WO2000037716A1

WO2000037716A1 - Plating apparatus, plating system, method for plating using the same

Info

Publication number: WO2000037716A1
Application number: PCT/JP1999/006955
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Hongo
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2000-06-29
Also published as: EP1061159A4; EP1061159A1; US6428661B1; KR100401376B1; KR20010041073A; JP4245713B2; JP2000178785A; TW508377B

Description

明細書めつき装置、めっきシステム及びこれを用いためつき処理方法技術分野本発明は、めっき装置、めっきシステム及びこれを用いためっき処理方法に係り、特にウェハのような被処理体上に金属を堆積させるめっき装置、めっきシステム及びこれを用いためっき処理方法に関する。背景技術半導体チップを基板上に実装して電子機器を構成する場合、一定の面積内により多くの半導体チップを実装する、すわゆる高密度実装への要求が高まつている < この高密度実装への要求に伴って、基板上の配線も高密度化の傾向にあり、種々の方法を用いた配線の微細化が進んでいる。

微細な配線を形成する方法としては、例えば化学気相成長法（C V D ) のような成膜方法で基板上に微細な下地電極を形成し、この下地電極に金属を堆積させるめつき処理方法が用いられている。このめつき処理方法は、金属イオンを含んだ水溶液に電極を浸漬し、外部から電気を流して陰極（下地電極）部分で還元反応を、陽極部分で酸化反応を起させ、陰極上での還元反応により下地電極に金属を堆積させる方法である。

図 9に、めっき処理に用いられるめっき装置の概略断面図を示す。

図 9に示すように、めっき装置 5 1は、めっき液が充填されるめつき槽 5 2と、めっき槽 5 2の周囲に設けられた外壁 5 3と、めっき液が貯蔵されたタンク 5 4 と、めっき槽 5 2の中央下部からタンク 5 4内のめっき液をめつき槽 5 2内に供給するポンプ 5 5とを備えている。

めっき槽 5 2の上端には、その内周面側に突出した突部 5 6が例えば内周面上を 9 0度間隔となるように 4箇所設けられ、突部 5 6上に銅リング 5 7が載置されている。そして、銅リング 5 7上に被処理体としてのウェハ 5 8が、めっきされる面が下側になるように設置される。ウェハ 5 8には、めっきされる面である陰極としての下地電極 5 9が形成され、下地電極 5 9と銅リング 5 7とが電気的に接続されている。また、銅リング 5 7上に設置されたウェハ 5 8は、押圧手段を用いた固定治具 6 0で固定され、めっき槽 5 2内のめっき液がウェハ 5 8に接した時に裏側（ウェハ 5 8の上面）へ回り込まないように構成されている。

めっき槽 5 2の底部には陽極としてのアノード板 6 1がウェハ 5 8と平行となるように配置されている。このアノード板 6 1及び銅リング 5 7は電流源 6 2に電気的に接続されている。

このめつき装置 5 1では、めっき槽 5 2内に供給されためつき液がウェハ 5 8 の中央部から端部方向へ均一に流れ、めっき槽 5 2内がめっき液で満たされると、めっき液はめつき槽 5 2の上部より端部方向に押し出される。そして、端部方向に押し出されためっき液は配管 6 3を通ってタンク 5 4に貯蔵される。このように、めっき装置 5 1は、その内部でめっき液が循環する循環構造になっている。そして、めっき槽 5 2内に供給されためつき液がウェハ 5 8に接触された数秒後に通電が開始され、この通電により下地電極 5 9上にめっき膜が形成されている

ところで、下地電極 5 9は微細な凹凸状に形成されており、凹部にはめつき液が十分に回り込まない場合がある。また、下地電極 5 9、特にその凹部にめっき槽 5 2内で発生した気泡が付着する場合がある。これらの場合、下地電極 5 9の電流分布にムラが生じてしまい、この下地電極 5 9での電流の違いによって、下地電極 5 9上に形成されるめつき膜の厚さが異なってしまう。従って、下地電極 5 9上に均一なめつき膜が形成できなくなるという問題があつた。

また、銅リング 5 7は、その上面の全面でウェハ 5 8と接触しており、この面内の接触抵抗が均一になることは困難である。このため、両者の接触面での接触抵抗の違いによって、下地電極 5 9の電流分布にムラが生じるおそれがある。この電流分布にムラが生じると、下地電極 5 9での電流の違いにより下地電極 5 9 上に形成されるめつき膜の厚さが異なってしまう。このため、下地電極 5 9上に均一なめっき膜が形成されないという問題があった。一方、銅リング 5 7に代えて電極ピンを用いた場合、銅リング 5 7を用いた場合に比べて下地電極 5 9の電流分布のムラを減少させることは可能であるが、電極ピンに通電できる電流の量が制限されてしまう。これでは、下地電極 5 9上に形成できるめっき膜の厚さが制限され、めっき装置の汎用性に欠けるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、被処理体上に均一な厚さのめっき膜を形成することができるめっき装置、めっきシステム及びこれを用いためっき処理方法を提供することにある。発明の開示

上記問題点を解決するため、本発明のめっき装置は、めっき液が充填されるめつき槽と、前記めつき槽の上部に配設され、半導体ウェハの表面に形成された第 1電極に接続する接続部材と、前記めつき槽内に配設された第 2電極と、前記めつき槽内に配設された超音波振動部材とを具備することを特徴とする。本発明のめっき装置によれば、第 1電極が接続部材に電気的に接続されるように被処理体が接続部材上に配置され、めっき槽にめっき液が充填される。めっき液が充填されると、めっき装置に電流が通電されるとともに、超音波振動部材によりめつき槽内に超音波振動が連続的に印加される。この通電によりめつき液が化学反応を起こし、めっき液内に例えば水素の気泡が発生するが、この気泡は超音波振動により第 1電極に付着しなくなる。また、超音波振動によりめつき槽内のめっき液の循環が促進され、めっき液が第 1電極の全面に供給される。このため、第 1電極の電流分布が均一になり、第 1電極上に均一な厚さのめっき膜が形成される。また、本発明のめっき装置においては、半導体ウェハが処理されるべき第 1電極が下側になるように配設されていることを特徴としており、さらに、半導体ゥェハがメツキ槽に固定されていることを特徴としている。

また、本発明のめっき装置においては、超音波振動部材が、メツキ処理中にその振動数を変化させることを特徴としている。このようにすると、めっき槽中の定在波の腹の位置を変化させることができ、従って振動強度を平均化して、めつきむらを防止することができる。また、本発明のめっき装置は、めっき液が充填されるめつき槽と、めっき槽の上部に配設され、半導体ウェハの表面に形成された第 1電極に接続する第 1弾性部材と、めっき槽内のめっき液が第 1弾性部材に接しないようにめつき槽の上部に配設された第 2弾性部材と、めっき槽内に配設された第 2電極とを具備することを特徴としている。本発明のめっき装置によれば、第 1弾性部材及び第 2弾性部材は弾性部材で構成され、第 1電極が第 1弾性部材に電気的に接続されるように被処理体が第 1弾性部材及び第 2弾性部材上に配置された状態で、第 1弾性部材と第 1電極との接触抵抗は均一になる。接触抵抗は均一なので第 1電極の電流分布が均一になり、第 1電極上に均一な厚さのめっき膜が形成される。また、第 1電極は第 1弾性部材の上面で接触しており、第 1弾性部材に通電できる電流の量が大きく制限されることがなくなり、第 1電極上に所定厚さのめっき膜が形成される。さらに、第 1電極が第 1弾性部材に電気的に接続されるように被処理体が第 1弾性部材及び第 2弾性部材上に配置されるので、めっき槽にめつき液が充填された状態で、めっき液は第 1弾性部材に接しなくなる。このため、第 1弾性部材にめつき金属が析出しなくなる。

また、本発明のめっき装置においては、めっき槽内に、超音波振動部材を配設していることをを特徴としている。従って、超音波振動により気泡が第 1電極に付着するのを防止するとともに、超音波振動によりめつき槽内のめつき液の循環が促進される。このため、めっき液が第 1電極の全面に供給され、均一なめっきを行うことができる。

また、本発明のめっき装置においては、第 1弾性部材及び第 2弾性部材をリング状に形成している。このようにすると、第 1弾性部材及び第 2弾性部材の成形及びめつき装置への配設が容易になる。この弾性部材として、第 1弾性部材を導電性ゴム、第 2弾性部材を耐薬品性ゴムにすると、本発明に好適である。また、第 1弾性部材をスパイラル状に形成すると、第 1弾性部材にかかる応力が分散され、第 1弾性部材の耐久性が向上する。

本発明のめっきシステムは、半導体ウェハを保持して所定の位置に搬送する搬送装置と、搬送装置によって搬送された前記半導体ウェハをめつきするめつき装置であって、めっき液が充填されるめつき槽に超音波振動部材が設けられ、めつき処理中にめつき液に超音波振動を加えるようになされためっき装置と、めっき装置によってめつき膜が形成された前記半導体ウェハを洗浄する洗浄装置と、洗浄装置によって洗浄された前記半導体ウェハを乾燥する乾燥装置とを具備することを特徴としている。本発明のめっきシステムによれば、半導体ウェハは搬送装置に保持されてめつき装置に搬送され、半導体ウェハの第 1電極上にめっき膜が形成される。めっき膜が形成された半導体ウェハは搬送装置に保持されて洗浄装置に搬送され、洗浄される。洗浄された被処理体は搬送装置に保持されて乾燥装置に搬送され、ウェハが乾燥される。ここで、搬送装置をウェハを保持した状態でウェハを上下反転可能に構成すると、めっき膜が形成された面を上方に向けた状態でウェハを乾燥でき、乾燥装置の構造が簡単になる。

本発明のめっき処理方法は、半導体ウェハを保持して所定の位置に搬送する搬送工程と、搬送工程で搬送された半導体ウェハを、超音波振動が加えられているめっき液に接触させてめっきし、半導体ウェハの表面にめつき膜を形成するめつき工程と、前記めつき工程でめつき膜が形成された被処理体を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程で洗浄された被処理体を乾燥する乾燥工程とを具備することを特徴とする。ここで、洗浄工程と乾燥工程との間に、被処理体を保持した状態で被処理体を上下反転させる反転工程を設けると、めっき膜が形成された面を上方に向けた状態で乾燥工程が行われる。また、この処理方法は、めっき処理として、例えば銅めつき処理等に適用できる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係るめっきシステムの一実施の形態を示す概略図である。図 2は、図 1に示すめっきシステムにおいて搬送装置を示す概略構成図である。図 3は、本発明に係るめっき装置の一実施の形態を示す断面図である。

図 4は、図 1に示すめっきシステムにおいて洗浄装置を示す断面図である。図 5は、図 1に示すめっきシステムにおいてスピンドライヤを示す概略図である

図 6は、本発明に係るめっき処理方法を示すフローチャートである。

図 7は、形成されためつき膜の膜厚を示すグラフである。図 8は、図 3中符号 IVで示す部分の他の実施の形態を示す拡大斜視図である。図 9は、従来のめっき装置を示す概略断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を具体化する一実施の形態について図面を参照して説明する。図 1は本実施の形態のめっきシステム模式図で示したものである。なお、本実施の形態では、一般的に用いられている硫酸銅めつきの場合について説明する。図 1に示すように、めっきシステム 1は、被処理体としてのウェハ 2を保持して所定の位置に搬送する搬送装置 3と、ウェハ 2の表面にめっき膜を形成するめつき装置 4と、めっき膜が形成されたウェハ 2を洗浄する洗浄装置 5と、洗浄されたウェハ 2を乾燥する乾燥装置としてのスピンドライヤ 6とを備えている。また、めっきシステム 1には、その搬入口 7 a及び搬出口 7 bからなるカセットステ一シヨン 7が設けられ、その内部には複数枚、例えば 2 5枚のウェハ 2が収納されたカセヅト 8が収容されている。本実施の形態のめっきシステム 1では 2組のめつき装置 4及び洗浄装置 5が設けられ、めっき装置 4、洗浄装置 5及びスピンドライヤ 6は一列に設置されている。また、これら各装置とカセットステーシヨン 7との間にはレール 9が敷設され、このレール 9上に搬送装置 3が配置されている。

図 2に搬送装置 3の概略図を示す。図 2に示すように、搬送装置 3は、レール 9上に配置された搬送装置本体 1 0と、搬送装置本体 1 0上に設けられたアーム支持台 1 1と、アーム支持台 1 1を回転可能に支持する支持軸 1 2と、ウェハ 2 を保持する搬送アーム 1 3と、搬送アーム 1 3を回転可能に支持するアーム支持軸 1 4とを備えている。

搬送装置本体 1 0は図示しない駆動機構により、レール 9上を図 2の紙面鉛直方向（図 1では左右方向）に移動される。アーム支持台 1 1は支持軸 1 2を介して搬送装置本体 1 0に連結され、支持軸 1 2を回転させると、支持軸 1 2を中心として旋回される。搬送アーム 1 3はアーム支持軸 1 4を介してアーム支持台 1 1に連結され、アーム支持軸 1 4を回転させると、アーム支持軸 1 4を中心として回転される。即ち、搬送アーム 1 3上にウェハ 2を保持した状態で上下反転が可能に構成されている。また、支持軸 1 2及びアーム支持軸 1 4は、その軸方向に突出可能に構成され、支持軸 1 2を突出させるとアーム支持台 1 1が上昇し、アーム支持軸 1 4を突出させると搬送アーム 1 3が突出する。従って、搬送ァ一ム 1 3は、上下、左右、前後、上下反転、旋回の各方向への移動が可能であり、これらの動きによりウェハ 2を所定の位置に搬送している。なお、搬送アーム 1 3には図示しない吸着機構が設けられており、この吸着機構でウェハ 2を吸着する、いわゆる真空チヤック方式によりウェハ 2が保持されている。

図 3にめつき装置 4の概略断面図を示す。図 3に示すように、めっき装置 4の硫酸銅めつき液（以下、めっき液という）が充填されるめつき槽 1 5は略円筒状に形成され、その上端の全周にわたって内周面側に突出した突部 1 6が設けられている。突部 1 6の上部には、接続部材を構成するとともに第 1弾性部材としての第 1◦リング 1 7が配置されている。第 1 0リング 1 7はリング状の導電性材料で形成されている。本実施の形態では体積固有抵抗値 1 X 1 0 ² Ω c mの高導電性ゴムが用いられている。この第 1 0リング 1 7は、その上部にウェハ 2の表面に形成された第 1電極としての下地電極 1 8がめつき槽 1 5側となるように配置された状態で、下地電極 1 8と当接する位置に配置されている。このため、第 1 0リンク 1 7と下地電極 1 8とは電気的に接続されている。なお、下地電極 1 8は、例えば C V Dにより、予め微細な形状に形成されている。また、めっき槽 1 5の上部にウェハ 2が配置された状態で、ウェハ 2は固定治具 1 9で固定されている。

突部 1 6の上部であって、第 1 0リング 1 7の内周面側には、接続部材を構成するとともに第 2弾性部材としての第 2 0リング 2 0が配置されている。第 2 0 リング 2 0はリング状の高耐薬品性材料で形成されている。本実施の形態では耐酸用のフッ素ゴムが用いられている。そして、第 2 0リング 2 0は、ウェハ 2が配置された状態で、めっき素 1 5内のめっき液が第 2 0リング 2 0の外側に流出しないように、めっき槽 1 5を密閉可能な状態に形成されている。このため、めつき槽 1 5内のめっき液は、第 1 0リング 1 7とは接しなくなる。

めっき槽 1 5の下方には、めっき液が貯蔵されたタンク 2 1と、タンク 2 1内のめつき液をめつき槽 1 5内に供給するポンプ 2 2とが配設されている。本実施の形態では、ポンプ 2 2に耐蝕性に優れたマグネットポンプが用いられ、その回転数を変化できるように、インバー夕を用いた制御が行われている。そして、夕ング 2 1及びポンプ 2 2はめつき槽 1 5の底面を貫通する配管ライン 2 3によつて連結されている。このため、ポンプ 2 2の駆動によってタンク 2 1内のめっき液が配管ライン 2 3を介してめつき槽 1 5内に供給され、めっき槽 1 5内がめつき液で満たされると配管ライン 2 3を介してめつき槽 1 5からタンク 2 1に排出される。このように、めっき装置 4は、めっき液が配管ライン 2 3を介してめつき槽 1 5、タンク 2 1、ポンプ 2 2、そしてめつき槽 1 5に循環する構造になつている。

めっき槽 1 5の底面には第 2電極としてのアノード板 2 4が配設されている。このアノード板 2 4は、第 1 0リング 1 7及び第 2 0リング 2 0の上部にウェハ 2が配置された状態で、下地電極 1 8と対向する位置に配設されている。ァノード板 2 4はポンプ 2 2によって供給されるめつき液を妨げないような形状、本実施の形態ではドーナツ状に形成されている。また、アノード板 2 4の材質は、めつきの種類によって異なるが、本実施の形態では硫酸銅めっき液が用いられているので、リン含有量 0 . 0 3〜0 . 0 8重量％の銅板が用いられている。そして、アノード板 2 4及び第 1 0リング 1 7は電流源 2 5に電気的に接続されている。また、めっき槽 1 5の内壁には超音波振動部材としての超音波振動子 2 6が配設されている。本実施の形態では、 2つの超音波振動子 2 6が配設されている。この超音波振動子 2 6は、めっき液に対して超音波振動を加え、被めつき部分における液の循環を促進するとともに、気泡の滞留を防止するためのものである。また、この超音波振動子 2 6は、めっきプロセス中にその振動数を周期的に変動させることができるようになつている。好ましくは、振動数を、 2秒間に 3 0 から 5 0 k H zの範囲で変動させてめっきを行う。このようにすることによって、めっき槽内に形成される定在波の腹の位置をを周期的に変動させることができる。従って、めっき面に加えられる振動強度を平均化することができ、めっきむらを防止して均一なめっきを行うことができる。

図 4に洗浄装置 5の概略断面図を示す。図 4に示すように、洗浄装置 5は、洗浄液、本実施の形態では純水が充填される洗浄槽 2 7と、洗浄槽 2 7の周囲に設けられた外壁 2 8と、洗浄槽 2 7の下部から洗浄槽 2 7内に純水を供給する供給管 2 9とを備えている。

洗浄槽 2 7の上端には、その内周面側に突出した突部 3 0が設けられている。本実施の形態では、内周面上を 9 0度間隔となるように 4箇所に設けられている c そして、突部 3 0上にめっきされた面（下地電極 1 8側）が下面になるようにゥェハ 2が載置される。

この洗浄装置 5では、洗浄槽 2 7内が供給された純水で満たされると、純水は洗浄槽 2 7の上部より端部方向に押し出される。そして、端部方向に押し出された純水が洗浄槽 2 7と外壁 2 8との間の排出管 3 1を通って排出される。

図 5にスピンドライヤ 6の模式図を示す。図 5に示すように、スピンドライヤ 6は、ウェハ 2を支持するウェハ支持部 3 2と、ウェハ支持部 3 2を回転させる回転軸 3 3と、ウェハ支持部 3 2にウェハ 2が支持された状態でウェハ 2に気体の吹き付けが可能なエアノズル 3 4とを備えている。

ウェハ支持部 3 2にはウェハ 2の形状に対応した凹部 3 5が設けられ、凹部 3 5に下地電極 1 8側が上面になるようにウェハ 2が収容される。回転軸 3 3にはモー夕 3 6が接続され、モー夕 3 6の駆動により回転軸 3 3が回転して、この回転軸 3 3を中心としてウェハ支持部 3 2が回転される。このエアノズル 3 4は、ウェハ 2の中央部付近に気体が吹き付けられるように配置されている。

エアノズル 3 4は気体配管ライン 3 7に接続され、電磁バルブ 3 8によって気体の供給が行われている。また、電磁バルブ 3 8とモ一夕 3 6とはコントローラ 3 9に接続され、コントローラ 3 9によってウェハ 2の回転、及びウェハ 2への気体の吹き付けが制御されている。このように、スピンドライヤ 6では、めっき膜が形成された面を上方に向けた状態でウェハ 2が乾燥されている。

次に、以上のように構成されためつきシステム 1を用いためっき処理方法について説明する。図 6にめつき処理方法をフローチャートに示す。

まず、搬送装置 3をカセットステーション 7の搬入口 7 aに収容されたカセット 8の前まで移動させ、搬送アーム 1 3の吸着機構でカセット 8内に収納されている下地電極 1 8が形成されたウェハ 2を吸着して、保持する。そして、ウェハ 2を保持した状態で搬送装置 3をめつき装置 4の前まで移動させ、ウェハ 2の下地電極 1 8がめつき槽 1 5側となるように、めっき槽 1 5上部の第 1 0リング 1 7及び第 2 0リング 2 0上にウェハ 2を配置する（S T E P 1 )。

次に、ウェハ 2を固定治具 1 9で固定し、ポンプ 2 2を駆動させてタンク 2 1 内のめっき液をめつき槽 1 5内に供給する。本実施の形態では、めっき液として水中に硫酸銅 2 0 0 g/ 1リツトル、硫酸 5 0 g/ 1リットルを加えた硫酸銅めつき液が用いられ、このめつき液の温度は 3 0度に調整されている。そして、めつき槽 1 5内にめっき液が充填されて、ウェハ 2に接触された数秒後に、めっき装置に電流が通電されるとともに、超音波振動子 2 6によりめつき槽内に超音波振動が連続的に印加される。本実施の形態では、下地電極 1 8の電流密度は 1 0 A/ c m² 、アノード板 2 4の電流密度は 5 A/ c m² であり、電圧は 4 Vである。また、超音波振動子 2 6の周波数は 5 0 k H zである。この通電により、めっき液では化学反応が起こり、めっき液中の銅イオンが銅となって下地電極 1 8上に吸着され、銅のめっき膜が形成される（S T E P 2 )。

ここで、この通電によるめつき液の化学反応によって、めっき液内に水素の気泡が発生するが、この気泡は超音波振動子 2 6からの超音波振動により、下地電極 1 8に付着しなくなる。また、この超音波振動により、めっき槽 1 5内のめつき液の循環が促進され、めっき液が下地電極 1 8の全面に供給されやすくなる。さらに、第 1〇リング 1 7及び第 2 0リング 2 0にゴムが用いられており、ゥェハ 2が固定治具 1 9で固定された状態で、第 1 0リング 1 7と下地電極 1 8との接触抵抗は均一になる。このため、電流源 2 5から通電された際の下地電極 1 8 の電流分布は均一になり、下地電極 1 8上に均一な厚さのめっき膜が形成される。また、下地電極 1 8は第 1 0リング 1 7の上面で接触しており、従来の電極ピンのように通電できる電流の量に大きな制限を受けることはなく、下地電極 1 8 上に所定の厚さのめっき膜を形成することができる。

さらに、ウェハ 2を固定治具 1 9で固定すると、めっき槽 1 5内はウェハ 2及び第 2 0リング 2 0で密閉され、めっき槽 1 5内にめっき液が充填された状態で、めつき液が第 2 0リング 2 0の外側に配設された第 1 0リング 1 7に接しなくなる。このため、第 1 0リング 1 7に銅が析出することがなくなる。

ウェハ 2の下地電極 1 8上にめっき膜が形成されると、搬送アーム 1 3の吸着機構によりウェハ 2を保持した状態で搬送装置 3を洗浄装置 5の前まで移動させ、ウェハ 2の下地電極 1 8が洗浄槽 2 7側となるように、洗浄槽 2 7の突部 3 0上にウェハ 2を配置する。そして、洗浄槽 2 7内に純水が供給され、突部 3 0上に配置されたウェハ 2に付着しためっき液が洗浄される（ S T E P 3 )。

ウェハ 2が洗浄されると、搬送アーム 1 3の吸着機構によりウェハ 2を保持した状態でアーム支持軸 1 4が回転され、ウェハ 2が上下反転される。これにより、ウェハ 2の下地電極 1 8側がウェハ 2の上面になる（S T E P 4 )。

下地電 4亟 1 8側がウェハ 2の上面になると、搬送装置 3をスピンドライヤ 6の前まで移動させ、ウェハ 2をウェハ支持部 3 2の凹部 3 5内に収容する。そして、コントローラ 3 9により、モー夕 3 6が駆動されてウェハ 2が回転するとともに、電磁バルブ 3 8が開放され、気体配管ライン 3 7を介してエアノズル 3 4からゥェハ 2の中央部付近に気体が吹き付けられる。このウェハ 2が回転されると、その遠心力によりウェハ 2に付着した純水が飛散する。また、遠心力のみでは飛散されにくいウェハ 2の中央部付近てはエアノズル 3 4から気体が吹き付けられ、ウェハ 2の中央部付近に付着した純水はウェハ 2の端部又は外方に飛散する。これにより、ウェハ 2に付着した純水が除去され、ウェハ 2が乾燥される（S T E P 5 )。

最後に、搬送アーム 1 3の吸着機構によりウェハ 2を保持した状態で搬送装置 3をカセットステーション 7の搬出口 7 bに収容されたカセヅト 8の前まで移動させ、ウェハ 2をカセット 8内に収納する（S T E P 6 )。

本実施の形態の効果を確認するため、ウェハ 2の下地電極 1 8上に形成されためっき膜の膜厚を、ウェハ 2の中心を通る直線上の等間隔な 9点の位置で測定した。その結果を図 7に示す。また、参考のため、従来のめっき装置 5 1で形成されためつき膜の膜厚についても同様に測定し、その結果を図 7に破線で示す。図 7に示すように、本実施の形態で形成されためつき膜の膜厚は約 2 . l mとほぼ均一であり、従来のめっき膜の膜厚 1 . 5 / Π！〜 2 . 2〃mの場合に比べ大きく改善されていることが分かる。このように、本発明によりウェハ 2の下地電極 1 8上に均一な厚さのめつき膜を形成できることが確認できた。

本実施の形態によれば、通電によるめつき液での化学反応によって発生した水素の気泡は、超音波振動子 2 6からの超音波振動により、下地電極 1 8に付着しなくなる。また、この超音波振動により、めっき槽 1 5内のめっき液の循環が促進され、めっき液が下地電極 1 8の全面に供給されやすくなる。このため、下地電極 1 8の電流分布は均一になり、下地電極 1 8上に均一な厚さのめっき膜が形成できる。

本実施の形態によれば、第 1 0リング 1 7及び第 2 0リング 2 0にゴムが用いられているので、第 1 0リング 1 7と下地電極 1 8との接触抵抗は均一になる。このため、下地電極 1 8の電流分布は均一になり、下地電極 1 8上に均一な厚さのめつき膜が形成できる。

また、下地電極 1 8は第 1 0リング 1 7の上面で接触しており、従来の電極ピンのように通電できる電流の量に大きな制限を受けることはなく、下地電極 1 8 上に所定の厚さのめっき膜を形成することができる。

さらに、第 2 0リング 2 0はめつき槽 1 5内のめっき液が第 2〇リング 2 0の外側に流出しないように、めっき槽 1 5を密閉可能な形状に形成されているので、めっき液が第 1◦リング 1 7に接しなくなる。このため、第 1 0リング 1 7に銅が析出することがなくなる。

本実施の形態によれば、めっき装置 4は、第 1◦リング 1 7及び第 2 0リング 2 0上にウェハ 2を配置した状態で、めっき槽 1 5が密閉された構造に形成されているので、めっき槽 1 5のめつき液がウェハ 2の上面に付着することがなくな o

本実施の形態によれば、ウェハ 2がめつき膜が形成された面を上方に向けた状態でウェハ支持部 3 2の凹部に収容されているので、ウェハ 2の支持が容易になり、スピンドライヤ 6の構造を簡単にすることができる。

本実施の形態によれば、第 1 0リング 1 7及び第 2 0リング 2 0はリング状に形成されているので、第 1 0リング 1 7及び第 2 0リング 2 0の成形及びめつき装置 4への配設が容易になる。また、第 1 0リング 1 7に高導電性ゴムが用いられ、第 2 0リング 2 0にフッ素ゴムが用いられているので、第 1 0リング 1 7及び第 2 0リング 2 0の耐久性が向上する。

なお、実施の形態は上記に限らず、例えば以下の場合であってもよい。本実施の形態では、接続部材を第 1 0リング 1 7と第 2 0リング 2 0とで構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばめっき槽 1 5の突部 1 6に導電性材料が嵌合されたものであってもよい。また、第 1 0リング 1 7と第 2 0リング 2 0とが一体に形成されたものであってもよい。これらの場合、めっき装置 4への配設が容易になる。

第 1弾性部材は下地電極 1 8に電気的に接続されていればよく、その形状はリング状に限らず、例えば円弧状であってもよい。また、図 8に示すように、第 1 0リング 1 7の形状をスパイラル状に形成し、その表面を下地電極 1 8に押圧して接続してもよい。この場合、第 1 0リング 1 7にかかる応力が分散され、第 1 0リング 1 7の耐久性が向上する。

同様に第 2弾性部材は、めっき槽 1 5内のめっき液が第 1弾性部材に接しないものであればよく、その形状はリング状に限らない。

めっき槽 1 5内にめっき液の濃度を測定する濃度センサを設け、測定された濃度に基づいてタンク 2 1内のめつき液の濃度を調整する濃度制御部材を設けてもよい。この場合、めっき槽 1 5内にめっき液の濃度を一定の濃度に制御することができ、めっき装置 4を連続的に用いても、下地電極 1 8上に所定の厚さのめつき膜を形成することができる。

めっきシステム 1に洗浄装置 5を設けずに、めっき装置 4で洗浄工程を行ってもよい。この場合、下地電極 1 8上にめっき膜を形成した後、めっき槽 1 5に例えば窒素ガスを供給してめっき液を除去し、新たにめっき槽 1 5内に純水が供給される。

めっき装置 4は、第 1 0リング 1 7及び第 2 0リング 2 0上にウェハ 2を配置した状態で、めっき槽 1 5が密閉された構造に限らず、従来のめっき装置のように、めっき槽 1 5の周囲に外壁を設けて、ウェハ 2の端部方向に押し出されためつき液が、めっき槽 1 5と外壁との間を通ってタンク 2 1に貯蔵される循環構造にしてもよい。この場合にも本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本実施の形態では、硫酸銅めつきの場合について説明したが、本発明は硫酸銅めっきに限られるものではなく、例えば有機酸ハンダめつきであってもよい。この場合、アノード板 2 4にめつき液中の錫成分と鉛成分の比率に合わせた高純度ハンダ板が用いられる。また、銅めつきの他、例えば銀めつきであってもよい。また、本実施の形態では、下地電極 1 8上に約 2 . l mの厚さのめっき膜を形成する場合について説明したものであり、めっき液の組成、通常条件、めっき液の温度のような各種の条件は、形成するめつき膜によって異なる。例えば、めつき液に微量の塩素を加えることにより、めっき膜の物性、外観を向上させることができる。また、添加剤として、微量の硫黄系有機化合物を加えることにより、めっき膜の光沢性が向上させることができる。

以上詳述したように、本発明によれば、被処理体に均一な厚さめつき膜を形成することができる。

Claims

請求の範囲

1 . めっき液が充填されるめつき槽と、

前記めつき槽の上部に配設され、半導体ウェハの表面に形成された第 1電極に接続する接続部材と、

前記めつき槽内に配設された第 2電極と、

前記めつき槽内に配設された超音波振動部材と

を具備することを特徴とするめつき装置。

2 . 前記半導体ウェハは、処理されるべき第 1電極が下側になるように配設されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のめっき装置。

3 . 前記半導体ウェハは、前記メツキ槽に固定されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のめつき装置。

4 . 前記超音波振動部材は、メツキ処理中に、その振動数を変化させることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のめっき装置。

5 . めっき液が充填されるめつき槽と、

前記めつき槽の上部に配設され、半導体ウェハの表面に形成された第 1電極に接続する第 1弾性部材と、

前記めつき槽内のめっき液が前記第 1弾性部材に接しないようにシールする前記めつき槽の上部に配設された第 2弾性部材と、

前記めつき槽内に配設された第 2電極と、

を具備することを特徴とするめつき装置。

6 . 前記めつき槽内には、超音波振動部材が配設されていることをを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のめっき装置。

7 . 前記第 1弾性部材及び前記第 2弾性部材はリング状に形成されるとともに、前記第 1弾性部材は導電性ゴムからなり、前記第 2弾性部材は耐薬品性ゴムからなることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のめっき装置。

8 . 前記第 1弾性部材及び前記第 2弾性部材はリング状に形成されるとともに、前記第 2弾性部材は耐薬品性ゴムからなり、前記第 1弾性部材はスパイラル状に形成され、その表面を前記第 1電極に接触させて接続されることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のめつき装置。

9 . 処理される半導体ウェハを保持して所定の位置に搬送する搬送装置と、前記搬送装置によって搬送された前記半導体ウェハをめつきするめつき装置であって、めっき液が充填されるめつき槽に超音波振動部材が設けられ、めっき処理中にめっき液に超音波振動を加えるようになされためっき装置と、

前記めつき装置によってめつき膜が形成された前記半導体ウェハを洗浄する洗浄装置と、

前記洗浄装置によって洗浄された前記半導体ウェハを乾燥する乾燥装置と、を具備することを特徴とするめつきシステム。

1 0 . 前記搬送装置は前記半導体ウェハを保持した状態でこの半導体ウェハを上下反転できるように構成され、

前記乾燥装置は、めっき膜が形成された面を上方に向けた状態で前記半導体ゥェハを乾燥するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第 9項に記載のめつきシステム。

1 1 . 半導体ウェハを保持して所定の位置に搬送する搬送工程と、前記搬送工程で搬送された半導体ウェハを、超音波振動が加えられているめつき液に接触させてめつきし、前記半導体ウェハの表面にめつき膜を形成するめつき工程と、

前記めつき工程でめつき膜が形成された被処理体を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程で洗浄された被処理体を乾燥する乾燥工程と、を具備することを特徴とするめつき処理方法。

1 2 . 前記洗浄工程と前記乾燥工程との間に、前記半導体ウェハを保持した状態で前記半導体ウェハを上下反転させる反転工程をさらに有することを特徴する請求の範囲第 1 1項に記載のめっき処理方法。

1 3 . 前記メツキ処理は、銅メツキ処理であることを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載のめっき処理方法。