JP2001316883A - 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】 大口径基板のメッキ形成工程に適用して面内
メッキ均一性を向上することが可能な半導体製造方法お
よび半導体製造装置を提供すること。 【課題手段】 被処理基板面の第１の部位をメッキ液槽
のメッキ液に接触させて第１の部位にメッキを施し、被
処理基板面の第１の部位とは異なる第２の部位にメッキ
液を接触させるべく被処理基板の被処理位置とメッキ液
槽とを相対移動し、相対移動された被処理基板の第２の
部位にメッキを施す。第２の工程は、すでにメッキを施
された被処理基板面とは異なる被処理基板面に前記メッ
キ液を接触させるべく被処理基板の被処理位置とメッキ
液槽とを相対移動させる。被処理基板面を一部ずつメッ
キすることにより、各工程でメッキを施す面はメッキ液
の流れおよび電流密度がより均一になる範囲に限定され
たものとすることができる。

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、大口径基板のメッキ形成工程に適用して面内
メッキ均一性を向上する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】被処理ウエハ面に銅メッキする場合、その
面には、電界メッキのカソードとなりメッキ形成の種
（シード）となる導電性の種付け層があらかじめ形成さ
れる。この種付け層は、例えば、数ｎｍから２００ｎｍ
程度の厚さで、後のメッキと違う材質と同じ材質の銅層
とを合わせ持つものである。

【０００４】種付け層が形成された被処理ウエハは、例
えば硫酸銅をベースとしたメッキ液が満たされたメッキ
液槽に浸されウエハの外周から種付け層へ電気導体の接
触を行ない電界メッキのための電気が供給される。メッ
キ液槽には、メッキ液に接して例えばりんを含む銅のア
ノード電極が配設される。なお、メッキ液槽に浸された
被処理ウエハ面に向けては、メッキ液の槽内均一性を保
つためメッキ液の流れが作られる方法もとられる。

【０００５】これらの構成により、カソード、アノード
間に電気を供給するので、当初種付け層であったカソー
ドで銅の還元が生じ、銅がメッキとして種付け層上に形
成されるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】半導体製造のこのよう
なメッキ工程においては、メッキ膜質の均一な形成およ
びメッキ厚の面内均一性の確保が、製造される半導体の
品質管理上必要である。

【０００７】ところで、近年において、半導体製造の生
産性向上のためウエハ直径は大口径化する傾向にあり、
例えば直径３００ｍｍ程度までは量産実用段階である。
このような大口径ウエハにおける上記のメッキ処理は、
メッキ膜質の均一な形成およびメッキ厚の面内均一性の
確保が困難という問題がある。

【０００８】これは、メッキ液の槽内均一性維持のため
生じさせる被処理ウエハ面へのメッキ液の流れが、被処
理ウエハ面の部位それぞれに対して同一に近い状態とす
ることがウエハ面が大きくなるほど難しくなるからであ
る。すなわち、メッキ液の流れが被処理ウエハ面に対し
てむらになることやメッキによる電流密度がむらになる
ことによりメッキ形成が不均一となる。したがってメッ
キの膜質、膜厚に影響が生じる。また、メッキ液の流れ
のむらを小さくするためには流れを作り出すポンプが大
型化するなど装置構成上の不利が生じる。

【０００９】本発明は、上記の状況を考慮してなされた
もので、大口径基板のメッキ形成工程に適用して面内メ
ッキ均一性を向上することが可能な半導体製造方法およ
び半導体製造装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、被処理基板
面の第１の部位をメッキ液槽のメッキ液に接触させて前
記第１の部位にメッキを施す第１の工程と、前記被処理
基板面の前記第１の部位とは異なる第２の部位にメッキ
液を接触させるべく前記被処理基板の被処理位置と前記
メッキ液槽とを相対移動する第２の工程と、前記相対移
動された被処理基板の前記第２の部位にメッキを施す第
３の工程とを有し、前記第２の工程は、すでにメッキを
施された前記被処理基板面とは異なる被処理基板面に前
記メッキ液を接触させるべく前記被処理基板の被処理位
置と前記メッキ液槽とを相対移動させることを特徴とす
る。

【００１１】相対移動された被処理基板の前記第２の部
位にメッキを施すことにより、被処理基板は、第１の部
位とは別の部位がメッキされる。すなわち、被処理基板
面は一部ずつメッキされることが可能となる。また、前
記の相対移動は、すでにメッキを施された被処理基板面
とは異なる被処理基板面にメッキ液を接触させるべく被
処理基板を相対移動させることができる。したがって、
これにより、被処理基板面のすべてにメッキを施すこと
可能である。

【００１２】このように被処理基板面を一部ずつメッキ
することにより、上記の各工程でメッキを施す面は、メ
ッキ液の流れおよび電流密度がより均一になる範囲に限
定されたものとすることができる。したがって、被処理
基板面全面にわたり膜厚、膜質の均一なメッキが可能と
なる。

【００１３】また、本発明に係る半導体装置の製造装置
は、被処理基板面の第１の部位をメッキ液槽のメッキ液
に接触させて前記第１の部位にメッキを施す手段と、前
記被処理基板面の前記第１の部位とは異なる第２の部位
にメッキ液を接触させるべく前記被処理基板の被処理位
置と前記メッキ液槽とを相対移動する移動手段と、前記
相対移動された被処理基板の前記第２の部位にメッキを
施す手段とを有し、前記移動手段は、すでにメッキを施
された前記被処理基板面とは異なる被処理基板面に前記
メッキ液を接触させるべく前記被処理基板の被処理位置
と前記メッキ液槽とを相対移動させることを特徴とす
る。

【００１４】この製造装置は、上記の製造方法の工程を
施すことができる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。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明では、被処理基板面の第１
の部位をメッキ液に接触させて前記第１の部位にメッキ
を施すことにより、被処理基板面の一部のみにメッキが
施される。被処理基板面の一部のみにメッキ液を接触さ
せるためには、例えば、開口部のある載置台に被処理基
板を載置し、その開口から外部にさらされた被処理基板
の部位をメッキ液に接触させる。この場合、開口の縁か
ら被処理基板面上の他の部位にメッキ液が浸入しないよ
う封止するのが得策である。被処理基板へのメッキのた
めの給電は、基板の外周部で電気的コンタクトを取るこ
とによっても、開口の縁部において電気的コンタクトを
取ることによってもよい。また、上記の部位は、単一の
開口によるものの他、複数の開口によるものとすること
もできる。

【００１６】被処理基板面の前記第１の部位とは異なる
第２の部位にメッキ液を接触させるべく被処理基板を相
対移動することにより、第２の部位にメッキを施すため
の準備ができる。この相対移動は、被処理基板を水平方
向に移動させることによっても、被処理基板以外である
メッキ液槽などを水平方向に移動させることによっても
よい。

【００１７】なお、被処理基板には、半導体ウエハの
他、ガラス基板（例えば液晶表示装置用）を挙げること
ができる。

【００１８】以下、本発明の実施形態を図面を参照しな
がら説明する。

【００１９】図１は、本発明の実施形態を説明するメッ
キ装置の模式的な構成図である。同図に示すように、こ
のメッキ装置構成は、被処理ウエハ１１を載置する載置
台１３、メッキ液槽１５、アノード電極１６、電解膜１
４、噴出管１８、ポンプ１１１、メッキ用電源１７を有
し、メッキ液槽１５には、メッキ液を循環させる循環配
管１９、１１０が配設されている。

【００２０】被処理ウエハ１１は、被処理面１２が下方
に向くように載置台１３に載置され、載置台１３には、
被処理ウエハ１１の被処理面の一部が下方にさらされる
べく開口部１１２が設けられる。また、載置台１３に
は、被処理ウエハ１１が水平方向に移動できるスペース
が存在する。さらに、被処理ウエハ１１の導電面と電気
的接触を行う接点（図示省略）が存在し、接点はメッキ
用電源１７の負側に電気的接続される。

【００２１】アノード電極１６は、メッキ液槽１５のメ
ッキ液に浸漬されて噴出管１６を介し固定され、かつメ
ッキ用電源１７から正側の電気供給を受ける。

【００２２】噴出管１８は、メッキ液を底部側から上面
に向けて噴出させるもので、メッキ液槽１５の底部ほぼ
中心からメッキ液槽１５の深さ方向ほぼ中間まで延びで
おり、その下部にはメッキ液噴出用のポンプ１１１が配
設される。

【００２３】噴出管１８の端部外周とメッキ液槽との間
には電解膜１４が設けられ、電解メッキ時にアノード電
極から混入する異物がメッキ液面に浮上してメッキの障
害になるのを防止する。

【００２４】メッキ液槽１５の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循環配管１９、１１０が
配設され、図示しないポンプにより一方の配管からメッ
キ液を吸い込み他方の配管からメッキ液を供給しメッキ
液を循環させる。

【００２５】メッキ処理を行うときの動作について説明
する。

【００２６】まず、被処理ウエハ１１が載置台１３の所
定位置に載置される。被処理ウエハ１１が載置された
ら、ポンプ１１１により噴出管１８からメッキ液の噴出
を行ない、かつ、メッキ用電源１７により載置台１３の
電気接点を介した被処理面１２とアノード電極１６との
間に電気を供給する。

【００２７】これにより、メッキ液に電解して存在する
金属イオンが被処理面１２で還元され金属膜が形成され
る。すなわち、金属メッキが被処理面１２になされる。

【００２８】このようにして、被処理ウエハ１１の被処
理面１２は、載置台１３の開口部１１２により下方にさ
らされた領域のみがメッキ処理され得る。すなわち、メ
ッキ処理がされるためには、メッキが形成される陰極、
陰極に対向する陽極、陰極と陽極とに接触するメッキ
液、および陰極・陽極への電気供給が最低限必要である
が、被処理面１２の開口部１１２により下方にさらされ
た領域以外の被処理面については、メッキ液が接触しな
いからである。

【００２９】なお、開口部１１２の縁から被処理ウエハ
面上の他の領域にメッキ液が浸入しないようその縁を封
止するとその確実性が増大する。

【００３０】また、図１では、メッキ液槽１５に対して
載置台１３の方が上方向から見たときの形状として大き
くなっているが、メッキ液槽１５の大きさを載置台１３
がすべて収まるように大きくすることもできる。この場
合、メッキ液槽１５の上方のみ載置台１３を収めるよう
に水平方向に大口径化してもよい。これらの場合には、
図１に示すような被処理面１２とメッキ液との関係（噴
出管１８による噴出流により接触する関係）は、噴出流
がない場合も接触する関係になり得る。

【００３１】開口部１１２により下方にさらされた領域
のメッキ処理が終了したならば、その領域の洗浄などの
所定の処理を行い、被処理ウエハ１１を水平方向に移動
する。この移動は、載置台１３の上での移動であり、す
でにメッキ処理を施した領域以外の領域を開口部１１２
より下方にさらすべく行うものである。

【００３２】この移動と載置台１３の開口部１１２との
関係の一例について図２を参照して説明する。図２は、
被処理ウエハ１１の移動と開口部１１２との関係を説明
する図である。

【００３３】同図に示すように、被処理ウエハ１１は、
当初、図で右上の領域が開口部１１２に割り当てられ
る。これにより、この領域がメッキ処理される。このメ
ッキ処理に続き、残りの領域である２１、２２、２３
を、順次、開口部１１２に適用する。これにより、被処
理ウエハ１１は、全面にわたりメッキ処理がなされる。

【００３４】なお、この場合においては、適用される被
処理ウエハ１１の形状が、開口部１１２に対してはその
開口のすべてを満たしてはいない。その満たされずに残
る開口部１１２の一部領域については、メッキ処理時に
おいてメッキ液が上方に流出しないように板状の封止部
材で覆うことができる。

【００３５】さらには、開口部１１２の形状を９０度の
扇型とする方法も取り得る。この場合は、被処理ウエハ
１１の移動は、扇型の開口部１１２の要を中心に被処理
ウエハ１１を回転するように行う。また、この場合は、
メッキ処理時においてメッキ液が上方に流出しないよう
に板状の封止部材で覆う必要がなくなる。加えて、開口
部１１２としての扇型形状は９０度でなくてもよい。例
えば、１２０度、６０度、４５度などでもよい。

【００３６】次に、被処理ウエハ１１の相対移動と開口
部１１２との上記とは異なる関係の一例について図３を
参照して説明する。図３は、被処理ウエハ１１の相対移
動と開口部１１２との関係を説明する図である。

【００３７】この場合は、一度にメッキ処理される領域
が図２で説明したものより小さいものとしている。すな
わち、図３に示すように、被処理ウエハ１１に、メッキ
を行う領域が領域３１、３２、３３、…のように設定さ
れる。これらの領域の大きさに応じて載置台１３の開口
部１１２が設けられる。

【００３８】領域３１へのメッキ処理を終了し、次に領
域３２にメッキ処理を施す場合には、載置台３１上で被
処理ウエハ１１を水平移動することによって行うことが
できる。この水平移動に代えて、載置台３１のみを水平
に移動させて領域３２が開口部１１２より下方にさらさ
れるようにすることもできる。さらには、被処理ウエハ
１１はほぼそのままの位置にして、載置台３１およびメ
ッキ液槽１５を水平に移動させるようにしてもよい。後
者の方法によれば、メッキ液の噴出条件が均一となるよ
うな小さな範囲に開口部１１２が常に位置するので、メ
ッキ液槽１５の小型化をすることも可能となる。

【００３９】なお、図２、図３において説明したメッキ
される領域における縁は、作り込まれる半導体チップ上
を横切らないようにするとウエハの利用効率を向上する
ことができる。

【００４０】すなわち、ひとつのメッキ領域の縁部がチ
ップ上を横切る場合は、その縁部がメッキ形成の重複を
もたらす。よって、他の部分とは異なるメッキ過程を経
ることになるので、膜質も異なる場合が考えられる。半
導体チップの品質管理上この膜質を制御するためには、
メッキ形成の重複部分を避けるのが好ましい。

【００４１】したがって、メッキされる領域における縁
が、作り込まれる半導体チップ上を横切らないようにす
るとメッキによる膜質の異なるであろうチップが生じな
いので、ウエハの利用効率を向上することができる。

【００４２】次に、図２、図３において説明した被処理
ウエハ１１のメッキ処理の手順について図４を参照して
説明する。図４は、被処理ウエハ１１をメッキ処理する
流れを説明するフローチャートである。

【００４３】まず、第１の領域をメッキする（ステップ
４１）。このメッキ処理を終えたら、すでに上記に説明
したようにウエハを相対移動する（ステップ４２）。そ
して、第２の領域をメッキする（ステップ４３）。さら
に、ウエハを相対移動する（ステップ４４）。この相対
移動は、すでにメッキ処理を終えた領域とは異なる第３
の領域をメッキ処理すべく移動するものである。そし
て、第３の領域をメッキする（ステップ４４）。以下、
ウエハの相対移動とメッキ処理とを続けるが、このウエ
ハの相対移動がすでにメッキ処理を終えた領域とは異な
る領域に移動するものであることから、すでにメッキ処
理を終えた領域のみになるまで続けられる。したがっ
て、この状態に至ることにより被処理ウエハの被処理面
全面にわたりメッキ処理を施すことができる。

【００４４】このように被処理基板面を一部ずつメッキ
することにより、各工程でメッキを施す面は、メッキ液
の流れおよび電流密度がより均一になる範囲に限定され
たものとすることができる。したがって、被処理基板面
全面にわたり膜厚、膜質の均一なメッキが可能となる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、被処理基板面を一
部ずつメッキすることにより、各工程でメッキを施す面
はメッキ液の流れおよび電流密度がより均一になる範囲
に限定されたものとすることができるので、大口径基板
のメッキ形成工程に適用して面内メッキ均一性を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するメッキ装置の模式
的な構成図。

【図２】被処理ウエハ１１の移動と開口部１１２との関
係を説明する図。

【図３】被処理ウエハ１１の相対移動と開口部１１２と
の関係を説明する図。

【図４】被処理ウエハ１１をメッキ処理する流れを説明
するフローチャート。

【符号の説明】

１１ 被処理ウエハ １２ 被処理面 １３ 載置面 １４ 電解膜 １５ メッキ液槽 １６ アノード電極 １７ メッキ用電源 １８ 噴出管 １９、１１０ 循環配管 １１１ ポンプ １１２ 開口部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板面の第１の部位をメッキ液槽
   のメッキ液に接触させて前記第１の部位にメッキを施す
   第１の工程と、 前記被処理基板面の前記第１の部位とは異なる第２の部
   位にメッキ液を接触させるべく前記被処理基板の被処理
   位置と前記メッキ液槽とを相対移動する第２の工程と、 前記相対移動された被処理基板の前記第２の部位にメッ
   キを施す第３の工程とを有し、 前記第２の工程は、すでにメッキを施された前記被処理
   基板面とは異なる被処理基板面に前記メッキ液を接触さ
   せるべく前記被処理基板の被処理位置と前記メッキ液槽
   とを相対移動させることを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
2. 【請求項２】 被処理基板面の第１の部位をメッキ液槽
   のメッキ液に接触させて前記第１の部位にメッキを施す
   手段と、 前記被処理基板面の前記第１の部位とは異なる第２の部
   位にメッキ液を接触させるべく前記被処理基板の被処理
   位置と前記メッキ液槽とを相対移動する移動手段と、 前記相対移動された被処理基板の前記第２の部位にメッ
   キを施す手段とを有し、 前記移動手段は、すでにメッキを施された前記被処理基
   板面とは異なる被処理基板面に前記メッキ液を接触させ
   るべく前記被処理基板の被処理位置と前記メッキ液槽と
   を相対移動させることを特徴とする半導体装置の製造装
   置。