JP4339045B2

JP4339045B2 - 無電解メッキ装置および無電解メッキ方法

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Publication number: JP4339045B2
Application number: JP2003294251A
Authority: JP
Inventors: 吉典丸茂; 謙一原; 美保定免
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-08-18
Also published as: JP2005060792A

Description

本発明は、無電解メッキを行う無電解メッキ装置および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配線の形成が行われる。この配線の形成方法の１つに無電解メッキ法がある。
無電解メッキに用いるメッキ液（無電解メッキ液）は、メッキ膜の材料となる金属塩、金属塩を還元する還元剤、これらの材料の化学的不安定性を緩和するための錯化剤、安定化剤等が含まれている。無電解メッキ液が、基板に供給され自己触媒的に反応することで、基板上にメッキ膜が形成される。なお、メッキ液の基板への供給に際して、温度調節を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開２０００−６４０８７号公報（段落番号００５５参照）

しかしながら、無電解メッキ液は加熱されることで化学的な不安定性が増し、時間の経過に伴って組成が変化する可能性がある。このため、形成されるメッキ膜の組成、形成速度等が変化し、メッキ膜の品質（組成、膜厚等）にばらつきが生じる可能性がある。
これに加えて、メッキ液の分解が進みメッキ液の温度調節装置の内部にメッキ液の成分が析出する可能性もある。
以上に鑑み、本発明はメッキ液の不安定性に起因するメッキ処理のバラツキを低減できる無電解メッキ装置および無電解メッキ方法を提供することを目的とする。

Ａ．上記目的を達成するために、本発明に係る無電解メッキ装置は、基板を保持する基板保持部と、メッキ液の液温を調節する液温調節部と、前記液温調節部により所定の設定温度に液温が調節されてからの経過時間が第１の所定の時間以上、第２の所定の時間以下のメッキ液を吐出するメッキ液吐出部と、を具備することを特徴とする。

所定の設定温度に液温が調節されてからの経過時間が第１の所定の時間以上、第２の所定の時間以下のメッキ液を吐出することで、基板への無電解メッキ処理が行われる。経過時間をある時間内とすることで、メッキ液が常に安定した状態でメッキ処理を行え、メッキ膜の組成、膜厚のバラツキを低減できる。
なお、第１の所定の時間はメッキ液が所定の設定温度以上の温度に温度調節されてから熱力学的に安定するまでの時間を考慮して設定できる。第２の所定の時間はメッキ液が所定の設定温度に温度調節されてからメッキ液の組成の変化が進行しメッキ処理に適した範囲を超えるまでの時間を考慮して設定できる（組成の変化によってメッキ膜の成長レート等が変化する）。この第１、第２の所定の時間は、メッキ液の組成等に応じて適宜に設定することが好ましい。

（１）ここで、無電解メッキ装置が、前記経過時間が前記第２の所定の時間を越えたメッキ液を前記液温調節部から排出するメッキ液排出部をさらに具備してもよい。
前記経過時間が前記第２の所定の時間を越えたメッキ液を排出することで、新たなメッキ液を温度調節してメッキ処理に用いることが可能となる。

（２）無電解メッキ装置が、基板へのメッキ処理を開始する処理開始時間に基づき、前記液温調節部による液温調節を開始する液温調節開始時間を算出する液温調節開始時間算出部、を具備し、前記液温調節開始時間算出部で算出された液温調節開始時間に基づき、前記液温調節部がメッキ液の液温調節を開始してもよい。
メッキ処理を開始する処理開始時間から液温調節開始時間を算出し、算出された液温調節開始時間に基づいてメッキ液の液温調節を開始することで、処理開始時間に合わせて、経過時間が前記第１、第２の所定時間範囲のメッキ液を用意し、メッキ処理を行うことができる。
処理開始時間は、無電解メッキ装置の記憶部に予定時間を記憶させておいても良いし、メッキ処理のプロセス全体に要する時間（メッキ前処理時間、メッキ処理時間、メッキ後処理時間等）に基づいて予測してもよい。

また、前記液温調節開始時間算出部が、前記処理開始時間から、メッキ液を前記所定の設定温度とするのに要する液温調節所要時間および前記第１の時間を減算する減算部を有してもよい。
処理開始時間から液温調節所要時間および前記第１の時間を減算して液温調節開始時間を算出することで、経過時間が前記第１の時間のメッキ液を処理開始時間に用意できる。

Ｂ．本発明に係る無電解メッキ方法は、所定の設定温度に液温が調節されてからの経過時間が第１の所定の時間以上、第２の所定の時間以下のメッキ液をメッキ液吐出部から吐出してメッキ処理を行うステップ、を具備することを特徴とする。
設定温度に液温が調節されてからの経過時間を第１、第２の所定の時間内とすることで、メッキ液が常に安定した状態でメッキ処理を行え、メッキ膜の組成、膜厚のバラツキを低減できる。

ここで、無電解メッキ方法が、基板へのメッキ処理を開始する処理開始時間に基づき、メッキ液の液温調節を開始する液温調節開始時間を算出するステップと、前記算出された液温調節開始時間に基づき、メッキ液の液温調節を開始するステップ、をさらに具備してもよい。
メッキ処理を開始する処理開始時間から液温調節開始時間を算出し、算出された液温調節開始時間に基づいてメッキ液の液温調節を開始することで、処理開始時間に合わせて、経過時間が前記第１、第２の所定時間範囲のメッキ液を用意し、メッキ処理を行うことができる。

また、無電解メッキ方法が、前記液温調節開始時間を算出するステップが、前記処理開始時間から、メッキ液を前記所定の設定温度とするのに要する液温調節所要時間および前記第１の経過時間を減算するステップを有してもよい。
処理開始時間から液温調節所要時間および前記第１の時間を減算して液温調節開始時間を算出することで、経過時間が前記第１の時間のメッキ液を処理開始時間に用意できる。

以上説明したように本発明によれば、メッキ液の不安定性に起因するメッキ処理のバラツキを低減できる無電解メッキ装置および無電解メッキ方法を提供することが可能となる。

まず、本発明の実施形態における基本的な考え方を説明する。以下の実施形態では、基板（ウエハ等）に供給されるメッキ液の熱履歴が管理される。具体的には、メッキ液を加熱して設定温度となってから経過した時間（温調経過時間）Ｔが制御される。この温調経過時間が一定範囲のメッキ液が基板に供給され、メッキ処理が行われる。

メッキ液が設定温度に達した直後にはメッキ液が化学的平衡状態に至っておらず安定したメッキ膜の析出を行えない可能性があるため、温調経過時間がある範囲を下回ったメッキ液はメッキ処理に用いないこととした（温調経過時間の最小値Ｔｍｉｎを設定）。また、メッキ液を加熱してからの時間の経過と共にメッキ液の組成が変化するため、温調経過時間がある範囲を越えたメッキ液はメッキ処理に用いないこととした（温調経過時間の最大値Ｔｍａｘを設定）。
このように、メッキ液の温調経過時間をある範囲内とすることで、メッキ処理に用いるメッキ液の状態（組成等）を安定化させ、メッキ膜の組成、膜厚のバラツキを低減することができる。
これに加えて、メッキ液の温度調節装置（後述する熱交換器８６等）内部でのメッキ液の成分析出（温調経過時間が長くなりメッキ液の分解が進むことで生じる）を防止することもできる。

以下、本発明の１実施形態に係る無電解メッキ装置を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の１実施形態に係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（活性化処理を含む）、後処理（洗浄処理を含む）を行うことができる。

無電解メッキに用いる薬液（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。メッキ膜がコバルト合金の場合には、例えば、硫酸コバルト、塩化コバルトを、メッキ膜がニッケル合金の場合には、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケルを金属塩として用いることができる。
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、次亜塩素酸、グルオキシル酸、塩化第二スズ、水素化ホウ素化合物、硝酸第二コバルト、次亜リン酸、塩化チタン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。

前述の最小温調経過時間Ｔｍｉｎ、最大温調経過時間Ｔｍａｘはメッキ液の組成、および温度によって異なってくる。
例えば、ＣｏＷＢメッキ膜用のメッキ液で液温が６０℃のとき、最小温調経過時間Ｔｍｉｎ、最大温調経過時間Ｔｍａｘはそれぞれ、１０分、１８０分程度である。また、ＣｏＷＰメッキ膜用のメッキ液で液温が６０℃のとき、最小温調経過時間Ｔｍｉｎ、最大温調経過時間Ｔｍａｘはそれぞれ、１０分、１００分程度である。

図１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、制御部９０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と一体となって移動等が行われる。

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、基板保持部として機能する。
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。

上部プレート３０は、ウエハＷの上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の上面への薬液、純水等の処理液の供給、および処理液の加熱を行う。
上部プレート３０は、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、昇降機構３８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９０℃程度の範囲）、制御部９０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ものであり、メッキ液吐出部として機能する。
上部プレート３０の下面がウエハＷの上面と近接して対応した状態で処理液吐出口３１より処理液を吐出することで、上部プレート３０とウエハＷの間に処理液の層が形成される。処理液の吐出を続けると、この処理液は上部プレート３０の周辺から流出する。
図１では処理液吐出口３１を単一としているが、処理液吐出口３１を複数配置することで、処理液の供給と基板の温度の均一化を図ることができる。

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、流入した処理液を処理液吐出口３１へと導く。処理液流入部３２に流入する処理液は、純水、薬液１，２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）、あるいは後述する熱交換器８６により温度調節された薬液１，２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３８は、間隔調節部として機能するものであり、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を吐出する。処理液は純水を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５０は、図示しない昇降機構に接続され、ベース１１とウエハＷに対して上下に移動することができる。

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、メッキ液、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に処理液等を供給するものであり、処理液タンク８１〜８３、ポンプＰ１〜Ｐ３、バルブＶ１〜Ｖ５、ミキシングボックス８５、熱交換器８６，８７から構成される。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で混合し、熱交換器８６で温度調節して送ることができる。下部プレート４０には、熱交換器８７で温度調節された純水を適宜に送ることができる。
なお、図１は薬液１，２と２種類の薬液を用いた場合を表しているが、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。

処理液タンク８１，８２，８３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８１〜８３から処理液を吸い出す吸引装置である。なお、処理液タンク８１〜８３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は、上部プレート３０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。
バルブＶ５は、熱交換器８６から処理液を排出するためのものであり、メッキ液排出部として機能する。この排出は、例えば、熱交換器８６中のメッキ液の温調経過時間が所定範囲（最大温調経過時間）を越えたメッキ液をメッキ処理に用いないようにするために行われる。温調経過時間が最大温調経過時間を越えたメッキ液をバルブＶ５より廃液ラインへと排出し、これに替えて、未加熱のメッキ液を熱交換器８６で加熱してメッキ処理に用いる。
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。

熱交換器８６，８７は、それぞれ処理液（薬液、純水等）を加熱するための加熱装置であり、液温調節部として機能する。即ち、熱交換器８６は、薬液を加熱し、その液温が設定温度付近となるように温度調節を行う。
図２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、熱交換器８６の一例を表す模式図である。なお、熱交換器８７も同様の構成を採用することができる。
図２（Ａ）では熱交換器８６ａの内部に配管Ｌが配置され、この配管Ｌ中の処理液が加熱され、処理液流入部３２へと導かれる。
また、図２（Ｂ）では、熱交換器８６ｂの内部に液槽Ｂが配置され、液槽Ｂ中の処理液が加熱される。液槽Ｂで加熱された処理液は、ポンプＰ０によって液槽Ｂから排出され処理液流入部３２へと導かれる。

図２（Ａ），（Ｂ）いずれの場合でも処理液の加熱は種々の加熱機構（図示せず）を用いて行える。例えば、配管Ｌ、液槽Ｂを外部からヒータ（例えば、電熱線）、ランプ（例えば、赤外線ランプ）、温水等で加熱することができる。また、配管Ｌ、液槽Ｂの内部から処理液を加熱してもよい。例えば、液槽Ｂ内に設置した投げ込みヒータを用いることができる。
なお、熱交換器８６、８７には、処理液の液温を測定する図示しない温度測定機構（例えば、熱電対）が備えられる。

制御部９０は、無電解メッキ装置１０全体の動作を制御する制御装置であり、コンピュータにより構成できる。即ち、コンピュータの中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）とソフトウェアの組み合わせにより、制御部９０を構成できる。中央演算装置がソフトウェアにより動作することで、制御部９０として機能する。

制御部９０は、例えば次の（１）〜（４）に示すように無電解メッキ装置１０を制御する。
（１）液供給機構８０の制御
液供給機構８０による処理液の供給、熱交換器８６，８７による処理液の温度調節を制御する。なお、この詳細は後述する。
（２）ノズルアーム６１，６２の制御
ノズルアーム６１，６２の移動、旋回、ノズルアーム６１，６２からの処理液の供給、使用済みの処理液の吸引を制御する。
（３）上部プレート３０、下部プレート４０の制御
上部プレート３０、下部プレート４０の温度調節および上下移動を制御する。
（４）ウエハチャック２０の制御
ウエハチャック２０（ウエハ保持爪２１）によるウエハＷの固定、開放、モータ１２によるウエハチャック２０の回転を制御する。

（メッキ液の温度調節および供給の制御の詳細）
以下、制御部９０によるメッキ液の温度調節および供給の制御の詳細を説明する。既述のようにメッキ液は熱履歴が管理され、温調経過時間（メッキ液が設定温度に達してから経過した時間）が所定の範囲内のメッキ液がメッキ処理に用いられる。
図３は、制御部９０によるメッキ液の温度調節および供給の制御手順の一例を表すフロー図である。
以下、図３に基づき、メッキ液の温度調節および供給の制御手順を説明する。

（１）メッキ処理開始時刻の予測（ステップＳ１０１）
ウエハＷへのメッキ処理を開始可能な時刻（処理開始時刻）Ｔ０を予測する。ここで、「メッキ処理を開始可能」とは、ウエハＷが無電解メッキ装置１０に設置され、かつメッキ前処理が行われた状態を意味する。この予測は、以下ａ〜ｄのようにして行える。

ａ．ウエハＷが無電解メッキ装置１０に設置され、かつメッキ前処理が完了しているときは、直ぐにもメッキ処理が可能である。このときは、このことが確認されたときの時刻を処理開始時刻Ｔ０とする。
ｂ．ウエハＷが無電解メッキ装置１０に設置されているが、メッキ前処理が完了していないときは、この前処理が完了するときを処理開始時刻Ｔ０とする。具体的には、前処理を開始した時刻（または前処理を開始する予定の時刻）に前処理に要する時間を加算することで、処理開始時刻Ｔ０を導出できる。

ｃ．無電解メッキ装置１０に設置されているウエハＷがメッキ処理中の場合には、次の（未処理の）ウエハＷの処理開始時刻Ｔ０を予測する。例えば、次のウエハＷの設置が確認された時刻に前処理に要する時間を加算することで、処理開始時刻Ｔ０を算出できる。また、処理中のウエハＷのメッキ処理開始時刻にメッキ処理およびその後の後処理に要する時間および新たなウエハＷの前処理時間を加算することで、処理開始時刻Ｔ０を算出してもよい。
ｄ．ウエハＷが無電解メッキ装置１０に設置されていないときは、ウエハＷが設置される予定の時刻に前処理に要する時間を加算することで、処理開始時刻Ｔ０を導出できる。この場合、ウエハＷが設置される時刻を導出する代わりに、ウエハＷが設置されていることが確認された時刻に前処理に要する時間を加算することで、処理開始時刻Ｔ０を導出できる。
ｅ．なお、以上のようにその時々で処理開始時刻の予測を行う代わりに、一連のウエハＷの処理開始時間それぞれを制御部９０に予め入力、記憶させておいてもよい。この記憶は制御部９０の記憶部（図示せず）が行う。

（２）メッキ液昇温開始時刻の算出（ステップＳ１０２）
メッキ処理開始時刻Ｔ０に基づきメッキ液昇温開始時刻Ｔ１を算出する。この算出は、メッキ処理開始時刻Ｔ０からメッキ液昇温時間Ｔｈ（メッキ液の昇温を開始してから所定の温度に達するまでに要する時間）およびメッキ液最小温調経過時間Ｔｍｉｎを減算することで行える（Ｔ１＝Ｔ０−（Ｔｈ＋Ｔｍｉｎ））。

（３）メッキ液昇温開始時刻の到来を待って、メッキ液の昇温を開始する（ステップＳ１０３，１０４）。
ここで、メッキ前処理が完了したウエハＷが無電解メッキ装置１０に設置されているときには、直ちに昇温が開始される（（１）ａ．の場合）。
（４）メッキ液が設定温度に到達する（ステップＳ１０５）。
制御部９０は熱交換器８６内の温度測定機構（図示せず）によってメッキ液の温度を測定し設定温度に到達したことを確認する。

（５）メッキ液が設定温度に到達したことが確認されたら、メッキ液の温調経過時間Ｔの計時を開始し（ステップＳ１０６）、温調経過時間Ｔが最小温調経過時間Ｔｍｉｎ以上になるまで待つ（ステップＳ１０７）。
（６）ウエハＷの前処理が完了しているかを確認する。完了していなければ完了するまで待つ（ステップＳ１０８）。

（７）温調経過時間Ｔが最大温調経過時間Ｔｍａｘ以下であるか否かを確認する（ステップＳ１０９）。この判断がＮｏなら、バルブＶ５を開いて熱交換器８６内のメッキ液を廃液ラインに排出し新たなメッキ液を注入して（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０４に戻って新たなメッキ液の昇温が行われる。
ステップＳ１０９での判断がＹｅｓなら、熱交換器８６で加熱されたメッキ液を処理液流入部３２経由で処理液吐出口３１から吐出し、ウエハＷに供給する。この結果、ウエハＷのメッキ処理が行われ、ウエハＷ上にメッキ膜が形成される（ステップＳ１１１）。
（８）次に処理するウエハＷがあればステップＳ１０１に戻って処理が繰り返され、そうでないなら一連の処理を完了する（ステップＳ１１２）。

以上の処理手順ではステップＳ１０１，Ｓ１０２で算出されたメッキ液の昇温開始予定時刻が正確なものであれば、ステップＳ１０８でメッキ前処理が完了したときの温調経過時間Ｔは最小温調経過時間Ｔｍｉｎに等しくなる。即ち、この場合にはステップＳ１０９での確認は不要である。
しかしながら、算出された昇温開始予定時刻の誤差等の理由でステップＳ１０８での温調経過時間Ｔが最大温調経過時間Ｔｍａｘを越えることもあり得るので、ステップＳ１０９で確認を行っている。例えば、メッキ液昇温時間Ｔｈが予定より短かったりすることもあり得る。
以上のように、ステップＳ１０１，１０２での確認、算出結果が正確なものであれば、ステップＳ１０９，Ｓ１１０を省略することができる。

場合によりステップＳ１０１〜Ｓ１０３を省略することも可能である。この場合には、ウエハＷの処理状況に基づく予測を行わないため、温調経過時間Ｔが最大温調経過時間Ｔｍａｘを越え、メッキ液が廃棄される可能性が大きくなるが（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）、このようなロスがさほど問題としなければ差し支えない。

以上から判るように図３で示した制御内容はウエハＷのメッキ液処理が可能となる時刻（処理開始時刻）を予測し、この処理開始時刻にメッキ液の最小温調経過時間が合致するようにして、全体としての処理時間の短縮、かつメッキ液の有効利用（メッキ液の廃棄防止）を図っている。さらに、この予測に狂いが生じることに備えてステップＳ１０９，Ｓ１１０の温調経過時間の確認・メッキ液の廃棄処理を行っている。

（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に対して無電解メッキを行う手順全体の一例を表すフロー図である。また、図５から８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４〜８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Ｓ２１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。

（２）ウエハＷの前処理（ステップＳ２２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から前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、前処理液を吐出する。

前処理としてはウエハＷ、メッキ膜の性質等に応じた処理が考えられる。例えば、前処理液に活性化処理液を用いた活性化処理、前処理液に純水を用いた洗浄処理、あるいはこれらの組み合わせが考えられる。ウエハＷの乾燥も含めても良い。
即ち、本実施形態では、無電解メッキ装置１０にウエハＷを設置した後、ウエハＷ上にメッキ液を供給してメッキ処理を開始する前に行う処理一般を広義な前処理を意味するものとする。

具体的には、このような広義な意味での前処理に相当する処理には以下１）〜３）が挙げられる。
１）ウエハＷの洗浄・乾燥
・ノズルアーム６１，６２から供給された純水によるウエハＷの洗浄
・ウエハＷの乾燥（ウエハＷを高速で回転することによる、ウエハＷ上の純水の除去）
２）ウエハＷの活性化処理
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から活性化処理液を供給することによるウエハＷの活性化処理

３）ウエハＷの加熱
ウエハＷをメッキ液の反応に適した温度に保つためにウエハＷを加熱する。
下部プレート４０を加熱してウエハＷの下面に近接させ、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。
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。

（３）メッキ液の供給（ステップＳ２３および図７）。
上部プレート３０を加熱してウエハＷの上面に近接させ、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。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、供給されるメッキ液は熱交換器８６および加熱された上部プレート３０によって温度調節される（一例として、室温から９０℃程度の範囲）。また、供給されるメッキ液は、図３に示したような制御手順により熱履歴が制御されている。即ち、供給されるメッキ液は温調経過時間が最小温調経過時間以上、最大温調経過時間以下となっている。このようにメッキ液の熱履歴が制御されているので、ウエハＷへのメッキ膜の形成が安定して行われる。
上部プレート３０の加熱は先のステップＳ１〜Ｓ６のどこかで先行して行うことができる。上部プレート３０の加熱を他の工程と並行して行うことでウエハＷの処理時間を低減できる。

（４）ウエハＷの後処理（ステップＳ２４および図８）
本実施形態ではウエハＷにメッキ処理を行った後の処理一般を後処理と称す。後処理には、例えば、ウエハＷの洗浄、乾燥を挙げることができ、図８はウエハＷを洗浄している状態を表している。
ウエハＷの洗浄は、バルブＶ４を開いて処理液流入部３２に純水を注入し、上部プレート３０の処理液吐出口３１から純水を吐出させることで行える。
このウエハ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の洗浄後にウエハＷを回転することでウエハＷの乾燥を行える。

（５）ウエハＷの除去（ステップＳ２５および図５）。
ウエハＷの後処理が終了した後、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。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は既述の実施形態には限られず、拡張、変更できる。拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）例えば、基板としてウエハＷ以外の例えばガラス板等を利用することができる。
（２）基板への処理液（メッキ液を含む）の供給は必ずしも連続的に行う必要はなく、ある程度間欠的に行っても差し支えない。供給されるメッキ液の温調経過時間が最小温調経過時間、最大温調経過時間の範囲内であれば、メッキ液を間欠的に供給してもよい。
（３）基板への処理液（メッキ液を含む）の供給をノズルアームから行ってもよい。

本発明の１実施形態に係る無電解メッキ装置を表した一部断面図である。図１に示した無電解メッキ装置の熱交換器の一例を表す模式図である。メッキ液の温度調節および供給の制御手順の一例を表すフロー図である。無電解メッキ装置を用いてウエハに対して無電解メッキを行う手順全体の一例を表すフロー図である。図４に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。図４に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。図４に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。図４に表した手順で無電解メッキを行った場合における無電解メッキ装置の状態を表した一部断面図である。

符号の説明

１０無電解メッキ装置
１１ベース
１２モータ
２０ウエハチャック
２１ウエハ保持爪
２３ウエハチャック底板
２４ウエハチャック支持部
３０上部プレート
３１処理液吐出口
３２処理液流入部
３３温度測定機構
３８昇降機構
４０下部プレート
４１処理液吐出口
４２支持部
５０カップ
５１カップ側部
５２カップ底板
５３廃液管
６１，６２ノズルアーム
８０液供給機構
８１，８２，８３処理液タンク
８３，８４処理液タンク
８５ミキシングボックス
８６，８７熱交換器
９０制御部

Claims

基板を保持する基板保持部と，
メッキ液の液温を調節する液温調節部と，
前記液温調節部により所定の設定温度に液温が調節されてからの経過時間が第１の所定の時間以上，第２の所定の時間以下のメッキ液を吐出するメッキ液吐出部と，
前記経過時間が前記第２の所定の時間を越えたメッキ液を前記液温調節部から排出するメッキ液排出部と，
を具備することを特徴とする無電解メッキ装置。
前記経過時間が前記第２の所定の時間を越えたメッキ液が排出された前記液温調節部にメッキ液を供給するメッキ液供給部
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の無電解メッキ装置。
基板を保持する基板保持部と，
基板へのメッキ処理を開始する処理開始時間に基づき，液温調節を開始する液温調節開始時間を算出する液温調節開始時間算出部と，
前記液温調節開始時間算出部で算出された液温調節開始時間に基づき，メッキ液の液温の調節を開始する液温調節部と，
前記液温調節部により所定の設定温度に液温が調節されてからの経過時間が第１の所定の時間以上，第２の所定の時間以下のメッキ液を吐出するメッキ液吐出部と，
を具備することを特徴とする無電解メッキ装置。
前記液温調節開始時間算出部が，前記処理開始時間から，メッキ液を前記所定の設定温度とするのに要する液温調節所要時間および前記第１の時間を減算する減算部を有する
ことを特徴とする請求項３記載の無電解メッキ装置。
所定の設定温度に液温が調節されてからの経過時間が第１の所定の時間以上，第２の所定の時間以下のメッキ液をメッキ液吐出部から吐出してメッキ処理を行うステップと，
基板へのメッキ処理を開始する処理開始時間に基づき，メッキ液の液温調節を開始する液温調節開始時間を算出するステップと，
前記算出された液温調節開始時間に基づき，メッキ液の液温調節を開始するステップと，
を具備することを特徴とする無電解メッキ方法。
前記液温調節開始時間を算出するステップが，前記処理開始時間から，メッキ液を前記所定の設定温度とするのに要する液温調節所要時間および前記第１の経過時間を減算するステップを有する
ことを特徴とする請求項５記載の無電解メッキ方法。