JPH05182965A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH05182965A
JPH05182965A JP3358885A JP35888591A JPH05182965A JP H05182965 A JPH05182965 A JP H05182965A JP 3358885 A JP3358885 A JP 3358885A JP 35888591 A JP35888591 A JP 35888591A JP H05182965 A JPH05182965 A JP H05182965A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メッキ処理において発生する気泡によるメッ
キムラを防止する。 【構成】 半導体基板１は垂直支持ヘッド１６によって
垂直に支持され、処理槽３の開口部５に押付けられてい
る。処理槽３は貯液槽２と壁を共用するように隣接して
配置されている。貯液槽２内で一定温度とされたメッキ
液は処理槽３の底部から導入され、処理槽３で半導体基
板１に対するメッキ処理に用いられた後に、オーバフロ
ー用開口６から貯蔵槽２に戻される。ノズル４から半導
体基板１の表面には混合ガス導入部９から導入された混
合ガスがバブリングされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は半導体製造装置に関し、特に半導
体の製造に用いられる無電解あるいは電解メッキ装置に
関する。
【０００２】
【従来技術】最近のＶＬＳＩにおいては、信頼性および
性能の観点から貴金属材料を配線に用いる検討がなされ
ている。特に、Ａu （金）は比抵抗が低く、極めて化学
的に安定であるという特徴を持つため、配線材料として
注目を集めている。
【０００３】一般にＡu 配線を形成する際には、フォト
リソグラフィ技術と金メッキ技術とを組合せて所望の配
線パターンを形成するという手法が広く用いられてい
る。
【０００４】金メッキ法には電解メッキ法と無電解メッ
キ法とがあり、半導体基板全体を処理槽に浸す「ディッ
プ方式」と、半導体基板表面を下向きにし、表面のみを
接液させる「フェイスダウン方式」とのうちいずれかの
方式が採用されている。しかしながら、ディップ方式の
場合には半導体基板裏面の汚れやゴミがメッキ液を汚し
てメッキ膜の品質を劣化させたり、あるいは半導体基板
裏面にある程度のＡu析出が発生するため、これがパー
ティクルの原因となる。よって、微細パターンを実現し
なければならないＬＳＩにおいては、フェイスダウン方
式が量産的に用いられている。
【０００５】図４はフェイスダウン方式の模式図であ
る。図において、半導体基板１はメッキ処理槽３０の上
部に設けられた陰極３１によって表面を下側に向けて保
持され、メッキ処理槽３０の中間に半導体基板１の表面
に対向して設置されたメッシュ状の陽極３２との間に直
流ないしパルス状の電流を電源３３から流してメッキを
行う。
【０００６】メッキ液３４は処理槽３０底部から矢印Ｄ
の方向に導入され、半導体基板１の表面に接する。この
後に、メッキ液３４はメッキ処理槽３０の上端から矢印
Ｂ，Ｃの方向にオーバフローする。
【０００７】このような従来のメッキ装置では、気泡対
策が最大の問題となっている。市販されている金メッキ
の操作温度は通常６０℃〜７５℃であり、良い膜質が得
られるのは大旨７０℃前後である。この温度ではメッキ
液３４中に溶存する空気が配管内等で気泡化し、ある程
度の大きさになると壁面から離脱して液中に泡となって
でてくる。これがメッキ液３４とともにウェハ表面に到
達すると、図５に示すように、フォトレジスト膜３５の
段部に気泡３６が付着し、メッキムラを発生させてしま
う。
【０００８】このメッキムラの対策として、メッキ液３
４の流速を大幅に引き上げてその勢いで気泡３６を吹き
飛ばす方法や液面を上下させる方法、あるいはメッキ液
３４の吹き出し穴を複数設け、メッキ液３４の吹き出し
位置を変化させる方法などが取られている。しかしなが
ら、これらの方法は基本的にフェイスダウン方式のため
に気泡３６が極めて除去されにくく、程度が軽くなる位
の効果しか得られていない。
【０００９】気泡３６を吹き飛ばす方法の場合には、メ
ッキ処理槽３０の上端からメッキ液３４が飛び散り易く
なり、周辺を汚したり、あるいはウェハ裏面へメッキ液
３４の飛沫が飛び裏面ゴミの原因となったりする。
【００１０】また、液面を上下させる方法の場合には、
液面を下げた時にウェハ表面が乾燥するため析出物が発
生してメッキムラやゴミの原因を作ってしまう。
【００１１】さらに、メッキ液３４の吹き出し位置を変
化させる方法の場合には、装置構造が複雑になるなどの
デメリットが多い。このため現状ではメッキ液３４の温
度を６０℃以下に下げて使用し、気泡３６の発生を抑制
して使うのが最良の対策となっている。しかしながら、
メッキ液３４の温度を６０℃以下に下げると、メッキ膜
質のバラツキなどの弊害が生じ、配線寿命を不安定化さ
せたり、表面外観を不安定化させたりする原因となって
いる。
【００１２】一方、気泡発生過程にはもう一つあり、特
に無電解メッキを用いる場合に致命的欠陥となるものが
ある。つまり、メッキは電解または無電解にかかわらず
還元反応であるため、反応時にＨ2 ガスが必ず発生し、
しかも基板表面でこのガスが発生するため、メッキ液３
４の温度を下げても完全な気泡抑制にはならないという
ことである。無電解メッキの場合、同一膜厚を得るのに
必要な時間は電解メッキ法に比べ数倍から十数倍である
ため、Ｈ2 ガスの影響が著しい。
【００１３】
【発明の目的】本発明は上記のような従来のもの問題点
を除去すべくなされたもので、メッキ処理を行う際に発
生する気泡によるメッキムラを防止することができる半
導体製造装置の提供を目的とする。
【００１４】
【発明の構成】本発明による半導体製造装置は、被処理
基板表面を処理液に接触させることによって前記被処理
基板表面に配線パターンを生成する半導体製造装置であ
って、前記処理液を加温しかつ貯蔵する貯蔵槽と、前記
貯蔵槽に隣接して配設され、前記貯蔵槽に対向する側面
に前記被処理基板表面に前記処理液を接触させるための
開口部を有する処理槽と、記被処理基板を垂直に保持し
て前記被処理基板表面を前記開口部に押付ける保持機構
とを設けたことを特徴とする。
【００１５】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【００１６】図１は本発明の一実施例による半導体製造
装置の断面図であり、図２は本発明の一実施例による半
導体製造装置の平面図である。これらの図においては、
無電解Ａu メッキ装置の例を示している。
【００１７】すなわち、半導体製造装置は半導体基板１
をロード／アンロードするロード／アンロード部１７
と、半導体基板１を水洗ないし乾燥させるスピンプロセ
ッサ部１８と、半導体基板１を反転させたり、搬送する
搬送ロボット部１９と、貯液槽２と、処理槽３ａ〜３ｈ
とから構成されている。尚、処理槽３ａ〜３ｈは夫々同
じ構造となっているので、図１に示した処理槽３によっ
て以下説明する。
【００１８】処理槽３は貯液槽２と壁を共用するように
隣接して配置されている。半導体基板１は支持壁１５に
支持された垂直支持ヘッド１６により垂直に支持され、
トルクモータ１３およびギア１４ａ，１４ｂによって左
右方向（矢印Ａの方向）に移動し、Ｏリング８を介して
処理槽３の開口部５に押し付けられる。
【００１９】貯液槽２内で一定温度に加温されたメッキ
液はポンプ（Ｐ）１１とフィルタ１０とを通過した後、
処理槽３の底部から処理槽３内に導入され、オーバフロ
ー用開口６から貯液槽２に戻る。つまりメッキ液はＯリ
ング８と半導体基板１とによって外へ漏れないようにシ
ールされている。
【００２０】また、処理槽３内には混合ガス導入部９か
ら窒素／酸素混合ガスが導入され、ノズル４を介して半
導体基板１の表面へバブリングされる。メッキ処理終了
後は処理槽３中のメッキ液はポンプ１２によって貯液槽
２へ戻される。ここで、メッキ処理中に発生する気泡は
ノズル４から噴出するバブルと一緒に処理槽３上部へ移
動し、ガス抜き穴７から排出される。
【００２１】上記のように、貯液槽２と処理槽３と隣接
させることで、処理槽３自体も加温されるため、貯液槽
２中のメッキ液の温度と処理槽３中のメッキの温度との
差を小さくすることができ、しかも安定させることがで
きる。
【００２２】尚、貯液槽２中には当然のことながら、ヒ
ータや温度センサ、および液面センサなどが取付けられ
ているが、図１および図２には図示していない。
【００２３】さらに、電極弁や流量計、およびガスフィ
ルタなども本発明とは直接関係しないので図示していな
い。
【００２４】また、本実施例ではマイコン制御（マイコ
ン制御部は図示せず）によって半導体基板１に対する条
件（主にメッキ時間）が１枚毎に設定自在となっている
ため、少量多品種製品の一括処理に最適である。
【００２５】さらに、本実施例の処理槽３や貯液槽２、
および配管（図示せず）等はＡu の自己析出を抑える意
味からポリプロピレン製で、しかも内面が滑面処理され
たものを使うのが好ましい。熱膨脹の影響が出ない温度
領域であればテフロン製にした方がより良好である。
【００２６】図３は本発明の他の実施例である。図にお
いては、電解メッキ装置の例を示している。この電解メ
ッキ装置の構成は図１および図２に示す本発明の一実施
例による無電解メッキ装置の構成と大差はないが、メッ
キ用電極と電源とが付加される点で異なる。
【００２７】陰極２０はスプリング機構を持つ針状電極
であり、スプリング２３を介してドーナッツ状電極２２
に接続され、これが電源（図示せず）に接続されてい
る。ドーナッツ状電極２２は埋め込み電極であり、一箇
所給電するのみですべての針状陰極２０に給電される。
針状陰極２０の数は通常６つ程度で充分である。また、
陽極２１は半導体基板１と相似形でほぼ同じ大きさの面
電極とし、配線を介して電源に接続されている。
【００２８】電解メッキの場合、陰極２０と陽極２１と
の間隔が狭い方がメッキ厚分布が良くなる傾向にあり、
３ｃｍ〜５ｃｍが適当である。この陽極２１として面電
極を用いる事で、従来のメッシュ電極に比べ大幅に均一
性を向上させることができるが、これはメッキ液の流れ
と電流の流れ方向を直交させることができるからであ
る。
【００２９】このように、半導体基板１に対するメッキ
方法を従来のフェイスダウン方式からバブリング機構を
組合せた垂直方式とすることで、メッキ時に発生する気
泡によるメッキムラを防止することができ、極めて品質
の良いメッキ膜を得ることができる。
【００３０】また、陽極２１として面電極を採用するこ
とによって電解メッキ装置においても膜厚均一性の良い
メッキ膜を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、被処理基板を垂直
に保持してその表面に処理液を接触させることによっ
て、メッキ処理において発生する気泡によるメッキムラ
を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による半導体製造装置の断面
図である。
【図２】本発明の一実施例による半導体製造装置の平面
図である。
【図３】本発明の他の実施例による半導体装置の断面図
である。
【図４】従来例のフェイスダウン方式の模式図である。
【図５】従来例のメッキ処理を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板 ２ 貯液槽 ３，３ａ〜３ｈ 処理槽 ４ ノズル ５ 開口部 ６ オーバフロー用開口 ７ ガス抜き穴 １０ フィルタ １１，１２ ポンプ １３ トルクモータ １６ 垂直支持ヘッド ２０ 陰極 ２１ 陽極 ２２ ドーナッツ状電極 ２３ スプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/288 Ｚ 7738−4Ｍ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板表面を処理液に接触させるこ
    とによって前記被処理基板表面に配線パターンを生成す
    る半導体製造装置であって、前記処理液を加温しかつ貯
    蔵する貯蔵槽と、前記貯蔵槽に隣接して配設され、前記
    貯蔵槽に対向する側面に前記被処理基板表面に前記処理
    液を接触させるための開口部を有する処理槽と、記被処
    理基板を垂直に保持して前記被処理基板表面を前記開口
    部に押付ける保持機構とを設けたことを特徴とする半導
    体製造装置。
  2. 【請求項２】 前記保持機構によって前記開口部に押付
    けられた前記被処理基板表面に不活性気体を吹付ける吹
    付け機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導
    体製造装置。
  3. 【請求項３】 前記開口部に押付けられた前記被処理基
    板表面に接触するように配設された被数の針状電極と、
    前記開口部に対向する内壁に配設された面状電極とを含
    むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導
    体製造装置。
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