JP2001316866A - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メッキ液の添加剤濃度管理とそのかくはん負
担を軽減して、製造負担少なく円滑かつ高品質にメッキ
形成が可能な半導体装置の製造方法および製造装置を提
供すること。また、種付け層形成後の時間管理負担なく
円滑かつ高品質にメッキ形成が可能な半導体装置の製造
方法および製造装置を提供すること。 【解決手段】 メッキ形成を促進させる材料とメッキ形
成を抑制させる材料とを含む処理剤を被処理基板面に付
着させ、処理剤が付着された被処理基板面にメッキを施
す。添加剤を溶液として用いることを回避することでで
きるので、メッキ液の添加剤濃度管理とそのかくはん負
担を軽減する。また、メッキの種付け層が形成された被
処理基板を処理空間に導入し、導入された被処理基板を
還元処理する。種付け層の還元処理により、種付け層形
成後の時間管理を特に行う必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板面にメ
ッキを施す半導体装置の製造方法および製造装置に係
り、特に、製造負担が少なく円滑かつ高品質にメッキ形
成が可能な半導体装置の製造方法および製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】被処理ウエハ面に銅メッキを施す場合の
従来例について説明する。

【０００３】被処理ウエハ面には、単一の半導体装置
（ここでは半導体チップ）とすべき領域が多数形成され
る。ウエハにおける半導体製造プロセスのうち銅メッキ
を施す工程は、ウエハ面の上記各領域にあらかじめ形成
されている微細な溝あるいは孔に銅パターンを形成する
工程の一部である。また、一般的に、この銅メッキ処理
に先立ち、形成されるメッキおよびメッキ液に電気を供
給しかつメッキ形成の種（シード）となる種付け層がウ
エハ面にあらかじめ形成される。

【０００４】種付け層は、数ｎｍから２００ｎｍ程度の
厚さで、後のメッキと違う材質の層と同じ材質の銅層と
を合わせ持つものである。ウエハ面にあらかじめ形成さ
れている微細な溝あるいは孔とのスケール的な関係でい
うと、その側壁の表面、および底面の表面を覆うように
形成されている。そのような種付け層が形成されたウエ
ハの外周を保持しその種付け層に電気導体を接触させメ
ッキのための電気供給を行う。

【０００５】電気供給されたウエハは種付け層がカソー
ドとなるべく、メッキ液槽に浸けられる。メッキ液槽に
は、メッキ材料を含む電解液である例えば硫酸銅（Ｃｕ
ＳＯ4）水溶液が満たされ、メッキ液槽には硫酸銅水溶
液に接して例えばりんを含む銅のアノード電極が配され
る。メッキは、ウエハ面にあらかじめ形成されている微
細な溝あるいは孔を埋め、さらにウエハ面を覆うように
形成される。

【０００６】このメッキ処理において、ウエハ面にあら
かじめ形成されている微細な溝あるいは孔を空隙（ボイ
ド）なく埋めかつそのメッキ形成を促進するため、メッ
キ液には添加剤が加えられている。添加剤は、メッキ形
成を促進する材料（例えば硫黄を含む物質）と、メッキ
形成を抑制する材料（例えば高分子系の物質）が配合さ
れ、この両者の作用により、高品質で効率的なメッキ形
成を意図する。

【０００７】すなわち、溝や孔のある面をこれらを空隙
なく埋めるようにメッキするには、溝や孔についてはメ
ッキ形成速度を相対的に速め、溝や孔でない部分につい
てはメッキ形成速度を相対的に遅くする必要がある。添
加剤の成分のうちメッキ形成を促進する材料である例え
ば硫黄を含む物質は、粒系が比較的小さく溝や孔に容易
に入り込む。これに対して、メッキ形成を抑制する材料
である例えば高分子系の物質は粒径が比較的大きく溝や
孔には容易に入り込めない。

【０００８】したがって、溝や孔についてはメッキ形成
が促進され、それ以外についてはメッキ形成が抑制され
る。これにより、溝や孔に空隙なく高品質にかつ全体と
して効率的にメッキ処理がなされる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、メッキ
処理においては、添加剤がメッキの品質と生産性に大き
な役割を担っている。このため、メッキ液中の添加剤の
濃度は常に管理される必要があり、また、メッキ液中で
の濃度不均一を防止するためメッキ液のかくはんを怠る
こともできない。なお、メッキ液中の添加剤の濃度は、
例えばＣＶＳ（ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｅｔｒｉｃ
ｓｔｒｉｐｐｅｒ）を用いて測定されるが精度の点で
はなお十分とは言えず、またリアルタイムに測定結果を
得ることも難しい。

【００１０】また、添加剤には寿命があり、ある程度メ
ッキ処理に使用されると当初の効能が発揮されなくなる
ことがわかっている。このため、添加剤のはたらきの程
度をモニタしつつ、ある劣化が検出された時点でメッキ
液ごと廃棄に回されるのが現状である。

【００１１】また、種付け層について言うと、その材料
である銅は経時的に表面から酸化する。酸化された種付
け層にメッキ処理を行うと形成される膜質が低下する。
したがって、種付け層の形成後については時間管理を行
ない酸化が進行しないうちに次工程を行うようにしてい
る。

【００１２】本発明は、上記した状況を考慮してなされ
たもので、添加剤を溶液として用いることを回避しこれ
によりメッキ液の添加剤濃度管理とそのかくはん負担を
軽減して、製造負担少なく円滑かつ高品質にメッキ形成
が可能な半導体装置の製造方法および製造装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】また、メッキ液を長期にわたり使用するこ
とができ、環境への負担も少なく円滑かつ高品質にメッ
キ形成が可能な半導体装置の製造方法および製造装置を
提供することを目的とする。

【００１４】また、種付け層の酸化に対策を施し、種付
け層形成後の時間管理負担なく円滑かつ高品質にメッキ
形成が可能な半導体装置の製造方法および製造装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、メッキ形成
を促進させる材料とメッキ形成を抑制させる材料とを含
む処理剤を被処理基板面に付着させる工程と、前記処理
剤が付着された前記被処理基板面にメッキを施す工程と
を有することを特徴とする。

【００１６】したがって、添加剤を溶液として用いるこ
とを回避することができるので、メッキ液の添加剤濃度
管理とそのかくはん負担を軽減して、製造負担少なく円
滑かつ高品質にメッキ形成が可能になる。また、メッキ
液について添加剤の劣化を考慮する必要がないので、こ
れを長期にわたり使用することができ、環境への負担も
少なく円滑かつ高品質にメッキ形成が可能になる。

【００１７】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、表面にメッキの種付け層が形成された被処理基板を
処理空間に導入する工程と、前記導入された前記被処理
基板を前記処理空間で還元処理する工程とを有すること
を特徴とする。

【００１８】種付け層の還元処理により、種付け層形成
後の時間管理を特に行う必要がなくなるので、種付け層
形成後の時間管理負担なく円滑かつ高品質にメッキ形成
が可能になる。

【００１９】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、表面にメッキの種付け層が形成された被処理基板を
処理空間に導入する工程と、前記導入された前記被処理
基板を前記処理空間で還元処理する工程と、メッキ形成
を促進させる材料とメッキ形成を抑制させる材料とを含
む処理剤を前記還元処理された被処理基板面に付着させ
る工程と、前記処理剤が付着された前記被処理基板面に
メッキを施す工程とを有することを特徴とする。

【００２０】この製造方法は、上記で述べた方法を両者
ともに適用するものであり、その作用、効果については
上記の両方の記述が当てはまる。

【００２１】また、本発明に係る半導体装置の製造装置
は、メッキ形成を促進させる材料とメッキ形成を抑制さ
せる材料とを含む処理剤を被処理基板面に付着させる手
段と、前記処理剤が付着された前記被処理基板面にメッ
キを施す手段とを有することを特徴とする。

【００２２】この製造装置は、請求項１の工程を施す物
理的構成を有するものである。したがって、その作用、
効果はすでに述べたものと同様である。

【００２３】また、本発明に係る半導体装置の製造装置
は、表面にメッキの種付け層が形成された被処理基板を
処理空間に導入する手段と、前記導入された前記被処理
基板を前記処理空間で還元処理する手段とを有すること
を特徴とする。

【００２４】この製造装置は、請求項２の工程を施す物
理的構成を有するものである。したがって、その作用、
効果はすでに述べたものと同様である。

【００２５】また、本発明に係る半導体装置の製造装置
は、表面にメッキの種付け層が形成された被処理基板を
処理空間に導入する手段と、前記導入された前記被処理
基板を前記処理空間で還元処理する手段と、メッキ形成
を促進させる材料とメッキ形成を抑制させる材料とを含
む処理剤を前記還元処理された被処理基板面に付着させ
る手段と、前記処理剤が付着された前記被処理基板面に
メッキを施す手段とを有することを特徴とする。

【００２６】この製造装置は、請求項３の工程を施す物
理的構成を有するものである。したがって、その作用、
効果はすでに述べたものと同様である。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明では、メッキ形成を促進さ
せる材料とメッキ形成を抑制させる材料とを含む処理剤
を、メッキ処理に先立ち被処理基板面に付着させる。被
処理基板面への付着には、種々の方法を用いることがで
きる。被処理面を上に向けて（フェースアップで）行う
場合には、基板を保持して回転（スピン）させその上面
に処理剤を供給することができる。処理剤は回転により
一様に基板表面上に広がる。

【００２８】被処理面を下に向けて（フェースダウン
で）行う場合には、基板を保持して回転させその下面に
ノズルで処理液を吹きつけるか噴霧することができる。
処理剤は、回転により一様に基板面上を広がる。

【００２９】さらに、メッキ形成を促進させる材料とメ
ッキ形成を抑制させる材料とを含む処理剤を含ませてゾ
ルゲル法により膜を成膜し、その膜を被処理面に張りつ
けるようにもできる。

【００３０】処理剤には、溶媒として揮発性物質を用い
ることができる。溶媒中に溶け込むメッキ形成を促進さ
せる材料とメッキ形成を抑制させる材料とを液状として
基板面上に適用した後、もはや不要な溶媒の成分を揮発
させるためである。

【００３１】また、処理剤には、濡れ性を増大させる成
分を含ませてもよい。濡れ性の増大により、基板面上に
形成されている微細な溝や孔への溶液浸入が容易にな
る。

【００３２】処理剤が付着された被処理基板面に対して
メッキを施す。このメッキ処理には、添加剤の加えられ
ていないメッキ液例えばＣｕＳＯ4水溶液を用いること
ができる。ＣｕＳＯ4水溶液の満たされたメッキ液槽に
処理剤が付着された被処理基板を浸し、種付け層をカソ
ードにしてメッキ処理をすることができる。

【００３３】なお、基板には半導体ウエハやガラス基板
（例えば液晶表示装置用）が含まれる。

【００３４】また、本発明において、被処理基板面にメ
ッキの種付け層を形成するには、ある特定の方法による
必要はない。メッキの種付け層を形成することができれ
ば種々の方法を用いることができる。例えば、ＰＶＤ、
ＣＶＤなどの方法である。

【００３５】種付け層が形成された被処理基板を還元処
理する工程には、例えば、ＮＯＲチャンバ内において、
還元性のガス（例えば水素ガス）を充填し被処理基板の
表面に形成された種付け層を還元させる方法や、ホルム
アルデヒド等の還元剤を被処理基板に塗布し還元させる
方法を用いることができる。

【００３６】以下、本発明の実施形態を図面を参照しな
がら説明する。

【００３７】図１は、本発明の一実施形態として用いる
処理剤付着工程を行う装置の構成を模式的に示す正面断
面図である。この装置は、処理剤を液体として被処理ウ
エハＷの面上に上方から適用するものである。処理剤を
含む処理液は処理液供給管１１７を介して、処理液供給
ノズル１１６により被処理ウエハＷの被処理面に供給さ
れる。

【００３８】被処理ウエハＷは、スピンチャック１１３
により吸着保持され、スピンチャック軸１１４の水平回
転により回転自由に載置されている。スピンチャック１
１３が回転することにより被処理ウエハＷが回転し、処
理液供給ノズル１１６により供給された処理液は、被処
理ウエハＷの被処理面上をその半径方向に広がる。これ
により、処理液は被処理ウエハＷの被処理面上に一定厚
みで塗布された状態となる。

【００３９】スピンチャック１１３の周囲にはこれを囲
むように環状の内カップ１１２が配され、その根元は、
スピンチャック１１３および内カップ１１２をとり囲み
処理液の飛散を防止する環状の外カップ１１１に固定さ
れている。

【００４０】処理液が供給されて被処理ウエハＷの面上
を広がるときにその縁より余分な処理液が被処理ウエハ
Ｗ外に飛散される。この飛散された処理液は、排水口１
１８から排出される。また、この飛散が外カップ１１１
の外に飛沫として広がるのを防止するため、外カップ１
１１の上部の開口部より空気を導入し排気口１１５へ抜
ける空気の流れを作る方法をとることもできる。

【００４１】このようにして、被処理面上に処理剤を付
着された被処理ウエハＷが、次工程であるメッキ処理工
程に供給される。

【００４２】次に、処理剤付着工程を行う上記とは異な
る装置について図２を参照して説明する。同図は、本発
明の他の実施形態として用いる処理剤付着工程を行う装
置の構成を模式的に示す正面断面図である。この装置
も、処理剤を液体として被処理ウエハＷの面上に上方か
ら適用するものである。さらに、この装置は電解メッキ
が終了して行う被処理ウエハの洗浄を施す機能を有する
装置と兼用して好適なものである。

【００４３】処理剤の付着は、液体である処理剤（処理
液）を処理液供給ノズル１２９から被処理ウエハＷの被
処理面に上方から供給して行う。被処理ウエハＷは、回
転カップ１２２に外周よりチャック部材１２１により保
持されており、回転カップ１２２は、被処理ウエハＷを
水平方向に回転すべく回転する。チャック部材１２１
は、下方部の質量が大きくされており、回転カップ１２
２の回転による遠心力によりその下方部が回転半径の外
方向に張り出される。上方部は逆に内方向に動きこれに
より被処理ウエハＷを確実に保持する。

【００４４】回転カップ１２２の回転により、被処理ウ
エハＷの被処理面に処理液が広がり処理材が付着された
状態となる。

【００４５】なお、電解メッキが終了して行う被処理ウ
エハの洗浄を施す場合について簡単に説明する。被処理
ウエハＷの被処理面については、ウエハ面洗浄用ノズル
１２８およびエッジ洗浄用ノズル１２７から洗浄液を供
給する。また、被処理ウエハＷの裏面については、支持
部材１２３に支持された裏面洗浄部材１２４に設けられ
た裏面用ノズル１２５から洗浄液を供給する。これらに
より洗浄液が供給された被処理ウエハＷを回転カップ１
２２により回転させる。これにより、被処理ウエハＷの
面上に残留するメッキ液などを洗浄する。

【００４６】この装置により、被処理面上に処理剤を付
着された被処理ウエハＷが、次工程であるメッキ処理工
程に供給される。また、電解メッキが終了した被処理ウ
エハが再び洗浄のためこの装置に載置される。

【００４７】次に、処理剤付着工程を行う上記とは異な
る装置について図３を参照して説明する。同図は、本発
明のさらに他の実施形態として用いる処理剤付着工程を
行う装置の構成を模式的に示す正面図である。この装置
は、処理剤を液体として被処理ウエハＷの面上に下方か
ら適用するものである。さらに、この装置は電解メッキ
を行う装置と兼用して好適なものである。

【００４８】まず、この装置により電解メッキを行う工
程について簡単に説明する。

【００４９】同図に示すように、この装置Ｍ１では、全
体が密閉構造のハウジング４１で覆われている。このハ
ウジング４１は樹脂等の耐腐食性の材料で構成されてい
る。

【００５０】ハウジング４１の内側は概ね上下二段Ａ、
Ｂに分かれた構造になっており、排気路を内蔵したセパ
レータ４２により、セパレータ４２の上側に位置する第
１の処理部Ａと、セパレータ４２の下側に位置する第２
の処理部Ｂとに仕切り分けられている。

【００５１】そのため、第２の処理部Ｂ側から上側の第
１の処理部Ａ側に汚れが拡散するのが防止される。

【００５２】セパレータ４２の中央には貫通孔６５が設
けられており、この貫通孔６５を介して後述するドライ
バ４８に保持されたウエハＷが第１の処理部Ａと第２の
処理部Ｂとの間を行き来できるようになっている。

【００５３】処理部Ａと処理部Ｂとの境界にあたる部分
のハウジングには開口部とこの開口部を開閉するゲート
バルブ６６が設けられている。このゲートバルブ６６を
閉じるとメッキ処理ユニットＭ１内はその外側の処理空
間とは隔絶された空間となるので、メッキ処理ユニット
Ｍ１から外側の処理空間内への汚れの拡散が防止され
る。

【００５４】第１の処理部ＡにはウエハＷをほぼ水平に
保持して回転させる基板保持機構としてのドライバ４８
が配設されている。このドライバ４８はウエハＷを保持
する保持部４９と、この保持部４９ごとウエハＷをほぼ
水平面内で回転させるモータ５０とから構成されてお
り、モータ５０の外套容器にはドライバ４８を支持する
支持梁５１が取りつけられている。支持梁５１の端はハ
ウジング４１の内壁に対してガイドレール５２を介して
昇降可能に取り付けられている。支持梁５１は更にシリ
ンダ５３を介してハウジング４１に取りつけられてお
り、このシリンダ５３を駆動することによりドライバ４
８の位置を上下できるようになっている。

【００５５】具体的には図５に示すように、ドライバ４
８の位置はウエハＷを搬出入するための搬送位置
（Ｉ）、ウエハＷ下面側の被処理面を洗浄する洗浄位置
（ＩＩ）、スピンドライを行なうためのスピンドライ位
置（ＩＩＩ）、およびウエハＷをメッキ液に浸漬した状
態でメッキを行なうメッキ位置（ＩＶ）の主に４つの異
なる高さの間で上下動させる。

【００５６】なお、ドライバ４８の内部にはウエハＷだ
けを昇降させる昇降機構（図示省略）が配設されてお
り、この昇降機構を作動させることにより、ドライバ４
８の高さを変えずにウエハＷの高さだけをドライバ４８
内部で変えることができる。

【００５７】この昇降機構はウエハＷ下面外周縁部で接
触して電圧を印加するカソードコンタクト（図示省略）
と呼ばれる接点とウエハＷとを接離させるときに作動さ
せるものであり、例えばカソードコンタクトを洗浄する
際にウエハＷを上昇させて接点表面を露出させ、ノズル
から噴射された水により洗浄しやすくする。

【００５８】第２の処理部Ｂには例えば硫酸銅などの、
銅メッキ用のメッキ液を収容するメッキバス５４が配設
されている。

【００５９】メッキバス５４は二重構造になっており、
内槽５４ａの外側に外槽５４ｂがほぼ同軸的に配設され
ている。メッキバス５４は前述したドライバ４８の真下
に配設されており、メッキ液で内槽５４ａを満たしたと
きには、メッキ液の液面がメッキ位置（ＩＶ）で停止さ
せたウエハＷよりもメッキ液液面の方が高くなる高さに
内槽５４ａが固定されている。図示の状態では、メッキ
液はまだ内槽５４ａを満たしていない。

【００６０】内槽５４ａの内部にはメッキ液を底部側か
ら上面に向けて噴出させる噴出管５５が内槽５４ａの底
部ほぼ中心から内槽５４ａの深さ方向ほぼ中間付近まで
伸びており、噴出管５５の周囲には電解メッキ処理時に
アノードとして機能する電極５６が配設されている。噴
出管５５の端部外周と内槽５４ａとの間にはメンブレン
フィルタ５７が配設されており、電解メッキ時に電極５
６から混入する異物がメッキ液液面に浮上してメッキの
障害になるのを防止している。内槽５４ａ底部の中心か
ら偏心した位置にはメッキ液を循環させるための循環配
管５８，５９が配設されており、図示しないポンプによ
りメッキ液を循環させ、循環配管５９で吸い込んだメッ
キ液を循環配管５８から供給するようになっている。

【００６１】外槽５４ｂは内槽５４ａの外壁面との間に
メッキ液の流れる流路６２を形成している。さらに外槽
５４ｂの底部には流路６２に流れ込んだメッキ液を内槽
５４ａ内に戻すための配管６１が接続されている。この
配管６１は前記噴出管５５とポンプ６０を介してつなが
っており、このポンプ６０を作動させることにより内槽
５４ａから溢れ出して流路６２、配管６１に流れ込んだ
メッキ液を再び内槽５４ａ内に戻すと共にウエハＷ下面
側の被処理面に向けて噴出できるようになっている。

【００６２】第１の処理部Ａにはクリーンルームのよう
に清浄な空気の流れを循環させる機構が配設されてい
る。

【００６３】すなわち、ハウジング４１の最上部には第
１の処理部Ａに向けて空気を下向きに流すための空気吹
出口４３が配設されており、この空気吹出口４３には空
気を供給するための空気供給配管４４が接続されてい
る。空気供給配管４４の空気移動方法上流側は前記セパ
レータ４２内の最上部側に埋設された空気路４５とつな
がっている。セパレータ４２の上面には空気を取り込む
ための空気取込口４６が形成されており、第１の処理部
Ａを流下してきた空気を取り込むようになっている。

【００６４】また空気供給配管４４の途中には空気を移
動させるためのファン（図示省略）やコンプレッサ４７
が配設されており、空気取込口４６で取り込んだ空気を
空気供給配管４４を経由して空気吹出口４３に送る。空
気吹出口４３には空気中の埃や塵などを除去するための
フィルタ４７が配設されており、空気吹出口４３からセ
パレータ４２の空気取り込み口４６に向けて第１の処理
部Ａ内を下向きに流れる清浄な空気のダウンフローを形
成している。このように内部で空気を清浄化し、この清
浄化された空気を図中下向きに流すことで処理部Ａ内を
清浄な雰囲気に保っている。

【００６５】一方、セパレータ４２の下方には第２の処
理部が形成されている。この第２の処理部Ｂは前記第１
の処理部Ａとは別個独立に形成された空間であり、第１
の処理部Ａを流れる空気が第２の処理部Ｂに流れ込んだ
り、第２の処理部Ｂの空気が第１の処理部Ａに流れ込む
ことはない。このように処理部Ｂ側から処理部Ａ側に空
気が流れないようにすることで処理部Ａ内を清浄雰囲気
に保っている。

【００６６】セパレータ４２の下側には排気口６４が配
設されている。この排気口６４は図示しない排気系につ
ながれており、第２の処理部Ｂの空気中に飛散したメッ
キ液の微粒子等をこの排気口６４で吸い込んで排気とと
もにメッキ処理システム外へ排出する。このように処理
部Ｂの空気中に含まれる微粒子をメッキ処理システム外
へ排出することによりメッキ処理ユニット内やメッキ処
理システム内を清浄な雰囲気に維持している。

【００６７】セパレータ４２のうち、ドライバ４８が出
入りする貫通口６５の内壁下部には複数の洗浄ノズル６
３が配設されており、洗浄位置で停止したウエハＷの下
面に向けて例えば純水を噴出して洗浄するようになって
いる。

【００６８】なお、この貫通口６５の部分に水平方向の
エアカーテンを形成することも可能である。例えば、セ
バレータ４２の一方から清浄な空気を平面状に吹き出す
一方、吹出口の反対側に吸気口を設けてメッキバス５４
の上部を通過してきた空気を吸引しシステム外へ排気す
る方法などが挙げられる。

【００６９】このように処理部Ａと処理部Ｂとの境界に
エアカーテンを形成することにより、メッキバス５４か
らのメッキ液を含んだミストが処理部Ａ側に拡散するの
を防止することができる。

【００７０】また、このメッキ処理ユニットＭ１内には
温度調節装置や湿度調節装置を配設することも可能であ
る。その場合にはメッキ処理ユニットＭ１内を所定の温
度や湿度を維持するように制御されるので、メッキ液な
どのミストの発生を防止することができ、メッキ処理ユ
ニットＭ１内の空気が汚染されるのを防止している。

【００７１】メッキ処理の工程を具体的に説明するに、
まず被処理ウエハＷを搬入し、（ＩＶ）の位置で被処理
ウエハＷをメッキ液に浸漬する。そして、被処理ウエハ
Ｗの種付け層をカソードにし、プレート５６との間に電
気を供給し電解メッキを施す。所定の時間メッキ処理を
行った後、（ＩＩ）の位置で被処理ウエハＷの下面を洗
浄ノズル６３からの洗浄液により洗浄する。さらに、
（ＩＩＩ）の位置で被処理ウエハＷをスピンドライす
る。

【００７２】この装置における処理剤付着工程について
説明する。処理剤の付着は、被処理ウエハＷがメッキ液
に浸漬させる前になされる。したがって、被処理ウエハ
Ｗを搬入したならば、まず（ＩＩ）の位置に被処理ウエ
ハＷを位置させる。そして、ノズル６３から処理剤を含
む処理液を被処理ウエハＷの被処理面に斜め下方から供
給する。

【００７３】ノズル６３は、上記で説明したように、メ
ッキを終えた後の被処理ウエハＷに洗浄液を供給するた
めのノズルであるが、このノズルを処理液の供給用とし
ても機能させたものである。もちろん、洗浄ノズル６３
とは別に処理液供給用のノズルを配設してもよい。洗浄
ノズル６３は、被処理ウエハＷの円周方向に複数並べら
れているので、それらの間に処理液供給用のノズルを設
けることができる。

【００７４】処理剤を含む処理液を被処理ウエハＷの被
処理面に斜め下方から供給する場合に、被処理ウエハＷ
をモータ５０により回転させながら行うことができる。
これは、処理液が遠心力により被処理ウエハＷの半径方
向に広がり、より一様に被処理面に付着するようになる
からである。あるいは、この回転は、上記で説明した
（ＩＩＩ）の位置（スピンドライを行う位置）で行なう
ようにしてもよい。こうすると、回転により飛散した処
理液を排気口６４から空気とともに排出することができ
る。

【００７５】処理液を供給された被処理ウエハＷは、こ
のあと（ＩＶ）の位置に設定され上記の説明のようにメ
ッキ処理される。

【００７６】次に、被処理ウエハを還元処理する工程を
行う装置について図４を参照して説明する。同図は、本
発明の実施形態として用いる還元処理工程を行う装置の
構成を模式的に示す正面断面図である。

【００７７】この装置は、電気的に接地され気密の円筒
状アルミニウム製反応チャンバ１４１である。その壁面
は、冷却水等で冷却可能である。反応チャンバ１４１の
上方には、被処理ウエハ１４２の被処理面が下向きにな
るように設置可能な設置板１５３が設けられる。この設
置板１５３は例えば石英ガラスである。設置板１５３の
上方には、その外周縁部に接して支持する円筒状の支持
体１５０が設けられる。この支持体１５０は、導電性で
ありチャンバ１４１とはリング状に絶縁部材で絶縁され
る。そして、支持体１５０は、プラズマ励起周波数の電
源に電気的接続されることができ、これにより、支持体
１５０を、プラズマ発生電極とすることができる。

【００７８】設置板１５３近傍には、被処理ウエハ１４
２の外縁を用いて設置板に被処理ウエハを固定するよう
に、例えばエアシリンダ等の昇降機構１４９を備えた保
持体１４７が設けられる。設置板１５３の上方には、石
英ガラス製の窓１５１を通して設置板１５３に載置され
た被処理ウエハ１４２を急加熱できる赤外線ランプ（図
示省略）を設けることができる。

【００７９】設置板１５３近辺の反応チャンバ１４１の
上壁には、例えば２箇所の排気口１４８、１５２が設け
られる。この排気口１４８、１５２には、反応チャンバ
１４１内を所望の圧力にし、反応ガス等を排出可能なポ
ンプ（図示省略）が接続される。

【００８０】反応チャンバ１４１の下方には、ガスを流
出する多数の微小な流出口を持つ円環状のガス導入口１
４４、１４５が２系統設けられる。これらのガス導入口
１４４、１４５は、ガス供給源（図示省略）に接続され
る。

【００８１】設置板１５３とガス導入口１４４、１４５
との間には、ガスの流れを制御する円板状制御板１４３
が設けられ、円盤状制御板１４３は、移動機構１４６に
より直線的に移動する。

【００８２】反応チャンバ１４１の一側面には自動開閉
するゲートバルブ１５４が設けられ、ゲートバルブ１５
４を介して被処理ウエハ１４２を反応チャンバ１４１の
外からその中に搬入および搬出するためのハンドアーム
１５５が設けられる。

【００８３】被処理ウエハ１４２を還元処理する動作に
ついて説明する。

【００８４】還元処理すべき被処理ウエハ１４２は、ハ
ンドアーム１５５によりゲートバルブ１５４を介して反
応チャンバ１４１内に搬入される。このとき昇降機構１
４９により保持体１４７が反応チャンバ１４１中ほどに
あり、保持体１４７上に還元処理すべき被処理ウエハ１
４２が受け渡される。このあとハンドアーム１５５およ
びゲートバルブ１５４は反応チャンバ１４１を気密にす
べく元の状態に戻される。

【００８５】保持体１４７上に受け渡された被処理ウエ
ハ１４２は、昇降機構１４９により設置板１５３に設置
される。そして、ガス導入口１４４、１４５の一方ある
いは両方から反応チャンバ１４１内に還元性のガス（例
えば水素ガス）を導入する。このとき、必要であれば、
反応チャンバ１４１内の圧力を排気口１４８、１５２に
接続されるポンプによりあらかじめ調整しておく。ま
た、急加熱が必要であれば石英ガラス製窓１５１から赤
外線ランプで加熱することもできる。さらに、円板状制
御板１４３を移動機構１４６により直線移動させガスの
流れを制御することもできる。

【００８６】所定の時間還元処理を行ったあと、被処理
ウエハ１４２を設置板１５３に設置したのとは反対の動
作により、被処理ウエハ１４２を反応チャンバ１４１か
ら搬出する。

【００８７】このような被処理ウエハの還元処理を行う
ことにより、被処理ウエハへの種付け層形成後の時間管
理を特に行う必要がなくなるので、種付け層形成後の時
間管理負担なく円滑かつ高品質にメッキ形成が可能にな
る。

【００８８】次に、上記で説明した処理剤付着工程を行
う装置および被処理ウエハを還元処理する工程を行う装
置を含めてメッキ処理をシステム化する場合の実施形態
について図５ないし図８を参照して説明する。図５は、
この実施形態に係るメッキ処理システムの斜視図であ
り、図６は同メッキ処理システムの平面図であり、図７
は同メッキ処理システムの正面図であり、図８は同メッ
キ処理システムの側面図である。

【００８９】図５から図８に示すように、このメッキ処
理システム１はウエハＷを出し入れしたり運搬するキャ
リアステーション２とウエハＷに実際に処理を施すプロ
セスステーション３とから構成されている。

【００９０】キャリアステーション２はウエハＷを収容
する載置台２１と載置台２１上に載置されたキャリアカ
セットＣにアクセスしてその中に収容されたウエハＷを
取り出したり、処理が完了したウエハＷを収容したりす
る第２の搬送手段としてのサブアーム２２とから構成さ
れている。

【００９１】キャリアカセットＣ内には複数枚、例えば
２５枚のウエハＷを等間隔毎に水平に保った状態で垂直
方向に収容されるようになっている。載置台２１上には
図中Ｘ方向に例えば４個のキャリアカセットＣが配設さ
れている。

【００９２】サブアーム２２は図中Ｘ方向に配設された
レール上を移動するとともに鉛直方向（Ｚ方向）すなわ
ち図中紙面に垂直な方向に昇降可能かつ水平面内で回転
可能な構造を備えており、載置台２１上に載置されたキ
ャリアカセットＣ内にアクセスして未処理のウエハＷを
キャリアカセットＣから取り出したり、処理が完了した
ウエハＷをキャリアカセットＣ内に収納するようになっ
ている。

【００９３】また、このサブアーム２２は後述するプロ
セスステーション３との間でも、処理前後のウエハＷを
受け渡しするようになっている。

【００９４】プロセスステーション３は、図５から図８
に示すように直方体または立方体の箱型の外観を備えて
おり、その周囲全体は耐腐食性の材料、例えば樹脂や表
面を樹脂でコーティングした金属板などでできたハウジ
ング３１で覆われている。

【００９５】プロセスステーション３の内部は、図５お
よび図８に示すようにほぼ立方形或いは直方形の箱型の
構成となっており、内部には処理空間Ｓが形成されてい
る。

【００９６】処理空間Ｓは、図５および図８に示したよ
うに直方体型の処理室であり、処理空間Ｓの底部には底
板３３が取り付けられている。

【００９７】処理空間Ｓには、複数の処理ユニット、例
えば４基のメッキ処理ユニットＭ１〜Ｍ４が例えば処理
空間室Ｓ内の、次に説明するメインアーム３５の周囲に
それぞれ配設されている。

【００９８】図５および図６に示すように底板３３のほ
ぼ中央にはウエハＷを搬送するための第１の搬送手段と
してのメインアーム３５が配設されている。このメイン
アーム３５は昇降可能かつ水平面内で回転可能になって
おり、さらにほぼ水平面内で伸縮可能な上下二本のウエ
ハ保持部材を備えており、これらのウエハ保持部材を伸
縮させることによりメインアーム３５の周囲に配設され
た処理ユニットに対して処理前後のウエハＷを出し入れ
できるようになっている。またメインアーム３５は垂直
方向に移動して上側の処理ユニットへも出入りできるよ
うになっており、下段側の処理ユニットから上段側の処
理ユニットへウエハＷを運んだり、その逆に上側の処理
ユニットから下段側の処理ユニットへウエハＷを運ぶこ
ともできるようになっている。

【００９９】さらにこのメインアーム３５は保持したウ
エハＷを上下反転させる機能を備えており、一の処理ユ
ニットから他の処理ユニットへウエハＷを搬送する間に
ウエハＷを上下反転できる構造を備えている。なおこの
ウエハＷを反転できる機能はメインアーム３５に必須の
機能ではない。

【０１００】上段側には他の処理ユニット、例えば液処
理装置としての洗浄処理ユニット、上記で説明した処理
剤付着ユニットおよび還元処理ユニットが、前記メッキ
処理ユニットの上側のいずれかにそれぞれ配設されてい
る。

【０１０１】このように複数の処理ユニットが上下方向
に多段配置されているので、システムの面積効率を向上
させることができる。

【０１０２】プロセスステーション３のハウジング３１
のうち、キャリアステーション２に対面する位置に配設
されたハウジング３１ａには、図７に示すように３つの
開閉可能な開口部Ｇ１〜Ｇ３が配設されている。これら
のうちＧ１は下段側に配設されたメッキ処理ユニットＭ
１とＭ２との間に配設された中継載置台３６の位置に対
応する開口部であり、キャリアカセットＣからサブアー
ム２２が取り出した未処理のウエハＷをプロセスステー
ション３内に搬入する際に用いられる。搬入の際には開
口部Ｇ１が開かれ、未処理ウエハＷを保持したサブアー
ム２２が処理空間Ｓ内にウエハ保持部材を伸ばしてアク
セスし、中継載置台３６上にウエハＷを置く。この中継
載置台３６にメインアーム３５がアクセスし、中継載置
台３６上に載置されたウエハＷを保持してメッキ処理ユ
ニットＭ１〜Ｍ４などの処理ユニット内まで運ぶ。

【０１０３】残りの開口部Ｇ２及びＧ３は処理空間Ｓの
キャリアステーション２に近い側に配設されたユニット
に対応する位置に配設されており、これらの開口部Ｇ
２、Ｇ３を介してサブアームが処理空間Ｓ内にアクセス
し、上段側に配設されたユニットに直接アクセスして処
理が完了したウエハＷを受け取ることができるようにな
っている。

【０１０４】そのため洗浄処理ユニットで洗浄されたウ
エハＷが汚れたメインアームに触れて汚染されることが
防止される。

【０１０５】また、処理空間Ｓ内には図８中上から下向
きのエアフローが形成されており、システム外から供給
された清浄なエアが処理空間Ｓの上部から供給され、洗
浄処理ユニット、処理剤付着ユニット、還元処理ユニッ
ト、およびメッキ処理ユニットＭ１〜Ｍ４に向けて流下
し、処理空間Ｓの底部から排気されてシステム外に排出
されるようになっている。

【０１０６】このように処理空間Ｓ内を上から下に清浄
な空気を流すことにより、下段側のメッキ処理ユニット
Ｍ１〜Ｍ４から上段側の洗浄装置の方には空気が流れな
いようになっている。そのため、常に洗浄処理ユニット
側は清浄な雰囲気に保たれている。

【０１０７】さらに、メッキ処理ユニットＭ１〜Ｍ４や
洗浄処理ユニット、処理剤付着ユニット、還元処理ユニ
ット等の各処理ユニット内はシステムの処理空間Ｓより
も陰圧に維持されており、空気の流れは処理空間Ｓ側か
ら各処理ユニット内に向って流れ、各処理ユニットから
システム外に排気される。そのため、処理ユニット側か
ら処理空間Ｓ側に汚れが拡散するのが防止される。

【０１０８】以上説明のようなメッキ処理のシステム化
において、図１で説明したような処理剤付着ユニットを
導入する場合は、洗浄ユニットとは別個の位置であって
メッキ処理ユニットＭ１〜Ｍ４のいずれかの上部に設け
る。また、図２で説明したような処理剤付着ユニットを
導入する場合は、このユニットが洗浄ユニットと兼用化
されているので特に新たな空間を必要とはならない。

【０１０９】さらに、図３で説明したような処理剤付着
ユニットを導入する場合も、このユニットがメッキ処理
ユニットと兼用化されているので特に新たな空間を必要
とならない。

【０１１０】また、このメッキ処理システムに図４で説
明したような還元処理ユニットを導入する場合は、やは
り、洗浄ユニットとは別個の位置であってメッキ処理ユ
ニットＭ１〜Ｍ４のいずれかの上部に設ける。

【０１１１】ここで、処理剤付着ユニットとして、図１
または図２に示した装置を導入した場合のメッキ処理シ
ステムの動作を図９を参照して説明する。図９は、処理
剤付着ユニットとして、図１または図２に示した装置を
導入した場合のメッキ処理システムの動作を示す流れ図
である。

【０１１２】まず被処理ウエハを処理剤付着ユニットに
載置し（ステップ１９１）、次に被処理ウエハを回転さ
せつつ処理剤をウエハ面に適用する（ステップ１９
２）。処理剤が被処理ウエハ面上に供給されたらこれを
載置台より取り除き（ステップ１９４）、メッキ処理ユ
ニットに移す。メッキ処理ユニットでは、すでに図３に
おいて説明したようにメッキ処理を行う（ステップ１９
４）。なお、処理剤付着ユニットとして、図３に示した
装置を導入した場合のメッキ処理システムの動作につい
ては、図３の説明と重複するので省略する。

【０１１３】次に、図４に示したような還元処理を行う
装置を導入した場合のメッキ処理システムの動作を図１
０を参照して説明する。図１０は、図４に示したような
還元処理を行う装置を導入した場合のメッキ処理システ
ムの動作を示す流れ図である。

【０１１４】まず被処理ウエハに種付け層を形成する
（ステップ２０１）。このステップは、例えばＰＶＤや
ＣＶＤなどの方法を用いて行うことができる。これらの
技術自体は公知であるので特にここでは詳述しない。ま
た、この処理を上記で説明したメッキ処理システムに含
めるか否かは任意である。含める場合は、洗浄ユニット
とは別個の位置であってメッキ処理ユニットＭ１〜Ｍ４
のいずれかの上部に設けることができる。含めない場合
は、別個のＰＶＤ装置やＣＶＤ装置で処理された被処理
ウエハをキャリアステーション２を経由して処理空間Ｓ
に導入する。

【０１１５】次に、反応チャンバに搬送し載置し（ステ
ップ２０２）、反応チャンバ内に還元性ガスを導入する
（ステップ２０３）。被処理ウエハの還元処理が進んだ
ら反応を停止させ反応チャンバより取り除く（ステップ
２０４）。そして、被処理ウエハをメッキ処理ユニット
に移す。メッキ処理ユニットでは、すでに図３において
説明したようにメッキ処理を行う（ステップ２０５）。

【０１１６】なお、還元処理と処理剤付着とを両方適用
してもよいことはいうまでもない。この場合のメッキ処
理システムの動作は図１１に示すようになる。同図は、
還元処理と処理剤付着とを両方適用する場合のメッキ処
理システムの動作を示す流れ図であり、図９、図１０で
説明したステップと同一の機能には同一の符号を付して
ある。

【０１１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
添加剤を溶液として用いることを回避することができる
ので、メッキ液の添加剤濃度管理とそのかくはん負担を
軽減して、製造負担少なく円滑かつ高品質にメッキ形成
が可能になる。

【０１１８】また、劣化が避けられない添加剤をメッキ
液に混合する必要がなくなるので、メッキ液を長期にわ
たり使用することができる。これにより、メッキ液を廃
棄する頻度が減少するので、環境への負担も少なく円滑
かつ高品質にメッキ形成が可能になる。

【０１１９】また、種付け層の酸化に対策を施したの
で、種付け層形成後の時間管理負担なく円滑かつ高品質
にメッキ形成が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態として用いる処理剤付着工
程を行う装置の構成を模式的に示す正面断面図。

【図２】本発明の他の実施形態として用いる処理剤付着
工程を行う装置の構成を模式的に示す正面断面図。

【図３】本発明のさらに他の実施形態として用いる処理
剤付着工程を行う装置の構成を模式的に示す正面図。

【図４】本発明の実施形態として用いる還元処理工程を
行う装置の構成を模式的に示す正面断面図。

【図５】処理剤付着工程を行う装置および被処理ウエハ
を還元処理する工程を行う装置を含めてメッキ処理をシ
ステム化する場合の実施形態に係るメッキ処理システム
の斜視図。

【図６】同メッキ処理システムの平面図。

【図７】同メッキ処理システムの正面図。

【図８】同メッキ処理システムの側面図。

【図９】処理剤付着ユニットとして、図１または図２に
示した装置を導入した場合のメッキ処理システムの動作
を示す流れ図。

【図１０】還元処理を行う装置を導入した場合のメッキ
処理システムの動作を示す流れ図。

【図１１】還元処理と処理剤付着とを両方適用する場合
のメッキ処理システムの動作を示す流れ図。

【符号の説明】

Ｗ 被処理ウエハ ５０ モータ ６３ 洗浄ノズル １１３ スピンチャック １１６ 処理液供給ノズル １２１ チャック部材 １２２ 回転カップ １２９ 処理液供給ノズル １４２ 被処理ウエハ １４４、１４５ ガス導入口 １４８、１５２ 排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K024 AA09 AB01 BA11 BB12 BC10 CB02 CB04 CB17 CB26 DA10 FA23 4M104 BB04 DD21 DD23 DD52 HH20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メッキ形成を促進させる材料とメッキ形
   成を抑制させる材料とを含む処理剤を被処理基板面に付
   着させる工程と、 前記処理剤が付着された前記被処理基板面にメッキを施
   す工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 表面にメッキの種付け層が形成された被
   処理基板を処理空間に導入する工程と、 前記導入された前記被処理基板を前記処理空間で還元処
   理する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
3. 【請求項３】 表面にメッキの種付け層が形成された被
   処理基板を処理空間に導入する工程と、 前記導入された前記被処理基板を前記処理空間で還元処
   理する工程と、 メッキ形成を促進させる材料とメッキ形成を抑制させる
   材料とを含む処理剤を前記還元処理された被処理基板面
   に付着させる工程と、 前記処理剤が付着された前記被処理基板面にメッキを施
   す工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 メッキ形成を促進させる材料とメッキ形
   成を抑制させる材料とを含む処理剤を被処理基板面に付
   着させる手段と、 前記処理剤が付着された前記被処理基板面にメッキを施
   す手段とを有することを特徴とする半導体装置の製造装
   置。
5. 【請求項５】 表面にメッキの種付け層が形成された被
   処理基板を処理空間に導入する手段と、 前記導入された前記被処理基板を前記処理空間で還元処
   理する手段とを有することを特徴とする半導体装置の製
   造装置。
6. 【請求項６】 表面にメッキの種付け層が形成された被
   処理基板を処理空間に導入する手段と、 前記導入された前記被処理基板を前記処理空間で還元処
   理する手段と、 メッキ形成を促進させる材料とメッキ形成を抑制させる
   材料とを含む処理剤を前記還元処理された被処理基板面
   に付着させる手段と、 前記処理剤が付着された前記被処理基板面にメッキを施
   す手段とを有することを特徴とする半導体装置の製造装
   置。