図面 (/)

技術 めっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体

出願人 東京エレクトロン株式会社
発明者 稲富裕一郎田中崇
出願日 2014年8月22日 (6年4ヶ月経過) 出願番号 2014-169670
公開日 2016年4月4日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2016-044331
状態 特許登録済
技術分野 化学的被覆
主要キーワード 前工程プロセス 前処理機構 排液機構 凹部内面 基板表面全域 シリコン貫通電極 回転軸部材 溶存水素
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年4月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (16)

課題

凹部を有する基板に対して均一な厚みをもつめっき層を形成する。

解決手段

めっき処理方法は、第1めっき液を凹部12を有する基板2に対して供給し、第1めっき層13を形成する第1めっき工程S21と、第1めっき工程S21の後に、第2めっき液を基板2に対して供給し、第1めっき層13上に第2めっき層14を形成する第2めっき工程と、を含んでいる。ここで、第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっている。第1めっき工程S1は基板2を第1速度で回転させて基板2上に第1めっき層の不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成する工程と、第2速度と第3速度を繰り返しながら基板2を回転させる工程とを有する。

概要

背景

一般に、半導体装置を形成するための半導体ウエハ液晶基板などの基板には、回路を形成するための配線が形成されている。配線の形成方法としては、銅などの配線材料を埋め込むためのビアトレンチなどの凹部を基板に形成し、それらの凹部の中に配線材料を埋め込むダマシン法などが用いられている。

また近年、3次元実装技術を利用して複数のLSIを基板上に実装することにより、部品またはシステム全体としての実装面積を減らす試みがなされている。3次元実装技術においては、例えば、基板(例えば、シリコン基板)に、各LSI間を接続する配線材料が埋め込まれる凹部、例えばシリコン貫通電極(TSV)が形成される。

基板の凹部の内面と、凹部に形成される配線との間には一般に、配線材料を構成する原子が凹部の内面の絶縁膜酸化膜、PI「ポリイミド」など)およびその裏側の基板内拡散することを防ぐことや、密着性を向上させることを目的としてバリア膜が設けられている。またバリア膜と配線との間には一般に、配線材料の埋め込みを容易にするためのシード膜が設けられている。

例えば特許文献1において、ルテニウムを含むバリア膜をスパッタリングによって凹部の内面に形成し、次に、ルテニウムおよび銅を含むシード膜をスパッタリングによってバリア膜上に形成し、その後、銅をめっき処理によって凹部内に埋め込む方法が提案されている。

概要

凹部を有する基板に対して均一な厚みをもつめっき層を形成する。めっき処理方法は、第1めっき液を凹部12を有する基板2に対して供給し、第1めっき層13を形成する第1めっき工程S21と、第1めっき工程S21の後に、第2めっき液を基板2に対して供給し、第1めっき層13上に第2めっき層14を形成する第2めっき工程と、を含んでいる。ここで、第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっている。第1めっき工程S1は基板2を第1速度で回転させて基板2上に第1めっき層の不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成する工程と、第2速度と第3速度を繰り返しながら基板2を回転させる工程とを有する。

目的

また、基板表面全域の凹部の内面に形成されためっき層の厚みの均一性を向上させることができるめっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法において、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を前記基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第1めっき工程は前記基板を第1速度で回転させて、前記第1めっき液を供給して前記基板上に不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第3速度を繰り返しながら回転させて、前記第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進する工程とを含むことを特徴とするめっき処理方法。

請求項2

前記第3速度で前記基板を回転させ、前記第1めっき液を前記基板上に保って、前記核不連続の膜または粒状の第1めっき層を用いて前記第1めっき層を成長させ、かつ第2速度で前記基板を回転させて前記第1めっき液を液切れなく外方へ排出することを特徴とする請求項1に記載のめっき処理方法。

請求項3

前記第2めっき工程は基板を第4速度で回転させて、前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させる工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のめっき処理方法。

請求項4

凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法において、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第2めっき工程は基板を第4速度で回転させて、前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させる工程と、を含むことを特徴とするめっき処理方法。

請求項5

前記基板を前記第5速度で回転させる際、前記第5速度の速度を徐々に大きくすることを特徴とする請求項4に記載のめっき処理方法。

請求項6

前記基板を前記第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給した後、前記第5速度と同程度の第6速度で基板を間欠的に回転させて前記第2めっき液の放射むらをなくすことを特徴とする請求項4に記載のめっき処理方法。

請求項7

前記基板を前記第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給した後、前記第5速度より大きな第6速度で前記基板を間欠的に回転させて、前記基板上の第2めっき液を撹拌することを特徴とする請求項4に記載のめっき処理方法。

請求項8

前記第1めっき工程は前記基板を第1速度で回転させて、前記第1めっき液を供給して前記基板上に不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第3速度を繰り返しながら回転させて、前記第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進する工程とを含むことを特徴とする請求項4に記載のめっき処理方法。

請求項9

前記特定機能は、バリア膜またはシード膜であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のめっき処理方法。

請求項10

凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理装置において、前記凹部が形成された基板を保持する基板保持機構と、めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記凹部の内面に形成するめっき機構と、制御機構とを備え、前記めっき機構は、第1めっき液を基板に対して供給して第1めっき層を形成する第1めっき機構と、前記第1めっき液の供給の後に、第2めっき液を基板に対して供給して第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき機構と、を有し、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、制御機構は前記基板保持機構と、前記第1めっき機構を制御して、前記基板を第1速度で回転させて前記第1めっき液を供給して前記基板上に第1めっき層の不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成するとともに、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第3速度とを繰り返しながら回転させて第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進することを特徴とするめっき処理装置。

請求項11

前記制御機構は前記基板保持機構と、前記第2めっき機構を制御して、前記基板を第4速度で回転させて前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成するとともに、前記基板を第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させることを特徴とする請求項10に記載のめっき処理装置。

請求項12

凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理装置において、前記凹部が形成された基板を保持する基板保持機構と、めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記凹部の内面に形成するめっき機構と、制御機構とを備え、前記めっき機構は、第1めっき液を基板に対して供給して第1めっき層を形成する第1めっき機構と、前記第1めっき液の供給の後に、第2めっき液を基板に対して供給して第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき機構と、を有し、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、制御機構は前記基板保持機構と、前記第2めっき機構を制御して、前記基板を第4速度で回転させて前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成するとともに、前記基板を第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させることを特徴とするめっき処理装置。

請求項13

前記制御機構は前記基板保持機構と、前記第1めっき機構を制御して、前記基板を第1速度で回転させて前記第1めっき液を供給して前記基板上に第1めっき層の不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成するとともに、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第3速度とを繰り返しながら回転させて第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進することを特徴とする請求項12に記載のめっき処理装置。

請求項14

前記特定機能は、バリア膜またはシード膜であることを特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載のめっき処理装置。

請求項15

めっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、前記めっき処理方法は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法であって、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を前記基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第1めっき工程は前記基板を第1速度で回転させて、前記第1めっき液を供給して前記基板上に第1めっき層の不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第3速度を繰り返しながら回転させて、前記第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進する工程とを含むことを特徴とする記憶媒体。

請求項16

めっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、前記めっき処理方法は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法であって、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を前記基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第2めっき工程は基板を第4速度で回転させて、前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させる工程と、を含むことを特徴とする記憶媒体。

技術分野

0001

本発明は、凹部を有する基板に対してめっき処理を行うめっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体に関する。

背景技術

0002

一般に、半導体装置を形成するための半導体ウエハ液晶基板などの基板には、回路を形成するための配線が形成されている。配線の形成方法としては、銅などの配線材料を埋め込むためのビアトレンチなどの凹部を基板に形成し、それらの凹部の中に配線材料を埋め込むダマシン法などが用いられている。

0003

また近年、3次元実装技術を利用して複数のLSIを基板上に実装することにより、部品またはシステム全体としての実装面積を減らす試みがなされている。3次元実装技術においては、例えば、基板(例えば、シリコン基板)に、各LSI間を接続する配線材料が埋め込まれる凹部、例えばシリコン貫通電極(TSV)が形成される。

0004

基板の凹部の内面と、凹部に形成される配線との間には一般に、配線材料を構成する原子が凹部の内面の絶縁膜酸化膜、PI「ポリイミド」など)およびその裏側の基板内拡散することを防ぐことや、密着性を向上させることを目的としてバリア膜が設けられている。またバリア膜と配線との間には一般に、配線材料の埋め込みを容易にするためのシード膜が設けられている。

0005

例えば特許文献1において、ルテニウムを含むバリア膜をスパッタリングによって凹部の内面に形成し、次に、ルテニウムおよび銅を含むシード膜をスパッタリングによってバリア膜上に形成し、その後、銅をめっき処理によって凹部内に埋め込む方法が提案されている。

先行技術

0006

特開2010−177538号公報

発明が解決しようとする課題

0007

近年、TSVを採用した作成技術においては、TSVの凹部の高さまたは深さが、従来の前工程プロセスの場合の数十〜数百ナノメートルサイズではなく、数ミクロン数百ミクロンサイズになる。

0008

バリア膜やシード膜を形成するために一般に用いられているスパッタリング法は、大きな指向性を有する方法であるため、凹部の高さまたは深さが大きい場合には、凹部の下部にまで十分にバリア膜やシード膜を形成することが困難である。

0009

このような課題を解決するため、基板を回転させながらめっき液を供給する電解めっき処理無電解めっき処理などのめっき法を利用することが考えられる。ところで、凹部の径が小さく、凹部の高さまたは深さが大きい場合、凹部内におけるめっき液の流動性は低い。このことは、凹部内におけるめっき液の濃度分布が凹部の上部と下部で不均一になることを導く。凹部内におけるめっき液の濃度分布が不均一である場合、凹部の内面に形成される、バリア膜やシード膜などのめっき層の厚みが、凹部内の位置によって異なることが考えられる。例えば、凹部の下部に形成されるめっき層の厚みが、凹部の上部に形成されるめっき層の厚みよりも小さくなることが考えられる。

0010

このため基板上に第1めっき液を供給して第1めっき層を形成し、次に基板上に第2めっき液を供給して第1めっき層上に第2めっき層を形成する方法が開発されている。この場合、基板表面に主として第1めっき層を形成し、凹部内面に第2めっき層を形成する。しかしながら、第1めっき層と第2めっき層を順次形成する方法を用いても、基板表面全域に第1めっき層を均一に形成したり、凹部内面に第2めっき層を均一に形成することはむずかしい。

0011

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板表面全域に均一に第1めっき層を形成することができ、かつ凹部の内面に第2めっき層を均一に形成することができ、基板表面全域の凹部の内面に形成されるめっき層を均一に形成することができる。また、基板表面全域の凹部の内面に形成されためっき層の厚みの均一性を向上させることができるめっき処理方法、めっき処理装置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

0012

本発明は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法において、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を前記基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第1めっき工程は前記基板を第1速度で回転させて、前記第1めっき液を供給して前記基板上に不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第3速度を繰り返しながら回転させて、前記第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進する工程とを含むことを特徴とするめっき処理方法である。

0013

本発明は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法において、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第2めっき工程は基板を第4速度で回転させて、前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させる工程と、を含むことを特徴とするめっき処理方法である。

0014

本発明は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理装置において、前記凹部が形成された基板を保持する基板保持機構と、めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記凹部の内面に形成するめっき機構と、制御機構とを備え、前記めっき機構は、第1めっき液を基板に対して供給して第1めっき層を形成する第1めっき機構と、前記第1めっき液の供給の後に、第2めっき液を基板に対して供給して第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき機構と、を有し、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、制御機構は前記基板保持機構と、前記第1めっき機構を制御して、前記基板を第1速度で回転させて前記第1めっき液を供給して前記基板上に第1めっき層の不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成するとともに、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第3速度とを繰り返しながら回転させて第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進することを特徴とするめっき処理装置である。

0015

本発明は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理装置において、前記凹部が形成された基板を保持する基板保持機構と、めっき液を基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記凹部の内面に形成するめっき機構と、制御機構とを備え、前記めっき機構は、第1めっき液を基板に対して供給して第1めっき層を形成する第1めっき機構と、前記第1めっき液の供給の後に、第2めっき液を基板に対して供給して第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき機構と、を有し、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、制御機構は前記基板保持機構と、前記第2めっき機構を制御して、前記基板を第4速度で回転させて前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成するとともに、前記基板を第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させることを特徴とするめっき処理装置である。

0016

本発明は、めっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、前記めっき処理方法は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法であって、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を前記基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第1めっき工程は前記基板を第1速度で回転させて、前記第1めっき液を供給して前記基板上に第1めっき層の不連続の膜または粒状の第1めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第1速度より大きな第2速度と、第1速度より小さな第13速度を繰り返しながら回転させて、前記第1めっき液を供給して前記第1めっき層の成長を促進する工程とを含むことを特徴とする記憶媒体である。

0017

本発明は、めっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、前記めっき処理方法は、凹部を有する基板に対して無電解めっき処理を行うめっき処理方法であって、前記凹部が形成された基板を準備する工程と、めっき液を前記基板に対して供給し、特定機能を有するめっき層を前記基板に形成するめっき工程と、を備え、前記めっき工程は、第1めっき液を基板に対して供給し、前記基板の表面に第1めっき層を形成する第1めっき工程と、前記第1めっき工程の後に、第2めっき液を基板に対して供給し、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する第2めっき工程と、を含み、前記第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、前記第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっており、前記第2めっき工程は基板を第4速度で回転させて、前記第2めっき液を供給して凹部内面に第2めっき層を形成する工程と、前記基板を前記第4速度より大きな第5速度で回転させて前記第2めっき液を供給し、第2めっき液を周縁部に向って放射状に移動させる工程と、を含むことを特徴とする記憶媒体である。

発明の効果

0018

本発明によれば、基板表面全域に第1めっき層を均一に形成することができ、かつ凹部の内面に第2めっき層を均一に形成することができ、基板表面全域の凹部の内面に形成されるめっき層を均一に形成することができる。また、基板表面全域の凹部の内面に形成されためっき層の厚みの均一性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0019

図1は、第1の実施の形態によるめっき処理装置を示す側面図。
図2(a)(b)は、図1に示すめっき処理装置の平面図。
図3は、めっき機構にめっき液を供給するめっき液供給機構を示す図。
図4は、第1前処理機構前処理液を供給する前処理液供給機構を示す図。
図5は、本実施の形態によるめっき処理方法を示すフローチャート
図6Aは、凹部内が前処理液により置換される工程を示す図。
図6Bは、第1めっき液を供給する工程を示す図。
図6Cは、凹部の内面に第1めっき層が形成される様子を示す図。
図6Dは、凹部内が前処理液により置換される工程を示す図。
図6Eは、第2めっき液を供給する工程を示す図。
図6Fは、第1めっき層上に第2めっき層が形成される様子を示す図。
図6Gは、凹部内に配線材料を埋め込む工程を示す図。
図7は、複数の吐出ノズルが基板に対してめっき液を供給する様子を示す図。
図8は、第1のめっき工程を示すフローチャート。
図9は、第2のめっき工程を示すフローチャート。

実施例

0020

<発明の実施の形態>
以下、図1乃至図9を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず図1および図2を参照して、めっき処理装置20の全体構成について説明する。図1は、めっき処理装置20を示す側面図であり、図2は、めっき処理装置20を示す平面図である。なお本実施の形態においては、めっき処理装置20が、基板2に対してめっき液を吐出することにより、基板2に対するめっき処理を一枚ずつ実施する枚葉式の装置である例について説明する。

0021

<めっき処理装置>
めっき処理装置20は、ケーシング101の内部で基板2を保持して回転させる基板保持機構110と、基板保持機構110に保持された基板2に向けてめっき液を吐出し、特定機能を有するめっき層を基板の凹部の内面に形成するめっき機構と、めっき機構に接続され、めっき機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、を備えている。このうち、めっき機構は、基板2に対して第1めっき液を吐出する第1めっき機構30と、基板2に対して第2めっき液を吐出する第2めっき機構40と、を有している。まためっき液供給機構は、第1めっき機構30に第1めっき液を供給する第1めっき液供給機構71と、第2めっき機構40に第2めっき液を供給する第2めっき液供給機構72と、を有している。第1めっき液および第2めっき液の詳細については後述する。

0022

まためっき処理装置20は、基板2に向けて第1前処理液を吐出する第1前処理機構54をさらに備えている。第1前処理機構54には、第1前処理機構54に第1前処理液を供給する第1前処理液供給機構73が接続されている。第1前処理液は、基板2に対して第1めっき液や第2めっき液などのめっき液を吐出する前に、基板2に対して吐出される液である。第1前処理液としては、例えば、脱イオン処理が施された純水、いわゆる脱イオン水(DIW)が用いられる。

0023

まためっき処理装置20は、基板2に向けてプリウェット液を吐出するプリウェット機構57をさらに備えていてもよい。プリウェット機構57には、プリウェット機構57にプリウェット液を供給するプリウェット液供給機構76が接続されている。プリウェット液は、乾燥状態の基板2に対して供給される液である。プリウェット液を用いることにより、例えば、その後に基板2に対して供給される処理液と、基板2との間の親和性を高めることができる。プリウェット液としては、例えば、CO2のイオンなどを含むイオン水が用いられる。

0024

基板保持機構110の周囲には、第1開口部121および第2開口部126を有し、基板2から飛散しためっき液や第1前処理液などの液体を受ける排液カップ120と、気体引き込む開口部106を有する排気カップ105と、が配置されている。排液カップ120の第1開口部121および第2開口部126によって受けられた液体は、第1排液機構122および第2排液機構127によって排出される。排気カップ105の開口部106に引き込まれた気体は、排気機構107によって排出される。また、排液カップ120は昇降機構164に連結されており、この昇降機構164は、排液カップ120を上下に移動させることができる。このため、基板2から飛散した液の種類に応じて排液カップ120を上下させることにより、液が排出される経路を液の種類の応じて異ならせることができる。

0025

(基板保持機構)
基板保持機構110は、図2に示すように、ケーシング101内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸部材111と、回転軸部材111の上端部に取り付けられたターンテーブル112と、ターンテーブル112の上面外周部に設けられ、基板2を支持するウエハチャック113と、回転軸部材111に連結され、回転軸部材111を回転駆動する回転機構162と、を有している。

0026

このうち回転機構162は、制御機構160により制御され、回転軸部材111を回転駆動させ、これによって、ウエハチャック113により支持されている基板2が回転される。この場合、制御機構160は、回転機構162を制御することにより、回転軸部材111およびウエハチャック113を回転させ、あるいは停止させることができる。また、制御機構160は、回転軸部材111およびウエハチャック113の回転数を上昇させ、下降させ、あるいは一定値に維持させるように制御することが可能である。

0027

(めっき機構)
次に第1めっき機構30および第2めっき機構40について説明する。なお、第1めっき機構30および第2めっき機構40は、基板2に対して吐出するめっき液の組成が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。ここでは、第1めっき機構30について主に説明する。

0028

第1めっき機構30は、基板2に向けて第1めっき液を吐出する吐出ノズル34と、吐出ノズル34が設けられた吐出ヘッド33と、を有している。吐出ヘッド33内には、第1めっき液供給機構71から供給された第1めっき液を吐出ノズル34に導くための配管や、第1めっき液を保温するための熱媒循環させるための配管などが収納されている。

0029

吐出ヘッド33は、上下方向および水平方向に移動可能となるよう構成されている。例えば吐出ヘッド33は、アーム32の先端部に取り付けられており、このアーム32は、上下方向に延伸可能であるとともに回転機構165により回転駆動される支持軸31に固定されている。このような回転機構165および支持軸31を用いることにより、図2(a)に示すように、吐出ヘッド33を、基板2に向けて第1めっき液を吐出する際に位置する吐出位置と、第1めっき液を吐出しない際に位置する待機位置との間で移動させることができる。

0030

吐出ヘッド33は、図1および図7に示すように、基板2の中心部から基板2の周縁部までの長さ、すなわち基板2の半径の長さに対応するよう延びていてもよい。この場合、吐出ヘッド33には、第1めっき液を吐出する吐出ノズル34が複数設けられていてもよい。この場合、第1めっき液を吐出する際に複数の吐出ノズル34が基板2の半径方向に沿って並ぶよう吐出ヘッド33を位置づけることにより、基板2の広域にわたって同時に第1めっき液を供給することができる。

0031

第2めっき機構40は、基板2に向けて第2めっき液を吐出する吐出ノズル44と、吐出ノズル44が設けられた吐出ヘッド43と、を有している。また吐出ヘッド43は、アーム42の先端部に取り付けられており、このアーム42は、上下方向に延伸可能であるとともに回転機構167により回転駆動される支持軸41に固定されている。

0032

(めっき液供給機構)
次に、めっき機構30,40にめっき液を供給するめっき液供給機構71,72について、図3を参照して説明する。なお、第1めっき液供給機構71および第2めっき液供給機構72は、収容されているめっき液の組成が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。ここでは、第1めっき液供給機構71について主に説明する。

0033

図3に示すように、第1めっき液供給機構71は、第1めっき液71cを貯留するタンク71bと、タンク71b内の第1めっき液71cを第1めっき機構30へ供給する供給管71aと、を有している。供給管71aには、第1めっき液71cの流量を調整するためのバルブ71dおよびポンプ71eが取り付けられている。またタンク71bには、タンク71b内に貯留される第1めっき液71cを加熱するための加熱ユニット71gが設けられている。同様に、第2めっき液供給機構72は、供給管72a、タンク72b、バルブ72d、ポンプ72eおよび加熱ユニット72gを有している。

0034

ところで、本実施の形態においては、後述するように、基板に形成された、大きなアスペクト比を有する凹部の内面に対するめっき処理が実施される。また、凹部の深さは、例えば10μm以上となっている。このような深い凹部に対してめっき液を供給する場合、めっき液に含まれる各成分は、主に、めっき液中における拡散に基づいて凹部の下部にまで到達する。ところで、拡散現象は、時間の経過とともに徐々に進行する現象である。このため、凹部の内部における、めっき液の各成分の濃度分布は、めっき反応によってめっき層が形成されながら、時間とともに変化する。従って、深い凹部に対してめっき液を供給する場合、凹部の内部におけるめっき液の各成分の濃度分布は一般に不均一になっている。このため、単一のめっき液を凹部に対して供給する場合、凹部の内面に形成されるめっき層の厚みが、凹部内における位置に応じて異なることが考えられる。

0035

ここで本実施の形態によれば、特定機能を有するめっき層を基板の凹部の内面に形成する際に、組成の異なる2種類のめっき液を用いることにより、上述の課題を解決している。以下、本実施の形態において用いられる、第1めっき液および第2めっき液について説明する。

0036

(めっき液)
第1めっき液および第2めっき液は、基板2の表面に形成される、特定機能を有するめっき層に対応する材料を含んでいる。例えば、めっき処理装置20によって基板2に形成されるめっき層が、配線を構成する金属材料が絶縁膜や基板2の内部に浸透することを防止するバリア膜である場合、第1めっき液および第2めっき液は、バリア膜の材料となるCo(コバルト)、W(タングステン)やTa(タンタル)などを含んでいる。また、めっき処理装置20によって基板2に形成されるめっき層が、配線材料の埋め込みを容易化するためのシード膜である場合、第1めっき液および第2めっき液は、配線の材料となるCu(銅)などを含んでいる。その他にも、含まれる材料やめっき反応の種類に応じて、錯化剤還元剤(B(ホウ素)、P(リン)を含む化合物)、界面活性剤などが第1めっき液および第2めっき液に含まれていてもよい。

0037

また、第1めっき液および第2めっき液のうち少なくとも一方のめっき液は、めっき反応の速度に影響を与えることができる添加剤を含んでいる。添加剤は、めっき液に含まれる材料などに応じて適宜選択される。例えば、第1めっき液および第2めっき液が、バリア膜の材料となるCoおよびWを含む場合、第1めっき液および第2めっき液のうち少なくとも一方のめっき液は、添加剤として、ビス(3−スルホプロピルジスルフィド、いわゆるSPSを含んでいる。

0038

以下、めっき液に添加剤を入れることの目的について詳細に説明する。本実施の形態においては、第1めっき液に含有される添加剤の濃度と、第2めっき液に含有される添加剤の濃度とが異なっている。例えば添加剤としてSPSが用いられる場合、第1めっき液に含有されるSPSの濃度が、第2めっき液に含有されるSPSの濃度よりも低くなっている。具体的には、第2めっき液に含有されるSPSの濃度が、5ppm以上となっており、第1めっき液に含有されるSPSの濃度が、5ppm未満、例えば0ppmとなっている。これによって、第1めっき液から形成される第1めっき層および第2めっき液から形成される第2めっき層を含むめっき層の厚みの均一性を向上させることができる。

0039

以下、添加剤の濃度が異なる2種類のめっき液を用いることにより、めっき層の厚みの均一性を向上させることができることのメカニズムについて説明する。

0040

大きな深さを有する凹部に対するめっき処理においては、凹部の内面のうちめっき層が形成されやすい部分が、添加剤の濃度によって変化する。例えば、SPSが含有されていないめっき液を用いた場合、めっき層は、凹部の内面の上部に優先的に形成される。一方、SPSが含有されているめっき液を用いた場合、めっき層は、凹部の内面の下部に優先的に形成される。このように、めっき層が優先的に形成される位置が添加剤の濃度に応じて変化する理由としては、様々なことが考えられる。

0041

例えば、理由の1つとして、めっき液中において、めっき層の材料となる元素の拡散速度と添加剤の拡散速度とが異なることが考えられる。

0042

このような知見に基づいて、本実施の形態においては、第1めっき液の添加剤の濃度は、基板の凹部の上部におけるめっき反応の速度が、凹部の下部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、設定されている。また、第2めっき液の添加剤の濃度は、基板の凹部の下部におけるめっき反応の速度が、凹部の上部におけるめっき反応の速度よりも大きくなるよう、設定されている。このような2種類のめっき液を用いて、特定機能を有する1つのめっき層、例えばバリア膜やシード膜を形成することにより、後述するように、凹部の内面に形成されるめっき層の厚みの均一性を向上させることができる。

0043

(前処理機構およびプリウェット機構)
次に前処理機構54およびプリウェット機構57について説明する。前処理機構54は、基板2に向けて前処理液73cを吐出する吐出ノズル54aを有している。同様に、プリウェット機構57は、基板2に向けてプリウェット液76cを吐出する吐出ノズル57aを有している。図1に示すように、各吐出ノズル54a,57aは、吐出ヘッド53に取り付けられている。吐出ヘッド53は、上下方向および水平方向に移動可能となるよう構成されている。例えば第1めっき機構30の吐出ヘッド33の場合と同様に、前処理機構54の吐出ヘッド53は、アーム52の先端部に取り付けられている。アーム52は、上下方向に延伸可能であるとともに回転機構166により回転駆動される支持軸51に固定されている。この場合、図2(b)に示すように、吐出ヘッド53は、基板2の中心部に対応する位置と基板2の周縁部に対応する位置との間で支持軸51を軸として水平方向に移動可能となっている。

0044

(前処理液供給機構およびプリウェット液供給機構)
次に図4を参照して、前処理機構54に前処理液を供給する前処理液供給機構73、および、プリウェット機構57にプリウェット液を供給するプリウェット液供給機構76について説明する。なお、前処理液供給機構73およびプリウェット液供給機構76は、収容されている処理液の種類が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。ここでは、前処理液供給機構73について主に説明する。

0045

図4に示すように、前処理液供給機構73は、DIWなどの前処理液73cを貯留するタンク73bと、タンク73b内の前処理液73cを前処理機構54へ供給する供給管73aと、を有している。供給管73aには、前処理液73cの流量を調整するためのバルブ73dおよびポンプ73eが取り付けられている。また前処理液供給機構73は、前処理液73c中の溶存酸素溶存水素などの気体を除去する脱気手段73fをさらに有していてもよい。脱気手段73fは、図4に示すように、タンク73bに貯留されている前処理液73cに窒素などの不活性ガス送り込むガス供給管として構成されていてもよい。これによって、不活性ガスを前処理液73c中に溶解させることができ、このことにより、前処理液73c中に既に溶存していた酸素水素などを外部に排出することができる。すなわち、前処理液73cに対していわゆる脱ガス処理を施すことができる。

0046

同様にプリウェット液供給機構76は、プリウェット液76cを貯留するタンク76bと、供給管76aと、バルブ76dと、ポンプ76eとを有している。

0047

以上のように構成されるめっき処理装置20は、制御機構160に設けた記憶媒体161に記録された各種のプログラムに従って制御機構160により駆動制御され、これにより基板2に対する様々な処理が行われる。ここで、記憶媒体161は、各種の設定データや後述するめっき処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体161としては、コンピューター読み取り可能なROMやRAMなどのメモリーや、ハードディスクCD−ROM、DVD−ROMやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。

0048

<めっき処理方法>
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用および効果について説明する。ここでは、基板2に形成された凹部12の内面に、無電解めっき法によって、CoWBを含むバリア膜を形成するめっき処理方法について説明する。図5および図8図9は、めっき処理方法を示すフローチャートである。また図6A乃至図6Gは、めっき処理方法の各工程の際の基板2の様子を示す断面図である。

0049

はじめに、配線材料を埋め込むための凹部12を基板2に形成する。凹部12を基板2に形成する方法としては、従来から公知の方法の中から適宜採用することができる。具体的には、例えば、ドライエッチング技術として、弗素系又は塩素系ガス等を用いた汎用的技術を適用できる。特にアスペクト比(孔の径に対する孔の深さの比)の大きな凹部12を形成するには、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)の技術を採用した方法をより好適に採用できる。特に、六フッ化硫黄SF6)を用いたエッチングステップとC4F8などのテフロンガスを用いた保護ステップとを繰り返しながら行う、ボッシュプロセスと称される方法を好適に採用できる。

0050

凹部12の内部におけるめっき液の各成分の移動が、流動ではなく主に拡散に基づく限りにおいて、凹部12の具体的な形状が特に限られることはない。例えば、凹部12のアスペクト比は、5〜30の範囲内となっている。具体的には、凹部の横断面が円形状である場合、凹部12の直径が、0.5〜20μmの範囲内、例えば8μmとなっている。また、凹部12の高さまたは深さが、10〜250μmの範囲内、例えば100μmとなっている。その後、凹部12の内部に絶縁膜が形成される。絶縁膜の形成する方法としては、例えば、化学的気相成長CVD:Chemical Vapor Deposition)法により堆積されるシリコン酸化膜(SiO2)を形成する方法が用いられる。

0051

次に、基板2をケーシング101の内部に移載し、プリウェット処理機構57を用いて、基板2に向けてプリウェット液76cを吐出する(プリウェット工程S10)。これによって、基板2の表面、例えば凹部の内面および基板2の上面と、後に基板に対して供給される前処理液との間の親和性を高めることができる。プリウェット液としては、例えば、CO2のイオンなどを含むイオン水が用いられる。

0052

次に第1めっき工程(S21)を実施する(図および図8参照)。

0053

まず基板2を回転させながら、前処理機構54を用いて基板2に向けて前処理液73cを吐出する。この場合、基板2の回転数は500rpmとなっており、吐出ノズル54aから前処理液73cを基板2上に吐出する。前処理液73cとしては、例えば脱ガスが施されたDIWが用いられる。

0054

次に基板2を回転させたまま、DIWの供給を停止して吐出ノズル54aからIPA供給部73Aから供給されたIPA(イソプロピルアルコール)を基板2上に供給する。

0055

その後、基板2を回転させたまま、IPAの供給を停止して吐出ノズル54aから再び前処理液73cとしてDIWを基板2上に吐出する。

0056

このように吐出ノズル54aからDIWを供給し、その後IPAを供給し、次に再びDIWを供給することにより基板2に対する第1前処理が行なわれる(図8参照)。

0057

この第1前処理工程中、吐出ノズル54aは基板2の中央部上方に停止させておく。このようにして基板2の凹部12内部が前処理液73cにより充填される(図6A参照)。

0058

次に、第1めっき機構30を用いて、基板2に向けて、CoWBを成膜するため第1めっき液71cを吐出する第1めっき工程の概略を説明する。はじめに、第1めっき液供給機構71を用いて、第1めっき液71cを第1めっき機構30に供給する。供給される第1めっき液71cの温度は、めっき反応が適切な速度で進行するよう設定することができる。次に図7に示すように、基板2の半径方向に沿って並ぶよう配置された複数の吐出ノズル34から、基板2に向けて第1めっき液71cが吐出される。これによって、基板2の表面全域にわたって同時に第1めっき液71cを供給することができる。このことにより、基板2上における第1めっき液71cの温度分布を、基板2上の位置に依らず略均一にすることができる。例えば、基板2の中心部分に到達した第1めっき液71cの温度と、基板2の周縁部分に到達した第1めっき液71cの温度とを略同一にすることができる。

0059

基板2に向けて第1めっき液71cを吐出すると、図6Bに示すように、凹部12の内部の第1前処理液73cが第1めっき液71cによって置換され、凹部12の内部に第1めっき液71cが充填される。この際、第1めっき液71cにおけるめっき反応が進行する。この結果、図6Cに示すように、基板2の表面および凹部12の内面12aに第1めっき層13が形成される。ところで上述のように、第1めっき液71cに含まれる各成分は、主に、めっき液中における拡散に基づいて凹部12の下部にまで到達する。このため、凹部12の内部における第1めっき液71cの各成分の濃度分布は、めっき反応の進行により、一般に凹部12の上部と下部で不均一になっている。また、第1めっき液71cに含有されるSPSの濃度は、第2めっき液72cに含有されるSPSの濃度よりも低くなっており、例えば0ppmになっている。このため、第1めっき工程S21においては、凹部12の上部に優先的に第1めっき層13が形成される。すなわち図6Cに示すように、凹部12の内面12aに形成される第1めっき層13の厚みが、凹部12の下部に比べて凹部12の上部において大きくなっている。

0060

次に第1めっき液71cを基板2上に供給する第1めっき工程(S21)の具体的工程について、図8により詳述する。

0061

まず上述のように第1前処理が行なわれた基板2を500rpmで回転させたまま、吐出ノズル34から常温の第1めっき液71cを基板2上に供給し、凹部12内部のDIWと第1めっき液71cを置換して基板2表面全域および凹部12内面に第1めっき液71cをなじませる。

0062

次に基板2の回転数を100rpmとし、第1めっき液71cを加熱して、第1めっき液の温度を例えば45℃まで上昇させておく。その後吐出ノズル34から第1めっき液71cを基板2上に供給する。このようにして、基板2を均一に加熱することができる。

0063

次に基板2を100rpmの回転数で高速回転させながら基板2上に第1めっき液71cを間欠的に供給する。

0064

このように基板2を100rpmの高速(第1速度)で回転させながら第1めっき液71cを間欠的に基板2上に供給することにより、基板2の表面全域に不連続の膜または粒状の第1めっき層13を形成することができる。 このように第1速度で基板2を回転させながら基板2上に第1めっき液71cを間欠的に供給するサイクルは複数回繰り返される。

0065

なお、基板2の回転数(第1速度)を、その後、200rpmまで上昇させて、第1めっき液71cの供給を続けてもよい。

0066

その後、基板2の表面に形成された不連続の膜または粒状の第1めっき層13を成長させて膜形成を行なう。具体的には第1速度(200rpm)より大きな第2速度(300rpm)の回転数と、第1速度(200rpm)より小さな第3速度(13〜23rpm)の回転数を繰り返しながら基板2を回転させて、吐出ノズル34から第1めっき液71cを基板2上に連続的に供給する。

0067

このように基板2を第3速度で回転させることにより、第1めっき液71cを基板2上に保つことができ、基板2の表面全域に第1めっき液71cを行き渡らせて、不連続の膜または粒状の第1めっき層13を成長させることができる。このことにより確実に第1めっき層13の膜を形成することができる。

0068

上述した第3速度1低速を13〜23rpmに定めた理由は以下の通りである。すなわち、第3速度1低速が13rpmより小さいと、基板2上にある第1めっき液71cの膜厚が大きくなって、第1めっき液71cの流動性が低下し、第1めっき液71cの温度が低下する。これにより、第1めっき液71cのめっき反応の進行が遅くなってしまう。他方第3速度が23rpmより大きいと、第1めっき液71cが基板2の周縁部から放出されて、基板2上にめっき反応が進行した第1めっき液71cを保つことがむずかしくなり第1めっき層13が成長しにくくなってしまう。

0069

また基板2を第2速度で回転させることにより、基板2上の第1めっき液71cを適度に連続させながら、液切れすることなく基板2の第1めっき液71cを周縁部から外方へ排出することができる。

0070

このように第1めっき液71cを適度に外方へ排出することにより、第1めっき液71cが基板2上に滞留することはなく、このため第1めっき液71cの滞留に伴なう第1めっき液71cの温度低下を防ぐことができ、第1めっき層13の成長を促進することができる。

0071

このような第1めっき層13の膜形成工程は複数回のサイクルで行なわれる。

0072

次に基板2を500rpmで回転させ、吐出ノズル54aからDIWを供給して、基板2に対して第1リンス処理を行なう。この場合、吐出ノズル54aは基板2の中央部上方に停止させておく。

0073

次に基板2を300rpmで回転させ、吐出ノズル54aからIPAを基板2上に供給するとともに、基板2上に図示しないN2ガス供給ノズルからN2ガスを供給して基板2に対する第1乾燥処理を施す。

0074

次に第2めっき工程(S31)を実施する(図5および図9参照)。

0075

まず基板2を回転させながら、前処理機構54を用いて基板2に向けて前処理液73cを吐出する。この場合、基板2の回転数は500rpmとなっており、吐出ノズル54aから前処理液73cを基板2上に吐出する。前処理液73cとしては、例えば脱ガスが施されたDIWが用いられる。

0076

次に基板2を回転させたまま、DIWの供給を停止して吐出ノズル54aからIPA供給部73Aから供給されたIPAを基板2上に供給する。

0077

その後、基板2を回転させたまま、IPAの供給を停止して吐出ノズル54aから再び前処理液73cとしてDIWを基板2上に吐出する。

0078

このように吐出ノズル54aからDIWを供給し、IPAを供給し、次に再びDIWを供給することにより基板2に対する第2前処理が行なわれる(図9参照)。

0079

この第2前処理工程中、吐出ノズル54aは基板2の中央部上方に停止させておく。このようにして基板2の凹部12内部が前処理液73cにより充填される(図6D参照)。

0080

次に、第2めっき機構40を用いて、基板2に向けて、CoWBを成膜するため第2めっき液72cを吐出する第2めっき工程の概略を説明する。はじめに、第2めっき液供給機構72を用いて、所定の温度に加熱された第2めっき液72cを第2めっき機構40に供給する。供給される第2めっき液72cの温度は、めっき反応が適切な速度で進行するよう設定されており、例えば45℃に設定されている。次に、第1めっき工程S21の場合と同様に、基板2の半径方向に沿って並ぶよう配置された複数の吐出ノズル44から、基板2に向けて第2めっき液72cが吐出される。これによって、基板2の広域にわたって同時に第2めっき液72cを供給することができる。このことにより、基板2上における第2めっき液72cの温度分布を、基板2上の位置に依らず略均一にすることができる。例えば、基板2の中心部分に到達した第2めっき液72cの温度と、基板2の周縁部分に到達した第2めっき液72cの温度とを略同一にすることができる。

0081

基板2に向けて第2めっき液72cを吐出すると、図6Eに示すように、凹部12の内部の前処理液73cが第2めっき液72cによって置換され、凹部12の内部に第2めっき液72cが充填される。この際、第2めっき液72cにおけるめっき反応が進行する。この結果、図6Fに示すように、第1めっき層13上に第2めっき層14が形成される。ところで、第1めっき液71cの場合と同様に、第2めっき液72cに含まれる各成分は、主に、めっき液中における拡散に基づいて凹部12の下部にまで到達する。このため、凹部12の内部における第2めっき液72cの各成分の濃度分布は一般に不均一になっている。また、第2めっき液72cに含有されるSPSの濃度は、第1めっき液71cに含有されるSPSの濃度よりも高くなっており、例えば5ppmになっている。このため、第2めっき工程S31においては、凹部12の下部に優先的に第2めっき層14が形成される。すなわち図6Fに示すように、凹部12の内面12aに形成される第2めっき層14の厚みは、凹部12の上部に比べて凹部の下部において大きくなっている。

0082

次に第2めっき液72cを基板2上に供給する第2めっき工程(S31)の具体的工程について、図9により詳述する。

0083

まず上述のように第2前処理が行なわれた基板2を100rpmで回転させ、吐出ノズル44から常温の第2めっき液72cを基板2上に供給し、凹部12内部のDIWと第2めっき液72cを置換して、基板2表面全域および凹部12内面に第2めっき液72cをなじませる。

0084

次に基板2の回転数を100rpmとし、第2めっき液73cを加熱して、第2めっき液73cの温度を例えば45℃まで上昇させておく。

0085

その後吐出ノズル44から第2めっき液72cを基板2上に供給する。このようにして、基板2を均一に加熱することができる。

0086

次に基板2を2rpmの低速(第4速度)で回転させながら吐出ノズル44から第2めっき液72cを基板2上に間欠的に供給し、凹部12内部に第2めっき液72cを行き渡らせ、この凹部12内に第2めっき液72cを留める。

0087

このように基板2を第4速度で回転させながら凹部12内に第2めっき液72cを留めることにより、凹部12内面において第1めっき層13上に第2めっき層14を確実に形成することができる。

0088

すなわち、基板2を第4速度より大きな回転数で回転させた場合、とりわけ凹部12の深さが比較的小さい場合に、凹部12内に進入した第2めっき液72cが凹部12から外方へ流れ出し、凹部12内面に確実に第2めっき層14を形成することができないことも考えられる。

0089

これに対して本実施の形態によれば、基板2を第4速度の低い回転数で回転させることにより、第2めっき液72cを凹部12内に留めて、凹部12内面において第1めっき層13上に第2めっき層14を確実に形成することができる。

0090

次に基板2を第4速度より大きな第5速度で回転させ、第2めっき層72cを基板2上に間欠的に供給する。このことにより基板2上において第2めっき液72cを基板2の周縁部に向って放射状に移動させることができる。

0091

このようにして基板2上に周縁部に向う第2めっき液72cの連続的な層流を形成することにより、第2めっき液72cが局所的に滞留することなく、第2めっき層14を均一な厚みをもつよう形成することができる。

0092

なお基板2を第5速度で回転させる場合、基板2の回転数を2prmから18rpmまで徐々に上昇することができる。このとき、基板2の回転数となる第5速度は、2〜18rpmの範囲をもつ。

0093

次に基板2上に第2めっき液72cを供給しながら、基板2を第5速度(2〜18rpm)より大きな第6速度(40rpm)で回転させた後、基板2を停止させる。このような基板2の第4速度および第5速度による回転、および第6速度による回転と停止を繰り返すことにより、基板2上において第2めっき液72cを撹拌する。なお、基板2の第4速度および第5速度による回転、および第6速度による回転と停止を繰り返すことなく、基板2上において第2めっき液72cを撹拌することもできる。

0094

次に基板2を第5速度(2〜18rpm)と同様の第7速度(13〜18rpm)で回転させながら基板2上に第2めっき液72cを間欠的に供給する。

0095

このことにより、第5速度で基板2を回転させて第2めっき液72cを基板2の周縁部に向って放射状に移動させた際に生じる第2めっき液72cの放射むらを基板2の表面全域から除去することができる。

0096

次に基板2上に第2めっき液72cを供給しながら、基板2を第5速度(2〜18rpm)より大きな第6速度(40rpm)で回転させた後、基板2を停止させる。このような基板2の回転と停止を繰り返すことにより、基板2上において、第2めっき液72cを撹拌することができる。

0097

なお、第2めっき液72cの放射むらを除去する工程の後に第2めっき液72cを撹拌する場合、第2めっき液72cの放射むらを除去する工程の前に第2めっき液72cを撹拌する工程は、必ずしも実施する必要はない。

0098

次に基板2を300rpmで回転させ、吐出ノズル54aからDIWを供給して、基板2に対して第2リンス処理を行なう。この場合、吐出ノズル54aは基板2の中央部上方に停止させておく。

0099

次に基板2を300rpmで回転させ、吐出ノズル54aからIPAを基板2上に供給するとともに、基板2上に図示しないN2ガス供給ノズルからN2ガスを供給して基板2に対する第2乾燥処理を施す。

0100

このように本実施の形態によれば、第1めっき工程S21においては、基板2の表面全域に均一な厚みの第1めっき層13を形成することができるとともに凹部12の上部に優先的に第1めっき層13を形成することができる。また第2めっき工程S31においては、凹部12の下部に均一な第2めっき層14を形成することができる。このため、第1めっき層13および第2めっき層14を含むめっき層15として形成されるバリア膜の厚みを、基板2の表面全域および凹部12内において略均一にすることができる。なお、上述の第1めっき工程S21および第2めっき工程S31が実施される時間は、めっき層15の厚みが凹部12内の位置に依らず略均一になり、かつ、めっき層15の厚みが全体的に所望の厚みにまで到達するよう、適切に調整される。

0101

このようにして、表面全域および凹部12内面にめっき層15からなるバリア膜が形成された基板2を得ることができる。

0102

その後、図6Gに示すように、めっき層15からなるバリア膜上にシード膜16が形成されてもよい。また、シード膜16によって覆われた凹部12内に、銅などの金属材料を含む配線17が形成されてもよい。シード膜16および配線17を形成する方法が特に限られることはないが、例えば無電解めっき法が用いられ得る。この際、めっき層15からなるバリア膜を形成する場合と同様に、含有されている添加剤の濃度が異なる2種類のめっき液が用いられてもよい。また、上記の実施の形態では、凹部12内のめっき層15を第1めっき層13を形成した後に第2めっき層14を形成するようにしたが、凹部12内に第2めっき層14を形成した後に第1めっき層13を形成するようにしてもよい。

0103

2基板
12 凹部
13 第1めっき層
14 第2めっき層
15 めっき層
20 めっき処理装置
30 第1めっき機構
40 第2めっき機構
71 第1めっき液供給機構
71c 第1めっき液
72 第2めっき液供給機構
72c 第2めっき液
73c前処理液
101ケーシング
110基板保持機構
160 制御機構

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ