JP3985857B2

JP3985857B2 - 無電解めっき装置及び無電解めっき方法

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Publication number: JP3985857B2
Application number: JP2001268640A
Authority: JP
Inventors: 新明王; 明久本郷
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: JP2003073846A

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無電解めっき方法に関し、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のに使用される無電解めっき装置及び無電解めっき方法に関する。
【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−ほう素めっき、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、基板等の被処理材を下向き（フェースダウン）で保持する上下動自在な保持部とを有し、この保持部で保持した被処理材をめっき槽内のめっき液に浸漬させるようにしたものや、基板等の被処理材を上向き（フェースアップ）に保持する保持部と、この保持部で保持した被処理材の上面（被めっき面）に無電解めっき液を供給するめっき液供給部（ノズル）とを有し、この保持部で保持した被処理材の上面に沿って無電解めっき液を流す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ＳｉＯ_２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ＳｉＯ_２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）、さら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）などがあるが、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、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、被処理材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】
しかしながら、従来の無電解めっき装置は、一般にヒータを内蔵した保持部の上面または下面に基板等の被処理材を密着させて保持し、ヒータを介して被処理材を加熱した状態で、被処理材の被めっき面に所定の温度に加熱した無電解めっき液を接触させるようにしていた。このため、被処理材の凹凸や保持部の面粗度等の影響で、被処理材と保持部との間に空気溜まりが発生して、この空気溜まりが断熱材として作用する等、共に固体である被処理材と保持部と間の熱伝導に大きなばらつきが生じ、しかも、保持部の表面には、一般に熱伝導率の悪いテフロン（商標名）等のシートが貼着されているため、被処理材の全面における温度が一様にならず、温度均一性に問題があった。
【００１０】
つまり、無電解めっきのレートや膜質は、無電解めっき液の温度に依存するところが大きく、被処理材の全面に亘る膜厚の均一性を確保するためには、めっき液の温度を被処理材の全面に亘って±１℃の範囲でコントロールすることが望まれる。しかし、例えばフェースダウン方式を採用した無電解めっき装置では、めっきする前、被処理材を保持する保持部材が常温であるため、めっき初期段階において、被処理材の保持部材に接触する部分に局所的に遅い温度上昇が生じ、またフェースアップ方式を採用した無電解めっき装置では、被めっき面に到達するめっき液を所定の温度を維持するのが難しい等、従来の無電解めっき装置にあっては、めっき中に被処理材に接触するめっき液に±５℃程度の温度のばらつきが生じて、この要求に応えることが困難であった。このように、被処理材の全面における温度が一様にならず、温度均一性に問題があることは、電解めっき装置にあっても同様であった。
【００１１】
更に、フェースダウン方式を採用した無電解めっき装置では、めっき時に発生する水素が被めっき面から離脱しにくいため、めっきできないことが発生するばかりでなく、めっきの出来具合は、めっき流量や被処理材の回転数などの流れ因子に敏感に左右されてしまうという問題を有し、また、フェースアップ方式を採用した無電解めっき装置では、めっきの出来具合は、めっき液供給部（ノズル）の動作に敏感に左右されるといった問題があった。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、めっき時に発生する水素を容易に被めっき面から離脱させて、めっきが容易なフェースアップ方式を採用し、しかも被処理材の被めっき面により均一なめっき膜を容易に形成できるようにした無電解めっき装置及び無電解めっき方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽と、被処理材の裏面及び外周部をシールし露出させた被めっき面を上向きにして被処理材を保持する保持部と、前記保持部で保持した被処理材を前記めっき槽内のめっき液で保持部と共に予熱しつつ下降させて前記めっき槽中のめっき液中に浸漬させる手段を有することを特徴とする無電解めっき装置である。
これにより、いわゆるフェースアップ方式を採用し、しかも、被処理材の裏面及び外周部をシールした状態で、被処理材をめっき液に浸漬させてめっきを行うことで、めっき時に発生する水素を容易に被めっき面から離脱させ、かつ安定しためっきを行うことができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記保持部は、リング状の支持枠と、保持部で被処理材を保持した時に該被処理材の裏面を覆うように前記支持体の内部に張設した薄膜状の熱伝導体を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装置である。
これにより、保持部で被処理材を保持した状態で、被処理材をめっき液に浸漬させる際に、めっき液の熱を熱伝導体から保持部で保持した被処理材に伝導して加熱することができる。ここで、熱伝導体として、薄肉状のものを使用して、熱伝導体が被処理材の裏面の凹凸に追従するようにして、接触面積を増大させて効率よく被処理材への熱伝導を行い、しかも熱容量が大きな流体を熱源に利用することで、被処理材を短時間でより均一に加熱することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記保持部は、前記めっき槽内のめっき液に前記熱伝導体を接触させて、該保持部で保持した被処理材を保持部と共に予熱する予熱位置と、被処理材を前記めっき槽内のめっき液中に浸漬させてめっきを行うめっき位置に停止することを特徴とする請求項２記載の無電解めっき装置である。
これにより、被処理材を保持した保持部を予熱位置で停止させて、被処理材が安定した温度となるまで予熱し、被処理材の温度が安定した後、保持部をめっき位置に移してめっきを行うことで、被処理材に局所的な温度上昇の遅れが生じることを防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記めっき槽は、めっき槽底部からめっき槽内にめっき液を導入し、めっき槽の上部からめっき液をオーバーフローさせ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のいずれか一項に記載の無電解めっき装置である。これにより、各成分の濃度や液温度を調整しためっき液をめっき槽内に順次導入し排出することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記めっき槽の上方を気密的に包囲するチャンバと、前記チャンバ内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段とを更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無電解めっき装置である。このように、不活性ガス雰囲気とすることで、めっき液の溶存酸素濃度のめっき膜への影響をなくすことができる。この不活性ガスは、例えばＮ_２ガスである。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、被処理材の裏面及び外周部をシールし露出させた被めっき面を上向きにして被処理材を保持部で保持し、この保持部で保持した被処理材を保持部と共にめっき槽内のめっき液で予熱し、この予熱した被処理材を下降させ、めっき槽内のめっき液中に浸漬させて被処理材の被めっき面に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。
請求項７に記載の発明は、被処理材の裏面を熱伝導体で覆って被処理材を保持部で保持し、この熱伝導体をめっき槽内のめっき液に接触させて被処理材を保持部と共に予熱することを特徴とする請求項６記載の無電解めっき方法である。
【００２０】
【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ＳｉＯ_２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。
【００２１】
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。
【００２２】
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の上端開口部に配置され、半導体ウエハ等の基板（被処理材）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）にして保持する基板保持部１６を有している。
【００２３】
めっき槽１４は、槽底部の中央部にめっき液導入孔１８を有し、このめっき液導入孔１８は、めっき液供給管２０に接続されている。このめっき液供給管２０には、この内部を通過するめっき液１２を所定の温度、例えば６０℃に加熱するヒータ２２が備えられている。めっき槽１４の上部には、溢流堰２４が設けられ、この溢流堰２４の外側にめっき液排出路２６が形成されている。そして、このめっき液排出路２６は、めっき槽１４の内部を上下に貫通して延びるめっき液排出孔２８に連通している。
【００２４】
これにより、めっき液１２は、めっき液供給管２０からめっき槽１４の内部に導入され、この導入の過程でヒータ２２によって所定の温度に加熱される。そして、めっき槽１４内のめっき１２が所定の量に達すると、めっき液１２は、溢流堰２４をオーバーフローしてめっき液排出路２６内に流入し、めっき液排出孔２８から外部に排出される。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。
【００２５】
基板保持部１６は、基板ステージ３０と基板ホルダ３２とから主に構成されている。この基板ステージ３０は、略円筒状のハウジング３４と、このハウジング３４の下端に連結されたリング状の支持枠３６を有し、更に、この支持枠３６の内部に、薄膜状の熱伝導体３８が該熱伝導体３８の周縁部を支持枠３６に貼着して張設されている。支持枠３６の上面には、この支持枠３６で基板Ｗを支持する際に、この基板Ｗの案内となるテーパ面４０ａを内周面に有する突部４０が設けられ、支持枠３６の内径は、この支持枠３６で支持する基板Ｗの外径より僅かに小さく設定されている。更に、支持枠３６の突部４０の内側に位置する上面と、熱伝導体３８の上面が同一平面となるようになっている。また、支持枠３６の突部４０の外方には、上下に貫通する貫通孔４２が設けられている。
【００２６】
一方、基板ホルダ３２は、基板ステージ３０のハウジング３４の内部に配置される円筒状の筒状体４４と、この筒状体４４の下端に連結した内方に延出するリング状の爪部４６を有し、この爪部４６の下面の基板ステージ３０の支持枠３６で基板Ｗを支持した時に基板Ｗの周縁部に対応する位置と、突部４０の上面に対応する位置に、リング状のシール材４８ａ，４８ｂが同心状に取付けられている。更に、筒状体４４の高さ方向に沿った所定の位置には、この内外に連通する連通孔５０が設けられている。
【００２７】
また、モータ５２の駆動に伴って、上下動及び回転する円板状の支持体５４が備えられ、この支持体５４の下面周縁部に基板ステージ３０のハウジング３４が連結され、更に、この支持体５４に基板ホルダ３２を上下動させる上下動シリンダ５６が取付けられている。これにより、上下動シリンダ５６の作動に伴って、基板ホルダ３２が基板ステージ３０に対して相対的に上下動し、またモータ５２の駆動に伴って、基板ステージ３０と基板ホルダ３２とが一体となって上下動及び回転するようになっている。
【００２８】
この基板保持部１６によれば、基板ホルダ３２を基板ステージ３０に対して相対的に上昇させた状態で、基板ステージ３０の支持枠３６の上面に基板Ｗを落し込んで載置保持し、この状態で基板ホルダ３２を基板ステージ３０に対して相対的に下降させることで、シール材４８ａ，４８ｂを支持枠３６で保持した基板Ｗの周縁部と支持枠３６の突部４０の上面にそれぞれ圧接させ、基板Ｗの外周部及び裏面をシールして基板Ｗを保持することができる。そして、このように、基板保持部１６で基板Ｗを保持した状態で、モータ５２を介して、基板保持部１６を上下動及び回転させることができる。
【００２９】
このように、基板Ｗを基板保持部１６で保持すると、基板Ｗの裏面は、熱伝導体３８で覆われ、基板Ｗの外周部は、基板ステージ３０の支持枠３６とシール材４８ａ，４８ｂを介してシールされる。このため、基板保持部１６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。
【００３０】
しかも、基板保持部１６で保持した基板Ｗの周囲を筒状体４４で包囲し、この筒状体４４の高さ方向に沿った所定の位置に連通孔５０を設けることで、基板Ｗを保持したまま、基板保持部１６を下降させた際、めっき槽１４内に保持しためっき液１２の液面が、この連通孔５０に達するまでは、めっき液１２が筒状体４４の内方、即ち、基板Ｗの被めっき面（上面）に流入することがなく、連通孔５０に達した時に、連通孔５０から筒状体４４の内方に流入して、基板Ｗの被めっき面がめっき液に浸漬される。
【００３１】
この時、めっき液１２が連通孔５０から筒状体４４の内方に流入する前に、基板ステージ３０の支持枠３６及び熱伝導体３８がめっき槽１４内のめっき液１２に接触し、このめっき液１２自体の熱により、基板保持部１６で保持した基板Ｗ及び支持枠３６が加熱（予熱）される。ここで、熱伝導体３８として、薄肉状のものを使用し、熱伝導体３８が基板Ｗの裏面の凹凸に容易に追従するようにして、接触面積を増大させて効率よく基板Ｗへの熱伝導を行い、しかも熱容量が大きな流体（めっき液）を熱源に利用することで、基板Ｗを短時間でより均一に加熱することができる。
【００３２】
この基板Ｗの加熱（予熱）に際し、必要に応じて、基板保持部１６を、図２に示す予熱位置、即ち基板ステージ３０の下面がめっき槽１４内のめっき液１２に接触し、このめっき液１２の液面が筒状体４４に設けた連通孔５０の下方に位置する位置に停止させる。つまり、基板保持部１６を停止させることなく、図３に示すめっき位置まで下降させると、基板Ｗ及び支持枠３６を十分に加熱できない場合には、基板保持部１６を予熱位置に停止させ、基板Ｗ及び支持枠３６が安定した温度となるまでめっき液１２自体の熱で予熱し、基板Ｗ及び支持枠３６の温度が安定した後、基板保持部１６を、図３に示すめっき位置まで下降させる。
【００３３】
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内に所定の温度、例えば６０℃に加熱しためっき液１２を導入し溢流堰２４からオーバールローさせておく。一方、基板保持部１６をめっき槽１４に対して相対的に上昇させ、更に基板ホルダ３２を基板ステージ３０に対して相対的に上昇させた状態で、基板Ｗを基板ステージ３０の内部に挿入し、この支持枠３６上に載置保持する。そして、基板ホルダ３２を下降させ、このシール材４８ａ，４８ｂを支持枠３６で保持した基板Ｗの周縁部と支持枠３６の突部４０の上面にそれぞれ圧接させ、基板Ｗの外周部及び裏面をシールして基板Ｗを保持する。
【００３４】
この基板Ｗを保持した状態で、基板保持部１６を下降させる。すると、基板ステージ３０の下面がめっき槽１４内のめっき液１２に先ず接触して、基板Ｗ及び支持枠３６がめっき液１２自体の熱で加熱（予熱）される。この時、必要に応じて、基板保持部１６を、図２に示す予熱位置で停止させて、基板Ｗ及び支持枠３６をめっき液１２自体の熱で予熱（加熱）して基板Ｗ及び支持枠３６の温度を安定させ、しかる後、基板保持部１６を図３に示すめっき位置まで下降させる。
【００３５】
これにより、基板Ｗ及び基板ホルダ３２の支持枠３６は、予めめっき温度まで加熱されてめっき液１２に浸漬されるため、めっき初期の段階から基板をその全面に亘って均一なめっき温度に維持して、均一な膜厚のめっき膜を成長させることができる。この時、例えば基板Ｗを回転させて、被めっき面の水素の密度、溶存酸素濃度を均一な状態にすることもできる。
【００３６】
めっき処理が完了した後、基板保持部１６を上昇させ、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、基板保持部１６を洗浄位置等に搬送し、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、基板ホルダ３２を基板ステージ３０に対して相対的に上昇させて基板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基板を次工程に搬送する。
【００３７】
図４は、本発明の他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、図２及び図３に示す無電解めっき装置に以下の構成を付加したものである。
即ち、この無電解めっき装置は、めっき槽１４の上方を気密的に包囲するチャンバ６０を有し、このチャンバ６０には、Ｎ_２等の不活性ガスを内部に導入する不活性ガス導入孔６０ａが設けられている。
【００３８】
更に、建浴槽６１が備えられ、この建浴槽６１からめっき槽１４に延びるめっき液供給管２０には、ポンプ６２及びフィルタ６３が介装され、めっき槽１４のめっき液排出孔２８と建浴槽６１は、めっき液戻り管６４で繋がれている。また、建浴槽６１には、この内部のめっき液１２の温度を制御するめっき液温度調整器６５が付設され、更に、めっき液の濃度を調整する複数のめっき液濃度調整用タンク６６が接続されている。
【００３９】
これにより、ポンプ６２の運転によって、めっき液１２をめっき槽１４と建浴槽６１との間を循環させ、しかも、めっき液は、建浴槽６１でその各成分の濃度及び温度が調整されるようになっている。
この例によれば、めっき処理に際して、チャンバ６０内にＮ_２ガス等の不活性ガスを導入することで、めっき液の溶存酸素濃度のめっき膜への影響をなくすことができる。また、各成分の濃度や液温度を調整しためっき液をめっき槽内に順次導入することができる。
【００４０】
図５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、荒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。
【００４１】
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ＰｄＣｌ_２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。
【００４２】
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、基板の荒洗浄を行う。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。
【００４３】
図６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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、いわゆるフェースアップ方式を採用し、被処理材の裏面及び外周部をシールした状態で、被処理材をめっき液に浸漬させてめっきを行うことで、めっき時に発生する水素を容易に被めっき面から離脱させ、かつ安定しためっきを行うことができる。
しかも、被処理材をめっき液に浸漬させる際に、めっき液の熱で被処理材を加熱することで、めっき初期の段階から被処理材をその全面に亘って均一なめっき温度に維持して、均一な膜厚のめっき膜を成長させることができる。
また、めっき槽を不活性ガス雰囲気の中に置くことで、めっき液の溶存酸素濃度のめっき膜への影響をなくすことができる。
【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基板保持部が予熱位置にある時の状態を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の無電解めっき装置の基板保持部がめっき位置にある時の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の無電解めっき装置を示す全体図である。
【図５】図２に及び図３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６】図２に及び図３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無電解めっき装置
１２めっき液
１４めっき槽
１６基板保持部
２２ヒータ
２４溢流堰
３０基板ステージ
３２基板ホルダ
３４ハウジング
３６支持枠
３８熱伝導体
４０突部
４２貫通孔
４４筒状体
４６爪部
４８ａ，４８ｂシール材
５０連通孔
５４支持体
６０チャンバ
６０ａ不活性ガス導入孔
６１建浴槽
６４めっき液戻り管
６５めっき液温度調整器
６６めっき液濃度調整用タンク
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
８４Ｐｄ付着部
８６めっき前処理部
８８洗浄・乾燥処理部

Claims

上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽と、
被処理材の裏面及び外周部をシールし露出させた被めっき面を上向きにして被処理材を保持する保持部と、
前記保持部で保持した被処理材を前記めっき槽内のめっき液で保持部と共に予熱しつつ下降させて前記めっき槽中のめっき液中に浸漬させる手段を有することを特徴とする無電解めっき装置。
前記保持部は、リング状の支持枠と、保持部で被処理材を保持した時に該被処理材の裏面を覆うように前記支持体の内部に張設した薄膜状の熱伝導体を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。
前記保持部は、前記めっき槽内のめっき液に前記熱伝導体を接触させて、該保持部で保持した被処理材を保持部と共に予熱する予熱位置と、被処理材を前記めっき槽内のめっき液中に浸漬させてめっきを行うめっき位置に停止することを特徴とする請求項２記載の無電解めっき装置。
前記めっき槽は、めっき槽底部からめっき槽内にめっき液を導入し、めっき槽の上部からめっき液をオーバーフローさせ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のいずれか一項に記載の無電解めっき装置。
前記めっき槽の上方を気密的に包囲するチャンバと、前記チャンバ内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段とを更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無電解めっき装置。
被処理材の裏面及び外周部をシールし露出させた被めっき面を上向きにして被処理材を保持部で保持し、
この保持部で保持した被処理材を保持部と共にめっき槽内のめっき液で予熱し、
この予熱した被処理材を下降させ、めっき槽内のめっき液中に浸漬させて被処理材の被めっき面に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。
被処理材の裏面を熱伝導体で覆って被処理材を保持部で保持し、この熱伝導体をめっき槽内のめっき液に接触させて被処理材を保持部と共に予熱することを特徴とする請求項６記載の無電解めっき方法。