JP2005054257A - 無電解メッキ方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】配線材料のエレクトロマイグレーション等の防止に多様な金属を用いることができる無電解メッキ方法を提供する。
【解決手段】第２の金属元素をイオンとして含む液体を用いて、基板に第２の金属元素を付着させ、その後に第１の金属の無電解メッキによる形成、基板のアニールを行う。この結果、第１の金属の結晶粒界に第２の金属を偏析させ、第１の金属の移動を阻止し、エレクトロマイグレーションの低減が可能となる。ここで、第２の金属は基板に付着すればよく、第１の金属と共に無電解メッキで析出する必要がないことから、広い範囲の材料を第２の金属として利用することができる。
【選択図】図１
【解決手段】第２の金属元素をイオンとして含む液体を用いて、基板に第２の金属元素を付着させ、その後に第１の金属の無電解メッキによる形成、基板のアニールを行う。この結果、第１の金属の結晶粒界に第２の金属を偏析させ、第１の金属の移動を阻止し、エレクトロマイグレーションの低減が可能となる。ここで、第２の金属は基板に付着すればよく、第１の金属と共に無電解メッキで析出する必要がないことから、広い範囲の材料を第２の金属として利用することができる。
【選択図】図１
Description
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。
半導体デバイスの作成に際して半導体基板上への銅等の配線の形成が行われる。銅配線の形成方法のひとつとして、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。
配線材料は、エレクトロマイグレーション、あるいはストレスマイグレーションで劣化するおそれがある。このため、配線材料でのエレクトロマイグレーション等を低減するため、配線材料である銅に微量の金属を添加して銅との合金を形成する技術の開発が進められている。この技術では、スパッタリングにより銅のシード層を形成する際に他の金属を混在させ、その後に電気メッキで溝に銅を埋め込み、さらにアニールを行うことでスパッタリングの際に添加した金属を銅中に拡散する。
配線材料は、エレクトロマイグレーション、あるいはストレスマイグレーションで劣化するおそれがある。このため、配線材料でのエレクトロマイグレーション等を低減するため、配線材料である銅に微量の金属を添加して銅との合金を形成する技術の開発が進められている。この技術では、スパッタリングにより銅のシード層を形成する際に他の金属を混在させ、その後に電気メッキで溝に銅を埋め込み、さらにアニールを行うことでスパッタリングの際に添加した金属を銅中に拡散する。
ここで、半導体装置の集積度の向上に伴い、配線の微細化が進展し、スパッタリングによる溝内へのシード層の形成が十分には行いにくくなってきている。
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。また、無電解メッキを用いて合金を形成することができる。無電解メッキに関して、複数の金属を含んだ無電解メッキ液を用いた手法が開示されている。（特許文献１、２参照）。
特開２０００−２１２７５４号公報（特許請求の範囲）
特開２００１−２００７７号公報（特許請求の範囲）
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。また、無電解メッキを用いて合金を形成することができる。無電解メッキに関して、複数の金属を含んだ無電解メッキ液を用いた手法が開示されている。（特許文献１、２参照）。
しかしながら、無電解メッキによって合金を形成しようとすると、配線材料等との材料の適合性の関係から、合金種となる金属（銅と合金を形成する金属）が限定されてしまうことになる。
以上に鑑み本発明は、配線材料のエレクトロマイグレーション等の防止に多様な金属を用いることができる無電解メッキ方法を提供することを目的とする。
以上に鑑み本発明は、配線材料のエレクトロマイグレーション等の防止に多様な金属を用いることができる無電解メッキ方法を提供することを目的とする。
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、固体中での第１の金属元素の移動を阻止する第２の金属元素をイオンとして含む液体を用いて、基板に該第２の金属元素を付着させる金属元素付着ステップと、前記第１の金属元素をイオンとして含む無電解メッキ液を用いて、前記金属元素付着ステップで前記第２の金属元素が付着した基板に無電解メッキ膜を形成する無電解メッキ膜形成ステップと、前記無電解メッキ膜メッキ膜形成ステップで無電解メッキ膜が形成された基板にアニール処理を行うアニール処理ステップと、を具備することを特徴とする。
第２の金属元素をイオンとして含む液体を用いて、基板に第２の金属元素を付着させ、その後に第１の金属の無電解メッキによる形成、基板のアニールを行う。この結果、第１の金属の結晶粒界に第２の金属を偏析させ、第１の金属の移動を阻止し、エレクトロマイグレーションの低減が可能となる。ここで、第２の金属は基板に付着すればよく、第１の金属と共に無電解メッキで析出する必要がないことから、広い範囲の材料を第２の金属として利用することができる。
（１）ここで、無電解メッキ方法が、前記メッキ膜形成ステップと前記アニール処理ステップとの間に、前記無電解メッキ膜が形成された基板に電解メッキ膜を形成する電解メッキ膜形成ステップをさらに具備してもよい。
電解メッキを用いて厚いメッキ膜を形成し、溝等をより確実に埋め込むことができる。
電解メッキを用いて厚いメッキ膜を形成し、溝等をより確実に埋め込むことができる。
（２）前記第１の金属がＣｕであり、前記第２の金属がＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｐｔのいずれかであってもよい。
これらＺｎ等の金属はいずれも固体中でのＣｕの移動を阻止することができる。
これらＺｎ等の金属はいずれも固体中でのＣｕの移動を阻止することができる。
以上説明したように本発明によれば、配線材料のエレクトロマイグレーション等の防止に多様な金属を用いることができる無電解メッキ方法を提供することが可能となる。
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を表すフロー図である。また、図２は図１の手順におけるウエハＷの断面を表す断面図である。
図１に示すように、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〜Ｓ１５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。
（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を表すフロー図である。また、図２は図１の手順におけるウエハＷの断面を表す断面図である。
図１に示すように、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〜Ｓ１５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。
（１）ウエハＷへの添加金属含有液の塗布（ステップＳ１１、図２（Ａ））
ウエハＷには適宜にトレンチ、ビア等の配線材料を埋め込むための溝１が形成され、この溝１に対応して添加金属含有液が塗布される。添加金属含有液が塗布されたら、必要に応じてウエハＷを回転等することでウエハＷ上から余分な添加金属含有液を除去する。
なお、溝１には必要に応じて、金属等の被覆が行われている。このような被覆金属あるいはウエハＷそのもの（被覆が行われていない場合）を構成する材料を下地材料ということとする。
ウエハＷには適宜にトレンチ、ビア等の配線材料を埋め込むための溝１が形成され、この溝１に対応して添加金属含有液が塗布される。添加金属含有液が塗布されたら、必要に応じてウエハＷを回転等することでウエハＷ上から余分な添加金属含有液を除去する。
なお、溝１には必要に応じて、金属等の被覆が行われている。このような被覆金属あるいはウエハＷそのもの（被覆が行われていない場合）を構成する材料を下地材料ということとする。
「添加金属含有液」は、添加金属（後述するアニールを経て配線材料（例えば、銅）の結晶粒界に編析する金属）のイオンを含有する溶液である。
添加金属として、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｐｔのいずれかを用いることができ、「添加金属含有液」はこれらの金属の塩を水（純水等）に溶解することで形成される。
添加金属含有液内での添加金属の含有量は、下地材料の電極電位に応じて調節される。下地材料が添加金属よりも電極電位が卑の場合には、そうでない場合よりも添加金属含有液に含まれる添加金属の濃度が大きくして、エレクトロマイグレーションをより効果的に阻止できるようになる。
なお、「添加金属含有液」は還元剤、錯化剤、安定剤、添加剤等を含む無電解メッキ液そのものであっても差し支えないが、無電解メッキ液であることを必須とせず、従い添加金属の無電解析出に必須の成分（還元剤等）を含まなくても差し支えない。
添加金属として、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｐｔのいずれかを用いることができ、「添加金属含有液」はこれらの金属の塩を水（純水等）に溶解することで形成される。
添加金属含有液内での添加金属の含有量は、下地材料の電極電位に応じて調節される。下地材料が添加金属よりも電極電位が卑の場合には、そうでない場合よりも添加金属含有液に含まれる添加金属の濃度が大きくして、エレクトロマイグレーションをより効果的に阻止できるようになる。
なお、「添加金属含有液」は還元剤、錯化剤、安定剤、添加剤等を含む無電解メッキ液そのものであっても差し支えないが、無電解メッキ液であることを必須とせず、従い添加金属の無電解析出に必須の成分（還元剤等）を含まなくても差し支えない。
塗布された添加金属含有液に含まれる添加金属は、ウエハＷに付着し、無電解メッキ膜３を生成する。このときの付着の仕方として、電極電位により以下の２つが考えられる。
１）下地材料（被覆金属等）が添加金属よりも電極電位が卑（下地材料が添加金属よりもイオン化傾向が大きい）の場合には、下地材料が添加金属含有液中に溶け出すことから、下地材料の一部が添加金属に置き換わり、場合により下地材料と添加金属との合金が形成される。
１）下地材料（被覆金属等）が添加金属よりも電極電位が卑（下地材料が添加金属よりもイオン化傾向が大きい）の場合には、下地材料が添加金属含有液中に溶け出すことから、下地材料の一部が添加金属に置き換わり、場合により下地材料と添加金属との合金が形成される。
２）下地材料が移動阻止金属よりも電極電位が貴（下地材料が添加金属よりもイオン化傾向が小さい）の場合には、下地材料が添加金属含有液中に溶け出すことはなく、添加金属が物理吸着等により下地材料上に付着することになる。
以上のように、下地材料と添加金属との電極電位により、ウエハＷに対する移動阻止金属の付着のメカニズムは異なるものの、ウエハＷへの添加金属の付着が行われる。
以上のように、下地材料と添加金属との電極電位により、ウエハＷに対する移動阻止金属の付着のメカニズムは異なるものの、ウエハＷへの添加金属の付着が行われる。
（２）ウエハＷの無電解メッキ（ステップＳ１２、図２（Ｂ））
ウエハＷに対して無電解メッキを行い、電極材料の無電解メッキ膜３を形成する。このとき、無電解メッキ膜３の析出は、下地材料を媒介として進行するが、下地材料と添加金属の酸化還元電位の関係によっては、添加金属も媒介として機能する。
この結果、ウエハＷ上に添加金属層２、無電解メッキ膜３の２層が形成される。
ウエハＷに対して無電解メッキを行い、電極材料の無電解メッキ膜３を形成する。このとき、無電解メッキ膜３の析出は、下地材料を媒介として進行するが、下地材料と添加金属の酸化還元電位の関係によっては、添加金属も媒介として機能する。
この結果、ウエハＷ上に添加金属層２、無電解メッキ膜３の２層が形成される。
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、グリオキシル酸、金属塩（硝酸第二コバルト等）、ジメチルアミンボラン、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。
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、グリオキシル酸、金属塩（硝酸第二コバルト等）、ジメチルアミンボラン、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。
（３）ウエハＷの洗浄（ステップＳ１３）
ウエハＷを純水等で洗浄し、無電解メッキ液を除去する。。
（４）ウエハＷの乾燥（ステップＳ１４）
ウエハＷに付着した水を除去し、ウエハＷを乾燥する。この除去は、ウエハＷを高速で回転することで行える。
（５）ウエハＷのアニール（ステップＳ１５）
ウエハＷをアニールする。具体的には、熱処理炉でウエハＷを所定の温度まで昇温、保持する。その結果、ウエハＷに配線材料の結晶粒界に添加金属が偏析した状態の拡散層４が形成される。
以上のようにして、配線材料（Ｃｕ）の結晶粒界に添加金属が偏析することで、配線材料のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーションを抑制することが可能となる。
ウエハＷを純水等で洗浄し、無電解メッキ液を除去する。。
（４）ウエハＷの乾燥（ステップＳ１４）
ウエハＷに付着した水を除去し、ウエハＷを乾燥する。この除去は、ウエハＷを高速で回転することで行える。
（５）ウエハＷのアニール（ステップＳ１５）
ウエハＷをアニールする。具体的には、熱処理炉でウエハＷを所定の温度まで昇温、保持する。その結果、ウエハＷに配線材料の結晶粒界に添加金属が偏析した状態の拡散層４が形成される。
以上のようにして、配線材料（Ｃｕ）の結晶粒界に添加金属が偏析することで、配線材料のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーションを抑制することが可能となる。
（無電解メッキに用いる無電解メッキ装置の詳細）
図３はステップＳ１３での無電解メッキに用いられる無電解メッキ装置１０の構成を示す一部断面図である。
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、添加金属含有液等種々の液体を含めることができる。
図３はステップＳ１３での無電解メッキに用いられる無電解メッキ装置１０の構成を示す一部断面図である。
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、添加金属含有液等種々の液体を含めることができる。
図３に示すように無電解メッキ装置１０は、ベース１１、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，液供給機構８０を有する。ここで、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と共に移動される。
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、かつモータ１２の回転軸を構成する。この結果、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。また、後述するようにカップ５０が上下に移動可能であることから、カップ５０の底に配置されているウエハチャック２０もカップ５０に伴って上下動を行う。
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、かつモータ１２の回転軸を構成する。この結果、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。また、後述するようにカップ５０が上下に移動可能であることから、カップ５０の底に配置されているウエハチャック２０もカップ５０に伴って上下動を行う。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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、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。
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、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、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。
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。
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、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。
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。
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。
（無電解メッキ工程の詳細）
図４は、無電解メッキ装置１０を用いてウエハＷに対して第１の実施形態に表した無電解メッキを行う手順の一例を表すフロー図である。このフロー図では図１で示したステップＳ１１〜Ｓ１４に相当する。また、図５から１２は、図４に表した手順で無電解メッキを行った場合において、各工程における無電解メッキ装置１０の状態を表した一部断面図である。以下、図４〜１２を用いてこの手順を詳細に説明する。
図４は、無電解メッキ装置１０を用いてウエハＷに対して第１の実施形態に表した無電解メッキを行う手順の一例を表すフロー図である。このフロー図では図１で示したステップＳ１１〜Ｓ１４に相当する。また、図５から１２は、図４に表した手順で無電解メッキを行った場合において、各工程における無電解メッキ装置１０の状態を表した一部断面図である。以下、図４〜１２を用いてこの手順を詳細に説明する。
（１）ウエハＷの保持（ステップＳ３１および図５）
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。
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。
（２）ウエハＷの前処理（ステップＳ３２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。
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。
（３）ウエハＷの加熱（ステップＳ３３および図７）
ウエハＷを添加金属含有液および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、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。
ウエハＷを添加金属含有液および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、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。
（４）添加金属含有液の供給（ステップＳ３４および図８）。
ノズルアーム６２から添加金属含有液Ｌ０を供給する。この添加金属含有液Ｌ０は液供給機構８０等によって温度調節されていることが好ましい。
さらに、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から余分な添加金属含有液を除去し、塗布される添加金属含有液の均一性を向上できる。
ウエハＷの上面に所望の温度に加熱された添加金属含有液を供給することでウエハＷに添加金属が付着する。
ノズルアーム６２から添加金属含有液Ｌ０を供給する。この添加金属含有液Ｌ０は液供給機構８０等によって温度調節されていることが好ましい。
さらに、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から余分な添加金属含有液を除去し、塗布される添加金属含有液の均一性を向上できる。
ウエハＷの上面に所望の温度に加熱された添加金属含有液を供給することでウエハＷに添加金属が付着する。
（５）メッキ液の供給（ステップＳ３５および図９）。
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（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。
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メッキ液を供給することでウエハＷにメッキ膜が形成される。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。
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（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。
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メッキ液を供給することでウエハＷにメッキ膜が形成される。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。
（６）ウエハＷの洗浄（ステップＳ３６および図１０）。
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添加金属含有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。
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添加金属含有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。
（７）ウエハＷの乾燥（ステップＳ３７および図１１）。
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。
（８）ウエハＷの除去（ステップＳ３８および図１２）。
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。
その後、ウエハＷは図１のステップＳ１５で示したように、熱処理装置等により適宜にアニール処理される。
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。
（８）ウエハＷの除去（ステップＳ３８および図１２）。
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。
その後、ウエハＷは図１のステップＳ１５で示したように、熱処理装置等により適宜にアニール処理される。
１…溝
２…添加金属層
３…無電解メッキ膜
４…拡散層
５…無電解メッキ膜
２…添加金属層
３…無電解メッキ膜
４…拡散層
５…無電解メッキ膜
Claims (3)
- 固体中での第１の金属元素の移動を阻止する第２の金属元素をイオンとして含む液体を用いて、基板に該第２の金属元素を付着させる金属元素付着ステップと、
前記第１の金属元素をイオンとして含む無電解メッキ液を用いて、前記金属元素付着ステップで前記第２の金属元素が付着した基板に無電解メッキ膜を形成する無電解メッキ膜形成ステップと、
前記無電解メッキ膜メッキ膜形成ステップで無電解メッキ膜が形成された基板にアニール処理を行うアニール処理ステップと、
を具備することを特徴とする無電解メッキ方法。 - 前記無電解メッキ膜形成ステップと前記アニール処理ステップとの間に、前記無電解メッキ膜が形成された基板に電解メッキ膜を形成する電解メッキ膜形成ステップ、
をさらに具備する特徴とする請求項１記載の無電解メッキ方法。 - 前記第１の金属がＣｕであり、前記第２の金属がＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｐｔのいずれかである、
ことを特徴とする請求項１記載の無電解メッキ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003288344A JP2005054257A (ja) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | 無電解メッキ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003288344A JP2005054257A (ja) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | 無電解メッキ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005054257A true JP2005054257A (ja) | 2005-03-03 |
Family
ID=34367017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003288344A Withdrawn JP2005054257A (ja) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | 無電解メッキ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005054257A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009127130A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Xerox Corp | チップレスｒｆｉｄへの適用のための印刷された導電性金属マーキングを作成するためのガルバニックプロセス |
| JP2013204107A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Kanto Gakuin | 無電解めっき方法および配線板 |
-
2003
- 2003-08-07 JP JP2003288344A patent/JP2005054257A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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