JP5095786B2 - 半導体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被処理体たる基板等にめっきなどの液処理を行う半導体製造方法に関する。

半導体デバイスの設計・製造においては、動作速度の向上と一層の高集積化が指向されている。その一方で、高速動作や配線の微細化による電流密度の増加により、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）が発生しやすくなり、配線の断線を引き起こすことが指摘されている。このことは、信頼性の低下をもたらす原因となる。そのため、半導体デバイスの基板上に形成される配線の材料として、比抵抗の低いＣｕ（銅）やＡｇ（銀）などが用いられるようになってきている。特に銅の比抵抗は１．８μΩ・ｃｍと低く、高いＥＭ耐性が期待できるため、半導体デバイスの高速化のために有利な材料として期待されている。

一般に、Ｃｕ配線を基板上に形成するには、絶縁膜に配線を埋め込むためのビアおよびトレンチをエッチングにより形成し、それらの中にＣｕ配線を埋め込むダマシン法が用いられている。さらには、Ｃｕ配線を有する基板の表面にＣｏＷＢ（コバルト・タングステン・ホウ素）やＣｏＷＰ（コバルト・タングステン・リン）などを含むめっき液を供給し、キャップメタルと称される金属膜を無電解めっきによりＣｕ配線上に被覆して、半導体デバイスのＥＭ耐性の向上を図る試みがなされている（例えば、特許文献１）。

キャップメタルは、Ｃｕ配線を有する基板の表面に無電解めっき液を供給することによって形成される。例えば、回転保持体に基板を固定し、回転保持体を回転させながら無電解めっき液を供給することで、基板表面上に均一な液流れを形成する。これにより、基板表面全域に均一なキャップメタルを形成することができる（例えば、特許文献２）。

しかし、無電解めっきは、めっき液の組成、温度などの反応条件によって金属の析出レートに大きな影響を与えることが知られている。また、めっき反応による副生成物（残渣）がスラリー状に発生して基板表面に滞留することで、均一なめっき液流れが阻害され、劣化した無電解めっき液を新しい無電解めっき液に置き換えることができないという問題も指摘されている。これは、基板上での反応条件が局所的に異なるために、基板面内で均一な膜厚を有するキャップメタルを形成することを難しくする。また、キャップメタルを施す基板表面は、形成される配線の粗密や表面材質の違い等に起因する局所的な親水性領域若しくは疎水性領域が生じ、基板全体において均一に無電解めっき液を供給することができず、基板面内で均一な膜厚を有するキャップメタルを形成することができないという問題を生じている。

特開２００６−１１１９３８号公報 特開２００１−０７３１５７号公報

このように、従来のめっき方法では、基板全体において均一に無電解めっき液を供給することができず、基板面内で均一な膜厚形成を行うことが難しいという問題がある。一方で、均一な膜厚形成を目指した場合、スループットの低下につながることが多く、連続処理が難しいという問題もあった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、無電解めっき液の使用量を減らすことができると共に、めっき反応で生じる反応副生成物の影響を抑制して基板の面内で均一な膜厚を有するキャップメタルを形成することができる半導体製造方法を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る半導体製造方法は、複数の基板に連続してめっき処理を施す半導体製造方法であって、１枚の基板処理に必要なｐＨ調整剤を含む所定量のめっき液を温度調節用容器に収容し、温度調節用容器に収容しためっき液を、めっき処理に必要なめっき成膜速度およびめっき液に含まれるｐＨ調整剤の濃度に応じた所定の温度に調節し、基板を１枚ずつ所定位置に保持し、めっき処理に必要なめっき成膜速度およびめっき液に含まれるｐＨ調整剤の濃度に応じたタイミングで、保持された基板１枚毎に温度調節用容器に収容され温度調節されためっき液全量を、保持された基板の処理面に吐出することを特徴とする。

本発明の他の態様に係る半導体製造方法は、温度調節用容器に収容しためっき液の温度を、さらにめっき処理に要する工程時間に基づいて調節することを特徴とする。また、本発明の他の態様に係る半導体製造方法は、温度調節用容器に収容され温度調節されためっき液全量を、さらにめっき処理に要する工程時間に基づいたタイミングで保持された基板の処理面へ吐出することを特徴とする。

本発明によれば、基板面内で均一な膜厚形成を実現する半導体製造方法を提供することができる。

本発明に係る一つの実施形態の半導体製造装置の構成を示す平面図である。 この実施形態の半導体製造装置における無電解めっきユニットを示す断面図である。 この実施形態の半導体製造装置における無電解めっきユニットを示す平面図である。 この実施形態の半導体装置における無電解めっきユニットのアーム部を透過的に示す模式図である。 この実施形態の第１のアームの構成を示す模式図である。 この実施形態に係る無電解めっきユニットの動作を示すフローチャートである。 この実施形態に係る無電解めっきユニットの全体プロセスを示す図である。 この実施形態に係る無電解めっきユニットのめっき処理工程のプロセスを示す図である。 ある組成に調合しためっき処理液の、加温時間に対するめっき液温度とめっき成膜速度との関係を示す図である。 ｐＨ調整剤として用いたＴＭＡＨの組成が互いに異なる複数のめっき処理液について、それぞれの加温時間に対するめっき液温度とめっき成膜速度との関係を示す図である。 図６に示すめっき処理工程が複数枚の基板Ｗに対して施される様子を示す図である。 図６に示すめっき処理工程が複数枚の基板Ｗに対して施される様子を示す図である。

一般的な無電解めっきプロセスは、前洗浄、めっき処理、後洗浄、裏面・端面洗浄、および乾燥の各工程を有している。ここで、前洗浄は、被処理対象たるウェハを親水化処理する工程である。めっき処理は、ウェハ上にめっき液を供給してめっき処理を行う工程である。後洗浄は、めっき析出反応により生成した残渣物等を除去する工程である。裏面・端面洗浄は、ウェハの裏面および端面におけるめっき処理に伴う残渣物を除去する工程である。乾燥は、ウェハを乾燥させる工程である。これらの各工程は、ウェハの回転、洗浄液やめっき液のウェハ上への供給などを組み合わせることで実現している。

ところで、めっき液などの処理液を基板上に供給するめっき処理工程では、処理液の供給ムラなどに起因して、めっき処理により生成される膜（めっき処理膜）の膜厚が不均一となることがある。特に、処理対象たる基板のサイズが大きい場合に膜厚の不均一が顕著となる。本発明の実施形態に係る半導体製造装置は、かかる無電解めっきプロセスの各工程のうち、特にめっき処理工程における膜厚ムラ・ばらつきの問題を改善し、併せてスループットの向上を図るものである。

以下、本発明の一つの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一つの実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す平面図、図２はこの実施形態の半導体製造装置の無電解めっきユニットを示す断面図、図３は同じく無電解めっきユニットを示す平面図、図４は、同じく無電解めっきユニットにおいてめっき液を供給するアーム部を透過的に示す模式図である。

図１に示すように、この実施形態の半導体製造装置は、搬出部１と、処理部２と、搬送部３と、制御装置５とを備えている。

搬出部１は、フープ（FOUP: Front Opening Unified Pod）Ｆを介して複数枚の基板Ｗを半導体製造装置内外に搬出入する機構である。図１に示すように、搬出入部１には、装置正面（図１のＸ方向の側面）に沿ってＹ方向に配列された３箇所の出入口ポート４が形成されている。出入口ポート４は、それぞれフープＦを載置する載置台６を有している。出入口ポート４の背面には隔壁７が形成される。隔壁７には、フープＦに対応する窓７Ａが載置台６の上方にそれぞれ形成されている。窓７Ａには、それぞれフープＦの蓋を開閉するオープナ８が設けられており、オープナ８を介してフープＦの蓋が開閉される。

処理部２は、前述した各工程を基板Ｗに一枚ずつ実行する処理ユニット群である。処理部２は、搬送部３との間で基板Ｗの受け渡しを行う受け渡しユニット（ＴＲＳ）１０と、基板Ｗに無電解めっきおよびその前後処理を実行する無電解めっきユニット（ＰＷ）１１と、めっき処理前後において基板Ｗを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）１２と、加熱ユニット１２で加熱された基板Ｗを冷却する冷却ユニット（ＣＯＬ）１３と、これらのユニット群に囲まれて処理部２の略中央に配置され各ユニット間で基板Ｗを移動させる第２の基板搬送機構１４とを備えている。

受け渡しユニット１０は、例えば、上下二段に形成された基板受け渡し部（図示せず）を有している。上下段の基板受け渡し部は、例えば、下段を、出入口ポート４から搬入された基板Ｗの一時的な載置用、上段を、出入口ポート４へ搬出する基板Ｗの一時的な載置用のように目的別に使い分けることができる。

加熱ユニット１２は、受け渡しユニット１０のＹ方向に隣接した位置に２台配置されている。加熱ユニット１２は、例えばそれぞれ上下４段に渡って配置された加熱プレートを有している。冷却ユニット１３は、第２の基板搬送機構１４のＹ方向に隣接した位置に２台配置されている。冷却ユニット１３は、例えばそれぞれ上下４段に渡って形成された冷却プレートを有している。無電解めっきユニット１１は、Ｙ方向に隣接する位置に配置された冷却ユニット１３および第２の基板搬送機構１４に沿って２台配置されている。

第２の基板搬送機構１４は、例えば上下に２段の搬送アーム１４Ａを有している。上下の搬送アーム１４Ａは、それぞれ上下方向に昇降可能であり、且つ水平方向に旋回可能に構成されている。これにより、第２の基板搬送機構１４は、搬送アーム１４Ａを介して受け渡しユニット１０、無電解めっきユニット１１、加熱ユニット１２および冷却ユニット１３の間で基板Ｗを搬送する。

搬送部３は、搬出入部１と処理部２との間に位置し、基板Ｗを一枚ずつ搬送する搬送機構である。搬送部３には、基板Ｗを一枚ずつ搬送する第１の基板搬送機構９が配置されている。基板搬送機構９は、例えば、Ｙ方向に移動可能な上下二段の搬送アーム９Ａを有しており、搬出入部１と処理部２との間で基板Ｗの受け渡しを行う。同様に、搬送アーム９Ａは、上下方向に昇降可能であり、且つ水平方向に旋回可能に構成されている。これにより、第１の基板搬送機構９は、搬送アーム９Ａを介して任意のフープＦと処理部２との間で基板Ｗを搬送する。

制御装置５は、マイクロプロセッサを有するプロセスコントローラ５１、プロセスコントローラ５１に接続されたユーザーインターフェース５２、およびこの実施形態に係る半導体製造装置の動作を規定するコンピュータプログラムなどを格納する記憶部５３を備え、処理部２や搬送部３などを制御する。制御装置５は、図示しないホストコンピュータとオンライン接続され、ホストコンピュータからの指令に基づいて半導体製造装置を制御する。ユーザーインターフェース５２は、例えばキーボードやディスプレイなどを含むインタフェースであり、記憶部５３は、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、不揮発メモリなどを含んでいる。

ここで、この実施形態に係る半導体製造装置１の動作を説明する。処理対象である基板Ｗは、あらかじめフープＦ内に収納されている。まず、第１の基板搬送機構９は、窓７Ａを介してフープＦから基板Ｗを取り出し、受け渡しユニット１０へ搬送する。基板Ｗが受け渡しユニット１０に搬送されると、第２の基板搬送機構１４は、搬送アーム１４Ａを用いて、基板Ｗを受け渡しユニット１０から加熱ユニット１２のホットプレートへ搬送する。

加熱ユニット１２は、基板Ｗを所定の温度まで加熱（プレベーク）して基板Ｗ表面に付着した有機物を除去する。加熱処理の後、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを加熱ユニット１２から冷却ユニット１３へ搬送する。冷却ユニット１３は、基板Ｗを冷却処理する。

冷却処理が終わると、第２の基板搬送機構１４は、搬送アーム１４Ａを用いて、基板Ｗを無電解めっきユニット１１へ搬送する。無電解めっきユニット１１は、基板Ｗの表面に形成された配線などに無電解めっき処理等を施す。

無電解めっき処理等が終わると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを無電解めっきユニット１１から加熱ユニット１２のホットプレートへ搬送する。加熱ユニット１２は、基板Ｗにポストベーク処理を実行して、無電解めっきによるめっき（キャップメタル）に含有される有機物を除去するとともに、配線等とめっきとの密着性を高めさせる。ポストベーク処理が終わると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを加熱ユニット１２から冷却ユニット１３へ搬送する。冷却ユニット１３は、基板Ｗを再度冷却処理する。

冷却処理が終わると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを受け渡しユニット１０へ搬送する。その後、第１の基板搬送機構９は、搬送アーム９Ａを用いて受け渡しユニット１０に載置された基板ＷをフープＦの所定の場所へ戻す。

以後、このような流れを複数の基板に対して行って連続処理をする。なお、初期状態としてダミーウエハを先行して処理させ、各ユニットのプロセス状態の安定状態を促す処理をしてもよい。これによりプロセス処理の再現性を高めることができる。

続いて、図２ないし図４を参照して、この実施形態の半導体製造装置における無電解めっきユニット１１について詳細に説明する。図２に示すように、無電解めっきユニット１１（以下「めっきユニット１１」と称することがある。）は、アウターチャンバ１１０、インナーチャンバ１２０、スピンチャック１３０、第１・第２の流体供給部１４０・１５０、ガス供給部１６０、バックプレート１６５を備えている。

アウターチャンバ１１０は、ハウジング１００の中に配設され、めっき処理を実行する処理容器である。アウターチャンバ１１０は、基板Ｗの収納位置を囲むような筒状に形成され、ハウジング１００の底面に固定されている。アウターチャンバ１１０の側面には、基板Ｗを搬出入する窓１１５が設けられ、シャッター機構１１６により開閉可能とされている。また、アウターチャンバ１１０の窓１１５が形成された側と対向する側面には、第１・第２の流体供給部１４０・１５０の動作のためのシャッター機構１１９が開閉可能に形成されている。アウターチャンバ１１０の上面には、ガス供給部１６０が設けられている。アウターチャンバ１１０の下部には、ガスや処理液等を逃がすドレン抜き１１８が備えられている。

インナーチャンバ１２０は、基板Ｗから飛散する処理液を受ける容器であり、アウターチャンバ１１０の中に配設されている。インナーチャンバ１２０は、アウターチャンバ１１０と基板Ｗの収納位置の間の位置に筒状に形成され、排気、排液用のドレン抜き１２４を備えている。インナーチャンバ１２０は、例えばガスシリンダなどの図示しない昇降機構を用いてアウターチャンバ１１０の内側で昇降可能とされており、上端部１２２の端部が基板Ｗの収納位置よりもやや高い位置（処理位置）と、当該処理位置よりも下方の位置（退避位置）との間で昇降する。ここで処理位置とは、基板Ｗに無電解めっきを施す時の位置であり、退避位置とは、基板Ｗの搬出入時や基板Ｗの洗浄等を行う時の位置である。

スピンチャック１３０は、基板Ｗを実質的に水平に保持する基板固定機構である。スピンチャック１３０は、回転筒体１３１、回転筒体１３１の上端部から水平に広がる環状の回転プレート１３２、回転プレート１３２の外周端に周方向に等間隔を空けて設けられた基板Ｗの外周部を支持する支持ピン１３４ａ、同じく基板Ｗの外周面を押圧する複数の押圧ピン１３４ｂを有している。図３に示すように、支持ピン１３４ａと押圧ピン１３４ｂは、互いに周方向にずらされ、例えば３つずつ配置されている。支持ピン１３４ａは、基板Ｗを保持して所定の収容位置に固定する固定具であり、押圧ピン１３４ｂは、基板Ｗを下方に押圧する押圧機構である。回転筒体１３１の側方には、モータ１３５が設けられており、モータ１３５の駆動軸と回転筒体１３１との間には無端状ベルト１３６が掛け回されている。すなわち、モータ１３５によって回転筒体１３１が回転するように構成される。支持ピン１３４ａおよび押圧ピン１３４ｂは水平方向（基板Ｗの面方向）に回転し、これらにより保持される基板Ｗも水平方向に回転する。

ガス供給部１６０は、アウターチャンバ１１０の中に窒素ガスまたはクリーンエアを供給して基板Ｗを乾燥させる。供給された窒素ガスやクリーンエアは、アウターチャンバ１１０の下端に設けられたドレン抜き１１８または１２４を介して回収される。

バックプレート１６５は、スピンチャック１３０が保持した基板Ｗの下面に対向し、スピンチャック１３０による基板Ｗの保持位置と回転プレート１３２との間に配設されている。バックプレート１６５は、ヒータを内蔵しており、回転筒体１３１の軸心を貫通するシャフト１７０と連結されている。バックプレート１６５の中には、その表面の複数個所で開口する流路１６６が形成されており、この流路１６６とシャフト１７０の軸心を貫通する流体供給路１７１とが連通している。流体供給路１７１には熱交換器１７５が配置されている。熱交換器１７５は、純水や乾燥ガス等の処理流体を所定の温度に調整する。すなわち、バックプレート１６５は、温度調整された処理流体を基板Ｗの下面に向けて供給する作用をする。シャフト１７０の下端部には連結部材１８０を介して、エアシリンダ等の昇降機構１８５が連結されている。すなわち、バックプレート１６５は、昇降機構１８５およびシャフト１７０により、スピンチャック１３０で保持された基板Ｗと回転プレート１３２との間を昇降するように構成されている。

図３に示すように、第１・第２の流体供給部１４０・１５０は、スピンチャック１３０により保持された基板Ｗの上面に処理液を供給する。第１・第２の流体供給部１４０・１５０は、処理液などの流体を貯留する流体供給装置２００と、供給用ノズルを駆動するノズル駆動装置２０５とを備えている。第１・第２の流体供給部１４０・１５０は、ハウジング１００の中でアウターチャンバ１１０を挟むようにしてそれぞれ配置されている。

第１の流体供給部１４０は、流体供給装置２００と接続された第１の配管１４１と、第１の配管１４１を支持する第１のアーム１４２と、第１のアーム１４２の基部に備えられステッピングモータなどを用いて当該基部を軸に第１のアーム１４２を旋回させる第１の旋回駆動機構１４３とを備えている。第１の流体供給部１４０は、無電解めっき処理液などの処理流体を供給する機能を有する。第１の配管１４１は、三種の流体を個別に供給する配管１４１ａ・１４１ｂ・１４１ｃを含み、それぞれ第１のアーム１４２の先端部においてノズル１４４ａ・１４４ｂ・１４４ｃと接続されている。このうち、前述の前洗浄工程では処理液および純水がノズル１４４ａから供給され、後洗浄工程では処理液および純水がノズル１４４ｂから供給され、めっき処理工程ではめっき液がノズル１４４ｃから供給される。

同様に、第２の流体供給部１５０は、流体供給装置２００と接続された第２の配管１５１と、第２の配管１５１を支持する第２のアーム１５２と、第２のアーム１５２の基部に備えられ第２のアーム１５２を旋回させる第２の旋回駆動機構１５３とを備えている。第２の配管１５１は、第２のアーム１５２の先端部においてノズル１５４と接続されている。第２の流体供給部１５０は、基板Ｗの外周部（周縁部）の処理を行う処理流体を供給する機能を有する。第１および第２のアーム１４２および１５２は、アウターチャンバ１１０に設けられたシャッター機構１１９を介して、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの上方を旋回する。

ここで、図４を参照して流体供給装置２００について詳細に説明する。流体供給装置２００は、第１・第２の流体供給部１４０・１５０に処理流体を供給する。図４に示すように、流体供給装置２００は、第１のタンク２１０、第２のタンク２２０、第３のタンク２３０、および、第４のタンク２４０を有している。

第１のタンク２１０は、基板Ｗの無電解めっき処理の前処理に使用される前洗浄処理液Ｌ１を貯留する。また、第２のタンク２２０は、基板Ｗの無電解めっき処理の後処理に使用される後洗浄処理液Ｌ２を貯留する。第１および第２のタンク２１０および２２０は、それぞれ処理液Ｌ１・Ｌ２を所定の温度に調整する温度調節機構（図示せず）を備えており、第１の配管１４１ａと接続された配管２１１および第２の配管１４１ｂと接続された配管２２１が接続されている。配管２１１および２２１には、それぞれポンプ２１２および２２２と、バルブ２１３および２２３とが備えられており、所定温度に調節された処理液Ｌ１・Ｌ２が、それぞれ第１の配管１４１ａ・第２の配管１４１ｂに供給されるように構成されている。すなわち、ポンプ２１２および２２２とバルブ２１３および２２３とをそれぞれ動作させることで、処理液Ｌ１およびＬ２が第１の配管１４１ａおよび第２の配管１４１ｂを通じてノズル１４４ａおよびノズル１４４ｂに送り出される。

第３のタンク２３０は、基板Ｗを処理するめっき液Ｌ３を貯留する。第３のタンク２３０は、第１の配管１４１ｃと接続された配管２３１が接続されている。配管２３１には、ポンプ２３２、バルブ２３３、および、めっき液Ｌ３を加熱する加熱器（例えば、熱交換器）２３４が設けられている。すなわち、めっき液Ｌ３は、加熱器２３４により温度調節され、ポンプ２３２およびバルブ２３３の協働した動作により第１の配管１４１ｃを通じてノズル１４４ｃに送り出される。ポンプ２３２は、加圧機構や圧送機構などめっき液Ｌ３を送り出す送り出し機構として機能するものであればよい。

第４のタンク２４０は、基板Ｗの外周部の処理に用いる外周部処理液Ｌ４を貯留する。第４のタンク２４０は、第２の配管１５１と接続された配管２４１が接続されている。配管２４１には、ポンプ２４２およびバルブ２４３が設けられている。すなわち、外周部処理液Ｌ４は、ポンプ２４２およびバルブ２４３の協働した動作により第２の配管１５１を通じてノズル１５４に送り出される。

なお、第４のタンク２４０には、例えばフッ酸を供給する配管、過酸化水素水を供給する配管、および、純水Ｌ０を供給する配管も接続されている。すなわち、第４のタンク２４０は、これらの液を予め設定された所定の比率で混合し調整する作用をもすることになる。

なお、第１の配管１４１ａおよび第２の配管１４１ｂには、それぞれ純水Ｌ０を供給する配管２６５ａおよび２６５ｂが接続され、配管２６５ａにはバルブ２６０ａが設けられ、配管２６５ｂにはバルブ２６０ｂが設けられている。すなわち、ノズル１４４ａおよび１４４ｂは、純粋Ｌ０をも供給することができる。

ここで、図５を参照して第１の流体供給部１４０の第１のアーム１４２について詳細に説明する。図５は、第１のアーム１４２の構成を示す模式図である。図５に示すように、第１のアーム１４２は、温度調節器１４５、供給機構１４６ａと吸い戻し機構１４６ｂとカップリング機構１４６ｃとを有するポンプ機構１４６、および、保温器１４７を有している。すなわち、この実施形態に係るめっきユニット１１は、図４に示す加熱器２３４を、第１のアーム１４２に配設された温度調節器１４５および保温器１４７により構成している。

温度調節器１４５は、めっき処理液などを当該処理に適した温度に加温するヒータ機構である。温度調節器１４５は、密閉された筐体内部に配管１４１ｃが貫通しており、温度調節用流体供給器４５０から供給される温度調節用の流体（たとえば温水）を導入する流体供給口４５１と、同じく流体を排出する流体排出口４５２を備えている。流体供給口４５１から供給された流体は、筐体内部の空間４５３を流れ配管１４１ｃと接触して配管１４１ｃを流れるめっき処理液を加温し、流体排出口４５２から排出される。温度調節器１４５の中での配管１４１ｃは、たとえばらせん状に形成され、温度調節用の流体との接触面積を大きくとることが望ましい。加温する温度はめっき処理液の成分や成膜条件などにより調製することができ、たとえば２０〜９０℃程度である。

供給機構１４６ａは、前述のポンプ２３２およびバルブ２３３を備え、第３のタンク２３０に蓄えられためっき液Ｌ３を、配管１４１ｃを通じてノズル１４４ｃに送り出す送り出し機構として機能をする。なお、図４および図５に示す例では、送り出し機構としてのポンプ２３２およびバルブ２３３によりめっき処理液を送り出しているが、これには限定されない。ポンプ２３２として、たとえばダイアフランポンプなどの加圧機構や圧送機構により実現してもよい。吸い戻し機構１４６ｂは、めっき液の基板処理面への供給完了直後にノズル１４４ｃの先端に留まっためっき液を吸い戻す機能を有する。カップリング機構１４６ｃは、供給機構１４６ａからの配管と吸い戻し機構１４６ｂへの配管と温度調節器１４５へ続く配管とを結合する。カップリング機構１４６ｃは、バルブ２３３と一体的に実現しても、別体として実現してもかまわない。供給機構１４６ａは、プロセスコントローラ５１からの処理液供給指示に基づいて、所定量の処理液を所定の速度やタイミングでノズル１４４ｃに向けて送り出す。

保温器１４７は、温度調節器１４５とノズル１４４ｃとの間に配設され、めっき処理液がノズル１４４ｃから送り出されるまで、温度調節器１４５により加温されためっき処理液の温度を維持する機能を有する。保温器１４７は、温度調節器１４５と独立して、密閉された筐体内部に配管１４１ｃが貫通しており、温度調節用流体供給器４５０から送られる温度調節用の流体を導入する流体供給口４７１と、同じく流体を排出する流体排出口４７２を備えている。温度調節用流体供給器４５０から送られる流体は、温度調節器１４５へ供給される流体と共通でもよいし、別個独立した流体でもよい。保温器１４７の内部では、流体供給口４７１と接続された保温パイプ４７３が配管１４１ｃと接触されており、配管１４１ｃ内のめっき処理液が所定の温度に維持される。保温パイプ４７３は、保温器１４７の配管１４１ｃに沿ってノズル１４４ｃの直近まで伸びており、処理液がノズル１４４ｃから送り出される直前まで処理液を保温可能に構成されている。保温パイプ４７３は、ノズル１４４ｃを収納するノズル筐体４４０の内部で開放され、保温器１４７内の空間４７４と通じている。すなわち、保温器１４７は、その断面中心に位置する配管１４１ｃ、配管１４１ｃの外周に熱的に接触させて配設された保温パイプ４７３、および、保温パイプ４７３の外周に位置する空間４７４からなる三重構造（三重配管の構造）を有している。流体供給口４７１から供給された保温用の流体は、ノズル筐体４４０に至るまで保温パイプ４７３を通ってめっき処理液を保温し、保温器１４７内の空間４７４を流れて流体排出口４７２から排出される。空間４７４を流れる流体は、保温パイプ４７３を流れる流体（およびその内側の配管１４１ｃを流れるめっき処理液）と保温器１４７の外側の雰囲気とを熱的に遮断する作用をする。したがって、保温パイプ４７３を流れる流体の熱損失を抑えるとともに、保温パイプ４７３を流れる流体から配管１４１ｃを流れるめっき処理液への熱伝達を効率的に行うことができる。保温器１４７は、ノズル駆動装置２０５により駆動される第１のアーム１４２に備えられるため、蛇腹状など動きに対応可能な筐体とすることが望ましい。４７１へ供給される温度調整用の流体（温水）は、４５１に供給される流体と共通であってもよいし、温度差をもった別の流体であってもよい。

配管１４１ｃのうち温度調節器１４５および保温器１４７によりめっき処理液が加温・保温される部分は、所定枚数の基板Ｗを処理する分量のめっき処理液が全量加温かつ保温されるように、当該部分の太さや長さが決定される。すなわち、温度調節器１４５・保温器１４７により加温・保温されためっき処理液は、ある枚数の基板Ｗに対するめっき処理において使い切り、次の処理対象の基板Ｗについては、温度調節器１４５により新たに加温され新たに保温器１４７により保温されためっき液が供給される。このようにして、新たに加温・保温されためっき処理液により続く基板に対するめっき処理が行われていく。

なお、温度調節器１４５および保温器１４７によりめっき処理液が加温・保温される部分は、１枚の基板Ｗを処理する分量のめっき処理液に対応する体積としてもよい。この場合、複数枚の基板Ｗを連続処理する場合でも均一なめっき処理が可能となる。例えば、温度調節器１４５および保温機１４７により一度に加温・保温されるめっき処理液の分量を複数枚の基板Ｗの処理に対応する量とすると、初回めっき処理でのめっき処理液加温時間と最終回めっき処理での同加温時間とに差が生ずる。通常、めっき処理液は加温されることで劣化が始まるので、複数枚分のめっき処理液を一度に加温すると均一なめっき処理が難しくなることがある。温度調節器１４５および保温器１４７が加温するめっき処理液の分量を基板Ｗ１枚の処理分として必要回数繰り返すことで、より均一なめっき処理が期待できる。保温器１４７により保温されるめっき処理液の体積の例としては、基板１枚を処理するとすると、例えば、温度調節器１４５により加温されるめっき処理液の体積の１／１０程度であり、たとえば温度調節器１４５により加温されるめっき処理液の体積が１１５［ｍｌ］程度、保温器１４７により保温されるめっき処理液の体積が１０［ｍｌ］程度である。

続いて、図５を参照して第１のアーム１４５の動作を説明する。プロセスコントローラ５１が流体供給装置２００にめっき処理液Ｌ３の供給を指示すると、流体供給装置２００は、ポンプ２３２を駆動させバルブ２３３を開く。めっき処理液Ｌ３の細かい供給タイミングの制御は、バルブ２３３を制御することにより行う。一方、プロセスコントローラ５１が流体供給装置２００にめっき処理液Ｌ３の供給停止を指示すると、流体供給装置２００は、バルブ２３３を閉じ、ポンプ２３２を停止させると共に、吸い戻し機構１４６ｂを動作させて配管１４１ｃに残っためっき処理液Ｌ３を吸い戻す。これにより、ノズル１４４ｃからめっき処理液Ｌ３が基板Ｗへ垂れることを防ぐことができる。なお、温度調節用流体供給装置４５０は、めっき処理プロセス中は常に流体を温度調節器１４５および保温器１４７へ供給している。めっき処理液Ｌ３の加温時間は、後述するプロセス時間等の調節によって可能だからである。

この実施形態のめっきユニット１１における加熱器２３４は、第１のアーム１４２に設けられた温度調節器１４５および保温器１４７により、めっき処理液Ｌ３を所定のめっき処理温度に加熱・調節する。これは、めっき処理液のライフタイムの影響を考慮したものである。複数枚の基板Ｗを連続してめっき処理する場合、使用するめっき処理液Ｌ３を一括して加熱することで所定の温度に到達させることも可能である。この場合、早い段階でのめっき処理に用いられためっき液と、遅い段階でのめっき処理に用いられためっき液との間で、所定の温度に達してから実際にめっき処理に用いられるまでの時間に差が生じる。しかし本願発明者は、めっき処理液を温度調節後長時間保存ができない（めっき処理液が所定温度に達した後、時間の経過により特性が変化する）という知見を得た。本実施形態における加熱器２３４を、必要最小限のめっき液を加熱するものとして第１のアーム内に配設したのは、めっき処理時におけるめっき処理液の特性を均質化するためである。特に、複数枚の基板を処理する場合、基板ごとに用いるめっき処理液の特性を均質化することが可能となる。併せて、装置のコンパクト化を図り、めっき処理液の液温低下を抑えることができる。

次に、図１ないし図８を参照して、この実施形態に係る無電解めっきユニット１１の動作を説明する。図６は、この実施形態に係る無電解めっきユニット１１の動作、特に、めっき処理動作について説明するフローチャート、図７は、この実施形態に係る無電解めっきユニット１１の全体プロセスを示す図、図８は、この実施形態に係る無電解めっきユニット１１のめっき処理工程のプロセスを示す図である。図６に示すように、この実施形態のめっきユニット１１は、前洗浄工程（図中「Ａ」）、めっき処理工程（同「Ｂ」）、後洗浄工程（同「Ｃ」）、裏面・端面洗浄工程（同「Ｄ」）、および乾燥工程（同「Ｅ」）の５つの工程を実現する。また、図７に示すように、この実施形態のめっきユニット１１は、基板裏面に加温された純水を供給する裏面純水供給ａ、基板端面を洗浄する端面洗浄ｂ、基板裏面を洗浄する裏面洗浄ｃ、めっき処理に続いて基板を洗浄する後洗浄ｄ、めっき処理ｅ、めっき処理に先立って基板を洗浄する前洗浄ｆ、および基板の親水度を調整する純水供給ｇの７つの処理液供給プロセスを実行する。図８は、図７に示すめっき処理ｅのプロセスをより詳細に示している。

第１の基板搬送機構９は、搬出入部１のフープＦから基板Ｗを一枚ずつ搬出し、処理部２の受け渡しユニット１０に基板Ｗを搬入する。基板Ｗが搬入されると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを加熱ユニット１２および冷却ユニット１３に搬送し、基板Ｗは所定の熱処理が行われる。熱処理が終了すると、第２の基板搬送機構１４は、無電解めっきユニット１１内へ基板Ｗを搬入する。

ます、プロセスコントローラ５１は、前洗浄工程Ａを実行する。前洗浄工程Ａは、親水化処理、前洗浄処理、純水処理を含んでいる。

プロセスコントローラ５１は、モータ１３５を駆動してスピンチャック１３０に保持された基板Ｗを回転させる。スピンチャック１３０が回転すると、プロセスコントローラ５１は、ノズル駆動装置２０５に第１の流体供給部１４０の駆動を指示する。ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて第１のアーム１４２を基板Ｗの上の所定位置（例えばノズル１４４ａが基板Ｗの中心部となる位置）に移動させる。併せて、ノズル駆動装置２０５は、第２の旋回駆動機構１５３を動作させて第２のアーム１５２を基板Ｗの上の周縁部に移動させる。それぞれ所定位置に達すると、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に親水化処理を指示する（Ｓ３０１）。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを開いて所定量の純水Ｌ０をノズル１４４ａに送る（図７中供給プロセスｇ）。このとき、ノズル１４４ａは、例えば基板Ｗの上方０．１〜２０ｍｍ程度の位置としておく。同様に、流体供給装置２００は、バルブ２４３を開いて処理液Ｌ４をノズル１５４に送る。この処理での処理液Ｌ４は、純水Ｌ０との関係で異なる親水化効果が得られるものを用いる。この親水化処理は、続く前洗浄液が基板Ｗ表面ではじかれることを防ぐとともに、めっき液が基板Ｗ表面から落ちにくくする作用をする。

続いて、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に前洗浄処理（図７中供給プロセスｆ）および裏面温純水供給（同ａ）を指示する。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを閉じて純水Ｌ０の供給を止めるとともにバルブ２４３を閉じて処理液Ｌ４の供給を止め、ポンプ２１２およびバルブ２１３を駆動させて前洗浄処理液Ｌ１をノズル１４４ａに供給する（Ｓ３０３）。ここで、ノズル１４４ａは基板Ｗの略中央部に移動した状態であるから、ノズル１４４ａは、基板Ｗの略中央部に前洗浄処理液Ｌ１を供給することになる。前洗浄処理液は有機酸などを用いるから、ガルバニックコロージョンを発生させることなく、銅配線上から酸化銅を除去し、めっき処理の際の核形成密度を上昇させることができる。

次いで、流体供給装置２００は、流体供給路１７１に純水を供給する。熱交換器１７５は、流体供給路１７１に送られる純水を温度調節し、バックプレート１６５に設けられた流路１６６を介して温度調節された純水を基板Ｗの下面に供給する。これにより、基板Ｗの温度がめっき処理に適した温度に維持される。なお、流体供給路１７１への純水の供給は、前述のステップ３００と同時に開始しても同様の効果を得ることができる。

前洗浄処理が終了すると、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に純水処理（図７中供給プロセスｇ）を指示する（Ｓ３０５）。流体供給装置２００は、ポンプ２１２およびバルブ２１３を動作させて前洗浄処理液Ｌ１の供給を止めるとともに、バルブ２６０を開いて所定量の純水Ｌ０をノズル１４４ａに送る。ノズル１４４ａからの純水Ｌ０の供給により、前洗浄処理液を純水に置換することになる。これは、酸性である前洗浄処理液Ｌ１とアルカリ性のめっき処理液とが混合してプロセス不良が発生することを防ぐものである。

前洗浄工程Ａに続いて、プロセスコントローラ５１は、めっき処理工程Ｂを実行する。めっき処理工程Ｂは、めっき液置換処理、めっき液盛り付け処理、めっき液処理、純水処理を含んでいる。

プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５にめっき液置換処理を指示する（図７中供給プロセスｅ）。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを閉じて純水Ｌ０の供給を止めるとともに、ポンプ２３２とバルブ２３３を動作させてめっき液Ｌ３をノズル１４４ｃに供給する。一方、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて、ノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部〜周縁部〜中央部と移動（スキャン）するように第１のアーム１４２を旋回させる（Ｓ３１２）。めっき液置換処理では、めっき液供給ノズルが中央部〜周縁部〜中央部を移動し、基板Ｗが比較的高い回転数で回転する（図８中「置換Ｘ」プロセス）。この動作により、めっき液Ｌ３が基板Ｗ上を拡散して、基板Ｗの表面上の純水を迅速にめっき液に置換することができる。

めっき液置換処理が終わると、プロセスコントローラ５１は、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を減速させ、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５にめっき液盛り付け処理を指示する。流体供給装置２００は、継続してめっき液Ｌ３を供給し、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて、ノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部から周縁部に向けて徐々に移動させる（Ｓ３１４）。めっき液置換処理された基板Ｗの表面は、十分な量のめっき液Ｌ３が盛り付けられる。さらに、ノズル１４４ｃが基板Ｗの周縁部近傍に近づいた段階で、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転速度をさらに減速させる（図８中「液盛Ｙ」プロセス）。

続いて、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５にめっき処理を指示する。ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて、ノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部と周縁部の略中間位置に位置するように第１のアーム１４２を旋回させる。

次いで、流体供給装置２００は、ポンプ２３２とバルブ２３３を動作させてめっき液Ｌ３をノズル１４４ｃに断続的・間欠的に供給する（Ｓ３１７）。すなわち図７および図８の「めっきＺ」プロセスに示すように、ノズルが所定位置に配置されてめっき液が断続的・間欠的に供給される。基板Ｗは回転しているから、めっきＬ３を断続的（間欠的）に供給しても基板Ｗの全域にまんべんなくめっき液Ｌ３を行き渡らせることができる。なお、上記ステップ３１２・３１４・３１７の処理は、繰り返して行ってもよい。めっき液Ｌ３を供給して所定時間経過後、流体供給装置２００は、めっき液Ｌ３の供給を停止し、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの裏面への温純水の供給を停止する。

めっき処理工程Ｂは、プロセスコントローラ５１の指示を受けて、流体供給装置２００が供給機構１４６ａを動作させてめっき液Ｌ３をノズル１４４ｃに供給する。供給機構１４６ａは、めっき液が温度調節器１４５および保温器１４７の内部の配管１４１ｃがめっき液で満たされ、かつ、ノズル１４４ｃからめっき液が垂れないようにめっき液の送り出し制御を行う。吸い戻し機構１４６ｂは、供給が終わっためっき液がノズル１４４ｃから垂れないよう吸い戻す作用をする。

さらに、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５に純水処理を指示する（図７中供給プロセスｇ）。プロセスコントローラ５１は、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を増速させ、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させてノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部に位置するように第１のアーム１４２を旋回させる。その後、流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを開いて純水Ｌ０を供給する（Ｓ３２１）。これにより、基板Ｗ表面に残っためっき液を除去して後処理液とめっき液とが混ざることを防ぐことができる。

めっき処理工程Ｂに続いて、プロセスコントローラ５１は、後洗浄工程Ｃを実行する。後洗浄工程Ｃは、後薬液処理および純水処理を含んでいる。

プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に後薬液処理を指示する（図７中供給プロセスｄ）。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを閉じて純水Ｌ０の供給を停止させるとともに、ポンプ２２２およびバルブ２２３を動作させて後洗浄処理液Ｌ２をノズル１４４ｂに供給する（Ｓ３３０）。後洗浄処理液Ｌ２は、基板Ｗの表面の残渣物や異常析出しためっき膜を除去する作用をする。

後薬液処理に続いて、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に純水処理を指示する（図７中供給プロセスｇ）。流体供給装置２００は、ポンプ２２２およびバルブ２２３を動作させて後洗浄処理液Ｌ２の供給を停止させるとともに、バルブ２６０ｂを開いて純水Ｌ０を供給する（Ｓ３３１）。

後洗浄工程Ｃに続いて、プロセスコントローラ５１は、裏面・端面洗浄工程Ｄを実行する。裏面・端面洗浄工程Ｄは、液除去処理、裏面洗浄処理、端面洗浄処理を含んでいる。

プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に液除去処理を指示する。流体供給装置２００は、バルブ２６０ｂを閉じて純水Ｌ０の供給を停止し、プロセスコントローラ５１は、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を増速する。この処理は、基板Ｗの表面を乾燥させて基板Ｗの表面の液除去を目的としている。

液除去処理が終わると、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に裏面洗浄処理を指示する。まず、プロセスコントローラ５１は、まずスピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を減速させる。続いて、流体供給装置２００は、流体供給路１７１に純水を供給する（図７中供給プロセスａ）。熱交換器１７５は、流体供給路１７１に送られる純水を温度調節し、バックプレート１６５に設けられた流路を介して温度調節された純水を基板Ｗの裏面に供給する（Ｓ３４２）。純水は、基板Ｗの裏面側を親水化する作用をする。次いで、流体供給装置２００は、流体供給路１７１への純水供給を停止させ、代わりに裏面洗浄液を流体供給路１７１へ供給する（Ｓ３４３）。裏面洗浄液は、めっき処理における基板Ｗの裏面側の残渣物を洗浄除去する作用をする（図７中供給プロセスｃ）。

その後、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５に端面洗浄処理を指示する。流体供給装置２００は、基板Ｗの裏面へ裏面洗浄液の供給を停止し、替わりに熱交換器１７５により温度調節された純水を流体供給路１７１へ供給する（Ｓ３４４）（図７中供給プロセスａ）。

続いて、ノズル駆動装置２０５は、第２の旋回駆動機構１５３を動作させてノズル１５４が基板Ｗの端部に位置するように第２のアーム１５２を旋回させ、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転数を１５０〜３００ｒｐｍ程度に増速させる。同様に、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させてノズル１４４ｂが基板Ｗの中央部に位置するように第１のアーム１４２を旋回させる。流体供給装置２００は、ノズル２６０ｂを開いて純水Ｌ０をノズル１４４ｂに供給するとともに、ポンプ２４２およびノズル２４３を動作させて外周部処理液Ｌ４をノズル１５４に供給する（図７中供給プロセスａ・ｇ）。すなわち、この状態では、基板Ｗの中央部に純粋Ｌ０、同じく端部に外周部処理液Ｌ４が供給され、基板Ｗの裏面に温度調節された純水が供給されていることになる（Ｓ３４６）。

裏面・端面洗浄工程Ｄに続いて、プロセスコントローラ５１は、乾燥工程Ｅを実行する。乾燥工程Ｅは、乾燥処理を含んでいる。

プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５に乾燥処理を指示する。流体供給装置２００は、全ての処理液供給を停止させ、ノズル駆動装置２０５は、第１のアーム１４２および第２のアーム１５２を基板Ｗの上方から退避させる。また、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転速度を８００〜１０００ｒｐｍ程度まで増速して基板Ｗを乾燥させる（Ｓ３５１）。乾燥処理が終わると、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転を停止させる。めっき処理工程が終了すると、第２の基板搬送機構１４の搬送アーム１４Ａは、窓１１５を介して基板Ｗをスピンチャック１３０から取り出す。

なお、前洗浄工程、めっき処理工程、後洗浄工程、裏面・端面洗浄工程）、および乾燥工程のプロセス手順や、流体供給装置２００、ノズル駆動装置２０５、温度調節用流体供給器４５０などによる供給・駆動動作、さらには各種バルブやポンプの動作シーケンスなどは、すべて記憶部５３に記憶され、プロセスコントローラ５１が当該記憶内容に基づいて各部に動作・制御の指示を行う。

ここで、温度調節器１４５および保温器１４７が１回のめっき処理に対応するめっき処理液を処理の都度加温・保温する場合における、めっき処理プロセス全体における温度調節器１４５の作用について説明する。温度調節器１４５は、配管１４１ｃを流れるめっき液を所定の温度まで加温する。具体的には、図６に示すように、初期状態（１枚目の基板を処理する状態）では、温度調節器１４５は、ステップ３０１からステップ３１２までの間にめっき処理液を所定の温度まで加温し、保温器１４７は、配管１４１ｃを流れる温度調節器１４５が加温しためっき液を当該所定の温度に保温する（図６中（１）波線の期間）。このとき、めっき液はノズル１４４ｃから垂れないように保持されているから、めっき液は所定の温度まで加温されかつ温度が維持される。めっき処理工程Ｂの間は、めっき液置換処理・めっき液盛り付け処理・めっき処理の各処理によりめっき処理液が供給状態となるから、めっき処理液は配管中を移動しほとんど加温されない（されにくい）状態となる。

１枚目の基板の処理が終わり、ステップ３２１の純水処理が行われると、めっき処理液の供給が止まるから、温度調節器１４５は、めっき処理液の加温を再開可能となる。２枚目の基板を処理するめっき処理液の加温期間は、１枚目の基板のめっき処理工程Ｂが終わったステップ３２１から、２枚目の基板のめっき処理工程Ｂが始まるステップ３１２までの間となる（図６中（２）一点鎖線の期間）。同様に、３枚目の基板を処理するめっき処理液の加温期間は、図６中（３）の二点鎖線の期間となる。すなわち、図６に示す（１）〜（３）の期間は、基板を処理するめっき処理液を加温する期間である。後述するように、めっき処理液はめっき処理時の液温に加えて、どれだけの時間処理液を加温したかによって処理条件が変わってくるから、均一なめっき処理を実現するためには（１）〜（３）のどの期間も同じ時間であることが望ましい。なお、めっき処理プロセス全体の中において、ダミー基板（ダミーウエハ）を用いた安定化処理工程を含めてもよい。これにより、基板Ｗを複数枚処理する場合に均一な膜厚を得ることができる。

めっき液の送り出しは、プロセスコントローラ５１が指示する時間およびタイミングに対応して行われるが、１回のめっき処理において温度調節器１４５および保温器１４７内の配管１４１ｃに保持されためっき液が全量供給されるように制御される。すなわち、１回のめっき処理が終わると、温度調節器１４５および保温器１４７内の配管１４１ｃに、加熱・保温処理を施していない新たなめっき液が満たされる。

ここで、めっき処理液の液温とめっき成膜温度との関係について説明する。図９は、ある組成に調合しためっき処理液の、加温時間に対するめっき液温度とめっき成膜速度との関係を示す図である。図１０は、ｐＨ調整剤として用いたＴＭＡＨの組成が互いに異なる複数のめっき処理液について、それぞれの加温時間に対するめっき液温度とめっき成膜速度との関係を示す図である。これらの図においては、めっき処理液の液量は温度調節器１４５および保温器１４７の容量に相当するものとする。

一般にめっき処理液の組成は、コバルトを含む溶液、錯化剤、ｐＨ調整剤および還元剤から成り立っている。安定しためっき処理のためには、めっき処理液を加温・保温して、反応温度が適正に維持される必要がある。一方、めっき処理液の保温時間が長時間にわたるとめっき処理液中にコバルト金属の析出が始まり、この析出物が基板の処理面に供給された場合、異物がめっき成膜に含有されてしまう。一般的な保温条件（６０℃）においては、めっき処理液加温開始後３０分程度でかかる析出が発生することがわかっている。

さらに、かかる組成を有するめっき処理液を用いる場合、ｐＨ濃度を調整することにより、めっき処理液の還元剤としての反応を促進または抑制することができると考えられる。このことは、めっき処理液の還元反応の結果であるめっき成膜の状態、具体的には成膜速度の調整が、ｐＨ濃度の調整により可能となることを意味している。

図９の破線にて示されるように、めっき処理液の温度を目標値である６０℃に昇温させる際に要する時間（加温時間）は、およそ５０秒程度である。その後、保温時間の経過に伴い、実線で示すめっき成膜速度は急激な増加を示すが、加温時間が３００秒を越えると微増に留まっている。そして、前述の通り１８００秒（３０分）程度でめっき処理液中の金属イオンの析出が発生する。このことは、めっき処理液の液温が設定温度に到達した直後（約５０秒加温後）のめっき処理液を用いるよりも、加温・保温状態をある程度維持しためっき処理液を用いる方が、安定かつ成膜速度の高いめっき処理を実現することができることを示している。言い換えれば、めっき処理液をめっき処理に適した温度に調整するためには、液温を昇温させる時間だけでなく液温を適温で維持する加温時間をも必要とすることになる。

図１０は、望ましい成膜速度の得られるめっき液の加温時間（成膜速度が安定するのに必要な加温時間）が、ｐＨ調整剤（ＴＭＡＨ）の組成比に依存することを示している。すなわち、高い成膜速度を必要とするめっき処理の場合には、高濃度のＴＭＡＨを添加しためっき処理液を用いればよく、他方、加温時間を短くする必要がある場合には、低濃度のＴＭＡＨを添加しためっき処理液を用いればよいことがわかる。

複数の基板を連続めっき処理するにあたって、一枚の基板処理に要する基板処理時間が、めっき処理液の適切な加温時間よりも短い場合も長い場合も考えられる。めっき処理液の加温時間よりも基板処理時間が短い場合、ｐＨ調整剤（ＴＭＡＨ）の濃度を低く調整すれば、めっき処理液の加温時間が短くて済むようになる。ただし、この場合は、必要な膜厚に達するのに要するめっき処理時間が長くなるから、引き続き行われる新しい基板の処理の開始時間を遅らせることが必要になる。このように、めっき処理液の加温時間と基板処理時間を調整することで、所望のめっき処理プロセスを実現することが可能となる。

ところで、複数の基板の連続めっき処理においては、一枚の基板処理に要する基板処理時間は、めっき液供給以外の工程の時間（図７に示す例では工程Ａ・Ｃ・Ｄ・Ｅの各プロセス時間）が含まれるため、めっき液のｐＨ調整剤の調整だけで、めっき処理液の加温時間と基板処理時間との調整を図ることが難しいことも考えられる。かかる場合は、めっき処理液の加温の開始もしくは基板処理の開始（めっき液供給の開始）のタイミングを意図的に調整することで実現が可能となる。

以下、図１１および図１２を参照して、複数の基板の連続めっき処理の際の、加熱時間の開始もしくは基板処理の開始（めっき液供給の開始）のタイミングを意図的に調整するシーケンスの設定方法について説明する。図１１および図１２は、図６に示すめっき処理工程が複数枚の基板Ｗに対して施される図である。

図１１に示すように、基板Ｗを１枚めっき処理する場合に、図６および図７に示す前洗浄工程Ａ、めっき処理工程Ｂ、後洗浄工程Ｃ、裏面・端面洗浄工程Ｄおよび乾燥工程Ｅを経るものとする。この場合、ｎ回目の処理の乾燥工程Ｅの後、ｎ＋１回目の前洗浄工程Ａが開始されるまでに、処理の終わった基板Ｗが排出され、新しい処理基板Ｗが搬入される。

ここで、めっき処理工程Ｂにおいて所定の温度かつ所定の成膜速度のめっき処理液を得るためには、めっき処理工程Ｂが開始されるまでにめっき処理液が所定の温度まで加温され、かつ所定の時間加温され続けることが必要である。そのため、図１１の（１）に示す通常の加温タイミングでは、後洗浄工程Ｃが開始してからめっき処理液の加温も開始され、前洗浄工程Ａが終了するまで加温が維持される。めっき処理工程Ｂの間は、加温されためっき処理液がノズル１４４Ｃから吐出されるとともに新しいめっき処理液が温度調節器１４５および保温器１４７に供給されるため、事実上加温されない状態にある。

仮に、めっき処理に必要な成膜速度を得るために必要なめっき処理液加温時間が短い場合、例えば、後洗浄工程Ｃの開始から前洗浄工程Ａの終了までに要する時間よりも短い加温時間が必要な場合を考える（図１１中（２））。この場合、各行程ＡないしＥの処理時間を調整することもできるが、めっき処理のための他のパラメータも変更になり望ましくない場合がある。かかる場合は、後洗浄工程Ｃが開始されてからΔｔ_１１・Δｔ_１２・Δｔ_１３…分遅らせてから温度調節器１４５および保温器１４７による加温・保温を開始すればよい。この制御は、プロセスコントローラ５１から温度調節器１４５および保温器１４７へ指示させることで実現することができる。このように、ｎ回目、ｎ＋１回目、ｎ＋２回目…のように、基板Ｗを１枚処理する度にΔｔ_１１・Δｔ_１２・Δｔ_１３…分の遅延時間を与えてからめっき処理液の加温・保温処理を開始させることで、前洗浄工程Ａ等プロセスの所要時間を変更することなく所定の成膜速度によるめっき処理を実現することができる。なお、処理する基板ごとの遅延時間Δｔ_１１・Δｔ_１２・Δｔ_１３…は、必ずしも同一である必要はない。基板ごとに異なる条件のめっき処理を行う等の場合、それぞれの条件に応じた遅延時間を設定することができる。

一方、めっき処理に必要な成膜速度を得るために必要なめっき処理液加温時間が長い場合、例えば、後洗浄工程Ｃの開始から前洗浄工程Ａの終了までに要する時間よりも長い加温時間が必要な場合を考える（図１２中（３）。この場合、図１１の（２）とは逆に、乾燥工程Ｅが終わってからプロセス待機時間Δｔ_２１・Δｔ_２２…の待機時間を設けて前洗浄工程Ａの開始をΔｔ_２１・Δｔ_２２…分遅らせ、結果的に加温時間・保温時間を延ばすように制御すればよい。この制御もプロセスコントローラ５１からの指示により実現することができる。このように、ｎ回目、ｎ＋１回目、ｎ＋２回目…のように、基板Ｗを１枚処理する度にΔｔ_２１・Δｔ_２２…分の待機時間を与えて加温時間・保温時間を延長させることで、前洗浄工程Ａ等プロセスの所要時間を変更することなく所定の成膜速度によるめっき処理を実現することができる。なお、処理する基板ごとの待機時間Δｔ_２１・Δｔ_２２…は、前述の遅延時間と同様に、必ずしも同一である必要はない。基板ごとに異なる条件のめっき処理を行う場合には、それぞれの条件に応じた待機時間を設定することができる。

図１ないし図４に示す実施形態の無電解めっきユニットによれば、めっき処理直前に加温するとともに所定時間保温し、かつ加温・保温しためっき液を１回のめっき処理で使い切るように動作するので、めっき処理液の温度と加温時間を正確に制御することができ、めっき液の蒸着能力と基板処理速度とのバランスに優れた処理を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態およびその変形例のみに限定されるものではない。本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、半導体製造業に適用することができる。

１…搬出部、２…処理部、３…搬送部、５…制御装置、１１…無電解めっきユニット、５１…プロセスコントローラ、１１０…アウターチャンバ、１２０…インナーチャンバ、１３０…スピンチャック、１３２…回転プレート、１３４ａ…支持ピン、１３４ｂ…押圧ピン、１４０…第１の流体供給部、１４２…第１のアーム、１４３…第１の旋回駆動機構、１４４ａ・１４４ｂ・１４４ｃ…ノズル、１５０…第２の流体供給部、１５２…第２のアーム、１５３…第２の旋回駆動機構、１５４…ノズル、１６０…ガス供給部、１６５…バックプレート、１６６…流路、１７０…シャフト、１７１…流体供給路、１７５…熱交換器、２００…流体供給装置、２０５…ノズル駆動装置。

Claims (3)

1. 複数の基板に連続してめっき処理を施す半導体製造方法であって、
   １枚の基板処理に必要なｐＨ調整剤を含む所定量のめっき液を温度調節用容器に収容し、
   前記温度調節用容器に収容した前記めっき液を、前記めっき処理に必要なめっき成膜速度および前記めっき液に含まれるｐＨ調整剤の濃度に応じた所定の温度に調節し、
   前記基板を１枚ずつ所定位置に保持し、
   前記めっき処理に必要なめっき成膜速度および前記めっき液に含まれるｐＨ調整剤の濃度に応じたタイミングで、前記保持された基板１枚毎に前記温度調節用容器に収容され温度調節された前記めっき液全量を、前記保持された基板の処理面に吐出すること
   を特徴とする半導体製造方法。
2. 前記温度調節用容器に収容した前記めっき液の温度を、さらに前記めっき処理に要する工程時間に基づいて調節することを特徴とする請求項１記載の半導体製造方法。
3. 前記温度調節用容器に収容され温度調節された前記めっき液全量を、さらに前記めっき処理に要する工程時間に基づいたタイミングで前記保持された基板の処理面へ吐出することを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造方法。

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