(57)【要約】【課題】  分解生成物の生成量を低減することを目的とする。また、添加剤濃度の管理や分析を容易にすることを目的とする。【解決手段】  表面に導電膜が形成された基板を用いて上記導電膜表面に金属膜をめっきにより形成するめっき装置１００において、上記導電膜表面に金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を吸着させる前処理部３４と、上記前処理部３４により上記物質が吸着された上記導電膜表面に電解めっきをおこない上記導電膜表面に金属膜を形成するめっき部３５とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
2005146314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に導電膜が形成された基板を用いて上記導電膜表面に金属膜を形成する金属膜形成方法において、
上記導電膜表面に金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を吸着させる吸着工程と、
上記吸着工程により上記物質が吸着された上記導電膜表面に電解めっきをおこない上記導電膜表面に金属膜を形成するめっき工程と
を備えたことを特徴とする金属膜形成方法。
【請求項２】
上記物質は、Ｓ＝Ｃ結合を分子構造に持つ物質と、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）を有する物質とのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の金属膜形成方法。
【請求項３】
上記吸着工程は、上記物質を含む液と上記導電膜表面とを接触させることにより上記物質を吸着させることを特徴とする請求項１記載の金属膜形成方法。
【請求項４】
上記吸着工程は、上記物質を含む液を上記導電膜表面に噴霧することにより上記物質を吸着させることを特徴とする請求項１記載の金属膜形成方法。
【請求項５】
上記吸着工程は、上記物質を含む液を気化させ、気化された液の雰囲気中に上記導電膜表面を配置することにより上記物質を吸着させることを特徴とする請求項１記載の金属膜形成方法。
【請求項６】
上記吸着工程は、上記物質を含む液に接触させた状態で上記導電膜に電圧を印加することを特徴とする請求項３記載の金属膜形成方法。
【請求項７】
上記めっき工程は、
金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を有さないめっき液に上記導電膜表面を浸漬させる浸漬工程と、
上記浸漬工程により浸漬されられた導電膜表面に電流を流す通電工程と
を有することを特徴とする請求項１記載の金属膜形成方法。
【請求項８】
表面に導電膜が形成された基板を用いて上記導電膜表面に金属膜を形成する金属膜形成方法において、
上記導電膜表面に金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を吸着させる吸着工程と、
上記吸着工程により上記物質が吸着された上記導電膜表面に電解めっきをおこない上記導電膜表面に金属膜を形成するめっき工程と
上記吸着工程により上記物質が上記導電膜表面に吸着された基板をめっき工程の前に洗浄する洗浄工程と
を備えたことを特徴とする金属膜形成方法。
【請求項９】
上記基板は、開口部を有し、
上記導電膜は、上記開口部表面と上記開口部以外の基板表面とに形成され、
上記物質は、上記吸着工程により導電膜表面に上記物質を吸着させる際、上記開口部表面に形成された導電膜表面と上記開口部以外の基板表面に形成された導電膜表面とに吸着し、
上記吸着工程は、上記開口部以外の基板表面に形成された導電膜表面よりも大きい濃度で上記開口部表面に形成された導電膜表面に上記物質を吸着させることを特徴とする請求項１記載の金属膜形成方法。
【請求項１０】
表面に導電膜が形成された基板を用いて上記導電膜表面に金属膜をめっきにより形成するめっき装置において、
上記導電膜表面に金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を吸着させる吸着部と、
上記吸着部により上記物質が吸着された上記導電膜表面に電解めっきをおこない上記導電膜表面に金属膜を形成するめっき部と
を備えたことを特徴とするめっき装置。
【請求項１１】
上記吸着部は、上記物質を含む前処理液を保持し、上記保持された前処理液に上記導電膜表面を浸漬させる前処理槽を有することを特徴とする請求項１０記載のめっき装置。
【請求項１２】
上記吸着部は、
上記基板を配置し、配置された基板を回転させる回転テーブルと、
上記回転テーブルに配置され、回転させられている基板の表面に上記物質を含む前処理液を供給する前処理液供給部と
を有することを特徴とする請求項１０記載のめっき装置。
【請求項１３】
上記吸着部は、
上記基板を配置する配置部と、
上記配置部に配置された基板に上記物質を含む前処理液を噴霧する噴霧部と
を有することを特徴とする請求項１０記載のめっき装置。
【請求項１４】
上記吸着部は、
真空状態を保持し、上記基板を配置する真空チャンバーと、
上記真空チャンバー内に、上記物質を含む前処理液を気化させたガスを供給するガス供給部と
を有することを特徴とする請求項１０記載のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属膜形成方法又は装置に関する。特に、金属をめっきする方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来のめっき装置の構造図である。
【０００３】
図９において、１はめっき槽、２は含リン銅よりなるアノード電極、３はめっき液の供給口、４は表面に導電体を形成した基板、５は基板表面の導電体に電流を供給するためのコンタクト、６はめっき液である。
【０００４】
次に動作について説明する。アノード電極２から基板４に電流を流すことにより基板表面に金属を析出させることができる。基板４にはコンタクト５を介して電流を流すことができる。この時、アノード表面ではアノードを構成する金属が電子を放出してイオンとなり、めっき液６中に溶出する。基板４の表面には導電体が形成されており、その表面で金属イオンが電子を受け取ることにより、表面に金属が析出する。めっき液６は供給口３より供給され、基板表面に沿って流れ、めっき槽１をオーバーフローする。
【０００５】
このようなめっき技術は例えばＬＳＩの配線形成に用いられる。
【０００６】
図１０は配線の形成方法を示す図である。
【０００７】
図１０において７は下層配線、８は層間絶縁膜、９は層間絶縁膜に形成された溝、１０は層間絶縁膜に形成された孔、１１は配線金属、１２は上層配線、１３は上層配線と下層配線を接続するｖｉａ（層間接続柱）である。下層配線上に形成された層間絶縁膜８に写真製版とドライエッチングにより溝９、孔１０を形成する。更に、ＰＶＤ（物理的気相成長法）或いはＣＶＤ（化学的気相成長法）によりＴａ（タンタル）などの密着層とＣｕ（銅）などのシード層を形成する。めっきによりＣｕなどの配線金属１１を溝９と孔１０に埋め込み、上層配線１２と層間接続柱１３を形成した後、ＣＭＰ（化学的機械研磨）により溝９・孔１０以外に形成された基板表面の密着層、シード層、配線金属１１を除去することにより、配線を形成することができる。
【０００８】
下地に形成された微細な孔１０や溝９中に、めっきにより配線金属１１となる金属膜を埋め込むために、めっき液中には複数の添加剤を加えている。この添加剤には、めっきの析出を促進させる働きがあるアクセラレータ、めっきの析出を促進させる働きがあるサプレッサーやレベラーと大きく３つの種類がある。これらの濃度を最適化することで、微細な孔や溝において優先的に金属膜を析出させることができる。
【０００９】
また、従来のめっき技術に関連する技術の一例として、高分子電解質型燃料電池用のステンレススチール製セパレータ基体の表面に直接密着性の高い耐食性銀めっき膜を形成し、銀めっき膜の表面に銀の耐食性を高める銀のイオウ化合物が形成され、その上に導電性有機膜を形成した高分子電解質型燃料電池用セパレータが文献に記載されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１２４２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、微細な孔や溝に金属膜を埋め込むには、添加物の濃度が極めて重要である。これらの添加剤はめっき液中で分解し、その濃度は経時変化する。添加物が分解する原因は、ポンプ等における熱によるもの、酸化反応によるものが主である。酸化反応は特に電解印加時に促進される。最適な添加剤濃度を維持するためには添加剤の濃度を定期的に測定し、不足分を新たに液に足す必要があった。また、添加剤の分解生成物は金属膜の埋め込みを劣化させる作用を有するため、この濃度を抑制するために、定期的にめっき液を全て交換する、或いは定期的に古いめっき液の一部を捨て、新しいめっき液を加えるなどの対策をとる必要があった。しかし、めっき液の分析装置や分析薬液或いはめっき液は高価であり、コストが高くなるという問題があった。また、埋め込む孔や溝の形状が微細になるにつれて、埋め込み可能な添加剤の濃度範囲が狭くなり、添加剤濃度の管理や分析が難しくなってきている。
【００１１】
この発明は分解生成物の生成量を低減することを目的とする。また、添加剤濃度の管理や分析を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る金属膜形成方法は、表面に導電膜が形成された基板を用いて上記導電膜表面に金属膜を形成する金属膜形成方法において、
上記導電膜表面に金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を吸着させる吸着工程と、
上記吸着工程により上記物質が吸着された上記導電膜表面に電解めっきをおこない上記導電膜表面に金属膜を形成するめっき工程と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記物質は、Ｓ＝Ｃ結合を分子構造に持つ物質と、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）を有する物質とのいずれかであることを特徴とする。
【００１４】
上記吸着工程は、上記物質を含む液と上記導電膜表面とを接触させることにより上記物質を吸着させることを特徴とする。
【００１５】
上記吸着工程は、上記物質を含む液を上記導電膜表面に噴霧することにより上記物質を吸着させることを特徴とする。
【００１６】
上記吸着工程は、上記物質を含む液を気化させ、気化された液の雰囲気中に上記導電膜表面を配置することにより上記物質を吸着させることを特徴とする。
【００１７】
上記吸着工程は、上記物質を含む液に接触させた状態で上記導電膜に電圧を印加することを特徴とする。
【００１８】
上記めっき工程は、
金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を有さないめっき液に上記導電膜表面を浸漬させる浸漬工程と、
上記浸漬工程により浸漬されられた導電膜表面に電流を流す通電工程と
を有することを特徴とする。
【００１９】
上記金属膜形成方法は、さらに、上記吸着工程により上記物質が上記導電膜表面に吸着された基板をめっき工程の前に洗浄する洗浄工程を備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記基板は、開口部を有し、
上記導電膜は、上記開口部表面と上記開口部以外の基板表面とに形成され、
上記物質は、上記吸着工程により導電膜表面に上記物質を吸着させる際、上記開口部表面に形成された導電膜表面と上記開口部以外の基板表面に形成された導電膜表面とに吸着し、
上記吸着工程は、上記開口部以外の基板表面に形成された導電膜表面よりも大きい濃度で上記開口部表面に形成された導電膜表面に上記物質を吸着させることを特徴とする。
【００２１】
この発明に係るめっき装置は、表面に導電膜が形成された基板を用いて上記導電膜表面に金属膜をめっきにより形成するめっき装置において、
上記導電膜表面に金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を吸着させる吸着部と、
上記吸着部により上記物質が吸着された上記導電膜表面に電解めっきをおこない上記導電膜表面に金属膜を形成するめっき部と
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
上記吸着部は、上記物質を含む前処理液を保持し、上記保持された前処理液に上記導電膜表面を浸漬させる前処理槽を有することを特徴とする。
【００２３】
上記吸着部は、
上記基板を配置し、配置された基板を回転させる回転テーブルと、
上記回転テーブルに配置され、回転させられている基板の表面に上記物質を含む前処理液を供給する前処理液供給部と
を有することを特徴とする。
【００２４】
上記吸着部は、
上記基板を配置する配置部と、
上記配置部に配置された基板に上記物質を含む前処理液を噴霧する噴霧部と
を有することを特徴とする。
【００２５】
上記吸着部は、
真空状態を保持し、上記基板を配置する真空チャンバーと、
上記真空チャンバー内に、上記物質を含む前処理液を気化させたガスを供給するガス供給部と
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、この発明によれば、導電体の表面に吸着されるアクセラレータの濃度をめっき液中のアクセラレータとは独立に制御することができ、めっき液中のアクセラレータの濃度管理を不要とすることができる。また、めっき液にアクセラレータを添加する必要がなくなり、アクセラレータの分解生成物発生を避けることができるので、分解生成物の形成量を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下の実施の形態によるめっき装置或いは金属膜形成方法としてのめっき方法では、基板上に形成された導電膜表面に予め有機物を吸着させた後、めっきを行うものである。吸着させる有機物には、例えばアクセラレータのように金属イオンの析出電位を小さくする作用を有する材料を用いる。
【００２８】
上記金属イオンの析出電位を小さくする作用を有するアクセラレータは、一旦導電膜表面に吸着すると、めっき膜が析出した後もその効果を保持することができる。これは、めっき膜の析出の際、アクセラレータは膜中に取り込まれることが無く、析出しためっき膜の表面に移動するためと説明することができる。
【００２９】
例えばアクセラレータのような金属イオンの析出電位を小さくする作用を有する有機物を予め導電膜表面に吸着させることにより、導電体の表面に吸着されるアクセラレータの濃度をめっき液中のアクセラレータとは独立に制御することができ、めっき液中のアクセラレータの濃度管理を不要とすることができる。また、例えばアクセラレータのような金属イオンの析出電位を小さくする作用を有する有機物を予め導電膜表面に吸着させることにより、めっき液にアクセラレータを添加する必要がなくなり、アクセラレータの分解生成物発生を避けることができるので、分解生成物の形成量を抑制することができる。
【００３０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるめっき装置の構成を示す図である。
【００３１】
図１において、１４は前処理槽、１５はめっき槽、１６は水洗槽、１７は搬送系である。
【００３２】
金属膜形成装置の一例として、めっき装置１００は、前処理部３４（吸着部の一例である）、めっき部３５、洗浄部３６、搬送系１７及びこれらを制御する制御システムを備えている。
【００３３】
前処理部３４は、前処理槽１４と、前処理槽１４において基板４（ここでは、ウエハ）を保持及び移動させる機構とを有している。
【００３４】
めっき部３５は、めっき槽１５と、めっき槽１５において基板４（ここでは、ウエハ）を保持及び移動させる機構と、通電機構とを有している。めっき部３５の構成は、図９と同様である。
【００３５】
洗浄部３６は、水洗槽１６と、水洗槽１６において基板４（ここでは、ウエハ）を保持及び移動させる機構とを有している。
【００３６】
搬送系１７は、搬送ロボット５０、搬送レール５１及びその他の構成を有している。搬送ロボット５０は、例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向軸の３軸搬送制御が可能なロボットを用いる。或いは、基板４をめっき装置１００から出入れするため、さらに、Ｚ軸回りの回転軸を追加した４軸搬送制御が可能なロボットを用いる。搬送ロボット５０は、基板４を保持し、自己のアームを用いて前処理槽１４とめっき槽１５と水洗槽１６とに基板４を搬送する。
【００３７】
図２は、実施の形態１における前処理槽１４の構成を示す図である。
【００３８】
図２において、４は表面に導電体を形成した基板、１４は前処理槽、１８は前処理液である。
【００３９】
図２において、前処理槽１４での基板４（ここでは、ウエハ）を保持及び移動させる機構については省略している。
【００４０】
次に動作について説明する。前処理槽１４にはビス（３スルホプロピル）ジスルフィドを含む液が入れられている。ビス（３スルホプロピル）ジスルフィドは金属イオンの析出電位を小さくする作用を有する。前処理液１８の温度は２５℃に制御されている。前処理槽１４に基板を挿入する際には、基板上に気泡が残るのを防ぐため、回転しながら斜めに挿入する。めっき槽１５には、電解めっき液が入っている。電解めっき液には硫酸銅浴を用いる。硫酸銅浴の主成分は硫酸銅、硫酸、水であり、これに微量の塩素イオンやサプレッサーを加えている。サプレッサーは金属イオンの析出電位を大きくする作用を有する。めっき液の温度は２５℃に制御されている。水洗槽１６では、基板４の裏表を純水により洗浄することができる。
【００４１】
このめっき装置１００により、基板４に対し、Ｃｕを電解めっきして２層ｖｉａ−ｃｈａｉｎ（上層配線と下層配線とこれらを接続する層間接続柱としてのｖｉａ）を作成した。以下、作成方法について説明する。下層配線７を形成した後、その上にＣｕの拡散を防止するためＳｉＣをプラズマＣＶＤにより５０ｎｍ形成した。層間絶縁膜８としてＳｉＯ２をプラズマＣＶＤにより５００ｎｍ成膜した。この層間絶縁膜８はｖｉａ１３（層間接続柱）が形成される層間膜にあたる。次に層間絶縁膜８の上にエッチングストッパー膜としてＳｉＣをプラズマＣＶＤにより５０ｎｍ形成した。そしてＳｉＣの上に層間絶縁膜８としてＳｉＯ２をプラズマＣＶＤにより５００ｎｍ形成した。この層間膜は上層配線１２が形成される層間膜にあたる。次に、写真製版とドライエッチングにより開口部としての溝９及び孔１０を形成する。溝９のエッチングはエッチングストッパーにより止めることができるので、所望の深さの溝を得ることができる。更に、ＰＶＤにより開口部表面と、開口部以外の基板４表面にＴａ密着層を３０ｎｍとＣｕシード層（導電膜の一例である）を１００ｎｍ形成した。
【００４２】
搬送ロボット５０により基板４が前処理部３４に搬送される。そして、前処理部３４では、基板４のＣｕシード層が形成された面を下向きにして保持する。そして、吸着工程として、前処理部３４は、前処理槽１４に保持された金属イオンの析出電位を小さくさせる物質であるアクセラレータとしてのビス（３スルホプロピル）ジスルフィドを含む前処理液１８に導電膜である上記Ｃｕシード層表面を浸漬（接触）させ、上記アクセラレータ物質を上記Ｃｕシード層表面に吸着させる。
【００４３】
次に、搬送ロボット５０により上記前処理部３４により上記導電膜表面に上記物質が吸着された基板４がめっき部３５に搬送される。そして、図示していないが、めっき部３５では、基板４のＣｕシード層が形成された面を下向きにして、基板４上のＣｕシード層の外周部に通電するためのコンタクトが接続（接触）された状態で保持される。そして、基板裏面にめっき液が回り込まないようにコンタクトがＣｕシード層の外周部に接続（接触）される基板内側で図示していないパッキン材によりシールされる。そして、めっき工程として、めっき部３５は、上記前処理部３４により上記物質が吸着された上記導電膜表面に電解めっきをおこない上記導電膜表面に金属膜であるＣｕ（銅）膜を形成する。特に、上記めっき工程では、浸漬工程として、めっき部３５が、金属イオンの析出電位を小さくさせる物質を有さないめっき液に上記Ｃｕシード層表面を浸漬させる。そして、通電工程として、上記浸漬工程により浸漬されられたＣｕシード層表面にコンタクト５を介して電流を流す。尚、浸漬時に予め通電する場合もある。
【００４４】
本実施の形態によるめっき装置１００でＣｕを６００ｎｍ形成した後、２００℃で３０分間３％のＨ２／Ｎ２雰囲気でアニールを行った。ＣＭＰにより溝９・孔１０以外に形成されたＣｕとＴａを除去し、上層配線１２とｖｉａ１３を同時に形成した。以上のようにして作成したｖｉａ−ｃｈａｉｎの抵抗値を測定した。参考のため従来のめっき装置に従来のアクセラレータとサプレッサーが添加されためっき液及び今回用いたアクセラレータを添加せず、サプレッサーを添加しためっき液を用いてめっきを行い、ｖｉａ−ｃｈａｉｎを作成し、抵抗を評価した。評価したパターンはｖｉａ１３が０．２μｍ径、上下配線とも０．２４μｍ幅である。また、ｖｉａ１３の数は２０個である。表１に歩留まりの比較を示す。
【００４５】
【表１】
2005146314.tif 000003
【００４６】
本実施の形態によりアクセラレータを添加しなくても従来のめっきと同等の歩留まりが得られている。従来のめっき装置でアクセラレータを添加しなかった場合、歩留まりは極めて悪くなっており、本実施の形態を用いることによりアクセラレータを添加しなくても良好な埋め込み特性が得られることがわかる。
【００４７】
尚、本実施の形態では電解めっき液に塩素イオンとサプレッサーを加えた場合について説明したが、これに限るものではなく、その他の添加剤を加えても同様の効果が得られる。
【００４８】
また、前処理時に基板を回転させることにより、基板表面の拡散層の厚みを小さくすることができ、その分、有機物を基板の広い範囲に吸着させることができ、有機物が基板に吸着する効率を上げることができる。
【００４９】
次に、同様にしてｖｉａ−ｃｈａｉｎを作成し、その抵抗値を測定した。但し、今回は、Ｃｕ電解めっきの際めっき液中のアクセラレータの濃度を標準値より変えて、めっきを行った。評価したパターンも上記と同様である。表２にアクセラレータの濃度と歩留まりの関係を示す。
【００５０】
【表２】
2005146314.tif 000004
【００５１】
アクセラレータ濃度が標準濃度より大きくずれていても良好な歩留まりが得られている。本実施の形態によりめっき液中のアクセラレータ濃度を管理しなくても良好な埋め込み特性が得られることがわかる。
【００５２】
次に、同じめっき装置１００を用いてＣｕめっき液の寿命を測定した。参考のため、従来のめっき装置の寿命も測定している。めっき膜厚１μｍのダミーのめっきを所定の回数行った後、ｖｉａ−ｃｈａｉｎサンプルの電解めっきを行うというシーケンスを繰り返し、ｖｉａ−ｃｈａｉｎの抵抗値を測定した。ｖｉａ−ｃｈａｉｎは上記と同様にして作成している。液寿命は、ｖｉａ−ｃｈａｉｎの歩留まりが８０％以下になるまでのめっき回数で定義している。表３にその結果を示す。
【００５３】
【表３】
2005146314.tif 000005
【００５４】
従来のめっき装置に比べて、めっき液の寿命が長くなることがわかる。めっき液の劣化は添加剤の分解により生じる分解生成物が、埋め込み特性に悪影響を与えるために発生する。本実施の形態によるめっき液ではアクセラレータを除いており、アクセラレータの分解による生成物ができない。そのため、従来のめっき液に比べて、液の寿命を長くすることができると考えられる。
【００５５】
次に、同じめっき装置１００を用いて前処理液１８を変えて評価した。前処理液としては、チオ尿素、チオセミカルバジド、メチルチオセミカルバジド、チアントレインスルホン酸、及び今回用いためっき液のアクセラレータを用いている。上記同様にしてｖｉａ−ｃｈａｉｎを作成し、その抵抗値を測定した。その結果を表４に示す。
【００５６】
【表４】
2005146314.tif 000006
【００５７】
いずれの前処理液でも良好な歩留まりが得られている。
【００５８】
電解めっき液にアクセラレータを添加した液を使う場合、前処理液の電解めっき液への持ち込みを考えると、前処理液と電解めっき液のアクセラレータは同じものを使うのが望ましい。
【００５９】
以上のように、金属イオンの析出電位を小さくさせる物質としてのアクセラレータは、Ｓ＝Ｃ結合を分子構造に持つ物質、或いはスルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）を有する物質であることを特徴とする。
【００６０】
実施の形態２．
実施の形態１では前処理液に基板を浸漬させることで有機物をＣｕの表面に吸着させていたが、吸着させる方法はこれに限るものではない。以下、図３を用いて説明する。
【００６１】
図３は、実施の形態２における前処理部の構成を示す図である。
【００６２】
図３において、４は表面に導電体を形成した基板、１４は前処理槽、１８は前処理液、１９は前処理液供給口（前処理液供給部の一例である）、２０は基板ホルダー（回転テーブルの一例である）である。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６３】
次に動作について説明する。基板４はＣｕシード層が形成された面を上向きに基板ホルダー２０に設置され、基板ホルダー２０は、高速に回転し、配置された基板４を回転させる。その後、基板４の上部から前処理液供給口１９により前処理液１８が滴下（供給）される。前処理液は、摘下ではなく、途切れることなく連続して基板４に供給されても構わない。基板４は回転しているので、基板４の表面に落ちた液は基板全面に広がる。この前処理槽１４では、前処理液１８を槽内に溜めておく必要がないので、前処理部３４としての装置がコンパクトになるという特徴がある。
【００６４】
実施の形態１と同様にしてｖｉａ−ｃｈａｉｎを作成し、その抵抗値を測定した。但し、Ｃｕめっきの際、図３の前処理槽１４を用いて前処理を行った。前処理液１８はアクセラレータとしてビス（３スルホプロピル）ジスルフィドを含む液を用い、めっき液はアクセラレータを除いた液を用いた。その結果を表５に示す。
【００６５】
【表５】
2005146314.tif 000007
【００６６】
本実施の形態による装置でも、良好な歩留まりが得られており、アクセラレータを添加しなくても良好な埋め込み特性が得られることがわかる。
【００６７】
ここで、図３における前処理部３４を用いて前処理を行う際、基板に液を滴下し、前処理液１８を基板全体に広げた後、基板４の回転を停止することにより、前処理液１８を孔１０や溝９の中により多く残すことができる。このような処理を行うことにより、基板４の開口部である凹部表面に形成されたＣｕシード層に吸着する有機物の量を、基板４の開口部以外の基板表面にあたる平坦部に形成されたＣｕシード層に吸着する有機物の量よりも高くすることができる。言いかえれば、上記物質は、上記吸着工程として前処理部３４によりＣｕシード層表面に上記有機物を吸着させる際、上記開口部表面に形成された導電膜表面と上記開口部以外の基板表面に形成された導電膜表面とに吸着するが、ここでは、吸着工程として前処理部３４が、上記開口部以外の基板表面に形成されたＣｕシード層表面よりも大きい濃度で上記開口部表面に形成されたＣｕシード層表面に上記物質を吸着させる。
【００６８】
酸化膜に溝を形成したサンプルを作成し、埋め込み特性を評価した。酸化膜に深さ１μｍ、幅０．２μｍの溝を形成し、ＰＶＤによりＴａ密着層を３０ｎｍとＣｕシード層を１００ｎｍ形成した。この基板４に対して、めっき時間を変えて埋め込み特性を調べた。
【００６９】
図４は、溝内のＣｕ膜厚とめっき時間の関係を示す図である。
【００７０】
但し、ここでは溝内のＣｕ膜厚は溝の底から溝内のＣｕの表面までの厚みで定義している。図４に示すように、前処理液１８を孔１０や溝９の中により多く残す処理を行うことにより、めっきの埋め込みが始まる時間を早くすることができることがわかる。このように埋め込みを早くすることにより、溝の上部が析出したＣｕで溝上部の開口面がふさがる前に溝内の埋め込みを完了させることができ、内部が空洞になることを防止することができる。このような溝の上部でのＣｕに析出は、特に微細な孔において大きな問題となり、本実施の形態は微細な孔において特に有効である。
【００７１】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３における前処理部の構成を示す図である。
【００７２】
図５において、４は表面に導電体を形成した基板、５は基板表面の導電体に電流を供給するためのコンタクト、１４は前処理槽、１８は前処理液である。その他の構成は実施の形態１と同様であり、省略している。
【００７３】
次に動作について説明する。前処理槽１４には硫酸、硫酸銅、めっき液のアクセラレータと塩素を含む液が入れられている。前処理液１８の温度は２５℃に制御されている。基板４は下向きに図示していない基板ホルダー（配置部の一例である）に取り付けられる。基板４は、基板４上のＣｕシード層の外周部に通電或いは印加するためにコンタクト５が接続（接触）された状態で保持される。図５では、コンタクト５が前処理液１８に浸っているが、基板裏面に前処理液１８が回り込まないようにコンタクト５がＣｕシード層の外周部に接続（接触）される基板内側で図示していないパッキン材によりシールされる。基板４にはコンタクト５より定電圧が印加されており、前処理液１８によるシード層の溶解を防止することができる。前処理槽に基板を挿入する際には、基板上に気泡が残るのを防ぐため、回転しながら斜めに挿入する。尚、Ｃｕの析出を抑制するために、電流値がほぼ零になるように設定している。
【００７４】
この実施の形態では前処理液１８と電解めっき液とが同じ成分からなっている。このような構成にすることにより、前処理液１８が電解めっき槽に持ち込まれても、電解めっき液の成分の変化を最小限にとどめることができる。また、電圧を印加しなければシード層が溶解してしまい、埋め込み不良が発生することを確認している。
【００７５】
尚、本実施の形態ではＣｕの析出がほとんど無いように電圧を設定した例について示したが、電流を流してＣｕを析出させても良い。但し、Ｃｕの析出量は電解めっきの埋め込み特性に悪影響を与えない程度に抑制する必要がある。Ｃｕの析出量を５ｎｍに設定して前処理を行い、実施の形態１と同様にしてｖｉａ−ｃｈａｉｎを作成した時の歩留まりを表６に示す。
【００７６】
【表６】
2005146314.tif 000008
【００７７】
本実施の形態による装置でも、良好な歩留まりが得られることがわかる。
【００７８】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４における前処理部の構成を示す図である。
【００７９】
図６において、４は表面に導電体を形成した基板、１４は前処理槽、１９は前処理液供給口（噴霧部の一例である）、２１は霧状になった前処理液である。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、省略している。
【００８０】
次に動作について説明する。基板４は下向きに設置される。基板４の下部には前処理液供給口１９が設置されており、その先端はノズルとなっている。ノズルより噴霧され吹き出した前処理液２１は霧状となり、基板４に達する。言いかえれば、吸着工程として、前処理部３４は、上記有機物を含む前処理液を上記Ｃｕシード層表面に噴霧することにより有機物を吸着させる。この前処理槽１４では、基板４を浸漬させる液を用いないため基板表面に気泡が残るといった問題を解消することができる。
【００８１】
実施の形態１と同様にしてｖｉａ−ｃｈａｉｎを作成し、その抵抗値を測定した。但しＣｕめっきの際、図６の前処理槽１４を用いて前処理を行った。前処理液２１はビス（３スルホプロピル）ジスルフィドを含む液を用い、めっき液はアクセラレータを除いた液を用いた。その結果を表７に示す。
【００８２】
【表７】
2005146314.tif 000009
【００８３】
本実施の形態による装置でも、良好な歩留まりが得られており、アクセラレータを添加しなくても良好な埋め込み特性が得られることがわかる。
【００８４】
実施の形態５．
図７は、実施の形態５における前処理部の構成を示す図である。
【００８５】
図７において、４は表面に導電体を形成した基板、４０はガス供給部、１９は前処理液供給口、２２は前処理ガス配管、２３は気化器、２４はキャリアガス配管、２５は前処理チャンバー（真空チャンバーの一例である）である。ガス供給部４０は、前処理ガス配管２２、気化器２３、キャリアガス配管２４を有している。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、省略している。
【００８６】
次に動作について説明する。基板４は前処理チャンバー２５内に導入され、下向きに設置（配置）される。チャンバー内は真空に排気され、真空状態が保持される。前処理液１８は気化器２３に導入され、ここで気化される。気化した前処理液１８はキャリアガスによって前処理チャンバー２５内に供給される。この前処理槽では、減圧下で有機物を吸着させるため、基板の開口部である凹部にも均一に吸着させることができる。また、液を用いないため基板表面に気泡が残るといった問題を解消することができる。
【００８７】
実施の形態１と同様にしてｖｉａ−ｃｈｉａｎを作成し、その抵抗値を測定した。但し、Ｃｕめっきの際、図７における前処理槽を用いて前処理を行った。前処理液はビス（３スルホプロピル）ジスルフィドを含む液を用い、めっき液はアクセラレータを除いた液を用いた。その結果を表８に示す。
【００８８】
【表８】
2005146314.tif 000010
【００８９】
本実施の形態による装置でも、良好な歩留まりが得られており、アクセラレータを添加しなくても良好な埋め込み特性が得られることがわかる。
【００９０】
尚、本実施の形態では減圧下で吸着を行う例について示したが、有機物によっては高い蒸気圧を有するものがある。このような有機物では常圧下において吸着させることが可能である。
【００９１】
実施の形態６．
図８は、実施の形態６におけるめっき装置の構成を示す図である。
【００９２】
図８において、めっき装置１００は、図１における構成に対し、さらに、第２の洗浄部４６を備えている。洗浄部４６は、水洗槽２６、水洗槽２６において基板４（ここでは、ウエハ）を保持及び移動させる機構を有している。
【００９３】
次に動作について説明する。前処理槽１４にはビス（３スルホプロピル）ジスルフィドを含む液が入れられている。ビス（３スルホプロピル）ジスルフィドは上述したように金属イオンの析出電位を小さくする作用を有する。前処理液１８の温度は２５℃に制御されている。前処理が完了すると、水洗槽２６で基板４の裏表を純水により洗浄され、乾燥させる。次に、めっき槽１５で電解めっきをされる。電解めっき液には硫酸銅浴を用いる。硫酸銅浴の主成分は硫酸銅、硫酸、水であり、これに微量の塩素イオンやサプレッサーを加えている。めっき液の温度は２５℃に制御されている。水洗槽２６では、基板４の裏表を純水により洗浄することができる。
【００９４】
以上のように、本実施の形態では、上記各実施の形態に、さらに、上記吸着工程としての前処理工程により上記有機物が上記導電膜であるＣｕシード層表面に吸着された基板４をめっき工程の前に洗浄する洗浄工程を備えたことを特徴とする。
【００９５】
このように前処理後、前処理液を洗浄することにより、前処理液がめっき槽に持ち込まれるを防止することができ、電解めっき液の各成分の濃度を安定に維持することができる。
【００９６】
以上のように、上記実施の形態によるめっき方法及びめっき装置では、基板上に形成された導電膜表面に予め有機物を吸着させた後、めっきを行うものである。吸着させる有機物には、例えばアクセラレータのように金属イオンの析出電位を小さくする作用を有する材料を用いる。これにより、めっき液中の分解生成物の生成量を低減し、めっき液の寿命を長くすることができる。また、添加剤濃度の管理や分析を容易にし、管理・分析コストを低減することができる。
【００９７】
以上のように、上記実施の形態におけるめっき方法は、基板上に導電膜が形成された基板とアノード電極との間に電流を流し、めっき液中の金属イオンを還元して基板上に金属膜を析出させるようなめっき法において、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させた後、めっきを行うことを特徴とする。
【００９８】
また、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面を有機物を含む液と接触させ、基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させた後、めっきを行うことを特徴とする。
【００９９】
また、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に吸着させる有機物が、金属イオンの析出電位を小さくする作用を有する有機物であることを特徴とする。
【０１００】
また、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面と接触する液に含まれる有機物がＳ＝Ｃ結合或いはスルホン酸基（−Ｓ０３Ｈ）を有することを特徴とする。
【０１０１】
また、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面を有機物を含む液と接触させ、その際に基板に電圧を印加することを特徴とする。
【０１０２】
また、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を含む液を噴霧し、基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させた後、めっきを行うことを特徴とする。
【０１０３】
また、上記めっき液において、めっき液中に添加された有機物成分が金属イオンの析出電位を小さくする作用を有さないようなめっき液を用いることを特徴とする。
【０１０４】
また、上記めっき方法において、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面を有機物成分を含む液と接触させた後、液を洗浄し、めっきを行うことを特徴とする。
【０１０５】
また、めっき方法は、めっきされる基板が凹凸を有し、その上に導電膜が形成されており、めっきを行う前に導電膜表面に有機物を吸着させ、基板の凹凸部において吸着された有機物成分の濃度が平坦部において吸着された有機物成分濃度よりも高いことを特徴とする。
【０１０６】
また、以上のように、上記実施の形態におけるめっき装置は、基板上に導電膜が形成された基板とアノード電極との間に電流を流し、めっき液中の金属イオンに電子を供給して基板上に金属膜を析出させるようなめっき装置において、めっき槽とめっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させる機構を有する処理槽を有することを特徴とする。
【０１０７】
また、上記めっき装置は、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させる機構として、前記有機物を含む液中に基板を浸漬する機構を有することを特徴とする。
【０１０８】
また、上記めっき装置は、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させる機構として、前記有機物を含む液を基板に噴霧する機構を有することを特徴とする。
【０１０９】
また、上記めっき装置は、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させる機構として、基板を回転させ、前記有機物を含む液を基板上に滴下させる機構を有することを特徴とする。
【０１１０】
また、上記めっき装置は、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させる際に、基板に電圧を印加させることを特徴とする。
【０１１１】
また、上記めっき装置は、めっきを行う前に基板上に形成された導電膜表面に有機物を吸着させる機構として、有機物を蒸発させ、気相中より導電膜表面に有機物を吸着させる機構を有することを特徴とする。
【０１１２】
また、上記めっき装置は、前処理後、めっきする前に前処理液を洗浄する機能を設けたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】実施の形態１におけるめっき装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における前処理槽１４の構成を示す図である。
【図３】実施の形態２における前処理部の構成を示す図である。
【図４】溝内のＣｕ膜厚とめっき時間の関係を示す図である。
【図５】実施の形態３における前処理部の構成を示す図である。
【図６】実施の形態４における前処理部の構成を示す図である。
【図７】実施の形態５における前処理部の構成を示す図である。
【図８】実施の形態６におけるめっき装置の構成を示す図である。
【図９】従来のめっき装置の構造図である。
【図１０】配線の形成方法を示す図である。
【符号の説明】
【０１１４】
４  基板、５  コンタクト、７  下層配線、８  層間絶縁膜、９  溝、１０  孔、１１  配線金属、１２  上層配線、１３  ｖｉａ、１４  前処理槽、１５  めっき槽、１６  水洗槽、１７  搬送系、１８  前処理液、１９  前処理液供給口、２０  基板ホルダー、２１  前処理液、２２  前処理ガス配管、２３  気化器、２４  キャリアガス配管、２５  前処理チャンバー、２６  水洗槽、３４  前処理部、３５  めっき部、３６  洗浄部、４０  ガス供給部、４６  洗浄部、５０  搬送ロボット、５１  搬送レール１００  めっき装置。
【図１】
2005146314.tif 000011
【図２】
2005146314.tif 000012
【図３】
2005146314.tif 000013
【図４】
2005146314.tif 000014
【図５】
2005146314.tif 000015
【図６】
2005146314.tif 000016
【図７】
2005146314.tif 000017
【図８】
2005146314.tif 000018
【図９】
2005146314.tif 000019
【図１０】
2005146314.tif 000020