JP2006000809A - めっき処理された被処理基板を洗浄する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 めっき処理後に被処理基板の表面に未だ付着しているめっき液を、非処理基板全面で均一な洗浄能力で洗浄する方法及び装置を提供する。
【解決手段】 めっき装置の下側には、ウエハ１０３を保持するとともに上下移動させるウエハホルダ１０４が設けられている。このウエハホルダ１０４が上下方向に移動する空間の横に、３つのノズル１Ａ、１Ｂ、１Ｃを上下方向に配置した洗浄装置１が備えられている。中段および最上段のノズル１Ｂ、１Ｃがフラットスプレー式を使用し、最下段のノズル１Ａはスリット式を使用している。また、ウエハ表面に対してノズルごとに洗浄液を供給する場所が異なっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種電子部品用基板、ＩＣ用ウエハ、薄膜磁気ヘッド用ウエハなどの基板に電解めっきを施すめっき装置に関し、特に、該めっき装置によってめっき処理された基板を洗浄するための洗浄方法および洗浄装置に関する。

上記のような基板の表面にめっき膜を形成するための従来のめっき装置を図６及び図７に示す。これらの図に示すめっき装置はフェイスアップ式と呼ばれる装置であり、この装置ではウエハホルダ１０４が上昇した状態で、ウエハホルダ１０４上に保持された被処理基板であるウエハ１０３がめっき槽１０１下部の開口部１０１ａを塞ぐとともに、カソード１０２に電気的に接触する。めっき槽１０１にめっき液１０７が供給されていて、めっき槽１０１下部の供給口１０８および排出口１０９から供給および排出可能である。めっき槽１０１内部にアノード１０５がカソード１０２と対向配置されている。

このような状態で直流電源１０６を作動させてアノード１０５とカソード１０２の間に電流を流すことにより、カソード１０２と電気的に接続されたウエハ１０３の表面に対して電解めっきが施される。

めっき処理終了後、直流電源１０６が停止し、めっき槽１０１内のめっき液１０７が排出口１０９から排出される。めっき槽１０１内のめっき液１０７を排出する間は補助電源１１１によってめっき液１０７に微弱電流を流し、めっき膜が施されたウエハ１０３の表面がめっき液１０７でエッチングされないようにしている。

めっき液の排出後、ウエハホルダ１０４が所定の位置まで下降し、ウエハホルダ１０４から、めっき膜が成膜されたウエハ１０３が取外される。

このようなフェイスアップ式めっき装置では、ウエハホルダ１０４がめっき装置下方に下降し、ウエハ１０３が取外されるまでの間にウエハ１０３が洗浄される。

上記のようにウエハ１０３を洗浄するのは、ウエハ１０３のめっき処理面にめっき液が付着したままであると、一般に強酸であるめっき液でめっき膜が溶解され、膜厚にむらが生じるからである。

図６のめっき装置では、従来、図７に示すように下降中のウエハ１０３に対して横方向からノズル１１０より純水などの洗浄液を噴射することで、ウエハ１０３の表面に付着しているめっき液を洗い流している。

なお、被めっき物の洗浄手段の例としては特許文献１、２、３に記載のものがある。

特許文献１に開示されている発明では、槽の上部に水を搬送するための２本の管路が平行に配置され、各管路の内方側にそれぞれ、複数のスプレーノズルが並べられている。

特許文献２に開示されている発明では、ウエハの所定の加工を施した側の面とその反対側の面のそれぞれの面に対して洗浄液を噴射するノズルが設置されている。

特許文献３に開示されている発明では、保持機構によって裏面の中央が保持されたウエハの周縁部に、ウエハの端部および裏面を洗浄する複数のノズルが配設されている。
特開平１０−２１９４６４号公報（図１参照） 特開２０００−３３１９７５号公報（図１参照） 特開２００１−８９８９８号公報（図１、図２参照）

本発明の技術分野では半導体配線パターンの微細化につれてめっき膜がますます薄膜化及び溶解されやすい膜となる傾向にあるため、めっき処理後、ウエハ表面に付着しているめっき液を、洗いむらがないよう十分に洗い流すことが非常に重要になっている。

そこで、図７のノズルによる洗浄方法について検討してみると、この方法はウエハの片側からウエハ表面に洗浄液を噴射してめっき液を洗い流しているため、ウエハ表面には洗浄液の流れができる。

ウエハ表面において流れの速い箇所は洗浄能力が高く、流れの遅い淀んだ箇所は洗浄能力が低くなる。このようにウエハ表面にて洗浄能力の高い場所と低い場所ができると、めっき膜の品質がウエハ表面全体で均一にならなくなる。

しかし、図７のノズルによる洗浄方法はウエハ片側からの噴射なので、装置構成が複雑にならないという利点がある。また、ウエハホルダをめっき装置下方に下降させているときに洗浄液をウエハに噴射する方法であるので、めっき処理後に直ちに洗浄でき、めっき膜に対するめっき液の影響を最小限に抑えられる。

このため、図７の装置構成において、ウエハ表面を均一に洗浄できる方法が求められていた。

本発明は、上述したフェイスアップ式めっき装置において、ウエハ表面に付着しているめっき液を洗い流す際、ウエハ表面に対して均一な洗浄能力を発揮する洗浄方法および洗浄ノズルの構成を提供することを目的とする。

なお、特許文献１乃至３に開示されている発明は、ウエハなどの被処理基板を洗浄するノズルを開示しているが、ノズルによって噴射された洗浄液がウエハ表面で水流を形成し、ウエハ表面に付着されているめっき液を洗い流す際の洗浄能力については全く検討されていない。

上記目的を達成するために、本発明は、表面にめっき液が付着している被処理基板を洗浄する場合、前記被処理基板の横側に少なくとも３つの洗浄ノズルを上下方向に高さ位置を変えて設置し、最下段のノズルにスリット式ノズルを使用し、中段と最上段のノズルにフラットスプレー式ノズルを使用する洗浄方法および洗浄装置を提供する。

この洗浄方法および洗浄装置では、中段のフラットスプレー式ノズルから噴射した洗浄液は被処理基板表面の中央付近に供給される。最上段のフラットスプレー式ノズルから噴射した洗浄液はノズル設置側から見て前記被処理基板の中央付近よりも遠い側の被処理基板表面に供給される。最下段のスリット式ノズルから噴射した洗浄液は前記被処理基板の中央付近よりもノズル設置場所に近い側の被処理基板表面に供給される。

このように、ノズルによってウエハ表面に洗浄液が供給される場所をノズルごとに定め、また、その場所ごとに使用するノズルの型式も適宜に選定したことにより、ウエハ表面にとって最も均一な洗浄能力が発揮される。

なお、このような洗浄方法および洗浄装置は、めっき装置の底面の開口部に対して、被処理基板をその表面を上向きにして上下移動させるいわゆるフェイスアップ式のめっき装置に好適である。

本発明によれば、めっき処理後に被処理基板表面に未だ付着しているめっき液を、被処理基板の全面で均一な洗浄能力で洗浄することができるので、均一な厚さや均質な膜質のめっき膜が形成された被処理基板を製造することができる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の洗浄方法は、めっき槽の底面に開口部を設け、該開口部の周縁にカソードを設け、被処理基板を前記開口部に移動自在に配置し、該カソードと対向電極となるアノードを前記めっき槽内に設けた構造、いわゆるフェイスアップ式のめっき装置において、めっき処理後に、被処理基板を洗浄する方法である。

フェイスアップ式めっき装置については、既に背景技術の欄で図６及び図７を参照して説明したので、ここでは該めっき装置の説明は省略する。

まず、図１及び図２を参照し、めっき処理された被処理基板を洗浄するためのノズルについて説明する。

めっき装置の下側には、ウエハ１０３を保持するとともに上下移動させるウエハホルダ１０４が設けられている（図６、図７参照）。このウエハホルダ１０４が上下方向に移動する空間の横に、図１に示すように３つのノズル１Ａ、１Ｂ、１Ｃを上下方向に配置した洗浄装置１が備えられている。

図１はウエハホルダ１０４が最下点に達した状態であり、ウエハホルダ１０４の上面に保持されたウエハ１０３の表面に洗浄水が供給されている様子を示している。

ウエハ表面に対してノズルごとに洗浄液を供給する場所が異なっている。

仮に、ウエハ表面について、ウエハ１０３の中央付近を第２エリアとし、この第２エリアより洗浄装置１に近い側を第１エリアとし、洗浄装置１から見て前記の第２エリアよりも遠い側を第３エリアとする。本発明では、最下段のノズル１Ａは前記の第１エリアを狙って洗浄液を当てている。また、中段のノズル１Bは前記の第２エリアを狙い、最上段のノズル１Cは前記の第３エリアを狙って洗浄液を噴射している。

また、各ノズルの形式は中段および最上段のものがフラットスプレー式を使用し、最下段のものはスリット式を使用している。

ここでフラットスプレー式とは、洗浄液の噴射孔の断面が真一文字の形状をとるタイプであり、一方、スリット式とは、丸形の噴射孔が横に並ぶタイプである。

以上のような構成でウエハ表面を洗浄した場合、ウエハ表面に各段のノズルから供給された洗浄液によって水流ができる。また、この水流ができる際、洗浄液の流れに勢いの無い場所では淀みが生じる。しかし、本実施形態では図２に示すように、淀みとなる場所はほとんど無い。このため、ウエハ表面に付着しためっき液をほぼ均一な洗浄能力で洗い流すことができた。

さらに、比較例を挙げながら、より具体的に本発明の洗浄効果について説明する。

図１に示すように、上下方向に３つのノズルを配置した洗浄装置１を使用する。そして、ウエハ表面に純水などの洗浄液を供給する場所を各ノズルによって変更し、また、ノズルの型式も適宜に変更することで、ウエハ表面にとって最も均一な洗浄能力を発揮する組み合わせを選定した。

本実施形態では、最上段のノズル１Ｃと中段のノズル１Ｂはフラットスプレー式とし、メーカー名：Spraying Systems Co Japan、型番HB1/8VV-KY8004のノズルを使用した。また、最下段のノズル１Ａはスリット式とし、図３に示す形状のノズルを使用した。具体的には、縦１８mm、横189mm、奥行き18mmの横に長い形状で、φ1〜2mmの丸形の噴射孔が横２列に並んだ塩化ビニル製のノズルである。上段の噴射孔は16〜24個、下段の噴射孔は7〜15個並べてある。

中段のフラットスプレー式のノズル１Ｂは噴射した洗浄液がウエハ１０３の中央付近に当たるよう設定される。最上段のフラットスプレー式のノズル１Ｃは噴射した洗浄液が洗浄装置１から見てウエハ１０３の中央付近よりも遠い側のエリアに当たるよう設定される。そして、最下段のスリット式のノズル１Ａは噴射した洗浄液がウエハ１０３の中央付近よりも洗浄装置１に近い側のエリアに当てるよう設定される。

なお、各段のノズルに洗浄液を供給するときの元圧は同じで、０．２MPａとした。

ここで、図４を参照し、本発明のノズルによる洗浄効果と比較するために、最下段のノズル１Ａをストレート式のノズルに変えた場合について説明する。

ストレート式ノズルとは、丸形の噴射孔が一つのタイプのノズルである。このタイプのノズルを洗浄装置１の最下段のノズルとして使用した場合、中央の水流が支配的となって、その影響でウエハの両サイドが淀んでしまう（図４（Ａ））。これに対し、スリット式のノズルを使用した場合、ウエハ１０３の全面に水流を作ることができるので、淀みがほとんど生じず、洗浄性を向上させることができる（図４（Ｂ））。つまり、ウエハ全面で洗浄能力の強弱むらが生じず、均一な洗浄能力でウエハ表面を洗浄できるため、ウエハ全面でめっき膜の膜厚も均一となる。

次に、図５を参照し、洗浄装置１のノズルの組み合わせに対する淀みの様子について比較する。

図５（Ａ）は最下段のスリット式のノズル１Ａのみを使用してウエハ表面を洗浄した場合の淀みの様子を示している。スリット式ノズル１Ａのみを使用する場合は、図２や図４（Ｂ）に示した状態と比べ、洗浄装置１から離れるに従ってウエハ周辺部の淀みが大きくなっている。

図５（Ｂ）は最下段のスリット式のノズル１Ａと中段のフラットスプレー式のノズル１Ｂの２つだけを使用してウエハ表面を洗浄した場合の淀みの様子を示している。この場合、フラットスプレー式のノズル１Ｂがウエハ１０３の外周部の淀みを取り除いている。但し、淀みの部分は、全てのノズルを使用する時よりもやや大きい。

図５（C）は最下段のスリット式のノズル１Ａと最上段のフラットスプレー式のノズル１Ｃの２つだけを使用してウエハ表面を洗浄した場合の淀みの様子を示している。この場合、最下段のスリット式ノズル１Ａのみを使用した場合の淀みの様子（図５（Ａ））とほとんど変わらない。

したがって、図１に示した３段のノズル１Ａ〜１Ｃを全て使用した場合が最も淀み部が少なく（図２参照）、洗浄性が高いことが分かる。

なお、以上のように３段のノズルで説明したが、４つ以上のノズルの場合には、最下段と最上段のノズルの間にノズルを配備し、それぞれのノズルから噴射される洗浄液が被処理基板の異なる位置に当たるように設定すれば、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態の洗浄装置によってウエハ表面を洗浄している様子を示す斜視図である。 図１に示した洗浄装置による洗浄効果を示すウエハ上面図である。 図１に示した洗浄装置の最下段に使用するスリット式ノズルの具体例を示す斜視図である。 （Ａ）は図１に示した洗浄装置の最下段のスリット式ノズルに代えてストレート式ノズルを採用した場合の、ウエハ上面における水流と淀みを表した概念図、（Ｂ）は図１に示した洗浄装置を使用した場合の、ウエハ上面における水流と淀みを表した模式図である。 本発明の洗浄装置に使用したノズルによる淀みの様子を示すウエハ上面図で、（Ａ）は最下段のノズルのみの使用した場合の淀みの様子、（Ｂ）は最下段と中段の２つのノズルを使用した場合の淀みの様子、（Ｃ）は最下段と最上段の２つのノズルを使用した場合の淀みの様子を示している。 従来のめっき装置を示す模式的断面図である。 図６のめっき装置による被処理基板の洗浄方法を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 洗浄装置
１Ａ ノズル（スリット式）
１Ｂ ノズル（フラットスプレー式）
１Ｃ ノズル（フラットスプレー式）
１０３ ウエハ
１０４ ウエハホルダ

Claims (5)

1. 表面にめっき液が付着している被処理基板を洗浄する方法であって、
   前記被処理基板の横側に少なくとも３つの洗浄ノズルを上下方向に高さ位置を変えて設置し、最下段のノズルにスリット式ノズルを使用し、中段と最上段のノズルにフラットスプレー式ノズルを使用する洗浄方法。
2. 中段のフラットスプレー式ノズルから噴射した洗浄液を被処理基板表面の中央付近に当て、最上段のフラットスプレー式ノズルから噴射した洗浄液をノズル設置側から見て前記被処理基板の中央付近よりも遠い側の被処理基板表面に当て、最下段のスリット式ノズルから噴射した洗浄液を前記被処理基板の中央付近よりもノズル設置場所に近い側の被処理基板表面に当てる、請求項１に記載の洗浄方法。
3. 表面にめっき液が付着している被処理基板を洗浄する装置であって、
   上下方向に高さ位置を変えて設置された少なくとも３つの洗浄ノズルを有し、
   最下段のノズルがスリット式ノズルであり、中段と最上段のノズルがフラットスプレー式ノズルである、洗浄装置。
4. 中段のフラットスプレー式ノズルが、噴射した洗浄液が被処理基板表面の中央付近に当てるよう設定され、最上段のフラットスプレー式ノズルが、噴射した洗浄液がノズル設置側から見て前記被処理基板の中央付近よりも遠い側の被処理基板表面に当たるよう設定され、最下段のスリット式ノズルが、噴射した洗浄液が前記被処理基板の中央付近よりもノズル設置場所に近い側の被処理基板表面に当たるよう設定されている、請求項３に記載の洗浄装置。
5. めっき液を収容するめっき槽と、
   該めっき槽の底面に形成された開口部と、
   該開口部の周縁に設けられたカソードと、
   前記めっき槽内に前記カソードに対向するように固定されたアノードと、
   前記めっき槽の下側で被処理基板を前記開口部に対して上下方向に移動する移動手段と、
   前記移動手段によって前記被処理基板を移動する空間の横側に設置された、請求項３または４に記載の洗浄装置と、を備えためっき装置。

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