項6】 基板の表面を研磨する研磨装置と、 前記研磨された基板の表面に無電解めっきで選択的に保
護膜としてのめっき膜を形成する無電解めっき装置とを
有することを特徴とする基板処理装置。 - 【請求項7】 無電解めっき液に接触させて成膜する過
程で、表面を擦りながらめっき膜を成長させたことを特
徴とする基板。
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