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JP6181006B2 - めっき前処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体 - Google Patents

めっき前処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は基板に対して触媒層を形成するめっき前処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体に関する。
近年、ＬＳＩなどの半導体装置は、実装面積の省スペース化や処理速度の改善といった課題に対応するべく、より一層高密度化することが求められている。高密度化を実現する技術の一例として、複数の配線基板を積層することにより三次元ＬＳＩなどの多層基板を作製する多層配線技術が知られている。
多層配線技術においては一般に、配線基板間の導通を確保するため、配線基板を貫通するとともに銅（Ｃｕ）などの導電性材料が埋め込まれた貫通ビアホールが配線基板に設けられている。導電性材料が埋め込まれた貫通ビアホールを作製するための技術の一例として、無電解めっき法が知られている。
配線基板を作製する具体的な方法として、凹部が形成された基板を準備し、次に、基板の凹部内にＣｕ拡散防止膜としてのバリア膜を形成し、このバリア膜上にシード膜を無電解Ｃｕめっきにより、形成する方法が知られている。その後凹部内に電解ＣｕめっきによりＣｕが埋め込まれ、Ｃｕが埋め込まれた基板は、化学機械研磨などの研磨方法によって薄膜化され、これによって、Ｃｕが埋め込まれた貫通ビアホールを有する配線基板が作製される。
上述した配線基板のうちバリア膜を形成する場合、基板に対して予め触媒を吸着させて触媒層を形成しておき、この触媒層上にめっき処理を施すことによりバリア膜が得られる。バリア膜はその後、焼しめられて内部の水分が除去され、かつ金属間結合が強化される。
ところで、基板に対して触媒を吸着させる場合、触媒としてパラジウム等のナノ粒子を用いる技術が開発されている。
特開２０１３−６７８５６号公報
上述のように基板に対して触媒を吸着させる場合、触媒としてパラジウム等のナノ粒子を用いる技術が開発され、この際、触媒を吸着させるために基板上に予め密着層を形成しておくことがある。
しかしながら基板上に密着層を形成しておいても、めっき層の厚みが大きくなるとパラジウムのナノ粒子が密着層から剥れることがあり、この場合は精度良くめっき層を形成することがむずかしい。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板上にめっき処理を行なう前処理として形成された触媒が基板から剥れることがないよう、触媒層を形成することができるめっき前処理方法、めっき処理システムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。
本発明は、基板を準備する工程と、
前記基板上に触媒を吸着させて触媒層を形成する工程と、
前記触媒層上に、前記触媒を前記基板に固定する触媒固定層を設ける工程と、を備えることを特徴とするめっき前処理方法である。
本発明は、基板上に触媒を吸着させて触媒層を形成する触媒層形成部と、
前記触媒層上に、前記触媒を基板に固定する触媒固定層を設ける層形成部と、
前記触媒層形成部と前記触媒固定層形成部との間で基板を搬送する基板搬送部と、を備えたことを特徴とするめっき処理システムである。
本発明は、めっき処理システムにめっき前処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記めっき前処理方法は、基板を準備する工程と、
前記基板上に触媒を吸着させて触媒層を形成する工程と、
前記触媒層上に、前記触媒を前記基板に固定する触媒固定層を設ける工程とを備え
ることを特徴とする記憶媒体である。
本発明によれば、基板上に形成された触媒を固定する触媒固定層を設けたので、触媒が基板から剥れることはない。このため後工程により形成されためっき層が基板から剥れることもない。
図１は、本発明の実施の形態におけるめっき処理システム全体を示すブロック図。 図２は、本発明の実施の形態におけるめっき前処理方法が組込まれためっき処理方法全体を示すフローチャート。 図３（ａ）〜（ｇ）は、めっき処理方法が施される基板を示す図。 図４（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態における基板上に形成された触媒層および触媒固定層を示す断面図。 図５（ａ）（ｂ）は、比較例としての基板上に形成された触媒層を示す側断面図。 図６（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態における基板上に形成された触媒層、触媒固定層およびめっき層を示す側断面図。 図７（ａ）（ｂ）は、比較例としての基板上に形成された触媒層およびめっき層を示す側断面図。 図８は、触媒層形成部を示す側断面図。 図９は、触媒層形成部を示す平面図。 図１０は、第１加熱部および第２加熱部を示す図。
＜めっき処理システム＞
図１乃至図１０により本発明の一実施の形態について説明する。
まず図１により本発明によるめっき処理システム全体について述べる。
図１に示すように、めっき処理システム１０は半導体ウエハ等の凹部２ａを有する基板（シリコン基板）２に対してめっき処理を施すものである（図３（ａ）〜（ｇ）参照）。この場合、シリコン基板２上には予めＴＥＯＳ処理が施されて、ＴＥＯＳ層２Ａが形成されている（図４（ａ）（ｂ）参照）。
このようなめっき処理システム１０は、基板２を収納したカセット（図示せず）が載置されるカセットステーション１８と、カセットステーション１８上のカセットから基板２を取り出して搬送する基板搬送アーム１１と、基板搬送アーム１１が走行する走行路１１ａとを備えている。
また走行路１１の一側に、基板２上にシランカップリング剤等のカップリング剤を吸着させて後述する密着層２１を形成する密着層形成部１２と、基板２の密着層２１上に触媒２２ａを吸着させて後述する触媒層２２を形成する触媒層形成部１３と、基板２の触媒層２２上に後述するＣｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層２３を形成するめっき層形成部１４とが配置されている。また触媒層形成部１３に隣接して、触媒層２２上に触媒固定層２７を設け、この触媒固定層２７により触媒層２２を基板２のＴＥＯＳ層２Ａ上に固定する触媒固定層形成部２０が設けられている。
また走行路１１の他側に、基板２に形成された触媒層２２、触媒固定層２７およびめっき層２３を焼きしめる加熱部１５と、基板２に形成されためっき層２３上に、後述するシード膜として機能する無電解銅めっき層（無電解Ｃｕめっき層）２４を形成するための無電解Ｃｕめっき層形成部１６が配置されている。
また加熱部１５に隣接して、基板２に形成された凹部２ａ内に、無電解Ｃｕめっき層２４をシード膜として電解銅めっき層（電解Ｃｕめっき層）２５を充てんするための電解Ｃｕめっき層形成部１７が配置されている。
なお、加熱部１５は、上述のように触媒固定層２７を焼きしめる第１加熱部として機能するとともに、触媒層２２を焼きしめる第２加熱部として機能する。まためっき層２３が形成された基板２を加熱部１５において加熱することによりめっき層２３を焼きしめることができる。
また触媒層２２の触媒２２ａはめっき層２３を形成する際に触媒機能を果すものであり、触媒固定層２７は触媒層２２を基板２に固定するものである。
また上述しためっき処理システムの各構成部材、例えばカセットステーション１８、基板搬送アーム１１、密着層形成部１２、触媒層形成部１３、触媒固定層形成部２０、めっき層形成部１４、加熱部１５、無電解Ｃｕめっき層形成部１６および電解Ｃｕめっき層形成部１７は、いずれも制御部１９に設けた記憶媒体１９Ａに記録された各種のプログラムに従って制御部１９で駆動制御され、これによって基板２に対する様々な処理が行われる。ここで、記憶媒体１９Ａは、各種の設定データや後述するめっき処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体１９Ａとしては、コンピューターで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。
次に触媒層２２を形成するための触媒層形成部１３について更に述べる。
触媒層形成部１３は図８および図９に示す液処理装置から構成することができる。
なお、めっき層形成部１４および無電解Ｃｕめっき層形成部１６も、触媒層形成部１３と同様の液処理装置から構成することができる。触媒層形成部１３は、図８および図９に示すとおりのものである。
すなわち、触媒層形成部１３は、図８および図９に示すように、ケーシング１０１の内部で基板２を回転保持するための基板回転保持機構（基板収容部）１１０と、基板２の表面に触媒溶液や洗浄液などを供給する液供給機構３０，９０と、基板２から飛散した触媒溶液や洗浄液などを受けるカップ１０５と、カップ１０５で受けた触媒溶液や洗浄液を排出する排出口１２４，１２９，１３４と、排出口に集められた液を排出する液排出機構１２０，１２５，１３０と、基板回転保持機構１１０、液供給機構３０，９０，カップ１０５、および液排出機構１２０，１２５，１３０を制御する制御機構１６０と、を備えている。
このうち基板回転保持機構１１０は、図８および図９に示すように、ケーシング１０１内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸１１１と、回転軸１１１の上端部に取り付けられたターンテーブル１１２と、ターンテーブル１１２の上面外周部に設けられ、基板２を支持するウエハチャック１１３と、回転軸１１１を回転駆動する回転機構１６２と、を有している。このうち回転機構１６２は、制御機構１６０により制御され、回転機構１６２によって回転軸１１１が回転駆動され、これによって、ウエハチャック１１３により支持されている基板２が回転される。
次に、基板２の表面に触媒溶液や洗浄液などを供給する液供給機構３０，９０について、図８および図９を参照して説明する。液供給機構３０，９０は、基板２の表面に対して触媒溶液を供給する触媒溶液供給機構３０と、基板２の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構９０と、を含んでいる。
図８および図９に示すように、吐出ノズル３２は、ノズルヘッド１０４に取り付けられている。またノズルヘッド１０４は、アーム１０３の先端部に取り付けられており、このアーム１０３は、上下方向に延伸可能となっており、かつ、回転機構１６５により回転駆動される支持軸１０２に固定されている。触媒溶液供給機構３０の触媒溶液供給管３３はアーム１０３の内側に配置されている。このような構成により、触媒溶液を吐出ノズル３２を介して基板２の表面の任意の箇所に所望の高さから吐出することが可能となっている。
洗浄液供給機構９０は、後述するように基板２の洗浄工程において用いられるものであり、図８に示すように、ノズルヘッド１０４に取り付けられたノズル９２を含んでいる。この場合、ノズル９２から、洗浄液またはリンス処理液のいずれかが選択的に基板２の表面に吐出される。
次に、基板２から飛散した触媒溶液や洗浄液などを排出する液排出機構１２０，１２５，１３０について、図８を参照して説明する。図８に示すように、ケーシング１０１内には、昇降機構１６４により上下方向に駆動され、排出口１２４，１２９，１３４を有するカップ１０５が配置されている。液排出機構１２０，１２５，１３０は、それぞれ排出口１２４，１２９，１３４に集められる液を排出するものとなっている。
図８に示すように、めっき液排出機構１２０，１２５は、流路切換器１２１，１２６により切り替えられる回収流路１２２，１２７および廃棄流路１２３，１２８をそれぞれ有している。このうち回収流路１２２，１２７は、触媒溶液を回収して再利用するための流路であり、一方、廃棄流路１２３，１２８は、触媒溶液を廃棄するための流路である。なお図８に示すように、処理液排出機構１３０には廃棄流路１３３のみが設けられている。
また図８および図９に示すように、基板収容部１１０の出口側には、触媒溶液を排出する触媒溶液排出機構１２０の回収流路１２２が接続され、この回収流路１２２のうち基板収容部１１０の出口側近傍に、触媒溶液を冷却する冷却バッファ１２０Ａが設けられている。
次に触媒固定層形成部２０について述べる。触媒固定層形成部２０は、基板２上に触媒固定層形成用材料を噴露して塗布するスプレータイプの塗布装置からなり、基板２の触媒層２２上に触媒固定層２７を形成するようになっている。
なお、触媒固定層形成部２０として、その他図８および図９に示すような液処理装置を用いてもよく、この場合ノズルヘッド１０４を基板２の中心に固定し、基板２を回転させながらノズルヘッド１０４から触媒固定層形成用材料を基板２上に供給することができる。
あるいは触媒固定層形成部２０として、図８および図９に示す液処理装置を用いるとともに、ノズルヘッド１０４の代わりに、スリットタイプのノズルを用いてもよい。このようにスリットタイプのノズルを用いた場合、液処理装置内で基板２を回転させることなく、停止させ、スリットタイプのノズルを基板２上で回動させても良い。
次に加熱部１５について述べる。
加熱部１５は、図１０に示すように、密閉された密閉ケーシング１５ａと、密閉ケーシング１５ａ内部に配置されたホットプレート１５Ａとを備えている。
めっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａには、基板２を搬送するための搬送口（図示せず）が設けられ、また密閉ケーシング１５ａ内にはＮ２ガス供給口１５ｃからＮ２ガスが供給される。
同時に密閉ケーシング１５ａ内は排気口１５ｂにより排気され、密閉ケーシング１５ａ内をＮ２ガスで充満させることにより、密閉ケーシング１５ａ内を不活性雰囲気に保つことができる。
＜めっき処理方法＞
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図２乃至図７により説明する。
まず前工程において、半導体ウエハ等からなる基板（シリコン基板）２に対して凹部２ａが形成されるとともに、その後基板２上にＴＥＯＳ層２Ａが形成される。次にＴＥＯＳ層２Ａが形成された基板２がめっき処理システム１０内に搬送される。
そしてめっき処理システム１０の密着層形成部１２内において、凹部２ａを有する基板２のＴＥＯＳ層２Ａ上に密着層２１が形成される（図２および図３（ａ））。
ここで基板２に凹部２ａを形成する方法としては、従来公知の方法から適宜採用することができる。具体的には、例えば、ドライエッチング技術として、弗素系又は塩素系ガス等を用いた汎用的技術を適用できるが、特にアスペクト比（孔の深さ／孔の径）の大きな孔を形成するには、高速な深掘エッチングが可能なＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching：誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）の技術の採用した方法をより好適に採用でき、特に、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を用いたエッチングステップとＣ4Ｆ8などのテフロン系ガスを用いた保護ステップとを繰り返しながら行うボッシュプロセスと称される方法を好適に採用できる。
また密着層形成部１２は加熱部を有する真空室（図示せず）を有し、この密着層形成部１２内において、凹部２ａを有する基板２上にシランカップリング剤等のカップリング剤が吸着され、このようにして基板２のＴＥＯＳ層２Ａ上に密着層２１が形成される（ＳＡＭ処理）。シランカップリング剤を吸着させて形成された密着層２１は、後述する触媒層２２と基板２との密着性を向上させるものであり、ＳＡＭ層２１ａからなる（図４（ａ）参照）。
なお、図４（ｂ）に示すように、ＳＡＭ層２１ａ上に酸化チタン剤を含むチタネート剤を塗布してチタネート系の密着層（ＴＰＴ層）２１ｂを設け、ＳＡＭ層２１ａとＴＰＴ層２１ｂとにより密着層２１を形成してもよい。あるいは基板２のＴＥＯＳ層２Ａ上にチタネート系の密着層（ＴＰＴ層）２１ｂを設け、このＴＰＴ層２１ｂのみにより密着層２１を形成してもよい。
密着層形成部１２において密着層２１が形成された基板２は、基板搬送アーム１１によって図８および図９に示す液処理装置からなる触媒層形成部１３へ送られる。そしてこの触媒層形成部１３において、基板２の密着層２１上に、例えば触媒２２ａとなるナノパラジウムが吸着されて触媒層２２が形成される（図３（ｂ））。
具体的には図８および図９に示す触媒層形成部１３において、触媒２２ａを含む触媒溶液をノズルヘッド１０４の吐出ノズル３２から基板２上に噴出することにより、基板２の密着層２１上に触媒２２ａを吸着させ、このようにして触媒層２７を形成することができる。さらに基板２上の余分な触媒溶液はノズルヘッド１０４のノズル９２から洗浄液を噴出することにより取り除くことができる。
次に、基板２に供給される触媒溶液および触媒溶液に含まれる触媒２２ａについて説明する。はじめに触媒２２ａについて説明する。
基板２の密着層２１に吸着される触媒２２ａとしては、めっき反応を促進することができる触媒作用を有する触媒が適宜用いられるが、例えば、ナノ粒子からなる触媒が用いられる。ここでナノ粒子とは、触媒作用を有するコロイド状の粒子であって、平均粒径が２０ｎｍ以下、例えば０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内となっている粒子のことである。ナノ粒子を構成する元素としては、例えば、パラジウム、金、白金などが挙げられる。このうちナノ粒子のパラジウムをｎ−Ｐｄとして表わすことができる。
また、ナノ粒子を構成する元素として、ルテニウムが用いられてもよい。
ナノ粒子の平均粒径を測定する方法が特に限られることはなく、様々な方法が用いられ得る。例えば、触媒溶液内のナノ粒子の平均粒径を測定する場合、動的光散乱法などが用いられ得る。動的光散乱法とは、触媒溶液内に分散しているナノ粒子にレーザー光を照射し、その散乱光を観察することにより、ナノ粒子の平均粒径などを算出する方法である。また、基板２の凹部２ａに吸着したナノ粒子の平均粒径を測定する場合、ＴＥＭやＳＥＭなどを用いて得られた画像から、所定の個数のナノ粒子、例えば２０個のナノ粒子を検出し、これらのナノ粒子の粒径の平均値を算出することもできる。
次に、ナノ粒子からなる触媒が含まれる触媒溶液について説明する。触媒溶液は、触媒となるナノ粒子を構成する金属のイオンを含有するものである。例えばナノ粒子がパラジウムから構成されている場合、触媒溶液には、パラジウムイオン源として、塩化パラジウムなどのパラジウム化合物が含有されている。
触媒溶液の具体的な組成は特には限られないが、好ましくは、触媒溶液の粘性係数が０．０１Ｐａ・ｓ以下となるよう触媒溶液の組成が設定されている。触媒溶液の粘性係数を上記範囲内とすることにより、基板２の凹部２ａの直径が小さい場合であっても、基板２の凹部２ａの下部にまで触媒溶液を十分に行き渡らせることができる。このことにより、基板２の凹部２ａの下部にまで触媒２２ａをより確実に吸着させることができる。
好ましくは、触媒溶液中の触媒２２ａは、分散剤によって被覆されている。これによって、触媒２２ａの界面における界面エネルギーを小さくすることができる。従って、触媒溶液内における触媒２２ａの拡散をより促進することができ、このことにより、基板２の凹部２ａの下部にまで触媒２２ａをより短時間で到達させることができると考えられる。また、複数の触媒２２ａが凝集してその粒径が大きくなることを防ぐことができ、このことによっても、触媒溶液内における触媒２２ａの拡散をより促進することができると考えられる。
分散剤で被覆された触媒２２ａを準備する方法が特に限られることはない。例えば、予め分散剤で被覆された触媒２２ａを含む触媒溶液が、触媒層形成部１３に対して供給されてもよい。若しくは、触媒２２ａを分散剤で被覆する工程を触媒層形成部１３の内部、例えば触媒溶液供給機構３０で実施するよう、触媒層形成部１３が構成されていてもよい。
分散剤としては、具体的には、ポリビニルポロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ）、クエン酸等が好ましい。
その他、特性を調整するための各種薬剤が触媒溶液に添加されていてもよい。
なお触媒２２ａを含む触媒溶液としては、ｎ−Ｐｄ等のナノ粒子を含む触媒溶液に限られることはなく、塩化パラジウム水溶液（ＰｄＣｌ２）を触媒溶液として用い、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ２）中のＰｄイオンを触媒２２ａとして用いてもよい。
このように、触媒層形成部１３において基板２の密着層２１上に触媒層２２を形成した後、基板２は基板搬送アーム１１によって加熱部１５に送られ、この加熱部１５において基板２が加熱され、触媒層２２が焼きしめられる（Ｂａｋｅ処理）。この場合、加熱部１５の密閉ケーシング１５ａ内において、Ｎ２ガス雰囲気中で、基板２は例えば１５０℃〜２５０℃の温度範囲で１０〜３０分間ホットプレート１５Ａ上で加熱され、触媒層２２が加熱されて焼きしめられる。なお、この触媒層２２の焼きしめ工程は必須のものではない。
次に触媒層２２が形成され、触媒層２２が焼きしめられた基板２は、基板搬送アーム１１により触媒固定層形成部２０まで送られる。次に触媒固定層形成部２０において、基板２の触媒層２２上に例えばスプレータイプの塗布装置から触媒固定層形成用材料が塗布され、触媒層２２上に触媒固定層２７が形成される（図３（ｃ）参照）。
触媒固定層形成用材料としては、例えば有機絶縁性材料（ＳＯＧ、Ｌｏｗ−ｋ）、あるいは無機絶縁性材料（Ｓｉ−Ｏ−Ｃ）を用いることができる。
触媒層２２上に形成された触媒固定層２７は、触媒２２ａを含む触媒層２２を基板２の密着層２１上に固定するものであり、触媒固定層２７により、密着層２１に吸着された触媒２２ａが剥離することを防止できる。
この場合、触媒固定層２７の平均厚みは、触媒２２ａの平均粒径×０．２〜１．０となっている。
触媒固定層２７の平均厚みが、触媒２２ａの平均粒径×０．２より小さいと、触媒固定層２７により基板２に触媒層２２を堅固に固定することはむずかしい。他方触媒固定層２７の平均厚みが、触媒２２ａの平均粒径×１．０より大きいと触媒２２ａを触媒固定層２７から上方へ露出させることができず、後工程においてめっき処理中に触媒としての機能を果すことができない。
このため触媒固定層２７の平均厚みは、上記のような範囲に設定されている。
このように、触媒固定層形成部２０において基板２の触媒層２２上に触媒固定層２７を形成した後、基板２は基板搬送アーム１１によって加熱部１５に送られ、この加熱部１５の密閉ケーシング１５ａ内においてＮ２ガスが雰囲気中で基板２がホットプレート１５Ａ上で加熱され、触媒固定層２７が焼きしめられる（Ｂａｋｅ処理）。この場合、加熱部１５において基板２は例えば１５０℃〜２５０℃の温度範囲で１０〜３０分間加熱され、触媒固定層２７が加熱されて焼きしめられる。
なお、触媒固定層２７を形成するための触媒固定層形成用材料が溶剤を含む場合、加熱部１５内で十分に加熱しておき、触媒固定層２７中の溶剤を完全に除去しておくことが好ましい。
このようにして形成された触媒層２２と、この触媒層２２を固定する触媒固定層２７とにより、触媒層２２Ａが得られる。
このように本実施の形態によれば、基板２のＴＥＯＳ２Ａに形成されたＳＡＭ層２１ａからなる密着層２１上に触媒２２ａを吸着させて触媒層２２を形成し、更に触媒層２２上に触媒固定層２７を形成したので、この触媒固定層２７により触媒２２を基板２上に確実に固定することができる（図４（ａ）参照）。
これに対して図５（ａ）に示す比較例のように、触媒層２２上に触媒固定層２７を設けない場合、後述のように触媒層２２上にめっき層２３を形成した場合、密着層２１と触媒層２２との界面において層間剥離を生じさせることも考えられる。
これに対して本実施の形態によれば、触媒層２２が触媒固定層２７により基板２に固定されるため、密着層２１と触媒層２２との界面において、層間剥離が生じることはない。
また本実施の形態によれば、基板２のＴＥＯＳ２Ａに形成されたＳＡＭ層２１ａとＴＰＴ層２１ｂとからなる密着層２１上に触媒２２ａを吸着させて触媒層２２を形成し、更に触媒層２２上に触媒固定層２７を形成したので、この触媒固定層２７により触媒層２２を基板２上に確実に固定することができる（図４（ｂ）参照）。
これに対して図５（ｂ）に示す比較例のように、触媒層２２上に触媒固定層２７を設けない場合、後述のように触媒層２２上にめっき層２３を形成した場合、密着層２１と触媒層２２との界面において層間剥離を生じさせることも考えられる。
これに対して本実施の形態によれば、触媒層２２が触媒固定層２７により基板２に固定されるため、密着層２１と触媒層２２との界面において、層間剥離が生じることはない。
このように、触媒固定層形成部２０において基板２上に触媒固定層２７を形成した後、基板２は基板搬送アーム１１によってめっき層形成部１４へ送られる。
次にめっき層形成部１４において、基板２の触媒層２２上に、Ｃｕ拡散防止膜（バリア膜）として機能するめっき層２３が形成される（図３（ｄ））。
この場合、めっき層形成部１４は、図８および図９に示すような液処理装置からなり、基板２の触媒層２２上に無電解めっき処理を施すことによりめっき層２３を形成することができる。
めっき層形成部１４においてめっき層２３を形成する場合、めっき液としては、例えばＣｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を用いることができ、めっき液の温度は４０〜７５℃（好ましくは６５℃）に保たれている。
Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき液を基板２上に供給することにより、基板２の触媒層２２上に無電解めっき処理により、Ｃｏ−Ｗ−Ｂを含むめっき層２３が形成される。
次に触媒層２２上にめっき層２３が形成された基板２は、基板搬送アーム１１により、めっき層形成部１４から加熱部１５の密閉ケーシング１５ａ内へ送られる。そして、このめっき層焼きしめ部１５の密閉ケーシング１５ａ内において、基板２は、Ｎ２ガス雰囲気中でホットプレート１５Ａ上で加熱される。このようにして基板２のめっき層２３が焼きしめられる（Ｂａｋｅ処理）。
加熱部１５において、めっき層２３を焼きしめる際の焼きしめ温度は、１５０〜２００℃、焼きしめ時間は１０〜３０分となっている。
このように基板２上のめっき層２３を焼きしめることにより、めっき層２３内の水分を外方へ放出することができ、同時にめっき層２３内の金属間結合を高めることができる。
このようにして形成されためっき層２３は、Ｃｕ拡散防止層（バリア膜）として機能する。次にバリア膜として機能するめっき層２３が形成された基板２は、その後基板搬送アーム１１により無電解Ｃｕめっき層形成部１６に送られる。
次に無電解Ｃｕめっき層形成部１６において、基板２のめっき層積層体２３上に、電解Ｃｕめっき層２５を形成するためのシード膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４が形成される（図３（ｅ））。
この場合、無電解Ｃｕめっき層形成部１６は、図８および図９に示すような液処理装置からなり、基板２のめっき層２３上に無電解めっき処理を施すことにより、無電解Ｃｕめっき層２４を形成することができる。
無電解Ｃｕめっき層形成部１６において形成された無電解Ｃｕめっき層２４は、電解Ｃｕめっき層２５を形成するためのシード膜として機能するものであり、無電解Ｃｕめっき層形成部１６において用いられるめっき液には、銅イオン源となる銅塩、例えば硫酸銅、硝酸銅、塩化銅、臭化銅、酸化銅、水酸化銅、ピロリン酸銅などが含まれている。まためっき液には、銅イオンの錯化剤および還元剤がさらに含まれている。まためっき液には、めっき反応の安定性や速度を向上させるための様々な添加剤が含まれていてもよい。
このようにして無電解Ｃｕめっき層２４が形成された基板２は、基板搬送アーム１１により、電解Ｃｕめっき層形成部１７へ送られる。なお、無電解Ｃｕめっき層２４が形成された基板２を加熱部１５に送って焼きしめた後、電解Ｃｕめっき層形成部１７へ送ってもよい。次に電解Ｃｕめっき層形成部１７において、基板２に対して電解Ｃｕめっき処理が施され、基板２の凹部２ａ内に無電解Ｃｕめっき層２４をシード膜として電解Ｃｕめっき層２５が充てんされる（図３（ｆ））。
その後基板２は、めっき処理システム１０から外方へ排出され、基板２の裏面側（凹部２ａと反対側）が化学機械研磨される（図３（ｇ））。
なお、上記実施例では電解Ｃｕめっき処理で電解Ｃｕめっき層が充填される例を示したが、これに限ることはなく、電解Ｃｕめっき処理に替わり無電解Ｃｕめっき処理でＣｕめっき層を形成してもよい。
また、上記実施例においては、基板２を加熱する場合に、加熱部１５の密閉ケーシング１５ａ内において、基板２を、Ｎ２ガスが充てんされた不活性雰囲気中でホットプレート１５Ａ上で加熱した例を示したが、これに限ることはなく、例えば低温化や処理時間の短縮を目的として、密閉ケーシング１５ａ内を真空にして基板２をホットプレート１５Ａ上で加熱してもよい。
また、上記実施例においては、触媒層形成部１３と加熱部１５とを各々別個の装置で行う例を示したが、これに限ることはなく、図８で示す触媒層形成部１３において、基板２の上方にランプ照射部２００（ＵＶ光など）または、基板２を覆うホットプレート（図示せず）などの加熱源を設け、触媒層形成部１３内で触媒層の焼きしめを行ってもよい。さらにまた、基板２の触媒層２２上にＣｕ拡散防止層（バリア層）をして機能するめっき層２３を形成する例を示したが、バリア層としてのめっき層２３上に触媒層２２を形成し、この触媒層２２上にシード膜として機能する無電解Ｃｕめっき層２４を形成しても良い。
（実施例１）
次に図６（ａ）（ｂ）および図７（ａ）（ｂ）により本発明の具体的実施例について説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、基板２のＴＥＯＳ２Ａ上にＳＡＭ層２１ａからなる密着層２１を形成し、この密着層２１上にｎ−Ｐｄからなる触媒２２ａを吸着させて触媒層２２を形成した。次に触媒層２２上に触媒固定層２７を形成して触媒層２２を基板２の密着層２１上に固定し、さらに触媒層２２の触媒２２ａを用いて、ＣｏＷＢ膜からなるめっき層２３を形成した。
次にこのめっき層２３に対してテープを貼り付けて引き剥すＴａｐｅ Ｔｅｓｔを実施したところ、めっき層２３に剥離部分は見当らなかった。
（比較例）
次に比較例として図７（ａ）（ｂ）に示すように、基板２のＴＥＯＳ２Ａ上にＳＡＭ層２１ａからなる密着層２１を形成し、この密着層２１上にｎ−Ｐｄからなる触媒２２ａを吸着させて触媒層２２を形成した。次に触媒層２２上に触媒固定層２７を形成することなく、触媒層２２の触媒２２ａを用いて、ＣｏＷＢ膜からなるめっき層２３を形成した。
次にこのめっき層２３に対してテープを貼り付けて引き剥すＴａｐｅ Ｔｅｓｔを実施したところ、めっき層２３に剥離部分２３Ａが発見された。
このめっき層２３の剥離部分２３Ａは、密着層２１と触媒層２２との界面において剥離が起こり、この密着層２１と触媒層２２との界面において生じた剥離によって生じたものであった。
２ 基板
２Ａ ＴＥＯＳ層
２ａ 凹部
１０ めっき処理システム
１１ 基板搬送アーム
１２ 密着層形成部
１３ 触媒層形成部
１４ めっき層形成部
１５ 加熱部
１６ 無電解Ｃｕめっき層形成部
１７ 電解Ｃｕめっき層形成部
１８ カセットステーション
１９ 制御部
１９Ａ 記憶媒体
２０ 触媒固定層形成部
２１ 密着層
２１ａ ＳＡＭ層
２１ｂ ＴＰＴ層
２２ 触媒層
２２ａ 触媒
２３ めっき層
２４ 無電解Ｃｕめっき層
２５ 電解Ｃｕめっき層
２７ 触媒固定層

Claims (10)

  1. 基板を準備する工程と、
    前記基板上に触媒を吸着させて触媒層を形成する工程と、
    前記触媒層上に、前記触媒を前記基板に固定する触媒固定層を設ける工程とを備え、前記触媒固定層の平均厚みは、少なくとも前記触媒の上部が露出する範囲に設定され、前記触媒固定層を形成した後に、前記基板を加熱して前記触媒固定層を焼きしめる工程を更に備えたことを特徴とするめっき前処理方法。
  2. 前記触媒層を形成する前に、前記基板上に前記触媒層に隣接するよう予め密着層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき前処理方法。
  3. 前記密着層は、シランカップリング剤による密着層またはチタネート剤による密着層、またはシランカップリング剤による密着層とチタネート剤による密着層の積層体からなることを特徴とする請求項２記載のめっき前処理方法。
  4. 前記触媒層を形成する前に、前記基板上に前記触媒層に隣接するように予めバリア層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき前処理方法。
  5. 前記触媒固定層を形成する前に、前記基板を加熱して前記触媒層を焼きしめる工程を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のめっき前処理方法。
  6. 基板上に触媒を吸着させて触媒層を形成する触媒層形成部と、
    前記触媒層上に、前記触媒を基板に固定する触媒固定層を設ける層形成部と、
    前記触媒層形成部と前記触媒固定層形成部との間で基板を搬送する基板搬送部と、を備え、前記触媒固定層形成部は、前記触媒固定層の平均厚みが少なくとも前記触媒の上部が露出する範囲に設定され、前記基板を加熱して前記触媒固定層を焼きしめる第１加熱部を更に備えたことを特徴とするめっき処理システム。
  7. 前記基板上に密着層を形成する密着層形成部を設けたことを特徴とする請求項６記載のめっき処理システム。
  8. 前記基板上にバリア層を形成するバリア層形成部を設けたことを特徴とする請求項６載のめっき処理システム。
  9. 前記基板を加熱して前記触媒層を焼きしめる第２加熱部を更に備えたことを特徴とする請求項６記載のめっき処理システム。
  10. めっき処理システムにめっき前処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
    前記めっき前処理方法は、基板を準備する工程と、
    前記基板上に触媒を吸着させて触媒層を形成する工程と、
    前記触媒層上に、前記触媒を前記基板に固定する触媒固定層を設ける工程とを備え、前記触媒固定層の平均厚みは、少なくとも前記触媒の上部が露出する範囲に設定され、前記触媒固定層を形成した後に、前記基板を加熱して前記触媒固定層を焼きしめる工程を更に備えたことを特徴とする記憶媒体。
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