JP6870069B2 - 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、基板上に形成されるドライエッチング用のハードマスク（ＨＭ）の精度を向上させるという要求が高まっている。
一般に、ハードマスクの材料には、基板やレジストとの高い密着性を有すること、熱処理やエッチング処理に対する高い耐性を有すること、除去が容易であること等、様々な要求がある。このため、ハードマスクの材料としては、窒化ケイ素や窒化チタン等の限られた材料のみが用いられている。
上記の実状に鑑み、本発明者らは、基板表面に酸化ケイ素（以下、本明細書において、簡便のため、「ＳｉＯ」とも記載する）からなる部分と窒化ケイ素（以下、本明細書において、簡便のため、「ＳｉＮ」とも記載する）からなる部分が混在する基板に対して、ＳｉＮ部分の表面のみに選択的にＰｄ触媒を付与してＳｉＮ部分の表面のみにめっき層を形成することを検討している。ＳｉＮ部分の表面に形成されためっき層はハードマスクとして用いることができ、また、要求性能に応じて様々な材料からめっき層を構成することができる。
無電解めっきを行う場合、めっきの析出核となるＰｄ等の触媒が被めっき表面に付与される。ＳｉＮ部分とＳｉＯ部分が混在している基板表面に触媒を付与すると、触媒は、ＳｉＮ上だけでなく、めっき層を形成したくないＳｉＯ部分にも付着してしまう。触媒とＳｉＯとの密着性は、触媒とＳｉＮとの密着性よりも低いため、その後のリンス処理により、ＳｉＯ部分の表面上にある触媒の多くは除去される。しかし、リンス処理によってＳｉＯ部分の表面上にある触媒を完全に除去することは困難である。ＳｉＯ部分の表面上に触媒が残留すると、その残留した触媒を核としてめっき層が形成されるおそれがある。
本発明は、基板の表面に触媒を付与した後にめっきを付けたくない部分から触媒を効率良く除去する技術を提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、触媒が付着し易い材料からなる付着性材料部分と、触媒が付着し難い材料からなる非付着性材料部分とを含む表面を有する基板を準備する工程と、前記基板に触媒液を供給し、前記基板に触媒を付与する触媒付与工程と、前記基板に還元剤を含む触媒除去液を供給し、前記付着性材料部分の表面上に前記触媒を残しつつ、前記非付着性材料部分から前記触媒を除去する触媒除去工程と、前記基板に対してめっき液を供給することにより、前記付着性材料部分に対して選択的にめっき層を形成するめっき工程とを備えためっき処理方法が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、めっき処理装置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、前記コンピュータが前記めっき処理装置を制御して上記めっき処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、めっき処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板に触媒液を供給する触媒付与部と、前記基板に触媒除去液を供給する触媒除去液供給部と、前記基板にめっき液を供給するめっき液供給部と、当該めっき処理装置の動作を制御して、上記処理方法を実行させる制御部と、を備えためっき処理装置が提供される。
本発明の上記実施形態によれば、基板の表面に触媒を付与した後にめっきを付けたくない部分から触媒を効率良く除去することができ、めっきが不要な部分にめっき層が形成されることを防止することができる。
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装置の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るめっき処理装置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装置の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るめっき処理装置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装置２は、当該めっき処理装置２の動作を制御する制御部３を備える。
めっき処理装置２は、基板に対する各種処理を行う。めっき処理装置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、めっき処理装置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、めっき処理装置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、めっき処理装置２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装置２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、めっき処理装置２の構成を説明する。図１は、めっき処理装置２の構成を示す概略平面図である。
図１を参照して、めっき処理装置２の構成を説明する。図１は、めっき処理装置２の構成を示す概略平面図である。
めっき処理装置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つ以上であるが、１つであってもよい。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。
めっき処理装置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。
めっき処理装置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。
＜めっき処理部の構成＞
次に図２を参照して、めっき処理部５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。
次に図２を参照して、めっき処理部５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、表面に非付着性材料部分３１及び付着性材料部分３２を含む表面を有する基板Ｗに対してめっき処理を行うことにより、付着性材料部分３２に対して選択的にめっき層３５を形成するものである（詳細後述）。非付着性材料部分３１とは、触媒が付着し難い材料からなる部分を意味する。付着性材料部分３２とは、触媒が付着し易い材料からなる部分を意味する。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、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。
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（めっき膜）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（めっき膜）中のＰ（リン）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（ホウ素）は、Ｂを含む還元剤例えばジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）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、リンス液供給部５５ｃ及び触媒除去液供給部５５ｄ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。
触媒除去液供給部５５ｄは、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対して、触媒除去液Ｎ４を吐出するノズル５５１ｄと、ノズル５５１ｄに触媒除去液Ｎ４を供給する触媒除去液供給源５５２ｄとを備える。触媒除去液供給源５５２ｄが有するタンクには、触媒除去液Ｎ４が貯留されており、ノズル５５１ｄには、触媒除去液供給源５５２ｄから、バルブ５５３ｄ等の流量調整器が介設された供給管路５５４ｄを通じて、触媒除去液Ｎ４が供給される。
触媒液Ｎ１は、粒子状、特にナノ粒子状の金属触媒を含むものとすることができる。具体的には、触媒液Ｎ１は、ナノ粒子状の金属触媒と、分散剤と、分散媒としての水とを含む。このようなナノ粒子状の金属触媒としては、例えばナノ粒子状Ｐｄ（パラジウム）が挙げられる。分散剤は、ナノ粒子状の金属触媒を触媒液Ｎ１中に分散させやすくする役割を果たす。このような分散剤としては、例えばポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）が挙げられる。金属触媒は、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ものであればよい。このような触媒としては、上記Ｐｄの他に、例えば、鉄族元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）、白金属元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕを含むものが挙げられる。触媒液Ｎ１には、触媒が付与される材料の表面に対する触媒の吸着を促進する吸着促進剤が含まれていてもよい。
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、純水を使用することができる。
触媒除去液Ｎ４としては、還元剤、好ましくは、めっき液Ｍ１中に含まれる還元剤と同じ還元剤を用いることができる。このような還元剤としては上述したジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）が例示される。ＤＭＡＢは、例えばＤＩＷ（純水）により１００倍〜１０００倍程度に希釈された状態で、触媒除去液Ｎ４として用いられる。
めっき処理部５は、ノズル５５１ａ〜５５１ｄ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〜５５１ｄ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〜５５１ｄ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〜５５１ｄ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、触媒液、めっき液、洗浄液、リンス液、触媒除去液等）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。
＜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が形成され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が形成される基板の構成について説明する。
図３に示すように、めっき層３５が形成される基板Ｗの表面には、触媒が付着し難い材料からなる非付着性材料部分３１と、触媒が付着し易い材料からなる付着性材料部分３２とを有している。非付着性材料部分３１と付着性材料部分３２とは、それぞれ基板Ｗの表面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、付着性材料部分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非付着性材料部分３１からなる芯材４１とを有している。
非付着性材料部分３１は、例えば、ＳｉＯ２を主成分とする材料からなる。付着性材料部分３２は、例えば、ＳｉＮを主成分とする材料からなる。ＳｉＯ２の表面には触媒が殆ど付着しないが、いくらかは付着する。ＳｉＮに含まれるＮ原子に触媒（ここではＰｄ）が引きつけられため、ＳｉＮの表面には触媒が良く付着する。
次に図４（ａ）−（ｅ）を用いて、図３に示す基板Ｗを作製する方法について説明する。図３に示す基板Ｗを作製する場合、まず、図４（ａ）に示すように、付着性材料部分３２からなる下地材４２を準備する。
次に、図４（ｂ）に示すように、付着性材料部分３２からなる下地材４２上の全面に、例えばＣＶＤ法又はＰＶＤ法により非付着性材料部分３１を構成する材料３１ａを成膜する。材料３１ａは、例えばＳｉＯ ２ 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、非付着性材料部分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、非付着性材料部分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、表面に非付着性材料部分３１と付着性材料部分３２とが形成された基板Ｗが得られる。
＜めっき処理方法＞
次に、めっき処理装置２を用いためっき処理方法について説明する。めっき処理装置２によって実施されるめっき処理方法は、上述した基板Ｗに対するめっき処理を含む。めっき処理は、めっき処理部５により実施される。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、めっき処理装置２を用いためっき処理方法について説明する。めっき処理装置２によって実施されるめっき処理方法は、上述した基板Ｗに対するめっき処理を含む。めっき処理は、めっき処理部５により実施される。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、表面に非付着性材料部分３１及び付着性材料部分３２が設けられた基板Ｗを準備する（準備工程：図５のステップＳ１）（図６（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（前洗浄工程：図５のステップＳ２）。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（リンス工程：図５のステップＳ３）。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、基板Ｗに対して触媒付与処理を行う（触媒付与工程：図５のステップＳ４）。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。
触媒付与処理により、基板Ｗの表面の全体（非付着性材料部分３１及び付着性材料部分３２の両方）に（付着強度の大小はあるが）一旦は触媒が付着する（図８（ａ）も参照）。触媒液Ｎ１に含まれる触媒（例えばＰｄ）は、付着性材料部分３２を構成する材料（例えばＳｉＮ）に対して高い吸着性を有する一方、非付着性材料部分３１を構成する材料（例えばＳｉＯ２）に対しては吸着しにくい。
続いて、触媒付与処理後の基板Ｗがリンス処理される（リンス工程：図５のステップＳ５）。このリンス処理は前述したステップＳ３と同様にして行われる。このリンス処理により、非付着性材料部分３１の表面に付着していた触媒の大半が洗い流される。但し、非付着性材料部分３１に対する触媒の付着性（吸着性）が低いとはいえ、少量の触媒が非付着性材料部分３１の表面に残留する（付着し続ける）（図８（ｂ）も参照）。この残留した触媒は、めっき工程における析出核となる。つまり、めっき工程において、非付着性材料部分３１の表面に望ましくないめっきの析出が生じる。
非付着性材料部分３１の表面から触媒を除去するため、リンス処理後の基板Ｗに対して触媒除去処理が施される（触媒除去工程：図５のステップＳ６）。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、触媒除去液供給部５５ｄを制御して、ノズル５５１ｄを基板Ｗの上方に位置させ、ノズル５５１ｄから基板Ｗに対して触媒除去液Ｎ４を供給する。基板Ｗに供給された触媒除去液Ｎ４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、非付着性材料部分３１に付着していた触媒の全てあるいはほぼ全てが（つまり後のめっき処理においてめっきが形成されない程度に）洗い流される。基板Ｗから飛散した触媒除去液Ｎ４は、カップ５７を介して排出される。一方、付着性材料部分３２の表面からもある程度の量の触媒は除去されるが、後のめっき処理においてめっきの形成に支障が無い程度の十分な量の触媒は残留している（図８（ｃ）も参照）。
触媒除去液Ｎ４としてＤＩＷ（純水）により１００倍〜１０００倍程度に希釈されたＤＭＡＢが用いられる場合、ノズル５５１ｄから基板Ｗに触媒除去液Ｎ４を供給する時間は例えば１０秒程度の短時間でよい。
なお、ナノ粒子状のＰｄ触媒と、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）からなる分散剤と、純水を含む触媒液Ｎ１を用いて触媒付与処理を行った後に、純水により１００倍〜１０００倍程度に希釈されたＤＭＡＢを触媒除去液Ｎ４として用いて約１０秒間触媒除去処理を行ったところ、ＳｉＯ２からなる非付着性材料部分３１の表面に付着していたＰｄのナノ粒子を除去でき、かつ、ＳｉＮからなる付着性材料部分３２の表面にはめっき処理に支障の無い十分な量のＰｄのナノ粒子が残留していることが確認された。
上記の触媒除去液Ｎ４によりナノ粒子状のＰｄ触媒を除去することができるメカニズムは、完全に明確になっているわけではないが、発明者は以下のようなものであると推定している。
（１）還元剤の作用により酸化状態にあるＰｄ微粒子の表面が還元され、粒子のサイズが小さくなり基板Ｗからリフトオフされる。
（２）Ｐｄ微粒子の表面上において還元剤の分解反応により水素ガスが発生し、触媒微粒子が泡にくるまれた状態で（浮力による）リフトオフされる。
（３）上記（１）、（２）が同時に生じている。
（１）還元剤の作用により酸化状態にあるＰｄ微粒子の表面が還元され、粒子のサイズが小さくなり基板Ｗからリフトオフされる。
（２）Ｐｄ微粒子の表面上において還元剤の分解反応により水素ガスが発生し、触媒微粒子が泡にくるまれた状態で（浮力による）リフトオフされる。
（３）上記（１）、（２）が同時に生じている。
前述の触媒除去処理の終了後であってかつ後述のめっき処理前に、基板Ｗのリンス処理を行うことができる。但し、触媒除去処理で用いる触媒除去液の成分がめっき液に悪影響を及ぼさないものであるならば、このリンス処理を省略することができる。具体的には、例えば、触媒除去液Ｎ４としてＤＩＷ（純水）により１００倍〜１０００倍程度に希釈されたＤＭＡＢが用いられ、かつ、めっき液Ｍ１中に還元剤としてＤＭＡＢが含まれている場合、リンス処理を省略することができる。
非付着性材料部分３１から触媒を除去した後に、基板Ｗに対してめっき処理が施される（めっき工程：図５のステップＳ７）。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の付着性材料部分３２（具体的には、付着性材料部分３２の表面に付着している触媒）に選択的にめっき金属が析出し、めっき層３５が形成される。一方、基板Ｗのうち非付着性材料部分３１には、触媒は実質的に存在しないため、非付着性材料部分３１にはめっき金属が実質的に析出せず、めっき層３５は形成されない（図６（ｂ）参照）。
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（後洗浄工程：図５のステップＳ８）。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（リンス工程：図５のステップＳ９）。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、めっき層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。
続いて、めっき層３５をハードマスクとして用いて基板Ｗをエッチングする。
この場合、まずめっき処理部５から取り出された基板Ｗのうち、非付着性材料部分３１を選択的に除去する（図７（ａ））。一方、付着性材料部分３２上に形成されためっき層３５は、除去されることなく残存する。
次に、図７（ｂ）に示すように、めっき層３５をハードマスクとして付着性材料部分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のうちめっき層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７（ｃ）に示すように、めっき層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、めっき層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、めっき層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、酸性溶媒のものが用いられる。
なお、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。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。
触媒除去液Ｎ４にｐＨ調整剤、例えばＰＭＡ（ポリメチルアクリレート）を含めて、触媒除去液をアルカリ性に調整してもよい。アルカリ性の洗浄液中では様々な部材の表面が負に帯電する傾向があるため、一旦除去した粒子状物質（Ｐｄ粒子等）が基板に再付着することを防止できる。
上記実施形態では、触媒除去液Ｎ４に含まれる液はＤＭＡＢであったが、これには限定されない。例えば、めっき液Ｍ１にＰ（リン）を含む還元剤、例えば次亜リン酸が含まれる場合、触媒除去液Ｎ４を純水で希釈された次亜リン酸としてもよい。この場合も、触媒除去処理とめっき処理との間にリンス処理を行わなくてもよい。
上記実施形態では、付着性材料部分３２は窒化ケイ素からなり、非付着性材料部分３１は酸化ケイ素からなっていたが、これには限定されない。付着性材料部分３２は、例えば、（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系材料を主成分とする金属材料、（３）触媒金属材料を主成分とする材料、又は、（４）カーボンを主成分とした材料のいずれかからなっていても良い。上記（１）に該当する材料としては、Ｓｉ−ＯＣＨｘ基又はＳｉ−ＮＨｘ基を含む材料、例えばＳｉＯＣＨやＳｉＮが挙げられる。上記（２）に該当する材料としては、ＢやＰがドープされたＰｏｌｙ-Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、Ｓｉが挙げられる。
２ めっき処理装置
３ 制御部
５ めっき処理部
３１ 非付着性材料部分
３２ 付着性材料部分
４１ 芯材
４２ 下地材
５２ 基板保持部
５３ めっき液供給部
５５ａ 触媒液供給部
５５ｂ 洗浄液供給部
５５ｃ リンス液供給部
５５ｄ 触媒除去液供給部
３ 制御部
５ めっき処理部
３１ 非付着性材料部分
３２ 付着性材料部分
４１ 芯材
４２ 下地材
５２ 基板保持部
５３ めっき液供給部
５５ａ 触媒液供給部
５５ｂ 洗浄液供給部
５５ｃ リンス液供給部
５５ｄ 触媒除去液供給部
Claims (9)
- 触媒が付着し易い材料からなる付着性材料部分と、触媒が付着し難い材料からなる非付着性材料部分とを含む表面を有する基板を準備する工程と、
前記基板に触媒液を供給し、前記基板に触媒を付与する触媒付与工程と、
前記基板に還元剤を含む触媒除去液を供給し、前記付着性材料部分の表面上に前記触媒を残しつつ、前記非付着性材料部分から前記触媒を除去する触媒除去工程と、
前記基板に対してめっき液を供給することにより、前記付着性材料部分に対して選択的にめっき層を形成するめっき工程と
を備え、
前記非付着性材料部分は酸化ケイ素を主成分とし、前記付着性材料部分は窒化ケイ素を主成分とする、めっき処理方法。 - 前記めっき液は、還元剤を含む無電解めっき液であり、前記触媒除去液は、前記無電解めっき液に含まれる前記還元剤と同じ還元剤を含む、請求項１記載のめっき処理方法。
- 前記触媒除去液は、前記無電解めっき液に含まれる前記還元剤を純水で希釈したものである、請求項２記載のめっき処理方法。
- 前記無電解めっき液に含まれる前記還元剤は、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）である、請求項２記載のめっき処理方法。
- 前記触媒除去工程を行った後に、前記触媒除去液を前記基板から除去するためのリンス工程を行うことなく、めっき工程を行うことを行う、請求項２記載のめっき処理方法。
- 前記触媒除去液はアルカリ性である、請求項１記載のめっき処理方法。
- 前記基板は、前記付着性材料部分からなる下地材と、前記下地材上に突設され、前記非付着性材料部分からなる芯材とを有する、請求項１記載のめっき処理方法。
- めっき処理装置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、前記コンピュータが前記めっき処理装置を制御して請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のめっき処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
- めっき処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板に触媒液を供給する触媒付与部と、
前記基板に触媒除去液を供給する触媒除去液供給部と、
前記基板にめっき液を供給するめっき液供給部と、
当該めっき処理装置の動作を制御して、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のめっき処理方法を実行させる制御部と、
を備えためっき処理装置。
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