JP2006131961A - Plating method and device for substrate - Google Patents

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JP2006131961A JP2004322958A JP2004322958A JP2006131961A JP 2006131961 A JP2006131961 A JP 2006131961A JP 2004322958 A JP2004322958 A JP 2004322958A JP 2004322958 A JP2004322958 A JP 2004322958A JP 2006131961 A JP2006131961 A JP 2006131961A
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Yasuhiko Saijo
康彦 西條
Keisuke Hayafusa
敬祐 早房
Takeshi Sahoda
毅 佐保田
Kiminori Hayase
仁則 早瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for plating a substrate where, in a process of closely and uniformly plating fine cavities such as fine grooves for wiring formed on a substrate with copper, a copper alloy or the like, the abnormal rising phenomenon (over plate) of a plating film as the harmful effect of bottom up film deposition (preferential growth from trench or via bottoms) can be suppressed. <P>SOLUTION: In the plating method for a substrate where metal is filled into fine cavities on a substrate W, after first plating treatment is performed in a plating liquid with a plating accelerator added thereto, a plating accelerator removing treatment where the surface to be plated is brought into contact with a removal agent for removing or reducing the plating accelerator stuck to the surface to be plated is performed, and further, second plating treatment is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置の配線を形成する技術に係り、特に半導体基板に形成された配線用の窪みに銅(Cu)等の金属を充填する等の用途に適した基板のめっき方法および装置に関する。   The present invention relates to a technique for forming wiring of a semiconductor device, and more particularly to a substrate plating method and apparatus suitable for applications such as filling a recess for wiring formed in a semiconductor substrate with a metal such as copper (Cu). .

最近、デバイスに広く使われ始めた銅配線は、アルミニウム合金配線より低抵抗であり、かつ高信頼性を得ることができるので、特に配線の寄生抵抗、寄生容量による回路遅延が支配的になる微細素子において、その優位性、重要性を増してきている。
銅配線技術がアルミニウム合金配線技術と異なる点は、ドライエッチング技術による微細加工の適用が困難であることである。そのため、アルミニウム合金配線技術で長年にわたって幅広く実用化されてきたメタルドライエッチング技術に代わるパターン形成技術として、銅ダマシン技術が必要とされている。
Recently, copper wiring, which has begun to be widely used in devices, has lower resistance than aluminum alloy wiring and can obtain high reliability, so that the circuit delay due to parasitic resistance and parasitic capacitance of wiring is dominant. In the element, its superiority and importance are increasing.
The copper wiring technology is different from the aluminum alloy wiring technology in that it is difficult to apply fine processing by the dry etching technology. Therefore, a copper damascene technique is required as a pattern forming technique that replaces the metal dry etching technique that has been widely put into practical use for many years in the aluminum alloy wiring technique.

銅ダマシン技術の概略的な工程は次のようである。まず、半導体基板上に形成された絶縁膜に溝を形成し、銅拡散を抑制するバリア膜を施した後、このバリア膜を施した溝内にめっきによって銅膜を埋め込み、溝の外側にできた余分な銅を化学的機械研磨(CMP)等で除去して溝部内に銅配線を形成する。こうして、一層の配線が形成される。このような絶縁膜への微細加工技術の適用により、銅配線を微細化することが可能となる。そして、上述の工程を繰り返すことにより、多層配線が形成される。銅の堆積には、スパッタリングによりシード層を成膜した後、電解めっきが用いられている。これは、酸性硫酸銅めっき浴へ添加物を加えることにより、溝底部から優先的にめっきが進展するボトムアップ堆積が起こり、ボイドのないスーパーフィリング(superfilling)が達成されるためである。しかしながら、銅ダマシンめっきにおける微細配線溝の埋め込みの際、ボトムアップ成長で成膜した場合、最終的な膜厚はトレンチ(溝部)上で平坦部よりもかえって膜厚が大きくなる異常成長現象(以下、オーバープレートと呼ぶ)が生じる。   The schematic process of copper damascene technology is as follows. First, after forming a groove in the insulating film formed on the semiconductor substrate and applying a barrier film that suppresses copper diffusion, the copper film is embedded in the groove provided with this barrier film by plating, and can be formed outside the groove. Excess copper is removed by chemical mechanical polishing (CMP) or the like to form a copper wiring in the groove. Thus, a single layer of wiring is formed. By applying such a fine processing technique to the insulating film, it is possible to make the copper wiring finer. And multilayer wiring is formed by repeating the above-mentioned process. For depositing copper, electrolytic plating is used after forming a seed layer by sputtering. This is because by adding an additive to the acidic copper sulfate plating bath, bottom-up deposition in which plating progresses preferentially from the bottom of the groove occurs, and superfilling without voids is achieved. However, when embedding a fine wiring groove in copper damascene plating, if the film is formed by bottom-up growth, the final film thickness becomes an abnormal growth phenomenon (hereinafter referred to as “thickness”) where the film thickness becomes larger than the flat portion on the trench (groove). , Called overplate).

オーバープレートは配線幅、ピッチ、添加剤濃度、電流密度などの要因で異なるが、特に細配線溝が密になるほどオーバープレートは著しくなり、条件によっては配線パターンのない平坦領域に対して倍以上の膜厚差を生じる。
LSI配線では基板上に様々な幅の配線やパッド(PAD:電極部)の領域が混在しているため、マクロ的には非常に大きな段差が基板上に存在することとなる。
Overplate differs depending on factors such as wiring width, pitch, additive concentration, and current density, but the overplate becomes more noticeable as the fine wiring grooves become denser. A film thickness difference occurs.
In the LSI wiring, since wiring and pads (PAD: electrode part) regions of various widths are mixed on the substrate, a very large step is present on the substrate.

最近のダマシンめっきでは、めっき添加剤の作用を用いてオーバープレート量を制御するのが主流となりつつある。そのような目的で用いられる添加剤として、平滑剤(レベラ)が良く知られている。
平滑剤(レベラ)は、メチルアミン基、アミド基を持った界面活性剤が作用物質であり、めっき表面の平滑化作用を持つものである。具体的な作用としては、平滑剤は電界の集中する凸部に優先して吸着し、Cuの析出を阻害することにより、相対的に凹部での析出を促し、めっき膜の平滑性を向上する働きを持つ。すなわち、オーバープレートの凸部に平滑剤が優先的に吸着すると、オーバープレートは減少する。
In recent damascene plating, it is becoming mainstream to control the amount of overplate using the action of a plating additive. A smoothing agent (leveler) is well known as an additive used for such purposes.
The smoothing agent (leveler) is a surfactant having a methylamine group or an amide group as an active substance, and has a smoothing action on the plating surface. As a specific action, the smoothing agent is preferentially adsorbed on the convex portion where the electric field is concentrated, and inhibits Cu deposition, thereby relatively promoting the precipitation in the concave portion and improving the smoothness of the plating film. Have a job. That is, when the smoothing agent is preferentially adsorbed on the convex portions of the overplate, the overplate decreases.

めっき促進剤(または単に促進剤という)は、例えば、特開2000−219994号公報に記載のブライトナー、すなわち、ビス(3−スルホプロピル)ジスルファイドまたはその2ナトリウム塩、ビス(2−スルホプロピル)ジスルファイドまたはその2ナトリウム塩、ビス(3−スル−2−ヒドロキシプロピル)ジスルファイドまたはその2ナトリウム塩、ビス(4−スルホプロピル)ジスルファイドまたはその2ナトリウム塩、ビス(p−スルホフェニル)ジスルファイドまたはその2ナトリウム塩、3−(ベンゾチアゾリル−2−チオ)プロピルスルホン酸またはそのナトリウム塩、N,N−ジメチル−ジチオカルバミン酸−(3−スルホプロピル)−エステルまたはそのナトリウム塩、O−エチル−ジエチル炭酸−S−(3−スルホプロピル)−エステルまたはそのカリウム塩、チオ尿素若しくはその誘導体等、或いは、特開2000−248397号公報に記載の硫黄系飽和有機化合物、すなわち、ジチオビス−アルカン−スルホン酸またはその塩、具体的には、4,4−ジチオビス−ブタン−スルホン酸、3,3−ジチオビス−プロパン−スルホン酸、2,2−ジチオビス−エタン−スルホン酸、またはそれらの塩等が挙げられ、これらを単独でまたは二種以上混合して用いることができる。上記化合物はいずれも硫黄を含む化合物である。   The plating accelerator (or simply referred to as an accelerator) is, for example, the brightener described in JP-A-2000-219994, that is, bis (3-sulfopropyl) disulfide or its disodium salt, bis (2-sulfopropyl). Disulfide or its disodium salt, bis (3-sulf-2-hydroxypropyl) disulfide or its disodium salt, bis (4-sulfopropyl) disulfide or its disodium salt, bis (p-sulfophenyl) disulfide or its 2 Sodium salt, 3- (benzothiazolyl-2-thio) propylsulfonic acid or its sodium salt, N, N-dimethyl-dithiocarbamic acid- (3-sulfopropyl) -ester or its sodium salt, O-ethyl-diethyl carbonate-S -(3-s Hopropyl) -ester or a potassium salt thereof, thiourea or a derivative thereof, or a sulfur-based saturated organic compound described in JP-A No. 2000-248397, that is, dithiobis-alkane-sulfonic acid or a salt thereof, specifically 4,4-dithiobis-butane-sulfonic acid, 3,3-dithiobis-propane-sulfonic acid, 2,2-dithiobis-ethane-sulfonic acid, or a salt thereof. A mixture of the above can be used. All of the above compounds are compounds containing sulfur.

促進剤によるボトムアップの機構は諸説あり、確かな定説はない。本発明者らは、次のような仮説をもとに研究を進めた。促進剤は銅の表面に吸着しやすく、さらにその他の添加剤成分を押し退ける効果があり、被吸着部のめっきを促進する。促進剤の作用機構としてみると、めっき膜の成長過程で、促進剤が特異的に配線溝底部(ボトム)の表面で濃化蓄積(集積)され、めっきがボトムから優先的に進行することによってボトムアップ成膜を可能としている。しかしながら、この促進剤の蓄積によるボトムアップ成膜後に続けてさらにめっきを行うため、促進剤の作用が持続することによってめっき膜のオーバープレートが起こる。   There are various theories of the bottom-up mechanism by accelerators, and there is no definite theory. The present inventors proceeded with research based on the following hypothesis. The promoter is easily adsorbed on the copper surface, and has the effect of pushing away other additive components, and promotes the plating of the adsorbed part. In terms of the mechanism of action of the accelerator, during the growth process of the plating film, the accelerator is concentrated and accumulated (accumulated) specifically on the surface of the bottom of the wiring groove, and the plating proceeds preferentially from the bottom. Bottom-up film formation is possible. However, since further plating is performed after the bottom-up film formation due to the accumulation of the accelerator, the plating film overplate occurs due to the continued action of the accelerator.

この仮説に対して考えられる対策方法の一つは、薬液によって促進剤を洗浄することにより除去する方法である(例えば、特許文献1参照)。
別の方法としては、この促進剤が洗浄等のウエットな状態で除去できない場合、熱処理により促進剤そのものを気化させる方法である(例えば、特許文献2参照)。
さらに別の方法として、上記の2つほどの具体性はないが、上記の方法が組み合わされた方法が述べられている(例えば、特許文献3参照)。
One possible countermeasure for this hypothesis is a method of removing the accelerator by washing with a chemical solution (see, for example, Patent Document 1).
As another method, when this accelerator cannot be removed in a wet state such as washing, the accelerator itself is vaporized by heat treatment (see, for example, Patent Document 2).
As another method, there is a method in which the above methods are combined although there is no concreteness as the above two (see, for example, Patent Document 3).

特開2004−200699号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-200699 特開2003−277985号公報JP 2003-277985 A 特開2003−268590号公報JP 2003-268590 A

現在の技術水準としては、光沢剤、抑止剤、平滑剤の3成分の組成比や成分の組み合わせなどにより、良好なめっき特性を実現しようとしているが、決定的な解決策とはなっていない。そのため、オーバープレートを解消するのにCMP工程でより長い過剰研磨時間を必要とするので、今後さらにLSIがより微細に集積化し続け、微細配線溝の密度が増加し続ければ、CMP工程の困難性および負担が増し、さらにはディッシング量の増加などの問題が生ずるため、オーバープレート対策はますます重大になる。   The current state of the art is to achieve good plating characteristics by combining the composition ratio of the three components of brightener, deterrent agent, and smoothing agent, or a combination of components, but it is not a definitive solution. Therefore, longer over-polishing time is required in the CMP process to eliminate the overplate. Therefore, if LSIs continue to be further finely integrated and the density of fine wiring grooves continues to increase, the difficulty of the CMP process In addition, since the burden increases and problems such as an increase in the amount of dishing occur, the countermeasure against overplate becomes more and more serious.

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、基板に形成された微細な配線用の溝等の微細窪みに銅または銅合金等を隙間なく均一にめっきするプロセスにおける、ボトムアップ成膜(トレンチやビア底からの優先成長)の弊害である、めっき膜の異常盛り上がり現象(オーバープレート)を抑える基板のめっき方法および装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a bottom-up film forming process in a process of uniformly plating copper or a copper alloy or the like in a fine recess such as a fine groove for wiring formed on a substrate without a gap. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for plating a substrate that suppresses an abnormal phenomenon (overplate) of a plating film, which is a harmful effect of preferential growth from the bottom of a trench or via.

上述した目的を達成するため、本発明の基板のめっき方法は、基板上の微細窪みに金属を充填する基板のめっき方法であって、めっき促進剤を添加しためっき液中で第一のめっき処理を行った後、被めっき表面に付着した前記めっき促進剤を除去または低減させる除去剤を該被めっき表面に接触させるめっき促進剤除去処理を行い、さらに第二のめっき処理を行うことを特徴とするものである。   In order to achieve the above-described object, the substrate plating method of the present invention is a substrate plating method in which a metal is filled in a fine depression on the substrate, and the first plating treatment is performed in a plating solution to which a plating accelerator is added. And a plating accelerator removing treatment for contacting the surface to be plated with a removing agent for removing or reducing the plating accelerator adhering to the surface to be plated, and further performing a second plating treatment. To do.

本発明の一態様は、前記めっき促進剤は、硫黄化合物を含むものであることを特徴とする。
本発明の一態様は、前記除去剤は、被めっき表面に付着した前記めっき促進剤を競争的吸着によって排除させうるものであることを特徴とする。
本発明の一態様は、前記除去剤は、ハロゲン化物イオンを含むものであることを特徴とする。
本発明の一態様は、前記除去剤は、塩化物イオンを含むものであることを特徴とする。
One aspect of the present invention is characterized in that the plating accelerator contains a sulfur compound.
One aspect of the present invention is characterized in that the removing agent can remove the plating accelerator adhering to the surface to be plated by competitive adsorption.
One embodiment of the present invention is characterized in that the removing agent contains a halide ion.
One embodiment of the present invention is characterized in that the removing agent contains a chloride ion.

本発明の一態様は、前記ハロゲン化物イオンを1mg/L〜100g/Lの濃度範囲で用いることを特徴とする。
本発明の一態様は、前記めっき促進剤除去処理は、前記第一のめっき処理を行うめっき槽とは別の電解槽中で、前記第一および第二のめっき処理に対して逆の極性で電解させる逆電解処理を含むものであることを特徴とする。
本発明の一態様は、前記第一のめっき処理と前記めっき促進剤除去処理の間、および/または前記めっき促進剤除去処理と前記第二のめっき処理の間に洗浄工程を行うことを特徴とする。
One embodiment of the present invention is characterized in that the halide ion is used in a concentration range of 1 mg / L to 100 g / L.
In one aspect of the present invention, the plating accelerator removal treatment is performed in an electrolytic bath different from the plating bath that performs the first plating treatment, with a polarity opposite to that of the first and second plating treatments. It includes a reverse electrolytic treatment for electrolysis.
One aspect of the present invention is characterized in that a cleaning step is performed between the first plating treatment and the plating accelerator removal treatment and / or between the plating accelerator removal treatment and the second plating treatment. To do.

本発明の基板のめっき装置は、基板上の微細窪みに金属を充填する電解めっき装置であって、ボトムアップ性を向上させるめっき促進剤を含むめっき液を有する第一のめっき槽と、前記めっき促進剤を除去または低減させる除去剤を含む除去液を有するめっき促進剤除去部と、レベリング性に適しためっき液を有する第二のめっき槽と、を具備することを特徴とするものである。   The substrate plating apparatus of the present invention is an electrolytic plating apparatus for filling a metal into a fine recess on a substrate, and includes a first plating tank having a plating solution containing a plating accelerator for improving bottom-up properties, and the plating It comprises a plating accelerator removing section having a removing liquid containing a removing agent for removing or reducing the accelerator, and a second plating tank having a plating liquid suitable for leveling properties.

本発明の一態様は、前記めっき促進剤除去部は、給電電極および電解液を有する電解槽を備え、該めっき促進剤除去部は、前記第一および第二のめっき槽における被処理基板と給電電極に対して逆の極性で電解する逆電解機能を有することを特徴とする。
本発明の一態様は、被処理基板に付着した前記めっき液および/または前記除去液を洗浄除去する洗浄部をさらに具備することを特徴とする。
In one aspect of the present invention, the plating accelerator removing unit includes an electrolytic bath having a feeding electrode and an electrolytic solution, and the plating promoter removing unit feeds power to the substrate to be processed in the first and second plating baths. It has a reverse electrolysis function of performing electrolysis with an opposite polarity to the electrode.
One aspect of the present invention is characterized by further comprising a cleaning unit that cleans and removes the plating solution and / or the removal solution attached to the substrate to be processed.

本発明者らの研究によれば、オーバープレートの原因が微細な配線用の溝等の微細窪み(トレンチ/孔内)に集積した促進剤にあると推定されるので、オーバープレートが形成される前に促進剤を除去すればよい。促進剤の除去方法としては、めっき成膜の中間段階で、電気的にめっき成膜時とは逆極性を印加(逆電解)すること、機械的にめっき層表面を擦ること、水等の液体で洗浄すること、大気中に蒸発させること、加熱して蒸発させることなどが既に提案されている。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行っていたところ、オーバープレートの抑制に塩化物イオンが有効であり、特に塩化物イオン存在下で逆電解をかけることによってオーバープレート抑制に大きな効果をもたらすことを見出した。
According to the study by the present inventors, it is estimated that the cause of the overplate is the accelerator accumulated in a fine recess (in the trench / hole) such as a groove for fine wiring, so that the overplate is formed. The accelerator may be removed before. As a method for removing the accelerator, it is possible to electrically apply reverse polarity (reverse electrolysis) at the intermediate stage of plating film formation, mechanically rub the surface of the plating layer, or liquid such as water. It has already been proposed to perform cleaning with evaporating, evaporating in the atmosphere, evaporating by heating, and the like.
The inventors of the present invention have been diligently researching to solve the above problems, and chloride ions are effective in suppressing overplate. In particular, by applying reverse electrolysis in the presence of chloride ions, overplate suppression can be achieved. I found it to have a big effect.

より具体的には、電解銅めっきに用いられているめっき液成分のうち促進剤成分を除き、塩化物イオン濃度を高くした電解質液と接触させる、より効果的には、電解質液中で逆電解をかけることによって、ボトムアップに寄与していた促進剤が競争的に塩化物イオンに置き換わる。これにより、めっき表面の促進剤吸着量が低減することによって、その後のめっき工程での促進剤による作用が低下するのでオーバープレートが軽減される。さらにこの場合、処理した後、そのままめっき液に戻しめっきが再開できるので、さほど手間にならない。   More specifically, the accelerator component is removed from the plating solution components used for electrolytic copper plating, and contact is made with an electrolyte solution having a higher chloride ion concentration. More effectively, reverse electrolysis is performed in the electrolyte solution. , The accelerator that contributed to the bottom-up is competitively replaced by chloride ions. Thereby, since the effect | action by the promoter in a subsequent plating process falls by reducing the promoter adsorption amount of the plating surface, an overplate is reduced. Further, in this case, after the treatment, it can be returned to the plating solution as it is and the plating can be resumed.

このとき、電解液を変えずに埋め込み(ボトムアップ)用のめっき液中のままで逆電解処理を行っても、配線自体が溶解されて見かけ上めっき形状が変わるが、実際にはオーバープレートをもたらす促進剤の除去には効果がない。つまり、オーバープレートを引き起こす促進剤を除去するには、銅めっき表面を溶解するというだけでは不十分であり、溶解と同時に促進剤を別のイオンと置き換えるなどして、促進剤の再吸着を抑制することが必要となる。例えば、塩化物イオンと促進剤は銅めっき表面上で競争的吸着状態にあり、塩化物イオンが効果的に促進剤を排除するための濃度バランスが存在し、それを利用することによってボトムアップ特性が変化し、その結果オーバープレートを軽減することが可能となる。   At this time, even if the reverse electrolytic treatment is performed in the filling (bottom-up) plating solution without changing the electrolytic solution, the wiring itself is dissolved and the plating shape changes apparently. Removal of the resulting accelerator is ineffective. In other words, it is not enough to dissolve the copper plating surface to remove the promoter that causes overplate, and at the same time as the dissolution, the accelerator is replaced with another ion to suppress the re-adsorption of the promoter. It is necessary to do. For example, chloride ions and accelerators are in a competitive adsorption state on the copper plating surface, and there is a concentration balance for chloride ions to effectively eliminate the accelerators, and by using it, bottom-up characteristics Changes, and as a result, it is possible to reduce overplate.

本発明を従来技術と比較すると、例えば、特許文献1では、薬液を用いた洗浄によりオーバープレートの原因となる成分(促進剤を含む)を除去するが、本発明の競争的吸着する物質を用いる発想および示唆は全くなされていない。特許文献2では、主として熱処理によりオーバープレートの原因となる成分(促進剤を含む)を除去し、比較例としてめっき液中でリバースパルスを用いた試験を行っている。これに対して、本発明はめっき液とは別の電解液を用い、促進剤の再吸着を低減することができる点で大きく異なるといえる。特許文献3では、特許文献1と特許文献2の方法を含有するものだが、めっき液中での逆電解以外の具体性はなく、本発明との違いは、特許文献1と特許文献2で述べたとおりである。   When the present invention is compared with the prior art, for example, in Patent Document 1, components (including accelerators) that cause overplate are removed by washing with a chemical solution, but the competitively adsorbing substance of the present invention is used. No ideas or suggestions have been made. In Patent Document 2, components (including accelerators) that cause overplate are mainly removed by heat treatment, and a test using a reverse pulse is performed in a plating solution as a comparative example. On the other hand, it can be said that the present invention is greatly different in that the electrolytic solution different from the plating solution can be used and the re-adsorption of the accelerator can be reduced. Patent Document 3 contains the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2, but there is no specificity other than reverse electrolysis in the plating solution, and the difference from the present invention is described in Patent Document 1 and Patent Document 2. That's right.

本発明のオーバープレートフリーのプロセスをまとめると、次のようになる。微細な窪みがボトムアップ成膜めっきによって埋め込まれた後、ボトムアップ成膜めっき液のうちボトムアップ特性向上に関与する成分(めっき促進剤)を含まず、前記めっき液に含まれるめっき促進剤と競争的吸着関係にある成分についての濃度を高めた液に浸漬させる。もしくは、その液中で逆電解をかけることによってボトムアップ特性向上に関与する成分を除去した後、残りのめっきを行う。   The overplate-free process of the present invention is summarized as follows. After a fine pit is filled by bottom-up film-forming plating, the bottom-up film-forming plating solution does not contain a component (plating accelerator) involved in improving the bottom-up characteristics, and the plating accelerator contained in the plating solution It is immersed in a liquid having an increased concentration of components having a competitive adsorption relationship. Alternatively, after the components involved in improving the bottom-up characteristics are removed by applying reverse electrolysis in the liquid, the remaining plating is performed.

本発明によれば、基板に形成された微細な配線用の溝等の微細窪みに銅または銅合金等を隙間なく均一にめっきするプロセスにおける、ボトムアップ成膜(トレンチやビア底からの優先成長)の弊害である、めっき膜の異常盛り上がり現象(オーバープレート)を抑えることができる。   According to the present invention, bottom-up film formation (prior growth from the bottom of a trench or via) in a process of uniformly plating copper or copper alloy or the like in a fine recess such as a fine groove for wiring formed on a substrate without a gap. ), Which is an adverse effect of the plating film, can be suppressed.

以下、本発明に係る基板のめっき方法および装置の実施形態について図1乃至図10を参照して説明する。
本発明では、めっき膜に吸着しためっき促進剤(または単に促進剤という)を除去するために、促進剤を別の物質に「置き換える」ことが特徴であり、逆電解をかけることが特に有効であることが特徴である。さらに、促進剤を除去するためのプロセスで用いられる液は、ボトムアップ性を有する埋め込みのめっき液と組成があまり変わらず、ウエットのまま処理が可能であるので、乾燥・洗浄プロセスのために配線が変質したり、ウエハが汚染されたりする心配がなく、また、手間が掛からない。
Embodiments of a substrate plating method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
In the present invention, in order to remove the plating accelerator adsorbed on the plating film (or simply referred to as an accelerator), the promoter is characterized by “replacement” with another substance, and it is particularly effective to apply reverse electrolysis. It is a feature. Furthermore, the liquid used in the process for removing the accelerator does not change much from the composition of the embedded plating liquid that has bottom-up properties, and can be processed while wet. There is no need to worry about deterioration of the wafer or contamination of the wafer.

このプロセスを用いれば平滑剤(レベラ)がなくても良いので、添加剤濃度管理の手間も省けるという特長を有する。
ボトムアップ性を有するめっき液にて微細なトレンチおよびビアを埋め込み、その液に含まれる促進剤を除去するプロセスに移行するまでに埋め込むめっき厚さは、めっき液、溝の幅、アスペクト比、および密集度合いによるが、最も配線幅が小さいパターンが埋め込まれるまでが望ましく、ある程度それに近い配線幅が存在するような場合は、最も小さい配線幅の2倍の厚さのめっき膜がつく程度が好ましい。
If this process is used, there is no need for a smoothing agent (leveler).
The plating thickness to be embedded before embedding fine trenches and vias with a plating solution having bottom-up properties and moving to the process of removing the accelerator contained in the solution is the plating solution, groove width, aspect ratio, and Depending on the degree of congestion, it is desirable that the pattern with the smallest wiring width is embedded, and when there is a wiring width close to a certain extent, it is preferable that a plating film having a thickness twice the smallest wiring width is formed.

その後、ボトムアップ性を有するめっき液での埋め込みプロセスから促進剤除去プロセスに移行するにあたっては、除去プロセスの液に埋め込みプロセスのめっき液が持ち込まれることが心配されるので、すばやく促進剤を含まない液によってそのめっき液を洗い流すことが望まれる。一方、そのような持ち込みの影響がないとされる場合は、めっき液がついたまま除去プロセスに入ることが好ましい。   After that, when shifting from the embedding process with a plating solution having a bottom-up property to the accelerator removal process, it is feared that the plating solution for the embedding process is brought into the removing process solution, so the accelerator is not included quickly. It is desirable to wash away the plating solution with the solution. On the other hand, when there is no influence of such carry-in, it is preferable to enter the removal process with the plating solution attached.

めっき促進剤を除去するプロセスで用いられる液は、基本的には埋め込みめっきで用いられたものと同種の物質からなる液で促進剤がないものが望まれるが、促進剤を効果的に除去するために新たな物質を加えても良い。促進剤を除去する液の組成の濃度に関しては、さまざまなケースが考えられるので、特に規定を設けないが、ボトムアップ性を有する埋め込みのめっき液に含まれ、めっき促進剤と競争吸着の関係にある物質の濃度は、埋め込み(ボトムアップ)用の液よりも除去する液の方が高いことが好ましい。   The liquid used in the process for removing the plating accelerator is basically the same kind of liquid used in the embedded plating and is free of the accelerator, but the accelerator is effectively removed. Therefore, a new substance may be added. There are various possible cases regarding the concentration of the solution for removing the accelerator, so there are no specific provisions, but it is included in the embedded plating solution that has bottom-up properties, and there is a relationship between the plating accelerator and competitive adsorption. The concentration of a certain substance is preferably higher in the liquid to be removed than in the liquid for bottoming up.

現状用いられている硫酸銅めっき液においては、促進剤としてSPS(ビス(3−スルホプロピル)ジスルファイド)が挙げられ、それと競争吸着する物質としては、ハロゲン化物イオン、より好ましくは塩化物イオンが挙げられる。ハロゲン化物イオンとしては、塩化物イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、アスタチンイオン等が挙げられる。よって、本発明においては、除去剤として、ハロゲン化物イオン、より好ましくは塩化物イオンを含むものを用いる。ハロゲン化物イオン、より好ましくは塩化物イオンは、1mg/L〜100g/Lの濃度範囲で用いる。   In the currently used copper sulfate plating solution, SPS (bis (3-sulfopropyl) disulfide) is mentioned as an accelerator, and as a substance that competitively adsorbs it, halide ion, more preferably chloride ion is mentioned. It is done. Examples of the halide ion include chloride ion, bromine ion, iodine ion, astatine ion and the like. Therefore, in the present invention, a removing agent containing a halide ion, more preferably a chloride ion is used. Halide ions, more preferably chloride ions, are used in a concentration range of 1 mg / L to 100 g / L.

ここで、ハロゲン化物イオンを供給する物質としては、例えば、塩素、臭素、ヨウ素の各水素酸、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。具体的には、塩化水素酸、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化水素酸、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化水素酸、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等が挙げられる。なお、塩化物イオンを供給する物質としては、上述の塩化水素酸、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が挙げられる。   Here, examples of the substance that supplies halide ions include chlorine, bromine, iodine hydroacids, sodium salts, potassium salts, and the like. Specific examples include hydrochloric acid, sodium chloride, potassium chloride, hydrobromic acid, sodium bromide, potassium bromide, hydroiodic acid, sodium iodide, potassium iodide and the like. In addition, as a substance which supplies a chloride ion, the above-mentioned hydrochloric acid, sodium chloride, potassium chloride, etc. are mentioned.

促進剤を除去する液において逆電解をかける時には、銅のカソードを用いる。逆電解をかける際は、電流で制御しても、電位で制御してもどちらでも構わない。逆電解の有無に関わらず、より促進剤の除去を効果的に行うために、ウエハに対して液の攪拌状態を制御すると良い。この逆電解をかける時間はあくまでも促進剤を除去するだけの時間があれば十分であり、逆電解により銅を溶解し、オーバープレートそのものを無くすために用いる必要はない。   A copper cathode is used when reverse electrolysis is applied in the solution to remove the promoter. When reverse electrolysis is applied, either current control or potential control may be used. Regardless of the presence or absence of reverse electrolysis, in order to remove the accelerator more effectively, it is preferable to control the stirring state of the liquid with respect to the wafer. It is sufficient if the time for this reverse electrolysis is sufficient to remove the promoter, and it is not necessary to dissolve copper by reverse electrolysis and eliminate the overplate itself.

その後、残りの埋め込みプロセスもしくは、仕上げの銅めっきを行う場合は、除去プロセスの液がめっき液に持ち込まれることが心配されるので、他の液で除去液を洗い流すことが望まれるが、持ち込みの影響がないとされる場合は、除去液がついたまま残りの埋め込みプロセスもしくは、仕上げの銅めっきプロセスに入ることが好ましい。   After that, when performing the rest of the embedding process or finishing copper plating, it is feared that the solution of the removal process is brought into the plating solution, so it is desirable to wash away the removal solution with another solution. When there is no influence, it is preferable to enter the remaining embedding process or the finishing copper plating process with the removal liquid attached.

促進剤の除去後の埋め込みプロセスに用いる浴は、除去前に埋め込みめっきを行った液を用いることが望ましいが、引き続きめっきをするにあたりボトムアップ性よりもレベリング性が重要視されるなどの場合には、さらに別の浴を用いてめっきを行っても良い。また、引き続き埋め込みめっきを行い、再度、促進剤の除去を繰り返し、仕上げのめっきを行うことも可能である。   The bath used for the embedding process after removal of the accelerator is preferably a solution that has been subjected to embedding plating before the removal. However, when the leveling performance is more important than the bottom-up performance for subsequent plating. The plating may be performed using another bath. Further, it is also possible to continue the plating and repeat the removal of the accelerator again to perform the finishing plating.

図1は本発明を適用するめっき装置の一例を示す全体平面図である。図1に示すように、めっき装置1は、内部に複数の基板Wを収納する三基のロード・アンロード部2と、めっき促進剤を添加しためっき液中で第一のめっき処理を行う第一のめっき槽3,3と、被めっき表面に付着しためっき促進剤を除去または低減させる除去剤を被めっき表面に接触させることによりめっき促進剤除去処理を行うめっき促進剤除去部4,4と、めっき促進剤除去処理を行った後に第二のめっき処理を行う第二のめっき槽5,5と、基板Wの洗浄を行う洗浄部6,6と、処理前または処理後の基板Wの仮置きを行う基板仮置台7と、ロード・アンロード部2から基板Wを取り出しめっき槽等に搬送し、まためっき後の基板Wを洗浄部等からロード・アンロード部2に搬送するための搬送機構8,9とを備えている。   FIG. 1 is an overall plan view showing an example of a plating apparatus to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, a plating apparatus 1 performs a first plating process in a plating solution containing three load / unload units 2 that house a plurality of substrates W therein and a plating accelerator. One plating tank 3, 3, and a plating accelerator removal unit 4, 4 that performs a plating accelerator removal process by bringing a removing agent that removes or reduces the plating accelerator attached to the surface to be plated into contact with the surface to be plated, The second plating tanks 5 and 5 for performing the second plating process after the plating accelerator removing process, the cleaning units 6 and 6 for cleaning the substrate W, and the temporary substrate W before or after the processing Substrate temporary placement table 7 to be placed and the substrate W are taken out from the load / unload unit 2 and transferred to a plating tank or the like, and the substrate W after plating is transferred from the cleaning unit or the like to the load / unload unit 2 Mechanisms 8 and 9 are provided.

次に、第一のめっき槽3または第二のめっき槽5の構成について説明する。図2は、第一のめっき槽3または第二のめっき槽5を示す模式図である。図2に示すように、第一のめっき槽3または第二のめっき槽5は、めっき液を収容しためっき槽10を備えている。めっき槽10内には、銅(Cu)からなる電極(アノード)13が配置されており、この電極13の上方に基板Wを保持した基板ホルダ11が対向して配置されている。基板ホルダ11は、アーム12により保持され、めっき槽10と基板受け渡し位置(図示せず)との間を移動可能になっている。電極13と基板ホルダ11は電源14に接続されており、電極13と基板Wとの間に所定の電圧が印加されるようになっている。上述の構成において、電源14から基板Wと電極13との間に所定の電圧を印加し、所定の電流密度の電流を基板Wと電極13との間に流すことによって基板Wに電解めっきが施される。この場合、第一のめっき槽3において、めっき促進剤を添加しためっき液中で第一のめっき処理を行う。そして、第二のめっき槽5において、めっき促進剤除去処理後に、第二のめっき処理を行う。   Next, the structure of the 1st plating tank 3 or the 2nd plating tank 5 is demonstrated. FIG. 2 is a schematic diagram showing the first plating tank 3 or the second plating tank 5. As shown in FIG. 2, the first plating tank 3 or the second plating tank 5 includes a plating tank 10 containing a plating solution. In the plating tank 10, an electrode (anode) 13 made of copper (Cu) is disposed, and a substrate holder 11 holding the substrate W is disposed above the electrode 13 so as to face the electrode 13. The substrate holder 11 is held by an arm 12 and is movable between the plating tank 10 and a substrate delivery position (not shown). The electrode 13 and the substrate holder 11 are connected to a power supply 14 so that a predetermined voltage is applied between the electrode 13 and the substrate W. In the above configuration, the substrate W is subjected to electrolytic plating by applying a predetermined voltage from the power source 14 between the substrate W and the electrode 13 and passing a current having a predetermined current density between the substrate W and the electrode 13. Is done. In this case, in the first plating tank 3, the first plating process is performed in a plating solution to which a plating accelerator is added. And in the 2nd plating tank 5, a 2nd plating process is performed after a plating accelerator removal process.

次に、めっき促進剤除去部4の構成について説明する。図3は、めっき促進剤除去部を示す模式図である。図3に示すように、めっき促進剤除去部4は、電解液を収容した電解槽15を備えている。電解槽15内には、銅(Cu)等からなる電極(カソード)18が配置されており、この電極18の上方に、基板Wを保持した基板ホルダ16が対向して配置されている。基板ホルダ16は、アーム17により保持され、電解槽15と基板受け渡し位置(図示せず)との間を移動可能になっている。上述の構成において、電源19から基板Wと電極18との間にめっき時とは逆の極性の電圧を印加し、逆電解処理を行う。   Next, the configuration of the plating accelerator removing unit 4 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a plating accelerator removing unit. As shown in FIG. 3, the plating accelerator removing unit 4 includes an electrolytic tank 15 that contains an electrolytic solution. An electrode (cathode) 18 made of copper (Cu) or the like is disposed in the electrolytic cell 15, and a substrate holder 16 that holds the substrate W is disposed above the electrode 18 so as to face the electrode 18. The substrate holder 16 is held by an arm 17 and can move between the electrolytic cell 15 and a substrate delivery position (not shown). In the above-mentioned configuration, a reverse electrolysis process is performed by applying a voltage having a polarity opposite to that during plating from the power source 19 between the substrate W and the electrode 18.

次に、図1乃至図3に示すめっき装置の動作を説明する。まず図1において、いずれかのロード・アンロード部2に装着したウエハカセットからめっき処理前の基板Wを搬送機構8が取り出し、この基板Wを基板仮置台7に載置する。そして、もう一方の搬送機構9が基板仮置台7上の基板Wを取り出して第一のめっき槽3の基板受け渡し位置まで搬送する。この基板受け渡し位置において、基板ホルダ11が基板Wを真空吸着等により受け取って保持し、基板ホルダ11は基板Wが第一のめっき槽3内の電極13と対向する位置まで移動する(図2参照)。図2に示す状態で、電源14から基板Wと電極13との間に所定の電圧を印加し、所定の電流密度の電流を基板Wと電極13との間に流すことによって基板Wに第一のめっき処理を施す。この第一のめっき処理は、めっき促進剤を添加しためっき液中で行われる。   Next, the operation of the plating apparatus shown in FIGS. 1 to 3 will be described. First, in FIG. 1, the transport mechanism 8 takes out the substrate W before plating processing from the wafer cassette mounted on any of the load / unload units 2, and places the substrate W on the temporary substrate placement table 7. Then, the other transport mechanism 9 takes out the substrate W on the temporary substrate mounting table 7 and transports it to the substrate delivery position of the first plating tank 3. In this substrate delivery position, the substrate holder 11 receives and holds the substrate W by vacuum suction or the like, and the substrate holder 11 moves to a position where the substrate W faces the electrode 13 in the first plating tank 3 (see FIG. 2). ). In the state shown in FIG. 2, a predetermined voltage is applied from the power source 14 between the substrate W and the electrode 13, and a current having a predetermined current density is caused to flow between the substrate W and the electrode 13, so that the first is applied to the substrate W. The plating process is performed. This first plating process is performed in a plating solution to which a plating accelerator is added.

なお、この例は基板の処理面を下向きにしてめっき液に接液する、いわゆるフェイスダウン方式であるが、めっき処理としては、基板の処理面を上向きにし、基板のめっき面を囲むシールを利用してめっき液を溜め、電極をめっき液に接液する、いわゆるフェイスアップ方式で行ってもよい。   This example is a so-called face-down method in which the processing surface of the substrate faces down and comes into contact with the plating solution. However, as the plating processing, a seal that surrounds the plating surface of the substrate with the processing surface of the substrate facing upward is used. Then, the plating solution may be stored and the electrode may be in contact with the plating solution, so-called face-up method.

第一のめっき処理を所定時間行った後に、基板Wは基板ホルダ11からリリースされ、搬送機構9によりめっき促進剤除去部4に搬送される。めっき促進剤除去部4において、基板ホルダ16は基板Wを保持し、基板Wを電解槽15内の電極18と対向した位置に配置する(図3参照)。図3に示す状態で、電源19から基板Wと電極18との間にめっき時とは逆の極性の電圧を印加し、逆電解処理を行う。逆電解をかける際は、電流で制御しても、電位で制御してもどちらでも構わない。逆電解の有無に関わらず、より促進剤の除去を効果的に行うために、ウエハに対して液の攪拌状態を制御すると良い。この逆電解をかける時間はあくまでも促進剤を除去するだけの時間があれば十分であり、逆電解により銅を溶解し、オーバープレートそのものを無くすために用いる必要はない。
また、この例は、基板の処理面が下向き(フェイスダウン)であるが、上向き(フェイスアップ)で処理してももちろんよい。
After the first plating process is performed for a predetermined time, the substrate W is released from the substrate holder 11 and is transported to the plating accelerator removing unit 4 by the transport mechanism 9. In the plating accelerator removing unit 4, the substrate holder 16 holds the substrate W, and the substrate W is disposed at a position facing the electrode 18 in the electrolytic cell 15 (see FIG. 3). In the state shown in FIG. 3, a voltage having a polarity opposite to that at the time of plating is applied between the substrate W and the electrode 18 from the power source 19 to perform reverse electrolysis. When reverse electrolysis is applied, either current control or potential control may be used. Regardless of the presence or absence of reverse electrolysis, in order to remove the accelerator more effectively, it is preferable to control the stirring state of the liquid with respect to the wafer. It is sufficient if the time for this reverse electrolysis is sufficient to remove the promoter, and it is not necessary to dissolve copper by reverse electrolysis and eliminate the overplate itself.
In this example, the processing surface of the substrate is facing down (face down), but it is of course possible to process the substrate with facing up (face up).

このめっき促進剤除去部4において用いられる電解液は、基本的に埋め込みめっき(第一のめっき処理)で用いられていたものと同種の物質からなる液で促進剤がないものが望まれるが、促進剤を効果的に除去するために新たな物質を加えてもよい。なお、第一のめっき槽3における第一のめっき処理からめっき促進剤除去部4における促進剤除去プロセスに移行するにあたっては、除去プロセスの電解液に第一のめっき処理のめっき液が持ち込まれることが心配されるので、素早く促進剤を含まない液によってそのめっき液を洗い流すことが望ましい。この場合、基板Wを電解槽15内に持ち込む前に洗浄部6において基板Wに洗浄液を供給して、第一のめっき処理で用いられためっき液を洗い流す。なお、この基板Wの洗浄は、洗浄部6で行わないで第一のめっき槽3に隣接してノズル等を設けて行ってもよい。一方、第一のめっき処理のめっき液の持ち込みの影響がないとされる場合は、めっき液が付いたまま除去プロセスに入ることが好ましい。   The electrolytic solution used in the plating accelerator removal unit 4 is basically a liquid composed of the same kind of material as that used in the embedded plating (first plating process), and has no accelerator. New materials may be added to effectively remove the promoter. In addition, in shifting from the first plating process in the first plating tank 3 to the accelerator removal process in the plating accelerator removing unit 4, the plating solution of the first plating process is brought into the electrolytic solution of the removal process. Therefore, it is desirable to quickly wash away the plating solution with a solution containing no accelerator. In this case, before bringing the substrate W into the electrolytic cell 15, the cleaning solution is supplied to the substrate W in the cleaning unit 6 to wash away the plating solution used in the first plating process. The substrate W may be cleaned not by the cleaning unit 6 but by providing a nozzle or the like adjacent to the first plating tank 3. On the other hand, when there is no influence of bringing in the plating solution of the first plating treatment, it is preferable to enter the removal process with the plating solution attached.

上述のようにして、めっき促進剤除去部4において促進剤の除去を終了した後に、搬送機構9により基板Wは第二のめっき槽5に搬送される。第二のめっき槽5において、基板ホルダ11に保持された基板Wと電極13とが対向した位置に配置される(図2参照)。図2に示す状態で、電源14から基板Wと電極13との間に所定の電圧を印加し、所定の電流密度の電流を基板Wと電極13との間に流すことによって基板Wに第二のめっき処理を施す。
また、この例でも、基板の処理面が下向き(フェイスダウン)であるが、上向き(フェイスアップ)で処理してももちろんよい。
As described above, after the removal of the accelerator is completed in the plating accelerator removal unit 4, the substrate W is transported to the second plating tank 5 by the transport mechanism 9. In the 2nd plating tank 5, the board | substrate W hold | maintained at the board | substrate holder 11 and the electrode 13 are arrange | positioned in the position facing (refer FIG. 2). In the state shown in FIG. 2, a second voltage is applied to the substrate W by applying a predetermined voltage between the substrate W and the electrode 13 from the power source 14 and causing a current having a predetermined current density to flow between the substrate W and the electrode 13. The plating process is performed.
Also in this example, the processing surface of the substrate is downward (face-down), but it may of course be processed upward (face-up).

促進剤の除去後の埋め込みプロセス(第二のめっき処理)に用いる浴は、除去前に埋め込みめっきを行った液を用いることが望ましいが、引き続きめっきをするにあたりボトムアップ性よりもレベリング性が重要視されるなどの場合には、さらに別の浴を用いてめっきを行ってもよい。また、引き続き埋め込みめっきを行い、再度、促進剤の除去を繰り返し、仕上げのめっきを行うことも可能である。   The bath used for the embedding process after removal of the accelerator (second plating process) is preferably the liquid that has been subjected to the embedding plating before the removal. In the case of being viewed, plating may be performed using another bath. Further, it is also possible to continue the plating and repeat the removal of the accelerator again to perform the finishing plating.

なお、めっき促進剤除去部4の電解槽15における促進剤除去プロセスから第二のめっき槽5における第二のめっき処理に移行するにあたっては、第二のめっき処理のめっき液に除去プロセスの電解液が持ち込まれることが心配されるので、その電解液を洗い流すことが望ましい。この場合、基板Wを第二のめっき槽5内に持ち込む前に洗浄部6において基板Wに洗浄液を供給して、促進剤除去プロセスで用いられた電解液を洗い流す。なお、この基板Wの洗浄は、洗浄部6で行わないで電解槽15に隣接してノズル等を設けて行ってもよい。一方、促進剤除去プロセスの電解液の持ち込みの影響がないとされる場合は、電解液が付いたまま第二のめっき処理に入ることが好ましい。   In the transition from the accelerator removing process in the electrolytic bath 15 of the plating accelerator removing unit 4 to the second plating treatment in the second plating bath 5, the electrolytic solution of the removing process is added to the plating solution of the second plating treatment. Therefore, it is desirable to wash away the electrolyte. In this case, before bringing the substrate W into the second plating tank 5, the cleaning liquid is supplied to the substrate W in the cleaning unit 6 to wash away the electrolyte used in the accelerator removing process. The substrate W may be cleaned not by the cleaning unit 6 but by providing a nozzle or the like adjacent to the electrolytic cell 15. On the other hand, when there is no influence of bringing in the electrolytic solution in the accelerator removing process, it is preferable to enter the second plating process with the electrolytic solution attached.

第二のめっき処理を行った基板Wは基板ホルダ11からリリースされて、搬送機構9により洗浄部6に搬送されて洗浄及び乾燥された後、搬送機構9によって基板仮置台7に載置される。次に、搬送機構8によっていずれかのロード・アンロード部2に取り付けたウエハカセットに収納される。これによって一枚の基板Wのめっき工程が全て完了する。   The substrate W that has been subjected to the second plating process is released from the substrate holder 11, transported to the cleaning unit 6 by the transport mechanism 9, cleaned and dried, and then placed on the temporary substrate table 7 by the transport mechanism 9. . Next, the wafer is stored in a wafer cassette attached to one of the load / unload units 2 by the transfer mechanism 8. This completes the plating process for one substrate W.

次に、本発明によって、オーバープレートを抑えることができる理由についてさらに説明する。
本発明者らは、いくつかの実験例から、ボトムアップ堆積には塩化物イオンが大きな役割を果していると考えている。図4に塩化物イオン濃度を変化させた際のCV測定結果を示す。図4において、横軸は印加電圧(mV)を示し、縦軸は電流密度(A/m)を示す。めっき液中の塩化物イオン(Cl)は0.2mM〜5mMまで変化させた。
Next, the reason why the overplate can be suppressed by the present invention will be further described.
The present inventors believe that chloride ions play a major role in bottom-up deposition from several experimental examples. FIG. 4 shows CV measurement results when the chloride ion concentration is changed. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the applied voltage (mV), and the vertical axis indicates the current density (A / m 2 ). Chloride ions (Cl ) in the plating solution were changed from 0.2 mM to 5 mM.

回転電極は北斗電工製HR105を用い、作用電極としてテフロン(登録商標)棒に直径8mmの白金が埋め込まれた電極を100rpm(min−1)で回転させた。参照電極にはClの汚染を防ぐために、MSE(Hg/HgSO)電極を用いた。標準めっき浴の組成は225g/LのCuSO・5HOと55g/LのHSOである。標準めっき浴にPEG(ポリエチレングリコール)およびSPSを添加し、塩化物イオン濃度の変化によるCV特性の変化を観察した。分子量3000のPEGを用い300mg/L添加し、SPSの濃度は5.6μMとした。白金回転電極は、添加剤を加えていない標準めっき浴において、100A/mで30秒間予備めっきを行ったのち、上記の添加剤の入っためっき浴中において、CV測定を行っている。塩化物イオン濃度が高いほど、抑制効果が維持されており、また、ボトムアップ堆積の必須条件と見なされているヒステリシスが小さくなっていることがわかる。 HR105 manufactured by Hokuto Denko was used as the rotating electrode, and an electrode in which platinum having a diameter of 8 mm was embedded in a Teflon (registered trademark) rod as a working electrode was rotated at 100 rpm (min −1 ). An MSE (Hg / Hg 2 SO 4 ) electrode was used as the reference electrode in order to prevent Cl contamination. The composition of the standard plating bath is 225 g / L CuSO 4 .5H 2 O and 55 g / L H 2 SO 4 . PEG (polyethylene glycol) and SPS were added to the standard plating bath, and changes in CV characteristics due to changes in chloride ion concentration were observed. 300 mg / L of PEG having a molecular weight of 3000 was added, and the concentration of SPS was 5.6 μM. The platinum rotating electrode is subjected to preliminary plating at 100 A / m 2 for 30 seconds in a standard plating bath to which no additive is added, and then CV measurement is performed in the plating bath containing the above-described additive. It can be seen that as the chloride ion concentration is higher, the suppression effect is maintained, and the hysteresis, which is regarded as an essential condition for bottom-up deposition, is reduced.

促進剤と抑制剤が競争吸着しているといった議論は従来よりなされているが、この結果は、塩化物イオンと促進剤との競争吸着を示唆していると考えられる。すなわち、濃度の小さい促進剤はめっき初期においては吸着量は小さい。しかし、吸着力が強いために、めっき進行にともない生成される真生面における吸着競争を繰り返す度に、他の吸着物質に勝つ確率が高い。したがって、めっき進行にともなって促進剤の吸着量は上昇する。スーパーフィリング浴中における有力な競争相手として、塩化物イオンが考えられる。塩化物イオン濃度が高い場合、促進剤が吸着競争に勝つ確率が減少する。このため、ヒステリシスループが小さくなると考えられる。そして、本発明者らは塩化物イオンと促進剤との濃度バランスによって促進剤の吸着量は制限されると考えている。本発明では、この塩化物イオンと促進剤との競争吸着モデルを仮定し、バンプ形成(オーバープレート)を回避する手法を検討した。   Although the argument that the accelerator and the inhibitor are competitively adsorbed has been made conventionally, this result is considered to suggest the competitive adsorption of the chloride ion and the accelerator. That is, an accelerator having a low concentration has a small adsorption amount in the initial stage of plating. However, since the adsorptive power is strong, the probability of winning other adsorbents is high each time the adsorption competition on the green surface generated as plating progresses is repeated. Therefore, the adsorption amount of the promoter increases as the plating progresses. Chloride ions are considered as a potential competitor in the superfilling bath. When the chloride ion concentration is high, the probability that the promoter wins the adsorption competition decreases. For this reason, it is thought that a hysteresis loop becomes small. And the present inventors think that the adsorption amount of a promoter is restrict | limited by the density | concentration balance of a chloride ion and a promoter. In this invention, the competitive adsorption model of this chloride ion and a promoter is assumed, and the method of avoiding bump formation (overplate) was examined.

上記のように、塩化物イオンと促進剤との競争吸着を支持する実験結果が得られている。そこで、一定電圧を印加し、めっきを行っている際に、Cl濃度を上げた場合の挙動を観察することにした。500mlのビーカー中でめっきを行い、作用電極は上記の回転電極を用い200rpmで回転させた。標準めっき浴にPEG300mg/L、SPS5.6μM、Cl1mMを添加して、−650mV(vsMSE)の一定電圧を印加した際の電流密度の時間的変化を図5の破線に示す。図5において、横軸は時間(秒(s))を示し、縦軸は電流密度(mA/cm)を示す。 As described above, experimental results supporting competitive adsorption between chloride ions and promoters have been obtained. Therefore, it was decided to observe the behavior when the Cl concentration was raised while applying a constant voltage and performing plating. Plating was performed in a 500 ml beaker, and the working electrode was rotated at 200 rpm using the above rotating electrode. PEG300mg / L in standard plating bath, SPS5.6μM, Cl - by the addition of 1 mM, shown in broken lines in FIG. 5 the temporal variation of the current density at the time of applying a constant voltage of -650mV (vsMSE). In FIG. 5, the horizontal axis represents time (second (s)), and the vertical axis represents current density (mA / cm 2 ).

めっき初期においては、促進剤の吸着量が少ないため、めっき抑制が強く電流密度が小さい。時間と共に、電流密度は上昇し、1000s近辺においてほぼ飽和していることがわかる。一方、500sにおいて、塩酸を注入し塩化物イオン濃度を上昇させた場合を図5の実線に示す。溶液の撹拌は回転電極のみである。注入直後は、塩化物イオンによるめっき促進効果から電流密度上昇が見られるが、PEG−Clによる抑制効果が徐々に強まり電流密度が減少し、1500s近辺においてほぼ一定値を示している。これは、塩化物イオンの量が増えたために、生成される真生面における吸着競争において、促進剤に塩化物イオンが勝つ確率が上がり、促進剤を脱離させている結果と考えられる。すなわち、塩化物イオンと促進剤との競争吸着モデルによる予測とよくマッチしている。   In the initial stage of plating, since the amount of adsorption of the accelerator is small, plating suppression is strong and the current density is small. It can be seen that the current density increases with time and is almost saturated around 1000 s. On the other hand, the solid line in FIG. 5 shows the case where hydrochloric acid is injected at 500 s to increase the chloride ion concentration. The solution is stirred only by the rotating electrode. Immediately after the implantation, a current density increase is observed due to the plating acceleration effect by chloride ions, but the suppression effect by PEG-Cl gradually increases and the current density decreases and shows a substantially constant value in the vicinity of 1500 s. This is considered to be a result of increasing the probability that the chloride ion wins the accelerator and desorbing the accelerator in the competition for adsorption on the generated green surface because the amount of the chloride ion is increased. That is, it is well matched with the prediction by the competitive adsorption model of chloride ion and promoter.

塩化物イオン濃度の高いめっき浴に促進剤を脱離させる効果が期待できることが分かった。スーパーフィリング浴におけるめっきによってめっき面に蓄積した促進剤を塩化物イオン濃度の高いめっき浴に浸漬し逆電解をかけ銅を溶解させることにより、効果的に脱離させることができると期待される。そこで、以下の手順に従い実験を行った。この実験には下記の浴を用いた。
A浴:(添加剤なし−酸性硫酸銅溶液)、CuSO・5HO 225g/L、
SO 55g/L
B浴:A浴+PEG(Mw(分子量)3000) 300mg/L
+SPS 5.6μM
+Cl 1mM
C浴:A浴+PEG(Mw3000) 300mg/L
+Cl(10mM、20mM、200mM)
It was found that the effect of desorbing the accelerator can be expected in a plating bath with a high chloride ion concentration. It is expected that the accelerator accumulated on the plating surface by plating in the super-filling bath can be effectively desorbed by immersing it in a plating bath having a high chloride ion concentration and performing reverse electrolysis to dissolve copper. Therefore, an experiment was performed according to the following procedure. The following baths were used for this experiment.
A bath: (no additive-acidic copper sulfate solution), CuSO 4 .5H 2 O 225 g / L,
H 2 SO 4 55 g / L
Bath B: Bath A + PEG (Mw (molecular weight) 3000) 300 mg / L
+ SPS 5.6 μM
+ Cl - 1mM
Bath C: Bath A + PEG (Mw 3000) 300 mg / L
+ Cl (10 mM, 20 mM, 200 mM)

1.A浴にて10mA/cm、20秒の予備めっきを行う。
2.B浴にて−650mVの定電位を印加し200秒のめっきを行う。
3.0.5Mの硫酸水溶液に浸し、電極についためっき液を洗い流す。
4.C浴にて20mA/cm、5秒の逆電流を印加し銅を溶解させる。
5.0.5Mの硫酸水溶液に浸し、電極についためっき液を除去する。
6.再びB浴にて−700mVの定電位を印加し200秒のめっきを行う。
1. Pre-plating is performed at 10 mA / cm 2 for 20 seconds in the A bath.
2. A constant potential of −650 mV is applied in the B bath and plating is performed for 200 seconds.
3. Immerse in a 0.5 M sulfuric acid solution to wash away the plating solution attached to the electrode.
4). Apply a reverse current of 20 mA / cm 2 for 5 seconds in a C bath to dissolve copper.
5. Immerse in a 0.5 M sulfuric acid aqueous solution to remove the plating solution attached to the electrode.
6). A constant potential of −700 mV is applied again in the B bath, and plating is performed for 200 seconds.

作用電極には、上記の回転電極を用い100rpmで回転させた。工程2と6における電流密度の時間変化を図6に示す。図6において、横軸は時間(秒(s))を示し、縦軸は電流密度(mA/cm)を示す。電流変化の様子から、1回目のB浴でのめっき付け(工程2)では、促進剤(SPS)の蓄積によって電流が時間と共に大きくなっていることが分かる。 The working electrode was rotated at 100 rpm using the above rotating electrode. FIG. 6 shows the change in current density over time in steps 2 and 6. In FIG. 6, the horizontal axis represents time (second (s)), and the vertical axis represents current density (mA / cm 2 ). From the state of the current change, it can be seen that in the first plating in the B-bath (step 2), the current increases with time due to the accumulation of the accelerator (SPS).

C浴にて逆電解処理を行った後の2度目のB浴でのめっき付け(工程6)では、電流密度が一旦減少し、めっきの促進効果が軽減されていることが分かる。工程6におけるめっき始動時には、おそらく塩化物イオンによる促進効果のため電流密度が大きくなっているが、塩化物イオン濃度が大きいほど電流密度の減少が大きく、抑制効果復活に大きな影響があることが分かる。工程6のめっき時における電流密度減少は、しばらくの間進行している。このことは、従来促進剤は表面に残ると仮定されてきたが、塩化物イオンも同様に表面に残り、しばらくの間、塩化物イオンと促進剤とで競争吸着していることを示唆していると考えられる。工程4において、逆電解による溶解を行わずに、C浴に浸すだけでも、ある程度の抑制復活効果が見られた。また、C浴においてPEGを添加せず塩化物イオンのみとした場合や、希硫酸に塩化物イオンを添加した浴を用いた場合にも、同様の抑制効果復活が見られた。   It can be seen that in the second plating with the B bath (step 6) after the reverse electrolysis treatment with the C bath, the current density is temporarily reduced, and the plating promoting effect is reduced. At the start of plating in step 6, the current density is probably increased due to the promotion effect by chloride ions, but it can be seen that the greater the chloride ion concentration, the greater the decrease in current density and the greater the reinstatement of the suppression effect. . The decrease in current density during the plating in step 6 has progressed for some time. This suggests that accelerators have traditionally been assumed to remain on the surface, but chloride ions remain on the surface as well, and for some time, chloride ions and accelerators are competingly adsorbed. It is thought that there is. In Step 4, even if it was immersed in a C bath without dissolving by reverse electrolysis, a certain degree of suppression and recovery effect was observed. Moreover, when the PEG was not added in the C bath and only chloride ions were used, or when a bath in which chloride ions were added to dilute sulfuric acid was used, a similar suppression effect was restored.

以上、結果をまとめると、
(1)B浴において200秒のめっきによる促進剤(SPS)の蓄積は、C浴において、10mA/cmの逆電解20秒程度により削減できる(1−60秒間の逆電解を行ったところ、20秒程度までは逆電解の時間が長いほど、抑制効果の復活が大きい)。
(2)C浴にPEGを入れた場合の方が、抑制効果復活の効果が大きい。この際にCl濃度が高い場合、逆電解が抑制されて、印加電圧が著しく高くなることがあった。
(3)C浴の際、逆電解をせず、単に浸漬させるだけでも、抑制効果の復活が見られた。ただし、2回目のめっきの初期に電流密度が直ちに減少することはなく、徐々に電流減少が見られた。このことは、上記のClが表面に残り、徐々に促進剤と競争吸着によって置き換わったものと考えられる。
The results are summarized as follows.
(1) Accumulation of accelerator (SPS) by plating for 200 seconds in the B bath can be reduced by about 20 seconds of reverse electrolysis of 10 mA / cm 2 in the C bath (when reverse electrolysis is performed for 1 to 60 seconds, Up to about 20 seconds, the longer the reverse electrolysis time, the greater the recovery of the suppression effect).
(2) The effect of restoring the suppression effect is greater when PEG is added to the C bath. At this time, when the Cl concentration is high, reverse electrolysis is suppressed, and the applied voltage may be extremely high.
(3) In the case of the C bath, the revival of the inhibitory effect was observed even by simply immersing without reverse electrolysis. However, the current density did not decrease immediately in the initial stage of the second plating, and the current decreased gradually. This is considered to be because the above Cl remained on the surface and gradually replaced by competitive adsorption with the accelerator.

前述した塩化物イオンリッチ浴では、塩化物イオン濃度が高い場合、逆電解時に著しい抑制が生じた。塩化物イオン濃度200mMの場合には白い被膜すらめっき面に形成されるほどであり、不安定な挙動が見られた。以上は、Pt回転電極における結果であり、無撹拌のスパッタ銅表面とはかなり異なる傾向が予想されたが、塩化物イオン濃度を10mMとしたClリッチ浴(Cl濃度が高い浴)を用いて埋め込み実験を行った。銅のシード層が堆積されたパターン付きチップに、直径6mm穴の空いためっきシールを貼ったものを作用電極とした。 In the above-described chloride ion rich bath, when the chloride ion concentration was high, significant suppression occurred during reverse electrolysis. When the chloride ion concentration was 200 mM, even a white film was formed on the plated surface, and unstable behavior was observed. The above is a result of the Pt rotating electrode, and a tendency to be considerably different from that of the unstirred sputtered copper surface was predicted. However, a Cl - rich bath (a bath having a high Cl concentration) with a chloride ion concentration of 10 mM was used. An embedding experiment was conducted. A working electrode was prepared by attaching a plating seal having a hole with a diameter of 6 mm to a chip with a pattern on which a copper seed layer was deposited.

実験は100mlのビーカーで行い、スーパーフィリング浴(CuSO・5HO 225g/L、HSO 55g/L、PEG 300mg/L、SPS 5.6μM、Cl 1mM)および塩化物イオンリッチ浴(CuSO・5HO 225g/L、HSO 55g/L、PEG 300mg/L、Cl 10mM)を用意した。スーパーフィリング浴において一定電流を印加してめっきを行い、塩化物イオンリッチ浴において3回ほど逆電流を印加している。 Experiments were performed in a beaker of 100 ml, superfilling bath (CuSO 4 · 5H 2 O 225g / L, H 2 SO 4 55g / L, PEG 300mg / L, SPS 5.6μM, Cl - 1mM) and chloride ion rich bath (CuSO 4 .5H 2 O 225 g / L, H 2 SO 4 55 g / L, PEG 300 mg / L, Cl - 10 mM) were prepared. Plating is performed by applying a constant current in a superfilling bath, and a reverse current is applied about three times in a chloride ion rich bath.

この時の電極電位の変化を図7に示す。図7においては、パターン付ウエハがスーパーフィリング浴で電解めっきされ、Clリッチ浴で数回逆電流が印加される。図7において、横軸は時間(秒(s))を示し、縦軸は印加電圧(mV)および電流密度(mA/cm)を示す。塩化物イオンによる促進効果が混在しているため、あまり明確ではないが、3度目の塩化物イオンリッチ浴後に見られるように、抑制効果復活は見られる。このときの基板を劈開し、走査型電子顕微鏡により観察した断面を図8に示す。図8(a)は様々な配線幅のトレンチ(配線溝)や様々な配線間隔のトレンチが、密集したり混在したりした場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示し、図8(b)は配線幅、配線間隔のある程度大きいトレンチ(配線溝)が、密集することなくほぼ孤立である場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示している。
図8(a)および図8(b)から明らかなように、溝密集部分において僅かながらバンプが見られるものの、溝幅が大きい部分ではバンプはほとんど見られず、塩化物イオンリッチ浴によりバンプ緩和効果がある。
The change in the electrode potential at this time is shown in FIG. In FIG. 7, a patterned wafer is electroplated in a superfilling bath and a reverse current is applied several times in a Cl - rich bath. In FIG. 7, the horizontal axis represents time (second (s)), and the vertical axis represents applied voltage (mV) and current density (mA / cm 2 ). Although the promotion effect by chloride ions is mixed, it is not so clear, but as seen after the third chloride ion rich bath, the suppression effect is restored. The substrate at this time is cleaved, and a cross section observed with a scanning electron microscope is shown in FIG. FIG. 8 (a) shows a state in which a copper plating film is embedded when trenches (wiring grooves) having various wiring widths and trenches having various wiring intervals are densely mixed or mixed. FIG. The copper plating film is embedded in a case where trenches (wiring trenches) having a relatively large wiring width and wiring interval are substantially isolated without being densely packed.
As is clear from FIGS. 8A and 8B, although bumps are slightly seen in the densely-grooved portion, bumps are hardly seen in the portion where the groove width is large, and the bumps are alleviated by a chloride ion rich bath. effective.

図9および図10は、スーパーフィリング浴のみでめっきを行った場合の結果を示す。図9は電流密度と印加電圧の時間変化を示す図である。図9においては、パターン付ウエハがスーパーフィリング浴で10分間電解めっきされる。図10は塩化物イオンリッチ浴における工程のない電解めっきの後のウエハ断面の顕微鏡写真を示す図である。図10(a)は様々な配線幅のトレンチ(配線溝)や様々な配線間隔のトレンチが、密集したり混在したりした場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示し、図10(b)は配線幅、配線間隔のある程度大きいトレンチ(配線溝)が、密集することなくほぼ孤立に近い場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示している。スーパーフィリング浴のみの場合、溝密集部において大きなバンプが形成されており、また溝幅が大きい部分では、溝中央にバンプが見られる。一方、塩化物イオンリッチ溶液により、促進剤の脱離を試みた場合には、バンプが顕著に緩和されていることがわかる。   FIG. 9 and FIG. 10 show the results when plating is performed only with the superfilling bath. FIG. 9 is a diagram showing temporal changes in current density and applied voltage. In FIG. 9, a patterned wafer is electrolytically plated in a superfilling bath for 10 minutes. FIG. 10 is a view showing a micrograph of a wafer cross section after electrolytic plating without a step in a chloride ion rich bath. FIG. 10 (a) shows a state in which a copper plating film is embedded when trenches (wiring grooves) having various wiring widths and trenches having various wiring intervals are densely mixed or mixed. The figure shows a buried state of the copper plating film in the case where the trenches (wiring trenches) having a relatively large wiring width and wiring interval are almost isolated without being densely packed. In the case of only the superfilling bath, a large bump is formed in the dense groove portion, and a bump is seen in the center of the groove in a portion where the groove width is large. On the other hand, it is found that the bumps are remarkably relaxed when the accelerator is desorbed by the chloride ion rich solution.

以上のことから、以下のような考察がなされる。塩化物イオンと促進剤との競争吸着モデルに基づき、塩化物イオンリッチ溶液により、めっきに伴って蓄積した促進剤の脱離を試みた。実際に予測した通りめっき抑制効果が復活することが観察された。この際、抑制効果が復活するには、ある程度の時間を要している。これらの結果は、塩化物イオンと促進剤が競争的吸着を繰り返すことにより、促進剤の脱離が進むとした競争吸着モデルを支持していると考えられる。   From the above, the following considerations are made. Based on the competitive adsorption model of chloride ions and accelerators, we attempted to desorb the accelerators accumulated during plating with a chloride ion rich solution. It was observed that the plating inhibition effect was restored as expected. At this time, a certain amount of time is required for the suppression effect to be restored. These results are considered to support the competitive adsorption model in which the elimination of the accelerator proceeds by repeating competitive adsorption of the chloride ion and the accelerator.

一方、塩化物イオンリッチ溶液に浸漬した直後では、大きな電流密度が観察されている。塩化物イオンのめっき促進効果が現れていると考えられるが、このことは多量の塩化物イオンがめっき面に吸着していることを示していると考えられる。すなわち、競争的に吸着する要素は、塩化物イオンと促進剤だけではなく、量が多い硫酸イオンや水分子が含まれており、塩化物イオンリッチ溶液では、吸着力が弱い硫酸イオンや水分子を排除して、多量の塩化物イオンがめっき面に吸着していると考えられる。   On the other hand, a large current density is observed immediately after immersion in a chloride ion rich solution. It is thought that the plating acceleration effect of chloride ions appears, and this is considered to indicate that a large amount of chloride ions are adsorbed on the plating surface. In other words, competitively adsorbed elements include not only chloride ions and promoters, but also large amounts of sulfate ions and water molecules. In a chloride ion rich solution, sulfate ions and water molecules with weak adsorption power are included. It is considered that a large amount of chloride ions are adsorbed on the plating surface.

また、埋め込み実験では、バンプ緩和(オーバープレート抑制)に明確な効果が見られた。ここでは示していないが、塩化物イオンリッチ溶液における逆電流印加を1回しか行わなかった場合では緩和効果は小さかった。数回にわたる促進剤脱離が有効であることを示していると考えられる。本手法は、他に提案されているような洗浄や熱処理といった促進剤除去方法と異なり、基本的にめっき液のみを用いた極めて単純な手法である。更なる最適化によって、レベラを不要にできると考えられる。   Moreover, in the embedding experiment, a clear effect was observed in bump relaxation (overplate suppression). Although not shown here, when the reverse current application in the chloride ion rich solution was performed only once, the relaxation effect was small. It is thought that several times the elimination of the accelerator is effective. This method is basically a very simple method using only a plating solution, unlike an accelerator removal method such as cleaning or heat treatment as proposed elsewhere. It is thought that the leveler can be made unnecessary by further optimization.

本発明を適用するめっき装置の一例を示す全体平面図である。1 is an overall plan view showing an example of a plating apparatus to which the present invention is applied. 本発明のめっき装置における第一のめっき槽または第二のめっき槽を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st plating tank or the 2nd plating tank in the plating apparatus of this invention. 本発明のめっき装置におけるめっき促進剤除去部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the plating accelerator removal part in the plating apparatus of this invention. Cl濃度を変化させた際のCV測定結果を示す図である。電位走査レートは2mV/sで、電極の回転速度は100rpmであった。It is a figure which shows the CV measurement result at the time of changing Cl < - > density | concentration. The potential scanning rate was 2 mV / s, and the rotation speed of the electrode was 100 rpm. スーパーフィリング浴におけるめっき電流密度の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the plating current density in a superfilling bath. 第一のめっき処理工程および第二のめっき処理工程における電流密度の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the current density in a 1st plating process and a 2nd plating process. スーパーフィリング浴において一定電流を印加してめっきを行い、塩化物イオンリッチ浴において3回ほど逆電流を印加した場合の印加電流と印加電圧の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the applied electric current and the applied voltage at the time of applying a fixed electric current in a superfilling bath, and applying a reverse electric current about 3 times in a chloride ion rich bath. 様々な配線幅のトレンチ(配線溝)や様々な配線間隔のトレンチが、密集したり混在したりした場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the embedding state of the copper plating film in the case where trenches (wiring grooves) with various wiring widths and trenches with various wiring intervals are densely mixed. 配線幅、配線間隔のある程度大きいトレンチ(配線溝)が、密集することなくほぼ孤立である場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the embedding state of the copper plating film in the case where trenches (wiring grooves) having a relatively large wiring width and wiring interval are not isolated and are almost isolated. スーパーフィリング浴で電解めっきした場合の印加電流と印加電圧の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the applied current at the time of electroplating with a superfilling bath, and an applied voltage. 様々な配線幅のトレンチ(配線溝)や様々な配線間隔のトレンチが、密集したり混在したりした場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the embedding state of the copper plating film in the case where trenches (wiring grooves) with various wiring widths and trenches with various wiring intervals are densely mixed. 配線幅、配線間隔のある程度大きいトレンチ(配線溝)が、密集することなくほぼ孤立に近い場合での銅めっき膜の埋め込み状態を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the embedding state of the copper plating film in the case where trenches (wiring grooves) having a relatively large wiring width and wiring interval are almost not isolated without being densely packed.

符号の説明Explanation of symbols

1 めっき装置
2 ロード・アンロード部
3 第一のめっき槽
4 めっき促進剤除去部
5 第二のめっき槽
6 洗浄部
7 基板仮置台
8,9 搬送機構
10 めっき槽
11,16 基板ホルダ
12,17 アーム
13 電極(アノード)
14,19 電源
15 電解槽
18 電極(カソード)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plating apparatus 2 Load / unload part 3 1st plating tank 4 Plating promoter removal part 5 2nd plating tank 6 Washing part 7 Substrate temporary placing stand 8, 9 Transport mechanism 10 Plating tank 11, 16 Substrate holder 12, 17 Arm 13 electrode (anode)
14, 19 Power supply 15 Electrolysis cell 18 Electrode (cathode)

Claims (11)

基板上の微細窪みに金属を充填する基板のめっき方法であって、めっき促進剤を添加しためっき液中で第一のめっき処理を行った後、被めっき表面に付着した前記めっき促進剤を除去または低減させる除去剤を該被めっき表面に接触させるめっき促進剤除去処理を行い、さらに第二のめっき処理を行うことを特徴とする基板のめっき方法。   A method of plating a substrate in which a metal is filled in a fine depression on the substrate, and after the first plating process is performed in a plating solution to which a plating accelerator is added, the plating accelerator adhering to the surface to be plated is removed. Alternatively, a plating method for plating a substrate, comprising: removing a reducing agent in contact with the surface to be plated and performing a plating accelerator removing treatment, and further performing a second plating treatment. 前記めっき促進剤は、硫黄化合物を含むものであることを特徴とする請求項1記載の基板のめっき方法。   The method for plating a substrate according to claim 1, wherein the plating accelerator contains a sulfur compound. 前記除去剤は、被めっき表面に付着した前記めっき促進剤を競争的吸着によって排除させうるものであることを特徴とする請求項1または2記載の基板のめっき方法。   3. The substrate plating method according to claim 1, wherein the removing agent is capable of removing the plating accelerator attached to the surface to be plated by competitive adsorption. 前記除去剤は、ハロゲン化物イオンを含むものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板のめっき方法。   The method for plating a substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the removing agent contains halide ions. 前記除去剤は、塩化物イオンを含むものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板のめっき方法。   The substrate removing method according to claim 1, wherein the removing agent contains chloride ions. 前記ハロゲン化物イオンを1mg/L〜100g/Lの濃度範囲で用いることを特徴とする請求項4記載の基板のめっき方法。   5. The substrate plating method according to claim 4, wherein the halide ions are used in a concentration range of 1 mg / L to 100 g / L. 前記めっき促進剤除去処理は、前記第一のめっき処理を行うめっき槽とは別の電解槽中で、前記第一および第二のめっき処理に対して逆の極性で電解させる逆電解処理を含むものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板のめっき方法。   The plating accelerator removal treatment includes reverse electrolysis treatment in which electrolysis is performed in a polarity opposite to that of the first and second plating treatments in an electrolytic bath different from the plating bath that performs the first plating treatment. The method for plating a substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is plated. 前記第一のめっき処理と前記めっき促進剤除去処理の間、および/または前記めっき促進剤除去処理と前記第二のめっき処理の間に洗浄工程を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の基板のめっき方法。   The cleaning step is performed between the first plating treatment and the plating accelerator removal treatment and / or between the plating accelerator removal treatment and the second plating treatment. The method for plating a substrate according to any one of the preceding claims. 基板上の微細窪みに金属を充填する電解めっき装置であって、
ボトムアップ性を向上させるめっき促進剤を含むめっき液を有する第一のめっき槽と、
前記めっき促進剤を除去または低減させる除去剤を含む除去液を有するめっき促進剤除去部と、
レベリング性に適しためっき液を有する第二のめっき槽と、
を具備することを特徴とする基板のめっき装置。
An electroplating apparatus that fills a metal into a fine recess on a substrate,
A first plating tank having a plating solution containing a plating accelerator that improves bottom-up properties;
A plating accelerator removing section having a removing liquid containing a removing agent for removing or reducing the plating accelerator;
A second plating tank having a plating solution suitable for leveling properties;
An apparatus for plating a substrate, comprising:
前記めっき促進剤除去部は、給電電極および電解液を有する電解槽を備え、
該めっき促進剤除去部は、前記第一および第二のめっき槽における被処理基板と給電電極に対して逆の極性で電解する逆電解機能を有することを特徴とする請求項9記載の基板のめっき装置。
The plating accelerator removing unit includes an electrolytic cell having a feeding electrode and an electrolytic solution,
10. The substrate according to claim 9, wherein the plating accelerator removing unit has a reverse electrolysis function of performing electrolysis with opposite polarity with respect to the substrate to be processed and the feeding electrode in the first and second plating tanks. Plating equipment.
被処理基板に付着した前記めっき液および/または前記除去液を洗浄除去する洗浄部をさらに具備することを特徴とする請求項9または10記載の基板のめっき装置。

11. The substrate plating apparatus according to claim 9, further comprising a cleaning unit that cleans and removes the plating solution and / or the removal solution adhering to the substrate to be processed.

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