成膜方法及び成膜装置
【課題】例えアスペクト比が高く、深さが深いビアホール等の凹部にあっても、銅等の金属材料を、内部にボイドを発生させることなく、凹部内に高速かつ確実に埋込むことができるようにする。
【解決手段】凹部２０２を有し該凹部２０２の内部を含む表面に通電層２０６を形成した基板Ｗを用意し、凹部２０２の内部を除く通電層２０６の表面に電着法で高分子絶縁膜２０８を形成し、高分子絶縁膜２０８を形成した基板Ｗの表面に電解めっきを行って凹部２０２内に金属材料２１０を埋込む。
【解決手段】凹部２０２を有し該凹部２０２の内部を含む表面に通電層２０６を形成した基板Ｗを用意し、凹部２０２の内部を除く通電層２０６の表面に電着法で高分子絶縁膜２０８を形成し、高分子絶縁膜２０８を形成した基板Ｗの表面に電解めっきを行って凹部２０２内に金属材料２１０を埋込む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板の表面に金属膜を成膜する成膜方法及び成膜装置に関し、特に半導体ウエハ等の基板の表面に設けられた微細なトレンチやビアホール等の凹部の内部に金属材料を埋込んだり、半導体チップの内部に貫通する配線を形成したりするのに使用して好適な成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化・高速化に伴って多層配線化が進んでいる。この多層配線にあっては、下層配線では微細化が進んでいるものの、上層配線では逆に１μｍを超える幅で深さが数μｍの配線やビアが使われるようになってきている。また、複数の半導体チップを１個のパッケージにまとめる３次元実装においては、従来のワイアボンディングによる半導体チップ間の配線形成から、半導体チップ内部に貫通する配線を形成し、この配線を相互に接続して配線間距離を短縮し、これによって、低電力化、高速化を図る方向に進もうとしている。この場合に、例えば開口部寸法が７０μｍで深さが１００μｍ程度のビアホール（凹部）を金属材料（配線材料）で埋込む必要が出てくる。このような微細ながらもより深い深さの配線を形成するためには、経済性の点から電解めっき法が最も適していると考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の電解めっき装置では、例えば基板の内部に設けた、直径１０〜２０μｍ、深さ７０〜１５０μｍ程度の、アスペスト比が高く、深さの深いビアホールの内部に、内部にボイド等の欠陥が生じることを防止しつつ、電解めっきで金属膜（金属材料）を高速かつ確実に埋込むのは一般にかなり困難であった。これは、基板の表面でのめっきの進行に伴って、めっき液中の金属イオンが著しく消耗され、ビアホール底部への金属イオンの供給が遅れるためである。
【０００４】
例えば、図１に示すように、アスペスト比が１以上と高く、深さが深いビアホール（凹部）２を内部に設けた絶縁膜４を覆う通電層（シード層）６の表面に電解めっきを行うと、ビアホール２の開口端部付近（開口部肩口）でめっき析出が優先されて該開口端部が金属材料（めっき膜）８で塞がれ、ビアホール２の内部に埋込まれた金属材料８の内部にボイド８ａが生じる、いわゆるピンチオフ現象が生じる。この現象は、特に半導体チップの内部に貫通する配線を形成するような場合に顕著に表れる。
【０００５】
なお、電解めっき中に流すめっき電流を抑制し、更に、めっき液中に添加する添加剤を調整することにより、ある程度の改善は可能であるが、この場合、ビアホール内に金属材料を高速に埋込むことができず、例えば１００μｍの深さを有するビアホールの内部に金属材料を完全に埋込むのに数時間かかってしまう。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、例えアスペクト比が高く、深さが深いビアホール等の凹部にあっても、銅等の金属材料を、内部にボイドを発生させることなく、凹部内に高速かつ確実に埋込むことができるようにした成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、凹部を有し該凹部の内部を含む表面に通電層を形成した基板を用意し、前記凹部の内部を除く前記通電層の表面に電着法で高分子絶縁膜を形成し、前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面に電解めっきを行って前記凹部内に金属材料を埋込むことを特徴とする成膜方法である。
【０００８】
基板の表面に設けたビアホールやトレンチ等の微細な凹部のみに金属材料を埋込んで配線を形成する際、マスクとしての高分子絶縁膜で凹部以外の基板の表面を被覆する方法としては、例えばフォトレジストを使う方法がある。この方法の場合には、位置ずれによって凹部がレジストで遮蔽されてしまうことを回避するため、凹部より広い範囲にレジスト開口部を設ける必要があり、このため、凹部の開口端部付近に位置する基板の表面に高分子絶縁膜が設けられずに、ここでのめっき膜の析出を抑制できない。これに対して、本発明によれば、電着法で高分子絶縁膜を成膜することで、凹部肩部まで高分子絶縁膜で被覆することができ、これによって、マスクとしての役割を果たす高分子絶縁膜の表面にめっき膜が析出するのを抑制しつつ、電解めっきによって、凹部内にのみ金属材料を高速かつ確実に埋込むことができる。なお、高分子絶縁膜の電着に際して、例えば充分に攪拌するなどの条件を与えると凹部肩口よりも内部にまで成膜されることもありうるが、本目的においては実質的に凹部肩口で成膜がとどまるような条件を選択するものとする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記通電層を、電解めっき法、無電解めっき法、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、及び常圧で有機金属を気化して基板に金属膜を成膜する有機金属法のいずれかで形成したことを特徴とする請求項１記載の成膜方法である。
【００１０】
電着により高分子絶縁膜で被覆する際の通電層の形成方法としては、電解めっき法や無電解めっき法のようなウェットプロセスによるもの、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法またはＡＬＤ法のようなドライプロセスによるものがよく知られているが、この他に加熱した基板上に有機金属蒸気を導いて熱分解させることで金属皮膜を形成する有機金属法も適用することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記高分子絶縁膜の形成を、カチオン系高分子材料の電着により行うことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法である。
電着により、アニオン系高分子材料とカチオン系高分子材料による高分子絶縁膜が形成できる。アニオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合、通電層をアノードとすることになり、条件によっては、通電層の酸化や溶解が生じて、安定な電着ができない恐れがある。これに対して、カチオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合には、このような恐れが無く、また次の工程の電解めっきも通電層をカソードとして行うので、連続性があって好ましい。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記カチオン系高分子材料は、ポリイミド系カチオン高分子であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法である。
カチオン系高分子材料として様々な種類がある。その中で、ポリイミド系カチオン高分子は、一般に、絶縁性が高く、粒径が揃ったものが得やすい。このため、カチオン系高分子材料としてポリイミド系カチオン高分子を使用することで、高分子絶縁膜を制御性よく電着できる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面を洗浄することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜方法である。
一般に、電着液と電解めっき液は、ｐＨや使用している添加剤の種類などが大いに異なる。電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄して基板の表面から除去することで、めっき液中に電着液が混入してしまうことを防止して、めっき液の組成等が変化することを防止することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記高分子絶縁膜を熱処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜方法である。
熱処理することで、高分子絶縁膜を連続的な膜となすことができ、これによって、その後に行われる電解めっきで成膜される金属材料にムラが生じないようにすることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記電解めっきにより前記凹部内に埋込む金属材料は、銅、銅合金、銀、または銀合金であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜方法ある。
電気抵抗が低く、電解めっきによって成膜できる材料としては、銅と銀がある。従って金属材料としては、銅または銀、またはこれらの合金であることが好ましい。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記凹部の幅または直径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜方法である。
請求項９に記載の発明は、前記凹部のアスペクト比は、１．０以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜方法である。
アスペクト比が１．０以下の浅い凹部であれば、本方法によらずとも、凹部の内部に金属材料を高速で埋込むことができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、凹部の内部を含む基板の表面に形成した通電層の前記凹部の内部を除く表面に高分子絶縁膜を電着させる電着処理ユニットと、電着処理後の基板の表面に電解めっきを施して前記凹部内に金属材料を埋込む電解めっきユニットと、電解めっき後の基板を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥ユニットを有することを特徴とする成膜装置である。
成膜装置に電着処理ユニットと電解めっきユニットを有することにより、一連の処理を同一の装置（成膜装置）で連続して行って、生産性を高く維持することができる。成膜装置に洗浄・乾燥ユニットをも有することで、処理後の基板を乾燥状態で取出すことができ、その後の基板の保管なども容易となる。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、前記電着処理ユニットは、内部に電着液を保持する電着槽と、前記電着槽内に配置され、表面を下向きにして基板を水平に保持する上下動自在な基板ホルダと、前記基板ホルダに設けられ該基板ホルダで保持した基板の前記通電層に接触して該通電層をカソードとするカソード接点と、前記電着槽内の電着液中に浸漬させて水平に配置されるアノードを有することを特徴とする請求項１０記載の成膜装置である。
【００１９】
基板をカソードとすると、基板側で水素ガスの発生が起こる。その際、表面を下方に向ける、いわゆるフェースダウンで基板を保持すると、凹部を除く基板の表面で発生した水素ガスは、比較的容易に基板の表面から脱離するが、基板の凹部内で発生した水素ガスは、表面が下方を向いているので、凹部内から容易に脱離しない。このため、凹部内部にガスが溜まり、このガスが高分子絶縁膜の電着を阻害する。これにより、凹部内部を除く基板表面並びに凹部肩口のみに、次工程の電解めっきの障害となる高分子絶縁膜をより確実に形成することができる。高分子絶縁膜の成膜時には、電着液を攪拌しない方が望ましい。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、前記電解めっきユニットは、めっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽内の内部に配置された基板の表面に向けてめっき液を噴射するめっき液噴出口を有するめっき液噴射ノズルを有することを特徴とする請求項１０または１１記載の成膜装置である。
【００２１】
例えば、幅（直径）が７０μｍで深さが１００ｎｍのビアホール（凹部）内に金属材料を埋込む場合には、ビアホール底部に金属イオンを積極的に供給する必要がある。めっき液をめっき液噴出口を有する噴射ノズルから基板に向けて噴射することで、ビアホール底部まで新鮮なめっき液を供給することができる。めっき液噴出口の形状としては、例えばスリット状のものが好ましい。また一定の位置でめっき液を供給し続けると、ビアホール内部に消耗しためっき液が滞留し、かえってめっき速度が低下する。そのため、めっき液噴射ノズルを移動させて、ビアホール内部のめっき液の置換を促進することにより、めっき速度を高速に維持することができる。めっき液噴射ノズルは必ずしも単一である必要は無く、複数のめっき液噴射ノズルを直列に配列したノズル群アセンブルであってもよいし、ノズル群アセンブルを同時に複数用いてもよい。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、前記めっき液は、硫酸銅を含む硫酸銅めっき液であることを特徴とする請求項１２記載の成膜装置である。
成膜する金属材料によってめっき液を選択するが、電解めっきで比較的厚くめっき膜を成膜することになるので、めっき液は、できるだけ安価なものが好ましい。硫酸銅めっき液であれば広範囲で用いられており、コストも低く好適である。
【００２３】
請求項１４記載の発明は、前記電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄除去する電着液洗浄ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の成膜装置である。
電着処理後に基板の表面に残った電着液を電着液洗浄ユニットで洗浄除去することで、一般に、ｐＨや使用している添加剤の種類などが大いに異なる電着液と電解めっき液が互いに混合して、めっき液の組成等が変化してしまうことを防止することができる。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、前記通電層の表面に電着した高分子絶縁膜を熱処理する熱処理ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の成膜装置である。
熱処理ユニットで熱処理することにより、高分子絶縁膜を連続的な膜にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、凹部の内部を除く通電層の表面に電着法で高分子絶縁膜を成膜することで、凹部肩部までをマスクとしての高分子絶縁膜で被覆することができ、これによって、例えアスペクト比が高く、深さが深いビアホール等の凹部にあっても、銅等の金属材料を、内部にボイドを発生させることなく、凹部内のみに高速かつ確実に埋込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、金属材料として銅を使用した例を示す。
図２は、本発明の実施の形態の成膜装置の全体配置図を示す。図２に示すように、成膜装置４０は、ロード部４１、アンロード部４２、洗浄・乾燥ユニット４３、ロードステージ４４、電着液洗浄ユニット４５、電着処理ユニット４６、電解めっきユニット４７、第１搬送ロボット４８及び第２搬送ロボット４９を有している。
【００２７】
電着処理ユニット４６は、この例では、カチオン系高分子材料、好ましくは、ポリイミド系カチオン高分子からなる高分子絶縁膜２０８を通電層２０６の表面に電着するようにしている（図９（ｂ）参照）。電着により、アニオン系高分子材料とカチオン系高分子材料による高分子絶縁膜が形成できるが、アニオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合、通電層をアノードとすることになり、条件によっては、通電層の酸化や溶解が生じて、安定な電着ができない恐れがある。これに対して、カチオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合には、このような恐れが無く、また次の工程の電解めっきも通電層をカソードとして行うので、連続性があって好ましい。更に、ポリイミド系カチオン高分子は、一般に、絶縁性が高く、粒径が揃ったものが得やすい。このため、カチオン系高分子材料としてポリイミド系カチオン高分子を使用することで、高分子絶縁膜を制御性よく電着できる。
【００２８】
このため、この例では、電着液として、直径数１００ｎｍのポリイミドのコロイドであって、表面に多数のＮ＋が存在してコロイドを溶媒（有機溶剤を含む純水）中に分散させたものを使用している。
【００２９】
電着処理ユニット４６は、図３に示すように、電着処理ユニット本体１１と、この内部に収容された半導体ウエハ等の基板Ｗを保持するための基板ホルダ１２を有している。基板ホルダ１２は、基板保持部１２−１とシャフト部１２−２からなり、シャフト部１２−２は、円筒状のガイド部材１４の内壁に軸受１５，１５を介して回転自在に支持されている。ガイド部材１４と基板ホルダ１２は、電着処理ユニット本体１１の頂部に設けられたシリンダ１６により上下に所定ストロークで昇降できるようになっている。
【００３０】
基板ホルダ１２は、ガイド部材１４の内部上方に設けられたモータ１８により、シャフト部１２−２を介して矢印Ａ方向に回転できる。基板ホルダ１２の内部には、基板押え部１７−１とシャフト部１７−２からなる基板押え部材１７を収納する空間Ｃが設けられており、基板押え部材１７は、基板ホルダ１２のシャフト部１２−２内の上部に設けられたシリンダ１９により上下に所定ストロークで昇降できる。
【００３１】
基板ホルダ１２の基板保持部１２−１の下方には、空間Ｃに連通する開口１２−１ａが設けられ、この開口１２−１ａの上部には、図４に示すように、基板Ｗの縁部が載置される段部１２−１ｂが形成されている。この段部１２−１ｂに基板Ｗの縁部を載置し、基板Ｗの上面を基板押え部材１７の基板押え部１７−１で押圧することにより、基板Ｗの縁部は、基板押え部１７−１と段部１２−１ｂの間に挟持される。そして基板Ｗの表面（下面）は開口１２−１ａに露出する。なお、図４は図３のＢ部分の拡大図である。
【００３２】
電着処理ユニット本体１１の基板保持部１２−１の下方、即ち開口１２−１ａに露出する基板Ｗの下方には偏平な電着槽２０が設けられ、電着槽２０の下方に多数の孔２１ａが形成された多孔板２１を介して、偏平な電着液導入室２２が設けられている。また、電着槽２０の外側には該電着槽２０をオーバフローした電着液Ｌを捕集する捕集樋２３が設けられている。
【００３３】
捕集樋２３で回収された電着液Ｌは、電着液交換・補充時に電着液タンク２４に戻るようになっている。電着液タンク２４内の電着液Ｌは、ポンプ２５により電着槽２０の両側から水平方向に導入される。電着槽２０の両側から導入された電着液Ｌは、多孔板２１の孔２１ａを通って、垂直噴流となって電着槽２０に流れ込む。多孔板２１と基板Ｗの間隔は、５〜１５ｍｍとなっており、多孔板２１の孔２１ａを通った電着液Ｌの噴流は、垂直上昇を維持したまま均一な噴流となり電着槽２０内の電着液を攪拌して均一化する。電着液交換・補充時に電着槽２０をオーバフローした電着液Ｌは、捕集樋２３で回収され、電着液タンク２４に流れ込む。これにより、電着液Ｌは、電着処理ユニット本体１１の電着槽２０と電着液タンク２４の間を循環する。
電着槽２０の電着液面レベルＬQは、基板Ｗの下面レベルＬWより若干ΔＬだけ高くなっており、基板Ｗの下面の全面は電着液Ｌに接触している。
【００３４】
基板ホルダ１２の基板保持部１２−１の段部１２−１ｂには、図４に示すように、基板Ｗの通電層２０６（図９（ａ）参照）と電気的に導通して該通電層２０６をカソードとなすカソード接点２７が設けられている。このカソード接点２７は、電線（図示せず）でブラシ２６に電気的に接続され、更に該ブラシ２６を介して、外部のめっき電源（図示せず）のカソードに接続される。電着処理ユニット本体１１の電着槽２０の底部には、基板Ｗと対向して、例えばＳＵＳからなるアノード２８が設けられ、このアノード２８はめっき電源の陽極に接続される。電着処理ユニット本体１１の壁面の所定位置には、例えばロボットアーム等の基板搬出入治具で基板Ｗを出し入れする搬出入スリット２９が設けられている。
【００３５】
上記構成の電着処理ユニット４６において、電着処理を行うに際しては、先ずシリンダ１６を作動させ、基板ホルダ１２をガイド部材１４ごと所定量（基板保持部１２−１に保持された基板Ｗが搬出入スリット２９に対応する位置まで）上昇させるとともに、シリンダ１９を作動させて基板押え部材１７を所定量（基板押え部１７−１が搬出入スリット２９の上部に達する位置まで）上昇させる。この状態で、ロボットアーム等の基板搬出入治具で基板Ｗを基板ホルダ１２の空間Ｃに搬入し、基板Ｗをその表面が下向きになるようにして、段部１２−１ｂに載置する。この状態で、シリンダ１９を作動させて基板押え部１７−１の下面が基板Ｗの上面に当接するまで下降させ、基板押え部１７−１と段部１２−１ｂの間に基板Ｗの縁部を挟持する。
【００３６】
この状態で、シリンダ１６を作動させ、基板ホルダ１２をガイド部材１４ごと基板Ｗの下面が電着槽２０の電着液Ｌに接触するまで（電着液面レベルＬQより上記ΔＬだけ低い位置まで）下降させる。この時、必要に応じて、モータ１８を起動し、基板ホルダ１２と基板Ｗを低速で回転させながら下降させる。電着槽２０には電着液Ｌが充満している。この状態でアノード２８とカソード接点２７の間にめっき電源から所定の電圧を印加すると、アノード２８からカソードとしての基板Ｗの通電層２０６へと電流が流れ、図９（ｂ）に示すように、基板Ｗの通電層２０６の表面（下面）に高分子絶縁膜２０８が形成される。
【００３７】
なお、下記のように、電解処理中は、基板Ｗの回転を中止して基板Ｗを静止させ、更に電着槽２０内に電着液を供給しないようにして、電着液を攪拌しない方が好ましい。
電着処理が終了するとシリンダ１６を作動させ、基板ホルダ１２と基板Ｗを上昇させ、基板保持部１２−１の下面が電着液面レベルＬQより上になったら、モータ１８を高速で回転させ、遠心力で基板の下面及び基板保持部１２−１の下面に付着した電着液を振り切る。電着液を振り切ったら、基板Ｗを搬出入スリット２９の位置まで上昇させ、ここでシリンダ１９を作動させて、基板押え部１７−１を上昇させると、基板Ｗは解放され、基板保持部１２−１の段部１２−１ｂに載置された状態となる。この状態で、ロボットアーム等の基板搬出入治具を搬出入スリット２９から、基板ホルダ１２の空間Ｃに侵入させ、基板Ｗをピックアップして外部に搬出する。
【００３８】
図５は、電解めっきユニット４７の概要を示す縦断面図で、図６は、めっき槽内の基板ホルダ、アノード及びめっき液噴射ノズルの配置を示す平面図である。この電解めっきユニット４７は、内部にめっき液Ｑを収容するめっき槽１１１と、めっき槽１１１の溢流堰１１２の上端をオーバフローしためっき液Ｑを収容するオーバフロー槽１１３を備えている。めっき槽１１１の内部には、めっき液Ｑに浸漬させて、基板ホルダ１１４に保持された基板Ｗとアノード１１５が垂直に所定の間隔をおいて互い対向させて配置され、基板Ｗとアノード１１５の間にめっき液Ｑを噴出するめっき液噴射ノズル１１６が垂直に配置されている。めっき液噴射ノズル１１６の先端と基板Ｗの表面との距離は、例えば１〜３０ｍｍである。
【００３９】
電解めっきユニット４７には、複数個（この例では２個）のめっき液噴射ノズル１１６が備えられており、その上端部がシャフト１１７に所定の間隔で固定されている。シャフト１１７の下面には、ラック１１８が設けられ、このラック１１８に噛合するピニオン１１９をモータ１２０で正逆転することにより、シャフト１１７は矢印Ａ方向に往復動し、めっき液噴射ノズル１１６も同じ方向に往復動する。なお、めっき液噴射ノズル１１６は単一でもよく、また複数個のめっき液噴射ノズル１１６を複数組設けるようにしてもよい。
【００４０】
なお、図示しないが、基板ホルダ１１４は、基板Ｗの周縁部を水密的にシールして基板Ｗを保持するように構成され、基板ホルダ１１４には、該基板ホルダ１１４で保持した基板Ｗの表面に設けられた通電層２０６（図９（ａ）参照）の周縁部に接触して該通電層２０６をカソードとなすカソード接点が設けられている。
【００４１】
図７（ａ）は、めっき液噴射ノズル１１６の平面図、図７（ｂ）は、めっき液噴射ノズル１１６の正面図、図７（ｃ）は、図７（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。めっき液噴射ノズル１１６は、長尺でその断面が１辺に凸状部１１６ｂが形成された略矩形状で、その中央部に長さ方向に沿ってめっき液供給穴１１６ａが形成されている。また、凸状部１１６ｂの頂部にめっき液供給穴１１６ａに連通するスリット状のめっき液噴出口１１６ｃが複数個直列に配列されて形成されている。めっき液供給穴１１６ａにめっき液を所定の圧力で供給することにより、めっき液噴出口１１６ｃからその形状に相当する帯状（平板状）のめっき液が噴出される。
【００４２】
各めっき液噴射ノズル１１６は、めっき液の流量を振分ける流量振分部としての流量マニホールド１２１から分岐する分岐管（めっき液供給管）１２２に接続され、流量マニホールド（流量振分部）１２１は、フレキシブル管（めっき液供給管）１２３を介して流量・圧力計１２４に接続されている。この流量・圧力計１２４は、配管１２６ａを介して、ポンプ１２５の吐出し口に接続され、このポンプ１２５の吸込み口は、配管１２６ｂを介してオーバフロー槽１１３のめっき液排出口に接続されている。ポンプ１２５により、オーバフロー槽１１３に排出されためっき液Ｑは、配管１２６ａ，１２６ｂ、流量・圧力計１２４、フレキシブル管１２３、流量マニホールド１２１及び分岐管１２２を通して各めっき液噴射ノズル１１６に供給され、めっき液噴射ノズル１１６のスリット状のめっき液噴出口１１６ｃから基板Ｗに向かって噴射される。めっき液Ｑは、めっき槽１１１内を満たした後、溢流堰１１２の上端をオーバフローしてオーバフロー槽１１３に流れ込む。
【００４３】
基板ホルダ１１４とアノード１１５には直流のめっき電源１２７が接続され、このめっき電源１２７から基板ホルダ１１４で保持された基板Ｗの通電層とアノード１１５との間に所定の直流電圧を印加することにより、アノード１１５から基板Ｗにめっき電流が流れる。これにより、図９（ｃ）に示すように、基板Ｗの凹部２０２内において、通電層２０６の表面に金属材料（めっき膜）２１０が成膜される。この基板Ｗのめっき処理に際し、シャフト１１７に取付けられた各めっき液噴射ノズル１１６は、ラック１１８、ピニオン１１９及びモータ１２０で構成されるノズル移動機構により、基板Ｗに対して平行に所定のストロークで往復動しながら、めっき液噴出口１１６ｃからめっき液を基板Ｗの表面に向けて噴射する。これにより、各めっき液噴射ノズル１１６は、基板Ｗの表面にめっき液を均一に供給する機能と、めっき槽１１１内にめっき液Ｑを供給する機能を奏する。
【００４４】
めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃから噴出するめっき液ｑ１，ｑ２，ｑ３…の噴出速度は、ポンプ１２５から流量マニホールド１２１に供給されるめっき液Ｑの流量と圧力によって決定される。従って、流量・圧力計１２４により検出された流量・圧力をポンプ１２５にフィードバックすることにより、めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃから噴出されるめっき液ｑ１，ｑ２，ｑ３…の噴出速度及び流量を制御できる。流量マニホールド１２１は、めっき液Ｑの流れコンダクタンスを考慮して、各めっき液噴射ノズル１１６にめっき液流量を振分ける。
【００４５】
フレキシブル管１２３の長さは、シャフト１１７、即ちめっき液噴射ノズル１１６が所定のストロークで往復動するのに支障がなく、めっき液噴射ノズル１１６の動きにスムーズに追従できる長さに設定されている。なお、上記例では、シャフト１１７を往復動させるノズル移動機構として、ラック１１８とピニオン１１９の組合せを用いたが、ノズル移動機構はこれに限定されるものではなく、ラックとウォームとからなるノズル移動機構、リニアスライダからなる駆動機構等、シャフト１１７を所定のストロークで往復動できる駆動機構であればよい。
【００４６】
めっき液噴射ノズル１１６は、図７に示すように、スリット状の複数のめっき液噴出口１１６ｃを直列に配置したものに限定されるものではなく、図８に示すように、単一の長いスリット状のめっき液噴出口１１６ｄを設けた構成でもよい。なお、図８（ａ）は、単一の長いスリット状のめっき液噴出口１１６ｄを有するめっき液噴射ノズル１１６の平面図、図８（ｂ）は、単一の長いスリット状のめっき液噴出口１１６ｄを有するめっき液噴射ノズル１１６の正面図である。スリット状のめっき液噴出口１１６ｃ，１１６ｄのスリット幅寸法は、例えば０．０５〜１．０ｍｍである。前述の例では、めっき液噴射ノズル１１６の断面形状を略矩形形状としたが、これに限定されるものではなく、直立に配列されたスリット状のめっき液噴出口、または単一のスリット状のめっき液噴出口を有し、このめっき液噴出口から帯状（平板状）のめっき液を噴射できる構成であれば、断面形状は特に限定されない。
【００４７】
また、流量・圧力計１２４により検出されためっき液の流量や圧力から各めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃ，１１６ｄから噴射されるめっき液の流量や各めっき液噴射ノズル１１６内の圧力を算出し、噴射されるめっき液の流量とめっき液噴射ノズル１１６内の圧力の少なくとも一方をモニタするモニタ部（図示せず）を設けることにより、めっき液の噴射流量やめっき液噴射ノズル１１６内の圧力の少なくとも一方を常時監視して、めっき処理を最適の状態に維持調節するようにすることができる。
【００４８】
上記のように構成した成膜装置を使用して銅配線を形成する例を、図９を参照して説明する。
先ず、図９（ａ）に示すように、例えばＰＶＤ，ＣＶＤまたは湿式塗布法で、上面にＳｉＯ２等からなる絶縁膜（層間絶縁膜）２００を形成し、この絶縁膜２００の内部に、例えばＲＩＥ、ＣＤＥ、スパッタエッチングまたは湿式エッチングでトレンチやビアホール等の凹部２０２を形成し、この凹部２０２の表面を含む絶縁膜２００の上にバリア層２０４、このバリア層２０４の上に通電層としてのシード層２０６をそれぞれ形成した基板Ｗを用意する。そして、この基板Ｗをカセット内に収納してロード部４１に搬入し、同時に、空のカセットをアンロード部４２に搬入する。
【００４９】
この凹部２０２の開口部寸法、つまり直径または幅Ｓは、１μｍ以上で１００μｍ以下であり、凹部２０２のアスペクト比は１以上である。本発明は、このような形状の凹部２０２内に金属材料を高速かつ確実に埋込むのに特に有効である。
通電層（シード層）２０６は、電解めっき法や無電解めっき法のようなウェットプロセスや、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法またはＡＬＤ法のようなドライプロセスによって一般に形成されるが、この他に、加熱した基板上に有機金属蒸気を導いて熱分解させることで金属皮膜を形成する有機金属法で形成してもよい。
【００５０】
なお、この例では、配線形成前の基板Ｗをロード部４１に搬入し、配線形成後の基板Ｗをアンロード部４２から搬出するようにした例を示しているが、一つのロード・アンロード部を利用し、あるカセットから基板Ｗを搬入して配線形成処理を行った後、配線が形成された基板Ｗを同一のカセットに戻すようにしてもよい。
【００５１】
次に、基板Ｗを、第１搬送ロボット４８で、ロード部４１のカセットから一枚ずつ取出し、ロードステージ４４を経由して、第２搬送ロボット４９で電着処理ユニット４６に搬送する。この電着処理ユニット４６で、図９（ｂ）に示すように、通電層２０６の凹部２０２を除く表面に、例えばポリイミド系カチオン高分子からなる高分子絶縁膜２０８を形成する。この高分子絶縁膜２０８は、この下記の電解めっきの時にマスクとしての役割を果たすもので、電着法で高分子絶縁膜２０８を成膜することで、凹部２０２の肩部まで高分子絶縁膜２０８で被覆することができる。
【００５２】
つまり、下式のように、通電層（カソード）２０６側で水が電解して水素が発生し、通電層（カソード）２０６付近のｐＨはアルカリになる。
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ→Ｈ２＋２ＯＨ−
電着液中に分散させたポリイミドのコロイドの表面には、多数のＮ＋が存在している。このため、このＮ＋とＯＨ−が下式のように中和して、ポリイミドが通電層（カソード）２０６の表面に沈殿して付着する。
−Ｎ＋＋ＯＨ−→−ＮＯＨ
【００５３】
このように、基板Ｗの通電層２０６をカソードとすると、基板側で水素ガスの発生が起こる。その際、表面を下方に向ける、いわゆるフェースダウンで基板Ｗを保持すると、凹部２０２を除く基板Ｗの表面で発生した水素ガスは、比較的容易に基板Ｗの表面から脱離するが、基板Ｗの凹部２０２内で発生した水素ガスは、表面が下方を向いているので、凹部２０２内から容易に脱離しない。このため、凹部２０２内部に気泡が溜まり、この気泡が高分子絶縁膜２０８の電着を阻害する。これにより、凹部２０２内部を除く基板Ｗの表面並びに凹部２０２の肩口のみに、次工程の電解めっきの障害となる高分子絶縁膜２０８をより確実に形成することができる。
【００５４】
ここで、基板Ｗを回転させて電着液を攪拌しながら、通電層（シード層）２０６の表面に高分子絶縁膜２０８を成膜した時の凹部２０２の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜２０８の膜厚の時間変化と、基板Ｗを停止させた状態で電着液を攪拌することなく、通電層２０６の表面に高分子絶縁膜２０８を成膜した時の凹部２０２の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜２０８の膜厚と時間変化を調べた結果を図１０に示す。
【００５５】
この図１０から、例えば１００ｓｅｃ以内では、電着液を攪拌しながら電着処理を行うと、時間の経過とともに、特に凹部２０２の底部に成膜される高分子絶縁膜２０８の膜厚が厚くなり、このため、電着液を攪拌することなく電着処理を行う方が、凹部２０２の底部に高分子絶縁膜２０８が成膜されるのを防止する上で好ましいことが判る。これは、凹部２０２の容積が減少するに伴って、凹部２０２の底部におけるＯＨ濃度が増大するためであると考えられる。
【００５６】
電着液を攪拌することなく電着処理を行うことで、拡散律速のため、凹部２０２の内部に比べ凹部２０２以外の表面及び凹部２０２の開口端部により膜厚の厚い高分子絶縁膜２０８を成膜することができる。電着液としてポリイミドの濃度が薄いものを使用することで、凹部２０２の内部に存在するポリイミド粒子の数を減らし、また電着処理の際して印加する電流密度を上げることで、Ｈ２ガスの発生量を増やして、凹部２０２内にガスが溜まりやすくできる。このため、凹部２０２以外の表面及び凹部２０２の開口端部に高分子絶縁膜２０８を確実に成膜するためには、電着液としてポリイミドの濃度が薄いものを使用し、更に電着処理に際して印加する電流密度を上げることが好ましい。使用する電着液の濃度としては、６％以下が望ましい。この電流密度は、例えば０．０３〜０．１ｍＡ／ｃｍ２（定電流法）である。
【００５７】
電着処理が終了した後、基板Ｗを電着液から引き上げて回転させ、遠心力で基板Ｗの下面及び基板保持部１２−１の下面に付着した電着液を振り切る。しかる後、電着液を振り切った基板を、第２搬送ロボット４９で電着液洗浄ユニット４５に搬送する。この電着液洗浄ユニット４５では、表面を上向きにして基板Ｗを保持し、基板の表面（上面）に純水または有機溶剤を含む純水を供給して、基板Ｗの表面に残った電着液を除去する。次に、例えば９０℃の乾燥した空気を基板に向けて吹き付けて、基板を乾燥させる。
【００５８】
一般に、電着液と電解めっき液は、ｐＨや使用している添加剤の種類などが大いに異なる。電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄して基板の表面から除去することで、めっき液中に電着液が混入してしまうことを防止して、めっき液の組成等が変化することを防止することができる。
【００５９】
第２搬送ロボット４９は、乾燥後の基板を受け取って電解めっきユニット４７に搬送する。この電解めっきユニット４７では、基板Ｗを基板ホルダ１１４で鉛直方向に保持して下降させ、めっき槽１１１内のめっき液Ｑ中に浸漬させる。そして、基板Ｗの通電層（シード層）２０６とアノード１１５との間に所定の電圧を印加しつつ、めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃからめっき液を基板Ｗの表面に向けて噴出することで、図９（ｃ）に示すように、凹部２０２内に位置する通電層（シード層）２０６の表面に、銅からなる金属材料２１０を成膜して、凹部２０２内のみへの銅の埋込みを行う。そして、めっき終了後、基板Ｗの通電層２０６とアノード１１５との間への電圧の印加を停止し、基板Ｗをめっき液中から引き上げ、高速回転させてめっき液の液切りを行う。
【００６０】
このめっき時に、通電層２０６の凹部２０２を除く表面は、マスクとしての役割を果たす高分子絶縁膜２０８で被覆されており、このため、高分子絶縁膜２０８の表面に金属材料（めっき膜）２１０が成膜されることが抑制され、これによって、凹部２０２の内部にのみ金属材料２１０が成膜される。
【００６１】
このように、めっき液をめっき液噴射ノズル１１６から基板Ｗに向けて噴射することで、凹部２０２の底部まで新鮮なめっき液を供給することができる。一定の位置でめっき液を供給し続けると、凹部２０２の内部に消耗しためっき液が滞留し、かえってめっき速度が低下する。そのため、めっき液噴射ノズル１１６を移動させて、凹部２０２の内部に存在するめっき液の置換を促進することにより、めっき速度を高速に維持することができる。
【００６２】
成膜する金属材料によってめっき液を選択するが、電解めっきで比較的厚くめっき膜を成膜することになるので、めっき液は、できるだけ安価なものが好ましい。硫酸銅めっき液であれば広範囲で用いられておりコストも低い。このため、めっき液として、硫酸銅を含む硫酸銅めっき液を使用することが好ましい。
【００６３】
第２搬送ロボット４９は、電解めっきユニット４７から基板Ｗを受け取り、ロードステージ４４に搬送する。第１搬送ロボット４８は、ロードステージ４４から基板を受け取って洗浄・乾燥ユニット４３に搬送する。そして、この洗浄・乾燥ユニット４３で基板を洗浄しスピン乾燥させた後、この乾燥後の基板を第１搬送ロボット４８でアンロード部４２のカセットに搬入する。
【００６４】
この成膜装置は、電着処理ユニット４６と電解めっきユニット４７を有することにより、一連の処理を同一の装置（成膜装置）で連続して行って、生産性を高く維持することができる。更に、成膜装置に洗浄・乾燥ユニット４３をも有することで、処理後の基板を乾燥状態で取出すことができ、その後の基板の保管なども容易となる。
【００６５】
図１１は、本発明の他の実施の形態の全体構成を示す平面図である。この成膜装置は、全体が長方形をなす床上のスペースの一端側に第１の研磨ユニット８０ａと第２の研磨ユニット８０ｂが左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ半導体ウエハ等の基板Ｗを収納する基板カセット８１ａ，８１ｂを載置するロード・アンロード部８２が配置され、このロード・アンロード部８２に隣接して制御部９２が設けられている。そして、研磨ユニット８０ａ，８０ｂとロード・アンロード部８２を結ぶ線上に２台の搬送ロボット８３ａ，８３ｂが配置されている。
【００６６】
更に、搬送ラインに沿った一方側には、電着処理ユニット４６、電着液洗浄ユニット４５、熱処理ユニット８４及び電解めっきユニット４７が配置され、他方側には、膜厚検査ユニット８５、洗浄・乾燥ユニット４３、保護膜形成用の無電解めっきユニット８８、及びロールスポンジを備えた後洗浄ユニット８９が配置されている。研磨ユニット８０ａ，８０ｂの搬送ライン側には、基板Ｗを研磨ユニット８０ａ，８０ｂとの間で授受する上下動自在なプッシャ９０，９０が設けられている。
【００６７】
この成膜装置にあっては、前述と同様にして、図９（ｂ）に示すように、電着処理ユニット４６で通電層２０６の凹部２０２を除く表面に高分子絶縁膜２０８を成膜し、電着液洗浄ユニット４５で基板上に残った電着液を洗浄除去して基板Ｗを乾燥させる。そして、この基板Ｗを熱処理ユニット８４に搬送して、ここで高分子絶縁膜２０８の熱処理（アニール処理）を行う。このように、熱処理することで、高分子絶縁膜２０８を連続的な膜として通電層２０６との密着性を高め、その後に行われる電解めっきで成膜される金属材料にムラが生じないようにすることができる。
【００６８】
この熱処理後の基板Ｗを電解めっきユニット４７に搬送し、ここで前述と同様にして、図９（ｃ）に示すように、基板Ｗの凹部２０２内において、通電層２０６の表面に金属材料（めっき膜）２１０を成膜し、しかる後、基板Ｗの表面を洗浄・乾燥ユニット４３で洗浄し基板を乾燥させる。
次に、基板Ｗを膜厚検査ユニット８５に搬送し、ここで金属材料２１０の膜厚を測定し、必要に応じて、反転機で基板Ｗを反転させる。しかる後、基板Ｗを搬送ロボット８３ａ、８３ｂにより研磨ユニット８０ａまたは８０ｂのプッシャ９０上に移送する。
【００６９】
研磨ユニット８０ａまたは８０ｂでは、基板Ｗの研磨面を研磨テーブルに押圧しつつ、砥液を供給して研磨を行う。そして、例えば、基板Ｗの仕上がりを検査するモニタで終点（エンドポイント）を検知した時に、研磨を終了し、この研磨終了した基板Ｗを再度プッシャ９０上に戻し、一旦純水スプレーで洗浄する。次に、搬送ロボット８３ｂにより、基板Ｗを後洗浄ユニット８９に搬送して、例えばロールスポンジで洗浄する。これにより、図１２（ａ）Ｃに示すように、絶縁膜２００上の余分な金属材料２１０、高分子絶縁膜２０８、通電層２０６及びバリア層２０４を研磨除去して、絶縁膜２００の内部に通電層（シード層）２０６と金属材料（銅）２１０からなる配線２１２を形成する。
【００７０】
次に、この基板Ｗを無電解めっきユニット８８に搬送し、ここで、必要に応じて、例えばＰｄ触媒の付与や、露出表面の酸化膜の除去等の前処理を行った後、無電解めっき処理を施す。これによって、図１２（ｂ）に示すように、研磨後の露出した配線２１２の表面に、例えばＣｏＷＰ合金膜からなる保護膜（めっき膜）２１４を選択的に形成して配線２１２を保護する。この保護膜２１４の膜厚は、０．５〜５００ｎｍ、好ましくは１〜２００ｎｍ、更に好ましくは１０〜１００ｎｍ程度である。そして、この保護膜２１４を形成した基板Ｗを、洗浄・乾燥ユニット４３で洗浄し乾燥させた後、ロード・アンロード部８２の基板カセット８１ａまたは８１ｂに戻す。
上記の例では装置レイアウトの一例を示したが、本発明はこれに限られない。洗浄・乾燥ユニットの数を増やしてスループットを向上させるようにしてもよい。
【００７１】
なお、上記の例では、金属材料として、銅を使用した例を示しているが、この銅の他に、銅合金、銀または銀合金を使用するようにしてもよい。また、保護膜２１４として、ＣｏＷＰ合金膜を使用した例を示しているが、ＣｏＷＰ合金の他に、Ｃｏ単体やＣｏＷＢ合金、ＣｏＰ合金またはＣｏＢ等のＣｏ合金を使用してもよく、更に、Ｎｉ単体や、ＮｉＷＰ合金、ＮｉＷＢ合金、ＮｉＰ合金またはＮｉＢ合金等のＮｉ合金を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】アスペスト比が高く深さが深いビアホール（凹部）の内部に金属材料を埋込んだ時の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の成膜装置の全体配置図である。
【図３】図２に示す成膜装置に備えられている電着処理ユニットを示す断面図である。
【図４】図３のＢ部拡大図である。
【図５】図２に示す成膜装置に備えられている電解めっきユニットの概要を示す断面図である。
【図６】図５に示す電解めっきユニットのめっき槽内における基板ホルダ、アノード及びめっき液噴射ノズルを示す平面図である。
【図７】（ａ）は、めっき液噴射ノズル１１６の平面図、（ｂ）は、めっき液噴射ノズルの正面図、（ｃ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】（ａ）は、他のめっき液噴射ノズル１１６の平面図、（ｂ）は、他のめっき液噴射ノズルの正面図である。
【図９】図２に示す成膜装置を使用して銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図１０】電着液を攪拌しながら通電層の表面に高分子絶縁膜を成膜した時の凹部の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜の膜厚の時間変化と、電着液を攪拌することなく通電層の表面に高分子絶縁膜を成膜した時の凹部の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜の膜厚と時間変化を調べた結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施の形態の成膜装置の平面配置図である。
【図１２】図１１に示す成膜装置で使用して銅配線を形成する例の金属材料を埋込んだ後を工程順に示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 電着処理ユニット本体
１２ 基板ホルダ
１７ 基板押え部材
２０ 電着槽
２１ 多孔板
２２ 電着液導入室
２３ 捕集樋
２４ 電着液タンク
２７ カソード接点
２８ アノード
４０ 成膜装置
４１ ロード部
４２ アンロード部
４３ 洗浄・乾燥ユニット
４４ ロードステージ
４５ 電着液洗浄ユニット
４６ 電着処理ユニット
４７ 電解めっきユニット
８０ａ，８０ｂ 研磨ユニット
８２ ロード・アンロード部
８４ 熱処理ユニット
８５ 膜厚検査ユニット
８８ 無電解めっきユニット
８９ 後洗浄ユニット
９２ 制御部
１１１ めっき槽
１１３ オーバフロー槽
１１４ 基板ホルダ
１１５ アノード
１１６ めっき液噴射ノズル
１１６ｃ，１１６ｄ めっき液噴出口
１１８ ラック
１１９ ピニオン
１２１ 流量マニホールド
１２２ 分岐管
１２３ フレキシブル管
１２４ 流量・圧力計
１２７ めっき電源
２００ 絶縁膜
２０２ 凹部（ビアホール）
２０４ バリア層
２０６ 通電層（シード層）
２０８ 高分子絶縁膜
２１０ 金属材料
２１２ 配線
２１４ 保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板の表面に金属膜を成膜する成膜方法及び成膜装置に関し、特に半導体ウエハ等の基板の表面に設けられた微細なトレンチやビアホール等の凹部の内部に金属材料を埋込んだり、半導体チップの内部に貫通する配線を形成したりするのに使用して好適な成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化・高速化に伴って多層配線化が進んでいる。この多層配線にあっては、下層配線では微細化が進んでいるものの、上層配線では逆に１μｍを超える幅で深さが数μｍの配線やビアが使われるようになってきている。また、複数の半導体チップを１個のパッケージにまとめる３次元実装においては、従来のワイアボンディングによる半導体チップ間の配線形成から、半導体チップ内部に貫通する配線を形成し、この配線を相互に接続して配線間距離を短縮し、これによって、低電力化、高速化を図る方向に進もうとしている。この場合に、例えば開口部寸法が７０μｍで深さが１００μｍ程度のビアホール（凹部）を金属材料（配線材料）で埋込む必要が出てくる。このような微細ながらもより深い深さの配線を形成するためには、経済性の点から電解めっき法が最も適していると考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の電解めっき装置では、例えば基板の内部に設けた、直径１０〜２０μｍ、深さ７０〜１５０μｍ程度の、アスペスト比が高く、深さの深いビアホールの内部に、内部にボイド等の欠陥が生じることを防止しつつ、電解めっきで金属膜（金属材料）を高速かつ確実に埋込むのは一般にかなり困難であった。これは、基板の表面でのめっきの進行に伴って、めっき液中の金属イオンが著しく消耗され、ビアホール底部への金属イオンの供給が遅れるためである。
【０００４】
例えば、図１に示すように、アスペスト比が１以上と高く、深さが深いビアホール（凹部）２を内部に設けた絶縁膜４を覆う通電層（シード層）６の表面に電解めっきを行うと、ビアホール２の開口端部付近（開口部肩口）でめっき析出が優先されて該開口端部が金属材料（めっき膜）８で塞がれ、ビアホール２の内部に埋込まれた金属材料８の内部にボイド８ａが生じる、いわゆるピンチオフ現象が生じる。この現象は、特に半導体チップの内部に貫通する配線を形成するような場合に顕著に表れる。
【０００５】
なお、電解めっき中に流すめっき電流を抑制し、更に、めっき液中に添加する添加剤を調整することにより、ある程度の改善は可能であるが、この場合、ビアホール内に金属材料を高速に埋込むことができず、例えば１００μｍの深さを有するビアホールの内部に金属材料を完全に埋込むのに数時間かかってしまう。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、例えアスペクト比が高く、深さが深いビアホール等の凹部にあっても、銅等の金属材料を、内部にボイドを発生させることなく、凹部内に高速かつ確実に埋込むことができるようにした成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、凹部を有し該凹部の内部を含む表面に通電層を形成した基板を用意し、前記凹部の内部を除く前記通電層の表面に電着法で高分子絶縁膜を形成し、前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面に電解めっきを行って前記凹部内に金属材料を埋込むことを特徴とする成膜方法である。
【０００８】
基板の表面に設けたビアホールやトレンチ等の微細な凹部のみに金属材料を埋込んで配線を形成する際、マスクとしての高分子絶縁膜で凹部以外の基板の表面を被覆する方法としては、例えばフォトレジストを使う方法がある。この方法の場合には、位置ずれによって凹部がレジストで遮蔽されてしまうことを回避するため、凹部より広い範囲にレジスト開口部を設ける必要があり、このため、凹部の開口端部付近に位置する基板の表面に高分子絶縁膜が設けられずに、ここでのめっき膜の析出を抑制できない。これに対して、本発明によれば、電着法で高分子絶縁膜を成膜することで、凹部肩部まで高分子絶縁膜で被覆することができ、これによって、マスクとしての役割を果たす高分子絶縁膜の表面にめっき膜が析出するのを抑制しつつ、電解めっきによって、凹部内にのみ金属材料を高速かつ確実に埋込むことができる。なお、高分子絶縁膜の電着に際して、例えば充分に攪拌するなどの条件を与えると凹部肩口よりも内部にまで成膜されることもありうるが、本目的においては実質的に凹部肩口で成膜がとどまるような条件を選択するものとする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記通電層を、電解めっき法、無電解めっき法、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、及び常圧で有機金属を気化して基板に金属膜を成膜する有機金属法のいずれかで形成したことを特徴とする請求項１記載の成膜方法である。
【００１０】
電着により高分子絶縁膜で被覆する際の通電層の形成方法としては、電解めっき法や無電解めっき法のようなウェットプロセスによるもの、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法またはＡＬＤ法のようなドライプロセスによるものがよく知られているが、この他に加熱した基板上に有機金属蒸気を導いて熱分解させることで金属皮膜を形成する有機金属法も適用することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記高分子絶縁膜の形成を、カチオン系高分子材料の電着により行うことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法である。
電着により、アニオン系高分子材料とカチオン系高分子材料による高分子絶縁膜が形成できる。アニオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合、通電層をアノードとすることになり、条件によっては、通電層の酸化や溶解が生じて、安定な電着ができない恐れがある。これに対して、カチオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合には、このような恐れが無く、また次の工程の電解めっきも通電層をカソードとして行うので、連続性があって好ましい。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記カチオン系高分子材料は、ポリイミド系カチオン高分子であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法である。
カチオン系高分子材料として様々な種類がある。その中で、ポリイミド系カチオン高分子は、一般に、絶縁性が高く、粒径が揃ったものが得やすい。このため、カチオン系高分子材料としてポリイミド系カチオン高分子を使用することで、高分子絶縁膜を制御性よく電着できる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面を洗浄することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜方法である。
一般に、電着液と電解めっき液は、ｐＨや使用している添加剤の種類などが大いに異なる。電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄して基板の表面から除去することで、めっき液中に電着液が混入してしまうことを防止して、めっき液の組成等が変化することを防止することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記高分子絶縁膜を熱処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜方法である。
熱処理することで、高分子絶縁膜を連続的な膜となすことができ、これによって、その後に行われる電解めっきで成膜される金属材料にムラが生じないようにすることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記電解めっきにより前記凹部内に埋込む金属材料は、銅、銅合金、銀、または銀合金であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜方法ある。
電気抵抗が低く、電解めっきによって成膜できる材料としては、銅と銀がある。従って金属材料としては、銅または銀、またはこれらの合金であることが好ましい。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記凹部の幅または直径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜方法である。
請求項９に記載の発明は、前記凹部のアスペクト比は、１．０以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜方法である。
アスペクト比が１．０以下の浅い凹部であれば、本方法によらずとも、凹部の内部に金属材料を高速で埋込むことができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、凹部の内部を含む基板の表面に形成した通電層の前記凹部の内部を除く表面に高分子絶縁膜を電着させる電着処理ユニットと、電着処理後の基板の表面に電解めっきを施して前記凹部内に金属材料を埋込む電解めっきユニットと、電解めっき後の基板を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥ユニットを有することを特徴とする成膜装置である。
成膜装置に電着処理ユニットと電解めっきユニットを有することにより、一連の処理を同一の装置（成膜装置）で連続して行って、生産性を高く維持することができる。成膜装置に洗浄・乾燥ユニットをも有することで、処理後の基板を乾燥状態で取出すことができ、その後の基板の保管なども容易となる。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、前記電着処理ユニットは、内部に電着液を保持する電着槽と、前記電着槽内に配置され、表面を下向きにして基板を水平に保持する上下動自在な基板ホルダと、前記基板ホルダに設けられ該基板ホルダで保持した基板の前記通電層に接触して該通電層をカソードとするカソード接点と、前記電着槽内の電着液中に浸漬させて水平に配置されるアノードを有することを特徴とする請求項１０記載の成膜装置である。
【００１９】
基板をカソードとすると、基板側で水素ガスの発生が起こる。その際、表面を下方に向ける、いわゆるフェースダウンで基板を保持すると、凹部を除く基板の表面で発生した水素ガスは、比較的容易に基板の表面から脱離するが、基板の凹部内で発生した水素ガスは、表面が下方を向いているので、凹部内から容易に脱離しない。このため、凹部内部にガスが溜まり、このガスが高分子絶縁膜の電着を阻害する。これにより、凹部内部を除く基板表面並びに凹部肩口のみに、次工程の電解めっきの障害となる高分子絶縁膜をより確実に形成することができる。高分子絶縁膜の成膜時には、電着液を攪拌しない方が望ましい。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、前記電解めっきユニットは、めっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽内の内部に配置された基板の表面に向けてめっき液を噴射するめっき液噴出口を有するめっき液噴射ノズルを有することを特徴とする請求項１０または１１記載の成膜装置である。
【００２１】
例えば、幅（直径）が７０μｍで深さが１００ｎｍのビアホール（凹部）内に金属材料を埋込む場合には、ビアホール底部に金属イオンを積極的に供給する必要がある。めっき液をめっき液噴出口を有する噴射ノズルから基板に向けて噴射することで、ビアホール底部まで新鮮なめっき液を供給することができる。めっき液噴出口の形状としては、例えばスリット状のものが好ましい。また一定の位置でめっき液を供給し続けると、ビアホール内部に消耗しためっき液が滞留し、かえってめっき速度が低下する。そのため、めっき液噴射ノズルを移動させて、ビアホール内部のめっき液の置換を促進することにより、めっき速度を高速に維持することができる。めっき液噴射ノズルは必ずしも単一である必要は無く、複数のめっき液噴射ノズルを直列に配列したノズル群アセンブルであってもよいし、ノズル群アセンブルを同時に複数用いてもよい。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、前記めっき液は、硫酸銅を含む硫酸銅めっき液であることを特徴とする請求項１２記載の成膜装置である。
成膜する金属材料によってめっき液を選択するが、電解めっきで比較的厚くめっき膜を成膜することになるので、めっき液は、できるだけ安価なものが好ましい。硫酸銅めっき液であれば広範囲で用いられており、コストも低く好適である。
【００２３】
請求項１４記載の発明は、前記電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄除去する電着液洗浄ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の成膜装置である。
電着処理後に基板の表面に残った電着液を電着液洗浄ユニットで洗浄除去することで、一般に、ｐＨや使用している添加剤の種類などが大いに異なる電着液と電解めっき液が互いに混合して、めっき液の組成等が変化してしまうことを防止することができる。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、前記通電層の表面に電着した高分子絶縁膜を熱処理する熱処理ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の成膜装置である。
熱処理ユニットで熱処理することにより、高分子絶縁膜を連続的な膜にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、凹部の内部を除く通電層の表面に電着法で高分子絶縁膜を成膜することで、凹部肩部までをマスクとしての高分子絶縁膜で被覆することができ、これによって、例えアスペクト比が高く、深さが深いビアホール等の凹部にあっても、銅等の金属材料を、内部にボイドを発生させることなく、凹部内のみに高速かつ確実に埋込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、金属材料として銅を使用した例を示す。
図２は、本発明の実施の形態の成膜装置の全体配置図を示す。図２に示すように、成膜装置４０は、ロード部４１、アンロード部４２、洗浄・乾燥ユニット４３、ロードステージ４４、電着液洗浄ユニット４５、電着処理ユニット４６、電解めっきユニット４７、第１搬送ロボット４８及び第２搬送ロボット４９を有している。
【００２７】
電着処理ユニット４６は、この例では、カチオン系高分子材料、好ましくは、ポリイミド系カチオン高分子からなる高分子絶縁膜２０８を通電層２０６の表面に電着するようにしている（図９（ｂ）参照）。電着により、アニオン系高分子材料とカチオン系高分子材料による高分子絶縁膜が形成できるが、アニオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合、通電層をアノードとすることになり、条件によっては、通電層の酸化や溶解が生じて、安定な電着ができない恐れがある。これに対して、カチオン系高分子材料により高分子絶縁膜を形成する場合には、このような恐れが無く、また次の工程の電解めっきも通電層をカソードとして行うので、連続性があって好ましい。更に、ポリイミド系カチオン高分子は、一般に、絶縁性が高く、粒径が揃ったものが得やすい。このため、カチオン系高分子材料としてポリイミド系カチオン高分子を使用することで、高分子絶縁膜を制御性よく電着できる。
【００２８】
このため、この例では、電着液として、直径数１００ｎｍのポリイミドのコロイドであって、表面に多数のＮ＋が存在してコロイドを溶媒（有機溶剤を含む純水）中に分散させたものを使用している。
【００２９】
電着処理ユニット４６は、図３に示すように、電着処理ユニット本体１１と、この内部に収容された半導体ウエハ等の基板Ｗを保持するための基板ホルダ１２を有している。基板ホルダ１２は、基板保持部１２−１とシャフト部１２−２からなり、シャフト部１２−２は、円筒状のガイド部材１４の内壁に軸受１５，１５を介して回転自在に支持されている。ガイド部材１４と基板ホルダ１２は、電着処理ユニット本体１１の頂部に設けられたシリンダ１６により上下に所定ストロークで昇降できるようになっている。
【００３０】
基板ホルダ１２は、ガイド部材１４の内部上方に設けられたモータ１８により、シャフト部１２−２を介して矢印Ａ方向に回転できる。基板ホルダ１２の内部には、基板押え部１７−１とシャフト部１７−２からなる基板押え部材１７を収納する空間Ｃが設けられており、基板押え部材１７は、基板ホルダ１２のシャフト部１２−２内の上部に設けられたシリンダ１９により上下に所定ストロークで昇降できる。
【００３１】
基板ホルダ１２の基板保持部１２−１の下方には、空間Ｃに連通する開口１２−１ａが設けられ、この開口１２−１ａの上部には、図４に示すように、基板Ｗの縁部が載置される段部１２−１ｂが形成されている。この段部１２−１ｂに基板Ｗの縁部を載置し、基板Ｗの上面を基板押え部材１７の基板押え部１７−１で押圧することにより、基板Ｗの縁部は、基板押え部１７−１と段部１２−１ｂの間に挟持される。そして基板Ｗの表面（下面）は開口１２−１ａに露出する。なお、図４は図３のＢ部分の拡大図である。
【００３２】
電着処理ユニット本体１１の基板保持部１２−１の下方、即ち開口１２−１ａに露出する基板Ｗの下方には偏平な電着槽２０が設けられ、電着槽２０の下方に多数の孔２１ａが形成された多孔板２１を介して、偏平な電着液導入室２２が設けられている。また、電着槽２０の外側には該電着槽２０をオーバフローした電着液Ｌを捕集する捕集樋２３が設けられている。
【００３３】
捕集樋２３で回収された電着液Ｌは、電着液交換・補充時に電着液タンク２４に戻るようになっている。電着液タンク２４内の電着液Ｌは、ポンプ２５により電着槽２０の両側から水平方向に導入される。電着槽２０の両側から導入された電着液Ｌは、多孔板２１の孔２１ａを通って、垂直噴流となって電着槽２０に流れ込む。多孔板２１と基板Ｗの間隔は、５〜１５ｍｍとなっており、多孔板２１の孔２１ａを通った電着液Ｌの噴流は、垂直上昇を維持したまま均一な噴流となり電着槽２０内の電着液を攪拌して均一化する。電着液交換・補充時に電着槽２０をオーバフローした電着液Ｌは、捕集樋２３で回収され、電着液タンク２４に流れ込む。これにより、電着液Ｌは、電着処理ユニット本体１１の電着槽２０と電着液タンク２４の間を循環する。
電着槽２０の電着液面レベルＬQは、基板Ｗの下面レベルＬWより若干ΔＬだけ高くなっており、基板Ｗの下面の全面は電着液Ｌに接触している。
【００３４】
基板ホルダ１２の基板保持部１２−１の段部１２−１ｂには、図４に示すように、基板Ｗの通電層２０６（図９（ａ）参照）と電気的に導通して該通電層２０６をカソードとなすカソード接点２７が設けられている。このカソード接点２７は、電線（図示せず）でブラシ２６に電気的に接続され、更に該ブラシ２６を介して、外部のめっき電源（図示せず）のカソードに接続される。電着処理ユニット本体１１の電着槽２０の底部には、基板Ｗと対向して、例えばＳＵＳからなるアノード２８が設けられ、このアノード２８はめっき電源の陽極に接続される。電着処理ユニット本体１１の壁面の所定位置には、例えばロボットアーム等の基板搬出入治具で基板Ｗを出し入れする搬出入スリット２９が設けられている。
【００３５】
上記構成の電着処理ユニット４６において、電着処理を行うに際しては、先ずシリンダ１６を作動させ、基板ホルダ１２をガイド部材１４ごと所定量（基板保持部１２−１に保持された基板Ｗが搬出入スリット２９に対応する位置まで）上昇させるとともに、シリンダ１９を作動させて基板押え部材１７を所定量（基板押え部１７−１が搬出入スリット２９の上部に達する位置まで）上昇させる。この状態で、ロボットアーム等の基板搬出入治具で基板Ｗを基板ホルダ１２の空間Ｃに搬入し、基板Ｗをその表面が下向きになるようにして、段部１２−１ｂに載置する。この状態で、シリンダ１９を作動させて基板押え部１７−１の下面が基板Ｗの上面に当接するまで下降させ、基板押え部１７−１と段部１２−１ｂの間に基板Ｗの縁部を挟持する。
【００３６】
この状態で、シリンダ１６を作動させ、基板ホルダ１２をガイド部材１４ごと基板Ｗの下面が電着槽２０の電着液Ｌに接触するまで（電着液面レベルＬQより上記ΔＬだけ低い位置まで）下降させる。この時、必要に応じて、モータ１８を起動し、基板ホルダ１２と基板Ｗを低速で回転させながら下降させる。電着槽２０には電着液Ｌが充満している。この状態でアノード２８とカソード接点２７の間にめっき電源から所定の電圧を印加すると、アノード２８からカソードとしての基板Ｗの通電層２０６へと電流が流れ、図９（ｂ）に示すように、基板Ｗの通電層２０６の表面（下面）に高分子絶縁膜２０８が形成される。
【００３７】
なお、下記のように、電解処理中は、基板Ｗの回転を中止して基板Ｗを静止させ、更に電着槽２０内に電着液を供給しないようにして、電着液を攪拌しない方が好ましい。
電着処理が終了するとシリンダ１６を作動させ、基板ホルダ１２と基板Ｗを上昇させ、基板保持部１２−１の下面が電着液面レベルＬQより上になったら、モータ１８を高速で回転させ、遠心力で基板の下面及び基板保持部１２−１の下面に付着した電着液を振り切る。電着液を振り切ったら、基板Ｗを搬出入スリット２９の位置まで上昇させ、ここでシリンダ１９を作動させて、基板押え部１７−１を上昇させると、基板Ｗは解放され、基板保持部１２−１の段部１２−１ｂに載置された状態となる。この状態で、ロボットアーム等の基板搬出入治具を搬出入スリット２９から、基板ホルダ１２の空間Ｃに侵入させ、基板Ｗをピックアップして外部に搬出する。
【００３８】
図５は、電解めっきユニット４７の概要を示す縦断面図で、図６は、めっき槽内の基板ホルダ、アノード及びめっき液噴射ノズルの配置を示す平面図である。この電解めっきユニット４７は、内部にめっき液Ｑを収容するめっき槽１１１と、めっき槽１１１の溢流堰１１２の上端をオーバフローしためっき液Ｑを収容するオーバフロー槽１１３を備えている。めっき槽１１１の内部には、めっき液Ｑに浸漬させて、基板ホルダ１１４に保持された基板Ｗとアノード１１５が垂直に所定の間隔をおいて互い対向させて配置され、基板Ｗとアノード１１５の間にめっき液Ｑを噴出するめっき液噴射ノズル１１６が垂直に配置されている。めっき液噴射ノズル１１６の先端と基板Ｗの表面との距離は、例えば１〜３０ｍｍである。
【００３９】
電解めっきユニット４７には、複数個（この例では２個）のめっき液噴射ノズル１１６が備えられており、その上端部がシャフト１１７に所定の間隔で固定されている。シャフト１１７の下面には、ラック１１８が設けられ、このラック１１８に噛合するピニオン１１９をモータ１２０で正逆転することにより、シャフト１１７は矢印Ａ方向に往復動し、めっき液噴射ノズル１１６も同じ方向に往復動する。なお、めっき液噴射ノズル１１６は単一でもよく、また複数個のめっき液噴射ノズル１１６を複数組設けるようにしてもよい。
【００４０】
なお、図示しないが、基板ホルダ１１４は、基板Ｗの周縁部を水密的にシールして基板Ｗを保持するように構成され、基板ホルダ１１４には、該基板ホルダ１１４で保持した基板Ｗの表面に設けられた通電層２０６（図９（ａ）参照）の周縁部に接触して該通電層２０６をカソードとなすカソード接点が設けられている。
【００４１】
図７（ａ）は、めっき液噴射ノズル１１６の平面図、図７（ｂ）は、めっき液噴射ノズル１１６の正面図、図７（ｃ）は、図７（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。めっき液噴射ノズル１１６は、長尺でその断面が１辺に凸状部１１６ｂが形成された略矩形状で、その中央部に長さ方向に沿ってめっき液供給穴１１６ａが形成されている。また、凸状部１１６ｂの頂部にめっき液供給穴１１６ａに連通するスリット状のめっき液噴出口１１６ｃが複数個直列に配列されて形成されている。めっき液供給穴１１６ａにめっき液を所定の圧力で供給することにより、めっき液噴出口１１６ｃからその形状に相当する帯状（平板状）のめっき液が噴出される。
【００４２】
各めっき液噴射ノズル１１６は、めっき液の流量を振分ける流量振分部としての流量マニホールド１２１から分岐する分岐管（めっき液供給管）１２２に接続され、流量マニホールド（流量振分部）１２１は、フレキシブル管（めっき液供給管）１２３を介して流量・圧力計１２４に接続されている。この流量・圧力計１２４は、配管１２６ａを介して、ポンプ１２５の吐出し口に接続され、このポンプ１２５の吸込み口は、配管１２６ｂを介してオーバフロー槽１１３のめっき液排出口に接続されている。ポンプ１２５により、オーバフロー槽１１３に排出されためっき液Ｑは、配管１２６ａ，１２６ｂ、流量・圧力計１２４、フレキシブル管１２３、流量マニホールド１２１及び分岐管１２２を通して各めっき液噴射ノズル１１６に供給され、めっき液噴射ノズル１１６のスリット状のめっき液噴出口１１６ｃから基板Ｗに向かって噴射される。めっき液Ｑは、めっき槽１１１内を満たした後、溢流堰１１２の上端をオーバフローしてオーバフロー槽１１３に流れ込む。
【００４３】
基板ホルダ１１４とアノード１１５には直流のめっき電源１２７が接続され、このめっき電源１２７から基板ホルダ１１４で保持された基板Ｗの通電層とアノード１１５との間に所定の直流電圧を印加することにより、アノード１１５から基板Ｗにめっき電流が流れる。これにより、図９（ｃ）に示すように、基板Ｗの凹部２０２内において、通電層２０６の表面に金属材料（めっき膜）２１０が成膜される。この基板Ｗのめっき処理に際し、シャフト１１７に取付けられた各めっき液噴射ノズル１１６は、ラック１１８、ピニオン１１９及びモータ１２０で構成されるノズル移動機構により、基板Ｗに対して平行に所定のストロークで往復動しながら、めっき液噴出口１１６ｃからめっき液を基板Ｗの表面に向けて噴射する。これにより、各めっき液噴射ノズル１１６は、基板Ｗの表面にめっき液を均一に供給する機能と、めっき槽１１１内にめっき液Ｑを供給する機能を奏する。
【００４４】
めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃから噴出するめっき液ｑ１，ｑ２，ｑ３…の噴出速度は、ポンプ１２５から流量マニホールド１２１に供給されるめっき液Ｑの流量と圧力によって決定される。従って、流量・圧力計１２４により検出された流量・圧力をポンプ１２５にフィードバックすることにより、めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃから噴出されるめっき液ｑ１，ｑ２，ｑ３…の噴出速度及び流量を制御できる。流量マニホールド１２１は、めっき液Ｑの流れコンダクタンスを考慮して、各めっき液噴射ノズル１１６にめっき液流量を振分ける。
【００４５】
フレキシブル管１２３の長さは、シャフト１１７、即ちめっき液噴射ノズル１１６が所定のストロークで往復動するのに支障がなく、めっき液噴射ノズル１１６の動きにスムーズに追従できる長さに設定されている。なお、上記例では、シャフト１１７を往復動させるノズル移動機構として、ラック１１８とピニオン１１９の組合せを用いたが、ノズル移動機構はこれに限定されるものではなく、ラックとウォームとからなるノズル移動機構、リニアスライダからなる駆動機構等、シャフト１１７を所定のストロークで往復動できる駆動機構であればよい。
【００４６】
めっき液噴射ノズル１１６は、図７に示すように、スリット状の複数のめっき液噴出口１１６ｃを直列に配置したものに限定されるものではなく、図８に示すように、単一の長いスリット状のめっき液噴出口１１６ｄを設けた構成でもよい。なお、図８（ａ）は、単一の長いスリット状のめっき液噴出口１１６ｄを有するめっき液噴射ノズル１１６の平面図、図８（ｂ）は、単一の長いスリット状のめっき液噴出口１１６ｄを有するめっき液噴射ノズル１１６の正面図である。スリット状のめっき液噴出口１１６ｃ，１１６ｄのスリット幅寸法は、例えば０．０５〜１．０ｍｍである。前述の例では、めっき液噴射ノズル１１６の断面形状を略矩形形状としたが、これに限定されるものではなく、直立に配列されたスリット状のめっき液噴出口、または単一のスリット状のめっき液噴出口を有し、このめっき液噴出口から帯状（平板状）のめっき液を噴射できる構成であれば、断面形状は特に限定されない。
【００４７】
また、流量・圧力計１２４により検出されためっき液の流量や圧力から各めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃ，１１６ｄから噴射されるめっき液の流量や各めっき液噴射ノズル１１６内の圧力を算出し、噴射されるめっき液の流量とめっき液噴射ノズル１１６内の圧力の少なくとも一方をモニタするモニタ部（図示せず）を設けることにより、めっき液の噴射流量やめっき液噴射ノズル１１６内の圧力の少なくとも一方を常時監視して、めっき処理を最適の状態に維持調節するようにすることができる。
【００４８】
上記のように構成した成膜装置を使用して銅配線を形成する例を、図９を参照して説明する。
先ず、図９（ａ）に示すように、例えばＰＶＤ，ＣＶＤまたは湿式塗布法で、上面にＳｉＯ２等からなる絶縁膜（層間絶縁膜）２００を形成し、この絶縁膜２００の内部に、例えばＲＩＥ、ＣＤＥ、スパッタエッチングまたは湿式エッチングでトレンチやビアホール等の凹部２０２を形成し、この凹部２０２の表面を含む絶縁膜２００の上にバリア層２０４、このバリア層２０４の上に通電層としてのシード層２０６をそれぞれ形成した基板Ｗを用意する。そして、この基板Ｗをカセット内に収納してロード部４１に搬入し、同時に、空のカセットをアンロード部４２に搬入する。
【００４９】
この凹部２０２の開口部寸法、つまり直径または幅Ｓは、１μｍ以上で１００μｍ以下であり、凹部２０２のアスペクト比は１以上である。本発明は、このような形状の凹部２０２内に金属材料を高速かつ確実に埋込むのに特に有効である。
通電層（シード層）２０６は、電解めっき法や無電解めっき法のようなウェットプロセスや、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法またはＡＬＤ法のようなドライプロセスによって一般に形成されるが、この他に、加熱した基板上に有機金属蒸気を導いて熱分解させることで金属皮膜を形成する有機金属法で形成してもよい。
【００５０】
なお、この例では、配線形成前の基板Ｗをロード部４１に搬入し、配線形成後の基板Ｗをアンロード部４２から搬出するようにした例を示しているが、一つのロード・アンロード部を利用し、あるカセットから基板Ｗを搬入して配線形成処理を行った後、配線が形成された基板Ｗを同一のカセットに戻すようにしてもよい。
【００５１】
次に、基板Ｗを、第１搬送ロボット４８で、ロード部４１のカセットから一枚ずつ取出し、ロードステージ４４を経由して、第２搬送ロボット４９で電着処理ユニット４６に搬送する。この電着処理ユニット４６で、図９（ｂ）に示すように、通電層２０６の凹部２０２を除く表面に、例えばポリイミド系カチオン高分子からなる高分子絶縁膜２０８を形成する。この高分子絶縁膜２０８は、この下記の電解めっきの時にマスクとしての役割を果たすもので、電着法で高分子絶縁膜２０８を成膜することで、凹部２０２の肩部まで高分子絶縁膜２０８で被覆することができる。
【００５２】
つまり、下式のように、通電層（カソード）２０６側で水が電解して水素が発生し、通電層（カソード）２０６付近のｐＨはアルカリになる。
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ→Ｈ２＋２ＯＨ−
電着液中に分散させたポリイミドのコロイドの表面には、多数のＮ＋が存在している。このため、このＮ＋とＯＨ−が下式のように中和して、ポリイミドが通電層（カソード）２０６の表面に沈殿して付着する。
−Ｎ＋＋ＯＨ−→−ＮＯＨ
【００５３】
このように、基板Ｗの通電層２０６をカソードとすると、基板側で水素ガスの発生が起こる。その際、表面を下方に向ける、いわゆるフェースダウンで基板Ｗを保持すると、凹部２０２を除く基板Ｗの表面で発生した水素ガスは、比較的容易に基板Ｗの表面から脱離するが、基板Ｗの凹部２０２内で発生した水素ガスは、表面が下方を向いているので、凹部２０２内から容易に脱離しない。このため、凹部２０２内部に気泡が溜まり、この気泡が高分子絶縁膜２０８の電着を阻害する。これにより、凹部２０２内部を除く基板Ｗの表面並びに凹部２０２の肩口のみに、次工程の電解めっきの障害となる高分子絶縁膜２０８をより確実に形成することができる。
【００５４】
ここで、基板Ｗを回転させて電着液を攪拌しながら、通電層（シード層）２０６の表面に高分子絶縁膜２０８を成膜した時の凹部２０２の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜２０８の膜厚の時間変化と、基板Ｗを停止させた状態で電着液を攪拌することなく、通電層２０６の表面に高分子絶縁膜２０８を成膜した時の凹部２０２の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜２０８の膜厚と時間変化を調べた結果を図１０に示す。
【００５５】
この図１０から、例えば１００ｓｅｃ以内では、電着液を攪拌しながら電着処理を行うと、時間の経過とともに、特に凹部２０２の底部に成膜される高分子絶縁膜２０８の膜厚が厚くなり、このため、電着液を攪拌することなく電着処理を行う方が、凹部２０２の底部に高分子絶縁膜２０８が成膜されるのを防止する上で好ましいことが判る。これは、凹部２０２の容積が減少するに伴って、凹部２０２の底部におけるＯＨ濃度が増大するためであると考えられる。
【００５６】
電着液を攪拌することなく電着処理を行うことで、拡散律速のため、凹部２０２の内部に比べ凹部２０２以外の表面及び凹部２０２の開口端部により膜厚の厚い高分子絶縁膜２０８を成膜することができる。電着液としてポリイミドの濃度が薄いものを使用することで、凹部２０２の内部に存在するポリイミド粒子の数を減らし、また電着処理の際して印加する電流密度を上げることで、Ｈ２ガスの発生量を増やして、凹部２０２内にガスが溜まりやすくできる。このため、凹部２０２以外の表面及び凹部２０２の開口端部に高分子絶縁膜２０８を確実に成膜するためには、電着液としてポリイミドの濃度が薄いものを使用し、更に電着処理に際して印加する電流密度を上げることが好ましい。使用する電着液の濃度としては、６％以下が望ましい。この電流密度は、例えば０．０３〜０．１ｍＡ／ｃｍ２（定電流法）である。
【００５７】
電着処理が終了した後、基板Ｗを電着液から引き上げて回転させ、遠心力で基板Ｗの下面及び基板保持部１２−１の下面に付着した電着液を振り切る。しかる後、電着液を振り切った基板を、第２搬送ロボット４９で電着液洗浄ユニット４５に搬送する。この電着液洗浄ユニット４５では、表面を上向きにして基板Ｗを保持し、基板の表面（上面）に純水または有機溶剤を含む純水を供給して、基板Ｗの表面に残った電着液を除去する。次に、例えば９０℃の乾燥した空気を基板に向けて吹き付けて、基板を乾燥させる。
【００５８】
一般に、電着液と電解めっき液は、ｐＨや使用している添加剤の種類などが大いに異なる。電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄して基板の表面から除去することで、めっき液中に電着液が混入してしまうことを防止して、めっき液の組成等が変化することを防止することができる。
【００５９】
第２搬送ロボット４９は、乾燥後の基板を受け取って電解めっきユニット４７に搬送する。この電解めっきユニット４７では、基板Ｗを基板ホルダ１１４で鉛直方向に保持して下降させ、めっき槽１１１内のめっき液Ｑ中に浸漬させる。そして、基板Ｗの通電層（シード層）２０６とアノード１１５との間に所定の電圧を印加しつつ、めっき液噴射ノズル１１６のめっき液噴出口１１６ｃからめっき液を基板Ｗの表面に向けて噴出することで、図９（ｃ）に示すように、凹部２０２内に位置する通電層（シード層）２０６の表面に、銅からなる金属材料２１０を成膜して、凹部２０２内のみへの銅の埋込みを行う。そして、めっき終了後、基板Ｗの通電層２０６とアノード１１５との間への電圧の印加を停止し、基板Ｗをめっき液中から引き上げ、高速回転させてめっき液の液切りを行う。
【００６０】
このめっき時に、通電層２０６の凹部２０２を除く表面は、マスクとしての役割を果たす高分子絶縁膜２０８で被覆されており、このため、高分子絶縁膜２０８の表面に金属材料（めっき膜）２１０が成膜されることが抑制され、これによって、凹部２０２の内部にのみ金属材料２１０が成膜される。
【００６１】
このように、めっき液をめっき液噴射ノズル１１６から基板Ｗに向けて噴射することで、凹部２０２の底部まで新鮮なめっき液を供給することができる。一定の位置でめっき液を供給し続けると、凹部２０２の内部に消耗しためっき液が滞留し、かえってめっき速度が低下する。そのため、めっき液噴射ノズル１１６を移動させて、凹部２０２の内部に存在するめっき液の置換を促進することにより、めっき速度を高速に維持することができる。
【００６２】
成膜する金属材料によってめっき液を選択するが、電解めっきで比較的厚くめっき膜を成膜することになるので、めっき液は、できるだけ安価なものが好ましい。硫酸銅めっき液であれば広範囲で用いられておりコストも低い。このため、めっき液として、硫酸銅を含む硫酸銅めっき液を使用することが好ましい。
【００６３】
第２搬送ロボット４９は、電解めっきユニット４７から基板Ｗを受け取り、ロードステージ４４に搬送する。第１搬送ロボット４８は、ロードステージ４４から基板を受け取って洗浄・乾燥ユニット４３に搬送する。そして、この洗浄・乾燥ユニット４３で基板を洗浄しスピン乾燥させた後、この乾燥後の基板を第１搬送ロボット４８でアンロード部４２のカセットに搬入する。
【００６４】
この成膜装置は、電着処理ユニット４６と電解めっきユニット４７を有することにより、一連の処理を同一の装置（成膜装置）で連続して行って、生産性を高く維持することができる。更に、成膜装置に洗浄・乾燥ユニット４３をも有することで、処理後の基板を乾燥状態で取出すことができ、その後の基板の保管なども容易となる。
【００６５】
図１１は、本発明の他の実施の形態の全体構成を示す平面図である。この成膜装置は、全体が長方形をなす床上のスペースの一端側に第１の研磨ユニット８０ａと第２の研磨ユニット８０ｂが左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ半導体ウエハ等の基板Ｗを収納する基板カセット８１ａ，８１ｂを載置するロード・アンロード部８２が配置され、このロード・アンロード部８２に隣接して制御部９２が設けられている。そして、研磨ユニット８０ａ，８０ｂとロード・アンロード部８２を結ぶ線上に２台の搬送ロボット８３ａ，８３ｂが配置されている。
【００６６】
更に、搬送ラインに沿った一方側には、電着処理ユニット４６、電着液洗浄ユニット４５、熱処理ユニット８４及び電解めっきユニット４７が配置され、他方側には、膜厚検査ユニット８５、洗浄・乾燥ユニット４３、保護膜形成用の無電解めっきユニット８８、及びロールスポンジを備えた後洗浄ユニット８９が配置されている。研磨ユニット８０ａ，８０ｂの搬送ライン側には、基板Ｗを研磨ユニット８０ａ，８０ｂとの間で授受する上下動自在なプッシャ９０，９０が設けられている。
【００６７】
この成膜装置にあっては、前述と同様にして、図９（ｂ）に示すように、電着処理ユニット４６で通電層２０６の凹部２０２を除く表面に高分子絶縁膜２０８を成膜し、電着液洗浄ユニット４５で基板上に残った電着液を洗浄除去して基板Ｗを乾燥させる。そして、この基板Ｗを熱処理ユニット８４に搬送して、ここで高分子絶縁膜２０８の熱処理（アニール処理）を行う。このように、熱処理することで、高分子絶縁膜２０８を連続的な膜として通電層２０６との密着性を高め、その後に行われる電解めっきで成膜される金属材料にムラが生じないようにすることができる。
【００６８】
この熱処理後の基板Ｗを電解めっきユニット４７に搬送し、ここで前述と同様にして、図９（ｃ）に示すように、基板Ｗの凹部２０２内において、通電層２０６の表面に金属材料（めっき膜）２１０を成膜し、しかる後、基板Ｗの表面を洗浄・乾燥ユニット４３で洗浄し基板を乾燥させる。
次に、基板Ｗを膜厚検査ユニット８５に搬送し、ここで金属材料２１０の膜厚を測定し、必要に応じて、反転機で基板Ｗを反転させる。しかる後、基板Ｗを搬送ロボット８３ａ、８３ｂにより研磨ユニット８０ａまたは８０ｂのプッシャ９０上に移送する。
【００６９】
研磨ユニット８０ａまたは８０ｂでは、基板Ｗの研磨面を研磨テーブルに押圧しつつ、砥液を供給して研磨を行う。そして、例えば、基板Ｗの仕上がりを検査するモニタで終点（エンドポイント）を検知した時に、研磨を終了し、この研磨終了した基板Ｗを再度プッシャ９０上に戻し、一旦純水スプレーで洗浄する。次に、搬送ロボット８３ｂにより、基板Ｗを後洗浄ユニット８９に搬送して、例えばロールスポンジで洗浄する。これにより、図１２（ａ）Ｃに示すように、絶縁膜２００上の余分な金属材料２１０、高分子絶縁膜２０８、通電層２０６及びバリア層２０４を研磨除去して、絶縁膜２００の内部に通電層（シード層）２０６と金属材料（銅）２１０からなる配線２１２を形成する。
【００７０】
次に、この基板Ｗを無電解めっきユニット８８に搬送し、ここで、必要に応じて、例えばＰｄ触媒の付与や、露出表面の酸化膜の除去等の前処理を行った後、無電解めっき処理を施す。これによって、図１２（ｂ）に示すように、研磨後の露出した配線２１２の表面に、例えばＣｏＷＰ合金膜からなる保護膜（めっき膜）２１４を選択的に形成して配線２１２を保護する。この保護膜２１４の膜厚は、０．５〜５００ｎｍ、好ましくは１〜２００ｎｍ、更に好ましくは１０〜１００ｎｍ程度である。そして、この保護膜２１４を形成した基板Ｗを、洗浄・乾燥ユニット４３で洗浄し乾燥させた後、ロード・アンロード部８２の基板カセット８１ａまたは８１ｂに戻す。
上記の例では装置レイアウトの一例を示したが、本発明はこれに限られない。洗浄・乾燥ユニットの数を増やしてスループットを向上させるようにしてもよい。
【００７１】
なお、上記の例では、金属材料として、銅を使用した例を示しているが、この銅の他に、銅合金、銀または銀合金を使用するようにしてもよい。また、保護膜２１４として、ＣｏＷＰ合金膜を使用した例を示しているが、ＣｏＷＰ合金の他に、Ｃｏ単体やＣｏＷＢ合金、ＣｏＰ合金またはＣｏＢ等のＣｏ合金を使用してもよく、更に、Ｎｉ単体や、ＮｉＷＰ合金、ＮｉＷＢ合金、ＮｉＰ合金またはＮｉＢ合金等のＮｉ合金を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】アスペスト比が高く深さが深いビアホール（凹部）の内部に金属材料を埋込んだ時の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の成膜装置の全体配置図である。
【図３】図２に示す成膜装置に備えられている電着処理ユニットを示す断面図である。
【図４】図３のＢ部拡大図である。
【図５】図２に示す成膜装置に備えられている電解めっきユニットの概要を示す断面図である。
【図６】図５に示す電解めっきユニットのめっき槽内における基板ホルダ、アノード及びめっき液噴射ノズルを示す平面図である。
【図７】（ａ）は、めっき液噴射ノズル１１６の平面図、（ｂ）は、めっき液噴射ノズルの正面図、（ｃ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】（ａ）は、他のめっき液噴射ノズル１１６の平面図、（ｂ）は、他のめっき液噴射ノズルの正面図である。
【図９】図２に示す成膜装置を使用して銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図１０】電着液を攪拌しながら通電層の表面に高分子絶縁膜を成膜した時の凹部の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜の膜厚の時間変化と、電着液を攪拌することなく通電層の表面に高分子絶縁膜を成膜した時の凹部の底部（Bottom）及び中間部（Middle）、並びに凹部以外（Top）における高分子絶縁膜の膜厚と時間変化を調べた結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施の形態の成膜装置の平面配置図である。
【図１２】図１１に示す成膜装置で使用して銅配線を形成する例の金属材料を埋込んだ後を工程順に示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 電着処理ユニット本体
１２ 基板ホルダ
１７ 基板押え部材
２０ 電着槽
２１ 多孔板
２２ 電着液導入室
２３ 捕集樋
２４ 電着液タンク
２７ カソード接点
２８ アノード
４０ 成膜装置
４１ ロード部
４２ アンロード部
４３ 洗浄・乾燥ユニット
４４ ロードステージ
４５ 電着液洗浄ユニット
４６ 電着処理ユニット
４７ 電解めっきユニット
８０ａ，８０ｂ 研磨ユニット
８２ ロード・アンロード部
８４ 熱処理ユニット
８５ 膜厚検査ユニット
８８ 無電解めっきユニット
８９ 後洗浄ユニット
９２ 制御部
１１１ めっき槽
１１３ オーバフロー槽
１１４ 基板ホルダ
１１５ アノード
１１６ めっき液噴射ノズル
１１６ｃ，１１６ｄ めっき液噴出口
１１８ ラック
１１９ ピニオン
１２１ 流量マニホールド
１２２ 分岐管
１２３ フレキシブル管
１２４ 流量・圧力計
１２７ めっき電源
２００ 絶縁膜
２０２ 凹部（ビアホール）
２０４ バリア層
２０６ 通電層（シード層）
２０８ 高分子絶縁膜
２１０ 金属材料
２１２ 配線
２１４ 保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有し該凹部の内部を含む表面に通電層を形成した基板を用意し、
前記凹部の内部を除く前記通電層の表面に電着法で高分子絶縁膜を形成し、
前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面に電解めっきを行って前記凹部内に金属材料を埋込むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記通電層を、電解めっき法、無電解めっき法、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、及び常圧で有機金属を気化して基板に金属膜を成膜する有機金属法のいずれかで形成したことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記高分子絶縁膜の形成を、カチオン系高分子材料の電着により行うことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記カチオン系高分子材料は、ポリイミド系カチオン高分子であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面を洗浄することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記高分子絶縁膜を熱処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項７】
前記電解めっきにより前記凹部内に埋込む金属材料は、銅、銅合金、銀、または銀合金であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項８】
前記凹部の幅または直径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項９】
前記凹部のアスペクト比は、１．０以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１０】
凹部の内部を含む基板の表面に形成した通電層の前記凹部の内部を除く表面に高分子絶縁膜を電着させる電着処理ユニットと、
電着処理後の基板の表面に電解めっきを施して前記凹部内に金属材料を埋込む電解めっきユニットと、
電解めっき後の基板を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥ユニットを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
前記電着処理ユニットは、
内部に電着液を保持する電着槽と、
前記電着槽内に配置され、表面を下向きにして基板を水平に保持する上下動自在な基板ホルダと、
前記基板ホルダに設けられ該基板ホルダで保持した基板の前記通電層に接触して該通電層をカソードとするカソード接点と、
前記電着槽内の電着液中に浸漬させて水平に配置されるアノードを有することを特徴とする請求項１０記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記電解めっきユニットは、
めっき液を保持するめっき槽と、
前記めっき槽内の内部に配置された基板の表面に向けてめっき液を噴射するめっき液噴出口を有するめっき液噴射ノズルを有することを特徴とする請求項１０または１１記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記めっき液は、硫酸銅を含む硫酸銅めっき液であることを特徴とする請求項１２記載の成膜装置。
【請求項１４】
前記電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄除去する電着液洗浄ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１５】
前記通電層の表面に電着した高分子絶縁膜を熱処理する熱処理ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１】
凹部を有し該凹部の内部を含む表面に通電層を形成した基板を用意し、
前記凹部の内部を除く前記通電層の表面に電着法で高分子絶縁膜を形成し、
前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面に電解めっきを行って前記凹部内に金属材料を埋込むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記通電層を、電解めっき法、無電解めっき法、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、及び常圧で有機金属を気化して基板に金属膜を成膜する有機金属法のいずれかで形成したことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記高分子絶縁膜の形成を、カチオン系高分子材料の電着により行うことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記カチオン系高分子材料は、ポリイミド系カチオン高分子であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記高分子絶縁膜を形成した基板の表面を洗浄することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記高分子絶縁膜を熱処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項７】
前記電解めっきにより前記凹部内に埋込む金属材料は、銅、銅合金、銀、または銀合金であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項８】
前記凹部の幅または直径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項９】
前記凹部のアスペクト比は、１．０以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１０】
凹部の内部を含む基板の表面に形成した通電層の前記凹部の内部を除く表面に高分子絶縁膜を電着させる電着処理ユニットと、
電着処理後の基板の表面に電解めっきを施して前記凹部内に金属材料を埋込む電解めっきユニットと、
電解めっき後の基板を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥ユニットを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
前記電着処理ユニットは、
内部に電着液を保持する電着槽と、
前記電着槽内に配置され、表面を下向きにして基板を水平に保持する上下動自在な基板ホルダと、
前記基板ホルダに設けられ該基板ホルダで保持した基板の前記通電層に接触して該通電層をカソードとするカソード接点と、
前記電着槽内の電着液中に浸漬させて水平に配置されるアノードを有することを特徴とする請求項１０記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記電解めっきユニットは、
めっき液を保持するめっき槽と、
前記めっき槽内の内部に配置された基板の表面に向けてめっき液を噴射するめっき液噴出口を有するめっき液噴射ノズルを有することを特徴とする請求項１０または１１記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記めっき液は、硫酸銅を含む硫酸銅めっき液であることを特徴とする請求項１２記載の成膜装置。
【請求項１４】
前記電着処理後に基板の表面に残った電着液を洗浄除去する電着液洗浄ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１５】
前記通電層の表面に電着した高分子絶縁膜を熱処理する熱処理ユニットを更に有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１４９８２４（Ｐ２００７−１４９８２４Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４００８５（Ｐ２００５−３４００８５）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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