申请/专利权人：东京毅力科创株式会社

申请日：2017-08-29

公开（公告）日：2021-09-21

公开（公告）号：CN109715852B

主分类号：C23C18/52(20060101)

分类号：C23C18/52(20060101);C23C18/32(20060101);H01L21/288(20060101);H01L21/768(20060101);H01L23/522(20060101)

优先权：["20161017 JP 2016-203758"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.09.21#授权;2019.08.13#实质审查的生效;2019.05.03#公开

摘要：能够在基板的凹部内形成金属布线层，且不会在基板表面残留异物镀层。金属布线层形成方法具有：在设置于基板2的凹部3的底面3a的钨或钨合金4上形成作为保护层的第一镀层7的工序；对基板2的表面2a上的异物镀层7a进行清洗来将其去除的工序；以及在凹部3内的第一镀层7上形成第二镀层8的工序。

主权项：1.一种金属布线层形成方法，针对基板形成金属布线层，所述金属布线层形成方法的特征在于，具有以下工序：准备具有凹部的基板，在该凹部的底面形成有下部电极；通过对所述基板实施第一镀敷处理，至少在所述凹部的下部电极上形成作为保护层的第一镀层；对所述基板进行清洗来去除与所述第一镀层同时形成的附着于基板表面的异物镀层；以及通过对所述基板实施第二镀敷处理，在所述凹部内的所述第一镀层上形成第二镀层，其中，所述金属布线层形成方法还具有以下工序：在去除所述异物镀层的工序之前，向所述基板提供催化剂；以及对所述基板进行预备清洗来去除形成于所述下部电极的催化剂以外的催化剂。

全文数据：金属布线层形成方法、金属布线层形成装置以及存储介质技术领域本发明涉及一种针对基板形成金属布线层的金属布线层形成方法、金属布线层形成装置以及存储介质。背景技术近年，为了应对安装面积的省空间化、处理速度的改善之类的课题，LSILargeScaleIntegration：大规模集成电路等半导体装置被要求进一步高密度化。作为实现高密度化的技术的一例，公知有通过层叠多个布线基板来制作三维LSI等多层基板的多层布线技术。在多层布线技术中，一般在布线基板上设置有贯通布线基板并且埋入有铜Cu等导电性材料的贯通孔，以确保布线基板间的导通。另外，在制作布线基板的情况下，使用Cu来作为导电性材料并将Cu埋入到基板的凹部，但是在该情况下，需要在凹部内形成作为Cu扩散防止膜的阻挡膜，并通过化学镀铜在该阻挡膜上形成晶种膜。因此有时布线层的布线容积会减小或在埋入的Cu中产生空隙void。另一方面，开发出如下技术：向基板的凹部内提供催化剂，并且通过化学镀法在凹部内埋入Co系金属来代替Cu，以作为布线层来使用。在该情况下，凹部内的Co系合金以自底向上bottomup状埋入到在凹部底面设置的下部电极上。然而，在向基板的凹部内提供催化剂的情况下，该催化剂有时也会附着于凹部侧壁或基板表面，在该情况下，尤其是在附着于基板表面的催化剂上，也会生长Co系合金，形成于该基板表面的Co系合金的镀层成为异物镀层而残留。在该情况下，需要使用之后的化学机械研磨法来去除该异物镀层。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-185113号公报发明内容发明要解决的问题本发明是考虑这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种不会在基板表面残留异物镀层并能够容易并且简单地通过镀敷处理在基板的凹部内形成金属布线层的金属布线层形成方法、金属布线层形成装置以及存储介质。用于解决问题的方案本发明的金属布线层形成方法针对基板形成金属布线层，所述金属布线层形成方法的特征在于，具有以下工序：准备具有凹部的基板，在该凹部的底面形成有下部电极；通过对所述基板实施第一镀敷处理，至少在所述凹部的下部电极上形成作为保护层的第一镀层；对所述基板进行清洗来去除与所述第一镀层同时形成的附着于基板表面的异物镀层；以及通过对所述基板实施第二镀敷处理，在所述凹部内的所述第一镀层上形成第二镀层。本发明的金属布线层形成装置针对基板形成金属布线层，所述金属布线层形成装置的特征在于，具备：第一镀层形成部，其通过对具有凹部的基板实施第一镀敷处理，在该凹部的底面形成有下部电极，来至少在所述凹部的下部电极上形成作为保护层的第一镀层；异物镀层清洗部，其对所述基板进行清洗来去除与所述第一镀层同时形成的附着于基板表面的异物镀层；以及第二镀层形成部，其通过对所述基板实施第二镀敷处理，在所述凹部内的所述第一镀层上形成第二镀层。本发明的存储介质的特征在于保存有用于使计算机执行金属布线形成方法的计算机程序，所述金属布线层形成方法针对基板形成金属布线层，该金属布线层形成方法具有以下工序：准备具有凹部的基板，在该凹部的底面形成有下部电极；通过对所述基板实施第一镀敷处理，至少在所述凹部的下部电极上形成作为保护层的第一镀层；对所述基板进行清洗来去除与所述第一镀层同时形成的附着于基板表面的异物镀层；以及通过对所述基板实施第二镀敷处理，在所述凹部内的所述第一镀层上形成第二镀层。发明的效果根据本发明，不会在基板表面残留异物镀层，能够容易并且简单地在基板的凹部内形成金属布线层。附图说明图1的a～g是表示被实施本发明的一个实施方式中的金属布线层形成方法的基板的图。图2是表示本发明的一个实施方式中的金属布线层形成方法的流程图。图3是表示本发明的一个实施方式中的金属布线层形成装置的框图。具体实施方式下面，利用图1至图3来说明本发明的一个实施方式。本发明的金属布线层形成方法是如图1的abcdefg所示那样针对具有凹部3的由半导体晶圆等构成的硅基板下面也称作基板2形成金属布线层的方法。如图1的abcdefg所示，在基板2形成有具有底面3a和侧面3b的凹部3。在该情况下，基板2包括氧化硅膜，在凹部3的底面3a埋入有作为下部电极的钨W或钨合金参照图1的a。由这样的结构构成的基板2能够通过公知的方法得到。首先，准备包括氧化硅膜的硅基板2。接着，通过蚀刻在基板2形成凹部3。之后，通过CVDChemicalvapordeposition：化学气相沉积在基板2的凹部3的底面3a埋入钨W或钨合金4。接着，利用图3对针对上述的具有凹部3的基板2形成金属布线层的金属布线层形成装置10进行说明。这样的金属布线层形成装置10具备：催化剂提供部11，其向基板2提供催化剂；催化剂清洗部12，其对基板2进行预备清洗来去除在设置于凹部3的底面3a的钨或钨合金4形成的催化剂以外的催化剂；第一镀层形成部13，其对基板2实施第一镀敷处理，至少在钨或钨合金4上形成作为保护层的第一镀层7；异物镀层清洗部，其对基板2进行清洗来去除与第一镀层7同时形成的附着于基板2的表面的异物镀层7a；以及第二镀层形成部16，其通过对基板2实施第二镀敷处理，在凹部3内的第一镀层7上形成第二镀层8。另外，在第一镀层形成部13与异物镀层清洗部15之间设置有UV处理部或加热处理部14，该UV处理部或加热处理部14通过对基板2实施UV处理或加热处理来使异物镀层7a容易去除。另外，对于上述金属布线层形成装置10的各构成构件，例如催化剂提供部11、催化剂清洗部12、第一镀层形成部13、UV处理部或加热处理部14、异物镀层清洗部15及第二镀层形成部16，均由控制装置20按照设置于控制装置20的存储介质21中记录的各种程序进行驱动控制，由此对基板2进行各种处理。在此，存储介质21保存有各种设定数据、后述的金属布线层形成程序等各种程序。作为存储介质21，能够使用计算机可读的ROM、RAM等存储器、硬盘、CD-ROM、DVD-ROM、软盘等盘状存储介质等公知的存储介质。接着，利用图1至图3对由这样的结构构成的本实施方式的作用进行说明。如上所述那样针对由半导体晶圆等构成的基板硅基板2形成凹部3，形成凹部3且在凹部3的底面3a设置了钨或钨合金4的基板2被搬送到本发明的金属布线层形成装置10内。在该情况下，在基板2上形成有具有底面3a的凹部3，该凹部3的底面3a设置有钨或钨合金参照图1的a。在此，作为在基板2上形成凹部3的方法，能够从以往公知的方法中适当地采用。具体而言，例如，作为干式蚀刻技术，能够应用使用了氟系或氯系气体等的通用的技术，特别地，在形成高宽比孔的深度孔的直径大的孔时，能够更加优选地应用采用了能够进行高速的深度蚀刻的ICP-RIEInductivelyCoupledPlasmaReactiveIonEtching：电感耦合等离子体-反应离子蚀刻技术的方法，特别地能够优选采用重复进行使用了六氟化硫SF6的蚀刻步骤和使用了C4F8等特氟龙注册商标系气体的保护步骤的被称作Bosch工艺的方法。接着，在金属布线层形成装置10内，如图2及图3所示，具有凹部3的基板2被送向催化剂提供部11，在该催化剂提供部11中向基板2提供催化剂参照图1的b。接着，进一步叙述催化剂提供部11中的催化剂提供工序。如图1的b所示，在催化剂提供工序中，例如，通过喷嘴向基板2吹送以氯化钯为原料的包含Pd离子的水溶液，使作为催化剂的Pd离子吸附到基板2的表面。存在容易对表面的材料提供Pd离子的材料和难以对表面的材料提供Pd离子的材料，Pd离子容易提供到底面3a的钨或钨合金，而难以提供到氧化硅膜，因此能够利用该差别将Pd离子更多地提供到底面3a。或者，也可以是，当在基板2的凹部3的钨或钨合金4上以及凹部3的侧面3b和基板2的表面2a形成催化剂5的情况下，使用包含以下催化剂的催化剂溶液，该催化剂具有能够促进镀敷反应的催化作用，例如是含有纳米粒子的催化剂。在此，纳米粒子是具有催化作用的粒子，是平均粒径在20nm以下的粒子，例如是0.5nm～20nm的范围内的粒子。作为构成纳米粒子的元素，例如可以列举出钯、金、铂等。另外，作为构成纳米粒子的元素，也可以使用钌。测定纳米粒子的平均粒径的方法没有特别限定，能够使用各种方法。例如，在测定催化剂溶液内的纳米粒子的平均粒径的情况下，能够使用动态光散射法等。动态光散射法是向分散在催化剂溶液内的纳米粒子照射激光束并通过观察其散射光来计算纳米粒子的平均粒径等的方法。另外，在测定吸附于基板2的凹部3的纳米粒子的平均粒径的情况下，也能够根据使用TEM、SEM等得到的图像来检测规定个数的纳米粒子例如20个纳米粒子，并计算这些纳米粒子的粒径的平均值。接着，对包含由纳米粒子构成的催化剂的催化剂溶液进行说明。催化剂溶液含有构成成为催化剂的纳米粒子的金属的离子。例如在纳米粒子由钯构成的情况下，催化剂溶液中含有氯化钯等钯化合物来作为钯离子源。催化剂溶液的具体组成没有特别限定，优选的是，以催化剂溶液的粘性系数为0.01Pa·s以下的方式来设定催化剂溶液的组成。通过将催化剂溶液的粘性系数设在上述范围内，即使在基板2的凹部3的直径小的情况下，也能够使催化剂溶液充分地遍及至基板2的凹部3的底面3a。由此，能够使催化剂更加可靠地吸附到基板2的凹部3的底面3a。优选的是，催化剂溶液中的催化剂被分散剂覆盖。由此，能够减小催化剂在界面处的界面能。因而，认为能够进一步促进催化剂在催化剂溶液内的扩散，由此，能够使催化剂在更短时间内到达基板2的凹部3的底面3a。另外，认为能够防止多种催化剂凝结而使催化剂的粒径增大，由此，也能够进一步促进催化剂在催化剂溶液内的扩散。准备由分散剂覆盖的催化剂的方法没有特别限定。例如，可以使用包含预先由分散剂覆盖的催化剂的催化剂溶液。作为分散剂，具体而言，优选为聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚丙烯酸PAA、聚乙烯亚胺PEI、四甲基铵TMA、柠檬酸等。除此以外，也可以在催化剂溶液中添加用于调整特性的各种药剂。这样，在催化剂提供部11中，向形成于凹部3的底面3a的钨或钨合金4、凹部3的侧面3b及基板2的表面2a上提供了催化剂5。接着，基板2被从催化剂提供部11送到催化剂清洗部12，在该催化剂清洗部12中，使用例如DHF这样的清洗液来对基板2进行预备清洗。此时，除形成在钨或钨合金4上的催化剂5以外的催化剂，即形成在凹部3的侧面3b及基板2的表面2a的催化剂5被去除参照图1的c。在该情况下，如上所述，催化剂5对钨或钨合金4的吸附力比催化剂5对凹部3的侧面3b及基板2的表面2a的吸附力大，因此能够选择性地将形成在凹部3的侧面3b及基板2的表面2a的催化剂5清洗去除。接着，基板2被从催化剂清洗部12送到第一镀层形成部13，在该第一镀层形成部13中，通过向基板2供给镀液来实施第一镀敷处理，至少在设置于凹部3的底面3a的钨或钨合金4上形成作为保护层的第一镀层7。此时，如图1的d所示，由于形成在凹部3的侧面3b及基板2的表面2a上的催化剂5在前面工序中被去除，因此即使实施第一镀敷处理，也难以在凹部3的侧面3b及基板2的表面2a上形成第一镀层7。然而，也考虑到即使利用催化剂清洗部12来去除催化剂5例如也会在基板2的表面2a上残留一部分催化剂5，在该情况下，在实施第一镀敷处理时，经由所残留的催化剂5而在基板2的表面2a上形成镀层7a。在该基板2的表面2a上残留的镀层7a是异物镀层7a，成为异物缺陷，因此需要将其去除。此外，作为第一镀层7，可以想到经由催化剂5形成的Co、CoB、CoP这样的钴或钴合金制、或Ni、NiB、NiP这样的镍或镍合金制的镀层。接着，基板2被从第一镀层形成部13送到UV处理部或加热处理部14，在该UV处理部或加热处理部14中对基板2实施UV处理或加热处理，对形成于基板2的表面2a的异物镀层7a进行加热，通过在后述的异物镀层清洗部15中对基板2进行清洗能够容易地去除异物镀层7a参照图1的e。接着，基板2被从UV处理部或加热处理部14送到异物镀层清洗部15，在该异物镀层清洗部15中使用包含有机酸的清洗液对基板2实施清洗处理。在该情况下，由于形成于基板2的表面2a的异物镀层7a预先被实施了UV处理或加热处理，因此能够容易并且简单地去除该异物镀层7a参照图1的f。接着，基板2被从异物镀层清洗部15送到第二镀层形成部16，在该第二镀层形成部16中，以该第一镀层7为催化剂，在形成于基板2的凹部3内的钨或钨合金4上的第一镀层7上，以自底向上状形成第二镀层8。这样，能够在基板2的凹部3内埋入第二镀层8。在该情况下，构成第二镀层8的材料与构成第一镀层7的材料相同。然后，通过第一镀层7和形成在第一镀层7上的第二镀层8而得到金属布线层7、8。根据本实施方式，能够在基板2的凹部3内形成钨或钨合金4来作为下部电极，并在该钨或钨合金4上形成第一镀层7和第二镀层8，来将该第一镀层7和第二镀层8埋入到凹部3内。另外，在钨或钨合金4上形成第一镀层7来作为保护层，接着，去除与第一镀层7同时形成的基板2的表面2a上的异物镀层7a，之后在凹部3内的第一镀层7上重叠地形成第二镀层8，因此形成于基板2的表面2a的异物镀层7a不会作为异物缺陷而残留或生长。另外，能够预先防止形成于基板2的表面2a的异物镀层7a作为异常缺陷而残留。并且，在基板2的表面2a不会残留作为异常缺陷的异物镀层7a，因此无需通过化学机械研磨来去除该异常镀层7a。此外，在上述实施方式中，对于第一镀层形成部13、异物镀层清洗部15及第二镀层形成部16，能够使用相同的旋转器Spinner来构成。另外，在上述实施方式中，无需一定使用UV处理部或加热处理部14。此外，虽然示出了在基板2的凹部3的底面3a预先设置有钨或钨合金4的例子，但也可以根据镀层的材料而去掉该钨或钨合金4。附图标记说明2：基板；2a：表面；3：凹部；3a：底面；3b：侧面；4：钨或钨合金；5：催化剂；7：第一镀层；7a：异物镀层；8：第二镀层；10：金属布线层形成装置；11：催化剂提供部；12：催化剂清洗部；13：第一镀层形成部；14：UV处理部或加热处理部；16：第二镀层形成部；20：控制装置；21：存储介质。

权利要求：1.一种金属布线层形成方法，针对基板形成金属布线层，所述金属布线层形成方法的特征在于，具有以下工序：准备具有凹部的基板，在该凹部的底面形成有下部电极；通过对所述基板实施第一镀敷处理，至少在所述凹部的下部电极上形成作为保护层的第一镀层；对所述基板进行清洗来去除与所述第一镀层同时形成的附着于基板表面的异物镀层；以及通过对所述基板实施第二镀敷处理，在所述凹部内的所述第一镀层上形成第二镀层。2.根据权利要求1所述的金属布线层形成方法，其特征在于，还具有以下工序：在去除所述异物镀层的工序之前，向所述基板提供催化剂；以及对所述基板进行预备清洗来去除形成于所述下部电极的催化剂以外的催化剂。3.根据权利要求1或2所述的金属布线层形成方法，其特征在于，在形成所述第一镀层的工序与去除所述异物镀层的工序之间，对所述基板实施UV处理或加热处理来使所述异物镀层容易去除。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的金属布线层形成方法，其特征在于，所述下部电极包含钨或钨合金，所述第一镀层及所述第二镀层包含钴或钴合金。5.一种金属布线层形成装置，针对基板形成金属布线层，所述金属布线层形成装置的特征在于，具备：第一镀层形成部，其通过对具有凹部的基板实施第一镀敷处理，在该凹部的底面形成有下部电极，来至少在所述凹部的下部电极上形成作为保护层的第一镀层；异物镀层清洗部，其对所述基板进行清洗来去除与所述第一镀层同时形成的附着于基板表面的异物镀层；以及第二镀层形成部，其通过对所述基板实施第二镀敷处理，在所述凹部内的所述第一镀层上形成第二镀层。6.根据权利要求5所述的金属布线层形成装置，其特征在于，还具备：催化剂提供部，其向所述基板提供催化剂；以及催化剂清洗部，其对所述基板进行预备清洗来去除形成于所述下部电极的催化剂以外的催化剂。7.根据权利要求5或6所述的金属布线层形成装置，其特征在于，所述金属布线层形成装置设置有UV处理部或加热处理部，该UV处理部或加热处理部对所述基板实施UV处理或加热处理来使所述异物镀层容易去除。8.一种存储介质，其特征在于保存有用于使计算机执行金属布线形成方法的计算机程序，金属布线层形成方法针对基板形成金属布线层，该金属布线层形成方法具有以下工序：准备具有凹部的基板，在该凹部的底面形成有下部电极；通过对所述基板实施第一镀敷处理，至少在所述凹部的下部电极上形成作为保护层的第一镀层；对所述基板进行清洗来去除与所述第一镀层同时形成的附着于基板表面的异物镀层；以及通过对所述基板实施第二镀敷处理，在所述凹部内的所述第一镀层上形成第二镀层。

百度查询： 东京毅力科创株式会社 金属布线层形成方法、金属布线层形成装置以及存储介质

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD