JP2004068151A - 基板のメッキ方法及びメッキ装置 - Google Patents

Abstract

　【課題】　被メッキ面における気泡の吸着に起因してメッキ膜中に欠陥が生じることを防止する。
　【解決手段】　メッキ液１０６中において基板１０１を高速で回転させることにより、基板１０１の被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に吸着している気泡１０５を除去する。その後、メッキ液１０６中において基板１０１を低速で回転させることにより、Ｃｕシード膜１０４の上にＣｕメッキ膜１０７を成長させる。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は、基板のメッキ方法及びメッキ装置に関し、特に電解メッキ法により配線等を形成する技術に関するものである。

　従来、シリコンよりなる半導体基板上に形成されたＬＳＩの配線材料としては、主にアルミニウムが使用されてきた。しかし、近年、半導体集積回路の高集積化及び高速化に従い、アルミニウムよりも抵抗が低く且つ高エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性を有する銅が配線材料として注目されている。また、銅膜の成膜方法としては、例えば特許文献１に記載されているような電解メッキ法がある。

　以下、電解メッキ法による従来の基板メッキ方法について図面を参照しながら説明する。

　図１０（ａ）〜（ｃ）は従来の基板メッキ方法の各工程を示す模式図である。

　まず、図１０（ａ）に示すように、メッキ液１０を循環させながら、基板保持機構１２により水平状態に保持された基板１１をメッキ液１０に浸漬した後、制御装置（図示省略）を用いて、基板保持機構１２と共に基板１１を３０ｒｐｍの回転速度で回転させる。尚、基板保持機構１２には、基板１１の被メッキ面と接する電極１３と、電極１３をメッキ液１０から保護するように該メッキ面と接するシール１４とが取り付けられている。

　このとき、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転する基板１１の被メッキ面の下側には、数十μｍ程度の大きさを持つ気泡１５が滞留する一方、図１０（ｃ）に示すように、該基板１１の回転とメッキ液１０の上昇流１０ａとによって、気泡１５は、基板１１の被メッキ面から基板保持機構１２の外側へと追い出される。ここで、気泡１５の追い出しは１秒以内で終了する。また、気泡１５の追い出しが終了したかどうかは、半導体基板１１をメッキ液１０に浸漬した時に印加した微小電流により抵抗値の変化を調べることによって確認する。
特開２００１−３１６８６９号公報

　ところで、半導体基板をメッキ液へ接液すると、数μｍ程度以下のサイズを持つ微小な気泡が、例えばシードＣｕ膜表面等の被メッキ面に吸着する。しかしながら、従来のメッキ方法及びメッキ装置によると、この微小な気泡を除去することができないため、その後のメッキ成長時に、被メッキ面における気泡吸着部分においてメッキ成長が阻害されるという問題が生じる。

　図１１（ａ）、（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）及び図１３（ａ）〜（ｃ）は、従来の基板メッキ方法における問題点を説明するための図である。

　具体的には、図１１（ａ）に示すように、基板２１上に層間絶縁膜２２、ＴａＮバリア膜２３及びＣｕシード膜２４を順次堆積した後、基板２１を、被メッキ面であるＣｕシード膜２４の表面を下向きにしてメッキ液２６に浸漬すると、気泡２５がＣｕシード膜２４の表面に吸着する。この状態でメッキ処理を行なうと、Ｃｕシード膜２４の表面に気泡２５が吸着したままメッキ膜２７が形成されるので、最終的に、図１１（ｂ）に示すように、メッキ膜２７内に凹欠陥（凹型欠陥）２８やボイド２９が発生する。

　また、図１２（ａ）に示すように、基板２１上に層間絶縁膜２２、ＴａＮバリア膜２３及びＣｕシード膜２４を堆積した時点においてＣｕシード膜２４上にパーティクル３０が付着している場合には次のような問題が生じる。すなわち、基板２１をメッキ液２６に接液した際に、このパーティクル３０が核となって気泡２５がＣｕシード膜２４の表面に吸着する結果、先に述べた場合と同様に、図１２（ｂ）に示すように、メッキ膜２７内に凹欠陥２８やボイド２９が発生する。

　これらの欠陥、具体的には凹欠陥２８やボイド２９等が、例えば絶縁膜２２に埋め込まれたメッキ膜２７よりなる配線部分、又は下層配線に達するホールに埋め込まれたメッキ膜２７よりなるコンタクト部分等の内部で発生すると、エレクトロマイグレーション耐性の劣化等の信頼性の低下が起こる。

　その他、従来の基板メッキ方法においては、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すような問題が生じる場合がある。

　図１３（ａ）に示すように、基板５１上に第１の層間絶縁膜５２が形成されていると共に、第１の層間絶縁膜５２には、ＴａＮバリア膜５３及びＣｕメッキ膜５４からなる下層配線が埋め込まれている。ここで、Ｃｕメッキ膜５４中には、前述の凹欠陥等に起因する窪みが生じている。その結果、下層配線を含む第１の層間絶縁膜５２の上に、ＳｉＮ膜５５及び第２の層間絶縁膜５６を形成すると、前述の窪みに起因して第２の層間絶縁膜５６の表面にも窪み５７が生じてしまう場合がある。

　このような窪み５７が、幅の広い配線（上層配線）の形成領域に生じた場合には、該窪み５７が生じた部分において深刻な不良は起こりにくい。しかし、第２の層間絶縁膜５６における上層配線形成領域以外の他の領域に窪み５７が転写された場合、該窪み５７の凹形状に起因して、上層配線溝を形成するためのリソグラフィー時にパターン不良が発生してしまう場合がある。或いは、図１３（ｂ）に示すように、第２の層間絶縁膜５６に、ＴａＮバリア膜５８ａ及びＣｕメッキ膜５８ｂからなる上層配線５８を埋め込む際には次のような問題が生じる。すなわち、配線材料の研磨時に、研磨残りであるＴａＮ膜５９ａ及びＣｕ膜５９ｂが窪み５７にも埋め込まれ、それにより、図１３（ｃ）に示すように、上層配線５８における配線間ショートの原因となる導電性部分５９が形成されてしまう。尚、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）と対応する平面図である。言い換えると、図１３（ｂ）は、図１３（ｃ）のＢＢ’線の断面図である。

　前記に鑑み、本発明は、被メッキ面における気泡の吸着に起因してメッキ膜中に欠陥が生じることを防止することを目的とする。

　前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の基板メッキ方法は、基板の被メッキ面を下向きにしてメッキ液に浸漬することにより基板に対してメッキ処理を行なうメッキ方法を前提とし、メッキ液中において基板を第１の回転速度で回転させることにより、基板に吸着している気泡を除去する工程と、気泡を除去する工程よりも後に、メッキ液中において基板を第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転させることにより、基板に対してメッキ処理を行なう工程とを備えている。

　第１の基板メッキ方法によると、メッキ処理の開始前にメッキ液中において基板を高速で回転させるため、基板に吸着した気泡のほとんどを除去することができる。このため、気泡の吸着に起因してメッキ膜中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できる。

　また、本発明に係る第２の基板メッキ方法は、基板の被メッキ面を下向きにしてメッキ液に浸漬することにより基板に対してメッキ処理を行なうメッキ方法を前提とし、基板をメッキ液に浸漬する前に、被メッキ面の濡れ性を向上させる工程を備えている。

　第２の基板メッキ方法によると、基板をメッキ液に浸漬する前に基板の被メッキ面の濡れ性を向上させるため、基板をメッキ液に浸漬した際に基板に吸着する気泡の数を大きく低減できる。このため、気泡の吸着に起因してメッキ膜中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できる。

　本発明によると、メッキ処理の開始前にメッキ液中において基板を高速で回転させるため、又は基板をメッキ液に浸漬する前に基板の被メッキ面の濡れ性を向上させるため、基板に気泡が吸着していない状態で、基板に対してメッキ処理を行なうことができる。従って、メッキ膜中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できるので、例えばメッキ膜が配線用導電膜である場合には、配線間ショートが発生しにくく且つ高信頼性を持つ電子デバイスを製造できる。

　以下、本発明の各実施形態について、本発明の効果が最も現れる配線材料であるＣｕよりなる配線用メッキ膜を形成する場合を例として、図面を参照しながら説明する。

　尚、第１〜第４の実施形態に係る基板メッキ方法は、基板１０１をメッキ液１０６に接液した際に被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に生じる気泡１０５を除去する点に特徴がある（図１、図４〜６参照）。ここで、各実施形態の方法においては、基板１０１の回転により被メッキ面に沿ってメッキ液１０６が流れることによって、被メッキ面から除去された気泡１０５が基板１０１の周縁部分へと押し流される。従って、各実施形態の方法に用いる基板メッキ装置においては、後に詳述するが、基板保持機構２１０のシール２１０ｂにおける基板２０９の被メッキ面に対する接触角を９０°を超える角度（より好ましくは１２０°以上で且つ１５０°以下の角度）に設定する。このようにすると、シール２１０ｂにおける基板２０９と接触部分に気泡が滞留することを防止できる（図８参照）。

　（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態に係る基板メッキ方法について図面を参照しながら説明する。

　図１（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。尚、図１（ａ）〜（ｅ）においては、配線等が形成される基板の主面をフェイスダウン状態で示している。

　まず、図１（ａ）に示すように、基板１０１上に層間絶縁膜１０２、ＴａＮバリア膜１０３及びＣｕシード膜１０４を順次堆積する。

　続いて、図１（ｂ）に示すように、この基板１０１を基板保持機構（図示省略）に保持させると共に、該機構を用いて基板１０１をフェイスダウンでメッキ液１０６に接液する。このとき、被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に気泡１０５が吸着する。ここで、気泡１０５は、Ｃｕシード膜１０４の表面における酸化若しくは有機汚染の影響、又はＣｕシード膜１０４自体に付着したパーティクル等に起因して生じた、数μｍ〜１０μｍ程度以下のサイズの微小な気泡である。すなわち、気泡１０５は、メッキ槽の攪拌等に起因して生じる、数十μｍ程度以上の大きさの気泡ではない。尚、図１（ｂ）においては、説明をわかりやすくするために、気泡１０５を拡大して示している。

　その後、図１（ｃ）に示すように、Ｃｕシード膜１０４の表面をメッキ液１０６に浸漬したまま、基板保持機構によって保持されている基板１０１を高速で回転させ、それによって気泡１０５をＣｕシード膜１０４の表面から脱離させる。ここで、気泡１０５の除去を行なわない場合、つまり基板１０１に気泡１０５が吸着したままメッキ成長を続行した場合、Ｃｕシード膜１０４における気泡１０５の付着部分ではメッキ成長が起こらないので、凹型欠陥やボイド等が発生してしまう（図１１（ａ）、（ｂ）又は図１２（ａ）、（ｂ）参照）。

　具体的には、本実施形態においては、これらの欠陥の発生を防止する為に、例えば１００ｒｐｍ以上で且つ５００ｒｐｍ以下（より好ましくは１００ｒｐｍ以上で且つ２００ｒｐｍ以下）の回転数（回転速度）で基板１０１を例えば１〜２０秒程度回転させる。尚、後のメッキ成長工程における通常の基板回転数が１０〜１００ｒｐｍ（より好ましくは１０ｒｐｍ以上で且つ６０ｒｐｍ以下）であるので、図１（ｃ）に示す工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）における基板回転数は、通常の基板回転数と比べてかなり高速である。本実施形態においては、このウェハ高速回転気泡抜きステップにより、基板１０１から気泡１０５を確実に除去することができる。

　続いて、図１（ｄ）に示すように、Ｃｕシード膜１０４の表面をメッキ液１０６に浸漬したまま、基板保持機構によって保持されている基板１０１の回転数を例えば１０〜６０ｒｐｍ程度に小さくする。このとき、Ｃｕシード膜１０４の表面には気泡１０５が存在しないので、凹欠陥等を発生させることなく、基板１０１に対するメッキ処理を行なうことができる。すなわち、Ｃｕシード膜１０４の上に、高信頼性を持つＣｕメッキ膜１０７を徐々に成長させることができる。図１（ｅ）は、Ｃｕメッキ膜１０７のメッキ成長が完全に行なわれた状態を示している。

　以上に説明したように、第１の実施形態によると、メッキ処理の開始前にメッキ液１０６中において基板１０１を高速で回転させるため、基板１０１に吸着した気泡１０５のほとんどを除去することができる。このため、気泡１０５の吸着に起因してＣｕメッキ膜１０７中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できるので、配線間ショートが発生しにくく且つ高信頼性を持つ電子デバイスを製造できる。

　ここで、本実施形態の方法による、デュアルダマシン構造を持つＣｕ配線の形成方法について図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。尚、図２（ａ）〜（ｃ）においては、配線等が形成される基板の主面をフェイスダウン状態で示している。

　まず、図２（ａ）に示すように、基板１５１上に第１の層間絶縁膜１５２を形成すると共に、第１の層間絶縁膜１５２に、ＴａＮバリア膜１５３ａ及びＣｕ膜１５３ｂからなる下層配線１５３を埋め込む。続いて、下層配線１５３及び第１の層間絶縁膜１５２のそれぞれの上に第２の層間絶縁膜１５４を形成した後、第２の層間絶縁膜１５４に、下層配線１５３に達するホールと上層配線用溝とからなる凹部を形成する。その後、該凹部を含む第２の層間絶縁膜１５４の上に該凹部が途中まで埋まるように、ＴａＮバリア膜１５５及びＣｕシード膜１５６を順次堆積する。

　次に、図２（ｂ）に示すように、基板１５１をフェイスダウンでメッキ液（図示省略）に浸漬した後、基板１５１に対して本実施形態のウェハ高速回転気泡抜きステップを行ない、その後、基板１５１の回転数を小さくして基板１５１に対してメッキ処理を行なう。これにより、Ｃｕシード膜１５６の上に前記の凹部が完全に埋まるように、高信頼性を持つＣｕメッキ膜１５７を形成することができる。

　次に、図２（ｃ）に示すように、例えばＣＭＰ法により、前記の凹部の外側のＣｕメッキ膜１５７、Ｃｕシード膜１５６及びＴａＮバリア膜１５５を除去し、それによって下層配線１５３と電気的に接続された上層配線を形成する。

　ここで、図２（ｂ）に示す工程で本実施形態のウェハ高速回転気泡抜きステップを行なわなかった場合の様子を比較例として図３に示す。

　図３に示すように、ウェハ高速回転気泡抜きステップを行なわなかった場合、基板１５１をフェイスダウンでメッキ液に浸漬した際に、Ｃｕシード膜１５６の表面に気泡１５８が吸着し、その状態のままＣｕメッキ膜１５７のメッキ成長が行なわれる。その結果、例えば前記の凹部が気泡１５８に覆われた状態のままＣｕメッキ膜１５７のメッキ成長が完了してしまうので、デュアルダマシン構造に重大な不具合が生じてしまう。

　尚、第１の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液した後、気泡１０５を除去するために基板１０１を回転させた。しかし、これに代えて、図１（ｄ）に示すメッキ処理工程における回転数よりも高速で、例えば気泡除去工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）と同程度の回転数で基板１０１を回転させながら、基板１０１をメッキ液１０６に接液してもよい。

　また、第１の実施形態において、気泡除去工程を実施する際には、メッキ液１０６を対流（循環）させることが好ましい。このようにすると、基板１０１の表面から気泡１０５をより確実に押し流すことができる。

　また、第１の実施形態において、気泡除去工程を実施する際には、メッキ液１０６に超音波振動を印加することが好ましい。このようにすると、基板１０１の表面から気泡１０５をより確実に押し流すことができる。

　また、第１の実施形態において、気泡除去工程ではＣｕシード膜１０４に電圧（メッキ電流）を印加しなくてもよいが、気泡除去工程中に薄いＣｕシード膜１０４（特に凹部に形成されている部分）がメッキ液１０６に溶解することを防ぐ為に、基板１０１に弱い電圧を印加しながら気泡除去工程を行なってもよい。また、このとき、基板１０１に印加する電圧の大きさは、基板１０１におけるメッキ電流密度が０．１〜５．０ｍＡ／ｃｍ² の範囲になるような大きさであることが望ましい。尚、メッキ処理中の基板における通常のメッキ電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ² 程度以上である。

　また、第１の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液し、引き続いて、高速基板回転よる気泡除去工程を実施した。しかし、高速基板回転が微細開口部（例えば被メッキ面に存在する凹部のうち少なくとも最小径の凹部）へのメッキ膜の埋め込みに不具合をもたらす場合は、基板１０１をメッキ液１０６に接液した後、微細開口部へのメッキ膜の埋め込みを行ない、その後、気泡除去工程を実施してもよい。このようにすると、微小ホール等の微細開口部へのメッキ膜の埋め込みと、気泡除去とを両立させることができる。このとき、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、例えば微細開口部の開口径が０．１６μｍであるとすると、０．０８μｍ以下である。また、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、メッキ成長が完了した時点におけるメッキ膜の最終的な厚さ（狙い厚さ）の２０％以下であることが好ましい。また、微細開口部の埋め込み時における基板回転数は、気泡除去工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）における基板回転数よりも低速の回転数、例えば図１（ｄ）に示すメッキ処理工程における基板回転数と同程度の基板回転数であることが好ましい。

　また、第１の実施形態において、Ｃｕよりなる配線用メッキ膜を形成する場合を対象とした。しかし、他の材料からなるメッキ膜を他の用途のために形成する場合にも本実施形態を適用できることは言うまでもない。

　（第２の実施形態）
　以下、本発明の第２の実施形態に係る基板メッキ方法について図面を参照しながら説明する。

　図４（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。尚、図４（ａ）〜（ｅ）においては、配線等が形成される基板の主面をフェイスダウン状態で示している。

　まず、図４（ａ）に示すように、基板１０１上に層間絶縁膜１０２、ＴａＮバリア膜１０３及びＣｕシード膜１０４を順次堆積する。

　その後、本実施形態では、基板１０１をフェイスダウン状態で基板保持機構（図示省略）に保持しながら、被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に対して、純水噴射ノズル１１１から純水シャワー１１２を噴射する。

　ところで、通常のメッキ処理のようにＣｕシード膜１０４の堆積後に特に処理を行なわなければ、Ｃｕシード膜１０４の表面は酸化されたり、又は基板カセット若しくは周囲の雰囲気からの有機汚染の影響を受けたりする結果、Ｃｕシード膜１０４の表面におけるメッキ液１０６（図４（ｃ）参照）に対する濡れ性が劣化する。それに対して、本実施形態では、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬する前に、予めＣｕシード層１０４の表面を純水１１３（図４（ｂ）参照）によって濡らしておくので、Ｃｕシード膜１０４の表面の濡れ性を改善することができる。

　具体的には、図４（ｂ）に示すように、Ｃｕシード膜１０４の表面に純水１１３を吹き付けることによってＣｕシード膜１０４の表面は濡れた状態となり、その結果、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬する際にＣｕシード膜１０４の表面に吸着する気泡１０５（図４（ｃ）参照）の数が減少する。

　しかし、Ｃｕシード膜１０４の表面に純水１１３を吹き付けた場合、Ｃｕシード膜１０４の表面に付着した純水１１３中に比較的大きな気泡１１４が発生してしまう。すなわち、本実施形態では、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬した時点でＣｕシード膜１０４の表面に吸着している気泡全体の数は減少するものの、該時点において数μｍ程度を越えるサイズの気泡１１４がＣｕシード膜１０４の表面に残っている場合がある。

　そこで、次に、図４（ｃ）に示すように、前記の基板保持機構を用いて基板１０１をフェイスダウンでメッキ液１０６に接液した後、図４（ｄ）に示すように、該機構によって保持されている基板１０１を高速で回転させる。その結果、基板１０１の回転により生じる遠心力によって、基板１０１をメッキ液１０６に接液した際に発生した微小な気泡１０５をＣｕシード膜１０４の表面から脱離させることができると共に、Ｃｕシード膜１０４の表面に純水１１３を吹き付けた際に発生した大きな気泡１１４も除去することができる。尚、図４（ｂ）及び（ｃ）においては、説明をわかりやすくするために、気泡１０５及び１１４を拡大して示している。

　ここで、図４（ｄ）に示す工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）では、例えば１００ｒｐｍ以上で且つ５００ｒｐｍ以下（より好ましくは１００ｒｐｍ以上で且つ２００ｒｐｍ以下）の回転数（回転速度）で基板１０１を例えば１〜２０秒程度回転させる。尚、後のメッキ成長工程における通常の基板回転数が１０〜１００ｒｐｍ（より好ましくは１０ｒｐｍ以上で且つ６０ｒｐｍ以下）であるので、ウェハ高速回転気泡抜きステップにおける基板回転数は、通常の基板回転数と比べてかなり高速である。

　続いて、Ｃｕシード膜１０４の表面をメッキ液１０６に浸漬したまま、基板保持機構によって保持されている基板１０１の回転数を例えば１０〜６０ｒｐｍ程度に小さくし、それによってメッキ成長（メッキ処理）工程を実施する。このとき、前記のウェハ高速回転気泡抜きステップによって、Ｃｕシード膜１０４の表面から気泡１０５及び気泡１１４を脱離させているので、凹欠陥等を発生させることなく、基板１０１に対するメッキ処理を行なうことができる。すなわち、Ｃｕシード膜１０４の上に、高信頼性を持つＣｕメッキ膜１０７を徐々に成長させることができる。図４（ｅ）は、Ｃｕメッキ膜１０７のメッキ成長が完全に行なわれた状態を示している。

　以上に説明したように、第２の実施形態によると、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬する前に、基板１０１の被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面の濡れ性を向上させるため、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬した際に基板１０１に吸着する気泡１０５の数を大きく低減できる。また、メッキ処理の開始前にメッキ液１０６中において基板１０１を高速で回転させるため、基板１０１に吸着した気泡１０５及び１１４のほとんどを除去することができる。このため、気泡１０５及び１１４の吸着に起因してＣｕメッキ膜１０７中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できるので、配線間ショートが発生しにくく且つ高信頼性を持つ電子デバイスを製造できる。

　尚、第２の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液した後、気泡１０５及び１１４を除去するために基板１０１を回転させた。しかし、これに代えて、メッキ処理工程における回転数よりも高速で、例えば気泡除去工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）と同程度の回転数で基板１０１を回転させながら、基板１０１をメッキ液１０６に接液してもよい。

　また、第２の実施形態において、気泡除去工程を実施する際には、メッキ液１０６を対流（循環）させることが好ましい。このようにすると、基板１０１の表面から気泡１０５及び１１４をより確実に押し流すことができる。

　また、第２の実施形態において、気泡除去工程を実施する際には、メッキ液１０６に超音波振動を印加することが好ましい。このようにすると、基板１０１の表面から気泡１０５及び１１４をより確実に押し流すことができる。

　また、第２の実施形態において、気泡除去工程ではＣｕシード膜１０４に電圧（メッキ電流）を印加しなくてもよいが、気泡除去工程中に薄いＣｕシード膜１０４（特に凹部に形成されている部分）がメッキ液１０６に溶解することを防ぐ為に、基板１０１に弱い電圧を印加しながら気泡除去工程を行なってもよい。また、このとき、基板１０１に印加する電圧の大きさは、基板１０１におけるメッキ電流密度が０．１〜５．０ｍＡ／ｃｍ² の範囲になるような大きさであることが望ましい。尚、メッキ処理中の基板における通常のメッキ電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ² 程度以上である。

　また、第２の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬する前に、基板１０１の被メッキ面（Ｃｕシード膜１０４の表面）の濡れ性を向上させるために、純水噴射ノズル１１１を用いて該被メッキ面に純水１１３を供給した。しかし、これに代えて、他の供給機構を用いて他の液体を該被メッキ面に供給してもよい。

　また、第２の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液し、引き続いて、高速基板回転による気泡除去工程を実施した。しかし、高速基板回転が微細開口部（例えば被メッキ面に存在する凹部のうち少なくとも最小径の凹部）へのメッキ膜の埋め込みに不具合をもたらす場合は、基板１０１をメッキ液１０６に接液した後、微細開口部へのメッキ膜の埋め込みを行ない、その後、気泡除去工程を実施してもよい。このようにすると、微小ホール等の微細開口部へのメッキ膜の埋め込みと、気泡除去とを両立させることができる。このとき、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、例えば微細開口部の開口径が０．１６μｍであるとすると、０．０８μｍ以下である。また、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、メッキ成長が完了した時点におけるメッキ膜の最終的な厚さ（狙い厚さ）の２０％以下であることが好ましい。また、微細開口部の埋め込み時における基板回転数は、気泡除去工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）における基板回転数よりも低速の回転数、例えばメッキ処理工程における基板回転数と同程度の基板回転数であることが好ましい。

　また、第２の実施形態において、図４（ｄ）に示す気泡除去工程を省略してもよい。

　また、第２の実施形態において、Ｃｕよりなる配線用メッキ膜を形成する場合を対象とした。しかし、他の材料からなるメッキ膜を他の用途のために形成する場合にも本実施形態を適用できることは言うまでもない。

　（第３の実施形態）
　以下、本発明の第３の実施形態に係る基板メッキ方法について図面を参照しながら説明する。

　図５（ａ）〜（ｅ）は、第３の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。尚、図５（ａ）〜（ｅ）においては、配線等が形成される基板の主面をフェイスダウン状態で示している。

　まず、図５（ａ）に示すように、基板１０１上に層間絶縁膜１０２、ＴａＮバリア膜１０３及びＣｕシード膜１０４を順次堆積する。このとき、Ｃｕシード膜１０４の表面には、Ｃｕシード膜１０４の堆積時に生じた、Ｃｕ等のパーティクル１１５が付着している。このパーティクル１１５がＣｕシード膜１０４の表面に存在している状態で基板１０１をメッキ液に浸漬すると、パーティクル１１５が核となって気泡が発生し、それによってメッキ膜中に欠陥が生じてしまう。

　そこで、本実施形態の特徴として、Ｃｕシード膜１０４の堆積後に、基板１０１をフェイスダウン状態で基板保持機構（図示省略）に保持しながら、被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に対して、超音波振動印加純水噴射ノズル１１６から超音波振動印加純水シャワー１１７を噴射する。この超音波振動印加純水シャワー１１７は、基板１０１の全面に亘って噴射される。これにより、図５（ｂ）に示すように、Ｃｕシード膜１０４の表面に付着したパーティクル１１５を除去することができる。よって、基板１０１をメッキ液に浸漬した際にパーティクル１１５を核として気泡が発生することを抑制できるので、メッキ膜中に凹欠陥やボイド等が形成されてしまう事態を回避できる。

　また、図５（ａ）に示す工程では、被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に超音波振動を印加してパーティクル１１５を除去すると同時に、Ｃｕシード膜１０４の表面に純水を吹き付けることによって該表面のメッキ液に対する濡れ性も向上する。その結果、基板１０１をメッキ液に浸漬する際にＣｕシード膜１０４の表面に吸着する微小な気泡の数がより一層減少する。但し、前記の超音波振動が印加された純水によってＣｕシード膜１０４の表面を洗浄する際に、該表面に比較的大きな気泡が付着してしまう場合がある。

　そこで、次に、図５（ｃ）に示すように、前記の基板保持機構にフェイスダウン状態で保持された基板１０１におけるＣｕシード膜１０４の表面をメッキ液１０６に接液した後、図５（ｄ）に示すように、該機構によって保持されている基板１０１を高速で回転させる。その結果、基板１０１の回転により生じる遠心力によって、基板１０１をメッキ液１０６に接液した際に発生した微小な気泡１０５をＣｕシード膜１０４の表面から脱離させることができると共に、超音波振動が印加された純水をＣｕシード膜１０４の表面に吹き付けた際に発生した大きな気泡も除去できる。尚、図５（ｃ）においては、説明をわかりやすくするために、気泡１０５を拡大して示している。

　ここで、図５（ｄ）に示す工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）では、例えば１００ｒｐｍ以上で且つ５００ｒｐｍ以下（より好ましくは１００ｒｐｍ以上で且つ２００ｒｐｍ以下）の回転数（回転速度）で基板１０１を例えば１〜２０秒程度回転させる。尚、後のメッキ成長工程における通常の基板回転数が１０〜１００ｒｐｍ（より好ましくは１０ｒｐｍ以上で且つ６０ｒｐｍ以下）であるので、ウェハ高速回転気泡抜きステップにおける基板回転数は、通常の基板回転数と比べてかなり高速である。

　続いて、Ｃｕシード膜１０４の表面をメッキ液１０６に浸漬したまま、基板保持機構によって保持されている基板１０１の回転数を例えば１０〜６０ｒｐｍ程度に小さくした後、メッキ液１０６に電界を印加する通常のメッキ法に従ってメッキ成長（メッキ処理）工程を実施する。このとき、前記のウェハ高速回転気泡抜きステップによって、Ｃｕシード膜１０４の表面から気泡１０５等を脱離させているので、凹欠陥やボイドを発生させることなく、基板１０１に対するメッキ処理を行なうことができる。すなわち、Ｃｕシード膜１０４の上に、高信頼性を持つＣｕメッキ膜１０７を徐々に成長させることができる。図５（ｅ）は、Ｃｕメッキ膜１０７のメッキ成長が完全に行なわれた状態を示している。

　以上に説明したように、第３の実施形態によると、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬する前に、基板１０１の被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に付着しているパーティクル１１５を除去すると共に該表面の濡れ性を向上させるため、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬した際に基板１０１に吸着する気泡の数を大きく低減できる。また、メッキ処理の開始前にメッキ液１０６中において基板１０１を高速で回転させるため、基板１０１に吸着した気泡のほとんどを除去することができる。このため、気泡の吸着に起因してＣｕメッキ膜１０７中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できるので、配線間ショートが発生しにくく且つ高信頼性を持つ電子デバイスを製造できる。

　尚、第３の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液した後、気泡を除去するために基板１０１を回転させた。しかし、これに代えて、メッキ処理工程における回転数よりも高速で、例えば気泡除去工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）と同程度の回転数で基板１０１を回転させながら、基板１０１をメッキ液１０６に接液してもよい。

　また、第３の実施形態において、気泡除去工程を実施する際には、メッキ液１０６を対流（循環）させることが好ましい。このようにすると、基板１０１の表面から気泡をより確実に押し流すことができる。

　また、第３の実施形態において、気泡除去工程を実施する際には、メッキ液１０６に超音波振動を印加することが好ましい。このようにすると、基板１０１の表面から気泡をより確実に押し流すことができる。

　また、第３の実施形態において、気泡除去工程ではＣｕシード膜１０４に電圧（メッキ電流）を印加しなくてもよいが、気泡除去工程中に薄いＣｕシード膜１０４（特に凹部に形成されている部分）がメッキ液１０６に溶解することを防ぐ為に、基板１０１に弱い電圧を印加しながら気泡除去工程を行なってもよい。また、このとき、基板１０１に印加する電圧の大きさは、基板１０１におけるメッキ電流密度が０．１〜５．０ｍＡ／ｃｍ² の範囲になるような大きさであることが望ましい。尚、メッキ処理中の基板における通常のメッキ電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ² 程度以上である。

　また、第３の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に浸漬する前に、被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に付着しているパーティクル１１５を除去するために、該被メッキ面に超音波振動を印加した。しかし、本実施形態において、パーティクル１１５の除去方法は特に限定されるものではない。また、該被メッキ面の濡れ性を向上させるために、該被メッキ面に純水を供給したが、これに代えて、他の液体を該被メッキ面に供給してもよい。このとき、該他の液体に超音波振動を印加してもよい。

　また、第３の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液し、引き続いて、高速基板回転による気泡除去工程を実施した。しかし、高速基板回転が微細開口部（例えば被メッキ面に存在する凹部のうち少なくとも最小径の凹部）へのメッキ膜の埋め込みに不具合をもたらす場合は、基板１０１をメッキ液１０６に接液した後、微細開口部へのメッキ膜の埋め込みを行ない、その後、気泡除去工程を実施してもよい。このようにすると、微小ホール等の微細開口部へのメッキ膜の埋め込みと、気泡除去とを両立させることができる。このとき、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、例えば微細開口部の開口径が０．１６μｍであるとすると、０．０８μｍ以下である。また、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、メッキ成長が完了した時点におけるメッキ膜の最終的な厚さ（狙い厚さ）の２０％以下であることが好ましい。また、微細開口部の埋め込み時における基板回転数は、気泡除去工程（ウェハ高速回転気泡抜きステップ）における基板回転数よりも低速の回転数、例えばメッキ処理工程における基板回転数と同程度の基板回転数であることが好ましい。

　また、第３の実施形態において、図５（ｄ）に示す気泡除去工程を省略してもよい。

　また、第３の実施形態において、Ｃｕよりなる配線用メッキ膜を形成する場合を対象とした。しかし、他の材料からなるメッキ膜を他の用途のために形成する場合にも本実施形態を適用できることは言うまでもない。

　（第４の実施形態）
　以下、本発明の第４の実施形態に係る基板メッキ方法について図面を参照しながら説明する。

　図６（ａ）〜（ｅ）は、第４の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。尚、図６（ａ）〜（ｅ）においては、配線等が形成される基板の主面をフェイスダウン状態で示している。

　まず、図６（ａ）に示すように、基板１０１上に層間絶縁膜１０２、ＴａＮバリア膜１０３及びＣｕシード膜１０４を順次堆積する。

　続いて、図６（ｂ）に示すように、この基板１０１を基板保持機構（図示省略）に保持させると共に、該機構を用いて基板１０１をフェイスダウンでメッキ液１０６に接液する。このとき、被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に気泡１０５が吸着する。尚、メッキ液１０６は、超音波振動発生器１１８が取り付けられたメッキ浴（図示省略）に貯留されている。

　その後、図６（ｃ）に示すように、Ｃｕシード膜１０４の表面をメッキ液１０６に浸漬したまま、超音波振動発生器１１８によってメッキ液１０６に超音波振動を印加する。この図６（ｃ）に示す工程（気泡除去工程）が本実施形態の特徴であって、これによって、Ｃｕシード膜１０４の表面に吸着していた気泡１０５を除去することが出来る。このとき、第１〜第３の実施形態と同様のウェハ高速回転気泡抜きステップを実施することにより、つまり基板保持機構によって保持されている基板１０１を高速で回転させることにより、気泡１０５を除去する効果をさらに向上させることができる。尚、図６（ｂ）及び（ｃ）においては、説明をわかりやすくするために、気泡１０５を拡大して示している。

　続いて、図６（ｄ）に示すように、基板１０１に対して通常のメッキ処理を行なうことにより、Ｃｕシード膜１０４の上にＣｕメッキ膜１０７を徐々に成長させる。図６（ｅ）は、Ｃｕメッキ膜１０７のメッキ成長が完全に行なわれた状態を示している。

　以上に説明したように、第４の実施形態によると、メッキ処理の開始前に、基板１０１が浸漬されたメッキ液１０６に超音波振動を印加するため、基板１０１に付着した小さな気泡１０５を除去することができる。このため、気泡１０５の吸着に起因してＣｕメッキ膜１０７中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できるので、配線間ショートが発生しにくく且つ高信頼性を持つ電子デバイスを製造できる。

　尚、第４の実施形態において、気泡除去工程を実施する際には、メッキ液１０６を対流（循環）させることが好ましい。このようにすると、基板１０１の表面から気泡をより確実に押し流すことができる。

　また、第４の実施形態において、メッキ液１０６が貯留されたメッキ浴に取り付けられたアノード電極として、Ｃｕを主成分とする電極を用いた場合、メッキ液１０６への超音波振動の印加によって、アノード電極からパーティクルが発生する可能性がある。これを防ぐためには、アノード電極の材料として、メッキ液１０６に実質的に溶解しない材料、例えば白金等を用いることが好ましい。但し、この場合、Ｃｕメッキ処理によるメッキ液１０６中のＣｕ濃度の低下を補償するために、メッキ液１０６に対してＣｕ成分の補給を別途行なう必要がある。

　また、第４の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液する前に、第２の実施形態と同様に、被メッキ面であるＣｕシード膜１０４の表面に例えば純水を供給し、それによって該被メッキ面の濡れ性を向上させることが好ましい。このとき、第３の実施形態と同様に、例えば純水に超音波振動を供給することによって、該被メッキ面に付着しているパーティクルを除去することがさらに好ましい。尚、Ｃｕシード膜１０４の表面に純水を吹き付けた際に生じる大きな気泡についても、本実施形態の超音波振動発生器１１８を用いることにより、Ｃｕシード膜１０４の表面に付着している小さな気泡１０５と共に除去することができる。

　また、第４の実施形態において、超音波印加による気泡除去工程では各電極に対して電圧を印加しなくてもよい。言い換えると、Ｃｕシード膜１０４に電圧（メッキ電流）を印加しなくてもよい。しかし、気泡除去工程中に薄いＣｕシード膜１０４がメッキ液１０６に溶解することを防ぐ為に、基板１０１に弱い電圧を印加しながら気泡除去工程を行なってもよい。また、このとき、基板１０１に印加する電圧の大きさは、基板１０１におけるメッキ電流密度が０．１〜５．０ｍＡ／ｃｍ² の範囲になるような大きさであることが望ましい。尚、メッキ処理中の基板における通常のメッキ電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ² 程度以上である。

　また、第４の実施形態において、基板１０１をメッキ液１０６に接液し、引き続いて、超音波印加による気泡除去工程を実施した。しかし、超音波振動が微細開口部（例えば被メッキ面に存在する凹部のうち少なくとも最小径の凹部）へのメッキ膜の埋め込みに不具合をもたらす場合は、基板１０１をメッキ液１０６に接液した後、微細開口部へのメッキ膜の埋め込みを行ない、その後、気泡除去工程を実施してもよい。このようにすると、微小ホール等の微細開口部へのメッキ膜の埋め込みと、気泡除去とを両立させることができる。このとき、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、例えば微細開口部の開口径が０．１６μｍであるとすると、０．０８μｍ以下である。また、微細開口部の埋め込みに必要なメッキ膜の厚さは、メッキ成長が完了した時点におけるメッキ膜の最終的な厚さ（狙い厚さ）の２０％以下であることが好ましい。

　また、第４の実施形態において、Ｃｕよりなる配線用メッキ膜を形成する場合を対象とした。しかし、他の材料からなるメッキ膜を他の用途のために形成する場合にも本実施形態を適用できることは言うまでもない。

　（第５の実施形態）
　以下、本発明の第５の実施形態に係る基板メッキ装置について図面を参照しながら説明する。

　図７（ａ）及び（ｂ）は第５の実施形態に係る基板メッキ装置の構成を示す模式図であり、（ａ）は基板をメッキ液に浸漬する前の状態を示しており、（ｂ）は基板をメッキ液に浸漬した後の状態を示している。

　本実施形態のメッキ装置は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、メッキ液２００を貯め置くメッキ液タンク２０１を有している。メッキ液２００はメッキ液タンク２０１からポンプ２０２及びフィルター２０３を経てメッキ浴２０４に送られる。

　メッキ浴２０４中には、アノード電極２０５及び整流板２０６が設置されている。本実施形態の特徴の１つとして、メッキ浴２０４中には、メッキ液２００に超音波振動を印加する超音波振動発生器２０７が設置されている。また、メッキ浴２０４の外側にはメッキ液回収槽２０８が設けられており、これによってメッキ浴２０４からオーバーフローしたメッキ液２００をメッキ液タンク２０１に戻して繰り返し使用することができる。すなわち、本実施形態のメッキ装置は、メッキ液タンク２０１とメッキ浴２０４との間でメッキ液２００を循環させるメッキ液循環機構を有している。

　メッキ浴２０４の上側には、基板２０９を保持すると共にメッキ浴２０４に貯留されたメッキ液２００に基板２０９をその被メッキ面が下向きになるように浸す基板保持機構２１０が設けられている。基板保持機構２１０は、基板２０９を保持した状態で回転させることができる。

　図８は、基板保持機構２１０における基板２０９を支持する部分の拡大図である。図８に示すように、基板保持機構２１０には、基板２０９の被メッキ面と接するカソード電極２１０ａと、カソード電極２１０ａをメッキ液２００から保護するように基板２０９の被メッキ面と接するシール２１０ｂが設けられている。すなわち、図７（ｂ）に示すように、メッキ浴２０４に貯留されたメッキ液２００に基板２０９を浸漬した状態で、アノード電極２０５とカソード電極２１０ａとの間に、つまりアノード電極２０５と基板２０９の被メッキ面（例えばＣｕシード層表面）との間に電圧を印加することにより、メッキ成長を行なうことができる。尚、本実施形態の特徴の１つとして、シール２１０ｂにおける基板２０９を支持する部分は、基板２０９の被メッキ面に対して垂直な位置関係にはなく、傾斜した位置関係にある。言い換えると、基板２０９の被メッキ面に対するシール２１０ｂの接触角は、基板２０９の中央側から見て９０°よりも大きく、好ましくは、１２０°以上で且つ１５０°以下の範囲にある。

　また、本実施形態のメッキ装置は、その特徴として、図７（ａ）に示すように、メッキ浴２０４の外側において基板２０９の被メッキ面に対して、超音波振動を印加した純水等の洗浄液を供給できる超音波振動印加洗浄液ノズル２１１Ａを備えている。ここで、超音波振動を印加できるノズル２１１Ａに代えて、洗浄液を通常の状態で供給できる洗浄液ノズル２１１Ｂを設けてもよい。また、メッキ浴２０４の外側（正確にはメッキ液回収槽２０８の外側）には、使用済みの洗浄液を回収するための洗浄廃液回収槽２１２が設けられている。尚、基板２０９をメッキ液２００に浸漬した後の状態を示す図７（ｂ）においては、ノズル２１１Ａ又は２１１Ｂ及び洗浄廃液回収槽２１２を省略している。

　以下、本実施形態の各特徴によって生じる効果について説明する。

　本実施形態においては、メッキ浴２０４中に、メッキ液２００に超音波振動を印加する超音波振動発生器２０７が設置されている。これにより、基板保持機構２１０に保持された基板２０９を、メッキ浴２０４に貯留されたメッキ液２００に浸漬した際に基板２０９に吸着する数μｍ以下の大きさの微小な気泡を容易に除去することができる。

　また、本実施形態においては、図８に示すように、基板２０９の被メッキ面に対するシール２１０ｂの接触角は９０°よりも大きい。ところで、図９に示す従来構造のように、基板２０９の被メッキ面に対するシール２１０ｂの接触角が９０°であると、言い換えると、シール２１０ｂにおける基板２０９を支持する部分が基板２０９の被メッキ面に垂直に接していると、次のような問題が生じる。すなわち、基板２０９の表面に付着した気泡を除去する際に、例えばメッキ液２００に押し流された気泡の一部分が、シール２１０ｂと基板２０９との接触によって構成される角部に溜まってしまう。その結果、基板２０９の被メッキ面から気泡を十分に除去することができない。それに対して、本実施形態においては、図８に示すように、基板２０９の被メッキ面に対するシール２１０ｂの接触角は９０°よりも大きく、シール２１０ｂと基板２０９との接触部分が、なだらかに裾が広がったような形状を有している。従って、第１〜第３の実施形態で説明した基板保持機構２１０の回転若しくはメッキ浴２０４中におけるメッキ液２００の対流又は第４の実施形態で説明したメッキ液２００への超音波振動印加によって、基板２０９の被メッキ面の外側に押し流された気泡が、従来のようにシール２１０ｂと基板２０９との接触部分（角部）に溜まることがない。その結果、基板２０９の被メッキ面から気泡を容易に除去することができる。

　また、本実施形態においては、メッキ浴２０４に貯留されたメッキ液２００に基板２０９を浸漬する前に、基板２０９の被メッキ面に対して、例えば純水（又は超音波振動が印加された純水）を供給するノズル２１１Ａ又は２１１Ｂが設けられている。このため、基板２０９の被メッキ面の濡れ性を向上させたり、又は該被メッキ面に付着しているパーティクルを除去したりできるので、基板２０９をメッキ液２００に浸漬した際に基板２０９に吸着する気泡の数を大きく低減できる。

　以下、第１〜第４の実施形態に係るメッキ方法を行なう場合における本実施形態のメッキ装置の操作について図７（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。

　まず、基板２０９を基板保持機構２１０に装着する。その後、第１又は第４の実施形態の場合には基板保持機構２１０を用いて基板２０９をそのまま、メッキ浴２０４に貯留されたメッキ液２００に接液し、第２又は第３の実施形態の場合には、基板２０９に対して後述する前処理を行なった後、第１又は第４の実施形態と同様に基板２０９をメッキ液２００に接液する。この前処理には、基板２０９に対して液体を吹き付けることができる機構（例えば洗浄液ノズル等）が備わった装置を用いる。その後、基板保持機構２１０を用いて基板２０９を回転させると共に基板２０９に電圧を印加し、それによってメッキ膜の形成を行なう。尚、第１の実施形態の場合、メッキ処理のための電圧を印加する前に、メッキ液２００中において、基板保持機構２１０を用いて基板２０９を、メッキ処理中の回転数よりも高い回転数で回転させる。また、第４の実施形態の場合、メッキ処理のための電圧を印加する前に、メッキ液２００中において基板保持機構２１０を用いて基板２０９を回転させながら、超音波振動発生器２０７を用いて、メッキ浴２０４に貯留されたメッキ液２００に超音波振動を印加する。

　ここで、第２又は第３の実施形態における前処理について説明する。

　第２の実施形態では、基板２０９をメッキ液２００に接液する前に、洗浄液ノズル２１１Ｂを用いて例えば純水等を基板２０９に対して噴射する。また、第３の実施形態では、超音波振動印加洗浄液ノズル２１１Ａを用いて、例えば超音波振動を印加した純水等を基板２０９に対して噴射する。これにより、各実施形態においては、基板２０９の被メッキ面の濡れ性を向上させることができるという効果が得られると共に、第３の実施形態においては更に、基板２０９をメッキ液２００に接液した際における気泡発生の核となる、基板２０９の表面に付着したパーティクルを除去することができる。尚、第２又は第３の実施形態において、ノズル２１１Ａ又は２１１Ｂを用いた洗浄の際に、基板保持機構２１０を用いて基板２０９を回転させたり又は上下させたりすると、洗浄効果をより一層向上させることができる。また、純水等の洗浄液の噴射に起因して基板２０９の表面に気泡が付着した場合には、メッキ処理の開始前に、メッキ浴２０４に貯留されたメッキ液２００中において基板２０９を高速で回転させることにより、気泡を除去することができる。

　以上に説明したように、本実施形態のメッキ装置によると、基板２０９の表面に吸着した気泡を除去した後に、又は基板２０９の表面に気泡が付着していない状態で、基板２０９に対してメッキ処理を行なうことができる。このため、気泡の吸着に起因してメッキ膜中に凹型欠陥やボイドが形成されることを防止できるので、均一なメッキ膜を得ることができる。従って、例えばメッキ膜が配線用導電膜である場合には、配線間ショートが発生しにくく且つ高信頼性を持つ電子デバイスを製造できる。

　尚、本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、メッキ液２００が貯留されたメッキ浴２０４に取り付けられたアノード電極２０５として、Ｃｕを主成分とする電極を用いた場合、メッキ液２００への超音波振動の印加によって、アノード電極２０５からパーティクルが発生する可能性がある。これを防ぐためには、アノード電極２０５の材料として、メッキ液２００に実質的に溶解しない材料、例えば白金等を用いることが好ましい。但し、この場合、Ｃｕメッキ処理によるメッキ液２００中のＣｕ濃度の低下を補償するために、メッキ液２００に対してＣｕ成分の補給を別途行なう必要がある。

　また、本実施形態において、基板２０９の被メッキ面に純水等の液体を供給するために、ノズル２１１Ａ又は２１１Ｂを用いたが、このような液体供給機構は特に限定されるものではない。

　また、本実施形態において、Ｃｕよりなる配線用メッキ膜を形成する場合を対象とした。しかし、他の材料からなるメッキ膜を他の用途のために形成する場合にも本実施形態を適用できることは言うまでもない。

　以上に説明したように、本発明に係るメッキ方法及びメッキ装置は、メッキ膜中に凹型欠陥やボイドが形成されることを回避できるという効果を有するため、例えば電解メッキ法により配線を形成する場合等に特に有用である。

（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る基板メッキ方法を用いた、デュアルダマシン構造を持つＣｕ配線の形成方法の各工程を示す断面図である。 図２（ｂ）に示す工程において本発明の第１の実施形態に係る基板メッキ方法の気泡除去工程を行なわなかった場合の様子を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第４の実施形態に係る基板メッキ方法の各工程を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る基板メッキ装置の構成を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係る基板メッキ装置の基板保持機構における基板を支持する部分の拡大図である。 本発明の第５の実施形態に係る基板メッキ装置の基板保持機構における基板を支持する部分を従来構成とした場合の拡大図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来の基板メッキ方法の各工程を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は従来の基板メッキ方法における問題点を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は従来の基板メッキ方法における問題点を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来の基板メッキ方法における問題点を説明するための図である。

符号の説明

　１０１　　基板
　１０２　　層間絶縁膜
　１０３　　ＴａＮバリア膜
　１０４　　Ｃｕシード膜
　１０５　　気泡
　１０６　　メッキ液
　１０７　　Ｃｕメッキ膜
　１１１　　純水噴射ノズル
　１１２　　純水シャワー
　１１３　　純水
　１１４　　純水中の気泡
　１１５　　パーティクル
　１１６　　超音波振動印加純水噴射ノズル
　１１７　　超音波振動印加純水シャワー
　１１８　　超音波振動発生器
　１５１　　基板
　１５２　　第１の層間絶縁膜
　１５３　　下層配線
　１５３ａ　ＴａＮバリア膜
　１５３ｂ　Ｃｕ膜
　１５４　　第２の層間絶縁膜
　１５５　　ＴａＮバリア膜
　１５６　　Ｃｕシード膜
　１５７　　Ｃｕメッキ膜
　１５８　　気泡
　２００　　メッキ液
　２０１　　メッキ液タンク
　２０２　　ポンプ
　２０３　　フィルター
　２０４　　メッキ浴
　２０５　　アノード電極
　２０６　　整流板
　２０７　　超音波振動発生器
　２０８　　メッキ液回収槽
　２０９　　基板
　２１０　　基板保持機構
　２１０ａ　カソード電極
　２１０ｂ　シール
　２１１Ａ　超音波振動印加洗浄液ノズル
　２１１Ｂ　洗浄液ノズル
　２１２　　洗浄廃液回収槽

Claims (30)

1. 　基板の被メッキ面を下向きにしてメッキ液に浸漬することにより前記基板に対してメッキ処理を行なうメッキ方法であって、
   　前記メッキ液中において前記基板を第１の回転速度で回転させることにより、前記基板に吸着している気泡を除去する工程と、
   　前記気泡を除去する工程よりも後に、前記メッキ液中において前記基板を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転させることにより、前記基板に対してメッキ処理を行なう工程とを備えていることを特徴とする基板メッキ方法。
2. 　前記第１の回転速度は１００ｒｐｍ以上で且つ２００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
3. 　前記第２の回転速度は１０ｒｐｍ以上で且つ６０ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
4. 　前記気泡を除去する工程における前記基板に印加される電流密度は、前記基板に対してメッキ処理を行なう工程における前記基板に印加される電流密度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
5. 　前記気泡を除去する工程よりも前に、前記被メッキ面側の前記基板上にシード層を形成する工程をさらに備え、
   　前記気泡を除去する工程は、前記メッキ液中における前記シード層の溶解を防止する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
6. 　前記気泡の大きさは１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
7. 　前記メッキ液中において前記基板は、前記被メッキ面と接する電極と該電極を前記メッキ液から保護するように前記被メッキ面と接するシールとを有する基板保持機構によって保持されており、
   　前記被メッキ面に対する前記シールの接触角は、１２０°以上で且つ１５０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
8. 　前記気泡を除去する工程は、前記メッキ液に超音波振動を印加する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
9. 　前記気泡を除去する工程よりも前に、前記メッキ液中において前記基板に対して、前記被メッキ面に設けられた凹部のうち少なくとも最小径の凹部が埋まるまでメッキ処理を行なう工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
10. 　前記最小径の凹部を埋め込むために必要なメッキ膜の厚さは、該メッキ膜の狙い厚さの２０％以下であることを特徴とする請求項９に記載の基板メッキ方法。
11. 　前記気泡を除去する工程よりも前に、前記基板を前記第１の回転速度で、又は前記第２の回転速度よりも高速の第３の回転速度で回転させながら前記基板を前記メッキ液中に浸漬する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板メッキ方法。
12. 　基板の被メッキ面を下向きにしてメッキ液に浸漬することにより前記基板に対してメッキ処理を行なうメッキ方法であって、
    　前記基板を前記メッキ液に浸漬する前に、前記被メッキ面の濡れ性を向上させる工程を備えていることを特徴とする基板メッキ方法。
13. 　前記濡れ性を向上させる工程は、前記被メッキ面に対して液体を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の基板メッキ方法。
14. 　前記濡れ性を向上させる工程は、前記被メッキ面に付着しているパーティクルを除去する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の基板メッキ方法。
15. 　前記パーティクルを除去する工程は、前記被メッキ面に超音波振動を印加する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の基板メッキ方法。
16. 　前記パーティクルを除去する工程は、前記被メッキ面に対して、超音波振動を印加した液体を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の基板メッキ方法。
17. 　前記濡れ性を向上させる工程よりも後に、
    　前記メッキ液中において前記基板を第１の回転速度で回転させることにより、前記基板に吸着している気泡を除去した後、前記メッキ液中において前記基板を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転させることにより、前記基板に対してメッキ処理を行なう工程とを備えていることを特徴とする請求項１２に記載の基板メッキ方法。
18. 　メッキ液を貯留するメッキ浴と、
    　前記メッキ浴中に設置された第１の電極と、
    　メッキ処理の対象となる基板を保持する基板保持機構と、
    　前記基板保持機構に設置され、且つ前記基板の被メッキ面と接する第２の電極と、
    　前記基板保持機構に設置され、且つ前記第２の電極を前記メッキ液から保護するように前記被メッキ面と接するシールと、
    　前記メッキ浴の外側において前記被メッキ面に対して、超音波振動を印加した液体を供給する液体供給機構とを備えていることを特徴とする基板メッキ装置。
19. 　前記メッキ浴に貯留された前記メッキ液を循環させるメッキ液循環機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１８に記載の基板メッキ装置。
20. 　前記基板保持機構は前記基板を保持した状態で回転させることを特徴とする請求項１８に記載の基板メッキ装置。
21. 　前記第１の電極は、前記メッキ液に溶解しない材料よりなることを特徴とする請求項１８に記載の基板メッキ装置。
22. 　前記第１の電極は白金よりなることを特徴とする請求項１８に記載の基板メッキ装置。
23. 　前記被メッキ面に対する前記シールの接触角は、１２０°以上で且つ１５０°以下であることを特徴とする請求項１８に記載の基板メッキ装置。
24. 　メッキ液を貯留するメッキ浴と、
    　前記メッキ浴中に設置された第１の電極と、
    　メッキ処理の対象となる基板を保持する基板保持機構と、
    　前記基板保持機構に設置され、且つ前記基板の被メッキ面と接する第２の電極と、
    　前記基板保持機構に設置され、且つ前記第２の電極を前記メッキ液から保護するように前記被メッキ面と接するシールと、
    　前記メッキ浴中に設置され、且つ前記メッキ浴に貯留された前記メッキ液に超音波振動を印加する超音波振動印加機構とを備えていることを特徴とする基板メッキ装置。
25. 　前記メッキ浴の外側において、前記被メッキ面に対して液体を供給する液体供給機構をさらに備えていることを特徴とする請求項２４に記載の基板メッキ装置。
26. 　前記メッキ浴に貯留された前記メッキ液を循環させるメッキ液循環機構をさらに備えていることを特徴とする請求項２４に記載の基板メッキ装置。
27. 　前記基板保持機構は前記基板を保持した状態で回転させることを特徴とする請求項２４に記載の基板メッキ装置。
28. 　前記第１の電極は、前記メッキ液に溶解しない材料よりなることを特徴とする請求項２４に記載の基板メッキ装置。
29. 　前記第１の電極は白金よりなることを特徴とする請求項２４に記載の基板メッキ装置。
30. 　前記被メッキ面に対する前記シールの接触角は、１２０°以上で且つ１５０°以下であることを特徴とする請求項２４に記載の基板メッキ装置。

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