めっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体
【課題】めっき液の反応速度を向上させることにより、基板１枚あたりのめっき処理時間を短縮することが可能なめっき処理方法およびめっき処理装置を提供する。
【解決手段】基板２の表面に前処理液が残っている状態で、基板２を第１回転数で回転させ、基板２にめっき液を供給することにより液置換を行う（液置換工程Ｓ３０５）。次に、基板２にめっき液を供給し続けた状態で、基板２を停止または第２回転数で回転させて、基板２に初期成膜を行う（インキュベーション工程Ｓ３０６）。その後、基板２にめっき液を供給し続けた状態で、基板２を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させる（めっき膜成長工程Ｓ３０７）。第１回転数は、第３回転数より回転数が高く、第３回転数は、第２回転数より回転数が高い。
【解決手段】基板２の表面に前処理液が残っている状態で、基板２を第１回転数で回転させ、基板２にめっき液を供給することにより液置換を行う（液置換工程Ｓ３０５）。次に、基板２にめっき液を供給し続けた状態で、基板２を停止または第２回転数で回転させて、基板２に初期成膜を行う（インキュベーション工程Ｓ３０６）。その後、基板２にめっき液を供給し続けた状態で、基板２を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させる（めっき膜成長工程Ｓ３０７）。第１回転数は、第３回転数より回転数が高く、第３回転数は、第２回転数より回転数が高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウエハや液晶基板などの基板には、表面に回路を形成するための配線が施されている。この配線は、アルミニウム素材に替わって電気抵抗が低く信頼性の高い銅素材によるものが利用されるようになってきている。しかしながら、銅はアルミニウムと比較して酸化されやすいので、銅配線表面の酸化を防止するために、高いエレクトロマイグレーション耐性を有する金属によってめっき処理することが望まれる。
【０００３】
めっき処理は、例えば、銅配線が形成された基板の表面に無電解めっき液を供給することによって実施される。従来、このような無電解めっき処理は、バッチ処理装置で行うのが一般的であった。また、無電解めっき処理においては、ウエハ表面近傍で酸化還元反応を生じることによりめっき膜を成膜させるため、成膜中ウエハを静置しておくことが望ましいとされていた。このため、上記バッチ処理装置により無電解めっき処理を行う場合、めっき液の温度、めっき液の濃度および成膜時間を調整することにより、めっき膜の成膜速度を制御している。また、バッチ処理装置の構造上、めっき液中でウエハを動かそうとしても、せいぜい数ｃｍ程度揺り動かす程度のことしか行えない。このため、従来のバッチ処理装置を用いた場合、めっき液の反応速度をこれ以上向上させることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４９６７９号公報
【特許文献２】特開２００１−７３１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、枚葉式装置で無電解めっき処理を行うものとして、特許文献１においては、基板を回転させる基板回転機構と、基板上にめっき液を吐出するノズルと、ノズルを基板に沿った方向に移動させるノズル移動機構と、を備えためっき処理装置が提案されている。特許文献１に記載のめっき処理装置によれば、基板を回転させながらめっき液を供給することで、基板の表面上にめっき液の均一な流れが形成される。これによって、基板の表面全域にわたって均一にめっき処理が施される。
【０００６】
また、特許文献２においては、薬液の使用量を減らすため、薬液を塗布する工程と、液盛り処理する工程と、薬液を除去する工程とを複数回繰り返す技術が記載されている。しかしながら、このような方法を用いて厚膜のめっき膜を形成する場合、処理時間が長くなってしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、めっき液の反応速度を向上させることにより、基板１枚あたりのめっき処理時間を短縮することが可能なめっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法において、前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理方法が提供される。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理装置において、基板を保持して回転させる基板回転保持機構と、前記基板回転保持機構に保持された前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出機構と、前記吐出機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御する制御機構と、を備え、前記制御機構は、前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第１回転数で回転させ、前記吐出機構により前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行い、前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行い、前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるように、前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御し、前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理装置が提供される。
【００１０】
本発明の第３の観点によれば、めっき処理装置にめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、前記めっき処理方法は、基板にめっき液を供給してめっき処理を行う方法であって、前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高い、方法からなっていることを特徴とする記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板の表面に前処理液が残っている状態で、基板を第１回転数で回転させ、基板にめっき液を供給することにより液置換を行う（液置換工程）。次に、基板にめっき液を供給し続けた状態で、基板を停止または第２回転数で回転させて、基板に初期成膜を生成させる（インキュベーション工程）。その後、基板にめっき液を供給し続けた状態で、基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させる（めっき膜成長工程）。この場合、第１回転数は、第３回転数より回転数が高く、第３回転数は、第２回転数より回転数が高い。このように、基板に初期成膜を行った後、基板にめっき液を供給し続けた状態で基板を第３回転数で回転させることにより、反応種濃度が低下しためっき液を積極的に新しいめっき液に置換し、安定しためっき成長を促進することができる。この結果、基板１枚あたりのめっき処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態によるめっき処理システムの概略構成を示す平面図。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態によるめっき処理装置を示す側面図。
【図３】図３は、図２に示すめっき処理装置の平面図。
【図４】図４は、めっき液供給機構を示す図。
【図５】図５は、めっき液供給機構の加熱手段を示す図。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態によるめっき処理方法を示すフローチャート。
【図７】図７（ａ）〜（ｅ）は、Ｃｏめっき工程においてＣｏめっき層が形成される様子を示す断面図。
【図８】図８は、Ｃｏめっき工程において基板の回転数と時間との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１乃至図８を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。まず図１により、本実施の形態におけるめっき処理システム１全体について説明する。
【００１４】
めっき処理システム
図１に示すように、めっき処理システム１は、基板２（ここでは、半導体ウエハ）を複数枚（たとえば、２５枚）収容するキャリア３を載置し、基板２を所定枚数ずつ搬入及び搬出するための基板搬入出室５と、基板２のめっき処理や洗浄処理などの各種の処理を行うための基板処理室６と、を含んでいる。基板搬入出室５と基板処理室６とは、隣接して設けられている。
【００１５】
（基板搬入出室）
基板搬入出室５は、キャリア載置部４と、搬送装置８を収容した搬送室９と、基板受渡台１０を収容した基板受渡室１１とを有している。基板搬入出室５においては、搬送室９と基板受渡室１１とが受渡口１２を介して連通連結されている。キャリア載置部４は、複数の基板２を水平状態で収容するキャリア３を複数個載置する。搬送室９では、基板２の搬送が行われ、基板受渡室１１では、基板処理室６との間で基板２の受け渡しが行われる。
【００１６】
このような基板搬入出室５においては、キャリア載置部４に載置されたいずれか１個のキャリア３と基板受渡台１０との間で、搬送装置８により基板２が所定枚数ずつ搬送される。
【００１７】
（基板処理室）
また基板処理室６は、中央部において前後（図１の左右）に伸延する基板搬送ユニット１３と、基板搬送ユニット１３の一方側および他方側において前後に並べて配置され、基板２にめっき液を供給してめっき処理を行う複数のめっき処理装置２０と、を有している。
【００１８】
このうち基板搬送ユニット１３は、前後方向に移動可能に構成した基板搬送装置１４を含んでいる。また基板搬送ユニット１３は、基板受渡室１１の基板受渡台１０に基板搬入出口１５を介して連通している。
【００１９】
このような基板処理室６においては、各めっき処理装置２０に対して、基板搬送ユニット１３の基板搬送装置１４により、基板２が、１枚ずつ水平に保持した状態で搬送される。そして、各めっき処理装置２０において、基板２が、１枚ずつ洗浄処理及びめっき処理される。
【００２０】
各めっき処理装置２０は、用いられるめっき液などが異なるのみであり、その他の点は略同一の構成からなっている。そのため、以下の説明では、複数のめっき処理装置２０のうち一のめっき処理装置２０の構成について説明する。
【００２１】
めっき処理装置
以下、図２および図３を参照して、めっき処理装置２０について説明する。図２は、めっき処理装置２０を示す側面図であり、図３は、めっき処理装置２０を示す平面図である。
【００２２】
めっき処理装置２０は、図２および図３に示すように、ケーシング１０１の内部で基板２を保持して回転させる基板回転保持機構１１０と、基板回転保持機構１１０に保持された基板２の表面に向けてめっき液を吐出する吐出機構２１と、吐出機構２１にめっき液を供給するめっき液供給機構３０と、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５により基板２から飛散しためっき液などをそれぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集めて排出する液排出機構１２０，１２５，１３０と、基板回転保持機構１１０、吐出機構２１およびめっき液供給機構３０を制御する制御機構１６０と、を備えている。
【００２３】
（基板回転保持機構）
このうち基板回転保持機構１１０は、図２および図３に示すように、ケーシング１０１内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸１１１と、回転軸１１１の上端部に取り付けられたターンテーブル１１２と、ターンテーブル１１２の上面外周部に設けられ、基板２を支持するウエハチャック１１３と、回転軸１１１を回転駆動する回転機構１６２と、を有している。このうち回転機構１６２は、制御機構１６０により制御され、回転機構１６２によって回転軸１１１が回転駆動され、これによって、ウエハチャック１１３により支持されている基板２が回転される。この場合、制御機構１６０は、回転機構１６２を制御することにより、回転軸１１１およびウエハチャック１１３を回転させ、あるいは停止させることができる。また、制御機構１６０は、回転軸１１１およびウエハチャック１１３の回転数を上昇させ、下降させ、あるいは一定値に維持させるように制御することが可能である。
【００２４】
（吐出機構）
次に、基板２に向けてめっき液などを吐出する吐出機構２１について説明する。吐出機構２１は、基板２に向けてＣｏＰめっき液などの化学還元タイプのめっき液を吐出する第１吐出ノズル４５を含んでいる。化学還元タイプのめっき液は、めっき液供給機構３０から第１吐出ノズル４５に供給される。第１吐出ノズル４５の詳細については後述する。なお、図２では１つの第１吐出ノズル４５のみを示しているが、この第１吐出ノズル４５に加えて、基板２に向けてＣｏＰめっき液などの化学還元タイプのめっき液を吐出する他の吐出ノズル（追加の吐出ノズル）が設けられていても良い。
【００２５】
また吐出機構２１は、図２に示すように、吐出口７１および吐出口７２を含む第２吐出ノズル７０をさらに有していてもよい。図２および図３に示すように、第２吐出ノズル７０は、アーム７４の先端部に取り付けられており、このアーム７４は、上下方向に延伸可能であるとともに回転機構１６５により回転駆動される支持軸７３に固定されている。
【００２６】
第２吐出ノズル７０において、吐出口７１は、置換タイプのめっき液、例えばＰｄめっき液を供給するめっき液供給機構７６にバルブ７６ａを介して接続されている。また吐出口７２は、洗浄処理液を供給する洗浄処理液供給機構７７にバルブ７７ａを介して接続されている。このような第２吐出ノズル７０を設けることにより、一のめっき処理装置２０内において、化学還元タイプのめっき液によるめっき処理だけでなく、置換タイプのめっき液によるめっき処理、および洗浄処理を実施することが可能となる。
【００２７】
また図２に示すように、第２吐出ノズル７０の吐出口７２に、めっき処理に先立って実施される前処理のための前処理液、例えば純水などのリンス処理液を供給するリンス処理液供給機構７８がバルブ７８ａを介してさらに接続されていてもよい。この場合、バルブ７７ａおよびバルブ７８ａの開閉を適切に制御することにより、第２吐出ノズル７０から、洗浄処理液またはリンス処理液のいずれかが選択的に基板２に吐出される。
【００２８】
〔第１吐出ノズル〕
次に第１吐出ノズル４５について説明する。図２および図３に示すように、第１吐出ノズル４５は吐出口４６を含んでいる。また第１吐出ノズル４５は、アーム４９の先端部に取り付けられており、このアーム４９は、基板２の半径方向（図２および図３において矢印Ｄにより示される方向）において進退自在となるよう構成されている。このため、第１吐出ノズル４５は、基板２の中心部に近接する中心位置と、中心位置よりも周縁側にある周縁位置との間で移動可能となっている。なお図３において、中心位置にある第１吐出ノズルが符号４５’で示されており、周縁位置にある第１吐出ノズルが符号４５”で示されている。
【００２９】
（めっき液供給機構）
次に、吐出機構２１の第１吐出ノズル４５に、ＣｏＰめっき液などの化学還元タイプのめっき液を供給するめっき液供給機構３０について説明する。図４は、めっき液供給機構３０を示す図である。
【００３０】
図４に示すように、めっき液供給機構３０は、めっき液３５を貯留する供給タンク３１と、供給タンク３１のめっき液３５を第１吐出ノズル４５へ供給する供給管３３と、を有している。供給管３３にはバルブ３２が介挿されている。
【００３１】
また図４に示すように、供給タンク３１には、めっき液３５を貯留温度に加熱するタンク用加熱手段５０が取り付けられている。またタンク用加熱手段５０と第１吐出ノズル４５との間において、供給管３３に、めっき液３５を貯留温度よりも高温の吐出温度に加熱する加熱手段６０が取り付けられている。タンク用加熱手段５０および加熱手段６０については、後に詳細に説明する。
【００３２】
なお上述の「貯留温度」は、めっき液３５内での自己反応による金属イオンの析出が進行する温度（めっき温度）よりも低く、かつ常温よりも高い所定の温度となっている。また「吐出温度」は、上述のめっき温度に等しいか、若しくはめっき温度よりも高い所定の温度となっている。本実施の形態によれば、このように、めっき液３５が二段階でめっき温度以上の温度に加熱される。
【００３３】
このため、めっき液３５が供給タンク３１内でめっき温度以上の温度に加熱される場合に比べて、供給タンク３１内のめっき液３５中で還元剤の失活や成分の蒸発を防ぐことができる。これによって、めっき液３５の寿命を長くすることができる。また、供給タンク３１においてめっき液３５が常温で貯留され、その後に加熱手段６０によってめっき温度以上の温度に加熱される場合に比べて、めっき液３５を小さいエネルギーで素早くめっき温度以上の温度に加熱することができる。このことにより、金属イオンの析出を抑制させることができる。
【００３４】
供給タンク３１には、めっき液３５の各種の成分が貯蔵されている複数の薬液供給源（図示せず）から各種薬液が供給されている。例えば、Ｃｏイオンを含むＣｏＳＯ４金属塩、還元剤（例えば、次亜リン酸など）および添加剤などの薬液が供給されている。この際、供給タンク３１内に貯留されるめっき液３５の成分が適切に調整されるよう、各種薬液の流量が調整されている。
【００３５】
〔タンク用加熱手段〕
タンク用加熱手段５０は、図４に示すように、供給タンク３１の近傍でめっき液３５の循環経路を形成する循環管５２と、循環管５２に取り付けられ、めっき液３５を貯留温度に加熱するヒータ５３と、循環管５２に介挿され、めっき液３５を循環させるポンプ５６と、を有している。タンク用加熱手段５０を設けることにより、供給タンク３１内のめっき液３５を供給タンク３１近傍で循環させながら上述の貯留温度まで加熱することができる。
【００３６】
また図４に示すように、循環管５２には供給管３３が接続されている。ここで、バルブ３６が開放され、バルブ３２が閉鎖されているときは、ヒータ５３を通っためっき液３５が供給タンク３１に戻される。一方、バルブ３６が閉鎖され、バルブ３２が開放されているときは、ヒータ５３を通っためっき液３５が第１吐出ノズル４５に到達する。
【００３７】
なお図４に示すように、循環管５２にフィルター５５が介挿されていてもよい。これによって、めっき液３５をタンク用加熱手段５０によって加熱する際、めっき液３５に含まれる様々な不純物を除去することができる。また図４に示すように、循環管５２に、めっき液３５の特性をモニタするモニタ手段５７が設けられていてもよい。モニタ手段５７は、例えば、めっき液３５の温度をモニタする温度モニタや、めっき液３５のｐＨをモニタするｐＨモニタなどからなっている。
【００３８】
また図４に示すように、めっき液供給機構３０が、供給タンク３１に接続され、供給タンク３１に貯留されためっき液３５中の溶存酸素および溶存水素を除去する脱気手段３７をさらに有していてもよい。この脱気手段３７は、例えば、窒素などの不活性ガスを供給タンク３１内に供給するよう構成されている。この場合、めっき液３５中に窒素などの不活性ガスを溶解させることにより、既にめっき液３５中に溶存している酸素や水素などのその他のガスをめっき液３５の外部に排出することができる。めっき液３５から排出された酸素や水素は、排気手段３８によって供給タンク３１から排出される。
【００３９】
〔加熱手段〕
次に図５を参照して、加熱手段６０について説明する。加熱手段６０は、タンク用加熱手段５０によって貯留温度まで加熱されためっき液３５を、さらに吐出温度まで加熱するためのものである。この加熱手段６０は、図５に示すように、所定の伝熱媒体を吐出温度または吐出温度よりも高い温度に加熱する温度媒体供給手段６１と、供給管３３に取り付けられ、温度媒体供給手段６１からの伝熱媒体の熱を供給管３３内のめっき液３５に伝導させる温度調節器６２と、を有している。また図５に示すように、第１吐出ノズル４５の内部に至るよう設けられ、第１吐出ノズル４５内に位置する供給管３３を通るめっき液３５を吐出温度で保持するための温度保持器６５がさらに設けられていてもよい。
【００４０】
温度調節器６２は、温度媒体供給手段６１から供給される温度調節用の伝熱媒体（たとえば温水）を導入する供給口６２ａと、伝熱媒体を排出する排出口６２ｂと、を有している。供給口６２ａから供給された伝熱媒体は、温度調節器６２の内部の空間６２ｃを流れる間に供給管３３と接触する。これによって、供給管３３を流れるめっき液３５が吐出温度まで加熱される。めっき液３５の加熱に用いられた後の伝熱媒体は、排出口６２ｂから排出される。
【００４１】
好ましくは、温度調節器６２内の供給管３３は、図５に示すようにらせん状に形成されている。これによって、伝熱媒体と供給管３３との間の接触面積を大きくすることができ、このことにより、伝熱媒体の熱を効率良くめっき液３５に伝えることができる。
【００４２】
温度保持器６５は、温度調節器６２によって吐出温度に加熱されためっき液３５が第１吐出ノズル４５から吐出されるまでの間、めっき液３５の温度を保持するためのものである。この温度保持器６５は、図５に示すように、温度保持器６５内で供給管３３に接触するよう延びる保温パイプ６５ｃと、温度媒体供給手段６１から供給される伝熱媒体を保温パイプ６５ｃに導入する供給口６５ａと、伝熱媒体を排出する排出口６５ｂと、を有している。保温パイプ６５ｃは、供給管３３に沿って第１吐出ノズル４５の先端部近傍まで延びており、これによって、第１吐出ノズル４５の吐出口４６から吐出されるめっき液３５の温度を均一に吐出温度に保持することができる。
【００４３】
保温パイプ６５ｃは、図５に示すように、第１吐出ノズル４５の内部で開放され、温度保持器６５内の空間６５ｄと通じていてもよい。この場合、温度保持器６５は、その断面中心に位置する供給管３３、供給管３３の外周に熱的に接触させて配設された保温パイプ６５ｃ、および、保温パイプ６５ｃの外周に位置する空間６５ｄからなる三重構造（三重配管の構造）を有している。供給口６５ａから供給された伝熱媒体は、第１吐出ノズル４５の先端部に至るまで保温パイプ６５ｃを通ってめっき液３５を保温し、その後、温度保持器６５内の空間６５ｄを通って排出口６５ｂから排出される。空間６５ｄを流れる伝熱媒体は、保温パイプ６５ｃを流れる伝熱媒体（およびその内側の供給管３３を流れるめっき液３５）と温度保持器６５の外側の雰囲気とを熱的に遮断する作用をする。したがって、保温パイプ６５ｃを流れる伝熱媒体の熱損失を抑えるとともに、保温パイプ６５ｃを流れる伝熱媒体から供給管３３を流れるめっき液３５への熱伝達を効率的に行うことができる。
【００４４】
なお図５においては、温度調節器６２に供給される伝熱媒体と、温度保持器６５に供給される伝熱媒体とがいずれも、温度媒体供給手段６１から供給される伝熱媒体となっている例が示されている。しかしながら、これに限られることはなく、温度調節器６２に供給される伝熱媒体と、温度保持器６５に供給される伝熱媒体とが、それぞれ別個の伝熱媒体の供給源から供給されてもよい。
【００４５】
（液排出機構）
次に、基板２から飛散しためっき液や洗浄液などを排出する液排出機構１２０，１２５，１３０について、図２を参照して説明する。図２に示すように、ケーシング１０１内には、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５が配置されている。液排出機構１２０，１２５，１３０は、それぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集められる液を排出するものとなっている。
【００４６】
基板２から飛散した処理液は、液の種類ごとに排出口１２４，１２９，１３４を介して液排出機構１２０，１２５，１３０により排出される。例えば、基板２から飛散したＣｏＰめっき液はめっき液排出機構１２０から排出され、基板２から飛散したＰｄめっき液はめっき液排出機構１２５から排出され、基板２から飛散した洗浄液およびリンス処理液は処理液排出機構１３０から排出される。
【００４７】
（その他の構成要素）
図２に示すように、めっき処理装置２０は、基板２の裏面に処理液を供給する裏面処理液供給機構１４５と、基板２の裏面に気体を供給する裏面ガス供給機構１５０と、をさらに有していてもよい。
【００４８】
以上のように構成されるめっき処理装置２０を複数含むめっき処理システム１は、制御機構１６０に設けた記憶媒体１６１に記録された各種のプログラムに従って制御機構１６０で駆動制御され、これによって基板２に対する様々な処理が行われる。ここで、記憶媒体１６１は、各種の設定データや後述するめっき処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体１６１としては、コンピューターで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。
【００４９】
めっき処理方法
本実施の形態において、めっき処理システム１およびめっき処理装置２０は、記憶媒体１６１に記録されためっき処理プログラムに従って、基板２にめっき処理を施すよう駆動制御される。以下の説明では、はじめに、一のめっき処理装置２０で基板２にＰｄめっき処理を置換めっきにより施し、その後、Ｃｏめっき処理を化学還元めっきにより施す方法について、図６乃至図８を参照して説明する。
【００５０】
（基板搬入工程および基板受取工程）
はじめに、基板搬入工程および基板受入工程が実行される。まず、基板搬送ユニット１３の基板搬送装置１４を用いて、１枚の基板２を基板受渡室１１から一のめっき処理装置２０に搬入する。めっき処理装置２０においては、はじめに、カップ１０５が所定位置まで降下され、次に、搬入された基板２がウエハチャック１１３により支持され、その後、排出口１３４と基板２の外周端縁とが対向する位置までカップ１０５が昇降機構１６４により上昇させられる。
【００５１】
（洗浄工程）
次に、リンス処理、前洗浄処理およびその後のリンス処理からなる洗浄工程が実行される（Ｓ３０１）。はじめに、リンス処理液供給機構７８のバルブ７８ａが開かれ、これによって、リンス処理液が基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７２を介して供給される。次に、前洗浄工程が実行される。はじめに、洗浄処理液供給機構７７のバルブ７７ａが開かれ、これによって、洗浄処理液が基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７２を介して供給される。なお、洗浄処理液としては例えばリンゴ酸を用いることができ、リンス処理液としては例えば純水を用いることができる。その後、上述の場合と同様にして、リンス処理液が基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７２を介して供給される。処理後のリンス処理液や洗浄処理液は、カップ１０５の排出口１３４および処理液排出機構１３０を介して廃棄される。なお洗浄工程Ｓ３０１および以下の各工程のいずれにおいても、特に言及しない限り、基板２は基板回転保持機構１１０により第１回転方向Ｒ１に回転されている。
【００５２】
（Ｐｄめっき工程）
次に、Ｐｄめっき工程が実行される（Ｓ３０２）。このＰｄめっき工程Ｓ３０２は、前洗浄工程後の基板２が乾燥されていない状態の間に、置換めっき処理工程として実行される。このように、基板２が乾燥していない状態で置換めっき処理工程を実行することで、基板２の被めっき面の銅などが酸化してしまい良好に置換めっき処理できなくなることを防止することができる。
【００５３】
Ｐｄめっき工程においては、はじめに、排出口１２９と基板２の外周端縁とが対向する位置までカップ１０５を昇降機構１６４により下降させる。次に、めっき液供給機構７６のバルブ７６ａが開かれ、これによって、Ｐｄを含むめっき液が、基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７１を介して所望の流量で吐出される。このことにより、基板２の表面にＰｄめっきが施される。処理後のめっき液は、カップ１０５の排出口１２９から排出される。排出口１２９から排出されためっき液は、液排出機構１２５を介して、回収され再利用されるか、若しくは廃棄される。
【００５４】
（リンス処理工程）
次に、Ｃｏめっき工程に先立って実施される前処理として、例えばリンス処理工程が実行される（Ｓ３０３）。このリンス処理工程Ｓ３０３においては、前処理液として例えばリンス処理液が基板２の表面に供給される。なお、このリンス処理工程の後、薬液処理により基板２を洗浄処理し、その後当該薬液を洗浄するためにリンス処理液を用いてリンス処理を行っても良い。
【００５５】
（Ｃｏめっき工程）
その後、上述の工程Ｓ３０１〜３０３が実行されたのと同一のめっき処理装置２０において、Ｃｏめっき工程が実行される（Ｓ３０４）。このＣｏめっき工程Ｓ３０４は、化学還元めっき処理工程として実行される。このＣｏめっき工程Ｓ３０４は、図６に示すように、液置換工程Ｓ３０５（第１工程）と、インキュベーション工程Ｓ３０６（第２工程）と、めっき膜成長工程Ｓ３０７（第３工程）と、を含んでいる。
【００５６】
なおＣｏめっき工程において析出してめっき層を形成する元素がＣｏに限られることはなく、その他の元素が同時に析出してもよい。例えば、Ｃｏめっき工程において用いられるめっき液に、Ｃｏのイオンだけでなくその他の元素のイオンが含まれる場合、Ｃｏと同時にその他の元素が析出してもよい。ここでは、めっき液にＣｏのイオンおよびＰのイオンが含まれており、このため、ＣｏだけでなくＰをも含むめっき層（ＣｏＰ）が形成される場合について説明する。なお以下の説明においては、めっき層にＣｏ以外の元素が含まれる場合であっても、Ｃｏめっき工程により得られるめっき層を「Ｃｏめっき層」と称する。
【００５７】
上述の工程Ｓ３０５〜３０７のうち液置換工程Ｓ３０５は、上述のリンス処理工程Ｓ３０３において基板２に供給され、基板２の表面に残っているリンス処理液（例えば純水）を、ＣｏＰを形成するめっき液３５によって置換する工程となっている。またインキュベーション工程Ｓ３０６は、液置換工程Ｓ３０５の後、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、後述するＰｄめっき層８３上の全域にわたって初期のＣｏめっき層８４を形成する工程となっている。なお初期のＣｏめっき層８４とは、厚みが数ｎｍ〜数十ｎｍのＣｏめっき層８４のことをいう。まためっき膜成長工程Ｓ３０７は、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、インキュベーション工程Ｓ３０６によって形成された初期のＣｏめっき層８４上でめっき反応をさらに進行させ、十分な厚み、例えば１００ｎｍ〜１μｍの厚みを有するＣｏめっき層８４を形成する工程となっている。
【００５８】
以下、Ｃｏめっき工程について図７（ａ）〜（ｅ）および図８を参照して詳細に説明する。図７（ａ）は、Ｐｄめっき工程Ｓ３０２およびリンス処理工程Ｓ３０３が実施された後の基板２を示す図である。図７（ａ）に示すように、基板２は、有機化合物などからなる絶縁層８１と、銅などからなる配線８２と、配線８２を覆うよう設けられたＰｄめっき層８３と、を有している。また基板２上には、リンス処理工程Ｓ３０３により供給されたリンス処理液７９が残存している。
【００５９】
〔液置換工程〕
はじめに、制御機構１６０が基板回転保持機構１１０を制御することにより、基板回転保持機構１１０に保持された基板２を第１回転数で回転させる（図８）。この場合、第１回転数は、例えば１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍとすることができる。この状態で、図７（ｂ）に示すように、加熱手段６０によって吐出温度に加熱されためっき液３５を、基板２の表面に向けて第１吐出ノズル４５の吐出口４６から吐出する。このとき、第１吐出ノズル４５の吐出口４６から吐出されためっき液３５は、基板２の略中心部に到達する。
【００６０】
第１吐出ノズル４５を用いて基板２に向けてめっき液３５を吐出することにより、図７（ｂ）に示すように、基板２上に存在していたリンス処理液７９が、ＣｏＰを形成するめっき液３５によって置換される。すなわち、上述の液置換工程Ｓ３０５が完了する。液置換工程Ｓ３０５に要する時間は、基板２の寸法やめっき液３５の流量によって異なるが、例えば１秒〜２分程度となっている。なお、このとき第１吐出ノズル４５を、基板２の中心側から基板２の周縁側に向けて水平移動（スキャン）し、リンス処理液７９を基板２の表面から効率的に掻き出すようにしても良い。
【００６１】
〔インキュベーション工程〕
次に、第１吐出ノズル４５を用いて基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、制御機構１６０が基板回転保持機構１１０を制御する。これにより、基板回転保持機構１１０に保持された基板２の回転を停止させるか、または基板２を第１回転数より低い第２回転数で回転させるようにする（図８）。この間、基板２上にめっき液３５のパドル（液盛り）が形成されるとともに、基板２表面のＰｄめっき層８３上にＣｏめっきの初期成膜が行われる。
【００６２】
すなわち、引き続き第１吐出ノズル４５を用いて基板２に向けてめっき液３５を吐出すると、図７（ｃ）に示すように、Ｐｄめっき層８３上に初期のＣｏめっき層８４が部分的に形成される。さらに基板２に向けてめっき液３５を吐出し続けると、図７（ｄ）に示すように、Ｐｄめっき層８３上の全域にわたって初期のＣｏめっき層８４が形成される。すなわち、Ｐｄめっき層８３上に厚みが数ｎｍ〜数十ｎｍのＣｏめっき層８４が形成され、上述のインキュベーション工程Ｓ３０６が完了する。
【００６３】
なお、インキュベーション工程Ｓ３０６に要する時間は、液置換工程Ｓ３０５に要する時間より長く、例えば１０秒〜１０分程度とすることが好ましい。
【００６４】
また、インキュベーション工程Ｓ３０６において、基板２にめっき液３５を供給する際、第１吐出ノズル４５は、基板２の中心部に近接する中心位置で静止していても良く、あるいは基板２の中心部に近接する中心位置（図３の符号４５’）と、中心位置よりも周縁側にある周縁位置（図３の符号４５”）との間で水平移動しても良い。例えば、第１吐出ノズル４５が周縁位置から中心位置へ移動している間に、第１吐出ノズル４５が基板２に向けてめっき液３５を吐出するようにしても良い。この場合、第１吐出ノズル４５から吐出されためっき液３５と基板２上に既に存在するめっき液３５とが衝突し、これによってめっき液３５の流れが停滞することにより、基板２上にめっき液３５の液盛り部分が形成されると考えられる。このような液盛り部分を形成することにより、Ｐｄめっき層８３上に初期のＣｏめっき層８４が形成されることを促進することができる。
【００６５】
ところで、図８に示すように、このインキュベーション工程Ｓ３０６において、上述したように、基板２の回転を停止するか、または基板２を第１回転数より低い第２回転数で回転させるようになっている（すなわち第１回転数＞第２回転数となっている）。このように、基板２の回転を停止するかまたは低回転とする理由は以下の通りである。すなわち、Ｃｏめっき層８４を材質の異なるＰｄめっき層８３上に成膜する場合、成膜初期の段階で、めっき液３５の動きが大きいとＣｏめっき層８４の成膜の進行が妨げられる。このため、基板２の回転を停止するかまたは低回転とすることにより、めっき液３５の動きを少なくする必要があるためである。なお、第２回転数としては、例えば０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍとすることができる。
【００６６】
〔めっき膜成長工程〕
次に、第１吐出ノズル４５を用いて基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、制御機構１６０が基板回転保持機構１１０を制御し、基板回転保持機構１１０に保持された基板２を第３回転数で回転させる（図８）。これにより、基板２表面でＣｏめっき層８４をさらに成長させる。
【００６７】
すなわち、引き続き第１吐出ノズル４５を用いて基板２に向けてめっき液３５を吐出すると、図７（ｅ）に示すように、Ｐｄめっき層８３上のＣｏめっき層８４の厚みが、所定の厚み、例えば１μｍに到達する。すなわち、上述のめっき膜成長工程Ｓ３０７が完了する。なお、めっき膜成長工程Ｓ３０７に要する時間は、液置換工程Ｓ３０５およびインキュベーション工程Ｓ３０６に要する時間より長く、例えば１分〜２０分程度とすることが好ましい。
【００６８】
また、めっき膜成長工程Ｓ３０７において、基板２にめっき液３５を供給する際、第１吐出ノズル４５は、基板２の中心部に近接する中心位置で静止していても良く、あるいは基板２の中心部に近接する中心位置（図３の符号４５’）と、中心位置よりも周縁側にある周縁位置（図３の符号４５”）との間で水平移動しても良い。例えば、第１吐出ノズル４５が周縁位置から中心位置へ移動している間に第１吐出ノズル４５が基板２に向けてめっき液３５を吐出するよう、制御機構１６０により第１吐出ノズル４５およびアーム４９を制御してもよい。これによって、めっき膜成長工程Ｓ３０７においてＣｏめっき層８４が成長することを促進することができる。
【００６９】
図８に示すように、このめっき膜成長工程Ｓ３０７において、基板２を回転する第３回転数は、上述した第２回転数より高く、かつ上述した第１回転数より低くなっている（すなわち第１回転数＞第３回転数＞第２回転数となっている）。このように、基板２をインキュベーション工程Ｓ３０６（第２回転数）より高回転（第３回転数）で回転させる理由は以下の通りである。すなわち、Ｃｏめっき層８４を成長させていく場合、Ｃｏめっき層８４の表面でめっき液３５中の反応種濃度が徐々に低下していく。これに対して、本実施の形態のように、基板２をインキュベーション工程Ｓ３０６よりも高回転で回転させることにより、めっき液３５をＣｏめっき層８４の表面で動かすことができる。このことにより、反応種濃度が低下しためっき液３５を積極的に新しいめっき液３５に置換し、めっき液３５中の反応種濃度の低下を抑え、安定しためっき成長を促進することができるからである。また、基板２をインキュベーション工程Ｓ３０６よりも高回転で回転することにより、基板２の表面に発生する不純物等を基板２から効率的に除去することができるという効果も得られる。なお、第３回転数としては、例えば３０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍとすることができる。
【００７０】
なお、めっき膜成長工程Ｓ３０７においては、基板２を常時一定の回転数で回転させる必要はなく、一時的に回転数を下げたり、一時的に回転を止めたりしても良い。ただし、第３回転数を低くしすぎた場合、上述した効果、すなわちめっき液３５中の反応種濃度の低下を抑え、安定しためっき成長を促すという効果が得られなくなるおそれがある。一方、第３回転数を高くしすぎ、例えば第１回転数を上回る程度に高回転数となった場合、Ｃｏめっき層８４が基板２の面内で均一に成長しなくなるおそれがある。
【００７１】
なおＣｏめっき工程Ｓ３０４においては、排出口１２４と基板２の外周端縁とが対向する位置までカップ１０５が昇降機構１６４により下降されている。このため、処理後のめっき液３５は、カップ１０５の排出口１２４から排出される。排出された処理後のめっき液３５は、液排出機構１２０を介して、回収され再利用されるか、若しくは廃棄される。
【００７２】
このようにして、液置換工程Ｓ３０５（第１工程）と、インキュベーション工程Ｓ３０６（第２工程）と、めっき膜成長工程Ｓ３０７（第３工程）とからなるＣｏめっき工程Ｓ３０４が完了する。
【００７３】
（洗浄工程）
次に、Ｃｏめっき処理が施された基板２の表面に対して、リンス処理、後洗浄処理およびその後のリンス処理からなる洗浄工程Ｓ３０８が実行される。この洗浄工程Ｓ３０８は、上述の洗浄工程Ｓ３０１と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００７４】
（乾燥工程）
その後、基板２を乾燥させる乾燥工程が実行される（Ｓ３０９）。例えば、ターンテーブル１１２を回転させることにより、基板２に付着している液体が遠心力により外方へ飛ばされ、これによって基板２が乾燥される。すなわち、ターンテーブル１１２が、基板２の表面を乾燥させる乾燥機構としての機能を備えていてもよい。
【００７５】
このようにして、一のめっき処理装置２０において、基板２の表面に対して、はじめにＰｄめっきが置換めっきにより施され、次にＣｏめっきが化学還元めっきにより施される。
【００７６】
その後、基板２は、Ａｕめっき処理用の他のめっき処理装置２０に搬送されてもよい。この場合、他のめっき処理装置２０において、基板２の表面に、置換めっきによりＡｕめっき処理が施される。Ａｕめっき処理の方法は、めっき液および洗浄液が異なる点以外は、Ｐｄめっき処理のための上述の方法と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
（本実施の形態の作用効果）
このように、本実施の形態によれば、上述のように、基板２の表面にリンス処理液が残っている状態で、基板２を第１回転数で回転させ、基板２にめっき液３５を供給することにより液置換を行う（液置換工程Ｓ３０５）。次に、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、基板２を停止または第２回転数で回転させて、基板２に初期成膜を行う（インキュベーション工程Ｓ３０６）。その後、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、基板２を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させる（めっき膜成長工程Ｓ３０７）。この場合、第１回転数は、第３回転数より回転数が高く、第３回転数は、第２回転数より回転数が高くなっている。例えば、第１回転数を１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍとし、第２回転数を０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍとし、第３回転数を３０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍとしている。このことにより、とりわけめっき膜成長工程Ｓ３０７において、反応種濃度が低下しためっき液３５を積極的に新しいめっき液３５に置換し、安定しためっき成長を促進することができる。この結果、基板１枚あたりのめっき処理時間を短縮することができる。
【００７８】
本実施の形態において、第１吐出ノズル４５から基板２に向けて吐出される化学還元タイプのめっき液３５として、ＣｏＰめっき液が用いられる例を示した。しかしながら、用いられるめっき液３５がＣｏＰめっき液に限られることはなく、様々なめっき液３５が用いられ得る。例えば、化学還元タイプのめっき液３５として、ＣｏＷＢめっき液、ＣｏＷＰめっき液、ＣｏＢめっき液またはＮｉＰめっき液など、様々なめっき液３５が用いられ得る。
【符号の説明】
【００７９】
１ めっき処理システム
２ 基板
２０ めっき処理装置
２１ 吐出機構
３０ めっき液供給機構
４５ 第１吐出ノズル
５０ タンク用加熱手段
１１０ 基板回転保持機構
１６０ 制御機構
１６１ 記憶媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウエハや液晶基板などの基板には、表面に回路を形成するための配線が施されている。この配線は、アルミニウム素材に替わって電気抵抗が低く信頼性の高い銅素材によるものが利用されるようになってきている。しかしながら、銅はアルミニウムと比較して酸化されやすいので、銅配線表面の酸化を防止するために、高いエレクトロマイグレーション耐性を有する金属によってめっき処理することが望まれる。
【０００３】
めっき処理は、例えば、銅配線が形成された基板の表面に無電解めっき液を供給することによって実施される。従来、このような無電解めっき処理は、バッチ処理装置で行うのが一般的であった。また、無電解めっき処理においては、ウエハ表面近傍で酸化還元反応を生じることによりめっき膜を成膜させるため、成膜中ウエハを静置しておくことが望ましいとされていた。このため、上記バッチ処理装置により無電解めっき処理を行う場合、めっき液の温度、めっき液の濃度および成膜時間を調整することにより、めっき膜の成膜速度を制御している。また、バッチ処理装置の構造上、めっき液中でウエハを動かそうとしても、せいぜい数ｃｍ程度揺り動かす程度のことしか行えない。このため、従来のバッチ処理装置を用いた場合、めっき液の反応速度をこれ以上向上させることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４９６７９号公報
【特許文献２】特開２００１−７３１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、枚葉式装置で無電解めっき処理を行うものとして、特許文献１においては、基板を回転させる基板回転機構と、基板上にめっき液を吐出するノズルと、ノズルを基板に沿った方向に移動させるノズル移動機構と、を備えためっき処理装置が提案されている。特許文献１に記載のめっき処理装置によれば、基板を回転させながらめっき液を供給することで、基板の表面上にめっき液の均一な流れが形成される。これによって、基板の表面全域にわたって均一にめっき処理が施される。
【０００６】
また、特許文献２においては、薬液の使用量を減らすため、薬液を塗布する工程と、液盛り処理する工程と、薬液を除去する工程とを複数回繰り返す技術が記載されている。しかしながら、このような方法を用いて厚膜のめっき膜を形成する場合、処理時間が長くなってしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、めっき液の反応速度を向上させることにより、基板１枚あたりのめっき処理時間を短縮することが可能なめっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法において、前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理方法が提供される。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理装置において、基板を保持して回転させる基板回転保持機構と、前記基板回転保持機構に保持された前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出機構と、前記吐出機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御する制御機構と、を備え、前記制御機構は、前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第１回転数で回転させ、前記吐出機構により前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行い、前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行い、前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるように、前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御し、前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理装置が提供される。
【００１０】
本発明の第３の観点によれば、めっき処理装置にめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、前記めっき処理方法は、基板にめっき液を供給してめっき処理を行う方法であって、前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高い、方法からなっていることを特徴とする記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板の表面に前処理液が残っている状態で、基板を第１回転数で回転させ、基板にめっき液を供給することにより液置換を行う（液置換工程）。次に、基板にめっき液を供給し続けた状態で、基板を停止または第２回転数で回転させて、基板に初期成膜を生成させる（インキュベーション工程）。その後、基板にめっき液を供給し続けた状態で、基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させる（めっき膜成長工程）。この場合、第１回転数は、第３回転数より回転数が高く、第３回転数は、第２回転数より回転数が高い。このように、基板に初期成膜を行った後、基板にめっき液を供給し続けた状態で基板を第３回転数で回転させることにより、反応種濃度が低下しためっき液を積極的に新しいめっき液に置換し、安定しためっき成長を促進することができる。この結果、基板１枚あたりのめっき処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態によるめっき処理システムの概略構成を示す平面図。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態によるめっき処理装置を示す側面図。
【図３】図３は、図２に示すめっき処理装置の平面図。
【図４】図４は、めっき液供給機構を示す図。
【図５】図５は、めっき液供給機構の加熱手段を示す図。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態によるめっき処理方法を示すフローチャート。
【図７】図７（ａ）〜（ｅ）は、Ｃｏめっき工程においてＣｏめっき層が形成される様子を示す断面図。
【図８】図８は、Ｃｏめっき工程において基板の回転数と時間との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１乃至図８を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。まず図１により、本実施の形態におけるめっき処理システム１全体について説明する。
【００１４】
めっき処理システム
図１に示すように、めっき処理システム１は、基板２（ここでは、半導体ウエハ）を複数枚（たとえば、２５枚）収容するキャリア３を載置し、基板２を所定枚数ずつ搬入及び搬出するための基板搬入出室５と、基板２のめっき処理や洗浄処理などの各種の処理を行うための基板処理室６と、を含んでいる。基板搬入出室５と基板処理室６とは、隣接して設けられている。
【００１５】
（基板搬入出室）
基板搬入出室５は、キャリア載置部４と、搬送装置８を収容した搬送室９と、基板受渡台１０を収容した基板受渡室１１とを有している。基板搬入出室５においては、搬送室９と基板受渡室１１とが受渡口１２を介して連通連結されている。キャリア載置部４は、複数の基板２を水平状態で収容するキャリア３を複数個載置する。搬送室９では、基板２の搬送が行われ、基板受渡室１１では、基板処理室６との間で基板２の受け渡しが行われる。
【００１６】
このような基板搬入出室５においては、キャリア載置部４に載置されたいずれか１個のキャリア３と基板受渡台１０との間で、搬送装置８により基板２が所定枚数ずつ搬送される。
【００１７】
（基板処理室）
また基板処理室６は、中央部において前後（図１の左右）に伸延する基板搬送ユニット１３と、基板搬送ユニット１３の一方側および他方側において前後に並べて配置され、基板２にめっき液を供給してめっき処理を行う複数のめっき処理装置２０と、を有している。
【００１８】
このうち基板搬送ユニット１３は、前後方向に移動可能に構成した基板搬送装置１４を含んでいる。また基板搬送ユニット１３は、基板受渡室１１の基板受渡台１０に基板搬入出口１５を介して連通している。
【００１９】
このような基板処理室６においては、各めっき処理装置２０に対して、基板搬送ユニット１３の基板搬送装置１４により、基板２が、１枚ずつ水平に保持した状態で搬送される。そして、各めっき処理装置２０において、基板２が、１枚ずつ洗浄処理及びめっき処理される。
【００２０】
各めっき処理装置２０は、用いられるめっき液などが異なるのみであり、その他の点は略同一の構成からなっている。そのため、以下の説明では、複数のめっき処理装置２０のうち一のめっき処理装置２０の構成について説明する。
【００２１】
めっき処理装置
以下、図２および図３を参照して、めっき処理装置２０について説明する。図２は、めっき処理装置２０を示す側面図であり、図３は、めっき処理装置２０を示す平面図である。
【００２２】
めっき処理装置２０は、図２および図３に示すように、ケーシング１０１の内部で基板２を保持して回転させる基板回転保持機構１１０と、基板回転保持機構１１０に保持された基板２の表面に向けてめっき液を吐出する吐出機構２１と、吐出機構２１にめっき液を供給するめっき液供給機構３０と、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５により基板２から飛散しためっき液などをそれぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集めて排出する液排出機構１２０，１２５，１３０と、基板回転保持機構１１０、吐出機構２１およびめっき液供給機構３０を制御する制御機構１６０と、を備えている。
【００２３】
（基板回転保持機構）
このうち基板回転保持機構１１０は、図２および図３に示すように、ケーシング１０１内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸１１１と、回転軸１１１の上端部に取り付けられたターンテーブル１１２と、ターンテーブル１１２の上面外周部に設けられ、基板２を支持するウエハチャック１１３と、回転軸１１１を回転駆動する回転機構１６２と、を有している。このうち回転機構１６２は、制御機構１６０により制御され、回転機構１６２によって回転軸１１１が回転駆動され、これによって、ウエハチャック１１３により支持されている基板２が回転される。この場合、制御機構１６０は、回転機構１６２を制御することにより、回転軸１１１およびウエハチャック１１３を回転させ、あるいは停止させることができる。また、制御機構１６０は、回転軸１１１およびウエハチャック１１３の回転数を上昇させ、下降させ、あるいは一定値に維持させるように制御することが可能である。
【００２４】
（吐出機構）
次に、基板２に向けてめっき液などを吐出する吐出機構２１について説明する。吐出機構２１は、基板２に向けてＣｏＰめっき液などの化学還元タイプのめっき液を吐出する第１吐出ノズル４５を含んでいる。化学還元タイプのめっき液は、めっき液供給機構３０から第１吐出ノズル４５に供給される。第１吐出ノズル４５の詳細については後述する。なお、図２では１つの第１吐出ノズル４５のみを示しているが、この第１吐出ノズル４５に加えて、基板２に向けてＣｏＰめっき液などの化学還元タイプのめっき液を吐出する他の吐出ノズル（追加の吐出ノズル）が設けられていても良い。
【００２５】
また吐出機構２１は、図２に示すように、吐出口７１および吐出口７２を含む第２吐出ノズル７０をさらに有していてもよい。図２および図３に示すように、第２吐出ノズル７０は、アーム７４の先端部に取り付けられており、このアーム７４は、上下方向に延伸可能であるとともに回転機構１６５により回転駆動される支持軸７３に固定されている。
【００２６】
第２吐出ノズル７０において、吐出口７１は、置換タイプのめっき液、例えばＰｄめっき液を供給するめっき液供給機構７６にバルブ７６ａを介して接続されている。また吐出口７２は、洗浄処理液を供給する洗浄処理液供給機構７７にバルブ７７ａを介して接続されている。このような第２吐出ノズル７０を設けることにより、一のめっき処理装置２０内において、化学還元タイプのめっき液によるめっき処理だけでなく、置換タイプのめっき液によるめっき処理、および洗浄処理を実施することが可能となる。
【００２７】
また図２に示すように、第２吐出ノズル７０の吐出口７２に、めっき処理に先立って実施される前処理のための前処理液、例えば純水などのリンス処理液を供給するリンス処理液供給機構７８がバルブ７８ａを介してさらに接続されていてもよい。この場合、バルブ７７ａおよびバルブ７８ａの開閉を適切に制御することにより、第２吐出ノズル７０から、洗浄処理液またはリンス処理液のいずれかが選択的に基板２に吐出される。
【００２８】
〔第１吐出ノズル〕
次に第１吐出ノズル４５について説明する。図２および図３に示すように、第１吐出ノズル４５は吐出口４６を含んでいる。また第１吐出ノズル４５は、アーム４９の先端部に取り付けられており、このアーム４９は、基板２の半径方向（図２および図３において矢印Ｄにより示される方向）において進退自在となるよう構成されている。このため、第１吐出ノズル４５は、基板２の中心部に近接する中心位置と、中心位置よりも周縁側にある周縁位置との間で移動可能となっている。なお図３において、中心位置にある第１吐出ノズルが符号４５’で示されており、周縁位置にある第１吐出ノズルが符号４５”で示されている。
【００２９】
（めっき液供給機構）
次に、吐出機構２１の第１吐出ノズル４５に、ＣｏＰめっき液などの化学還元タイプのめっき液を供給するめっき液供給機構３０について説明する。図４は、めっき液供給機構３０を示す図である。
【００３０】
図４に示すように、めっき液供給機構３０は、めっき液３５を貯留する供給タンク３１と、供給タンク３１のめっき液３５を第１吐出ノズル４５へ供給する供給管３３と、を有している。供給管３３にはバルブ３２が介挿されている。
【００３１】
また図４に示すように、供給タンク３１には、めっき液３５を貯留温度に加熱するタンク用加熱手段５０が取り付けられている。またタンク用加熱手段５０と第１吐出ノズル４５との間において、供給管３３に、めっき液３５を貯留温度よりも高温の吐出温度に加熱する加熱手段６０が取り付けられている。タンク用加熱手段５０および加熱手段６０については、後に詳細に説明する。
【００３２】
なお上述の「貯留温度」は、めっき液３５内での自己反応による金属イオンの析出が進行する温度（めっき温度）よりも低く、かつ常温よりも高い所定の温度となっている。また「吐出温度」は、上述のめっき温度に等しいか、若しくはめっき温度よりも高い所定の温度となっている。本実施の形態によれば、このように、めっき液３５が二段階でめっき温度以上の温度に加熱される。
【００３３】
このため、めっき液３５が供給タンク３１内でめっき温度以上の温度に加熱される場合に比べて、供給タンク３１内のめっき液３５中で還元剤の失活や成分の蒸発を防ぐことができる。これによって、めっき液３５の寿命を長くすることができる。また、供給タンク３１においてめっき液３５が常温で貯留され、その後に加熱手段６０によってめっき温度以上の温度に加熱される場合に比べて、めっき液３５を小さいエネルギーで素早くめっき温度以上の温度に加熱することができる。このことにより、金属イオンの析出を抑制させることができる。
【００３４】
供給タンク３１には、めっき液３５の各種の成分が貯蔵されている複数の薬液供給源（図示せず）から各種薬液が供給されている。例えば、Ｃｏイオンを含むＣｏＳＯ４金属塩、還元剤（例えば、次亜リン酸など）および添加剤などの薬液が供給されている。この際、供給タンク３１内に貯留されるめっき液３５の成分が適切に調整されるよう、各種薬液の流量が調整されている。
【００３５】
〔タンク用加熱手段〕
タンク用加熱手段５０は、図４に示すように、供給タンク３１の近傍でめっき液３５の循環経路を形成する循環管５２と、循環管５２に取り付けられ、めっき液３５を貯留温度に加熱するヒータ５３と、循環管５２に介挿され、めっき液３５を循環させるポンプ５６と、を有している。タンク用加熱手段５０を設けることにより、供給タンク３１内のめっき液３５を供給タンク３１近傍で循環させながら上述の貯留温度まで加熱することができる。
【００３６】
また図４に示すように、循環管５２には供給管３３が接続されている。ここで、バルブ３６が開放され、バルブ３２が閉鎖されているときは、ヒータ５３を通っためっき液３５が供給タンク３１に戻される。一方、バルブ３６が閉鎖され、バルブ３２が開放されているときは、ヒータ５３を通っためっき液３５が第１吐出ノズル４５に到達する。
【００３７】
なお図４に示すように、循環管５２にフィルター５５が介挿されていてもよい。これによって、めっき液３５をタンク用加熱手段５０によって加熱する際、めっき液３５に含まれる様々な不純物を除去することができる。また図４に示すように、循環管５２に、めっき液３５の特性をモニタするモニタ手段５７が設けられていてもよい。モニタ手段５７は、例えば、めっき液３５の温度をモニタする温度モニタや、めっき液３５のｐＨをモニタするｐＨモニタなどからなっている。
【００３８】
また図４に示すように、めっき液供給機構３０が、供給タンク３１に接続され、供給タンク３１に貯留されためっき液３５中の溶存酸素および溶存水素を除去する脱気手段３７をさらに有していてもよい。この脱気手段３７は、例えば、窒素などの不活性ガスを供給タンク３１内に供給するよう構成されている。この場合、めっき液３５中に窒素などの不活性ガスを溶解させることにより、既にめっき液３５中に溶存している酸素や水素などのその他のガスをめっき液３５の外部に排出することができる。めっき液３５から排出された酸素や水素は、排気手段３８によって供給タンク３１から排出される。
【００３９】
〔加熱手段〕
次に図５を参照して、加熱手段６０について説明する。加熱手段６０は、タンク用加熱手段５０によって貯留温度まで加熱されためっき液３５を、さらに吐出温度まで加熱するためのものである。この加熱手段６０は、図５に示すように、所定の伝熱媒体を吐出温度または吐出温度よりも高い温度に加熱する温度媒体供給手段６１と、供給管３３に取り付けられ、温度媒体供給手段６１からの伝熱媒体の熱を供給管３３内のめっき液３５に伝導させる温度調節器６２と、を有している。また図５に示すように、第１吐出ノズル４５の内部に至るよう設けられ、第１吐出ノズル４５内に位置する供給管３３を通るめっき液３５を吐出温度で保持するための温度保持器６５がさらに設けられていてもよい。
【００４０】
温度調節器６２は、温度媒体供給手段６１から供給される温度調節用の伝熱媒体（たとえば温水）を導入する供給口６２ａと、伝熱媒体を排出する排出口６２ｂと、を有している。供給口６２ａから供給された伝熱媒体は、温度調節器６２の内部の空間６２ｃを流れる間に供給管３３と接触する。これによって、供給管３３を流れるめっき液３５が吐出温度まで加熱される。めっき液３５の加熱に用いられた後の伝熱媒体は、排出口６２ｂから排出される。
【００４１】
好ましくは、温度調節器６２内の供給管３３は、図５に示すようにらせん状に形成されている。これによって、伝熱媒体と供給管３３との間の接触面積を大きくすることができ、このことにより、伝熱媒体の熱を効率良くめっき液３５に伝えることができる。
【００４２】
温度保持器６５は、温度調節器６２によって吐出温度に加熱されためっき液３５が第１吐出ノズル４５から吐出されるまでの間、めっき液３５の温度を保持するためのものである。この温度保持器６５は、図５に示すように、温度保持器６５内で供給管３３に接触するよう延びる保温パイプ６５ｃと、温度媒体供給手段６１から供給される伝熱媒体を保温パイプ６５ｃに導入する供給口６５ａと、伝熱媒体を排出する排出口６５ｂと、を有している。保温パイプ６５ｃは、供給管３３に沿って第１吐出ノズル４５の先端部近傍まで延びており、これによって、第１吐出ノズル４５の吐出口４６から吐出されるめっき液３５の温度を均一に吐出温度に保持することができる。
【００４３】
保温パイプ６５ｃは、図５に示すように、第１吐出ノズル４５の内部で開放され、温度保持器６５内の空間６５ｄと通じていてもよい。この場合、温度保持器６５は、その断面中心に位置する供給管３３、供給管３３の外周に熱的に接触させて配設された保温パイプ６５ｃ、および、保温パイプ６５ｃの外周に位置する空間６５ｄからなる三重構造（三重配管の構造）を有している。供給口６５ａから供給された伝熱媒体は、第１吐出ノズル４５の先端部に至るまで保温パイプ６５ｃを通ってめっき液３５を保温し、その後、温度保持器６５内の空間６５ｄを通って排出口６５ｂから排出される。空間６５ｄを流れる伝熱媒体は、保温パイプ６５ｃを流れる伝熱媒体（およびその内側の供給管３３を流れるめっき液３５）と温度保持器６５の外側の雰囲気とを熱的に遮断する作用をする。したがって、保温パイプ６５ｃを流れる伝熱媒体の熱損失を抑えるとともに、保温パイプ６５ｃを流れる伝熱媒体から供給管３３を流れるめっき液３５への熱伝達を効率的に行うことができる。
【００４４】
なお図５においては、温度調節器６２に供給される伝熱媒体と、温度保持器６５に供給される伝熱媒体とがいずれも、温度媒体供給手段６１から供給される伝熱媒体となっている例が示されている。しかしながら、これに限られることはなく、温度調節器６２に供給される伝熱媒体と、温度保持器６５に供給される伝熱媒体とが、それぞれ別個の伝熱媒体の供給源から供給されてもよい。
【００４５】
（液排出機構）
次に、基板２から飛散しためっき液や洗浄液などを排出する液排出機構１２０，１２５，１３０について、図２を参照して説明する。図２に示すように、ケーシング１０１内には、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５が配置されている。液排出機構１２０，１２５，１３０は、それぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集められる液を排出するものとなっている。
【００４６】
基板２から飛散した処理液は、液の種類ごとに排出口１２４，１２９，１３４を介して液排出機構１２０，１２５，１３０により排出される。例えば、基板２から飛散したＣｏＰめっき液はめっき液排出機構１２０から排出され、基板２から飛散したＰｄめっき液はめっき液排出機構１２５から排出され、基板２から飛散した洗浄液およびリンス処理液は処理液排出機構１３０から排出される。
【００４７】
（その他の構成要素）
図２に示すように、めっき処理装置２０は、基板２の裏面に処理液を供給する裏面処理液供給機構１４５と、基板２の裏面に気体を供給する裏面ガス供給機構１５０と、をさらに有していてもよい。
【００４８】
以上のように構成されるめっき処理装置２０を複数含むめっき処理システム１は、制御機構１６０に設けた記憶媒体１６１に記録された各種のプログラムに従って制御機構１６０で駆動制御され、これによって基板２に対する様々な処理が行われる。ここで、記憶媒体１６１は、各種の設定データや後述するめっき処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体１６１としては、コンピューターで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。
【００４９】
めっき処理方法
本実施の形態において、めっき処理システム１およびめっき処理装置２０は、記憶媒体１６１に記録されためっき処理プログラムに従って、基板２にめっき処理を施すよう駆動制御される。以下の説明では、はじめに、一のめっき処理装置２０で基板２にＰｄめっき処理を置換めっきにより施し、その後、Ｃｏめっき処理を化学還元めっきにより施す方法について、図６乃至図８を参照して説明する。
【００５０】
（基板搬入工程および基板受取工程）
はじめに、基板搬入工程および基板受入工程が実行される。まず、基板搬送ユニット１３の基板搬送装置１４を用いて、１枚の基板２を基板受渡室１１から一のめっき処理装置２０に搬入する。めっき処理装置２０においては、はじめに、カップ１０５が所定位置まで降下され、次に、搬入された基板２がウエハチャック１１３により支持され、その後、排出口１３４と基板２の外周端縁とが対向する位置までカップ１０５が昇降機構１６４により上昇させられる。
【００５１】
（洗浄工程）
次に、リンス処理、前洗浄処理およびその後のリンス処理からなる洗浄工程が実行される（Ｓ３０１）。はじめに、リンス処理液供給機構７８のバルブ７８ａが開かれ、これによって、リンス処理液が基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７２を介して供給される。次に、前洗浄工程が実行される。はじめに、洗浄処理液供給機構７７のバルブ７７ａが開かれ、これによって、洗浄処理液が基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７２を介して供給される。なお、洗浄処理液としては例えばリンゴ酸を用いることができ、リンス処理液としては例えば純水を用いることができる。その後、上述の場合と同様にして、リンス処理液が基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７２を介して供給される。処理後のリンス処理液や洗浄処理液は、カップ１０５の排出口１３４および処理液排出機構１３０を介して廃棄される。なお洗浄工程Ｓ３０１および以下の各工程のいずれにおいても、特に言及しない限り、基板２は基板回転保持機構１１０により第１回転方向Ｒ１に回転されている。
【００５２】
（Ｐｄめっき工程）
次に、Ｐｄめっき工程が実行される（Ｓ３０２）。このＰｄめっき工程Ｓ３０２は、前洗浄工程後の基板２が乾燥されていない状態の間に、置換めっき処理工程として実行される。このように、基板２が乾燥していない状態で置換めっき処理工程を実行することで、基板２の被めっき面の銅などが酸化してしまい良好に置換めっき処理できなくなることを防止することができる。
【００５３】
Ｐｄめっき工程においては、はじめに、排出口１２９と基板２の外周端縁とが対向する位置までカップ１０５を昇降機構１６４により下降させる。次に、めっき液供給機構７６のバルブ７６ａが開かれ、これによって、Ｐｄを含むめっき液が、基板２の表面に第２吐出ノズル７０の吐出口７１を介して所望の流量で吐出される。このことにより、基板２の表面にＰｄめっきが施される。処理後のめっき液は、カップ１０５の排出口１２９から排出される。排出口１２９から排出されためっき液は、液排出機構１２５を介して、回収され再利用されるか、若しくは廃棄される。
【００５４】
（リンス処理工程）
次に、Ｃｏめっき工程に先立って実施される前処理として、例えばリンス処理工程が実行される（Ｓ３０３）。このリンス処理工程Ｓ３０３においては、前処理液として例えばリンス処理液が基板２の表面に供給される。なお、このリンス処理工程の後、薬液処理により基板２を洗浄処理し、その後当該薬液を洗浄するためにリンス処理液を用いてリンス処理を行っても良い。
【００５５】
（Ｃｏめっき工程）
その後、上述の工程Ｓ３０１〜３０３が実行されたのと同一のめっき処理装置２０において、Ｃｏめっき工程が実行される（Ｓ３０４）。このＣｏめっき工程Ｓ３０４は、化学還元めっき処理工程として実行される。このＣｏめっき工程Ｓ３０４は、図６に示すように、液置換工程Ｓ３０５（第１工程）と、インキュベーション工程Ｓ３０６（第２工程）と、めっき膜成長工程Ｓ３０７（第３工程）と、を含んでいる。
【００５６】
なおＣｏめっき工程において析出してめっき層を形成する元素がＣｏに限られることはなく、その他の元素が同時に析出してもよい。例えば、Ｃｏめっき工程において用いられるめっき液に、Ｃｏのイオンだけでなくその他の元素のイオンが含まれる場合、Ｃｏと同時にその他の元素が析出してもよい。ここでは、めっき液にＣｏのイオンおよびＰのイオンが含まれており、このため、ＣｏだけでなくＰをも含むめっき層（ＣｏＰ）が形成される場合について説明する。なお以下の説明においては、めっき層にＣｏ以外の元素が含まれる場合であっても、Ｃｏめっき工程により得られるめっき層を「Ｃｏめっき層」と称する。
【００５７】
上述の工程Ｓ３０５〜３０７のうち液置換工程Ｓ３０５は、上述のリンス処理工程Ｓ３０３において基板２に供給され、基板２の表面に残っているリンス処理液（例えば純水）を、ＣｏＰを形成するめっき液３５によって置換する工程となっている。またインキュベーション工程Ｓ３０６は、液置換工程Ｓ３０５の後、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、後述するＰｄめっき層８３上の全域にわたって初期のＣｏめっき層８４を形成する工程となっている。なお初期のＣｏめっき層８４とは、厚みが数ｎｍ〜数十ｎｍのＣｏめっき層８４のことをいう。まためっき膜成長工程Ｓ３０７は、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、インキュベーション工程Ｓ３０６によって形成された初期のＣｏめっき層８４上でめっき反応をさらに進行させ、十分な厚み、例えば１００ｎｍ〜１μｍの厚みを有するＣｏめっき層８４を形成する工程となっている。
【００５８】
以下、Ｃｏめっき工程について図７（ａ）〜（ｅ）および図８を参照して詳細に説明する。図７（ａ）は、Ｐｄめっき工程Ｓ３０２およびリンス処理工程Ｓ３０３が実施された後の基板２を示す図である。図７（ａ）に示すように、基板２は、有機化合物などからなる絶縁層８１と、銅などからなる配線８２と、配線８２を覆うよう設けられたＰｄめっき層８３と、を有している。また基板２上には、リンス処理工程Ｓ３０３により供給されたリンス処理液７９が残存している。
【００５９】
〔液置換工程〕
はじめに、制御機構１６０が基板回転保持機構１１０を制御することにより、基板回転保持機構１１０に保持された基板２を第１回転数で回転させる（図８）。この場合、第１回転数は、例えば１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍとすることができる。この状態で、図７（ｂ）に示すように、加熱手段６０によって吐出温度に加熱されためっき液３５を、基板２の表面に向けて第１吐出ノズル４５の吐出口４６から吐出する。このとき、第１吐出ノズル４５の吐出口４６から吐出されためっき液３５は、基板２の略中心部に到達する。
【００６０】
第１吐出ノズル４５を用いて基板２に向けてめっき液３５を吐出することにより、図７（ｂ）に示すように、基板２上に存在していたリンス処理液７９が、ＣｏＰを形成するめっき液３５によって置換される。すなわち、上述の液置換工程Ｓ３０５が完了する。液置換工程Ｓ３０５に要する時間は、基板２の寸法やめっき液３５の流量によって異なるが、例えば１秒〜２分程度となっている。なお、このとき第１吐出ノズル４５を、基板２の中心側から基板２の周縁側に向けて水平移動（スキャン）し、リンス処理液７９を基板２の表面から効率的に掻き出すようにしても良い。
【００６１】
〔インキュベーション工程〕
次に、第１吐出ノズル４５を用いて基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、制御機構１６０が基板回転保持機構１１０を制御する。これにより、基板回転保持機構１１０に保持された基板２の回転を停止させるか、または基板２を第１回転数より低い第２回転数で回転させるようにする（図８）。この間、基板２上にめっき液３５のパドル（液盛り）が形成されるとともに、基板２表面のＰｄめっき層８３上にＣｏめっきの初期成膜が行われる。
【００６２】
すなわち、引き続き第１吐出ノズル４５を用いて基板２に向けてめっき液３５を吐出すると、図７（ｃ）に示すように、Ｐｄめっき層８３上に初期のＣｏめっき層８４が部分的に形成される。さらに基板２に向けてめっき液３５を吐出し続けると、図７（ｄ）に示すように、Ｐｄめっき層８３上の全域にわたって初期のＣｏめっき層８４が形成される。すなわち、Ｐｄめっき層８３上に厚みが数ｎｍ〜数十ｎｍのＣｏめっき層８４が形成され、上述のインキュベーション工程Ｓ３０６が完了する。
【００６３】
なお、インキュベーション工程Ｓ３０６に要する時間は、液置換工程Ｓ３０５に要する時間より長く、例えば１０秒〜１０分程度とすることが好ましい。
【００６４】
また、インキュベーション工程Ｓ３０６において、基板２にめっき液３５を供給する際、第１吐出ノズル４５は、基板２の中心部に近接する中心位置で静止していても良く、あるいは基板２の中心部に近接する中心位置（図３の符号４５’）と、中心位置よりも周縁側にある周縁位置（図３の符号４５”）との間で水平移動しても良い。例えば、第１吐出ノズル４５が周縁位置から中心位置へ移動している間に、第１吐出ノズル４５が基板２に向けてめっき液３５を吐出するようにしても良い。この場合、第１吐出ノズル４５から吐出されためっき液３５と基板２上に既に存在するめっき液３５とが衝突し、これによってめっき液３５の流れが停滞することにより、基板２上にめっき液３５の液盛り部分が形成されると考えられる。このような液盛り部分を形成することにより、Ｐｄめっき層８３上に初期のＣｏめっき層８４が形成されることを促進することができる。
【００６５】
ところで、図８に示すように、このインキュベーション工程Ｓ３０６において、上述したように、基板２の回転を停止するか、または基板２を第１回転数より低い第２回転数で回転させるようになっている（すなわち第１回転数＞第２回転数となっている）。このように、基板２の回転を停止するかまたは低回転とする理由は以下の通りである。すなわち、Ｃｏめっき層８４を材質の異なるＰｄめっき層８３上に成膜する場合、成膜初期の段階で、めっき液３５の動きが大きいとＣｏめっき層８４の成膜の進行が妨げられる。このため、基板２の回転を停止するかまたは低回転とすることにより、めっき液３５の動きを少なくする必要があるためである。なお、第２回転数としては、例えば０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍとすることができる。
【００６６】
〔めっき膜成長工程〕
次に、第１吐出ノズル４５を用いて基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、制御機構１６０が基板回転保持機構１１０を制御し、基板回転保持機構１１０に保持された基板２を第３回転数で回転させる（図８）。これにより、基板２表面でＣｏめっき層８４をさらに成長させる。
【００６７】
すなわち、引き続き第１吐出ノズル４５を用いて基板２に向けてめっき液３５を吐出すると、図７（ｅ）に示すように、Ｐｄめっき層８３上のＣｏめっき層８４の厚みが、所定の厚み、例えば１μｍに到達する。すなわち、上述のめっき膜成長工程Ｓ３０７が完了する。なお、めっき膜成長工程Ｓ３０７に要する時間は、液置換工程Ｓ３０５およびインキュベーション工程Ｓ３０６に要する時間より長く、例えば１分〜２０分程度とすることが好ましい。
【００６８】
また、めっき膜成長工程Ｓ３０７において、基板２にめっき液３５を供給する際、第１吐出ノズル４５は、基板２の中心部に近接する中心位置で静止していても良く、あるいは基板２の中心部に近接する中心位置（図３の符号４５’）と、中心位置よりも周縁側にある周縁位置（図３の符号４５”）との間で水平移動しても良い。例えば、第１吐出ノズル４５が周縁位置から中心位置へ移動している間に第１吐出ノズル４５が基板２に向けてめっき液３５を吐出するよう、制御機構１６０により第１吐出ノズル４５およびアーム４９を制御してもよい。これによって、めっき膜成長工程Ｓ３０７においてＣｏめっき層８４が成長することを促進することができる。
【００６９】
図８に示すように、このめっき膜成長工程Ｓ３０７において、基板２を回転する第３回転数は、上述した第２回転数より高く、かつ上述した第１回転数より低くなっている（すなわち第１回転数＞第３回転数＞第２回転数となっている）。このように、基板２をインキュベーション工程Ｓ３０６（第２回転数）より高回転（第３回転数）で回転させる理由は以下の通りである。すなわち、Ｃｏめっき層８４を成長させていく場合、Ｃｏめっき層８４の表面でめっき液３５中の反応種濃度が徐々に低下していく。これに対して、本実施の形態のように、基板２をインキュベーション工程Ｓ３０６よりも高回転で回転させることにより、めっき液３５をＣｏめっき層８４の表面で動かすことができる。このことにより、反応種濃度が低下しためっき液３５を積極的に新しいめっき液３５に置換し、めっき液３５中の反応種濃度の低下を抑え、安定しためっき成長を促進することができるからである。また、基板２をインキュベーション工程Ｓ３０６よりも高回転で回転することにより、基板２の表面に発生する不純物等を基板２から効率的に除去することができるという効果も得られる。なお、第３回転数としては、例えば３０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍとすることができる。
【００７０】
なお、めっき膜成長工程Ｓ３０７においては、基板２を常時一定の回転数で回転させる必要はなく、一時的に回転数を下げたり、一時的に回転を止めたりしても良い。ただし、第３回転数を低くしすぎた場合、上述した効果、すなわちめっき液３５中の反応種濃度の低下を抑え、安定しためっき成長を促すという効果が得られなくなるおそれがある。一方、第３回転数を高くしすぎ、例えば第１回転数を上回る程度に高回転数となった場合、Ｃｏめっき層８４が基板２の面内で均一に成長しなくなるおそれがある。
【００７１】
なおＣｏめっき工程Ｓ３０４においては、排出口１２４と基板２の外周端縁とが対向する位置までカップ１０５が昇降機構１６４により下降されている。このため、処理後のめっき液３５は、カップ１０５の排出口１２４から排出される。排出された処理後のめっき液３５は、液排出機構１２０を介して、回収され再利用されるか、若しくは廃棄される。
【００７２】
このようにして、液置換工程Ｓ３０５（第１工程）と、インキュベーション工程Ｓ３０６（第２工程）と、めっき膜成長工程Ｓ３０７（第３工程）とからなるＣｏめっき工程Ｓ３０４が完了する。
【００７３】
（洗浄工程）
次に、Ｃｏめっき処理が施された基板２の表面に対して、リンス処理、後洗浄処理およびその後のリンス処理からなる洗浄工程Ｓ３０８が実行される。この洗浄工程Ｓ３０８は、上述の洗浄工程Ｓ３０１と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００７４】
（乾燥工程）
その後、基板２を乾燥させる乾燥工程が実行される（Ｓ３０９）。例えば、ターンテーブル１１２を回転させることにより、基板２に付着している液体が遠心力により外方へ飛ばされ、これによって基板２が乾燥される。すなわち、ターンテーブル１１２が、基板２の表面を乾燥させる乾燥機構としての機能を備えていてもよい。
【００７５】
このようにして、一のめっき処理装置２０において、基板２の表面に対して、はじめにＰｄめっきが置換めっきにより施され、次にＣｏめっきが化学還元めっきにより施される。
【００７６】
その後、基板２は、Ａｕめっき処理用の他のめっき処理装置２０に搬送されてもよい。この場合、他のめっき処理装置２０において、基板２の表面に、置換めっきによりＡｕめっき処理が施される。Ａｕめっき処理の方法は、めっき液および洗浄液が異なる点以外は、Ｐｄめっき処理のための上述の方法と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
（本実施の形態の作用効果）
このように、本実施の形態によれば、上述のように、基板２の表面にリンス処理液が残っている状態で、基板２を第１回転数で回転させ、基板２にめっき液３５を供給することにより液置換を行う（液置換工程Ｓ３０５）。次に、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、基板２を停止または第２回転数で回転させて、基板２に初期成膜を行う（インキュベーション工程Ｓ３０６）。その後、基板２にめっき液３５を供給し続けた状態で、基板２を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させる（めっき膜成長工程Ｓ３０７）。この場合、第１回転数は、第３回転数より回転数が高く、第３回転数は、第２回転数より回転数が高くなっている。例えば、第１回転数を１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍとし、第２回転数を０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍとし、第３回転数を３０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍとしている。このことにより、とりわけめっき膜成長工程Ｓ３０７において、反応種濃度が低下しためっき液３５を積極的に新しいめっき液３５に置換し、安定しためっき成長を促進することができる。この結果、基板１枚あたりのめっき処理時間を短縮することができる。
【００７８】
本実施の形態において、第１吐出ノズル４５から基板２に向けて吐出される化学還元タイプのめっき液３５として、ＣｏＰめっき液が用いられる例を示した。しかしながら、用いられるめっき液３５がＣｏＰめっき液に限られることはなく、様々なめっき液３５が用いられ得る。例えば、化学還元タイプのめっき液３５として、ＣｏＷＢめっき液、ＣｏＷＰめっき液、ＣｏＢめっき液またはＮｉＰめっき液など、様々なめっき液３５が用いられ得る。
【符号の説明】
【００７９】
１ めっき処理システム
２ 基板
２０ めっき処理装置
２１ 吐出機構
３０ めっき液供給機構
４５ 第１吐出ノズル
５０ タンク用加熱手段
１１０ 基板回転保持機構
１６０ 制御機構
１６１ 記憶媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法において、
前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、
前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理方法。
【請求項２】
前記第１回転数は１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１に記載のめっき処理方法。
【請求項３】
前記第２回転数は０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のめっき処理方法。
【請求項４】
前記第３回転数は３０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項５】
前記液置換工程を行う時間より前記インキュベーション工程を行う時間の方が長く、前記インキュベーション工程を行う時間より前記めっき膜成長工程を行う時間の方が長いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項６】
めっき液は、吐出ノズルにより前記基板に対して供給され、前記液置換工程において、前記吐出ノズルは、前記基板の中心側から前記基板の周縁側に向けて移動されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項７】
めっき液は、ＣｏＰめっき液、ＣｏＷＢめっき液、ＣｏＷＰめっき液、ＣｏＢめっき液またはＮｉＰめっき液からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項８】
基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理装置において、
基板を保持して回転させる基板回転保持機構と、
前記基板回転保持機構に保持された前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出機構と、
前記吐出機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、
前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御する制御機構と、を備え、
前記制御機構は、
前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第１回転数で回転させ、前記吐出機構により前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行い、
前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行い、
前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるように、前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御し、
前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理装置。
【請求項９】
めっき処理装置にめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記めっき処理方法は、基板にめっき液を供給してめっき処理を行う方法であって、
前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、
前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高い、方法からなっていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法において、
前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、
前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理方法。
【請求項２】
前記第１回転数は１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１に記載のめっき処理方法。
【請求項３】
前記第２回転数は０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のめっき処理方法。
【請求項４】
前記第３回転数は３０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項５】
前記液置換工程を行う時間より前記インキュベーション工程を行う時間の方が長く、前記インキュベーション工程を行う時間より前記めっき膜成長工程を行う時間の方が長いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項６】
めっき液は、吐出ノズルにより前記基板に対して供給され、前記液置換工程において、前記吐出ノズルは、前記基板の中心側から前記基板の周縁側に向けて移動されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項７】
めっき液は、ＣｏＰめっき液、ＣｏＷＢめっき液、ＣｏＷＰめっき液、ＣｏＢめっき液またはＮｉＰめっき液からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のめっき処理方法。
【請求項８】
基板にめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理装置において、
基板を保持して回転させる基板回転保持機構と、
前記基板回転保持機構に保持された前記基板に向けてめっき液を吐出する吐出機構と、
前記吐出機構にめっき液を供給するめっき液供給機構と、
前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御する制御機構と、を備え、
前記制御機構は、
前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第１回転数で回転させ、前記吐出機構により前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行い、
前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行い、
前記吐出機構から前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板回転保持機構により前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるように、前記基板回転保持機構、前記吐出機構および前記めっき液供給機構を制御し、
前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高いことを特徴とするめっき処理装置。
【請求項９】
めっき処理装置にめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記めっき処理方法は、基板にめっき液を供給してめっき処理を行う方法であって、
前記基板の表面に前処理液が残っている状態で、前記基板を第１回転数で回転させ、前記基板にめっき液を供給することにより液置換を行う液置換工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を停止または第２回転数で回転させて、前記基板に初期成膜を行うインキュベーション工程と、
前記基板にめっき液を供給し続けた状態で、前記基板を第３回転数で回転させて、めっき膜を成長させるめっき膜成長工程とを備え、
前記第１回転数は、前記第３回転数より回転数が高く、前記第３回転数は、前記第２回転数より回転数が高い、方法からなっていることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０９９６（Ｐ２０１３−１０９９６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４８１４（Ｐ２０１１−１４４８１４）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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