JP2019206729A - 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】設備コストの上昇を抑制しつつ、半導体ウエハの被めっき面に対して膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成させることが可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】半導体装置の製造装置は、半導体ウエハ８を反応溶液１０に浸漬させて半導体ウエハ８にめっき膜を形成する反応槽２と、反応槽２の内部に延設され、かつ、反応溶液１０を噴出する複数の噴出孔４ａが延設方向に沿って設けられた供給管４と、供給管４の一端側において反応槽２に隣接して設けられ、かつ、反応槽２からオーバーフローした反応溶液１０を溜めるリザーブ槽としての外槽３とを備え、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、無電解めっき法を用いて、半導体ウエハの被めっき面に対して、膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成する半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
電力用半導体装置、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）およびＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）などのパワーデバイスでは、オン特性などに代表される通電性能を改善するために、半導体基板を薄く加工することが行われている。近年では、製造コスト面および特性面を改善するため、５０μｍ程度まで薄型化された極薄ウエハプロセスを用いて半導体装置が製造されている。
一方、このような表裏導通型の電力用半導体装置を回路基板などに実装する場合、基板上に裏面側をはんだ付け、表面側をアルミワイヤなどでワイヤボンドすることで、電気的な接続を行っていた。近年では、電力用半導体装置の通電性能が向上したため、両面をはんだ付けすることで、電力用半導体装置を組み込んだ電力用半導体モジュールの通電性能および放熱性能を向上させる構造に変化しつつある。そのため、電力用半導体装置の表面側に形成される電極層にはんだ接合に優れたＮｉ／Ａｕ膜が必要とされる。
しかしながら、はんだ接合時にＮｉ膜がはんだに侵食され減少していくため、２μｍ以上のＮｉ膜が必要とされている。蒸着およびスパッタなどの真空成膜方式では、成膜速度が遅くかつパターンニングが困難であり、生産性および製造コストの面で問題が残る。そのため、高速成膜可能でパターンニングが容易かつ低コストの無電解めっきによるＮｉ形成が注目されている。
半導体ウエハのＡｌ合金電極表面へのＮｉめっき形成には、一般的にジンケート法と呼ばれる手法を使った無電解Ｎｉめっきが利用されている。ジンケート法による無電解Ｎｉめっきは、半導体ウエハ上に形成されたＡｌ合金電極を、脱脂および酸洗いをしてＡｌ合金電極を活性な面にした後に、標準酸化還元電位についてＡｌよりＺｎが貴なことを利用してＡｌ合金電極表面にＺｎ膜を薄く析出させる。そしてＺｎ膜の上に、ＺｎとＮｉ膜を置換形成させ、自己析出反応によりＮｉ膜を形成する技術である。
上記の製造においては、半導体ウエハをキャリアに設置させ、各薬液の入った槽に、半導体ウエハが設置されたキャリアを浸漬させ処理を進めていくことが一般的である。特に、Ｎｉめっき液槽での処理においては、膜厚および膜質均一性を確保するためにＮｉ液槽内の液流速を均一にする必要がある。膜厚および膜質均一性向上のため、槽内の構造について、Ｎｉめっき槽の容積増加、外槽の４面化、および供給配管の工夫等が行われている。
しかしながら、上記構造を実現しようとすると、装置が巨大化し、設備コストも上昇する。めっきの膜厚および膜質均一性を確保する技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。
特許文献１には、外槽が４面化構造の浴槽であり、供給管に設けられた穴の開口率は、反応溶液の供給側ほど低く、泡抜き部側ほど高くすることで、泡スジの発生を抑制でき、膜厚および膜質均一性に優れた膜を成膜できる技術が開示されている。
特開２０１４−２３４５３９号公報
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、１面の外槽の浴槽に対してめっきの膜厚および膜質均一性を確保することは難しい。また、泡を抜くための構造である泡抜き部を供給管に設ける必要があり、かつ浴槽も４面の外槽のため、設備コストが上昇するという問題もある。さらに、泡抜き部を設けていることで、被めっき面に対しての反応溶液の供給量は、泡抜き部を設けない場合と比べて低下する。そのため、成膜レートが低下し処理能力も低下する。反応溶液の供給量を上げるためには、ポンプを大型にする等の必要性が生じ、結果的に設備コストが上昇するという問題が想定される。
そこで、本発明は、設備コストの上昇を抑制しつつ、半導体ウエハの被めっき面に対して膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成させることが可能な技術を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置の製造装置は、半導体ウエハを反応溶液に浸漬させて前記半導体ウエハにめっき膜を形成する反応槽と、前記反応槽の内部に延設され、かつ、前記反応溶液を噴出する複数の噴出孔が延設方向に沿って設けられた供給管と、前記反応槽に隣接して設けられ、かつ、前記反応槽からオーバーフローした前記反応溶液を溜めるリザーブ槽とを備え、複数の前記噴出孔における前記リザーブ槽からの距離が遠い部分の開口率は、前記リザーブ槽からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。
本発明によれば、複数の噴出孔におけるリザーブ槽からの距離が遠い部分の開口率は、リザーブ槽からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きいため、反応槽内の液流速が均一となり、半導体ウエハに膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成することができる。このような効果を簡易な構成で実現できるため、設備コストの上昇を抑制できる。
実施の形態１に係る半導体装置の製造装置の模式図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造装置が備える供給管の噴出孔の配置を示す模式図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造装置が備える別の供給管の噴出孔の配置を示す模式図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。 めっき処理工程のフローチャートである。 供給管の開口率変更前における流速の大きさのシミュレーション結果を示す図である。 供給管の開口率変更後における流速の大きさのシミュレーション結果を示す図である。 めっきキャリア間の膜厚差とＮｉＰ膜厚均一性の比較を示すグラフである。 実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の製造装置が備える複数の供給管の模式図である。 実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の製造装置が備える別の複数の供給管の模式図である。 実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の製造装置の模式図である。 実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の製造装置が備える供給管の噴出孔の配置を示す模式図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造装置が備える複数の供給管と外槽との関係を示す模式図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造装置が備える別の複数の供給管と外槽との関係を示す模式図である。
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置の製造装置の模式図であり、反応槽２の長辺と平行な方向で切断した断面図である。図２は、半導体装置の製造装置が備える供給管４の噴出孔４ａの配置を示す模式図である。図３は、半導体装置の製造装置が備える別の供給管４の噴出孔４ａの配置を示す模式図である。
無電解Ｎｉめっきを実施する薬液槽は４面または２面のリザーブ槽を有しているものが一般的である。実施の形態１では、薬液槽は１面のリザーブ槽を有している。図１に示すように、半導体装置の製造装置である成膜装置１は、後述する図４と図５に示す手順で処理された半導体ウエハ８に対して無電解Ｎｉめっき処理を行う装置である。
図２と図３に示すように、供給管４は、複数の噴出孔４ａを備えている。複数の噴出孔４ａは、供給管４の延設方向に沿って設けられている。複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。これにより、生産性を低下されることなく、簡易な設備構成で半導体ウエハ８のＡｌ合金膜上に、膜厚および膜質均一性の優れたＮｉめっき膜を無電解めっき法により析出させることができるため、設備コスト上昇の抑制に効果がある。なお、開口率とは、供給管４の単位長さ当たりの開口率である。
次に、半導体装置の製造方法について説明する。図４は、半導体装置の製造方法のフローチャートである。図５は、めっき処理工程のフローチャートである。
図４に示すように、最初にウエハ表面側回路が形成される（ステップＳ１）。ウエハ表面側回路の形成工程では、Ｓｉからなる半導体ウエハ８の表面側には注入工程、拡散工程、写真製版工程、エッチング工程、および成膜工程を経て半導体素子領域が形成される。
次に、ウエハ表面電極が形成される（ステップＳ２）。ウエハ表面電極の形成工程では、例えばアルミニウムからなる表面電極が、真空蒸着法またはスパッタ法などを用いて、半導体ウエハ８の表面における、例えば５μｍ程度の所望の領域に形成される。表面電極の素材としては、純Ａｌ、ＡｌＳｉ合金、ＡｌＣｕ合金、またはＡｌＳｉＣｕ合金を用いることができる。
次に、ウエハ裏面が薄厚化される（ステップＳ３）。ウエハ裏面の薄厚化工程では、フッ酸または硝酸を含むウェットエッチング、または機械加工により、半導体ウエハ８の表面を所望の厚みに薄厚化する。その後、イオン注入または熱処理による活性化処理によりウエハ裏面拡散層が形成される（ステップＳ４）。
次に、ウエハ裏面電極が形成される（ステップＳ５）。ウエハ裏面電極の形成工程では、表面と同様に真空蒸着法またはスパッタ法などを用いて、はんだ接合に優れたＮｉ／Ａｕ膜が形成される。裏面電極の素材としては、半導体ウエハ８とオーミック接触が可能なシリサイドメタル層として、例えばＡｌＳｉ合金、ＮｉＳｉ合金、またはＴｉＳｉ合金を用いることができる。
半導体ウエハ８の両面にめっき膜を形成する場合は、シリサイドメタル層まで形成させる。その後、めっき前処理を行った後（ステップＳ６）、めっき処理によるめっき膜形成が行われる（ステップＳ７）。
次に、めっき処理工程の詳細について説明する。図５に示すように、まず、表面活性化処理では、表面に形成させた電極面に対して酸素プラズマクリーニング処理を行う（ステップＳ１１）。酸素プラズマクリーニング処理は、めっき前処理で除去できない有機残渣を、酸素プラズマで酸分解したり叩き出すことで、表面を清浄化にする処理方法である。
続いて、脱脂処理および酸洗浄を行う（ステップＳ１２，Ｓ１３）。脱脂処理は、Ａｌ合金表面に残留した軽度の有機物汚染および酸化膜を除去するために行われる。続いて、Ａｌ合金表面を中和し、Ａｌ合金の表面をエッチングして面を荒らし、後工程の処理液の反応性を高め、めっきの付着力を向上させるための処理を行う。
次に、ジンケート処理を行う（ステップＳ１４）。ジンケート処理は、Ａｌ合金表面にＡｌの酸化膜を除去しつつ亜鉛（Ｚｎ）の被膜を形成する処理である。その後、硝酸に浸漬しＺｎ被膜を除去した後（ステップＳ１５）、再度ジンケート処理を実施し（ステップＳ１６）、Ｚｎ被膜を形成する。このように、ジンケート処理を２回実施することで、Ａｌ合金表面に緻密なＺｎ被膜が形成され、強固な付着力かつ均一性の優れためっき膜となる。ジンケート処理は回数を増やすほどＡｌ合金表面は平滑となり、めっき膜の出来栄えも良くなるが、生産性を考慮すると多くても３回程度が一般的である。
その後、無電解Ｎｉめっきを実施する（ステップＳ１７）。Ｚｎで被覆されたＡｌ合金皮膜を無電解Ｎｉめっき液に浸漬すると、Ｚｎの方がＮｉよりも標準酸化還元電位が卑であるため、最初はＡｌ合金上にＮｉが析出する。続いて表面がＮｉで覆われると、めっき液中に含まれる還元剤の作用によって、Ｎｉが還元析出して形成される。無電解Ｎｉめっき膜の厚みは、半導体ウエハ８への膜応力なども考慮し２μｍ以上１０μｍ以下であることが望ましい。
最後に、酸化防止のために無電解Ｎｉめっき膜形成後に、半導体ウエハ８を無電解Ａｕめっき液に浸漬させ、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の無電解Ａｕめっき膜を形成する（ステップＳ１６）。このように無電解めっき法では、このような数μｍ級の厚膜を容易に形成することができると同時に、ポリイミドなどの電子の授受が生じない保護膜の上面に、無電解Ｎｉめっき膜は析出しない。これにより、選択的に無電解Ｎｉめっきを析出させることができるため、プロセスが容易となり生産性が向上する。
成膜装置１の説明に戻る。図１に示すように、成膜装置１は、反応槽２、リザーブ槽としての外槽３、供給管４、ポンプ５、ヒータ６、整流板７、キャリア９、および配管１１を備えている。
反応槽２は、平面視にて矩形状であり、内部に供給管４、整流板７、およびキャリア９が設けられている。キャリア９は、半導体ウエハ８を設置するための部材である。キャリア９に設置された半導体ウエハ８を、供給管４に対して平行または垂直に設置することで、一度に大量の半導体ウエハ８に対してＮｉめっき膜を析出することができる。反応槽２は、内部に溜められた反応溶液１０に半導体ウエハ８を浸漬させて半導体ウエハ８にめっき膜を形成する。整流板７はキャリア９の下側に配置されている。
外槽３は、供給管４の一端側において反応槽２に隣接して設けられている。より具体的には、外槽３は、反応槽２の矩形状の短辺に隣接して設けられ、反応槽２からオーバーフローした反応溶液を溜める。これにより成膜装置１をコンパクトにすることができる。
配管１１は、反応槽２の底部と外槽３の底部との間に接続されている。供給管４、ポンプ５、およびヒータ６は配管１１に接続されている。これにより、反応溶液１０を供給管４に供給し、反応槽２内を循環させることができる。
供給管４は、反応槽２の内部に水平方向に延設され、整流板７の下側に配置されている。より具体的には、供給管４は、反応槽２の矩形状の長辺に対して平行な方向に延びている。すなわち、供給管４は、外槽３から遠ざかる方向に延設されている。
供給管４は、反応溶液１０を反応槽２に供給する。供給管４は、反応槽２の底部の中央部を貫く配管１１と接続されている。供給管４の延設方向の中央部に供給された反応溶液１０は、外槽３に近い側と遠い側に分岐し、供給管４に形成された複数の噴出孔４ａから噴出されて反応槽２に供給される。供給管４には、複数の噴出孔４ａが形成されており、噴出孔４ａは反応槽２の上方または斜め上方に向けて配置されている。なお、噴出孔４ａは、反応槽２の上方に向けて配置されているが、下方、横方向または斜め下方に向けて配置されていても良い。
これにより、各噴出孔４ａから噴出される反応溶液１０のバラツキを抑制でき、半導体ウエハ８に供給される反応溶液１０の流速が均一となる。しかし、反応溶液１０のオーバーフロー方向が１面であるため、反応溶液１０が外槽３側へ引っ張られることより、外槽３との対面側の流速が遅くなる。
そこで、図２と図３に示すように、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率を、外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きくする必要がある。なお、少なくとも部分的に大きいとは、図２に示すように、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率が近い部分の開口率より供給管４全体で大きい場合と、図３に示すように、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率が近い部分の開口率より部分的に大きい場合とを含む。
次に、供給管４の詳細について説明する。図２に示すように、供給管４は、複数の噴出孔４ａを備えている。複数の噴出孔４ａは、例えば円状であり、供給管４の延設方向に沿って設けられている。複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、外槽３からの距離が近い部分の開口率より大きい。換言すると、複数の噴出孔４ａの開口率は外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなっている。なお、図２において左側が外槽３からの距離が近い部分であり、右側が外槽３からの距離が遠い部分である。
開口率は、単位長さ当たりの開口率であり、噴出孔４ａの孔径（換言すると面積）、密度、ピッチ間、数、または形状を変更することで変更可能である。図２では、噴出孔４ａの孔径を変更することで開口率を変更しているが、図３では、噴出孔４ａの密度を変更することで開口率を変更している。具体的に説明すると、図２では、複数の噴出孔４ａの孔径は外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなっている。図３では、複数の噴出孔４ａの密度は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より部分的に高くなっている。
なお、図２において、供給管４全体ではなく、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の孔径は外槽３からの距離が近い部分の孔径より部分的に大きくなっていてもよい。また、図３において、部分的ではなく、複数の噴出孔４ａの密度は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より供給管４全体で高くなっていてもよい。
これにより、半導体ウエハ８を通過する反応溶液１０の流速が反応槽２内において均一となり、めっき膜は均一性の優れた膜厚および膜質となる。
複数の噴出孔４ａの開口率を調整することで、生産性を低下されることなく、簡易な設備構成で半導体ウエハ８のＡｌ合金膜上に、膜厚および膜質均一性の優れたＮｉめっき膜を無電解めっき法により析出させることができるため、設備コスト上昇の抑制に効果がある。
実際に噴出孔４ａの開口率を変化させた際のシミュレーション結果が図６と図７である。図６は、供給管４の開口率変更前における流速の大きさのシミュレーション結果を示す図である。図７は、供給管４の開口率変更後における流速の大きさのシミュレーション結果を示す図である。図８は、めっきキャリア間の膜厚差とＮｉＰ膜厚均一性の比較を示すグラフである。
半導体ウエハ８に対して無電解Ｎｉめっき処理を行った結果、図８に示すように、噴出孔４ａの開口率変更前の場合は、Ｎｉめっき膜面内均一性は、ＣＶ(変動係数)＝８．９６％、めっきキャリア間の膜厚差が０．６０μｍであったのに対し、噴出孔４ａの開口率変更後の場合は、Ｎｉめっき膜面内均一性は、ＣＶ＝７．６３、めっきキャリア間の膜厚差は０．０７μｍとなり良好な結果が得られた。
以上のように、実施の形態１に係る半導体装置の製造装置では、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きいため、反応槽２内の液流速が均一となり、半導体ウエハ８に膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成することができる。このような効果を簡易な構成で実現できるため、設備コストの上昇を抑制できる。
複数の噴出孔４ａの孔径は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より少なくとも部分的に大きい、または、複数の噴出孔４ａの密度は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より少なくとも部分的に高い。したがって、成膜装置１の設計自由度を向上させ、より容易に成膜装置１を製造することができる。
反応槽２は平面視にて矩形状であり、外槽３は、反応槽２の矩形状の短辺に隣接して設けられ、供給管４は、反応槽２の矩形状の長辺に対して平行な方向に延びるため、１本の供給管４で反応槽２全体に反応溶液１０を供給することができる。このように、供給管４の本数を減らすことができるため、より容易に成膜装置１を製造することができる。
また、半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ８の被めっき面を清浄化する工程（ａ）と、成膜装置１にて半導体ウエハ８の被めっき面に反応溶液１０を供給しめっき膜を形成する工程（ｂ）とを備える。
したがって、被めっき面に付着した有機物残渣を清浄化し、めっき液の濡れ性を確保することで、膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成することができる。また、供給管４の複数の噴出孔４ａから供給される反応溶液１０の液量を、噴出孔４ａの開口率を調整することにより、被めっき面全体に対する流速を均一化することができる。
工程（ａ）はプラズマクリーニング処理を行う工程であり、プラズマクリーニング処理で用いられるプラズマは酸素またはアルゴンであるため、酸化およびエッチング力のあるプラズマを利用することで、被めっき面に付着した汚染物質を効率的に除去することができる。
工程（ｂ）は無電解めっき法を用いる工程であるため、生産性を保ったまま、簡易な設備構成で無電解めっきを行うことができる。
＜実施の形態１の変形例＞
次に、実施の形態１の変形例１について説明する。図９は、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の製造装置が備える複数の供給管４の模式図である。図１０は、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の製造装置が備える別の複数の供給管４の模式図である。
図９に示すように、供給管４は、反応槽２の矩形状の長辺に対して平行な方向に延び、供給管４の延設方向と交差する方向である反応槽２の矩形状の短辺に対して平行な方向に４本並べられている。４本の供給管４は、延設方向に交差する３本の管路４ｂで接続されている。なお、管路４ｂは３本に限定されず、例えば中央１本のみでも良い。
４本の供給管４に設けられた複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。
より具体的には、４本の供給管４の右側部分では、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、外槽３からの距離が近い部分の開口率より大きい。すなわち、複数の噴出孔４ａは同じ孔径であり、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分で複数の噴出孔４ａの密度が高くなるように小さな間隔をあけて複数の噴出孔４ａが設けられている。複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が近い部分で密度が低くなるように外槽３からの距離が遠い部分より大きな間隔をあけて複数の噴出孔４ａが設けられている。
また、４本の供給管４の左側部分では、複数の噴出孔４ａの密度が低くなるように４本の供給管４の右側部分より大きな間隔ではあるが等間隔で複数の噴出孔４ａが設けられている。すなわち、４本の供給管４の左側部分だけを見ると複数の噴出孔４ａの密度は一定である。なお、４本の供給管４の左側部分も、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が近い部分で密度が低くなるように外槽３からの距離が遠い部分より大きな間隔をあけて複数の噴出孔４ａが設けられていてもよい。
これにより、１本の供給管４の場合よりも多くの反応溶液１０を反応槽２全体に供給することができる。
または、図１０に示すように、複数の噴出孔４ａの孔径は外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなっていてもよい。この場合も、図９の場合と同様の効果が得られる。なお、供給管４全体ではなく、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の孔径は外槽３からの距離が近い部分の孔径より部分的に大きくなっていてもよい。
以上のように、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の製造装置では、供給管４は、供給管４の延設方向と交差する方向に複数並べられた。
したがって、反応槽２内の液流速が均一となり、半導体ウエハ８に膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成することができる。このような効果を簡易な構成で実現できるため、設備コストの上昇を抑制できる。さらに、複数の噴出孔４ａが設けられる複数の供給管４は、全て同一の仕様とすることができる。これにより、成膜装置の設計および製造を容易にすることが可能である。
次に、実施の形態１の変形例２について説明する。図１１は、実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の製造装置である成膜装置１Ａの模式図であり、反応槽２の長辺と平行な方向で切断した断面図である。図１２は、実施の形態１の変形例２に係る成膜装置１Ａが備える供給管４の噴出孔４ａの配置を示す模式図である。
図１１に示すように、成膜装置１Ａは、反応槽２、２つの外槽３、供給管４、ポンプ５、ヒータ６、整流板７、キャリア９、および配管１１を備えている。
２つの外槽３は、供給管４の一端側および他端側において反応槽２に隣接して設けられている。より具体的には、２つの外槽３は、反応槽２の矩形状の２つの短辺にそれぞれ隣接して設けられている。なお、図１１において右側の外槽３が別のリザーブ槽に相当する。
図１２に示すように、複数の噴出孔４ａにおける左側の外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、左側の外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。これと同様に、複数の噴出孔４ａにおける右側の外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、右側の外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。より具体的には、供給管４の右側部分において複数の噴出孔４ａの孔径は右側の外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなっている。供給管４の左側部分において複数の噴出孔４ａの孔径は左側の外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなっている。
または、供給管４の右側部分において複数の噴出孔４ａの密度が右側の外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなり、供給管４の左側部分において複数の噴出孔４ａの密度が左側の外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなるようにすることも可能である。
なお、成膜装置１Ａは３つまたは４つの外槽３を備えていてもよい。この場合、成膜装置１Ａは図１２に示す供給管４を２本備え、例えば２本の供給管４が垂直方向に交差するように配置される。これにより、複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きくなる。
以上のように、実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の製造装置では、図１１において左側の外槽３とは別の右側の外槽３をさらに備え、左側の外槽３は供給管４の一端側に設けられ、右側の外槽３は供給管４の他端側に設けられ、複数の噴出孔４ａにおける右側の外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、右側の外槽３からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。したがって、反応槽２内の液流速が均一となり、半導体ウエハ８に膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成することができる。このような効果を簡易な構成で実現できるため、設備コストの上昇を抑制できる。
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体装置の製造装置について説明する。図１３は、実施の形態２に係る半導体装置の製造装置である成膜装置１Ｂが備える複数の供給管４と外槽３との関係を示す模式図であり、供給管４と整流板７との間で水平方向に切断した断面図である。図１４は、実施の形態２に係る成膜装置１Ｃが備える別の複数の供給管４と外槽３との関係を示す模式図であり、供給管４と整流板７との間で水平方向に切断した断面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図１３に示すように、実施の形態２では、実施の形態１の変形例１の場合に対して複数の供給管４の向きが異なる。
外槽３は、９本の供給管４の延設方向と垂直な方向において反応槽２に隣接して設けられている。より具体的には、外槽３は、反応槽２の矩形状の短辺に隣接して設けられている。また、９本の供給管４は、反応槽２の矩形状の短辺に対して平行な方向に延び、延設方向と交差する方向である反応槽２の矩形状の長辺に対して平行な方向に並べられている。すなわち、供給管４は、外槽３から遠ざかる方向、かつ、供給管４の延設方向と交差する方向に９本並べられている。９本の供給管４は、延設方向に交差する２本の管路４ｂで接続されている。
複数の噴出孔４ａにおける外槽３からの距離が遠い部分の開口率は、近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい。より具体的には、複数の噴出孔４ａの孔径は全て同一であり、反応槽２の右側部分では左側部分より供給管４の本数が多くなっている。換言すると反応槽２の右側部分では左側部分より供給管４の配置間隔が狭くなっており、それに伴い噴出孔４ａの個数も多くなっている。そのため、複数の噴出孔４ａが設けられる複数の供給管４は、全て同一の仕様とすることができる。これにより、成膜装置１Ｂの設計および製造を容易にすることが可能である。なお、図１３では、複数の噴出孔４ａの密度は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より部分的に高くなっているが、部分的ではなく、複数の噴出孔４ａの密度は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より供給管４全体で高くなっていてもよい。
または、図１４に示すように、９本の噴出孔４ａの孔径は外槽３からの距離が遠くなるほど大きくなっていてもよい。具体的には、各供給管４の噴出孔４ａの個数を同じにして孔径を各供給管４で変更したり、各供給管４の噴出孔４ａの孔径を同じにして噴出孔４ａの個数を変更する。または、これらの組み合わせで開口率の調整が可能である。これにより、成膜装置１Ｃの設計自由度を向上させ、より容易に成膜装置１Ｃを製造することができる。なお、図１４では、反応槽２の右側部分は左側部分より供給管４の配置間隔が狭くなっているが、全て同一の間隔で配置されていてもよい。また、図１４では、複数の噴出孔４ａの孔径は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より供給管４全体で大きくなっているが、供給管４全体ではなく、複数の噴出孔４ａの孔径は外槽３からの距離が遠い部分で近い部分より部分的に大きくなっていてもよい。
以上のように、実施の形態２に係る半導体装置の製造装置では、供給管４は、外槽３から遠ざかる方向、かつ、供給管４の延設方向と交差する方向に複数並べられている。
したがって、反応槽２内の液流速が均一となり、半導体ウエハ８に膜厚および膜質均一性の優れためっき膜を形成することができる。このような効果を簡易な構成で実現できるため、設備コストの上昇を抑制できる。
外槽３は、反応槽２の矩形状の長辺に隣接して設けられていてもよい。この場合、複数の供給管４は、反応槽２の矩形状の長辺に対して平行な方向に延びる。したがって、供給管４は実施の形態１の場合と比べて多数設置されるため、供給管４を設置する設計の自由度が向上し、より容易に成膜装置１を製造することができる。
また、図１３に示すように、成膜装置１Ｂは、複数の噴出孔４ａが設けられる複数の供給管４を、全て同一の仕様とすることができるため、成膜装置１Ｂの設計および製造を容易にすることが可能である。
さらに、図１４に示すように、成膜装置１Ｃでは、各供給管４の噴出孔４ａの個数を同じにして孔径を各供給管４で変更したり、各供給管４の噴出孔４ａの孔径を同じにして噴出孔４ａの個数を変更したり、または、これらの組み合わせで開口率の調整が可能であるため、成膜装置１Ｃの設計自由度を向上させ、より容易に成膜装置１Ｃを製造することができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 成膜装置、２ 反応槽、３ 外槽、４ 供給管、４ａ 噴出孔、４ｂ 管路、８ 半導体ウエハ。

Claims (11)

  1. 半導体ウエハを反応溶液に浸漬させて前記半導体ウエハにめっき膜を形成する反応槽と、
    前記反応槽の内部に延設され、かつ、前記反応溶液を噴出する複数の噴出孔が延設方向に沿って設けられた供給管と、
    前記反応槽に隣接して設けられ、かつ、前記反応槽からオーバーフローした前記反応溶液を溜めるリザーブ槽と、
    を備え、
    複数の前記噴出孔における前記リザーブ槽からの距離が遠い部分の開口率は、前記リザーブ槽からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい、半導体装置の製造装置。
  2. 前記供給管は、前記リザーブ槽から遠ざかる方向に延設されている、請求項１記載の半導体装置の製造装置。
  3. 前記供給管が、前記供給管の延設方向と交差する方向に複数並べられた、請求項２記載の半導体装置の製造装置。
  4. 前記リザーブ槽とは別のリザーブ槽をさらに備え、
    前記リザーブ槽は前記供給管の一端側に設けられ、
    前記別のリザーブ槽は前記供給管の他端側に設けられ、
    複数の前記噴出孔における前記別のリザーブ槽からの距離が遠い部分の開口率は、前記別のリザーブ槽からの距離が近い部分の開口率より少なくとも部分的に大きい、請求項２または請求項３記載の半導体装置の製造装置。
  5. 前記供給管が、前記リザーブ槽から遠ざかる方向、かつ、前記供給管の延設方向と交差する方向に複数並べられた、請求項１記載の半導体装置の製造装置。
  6. 複数の前記噴出孔の孔径は前記リザーブ槽からの距離が遠い部分で近い部分より少なくとも部分的に大きい、または、複数の前記噴出孔の密度は前記リザーブ槽からの距離が遠い部分で近い部分より少なくとも部分的に高い、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
  7. 前記反応槽は平面視にて矩形状であり、
    前記リザーブ槽は、前記反応槽の前記矩形状の短辺に隣接して設けられ、
    前記供給管は、前記反応槽の前記矩形状の長辺に対して平行な方向に延びる、請求項２記載の半導体装置の製造装置。
  8. 前記反応槽は平面視にて矩形状であり、
    前記リザーブ槽は、前記反応槽の前記矩形状の長辺に隣接して設けられ、
    複数の前記供給管は、前記反応槽の前記矩形状の長辺に対して平行な方向に延びる、請求項５記載の半導体装置の製造装置。
  9. （ａ）半導体ウエハの被めっき面を清浄化する工程と、
    （ｂ）請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置にて前記半導体ウエハの前記被めっき面に前記反応溶液を供給し前記めっき膜を形成する工程と、
    を備える、半導体装置の製造方法。
  10. 前記工程（ａ）はプラズマクリーニング処理を行う工程であり、
    前記プラズマクリーニング処理で用いられるプラズマは酸素またはアルゴンである、請求項９記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記工程（ｂ）は無電解めっき法を用いる工程である、請求項９記載の半導体装置の製造方法。
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