JP2007291419A - Plating treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plating treatment device which enables suitable film deposition treatment. <P>SOLUTION: The plating treatment device (1) comprises: a plating treatment tank (12) of storing a plating liquid in which a substrate (7) is dipped; and a substrate holding part (11) of rotatably holding the substrate (7) into a horizontal plane. Here, the plating treatment tank (12) includes an anode electrode (15) constituted at the inside of the plating treatment tank. Further, the substrate holding part (11) includes a cathode electrode contacted with the substrate (7) and applying voltage thereto. The plating treatment device (1) comprises: a plating liquid circulation flow passage (8) for circulating a plating liquid exhausted from the plating treatment tank (12) via a first exhaust part to the plating treatment tank; a second flow passage (14) for feeding the plating liquid flowing above the anode electrode (15) and exhausted via a second exhaust part to the plating liquid circulation flow passage (8); and a flow rate control valve (6) provided between the plating liquid circulation flow passage (8) and the second flow passage (14) and controlling the flow rate of the plating liquid from the second flow passage (14). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置のメッキ工程に使用するメッキ処理装置に関する。   The present invention relates to a plating apparatus used for a plating process of a semiconductor device.

シリコンウェハ等に銅層等のメッキ層を形成するメッキ処理装置として、メッキ液槽の上部にメッキ処理対象の基板（以下、被処理基板と呼ぶ）を配置する方式（以下、フェイスダウン方式と呼ぶ）を採用しているメッキ処理装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。フェイスダウン方式では、上底部にアノ−ド電極を配設したメッキ液槽を備えている。そのメッキ液槽内にメッキ液を満たしている。また、被処理基板は、その被処理基板にメッキ処理を実行する面（以下、処理面と呼ぶ。）が、そのメッキ液の液面に向かい合うように配置されている。フェイスダウン方式では、この状態でウェハとアノ−ドとの間に電圧を印加することによってメッキ処理を実行している。このメッキ処理方法は、メッキ処理装置を小型化できる等の利点があり、広く用いられつつある。   As a plating processing apparatus for forming a plating layer such as a copper layer on a silicon wafer or the like, a method (hereinafter referred to as a face-down method) in which a substrate to be plated (hereinafter referred to as a substrate to be processed) is disposed above a plating bath. ) Is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the face-down method, a plating solution tank having an anode electrode disposed on the upper bottom is provided. The plating solution tank is filled with a plating solution. Further, the substrate to be processed is disposed such that a surface (hereinafter referred to as a processing surface) for performing the plating process on the substrate to be processed faces the liquid surface of the plating solution. In the face-down method, the plating process is executed by applying a voltage between the wafer and the anode in this state. This plating method has an advantage that the plating apparatus can be downsized, and is being widely used.

以下に、従来のメッキ処理装置に関して説明を行う。図１は、従来のメッキ処理装置１０１の構成を示す図である。図１は、メッキ処理装置１０１の構成を、断面を用いて示している。図１を参照すると、従来のメッキ処理装置１０１は、メッキ処理チャンバー１０２と、タンク１０３と、ポンプ１０４と、定電流電源１０５とを含んで構成されている。タンク１０３は、メッキ処理チャンバー１０２から流れ出るメッキ液をメッキ処理チャンバー１０２に保持している。ポンプ１０４は、タンク１０３に保持されているメッキ液を、メッキ処理チャンバー１０２に循環させている。定電流電源１０５は、後述するウェハホルダー１１１とアノードコンタクトプレート１１９とに、直流電流を供給している。   Hereinafter, a conventional plating apparatus will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional plating apparatus 101. FIG. 1 shows the configuration of the plating apparatus 101 using a cross section. Referring to FIG. 1, a conventional plating apparatus 101 includes a plating process chamber 102, a tank 103, a pump 104, and a constant current power source 105. The tank 103 holds the plating solution flowing out from the plating process chamber 102 in the plating process chamber 102. The pump 104 circulates the plating solution held in the tank 103 to the plating processing chamber 102. The constant current power supply 105 supplies a direct current to a wafer holder 111 and an anode contact plate 119 described later.

また、図１を参照すると、そのメッキ処理チャンバー１０２は、ウェハ１０７を保持するウェハホルダー１１１と、メッキ液を保持するメッキ処理チャンバー内槽１１２とを含んで構成されている。また、メッキ処理チャンバー１０２は、循環ドレイン１１３を備えている。その循環ドレイン１１３は、アノードチャンバードレインノズル１１４を介してメッキ処理チャンバー内槽１１２に接続されている。さらにメッキ処理チャンバー内槽１１２は、アノードコンタクトプレート１１９と、アノード１１５と、メンバレン１１７と、ディフューザプレート１１８とを含んで構成されている。また、メッキ処理チャンバー内槽１１２は、アノード１１５とメンバレン１１７間でアノードチャンバー１２１を構成している。同様に、メンバレン１１７より上部でメンバレンディフューザプレートチャンバー１２２を構成している。   Referring to FIG. 1, the plating chamber 102 includes a wafer holder 111 that holds a wafer 107 and a plating chamber inner tank 112 that holds a plating solution. Further, the plating process chamber 102 includes a circulation drain 113. The circulation drain 113 is connected to the plating processing chamber inner tank 112 via the anode chamber drain nozzle 114. Further, the plating processing chamber inner tank 112 includes an anode contact plate 119, an anode 115, a member len 117, and a diffuser plate 118. In addition, the plating chamber inner tank 112 constitutes an anode chamber 121 between the anode 115 and the member len 117. Similarly, a member diffuser plate chamber 122 is formed above the member ren 117.

アノードコンタクトプレート１１９は、定電流電源１０５から出力される電流を、アノード１１５に供給している。アノード１１５は、アノードコンタクトプレート１１９を介して供給される電流に対応して、下部電極として作用している。メンバレン１１７は、メッキ液中の添加剤分解生成物をフィルタリングしている。ディフューザプレート１１８は、被処理ウェハ１０７へのメッキ液の流れが均等になるように、メッキ液を供給している。   The anode contact plate 119 supplies the current output from the constant current power source 105 to the anode 115. The anode 115 functions as a lower electrode corresponding to the current supplied through the anode contact plate 119. Memberlen 117 filters the additive decomposition products in the plating solution. The diffuser plate 118 supplies the plating solution so that the flow of the plating solution to the processing target wafer 107 is uniform.

またメッキ液供給経路として、アノードコンタクトプレート１１９、アノード１１５、メンバレン１１７を貫通しているメッキ液供給ノズル１１６が構成されている。図１を参照すると、メンバレンディフューザプレートチャンバー１２２内に供給されたメッキ液は、ディフューザプレート１１８を通過し、循環ドレイン１１３から排出されている。また、アノードチャンバー１２１内に供給されたメッキ液はアノードチャンバー１２１に設けられたアノードチャンバードレインノズル１１４を介して循環ドレイン１１３から排出されている。   Further, as a plating solution supply path, a plating solution supply nozzle 116 penetrating the anode contact plate 119, the anode 115, and the member len 117 is configured. Referring to FIG. 1, the plating solution supplied into the member diffuser plate chamber 122 passes through the diffuser plate 118 and is discharged from the circulation drain 113. Further, the plating solution supplied into the anode chamber 121 is discharged from the circulation drain 113 through the anode chamber drain nozzle 114 provided in the anode chamber 121.

ここにおいて、従来のメッキ処理チャンバー１０２では、ウェハホルダー１１１にセットされた被処理ウェハ１０７に対しメッキ処理を実行する場合、メッキ液をメッキ液供給ノズル１１６から６ｌ/min供給している。またその時に、アノード１１５に対し、１〜１０Ａの電流を約２〜５分間供給していた。   Here, in the conventional plating process chamber 102, when a plating process is performed on the processing target wafer 107 set on the wafer holder 111, a plating solution is supplied from the plating solution supply nozzle 116 at 6 l / min. At that time, a current of 1 to 10 A was supplied to the anode 115 for about 2 to 5 minutes.

上記特許文献１（特開２００１−３１６８８７号公報）には、上述のフェイスダウン方式によって、シリコンウェハ等の被処理基板上に銅層等のメッキ層を形成するメッキ処理装置についての技術が開示されている。また、特許文献２（米国特許６８９０４１６号公報）には特許文献１と異なるメッキ処理装置に関する技術が開示されている。特許文献２には、メッキ処理装置にポンプを備え、そのポンプの回転数やストロークを増やしてアノードチャンバー／メンバレン・ディフューザプレートチャンバー／ウェハ表面の全体に流れるメッキ液の流量を制御する技術が開示されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-316887) discloses a technique regarding a plating apparatus that forms a plating layer such as a copper layer on a substrate to be processed such as a silicon wafer by the face-down method described above. ing. Patent Document 2 (US Pat. No. 6,890,416) discloses a technique related to a plating apparatus different from Patent Document 1. Patent Document 2 discloses a technique in which a plating processing apparatus is equipped with a pump, and the number of rotations and strokes of the pump is increased to control the flow rate of the plating solution flowing over the entire anode chamber / memberlens / diffuser plate chamber / wafer surface. ing.

特開２００１−３１６８８７号公報JP 2001-316687 A 米国特許６８９０４１６号公報US Pat. No. 6,890,416

ウェハ１０７に銅をメッキして膜厚の厚いＣｕ膜を形成する場合、上述のように、１０Ａ程度の電流を長時間流す必要がある。このとき、アノード１１５の上のＣｕ濃度が高くなってしまうことがある。この状態のときに、アノード１１５上に流れるメッキ液の流量が少ないと、アノード１１５上に硫酸銅の結晶が出来てしまうことがある。硫酸銅の結晶が出来てしまった場合、その結晶は、電気抵抗となってしまう。そのため、１０Ａ程度の電流を長時間維持することが困難になり、適切な成膜処理が出来なくなることがあった。   When copper is plated on the wafer 107 to form a thick Cu film, it is necessary to pass a current of about 10 A for a long time as described above. At this time, the Cu concentration on the anode 115 may become high. In this state, if the flow rate of the plating solution flowing on the anode 115 is small, copper sulfate crystals may be formed on the anode 115. When a copper sulfate crystal is formed, the crystal becomes electrical resistance. Therefore, it becomes difficult to maintain a current of about 10 A for a long time, and an appropriate film formation process may not be performed.

膜厚の厚いＣｕ膜を形成する場合において、供給メッキ液の量を増やすことによって、アノード１１５上に流れるメッキ液の流量を増やしていた。上述のように、膜厚を厚くしてメッキする場合は、アノード１１５上に流れる流量を増やす必要がある（アノード上のＣｕ析出防止の為）。このとき、供給メッキ液の量が増加していると、メンバレン１１７表面に流れるメッキ液の量が増えてしまう。そのため、被処理ウェハ１０７の表面を流れるメッキ液速度が速くなる。それによってウェハ１０７面内膜厚を均一にメッキすることが困難になってしまうことがある。また、メッキ液の増加に伴って、メッキ液に含まれる各種成分の消費量が多くなり、コストが増加してしまう。   In the case of forming a thick Cu film, the flow rate of the plating solution flowing on the anode 115 is increased by increasing the amount of the supplied plating solution. As described above, when plating is performed with a thick film thickness, it is necessary to increase the flow rate flowing on the anode 115 (to prevent Cu deposition on the anode). At this time, if the amount of the supplied plating solution is increased, the amount of the plating solution flowing on the surface of the member len 117 is increased. Therefore, the speed of the plating solution flowing on the surface of the processing target wafer 107 is increased. As a result, it may be difficult to uniformly plate the in-plane film thickness of the wafer 107. In addition, as the plating solution increases, the consumption of various components contained in the plating solution increases and the cost increases.

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。   The means for solving the problem will be described below using the numbers used in [Best Mode for Carrying Out the Invention]. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in [Claims].

上記課題を解決するために、基板（７）に浸漬させるメッキ液を貯留するメッキ処理槽（１２）と、前記メッキ処理槽（１２）の上層に構成され、前記基板（１）を水平面内に回転可能に保持する基板保持部（１１）とを具備するメッキ処理装置（１）を構成する。ここで、前記メッキ処理槽（１２）は、前記メッキ処理槽内部に構成されたアノード電極（１５）を含むものとする。また、前記基板保持部（１１）は、前記基板（７）に接触して電圧を印加するカソード電極を含むものとする。
ここにおいて、そのメッキ処理装置（１）は、前記メッキ処理槽（１２）から、第１排出部を介して排出される前記メッキ液を、前記メッキ処理槽に循環させるメッキ液循環流路（８）と、前記メッキ液循環流路（８）から提供される前記メッキ液を前記メッキ処理槽内部に供給する供給路（１６）と、前記アノード電極（１５）上を流れ、第２排出部を介して排出される前記メッキ液を、前記メッキ液循環流路（８）に提供する第２流路（１４）と、前記メッキ液循環流路（８）と前記第２流路（１４）との間に設けられ、前記第２流路（１４）から前記メッキ液循環流路（８）に提供される前記メッキ液の流量を制御する流量制御バルブ（６）とを具備する。 In order to solve the above-mentioned problem, a plating bath (12) for storing a plating solution to be immersed in the substrate (7) and an upper layer of the plating bath (12) are provided, and the substrate (1) is placed in a horizontal plane. A plating apparatus (1) including a substrate holder (11) that holds the substrate in a rotatable manner is configured. Here, the plating tank (12) includes an anode electrode (15) configured inside the plating tank. The substrate holding part (11) includes a cathode electrode for applying a voltage in contact with the substrate (7).
Here, the plating apparatus (1) includes a plating solution circulation passage (8) for circulating the plating solution discharged from the plating treatment tank (12) through the first discharge portion to the plating treatment tank. ), A supply passage (16) for supplying the plating solution provided from the plating solution circulation passage (8) to the inside of the plating treatment tank, and the anode electrode (15). A second flow path (14) for providing the plating liquid discharged through the plating liquid circulation flow path (8), the plating liquid circulation flow path (8), and the second flow path (14). And a flow rate control valve (6) for controlling the flow rate of the plating solution provided from the second channel (14) to the plating solution circulation channel (8).

このとき、流量制御バルブ（６）は、アノード電極（１５）に硫酸銅の結晶が析出しない程度の流量となるように、第２流路（１４）を流れるメッキ液の量を制御する。また、流量制御バルブ（６）は、基板（７）の表面を流れるメッキ液の流速が増大しないように、そのバルブの開度を調整する。   At this time, the flow rate control valve (6) controls the amount of the plating solution flowing through the second flow path (14) so that the flow rate of the copper sulfate crystals does not precipitate on the anode electrode (15). The flow rate control valve (6) adjusts the opening degree of the valve so that the flow rate of the plating solution flowing on the surface of the substrate (7) does not increase.

本発明によると、供給メッキ液の量を変えずに、アノ-ドチャンバ-に流れる流量のみを最適に制御できるという効果がある。つまり、本発明によれば、ウェハ表面に流れるメッキ液の流量を一定に保ちながら、アノードチャンバーに流れる流量を可変とし、薄膜から厚膜まで可変的にメッキ処理することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to optimally control only the flow rate flowing through the anode chamber without changing the amount of the supplied plating solution. That is, according to the present invention, it is possible to variably perform the plating process from a thin film to a thick film by making the flow rate flowing through the anode chamber variable while keeping the flow rate of the plating solution flowing on the wafer surface constant.

また、本発明のよると、膜厚を薄くしてメッキする場合は、膜厚を厚くしてメッキする場合の成膜処理に比べ、アノード上に流れるメッキ液の流量を減らすことができる。メッキ液の流量を低減することによって、添加剤消費量を抑え、コスト増加を抑えることが可能となる。   In addition, according to the present invention, when plating with a thin film thickness, the flow rate of the plating solution flowing on the anode can be reduced as compared with a film forming process when plating with a thick film thickness. By reducing the flow rate of the plating solution, it is possible to suppress the additive consumption and the cost increase.

また、従来は、増加した電気抵抗に見合った電流を確保するために、定電流電源を高電圧対応のパワ−サプライで構成することによって、従来の問題に対応することが行われていた。本発明のよると、定電流電源を高電圧対応のパワ−サプライで構成することなくメッキ処理を実行することが可能になる。これによって、設備にかかるコストを増加させることなく適切なメッキ処理を実行することが可能となる。   Conventionally, in order to secure a current commensurate with the increased electrical resistance, a constant current power source is configured with a high-voltage power supply to cope with the conventional problems. According to the present invention, it is possible to perform the plating process without configuring the constant current power source with a high voltage compatible power supply. As a result, it is possible to execute an appropriate plating process without increasing the cost of the equipment.

また、特許文献２の技術では、ポンプでメッキ液の流量を増やすことによって、アノード上にＣｕ結晶が析出することを抑制することが可能となる。しかしながら、被処理ウェハの表面を流れる薬液速度が速くなって、ウェハ面内の膜厚の均一性が悪化してしまうことがある。本発明によると、ウェハ表面のメッキ液の流速が増加することを抑制し、ウェハ面内の膜厚を均一にすることが可能となる。   In the technique of Patent Document 2, it is possible to suppress the precipitation of Cu crystals on the anode by increasing the flow rate of the plating solution with a pump. However, the speed of the chemical solution flowing on the surface of the wafer to be processed increases, and the uniformity of the film thickness within the wafer surface may deteriorate. According to the present invention, it is possible to suppress an increase in the flow rate of the plating solution on the wafer surface and make the film thickness in the wafer surface uniform.

［第１の実施形態］
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明を行う。以下に述べる実施形態では、本願発明を適用したメッキ処理装置１が、シリコンウェハに銅をメッキしてＣｕ膜を形成する装置である場合を例示して説明を行う。なお、これは、本願発明がＣｕ膜を形成するメッキ処理のみに適用可能であることを意味するものではない。図２は、本発明のメッキ処理装置１における第１の実施形態の構成を例示する断面図である。図１を参照すると、第１の実施形態のメッキ処理装置１は、メッキ処理チャンバー２と、タンク３と、ポンプ４と、定電流電源５と、流量制御バルブ６とを含んで構成されている。 [First Embodiment]
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments described below, the case where the plating apparatus 1 to which the present invention is applied is an apparatus that forms a Cu film by plating copper on a silicon wafer will be described as an example. This does not mean that the present invention is applicable only to the plating process for forming the Cu film. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the first embodiment in the plating apparatus 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a plating apparatus 1 according to the first embodiment includes a plating process chamber 2, a tank 3, a pump 4, a constant current power source 5, and a flow rate control valve 6. .

メッキ処理チャンバー２は、ウェハ７に対してメッキ処理を実行する処理槽である。メッキ処理チャンバー２は、ウェハ７にメッキ処理するためのメッキ液を貯留している。また、タンク３は、メッキ処理チャンバー２から排出されるメッキ液を保持している。ポンプ４は、タンク３に保持されているメッキ液をメッキ処理チャンバー２に供給している。これによって、メッキ処理チャンバー２から排出されるメッキ液は、メッキ処理チャンバー２に戻ることとなり、循環的にメッキ液を供給することが可能となる。定電流電源５は、メッキ処理チャンバー２によるメッキ処理を行うために必要な電力を提供している。流量制御バルブ６は、ウェハ表面に流れるメッキ液の流量を一定に保ちながら、アノードチャンバーに流れるメッキ液の流量を制御している。   The plating process chamber 2 is a processing tank that performs a plating process on the wafer 7. The plating chamber 2 stores a plating solution for plating the wafer 7. The tank 3 holds a plating solution discharged from the plating process chamber 2. The pump 4 supplies the plating solution held in the tank 3 to the plating processing chamber 2. As a result, the plating solution discharged from the plating process chamber 2 returns to the plating process chamber 2 and can be supplied cyclically. The constant current power source 5 provides power necessary for performing the plating process in the plating process chamber 2. The flow rate control valve 6 controls the flow rate of the plating solution flowing to the anode chamber while keeping the flow rate of the plating solution flowing on the wafer surface constant.

図２を参照すると、メッキ処理チャンバー２は、メッキ処理チャンバー内槽１２を含んで構成されている。また、メッキ処理チャンバー２は循環ドレイン１３を備えている。ウェハホルダー１１は、ウェハ７を保持している。図２に示されているように、ウェハホルダー１１は、メッキ処理対象の面を下にするように配置されたウェハ７に接触している。ウェハホルダー１１は、ウェハ７を回転可能に保持している。また、ウェハホルダー１１は、第１ノードＮ１を介して定電流電源５に接続されている。   Referring to FIG. 2, the plating process chamber 2 includes a plating process chamber inner tank 12. The plating chamber 2 is provided with a circulation drain 13. The wafer holder 11 holds the wafer 7. As shown in FIG. 2, the wafer holder 11 is in contact with the wafer 7 arranged so that the surface to be plated is faced down. Wafer holder 11 holds wafer 7 rotatably. The wafer holder 11 is connected to the constant current power source 5 via the first node N1.

メッキ処理チャンバー内槽１２の内部にはアノード１５が、構成されている。図２に示されているように、アノード１５は、メッキ処理チャンバー内槽１２の外部に備えられたアノードコンタクトプレート１９に接続されている。アノードコンタクトプレート１９は、第２ノードＮ２を介して定電流電源５に接続されている。したがって、アノード１５は、アノードコンタクトプレート１９を介して供給される電流に対応してアノード電極（下部電極）として作用している。   An anode 15 is configured inside the plating processing chamber inner tank 12. As shown in FIG. 2, the anode 15 is connected to an anode contact plate 19 provided outside the plating processing chamber inner tank 12. The anode contact plate 19 is connected to the constant current power source 5 through the second node N2. Therefore, the anode 15 functions as an anode electrode (lower electrode) corresponding to the current supplied through the anode contact plate 19.

循環ドレイン１３は、メッキ処理チャンバー２に構成され、メッキ処理チャンバー内槽１２から流れ出るメッキ液を循環させるための流路である。図２に示されているように、本実施形態のメッキ処理装置１は、その循環ドレイン１３と、タンク３とポンプ４とで、メッキ液循環流路８（第１流路）を構成している。   The circulation drain 13 is a flow path for circulating the plating solution that is configured in the plating process chamber 2 and flows out of the plating process chamber inner tank 12. As shown in FIG. 2, the plating apparatus 1 of the present embodiment includes the circulation drain 13, the tank 3, and the pump 4 to form a plating solution circulation channel 8 (first channel). Yes.

また、上述のメッキ処理チャンバー内槽１２は、アノードチャンバードレインノズル１４と、メッキ液供給ノズル１６と、メンバレン１７と、ディフューザプレート１８とを含んで構成されている。アノードチャンバードレインノズル１４は、アノードチャンバー２１のメッキ液を排出するための排出口である。図１に示されているように、本実施形態のアノードチャンバードレインノズル１４は、流量制御バルブ６に接続されている。メンバレン１７は、メッキ液中の添加剤分解生成物をフィルタリングしている。ディフューザプレート１８は、被処理ウェハ１０７へのメッキ液の流れが均等になるように、メッキ液を供給している。   The plating processing chamber inner tank 12 includes an anode chamber drain nozzle 14, a plating solution supply nozzle 16, a member lane 17, and a diffuser plate 18. The anode chamber drain nozzle 14 is a discharge port for discharging the plating solution in the anode chamber 21. As shown in FIG. 1, the anode chamber drain nozzle 14 of this embodiment is connected to the flow control valve 6. Memberlen 17 filters additive decomposition products in the plating solution. The diffuser plate 18 supplies the plating solution so that the flow of the plating solution to the wafer 107 to be processed becomes uniform.

メッキ液供給ノズル１６は、本実施形態のメッキ処理装置１におけるメッキ液供給経路である、メッキ液供給ノズル１６は、アノードコンタクトプレート１９、アノード１５、及び、メンバレン１７を貫通している。図２に示されているように、メンバレンディフューザプレートチャンバー２２の内部に供給されたメッキ液は、ディフューザプレート１８を通過し、循環ドレイン１３から排出されている。また、アノードチャンバー２１内に供給されたメッキ液はアノードチャンバー２１に設けられたアノードチャンバードレインノズル１４から、流量制御バルブ６を介して循環ドレイン１３に供給されている。   The plating solution supply nozzle 16 is a plating solution supply path in the plating apparatus 1 of the present embodiment. The plating solution supply nozzle 16 passes through the anode contact plate 19, the anode 15, and the member lane 17. As shown in FIG. 2, the plating solution supplied to the inside of the member diffuser plate chamber 22 passes through the diffuser plate 18 and is discharged from the circulation drain 13. The plating solution supplied into the anode chamber 21 is supplied from the anode chamber drain nozzle 14 provided in the anode chamber 21 to the circulation drain 13 through the flow rate control valve 6.

上述のように、Ｃｕ膜などを形成するためのメッキ処理において、そのＣｕ膜を適切に形成するためには、メンバレンディフューザプレートチャンバー２２に流れるメッキ液の量を絞ることが要求されている。本実施形態のメッキ処理装置１では、このときにアノード１５に硫酸銅などの結晶ができてしまうことを防止するため、アノードチャンバードレインノズル１４の穴径を大きくすることによって、アノードチャンバードレインノズル１４に流れるメッキ液の量を十分に確保している。つまり、アノードチャンバードレインノズル１４の穴径を大きくすることで、流体にかかる抵抗を減らし、アノードチャンバードレインノズル１４に十分な量のメッキ液が流れるようにしている。   As described above, in the plating process for forming a Cu film or the like, it is required to reduce the amount of the plating solution flowing into the member diffuser plate chamber 22 in order to appropriately form the Cu film. In the plating apparatus 1 of the present embodiment, the anode chamber drain nozzle 14 is increased by increasing the hole diameter of the anode chamber drain nozzle 14 in order to prevent the formation of crystals such as copper sulfate on the anode 15 at this time. A sufficient amount of plating solution flows to the surface. That is, by increasing the hole diameter of the anode chamber drain nozzle 14, the resistance applied to the fluid is reduced, and a sufficient amount of plating solution flows through the anode chamber drain nozzle 14.

ここにおいて、本実施形態の流量制御バルブ６は、アノードチャンバードレインノズル１４の流量を６０ｍｌ〜１００ｍｌ／ｍｉｎとなるようにバルブの開度を制御する。なお、Ｃｕ膜などを形成するためのメッキ処理において、この流量を６０ｍｌ〜１００ｍｌ／ｍｉｎにすることで、良い結果が得られることが実験により判明している。つまり、流量制御バルブ６が、アノードチャンバードレインノズル１４の流量を６０ｍｌ〜１００ｍｌ／ｍｉｎに制御することで、Ｃｕ膜メッキ処理におけるアノード１５上のＣｕ濃度が高濃度になることが抑制されている。本実施形態のメッキ処理装置１は、流量制御バルブ６によってメッキ液の流量を制御することによって、アノード１５上に硫酸銅の結晶が形成されることを抑制し、アノード１５における電気抵抗が増加することを防止している。   Here, the flow rate control valve 6 of this embodiment controls the opening degree of the valve so that the flow rate of the anode chamber drain nozzle 14 becomes 60 ml to 100 ml / min. In the plating process for forming a Cu film or the like, it has been experimentally found that good results can be obtained by setting the flow rate to 60 ml to 100 ml / min. That is, the flow rate control valve 6 controls the flow rate of the anode chamber drain nozzle 14 to 60 ml to 100 ml / min, thereby suppressing the Cu concentration on the anode 15 in the Cu film plating process from becoming high. In the plating processing apparatus 1 of this embodiment, the flow rate of the plating solution is controlled by the flow rate control valve 6 to suppress the formation of copper sulfate crystals on the anode 15 and the electrical resistance at the anode 15 increases. To prevent that.

また、流量制御バルブ６は、ウェハ７の表面に流れるメッキ液の流量を一定に保ちながら、アノードチャンバー２１に流れるメッキ液の流量を可変としている。これによって、アノード１５上のメッキ液の滞留を無くしている。そのため、形成するＣｕ膜の膜厚が比較的厚い場合には、アノード１５上での硫酸銅の析出が抑えられ、適切なＣｕ膜を形成するメッキ処理装置を構成している。また、膜厚の薄いＣｕ膜をメッキする場合は、膜厚の薄いＣｕ膜メッキ処理に比べ、アノード１５上に流れる流量を減らすことが可能となり、添加剤消費量抑え、コスト増加を抑えることができるようになる。   Further, the flow rate control valve 6 makes the flow rate of the plating solution flowing to the anode chamber 21 variable while keeping the flow rate of the plating solution flowing on the surface of the wafer 7 constant. This eliminates retention of the plating solution on the anode 15. Therefore, when the thickness of the Cu film to be formed is relatively thick, the deposition of copper sulfate on the anode 15 is suppressed, and a plating apparatus that forms an appropriate Cu film is configured. In addition, when plating a thin Cu film, it is possible to reduce the flow rate flowing on the anode 15 as compared with the thin Cu film plating process, thereby suppressing additive consumption and cost increase. become able to.

このとき、メンバレンディフューザプレートチャンバー２２に供給されるメッキ液は最適な流量に制御されているため、ウェハ７面内の膜厚を均一にすることが可能である。さらに電気抵抗の増加もないことから、高電圧対応のパワ−サプライを備えることなく適切なＣｕ膜を形成するメッキ処理装置を構成することが可能となり、メッキ処理装置の設備に費やされるコストを低減することが可能になる。   At this time, since the plating solution supplied to the member diffuser plate chamber 22 is controlled to an optimum flow rate, it is possible to make the film thickness within the wafer 7 uniform. Furthermore, since there is no increase in electrical resistance, it is possible to configure a plating processing apparatus that forms an appropriate Cu film without providing a power supply that can handle high voltages, thereby reducing the cost spent on the equipment of the plating processing apparatus. It becomes possible to do.

［第２の実施形態］
以下に、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明を行う。図３は、本発明の第２の実施形態におけるメッキ処理装置１の構成を例示する断面図である。以下の説明に用いる図面において、第１の実施形態に用いた符号と同様の符号が付されている要素は、第１の実施形態と同様の構成・動作である。したがって、以下の説明において、重複する要素に関しては、それの説明を省略する。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the plating apparatus 1 according to the second embodiment of the invention. In the drawings used for the following description, elements denoted by the same reference numerals as those used in the first embodiment have the same configurations and operations as those in the first embodiment. Therefore, in the following description, description of overlapping elements is omitted.

図３を参照すると、第２の実施形態のメッキ処理装置１において、メッキ液循環流路８のポンプ４は、アノードチャンバー用ポンプ３１とメンバレンディフューザプレートチャンバー用ポンプ３２とを備えている。また、メッキ液供給ノズル１６は、メンバレンディフューザプレートチャンバー用メッキ液供給ノズル３３とアノードチャンバー用メッキ液供給ノズル３４とを含んで構成されている。図３に示されているように、アノードチャンバー用ポンプ３１は、アノードチャンバー用メッキ液供給ノズル３４に接続されている。またメンバレンディフューザプレートチャンバー用ポンプ３２は、メンバレンディフューザプレートチャンバー用メッキ液供給ノズル３３に接続されている。   Referring to FIG. 3, in the plating apparatus 1 of the second embodiment, the pump 4 of the plating solution circulation passage 8 includes an anode chamber pump 31 and a member diffuser plate chamber pump 32. The plating solution supply nozzle 16 includes a member solution diffuser plate chamber plating solution supply nozzle 33 and an anode chamber plating solution supply nozzle 34. As shown in FIG. 3, the anode chamber pump 31 is connected to an anode chamber plating solution supply nozzle 34. The member re- diffuser plate chamber pump 32 is connected to the member re- diffuser plate chamber plating solution supply nozzle 33.

アノードチャンバー用メッキ液供給ノズル３４は、アノードチャンバー２１にメッキ液を供給している。また、メンバレンディフューザプレートチャンバー用メッキ液供給ノズル３３は、メンバレンディフューザプレートチャンバー２２にメッキ液を供給している。図３に示されているように、メンバレンディフューザプレートチャンバー用メッキ液供給ノズル３３とアノードチャンバー用メッキ液供給ノズル３４とは、独立して構成されている。ここにおいて、アノードチャンバー用ポンプ３１がアノードチャンバー用メッキ液供給ノズル３４に対してメッキ液を供給し、メンバレンディフューザプレートチャンバー用ポンプ３２がメンバレンディフューザプレートチャンバー用メッキ液供給ノズル３３に対してメッキ液を供給している。したがって、アノードチャンバー用ポンプ３１とメンバレンディフューザプレートチャンバー用ポンプ３２が供給する流量を制御することによって、より高精度にアノードチャンバー２１を流れるメッキ液の流量とメンバレンディフューザプレートチャンバー２２を流れるメッキ液の流量とを制御することが可能になる。   The anode chamber plating solution supply nozzle 34 supplies a plating solution to the anode chamber 21. The member liquid diffuser plate chamber plating solution supply nozzle 33 supplies a plating solution to the member diffuser plate chamber 22. As shown in FIG. 3, the member liquid diffuser plate chamber plating solution supply nozzle 33 and the anode chamber plating solution supply nozzle 34 are configured independently. Here, the anode chamber pump 31 supplies a plating solution to the anode chamber plating solution supply nozzle 34, and the member end diffuser plate chamber pump 32 performs plating to the member end diffuser plate chamber plating solution supply nozzle 33. Supplying liquid. Therefore, the flow rate of the plating solution flowing through the anode chamber 21 and the plating solution flowing through the member end diffuser plate chamber 22 are more accurately controlled by controlling the flow rates supplied by the anode chamber pump 31 and the member diffuser plate chamber pump 32. It is possible to control the flow rate.

また、第２の実施形態におけるメッキ処理装置１は、メッキ液の流量を、アノードチャンバー２１とメンバレンディフューザプレートチャンバー２２に合わせて制御することができるため、各チャンバーに応じて、最小量のメッキ液を供給することができる。そのため、メッキ液の消費量を抑えることによるコストの低減を実現することが出来る。   In addition, since the plating apparatus 1 in the second embodiment can control the flow rate of the plating solution in accordance with the anode chamber 21 and the member diffuser plate chamber 22, a minimum amount of plating is provided for each chamber. Liquid can be supplied. Therefore, it is possible to reduce the cost by suppressing the consumption of the plating solution.

［第３の実施形態］
以下に、図面を参照して、本発明の第３の実施形態について説明を行う。第３の実施形態におけるメッキ処理装置１は、アノードチャンバードレインノズル１４の流量が６０ｍｌ〜１００ｍｌ／ｍｉｎになるような穴径の吐出口を有するメッキ液供給ノズル１６を備えている。この場合において、メッキ液供給ノズル１６は、メンバレンディフューザプレートチャンバー２２にメッキ液を供給する吐出口、または、アノードチャンバー２１にメッキ液を供給する吐出口の穴径を制御することによって、アノードチャンバードレインノズル１４の流量を制御している。第３の実施形態のメッキ処理装置１は、アノードチャンバードレインノズル１４のメッキ液の排出量を、固定的にしたい場合に、設備にかかるコストの増加を抑制しつつ、アノードチャンバードレインノズル１４のメッキ液の流量を制御することができる。また。上述の流量制御バルブ６を備えることで、より高精度にアノードチャンバードレインノズル１４のメッキ液の流量を可変的に制御することが可能となる。 [Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The plating apparatus 1 in the third embodiment includes a plating solution supply nozzle 16 having a discharge port with a hole diameter such that the flow rate of the anode chamber drain nozzle 14 is 60 ml to 100 ml / min. In this case, the plating solution supply nozzle 16 controls the hole diameter of the discharge port for supplying the plating solution to the member diffuser plate chamber 22 or the discharge port for supplying the plating solution to the anode chamber 21 to control the anode chamber. The flow rate of the drain nozzle 14 is controlled. In the plating apparatus 1 of the third embodiment, when the discharge amount of the plating solution from the anode chamber drain nozzle 14 is desired to be fixed, the plating of the anode chamber drain nozzle 14 is suppressed while suppressing an increase in the cost of equipment. The flow rate of the liquid can be controlled. Also. By providing the flow rate control valve 6 described above, the flow rate of the plating solution in the anode chamber drain nozzle 14 can be variably controlled with higher accuracy.

上記の複数の実施形態は、その構成・動作に矛盾が生じない範囲において、組み合わせて実施することが可能である。また、本願発明の流量制御バルブとしては、たとえばフローメータがついていて、それによってバルブを制御するようなものであっても良い。   The plurality of embodiments described above can be implemented in combination as long as there is no contradiction in the configuration and operation. Moreover, as a flow control valve of this invention, a flow meter is attached, for example, and it may control a valve by it.

図１は、従来のメッキ処理装置の構成を例示する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a conventional plating apparatus. 図２は、本発明の第１の実施形態におけるメッキ処理装置１の構成を例示する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the plating apparatus 1 according to the first embodiment of the invention. 図３は、本発明の第２の実施形態におけるメッキ処理装置１の構成を例示する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the plating apparatus 1 according to the second embodiment of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…メッキ処理装置
２…メッキ処理チャンバー
３…タンク
４…ポンプ
５…定電流電源
６…流量制御バルブ
７…ウェハ
８…メッキ液循環流路
１１…ウェハホルダー
１２…メッキ処理チャンバー内槽
１３…循環ドレイン
１４…アノードチャンバードレインノズル
１５…アノード
１６…メッキ液供給ノズル
１７…メンバレン
１８…ディフューザプレート
１９…アノードコンタクトプレート
２１…アノードチャンバー
２２…メンバレンディフューザプレートチャンバー
３１…アノードチャンバー用ポンプ
３２…メンバレンディフューザプレートチャンバー用ポンプ
３３…メンバレンディフューザプレートチャンバー用メッキ液供給ノズル
３４…アノードチャンバー用メッキ液供給ノズル
Ｎ１…第１ノード
Ｎ２…第２ノード
１０１…メッキ処理装置
１０２…メッキ処理チャンバー
１０３…タンク
１０４…ポンプ
１０５…定電流電源
１０７…ウェハ
１１１…ウェハホルダー
１１２…メッキ処理チャンバー内槽
１１３…循環ドレイン
１１４…アノードチャンバードレインノズル
１１５…アノード
１１６…メッキ液供給ノズル
１１７…メンバレン
１１８…ディフューザプレート
１１９…アノードコンタクトプレート
１２１…アノードチャンバー
１２２…メンバレンディフューザプレートチャンバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plating processing apparatus 2 ... Plating processing chamber 3 ... Tank 4 ... Pump 5 ... Constant current power supply 6 ... Flow control valve 7 ... Wafer 8 ... Plating solution circulation channel 11 ... Wafer holder 12 ... Plating processing chamber inner tank 13 ... Circulation Drain 14 ... Anode chamber drain nozzle 15 ... Anode 16 ... Plating solution supply nozzle 17 ... Member len 18 ... Diffusion plate 19 ... Anode contact plate 21 ... Anode chamber 22 ... Member ren diffuser plate chamber 31 ... Anode chamber pump 32 ... Member ren diffuser Plate chamber pump 33 ... Member diffuser plate chamber plating solution supply nozzle 34 ... Anode chamber plating solution supply nozzle N1 ... first node N2 ... second node 101 ... plating processing apparatus 10 ... Plating treatment chamber 103 ... Tank 104 ... Pump 105 ... Constant current power supply 107 ... Wafer 111 ... Wafer holder 112 ... Plating treatment chamber inner tank 113 ... Circulating drain 114 ... Anode chamber drain nozzle 115 ... Anode 116 ... Plating solution supply nozzle 117 ... Member Ren 118 ... Diffuser Plate 119 ... Anode Contact Plate 121 ... Anode Chamber 122 ... Member Ren Diffuser Plate Chamber

Claims (7)

基板に浸漬させるメッキ液を貯留するメッキ処理槽と、前記メッキ処理槽は、前記メッキ処理槽内部に構成されたアノード電極を含み、
前記メッキ処理槽の上層に構成され、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部は、前記基板に接触して電圧を印加するカソード電極を含み、
前記メッキ処理槽から、第１排出部を介して排出される前記メッキ液を、前記メッキ処理槽に循環させるメッキ液循環流路と、
前記メッキ液循環流路から提供される前記メッキ液を、前記メッキ処理槽内部に供給する供給路と、
前記アノード電極上を流れ、第２排出部を介して排出される前記メッキ液を、前記メッキ液循環流路に提供する第２流路と、
前記メッキ液循環流路と前記第２流路との間に設けられ、前記第２流路から前記メッキ液循環流路に提供される前記メッキ液の流量を制御する流量制御バルブと
を具備する
メッキ処理装置。 A plating tank for storing a plating solution to be immersed in the substrate, and the plating tank includes an anode electrode configured inside the plating tank;
A substrate holding part configured to be an upper layer of the plating treatment tank and holding the substrate, and the substrate holding part includes a cathode electrode that applies a voltage in contact with the substrate,
A plating solution circulation channel for circulating the plating solution discharged from the plating treatment tank through the first discharge unit to the plating treatment tank;
A supply path for supplying the plating liquid provided from the plating liquid circulation flow path into the plating treatment tank;
A second flow path for providing the plating solution flowing on the anode electrode and discharged through the second discharge portion to the plating solution circulation flow path;
A flow rate control valve provided between the plating solution circulation channel and the second channel and configured to control a flow rate of the plating solution provided from the second channel to the plating solution circulation channel; Plating equipment. 請求項１に記載のメッキ処理装置において、
前記メッキ処理槽は、
前記アノード電極の上層に構成され、前記第２排出部を有する他アノードチャンバーと、
前記アノードチャンバーの上層に構成され、前記第１排出部を有するメンバレンディフューザチャンバーと、
前記アノードチャンバーと前記メンバレンディフューザチャンバーとの間に設けられたメンバレンと
を含み、
前記アノードチャンバーは、
前記供給路を介して供給される前記メッキ液を、前記第２排出部を介して前記第２流路から前記流量制御バルブに提供し、
前記メンバレンディフューザチャンバーは、
前記供給路を介して供給される前記メッキ液を、前記第１排出部を介して前記メッキ液循環流路に提供する
メッキ処理装置。 The plating apparatus according to claim 1,
The plating tank is
Another anode chamber configured on an upper layer of the anode electrode and having the second discharge part;
A member diffuser chamber configured on an upper layer of the anode chamber and having the first discharge portion;
A member len provided between the anode chamber and the member ren diffuser chamber;
The anode chamber is
Providing the plating solution supplied via the supply path from the second flow path to the flow rate control valve via the second discharge part;
The member regen diffuser chamber is
The plating apparatus which provides the said plating solution supplied via the said supply path to the said plating solution circulation flow path via the said 1st discharge part. 請求項１または２に記載のメッキ処理装置において、
前記流量制御バルブは、
前記第２流路を流れる前記メッキ液の流量が、
６０ｍｌ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ
となるように、前記メッキ液の流量を制御する
メッキ処理装置。 The plating apparatus according to claim 1 or 2,
The flow control valve is
The flow rate of the plating solution flowing through the second flow path is
60ml ~ 100ml / min
A plating apparatus for controlling the flow rate of the plating solution so that 請求項３に記載のメッキ処理装置において、
前記供給路は、
第１供給路と、
第２供給路と
を含み、
前記第１供給路は、
前記メッキ液循環流路から提供される前記メッキ液を、前記アノードチャンバーに供給する第１吐出口を有し、
前記第２供給路は、
前記メッキ液循環流路から提供される前記メッキ液を、前記メンバレンディフューザチャンバーに供給する第２吐出口を有し、
前記第１供給路は、
前記第２流路を流れる前記メッキ液の流量が、
６０ｍｌ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ
となるように、前記第１吐出口から前記メッキ液を供給する
メッキ処理装置。 The plating apparatus according to claim 3, wherein
The supply path is
A first supply path;
A second supply path,
The first supply path is
A first discharge port for supplying the plating solution provided from the plating solution circulation channel to the anode chamber;
The second supply path is
A second discharge port for supplying the plating solution provided from the plating solution circulation channel to the member re- diffuser chamber;
The first supply path is
The flow rate of the plating solution flowing through the second flow path is
60ml ~ 100ml / min
A plating apparatus for supplying the plating solution from the first discharge port. 請求項１から４の何れか１項に記載のメッキ処理装置において、
前記基板保持部は、
前記基板を水平面内に回転可能に保持する
メッキ処理装置。 In the plating processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The substrate holder is
A plating apparatus for holding the substrate rotatably in a horizontal plane. 基板に浸漬させるメッキ液を貯留するメッキ処理槽と、前記メッキ処理槽は、前記メッキ処理槽内部に構成されたアノード電極を含み、
前記メッキ処理槽の上層に構成され、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部は、前記基板に接触して電圧を印加するカソード電極を含み、
前記メッキ処理槽から、第１排出部を介して排出される前記メッキ液を、前記メッキ処理槽に循環させるメッキ液循環流路と、
前記メッキ液循環流路から提供される前記メッキ液を、前記メッキ処理槽内部に供給する供給路と、
前記メッキ処理槽から、第２排出部を介して排出される前記メッキ液を、前記メッキ液循環流路に提供する第２流路と
を具備し、
前記メッキ処理槽は、
前記アノード電極の上層に構成され、前記第２排出部を有する他アノードチャンバーと、
前記アノードチャンバーの上層に構成され、前記第１排出部を有するメンバレンディフューザチャンバーと、
前記アノードチャンバーと前記メンバレンディフューザチャンバーとの間に設けられたメンバレンと
を備え、
前記供給路は、
前記メッキ液を、前記アノードチャンバーに供給する第１吐出口を有する第１供給路と、
前記メッキ液を、前記メンバレンディフューザチャンバーに供給する第２吐出口を有する第２供給路と
を含み、
前記供給路は、
前記第２流路を流れる前記メッキ液の流量が、
６０ｍｌ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ
となるように、前記第１吐出口から前記メッキ液を供給する
メッキ処理装置。 A plating tank for storing a plating solution to be immersed in the substrate, and the plating tank includes an anode electrode configured inside the plating tank;
A substrate holding part configured to be an upper layer of the plating treatment tank and holding the substrate, and the substrate holding part includes a cathode electrode that applies a voltage in contact with the substrate,
A plating solution circulation channel for circulating the plating solution discharged from the plating treatment tank through the first discharge unit to the plating treatment tank;
A supply path for supplying the plating liquid provided from the plating liquid circulation flow path into the plating treatment tank;
A second flow path for providing the plating solution discharged from the plating tank through the second discharge portion to the plating solution circulation flow path;
The plating tank is
Another anode chamber configured on an upper layer of the anode electrode and having the second discharge part;
A member diffuser chamber configured on an upper layer of the anode chamber and having the first discharge portion;
A member len provided between the anode chamber and the member ren diffuser chamber;
The supply path is
A first supply path having a first discharge port for supplying the plating solution to the anode chamber;
A second supply path having a second discharge port for supplying the plating solution to the member diffuser chamber;
The supply path is
The flow rate of the plating solution flowing through the second flow path is
60ml ~ 100ml / min
A plating apparatus for supplying the plating solution from the first discharge port. 請求項６に記載のメッキ処理装置において、
前記基板保持部は、
前記基板を水平面内に回転可能に保持する
メッキ処理装置。 In the plating apparatus of Claim 6,
The substrate holder is
A plating apparatus for holding the substrate rotatably in a horizontal plane.
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