JP7325550B2 - めっき処理方法およびめっき処理装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、めっき処理方法およびめっき処理装置に関する。

従来、基板である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼称する。）をスピンチャックで保持しながらめっき処理を行い、ウェハの表面にめっき膜を形成する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００５－１３３１６０号公報

本開示は、ビアの内部をめっき膜で良好に埋めることができる技術を提供する。

本開示の一態様によるめっき処理方法は、基板保持工程と、第１供給工程と、第２供給工程と、電圧印加工程とを含む。基板保持工程は、基板を保持する。第１供給工程は、保持された前記基板上にめっき液を供給する。第２供給工程は、前記基板に供給された前記めっき液上に、前記めっき液とは異なる導電性液体を供給する。電圧印加工程は、前記基板と前記導電性液体との間に電圧を印加する。

本開示によれば、ビアの内部をめっき膜で良好に埋めることができる。

図１は、実施形態に係るめっき処理装置の構成の概略を示す図である。 図２Ａは、実施形態に係る基板保持処理および第１供給処理の概要を示す図である。 図２Ｂは、実施形態に係る第１供給処理の概要を示す図である。 図２Ｃは、実施形態に係る第１供給処理後のウェハの状態を示す図である。 図３Ａは、実施形態に係る第２供給処理の概要を示す図である。 図３Ｂは、実施形態に係る第２供給処理後のウェハの状態を示す図である。 図４Ａは、実施形態に係る電圧印加処理の概要を示す図である。 図４Ｂは、実施形態に係る電圧印加処理後のウェハの状態を示す図である。 図５は、実施形態に係る第１供給処理、第２供給処理および電圧印加処理を順次繰り返して行った後のウェハの状態を示す図である。 図６は、実施形態に係る基板洗浄処理の概要を示す図である。 図７は、すべての処理を完了した後のウェハの状態を示す図である。 図８は、実施形態の変形例１に係るめっき処理装置の構成の概略を示す図である。 図９は、実施形態の変形例１に係る基板保持処理および第１供給処理の概要を示す図である。 図１０は、実施形態の変形例１に係る第２供給処理の概要を示す図である。 図１１は、実施形態の変形例１に係る電圧印加処理の概要を示す図である。 図１２は、実施形態の変形例１に係る基板洗浄処理の概要を示す図である。 図１３は、実施形態の変形例２に係るめっき処理装置の構成の概略を示す図である。 図１４は、実施形態に係るめっき処理装置が実行するめっき処理の手順を示すフローチャートである。 図１５は、実施形態に係るめっき処理装置が実行するめっき処理の別の手順を示すフローチャートである。 図１６は、実施形態に係るめっき処理装置が実行するめっき処理の別の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するめっき処理方法およびめっき処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

従来、基板である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼称する。）をスピンチャックで保持しながらめっき処理を行い、ウェハの表面にめっき膜を形成する方法が知られている。

しかしながら、従来のめっき処理では、ウェハの表面に形成されるトレンチの底部にさらにビアが形成される場合に、トレンチ内でめっき膜が成長することでビアの入口が塞がれてしまう場合があった。これにより、ビアの内部をめっき膜で埋めることができない恐れがあった。

そこで、上述の問題点を克服し、ビアの内部をめっき膜で良好に埋めることができる技術が期待されている。

＜めっき処理装置の構成＞
最初に、図１を参照しながら、実施形態に係るめっき処理装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係るめっき処理装置１の構成の概略を示す図である。

かかるめっき処理装置１では、被処理基板としての半導体ウェハＷ（以下、「ウェハＷ」と呼称する。）に対してめっき処理を行う。めっき処理装置１は、基板保持部１０と、めっき処理部２０と、電圧印加部３０と、処理液供給部４０と、制御装置５０とを備える。

基板保持部１０は、ウェハＷを水平に保持する。基板保持部１０は、基体１１と、保持部１２と、駆動機構１３とを有する。基体１１は、たとえば、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャックである。基体１１は、略円板状であり、平面視においてウェハＷの径よりも大きい径を有する。

保持部１２は、基体１１の上面に設けられ、ウェハＷを側面から保持する。ウェハＷは、かかる保持部１２によって基体１１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。なお、ウェハＷは、基板処理が行われる表面を上方に向けた状態で基板保持部１０に保持される。

また、保持部１２には、カソード電極（図示せず）が設けられる。そして、保持部１２でウェハＷを保持する際に、かかるカソード電極がウェハＷ表面のシード層６２（図２Ｃ参照）と接触する。

さらに、このカソード電極は、後述する電圧印加部３０に接続されており、接触するウェハＷ表面のシード層６２に所定の電圧を印加することができる。

基板保持部１０には、また、モータなどを備えた駆動機構１３が設けられており、基体１１を所定の速度に回転させることができる。また、駆動機構１３には、シリンダなどの昇降駆動部（図示せず）が設けられており、基体１１を鉛直方向に移動させることができる。

ここまで説明した基板保持部１０の上方には、基体１１の上面に向かい合って、めっき処理部２０が設けられる。めっき処理部２０は、基体２１と、アノード電極２２と、移動機構２３とを有する。

基体２１は、絶縁性材料で構成される。基体２１は、略円板状であり、平面視においてウェハＷの径より大きい径を有する。

アノード電極２２は、導電性材料で構成され、基体２１の下面に設けられる。アノード電極２２は、基板保持部１０に保持されるウェハＷと略平行に向かい合うように配置される。

そして、電圧印加処理を行う際、アノード電極２２は、ウェハＷ上に供給された導電性液体Ｌ２（図３Ｂ参照）と直接接触する。アノード電極２２は、後述する電圧印加部３０に接続されており、接触する導電性液体Ｌ２に所定の電圧を印加することができる。

基体２１の上面側には、移動機構２３が設けられる。移動機構２３は、たとえば、シリンダなどの昇降駆動部（図示せず）を有する。そして、移動機構２３は、かかる昇降駆動部により、めっき処理部２０全体を鉛直方向に移動させることができる。

電圧印加部３０は、保持部１２のカソード電極と、アノード電極２２との間に所定の電圧を印加する。電圧印加部３０は、たとえば、負電圧印加部３１と、正電圧印加部３２とを有する。

負電圧印加部３１は、保持部１２のカソード電極に負電圧を印加する。負電圧印加部３１は、直流電源３１ａと、スイッチ３１ｂとを有し、保持部１２のカソード電極に接続される。具体的には、直流電源３１ａの負極側が、スイッチ３１ｂを介して保持部１２のカソード電極に接続されるとともに、直流電源３１ａの正極側が接地される。

そして、スイッチ３１ｂをオン状態に制御することにより、負電圧印加部３１は、保持部１２のカソード電極に所定の負電圧を印加することができる。

正電圧印加部３２は、アノード電極２２に正電圧を印加する。正電圧印加部３２は、直流電源３２ａと、スイッチ３２ｂとを有し、アノード電極２２に接続される。具体的には、直流電源３２ａの正極側が、スイッチ３２ｂを介してアノード電極２２に接続されるとともに、直流電源３２ａの負極側が接地される。

そして、スイッチ３２ｂをオン状態に制御することにより、正電圧印加部３２は、アノード電極２２に所定の正電圧を印加することができる。

なお、電圧印加部３０の構成は図１の例に限られず、保持部１２のカソード電極とアノード電極２２との間に所定の電圧を印加可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。

処理液供給部４０は、基板保持部１０とめっき処理部２０との間に設けられ、基板保持部１０に保持されたウェハＷ上に各種の処理液を供給する。処理液供給部４０は、第１供給部４１と、第２供給部４２と、第３供給部４３と、移動機構４４とを有する。

第１供給部４１は、たとえばノズルであり、ウェハＷ上にめっき液Ｌ１（図２Ｂ参照）を供給する。第１供給部４１は、めっき液Ｌ１を貯留するめっき液供給源（図示せず）と連通する。これにより、処理液供給部４０は、かかるめっき液供給源から第１供給部４１にめっき液Ｌ１を供給することができる。

第２供給部４２は、たとえばノズルであり、ウェハＷ上に導電性液体Ｌ２（図３Ａ参照）を供給する。第２供給部４２は、導電性液体Ｌ２を貯留する導電性液体供給源（図示せず）と連通する。これにより、処理液供給部４０は、かかる導電性液体供給源から第２供給部４２に導電性液体Ｌ２を供給することができる。

第３供給部４３は、たとえばノズルであり、ウェハＷ上に洗浄液Ｌ３（図６参照）を供給する。第３供給部４３は、洗浄液Ｌ３を貯留する洗浄液供給源（図示せず）と連通する。これにより、処理液供給部４０は、かかる洗浄液供給源から第３供給部４３に洗浄液Ｌ３を供給することができる。

移動機構４４は、第１供給部４１、第２供給部４２および第３供給部４３を水平方向および鉛直方向に移動させることができる。すなわち、第１供給部４１、第２供給部４２および第３供給部４３は、基板保持部１０に対して進退自在に構成される。

制御装置５０は、たとえばコンピュータであり、制御部５１と記憶部５２とを有する。制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。

かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭ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、基板保持部１０やめっき処理部２０、電圧印加部３０、処理液供給部４０などのめっき処理装置１における各部の制御を実現する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置５０の記憶部５２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たと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）、メモリカードなどがある。

記憶部５２は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。

＜めっき処理の詳細＞
つづいて、図２Ａ～図７を参照しながら、実施形態に係るめっき処理装置１で行うめっき処理の詳細について説明する。実施形態に係るめっき処理では、最初に、基板保持処理および第１供給処理が行われる。図２Ａは、実施形態に係る基板保持処理および第１供給処理の概要を示す図である。

まず、図示しない搬送機構を用いて、ウェハＷを基板保持部１０に搬送する。そして、制御部５１（図１参照）は、保持部１２を動作させることにより、ウェハＷを基板保持部１０に保持する基板保持処理を行う。

なお、かかる基板保持処理に先だって、ウェハＷの表面には、図２Ｃに示すように、ビア６０およびトレンチ６１が形成される。図２Ｃは、実施形態に係る第１供給処理後のウェハＷの状態を示す図である。

実施形態において、ビア６０は、たとえば、トレンチ６１の底部に形成される。ビア６０の直径は、たとえば２０ｎｍ程度であり、トレンチ６１の幅は、たとえば５０ｎｍ程度である。

また、基板保持処理に先だって、ウェハＷの表面には、ＳｉＯ_２などの絶縁層（図示せず）と、ＴａやＴｉなどのバリア層（図示せず）と、ＣｕやＣｏ、Ｒｕなどのシード層６２とが下から順に成膜される。なお、めっき膜Ｍ（図４Ｂ参照）としてＣｕ膜を形成する場合、バリア層としてはＴａを、シード層６２としてはＣｕを用いるとよい。

図２Ａの説明に戻る。基板保持処理につづいて、めっき処理装置１では、第１供給処理が行われる。具体的には、まず、制御部５１が、移動機構４４を用いて第１供給部４１を基板保持部１０に保持されたウェハＷにおける中心部の上方まで移動させる。

次に、制御部５１は、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ１（たとえば、５０～２００ｒｐｍ）で回転させながら、第１供給部４１からめっき液Ｌ１をウェハＷの中心部に供給する。

さらに、制御部５１は、ウェハＷの全面にめっき液Ｌ１が行き渡ったところで、図２Ｂに示すように、ウェハＷの回転数を回転数Ｒ２（たとえば、２～１０ｒｐｍ）に変化させて、第１供給処理を継続する。図２Ｂは、実施形態に係る第１供給処理の概要を示す図である。そして、制御部５１が第１供給部４１からのめっき液Ｌ１の供給を停止させると、第１供給処理が終了する。

かかる第１供給処理によって、図２Ｃに示すように、ウェハＷ表面のビア６０およびトレンチ６１の内部と、ウェハＷの表面とがめっき液Ｌ１で満たされる。

たとえば、めっき膜Ｍ（図４Ｂ参照）としてＣｕ膜を形成する場合、めっき液Ｌ１には、銅イオンと硫酸イオンとが含まれるとよい。また、第１供給処理されためっき液Ｌ１の厚さは、たとえば、１～５ｍｍ程度である。

第１供給処理につづいて、実施形態に係るめっき処理では、第２供給処理が行われる。図３Ａは、実施形態に係る第２供給処理の概要を示す図である。具体的には、まず、制御部５１（図１参照）が、移動機構４４を用いて第２供給部４２を基板保持部１０に保持されたウェハＷにおける中心部の上方まで移動させる。

次に、制御部５１は、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ２で回転させながら、第２供給部４２から導電性液体Ｌ２をウェハＷの中心部に供給する。そして、制御部５１が第２供給部４２からの導電性液体Ｌ２の供給を停止させると、第２供給処理が終了する。

かかる第２供給処理によって、図３Ｂに示すように、ウェハＷ表面に液盛りされていためっき液Ｌ１が導電性液体Ｌ２により押し出されて、トレンチ６１の内部とウェハＷの表面とが導電性液体Ｌ２でおおよそ満たされる。図３Ｂは、実施形態に係る第２供給処理後のウェハＷの状態を示す図である。

一方で、ビア６０はトレンチ６１よりも入口が狭いことから、第２供給処理を行ってもめっき液Ｌ１は容易には押し出されず、ビア６０の内部にはめっき液Ｌ１が多く残る。

導電性液体Ｌ２は、導電性を有する液体であり、たとえば、めっき液Ｌ１よりも主成分（たとえば、銅イオン）の含有量が少ないめっき液である。また、導電性液体Ｌ２は、アンモニアまたはＣＯ_２を含有する液体（すなわち、アンモニア水またはＣＯ_２含有液）であってもよい。また、第２供給処理された導電性液体Ｌ２の厚さは、たとえば、１～５ｍｍ程度である。

なお、導電性液体Ｌ２をウェハＷに供給した後に、制御部５１は、移動機構４４を用いて処理液供給部４０全体をウェハＷの上方から離脱させる。また、ここまで説明した基板保持処理、第１供給処理および第２供給処理において、めっき処理部２０は、基板保持部１０から離れて配置される。

第２供給処理につづいて、実施形態に係るめっき処理では、電圧印加処理が行われる。図４Ａは、実施形態に係る電圧印加処理の概要を示す図である。

具体的には、まず、制御部５１（図１参照）が、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ２で回転させながら、移動機構２３を用いてめっき処理部２０全体をウェハＷに近づけて、アノード電極２２をウェハＷ表面の導電性液体Ｌ２に接触させる。

次に、制御部５１は、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ２で回転させながら、電圧印加部３０のスイッチ３１ｂおよびスイッチ３２ｂをオフ状態からオン状態に変更する。

これにより、保持部１２のカソード電極に負電位が印加されるとともに、アノード電極２２に正電圧が印加される。このように、電圧印加処理によって、電圧印加部３０は、ウェハＷと導電性液体Ｌ２との間に所定の電圧を印加する。

これにより、導電性液体Ｌ２を介してめっき液Ｌ１の内部に電界が形成され、ビア６０の表面側に正の荷電粒子である銅イオンが集積されることから、図４Ｂに示すように、ビア６０の内部にめっき膜Ｍが形成される。図４Ｂは、実施形態に係る電圧印加処理後のウェハＷの状態を示す図である。

一方で、実施形態に係る電圧印加処理では、トレンチ６１の内部やウェハＷの表面に残るめっき液Ｌ１の量が少ないことから、トレンチ６１の内部やウェハＷの表面にめっき膜Ｍが形成されることを抑制することができる。

すなわち、実施形態に係るめっき処理では、ウェハＷ表面のめっき液Ｌ１上にさらに導電性液体Ｌ２を供給した後に所定の電圧を印加することにより、ビア６０の内部に選択的にめっき膜Ｍを形成することができる。

したがって、実施形態によれば、ビア６０の入口が塞がれることなくビア６０の内部にめっき膜Ｍを形成することができることから、ビア６０の内部をめっき膜Ｍで良好に埋めることができる。なお、電圧印加処理を行った後に、制御部５１は、移動機構２３を用いてめっき処理部２０全体をウェハＷから遠ざける。

また、実施形態では、第１供給処理、第２供給処理および電圧印加処理を、所定の回数、順次繰り返して実施するとよい。

これにより、ビア６０の内部に選択的にめっき膜Ｍを複数回形成することができることから、図５に示すように、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでしっかり埋めることができる。図５は、実施形態に係る第１供給処理、第２供給処理および電圧印加処理を順次繰り返して行った後のウェハＷの状態を示す図である。

また、実施形態では、導電性液体Ｌ２が、めっき液Ｌ１よりも比重が小さいとよい。これにより、トレンチ６１よりも低い箇所に位置するビア６０に比重が大きいめっき液Ｌ１が残りやすくなるとともに、ビア６０からめっき液Ｌ１が押し出されることを抑制することができる。

また、実施形態では、導電性液体Ｌ２の比重がめっき液Ｌ１の比重よりも小さいことにより、ウェハＷ上にめっき液Ｌ１と導電性液体Ｌ２との液層が形成されることから、ビア６０の内部にめっき液Ｌ１を残しやすくすることができる。

したがって、実施形態によれば、ビア６０の内部にさらに選択的にめっき膜Ｍを形成することができることから、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでさらに良好に埋めることができる。

また、実施形態では、めっき液Ｌ１よりも比重の小さい導電性液体Ｌ２として、めっき液Ｌ１よりも主成分の含有量が少ないめっき液を用いるとよい。これにより、電圧印加処理の際に、導電性液体Ｌ２に起因してウェハＷの表面が汚染されたり、意図しない反応物が生成されることなどを抑制することができる。

また、実施形態では、めっき液Ｌ１よりも比重の小さい導電性液体Ｌ２として、アンモニアまたはＣＯ_２を含有する液体を用いてもよい。

実施形態に係るめっき処理では、ビア６０の内部がめっき膜Ｍで埋まった後に、基板洗浄処理が行われる。図６は、実施形態に係る基板洗浄処理の概要を示す図である。具体的には、まず、制御部５１（図１参照）が、移動機構４４を用いて第３供給部４３を基板保持部１０に保持されたウェハＷにおける中心部の上方まで移動させる。

次に、制御部５１は、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ３（たとえば、５００ｒｐｍ以上）で回転させながら、第３供給部４３から洗浄液Ｌ３をウェハＷの中心部に供給する。洗浄液Ｌ３は、たとえば、純水である。そして、制御部５１が第３供給部４３からの洗浄液Ｌ３の供給を停止させると、基板洗浄処理が終了する。

かかる基板洗浄処理によって、ウェハＷに供給されていためっき液Ｌ１や導電性液体Ｌ２などが洗い流されて、ウェハＷの表面が洗浄される。これにより、実施形態に係るめっき処理が完了する。

また、実施形態では、第１供給処理を行ってウェハＷの表面にめっき液Ｌ１を供給した後に、ウェハＷ表面のめっき液Ｌ１を減少させるめっき液減少処理を実施してもよい。このめっき液減少処理は、たとえば、ウェハＷの回転数を回転数Ｒ２から所定の回転数Ｒ４（たとえば、２００ｒｐｍ）に増加させて、めっき液Ｌ１がウェハＷの表面に多少残る程度にめっき液Ｌ１を振り切ることで実施することができる。

かかるめっき液減少処理により、電圧印加処理の前にウェハＷ表面やトレンチ６１内部のめっき液Ｌ１の濃度を減少させることができることから、ウェハＷ表面やトレンチ６１内部でめっき膜Ｍが形成されることをさらに抑制することができる。

したがって、実施形態によれば、ビア６０の内部にさらに選択的にめっき膜Ｍを形成することができることから、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでさらに良好に埋めることができる。

また、実施形態では、第１供給処理を行ってウェハＷの表面にめっき液Ｌ１を供給した後に、ウェハＷ表面のめっき液Ｌ１の濃度を低下させる濃度低下処理を実施してもよい。この濃度低下処理は、たとえば、ウェハＷ表面のめっき液Ｌ１に対して洗浄液Ｌ３などを供給することで実施することができる。

かかる濃度低下処理により、電圧印加処理の前にウェハＷ表面やトレンチ６１内部のめっき液Ｌ１の濃度を減少させることができることから、ウェハＷ表面やトレンチ６１内部でめっき膜Ｍが形成されることをさらに抑制することができる。

したがって、実施形態によれば、ビア６０の内部にさらに選択的にめっき膜Ｍを形成することができることから、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでさらに良好に埋めることができる。

なお、本開示では、実施形態に係るめっき処理を行った後に、ウェハＷに既存のめっき処理などを施して、図７に示すように、トレンチ６１の内部を金属膜Ｍａで埋めてもよい。図７は、すべての処理を完了した後のウェハＷの状態を示す図である。これにより、ウェハＷに良好な多層配線膜を形成することができる。

また、本開示では、ウェハＷよりもサイズの小さいアノード電極２２をめっき処理部２０に設け、かかるアノード電極２２をスキャンさせながら電圧印加処理を行ってもよい。

＜各種変形例＞
つづいて、実施形態の各種変形例について、図８～図１３を参照しながら説明する。なお、以下の各種変形例において、実施形態と同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

図８は、実施形態の変形例１に係るめっき処理装置１の構成の概略を示す図である。図８に示すように、変形例１では、めっき処理部２０および処理液供給部４０の構成が実施形態と異なる。

具体的には、変形例１に係るめっき処理装置１では、処理液供給部４０のうち、第１供給部４１および第２供給部４２が移動機構４４ではなくめっき処理部２０に設けられる。一方で、第３供給部４３は、実施形態と同様、移動機構４４によって基板保持部１０に対して進退自在に移動可能である。

また、変形例１では、第１供給部４１からのめっき液Ｌ１をウェハＷに供給する流路４１ａがめっき処理部２０内に形成されるとともに、第２供給部４２からの導電性液体Ｌ２をウェハＷに供給する流路４２ａがめっき処理部２０内に形成される。

次に、変形例１に係るめっき処理装置１で行うめっき処理の詳細について説明する。図９は、実施形態の変形例１に係る基板保持処理および第１供給処理の概要を示す図である。

まず、図示しない搬送機構を用いて、ウェハＷを基板保持部１０に搬送する。そして、制御部５１（図８参照）は、保持部１２を動作させることにより、ウェハＷを基板保持部１０に保持する基板保持処理を行う。

かかる基板保持処理につづいて、変形例１のめっき処理装置１では、第１供給処理が行われる。具体的には、まず、制御部５１が、移動機構２３を用いてめっき処理部２０全体をウェハＷに近づける。

この際、制御部５１は、ウェハＷとアノード電極２２との間隔が所定の間隔（たとえば、１～５ｍｍ）となるように、めっき処理部２０全体をウェハＷに近づける。

次に、制御部５１は、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ１で回転させながら、第１供給部４１から流路４１ａを介して、ウェハＷとアノード電極２２との間の隙間にめっき液Ｌ１を供給する。

さらに、制御部５１は、ウェハＷの全面にめっき液Ｌ１が行き渡ったところで、ウェハＷの回転数を回転数Ｒ２に変化させて、第１供給処理を継続する。そして、制御部５１が第１供給部４１からのめっき液Ｌ１の供給を停止させると、第１供給処理が終了する。

かかる第１供給処理によって、実施形態の図２Ｃに示したように、ウェハＷ表面のビア６０およびトレンチ６１の内部と、ウェハＷの表面とがめっき液Ｌ１で満たされる。

第１供給処理につづいて、変形例１に係るめっき処理では、第２供給処理が行われる。図１０は、実施形態の変形例１に係る第２供給処理の概要を示す図である。

具体的には、制御部５１（図８参照）が、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ２で回転させながら、第２供給部４２から流路４２ａを介して、ウェハＷとアノード電極２２との間の隙間に導電性液体Ｌ２を供給する。

そして、制御部５１が第２供給部４２からの導電性液体Ｌ２の供給を停止させると、第２供給処理が終了する。

かかる第２供給処理によって、実施形態の図３Ｂに示したように、ウェハＷ表面に液盛りされていためっき液Ｌ１が導電性液体Ｌ２により押し出されて、トレンチ６１の内部とウェハＷの表面とが導電性液体Ｌ２でおおよそ満たされる。

一方で、ビア６０はトレンチ６１よりも入口が狭いことから、第２供給処理を行ってもめっき液Ｌ１は容易には押し出されず、ビア６０の内部にはめっき液Ｌ１が多く残る。

第２供給処理につづいて、変形例１に係るめっき処理では、電圧印加処理が行われる。図１１は、実施形態の変形例１に係る電圧印加処理の概要を示す図である。

具体的には、制御部５１（図８参照）が、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ２で回転させながら、電圧印加部３０のスイッチ３１ｂおよびスイッチ３２ｂをオフ状態からオン状態に変更する。これにより、電圧印加部３０は、ウェハＷと導電性液体Ｌ２との間に所定の電圧を印加する。

これにより、導電性液体Ｌ２を介してめっき液Ｌ１の内部に電界が形成され、ビア６０の表面側に正の荷電粒子である銅イオンが集積されることから、実施形態の図４Ｂに示したように、ビア６０の内部にめっき膜Ｍが形成される。

さらに、変形例１に係る電圧印加処理では、実施形態と同様に、トレンチ６１の内部やウェハＷの表面に残るめっき液Ｌ１の量が少ないことから、トレンチ６１の内部やウェハＷの表面にめっき膜Ｍが形成されることを抑制することができる。

すなわち、変形例１に係るめっき処理では、ウェハＷ上のめっき液Ｌ１上にさらに導電性液体Ｌ２を供給した後に所定の電圧を印加することにより、ビア６０の内部に選択的にめっき膜Ｍを形成することができる。

したがって、変形例１によれば、ビア６０の入口が塞がれることなくビア６０の内部にめっき膜Ｍを形成することができることから、ビア６０の内部をめっき膜Ｍで良好に埋めることができる。

また、変形例１では、めっき処理部２０に形成される流路４１ａ、４２ａを介してめっき液Ｌ１および導電性液体Ｌ２をウェハＷに供給可能である。これにより、変形例１では、めっき処理部２０を移動させることなく、第１供給処理から電圧印加処理までの処理を連続的に行うことができる。

したがって、変形例１によれば、ウェハＷのめっき処理にかかる時間を短縮することができる。

さらに、変形例１では、第１供給処理の後にすばやく後の処理を実施することができることから、後の処理までの間にめっき液Ｌ１によってウェハＷ表面のシード層６２が溶けることを抑制することができる。

また、変形例１では、電圧印加処理を行った後に、第１供給処理から電圧印加処理までの処理を順次繰り返して行うとよい。これにより、ビア６０の内部に選択的にめっき膜Ｍを複数回形成することができることから、実施形態の図５に示したように、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでしっかり埋めることができる。

なお、電圧印加処理を行った後に、第１供給処理から電圧印加処理までの処理を順次繰り返して行う場合、変形例１では、めっき処理部２０を別の場所に移動させることなく、各処理を繰り返して行うことができる。

すなわち、変形例１では、第１供給処理から電圧印加処理までの処理を順次繰り返して行う場合でも、ウェハＷのめっき処理にかかる時間を短縮することができる。

また、変形例１では、実施形態と同様に、導電性液体Ｌ２が、めっき液Ｌ１よりも比重が小さいとよい。これにより、ビア６０の内部にさらに選択的にめっき膜Ｍを形成することができることから、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでさらに良好に埋めることができる。

また、変形例１では、実施形態と同様に、めっき液Ｌ１よりも比重の小さい導電性液体Ｌ２として、めっき液Ｌ１よりも主成分の含有量が少ないめっき液を用いるとよい。これにより、電圧印加処理の際に、導電性液体Ｌ２に起因してウェハＷの表面が汚染されたり、意図しない反応物が生成されることなどを抑制することができる。

変形例１に係るめっき処理では、ビア６０の内部がめっき膜Ｍで埋まった後に、基板洗浄処理が行われる。図１２は、実施形態の変形例１に係る基板洗浄処理の概要を示す図である。

具体的には、まず、制御部５１（図８参照）が、移動機構２３を用いてめっき処理部２０全体をウェハＷの上方から離脱させるとともに、移動機構４４を用いて第３供給部４３を基板保持部１０に保持されたウェハＷにおける中心部の上方まで移動させる。

次に、制御部５１は、駆動機構１３を用いてウェハＷを所定の回転数Ｒ３で回転させながら、第３供給部４３から洗浄液Ｌ３をウェハＷの中心部に供給する。そして、制御部５１が第３供給部４３からの洗浄液Ｌ３の供給を停止させると、基板洗浄処理が終了する。

なお、ここまで説明した変形例１では、実施形態と同様に、第１供給処理と第２供給処理との間にめっき液減少処理や濃度低下処理を実施してもよい。

図１３は、実施形態の変形例２に係るめっき処理装置１の構成の概略を示す図である。変形例２に係るめっき処理装置１では、バーノズル状のめっき処理部２０を用いてめっき処理を行う。

変形例２のめっき処理部２０は、進行方向Ａと略垂直な方向に延びる棒状の基体２１を有する。そして、かかるめっき処理部２０には、基体２１の下部に複数の吸引口４５ｂと、複数の吐出口４１ｂと、複数の吐出口４２ｂと、アノード電極２２と、複数の吸引口４６ｂと、複数の吐出口４３ｂとが設けられる。

複数の吸引口４５ｂは、流路４５ａを介して吸引機構４５に接続される。変形例２のめっき処理部２０は、かかる吸引機構４５を動作させることにより、複数の吸引口４５ｂから処理液などを吸引することができる。

複数の吐出口４１ｂは、流路４１ａを介して第１供給部４１に接続され、複数の吐出口４２ｂは、流路４２ａを介して第２供給部４２に接続される。

また、複数の吸引口４６ｂは、流路４６ａを介して吸引機構４６に接続される。変形例２のめっき処理部２０は、かかる吸引機構４６を動作させることにより、複数の吸引口４６ｂから処理液などを吸引することができる。複数の吐出口４３ｂは、流路４３ａを介して第３供給部４３に接続される。

複数の吸引口４５ｂと、複数の吐出口４１ｂと、複数の吐出口４２ｂと、複数の吸引口４６ｂと、複数の吐出口４３ｂとは、それぞれ基体２１の長手方向に沿って並んで配置される。また、アノード電極２２は、基体２１の長手方向に沿って設けられる。

さらに、基体２１の下部には、進行方向Ａの前側から順に、複数の吸引口４５ｂ、複数の吐出口４１ｂ、複数の吐出口４２ｂ、アノード電極２２、複数の吸引口４６ｂおよび複数の吐出口４３ｂが設けられる。

つづいて、変形例２のめっき処理装置１で行うめっき処理について説明する。まず、制御部５１（図１参照）は、移動機構２３を用いて、基体２１を進行方向Ａに沿ってウェハＷの上方でスキャンさせる。

そして、変形例２では、複数の吐出口４１ｂからめっき液Ｌ１を吐出するとともに、かかる複数の吐出口４１ｂの後方に位置する複数の吐出口４１ｂから、導電性液体Ｌ２をめっき液Ｌ１の上方に吐出する。

これにより、変形例２に係るめっき処理装置１では、ウェハＷの表面に対して第１供給処理および第２供給処理を同時に行うことができる。

また、制御部５１は、電圧印加部３０（図１参照）を動作させて、保持部１２（図１参照）のカソード電極に負電位を印加するとともに、アノード電極２２に正電圧を印加する。これにより、制御部５１は、複数の吐出口４２ｂの後方で、ウェハＷと導電性液体Ｌ２との間に所定の電圧を印加する電圧印加処理を行うことができる。

また、制御部５１は、吸引機構４５を動作させて、めっき処理部２０の前方に位置する洗浄液Ｌ３（図６参照）などを吸引する。これにより、ウェハＷの表面に洗浄液Ｌ３などが存在していたとしても、かかる洗浄液によってめっき液Ｌ１が薄まることを抑制することができる。したがって、変形例２によれば、めっき処理を安定して実施することができる。

また、制御部５１は、吸引機構４６を動作させて、所定の電圧が印加されためっき液Ｌ１および導電性液体Ｌ２を、アノード電極２２の後方から回収するとともに、第３供給部４３を動作させて、複数の吐出口４３ｂから洗浄液Ｌ３を吐出する。

これにより、ウェハＷの表面を洗浄液Ｌ３で覆うことができることから、ウェハＷの表面を乾燥させることなく、洗浄液Ｌ３でウェハＷ表面の清浄度を保つことができる。

ここまで説明したように、変形例２のめっき処理装置１では、バーノズル状のめっき処理部２０でウェハＷを進行方向Ａにスキャンしながら、第１供給処理、第２供給処理および電圧印加処理を同時に行うことができる。

したがって、変形例２によれば、ウェハＷのめっき処理にかかる時間を短縮することができる。

さらに、変形例２では、第１供給処理、第２供給処理および電圧印加処理を同時に実施することができることから、めっき液Ｌ１によってウェハＷ表面のシード層６２が溶けることを抑制することができる。

実施形態に係るめっき処理装置１は、基板保持部１０と、第１供給部４１と、第２供給部４２と、電圧印加部３０と、制御部５１とを備える。基板保持部１０は、基板（ウェハＷ）を保持する。第１供給部４１は、基板（ウェハＷ）上にめっき液Ｌ１を供給する。第２供給部４２は、基板（ウェハＷ）上にめっき液Ｌ１とは異なる導電性液体Ｌ２を供給する。電圧印加部３０は、電圧を印加する。制御部５１は各部を制御する。また、制御部５１は、基板保持部１０によって基板（ウェハＷ）を保持し、保持された基板（ウェハＷ）上に第１供給部４１によってめっき液Ｌ１を供給する。さらに、制御部５１は、基板（ウェハＷ）に供給されためっき液Ｌ１上に、第２供給部４２によって導電性液体Ｌ２を供給し、電圧印加部３０によって基板（ウェハＷ）と導電性液体Ｌ２との間に電圧を印加する。これにより、ビア６０の内部をめっき膜Ｍで良好に埋めることができる。

＜処理の手順＞
つづいて、実施形態に係る基板処理の手順について、図１４～図１６を参照しながら説明する。図１４は、実施形態に係るめっき処理装置１が実行するめっき処理の手順を示すフローチャートである。

最初に、制御部５１は、基板保持部１０などを制御して、保持部１２にウェハＷを保持させる基板保持処理を実施する（ステップＳ１０１）。そして、制御部５１は、めっき処理の繰り返し数をカウントするためのカウンタｎに１を設定する（ステップＳ１０２）。

次に、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第１供給部４１からめっき液Ｌ１をウェハＷの表面に供給する第１供給処理を実施する（ステップＳ１０３）。そして、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第２供給部４２から導電性液体Ｌ２をウェハＷの表面に供給する第２供給処理を実施する（ステップＳ１０４）。

次に、制御部５１は、めっき処理部２０や電圧印加部３０などを制御して、ウェハＷと導電性液体Ｌ２との間に所定の電圧を印加する電圧印加処理を実施する（ステップＳ１０５）。

次に、制御部５１は、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。なお、かかる所定の回数Ｎに関する情報は、記憶部５２にあらかじめ記憶されている。

そして、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上である場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第３供給部４３から洗浄液Ｌ３をウェハＷの表面に供給する基板洗浄処理を実施し（ステップＳ１０７）、処理を完了する。

一方で、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上ではない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、制御部５１は、めっき処理の繰り返し数をカウントするためのカウンタｎをインクリメントし（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３の処理に戻る。

図１５は、実施形態に係るめっき処理装置１が実行するめっき処理の別の手順を示すフローチャートである。

最初に、制御部５１は、基板保持部１０などを制御して、保持部１２にウェハＷを保持させる基板保持処理を実施する（ステップＳ２０１）。そして、制御部５１は、めっき処理の繰り返し数をカウントするためのカウンタｎに１を設定する（ステップＳ２０２）。

次に、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第１供給部４１からめっき液Ｌ１をウェハＷの表面に供給する第１供給処理を実施する（ステップＳ２０３）。そして、制御部５１は、基板保持部１０などを制御して、ウェハＷ表面のめっき液Ｌ１を減少させるめっき液減少処理を実施する（ステップＳ２０４）。

次に、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第２供給部４２から導電性液体Ｌ２をウェハＷの表面に供給する第２供給処理を実施する（ステップＳ２０５）。

次に、制御部５１は、めっき処理部２０や電圧印加部３０などを制御して、ウェハＷと導電性液体Ｌ２との間に所定の電圧を印加する電圧印加処理を実施する（ステップＳ２０６）。

次に、制御部５１は、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。そして、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上である場合（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第３供給部４３から洗浄液Ｌ３をウェハＷの表面に供給する基板洗浄処理を実施し（ステップＳ２０８）、処理を完了する。

一方で、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上ではない場合（ステップＳ２０７，Ｎｏ）、制御部５１は、めっき処理の繰り返し数をカウントするためのカウンタｎをインクリメントし（ステップＳ２０９）、ステップＳ２０３の処理に戻る。

図１６は、実施形態に係るめっき処理装置１が実行するめっき処理の別の手順を示すフローチャートである。

最初に、制御部５１は、基板保持部１０などを制御して、保持部１２にウェハＷを保持させる基板保持処理を実施する（ステップＳ３０１）。そして、制御部５１は、めっき処理の繰り返し数をカウントするためのカウンタｎに１を設定する（ステップＳ３０２）。

次に、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第１供給部４１からめっき液Ｌ１をウェハＷの表面に供給する第１供給処理を実施する（ステップＳ３０３）。そして、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、ウェハＷ表面のめっき液Ｌ１の濃度を低下させる濃度低下処理を実施する（ステップＳ３０４）。

次に、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第２供給部４２から導電性液体Ｌ２をウェハＷの表面に供給する第２供給処理を実施する（ステップＳ３０５）。

次に、制御部５１は、めっき処理部２０や電圧印加部３０などを制御して、ウェハＷと導電性液体Ｌ２との間に所定の電圧を印加する電圧印加処理を実施する（ステップＳ３０６）。

次に、制御部５１は、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。そして、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上である場合（ステップＳ３０７，Ｙｅｓ）、制御部５１は、処理液供給部４０などを制御して、第３供給部４３から洗浄液Ｌ３をウェハＷの表面に供給する基板洗浄処理を実施し（ステップＳ３０８）、処理を完了する。

一方で、カウンタｎが所定の回数Ｎ以上ではない場合（ステップＳ３０７，Ｎｏ）、制御部５１は、めっき処理の繰り返し数をカウントするためのカウンタｎをインクリメントし（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０３の処理に戻る。

実施形態に係るめっき処理方法は、基板保持工程と、第１供給工程と、第２供給工程と、電圧印加工程とを含む。基板保持工程（ステップＳ１０１、Ｓ２０１、Ｓ３０１）は、基板（ウェハＷ）を保持する。第１供給工程（ステップＳ１０３、Ｓ２０３、Ｓ３０３）は、保持された基板（ウェハＷ）上にめっき液Ｌ１を供給する。第２供給工程（ステップＳ１０４、Ｓ２０５、Ｓ３０５）は、基板（ウェハＷ）に供給されためっき液Ｌ１上に、めっき液Ｌ１とは異なる導電性液体Ｌ２を供給する。電圧印加工程（ステップＳ１０５、Ｓ２０６、Ｓ３０６）は、基板（ウェハＷ）と導電性液体Ｌ２との間に電圧を印加する。これにより、ビア６０の内部をめっき膜Ｍで良好に埋めることができる。

また、実施形態に係るめっき処理方法は、第１供給工程（ステップＳ２０３）の後に、基板（ウェハＷ）上のめっき液Ｌ１を減少させるめっき液減少工程（ステップＳ２０４）をさらに含む。これにより、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでさらに良好に埋めることができる。

また、実施形態に係るめっき処理方法は、第１供給工程（ステップＳ３０３）の後に、めっき液Ｌ１の濃度を低下させる濃度低下工程（ステップＳ３０４）をさらに含む。これにより、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでさらに良好に埋めることができる。

また、実施形態に係るめっき処理方法において、第１供給工程（ステップＳ１０３、Ｓ２０３、Ｓ３０３）から電圧印加工程（ステップＳ１０５、Ｓ２０６、Ｓ３０６）までの各工程は、順次繰り返して行われる。これにより、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでしっかり埋めることができる。

また、実施形態に係るめっき処理方法において、導電性液体Ｌ２は、めっき液Ｌ１よりも比重が小さい。これにより、ビア６０の内部をめっき膜Ｍでさらに良好に埋めることができる。

また、実施形態に係るめっき処理方法において、導電性液体Ｌ２は、めっき液Ｌ１よりも主成分の含有量が少ないめっき液である。これにより、電圧印加処理の際に、導電性液体Ｌ２に起因してウェハＷの表面が汚染されたり、意図しない反応物が生成されることなどを抑制することができる。

また、実施形態に係るめっき処理方法において、導電性液体Ｌ２は、アンモニアまたはＣＯ_２を含有する液体である。これにより、電圧印加処理の際に、導電性液体Ｌ２に起因してウェハＷの表面が汚染されたり、意図しない反応物が生成されることなどを抑制することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、トレンチ６１の底部にビア６０が形成されたウェハＷにめっき処理を施す例について示したが、表面に細いビア６０が形成されたウェハＷなどに、本開示のめっき処理を施してもよい。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

Ｗ ウェハ
１ めっき処理装置
１０ 基板保持部
２０ めっき処理部
３０ 電圧印加部
４０ 処理液供給部
４１ 第１供給部
４２ 第２供給部
４３ 第３供給部
Ｌ１ めっき液
Ｌ２ 導電性液体
Ｌ３ 洗浄液

Claims (8)

1. 表面にビアが形成された基板を保持する基板保持工程と、
   保持された前記基板上にめっき液を供給する第１供給工程と、
   前記基板に供給された前記めっき液上に、前記めっき液とは異なる導電性液体を供給する第２供給工程と、
   前記基板と前記導電性液体との間に電圧を印加して、前記ビアの内部の少なくとも一部にめっき膜を形成する電圧印加工程と、
   を含むめっき処理方法。
2. 前記第１供給工程の後に、前記基板上の前記めっき液を減少させるめっき液減少工程をさらに含む
   請求項１に記載のめっき処理方法。
3. 前記第１供給工程の後に、前記めっき液の濃度を低下させる濃度低下工程をさらに含む
   請求項１に記載のめっき処理方法。
4. 前記第１供給工程から前記電圧印加工程までの各工程は、順次繰り返して行われる
   請求項１～３のいずれか一つに記載のめっき処理方法。
5. 前記導電性液体は、前記めっき液よりも比重が小さい
   請求項１～４のいずれか一つに記載のめっき処理方法。
6. 前記導電性液体は、前記めっき液よりも主成分の含有量が少ないめっき液である
   請求項５に記載のめっき処理方法。
7. 前記導電性液体は、アンモニアまたはＣＯ_２を含有する液体である
   請求項５に記載のめっき処理方法。
8. 表面にビアが形成された基板を保持する基板保持部と、
   前記基板上にめっき液を供給する第１供給部と、
   前記基板上に前記めっき液とは異なる導電性液体を供給する第２供給部と、
   電圧を印加する電圧印加部と、
   各部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記基板保持部によって前記基板を保持し、
   保持された前記基板上に前記第１供給部によって前記めっき液を供給し、
   前記基板に供給された前記めっき液上に、前記第２供給部によって前記導電性液体を供給し、
   前記電圧印加部によって前記基板と前記導電性液体との間に電圧を印加して、前記ビアの内部の少なくとも一部にめっき膜を形成する
   めっき処理装置。

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