JP2001316879A - メッキ処理方法及び洗浄方法並びにメッキ装置及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレータがメッキ処理後の洗浄時間の長短
をメッキ面の銅色に基づいて判断している程度で、それ
以上の管理を行っていないため、予備洗浄及び洗浄に必
要な時間を把握できず、スループットを高める上での障
害になっていた。 【解決手段】 本発明の電解メッキ装置１０は、電解メ
ッキ工程において、電解メッキ後の半導体ウエハＷを洗
浄ノズル１９を用いて洗浄する際に、洗浄中の半導体ウ
エハＷのメッキ面の状態をＣＣＤカメラ２７を用いてカ
ラー画像で撮像し、ＣＣＤカメラ２７からのカラー画像
信号に基づいて保持体１８及び洗浄機構１９をそれぞれ
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メッキ処理方法及
び洗浄方法並びにメッキ装置及び洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程ではスパッタリング法、
ＣＶＤ法等の種々の成膜方法が用いられている。そし
て、従来から配線材料としてアルミニウム等が広く用い
られているが、半導体装置の微細化、薄膜化に伴ってよ
り抵抗率の低い材料が求められている。最近ではアルミ
ニウムに替わる配線材料として更に抵抗率の低い銅が注
目されている。ところが、スパッタリング法による銅の
成膜には溝や孔に対する埋め込み性に問題があり、ま
た、ＣＶＤ法による銅の成膜には成膜後のエッチングが
難しいという問題がある。そこで、メッキ法による成膜
技術がクローズアップされている。メッキ法は前二者の
方法と比較して装置コストが安く、プロセスコストも安
い。特に、電解メッキはメッキ液として硫酸銅と種々の
添加剤を使用するため、プロセスが安定し、管理し安
く、成膜速度も速いとう種々の利点がある。そのため、
電解メッキ法が銅の成膜技術として種々研究されてい
る。

【０００３】そこで、図６を参照しながら従来の電解メ
ッキ装置について説明する。従来の電解メッキ装置は、
例えば同図に示すように、メッキ浴槽１、被処理体（例
えば半導体ウエハ）Ｗを保持する保持体２を備えてい
る。電解メッキ浴槽１には硫酸銅や添加剤等を含むメッ
キ液３が収容され、メッキ浴槽１の下部にはリング状の
アノード４が配置されている。アノード４は例えば銅を
主成分とする含リン銅が用いられる。一方、保持体２の
下端には載置部２Ａが形成され、この載置部２Ａで半導
体ウエハＷを外周縁部で支持する。この載置部２Ａの上
面には全周に渡ってカソード（図示せず）が装着され、
このカソードは載置部２Ａに載置された半導体ウエハＷ
のシード層（図示せず）と導通可能になっている。そし
て、カソードとアノード４は配線５Ａを介して電源５に
接続され、メッキ処理時に電圧を印加すると、カソード
とアノード４間に電流が流れ、半導体ウエハＷの表面に
銅メッキを施すことができる。尚、カソードの内径側に
はリング状のシール部材（図示せず）が装着され、電解
メッキ時にメッキ液３がカソード側へ入り込まないよう
になっている。

【０００４】また、電解メッキ浴槽１は、例えば内槽１
Ａと外槽１Ｂとからなり、側壁が二重構造になってい
る。更に、内槽１Ａ内は隔膜６を介して下室（以下、
「アノード室」と称す。）１Ｃと上室（以下、「カソー
ド室」と称す。）１Ｄに区画され、アノード室１Ｃにア
ノード４が配置されている。隔膜６はアノード室１Ｃ内
での生成物のカソード室１Ｄ内への透過を防止してい
る。また、電解メッキ浴槽１の底面中央を供給管７が貫
通し、この供給管７は循環配管８を介して内槽１Ａと外
槽１Ｂで形成される環状室１Ｅに連結されている。この
循環配管８にはタンク８Ａ及びポンプ８Ｂが配置され、
ポンプ８Ｂを介してカソード室１Ｄとタンク８Ａ間でメ
ッキ液３を循環させると共に半導体ウエハＷに対してメ
ッキ液３を上昇流で供給するようにしている。また、ア
ノード室１Ｃにも循環配管９が連結され、この循環配管
９に配置されたタンク９Ａ及びポンプ９Ｂを介してタン
ク９Ａとアノード室１Ｃ間でメッキ液３を循環させてい
る。

【０００５】次に動作について説明する。ポンプ８Ｂ、
９Ｂを駆動し、アノード室１Ｃ及びカソード室１Ｄ内の
メッキ液３をそれぞれのタンク８Ａ、９Ａとの間で循環
させる。この状態で保持体２を介して半導体ウエハＷを
図６に示すように電解メッキ浴槽１のカソード室１Ｄに
浸漬し、所定の電圧を印加すると、メッキ液３を介して
アノード４とカソード間に電流が流れ、半導体ウエハＷ
に対して銅メッキが施される。この際、カソード室１Ｄ
内では矢印で示すようにメッキ液３の上昇流が形成され
ているため、半導体ウエハＷに接触するメッキ液３を常
に更新しながら銅メッキが行われる。

【０００６】メッキ終了後、保持体２を電解メッキ浴槽
２から引き上げ、保持体２を介して半導体ウエハＷを所
定の回転速度で回転させながら電解メッキ浴槽１の周囲
に配設された洗浄装置（図示せず）のノズルから半導体
ウエハＷのメッキ面に純水を吹き付けてメッキ面を予備
洗浄し、引き続きメッキ面に窒素ガス等の不活性ガスを
吹き付けてメッキ面の乾燥を行う。予備洗浄の善し悪し
（洗浄時間の長短）はオペレータが乾燥後のメッキ面を
目視観察し、従来の経験からメッキ面の銅色に基づいて
判断し、洗浄時間を決めている。予備洗浄及び乾燥後、
半導体ウエハＷを電解メッキ装置から次工程の洗浄装置
（図示せず）へ搬送し、洗浄装置において半導体ウエハ
Ｗのメッキ面を純水で洗浄し、メッキ面に付着したメッ
キ液を確実に除去する。

【０００７】ところが、半導体ウエハＷのメッキ面（銅
メッキ層）は極めて酸化され易いため、電解メッキ浴槽
１から引き上げられた直後からメッキ面の酸化が進行
し、洗浄工程で洗浄を終了した時点ではメッキ面に酸化
銅の膜層が形成されている。そのため、後工程で酸化膜
層を研磨処理（ＣＭＰ）により除去している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電解メッキ方法の場合には、オペレータがメッキ処理後
の洗浄時間の長短をメッキ面の銅色に基づいて判断して
いる程度で、それ以上の管理を行っていないため、予備
洗浄及び洗浄に必要な時間を把握できず、スループット
を高める上での障害になっていた。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、半導体ウエハ等の被処理体の洗浄過程で洗
浄状態をリアルタイムで把握し、スループット向上に寄
与するメッキ処理方法及び洗浄方法並びにメッキ装置及
び洗浄装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の電解メッキ処理方法は、保持体を介して被処理体を保
持し、メッキ浴槽内で上記被処理体にメッキ処理を施す
工程と、上記保持体を介してメッキ処理後の被処理体を
メッキ浴槽から引き上げて回転させる工程と、上記保持
体を介して回転する被処理体のメッキ面を洗浄機構を用
いて洗浄する工程とを有するメッキ処理方法であって、
洗浄中の上記被処理体のメッキ面の状態を検出手段を用
いて検出する工程と、この検出手段の検出信号に基づい
て少なくとも上記保持体及び洗浄機構をそれぞれ制御す
る工程とを有することを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の請求項２に記載のメッキ装
置は、被処理体にメッキ処理を施すためのメッキ液を収
容するメッキ浴槽と、上記被処理体を保持する移動及び
回転可能な保持体と、この保持体を介してメッキ処理後
の被処理体を回転させながらそのメッキ面を洗浄する洗
浄機構とを備えたメッキ装置であって、上記洗浄機構で
上記被処理体を洗浄している時のメッキ面の状態を検出
する検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づい
て少なくとも上記保持体及び洗浄機構をそれぞれ制御す
ることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の請求項３に記載のメッキ装
置は、請求項２に記載の発明において、上記検出手段と
してカラー画像撮像手段または光電スイッチを設けたこ
とを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の請求項４に記載の洗浄方法
は、メッキ後の被処理体を昇降回転機構を介して保持、
回転させてその外周縁部の銅層をエッジ除去機構を用い
て除去、洗浄する工程と、上記被処理体を上記回転体を
介して保持、回転させてそのメッキ面を洗浄機構を用い
て洗浄する工程とを有する洗浄方法であって、上記被処
理体の銅層の除去、洗浄中に上記銅層の状態を検出手段
を用いて検出する工程と、この検出手段の検出信号に基
づいて少なくとも上記回転体及び洗浄機構をそれぞれ制
御する工程とを有することを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の請求項５に記載の洗浄方法
は、メッキ後の被処理体を昇降回転機構を介して保持、
回転させてその外周縁部の銅層をエッジ除去機構を用い
て除去、洗浄する工程と、上記被処理体を上記回転体を
介して保持、回転させてそのメッキ面を洗浄機構を用い
て洗浄する工程とを有する洗浄方法であって、洗浄中の
上記被処理体のメッキ面の状態を検出手段を用いて検出
する工程と、この検出手段の検出信号に基づいて少なく
とも上記保持体及び洗浄機構をそれぞれ制御する工程と
を有することを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明の請求項６に記載の洗浄装置
は、メッキ装置を用いてメッキ処理された被処理体を洗
浄する洗浄装置において、上記被処理体を保持して昇
降、回転する昇降回転機構と、この昇降回転機構を介し
て上記被処理体を回転させながらその外周縁部の銅層を
除去すると共に洗浄するエッジ除去機構と、上記昇降回
転機構を介して受け取った上記被処理体を保持して回転
する回転体と、この回転体を介して回転する半導体ウエ
ハを洗浄する洗浄機構とを有し、上記エッジ除去機構で
上記被処理体を処理している時の銅層の状態を検出する
検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて少
なくとも上記保持体及び洗浄機構をそれぞれ制御するこ
とを特徴とするものである。

【００１６】また、本発明の請求項７に記載の洗浄装置
は、メッキ装置を用いてメッキ処理された被処理体を洗
浄する洗浄装置において、上記被処理体を保持して昇
降、回転する昇降回転機構と、この昇降回転機構を介し
て上記被処理体を回転させながらその外周縁部の銅層を
除去すると共に洗浄するエッジ除去機構と、上記昇降回
転機構を介して受け取った上記被処理体を保持して回転
する回転体と、この回転体を介して回転する半導体ウエ
ハを洗浄する洗浄機構とを有し、上記洗浄機構で上記被
処理体を洗浄している時のメッキ面の状態を検出する検
出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて少な
くとも上記回転体及び洗浄機構をそれぞれ制御すること
を特徴とするものである。

【００１７】また、本発明の請求項８に記載の洗浄装置
は、請求項６に記載の発明において、上記検出手段とし
て光電スイッチを設けたことを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明の請求項９に記載の洗浄装置
は、請求項７に記載の発明において、上記検出手段とし
てカラー画像撮像手段または光電スイッチを設けたこと
を特徴とするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５に示す実施形態
に基づいて本発明を説明する。本実施形態の電解メッキ
装置１０は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、被処理体（例えば、半導体ウエハ）Ｗに銅メッキを
施すためのメッキ液１１を収容する電解メッキ浴槽１２
と、この電解メッキ浴槽１２内を下室１３と上室１４に
区画する隔膜１５と、この隔膜１５を介して区画された
下室１３内に配置されたアノード１６と、このアノード
１６と対をなすカソード１７を有し且つ半導体ウエハＷ
をカソード１７（図１の（ｂ）参照）と導通可能に保持
する昇降、回転可能な保持体１８と、この保持体１８で
保持されたメッキ後の半導体ウエハＷを洗浄する洗浄機
構１９とを備え、図示しない制御装置の制御下で保持体
１８が下降して電解メッキ浴槽１２内のメッキ液１１に
半導体ウエハＷを浸漬して銅メッキを施した後、洗浄機
構１９によって半導体ウエハＷのメッキ面を純水で洗浄
するようにしてある。尚、以下では下室はアノード室、
上室はカソード室として説明する。

【００２０】而して、上記電解メッキ浴槽１２は、例え
ば内槽１２Ａと外槽１２Ｂを備えた二重壁構造として構
成されている。この電解メッキ浴槽１２の底面には供給
管２０が貫通して設けられている。隔膜１５は中央に孔
を有している。隔膜１５の孔は供給管２０の上端部に連
結され、その外周端は内槽１２Ａの周壁に連結され、隔
膜１５を介して上述のように電解メッキ浴槽１２が上下
に区画されている。この隔膜１５は例えば酸化チタンが
含有されたポリフッ化ビニリデンを延伸成形したメンブ
レンフィルタとして形成され、例えばアノード室１３内
で生成した不純物が透過しないようにしてある。また、
アノード１６は例えば銅を主成分とする含リン銅によっ
て形成され、カソード１７は例えば白金メッキが施され
たステンレスによって櫛歯状に形成されている。

【００２１】上記供給管２０の上端はカソード室１４内
で開口し、その下端は循環配管２１の一端に接続されて
いる。この循環配管２１には駆動するタンク２１Ａ及び
ポンプ２１Ｂが配置され、循環配管２１の他端は内槽１
２Ａと外槽１２Ｂ間の環状室２２の底面に接続されてい
る。従って、ポンプ２１Ｂは制御装置の制御下で駆動す
ると、タンク２１Ａ内のメッキ液１１が供給管２０を経
由してカソード室１４内へ供給され、その殆どがカソー
ド室１４で上昇して半導体ウエハＷの被処理面に接触し
た後、カソード室１４から環状室２２へオーバーフロー
する。オーバーフローしたメッキ液１１は循環配管２１
を経由してタンク２１Ａ内へ戻り、カソード室１４とタ
ンク２１Ａ間で繰り返し循環する。また、アノード室１
３の底面にも循環配管２３が接続され、この循環配管２
３にはタンク２３Ａ及びポンプ２３Ｂが配置されてい
る。従って、タンク２３Ａ内のメッキ液１１はカソード
室１４の場合と同様にポンプ２３Ｂの駆動によりアノー
ド室１３とタンク２１Ａとの間で繰り返し循環する。

【００２２】また、図１の（ａ）示すように上記保持体
１８は例えば上端が閉じた筒状に形成され、その下端に
内方へ水平に延設された半導体ウエハＷの載置部１８Ａ
がフランジ状に形成され、その周壁には半導体ウエハＷ
を搬出入するための開口部１８Ｂが形成されている。ま
た、この保持体１８には例えば制御装置の制御下で昇降
可能に構成された真空チャック２５及びクランプ機構２
６が取り付けられ、これらの機構２５、２６はウエハ搬
送機構（図示せず）を介して開口部１８Ｂから搬入され
た半導体ウエハＷを受け取るようになっている。保持体
１８の載置部１８Ａには同図の（ｂ）に示すように櫛歯
状のカソード１７が全周に渡って装着され、カソード１
７の内側には弾性のあるシール部材２３が装着されてい
る。真空チャック２５は半導体ウエハＷの中央を真空吸
着して保持する。クランプ機構２６はリング状に形成さ
れ、半導体ウエハＷの外周縁部を押圧、固定する。クラ
ンプ機構２６は、必要に応じて陣笠状等適宜の形状を採
用することができる。従って、ウエハ搬送機構を介して
保持体１８の開口部１８Ｂから搬入された半導体ウエハ
Ｗを真空チャック２５によって真空吸着した後、真空チ
ャック２５が下降して半導体ウエハＷを載置部１８Ａへ
載置する。引き続き真空チャック２５が上昇すると共に
クランプ機構２６が下降して半導体ウエハＷの外周縁部
を載置部１８Ａへ押圧する。これにより半導体ウエハＷ
はシール部材２３で保持体１８内を外部から遮断すると
共に、半導体ウエハＷに形成されたシード層（図示せ
ず）がカソード１７と電気的に導通自在になる。

【００２３】上記アノード１６とカソード１７は、図１
の（ａ）に示すように、配線（図示せず）を介して電源
（図示せず）に接続されている。従って、保持体１８を
介して半導体ウエハＷを電解メッキ浴槽１２のカソード
室１４内に浸漬し、電源１７を印加するとメッキ液１１
を介して電気的に導通自在になり、カソード室１４では
半導体ウエハＷの被処理面に銅メッキが施されてメッキ
面が形成され、アノード室１３ではアノード１６から銅
イオンが溶出する。

【００２４】上記洗浄機構１９は、図１の（ａ）に示す
ように、電解メッキ浴槽１２の周囲に配置され複数の洗
浄ノズル１９Ａを有し、保持体１８を介して回転する半
導体ウエハＷのメッキ面に各洗浄ノズル１９Ａから純水
を噴射してメッキ液１１を洗い落とす。更に、電解メッ
キ浴槽１２の周囲には半導体ウエハＷのメッキ面に可視
光を照射する光源２７が設けられ、また、この光源２７
の対向位置には半導体ウエハＷの洗浄具合を監視するＣ
ＣＤカメラ２８がカラー画像撮像手段として設けられて
いる。従って、半導体ウエハＷのメッキ面を洗浄機構１
９によって洗浄している間に、光源２７から照射された
半導体ウエハＷのメッキ面をＣＣＤカメラ２８でカラー
画像として撮像し、メッキ面の状態、即ちメッキ面の酸
化による銅色の変化を監視している。カラー画像はメッ
キ面の銅色、光沢、屈折率等を反映した画像になる。ま
た、純水の噴射流量や半導体ウエハＷの回転速度でメッ
キ面に形成される純水の膜厚が変化し、メッキ面の光
沢、屈折率等も変化するため、光沢、屈折率等を検出す
るようにすることで、純水の噴射流量や半導体ウエハＷ
の回転速度を制御することができる。

【００２５】上記ＣＣＤカメラ２８は図２に示すように
制御装置２９に接続され、制御装置において洗浄の終了
時点を判断し、洗浄を最適制御している。即ち、ＣＣＤ
カメラ２８は画像入力回路２８Ａにおいてカラー画像を
Ａ／Ｄ変換して赤色、緑色、青色の光の三原色を示すデ
ジタル信号に変換し、それぞれのデジタル信号ｘＲ、ｙ
Ｇ、ｚＢを制御装置２９へ出力する。制御装置２９は、
図２に示すように、洗浄後のメッキ面の基準となる銅色
を光の三原色に分けて設定色（ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ）とし
て格納してあるメモリ２８Ａと、画像入力回路２８Ａか
ら入力した赤色、緑色、青色のデジタル信号ｘＲ、ｙ
Ｇ、ｚＢとメモリ２９Ａからの銅色の設定信号ａＲ、ｂ
Ｇ、ｃＢとを差分処理する差分演算回路２９Ｂと、差分
演算回路２９Ｂの演算結果に基づいてカラー画像の銅色
と設定色の銅色との違いを赤色、緑色、青色それぞれの
相違から判断する色判定回路２９Ｃとを備えている。こ
こで、入力デジタル信号のｘ、ｙ、ｚは赤色、緑色、青
色の強度を示し、ａ、ｂ、ｃは設定色の赤色、緑色、青
色の強度を示している。洗浄条件としては、例えば、洗
浄時の半導体ウエハＷの回転速度、洗浄時間（噴射ノズ
ルの使用時間）及び純水の噴射流量等が挙げられる。

【００２６】従って、上記制御装置２９は、ＣＣＤカメ
ラ２８からのデジタル信号の入力があると、差分演算回
路２９ではカラー画像と設定色の差分を演算処理し、色
判定回路２９Ｃでは差分演算回路２９Ａの演算結果に基
づいてカラー画像と設定色との違いを光の三原色の差分
から判定し、カラー画像の銅色と設定色が一致した時に
停止信号等の制御信号を出力し、半導体ウエハＷの回転
や純水の噴射を停止し、制御することで、洗浄条件を最
適制御することができる。

【００２７】ところで、メッキ処理後の半導体ウエハＷ
を電解メッキ浴槽１２から引き上げた瞬間からメッキ面
の酸化が進行する。そのため、洗浄時間の時間によって
メッキ面の酸化銅層の層厚が相違する。例えば図３に示
すように、洗浄後のメッキ面の銅金属層Ｍと酸化銅層Ｏ
を合わせた全体の層厚をＴとし、予め設定された銅金属
層Ｍ及び酸化銅層Ｏの層厚をそれぞれＴ1、Ｔ2とすれ
ば、メッキ面の洗浄を酸化銅層Ｏの層厚Ｔ2で終了すれ
ば良いことになる。しかし、従来の場合には目視観察で
は酸化銅層Ｏの層厚Ｔ2時の銅色の色判断が難しく、洗
浄時間を安全サイドに長く取りがちである。そのため、
酸化銅層Ｏの膜厚がｔ1だけ金属銅層Ｔ1に食い込む。こ
れに対して、本実施形態では酸化銅層Ｏが予定した層厚
Ｔ2の時点、あるいはこれよりも洗浄時間の短い、層厚
（Ｔ2−ｔ2）の時点でのメッキ面の銅色を予め制御装置
２９のメモリ２９Ａに設定し、この設定色とＣＣＤカメ
ラ２８のカラー画像に基づいてリアルタイムで逐次判断
する。従って、従来よりも酸化銅層Ｏの層厚が薄い、予
め設定された状態で洗浄を終了することができ、ひいて
は洗浄のスループットを向上させることができる。

【００２８】また、上記光源２７及びＣＣＤカメラ２８
に代えて緑色発光ダイオード及びフォトダイオードから
なる光電スイッチを色判別に用いることができる。光電
スイッチの光源として緑色発光ダイオードを用い、フォ
トダイオードの受光量に即してメッキ面の銅色を明瞭に
判別することができ、ＣＣＤカメラ２８と同様の作用効
果を期することができる。

【００２９】次に、メッキ工程の後工程に配置された洗
浄装置について説明する。本実施形態の洗浄装置５０
は、図４に示すように、ウエハ搬送機構（図示せず）と
の間で半導体ウエハＷの受け渡しを行う昇降及び回転可
能なリフタ５１と、このリフタ５１をその下降端で囲む
回転カップ５２と、この回転カップ５２を囲む固定カッ
プ５３と、これらの上方に互いに対向して配置され且つ
水平方向で往復移動する一対のエッジリムーバ５４と、
図示しない洗浄ノズルとを備えている。

【００３０】上記リフタ５１は、図４の（ａ）に示すよ
うに、半導体ウエハＷより小径に形成され且つ半導体ウ
エハＷを真空吸着する中空状の載置部５１Ａと、この載
置部５１Ａの裏面中央から垂下する中空状の回転軸５１
Ｂとを備え、図示しない駆動機構を介して昇降すると共
に回転するようになっている。載置部５１Ａの載置面に
は多数の分散孔が形成され、回転軸５１Ｂ及び載置部５
１Ａの中空部を介して供給される洗浄薬液をこれらの分
散孔から上向きの矢印で示すように噴出して半導体ウエ
ハＷの下面（メッキ面を上面とする）を薬液洗浄するよ
うにしてある。また、半導体ウエハＷの表面は複数の洗
浄ノズルから同図の下向きの矢印でしめすように純水を
噴射して半導体ウエハＷのメッキ面を洗浄するようにし
てある。

【００３１】上記回転カップ５２は、図４の（ａ）に示
すように、上端部に半導体ウエハＷの載置部５２Ａが段
部として形成された有底筒状のカップ部５２Ｂと、この
カップ部５２Ｂの底面中央から垂下する中空状の回転軸
５２Ｃとを備え、図示しない駆動機構を介して回転する
ようになっている。また、図４の（ｂ）に示すように載
置部５２Ａには半導体ウエハＷを固定する振り子状に形
成された固定部材５２Ｃが周方向等間隔を空けて枢着さ
れ、回転カップ５２が回転すると固定部材５２Ｃが遠心
力で同図の（ｂ）の矢印で示すように回転し、傾斜した
固定部材５２Ｃの上部で半導体ウエハＷを載置部５２Ａ
上に押圧、固定するようにしてある。尚、カップ部５２
Ｂの載置部５２Ａは下降端に位置するリフタ５１の載置
面より上位に位置する。

【００３２】上記固定カップ５３は、図４の（ａ）に示
すように、上端が開口した有底筒状のカップ部５３Ａ
と、このカップ部５３Ａの中央孔の周囲の複数箇所から
垂下する中空軸５３Ｂとを備えている。そして、カップ
部５３Ａの上端は縮径し、回転カップ５２の上位に位置
している。尚、カップ部５３Ａにお中央孔にはリフタ５
１、回転カップ５２の回転軸５１Ｂ、５２Ｂが貫通して
いる。

【００３３】上記エッジリムーバ５４は半導体ウエハＷ
の外周縁に残るシード層をエッチングにより除去するも
ので、図４の（ａ）に示すように、半導体ウエハＷの外
周縁部を挟持するよう内側が円弧状を呈するように形成
されている。エッジリムーバ５４の挟持部は半導体ウエ
ハＷの外周を上下から隙間を隔てて挟む溝部５４Ａとし
て形成されている。溝部５４Ａの上下にはエッチング液
を供給する供給路５４Ｂが形成され、また、溝部５４Ａ
の最奥部には使用後のエッチング液を吸引除去するため
の吸引路５４Ｃが形成されている。従って、図５に示す
ようにリフタ５１で半導体ウエハＷをエッジリムーバ５
４の高さまで持ち上げると、左右のエッジリムーバ５４
が内方へ移動してリフタ５１上の半導体ウエハＷを挟持
する。この状態でリフタ５１を介して半導体ウエハＷが
回転すると共にエッジリムーバ５４の供給路５１からエ
ッチング液を供給し、半導体ウエハＷの銅層であるシー
ド層をエッチングにより除去する。引き続き、上述した
ように半導体ウエハＷの下面を薬液洗浄すると共にメッ
キ面を純水で洗浄する。

【００３４】而して、図４の（ａ）に示すように、固定
カップ５３の開口端には半導体ウエハＷのメッキ面に可
視光を照射する光源５５が設けられ、また、この光源５
５の対向位置には半導体ウエハＷの洗浄具合を監視する
ＣＣＤカメラ５６がカラー画像撮像手段として設けられ
ている。従って、半導体ウエハＷのメッキ面を図示しな
い洗浄ノズルによって洗浄している間に、光源５５から
照射された半導体ウエハＷのメッキ面をＣＣＤカメラ５
６でカラー画像として撮像し、メッキ面の状態、即ちメ
ッキ面の酸化による銅色の変化を監視している。カラー
画像はメッキ面の銅色、光沢、屈折率等を反映した画像
になる。このＣＣＤカメラ５６は、図示しない制御装置
に接続されている。この制御装置は電解メッキ装置１０
のものに準じて構成されている。従って、ＣＣＤカメラ
５６及び制御装置の働きで洗浄条件を最適制御してい
る。洗浄条件としては、例えば、洗浄時の半導体ウエハ
Ｗの回転速度、洗浄時間（噴射ノズルの使用時間）及び
純水の噴射流量等が挙げられる。尚、上記光源５５及び
ＣＣＤカメラ５６に代えて緑色発光ダイオード及びフォ
トダイオードからなる光電スイッチを色判別に用いるこ
とができる。光電スイッチの光源として緑色発光ダイオ
ードを用い、フォトダイオードの受光量に即してメッキ
面の銅色を明瞭に判別することができ、ＣＣＤカメラ５
６と同様の作用効果を期することができる。

【００３５】また、上記エッジリムーバ５４の溝部５４
Ａの上側には光電スイッチ５７が設けられている。そし
て、この光電スイッチ５７は緑色発光ダイオードとフォ
トダイオードが一体に形成されている。この光電スイッ
チ５７によってエッチング中の半導体ウエハＷのシード
層の銅色の変化を監視し、エッチング時間を最適制御し
ている。尚、図４の（ａ）及び図５の（ａ）において、
５８は洗浄装置５０のハウジング、５９はハウジングの
搬出入口５８Ａを開閉するゲートバルブである。

【００３６】次に、動作について説明する。図示しない
ウエハ搬送機構を介して半導体ウエハＷを保持体１８の
開口部１８Ｂから保持体１８内へ搬入すると、真空チャ
ック２５が駆動して半導体ウエハＷを真空吸着すると共
にウエハ搬送機構が保持体１８内から後退する。次い
で、真空チャック２５が載置部１８Ａまで下降して半導
体ウエハＷを載置部１８Ａ上へ載置すると共にクランプ
機構２６が下降して半導体ウエハＷの外周縁部を載置部
１８Ａ上に押圧する。この間に真空チャック２５が上昇
する。これによりシール部材２３が弾性変形し保持体１
８内を外部から遮断すると共に半導体ウエハＷのシード
層とカソード１７が電気的に接触し、これら両者Ｗ、１
７が導通可能な状態になる。

【００３７】また、ポンプ２１Ｂ、２３Ｂが駆動し、タ
ンク２１Ａ、２３Ａ内のメッキ液１１をカソード室１４
及びアノード室１３内へ供給し、カソード室１４及びア
ノード室１３とそれぞれのタンク２１Ａ、２３Ａとの間
でメッキ液１１が循環し、カソード室１４内では常にメ
ッキ液１１の上昇流が形成されている。メッキ液１１が
循環している時、保持体１８を介して半導体ウエハＷが
下降してメッキ液１１ないに浸漬される。引き続き、保
持体１８を介して半導体ウエハＷを回転させながら被処
理面に銅メッキを施す。メッキ終了後、保持体１８の回
転を止め、メッキ液１１から引き上げる。

【００３８】次いで、保持体１８を介して半導体ウエハ
Ｗを回転させ、遠心力でメッキ液１１を予め除去した
後、洗浄ノズル１９Ａから純水を噴射してメッキ面のメ
ッキ液を洗い落とす。この際、光源２７からメッキ面に
可視光を照射し、ＣＣＤカメラ２８でメッキ面をカラー
撮像する。ＣＣＤカメラ２８のカラー画像は画像入力回
路２８Ａにおいてデジタル信号化され、赤色、緑色、青
色のデジタル信号ｘＲ、ｙＧ、ｚＢを制御装置２９の差
分演算回路２９Ｂへ出力する。制御装置２９では差分演
算回路２９Ｂにおいてデジタル信号ｘＲ、ｙＧ、ｚＢと
メモリ２９Ａの設定色のデジタル信号ａＲ、ｂＧ、ｃＢ
に基づいて差分を演算し、演算結果を色判定回路２９Ｃ
へ出力する。色判定回路２９Ｃは演算結果に基づいてカ
ラー画像の銅色と設定色との色の違いを判定し、カラー
画像の銅色が設定色と一致したことを色判定回路２９Ｃ
で判断した時に制御信号として停止信号を出力して洗浄
を停止する。これにより余分に洗浄をすることがなく、
酸化銅層Ｏの層厚がＴ2になった時点で確実に洗浄を止
めて半導体ウエハＷ毎に洗浄条件を最適制御することが
でき、スループットを向上させることができる。

【００３９】電解メッキ装置１０におけるメッキ処理及
び予備洗浄が終了すると、その後工程で洗浄装置５０を
用いて半導体ウエハＷの洗浄を行う。洗浄装置５０で
は、ゲートバルブ５９が開くと、図示しないウエハ搬送
機構を介してハウジング５８内にメッキ後のウエハＷを
搬入する。この時、リフタ５１が待機位置まで上昇して
おり、搬入された半導体ウエハＷを受け取ると共にウエ
ハ搬送機構はハウジング内から退出する。

【００４０】次いで、図５の（ａ）に示すようにエッジ
リムーバ５４が内方へ移動してリフタ５１上の半導体ウ
エハＷを溝部５４Ａで挟持すると、リフタ５１が所定の
回転速度で回転する。これと同時エッジリムーバ５４で
は上下の供給路５４Ｂからエッチング液を供給して半導
体ウエハＷのシード層をエッチング除去すると共に使用
後のエッチング液を吸引路５４Ｃを介して吸引して回収
する。この際、光電スイッチ５７によってシード層のエ
ッチングの進捗状況を監視し、シード層が除去される
と、シード層の銅色がなくなる。光電スイッチ５７はこ
の色の変化を検出すると、制御装置がこの検出信号に基
づいてエッチングの終了信号を出力し、エッチング液の
供給及び吸引を停止する。引き続き、洗浄ノズルから純
水を噴射して半導体ウエハＷのメッキ面を洗浄すると共
にリフタ５１から洗浄薬液を噴射して半導体ウエハＷの
下面を薬液洗浄する。半導体ウエハＷの洗浄後、エッジ
リムーバ５４が後退すると共にリフタ５１が下降する。

【００４１】リフタ５１は下降端直前で半導体ウエハＷ
を回転カップ５２の載置部５２Ａへ載置して引き渡した
後、下降端まで下降する。次いで、回転カップ５２が所
定の回転速度で回転すると共に洗浄ノズルから純水を噴
射して半導体ウエハＷのメッキ面を洗浄すると共に光源
５５から可視光を照射してＣＣＤカメラ５６でメッキ面
をカラー撮像する。この際、ＣＣＤカメラ５６のカラー
画像信号に基づいて制御装置が働き、設定色とカラー画
像の銅色を差分処理した後、色判定回路で色の違いを判
断し、両者の色が一致した時点で洗浄を停止する。これ
により余分に洗浄することなく、洗浄のスループットを
向上させることができる。その後、リフタ５１から洗浄
薬液を噴射して半導体ウエハＷの下面を薬液洗浄する。
これらの洗浄が終了したら、リフタ５１が上昇して半導
体ウエハＷを載置部５１Ａ上に受け取り、吸着固定す
る。そして、固定カップ５３の上方に達した時点でリフ
タ５１が所定の回転速度で回転し、遠心力で半導体ウエ
ハＷに付着した純水、洗浄薬液を除去して乾燥させる。
その後、 ゲートバルブ５９が開き、リフタ５１からウ
エハ搬送機構へ半導体ウエハＷを引き渡し、洗浄を終了
する。

【００４２】以上説明したように本実施形態によれば、
電解メッキ工程において、電解メッキ後の半導体ウエハ
Ｗを洗浄機構１９の洗浄ノズル１９Ａを用いて洗浄する
際に、洗浄中の半導体ウエハＷのメッキ面の状態をＣＣ
Ｄカメラ２７を用いてカラー画像で撮像し、ＣＣＤカメ
ラ２７からのカラー画像信号に基づいて保持体１８及び
洗浄機構１９をそれぞれ制御するようにしたため、半導
体ウエハＷの洗浄中にメッキ面の洗浄状態をリアルタイ
ムで把握して最適な洗浄を行うことができ、ひいては洗
浄時間を短縮してスループット向上に寄与することがで
きる。

【００４３】また、本実施形態によれば、電解メッキ工
程の後工程としての洗浄工程において、半導体ウエハＷ
のシード層の除去、洗浄中にシード層の状態を光電スイ
ッチ５７を用いて色判別し、この色判別の結果信号に基
づいて回転カップ５２及び洗浄機構をそれぞれ制御する
ようにしたため、半導体ウエハＷのシード層のエッチン
グ状態をリアルタイムで把握して最適なエッチングを行
うことができ、ひいてはエッチング時間を短縮してスル
ープット向上に寄与することができる。

【００４４】また、本実施形態によれば、電解メッキ工
程の後工程としての洗浄工程において、洗浄中の半導体
ウエハＷのメッキ面の状態をＣＣＤカメラ５６を用いて
カラー画像で撮像し、ＣＣＤカメラからのカラー画像信
号に基づいて回転カップ５２及び洗浄機構をそれぞれ制
御するようにしたため、半導体ウエハＷの洗浄中にメッ
キ面の洗浄状態をリアルタイムで把握して最適な洗浄を
行うことができ、ひいては洗浄時間を短縮してスループ
ット向上に寄与することができる。

【００４５】尚、上記各実施形態では半導体ウエハＷに
銅メッキを施す電解メッキ方法及び電解メッキ装置並び
に銅メッキ後の半導体ウエハＷの洗浄方法及び洗浄装置
について説明したが、銅以外の金属をメッキする場合に
ついても本発明を適用することができる。また、上記各
実施形態では上記半導体ウエハＷのメッキ面の状態を検
出する手段はＣＣＤカメラ、光電スイッチについて説明
したが、これらの制限されるものではなく、他の検出手
段を適宜用いることができる。また、上記実施形態では
被処理体として半導体ウエハを例に挙げて説明したが、
本発明はＬＣＤ用基板についても適用することができ
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項４に記載の発
明によれば、半導体ウエハ等の被処理体を洗浄している
時にメッキ面の洗浄状態をリアルタイムで把握して最適
な洗浄を行うことができ、ひいては洗浄時間を短縮して
スループット向上に寄与することができるメッキ処理方
法及びメッキ装置を提供することができる。

【００４７】また、本発明の請求項５、請求項７及び請
求項１０に記載の発明によれば、半導体ウエハ等の被処
理体の電解メッキ用のシード層を除去、洗浄している時
にシード層の除去状態をリアルタイムで把握して最適な
除去を行うことができ、ひいては除去、洗浄時間を短縮
してスループット向上に寄与することができる洗浄方法
及び洗浄装置を提供することができる。

【００４８】また、本発明の請求項６、請求項８及び請
求項９に記載の発明によれば、半導体ウエハ等の被処理
体の洗浄中にメッキ面の洗浄状態をリアルタイムで把握
して最適な洗浄を行うことができ、ひいては洗浄時間を
短縮してスループット向上に寄与することができる洗浄
方法及び洗浄装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の電解メッキ装置の一実施形態
を示す模式図、（ｂ）は保持体で半導体ウエハを保持し
た状態の要部断面図である。

【図２】図１に示す電解メッキ装置の予備洗浄に関連す
る制御系を示すブロック図である。

【図３】半導体ウエハのメッキ面の洗浄時間の変化によ
る酸化銅層の変化を模式的に説明する断面図である。

【図４】本発明の洗浄装置の一実施形態を示す図で、
（ａ）は半導体ウエハを洗浄する状態の断面を示す模式
図、（ｂ）は回転カップのウエハ固定部材の動作を示す
側面図である。

【図５】図４に示す洗浄装置を示す図で、（ａ）は半導
体ウエハのシード層を除去する状態の断面を示す模式
図、（ｂ）はエッジリムーバを拡大して示す側面図であ
る。

【図６】従来の電解メッキ装置を示す図１に相当する断
面図である。

【符号の説明】

１０ 電解メッキ装置 １１ メッキ液 １２ 電解メッキ浴槽 １３ アノード室（下室） １４ カソード室（上室） １５ 隔膜 １６ アノード １７ カソード １８ 保持体 １９ 洗浄機構 ２８ ＣＣＤカメラ（カラー画像撮像手段、検出手段） ５０ 洗浄装置 ５１ リフタ（昇降回転機構） ５２ 回転カップ（回転体） ５６ ＣＣＤカメラ（カラー画像撮像手段、検出手段） Ｗ 半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB23 AB34 AB42 BB24 BB93 BB96 CA01 CC01 CC13 CD11 CD34 CD42 CD43

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持体を介して被処理体を保持し、メッ
   キ浴槽内で上記被処理体にメッキ処理を施す工程と、上
   記保持体を介してメッキ処理後の被処理体をメッキ浴槽
   から引き上げて回転させる工程と、上記保持体を介して
   回転する被処理体のメッキ面を洗浄機構を用いて洗浄す
   る工程とを有するメッキ処理方法であって、洗浄中の上
   記被処理体のメッキ面の状態を検出手段を用いて検出す
   る工程と、この検出手段の検出信号に基づいて少なくと
   も上記保持体及び洗浄機構をそれぞれ制御する工程とを
   有することを特徴とするメッキ処理方法。
2. 【請求項２】 被処理体にメッキ処理を施すためのメッ
   キ液を収容するメッキ浴槽と、上記被処理体を保持する
   移動及び回転可能な保持体と、この保持体を介してメッ
   キ処理後の被処理体を回転させながらそのメッキ面を洗
   浄する洗浄機構とを備えたメッキ装置であって、上記洗
   浄機構で上記被処理体を洗浄している時のメッキ面の状
   態を検出する検出手段を設け、この検出手段の検出信号
   に基づいて少なくとも上記保持体及び洗浄機構をそれぞ
   れ制御することを特徴とするメッキ装置。
3. 【請求項３】 上記検出手段としてカラー画像撮像手段
   または光電スイッチを設けたことを特徴とする請求項２
   に記載のメッキ装置。
4. 【請求項４】 メッキ後の被処理体を昇降回転機構を介
   して保持、回転させてその外周縁部の銅層をエッジ除去
   機構を用いて除去、洗浄する工程と、上記被処理体を上
   記回転体を介して保持、回転させてそのメッキ面を洗浄
   機構を用いて洗浄する工程とを有する洗浄方法であっ
   て、上記被処理体の銅層の除去、洗浄中に上記銅層の状
   態を検出手段を用いて検出する工程と、この検出手段の
   検出信号に基づいて少なくとも上記回転体及び洗浄機構
   をそれぞれ制御する工程とを有することを特徴とする洗
   浄方法。
5. 【請求項５】 メッキ後の被処理体を昇降回転機構を介
   して保持、回転させてその外周縁部の銅層をエッジ除去
   機構を用いて除去、洗浄する工程と、上記被処理体を上
   記回転体を介して保持、回転させてそのメッキ面を洗浄
   機構を用いて洗浄する工程とを有する洗浄方法であっ
   て、洗浄中の上記被処理体のメッキ面の状態を検出手段
   を用いて検出する工程と、この検出手段の検出信号に基
   づいて少なくとも上記保持体及び洗浄機構をそれぞれ制
   御する工程とを有することを特徴とする洗浄方法。
6. 【請求項６】 メッキ装置を用いてメッキ処理された被
   処理体を洗浄する洗浄装置において、上記被処理体を保
   持して昇降、回転する昇降回転機構と、この昇降回転機
   構を介して上記被処理体を回転させながらその外周縁部
   の銅層を除去すると共に洗浄するエッジ除去機構と、上
   記昇降回転機構を介して受け取った上記被処理体を保持
   して回転する回転体と、この回転体を介して回転する半
   導体ウエハを洗浄する洗浄機構とを有し、上記エッジ除
   去機構で上記被処理体を処理している時の銅層の状態を
   検出する検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基
   づいて少なくとも上記保持体及び洗浄機構をそれぞれ制
   御することを特徴とする洗浄装置。
7. 【請求項７】 メッキ装置を用いてメッキ処理された被
   処理体を洗浄する洗浄装置において、上記被処理体を保
   持して昇降、回転する昇降回転機構と、この昇降回転機
   構を介して上記被処理体を回転させながらその外周縁部
   の銅層を除去すると共に洗浄するエッジ除去機構と、上
   記昇降回転機構を介して受け取った上記被処理体を保持
   して回転する回転体と、この回転体を介して回転する半
   導体ウエハを洗浄する洗浄機構とを有し、上記洗浄機構
   で上記被処理体を洗浄している時のメッキ面の状態を検
   出する検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づ
   いて少なくとも上記回転体及び洗浄機構をそれぞれ制御
   することを特徴とする洗浄装置。
8. 【請求項８】 上記検出手段として光電スイッチを設け
   たことを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。
9. 【請求項９】 上記検出手段としてカラー画像撮像手段
   または光電スイッチを設けたことを特徴とする請求項７
   に記載の洗浄装置。