專利名稱：無電解電鍍裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將電鍍液供給到基板上，對基板表面例如半導(dǎo)體基板的配線金屬的表面進行鍍膜的無電解電鍍裝置及方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置的多層化結(jié)構(gòu)由多段積層將配線埋入層間絕緣膜中的層構(gòu)成。作為電遷移強的優(yōu)選配線材料，例如可以采用銅，作為形成其配線的方法，采用形成在層間絕緣膜中含有溝的凹部，在其凹部中埋入銅后，將剩下的銅利用被稱為CMP的研磨法進行研磨的鑲嵌式工藝(damascene process)。
最近有關(guān)于在實施這樣的銅配線技術(shù)時，結(jié)合無電鍍法的可能性的研究。無電鍍是不使用從外部的電解，而從添加到電鍍液中的還原劑得到電子，形成金屬膜的方法，適用于在凹部內(nèi)埋入銅之前，在凹部內(nèi)形成銅的晶種層(seed layer)的技術(shù)，和在銅配線的上形成阻擋膜(例如氮化硅、碳化硅、碳氮化硅等的膜)之前，形成由作為阻擋膜與銅的粘附層的CoWP(鈷鎢磷)等構(gòu)成的鍍膜的技術(shù)等。
關(guān)于無電鍍，例如公開了利用溫度控制板從上下兩面加熱周圍邊緣被夾具保持的半導(dǎo)體晶片(以下稱為晶片)，同時，無電解電鍍液被加熱到規(guī)定溫度，例如在室溫到60℃內(nèi)的設(shè)定溫度，通過上側(cè)板供給到晶片表面的方法(專利文獻1)。
然而，在無電解電鍍液中含有作為電子供給源的還原劑，所以特別在加熱使用時，容易發(fā)生液體中金屬析出即所謂的沉淀析出。發(fā)生沉淀析出會改變無電解電鍍液的狀態(tài)，因此在晶片間進行的無電鍍處理也隨之改變，例如鍍膜的膜厚不均勻，另外析出粒子會造成顆粒污染，可能引起無電解電鍍裝置的配管的堵塞。專利文獻1沒有對此類無電解液的不穩(wěn)定性的描述。
專利文獻1特開2004-107747(圖1和段落0026)

發(fā)明內(nèi)容
因為在無電解電鍍液中含有作為電子供給源的還原劑并且金屬會在溶液中沉淀，形成不穩(wěn)定的狀態(tài)，特別會在例如半導(dǎo)體設(shè)備制造工藝的無電鍍工藝中的加熱狀態(tài)發(fā)生，因此，本發(fā)明基于上述情況，提供一種使無電解電鍍液的狀態(tài)穩(wěn)定化，能夠?qū)宓谋砻娣€(wěn)定進行鍍膜處理的無電解電鍍裝置及方法，本發(fā)明的無電解電鍍裝置具有將基板以橫向的狀態(tài)保持的基板保持部；供給第一藥液的第一藥液供給管；與第一藥液供給管的上游端連接的第一藥液供給源；設(shè)置在第一藥液供給管的下游端附近，控制第一藥液流量的第一藥液用開關(guān)單元；供給第二藥液的第二藥液供給管；與第二藥液供給管的上游端連接的第二藥液供給源；設(shè)置在第二藥液供給管的下游端附近，控制第二藥液流量的第一藥液用開關(guān)單元；連接在第一和第二藥液供給管的下游端，供給無電解電鍍液并將其供給到基板的上表面的無電解電鍍液供給管，該無電解電鍍液通過混合第一和第二藥液形成；調(diào)節(jié)無電解電鍍液供給管內(nèi)電鍍液溫度的供給管調(diào)溫單元；設(shè)置在無電解電鍍液供給管作為排出口的下游端附近，控制無電解電鍍液流量的電鍍液用開關(guān)單元；和控制第一藥液用開關(guān)單元、第二藥液用開關(guān)單元和電鍍液用開關(guān)單元，將無電解電鍍液供給到基板上表面的控制單元，其中，圍繞在第一藥液用開關(guān)單元、第二藥液用開關(guān)單元和電鍍液用開關(guān)單元中的無電解電鍍液供給管的容積滿足在一塊基板上進行無電鍍工序需要的排出量。
這里第一和第二藥液用開關(guān)單元也可以作為一個藥液用開關(guān)單元使用。上述無電解電鍍裝置也可以分別設(shè)置流速調(diào)節(jié)單元，調(diào)節(jié)第一和第二藥液的流速。
本發(fā)明盡可能在進行無電鍍處理之前混合第一藥液和第二藥液，且盡可能的控制藥液的使用量，基于以下觀點一個基板的處理開始之后到轉(zhuǎn)移到下一塊基板的處理時混合兩藥液，然后其混合液(無電解電鍍液)在下一塊基板處理中全部用完。因此，將藥液用開關(guān)單元分別設(shè)置在第一藥液供給管和第二藥液供給管中的合流點的附近是指在部件構(gòu)造允許的范圍內(nèi)盡量接近兩藥液供給管的合流點。合流點與各藥液用開關(guān)單元之間的距離大時，隨著藥液的擴散兩藥液的混合物會填滿其間，但該混合作用是在藥液用開關(guān)單元閉合后的靜止狀態(tài)下發(fā)生的，所以兩種混合液會以不充分混合的狀態(tài)供給基板，使得無電鍍的均勻性下降。因此，換句話說，從部件的構(gòu)造和設(shè)置的限制等來看，即使各藥液用開關(guān)單元離開上述合流點一段距離，只要在不會由不充分混合引起無電鍍不均勻性的范圍內(nèi)，就是“合流點的附近”。
另外，所謂的“藥液用開關(guān)單元與電鍍液用開關(guān)單元之間的供給管內(nèi)的容積(V1)相當(dāng)于對一塊基板進行無電鍍處理的需要的排出量(V2)”是V1和V2一致的意思。另外作為V2例如是為了對基板表面進行無電鍍，在該表面上盛有的液體量和從電鍍液用開關(guān)單元到上述排出口的容積的合計量。對V1與V2的關(guān)系進行如下敘述，V1比V2大時，如果將一次排出量作為V2，無電解電鍍液供給管內(nèi)殘留溶液，如果將一次排出量作為V1時，排出超過需要的量，所以藥液造成浪費。相反，V1比V2小時，如果將一次排出量作為V2，分別位于兩藥液供給管的第一藥液和第二藥液不在電鍍液供給管中停留而被排出，因此基板上的電鍍液的均勻性下降。由此V1和V2相等是理想的，但設(shè)計上也存在多少產(chǎn)生差異的情況。即使在該情況下只要確保無電鍍處理的均勻性，此外在盡量不浪費藥液的設(shè)計思想下，V1和V2為“一致”。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一可以列舉出構(gòu)成為具有與保持在基板保持部的基板表面對向，并形成比基板的有效區(qū)域大，在下面形成有上述排出口的上部調(diào)溫體；和使該上部調(diào)溫體在用于在基板表面之間填滿無電解電鍍液的處理位置、與距離該處理位置一段距離的待機位置之間相對移動的移動機構(gòu)。此時，上部調(diào)溫體具有含有調(diào)溫用液體的循環(huán)腔室，并且全部無電解電鍍液供給管設(shè)置在上述調(diào)溫體的循環(huán)腔室中，由此，供給管調(diào)溫單元可以通過調(diào)溫用液體和無電解電鍍液之間的熱交換調(diào)節(jié)無電解電鍍液的溫度。再者，第一和第二藥液供給管中填充有將要供給到無電解電鍍液供給管中的藥液的部分也設(shè)置在上述調(diào)溫體的循環(huán)腔室內(nèi)。此時，將無電解電鍍液的供給管的部分或全部配置在上部調(diào)溫體內(nèi)，供給管調(diào)溫單元的部分或全部由上部調(diào)溫體兼用。
而且，上述上部調(diào)溫體其內(nèi)部作為調(diào)溫用液體的循環(huán)腔室而構(gòu)成，為了在無電解電鍍液與調(diào)溫用液體之間進行熱交換，無電解電鍍液的供給管的全部配置在該循環(huán)腔室內(nèi)，由此可以兼用作上述供給管調(diào)溫單元。
再者，在本發(fā)明中，第一和第二藥液供給管也設(shè)有調(diào)溫單元，用于調(diào)節(jié)其中填充有將要供給無電鍍供給管的藥液部分的溫度。上述調(diào)溫體的內(nèi)部作為調(diào)溫用流體的循環(huán)腔室而構(gòu)成時，可以利用循環(huán)腔室作為對填充有上述藥液的部位進行溫度調(diào)節(jié)的單元。
在本發(fā)明的無電鍍供給管中，配置有下部調(diào)溫體，與基板下表面對向設(shè)置，并具有調(diào)節(jié)基板溫度的基板調(diào)溫單元。這里，優(yōu)選基板調(diào)溫單元通過填充在下部調(diào)溫體和基板之間的液體來調(diào)節(jié)溫度，此液體溫度已經(jīng)通過下部調(diào)溫體調(diào)節(jié)過。
本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用本發(fā)明的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其中，第一藥液是含有一種電鍍金屬的金屬鹽的溶液，第二藥液是含有還原劑作為電子供給源的溶液。
本發(fā)明的第三方面，提供了一種使用本發(fā)明的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其中，第一藥液用開關(guān)單元、第二藥液用開關(guān)單元和電鍍液開關(guān)電源的開關(guān)操作同時完成。
本發(fā)明的第四方面，提供了一種使用本發(fā)明的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其中，供給管調(diào)溫體和上部調(diào)溫體溫度調(diào)節(jié)在電鍍工序的溫度。
本發(fā)明的第五方面，提供了一種使用本發(fā)明的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其中，供給管調(diào)溫體和設(shè)置在第一和第二藥液供給管上的調(diào)溫體的溫度調(diào)節(jié)在電鍍工序的溫度。
本發(fā)明的第六方面，提供了一種使用本發(fā)明的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其中，供給管調(diào)溫體和基板調(diào)溫體的溫度調(diào)節(jié)在電鍍工序的溫度。
本發(fā)明中，在第一和第二藥液供給管的合流點附近分別設(shè)置有藥液用開關(guān)單元，同時，在無電解電鍍液供給管的排出口附近也設(shè)置有電鍍液用開關(guān)單元，其中，夾在這些閥之間的供給管的容積大約等于一次電鍍處理必須的排出量。再者，開始基板的電鍍處理后，只能在該基板的下一塊基板的無電鍍處理開始之前進行兩藥液的混合，即，兩藥液的混合在無電鍍處理開始前進行，因此，可以盡量防止將無電解電鍍液保持在不穩(wěn)定的狀態(tài)，例如可以防止沉淀析出。其結(jié)果是通常可以向基板供給同等狀態(tài)的無電解電鍍液，進行穩(wěn)定的無電鍍處理，提高基板間的膜厚和膜質(zhì)量的均勻性。


通過基于下述

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，以此更明確的說明本發(fā)明的目的和特征。
圖1是表示本發(fā)明的無電解電鍍裝置的實施方式的全部構(gòu)成的縱截側(cè)面圖。
圖2是表示上述無電解電鍍裝置的重要部件的概略構(gòu)成圖。
圖3(a)～3(c)是表示用于無電鍍處理的晶片的表面構(gòu)造的說明圖。
圖4(a)和4(b)是階段性表示利用上述無電解電鍍裝置對晶片進行處理時的情形的說明圖。
圖5(a)和5(b)是階段性表示利用上述無電解電鍍裝置對晶片進行處理時的情形的說明圖。
圖6(a)和6(b)是階段性表示利用上述無電解電鍍裝置對晶片進行處理時的情形的說明圖。
圖7(a)和7(b)是表示在上述實施方式中，第一藥液供給管和第二藥液供給管的合流點附近的構(gòu)造的變形例的概略側(cè)面圖。
圖8是表示本發(fā)明的另一實施方式的重要部件的概略的立體圖。
圖9是簡略地表示圖8所示的上部調(diào)溫體的內(nèi)部的縱截側(cè)面圖。
符號說明
11晶片夾具；12段部；16傾斜機構(gòu)；17、18噴嘴；21蓋體；3上部調(diào)溫體；30移動機構(gòu)；31循環(huán)腔室；41無電解電鍍液供給管；42排出口；43閥；5第一藥液供給管；51閥；6第二藥液供給管；61閥；71純水供給管；73閥；302銅配線；304由鈀構(gòu)成的催化劑層；305無電鍍膜具體實施方式
下面，基于

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
圖1是表示本發(fā)明的無電解電鍍裝置的實施方式的全部構(gòu)成圖。圖1中的11是形成有上部開口的扁平圓筒狀的構(gòu)成基板保持部的晶片夾具，再此晶片夾具11的上端周邊部的整個周圍形成保持作為基板的晶片W的周邊部的段部12。在該晶片11的中央部中設(shè)置有筒狀的旋轉(zhuǎn)軸13，該旋轉(zhuǎn)軸13連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部例如中空電動機14。晶片夾具11通過該中空電動機14在支承晶片W的狀態(tài)下，可以在鉛直軸的周圍旋轉(zhuǎn)。中空電動機14固定在底板15上，該底板15安裝在傾斜機構(gòu)16上，能夠傾斜。
在晶片夾具11的外側(cè)上，以包圍該晶片夾具11的方式設(shè)置有接受液體用的蓋體21，蓋體21構(gòu)成為可以通過未圖示的升降機構(gòu)相對底座15升降。上述蓋體21的側(cè)面周圍的上端部向內(nèi)部側(cè)彎曲，在晶片W旋轉(zhuǎn)時，使過量的液體反沖回來。此外，在蓋體21的底面中央部形成有開口部22，該開口部22內(nèi)，貫通上述旋轉(zhuǎn)軸13，并在上述底面的周緣上設(shè)置有將在附近部位從晶片W上溢出的液體作為排液排出的排液排出部23。另外，在從晶片夾具11的中央離開的底面，形成有未圖示的孔部，使得溢出在晶片夾具11內(nèi)的液體流入蓋體21內(nèi)。
在上述晶片夾具11的上方側(cè)，與保持在該晶片夾具11的晶片W的表面相對向，設(shè)置上部調(diào)溫體3。該上部調(diào)溫體3構(gòu)成為外形扁平的圓柱狀，比晶片W略大的尺寸，并通過作為移動機構(gòu)的升降機構(gòu)30，能夠在相對于晶片W供給無電解電鍍液的處理位置與距離該處理位置略上方的待機位置之間進行升降。上部調(diào)溫體3可以比晶片W的有效區(qū)域(集成電路的形成區(qū)域)大，但近年來，在盡量接近晶片W的周邊的地方形成集成電路，所以優(yōu)選與晶片W的尺寸相同或比它大。另外，在晶片夾具11內(nèi)配置有下部調(diào)溫體24，該下部調(diào)溫體24構(gòu)成為與被保持在晶片夾具11上的晶片W的背面對向，利用貫通上述旋轉(zhuǎn)軸13內(nèi)的支承軸25，通過未圖示的升降機構(gòu)能夠進行升降。上部調(diào)溫體3和下部調(diào)溫體24可以通過備有電阻加熱體構(gòu)成的加熱器的例如陶瓷形成的板構(gòu)成，也可以是在內(nèi)部流通熱介質(zhì)的板。
在下部調(diào)溫體24的下面的中央部中插入了作為調(diào)溫水例如純水的供給管的純水供給管26的一端，該純水供給管26配管在支承軸25內(nèi)，其另一端通過閥27和閥28連接到純水槽29上。另外，該純水也可作為背面?zhèn)鹊臎_洗液。
上部調(diào)溫體3的升降機構(gòu)30和下部調(diào)溫體24的未圖示的升降機構(gòu)，固定在底板15上，然后利用傾斜機構(gòu)16將上部調(diào)溫體3、晶片W及下部調(diào)溫體24一體傾斜。使這些傾斜的目的在于，如后述在上部調(diào)溫體3和晶片W之間填滿無電解電鍍液等的處理液時，通過將混入其中的氣泡向上部側(cè)移動而去除，但在該實施方式中，因為是氣泡難以進入的結(jié)構(gòu)，所以可以不設(shè)置傾斜機構(gòu)16。
接著，參照圖2，說明無電解電鍍液的供給系統(tǒng)。上部調(diào)溫體3的中央部例如配置有由管體構(gòu)成的無電解電鍍液供給管41的一端側(cè)，其下端形成有與上部調(diào)溫體3的下面在同一平面的無電解電鍍液的排出口42。在無電解電鍍液供給管41的上部調(diào)溫體3的上部側(cè)設(shè)置有用來供給阻斷該供給管41內(nèi)的液體的相當(dāng)于電鍍液用開關(guān)閥的閥43，電鍍液供給管41的上流側(cè)分支為第一藥液供給管5和第二藥液供給管6。即，在無電解電鍍液供給管41的上流端，第一藥液供給管5和第二藥液供給管6合流。無電解電鍍液供給管41構(gòu)成為由供給管調(diào)溫單元44包圍，該供給管41內(nèi)的無電解電鍍液設(shè)定規(guī)定溫度，例如在室溫到60℃范圍內(nèi)選擇的溫度。供給管調(diào)溫單元44在此例中構(gòu)成為利用熱介質(zhì)供給管46和熱介質(zhì)排出管47使熱介質(zhì)例如純水在筒狀的箱體45內(nèi)流通。在閥43的周圍設(shè)置組成上述供給管調(diào)溫單元44一部分的加熱器48，能夠調(diào)節(jié)閥43內(nèi)的無電解電鍍液的溫度。
第一的藥液供給管5和第二藥液供給管6是分別流通相互混合、形成無電解電鍍液的第一藥液和第二藥液的供給管，在合流點(無電解電鍍液供給管41的上端)的附近，設(shè)置有作為藥液用開關(guān)單元的閥51和61。這些閥51、61在部件的配置允許的范圍內(nèi)配置在盡量接近合流點的位置。其理由是在針對下一塊晶片W處理的待機靜止狀態(tài)下，盡量使藥液均勻擴散混合。
第一藥液供給管5從上流側(cè)開始順次設(shè)置藥液供給源52、泵53和流量調(diào)節(jié)部54，第二藥液供給管6從上流側(cè)開始順次設(shè)置藥液供給源62、泵63和流量調(diào)節(jié)部64。第一藥液中含有具有形成無電鍍膜的成分的金屬鹽；在強堿性下，以金屬離子作為氫氧化物并以不沉淀的方式絡(luò)合金屬的的絡(luò)合劑；調(diào)節(jié)液體pH的pH調(diào)節(jié)劑。
在膜成分是合金時，金屬鹽由含有其合金成分的第一金屬鹽和第二金屬鹽構(gòu)成。關(guān)于第一藥液的成分，如舉出具體例子，作為第一金屬鹽例如可以選擇硫酸鈷、氯化鈷、硫酸鎳、氯化鎳，作為第二金屬鹽例如可以選擇鎢酸、鎢酸銨，另外作為絡(luò)合劑可以選擇檸檬酸、檸檬酸鈉，作為pH調(diào)節(jié)劑可以選擇氫氧化鈉、TMAH(氫氧化四甲銨)。
第二藥液含有用于催化還原析出金屬離子的還原劑、用于調(diào)節(jié)液體pH值的pH調(diào)節(jié)劑。作為還原劑例如可以舉出DMAB(硼氫二甲銨dimethylamineborane)等。第一藥液和第二藥液例如在室溫下儲存，維持pH10。另外，列出的成分是一個例子，也可以不用這些成分。
這些第一藥液和第二藥液通過各自的流量調(diào)節(jié)部54和64調(diào)節(jié)流量，使其成為規(guī)定的混合比，例如第一藥液∶第二藥液為9∶1的比例，另外調(diào)節(jié)用于處理一塊晶片W的無電解電鍍液的排出量例如為50cc。
這里上述藥液用開關(guān)單元的閥51和61與電鍍液用開關(guān)單元的閥43之間的無電解電鍍液供給管41內(nèi)的容積V1以相當(dāng)于無電鍍處理一塊晶片W需要的排出量V2(這個例子是50cc)的方式設(shè)計。關(guān)于V1和V2的關(guān)系，以下進行詳細說明，例如上述的排出量V2，在閥43的下流側(cè)不存在液體的狀態(tài)下，在晶片W和上部調(diào)溫體3之間填滿無電解電鍍液時，是通過閥43的液體量(處理一塊的晶片W的需要的液體量)。換言之，相當(dāng)于晶片W和上部調(diào)溫體3之間的容積與從閥43到排出口42的容積的合計量。在此情況下，從閥43到排出口42之間的無電解電鍍液是浪費的，所以優(yōu)選閥43盡量接近排出口42，例如在上部調(diào)溫體3內(nèi)設(shè)置有利用壓電元件開關(guān)流路的類型的閥。
在上部調(diào)溫體3的無電解電鍍液供給管41的附近，配置有作為洗凈液的純水的供給管71，該純水供給管71的下流端形成有開口在上部調(diào)溫3的下面的排出口72，上流端設(shè)置有純水槽73。純水供給管71的下流端可以在無電解電鍍液供給管41的閥43與排出口42之間開口。74是泵，75是供給、截斷純水供給管71的純水的閥。另外，該無電解電鍍裝置例如具有由計算機構(gòu)成的控制部100，該控制部100具有用于控制泵53、63、74和各閥43、51、61、75等的動作的順序程序。
在圖1中，該無電解電鍍裝置具有在晶片夾具11中保持的晶片W的上方的流體的供給位置與待機位置之間能夠自由移動的多個噴嘴。在圖1中，為了方便表示了2個噴嘴17、18。例如噴嘴17是為了在無電解電鍍液的之前將置換電鍍液供給晶片W的表面，通過未圖示的配管，與置換電鍍液的供給源連接。此外，噴嘴18用于供給干燥用氣體例如惰性氣體，通過未圖示配管，與干燥用氣體的供給源連接。這些噴嘴17、18具備例如晶片W的半徑以上長度的例如條狀的排出口，通過未圖示的驅(qū)動機構(gòu)自由升降且在橫向上自由移動，例如能夠自由旋轉(zhuǎn)。
接著，說明上述實施方式的作用。首先，將上部調(diào)溫體3在待機位置待機，使晶片夾具11下降，通過未圖示的輸送單元吸附晶片W的表面，輸送到晶片夾具11的上方，使晶片夾具11上升，將輸送單元的晶片W交付給晶片夾具11(圖1狀態(tài))。另外，晶片W的表面如圖3(a)所示例如是在層間絕緣膜301的凹部中埋入銅配線302的狀態(tài)。303是為了使凹部內(nèi)的銅不擴散到絕緣膜301上設(shè)置的阻擋膜。
接著如圖4(a)所示例如使噴嘴17移到晶片W上，借助晶片夾具11，一邊旋轉(zhuǎn)晶片W一邊將前處理液供給到晶片W上，形成前處理液的漿料。該前處理液是例如用于進行鈀置換電鍍的置換電鍍液，該置換電鍍液可以利用將由硫酸鈀或氯化鈀等構(gòu)成的鈀鹽溶解于硫酸和鹽酸等的酸溶液中得到的溶液。將該置換電鍍液調(diào)溫到例如從室溫到60℃的范圍內(nèi)選擇的溫度，然后供給到晶片W表面，由此如圖3(b)所示，銅配線302與置換電鍍液之間的界面上，比鈀氧化還原電位低的銅將電子讓渡給鈀，由接受電子的鈀構(gòu)成的催化層304選擇性地析出在銅配線302的表面上。該催化層304用于后工序的無電鍍處理的催化劑，但是根據(jù)無電解電鍍液的不同也有不需要催化劑的情況，此時從噴嘴17將有機酸溶液供給晶片W，進行前處理。其后，如圖4(b)所示一邊旋轉(zhuǎn)晶片W，一邊從噴嘴18將洗凈液例如純水供給晶片W，除去上述前處理液。
如此，噴嘴18從在晶片W的上方退出，使上部調(diào)溫體3下降，設(shè)定在其下面與晶片W的表面的距離為例如0.1mm～2mm的位置。此時，下部調(diào)溫體24也上升，設(shè)定在離晶片W的背面的距離為0.1mm～2mm的位置。然后作為調(diào)溫液的純水通過泵28進行送水，通過純水供給管26，在下部調(diào)溫體24內(nèi)加熱到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定溫度。
加熱的純水一邊填滿下部調(diào)溫體24與晶片W的背面之間的空隙，一邊流到晶片夾具11內(nèi)，通過未圖示的孔部流入的蓋21內(nèi)。另外下部調(diào)溫體24的上面也維持在設(shè)定的溫度，所以晶片W從背面?zhèn)燃訜?，維持在電鍍處理溫度。如此W在規(guī)定時間例如10秒加熱晶片W后，驅(qū)動圖2所示的泵53、63，并同時打開閥43、51及61，經(jīng)過規(guī)定的時間后，停止泵53、63，同時關(guān)閉閥43、51和61。如此同時進行閥的開關(guān)動作，能夠防止藥液倒流。且該設(shè)定時間是無電解電鍍液供給管41的閥43、51和61之間的液體全部排出時需要時間。由此，如圖5(a)所示無電解電鍍液供給管41內(nèi)以例如30～100ml/分的流量供給無電解電鍍液，填滿晶片W與上部調(diào)溫體3之間。
該電鍍液供給到該晶片W之前的一塊晶片W時，從第一藥液供給管5和第二藥液供給管6，通過閥51、61將第一藥液和第二藥液合流，流入無電解電鍍液供給管41內(nèi)，對該晶片W供給之前通過擴散進行混合，形成無電解電鍍液，且通過供給管調(diào)溫單元44調(diào)溫成活性狀態(tài)。此外，上部調(diào)溫體3也加熱到例如與無電解電鍍液的設(shè)定溫度相同的溫度，由此，晶片W一邊從正反兩面進行溫度調(diào)節(jié)，一邊進行無電鍍處理。即，在前工序中將在晶片W的表面上析出的鈀作為催化劑起作用，使得無電解電鍍液與銅之間反應(yīng)，如圖3(c)所示在銅配線302的表面上形成無電鍍膜305，該無電鍍膜具有由選擇性的含有磷(P)的合金構(gòu)成的例如NiP、CoWP、NiP、CoP等的例如膜厚100～200的粘附層。
然后，通過這次的電鍍液的排出，擠出由無電解電鍍液供給管41的閥51、61、43夾持的區(qū)域的無電解電鍍液，同時分別將在流量調(diào)節(jié)部54、64中調(diào)節(jié)為9∶1的流量比新的第一藥液和第二藥液通過閥51、61以填滿該區(qū)域的液體量(V1)流入到該區(qū)域。
此時，將兼作為洗凈水的純水供給晶片W的背面?zhèn)?，由該純水?gòu)成所謂的后沖洗水(back rinse)，防止電鍍液返回到晶片W的背面?zhèn)?。另外，在處理中利用晶片夾具11，使得晶片W旋轉(zhuǎn)，可以進一步提高晶片W的面內(nèi)溫度均勻性。在該工序中，使用傾斜機構(gòu)16，使晶片W、上部調(diào)溫體3和下部調(diào)溫體24傾斜，可以從無電解電鍍液中除去在上述空隙中混入的氣泡。此類處理在由無電解電鍍液與銅反應(yīng)產(chǎn)生氣體等情況下有效。
接著，打開如圖2所示的純水供給管71的閥75，如圖5(b)所示，從排出口72將純水供給晶片W與上部調(diào)溫體3之間，利用純水置換晶片W表面的無電解電鍍液。然后，使上部調(diào)溫體3上升，利用由噴嘴17、18代表的噴嘴群中的噴嘴(方便時加上18)，圖6(a)所示將后洗凈液供給旋轉(zhuǎn)的晶片W，后洗凈晶片W的表面。此時，純水作為后沖洗水(back rinse)供給到晶片W的背面?zhèn)取：笙磧羰菫榱藴p少線間的漏電流，作為洗凈液，例如可以使用有機酸和氟酸類水溶液。另外在無電鍍處理后進行的純水供給可以使上部調(diào)溫體3上升，可以由噴嘴18進行。
然后，從所述的噴嘴群的噴嘴(方便時加上18)，將作為洗凈液的純水供給到旋轉(zhuǎn)的晶片W的表面，其后，停止排出洗凈液，如圖6(b)所示高速旋轉(zhuǎn)晶片W，使之干燥。這時從所述的噴嘴群的噴嘴將惰性氣體等的干燥氣體吹到晶片W的表面上，可以促進干燥。結(jié)束上述一系列的工序后，由未圖示的輸送單元，吸附晶片W的表面，將該晶片W從夾具11中運出。
由上述實施方式，在分別第一藥液供給管5和第二供給管6的合流點附近，設(shè)置有作為藥液用開關(guān)單元的閥51、61，并在無電解電鍍液供給管41的排出口42的附近設(shè)置有作為電鍍液用開關(guān)單元的閥43，由這些閥43、51、61夾持的供給管41的容積對應(yīng)于一塊晶片W電鍍處理所需要的排出量。因此開始晶片W的電鍍處理后，只能在該晶片W的下一塊晶片W的電鍍處理開始之前混合兩藥液，配置成兩藥液混合狀態(tài)的時間較短，即在進行無電鍍處理之前使兩藥液混合。因此能夠盡量避免無電解電鍍液保持在不穩(wěn)定的狀態(tài)下，防止沉淀析出。其結(jié)果能夠在無電解電鍍液穩(wěn)定的狀態(tài)下對晶片W表面進行無電鍍處理，提高晶片W間的膜厚和膜質(zhì)量的均勻性。另外，因為沒有粒子析出的危險，就不能發(fā)生顆粒污染和配管堵塞。
再者，待機的無電解電鍍液大體上全部使用于對晶片W的無電鍍處理，能夠降低電鍍液的消費量，因為無電解電鍍液的成本相當(dāng)高，所以有助于降低處理成本。另外，如果在第一藥液供給管5和第二藥液供給管6中，閥位于距合流點一定距離的地方，兩藥液不能充分混合，但如本例在合流點附近設(shè)置閥51、61，兩液體充分混合，使得無電解電鍍液的濃度均勻，其結(jié)果，能夠進行面內(nèi)或面外的均勻性高的處理。如果將第一藥液供給管5和第二藥液供給管6在縱向上構(gòu)成V字形合流，就不會有液體停留，另外沒有氣泡混入。
這里，關(guān)于上述藥液供給管5和6，如圖7(a)所示，第二藥液供給管6比第一藥液供給管5細，相對于鉛直設(shè)立的第一藥液供給管5，第二藥液供給管6可以傾斜的構(gòu)造與之合流，或者如圖7(b)所示使兩藥液供給管5、6呈V字形合流，在該合流點上設(shè)置有三通閥40，以能夠選擇同時連通兩藥液供給管5、6和無電解電鍍液供給管41的狀態(tài)，和同時截斷的狀態(tài)中的一種狀態(tài)的方式，構(gòu)成三通閥40。
作為調(diào)節(jié)第一藥液和第二藥液的流量的單元，不設(shè)置流量調(diào)節(jié)部，可以使用能夠控制排出量的泵例如風(fēng)箱式泵，調(diào)節(jié)各藥液的排出量，設(shè)定混合比。
還有圖8和圖9是表示本發(fā)明的另一實施方式的重要部件的圖。在該例子中，上部調(diào)溫體3構(gòu)成為外形是圓柱狀，比晶片W略大的尺寸，其內(nèi)部作為調(diào)溫用流體例如純水等的熱介質(zhì)通流的循環(huán)腔室31構(gòu)成。熱介質(zhì)供給管32連接到上部調(diào)溫體3的上面的外邊緣部附近，另外例如上部調(diào)溫體3的中心部中，熱介質(zhì)排出管33連接到與上述熱介質(zhì)供給管32相對稱的位置。
在該循環(huán)腔室31內(nèi)，管狀的第一藥液供給管5和第二藥液供給管6從上面?zhèn)扰涔埽魉幰汗┙o管5、6例如形成為螺旋狀，在途中合流，其合流管的無電解電鍍液供給管41的下端作為排出口42，形成在上部調(diào)溫體3的下面。在該例中，除在上述調(diào)溫體3的熱介質(zhì)的循環(huán)腔室31內(nèi)配置各藥液供給管5、6和無電解電鍍液供給管41以外，與上述實施方式的方法相同，在第一藥液供給管5和第二藥液供給管6的合流點附近設(shè)置有閥51、61，在無電解電鍍液供給管41的排出口42的附近設(shè)置有閥43。另外，由閥43、51、61夾持的供給管41的容積，對應(yīng)于一塊晶片W的無電鍍處理所需要的排出量。在該構(gòu)成中，無電解電鍍液的溫度變化緩慢，即使將無電解電鍍液的溫度設(shè)定在高溫時，也存在不被過度加熱的優(yōu)點。
再者，在第一藥液供給管5和第二藥液供給管6中，打開藥液開關(guān)的閥51、61，填滿在一塊基板中使用的藥液的部位，即在第一藥液供給管5和第二藥液供給管6中，從各自的閥51、61填滿用于處理一塊晶片W所需要的藥液的部位，位于循環(huán)腔室31內(nèi)。這樣將藥液加熱到無電解電鍍液的處理溫度，可以縮短混合第一藥液和第二藥液后，到開始無電鍍之前的時間。
此時與無電鍍處理的溫度有關(guān)，但例如將無電鍍處理的溫度較高地設(shè)定在60℃時，將無電解電鍍液供給到一塊晶體W的表面上之后，針對下一塊晶片W的表面準備無電鍍處理的時間變短，在圖1的實施方式中，在無電解電鍍液供給管41中，無電解電鍍液升溫到處理溫度可能會需要一些等待時間。對此，該例中如果將第一藥液和第二藥液的溫度預(yù)先加熱(預(yù)加熱)，混合兩藥液時，升溫到處理溫度的時間減少，其結(jié)果能夠提高生產(chǎn)能力。另外圖1的實施方式中，預(yù)先加熱第一藥液和第二藥液的溫度的構(gòu)造，例如可以分別在第一藥液供給管5和第二藥液供給管6內(nèi)設(shè)置調(diào)溫單元。
本發(fā)明第一藥液和第二藥液不限于上述例子，混合后經(jīng)過一定時間會產(chǎn)生沉淀析出或其他不良狀況的情況也適用。
由上所述，通過優(yōu)選實施方式詳細的說明了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解在本發(fā)明限定的權(quán)利要求內(nèi)可以進行各種變形和修正。
權(quán)利要求
1.一種無電解電鍍裝置，具有將基板以橫向狀態(tài)保持的基板保持部；供給第一藥液的第一藥液供給管；連接在所述第一藥液供給管上游端的第一藥液供給源；設(shè)置在所述第一藥液供給管下游端附近、控制所述第一藥液流量的第一藥液用開關(guān)單元；供給第二藥液的第二藥液供給管；連接在所述第二藥液供給管上游端的第二藥液供給源；設(shè)置在所述第二藥液供給管下游端附近、控制所述第二藥液流量的第二藥液用開關(guān)單元；連接在所述第一和所述第二藥液供給管的下游端、將無電解電鍍液供給到基板上表面的無電解電鍍液供給管，該無電解電鍍液通過混合第一和第二藥液形成；調(diào)節(jié)所述無電解電鍍液供給管內(nèi)電鍍液溫度的供給管調(diào)溫單元；設(shè)置在所述無電解電鍍液供給管的作為排出口的下游端附近、控制無電解電鍍液流量的電鍍液用開關(guān)單元；和控制所述第一藥液用開關(guān)單元、所述第二藥液用開關(guān)單元和所述電鍍液用開關(guān)單元向基板上表面供給無電解電鍍液的控制單元，其中，被所述第一藥液用開關(guān)單元、所述第二藥液用開關(guān)單元和所述電鍍液用開關(guān)單元圍繞的所述無電電鍍供給管的容積相當(dāng)于在一塊基板上進行無電鍍處理所需要的排出量。
2.如權(quán)利要求1所述的無電解電鍍裝置，其特征在于，進一步具有與被基板保持部保持的基板表面對向設(shè)置，并形成比基板的有效區(qū)域大，在下面形成有所述排出口的上部調(diào)溫體，在所述上部調(diào)溫體的下表面具有無電解電鍍液供給管的排出口；使該上部調(diào)溫體在上部調(diào)溫體和基板上表面之間填滿無電解電鍍液的處理位置和距離處理位置一段位置的待機位置之間移動的移動機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的無電解電鍍裝置，其特征在于所述電鍍液的供給管的全部配置在所述上部調(diào)溫體的循環(huán)腔室內(nèi)，由此，所述上部調(diào)溫體通過調(diào)溫用液體和無電解電鍍液的熱交換控制無電解電鍍液的溫度。
4.如權(quán)利要求2所述的無電解電鍍裝置，其特征在于所述上部調(diào)溫體具有裝有調(diào)溫用液體的循環(huán)腔室；所述第一和第二藥液供給管中含有將要供給到無電解電鍍液供給管的藥液的部分配置在所述上部調(diào)溫體的循環(huán)腔室內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的無電解電鍍裝置，其特征在于在所述第一和第二藥液供給管中設(shè)有溫度調(diào)節(jié)單元，調(diào)節(jié)含有將要供給到無電解電鍍液供給管的藥液的部分的溫度。
6.如權(quán)利要求1所述的無電解電鍍裝置，其特征在于所述第一和第二藥液用開關(guān)單元也可以用作一個藥液用開關(guān)單元。
7.如權(quán)利要求1所述的無電解電鍍裝置，其特征在于，進一步具有分別調(diào)節(jié)所述第一和第二藥液流速的流速調(diào)節(jié)單元。
8.如權(quán)利要求1所述的無電解電鍍裝置，其特征在于，進一步具有與基板的下表面對向設(shè)置的下部調(diào)溫體，其中含有調(diào)節(jié)基板溫度的基板調(diào)溫單元。
9.如權(quán)利要求8所述的無電解電鍍裝置，其特征在于所述基板調(diào)溫單元通過在下部調(diào)溫體和基板中間填充經(jīng)過下部調(diào)溫體調(diào)溫的液體調(diào)節(jié)基板的溫度。
10.一種使用權(quán)利要求1所述的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其特征在于第一藥液是含有電鍍金屬的金屬鹽的溶液，第二藥液是含有還原劑作為電子供給源的溶液。
11.一種使用權(quán)利要求1所述的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其特征在于開關(guān)第一藥液用開關(guān)單元、第二藥液用開關(guān)單元和電鍍液用開關(guān)單元的操作同時進行。
12.一種使用權(quán)利要求2所述的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其特征在于供給管調(diào)溫單元和上部調(diào)溫體被調(diào)節(jié)到電鍍工序溫度。
13.一種使用權(quán)利要求5所述的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其特征在于供給管調(diào)溫單元和安裝在第一和第二藥液供給管上的調(diào)溫單元北調(diào)節(jié)到電鍍工序的溫度。
14.一種使用權(quán)利要求8所述的無電解電鍍裝置的無電鍍方法，其特征在于供給管調(diào)溫單元和基板調(diào)溫單元被調(diào)節(jié)到電鍍工序溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供無電解電鍍裝置。在無電解電鍍液中包含含有金屬鹽的第一藥液和含有還原劑的第二藥液。在各藥液供給管的合流處附近分別設(shè)置有藥液用開關(guān)單元，同時在第一和第二藥液合流的無電解電鍍液供給管的排出口附近設(shè)置了電鍍液開關(guān)單元。被上述開關(guān)單元圍繞的所述無電電鍍供給管內(nèi)的電鍍液等于在一塊基板上進行無電鍍處理所需要的排出量。再者，兩種藥液的混合只在一塊基板的電鍍工序開始后到下一塊基板的電鍍開始前的時間內(nèi)進行。
文檔編號C23C18/16GK1769520SQ20051010923
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者定免美保, 原謙一 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社