JP2002194599A - 電解メッキ装置及び電解メッキ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 成膜処理中にメッキ槽に新規に導入されるメ
ッキ液の組成または成分比をリアルタイムに可変制御で
きるようにすること。 【解決手段】 メッキ槽１０は、上面の開口した浅底円
筒状の容器で構成されている。上室１０ａが正味の電解
メッキ浴槽を構成し、下室１０ｂがメッキ液導入室を構
成している。多孔板２０は銅板からなり、アノードを構
成している。メッキ液供給部１４は、メッキ槽１０にメ
ッキ液を導入するためのメッキ液導入部４４と、このメ
ッキ液導入部４４に銅メッキ用の電解質溶液たとえば硫
酸銅溶液を供給するための電解質溶液供給部４６と、メ
ッキ液導入部４４に所望の添加剤Ａ、Ｂ、Ｃ、‥‥を個
別的に供給するための添加剤供給部４８とを有してい
る。添加剤供給部４８は、メッキ液供給路４５に接続さ
れた各添加剤Ａ、Ｂ、Ｃ、‥‥毎の供給ユニット４８
Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，‥‥を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板に電解
メッキ法によるメッキ処理を施すための電解メッキ方法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、半導体デバイス製造における低抵
抗の配線として銅配線が注目される中、被処理基板（半
導体ウエハ）上に銅配線を形成するための成膜技術とし
て電解銅メッキ技術がクローズアップされている。

【０００３】この種の電解銅メッキ技術は、硫酸銅を基
本成分とするメッキ液をメッキ槽に循環供給し、メッキ
槽において被処理基板の被処理面（主面）をメッキ浴に
浸けて浴中の銅板からなるアノードと対向させ、基板
（カソード）とアノードとの間でメッキ液を介して電流
を流すことにより、基板の被処理面上に銅を析出させる
ようにしており、大気中で、しかも室温近傍の温度で銅
配線膜を安価に形成できるという特長がある。

【０００４】従来の電解メッキ装置は、メッキ槽にメッ
キ液を循環供給するために、メッキ液を貯留するメッキ
液タンクをメッキ液供給用の配管とメッキ液回収用の配
管とを介してメッキ槽に接続し、メッキ液供給配管の途
中にポンプを設けてメッキ槽とメッキ液タンクとの間で
メッキ液を循環させるようにしている。そして、添加剤
供給装置よりメッキ処理条件に応じた各種添加剤をメッ
キ液タンクに随時供給または補給して、タンク内で所望
の組成のメッキ液を作成するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
電解メッキ装置では、メッキ液タンク側でメッキ液の組
成を調整してから循環配管を介してメッキ槽に供給する
ようにしていた。このようなメッキ液供給システムは、
１回のメッキ処理を通じて電解メッキ浴の組成を一定に
維持・管理できるのではあるが、１回のメッキ処理の中
で電解メッキ浴の組成をリアルタイムに可変制御するア
プリケーションには対応できないという問題がある。

【０００６】たとえば、上記のような半導体デバイス製
造の銅配線プロセスでは、ビアホールやトレンチへのボ
イド等の欠陥のない良好な埋め込み特性と析出速度の大
きい高効率の成膜特性とが要求されている。本発明者
は、そのような相反する２つの特性を両立させる技術と
して、１回の銅メッキ処理工程を、最初にビアホールや
トレンチに銅を埋め込む第１工程と、埋め込み後に平坦
な銅メッキを所望の厚さに成膜する第２工程とに分け、
各々の工程でメッキ液の組成または成分を個別に選択す
る技法を提案している。この技法の下では、第１工程か
ら第２工程に移行するに際して、成膜処理を継続しなが
らメッキ液の組成をリアルタイムで速やかに切り換えら
れるようなメッキ液供給技術が必要とされる。しかる
に、従来の電解メッキ装置は、メッキ液タンク側でメッ
キ液の組成や成分比を変更するのに相当の時間を要する
ため、そのような要求条件には対応できない。

【０００７】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、成膜処理中にメッキ槽に新規に導
入されるメッキ液の組成または成分比をリアルタイムに
可変制御できるようにした電解メッキ装置および電解メ
ッキ方法を提供することを目的とする。

【０００８】本発明の別の目的は、成膜処理中にメッキ
槽内の電解メッキ浴の組成または成分比をリアルタイム
で速やかに切り換えられるようにした電解メッキ装置お
よび電解メッキ方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電解メッキ装置は、被処理基板の被処理
面に電解メッキ浴を与えるための電解メッキ槽と、前記
電解メッキ浴を構成するためのメッキ液を前記メッキ槽
に導入するメッキ液導入部と、前記電解メッキ槽から前
記メッキ液を排出するメッキ液排出部と、前記メッキ液
の主成分となる電解質溶液を前記メッキ液導入部に供給
する電解質溶液供給部と、所望の１種類または複数種類
の添加剤を前記メッキ液導入部に供給する添加剤供給部
とを有する構成とした。

【００１０】上記の装置構成では、電解質溶液供給部か
らの電解質溶液と添加剤溶液供給部からの添加剤とがそ
れぞれ個別にメッキ液導入部に供給され、メッキ液導入
部で所望の組成および成分比を有するメッキ液が作ら
れ、この新規に作られたメッキ液が直ちにメッキ槽に供
給される。したがって、たとえば添加剤溶液供給部より
供給する添加剤の種類を変えると、メッキ液導入部で作
られるメッキ液の組成が速やかに変わる。このことによ
り、電解質溶液供給部および／または添加剤溶液供給部
をそれぞれ個別制御することで、メッキ処理を中断する
ことなくメッキ槽に新規に導入されるメッキ液の組成ま
たは成分比をリアルタイムに可変制御することができ
る。

【００１１】本発明において、メッキ液における添加剤
の組成を多様かつ精細に可変制御するために、好ましく
は、添加剤供給部が個々の添加剤についてメッキ液導入
部に対する供給のオン・オフを制御する手段を有する構
成としてよい。また、メッキ液における各添加剤の成分
比または濃度を精細かつ任意に可変制御するために、添
加剤供給部が個々の添加剤についてメッキ液導入部に対
する供給レートを制御する手段を有する構成としてよ
い。

【００１２】また、好ましい一態様として、メッキ液導
入部が、電解メッキ槽に通じるメッキ液供給路を有し、
このメッキ液供給路内で電解質溶液供給部からの電解質
溶液に添加剤供給部からの添加剤を混ぜ合わせる構成と
してよい。

【００１３】また、好ましくは、電解メッキ槽内に、メ
ッキ液導入部より導入されたメッキ液を基板の被処理面
と平行な面内で均一に分散させて基板側へ送るための多
数の孔を有する多孔板を設ける構成としてよい、この場
合、この多孔板でアノード電極を構成するのが好まし
い。また、そのような多孔板を設ける場合は、メッキ液
導入部が、メッキ液導入室のほぼ中心位置に設けられた
メッキ液導入口にメッキ液供給路を接続している構成が
好ましい。かかる構成により、電解メッキ槽を薄型小容
量にするとともに、槽内でメッキ液の濃度および流れを
面内均一化することができる。そして、このことによ
り、電解メッキ槽内のメッキ液置換性を向上させ、メッ
キ液導入部で作るメッキ液の組成または成分比を可変制
御することによって、メッキ槽内に所望の組成または成
分比を有するメッキ浴をリアルタイムで速やかに形成す
ることができる。

【００１４】なお、別の態様として、メッキ液導入部
が、メッキ液導入室に電解質溶液供給部からの電解質溶
液と添加剤供給部からの添加剤とを個別に導入するよう
な構成とすることも可能である。

【００１５】本発明の第１の電解メッキ方法は、電解メ
ッキ槽内に所望のメッキ液からなる電解メッキ浴を形成
し、前記電解メッキ浴に被処理基板の被処理面を浸して
前記被処理面にメッキ処理を施す電解メッキ方法におい
て、電解質溶液供給部より前記メッキ液の主成分となる
電解質溶液を前記電解メッキ槽に供給する流路の途中で
添加剤供給部からの所望の１種類または複数種類の添加
剤を前記電解質溶液に混ぜ合わせて前記メッキ液を生成
する方法とした。

【００１６】本発明の第２の電解メッキ方法は、電解メ
ッキ槽内に所望のメッキ液からなる電解メッキ浴を形成
し、前記電解メッキ浴に被処理基板の被処理面を浸して
前記被処理面にメッキ処理を施す電解メッキ方法におい
て、電解質溶液供給部からの前記メッキ液の主成分とな
る電解質溶液と添加剤供給部からの所望の１種類または
複数種類の添加剤とを前記電解メッキ槽に個別に供給
し、前記電解メッキ槽内で前記電解質溶液に前記添加剤
を混ぜ合わせて前記メッキ液を生成する方法とした。

【００１７】本発明の第１または２の電解メッキ方法に
おいても、本発明の電解メッキ装置について上記したよ
うな作用が同様に奏される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
好適な実施形態を説明する。

【００１９】図１に、本発明の一実施形態における電解
銅メッキ装置の要部の構成を示す。図２〜図４に、この
電解銅メッキ装置の各部の構成を詳細に示す。

【００２０】この電解銅メッキ装置は、被処理基板たと
えば半導体ウエハＷに銅イオンを含む電解メッキ浴を与
えるための電解メッキ槽１０と、このメッキ槽１０内の
メッキ浴に基板Ｗの被処理面（主面）をフェースダウン
方式で浸漬するためのハンドリング機構１２と、メッキ
槽１０に所要のメッキ液を供給するためのメッキ液供給
部１４と、メッキ槽１０からメッキ液を排出するための
メッキ液排出部１６と、装置内の各部を制御するための
制御部１８とを有する。

【００２１】メッキ槽１０は、上面の開口した浅底円筒
状の容器で構成されている。メッキ槽１０の内部は多数
の孔２０ａが形成されているほぼ水平の多孔板２０によ
って一層浅い（高さ寸法が小さい）上下２つの室１０
ａ，１０ｂに区分されており、上室１０ａが正味の電解
メッキ浴槽を構成し、下室１０ｂがメッキ液導入室を構
成している。多孔板２０は銅板からなり、アノードを構
成している。

【００２２】ハンドリング機構１２は、下面の開口した
ハウジング型の基板保持体２２と、この基板保持体２２
を垂直方向に延在する垂直支持部２４と一体に垂直軸の
回りに回転させるための回転駆動部２６とを有してい
る。回転駆動部２６は装置筐体（図示省略）に取付され
ている昇降駆動部（図示省略）に結合されており、該昇
降駆動部の昇降駆動により回転駆動部２６ないし基板保
持体２２の全体がメッキ槽１０の上方空間内で上下移動
するようになっている。

【００２３】図２に明示するように、基板保持体２２の
下端には半径方向内側に突出する環状フランジ型の基板
支持部２２ａが形成されており、この基板支持部２２ａ
の内側面（上面）にはリング状のカソード電極２８が半
径方向外側の位置に、リング状のシール部材たとえばＯ
リング３０が半径方向内側の位置にそれぞれ配設されて
いる。メッキ処理中は、基板Ｗの被処理面の外周端部が
Ｏリング３０の上に気密に重なってカソード電極２８と
物理的かつ電気的に接触するようになっている。なお、
カソード電極２８とメッキ槽１０内のアノード２０との
間に直流電源２９がスイッチ３１を介して電気的に接続
される（図１）。

【００２４】図１および図３に示すように、基板保持体
２２の一側面には基板Ｗを搬入・搬出するための開口３
２が形成されている。基板保持体２２の内部には、垂直
支持部２４の下端より垂直下方に進退可能なチャック３
４が設けられている。図３の（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、装置外部の搬送アーム３６が開口３２を通って銅メ
ッキ処理を受けるべき基板Ｗを基板保持体２２内に搬入
すると、チャック３４が降りてきて基板Ｗの上面（裏
面）を吸着し、搬送アーム３６の退出後に、基板Ｗを保
持したまま下降して、基板支持部２２ａ側のカソード電
極２８およびＯリング３０の上に基板Ｗを載置するよう
になっている。

【００２５】基板保持体２２内には基板支持部２２ａ上
に基板Ｗを固定するためのクランプ手段３８も設けられ
ている。このクランプ手段３８は、基板支持部２２ａ上
の基板Ｗの外周部に重なるような径を有するリング部材
４０と、このリング部材４０を上げ下げするアクチエー
タ４２（たとえばシリンダ）とで構成されている。図３
の（Ｂ），（Ｃ）に示すように、チャック３４が基板Ｗ
を基板支持部２２ａ側のカソード電極２８およびＯリン
グ３０の上に基板Ｗを載置した後に、リング部材４０が
降りてきて基板Ｗの上面（裏面）に当接し、アクチエー
タ４２からの加圧によって基板Ｗが固定保持されるよう
になっている。上記のようなハンドリング機構１２の各
部の動作は制御部１８によって制御される。

【００２６】図１において、メッキ液供給部１４は、メ
ッキ槽１０にメッキ液を導入するためのメッキ液導入部
４４と、このメッキ液導入部４４に銅メッキ用の電解質
溶液たとえば硫酸銅溶液を供給するための電解質溶液供
給部４６と、メッキ液導入部４４に所望の添加剤Ａ、
Ｂ、Ｃ、‥‥を個別的に供給するための添加剤供給部４
８とを有している。

【００２７】メッキ液導入部４４は、メッキ槽１０の下
面中心部付近に設けられたメッキ液導入口１０ｃと、こ
のメッキ液導入口１０ｃに接続されているメッキ液供給
路４５とを含んでいる。この実施形態では、メッキ槽１
０の下室１０ｂ内でメッキ液の成分（電解質溶液および
添加剤）がより均一に混ぜ合わさる作用があり、その意
味ではこの下室１０ｂもメッキ液導入部４４の一部とみ
なすことができる。メッキ液供給路４５は配管等で構成
することができる。

【００２８】電解質溶液供給部４６は、メッキ液供給路
４５の上流端に開閉弁５０を介して接続されており、電
解質溶液つまり硫酸銅溶液を貯留するタンク５２と、こ
のタンク５２から硫酸銅溶液を汲み出してメッキ液供給
路４５に圧送するポンプ５４とを有している。該開閉弁
５０の開閉動作は制御部１８によって制御される。ま
た、ポンプ５４の動作も、ポンプを駆動する電動モータ
５６の回転動作を通じて制御部１８により制御される。
銅メッキ処理中は、開閉弁５０が開けられ、ポンプ５４
が硫酸銅溶液を一定の圧力および流量でメッキ液供給路
４５に流し続けるようになっている。

【００２９】添加剤供給部４８は、電解質溶液供給部４
６よりも下流側でメッキ液導入部４４のメッキ液供給路
４５に接続された各添加剤Ａ、Ｂ、Ｃ、‥‥毎の供給ユ
ニット４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，‥‥を有している。添
加剤Ａ、Ｂ、Ｃ、‥‥としては、たとえば、添加剤Ａが
ＨＣｌ、添加剤Ｂが高光沢用の有機化合物、添加剤Ｃが
メッキ促進用の有機化合物、添加剤Ｄがメッキ抑制用の
有機化合物、添加剤Ｅが高レベリング用の有機化合物、
添加剤Ｆが硫酸であってよい。外にも、純水等を添加剤
に加えることができる。

【００３０】図４に、添加剤Ａ供給ユニツト４８Ａの構
成例を示す。他の添加剤供給ユニット４８Ｂ、４８Ｃ、
‥‥も、それぞれの添加剤Ｂ、Ｃ、‥‥の種類が異なる
だけであり、同じ構成および機能を有してよい。

【００３１】図４に示すように、添加剤Ａ供給ユニット
４８Ａは、添加剤Ａの溶液を貯留する容器５８と、この
容器５８より添加剤Ａを吸い込んでメッキ液導入部４４
のメッキ液供給路４５（図１）に向けて押し出すベロー
ズポンプ６０とを有している。容器５８とベローズポン
プ６０とは添加剤吸入管（配管）６２および図示しない
継手で接続され、ベローズポンプ６０とメッキ液供給路
４５（図１）とは添加剤供給管（配管）６４および図示
しない継手で接続されている。添加剤供給管６４の途中
に異物除去用フィルタ６６および開閉弁６８が設けられ
てよい。開閉弁６８の開閉動作は制御部１８によって制
御される。

【００３２】ベローズポンプ６０は、軸方向に伸縮自在
なベローズ型のポンプ室７０と、このポンプ室７０をボ
ールネジ機構７２を介して軸方向に伸張または圧縮変形
させる駆動用の電動モータ７４とを有している。

【００３３】ポンプ室７０のポートは、入力／出力兼用
型であり、第１の逆止め弁（チェック弁）７６を介して
添加剤吸入管６２の終端（出口）に接続されるととも
に、第２の逆止め弁７８を介して添加剤供給管６４の始
端（入口）に接続される。

【００３４】電動モータ７４はたとえばパルスモータか
らなる。制御部１８が、電動モータ７４の回転（回転方
向、回転量および回転速度等）を制御することにより、
ベローズポンプ６０の動作（吸込み／押出しの切換え、
吸込み量／押出し量、単位時間当たりの吸込み量／押出
し量等）を制御するようになっている。制御部１８が電
動モータ７４の回転動作を確認するために、たとえば電
動モータ７４にロータリエンコーダ８０が取り付けられ
てよい。

【００３５】所与のメッキ処理工程において当該添加剤
Ａを使用する場合、制御部１８は予めベローズポンプ６
０に所定量の添加剤Ａを充填させておく。詳細には、モ
ータ７４を駆動制御してポンプ室７０を所定の長さに伸
張させ、負圧吸引力で容器５８より添加剤Ａをポンプ室
７０内に吸い込ませる。この時、第１の逆止め弁７６は
開き、第２の逆止め弁７８は閉じる。開閉弁６８は閉じ
ている。

【００３６】そして、当該添加剤Ａを使用する段になっ
て、制御部１８は開閉弁６８を開け、ベローズポンプ６
０に押出し動作を開始させる。押出し動作では、モータ
７４を駆動制御してポンプ室７０を所定のレートで圧縮
し、ポンプ室７０より添加剤Ａを所定の圧力および流量
で吐出する。この時、第１の逆止め弁７６が閉じて、第
２の逆止め弁７８が開き、ポンプ室７０からの添加剤Ａ
は添加剤供給管６４を通ってメッキ液供給路４５（図
１）へ供給される。

【００３７】図１において、メッキ液排出部１６は、メ
ッキ槽１０の外周囲に環状に延在する樋状のメッキ液受
部８２と、このメッキ液受部８２に接続されている排液
管８４とを有する。メッキ槽１０の上端から溢れ出たメ
ッキ液はメッキ液受部８２に流れ落ち、メッキ液受部８
２の排液口から排液管８４を通って排液処理部（図示せ
ず）に送られるようになっている。このように、この電
界銅メッキ装置では、メッキ槽１０から溢れ出たメッキ
液をそのままメッキ液供給部１４に戻して再使用すると
いうような循環システムは採っていない。

【００３８】次に、図５につき、この実施形態における
電解銅メッキ装置の作用を説明する。図５は、一例とし
て基板Ｗ上に１層目の銅配線を形成するための銅配線メ
ッキ工程を示す。この実施形態では、メッキ処理工程に
先立って、図５の（Ａ）に示すように、基板Ｗ表面の全
面に絶縁膜８６をＣＶＤ法により積層し、フォトエッチ
ングにより所定の箇所にビアホール８８を形成し、各ビ
アホール８８および絶縁膜８６の表面全面にＰＶＤ法に
よりたとえばＴａからなるバリア層９０とＣｕシード層
９２とを順次積層しておく。

【００３９】そして、この実施形態における銅配線メッ
キ工程は、２回の工程に分け、最初の第１工程では図５
の（Ｂ）に示すように各ビアホール８４を析出銅９４で
埋め込み、続く第２工程で図５の（Ｃ）に示すように平
坦な析出銅メッキ９６を所望の厚さに成膜する。後述す
るように、この実施形態では、第１工程と第２工程との
間でメッキ処理を中断することなく各工程で使用する電
解メッキ浴の組成を個別に選択するようにしている。

【００４０】図１において、銅配線メッキ処理を受ける
べき基板Ｗがハンドリング機構１２によって搬入されて
いる間に、メッキ液供給部１４より第１工程で使用され
るべきメッキ液がメッキ槽１０に供給され、メッキ槽１
０内にメッキ液がほぼオーバーフロー状態で満たされ
る。

【００４１】より詳細には、メッキ液供給部１４におい
て、電解質溶液供給部４６より硫酸銅溶液が所定の流量
でメッキ液導入部４４のメッキ液供給路４５に供給され
る。一方、添加剤供給部４８の選択された１つまたは複
数の供給ユニットたとえば４８Ａ，４８Ｃ，４８Ｄよ
り、第１工程用の添加剤Ａ，Ｃ，Ｄがそれぞれ所定の流
量でメッキ液導入部４４のメッキ液供給路４５に供給さ
れる。こうして、メッキ液供給路４５の下流側で、上流
から流れてきた硫酸銅溶液に第１工程用の添加剤Ａ，
Ｃ，Ｄが混ぜ合わされて第１工程用のメッキ液が生成さ
れる。ここで、各添加剤Ａ，Ｃ，Ｄの成分比または濃度
は各添加剤供給ユニット４８Ａ，４８Ｃ，４８Ｄからの
供給流量で選択ないし調整できる。

【００４２】メッキ槽１０では、メッキ液供給路４５か
らのメッキ液をメッキ液導入口１０ｃより受け取る薄型
の下室１０ｂが流れ方向において多孔板型のアノード２
０を背にしているためバッファ作用を奏し、このバッフ
ァ室１０ｂ内でメッキ液の成分が均一によく混じり合
う。こうして、多孔板型アノード２０より濃度の均一な
メッキ液が面内均一な流量の上昇流で上室１０ａに供給
される。

【００４３】ハンドリング機構１２では、図３のように
して基板Ｗが基板保持体２２に装着された後に、回転駆
動部２６ないし基板保持体２２の全体が下降して、基板
Ｗの被処理面がメッキ槽１０内のメッキ液にフェースダ
ウンで浸けられる。図１に示すように、基板Ｗの被処理
面がメッキ槽１０のメッキ浴に浸かった状態で、基板保
持体２２の外周とメッキ槽１０の側壁との間に隙間Ｇが
形成され、メッキ槽１０内で下から湧いてくるメッキ液
はこの隙間Ｇからメッキ槽１０の外へ溢れる。

【００４４】上記のようにして基板Ｗの被処理面をメッ
キ槽１０のメッキ浴に浸けた際に、メッキ浴中で気泡が
発生して基板Ｗの被処理面の下に滞留することがある。
そこで、回転駆動部２６を作動させて、基板保持体２２
と一体に基板Ｗを所定の回転速度で回転させる。この基
板回転運動により、基板Ｗに付いている気泡を下から湧
いてくるメッキ液と一緒にメッキ槽１０の外へ追い出す
ことができる。

【００４５】そして、基板回転運動をそのまま継続した
まま、制御部１８が直流電源２９のスイッチ３１をオン
にして、メッキ槽１０内のアノード２０と基板保持体２
２側のカソード電極２８との間に直流の電圧を印加す
る。この直流電圧の印加により、カソード電極２８と電
気的に接続している基板Ｗがカソードとなってメッキ槽
１０内のアノード２０とメッキ液を介して対向し、両者
（Ｗ，２０）の間でイオン電導が生じ、基板Ｗの被処理
面ではカソード反応または電気メッキ反応が起こり、Ｃ
ｕシース９２上に銅が析出する。この実施形態では、こ
の第１工程において埋め込み特性に適したメッキ液の組
成および成分比（濃度）を設定することで、ボイド等の
欠陥を起こすことなくビアホール８８を銅メッキで埋め
込むことができる（図５の（Ｂ））。

【００４６】上記のような第１工程の開始から所定時間
が経過したなら、制御部１８の制御の下で添加剤供給部
４８においてメッキ液導入部４４のメッキ液供給路４５
に供給する添加剤の種類および／または流量（濃度）が
次の第２の工程用のものに切り換えられる。つまり、第
２の工程では、析出速度（効率）を重視して、さらには
面内均一性等のファクタから最適な添加剤の組成および
成分比を設定してよく、その設定通りの組成および成分
比を得るように添加剤供給部４８内の該当添加剤供給ユ
ニットを動作させる。

【００４７】たとえば、第２工程では、添加剤Ａの設定
濃度が第１工程のときよりも低いときは、添加剤Ａ供給
ユニット４８Ａにおいてベローズポンプ６０（図４）の
押出しレートがその設定濃度に対応した値まで下げられ
る。また、第２の工程で添加剤Ｄを使用しないときは、
添加剤Ｄ供給ユニット４８Ｄにおいてベローズポンプ６
０の吐出動作が止められるとともに開閉弁６８が閉じら
れる。また、第２の工程で添加剤Ｅを使用するときは、
添加剤Ｅ供給ユニット４８Ｅにおいて、開閉弁６８が開
けられるとともにベローズポンプ６０の吐出動作が開始
する。

【００４８】なお、電解質溶液供給部４６より供給され
る硫酸銅溶液の流量を第２工程で第１工程とは異なる値
に切り換えることも可能である。さらには、必要に応じ
て、ハンドリング機構１２において基板Ｗの回転速度を
第２工程で第１工程とは異なる値に切り換えてもよい。

【００４９】メッキ液導入部４４においては、上記のよ
うに添加剤供給部４８より供給される添加剤の種類およ
び／または流量（濃度）が瞬時に変更されると、それら
の添加剤がメッキ液供給路４５内で上流側の電界質溶液
供給部４６から流れてくる硫酸銅溶液と混じり合うこと
で、第２工程用の新規なメッキ液がほぼ瞬時に生成され
る。そして、この第２工程用のメッキ液はメッキ槽１０
内の下室１０ｂで成分を均一化したうえで、多孔板型ア
ノード２０より面内均一な濃度および流量の上昇流で上
室１０ａに供給される。メッキ槽１０は小容量の薄型容
器であるため、メッキ液導入部４４より導入されるメッ
キ液が第１工程用のものから第２工程用のものに切り換
えられると、メッキ槽１０内のメッキ液ないしメッキ浴
も短時間で迅速に第２工程用のものに切換または置換さ
れる。

【００５０】こうして、第２工程では、基板Ｗの被処理
面が第２工程用のメッキ浴に浸かって電気メッキ反応が
行われることにより、この被処理面上に銅メッキ膜９６
が高い析出レートで短時間に所望の厚さに形成される
（図５の（Ｃ））。

【００５１】上記のような第２工程が終了すると、制御
部１８の制御の下で、直流電源２９のスイッチ３１がオ
フになり、ハンドリング機構１２では基板回転運動が停
止し、基板Ｗがメッキ槽１０から引き上げられる。しか
る後、この実施例では、外部搬送アーム３６（図３）に
より基板Ｗが基板保持体２２から搬出され、隣接する洗
浄処理ユニット（図示せず）で基板Ｗに対してたとえば
純水を用いるメッキ後洗浄処理が施される。一方、メッ
キ液供給部１４では、いったん各部のポンプ（５４，６
０）の動作を止めて開閉弁（５０，６８）を閉じてよ
い。あるいは、次の未処理基板Ｗに対する銅メッキ処理
工程の準備として、第２工程用のメッキ液を第１工程用
のメッキ液に戻すための切換え動作を行ってもよい。

【００５２】このように、この実施形態の電界銅メッキ
装置では、１回の銅メッキ処理を２回の工程に分け、最
初の第１工程では微細孔または溝への埋め込みに適した
メッキ液を設定し、後の第２工程では析出速度の向上に
適したメッキ液を設定し、メッキ処理を中断することな
く両工程の間で使用メッキ液を迅速に切り換えられるの
で、メッキ処理結果として良好な埋め込み性と高効率の
成膜性を得ることができる。

【００５３】上記のような第１および第２工程別のメッ
キ液組成または成分比の設定は一例であり、銅配線プロ
セスの要求条件や仕様に応じて任意の組成または成分比
を設定することができる。たとえば、第１または第２工
程において、添加剤を一切使わず硫酸銅水溶液のみから
なるメッキ液を作成または使用することも可能である。
その場合は、メッキ液導入部４４に対して添加剤供給部
４８からの添加剤Ａ，Ｂ、Ｃ、‥‥の供給を一切絶つよ
うに各ユニット４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，‥‥を制御す
ればよい。また、メッキ処理を３つ以上の工程に分割
し、上記実施形態と同様の仕方で各工程毎にメッキ液な
いしメッキ浴の組成および／または成分比を切り換える
ことも可能である。

【００５４】上記した実施例における電界銅メッキ装置
はフェースダウン方式で構成した。しかし、基板Ｗの被
処理面を上に向けるフェースアップ方式の構成に変形す
ることも可能である。

【００５５】また、上記実施例において、メッキ処理中
にアノード２０から発生する不所望な生成物を基板Ｗか
ら隔離するための隔膜をメッキ槽１０の上室１０ａに設
ける構成も可能である。上記実施例におけるメッキ槽１
０は薄型小容量の構成であり、メッキ浴の組成または成
分比をリアルタイムに可変変更するのに適している。し
かし、メッキ浴置換速度の低下は避けられないが、従来
一般の比較的深いメッキ槽を使用することも可能であ
る。

【００５６】添加剤供給部１４の各部も種々の変形が可
能である。たとえば、各添加剤供給ユニット４８Ａ，４
８Ｂ，‥‥においてベローズポンプに代えてシリンダ型
ポンプやダイヤフラム型ポンプを用いることもできる。
電解質溶液供給部４６を添加剤供給ユニット４８と同様
の構成とすることもできる。また、上記実施形態のメッ
キ液導入部４４では、共通のメッキ液供給路４５の中で
上流からの電解質溶液に所望の添加剤を混ぜるようにし
た。しかし、電解質溶液と添加剤あるいは各添加剤を個
別の供給路を介してメッキ槽に供給し、メッキ槽の中で
各成分を混ぜ合わせて所望の組成および成分比のメッキ
液を作成するような構成も可能である。

【００５７】上記実施形態では半導体ウエハを被処理基
板としたが、ＬＣＤ基板等の他の基板も可能である。ま
た、本発明は銅メッキだけでなく、他の金属メッキにも
適用可能である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成膜処理中にメッキ槽に新規に導入されるメッキ液の組
成または成分比をリアルタイムに可変制御可能であり、
さらにはメッキ槽内の電解メッキ浴の組成または成分比
をリアルタイムで速やかに切り換えることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における電解銅メッキ装置
の要部の構成を示す図である。

【図２】実施形態の電解銅メッキ装置における基板保持
体の基板保持部を拡大して示す拡大部分断面図である。

【図３】実施形態の電解銅メッキ装置における基板保持
体内の動作を示す図である。

【図４】実施形態の電解銅メッキ装置における添加剤供
給ユニットの構成例を示す図である。

【図５】実施形態における銅配線メッキ工程の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１０ メッキ槽 １０ａ 上室 １０ｂ 下室 １０ｃ メッキ液導入口 １２ ハンドリング機構 １４ メッキ液供給部 １６ メッキ液排出部 １８ 制御部 ２０ 多孔板型アノード ２２ 基板保持体 ２９ 直流電源 ４４ メッキ液導入部 ４５ メッキ液流路 ４６ 電解質溶液供給部 ４８ 添加剤供給部 ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，‥‥ 添加剤供給ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K024 AA09 AB01 AB02 AB15 BB12 CA02 CA15 CB06 CB08 CB13 CB15 CB18 CB24 GA16 4M104 BB04 BB17 DD06 DD33 DD52 FF13 FF17 HH16 5F033 HH11 HH21 JJ01 JJ11 JJ21 KK01 MM05 MM13 NN06 NN07 PP14 PP27 PP33 QQ09 QQ37 SS11

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板の被処理面に電解メッキ浴を
   与えるための電解メッキ槽と、 前記電解メッキ浴を構成するためのメッキ液を前記電解
   メッキ槽に導入するメッキ液導入部と、 前記電解メッキ槽から前記メッキ液を排出するためのメ
   ッキ液排出部と、 前記メッキ液の主成分となる電解質溶液を前記メッキ液
   導入部に供給するための電解質溶液供給部と、 所望の１種類または複数種類の添加剤を前記メッキ液導
   入部に供給するための添加剤供給部とを有する電解メッ
   キ装置。
2. 【請求項２】 前記添加剤供給部が、個々の前記添加剤
   について前記メッキ液導入部に対する供給のオン・オフ
   を制御する手段を有することを特徴とする請求項２に記
   載の電解メッキ装置。
3. 【請求項３】 前記添加剤供給部が、個々の前記添加剤
   について前記メッキ液導入部に対する供給レートを制御
   する手段を有することを特徴とする請求項１または２に
   記載の電解メッキ装置。
4. 【請求項４】 前記メッキ液導入部が、前記電解メッキ
   槽に通じるメッキ液供給路を有し、前記メッキ液供給路
   内で前記電解質溶液供給部からの前記電解質溶液に前記
   添加剤供給部からの前記添加剤を混ぜ合わせることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電解メッキ装
   置。
5. 【請求項５】 前記電解メッキ槽内に、前記メッキ液導
   入部より導入された前記メッキ液を前記基板の被処理面
   と平行な面内で均一に分散させて前記基板側へ送るため
   の多数の孔を有する多孔板が設けられることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の電解メッキ装置。
6. 【請求項６】 前記多孔板がアノードを構成することを
   特徴とする請求項５に記載の電解メッキ装置。
7. 【請求項７】 前記メッキ液導入部が、前記電解メッキ
   槽内で前記基板側から見て前記多孔板の裏側に設けられ
   たメッキ液導入室を含むことを特徴とする請求項５また
   は６に記載の電解メッキ装置。
8. 【請求項８】 前記メッキ液導入部が、前記メッキ液導
   入室のほぼ中心位置に設けられたメッキ液導入口に前記
   メッキ液供給路を接続していることを特徴とする請求項
   ７に記載の電解メッキ装置。
9. 【請求項９】 前記メッキ液導入部が、前記メッキ液導
   入室に前記電解質溶液供給部からの前記電解質溶液と前
   記添加剤供給部からの前記添加剤とを個別に導入するこ
   とを特徴とする請求項７に記載の電解メッキ装置。
10. 【請求項１０】 電解メッキ槽内に所望のメッキ液から
    なる電解メッキ浴を形成し、前記電解メッキ浴に被処理
    基板の被処理面を浸して前記被処理面にメッキ処理を施
    す電解メッキ方法において、 電解質溶液供給部より前記メッキ液の主成分となる電解
    質溶液を前記電解メッキ槽に供給する流路の途中で添加
    剤供給部からの所望の１種類または複数種類の添加剤を
    前記電解質溶液に混ぜ合わせて前記メッキ液を生成する
    ことを特徴とする電解メッキ方法。
11. 【請求項１１】 電解メッキ槽内に所望のメッキ液から
    なる電解メッキ浴を形成し、前記電解メッキ浴に被処理
    基板の被処理面を浸して前記被処理面にメッキ処理を施
    す電解メッキ方法において、 電解質溶液供給部からの前記メッキ液の主成分となる電
    解質溶液と添加剤供給部からの所望の１種類または複数
    種類の添加剤とを前記電解メッキ槽に個別に供給し、前
    記電解メッキ槽内で前記電解質溶液に前記添加剤を混ぜ
    合わせて前記メッキ液を生成することを特徴とする電解
    メッキ方法。
12. 【請求項１２】 前記電解質溶液に混ぜ合わせる前記添
    加剤の濃度を前記添加剤の種類毎に別個独立に制御する
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の電解メ
    ッキ方法。
13. 【請求項１３】 １回のメッキ処理を第１および第２工
    程に分割し、前記電解質溶液に混ぜ合わせる前記添加剤
    の種類および／または濃度を前記第１工程と前記第２工
    程とで切り換えることを特徴とする請求項１０〜１２の
    いずれかに記載の電解メッキ方法。