JP6815828B2 - めっき処理方法、めっき処理装置及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、めっき処理方法、めっき処理装置及び記憶媒体に関する。
近年、半導体デバイスの微細化や３次元化が進んでいることに伴い、半導体デバイスを加工する際のエッチングによる加工精度を向上させることが求められている。このようにエッチングによる加工精度を向上させるための方法の一つとして、基板上にドライエッチング用のハードマスク（ＨＭ）をめっき処理方法により形成する技術が開発されている。
ところで、基板上にめっき処理方法を施す際、メタル含有のＡ液と還元剤を含有するＢ液とを混合してめっき液を作製し、このように作製されためっき液を所定のめっき温度まで加熱して温調している。そして温調されためっき液を基板に供給することにより基板上にめっき層となるハードマスクを形成する。続いて、ハードマスクに覆われていない部分の基板の一部をドライエッチングにより除去する。その後、ハードマスクをウェット洗浄法等によって除去する。
しかしながら、従来、Ａ液とＢ液を混合してめっき液を作製し、このめっき液を加熱して温調する場合、作製されためっき液中でＡ液とＢ液が反応してめっき液が劣化することがあり、この場合は劣化しためっき液を廃棄する必要が生じる。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、めっき処理方法を実施するために使用するめっき液の性状が劣化することのないめっき処理方法、めっき処理装置及び記憶媒体を提供することを目的とする。
本発明は、基板を準備する工程と、金属イオンを含有するＡ液と還元剤を含有するＢ液を混合してめっき液を作製する工程と、前記基板に対して前記めっき液を用いてめっき処理を施すことにより、前記基板にめっき層を形成する工程とを備え、前記めっき液を作製する工程の前に、前記Ａ液および前記Ｂ液のうち少なくとも一方を加熱し、当該一方を高温の液体、他方を低温の液体としたとき、前記高温の液体の温度をめっき温度以上とし、前記低温の液体の温度をめっき温度未満とすることを特徴とするめっき処理方法である。
本発明は、基板を保持する基板保持部と、金属イオンを含有するＡ液と還元剤を含有するＢ液を混合してめっき液を作製するめっき液作製部と、前記基板に対して前記めっき液を供給することにより、前記基板上にめっき層を形成するめっき液供給部とを備え、前記Ａ液および前記Ｂ液のうち少なくとも一方を加熱し、当該一方を高温の液体、他方を低温の液体としたとき、前記高温の液体の温度をめっき温度以上とし、前記低温の液体の温度をめっき温度未満とする予備温調部を設けたことを特徴とするめっき処理装置である。
本発明は、コンピュータにめっき処理方法を実行させるコンピュータプログラムを内蔵した記憶媒体において、前記めっき処理方法は、基板を準備する工程と、金属イオンを含有するＡ液と還元剤を含有するＢ液を混合してめっき液を作製する工程と、前記基板に対して前記めっき液を用いてめっき処理を施すことにより、前記基板にめっき層を形成する工程とを備え、前記めっき液を作製する工程の前に、前記Ａ液および前記Ｂ液のうち少なくとも一方を加熱し、当該一方を高温の液体、他方を低温の液体としたとき、前記高温の液体の温度をめっき温度以上とし、前記低温の液体の温度をめっき温度未満とすることを特徴とする記憶媒体である。
本発明によれば、めっき液の性状を劣化させることなく、基板に対して適切なめっき処理を施すことができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
＜めっき処理装置の構成＞
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るめっき処理システム全体の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るめっき処理システムの構成を示す概略図である。
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るめっき処理システム全体の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るめっき処理システムの構成を示す概略図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るめっき処理システム１は、めっき処理ユニット２と、めっき処理ユニット２の動作を制御する制御部３とを備える。
めっき処理ユニット２は、基板に対する各種処理を行う。めっき処理ユニット２が行う各種処理については後述する。
制御部３は、例えばコンピュータであり、動作制御部と記憶部とを備える。動作制御部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成されており、記憶部に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、めっき処理ユニット２の動作を制御する。記憶部は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク等の記憶デバイスで構成されており、めっき処理ユニット２において実行される各種処理を制御するプログラムを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に記録されたものであってもよいし、その記憶媒体から記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカード等が挙げられる。記録媒体には、例えば、めっき処理システム１の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、コンピュータがめっき処理システム１を制御して後述するめっき処理方法を実行させるプログラムが記録される。
＜めっき処理ユニットの構成＞
図１を参照して、めっき処理ユニット２の構成を説明する。図１は、めっき処理ユニット２の構成を示す概略平面図である。
図１を参照して、めっき処理ユニット２の構成を説明する。図１は、めっき処理ユニット２の構成を示す概略平面図である。
めっき処理ユニット２は、搬入出ステーション２１と、搬入出ステーション２１に隣接して設けられた処理ステーション２２とを備える。
搬入出ステーション２１は、載置部２１１と、載置部２１１に隣接して設けられた搬送部２１２とを備える。
載置部２１１には、複数枚の基板Ｗを水平状態で収容する複数の搬送容器（以下「キャリアＣ」という。）が載置される。
搬送部２１２は、搬送機構２１３と受渡部２１４とを備える。搬送機構２１３は、基板Ｗを保持する保持機構を備え、水平方向及び鉛直方向への移動並びに鉛直軸を中心とする旋回が可能となるように構成されている。
処理ステーション２２は、めっき処理部（めっき処理装置ともいう）５を備える。本実施形態において、処理ステーション２２が有するめっき処理部５の数は２以上であるが、１であってもよい。めっき処理部５は、所定方向に延在する搬送路２２１の両側に配列されている。
搬送路２２１には、搬送機構２２２が設けられている。搬送機構２２２は、基板Ｗを保持する保持機構を備え、水平方向及び鉛直方向への移動並びに鉛直軸を中心とする旋回が可能となるように構成されている。
めっき処理ユニット２において、搬入出ステーション２１の搬送機構２１３は、キャリアＣと受渡部２１４との間で基板Ｗの搬送を行う。具体的には、搬送機構２１３は、載置部２１１に載置されたキャリアＣから基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを受渡部２１４に載置する。また、搬送機構２１３は、処理ステーション２２の搬送機構２２２により受渡部２１４に載置された基板Ｗを取り出し、載置部２１１のキャリアＣへ収容する。
めっき処理ユニット２において、処理ステーション２２の搬送機構２２２は、受渡部２１４とめっき処理部５との間、めっき処理部５と受渡部２１４との間で基板Ｗの搬送を行う。具体的には、搬送機構２２２は、受渡部２１４に載置された基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗをめっき処理部５へ搬入する。また、搬送機構２２２は、めっき処理部５から基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを受渡部２１４に載置する。
＜めっき処理部（めっき処理装置）の構成＞
次に図２を参照して、めっき処理部５（めっき処理装置）の構成を説明する。
次に図２を参照して、めっき処理部５（めっき処理装置）の構成を説明する。
図２は、めっき処理部５の構成を示す概略断面図である。
めっき処理部５は、表面にめっき不可材料部分３１とめっき可能材料部分３２とが形成された基板Ｗに対してめっき処理を行うことにより、めっき可能材料部分に対して選択的にハードマスク層（めっき層）３５を形成するものである（後述する図３乃至図６参照）。めっき処理部５が行う基板処理は、少なくとも触媒付与処理と無電解めっき処理とを含むが、触媒付与処理及びめっき処理以外の基板処理が含まれていてもよい。
めっき処理部５は、上述した無電解めっき処理を含む基板処理を行うものであり、チャンバ５１と、チャンバ５１内に配置され、基板Ｗを保持する基板保持部５２と、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対してめっき液Ｍ１を供給するめっき液供給部５３とを備えている。
このうち基板保持部５２は、チャンバ５１内において鉛直方向に延在する回転軸５２１と、回転軸５２１の上端部に取り付けられたターンテーブル５２２と、ターンテーブル５２２の上面外周部に設けられ、基板Ｗの外縁部を支持するチャック５２３と、回転軸５２１を回転駆動する駆動部５２４とを有する。
基板Ｗは、チャック５２３に支持され、ターンテーブル５２２の上面からわずかに離間した状態で、ターンテーブル５２２に水平保持される。本実施形態において、基板保持部５２による基板Ｗの保持方式は、可動のチャック５２３によって基板Ｗの外縁部を把持するいわゆるメカニカルチャックタイプのものであるが、基板Ｗの裏面を真空吸着するいわゆるバキュームチャックタイプのものであってもよい。
回転軸５２１の基端部は、駆動部５２４により回転可能に支持され、回転軸５２１の先端部は、ターンテーブル５２２を水平に支持する。回転軸５２１が回転すると、回転軸５２１の上端部に取り付けられたターンテーブル５２２が回転し、これにより、チャック５２３に支持された状態でターンテーブル５２２に保持された基板Ｗが回転する。
めっき液供給部５３は、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対して、めっき液Ｍ１を吐出するノズル５３１と、ノズル５３１にめっき液Ｍ１を供給するめっき液供給源５３２とを備える。めっき液供給源５３２が有するタンクには、めっき液Ｍ１が貯留されており、ノズル５３１には、めっき液供給源５３２から、バルブ５３３等の流量調整器が介設された供給管路５３４を通じて、めっき液Ｍ１が供給される。
めっき液Ｍ１は、自己触媒型（還元型）無電解めっき用のめっき液である。めっき液Ｍ１は、コバルト（Ｃｏ）イオン、ニッケル（Ｎｉ）イオン、タングステン（Ｗ）イオン等の金属イオンと、次亜リン酸、ジメチルアミンボラン等の還元剤とを含有する。なお、自己触媒型（還元型）無電解めっきでは、めっき液Ｍ１中の金属イオンが、めっき液Ｍ１中の還元剤の酸化反応で放出される電子によって還元されることにより、金属として析出し、金属膜（めっき膜）が形成される。めっき液Ｍ１は、添加剤等を含有していてもよい。
めっき液Ｍ１を使用しためっき処理により生じる金属膜（めっき層）としては、例えば、ＣｏＢ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ、ＮｉＷＢ、ＮｉＢ、ＮｉＷＰ、ＮｉＷＢＰ等が挙げられる。金属膜（めっき層）中のＰは、Ｐを含む還元剤（例えば次亜リン酸）に由来し、めっき膜中のＢは、Ｂを含む還元剤（例えばジメチルアミンボラン）に由来する。
ノズル５３１は、ノズル移動機構５４に連結されている。ノズル移動機構５４は、ノズル５３１を駆動する。ノズル移動機構５４は、アーム５４１と、アーム５４１に沿って移動可能な駆動機構内蔵型の移動体５４２と、アーム５４１を旋回及び昇降させる旋回昇降機構５４３とを有する。ノズル５３１は、移動体５４２に取り付けられている。ノズル移動機構５４は、ノズル５３１を、基板保持部５２に保持された基板Ｗの中心の上方の位置と基板Ｗの周縁の上方の位置との間で移動させることができ、さらには、平面視で後述するカップ５７の外側にある待機位置まで移動させることができる。
チャンバ５１内には、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対して、それぞれ、触媒液Ｎ１、洗浄液Ｎ２及びリンス液Ｎ３を供給する触媒液供給部（触媒付与部）５５ａ、洗浄液供給部５５ｂ及びリンス液供給部５５ｃが配置されている。
触媒液供給部（触媒付与部）５５ａは、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対して、触媒液Ｎ１を吐出するノズル５５１ａと、ノズル５５１ａに触媒液Ｎ１を供給する触媒液供給源５５２ａとを備える。触媒液供給源５５２ａが有するタンクには、触媒液Ｎ１が貯留されており、ノズル５５１ａには、触媒液供給源５５２ａから、バルブ５５３ａ等の流量調整器が介設された供給管路５５４ａを通じて、触媒液Ｎ１が供給される。
洗浄液供給部５５ｂは、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対して、洗浄液Ｎ２を吐出するノズル５５１ｂと、ノズル５５１ｂに洗浄液Ｎ２を供給する洗浄液供給源５５２ｂとを備える。洗浄液供給源５５２ｂが有するタンクには、洗浄液Ｎ２が貯留されており、ノズル５５１ｂには、洗浄液供給源５５２ｂから、バルブ５５３ｂ等の流量調整器が介設された供給管路５５４ｂを通じて、洗浄液Ｎ２が供給される。
リンス液供給部５５ｃは、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対して、リンス液Ｎ３を吐出するノズル５５１ｃと、ノズル５５１ｃにリンス液Ｎ３を供給するリンス液供給源５５２ｃとを備える。リンス液供給源５５２ｃが有するタンクには、リンス液Ｎ３が貯留されており、ノズル５５１ｃには、リンス液供給源５５２ｃから、バルブ５５３ｃ等の流量調整器が介設された供給管路５５４ｃを通じて、リンス液Ｎ３が供給される。
触媒液Ｎ１は、めっき液Ｍ１中の還元剤の酸化反応に対して触媒活性を有する金属イオンを含有する。無電解めっき処理において、めっき液Ｍ１中の金属イオンの析出が開始されるためには、初期皮膜表面（すなわち、基板の被めっき面）がめっき液Ｍ１中の還元剤の酸化反応に対して十分な触媒活性を有することが必要である。このような触媒としては、例えば、鉄族元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）、白金属元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕを含むものが挙げられる。触媒活性を有する金属膜の形成は、置換反応により生じる。置換反応では、基板の被めっき面を構成する成分が還元剤となり、触媒液Ｎ１中の金属イオン（例えばＰｄイオン）が、基板の被めっき面上に還元析出する。
洗浄液Ｎ２としては、例えば、ギ酸、リンゴ酸、コハク酸、クエン酸、マロン酸等の有機酸、基板の被めっき面を腐食させない程度の濃度に希釈されたフッ化水素酸（ＤＨＦ）（フッ化水素の水溶液）等を使用することができる。
リンス液Ｎ３としては、例えば、純水等を使用することができる。
めっき処理部５は、ノズル５５１ａ〜５５１ｃを駆動するノズル移動機構５６を有する。ノズル移動機構５６は、アーム５６１と、アーム５６１に沿って移動可能な駆動機構内蔵型の移動体５６２と、アーム５６１を旋回及び昇降させる旋回昇降機構５６３とを有する。ノズル５５１ａ〜５５１ｃは、移動体５６２に取り付けられている。ノズル移動機構５６は、ノズル５５１ａ〜５５１ｃを、基板保持部５２に保持された基板Ｗの中心の上方の位置と基板Ｗの周縁の上方の位置との間で移動させることができ、さらには、平面視で後述するカップ５７の外側にある待機位置まで移動させることができる。本実施形態において、ノズル５５１ａ〜５５１ｃは共通のアームにより保持されているが、それぞれ別々のアームに保持されて独立して移動できるようになっていてもよい。
基板保持部５２の周囲には、カップ５７が配置されている。カップ５７は、基板Ｗから飛散した各種処理液（例えば、めっき液、洗浄液、リンス液等）を受け止めてチャンバ５１の外方に排出する。カップ５７は、カップ５７を上下方向に駆動させる昇降機構５８を有している。
また図２に示すように、金属イオンを含有するＡ液が貯留されるＡ液貯留部６１ａと、還元剤を含有するＢ液が貯留されるＢ液貯留部６１ｂとが設けられている。Ａ液貯留部６１ａには、Ａ液貯留部６１ａからのＡ液を個別に予備加熱する予備温調器６２が接続されている。
そして予備温調器６２により予備加熱されたＡ液と、Ｂ液貯留部６１ｂからのＢ液とがめっき液作製部６３に送られ、このめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液が混合してめっき液が作製される。
めっき液作製部６３において作製されためっき液は、次にめっき液供給部５３のめっき液供給源５３２へ送られる。
このようにＡ液貯留部６１ａ内のＡ液は予備温調器６２により加熱された後にめっき液作製部６３に送られるが、Ｂ液貯留部６１ｂ内のＢ液は加熱されることなくめっき液作製部６３に送られ、このめっき液作製部６３において互いに混合されてめっき液が作製される。
このようにめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液が混合される前に、予めＡ液は予備温調器６２により加熱されるため、Ａ液とＢ液を混合してめっき液を作製した後にめっき液を加熱する場合に比べて、めっき液中でＡ液とＢ液との反応が進むことはなく、このことによりめっき液の性状劣化を防ぐことができる。
なお、上記実施の形態において、Ａ液のみ予備温調器６２において加熱する例を示したが、Ｂ液のみ予備温調器６２により加熱し、Ａ液を加熱することなくめっき液作製部６３へ送ってもよい。
本実施の形態においては、いずれにしてもＡ液およびＢ液のうちいずれか一方を予備温調器６２によりめっき温度まで加熱して温調してめっき液作製部６３へ送り、他方は加熱することなくめっき液作製部６３へ送る。このようにしてめっき液作製部６３で作製されためっき液を加熱することによるＡ液とＢ液の反応を防止して、めっき液の性状の劣化を防止することができる。
＜基板の構成＞
次に、本実施形態によるめっき処理方法によってめっき層を形成する基板の構成について説明する。
次に、本実施形態によるめっき処理方法によってめっき層を形成する基板の構成について説明する。
ハードマスク層（めっき層）が形成される基板Ｗは、その表面にそれぞれ形成されためっき不可材料部分３１およびめっき可能材料部分３２を有している。めっき不可材料部分３１とめっき可能材料部分３２とは、それぞれ基板Ｗの表面側に露出していれば良く、その具体的な構成は問わない。本実施形態においては、基板Ｗは、めっき可能材料部分３２からなる下地材４２と、下地材４２上に突設され、パターン状に形成されためっき不可材料部分３１からなる芯材４１とを有している（図４（ｅ）参照）。
めっき不可材料部分３１は、本実施形態によるめっき処理が施された際、実質的にめっき金属が析出せず、ハードマスク層３５が形成されない領域である。この場合、めっき不可材料部分３１は、ＳｉＯ２を主成分とする材料からなっている。
めっき可能材料部分３２は、本実施形態によるめっき処理が施された際、めっき金属が選択的に析出し、これによりハードマスク層３５が形成される領域である。本実施形態において、めっき可能材料部分３２は、（１）ＯＣＨｘ基およびＮＨｘ基のうちの少なくとも一方を含む材料、（２）Ｓｉ系材料を主成分とした金属材料、又は、（３）触媒金属材料を主成分とする材料のいずれかからなっている。
（１）めっき可能材料部分３２の材料がＯＣＨｘ基およびＮＨｘ基のうちの少なくとも一方を含む材料を主成分とする場合、その材料としては、ＳｉＯＣＨやＳｉＮが挙げられる。
（２）めっき可能材料部分３２の材料がＳｉ系材料を主成分とした金属材料である場合、めっき可能材料部分３２の材料としては、ＢやＰがドープされたＰｏｌｙ-Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、Ｓｉが挙げられる。
（３）めっき可能材料部分３２が触媒金属材料を主成分とする材料を主成分とする場合、めっき可能材料部分３２の材料としては、例えばＣｕ、Ｐｔが挙げられる。
次に基板Ｗを作製する方法について説明する。基板Ｗを作製する場合、まず、図４（ａ）に示すように、めっき可能材料部分３２からなる下地材４２を準備する。下地材４２は、上述したように、ＯＣＨｘ基およびＮＨｘ基のうちの少なくとも一方を含む材料、Ｓｉ系材料を主成分とした金属材料、又は、触媒金属材料を主成分とする材料からなる。
次に、図４（ｂ）に示すように、めっき可能材料部分３２からなる下地材４２上の全面に、例えばＣＶＤ法又はＰＶＤ法によりめっき不可材料部分３１を構成する材料３１ａを成膜する。材料３１ａは、上述したように、ＳｉＯ２を主成分とする材料からなる。
続いて、図４（ｃ）に示すように、めっき不可材料部分３１を構成する材料３１ａの表面全体に感光性レジスト３３ａを塗布し、これを乾燥する。次に、図４（ｄ）に示すように、感光性レジスト３３ａに対してフォトマスクを介して露光し、現像することにより、所望のパターンを有するレジスト膜３３が形成される。
その後、図４（ｅ）に示すように、レジスト膜３３をマスクとして材料３１ａをドライエッチングする。これにより、めっき不可材料部分３１からなる芯材４１が、レジスト膜３３のパターン形状と略同様の形状にパターニングされる。その後、レジスト膜３３を除去することにより、表面にめっき不可材料部分３１とめっき可能材料部分３２とが形成された基板Ｗが得られる。
＜ハードマスク（めっき層）の形成方法＞
次に、めっき処理部（めっき処理装置）５を用いためっき層の形成方法について説明する。めっき処理部５によって実施されるめっき層の形成方法は、上述した基板Ｗに対するめっき処理を含む。めっき処理部５の動作は、制御部３によって制御される。
次に、めっき処理部（めっき処理装置）５を用いためっき層の形成方法について説明する。めっき処理部５によって実施されるめっき層の形成方法は、上述した基板Ｗに対するめっき処理を含む。めっき処理部５の動作は、制御部３によって制御される。
まず、例えば上述した図４（ａ）−（ｅ）に示す方法により、表面にめっき不可材料部分３１とめっき可能材料部分３２とが形成された基板Ｗを準備する（図５（ａ）参照）。
次に、このようにして得られた基板Ｗがめっき処理部５へ搬入され、基板保持部５２に保持される（図２参照）。この間、制御部３は、昇降機構５８を制御して、カップ５７を所定位置まで降下させる。続いて、制御部３は、搬送機構２２２を制御して、基板保持部５２に基板Ｗを載置する。基板Ｗは、その外縁部がチャック５２３により支持された状態で、ターンテーブル５２２上に水平保持される。
次に、基板保持部５２に保持された基板Ｗが洗浄処理される。このとき、制御部３は、駆動部５２４を制御して、基板保持部５２に保持された基板Ｗを所定速度で回転させながら、洗浄液供給部５５ｂを制御して、ノズル５５１ｂを基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５５１ｂから基板Ｗに対して洗浄液Ｎ２を供給する。基板Ｗに供給された洗浄液Ｎ２は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの表面に広がる。これにより、基板Ｗに付着した付着物等が、基板Ｗから除去される。基板Ｗから飛散した洗浄液Ｎ２は、カップ５７を介して排出される。
続いて、洗浄後の基板Ｗがリンス処理される。この際、制御部３は、駆動部５２４を制御して、基板保持部５２に保持された基板Ｗを所定速度で回転させながら、リンス液供給部５５ｃを制御して、ノズル５５１ｃを基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５５１ｃから基板Ｗに対してリンス液Ｎ３を供給する。基板Ｗに供給されたリンス液Ｎ３は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの表面に広がる。これにより、基板Ｗ上に残存する洗浄液Ｎ２が洗い流される。基板Ｗから飛散したリンス液Ｎ３は、カップ５７を介して排出される。
次に、リンス後の基板Ｗに対して触媒付与処理を行う。このとき制御部３は、駆動部５２４を制御して、基板保持部５２に保持された基板Ｗを所定速度で回転させながら、触媒液供給部５５ａを制御して、ノズル５５１ａを基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５５１ａから基板Ｗに対して触媒液Ｎ１を供給する。基板Ｗに供給された触媒液Ｎ１は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの表面に広がる。基板Ｗから飛散した触媒液Ｎ１は、カップ５７を介して排出される。
これにより、基板Ｗのめっき可能材料部分３２に対して選択的に触媒が付与され、めっき可能材料部分３２に触媒活性を有する金属膜が形成される。一方、基板Ｗのうち、ＳｉＯ２を主成分とするめっき不可材料部分３１には実質的に触媒が付与されることはなく、触媒活性を有する金属膜は形成されない。このような触媒活性を有する金属としては、例えば、鉄族元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）、白金属元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕが挙げられる。上記各金属は、めっき可能材料部分３２を構成する材料（例えば、ＯＣＨｘ基およびＮＨｘ基のうちの少なくとも一方を含む材料）に対して高い吸着性を有する一方、めっき不可材料部分３１を構成する材料であるＳｉＯ２に対しては吸着しにくい。このため、上記各金属を用いることにより、めっき可能材料部分３２に対して選択的にめっき金属を析出させることが可能となる。なお、触媒液Ｎ１には、上記触媒活性を有する金属の吸着を促進する吸着促進剤が含まれていても良い。
次に、めっき可能材料部分３２に選択的に触媒が付与された基板Ｗがリンス処理される。この間、制御部３は、駆動部５２４を制御して、基板保持部５２に保持された基板Ｗを所定速度で回転させながら、リンス液供給部５５ｃを制御して、ノズル５５１ｃを基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５５１ｃから基板Ｗに対してリンス液Ｎ３を供給する。基板Ｗに供給されたリンス液Ｎ３は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの表面に広がる。これにより、基板Ｗ上に残存する触媒液Ｎ１が洗い流される。基板Ｗから飛散したリンス液Ｎ３は、カップ５７を介して排出される。
次に、基板Ｗに対してめっき処理が行われ、めっき可能材料部分３２に対して選択的にめっきが施される。これにより、めっき可能材料部分３２上にハードマスク層３５が形成される（図５（ｂ）参照）。ハードマスク層３５は、めっき可能材料部分３２のうちめっき不可材料部分３１が設けられていない部分に形成される。この際、制御部３は、駆動部５２４を制御して、基板保持部５２に保持された基板Ｗを所定速度で回転させながら、あるいは、基板保持部５２に保持された基板Ｗを停止した状態に維持しながら、めっき液供給部５３を制御して、ノズル５３１を基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５３１から基板Ｗに対してめっき液Ｍ１を供給する。これにより、基板Ｗのめっき可能材料部分３２（具体的には、めっき可能材料部分３２の表面に形成された触媒活性を有する金属膜）に選択的にめっき金属が析出し、ハードマスク層（めっき層）３５が形成される。一方、基板Ｗのうちめっき不可材料部分３１には、触媒活性を有する金属膜が形成されていないため、めっき金属が実質的に析出せず、ハードマスク層３５は形成されない。
このようなハードマスク層３５は、Ｂ又はＰを含むＣｏ、Ｃｏ合金、又はＮｉ系材料を主成分とする。このうちＢ又はＰを含むＣｏ、Ｃｏ合金としては、例えばＣｏＢ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰが挙げられる。また、Ｎｉ系材料としては、ＮｉＷＢ、ＮｉＢ、ＮｉＷＰ、ＮｉＷＢＰが挙げられる。
次にめっき処理の際、基板Ｗに供給されるめっき液の作製方法について、図２により更に説明する。
上述のようにＡ液貯留部６１ａ内に貯留された金属イオンを含有するＡ液が予備温調器６２に送られ、この予備温調器６２によりＡ液が予備加熱される。このときＡ液は予備温調器６２によりめっき温度以上（例えば、６０℃以上）まで加熱される。その後予備温調器６２により加熱されたＡ液はめっき液作製部６３へ送られる。
一方、Ｂ液貯留部６１ｂ内に貯留された還元剤を含有するＢ液は加熱されることなく、めっき液作製部６３へ送られる。この場合、Ｂ液は加熱されることなく、めっき温度未満の温度に保たれる。次にめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液が混合してめっき液が作製される。めっき液作製部６３において作製されためっき液は、次にめっき液供給部５３のめっき液供給源５３２へ送られ、めっき液供給部５３のノズル５３１から基板Ｗに供給され、上述のように基板Ｗに対してめっき処理が施される。
この間、Ａ液は予め予備温調器６２により加熱された後にめっき液作製部６３に送られるが、Ｂ液は加熱されることなくめっき液作製部６３に送られる。このためめっき液作製部６３により作製されためっき液を加熱してＡ液とＢ液が反応する場合に比べて、めっき液中でＡ液とＢ液が反応してめっき液の性状劣化を防止することができる。
このようにしてめっき処理が終了した後、基板保持部５２に保持された基板Ｗが洗浄処理される。この際、制御部３は、駆動部５２４を制御して、基板保持部５２に保持された基板Ｗを所定速度で回転させながら、洗浄液供給部５５ｂを制御して、ノズル５５１ｂを基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５５１ｂから基板Ｗに対して洗浄液Ｎ２を供給する。基板Ｗに供給された洗浄液Ｎ２は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの表面に広がる。これにより、基板Ｗに付着した異常めっき膜や反応副生成物等が、基板Ｗから除去される。基板Ｗから飛散した洗浄液Ｎ２は、カップ５７を介して排出される。
次に、制御部３は、駆動部５２４を制御して、基板保持部５２に保持された基板Ｗを所定速度で回転させながら、リンス液供給部５５ｃを制御して、ノズル５５１ｃを基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５５１ｃから基板Ｗに対してリンス液Ｎ３を供給する。これにより、基板Ｗ上のめっき液Ｍ１、洗浄液Ｎ２及びリンス液Ｎ３は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗから飛散し、カップ５７を介して排出される。
その後、ハードマスク層３５が形成された基板Ｗは、めっき処理部５から搬出される。
この際、制御部３は、搬送機構２２２を制御して、めっき処理部５から基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを受渡部２１４に載置するとともに、搬送機構２１３を制御して、受渡部２１４に載置された基板Ｗを取り出し、載置部２１１のキャリアＣへ収容する。
次に、めっき処理部５から取り出された基板Ｗのうち、めっき不可材料部分３１を選択的に除去する（図６（ａ））。一方、めっき可能材料部分３２上に形成されたハードマスク層３５は、除去されることなく残存する。このようにして、めっき可能材料部分３２からなる下地材４２と、下地材４２上にパターン状に形成されたハードマスク層３５とを有する基板Ｗが得られる。下地材４２上であって、ハードマスク層３５に覆われていない領域からは、下地材４２（めっき可能材料部分３２）が露出している。
次に、図６（ｂ）に示すように、ハードマスク層３５をマスクとしてめっき可能材料部分３２からなる下地材４２をドライエッチングする。これにより、下地材４２のうちハードマスク層３５に覆われていない部分が所定の深さまでエッチングされ、パターン状の凹部が形成される。
その後、図６（ｃ）に示すように、ハードマスク層３５をウェット洗浄法によって除去することにより、パターン状の凹部が形成された下地材４２が得られる。なお、ハードマスク層３５はウェット洗浄法によって除去することができるので、ハードマスク層３５を容易に除去することができる。このようなウェット洗浄法で用いられる薬液としては、酸性溶媒が用いられる。
＜第１実施例＞
次に本発明の具体的実施例１について説明する。
次に本発明の具体的実施例１について説明する。
本実施例１においては、まず金属イオンを含有するＡ液と、還元剤を含有するＢ液とを準備して各々Ａ液貯留部６１ａおよびＢ液貯留部６１ｂに貯留した。
次にＡ液を予備温調器６２において予備加熱してめっき液作製部６３へ送るとともに、Ｂ液は予備加熱することなくめっき液作製部６３へ送り、このめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液を混合してめっき液を作製した。この場合、Ａ液はめっき温度以上となっているが、Ｂ液はめっき温度未満となっている。その後めっき液作製部６３において作製されためっき液を用いて基板Ｗに対して供給することにより、基板Ｗに対してめっき処理を施して、基板Ｗ上にハードマスク層（めっき層）を形成した。
次に基板Ｗ上のハードマスク層（めっき層）の断面についてＳＥＭ（scanning electron microscope）を用いて断面の像を得た。図３にそのＳＥＭ像を示す。図３に示すようにハードマスク層は緻密な結晶構造をもつことがわかった。
＜第２実施例＞
次に本発明の具体的実施例２について説明する。
次に本発明の具体的実施例２について説明する。
本実施例２においては、まず金属イオンを含有するＡ液と、還元剤を含有するＢ液とを準備して各々Ａ液貯留部６１ａおよびＢ液貯留部６１ｂに貯留した。
次にＢ液を予備温調器６２において予備加熱してめっき液作製部６３へ送るとともに、Ａ液は予備加熱することなくめっき液作製部６３へ送り、このめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液を混合してめっき液を作製した。この場合、Ｂ液はめっき温度以上となっているが、Ａ液はめっき温度未満となっている。その後めっき液作製部６３において作製されためっき液を用いて基板Ｗに対して供給することにより、基板Ｗに対してめっき処理を施して、基板Ｗ上にハードマスク層（めっき層）を形成した。
次に基板Ｗ上のハードマスク層（めっき層）の断面についてＳＥＭ（scanning electron microscope）を用いて断面の像を得た。図３にそのＳＥＭ像を示す。図３に示すようにハードマスク層は緻密な結晶構造をもつことがわかった。
＜比較例＞
次に比較例について説明する。
次に比較例について説明する。
比較例においては、まず金属イオンを含有するＡ液と、還元剤を含有するＢ液とを準備して各々Ａ液貯留部６１ａおよびＢ液貯留部６１ｂに貯留した。
次にＡ液およびＢ液を予備加熱することなくめっき液作製部６３へ送り、このめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液を混合してめっき液を作製した。その後めっき液作製部６３において作製されためっき液を加熱して温調した。その後温調されためっき液を用いて基板Ｗに対して供給することにより、基板Ｗに対してめっき処理を施した。
次に基板Ｗ上のハードマスク層（めっき層）の断面についてＳＥＭ（scanning electron microscope）を用いて断面の像を得た。図３にそのＳＥＭ像を示す。図３に示すようにハードマスク層は粗い結晶構造をもつことがわかった。
本実施例１、２において、Ａ液およびＢ液のうちいずれか一方を予備加熱してめっき温度以上としてめっき液作製部６３へ送り、他方を加熱することなくめっき温度未満としてめっき液作製部６３へ送り、このめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液を混合してめっき液を作製した。
この場合、めっき液中でＡ液とＢ液が過度に反応することはなく、めっき液の性状が劣化しないため、緻密な結晶構造をもつめっき層を得ることができた。
これに対して比較例において、Ａ液とＢ液を混合してめっき液を作製するとともに、このめっき液を加熱して温調するため、めっき液中でＡ液とＢ液が反応し、めっき液が劣化する。このことにより、めっき層は粗い結晶構造をもつことになった。
＜変形例＞
次に本発明の変形例について、図７により説明する。上記実施の形態において、Ａ液とＢ液をめっき液作製部６３内で混合することによりめっき液を作製し、作製されためっき液をめっき液供給源５３２へ送る例を示したが（図２参照）、これに限らずめっき液作製部６３とめっき液供給源５３２を取り除いて、Ａ液貯留部６１ａ内のＡ液を予備温調器６２で加熱した後直接Ａ液用ノズル５３１ａまで導き、同様にＢ液貯留部６１ｂ内のＢ液を直接Ｂ液用ノズル５３１ｂまで導き、Ａ液用ノズル５３１ａからＡ液を基板Ｗ上に供給し、Ｂ液用ノズル５３１ｂからＢ液を基板Ｗ上に供給してもよい（図７参照）。
次に本発明の変形例について、図７により説明する。上記実施の形態において、Ａ液とＢ液をめっき液作製部６３内で混合することによりめっき液を作製し、作製されためっき液をめっき液供給源５３２へ送る例を示したが（図２参照）、これに限らずめっき液作製部６３とめっき液供給源５３２を取り除いて、Ａ液貯留部６１ａ内のＡ液を予備温調器６２で加熱した後直接Ａ液用ノズル５３１ａまで導き、同様にＢ液貯留部６１ｂ内のＢ液を直接Ｂ液用ノズル５３１ｂまで導き、Ａ液用ノズル５３１ａからＡ液を基板Ｗ上に供給し、Ｂ液用ノズル５３１ｂからＢ液を基板Ｗ上に供給してもよい（図７参照）。
図７に示す変形例において、Ａ液用ノズル５３１ａからのＡ液とＢ液用ノズル５３１ｂからのＢ液を基板Ｗ上に別個に供給することにより、基板Ｗ上においてＡ液とＢ液とが混合してめっき液が作製され、同時にこのめっき液が基板Ｗ上に供給されることになる。
さらにまた、図２において、めっき液作製部６３において作製されためっき液をめっき液供給源５３２に送った後、更に基板Ｗにめっき液を供給する直前でめっき液をめっき液温調器６５で温調してもよい。
またＡ液を予備温調器６２でめっき温度以上まで予備加熱してめっき液作製部６３まで送り、Ｂ液を加熱することなくめっき液作製部６３まで送り、このめっき液作製部６３においてＡ液とＢ液を混合してめっき液を作製する例を示したが、Ａ液を予備温調器６２でめっき温度以上まで予備加熱し、Ｂ液も図示しない予備温調器でめっき温度未満まで予備加熱し、Ａ液とＢ液をめっき液作製部６３において混合することによりめっき液を作製してもよい。
１ めっき処理システム
２ めっき処理ユニット
３ 制御部
５ めっき処理部（めっき処理装置）
３１ めっき不可材料部分
３２ めっき可能材料部分
３３ レジスト膜
３５ ハードマスク層
４１ 芯材
４２ 下地材
４３ 中間層
５１ チャンバ
５２ 基板保持部
５３ めっき液供給部
５４ ノズル移動機構
５５ａ 触媒液供給部
５５ｂ 洗浄液供給部
５５ｃ リンス液供給部
５６ ノズル移動機構
５７ カップ
５８ 昇降機構
６１ａ Ａ液貯留部
６１ｂ Ｂ液貯留部
６２ 予備温調器
６３ めっき液作製部
６５ めっき液温調器
２ めっき処理ユニット
３ 制御部
５ めっき処理部（めっき処理装置）
３１ めっき不可材料部分
３２ めっき可能材料部分
３３ レジスト膜
３５ ハードマスク層
４１ 芯材
４２ 下地材
４３ 中間層
５１ チャンバ
５２ 基板保持部
５３ めっき液供給部
５４ ノズル移動機構
５５ａ 触媒液供給部
５５ｂ 洗浄液供給部
５５ｃ リンス液供給部
５６ ノズル移動機構
５７ カップ
５８ 昇降機構
６１ａ Ａ液貯留部
６１ｂ Ｂ液貯留部
６２ 予備温調器
６３ めっき液作製部
６５ めっき液温調器
Claims (5)
- 基板を準備する工程と、
金属イオンを含有するＡ液と還元剤を含有するＢ液を混合してめっき液を作製する工程と、
前記基板に対して前記めっき液を供給してめっき処理を施すことにより、前記基板にめっき層を形成する工程とを備え、
前記めっき液を作製する工程の前に、前記Ａ液および前記Ｂ液のうち少なくとも一方を加熱し、当該一方を高温の液体、他方を低温の液体としたとき、前記高温の液体の温度をめっき温度以上とし、前記低温の液体の温度をめっき温度未満とし、
前記めっき液を作製する工程と、前記基板にめっき層を形成する工程は、前記Ａ液と前記Ｂ液を各々別個に前記基板上に供給することにより、同時に実行されることを特徴とするめっき処理方法。 - 前記めっき液を作製する工程の前に、前記低温の液体は温調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。
- 前記めっき液を作製する工程の前に、前記低温の液体は温調されないことを特徴とする請求項１記載のめっき処理方法。
- 前記基板にめっき層を形成する工程の前に、前記基板に触媒付与処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のめっき処理方法。
- コンピュータにめっき処理方法を実行させるコンピュータプログラムを内蔵した記憶媒体において、
前記めっき処理方法は、
基板を準備する工程と、
金属イオンを含有するＡ液と還元剤を含有するＢ液を混合してめっき液を作製する工程と、
前記基板に対して前記めっき液を供給してめっき処理を施すことにより、前記基板にめっき層を形成する工程とを備え、
前記めっき液を作製する工程の前に、前記Ａ液および前記Ｂ液のうち少なくとも一方を加熱し、当該一方を高温の液体、他方を低温の液体としたとき、前記高温の液体の温度をめっき温度以上とし、前記低温の液体の温度をめっき温度未満とし、
前記めっき液を作製する工程と、前記基板にめっき層を形成する工程は、前記Ａ液と前記Ｂ液を各々別個に前記基板上に供給することにより、同時に実行されることを特徴とする記憶媒体。
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| JP7467264B2 (ja) | 2020-07-14 | 2024-04-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置、基板処理方法およびノズル |
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2016
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