WO2025192254A1 - めっき処理方法 - Google Patents

めっき処理方法

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plating solution
metal
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豪介 白石
正人 ▲濱▼田
崇 田中
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    • H10W20/48—Insulating materials thereof

Definitions

  • This disclosure relates to a plating method.
  • This disclosure provides technology that enables successful formation of a plating film on a metal film.
  • a plating method includes a preparation step and a plating step.
  • the preparation step involves preparing a substrate having a metal film formed on its surface, the metal film containing a metal having a melting point of 1400°C or higher.
  • the plating step involves contacting the surface of the substrate with a plating solution to form a plating film on the metal film.
  • the plating solution has a resistance value greater than that of the metal film.
  • a plating film can be successfully formed on a metal film.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a plating processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the process executed by the plating processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a substrate before processing by the plating processing apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a substrate after plating.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the flow of current in the barrier layer during plating using the plating solution according to the reference example.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the flow of current in the barrier layer during plating using the plating solution according to the embodiment.
  • a conventional method for forming multilayer wiring on a semiconductor wafer substrate involves stacking a barrier layer and a seed layer, which are metal films, on the inner surface of a via or trench, and then forming a plating film on the metal film by plating, thereby filling the via or trench with the plating film.
  • metals with relatively high melting points are sometimes used as the metals contained in metal films.
  • Metal films containing metals with relatively high melting points have relatively high resistance, so when the plating film is deposited, the current flowing through the metal film is dispersed into the plating solution and reduced, which may have a negative impact on the formation of a good plating film.
  • the resistance of metal films may become even greater, making it even more difficult to form a good plating film.
  • Fig. 1 is a diagram showing the configuration of the plating processing apparatus 1 according to an embodiment.
  • the plating processing device 1 includes a substrate holding unit 10, an electrolytic processing unit 20, a voltage application unit 30, a processing liquid supply mechanism 40, and a control device 50.
  • the substrate holding unit 10 holds the substrate W.
  • the substrate holding unit 10 has a wafer chuck 11 and a drive mechanism 13.
  • the wafer chuck 11 is, for example, a spin chuck that holds and rotates the substrate W.
  • the wafer chuck 11 is roughly disk-shaped and has an upper surface 11a that extends horizontally and has a diameter larger than that of the substrate W in a plan view.
  • the upper surface 11a is provided with, for example, a suction port (not shown) that sucks the substrate W, and the substrate W can be held on the upper surface 11a of the wafer chuck 11 by suction from the suction port.
  • the substrate holder 10 is also provided with a drive mechanism 13 equipped with a motor or the like, which can rotate the wafer chuck 11 at a predetermined speed.
  • the drive mechanism 13 is also provided with an elevation drive unit (not shown), such as a cylinder, which can move the wafer chuck 11 vertically.
  • an electrolytic processing unit 20 is positioned opposite the upper surface 11a of the wafer chuck 11.
  • the electrolytic processing unit 20 has a base 21, a direct electrode 22, multiple contact terminals 23, and a movement mechanism 24.
  • the base 21 is made of an insulating material.
  • the base 21 is generally disk-shaped and has a lower surface 21a that has a diameter larger than the diameter of the substrate W in a plan view, and an upper surface 21b located on the opposite side of the lower surface 21a.
  • the direct electrode 22 is made of a conductive material and is provided on the underside 21a of the base 21.
  • the direct electrode 22 is positioned so as to face the substrate W held by the substrate holder 10 in a generally parallel relationship. When performing electrolytic plating, the direct electrode 22 comes into direct contact with the plating solution piled on the substrate W.
  • the contact terminals 23 are provided at the edges of the base 21, protruding from the lower surface 21a.
  • the contact terminals 23 are made of an elastic conductor and are bent toward the center of the lower surface 21a.
  • Two or more contact terminals 23 are provided on the base 21, for example, 32 contact terminals 23 are provided on the base 21, and are arranged at equal intervals on concentric circles of the base 21 in a plan view.
  • the tips of all contact terminals 23 are arranged so that an imaginary plane formed by these tips is approximately parallel to the surface of the substrate W held by the substrate holder 10.
  • the contact terminals 23 When performing electrolytic plating, the contact terminals 23 come into contact with the outer periphery of the substrate W and apply a voltage to the substrate W. Note that the number and shape of the contact terminals 23 are not limited to the above example.
  • the direct electrode 22 and contact terminal 23 are connected to the voltage application unit 30, allowing a predetermined voltage to be applied to the plating solution and substrate W that come into contact with them.
  • a movement mechanism 24 is provided on the upper surface 21b side of the base 21.
  • the movement mechanism 24 has an elevation drive unit (not shown), such as a cylinder.
  • the movement mechanism 24 can move the electrolysis processing unit 20 in the vertical direction using this elevation drive unit.
  • the voltage application unit 30 has a DC power supply 31, switches 32 and 33, and a load resistor 34, and is connected to the direct electrode 22 and contact terminals 23 of the electrolytic processing unit 20. Specifically, the positive electrode side of the DC power supply 31 is connected to the direct electrode 22 via the switch 32, and the negative electrode side of the DC power supply 31 is connected to the multiple contact terminals 23 via the switch 33 and the load resistor 34. The negative electrode side of the DC power supply 31 is grounded.
  • the voltage application unit 30 can apply a pulsed voltage directly to the electrode 22 and the contact terminal 23 by simultaneously switching the switches 32 and 33 to the on or off state.
  • the processing liquid supply mechanism 40 is disposed at a height position above the substrate holder 10 and below the electrolytic processing unit 20.
  • the processing liquid supply mechanism 40 has a nozzle 41 and a movement mechanism 42.
  • the nozzle 41 supplies plating liquid onto the substrate W.
  • the nozzle 41 is connected to a plating liquid supply source (not shown) that stores plating liquid, and the plating liquid is supplied to the nozzle 41 from the plating liquid supply source.
  • the movement mechanism 42 moves the nozzle 41 horizontally and vertically.
  • the nozzle 41 is configured to be able to move freely forward and backward relative to the substrate holding unit 10.
  • the control device 50 is, for example, a computer, and includes a control unit 51 and a memory unit 52.
  • the memory unit 52 is realized by, for example, a semiconductor memory element such as RAM or flash memory, or a storage device such as a hard disk or optical disk, and stores programs that control the various processes executed in the plating processing device 1.
  • the control unit 51 includes a microcomputer with a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), input/output ports, etc., and various circuits, and controls the operation of the plating processing device 1 by reading and executing the programs stored in the memory unit 52.
  • Such a program may be recorded on a computer-readable storage medium and installed from that storage medium into the memory unit 52 of the control device 50.
  • Examples of computer-readable storage media include hard disks (HDs), flexible disks (FDs), compact disks (CDs), magnetic optical disks (MOs), and memory cards.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the plating processing apparatus 1 according to the embodiment.
  • Figure 3 is a diagram showing an example of a substrate W before processing by the plating processing apparatus 1.
  • Figure 4 is a diagram showing an example of a substrate W after plating processing. The processing shown in Figure 2 is performed under the control of the control unit 51.
  • the plating processing device 1 first performs a substrate holding process (step S101).
  • the plating processing device 1 uses a transport mechanism (not shown) to place the substrate W on the upper surface 11a of the wafer chuck 11.
  • the plating processing device 1 then suction-holds the substrate W on the substrate holder 10, for example, by suction through a suction port formed on the upper surface 11a.
  • a recess 101 such as a trench or via, is formed on the surface (upper surface) of the substrate W.
  • a barrier layer 102 is formed on the surface of the substrate W and on the inner surface of the recess 101.
  • the barrier layer 102 is deposited on the substrate W by, for example, sputtering.
  • the barrier layer 102 is a metal film containing a metal with a melting point of 1400°C or higher.
  • metals with a melting point of 1400°C or higher include cobalt (Co), nickel (Ni), tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), iridium (Ir), boron (B), ruthenium (Ru), and titanium (Ti).
  • the barrier layer 102 may contain a metal with a melting point of 1400°C or higher, and may be, for example, a nitride or alloy of such a metal.
  • nitrides or alloys of metals with a melting point of 1400°C or higher include tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), tungsten carbide (WC), tungsten nitride (WN), tungsten carbonitride (WCN), and titanium tungsten (TiW).
  • plating is performed in the plating processing device 1 (step S102).
  • the plating processing device 1 supplies plating solution onto the substrate W from the nozzle 41, thereby piling up plating solution on the substrate W.
  • the plating processing device 1 lowers the electrolytic processing unit 20, bringing the tip of the contact terminal 23 into contact with the outer periphery of the substrate W and bringing the direct electrode 22 into direct contact with the plating solution.
  • the plating processing device 1 then applies a voltage to the substrate W and the plating solution so that the direct electrode 22 serves as the anode and the substrate W serves as the cathode, thereby passing a current between the direct electrode 22 and the substrate W.
  • a plating solution is brought into contact with the surface of the substrate W, thereby forming a plating film 104 on the barrier layer 102, as shown in FIG. 4.
  • the plating film 104 is formed on the barrier layer 102, and the recesses 101 are filled with the plating film 104.
  • the plating solution used in the plating process has a resistance value greater than the resistance value of the barrier layer 102.
  • Figure 5 is an explanatory diagram showing the current flow in the barrier layer 102 during the plating process using plating solution L0 according to the reference example.
  • the current flow in the barrier layer 102 during the plating process is indicated by dashed arrows.
  • the plating processing device 1 brings the tip of the contact terminal 23 into contact with the barrier layer 102 on the outer periphery of the substrate W, and also brings the direct electrode 22 into direct contact with the plating solution L0.
  • the plating processing device 1 then applies a voltage to the substrate W and the plating solution L0 so that the direct electrode 22 acts as the anode and the substrate W acts as the cathode, causing a current to flow between the direct electrode 22 and the substrate W.
  • Figure 6 is an explanatory diagram showing the flow of current in the barrier layer 102 during plating using the plating solution L1 according to the embodiment.
  • the flow of current in the barrier layer 102 during plating is indicated by dashed arrows.
  • the plating processing device 1 brings the tip of the contact terminal 23 into contact with the barrier layer 102 on the outer periphery of the substrate W, and also brings the direct electrode 22 into direct contact with the plating solution L1.
  • the plating processing device 1 then applies a voltage to the substrate W and the plating solution L1 so that the direct electrode 22 acts as the anode and the substrate W acts as the cathode, causing a current to flow between the direct electrode 22 and the substrate W.
  • the resistance value R1 of plating solution L1 when the resistance value R1 of plating solution L1 is greater than the resistance value R2 of barrier layer 102, the resistance value R2 of barrier layer 102 becomes relatively small, which promotes the flow of current from contact terminal 23 to barrier layer 102 when plating film 104 is being deposited.
  • metal ions in plating solution L1 are deposited on the entire surface of barrier layer 102 as metal component M1 that constitutes plating film 104. This allows plating film 104 to be successfully formed on barrier layer 102.
  • the recesses 101 can be filled well with the plating film 104 without an intervening seed layer. This allows the volume of the plating film 104 in the recesses 101 to be increased compared to when the plating film 104 is formed on a seed layer, thereby suppressing an increase in the resistance of the plating film 104 in the recesses 101.
  • the plating film 104 may contain at least one metal selected from ruthenium (Ru), tungsten (W), molybdenum (Mo), cobalt (Co), copper (Cu), and nickel (Ni). This allows the plating film 104 to be formed well on the barrier layer 102.
  • ruthenium ruthenium
  • W tungsten
  • Mo molybdenum
  • Co cobalt
  • Cu copper
  • Ni nickel
  • the resistance value of the plating solution L1 is, for example, 1 k ⁇ or more. This can further promote the flow of current through the barrier layer 102 when the plating film 104 is being deposited, thereby enabling the plating film 104 to be more effectively formed on the barrier layer 102.
  • plating solution L1 may contain metal ions and a complexing agent that bonds with the metal ions to form a chelate complex.
  • the inclusion of a complexing agent in plating solution L1 reduces the concentration of metal ions in plating solution L1, preventing the current flowing through the barrier layer 102 from decreasing due to the movement of metal ions, thereby enabling a better formation of plating film 104 on the barrier layer 102.
  • the metal ions contained in plating solution L1 include, for example, ruthenium (Ru) ions, cobalt (Co) ions, copper (Cu) ions, nickel (Ni) ions, etc.
  • the complexing agent may be any agent capable of bonding with the metal ions contained in plating solution L1 to form a chelate complex, such as an aminocarboxylic acid chelating agent.
  • aminocarboxylic acid chelating agents include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), trans-1,2-diaminocyclohexane-N,N,N',N'-tetraacetic acid (CyDTA), diethylenetriamine-N,N,N',N'',N''-pentaacetic acid (DTPA), hydroxyethylenediaminetriacetic acid (EDTA-OH), glycol ether diaminetetraacetic acid (GEDTA), and triethylenetetraminehexaacetic acid (TTHA).
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
  • CyDTA trans-1,2-diaminocyclohexane-N,N,N',N'-tetraacetic acid
  • DTPA diethylenetri
  • the molar ratio of metal ions to complexing agent in plating solution L1 i.e., (molar concentration of metal ions)/(molar concentration of complexing agent), is preferably 0.01 to 1. This allows for better formation of the plating film 104 on the barrier layer 102. In other words, if the molar ratio of metal ions to complexing agent is less than 0.01, the concentration of metal ions in plating solution L1 will be excessively reduced, inhibiting the deposition of the plating film 104.
  • the molar ratio of metal ions to complexing agent is greater than 1, it will be difficult to make the resistance value R1 of plating solution L1 greater than the resistance value R2 of the barrier layer 102, making it difficult to properly form the plating film 104 on the barrier layer 102.
  • the molar concentration of the complexing agent in the plating solution L1 is preferably 0.05 (mol/l) to 1 (mol/l). Furthermore, the molar concentration of the metal ions in the plating solution L1 is preferably 0.01 (mol/l) to 1 (mol/l). This allows for better formation of the plating film 104 on the barrier layer 102.
  • the plating film 104 was formed on the barrier layer 102, which is a metal film, in the plating process, but the plating film 104 may also be formed on a metal film other than the barrier layer 102.
  • the plating film 104 may be formed on such a seed layer.
  • the plating solution used in the plating process has a resistance value greater than the resistance value of the seed layer.
  • plating was performed by piling plating solution on the substrate W, but plating is not limited to this example.
  • plating may also be performed by immersing the substrate W in an electrolytic bath containing plating solution.
  • the plating method includes a preparation step and a plating step.
  • the preparation step involves preparing a substrate (for example, substrate W) having a metal film (for example, barrier layer 102) formed on its surface, the metal film containing a metal having a melting point of 1400°C or higher.
  • the plating step involves contacting the surface of the substrate with a plating solution (for example, plating solution L1), thereby forming a plating film (for example, plating film 104) on the metal film.
  • the plating solution has a resistance value (for example, resistance value R1) that is greater than the resistance value (for example, resistance value R2) of the metal film. This allows the plating film to be successfully formed on the metal film.

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Abstract

めっき処理方法は、準備工程と、めっき工程とを含む。準備工程は、融点が１４００℃以上である金属を含有する金属膜が表面に形成された基板を準備する。めっき工程は、基板の表面にめっき液を接触させることにより、金属膜上にめっき膜を形成する。めっき液は、金属膜の抵抗値よりも大きい抵抗値を有する。

Description

めっき処理方法
　本開示は、めっき処理方法に関する。
　基板である半導体ウェハに多層配線を形成する手法として、ビアまたはトレンチの内面に金属膜であるバリア層およびシード層を積層し、めっき処理により金属膜上にめっき膜を形成してビアまたはトレンチをめっき膜で埋め込む手法がある（特許文献１参照）。
特開２０１２－１３２０５８号公報
　本開示は、金属膜上にめっき膜を良好に形成す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、準備工程と、めっき工程とを含む。準備工程は、融点が１４００℃以上である金属を含有する金属膜が表面に形成された基板を準備する。めっき工程は、基板の表面にめっき液を接触させることにより、金属膜上にめっき膜を形成する。めっき液は、金属膜の抵抗値よりも大きい抵抗値を有する。
　本開示によれば、金属膜上にめっき膜を良好に形成することができる。
図１は、実施形態に係るめっき処理装置の構成を示す図である。 図２は、実施形態に係るめっき処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 図３は、めっき処理装置による処理前の基板の一例を示す図である。 図４は、めっき処理後の基板の一例を示す図である。 図５は、参考例に係るめっき液を用いためっき処理におけるバリア層での電流の流れを示す説明図である。 図６は、実施形態に係るめっき液を用いためっき処理におけるバリア層での電流の流れを示す説明図である。
　以下に、本開示によるめっき処理方法を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この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に多層配線を形成する手法として、ビアまたはトレンチの内面に金属膜であるバリア層およびシード層を積層し、めっき処理により金属膜上にめっき膜を形成してビアまたはトレンチをめっき膜で埋め込む手法が知られている。
　ところで、金属膜に含有される金属として、融点が比較的に高い金属が用いられる場合がある。融点が比較的に高い金属を含有する金属膜は、抵抗が比較的に大きいことから、めっき膜の析出時に金属膜を流れる電流がめっき液へ分散して減少し、結果として、良好なめっき膜の形成に悪影響を与える恐れがある。なお、昨今の多層配線の微細化に伴う金属膜の薄膜化によって金属膜の抵抗がさらに大きくなり、良好なめっき膜の形成がさらに困難となる恐れがある。
　そこで、上述の問題点を克服し、金属膜上にめっき膜を良好に形成することができる技術の実現が期待されている。
＜めっき処理装置の構成＞
　まず、実施形態に係るめっき処理装置１の構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係るめっき処理装置１の構成を示す図である。
　めっき処理装置１は、基板保持部１０と、電解処理部２０と、電圧印加部３０と、処理液供給機構４０と、制御装置５０とを備える。
　基板保持部１０は、基板Ｗを保持する。基板保持部１０は、ウェハチャック１１と、駆動機構１３とを有する。
　ウェハチャック１１は、たとえば、基板Ｗを保持して回転させるスピンチャックである。ウェハチャック１１は、略円板状であり、平面視において基板Ｗの径より大きい径であり水平方向に延びる上面１１ａを有する。かかる上面１１ａには、たとえば、基板Ｗを吸引する吸引口（図示せず）が設けられており、かかる吸引口からの吸引により、基板Ｗをウェハチャック１１の上面１１ａに保持することができる。
　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、ウェハチャック１１を所定の速度で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、ウェハチャック１１を鉛直方向に移動させることができる。
　基板保持部１０の上方には、電解処理部２０がウェハチャック１１の上面１１ａと対向して配置される。電解処理部２０は、基体２１と、直接電極２２と、複数の接触端子２３と、移動機構２４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、平面視において基板Ｗの径より大きい径である下面２１ａと、かかる下面２１ａの反対側に設けられる上面２１ｂとを有する。
　直接電極２２は、導電性材料で構成され、基体２１の下面２１ａに設けられる。直接電極２２は、基板保持部１０に保持される基板Ｗと略平行に向かい合うように配置される。電解めっき処理を行う際、直接電極２２は、基板Ｗ上に液盛りされるめっき液と直接接触する。
　接触端子２３は、基体２１の縁部において、下面２１ａから突出して設けられる。接触端子２３は弾性を有する導電体で構成され、下面２１ａの中心部に向かって屈曲している。
　接触端子２３は、基体２１に２本以上、たとえば、基体２１に３２本設けられ、平面視で基体２１の同心円上に均等間隔に配置される。そして、すべての接触端子２３の先端部は、かかる先端部で構成される仮想面が、基板保持部１０に保持される基板Ｗの表面と略平行になるように配置される。
　かかる接触端子２３は、電解めっき処理を行う際、基板Ｗの外周部に接触し、かかる基板Ｗに電圧を印加する。なお、接触端子２３の数や形状は上記の例に限定されない。
　直接電極２２と接触端子２３とは、電圧印加部３０に接続されており、それぞれ接触するめっき液と基板Ｗとに所定の電圧を印加することができる。
　基体２１の上面２１ｂ側には、移動機構２４が設けられる。移動機構２４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。移動機構２４は、かかる昇降駆動部を用いて電解処理部２０を鉛直方向に移動させることができる。
　電圧印加部３０は、直流電源３１と、スイッチ３２、３３と、負荷抵抗３４とを有し、電解処理部２０の直接電極２２と接触端子２３とに接続される。具体的には、直流電源３１の正極側が、スイッチ３２を介して直接電極２２に接続されるとともに、直流電源３１の負極側が、スイッチ３３と負荷抵抗３４とを介して複数の接触端子２３に接続される。直流電源３１の負極側は接地される。
　電圧印加部３０は、スイッチ３２、３３を同時にオン状態またはオフ状態に切り替えることにより、直接電極２２と接触端子２３とにパルス状の電圧を印加することができる。
　処理液供給機構４０は、基板保持部１０よりも上方かつ電解処理部２０よりも下方の高さ位置に配置される。処理液供給機構４０は、ノズル４１と、移動機構４２とを有する。ノズル４１は、基板Ｗ上にめっき液を供給する。ノズル４１は、めっき液を貯留する図示しないめっき液供給源と連通しており、かかるめっき液供給源からノズル４１にめっき液が供給される。
　移動機構４２は、ノズル４１を水平方向および鉛直方向に移動させる。すなわち、ノズル４１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とを備える。記憶部５２は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash　　Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、めっき処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムを記憶する。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み、記憶部５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによってめっき処理装置１の動作を制御する。
　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。
＜めっき処理装置の具体的動作＞
　次に、上述しためっき処理装置１の具体的動作について図２～図６を参照して説明する。図２は、実施形態に係るめっき処理装置１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。また、図３は、めっき処理装置１による処理前の基板Ｗの一例を示す図である。また、図４は、めっき処理後の基板Ｗの一例を示す図である。なお、図２に示す処理は、制御部５１による制御に従って実行される。
　図２に示すように、めっき処理装置１では、まず、基板保持処理が行われる（ステップＳ１０１）。基板保持処理において、めっき処理装置１は、図示しない搬送機構を用いて、基板Ｗをウェハチャック１１の上面１１ａに載置する。そして、めっき処理装置１は、たとえば、上面１１ａに形成された吸引口から吸引を行うことにより、基板Ｗを基板保持部１０に吸着保持する。
　ここで、基板保持処理に先立って、図３に示すように、基板Ｗの表面（上面）には、たとえばトレンチやビア等の凹部１０１が形成される。また、基板Ｗの表面および凹部１０１の内面には、バリア層１０２が形成される。バリア層１０２は、たとえばスパッタリング等により基板Ｗ上に積層される。バリア層１０２は、融点が１４００℃以上である金属を含有する金属膜である。融点が１４００℃以上である金属としては、たとえば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、ホウ素（Ｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびチタン（Ｔｉ）等が用いられる。
　バリア層１０２は、融点が１４００℃以上である金属を含有していればよく、たとえば、かかる金属の窒化物または合金であってもよい。融点が１４００℃以上である金属の窒化物または合金としては、たとえば、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化タングステン（ＷＣ）、窒化タングステン（ＷＮ）、炭窒化タングステン（ＷＣＮ）およびチタンタングステン（ＴｉＷ）等が用いられる。
　つづいて、めっき処理装置１では、めっき処理が行われる（ステップＳ１０２）。めっき処理において、めっき処理装置１は、ノズル４１から基板Ｗ上にめっき液を供給することにより基板Ｗ上にめっき液を液盛りする。つづいて、めっき処理装置１は、電解処理部２０を下降させることにより、接触端子２３の先端部を基板Ｗの外周部に接触させるとともに直接電極２２をめっき液に直接接触させる。そして、めっき処理装置１は、直接電極２２を陽極とし、基板Ｗを陰極とするように基板Ｗとめっき液とに電圧を印加して、直接電極２２と基板Ｗとの間に電流を流す。
　かかるめっき処理では、基板Ｗの表面にめっき液を接触させることにより、図４に示すように、バリア層１０２上にめっき膜１０４を形成する。具体的には、めっき処理では、バリア層１０２上にめっき膜１０４を形成して凹部１０１をめっき膜１０４で埋め込む。
　実施形態では、めっき処理に用いるめっき液が、バリア層１０２の抵抗値よりも大きい抵抗値を有する。
　ここで、実施形態に係るめっき液の抵抗値とバリア層１０２における電流の流れとの関係について図５および図６を参照しながら説明する。まず、参考例に係るめっき液Ｌ０を用いためっき処理におけるバリア層１０２での電流の流れを説明する。図５は、参考例に係るめっき液Ｌ０を用いためっき処理におけるバリア層１０２での電流の流れを示す説明図である。図５においては、めっき処理におけるバリア層１０２での電流の流れが破線の矢印で示される。
　めっき処理において、めっき処理装置１は、接触端子２３の先端部を基板Ｗの外周部におけるバリア層１０２に接触させるとともに直接電極２２をめっき液Ｌ０に直接接触させる。そして、めっき処理装置１は、直接電極２２を陽極とし、基板Ｗを陰極とするように基板Ｗとめっき液Ｌ０とに電圧を印加して、直接電極２２と基板Ｗとの間に電流を流す。
　図５に示すように、めっき液Ｌ０の抵抗値Ｒ１がバリア層１０２の抵抗値Ｒ２よりも小さい場合、バリア層１０２の抵抗値Ｒ２が相対的に大きいことから、めっき膜１０４の析出時に接触端子２３からバリア層１０２へ流れる電流がめっき液Ｌ０へ分散して減少する。接触端子２３からバリア層１０２へ流れる電流が減少することにより、めっき液Ｌ０における金属イオンは、めっき膜１０４を構成する金属成分Ｍ０として接触端子２３付近のみに析出する。結果として、バリア層１０２上にめっき膜１０４を良好に形成することが困難となり、凹部１０１の内部をめっき膜１０４ですべて埋めることが困難となる恐れがある。
　づづいて、実施形態に係るめっき液Ｌ１を用いためっき処理におけるバリア層１０２での電流の流れについて説明する。図６は、実施形態に係るめっき液Ｌ１を用いためっき処理におけるバリア層１０２での電流の流れを示す説明図である。図６においては、めっき処理におけるバリア層１０２での電流の流れが破線の矢印で示される。
　めっき処理において、めっき処理装置１は、接触端子２３の先端部を基板Ｗの外周部におけるバリア層１０２に接触させるとともに直接電極２２をめっき液Ｌ１に直接接触させる。そして、めっき処理装置１は、直接電極２２を陽極とし、基板Ｗを陰極とするように基板Ｗとめっき液Ｌ１とに電圧を印加して、直接電極２２と基板Ｗとの間に電流を流す。
　図６に示すように、めっき液Ｌ１の抵抗値Ｒ１がバリア層１０２の抵抗値Ｒ２よりも大きい場合、バリア層１０２の抵抗値Ｒ２が相対的に小さくなることから、めっき膜１０４の析出時に接触端子２３からバリア層１０２への電流の流れを促進することができる。接触端子２３からバリア層１０２への電流の流れが促進されることにより、めっき液Ｌ１における金属イオンは、めっき膜１０４を構成する金属成分Ｍ１としてバリア層１０２の表面全体に析出する。これにより、バリア層１０２上にめっき膜１０４を良好に形成することができる。
　また、実施形態では、バリア層１０２上にめっき膜１０４を形成して凹部１０１をめっき膜１０４で埋め込むことにより、シード層を介することなく、凹部１０１をめっき膜１０４で良好に埋め込むことができる。これにより、シード層上にめっき膜１０４を形成する場合と比べて、凹部１０１におけるめっき膜１０４の容積を増やすことができることから、凹部１０１におけるめっき膜１０４の抵抗上昇を抑制することができる。
　また、実施形態では、めっき膜１０４が、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）から選択される少なくとも１つの金属を含有してもよい。これにより、バリア層１０２上にめっき膜１０４を良好に形成することができる。
　また、実施形態では、めっき液Ｌ１の抵抗値が、たとえば、１ｋΩ以上であるとよい。これにより、めっき膜１０４の析出時にバリア層１０２での電流の流れをより促進することができることから、バリア層１０２上にめっき膜１０４をより良好に形成することができる。
　また、実施形態では、めっき液Ｌ１が、金属イオンと、金属イオンと結合してキレート錯体を生成する錯化剤とを含有してもよい。めっき液Ｌ１に錯化剤が含有されることでめっき液Ｌ１中の金属イオンの濃度が減少し、バリア層１０２を流れる電流が金属イオンの移動により減少することが抑制されることから、バリア層１０２上にめっき膜１０４をより良好に形成することができる。
　めっき液Ｌ１に含有される金属イオンは、たとえば、ルテニウム（Ｒｕ）イオン、コバルト（Ｃｏ）イオン、銅（Ｃｕ）イオン、ニッケル（Ｎｉ）イオン等である。
　錯化剤は、めっき液Ｌ１に含有される金属イオンと結合してキレート錯体を生成し得るものであればよく、たとえば、アミノカルボン酸系キレート剤である。アミノカルボン酸系キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、trans-1,2-ジアミノシクロヘキサン-N,N,N',N'-四酢酸（ＣｙＤＴＡ）、ジエチレントリアミン-N,N,N',N'',N''-五酢酸（ＤＴＰＡ）、ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸（ＥＤＴＡ－ＯＨ）、グリコールエーテルジアミン四酢酸（ＧＥＤＴＡ）、トリエチレンテトラミン六酢酸（ＴＴＨＡ）等が挙げられる。
　また、実施形態では、めっき液Ｌ１における錯化剤に対する金属イオンのモル比、つま（金属イオンのモル濃度）／（錯化剤のモル濃度）は、０．０１～１であるとよい。これにより、バリア層１０２上にめっき膜１０４をより良好に形成することができる。すなわち、錯化剤に対する金属イオンのモル比が０．０１よりも小さい場合、めっき液Ｌ１中の金属イオンの濃度が過度に減少してめっき膜１０４の析出が阻害される。錯化剤に対する金属イオンのモル比が１よりも大きい場合、めっき液Ｌ１の抵抗値Ｒ１をバリア層１０２の抵抗値Ｒ２よりも大きくすることが困難となり、バリア層１０２上にめっき膜１０４を良好に形成することが困難となる。
　また、実施形態では、めっき液Ｌ１における錯化剤のモル濃度は、０．０５（ｍｏｌ／ｌ）～１（ｍｏｌ／ｌ）であるとよい。また、めっき液Ｌ１における金属イオンのモル濃度は、０．０１（ｍｏｌ／ｌ）～１（ｍｏｌ／ｌ）であるとよい。これにより、バリア層１０２上にめっき膜１０４をより良好に形成することができる。
＜変形例＞
　上述の実施形態では、めっき処理において金属膜であるバリア層１０２上にめっき膜１０４を形成する例を示したが、バリア層１０２ではない金属膜上にめっき膜１０４を形成してもよい。たとえば、基板Ｗの表面に形成されたシード層が、融点が１４００℃以上である金属を含有する金属膜である場合、かかるシード層上にめっき膜１０４を形成してもよい。かかる場合には、めっき処理に用いるめっき液が、シード層の抵抗値よりも大きい抵抗値を有する。
　また、上述の実施形態では、めっき液を基板Ｗ上に液盛りしてめっき処理を行った例について示したが、めっき処理はかかる例に限られない。たとえば、めっき液が貯められた電解槽内に基板Ｗを浸漬させることによりめっき処理を行ってもよい。
　以上のように、実施形態に係るめっき処理方法は、準備工程と、めっき工程とを含む。準備工程は、融点が１４００℃以上である金属を含有する金属膜（一例として、バリア層１０２）が表面に形成された基板（一例として、基板Ｗ）を準備する。めっき工程は、基板の表面にめっき液（一例として、めっき液Ｌ１）を接触させることにより、金属膜上にめっき膜（一例として、めっき膜１０４）を形成する。めっき液は、金属膜の抵抗値（一例として、抵抗値Ｒ２）よりも大きい抵抗値（一例として、抵抗値Ｒ１）を有する。これにより、金属膜上にめっき膜を良好に形成することができる。
　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、添付の請求の範囲およ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。
１　めっき処理装置
１０　基板保持部
１１　ウェハチャック
２０　電解処理部
２２　直接電極
２３　接触端子
３０　電圧印加部
４０　処理液供給機構
１０１　凹部
１０２　バリア層
１０４　めっき膜
Ｗ　基板

Claims (8)

  1. 　融点が１４００℃以上である金属を含有する金属膜が表面に形成された基板を準備する準備工程と、
    　前記基板の表面にめっき液を接触させることにより、前記金属膜上にめっき膜を形成するめっき工程と
    　を含み、
    　前記めっき液は、前記金属膜の抵抗値よりも大きい抵抗値を有する
    　めっき処理方法。
  2. 　前記めっき液の抵抗値は、１ｋΩ以上である
    　請求項１に記載のめっき処理方法。
  3. 　前記めっき液は、金属イオンと、前記金属イオンと結合してキレート錯体を生成する錯化剤とを含有する
    　請求項１に記載のめっき処理方法。
  4. 　前記錯化剤は、アミノカルボン酸系キレート剤である
    　請求項３に記載のめっき処理方法。
  5. 　前記めっき液における前記金属イオンに対する前記錯化剤のモル比は、０．０１～１である
    　請求項３に記載のめっき処理方法。
  6. 　前記めっき液における前記錯化剤のモル濃度は、０．０５（ｍｏｌ／ｌ）～１（ｍｏｌ／ｌ）である
    　請求項３に記載のめっき処理方法。
  7. 　前記めっき液における前記金属イオンのモル濃度は、０．０１（ｍｏｌ／ｌ）～１（ｍｏｌ／ｌ）である
    　請求項３に記載のめっき処理方法。
  8. 　前記金属膜は、前記基板の表面および前記基板の表面に形成された凹部の内面に形成され、
    　前記めっき工程は、
    　前記金属膜上に前記めっき膜を形成して前記凹部を前記めっき膜で埋め込む
    　請求項１に記載のめっき処理方法。
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