(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電解メッキ膜を成膜するための無電解メッキ液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ膜のエッチング液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ液及びエッチング液の被処理基板表面への供給が交互に繰り返し行われるようにする制御手段とを有するメッキ膜の形成装置を用いて、無電解メッキによる無電解メッキ膜の成膜工程と前記無電解メッキ膜のエッチング工程とを交互に繰り返し行うことにより、被処理基板表面に所望のメッキ膜を形成することを特徴とするメッキ膜の形成方法。
【請求項２】
前記成膜工程は無電解メッキ液を被処理基板表面に向かって射出することによって行われ、前記エッチング工程はエッチング液を被処理基板表面に向かって射出することによって行われることを特徴とする請求項１に記載のメッキ膜の形成方法。
【請求項３】
無電解メッキによる無電解メッキ膜の成膜工程と前記無電解メッキ膜のエッチング工程とを交互に繰り返し行うことにより被処理基板表面に所望のメッキ膜を形成するメッキ膜の形成方法であって、
前記成膜工程は無電解メッキ液に被処理基板を浸漬して無電解メッキを行うものであり、前記エッチング工程は成膜工程に用いた無電解メッキ液を用いて電解エッチングを行うものであることを特徴とするメッキ膜の形成方法。
【請求項４】
無電解メッキ膜を成膜するための無電解メッキ液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ膜のエッチング液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ膜の洗浄液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ液、エッチング液及び洗浄液の被処理基板表面への供給が繰り返し行われるようにする制御手段とを有するメッキ膜の形成装置を用いて、無電解メッキによる無電解メッキ膜の成膜工程と前記無電解メッキ膜のエッチング工程と前記無電解メッキ膜の洗浄工程とを繰り返し行うことにより、被処理基板表面に所望のメッキ膜を形成することを特徴とするメッキ膜の形成方法。
【請求項５】
前記成膜工程は無電解メッキ液を被処理基板表面に向かって射出することによって行われ、前記エッチング工程はエッチング液を被処理基板表面に向かって射出することによって行われ、前記洗浄工程は洗浄液を被処理基板表面に向かって射出することによって行われることを特徴とする請求項４に記載のメッキ膜の形成方法。
【請求項６】
無電解メッキ膜を成膜するための無電解メッキ液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ膜のエッチング液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ液及びエッチング液の被処理基板表面への供給が交互に繰り返し行われるようにする制御手段とを有することを特徴とするメッキ膜の形成装置。
【請求項７】
無電解メッキ膜を成膜するための無電解メッキ液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ膜のエッチング液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ膜の洗浄液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ液、エッチング液及び洗浄液の被処理基板表面への供給が繰り返し行われるようにする制御手段とを有することを特徴とするメッキ膜の形成装置。
【請求項８】
被処理基板表面に無電解メッキによって無電解メッキ膜の成膜を行う無電解メッキ液を収容する手段と、この収容手段に収容された無電解メッキ液を用いて前記無電解メッキ膜の電解エッチングを行う手段と、前記無電解メッキと前記電解エッチングとが交互に繰り返し行われるようにする制御手段とを有することを特徴とするメッキ膜の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電解メッキを用いたメッキ膜の形成方法及び形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無電解メッキを用いて金属膜を形成する場合、図７に示すように、メッキ漕５１に無電解メッキ液５２を満たし、このメッキ液に支持台５３に保持された半導体ウエハ５４を浸積して成膜を行っていた。しかしながら、このような装置を用いると、メッキ膜が連続的に成膜されるために制御性が悪く、下地に異常成長する様な核（特異点）があると、その部分において成膜が異常に増大するという問題があった。そのため、図８に示すように、下地１（シリコン基板や絶縁膜）上にシード層２を介して成膜された無電解メッキ膜３表面に凹凸が生じるといった問題や、特異点の部分がダストの原因になるといった問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の無電解メッキによる成膜方法では、メッキ膜が連続的に成膜されることに起因して、下地に特異点がある場合にその部分で成膜が異常に増大して平滑なメッキ膜が得られないという問題があった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、無電解メッキによってメッキ膜を形成する場合に、平滑なメッキ膜を得ることが可能な方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るメッキ膜の形成方法は、無電解メッキによる成膜工程とエッチング工程とを交互に（連続的に）繰り返し行うことにより被処理基板表面に所望のメッキ膜を形成することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、無電解メッキによる成膜工程とエッチング工程とを交互に繰り返すことにより、下地の特異点等に起因する無電解メッキ膜の異常成長部分をエッチングしながら無電解メッキ膜が形成されるため、平滑でステップカバレージに優れた無電解メッキ膜（特に金属メッキ膜）を形成することができる。
【０００７】
無電解メッキによる成膜工程とエッチング工程を交互に繰り返す場合、被処理基板を保持した浴槽内にメッキ液とエッチング液を交互に入れる、或いはメッキ液とエッチング液が入った浴槽をそれぞれ用意して被処理基板を交互に各浴槽に浸すといった方法も考えられるが、処理液の入れ替えや基板の移動を瞬時に行うことは困難である。そこで、本発明では、以下の方法によって無電解メッキ膜を成膜することが好ましい。
【０００８】
（Ａ）無電解メッキ液を被処理基板表面に向かって射出する（吹き付ける）ことによって成膜工程を行い、エッチング液を被処理基板表面に向かって射出する（吹き付ける）ことによってエッチング工程を行う。具体的には、ノズルの先端から無電解メッキ液とエッチング液を交互に被処理基板表面に射出するようにすればよい。
【０００９】
（Ｂ）無電解メッキ液に被処理基板を浸漬して無電解メッキ（成膜工程）を行い、成膜工程に用いた無電解メッキ液を用いて（同じ浴槽内で）電解エッチングを行う。
【００１０】
また、本発明に係るメッキ膜の形成方法は、無電解メッキによる成膜工程とエッチング工程と洗浄工程とを（連続的に）繰り返し行うことにより被処理基板表面に所望のメッキ膜を形成することを特徴とする。
【００１１】
これは、無電解メッキによる成膜工程及びエッチング工程にさらに洗浄工程を加えたものであるが、この場合にも前記と同様、平滑で連続的な無電解メッキ膜を形成することができる。
【００１２】
また、この場合にも前記と同様に、無電解メッキ液、エッチング液及び洗浄液をそれぞれ被処理基板表面に向かって射出する（吹き付ける）ことにより、成膜工程、エッチング工程及び洗浄工程を繰り返し行う方法を用いることができる。
【００１３】
本発明に係る成膜装置は、無電解メッキ液を被処理基板表面に供給する手段と、エッチング液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ液及びエッチング液の被処理基板表面への供給が交互に繰り返し行われるようにする制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る成膜装置は、無電解メッキ液を被処理基板表面に供給する手段と、エッチング液を被処理基板表面に供給する手段と、洗浄液を被処理基板表面に供給する手段と、前記無電解メッキ液、エッチング液及び洗浄液の被処理基板表面への供給が繰り返し行われるようにする制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る成膜装置は、被処理基板表面に無電解メッキを行う無電解メッキ液を収容する手段と、この収容手段に収容された無電解メッキ液を用いて電解エッチングを行う手段と、前記無電解メッキと前記電解エッチングとが交互に繰り返し行われるようにする制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
これらの成膜装置を用いることにより、前記と同様、下地の特異点等に起因する無電解メッキ膜の異常成長部分をエッチングしながら無電解メッキ膜を形成できるため、平滑で連続的な無電解メッキ膜を形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態の装置構成の概略を示したものであり、以下各部の構成について説明する。
【００１８】
１１は成膜・エッチング室であり、支持台２６に保持された半導体ウエハ２５に対して無電解メッキ処理が施される。この成膜・エッチング室１１には支持台２６に対向するようにノズル２１及び２２が設けられている。ノズル２１の先端からは処理液保管部１４から供給されるエッチング液３１がウエハ２５の表面に射出され、ノズル２２の先端からは処理液保管部１４から供給される無電解メッキ液３２がウエハ２５の表面に射出される。これらエッチング液３１及び無電解メッキ液３２は、コントローラ１６（制御部）によって交互にウエハ２５表面に供給されるようになっている。なお、本例ではエッチング液専用のノズル２１と無電解メッキ液専用のノズル２２をそれぞれ設けているが、一つのノズルからエッチング液と無電解メッキ液とが交互にウエハ２５表面に供給されるようにしてもよい。また、ウエハ２５の裏面に成膜を行いたくない場合には、ウエハ裏面を完全に覆うような治具を用いるとよい。
【００１９】
１２は洗浄室であり、成膜・エッチング室１１に隣接して設けられ、支持台２７に保持された半導体ウエハ２５に対して成膜前洗浄等が施される。この洗浄室１２には支持台２７に対向するようにノズル２３が設けられており、ノズル２３の先端からは処理液保管部１４から供給される洗浄液３３がウエハ２５の表面に射出される。この洗浄室１２に隣接してカセット室（ウエハ保持室）１３が設けられており、ウエハキャリア２８にウエハ２５のセット等が行われる。
【００２０】
上記成膜・エッチング室１１、洗浄室１２には処理液（エッチング液、無電解メッキ液、洗浄液）を回収する処理液回収タンク１５が接続されており、各処理に用いられた各処理液が回収されるようになっている。
【００２１】
なお、上記成膜・エッチング室１１、洗浄室１２及びカセット室１３は開閉自在な隔壁によって分離されており、ウエハ２５はコントローラ１６で制御される搬送手段（図示せず）によって各室間を移動するようになっている。
【００２２】
次に、図１に示した装置を用いた半導体ウエハ表面への無電解メッキ処理について説明する。
被処理基板となる半導体ウエハ２５は、洗浄室１２で前洗浄が行われた後、成膜・エッチング室１１に搬入され、無電解メッキ処理が行われる。無電解メッキとして例えばＣｕメッキを行う場合には、エッチング液３１として硫酸を含む溶液（例えば硫酸銅溶液）を用い、無電解メッキ液３２としてホルムアルデヒドを含む硫酸銅溶液等を用いればよい。コントローラ１６の制御により、ノズル２２からウエハ２５へ無電解メッキ液を射出することによる無電解メッキ工程と、ノズル２１からウエハ２５へエッチング液を射出することによるエッチング工程が交互に連続的に行われ、結果としてＣｕの無電解メッキ膜が半導体基板上に形成される。例えば、成膜１回目→エッチング１回目→成膜２回目→エッチング２回目→成膜３回目→エッチング３回目→成膜４回目→エッチング４回目→成膜５回目（最後にエッチングしても可）というように、１回の成膜を３０秒、１回のエッチングを５秒、それぞれ５回繰り返して行う。
【００２３】
このように無電解メッキ（成膜）とエッチングを交互に繰り返すことにより、下地１（シリコン基板や絶縁膜）上にシード層２を介して無電解メッキ膜３を成膜する際に（図２参照）、下地の特異点に起因して生じる無電解メッキ膜の異常成長部分をエッチングしながら無電解メッキ膜３を成膜することができるため、平滑で連続的な無電解メッキ膜３を形成することができる。また、ステップカバレージに関しても、段差を有する下地１上に従来の方法で無電解メッキを行うと、図４に示すようにボイドが生じてしまい、無電解メッキ膜３による連続的な配線を形成することができないが、本実施形態の方法を用いることにより、図３に示すようにボイドのない連続的な無電解メッキ膜３を得ることが可能となる。さらに、各ノズルから常に新しい処理液が供給されるため、基板表面を清浄にした状態で無電解メッキを行うことができる。
【００２４】
（実施形態２）
図５は、第２の実施形態の装置構成の概略を示したものである。本装置の基本的な構成については図１に示した第１の実施形態の構成と類似しており、同一或いは対応する構成要素には同一番号を付し、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００２５】
本実施形態の装置では、成膜・エッチング室１１内にエッチング液供給用のノズル２１、無電解メッキ液供給用のノズル２２の他に、洗浄液供給用のノズル２４を設け、エッチング液３１及び無電解メッキ液３２及び洗浄液３４を、コントローラ１６からの制御によって各ノズルから繰り返しウエハ２５表面に供給するようになっている。なお、エッチング液専用のノズル２１、無電解メッキ液専用のノズル２２及び洗浄液専用のノズル２４をそれぞれ別々に設けなくてもよく、一つ或いは二つのノズルからエッチング液、無電解メッキ液及び洗浄液がそれぞれ別々にウエハ２５表面に供給されるようにしてもよい。
【００２６】
次に、図５に示した装置を用いた半導体ウエハ表面への無電解メッキ処理について説明する。
被処理基板となる半導体ウエハ２５は、洗浄室１２で前洗浄が行われた後、成膜・エッチング室１１に搬入され、無電解メッキ処理が行われる。無電解メッキとして例えばＣｕメッキを行う場合には、エッチング液３１として硫酸を含む溶液（例えば硫酸銅溶液）を用い、無電解メッキ液３２としてホルムアルデヒドを含む硫酸銅溶液等を用いればよい。コントローラ１６の制御により、ノズル２２からウエハ２５へ無電解メッキ液を射出することによる無電解メッキ工程、ノズル２１からウエハ２５へエッチング液を射出することによるエッチング工程、ノズル２４からウエハ２５へ洗浄液を射出する洗浄工程が連続的に繰り返し行われ、結果としてＣｕの無電解メッキ膜が半導体基板上に形成される。例えば、洗浄１回目→成膜１回目→洗浄２回目→エッチング１回目→洗浄３回目→成膜２回目→洗浄４回目→エッチング２回目→洗浄５回目→成膜３回目→洗浄６回目→エッチング３回目→洗浄７回目→成膜４回目→洗浄８回目→エッチング４回目→洗浄９回目→成膜５回目（最後にエッチングしても可）というように、１回の成膜を３０秒、１回のエッチングを５秒、１回の洗浄を５秒、それぞれ繰り返して行う。なお、各処理の順序は上記の例に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００２７】
このように無電解メッキ（成膜）、エッチング及び洗浄を繰り返し行うことにより、第１の実施形態と同様、下地の特異点に起因する金属メッキ膜の異常成長部分をエッチングしながら金属メッキ膜を成膜することができるため、平滑で連続的な無電解メッキ膜を形成することができる。また、ステップカバレージに関しても、本実施形態の方法を用いることにより、ボイドのない連続的な無電解メッキ膜を得ることが可能となる。さらに、各ノズルから常に新しい処理液が供給されるため、基板表面を清浄にした状態で無電解メッキを行うことができる。
【００２８】
（実施形態３）
図６は、第３の実施形態の装置構成の概略を示したものである。この装置は、所定の容器に収容された無電解メッキ液４１中に被処理基板となる半導体基板４２を浸漬して無電解メッキを行うとともに、電解エッチング用のプレート電極４３を無電解メッキ液４１中に浸漬し、半導体基板４２とプレート電極４３との間に電源４４から電圧を印加して電解エッチングを行うようになっている。
【００２９】
例えばＣｕメッキの場合には、無電解メッキ液としてホルムアルデヒドを含む硫酸銅溶液等を用いる。エッチングを行う場合には、電源４４により基板４２にプラスの電圧を印加する。これにより、無電解メッキによって基板上に形成されたＣｕメッキ膜がエッチングされる。従って、被処理基板４２に断続的に（パルス状に）電圧を印加することにより電解エッチングを生じさせ、無電解メッキと電解エッチングとが交互に行われるように制御することにより、ボイド等のない平滑な膜形成が可能になる。
【００３０】
なお、以上説明した各実施形態において、成膜処理とエッチング処理とを時間的に完全に独立させて行う必要は必ずしもなく、両処理を時間的にオーバーラップさせるようにして行ってもよい。例えば、一方の処理を徐々に弱めながら終了させ、これと並行して他方の処理を徐々に強めながら開始させるようにしてもよい。また、上記各実施形態において、エッチング処理及び成膜処理或いは洗浄処理の回数はそれぞれ複数回であればよく、特に回数は限定されない。また、各処理の時間も、各回で同じ時間である必要はなく、各回で異なるようにしてもよい。また、エッチング液や無電解メッキ液についても、所望の特性が得られるものであれば特に限定されるものではない。また、上記各実施形態ではＣｕの無電解メッキを例に説明したが、その他Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ等を用いることも可能である。また、成膜前にセンシタイズを行うことも可能である。例えば、洗浄室及び成膜室のどちらかでセンシタイズ溶液を噴出させ、センシタイズを行った後に成膜を連続的に行うようにしてもよい。
【００３１】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの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範囲内において種々変形して実施することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、下地の特異点等に起因する無電解メッキ膜の異常成長部分をエッチングしながら無電解メッキ膜が形成されるため、平滑性に優れた無電解メッキ膜を形成することが可能となり、良好な金属配線等を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る装置の概略構成を示した図。
【図２】本発明によって平坦なメッキ膜が得られることを示した図。
【図３】本発明によって平坦なメッキ膜を埋め込むことができることを示した図。
【図４】従来技術によってメッキ膜を埋め込む場合の問題点を示した図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る装置の概略構成を示した図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る装置の概略構成を示した図。
【図７】従来技術に係るメッキ方法を示した図。
【図８】従来技術によってメッキ膜を形成したときの問題点を示した図。
【符号の説明】
１…下地
２…シード層
３…無電解メッキ膜
１１…成膜・エッチング室
１２…洗浄室
１３…カセット室
１４…処理液保管部
１５…処理液回収タンク
１６…コントローラー
２１、２２、２３、２４…ノズル
２５…半導体基板
２６、２７…支持台
２８…ウエハキャリア
３１…エッチング液
３２…無電解メッキ液
３３、３４…洗浄液
４１…無電解メッキ液
４２…半導体基板
４３…プレート
４４…電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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