(57)【要約】【課題】形成されるメッキ膜の均一性の向上を図れる無電解メッキ方法を提供する。【解決手段】無電解メッキ液を供給し、反応促進条件を付与することでメッキ膜の形成を開始させる。無電解メッキ液を供給した段階ではメッキ膜の形成が行われないか、行われてもその膜形成の速度が小さい。このため、メッキ膜の本格的な形成が行われる以前に無電解メッキ液を基板上に行き渡らせて、無電解メッキ膜の均一性を向上できる。【選択図】　　　図１
2004124235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に無電解メッキ液を供給するメッキ液供給ステップと、
前記メッキ液供給ステップで基板上に供給された無電解メッキ液に反応を促進する反応促進条件を付与する反応促進条件付与ステップと、
前記反応促進条件付与ステップで反応促進条件が付与された無電解メッキ液によって前記基板上にメッキ膜を形成するメッキ膜形成ステップと、
を具備することを特徴とする無電解メッキ方法。
【請求項２】
前記反応促進条件が無電解メッキ液の温度の上昇である、
ことを特徴とする請求項１記載の無電解メッキ方法。
【請求項３】
前記無電解メッキ液の温度の上昇が、無電解メッキ液を前記基板によって加熱することによって行われる
ことを特徴とする請求項２記載の無電解メッキ方法。
【請求項４】
前記無電解メッキ液の温度の上昇が、無電解メッキ液を輻射熱によって加熱することによって行われる
ことを特徴とする請求項２記載の無電解メッキ方法。
【請求項５】
前記無電解メッキ液の温度の上昇が、前記基板上に供給される無電解メッキ液の温度を制御することによって行われる
ことを特徴とする請求項２記載の無電解メッキ方法。
【請求項６】
前記反応促進条件が無電解メッキ液の組成の変化である、
ことを特徴とする請求項１記載の無電解メッキ方法。
【請求項７】
前記無電解メッキ液の組成の変化が、前記基板上に供給される無電解メッキ液を切り換えることによって行われる
ことを特徴とする請求項６記載の無電解メッキ方法。
【請求項８】
前記無電解メッキ液の組成の変化が、前記基板上に供給される無電解メッキ液を構成する複数の薬液の混合比を変化することによって行われる
ことを特徴とする請求項６記載の無電解メッキ方法。
【請求項９】
基板上に、第１の無電解メッキ液によって、第１の膜形成速度で、第１のメッキ膜を形成する第１のメッキ膜形成ステップと、
第１のメッキ膜形成ステップで第１のメッキ膜が形成された基板上に、第２の無電解メッキ液によって、第１の膜形成速度より大きい第２の膜形成速度で、第２のメッキ膜を形成する第２のメッキ膜形成ステップと、
を具備することを特徴とする無電解メッキ方法。
【請求項１０】
前記第２のメッキ膜形成ステップに先だって、前記第１のメッキ膜形成ステップで用いられた第１の無電解メッキ液を基板上から除去する無電解メッキ液除去ステップをさらに具備する
ことを特徴とする請求項９記載の無電解メッキ方法。
【請求項１１】
前記第１、第２のメッキ液が、互いに異なるメッキ液貯蔵部から供給される
ことを特徴とする請求項９記載の無電解メッキ方法。
【請求項１２】
前記第１、第２のメッキ液が、複数の薬液を混合する薬液混合部を経由して供給される
ことを特徴とする請求項９記載の無電解メッキ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電解メッキ膜を形成する無電解メッキ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの作成に際して半導体基板上への配線の形成が行われる。
半導体デバイスの集積度の向上に伴って配線の微細化が進められており、これに対応して配線の作成技術の開発が行われている。例えば、銅配線の形成方法として、銅のシード層をスパッタリングで形成し、電気メッキで溝等を埋め込むことで配線および層間接続を形成するデュアルダマシン法が実用化されている。但し、この手法では、シード層が形成されていない被メッキ面への電気メッキの形成が困難である。
一方、シード層を必要としないメッキ法として無電解メッキ法がある。無電解メッキは化学還元によってメッキ膜を形成するものであり、形成されたメッキ膜が自己触媒として作用することで配線材料からなるメッキ膜を連続的に形成することができる。無電解メッキはシード層を事前に作成する必要がなく（もしくは、被メッキ面全体へのシード層の形成が不要）、シード層の形成時での膜厚の不均一性（特に、凹部、凸部におけるステップカバレージ）を考慮しなくても済む利点がある。
無電解メッキに関して、以下のような技術が公開されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７３１５７号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−３４２５７３号公報（第４−５頁、第２、３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無電解メッキでは、例えば、ビア・ホールやトレンチ等の微細な凹部内にメッキ膜を形成するときに、凹部内にボイド（空孔）が生じ、凹部内へのメッキ膜の形成の均一性に欠ける可能性がある。この原因として、無電解メッキでは触媒活性を有する基板にメッキ液が接触することでメッキ膜の形成が行われるため、凹部内にメッキ液が充填される以前にメッキ膜の形成が開始されることが考えられる。
以上に鑑み本発明は、形成されるメッキ膜の均一性の向上を図れる無電解メッキ方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
Ａ．上記目的を達成するために、本発明に係る無電解メッキ方法は、基板上に無電解メッキ液を供給するメッキ液供給ステップと、前記メッキ液供給ステップで基板上に供給された無電解メッキ液に反応を促進する反応促進条件を付与する反応促進条件付与ステップと、前記反応促進条件付与ステップで反応促進条件が付与された無電解メッキ液によって前記基板上にメッキ膜を形成するメッキ膜形成ステップと、を具備することを特徴とする。
無電解メッキ液を供給し、反応促進条件を付与することでメッキ膜の形成が開始される。無電解メッキ液を供給した段階（反応促進条件が付与される以前）ではメッキ膜の形成が行われないか、行われてもその膜形成の速度が小さい。このため、メッキ膜の本格的な形成が行われる以前に無電解メッキ液を基板上に行き渡らせ、例えば、凹部を無電解メッキ液で充填させることができる。無電解メッキ液が行き渡った状態で無電解メッキが行われることから、無電解メッキ膜の均一性を向上できる。
【０００６】
（１）ここで、反応促進条件は、無電解メッキ液の温度の上昇によって実現可能である。温度の上昇によって無電解メッキ液の反応を促進し、
無電解メッキ液の温度の上昇は、無電解メッキ液を基板によって（基板を介して）、あるいは輻射熱によって加熱することによって行える。また、この温度上昇は、基板上に供給される無電解メッキ液の温度を制御することによっても行える。
【０００７】
（２）反応促進条件は、無電解メッキ液の組成を変化させることによっても実現可能である。
例えば、金属塩の濃度やｐＨを変化させることで、メッキ膜の生成速度を変化させることができる。
無電解メッキ液の組成の変化は、基板上に供給される無電解メッキ液を切り換えること、あるいは前記基板上に供給される無電解メッキ液を構成する複数の薬液の混合比を変化することによって行える。
【０００８】
Ｂ．本発明に係る無電解メッキ方法は、基板上に、第１の無電解メッキ液によって、第１の膜形成速度で、第１のメッキ膜を形成する第１のメッキ膜形成ステップと、第１のメッキ膜形成ステップで第１のメッキ膜が形成された基板上に、第２の無電解メッキ液によって、第１の膜形成速度より大きい第２の膜形成速度で、第２のメッキ膜を形成する第２のメッキ膜形成ステップと、を具備することを特徴とする。
第１のメッキ膜形成ステップでは、それぞれ第１、第２の無電解メッキ液を用いることでそれぞれ第１、第２の膜形成速度でメッキ膜が形成される。第１の膜形成速度が第２の膜形成速度よりも小さいことから、第１の無電解メッキ液によって基板上の比較的微細なパターンへのメッキ膜の形成した後に、第２の無電解メッキ液により速やかにメッキ膜を形成できる。この結果、基板上へのメッキ膜の形成を均一性良く、しかも処理時間の長時間化を招くことなく、実現することが可能となる。
【０００９】
（１）無電解メッキ方法が、前記第２のメッキ膜形成ステップに先だって、前記第１のメッキ膜形成ステップで用いられた第１の無電解メッキ液を基板上から除去する無電解メッキ液除去ステップをさらに具備してもよい。
第１の無電解メッキ液を基板上から除去することで、第２の無電解メッキ液への第１の無電解メッキ液の混入を防止できる。
【００１０】
（２）前記第１、第２のメッキ液が、互いに異なるメッキ液貯蔵部から供給されてもよい。
メッキを供給するメッキ貯蔵部を切り換えることで、第１、第２のメッキ液を適宜に供給できる。
【００１１】
（３）前記第１、第２のメッキ液が、複数の薬液を混合する薬液混合部を経由して供給されてもよい。
薬液混合部での薬液の混合比を変化させることで、第１、第２のメッキ液を適宜に供給できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る無電解メッキ方法を図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る無電解メッキ方法の手順の一例を表すフロー図である。また、図２は図１の手順により処理された基板たるウエハＷの断面状態を表す断面図である。さらに、図３は図１の手順による無電解メッキを実行可能な無電解メッキ装置１０の一例を示す一部断面図である。
先に図２の処理の概略を説明する（詳細は後述）。
凹部を有するウエハＷ（図２（Ａ））にメッキ液Ｌを供給、保持し（ステップＳ１３および図２（Ｂ））、その後にメッキ液Ｌを加熱して反応を促進しウエハＷにメッキ膜Ｐを形成する（ステップＳ１４および図２（Ｃ））。
ステップＳ１３でメッキ液Ｌを供給、保持し、メッキ液Ｌを凹部も含めたウエハＷ全体に行き渡らせることができる。その後のステップＳ１４で、メッキ液Ｌを昇温することでメッキ膜が形成される。メッキ液Ｌが行き渡った状態で無電解メッキが行われることから、メッキ膜の形成の均一性を向上できる。
【００１３】
（無電解メッキ装置の詳細）
先に無電解メッキ装置につき説明する。
無電解メッキ装置１０は、処理液を用いて基板たるウエハＷへの無電解メッキ処理、その前処理、メッキ後の洗浄処理および乾燥処理を行うことができる。
即ち、処理液としては、無電解メッキ用の薬液の他に、メッキの前処理、後処理用の薬液、純水等種々の液体を含めることができる。
【００１４】
無電解メッキに用いる薬液（無電解メッキ液）として以下の材料を混合し純水に溶解したものを用いることができる。
▲１▼金属塩：メッキ膜を構成する金属イオンを供給する材料であり、メッキ膜が銅の場合には、例えば、硫酸銅、硝酸銅、塩化銅である。
▲２▼錯化剤：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、金属を錯体化して液中での安定性を向上させるための材料であり、例えば、アミン系材料としてＨＥＤＴＡ、ＥＤＴＡ、ＥＤ、有機系材料としてクエン酸、酒石酸、グルコン酸を用いることができる。
▲３▼還元剤：金属イオンを触媒的に還元析出させるための材料であり、例えば、ホルムアルデヒド、次亜燐酸塩、グルオキシル酸、硝酸塩（硝酸第二コバルト等）、ジメチルアミノボラン、塩化第二スズ、水素化ホウ素化合物を用いることができる。
▲４▼安定剤：酸化物（メッキ膜が銅の場合には酸化第二銅）の不均一性に起因するメッキ液の自然分解を防止する材料であり、窒素系の材料として、例えば、１価の銅と優先的に錯体を形成するビビルジル、シアン化合物、チオ尿素、０−フェナントロリン、ネオブロインを用いることができる。
▲５▼ｐＨ緩衝剤：メッキ液の反応が進んだときのｐＨの変化を抑制するための材料であり、例えば、ホウ酸、炭酸、オキシカルボン酸を用いることができる。
▲６▼添加剤：添加剤にはメッキ膜の析出の促進、抑制を行う材料や、表面またはメッキ膜の改質を行う材料がある。
・メッキ膜の析出速度を抑制し、メッキ液の安定化およびメッキ膜の特性を改善するための材料としては、硫黄系の材料として、例えば、チオ硫酸、２−ＭＢＴを用いることができる。
・メッキ液の表面張力を低下させ、ウエハＷの面上にメッキ液が均一に配置されるようにするための材料としては、界面活性剤のノニオン系材料として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用いることができる。
【００１５】
図３に示すように無電解メッキ装置１０は、ベース１１、中空モータ１２，基板保持部たるウエハチャック２０，上部プレート３０，下部プレート４０、カップ５０，ノズルアーム６１，６２，傾斜調節部たる基板傾斜機構７０，液供給機構８０を有する。ここで、中空モータ１２、ウエハチャック２０，上部プレート３０，下部プレート４０、カップ５０，ノズルアーム６１，６２は、直接的あるいは間接的にベース１１に接続され、ベース１１と共に移動、基板傾斜機構７０による傾斜等が行われる。
【００１６】
ウエハチャック２０は、ウエハＷを保持・固定するものであり、ウエハ保持爪２１，ウエハチャック底板２３、ウエハチャック支持部２４から構成される。
ウエハ保持爪２１は、ウエハチャック底板２３の外周上に複数個配置され、ウエハＷを保持、固定する。
ウエハチャック底板２３は、ウエハチャック支持部２４の上面に接続された略円形の平板であり、カップ５０の底面上に配置されている。
ウエハチャック支持部２４は、略円筒形状であり、ウエハチャック底板２３に設けられた円形状の開口部に接続され、かつ中空モータ１２の回転軸を構成する。この結果、中空モータ１２を駆動することで、ウエハＷを保持したままで、ウエハチャック２０を回転させることができる。
【００１７】
上部プレート３０は、略円形の平板形状であり、ヒータＨ（図示せず）、処理液吐出口３１、処理液流入部３２，温度測定機構３３を有し、かつ昇降機構３４に接続されている。
ヒータＨは上部プレート３０を加熱するための電熱線等の加熱手段である。ヒータＨは温度測定機構３３での温度測定結果に対応して、上部プレート３０、ひいてはウエハＷが所望の温度に保持されるように（例えば、室温から６０℃程度の範囲）、図示しない制御手段により発熱量が制御される。
処理液吐出口３１は、上部プレート３０の下面に単数または複数形成され、処理液流入部３２から流入した処理液を吐出する。
処理液流入部３２は上部プレート３０の上面側にあって、処理液が流入し、流入した処理液は処理液吐出口３１へと分配される。処理液流入部３２に流入する処理液は、純水（ＲＴ：室温）、加熱された薬液１，２（例えば、室温から６０℃程度の範囲）を切り替えて用いることができる。また、後述するミキシングボックス８５で混合された薬液１，２（場合により、他の薬液を含む複数の薬液を混合して）を処理液流入部３２に流入させることもできる。
温度測定機構３３は、上部プレート３０に埋め込まれた熱電対等の温度測定手段であり、上部プレート３０の温度を測定する。
昇降機構３４は、上部プレート３０に接続され、上部プレート３０をウエハＷに対向した状態で上下に昇降し、例えば、ウエハＷとの間隔を０．１〜５００ｍｍの間で制御することができる。無電解メッキ中においてはウエハＷと上部プレート３０を近接させ（例えば、ウエハＷと上部プレート３０との間隔が２ｍｍ以下）、これらのギャップの空間の大きさを制限し、ウエハＷの面上に供給される処理液の均一化、および使用量の低減を図ることができる。
【００１８】
下部プレート４０は、ウエハＷの下面に対向して配置された略円形の平板形状であり、ウエハＷに近接した状態でその下面へ加熱された純水の供給を行うことで、ウエハＷを適宜に加熱することができる。
ウエハＷの加熱を効率よく行うためには、下部プレート４０の大きさがウエハＷの大きさに近似することが好ましい。具体的には、下部プレート４０の大きさがウエハＷの面積の８０％以上、あるいは９０％以上とすることが好ましい。
下部プレート４０は、その上面の中央に処理液吐出口４１が形成され、支持部４２で支持されている。
処理液吐出口４１は、支持部４２内を通過した処理液が吐出する。処理液は純水（ＲＴ：室温）、加熱された純水（例えば、室温から６０℃程度の範囲）を切り替えて用いることができる。
支持部４２は、中空モータ１２を貫通し、間隔調節部たる昇降機構（図示せず）に接続されている。昇降機構を動作することで、支持部４２、ひいては下部プレート４０を上下に昇降することができる。
【００１９】
カップ５０は、ウエハチャック２０をその中に保持し、かつウエハＷの処理に用いられた処理液を受け止め排出するものであり、カップ側部５１，カップ底板５２，廃液管５３を有する。
カップ側部５１は、その内周がウエハチャック２０の外周に沿う略円筒形であり、その上端がウエハチャック２０の保持面の上方近傍に位置している。
カップ底板５２は，カップ側部５１の下端に接続され、中空モータ１２に対応する位置に開口部を有し、その開口部に対応する位置にウエハチャック２０が配置されている。
廃液管５３は、カップ底板５２に接続され、カップ５０から廃液（ウエハＷを処理した処理液）を無電解メッキ装置１０が設置された工場の廃液ライン等へと排出するための配管である。
カップ５０は、図示しない昇降機構に接続され、ベース１１とウエハＷに対して上下に移動することができる。
【００２０】
ノズルアーム６１，６２は、ウエハＷの上面近傍に配置され、その先端の開口部から処理液、エアー等の流体を吐出する。吐出する流体は純水、薬液、窒素ガスを適宜に選択することができる。ノズルアーム６１，６２にはそれぞれ、ウエハＷの中央に向かう方向にノズルアーム６１，６２を移動させる移動機構（図示せず）が接続されている。ウエハＷに流体を吐出する場合にはノズルアーム６１，６２がウエハＷの上方に移動され、吐出が完了するとウエハＷの外周の外に移動される。なお、ノズルアームの数は吐出する薬液の量、種類により単数もしくは３本以上にすることも可能である。
【００２１】
基板傾斜機構７０は，ベース１１に接続され、ベース１１の一端を上下させることで、ベース１１、およびこれに接続されたウエハチャック２０，ウエハＷ、上部プレート３０，下部プレート４０、カップ５０を例えば、０〜１０°、あるいは０〜５°の範囲で傾斜させる。
図４は基板傾斜機構７０によって、ウエハＷ等が傾斜された状態を表す一部断面図である。基板傾斜機構７０によってベース１１が傾き、ベース１１に直接的あるいは間接的に接続されたウエハＷ等が角度θ傾斜していることが判る。
【００２２】
液供給機構８０は、上部プレート３０，下部プレート４０に加熱された処理液を供給するものであり、温度調節機構８１，処理液タンク８２，８３，８４、ポンプＰ１〜Ｐ５、バルブＶ１〜Ｖ５、ミキシングボックス８５から構成される。なお、図３は薬液１，２と２種類の薬液を用いた場合を表しているが、処理タンク、ポンプ、バルブの数はミキシングボックス８５で混合する薬液に数に応じて適宜に設定できる。
温度調節機構８１はその内部に温水、および処理液タンク８２〜８４を有し、処理液タンク８２〜８４中の処理液（純水、薬液１，２）を温水によって加熱する装置であり、処理液を例えば、室温から６０℃程度の範囲で適宜に加熱する。この温度調節には、例えば、ウォータバス、投げ込みヒータ、外部ヒータを適宜に用いることができる。
処理液タンク８２，８３，８４は、それぞれ、純水、薬液１，２を保持するタンクである。
ポンプＰ１〜Ｐ３は、処理液タンク８２〜８４から処理液を吸い出す。なお、処理液タンク８２〜８４をそれぞれ加圧することで、処理液タンク８２〜８４からの送液を行ってもよい。
バルブＶ１〜Ｖ３は配管の開閉を行い、処理液の供給および供給停止を行う。また、バルブＶ４，Ｖ５は、それぞれ上部プレート３０、下部プレート４０に室温の（加熱されない）純水を供給するためのものである。
ミキシングボックス８５は、処理液タンク８３，８４から送られた薬液１，２を混合するための容器である。
上部プレート３０には、薬液１，２を適宜にミキシングボックス８５で混合、温度調節して送ることができる。また、下部プレート４０には、温度調節された純水を適宜に送ることができる。
【００２３】
（無電解メッキ工程の詳細）
図１に示したように、本発明の第１実施形態に係る無電解メッキ方法では、ステップＳ１１〜Ｓ１８の順にウエハＷが処理される。以下、この処理手順の詳細を説明する。
【００２４】
（１）ウエハＷの保持（ステップＳ１１、図５、および図２（Ａ））
ウエハＷがウエハチャック２０上に保持される。例えば、ウエハＷをその上面で吸引した図示しない吸引アーム（基板搬送機構）がウエハチャック２０上にウエハＷを載置する。そして、ウエハチャック２０のウエハ保持爪２１によってウエハＷを保持・固定する。なお、カップ５０を降下させることで、ウエハＷの上面より下で吸引アームを水平方向に動かすことができる。
【００２５】
（２）ウエハＷの前処理（ステップＳ１２および図６）
ウエハＷを回転させ、ウエハＷの上面にノズルアーム６１またはノズルアーム６２から処理液を供給することで、ウエハＷの前処理が行われる。
ウエハＷの回転は中空モータ１２によりウエハチャック２０を回転することで行われ、このときの回転速度は一例として１００〜２００ｒｐｍとすることができる。
ノズルアーム６１，６２いずれかまたは双方がウエハＷの上方に移動し、処理液を吐出する。ノズルアーム６１，６２から供給される処理液は、前処理の目的に応じて、例えば、ウエハＷ洗浄用の純水あるいはウエハＷの触媒活性化処理用の薬液が順次に供給される。このときの吐出量は、ウエハＷ上に処理液のパドル（層）を形成するに必要な量、例えば、１００ｍＬ程度で足りる。但し、必要に応じて、吐出量を多くしても差し支えない。また、吐出される処理液は適宜に加熱（例えば、室温から６０℃程度の範囲）してもよい。
【００２６】
（３）ウエハＷへのメッキ液の供給・保持（ステップＳ１３、図７、および図２（Ｂ））。
ウエハＷにメッキ液が供給、保持される。
上部プレート３０をウエハＷの上面に近接させ（一例として、ウエハＷ上面と上部プレート３０下面との間隔：０．１〜２ｍｍ程度）、処理液吐出口３１からメッキ用の薬液（メッキ液）を供給する（一例として、３０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ）。供給されたメッキ液は、ウエハＷ上面と上部プレート３０下面との間に充満し、カップ５０へと流出する。上部プレート３０とウエハＷを近接させることで、メッキ液の消費量を低減できる。
この時点では、メッキ液によってウエハＷへの無電解メッキを行うための温度条件が十分には備わっていないものとする（温度が低い）。従って、無電解メッキは実質的にまだ始まっておらず。ウエハＷ上への無電解メッキ膜の形成は実質的に行われないか、行われたとしてもその形成速度は小さい。
このため、ウエハＷ全体にメッキ液を十分行き渡らせることができる。例えば、ウエハＷにピアホールやトレンチ等の微細な凹部が形成されている場合に、その凹部内にメッキ液が充填される。
なお、メッキ液の供給中にウエハＷを回転することで、ウエハＷ上へのメッキ液供給の均一性を向上することができる。
【００２７】
以上のメッキ液の供給に際して、以下▲１▼〜▲４▼のようなことを併せて行うことも可能である。
▲１▼メッキ液の供給の際に、ウエハチャック２０によってウエハＷを回転することで、ウエハＷに均一性よくメッキ液を供給することができ、ひいてはメッキ膜の均一性向上に寄与する。一例として、ウエハＷを１０〜５０ｒｐｍで回転する。▲２▼メッキ液の供給前（又は、供給中、供給後）に、基板傾斜機構７０によってウエハチャック２０および上部プレート３０を傾斜させることができる。
ウエハＷが傾斜されることで、ウエハＷと上部プレート３０間の気体（例えば、大気）を速やかに除去し、メッキ液に置換することができる。仮に、ウエハＷと上部プレート３０間の気体の除去が不完全だと、ウエハＷと上部プレート３０間に気泡が残存し形成されるメッキ膜の均一性が阻害される原因になる。
▲３▼ウエハＷに所定量のメッキ液が供給されたら、その供給を停止してもよい。ウエハＷ上に供給されたメッキ液を低減して、その使用量を削減できる。このステップでのメッキ液の供給はウエハＷにメッキ液を行き渡らせることが目的であり、メッキ液の反応（即ち、メッキ液の消費）は目的としていない。このため、必ずしもメッキ液の供給を連続的に行う必要はない。
▲４▼なお、上部プレート３０とウエハＷの接近は必ずしも絶対的に必要なものではなく、上部プレート３０とウエハＷを大きく離したままでメッキ液を供給することも可能である。この場合には、▲３▼（所定量のメッキ液供給後の供給停止）が併せて行われるのが一般的である。
【００２８】
（４）メッキ液の加熱（ステップＳ１４、図８，および図２（Ｃ））
メッキ液の温度を反応に適した温度まで上昇させ（一例として、室温から６０℃程度の範囲）、メッキ液の反応によるメッキ膜の形成が開始される。このときには、何らかの手段でメッキ液の温度を測定し、その加熱を制御することが好ましい。この温度測定は、メッキ液そのものの温度を直接測定することで行ってもよいが、例えば、ウエハＷの温度を測定することでメッキ液の温度を間接的に測定することで行っても差し支えない。
【００２９】
メッキ液の温度上昇は以下▲１▼〜▲４▼に示すような種々の手法それぞれ、またはそれらの組み合わせによって行える。
▲１▼下部プレート４０による加熱
この加熱手法は図８で示されている。
下部プレート４０を加熱してウエハＷの下面に近接させ（一例として、ウエハＷ下面と下部プレート４０上面との間隔：０．１〜２ｍｍ程度）、処理液吐出口４１から液供給機構８０で加熱された純水を供給する。この加熱された純水は、ウエハＷ下面と下部プレート４０上面との間に充満し、ウエハＷを加熱する。ウエハＷを加熱することによりメッキ液が加熱され、ウエハＷへのメッキ膜の形成が行われる。この手法は、メッキ液がウエハＷとの界面から加熱される。この界面はメッキ膜が形成される界面でもあるため、メッキ液に加えられた熱が有効に利用される。
ウエハＷを純水等の液体で加熱することで、ウエハＷと下部プレート４０とを別個に回転または非回転とすることが容易となり、かつウエハＷ下面の汚染が防止される。なお、場合により、加熱した下部プレート４０をウエハＷに接触することでウエハＷを加熱してもよい。
【００３０】
▲２▼供給するメッキ液の温度上昇
ウエハに供給する以前のメッキ液の温度を上昇させることで、メッキ膜の形成を開始してもよい。この温度上昇は、液供給機構８０によって行うことができる。
供給するメッキ液自体の温度を変化させることから、メッキ液の温度の安定性を向上できる。
▲３▼上部プレート３０による加熱
メッキ液の加熱は上部プレート３０によって行うこともできる。上部プレート３０がメッキ液に接触していることから、上部プレート３０の温度を上昇することでメッキ液を加熱できる。
▲４▼メッキ液の加熱はヒータやランプの輻射熱等適宜の手段によって行える。
例えば、上部プレート３０とウエハＷを大きく離したままでメッキ液を供給し、所定量のメッキ液供給後にその供給が停止される場合には、ウエハＷの上面からランプの輻射熱でメッキ液を加熱することが容易に行える。
【００３１】
以上のメッキ液の加熱に際して、以下▲１▼〜▲５▼のようなことを併せて行うことも可能である。
▲１▼　メッキ液の加熱の際に、ウエハチャック２０によってウエハＷを回転することで、メッキ液加熱の均一性を向上することができ、ひいてはメッキ膜の均一性向上に寄与する。一例として、ウエハＷを１０〜５０ｒｐｍで回転する。
▲２▼基板傾斜機構７０によってウエハチャック２０および上部プレート３０を傾斜させることができる。
メッキ液の反応により水素等の気泡が生じる場合がある。ウエハＷが傾斜されることで、ウエハＷと上部プレート３０間の気体を速やかに除去し、メッキ膜の均一性が阻害されることを防止できる。
▲３▼メッキ膜の形成中におけるメッキ液の供給を、連続的ではなく、間欠的に行うこともできる。ウエハＷ上に供給されたメッキ液を効率良く消費して、その使用量を削減できる。
▲４▼メッキ液の供給は停止されていてもよい。
ウエハＷ上に既に供給されたメッキ液を用いてメッキ膜を形成する場合にも、本実施例の手法は有効である。
▲５▼上部プレート３０とウエハＷを大きく離したままでもメッキ膜の形成が可能である。この場合には、▲４▼（所定量のメッキ液供給後の供給停止）が併せて行われるのが一般的である。
【００３２】
（５）ウエハＷの洗浄（ステップＳ１５および図９）。
ウエハＷを純水で洗浄する。この洗浄は、上部プレート３０の処理液吐出口３１から吐出される処理液をメッキ液から純水に切り替えることで行える。このとき、下部プレート４０の処理液吐出口４１から純水を供給することができる。
ウエハＷの洗浄に、ノズルアーム６１，６２を用いることもできる。このときには、上部プレート３０の処理液吐出口３１からのメッキ液の供給を停止し、上部プレート３０をウエハＷから離す。しかる後に、ノズルアーム６１，６２をウエハＷの上方に移動させて、純水を供給する。このときにも下部プレート４０の処理液吐出口４１から純水を供給することが好ましい。
以上のウエハＷの洗浄中にウエハＷを回転することで、ウエハＷの洗浄の均一性を向上することができる。
なお、上部プレート３０とウエハＷを大きく離したままでメッキ膜の形成を行う場合には、ウエハＷの洗浄の除去に先立って、ウエハＷ上からメッキ液を排出することが、洗浄効率上好ましい。この排出は、例えば、ウエハＷを高速に回転することで行える。
【００３３】
（６）ウエハＷの乾燥（ステップＳ１６および図１０）。
ウエハＷへの純水の供給を停止し、ウエハＷを高速で回転することで、ウエハＷ上の純水を除去する。場合により、ノズルアーム６１，６２から窒素ガスを噴出してウエハＷの乾燥を促進してもよい。
（７）ウエハＷの除去（ステップＳ１７および図１１）。
ウエハＷの乾燥が終了した後、ウエハチャック２０によるウエハＷの保持が停止される。その後、図示しない吸引アーム（基板搬送機構）によりウエハＷがウエハチャック２０上から取り去られる。
【００３４】
（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態に係る無電解メッキ方法の手順の一例を表すフロー図である。また、図１３は図１２の手順により処理された基板たるウエハＷの断面状態を表す断面図である。
先に図１２の処理の概略を説明する（詳細は後述）。
凹部を有するウエハＷ（図１３（Ａ））に第１のメッキ液を供給し第１のメッキ膜Ｐ１を形成する（ステップＳ２４および図１３（Ｂ））。その後に第２のメッキ液を供給し第２のメッキ膜Ｐ２を形成する（ステップＳ２５および図１３（Ｃ））。このとき、第１のメッキ膜の形成速度は第１のメッキ膜の形成速度よりも小さいものとする。
従い、ステップＳ２４で微細な凹部（狭いパターン）の埋め込みを行い、ステップＳ２５で比較的幅の広い凹部（広いパターン）の埋め込みを行うことができる。この結果、ウエハＷへのメッキ膜の形成を均一性良好に、しかも速やかに行うことが可能となる。
【００３５】
次に図１２に示す処理手順の詳細を説明する。
（１）ウエハＷの保持、前処理（ステップＳ２１、Ｓ２２、および図１３（Ａ））
メッキ装置１０にウエハＷが保持され、メッキ処理前の前処理が行われる。このステップＳ２１，Ｓ２２は、第１の実施形態でのステップＳ１１，Ｓ１２に相当するものであり、実質的に異なるものではないので詳細な説明を省略する。
【００３６】
（２）ウエハＷの加熱（ステップＳ２３および図１４）
ウエハＷをメッキ液の反応に適した温度に保つためにウエハＷの加熱が行われる。
下部プレート４０を加熱してウエハＷの下面に近接させ（一例として、ウエハＷ下面と下部プレート４０上面との間隔：０．１〜２ｍｍ程度）、処理液吐出口４１から液供給機構８０で加熱された純水を供給する。この加熱された純水は、ウエハＷ下面と下部プレート４０上面との間に充満し、ウエハＷを加熱する。
なお、このウエハＷの加熱中にウエハＷを回転することで、ウエハＷの加熱の均一性を向上することができる。
ウエハＷを純水等の液体で加熱することで、ウエハＷと下部プレート４０とを別個に回転または非回転とすることが容易となり、かつウエハＷ下面の汚染が防止される。
以上のウエハＷの加熱は他の手段で行っても差し支えない。例えば、ヒータやランプの輻射熱によってウエハＷを加熱しても差し支えない。また、場合により、加熱した下部プレート４０をウエハＷに接触することでウエハＷを加熱してもよい。
【００３７】
（３）第１のメッキ液の供給による第１のメッキ膜の形成（ステップＳ２４、図１５、および図１３（Ｂ））。
上部プレート３０を加熱してウエハＷの上面に近接させ（一例として、ウエハＷ上面と上部プレート３０下面との間隔：０．１〜２ｍｍ程度）、処理液吐出口３１からメッキ用の薬液（第１のメッキ液）を供給する（一例として、３０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ）。供給されたメッキ液は、ウエハＷ上面と上部プレート３０下面との間に充満し、カップ５０へと流出する。このとき、メッキ液は上部プレート３０によって温度調節される（一例として、室温から６０℃程度の範囲）。なお、供給されるメッキ液は液供給機構８０によって温度調節されていることが好ましい。
ここで、ウエハチャック２０によってウエハＷを回転することで、ウエハＷに形成されるメッキ膜の均一性を向上できる。一例として、ウエハＷを１０〜５０ｒｐｍで回転する。
また、上部プレート３０の加熱は先のステップＳ１〜Ｓ３のどこかで先行して行うことができる。上部プレート３０の加熱を他の工程と並行して行うことでウエハＷの処理時間を低減できる。
以上のように、ウエハＷの上面に所望の温度に加熱された第１のメッキ液を供給することでウエハＷに第１のメッキ膜が形成される。このときのメッキ膜の形成速度は次のステップＳ２５での第２のメッキ膜の形成速度に比して小さいものとする。比較的遅い速度でメッキ膜が形成されることから、ウエハＷの微細な凹部へのメッキ膜の形成が確実に行われる。
【００３８】
以上のメッキ液の供給に際して、以下▲１▼〜▲４▼のようなことを併せて行うことも可能である。
▲１▼このメッキ液の供給中にウエハＷを回転することで、ウエハＷへのメッキ膜の形成の均一性を向上することができる。
▲２▼メッキ液の供給前に、基板傾斜機構７０によってウエハチャック２０および上部プレート３０を傾斜させることができる。
ウエハＷが傾斜されることで、ウエハＷと上部プレート３０間の気体を速やかに除去し、メッキ液に置換することができる。仮に、ウエハＷと上部プレート３０間の気体の除去が不完全だと、ウエハＷと上部プレート３０間に気泡が残存し形成されるメッキ膜の均一性が阻害される原因になる。
また、メッキ液によるメッキ膜の形成に伴って気体（例えば、水素）が発生し、発生した気体により気泡が形成されて、メッキ膜の均一性が阻害される可能性もある。
基板傾斜機構７０によってウエハＷを傾斜させることで、気泡の発生の低減および発生した気泡の脱出の促進を図り、メッキ膜の均一性を向上することが可能となる。
【００３９】
▲３▼メッキ膜の形成中におけるメッキ液の供給を、連続的ではなく、間欠的に行うこともできる。ウエハＷ上に供給されたメッキ液を効率良く消費して、その使用量を削減できる。
▲４▼ウエハＷに所定量のメッキ液が供給されたら、その供給を停止してもよい。ウエハＷ上に供給されたメッキ液を低減して、その使用量を削減できる。このステップでのメッキ液の供給はウエハＷにメッキ液を行き渡らせることが目的であり、メッキ液の反応（即ち、メッキ液の消費）は目的としていない。このため、必ずしもメッキ液の供給を連続的に行う必要はない。
▲５▼なお、上部プレート３０とウエハＷの接近は必ずしも絶対的に必要なものではなく、上部プレート３０とウエハＷを大きく離したままでメッキ液を供給することも可能である。この場合には、▲４▼（所定量のメッキ液供給後の供給停止）が併せて行われるのが一般的である。
【００４０】
（４）第２のメッキ液の供給による第２のメッキ膜の形成（ステップＳ２５、図１６、および図１３（Ｃ））。
処理液吐出口３１供給するメッキ液を第１のメッキ液から第２のメッキ液に変更する。第２のメッキ液を供給することでウエハＷに第２のメッキ膜が形成される。このときのメッキ膜の形成速度は次のステップＳ２５での第２のメッキ膜の形成速度に比して大きいものとする。ウエハＷへのメッキ膜の形成が速やかに行われる。
ステップＳ２４で微細なパターンが第１のメッキ膜により埋め込まれていることから、このステップでは比較的広大なパターンの埋め込みが行われることになる。
このとき、第１、第２のメッキ膜が同一の材質になるようにすることで、ウエハＷへのメッキ膜の形成の均質性が向上する。
このように、メッキ膜の形成速度の異なるメッキ液を用いることで、微細なパターン（凹凸）が形成されたウエハＷへのメッキの形成を均一かつ速やかに行うことができる。
【００４１】
第１、第２のメッキ液で同一材質のメッキ膜の形成速度を異ならせるには、その組成比を変化することによって行える。例えば、金属塩の濃度やｐＨを異ならせることで、メッキ膜の形成速度を変化させることができる。
メッキ液の組成の変化は、使用するメッキ液を供給するタンクを切り替えることによって行える。この他に、ミキシングボックス８５で混合する液の混合比を変化させることによっても行える。
上部プレート３０とウエハＷを大きく離したままでメッキ膜の形成を行う場合には、第２のメッキ液の供給に先立って、ウエハＷ上から第１のメッキ液を排出して、第２のメッキ液に第１のメッキ液が混入することを防止してもよい。この排出は、例えば、ウエハＷを高速に回転することで行える。また、これに加えてウエハＷ上を純水等で洗浄しても差し支えない。
【００４２】
（５）ウエハＷの洗浄、乾燥、除去（ステップＳ２６〜Ｓ２８）。
ウエハＷが洗浄、乾燥され、無電解メッキ装置１０から除去される。このステップＳ２６〜Ｓ２８は、第１の実施形態でのステップＳ１５〜Ｓ２７に相当するものであり、実質的に異なるものではないので詳細な説明を省略する。
【００４３】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は既述の実施形態には限られず、拡張、変更できる。拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、基板としてウエハＷ以外の例えばガラス板等を利用することができる。
なお、第１、第２の実施形態ではそれぞれ温度の変化、メッキ液の切換によってメッキ膜の形成速度を異ならせているが、これらをメッキ液の反応条件（温度、メッキ液の組成（例えば、金属イオンの濃度、ｐＨ）等）として広く捕らえることが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、形成されるメッキ膜の均一性の向上を図れる無電解メッキ方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る無電解メッキ方法の手順を表したフロー図である。
【図２】図１の手順におけるウエハＷの断面状態を表す断面図である。
【図３】図１での無電解メッキに用いられる無電解メッキ装置を表した一部断面図である。
【図４】図３に示した無電解メッキ装置に設置されたウエハＷ等が傾斜された状態を表す一部断面図である。
【図５】図１に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図６】図１に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図７】図１に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図８】図１に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図９】図１に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図１０】図１に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図１１】図１に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る無電解メッキ方法の手順を表したフロー図である。
【図１３】図１２の手順におけるウエハＷの断面状態を表す断面図である。
【図１４】図１２に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図１５】図１２に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【図１６】図１２に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ
Ｌ…無電解メッキ液
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…無電解メッキ膜
【図１】
2004124235.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
2004124235.tif 000015
【図１４】
2004124235.tif 000016
【図１５】
2004124235.tif 000017
【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月18日(2003.9.18)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に無電解メッキ液を供給するメッキ液供給ステップと、
前記基板上への無電解メッキ液の供給を停止するメッキ液供給停止ステップと、
前記メッキ液供給ステップで前記基板上に供給された無電解メッキ液を加熱する加熱ステップと、
前記加熱ステップで加熱された無電解メッキ液によって前記基板上にメッキ膜を形成するメッキ膜形成ステップと、
を具備することを特徴とする無電解メッキ方法。
【請求項２】
前記加熱ステップでの無電解メッキ液の加熱が、前記基板を介して行われる
ことを特徴とする請求項１記載の無電解メッキ方法。
【請求項３】
前記加熱ステップでの無電解メッキ液の加熱が、輻射熱によって行われる
ことを特徴とする請求項１記載の無電解メッキ方法。
【請求項４】
基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に無電解メッキ液を供給するメッキ液供給部と、
前記メッキ液供給部から前記基板上への無電解メッキ液の供給および供給停止を制御する供給制御部と、
前記供給制御部によって前記基板上に供給された無電解メッキ液を加熱する加熱部と、
を具備することを特徴とする無電解メッキ装置。
【請求項５】
前記加熱部が、前記基板を介して無電解メッキ液を加熱する
ことを特徴とする請求項４記載の無電解メッキ装置。
【請求項６】
前記加熱部が、輻射熱によって無電解メッキ液を加熱する