JP3960774B2 - 無電解めっき装置及び方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電解めっき装置及び方法に関し、特に半導体基板等の基板の表面に設けた配線用の微細な凹部に、銅や銀等の導電体を埋め込んで埋め込み配線を形成したり、このようにして形成した配線の表面を保護する保護膜を形成したりする無電解めっき装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無電解めっきは、外部から電気を流すことなく、めっき液中の金属イオンを化学的に還元して被処理材の被めっき面にめっき膜を形成するようにした方法であり、耐食、耐摩耗性のニッケル−りん，ニッケル−硼素めっき、プリント配線基板用銅めっきなどに広く用いられている。
【０００３】
この無電解めっき装置としては、無電解めっき液を保持するめっき槽と、このめっき槽の上部に配置され、基板を保持する上下動自在な基板保持部とを有し、この基板保持部で保持した基板をめっき槽内のめっき液に浸漬させるようにしたもの等が一般に知られている。
【０００４】
近年、半導体チップの高速化、高集積化に伴い、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、めっきが一般的である。いずれにしても、基板の表面に銅層を成膜した後、その表面を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に研磨するようにしている。
【０００５】
この種の配線にあっては、平坦化後、その配線の表面が外部に露出しており、この上に埋め込み配線を形成する際、例えば次工程の層間絶縁膜形成プロセスにおけるＳｉＯ２形成時の表面酸化やコンタクトホールを形成するためのＳｉＯ２エッチング等に際して、コンタクトホールの底に露出した配線のエッチャントやレジスト剥離等による表面汚染、更には銅配線にあっては銅の拡散が懸念されている。
【０００６】
このため、銀や銅等の配線材料との接合が強く、しかも比抵抗（ρ）が低い、例えばＮｉ−Ｂ合金膜等からなる保護膜（めっき膜）で配線の表面を選択的に覆って保護することが考えられる。ここで、Ｎｉ−Ｂ合金膜は、例えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは硼素化水素化合物等を有する無電解めっき液を使用した無電解めっきを施すことによって、銅等の表面に選択的に形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
無電解めっきの適用箇所は、銅配線の主たる埋め込み材（Ｃｕ）、バリヤメタル上のシード層の形成、またはシードの補強（Ｃｕ）、更にはバリヤメタルそのものの形成、銅配線材の蓋材形成（いずれもＮｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂ，Ｃｏ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂ）等があるが、いずれの無電解めっきプロセスでも被処理材の全面に亘る膜厚の均一性が要求される。
【０００８】
ここで、無電解めっきにあっては、基板（被処理材）が無電解めっき液と接触すると同時に被めっき面にめっき金属が析出し、めっき液の温度によってめっき金属の析出速度が異なる。このため、基板の被めっき面に均一な膜厚のめっき膜を形成するためには、めっき液が被処理材と接触した当初から被めっき面の面内全域におけるめっき液の温度が均一で、接触中の全めっき処理中に亘ってこの温度を一定に保持することが要求される。
【０００９】
この要求に応えるため、従来の無電解めっき装置では、予め所定の温度に加熱しためっき液を基板の被めっき面に接触させ、更にヒータやランプ等で基板やめっき液等を加熱（保温）するという構成が採用され、更にめっき温度の均一性を得るために、基板を１枚ずつ取出してめっき処理を行う、いわゆる枚葉処理方式が一般に採用されていた。また、めっき処理に付属するめっき前処理や後洗浄処理等を行う基板処理装置にあっても、めっき処理を枚葉式で行う関係で、枚葉処理方式が一般に採用されていた。
【００１０】
しかしながら、このように、いわゆる枚葉処理方式を採用して無電解めっき等の基板処理を行うと、スループットが悪くなるばかりでなく、例えば無電解めっき装置にあっては、基板やめっき液等を加熱（保温）する装置が必要となったり、スプレー式のめっき前処理装置では、加圧ポンプ、ノズル或いは配管などの付帯設備が必要となったりして、装置が複雑化して製造コストのアップに繋がってしまうといった問題があった。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、複数の基板を同時に処理する、いわゆるバッチ処理方式を採用してスループットを向上させ、しかも装置として比較的簡単で、無電解めっき処理を安定かつ確実に行えるようにした無電解めっき装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、めっき液を保持する上方に開口しためっき槽と、該めっき槽と相対的に上下動自在で、複数の基板を平行にして保持する複数の基板保持部を有する基板ホルダとを備え、前記各基板保持部は、相対的に接離する方向に移動自在なリング状の基板ステージと平板状の基板押えとを有し、基板ステージに設けたシールシングを基板の表面周縁部に、基板押えに設けた内部シール材を基板の裏面周縁部にそれぞれ圧接させ、同時に、基板の外方において、基板ステージと基板押えとの間に外部シール材を介在させて、基板の周縁部をシールしつつ基板の裏面と基板押えとの間に密閉した空間を形成して基板を保持するように構成され、前記基板押えの内部には、熱媒体を導入して基板保持部の温度を制御する熱媒体流路が設けられていることを特徴とする無電解めっき装置である。
【００１３】
これにより、複数の基板を保持するために熱容量が大きくなる基板保持部の温度を制御した状態で、各基板保持部で保持した複数の基板をめっき槽内のめっき液中に浸漬させることで、この基板保持部の影響でめっき液の温度が変動することを防止しつつ、各基板保持部で保持した複数の基板を同時に無電解めっき処理することができる。
また、熱容量の大きい基板押えの内部に熱媒体流路を設けることで、基板保持部の温度を効率的に制御することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記めっき槽内のめっき液を循環させるめっき液循環系を更に有することを特徴とする請求項１記載の無電解めっき装置である。これにより、めっき槽内におけるめっき液の温度を均一に維持するとともに、めっき液の組成や温度等が常に一定となるように制御することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記基板押えと基板の裏面との間に形成される空間に加圧流体を導入する加圧流体導入部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の無電解めっき装置である。これにより、基板を加圧流体を介してより均一な圧力で基板ステージ側に押付けて、基板の裏面をより確実にシールすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記基板ホルダは、回転またはチルトの少なくとも一方を行えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無電解めっき装置である。これにより、各基板保持部で保持してめっき液内に浸漬させた複数の基板が、より均一にめっき液に接触するようにして、各基板により均一な処理を施すことができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、複数の基板保持部で複数の基板を平行に、かつ基板の周縁部をシールしつつ基板の裏面を密閉して保持し、前記各基板保持部の温度を該基板保持部の内部に導入した熱媒体で制御しつつ、前記各基板保持部で保持した複数の基板を、めっき槽内に保持しためっき液中に浸漬させて基板の無電解めっきを行うことを特徴とする無電解めっき方法である。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記各基板保持部で保持した複数の基板を、上下動、回転、チルトまたはこれらの複合運動をさせつつ、めっき槽内に保持しためっき液中に浸漬させて基板の無電解めっきを行うことを特徴とする請求項５記載の無電解めっき方法である。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、複数の基板保持部で複数の基板を平行に、かつ基板の周縁部をシールしつつ基板の裏面を密閉して保持し、前記各基板保持部を該基板保持部の内部に導入した熱媒体で加熱し、循環させておいためっき槽内のめっき液の流れを停止させ、しかる後、前記各基板保持部で保持し加熱した複数の基板をめっき槽内のめっき液中に浸漬させて無電解めっきを行うことを特徴とする無電解めっき方法である。このように、めっき進行時にめっき槽内のめっき液の流れを停止させることで、めっきのでき具合がめっき液の流れに依存しないようにすることができる。なお、基板をめっき液中に浸漬させためっきの進行中に移動（回転、上下動或いはチルトの少なくとも１つ）させることで、めっき中に発生する水素を効率的に除去するとともに、安定しためっき処理を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示すもので、先ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線用の溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としての銅シード層６をスパッタリング等により形成する。
【００２４】
そして、図１（ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板Ｗのコンタクトホール３及び溝４内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層７を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅層７を除去して、コンタクトホール３及び配線用の溝４に充填させた銅層７の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅シード層６と銅層７からなる配線８を形成する。次に、基板Ｗの表面に、例えば無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施して、図１（ｄ）に示すように、配線８の露出表面にＮｉ−Ｂ合金膜からなる保護膜（めっき膜）９を選択的に形成して配線８を保護する。
【００２５】
図２及び図３は、本発明の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置は、例えば、図１におけるバリア層５の形成、銅シード層６の補強、銅層７の堆積、更には、保護膜（めっき膜）９の形成に使用される。
この無電解めっき装置１０は、上方に開口し、内部にめっき液１２を保持するめっき槽１４と、このめっき槽１４の内部と上方との間を上下動自在に配置され、半導体ウエハ等の基板Ｗを複数枚（図示では３枚）同時に保持する基板ホルダ１６を有している。
【００２６】
めっき槽１４は、内壁１８で区画された上方に開口する内槽２０と、この内壁１８と該内壁１８の側部及び底部を覆う外壁２２との間に区画形成された密閉された外槽２４との二重槽構造を有している。そして、内壁１８には、内槽２０と外槽２４とを連通させる多数の連通孔１８ａが形成され、これによって、内槽２０内のめっき液１２と外槽２４内のめっき液１２が直に連通して水位が常に同じになるようになっている。
外槽２４の内部には、内部に加熱媒体を通して、めっき槽１４内のめっき液１２を、例えば７０℃に加熱する加熱チューブ２６で構成された加熱装置が配置されている。
【００２７】
更に、めっき槽１４内のめっき液１２を循環させるためのめっき液循環系３０が備えられている。このめっき液循環系３０は、循環ポンプ３２と、循環ポンプ３２の吐出し口と外槽２４とを接続するめっき液吐出し管３４と、循環ポンプ３２の吸込口と内槽２０とを接続する吸込管３６とを有している。これにより、循環ポンプ３２の駆動に伴って、内槽２０内のめっき液１２を循環ポンプ３２で吸い込んで外槽２４に戻すことで、めっき槽１４のめっき液１２が循環するようになっている。
【００２８】
そして、このめっき液１２の循環の過程で外槽２４の内部に配置した加熱チューブ（加熱装置）２６でめっき液１２を加熱し、しかもめっき中においても、内槽２０内のめっき液１２を外槽２４内のめっき液１２によって断熱し保温することで、めっき液１２の昇温及び保温を容易に行って、めっき槽１４内のめっき液１２の温度を一定に制御することができる。このめっき液１２の温度は、例えば２５〜９０℃、好ましくは５５〜８５℃程度であり、更に好ましくは６０〜８０℃程度である。
基板ホルダ１６は、この例では、３個の基板保持部４０を備え、各基板保持部４０で各１枚の計３枚の基板Ｗを同時に平行に保持するように構成されている。なお、この各基板保持部４０の構成は全て同じであるので、ここではその一つを主に説明する。
【００２９】
この基板保持部４０は、平板状の天板４２と、該天板４２下面周縁部の所定の位置に垂設した複数の支持棒４４とを有する支持枠４６の該支持棒４４に外周面を固定したリング状の基板ステージ４８と、この支持枠４６に対して上下動自在な複数の可動棒５０を有する移動枠５２の該可動棒５０に外周面を固定した基板押え５４とから主に構成されている。ここで、この例では、基板ステージ４８の下方に基板押え５４が位置し、基板Ｗを該基板Ｗの表面（被めっき面）を上向き（フェースアップ）にして保持するようになっている。
【００３０】
基板ステージ４８の内周部には、下方に横断面尖塔状に突出し、基板Ｗの上面（被めっき面）の周縁部に圧接してここをシールするリング状のシールリング５６が取付けられている。更に、基板ステージ４８の基板保持部４０で基板Ｗを保持した時に該基板Ｗの外方に位置する下面には、リング状の外部シール材５８ａが取付けられている。一方、基板押え５４は、基板保持部４０で基板Ｗを保持した時に基板Ｗの裏面（下面）を密閉して、基板Ｗの裏面がめっきされることを防止するためのもので、基板Ｗの裏面と基板押え５４との間に空間Ｒができるようにリング状の凸条部５４ａが設けられ、この凸条部５４ａの上面にリング状の内部シール材５８ｂが取付けられている。
【００３１】
これにより、基板押え５４の上面の所定位置に基板Ｗを載置した状態で、基板押え５４を上昇させて、シールリング５６の下端を基板Ｗの表面（上面）の周縁部に、外部シール材５８ａを基板押え５４の周縁部上面に、内部シール材５８ｂを基板Ｗの裏面（下面）の周縁部にそれぞれ圧接させることで、基板Ｗの外周部及び裏面をシールするように構成されている。
【００３２】
更に、この例では、基板押え５４に、該基板押え５４と基板Ｗの裏面との間に形成される空間ＲにＮ２ガス等の加圧流体を導入する加圧流体導入部６０が接続されている。これにより、前述のようにして、基板Ｗの外周部及び裏面をシールした状態で、空間Ｒの内部に加熱したＮ２ガス等の加圧流体を導入することで、基板Ｗをより均一な圧力で基板ステージ４８側に押付けて、基板の外周部及び裏面をより確実にシールすることができるようになっている。
【００３３】
基板押え５４の周縁部における厚肉部の内部には、内部に熱媒体（加熱媒体）を通して、基板保持部４０の温度を制御（加熱）する螺旋状の循環チューブ６２で構成された熱媒体流路が内蔵され、この循環チューブ（熱媒体流路）６２は、可動棒５０の内部を延びる加熱流体供給チューブ６４ａと加熱流体排出チューブ６４ｂに接続されている。これにより、温度を制御した熱媒体（加熱媒体）を循環チューブ６２に沿って流すことで、基板押え５４の温度を制御（加熱）するようになっている。
なお、この例では、基板ホルダ１６は、図示しないモータの駆動やシリンダの作動等に伴って、上下動、回転及びチルト（左右揺動）するように構成されている。
【００３４】
この基板保持部４０によれば、基板押え５４を基板ステージ４８に対して相対的に下降させた状態で、各基板押え５４の上面に基板Ｗを落し込んで載置保持し、この状態で、基板押え５４を基板ステージ４８に対して相対的に上昇させることで、複数の基板Ｗを同時に保持することができる。そして、このように、各基板保持部４０で基板Ｗを保持した状態で、基板ホルダ１６を介して、各基板保持部４０で保持した基板Ｗを上下動、回転及びチルトさせることができる。
【００３５】
このように、基板Ｗを基板保持部４０で保持すると、基板Ｗの裏面は、基板押え５４で覆われ、基板Ｗの外周部は、シールリング５６及びシール材５８ａ，５８ｂを介してシールされる。このため、基板保持部４０で保持した基板Ｗをめっき液１２に浸漬させても、基板Ｗの裏面及び外周部は、めっき液１２に接触することはなく、従って、ここがめっきされることはない。そして、基板保持部４０の基板押え５４に内蔵した循環チューブ６２の内部に、温度を制御した熱媒体（加熱媒体）を導入し、この循環チューブ６２に沿って熱媒体（加熱媒体）を循環させることで、基板保持部４０の温度を制御（加熱）することができる。
【００３６】
この実施の形態の無電解めっき装置にあっては、めっき槽１４内のめっき液１２を循環させつつ、加熱チューブ２６内に加熱媒体を導入してめっき液１２を加熱することで、めっき槽１４内のめっき液１２を、例えば７０℃の一定の温度に制御しておく。一方、基板ホルダ１６をめっき槽１４に対して相対的に上昇させ、更に各基板押え５４を各基板ステージ４８に対して相対的に下降させた状態で、基板Ｗを基板ホルダ１６の内部に挿入し、各基板押え５４上に載置保持する。そして、各基板押え５４を上昇させ、シールリング５６、シール材５８ａ，５８ｂを介して基板Ｗの外周部及び裏面をシールし、更に空間Ｒ内に加圧流体を導入して、複数の基板Ｗを同時に保持する。
【００３７】
この状態で、基板保持部４０の基板押え５４に内蔵した循環チューブ６２の内部に、温度を制御した熱媒体（加熱媒体）を導入し、この循環チューブ６２に沿って熱媒体（加熱媒体）を循環させることで、基板保持部４０の温度を、例えば７０℃のめっき温度に制御（加熱）する。
【００３８】
そして、加熱チューブ２６内への加熱媒体を導入、及び循環チューブ６２内へへの熱媒体（加熱媒体）の導入を継続したまま、循環ポンプ３２の駆動を停止させて、めっき槽１４内のめっき液１２の循環を止め、この状態で、基板ホルダ１６を下降させ、この基板ホルダ１６の各基板保持部４０で保持した複数の基板Ｗをめっき槽１４内のめっき液１２中に同時に浸漬させて、各基板Ｗの表面（上面）に、例えば数分間のめっきを行う。この時、必要に応じて、基板Ｗを低速（例えば１〜１０ｒｐｍ）で回転させたり、上下動させたり、またはチルトさせることで、被めっき面の水素の密度、めっき液の溶存酸素濃度を均一な状態にすることができる。なお、これらの複合動作を行うようにしてもよい。
【００３９】
このように、複数の基板Ｗを保持するために熱容量が大きくなる基板保持部４０を加熱した状態で、各基板保持部４０で保持した複数の基板Ｗをめっき槽１４内の高温のめっき液１２中に浸漬させることで、この基板保持部４０の影響でめっき液１２の温度が変動（低下）することを防止しつつ、各基板保持部４０で保持した複数の基板Ｗを同時に処理することができる。しかも、めっき液１２及び基板保持部４０の加熱をめっき進行中も継続することで、例えば数分間の無電解めっきを行っても、めっき処理中におけるめっき液１２の温度を常に±１℃の範囲でコントロールできる。
【００４０】
無電解めっきは、めっき液の流れに敏感に依存し、このめっき液の流れをめっき槽の全域に亘って均一にすることが困難であるが、前述のように、めっき進行時にめっき槽１４内のめっき液１２の流れを停止させることで、めっきのでき具合がめっき液の流れに依存しないようにすることができる。
【００４１】
めっき処理が完了した後、基板ホルダ１６を上昇させ、各基板Ｗの上面に残っためっき液を吸引等により除去する。そして、各基板保持部４０を洗浄位置等に搬送し、各基板Ｗを回転させつつ、洗浄液ノズル（図示せず）から洗浄液を各基板Ｗの被めっき面に向けて噴射して、被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解めっき反応を停止させる。
そして、各基板押え５４を各基板ステージ４８に対して相対的に下降させて各基板Ｗの保持を解き、しかる後、ロボットのハンド等でめっき後の各基板を次工程に搬送する。
【００４２】
図４は、基板ホルダ１６の他の例を示す。この例は、基板ステージ４８と基板押え５４の位置関係を逆にして、基板ステージ４８の上方に基板押え５４を位置させ、更に基板ステージ４８と基板押え５４の表裏面を逆にして、基板Ｗを該基板Ｗの表面（被めっき面）を下向き（フェースダウン）にして保持するようにしたものである。
【００４３】
すなわち、この例にあっては、基板押え５４を基板ステージ４８に対して相対的に上昇させた状態で、各基板ステージ４８の上面に基板Ｗを落し込んで載置保持し、この状態で、基板押え５４を基板ステージ４８に対して相対的に下降させることで、複数の基板Ｗを同時に保持するようになっている。基板押え５４を基板ステージ４８の細部については、図３に示すものと同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００４４】
なお、上記の例は、循環チューブ６２で熱媒体通路を構成した例を示しているが、例えば互いに対峙する位置に形成した溝等を重ね合わせて熱媒体通路を構成するようにしてもよい。
【００４５】
図５は、めっき前処理装置の一例を示す。このめっき前処理装置６５は、図２の無電解めっき装置１０におけるめっき槽１４の代わりに、めっき前処理液１２ａを保持する処理槽１４ａを使用するとともに、この処理槽１４ａと処理液管理槽６６とを吐出し管３４ａ及び吸込み管３６ａで互いに連通させて処理液循環系３０ａを構成し、更に、基板ホルダ１６の基板押え５４に内蔵した循環チューブ６２に温度を制御した熱媒体を導入して基板保持部４０の温度を制御するようにしたものである。その他の構成は図２に示すものと同様なので、ここではその説明を省略する。
【００４６】
この例によれば、複数の基板Ｗを保持するために熱容量が大きくなる基板保持部４０の温度を制御した状態で、各基板保持部４０で保持した複数の基板Ｗを処理槽１４ａ内のめっき前処理液１２ａ中に浸漬させることで、この基板保持部４０の影響でめっき前処理液１２ａの温度が変動することを防止しつつ、各基板保持部４０で保持した複数の基板Ｗを同時に処理することができる。
なお、処理槽１４ａ内に、例えば洗浄液を保持することで、複数枚の基板を同時に処理するバッチ処理方式を採用した洗浄装置（後洗浄装置）として使用することもできる。
【００４７】
図６は、無電解めっき装置１０によって一連のめっき処理を行うめっき処理装置の全体構成を示す。このめっき処理装置は、各一対の無電解めっき装置１０、ロード・アンロード部７０、例えばＰｄ触媒を付与する触媒処理や露出配線表面に付着した酸化膜を除去する酸化膜除去処理等のめっき前処理を行うめっき前処理装置７２、粗洗浄可能な仮置き部７４及び後洗浄装置７６を有し、更にロード・アンロード部７０、後洗浄装置７６及び仮置き部７４の間で基板Ｗを搬送する第１搬送装置７８ａと、無電解めっき装置１０、めっき前処理装置７２及び仮置き部７４の間に基板Ｗを搬送する第２搬送装置７８ｂが備えられている。
【００４８】
次に、上記のように構成しためっき処理装置による一連のめっき処理の工程について説明する。まず、ロード・アンロード部７０に保持された基板Ｗを第１搬送装置７８ａにより取出し、仮置き部７４に置く。第２搬送装置７８ｂは、これをめっき前処理装置７２に搬送し、ここでＰｄＣｌ２液等の触媒による触媒付与処理や露出配線表面に付着した酸化膜を除去する酸化膜除去処理等のめっき前処理を行い、しかる後リンスする。
【００４９】
第２搬送装置７８ｂは、基板Ｗをさらに無電解めっき装置１０に運び、ここで所定の還元剤と所定のめっき液を用いて無電解めっき処理を行う。次に、第２搬送装置７８ｂでめっき後の基板を無電解めっき装置１０から取出して仮置き部７４に運ぶ。仮置き部７４では、基板の粗洗浄を行う。そして、第１搬送装置７８ａは、この基板を後洗浄装置７６に運び、この後洗浄装置７６でペンシル・スポンジによる仕上げの洗浄とスピンドライによる乾燥を行って、ロード・アンロード部７０へ戻す。基板は後にめっき装置や酸化膜形成装置に搬送される。
【００５０】
図７は、図１に示す保護膜９を形成する一連のめっき処理（蓋めっき処理）を行うめっき処理装置の全体構成を示す。このめっき処理装置は、ロード・アンロード部８０、前処理部８２、Ｐｄ付着部８４、めっき前処理部８６、無電解めっき装置１０及び洗浄・乾燥処理部８８を有し、更に、搬送経路９０に沿って走行自在で、これらの間で基板の受渡しを行う搬送装置９２が備えられている。
【００５１】
次に、上記のように構成しためっき処理装置による一連のめっき処理（蓋めっき処理）の工程について説明する。まず、ロード・アンロード部８０に保持された基板Ｗを搬送装置９２により取出し、前処理部８２に搬送し、ここで、基板に例えば基板表面を再度洗浄する前処理を施す。そして、銅層７（図１参照）の表面にＰｄ付着部８４でＰｄを付着させて銅層７の露出表面を活性化させ、しかる後、めっき前処理部８６でめっき前処理、例えば中和処理を施す。次に、無電解めっき装置１０に搬送し、ここで、活性化した銅層７の表面に、例えばＣｏ−Ｗ−Ｐによる選択的な無電解めっきを施し、これによって、図１（ｄ）に示すように、銅層７の露出表面をＣｏ−Ｗ−Ｐ膜（保護膜）９で保護する。この無電解めっき液としては、例えば、コバルトの塩とタングステンの塩に、還元剤、錯化剤、ｐＨ緩衝剤及びｐＨ調整剤を添加したものがあげられる。
【００５２】
なお、研磨後に露出した表面に、例えば無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施して、配線８の外部への露出表面に、Ｎｉ−Ｂ合金膜からなる保護膜（めっき膜）９を選択的に形成して配線８を保護するようにしてもよい。この保護膜９の膜厚は、０．１〜５００ｎｍ、好ましくは、１〜２００ｎｍ、更に好ましくは、１０〜１００ｎｍ程度である。
【００５３】
この保護膜９を形成する無電解Ｎｉ−Ｂめっき液としては、例えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは硼素化水素化合物を含有し、ｐＨ調整にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を使用して、ｐＨを５〜１２に調整したものが使用される。
次に、この蓋めっき処理後の基板Ｗを洗浄・乾燥処理部８８に搬送して洗浄・乾燥処理を行い、この洗浄・乾燥後の基板Ｗを搬送装置９２でロード・アンロード部８０のカセットに戻す。
【００５４】
なお、この例では、蓋めっき処理として、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ無電解めっき処理を施す前に、Ｐｄを付着することによって活性化させた銅層７の露出表面をＣｏ−Ｗ−Ｐ膜で選択的に被覆するようにした例を示しているが、これに限定されないことは勿論である。
また、上記の各例は、複数の基板Ｗを水平方向に平行に上下に並べて保持するようにした例を示しているが、複数の基板を鉛直方向に平行に左右に並べて保持するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱容量が大きな基板保持部の影響でめっき液の温度が変動することを防止しつつ、各基板保持部で保持した複数の基板を同時に処理することができる。これにより、複数の基板を同時に処理する、いわゆるバッチ処理方式を採用してスループットを向上させ、しかも装置としての簡素化を図り、無電解めっき処理を安定かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅めっきにより銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態の無電解めっき装置の断面図である。
【図３】図２の基板ホルダを拡大して示す拡大図である。
【図４】基板ホルダの他の例を拡大して示す拡大図である。
【図５】 めっき前処理装置の一例を示す断面図である。
【図６】図２及び図３に示す無電解めっき装置を備えためっき処理装置を示す平面配置図である。
【図７】図２及び図３に示す無電解めっき装置を備えた他のめっき処理装置を示す平面配置図である。
【符号の説明】
６ 銅シード層
７ 銅層
８ 配線
９ 保護膜
１０ めっき装置（基板処理装置）
１２ めっき液（処理液）
１２ａ めっき前処理液（処理液）
１４ めっき槽（処理槽）
１４ａ 処理槽
１６ 基板ホルダ
２０ 内槽
２４ 外槽
２６ 加熱チューブ（加熱装置）
３０ めっき液循環系（処理液循環系）
３０ａ 処理液循環系
３２ 循環ポンプ
４０ 基板保持部
４４ 支持棒
４６ 支持枠
４８ 基板ステージ
５０ 可動棒
５２ 移動枠
５４ 基板押え
５６ シールリング
５８ａ，５８ｂ シール材
６０ 加圧流体導入部
６２ 循環チューブ（熱媒体流路）
６５ めっき前処理装置（基板処理装置）
６６ 処理液管理槽
７０，８０ ロード・アンロード部
７２ 前処理装置
７４ 仮置き部
７６ 後洗浄装置
８２ 前処理部
８４ Ｐｄ付着部
８６ めっき前処理部
８８ 洗浄・乾燥処理部
Ｒ 空間

Claims (7)

  1. めっき液を保持する上方に開口しためっき槽と、
    該めっき槽と相対的に上下動自在で、複数の基板を平行にして保持する複数の基板保持部を有する基板ホルダとを備え、
    前記各基板保持部は、相対的に接離する方向に移動自在なリング状の基板ステージと平板状の基板押えとを有し、基板ステージに設けたシールシングを基板の表面周縁部に、基板押えに設けた内部シール材を基板の裏面周縁部にそれぞれ圧接させ、同時に、基板の外方において、基板ステージと基板押えとの間に外部シール材を介在させて、基板の周縁部をシールしつつ基板の裏面と基板押えとの間に密閉した空間を形成して基板を保持するように構成され、
    前記基板押えの内部には、熱媒体を導入して基板保持部の温度を制御する熱媒体流路が設けられていることを特徴とする無電解めっき装置。
  2. 前記めっき槽内のめっき液を循環させるめっき液循環系を更に有することを特徴とする請求項１記載の無電解めっき装置。
  3. 前記基板押えと基板の裏面との間に形成される空間に加圧流体を導入する加圧流体導入部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の無電解めっき装置。
  4. 前記基板ホルダは、回転またはチルトの少なくとも一方を行えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無電解めっき装置。
  5. 複数の基板保持部で複数の基板を平行に、かつ基板の周縁部をシールしつつ基板の裏面を密閉して保持し、前記各基板保持部の温度を該基板保持部の内部に導入した熱媒体で制御しつつ、前記各基板保持部で保持した複数の基板を、めっき槽内に保持しためっき液中に浸漬させて基板の無電解めっきを行うことを特徴とする無電解めっき方法。
  6. 前記各基板保持部で保持した複数の基板を、上下動、回転、チルトまたはこれらの複合運動をさせつつ、めっき槽内に保持しためっき液中に浸漬させて基板の無電解めっきを行うことを特徴とする請求項５記載の無電解めっき方法。
  7. 複数の基板保持部で複数の基板を平行に、かつ基板の周縁部をシールしつつ基板の裏面を密閉して保持し、
    前記各基板保持部を該基板保持部の内部に導入した熱媒体で加熱し、
    循環させておいためっき槽内のめっき液の流れを停止させ、しかる後、
    前記各基板保持部で保持し加熱した複数の基板をめっき槽内のめっき液中に浸漬させて無電解めっきを行うことを特徴とする無電解めっき方法。
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