JP4371494B2 - Cup type plating equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体用のウェーハにめっきを施す技術に関するものであり、特にカップ式めっき装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体用のウェーハにめっきを施す装置として、カップ式めっき装置が知られている。このカップ式めっき装置は、めっき槽開口部へ配置されたリング状のカソード電極に、ウェーハの周縁部を接触させ、めっき槽内部に配置されたアノード電極と分極することによって、ウェーハの被めっき面にめっき電流を供給し、めっき処理を施すものである。従って、めっき槽開口部へのウェーハを交換することで、順次めっき処理が行える点から、小ロットの生産やめっき処理工程の自動化に好適なものとして広く用いられているものである。
【0003】
近年、ウェーハの表面処理では、このカップ式めっき装置を用い、予めシード金属がスパッタリング法あるいはCVD法などによって被めっき面に被覆されたウェーハへさらに銅などのめっき処理することが行われている。このようなウェーハへのめっき処理は、ウェーハの被めっき面全面で均一性の高いめっき処理、特にめっき膜厚が被めっき面全面で一定となるようなめっき処理が要求されるものである。そのため、従来のカップ式めっき装置では、この均一なめっき処理を実現すべく、ウェーハへのめっき電流の均一な供給をするために、ウェーハの非めっき面側(めっき処理を行わない面側)から外力を加え、カソード電極へ押し付けることによって、ウェーハの周縁部とカソード電極とを全周にわたって均一に接触することで対応しているものである。
【0004】
しかしながら、最近、以下のような新たな要求が生じてきており、従来のカップ式めっき装置では十分に対応できなくなっている。それは、まず、第一にウェーハの全面にわたる均一な厚みのめっき処理の要望である。そして、第二に、ウェーハにめっき処理をして後の後工程で使用できる面積を増大すること、即ち、ウェーハの有効使用面積をより広くすることが求められている。さらに、生産性の向上の観点から、めっき処理速度をさらに上昇させることも要求されている。
【0005】
このような新たな要求に対して、ウェーハに供給するめっき電流を増加すること、カソード電極と接触するウェーハの周縁部の面積を極力縮小することが必要となる。そして、ウェーハの被めっき面全体へ均一にめっき電流を供給するためにはウェーハの周縁部とカソード電極との全周における接触部分で、均一な接触面積とする必要がある。このことは、従来のカップ式めっき装置において、ウェーハを載置する際の位置あわせ精度を向上させ、カソード電極との接触を確保するためのウェーハへ加える押し付け圧を増加しなければならない。
【0006】
しかし、ウェーハを載置する際の位置あわせの精度を向上させることやウェーハの押し付け圧を増加させることには限度があり、従来のカップ式めっき装置では、ウェーハの周縁部とカソード電極との接触部の面積を小さくして、めっき電流を増加させてめっき処理を行うと、ウェーハに流れるめっき電流が被めっき面全面で不均一になりやすく、被めっき面全面でのめっき膜厚が不均一になるという現象が生じるのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、従来のカップ式めっき装置を改善し、めっき面積の増大及びめっき電流の増加に、安易且つ容易に対応でき、ウェーハの被めっき面全面でのめっき膜厚が均一になるような、均一なめっき電流をウェーハに供給することができるカップ式めっき装置を提供せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的のために本発明では、めっき槽開口部へ配置されるリング状のカソード電極にウェーハの周縁部を接触させ、ウェーハとめっき槽内部に配置されたアノード電極とを分極し、ウェーハにめっき電流を供給することでめっき処理を施すようにしたカップ式めっき装置において、リング状のカソード電極は複数に分割された分割カソード電極から形成されるとともに各分割カソード電極とアノード電極とによりカレントミラー回路を形成し、各分割カソードからウェーハに流れるめっき電流を均一に供給するようにした
【0009】
本発明によると、カソード電極とウェーハの周縁部との接触部分における接触抵抗に影響されずに、各分割カソード電極によって均一なめっき電流をウェーハに供給できることとなる。従って、カソード電極へのウェーハの押し付け圧力を増加させるために必要な装置構造上の負担などが必要となくなる。また、本発明のカップ式めっき装置にするためには、ウェーハの周縁部と接触するような分割カソード、例えば、従来のリング状のカソード電極を周方向に適宜分割して分割カソード電極を準備し、その分割数に対応するトランジスタと、従来より使用している定電流電源と組み合わせて、カレントミラー回路を形成すればよいため、従来のカップ式めっき装置に対して安価且つ容易な改良をするだけで、ウェーハに均一なめっき処理が施すことが可能となる。
【0010】
また、めっき処理速度を増加させるため、めっき電流を増加させた場合、従来のカップ式めっき装置では被めっき面全面でのめっき膜厚が著しく不均一となる傾向が生じたが、本発明のカップ式めっき装置では、各分割カソード電極から同一値の電流が供給されるので、被めっき面全面で均一なめっき電流が常時供給できることになり、被めっき面全面で均一な膜厚のめっき処理が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を説明する。図1は本実施形態によるカップ式めっき装置のめっき槽断面の概略を表したものである。図1で示すように、本実施形態によるカップ式めっき装置1は、めっき槽2の上部開口に沿ってウェーハ3を載置できるようになっており、ウェーハ3の周縁部4と接触するように、図2に示す如く分割カソード電極(C1〜C6)によってリング状に形成されたカソード電極Cが配置されている。カソード電極Cの下には、めっき液の漏洩防止用のシールパッキン5が配置されている。
【0012】
めっき槽2には、底部中央にめっき液供給口6と、そして、載置されたウェーハ3に向けて上昇流で、めっき液供給口6から供給されためっき液がめっき槽2外部に流出できるようになっているめっき液流出口7とが設けられている。さらに、めっき槽2底部には、載置されるウェーハ3と対向するようにアノード電極8が設置されている。
【0013】
本実施形態でのカップ式めっき装置では、次のようにしてカレントミラー回路を形成している。図2で示すように、カソード電極Cは、Tiのベース材にTiNをコーティングした複合材料で、6つの分割カソード電極(C1〜C6)によってリング状に形成されているものである。この各分割カソード電極(C1〜C6)とアノード電極8と、図示せぬ定電流電源とで、図3に示すようなカレントミラー回路を形成した。
【0014】
ここで、カレントミラー回路について説明すると、図3におけるTr0とTr1との電気的特性が同一の場合、Tr0のコレクタ電流Ic0とTr1のコレクタ電流Ic1は、負荷抵抗(C1〜C6)の値によらず、同じ値となる。そして、Rの値を設定することで、Ic0が決定され、その値が鏡のようにIc1〜Ic6のそれぞれに反映され、同じコレクタ電流値になるものである。
【0015】
このようなカレントミラー回路を形成することで、ウェーハ3に供給されるめっき電流は、ウェーハ3の周縁部4とカソード電極Cの接触部分の面積が周方向で差異が生じたとしても、即ちウェーハ3の周縁部4と各分割カソード電極(C1〜C6)のそれぞれとで接触抵抗値に差異が生じていたにしても、各分割カソード電極(C1〜C6)からは、それぞれ一定の電流が供給されることになるので、ウェーハ3の被めっき面全面において均一なめっき電流が供給されることになる。
【0016】
【発明の効果】
本発明のカップ式めっき装置によれば、ウェーハのめっき処理を行うに際して、安価且つ容易にめっき面積の増大及びめっき電流の増加を行うことが可能となり、ウェーハの被めっき面全面での均一なめっき電流を供給することができことになるので、ウェーハの被めっき面全面で非常に均一性の高いめっき膜厚を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態におけるカップ式めっき装置のめっき槽断面図。
【図2】カソード電極の平面概略図
【図3】カレントミラー回路図
【符号の説明】
1 カップ式めっき装置
2 めっき槽
3 ウェーハ
4 周縁部
5 シールパッキン
6 めっき液供給口
7 めっき液流出口
8 アノード電極
C カソード電極
C1〜C6 分割カソード電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for plating a semiconductor wafer, and particularly to a cup type plating apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a cup type plating apparatus is known as an apparatus for plating a semiconductor wafer. This cup-type plating apparatus has a wafer surface to be plated by bringing the peripheral edge of a wafer into contact with a ring-shaped cathode electrode disposed in an opening of a plating tank and polarizing with an anode electrode disposed in the plating tank. A plating current is supplied to the substrate to perform a plating process. Therefore, it is widely used as suitable for the production of small lots and the automation of the plating process because the plating process can be performed sequentially by exchanging the wafer to the plating tank opening.
[0003]
In recent years, in the surface treatment of wafers, this cup-type plating apparatus is used to further plate copper or the like on a wafer whose seed metal is previously coated on the surface to be plated by a sputtering method or a CVD method. Such a plating process on a wafer requires a plating process with high uniformity over the entire surface to be plated of the wafer, particularly a plating process in which the plating film thickness is constant over the entire surface to be plated. Therefore, in the conventional cup-type plating apparatus, in order to achieve this uniform plating process, in order to supply a uniform plating current to the wafer, from the non-plated surface side of the wafer (the surface side where the plating process is not performed) By applying an external force and pressing it against the cathode electrode, the peripheral edge of the wafer and the cathode electrode are uniformly contacted over the entire circumference.
[0004]
However, recently, the following new demands have arisen, and conventional cup-type plating apparatuses cannot sufficiently cope with them. First of all, there is a demand for a plating process having a uniform thickness over the entire surface of the wafer. Secondly, it is required to increase the area that can be used in the subsequent post-process by plating the wafer, that is, to increase the effective use area of the wafer. Furthermore, from the viewpoint of improving productivity, it is also required to further increase the plating processing speed.
[0005]
In response to such new requirements, it is necessary to increase the plating current supplied to the wafer and to reduce the area of the peripheral edge of the wafer in contact with the cathode electrode as much as possible. In order to uniformly supply the plating current to the entire surface to be plated of the wafer, it is necessary to have a uniform contact area at the contact portion of the entire periphery of the wafer and the cathode electrode. This means that in a conventional cup type plating apparatus, the alignment accuracy when placing the wafer is improved, and the pressing pressure applied to the wafer to ensure contact with the cathode electrode must be increased.
[0006]
However, there is a limit to improving the positioning accuracy when placing the wafer and increasing the pressing pressure of the wafer. In conventional cup-type plating equipment, the contact between the peripheral edge of the wafer and the cathode electrode is limited. When the plating process is performed by reducing the area of the part and increasing the plating current, the plating current flowing through the wafer tends to be non-uniform over the entire surface to be plated, and the plating film thickness over the entire surface to be plated is non-uniform. The phenomenon of becoming occurs.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the present invention, the conventional cup type plating apparatus is improved so that it can easily and easily cope with an increase in plating area and an increase in plating current, and the plating film thickness is uniform over the entire surface to be plated of the wafer. An object is to provide a cup type plating apparatus that can supply a uniform plating current to a wafer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this purpose, in the present invention, the peripheral edge of the wafer is brought into contact with the ring-shaped cathode electrode disposed in the plating tank opening, the wafer and the anode electrode disposed in the plating tank are polarized, and the wafer In the cup type plating apparatus in which the plating process is performed by supplying a plating current to the ring, the ring-shaped cathode electrode is formed from a plurality of divided cathode electrodes and the divided cathode electrode and the anode electrode are used as a current. A mirror circuit is formed to uniformly supply the plating current flowing from each divided cathode to the wafer.
According to the present invention, a uniform plating current can be supplied to the wafer by each divided cathode electrode without being affected by the contact resistance at the contact portion between the cathode electrode and the peripheral portion of the wafer. Therefore, the burden on the structure of the apparatus necessary for increasing the pressure of pressing the wafer against the cathode electrode becomes unnecessary. In addition, in order to obtain the cup type plating apparatus of the present invention, a split cathode that comes into contact with the peripheral edge of the wafer, for example, a conventional ring-shaped cathode electrode is appropriately divided in the circumferential direction to prepare a split cathode electrode. Since a current mirror circuit may be formed by combining a transistor corresponding to the number of divisions and a constant current power source that has been conventionally used, only an inexpensive and easy improvement over a conventional cup-type plating apparatus Thus, a uniform plating process can be performed on the wafer.
[0010]
In addition, when the plating current is increased in order to increase the plating processing speed, the conventional cup-type plating apparatus has a tendency that the plating film thickness on the entire surface to be plated tends to be extremely uneven. Since the same value of current is supplied from each split cathode electrode in the plating system, a uniform plating current can be constantly supplied over the entire surface to be plated, and a plating process with a uniform film thickness is possible over the entire surface to be plated. It becomes.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows an outline of a cross section of a plating tank of a cup type plating apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the cup-
[0012]
In the
[0013]
In the cup type plating apparatus in this embodiment, the current mirror circuit is formed as follows. As shown in FIG. 2, the cathode electrode C is a composite material in which a Ti base material is coated with TiN, and is formed in a ring shape by six divided cathode electrodes (C1 to C6). A current mirror circuit as shown in FIG. 3 is formed by the divided cathode electrodes (C1 to C6), the anode electrode 8, and a constant current power source (not shown).
[0014]
Here, the current mirror circuit will be described. When the electrical characteristics of Tr0 and Tr1 in FIG. 3 are the same, the collector current Ic0 of Tr0 and the collector current Ic1 of Tr1 depend on the value of the load resistance (C1 to C6). The same value. Then, by setting the value of R, Ic0 is determined, and the value is reflected on each of Ic1 to Ic6 like a mirror, and becomes the same collector current value.
[0015]
By forming such a current mirror circuit, the plating current supplied to the
[0016]
【The invention's effect】
According to the cup-type plating apparatus of the present invention, when plating a wafer, it becomes possible to increase the plating area and the plating current easily and inexpensively, and uniform plating over the entire surface to be plated of the wafer. Since an electric current can be supplied, a highly uniform plating film thickness can be realized over the entire surface to be plated of the wafer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a plating tank of a cup-type plating apparatus in the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic plan view of a cathode electrode. FIG. 3 is a circuit diagram of a current mirror.
DESCRIPTION OF
Claims (1)
リング状のカソード電極は複数に分割された分割カソード電極から形成されるとともに各分割カソード電極とアノード電極とによりカレントミラー回路を形成し、各分割カソードからウェーハに流れるめっき電流を均一に供給するようにしたことを特徴とするカップ式めっき装置。The peripheral edge of the wafer is brought into contact with the ring-shaped cathode electrode disposed in the plating tank opening, the wafer and the anode electrode disposed in the plating tank are polarized, and the plating current is supplied to the wafer to perform the plating process. In the cup-type plating equipment that was designed to be applied,
The ring-shaped cathode electrode is formed from a plurality of divided cathode electrodes and a current mirror circuit is formed by each divided cathode electrode and anode electrode so as to uniformly supply a plating current flowing from each divided cathode to the wafer. A cup-type plating apparatus characterized by that.
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