KR20180087273A - 반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180087273A
KR20180087273A KR1020187015368A KR20187015368A KR20180087273A KR 20180087273 A KR20180087273 A KR 20180087273A KR 1020187015368 A KR1020187015368 A KR 1020187015368A KR 20187015368 A KR20187015368 A KR 20187015368A KR 20180087273 A KR20180087273 A KR 20180087273A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
wafer
electrode
electrolytic
voltage
Prior art date
Application number
KR1020187015368A
Other languages
English (en)
Inventor
토모히사 호시노
마사토 하마다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20180087273A publication Critical patent/KR20180087273A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/001Apparatus specially adapted for electrolytic coating of wafers, e.g. semiconductors or solar cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/005Contacting devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/007Current directing devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/10Electrodes, e.g. composition, counter electrode
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12Process control or regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617Crystalline layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/12Semiconductors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/12Semiconductors
    • C25D7/123Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02307Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a liquid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • H01L21/2885Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition using an external electrical current, i.e. electro-deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/6723Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one plating chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

반도체 장치의 제조 장치는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 당해 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와, 당해 기판 유지부에 대향하여 배치되어, 당해 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부와, 기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 가지고, 전해 처리부는, 기판에 공급된 처리액에 접촉하고 또한 기판과의 사이에서 전압을 인가하기 위한 직접 전극과, 기판에 공급된 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극을 가지고 있다.

Description

반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법
(관련 출원의 상호 참조)
본원은, 2015년12월3일에 일본국에 출원된 일본특허출원번호 2015-236353호에 기초하여, 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은, 반도체 장치의 제조 장치 및 당해 제조 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서는, 예를 들면 도금 처리 또는 에칭 처리 등의 전해 처리가 행해진다.
반도체 웨이퍼에 대한 도금 처리는, 종래, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재된 도금 장치로 행해진다. 도금 장치에서는, 애노드 전극에 대면 배치된 반도체 웨이퍼가, 그 도금 처리면이 하방을 향하도록 배치된다. 또한, 반도체 웨이퍼를 지지하는 지지부는, 당해 반도체 웨이퍼에 접속되는 캐소드 전극을 구성하고 있다. 그리고 반도체 웨이퍼의 도금 처리면을 향해, 상기 애노드 전극을 통하여 도금액을 흐르게 함으로써 반도체 웨이퍼의 도금 처리를 행한다.
또한, 특허 문헌 1에 기재된 도금 장치에는 초음파 진동자가 마련되어 있으며, 이러한 초음파 진동자로부터 발진되는 초음파를 도금액에 전달함으로써, 도금액을 교반하고 있다. 이에 따라, 도금 처리의 균일성의 향상을 도모하고 있다.
일본특허공개공보 2004-250747호
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 도금 장치를 이용한 경우, 도금액을 교반하기 위해 초음파 진동자가 필요해지고, 대규모의 교반 수단이 필요해진다. 그리고 장치 구성상, 이러한 교반 수단을 마련할 수 없는 경우도 있다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 반도체 장치를 효율적으로 제조하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일태양은, 반도체 장치의 제조 장치로서, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와, 상기 기판 유지부에 대향하여 배치되어, 당해 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부와, 기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 가지고, 상기 전해 처리부는, 기판에 공급된 상기 처리액에 접촉하여, 기판과의 사이에서 전압을 인가하기 위한 직접 전극과, 기판에 공급된 상기 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극을 가진다.
예를 들면 처리액에 포함되는 피처리 이온이 양이온인 경우, 간접 전극에 전압을 인가하여 처리액에 전계(정전장(靜電場))를 형성하면, 전해 처리부(간접 전극 및 직접 전극)측에 음의 하전 입자가 모이고, 기판측으로 피처리 이온이 이동한다. 그리고 직접 전극을 양극으로 하고, 기판을 음극으로 하여 전압을 인가해, 직접 전극과 기판의 사이에 전류를 흘려보낸다. 그렇게 하면, 기판측으로 이동한 피처리 이온의 전하가 교환되어, 피처리 이온이 환원된다.
또한, 예를 들면 피처리 이온이 음이온인 경우도 마찬가지로, 간접 전극에 전압을 인가하여 처리액에 전계를 형성하면, 기판측으로 피처리 이온이 이동한다. 그리고 직접 전극을 음극으로 하고, 기판을 양극으로 하여 전압을 인가해, 직접 전극과 기판의 사이에 전류를 흘려보낸다. 그렇게 하면, 기판측으로 이동한 피처리 이온의 전하가 교환되어, 피처리 이온이 산화된다.
이와 같이 본 발명의 일태양에서는, 간접 전극에 의한 피처리 이온의 이동과 직접 전극 및 기판에 의한 피처리 이온의 산화 또는 환원(이하, 단순히 '산화 환원'이라고 하는 경우가 있음)이 개별적으로 행해지므로, 기판의 표면에 충분한 피처리 이온이 균일하게 집적된 상태에서 피처리 이온의 산화 환원을 행할 수 있다. 이 때문에, 기판의 표면에 대하여 전해 처리를 균일하게 행할 수 있다. 게다가, 전해 처리의 균일성을 향상시키기 위해, 종래와 같이 도금액을 교반시키기 위한 대규모의 수단이 필요 없어, 장치 구성을 간이화할 수 있다. 따라서, 반도체 장치를 효율적이고 또한 적절하게 제조할 수 있다.
다른 관점에 의한 본 발명의 일태양은, 반도체 장치의 제조 장치로서, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와, 상기 기판 유지부에 대향하여 배치되어, 당해 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부와, 기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 가지고, 상기 전해 처리부는, 절연체로 이루어지는 본체부와, 상기 본체부의 표면에 마련되어, 기판에 공급된 상기 처리액에 접촉하고, 기판과의 사이에서 전압을 인가하고, 또한 기판에 공급된 상기 처리액에 전계를 형성하는 공통 전극과, 배선을 개재하여 상기 공통 전극에 접속된 콘덴서를 가진다.
다른 관점에 의한 본 발명의 일태양은, 반도체 장치의 제조 방법으로서, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 당해 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부를 대향 배치하는 제 1 공정과, 처리액 공급부에 의해, 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 제 2 공정과, 기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 기판에 접촉시키고, 또한 상기 전해 처리부가 구비하는 직접 전극을 상기 처리액에 접촉시키는 제 3 공정과, 상기 전해 처리부가 구비하는 간접 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 처리액에 전계를 형성하고, 당해 처리액 중의 피처리 이온을 기판측으로 이동시키는 제 4 공정과, 상기 직접 전극과 기판의 사이에 전압을 인가함으로써, 기판측으로 이동한 상기 피처리 이온을 산화 또는 환원하는 제 5 공정을 가진다.
다른 관점에 의한 본 발명의 일태양은, 반도체 장치의 제조 방법으로서, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 당해 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부를 대향 배치하는 제 1 공정과, 처리액 공급부에 의해, 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 제 2 공정과, 기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 기판에 접촉시키고, 또한 상기 전해 처리부가 구비하는 공통 전극을 상기 처리액에 접촉시키는 제 3 공정과, 상기 공통 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 처리액에 전계를 형성하여, 당해 처리액 중의 피처리 이온을 기판측으로 이동시키는 제 4 공정과, 상기 공통 전극과 기판의 사이에 전압을 인가함으로써, 기판측으로 이동한 상기 피처리 이온을 산화 또는 환원하는 제 5 공정을 가지고, 상기 전해 처리부는, 절연체로 이루어지는 본체부를 더 가지며, 상기 공통 전극은, 상기 본체부의 표면에 마련되고, 상기 공통 전극에는, 배선을 개재하여 콘덴서가 접속되어 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 장치를 효율적이고 또한 적절하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 2는 웨이퍼 상에 도금액의 액 퍼들을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 3은 단자를 웨이퍼에 접촉시키고, 또한 직접 전극을 웨이퍼 상의 도금액에 접촉시키는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 4는 간접 전극과 웨이퍼의 사이에 직류 전압을 연속적으로 인가하면서, 직접 전극과 웨이퍼의 사이에 직류 전압을 펄스 형상으로 인가하는 모습을 나타내는 그래프이다.
도 5는 간접 전극과 웨이퍼의 사이에 전압을 인가한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 6은 직접 전극과 웨이퍼의 사이에 전압을 인가한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 7은 다른 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 8은 간접 전극과 웨이퍼의 사이에 전압을 인가한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 9는 직접 전극과 웨이퍼의 사이에 전압을 인가한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 10은 다른 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 11은 간접 전극을 적층한 모습을 나타내는 설명도이며, (a)는 독립된 간접 전극이 복수층에 마련된 경우를 나타내고, (b)는 간접 전극이 빗살 형상으로 마련된 경우를 나타내며, (c)는 2 개의 빗살 형상의 간접 전극이 교호로 마련된 경우를 나타낸다.
도 12는 다른 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 13은 콘덴서를 충전한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 14는 콘덴서를 방전한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 15는 다른 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 16은 다른 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 17은 다른 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치(1)의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다. 제조 장치(1)에서는, 기판으로서의 반도체 웨이퍼(W)(이하, '웨이퍼(W)'라고 한다.)에 대하여, 전해 처리로서 도금 처리를 행한다. 이 웨이퍼(W)의 표면에는, 전극으로서 이용되는 시드층(도시 생략)이 형성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서 이용하는 도면에 있어서, 각 구성 요소의 치수는, 기술의 이해의 용이함을 우선시키기 위해, 반드시 실제의 치수에 대응하고 있지 않다.
제조 장치(1)는, 기판 유지부로서의 웨이퍼 유지부(10)를 가지고 있다. 웨이퍼 유지부(10)는, 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시키는 스핀 척이다. 웨이퍼 유지부(10)는, 평면에서 볼 때에 있어서 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 직경을 가지는 표면(10a)을 가지고, 당해 표면(10a)에는, 예를 들면 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시 생략)가 마련되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지부(10) 상에 흡착 유지할 수 있다.
웨이퍼 유지부(10)에는, 예를 들면 모터 등을 구비한 구동 기구(11)가 마련되고, 그 구동 기구(11)에 의해 정해진 속도로 회전할 수 있다. 또한, 구동 기구(11)에는, 실린더 등의 승강 구동원이 마련되어 있으며, 웨이퍼 유지부(10)는 연직 방향으로 이동 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 구동 기구(11)가, 본 발명에 있어서의 회전 기구와 이동 기구를 구성하고 있다.
웨이퍼 유지부(10)의 상방에는, 당해 웨이퍼 유지부(10)에 대향하여, 전해 처리부(20)가 마련되어 있다. 전해 처리부(20)는, 절연체로 이루어지는 본체부(21)를 가지고 있다. 본체부(21)는, 평면에서 볼 때에 있어서 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 직경을 가지는 표면(21a)을 가지고 있다. 본체부(21)에는, 단자(22), 직접 전극(23) 및 간접 전극(24)이 마련되어 있다.
단자(22)는, 본체부(21)에 유지되고, 당해 본체부(21)의 표면(21a)으로부터 돌출하여 마련되어 있다. 또한 단자(22)는 탄성을 가지고 있다. 그리고 도금 처리를 행할 때, 단자(22)는, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)(시드층)에 접촉하여, 당해 웨이퍼(W)에 전압을 인가한다. 또한, 단자(22)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는 예를 들면 8 개 마련되어 있다. 또한, 단자(22)는 반드시 본체부(21)에 마련되어 있을 필요는 없고, 전해 처리부(20)와는 별도로 마련되어 있어도 된다.
직접 전극(23)은 본체부(21)의 표면(21a)에 마련되어 있다. 도금 처리를 행할 때, 직접 전극(23)은, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W) 상의 도금액에 접촉한다.
간접 전극(24)은 본체부(21)의 내부에 마련되어 있다. 즉, 간접 전극(24)은 외부에 노출되어 있지 않다.
단자(22), 직접 전극(23) 및 간접 전극(24)에는, 직류 전원(30)이 접속되어 있다. 단자(22)는 직류 전원(30)의 음극측에 접속되어 있다. 직접 전극(23)과 간접 전극(24)은, 각각 직류 전원(30)의 양극측에 접속되어 있다. 또한, 직접 전극(23)과 직류 전원(30)의 사이에는, 당해 직접 전극(23)과 직류 전원(30)의 접속 상태를 전환하기 위한 스위치(31)가 마련되어 있다. 스위치(31)의 온/오프는, 후술하는 제어부(50)에 의해 제어된다. 그리고 스위치(31)가 온인 상태에서는, 직접 전극(23)과 직류 전원(30)이 접속되어 직접 전극(23)과 단자(22)의 사이에 전류가 흐른다. 또한 스위치(31)가 오프인 상태에서는, 직접 전극(23)과 직류 전원(30)이 연결되지 않아, 직접 전극(23)과 단자(22)의 사이에 전류가 흐르지 않는다.
웨이퍼 유지부(10)와 전해 처리부(20)의 사이에는, 웨이퍼(W) 상에 처리액으로서의 도금액을 공급하는, 처리액 공급부로서의 노즐(40)이 마련되어 있다. 노즐(40)은, 노즐 이동 기구(41)에 의해, 수평 방향 및 연직 방향으로 이동 가능하며, 웨이퍼 유지부(10)에 대하여 진퇴 가능하게 구성되어 있다. 또한 노즐(40)은, 도금액을 저류하는 도금액 공급원(도시 생략)에 연통하고, 당해 도금액 공급원으로부터 노즐(40)에 도금액이 공급되도록 되어 있다. 또한, 도금액으로서는, 예를 들면 황산 구리와 황산을 용해한 혼합액이 이용되고, 도금액 중에는, 피처리 이온으로서의 구리 이온이 포함되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 처리액 공급부로서 노즐(40)을 이용하고 있지만, 도금액을 공급하는 기구로서는 다른 다양한 수단을 이용할 수 있다.
또한, 웨이퍼 유지부(10)의 주위에는, 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하되는 액체를 받아내어, 회수하는 컵(도시 생략)이 마련되어 있어도 된다.
이상의 제조 장치(1)에는 제어부(50)가 마련되어 있다. 제어부(50)는, 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시 생략)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 제조 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(50)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 이상과 같이 구성된 제조 장치(1)를 이용한 제조 방법에 있어서의 도금 처리에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 유지부(10)와 전해 처리부(20)를 대향 배치한 상태에서, 노즐 이동 기구(41)에 의해 노즐(40)을 웨이퍼 유지부(10)에 유지된 웨이퍼(W)의 중심부의 상방까지 이동시킨다. 이 때, 웨이퍼 유지부(10)의 표면(10a)과 전해 처리부(20)의 본체부(21)의 표면(21a)의 사이의 거리는 약 100 mm이다. 그 후, 구동 기구(11)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 노즐(40)로부터 도금액(M)을 웨이퍼(W)의 중심부에 공급한다. 공급된 도금액(M)은 원심력에 의해 웨이퍼(W) 전체 면에 확산된다. 이 때, 웨이퍼(W)가 회전함으로써, 도금액(M)은 웨이퍼 면내에서 균일하게 확산된다. 그리고, 노즐(40)로부터의 도금액(M)의 공급을 정지하고, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하면, 도금액(M)의 표면 장력에 의해 웨이퍼(W) 상에 도금액(M)이 머물러, 균일한 막 두께의 액 퍼들이 형성된다.
그 후, 도 3에 나타내는 바와 같이 구동 기구(11)에 의해 웨이퍼 유지부(10)를 상승시킨다. 이 때, 웨이퍼 유지부(10)의 표면(10a)과 전해 처리부(20)의 본체부(21)의 표면(21a)과의 사이의 거리는 약 1 mm이다. 그리고, 단자(22)를 웨이퍼(W)에 접촉시키고, 또한 직접 전극(23)을 웨이퍼(W) 상의 도금액(M)에 접촉시킨다. 이 때, 단자(22)는 탄성을 가지고 있으므로, 당해 단자(22)의 높이를 조정하여, 도금액(M)에 있어서의 표면(10a, 21a)간의 거리를 조정할 수 있다. 그리고, 각 단자(22)에 정해진 하중, 예를 들면 80g을 인가하여, 단자(22)와 웨이퍼(W)의 사이에 전기적 접점을 형성한다. 이와 같이 하중을 인가함으로써, 산화막 등의 박막 또는 접점 형성이 매우 어려운 재료에 대해서도 전기적 접점을 형성할 수 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이 간접 전극(24)과 웨이퍼(W)의 사이에 직류 전압을 연속적으로 인가하면서, 직접 전극(23)과 웨이퍼(W)의 사이에 직류 전압을 펄스 형상으로 인가하는, 이른바 펄스 전압을 인가한다. 이 때, 8 개의 단자(22)마다, 펄스 전압이 제어된다.
보다 상세하게 설명하면 도 5에 나타내는 바와 같이 간접 전극(24)을 양극으로 하고, 웨이퍼(W)를 음극으로 하여 직류 전압을 인가해, 전계(정전장)를 형성한다. 그렇게 하면, 전해 처리부(20)의 표면(간접 전극(24) 및 직접 전극(23))측에 음의 하전 입자인 황산 이온(S)이 모이고, 웨이퍼(W)의 표면측에 양의 하전 입자인 구리 이온(C)이 이동한다.
이 때, 스위치(31)를 오프의 상태로 해 둠으로써, 직접 전극(23)을 전기적으로 플로팅 상태로 해 둔다. 이러한 상황에 있어서는, 전해 처리부(20)와 웨이퍼(W)의 어느 표면에 있어서도 전하 교환이 행해지지 않으므로, 정전장에 의해 끌어 당겨진 하전 입자가 전극 표면에 배열되게 된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서도 구리 이온(C)이 균일하게 배열된다. 웨이퍼(W) 표면에서 구리 이온(C)의 전하 교환이 행해지지 않아, 물의 전기 분해도 억제되므로, 간접 전극(24)과 웨이퍼(W)의 사이에 전압을 인가할 때의 전계를 높게 할 수 있다. 그리고, 이 고전계에 의해 구리 이온(C)의 이동을 빠르게 할 수 있어, 도금 처리의 도금 레이트를 향상시킬 수 있다. 또한, 이 전계를 임의로 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 배열되는 구리 이온(C)도 임의로 제어된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 직접 전극(23)이 음극이 되는 것을 회피하기 위해, 직접 전극(23)을 그라운드에 접속하지 않고, 전기적으로 플로팅 상태로 하고 있다.
그 후, 충분한 구리 이온(C)이 웨이퍼(W)측으로 이동하여 집적되면, 도 6에 나타내는 바와 같이 스위치(31)를 온으로 한다. 그리고 직접 전극(23)을 양극으로 하고, 웨이퍼(W)를 음극으로 하여 전압을 인가해, 직접 전극(23)과 웨이퍼(W)의 사이에 전류를 흘려보낸다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)의 표면에 균일하게 배열되어 있는 구리 이온(C)과의 전하 교환이 행해져, 구리 이온(C)이 환원되어, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 도금(60)이 석출된다. 또한, 이 때 황산 이온(S)은 직접 전극(23)에 의해 산화되어 있다.
웨이퍼(W)의 표면에 충분한 구리 이온(C)이 집적되고, 균일하게 배열된 상태에서 환원되므로, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 도금(60)을 균일하게 석출시킬 수 있다. 결과적으로, 구리 도금(60)에 있어서의 결정의 밀도가 높아져, 품질이 좋은 구리 도금(60)을 형성할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된 상태에서 환원을 행하고 있으므로, 구리 도금(60)을 균일 또한 고품질로 생성할 수 있는 것이다.
그리고, 상술한 노즐(40)로부터의 도금액(M)의 공급, 간접 전극(24)에 의한 구리 이온(C)의 이동, 직접 전극(23) 및 웨이퍼(W)에 의한 구리 이온(C)의 환원이 반복하여 행해짐으로써, 구리 도금(60)이 정해진 막 두께, 약 5 μm로 성장한다. 이와 같이 하여, 제조 장치(1)에 있어서의 일련의 도금 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 의하면, 간접 전극(24)에 의한 구리 이온(C)의 이동과 직접 전극(23) 및 웨이퍼(W)에 의한 구리 이온(C)의 환원이 개별적으로 행해지므로, 웨이퍼(W)의 표면에 충분한 구리 이온(C)이 균일하게 집적된 상태에서 구리 이온(C)의 환원을 행할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 도금 처리를 균일하게 행할 수 있다. 게다가, 도금 처리의 균일성을 향상시키기 위해, 종래와 같이 도금액을 교반시키기 위한 대규모의 수단이 필요 없어, 장치 구성을 간이화할 수 있다. 따라서, 반도체 장치를 효율적으로 또한 적절하게 제조할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 상에 도금액(M)을 공급할 때, 웨이퍼(W)를 회전시키고 있으므로, 웨이퍼(W) 상의 도금액(M)의 막 두께를 웨이퍼 면내에서 균일하게 할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 도금 처리를 더 균일하게 행할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전이 없어도 도금액(M)은 표면 장력에 의해 웨이퍼(W) 상을 확산하지만, 본 실시 형태와 같이 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써 도금액(M)의 막 두께를 보다 균일하게 할 수 있는 것이다.
또한 웨이퍼(W) 상에 도금액(M)을 공급한 후, 구동 기구(11)에 의해 웨이퍼 유지부(10)를 상승시켜, 단자(22)를 웨이퍼(W)에 접촉시키고, 또한 직접 전극(23)을 웨이퍼(W) 상의 도금액(M)에 접촉시킨다. 이와 같이 함으로써, 단자(22), 직접 전극(23) 및 간접 전극(24)을 동시에 위치 조정할 수 있어, 일련의 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)를 음극으로서 직류 전압을 인가하기 위해서는, 예를 들면 웨이퍼(W)에 전원을 접속하는 것이 생각되지만, 이러한 경우, 전원에 접속되는 배선 등이 방해가 되어, 웨이퍼(W)를 회전시키는 것이 곤란해진다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 단자(22)를 웨이퍼(W)에 접촉시키는 것 만으로, 당해 웨이퍼(W)를 음극으로 사용할 수 있으므로, 웨이퍼(W)를 회전시킬 때에는, 그 회전을 저해하지 않아, 웨이퍼(W)의 회전 처리를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 도금액(M)의 막 두께를 조정함으로써, 웨이퍼(W) 상의 구리 이온(C)의 양이 정해지기 때문에, 구리 도금(60)의 막 두께를 조정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도금액(M)의 공급, 구리 이온(C)의 이동 집적 및 구리 이온(C)의 환원을 반복하여 행하고 있지만, 상기 도금액(M)의 막 두께를 조정함으로써, 이들을 1 회 행하여 정해진 막 두께의 구리 도금(60)을 형성할 수 있는 경우도 있다.
또한, 구리 도금(60)의 막 두께를 조정하기 위해, 도금액(M)의 막 두께를 작게 억제할 수 있으므로, 도금액(M)의 사용 효율이 높아, 도금액(M)의 사용량을 억제할 수 있다.
그런데, 반도체 장치의 제조에 있어서, 도금 처리 전후에는 다양한 액처리가 행해진다. 예를 들면 도금 처리 전에 세정 처리를 행하는 경우, 웨이퍼 상에는 DIW 또는 IPA 등의 세정액이 공급된다. 그렇게 하면 세정 처리의 후, 웨이퍼(W) 상의 세정액을 도금액(M)으로 치환할 필요가 있지만, 이 때, 본 실시 형태와 같이 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써, 세정액을 털어 제거할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 회전시키는 것은, 당해 웨이퍼(W) 상의 처리액의 치환에 유효하다.
이어서, 제조 장치(1)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1에 나타낸 제조 장치(1)에서는, 스위치(31)는 직접 전극(23)과 직류 전원(30)의 접속 상태를 전환하는 것이었지만, 스위치의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이 간접 전극(24)에 스위치(100)가 마련되어 있어도 된다. 스위치(100)는, 간접 전극(24)과 직류 전원(30)의 접속과, 간접 전극(24)과 직접 전극(23)의 접속을 전환한다. 스위치(100)의 전환은 제어부(50)에 의해 제어된다. 또한, 도 7에 나타내는 제조 장치(1)의 다른 구성은, 도 1에 나타낸 제조 장치(1)의 다른 구성과 동일하다.
이러한 경우, 도 8에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W) 상에 도금액(M)의 액 퍼들을 형성하고, 단자(22)를 웨이퍼(W)에 접촉시키고, 또한 직접 전극(23)을 웨이퍼(W) 상의 도금액(M)에 접촉시킨다. 그 후 스위치(100)에 의해, 간접 전극(24)과 직류 전원(30)을 접속한다. 그리고, 간접 전극(24)을 양극으로 하고, 웨이퍼(W)를 음극으로 하여 직류 전압을 인가해, 전계(정전장)를 형성한다. 그렇게 하면, 간접 전극(24)에 양의 전하가 축적되어, 전해 처리부(20)의 표면측에 음의 하전 입자인 황산 이온(S)이 모인다. 한편, 웨이퍼(W)에는 음의 전하가 축적되어, 웨이퍼(W)의 표면측에 양의 하전 입자인 구리 이온(C)이 이동한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 이와 같이 스위치(100)에 의해 간접 전극(24)과 직류 전원(30)을 접속하고, 간접 전극(24)에 전하가 축적되는 상태를 '충전'이라고 하는 경우가 있다.
또한, 직접 전극(23)이 음극이 되는 것을 회피하기 위해, 직접 전극(23)을 그라운드에 접속하지 않고, 전기적으로 플로팅 상태로 하고 있다. 이러한 상황에 있어서는, 직접 전극(23)과 웨이퍼(W)의 어느 표면에 있어서도 전하 교환이 행해지지 않으므로, 정전장에 의해 끌어 당겨진 하전 입자가 전극 표면에 배열되게 된다.
스위치(100)에 의한 간접 전극(24)과 직류 전원(30)의 접속은, 간접 전극(24)과 웨이퍼(W)에 충분한 전하가 축적될 때까지, 즉 완전히 충전될 때까지 행해진다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된다. 웨이퍼(W)의 표면에서 구리 이온(C)의 전하 교환이 행해지지 않아, 물의 전기 분해도 억제되므로, 간접 전극(24)과 웨이퍼(W)의 사이에 전압을 인가할 때의 전계를 높게 할 수 있다. 그리고, 이 고전계에 의해 구리 이온(C)의 이동을 빠르게 할 수 있다. 또한, 이 전계를 임의로 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 배열되는 구리 이온(C)도 임의로 제어된다.
그 후, 도 9에 나타내는 바와 같이 스위치(100)를 전환하여, 간접 전극(24)과 직류 전원(30)의 접속을 차단하고, 간접 전극(24)과 직접 전극(23)을 접속한다. 그렇게 하면, 간접 전극(24)에 축적된 양의 전하가 직접 전극(23)으로 이동하고, 전해 처리부(20)의 표면측에 모인 황산 이온(S)의 전하가 교환되어, 황산 이온(S)은 산화된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 표면에 배열되어 있는 구리 이온(C)의 전하가 교환되어, 구리 이온(C)이 환원된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 도금(60)이 석출된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 이와 같이 스위치(100)에 의해 간접 전극(24)과 직접 전극(23)을 접속하고, 간접 전극(24)으로부터 전하가 이동하는 상태를 '방전'이라고 하는 경우가 있다.
웨이퍼(W)의 표면에 충분한 구리 이온(C)이 집적되고, 균일하게 배열된 상태에서 환원되므로, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 도금(60)을 균일하게 석출시킬 수 있다. 결과적으로, 구리 도금(60)에 있어서의 결정의 밀도가 높아져, 품질이 좋은 구리 도금(60)을 형성할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된 상태에서 환원을 행하고 있으므로, 구리 도금(60)을 균일 또한 고품질로 생성할 수 있는 것이다.
그리고, 상술한 노즐(40)로부터의 도금액(M)의 공급, 충전 시의 구리 이온(C)의 이동 집적과 방전 시의 구리 이온(C)의 환원이 반복하여 행해짐으로써, 구리 도금(60)이 정해진 막 두께, 약 5 μm로 성장한다. 이와 같이 하여, 제조 장치(1)에 있어서의 일련의 도금 처리가 종료된다.
본 실시 형태에 있어서도, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 간이한 구성의 제조 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 도금 처리를 균일하게 행할 수 있다.
또한, 스위치(100)와 직류 전원(30)을 이용하는 대신에, 펄스 전원을 이용하여 펄스 전압을 인가해도, 본 실시 형태와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
이어서, 제조 장치(1)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 10에 나타내는 바와 같이 전해 처리부(20)에 있어서, 본체부(21)의 내부에는 간접 전극(24)이 복수로 적층되어 있어도 된다. 간접 전극(24)의 적층 방법은, 다양한 방법을 취할 수 있다. 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이 독립된 간접 전극(24)이 복수층으로 마련되어 있어도 되고, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이 간접 전극(24)이 빗살 형상으로 마련되어 있어도 되며, 도 11의 (c)에 나타내는 바와 같이 2 개의 빗살 형상의 간접 전극(24)이 교호로 마련되어 있어도 된다.
이러한 경우, 간접 전극(24)의 용량을 크게 할 수 있다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)의 표면에 집적되는 구리 이온(C)의 농도를 높게 할 수 있다. 구리 이온(C)의 농도를 높게 하면, 웨이퍼(W)의 표면에 충분한 구리 이온(C)이 집적된 상태에서 구리 이온(C)의 전하 교환을 행할 수 있고, 이로써 도금 처리의 레이트를 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된 상태에서 구리 이온(C)의 전하 교환을 행하므로, 도금 처리의 균일성도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도 스위치(31) 대신에, 도 7에 나타낸 스위치(100)를 이용해도 된다.
이어서, 제조 장치(1)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 전해 처리부(20)의 본체부(21)에는 단자(22), 직접 전극(23) 및 간접 전극(24)이 마련되어 있었지만, 이 대신에, 도 12에 나타내는 바와 같이 본체부(21)에는, 단자(110), 공통 전극(111) 및 콘덴서(112)가 마련되어 있어도 된다.
단자(110)는, 단자(22)와 동일한 구성을 가지고, 즉 본체부(21)에 유지되어, 당해 본체부(21)의 표면(21a)으로부터 돌출하여 마련되어 있다. 또한 단자(110)는, 탄성을 가지고 있다.
공통 전극(111)은, 본체부(21)의 표면(21a)에 마련되어 있다. 도금 처리를 행할 때, 공통 전극(111)은, 웨이퍼(W) 상의 도금액(M)에 접촉한다. 또한, 공통 전극(111)은, 상기 실시 형태의 직접 전극(23)의 기능과 간접 전극(24)의 기능을 가진다.
단자(110)와 공통 전극(111)에는, 직류 전원(120)이 접속되어 있다. 단자(110)는, 직류 전원(120)의 음극측에 접속되어 있다. 공통 전극(111)은, 직류 전원(120)의 양극측에 접속되어 있다.
공통 전극(111)에는, 제 1 배선(121)과 제 2 배선(122)이 접속되어 있다. 제 1 배선(121)에는 콘덴서(112)가 마련되어 있다. 콘덴서(112)는, 절연체인 본체부(21)의 내부에 마련되어 있어도 되고, 본체부(21)의 외부에 있어서 절연체로 덮여 마련되어 있어도 된다. 제 2 배선(122)에는 스위치(123)가 마련되어 있다. 스위치(123)의 온 오프는, 제어부(50)에 의해 제어된다.
그리고 스위치(123)가 온인 상태에서는, 공통 전극(111)과 직류 전원(120)이 접속되어, 공통 전극(111)과 단자(110)의 사이에 전류가 흐른다. 또한 스위치(123)가 오프인 상태에서는, 공통 전극(111)과 직류 전원(120)이 연결되지 않아, 공통 전극(111)과 직류 전원(120)의 사이에 전류가 흐르지 않는다. 또한, 도 12에 나타내는 제조 장치(1)의 다른 구성은, 도 1에 나타낸 제조 장치(1)의 다른 구성과 동일하다.
이러한 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W) 상에 도금액(M)의 액 퍼들을 형성하고, 단자(110)를 웨이퍼(W)에 접촉시키고, 또한 공통 전극(111)을 웨이퍼(W) 상의 도금액(M)에 접촉시킨다. 이 때, 각 단자(110)에 정해진 하중, 예를 들면 7 kg을 가하여, 단자(110)와 웨이퍼(W)의 사이에 전기적 접점을 형성한다. 이와 같이 하중을 가함으로써, 산화막 등의 박막 또는 접점 형성이 매우 어려운 재료에 대해서도 전기적 접점을 형성할 수 있다.
그리고, 도 4에 나타나 있는 바와 같이 제 1 배선(121) 및 단자(110)를 개재하여 공통 전극(111)과 웨이퍼(W)의 사이에 직류 전압을 연속적으로 인가하면서, 제 2 배선(122) 및 단자(110)를 개재하여 공통 전극(111)과 웨이퍼(W)의 사이에 직류 전압을 펄스 형상으로 인가하는, 이른바 펄스 전압을 인가한다.
보다 상세하게 설명하면, 도 13에 나타내는 바와 같이 제 1 배선(121) 및 단자(110)를 개재하여 공통 전극(111)과 웨이퍼(W)의 사이에 직류 전압을 연속적으로 인가하여, 콘덴서(112)가 충전된다. 즉, 콘덴서(112)의 공통 전극(111)측에 양의 전하가 축적되고, 콘덴서(112)의 직류 전원(120)측에 음의 전하가 축적된다. 그리고, 도금액(M)에 전계(정전장)가 형성된다. 그렇게 하면, 공통 전극(111)에 양의 전하가 축적되어, 공통 전극(111)측으로 음의 하전 입자인 황산 이온(S)이 모인다. 한편, 웨이퍼(W)에는 음의 전하가 축적되어, 웨이퍼(W)측에 양의 하전 입자인 구리 이온(C)이 이동한다.
그 후, 충분한 구리 이온(C)이 웨이퍼(W)측으로 이동하여 집적되면, 도 14에 나타내는 바와 같이 스위치(123)를 온으로 한다. 그리고, 제 2 배선(122) 및 단자(110)를 개재하여 공통 전극(111)과 웨이퍼(W)의 사이에 직류 전압을 펄스 형상으로 인가하고, 공통 전극(111)을 양극으로 하고, 웨이퍼(W)를 음극으로 하여 전압을 인가해, 공통 전극(111)과 웨이퍼(W)의 사이에 전류를 흘려보낸다. 또한 콘덴서(112)로부터 방전되어, 콘덴서(112)의 공통 전극(111)측에 축적된 양의 전하가 공통 전극(111)으로 이동하여, 공통 전극(111)측에 모인 황산 이온(S)의 전하가 교환되어, 황산 이온(S)은 산화된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 표면에 배열되어 있는 구리 이온(C)의 전하가 교환되어, 구리 이온(C)이 환원된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 도금(60)이 석출된다.
웨이퍼(W)의 표면에 충분한 구리 이온(C)이 집적되어, 균일하게 배열된 상태에서 환원되므로, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 도금(60)을 균일하게 석출시킬 수 있다. 결과적으로, 구리 도금(60)에 있어서의 결정의 밀도가 높아져, 품질이 좋은 구리 도금(60)을 형성할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된 상태에서 환원을 행하고 있으므로, 구리 도금(60)을 균일 또한 고품질로 생성할 수 있는 것이다.
그리고, 상술한 노즐(40)로부터의 도금액(M)의 공급, 충전 시의 구리 이온(C)의 이동 집적과 방전 시의 구리 이온(C)의 환원이 반복하여 행해짐으로써, 구리 도금(60)이 정해진 막 두께, 예를 들면 약 5 μm로 성장한다. 이와 같이 하여, 제조 장치(1)에 있어서의 일련의 도금 처리가 종료된다.
본 실시 형태에 있어서도, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 간이한 구성의 제조 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 도금 처리를 균일하게 행할 수 있다. 또한, 콘덴서(112)의 용량을 크게 함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 집적되는 구리 이온(C)의 농도를 높게 할 수 있어, 도금 처리의 레이트를 향상시킬 수 있고, 또한 도금 처리의 균일성도 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에 있어서, 도 15에 나타내는 바와 같이 단자(110), 공통 전극(111), 콘덴서(112), 직류 전원(120), 배선(121, 122) 및 스위치(123)로 구성되는 회로는, 복수, 예를 들면 700 개 마련되어 있어도 된다. 이 회로의 개수는, 웨이퍼(W)에 형성된 칩의 수에 대응하고 있다. 즉, 단자(110)는, 도금 처리를 행할 때에 웨이퍼(W)에 접촉하지만, 각 칩의 시드층에 접촉한다.
또한, 1 개의 회로에 있어서, 공통 전극(111)과 콘덴서(112)는 복수 마련되어 있어도 된다. 즉, 공통 전극(111)과 콘덴서(112)는, 1 개의 단자(110)에 대하여 복수 마련되어 있어도 된다. 또한, 콘덴서(112)는, 절연체인 본체부(21)의 내부에 마련되어 있어도 되고, 본체부(21)의 외부에 있어서 절연체로 덮여 마련되어 있어도 된다.
이러한 경우, 콘덴서(112)의 용량을 더 크게 할 수 있다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)의 표면에 집적되는 구리 이온(C)의 농도를 더 높게 할 수 있어, 도금 처리의 레이트를 향상시킬 수 있고, 또한 도금 처리의 균일성도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 회로는, 웨이퍼(W)의 칩마다 복수 마련되어 있지만, 회로마다 인가되는 전압을 제어해도 된다. 예를 들면 웨이퍼(W)의 중앙부와 외주부에서 상이한 전압이 인가되도록 제어함으로써, 웨이퍼 면내에서 도금 처리를 균일하게 할 수 있다. 그리고, 구리 도금(60)의 막 두께를 웨이퍼 면내에서 균일하게 할 수 있다.
이어서, 제조 장치(1)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 웨이퍼 유지부(10)는 스핀 척이었지만, 이 대신에, 도 16에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 유지부(130)는 상면이 개구된 용기(131)를 구비하고, 용기(131)의 내부에 웨이퍼(W)를 유지하며, 또한 도금액(M)을 저류한다.
웨이퍼 유지부(130)에는, 예를 들면 실린더 등의 승강 구동원이 마련된 구동 기구(132)가 마련되고, 그 구동 기구(132)에 의해 용기(131)는 연직 방향으로 이동 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 구동 기구(132)가, 본 발명에 있어서의 이동 기구를 구성하고 있다.
또한, 도 16에 나타내는 제조 장치(1)의 다른 구성은, 도 1에 나타낸 제조 장치(1)의 다른 구성과 동일하다.
이러한 경우, 웨이퍼(W)를 용기(131)의 내부에 유지한 상태로, 노즐(40)로부터 용기(131)의 내부에 도금액(M)을 공급한다. 그리고, 웨이퍼(W)에 대하여 도금 처리를 행한다.
본 실시 형태에 있어서도, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 간이한 구성의 제조 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 도금 처리를 균일하게 행할 수 있다. 또한, 용기(131)에 다량의 도금액(M)을 저류할 수 있기 때문에, 예를 들면 구리 도금(60)의 목표 막 두께가 큰 경우에, 본 실시 형태는 특히 유용해진다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 상술한 웨이퍼 유지부(130)는, 도 12에 나타낸 제조 장치(1)에 적용해도 된다. 본 실시 형태에 있어서도, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 제조 장치(1)에 있어서, 구동 기구(11)(구동 기구(132))에 의해 웨이퍼 유지부(10)(웨이퍼 유지부(130))가 이동하고 있었지만, 전해 처리부(20)가 이동해도 되고, 웨이퍼 유지부(10)(웨이퍼 유지부(130))와 전해 처리부(20)의 양방이 이동해도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 전해 처리로서 도금 처리를 행하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 예를 들면 에칭 처리 등의 다양한 전해 처리에 적용할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는 웨이퍼(W)의 표면측에 있어서 구리 이온(C)을 환원하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 웨이퍼(W)의 표면측에 있어서 피처리 이온을 산화하는 경우에도 적용할 수 있다. 이러한 경우, 피처리 이온은 음이온이며, 상기 실시 형태에 있어서 양극과 음극을 반대로 하여 동일한 전해 처리를 행하면 된다. 본 실시 형태에 있어서도, 피처리 이온의 산화와 환원의 차이는 있지만, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 청구범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 착상할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
본 발명은 이 예에 한정되지 않고 다양한 태양을 채용할 수 있는 것이다.
1 : 제조 장치
10 : 웨이퍼 유지부
11 : 구동 기구
20 : 전해 처리부
21 : 본체부
22 : 단자
23 : 직접 전극
24 : 간접 전극
30 : 직류 전원
31 : 스위치
40 : 노즐
50 : 제어부
60 : 구리 도금
100 : 스위치
110 : 단자
111 : 공통 전극
112 : 콘덴서
120 : 직류 전원
123 : 스위치
130 : 웨이퍼 유지부
131 : 용기
132 : 구동 기구
C : 구리 이온
M : 도금액
S : 황산 이온
W : 웨이퍼(반도체 웨이퍼)

Claims (16)

  1. 반도체 장치의 제조 장치로서,
    기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 기판 유지부에 대향하여 배치되어, 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부와,
    기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 가지고,
    상기 전해 처리부는,
    기판에 공급된 상기 처리액에 접촉하여, 기판과의 사이에서 전압을 인가하기 위한 직접 전극과,
    기판에 공급된 상기 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극을 가지는 반도체 장치의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해 처리부는 절연체로 이루어지는 본체부를 더 가지고,
    상기 직접 전극은 상기 본체부의 표면에 마련되며,
    상기 간접 전극은 상기 본체부의 내부에 마련되어 있는 반도체 장치의 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 간접 전극은 상기 본체부의 내부에 있어서 복수 적층하여 마련되어 있는 반도체 장치의 제조 장치.
  4. 반도체 장치의 제조 장치로서,
    기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 기판 유지부에 대향하여 배치되어, 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부와,
    기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 가지고,
    상기 전해 처리부는,
    절연체로 이루어지는 본체부와,
    상기 본체부의 표면에 마련되어, 기판에 공급된 상기 처리액에 접촉하고, 기판과의 사이에서 전압을 인가하고, 또한 기판에 공급된 상기 처리액에 전계를 형성하는 공통 전극과,
    배선을 개재하여 상기 공통 전극에 접속된 콘덴서를 가지는 반도체 장치의 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해 처리부는 상기 단자를 유지하는 반도체 장치의 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지부 또는 상기 전해 처리부를 상대적으로 이동시키는 이동 기구를 더 가지는 반도체 장치의 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지부를 회전시키는 회전 기구를 더 가지는 반도체 장치의 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지부는, 상면이 개구된 용기를 구비하고, 상기 용기의 내부에 기판을 유지하고 또한 상기 처리액을 저류하는 반도체 장치의 제조 장치.
  9. 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    기판을 유지하는 기판 유지부와 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부를 대향 배치하는 제 1 공정과,
    처리액 공급부에 의해 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 제 2 공정과,
    기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 기판에 접촉시키고 또한 상기 전해 처리부가 구비하는 직접 전극을 상기 처리액에 접촉시키는 제 3 공정과,
    상기 전해 처리부가 구비하는 간접 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 처리액에 전계를 형성하고 상기 처리액 중의 피처리 이온을 기판측으로 이동시키는 제 4 공정과,
    상기 직접 전극과 기판의 사이에 전압을 인가함으로써, 기판측으로 이동한 상기 피처리 이온을 산화 또는 환원하는 제 5 공정을 가지는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전해 처리부는 절연체로 이루어지는 본체부를 더 가지고,
    상기 직접 전극은 상기 본체부의 표면에 마련되며,
    상기 간접 전극은 상기 본체부의 내부에 마련되어 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 간접 전극은, 상기 본체부의 내부에 있어서 복수 적층하여 마련되어 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    기판을 유지하는 기판 유지부와 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 전해 처리를 행하는 전해 처리부를 대향 배치하는 제 1 공정과,
    처리액 공급부에 의해, 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 제 2 공정과,
    기판에 전압을 인가하기 위한 단자를 기판에 접촉시키고 또한 상기 전해 처리부가 구비하는 공통 전극을 상기 처리액에 접촉시키는 제 3 공정과,
    상기 공통 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 처리액에 전계를 형성하여, 상기 처리액 중의 피처리 이온을 기판측으로 이동시키는 제 4 공정과,
    상기 공통 전극과 기판의 사이에 전압을 인가함으로써, 기판측으로 이동한 상기 피처리 이온을 산화 또는 환원하는 제 5 공정을 가지고,
    상기 전해 처리부는, 절연체로 이루어지는 본체부를 더 가지며,
    상기 공통 전극은, 상기 본체부의 표면에 마련되고,
    상기 공통 전극에는, 배선을 개재하여 콘덴서가 접속되어 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 전해 처리부는 상기 단자를 유지하고,
    상기 제 3 공정에 있어서, 상기 단자의 높이를 조정하여 상기 단자를 기판에 접촉시키는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 공정에 있어서, 이동 기구에 의해 상기 기판 유지부 또는 상기 전해 처리부를 상대적으로 이동시키는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 공정에 있어서, 회전 기구에 의해 상기 기판 유지부를 회전시키면서, 상기 처리액 공급부에 의해 상기 기판 유지부에 유지된 기판에 상기 처리액을 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 유지부는 상면이 개구된 용기를 구비하고,
    상기 제 2 공정에 있어서, 상기 용기의 내부에 기판을 유지하면서, 상기 처리액 공급부에 의해 상기 용기의 내부에 상기 처리액을 공급하여 저류하는 반도체 장치의 제조 방법.
KR1020187015368A 2015-12-03 2016-11-22 반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법 KR20180087273A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-236353 2015-12-03
JP2015236353 2015-12-03
PCT/JP2016/084655 WO2017094568A1 (ja) 2015-12-03 2016-11-22 半導体装置の製造装置及び製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180087273A true KR20180087273A (ko) 2018-08-01

Family

ID=58797196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187015368A KR20180087273A (ko) 2015-12-03 2016-11-22 반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11111592B2 (ko)
JP (1) JP6594445B2 (ko)
KR (1) KR20180087273A (ko)
CN (1) CN108368626B (ko)
TW (1) TWI702312B (ko)
WO (1) WO2017094568A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018070188A1 (ja) * 2016-10-12 2018-04-19 東京エレクトロン株式会社 電解処理治具、電解処理治具の製造方法及び電解処理装置
KR20190110556A (ko) 2017-02-01 2019-09-30 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 전해 처리 장치 및 전해 처리 방법
JP2021014599A (ja) * 2017-11-22 2021-02-12 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2021014600A (ja) * 2017-11-22 2021-02-12 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2021152202A (ja) * 2020-03-23 2021-09-30 キオクシア株式会社 陽極化成装置
JP7458877B2 (ja) 2020-04-17 2024-04-01 春生 岩津 電解処理方法及び電解処理装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004250747A (ja) 2003-02-20 2004-09-09 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6497800B1 (en) * 2000-03-17 2002-12-24 Nutool Inc. Device providing electrical contact to the surface of a semiconductor workpiece during metal plating
JP2000208627A (ja) 1999-01-19 2000-07-28 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JP2010013680A (ja) * 2008-07-01 2010-01-21 Nec Electronics Corp 電気めっき装置、及び電気めっき方法
JP6198456B2 (ja) * 2013-05-20 2017-09-20 東京エレクトロン株式会社 基板の処理方法及びテンプレート
JP6337016B2 (ja) * 2014-01-08 2018-06-06 東京エレクトロン株式会社 電解処理方法及び電解処理装置
JP6328582B2 (ja) * 2014-03-31 2018-05-23 株式会社荏原製作所 めっき装置、および基板ホルダの電気接点の電気抵抗を決定する方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004250747A (ja) 2003-02-20 2004-09-09 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11111592B2 (en) 2021-09-07
TWI702312B (zh) 2020-08-21
JPWO2017094568A1 (ja) 2018-09-06
US20180355501A1 (en) 2018-12-13
WO2017094568A1 (ja) 2017-06-08
JP6594445B2 (ja) 2019-10-23
CN108368626A (zh) 2018-08-03
TW201725287A (zh) 2017-07-16
CN108368626B (zh) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6594445B2 (ja) 半導体装置の製造装置及び製造方法
JP6337016B2 (ja) 電解処理方法及び電解処理装置
CN110249079B (zh) 电解处理装置和电解处理方法
WO2014188897A1 (ja) 基板の処理方法及びテンプレート
WO2019102866A1 (ja) 半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及びコンピュータ記憶媒体
JP6793742B2 (ja) 電解処理治具及び電解処理方法
WO2018070188A1 (ja) 電解処理治具、電解処理治具の製造方法及び電解処理装置
KR102499511B1 (ko) 전해 처리 지그 및 전해 처리 방법
WO2021177035A1 (ja) めっき処理装置
JP2015129330A (ja) 電解処理方法及び電解処理装置
WO2019102867A1 (ja) 半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及びコンピュータ記憶媒体
JP4130073B2 (ja) イオン交換体の再生方法及び再生装置
KR20170065443A (ko) 전해 처리 장치 및 전해 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal