JP3741682B2 - メッキ方法、メッキ装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスの製造方法に関し、特に、電解メッキ法を用いて微細な配線パターンを形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩの配線材料として、アルミニウムに代えて、低抵抗であると共に高エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性を有する銅（Ｃｕ）が使われ始めている。また、銅膜の形成方法としては、溝又はホールの埋め込み性能に優れた電解メッキ法が採用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来の電解メッキ装置及び電解メッキ方法について説明する。
【０００４】
図１０（ａ）は、従来の電解メッキ装置の概略構成図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す電解メッキ装置における基板シール部及びその近傍（図１０（ａ）の領域ｒと対応）の拡大図である。
【０００５】
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１００を保持する基板保持機構１０１には、基板１００の表面に形成されたシードＣｕ層（図示省略）に対してメッキ電流を印加するカソード電極１０２と、基板１００の非メッキ部及びカソード電極１０２がメッキ液に接触することを防止するシール部１０３とが設けられている。メッキ処理槽１１０にはメッキ液１１１がオーバーフロー状態で貯留されている。基板保持機構１０１に保持された基板１００はその被メッキ面が下向きになるように、メッキ処理槽１１０に貯留されたメッキ液１１１に浸される。尚、Ｃｕ電解メッキを行なう場合、メッキ液１１１としては硫酸銅溶液が一般的に使用される。また、基板保持機構１０１は、基板１００を回転させる機構を有している。
【０００６】
メッキ処理槽１１０の底部にはアノード電極１１２が設けられていると共に、メッキ処理槽１１０におけるアノード電極１１２の上側には、アノード電極１１２と基板１００との間に生じる電界を制御するための整流板１１３が設けられている。メッキ処理槽１１０には、メッキ液タンク１１４からメッキ液送出ライン１１５を経由してメッキ液１１１が送られる。メッキ液送出ライン１１５には、ポンプ１１６及びフィルター１１７が設けられている。メッキ処理槽１１０からオーバーフローしたメッキ液１１１は、メッキ液回収槽１１８に集められた後、メッキ液帰還ライン１１９を経由してメッキ液タンク１１４に戻される。
【０００７】
従来の電解メッキ方法においては、まず、基板保持機構１０１に保持された基板１００を基板保持機構１０１と共に例えば１００ｒｐｍの速度で回転さながら、メッキ処理槽１１０内のメッキ液１１１に浸す。次に、カソード電極１０２から基板１００に電流を印加し、それにより基板１００上にメッキ膜（銅膜）を所望の膜厚まで成長させる。メッキ処理の終了後、基板１００は基板保持機構１０１と共にメッキ液１１１から引き上げられ、その後、基板１００を基板保持機構１０１と共に例えば５００ｒｐｍを越える速度で回転させることによって、基板１００に付着したメッキ液を振り切る。その後、基板保持機構１０１から基板１００を取り外した後、基板１００に対して適切な方法を用いて洗浄を行なう。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１９４５９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例においては、配線の信頼性が劣化して、デバイス製造における歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【００１０】
前記に鑑み、本発明は、電解メッキによって高信頼性を持つ配線を形成できるようにし、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本願発明者は、従来例において配線の信頼性が劣化する原因を検討した結果、次のような知見を得た。
【００１２】
図１１（ａ）、（ｂ）及び図１２（ａ）〜（ｄ）は、従来例の問題点を説明するための図である。尚、図１１（ａ）、（ｂ）及び図１２（ａ）〜（ｄ）において、図１０（ａ）に示す従来の電解メッキ装置と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００１３】
図１１（ａ）に示すように、メッキ処理の終了後、シール部１０３にはメッキ液１１１ａが付着している。ここで、しばらくの間、次のメッキ処理が行なわれなかった場合、図１１（ｂ）に示すように、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａから水分が蒸発する結果、シール部１０３の表面に硫酸銅結晶１２０が析出する。この状態で、図１２（ａ）に示すように、再度メッキ処理を行なって基板１００上にメッキ銅膜１２１（厚さ０．５〜１．５μｍ程度）を形成する場合、メッキ処理の時間が１〜２分程度であるので、硫酸銅結晶１２０はメッキ処理槽１１０中のメッキ液１１１には溶解しない。その結果、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、メッキ処理の終了後、基板１００をメッキ液１１１から引き上げたときに、シール部１０３の表面の硫酸銅結晶１２０の一部がメッキ銅膜１２１に吸着してしまう。すなわち、メッキ処理の終了後に、基板１００（メッキ銅膜１２１）上に硫酸銅結晶１２０が残存してしまう。
【００１４】
図１３は、従来例によるロット処理のシーケンスにおいてウェハ上に硫酸銅結晶（硫酸銅パーティクル）の付着が起きる様子を説明するための図である。図１３に示すように、ロットＡ及びロットＢを構成する２５枚のウェハのそれぞれに対して、メッキ処理及び洗浄処理が行なわれる。ここで、洗浄処理は次のような理由から行なわれる。すなわち、メッキ処理後のウェハに対して軽く（１秒程度）洗浄を行なっておくことによって、該ウェハに付着したメッキ液が製造装置（例えばロボット）等を汚染することを防止する。しかしながら、従来例においては、図１３に示すように、ロットＡの処理とロットＢの処理との間（アイドル）において、前述のようにシール部に硫酸銅結晶が析出する。その結果、ロットＢにおいて５枚目程度までに処理されるウェハ上に硫酸銅パーティクルが付着してしまう。
【００１５】
図１４は、従来例によってウェハ上に付着した硫酸銅結晶の分布を示している。図１４に示すように、ウェハ（基板）２００における幅１０ｍｍ程度の周縁部２００ａに硫酸銅結晶は分布する。
【００１６】
図１５は、従来例によって形成された配線用導電膜に硫酸銅結晶が付着している様子を示す断面図である。図１５に示すように、基板２００上の絶縁膜２０１に設けられた配線溝に、該配線溝が完全に埋まるようにバリア膜２０２を挟んでメッキ銅膜２０３が電解メッキにより形成されている。メッキ銅膜２０３の上には硫酸銅結晶２０４が付着している。
【００１７】
図１６（ａ）及び（ｂ）は、図１５に示す基板に対してＣＭＰ（化学的機械研磨）法を用いて配線形成を行なった場合の様子を示しており、図１６（ａ）は平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）におけるXVI ーXVI 線の断面図である。尚、図１６（ａ）及び（ｂ）において、図１５に示すデバイス構造と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、配線溝の外側部分のメッキ銅膜２０３及びバリア膜２０２をＣＭＰ法を用いて除去することにより配線２０５を形成した際に、硫酸銅結晶２０４が配線２０５及び絶縁膜２０１にスクラッチを発生さてしまう。その結果、特に、基板２００つまりウェハの周縁部において配線２０５の信頼性が劣化する結果、デバイス製造における歩留まりが低下してしまう。
【００１８】
以上の知見に基づき、本願発明者は、配線の信頼性の劣化を防止するため、メッキ処理の終了後に、基板の非メッキ部にメッキ液が回り込むことを防止するシール部に対して洗浄を行なって、シール部に付着したメッキ液を洗い流してしまうメッキ方法及びメッキ装置を想到するに至った。これにより、シール部に付着したメッキ液から析出した結晶がメッキ膜に吸着することを確実に防止することができる。
【００１９】
具体的には、本発明に係るメッキ方法は、メッキ処理槽にオーバーフロー状態で貯留されているメッキ液に基板の被メッキ面を下向きに浸すと共に基板の非メッキ部とメッキ液との接触をシール部を用いて防止することによって、基板に対してメッキ処理を行なう工程と、メッキ処理を行なう工程よりも後に、純水を用いてシール部を洗浄する工程とを備えている。
【００２０】
本発明のメッキ方法によると、基板に対してメッキ処理を行なった後に、基板の非メッキ部とメッキ液との接触を防止するシール部を純水により洗浄する。このため、シール部に付着したメッキ液を洗い流せるので、該メッキ液から析出した結晶が、次のメッキ処理においてメッキ膜に吸着することを確実に防止できる。従って、本発明のメッキ方法により例えば配線溝に導電膜を埋め込んだ後に該導電膜に対してＣＭＰを行なって配線を形成する際に、前述の結晶により配線にスクラッチが生じることを防止できる。すなわち、高信頼性を持つ配線を形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００２１】
本発明のメッキ方法において、基板は、複数のウェハから構成されるロットのうち最後に処理される最終ウェハであり、シール部を洗浄する工程は、メッキ処理が行なわれた最終ウェハをメッキ液から引き上げた後に、シール部が最終ウェハに装着された状態で行なわれることが好ましい。
【００２２】
このようにすると、シール部の洗浄を簡単に行なうことができる。
【００２３】
本発明のメッキ方法において、基板は、複数のウェハから構成されるロットのうち最後に処理される最終ウェハであり、シール部を洗浄する工程は、メッキ処理が行なわれた最終ウェハをメッキ液から引き上げた後に、シール部を最終ウェハからダミーウェハに装着し直した状態で行なわれることが好ましい。
【００２４】
このようにすると、ロットを構成するウェハ（基板）上に形成されるメッキ膜の品質を劣化させることなく、シール部の洗浄を行なうことができる。
【００２５】
本発明のメッキ方法において、メッキ液は硫酸銅を含むことが好ましい。
【００２６】
このようにすると、低抵抗であると共に高ＥＭ耐性を有する銅膜をメッキ成長させることができる。
【００２７】
本発明に係るメッキ装置は、メッキ液をオーバーフロー状態で貯留するメッキ処理槽と、基板を保持すると共にメッキ処理槽に貯留されたメッキ液に基板をその被メッキ面が下向きになるように浸す基板保持機構と、基板保持機構に設けられ、基板の非メッキ部とメッキ液との接触を防止するシール部と、シール部を純水により洗浄する洗浄機構とを備えている。
【００２８】
本発明のメッキ装置によると、基板の非メッキ部とメッキ液との接触を防止するシール部を純水により洗浄する洗浄機構を備えているため、シール部に付着したメッキ液を洗い流せる。このため、メッキ液から析出した結晶がシール部に残存してしまうことを回避できるので、次のメッキ処理においてメッキ膜に前述の結晶が吸着することを確実に防止できる。従って、本発明のメッキ装置により例えば配線溝に導電膜を埋め込んだ後に該導電膜に対してＣＭＰを行なって配線を形成する際に、前述の結晶が配線にスクラッチを発生させてしまうことを防止できる。すなわち、高信頼性を持つ配線を形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
本発明のメッキ装置において、洗浄機構は、複数のウェハから構成されるロットのうち最後に処理される最終ウェハが基板保持機構に保持された状態でシール部を純水により洗浄することが好ましい。
【００３０】
このようにすると、シール部の洗浄を簡単に行なうことができる。
【００３１】
本発明のメッキ装置において、洗浄機構は、ダミーウェハが基板保持機構に保持された状態でシール部を純水により洗浄することが好ましい。
【００３２】
このようにすると、ロットを構成するウェハ（基板）上に形成されるメッキ膜の品質を劣化させることなく、シール部の洗浄を行なうことができる。
【００３３】
本発明のメッキ装置において、メッキ液は硫酸銅結晶を含むことが好ましい。
【００３４】
このようにすると、低抵抗であると共に高ＥＭ耐性を有する銅膜をメッキ成長させることができる。
【００３５】
本発明に係る電子デバイスの製造方法は、基板上の絶縁膜に配線溝又はホールを形成する工程と、配線溝又はホールが形成された絶縁膜の上に、シード層となる第１の導電膜を、配線溝又はビアホールが途中まで埋まるように形成する工程と、硫酸銅を含むメッキ液を用いた電解メッキ法により、第１の導電膜の上に第２の導電膜を、配線溝又はホールが完全に埋まるように形成する工程と、配線溝の外側又はホールの外側の第１の導電膜及び第２の導電膜を除去することによって配線又はプラグを形成する工程とを備え、第２の導電膜を形成する工程は、メッキ処理槽にオーバーフロー状態で貯留されているメッキ液に基板の被メッキ面を下向きに浸すと共に基板の非メッキ部とメッキ液との接触をシール部を用いて防止することによって、基板に対してメッキ処理を行なう工程と、メッキ処理を行なう工程よりも後に、純水を用いてシール部を洗浄する工程とを含む。
【００３６】
すなわち、本発明の電子デバイスの製造方法は、本発明のメッキ方法を用いて配線又はプラグを形成する方法であるため、高信頼性を持つ配線又はプラグを形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
本発明に係る電子デバイスの製造方法は、基板上の絶縁膜に配線溝又はホールを形成する工程と、配線溝又はホールが形成された絶縁膜の上に、シード層となる第１の導電膜を、配線溝又はビアホールが途中まで埋まるように形成する工程と、硫酸銅を含むメッキ液を用いた電解メッキ法により、第１の導電膜の上に第２の導電膜を、配線溝又はホールが完全に埋まるように形成する工程と、配線溝の外側又はホールの外側の第１の導電膜及び第２の導電膜を除去することによって配線又はプラグを形成する工程とを備え、第２の導電膜を形成する工程は、メッキ液をオーバーフロー状態で貯留するメッキ処理槽と、基板を保持すると共にメッキ処理槽に貯留されたメッキ液に基板をその被メッキ面が下向きになるように浸す基板保持機構と、基板保持機構に設けられ且つ基板の非メッキ部とメッキ液との接触を防止するシール部と、シール部を純水により洗浄する洗浄機構とを備えたメッキ装置を用いて行なわれる。
【００３８】
すなわち、本発明の電子デバイスの製造方法は、本発明のメッキ装置を用いて配線又はプラグを形成する方法であるため、高信頼性を持つ配線又はプラグを形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るメッキ装置について、本発明の効果が最も現れる場合、つまり配線材料となるＣｕ膜をメッキ成長させる場合を例として説明する。
【００４０】
図１（ａ）は、第１の実施形態に係るメッキ装置の概略構成図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す電解メッキ装置における基板シール部及びその近傍（図１（ａ）の領域Ｒと対応）の拡大図である。
【００４１】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１００を保持する基板保持機構１０１には、基板１００の表面に形成されたシードＣｕ層（図示省略）に対してメッキ電流を印加するカソード電極１０２と、基板１００の非メッキ部及びカソード電極１０２がメッキ液に接触することを防止するシール部１０３とが設けられている。メッキ処理槽１１０にはメッキ液１１１がオーバーフロー状態で貯留されている。基板保持機構１０１に保持された基板１００はその被メッキ面が下向きになるように、メッキ処理槽１１０に貯留されたメッキ液１１１に浸される。尚、Ｃｕ電解メッキを行なう場合、メッキ液１１１としては硫酸銅溶液が一般的に使用される。また、基板保持機構１０１は、基板１００を回転させる機構を有している。
【００４２】
メッキ処理槽１１０の底部にはアノード電極１１２が設けられていると共に、メッキ処理槽１１０におけるアノード電極１１２の上側には、アノード電極１１２と基板１００との間に生じる電界を制御するための整流板１１３が設けられている。ここで、基板保持機構１０１に設けられたカソード電極１０２を用いて、基板１００上のＣｕシード層とアノード電極１１２との間に電圧を印加することにより、Ｃｕシード層上にＣｕ膜をメッキ成長させることができる。
【００４３】
メッキ処理槽１１０には、メッキ液タンク１１４からメッキ液送出ライン１１５を経由してメッキ液１１１が送られる。メッキ液送出ライン１１５には、ポンプ１１６及びフィルター１１７が設けられている。メッキ処理槽１１０からオーバーフローしたメッキ液１１１は、メッキ液回収槽１１８に集められた後、メッキ液帰還ライン１１９を経由してメッキ液タンク１１４に戻されて繰り返し使用される。
【００４４】
本実施形態のメッキ装置の特徴は、メッキ処理後の基板１００及びシール部１０３を純水１５１により洗浄するための洗浄機構１５０を備えていることである。洗浄機構１５０は、例えば、メッキ液回収槽１１８の上部に取り付けられた純水ノズルである。また、本実施形態のメッキ装置には、基板１００及びシール部１０３に向けて洗浄機構１５０から放出された純水１５１を回収するために、洗浄液回収槽１５２及び洗浄液廃棄ライン１５３が設けられている。
【００４５】
本実施形態のメッキ装置を用いてＣｕメッキ処理を行なう際の具体的な手順は次の通りである。まず、基板１００を基板保持機構１０１に装着して、メッキ処理槽１１０内のメッキ液１１１に浸す。次に、カソード電極１０２を用いて、基板１００上のＣｕシード層とアノード電極１１２との間に電圧を印加することにより、Ｃｕシード層上にＣｕ膜をメッキ成長させる。メッキ処理の終了後、基板１００を基板保持機構１０１と共にメッキ液１１１から引き上げる。
【００４６】
ところで、通常、基板つまりウェハに対する処理は、１０枚程度から５０枚程度までのウェハから構成されるロットを単位として行なわれる。本実施形態のメッキ装置を用いてＣｕメッキ処理を行なう場合、各ロットのうちメッキ処理槽１１０で最後に処理される最終ウェハに対して、該最終ウェハをメッキ液１１１から引き上げた後に次のような処理を行なう。すなわち、最終ウェハを基板保持機構１０１に保持したままの状態で、洗浄機構１５０を用いて少なくともシール部１０３を純水により洗浄し、それによってシール部１０３に付着しているメッキ液１１１（例えば硫酸銅溶液）を完全に除去する。ここで、本実施形態のメッキ装置は、各ロットの最終ウェハに対して前述の純水洗浄処理を自動的に行なう機能を有している。
【００４７】
以上に説明したように、本実施形態のメッキ装置によると、基板１００の非メッキ部とメッキ液１１１との接触を防止するシール部１０３を純水１５１により洗浄する洗浄機構１５０を備えている。このため、例えば各ロットの最終ウェハのメッキ処理後に、洗浄機構１５０を用いてシール部１０３に対して純水洗浄を行なうことによって、シール部１０３に付着したメッキ液１１１を洗い流せる。従って、あるロットのメッキ処理の終了時点から次のロットのメッキ処理の開始時点までの時間（アイドル）が長い場合にも、メッキ液１１１から析出した結晶がシール部１０３に残存してしまうことを回避できるので、次のメッキ処理において基板（正確にはメッキ膜）上に前述の結晶が吸着することを確実に防止できる。これにより、本実施形態のメッキ装置により例えば配線溝に導電膜を埋め込んだ後に該導電膜に対してＣＭＰを行なって配線を形成する際に、前述の結晶が配線にスクラッチを発生させてしまうことを防止できる。すなわち、高信頼性を持つ配線を形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
また、第１の実施形態によると、各ロットの最終ウェハをメッキ液１１１から引き上げた後に該最終ウェハを基板保持機構１０１に保持したままの状態で、洗浄機構１５０を用いてシール部１０３を純水により洗浄する。このため、シール部１０３の洗浄を簡単に行なうことができる。
【００４９】
尚、第１の実施形態において、複数のロットに対して連続的にメッキ処理が行なわれている場合、言い換えると、あるロットのメッキ処理の終了時点から次のロットのメッキ処理の開始時点までの時間が短い場合、各ロットの最終ウェハに対して前述の純水洗浄処理を行なわなくてもよい。その理由は、シール部１０３に付着したメッキ液１１１から結晶（例えば硫酸銅結晶）が析出するのは、ロット処理の中断時間（アイドル）が概ね１時間を越える場合だからである。但し、この結晶の析出に要する時間はメッキ装置の筐体内排気速度によって変化するが、メッキ処理が複数のロットに対して連続的に行なわれている場合、シール部１０３に付着したメッキ液１１１が乾いてしまうことはない。
【００５０】
また、第１の実施形態において、各ロットの最終ウェハを基板保持機構１０１に保持したままの状態で、洗浄機構１５０を用いてシール部１０３を純水により洗浄した。しかし、これに代えて、各ロットの最終ウェハのメッキ処理後に基板保持機構１０１から最終ウェハを取り外すと共にダミーウェハを基板保持機構１０１に装着して、洗浄機構１５０によりシール部１０３に対して純水洗浄を行なってもよい。具体的には、ロットのメッキ処理の終了後に、予めメッキ装置内に準備しておいたダミーウェハ（シール部洗浄処理のための専用基板でもよい）をメッキ処理槽１１０に搬送して基板保持機構１０１に装着し、その後、純水によるシール部洗浄を行なう。このようにすると、ロットを構成するウェハに対してはシール部洗浄が行なわれないので、ロット中の全ウェハにおいて均質なメッキ膜を得ることができる。すなわち、メッキ膜の品質を劣化させることなく、シール部洗浄を行なうことができる。
【００５１】
また、第１の実施形態において、Ｃｕ膜をメッキ成長させる場合を例としたが、ウェハをフェースダウン（被メッキ面を下向きにした状態）でメッキ液に浸すことによってメッキ処理を行なう限り、メッキ膜の種類は特に限定されるものではない。但し、低抵抗であると共に高ＥＭ耐性を有する銅膜をメッキ成長させる場合には、メッキ液１１１が硫酸銅を含むことが好ましい。
【００５２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るメッキ方法について、本発明の効果が最も現れる場合、つまり配線材料となるＣｕ膜をメッキ成長させる場合を例として説明する。尚、第２の実施形態に係るメッキ方法は、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態に係るメッキ装置を用いたメッキ方法である。
【００５３】
図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）、及び図５（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態に係るメッキ方法の各工程を示す模式図である。ここで、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）及び図５（ａ）のそれぞれにおける基板シール部及びその近傍（各図の領域Ｒと対応）の拡大図である。尚、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）、及び図５（ａ）、（ｂ）において、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態に係るメッキ装置と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。また、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）及び図５（ａ）において、メッキ処理槽１１０の下部（アノード電極１１２及び整流板１１３を含む）、メッキ液タンク１１４並びにメッキ液送出ライン１１５（ポンプ１１６及びフィルター１１７を含む）等の図示を省略している。
【００５４】
まず、複数のウェハから構成されるロットに対するメッキ処理の終了後、図２（ａ）に示すように、ロットの最終ウェハ（図示省略）を基板保持機構１０１と共にメッキ液１１１から引き上げ、その後、基板保持機構１０１から最終ウェハを取り外す。このとき、図２（ｂ）に示すように、基板保持機構１０１のシール部１０３にはメッキ液（硫酸銅溶液）１１１ａが付着している。
【００５５】
次に、図３（ａ）に示すように、予め用意しておいたダミーウェハ１５４をメッキ処理槽１１０に搬送して基板保持機構１０１に装着する。この時点でも、図３（ｂ）に示すように、シール部１０３にはメッキ液１１１ａが付着している。
【００５６】
次に、図４（ａ）に示すように、基板保持機構１０１に保持されたダミーウェハ１５４を、メッキ処理槽１１０内のメッキ液１１１に浸すことなく、洗浄機構１５０、具体的には純水ノズルからダミーウェハ１５４に向けて純水１５１を放出し、それにより少なくともシール部１０３に付着したメッキ液１１１ａを除去する。このとき、ダミーウェハ１５４を基板保持機構１０１と共に例えば１００〜１０００ｒｐｍ程度で回転さながら純水１５１により洗浄を行なうと、純水１５１の使用量を低減できる。また、本実施形態において、純水１５１による洗浄時間は、純水１５１の使用量が例えば５ｍｌ／ｓｅｃの場合で５秒以上必要である。具体的には、本実施形態では、ロットを構成する全てのウェハに対して、各ウェハに付着したメッキ液による製造装置の汚染を防止するため、純水洗浄を約１〜２秒間行なう一方、該純水洗浄とは別個に、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａを除去するための純水洗浄をダミーウェハ１５４を用いて約２０秒間行なう。これにより、図４（ｂ）に示すように、シール部１０３には純水１５１ａのみが付着することになる。
【００５７】
次に、図５（ａ）に示すように、基板保持機構１０１からダミーウェハ１５４を取り外す。ここで、次のロットの処理が開始されるまでの時間が長かったとしても、図５（ｂ）に示すように、シール部１０３から純水１５１ａが蒸発するだけで、シール部１０３の表面に結晶（例えば硫酸銅結晶）が生じることはない。
【００５８】
以上に説明したように、第２の実施形態によると、基板（ロットを構成するウェハ）に対してメッキ処理を行なった後に、基板の非メッキ部とメッキ液１１１との接触を防止するシール部１０３を純水１５１により洗浄する。このため、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａを洗い流せるので、該メッキ液１１１ａから析出した結晶が、次のメッキ処理においてメッキ膜に吸着することを確実に防止できる。従って、本実施形態のメッキ方法により例えば配線溝に導電膜を埋め込んだ後に該導電膜に対してＣＭＰを行なって配線を形成する際に、前述の結晶により配線にスクラッチが生じてしまうことを防止できる。すなわち、高信頼性を持つ配線を形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００５９】
また、第２の実施形態によると、メッキ処理が行なわれたロットの最終ウェハをメッキ液１１１から引き上げた後に、最終ウェハを基板保持機構１０１から取り外してダミーウェハ１５４を基板保持機構１０１に装着した状態で、つまりシール部１０３を最終ウェハからダミーウェハに装着し直した状態で、シール部１０３に対する純水洗浄を行なう。このため、ロットを構成するウェハ（基板）上に形成されるメッキ膜の品質を劣化させることなく、シール部１０３の洗浄を行なうことができる。
【００６０】
図６は、本実施形態のメッキ方法によるロット処理のシーケンスにおいてシール部上で硫酸銅結晶（硫酸銅パーティクル）の付着を防止できる様子を説明するための図である。図６に示すように、ロットＡ及びロットＢを構成する２５枚のウェハのそれぞれに対して、メッキ処理及び洗浄処理が行なわれる。この洗浄処理（１秒程度）は、ウェハに付着したメッキ液による製造装置の汚染を防止するために行なわれるものである。本実施形態においては、図６に示すように、ロットＡのメッキ処理の終了後に、ダミーウェハ１５４を用いてシール部１０３に対して純水洗浄を行なうため、次のロットＢの処理までの間（アイドル）に、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａから硫酸銅結晶が析出することがない。その結果、ロットＢを構成する全てのウェハにおいて硫酸銅パーティクルの付着は起こらない。
【００６１】
尚、第２の実施形態において、ロットを構成する全てのウェハに対して、メッキ処理後、メッキ装置から搬出する前に１〜２秒間程度の純水洗浄を行なっているが、このような短時間の純水洗浄によって、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａを完全に除去することはできない。メッキ液１１１ａの完全な除去のためには、少なくとも５〜１０秒程度の純水洗浄が必要である。但し、全ウェハに対して１０秒程度以上の純水洗浄を行なった場合、メッキ処理槽１１０内への純水の落下量が多くなりすぎるため、メッキ液１１１が薄まってしまい、その結果、メッキ液１１１を安定させた状態でメッキ処理を行なうことができない。
【００６２】
また、第２の実施形態において、複数のロットに対して連続的にメッキ処理が行なわれている場合、言い換えると、あるロットのメッキ処理の終了時点から次のロットのメッキ処理の開始時点までの時間が短い場合、ダミーウェハ１５４を用いた前述の純水洗浄処理を行なわなくてもよい。その理由は、メッキ処理が複数のロットに対して連続的に行なわれている場合、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａが乾くことがないからである。
【００６３】
また、第２の実施形態において、Ｃｕ膜を電解メッキによって成長させる場合を例としたが、ウェハをフェースダウンでメッキ液に浸すことによってメッキ処理を行なう限り、メッキ膜の種類又はメッキ方法は特に限定されるものではない。例えばＣｕ膜以外の他の金属膜を無電解メッキによって成長させる場合にも、ロットに対するメッキ処理の終了後に、純水を用いてシール部洗浄を行なうことにより、本実施形態と同様の効果が得られる。但し、低抵抗であると共に高ＥＭ耐性を有する銅膜をメッキ成長させる場合には、メッキ液１１１が硫酸銅を含むことが好ましい。
【００６４】
（第２の実施形態の変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の変形例に係るメッキ方法について、配線材料となるＣｕ膜をメッキ成長させる場合を例として説明する。
【００６５】
本変形例が第２の実施形態と異なっている点は、ダミーウェハを用いずに、各ロットの最終ウェハを基板保持機構に保持したままの状態で、純水によりシール部洗浄を行なうことである。具体的には、第２の実施形態における図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）に示す工程を行なわずに、図４（ａ）及び（ｂ）に示す工程でダミーウェハ１５４に代えて最終ウェハを基板保持機構１０１に保持したままの状態で、洗浄機構１５０を用いてシール部１０３に対して純水洗浄を行なう。これにより、次のロットの処理が開始されるまでの時間が長かったとしても、シール部１０３から純水１５１ａが蒸発するだけで、シール部１０３の表面に結晶が生じることはない（図５（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００６６】
すなわち、本変形例によると、ロットのメッキ処理後に、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａを洗い流せるので、該メッキ液１１１ａから析出した結晶が、次のメッキ処理においてメッキ膜に吸着することを確実に防止できる。従って、本変形例のメッキ方法により例えば配線溝に導電膜を埋め込んだ後に該導電膜に対してＣＭＰを行なって配線を形成する際に、前述の結晶により配線にスクラッチが生じてしまうことを防止できる。すなわち、高信頼性を持つ配線を形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００６７】
また、本変形例によると、メッキ処理が行なわれた、ロットの最終ウェハをメッキ液１１１から引き上げた後に、最終ウェハを基板保持機構１０１に装着したままの状態で、つまりシール部１０３が最終ウェハに装着されたままの状態で、シール部１０３に対する純水洗浄を行なう。このため、シール部１０３の洗浄を簡単に行なうことができる。
【００６８】
図７は、本変形例のメッキ方法によるロット処理のシーケンスにおいてシール部上で硫酸銅結晶（硫酸銅パーティクル）の付着を防止できる様子を説明するための図である。図７に示すように、ロットＡ及びロットＢを構成する２５枚のウェハのそれぞれに対して、メッキ処理及び洗浄処理が行なわれる。この洗浄処理（１秒程度）は、ウェハに付着したメッキ液による製造装置の汚染を防止するために行なわれるものである。本実施形態においては、図７に示すように、ロットＡの最終ウェハのメッキ処理の終了後に、該最終ウェハを基板保持機構１０１に装着したままの状態で、シール部１０３に対して純水洗浄を行なうため、次のロットＢの処理までの間（アイドル）に、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａから硫酸銅結晶が析出することがない。その結果、ロットＢを構成する全てのウェハにおいて硫酸銅パーティクルの付着は起こらない。
【００６９】
尚、本変形例において、ロットを構成する全てのウェハに対して、メッキ処理後、メッキ装置から搬出する前に１〜２秒間程度の純水洗浄を行なっているが、このような短時間の純水洗浄によって、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａを完全に除去することはできない。メッキ液１１１ａの完全な除去のためには、少なくとも５〜１０秒程度の純水洗浄が必要である。但し、全ウェハに対して１０秒程度以上の純水洗浄を行なった場合には、メッキ処理槽１１０内への純水の落下量が多くなりすぎるため、メッキ液１１１が薄まってしまい、その結果、メッキ液１１１を安定させた状態でメッキ処理を行なうことができない。
【００７０】
また、本変形例において、複数のロットに対して連続的にメッキ処理が行なわれている場合、言い換えると、あるロットのメッキ処理の終了時点から次のロットのメッキ処理の開始時点までの時間が短い場合、各ロットの最終ウェハに対して前述の純水洗浄処理を行なわなくてもよい。その理由は、メッキ処理が複数のロットに対して連続的に行なわれている場合、シール部１０３に付着したメッキ液１１１ａが乾くことがないからである。
【００７１】
また、本変形例において、Ｃｕ膜を電解メッキによって成長させる場合を例としたが、ウェハをフェースダウンでメッキ液に浸すことによってメッキ処理を行なう限り、メッキ膜の種類又はメッキ方法は特に限定されるものではない。例えばＣｕ膜以外の他の金属膜を無電解メッキによって成長させる場合にも、ロットに対するメッキ処理の終了後に、純水を用いてシール部洗浄を行なうことにより、本実施形態と同様の効果が得られる。但し、低抵抗であると共に高ＥＭ耐性を有する銅膜をメッキ成長させる場合には、メッキ液１１１が硫酸銅を含むことが好ましい。
【００７２】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００７３】
図８及び図９（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法の各工程を示す図である。詳しくは、図８は断面図であり、図９（ａ）は平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のIX−IX線の断面図である。
【００７４】
まず、図８に示すように、基板２００上の絶縁膜２０１に配線溝を形成した後、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）よりなるバリア膜２０２、及びシード層となる第１の銅膜（図示省略）を、配線溝が途中まで埋まるように順次形成する。その後、硫酸銅を含むメッキ液を用いた電解メッキ法により、第１の銅膜の上に第２の銅膜（図示省略）を、配線溝が完全に埋まるように形成する。ここで、第１及び第２の銅膜は一体化してメッキ銅膜２０３となる。尚、本実施形態では、図８に示すメッキ処理において、第１の実施形態に係るメッキ装置、又は第２の実施形態若しくはその変形例に係るメッキ方法を用いることにより、メッキ銅膜２０３の上に結晶（硫酸銅結晶）が付着することを防止する。
【００７５】
次に、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、配線溝の外側部分のメッキ銅膜２０３及びバリア膜２０２をＣＭＰ法を用いて除去することにより配線２０５を形成する。このとき、前述の結晶が配線２０５及び絶縁膜２０１にスクラッチを発生させることがないため、配線２０５の信頼性の劣化を防止できるので、デバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【００７６】
尚、第３の実施形態において、Ｃｕ膜をメッキ成長させる場合を例としたが、メッキ膜の種類は特に限定されるものではない。
【００７７】
また、第３の実施形態において、配線溝にメッキ膜を埋め込んで配線を形成する場合を例としたが、これに代えて、ホールにメッキ膜を埋め込んでプラグを形成してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によると、基板に対するメッキ処理後に、基板の非メッキ部とメッキ液との接触を防止するシール部を純水により洗浄するため、シール部に付着したメッキ液を洗い流せる。このため、メッキ液から析出した結晶がシール部に残存してしまうことを回避できるので、次のメッキ処理においてメッキ膜に前述の結晶が吸着することを確実に防止できる。従って、導電膜をメッキ成長させて例えば配線溝を埋め込んだ後に該導電膜に対してＣＭＰを行なって配線を形成する際に、前述の結晶が配線にスクラッチを発生させてしまうことを防止できるので、高信頼性を持つ配線を形成でき、それによりデバイス製造における歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るメッキ装置の概略構成図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電解メッキ装置における基板シール部及びその近傍の拡大図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るメッキ方法の一工程を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）における基板シール部及びその近傍の拡大図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るメッキ方法の一工程を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）における基板シール部及びその近傍の拡大図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るメッキ方法の一工程を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）における基板シール部及びその近傍の拡大図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るメッキ方法の一工程を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）における基板シール部及びその近傍の拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るメッキ方法によるロット処理のシーケンスにおいてシール部上で結晶の付着を防止できる様子を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の変形例に係るメッキ方法によるロット処理のシーケンスにおいてシール部上で結晶の付着を防止できる様子を説明するための図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法の一工程を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIX−IX線の断面図である。
【図１０】（ａ）は、従来の電解メッキ装置の概略構成図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電解メッキ装置における基板シール部及びその近傍の拡大図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は従来の電解メッキ装置を用いた電解メッキ方法における問題点を説明するための図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は従来の電解メッキ装置を用いた電解メッキ方法における問題点を説明するための図である。
【図１３】従来の電解メッキ装置を用いた電解メッキ方法によるロット処理のシーケンスにおいてウェハ上に硫酸銅結晶の付着が起きる様子を説明するための図である。
【図１４】従来の電解メッキ装置を用いた電解メッキ方法によってウェハ上に付着した硫酸銅結晶の分布を示す図である。
【図１５】従来の電解メッキ装置を用いた電解メッキ方法によって形成された配線用導電膜に硫酸銅結晶が付着している様子を示す断面図である。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、図１５に示す基板に対してＣＭＰ法を用いて配線形成を行なった場合の様子を示しており、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるXVI ーXVI 線の断面図である。
【符号の説明】
１００ 基板
１０１ 基板保持機構
１０２ カソード電極
１０３ シール部
１１０ メッキ処理槽
１１１ メッキ液
１１１ａ シール部に付着したメッキ液
１１２ アノード電極
１１３ 整流板
１１４ メッキ液タンク
１１５ メッキ液送出ライン
１１６ ポンプ
１１７ フィルター
１１８ メッキ液回収槽
１１９ メッキ液帰還ライン
１５０ 洗浄機構
１５１ 純水
１５１ａ シール部に付着した純水
１５２ 洗浄液回収槽
１５３ 洗浄液廃棄ライン
１５４ ダミーウェハ
２００ 基板
２０１ 絶縁膜
２０２ バリア膜
２０３ メッキ銅膜
２０５ 配線
Ｒ 基板シール部及びその近傍

Claims (8)

1. ロットを構成する複数の基板のそれぞれに対して行なうメッキ方法であって、
   メッキ処理槽にオーバーフロー状態で貯留されているメッキ液に前記基板の被メッキ面を下向きに浸すと共に前記基板の非メッキ部と前記メッキ液との接触をシール部を用いて防止することによって、前記基板に対してメッキ処理を行なう工程（ａ）と、
   前記基板を前記メッキ液から引き上げる工程（ｂ）と、
   前記ロットのうち最後にメッキ処理される最終基板のみに対して、前記工程（ｂ）よりも後に、前記メッキ処理槽の直上において、前記シール部を前記最終基板に装着したままの状態で、純水を用いて前記シール部を洗浄する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とするメッキ方法。
2. メッキ処理槽にオーバーフロー状態で貯留されているメッキ液に基板の被メッキ面を下向きに浸すと共に前記基板の非メッキ部と前記メッキ液との接触をシール部を用いて防止することによって、前記基板に対してメッキ処理を行なう工程と、
   前記メッキ処理を行う工程よりも後に、純水を用いて前記シール部を洗浄する工程とを備え、
   前記基板は、複数のウェハから構成されるロットのうち最後に処理される最終ウェハであり、
   前記シール部を洗浄する工程は、前記メッキ処理が行われた前記最終ウェハを前記メッキ液から引き上げた後に、前記シール部を前記最終ウェハからダミーウェハに装着し直した状態で行なわれることを特徴とするメッキ方法。
3. 前記メッキ液は硫酸銅を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のメッキ方法。
4. メッキ液をオーバーフロー状態で貯留するメッキ処理槽と、
   基板を保持すると共に前記メッキ処理槽に貯留された前記メッキ液に前記基板をその被メッキ面が下向きになるように浸す基板保持機構と、
   前記基板保持機構に設けられ、前記基板の非メッキ部と前記メッキ液との接触を防止するシール部と、
   前記メッキ処理槽の直上に設けられた洗浄機構とを備え、
   前記洗浄機構は、複数の前記基板から構成されるロットのうち最後に処理される最終基板のみに対して、前記最終基板が前記基板保持機構に保持されたままの状態で前記シール部を純水により洗浄することを特徴とするメッキ装置。
5. メッキ液をオーバーフロー状態で貯留するメッキ処理槽と、
   基板を保持すると共に前記メッキ処理槽に貯留された前記メッキ液に前記基板をその被メッキ面が下向きになるように浸す基板保持機構と、
   前記基板保持機構に設けられ、前記基板の非メッキ部と前記メッキ液との接触を防止するシール部と、
   前記メッキ処理槽の直上に設けられた洗浄機構とを備え、
   前記洗浄機構は、複数の前記基板から構成されるロットのうち最後に処理される最終基板と入れ替えられたダミーウェハが前記基板保持機構に保持されたままの状態で前記シール部を純水により洗浄することを特徴とするメッキ装置。
6. 前記メッキ液は硫酸銅を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のメッキ装置。
7. 基板上の絶縁膜に配線溝又はホールを形成する工程（ａ）と、
   前記配線溝又は前記ホールが形成された前記絶縁膜の上に、シード層となる第１の導電膜を、前記配線溝又は前記ビアホールが途中まで埋まるように形成する工程（ｂ）と、
   硫酸銅を含むメッキ液を用いた電解メッキ法により、前記第１の導電膜の上に第２の導電膜を、前記配線溝又は前記ホールが完全に埋まるように形成する工程（ｃ）と、
   前記配線溝の外側又は前記ホールの外側の前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜を除去することによって配線又はプラグを形成する工程（ｄ）とを備え、
   前記工程（ｃ）は、
   ロットを構成する複数の前記基板のそれぞれに対して、メッキ処理槽にオーバーフロー状態で貯留されているメッキ液に前記基板の被メッキ面を下向きに浸すと共に前記基板の非メッキ部と前記メッキ液との接触をシール部を用いて防止することによって、前記基板に対してメッキ処理を行なう工程（ｃ１）と、
   前記基板を前記メッキ液から引き上げる工程（ｃ２）と、
   前記ロットのうち最後に処理される最終基板のみに対して、前記工程（ｃ２）よりも後に、前記メッキ処理槽の直上において、前記シール部を前記最終基板に装着したままの状態で、純水を用いて前記シール部を洗浄する工程（ｃ３）とを含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
8. 基板上の絶縁膜に配線溝又はホールを形成する工程（ａ）と、
   前記配線溝又は前記ホールが形成された前記絶縁膜の上に、シード層となる第１の導電膜を、前記配線溝又は前記ビアホールが途中まで埋まるように形成する工程（ｂ）と、
   硫酸銅を含むメッキ液を用いた電解メッキ法により、前記第１の導電膜の上に第２の導電膜を、前記配線溝又は前記ホールが完全に埋まるように形成する工程（ｃ）と、
   前記配線溝の外側又は前記ホールの外側の前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜を除去することによって配線又はプラグを形成する工程（ｄ）とを備え、
   前記工程（ｃ）は、
   前記メッキ液をオーバーフロー状態で貯留するメッキ処理槽と、前記基板を保持すると共に前記メッキ処理槽に貯留された前記メッキ液に前記基板をその被メッキ面が下向きになるように浸す基板保持機構と、前記基板保持機構に設けられ且つ前記基板の非メッキ部と前記メッキ液との接触を防止するシール部と、前記メッキ処理槽の直上に設けられており、且つ複数の前記基板から構成されるロットのうち最後に処理される最終基板のみに対して、前記最終基板が前記基板保持機構に保持されたままの状態で前記シール部を純水により洗浄する洗浄機構とを備えたメッキ装置を用いて行われることを特徴する電子デバイスの製造方法。

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