特許 5968657 めっき処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5968657

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】めっき処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   C23C 18/18 20060101AFI20160728BHJP

   C23C 18/16 20060101ALI20160728BHJP

   C25D 5/54 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   C23C18/18

   C23C18/16 B

   C25D5/54

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-65489(P2012-65489)

(22)【出願日】2012年3月22日

(65)【公開番号】特開2013-194306(P2013-194306A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2014年8月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100106655

【弁理士】

【氏名又は名称】森 秀行

(72)【発明者】

【氏名】田 中 崇

(72)【発明者】

【氏名】稲 富 裕一郎

(72)【発明者】

【氏名】水 谷 信 崇

(72)【発明者】

【氏名】齋 藤 祐 介

(72)【発明者】

【氏名】岩 下 光 秋

【審査官】 井上 由美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１５２４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１８８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１６６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１２２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５３７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６７３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１４９３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １８／００−１８／５４

Ｃ２５Ｄ ５／００−５／５６

Ｈ０５Ｋ １／０９

Ｈ０５Ｋ ３／１８

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

Ｈ０１Ｌ ２１／２８８

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ ２３／５２２

Ｈ０１Ｌ ２１／３２１３

Ｈ０１Ｌ ２３／５３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に形成された凹部に対してめっき処理を施すめっき処理方法において、
基板を準備する工程と、
基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、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工程と、
基板を加熱してめっき層を焼きしめる工程と、
特定機能を有する前記めっき層が前記内面に形成された前記凹部に導電性材料を埋め込む工程と、を備え、
めっき層の形成工程とめっき層の焼きしめ工程を少なくとも二回以上繰り返すことにより、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層と、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層とからめっき層積層体を形成し、
第１回目のめっき層の形成工程および第２回目のめっき層の形成工程において、使用するめっき液の主成分は同一であり、めっき液の他の成分、めっき温度、およびめっき層の膜厚のうち、少なくとも１つは互いに異なり、第１回目のめっき層の焼きしめ工程において、第２回目のめっき層の焼きしめ工程よりも焼きしめ温度を高くし、焼きしめ時間を長くして水分を放出させることを特徴とするめっき処理方法。

【請求項2】

めっき層積層体の各めっき層は、Ｃｕ拡散防止膜としての機能を有することを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。

【請求項3】

めっき層積層体の各めっき層は、電解Ｃｕめっき層形成用のシード膜としての機能を有することを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。

【請求項4】

めっき層積層体を形成する前に、基板上に触媒を吸着させて触媒吸着層を形成することを特徴とする請求項２記載のめっき処理方法。

【請求項5】

触媒吸着層を形成する前に、基板上にカップリング剤を吸着させて密着層を形成することを特徴とする請求項４記載のめっき処理方法。

【請求項6】

めっき層積層体の第１めっき層は、触媒吸着層上に形成され、第２めっき層は自己触媒めっき作用により第１めっき層上に形成されることを特徴とする請求項４記載のめっき処理方法。

【請求項7】

前記めっき層を焼きしめる工程は、不活性雰囲気または真空で行われることを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。

【請求項8】

基板に形成された凹部に対してめっき処理を施すめっき処理システムにおいて、 前記凹部に導電性材料が埋め込まれる前に、基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、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層形成部と、 基材を加熱してめっき層を焼きしめるめっき層焼きしめ部と、
めっき層形成部と、めっき層焼きしめ部との間で基板を搬送する基板搬送部と、
めっき層形成部、めっき層焼きしめ部および基板搬送部を制御する制御部とを備え、
制御部はめっき層形成部におけるめっき層の形成工程と、めっき層焼きしめ部におけるめっき層の焼きしめ工程を少なくとも二回以上繰り返すことにより、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層と、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層とからめっき層積層体を形成し、
第１回目のめっき層の形成工程および第２回目のめっき層の形成工程において、使用するめっき液の主成分は同一であり、めっき液の他の成分、めっき温度、およびめっき層の膜厚のうち、少なくとも１つは互いに異なり、第１回目のめっき層の焼きしめ工程において、第２回目のめっき層の焼きしめ工程よりも焼きしめ温度を高くし、焼きしめ時間を長くして水分を放出させることを特徴とするめっき処理システム。

【請求項9】

めっき層積層体を形成する前に、基板上に触媒を吸着させて触媒吸着層を形成する触媒吸着層形成部を設けたことを特徴とする請求項８記載のめっき処理システム。

【請求項10】

触媒吸着層を形成する前に基板上にカップリング剤を吸着させて密着層を形成する密着層形成部を設けたことを特徴とする請求項９記載のめっき処理システム。

【請求項11】

めっき処理システムに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、
めっき処理方法は、
凹部が形成された基板を準備する工程と、
基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、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工程と、
基板を加熱してめっき層を焼きしめる工程と、
特定機能を有する前記めっき層が前記内面に形成された前記凹部に導電性材料を埋め込む工程と、を備え、
めっき層の形成工程とめっき層の焼きしめ工程を少なくとも二回以上繰り返すことにより、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層と、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層とからめっき層積層体を形成し、
第１回目のめっき層の形成工程および第２回目のめっき層の形成工程において、使用するめっき液の主成分は同一であり、めっき液の他の成分、めっき温度、およびめっき層の膜厚のうち、少なくとも１つは互いに異なり、第１回目のめっき層の焼きしめ工程において、第２回目のめっき層の焼きしめ工程よりも焼きしめ温度を高くし、焼きしめ時間を長くして水分を放出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】

本発明は基板に対してめっきを施すめっき処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＬＳＩなどの半導体装置は、実装面積の省スペース化や処理速度の改善といった課題に対応するべく、より一層高密度化することが求められている。高密度化を実現する技術の一例として、複数の配線基板を積層することにより三次元ＬＳＩなどの多層基板を作製する多層配線技術が知られている。

【0003】

多層配線技術においては一般に、配線基板間の導通を確保するため、配線基板を貫通するとともに銅（Ｃｕ）などの導電性材料が埋め込まれた貫通ビアホールが配線基板に設けられている。導電性材料が埋め込まれた貫通ビアホールを作製するための技術の一例として、無電解めっき法が知られている。

【0004】

配線基板を作製する具体的な方法として、凹部が形成された基板を準備し、次に、基板の凹部内にＣｕ拡散防止膜としてのバリア膜を形成し、このバリア膜上にシード膜を無電解Ｃｕめっきにより、形成する方法が知られている。その後凹部内に電解ＣｕめっきによりＣｕが埋め込まれ、Ｃｕが埋め込まれた基板は、化学機械研磨などの研磨方法によって薄膜化され、これによって、Ｃｕが埋め込まれた貫通ビアホールを有する配線基板が作製される。

【0005】

上述した配線基板のうちバリア膜を形成する場合、基板に対して予め触媒を吸着させて触媒吸着層を形成しておき、この触媒吸着層上にめっき処理を施すことによりＣｏ−Ｗ−Ｂ層からなるバリア膜が得られる。バリア膜はその後、焼しめられて内部の水分が除去され、かつ金属間結合が強化される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−１８５１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述のようにＣｕ拡散防止膜としてのバリア膜は、めっき処理により形成され、その後に焼きしめられて、内部の水分除去および金属間結合が強化される。

【0008】

しかしながらバリア膜はこの焼きしめ時に基板との間で応力が生じ、基板との密着性が弱まる可能性がある。

【0009】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板上にめっき処理によりバリア膜を形成し、このバリア膜を焼きしめた場合でも、バリア膜と基板との密着性を維持することができるめっき処理方法、めっき処理システム、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】

【0010】

本発明は、基板に形成された凹部に対してめっき処理を施すめっき処理方法において、基板を準備する工程と、基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、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工程と、基板を加熱してめっき層を焼きしめる工程と、特定機能を有する前記めっき層が前記内面に形成された前記凹部に導電性材料を埋め込む工程と、を備え、めっき層の形成工程とめっき層の焼きしめ工程を少なくとも二回以上繰り返すことにより、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層と、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層とからめっき層積層体を形成し、第１回目のめっき層の形成工程および第２回目のめっき層の形成工程において、使用するめっき液の主成分は同一であり、めっき液の他の成分、めっき温度、およびめっき層の膜厚のうち、少なくとも１つは互いに異なり、第１回目のめっき層の焼きしめ工程において、第２回目のめっき層の焼きしめ工程よりも焼きしめ温度を高くし、焼きしめ時間を長くして水分を放出させることを特徴とするめっき処理方法である。

【0011】

本発明は、基板に形成された凹部に対してめっき処理を施すめっき処理システムにおいて、前記凹部に導電性材料が埋め込まれる前に、基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、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層形成部と、基材を加熱してめっき層を焼きしめるめっき層焼きしめ部と、めっき層形成部と、めっき層焼きしめ部との間で基板を搬送する基板搬送部と、めっき層形成部、めっき層焼きしめ部および基板搬送部を制御する制御部とを備え、制御部はめっき層形成部におけるめっき層の形成工程と、めっき層焼きしめ部におけるめっき層の焼きしめ工程を少なくとも二回以上繰り返すことにより、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層と、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層とからめっき層積層体を形成し、第１回目のめっき層の形成工程および第２回目のめっき層の形成工程において、使用するめっき液の主成分は同一であり、めっき液の他の成分、めっき温度、およびめっき層の膜厚のうち、少なくとも１つは互いに異なり、第１回目のめっき層の焼きしめ工程において、第２回目のめっき層の焼きしめ工程よりも焼きしめ温度を高くし、焼きしめ時間を長くして水分を放出させることを特徴とするめっき処理システムである。

【0012】

本発明は、めっき処理システムに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、めっき処理方法は、凹部が形成された基板を準備する工程と、基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、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工程と、基板を加熱してめっき層を焼きしめる工程と、特定機能を有する前記めっき層が前記内面に形成された前記凹部に導電性材料を埋め込む工程と、を備え、めっき層の形成工程とめっき層の焼きしめ工程を少なくとも二回以上繰り返すことにより、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層と、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層とからめっき層積層体を形成し、第１回目のめっき層の形成工程および第２回目のめっき層の形成工程において、使用するめっき液の主成分は同一であり、めっき液の他の成分、めっき温度、およびめっき層の膜厚のうち、少なくとも１つは互いに異なり、第１回目のめっき層の焼きしめ工程において、第２回目のめっき層の焼きしめ工程よりも焼きしめ温度を高くし、焼きしめ時間を長くして水分を放出させることを特徴とする記憶媒体である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、第１回目のめっき層形成工程およびめっき層焼きしめ工程により得られた第１めっき層と、第２回目のめっき層形成工程およびめっき層焼きしめ工程により得られた第２めっき層とによってめっき層積層体が得られる。めっき層積層体の第１めっき層および第２めっき層は、いずれもめっき層積層体の厚さより薄くなっており、第１めっき層の焼きしめ時に予め強い密着層が形成されるため、および第２めっき層の焼きしめ時に生じる第２めっき層の応力によって生じる剥がれを、めっき層積層体と同一厚さのめっき層を一度に焼きしめる場合に比べて抑えることができる。このため第１めっき層および第２めっき層と、下地層との間の密着性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施の形態におけるめっき処理システムを示すブロック図。

【図2】図２は、本発明の実施の形態におけるめっき処理方法を示すフローチャート。

【図3】図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態におけるめっき処理方法が施される基板を示す図。

【図4】図４は、Ｃｕ拡散防止膜としてのめっき層積層体を示す断面図。

【図5】図５は、めっき層形成部を示す側断面図。

【図6】図６は、めっき層形成部を示す平面図。

【図7】図７は、めっき層焼きしめ部を示す側断面図。

【図8】図８は、本発明の変形例を示すシード膜としてのめっき層積層体を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

めっき処理システム
図１乃至図７により本発明の一実施の形態について説明する。

【0016】

まず図１により本発明によるめっき処理システムについて述べる。

【0017】

図１に示すように、めっき処理システム１０は半導体ウエハ等の凹部２ａを有する基板（シリコン基板）２に対してめっき処理を施すものである。

【0018】

このようなめっき処理システム１０は、基板２を収納したカセット（図示せず）が載置されるカセットステーション１８と、カセットステーション１８上のカセットから基板２を取り出して搬送する基板搬送アーム１１と、基板搬送アーム１１が走行する走行路１１ａとを備えている。

【0019】

また走行路１１の一側に、基板２上にシランカップリング剤等のカップリング剤を吸着させて後述する密着層２１を形成する密着層形成部１２と、基板２の密着層２１上に触媒を吸着させて後述する触媒吸着層２２を形成する触媒吸着層形成部１３と、基板２の触媒吸着層２２上に後述するＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層２３ａ、２３ｂを形成するめっき層形成部１４とが配置されている。

【0020】

また走行路１１の他側に、基板２に形成されためっき層２３ａ、２３ｂを焼きしめるめっき層焼きしめ部１５と、基板２に形成されためっき層２３ａ、２３ｂ上に、後述するシード膜として機能する無電解銅めっき層（無電解Ｃｕめっき層）２４を形成するための無電解Ｃｕめっき層形成部１６が配置されている。

【0021】

まためっき層焼きしめ部１５に隣接して、基板２に形成された凹部２ａ内に、無電解Ｃｕめっき層２４をシード膜として電解銅めっき層（電解Ｃｕめっき層）２５を充てんするための電解Ｃｕめっき層形成部１７が配置されている。

【0022】

なお、めっき層形成部１４において第１めっき層２３ａが形成された後、この第１めっき層２３ａがめっき層焼きしめ部１５において焼きしめられる。さらにめっき層形成部１４において、焼きしめられた第１めっき層２３ａ上に第２めっき層２３ｂが重ねて形成され、この第２めっき層２３ｂはめっき層焼きしめ部１５において焼きしめられる。

【0023】

このようにして、基板２の触媒吸着層２２上に、第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとからなるめっき層積層体２３が形成される。

【0024】

このような構成からなるめっき層積層体２３の第１めっき層２３ａおよび第２めっき層２３ｂは、いずれもＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する。

【0025】

また上述しためっき処理システムの各構成部材、例えばカセットステーション１８、基板搬送アーム１１、密着層形成部１２、触媒吸着層形成部１３、めっき層形成部１４、めっき層焼きしめ部１５、無電解Ｃｕめっき層形成部１６および電解Ｃｕめっき層形成部１７は、いずれも制御部１９に設けた記憶媒体１９Ａに記録された各種のプログラムに従って制御部１９で駆動制御され、これによって基板２に対する様々な処理が行われる。ここで、記憶媒体１９Ａ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１９Ａとしては、コンピューターで読み取り可能な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。

【0026】

次にＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する第１めっき層２３ａおよび第２めっき層２３ｂを形成するためのめっき層形成部１４、めっき層焼きしめ部１５および無電解Ｃｕめっき層形成部１６について更に述べる。

【0027】

このうち、めっき層形成部１４、および無電解Ｃｕめっき層形成部１６は、いずれも図５および図６に示すめっき処理装置から構成することができる。

【0028】

このようなめっき処理装置１４および１６は、図５および図６に示すとおりのものである。

【0029】

すなわち、めっき処理装置１４、１６は、図５および図６に示すように、ケーシング１０１の内部で基板２を回転保持するための基板回転保持機構（基板収容部）１１０と、基板２の表面にめっき液や洗浄液などを供給する液供給機構３０，９０と、基板２から飛散しためっき液や洗浄液などを受けるカップ１０５と、カップ１０５で受けためっき液や洗浄液を排出する排出口１２４，１２９，１３４と、排出口に集められた液を排出する液排出機構１２０，１２５，１３０と、基板回転保持機構１１０、液供給機構３０，９０，カップ１０５、および液排出機構１２０，１２５，１３０を制御する制御機構１６０と、を備えている。

【0030】

（基板回転保持機構）
このうち基板回転保持機構１１０は、図５および図６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１１１と、回転軸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１１１を回転駆動する回転機構１６２と、を有している。このうち回転機構１６２は、制御機構１６０により制御され、回転機構１６２によって回転軸１１１が回転駆動され、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。

【0031】

（液供給機構）
次に、基板２の表面にめっき液や洗浄液などを供給する液供給機構３０，９０について、図５および図６を参照して説明する。液供給機構３０，９０は、基板２の表面に対してめっき処理を施すめっき液を供給するめっき液供給機構３０と、基板２の表面に洗浄処理液を供給する洗浄処理液供給機構９０と、を含んでいる。

【0032】

図５および図６に示すように、吐出ノズル３２は、ノズルヘッド１０４に取り付けられている。またノズルヘッド１０４は、アーム１０３の先端部に取り付けられており、このアーム１０３は、上下方向に延伸可能となっており、かつ、回転機構１６５により回転駆動される支持軸１０２に固定されている。めっき液供給機構３０のめっき液供給管３３はアーム１０３の内側に配置されている。このような構成により、めっき液を、吐出ノズル３２を介して基板２の表面の任意の箇所に所望の高さから吐出することが可能となっている。

【0033】

〔洗浄処理液供給機構９０〕
洗浄処理液供給機構９０は、後述するように基板２の洗浄工程において用いられるものであり、図５に示すように、ノズルヘッド１０４に取り付けられたノズル９２を含んでいる。この場合、ノズル９２から、洗浄処理液またはリンス処理液のいずれかが選択的に基板２の表面に吐出される。

【0034】

（液排出機構）
次に、基板２から飛散しためっき液や洗浄液などを排出する液排出機構１２０，１２５，１３０について、図５を参照して説明する。図５に示すように、ケーシング１０１内には、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５が配置されている。液排出機構１２０，１２５，１３０は、それぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集められる液を排出するものとなっている。

【0035】

図５に示すように、めっき液排出機構１２０，１２５は、流路切換器１２１，１２６により切り替えられる回収流路１２２，１２７および廃棄流路１２３，１２８をそれぞれ有している。このうち回収流路１２２，１２７は、めっき液を回収して再利用するための流路であり、一方、廃棄流路１２３，１２８は、めっき液を廃棄するための流路である。なお図２に示すように、処理液排出機構１３０には廃棄流路１３３のみが設けられている。

【0036】

また図５および図６に示すように、基板収容部１１０の出口側には、めっき液３５を排出するめっき液排出機構１２０の回収流路１２２が接続され、この回収流路１２２のうち基板収容部１１０の出口側近傍に、めっき液３５を冷却する冷却バッファ１２０Ａが設けられている。

【0037】

次にめっき層焼きしめ部１５について述べる。

【0038】

めっき層焼きしめ部１５は、図７に示すように、密閉された密閉ケーシング１５ａと、密閉ケーシング１５ａ内部に配置されたホットプレート１５Ａとを備えている。

【0039】

めっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａには、基板２を搬送するための搬送口（図示せず）が設けられ、また密閉ケーシング１５ａ内にはＮ_２ガス供給口１５ｃからＮ_２ガスが供給される。

【0040】

同時に密閉ケーシング１５ａ内は排気口１５ｂにより排気され、密閉ケーシング１５ａ内をＮ_２ガスで充満させることにより、密閉ケーシング１５ａ内を不活性雰囲気に保つことができる。

【0041】

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図２および図３により説明する。

【0042】

まず前工程において、半導体ウエハ等からなる基板（シリコン基板）２に対して凹部２ａが形成され、凹部２ａが形成された基板２が本発明によるめっき処理システム１０内に搬送される。

【0043】

そしてめっき処理システム１０の密着層形成部１２内において、凹部２ａを有する基板２上に密着層２１が形成される（図２および図３（ａ））。

【0044】

ここで基板２に凹部２ａ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、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が、特にアスペクト比（孔の深さ／孔の径）の大きな孔を形成するには、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）の技術の採用した方法をより好適に採用でき、特に、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を用いたエッチングステップとＣ4Ｆ8などのテフロン系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。

【0045】

また密着層形成部１２は加熱部を有する真空室（図示せず）を有し、この密着層形成部１２内において、凹部２ａを有する基板２上にシランカップリング剤等のカップリング剤が吸着され、このようにして基板２上に密着層２１が形成される（ＳＡＭ処理）。シランカップリング剤を吸着させて形成された密着層２１は、後述する触媒吸着層２２と基板２との密着性を向上させるものである。

【0046】

密着層形成部１２において密着層２１が形成された基板２は、基板搬送アーム１１によって触媒吸着層形成部１３へ送られる。そしてこの触媒吸着層形成部１３において、基板２の密着層２１上に、例えば触媒となるＰｄイオンが吸着されて触媒吸着層２２が形成される（図３（ｂ））。

【0047】

触媒吸着処理としては、例えば、基板２に対して塩化パラジウム水溶液をノズルにより吹付け、触媒となるＰｄイオンを基板２の表面に吸着させる処理を採用することができる。具体的には、基板２に対して塩化スズ溶液を吹付け、スズイオンを基板２表面に吸着し、次に、基板２に塩化パラジウム水溶液を吹付けてスズイオンをＰｄイオンと置換してＰｄイオンを吸着させ、さらに、基板２に水酸化ナトリウムを吹付けて余分なスズイオンを取り除く。

【0048】

このように、触媒吸着形成部１３において基板２上に触媒吸着層２２を形成した後、基板２は基板搬送アーム１１によってめっき層形成部１４へ送られる。

【0049】

次にめっき層形成部１４において、基板２の触媒吸着層２２上に、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する第１めっき層２３ａが形成される（図３（ｃ）および図４）。

【0050】

この場合、めっき層形成部１４は、図５および図６に示すようなめっき処理装置からなり、基板２の触媒吸着層２２上に無電解めっき処理を施すことにより第１めっき層２３ａを形成することができる。

【0051】

めっき層形成部１４において第１めっき層を形成する場合、めっき液としては、例えばＣｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を用いることができ、めっき液の温度は４０〜７５℃（好ましくは６５℃）に保たれている。

【0052】

Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を基板２上に供給することにより、基板２の触媒吸着層２２上に無電解めっき処理により、Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含む第１めっき層２３ａが形成される。

【0053】

次に触媒吸着層２２上に第１めっき層２３ａが形成された基板２は、基板搬送アーム１１により、めっき層形成部１４からめっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内へ送られる。そして、このめっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内において、基板２は、酸化を抑制するためにＮ_２ガスが充てんされた不活性雰囲気中でホットプレート１５Ａ上で加熱される。このようにして基板２の第１めっき層２３ａが焼きしめられる（Ｂａｋｅ処理）。

【0054】

めっき層焼きしめ部１５において、第１めっき層２３ａを焼きしめる際の焼きしめ温度は、１５０〜２００℃、焼きしめ時間は１０〜３０分となっている。

【0055】

このように基板２上の第１めっき層２３ａを焼きしめることにより、第１めっき層２３ａ内の水分を外方へ放出することができ、同時に第１めっき層２３ａ内の金属間結合を高めることができる。 次にめっき層焼きしめ部１５において加熱された基板２は、基板搬送アーム１１により再びめっき層形成部１４へ送られる。その後めっき層形成部１４において、基板２に対して無電解めっき処理が施され、第１めっき層２３ａ上に自己触媒めっき作用により第２めっき層２３ｂが形成される。

【0056】

基板２の第１めっき層２３ａ上に第２めっき層２３ｂを形成する場合、第１めっき層２３ａを形成する場合と同様、めっき液としてＣｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を用いることができ、めっき液の温度も第１めっき層２３ａを形成する場合と同様、４０〜７５℃（好ましくは６５℃）に保たれている。

【0057】

なお、めっき層形成部１４において第２めっき層２３ｂを形成する際、第１めっき層２３ａを形成する場合と異なり、Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液の代わりに、めっき液としてＣｏ−Ｗ−Ｐを含むめっき液を用い、めっき温度を４０〜８０℃好ましくは７０℃に設定することもできる。

【0058】

いずれにしても、第２めっき層２３ｂを形成する場合、第１めっき層２３ａと同様の金属（Ｃｏ−Ｗ）を含むめっき液が用いられ、このようにして形成された第２めっき層２３ｂもＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する。

【0059】

なお、上記では第１めっき層２３ａ、第２のめっき層２３ｂを形成する場合、Ｃｏ−Ｗを含むめっき液を用いたが、これに限らず、第１めっき層２３ａを形成するためにＣｏを含むめっき液を用い、第２めっき層２３ｂを形成するためにＣｏ−Ｗを含むめっき液を用いてもよい。あるいは第１めっき層２３ａを形成するためにＣｏ−Ｗを含むめっき液を用い、第２めっき層２３ｂを形成するためにＣｏを含むめっき液を用いてもよい。さらに第１めっき層２３ａを形成するためのめっき液および第２めっき層２３ｂを形成するためのめっき液の組合せのパターンとしては、Ｃｏ−Ｐを含むめっき液、Ｃｏ−Ｂを含むめっき液、Ｃｏ−Ｗを含むめっき液、Ｃｏ−Ｗ−Ｐを含むめっき液、Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液等、コバルト系材料を含むめっき液の中から任意に選択することができる。

【0060】

次にめっき層形成部１４において第２めっき層２３ｂが形成された基板２は、基板搬送アーム１１によってめっき層形成部１４からめっき層焼きしめ部１５へ再び送られる。そしてめっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内で、基板２はホットプレート１５Ａにより加熱され、第２めっき層２３ｂの焼きしめが行なわれる。

【0061】

第２めっき層２３ｂを焼きしめる場合の焼きしめ温度および焼きしめ時間は、第１めっき層２３ａの焼きしめる場合の焼きしめ温度および焼きしめ時間と略同一となっている。しかしながら、第２めっき層２３ｂに対する焼きしめ温度および焼きしめ時間を第１めっき層２３ａに対する焼きしめ温度および焼きしめ時間と異なるように設定してもよい。 基板２上の第２めっき層２３ｂを焼きしめることにより、第２めっき層２３ｂ内の水分を外方へ放出することができ、同時に第２めっき層２３ｂ内の金属間結合を高めることができる。

【0062】

このようにして、基板２上に第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂからなり、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層積層体２３を形成することができる。

【0063】

一般にめっき層２３ａ、２３ｂを焼きしめることにより、めっき層２３ａ、２３ｂ間の金属間結合を高めることができるが、焼きしめられるめっき層の層厚が大きい場合、下地層とめっき層との間でめっき層の形状変化に伴なう応力が生じる。

【0064】

本実施の形態によれば、バリア膜として機能するめっき層積層体２３は、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層２３ａと、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層２３ｂとからなるため、第１回目あるいは第２回目の焼きしめ工程において焼きしめられるめっき層の厚みをめっき層積層体２３全体に比べて小さくすることができる。

【0065】

このため各々のめっき層２３ａ、２３ｂの焼きしめ時に下地層（例えば触媒吸着層２２）との間に生じる応力を小さくして、めっき層２３ａ、２３ｂと下地層との間の密着性を高めることができる。

【0066】

なお、下地層との間に生じる応力を小さくして、めっき層２３ａ、２３ｂと下地層２２との間の密着性を高めるために、第２めっき層２３ｂの膜厚よりも第１めっき層２３ａの膜厚を薄く形成した方が好ましい。また、めっき層２３ａ、２３ｂの焼きしめ工程においては第２めっき層２３ｂよりも第１めっき層２３ａの焼きしめ温度を高くしたり、焼きしめ時間を長くしたりして十分に水分を放出させることが好ましい。

【0067】

また、めっき層積層体２３は、第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとを有する場合に限らず、第１めっき層２３ａおよび第２めっき層２３ｂに加えて更に追加の第３めっき層および第４めっき層を有していてもよい。

【0068】

このようにしてバリア膜として機能するめっき層積層体２３が形成された基板２は、その後基板搬送アーム１１により無電解Ｃｕめっき層形成部１６に送られる。

【0069】

次に無電解Ｃｕめっき層形成部１６において、基板２のめっき層積層体２３上に、電解Ｃｕめっき層２５を形成するためのシード膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４が形成される（図３（ｄ））。

【0070】

この場合、無電解Ｃｕめっき層形成部１６は、図５および図６に示すようなめっき処理装置からなり、基板２のめっき層積層体２３上に無電解めっき処理を施すことにより、無電解Ｃｕめっき層２４を形成することができる。

【0071】

無電解Ｃｕめっき層形成部１６において形成された無電解Ｃｕめっき層２４は、電解Ｃｕめっき層２５を形成するためのシード膜として機能するものであり、無電解Ｃｕめっき層形成部１６において用いられるめっき液には、銅イオン源となる銅塩、例えば硫酸銅、硝酸銅、塩化銅、臭化銅、酸化銅、水酸化銅、ピロリン酸銅などが含まれている。まためっき液には、銅イオンの錯化剤および還元剤がさらに含まれている。まためっき液には、めっき反応の安定性や速度を向上させるための様々な添加剤が含まれていてもよい。

【0072】

このようにして無電解Ｃｕめっき層２４が形成された基板２は、基板搬送アーム１１により、電解Ｃｕめっき層形成部１７へ送られる。なお、無電解Ｃｕめっき層２４が形成された基板２を焼きしめ部１５に送って焼きしめた後、電解Ｃｕめっき層形成部１７へ送ってもよい。次に電解Ｃｕめっき層形成部１７において、基板２に対して電解Ｃｕめっき処理が施され、基板２の凹部２ａ内に無電解Ｃｕめっき層２４をシード膜として電解Ｃｕめっき層２５が充てんされる（図３（ｅ））。

【0073】

その後基板２は、めっき処理システム１０から外方へ排出され、基板２の裏面側（凹部２ａと反対側）が化学機械研磨される（図３（ｆ））。

【0074】

以上のように本実施の形態によれば、バリア膜として機能するめっき層積層体２３を、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られ第１めっき層２３ａと、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層２３ｂとから構成した。このため各々のめっき層２３ａ、２３ｂの焼きしめ時に生じる下地層との応力を小さく抑えて、下地層の密着性を向上させることができる。

【0075】

変形例
次に本発明の変形例について述べる。上記実施の形態において、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）を有するめっき層積層体２３が、第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとを有する例を示したが、これに限らずシード膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４を第１めっき層２４ａと第２めっき層２４ｂとを有するめっき層積層体２４から構成してもよい（図８）。

【0076】

この場合、無電解Ｃｕめっき層２４の第１めっき層２４ａは、無電解Ｃｕめっき形成部１６において第１回目のめっき層の形成工程により形成された後、めっき層焼きしめ部１５において第１回目のめっき層の焼きしめ工程により焼きしめられる。また第２めっき層２４ｂは無電解Ｃｕめっき形成部１６において第２回目のめっき層の形成工程により形成された後、めっき層焼きしめ部１５において第２回目のめっき層の焼きしめ工程により焼きしめられる。このようにして第１めっき層２４ａと第２めっき層２４ｂとを有し、電解Ｃｕめっき層２５のシード膜として機能するめっき層積層体２４が得られる。

【0077】

なお、上記実施例では電解Ｃｕめっき処理で電解Ｃｕめっき層が充填される例を示したが、これに限ることはなく、電解Ｃｕめっき処理に替わり無電解Ｃｕめっき処理でＣｕめっき層を形成してもよい。

【0078】

また、上記実施例においては、第１めっき層２３ａおよび第２めっき層２３ｂを焼きしめる場合に、めっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内において、基板２を、Ｎ２ガスが充てんされた不活性雰囲気中でホットプレート１５Ａ上で加熱した例を示したが、これに限ることはなく、例えば低温化や処理時間の短縮を目的として、密閉ケーシング１５ａ内を真空にして基板２をホットプレート１５Ａ上で加熱してもよい。

【0079】

また、上記実施例においては、めっき層形成部１４とめっき焼きしめ部１５とを各々の装置で行う例を示したが、これに限ることはなく、図５で示すめっき層形成部１４において、基板２の上方にランプ照射部２００（ＵＶ光など）または、基板２を覆うホットプレート（図示せず）などの加熱源を設け、めっき層形成部１４内でめっき層の焼きしめを行ってもよい。

【符号の説明】

【0080】

２ 基板
２ａ 凹部
１０ めっき処理システム
１１ 基板搬送アーム
１２ 密着層形成部
１３ 触媒吸着層形成部
１４ めっき層形成部
１５ めっき層焼きしめ部
１５Ａ ホットプレート
１５ａ 密閉ケーシング
１５ｂ 排気口
１５ｃ Ｎ_２ガス供給口
１６ 無電解Ｃｕめっき層形成部
１７ 電解Ｃｕめっき層形成部
１８ カセットステーション
１９ 制御部
１９Ａ 記憶媒体
２１ 密着層
２２ 触媒吸着層
２３ めっき層積層体
２３ａ 第１めっき層
２３ｂ 第２めっき層
２４ 無電解Ｃｕめっき層
２５ 電解Ｃｕめっき層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】