JP6783317B2

JP6783317B2 - 電解処理治具及び電解処理方法

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Publication number: JP6783317B2
Application number: JP2018543792A
Authority: JP
Inventors: 智久星野; 正人 ▲濱▼田; 金子　聡; 聡金子; 恭満山口
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: CN109790641A; TW201816196A; KR20190060763A; WO2018066297A1; KR102499511B1; JPWO2018066297A1; US20190233963A1; TWI733904B; US11427920B2; CN109790641B

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年１０月７日に日本国に出願された特願２０１６−１９８７２８号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。

本発明は、被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具、及び当該電解処理治具を用いた電解処理方法に関する。

電解プロセス（電解処理）は、めっき処理やエッチング処理等の種々の処理に用いられる技術である。例えば半導体装置の製造工程においても、電解処理は行われる。

上述しためっき処理は、従来、例えば特許文献１に記載されためっき装置で行われる。めっき装置では、めっき処理カップ内において、例えば白金をメッシュ状に形成した構成のアノード電極が配置され、さらにアノード電極に対面配置された半導体ウェハが、そのめっき処理面が下方に向くように配置される。また、半導体ウェハを支持する支持部は、当該半導体ウェハに接続されるカソード電極を構成している。そして、半導体ウェハのめっき処理面に向けて、めっき処理カップ内でアノード電極を通してめっき液を噴流させることにより半導体ウェハのめっき処理を行う。

また、特許文献１に記載されためっき装置には超音波振動子が設けられており、かかる超音波振動子から発振される超音波をめっき液に伝えることで、めっき液を攪拌している。これより、めっき処理の均一性の向上を図っている。

日本国特開２００４−２５０７４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されためっき処理装置を用いた場合、めっき液を噴流させる構成であるため、その装置構成が複雑なものとなる。また、めっき処理の均一性向上を実現するためには、めっき液を攪拌するための超音波振動子が必要となり、大掛かりな攪拌手段も必要となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被処理基板に対する電解処理を効率よく且つ適切に行うことを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明の一態様は、被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具であって、平板状の基体と、前記基体の表面に設けられ、前記処理液に接触して前記被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極と、を有し、前記電解処理治具の表面は凹凸形状を有し、前記直接電極は前記基体の表面に複数設けられ、前記凹凸形状は、隣接する前記直接電極間に隙間を設けることで形成されている。

本発明の一態様によれば、電解処理治具と被処理基板を相対的に近づけるように移動させ、直接電極を処理液に接触させた後、直接電極と被処理基板の間に電圧を印加することで、当該被処理基板に電解処理を適切に行うことができる。また、本発明の前記した一態様にかかる電解処理治具は、従来のように処理液を噴流させる構成でなく、さらに処理液を攪拌させるための大掛かりな手段も必要ないため、装置構成を簡易化することができる。

ここで、電解処理治具の表面が平坦である場合、直接電極を処理液に接触させる際、電解処理治具と処理液の間に空気が残り、処理液中に気泡が発生するおそれがある。この気泡があると、電解処理を適切に行うことができない。

また、電解処理治具の表面が平坦である場合、電解処理終了後に電解処理治具を処理液から引き離す際、電解処理治具に作用する処理液の表面張力が大きくなる。さらに、処理液の量を少なくするため、電解処理は電解処理治具と処理液との距離が微小な状態で行われるが、かかる場合、電解処理治具と処理液の間に空気が流入する隙間を形成し難い。また、電解処理治具と処理液との距離が微小であると、大気圧の影響で直接電極が被処理基板に張り付く場合もある。そうすると、引き離しに大きな力を要し、引き離しを容易に行うことができない。

この点、前記した本発明の一態様によれば、電解処理治具の表面が凹凸形状を有するので、直接電極を処理液に接触させる際に電解処理治具と処理液の間に残る空気を、凹凸形状の凹部に逃がすことができる。このため、処理液中の気泡を抑制して、電解処理を適切に行うことができる。

また、このように凹凸形状の凹部に空気が存在するため、この凹部に処理液が存在しない分、処理液が電解処理治具の表面に接触する面積が小さくなり、電解処理治具に作用する処理液の表面張力を小さくすることができる。そうすると、電解処理治具を処理液から引き離す際に必要な力を小さくすることができ、引き離しを容易に行うことができる。

別な観点による本発明の一態様は、被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具であって、平板状の基体と、前記基体の表面に設けられ、前記処理液に接触して、前記被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極と、を有し、前記電解処理治具には表面から裏面まで貫通する貫通孔が形成され、前記直接電極は前記基体の表面に複数設けられ、隣接する前記直接電極間には隙間が形成され、前記貫通孔は、前記隙間における前記基体の表面から裏面まで貫通して形成された孔を含む。

この本発明の一態様によれば、電解処理治具を所定の処理位置に配置した後、貫通孔を介して電解処理治具と被処理基板の間に処理液を供給し、直接電極を処理液に接触させる。このとき、電解処理治具と被処理基板の間に空気が存在している場合でも、貫通孔から供給された処理液によってこの空気は外部に押し出される。このため、処理液中の気泡を抑制して、電解処理を適切に行うことができる。また、電解処理終了後に電解処理治具を処理液から引き離す際には、貫通孔を介して電解処理治具と被処理基板の間に流体（気体又は液体）を供給して、処理液が外部に押し出される。そうすると、電解処理治具に作用する処理液の表面張力を小さくことができ、その結果引き離しに必要な力を小さくすることができるので、引き離しを容易に行うことができる。

さらに別な観点による本発明の一態様は、被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具であって、平板状の基体と、前記基体の表面に設けられ、前記処理液に接触して、前記被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極と、前記基体の一端部と他端部を個別に鉛直方向に移動させる移動機構と、を有する。

この本発明の一態様によれば、直接電極を処理液に接触させる際、基体の一端部を他端部より被処理基板側に配置し、当該基体を水平方向から傾斜して配置した状態から、移動機構によって基体の他端部を被処理基板側に移動させる。このとき、電解処理治具と被処理基板の間に空気が存在している場合でも、この空気は一端部側から他端部側に押し出される。このため、処理液中の気泡を抑制して、電解処理を適切に行うことができる。また、電解処理終了後に電解処理治具を処理液から引き離す際には、移動機構によって基体の他端部を被処理基板から離すように移動させる。このとき、処理液の他端部における電解処理治具との界面に空気が流入する。そうすると、電解処理治具に作用する処理液の表面張力を小さくことができ、その結果引き離しに必要な力を小さくすることができるので、引き離しを容易に行うことができる。

さらに別な観点による本発明の一態様は、電解処理治具を用いて被処理基板に電解処理を行う電解処理方法であって、前記電解処理治具は、平板状の基体と、前記基体の表面に設けられた直接電極と、を有し、前記電解処理治具の表面は凹凸形状を有している。そして前記電解処理方法は、前記電解処理治具と前記被処理基板を相対的に近づけるように移動させ、前記直接電極を前記被処理基板上の処理液に接触させる第１の工程と、その後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う第２の工程と、を有し、前記第１の工程から前記第２の工程において、前記直接電極が前記処理液に接触している間、前記凹凸形状の凹部には気体が存在する。

またさらに別な観点による本発明の一態様は、電解処理治具を用いて被処理基板に電解処理を行う電解処理方法であって、前記電解処理治具は、平板状の基体と、前記基体の表面に設けられた直接電極と、を有し、前記電解処理治具には表面から裏面まで貫通する貫通孔が形成されている。そして前記電解処理方法は、前記電解処理治具と前記被処理基板を相対的に近づけるように移動させ、当該電解処理治具を所定の処理位置に配置する第１の工程と、その後、前記貫通孔を介して前記電解処理治具と前記被処理基板の間に処理液を供給し、前記直接電極を前記処理液に接触させる第２の工程と、その後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う第３の工程と、を有し、前記第３の工程の後、前記貫通孔を介して前記電解処理治具と前記被処理基板の間に流体を供給しつつ、前記電解処理治具と前記被処理基板を相対的に離すように移動させ、前記電解処理治具を前記処理液から引き離す第４の工程をさらに有する。

別な観点による本発明の一態様は、電解処理治具を用いて被処理基板に電解処理を行う電解処理方法であって、前記電解処理治具は、平板状の基体と、前記基体の表面に設けられた直接電極と、前記基体の一端部と他端部を個別に鉛直方向に移動させる移動機構と、を有している。そして前記電解処理方法は、前記基体の一端部を他端部より前記被処理基板側に配置し、当該基体を水平方向から傾斜して配置した状態から、前記移動機構によって前記基体の他端部を前記被処理基板側に移動させ、前記直接電極を前記被処理基板上の処理液に接触させる第１の工程と、その後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う第２の工程と、を有している。

本発明によれば、被処理基板に対する電解処理を効率よく且つ適切に行うことができる。

第１の実施の形態にかかる電解処理治具を備えた、半導体装置の製造装置の構成の概略を示す説明図である。第１の実施の形態にかかる電解処理治具の構成の概略を示す平面図である。第１の実施の形態において、ウェハ上にめっき液の液パドルを形成する様子を示す説明図である。第１の実施の形態において、電解処理治具を下降させて、端子をウェハに接触させると共に、直接電極をウェハ上のめっき液に接触させる様子を示す説明図である。第１の実施の形態において、直接電極をウェハ上のめっき液に接触させる様子を示す説明図である。第１の実施の形態において、間接電極とウェハの間に電圧を印加した様子を示す説明図である。第１の実施の形態において、直接電極とウェハの間に電圧を印加した様子を示す説明図である。第１の実施の形態において、電解処理治具を上昇させて、めっき液から引き離す様子を示す説明図である。第１の実施の形態において、電解処理治具の凹凸形状の他の構成の概略を示す断面図である。第１の実施の形態において、電解処理治具の凹凸形状の他の構成の概略を示す平面図である。第１の実施の形態において、電解処理治具の凹凸形状の他の構成の概略を示す断面図である。第１の実施の形態において、電解処理治具の凹凸形状の他の構成の概略を示す断面図である。第１の実施の形態において、電解処理治具の凹凸形状の他の構成の概略を示す断面図である。第２の実施の形態にかかる電解処理治具を備えた、半導体装置の製造装置の構成の概略を示す説明図である。第２の実施の形態にかかる電解処理治具の構成の概略を示す平面図である。第２の実施の形態において、電解処理治具を下降させて、端子をウェハに接触させる様子を示す説明図である。第２の実施の形態において、貫通孔からめっき液を供給する様子を示す説明図である。第２の実施の形態において、電解処理治具とウェハの間にめっき液を充填し、直接電極をウェハ上のめっき液に接触させる様子を示す説明図である。第２の実施の形態において、貫通孔から空気を供給する様子を示す説明図である。第２の実施の形態において、電解処理治具を上昇させて、めっき液から引き離す様子を示す説明図である。第２の実施の形態にかかる電解処理治具の他の構成の概略を示す平面図である。第３の実施の形態にかかる電解処理治具を備えた、半導体装置の製造装置の構成の概略を示す説明図である。第３の実施の形態において、電解処理治具を傾斜して配置する様子を示す説明図である。第３の実施の形態において、電解処理治具の他端部を下降させて、端子をウェハに接触させると共に、直接電極をウェハ上のめっき液に接触させる様子を示す説明図である。第３の実施の形態において、電解処理治具の他端部を上昇させて、めっき液から引き離す様子を示す説明図である。第３の実施の形態において、電解処理治具をめっき液から引き離した様子を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜１．第１の実施の形態＞
先ず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる電解処理治具を備えた、半導体装置の製造装置の構成の概略を示す説明図である。製造装置１では、被処理基板としての半導体ウェハＷ（以下、「ウェハＷ」という。）に対し、電解処理としてめっき処理を行う。このウェハＷの表面には、電極として用いられるシード層（図示せず）が形成されている。なお、以下の説明で用いる図面において、各構成要素の寸法は、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の寸法に対応していない。

製造装置１は、ウェハ保持部１０を有している。ウェハ保持部１０は、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャックである。ウェハ保持部１０は、平面視においてウェハＷの径より大きい径を有する表面１０ａを有し、当該表面１０ａには、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをウェハ保持部１０上に吸着保持できる。

ウェハ保持部１０には、例えばモータなどを備えた駆動機構１１が設けられ、その駆動機構１１により所定の速度に回転できる。また、駆動機構１１には、シリンダなどの昇降駆動部（図示せず）が設けられており、ウェハ保持部１０は鉛直方向に移動可能である。

ウェハ保持部１０の上方には、当該ウェハ保持部１０に対向して、電解処理治具２０が設けられている。電解処理治具２０は、絶縁体からなる基体２１を有している。基体２１は平板状であり、平面視においてウェハＷの径より大きい径を有する表面２１ａを有している。基体２１には、端子２２、直接電極２３及び間接電極２４が設けられている。

端子２２は、基体２１の表面２１ａから突出して設けられている。図２に示すように端子２２は、基体２１の外周部において複数設けられている。また、図１に示すように端子２２は屈曲し、弾性を有している。さらに、複数の端子２２は、その先端部から構成される仮想面、すなわち複数の各端子２２の先端部（点）によって形成される平面が、ウェハ保持部１０に保持されたウェハＷの表面と略平行になるように配置されている。そして、めっき処理を行う際、端子２２は、後述するようにウェハＷのシード層の外周部に接触し、当該ウェハＷに電圧を印加する。なお、端子２２の形状は本実施の形態に限定されず、端子２２が弾性を有していればよい。

図２に示すように直接電極２３は、基体２１の表面２１ａの全面において複数設けられている。各直接電極２３は、平面視において六角形状を有している。複数の直接電極２３は略ハニカム型に配置されており、隣接する直接電極２３、２３間には隙間２５が設けられている。また、図１に示すように複数の直接電極２３は、ウェハ保持部１０に保持されたウェハＷに対向し、且つ略平行に配置されている。そして、これら複数の直接電極２３が凸部となり、隙間２５が凹部となることで、電解処理治具２０の表面、すなわちウェハＷ側の表面は凹凸形状を有している。また、上述したように直接電極２３が基体２１の表面２１ａの全面に設けられており、この凹凸形状は電解処理治具２０の表面すなわちウェハＷ側の表面全面に形成されている。

めっき処理を行う際、これら複数の直接電極２３は、後述するようにウェハＷ上のめっき液に接触する。なお、直接電極２３の平面形状は本実施の形態に限定されず、例えば円形状や矩形状であってもよい。

間接電極２４は、基体２１の内部に設けられている。すなわち、間接電極２４は外部に露出されていない。

端子２２、直接電極２３及び間接電極２４には、直流電源３０が接続されている。端子２２は、直流電源３０の負極側に接続されている。直接電極２３と間接電極２４は、それぞれ直流電源３０の正極側に接続されている。

基体２１の裏面２１ｂ側には、当該基体２１を鉛直方向に移動させる移動機構４０が設けられている。移動機構４０には、シリンダなどの昇降駆動部（図示せず）が設けられている。なお、移動機構４０の構成は、基体２１を昇降させるものであれば種々の構成を取り得る。

ウェハ保持部１０と電解処理治具２０の間には、ウェハＷ上にめっき液を供給するノズル５０が設けられている。ノズル５０は、移動機構５１によって、水平方向及び鉛直方向に移動自在であり、ウェハ保持部１０に対して進退自在に構成されている。またノズル５０は、めっき液を貯留するめっき液供給源（図示せず）に連通し、当該めっき液供給源からノズル５０にめっき液が供給されるようになっている。なお、めっき液としては、例えば硫酸銅と硫酸を溶解した混合液が用いられ、この場合、めっき液中には、銅イオンが含まれている。また、本実施の形態では処理液供給部としてノズル５０を用いているが、めっき液を供給する機構としては他の種々の手段を用いることができる。

なお、ウェハ保持部１０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ（図示せず）が設けられていてもよい。

以上の製造装置１には、制御部（図示せず）が設けられている。制御部は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、製造装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された製造装置１を用いた製造方法におけるめっき処理について説明する。

先ず、図３に示すようにウェハ保持部１０と電解処理治具２０を対向配置した状態で、移動機構５１によってノズル５０をウェハ保持部１０に保持されたウェハＷの中心部の上方まで移動させる。このとき、ウェハ保持部１０の表面１０ａと電解処理治具２０の基体２１の表面２１ａの間の距離は約１００ｍｍである。その後、駆動機構１１によってウェハＷを回転させながら、ノズル５０からめっき液ＭをウェハＷの中心部に供給する。供給されためっき液Ｍは遠心力によりウェハＷ全面に拡散される。このとき、ウェハＷが回転することで、めっき液Ｍはウェハ面内で均一に拡散する。そして、ノズル５０からのめっき液Ｍの供給を停止し、ウェハＷの回転を停止すると、めっき液Ｍの表面張力によってウェハＷ上にめっき液Ｍが留まり、均一な厚みのめっき液Ｍの液パドルが形成される。

その後、図４に示すように移動機構４０によって電解処理治具２０を下降させる。このとき、ウェハ保持部１０の表面１０ａと電解処理治具２０の基体２１の表面２１ａの間の距離は約１ｍｍ〜数十ｍｍである。そして、端子２２をウェハＷに接触させると共に、直接電極２３をウェハＷ上のめっき液Ｍに接触させる。端子２２は弾性を有しているので、当該端子２２の高さを調整して、めっき液Ｍにおける表面１０ａ、２１ａ間の距離を調整することができる。そして、各端子２２に所定の荷重を印加し、端子２２とウェハＷの間に電気的接点を形成する。このように荷重を印加することで、ウェハＷのシード層の表面に自然酸化膜などの薄膜が形成されている場合や接点形成が困難な高度の高い材料に対しても、十分な電気的接点を形成することができる。

ここで、電解処理治具２０を下降させて直接電極２３をめっき液Ｍに接触させる際、電解処理治具２０とめっき液Ｍの間、すなわち基体２１の下面２１ａとめっき液Ｍの間、つまり電解処理治具２０のウェハＷ側の面とめっき液Ｍの間に空気が入り込む場合がある。かかる場合であっても、図５に示すように電解処理治具２０の凹凸形状の凹部、すなわち隙間２５に空気を逃がすことができる。このため、めっき液Ｍ中に気泡が発生するのを抑制することができる。偶発的な気泡が直接電極２３の表面に付着することを防止できるので、安定しためっきを行うことが可能となる。

その後、間接電極２４を陽極とし、ウェハＷを陰極として直流電圧を印加して、電界（静電場）を形成する。そうすると、図６に示すように電解処理治具２０の表面（間接電極２４及び直接電極２３）側に負の荷電粒子である硫酸イオンＳが集まり、ウェハＷの表面側に正の荷電粒子である銅イオンＣが移動する。

このとき、直接電極２３が陰極になるのを回避するため、直接電極２３をグランドに接続せず、電気的にフローティング状態にしている。かかる場合、電解処理治具２０とウェハＷのいずれの表面においても電荷交換が抑制されるので、静電場により引きつけられた荷電粒子が直接電極２３表面に配列されることになる。そして、ウェハＷの表面においても銅イオンＣが均一に配列される。また、ウェハＷ表面で銅イオンＣの電荷交換が行われず、水の電気分解も抑制されるので、間接電極２４とウェハＷの間に電圧を印可する際の電界を高くすることができる。そして、この高電界によって銅イオンＣの移動を速くでき、めっき処理のめっきレートを向上させることができる。さらに、この電界を任意に制御することで、ウェハＷの表面に配列される銅イオンＣも任意に制御される。上述のように、直接電極２３の表面の気泡の発生が防止されているので、直接電極２３表面に配列される銅イオンＣは安定している。

その後、十分な銅イオンＣがウェハＷ側に移動して集積すると、直接電極２３を陽極とし、ウェハＷを陰極として電圧を印加して、直接電極２３とウェハＷの間に電流を流す。そうすると、図７に示すようにウェハＷの表面に均一に配列されている銅イオンＣの電荷交換が行われ、銅イオンＣが還元されて、ウェハＷの表面に銅めっき６０が析出する。なお、このとき硫酸イオンＳは直接電極２３によって酸化されている。

ウェハＷの表面に十分な銅イオンＣが集積し、均一に配列された状態で還元されるので、ウェハＷの表面に銅めっき６０を均一に析出させることができる。結果的に、銅めっき６０における結晶の密度が高くなり、品質の良い銅めっき６０を形成することができる。また、ウェハＷの表面に銅イオンＣが均一に配列された状態で還元を行っているので、銅めっき６０を均一かつ高品質に生成することができるのである。

そして、上述したノズル５０からのめっき液Ｍの供給、間接電極２４による銅イオンＣの移動、直接電極２３及びウェハＷによる銅イオンＣの還元が繰り返し行われることで、銅めっき６０が所定の膜厚に成長する。

その後、図８に示すように移動機構４０によって電解処理治具２０を上昇させる。このとき、上述したように隙間２５には空気が存在するため、この隙間２５にめっき液Ｍが存在しない分、めっき液Ｍが電解処理治具２０の表面に接触する面積が小さくなり、電解処理治具２０に作用するめっき液Ｍの表面張力を小さくすることができる。

また、電解処理治具２０の表面全面、すなわち電解処理治具２０のウェハＷ側の面に凹凸形状が形成されているので、めっき液Ｍの外縁部において電解処理治具２０のウェハＷ側の面との界面に空気が流入する。この空気によっても、電解処理治具２０に作用するめっき液Ｍの表面張力をさらに小さくすることができる。したがって、電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際に必要な力を小さくすることができる。

こうして、製造装置１における一連のめっき処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、電解処理治具２０をウェハＷに対向配置し、直接電極２３がめっき液Ｍに接触した状態で、ウェハＷにめっき処理を適切に行うことができる。また、間接電極２４による銅イオンＣの移動と直接電極２３及びウェハＷによる銅イオンＣの還元が個別に行われるので、ウェハＷの表面に十分な銅イオンＣが均一に集積した状態で銅イオンＣの還元を行うことができる。このため、ウェハＷの表面に対してめっき処理を均一に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、電解処理治具２０のウェハＷ側の表面が凹凸形状を有するので、めっき処理前に電解処理治具２０を下降させて直接電極２３をめっき液Ｍに接触させる際、電解処理治具２０のウェハＷ側の面とめっき液Ｍの間に入り込んだ空気を隙間２５に逃がすことができる。したがって、めっき液Ｍ中に気泡が発生するのを抑制することができる。偶発的な気泡が直接電極２３の表面に付着することを防止できるので、安定しためっきを行うことが可能となる。

なお、めっき処理中にも処理条件によっては、例えば水素ガスの気泡が生じる場合がある。かかる場合でも、めっき処理中に発生する気泡を隙間２５に逃がして、めっき処理を適切に行うことができる。

また、電解処理治具２０のウェハＷ側の表面が凹凸形状を有するので、めっき処理後に電解処理治具２０を上昇させてめっき液Ｍから引き離す際、隙間２５に空気が存在する分、電解処理治具２０に作用するめっき液Ｍの表面張力を小さくすることができる。また、めっき液Ｍの外縁部において電解処理治具２０との界面に空気が流入するので、めっき液Ｍの表面張力をさらに小さくすることができる。そうすると、電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際に必要な力を小さくすることができ、引き離しを容易に行うことができる。

以上の実施の形態では、直接電極２３が凸部となり、隙間２５が凹部となることで、電解処理治具２０の表面には凹凸形状が形成されていたが、凹凸形状の構成はこれに限定されない。

図９に示すように基体２１の表面２１ａに溝部７０を形成してもよい。溝部７０は、隙間２５の対応する位置に形成される。そして、これら隙間２５と溝部７０が凹部となり、直接電極２３と基体２１の表面２１ａ付近の一部が凸部となることで、電解処理治具２０の表面には凹凸形状が形成される。

図１０に示すように直接電極２３の表面に溝部７１を形成してもよい。溝部７１のパターンは任意であり、図１０（ａ）に示すように直接電極２３の対角線状に溝部７１を形成してもよいし、図１０（ｂ）に示すように一方向に延伸する溝部７１を複数形成してもよい。いずれの場合でも、溝部７１が凹部となり、溝部７１以外の直接電極２３が凸部となり、すなわち直接電極２３自体に凹凸形状が形成され、電解処理治具２０の表面には凹凸形状が形成される。

図１１に示すように直接電極２３は、その表面から突出して設けられた複数の凸部７２を有していてもよい。凸部７２の側面視における幅は任意であり、図１１（ａ）に示すように小さくてもよいし、図１１（ｂ）に示すように大きくてもよい。いずれの場合でも、直接電極２３自体に凹凸形状が形成され、電解処理治具２０の表面には凹凸形状が形成される。

図１２に示すように直接電極２３は、その表面２３ａが下方に凸に突出していてもよい。すなわち、表面２３ａが凸部を形成している。表面２３ａの形状は任意であり、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように表面２３ａの先端部が先鋭化されていてもよいし、図１２（ｃ）に示すように表面２３ａが湾曲していてもよい。いずれの場合でも、直接電極２３自体に凹凸形状が形成され、電解処理治具２０の表面には凹凸形状が形成される。なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように表面２３ａの凸形状の数も任意に設定できる。

図１３に示すように基体２１の表面２１ａが下方に凸に湾曲していてもよい。このように基体２１の表面２１ａが湾曲することで、電解処理治具２０の表面には凹凸形状が形成される。

図９〜図１３のいずれの場合でも、電解処理治具２０の表面に凹凸形状が形成されるので、上記実施の形態と同じ効果を享受できる。すなわち、めっき液Ｍ中に気泡が発生するのを抑制してめっき処理を適切に行うことができ、また電解処理治具２０をめっき液Ｍから容易に引き離すことができる。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１４は、第２の実施の形態にかかる電解処理治具を備えた、半導体装置の製造装置の構成の概略を示す説明図である。以下、第２の実施の形態の製造装置１について、第１の実施の形態の製造装置１との相違点を中心に説明する。

電解処理治具２０には、表面から裏面まで貫通する貫通孔１００が形成されている。貫通孔１００は、直接電極２３と基体２１を貫通し、すなわち直接電極２３の表面から基体２１の裏面２１ｂまで貫通して形成されている。図１５に示すように貫通孔１００は、各直接電極２３の中心部に形成されている。なお、貫通孔１００は開閉可能に構成されていてもよい。

図１４に示すように貫通孔１００には、配管１０１が接続される。配管１０１は、空気を供給する空気供給源１０２と、めっき液Ｍを供給するめっき液供給源１０３に連通している。また、配管１０１には、空気供給源１０２からの空気の供給とめっき液供給源１０３からのめっき液Ｍの供給を切り替えるバルブ１０４が設けられている。

なお、第２の実施の形態の製造装置１では、めっき液供給源１０３から配管１０１及び貫通孔１００を介してめっき液Ｍが供給されるため、第１の実施の形態におけるノズル５０や移動機構５１を省略することができる。また、第２の実施の形態の製造装置１のその他の構成は、第１の実施の形態の製造装置１の構成と同様であるので説明を省略する。

先ず、図１６に示すように移動機構４０によって電解処理治具２０を下降させる。そして、端子２２をウェハＷに接触させる。

その後、バルブ１０４によって貫通孔１００をめっき液供給源１０３に連通させ、図１７に示すように貫通孔１００を介して電解処理治具２０とウェハＷの間にめっき液Ｍを供給する。そうすると、電解処理治具２０のウェハＷ側の面とウェハＷの間に存在する空気は、めっき液Ｍによって電解処理治具２０とウェハＷの間から外部に押し出される。このため、めっき液Ｍ中に気泡が発生するのを抑制することができる。そして、図１８に示すように電解処理治具２０とウェハＷの間にめっき液Ｍが充填され、直接電極２３がめっき液Ｍに接触する。

その後、間接電極２４を陽極とし、ウェハＷを陰極として間接電極２４を陽極とし、ウェハＷを陰極として直流電圧を印加して、電界（静電場）を形成することにより、電解処理治具２０の表面側に負の荷電粒子である硫酸イオンＳを移動させ、ウェハＷの表面側に正の荷電粒子である銅イオンＣを移動させる。なお、この間接電極２４による銅イオンＣの移動は、第１の実施の形態における工程と同様であるので詳細な説明を省略する。

その後、直接電極２３を陽極とし、ウェハＷを陰極として電圧を印加し、ウェハＷの表面に銅めっき６０を形成する。なお、この銅めっき６０の形成（銅イオンＣの還元）は、第１の実施の形態における工程と同様であるので詳細な説明を省略する。

その後、電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際、バルブ１０４によって貫通孔１００を空気供給源１０２に連通させ、図１９に示すように貫通孔１００を介して電解処理治具２０のウェハＷ側の面とウェハＷの間に空気を供給する。そうすると、めっき液Ｍは、空気によって電解処理治具２０とウェハＷの間から外部に押し出される。このとき、めっき液Ｍが電解処理治具２０の表面に接触する面積が小さくなり、電解処理治具２０に作用するめっき液Ｍの表面張力を小さくすることができる。そしてこの状態で、図２０に示すように移動機構４０によって電解処理治具２０を上昇させるので、電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際に必要な力を小さくすることができ、引き離しを容易に行うことができる。

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を享受できる。すなわち、めっき液Ｍ中に気泡が発生するのを抑制してめっき処理を適切に行うことができ、また電解処理治具２０をめっき液Ｍから容易に引き離すことができる。

以上の実施の形態では、貫通孔１００は空気供給源１０２とめっき液供給源１０３に連通していたが、他の供給源を設けて貫通孔１００に他の流体を供給してもよい。

例えば電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際、電解処理治具２０とウェハＷの間に空気を供給していたが、空気に代えて液体、例えば水を供給してもよい。

また、半導体装置の製造にあたり、めっき処理の前後には種々の液処理が行われる。例えばめっき処理の前に洗浄処理を行う場合、ウェハＷ上にはＤＩＷやＩＰＡなどの洗浄液が供給される。そこで、貫通孔１００を介して、ウェハＷ上にこのような洗浄液などの処理液を供給してもよい。

また、以上の実施の形態では、貫通孔１００は空気又はめっき液Ｍを供給する供給孔として機能していたが、複数の貫通孔１００のうち一部の貫通孔１００を、これら空気又はめっき液Ｍの排出孔として機能させてもよい。かかる場合、電解処理治具２０のウェハＷ側の面とウェハＷの間にめっき液Ｍを供給する際、電解処理治具２０とウェハＷの間に存在する空気は、排出孔として機能する貫通孔１００からも排出される。また、電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際、電解処理治具２０とウェハＷの間に存在するめっき液Ｍは、排出孔として機能する貫通孔１００からも排出される。したがって、めっき液Ｍ中の気泡発生の抑制効果と、めっき液Ｍに対する電解処理治具２０の剥離性とをさらに向上させることができる。

以上の実施の形態の電解処理治具２０には、直接電極２３と基体２１を貫通する貫通孔１００が形成されていたが、図２１に示すようにさらに貫通孔１１０を形成してもよい。貫通孔１１０は、隙間２５において基体２１の表面２１ａから裏面２１ｂまで貫通して形成される。また、貫通孔１１０は、隙間２５において複数形成される。この貫通孔１１０にも、上述した空気供給源１０２とめっき液供給源１０３が連通し、貫通孔１００と同様に機能する。そして、貫通孔１００に加えて貫通孔１１０を形成することにより、めっき液Ｍ中の気泡発生の抑制効果と、めっき液Ｍに対する電解処理治具２０の剥離性とをさらに向上させることができる。

なお、電解処理治具２０には貫通孔１００に代えて、貫通孔１１０のみを形成してもよい。また、複数の貫通孔１１０のうち一部の貫通孔１２０を、空気又はめっき液Ｍの排出孔として機能させてもよい。さらに、貫通孔１１０も開閉可能に構成されていてもよい。

＜３．第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図２２は、第３の実施の形態にかかる電解処理治具を備えた、半導体装置の製造装置の構成の概略を示す説明図である。以下、第３の実施の形態の製造装置１について、第１の実施の形態の製造装置１との相違点を中心に説明する。

製造装置１には、第１の実施の形態における移動機構４０に代えて、複数の移動機構２００が設けられている。移動機構２００は、基体２１の外縁部における一端部２１ｃと他端部２１ｄを個別に鉛直方向に移動させる。移動機構２００には、シリンダなどの昇降駆動部（図示せず）が設けられている。なお、移動機構２００の構成は、基体２１を昇降させるものであれば種々の構成を取り得る。

なお、第３の実施の形態の製造装置１のその他の構成は、第１の実施の形態の製造装置１の構成と同様であるので説明を省略する。

先ず、ノズル５０を用いて、ウェハＷ上にめっき液Ｍの液パドルを形成する。なお、この液パドルの形成は、第１の実施の形態における工程と同様であるので詳細な説明を省略する。

その後、図２３に示すように移動機構２００によって、基体２１の一端部２１ｃを他端部２１ｄより下方に配置させる。すなわち、基体２１を水平方向から傾斜して配置する。基体２１の傾斜角度は、例えば５度である。このとき、基体２１の一端部２１ｃは所定の処理位置（処理高さ）に位置している。

続いて、図２４に示すように移動機構２００によって基体２１の他端部２１ｄを下降させる。このとき、一端部２１ｃは移動させず、基体２１は一端部２１ｃを中心に上下方向に回動する。そして、端子２２をウェハＷに接触させると共に、直接電極２３をウェハＷ上のめっき液Ｍに接触させる。

このとき、電解処理治具２０とウェハＷの間に存在する空気は、一端部２１ｃ側から他端部２１ｄ側に押し出される。このため、めっき液Ｍ中に気泡が発生するのを抑制することができる。

その後、電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際、図２５に示すように移動機構２００によって基体２１の他端部２１ｄを上昇させる。このとき、一端部２１ｃは移動させず、基体２１は一端部２１ｃを中心に上下方向に回動する。

このとき、めっき液Ｍの他端部２１ｄ側において電解処理治具２０との界面、すなわち他端部２１ｄ側に形成されるめっき液Ｍと電解処理治具２０の間の開口部から、空気が流入する。そうすると、めっき液Ｍが電解処理治具２０の表面に接触する面積が小さくなり、電解処理治具２０に作用するめっき液Ｍの表面張力を小さくすることができる。そしてこの状態で、図２６に示すように電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離すので、引き離しに必要な力を小さくすることができ、引き離しを容易に行うことができる。

＜４．他の実施の形態＞

以上の実施の形態では、移動機構４０によって電解処理治具２０を下降させて、端子２２をウェハＷに接触させていたが、製造装置１において、駆動機構１１によってウェハ保持部１０を上昇させてもよい。あるいは、電解処理治具２０とウェハ保持部１０の両方を移動させてもよい。また、電解処理治具２０とウェハ保持部１０の配置を逆にし、電解処理治具２０をウェハ保持部１０の下方に配置してもよい。

以上の実施の形態では、ウェハ保持部１０はスピンチャックであったが、これに代えて、上面が開口し、内部にめっき液Ｍを貯留するカップを用いてもよい。

以上の実施の形態では、電解処理としてめっき処理を行う場合について説明したが、本発明は例えばエッチング処理等の種々の電解処理に適用することができる。

また、以上の実施の形態ではウェハＷの表面側において銅イオンＣを還元する場合について説明したが、本発明はウェハＷの表面側において被処理イオンを酸化する場合にも適用できる。かかる場合、被処理イオンは陰イオンであり、上記実施の形態において陽極と陰極を反対にして同様の電解処理を行えばよい。本実施の形態においても、被処理イオンの酸化と還元の違いはあれ、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。

１製造装置
２０電解処理治具
２１基体
２２端子
２３直接電極
２４間接電極
２５隙間
４０移動機構
６０銅めっき
７０溝部
７１溝部
７２凸部
１００貫通孔
１１０貫通孔
２００移動機構
Ｃ銅イオン
Ｍめっき液
Ｓ硫酸イオン
Ｗウェハ（半導体ウェハ）

Claims

被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具であって、
平板状の基体と、
前記基体の表面に設けられ、前記処理液に接触して前記被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極と、を有し、
前記電解処理治具の表面は凹凸形状を有し、
前記直接電極は前記基体の表面に複数設けられ、
前記凹凸形状は、隣接する前記直接電極間に隙間を設けることで形成されている、電解処理治具。
請求項１に記載の電解処理治具において、
前記凹凸形状は、前記電解処理治具の表面全面に形成されている。
請求項１に記載の電解処理治具において、
前記凹凸形状は、前記直接電極の表面に凸部を設けることで形成されている。
請求項３に記載の電解処理治具において、
前記凸部は前記直接電極の表面に複数設けられている。
被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具であって、
平板状の基体と、
前記基体の表面に設けられ、前記処理液に接触して前記被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極と、を有し、
前記電解処理治具の表面は凹凸形状を有し、
前記凹凸形状は、前記基体の表面が凸に湾曲することで形成されている。
請求項１に記載の電解処理治具において、
前記処理液に電界を形成する間接電極をさらに有する。
被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具であって、
平板状の基体と、
前記基体の表面に設けられ、前記処理液に接触して、前記被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極と、を有し、
前記電解処理治具には表面から裏面まで貫通する貫通孔が形成され、
前記直接電極は前記基体の表面に複数設けられ、
隣接する前記直接電極間には隙間が形成され、
前記貫通孔は、前記隙間における前記基体の表面から裏面まで貫通して形成された孔を含む。
請求項７に記載の電解処理治具において、
前記貫通孔は、前記直接電極の表面から前記基体の裏面まで貫通して形成された孔を含む。
請求項７に記載の電解処理治具において、
前記処理液に電界を形成する間接電極をさらに有する。
被処理基板に供給された処理液を用いて、当該被処理基板に電解処理を行う電解処理治具であって、
平板状の基体と、
前記基体の表面に設けられ、前記処理液に接触して、前記被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極と、
前記基体の一端部と他端部を個別に鉛直方向に移動させる移動機構と、を有する、電解処理治具。
請求項１０に記載の電解処理治具において、
前記処理液に電界を形成する間接電極をさらに有する。
電解処理治具を用いて被処理基板に電解処理を行う電解処理方法であって、
前記電解処理治具は、
平板状の基体と、
前記基体の表面に設けられた直接電極と、を有し、
前記電解処理治具の表面は凹凸形状を有し、
前記電解処理方法は、
前記電解処理治具と前記被処理基板を相対的に近づけるように移動させ、前記直接電極を前記被処理基板上の処理液に接触させる第１の工程と、
その後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う第２の工程と、を有し、
前記第１の工程から前記第２の工程において、前記直接電極が前記処理液に接触している間、前記凹凸形状の凹部には気体が存在する、電解処理方法。
請求項１２に記載の電解処理方法において、
前記第２の工程の後、前記電解処理治具と前記被処理基板を相対的に離すように移動させ、前記電解処理治具を前記処理液から引き離す第３の工程をさらに有し、
前記第３の工程において、前記直接電極が前記処理液に接触している間、前記凹凸形状の凹部には気体が存在する。
請求項１３に記載の電解処理方法において、
前記凹凸形状は、前記電解処理治具の表面全面に形成され、
前記第３の工程では、前記処理液の外縁部における前記電解処理治具との界面に気体が流入する。
請求項１２に記載の電解処理方法において、
前記電解処理治具は、前記処理液に電界を形成する間接電極をさらに有し、
前記第２の工程において、前記間接電極に電圧を印加して、前記処理液に電界を形成し、当該処理液中の被処理イオンを基板側に移動させた後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う。
電解処理治具を用いて被処理基板に電解処理を行う電解処理方法であって、
前記電解処理治具は、
平板状の基体と、
前記基体の表面に設けられた直接電極と、を有し、
前記電解処理治具には表面から裏面まで貫通する貫通孔が形成され、
前記電解処理方法は、
前記電解処理治具と前記被処理基板を相対的に近づけるように移動させ、当該電解処理治具を所定の処理位置に配置する第１の工程と、
その後、前記貫通孔を介して前記電解処理治具と前記被処理基板の間に処理液を供給し、前記直接電極を前記処理液に接触させる第２の工程と、
その後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う第３の工程と、を有し、
前記第３の工程の後、前記貫通孔を介して前記電解処理治具と前記被処理基板の間に流体を供給しつつ、前記電解処理治具と前記被処理基板を相対的に離すように移動させ、前記電解処理治具を前記処理液から引き離す第４の工程をさらに有する。
請求項１６に記載の電解処理方法において、
前記電解処理治具は、前記処理液に電界を形成する間接電極をさらに有し、
前記第３の工程において、前記間接電極に電圧を印加して、前記処理液に電界を形成し、当該処理液中の被処理イオンを基板側に移動させた後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う。
電解処理治具を用いて被処理基板に電解処理を行う電解処理方法であって、
前記電解処理治具は、
平板状の基体と、
前記基体の表面に設けられた直接電極と、
前記基体の一端部と他端部を個別に鉛直方向に移動させる移動機構と、を有し、
前記電解処理方法は、
前記基体の一端部を他端部より前記被処理基板側に配置し、当該基体を水平方向から傾斜して配置した状態から、前記移動機構によって前記基体の他端部を前記被処理基板側に移動させ、前記直接電極を前記被処理基板上の処理液に接触させる第１の工程と、
その後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う第２の工程と、を有する、電解処理方法。
請求項１８に記載の電解処理方法において、
前記第２の工程の後、前記移動機構によって前記基体の他端部を前記被処理基板から離すように移動させ、前記電解処理治具を前記処理液から引き離す第３の工程をさらに有する。
請求項１８に記載の電解処理方法において、
前記電解処理治具は、前記処理液に電界を形成する間接電極をさらに有し、
前記第２の工程において、前記間接電極に電圧を印加して、前記処理液に電界を形成し、当該処理液中の被処理イオンを基板側に移動させた後、前記直接電極と前記被処理基板の間に電圧を印加して、当該被処理基板に電解処理を行う。