(57)【要約】【課題】  半導体装置を製造するためのプロセスの一つである、例えば層間絶縁膜に埋め込まれた配線材料の表面に対して行われる無電解めっき処理において、無電解めっき膜を予定している膜厚でかつ高い面内均一性及び面間均一性で形成すること。【解決手段】  基板保持部に保持された基板の表面に対向するように温調用流体の通流室をなす上部温調体を設け、この中に無電解めっき液の供給路を引き回して温調用流体と無電解めっき液との間で熱交換させ、その下面側から無電解めっき液を吐出して上部温調体と基板との間に満たすようにする。また基板の裏面側に下部温調体を設けてこの中に温調用流体を通流させ、ここで裏面側用流体例えば純水と熱交換して当該純水を温調し、この純水により基板の裏面と下部温調体との間を満たすようにする。【選択図】      図２
2006057171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を横向きの姿勢で保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に対向すると共に、基板の有効領域よりも大きく形成され、その内部が温調用流体の通流室をなす上部温調体と、
前記温調用流体と無電解めっき液との間で熱交換するために前記上部温調体内を通して設けられ、前記上部温調体の下面に吐出口が形成された無電解めっき液の供給路と、
前記上部温調体に接続された温調用流体の第１の供給路及び温調用流体の第１の排出路と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と上部温調体との間の隙間に前記吐出口から無電解めっき液を供給して満たすための処理位置とこの処理位置から離れた待機位置との間で、上部温調体を前記基板保持部に対して相対的に移動するための移動機構と、を備えたことを特徴とする無電解めっき装置。
【請求項２】
温調用流体の第１の供給路及び温調用流体の第１の排出路との間に設けられた温調用流体の貯留部と、
この貯留部に設けられ、温調用流体の温度を設定温度に維持するための温度調節手段と、
前記貯留部内の温調用流体を温調用流体の第１の供給路を介して前記上部温調体内に循環供給するためのポンプと、を備えたことを特徴とする請求項１記載の無電解めっき装置。
【請求項３】
前記ポンプは、前記温調用流体の第１の排出路に設けられていることを特徴とする請求項２記載の無電解めっき装置。
【請求項４】
基板保持部に保持された基板の裏面に対向すると共に、基板の有効領域よりも大きく形成され、その内部が温調用流体の通流室をなす下部温調体と、
基板の裏面側に供給するための裏面側用流体と前記下部温調体内の温調用流体との間で熱交換するために前記通流室内を通して設けられ、前記下部温調体の上面に吐出口が形成された裏面側用流体の供給路と、
前記下部温調体に接続された温調用流体の第２の供給路及び温調用流体の第２の排出路と、を備え、
基板を裏面側から温調するために下部温調体の上面と基板の裏面との間に裏面側用流体を満たすことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の無電解めっき装置。
【請求項５】
前記温調用流体の第２の供給路は、前記貯留部内の温調用流体を供給するように構成され、また前記温調用流体の第２の排出路は、前記貯留部内に温調用流体を回収するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の無電解めっき装置。
【請求項６】
無電解めっき液は、基板上の絶縁膜の凹部に埋め込まれて形成された配線材料の表面にめっき膜を形成するためのものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無電解めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に無電解めっき液を供給して基板表面、例えば半導体基板の配線金属の表面をめっきするための無電解めっき装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの多層化構造は、層間絶縁膜に配線を埋め込んだ層を多段に積層して構成される。エレクトロマイグレーションに強い好ましい配線材料としては例えば銅が用いられており、その配線を形成する手法としては、層間絶縁膜に溝を含む凹部を形成し、この凹部に銅を埋め込んだ後、余剰の銅をＣＭＰと呼ばれる研磨法により研磨するダマシンプロセスが採用されている。ところで銅配線の上にそのまま次段の層間絶縁膜を形成すると銅が当該層間絶縁膜の中に拡散するので、埋め込まれた銅の上に保護膜やキャップメタルなどと呼ばれているバリア膜を形成する必要がある。このバリア膜は、次段の層間絶縁膜をエッチングするときのストッパとしての機能も合わせ持っており、その材質としては従来から窒化シリコン、炭化シリコン、炭化窒化シリコンなどが用いられてきた。
【０００３】
しかしながら上記のバリア膜と銅との密着性が十分に大きくはないので、この間に空隙が形成されやすく、そのためエレクトロマイグレーションにより断線が起こりやすくなり、この現象はパターンが微細化してくると顕著になってくる。そこで本発明者は、銅配線の上に例えばＣｏＷＰ（コバルトタングステンリン）などの無電解めっき膜を形成し、その上にバリア膜を形成することで銅とバリア膜との間の密着性を確保する技術を検討している。
【０００４】
この無電解めっき膜は上記の密着性という点では有用な手法であるが、パターンが微細化し、配線間の離間距離が小さくなると、配線間でリークするおそれが出てくる。図１０は層間絶縁膜１００に銅配線１０１が形成されている構造を示す図であるが、無電解めっき膜１０２は等方成長するため、膜の成長に伴って横に広がってしまう。今後、互いに隣接する銅配線１０１間の離間距離ｄ１が例えば６５ｎｍと極めて小さくなると、各無電解めっき膜１０２が広がることによりそれらの間ｄ２が可成り接近することになり、リークする懸念がある。これを避けるためには、無電解めっき膜の厚さを小さく抑えるしかなく、そのためには無電解めっき処理における処理温度を厳密に管理する必要がある。何故ならば無電解めっき液の温度が１℃異なると、成膜速度が例えば１０％程度変わってしまうからである。
【０００５】
こうした背景から、特許文献１では、図１１の概略図に示すように保持部に保持された半導体ウエハ（以下ウエハという）Ｗの上下に対向して夫々上面プレート２０１及び下面プレート２０２を設け、上面プレート２０１には電熱線などのヒータを設けると共に外部から所定温度例えば室温から６０℃までの間の設定温度に加熱された無電解めっき液をこの上面プレート２０１を介してウエハ表面に供給するようにしている。また下面プレート２０２上には上記の設定温度に加熱された純水を供給し、ウエハＷを所定温度に維持しながら無電解めっきを行うようにしており、下面プレート２０２を加熱してもよいことが記載されている。そして無電解めっき液及び純水の各タンク２０３、２０４は、共通の加温槽２０５に浸漬されている。
【０００６】
しかしながら上面プレート２０１内に設けられた電熱線などのヒータは、温度変動が急激に起こりしかもその変動分が大きくいので、上面プレート２０１とウエハＷとの間に供給される無電解めっき液の温度変動も大きい。また下面プレート２０２についても加熱する場合には同様のことが言え、純水の温度変動が大きい。こうしたことから、ウエハ面内においてもウエハ間においても高い温度の均一性を確保することが難しく、この結果、無電解めっき膜の膜厚が大きくなりすぎたり、十分な膜厚を確保できない部位は発生する懸念がある。膜厚が大きくなりすぎる場合には、この膜は等方成長することから互いに隣接する無電解めっき膜の離間距離ｄ２（図１０参照）が小さくなって、配線間でリークする懸念が生じてくるし、膜厚が小さすぎる場合には銅配線とその上のバリア材との密着機能を十分に発揮できなくなるおそれがある。そして無電解めっき液の設定温度は、高いスループットを得るためには高い方が得策であるが、そうすると無電解めっき液が設定温度を越えて過加熱されることにより自己分解してパーティクルになるおそれもある。
【０００７】
更にまた、以上のことから装置側の部品について見れば、上面プレート２０１におけるヒータの発熱について高い面内均一性を確保することが要求され、そのためヒータの価格が高価になる。特にウエハのサイズが例えば１２インチサイズあるいはそれ以上になると、発熱について高い面内均一性を確保することが難しくなるので、ヒータの価格は益々高価になる。このことは下面プレート２０２についても同様である。そしてまた上面プレート２０１、下面プレート２０２及び加温槽２０５の各々においてヒータ及び温度センサを設けて温度調整しているので、構造及び配線が複雑になり、装置の価格を高騰させる要因の一つになる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１０７７４７（図１、段落００２１、段落００２６及び段落００３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板上に無電解めっき膜を予定している膜厚でかつ高い均一性をもって形成することのできる無電解めっき装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板を横向きの姿勢で保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に対向すると共に、基板の有効領域よりも大きく形成され、その内部が温調用流体の通流室をなす上部温調体と、
前記温調用流体と無電解めっき液との間で熱交換するために前記上部温調体内を通して設けられ、前記上部温調体の下面に吐出口が形成された無電解めっき液の供給路と、
前記上部温調体に接続された温調用流体の第１の供給路及び温調用流体の第１の排出路と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と上部温調体との間の隙間に前記吐出口から無電解めっき液を供給して満たすための処理位置とこの処理位置から離れた待機位置との間で、上部温調体を前記基板保持部に対して相対的に移動するための移動機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
無電解めっき液は、例えば基板上の絶縁膜の凹部に埋め込まれて形成された配線材料の表面にめっき膜を形成するためのものである。
【００１２】
本発明は、温調用流体の第１の供給路及び温調用流体の第１の排出路との間に設けられた温調用流体の貯留部と、この貯留部に設けられ、温調用流体の温度を設定温度に維持するための温度調節手段と、前記貯留部内の温調用流体を温調用流体の第１の供給路を介して前記上部温調体内に循環供給するためのポンプと、を備えた構成としてもよい。この場合、ポンプは、前記温調用流体の第１の排出路に設けられていることが好ましい。
【００１３】
更に本発明は、基板保持部に保持された基板の裏面に対向すると共に、基板の有効領域よりも大きく形成され、その内部が温調用流体の通流室をなす下部温調体と、基板の裏面側に供給するための裏面側用流体と前記下部温調体内の温調用流体との間で熱交換するために前記通流室内を通して設けられ、前記下部温調体の上面に吐出口が形成された裏面側用流体の供給路と、前記下部温調体に接続された温調用流体の第２の供給路及び温調用流体の第２の排出路と、を備え、基板を裏面側から温調するために下部温調体の上面と基板の裏面との間に裏面側用流体を満たす構成とすることが好ましい。
【００１４】
本発明のより具体的な態様としては、前記温調用流体の第２の供給路は、前記貯留部内の温調用流体を供給するように構成され、また前記温調用流体の第２の排出路は、前記貯留部内に温調用流体を回収するように構成されている態様を挙げることができる。この場合、温調用流体を循環させるためには、温調用流体の第２の排出路にポンプを設けることが好ましい。このポンプは、上部温調体内の温調用流体を循環するためのポンプと兼用するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上部温調体に温調用流体を通流させ、ここで無電解めっき液と熱交換して当該無電解めっき液を温調しているため、無電解めっき液の温度変化が緩やかになり、無電解めっき液の温度を許容処理温度内において高い温度に設定する場合においても過加熱されない。また温調用流体が通流している上部温調体と基板の表面との間に無電解めっき液を満たしており、これらのことから基板の表面の温度が高い面内均一性をもって所定温度に安定し、この結果無電解めっき膜の析出レートが各部位において安定するので、無電解めっき膜の膜厚を予定している膜厚でかつ高い面内均一性をもって得られ、そのため基板間においても膜厚の均一性（面間均一性）が高くなる。
【００１６】
そして基板の裏面側に下部温調体を設けてこの中に温調用流体を通流させ、ここで裏面側用流体と熱交換して当該裏面側用流体を温調し、この流体により基板の裏面と下部温調体との間を満たすようにすれば、基板の温度がより安定しかつ一層面内均一性が高くなることから、無電解めっき処理をより一層良好に行うことができる。
【００１７】
更にまた上部温調体の温調用流体を循環させると共に下部温調体の温調用流体についても循環させ、それらの循環路中に共通の貯留部を設けてここに温調用流体の温度を設定温度に維持するための温度調節手段を設けるようにすれば、各温調用流体、無電解めっき液及び裏面用流体の温調を一カ所で管理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の無電解めっき装置の実施の形態の全体構成図を示す図である。図１中１１は、上部が開口している扁平な円筒状の基板保持部をなすウエハチャックであり、このウエハチャック１１の上端の周縁部には基板であるウエハの周縁部を保持する段部１２が全周に亘って形成されている。このウエハチャック１１の中央部には筒状の回転軸１３が設けられており、この回転軸１３は回転駆動部例えば中空モータ１４に接続されている。この中空モータ１４によりウエハチャック１１はウエハＷを支持した状態で鉛直軸周りに回転可能なように構成されている。中空モータ１４はベース１５に固定され、このベース１５は、傾斜機構１６に取り付けられていて傾斜できるようになっている。
【００１９】
ウエハチャック１１の外側には、当該ウエハチャック１１を囲むように液受け用のカップ体２１が設けられており、カップ体２１は図示しない昇降機構によりベース１５に対して昇降できるように構成されている。前記カップ体２１の側周面の上端部は内方側に屈曲して、ウエハＷを回転させたときに振り切られる液を跳ね返すようになっている。またカップ体２１の底面中央部には開口部２２が形成されていて、この開口部２２内に前記回転軸１３が貫通していると共に、前記底面の周縁に近い部位にはウエハＷからこぼれ落ちた液をドレインとして排出するためのドレイン排出部２３が設けられている。またウエハチャック１１における中央から外れた底面においても図では見えない孔部が形成されていて、ウエハチャック１１内にこぼれ落ちた液がカップ体２１内に流れ落ちるようになっている。
【００２０】
前記ウエハチャック１１の上方側には、このウエハチャック１１に保持されるウエハＷの表面に対向するように上部温調体３が設けられている。この上部温調体３は、移動機構である昇降機構３０により、ウエハＷに対して無電解めっき液を供給する処理位置とこの処理位置から上方に離れた待機位置との間で昇降できるように構成されている。この上部温調体３の詳細構造については後述することにして、先に下部温調体４について記載しておく。下部温調体４は、ウエハチャック１１に保持されるウエハＷの裏面に対向するようにウエハチャック１１内に配置されており、前記回転軸１３内を貫通している支持軸４０を介して図示しない昇降機構により昇降できるように構成されている。上部温調体３の昇降機構３０及び下部温調体４の図示しない昇降機構は、ベース１５に固定されており、従って傾斜機構１６により上部温調体３、ウエハＷ及び下部温調体４が一体的に傾くこととなる。これらを傾斜させる目的は、後述のように上部温調体３とウエハＷとの間に無電解めっき液などの処理液を満たしたときにその中に混入する気泡を上部側に移動させて取り除くことにある。
【００２１】
ここで図１〜図３を参照しながら上部温調体３及び下部温調体４に関して詳述する。上部温調体３は、外形が円柱状でウエハＷよりも少し大きいサイズに作られており、その内部が温調用流体例えば純水などの熱媒が通流する通流室３１として構成されている。熱媒としては、比熱の大きい液体を用いることが好ましく、純水の他に油脂類などであってもよい。上部温調体３の上面における外縁部付近には温調用流体の第１の供給路に相当する第１の熱媒供給管３２が接続され、また例えば上部温調体３の中心部について前記熱媒供給管３２と対称な位置には、温調用流体の第１の排出路に相当する第１の熱媒排出管３３が接続されている。図では上部温調体３の上面から熱媒を供給して上面から排出するように記載されているが、熱媒供給管３２及び第１の熱媒排出管３３のうちの一方を上部温調体３の底部付近まで差し込むようにしてもよく、要は熱媒が効率よく通流するように通流室３１の高さや熱媒の流量などに応じてそのレイアウトを設計すればよい。
【００２２】
熱媒供給管３２及び熱媒排出管３３は熱媒の循環路を形成するものであり、この循環路の途中には熱媒貯留部である熱媒タンク３４が設けられている。即ち熱媒供給管３２の一端側は熱媒タンク３４の底部付近まで挿入されており、また熱媒排出管３３の一端側は熱媒タンク３４の例えば液面よりも上方に位置している。熱媒タンク３４内には、図２に示すように底部に加熱手段である抵抗発熱線からなるヒータ３５が配置されると共に、熱媒に浸漬されるように温度検出部３６が設けられている。３７は制御部であり、温度検出部３６で検出された温度と設定温度とに基づいてヒータ３５の発熱を制御する機能を有している。この例では、ヒータ３５、温度検出部３６及び制御部３７により熱媒の温度を設定温度に維持するための温度調節手段が構成される。また熱媒排出管３３には、ポンプＰ１が設けられている。ポンプＰ１は熱媒の温度を変化させる要因になるため、上部温調体３よりも下流側に設置することが望ましく、またこのように設置することにより熱媒の駆動力は陰圧（負圧）になり、このため上部温調体３や熱媒の配管（３２、３３）に漏れが生じても配管内に空気が混入するだけとなり、熱媒が外へ漏れるおそれはない。
【００２３】
上部温調体３の上面の中央部には、無電解めっき液の供給路である無電解めっき液供給管５１の一端側が挿入されており、この無電解めっき液供給管５１は、上部温調体３内つまり通流室３１内にて無電解めっき液と熱媒との間で熱交換が行われるように例えばコイル状に引き回されて配置され、その先端部は図３に示すように上部温調体３の下面に開口して無電解めっき液の吐出口５２を形成している。上部温調体３内に位置する無電解めっき液供給管５１の材質は、無電解めっき液に対して不活性な材質でかつ熱伝導率の良好なものを用いることが好ましく、例えばガラスや、無電解めっき液に対して不活性なコーティング材料により内面がコーティングされた金属などを用いることができる。
【００２４】
無電解めっき液供給管５１の他端側は、図１に示すようにバルブＶ１及びポンプＰ２を介して薬液タンク５３に接続されている。またこの無電解めっき液供給管５１の他端側は途中分岐されて洗浄液である純水の供給路５４に接続され、純水タンク５５内の純水がポンプＰ３及びバルブＶ２を介して無電解めっき液供給管５１を通じて前記吐出口５２から吐出されるように構成されている。
【００２５】
ここで無電解めっき液としては、銅配線とバリア層との間の密着層（無電解めっき膜）を形成する成分を含む金属塩（合金の場合には第１の金属塩及び第２の金属塩）、強アルカリ性下において金属イオンが水酸化物として沈殿しないように、金属を錯体化するための錯化剤、金属イオンを触媒的に還元析出させるための還元剤、液のｐＨを調整するためのｐＨ調整剤を含んでいる。そして形成しようとする密着層の種類にもよるが、金属塩、錯化剤、還元剤及びｐＨ調整剤として例えば以下に列記する成分の中から少なくとも一種類を選択し、溶媒例えば純粋に所定の比率で添加することにより調整する。
【００２６】
即ち、第１の金属塩として例えば硫酸コバルト,塩化コバルト,硫酸ニッケル,
塩化ニッケル、第２の金属塩としては例えばタングステン酸，タングステン酸アンモニウムを選択することができ、また錯化剤としては例えばクエン酸、クエン酸ナトリウム，ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム，ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を選択することができる。なお、列記した成分は一例であり、必ずしもこれらの成分を用いなくてもよい。更には、酸化剤（めっき膜が銅の場合には酸化第二銅）によりめっき液の自然分解を防止するための安定剤例えばビビルジル、シアン化合物、チオ尿素、O−フェナントロリン、ネオブロインを添加してもよく、また置換反応が進んだときのｐＨの変化を抑制するための安定剤例えば、ホウ酸、炭酸、オキシカルボン酸を添加するようにしてもよい。更にめっき膜の析出の促進又は抑制、めっき膜の改質をするための添加剤例えば、チオ硫酸、２−ＭＢＴを添加してもよい。更には液の表面張力を低下させ、ウエハＷの面上にめっき液が均一に配置されるようにするための界面活性剤例えばポリアルキレングリコール、ポリエチレングリコールを添加してもよい。
【００２７】
一方、下部温調体４は上部温調体３と同様の構造つまり上部温調体３を上下逆にした構造になっており、同様にその内部に裏面側流体である純水の供給路が配置されている。即ち、下部温調体４は、外形が円柱状でウエハＷよりも少し大きいサイズに作られており、その内部が温調用流体例えば純水などの熱媒が通流する通流室４１として構成されている。また下部温調体４には温調用流体の第２の供給路に相当する第２の熱媒供給管４２と温調用流体の第２の排出路に相当する第２の熱媒排出管４３とが接続されている。これら熱媒供給管４２及び熱媒排出管４３は熱媒の循環路を形成するものであり、第２の熱媒供給管４２は前記第１の熱媒供給管３２から分岐され、また第２の熱媒排出管４３は前記ポンプＰ１の上流側にて第１の熱媒供給管３２に接続されている。なおこの例のように第１及び第２の熱媒供給管３２、４２の一部を共通化しかつ第１及び第２の熱媒排出管３３、４３の一部を共通化することに限られず、上部温調体３及び下部温調体４の各熱媒を独立した循環路により循環するようにしてもよい。
【００２８】
下部温調体４の下面の中央部には、裏面側流体例えば純水の供給路である純水供給管６１の一端側が挿入されており、この純水供給管６１は、下部温調体４内つまり通流室４１内にて純水と熱媒との間で熱交換が行われるように例えばコイル状に引き回されて配置され、その先端部は図３に示すように下部温調体４の上面に開口して純水の吐出口６２を形成している。純水供給管６１は支持軸４０内に配管されており、その他端側は、図１に示すようにバルブＶ３及びポンプＰ４を介して純水タンク６３に接続されている。なおここでいう裏面側流体は、ウエハＷを裏面側から温調するための流体であるが、上部温調体３あるいは下部温調体４内を流れる流体と区別するためにこのような名称を便宜上用いている。またこの実施の形態では、裏面側流体である純水は裏面側リンス液としての役割も有している。
【００２９】
なお上部温調体３及び下部温調体４は、ウエハＷより小さいサイズであって、ウエハＷの有効領域（集積回路の形成領域）より大きければよいが、近年ではウエハＷの周縁に可成り近いところまで集積回路を形成することから、ウエハＷのサイズと同じかあるいはそれよりも大きいことが好ましい。
【００３０】
ここで図１に戻って、この無電解めっき装置は、ウエハチャック１１に保持されたウエハＷの上方における流体の供給位置と待機位置との間で移動自在な複数のノズルを備えている。図１では便宜上２つのノズル１７、１８を示してある。例えばノズル１７は、無電解めっき液の前に置換めっき液をウエハＷの表面に供給するためのものであり、図示していない配管を通じて置換めっき液の供給源に接続されている。またノズル１８は乾燥用ガス例えば不活性ガスを供給するためのものであり、図示していない配管を通じて乾燥用ガスの供給源に接続されている。これらノズル１７、１８は、例えばウエハＷの半径以上の長さの例えばスリット状の吐出口を備え、図示しない駆動機構により昇降自在かつ横方向に移動自在例えば旋回自在に構成されている。
【００３１】
次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず上部温調体３を待機位置にて待機させると共にウエハチャック１１を下降させ、図示しない搬送手段によりウエハＷの表面を吸着してウエハチャック１１の上方まで搬送し、ウエハチャック１１を上昇させて搬送手段のウエハＷをウエハチャック１１に受け渡す（図１の状態）。またウエハＷの表面は図４（ａ）に示すように例えば層間絶縁膜３０１の凹部に銅配線３０２が埋め込まれている状態である
。３０３は凹部内の銅が絶縁膜３０１に拡散しないようにするためのバリア膜である。
【００３２】
続いて図５（ａ）に示すように例えばノズル１７がウエハＷ上に移動し、ウエハチャック１１を介してウエハＷを回転させながら前処理液をウエハＷ上に供給して前処理液のパドルを形成する。この前処理液は例えばパラジウム置換めっきを行うための置換めっき液であり、この置換めっき液は、硫酸パラジウムあるいは塩化パラジウムなどからなるパラジウム塩を硫酸や塩酸などの酸溶液に溶解させたものを用いることができる。この置換めっき液は例えば室温から６０℃の範囲内で選択された温度に温調されてウエハＷ表面に供給され、これにより図４（ｂ）に示すように銅配線３０２と置換めっき液との界面においてパラジウムよりも酸化還元電位が卑な銅がパラジウムに電子を受け渡して溶解し、電子を受け取ったパラジウムからなる触媒層３０４が銅配線３０２の表面に選択的に析出する。この触媒層３０４は、後工程における無電解めっき処理の触媒として作用するものであるが、無電解めっき液によっては触媒を必要としないものもあり、その場合ノズル１７から有機酸溶液をウエハＷに供給して前処理が行われる場合もある。その後、図５（ｂ）に示すようにウエハＷを回転させながらノズル１８から洗浄液例えば純水をウエハＷ上に供給し、上記の前処理液を除去する。
【００３３】
しかる後、ノズル１８をウエハＷの上方から退避させ、上部温調体３を下降させてその下面とウエハＷの表面との距離が例えば０．１ｍｍ〜２ｍｍとなる位置に設定する。このとき下部温調体４も上昇させてウエハＷの裏面との距離が例えば０．１ｍｍ〜２ｍｍとなる位置に設定する。そして先ず裏面側用流体である純水はポンプＰ４により送水されると、純水供給管６１を介して下部温調体４内に入り、コイル状の流路（純水供給管６１）を流れる間に、下部温調体４内に通流する熱媒との間で熱交換が行われる。熱媒は、熱媒タンク３４を経由しそこで無電解めっき液の処理温度である例えば６０℃から９０℃の範囲から選択された設定温度に加熱され、下部温調体４内（通流室４１）に循環供給されている。従って下部温調体４内で熱交換が行われた純水は、吐出口６２から吐出されるときまでには前記設定温度に加熱されている。
【００３４】
加熱された純水は下部温調体４とウエハＷの裏面との間の隙間に満たされながらウエハチャック１１内に流れ落ち、図では見えない孔部を介してカップ２１内に流れ落ちる。また下部温調体４の上面も熱媒により前記設定温度に維持されようとするので、ウエハＷが裏面側から加熱されてめっき処理温度に維持されようとする。このようにしてウエハＷを所定時間例えば１０秒加熱した後、ポンプＰ２により薬液である無電解めっき液を送り出す。
【００３５】
これにより無電解めっき液は、上部温調体３内に入り、コイル状の流路（無電解めっき供給管５１）を流れる間に、上部温調体３内に通流する熱媒との間で熱交換が行われる。また上部温調体３内の熱媒は熱媒タンク３４を経由して循環供給されて前記設定温度に加熱されるので、無電解めっき液は吐出口５２から吐出されるときまでには前記設定温度に加熱されることとなる。加熱された無電解めっき液は、上部温調体３とウエハＷの表面との間の隙間に例えば３０〜１００ｍｌ／分の流量で供給されて満たされながらカップ体２１内に流れ落ち、また上部温調体３の下面も熱媒により前記設定温度に維持されようとする。図５（ｃ）はこの状態を示しており、この結果ウエハＷは表裏両面から温度調整されながら、無電解めっき処理が行われることになる。即ち前工程にてウエハＷの表面に析出したパラジウムが触媒として作用して無電解めっき液と銅との間で反応が起こり、図４（ｃ）に示すように銅配線３０２の表面に選択的にリン（Ｐ）を含む合金からなる例えばＮｉＰ,ＣｏＷＰ,ＮｉＰ,ＣｏＰなどの例えば膜厚１００〜２００Åの密着層をなす無電解めっき膜３０５が形成される。
【００３６】
このときウエハＷの裏面側には洗浄水を兼ねた純水が供給されているので、この純水によりいわゆるバックリンスがなされ、無電解めっき液がウエハＷの裏面側に回り込むことを防止ししている。なお処理中にウエハチャック１１を介してウエハＷを回転させ、ウエハＷの面内温度均一性をより高めるようにしてもよい。
【００３７】
この工程においては、傾斜機構１６を用いてウエハＷ、上部温調体３及び下部温調体４を傾斜させて前記隙間に入り込んだ気泡を無電解めっき液から取り除くようにしてもよい。こうした処理は、無電解めっき液と銅との反応によりガスが発生する場合などにおいて有効である。
【００３８】
次いで図１に示すバルブＶ１及びＶ２を切替えてポンプＰ３により純水を無電解めっき液供給管５１を通じて上部温調体３の吐出口５２からウエハＷと上部温調体３との間に供給し、図６（ａ）に示すようにウエハＷの表面の無電解めっき液を純水により置換する。しかる後、上部温調体３を上昇させ、ノズル１７、１８により代表して示されるノズル群の中のノズル（便宜上１８を付してある）を用いて、図６（ｂ）に示すように後洗浄液を回転しているウエハＷ上に供給し、ウエハＷの表面を後洗浄する。このときにおいてもウエハＷの裏面側には純水がバックリンスとして供給されている。後洗浄は線間リーク電流減少のために行われ、後洗浄液としては例えば有機酸およびフッ酸系水溶液が用いられる。なお無電解めっき処理の後に行われる純水の供給は、上部温調体３を上昇させてノズル１８により行ってもよい。
【００３９】
続いて既述のノズル群のノズル（便宜上１８を付してある）から洗浄液である純水を回転しているウエハＷの表面に供給し、その後、洗浄液の吐出を止めて図６（ｃ）に示すようにウエハＷを高速回転させて乾燥させる。このとき既述のノズル群のノズルからウエハＷの表面に不活性ガスなどの乾燥ガスを吹き付けて乾燥を促進するようにしてもよい。こうして一連の工程が終了した後、図示しない搬送手段によりウエハＷの表面を吸着してウエハチャック１１から当該ウエハＷを搬出する。
【００４０】
上述の実施の形態によれば、上部温調体３に熱媒を通流させ、ここで無電解めっき液と熱交換して当該無電解めっき液を温調しているため、無電解めっき液の温度変化が緩やかになり、温度が安定する。そして熱媒が通流している上部温調体３とウエハＷの表面との間に無電解めっき液を満たしており、更にまたウエハＷの裏面側に下部温調体４を設けてこの中に熱媒を通流させ、ここで純水と熱交換して当該純水を温調し、この純水によりウエハＷの裏面と下部温調体４との間を満たすようにしているので、これらのことが相俟って、ウエハＷの表面の温度が高い面内均一性をもって所定温度に安定し、この結果無電解めっき膜の析出レートが各部位において安定するので、無電解めっき膜の膜厚を予定している膜厚でかつ高い面内均一性をもって得られ、そのためウエハＷ間においても膜厚の均一性（面間均一性）が高くなる。この結果無電解めっき処理される配線間の距離が短くなっても、無電解めっき膜の膜厚を高い精度でコントロールできることから、無電解めっき膜の等方成長による膜の広がりに起因するリークの発生を抑えることができる。
【００４１】
また無電解めっき液の温度変化が緩やかであるから、無電解めっき液の温度を許容処理温度内において高い温度に設定する場合においても過加熱されにくく、自己分解によるパーティクルの発生のおそれもない。
【００４２】
更にまた上部温調体３の熱媒及び下部温調体４の熱媒を各々循環させると共に、それらの循環路中に共通の熱媒タンク３４を設けてここで熱媒の温度調整を行っているので、各熱媒、無電解めっき液及び裏面用流体である純水の各温調を一カ所で管理できる。このため、上部温調体３の熱媒及び下部温調体４の熱媒の温度が同じになるので、このことから無電解めっき処理の温度が極めて安定し、無電解めっき膜の膜厚について高い面内均一性及び面間均一性が得られる。そして一カ所で温度管理を行うことから、配線を少なくすることができて装置を簡素化することができ、また安価なシステムを構築できる。更にまた上部温調体３及び下部温調体４がウエハＷの表面あるいは裏面の直ぐ近くに位置しているので、無電解めっき液及び裏面側流体である純水の温度が熱交換部を出た後、流路を流れる間に変化するということがない。
【００４３】
本発明では、ウエハＷの裏面側においては熱媒を用いた下部温調体４を設けなくとも、例えば従来技術にて説明した図１１のように電熱線を用いたプレート状のヒータユニット（下面プレート）を設け、予め温調した純水をヒータユニットとウエハＷの裏面との間に供給しても、上部温調体３の働きにより、面内均一性の高い無電解めっき処理を行うことができる。
【００４４】
上部温調体３から無電解めっき液をウエハＷに吐出させるための吐出口は上述の例のように一カ所に設けることに限らず、例えば図７に示すように上部温調体３の下部側にバッファ室５６を形成し、このバッファ室５６に無電解めっき液供給管５１の下端部を接続すると共に、バッファ室５６の下面全体に亘って多数の吐出口５７を形成するようにしてもよい。
【００４５】
ここで無電解めっき装置の他の例について図８及び図９を参照しながら説明しておく。図８において、７１はウエハチャックであり、図では略解的に記載してあるが、図示されていない回転機構により鉛直軸回りに回転自在な筒状体により構成され、その上縁にウエハＷを支持する段部７２が形成されている。ウエハチャック７１に保持されたウエハＷの下部側には、加熱手段であるヒータ７３及び液加温機構７４が互いに上下に位置して設けられ、液加温機構７４で加温された液例えば純水がヒータ７３の中央部を通ってヒータ７３及びウエハＷの間の隙間に供給されるようになっている。液加温機構７４は、先の実施の形態における下部温調体４の如く構成されている。また液供給管７５ａから液加温機構７４に導入されそこで加熱された純水は液供給路である液供給管７５ｂを通ってウエハＷの裏面側に供給される。
【００４６】
一方ウエハチャック７１の上方には、無電解めっき液をウエハＷ上に供給するためのノズル部８が図示しない移動機構により例えば昇降自在及び水平移動自在に設けられている。このノズル部８は、基体８１に液加温機構８２とバルブ８３とが設けられて構成されている。液加温機構８２は、図９に示すように、熱媒の通流室を形成する横長の空洞体９１内に、液供給路である液供給管９２を当該空洞体９１の長さ方向にコイル状に配管して構成され、通流室の一端及び他端側には、夫々熱媒供給路９３及び熱媒排出路９４が接続されている。これら熱媒供給路９３及び熱媒排出路９４は、循環路をなし、先の実施の形態のように図示しない循環タンクを介して熱媒が空洞体９１に循環供給するように構成されている。
【００４７】
前記バルブ８３は液の遮断機能を有しており、液加温機構８２における液供給管９２の出口側に接続されている。バルブ８３の下流側における液供給管９２の先端である吐出口８４は当該バルブ８３の直ぐ近くに位置している。
【００４８】
このようなノズル部８によれば、無電解めっき液が加温により膨張して吐出口８４から押し出されようとしても、バルブ８３が吐出口８４の近傍に位置しかつ液加温機構８２の下流側に位置しているため、そのサックバック機能により吐出口８４からの液だれを防止できる。また吐出口８４の直ぐ手前に液加温機構８２が設けられているため、加熱された無電解めっき液の冷却が実質起こらないうちにウエハＷ上に供給されるので、目的の温度で無電解めっきを行うことができ、その結果無電解めっき膜について高い面内均一性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る無電解めっき装置の実施の形態の全体構成を示す縦断側面図である。
【図２】上記の無電解めっき装置の要部を示す概略斜視図である。
【図３】上記の無電解めっき装置の要部を示す縦断側面図である。
【図４】無電解めっき処理に用いられる基板の表面構造を示す説明図である。
【図５】上記の無電解めっき装置により基板に対して処理を行うときの様子を段階的に示す説明図である。
【図６】上記の無電解めっき装置により基板に対して処理を行うときの様子を段階的に示す説明図である。
【図７】図１の装置において、上部温調体の変形例を示す縦側面図である。
【図８】無電解めっき装置の他の態様における無電解めっき装置の構成を示す概略縦断側面図である。
【図９】図８の装置に用いられるノズル部を示す縦断側面図である。
【図１０】半導体ウエハにおける銅配線上の無電解めっきの問題点を指摘するための説明図である。
【図１１】無電解めっき装置の従来技術を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１        ウエハチャック
１２        段部
１６        傾斜機構
１７、１８  ノズル
２１        カップ体
３          上部温調体
３０        移動機構
３２        第１の熱媒供給管
３３        第１の熱媒排出管
３４        熱媒タンク
４          下部温調体
４２        第２の熱媒供給管
４３        第２の熱媒排出管
５１        無電解めっき液供給管
５２        吐出口
６１        純水供給管
６２        吐出口
３０２      銅配線
３０４      パラジウムからなる触媒層
３０５      無電解めっき膜
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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