(57)【要約】【課題】銅もしくは銅を主成分とする合金からなる金属薄膜配線を基板上に選択性良く形成する薄膜処理装置、薄膜処理方法、薄膜トランジスタおよび表示装置を提供する。【解決手段】処理する領域の単位で複数に区分けされた被処理表面からなる分割領域を有する被処理基板に対して、めっき法により金属膜を形成する薄膜処理装置であって、前記分割領域のうち少なくとも一つの前記分割領域を処理する大きさの開口部を有し、めっき処理用の薬液を保持するための処理槽を少なくとも一つ備える。【選択図】図１
2005068494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理する領域の単位で複数に区分けされた被処理表面からなる分割領域を有する被処理基板に対して、めっき法により金属膜を形成する薄膜処理装置であって、
前記分割領域のうち少なくとも一つの前記分割領域を処理する大きさの開口部を有し、めっき処理用の薬液を保持するための処理槽を少なくとも一つ具備することを特徴とする薄膜処理装置。
【請求項２】
処理する領域の単位で複数に区分けされた被処理表面からなる分割領域を有する被処理基板に対して、めっき法により金属膜を形成する薄膜処理装置であって、
前記分割領域のうち少なくとも一つの前記分割領域を処理する大きさの開口部を有し、めっき処理用の薬液を保持するための処理槽と
前記処理槽に前記めっき用の薬液を供給するための薬液供給部と、
予め定められた前記分割処理領域と前記開口部とを相対的に移動させて位置合せする位置合わせ機構と、
を具備することを特徴とする薄膜処理装置。
【請求項３】
前記処理槽が複数備えられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の薄膜処理装置。
【請求項４】
前記複数の処理槽は、異なる大きさの開口部を有する処理槽であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜処理装置。
【請求項５】
前記各分割処理槽内に設けられ被処理基板の予め定められた表面に電解めっきをするための第１の電極と、この第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、前記第１および第２の電極間に前記被処理基板に電解めっきするための電力を給電するための電源と、を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記処理槽の開口部の大きさは、前記被処理基板の複数の前記分割処理領域のうちの少なくとも１つの分割処理領域より大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の薄膜処理装置。
【請求項７】
前記薬液供給部は、異なる薬液を供給する複数の薬液供給源と、前記薬液供給源からの薬液供給を切り替える切替手段とを具備することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の薄膜処理装置。
【請求項８】
前記薬液供給部は、異なる薬液を供給する複数の薬液供給源と、前記薬液供給源から少なくとも２種類以上の異なる薬液を供給する際に、該２種類以上の異なる薬液を前記めっき処理槽に導入される直前で混合する混合手段と、を具備することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の薄膜処理装置。
【請求項９】
複数の前記処理槽は同一の処理を行うことを特徴とする請求項３又は４のいずれか一方に記載の薄膜処理装置。
【請求項１０】
複数の前記処理槽はそれぞれ異なった処理を行うことを特徴とする請求項３又は４のいずれか一方に記載の薄膜処理装置。
【請求項１１】
前記被処理基板を真空吸着保持する保持手段を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の薄膜処理装置。
【請求項１２】
前記被処理基板は、液晶表示のための画素用薄膜トランジスタ回路が形成される画素領域と、前記画素用薄膜トランジスタを駆動する駆動用薄膜トランジスタ回路が形成される回路領域と、前記画素領域の画素用薄膜トランジスタ回路から引き出した配線を前記回路領域の駆動用薄膜トランジスタ回路に接続するための配線が形成される引出領域とを有し、
前記分割処理領域は、その上に設けられるべき金属薄膜からの拡散による汚染を防止するバリア導電膜で覆われており、
前記処理槽の開口部は、少なくとも前記画素領域に対応して設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の薄膜処理装置。
【請求項１３】
処理する領域の単位で複数に区分けされた複数の分割処理領域を有する被処理基板に対して金属薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
少なくとも前記分割処理領域の１つを覆う面積の開口部分を有する処理槽を前記被処理基板内の少なくとも１つの分割処理領域に対して処理槽の開口部が対向する様に相対的に移動させて位置合わせし、前記処理槽と前記被処理基板とを密着させ、両者間に所定の処理スペースを形成する工程と、
前記分割処理領域に対して電流を供給するための電極を接続する工程と、
前記処理スペース内に薬液を供給し、前記分割処理領域と薬液とを接触させる工程と、
前記処理スペース内の薬液中に前記分割処理領域に対向するように設けられた対向電極と前記分割処理領域とに対して電流を供給し、前記分割処理領域に金属薄膜を形成する工程と、
を具備することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項１４】
処理する領域の単位で複数に区分けされた複数の分割処理領域を有する被処理基板に対して金属薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
少なくとも前記分割処理領域の１つが覆う面積の開口部分を有する処理槽を前記被処理基板内の少なくとも１つの分割処理領域に対して処理槽の開口部が対向する様にで相対的に移動させて位置合わせし、前記処理槽と被処理基板とを密着させ、両者間に所定の処理スペースを形成する工程と、
前記処理スペース内に薬液を供給し、前記分割処理領域と薬液とを接触させて、前記分割処理領域に金属薄膜を形成する工程と、
を具備することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項１５】
前記処理スペース形成工程では、複数の分割処理領域に対して１つの前記処理槽を移動させるか、または１つの前記処理槽に対して前記被処理基板を移動させることを特徴とする請求項１３又は１４のいずれか一方に記載の薄膜形成方法。
【請求項１６】
前記処理スペース形成工程では、複数の前記分割処理領域に対して複数の前記処理槽を移動させるか、または複数の前記処理槽に対して前記被処理基板を移動させることを特徴とする請求項１３又は１４のいずれか一方に記載の薄膜形成方法。
【請求項１７】
表示装置の画素及びこれを駆動する薄膜トランジスタであって、
絶縁性の基板と、
前記基板上に形成されたチャネル領域と、
前記チャネル領域を挟むように設けられ、所定の不純物がドープされたソース領域およびドレイン領域と、
前記チャネル領域の上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆う層間絶縁膜と、
請求項１３または請求項１４のいずれかの方法を用いて形成され、前記層間絶縁膜の側から前記ソース領域に導通するソース電極と、
請求項１３または請求項１４のいずれかの方法を用いて形成され、前記層間絶縁膜の側から前記ドレイン領域に導通するドレイン電極と、
を具備することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１８】
所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板と、該間隙に保持された電気光学物質とを有し、一方の基板には対向電極を形成し、他方の基板には画素電極及びこれを駆動する半導体素子で形成される表示装置であって、
所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板と、該間隙に保持された電気光学物質とを有し、一方の基板には対向電極を形成し、他方の基板には画素及びこれを駆動する薄膜トランジスタで形成される表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、
絶縁性の基板と、
この基板上に設けられた半導体層と、
この半導体層に設けられたチャネル領域と、
このチャネル領域を挟むように前記半導体層に設けられ、所定の不純物がドープされたソース領域およびドレイン領域と、
前記チャネル領域の上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆う層間絶縁膜と、
請求項１３または請求項１４のいずれかの方法を用いて形成され、前記層間絶縁膜の側から前記ソース領域に導通するソース電極と、
請求項１３または請求項１４のいずれかの方法を用いて形成され、前記層間絶縁膜の側から前記ドレイン領域に導通するドレイン電極と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１９】
基板上に画素電極及びこれに接続された半導体素子と、前記画素電極上に設けられた電気光学物質からなる表示装置であって、
該半導体素子は薄膜トランジスタで形成される表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、
絶縁性の基板と、
この基板上に設けられた半導体層と、
この半導体層に設けられたチャネル領域と、
前記チャネル領域を挟むように前記半導体層に設けられ、所定の不純物がドープされたソース領域およびドレイン領域と、
前記チャネル領域の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極と、
このゲート電極を覆う層間絶縁膜と、
請求項１３または請求項１４のいずれかの方法を用いて設けられ、前記層間絶縁膜の側から前記ソース領域に導通するソース電極と、
請求項１３または請求項１４のいずれかの方法を用いて設けられ、前記層間絶縁膜の側から前記ドレイン領域に導通するドレイン電極と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば銅または銅合金の配線を基板上に選択性良く形成するための薄膜処理装置および薄膜処理方法、並びにこれを用いて製造される薄膜トランジスタおよび表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、LSI、ULSIに代表される半導体分野においては、集積度の向上に伴う微細化の進展や動作スピードの向上に伴い、信号遅延等の問題を解決するために、より低抵抗な配線材料が求められている。また、液晶表示装置(LCD)に代表されるフラットパネル表示装置の分野においても、大画面化による配線長の増加や、高精細化による微細化、多機能化による周辺回路、付加機能のモノリシック化等によって、より低抵抗な配線材料が求められてきている。
【０００３】
従来、低抵抗な配線材料としてはアルミニウムまたはアルミニウム系合金が多く用いられている。この理由は、アルミニウムは抵抗率が５μΩｃｍ程度であり、微細加工も容易であるからである。
【０００４】
しかしながら、配線の微細化（線幅の縮小化）に伴い、アルミニウムは高温下でエレクトロマイグレーションによる配線の短絡を生じやすく、高ストレス下でストレスマイグレーションによる配線の断線を生じやすいという問題点がある。また、近年の素子特性、表示性能の向上によって、配線材料の抵抗に起因する信号遅延等の問題は、もはやアルミニウムの持つ抵抗値では解決が困難になってきている。
【０００５】
このため、アルミニウムに代わる低抵抗配線材料として、銅または銅合金が注目されている。銅はその抵抗率が２μΩｃｍ程度とアルミニウムの半分以下であり、同一の膜厚であればアルミニウムより更に低い配線抵抗を実現できるからである。また、銅はアルミニウムに比較して耐マイグレーション性に優れていることから、この点についてもアルミニウムに代わる低抵抗配線材料として注目されている。
【０００６】
配線を形成するための銅薄膜の形成方法としては、古くより用いられているめっき法の他、PVD(Physical Vapor Deposition)法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法と言った方法が用いられている。特に半導体装置(LSI)製造の分野では、PVD法によるシード層形成と、このシード層を用いた電解めっき法の組み合わせによる銅薄膜の形成技術が広く用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、半導体装置の製造に用いられている銅薄膜の形成方法を、液晶表示装置に代表される表示装置の製造に適用しようとすると、以下の種々の問題点を生じる。
【０００８】
第１に、大きな問題点として製造に使用される基板寸法の違いがある。LSI等の半導体装置の製造に用いられる基板は、現状では直径300mm(約１２インチ)の円形のシリコン基板が最大であるのに対して、表示装置の製造に用いられる基板寸法は、例えば1500mm×1200mmのような角型の大型基板が用いられている。このような大型基板に対して銅薄膜を成膜するためには、成膜装置の大型化は避けられない。
【０００９】
第２に、成膜装置の大型化に伴い、使用される成膜材料およびめっき浴の薬液使用量が増加するとともに、装置の床占有面積（フットプリント）が増大化することによるクリーンルーム床面積の増加を生じるので、トータルプロセスでみた場合にコストアップとなる。
【００１０】
第３に、LSI等で用いられている電解めっき法を表示装置の大型基板に適用しようとする場合に、基板上に配置された配線部分の導電材料に対して電流を流すために基板の周辺部分から給電を行う必要があるが、給電点から基板の中心方向へ向かって距離が離れるにつれて導電経路の持つ抵抗成分が増大し、電圧降下が増大する。その結果、給電点近傍部位に比べて給電点から離れた部位ではめっき処理に供される電流量が減少し、めっき付着量にばらつきが生じる。
【００１１】
図１６は従来方式の電解めっき処理装置を示す概略斜視図、図１７は給電点と被処理基板との位置関係を示す概略平面図である。図１６に示すように、大型基板に対する従来の電解めっき処理は、めっき処理槽１８０内にめっき処理溶液１８１を入れ、溶液１８１中に被処理基板５および対向電極１８３をそれぞれ浸漬し、被処理基板５と対向電極１８３との間に直流電源１８４を接続して通電する。
【００１２】
めっき処理槽１８０は、大型の被処理基板５が装入されるために、少なくとも基板サイズよりも余裕をもって大きなサイズとする必要がある。このため処理槽１８０が大型化し、このなかに導入されるめっき処理溶液１８１は被処理基板５が浸漬する深さ分が必要であるため多量となる。その結果、めっき処理溶液１８１の消費量が増加する。
【００１３】
また、図１７に示すように、従来の電解めっき法では、単一の給電点１８５をめっき処理溶液内に浸漬されない基板周縁部の一辺の中央に接続しているので、給電点１８５から基板５上の各成膜領域５ａ〜５ｆへの距離がそれぞれ異なる。このため、給電点近傍の領域５ｄに比べて給電点から離れた領域５ｂや領域５ａでは電圧が低下し、これに起因して領域５ａ〜５ｆ間で薄膜の膜厚に大きなばらつきが生じる。この電圧降下による膜厚のムラは基板サイズの大型化が進むにつれて顕著になることから、めっき処理を大型基板に適用する際の阻害要因となる。
【００１４】
第４に、無電解めっき法を表示装置の大型基板に適用しようとする場合に、処理槽の大型化に伴って処理槽内に薬液が滞留して劣化しやすくなるので、新鮮な薬液に入れ替える必要があるが、処理槽内の薬液を迅速に入れ替えることが難しく、また、廃液量が増加するという問題がある。
【００１５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、被処理基板が大型基板になっても所望する領域に均一にめっき膜を形成することができ、めっき液を省資源化することができる薄膜処理装置、薄膜処理方法、薄膜トランジスタおよび表示装置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】
【００１６】
本発明に係る薄膜処理装置は、処理する領域の単位で複数に区分けされた被処理表面からなる分割領域を有する被処理基板に対して、めっき法により金属膜を形成する薄膜処理装置であって、前記分割領域のうち少なくとも一つの前記分割領域を処理する大きさの開口部を有し、めっき処理用の薬液を保持するための処理槽を少なくとも一つ具備することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る薄膜処理方法は、処理する領域の単位で複数に区分けされた複数の分割処理領域を有する被処理基板に対して金属薄膜を形成する薄膜形成方法であって、少なくとも前記分割処理領域の１つを覆う面積の開口部分を有する処理槽を前記被処理基板内の少なくとも１つの分割処理領域に対して処理槽の開口部が対向するように相対的に移動させて位置合わせし、前記処理槽と前記被処理基板とを密着させ、両者間に所定の処理スペースを形成する工程と、前記分割処理領域に対して電流を供給するための電極を接続する工程と、前記処理スペース内に薬液を供給し、前記分割処理領域と薬液とを接触させる工程と、前記処理スペース内の薬液中に前記分割処理領域に対向するように設けられた対向電極と前記分割処理領域とに対して電流を供給し、前記分割処理領域に金属薄膜を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る薄膜処理方法は、処理する領域の単位で複数に区分けされた複数の分割処理領域を有する被処理基板に対して金属薄膜を形成する薄膜形成方法であって、少なくとも前記分割処理領域の１つが覆う面積の開口部分を有する処理槽を前記被処理基板内の少なくとも１つの分割処理領域に対して処理槽の開口部が対向する様にで相対的に移動させて位置合わせし、前記処理槽と被処理基板とを密着させ、両者間に所定の処理スペースを形成する工程と、前記処理スペース内に薬液を供給し、前記分割処理領域と薬液とを接触させて、前記分割処理領域に金属薄膜を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
めっき処理槽は、基板と接触する面に開口部を持ち、基板と密着するためのシール部分と、薬液導入および薬液排出部、薬液循環機能、被処理基板への給電電極、被処理基板に対向した対向電極およびこれらに接続された電源を備えている(電解めっき装置)。
【００２０】
めっき処理槽は、基板と接触する面に開口部を持ち、基板と密着するためのシール部分と、薬液導入および薬液排出部、薬液循環機能を備えている(無電解めっき装置)。
【００２１】
処理槽の開口部は、複数の分割処理領域のうちの少なくとも１つの分割処理領域を覆うことができる面積を有することができる。
【００２２】
薬液供給部は、異なる薬液を供給する複数の薬液供給源と、前記薬液供給源から少なくとも２種類以上の異なる薬液を供給する際に、該２種類以上の異なる薬液を前記めっき処理槽に導入される直前で混合する混合手段と、を具備することができる。
【００２３】
さらに、被処理基板を真空吸着保持する保持手段（バキュームチャック）を有することができる。
【００２４】
被処理基板は、液晶表示のための画素用薄膜トランジスタ回路が形成される画素領域と、前記画素用薄膜トランジスタを駆動する駆動用薄膜トランジスタ回路が形成される回路領域と、前記画素領域の画素用薄膜トランジスタ回路から引き出した配線を前記回路領域の駆動用薄膜トランジスタ回路に接続するための配線が形成される引出領域とを有し、前記分割処理領域は、その上に設けられるべき金属薄膜からの拡散による汚染を防止するバリア導電膜で覆われており、前記処理槽の開口部は、少なくとも前記画素領域に対応して設けられている。
【００２５】
本明細書中において「画素領域」とは、薄膜トランジスタをスイッチング素子とする画素用の電極およびその配線が設けられる領域をいう。
【００２６】
本明細書中において「回路領域」とは、画素用の薄膜トランジスタを動作させる駆動回路（ドライバ）を含む領域をいう。
【００２７】
本明細書中において「引出領域」とは、画素領域の配線を回路領域の駆動回路に接続するために画素領域から回路領域まで引き出される配線を設ける領域をいう。
【００２８】
処理槽の開口部は、分割処理領域として少なくとも画素領域をカバーする面積を有するものとする。表示装置の画素領域において配線長が最も長くなるからである。この場合に、処理槽の開口部は、画素領域と併せて引出領域もカバーする面積としてもよい。画素領域から引出領域までの線幅（例えば１μｍ）は実質的に同じであるからである。さらに、処理槽の開口部は、画素領域および引出領域と併せて回路領域までもカバーする面積としてもよい。但し、回路領域の線幅は画素領域や引出領域の線幅よりも太くしてよいので、回路領域までカバーすることは任意である。
【００２９】
被処理基板は、処理する領域の単位で複数に区分けされた被処理表面からなる分割領域を有する。処理槽の開口部は、被処理基板の分割領域を処理する大きさを有する。処理槽は、めっき処理用の薬液を保持するためのものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、液晶表示装置等に用いられる大型基板に対して配線用の銅薄膜を均一性良く形成することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、単一の基板内に形成されるべき複数の薄膜形成部をいくつかのグループに分けて処理するので、大型基板に対するめっき処理工程を高精度に制御することが容易になる。
【００３２】
また、本発明によれば、大型基板に対して処理スペースを限定してやることにより、めっき処理に用いる薬液の消費量を必要最小限に抑えることができるので、薬液の廃液処理等において排出基準を容易に遵守でき、地球環境に対する負荷が軽減される。
【００３３】
また、本発明によれば、複数の処理槽を組み合わせて処理を行うことによって、処理時間の短縮化を実現できるとともに、複数の処理工程を組み合わせた一括処理を行うことが可能となる。
【００３４】
さらに、本発明によれば、複数の薬液を使用直前に混合させるので、薬液の寿命が短い場合であっても薄膜形成処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付の図面を参照して本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。  
（第１の実施形態）  
本発明の第１の実施形態として、図２に示す被処理基板５に対して図１に示す電解めっき装置を用いて各処理領域９に配線用の銅薄膜を形成する場合について説明する。
【００３６】
本実施形態の被処理基板５は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）などの表示装置用の基板であり、ガラス又はプラスチックなどの基板であり、本実施の形態では、厚さが０．７〜１ｍｍ、長辺が６５０ｍｍ、短辺が５５０ｍｍの矩形状の透明ガラス板からなる。被処理基板５は、例えば図２に示すようにＬＣＤの画面サイズが対角１２．１インチの６つの分割処理領域９を有するいわゆるＬＣＤ用基板が６枚取ることができる大きさのガラス基板である。即ち、分割処理領域９は、ＬＣＤ用基板の１枚に相当している。
【００３７】
換言すれば、１枚の被処理基板５の処理領域は、６つの分割処理領域９に区分され、各分割処理領域９間にはそれぞれ所定幅ののり代（切断代）１５３が設けられている。のり代１５３には、第１の電極例えば後述する給電電極８が接触されることにより、被処理基板５のバリア導電膜２１にめっき電流を流すようになっている。
【００３８】
本実施形態において、図１に示すように被処理基板５は被処理面のバリア導電膜２１を下側に向けて、すなわちバリア導電膜２１がめっき処理槽１の側に向かうように設定される。本実施の形態では、被処理基板５の処理面がめっき処理槽１内に導入されるめっき液に接触させ、給電電極８を介してめっき処理槽１に設けられた対向電極６との間に、めっき電流を通電することによって、被処理基板５の処理面上には、めっき膜が形成される。被処理基板５に形成されたバリア導電膜２１は、例えばＴｉＮ，ＴａＮ，ＷＮのような窒化膜である。
【００３９】
図１に示すように本実施形態のめっき処理装置は、めっき処理槽１と、めっき処理溶液タンク２と、ポンプ３と、直流電源４と、対向電極６と、シール部材７と、給電電極８と、制御器４０とを備えている。図１は、一つの分割処理面９に対応する一つのめっき処理槽１部分を説明するための断面図である。めっき処理槽１は上部が大きく開口する容器であり、この上部開口を塞ぐように保持手段に保持された被処理基板５が配置されている。めっき処理槽１は、内面が例えばＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＰＣＴＦＥ等のようなフッ素系樹脂でコーティングされた樹脂（例えばポリプロピレン）または金属（例えばステンレス鋼）からなる容器である。めっき処理槽１は、全体が図示しない移動機構によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に移動可能に支持されている。
【００４０】
被処理基板５は、例えばハンドリング時などの保持手段として例えば図３に示すバキュームチャック５０により真空吸着保持される。バキュームチャック５０は、図３の（ａ）に示すように剛性を有する本体に格子状に形成された複数の溝５１と、例えば溝５１と溝５１とが交叉するところにそれぞれ開口する複数の吸引口５２とを備えている。各吸引口５２は、図３の（ｂ）に示すようにバキュームチャック５０本体内部に設けられている管状の連通路５３を通って排気管５４に連通している。排気管５４は図示しない真空ポンプの吸込口に接続されている。
【００４１】
バキュームチャック５０は図示しない移動機構によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に移動可能に支持されている。さらに、移動機構は、基板５に対してバキュームチャック５０を平行に面合わせするための首振り機構も備えるようにすることが好ましい。
【００４２】
めっき処理時に被処理基板５が、図１に示すようにめっき処理槽１の上部開口部を塞ぐことにより、処理槽１と被処理基板５との間に所定の処理スペースが形成される。めっき処理槽１の底部の例えばほぼ中央には液導入口３０が開口され、この液導入口３０を通ってめっき処理槽１の処理スペースに銅めっき用の薬液が供給されるようになっている。本実施形態の電解めっき法では、めっき用の薬液として例えば銅めっき用薬液に硫酸銅やホウフッ化銅（Ｃｕ（ＢＦ4）2）のような酸性銅めっき液を用いた。
【００４３】
液導入口３０には、めっき処理溶液タンク２の供給口がポンプ３、液供給管１２４を介して連通している。ポンプ３はめっき処理溶液タンク２と処理槽１との間に設けられ、銅めっき用の薬液を処理槽１に送るようになっている。ポンプ３の動作は制御器４０により所定のプロセスレシピに従って制御され、薬液の流量と圧力がそれぞれコントロールされるようになっている。液導入口３０は、めっき処理槽１にめっき液を流入させるための入り口であり、めっき処理槽１の側壁面、底面などいずれでもよいが、この実施形態では、底面の中央部から供給する例である。
【００４４】
めっき処理槽１側壁部の上端部にはシール部材７がめっき処理槽１の開口部の全周にわたって取り付けられている。シール部材７は被処理基板５の被処理面側の下面に接触することにより、被処理基板５と処理槽１により形成される処理スペースより薬液が外部に漏れ出るのを防止する機能を有するものである。本実施形態ではシール部材７として、例えばシリコーンゴムのような軟質材料が用いられている。
【００４５】
めっき処理槽１の上端部側面には、液排出口１１７が設けられている。この液排出口１１７はドレイン管１１９を介してめっき処理溶液タンク２およびドレインタンク（図示せず）にそれぞれ連通している。この結果、めっき処理槽１の処理スペース内に導入されためっき用の薬液は、液排出口１１７から処理槽１外へ排出されてドレイン管１１９を通じて処理溶液タンク２へ戻り、再度薬液ポンプ３によって処理槽１内へ送り出されることにより、めっき用薬液が循環される。また、ドレイン管１１９に設けた切替弁（図示せず）によって流路を切り替える事により、使用済みのめっき処理用薬液をドレインタンク（図示せず）へ流出させて回収するようにしても良い。更に、めっき処理溶液タンク２は不純物除去装置（図示せず）を内蔵し、めっき処理用の溶液である回収液から不純物を除去して再生した後に、これをめっき処理槽１において再使用に供する能力を備えていても良い。めっき処理槽１は、対向電極６を収容する深さを有する。
【００４６】
電源４は、被処理基板５の表面に電解めっき膜を形成するためのもので、例えば直流電源が接続され、一方側の電極は例えば正極側が対向電極６に接続され、他方側の電極は例えば負極側が給電電極８に接続されている。めっきプロセスを自動的に実施するために制御器４０が設けられている。制御器４０は、電源のスイッチ４１を所定のタイミングでオンオフ動作制御する。また、制御器４０は、電源４からの給電量の制御や、ポンプ３を制御してめっき液量を制御するように構成されている。このように、制御器４０、めっき処理槽１、ドレイン管１１９、薬液タンク２、ポンプ３、液供給管１２４によりめっき液循環供給機構が構成されている。
【００４７】
一方側の電極である対向電極６は、例えばメッシュ状の金属電極（例えば白金めっきされたチタンメッシュ電極）からなり、被処理基板５の被処理面（下面）すなわちバリア導電膜２１に対向するように処理槽１内の底面側に配置されている。
【００４８】
この様に対向電極6をメッシュ状とすることにより、液導入口３０から処理スペース内に導入された薬液の流れを妨げることが無く、形成されるめっき膜の均一性を更に向上させることができる。
【００４９】
また、この対向電極６をメッシュ状の籠とすることにより、籠状の対向電極６内に溶解アノードとなる銅粒を配置しても良い。銅粒はめっき処理により薬液中から消費される銅イオンを薬液中へ補充する役割を持っている。
【００５０】
液導入口３０の位置と大きさは、処理領域の面積が大きくなるに従って、処理スペース内の薬液の流れを制御するために重要度が増大する。本実施形態では液導入口３０をめっき処理槽１の底部中央に設け、その開口径を５０ｍｍとしたが、本発明はこれのみに限られるものではない。他の複数の液導入口３０を処理槽１の底部や周縁部にも設けて、複数箇所から同時に基板５に向けて薬液を供給するようにしてもよい。
【００５１】
制御器４０は、めっき処理槽１の処理スペースの内圧が大気圧よりも少し大きくなるように、ポンプ３からの薬液の吐出圧力を制御する。処理スペースを陽圧にすると、薬液が被処理基板５の被処理面全面に対して十分に接触するようになり、被処理基板５上の微細な凹凸形状内へも薬液が浸漬されるからである。
【００５２】
複数の給電電極８がシール部材７よりも外側で被処理基板５の下面に接触導通している。これら複数の給電電極８はシール部材７よりも外側で等ピッチ間隔に配置され、それぞれがスイッチ４１を介して電源４に接続されている。本実施形態では例えば、１０個の給電電極８を用いた多点給電方式とした。
【００５３】
図２に示すように、本実施形態の被処理基板５は、Ｘ軸方向に３列、Ｙ軸方向に２段に分割配置された合計６つの分割処理領域９を有している。各分割処理領域９はそれぞれ液晶表示装置等に用いられる薄膜トランジスタ(以下、TFT：Thin Film Transistor)が形成された素子側基板に対応しており、例えば被処理基板５が650mm×550mm角のガラス基板であるとすると、画面サイズが対角12.1インチの素子側基板を６枚作製できることとなる。
【００５４】
図４の（ａ）に一つの分割処理領域９としての薄膜形成部に関する素子側基板の概念図を示す。薄膜形成部は、液晶表示装置等の表示部分にあたる画素領域１０と、画素領域１０へ表示信号を送る配線を引き出すために画素領域１０の周辺に設けられた引出領域１１と、引出領域１１の周辺に設けられた回路領域１２とを含んでいる。これら３つの領域のうち回路領域１２は薄膜形成部に設けられていない場合もある。回路領域１２には表示および制御を行うための集積回路（駆動回路１６）が形成される。
【００５５】
図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に示した分割処理領域９としての薄膜形成部の一部を拡大して示す部分拡大図である。画素領域１０には画像表示に用いられるＴＦＴ１７とそのドレイン電極に接続された画素電極１４が形成されている。ＴＦＴ１７のゲート電極およびソース電極は配線１５によってそれぞれ接続され、さらに引出領域１１の配線を介して回路領域１２の対応する駆動回路１６の電極にそれぞれ接続されている。
【００５６】
（実施例）  
次に、本実施例の銅配線形成プロセスについて図５の工程図を用いて説明する。  
図５（ａ）は図４に示した被処理基板内の薄膜形成部内に設けられた多数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のうちから1つを拡大して示す断面図である。基板５とＴＦＴ１７との間にはＳｉＯ2からなるバッファ層５ａが挿入されている。ＴＦＴ１７のチャネル領域１７ｃの上にはゲート絶縁膜１７ｄを介してゲート電極１７ｅが形成されている。チャネル領域１７ｃを挟むようにして両側に不純物ドープされたソース領域１７ａおよびドレイン領域１７ｂがそれぞれ形成されている。ソース領域１７ａ、ドレイン領域１７ｂ、ゲート電極１７ｅおよびこれらの周辺領域を覆うように層間絶縁膜１８が形成されている。層間絶縁膜１８にはソース領域１７ａおよびドレイン領域１７ｂを露出させるためのコンタクトホール１９，２０がそれぞれ開口形成されている。
【００５７】
このような被処理基板５上にスパッタ法により窒化チタン（ＴｉＮ）からなるバリア導電膜２１を平均膜厚５０ｎｍに成膜した。このバリア導電膜２１としてのＴｉＮ膜は電解めっき時の基板側の電極として作用すると共に、この上に形成される銅からなる配線とＴＦＴのソース領域１７ａおよびドレイン領域１７ｂとの電気的導通を得る機能、および、銅配線からＴＦＴ１７を構成するシリコン層への銅の拡散を防止する機能を備えている。このような機能を有するバリア導電膜２１としては、窒化チタンの他にタンタル（Ｔａ）やタングステン（Ｗ），バナジウム（Ｖ）等の窒化物や微量のシリコン元素を含む合金、微量のリンや硼素を含む合金等があげられる。なお、本実施例においては、ＴｉＮからなるバリア導電膜２１は被処理基板５の全面を覆うように形成されているが、このバリア導電膜２１は少なくともめっき処理を行う各薄膜形成部を覆うように分割して設けられていてもよい。
【００５８】
続いて、バリア導電膜２１上にスパッタ法により銅(Ｃｕ)からなるシード膜(図示せず)を膜厚１０ｎｍに成膜した。シード膜は、続く銅膜の電解めっき処理を行うための触媒として作用する。
【００５９】
次に、図５（ｂ）に示すように、バリア導電膜２１上に配線を形成したい領域が開口部分となるように、フォトリソグラフィ法により所定パターンのフォトレジスト膜２２を形成した。これに続いて、図１に示す電解めっき処理装置を用いて、上記の基板５上に例えば銅薄膜からなる配線の形成を行った。
【００６０】
以下に図１で説明しためっき装置による銅薄膜の成膜工程について図１を参照して説明する。
【００６１】
先ずバキュームチャックにより被処理基板５を吸着保持し、これとめっき処理槽１とを操作して、めっき処理槽1の上部開口部が被処理基板５の少なくとも一つの分割処理領域９とめっき処理槽１の開口部とが重なり合うように相対的に位置合せする。
【００６２】
めっき処理槽１の上部開口部は、薄膜形成部内の少なくとも銅薄膜を形成させる必要がある成膜予定面（例えば、画素領域１０、引出領域１１および回路領域１２）をその開口部内に含む大きさとする。
【００６３】
めっき処理槽1と被処理基板５との平面位置合せ後、両者の相対的な高さを調整して、めっき処理槽１の開口部を被処理基板５の成膜予定面で塞ぐようにめっき処理槽1と被処理基板５とを密着させる。すなわち、めっき処理槽1のシール部７を被処理基板５ののり代１５３に押し付けることにより、外部から遮断されて閉じた処理スペースを形成する。被処理基板５とめっき処理槽1との間をシール部７により封止しているので、処理スペースから外部へ薬液が洩れ出るおそれは無い。この密着セッティング時に同時に、給電電極８がバリア導電膜２１に当接するので、両者が電気的に導通する状態におかれる。
【００６４】
次に、液導入口３０から処理スペース内に電解銅めっき処理用の薬液を導入し充填する（図示せず）。めっき処理槽１内に充填された薬液は、被処理基板５表面のバリア導電膜２１に接触した後、めっき処理槽1の側壁に設けられた液排出部１１７より排出され、被処理基板５表面に薬液の均一な流れを形成する。液排出部１１７から排出された薬液は、戻り管１１９を通ってタンク２へ戻された後、ポンプ３によって再度めっき処理槽１内へ送り出されることにより処理スペース内を薬液が循環流動するようになっている。液排出部１１７はめっき処理槽１上部側面に複数設けられていても良く、被処理基板５表面の薬液の流れが均一化されるように配置されている。めっき処理槽１内の対向電極６は例えば白金めっきされたチタンメッシュからなる電極であり、薬液の循環を妨げないような構造となっている。めっき処理溶液はこの循環の途中で不純物を除去するためのフィルタ処理をされても良く、液の成分・濃度等を調整するために薬液の構成成分を補充する等の作業を行っても良い。なお、循環されるめっき処理液は溶液タンク内、薬液循環経路およびめっき処理槽１内に設けられたヒータ等の加熱手段(図示せず)によって所定のめっき処理条件の液温を保つように制御されている。
【００６５】
本実施例では電解めっき処理溶液として、硫酸銅電解めっき浴を用い、液温２０℃、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2の条件でめっき処理を行った。
【００６６】
処理スペース内に薬液を充填し循環流動させた後に、スイッチ４１をＯＮし、電源４から給電電極８および対向電極６に対して給電を開始する。これにより被処理基板５表面のレジスト開口部１９，２０に銅からなる薄膜が電解析出され、図５（ｃ）に示す銅電極配線２３ａ，２３ｂおよびこれに導通する銅配線１５（図４（ｂ）参照）が形成される。
【００６７】
本装置によれば、電解めっき処理時における被処理基板５への給電は、処理される薄膜形成部９の近傍から行われることになり、従来のように大型基板の周辺部分から給電する必要がなくなることから、電圧降下等によるムラの発生は最小限に抑制される。また、本装置によれば、めっき処理溶液は分割部分に対応するめっき処理槽を循環するだけの量を使用すればよく、使用されるメッキ用液の量を必要最小限とすることが可能であり、めっき処理廃液等の環境への負荷を抑制することが可能となる。
【００６８】
本実施例では、図５（ｃ）に示すように、電解めっき法により膜厚３００ｎｍの銅薄膜からなる銅配線２３ａ，２３ｂをレジスト膜２２の開口部分に選択的に形成した。形成された銅配線２３ａ，２３ｂはバリア導電膜２１に接触導通している。以上のようにして被処理基板５に形成された複数の分割処理領域９のうちの１つに対して銅薄膜の成膜処理が完了する。
【００６９】
引き続き、めっき処理槽1を被処理基板５内の隣りの分割処理領域９へ移動させ、同様の手順によって電解めっき処理を行い、各分割処理領域９に対して次々に銅配線２３ａ，２３ｂを形成していく。本実施形態では被処理基板５を静止させた状態でめっき処理槽１のほうを移動させたが、これとは逆にめっき処理槽１を静止させた状態で被処理基板５のほうを移動させて複数の分割処理領域９に薄膜を形成してもよい。
【００７０】
このようにして被処理基板５上の全ての分割処理領域９に対して銅配線２３ａ，２３ｂを形成した後に、被処理基板５上からフォトレジスト２２をアッシング法などにより除去し、図５の（ｄ）に示す所望の配線形状を有する銅配線２３ａ，２３ｂとした。
【００７１】
続いて、形成された銅配線２３ａ，２３ｂ部分をマスクとして、Ｃｕからなるシード膜(図示せず)およびＴｉＮからなるバリア導電膜２１のエッチングを行う。これにより被処理基板５上には図５（ｅ）に示すようにＣｕ／ＴｉＮ積層の配線部分２４が形成される。このようにして被処理基板上に本実施例のめっき処理装置を用いた銅配線が形成される。
【００７２】
（第２の実施形態）  
次に、図６を参照して第２の実施形態について説明する。図１乃至図５と同一部分については、同一符号を付与し、その詳細な説明は重複するので、省略する。
【００７３】
本実施形態の装置では、被処理基板５に対して複数個のめっき処理槽１を用いることによりめっき処理工程の効率化を図るようにした例である。この実施形態では、例えば３つのめっき処理槽１がＸ軸に沿って等ピッチ間隔の配列で図示しない可動支持部材により支持されている。３つのめっき処理槽１は、図６（ａ）に示すように隣り合う処理槽１の長辺が互いに向き合い、短辺が直線上に並ぶように配置されている。すなわち、めっき処理槽１は、長辺がＹ軸と平行に、短辺がＸ軸と平行になるように並んでいる。各めっき処理槽１は上記実施形態と同じめっき液循環供給機構をそれぞれ備えている。
【００７４】
まず、図６（ｂ）に示すように、被処理基板５をバキュームチャック５０により吸着保持した状態で、めっき処理槽１と被処理基板５の分割処理領域９とを相対的に移動させて位置合わせする。位置合わせした後、バキュームチャック５０に吸着された被処理基板５と処理槽１とを相対的に上下方向（Ｚ方向）に移動させて各めっき処理槽１の開口部を被処理基板５とをめっき液が漏れないように密着させて、処理スペースを形成する。
【００７５】
次に、めっき処理槽１中にめっき液を充填することにより、めっき液と各分割領域９の全面が接触する。この後、前述のように処理槽１内に設けられた対向電極６(図示せず)と各分割領域表面に設けられたバリア導電膜２１(図示せず)の間に電源を接続することによって被処理基板５の表面への電解めっきプロセスが進行する。
【００７６】
所定時間の電解めっきプロセスを実行後、処理槽１内部よりめっき液を減少させて被処理基板５とめっき液が接触しない状態にした後、被処理基板５と処理槽１をZ軸方向に相対的に移動させて、処理槽１の開口部と被処理基板５とを引き離した後、バキュームチャック５０をハンドリングして被処理基板５を矢印１０１方向（Ｙ方向）に平行移動させ、次の３つの分割処理領域９に対して電解めっきプロセスを実行する。
【００７７】
上記実施形態と同様に６つの分割処理領域９を有する被処理基板５に対して本装置を用いることにより、１回の電解めっき処理工程で同時に３つの分割処理領域９に電解めっき処理を行うことが可能となる。１回目の電解めっき処理が終了すると、３つの電解めっき処理槽１を下降させ、次いでＹ軸方向に所定距離移動させて処理槽１の開口部を未処理の分割処理領域９に平面位置合せする。次いで、３つの電解めっき処理槽１を上昇させ、処理槽１を被処理基板５に押し付け、処理スペースに薬液を充填し、これを循環流動させてめっき処理する。
【００７８】
このようにして６つの分割処理領域９をもつ被処理基板５に対して２回の工程のみで処理を完了させることができる。
【００７９】
本実施形態によれば、複数のめっき処理槽を並べることにより、銅薄膜の成膜工程に必要とされるプロセス時間を短縮することが可能となる。さらにめっき処理槽を増やし、被処理基板内の全ての分割処理領域に対応するようにめっき処理槽を配置すれば、めっき処理工程を１回のみで終了することも可能となる。
【００８０】
また、本実施形態のように複数のめっき処理槽を用いた場合であっても、めっき処理工程は上記第１の実施形態で示したように、それぞれの薄膜形成部周辺から給電されることとなるため、従来方式のように被処理基板の周辺から給電する方式に比較して、給電位置から成膜領域までの距離を最短とすることができるため、電圧降下等による銅膜厚のムラ等が発生しない。
【００８１】
さらに、本実施形態では、各処理槽毎にめっき処理液の薬液温度、液循環の状態等を制御可能なことから、従来のめっき処理槽のように大容量のめっき処理液に対して温度制御や液状態の管理をすることが不要となり、従来よりも更に精密な成膜条件の可能が可能になるという利点がある。
【００８２】
（第３の実施形態）  
次に、図７を参照して第３の実施形態について説明する。  
本実施形態の装置は、大きさの異なる複数の分割処理領域９ａ，９ｂ，９ｃを有する多品種用の被処理基板５にそれぞれ対応して形成された大きさの異なる開口を有する複数個のめっき処理槽１ａ，１ｂ，１ｃを備えている。本実施形態の被処理基板５は、例えば厚さが０．７〜１ｍｍ、長辺が１５００ｍｍ、短辺が１２００ｍｍの矩形の透明ガラス板からなる。被処理基板５には、短辺側から順に２個の第１の分割処理領域９ａ、８個の第２の分割処理領域９ｂ、および１８個の第３の分割処理領域９ｃが形成されている。第１の分割処理領域９ａは例えば画面サイズが対角４０インチＴＶ用ＬＣＤを製造するためのもの、第２の分割処理領域９ｂは例えば画面サイズが対角１２．１インチのパソコン用ＬＣＤを製造するためのもの、第３の分割処理領域９ｃは例えば携帯電話用ＬＣＤを製造するためのものである。
【００８３】
本装置においては、図示しない可動支持部材の上に、短辺側から順に１個の第１のめっき処理槽１ａ、４個の第２のめっき処理槽１ｂ、９個の第３のめっき処理槽１ｃが設けられている。第１〜第３のめっき処理槽１ａ，１ｂ，１ｃのいずれも、短辺がＸ軸と平行に、長辺がＹ軸と平行になるように配置されている。４個の第２のめっき処理槽１ｂは格子状に配列されている。９個の第３のめっき処理槽１ｃも格子状に配列されている。第１〜第３のめっき処理槽１ａ，１ｂ，１ｃは上記実施形態と同じめっき液循環供給機構をそれぞれ備えている。
【００８４】
本装置では、第１群の分割処理領域９ａ，９ｂ，９ｃに電解めっきプロセスを実行した後に、処理槽１内部よりめっき液を減少させて被処理基板５とめっき液が接触しない状態にした後、被処理基板５と処理槽１をZ軸方向に相対的に移動させて、処理槽１ａ，１ｂ，１ｃの開口部と被処理基板５とを引き離した後、バキュームチャック５０をハンドリングして被処理基板５を矢印１０１方向（Ｙ方向）に平行移動させ、次の第２群の分割処理領域９ａ，９ｂ，９ｃに対して電解めっきプロセスを実行する。
【００８５】
このように異なるサイズの開口部を有する複数のめっき処理槽１ａ，１ｂ，１ｃを各種サイズの分割処理領域９ａ，９ｂ，９ｃに対応した大きさで組み合わせることにより、例えば少量多品種の表示装置用基板を１枚の被処理基板５中に作製しようとした場合にも効率よくめっき処理を行うことが可能となる。すなわち、本装置を用いることにより、大小合計２８枚取りの被処理基板５に対して２回のめっき処理工程のみで処理を完了させることができる。この場合に、めっき処理槽１以外の薬液タンク２や電源部分等の部分はめっき処理槽１の大きさが変化しても共通であるため、大きさの異なるめっき処理槽１を組み合わせるだけでこのような対応が可能となる。
【００８６】
なお、各めっき処理槽１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれ独立して被処理基板５内の分割処理領域９ａ，９ｂ，９ｃをめっき処理するようにしてもよい。また、複数のめっき処理槽１ａ，１ｂ，１ｃが組み合わされて同時にめっき処理を行うようにしてもよい。
【００８７】
本実施形態によれば、異なるサイズの複数のめっき処理槽１を並べることにより、銅薄膜の成膜工程に必要とされるプロセス時間を大幅に短縮することが可能となるとともに、多品種少量生産にも適切に対処することができる。
【００８８】
（第４の実施形態）  
次に、図８と図５を参照して第４の実施形態について説明する。図１乃至図７と同一部分には同一符号を付与し、その詳細な説明は、重複するので省略する。
【００８９】
本実施形態では無電解めっき法による被処理基板５への銅配線の形成について説明する。無電解めっき法は、上記実施形態の電解めっき法と異なり被処理基板５に対するめっき処理を行うための電源を必要としないことから、図１に示した電解めっき用のめっき処理装置から直流電源４、対向電極６、給電電極８を取り除いた構成としているが、その一方で無電解めっき反応を促進させるためにめっき処理槽１の底面にヒータ４４を取り付け、薬液を加熱できるようにしている。ヒータ４４の電源４３は制御器４０によって制御されるようになっている。なお、ヒータ４４はめっき処理槽１の内部に取り付けるようにしてもよい。
【００９０】
本めっき装置による銅配線の形成工程について図５を参照して説明する。
【００９１】
まず、図５の（ａ）に示すように被処理基板５上にはＴＦＴ１７およびＴＦＴソース領域１７ａ,ドレイン領域１７ｂに開口部分１９，２０を持つ層間絶縁膜１８が形成されている。
【００９２】
次に、この被処理基板５上にバリア導電膜２１を堆積する。バリア導電膜２１は形成される銅配線とＴＦＴのソース領域１７ａ、ドレイン領域１７ｂとの電気的導通を得ると共に、銅配線から銅原子がＴＦＴ１７を構成するシリコン層中に拡散することを防止する作用がある。本実施形態ではバリア導電膜２１として窒化タンタル膜（ＴａＮ）をスパッタ法により膜厚５０ｎｍで堆積した。
【００９３】
次いで、図５の（ｂ）に示すように、このバリア導電膜２１上に配線を形成したい領域が開口部分となるようにフォトレジスト膜２２をフォトリソグラフィ法によりパターン形成した。
【００９４】
その後、無電解めっきによる銅薄膜の形成を行うために、塩化スズ（ＳｎＣｌ2）溶液および塩化パラジウム（ＰｄＣｌ2）溶液を用いてレジスト開口部１９，２０内に露出されているバリア導電膜２１の表面にＰｄによる触媒化処理を行う。無電解めっき法による銅薄膜の形成には、このような触媒化処理の他に、置換めっき処理等により、レジスト開口部１９，２０に露出されているバリア導電膜２１表面に銅原子を導入するような手法を使用してもよい。
【００９５】
次いで、図８に示す無電解めっき処理装置を用いて上記の被処理基板５の分割処理領域９に対して銅薄膜からなる配線の形成を行う。
【００９６】
先ず、めっき処理槽１が被処理基板５中の成膜処理される薄膜形成部９の一つに対向するように配置される。めっき処理槽１を配置後、被処理基板５とめっき処理槽１の高さを調整して、めっき処理槽１の開口部により、基板５の成膜面を覆うように密着させる。めっき処理槽１には前述のようにシール部材７が設けられているため、これを介して基板５と密着されることにより開口部外へめっき処理薬液が漏洩することは無い。
【００９７】
次に、液導入口３０より無電解銅めっき処理に用いる薬液が処理スペース内に導入・充填される（図示せず）。めっき処理槽１内に充填されためっき処理溶液は、めっき処理槽１の側壁に設けられた液排出部１１７より排出され、タンク２へ戻された後に、ポンプ３によって再度めっき処理槽１内へ送り出されることにより槽内を薬液が循環流動するようになっている。めっき処理溶液はこの循環の途中で不純物を除去するためのフィルタ処理をされてもよく、液の濃度等を調整するために成分を補充する等の作業を行ってもよい。循環されるめっき処理液はヒータ４４によって所定のめっき処理条件の液温を保つように温度調整されている。
【００９８】
本実施例では無電解めっき処理溶液として、表１に示す組成のめっき処理溶液を用いて無電解めっき処理を実施した。
【表１】
2005068494.tif 000003
【００９９】
めっき処理槽１内にめっき処理溶液が充填・循環されることにより、バリア導電膜２１上に導入されたＰｄ触媒に対して銅薄膜が析出する。本実施形態では上記組成の無電解めっき処理溶液を用いて、液温６０℃、めっき浴のｐＨを１２から１３までの範囲に調整し、無電解銅めっき膜２３ａ，２３ｂを形成した。
【０１００】
ちなみに従来の無電解めっき法による銅薄膜の形成においては、電解めっき法のように銅薄膜の形成に電源を必要としないことから、給電等の配置による電圧降下に起因した膜厚ムラ等は発生しないが、めっき処理表面近傍でのめっき処理溶液の流れが均一でない場合には、これに起因する成膜膜厚のムラが発生すると言う問題があった。
【０１０１】
これに対して本発明の無電解めっき処理装置によれば、従来の被処理基板を一括して処理するめっき処理装置に比較して、被処理基板内の分割された成膜領域に対応する部分の薬液の循環による流れを制御すればよいことから、従来装置のように大面積での液の流れを制御する必要が無く、より成膜される銅薄膜の膜厚ムラを抑制できるというメリットがある。
【０１０２】
また、本実施形態では、薬液は分割処理領域に対応する処理スペースに循環させる使用量のみでよいので、薬液の消費量を必要最小限とすることができ、めっき処理後の廃液が少なくなり、環境への負荷を抑制することが可能となる。
【０１０３】
本実施形態では、図５の（ｃ）に示すように、電解めっき法により膜厚３００ｎｍのＣｕからなる銅配線２３ａ，２３ｂを被処理基板５表面に形成されたレジスト膜２２の開口部分に選択的に形成した。このようにして被処理基板５に形成された複数の薄膜形成部の１つに対する銅薄膜の形成処理が完了する。
【０１０４】
続いて、めっき処理槽１を被処理基板５内の別の薄膜形成部へ移動させることにより、同様の手順によって電解めっき処理を行い、各薄膜形成部９に対して銅配線２３を次々に形成する。なお、本実施形態ではめっき処理槽１のほうを移動させているが、被処理基板５のほうを移動させるようにしてもよい。
【０１０５】
このようにして被処理基板５上の全ての薄膜形成部に対して銅配線２３を形成後、被処理基板５上に形成されているフォトレジスト２２を除去することにより、図５の（ｄ）に示すように被処理基板５上には所望の配線形状を有した銅薄膜からなる銅配線２３ａ，２３ｂを形成した。
【０１０６】
続いて、形成された銅配線２３ａ，２３ｂ部分をマスクとしてＴｉＮからなるバリア導電膜２１のエッチングを行う。これにより被処理基板５上には図５の（ｅ）に示すようにＣｕ／ＴａＮの積層膜からなる配線部分２４を形成した。
【０１０７】
（第５の実施形態）  
次に、図９および図１０を参照して第５の実施形態について説明する。  
本実施形態のめっき処理装置では、銅めっき後の後工程までを行うことが可能である。図９（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態の装置は２列４種の異なる処理槽９１〜９４を備えている。合計８つの処理槽は、同種の処理槽同士が横並びに２つずつ配置され、かつ第１の処理槽９１から第４の処理槽９４まで順次直列に配置されている。
【０１０８】
第１の処理槽９１は、処理基板５に対して銅めっき処理を行うためのめっき処理槽である。第２の処理槽９２は、銅めっき処理後に基板表面を洗浄および乾燥するための洗浄乾燥処理槽である。第３の処理槽９３は、後処理工程として銅めっき膜を被覆するバリア導電膜を形成するためのめっき処理槽である。第４の処理槽９４は、バリア導電膜形成後に基板表面を洗浄および乾燥するための洗浄乾燥処理槽９４である。
【０１０９】
図１０を参照して本実施形態の装置を用いて一連のめっき処理工程について説明する。  
まず、被処理基板５内の薄膜形成部５ａ，５ｂに対して第１の処理槽９１によりＣｕめっき液を接触させ、基板上のバリア導電膜２１に対して所定膜厚の銅薄膜をめっきする。このときの銅薄膜の形成は、電解めっき法または無電解めっき法のいずれの方式であってもよい。
【０１１０】
薄膜形成部５ａ，５ｂのめっき処理が終了後、第１の処理槽９１は次のめっき処理領域となる第２の薄膜形成部５ｃ，５ｄへと移動する。このとき同時に第２の処理槽９２は移動して第１の薄膜形成部５ａ，５ｂのところに位置される。
【０１１１】
第２の処理槽９２は、第１の処理槽９１と同様に、被処理基板５に対してシール部分を介して密着され、槽下部に設けられた液導入口３０より洗浄液として純水や洗浄溶液等が槽内へ導入される。この洗浄液が処理槽内に充填されて薄膜形成部５ａ，５ｂ表面に接触することにより銅めっき処理時に付着しためっき液が
除去される。洗浄液は処理槽側壁の排出部より槽外へ排出され、洗浄液の廃液タンク(図示せず)へと流しだされる。このとき、めっき処理槽９１は、薄膜形成部５ｃ，５ｄにおいて先程と同様にめっき処理を行っている。
【０１１２】
続いて、めっき処理槽９１は次の薄膜形成部である５ｅ，５ｆの領域へと移動する。これに伴い、洗浄処理槽９２は、先程めっき処理が行われた薄膜形成部５ｃ，５ｄへと移動し、同様に洗浄処理を行う。めっき処理後の洗浄が完了した薄膜形成部５ａ，５ｂに対しては、次にめっき処理後の後工程を行うための後工程処理槽９３による処理が行われる。
【０１１３】
本実施形態５においては、銅めっき後の後処理工程として、酸化しやすい銅薄膜表面の保護および外部への銅の拡散を抑制する目的で、コバルトＣｏ、タングステンＷ、硼素Ｂからなるバリア膜(ＣｏＷＢ膜)を無電解めっき法により形成し、銅薄膜を完全被覆した。ＣｏＷＢ膜を形成するための無電解メッキ溶液としては、塩化コバルト(CoCl2)溶液、クエン酸(H3C6H5O7・H2O)溶液、タングステン酸(H2WO4・2H2O)溶液およびジメチルアミンボロン(DMAB：(CH3)2NH・BH3)を主成分として、ｐＨ９．５、液温度７５℃として、めっき処理槽９３を用いて無電解めっき処理を行い、膜厚５０ｎｍのＣｏＷＢ膜を形成した。さらに、第４の処理槽９４（図１０では図示省略）を用いて薄膜形成部５ａ，５ｂを水洗し、乾燥した。
【０１１４】
このようにして順次、分割処理領域５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの各薄膜形成部に対しても同様に洗浄、後処理工程を行うことにより、複数の工程を連続して行うことが可能となる。これ以外にも処理槽の数をさらに増やすことによって複数の処理工程を組み合わせることが可能となる。
【０１１５】
（第６の実施形態）  
次に、図１１を参照して第６の実施形態について説明する。  
本実施形態では単一の処理槽を用いて複数の処理を行う場合について説明する。
【０１１６】
図１１に示すように、処理槽１に連通する薬液供給部として３系統のタンク１１１，１１２，１１３が設けられている。第１の薬液タンク１１１にはめっき処理薬液が、第２の薬液タンク１１２には洗浄用薬液が、第３の薬液タンク１１３には後処理用薬液がそれぞれ収容されている。本装置においては、薬液供給用ポンプ１１５の導入部前に設けられた切替バルブ１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃによって、それぞれ薬液の供給が切り替えられる構造となっている。処理槽１に供給された各薬液は処理槽側壁に設けられた液排出部１１７より処理槽１の外部に排出されるが、排出経路に設けられた切替バルブ１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃによってそれぞれ所定の経路に切り替えられる。
【０１１７】
次に、上記第５実施形態で行われた各工程と同じ操作を本実施形態の装置により行う場合について説明する。
【０１１８】
まず、処理槽１が被処理基板上の所定の位置に配置された後、バルブ１１６ａを開け、めっき処理薬液タンク１１１から液供給管１２１を介してめっき処理薬液が切替バルブ１１６ａを介して薬液供給用ポンプ１１５へ供給される。処理槽１１１へ供給された薬液は被処理基板５に対してめっき処理を行いながら、排出部１１７を通じて処理槽１外へ排出される。切替バルブ１１８ａを開けると、排出部１１７から排出されためっき処理薬液は戻り管１２０を介して再度めっき処理薬液タンク１１１へ戻り、再度めっき処理の為に循環して使用される。
【０１１９】
めっき処理が完了後、切替バルブ１１６ａは閉鎖され薬液供給ポンプへのめっき処理薬液の供給が停止される。
【０１２０】
続いて、切替バルブ１１６ｂを開け、洗浄用の純水を薬液ポンプ１１５に供給する。これと同時に液排出部側の切替バルブ１１８ｂを開け、処理槽１１１からの排出液は外部の廃液タンク(図示せず)へ排出される。これによって、めっき処理後の被処理基板表面が洗浄されると共に、処理槽１１１内も同時に洗浄される。
【０１２１】
洗浄処理が終了後、切替バルブ１１６ｂが閉じることにより処理槽１１１への洗浄水供給が停止される。処理槽１１１内の洗浄水を排出後、切替バルブ１１６ｃを開け、後処理用薬液を処理槽１１１内に供給する。これと同時に液排出側の切替バルブ１１８ｃを開けることにより、後処理用薬液が循環し後処理工程が行われる。
【０１２２】
この後、再度、バルブを切り替えて被処理基板および処理槽を洗浄するようにしてもよい。以上のようにして、本実施形態のめっき処理装置を用いて一連のめっき処理工程を行うことが可能となる。
【０１２３】
（第７の実施形態）  
次に、図１２を参照して第７の実施形態について説明する。  
本実施形態の装置は、処理槽１へ導入されるめっき処理薬液は、第１の処理液タンク１３２および第２の処理液タンク１３３の２つの薬液タンクに分割して保存されている。
【０１２４】
第１タンク１３２からポンプ１４０までの配管１３４にはバルブ１３５およびマスフローコントローラ１３６（ＭＦＣ）が設けられている。また、第２タンク１３３からポンプ１４０までの配管１３７にもバルブ１３８およびマスフローコントローラ１３９（ＭＦＣ）が設けられている。ＭＦＣ１３６，１３９の動作は制御器４０によって制御されるようになっている。
【０１２５】
２種類のめっき処理薬液は、処理槽１による被処理基板５への薄膜形成処理の直前にタンク１３２，１３３からＭＦＣ１３６，１３９をそれぞれ経由して所定の流量で薬液供給ポンプ１４０へ導入されることによって混合され、処理槽１内へ送り込まれる。これにより、例えば混合された状態では薬液の反応が進行してしまうことにより、処理薬液としての寿命が短いような場合であっても、それぞれが安定な複数の薬液として分割して貯蔵し、処理の直前に混合することによって、液寿命を問題とせずに薄膜形成処理が行えることとなる。
【０１２６】
なお、２液の混合状態を良好にするために、常圧よりも少し高い圧力で処理槽１に液を供給することが望ましい。また、処理槽直前の供給流路１２４内に通過する液を攪拌するスタティックミキサーを設けるようにしてもよい。
【０１２７】
本実施形態によれば、複数種の薬液をめっき処理の直前に混合するので、各薬液の劣化が防止され、常に新鮮な薬液を処理スペース内に供給することができる。とくに他の薬液と混合することにより、短時間で劣化する成分の薬液や化学反応により発熱するような成分の薬液に対して本実施形態の装置は好適である。
【０１２８】
（第８の実施形態）  
次に、図１３を参照して第８の実施形態について説明する。  
本実施形態では、図１３に示すように処理槽１と被処理基板５とを上下逆向きに配置している。すなわち、被処理基板５を支持台１５０の上に設置し、複数の処理槽１をバキュームチャック５０で保持するようにしている。支持台１５０は平坦度が高く、かつ剛性が大きく容易に変形せず、かつ被処理基板５を傷つけないものとする。支持台１５０は前述のバキュームチャック５０と同様に被処理基板５を吸着して保持しても良い。支持台１５０は図示しない駆動機構によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に移動可能で、かつＺ軸まわりにもθ回転可能に支持されている。処理槽１を保持するバキュームチャック５０も図示しない他の駆動機構によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に移動可能に支持されている。なお、処理槽１はバキュームチャック５０以外の他の保持手段で保持するようにしてもよい。他の保持手段で処理槽１を保持する場合は、保守点検を容易化するために、処理槽１を保持手段に対して着脱できるように取り付けることが望ましい。
【０１２９】
各処理槽１の液導入口３０には、図示しない銅めっき処理液供給源、洗浄液供給源、ドライガス供給源がフレキシブルチューブおよび切替弁を介してそれぞれ連通している。各処理槽１の適所には排水および排気用のドレイン通路（図示せず）が開口している。ドレイン通路は図示しない吸引ポンプの吸込み口に連通している。
【０１３０】
本実施形態の装置により被処理基板に銅めっきする場合について説明する。  
先ず被処理基板５を支持台１５０上に載置する。処理槽１は予めバキュームチャック５０に吸着保持されている。図示しない位置センサにより被処理基板５上のアライメントマークを検出し、検出位置に基づいてバキュームチャック５０および支持台１５０のうちの少なくとも一方を移動させて両者の平面位置合せをする。
【０１３１】
次いで、処理槽１の開口部を被処理基板５の上面に密着させ、薬液を各処理スペース内に供給し、各分割処理領域９に銅薄膜２３ａ，２３ｂを形成する。
【０１３２】
本実施形態によれば、被処理基板５の平坦性が向上するので、さらに均一な銅めっき処理をすることができる。
【０１３３】
（第９の実施形態）  
次に、図１４を参照して第９の実施形態について説明する。  
本実施形態では、図１４に示すように支持台１５０を傾動できるようにしている。すなわち、傾動ロッド１５２は、下端が図示しないシリンダに可動に支持され、上端が軸１５１を介して支持台１５０の一端側に連結されている。支持台１５０の傾動動作の安定性を高めるために、２本の傾動ロッド１５２を左右対称に支持台１５０に取り付けることが望ましい。シリンダから傾動ロッド１５２を所定ストロークだけ突出させると、支持台１５０は水平面に対して所定の角度θに傾動される。
【０１３４】
本実施形態によれば、傾動角度θに応じて処理スペース内での薬液の流動状態を変えることができる。また、基板５および処理槽１を傾斜させた姿勢で処理を行うことにより、処理装置の投影床面積が減少することになり、装置の設置に必要な床面積が縮小できるメリットもある。
【０１３５】
（第１０の実施形態）  
次に、図１５を参照して第１０の実施形態について説明する。  
本実施形態では上記実施形態の装置を用いて作製した薄膜トランジスタをアクティブマトリクス型液晶表示装置に用いた場合について説明する。表示装置１６０は薄膜トランジスタからなる回路部を備えた絶縁基板１６１及び対向電極(図示せず)を備えた絶縁基板１６２からなる一対の絶縁基板と両者の間に保持された電気光学物質１６３とを備えたパネル構造を有する。電気光学物質１６３としては液晶材料が広く用いられている。またこれ以外にも、絶縁性基板１６２を用いずに、有機EL(Electro  Luminescence)ディスプレイに用いられる発光材料を絶縁基板１６１上の画素電極１７１上に形成した１枚の基板からなる表示装置としても良い。下側の絶縁基板１６１には画素アレイ部１６４と駆動回路部とが集積形成されている。駆動回路部は垂直駆動回路１６５と水平駆動回路１６６とに分かれている。
【０１３６】
また、絶縁基板１６１の周辺部上端には外部接続用の端子部１６７が形成されている。端子部１６７は配線１６８を介して垂直駆動回路１６５及び水平駆動回路１６６に接続している。画素アレイ部１６４には行状のゲート配線１６９と列状の信号配線１７０が形成されている。両配線の交差部には画素電極１７１とこれを駆動する薄膜トランジスタ１７２が形成されている。薄膜トランジスタ１７２のゲート電極は対応するゲート配線１６９に接続され、ドレイン領域は対応する画素電極１７１に接続され、ソース領域は対応する信号配線１７０に接続している。ゲート配線１６９は垂直駆動回路１６５に接続する一方、信号配線１７０は水平駆動回路１６６に接続している。
【０１３７】
画素電極１７１をスイッチング駆動する薄膜トランジスタ１７２及び垂直駆動回路１６５と水平駆動回路１６６に含まれる薄膜トランジスタは、本発明に従って作製されたものであり、従来に比較して信号配線の抵抗が低くなっていることから、大画面化された表示装置においても配線抵抗による信号の遅延等が無く、また、駆動回路等の高速動作も可能となる。従って、駆動回路ばかりでなく更に高性能な処理回路を集積形成することも可能である。
【０１３８】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、液晶表示装置に代表される大型のフラットパネル表示装置の分野において、大画面化による配線長の増加や高精細化による微細化、多機能化による周辺回路、付加機能のモノリシック化等に対応する銅配線の形成に利用される。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜形成装置（電解めっき装置）を示す概略断面図。
【図２】複数の薄膜形成部を有する被処理基板を示す平面図。
【図３】（ａ）は被処理基板を吸引保持するためのバキュームチャックを示す平面図、（ｂ）はバキュームチャックの側面図。
【図４】（ａ）は薄膜形成部に形成される薄膜回路パターンの概要を示す平面模式図、（ｂ）は薄膜回路パターンの一部を拡大して示す拡大平面模式図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、ＬＣＤ用ＴＦＴ回路の製造工程を示す断面図。
【図６】（ａ）はめっき処理槽と薄膜形成部との位置関係を示す平面図、（ｂ）はめっき処理槽と薄膜形成部との位置関係を示す側面図。
【図７】（ａ）は多品種用のめっき処理槽と薄膜形成部との位置関係を示す平面図、（ｂ）はめっき処理槽と薄膜形成部との位置関係を示す側面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る薄膜形成装置（無電解めっき装置）を示す概略断面図。
【図９】（ａ）は後工程用処理槽まで備えためっき処理槽と薄膜形成部との位置関係を示す平面図、（ｂ）はめっき処理槽と薄膜形成部との位置関係を示す側面図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る薄膜形成装置（複数処理できる単一のめっき処理槽）を示す概略断面図。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る薄膜形成装置を示す概略断面図。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る薄膜形成装置を示す概略断面図。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る薄膜形成装置を示す概略断面図。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る薄膜形成装置を示す概略断面図。
【図１５】表示装置の概略斜視図。
【図１６】従来のめっき装置の概要を示す図。
【図１７】従来法の電解めっき時の給電点から被処理基板内の各薄膜形成部までの距離との関係を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…めっき処理槽、
２…薬液タンク、３…ポンプ、４…電源、
５…基板、
５ａ〜５ｆ…分割処理領域（薄膜形成部）、
６…対向電極、７…シール部材、８…給電電極、
９，９ａ，９ｂ，９ｃ…分割処理領域（薄膜形成部）、
１０…画素領域、
１１…引出領域、
１２…回路領域、
１４…画素電極、
１５…配線、
１６…駆動回路、
１７…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、
１７ａ…ソース領域、１７ｂ…ドレイン領域、１７ｃ…チャネル領域、
１７ｄ…ゲート絶縁膜（ＳｉＯ2膜）、１７ｅ…ゲート電極、
１８…層間絶縁膜（ＳｉＯ2膜）、１９，２０…コンタクトホール、
２１…バリア導電膜（ＴｉＮ，ＴａＮ，ＷＮ）、
２２…レジスト膜、
２３ａ…ソース電極（銅電極）、２３ｂ…ドレイン電極（銅電極）、
３０…液導入口、
４０…制御器、４１…スイッチ、４３…電源、４４…ヒータ、
５０…バキュームチャック（保持手段）、
５１…溝、５２…吸引口、５３…連通路、５４…排気管、
８８…ＸＹＺθテーブル、
９１，９２，９３，９４…処理槽、
１１１，１１２，１１３，１３２，１３３…タンク（液供給源）、
１１５，１３４…ポンプ、
１１６ａ〜１１６ｃ，１１８ａ〜１１８ｃ…切替バルブ、
１１７…液排出口、
１１９…ドレイン管（戻り管）、
１２０…戻り管、
１２１〜１２４…液供給管、
１５０…支持台、１５２…傾動ロッド
１５３…のり代
【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】
2005068494.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2005068494.tif 000016
【図１４】
2005068494.tif 000017
【図１５】
2005068494.tif 000018
【図１６】
2005068494.tif 000019
【図１７】
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