特許 6184921 めっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体

(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】6184921

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】めっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   C23C 18/16 20060101AFI20170814BHJP

   C23C 18/34 20060101ALI20170814BHJP

   C23C 18/40 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   C23C18/16 B

   C23C18/34

   C23C18/40

【請求項の数】16

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-169670(P2014-169670)

(22)【出願日】2014年8月22日

(65)【公開番号】特開2016-44331(P2016-44331A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2016年7月19日

(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】100117787

【弁理士】

【氏名又は名称】勝沼 宏仁

(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】稲 富 裕一郎

(72)【発明者】

【氏名】田 中 崇

【審査官】 宮本 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１８００６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２５１３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０３８０８８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １８／００−２０／０８

Ｈ０１Ｌ ２１／２８−２１／２８８

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３２１３

Ｈ０１Ｌ ２１／４４−２１／４４５

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ ２３／５２２

Ｈ０１Ｌ ２３／５３２

Ｈ０１Ｌ ２９／４０−２９／４７

Ｈ０５Ｋ １／１１

Ｈ０５Ｋ ３／１０−３／２６

Ｈ０５Ｋ ３／３８−３／４２

(57)【特許請求の範囲】

【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、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、前記基板の表面および前記凹部内面に第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ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度と、前記第２めっき液に含有されるビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度とが異なっており、これにより、前記凹部内面の第１めっき層および第２めっき層の優先的に形成される位置を異なるようにし、
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、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、前記基板の表面および前記凹部内面に第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ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度と、前記第２めっき液に含有されるビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度とが異なっており、これにより、前記凹部内面の第１めっき層および第２めっき層の優先的に形成される位置を異なるようにし、
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】

前記めっき層は、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、めっき層を前記基板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前記基板表面および前記凹部内面に第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ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度と、前記第２めっき液に含有されるビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度とが異なっており、これにより、前記凹部内面の第１めっき層および第２めっき層の優先的に形成される位置を異なるようにし、
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、めっき層を前記基板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前記基板表面および前記凹部内面に第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ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度と、前記第２めっき液に含有されるビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度とが異なっており、これにより、前記凹部内面の第１めっき層および第２めっき層の優先的に形成される位置を異なるようにし、
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】

前記めっき層は、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、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、前記基板の表面および前記凹部内面に第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ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度と、前記第２めっき液に含有されるビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度とが異なっており、これにより、前記凹部内面の第１めっき層および第２めっき層の優先的に形成される位置を異なるようにし、
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、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、前記基板の表面および前記凹部内面に第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ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度と、前記第２めっき液に含有されるビス（３−スルホプロピル）ジスルフィドを含む添加剤の濃度とが異なっており、これにより、前記凹部内面の第１めっき層および第２めっき層の優先的に形成される位置を異なるようにし、
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。

【発明の詳細な説明】

【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や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や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に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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−１７７５３８号公報

【発明の概要】

【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や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】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】図２（ａ）（ｂ）は、図１に示すめっき処理装置の平面図。

【図3】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】図４は、第１前処理機構に前処理液を供給する前処理液供給機構を示す図。

【図5】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】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】図６Ｂは、第１めっき液を供給する工程を示す図。

【図6C】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】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】図６Ｅは、第２めっき液を供給する工程を示す図。

【図6F】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】図６Ｇは、凹部内に配線材料を埋め込む工程を示す図。

【図7】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】図８は、第１のめっき工程を示すフローチャート。

【図9】図９は、第２のめっき工程を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【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、ＣＯ_２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、気体を引き込む開口部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を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、錯化剤や還元剤（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中の溶存酸素や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を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や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。

【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（ＳＦ_６）を用いたエッチングステップとＣ_４Ｆ_８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。

【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（ＳｉＯ_２）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、ＣＯ_２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Ｎ_２ガス供給ノズルからＮ_２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Ｎ_２ガス供給ノズルからＮ_２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。

【符号の説明】

【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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図6G】

【図7】

【図8】

【図9】