金属薄膜形成装置、金属薄膜形成方法及び無電解めっき法
【課題】被処理基板へのめっき膜の形成に当たり、被処理基板が大型のものであっても所望する領域に均一にめっき膜が形成され、まためっき液の省資源化に資する金属薄膜形成装置および金属薄膜形成方法を提供すること。
【解決手段】無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板１２の被処理面にめっき処理用の薬液からなる層を形成すべく、前記被処理基板１２の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向して配置される前記薬液のための吐出手段２６を具備する。
【解決手段】無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板１２の被処理面にめっき処理用の薬液からなる層を形成すべく、前記被処理基板１２の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向して配置される前記薬液のための吐出手段２６を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板に無電解めっき法により例えば銅または銅合金のような金属薄膜からなる配線を形成するための装置、方法及び無電解めっき法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、LSI、ULSIに代表される半導体分野においては、集積度の向上に伴う配線の微細化（線幅の縮小化）の進展や動作スピードの向上に伴い、信号遅延等の問題を解決するために、より低抵抗な配線材料や配線技術が求められている。また、液晶表示装置(LCD)に代表されるフラットパネル表示装置の分野においても、大画面化による配線長の増加や、高精細化による微細化、多機能化による周辺回路、付加機能のモノリシック化等によって、より低抵抗な配線材料や配線技術が求められている。
【０００３】
従来、低抵抗な配線材料としてはアルミニウムまたはアルミニウム系合金が多く用いられている。この理由は、アルミニウムは薄膜での抵抗率が５μΩｃｍ程度であり、微細加工も容易であるからである。
【０００４】
しかしながら、配線の微細化に伴い、アルミニウムは高温下でエレクトロマイグレーションによる配線の短絡を生じやすく、高ストレス下でストレスマイグレーションによる配線の断線を生じやすいという問題点がある。また、近年の素子特性、表示性能の向上によって、配線材料の抵抗に起因する信号遅延等の問題は、もはやアルミニウムの持つ抵抗値では解決が困難になってきている。
【０００５】
このため、アルミニウムに代わる低抵抗配線材料として、銅又は銅合金が注目されている。銅は薄膜での抵抗率が２μΩｃｍ程度とアルミニウムの半分以下であり、同一の膜厚、線幅であればアルミニウムより更に低い配線抵抗を実現できる。また、銅はアルミニウムに比較して耐マイグレーション性に優れていることから、この点についてもアルミニウムに代わる低抵抗配線材料として注目されている。
【０００６】
配線を形成するための銅薄膜の形成方法としては、古くより用いられているめっき法の他、PVD(Physical Vapor Deposition)法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法が用いられている。特に半導体装置(LSI)製造の分野では、PVD法によるシード層の形成と、このシード層を用いた電解めっき法の組合せによる銅薄膜の形成技術が広く用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、半導体装置の製造に用いられている銅薄膜の形成方法を、液晶表示装置に代表される表示装置の製造に適用しようとすると、以下のような種々の問題点を生じる。
【０００８】
第１に、大きな問題点として、製造に使用される基板寸法の違いがある。LSI等の半導体装置の製造には現状では直径300mm(約１２インチ)の円形のシリコン基板が用いられ、これが最大である。これに対して、表示装置の製造には、例えば1500mm×1200mmのような角型の大型基板が用いられている。このような大型基板に銅薄膜を形成するには、成膜装置の大型化が避けられない。
【０００９】
第２に、成膜装置の大型化に伴い、使用される成膜材料およびめっき浴の薬液使用量が増大するとともに、装置の床占有面積（フットプリント）の増大に伴うクリーンルームの床面積の増大を生じるので、トータルプロセスでみた場合にコストアップとなる。
【００１０】
第３に、LSI等の製造で用いられている電解めっき法を表示装置の大型基板の製造に適用しようとする場合、基板上に配置された配線部分の導電材料に電流を流すために基板の周辺部分から給電を行う必要があるが、給電点から基板の中心方向へ向かって距離が離れるにつれて導電経路の持つ抵抗成分が増大し、電圧降下が増大する。その結果、給電点から離れた部位では給電点近傍部位に比べてめっき処理に供される電流量が減少し、めっき付着量にばらつきが生じる。
【００１１】
図１２に従来方式の電解めっき処理装置を示す。また、図１３に給電点と被処理基板との位置関係を示す。
【００１２】
図１２に示すように、大型基板に対する従来の電解めっき処理は、めっき処理槽１００内にめっき処理溶液１０２を入れ、溶液１０２中に被処理基板１０４および対向電極１０６をそれぞれ浸漬し、被処理基板１０４と対向電極１０６との間に直流電源１０８を接続して通電する。
【００１３】
めっき処理槽１００は、大型の被処理基板１０４が装入されるために、少なくとも基板サイズよりも余裕をもった大きなサイズとする必要がある。また、被処理基板１０４が浸漬する深さが必要である。このため、処理槽１００が大型化し、このなかに導入されるめっき処理溶液１０２は多量となり、その結果、めっき処理溶液１８１の消費量が増加する。
【００１４】
また、図１３に示すように、従来の電解めっき法では、単一の給電点１１０をめっき処理溶液内に浸漬されない基板周縁部の一辺の中央に接続しているので、給電点１１０から基板１０４上の各成膜領域１０４ａ〜１０４ｆへの距離がそれぞれ異なる。このため、給電点１１０から離れた領域１０４ｂや領域１０４ａでは給電点１１０の近傍の領域１０４ｄに比べて電圧が低下し、これに起因して領域１０４ａ〜１０４ｆ間で薄膜の厚さ（膜厚）に大きなばらつきが生じる。この電圧降下による膜厚のムラは基板サイズの大型化が進むにつれて顕著になることから、めっき処理を大型基板に適用する際の阻害要因となる。
【００１５】
第４に、電解めっき法を表示装置の大型基板に適用しようとする場合に、処理槽の大型化に伴って処理槽内に薬液が滞留して劣化しやすくなるので、新鮮な薬液に入れ替える必要があるが、処理槽内の薬液を迅速に入れ替えることが難しく、また、廃液量が増加するという問題がある。
【００１６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、被処理基板へのめっき膜の形成に当たり、被処理基板が大型のものであっても所望する領域に均一にめっき膜が形成され、まためっき液の省資源化に資する金属薄膜形成装置、金属薄膜形成方法及び無電解めっき法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】
【００１７】
本発明は、無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板の被処理面にめっき処理用の薬液からなる層を形成すべく、前記被処理基板の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向して配置される前記薬液を吐出するための吐出手段を具備することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記吐出手段に前記薬液を供給するための薬液供給源と、前記被処理基板の被処理面に対して前記吐出手段を相対的に移動させるための移動手段とを具備するものとすることができる。
【００１９】
前記吐出手段が細長い吐出口を有するものとすることができる。この例において、前記吐出手段の吐出口が前記被処理基板の幅寸法より大きい長さ寸法を有するものとすることができる。前記吐出手段の吐出口はその長手方向に２以上に分割されているものとすることができる。
【００２０】
さらに、前記被処理基板の被処理面に対する前記薬液以外の薬液、洗浄液および気体の吐出のためにそれぞれ用いられる複数の他の吐出手段を有するものとすることができる。
【００２１】
前記供給源は、異なる薬液をそれぞれ貯留するための複数のタンクと、前記タンクからの薬液の供給を切り替えるための切替手段とを具備するものとすることができる。
【００２２】
また、本発明に係る金属薄膜の形成方法は、無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向するように配置された吐出手段の細長い吐出口からめっき処理用の薬液を吐出させ、前記薬液を前記吐出口に溜める工程と、前記吐出手段の吐出口に溜められた薬液を前記被処理基板の表面に接触させる工程と、前記被処理基板の表面に前記薬液を接触させる間に、前記被処理基板又は前記吐出手段を移動させ、これにより前記被処理基板の表面に前記薬液からなる層を形成する工程とを具備する。
【００２３】
前記被処理基板の表面に前記薬液の層を形成するに先立つ前処理又はその後の後処理のため、前記被処理基板の表面に向けて前記吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出し、あるいは前記被処理基板の表面に向けて前記吐出手段以外の吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出することとすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、被処理基板へのめっき膜の形成に当たり、被処理基板が大型のものであっても所望する領域に均一にめっき膜が形成され、まためっき液の省資源化に資することができる。
金属薄膜形成のために用いられる薬液は薬液を上方に吐出する吐出手段より被処理面が下方に向けて設置された被処理基板の被処理面に付着する薬液層のみが消費されることから、薬液の使用量を最小限に抑制することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、液晶表示装置等に用いられる大型基板に対しても、配線用の銅薄膜をむらなく、すなわち均一性良く形成することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、細長い吐出口を有する吐出手段を被処理基板の表面に沿って走査する間に薬液を吐出することにより、基板の大型化に対応しためっき処理が容易となる。
【００２７】
さらに、供給薬液の切替手段、または複数の吐出手段を使用することにより、被処理基板に対する異なった処理を連続して行うことが可能となり、処理工程の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る金属薄膜形成装置の実施形態である無電解めっき法による金属薄膜形成装置を説明するための斜視図である。
この金属薄膜形成装置１０は、金属薄膜、例えば無電解めっき法により配線用の銅薄膜を被処理面が下方に向けて設けられた被処理基板１２の被処理面に形成する装置である。
【００３０】
無電解めっき法により金属薄膜（本実施の形態では銅薄膜）が形成される被処理基板１２は、例えば図２に示すような構造である。すなわち、被処理基板１２は、例えば基板本体１４と、バリアメタル層１６と、シード層（本実施の形態では銅薄膜）１８と、保護膜２０とが順次積層された構造である。
基板本体１４は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）のような表示装置に用いられるガラス又はプラスチック製の基板である。この基板本体１４の被処理面上には、配線形成のための下地膜となるバリアメタル層１６が形成されている。このバリアメタル層１６上には、シード層（本実施の形態では銅薄膜）１８が積層されている。さらに、このシード層１８上には、保護膜２０が積層されている。保護膜２０は所望の配線形状を呈する複数の開口部２２を有する。
【００３１】
本実施の形態では、基板本体１４は厚さが０．７〜１．０ｍｍ、長辺が６５０ｍｍ、短辺が５５０ｍｍの矩形状の透明ガラス板からなる。また、バリアメタル層１６は、例えば窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)等の金属膜が好適に用いられる。本実施の形態ではバリアメタル層16として窒化タンタル膜を用いた。また、バリアメタル層１６と基板本体１４との密着性を高める目的で、TiやTaのような金属をバリアメタル層16と基板本体14の間に設けてもよい。
【００３２】
シード層１８上の保護膜２０は、一般的なフォトレジスト膜または酸化シリコン膜、窒化シリコン膜といった種々の絶縁膜等からなるものとすることができる。本実施の形態では、保護膜２０はフォトレジスト膜からなる。
【００３３】
前記金属薄膜としての銅薄膜は、被処理基板１２の保護膜２０の開口部２２内に露出したシード層１８に後述のめっき処理用の薬液を接触させることにより、形成される。
【００３４】
前記銅薄膜を配線層として形成するためのめっき処理用の薬液としては、無電解銅めっき用薬液を用いることができる。この無電解銅めっき用薬液は、例えば、コバルト塩（還元剤）と、エチレンジアミン（錯化剤）と、硝酸または硫酸（pH調整剤）と、２，２−ビピリジル（安定剤）と、アスコルビン酸および塩酸（添加剤）とを含む、ｐＨ６．８の液体からなる。
【００３５】
前記無電解銅めっき用薬液がシード層１８に接触すると、次の反応式で示す化学反応が生じ、シード層１８上に前記配線層となる銅薄膜が形成される。
【００３６】
【数１】
【００３７】
再び図１を参照すると、被処理基板１２が保持機構２４によって、保護膜22の開口面(被処理面)を下面とするように水平に保持され、被処理基板１２の下方に金属薄膜形成装置１０が配置されている。
【００３８】
金属薄膜形成装置１０は、被処理基板１２の表面、すなわち保護膜２０の開口部内２２に露出するシード層１８と保護膜２０とが規定する被処理基板１２の下面又は表面（被処理面）の下方にこれと間隔をおいてかつ対向して配置された、前記めっき処理用の薬液を吐出するための吐出手段２６を備える。吐出手段２６は全体に細長いブロックからなる。このブロックはその長手方向へ伸びかつ上方に向けて開放する前記全体に矩形状の吐出口（吐出ノズル）を有する細長い溝２８を備える。被処理面と吐出手段２６の吐出ノズル先端部との前記間隔は、吐出ノズルからの薬液の吐出距離以内に設定される。
【００３９】
図示の吐出手段２６の吐出ノズルの長さは、例えば被処理面の幅又は長さ方向の少なくとも一方の長さ、又は吐出ノズルからの薬液の拡散範囲に被処理面が位置するように短い長さである。
【００４０】
このブロックの細長い溝２８は、配管３０を介して、薬液供給源（タンク）に接続されている。前記薬液供給源は、前記めっき処理用の薬液が収容されたタンク３２と、このタンク３２内の薬液３６を配管３０を通して溝２８内に送り出すためのポンプ３４とからなる。タンク３２内には前記めっき処理用の薬液３６を所定の温度に保つためのヒータ(図示せず)が設置されている。
【００４１】
ポンプ３４の作動により、無電解めっき処理用の薬液３６が前記ブロックの溝２８内に溜まり、さらに薬液３６の粘性、これに働く表面張力等により、薬液３６の一部が溝２８の上方空間を規定する被処理基板１２と前記ブロックとの間に張り出す。
【００４２】
ポンプ３４の作動の間、吐出手段２６を被処理基板１２の被処理面（表面又は下面）と平行に移動（走査）させると、吐出手段２６の溝２８の上方に張り出して被処理基板１２の被処理面に接触した薬液３６が被処理基板１２の被処理面に塗布される。その結果、被処理基板１２の被処理面が薬液３６の層３８で覆われ、薬液３６は被処理基板１２のシード層１８に接触する。このシード層１８に接触する薬液３６は、通常のめっき浴のように、常に長期間空気に触れている貯液でなく、密閉された薬液タンク３２から送出される新たな薬液３６が被処理面に接触する。
【００４３】
また、被処理面を下向きに配置して処理を行うことにより、プロセス中の被処理面へのパーティクル等の付着・堆積を抑制することが可能となる。この結果として、パーティクル等の付着に起因する断線等の不具合を抑制することが可能となる。なお、吐出手段２６の吐出ノズル先端と被処理基板１２の被処理面との間の間隔の大きさは、吐出ノズルからの薬液３６の吐出距離以内に選択される。吐出ノズル先端と被処理面との間の間隔の大きさは、前記薬液３６の粘度等を考慮して、被処理基板１２の下面である被処理面の全面に接するように定める。
【００４４】
吐出手段２６は、被処理基板１２の長手方向へ伸びる二条の平行なレール（図示せず）に該レール上を滑動または転動可能に支持された適当な支持装置（図示せず）を介して、吐出手段２６の溝２８の長手方向と直交する方向へ移動可能に支持することができる。
【００４５】
好ましくは、溝２８は被処理基板１２の幅寸法より大きい長さ寸法Ｗを有する。これによれば、吐出手段２６を被処理基板１２の一端側からその他端側に向けて移動させることにより、被処理基板１２の被処理面の全部に、一時に、薬液３６の層３８を形成することができる。なお、吐出手段２６の自由な移動を保証すべく、これに連なる配管３０は比較的大きい長さ寸法を有する可撓性のホースとすることができる。
【００４６】
また、図示の例に代えて、溝２８の長さは、被処理基板１２被処理面に等しいか幅寸法より小さい長さ寸法を有するものとし、あるいは矩形以外の他の平面形状を有するものとすることも可能である。これらの例によれば、前記溝を有する吐出手段２６の溝２８の長手方向に直交して被処理基板１２を走査した後、溝２８の長手方向に平行に位置をずらして、再度走査することにより、被処理基板１２の被処理面の全面に薬液の層３８を形成または塗布することができる。また、吐出手段２６の溝２８はその長手方向に２以上に分割されたものとすることができる。
このような塗布法において、例えば1枚の被処理基板中に複数の種類の処理領域がある少量多品種生産のような場合には、被処理基板上に銅金属膜の形成が必要な部分にのみ、選択的に薬液層を形成することが可能となり、薬液３６の使用量を減少させることができると共に、金属膜の不要な部分への塗布による汚染等の影響を防ぐことが出来る。
【００４７】
さらに、前記した薬液３６の層３８の形成のために吐出手段２６を移動させる方法に代えて、吐出手段２６に対して被処理基板１２を移動可能とすることができる。
【００４８】
被処理基板１２は、前記被処理面を下方にして前記被処理基板を保持、操作する図３に示すような例えばバキュームチャック４０を有する保持機構（ハンドリング機構）２４により支持される。
被処理基板１２を仮固定するための保持機構２４は、これに被処理基板１２をその上面において真空吸着することにより保持することができる。
【００４９】
バキュームチャック４０は、図３に示すように剛性を有する全体に矩形状を呈する板状の本体４２と、本体４２に形成された格子状の溝４４と、溝４４の各交差箇所に設けられ開口する複数の吸引口４６とを備える。
【００５０】
各吸引口４６は、図４に示すように本体４２の内部に設けられた管状の連通路４８を介して排気管５０に連通している。排気管５０は真空ポンプ（図示せず）の吸込口に接続されている。これによれば、吸引口４６を被処理基板１２の上面に向けて該上面に本体４２を当て、前記真空ポンプを作動させることにより、被処理基板１２を本体４２に真空吸着することができる。バキュームチャック４０は被処理基板１２を加熱するための機構を内蔵しており、該機構によって被処理基板１２を所定の温度に保つことができる。
【００５１】
好ましくは、バキュームチャック４０をその上方から覆うカーテン型のカバー（図示せず）によりバキュームチャック４０と、被処理基板１２と、吐出手段２６とが取り囲まれ、前記カバーの内部の空気が窒素等のガスで置換される構造とされる。これにより、例えば酸素雰囲気に曝されることによって成膜特性が劣化するようなめっき処理用の薬液を選択した場合における酸素の影響を除去した処理が可能である。
【００５２】
前記したように、被処理基板１２に対する吐出手段２６の移動により、被処理基板１２の下面の全部に薬液の層３８が形成される（図５）。
【００５３】
その結果、無電解銅めっき反応により、保護膜２０の開口部２２内に露出するシード層１８上のみに銅薄膜が形成される。保護膜２０の表面には無電解銅めっき反応を開始するための触媒となる銅が存在しないことから銅薄膜は形成されない。
【００５４】
薬液の層３８が形成され、これにより前記銅薄膜が形成された後、純水等により被処理基板１２の被処理面の薬液３６の層３８を洗浄して除去する（図６）。その結果、保護膜２０の開口部２２内に形成された銅薄膜５２が露出する。
【００５５】
次に、前記フォトレジストからなる保護膜２０をレジストリムーバのような処理薬液で除去する。その結果、基板本体１４上、より詳細には被処理基板１２のシード層１８の表面に銅薄膜５２からなる配線パターンが残る（図７）。
【００５６】
続いて、この銅薄膜５２からなる配線パターンをマスクとして、配線パターンの形成領域以外のシード層１８及びバリアメタル層１６をエッチング処理により除去する（図８）。
【００５７】
銅シード層１８のエッチング処理は、例えば市販の銅エッチング薬液(メック社製：マイクロエッチング剤CF6000)を用いたウエットエッチング法により行うことができる。また、引き続くTaNからなるバリアメタル層１６の除去のためのエッチング処理は、CF4ガスを用いたドライエッチング法を用いて行うことができる。その結果、銅薄膜５２からなる配線パターンが、基板本体１４の表面上に形成される。
【００５８】
バリアメタル層１６エッチングについては、エッチング時に無電解めっき法により形成された銅配線パターン及び銅シード層１８を保護する目的で、フォトレジスト等からなる保護層を再度フォトリソグラフィー工程等により、配線パターン上に形成してエッチングを行ってもよい。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、図９を参照して第２の実施形態について説明する。前述の第1の実施形態と同一部分については、同一符号を付与し、その詳細な説明は重複するので、省略する。
【００６０】
本実施の形態は、複数の吐出手段を用いて銅配線形成プロセスのためのめっき処理に必要となる前後の処理を連続して行う事によりめっき処理工程の効率化を図る例である。
【００６１】
図９に示すように、本実施の形態に係る金属薄膜形成装置は、前処理用薬液（脱脂、酸化物除去のための有機溶剤）のための吐出手段５４、第１の洗浄液（例えば水洗用純水）のための吐出手段５６、乾燥用エアのための吐出手段５８、めっき処理用薬液のための吐出手段２６、第２の洗浄液（例えば水洗用純水）のための吐出手段６０、および乾燥用エアのための吐出手段６２を備える。
【００６２】
各吐出手段５４，５６，５８，６０および６２は、めっき処理用薬液のための吐出手段２６と同様の構造を有する。
【００６３】
本装置による銅配線形成プロセスは以下の工程によって行われる。
【００６４】
まず、第１の工程として前処理用薬液の吐出手段５４より前処理用薬液６４を吐出しながら被処理基板１２の下面（被処理面）を規定するシード層１８の一部と保護膜２０とを走査し、前処理用薬液６４による薬液層を前記被処理面上に形成する。前処理用薬液６４はこれを貯留するタンク６６からポンプ３４の作動により吐出手段５４に供給される。
【００６５】
続いて被処理基板１２の被処理面上の前処理用薬液６４の層を除去するため、第１の洗浄液のための吐出手段５６から洗浄液６８を前記被処理面に吐出しながらこれを走査する。洗浄液６８はこれを貯留するタンク７０からポンプ３４の作動により吐出手段５４に供給される。
【００６６】
次いで、乾燥用エアのための吐出手段５８を前記被処理面に温風を吐出しながらこれを走査する。これにより、前記被処理面に残っている洗浄液６８を除去、乾燥し、銅めっき処理のための前処理工程を終了する。
【００６７】
次に、めっき処理用薬液のための吐出手段２６を前記被処理面に向けてこれを走査し、前記被処理面に無電解めっき用薬液３６の層を形成する。これにより、第１の実施形態におけると同様に前記被処理面上（より正確にはシード層１８上）に銅薄膜からなる配線層を形成する。
【００６８】
前記銅薄膜を形成した後、後処理を行うべく、第２の水洗用純水７２のための吐出手段６０を前記被処理面に向けてこれを走査し、次いで乾燥用エアのための吐出手段６２を前記被処理面に向けてこれを走査する。これにより、前記被処理面に形成されためっき処理薬液を水洗し、前記被処理面を乾燥する。
【００６９】
なお、例えば洗浄液用吐出手段５６と乾燥用エア用吐出手段５８とを別体のものとする図示の例に代えて、洗浄液と温風とを別々に吐出する２つの吐出口を有する一体型の吐出手段とし、これを前記被処理面に走査するようにしてもよい。
【００７０】
また、各吐出手段はそれぞれの処理毎に被処理基板１２を走査するのではなく、適宜、時間間隔を設けて同時に走査するようにしてもよい。
【００７１】
各吐出手段５４，５６，５８，６０および６２は、めっき処理用薬液のための吐出手段２６の前記支持装置を利用して、吐出手段２６と同様に被処理基板１２の一端から他端まで移動させることができる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
第３の実施形態では、前記第１の実施形態におけると同様に同一の吐出手段２６を用いて複数の薬液を切り替えることにより、被処理基板１２に対する処理を行う。
【００７３】
図１０および図１１を参照すると、前記第１の実施形態におけると同様の吐出手段２６と、配管３０を介して吐出手段２６に接続され、また互いに接続されたポンプ３４およびめっき処理用薬液が収容された薬液タンク（第１の薬液タンク）３２とが設置されている。配管３０には、吐出手段２６と第1の薬液タンクとの接続を開閉するためのバルブのような切り替え手段７６が取り付けられている。
【００７４】
この実施形態においては、さらに、配管７８を介して吐出手段２６に接続され、また互いに接続された他のポンプ３４および他の薬液が収容された薬液タンク（第２の薬液タンク）８０が設置されている。配管７８は、バルブのような切り替え手段８２を介して、配管３０に接続されている。
【００７５】
この実施の態様によれば、まず、切り替え手段７６を開きかつ切り替え手段８２を閉じた状態にした後、第１の薬液タンク３２からポンプ３４の作動により吐出手段２６にめっき処理薬液３６を供給し、被処理基板１２の下面となる被処理面に第１の薬液層３８を形成する。これにより前記第１の実施の形態におけると同様に被処理基板１２の銅シード層１８上に銅薄膜が形成される。
【００７６】
次に、切り替え手段７６を閉じかつ切り替え手段８２を開いて、吐出手段２６に供給される薬液の経路を第２の薬液タンク８０に切り替える。次いで、ポンプ３４を作動させることにより、第２の薬液タンク８０から洗浄用薬液を吐出手段２６に供給し、同様に前記被処理面に対して吐出手段２６を走査することにより、前記被処理基板面の洗浄を行う。この時、吐出手段２６の走査方向はめっき処理薬液３６による走査時と同じ方向および逆方向のどちらでもよい。
【００７７】
このように、吐出手段２６に供給される薬液を順次切り替えることにより、同一の装置内で複数の薬液処理を行うことができる。
【００７８】
本発明は、液晶表示装置に代表される大型のフラットパネル表示装置の分野において、大画面化による配線長の増加や高精細化による微細化、多機能化による周辺回路、付加機能のモノリシック化等に対応する銅配線の形成に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図２】金属薄膜形成装置による処理に供される被処理基板を示す断面図である。
【図３】被処理基板を吸引保持するためのバキュームチャックを示す平面図である。
【図４】バキュームチャックの側面図である。
【図５】めっき処理用薬液の層が形成された状態における被処理基板の断面図である。
【図６】めっき処理用薬液の層が除去された状態における被処理基板の断面図である。
【図７】保護層が除去された状態における被処理基板の断面図である。
【図８】金属薄膜が形成された被処理基板の逆様にした状態における断面図である。
【図９】第２の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図１０】第３の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図１１】第３の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図１２】従来のめっき装置の概要図である。
【図１３】従来における電解めっき時の給電点から被処理基板内の各薄膜形成部までの距離との関係を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 金属薄膜形成装置
１２ 被処理基板
２６ 吐出手段
２８ 溝
３６ めっき処理用の薬液
３８ めっき処理用薬液からなる層
５２ 銅薄膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板に無電解めっき法により例えば銅または銅合金のような金属薄膜からなる配線を形成するための装置、方法及び無電解めっき法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、LSI、ULSIに代表される半導体分野においては、集積度の向上に伴う配線の微細化（線幅の縮小化）の進展や動作スピードの向上に伴い、信号遅延等の問題を解決するために、より低抵抗な配線材料や配線技術が求められている。また、液晶表示装置(LCD)に代表されるフラットパネル表示装置の分野においても、大画面化による配線長の増加や、高精細化による微細化、多機能化による周辺回路、付加機能のモノリシック化等によって、より低抵抗な配線材料や配線技術が求められている。
【０００３】
従来、低抵抗な配線材料としてはアルミニウムまたはアルミニウム系合金が多く用いられている。この理由は、アルミニウムは薄膜での抵抗率が５μΩｃｍ程度であり、微細加工も容易であるからである。
【０００４】
しかしながら、配線の微細化に伴い、アルミニウムは高温下でエレクトロマイグレーションによる配線の短絡を生じやすく、高ストレス下でストレスマイグレーションによる配線の断線を生じやすいという問題点がある。また、近年の素子特性、表示性能の向上によって、配線材料の抵抗に起因する信号遅延等の問題は、もはやアルミニウムの持つ抵抗値では解決が困難になってきている。
【０００５】
このため、アルミニウムに代わる低抵抗配線材料として、銅又は銅合金が注目されている。銅は薄膜での抵抗率が２μΩｃｍ程度とアルミニウムの半分以下であり、同一の膜厚、線幅であればアルミニウムより更に低い配線抵抗を実現できる。また、銅はアルミニウムに比較して耐マイグレーション性に優れていることから、この点についてもアルミニウムに代わる低抵抗配線材料として注目されている。
【０００６】
配線を形成するための銅薄膜の形成方法としては、古くより用いられているめっき法の他、PVD(Physical Vapor Deposition)法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法が用いられている。特に半導体装置(LSI)製造の分野では、PVD法によるシード層の形成と、このシード層を用いた電解めっき法の組合せによる銅薄膜の形成技術が広く用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、半導体装置の製造に用いられている銅薄膜の形成方法を、液晶表示装置に代表される表示装置の製造に適用しようとすると、以下のような種々の問題点を生じる。
【０００８】
第１に、大きな問題点として、製造に使用される基板寸法の違いがある。LSI等の半導体装置の製造には現状では直径300mm(約１２インチ)の円形のシリコン基板が用いられ、これが最大である。これに対して、表示装置の製造には、例えば1500mm×1200mmのような角型の大型基板が用いられている。このような大型基板に銅薄膜を形成するには、成膜装置の大型化が避けられない。
【０００９】
第２に、成膜装置の大型化に伴い、使用される成膜材料およびめっき浴の薬液使用量が増大するとともに、装置の床占有面積（フットプリント）の増大に伴うクリーンルームの床面積の増大を生じるので、トータルプロセスでみた場合にコストアップとなる。
【００１０】
第３に、LSI等の製造で用いられている電解めっき法を表示装置の大型基板の製造に適用しようとする場合、基板上に配置された配線部分の導電材料に電流を流すために基板の周辺部分から給電を行う必要があるが、給電点から基板の中心方向へ向かって距離が離れるにつれて導電経路の持つ抵抗成分が増大し、電圧降下が増大する。その結果、給電点から離れた部位では給電点近傍部位に比べてめっき処理に供される電流量が減少し、めっき付着量にばらつきが生じる。
【００１１】
図１２に従来方式の電解めっき処理装置を示す。また、図１３に給電点と被処理基板との位置関係を示す。
【００１２】
図１２に示すように、大型基板に対する従来の電解めっき処理は、めっき処理槽１００内にめっき処理溶液１０２を入れ、溶液１０２中に被処理基板１０４および対向電極１０６をそれぞれ浸漬し、被処理基板１０４と対向電極１０６との間に直流電源１０８を接続して通電する。
【００１３】
めっき処理槽１００は、大型の被処理基板１０４が装入されるために、少なくとも基板サイズよりも余裕をもった大きなサイズとする必要がある。また、被処理基板１０４が浸漬する深さが必要である。このため、処理槽１００が大型化し、このなかに導入されるめっき処理溶液１０２は多量となり、その結果、めっき処理溶液１８１の消費量が増加する。
【００１４】
また、図１３に示すように、従来の電解めっき法では、単一の給電点１１０をめっき処理溶液内に浸漬されない基板周縁部の一辺の中央に接続しているので、給電点１１０から基板１０４上の各成膜領域１０４ａ〜１０４ｆへの距離がそれぞれ異なる。このため、給電点１１０から離れた領域１０４ｂや領域１０４ａでは給電点１１０の近傍の領域１０４ｄに比べて電圧が低下し、これに起因して領域１０４ａ〜１０４ｆ間で薄膜の厚さ（膜厚）に大きなばらつきが生じる。この電圧降下による膜厚のムラは基板サイズの大型化が進むにつれて顕著になることから、めっき処理を大型基板に適用する際の阻害要因となる。
【００１５】
第４に、電解めっき法を表示装置の大型基板に適用しようとする場合に、処理槽の大型化に伴って処理槽内に薬液が滞留して劣化しやすくなるので、新鮮な薬液に入れ替える必要があるが、処理槽内の薬液を迅速に入れ替えることが難しく、また、廃液量が増加するという問題がある。
【００１６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、被処理基板へのめっき膜の形成に当たり、被処理基板が大型のものであっても所望する領域に均一にめっき膜が形成され、まためっき液の省資源化に資する金属薄膜形成装置、金属薄膜形成方法及び無電解めっき法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】
【００１７】
本発明は、無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板の被処理面にめっき処理用の薬液からなる層を形成すべく、前記被処理基板の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向して配置される前記薬液を吐出するための吐出手段を具備することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記吐出手段に前記薬液を供給するための薬液供給源と、前記被処理基板の被処理面に対して前記吐出手段を相対的に移動させるための移動手段とを具備するものとすることができる。
【００１９】
前記吐出手段が細長い吐出口を有するものとすることができる。この例において、前記吐出手段の吐出口が前記被処理基板の幅寸法より大きい長さ寸法を有するものとすることができる。前記吐出手段の吐出口はその長手方向に２以上に分割されているものとすることができる。
【００２０】
さらに、前記被処理基板の被処理面に対する前記薬液以外の薬液、洗浄液および気体の吐出のためにそれぞれ用いられる複数の他の吐出手段を有するものとすることができる。
【００２１】
前記供給源は、異なる薬液をそれぞれ貯留するための複数のタンクと、前記タンクからの薬液の供給を切り替えるための切替手段とを具備するものとすることができる。
【００２２】
また、本発明に係る金属薄膜の形成方法は、無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向するように配置された吐出手段の細長い吐出口からめっき処理用の薬液を吐出させ、前記薬液を前記吐出口に溜める工程と、前記吐出手段の吐出口に溜められた薬液を前記被処理基板の表面に接触させる工程と、前記被処理基板の表面に前記薬液を接触させる間に、前記被処理基板又は前記吐出手段を移動させ、これにより前記被処理基板の表面に前記薬液からなる層を形成する工程とを具備する。
【００２３】
前記被処理基板の表面に前記薬液の層を形成するに先立つ前処理又はその後の後処理のため、前記被処理基板の表面に向けて前記吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出し、あるいは前記被処理基板の表面に向けて前記吐出手段以外の吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出することとすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、被処理基板へのめっき膜の形成に当たり、被処理基板が大型のものであっても所望する領域に均一にめっき膜が形成され、まためっき液の省資源化に資することができる。
金属薄膜形成のために用いられる薬液は薬液を上方に吐出する吐出手段より被処理面が下方に向けて設置された被処理基板の被処理面に付着する薬液層のみが消費されることから、薬液の使用量を最小限に抑制することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、液晶表示装置等に用いられる大型基板に対しても、配線用の銅薄膜をむらなく、すなわち均一性良く形成することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、細長い吐出口を有する吐出手段を被処理基板の表面に沿って走査する間に薬液を吐出することにより、基板の大型化に対応しためっき処理が容易となる。
【００２７】
さらに、供給薬液の切替手段、または複数の吐出手段を使用することにより、被処理基板に対する異なった処理を連続して行うことが可能となり、処理工程の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る金属薄膜形成装置の実施形態である無電解めっき法による金属薄膜形成装置を説明するための斜視図である。
この金属薄膜形成装置１０は、金属薄膜、例えば無電解めっき法により配線用の銅薄膜を被処理面が下方に向けて設けられた被処理基板１２の被処理面に形成する装置である。
【００３０】
無電解めっき法により金属薄膜（本実施の形態では銅薄膜）が形成される被処理基板１２は、例えば図２に示すような構造である。すなわち、被処理基板１２は、例えば基板本体１４と、バリアメタル層１６と、シード層（本実施の形態では銅薄膜）１８と、保護膜２０とが順次積層された構造である。
基板本体１４は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）のような表示装置に用いられるガラス又はプラスチック製の基板である。この基板本体１４の被処理面上には、配線形成のための下地膜となるバリアメタル層１６が形成されている。このバリアメタル層１６上には、シード層（本実施の形態では銅薄膜）１８が積層されている。さらに、このシード層１８上には、保護膜２０が積層されている。保護膜２０は所望の配線形状を呈する複数の開口部２２を有する。
【００３１】
本実施の形態では、基板本体１４は厚さが０．７〜１．０ｍｍ、長辺が６５０ｍｍ、短辺が５５０ｍｍの矩形状の透明ガラス板からなる。また、バリアメタル層１６は、例えば窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)等の金属膜が好適に用いられる。本実施の形態ではバリアメタル層16として窒化タンタル膜を用いた。また、バリアメタル層１６と基板本体１４との密着性を高める目的で、TiやTaのような金属をバリアメタル層16と基板本体14の間に設けてもよい。
【００３２】
シード層１８上の保護膜２０は、一般的なフォトレジスト膜または酸化シリコン膜、窒化シリコン膜といった種々の絶縁膜等からなるものとすることができる。本実施の形態では、保護膜２０はフォトレジスト膜からなる。
【００３３】
前記金属薄膜としての銅薄膜は、被処理基板１２の保護膜２０の開口部２２内に露出したシード層１８に後述のめっき処理用の薬液を接触させることにより、形成される。
【００３４】
前記銅薄膜を配線層として形成するためのめっき処理用の薬液としては、無電解銅めっき用薬液を用いることができる。この無電解銅めっき用薬液は、例えば、コバルト塩（還元剤）と、エチレンジアミン（錯化剤）と、硝酸または硫酸（pH調整剤）と、２，２−ビピリジル（安定剤）と、アスコルビン酸および塩酸（添加剤）とを含む、ｐＨ６．８の液体からなる。
【００３５】
前記無電解銅めっき用薬液がシード層１８に接触すると、次の反応式で示す化学反応が生じ、シード層１８上に前記配線層となる銅薄膜が形成される。
【００３６】
【数１】
【００３７】
再び図１を参照すると、被処理基板１２が保持機構２４によって、保護膜22の開口面(被処理面)を下面とするように水平に保持され、被処理基板１２の下方に金属薄膜形成装置１０が配置されている。
【００３８】
金属薄膜形成装置１０は、被処理基板１２の表面、すなわち保護膜２０の開口部内２２に露出するシード層１８と保護膜２０とが規定する被処理基板１２の下面又は表面（被処理面）の下方にこれと間隔をおいてかつ対向して配置された、前記めっき処理用の薬液を吐出するための吐出手段２６を備える。吐出手段２６は全体に細長いブロックからなる。このブロックはその長手方向へ伸びかつ上方に向けて開放する前記全体に矩形状の吐出口（吐出ノズル）を有する細長い溝２８を備える。被処理面と吐出手段２６の吐出ノズル先端部との前記間隔は、吐出ノズルからの薬液の吐出距離以内に設定される。
【００３９】
図示の吐出手段２６の吐出ノズルの長さは、例えば被処理面の幅又は長さ方向の少なくとも一方の長さ、又は吐出ノズルからの薬液の拡散範囲に被処理面が位置するように短い長さである。
【００４０】
このブロックの細長い溝２８は、配管３０を介して、薬液供給源（タンク）に接続されている。前記薬液供給源は、前記めっき処理用の薬液が収容されたタンク３２と、このタンク３２内の薬液３６を配管３０を通して溝２８内に送り出すためのポンプ３４とからなる。タンク３２内には前記めっき処理用の薬液３６を所定の温度に保つためのヒータ(図示せず)が設置されている。
【００４１】
ポンプ３４の作動により、無電解めっき処理用の薬液３６が前記ブロックの溝２８内に溜まり、さらに薬液３６の粘性、これに働く表面張力等により、薬液３６の一部が溝２８の上方空間を規定する被処理基板１２と前記ブロックとの間に張り出す。
【００４２】
ポンプ３４の作動の間、吐出手段２６を被処理基板１２の被処理面（表面又は下面）と平行に移動（走査）させると、吐出手段２６の溝２８の上方に張り出して被処理基板１２の被処理面に接触した薬液３６が被処理基板１２の被処理面に塗布される。その結果、被処理基板１２の被処理面が薬液３６の層３８で覆われ、薬液３６は被処理基板１２のシード層１８に接触する。このシード層１８に接触する薬液３６は、通常のめっき浴のように、常に長期間空気に触れている貯液でなく、密閉された薬液タンク３２から送出される新たな薬液３６が被処理面に接触する。
【００４３】
また、被処理面を下向きに配置して処理を行うことにより、プロセス中の被処理面へのパーティクル等の付着・堆積を抑制することが可能となる。この結果として、パーティクル等の付着に起因する断線等の不具合を抑制することが可能となる。なお、吐出手段２６の吐出ノズル先端と被処理基板１２の被処理面との間の間隔の大きさは、吐出ノズルからの薬液３６の吐出距離以内に選択される。吐出ノズル先端と被処理面との間の間隔の大きさは、前記薬液３６の粘度等を考慮して、被処理基板１２の下面である被処理面の全面に接するように定める。
【００４４】
吐出手段２６は、被処理基板１２の長手方向へ伸びる二条の平行なレール（図示せず）に該レール上を滑動または転動可能に支持された適当な支持装置（図示せず）を介して、吐出手段２６の溝２８の長手方向と直交する方向へ移動可能に支持することができる。
【００４５】
好ましくは、溝２８は被処理基板１２の幅寸法より大きい長さ寸法Ｗを有する。これによれば、吐出手段２６を被処理基板１２の一端側からその他端側に向けて移動させることにより、被処理基板１２の被処理面の全部に、一時に、薬液３６の層３８を形成することができる。なお、吐出手段２６の自由な移動を保証すべく、これに連なる配管３０は比較的大きい長さ寸法を有する可撓性のホースとすることができる。
【００４６】
また、図示の例に代えて、溝２８の長さは、被処理基板１２被処理面に等しいか幅寸法より小さい長さ寸法を有するものとし、あるいは矩形以外の他の平面形状を有するものとすることも可能である。これらの例によれば、前記溝を有する吐出手段２６の溝２８の長手方向に直交して被処理基板１２を走査した後、溝２８の長手方向に平行に位置をずらして、再度走査することにより、被処理基板１２の被処理面の全面に薬液の層３８を形成または塗布することができる。また、吐出手段２６の溝２８はその長手方向に２以上に分割されたものとすることができる。
このような塗布法において、例えば1枚の被処理基板中に複数の種類の処理領域がある少量多品種生産のような場合には、被処理基板上に銅金属膜の形成が必要な部分にのみ、選択的に薬液層を形成することが可能となり、薬液３６の使用量を減少させることができると共に、金属膜の不要な部分への塗布による汚染等の影響を防ぐことが出来る。
【００４７】
さらに、前記した薬液３６の層３８の形成のために吐出手段２６を移動させる方法に代えて、吐出手段２６に対して被処理基板１２を移動可能とすることができる。
【００４８】
被処理基板１２は、前記被処理面を下方にして前記被処理基板を保持、操作する図３に示すような例えばバキュームチャック４０を有する保持機構（ハンドリング機構）２４により支持される。
被処理基板１２を仮固定するための保持機構２４は、これに被処理基板１２をその上面において真空吸着することにより保持することができる。
【００４９】
バキュームチャック４０は、図３に示すように剛性を有する全体に矩形状を呈する板状の本体４２と、本体４２に形成された格子状の溝４４と、溝４４の各交差箇所に設けられ開口する複数の吸引口４６とを備える。
【００５０】
各吸引口４６は、図４に示すように本体４２の内部に設けられた管状の連通路４８を介して排気管５０に連通している。排気管５０は真空ポンプ（図示せず）の吸込口に接続されている。これによれば、吸引口４６を被処理基板１２の上面に向けて該上面に本体４２を当て、前記真空ポンプを作動させることにより、被処理基板１２を本体４２に真空吸着することができる。バキュームチャック４０は被処理基板１２を加熱するための機構を内蔵しており、該機構によって被処理基板１２を所定の温度に保つことができる。
【００５１】
好ましくは、バキュームチャック４０をその上方から覆うカーテン型のカバー（図示せず）によりバキュームチャック４０と、被処理基板１２と、吐出手段２６とが取り囲まれ、前記カバーの内部の空気が窒素等のガスで置換される構造とされる。これにより、例えば酸素雰囲気に曝されることによって成膜特性が劣化するようなめっき処理用の薬液を選択した場合における酸素の影響を除去した処理が可能である。
【００５２】
前記したように、被処理基板１２に対する吐出手段２６の移動により、被処理基板１２の下面の全部に薬液の層３８が形成される（図５）。
【００５３】
その結果、無電解銅めっき反応により、保護膜２０の開口部２２内に露出するシード層１８上のみに銅薄膜が形成される。保護膜２０の表面には無電解銅めっき反応を開始するための触媒となる銅が存在しないことから銅薄膜は形成されない。
【００５４】
薬液の層３８が形成され、これにより前記銅薄膜が形成された後、純水等により被処理基板１２の被処理面の薬液３６の層３８を洗浄して除去する（図６）。その結果、保護膜２０の開口部２２内に形成された銅薄膜５２が露出する。
【００５５】
次に、前記フォトレジストからなる保護膜２０をレジストリムーバのような処理薬液で除去する。その結果、基板本体１４上、より詳細には被処理基板１２のシード層１８の表面に銅薄膜５２からなる配線パターンが残る（図７）。
【００５６】
続いて、この銅薄膜５２からなる配線パターンをマスクとして、配線パターンの形成領域以外のシード層１８及びバリアメタル層１６をエッチング処理により除去する（図８）。
【００５７】
銅シード層１８のエッチング処理は、例えば市販の銅エッチング薬液(メック社製：マイクロエッチング剤CF6000)を用いたウエットエッチング法により行うことができる。また、引き続くTaNからなるバリアメタル層１６の除去のためのエッチング処理は、CF4ガスを用いたドライエッチング法を用いて行うことができる。その結果、銅薄膜５２からなる配線パターンが、基板本体１４の表面上に形成される。
【００５８】
バリアメタル層１６エッチングについては、エッチング時に無電解めっき法により形成された銅配線パターン及び銅シード層１８を保護する目的で、フォトレジスト等からなる保護層を再度フォトリソグラフィー工程等により、配線パターン上に形成してエッチングを行ってもよい。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、図９を参照して第２の実施形態について説明する。前述の第1の実施形態と同一部分については、同一符号を付与し、その詳細な説明は重複するので、省略する。
【００６０】
本実施の形態は、複数の吐出手段を用いて銅配線形成プロセスのためのめっき処理に必要となる前後の処理を連続して行う事によりめっき処理工程の効率化を図る例である。
【００６１】
図９に示すように、本実施の形態に係る金属薄膜形成装置は、前処理用薬液（脱脂、酸化物除去のための有機溶剤）のための吐出手段５４、第１の洗浄液（例えば水洗用純水）のための吐出手段５６、乾燥用エアのための吐出手段５８、めっき処理用薬液のための吐出手段２６、第２の洗浄液（例えば水洗用純水）のための吐出手段６０、および乾燥用エアのための吐出手段６２を備える。
【００６２】
各吐出手段５４，５６，５８，６０および６２は、めっき処理用薬液のための吐出手段２６と同様の構造を有する。
【００６３】
本装置による銅配線形成プロセスは以下の工程によって行われる。
【００６４】
まず、第１の工程として前処理用薬液の吐出手段５４より前処理用薬液６４を吐出しながら被処理基板１２の下面（被処理面）を規定するシード層１８の一部と保護膜２０とを走査し、前処理用薬液６４による薬液層を前記被処理面上に形成する。前処理用薬液６４はこれを貯留するタンク６６からポンプ３４の作動により吐出手段５４に供給される。
【００６５】
続いて被処理基板１２の被処理面上の前処理用薬液６４の層を除去するため、第１の洗浄液のための吐出手段５６から洗浄液６８を前記被処理面に吐出しながらこれを走査する。洗浄液６８はこれを貯留するタンク７０からポンプ３４の作動により吐出手段５４に供給される。
【００６６】
次いで、乾燥用エアのための吐出手段５８を前記被処理面に温風を吐出しながらこれを走査する。これにより、前記被処理面に残っている洗浄液６８を除去、乾燥し、銅めっき処理のための前処理工程を終了する。
【００６７】
次に、めっき処理用薬液のための吐出手段２６を前記被処理面に向けてこれを走査し、前記被処理面に無電解めっき用薬液３６の層を形成する。これにより、第１の実施形態におけると同様に前記被処理面上（より正確にはシード層１８上）に銅薄膜からなる配線層を形成する。
【００６８】
前記銅薄膜を形成した後、後処理を行うべく、第２の水洗用純水７２のための吐出手段６０を前記被処理面に向けてこれを走査し、次いで乾燥用エアのための吐出手段６２を前記被処理面に向けてこれを走査する。これにより、前記被処理面に形成されためっき処理薬液を水洗し、前記被処理面を乾燥する。
【００６９】
なお、例えば洗浄液用吐出手段５６と乾燥用エア用吐出手段５８とを別体のものとする図示の例に代えて、洗浄液と温風とを別々に吐出する２つの吐出口を有する一体型の吐出手段とし、これを前記被処理面に走査するようにしてもよい。
【００７０】
また、各吐出手段はそれぞれの処理毎に被処理基板１２を走査するのではなく、適宜、時間間隔を設けて同時に走査するようにしてもよい。
【００７１】
各吐出手段５４，５６，５８，６０および６２は、めっき処理用薬液のための吐出手段２６の前記支持装置を利用して、吐出手段２６と同様に被処理基板１２の一端から他端まで移動させることができる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
第３の実施形態では、前記第１の実施形態におけると同様に同一の吐出手段２６を用いて複数の薬液を切り替えることにより、被処理基板１２に対する処理を行う。
【００７３】
図１０および図１１を参照すると、前記第１の実施形態におけると同様の吐出手段２６と、配管３０を介して吐出手段２６に接続され、また互いに接続されたポンプ３４およびめっき処理用薬液が収容された薬液タンク（第１の薬液タンク）３２とが設置されている。配管３０には、吐出手段２６と第1の薬液タンクとの接続を開閉するためのバルブのような切り替え手段７６が取り付けられている。
【００７４】
この実施形態においては、さらに、配管７８を介して吐出手段２６に接続され、また互いに接続された他のポンプ３４および他の薬液が収容された薬液タンク（第２の薬液タンク）８０が設置されている。配管７８は、バルブのような切り替え手段８２を介して、配管３０に接続されている。
【００７５】
この実施の態様によれば、まず、切り替え手段７６を開きかつ切り替え手段８２を閉じた状態にした後、第１の薬液タンク３２からポンプ３４の作動により吐出手段２６にめっき処理薬液３６を供給し、被処理基板１２の下面となる被処理面に第１の薬液層３８を形成する。これにより前記第１の実施の形態におけると同様に被処理基板１２の銅シード層１８上に銅薄膜が形成される。
【００７６】
次に、切り替え手段７６を閉じかつ切り替え手段８２を開いて、吐出手段２６に供給される薬液の経路を第２の薬液タンク８０に切り替える。次いで、ポンプ３４を作動させることにより、第２の薬液タンク８０から洗浄用薬液を吐出手段２６に供給し、同様に前記被処理面に対して吐出手段２６を走査することにより、前記被処理基板面の洗浄を行う。この時、吐出手段２６の走査方向はめっき処理薬液３６による走査時と同じ方向および逆方向のどちらでもよい。
【００７７】
このように、吐出手段２６に供給される薬液を順次切り替えることにより、同一の装置内で複数の薬液処理を行うことができる。
【００７８】
本発明は、液晶表示装置に代表される大型のフラットパネル表示装置の分野において、大画面化による配線長の増加や高精細化による微細化、多機能化による周辺回路、付加機能のモノリシック化等に対応する銅配線の形成に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図２】金属薄膜形成装置による処理に供される被処理基板を示す断面図である。
【図３】被処理基板を吸引保持するためのバキュームチャックを示す平面図である。
【図４】バキュームチャックの側面図である。
【図５】めっき処理用薬液の層が形成された状態における被処理基板の断面図である。
【図６】めっき処理用薬液の層が除去された状態における被処理基板の断面図である。
【図７】保護層が除去された状態における被処理基板の断面図である。
【図８】金属薄膜が形成された被処理基板の逆様にした状態における断面図である。
【図９】第２の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図１０】第３の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図１１】第３の実施の態様に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。
【図１２】従来のめっき装置の概要図である。
【図１３】従来における電解めっき時の給電点から被処理基板内の各薄膜形成部までの距離との関係を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 金属薄膜形成装置
１２ 被処理基板
２６ 吐出手段
２８ 溝
３６ めっき処理用の薬液
３８ めっき処理用薬液からなる層
５２ 銅薄膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板の処理面にめっき処理用の薬液からなる層を形成する金属薄膜形成装置であって前記被処理面を下方にして前記被処理基板を保持・操作するための保持機構と、前記被処理面と間隔をおいてかつ対向して配置される前記薬液を上方に吐出するための吐出手段とを具備することを特徴とする、金属薄膜形成装置。
【請求項２】
前記吐出手段に前記薬液を供給するための薬液供給源と、
前記被処理基板の被処理面に対して前記吐出手段を相対的に移動させるための移動手段とを具備することを特徴とする、請求項１に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項３】
前記吐出手段は、細長い吐出口を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項４】
前記被処理基板は幅寸法を有し、前記吐出手段の吐出口は前記被処理基板の幅寸法より大きい長さ寸法を有することを特徴とする、請求項３に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項５】
前記吐出手段の吐出口はその長手方向に２以上に分割されていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項６】
前記被処理基板の被処理面に対する前記薬液以外の薬液、洗浄液および気体の吐出のためにそれぞれ用いられる他の複数の吐出手段を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか1項に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項７】
前記供給源は、
異なる薬液をそれぞれ貯留するための複数のタンクと、
前記タンクからの薬液の供給を切り替えるための切替手段とを具備することを特徴とする、請求項２に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項８】
前記被処理基板の被処理面と、この被処理面の下方に設けられる吐出手段の吐出口と間隔が、接触することなく無電解めっき用薬液の吐出距離以内となるように前記被処理基板および前記吐出手段の吐出口位置を位置合せする位置合せ機構を設けてなることを特徴とする、請求項１に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項９】
前記被処理基板の被処理面と、この被処理面の下方に設けられる吐出手段の吐出口と間隔が、接触することなく無電解めっき用薬液の吐出距離以内となるように前記吐出手段に薬液の吐出力を制御する吐出力制御機構を設けてなることを特徴とする、請求項１に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項１０】
無電解めっき法により金属膜が形成される被処理基板の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向するように配置された吐出手段の細長い吐出口からめっき処理用の薬液を吐出させ、前記薬液を前記吐出口に溜める工程と、
前記吐出手段の吐出口に溜められた薬液を前記被処理基板の表面に接触させる工程と、
前記被処理基板の被処理面に前記薬液を接触させる間に、前記被処理基板又は前記吐出手段を移動させ、これにより前記被処理基板の被処理面に前記薬液からなる層を形成する工程とを具備することを特徴とする、金属薄膜形成方法。
【請求項１１】
前記被処理基板の被処理面に前記薬液層を形成するに先立つ前処理又はその後の後処理のため、前記被処理基板の被処理面に向けて前記吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出することを特徴とする、請求項９に記載の金属薄膜形成方法。
【請求項１２】
前記被処理基板の被処理面に前記薬液層を形成するに先立つ前処理又はその後の後処理のため、前記被処理基板の被処理面に向けて前記吐出手段以外の吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出することを特徴とする、請求項９に記載の金属薄膜形成方法。
【請求項１３】
被処理基板の被処理面を下方に向けて設ける工程と、
前記被処理面に塗布するための薬液を吐出する吐出ノズルと前記被処理面との距離を薬液の吐出距離以内に設定する工程と、
前記吐出ノズルから薬液を吐出させた状態で前記吐出ノズルと前記被処理面とを相対的に移動させる工程と
を具備してなることを特徴とする、金属薄膜形成方法。
【請求項１４】
無電解めっき液を上方に吐出するように設けられた吐出手段の吐出口の上方でかつ吐出距離以内に被処理基板のめっき被処理面を位置合せして設ける工程と、
前記被処理基板および前記吐出手段を相対的に移動させると共に前記吐出口から無電解めっき用薬液を上方に吐出する工程と
を具備してなることを特徴とする、無電解めっき法。
【請求項１】
無電解めっき法により金属薄膜が形成される被処理基板の処理面にめっき処理用の薬液からなる層を形成する金属薄膜形成装置であって前記被処理面を下方にして前記被処理基板を保持・操作するための保持機構と、前記被処理面と間隔をおいてかつ対向して配置される前記薬液を上方に吐出するための吐出手段とを具備することを特徴とする、金属薄膜形成装置。
【請求項２】
前記吐出手段に前記薬液を供給するための薬液供給源と、
前記被処理基板の被処理面に対して前記吐出手段を相対的に移動させるための移動手段とを具備することを特徴とする、請求項１に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項３】
前記吐出手段は、細長い吐出口を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項４】
前記被処理基板は幅寸法を有し、前記吐出手段の吐出口は前記被処理基板の幅寸法より大きい長さ寸法を有することを特徴とする、請求項３に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項５】
前記吐出手段の吐出口はその長手方向に２以上に分割されていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項６】
前記被処理基板の被処理面に対する前記薬液以外の薬液、洗浄液および気体の吐出のためにそれぞれ用いられる他の複数の吐出手段を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか1項に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項７】
前記供給源は、
異なる薬液をそれぞれ貯留するための複数のタンクと、
前記タンクからの薬液の供給を切り替えるための切替手段とを具備することを特徴とする、請求項２に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項８】
前記被処理基板の被処理面と、この被処理面の下方に設けられる吐出手段の吐出口と間隔が、接触することなく無電解めっき用薬液の吐出距離以内となるように前記被処理基板および前記吐出手段の吐出口位置を位置合せする位置合せ機構を設けてなることを特徴とする、請求項１に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項９】
前記被処理基板の被処理面と、この被処理面の下方に設けられる吐出手段の吐出口と間隔が、接触することなく無電解めっき用薬液の吐出距離以内となるように前記吐出手段に薬液の吐出力を制御する吐出力制御機構を設けてなることを特徴とする、請求項１に記載の金属薄膜形成装置。
【請求項１０】
無電解めっき法により金属膜が形成される被処理基板の被処理面の下方にこれと間隔をおいてかつ対向するように配置された吐出手段の細長い吐出口からめっき処理用の薬液を吐出させ、前記薬液を前記吐出口に溜める工程と、
前記吐出手段の吐出口に溜められた薬液を前記被処理基板の表面に接触させる工程と、
前記被処理基板の被処理面に前記薬液を接触させる間に、前記被処理基板又は前記吐出手段を移動させ、これにより前記被処理基板の被処理面に前記薬液からなる層を形成する工程とを具備することを特徴とする、金属薄膜形成方法。
【請求項１１】
前記被処理基板の被処理面に前記薬液層を形成するに先立つ前処理又はその後の後処理のため、前記被処理基板の被処理面に向けて前記吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出することを特徴とする、請求項９に記載の金属薄膜形成方法。
【請求項１２】
前記被処理基板の被処理面に前記薬液層を形成するに先立つ前処理又はその後の後処理のため、前記被処理基板の被処理面に向けて前記吐出手段以外の吐出手段から前記薬液以外の液体を吐出することを特徴とする、請求項９に記載の金属薄膜形成方法。
【請求項１３】
被処理基板の被処理面を下方に向けて設ける工程と、
前記被処理面に塗布するための薬液を吐出する吐出ノズルと前記被処理面との距離を薬液の吐出距離以内に設定する工程と、
前記吐出ノズルから薬液を吐出させた状態で前記吐出ノズルと前記被処理面とを相対的に移動させる工程と
を具備してなることを特徴とする、金属薄膜形成方法。
【請求項１４】
無電解めっき液を上方に吐出するように設けられた吐出手段の吐出口の上方でかつ吐出距離以内に被処理基板のめっき被処理面を位置合せして設ける工程と、
前記被処理基板および前記吐出手段を相対的に移動させると共に前記吐出口から無電解めっき用薬液を上方に吐出する工程と
を具備してなることを特徴とする、無電解めっき法。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２３３２６（Ｐ２００７−２３３２６Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０５７８６（Ｐ２００５−２０５７８６）
【出願日】平成１７年７月１４日（２００５．７．１４）
【出願人】（５０１２８６６５７）株式会社 液晶先端技術開発センター (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１４日（２００５．７．１４）
【出願人】（５０１２８６６５７）株式会社 液晶先端技術開発センター (161)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]