特許ウォッチ

公開番号2025103112
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023220225
出願日2023-12-27
発明の名称基板処理方法および基板処理システム
出願人東京エレクトロン株式会社,兵庫県公立大学法人
代理人個人
主分類C23C 28/02 20060101AFI20250702BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】無電解めっきを用いて、健全で低抵抗の金属膜を形成することができる基板処理方法および基板処理システムを提供する。
【解決手段】基板処理方法は、基板上に無電解めっきにより金属膜を形成する工程と、金属膜が形成された基板の表面に、不活性ガスの原子または分子のクラスターをイオン化し、加速して生成されたガスクラスターイオンビームを照射する工程と、ガスクラスターイオンビームを照射する工程の後、基板を還元アニール処理する工程とを有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基板上に無電解めっきにより金属膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成された前記基板の表面に、不活性ガスの原子または分子のクラスターをイオン化し、加速して生成されたガスクラスターイオンビームを照射する工程と、
前記ガスクラスターイオンビームを照射する工程の後、前記基板を還元アニール処理する工程と、
を有する、基板処理方法。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記ガスクラスターイオンビームが前記金属膜の表面に照射されることにより、前記金属膜の表面に、酸素濃度が低く金属リッチな結晶性の表面改質層が形成される、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記金属膜は、Ｒｕ膜またはＭｏ膜である、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記基板は、下層配線と、前記下層配線の上に形成された絶縁膜と、底面に前記下層配線が露出するように前記絶縁膜に設けられたビアと、を有し、
前記金属膜は前記ビア内に埋め込まれる、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記金属膜はＲｕ膜であり、前記Ｒｕ膜は、前記下層配線を触媒として前記下層配線から前記ビア内でボトムアップ成長する、請求項４に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記ガスクラスターイオンビームを照射する工程は、不活性ガスとしてＡｒガスおよびＮ
２
ガスの少なくとも一方を用いる、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記不活性ガスはＡｒガスであり、前記ガスクラスターイオンビームを生成する際の加速電圧を１７ｋＶ以上とする、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記不活性ガスはＮ
２
ガスであり、前記ガスクラスターイオンビームを生成する際の加速電圧を１３ｋＶ以上とする、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記ガスクラスターイオンビームを照射する工程は、最初に不活性ガスとしてＡｒガスを用いて前記ガスクラスターイオンビームを照射し、次いで、不活性ガスとしてＮ
２
ガスを用いて前記ガスクラスターイオンビームを照射する、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記無電解めっきにより前記金属膜を形成する工程は、前記基板上に無電解めっき液を塗布することと、前記基板を加熱して前記金属膜となるめっき膜を析出させることと、前記基板を乾燥させることと、を有する、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理方法および基板処理システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、埋め込み型の多層配線を形成するにあたり、配線の上に設けられる絶縁膜に形成されたビアにおいて、配線が露出する底面から、露出する配線を触媒にして、無電解めっきによりＣｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む膜を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９／１５１０７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、無電解めっきを用いて、健全で低抵抗の金属膜を形成することができる基板処理方法および基板処理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る基板処理方法は、基板上に無電解めっきにより金属膜を形成する工程と、前記金属膜が形成された前記基板の表面に、不活性ガスの原子または分子のクラスターをイオン化し、加速して生成されたガスクラスターイオンビームを照射する工程と、前記ガスクラスターイオンビームを照射する工程の後、基板を還元アニール処理する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、無電解めっきを用いて、健全で低抵抗の金属膜を形成することができる基板処理方法および基板処理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
無電解めっきにより金属膜としてＲｕ膜を成膜後、還元アニールを行った際にクラックが生じた状態を示す模式図である。
一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。
一実施形態に係る基板処理方法が用いられる基板の構造例を示す断面図である。
図３の基板に形成されたビアに無電解めっきにより金属膜としてＲｕ膜を埋め込んだ状態を示す断面図である。
無電解めっきにより形成されたＲｕ膜にＮ
２
ガスによるＧＣＩＢを加速電圧２０ｋＶで照射した際のＲｕ膜のＴＥＭ写真である。
一実施形態の基板処理方法を実施するための基板処理システムを示すブロック図である。
図６の基板処理システムに含まれる無電解めっき装置の一例を示す断面図である。
図６の基板処理システムに含まれるＧＣＩＢ照射装置の一例を示す断面図である。
図８の基板処理システムに含まれる還元アニール処理装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。
【０００９】
＜経緯＞
まず、経緯について説明する。
上記特許文献１には、ビア内に無電解めっきによりＣｕ、Ｃｏ、ＮｉまたはＲｕを含む膜を形成することが記載されている。これらの中でＲｕは次世代配線材料として注目されている。また、次世代配線材料としてはＭｏも注目されている。しかし、無電解めっきにより金属膜を形成する場合は、ａｓｄｅｐｏで膜表面および膜中に酸化が見られる。また、無電解めっきによる金属膜は、ａｓｄｅｐｏ状態では十分に結晶化していないことが多く、グレインサイズが微小でありアモルファスに近い状態である。このため、金属膜を形成したまま（ａｓｄｅｐｏ）の状態では膜の抵抗が高い。
【００１０】
このため、無電解めっきにより金属膜を形成した後、金属膜に還元アニール処理を施して、酸化物を分解し、かつ、結晶化を促進することが考えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許