JP2013204071A - めっき処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板との密着性を向上させることができるめっき処理方法を提供する。
【解決手段】基板に対してめっき処理を施すめっき処理方法は、基板２に対して真空蒸着処理を施して基板２上に真空蒸着処理層２Ａを形成する工程と、基板２の真空蒸着処理層２Ａ上に密着層２１および触媒吸着層２２を順次設ける工程と、基板２の触媒吸着層２２上にバリア膜として機能する第１めっき層２３ａと、第２めっき層２３ｂとを有するめっき層積層体２３を形成する工程とを備えている。真空蒸着処理層２Ａによって基板２表面を円滑化させることができ、真空蒸着処理層２Ａは密着性を高める下地層として機能する。
【選択図】図２
【解決手段】基板に対してめっき処理を施すめっき処理方法は、基板２に対して真空蒸着処理を施して基板２上に真空蒸着処理層２Ａを形成する工程と、基板２の真空蒸着処理層２Ａ上に密着層２１および触媒吸着層２２を順次設ける工程と、基板２の触媒吸着層２２上にバリア膜として機能する第１めっき層２３ａと、第２めっき層２３ｂとを有するめっき層積層体２３を形成する工程とを備えている。真空蒸着処理層２Ａによって基板２表面を円滑化させることができ、真空蒸着処理層２Ａは密着性を高める下地層として機能する。
【選択図】図２
Description
本発明は基板に対してめっきを施すめっき処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体に関する。
近年、ＬＳＩなどの半導体装置は、実装面積の省スペース化や処理速度の改善といった課題に対応するべく、より一層高密度化することが求められている。高密度化を実現する技術の一例として、複数の配線基板を積層することにより三次元ＬＳＩなどの多層基板を作製する多層配線技術が知られている。
多層配線技術においては一般に、配線基板間の導通を確保するため、配線基板を貫通するとともに銅（Ｃｕ）などの導電性材料が埋め込まれた貫通ビアホールが配線基板に設けられている。導電性材料が埋め込まれた貫通ビアホールを作製するための技術の一例として、無電解めっき法が知られている。
配線基板を作製する具体的な方法として、凹部が形成された基板を準備し、次に、基板の凹部内にＣｕ拡散防止膜としてのバリア膜を形成し、このバリア膜上にシード膜を無電解Ｃｕめっきにより、形成する方法が知られている。その後凹部内に電解ＣｕめっきによりＣｕが埋め込まれ、Ｃｕが埋め込まれた基板は、化学機械研磨などの研磨方法によって薄膜化され、これによって、Ｃｕが埋め込まれた貫通ビアホールを有する配線基板が作製される。
上述した配線基板のうちバリア膜を形成する場合、基板に対して予め触媒を吸着させて触媒吸着層を形成しておき、この触媒吸着層上にめっき処理を施すことによりＣｏ−Ｗ−Ｂ層からなるバリア膜が得られる。バリア膜はその後、焼しめられて内部の水分が除去され、かつ金属間結合が強化される。
上述のようにＣｕ拡散防止膜としてのバリア膜は、めっき処理により形成され、その後に焼きしめられて、内部の水分除去および金属間結合が強化される。
上述のように、基板は凹部を有し、Ｃｕ拡散防止膜としてのバリア膜は、基板のうち凹部内面および凹部外側の基板外面に形成される。しかしながら基板外面に形成されたバリア膜は、基板処理時に基板に対して働く外力等により剥離されてしまうことがあり、この場合は製造された多層基板に不具合が生じてしまう。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板上にめっき処理によりバリア膜等のめっき層を形成した場合、とりわけ凹部外側の基板外面に形成されためっき層が基板から剥離することのないめっき処理方法、めっき処理システム、および記憶媒体を提供することを目的とする。
本発明は、基板に対してめっき処理を施すめっき処理方法において、基板を準備する工程と、基板に対して真空蒸着処理を施して、基板上に真空蒸着処理層を形成する工程と、基板に対してめっき液を用いてめっき処理を施して、真空蒸着処理層上に特定機能を有するめっき層を形成する工程とを備えたことを特徴とするめっき処理方法である。
本発明は、基板に対してめっき処理を施すめっき処理システムにおいて、基板に対して真空蒸着処理を施して、基板表面に真空蒸着処理層を形成する真空蒸着処理層形成部と、基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、真空蒸着処理層上に特定機能を有するめっき層を形成するめっき層形成部と、真空蒸着処理層形成部と、めっき層形成部との間で基板を搬送する基板搬送部と、真空蒸着処理層形成部、めっき層形成部および基板搬送部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするめっき処理システムである。
本発明は、めっき処理システムにめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、めっき処理方法は、基板を準備する工程と、基板に対して真空蒸着処理を施して、基板上に真空蒸着処理層を形成する工程と、基板に対してめっき液を用いてめっき処理を施して、真空蒸着処理層上に特定機能を有するめっき層を形成する工程とを備えたことを特徴とする記憶媒体である。
本発明によれば、基板に対して真空蒸着処理を施して基板上に真空蒸着処理層を形成し、基板に対してめっき処理を施して、この真空蒸着処理層上にめっき層を形成したので、真空蒸着処理層が基板上に下地層として形成され、この下地層としての真空蒸着処理層によって基板の表面が平滑化される。このため下地層としての真空蒸着処理層によって、めっき層を密着性良く基板上に形成することができ、基板処理時に基板に対して働く外力等によりめっき層が脱落したり剥離されことを防止することができる。
めっき処理システム
図１乃至図８により本発明の一実施の形態について説明する。
図１乃至図８により本発明の一実施の形態について説明する。
まず図１により本発明によるめっき処理システムについて述べる。
図１に示すように、めっき処理システム１０は半導体ウエハ等の凹部２ａを有する基板（シリコン基板）２に対してめっき処理を施すものである（図３（ａ）〜（ｇ）参照）。
このようなめっき処理システム１０は、基板２を収納したカセット（図示せず）が載置されるカセットステーション１８と、カセットステーション１８上のカセットから基板２を取り出して搬送する基板搬送アーム１１と、基板搬送アーム１１が走行する走行路１１ａとを備えている。
また走行路１１の一側に、基板２に対して真空蒸着処理を施して、基板２表面に真空蒸着処理層２Ａを形成する真空蒸着処理層形成部２７と、基板２の真空蒸着処理層２Ａ上にシランカップリング剤等のカップリング剤を吸着させて後述する密着層２１を形成する密着層形成部１２と、基板２の密着層２１上に触媒を吸着させて後述する触媒吸着層２２を形成する触媒吸着層形成部１３と、基板２の触媒吸着層２２上に後述するＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層２３ａ、２３ｂを形成するめっき層形成部１４とが配置されている。
また走行路１１の他側に、基板２に形成されためっき層２３ａ、２３ｂを焼きしめるめっき層焼きしめ部１５と、基板２に形成されためっき層２３ａ、２３ｂ上に、後述するシード膜として機能する無電解銅めっき層（無電解Ｃｕめっき層）２４を形成するための無電解Ｃｕめっき層形成部１６が配置されている。
まためっき層焼きしめ部１５に隣接して、基板２に形成された凹部２ａ内に、無電解Ｃｕめっき層２４をシード膜として電解銅めっき層（電解Ｃｕめっき層）２５を充てんするための電解Ｃｕめっき層形成部１７が配置されている。
なお、めっき層形成部１４において第１めっき層２３ａが形成された後、この第１めっき層２３ａがめっき層焼きしめ部１５において焼きしめられる。さらにめっき層形成部１４において、焼きしめられた第１めっき層２３ａ上に第２めっき層２３ｂが重ねて形成され、この第２めっき層２３ｂはめっき層焼きしめ部１５において焼きしめられる。
このようにして、基板２の触媒吸着層２２上に、第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとからなるめっき層積層体２３が形成される。
このような構成からなるめっき層積層体２３の第１めっき層２３ａおよび第２めっき層２３ｂは、いずれもＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する。
また上述しためっき処理システムの各構成部材、例えばカセットステーション１８、基板搬送アーム１１、真空蒸着処理層形成部２７、密着層形成部１２、触媒吸着層形成部１３、めっき層形成部１４、めっき層焼きしめ部１５、無電解Ｃｕめっき層形成部１６および電解Ｃｕめっき層形成部１７は、いずれも制御部１９に設けた記憶媒体１９Ａに記録された各種のプログラムに従って制御部１９で駆動制御され、これによって基板２に対する様々な処理が行われる。ここで、記憶媒体１９Ａは、各種の設定データや後述するめっき処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体１９Ａとしては、コンピューターで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。
次に真空蒸着処理層形成部２７、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する第１めっき層２３ａおよび第２めっき層２３ｂを形成するためのめっき層形成部１４、めっき層焼きしめ部１５および無電解Ｃｕめっき層形成部１６について更に述べる。
（真空蒸着処理層形成部２７）
このうち真空蒸着処理層形成部２７は図８に示すように、密閉された密閉ケーシング２７ａと、密閉ケーシング２７ａ内部に設けられ基板２を保持する基板ホルダ２７ｄと、基板ホルダ２７ｄに保持された基板２表面に対して蒸着される金属が貯えられている蒸発源２７Ａとを備えている。また密閉ケーシング２７ａには密閉ケーシング２７ａ内を真空引きする真空排気口２７ｂが設けられ、真空排気口２７ｂには図示しない真空ポンプが接続され、このため密閉ケーシング２７ａは真空室として機能する。
このうち真空蒸着処理層形成部２７は図８に示すように、密閉された密閉ケーシング２７ａと、密閉ケーシング２７ａ内部に設けられ基板２を保持する基板ホルダ２７ｄと、基板ホルダ２７ｄに保持された基板２表面に対して蒸着される金属が貯えられている蒸発源２７Ａとを備えている。また密閉ケーシング２７ａには密閉ケーシング２７ａ内を真空引きする真空排気口２７ｂが設けられ、真空排気口２７ｂには図示しない真空ポンプが接続され、このため密閉ケーシング２７ａは真空室として機能する。
また密閉ケーシング２７ａ内には、基板ホルダ２７ｄに保持された基板２と、蒸発源２７Ａとの間に配置されたシャッター２７ｃが設けられ、さらに基板ホルダ２７ｄ上方には基板ホルダ２７ｄを覆ってヒータ２７ｅが設けられている。
図８に示す真空蒸着処理層形成部２７において、基板２に対してＰＶＤ処理が施され、基板２上にＰＶＤ処理により真空蒸着処理層２Ａが形成される。
この場合、ＰＶＤ処理により基板２上に形成される真空蒸着処理層２Ａとしては、ＰｄまたはＲｕが蒸着されて形成された真空蒸着処理層、ＰｄＮまたはＲｕＮが蒸着されて形成された真空蒸着処理層、ＴｉまたはＴａが蒸着されて形成された真空蒸着処理層、ＴｉＮまたはＴａＮが蒸着されて形成された真空蒸着処理層、Ｒｕが蒸着されて形成された真空蒸着処理層が考えられる。
その他、真空蒸着処理層２Ａとしては、ＰｄとＰｄＮとの積層体、ＲｕとＲｕＮとの積層体、ＴｉとＴｉＮとの積層体、ＴａとＴａＮとの積層体のような処理層が考えられる。
また真空蒸着処理層形成部２７として、ＰＶＤ処理の代わりにＣＶＤ処理により基板２上に真空蒸着処理層２Ａを形成するＣＶＤ処理装置を用いることもできる。
ＣＶＤ処理装置を用いて基板２上に形成される真空蒸着処理層２Ａとしては、Ｒｕが蒸着されて形成された処理層が考えられる。
なお、真空蒸着処理層２Ａとしては、上記のような金属に限られることはなく真空蒸着処理層２Ａ上の各層との密着性を有し、かつ、無電解の反応が可能な金属であればよい。
このように真空蒸着処理層形成部２７において、基板２上に真空蒸着処理層２Ａを形成することにより、真空蒸着処理層２Ａが下地層として機能し、基板２表面を平滑化することができる。このため後述する真空蒸着処理層２Ａ上の各層、例えば密着層２１と基板２との密着性を高めることができる。
（めっき層形成部１４および無電解Ｃｕめっき層形成部１６）
次にめっき層形成部１４および無電解Ｃｕめっき層形成部１６について述べる。
次にめっき層形成部１４および無電解Ｃｕめっき層形成部１６について述べる。
めっき層形成部１４、および無電解Ｃｕめっき層形成部１６は、いずれも図５および図６に示すめっき処理装置１４、１６から構成することができる。
このようなめっき処理装置１４および１６は、図５および図６に示すとおりのものである。
すなわち、めっき処理装置１４、１６は、図５および図６に示すように、ケーシング１０１の内部で基板２を回転保持するための基板回転保持機構（基板収容部）１１０と、基板２の表面にめっき液や洗浄液などを供給する液供給機構３０，９０と、基板２から飛散しためっき液や洗浄液などを受けるカップ１０５と、カップ１０５で受けためっき液や洗浄液を排出する排出口１２４，１２９，１３４と、排出口に集められた液を排出する液排出機構１２０，１２５，１３０と、基板回転保持機構１１０、液供給機構３０，９０，カップ１０５、および液排出機構１２０，１２５，１３０を制御する制御機構１６０と、を備えている。
（基板回転保持機構）
このうち基板回転保持機構１１０は、図５および図６に示すように、ケーシング１０１内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸１１１と、回転軸１１１の上端部に取り付けられたターンテーブル１１２と、ターンテーブル１１２の上面外周部に設けられ、基板２を支持するウエハチャック１１３と、回転軸１１１を回転駆動する回転機構１６２と、を有している。このうち回転機構１６２は、制御機構１６０により制御され、回転機構１６２によって回転軸１１１が回転駆動され、これによって、ウエハチャック１１３により支持されている基板２が回転される。
このうち基板回転保持機構１１０は、図５および図６に示すように、ケーシング１０１内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸１１１と、回転軸１１１の上端部に取り付けられたターンテーブル１１２と、ターンテーブル１１２の上面外周部に設けられ、基板２を支持するウエハチャック１１３と、回転軸１１１を回転駆動する回転機構１６２と、を有している。このうち回転機構１６２は、制御機構１６０により制御され、回転機構１６２によって回転軸１１１が回転駆動され、これによって、ウエハチャック１１３により支持されている基板２が回転される。
（液供給機構）
次に、基板２の表面にめっき液や洗浄液などを供給する液供給機構３０，９０について、図５および図６を参照して説明する。液供給機構３０，９０は、基板２の表面に対してめっき処理を施すめっき液を供給するめっき液供給機構３０と、基板２の表面に洗浄処理液を供給する洗浄処理液供給機構９０と、を含んでいる。
次に、基板２の表面にめっき液や洗浄液などを供給する液供給機構３０，９０について、図５および図６を参照して説明する。液供給機構３０，９０は、基板２の表面に対してめっき処理を施すめっき液を供給するめっき液供給機構３０と、基板２の表面に洗浄処理液を供給する洗浄処理液供給機構９０と、を含んでいる。
図５および図６に示すように、吐出ノズル３２は、ノズルヘッド１０４に取り付けられている。またノズルヘッド１０４は、アーム１０３の先端部に取り付けられており、このアーム１０３は、上下方向に延伸可能となっており、かつ、回転機構１６５により回転駆動される支持軸１０２に固定されている。めっき液供給機構３０のめっき液供給管３３はアーム１０３の内側に配置されている。このような構成により、めっき液を、吐出ノズル３２を介して基板２の表面の任意の箇所に所望の高さから吐出することが可能となっている。
〔洗浄処理液供給機構９０〕
洗浄処理液供給機構９０は、後述するように基板２の洗浄工程において用いられるものであり、図５に示すように、ノズルヘッド１０４に取り付けられたノズル９２を含んでいる。この場合、ノズル９２から、洗浄処理液またはリンス処理液のいずれかが選択的に基板２の表面に吐出される。
洗浄処理液供給機構９０は、後述するように基板２の洗浄工程において用いられるものであり、図５に示すように、ノズルヘッド１０４に取り付けられたノズル９２を含んでいる。この場合、ノズル９２から、洗浄処理液またはリンス処理液のいずれかが選択的に基板２の表面に吐出される。
（液排出機構）
次に、基板２から飛散しためっき液や洗浄液などを排出する液排出機構１２０，１２５，１３０について、図５を参照して説明する。図５に示すように、ケーシング１０１内には、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５が配置されている。液排出機構１２０，１２５，１３０は、それぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集められる液を排出するものとなっている。
次に、基板２から飛散しためっき液や洗浄液などを排出する液排出機構１２０，１２５，１３０について、図５を参照して説明する。図５に示すように、ケーシング１０１内には、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５が配置されている。液排出機構１２０，１２５，１３０は、それぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集められる液を排出するものとなっている。
図５に示すように、めっき液排出機構１２０，１２５は、流路切換器１２１，１２６により切り替えられる回収流路１２２，１２７および廃棄流路１２３，１２８をそれぞれ有している。このうち回収流路１２２，１２７は、めっき液を回収して再利用するための流路であり、一方、廃棄流路１２３，１２８は、めっき液を廃棄するための流路である。なお図２に示すように、処理液排出機構１３０には廃棄流路１３３のみが設けられている。
また図５および図６に示すように、基板収容部１１０の出口側には、めっき液３５を排出するめっき液排出機構１２０の回収流路１２２が接続され、この回収流路１２２のうち基板収容部１１０の出口側近傍に、めっき液３５を冷却する冷却バッファ１２０Ａが設けられている。
（めっき層焼きしめ部１５）
次にめっき層焼きしめ部１５について述べる。
次にめっき層焼きしめ部１５について述べる。
めっき層焼きしめ部１５は、図７に示すように、密閉された密閉ケーシング１５ａと、密閉ケーシング１５ａ内部に配置されたホットプレート１５Ａとを備えている。
めっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａには、基板２を搬送するための搬送口（図示せず）が設けられ、また密閉ケーシング１５ａ内にはＮ２ガス供給口１５ｃからＮ２ガスが供給される。
同時に密閉ケーシング１５ａ内は排気口１５ｂにより排気され、密閉ケーシング１５ａ内をＮ２ガスで充満させることにより、密閉ケーシング１５ａ内を不活性雰囲気に保つことができる。
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図２および図３により説明する。
まず前工程において、半導体ウエハ等からなる基板（シリコン基板）２に対して凹部２ａが形成され、凹部２ａが形成された基板２が本発明によるめっき処理システム１０内に搬送される。
ここで基板２に凹部２ａを形成する方法としては、従来公知の方法から適宜採用することができる。具体的には、例えば、ドライエッチング技術として、弗素系又は塩素系ガス等を用いた汎用的技術を適用できるが、特にアスペクト比（孔の深さ／孔の径）の大きな孔を形成するには、高速な深掘エッチングが可能なＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching：誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）の技術の採用した方法をより好適に採用でき、特に、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を用いたエッチングステップとＣ4Ｆ8などのテフロン系ガスを用いた保護ステップとを繰り返しながら行うボッシュプロセスと称される方法を好適に採用できる。
次に、めっき処理システム１０の真空蒸着処理層形成部２７において、凹部２ａを有する基板２上に真空蒸着処理層２Ａが形成される（図２および図３（ａ））。
上述のように、真空蒸着処理層形成部２７においては、基板２に対してＰＶＤ処理が施され、このＰＶＤ処理により基板２上に真空蒸着処理層２Ａが形成される。
しかしながら基板２に対してＣＶＤ処理を施すことにより、基板２上に真空蒸着処理層２Ａを形成してもよい。
このように基板２上に真空蒸着処理層２Ａを形成することにより、真空蒸着処理層２Ａが下地層として機能し、基板２表面を平滑化させて、その後基板２上に形成される各層と基板２との密着性を向上させることができる。
次に基板２は基板搬送アーム１１によって密着層形成部１２へ送られる。
その後、密着層形成部１２内において、凹部２ａを有する基板２の真空蒸着処理層２Ａ上に密着層２１が形成される（図２および図３（ｂ））。
密着層形成部１２は加熱部を有する真空室（図示せず）を有し、この密着層形成部１２内において、凹部２ａを有する基板２の真空蒸着処理層２Ａ上にシランカップリング剤等のカップリング剤が吸着され、このようにして基板２上に密着層２１が形成される（ＳＡＭ処理）。シランカップリング剤を吸着させて形成された密着層２１は、後述する触媒吸着層２２と基板２との密着性を向上させるものである。
密着層形成部１２において密着層２１が形成された基板２は、基板搬送アーム１１によって触媒吸着層形成部１３へ送られる。そしてこの触媒吸着層形成部１３において、基板２の密着層２１上に、例えば触媒となるｐｄイオンが吸着されて触媒吸着層２２が形成される（図３（ｃ））。
触媒吸着処理としては、例えば、基板２に対して塩化パラジウム水溶液をノズルにより吹付け、触媒となるＰｄイオンを基板２の表面に吸着させる処理を採用することができる。具体的には、基板２に対して塩化スズ溶液を吹付け、スズイオンを基板２表面に吸着し、次に、基板２に塩化パラジウム水溶液を吹付けてスズイオンをＰｄイオンと置換してＰｄイオンを吸着させ、さらに、基板２に水酸化ナトリウムを吹付けて余分なスズイオンを取り除く。
このように、触媒吸着形成部１３において基板２上に触媒吸着層２２を形成した後、基板２は基板搬送アーム１１によってめっき層形成部１４へ送られる。
次にめっき層形成部１４において、基板２の触媒吸着層２２上に、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する第１めっき層２３ａが形成される（図３（ｄ）の２３および図４）。
この場合、めっき層形成部１４は、図５および図６に示すようなめっき処理装置からなり、基板２の触媒吸着層２２上に無電解めっき処理を施すことにより第１めっき層２３ａを形成することができる。
めっき層形成部１４において第１めっき層２３ａを形成する場合、めっき液としては、例えばＣｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を用いることができ、めっき液の温度は４０〜７０℃に保たれている。
Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を基板２上に供給することにより、基板２の触媒吸着層２２上に無電解めっき処理により、Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含む第１めっき層２３ａが形成される。
次に触媒吸着層２２上に第１めっき層２３ａが形成された基板２は、基板搬送アーム１１により、めっき層形成部１４からめっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内へ送られる。そして、このめっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内において、基板２は、Ｎ２ガスが充てんされた不活性雰囲気中でホットプレート１５Ａ上で加熱される。このようにして基板２の第１めっき層２３ａが焼きしめられる（Ｂａｋｅ処理）。
めっき層焼きしめ部１５において、第１めっき層２３ａを焼きしめる際の焼きしめ温度は、１５０〜２００℃、焼きしめ時間は１０〜３０分となっている。
このように基板２上の第１めっき層２３ａを焼きしめることにより、第１めっき層２３ａ内の水分を外方へ放出することができ、同時に第１めっき層２３ａ内の金属間結合を高めることができる。
次にめっき層焼きしめ部１５において加熱された基板２は、基板搬送アーム１１により再びめっき層形成部１４へ送られる。その後めっき層形成部１４において、基板２に対して無電解めっき処理が施され、第１めっき層２３ａ上に自己触媒めっき作用により第２めっき層２３ｂが形成される。
基板２の第１めっき層２３ａ上に第２めっき層２３ｂを形成する場合、第１めっき層２３ａを形成する場合と同様、めっき液としてＣｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を用いることができ、めっき液の温度も第１めっき層２３ａを形成する場合と同様、４０〜７０℃に保たれている。
なお、めっき層形成部１４において第２めっき層２３ｂを形成する際、第１めっき層２３ａを形成する場合と異なり、Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液の代わりに、めっき液としてＣｏ−Ｗ−Ｐを含むめっき液を用い、めっき温度を４０〜８０℃に設定することもできる。
いずれにしても、第２めっき層２３ｂを形成する場合、第１めっき層２３ａと同様の金属（Ｃｏ−Ｗ）を含むめっき液が用いられ、このようにして形成された第２めっき層２３ｂもＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能する。
次にめっき層形成部１４において第２めっき層２３ｂが形成された基板２は、基板搬送アーム１１によってめっき層形成部１４からめっき層焼きしめ部１５へ再び送られる。そしてめっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内で、基板２はホットプレート１５Ａにより加熱され、第２めっき層２３ｂの焼きしめが行なわれる。
第２めっき層２３ｂを焼きしめる場合の焼きしめ温度および焼きしめ時間は、第１めっき層２３ａの焼きしめる場合の焼きしめ温度および焼きしめ時間と略同一となっている。しかしながら、第２めっき層２３ｂに対する焼きしめ温度および焼きしめ時間を第１めっき層２３ａに対する焼きしめ温度および焼きしめ時間と異なるように設定してもよい。
基板２上の第２めっき層２３ｂを焼きしめることにより、第２めっき層２３ｂ内の水分を外方へ放出することができ、同時に第２めっき層２３ｂ内の金属間結合を高めることができる。
このようにして、基板２上に第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂからなり、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層積層体２３を形成することができる。
一般にめっき層２３ａ、２３ｂを焼きしめることにより、めっき層２３ａ、２３ｂ間の金属間結合を高めることができるが、焼きしめられるめっき層の層厚が大きい場合、下地層とめっき層との間でめっき層の形状変化に伴なう応力が生じる。
本実施の形態によれば、バリア膜として機能するめっき層積層体２３は、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第１めっき層２３ａと、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層２３ｂとからなるため、第１回目あるいは第２回目の焼きしめ工程において焼きしめられるめっき層の厚みをめっき層積層体２３全体に比べて小さくすることができる。
このため各々のめっき層２３ａ、２３ｂの焼きしめ時に下地層（例えば触媒吸着層２２）との間に生じる応力を小さくして、めっき層２３ａ、２３ｂと下地層との間の密着性を高めることができる。
なお、めっき層積層体２３は、第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとを有する場合に限らず、第１めっき層２３ａおよび第２めっき層２３ｂに加えて更に追加の第３めっき層および第４めっき層を有していてもよい。
このようにしてバリア膜として機能するめっき層積層体２３が形成された基板２は、その後基板搬送アーム１１により無電解Ｃｕめっき層形成部１６に送られる。
次に無電解Ｃｕめっき層形成部１６において、基板２のめっき層積層体２３上に、電解Ｃｕめっき層２５を形成するためのシード膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４が形成される（図３（ｅ））。
この場合、無電解Ｃｕめっき層形成部１６は、図５および図６に示すようなめっき処理装置からなり、基板２のめっき層積層体２３上に無電解めっき処理を施すことにより、無電解Ｃｕめっき層２４を形成することができる。
無電解Ｃｕめっき層形成部１６において形成された無電解Ｃｕめっき層２４は、電解Ｃｕめっき層２５を形成するためのシード膜として機能するものであり、無電解Ｃｕめっき層形成部１６において用いられるめっき液には、銅イオン源となる銅塩、例えば硫酸銅、硝酸銅、塩化銅、臭化銅、酸化銅、水酸化銅、ピロリン酸銅などが含まれている。まためっき液には、銅イオンの錯化剤および還元剤がさらに含まれている。まためっき液には、めっき反応の安定性や速度を向上させるための様々な添加剤が含まれていてもよい。
このようにして無電解Ｃｕめっき層２４が形成された基板２は、基板搬送アーム１１により、電解Ｃｕめっき層形成部１７へ送られる。なお、無電解Ｃｕめっき層２４が形成された基板２を焼きしめ部１５に送って焼きしめた後、電解Ｃｕめっき層形成部１７へ送ってもよい。次に電解Ｃｕめっき層形成部１７において、基板２に対して電解Ｃｕめっき処理が施され、基板２の凹部２ａ内に無電解Ｃｕめっき層２４をシード膜として電解Ｃｕめっき層２５が充てんされる（図３（ｆ））。
その後基板２は、めっき処理システム１０から外方へ排出され、基板２の裏面側（凹部２ａと反対側）が化学機械研磨される（図３（ｇ））。
以上のように本実施の形態によれば、基板２上に真空蒸着処理層２Ａを形成することにより、真空蒸着処理層２Ａが下地層として機能し、基板２表面を平滑化させることができる。このため真空蒸着処理層２Ａ上に形成された密着層２１と基板２との密着性を向上させ、このことにより基板２上にバリア膜として機能するめっき層積層体２３あるいはシード膜として機能する無電解めっき層２４と、基板２との密着性を高めることができる。このことにより、バリア膜として機能するめっき層積層体２３あるいはシード膜として機能する無電解めっき層２４が基板２から剥れることはない。
ところで、上述のように基板２は凹部２ａを有している。真空蒸着処理層形成部２７において、真空蒸着処理を施した場合、図１０（ａ）に示すように、真空蒸着処理層２Ａが凹部２ａ内面全域に形成されることもあるが、真空蒸着処理層２Ａが凹部２ａ内面全域まで届かず、真空蒸着処理層２Ａが凹部２ａ外側の基板２外面および凹部２ａ内面の上部のみに形成されることがある（図１０（ｂ）参照）。あるいは、真空蒸着処理層２Ａが凹部２ａ外側の基板２外面のみに形成されることもある（図示せず）。
基板２の搬送中、基板２に対して外力が加わることがあり、このような外力は基板２の外側表面に加わることになる。図１０（ｂ）において、少なくとも基板２のうち凹部２ａ外側の基板２外面に、下地層としての真空蒸着処理層２Ａが形成されている。このため、基板２の外側の外面に外力が加わったとしても、真空蒸着処理層２Ａが、密着層２１、めっき層積層体２３および無電解Ｃｕめっき層２４と、基板２との密着性を向上させて、これら密着層２１、めっき層積層体２３および無電解Ｃｕめっき層２４が基板２から脱落したり剥離することを防止することができる。
また本実施の形態によれば、バリア膜として機能するめっき層積層体２３を、第１回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られ第１めっき層２３ａと、第２回目のめっき層の形成工程およびめっき層の焼きしめ工程により得られた第２めっき層２３ｂとから構成した。このため各々のめっき層２３ａ、２３ｂの焼きしめ時に生じる下地層との応力を小さく抑えて、下地層の密着性を向上させることができる。
変形例
次に本発明の変形例について述べる。上記実施の形態において、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層積層体２３が、第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとを有する例を示したが、これに限らずシート膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４を第１めっき層２４ａと第２めっき層２４ｂとを有するめっき層積層体２４から構成してもよい（図８）。
次に本発明の変形例について述べる。上記実施の形態において、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層積層体２３が、第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとを有する例を示したが、これに限らずシート膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４を第１めっき層２４ａと第２めっき層２４ｂとを有するめっき層積層体２４から構成してもよい（図８）。
この場合、無電解Ｃｕめっき層２４の第１めっき層２４ａは、無電解Ｃｕめっき形成部１６において第１回目のめっき層の形成工程により形成された後、めっき層焼きしめ部１５において第１回目のめっき層の焼きしめ工程により焼きしめられる。また第２めっき層２４ｂは無電解Ｃｕめっき形成部１６において第２回目のめっき層の形成工程により形成された後、めっき層焼きしめ部１５において第２回目のめっき層の焼きしめ工程により焼きしめられる。このようにして第１めっき層２４ａと第２めっき層２４ｂとを有し、電解Ｃｕめっき層２５のシード膜として機能するめっき層積層体２４が得られる。
また基板２上に形成された真空蒸着処理層２Ａ上に密着層２１と触媒吸着層２２を設け、この触媒吸着層２２上にバリア膜として機能するめっき層積層体２３を設けた例を示したが、基板２上の真空蒸着処理層２Ａ上に密着層２１と触媒吸着層２２を設けることなく、バリア膜として機能するめっき層積層体２３を設けてもよい。
またシード膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４の下方に、バリア膜として機能する第１めっき層２３ａと第２めっき層２３ｂとを有するめっき層積層体２３を設けた例を示したが、このめっき層積層体２３の代わりにバリア膜として機能する単一層からなるめっき層２３を設けてもよい。
またシード膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４の下方に、必ずしもバリア膜として機能するめっき層積層体２３を設ける必要はない。
すなわち、図１１に示すように、凹部２ａを有する基板２上に真空蒸着処理層２Ａを設けるとともに、真空蒸着処理層２Ａ上に密着層２１および触媒吸着層２２を設け、触媒吸着層２２上にバリア膜を設けることなく、触媒めっき作用によりシード膜としての無電解Ｃｕめっき層２４を設けてもよい。
ここで図１１は図３（ｆ）に対応する図であり、図１１に示すように、基板２の凹部２ａ内に無電解Ｃｕめっき層２４をシード膜として電解Ｃｕめっき層２５が充てんされている。
２ 基板
２Ａ 真空蒸着処理層
２ａ 凹部
１０ めっき処理システム
１１ 基板搬送アーム
１２ 密着層形成部
１３ 触媒吸着層形成部
１４ めっき層形成部
１５ めっき層焼きしめ部
１５Ａ ホットプレート
１５ａ 密閉ケーシング
１５ｂ 排気口
１５ｃ Ｎ２ガス供給口
１６ 無電解Ｃｕめっき層形成部
１７ 電解Ｃｕめっき層形成部
１８ カセットステーション
１９ 制御部
１９Ａ 記憶媒体
２１ 密着層
２２ 触媒吸着層
２３ めっき層積層体
２３ａ 第１めっき層
２３ｂ 第２めっき層
２４ 無電解Ｃｕめっき層
２５ 電解Ｃｕめっき層
２７ 真空蒸着処理層形成部
２Ａ 真空蒸着処理層
２ａ 凹部
１０ めっき処理システム
１１ 基板搬送アーム
１２ 密着層形成部
１３ 触媒吸着層形成部
１４ めっき層形成部
１５ めっき層焼きしめ部
１５Ａ ホットプレート
１５ａ 密閉ケーシング
１５ｂ 排気口
１５ｃ Ｎ２ガス供給口
１６ 無電解Ｃｕめっき層形成部
１７ 電解Ｃｕめっき層形成部
１８ カセットステーション
１９ 制御部
１９Ａ 記憶媒体
２１ 密着層
２２ 触媒吸着層
２３ めっき層積層体
２３ａ 第１めっき層
２３ｂ 第２めっき層
２４ 無電解Ｃｕめっき層
２５ 電解Ｃｕめっき層
２７ 真空蒸着処理層形成部
Claims (12)
- 基板に対してめっき処理を施すめっき処理方法において、
基板を準備する工程と、
基板に対して真空蒸着処理を施して、基板上に真空蒸着処理層を形成する工程と、
基板に対してめっき液を用いてめっき処理を施して、真空蒸着処理層上に特定機能を有するめっき層を形成する工程とを備えたことを特徴とするめっき処理方法。 - めっき層は、Ｃｕ拡散防止膜としての機能を有することを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。
- めっき層は、電解Ｃｕめっき層形成用のシード膜としての機能を有することを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。
- めっき層を形成する前に、基板上に触媒を吸着させて触媒吸着層を形成することを特徴とする請求項２記載のめっき処理方法。
- 触媒吸着層を形成する前に、基板の真空蒸着処理層上にカップリング剤を吸着させて密着層を形成することを特徴とする請求項４記載のめっき処理方法。
- 真空蒸着処理層はＰＶＤ処理層からなることを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。
- 真空蒸着処理層はＣＶＤ処理層からなることを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。
- 基板は凹部を有し、真空蒸着処理層は少なくとも凹部外側の基板外面に形成されることを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。
- 基板に対してめっき処理を施すめっき処理システムにおいて、
基板に対して真空蒸着処理を施して、基板表面に真空蒸着処理層を形成する真空蒸着処理層形成部と、
基板上にめっき液を用いてめっき処理を施して、真空蒸着処理層上に特定機能を有するめっき層を形成するめっき層形成部と、
真空蒸着処理層形成部と、めっき層形成部との間で基板を搬送する基板搬送部と、
真空蒸着処理層形成部、めっき層形成部および基板搬送部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするめっき処理システム。 - めっき層を形成する前に基板上に触媒を吸着させて触媒吸着層を形成する触媒吸着層形成部を設けたことを特徴とする請求項９記載のめっき処理システム。
- 触媒吸着層を形成する前に基板上にカップリング剤を吸着させて密着層を形成する密着層形成部を設けたことを特徴とする請求項１０記載のめっき処理システム。
- めっき処理システムにめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
めっき処理方法は、
基板を準備する工程と、
基板に対して真空蒸着処理を施して、基板上に真空蒸着処理層を形成する工程と、
基板に対してめっき液を用いてめっき処理を施して、真空蒸着処理層上に特定機能を有するめっき層を形成する工程とを備えたことを特徴とする記憶媒体。
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