WO2018070188A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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WO2018070188A1
WO2018070188A1 PCT/JP2017/033498 JP2017033498W WO2018070188A1 WO 2018070188 A1 WO2018070188 A1 WO 2018070188A1 JP 2017033498 W JP2017033498 W JP 2017033498W WO 2018070188 A1 WO2018070188 A1 WO 2018070188A1
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electrode
substrate
electrolytic
component
direct
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PCT/JP2017/033498
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智久 星野
正人 ▲濱▼田
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615—Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617—Crystalline layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D17/12—Shape or form
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    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/12—Semiconductors
    • C25D7/123—Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic treatment jig for performing electrolytic treatment on a substrate to be treated using a treatment liquid supplied to the substrate to be treated, a method for producing the electrolytic treatment jig, and an electrolysis provided with the electrolytic treatment jig.
  • the present invention relates to a processing apparatus.
  • Electrolytic process is a technique used for various treatments such as plating treatment and etching treatment.
  • electrolytic treatment is also performed in the manufacturing process of a semiconductor device.
  • the above-described plating treatment is conventionally performed by a plating apparatus described in Patent Document 1, for example.
  • a plating apparatus in the plating cup, for example, an anode electrode having a configuration in which platinum is formed in a mesh shape is arranged, and a semiconductor wafer arranged to face the anode electrode is arranged so that the plating treatment surface faces downward.
  • the support part which supports a semiconductor wafer comprises the cathode electrode connected to the said semiconductor wafer. Then, the plating treatment of the semiconductor wafer is performed by jetting a plating solution through the anode electrode in the plating treatment cup toward the plating treatment surface of the semiconductor wafer.
  • the plating apparatus described in Patent Document 1 is provided with an ultrasonic vibrator, and the plating liquid is stirred by transmitting ultrasonic waves oscillated from the ultrasonic vibrator to the plating liquid. As a result, the uniformity of the plating process is improved.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to efficiently and appropriately perform electrolytic treatment on a substrate to be processed with a simple apparatus configuration.
  • one embodiment of the present invention is an electrolytic processing jig for performing electrolytic processing on a substrate to be processed using a processing liquid supplied to the substrate to be processed, and has a flat plate shape. And a base having a recess formed on the front surface and a through hole communicating with the recess from the back surface, and at least an electrode component fitted into the recess.
  • the electrode component includes a direct electrode for contacting the processing solution and applying a voltage to the substrate to be processed, and a direct electrode connected to the direct electrode is provided in the through hole. Wiring is provided.
  • an electrolytic treatment jig is disposed so that the electrode is in direct contact with the treatment liquid, and a voltage is directly applied between the electrode and the substrate to be treated, whereby the substrate is subjected to electrolytic treatment Can be performed appropriately.
  • the electrolytic processing jig according to one aspect of the present invention is not configured to jet the processing liquid as in the prior art, and further does not require a large-scale means for stirring the processing liquid, thereby simplifying the apparatus configuration. be able to.
  • the electrolytic processing jig can be easily manufactured by separately manufacturing the base and the electrode parts and fitting the electrode parts into the base.
  • maintenance of the electrolytic treatment jig can be easily performed. Therefore, the manufacturing cost and maintenance cost of the electrolytic processing jig can be reduced, and the manufacturing period and maintenance period can be shortened.
  • an optimum electrolytic treatment jig can be used.
  • the electrolytic processing jig it is only necessary to form a recess and a through hole in the base body, and to maintain sufficient rigidity and strength to maintain the shape of the electrolytic processing jig. Can do. Furthermore, it is only necessary to fit an electrode component having a direct electrode into the base and to provide a wiring for the electrode directly inside the through-hole, thereby eliminating the need for complicated wiring.
  • Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing an electrolytic processing jig for performing electrolytic processing on a substrate to be processed using a processing liquid supplied to the substrate to be processed.
  • a first step of forming a recessed portion on the front surface and forming a through hole communicating with the recessed portion from the back surface there are a first step of forming a recessed portion on the front surface and forming a through hole communicating with the recessed portion from the back surface, and a second step of providing an electrode component by fitting at least the recessed portion. is doing.
  • the electrode component includes a direct electrode for contacting the processing liquid and applying a voltage to the substrate to be processed, and in the second step, the direct electrode is disposed inside the through hole. Direct electrode wiring connected to is provided.
  • a processing liquid supply unit configured to supply a processing liquid; and an electrolytic processing jig for performing an electrolytic process on the substrate to be processed held by the substrate holding unit.
  • the electrolytic processing jig has a flat plate shape, a recess is formed on the surface thereof, and a base having a through-hole communicating with the recess from the back surface is provided, and is fitted into at least the recess.
  • electrode parts The electrode component includes a direct electrode for contacting the processing liquid and applying a voltage to the substrate to be processed, and a direct electrode connected to the direct electrode is provided inside the through hole. Wiring is provided.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration of a plating apparatus as an electrolytic processing apparatus according to the present embodiment.
  • a plating process is performed as an electrolytic process on a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as “wafer W”) as a substrate to be processed.
  • a seed layer (not shown) used as an electrode is formed on the surface of the wafer W.
  • the dimensions of each component do not necessarily correspond to the actual dimensions in order to prioritize easy understanding of the technology.
  • the plating apparatus 1 has a wafer holding unit 10 as a substrate holding unit.
  • the wafer holding unit 10 is a spin chuck that holds and rotates the wafer W.
  • the wafer holder 10 has a surface 10a having a diameter larger than the diameter of the wafer W in plan view, and a suction port (not shown) for sucking the wafer W is provided on the surface 10a, for example. By suction from this suction port, the wafer W can be sucked and held on the wafer holder 10.
  • the wafer holding unit 10 is provided with a drive mechanism 11 including, for example, a motor, and can be rotated at a predetermined speed by the drive mechanism 11. Further, the drive mechanism 11 is provided with a lifting drive unit (not shown) such as a cylinder, and the wafer holding unit 10 is movable in the vertical direction.
  • a drive mechanism 11 including, for example, a motor, and can be rotated at a predetermined speed by the drive mechanism 11.
  • the drive mechanism 11 is provided with a lifting drive unit (not shown) such as a cylinder, and the wafer holding unit 10 is movable in the vertical direction.
  • An electrolytic processing jig 20 is provided above the wafer holding unit 10 so as to face the wafer holding unit 10.
  • the electrolytic processing jig 20 has a base 21 made of an insulator, for example, ceramics.
  • the base 21 is flat and has a surface 21a having a diameter larger than the diameter of the wafer W in plan view.
  • a terminal 22, a direct electrode 23 and an indirect electrode 24 are provided on the surface 21 a side of the base 21.
  • the terminal 22 is provided so as to protrude from the surface 21 a of the base 21.
  • a plurality of terminals 22 are provided on the outer periphery of the base 21. Further, as shown in FIG. 1, the terminal 22 is bent and has elasticity. Further, the plurality of terminals 22 have a virtual surface constituted by the tip portions thereof, that is, a plane formed by the tip portions (points) of the plurality of terminals 22 and the surface of the wafer W held by the wafer holding portion 10. It arrange
  • the shape of the terminal 22 is not limited to this Embodiment, The terminal 22 should just have elasticity.
  • the direct electrode 23 and the indirect electrode 24 are provided by being laminated with an insulator 25 interposed therebetween.
  • the direct electrode 23 is exposed at the surface 21a, the indirect electrode 24 is not exposed from the surface 21a, and is provided inside the base 21.
  • the laminated indirect electrode 24, insulator 25, and direct electrode 23 are The surface 21a is provided at a plurality of locations. Further, each of the indirect electrode 24, the insulator 25, and the direct electrode 23 has a rectangular shape in plan view. And when performing a plating process, the direct electrode 23 contacts the plating solution on the wafer W so that it may mention later, and the indirect electrode 24 does not contact a plating solution.
  • a DC power source 30 is connected to the terminal 22, the direct electrode 23, and the indirect electrode 24.
  • the terminal 22 is connected to the negative electrode side of the DC power supply 30 via a terminal wiring 31.
  • the direct electrode 23 is connected to the positive electrode side of the DC power supply 30 via the direct electrode wiring 32
  • the indirect electrode 24 is connected to the positive electrode side of the DC power supply 30 via the indirect electrode wiring 33.
  • the terminal wiring 31, the direct electrode wiring 32, and the indirect electrode wiring 33 are positions on the back surface 21b corresponding to the terminal 22, the direct electrode 23, and the indirect electrode 24 provided on the front surface 21a side, respectively. Is provided.
  • a groove may be provided on the back surface 21b of the substrate 21, and the direct electrode wiring 32 and the indirect electrode wiring 33 (lead frame) may be disposed in the groove.
  • the direct electrode wiring 32 that is, between the direct electrode 23 and the DC power source 30, is provided with a switch 34 for switching the connection state of the direct electrode 23 and the DC power source 30.
  • the on / off of the switch 34 is controlled by the control unit 60 described later.
  • the switch 34 When the switch 34 is on, the direct electrode 23 and the DC power supply 30 are connected, and a current flows between the direct electrode 23 and the terminal 22.
  • the switch 34 When the switch 34 is off, the direct electrode 23 and the DC power supply 30 are disconnected, and no current flows between the direct electrode 23 and the terminal 22.
  • a capacitor 35 is provided in the indirect electrode wiring 33, that is, between the indirect electrode 24 and the DC power supply 30.
  • the capacitor 35 is provided to increase the capacity of the indirect electrode 24.
  • a moving mechanism 40 for moving the base body 21 in the vertical direction is provided on the back surface 21b side of the base body 21.
  • the moving mechanism 40 is provided with an elevating drive unit (not shown) such as a cylinder.
  • the structure of the moving mechanism 40 can take a various structure, if the base
  • a nozzle 50 serving as a processing solution supply unit that supplies a plating solution onto the wafer W is provided.
  • the nozzle 50 is movable in a horizontal direction and a vertical direction by a moving mechanism 51 and is configured to be movable forward and backward with respect to the wafer holding unit 10.
  • the nozzle 50 communicates with a plating solution supply source (not shown) that stores the plating solution, and the plating solution is supplied from the plating solution supply source to the nozzle 50.
  • a plating solution supply source not shown
  • the plating solution for example, a mixed solution in which copper sulfate and sulfuric acid are dissolved is used. In such a case, the plating solution contains, for example, copper ions.
  • the nozzle 50 is used as the treatment liquid supply unit, but various other means can be used as a mechanism for supplying the plating liquid.
  • a cup (not shown) for receiving and collecting the liquid scattered or dropped from the wafer W may be provided around the wafer holding unit 10.
  • a control unit 60 is provided in the above plating apparatus 1.
  • the control unit 60 is a computer, for example, and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program for controlling the processing of the wafer W in the plating apparatus 1.
  • the program is recorded on a computer-readable storage medium such as a computer-readable hard disk (HD), flexible disk (FD), compact disk (CD), magnetic optical desk (MO), or memory card. Or installed in the control unit 60 from the storage medium.
  • a computer-readable storage medium such as a computer-readable hard disk (HD), flexible disk (FD), compact disk (CD), magnetic optical desk (MO), or memory card.
  • the electrolytic processing jig 20 has a configuration in which an electrode component 110 and a terminal component 130 which will be described later are fitted into the base body 21.
  • the base 21 is formed with a plurality of fitting portions 100 into which electrode parts 110 and terminal parts 130 described later are fitted. In FIG. 4, only one fitting part 100 is illustrated.
  • the fitting part 100 includes a hollow part 101 and a through hole 102.
  • the recess 101 is formed on the surface 21 a of the base 21.
  • the through hole 102 is formed so as to communicate with the recess 101 from the back surface 21 b of the base 21.
  • the diameter of the recess 101 is larger than the diameter of the through hole 102.
  • a groove 103 in which a seal member 115 described later is disposed is formed in an annular shape around the through hole 102 on the upper surface 101 a of the recess 101.
  • a base socket 112 of an electrode component 110 and a base socket 132 of a terminal component 130 which will be described later, are fitted in the recess 101. Since the thicknesses of the base sockets 112 and 132 are different, the thickness of the recess 101 for the electrode component 110 and the thickness of the recess 101 for the terminal component 130 are different.
  • the electrode component 110 shown in FIGS. 5 and 6 is a component to be fitted into the fitting portion 100 of the base 21 and is a component to which the direct electrode 23, the indirect electrode 24, and the insulator 25 are attached.
  • the electrode component 110 has a socket 111.
  • the socket 111 includes a base socket 112 that is fitted into the recess 101 and a side wall socket 113 that is fitted into the through hole 102.
  • the base socket 112 has a shape that matches the recess 101 of the base body 21. Inside the base socket 112, a hollow portion 114 having an open bottom surface is formed. On the upper surface 112 a of the base socket 112, a groove 116 in which the seal member 115 is disposed is formed in an annular shape around the side wall socket 113. In addition, a groove 118 in which the seal member 117 is disposed is formed in an annular shape on the inner side surface 112 b of the base socket 112. Further, a through hole 119 through which the direct electrode wiring 32 and the indirect electrode wiring 33 are inserted is formed at the center of the base socket 112. For example, O-rings are used for the seal members 115 and 117.
  • the side wall socket 113 has a shape that fits the through hole 102 of the base 21.
  • a hollow portion 120 through which the direct electrode wiring 32 and the indirect electrode wiring 33 are inserted is formed inside the side wall socket 113.
  • a thread groove 121 to which a nut 140 described later is attached is formed on the upper outer surface of the side wall socket 113.
  • an indirect electrode 24, an insulator 25, and a direct electrode 23 are stacked in this order from above.
  • the direct electrode 23 is provided with its surface exposed from the hollow portion 114.
  • a seal member 117 for preventing the indirect electrode 24 from coming into contact with the plating solution is provided on the side surface of the groove 118 of the base socket 112 and the direct electrode 23.
  • the indirect electrode 24 is provided inside the hollow portion 114. And when performing a plating process, the direct electrode 23 contacts the plating solution on the wafer W so that it may mention later, and the indirect electrode 24 does not contact a plating solution.
  • a direct electrode wiring 32 and an indirect electrode wiring 33 are inserted and provided in the hollow portion 120 of the side wall socket 113.
  • the direct electrode wiring 32 is directly connected to the electrode 23, and the indirect electrode wiring 33 is connected to the indirect electrode 24.
  • the indirect electrode wiring 33 is annularly provided around the direct electrode wiring 32.
  • An insulator 122 is filled between the indirect electrode wiring 33 and the direct electrode wiring 32.
  • a direct-current voltage is directly applied between the electrode 23 and the wafer W in a pulse shape. In such a case, noise may occur.
  • the indirect electrode wiring 33 and the direct electrode wiring 32 have a coaxial structure, that is, the indirect electrode wiring 33 has a shield structure, so that this noise is removed.
  • the 7 is a component embedded in the fitting portion 100 of the base body 21 and is a component to which the terminal 22 is attached.
  • the terminal component 130 includes a socket 131 having the same configuration as that of the socket 111 of the electrode component 110.
  • the portions 132 to 138 of the socket 131 are the portions 112, 113, 115, 116, and 119 of the socket 111, respectively. , 120, 121.
  • the lower surface 132b of the base socket 132 in the socket 131 is flat, and the hollow portion 114 of the base socket 112 in the socket 111 is not formed.
  • the base portion of the terminal 22 is attached to the lower surface 132 b of the base socket 132.
  • the terminal wiring 31 is inserted through the hollow portion 137 of the side wall socket 133.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing a method of manufacturing the electrolytic processing jig 20 manufactured using the base body 21, the electrode component 110, and the terminal component 130 described above.
  • a plurality of fitting portions 100 are formed on the base 21.
  • the plurality of fitting portions 100 include a fitting portion 100 for the electrode component 110 and a fitting portion 100 for the terminal component 130.
  • the formation method of the fitting part 100 is arbitrary, For example, machining may be sufficient and a photolithography process and an etching process may be sufficient.
  • the electrode part 110 and the terminal part 130 are fitted into the fitting part 100, respectively.
  • the electrode component 110 and the terminal component 130 are positioned in the horizontal direction and the height direction.
  • the groove 116 of the electrode part 110 and the groove 103 of the fitting part 100 are filled with the seal member 115.
  • the groove 135 of the terminal component 130 and the groove 103 of the fitting portion 100 are also filled with the seal member 134.
  • the electrode component 110 and the terminal component 130 are fixed by the nut 140, respectively.
  • the nut 140 is attached to the side wall sockets 113 and 133. Note that the nut 140 may be omitted, and the side wall sockets 113 and 133 may be fixedly attached to the through holes 102, respectively.
  • the electrode component 110 is provided with the electrode wire 32 and the indirect electrode wire 33 inserted in advance in the side wall socket 113 in advance, and the electrode component 110 is fitted into the fitting portion 100.
  • the direct electrode wiring 32 and the indirect electrode wiring 33 may be connected to the direct electrode 23 and the indirect electrode 24 after the electrode component 110 is fitted into the fitting portion 100, respectively.
  • the terminal wiring 31 may be connected to the terminal 22 after the terminal component 130 is fitted into the fitting portion 100.
  • the nozzle 50 is moved to above the center of the wafer W held by the wafer holding unit 10 by the moving mechanism 51.
  • the distance between the surface 10a of the wafer holder 10 and the surface 21a of the base 21 of the electrolytic processing jig 20 is about 100 mm.
  • the plating solution M is supplied from the nozzle 50 to the center of the wafer W while rotating the wafer W by the drive mechanism 11.
  • the supplied plating solution M is diffused over the entire surface of the wafer W by centrifugal force. At this time, as the wafer W rotates, the plating solution M is uniformly diffused within the wafer surface.
  • the plating solution M stays on the wafer W due to the surface tension of the plating solution M, and the plating pad M of the plating solution M having a uniform thickness is obtained. Is formed.
  • the electrolytic processing jig 20 is lowered by the moving mechanism 40 as shown in FIG. At this time, the distance between the surface 10a of the wafer holder 10 and the surface 21a of the base 21 of the electrolytic processing jig 20 is about 1 mm. Then, the terminal 22 is brought into contact with the wafer W, and the back surface 21b of the substrate 21 and the direct electrode 23 are brought into contact with the plating solution M on the wafer W. At this time, since the terminal 22 has elasticity, the distance between the surfaces 10a and 21a in the plating solution M can be adjusted by adjusting the height of the terminal 22.
  • the indirect electrode 24 is not in contact with the plating solution M and is insulated from the plating solution M by the insulator 25.
  • a predetermined load is applied to each terminal 22 to form an electrical contact between the terminal 22 and the wafer W.
  • a direct voltage is continuously applied between the indirect electrode 24 and the wafer W, and a so-called pulse voltage is applied between the direct electrode 23 and the wafer W in a pulsed manner. At this time, the pulse voltage is controlled for each terminal 22 in the plurality of terminals 22.
  • an indirect electrode 24 is used as an anode and a wafer W is used as a cathode to apply a DC voltage to form an electric field (electrostatic field). Then, sulfate ions S that are negatively charged particles gather on the surface (indirect electrode 24 and direct electrode 23) side of the electrolytic processing jig 20, and copper ions C that are positively charged particles move to the surface side of the wafer W. .
  • the concentration of the copper ions C accumulated on the surface of the wafer W can be increased.
  • increasing the concentration of copper ions C contributes to an improvement in the plating rate and uniformity of the plating process described later.
  • the electrode 34 is directly placed in an electrically floating state by turning off the switch 34.
  • charge exchange is not performed on either surface of the electrolytic processing jig 20 and the wafer W, so that charged particles attracted by the electrostatic field are arranged on the electrode surface.
  • the copper ions C are evenly arranged on the surface of the wafer W. Since the charge exchange of the copper ions C is not performed on the surface of the wafer W and the electrolysis of water is suppressed, the electric field when applying a voltage between the indirect electrode 24 and the wafer W can be increased. And the movement of the copper ion C can be accelerated by this high electric field, and the plating rate of a plating process can be improved. Furthermore, by arbitrarily controlling the electric field, the copper ions C arranged on the surface of the wafer W are also arbitrarily controlled.
  • the switch 34 is turned on as shown in FIG. A voltage is applied using the direct electrode 23 as an anode and the wafer W as a cathode, and a current flows between the direct electrode 23 and the wafer W. Then, charge exchange with the copper ions C arranged uniformly on the surface of the wafer W is performed, the copper ions C are reduced, and the copper plating 70 is deposited on the surface of the wafer W. At this time, the sulfate ions S are directly oxidized by the electrode 23.
  • the copper plating 70 can be uniformly deposited on the surface of the wafer W. As a result, the density of crystals in the copper plating 70 is increased, and a high-quality copper plating 70 can be formed. Further, since the reduction is performed in a state where the copper ions C are uniformly arranged on the surface of the wafer W, the copper plating 70 can be generated uniformly and with high quality.
  • the supply of the plating solution M from the nozzle 50, the movement of the copper ions C by the indirect electrode 24, and the reduction of the copper ions C by the direct electrode 23 and the wafer W are repeatedly performed, so that the copper plating 70 becomes a predetermined film. Grows thick. Thus, a series of plating processes in the plating apparatus 1 is completed.
  • the electrolytic processing jig 20 is disposed opposite to the wafer W, the electrode 23 is in contact with the plating solution M, and the indirect electrode 24 is not in contact with the plating solution M.
  • a plating process can be performed appropriately. Further, since the movement of the copper ions C by the indirect electrode 24 and the reduction of the copper ions C by the direct electrode 23 and the wafer W are performed separately, the copper ions C are sufficiently accumulated on the surface of the wafer W evenly. Reduction of C can be performed. For this reason, the plating process can be uniformly performed on the surface of the wafer W.
  • substrate 21, the electrode component 110, and the terminal component 130 are produced separately, and each of these electrode component 110 and the terminal component 130 is each fitted in the base
  • tool 20 is carried out. It can be manufactured easily. Moreover, the maintenance of the electrolytic processing jig 20 can be easily performed by such a simple structure. Therefore, the manufacturing cost and maintenance cost of the electrolytic treatment jig 20 can be reduced, and the manufacturing period and maintenance period can be shortened.
  • the fitting portion 100 (the recessed portion 101 and the through hole 102) in the base 21, and the rigidity and strength sufficient to maintain the shape of the electrolytic treatment jig 20. Can be maintained. Furthermore, the electrode component 110 and the terminal component 130 need only be fitted into the fitting portion 100, and complicated wiring is not required.
  • the electrode component 110 and the terminal component 130 are fitted into the fitting portion 100 of the base 21.
  • any component is fitted into the base 21. Can be provided. If it does so, components according to a function can be selected and it can provide in base 21.
  • another electrode part 150 shown in FIG. 14 may be provided instead of the electrode part 110.
  • the electrode component 150 is obtained by omitting the indirect electrode 24 and the indirect electrode wiring 33 from the electrode component 110.
  • the electrode component 150 includes a socket 151 having the same configuration as the socket 111 of the electrode component 110, and portions 152 to 158 of the socket 151 are portions 112, 113, 115, 116, and 119 of the socket 111, respectively. , 120, 121.
  • the lower surface 152b of the base socket 152 in the socket 151 is flat, and the hollow portion 114 of the base socket 112 in the socket 111 is not formed.
  • the electrode 160 is directly attached to the lower surface 152 b of the base socket 152.
  • the electrode wiring 161 is directly inserted into the hollow portion 157 of the side wall socket 153.
  • the step of moving the copper ions C by the indirect electrode 24 in the plating process of the above embodiment is omitted.
  • the plating treatment using the electrolytic treatment jig 20 can be appropriately performed, and the production and maintenance of the electrolytic treatment jig 20 can be easily performed.
  • the shape of the direct electrode 160 can be arbitrarily changed.
  • the lower surface of the direct electrode 160 may be convex downward.
  • the direct electrode 160 is in contact with the plating solution M. However, after the plating process is completed, the direct electrode 160 is pulled away from the plating solution M. At this time, since the shape of the direct electrode 160 is convex, the peelability between the direct electrode 160 and the plating solution M can be improved.
  • the planar shape of the electrode 160 may be circular as shown in FIG.
  • the planar shape of the direct electrode 160 may be a hexagonal shape (not shown).
  • the electrodes 160 can be directly arranged densely. Note that FIG. 16 illustrates a case where the electrode 160 is directly provided on the surface 21a.
  • the planar shape of the direct electrode 23, the indirect electrode 24, and the insulator 25 in the above embodiment is circular or hexagonal. May be.
  • a fluid supply component 170 shown in FIG. 17 may be provided as a component provided on the base 21.
  • the fluid supply component 170 is a component that supplies gas or liquid as a fluid.
  • the fluid supply component 170 includes a socket 171 having the same configuration as that of the socket 111 of the electrode component 110.
  • the portions 172 to 178 of the socket 171 are the portions 112, 113, 115, 116, and 112 of the socket 111, respectively. 119, 120, and 121.
  • the lower surface of the base socket 172 in the socket 171 is flat, and the hollow portion 114 of the base socket 112 in the socket 111 is not formed.
  • the through-hole 176 and the hollow part 177 penetrate the back surface (the front surface 21a to the back surface 21b of the base body 21) from the front surface of the socket 171, and constitute the flow path in the present invention.
  • the fluid supply component 170 may supply air as a fluid. This air is used when the electrolytic processing jig 20 is pulled away from the plating solution M after the end of the plating process. Since the plating process is performed in a state where the distance between the electrolytic processing jig 20 and the wafer W is small, when the electrolytic processing jig 20 is retracted after the plating process is finished, the electrolytic processing jig 20 is caused by the surface tension of the plating solution M. Is difficult to pull apart. For this reason, by supplying air from the fluid supply component 170, the electrolytic processing jig 20 and the plating solution M can be easily separated. Note that a liquid, for example, water may be supplied from the fluid supply component 170 to separate the electrolytic processing jig 20 and the plating solution M from each other.
  • the fluid supply component 170 may supply the plating solution M as a fluid.
  • the electrolytic processing jig 20 is lowered and arranged at a predetermined processing position.
  • the plating solution M is supplied onto the wafer W from the fluid supply component 170 after the electrolytic processing jig 20 is lowered and disposed at a predetermined processing position. Even in such a case, the same effects as those of the above-described embodiment can be enjoyed.
  • the nozzle 50 and the moving mechanism 51 in the above embodiment can be omitted.
  • the fluid supply component 170 may supply another processing liquid as a fluid.
  • various liquid treatments are performed before and after the plating treatment.
  • a cleaning liquid such as DIW or IPA is supplied onto the wafer W.
  • the fluid supply component 170 can supply a processing liquid such as a cleaning liquid.
  • the electrolytic processing jig 20 is lowered by the moving mechanism 40 and the terminal 22 is brought into contact with the wafer W.
  • the wafer holding unit 10 is raised by the driving mechanism 11. May be.
  • both the electrolytic processing jig 20 and the wafer holding unit 10 may be moved.
  • the arrangement of the electrolytic treatment jig 20 and the wafer holding unit 10 may be reversed, and the electrolytic treatment jig 20 may be arranged below the wafer holding unit 10.
  • the wafer holding unit 10 is a spin chuck, but instead of this, a cup having an upper surface opened and storing the plating solution M therein may be used.
  • the present invention can be applied to various electrolytic processes such as an etching process.
  • the present invention can also be applied to the case where the ions to be processed are oxidized on the surface side of the wafer W.
  • the ion to be processed is an anion, and the same electrolytic treatment may be performed with the anode and the cathode reversed in the above embodiment.
  • the same effects as those in the above embodiment can be obtained regardless of the difference between oxidation and reduction of ions to be processed.

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Abstract

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は、平板形状を有し、表面に窪み部が形成され且つ裏面から当該窪み部に連通する貫通孔が形成された基体と、少なくとも当該窪み部に嵌め込まれて設けられた電極部品と、を有し、当該電極部品は、処理液に接触して被処理基板との間で電圧を印加するための直接電極を備え、貫通孔の内部には、直接電極に接続される直接電極用配線が設けられている。

Description

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
（関連出願の相互参照）
　本願は、２０１６年１０月１２日に日本国に出願された特願２０１６－２００５９８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、前記電解処理治具の製造方法、及び前記電解処理治具を備えた電解処理装置に関する。
　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。そして、このように装置構成が複雑であるため、その装置の製造もまた煩雑なものになる。
　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簡易な装置構成で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、平板形状を有し、表面に窪み部が形成され、且つ裏面から前記窪み部に連通する貫通孔が形成された基体と、少なくとも前記窪み部に嵌め込まれて設けられた電極部品と、を有している。そして前記電極部品は、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を備え、前記貫通孔の内部には、前記直接電極に接続される直接電極用配線が設けられている。
　本発明の一態様によれば、直接電極が処理液に接触するように電解処理治具を配置し、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、電解処理治具を製造するにあたり、基体に電極を直接設ける場合、その電極に接続される配線や電気回路の引き回しが複雑になり、大掛かりな加工が必要となる。また、処理液を用いた場合に配線や電気回路が損傷を被るおそれがあり、最適化されていない。
　この点、本発明の一態様によれば、基体と電極部品を個別に作製し、基体に電極部品を嵌め込むことで、電解処理治具を容易に製造することができる。また、電解処理治具のメンテナンスも容易に行うことができる。したがって、電解処理治具の製造コストやメンテナンスコストを低廉化することができ、さらに製造期間やメンテナンス期間を短縮することができる。そして、処理液を用いた電解処理において、最適な電解処理治具を用いることができるのである。
　また、本発明の一態様にかかる電解処理治具においては、基体には窪み部と貫通孔を形成するだけでよく、電解処理治具の形状を保持させるに十分な剛性、強度を維持することができる。さらに、直接電極を備える電極部品を基体に嵌め込み、貫通孔の内部に直接電極用配線を設けるだけでよく、配線の複雑な引き回しが不要となる。
　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の製造方法であって、平板形状を有する基体に対し、表面に窪み部を形成すると共に、裏面から前記窪み部に連通する貫通孔を形成する第１の工程と、少なくとも前記窪み部に電極部品を嵌め込んで設ける第２の工程と、を有している。そして前記電極部品は、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を備え、前記第２の工程において、前記貫通孔の内部に、前記直接電極に接続される直接電極用配線を設ける。
　また別な観点による本発明の一態様は、被処理基板に電解処理を行う電解処理装置であって、被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された被処理基板に処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部に保持された被処理基板に電解処理を行うための電解処理治具と、を有している。そして前記電解処理治具は平板形状を有し、その表面に窪み部が形成され、且つ裏面から前記窪み部に連通する貫通孔が形成された基体と、少なくとも前記窪み部に嵌め込まれて設けられた電極部品と、を有している。前記電極部品は、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を備え、前記貫通孔の内部には、前記直接電極に接続される直接電極用配線が設けられている。
　本発明によれば、被処理基板に対する電解処理を簡易な装置構成で効率よく且つ適切に行うことができる。
本実施の形態にかかるめっき処理装置の構成の概略を示す説明図である。 電解処理治具の構成の概略を示す表面側から見た平面図である。 電解処理治具の構成の概略を示す裏面側から見た平面図である。 基体の一部の構成の概略を示す断面図である。 電極部品の構成の概略を示す断面図である。 電極部品の構成の概略を示す平面図である。 端子部品の構成の概略を示す断面図である。 電解処理治具の製造方法を示す説明図であり、（ａ）は基体に嵌合部を形成した様子を示し、（ｂ）は基体に電極部品と端子部品を嵌め込んだ様子を示し、（ｃ）は基体に電極部品と端子部品を固定した様子を示す。 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。 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。 間接電極とウェハの間に直流電圧を連続的に印加しつつ、直接電極とウェハの間に直流電圧をパルス状に印加する様子を示すグラフである。 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。 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。 他の電極部品の構成の概略を示す断面図である。 他の電極部品の構成の概略を示す断面図である。 他の電解処理治具の構成の概略を示す表面側から見た平面図である。 流体供給部品の構成の概略を示す断面図である。
　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。
　図１は、本実施の形態にかかる電解処理装置としてのめっき処理装置の構成の概略を示す説明図である。めっき処理装置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。
　めっき処理装置１は、基板保持部としてのウェハ保持部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、例えばセラミックスからなる基体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の表面２１ａ側には、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。
　直接電極２３と間接電極２４は、絶縁体２５を介して積層して設けられている。直接電極２３は表面２１ａにおいて露出し、間接電極２４は表面２１ａから露出せず基体２１の内部に設けられ、図２に示すようにこれら積層された間接電極２４、絶縁体２５、直接電極２３は表面２１ａにおいて複数箇所に設けられている。また、間接電極２４、絶縁体２５、直接電極２３はそれぞれ、平面視において矩形状を有している。そして、めっき処理を行う際、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し、間接電極２４はめっき液に接触しない。
　なお、かかる電解処理治具２０のより詳細な構成及び製造方法については後述する。
　図１に示すように端子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、端子用配線３１を介して直流電源３０の負極側に接続されている。直接電極２３は直接電極用配線３２を介して直流電源３０の正極側に接続され、間接電極２４は間接電極用配線３３を介して直流電源３０の正極側に接続されている。図３に示すようにこれら端子用配線３１、直接電極用配線３２、間接電極用配線３３は裏面２１ｂにおいて、それぞれ表面２１ａ側に設けられた端子２２、直接電極２３及び間接電極２４に対応する位置に設けられている。
　なお、図３には図示していないが、基体２１の裏面２１ｂに溝を設け、かかる溝に、直接電極用配線３２と間接電極用配線３３（リードフレーム）を配置してもよい。
　図１に示ように直接電極用配線３２には、すなわち直接電極２３と直流電源３０の間には、直接電極２３と直流電源３０の接続状態を切り替えるためのスイッチ３４が設けられている。スイッチ３４のオンオフは、後述する制御部６０によって制御される。そしてスイッチ３４がオンの状態では、直接電極２３と直流電源３０が接続され、直接電極２３と端子２２の間に電流が流れる。またスイッチ３４がオフの状態では、直接電極２３と直流電源３０が切断され、直接電極２３と端子２２の間に電流が流れない。
　間接電極用配線３３には、すなわち間接電極２４と直流電源３０の間には、コンデンサ３５が設けられている。コンデンサ３５は、間接電極２４の容量を大きくするために設けられる。
　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、処理液供給部としてのノズル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、かかる場合めっき液中には、たとえば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。
　以上のめっき処理装置１には、制御部６０が設けられている。制御部６０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、めっき処理装置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６０にインストールされたものであってもよい。
　次に、上述した電解処理治具２０の詳細な構成及び製造方法について説明する。電解処理治具２０は、基体２１に、後述する電極部品１１０と端子部品１３０が嵌め込まれた構成を有している。
　図４に示すように基体２１には、後述する電極部品１１０と端子部品１３０が嵌め込まれる嵌合部１００が複数形成されている。なお、図４においては、１つの嵌合部１００のみを図示している。
　嵌合部１００は、窪み部１０１と貫通孔１０２から構成されている。窪み部１０１は、基体２１の表面２１ａに形成されている。貫通孔１０２は、基体２１の裏面２１ｂから窪み部１０１に連通して形成されている。平面視において窪み部１０１の径は、貫通孔１０２の径よりも大きい。また、窪み部１０１の上面１０１ａには、後述するシール部材１１５が配置される溝部１０３が、貫通孔１０２の周囲に環状に形成されている。なお、窪み部１０１には、後述する電極部品１１０の基部ソケット１１２と端子部品１３０の基部ソケット１３２が嵌め込まれる。これら基部ソケット１１２、１３２の厚みは異なるため、電極部品１１０用の窪み部１０１の厚みと、端子部品１３０用の窪み部１０１の厚みは異なる。
　図５及び図６に示す電極部品１１０は、基体２１の嵌合部１００に嵌め込まれる部品であって、直接電極２３、間接電極２４及び絶縁体２５が取り付けられた部品である。
　電極部品１１０は、ソケット１１１を有している。ソケット１１１は、窪み部１０１に嵌め込まれる基部ソケット１１２と、貫通孔１０２に嵌め込まれる側壁ソケット１１３から構成されている。
　基部ソケット１１２は、基体２１の窪み部１０１に適合する形状を有している。基部ソケット１１２の内部には、下面が開口した中空部１１４が形成されている。基部ソケット１１２の上面１１２ａには、シール部材１１５が配置される溝部１１６が、側壁ソケット１１３の周囲に環状に形成されている。また、基部ソケット１１２の内側面１１２ｂには、シール部材１１７が配置される溝部１１８が環状に形成されている。さらに、基部ソケット１１２の中心部には、直接電極用配線３２と間接電極用配線３３が挿通する貫通孔１１９が形成されている。なお、シール部材１１５、１１７には、例えばＯリングが用いられる。
　側壁ソケット１１３は、基体２１の貫通孔１０２に適合する形状を有している。側壁ソケット１１３の内部には、直接電極用配線３２と間接電極用配線３３が挿通する中空部１２０が形成されている。また、側壁ソケット１１３の上部外側面には、後述するナット１４０が取り付けられるネジ溝１２１が形成されている。
　基部ソケット１１２の中空部１１４には、間接電極２４、絶縁体２５、直接電極２３が上方からこの順で積層して設けられている。直接電極２３は、その表面が中空部１１４から露出して設けられる。基部ソケット１１２の溝部１１８と直接電極２３の側面には、間接電極２４がめっき液に接触するのを防止するためのシール部材１１７が設けられる。また、間接電極２４は、中空部１１４の内部に設けられる。そして、めっき処理を行う際、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し、間接電極２４はめっき液に接触しない。
　側壁ソケット１１３の中空部１２０には、直接電極用配線３２と間接電極用配線３３が挿通して設けられている。直接電極用配線３２は直接電極２３に接続され、間接電極用配線３３は間接電極２４に接続される。
　間接電極用配線３３は、直接電極用配線３２の周囲に環状に設けられている。間接電極用配線３３と直接電極用配線３２の間には、絶縁体１２２が充填されている。ここで、後述するめっき処理においては、直接電極２３とウェハＷの間に直流電圧をパルス状に印加するが、かかる場合、ノイズが生じるおそれがある。本実施の形態では、間接電極用配線３３と直接電極用配線３２を同軸構造にし、すなわち間接電極用配線３３をシールド構造にすることにより、このノイズが除去される。
　図７に示す端子部品１３０は、基体２１の嵌合部１００に埋め込まれる部品であって、端子２２が取り付けられた部品である。
　端子部品１３０は、電極部品１１０のソケット１１１と同様の構成のソケット１３１を有しており、ソケット１３１における部位１３２～１３８は、ぞれぞれソケット１１１の部位１１２、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１に対応している。但し、ソケット１３１における基部ソケット１３２の下面１３２ｂは平坦であって、ソケット１１１における基部ソケット１１２の中空部１１４は形成されていない。
　端子部品１３０において、基部ソケット１３２の下面１３２ｂには、端子２２の基部が取り付けられている。また、側壁ソケット１３３の中空部１３７には、端子用配線３１が挿通して設けられている。
　図８は、上述した基体２１、電極部品１１０、端子部品１３０を用いて作製される電解処理治具２０の製造方法を示す説明図である。
　先ず、図８（ａ）に示すように基体２１に複数の嵌合部１００を形成する。複数の嵌合部１００は、電極部品１１０用の嵌合部１００と端子部品１３０用の嵌合部１００を含む。なお、嵌合部１００の形成方法は任意であり、例えば機械加工であってもよいし、或いはフォトリソグラフィー処理及びエッチング処理であってもよい。
　次に、図８（ｂ）に示すように嵌合部１００に、電極部品１１０と端子部品１３０をそれぞれ嵌め込んで設ける。窪み部１０１に基部ソケット１１２、１３２がそれぞれ嵌めこまれることで、電極部品１１０と端子部品１３０の水平方向及び高さ方向の位置決めが行われる。また、この際、電極部品１１０の溝部１１６と嵌合部１００の溝部１０３には、シール部材１１５が充填される。また、端子部品１３０の溝部１３５と嵌合部１００の溝部１０３にも、シール部材１３４が充填される。このようにシール部材１１５、１３４を設けることによって、後述するめっき処理で用いられるめっき液が、電極部品１１０、端子部品１３０の内部に浸入するのが抑制される。このため、間接電極用配線３３や端子用配線３１などの電気部品が損傷を被るのを抑制するこができる。
　その後、図８（ｃ）に示すように電極部品１１０と端子部品１３０は、それぞれナット１４０によって固定される。ナット１４０は、側壁ソケット１１３、１３３に取り付けられる。なお、ナット１４０を省略して、側壁ソケット１１３、１３３をそれぞれ、貫通孔１０２に固定して取り付けてもよい。
　なお、本実施の形態では、電極部品１１０には、予め側壁ソケット１１３の内部に直接電極用配線３２と間接電極用配線３３が挿通して設けられ、かかる電極部品１１０を嵌合部１００に嵌め込んでいたが、これら直接電極用配線３２と間接電極用配線３３は、電極部品１１０を嵌合部１００に嵌め込んだ後、直接電極２３と間接電極２４にそれぞれ接続されてもよい。同様に端子部品１３０においても、端子用配線３１は、端子部品１３０を嵌合部１００に嵌め込んだ後、端子２２に接続されてもよい。
　次に、以上のように構成されためっき処理装置１を用いためっき処理について説明する。
　先ず、図９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１０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である。そして、端子２２をウェハＷに接触させると共に、基体２１の裏面２１ｂと直接電極２３をウェハＷ上のめっき液Ｍに接触させる。この際、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。なお、間接電極２４は、めっき液Ｍに接触しておらず、また絶縁体２５によってめっき液Ｍから絶縁されている。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、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硬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。
　図１１に示すように間接電極２４とウェハＷの間に直流電圧を連続的に印加しつつ、直接電極２３とウェハＷの間に直流電圧をパルス状に印加する、いわゆるパルス電圧を印加する。この際、複数ある端子２２において各端子２２毎に、パルス電圧が制御される。
　より詳細に説明すると、図１２に示すように間接電極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、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、コンデンサ３５によって間接電極２４の容量が大きくなっているので、ウェハＷの表面に集積する銅イオンＣの濃度を高くすることができる。このように銅イオンＣの濃度を高くことは、後述するめっき処理のめっきレートの向上と均一性向上に寄与する。
　また、このとき、スイッチ３４をオフの状態にしておくことで、直接電極２３を電気的にフローティング状態にしておく。このような状況においては、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行われないので、静電場により引きつけられた荷電粒子が電極表面に配列されることになる。図１２に示すように、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。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。
　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、図１３に示すようにスイッチ３４をオンにする。そして直接電極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、ウェハＷの表面に均一に配列されている銅イオンＣと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７０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７０を均一に析出させることができる。結果的に、銅めっき７０における結晶の密度が高くなり、品質の良い銅めっき７０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７０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７０が所定の膜厚に成長する。こうして、めっき処理装置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、且つ間接電極２４がめっき液Ｍに接触しない状態で、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、基体２１と電極部品１１０、端子部品１３０を個別に作製し、基体２１にこれら電極部品１１０と端子部品１３０をそれぞれ嵌め込むことで、電解処理治具２０を容易に製造することができる。また、かかる簡易な構造により、電解処理治具２０のメンテナンスも容易に行うことができる。したがって、電解処理治具２０の製造コストやメンテナンスコストを低廉化することができ、さらに製造期間やメンテナンス期間を短縮することができる。
　また、電解処理治具２０において、基体２１には嵌合部１００（窪み部１０１、貫通孔１０２）を形成するだけでよく、電解処理治具２０の形状を保持させるに十分な剛性、強度を維持することができる。さらに、電極部品１１０と端子部品１３０は嵌合部１００に嵌め込むだけでよく、配線の複雑な引き回しが不要となる。
　以上の実施の形態の電解処理治具２０では、基体２１の嵌合部１００に電極部品１１０と端子部品１３０を嵌め込んでいたが、かかる構成によれば、任意の部品を基体２１に嵌め込んで設けることができる。そうすると、機能に応じた部品を選択して基体２１に設けることができる。
　基体２１に設ける部品として、例えば電極部品１１０に代えて、図１４に示す他の電極部品１５０を設けてもよい。電極部品１５０は、電極部品１１０から間接電極２４と間接電極用配線３３を省略したものである。
　電極部品１５０は、電極部品１１０のソケット１１１と同様の構成のソケット１５１を有しており、ソケット１５１における部位１５２～１５８は、ぞれぞれソケット１１１の部位１１２、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１に対応している。但し、ソケット１５１における基部ソケット１５２の下面１５２ｂは平坦であって、ソケット１１１における基部ソケット１１２の中空部１１４は形成されていない。
　電極部品１５０において、基部ソケット１５２の下面１５２ｂには、直接電極１６０が取り付けられている。また、側壁ソケット１５３の中空部１５７には、直接電極用配線１６１が挿通して設けられている。
　かかる場合、上記実施の形態のめっき処理における、間接電極２４による銅イオンＣの移動の工程が省略される。そして、本実施の形態においても、電解処理治具２０を用いためっき処理を適切に行うことができ、当該電解処理治具２０の製造、メンテナンスを容易に行うことができる。
　また、以上の実施の形態において、直接電極１６０の形状は任意に変更することができる。例えば図１５に示すように直接電極１６０は、その下面が下方に凸に形成されていてもよい。
　めっき処理中、直接電極１６０はめっき液Ｍに接触しているが、めっき処理終了後、直接電極１６０はめっき液Ｍから引き離される。この際、直接電極１６０の形状が凸状に形成されていることにより、直接電極１６０とめっき液Ｍとの剥離性を向上させることができる。
　また、図１６に示すように直接電極１６０の平面形状を円形状にしてもよい。或いは、直接電極１６０の平面形状を六角形状（図示せず）にしてもよい。円形状や六角形状のいずれの場合でも、直接電極１６０を密に配置することができる。なお、図１６では表面２１ａに直接電極１６０が設けられた場合を図示しているが、上記実施の形態における直接電極２３、間接電極２４及び絶縁体２５の平面形状を、円形状や六角形状にしてもよい。
　また、基体２１に設ける部品として、図１７に示す流体供給部品１７０を設けてもよい。流体供給部品１７０は、流体として気体や液体を供給する部品である。
　流体供給部品１７０は、電極部品１１０のソケット１１１と同様の構成のソケット１７１を有しており、ソケット１７１における部位１７２～１７８は、ぞれぞれソケット１１１の部位１１２、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１に対応している。但し、ソケット１７１における基部ソケット１７２の下面は平坦であって、ソケット１１１における基部ソケット１１２の中空部１１４は形成されていない。また、貫通孔１７６と中空部１７７は、ソケット１７１の表面から裏面（基体２１の表面２１ａから裏面２１ｂ）を貫通し、本発明における流通路を構成している。
　流体供給部品１７０は、流体として空気を供給してもよい。この空気は、めっき処理終了後に電解処理治具２０をめっき液Ｍから引き離す際に用いられる。めっき処理は、電解処理治具２０とウェハＷとの距離が微小な状態で行われるため、めっき処理終了後に電解処理治具２０を退避させる際、めっき液Ｍの表面張力によって電解処理治具２０を引き離し難い。このため、流体供給部品１７０から空気を供給することで、この電解処理治具２０とめっき液Ｍの引き離しを容易に行うことができる。なお、流体供給部品１７０から液体、例えば水を供給して、電解処理治具２０とめっき液Ｍの引き離しを行ってもよい。
　流体供給部品１７０は、流体としてめっき液Ｍを供給してもよい。上記実施の形態では、ノズル５０からウェハＷ上にめっき液Ｍの液パドルを形成した後、電解処理治具２０を下降させて所定の処理位置に配置していた。これに対して、本実施の形態では、電解処理治具２０を下降させて所定の処理位置に配置した後、流体供給部品１７０からウェハＷ上にめっき液Ｍを供給する。かかる場合でも、上記実施の形態と同様の効果を享受できる。しかも、上記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、流体供給部品１７０は、流体として他の処理液を供給してもよい。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。流体供給部品１７０は、このような洗浄液などの処理液を供給することができる。
　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、めっき処理装置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　　めっき処理装置
　　２０　電解処理治具
　　２１　基体
　　２２　端子
　　２３、１６０　直接電極
　　２４　間接電極
　　２５　絶縁体
　　３０　直流電源
　　３１　端子用配線
　　３２、１６１　直接電極用配線
　　３３　間接電極用配線
　　７０　銅めっき
　　１００　嵌合部
　　１０１　窪み部
　　１０２　貫通孔
　　１０３　溝部
　　１１０、１５０　電極部品
　　１１１、１３１、１５１、１７１　ソケット
　　１１５、１３４、１５４、１７４　シール部材
　　１１６、１３５、１５５、１７５　溝部
　　１１９、１３６、１５６、１７６　貫通孔
　　１２０、１３７、１５７、１７７　中空部
　　１２２　絶縁体
　　１３０　端子部品
　　１７０　流体供給部品
　　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 (16)

  1. 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、
    平板形状を有し、表面に窪み部が形成され、且つ裏面から前記窪み部に連通する貫通孔が形成された基体と、
    少なくとも前記窪み部に嵌め込まれて設けられた電極部品と、を有し、
    前記電極部品は、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を備え、
    前記貫通孔の内部には、前記直接電極に接続される直接電極用配線が設けられている、電解処理治具。
  2. 請求項１に記載の電解処理治具において、
    前記電極部品は、前記処理液から絶縁して設けられ、当該処理液に電界を形成するための間接電極をさらに有する。
  3. 請求項２に記載の電解処理治具において、
    前記貫通孔の内部には、前記間接電極に接続される間接電極用配線が設けられ、
    前記間接電極用配線は、絶縁体を介して前記直接電極用配線の周囲を覆うように設けられている。
  4. 請求項１に記載の電解処理治具において、
    前記電極部品と前記窪み部の間にはシール部材が設けられている。
  5. 請求項１に記載の電解処理治具において、
    少なくとも前記窪み部に嵌め込まれて設けられた端子部品をさらに有し、
    前記端子部品は、前記被処理基板に接触して、当該被処理基板と前記直接電極の間で電圧を印加するための端子を備える。
  6. 請求項５に記載の電解処理治具において、
    前記端子部品と前記窪み部の間にはシール部材が設けられている。
  7. 請求項１に記載の電解処理治具において、
    少なくとも前記窪み部に嵌め込まれて設けられた流体供給部品をさらに有し、
    前記流体供給部品には、表面から裏面に貫通し、流体を流通させる流通路が形成されている。
  8. 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の製造方法であって、
    平板形状を有する基体に対し、表面に窪み部を形成すると共に、裏面から前記窪み部に連通する貫通孔を形成する第１の工程と、
    少なくとも前記窪み部に電極部品を嵌め込んで設ける第２の工程と、を有し、
    前記電極部品は、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を備え、
    前記第２の工程において、前記貫通孔の内部に、前記直接電極に接続される直接電極用配線を設ける、電解処理治具の製造方法。
  9. 請求項８に記載の電解処理治具の製造方法において、
    前記電極部品は、前記処理液から絶縁して設けられ、当該処理液に電界を形成するための間接電極をさらに備える。
  10. 請求項９に記載の電解処理治具の製造方法において、
    前記第２の工程において、前記貫通孔の内部に、絶縁体を介して前記直接電極用配線の周囲を覆うように、前記間接電極に接続される間接電極用配線を設ける。
  11. 請求項８に記載の電解処理治具の製造方法において、
    前記第２の工程において、前記電極部品と前記窪み部の間にシール部材を設ける。
  12. 請求項８に記載の電解処理治具の製造方法において、
    前記第１の工程の後、少なくとも前記窪み部に端子部品を嵌め込んで設ける第３の工程をさらに有し、
    前記端子部品は、前記被処理基板に接触して、当該被処理基板と前記直接電極の間で電圧を印加するための端子を備える。
  13. 請求項１２に記載の電解処理治具の製造方法において、
    前記第３の工程において、前記端子部品と前記窪み部の間にシール部材を設ける。
  14. 請求項８に記載の電解処理治具の製造方法において、
    前記第１の工程の後、少なくとも前記窪み部に流体供給部品を嵌め込んで設ける第４の工程をさらに有し、
    前記流体供給部品には、表面から裏面に貫通し、流体を流通させる流通路が形成されている。
  15. 被処理基板に電解処理を行う電解処理装置であって、
    被処理基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された被処理基板に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記基板保持部に保持された被処理基板に電解処理を行うための電解処理治具と、を有し、
    前記電解処理治具は、
    　平板形状を有し、表面に窪み部が形成され、且つ裏面から前記窪み部に連通する貫通孔が形成された基体と、
    　少なくとも前記窪み部に嵌め込まれて設けられた電極部品と、を有し、
    前記電極部品は、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を備え、
    前記貫通孔の内部には、前記直接電極に接続される直接電極用配線が設けられている、電解処理装置。
  16. 請求項１５に記載の電解処理装置において、
    前記電極部品は、前記処理液から絶縁して設けられ、当該処理液に電界を形成するための間接電極をさらに有する。
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