JPH1180993A - Semiconductor wafer plating device - Google Patents

Semiconductor wafer plating device

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Publication number
JPH1180993A
JPH1180993A JP26486197A JP26486197A JPH1180993A JP H1180993 A JPH1180993 A JP H1180993A JP 26486197 A JP26486197 A JP 26486197A JP 26486197 A JP26486197 A JP 26486197A JP H1180993 A JPH1180993 A JP H1180993A
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JP
Japan
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plating
semiconductor wafer
anode
anode case
fine
Prior art date
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Application number
JP26486197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoaki Kogure
直明 小榑
Akihisa Hongo
明久 本郷
Hiroaki Inoue
裕章 井上
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1180993A publication Critical patent/JPH1180993A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor wafer plating device capable of uniformizing the plating film thickness in each part of the surface of a semiconductor wafer and capable of uniformly and securely applying the insides of a plurality of fine grooves and fine pores formed on the surface of the semiconductor wafer with plating. SOLUTION: The inside of a cylindrical anode case 30 is stored with an anode 40 and an ascending vortical flow generating mechanism generating an ascending vortical flow in a plating soln. in the anode case 30. In a state in which the anode case 30 is set directly above a plating forming region on a semiconductor wafer 100, the plating forming region part is subjected to electrolytic plating. The ascending vortical flow generating mechanism 50 is composed in such a manner that a rotary shaft 41 pivoted with the anode 40 is provided with a blade 51.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ表面へ
のメッキの膜厚の均一化を図るのに好適であると同時
に、半導体ウエハ表面に設けた複数の微細溝や微細孔の
中にメッキ処理を行なうのに好適な半導体ウエハメッキ
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for making the thickness of plating on the surface of a semiconductor wafer uniform and, at the same time, performing plating treatment in a plurality of fine grooves or holes formed on the surface of the semiconductor wafer. The present invention relates to a semiconductor wafer plating apparatus suitable for performing the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体デバイスの配線形成は、ア
ルミニウムスパッタにエッチバックを用いるにしても、
配線部分に銅材を埋めたものに化学機械研摩(CMP)
を用いるにしても、スパッタが多く行なわれていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in forming wiring of a semiconductor device, even if etch back is used for aluminum sputtering,
Chemical mechanical polishing (CMP) with copper material buried in wiring part
However, spattering was often performed.

【0003】しかしながら半導体デバイスが微細化しそ
の配線の幅が更に小さくなって例えば0.18μmから
0.13μm程度の幅のものが要求されて、ステップカ
バレッジが大きくなるに従い、従来行なわれていたスパ
ッタによる配線用の溝や孔へのメタル埋込は困難にな
り、空孔が出来易くなっていた。
However, as semiconductor devices become finer and the width of the wiring becomes smaller, for example, a width of about 0.18 μm to 0.13 μm is required. As the step coverage becomes larger, the conventional sputtering method is used. It became difficult to embed metal in wiring grooves and holes, and holes were easily formed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこでスパッタの代わ
りに半導体ウエハをメッキ液に浸漬して通電することで
その表面及び配線用の溝や孔内に電解メッキを施すこと
が考えられている。しかしながらこの方法の場合も以下
のような問題点があった。
Therefore, it has been considered that instead of sputtering, a semiconductor wafer is immersed in a plating solution and energized to perform electrolytic plating on the surface and in the wiring grooves and holes. However, this method also has the following problems.

【0005】従来の電解メッキでは、半導体ウエハ全
面に一括メッキを行なっているので、電解メッキ時の半
導体ウエハ面内で電位勾配が生じ、半導体ウエハ各部の
メッキ膜厚が不均一になってしまう。特に大口径の半導
体ウエハの場合はこの欠点が著しくなる。
[0005] In conventional electrolytic plating, since the entire surface of the semiconductor wafer is subjected to collective plating, a potential gradient occurs in the surface of the semiconductor wafer at the time of electrolytic plating, and the plating film thickness of each part of the semiconductor wafer becomes non-uniform. In particular, in the case of a large-diameter semiconductor wafer, this disadvantage becomes significant.

【0006】メッキ反応部へのメタルイオン等の物質
供給のため、半導体ウエハ全面に一括してメッキ液の液
流を与えているが、半導体ウエハ上の各メッキ反応部へ
の物質供給に過不足が生じ、この点からも各部のメッキ
膜厚が不均一になってしまう。
[0006] In order to supply substances such as metal ions to the plating reaction section, a plating solution flow is collectively applied to the entire surface of the semiconductor wafer, but the supply of the substance to each plating reaction section on the semiconductor wafer is excessive or insufficient. This also causes the plating film thickness of each part to be non-uniform.

【0007】またただ単純に半導体ウエハ全面に一括
してメッキ液の液流を与えても、微細化された溝や孔の
中にあった空気が表面張力などによってそのまま残留し
てしまう恐れがあり、その場合は該溝や孔内部のメッキ
が出来ない。一方微細化された溝や孔内に一旦メッキ液
が充填されたとしても、該メッキ液がそのままそこに滞
留した場合は、滞留したメッキ液中のメタルイオンがメ
ッキに利用された後はメッキが進まなくなってしまうの
で、該溝や孔内のメッキ液を新たなものと効率的に入れ
替えていく必要もある。
[0007] Even if the plating solution is simply applied to the entire surface of the semiconductor wafer in a lump, the air in the miniaturized grooves or holes may remain as it is due to surface tension or the like. In such a case, plating inside the groove or hole cannot be performed. On the other hand, even if the plating solution is once filled in the miniaturized grooves or holes, if the plating solution remains in the plating solution as it is, the plating is performed after the metal ions in the retained plating solution are used for plating. Since it does not proceed, it is necessary to efficiently replace the plating solution in the groove or hole with a new one.

【0008】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、半導体ウエハ表面の各部のメッキ膜厚
の均一化が図れ、同時に半導体ウエハ表面に設けた複数
の微細溝や微細孔内を均一且つ確実にメッキすることが
できる半導体ウエハメッキ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to achieve a uniform plating film thickness on each portion of a semiconductor wafer surface, and at the same time, a plurality of microgrooves and micropores provided on the semiconductor wafer surface. An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer plating apparatus capable of uniformly and reliably plating the inside.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、半導体ウエハの表面に設けた微細溝や微細
孔を電解メッキする半導体ウエハメッキ装置において、
筒形状のアノードケースの内部にアノードと該アノード
ケース内のメッキ液に上昇うず流を発生させる上昇うず
流発生機構とを収納し、前記アノードケースを半導体ウ
エハ上のメッキ形成領域直上に設置した状態で該メッキ
形成領域部分を電解メッキするように構成した。ここで
前記上昇うず流発生機構は、アノードを軸支して回転す
る回転軸に羽根を設けるか、或いはアノード自体を回転
時に上昇うず流を発生させる形状に形成することで構成
されている。また前記半導体ウエハメッキ装置には、前
記アノードケースを半導体ウエハ面内の複数のメッキ形
成領域に移動せしめる駆動手段が取り付けられている。
また本発明は、前記半導体ウエハメッキ装置を用いて微
細溝や微細孔を設けた半導体ウエハの表面をメッキした
後、該メッキした半導体ウエハの表面を化学機械研摩す
ることによって微細溝や微細孔内のメッキを残して半導
体ウエハ表面のメッキを除去することとした。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention relates to a semiconductor wafer plating apparatus for electroplating microgrooves and microholes provided on the surface of a semiconductor wafer.
A state in which an anode and a rising vortex generating mechanism that generates a rising vortex in a plating solution in the anode case are housed inside a cylindrical anode case, and the anode case is installed immediately above a plating formation area on a semiconductor wafer. Then, the plating area was electrolytically plated. Here, the rising vortex generating mechanism is configured by providing a blade on a rotating shaft that rotates while supporting the anode, or by forming the anode itself into a shape that generates a rising vortex during rotation. Further, the semiconductor wafer plating apparatus is provided with driving means for moving the anode case to a plurality of plating regions in the semiconductor wafer surface.
Further, the present invention provides a method for plating a surface of a semiconductor wafer provided with fine grooves and fine holes using the semiconductor wafer plating apparatus, and then performing chemical mechanical polishing on the surface of the plated semiconductor wafer to form fine grooves and fine holes. The plating on the surface of the semiconductor wafer was removed while leaving the plating.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に
かかる半導体ウエハメッキ装置を示す全体概略構成図で
ある。同図に示すようにこの装置は、メッキ処理槽10
内に、半導体ウエハ100と、ウエハ固定治具20と、
アノードケース30と、アノードケース30内に収納さ
れるアノード40及び上昇うず流発生機構50とを具備
して構成されている。以下各構成部材について説明す
る。なおこの実施形態では、半導体ウエハ100表面に
設けた複数の微細溝や微細孔内を銅メッキで埋める例を
説明している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram showing a semiconductor wafer plating apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG.
Inside, a semiconductor wafer 100, a wafer fixing jig 20,
An anode case 30, an anode 40 housed in the anode case 30, and a rising vortex flow generating mechanism 50 are provided. Hereinafter, each component will be described. In this embodiment, an example is described in which a plurality of fine grooves and fine holes provided on the surface of the semiconductor wafer 100 are filled with copper plating.

【0011】メッキ処理槽10はその内部に電解メッキ
用のメッキ液11を満たしている。メッキ液11として
は例えばCuSO4・5H2Oと硫酸と添加剤と塩素イオ
ンを含む水溶液を用いる。
The plating tank 10 is filled with a plating solution 11 for electrolytic plating. The plating solution 11 an aqueous solution containing the additives and chlorine ions, for example CuSO 4 · 5H 2 O and sulfuric acid.

【0012】ウエハ固定治具20は円板状の半導体ウエ
ハ100の外周を把持することで該半導体ウエハ100
の上面を露出して保持する構造に構成されている。なお
ウエハ固定治具20には陰極側からの電気回路によって
ウエハ電気接点21が設けられており、ウエハ固定治具
20に半導体ウエハ100をセットした際に半導体ウエ
ハ100に電圧を印加してカソードにする。
The wafer fixing jig 20 grips the outer periphery of the disc-shaped semiconductor wafer 100 to
Is configured to expose and hold the upper surface. The wafer fixing jig 20 is provided with a wafer electrical contact 21 by an electric circuit from the cathode side. When the semiconductor wafer 100 is set on the wafer fixing jig 20, a voltage is applied to the semiconductor wafer 100 to apply a voltage to the cathode. I do.

【0013】次にアノードケース30は非導電性材料を
筒状(この実施形態では円筒状)に形成して構成されて
いる。
Next, the anode case 30 is formed by forming a nonconductive material into a cylindrical shape (in this embodiment, a cylindrical shape).

【0014】アノード40は略平板状であって、その上
辺中央に棒状の回転軸41を取り付けている。またアノ
ード40には陽極側からの電気回路が接続されている。
回転軸41は図示しない駆動機構によって回転駆動され
る。
The anode 40 has a substantially flat plate shape, and a rod-shaped rotating shaft 41 is attached to the center of the upper side. An electric circuit from the anode side is connected to the anode 40.
The rotating shaft 41 is driven to rotate by a driving mechanism (not shown).

【0015】回転軸41の上部には羽根51が取り付け
られている。この羽根51は回転軸41が回転した際に
アノードケース30内のメッキ液11に上昇うず流を発
生させるようにスクリュー形状に形成されている。ここ
でこの羽根51と回転軸41によって上昇うず流発生機
構50が構成されている。
A blade 51 is attached to the upper part of the rotating shaft 41. The blades 51 are formed in a screw shape so as to generate a rising vortex in the plating solution 11 in the anode case 30 when the rotating shaft 41 rotates. Here, the blades 51 and the rotating shaft 41 constitute a rising vortex generation mechanism 50.

【0016】図2(a)は前記アノードケース30を上
側から見た概略平面図である。同図に示すように円筒状
のアノードケース30の中央に回転軸41に取り付けら
れたアノード40と羽根51とが位置している。
FIG. 2A is a schematic plan view of the anode case 30 as viewed from above. As shown in the figure, an anode 40 attached to a rotating shaft 41 and a blade 51 are located at the center of a cylindrical anode case 30.

【0017】なおアノードケース30は、円形状に限定
されるものではなく必要に応じて他の形状、例えば図2
(b)に示すような正方形状、図2(c)に示すような
長方形状であっても良い。もちろんそれ以外の形状であ
っても良い。
The anode case 30 is not limited to a circular shape, but may have another shape, for example, as shown in FIG.
The shape may be square as shown in FIG. 2B or rectangular as shown in FIG. Of course, other shapes may be used.

【0018】そして図1に示すアノード40などを収納
したアノードケース30は、回転軸41等と共に図示し
ないロボットなどの駆動手段のアームに取り付けられて
いる。
The anode case 30 accommodating the anode 40 shown in FIG. 1 is attached to an arm of driving means such as a robot (not shown) together with the rotating shaft 41 and the like.

【0019】次にこの半導体ウエハメッキ装置の操作手
順を説明する。まず図1に示すようにウエハ固定治具2
0の上に半導体ウエハ100を把持して固定したものを
メッキ液11中に浸漬する。
Next, the operation procedure of the semiconductor wafer plating apparatus will be described. First, as shown in FIG.
The semiconductor wafer 100 held and fixed on the substrate 0 is immersed in the plating solution 11.

【0020】次に半導体ウエハ100表面のメッキをし
ようとする部分(即ちこの実施形態の場合は半導体ウエ
ハ100上の配線形成領域であり、以下「メッキ形成領
域」という)の内の1つの領域(図3の領域H)の真上
にアノードケース30を駆動手段によって移動してく
る。その際図1に示すようにアノードケース30の下端
面と半導体ウエハ100表面との間に所定の隙間を設け
る。
Next, one of the portions to be plated on the surface of the semiconductor wafer 100 (that is, the wiring forming region on the semiconductor wafer 100 in this embodiment, hereinafter referred to as a “plating forming region”). The anode case 30 is moved directly above the region H) in FIG. 3 by the driving means. At this time, a predetermined gap is provided between the lower end surface of the anode case 30 and the surface of the semiconductor wafer 100 as shown in FIG.

【0021】次に回転軸41を回転駆動することでアノ
ード40と羽根51とを回転すると、アノードケース3
0内には図1に一点鎖線で示すようなメッキ液11の上
昇うず流が発生し、これによって半導体ウエハ100表
面とアノードケース30下端面との間からアノードケー
ス30内に多量のメッキ液11が強制的に流入してきて
循環する。
Next, when the anode 40 and the blades 51 are rotated by rotating the rotating shaft 41, the anode case 3 is rotated.
In FIG. 1, a rising eddy current of the plating solution 11 is generated as shown by a dashed line in FIG. 1, thereby causing a large amount of the plating solution 11 to flow into the anode case 30 from between the surface of the semiconductor wafer 100 and the lower end surface of the anode case 30. Forcibly flows in and circulates.

【0022】この状態でアノード40と半導体ウエハ1
00間に電界を印加して半導体ウエハ100上に電解メ
ッキを開始する。
In this state, the anode 40 and the semiconductor wafer 1
An electroplating is started on the semiconductor wafer 100 by applying an electric field during 00 hours.

【0023】以上のように各部材を動作させてメッキす
ることによって以下のような作用,,が生じる。
As described above, the following operations are produced by operating and plating each member.

【0024】半導体ウエハ100表面のメッキは、仕
切られたアノードケース30内でアノード40が半導体
ウエハ100表面に対向している部分において行なわれ
るので、該アノードケース30内に面する半導体ウエハ
100表面に均一電場(均一電流分布)が形成される。
即ちアノードケース30内の電流のトンネル効果によっ
て均一電場が形成されるので、メッキが行なわれる部分
は半導体ウエハ100のアノードケース30内に面する
狭い範囲に限定され、しかも形成されるメッキの膜厚は
何れの部分も均一になる。
The plating of the surface of the semiconductor wafer 100 is performed in a portion where the anode 40 faces the surface of the semiconductor wafer 100 in the partitioned anode case 30, so that the surface of the semiconductor wafer 100 facing the inside of the anode case 30 is plated. A uniform electric field (uniform current distribution) is formed.
That is, since a uniform electric field is formed by the tunnel effect of the current in the anode case 30, the portion where the plating is performed is limited to a narrow range facing the inside of the anode case 30 of the semiconductor wafer 100. Becomes uniform in each part.

【0025】一方このメッキ形成領域H付近には、ア
ノードケース30の外部から多量のメッキ液が流入して
上昇うず流を形成しているので、該上昇うず流によって
半導体ウエハ100表面のメッキ形成領域Hに設けた微
細溝や微細孔内に残っていた空気が引っ張り出されて該
微細溝や微細孔内にメッキ液が充填でき、また微細溝や
微細孔内に入り込んでいるメッキ液も引っ張り出される
ことで新たなメッキ液と入れ替えられメッキ液供給が促
進される。
On the other hand, a large amount of plating solution flows from the outside of the anode case 30 to form a rising eddy flow in the vicinity of the plating formation region H, so that the rising eddy flow causes the plating formation region on the surface of the semiconductor wafer 100. The air remaining in the micro-grooves and micro-holes provided in H is pulled out to fill the micro-grooves and micro-holes with a plating solution, and the plating solution entering the micro-grooves and micro-holes is also pulled out. As a result, the plating solution is replaced with a new plating solution and the supply of the plating solution is promoted.

【0026】またアノードケース30の外部から多量
のメッキ液が流入して半導体ウエハ100のメッキ形成
領域Hに吹きかけられるので、メッキによって欠乏する
メタルイオン(この実施形態では銅イオン)等の物質供
給が促進され、メッキが促進される(微細溝や微細孔の
直上面に新たなメッキ液を導入して該面付近の金属イオ
ン濃度を均一化してメッキ液の拡散層を薄くする)。ま
たメッキ時に発生するガスの早期離脱が促進される。
Further, since a large amount of plating solution flows from the outside of the anode case 30 and is sprayed on the plating region H of the semiconductor wafer 100, the supply of substances such as metal ions (copper ions in this embodiment) which are depleted by plating is performed. The plating is promoted (a new plating solution is introduced directly above the microgrooves and micropores to make the metal ion concentration near the surface uniform and thin the diffusion layer of the plating solution). In addition, early release of gas generated during plating is promoted.

【0027】以上,,の作用からメッキ形成領域
Hの各微細孔や微細溝内を均一且つ確実且つ速やかにメ
ッキできることとなる。
As described above, the inside of each fine hole or fine groove in the plating region H can be plated uniformly, reliably and promptly.

【0028】そして上記メッキが完了すると、図3に示
すようにアノードケース30の位置をロボットなどの駆
動手段によってメッキ形成領域Iの位置に移動し、前記
と同様の操作手順によってメッキを施す。該メッキが完
了するとアノードケース30の位置を駆動手段によって
メッキ形成領域Jの位置に移動し同様にメッキを繰り返
していく。
When the plating is completed, as shown in FIG. 3, the position of the anode case 30 is moved to the position of the plating area I by a driving means such as a robot, and plating is performed in the same operation procedure as described above. When the plating is completed, the position of the anode case 30 is moved to the position of the plating area J by the driving means, and the plating is repeated in the same manner.

【0029】各メッキ形成領域H,I,Jにおいては前
述のようにそれぞれの領域毎に均一電場が形成されて最
適電析条件が設定できるので、それぞれの領域毎にメッ
キ膜厚を何れも均一に出来、半導体ウエハ100表面全
体としてもメッキ膜厚を均一にできる。つまり1枚の半
導体ウエハ100面内で分割メッキを繰り返すことによ
って、結果として半導体ウエハ100の面全体のメッキ
膜厚を均一にするのである。特に大口径の半導体ウエハ
100の場合この効果は大きい。
In each of the plating regions H, I, and J, a uniform electric field is formed in each region as described above, and the optimum electrodeposition conditions can be set. Therefore, the plating film thickness is uniform in each region. The plating thickness can be made uniform over the entire surface of the semiconductor wafer 100. That is, by repeating the division plating on the surface of one semiconductor wafer 100, as a result, the plating film thickness on the entire surface of the semiconductor wafer 100 is made uniform. This effect is particularly large in the case of a large-diameter semiconductor wafer 100.

【0030】ところで上記操作手順においては、図4
(a)に示すようにアノードケース30の下端部を半導
体ウエハ100表面から少し離した位置にセットして電
解メッキを行なったが、図4(b)に示すようにアノー
ドケース30の下端部を半導体ウエハ100表面に密着
するようにセットして電解メッキを行なっても良い。
In the above operation procedure, FIG.
As shown in FIG. 4A, the lower end of the anode case 30 was set at a position slightly away from the surface of the semiconductor wafer 100, and electrolytic plating was performed. However, as shown in FIG. Electroplating may be performed while being set so as to be in close contact with the surface of the semiconductor wafer 100.

【0031】この場合、回転軸41を回転するとアノー
ドケース30内のメッキ液は、同図に示すようにアノー
ドケース30の上端部から導入されたメッキ液が下降し
て半導体ウエハ100面上に供給された後、上昇うず流
となって上端部から外部に排出される。従って図4
(a)に示す場合と同様の効果が生じる。
In this case, when the rotation shaft 41 is rotated, the plating solution in the anode case 30 is supplied from the upper end of the anode case 30 and supplied onto the surface of the semiconductor wafer 100 as shown in FIG. After that, it is discharged as an upward vortex from the upper end. Therefore, FIG.
The same effect as in the case shown in FIG.

【0032】なお上記半導体ウエハ100は例えば図5
(a)に示すようにその表面に溝203やコンタクトホ
ール201等(これらが微細溝や微細孔に相当する)が
形成されているが、これら溝203やコンタクトホール
201には図5(b)に示すように前記半導体ウエハメ
ッキ装置によって銅207がメッキされる。そしてメッ
キが終了した半導体ウエハ100はその後例えば溝20
3やコンタクトホール201内に埋め込んだメッキを残
してそれ以外の半導体ウエハ100表面の銅メッキを化
学機械研摩によって除去することで図5(c)に示すよ
うに配線211やプラグ213となる。なお202はS
iO2絶縁層、205はバリア層、221は導電層であ
る。
The semiconductor wafer 100 is, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5A, a groove 203, a contact hole 201 and the like (corresponding to a fine groove and a fine hole) are formed on the surface thereof. As shown in the figure, copper 207 is plated by the semiconductor wafer plating apparatus. Then, the semiconductor wafer 100 on which plating has been completed is then, for example,
By removing the copper plating on the surface of the semiconductor wafer 100 except for the plating embedded in the contact hole 201 and the contact hole 201 by chemical mechanical polishing, the wiring 211 and the plug 213 are formed as shown in FIG. 202 is S
iO 2 insulating layer, 205 is a barrier layer, 221 is a conductive layer.

【0033】以上本発明の一実施形態を詳細に説明した
が本発明は上記実施形態に限定されず、例えば以下のよ
うな種々の変形が可能である。 上記実施形態では回転軸41と回転軸41に取り付け
た羽根51によって上昇うず流発生機構を構成したが、
羽根51を設ける代わりにアノード40自体を羽根とし
て用いても良い。即ちアノード40自体を回転時に上昇
うず流を発生させる形状に形成すれば、このアノード4
0と回転軸41によって上昇うず流発生機構を兼用でき
る。なおアノード40や羽根51は必ずしもスクリュー
形状に形成する必要はなく、例えば平板状であっても良
く、要は上昇うず流を発生させる形状であればどのよう
な形状であっても良い。
Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following various modifications are possible. In the above-described embodiment, the rising vortex generation mechanism is configured by the rotating shaft 41 and the blades 51 attached to the rotating shaft 41.
Instead of providing the blade 51, the anode 40 itself may be used as the blade. That is, if the anode 40 itself is formed into a shape that generates a rising vortex during rotation, this anode 4
0 and the rotating shaft 41 can also serve as a rising vortex generation mechanism. Note that the anode 40 and the blades 51 do not necessarily need to be formed in a screw shape, and may be, for example, a flat plate shape. In other words, any shape may be used as long as it generates a rising vortex.

【0034】上記実施形態ではアノードケース30の
方をロボット等の駆動手段によって移動せしめたが、ア
ノードケース30の位置を固定してその代りに半導体ウ
エハ100を保持するウエハ固定治具20の方を回転等
によって駆動させても良い。またアノードケース30と
ウエハ固定治具20の双方を駆動させても良い。
In the above embodiment, the anode case 30 is moved by a driving means such as a robot, but the position of the anode case 30 is fixed and the wafer fixing jig 20 for holding the semiconductor wafer 100 is used instead. It may be driven by rotation or the like. Further, both the anode case 30 and the wafer fixing jig 20 may be driven.

【0035】前述のようにアノードケースの形状は円
形、正方形、長方形など種々考えられるが、微細溝や微
細孔の形状と相似形であることが電場の観点から望まし
いと考えられる。
As described above, the shape of the anode case may be various such as a circle, a square, and a rectangle. However, it is considered that it is desirable that the shape of the anode case is similar to the shape of the fine grooves and the fine holes from the viewpoint of the electric field.

【0036】電解メッキ時に印加する電圧は単なる直
流電圧ではなく、パルス電圧であることが望ましい。何
故ならメッキ液の液流によって半導体ウエハ100表面
の拡散層を薄くすることは前述の通り行なえるが、微細
溝や微細孔内の拡散層を薄くすることはそれに比べて困
難である。そこでパルスによってメタルイオンの濃度復
帰を促す方が好適である。つまり電気化学的に拡散層を
薄くするのである。
It is desirable that the voltage applied at the time of electrolytic plating is not a simple DC voltage but a pulse voltage. The reason why the thickness of the diffusion layer on the surface of the semiconductor wafer 100 can be reduced by the flow of the plating solution as described above is, however, it is more difficult to reduce the thickness of the diffusion layer in the fine grooves and the fine holes. Therefore, it is preferable that the return of the concentration of the metal ions is promoted by a pulse. That is, the diffusion layer is electrochemically thinned.

【0037】上記実施形態では半導体ウエハ100の
メッキしようとする面を上向きに向けたが、該半導体ウ
エハ100のメッキしようとする面の向きはこれに限定
されず、例えば下向き、横向き、斜め向き等、他の種々
の向きであっても良い。これらの場合アノードケース3
0の向きもこれに合わせて変更する必要がある。但しメ
ッキ時に発生する水素等の気体を除去することを考慮し
た場合、上向きが望ましいと考えられる。
In the above embodiment, the surface of the semiconductor wafer 100 to be plated is directed upward, but the direction of the surface of the semiconductor wafer 100 to be plated is not limited to this, and may be, for example, downward, sideways, oblique, etc. And various other orientations. In these cases anode case 3
The direction of 0 needs to be changed accordingly. However, in consideration of removing a gas such as hydrogen generated at the time of plating, it is considered that upward is desirable.

【0038】ウエハ固定治具20やアノード40や上
昇うず流発生機構50等、各部材の構造はその機能が達
成される以上、種々の変形が可能であることは言うまで
もない。
Needless to say, the structure of each member such as the wafer fixing jig 20, the anode 40, and the rising eddy current generating mechanism 50 can be variously modified as long as the function is achieved.

【0039】上記実施形態では半導体ウエハに銅メッ
キを施す例を示したが、本発明は銅メッキに限られず、
他の種々の材質によるメッキにも利用できる。また本発
明は半導体ウエハに配線やプラグを形成するため以外の
目的で半導体ウエハにメッキする場合にも利用できるこ
とは言うまでもない。
In the above embodiment, an example in which copper plating is performed on a semiconductor wafer has been described. However, the present invention is not limited to copper plating.
It can also be used for plating with other various materials. Further, it goes without saying that the present invention can also be used for plating a semiconductor wafer for purposes other than forming wirings and plugs on the semiconductor wafer.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 半導体ウエハのアノードケース内に面するメッキ形成
領域でのみ均一電場を形成して電解メッキできるので、
該メッキ形成領域内でのメッキ膜厚を均一に形成でき
る。
As described in detail above, the present invention has the following excellent effects. Since a uniform electric field can be formed and electroplated only in the plating area facing the anode case of the semiconductor wafer,
The plating film thickness can be formed uniformly in the plating formation region.

【0041】また半導体ウエハ表面を複数のメッキ形成
領域においてそれぞれ同様のメッキ操作を行なうことで
それぞれの領域毎にメッキ膜厚を何れも均一に出来るの
で、結局半導体ウエハ表面全体としてもメッキ膜厚を均
一にできる。特に大口径の半導体ウエハの場合この効果
は大きい。
By performing the same plating operation on a plurality of plating regions on the semiconductor wafer surface, the plating film thickness can be made uniform in each of the regions. Can be uniform. This effect is particularly significant in the case of a large-diameter semiconductor wafer.

【0042】半導体ウエハのメッキ形成領域の表面に
はアノードケースの外部から多量のメッキ液が流入した
後に上昇うず流を形成するので、該上昇うず流によって
半導体ウエハ表面に設けた微細溝や微細孔内に残ってい
た空気が引っ張り出されて該微細溝や微細孔内にメッキ
液が充填でき、また微細溝や微細孔内に入り込んでいた
メッキ液も引っ張り出されることで新たなメッキ液と入
れ替えられメッキ液供給が促進され、これらの作用によ
って各微細孔や微細溝内を均一且つ確実且つ速やかにメ
ッキできる。
Since a rising eddy current is formed on the surface of the plating region of the semiconductor wafer after a large amount of plating solution flows from outside the anode case, the fine eddies or fine holes formed on the surface of the semiconductor wafer due to the rising eddy flow. The air remaining inside is pulled out, so that the plating solution can be filled in the fine grooves and fine holes, and the plating solution that has entered the fine grooves and fine holes is replaced by a new plating solution by being pulled out. As a result, the supply of the plating solution is promoted, and by these actions, the inside of each fine hole or fine groove can be plated uniformly, reliably, and quickly.

【0043】アノードケースの外部から多量のメッキ
液が流入して半導体ウエハのメッキ形成領域の表面に吹
きかけられるので、メッキによって欠乏するメタルイオ
ン等の物質供給が促進され、メッキが促進される。また
メッキ時に発生するガスの早期離脱が促進される。
Since a large amount of plating solution flows from the outside of the anode case and is sprayed on the surface of the plating area of the semiconductor wafer, the supply of substances such as metal ions, which are lacking by plating, is promoted, and plating is promoted. In addition, early release of gas generated during plating is promoted.

【0044】以上乃至の効果から、高いスループ
ットが実現できる。
From the above effects, a high throughput can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる半導体ウエハメッ
キ装置を示す全体概略構成図である。
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram showing a semiconductor wafer plating apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】図2(a),(b),(c)は各種アノードケ
ース30,30−2,30−3を上側から見た概略平面
図である。
FIGS. 2A, 2B and 2C are schematic plan views of various anode cases 30, 30-2 and 30-3 as viewed from above.

【図3】半導体ウエハ100上におけるメッキ形成領域
H,I,J(即ちアノードケース30の移動位置)を示
す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing plating formation regions H, I, and J (ie, a moving position of the anode case 30) on the semiconductor wafer 100.

【図4】図4(a),(b)はアノードケース30の設
置位置に応じたメッキ液の流れの状態を示す図である。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing a state of a flow of a plating solution in accordance with a position where an anode case 30 is installed.

【図5】半導体ウエハ100表面に配線211とプラグ
213を絶縁層の穴埋めと化学機械研摩法の組合せで形
成する方法を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a method of forming wirings 211 and plugs 213 on the surface of the semiconductor wafer 100 by a combination of filling of an insulating layer and chemical mechanical polishing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 メッキ処理槽 20 ウエハ固定治具 30 アノードケース 40 アノード 41 回転軸 50 上昇うず流発生機構 51 羽根 100 半導体ウエハ 201 コンタクトホール(微細孔) 203 溝(微細溝) H,I,J メッキ形成領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plating processing tank 20 Wafer fixing jig 30 Anode case 40 Anode 41 Rotation axis 50 Ascending vortex generation mechanism 51 Blade 100 Semiconductor wafer 201 Contact hole (micro hole) 203 Groove (micro groove) H, I, J Plating area

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体ウエハの表面に設けた微細溝や微
細孔を電解メッキする半導体ウエハメッキ装置におい
て、 筒形状のアノードケースの内部に、アノードと、該アノ
ードケース内のメッキ液に上昇うず流を発生させる上昇
うず流発生機構とを収納し、 前記アノードケースを半導体ウエハ上のメッキ形成領域
直上に設置した状態で該メッキ形成領域部分を電解メッ
キすることを特徴とする半導体ウエハメッキ装置。
1. A semiconductor wafer plating apparatus for electroplating microgrooves and microholes provided on a surface of a semiconductor wafer, wherein an anode and a plating vortex flowing into a plating solution in the anode case are formed inside a cylindrical anode case. A plating apparatus for a semiconductor wafer, wherein the apparatus includes a rising vortex generating mechanism to be generated and electrolytic plating is performed on a portion of the plating region in a state where the anode case is installed immediately above the plating region on the semiconductor wafer.
【請求項2】 前記上昇うず流発生機構は、アノードを
軸支して回転する回転軸に羽根を設けるか、或いはアノ
ード自体を回転時に上昇うず流を発生させる形状に形成
することで構成されていることを特徴とする請求項1記
載の半導体ウエハメッキ装置。
2. The rising vortex flow generating mechanism is configured by providing a blade on a rotating shaft that supports and rotates the anode, or by forming the anode itself into a shape that generates a rising vortex flow during rotation. 2. The semiconductor wafer plating apparatus according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記半導体ウエハメッキ装置には、前記
アノードケースを半導体ウエハ面内の複数のメッキ形成
領域に移動せしめる駆動手段が取り付けられていること
を特徴とする請求項1又は2記載の半導体ウエハメッキ
装置。
3. The semiconductor wafer plating apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor wafer plating apparatus is provided with a driving unit for moving the anode case to a plurality of plating regions in a semiconductor wafer surface. apparatus.
【請求項4】 請求項1又は2又は3に記載の半導体ウ
エハメッキ装置を用いて微細溝や微細孔を設けた半導体
ウエハの表面をメッキした後、該メッキした半導体ウエ
ハの表面を化学機械研摩することによって微細溝や微細
孔内のメッキを残して半導体ウエハ表面のメッキを除去
することを特徴とする微細溝や微細孔へのメッキ方法。
4. A semiconductor wafer plating apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the surface of the semiconductor wafer provided with the fine grooves and the fine holes is plated, and then the surface of the plated semiconductor wafer is subjected to chemical mechanical polishing. A plating method for a fine groove or a fine hole, wherein the plating on the surface of the semiconductor wafer is removed while leaving the plating in the fine groove or the fine hole.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002503766A (en) * 1998-02-12 2002-02-05 エーシーエム リサーチ,インコーポレイティド Plating equipment and method
JP2011231354A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Electrolytic polishing device

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JP2002503766A (en) * 1998-02-12 2002-02-05 エーシーエム リサーチ,インコーポレイティド Plating equipment and method
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