JP7197372B2 - 基板液処理装置及び基板液処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、基板液処理装置及び基板液処理方法に関する。

半導体デバイスの基板配線（貫通電極を含む）として、導電性に優れ且つエレクトロマイグレーション耐性に優れる銅（Ｃｕ）を好適に用いることができる。銅配線は、電気めっきによっても基板上に形成できるが、近年は、めっき均一性等の面で優れる無電解めっきによって基板上に形成されることも行われている（例えば特許文献１参照）。無電解めっきとしてデュアルダマシン等の様々な具体的手法が提案されており、基板上で、無電解めっき液中の銅イオンを金属銅として析出させることで、基板のトレンチやビアホールに銅配線を形成することができる。

無電解めっきでは、基板周辺の銅イオンが消費されて基板上に金属銅が堆積するため、処理が行われている間は基板周辺に新たな銅イオンを継続的に補給することが好ましい。通常の無電解めっきでは、処理の間における基板周辺への新たな銅イオンの供給は、主として濃度勾配に基づく銅イオンの拡散現象及び基板上での無電解めっき液の流動のみに依存する。したがって無電解めっきでは、必ずしも常に十分量の銅イオンが基板周辺に存在しているとは限らない。その一方で、無電解めっきでは、基板周辺における銅イオンの量に応じて金属銅の堆積速度が変動しうる。そのため無電解めっき処理の進行とともに、めっき速度（すなわち金属銅の堆積速度）の鈍化が見られることもある。

したがって無電解めっきにおいて、処理の間、継続的に、基板周辺に十分量の銅イオンを存在させることができれば、基板上への金属銅の堆積の高速化を期待することができる。特に、基板のトレンチ及びビアホールの底部側に十分量の銅イオンを集中的に存在させることによって、基板上において下方から上方に向けて徐々に金属銅を析出及び成長させることができ、シームやボイドなどのめっき不良の発生を効果的に防ぐことができる。

特開２０１７－８３５３号公報

本開示は、無電解めっきによって基板上に銅などの金属を高速に堆積させるのに有利な技術を提供する。

本開示の一態様による基板液処理装置は、基板の上面に無電解めっき液を供給するめっき液供給部と、基板の上面側に配置される陽極及び基板の下面側に配置される陰極であって、基板の上面をお互いの間に介在させる陽極及び陰極と、を備える。

本開示によれば、無電解めっきによって基板上に銅などの金属を高速に堆積させるのに有利である。

図１は、基板液処理装置の一例としてのめっき処理装置の構成を示す概略図である。 図２は、めっき処理部の構成を示す概略断面図である。 図３は、陽極及び陰極の配置例を示す概略断面図である。 図４Ａは、陽極及び陰極によって作り出される電場と、銅イオンの挙動との関係を説明するための概念図であり、陽極及び陰極に電圧が印加されていない状態を示す。 図４Ｂは、陽極及び陰極によって作り出される電場と、銅イオンの挙動との関係を説明するための概念図であり、陽極及び陰極に電圧が印加されている状態（特に基板の上面上に金属銅が析出する前の状態）を示す。 図４Ｃは、陽極及び陰極によって作り出される電場と、銅イオンの挙動との関係を説明するための概念図であり、陽極及び陰極に電圧が印加されている状態（特に基板の上面上に金属銅が析出している状態）を示す。 図５は、めっき処理方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、めっき処理装置の一例を示す概略断面図である。

図１は、基板液処理装置の一例としての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、めっき処理装置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、を備えている。

めっき処理ユニット２は、基板Ｗ（ウエハ）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有している。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録媒体３１に記録されたものであってもよいし、その記録媒体３１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録媒体３１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３１には、例えば、めっき処理装置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装置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、を有している。

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、を含んでいる。

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とを含んでいる。搬送機構２１３は、基板Ｗを保持する保持機構を含み、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を含んでいる。本実施の形態において、処理ステーション２２が有するめっき処理部５の個数は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（後述する搬送機構２２２の移動方向に直交する方向における両側）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含み、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。

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、無電解めっき処理を含む液処理を行う。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を水平に保持する基板保持部５２と、基板保持部５２により保持されている基板Ｗの上面（処理面）Ｓｗにめっき液Ｌ１を供給するめっき液供給部５３とを備える。本実施の形態では、基板保持部５２は、基板Ｗの下面（裏面）を真空吸着するチャック部材５２１を有する。この基板保持部５２はいわゆるバキュームチャックタイプであるが、基板保持部５２はこれに限られず、例えばチャック機構等によって基板Ｗの外縁部を把持するメカニカルチャックタイプであってもよい。

基板保持部５２には、回転シャフト５２２を介して回転モータ５２３（回転駆動部）が連結されている。回転モータ５２３が駆動されると、基板保持部５２は基板Ｗとともに回転する。回転モータ５２３はチャンバ５１に固定されたベース５２４に支持されている。

めっき液供給部５３は、回転可能に設けられている基板保持部５２に保持された基板Ｗにめっき液Ｌ１を吐出（供給）するめっき液ノズル５３１と、めっき液ノズル５３１にめっき液Ｌ１を供給するめっき液供給源５３２と、を有する。めっき液供給源５３２は、所定の温度に加熱ないし温調されためっき液Ｌ１をめっき液ノズル５３１に供給する。めっき液ノズル５３１から吐出されるときのめっき液Ｌ１の温度は、例えば５５℃以上７５℃以下であり、より好ましくは６０℃以上７０℃以下である。めっき液ノズル５３１は、ノズルアーム５６に保持されて、移動可能に構成されている。

めっき液Ｌ１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Ｌ１は、例えば、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、銅（Ｃｕ）イオン、パラジウム（Ｐｄ）イオン、金（Ａｕ）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。めっき液Ｌ１は、添加剤等を含有していてもよい。めっき液Ｌ１を使用しためっき処理により形成されるめっき膜（金属膜）としては、例えば、ＣｏＷＢ、ＣｏＢ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢＰ、ＮｉＷＢ、ＮｉＢ、ＮｉＷＰ、ＮｉＷＢＰ等が挙げられる。

本実施の形態によるめっき処理部５は、他の処理液供給部として、基板保持部５２に保持された基板Ｗの上面Ｓｗに洗浄液Ｌ２を供給する洗浄液供給部５４と、当該基板Ｗの上面Ｓｗにリンス液Ｌ３を供給するリンス液供給部５５と、を更に備える。

洗浄液供給部５４は、基板保持部５２に保持された基板Ｗに洗浄液Ｌ２を吐出する洗浄液ノズル５４１と、洗浄液ノズル５４１に洗浄液Ｌ２を供給する洗浄液供給源５４２と、を有する。洗浄液Ｌ２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Ｗ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。洗浄液ノズル５４１は、ノズルアーム５６に保持されて、めっき液ノズル５３１とともに移動可能になっている。

リンス液供給部５５は、基板保持部５２に保持された基板Ｗにリンス液Ｌ３を吐出するリンス液ノズル５５１と、リンス液ノズル５５１にリンス液Ｌ３を供給するリンス液供給源５５２と、を有する。このうちリンス液ノズル５５１は、ノズルアーム５６に保持されて、めっき液ノズル５３１及び洗浄液ノズル５４１とともに移動可能になっている。リンス液Ｌ３としては、例えば、純水などを使用することができる。

上述しためっき液ノズル５３１、洗浄液ノズル５４１、及びリンス液ノズル５５１を保持するノズルアーム５６に、図示しないノズル移動機構が連結されている。このノズル移動機構は、ノズルアーム５６を水平方向及び上下方向に移動させる。より具体的には、ノズル移動機構によって、ノズルアーム５６は、基板Ｗに処理液（めっき液Ｌ１、洗浄液Ｌ２又はリンス液Ｌ３）を吐出する吐出位置と、吐出位置から退避した退避位置との間で移動可能になっている。吐出位置は、基板Ｗの上面Ｓｗのうちの任意の位置に処理液を供給可能であれば特に限られない。例えば、基板Ｗの中心に処理液を供給可能な位置を吐出位置とすることが好適である。基板Ｗにめっき液Ｌ１を供給する場合、洗浄液Ｌ２を供給する場合、リンス液Ｌ３を供給する場合とで、ノズルアーム５６の吐出位置は異なってもよい。退避位置は、チャンバ５１内のうち、上方から見た場合に基板Ｗに重ならない位置であって、吐出位置から離れた位置である。ノズルアーム５６が退避位置に位置づけられている場合、移動する蓋体６がノズルアーム５６と干渉することが回避される。

基板保持部５２の周囲には、カップ５７１が設けられている。このカップ５７１は、上方から見た場合にリング状に形成されており、基板Ｗの回転時に、基板Ｗから飛散した処理液を受け止めて、後述するドレンダクト５８１に案内する。カップ５７１の外周側には、雰囲気遮断カバー５７２が設けられており、基板Ｗの周囲の雰囲気がチャンバ５１内に拡散することを抑制している。この雰囲気遮断カバー５７２は、上下方向に延びるように円筒状に形成されており、上端が開口している。雰囲気遮断カバー５７２内に、後述する蓋体６が上方から挿入可能になっている。

カップ５７１の下方には、ドレンダクト５８１が設けられている。このドレンダクト５８１は、上方から見た場合にリング状に形成されており、カップ５７１によって受け止められて下降した処理液や、基板Ｗの周囲から直接的に下降した処理液を受けて排出する。ドレンダクト５８１の内周側には、内側カバー５８２が設けられている。

基板保持部５２に保持されている基板Ｗの上面Ｓｗは、蓋体６によって覆われる。この蓋体６は、水平方向に延びる天井部６１と、天井部６１から下方に延びる側壁部６２と、を有する。天井部６１は、蓋体６が後述の下方位置に位置づけられた場合に、基板保持部５２に保持された基板Ｗの上方に配置されて、基板Ｗに対して比較的小さな間隔で対向する。

天井部６１は、第１天井板６１１と、第１天井板６１１上に設けられた第２天井板６１２と、を含む。第１天井板６１１と第２天井板６１２との間にはヒータ６３（加熱部）が介在し、ヒータ６３を挟むようにして設けられる第１面状体及び第２面状体として第１天井板６１１及び第２天井板６１２が設けられている。第１天井板６１１及び第２天井板６１２は、ヒータ６３を密封し、ヒータ６３がめっき液Ｌ１などの処理液に触れないように構成されている。より具体的には、第１天井板６１１と第２天井板６１２との間であってヒータ６３の外周側にシールリング６１３が設けられており、このシールリング６１３によってヒータ６３が密封されている。第１天井板６１１及び第２天井板６１２は、めっき液Ｌ１などの処理液に対する耐腐食性を有することが好適であり、例えば、アルミニウム合金によって形成されていてもよい。更に耐腐食性を高めるために、第１天井板６１１、第２天井板６１２及び側壁部６２は、テフロン（登録商標）でコーティングされていてもよい。

蓋体６には、蓋体アーム７１を介して蓋体移動機構７が連結されている。蓋体移動機構７は、蓋体６を水平方向及び上下方向に移動させる。より具体的には、蓋体移動機構７は、蓋体６を水平方向に移動させる旋回モータ７２と、蓋体６を上下方向に移動させるシリンダ７３（間隔調節部）と、を有する。このうち旋回モータ７２は、シリンダ７３に対して上下方向に移動可能に設けられた支持プレート７４上に取り付けられている。シリンダ７３の代替として、モータとボールねじとを含むアクチュエータ（図示せず）を用いてもよい。

蓋体移動機構７の旋回モータ７２は、蓋体６を、基板保持部５２に保持された基板Ｗの上方に配置された上方位置と、上方位置から退避した退避位置との間で移動させる。上方位置は、基板保持部５２に保持された基板Ｗに対して比較的大きな間隔で対向する位置であって、上方から見た場合に基板Ｗに重なる位置である。退避位置は、チャンバ５１内のうち、上方から見た場合に基板Ｗに重ならない位置である。蓋体６が退避位置に位置づけられている場合、移動するノズルアーム５６が蓋体６と干渉することが回避される。旋回モータ７２の回転軸線は、上下方向に延びており、蓋体６は、上方位置と退避位置との間で、水平方向に旋回移動可能になっている。

蓋体移動機構７のシリンダ７３は、蓋体６を上下方向に移動させて、上面Ｓｗ上にめっき液Ｌ１が盛られた基板Ｗと天井部６１の第１天井板６１１との間隔を調節する。より具体的には、シリンダ７３は、蓋体６を下方位置（図２において実線で示す位置）と、上方位置（図２において二点鎖線で示す位置）とに位置づける。

蓋体６が下方位置に配置される場合、第１天井板６１１が基板Ｗに近接する。この場合、めっき液Ｌ１の汚損やめっき液Ｌ１内での気泡発生を防止するために、第１天井板６１１が基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に触れないように下方位置を設定することが好適である。

上方位置は、蓋体６を水平方向に旋回移動させる際に、カップ５７１や、雰囲気遮断カバー５７２等の周囲の構造物に蓋体６が干渉することを回避可能な高さ位置になっている。

本実施の形態では、ヒータ６３が駆動されて発熱し、上述した下方位置に蓋体６が位置づけられた場合に、基板Ｗ上のめっき液Ｌ１がヒータ６３によって加熱されるように構成されている。

蓋体６の側壁部６２は、天井部６１の第１天井板６１１の周縁部から下方に延びており、基板Ｗ上のめっき液Ｌ１を加熱する際（すなわち下方位置に蓋体６が位置づけられた場合）に基板Ｗの外周側に配置される。蓋体６が下方位置に位置づけられた場合、側壁部６２の下端は、基板Ｗよりも低い位置に位置づけられてもよい。

本実施の形態においては、蓋体６の内側に、不活性ガス供給部６６によって不活性ガス（例えば、窒素（Ｎ_２）ガス）が供給される。この不活性ガス供給部６６は、蓋体６の内側に不活性ガスを吐出するガスノズル６６１と、ガスノズル６６１に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源６６２と、を有する。ガスノズル６６１は、蓋体６の天井部６１に設けられており、蓋体６が基板Ｗを覆う状態で基板Ｗに向かって不活性ガスを吐出する。

蓋体６の天井部６１及び側壁部６２は、蓋体カバー６４により覆われている。この蓋体カバー６４は、蓋体６の第２天井板６１２上に、支持部６５を介して載置されている。すなわち、第２天井板６１２上に、第２天井板６１２の上面から上方に突出する複数の支持部６５が設けられており、この支持部６５に蓋体カバー６４が載置されている。蓋体カバー６４は、蓋体６とともに水平方向及び上下方向に移動可能になっている。また、蓋体カバー６４は、蓋体６内の熱が周囲に逃げることを抑制するために、天井部６１及び側壁部６２よりも高い断熱性を有することが好ましい。例えば、蓋体カバー６４は、樹脂材料により形成されていることが好適であり、その樹脂材料が耐熱性を有することがより一層好適である。

チャンバ５１の上部に、蓋体６の周囲に清浄な空気（気体）を供給するファンフィルターユニット５９（気体供給部）が設けられている。ファンフィルターユニット５９は、チャンバ５１内（とりわけ、雰囲気遮断カバー５７２内）に空気を供給し、供給された空気は、後述する排気管８１に向かって流れる。蓋体６の周囲には、この空気が下向きに流れるダウンフローが形成され、めっき液Ｌ１などの処理液から気化したガスは、このダウンフローによって排気管８１に向かって流れる。このようにして、処理液から気化したガスが上昇してチャンバ５１内に拡散することを防止している。

上述したファンフィルターユニット５９から供給された気体は、排気機構８によって排出されるようになっている。この排気機構８は、カップ５７１の下方に設けられた２つの排気管８１と、ドレンダクト５８１の下方に設けられた排気ダクト８２と、を有する。このうち２つの排気管８１は、ドレンダクト５８１の底部を貫通し、排気ダクト８２にそれぞれつながっている。排気ダクト８２は、上方から見た場合に実質的に半円リング状に形成されている。本実施の形態では、ドレンダクト５８１の下方に１つの排気ダクト８２が設けられており、この排気ダクト８２に２つの排気管８１が連通している。

［陽極及び陰極］
上述のようにめっき処理装置１（特にめっき処理部５）は、基板保持部５２によって保持されている基板Ｗの上面Ｓｗにめっき液供給部５３からめっき液Ｌ１（無電解めっき液）を供給することで、基板Ｗの無電解めっき処理を行う。特に、無電解めっき処理の間、基板Ｗの上面Ｓｗ上のめっき液Ｌ１を蓋体６によって非接触状態で覆いつつ、ヒータ６３を使ってめっき液Ｌ１の温調を行うことにより、処理の安定化及び効率化が促進されている。さらに本実施の形態のめっき処理装置１では、以下に詳述するように、陽極（アノード：第１電極）及び陰極（カソード：第２電極）を使って基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に電場を作用させることで、無電解めっき処理の更なる安定化及び効率化が促進されている。

無電解めっきは様々な手法で実施可能であり、例えば、基板処理面に形成されたシード層をベースとしてめっき金属を堆積させる方法、及びビアホールの底部に埋め込まれた金属をベースとしてめっき金属を堆積させる方法が知られている。シード層を利用する方法において、めっき金属の堆積方向はシード層表面の向きに基本的に対応するため、トレンチやビアホールの構造特性上、シームやボイドなどのめっき不良が生じやすい。またシード層を利用する方法及び埋め込み金属を利用する方法のいずれにおいても、基板のトレンチ及びビアホールが深くなるほど、十分量の金属イオンを底部側に継続的に供給することが難しくなり、めっき速度が鈍化する傾向がある。

一方、本実施の形態の基板液処理装置及び基板液処理方法によれば、陽極及び陰極を使って基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に電場を作用させて、めっき液Ｌ１中の金属イオンが基板Ｗの周辺に集められる。これにより、基板Ｗの上面Ｓｗの周辺に十分量の金属イオンを継続的に存在させて、上面Ｓｗ上にめっき金属を高速に堆積させることができる。これはトレンチ及びビアホールが深い場合にも有効であり、めっき速度の鈍化やめっき不良の発生を効果的に防ぐことができる。特に、トレンチ及びビアホールの底部側に十分量の銅イオンが集中的に集まるようにめっき液Ｌ１に電場を作用させることによって、底部側から上方に向けてめっき金属の成長を促すことができ、シームやボイドの発生を効果的に防ぐことができる。

以下では、めっき液Ｌ１として銅イオンを含む無電解めっき液を使用し、銅配線として機能する金属銅を無電解めっきにより基板Ｗ上に堆積させる基板液処理装置及び基板液処理方法を例示する。ただし、以下に説明する基板液処理装置及び基板液処理方法は、銅イオン以外の金属イオンを含む無電解めっき液を用いて、銅以外の金属を基板上に堆積させる場合にも同様に応用可能である。

図３は、陽極１１及び陰極１２の配置例を示す概略断面図である。図３には、下方位置に配置されている状態の蓋体６が示されている。また図３では、図１及び図２に示された要素の一部が簡略化して示され或いは省略されている。

めっき処理部５は、基板Ｗの上面Ｓｗ側に配置される陽極１１と、基板Ｗの下面Ｌｗ側に配置される陰極１２と、を備える。陽極１１及び陰極１２は、水平方向（すなわち重力が作用する鉛直方向と直角を成す方向）に延在するプレート形状を有し、それぞれ基板保持部５２に保持されている基板Ｗ（特に上面Ｓｗ）を上方及び下方から覆う。陽極１１は電源１３の正極に接続され、陰極１２は電源１３の負極に接続されている。陽極１１及び陰極１２は、お互いの間に基板Ｗの上面Ｓｗを介在させ、上下方向（すなわち鉛直方向と平行な方向）に関して基板Ｗ及び基板Ｗ上の処理液（めっき液Ｌ１等）から離れた位置に配置される。

本実施の形態の陽極１１は蓋体６に設けられており、蓋体６及び陽極１１は一体的に移動する。図示の例では、絶縁材料を含む第２天井板６１２により、陽極１１は被覆されている。ヒータ６３から基板Ｗ上のめっき液Ｌ１への伝熱を阻害しないように、図示の陽極１１はヒータ６３よりも上方に位置する。すなわち陽極１１は、ヒータ６３と基板Ｗ（特に上面Ｓｗ）との間には配置されないように設けられている。ただし陽極１１は、ヒータ６３よりも下方に位置し、ヒータ６３と基板Ｗ（特に上面Ｓｗ）との間に配置されていてもよい。この場合、陽極１１は伝熱性に優れた材料により構成されることが好ましい。

本実施の形態の陰極１２は、基板保持部５２に対して固定的に取り付けられ、基板保持部５２と一体的に回転可能に設けられており、絶縁材料を含む陰極被覆体１４によって被覆されている。図示の陰極１２は、基板保持部５２のチャック部材５２１に対して取り付けられているが、陰極１２は回転シャフト５２２（図２参照）に対して取り付けられていてもよい。

基板Ｗの上面Ｓｗの全体にわたって金属銅の堆積を促す観点から、陽極１１及び陰極１２は基板Ｗの上面Ｓｗの全体を覆うように水平方向へ延在することが好ましい。ただし、必ずしも上面Ｓｗの全部が陽極１１及び陰極１２により覆われていなくてもよく、上面Ｓｗの一部領域が陽極１１及び／又は陰極１２により覆われていなくてもよい。例えば、基板Ｗの上面Ｓｗのうち基板Ｗの回転軸線（すなわち基板保持部５２の回転軸線）が通過する中央領域が、陽極１１及び／又は陰極１２により覆われていなくてもよい。

なお図３に示す陽極１１及び陰極１２は一例に過ぎず、他の位置に配置されていてもよいし、他の形態で配置されていてもよい。例えば、陽極１１は、蓋体カバー６４（図２参照）の上面又は第２天井板６１２の上面に取り付けられていてもよいし、蓋体６及び蓋体カバー６４から離れた位置に設けられていてもよい。陰極１２は、回転しないように設けられていてもよく、基板保持部５２及び基板Ｗの回転にかかわらず静止していてもよい。また陰極１２は、基板保持部５２（例えばチャック部材５２１（後述の図６参照））に内蔵されていてもよいし、基板保持部５２から離れた位置に設けられていてもよい。また基板保持部５２（特に基板Ｗと直接的に接触する部材（図示の例ではチャック部材５２１））自体が、陰極１２として働いてもよい。なお図３に示す例では、基板Ｗがグラウンド（ＧＮＤ）に接続されている。

電源１３は、制御部３（図１参照）によってオン及びオフが制御される。本実施の形態の制御部３は、蓋体６が下方位置に配置されて基板Ｗの上面Ｓｗ上のめっき液Ｌ１が陽極１１及び陰極１２により挟まれた状態で、電源１３をオン状態からオフ状態に切り替え、その後、電源１３をオフ状態からオン状態に切り替える。このように電源１３のオン及びオフを繰り返して陽極１１と陰極１２との間で間欠的に電圧を印加して電流を流すことで、めっき液Ｌ１中の銅イオンを効果的に撹拌することができる。これにより、めっき液Ｌ１における銅イオンの滞留を防いで、基板Ｗの上面Ｓｗの周辺への、特にトレンチ及びビアホールの底部の周辺への、銅イオンの移動を促進し、金属銅の析出及び堆積の速度の鈍化を防ぐことができる。

図４Ａ～図４Ｃは、陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場と、銅イオン（Ｃｕ^２＋）の挙動との関係を説明するための図である。図４Ａは、陽極１１及び陰極１２に電圧が印加されていない状態を示す。図４Ｂは、陽極１１及び陰極１２に電圧が印加されている状態（特に基板Ｗの上面Ｓｗ上に金属銅（Ｃｕ）が析出する前の状態）を示す。図４Ｃは、陽極１１及び陰極１２に電圧が印加されている状態（特に基板Ｗの上面Ｓｗ上に金属銅（Ｃｕ）が析出している状態）を示す。

図４Ａ～図４Ｃには、一例として有底のビアホール４０の近傍における銅イオンの状態が概念的に示されているが、トレンチや貫通したビアホールにおいても、銅イオンは基本的に同様の挙動を示す。また図４Ａ～図４Ｃは簡略化されており、例えば図示しないシード層が基板Ｗの上面Ｓｗに形成されている。

上述のように、本実施の形態のめっき処理部５によって実施される無電解めっき処理方法（基板液処理方法）によれば、基板保持部５２によって支持されている基板Ｗの上面Ｓｗにめっき液ノズル５３１を介してめっき液Ｌ１が供給される。めっき液Ｌ１が基板Ｗ上に供給された直後、及び／又は、陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場が基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に作用していない間は、銅イオンはめっき液Ｌ１中において概ね均等に分散している（図４Ａ参照）。

そして電源１３が制御部３により制御され、基板Ｗの上面Ｓｗ上のめっき液Ｌ１が陽極１１と陰極１２との間に配置された状態で、陽極１１及び陰極１２により作り出される電場を陽極１１と陰極１２との間にかける。これにより、基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に対して陽極１１及び陰極１２が作り出す電場が作用し、めっき液Ｌ１中の銅イオンが下方に引き寄せられる。すなわちめっき液Ｌ１中の銅イオンは、基板Ｗよりも下方に存在する陰極１２に向かって引き寄せられ、基板Ｗの上面Ｓｗの周辺に集まる（図４Ｂ参照）。特に、ビアホール４０やトレンチ（図示省略）などの基板Ｗの上面Ｓｗにおける局所的な凹部においても銅イオンは下方に向かって引き寄せられ、当該凹部の底部に集まる。

このようにして基板Ｗの上面Ｓｗの周辺に集められた銅イオンが消費され、基板Ｗ上には金属銅が徐々に析出し、上面Ｓｗは金属銅によってめっきされる（図４Ｃ参照）。この際、陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場の影響で、めっき液Ｌ１中の銅イオンは継続的に陰極１２に向かって（すなわち下方に向かって）引き寄せられる。そのため基板Ｗの上面Ｓｗ周辺の銅イオンが消費されても、新たな銅イオンが上面Ｓｗ周辺に補給される。したがって基板Ｗの上面Ｓｗの周辺には十分量の銅イオンを継続的に存在させることができ、めっき処理の鈍化を防ぐことができる。

このように本実施の形態の基板液処理装置及び基板液処理方法によれば、無電解めっき処理の間、継続的に、基板Ｗの周辺に十分量の銅イオンを存在させることができ、基板Ｗ上への金属銅の堆積を効果的に促すことができる。特に、基板Ｗ上のビアホール４０等の局所的凹部では底部側に銅イオンを集中的に存在させることができる。そのため、基板Ｗ上において下方から上方に向けて徐々に金属銅を析出及び成長させることができ、シームやボイドなどのめっき不良の発生を効果的に防ぐことができる。

なお陽極１１と陰極１２との間に電場を作り出すために、電源１３がオフ状態からオン状態に切り替えられるタイミングは、基板Ｗの上面Ｓｗ上へのめっき液Ｌ１の供給開始前であってもよいし、供給中であってもよいし、供給後であってもよい。また基板Ｗの上面Ｓｗ上にめっき液Ｌ１が存在している状態で、制御部３（図１参照）の制御下で電源１３のオン状態及びオフ状態を切り替えて、めっき液Ｌ１中の銅イオンの撹拌を促してもよい。

［めっき処理方法］
図５は、めっき処理方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明するめっき処理方法は一例に過ぎず、下記以外の工程が行われてもよい。また以下に説明するめっき処理部５の動作は制御部３によって制御されている。下記の処理が行われている間、ファンフィルターユニット５９からは清浄な空気がチャンバ５１内に供給され、チャンバ５１内の空気は排気管８１に向かって流れる。

まず、めっき処理部５に基板Ｗが搬入され、基板Ｗが基板保持部５２によって水平に保持される（図５に示すＳ１）。次に、基板保持部５２に保持された基板Ｗの洗浄処理が行われる（Ｓ２）。この洗浄処理では、まず回転モータ５２３が駆動されて基板Ｗが所定の回転数で回転し、続いて、退避位置に位置づけられていたノズルアーム５６が吐出位置に移動し、回転する基板Ｗの上面Ｓｗに洗浄液ノズル５４１から洗浄液Ｌ２が供給される。洗浄液Ｌ２はドレンダクト５８１に排出される。

続いて、回転する基板Ｗにリンス液ノズル５５１からリンス液Ｌ３が供給されることでリンス処理が行われる（Ｓ３）。基板Ｗ上に残存する洗浄液Ｌ２がリンス液Ｌ３によって洗い流され、リンス液Ｌ３はドレンダクト５８１に排出される。次に、基板保持部５２により保持されている基板Ｗの上面Ｓｗにめっき液Ｌ１を供給し、基板Ｗの上面Ｓｗ上にめっき液Ｌ１のパドルを形成するめっき液盛り付け工程が行われる（Ｓ４）。めっき液Ｌ１は表面張力によって上面Ｓｗに留まってパドルを形成するが、上面Ｓｗから流出しためっき液Ｌ１はドレンダクト５８１を介して排出される。所定量のめっき液Ｌ１がめっき液ノズル５３１から吐出された後、めっき液Ｌ１の吐出が停止される。その後、めっき液ノズル５３１は、ノズルアーム５６とともに退避位置に位置づけられる。

次に、めっき液加熱処理工程として、基板Ｗ上に盛り付けられためっき液Ｌ１が加熱される。このめっき液加熱処理工程は、蓋体６が基板Ｗを覆う工程（Ｓ５）と、不活性ガスを供給する工程（Ｓ６）と、蓋体６を下方位置に配置してめっき液Ｌ１を加熱する加熱工程（Ｓ７）と、蓋体６を基板Ｗ上から退避する工程（Ｓ８）とを有する。次に、基板Ｗのリンス処理が行われ（Ｓ９）、回転する基板Ｗにリンス液ノズル５５１からリンス液Ｌ３が供給されて、基板Ｗ上に残存するめっき液Ｌ１が洗い流される。続いて、基板Ｗの乾燥処理が行われ（Ｓ１０）、基板Ｗを高速で回転させることで基板Ｗ上に残存するリンス液Ｌ３を除去し、めっき膜が形成された基板Ｗが得られる。その後、基板Ｗが基板保持部５２から取り出されて、めっき処理部５から搬出される（Ｓ１１）。

上述の陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場の適用（図４Ａ～図４Ｃ参照）は、少なくともめっき液加熱処理工程（Ｓ４～Ｓ８）において、特に少なくとも加熱工程（Ｓ７）において、行われる。なお陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場の適用は、必ずしも継続的に行われなくてもよい。例えば、制御部３が電源１３のオン及びオフを繰り返すことで、そのような電場を基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に断続的に作用させることも可能である。また陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場の適用は、めっき液加熱処理工程（Ｓ４～Ｓ８）の前から継続的に行われてもよいし、無電解めっき処理の全体（Ｓ１～Ｓ１１）を通じて継続的に行われてもよい。

以上説明したように本実施の形態の基板液処理装置及び基板液処理方法によれば、陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場を基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に作用させることで、基板Ｗの上面Ｓｗの近傍に金属イオンを偏在させることできる。これにより、めっき金属の堆積を高速化することができ、基板Ｗの局所的凹部（ビアホール４０やトレンチなど）に対する金属配線の埋め込み性を向上させることができる。特に、基板Ｗの局所的凹部が深くても、めっき液Ｌ１中の金属イオンは局所的凹部の底部に向けて引き寄せられるため、シームやボイドなどのめっき不良の発生を効果的に抑えることができる。

［第１の変形例］
陽極１１及び陰極１２のうちの少なくともいずれか一方は、昇降可能に設けられていてもよい。そして、基板Ｗの上面Ｓｗ上のめっき液Ｌ１（無電解めっき液）が陽極１１及び陰極１２により挟まれた状態で、陽極１１及び陰極１２のうちの少なくともいずれか一方が昇降させられて陽極１１と陰極１２との間の距離が変えられてもよい。すなわち制御部３の制御下で、上面Ｓｗ上のめっき液Ｌ１に対し、陽極１１及び陰極１２により作り出される電場が作用している状態で、陽極１１及び陰極１２のうちの少なくともいずれか一方が昇降させられて陽極１１と陰極１２との間の距離が変えられてもよい。

例えば、図３に示すように陽極１１が蓋体６と一体的に移動可能に設けられている場合、制御部３が蓋体６とともに陽極１１を昇降させることによって、陽極１１と陰極１２との間の距離を変えることが可能である。また図示は省略するが、陰極１２を昇降させる陰極昇降機構を設置し、制御部３が当該陰極昇降機構を制御することによっても、陽極１１と陰極１２との間の距離を変えることが可能である。

陽極１１と陰極１２との間の距離に応じて、基板Ｗ上のめっき液Ｌ１に作用する電場（すなわち陽極１１及び陰極１２によって作り出される電場）の強さを変えることができる。そのため陽極１１及び陰極１２により電場が作り出されている状態で陽極１１と陰極１２との間の距離を小さくしたり大きくしたりすることによって、めっき液Ｌ１中の金属イオンの撹拌を促すことができる。

［第２の変形例］
陽極１１及び陰極１２の各々は複数のゾーンを含み、陽極１１及び陰極１２の複数のゾーンは、それぞれ基板Ｗの上面Ｓｗの複数の領域を挟んでいてもよい。すなわち、陽極１１の一部のゾーン及び陰極１２の一部のゾーンによって構成されるゾーンペアが２以上設けられ、それらの２以上のゾーンペアが、基板Ｗの上面Ｓｗのお互いに異なる２以上の領域に対してそれぞれ割り当てられていてもよい。

この場合、陽極１１と陰極１２との間に形成される電場は、ゾーン単位で変えられてもよい。すなわち制御部３の制御下で、陽極１１及び陰極１２のあるゾーンペアに対しては相対的に高い電圧を印加し、他のゾーンペアに対しては相対的に低い電圧を印加してもよい。これにより基板Ｗの上面Ｓｗのある領域に対しては相対的に強い電界強度の電場を作用させつつ、基板Ｗの上面Ｓｗの他の領域に対しては相対的に弱い電界強度の電場を作用させることができる。このようにゾーン単位で電場の強さを調整することによって、ゾーン単位でめっき速度をコントロールすることが可能である。なお陽極１１及び陰極１２の各々において、お互いに隣接するゾーン間には電気的な絶縁構造が設けられており、隣接ゾーンはお互いに電気的に絶縁されている。

例えば、基板Ｗの中央部（すなわち回転軸線が通過する領域）及び／又は基板Ｗの外周部におけるめっき速度が、当該中央部と当該外周部との間の基板Ｗの中間部におけるめっき速度に比べ、遅い場合がある。この場合、基板Ｗの中央部及び／又は外周部に割り当てられる陽極１１及び陰極１２のゾーンペアに印加する電圧を、他のゾーンペアに印加する電圧よりも高くすることによって、中央部及び／又は外周部におけるめっき速度の局所的な低下を抑制することができる。

陽極１１及び陰極１２の各々におけるそのような複数のゾーンの具体的な形態は限定されない。例えば、陽極１１及び陰極１２の各々において同心円状に複数のゾーンが設けられていてもよく、陽極１１及び陰極１２の各々は、基板Ｗの中央部を覆う円盤状ゾーン及び当該円盤状ゾーンを囲む１以上の円環状ゾーンを含んでいてもよい。

［第３の変形例］
めっき処理装置１（特にめっき処理部５）は、電場を制限するシールドを備えていてもよい。そのようなシールドは、既知の電磁シールドによって構成可能であり、例えば板金、金属網或いは発泡金属等により構成されていてもよい。例えば、第１陽極及び第２陽極を含む複数の陽極１１と、第１陰極及び第２陰極を含む複数の陰極１２とが設けられる場合に、お互いにペアを形成しない陽極１１と陰極１２との間にそのようなシールドを配置してもよい。例えば、第１陽極と第１陰極との間に第１基板が配置され且つ第２陽極と第２陰極との間に第２基板が配置されつつ、第１陽極と第２陰極との間にシールドが配置され且つ第２陽極と第１陰極との間にシールドが配置されてもよい。この場合、意図していない陽極１１と陰極１２との間に電場が作り出されることを防ぐことができる。

図６は、めっき処理装置１の一例を示す概略断面図である。図６に示すめっき処理装置１は、上下に配置された第１めっき処理部５Ａ及び第２めっき処理部５Ｂを含む。第１めっき処理部５Ａ及び第２めっき処理部５Ｂの各々は、基本的に図３に示すめっき処理部５と同様の構成を有するが、第１めっき処理部５Ａ及び第２めっき処理部５Ｂの各々が有するチャック部材５２１は、基板Ｗの全体を覆うように水平方向に延在する。そして図６に示す陰極１２（すなわち第１陰極１２Ａ及び第２陰極１２Ｂ）は、チャック部材５２１の内側においてチャック部材５２１と一体的に設けられ、基板Ｗの全体を覆うように水平方向に延在する。

図６に示すめっき処理装置１において、第１めっき処理部５Ａと第２めっき処理部５Ｂとの間には、シールド２０が設置されている。これにより、第１めっき処理部５Ａの第１陽極１１Ａと第２めっき処理部５Ｂの第２陰極１２Ｂとの間に、意図しない電場が形成されることを防ぐことができる。また第１めっき処理部５Ａの第１陰極１２Ａと第２めっき処理部５Ｂの第２陽極１１Ｂとの間に、意図しない電場が形成されることを防ぐことができる。

［他の変形例］
本開示は上記実施の形態及び変形例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、上記実施の形態及び変形例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、種々の装置及び方法を形成できる。実施の形態及び変形例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。更に、異なる実施の形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、基板液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際に、コンピュータが基板液処理装置を制御して上述の基板液処理方法を実行させるプログラムを記録した記録媒体（例えば記録媒体３１）として、本開示が具体化されてもよい。

１ めっき処理装置
５ めっき処理部
１１ 陽極
１２ 陰極
５３ めっき液供給部
Ｌ１ めっき液
Ｌｗ 下面
Ｓｗ 上面
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 基板の上面に無電解めっき液を供給するめっき液供給部と、
   前記基板の前記上面側に配置される陽極及び前記基板の下面側に配置される陰極であって、前記基板の前記上面をお互いの間に介在させる陽極及び陰極と、
   回転可能に設けられ、前記基板を保持する基板保持部と、を備え、
   前記陰極は、回転しないように設けられる基板液処理装置。
2. 基板の上面に無電解めっき液を供給するめっき液供給部と、
   前記基板の前記上面側に配置される陽極及び前記基板の下面側に配置される陰極であって、前記基板の前記上面をお互いの間に介在させる陽極及び陰極と、
   前記陽極及び前記陰極に接続される電源のオン及びオフを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記基板の前記上面上の前記無電解めっき液が前記陽極及び前記陰極により挟まれた状態で、前記電源をオン状態からオフ状態に切り替え、その後、前記電源をオフ状態からオン状態に切り替える基板液処理装置。
3. 基板の上面に無電解めっき液を供給するめっき液供給部と、
   前記基板の前記上面側に配置される陽極及び前記基板の下面側に配置される陰極であって、前記基板の前記上面をお互いの間に介在させる陽極及び陰極と、を備え、
   前記陽極及び前記陰極の各々は複数のゾーンを含み、
   前記陽極と前記陰極との間に形成される電場は、ゾーン単位で変えられる基板液処理装置。
4. 基板の上面に無電解めっき液を供給するめっき液供給部と、
   前記基板の前記上面側に配置される陽極及び前記基板の下面側に配置される陰極であって、前記基板の前記上面をお互いの間に介在させる陽極及び陰極と、
   電場を制限するシールドと、を備え、
   前記陽極は複数設けられ、当該複数の陽極は第１陽極及び第２陽極を含み、
   前記陰極は複数設けられ、当該複数の陰極は第１陰極及び第２陰極を含み、
   前記第１陽極と前記第１陰極との間に第１基板が配置され且つ前記第２陽極と前記第２陰極との間に第２基板が配置されつつ、前記第１陽極と前記第２陰極との間に前記シールドが配置され且つ前記第２陽極と前記第１陰極との間に前記シールドが配置される基板液処理装置。
5. 回転可能に設けられ、前記基板を保持する基板保持部を備え、
   前記陰極は、前記基板保持部と一体的に回転可能に設けられる請求項２～４のいずれか一項に記載の基板液処理装置。
6. 前記基板の前記上面を覆う蓋体を備え、
   前記陽極は前記蓋体に設けられている請求項１～５のいずれか一項に記載の基板液処理装置。
7. 前記蓋体は、前記基板の前記上面上の前記無電解めっき液と非接触である請求項６に記載の基板液処理装置。
8. 前記陽極及び前記陰極のうちの少なくともいずれか一方は、昇降可能に設けられており、
   前記基板の前記上面上の前記無電解めっき液に対し、前記陽極及び前記陰極によって作り出される電場が作用している状態で、前記陽極及び前記陰極のうちの少なくともいずれか一方が昇降させられて前記陽極と前記陰極との間の距離が変えられる請求項１～７のいずれか一項に記載の基板液処理装置。
9. 前記陽極及び前記陰極の各々は絶縁材料により被覆されている請求項１～８のいずれか一項に記載の基板液処理装置。
10. 基板の上面に無電解めっき液を供給する工程と、
    前記基板の前記上面側に配置される陽極と前記基板の下面側に配置される陰極との間に、前記基板の前記上面上の前記無電解めっき液が配置された状態で、前記陽極と前記陰極との間に電場をかける工程と、を含む基板液処理方法。

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