JP2004260106A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 基板の表面に形成した埋込み配線の底面及び側面、または露出表面に保護膜を選択的に形成するに際し、
前記基板にめっき前処理を施し、
前記前処理後の基板の表面に無電解めっきを施して前記配線の底面及び側面、または露出表面に前記保護膜を選択的に形成し、
前記処理後の基板を乾燥状態とすることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】 前記めっき前処理を施す基板が乾燥状態で投入されることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】 前記無電解めっき後の基板に、前記保護膜の選択性を向上させるための後処理を施し、しかる後、基板を乾燥状態にすることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】 前記めっき前処理は、前記基板表面を清浄化する工程と、該清浄化後の基板上の被めっき下地表面に触媒を付与して該被めっき下地表面を活性化する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】 前記無電解めっきによる前記保護膜の成膜速度を毎分１０〜２００Åとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】 基板の表面に形成した埋込み配線の底面及び側面、または露出表面に保護膜を選択的に形成する基板処理装置であって、
前記基板表面にめっき前処理を施す前処理ユニットと、
前記前処理後の基板の表面に無電解めっきを施して前記配線の底面及び側面、または露出表面に前記保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットと、
前記無電解めっき処理後の基板を乾燥状態にする乾燥ユニットを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】 無電解めっきユニットと乾燥ユニットの間に、基板表面に形成した前記保護膜の選択性を向上させるための後処理を施す後処理ユニットを有することを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】 前記前処理ユニットは、基板表面を薬液で処理し、該薬液を基板表面から除去する第１前処理ユニットと、基板表面に触媒を付与し、該触媒付与に使用した薬液を基板表面から除去する第２前処理ユニットとを有することを特徴とする請求項６または７記載の基板処理装置。
【請求項９】 前記前処理ユニットが保有する前処理液の液量を計測するとともに、前処理液中の組成を分析し、前処理液中の不足する成分を補給する前処理液管理ユニットを有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１０】 前記無電解めっきユニットが保有するめっき液の液量を計測するとともに、めっき液中の組成を分析し、めっき液中の不足する成分を補給するめっき液管理ユニットを有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の基板処理装置。 [Claims]
When selectively forming a protective film on a bottom surface and a side surface of an embedded wiring formed on a surface of a substrate, or on an exposed surface,
Performing a pre-plating treatment on the substrate,
Electroless plating is performed on the surface of the substrate after the pretreatment to selectively form the protective film on the bottom and side surfaces of the wiring, or on the exposed surface,
A substrate processing method, wherein the processed substrate is dried.
2. The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate to be subjected to the plating pretreatment is put in a dry state.
3. The method according to claim 1, wherein the substrate after the electroless plating is subjected to a post-treatment for improving the selectivity of the protective film, and thereafter, the substrate is dried. Substrate processing method.
4. The pre-plating treatment includes a step of cleaning the surface of the substrate, and a step of applying a catalyst to the surface of the substrate to be plated on the substrate after the cleaning to activate the surface of the substrate to be plated. The substrate processing method according to claim 1, further comprising:
5. The substrate processing method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the min 10~200Å the deposition rate of the protective film by the electroless plating.
6. A substrate processing apparatus for selectively forming a protective film on the bottom and side surfaces of an embedded wiring formed on a surface of a substrate, or on an exposed surface,
A pretreatment unit for performing plating pretreatment on the substrate surface,
An electroless plating unit that performs electroless plating on the surface of the substrate after the pretreatment and selectively forms the protective film on the bottom and side surfaces of the wiring, or on the exposed surface,
A substrate processing apparatus, comprising: a drying unit for drying the substrate after the electroless plating.
7. During the electroless plating unit and drying unit, according to claim 6, characterized in that it comprises a post-process performed post-processing unit for improving the selectivity of the protective film formed on the substrate surface Substrate processing equipment.
Wherein said pre-processing unit, the substrate surface is treated with a chemical solution, a first pre-processing unit for removing chemical solution from the substrate surface, the catalyst is applied to the substrate surface, a chemical solution used in the catalyst imparting the substrate processing apparatus according to claim 6 or 7 further characterized in that a second pre-processing unit to be removed from the substrate surface.
Together wherein said pre-processing unit for measuring the liquid volume of the pretreatment liquid held, to analyze the composition of the pretreatment liquid, the pretreatment liquid management unit for replenishing the missing components of the treatment solution the substrate processing apparatus according to any one of claims 6 to 8, characterized in that it has.
Together wherein said electroless plating unit measures the liquid amount of the plating solution held, that it has a plating solution control unit to analyze the composition of the plating solution, to supply the components to be insufficient in the plating solution The substrate processing apparatus according to any one of claims 6 to 9 , wherein:

前記配線の露出表面に前記保護膜を選択的に形成するに際して、前記基板表面を清浄化する工程に先だって、酸化剤による配線金属の酸化と砥粒による機械的除去によって平坦化を行う化学機械的研磨、アノード酸化と特殊な電解液により平坦化を行う電気化学的研磨、またはアノード酸化と砥粒により平坦化を行う複合電気化学的研磨のいずれかにより配線の露出表面の平坦化を行うようにしてもよい。 In selectively forming the protective layer on the exposed surface before Symbol wire, prior to the step of cleaning the substrate surface, chemical mechanical subjected to planarization by mechanical removal by oxidation and abrasive grains of the wiring metal with an oxidant polishing, electrochemical polishing is flattened by anodic oxidation and a special electrolyte, or by anodic oxidation and abrasive grains to make the planarization of the exposed surface of the wiring by either composite electrochemical polishing is flattened It may be .

前記基板表面の清浄化処理を、減圧または常圧雰囲気下で基板にプラズマ処理を施して行うことが好ましい。
プラズマ処理は物理的に表面を処理するものであるので、基板表面に存在する膜の種類に依らず清浄化することが可能である。
前記被めっき下地表面の活性化処理を光照射、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により行うようにしてもよい。 The cleaning process prior Symbol substrate surface is preferably performed by applying a vacuum or plasma treatment to the substrate under normal pressure atmosphere.
Since the plasma treatment physically treats the surface, it can be cleaned regardless of the type of film present on the substrate surface.
Before SL photoirradiation activation treatment of the plated underlayer surface may be performed by a CVD method or a PVD method.

前記基板表面の清浄化処理を、ｐＨが２以下の無機酸、ｐＨが５以下のキレート能力を有する酸、ｐＨが５以下の酸にキレート剤を添加した液、配線の防食剤を除去できるアルカリ溶液、またはアミノ酸のアルカリ溶液からなる薬液に前記基板表面を接触させることにより行い、しかる後に、前記清浄化後の基板表面をリンス液でリンス処理することが好ましい。 The cleaning process prior Symbol substrate surface, the pH is 2 or less of an inorganic acid, pH acid having 5 or less chelating ability, liquid pH was adding a chelating agent to the 5 following acids wiring anticorrosive can be removed conducted by contacting the substrate surface in the chemical consisting of alkaline solution or alkaline solution of an amino acid, and thereafter, it is preferable to rinsing with rinse substrate surface after the cleaning.

前記リンス液は、例えば、純水、水素ガス溶解水、または電解カソード水のいずれかである。
清浄化後に基板表面をリンス液でリンス処理することで、清浄化に使用した薬品が基板表面に残留していて、次の活性化工程の障害となることを防止することができる。このリンス液としては、一般には超純水を用いるが、被めっき下地表面の材料構成によっては、超純水を使ったとしても、配線材料が局部電池作用などにより腐食することがある。そのような場合には、リンス液として、超純水に水素ガスを溶解した水素ガス溶解水、あるいは超純水を隔膜式電気分解して得られる電解カソード水のような、不純物を含まずしかも還元力の高い水を使うことが望ましい。また清浄化に用いる薬品が配線材料等に対して何がしかの腐食性を有することがあるので、清浄化処理とリンス処理の間の時間はなるべく短くすることが望ましい。 Before SL rinsing liquid, for example, pure water, hydrogen gas dissolved water, or Ru der either electrolytic cathode water.
By rinsing the substrate surface with a rinsing liquid after the cleaning, it is possible to prevent the chemical used for the cleaning from remaining on the substrate surface and hindering the next activation step. As the rinsing liquid, ultrapure water is generally used. However, depending on the material composition of the surface of the base to be plated, even if ultrapure water is used, the wiring material may corrode due to a local battery action or the like. In such a case, the rinsing liquid does not contain impurities such as hydrogen gas dissolved water obtained by dissolving hydrogen gas in ultrapure water or electrolytic cathode water obtained by diaphragm-type electrolysis of ultrapure water, and It is desirable to use water with high reducing power. In addition, since the chemical used for cleaning may have some corrosiveness with respect to the wiring material and the like, it is desirable to shorten the time between the cleaning processing and the rinsing processing as much as possible.

前記被めっき下地表面への触媒の付与を、例えば、パラジウムを含む薬液に被めっき下地表面を接触させることにより行い、しかる後に、前記触媒付与後の基板表面をリンス液でリンス処理する。 The application of the catalyst to the previous SL be plated underlying surface, for example, carried out by contacting the object to be plated underlayer surface in a chemical solution containing a palladium, thereafter, rinsed with rinse substrate surface after the catalyst application.

前記リンス液は、例えば、純水、水素ガス溶解水、電解カソード水、または無電解めっきに使用するめっき液を構成する成分の水溶液である。
リンス液としては、清浄化処理の場合と同様に、純水、水素ガス溶解水、電解カソード水のいずれかを用いることも可能であるが、次のめっき工程に先だって基板を馴染ませておくため、例えば還元剤等のような無電解めっき液を構成する成分の水溶液を用いることも可能である。 Before SL rinsing liquid, for example, pure water, hydrogen gas dissolved water, Ru aqueous der components constituting the plating solution used for electrolytic cathode water, or electroless plating.
As the rinsing liquid, as in the case of the cleaning treatment, any of pure water, hydrogen gas-dissolved water, and electrolytic cathode water can be used, but in order to familiarize the substrate prior to the next plating step. For example, it is also possible to use an aqueous solution of a component constituting the electroless plating solution such as a reducing agent.

前記被めっき下地表面への触媒の付与に際して、触媒付与後の該被めっき下地表面のパラジウム触媒濃度を１ｃｍ^２あたり０．４〜８μｇとすることが好ましい。
基板全体に均一かつ連続な無電解めっき膜を形成するためには、被めっき下地表面への触媒付与量がある程度以上なければならないが、触媒としてパラジウムを使う場合には、少なくとも下地表面１ｃｍ^２あたり０．４μg以上パラジウムが付与されていれば、この要求に応えられることが発明者らにより実験的に確認されている。また、パラジウムを一定以上付与すると下地の腐食が生じ、配線全体としての抵抗値が上昇する事が知られており、めっきをつける上で下地表面１ｃｍ^２あたり８μg以上パラジウムを付与するとこういった傾向が顕著になることも、発明者らにより実験的に確認されている。 Upon application of the catalyst to the previous SL be plated underlying surface, the palladium catalyst concentration該被plating base surface after the catalyst application is preferably a 1 cm ² per 0.4～8Myug.
To form a uniform and continuous electroless plating film on the entire substrate, the catalyst imparting amount to the plating base surface must have above a certain degree, when using palladium as a catalyst, at least underlying surface 1cm per ² It has been experimentally confirmed by the present inventors that this requirement can be satisfied if 0.4 μg or more of palladium is provided. Also, when imparting palladium constant than the underlying corrosion is caused, it tends resistance went this when it is known to impart palladium 8μg more per base surface 1 cm ² in terms of attaching the plating to increase the overall wiring Has also been experimentally confirmed by the inventors.

前記前処理に使用する薬液の液量を計測するとともに、前処理液中の組成を分析し、前処理液中の不足する成分を補給するようにしてもよい。
パラジウム溶液等は比較的高価であるので、これらの前処理液を循環使用することが考えられるが、その場合には処理に伴って有効成分が減少するので、各成分の濃度を管理することが好ましい。 Thereby measuring the amount of liquid chemical to be used before Symbol pretreatment, to analyze the composition of the treatment solution, the missing component of the treatment solution may be replenished.
Since palladium solutions and the like are relatively expensive, it is conceivable to recycle these pretreatment solutions.In such a case, however, the concentration of each component must be controlled since the effective components decrease with the treatment. preferable.

請求項５に記載の発明は、前記無電解めっきによる前記保護膜の成膜速度を毎分１０〜２００Åとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理方法である。
めっき速度は生産性に直結するため、あまり遅くすることが出来ないが、一方であまり早過ぎると均一性及び再現性を確保できなくなる。配線を保護する保護膜は、一般に数１０〜数１００Å程度の膜厚が要求されることが多いが、その場合には、成膜速度を毎分１０〜２００Åとすることが望ましい。なお、めっき速度は、ｐＨなどめっき液の組成条件と反応温度などの反応条件の両者で制御することができる。 The invention according to claim 5 is the substrate processing method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the deposition rate of the protective film by the electroless plating is set to 10 to 200 ° / min. .
The plating rate is directly linked to productivity and cannot be reduced too much. On the other hand, if it is too fast, uniformity and reproducibility cannot be secured. In general, a film thickness of about several tens to several hundreds of degrees is required for the protective film for protecting the wiring. In this case, it is desirable to set the film formation rate to 10 to 200 degrees per minute. The plating rate can be controlled by both the plating solution composition conditions such as pH and the reaction conditions such as reaction temperature.

前記無電解めっきによる前記保護膜の成膜を、ｐＨが７〜１０であって、アルカリ金属を含み、かつアンモニアを含まないめっき液に前記基板を接触させて行うことが好ましい。 The deposition of the protective layer according to prior Symbol electroless plating, a pH of 7 to 10, comprises an alkali metal, and is preferably performed by contacting the substrate in a plating solution containing no ammonia.

前記めっき液中に、少なくとも１．５ｇ／ｌ以上の濃度のタングステンが含まれていることが好ましい。
ニッケル合金ないしコバルト合金の中で、前述の保護作用を実現するものとしては、合金膜中に一定程度のタングステンを含むことが望まれる。このためには無電解めっき液中に一定程度以上のタングステンが含まれていなければならないが、その量を少なくとも１．５ｇ／ｌ以上とすることで、合金中のタングステン量を有効的に制御することができる。 While the previous SL plating solution preferably contains tungsten at least 1.5 g / l or more concentrations.
Among the nickel alloys and cobalt alloys, those which realize the above-mentioned protective effect are desired to contain a certain amount of tungsten in the alloy film. For this purpose, a certain amount or more of tungsten must be contained in the electroless plating solution. By setting the amount to at least 1.5 g / l or more, the amount of tungsten in the alloy is effectively controlled. be able to.

前記保護膜は、例えば、コバルト、タングステン、リンの３元素を含む合金膜である。
ニッケル合金ないしコバルト合金の中で、コバルト、タングステン、リンの３元素を含む合金膜は、成膜レートが比較的遅いので薄膜形成に有利であり、まためっき液が比較的安定で膜組成の制御が容易であるばかりでなく、その再現性を容易に確保することができる。 Before Symbol protective film, for example, cobalt, tungsten, Ru alloy film der containing three elements of phosphorus.
Among nickel alloys or cobalt alloys, alloy films containing the three elements of cobalt, tungsten, and phosphorus are advantageous in forming thin films because the film formation rate is relatively slow, and the plating solution is relatively stable and the film composition is controlled. Is not only easy, but also its reproducibility can be easily ensured.

前記合金膜の平均組成は、例えば、コバルト７５〜９０atm％、タングステン１〜１０atm％、リン５〜２５atm％の範囲にある。
コバルト、タングステン、リンの３元素を含む合金膜の組成においては、タングステンとリンの含有率にトレードオフ関係があり、またタングステン量が増えるとめっき速度が極端に低下する。従って、保護作用を実現する最低限のタングステン組成として１atm％以上、めっき速度の観点から最大限の組成として１０atm％以下となり、これに応じてリン組成が５〜２５atm％、コバルト組成が７５〜９０atm％となる。 Average composition prior Symbol alloy film, for example, cobalt 75～90Atm%, tungsten 1～10Atm%, area by near-phosphorus 5~25atm%.
In the composition of an alloy film containing three elements of cobalt, tungsten, and phosphorus, there is a trade-off relationship between the contents of tungsten and phosphorus, and the plating rate is extremely reduced as the amount of tungsten increases. Accordingly, the minimum tungsten composition for realizing the protective effect is 1 atm% or more, and the maximum composition is 10 atm% or less from the viewpoint of plating rate. Accordingly, the phosphorus composition is 5 to 25 atm% and the cobalt composition is 75 to 90 atm. %.

前記めっき液の液量を計測するとともに、めっき液の組成を分析し、めっき液中の不足する成分を補給するようにしてもよい。
成膜によってめっき液中の各成分は消費され、それとは別に還元剤は時間とともに分解する。また、めっき液は加温して用いるので、水分等の蒸発に伴う組成変化も起こる。さらには、処理に伴う若干の液の系外への持ち出しも起こる。このため、ｐＨやめっき液中の各成分の組成を分析し、ある範囲に維持することで、膜組成の再現性を維持することができる。 Thereby measuring the amount of liquid prior Symbol plating solution, to analyze the composition of the plating solution, a component shortage in the plating solution may be replenished.
Each component in the plating solution is consumed by the film formation, and separately, the reducing agent decomposes with time. In addition, since the plating solution is heated and used, a composition change occurs due to evaporation of moisture and the like. Further, some liquid is taken out of the system during the treatment. Therefore, by analyzing the pH and the composition of each component in the plating solution and maintaining them in a certain range, the reproducibility of the film composition can be maintained.

前記めっき液中の溶存酸素濃度を測定して、溶存酸素濃度を一定に制御するようにしてもよい。
詳細な機構は判っていないが、発明者らの実験結果によると、めっき液中の溶存酸素がある一定範囲に入っていないとめっき反応の再現性が悪くなる。このため、めっき液中の溶存酸素濃度を測定し、管理することで、めっき反応の安定性を維持することができる。 By measuring the dissolved oxygen concentration before Symbol plating solution may be controlled dissolved oxygen concentration constant.
Although the detailed mechanism is not known, according to the experimental results of the inventors, the reproducibility of the plating reaction deteriorates unless the dissolved oxygen in the plating solution falls within a certain range. Therefore, the stability of the plating reaction can be maintained by measuring and controlling the dissolved oxygen concentration in the plating solution.

前記無電解めっき処理後、基板をめっき液から引き上げ、ｐＨが６〜７．５の中性液からなる停止液を基板表面に接触させてめっき反応を停止させることが好ましい。
これにより、基板をめっき液から引き上げた直後にめっき反応を迅速に停止させて、めっき膜にめっきむらが発生することを防止することができる。この処理時間は、例えば１〜５秒であることが好ましい。 After pre-Symbol electroless plating, pulling the substrate from the plating solution, pH is preferably be stopped plating reaction stop solution consisting of neutral solution of 6-7.5 in contact with the substrate surface.
This makes it possible to quickly stop the plating reaction immediately after lifting the substrate from the plating solution, thereby preventing the plating film from being unevenly plated. This processing time is preferably, for example, 1 to 5 seconds.

停止液は、例えば、純水、水素ガス溶解水、または電解カソード水である。
前述と同様に、表面の材料構成によっては配線材料が局部電池作用などにより腐食することがあり、このような場合に、還元性を持たせた超純水でめっきを停止させることで、このような弊害を回避することができる。 Stop solution, for example, Ru Oh pure water, hydrogen gas dissolved water, or electrolytic cathode water.
As described above, depending on the material composition of the surface, the wiring material may be corroded due to local battery action, etc., and in such a case, the plating is stopped with ultrapure water having a reducing property. Adverse effects can be avoided.

前記基板の後処理は、筒状の洗浄部材を軸まわりに回転させながら該洗浄部材の表面を前記基板の被処理面に擦り付けることを含むことが好ましい。
これにより、層間絶縁膜上の金属微粒子などのめっき残留物を確実に除去し、無電解めっきの選択性を一層向上させることができる。 Post-processing of the previous SL substrates are preferably while rotating the cylindrical cleaning member around an axis comprising rubbed the surface of the cleaning member to the target surface of the substrate.
Thereby, plating residues such as metal fine particles on the interlayer insulating film can be reliably removed, and the selectivity of electroless plating can be further improved.

前記基板の後処理が、化学機械的研磨、電気化学的研磨または複合電気化学的研磨のいずれかにより、被処理面を平坦化することを含むようにしてもよい。
これにより、層間絶縁膜上の金属微粒子などのめっき残留物を確実に除去し、無電解めっきの選択性を一層向上させることができる。また、被めっき処理面の平坦化もできるため、次工程での処理が容易になる。 Post-processing of the previous SL substrate, chemical mechanical polishing, by any of the electrochemical polishing or composite electrochemical polishing, it may include to flatten the surface to be processed.
Thereby, plating residues such as metal fine particles on the interlayer insulating film can be reliably removed, and the selectivity of electroless plating can be further improved. Further, since the surface to be plated can be flattened, the processing in the next step becomes easy.

前記基板の後処理に、界面活性剤、有機アルカリ及びキレート剤のいずれか一種または二種以上を含む薬液を使用することが好ましい。
これらの薬液を用いることで、無電解めっきの選択性を一層効率良く向上させることができる。なお、界面活性剤としては非イオン性のものが、有機アルカリとしては第４級アンモニウムないしアミン類が、またキレート剤としてはエチレンジアミン類やクエン酸等の有機酸が好ましい。 The post-processing of the previous SL substrate, a surfactant, it is preferable to use either one or a chemical solution containing two or more organic alkali and chelating agents.
By using these chemicals, the selectivity of electroless plating can be more efficiently improved. The surfactant is preferably a nonionic one, the organic alkali is preferably a quaternary ammonium or an amine, and the chelating agent is preferably an organic acid such as ethylenediamine or citric acid.

前記基板の後処理の後に、純水、水素ガス溶解水、または電解カソード水でリンスし、しかる後、基板を乾燥することが好ましい。
前述と同様に、表面の材料構成によっては配線材料が局部電池作用などにより腐食することがあるが、このような場合に、還元性を持たせた超純水でリンスすることで、このような弊害を回避することができる。 After workup of the previous SL substrate, pure water, rinsed with hydrogen gas dissolved water, or electrolytic cathode water, thereafter, it is preferable to dry the substrate.
As described above, depending on the material composition of the surface, the wiring material may be corroded due to local battery action or the like, but in such a case, rinsing with ultrapure water having reducing properties can be used. The evil can be avoided.

前記基板を乾燥状態にする乾燥処理を行う際に、乾燥空気または乾燥不活性ガスを用いて基板の周囲における雰囲気の湿度を制御することが好ましい。
通常の雰囲気下で乾燥を行うと、基板上の水分が雰囲気中に飛散して湿度が高まり、乾燥処理をしたとはいえ基板表面には多量の水分が吸着しており、このままでは、吸着水分によって配線部分が酸化されるなど新たな問題を引き起こす可能性がある。またスピンドライヤでのミストバックによる、ウォータ・マーク発生などの問題も想定される。このため、乾燥時の雰囲気湿度を乾燥空気または乾燥窒素を用いて制御することで、このような弊害を回避することができる。 When the drying process of the previous SL substrate in a dry state, it is preferable to control the humidity of the atmosphere around the substrate using dry air or dry inert gas.
When drying is performed in a normal atmosphere, the moisture on the substrate is scattered in the atmosphere and the humidity increases, and although the drying process is performed, a large amount of moisture is adsorbed on the substrate surface. This may cause new problems such as oxidation of the wiring portion. In addition, problems such as generation of water marks due to mist back in the spin dryer are also assumed. Therefore, such adverse effects can be avoided by controlling the atmospheric humidity during drying using dry air or dry nitrogen.

前記乾燥後の基板に、前記保護膜を改質する熱処理を施すようにしてもよい。
これにより、配線の露出表面に形成した保護膜（めっき膜）のバリア性及び配線との密着性等を向上させることができる。また、次工程の前に熱処理を加えることで、配線の露出表面に形成した保護膜（めっき膜）の熱変形等を最小に抑えることができる。 The substrate after the pre-Symbol drying, may be subjected to heat treatment for reforming the protective layer.
Thereby, the barrier property of the protective film (plating film) formed on the exposed surface of the wiring, the adhesion to the wiring, and the like can be improved. Further, by performing a heat treatment before the next step, it is possible to minimize the thermal deformation and the like of the protective film (plating film) formed on the exposed surface of the wiring.

前記熱処理の温度は、例えば、１２０〜４５０℃である。
保護膜の改質に必要な温度としては、処理時間の現実性も含めて考えると、少なくとも１２０℃以上であり、かつデバイスを構成する材料の耐熱性を考慮すると４５０℃を超えないことが望ましい。 Temperature before Symbol heat treatment, for example, Ru der 120~450 ℃.
The temperature required for the modification of the protective film is preferably at least 120 ° C. in consideration of the reality of the processing time and not more than 450 ° C. in consideration of the heat resistance of the material constituting the device. .

被めっき下地表面に形成された前記保護膜の膜厚を測定するようにしてもよい。
これにより、配線の露出表面に形成した保護膜の膜厚を測定し、この膜厚の変動に応じて、例えば次の基板に対するめっき処理の処理時間を調整することで、配線の露出表面に形成される保護膜の膜厚を一定に制御することができる。 The thickness of the protective film formed on the surface of the base to be plated may be measured.
This measures the thickness of the protective film formed on the exposed surface of the wiring, and adjusts the processing time of the plating process on the next substrate, for example, according to the change in the film thickness, thereby forming the film on the exposed surface of the wiring. The thickness of the protective film to be formed can be controlled to be constant.

請求項６に記載の発明は、基板の表面に形成した埋込み配線の底面及び側面、または露出表面に保護膜を選択的に形成する基板処理装置であって、前記基板表面にめっき前処理を施す前処理ユニットと、前記前処理後の基板の表面に無電解めっきを施して前記配線の底面及び側面、または露出表面に前記保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットと、前記無電解めっき処理後の基板を乾燥状態にする乾燥ユニット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、基板の表面に形成した埋込み配線の底面及び側面、または露出表面に、無電解めっきによって保護膜を形成する一連の処理を１つの装置内で連続して行うことができ、しかも乾燥状態まで基板を仕上げるのでそのまま次工程に搬送することが可能となる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for selectively forming a protective film on a bottom surface and a side surface of an embedded wiring formed on a surface of a substrate or on an exposed surface, wherein a pre-plating process is performed on the substrate surface. A pretreatment unit, an electroless plating unit for applying electroless plating to the surface of the substrate after the pretreatment, and selectively forming the protective film on the bottom and side surfaces of the wiring or on the exposed surface; and the electroless plating. A substrate processing apparatus comprising a drying unit for drying a processed substrate.
As a result, a series of processes for forming a protective film on the bottom and side surfaces of the embedded wiring formed on the surface of the substrate or the exposed surface by electroless plating can be continuously performed in one apparatus, and furthermore, in a dry state. Since the substrate is finished up to that point, it can be transported to the next process as it is.

請求項７に記載の発明は、無電解めっきユニットと乾燥ユニットの間に、基板表面に形成した前記保護膜の選択性を向上させるための後処理を施す後処理ユニットを有することを特徴とする請求項６記載の基板処理装置である。
これにより、それぞれの処理工程を別々の装置（処理部）で行う場合に比較して全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で、選択性を高めた保護膜（めっき膜）を形成できる。 The invention according to claim 7 is characterized in that a post-processing unit is provided between the electroless plating unit and the drying unit for performing a post-processing for improving the selectivity of the protective film formed on the substrate surface. A substrate processing apparatus according to claim 6 .
This makes the whole process more compact than when each processing step is performed by a separate apparatus (processing section), does not require a large installation space, can reduce the initial cost and running cost of the apparatus, and can shorten the processing time. A protective film (plating film) with enhanced selectivity can be formed in a short time.

請求項８に記載の発明は、前処理ユニットは、基板表面を薬液で処理し、該薬液を基板表面から除去する第１前処理ユニットと、基板表面に触媒を付与し、該触媒付与に使用した薬液を基板表面から除去する第２前処理ユニットとを有することを特徴とする請求項６または７記載の基板処理装置である。
処理装置に投入される基板の表面状態は前工程によって左右されるが、第１前処理ユニットでの適正な薬液処理による表面清浄化及び初期化と、第２前処理ユニットでの触媒付与による活性化処理を行うことにより、前工程の如何に依らないめっき処理が可能となる。 The invention according to claim 8 is characterized in that the pretreatment unit is used for treating the substrate surface with a chemical solution, removing the chemical solution from the substrate surface, applying a catalyst to the substrate surface, and applying the catalyst. a substrate processing apparatus according to claim 6 or 7 further characterized in that a second pre-processing unit for removing the chemical solution from the substrate surface.
The surface condition of the substrate put into the processing apparatus depends on the pre-process, but the surface cleaning and initialization by appropriate chemical treatment in the first pre-processing unit and the activity by the application of catalyst in the second pre-processing unit By performing the chemical treatment, the plating treatment can be performed without depending on the previous process.

前記前処理ユニットは、例えば、薬液を基板に対してスプレーで噴射するように構成されている。
触媒付与の方法としては浸漬法とスプレー法が考えられるが、信頼性などの点から見てスプレー法のほうが優れている。 Pre Symbol preprocessing unit, for example, that is configured to inject a spray of chemical solution to the substrate.
A dipping method and a spraying method can be considered as a method for applying the catalyst, but the spraying method is superior in terms of reliability and the like.

請求項９に記載の発明は、前記前処理ユニットが保有する前処理液の液量を計測するとともに、前処理液中の組成を分析し、前処理液中の不足する成分を補給する前処理液管理ユニットを有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の基板処理装置である。
前処理液の組成の分析方法としては、電極法、滴定法、電気化学的測定等があり、これらの分析結果を信号処理して前処理液中の不足する成分を補給槽から定量ポンプなどを使って前処理液貯槽へ補給し、これによって、前処理液の液量と組成を管理することで、薄膜めっきを再現性良く実現できる。 According to a ninth aspect of the present invention, the pre-treatment unit measures the amount of the pre-treatment liquid held by the pre-treatment unit, analyzes the composition of the pre-treatment liquid, and replenishes the insufficient components in the pre-treatment liquid. The substrate processing apparatus according to any one of claims 6 to 8 , further comprising a liquid management unit.
Methods for analyzing the composition of the pretreatment liquid include electrode method, titration method, electrochemical measurement, etc. The thin film plating can be realized with good reproducibility by controlling the amount and composition of the pretreatment liquid by replenishing the pretreatment liquid storage tank.

本発明の好ましい一様態において、前記無電解めっきユニットは、めっき槽、めっき液循環系及びめっき液貯槽とを備え、該めっき液循環系は、めっき待機時及びめっき処理時に個別に設定可能な流量でめっき液を前記めっき槽と前記めっき液貯槽の間を循環可能であり、かつめっき待機時のめっき液の循環流量が２〜２０Ｌ／ｍｉｎで、めっき処理時のめっき液の循環流量が０〜１０Ｌ／ｍｉｎである。
これにより、めっき待機時にめっき液の大きな循環流量を確保して、セル内のめっき浴の液温を一定に維持し、めっき処理時には、めっき液の循環流量を小さくして、より均一な膜厚の保護膜（めっき膜）を成膜することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the electroless plating unit includes a plating tank, a plating solution circulating system and a plating solution storage tank, and the plating solution circulating system has a flow rate that can be set individually during standby for plating and during plating. The plating solution can be circulated between the plating tank and the plating solution storage tank, and the circulation flow rate of the plating solution during the plating standby is 2 to 20 L / min, and the circulation flow rate of the plating solution during the plating process is 0 to 10L / min Ru der.
As a result, a large circulation flow rate of the plating solution is secured during the standby time of the plating, and the temperature of the plating bath in the cell is maintained at a constant temperature. A protective film (plating film) can be formed.

請求項１０に記載の発明は、前記無電解めっきユニットが保有するめっき液の液量を計測するとともに、めっき液中の組成を分析し、めっき液中の不足する成分を補給するめっき液管理ユニットを有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の基板処理装置である。
めっき液の組成の分析方法としては、吸光光度法、滴定法、電気化学的測定、電気泳動法などがあり、これらの分析結果を信号処理してめっき液中の不足する成分を補給槽から定量ポンプなどを使ってめっき液貯槽へ補給し、これによって、めっき液の液量と組成を管理することで、薄膜めっきを再現性良く実現できる。 The invention according to claim 10 is a plating solution management unit that measures the amount of the plating solution held by the electroless plating unit, analyzes the composition in the plating solution, and replenishes the insufficient components in the plating solution. The substrate processing apparatus according to any one of claims 6 to 9 , further comprising:
Methods for analyzing the composition of the plating solution include absorption spectrophotometry, titration, electrochemical measurement, and electrophoresis.The results of these analyzes are processed by signal processing to determine the insufficient components in the plating solution from the replenishment tank. By supplying the plating solution to the plating solution storage tank using a pump or the like and thereby controlling the amount and composition of the plating solution, thin film plating can be realized with good reproducibility.

本発明の好ましい一様態において、前記めっき液管理ユニットは、前記無電解めっきユニットが保有するめっき液の溶存酸素を測定する溶存酸素濃度計を有し、該溶存酸素濃度計の指示によりめっき液の溶存酸素濃度を一定に管理する。
めっき液中の溶存酸素濃度の測定法としては電気化学的方法等があり、脱気、窒素吹き込みその他の方法でめっき液中の溶存酸素濃度を一定に管理することで、めっき反応を再現性良く実現することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the plating solution management unit has a dissolved oxygen concentration meter for measuring dissolved oxygen in the plating solution held by the electroless plating unit, and the plating solution is controlled by an instruction of the dissolved oxygen concentration meter. to manage the dissolved oxygen concentration constant.
As a method for measuring the dissolved oxygen concentration in the plating solution, there are electrochemical methods and the like, and by controlling the dissolved oxygen concentration in the plating solution to a constant value by degassing, blowing nitrogen, or the like, the plating reaction can be performed with good reproducibility. Can be realized.

前記後処理ユニットは、例えば、ロールスクラブ洗浄方式、ペンシル洗浄方式またはエッチング液によるエッチングバック方式のうちの少なくとも一種類を使用している。
これにより、めっき処理後の基板表面に物理的な力を加えたり、エッチング力のある薬液を接触させたりすることで、層間絶縁膜上の残留物を完全に取り除いて、半導体装置等の歩留りを向上させることができる。 Before SL post-processing unit, for example, we are using at least one of the etching-back method by roll scrub washing method, pencil cleaning method or an etching solution.
Thus, by applying a physical force to the substrate surface after the plating process, or by contacting a chemical solution having an etching force, the residue on the interlayer insulating film is completely removed, and the yield of the semiconductor device and the like is reduced. Can be improved.

本発明の好ましい一様態において、前記後処理ユニットは、化学機械的研磨ユニット、電気化学的研磨ユニットまたは複合電気化学的研磨ユニットのうちの少なくとも一種類を使用している。
これにより、めっき処理後の基板表面に物理的な力を加えることで、層間絶縁膜上の残留物を完全に取り除いて、半導体装置等の歩留りを向上させることができる。また、めっき処理後の基板表面の平坦化ができ、以後の基板処理が容易になる。 In a preferred aspect of the present invention, the post-processing unit that uses chemical mechanical polishing unit, at least one kind of electrochemical polishing unit or composite electrochemical polishing unit.
Thus, by applying a physical force to the substrate surface after the plating process, the residue on the interlayer insulating film can be completely removed, and the yield of semiconductor devices and the like can be improved. Further, the surface of the substrate after the plating process can be flattened, and the subsequent substrate processing becomes easy.

前記乾燥ユニットは、例えば、スピンドライヤからなる。
これにより後処理後の基板を迅速に乾燥できるので、装置としての生産性を高めることができる。 Before Symbol drying unit is, for example, ing from the spin dryer.
As a result, the substrate after the post-processing can be dried quickly, so that the productivity of the apparatus can be increased.

前記乾燥ユニットは、該乾燥ユニットに乾燥空気を供給するドライエアユニットないし乾燥不活性ガスを供給するドライ不活性ガスユニットを有することが好ましい。
これにより後処理後の基板の乾燥を徹底させ、吸着水分による配線部分の酸化やミストバックによるウォータ・マーク発生などの問題を回避できる。 Before SL drying unit preferably has a dry inert gas unit for supplying dry air unit to dry inert gas supplying dry air to the drying unit.
This makes it possible to thoroughly dry the substrate after the post-processing, and to avoid problems such as oxidation of the wiring portion due to adsorbed moisture and generation of water marks due to mist back.

前記乾燥ユニットで乾燥後の基板に、前記保護膜を改質する熱処理を施す熱処理ユニットを有するようにしてもよい。
これにより、基板の表面上の被めっき下地表面配線に形成した保護膜のバリア性及び配線との密着性等の向上までの一連の工程を１台の装置で効率良く実現することができる。 The substrate after drying the previous SL drying unit, may have a thermal processing unit for performing a heat treatment for reforming the protective layer.
As a result, a series of steps up to the improvement of the barrier property of the protective film formed on the surface wiring to be plated on the surface of the substrate and the adhesion to the wiring can be efficiently realized by one apparatus.

被めっき下地表面に形成された保護膜の膜厚を測定する膜厚測定ユニットを有するようにしてもよい。
膜厚測定ユニットとしては、光学式のもの、ＡＦＭ、ＥＤＸなどがあり、その信号を処理して、例えば次の基板に対するめっき処理の処理時間を調整することができ、これによって、基板の表面上の被めっき下地表面に形成される保護膜の膜厚を一定に制御することができる。 A film thickness measuring unit for measuring the film thickness of the protective film formed on the surface of the base to be plated may be provided .
As the film thickness measuring unit, there are an optical type, an AFM, an EDX, and the like. By processing the signal, for example, the processing time of the plating process for the next substrate can be adjusted. The thickness of the protective film formed on the surface of the base to be plated can be controlled to be constant.

前記各ユニットに水素ガス溶解水または電解カソード水を供給するため、超純水に水素ガスを溶解する装置または超純水を電解する装置を有するようにしてもよい。
For supplying hydrogen gas dissolved water or electrolytic cathode water before Symbol each unit may have a device for electrolyzing device or ultrapure water to dissolve the hydrogen gas in ultrapure water.