(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み型の多層配線の形成方法であって、
基板の配線上に設けられる絶縁膜の所定の位置に形成され前記配線まで貫通するビアにおいて、前記配線が露出する底面に単分子膜を形成する工程と、
前記ビアの側面にバリア膜を形成する工程と、
前記単分子膜を除去する工程と、
前記ビアの底面に露出する前記配線を触媒にして、前記ビアの底面から無電解めっき膜を形成する工程と、
を含む多層配線の形成方法。
【請求項２】
前記単分子膜は、カップリング剤により形成される請求項１に記載の多層配線の形成方法。
【請求項３】
前記無電解めっき膜は、Ｃｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む請求項１または２に記載の多層配線の形成方法。
【請求項４】
コンピュータ上で動作し、多層配線形成システムを制御するプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、請求項１〜３のいずれか一つに記載の多層配線の形成方法が行われるように、コンピュータに前記多層配線形成システムを制御させること
を特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、多層配線の形成方法および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼称する。）に多層配線を形成する手法として、配線上に設けられる絶縁膜に形成されたビアの内面にバリア層とシード層とを積層し、その後に電解めっき処理を施してビアの内部を埋める方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９４３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の多層配線の形成方法では、ビアのアスペクト比が高い場合、ビアに対するバリア層およびシード層の割合が高くなりビアが細長くなることから、かかるビアの底部近傍を電解めっき処理で良好に埋めることが難しい。これにより、ビアの底部近傍などにボイドやシームなどの不良箇所ができてしまうことから、半導体装置の信頼性が低下する恐れがある。【０００５】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、アスペクト比の高いビアの底部近傍に良好な金属配線を形成することができる多層配線の形成方法および記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の一態様に係る多層配線の形成方法は、埋め込み型の多層配線の形成方法であって、基板の配線上に設けられる絶縁膜の所定の位置に形成され前記配線まで貫通するビアにおいて、前記配線が露出する底面に単分子膜を形成する工程と、前記ビアの側面にバリア膜を形成する工程と、前記単分子膜を除去する工程と、前記ビアの底面に露出する前記配線を触媒にして、前記ビアの底面から無電解めっき膜を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態の一態様によれば、アスペクト比の高いビアの底部近傍に良好な金属配線を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る多層配線形成システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施形態に係る無電解めっき処理ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る電解めっき処理ユニットの構成を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（１）である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（２）である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（３）である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（４）である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（５）である。
【図４Ｆ】図４Ｆは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（６）である。
【図４Ｇ】図４Ｇは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（７）である。
【図５】図５は、実施形態に係る多層配線の形成処理における処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する多層配線の形成方法および記憶媒体の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１０】
＜多層配線形成システムの概要＞
まずは、図１を参照しながら、実施形態に係る多層配線形成システム１の概略構成について説明する。図１は、実施形態に係る多層配線形成システム１の概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
【００１１】
図１に示すように、多層配線形成システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
【００１２】
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷと呼称する。）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
【００１３】
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。
【００１４】
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の単分子膜形成処理ユニット１６と、複数の成膜処理ユニット１７と、複数の無電解めっき処理ユニット１８と、複数の電解めっき処理ユニット１９とを備える。
【００１５】
複数の単分子膜形成処理ユニット１６と、複数の成膜処理ユニット１７と、複数の無電解めっき処理ユニット１８と、複数の電解めっき処理ユニット１９とは、搬送部１５の両側に並べて設けられる。なお、図１に示す単分子膜形成処理ユニット１６、成膜処理ユニット１７、無電解めっき処理ユニット１８および電解めっき処理ユニット１９の配置や個数は一例であり、図示のものに限定されない。
【００１６】
搬送部１５は、内部に基板搬送装置２０を備える。基板搬送装置２０は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置２０は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と、単分子膜形成処理ユニット１６と、成膜処理ユニット１７と、無電解めっき処理ユニット１８と、電解めっき処理ユニット１９との間でウェハＷの搬送を行う。
【００１７】
単分子膜形成処理ユニット１６は、基板搬送装置２０によって搬送されるウェハＷに対して所定の単分子膜形成処理を行う。単分子膜形成処理ユニット１６は、たとえば、加熱部を有する真空チャンバである。
【００１８】
成膜処理ユニット１７は、基板搬送装置２０によって搬送されるウェハＷに対して所定の成膜処理を行う。成膜処理ユニット１７は、たとえば、ＰＶＤ（Physical  Vapor  Deposition）装置やＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）装置などのドライプロセス装置である。
【００１９】
無電解めっき処理ユニット１８は、基板搬送装置２０によって搬送されるウェハＷに対して所定の無電解めっき処理を行う。無電解めっき処理ユニット１８の構成例については後述する。
【００２０】
電解めっき処理ユニット１９は、基板搬送装置２０によって搬送されるウェハＷに対して所定の電解めっき処理を行う。電解めっき処理ユニット１９の構成例については後述する。
【００２１】
また、多層配線形成システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部２１と記憶部２２とを備える。
【００２２】
制御部２１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。
【００２３】
かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、搬送部１２や搬送部１５、単分子膜形成処理ユニット１６、成膜処理ユニット１７、無電解めっき処理ユニット１８、電解めっき処理ユニット１９などの制御を実現する。
【００２４】
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部２２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００２５】
記憶部２２は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash  Memory）などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。
【００２６】
上記のように構成された多層配線形成システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置２０によって受渡部１４から取り出されて、単分子膜形成処理ユニット１６へ搬入される。
【００２７】
単分子膜形成処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、単分子膜形成処理ユニット１６によって所定の単分子膜形成処理が施された後、基板搬送装置２０によって単分子膜形成処理ユニット１６から搬出され、成膜処理ユニット１７へ搬入される。
【００２８】
成膜処理ユニット１７へ搬入されたウェハＷは、成膜処理ユニット１７によって所定のバリア膜形成処理が施された後、基板搬送装置２０によって成膜処理ユニット１７から搬出され、無電解めっき処理ユニット１８へ搬入される。
【００２９】
無電解めっき処理ユニット１８へ搬入されたウェハＷは、無電解めっき処理ユニット１８によって所定の単分子膜除去処理および無電解めっき処理が施された後、基板搬送装置２０によって無電解めっき処理ユニット１８から搬出され、成膜処理ユニット１７へ搬入される。
【００３０】
成膜処理ユニット１７へ搬入されたウェハＷは、成膜処理ユニット１７によって所定のシード膜形成処理が施された後、基板搬送装置２０によって成膜処理ユニット１７から搬出され、電解めっき処理ユニット１９へ搬入される。
【００３１】
電解めっき処理ユニット１９へ搬入されたウェハＷは、電解めっき処理ユニット１９によって所定の電解めっき処理が施された後、基板搬送装置２０によって電解めっき処理ユニット１９から搬出され、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
【００３２】
＜無電解めっき処理ユニットの概要＞
次に、図２を参照しながら、無電解めっき処理ユニット１８の概略構成について説明する。図２は、実施形態に係る無電解めっき処理ユニット１８の構成を示す断面図である。無電解めっき処理ユニット１８は、たとえば、ウェハＷを１枚ずつ処理する枚葉式の処理ユニットとして構成される。
【００３３】
無電解めっき処理ユニット１８は、図２に示すように、筐体３０と、基板回転保持機構３１と、処理液供給機構３２と、カップ３３と、液排出機構３４〜３６とを備える。
【００３４】
基板回転保持機構３１は、筐体３０の内部でウェハＷを回転保持する。基板回転保持機構３１は、回転軸３１ａと、ターンテーブル３１ｂと、ウェハチャック３１ｃと、図示しない回転機構とを有する。
【００３５】
回転軸３１ａは、中空円筒状であり、筐体３０内で上下に伸延する。ターンテーブル３１ｂは、回転軸３１ａの上端部に取り付けられる。ウェハチャック３１ｃは、ターンテーブル３１ｂの上面外周部に設けられ、ウェハＷを支持する。
【００３６】
そして、基板回転保持機構３１は、制御装置４の制御部２１により制御され、回転機構によって回転軸３１ａが回転駆動される。これにより、ウェハチャック３１ｃに支持されたウェハＷを回転させることができる。
【００３７】
処理液供給機構３２は、基板回転保持機構３１に保持されるウェハＷの表面に所定の処理液を供給する。処理液供給機構３２は、ウェハＷの表面に対して第１処理液を供給する第１処理液供給機構３２ａと、ウェハＷの表面に第２処理液を供給する第２処理液供給機構３２ｂとを含む。
【００３８】
かかる第１処理液は、たとえば、ＴＭＡＨ（Tetramethyl  ammonium  hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム）である。また、第２処理液は、たとえば、無電解めっき液である。
【００３９】
また、処理液供給機構３２はノズルヘッド３２ｃを有し、かかるノズルヘッド３２ｃにノズル３２ｄ、３２ｅが取り付けられる。かかるノズル３２ｄ、３２ｅは、それぞれ第１処理液供給機構３２ａおよび第２処理液供給機構３２ｂに対応するノズルである。
【００４０】
ノズルヘッド３２ｃは、アーム３２ｆの先端部に取り付けられる。かかるアーム３２ｆは、上下方向に移動可能となっており、かつ、図示しない回転機構により回転駆動される支持軸３２ｇに固定され、回転可能となっている。
【００４１】
このような構成により、処理液供給機構３２は、所定の処理液をノズル３２ｄ、３２ｅを介してウェハＷ表面の任意の箇所に所望の高さから吐出することができる。
【００４２】
カップ３３は、ウェハＷから飛散した処理液を受ける。カップ３３は、３つの排出口３３ａ〜３３ｃを有し、図示しない昇降機構により上下方向に駆動可能に構成される。３つの排出口３３ａ〜３３ｃは、それぞれ液排出機構３４〜３６に接続されている。
【００４３】
液排出機構３４〜３６は、排出口３３ａ〜３３ｃに集められた処理液を排出する。液排出機構３４は、流路切換器３４ａにより切り替えられる回収流路３４ｂおよび廃棄流路３４ｃを有する。回収流路３４ｂは、たとえば、第１処理液を回収して再利用するための流路であり、廃棄流路３４ｃは、第１処理液を廃棄するための流路である。
【００４４】
液排出機構３５は、流路切換器３５ａにより切り替えられる回収流路３５ｂおよび廃棄流路３５ｃを有する。回収流路３５ｂは、たとえば、第２処理液を回収して再利用するための流路であり、廃棄流路３５ｃは、第２処理液を廃棄するための流路である。
【００４５】
また、回収流路３５ｂの出口側には、第２処理液が無電解めっき液である場合に、かかる無電解めっき液を冷却する冷却バッファ３５ｄが設けられる。なお、液排出機構３６には、廃棄流路３６ａのみが設けられる。
【００４６】
なお、実施形態ではノズル３２ｄ、３２ｅを用いてウェハＷ上に処理液が供給されるが、ウェハＷ上に処理液を供給する手段はノズルに限られず、他の種々の手段を用いることができる。
【００４７】
＜電解めっき処理ユニットの概要＞
次に、図３を参照しながら、電解めっき処理ユニット１９の概略構成について説明する。図３は、実施形態に係る電解めっき処理ユニット１９の構成を示す断面図である。電解めっき処理ユニット１９は、たとえば、ウェハＷを１枚ずつ処理する枚葉式の処理ユニットとして構成される。
【００４８】
電解めっき処理ユニット１９は、基板保持部４０と、電解処理部４１と、電圧印加部４２と、処理液供給機構４３とを備える。
【００４９】
基板保持部４０は、ウェハＷを保持する機能を有する。基板保持部４０は、ウェハチャック４０ａと、駆動機構４０ｂとを有する。
【００５０】
ウェハチャック４０ａは、たとえば、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャックである。ウェハチャック４０ａは、略円板状であり、平面視においてウェハＷの径より大きい径であり水平方向に延びる上面４０ｃを有する。かかる上面４０ｃには、たとえば、ウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられており、かかる吸引口からの吸引により、ウェハＷをウェハチャック４０ａの上面４０ｃに保持することができる。
【００５１】
基板保持部４０には、また、モータなどを備えた駆動機構４０ｂが設けられており、ウェハチャック４０ａを所定の速度で回転させることができる。また、駆動機構４０ｂには、シリンダなどの昇降駆動部（図示せず）が設けられており、ウェハチャック４０ａを鉛直方向に移動させることができる。
【００５２】
ここまで説明した基板保持部４０の上方には、ウェハチャック４０ａの上面４０ｃに向かい合って、電解処理部４１が設けられる。電解処理部４１は、基体４１ａと、直接電極４１ｂと、接触端子４１ｃと、移動機構４１ｄとを有する。
【００５３】
基体４１ａは、絶縁性材料で構成される。基体４１ａは、略円板状であり、平面視においてウェハＷの径より大きい径である下面４１ｅと、かかる下面４１ｅの反対側に設けられる上面４１ｆとを有する。
【００５４】
直接電極４１ｂは、導電性材料で構成され、基体４１ａの下面４１ｅに設けられる。直接電極４１ｂは、基板保持部４０に保持されるウェハＷと略平行に向かい合うように配置される。そして、電解めっき処理を行う際、直接電極４１ｂは、ウェハＷ上に液盛りされる電解めっき液と直接接触する。
【００５５】
接触端子４１ｃは、基体４１ａの縁部において、下面４１ｅから突出して設けられる。接触端子４１ｃは弾性を有する導電体で構成され、下面４１ｅの中心部に向かって屈曲している。
【００５６】
接触端子４１ｃは、基体４１ａに２本以上、たとえば、基体４１ａに３２本設けられ、平面視で基体４１ａの同心円上に均等間隔に配置される。そして、すべての接触端子４１ｃの先端部は、かかる先端部で構成される仮想面が、基板保持部４０に保持されるウェハＷの表面と略平行になるように配置される。
【００５７】
かかる接触端子４１ｃは、電解めっき処理を行う際、ウェハＷの外周部に接触し、かかるウェハＷに電圧を印加する。なお、接触端子４１ｃの数や形状は上記の実施形態に限られることはない。
【００５８】
直接電極４１ｂと接触端子４１ｃとは、電圧印加部４２に接続されており、それぞれ接触する電解めっき液とウェハＷとに所定の電圧を印加することができる。
【００５９】
基体４１ａの上面４１ｆ側には、移動機構４１ｄが設けられる。移動機構４１ｄは、たとえば、シリンダなどの昇降駆動部（図示せず）を有する。そして、かかる昇降駆動部により、移動機構４１ｄは電解処理部４１全体を鉛直方向に移動させることができる。
【００６０】
電圧印加部４２は、直流電源４２ａと、スイッチ４２ｂ、４２ｃと、負荷抵抗４２ｄとを有し、電解処理部４１の直接電極４１ｂと接触端子４１ｃとに接続される。具体的には、直流電源４２ａの正極側が、スイッチ４２ｂを介して直接電極４１ｂに接続されるとともに、直流電源４２ａの負極側が、スイッチ４２ｃと負荷抵抗４２ｄとを介して複数の接触端子４１ｃに接続される。なお、直流電源４２ａの負極側は接地される。
【００６１】
そして、スイッチ４２ｂ、４２ｃを同時にオン状態またはオフ状態に切り替えることにより、電圧印加部４２は、直接電極４１ｂと接触端子４１ｃとにパルス状の電圧を印加することができる。
【００６２】
基板保持部４０と電解処理部４１との間には、処理液供給機構４３が設けられる。かかる処理液供給機構４３は、ノズル４３ａ、４３ｂと、移動機構４３ｃとを有する。ノズル４３ａは、ウェハＷ上にＤＨＦ（Diluted  HydroFluoric  acid：希フッ酸）などの洗浄液を供給する。ノズル４３ｂは、ウェハＷ上に電解めっき液を供給する。
【００６３】
移動機構４３ｃは、ノズル４３ａ、４３ｂを水平方向および鉛直方向に移動させることができる。すなわち、ノズル４３ａ、４３ｂは、基板保持部４０に対して進退自在に構成される。
【００６４】
また、ノズル４３ａは、洗浄液を貯留する図示しない洗浄液供給源と連通し、かかる洗浄液供給源からノズル４３ａに洗浄液が供給可能に構成される。ノズル４３ｂは、電解めっき液を貯留する図示しないめっき液供給源と連通し、かかるめっき液供給源からノズル４３ｂに電解めっき液が供給可能に構成される。
【００６５】
なお、実施形態ではノズル４３ａ、４３ｂを用いてウェハＷ上に処理液が供給されるが、ウェハＷ上に処理液を供給する手段はノズルに限られず、他の種々の手段を用いることができる。
【００６６】
＜多層配線の形成処理の詳細＞
つづいて、図４Ａ〜図４Ｇを参照しながら、実施形態に係る多層配線の形成処理の詳細について説明する。図４Ａ〜図４Ｇは、実施形態に係る多層配線の形成処理を説明するための模式図（１）〜（７）である。
【００６７】
なお、図４Ａ〜図４Ｇに示すウェハＷには図示しない素子がすでに形成されている。そして、かかる素子形成後の配線形成工程（いわゆるＢＥＯＬ（Back  End  of  Line））において、配線５０上の絶縁膜６０に形成されたビア７０を金属配線で埋める各種処理について以下に説明する。
【００６８】
図４Ａに示すように、ウェハＷには金属である配線５０が形成されるとともに、かかる配線５０上に絶縁膜６０が設けられる。配線５０は、たとえば、Ｃｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む導電性の材料である。
【００６９】
絶縁膜６０は、たとえば、酸化膜６１と窒化膜６２とを有する。そして、配線５０上に窒化膜６２が所定の厚さで形成され、かかる窒化膜６２上に酸化膜６１が所定の厚さで形成される。窒化膜６２は、たとえば、配線５０がＣｕなどの酸化膜６１内を拡散する元素で構成される場合に、かかる元素が酸化膜６１内に拡散しないためのバリア膜として機能する。
【００７０】
また、ウェハＷには、絶縁膜６０における所定の位置にビア７０が形成される。かかるビア７０は、絶縁膜６０の上面６３から配線５０まで貫通するように形成される。そして、ビア７０は、内面７１を有し、かかる内面７１は、側面７２と配線５０が露出する底面７３とを含む。
【００７１】
ここで、ウェハＷの絶縁膜６０にビア７０を形成する方法としては、従来公知の方法から適宜採用することができる。具体的には、たとえば、ドライエッチング技術として、フッ素系または塩素系ガスなどを用いた汎用的技術を適用することができる。
【００７２】
特に、アスペクト比（径に対する深さの比率）の大きなビア７０を形成する手法として、高速な深掘エッチングが可能なＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively  Coupled  Plasma  Reactive  Ion  Etching：誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）の技術を採用することができる。
【００７３】
たとえば、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を用いたエッチングステップとＣ4Ｆ8などのテフロン（登録商標）系ガスを用いた保護ステップとを繰り返しながら行う、いわゆるボッシュプロセスを好適に採用することができる。
【００７４】
図４Ａに示すように、配線５０上の絶縁膜６０にビア７０が形成されたウェハＷは、上述の単分子膜形成処理ユニット１６に搬入され、所定の単分子膜形成処理が行われる。かかる単分子膜形成処理は、真空チャンバ内でシランカップリング剤やチタンカップリング剤などのカップリング剤を気化させて吸着させる。
【００７５】
これにより、図４Ｂに示すように、ビア７０の底面７３に露出する配線５０上に、単分子膜８０が形成される。なお、かかる単分子膜８０は、金属にのみ吸着するカップリング剤を用いて形成されることから、配線５０上にのみ形成され、絶縁膜６０の表面には形成されない。
【００７６】
すなわち、実施形態によれば、カップリング剤を用いて単分子膜８０を形成することにより、ビア７０の底面７３に選択的に単分子膜８０を形成することができる。
【００７７】
なお、実施形態では、真空チャンバ内でカップリング剤を吸着させて単分子膜８０を形成する例について示したが、単分子膜８０を形成する方法はかかる例に限られない。たとえば、カップリング剤を溶解させた処理液をウェハＷ上に吐出し、かかる処理液が吐出されたウェハＷをスピンさせることにより単分子膜８０を形成してもよい。
【００７８】
つづいて、単分子膜８０が形成されたウェハＷは、上述の成膜処理ユニット１７に搬入され、所定のバリア膜形成処理が行われる。かかるバリア膜形成処理は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの汎用的技術を用いて行われる。
【００７９】
これにより、図４Ｃに示すように、ビア７０の側面７２や絶縁膜６０の上面６３に、Ｃｏ−Ｗ−Ｂ合金などで構成されるバリア膜８１が形成される。ここで、単分子膜８０の表面ではバリア膜８１の形成が阻害されることから、ビア７０の底面７３にはバリア膜８１は形成されない。
【００８０】
なお、実施形態ではバリア膜８１がＣｏ−Ｗ−Ｂ合金で構成される例について示したが、バリア膜８１はＣｏ−Ｗ−Ｂ合金に限られず、後述する無電解めっき膜８２（図４Ｅ参照）や電解めっき膜８４（図４Ｇ参照）に含まれる元素が酸化膜６１内に拡散することを防ぐことができる材料で構成されていればよい。
【００８１】
また、実施形態では、バリア膜８１がＰＶＤ法やＣＶＤ法などのドライプロセスで形成される例について示したが、バリア膜８１はドライプロセスで形成される場合に限られず、たとえば無電解めっき処理などのウェットプロセスで形成されてもよい。
【００８２】
つづいて、バリア膜８１が形成されたウェハＷは、上述の無電解めっき処理ユニット１８に搬入され、まず所定の単分子膜除去処理が行われる。かかる単分子膜除去処理は、たとえば、無電解めっき処理ユニット１８の第１処理液供給機構３２ａを用いて、第１処理液であるＴＭＡＨがウェハＷ上に吐出される。
【００８３】
これにより、図４Ｄに示すように、ビア７０の底面７３に形成されていた単分子膜８０が溶解して除去される。なお、実施形態では単分子膜８０をＴＭＡＨで除去した例について示したが、除去する処理液はＴＭＡＨに限られない。また、単分子膜除去処理では、単分子膜８０を高熱で熱分解して除去してもよいし、単分子膜８０をプラズマで飛ばして除去してもよい。
【００８４】
つづいて、単分子膜８０が除去されたウェハＷに、所定の無電解めっき処理が行われる。かかる無電解めっき処理は、たとえば、無電解めっき処理ユニット１８の第２処理液供給機構３２ｂを用いて、第２処理液である無電解めっき液がウェハＷ上に吐出される。
【００８５】
これにより、図４Ｅに示すように、ビア７０の底面７３に露出する配線５０を触媒にして、ビア７０の底面７３からボトムアップして無電解めっき膜８２が形成される。なお、実施形態では、ビア７０の底部近傍を含む下部に無電解めっき膜８２が形成される。
【００８６】
このように、底面７３に露出させた配線５０を触媒にして、底面７３からボトムアップして無電解めっき膜８２を形成することにより、アスペクト比が大きく金属配線を形成しにくいビア７０の底部近傍に、ボイドやシームなどが含まれない良好な金属配線を形成することができる。
【００８７】
また、実施形態では、配線５０を触媒にして無電解めっき膜８２を形成することから、バリア膜やシード膜などを介することなく、配線５０と無電解めっき膜８２とを直接コンタクトさせることができる。これにより、ビア７０の内部に形成される金属配線の電気抵抗を低減することができる。
【００８８】
実施形態では、無電解めっき膜８２がＣｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含むとよい。これにより、Ｃｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む配線５０を触媒にして、ビア７０の底面７３から効率よく無電解めっき膜８２を形成することができる。
【００８９】
つづいて、無電解めっき膜８２が形成されたウェハＷは、上述の成膜処理ユニット１７に搬入され、所定のシード膜形成処理が行われる。かかるシード膜形成処理は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの汎用的技術を用いて行われる。
【００９０】
これにより、図４Ｆに示すように、ビア７０の内面７１や絶縁膜６０の上面６３にシード膜８３が形成される。シード膜８３は、後述する電解めっき膜８４（図４Ｇ参照）を形成する際の触媒として機能する材料で構成される。たとえば、電解めっき膜８４がＣｕまたはＣｕ合金である場合、シード膜８３はＣｕを含むとよく、電解めっき膜８４がＣｏまたはＣｏ合金である場合、シード膜８３はＣｏを含むとよい。
【００９１】
つづいて、シード膜８３が形成されたウェハＷは、上述の電解めっき処理ユニット１９に搬入され、まず所定の洗浄処理が行われる。かかる洗浄処理は、たとえば、処理液供給機構４３のノズル４３ａを用いて、洗浄液であるＤＨＦがウェハＷ上に吐出される。
【００９２】
これにより、シード膜８３の表面に形成された自然酸化膜や付着物などが除去されることから、シード膜８３の表面を清浄な状態にすることができる。
【００９３】
つづいて、洗浄処理されたウェハＷに、所定の電解めっき処理が行われる。かかる電解めっき処理は、たとえば、まず図３に示した電解めっき処理ユニット１９における処理液供給機構４３のノズル４３ｂを用いて、電解めっき液をウェハＷ上に液盛りする。
【００９４】
次に、移動機構４１ｄにより電解処理部４１全体を基板保持部４０に保持されたウェハＷに近づけて、接触端子４１ｃの先端部をウェハＷの外周部に接触させる。またその際、ウェハＷに液盛りされた電解めっき液に直接電極４１ｂを直接接触させる。
【００９５】
そして、電圧印加部４２のスイッチ４２ｂとスイッチ４２ｃとを同時にオフ状態からオン状態に変更することにより、直接電極４１ｂを陽極とし、ウェハＷを陰極とするようにウェハＷと電解めっき液とに電圧を印加して、直接電極４１ｂとウェハＷとの間に電流を流す。
【００９６】
これにより、ウェハＷの表面に金属イオンが還元されて、図４Ｇに示すように、シード膜８３を触媒にしてシード膜８３の表面に電解めっき膜８４が析出し、ビア７０の内部が電解めっき膜８４で埋まる。たとえば、Ｃｕを含んだ電解めっき液を用いることによりＣｕを含んだ電解めっき膜８４を形成することができ、Ｃｏを含んだ電解めっき液を用いることによりＣｏを含んだ電解めっき膜８４を形成することができる。
【００９７】
ここまで説明した各種処理により、実施形態によれば、アスペクト比が高いビア７０の内部を良好な金属配線で埋めることができる。
【００９８】
＜多層配線の形成処理の詳細＞
つづいて、図５を参照しながら、実施形態に係る多層配線の形成処理の詳細について説明する。図５は、実施形態に係る多層配線の形成処理における処理手順を示すフローチャートである。
【００９９】
なお、図５に示す多層配線の形成処理は、実施形態に係る記憶媒体から記憶部２２にインストールされたプログラムを制御部２１が読み出すとともに、読み出した命令に基づいて制御部２１が搬送部１５や単分子膜形成処理ユニット１６、成膜処理ユニット１７、無電解めっき処理ユニット１８、電解めっき処理ユニット１９などを制御することにより実行される。
【０１００】
まず、キャリアＣから、基板搬送装置１３と、受渡部１４と、基板搬送装置２０とを経由して、配線５０上の絶縁膜６０にビア７０が形成されたウェハＷを単分子膜形成処理ユニット１６の内部に搬送する。
【０１０１】
つづいて、制御部２１は、単分子膜形成処理ユニット１６を制御して、ウェハＷに対して単分子膜形成処理を行い、ビア７０の底面７３に単分子膜８０を形成する（ステップＳ１０１）。かかる単分子膜形成処理は、たとえば、真空チャンバ内でシランカップリング剤やチタンカップリング剤などのカップリング剤を気化させて吸着させることにより行われる。
【０１０２】
次に、制御部２１は、基板搬送装置２０を制御して、ウェハＷを単分子膜形成処理ユニット１６から成膜処理ユニット１７に搬送する。そして、制御部２１は、成膜処理ユニット１７を制御して、ウェハＷに対してバリア膜形成処理を行い、ビア７０の側面７２や絶縁膜６０の上面６３にバリア膜８１を形成する（ステップＳ１０２）。
【０１０３】
かかるバリア膜形成処理は、たとえば、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの汎用的技術を用いて、ウェハＷにＣｏ−Ｗ−Ｂ合金などのバリア膜８１を成膜することにより行われる。
【０１０４】
次に、制御部２１は、基板搬送装置２０を制御して、ウェハＷを成膜処理ユニット１７から無電解めっき処理ユニット１８に搬送する。そして、制御部２１は、無電解めっき処理ユニット１８を制御して、ウェハＷに対して単分子膜除去処理を行い、ビア７０の底面７３から単分子膜８０を除去する（ステップＳ１０３）。
【０１０５】
かかる単分子膜除去処理は、たとえば、ウェハＷ上にＴＭＡＨを吐出して、かかるＴＭＡＨでビア７０の底面７３に形成される単分子膜８０を溶解することにより行われる。
【０１０６】
次に、制御部２１は、無電解めっき処理ユニット１８を制御して、ウェハＷに対して無電解めっき処理を行い、ビア７０の底面７３から無電解めっき膜８２を形成する（ステップＳ１０４）。
【０１０７】
かかる無電解めっき処理は、たとえば、ウェハＷ上に無電解めっき液を吐出し、底面７３に露出する配線５０を触媒にして、吐出された無電解めっき液で底面７３からボトムアップして無電解めっき膜８２を形成することにより行われる。
【０１０８】
次に、制御部２１は、基板搬送装置２０を制御して、ウェハＷを無電解めっき処理ユニット１８から成膜処理ユニット１７に搬送する。そして、制御部２１は、成膜処理ユニット１７を制御して、ウェハＷに対してシード膜形成処理を行い、ビア７０の内面７１や絶縁膜６０の上面６３にシード膜８３を形成する（ステップＳ１０５）。
【０１０９】
かかるシード膜形成処理は、たとえば、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの汎用的技術を用いて、ウェハＷにＣｕやＣｏなどを含んだシード膜８３を成膜することにより行われる。
【０１１０】
次に、制御部２１は、基板搬送装置２０を制御して、ウェハＷを成膜処理ユニット１７から電解めっき処理ユニット１９に搬送する。そして、制御部２１は、電解めっき処理ユニット１９を制御して、ウェハＷに対して洗浄処理を行い、ウェハＷを洗浄する（ステップＳ１０６）。
【０１１１】
かかる洗浄処理は、たとえば、ウェハＷ上にＤＨＦを吐出して、かかるＤＨＦでシード膜８３の表面に形成される自然酸化膜や付着物などを除去することにより行われる。
【０１１２】
次に、制御部２１は、電解めっき処理ユニット１９を制御して、ウェハＷに対して電解めっき処理を行い、ビア７０の内部を電解めっき膜８４で埋める（ステップＳ１０７）。
【０１１３】
かかる電解めっき処理は、たとえば、ウェハＷ上に電解めっき液を液盛りし、接触端子４１ｃの先端部をウェハＷの外周部に接触させるとともに電解めっき液に直接電極４１ｂを直接接触させる。
【０１１４】
そして、電解めっき処理は、直接電極４１ｂを陽極とし、ウェハＷを陰極とするようにウェハＷと電解めっき液とに電圧を印加して、直接電極４１ｂとウェハＷとの間に電流を流すことにより行われる。かかる電解めっき処理が完了すると、ウェハＷに対しての多層配線の形成処理が完了する。
【０１１５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上述の実施形態では、ビア７０の底部近傍に無電解めっき膜８２を形成し、その後電解めっき膜８４でビア７０の内部を埋めた例について示したが、無電解めっき膜８２のみでビア７０の内部を埋めてもよい。
【０１１６】
また、上述の実施形態では、電解めっき液をウェハＷ上に液盛りして電解めっき処理を行った例について示したが、電解めっき処理はかかる例に限られない。たとえば、電解めっき液が貯められた電解槽内にウェハＷを浸漬させることにより電解めっき処理を行ってもよい。
【０１１７】
さらに、上述の実施形態において、無電解めっき膜８２や電解めっき膜８４が形成された後に、ホットプレートなどで所定の焼きしめ処理を実施することにより、無電解めっき膜８２や電解めっき膜８４の電気抵抗を低減させてもよい。
【０１１８】
実施形態に係る多層配線の形成方法は、埋め込み型の多層配線の形成方法であって、基板（ウェハＷ）の配線５０上に設けられる絶縁膜６０の所定の位置に形成され配線５０まで貫通するビア７０において、配線５０が露出する底面７３に単分子膜８０を形成する工程（ステップＳ１０１）と、ビア７０の側面７２にバリア膜８１を形成する工程（ステップＳ１０２）と、単分子膜８０を除去する工程（ステップＳ１０３）と、ビア７０の底面７３に露出する配線５０を触媒にして、ビア７０の底面７３から無電解めっき膜８２を形成する工程（ステップＳ１０４）と、を含む。これにより、アスペクト比の高いビア７０の底部近傍に、ボイドやシームなどが含まれない良好な金属配線を形成することができる。
【０１１９】
また、実施形態に係る多層配線の形成方法において、単分子膜８０は、カップリング剤により形成される。これにより、ビア７０の底面７３に選択的に単分子膜８０を形成することができる。
【０１２０】
また、実施形態に係る多層配線の形成方法において、無電解めっき膜８２は、Ｃｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む。これにより、Ｃｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む配線５０を触媒にして、ビア７０の底面７３から効率よく無電解めっき膜８２を形成することができる。
【０１２１】
また、実施形態に係る記憶媒体は、コンピュータ上で動作し、多層配線形成システム１を制御するプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、プログラムは、実行時に、上記に記載の多層配線の形成方法が行われるように、コンピュータに多層配線形成システム１を制御させる。これにより、アスペクト比の高いビア７０の底部近傍に、ボイドやシームなどが含まれない良好な金属配線を形成することができる。
【０１２２】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
Ｗ      ウェハ
１      多層配線形成システム
１６    単分子膜形成処理ユニット
１７    成膜処理ユニット
１８    無電解めっき処理ユニット
２１    制御部
５０    配線
６０    絶縁膜
７０    ビア
７２    側面
７３    底面
８０    単分子膜
８１    バリア膜
８２    無電解めっき膜
【図１】
0006903171.tif 000002
【図２】
0006903171.tif 000003
【図３】
0006903171.tif 000004
【図４Ａ】
0006903171.tif 000005
【図４Ｂ】
0006903171.tif 000006
【図４Ｃ】
0006903171.tif 000007
【図４Ｄ】
0006903171.tif 000008
【図４Ｅ】
0006903171.tif 000009
【図４Ｆ】
0006903171.tif 000010
【図４Ｇ】
0006903171.tif 000011
【図５】
0006903171.tif 000012