JP2002275683A

JP2002275683A - 電解めっき処理装置

Info

Publication number: JP2002275683A
Application number: JP2001081445A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Otsubo; 哲朗大坪; Hiroyoshi Nobata; 博敬野畑; Yoshito Tachihaba; 義人立幅
Original assignee: SPC Electronics Corp
Current assignee: SPC Electronics Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の簡素化と処理時間の短縮さらにはめっ
き液の節約を図ることができ、しかもめっき品質を向上
させることができる電解めっき処理装置を提供するこ
と。【解決手段】表面（めっき処理面）を上にして半導体
ウェハ７１をカソード電極３１と接触させた状態で保持
する保持部４０と、その上方に位置するアノード電極３
０とを昇降装置５０に連結して昇降可能に設け、これら
の下方にめっき処理槽６０を配置し、前記保持部４０と
前記アノード電極３０とを下降させて前記半導体ウェハ
７１とともに前記めっき処理槽６０のめっき液６１中に
浸漬させることにより電解めっき処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程な
どで使用されるフェイスアップ構造の電解めっき処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解めっき処理装置の一形式としてフェ
イスアップ構造が知られている。このフェイスアップ構
造は、被めっき処理物のめっき処理面を上向きに配置
し、その上方にアノード電極を配置する方式である。こ
のフェイスアップ構造の電解めっき処理装置は、例えば
半導体製造工程において半導体ウェハの表面に電解銅め
っき配線処理を施すために使用される。

【０００３】図７は、上記の電解銅めっき配線処理に使
用される従来のフェイスアップ構造電解めっき処理装置
を示す構成図である。この装置は、めっきカップ１１を
備える。このめっきカップ１１の底面には開口部１２が
形成される。また、めっきカップ１１の底面には、開口
部１２の周辺部においてカソード電極１３が取り付けら
れる。一方、めっきカップ１１内の上方位置にはアノー
ド電極１４が収容され、このアノード電極１４とカソー
ド電極１３間にはめっき電源１５が接続される。

【０００４】めっきカップ１１内には、めっき液がめっ
き液貯蔵タンク１６から移送ポンプ１７によりフィルタ
１８およびめっき液注入管１９を通して上面中央部より
注入されるように構成される。一方、めっきカップ１１
内のめっき液は、めっきカップ１１側面下部のめっき液
排出管２０を介してめっき液貯蔵タンク１６に排出可能
である。

【０００５】めっきカップ１１の底面下方にはウェハ台
２１が設けられる。このウェハ台２１上には、めっき処
理が行われる半導体ウェハ２２が表面（めっき処理面）
を上向きにして配置される。ウェハ台２１はシリンダ２
３により昇降可能である。したがって、シリンダ２３に
よりウェハ台２１が上昇されると、その上の半導体ウェ
ハ２２は、表面をめっきカップ１１内に向けて該カップ
１１の底面開口部１２に該開口部１２を閉塞して固定さ
れる。このとき、同時に半導体ウェハ２２はめっきカッ
プ１１底面のカソード電極１３と接触し、めっき電源１
５に接続される。

【０００６】このように構成された装置を用いて半導体
ウェハの表面に対して電解銅めっき配線処理を施す場合
は、半導体ウェハ２２をウェハ台２１上に配置した後、
シリンダ２３によりウェハ台２１を上昇させることによ
り、図のように半導体ウェハ２２をめっきカップ１１の
底面開口部１２に固定させると同時に、半導体ウェハ２
２をカソード電極１３に接触させめっき電源１５に接続
させる。次に、移送ポンプ１７を作動させてめっき液貯
蔵タンク１６内のめっき液をフィルタ１８を通してめっ
き液注入管１９からめっきカップ１１内に注入する。そ
の後、めっきカップ１１内のめっき液の液面がアノード
電極１４まで達したら、めっき電源１５を作動させてア
ノード電極１４と半導体ウェハ２２間に通電することに
より電解めっき処理を開始させる。その後、電解めっき
処理が終了したらめっき電源１５を切り、めっきカップ
１１内のめっき液をめっき液排出管２０よりめっき液貯
蔵タンク１６へ戻す。さらに、シリンダ２３でウェハ台
２１および半導体ウェハ２２をめっきカップ１１の底面
から下降させ、下降したらウェハ台２１から半導体ウェ
ハ２２を取出す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の装置では、めっき液貯蔵タンク１６の他に
ある程度の大きな容積を持つめっきカップ１１が必要で
あることと、めっき液をめっき液貯蔵タンク１６からめ
っきカップ１１内に注入してめっき処理終了後にはめっ
き液貯蔵タンク１６へ排出する配管系および制御系が必
要であるために、めっきカップ１１とその配管系およ
び制御系の構造が複雑でかつスペースをとってしまう、
めっき液の注入・排出時間を要するため全体の処理時
間がかかる、めっき液の使用量が多くなりやすい、と
いう問題点を有していた。さらに、めっきカップ１１内
にめっき液を注入し始めてからアノード電極１４がめっ
き液に接触して通電を開始するまでの間に半導体ウェハ
２２の薄いシード層が強酸性であるめっき液によって溶
解してしまい、めっきによって配線ビアを完全に埋め込
むことができずボイドが発生する不具合が発生した。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
装置の簡素化と処理時間の短縮さらにはめっき液の節約
を図ることができ、しかもめっき品質を向上させること
ができるフェイスアップ構造の電解めっき処理装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電解めっき処理
装置は、被めっき処理物のめっき処理面を上向きに配置
し、その上方にアノード電極を配置するフェイスアップ
構造の電解めっき処理装置であって、前記被めっき処理
物をカソード電極と接触させた状態で保持する保持部
と、その上方に位置する前記アノード電極とを昇降装置
に連結して昇降可能に設け、これらの下方にめっき処理
槽を配置し、前記保持部と前記アノード電極とを下降さ
せて前記被めっき処理物とともに前記めっき処理槽のめ
っき液中に浸漬させることにより電解めっき処理を行う
ことを特徴とする。

【００１０】好ましい形態として、アノード電極は保持
部に対して独立して昇降可能で、電解めっき処理時の極
間距離を任意に設定できる。また、アノード電極は保持
部に対して独立して昇降可能で、浸漬時はアノード電極
が保持部および被めっき処理物に近接した状態とし、そ
の後アノード電極を上昇させて極間距離を所定の距離と
する。さらに、保持部は、被めっき処理物を載置する載
置部と、この載置部上の前記被めっき処理物の外周に嵌
合されて被めっき処理物を固定する枠部からなり、枠部
は載置部と独立して昇降装置により昇降される。この保
持部において、被めっき処理物と接触するカソード電極
は枠部に設けられる。また、保持部は電解めっき処理
時、めっき液中で、被めっき処理物の中心を軸として水
平に回転される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる電解めっき処理装置の実施の形態を詳細に説明す
る。図１は本発明の実施の形態を示す図で、この装置は
半導体製造工程において半導体ウェハの表面に電解銅め
っき配線処理を施すための電解めっき処理装置である。
この装置は、大きく分けて、アノード電極３０と、保持
部４０と、昇降装置５０と、めっき処理槽６０とからな
る。

【００１２】保持部４０は、半導体ウェハをその表面
（めっき処理面）を上向きに配置して、かつカソード電
極と接触させて保持するもので、半導体ウェハ７１を上
記の配置で水平に載置する載置部４１と、この載置部４
１上に載置された半導体ウェハ７１の外周部に嵌合され
て半導体ウェハ７１を固定する枠部４２とからなり、枠
部４２の内面下部には半導体ウェハ７１と接触するカソ
ード電極３１が設けられる。

【００１３】アノード電極３０は、上記のような保持部
４０の載置部４１上方（載置部４１に載置された半導体
ウェハ７１の上方でもある）に水平に配置される。この
アノード電極３０には、Ｐｔ／Ｔｉや酸化イリジウム等
の不溶性タイプを用いることが好ましい。

【００１４】昇降装置５０は、昇降機構を収容した本体
５１を有し、この本体５１から第１のアーム５２、第2
のアーム５３および第３のアーム５４が突出される。第
１のアーム５２の先端には前記アノード電極３０が取り
付けられ、第2のアーム５３の先端には前記保持部４０
のうち枠部４２が取り付けられ、第３のアーム５４の先
端には前記保持部４０のうち載置部４１が取り付けられ
る。これら第１ないし第３のアーム５２〜５４は、本体
５１に収容された昇降機構により各々が独立して昇降駆
動されるもので、したがって、各アームと一体にして前
記アノード電極３０、前記枠部４２および前記載置部４
１が独立して昇降駆動される。なお、第１および第２の
アーム５２，５３には配線が設けられており、アノード
電極３０は第１のアーム５２部分の配線を介してめっき
電源３２のプラス電極に接続され、カソード電極３１は
枠部４２および第2のアーム５３部分の配線を介してめ
っき電源３２のマイナス電極に接続される。

【００１５】めっき処理槽６０は上面が開口された容器
状に形成され、保持部４０とアノード電極３０が図２お
よび図３に示すように上昇した状態で、それらの下方に
位置するように配置される。このめっき処理槽６０内に
はめっき液６１が収容される。めっき液６１は、循環ポ
ンプ６２によりフィルタ６３を通して循環される。

【００１６】このように構成された装置においては、半
導体ウェハの表面に対する電解銅めっき配線処理が図２
ないし図６に示すようにして実施される。まず、図２に
示すように、昇降装置５０によりアノード電極３０と保
持部４０とを上昇させて、これらをめっき処理槽６０の
上方に上昇させる。さらに、昇降装置５０の第2のアー
ム５３だけを駆動して保持部４０の枠部４２だけを同保
持部４０の載置部４１の上方に移動させる。そして、こ
の状態で、保持部４０の載置部４１上に横方向から半導
体ウェハ７１を載置する。半導体ウェハ７１は勿論表面
（めっき処理面）が上方を向いている。その後、昇降装
置５０の第2のアーム５３だけを駆動して保持部４０の
枠部４２を図３に示すように下降させることにより、こ
の枠部４２を半導体ウェハ７１の外周に嵌合させ、半導
体ウェハ７１を載置部４１上に固定する。同時に、枠部
４２の内面下部に設けられたカソード電極３１を半導体
ウェハ７１に接触させて、半導体ウェハ７１をめっき電
源３２に接続する。

【００１７】その後、図４に示すように、昇降装置５０
によりアノード電極３０と保持部４０とを下降させるこ
とにより、これらと半導体ウェハ７１とをめっき処理槽
６０のめっき液６１中に浸漬させる。そして、この状態
でめっき電源３２を作動させて、アノード電極３０と半
導体ウェハ７１間に通電することにより、電解めっき処
理を開始させる。

【００１８】その後、昇降装置５０の第１のアーム５２
を駆動してアノード電極３０をめっき液６１中で図５に
示すように上昇させることにより、所望のめっき厚分布
が得られるように極間距離（アノード電極３０と半導体
ウェハ７１間の距離）を広げてもよい。また、図６に示
すように、めっき液６１中で半導体ウェハ７１の中心を
軸に保持部４０を水平に回転させて半導体ウェハ７１の
表面近傍の銅イオン供給を均一にすることにより、良好
なめっき厚分布が得られるようにしてもよい。ただし、
このようにするには、上述の構成に加えて回転駆動部を
備えなければならないことは勿論である。

【００１９】そして、このようにして電解めっき処理が
終了したら、めっき電源３２を切った後、昇降装置５０
によりアノード電極３０と保持部４０とを上昇させて、
これらを図２に示すようにめっき処理槽６０から取出
す。さらに、昇降装置５０の第2のアーム５３だけを駆
動して保持部４０の枠部４２だけを同保持部４０の載置
部４１の上方に移動させる。そして、この状態で、保持
部４０の載置部４１上から横方向に半導体ウェハ７１を
取出す。

【００２０】以上のような本発明に係る装置によれば、
半導体ウェハ７１を保持した保持部４０とその上のアノ
ード電極３０とを昇降可能として、これらを直接めっき
処理槽（めっき液貯蔵タンク）６０のめっき液６１中に
浸漬させて電解めっき処理を行うようにすることによっ
て、従来のめっきカップやその配管系および制御系に相
当する部分が不要となり、装置の簡素化が図れる。ま
た、めっき液６１の節約も図れる。さらに、めっき液の
注入・排出時間がないため処理時間を短くすることがで
き、結果的に単位時間当たりの処理量を増加させること
ができる。

【００２１】また、保持部４０とアノード電極３０とを
めっき処理槽６０のめっき液６１中に浸漬させることに
よってアノード電極３０と半導体ウェハ７１間にめっき
液が短時間に満たされるので、めっき液が半導体ウェハ
の表面に接触してから通電開始までの時間を短縮でき
る。さらに、保持部４０に対してアノード電極３０が独
立して昇降可能で、浸漬時は図４に示すように保持部４
０および半導体ウェハ７１に近接してアノード電極３０
を配置しておくことによって、より短時間でアノード電
極３０と半導体ウェハ７１間にめっき液が満たされるの
で、より短時間での通電開始が可能となる。そして、こ
のように通電開始までの時間を短縮できるので、硫酸銅
めっき液が半導体ウェハの薄いシード層を溶解してボイ
ドが発生することを防ぐことができ、配線用ビアの埋め
込み特性（めっき品質）が向上する。また、通電（めっ
き）を開始した後は、アノード電極３０のみを図５に示
すように上昇させて極間距離を広げることにより所望の
めっき厚分布を得ることができる。

【００２２】なお、上記の実施の形態は、半導体ウェハ
の表面に電解銅めっき配線処理を施す場合であるが、本
発明の装置はその他の電解めっき処理、例えばプリント
配線板等の導電性基板に対する電解めっき処理などにも
利用できることは勿論である。また、めっき処理する金
属も銅に限らず、金、Ｎｉ、半田、すずなどとすること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の電解
めっき処理装置によれば、被めっき処理物を保持した保
持部とアノード電極とを昇降可能として、これらを直接
めっき処理槽のめっき液中に浸漬させて電解めっき処理
を行うようにすることによって、装置の簡素化と処理時
間の短縮さらにはめっき液の節約を図ることができ、し
かもめっき品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電解めっき処理装置の実施の形態
を示す構成図。

【図２】本発明の実施の形態の動作を説明するための
図。

【図３】本発明の実施の形態の動作を説明するための
図。

【図４】本発明の実施の形態の動作を説明するための
図。

【図５】本発明の実施の形態の動作を説明するための
図。

【図６】本発明の実施の形態の動作を説明するための
図。

【図７】従来の電解めっき処理装置を示す構成図。

【符号の説明】

３０アノード電極３１カソード電極３２めっき電源４０保持部４１載置部４２枠部５０昇降装置５１本体５２〜５４アーム６０めっき処理槽６１めっき液６２循環ポンプ６３フィルタ７１半導体ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者立幅義人東京都調布市柴崎２丁目１番地３島田理化工業株式会社内Ｆターム(参考） 4K024 AA09 AB01 AB06 BA11 BB12 BC10 CB02 CB09 GA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被めっき処理物のめっき処理面を上向き
に配置し、その上方にアノード電極を配置するフェイス
アップ構造の電解めっき処理装置であって、前記被めっき処理物をカソード電極と接触させた状態で
保持する保持部と、その上方に位置する前記アノード電
極とを昇降装置に連結して昇降可能に設け、これらの下
方にめっき処理槽を配置し、前記保持部と前記アノード
電極とを下降させて前記被めっき処理物とともに前記め
っき処理槽のめっき液中に浸漬させることにより電解め
っき処理を行うことを特徴とする電解めっき処理装置。
【請求項２】アノード電極は保持部に対して独立して
昇降可能で、電解めっき処理時の極間距離を任意に設定
できることを特徴とする請求項１に記載の電解めっき処
理装置。
【請求項３】アノード電極は保持部に対して独立して
昇降可能で、浸漬時はアノード電極が保持部および被め
っき処理物に近接した状態とし、その後アノード電極を
上昇させて極間距離を所定の距離とすることを特徴とす
る請求項１に記載の電解めっき処理装置。
【請求項４】保持部は、被めっき処理物を載置する載
置部と、この載置部上の前記被めっき処理物の外周に嵌
合されて被めっき処理物を固定する枠部からなり、枠部
は載置部と独立して昇降装置により昇降されることを特
徴とする請求項１に記載の電解めっき処理装置。
【請求項５】被めっき処理物と接触するカソード電極
は枠部に設けられることを特徴とする請求項４に記載の
電解めっき処理装置。
【請求項６】保持部は電解めっき処理時、めっき液中
で、被めっき処理物の中心を軸として水平に回転される
ことを特徴とする請求項１に記載の電解めっき処理装
置。