JP2004353061A - 電解処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄膜化する給電層に対しても、面内均一性の高い成膜やエッチング等の処理が行えるようにした
【解決手段】基板Ｗと対極板２０とを互いに対向させて配置し、基板Ｗと対極板２０との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理方法であって、基板Ｗと対極板２０との間に隔膜２２を配置し、隔膜２２で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液Ｑ１，Ｑ２をそれぞれ供給する。
【選択図】 図１
【解決手段】基板Ｗと対極板２０とを互いに対向させて配置し、基板Ｗと対極板２０との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理方法であって、基板Ｗと対極板２０との間に隔膜２２を配置し、隔膜２２で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液Ｑ１，Ｑ２をそれぞれ供給する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解処理方法及び装置に係り、特に微細配線パターン（窪み）が形成された基板の表面に、銅等の配線材料をめっきにより成膜してＬＳＩ配線を形成したり、基板の表面に形成した金属膜を電解エッチングにより除去したりするのに使用される電解処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体基板上に電気配線を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。銅はアルミニウムのような異方性エッチングによる配線形状の形成が一般に困難であるため、この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹部の内部に銅を埋込む、いわゆる銅ダマシン技術によって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜し、化学機械的研磨（ＣＭＰ）や電解エッチングにより不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図５は、この種の銅配線基板Ｗの製造例を工程順に示す。先ず、図５（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜２を堆積し、リソグラフィ・エッチング技術により微孔（ビアホール）３や配線溝（トレンチ）４等の配線用の微細凹部を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形成する。
【０００４】
そして、図５（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材１の微孔３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、酸化膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）や電解エッチングにより、酸化膜２上の銅膜６及びバリア層５を除去して、微孔３及び配線溝４に充填させた銅膜６の表面と酸化膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図５（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【０００５】
このように、配線材料がアルミニウムから銅に変わるにつれて、銅材料のめっきを行う電解めっき装置や、銅膜の電解エッチングを行う電解エッチング装置がにわかに注目を集めている。
ここで、シリコン基板をカソードとして、硫酸銅めっき法や銅錯体めっき法により銅配線を形成する際には、アノードとして、電気銅や含りん銅などの溶解性アノードが一般に使用されている。
【０００６】
図６は、いわゆるフェースアップ方式を採用した、この種の銅めっき装置の従来の一般的な構成を示す。このめっき装置は、電解めっきユニット１０と、この電解めっきユニット１０に電解液としてのめっき液を供給し回収するめっき液供給系１２を備えている。電解めっきユニット１０は、上下動かつ回転自在で、表面を上向き（フェースアップ）にして基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部１４と、この基板保持部１４の上方の該基板保持部１４で保持した基板Ｗの周縁部を囲繞する位置に配置されたリング状のシール材１６と、上下動及び回転自在で、基板保持部１４の上方に配置された電極ヘッド１８を有している。この電極ヘッド１８は、下方に開口し、内部にアノード２０を配置するとともに、下端開口部に多孔質体（隔膜）２２を取付け、内部をアノード室２４としたハウジング２６が備えられている。そして、基板保持部１４で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７（図５（ａ）参照）等の導電体とアノード２０との間にめっき電流を流す電源２８が備えられている。
【０００７】
めっき液供給系１２は、例えば硫酸銅めっき液等のめっき液（電解液）Ｑを保持し供給するためのもので、リザーバタンク３０と、このリザーバタンク３０から延びて電解めっきユニット１０に接続された各２本のめっき液供給ライン３２，３４及びめっき液排出ライン３６，３８を備えている。そして、リザーバタンク３０から基板側領域、すなわち基板Ｗと多孔質体２２で挟まれた領域と、アノード側領域、すなわちアノード室２４内の領域に同一のめっき液Ｑを供給し、各領域から流出するめっき液Ｑをリザーバタンク３０に戻すようにしている。
【０００８】
これにより、基板側領域で減少する銅イオンを自動的に対極側領域で供給できるようにしたセルフコントロールシステムが構成される。この場合、各領域にめっき液を供給するラインを個別に設けることはあるが、各領域から流出するめっき液は同一のタンクに戻す液フローになる。
このめっき装置は、アノード２０として不溶解性アノードを使用する場合に採用されることが多いが、溶解性アノードを使用する場合でも、アノードバッグと呼ばれる多孔質膜などを用いてアノードを隔離することも行われている。
【０００９】
図７は、いわゆるフェースダウン方式を採用した、この種の銅めっき装置の従来の一般的な構成を示す。このめっき装置は、電解めっきユニット４０として、上下動かつ回転自在で、表面を下向き（フェースダウン）にして基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部４２と、内部にめっき液を保持するめっき槽４４とを上下に備えたものを使用している。そして、めっき槽４４の内部には、隔壁４６で周囲を仕切られ上部に隔膜（多孔質膜）４８を取付けたアノード室５０が区画形成されており、このアノード室５０の内部に、基板Ｗと対極となるアノード５２が基板Ｗと対向するように配置されている。その他の構成は、図６に示すものと同様である。
これによっても、基板側領域で減少する銅イオンを自動的に対極側領域で供給できるようにしたセルフコントロールシステムが構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、ＬＳＩの微細化に伴い、基板上に存在し、電解処理工程において、めっき及び電解エッチングプロセスの給電層として機能するシード層等の金属膜は、年々薄膜化している。このように、給電層の薄膜化が進行すると、基板面内での電位変化が増加してしまう。このため、例えば、めっきの場合、給電層が薄膜化するにつれて、図８に示すように、基板への給電点部付近、つまり基板外周部でのめっき膜の膜厚が肥大化し、給電点を離れるに従って、つまり基板の中央に行くに従ってめっき膜の膜厚が薄くなる傾向を示す。これは基板の面内均一性が乱れていることを意味し、基板有効面積の減少、すなわちデバイスイールドの低下を意味する。電解エッチングにおいては、図８に示すように、基板への給電点付近のエッチング量が増加し、給電点から遠い領域でのエッチング量が少なくなる傾向を示す。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、薄膜化する給電層に対しても、面内均一性の高い成膜やエッチング等の処理が行えるようにした電解処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板と対極板とを互いに対向させて配置し、基板と対極板との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理方法であって、前記基板と前記対極板との間に隔膜を配置し、前記隔膜で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液をそれぞれ供給することを特徴とする電解処理方法である。
【００１３】
このように、隔膜で仕切られた対極側領域に、例えば比抵抗を可能な限り大きくした電解液（電解質溶液）を供給し、基板側領域に通常のめっき液やエッチング液等の処理用の電解液を供給することで、限りなく抵抗の高い給電層を有する基板に対して均一な処理が可能となる。対極側領域に供給される電解液は、電気を通すための電解質としての機能のみを有すればよく、このため、処理能力が落ちてしまうことはない。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記隔膜は、多孔質膜、多孔質構造体またはイオン交換膜からなることを特徴とする請求項１記載の電解処理方法である。
ここで用いる多孔質膜、多孔質構造体は、内部に連通孔を有し、該孔部に電解液を保持することができる多孔質膜、あるいは構造体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの焼結体、テフロン（登録商標）などにレーザー等により微細孔を開けた材料、ポーラスセラミックス、スポンジ、不織布や織布などであるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、基板表面に設けた配線用の微細凹部内に金属材料をめっきで埋込んで線幅が０．３μｍ以下の微細配線を形成する電解処理方法であって、基板の表面に予め形成されためっき給電層の膜厚が０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の電解処理方法である。
本発明がより効力を発揮できるのは、シード層等の給電層が薄膜化した時であり、例えば、ＬＳＩの銅配線めっきを例にとると、給電層の膜厚が０．０５μｍ以下に薄膜化した場合である。この時の配線の線幅は、通常０．３μｍ以下の極めて微細な配線になる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記基板をカソード、前記対極板をアノードとした銅めっきを行う電解処理方法であって、カソード側領域に供給される電解液として、アノード側領域に供給される電解液よりも比抵抗が大きいものを使用することを特徴とする請求項３記載の電解処理方法である。このカソード側領域に供給される電解液として、例えば希硫酸が挙げられる。その他にも硫酸銅水溶液、硫酸銅と希硫酸の混合液などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記カソード側領域に供給される電解液は、銅を含有しない電解質溶液であることを特徴とする請求項４記載の電解処理方法である。
請求項６に記載の発明は、前記対極板は、不溶解性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電解処理方法である。本発明は、対極板が不溶解性材料からなる場合に特に有効であるが、溶解性材料を用いても良い。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、基板と対極板とを互いに対向させて配置し、基板と対極板との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理装置であって、前記基板と前記対極板との間に配置される隔膜と、前記隔膜で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液をそれぞれ供給する電解液供給系を有することを特徴とする電解処理装置である。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記隔膜は、多孔質膜、多孔質構造体またはイオン交換膜からなることを特徴とする請求項７記載の電解処理装置である。
請求項９に記載の発明は、前記対極側領域に電解液を供給する電解液供給系は、電解液の比抵抗を検知する比抵抗検知部と、この比抵抗検知部の検知信号に基づいて電解液の比抵抗を調整する比抵抗調整部を有することを特徴とする請求項７または８記載の電解処理装置である。これにより、対極側領域に、比抵抗を常に一定に維持した電解液を供給することができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、前記基板をカソード、前記対極板をアノードとした銅めっきを行う電解処理装置であって、前記アノードは、メッシュ状の不溶解性材料からなることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の電解処理装置である。この不溶解性材料から対極板としては、例えばチタニウム表面に酸化イリジウムを被覆したものが挙げられる。
請求項１１に記載の発明は、前記アノードから発生するガスを排出するガス排出ラインを更に有することを特徴とする請求項１０記載の電解処理装置である。これにより、例えは不溶解アノードの表面で発生する酸素ガス等が基板に到達して、パーティクルの発生源となってしまうことを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図６及び図７に示す従来例と同一または相当する部分には、同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２２】
図１は、電解めっき装置に適用した本発明の実施の形態における電解処理装置を示す。図１に示すように、この電解めっき装置は、電解めっきユニット１０と、この電解めっきユニット１０に電解液を供給し回収する２つの電解液供給系１２ａ，１２ｂを備えている。
【００２３】
電解めっきユニット１０は、基板保持部１４、リング状のシール材１６及び電極ヘッド１８を有しており、この電極ヘッド１８は、下方に開口し、内部にアノード２０を配置するとともに、下端開口部に多孔質体（隔膜）２２を取付け、内部をアノード室２４としたハウジング２６が備えられている。そして、基板保持部１４で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７（図５（ａ）参照）等の導電体とアノード２０との間にめっき電流を流す電源２８が備えられている。
【００２４】
ここで、この例では、多孔質膜や多孔質構造体からなる多孔質体２２で隔膜を構成した例を示しているが、この多孔質体の代わりにイオン交換膜を使用してもよい。多孔質膜、多孔質構造体は、内部に連通孔を有し、該孔部に電解液を保持することができる多孔質膜、あるいは構造体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの焼結体、テフロン（登録商標）などにレーザー等により微細孔を開けた材料、ポーラスセラミックス、スポンジ、不織布や織布などであるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
一方の電解液供給系１２ａは、多孔質体２２で仕切られた基板側領域、すなわち、基板保持部１４で保持された基板Ｗと電極ヘッド１８の多孔質体２２との間の領域に、例えば硫酸銅めっき液等のめっき液（処理液）Ｑ１を供給するめっき液供給系としての役割を果たすもので、めっき液Ｑ１を保持するリザーバタンク３０ａと、このリザーバタンク３０ａから延びるめっき液供給ライン３２ａ及びめっき液排出ライン３６ａを有している。そして、これらのめっき液供給ライン３２ａ及びめっき液排出ライン３６ａは、前記基板側領域に接続されている。
【００２６】
他方の電解液供給系１２ｂは、多孔質体２２で仕切られたアノード側領域、すなわちアノード室２４内の領域に、例えば希硫酸等の銅を含有していない電解質溶液（電解液）Ｑ２を供給する電解質溶液供給系としての役割を果たすもので、電解質溶液Ｑ２を保持するリザーバタンク３０ｂと、このリザーバタンク３０ｂから延びるめっき液供給ライン３２ｂ及びめっき液排出ライン３６ｂを有している。そして、これらのめっき液供給ライン３２ｂ及びめっき液排出ライン３６ｂは、アノード室２４を区画形成するハウジング２６に接続されている。
ここで、電解質溶液Ｑ２として、その比抵抗、つまり電気伝導度ρ２が、めっき液Ｑ１の比抵抗（電気伝導度）ρ１より大きいもの（ρ２＞ρ１）が使用されている。
【００２７】
また、アノード２０として、この例では、白金、チタン等の不溶解性金属あるいは金属上に白金等をめっきしたメッシュ状の不溶解性材料、例えばチタニウム表面に酸化イリジウムを被覆したものが使用されている。このように、不溶解性電極を使用することで、この交換等を不要となし、またメッシュ状のものを使用することで、めっき液やガス等が内部を流通できるようにすることができる。
【００２８】
このように、アノード２０として、不溶解性材料（不溶解性電極）を使用すると、アノード２０の表面に酸素ガスが発生する。このため、この例では、ハウジング２６の頂壁に、アノード室２４内に溜まったガスを排出するガス排出ライン６０が接続され、このガス排出ライン６０に真空ポンプ６２が設置されている。これにより、アノード室２４内の酸素ガスを、真空ポンプ６２を介して排出することで、酸素ガスが基板に到達して、パーティクルの発生源となってしまうことを防止することができる。なお、アノード室２４内の圧力を、プロセス中のフィードバック制御によりある設定値にコントロールすることが望ましい。
【００２９】
また、電解液供給系（電解質溶液供給系）１２ｂには、リザーバタンク３０ｂ内の電解質溶液Ｑ２の比抵抗を検知する比抵抗検知部６４と、この比抵抗検知部６４の検知信号に基づいて電解質溶液Ｑ２の比抵抗を調整する比抵抗調整部６６が備えられている。これにより、アノード室２４の内部（対極側領域）に、比抵抗を常に一定に維持した電解質溶液Ｑ２を供給することができる。
なお、アノード２０として、例えば、銅めっきを行う場合にあっては、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のりんを含む銅（含りん銅）を使用してもよいことは勿論である。
【００３０】
次に、この電解めっき装置の使用例について、例えば図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す、基板Ｗの表面に形成した微孔３及び配線溝４内に銅を充填する場合を例にして説明する。
【００３１】
先ず、図５（ａ）に示すように、導電層１ａの内部に微孔３や配線溝４等の配線用の微細凹部を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形成した基板Ｗを用意する。ここで、本発明がより効力を発揮できるのは、シード層７等の給電層が薄膜化した時であり、例えば、ＬＳＩの銅配線めっきを例にとると、給電層の膜厚が０．０５μｍ以下に薄膜化した場合である。この時の銅膜（配線）６（図１（ｃ）参照）の線幅は、通常０．３μｍ以下の極めて微細な配線になる。
【００３２】
この基板Ｗを、その表面を上向きにして基板保持部１４で保持し、この基板保持部１４で保持した基板Ｗを上昇させて該基板Ｗの周縁部をシール材１６に圧接させてここを水密的にシールする。一方、電極ヘッド１８にあっては、アノード室２４内に電解質溶液Ｑ２を保持しておき、基板保持部１４で保持した基板Ｗの上面（表面）と多孔質体２２の下面との間の隙間が所定の値となるように下降させる。
【００３３】
この状態で、多孔質体２２で仕切られた基板側領域、すなわち、基板保持部１４で保持された基板Ｗと電極ヘッド１８の多孔質体２２との間でシール材１６によって囲まれた領域に、電解液供給系（めっき液供給系）１２ａを介して、所定量のめっき液（処理液）Ｑ１を供給するか、またはめっき液Ｑ１を循環させる。同時に、多孔質体２２で仕切られたアノード側領域、すなわち、アノード室２４内の領域に保持した電解質溶液Ｑ２を、例えばアノード室２４内を加圧するか、またはアノード室２４の気密を解いて、基板Ｗの上方に供給する。そして、例えば、基板保持部１４で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７（図５（ａ）参照）とアノード２０との間に、電源２８を介してめっき電圧を印加して、めっき電流を流し、必要に応じて基板Ｗを及び電極ヘッド１８を回転させることで、基板Ｗの表面に電解めっきを行う。
【００３４】
このように、多孔質体（隔膜）２２で仕切られたアノード側領域に、例えば比抵抗ρ２を可能な限り大きくした電解質溶液（電解液）Ｑ２を供給し、基板側領域に通常の処理用のめっき液（電解液）Ｑ１を供給することで、限りなく抵抗の高いシード層（給電層）７を有する基板Ｗに対して均一なめっき処理が可能となる。つまり、図２に示すように、従来法にあっては、基板への給電点部付近、つまり基板外周部でのめっき膜の膜厚が肥大化し、給電点を離れるに従って、つまり基板の中央に行くに従ってめっき膜の膜厚が薄くなる傾向を示すが、本願発明にあっては、このような傾向がなく、基板への給電点部付近から基板の中央により均一な膜厚のめっき膜を成膜することができる。つまり、めっき膜の基板の面内均一性を向上させることができ、これによって、基板有効面積の減少、すなわちデバイスイールドの低下を防止することができる。
【００３５】
なお、アノード側領域に供給される電解質溶液（電解液）Ｑ２は、電気を通すための電解質としての機能のみを有すればよく、このため、めっき処理能力が落ちてしまうことはない。
【００３６】
そして、所定の時間めっき処理を行って、図５（ｂ）に示すように、微孔３や配線溝４等の配線用の微細凹部内に銅を充填するとともに、酸化膜２上に銅膜６を堆積した後、シード層７とアノード２０との間のめっき電圧の印加を解いてめっきを完了させる。次に、電極ヘッド１８を上昇させ、基板保持部１４を下降させて、めっき後の基板の表面を純水等で洗浄し乾燥させて次工程に搬送する。
【００３７】
図３は、電解エッチング装置に適用した本発明の他の実施の形態における電解処理装置を示す。この例の図１に示す例と異なる点は、図１における電解液供給系（めっき液供給系）１２ａの代わりに、リザーバタンク３０ｃ、エッチング液供給ライン３２ｃ及びエッチング液排出ライン３６ｃを有し、例えばりん酸溶液等のエッチング液（処理液）Ｑ３を供給する電解液供給系（エッチング液供給系）１２ｃを備え、また電解エッチングユニット７０として、電極ヘッド１８のカソード室７２の内部にカソード７４を配置したものを使用し、電源２８を介して基板Ｗがアノードとなるようにして、基板をエッチング処理するようにした点にある。
【００３８】
図４は、電解めっき装置に適用した本発明の更に他の実施の形態における処理装置を示す。この例は、電解めっきユニット４０として、基板保持部４２とめっき槽４４とを上下に備えたものを使用している。めっき槽４４の内部には、隔壁４６で周囲を仕切られ上部に隔膜４８を取付けたアノード室５０が区画形成されており、このアノード室５０内部に、アノード５２が基板Ｗと対向するように配置されている。なお、この例では、アノード５２として、スライムの生成を抑制するため、例えば含有量が０．０３〜０．０５％のりんを含む銅（含りん銅）を使用している。
【００３９】
そして、めっき液（処理液）Ｑ１は、電解液供給系（めっき液供給系）１２ａを介して、めっき槽４４の周壁とアノード室５０とで挟まれた領域の底部からめっき槽４４の内部に供給されて、めっき槽４４をオーバフローして循環し、また、電解質溶液（電解液）Ｑ２は、アノード室５０の底部から該アノード室５０内に供給されて循環するようになっている。その他の構成は、図１に示すものと同様である。
【００４０】
この例によれば、給電層としてシード層７を形成した基板Ｗを、その表面を下向きにして基板保持部４２で保持し、この基板保持部４２で保持した基板Ｗをめっき槽４４の上端開口部を閉塞する所定の位置まで下降させて停止させる。
【００４１】
この状態で、例えば硫酸銅めっき液等のめっき液Ｑ１を保持し供給する電解液供給系（めっき液供給系）１２ａを介して、隔壁４６及び隔膜４８で仕切られた基板側領域、つまりめっき槽４４内のアノード室５０を除く領域にめっき液Ｑ１を供給し循環させ、同時に例えば希硫酸等の電解質溶液Ｑ２を保持し供給する電解液供給系（電解質溶液供給系）１２ｂを介して、隔壁４６及び隔膜４８で仕切られたアノード側領域、つまりアノード室５０内の領域に電解質溶液Ｑ２を供給し循環させる。この状態で、基板保持部４２で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７とアノード５２との間に、電源２８を介してめっき電圧を印加して、めっき電流を流し、必要に応じて基板Ｗを回転させることで、基板Ｗの表面に電解めっきを行う。そして、所定の時間に亘る電解めっきを行って、めっきを完了する。
【００４２】
なお、上記の例では、配線材料として、銅を使用した例を示しているが、銅の他に、銅合金、銀または銀合金を使用してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隔膜で仕切られた対極側領域に、例えば比抵抗を可能な限り大きくした電解液を供給し、基板側領域に通常の処理用の電解液を供給することで、薄膜化する給電層に対しても、面内均一性の高い成膜やエッチング等の処理を行うことができる。これによって、膜厚、配線埋め込み特性、エッチング特性が大口径ウェハ等の基板においてもより均一化され、デバイス生産の安定、高いイールドを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【図２】図１に示す電解処理装置（電解めっき装置）を使用してめっきを行った時の基板の位置とめっき膜厚の関係（本願発明）と、従来の電解めっき装置を使用してめっきを行った時の基板の位置とめっき膜厚との関係（従来例）を示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施の形態における電解エッチング装置に適用した他の電解処理装置を示す概要図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態における電解めっき装置に適用した他の電解処理装置を示す概要図である。
【図５】銅配線の形成例を工程順に示し図である。
【図６】従来の電解めっき装置の一例を示す概要図である。
【図７】従来の電解めっき装置の他の例を示す概要図である。
【図８】従来の電解めっき装置及び電解エッチング装置を使用してめっき及びエッチングを行った時の基板の位置とめっき膜厚との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
６ 銅膜
７ シード層
１０ 電解めっきユニット
１２ａ 電解液供給系（めっき液供給系）
１２ｂ 電解液供給系（電解質溶液供給系）
１２ｃ 電解液供給系（エッチング液供給系）
１４ 基板保持部
１６ シール材
１８ 電極ヘッド
２０ アノード（対極板）
２２ 多孔質体（隔膜）
２４ アノード室
２６ ハウジング
２８ 電源
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ リザーバタンク
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 液供給ライン
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 液排出ライン
４０ 電解めっきユニット
４２ 基板保持部
４４ めっき槽
４６ 隔壁
４８ 隔膜
５０ アノード室
５２ アノード（対極板）
６０ ガス排出ライン
６２ 真空ポンプ
６４ 比抵抗検知部
６６ 比抵抗調整部
７０ 電解エッチングユニット
７２ カソード室
７４ カソード（対極板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解処理方法及び装置に係り、特に微細配線パターン（窪み）が形成された基板の表面に、銅等の配線材料をめっきにより成膜してＬＳＩ配線を形成したり、基板の表面に形成した金属膜を電解エッチングにより除去したりするのに使用される電解処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体基板上に電気配線を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。銅はアルミニウムのような異方性エッチングによる配線形状の形成が一般に困難であるため、この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹部の内部に銅を埋込む、いわゆる銅ダマシン技術によって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜し、化学機械的研磨（ＣＭＰ）や電解エッチングにより不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図５は、この種の銅配線基板Ｗの製造例を工程順に示す。先ず、図５（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜２を堆積し、リソグラフィ・エッチング技術により微孔（ビアホール）３や配線溝（トレンチ）４等の配線用の微細凹部を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形成する。
【０００４】
そして、図５（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材１の微孔３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、酸化膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）や電解エッチングにより、酸化膜２上の銅膜６及びバリア層５を除去して、微孔３及び配線溝４に充填させた銅膜６の表面と酸化膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図５（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【０００５】
このように、配線材料がアルミニウムから銅に変わるにつれて、銅材料のめっきを行う電解めっき装置や、銅膜の電解エッチングを行う電解エッチング装置がにわかに注目を集めている。
ここで、シリコン基板をカソードとして、硫酸銅めっき法や銅錯体めっき法により銅配線を形成する際には、アノードとして、電気銅や含りん銅などの溶解性アノードが一般に使用されている。
【０００６】
図６は、いわゆるフェースアップ方式を採用した、この種の銅めっき装置の従来の一般的な構成を示す。このめっき装置は、電解めっきユニット１０と、この電解めっきユニット１０に電解液としてのめっき液を供給し回収するめっき液供給系１２を備えている。電解めっきユニット１０は、上下動かつ回転自在で、表面を上向き（フェースアップ）にして基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部１４と、この基板保持部１４の上方の該基板保持部１４で保持した基板Ｗの周縁部を囲繞する位置に配置されたリング状のシール材１６と、上下動及び回転自在で、基板保持部１４の上方に配置された電極ヘッド１８を有している。この電極ヘッド１８は、下方に開口し、内部にアノード２０を配置するとともに、下端開口部に多孔質体（隔膜）２２を取付け、内部をアノード室２４としたハウジング２６が備えられている。そして、基板保持部１４で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７（図５（ａ）参照）等の導電体とアノード２０との間にめっき電流を流す電源２８が備えられている。
【０００７】
めっき液供給系１２は、例えば硫酸銅めっき液等のめっき液（電解液）Ｑを保持し供給するためのもので、リザーバタンク３０と、このリザーバタンク３０から延びて電解めっきユニット１０に接続された各２本のめっき液供給ライン３２，３４及びめっき液排出ライン３６，３８を備えている。そして、リザーバタンク３０から基板側領域、すなわち基板Ｗと多孔質体２２で挟まれた領域と、アノード側領域、すなわちアノード室２４内の領域に同一のめっき液Ｑを供給し、各領域から流出するめっき液Ｑをリザーバタンク３０に戻すようにしている。
【０００８】
これにより、基板側領域で減少する銅イオンを自動的に対極側領域で供給できるようにしたセルフコントロールシステムが構成される。この場合、各領域にめっき液を供給するラインを個別に設けることはあるが、各領域から流出するめっき液は同一のタンクに戻す液フローになる。
このめっき装置は、アノード２０として不溶解性アノードを使用する場合に採用されることが多いが、溶解性アノードを使用する場合でも、アノードバッグと呼ばれる多孔質膜などを用いてアノードを隔離することも行われている。
【０００９】
図７は、いわゆるフェースダウン方式を採用した、この種の銅めっき装置の従来の一般的な構成を示す。このめっき装置は、電解めっきユニット４０として、上下動かつ回転自在で、表面を下向き（フェースダウン）にして基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部４２と、内部にめっき液を保持するめっき槽４４とを上下に備えたものを使用している。そして、めっき槽４４の内部には、隔壁４６で周囲を仕切られ上部に隔膜（多孔質膜）４８を取付けたアノード室５０が区画形成されており、このアノード室５０の内部に、基板Ｗと対極となるアノード５２が基板Ｗと対向するように配置されている。その他の構成は、図６に示すものと同様である。
これによっても、基板側領域で減少する銅イオンを自動的に対極側領域で供給できるようにしたセルフコントロールシステムが構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、ＬＳＩの微細化に伴い、基板上に存在し、電解処理工程において、めっき及び電解エッチングプロセスの給電層として機能するシード層等の金属膜は、年々薄膜化している。このように、給電層の薄膜化が進行すると、基板面内での電位変化が増加してしまう。このため、例えば、めっきの場合、給電層が薄膜化するにつれて、図８に示すように、基板への給電点部付近、つまり基板外周部でのめっき膜の膜厚が肥大化し、給電点を離れるに従って、つまり基板の中央に行くに従ってめっき膜の膜厚が薄くなる傾向を示す。これは基板の面内均一性が乱れていることを意味し、基板有効面積の減少、すなわちデバイスイールドの低下を意味する。電解エッチングにおいては、図８に示すように、基板への給電点付近のエッチング量が増加し、給電点から遠い領域でのエッチング量が少なくなる傾向を示す。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、薄膜化する給電層に対しても、面内均一性の高い成膜やエッチング等の処理が行えるようにした電解処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板と対極板とを互いに対向させて配置し、基板と対極板との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理方法であって、前記基板と前記対極板との間に隔膜を配置し、前記隔膜で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液をそれぞれ供給することを特徴とする電解処理方法である。
【００１３】
このように、隔膜で仕切られた対極側領域に、例えば比抵抗を可能な限り大きくした電解液（電解質溶液）を供給し、基板側領域に通常のめっき液やエッチング液等の処理用の電解液を供給することで、限りなく抵抗の高い給電層を有する基板に対して均一な処理が可能となる。対極側領域に供給される電解液は、電気を通すための電解質としての機能のみを有すればよく、このため、処理能力が落ちてしまうことはない。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記隔膜は、多孔質膜、多孔質構造体またはイオン交換膜からなることを特徴とする請求項１記載の電解処理方法である。
ここで用いる多孔質膜、多孔質構造体は、内部に連通孔を有し、該孔部に電解液を保持することができる多孔質膜、あるいは構造体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの焼結体、テフロン（登録商標）などにレーザー等により微細孔を開けた材料、ポーラスセラミックス、スポンジ、不織布や織布などであるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、基板表面に設けた配線用の微細凹部内に金属材料をめっきで埋込んで線幅が０．３μｍ以下の微細配線を形成する電解処理方法であって、基板の表面に予め形成されためっき給電層の膜厚が０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の電解処理方法である。
本発明がより効力を発揮できるのは、シード層等の給電層が薄膜化した時であり、例えば、ＬＳＩの銅配線めっきを例にとると、給電層の膜厚が０．０５μｍ以下に薄膜化した場合である。この時の配線の線幅は、通常０．３μｍ以下の極めて微細な配線になる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記基板をカソード、前記対極板をアノードとした銅めっきを行う電解処理方法であって、カソード側領域に供給される電解液として、アノード側領域に供給される電解液よりも比抵抗が大きいものを使用することを特徴とする請求項３記載の電解処理方法である。このカソード側領域に供給される電解液として、例えば希硫酸が挙げられる。その他にも硫酸銅水溶液、硫酸銅と希硫酸の混合液などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記カソード側領域に供給される電解液は、銅を含有しない電解質溶液であることを特徴とする請求項４記載の電解処理方法である。
請求項６に記載の発明は、前記対極板は、不溶解性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電解処理方法である。本発明は、対極板が不溶解性材料からなる場合に特に有効であるが、溶解性材料を用いても良い。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、基板と対極板とを互いに対向させて配置し、基板と対極板との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理装置であって、前記基板と前記対極板との間に配置される隔膜と、前記隔膜で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液をそれぞれ供給する電解液供給系を有することを特徴とする電解処理装置である。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記隔膜は、多孔質膜、多孔質構造体またはイオン交換膜からなることを特徴とする請求項７記載の電解処理装置である。
請求項９に記載の発明は、前記対極側領域に電解液を供給する電解液供給系は、電解液の比抵抗を検知する比抵抗検知部と、この比抵抗検知部の検知信号に基づいて電解液の比抵抗を調整する比抵抗調整部を有することを特徴とする請求項７または８記載の電解処理装置である。これにより、対極側領域に、比抵抗を常に一定に維持した電解液を供給することができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、前記基板をカソード、前記対極板をアノードとした銅めっきを行う電解処理装置であって、前記アノードは、メッシュ状の不溶解性材料からなることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の電解処理装置である。この不溶解性材料から対極板としては、例えばチタニウム表面に酸化イリジウムを被覆したものが挙げられる。
請求項１１に記載の発明は、前記アノードから発生するガスを排出するガス排出ラインを更に有することを特徴とする請求項１０記載の電解処理装置である。これにより、例えは不溶解アノードの表面で発生する酸素ガス等が基板に到達して、パーティクルの発生源となってしまうことを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図６及び図７に示す従来例と同一または相当する部分には、同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２２】
図１は、電解めっき装置に適用した本発明の実施の形態における電解処理装置を示す。図１に示すように、この電解めっき装置は、電解めっきユニット１０と、この電解めっきユニット１０に電解液を供給し回収する２つの電解液供給系１２ａ，１２ｂを備えている。
【００２３】
電解めっきユニット１０は、基板保持部１４、リング状のシール材１６及び電極ヘッド１８を有しており、この電極ヘッド１８は、下方に開口し、内部にアノード２０を配置するとともに、下端開口部に多孔質体（隔膜）２２を取付け、内部をアノード室２４としたハウジング２６が備えられている。そして、基板保持部１４で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７（図５（ａ）参照）等の導電体とアノード２０との間にめっき電流を流す電源２８が備えられている。
【００２４】
ここで、この例では、多孔質膜や多孔質構造体からなる多孔質体２２で隔膜を構成した例を示しているが、この多孔質体の代わりにイオン交換膜を使用してもよい。多孔質膜、多孔質構造体は、内部に連通孔を有し、該孔部に電解液を保持することができる多孔質膜、あるいは構造体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの焼結体、テフロン（登録商標）などにレーザー等により微細孔を開けた材料、ポーラスセラミックス、スポンジ、不織布や織布などであるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
一方の電解液供給系１２ａは、多孔質体２２で仕切られた基板側領域、すなわち、基板保持部１４で保持された基板Ｗと電極ヘッド１８の多孔質体２２との間の領域に、例えば硫酸銅めっき液等のめっき液（処理液）Ｑ１を供給するめっき液供給系としての役割を果たすもので、めっき液Ｑ１を保持するリザーバタンク３０ａと、このリザーバタンク３０ａから延びるめっき液供給ライン３２ａ及びめっき液排出ライン３６ａを有している。そして、これらのめっき液供給ライン３２ａ及びめっき液排出ライン３６ａは、前記基板側領域に接続されている。
【００２６】
他方の電解液供給系１２ｂは、多孔質体２２で仕切られたアノード側領域、すなわちアノード室２４内の領域に、例えば希硫酸等の銅を含有していない電解質溶液（電解液）Ｑ２を供給する電解質溶液供給系としての役割を果たすもので、電解質溶液Ｑ２を保持するリザーバタンク３０ｂと、このリザーバタンク３０ｂから延びるめっき液供給ライン３２ｂ及びめっき液排出ライン３６ｂを有している。そして、これらのめっき液供給ライン３２ｂ及びめっき液排出ライン３６ｂは、アノード室２４を区画形成するハウジング２６に接続されている。
ここで、電解質溶液Ｑ２として、その比抵抗、つまり電気伝導度ρ２が、めっき液Ｑ１の比抵抗（電気伝導度）ρ１より大きいもの（ρ２＞ρ１）が使用されている。
【００２７】
また、アノード２０として、この例では、白金、チタン等の不溶解性金属あるいは金属上に白金等をめっきしたメッシュ状の不溶解性材料、例えばチタニウム表面に酸化イリジウムを被覆したものが使用されている。このように、不溶解性電極を使用することで、この交換等を不要となし、またメッシュ状のものを使用することで、めっき液やガス等が内部を流通できるようにすることができる。
【００２８】
このように、アノード２０として、不溶解性材料（不溶解性電極）を使用すると、アノード２０の表面に酸素ガスが発生する。このため、この例では、ハウジング２６の頂壁に、アノード室２４内に溜まったガスを排出するガス排出ライン６０が接続され、このガス排出ライン６０に真空ポンプ６２が設置されている。これにより、アノード室２４内の酸素ガスを、真空ポンプ６２を介して排出することで、酸素ガスが基板に到達して、パーティクルの発生源となってしまうことを防止することができる。なお、アノード室２４内の圧力を、プロセス中のフィードバック制御によりある設定値にコントロールすることが望ましい。
【００２９】
また、電解液供給系（電解質溶液供給系）１２ｂには、リザーバタンク３０ｂ内の電解質溶液Ｑ２の比抵抗を検知する比抵抗検知部６４と、この比抵抗検知部６４の検知信号に基づいて電解質溶液Ｑ２の比抵抗を調整する比抵抗調整部６６が備えられている。これにより、アノード室２４の内部（対極側領域）に、比抵抗を常に一定に維持した電解質溶液Ｑ２を供給することができる。
なお、アノード２０として、例えば、銅めっきを行う場合にあっては、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のりんを含む銅（含りん銅）を使用してもよいことは勿論である。
【００３０】
次に、この電解めっき装置の使用例について、例えば図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す、基板Ｗの表面に形成した微孔３及び配線溝４内に銅を充填する場合を例にして説明する。
【００３１】
先ず、図５（ａ）に示すように、導電層１ａの内部に微孔３や配線溝４等の配線用の微細凹部を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形成した基板Ｗを用意する。ここで、本発明がより効力を発揮できるのは、シード層７等の給電層が薄膜化した時であり、例えば、ＬＳＩの銅配線めっきを例にとると、給電層の膜厚が０．０５μｍ以下に薄膜化した場合である。この時の銅膜（配線）６（図１（ｃ）参照）の線幅は、通常０．３μｍ以下の極めて微細な配線になる。
【００３２】
この基板Ｗを、その表面を上向きにして基板保持部１４で保持し、この基板保持部１４で保持した基板Ｗを上昇させて該基板Ｗの周縁部をシール材１６に圧接させてここを水密的にシールする。一方、電極ヘッド１８にあっては、アノード室２４内に電解質溶液Ｑ２を保持しておき、基板保持部１４で保持した基板Ｗの上面（表面）と多孔質体２２の下面との間の隙間が所定の値となるように下降させる。
【００３３】
この状態で、多孔質体２２で仕切られた基板側領域、すなわち、基板保持部１４で保持された基板Ｗと電極ヘッド１８の多孔質体２２との間でシール材１６によって囲まれた領域に、電解液供給系（めっき液供給系）１２ａを介して、所定量のめっき液（処理液）Ｑ１を供給するか、またはめっき液Ｑ１を循環させる。同時に、多孔質体２２で仕切られたアノード側領域、すなわち、アノード室２４内の領域に保持した電解質溶液Ｑ２を、例えばアノード室２４内を加圧するか、またはアノード室２４の気密を解いて、基板Ｗの上方に供給する。そして、例えば、基板保持部１４で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７（図５（ａ）参照）とアノード２０との間に、電源２８を介してめっき電圧を印加して、めっき電流を流し、必要に応じて基板Ｗを及び電極ヘッド１８を回転させることで、基板Ｗの表面に電解めっきを行う。
【００３４】
このように、多孔質体（隔膜）２２で仕切られたアノード側領域に、例えば比抵抗ρ２を可能な限り大きくした電解質溶液（電解液）Ｑ２を供給し、基板側領域に通常の処理用のめっき液（電解液）Ｑ１を供給することで、限りなく抵抗の高いシード層（給電層）７を有する基板Ｗに対して均一なめっき処理が可能となる。つまり、図２に示すように、従来法にあっては、基板への給電点部付近、つまり基板外周部でのめっき膜の膜厚が肥大化し、給電点を離れるに従って、つまり基板の中央に行くに従ってめっき膜の膜厚が薄くなる傾向を示すが、本願発明にあっては、このような傾向がなく、基板への給電点部付近から基板の中央により均一な膜厚のめっき膜を成膜することができる。つまり、めっき膜の基板の面内均一性を向上させることができ、これによって、基板有効面積の減少、すなわちデバイスイールドの低下を防止することができる。
【００３５】
なお、アノード側領域に供給される電解質溶液（電解液）Ｑ２は、電気を通すための電解質としての機能のみを有すればよく、このため、めっき処理能力が落ちてしまうことはない。
【００３６】
そして、所定の時間めっき処理を行って、図５（ｂ）に示すように、微孔３や配線溝４等の配線用の微細凹部内に銅を充填するとともに、酸化膜２上に銅膜６を堆積した後、シード層７とアノード２０との間のめっき電圧の印加を解いてめっきを完了させる。次に、電極ヘッド１８を上昇させ、基板保持部１４を下降させて、めっき後の基板の表面を純水等で洗浄し乾燥させて次工程に搬送する。
【００３７】
図３は、電解エッチング装置に適用した本発明の他の実施の形態における電解処理装置を示す。この例の図１に示す例と異なる点は、図１における電解液供給系（めっき液供給系）１２ａの代わりに、リザーバタンク３０ｃ、エッチング液供給ライン３２ｃ及びエッチング液排出ライン３６ｃを有し、例えばりん酸溶液等のエッチング液（処理液）Ｑ３を供給する電解液供給系（エッチング液供給系）１２ｃを備え、また電解エッチングユニット７０として、電極ヘッド１８のカソード室７２の内部にカソード７４を配置したものを使用し、電源２８を介して基板Ｗがアノードとなるようにして、基板をエッチング処理するようにした点にある。
【００３８】
図４は、電解めっき装置に適用した本発明の更に他の実施の形態における処理装置を示す。この例は、電解めっきユニット４０として、基板保持部４２とめっき槽４４とを上下に備えたものを使用している。めっき槽４４の内部には、隔壁４６で周囲を仕切られ上部に隔膜４８を取付けたアノード室５０が区画形成されており、このアノード室５０内部に、アノード５２が基板Ｗと対向するように配置されている。なお、この例では、アノード５２として、スライムの生成を抑制するため、例えば含有量が０．０３〜０．０５％のりんを含む銅（含りん銅）を使用している。
【００３９】
そして、めっき液（処理液）Ｑ１は、電解液供給系（めっき液供給系）１２ａを介して、めっき槽４４の周壁とアノード室５０とで挟まれた領域の底部からめっき槽４４の内部に供給されて、めっき槽４４をオーバフローして循環し、また、電解質溶液（電解液）Ｑ２は、アノード室５０の底部から該アノード室５０内に供給されて循環するようになっている。その他の構成は、図１に示すものと同様である。
【００４０】
この例によれば、給電層としてシード層７を形成した基板Ｗを、その表面を下向きにして基板保持部４２で保持し、この基板保持部４２で保持した基板Ｗをめっき槽４４の上端開口部を閉塞する所定の位置まで下降させて停止させる。
【００４１】
この状態で、例えば硫酸銅めっき液等のめっき液Ｑ１を保持し供給する電解液供給系（めっき液供給系）１２ａを介して、隔壁４６及び隔膜４８で仕切られた基板側領域、つまりめっき槽４４内のアノード室５０を除く領域にめっき液Ｑ１を供給し循環させ、同時に例えば希硫酸等の電解質溶液Ｑ２を保持し供給する電解液供給系（電解質溶液供給系）１２ｂを介して、隔壁４６及び隔膜４８で仕切られたアノード側領域、つまりアノード室５０内の領域に電解質溶液Ｑ２を供給し循環させる。この状態で、基板保持部４２で保持した基板Ｗの表面に形成されたシード層７とアノード５２との間に、電源２８を介してめっき電圧を印加して、めっき電流を流し、必要に応じて基板Ｗを回転させることで、基板Ｗの表面に電解めっきを行う。そして、所定の時間に亘る電解めっきを行って、めっきを完了する。
【００４２】
なお、上記の例では、配線材料として、銅を使用した例を示しているが、銅の他に、銅合金、銀または銀合金を使用してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隔膜で仕切られた対極側領域に、例えば比抵抗を可能な限り大きくした電解液を供給し、基板側領域に通常の処理用の電解液を供給することで、薄膜化する給電層に対しても、面内均一性の高い成膜やエッチング等の処理を行うことができる。これによって、膜厚、配線埋め込み特性、エッチング特性が大口径ウェハ等の基板においてもより均一化され、デバイス生産の安定、高いイールドを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【図２】図１に示す電解処理装置（電解めっき装置）を使用してめっきを行った時の基板の位置とめっき膜厚の関係（本願発明）と、従来の電解めっき装置を使用してめっきを行った時の基板の位置とめっき膜厚との関係（従来例）を示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施の形態における電解エッチング装置に適用した他の電解処理装置を示す概要図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態における電解めっき装置に適用した他の電解処理装置を示す概要図である。
【図５】銅配線の形成例を工程順に示し図である。
【図６】従来の電解めっき装置の一例を示す概要図である。
【図７】従来の電解めっき装置の他の例を示す概要図である。
【図８】従来の電解めっき装置及び電解エッチング装置を使用してめっき及びエッチングを行った時の基板の位置とめっき膜厚との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
６ 銅膜
７ シード層
１０ 電解めっきユニット
１２ａ 電解液供給系（めっき液供給系）
１２ｂ 電解液供給系（電解質溶液供給系）
１２ｃ 電解液供給系（エッチング液供給系）
１４ 基板保持部
１６ シール材
１８ 電極ヘッド
２０ アノード（対極板）
２２ 多孔質体（隔膜）
２４ アノード室
２６ ハウジング
２８ 電源
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ リザーバタンク
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 液供給ライン
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 液排出ライン
４０ 電解めっきユニット
４２ 基板保持部
４４ めっき槽
４６ 隔壁
４８ 隔膜
５０ アノード室
５２ アノード（対極板）
６０ ガス排出ライン
６２ 真空ポンプ
６４ 比抵抗検知部
６６ 比抵抗調整部
７０ 電解エッチングユニット
７２ カソード室
７４ カソード（対極板）
Claims (11)
- 基板と対極板とを互いに対向させて配置し、基板と対極板との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理方法であって、
前記基板と前記対極板との間に隔膜を配置し、
前記隔膜で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液をそれぞれ供給することを特徴とする電解処理方法。 - 前記隔膜は、多孔質膜、多孔質構造体またはイオン交換膜からなることを特徴とする請求項１記載の電解処理方法。
- 基板表面に設けた配線用の微細凹部内に金属材料をめっきで埋込んで線幅が０．３μｍ以下の微細配線を形成する電解処理方法であって、基板の表面に予め形成されためっき給電層の膜厚が０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の電解処理方法。
- 前記基板をカソード、前記対極板をアノードとした銅めっきを行う電解処理方法であって、アノード側領域に供給される電解液として、カソード側領域に供給される電解液よりも比抵抗が大きいものを使用することを特徴とする請求項３記載の電解処理方法。
- 前記アノード側領域に供給される電解液は、銅を含有しない電解質溶液であることを特徴とする請求項４記載の電解処理方法。
- 前記対極板は、不溶解性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電解処理方法。
- 基板と対極板とを互いに対向させて配置し、基板と対極板との間に電解液を満たしつつ給電して電解処理を行う電解処理装置であって、
前記基板と前記対極板との間に配置される隔膜と、
前記隔膜で仕切られた基板側領域と対極側領域に、比抵抗が異なる電解液をそれぞれ供給する電解液供給系を有することを特徴とする電解処理装置。 - 前記隔膜は、多孔質膜、多孔質構造体またはイオン交換膜からなることを特徴とする請求項７記載の電解処理装置。
- 前記対極側領域に電解液を供給する電解液供給系は、電解液の比抵抗を検知する比抵抗検知部と、この比抵抗検知部の検知信号に基づいて電解液の比抵抗を調整する比抵抗調整部を有することを特徴とする請求項７または８記載の電解処理装置。
- 前記基板をカソード、前記対極板をアノードとした銅めっきを行う電解処理装置であって、前記アノードは、メッシュ状の不溶解性材料からなることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の電解処理装置。
- 前記アノードから発生するガスを排出するガス排出ラインを更に有することを特徴とする請求項１０記載の電解処理装置。
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