JP2010007153A - Plating apparatus and plating method - Google Patents
Plating apparatus and plating method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010007153A JP2010007153A JP2008170461A JP2008170461A JP2010007153A JP 2010007153 A JP2010007153 A JP 2010007153A JP 2008170461 A JP2008170461 A JP 2008170461A JP 2008170461 A JP2008170461 A JP 2008170461A JP 2010007153 A JP2010007153 A JP 2010007153A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- plating
- porous body
- plating solution
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims abstract description 302
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 277
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 96
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 40
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- -1 ITO Substances 0.000 description 6
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004166 TaN Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
本発明は、めっき装置及びめっき方法に係り、特に半導体ウエハなどの基板の表面(被めっき面)に形成された微細な配線用凹部(回路パターン)に銅等の金属(配線材料)を埋込んで配線を形成するのに使用されるめっき装置及びめっき方法に関する。 The present invention relates to a plating apparatus and a plating method, and in particular, a metal (wiring material) such as copper is embedded in a fine wiring recess (circuit pattern) formed on the surface (surface to be plated) of a substrate such as a semiconductor wafer. The present invention relates to a plating apparatus and a plating method used to form a wiring.
近年、半導体基板上にLSI配線を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅(Cu)を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、CVD、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学的機械的研磨(CMP)により不要の銅を除去するようにしている。 In recent years, as a metal material for forming LSI wiring on a semiconductor substrate, there has been a remarkable movement of using copper (Cu) having a low electrical resistivity and a high electromigration resistance instead of aluminum or an aluminum alloy. This type of copper wiring is generally formed by embedding copper in a fine wiring recess provided on the surface of the substrate. As a method of forming this copper wiring, there are methods such as CVD, sputtering, and plating, but in any case, copper is formed on almost the entire surface of the substrate, which is unnecessary by chemical mechanical polishing (CMP). Copper is removed.
図1は、この種の銅配線基板の製造例を工程順に示す。先ず、図1(a)に示すように、半導体素子を形成した半導体基材1上の導電層1aの上にSiO2からなる酸化膜やLow−k材膜等の絶縁膜2を堆積し、この絶縁膜2の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのコンタクトホール3とトレンチ4を形成する。そして、その上にTaNやTiN等からなるバリア層5、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層7を形成する。
FIG. 1 shows a manufacturing example of this type of copper wiring board in the order of steps. First, as shown in FIG. 1A, an
そして、図1(b)に示すように、基板Wのシード層7の表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール3及びトレンチ4内に銅を充填するとともに、絶縁膜2上に銅膜6を堆積する。その後、化学的機械的研磨(CMP)により、絶縁膜2上の銅膜6、シード層7及びバリア層5を除去して、コンタクトホール3及びトレンチ4内に充填させた銅膜6の表面と絶縁膜2の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図1(c)に示すように、絶縁膜2の内部に銅膜6からなる配線が形成される。
Then, as shown in FIG. 1B, the surface of the seed layer 7 of the substrate W is plated with copper so that the contact holes 3 and the trenches 4 are filled with copper, and the
前記シード層7としては、スパッタリング、CVD、ALDまたは無電解めっき法などによって形成される銅シード層が一般に用いられており、配線サイズの微細化の進行に伴って、銅シード層の厚みが年々薄くなっている。例えば、65nm世代の半導体デバイスを製造する時の銅シード層の厚みは、基板フィールド部において、600オングストローム前後であるが、これが45nm世代になると、500オングストローム以下になると予想されている。次世代、次々世代では、銅シード層の厚みが300オングストローム以下となるか、または銅シード層を設けることなく、例えばルテニウムからなるバリア層の表面に銅をダイレクトでめっきすることになるとも予想されている。 As the seed layer 7, a copper seed layer formed by sputtering, CVD, ALD, electroless plating or the like is generally used, and the thickness of the copper seed layer increases year by year as the wiring size becomes finer. It is getting thinner. For example, the thickness of the copper seed layer when manufacturing a 65 nm generation semiconductor device is around 600 angstroms in the substrate field portion, but when the 45 nm generation is reached, it is expected to be 500 angstroms or less. In the next and next generations, it is expected that the thickness of the copper seed layer will be 300 angstroms or less, or that copper will be plated directly on the surface of a barrier layer made of, for example, ruthenium without providing a copper seed layer. ing.
これまでの膜厚の銅シード層にあっては、その電気抵抗(シート抵抗)が1Ω/sq以下であるため、カソード接点に接続されてカソードとなる基板とアノードとの間に抵抗体を入れるか、またはめっき液の酸濃度を低くしてめっき液自体の抵抗を高くしたりすることで、シード層のシート抵抗に依存するターミナルエフェクトを低減して、膜厚が基板の中央部で周辺部より薄くなることを防した均一な膜厚の銅膜を基板の表面に成膜することができる。 In the copper seed layer having the conventional film thickness, since its electric resistance (sheet resistance) is 1Ω / sq or less, a resistor is inserted between the cathode and the substrate connected to the cathode contact. Alternatively, by reducing the acid concentration of the plating solution to increase the resistance of the plating solution itself, the terminal effect that depends on the sheet resistance of the seed layer is reduced, and the film thickness is increased at the central portion of the substrate at the peripheral portion. A copper film having a uniform film thickness that is prevented from becoming thinner can be formed on the surface of the substrate.
出願人は、基板とアノードとの間に配置される、めっき液の電気抵抗率よりも大きい電気抵抗率を有する多孔質体からなる高抵抗構造体として、その中心部に比べ外周部の電気抵抗が大きくなるようにしたものを使用することを提案した(特許文献1参照)。また、アノードとして、複数に分割した分割アノードを使用し、これらの各分割アノードに個別にめっき電源を接続することで、例えば基板上に初期めっき膜を形成する一定期間だけ、中央部側に位置する分割アノードの電流密度をその周辺より高め、基板外周部にめっき電流が集中することを防止して基板の中央部側にもめっき電流が流れるようにすることで、シート抵抗が高い場合であっても、均一な膜厚のめっき膜を形成することができるようにしたものを提案した(特許文献2参照)。 The applicant, as a high-resistance structure composed of a porous body having an electrical resistivity greater than the electrical resistivity of the plating solution, disposed between the substrate and the anode, has an electrical resistance at the outer periphery as compared with the central portion. It has been proposed to use one having a large value (see Patent Document 1). In addition, a plurality of divided anodes are used as anodes, and a plating power source is individually connected to each of these divided anodes. For example, the anode is positioned on the center side only for a certain period of time to form an initial plating film on the substrate. This is the case when the sheet resistance is high by increasing the current density of the split anode from the periphery to prevent the plating current from concentrating on the outer periphery of the substrate and allowing the plating current to flow to the center side of the substrate. However, the thing which enabled it to form the plating film of a uniform film thickness was proposed (refer patent document 2).
更に、基板の表面全体に均一なめっき膜が得られるようにするため、基板の外周部に対応する位置に、めっき液(電解液)に浸漬させて補助電極を配置することが提案されている(特許文献3参照)。 Furthermore, in order to obtain a uniform plating film on the entire surface of the substrate, it has been proposed to dispose the auxiliary electrode in a plating solution (electrolytic solution) at a position corresponding to the outer peripheral portion of the substrate. (See Patent Document 3).
配線サイズの微細化が更に進む、次世代、次々世代の半導体デバイスにあっては、銅シード層の厚みが益々薄くなって、銅シード層のシート抵抗が1Ω/sq以上となったり、銅シード層を設けることなく、ルテニウム等からなるバリア層の表面に銅をダイレクトでめっきする場合には、そのシート抵抗が10Ω/sq以上となったりすると予想される。このような場合にあっては、これまでの基板とアノードとの間への抵抗体の挿入やめっき液自体の高抵抗化だけでは、シート抵抗に依存するターミナルエフェクトに対する対策が不十分となって、基板の全表面に亘って均一な膜厚の銅膜を形成することが困難となると考えられる。 In the next-generation and next-generation semiconductor devices, where the wiring size is further miniaturized, the thickness of the copper seed layer becomes thinner and the copper seed layer has a sheet resistance of 1 Ω / sq or more. When copper is directly plated on the surface of a barrier layer made of ruthenium or the like without providing a layer, the sheet resistance is expected to be 10 Ω / sq or more. In such a case, the countermeasures against the terminal effect depending on the sheet resistance are insufficient only by inserting the resistor between the substrate and the anode and increasing the resistance of the plating solution itself. It is considered that it is difficult to form a copper film having a uniform film thickness over the entire surface of the substrate.
例えば、中心部に比べ外周部の電気抵抗が大きくなるように電気抵抗を調整した多孔質体を基板とアノードとの間に配置してめっきを行うと、基板のシード層上にめっき膜が堆積してめっき膜のシート抵抗が減少するに従い、基板の外周部に比べて基板の中心部にめっき膜が付き易くなる。 For example, when plating is performed by placing a porous body whose electric resistance is adjusted so that the electric resistance of the outer peripheral portion is larger than that of the central portion between the substrate and the anode, a plating film is deposited on the seed layer of the substrate. As the sheet resistance of the plating film decreases, the plating film is more easily attached to the central portion of the substrate than the outer peripheral portion of the substrate.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、表面により高いシート抵抗をもつ基板に対しても、基板の全表面により均一な膜厚のめっき膜を形成できるようにしためっき装置及びめっき方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a plating apparatus and a plating method capable of forming a plating film having a uniform film thickness on the entire surface of a substrate even on a substrate having a higher sheet resistance on the surface. The purpose is to provide.
請求項1に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部で保持した基板表面の周縁部に当接して該周縁部をシールするシール材と、前記基板保持部で保持した基板の表面に形成した導電層に接触して通電させるカソード接点と、ハウジングの内部にアノードを収納し該ハウジングの前記基板保持部で保持した基板と対向する開口端部に多孔質体を配置してめっき液室を区画形成した電極ヘッドと、前記基板保持部で保持した基板と前記多孔質体との間にめっき液を満たしたまま、前記電極ヘッドを第1めっき位置から該第1めっき位置よりも基板と多孔質体との距離が離れた第2めっき位置に移動させて停止させる駆動機構と、前記基板保持部で保持した基板の外周部に対向する位置に該基板と離間して配置され、前記基板保持部で保持した基板と前記多孔質体との間に満たしためっき液に浸漬される補助カソード部を有することを特徴とするめっき装置である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a substrate holding portion that holds a substrate, a sealing material that contacts a peripheral portion of the substrate surface held by the substrate holding portion and seals the peripheral portion, and is held by the substrate holding portion. A cathode contact for contacting and energizing the conductive layer formed on the surface of the substrate, and a porous body disposed at the open end facing the substrate held in the housing and held by the substrate holding portion of the housing The electrode head is separated from the first plating position while the plating solution is filled between the electrode head in which the plating solution chamber is partitioned, the substrate held by the substrate holding portion, and the porous body. A drive mechanism for stopping the substrate by moving it to a second plating position where the distance between the substrate and the porous body is greater than the position, and a position facing the outer peripheral portion of the substrate held by the substrate holding part. Placed on the substrate A plating apparatus characterized by comprising an auxiliary cathode portion to be immersed in the plating solution filled between the substrate held by sandwiching member and the porous body.
ターミナルエフェクト対策として、基板とアノードとの間に、例えば中心部に比べ外周部の電気抵抗が大きくなるように調整した多孔質体を配置して、シート抵抗の高いシード層等の表面にめっきを行うと、基板中心部にめっきが付き易いため、めっき初期から基板外周部から基板中心部まで均一なめっきを行うことができる反面、めっき膜が成長してめっき膜のシート抵抗が低くなるにつれて、基板中心部にめっきが付き過ぎて該中心部が盛り上がっためっき膜の膜厚分布になる。本発明によれば、内部にアノードを収容した電極ヘッドを第1めっき位置から該第1めっき位置よりも基板と多孔質体との距離が離れた第2めっき位置に移動させて停止させた状態で後期めっきを行うことで、基板の中心付近でのめっき膜の成長を適度に抑え、更に、補助カソード部を併用することにより、基板外周部に成膜されるめっき膜の膜厚をコントロールすることで、基板全面に均一な膜厚のめっき膜を成膜することができる。 As a countermeasure for the terminal effect, for example, a porous body adjusted so that the electrical resistance of the outer peripheral part is larger than the central part is arranged between the substrate and the anode, and the surface of the seed layer or the like having a high sheet resistance is plated. When done, because plating is easily attached to the center of the substrate, uniform plating can be performed from the outer periphery of the substrate to the center of the substrate from the beginning of plating, but as the plating film grows and the sheet resistance of the plating film decreases, A plating film thickness distribution is obtained in which the central portion of the substrate is excessively plated and the central portion is raised. According to the present invention, the electrode head containing the anode therein is moved from the first plating position to the second plating position where the distance between the substrate and the porous body is farther than the first plating position and stopped. By performing the latter plating, the growth of the plating film near the center of the substrate is moderately suppressed, and the auxiliary cathode part is used in combination to control the film thickness of the plating film formed on the outer peripheral part of the substrate. Thus, a plating film having a uniform thickness can be formed on the entire surface of the substrate.
請求項2に記載の発明は、前記多孔質体は、中心部と比べて外周部の電気抵抗が高くなるように調整してあることを特徴とする請求項1記載のめっき装置である。
多孔質体の外形状、内部構造、または電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも一つの調整により、中心部と比べて外周部の電気抵抗が高くなるように多孔質体を調整することができる。
The invention according to
Adjusting the porous body so that the electrical resistance of the outer peripheral portion is higher than that of the central portion by adjusting at least one of the outer shape, the internal structure of the porous body, or the mounting of members having different electrical conductivities Can do.
請求項3に記載の発明は、前記カソード接点と前記補助カソード部にそれぞれ接続される電源を有することを特徴とする請求項1または2記載のめっき装置である。 A third aspect of the present invention is the plating apparatus according to the first or second aspect, further comprising a power source connected to the cathode contact and the auxiliary cathode portion, respectively.
請求項4に記載の発明は、カソード接点を接触させた基板表面の導電層と該導電層に対面する位置に配置させたアノードとの間にめっき液を満たし、前記めっき液中の前記基板の中央部に対向する位置に多孔質体を、外周部に対向する位置に補助カソード部をそれぞれ基板と離間させて配置し、前記アノードと前記カソード接点との間に電圧を印加して初期めっきを行い、前記アノードと前記カソード接点との間及び前記アノードと前記補助カソードとの間に電圧を印加しながら前記多孔質体を前記基板から離れる位置に移動させ停止させて後期めっきを行うことを特徴とするめっき方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, a plating solution is filled between the conductive layer on the surface of the substrate in contact with the cathode contact and the anode disposed at a position facing the conductive layer, and the substrate in the plating solution is filled with the plating solution. A porous body is disposed at a position facing the central portion, and an auxiliary cathode portion is disposed at a position facing the outer peripheral portion, spaced apart from the substrate, and initial plating is performed by applying a voltage between the anode and the cathode contact. And performing late plating by moving the porous body to a position away from the substrate and stopping while applying a voltage between the anode and the cathode contact and between the anode and the auxiliary cathode. This is a plating method.
本発明によれば、初期めっき後、アノードとカソード接点との間及びアノードと補助カソード部との間に電圧を印加しながら多孔質体を基板から離れる位置に移動させ停止させて後期めっきを行うことにより、基板中心部に集中した電場をエッジ効果により分散させて基板中心部のめっき成長を適度に抑え、さらに補助カソード部を併用して基板外周部の膜厚をコントロールすることによって、目標めっき膜厚に関わらず、基板全面に均一な膜厚のめっき膜を成膜することができる。 According to the present invention, after the initial plating, the porous body is moved to a position away from the substrate and stopped while applying a voltage between the anode and the cathode contact and between the anode and the auxiliary cathode portion, and the latter plating is performed. Therefore, the electric field concentrated in the central part of the substrate is dispersed by the edge effect to moderately suppress the plating growth in the central part of the substrate. A plating film having a uniform film thickness can be formed on the entire surface of the substrate regardless of the film thickness.
請求項5に記載の発明は、前記基板の導電層は、少なくともCu、Ru、Ta、TaN、W、WNC、WC、Pt、ITO、Ti、TiWまたはT2Nのいずれかを有することを特徴とする請求項4記載のめっき方法である。
めっき下地のシート抵抗値が高くなってターミナルエフェクト効果が強くなっても、多孔質体の内外の電気抵抗を調節すれば対応可能なため、ルテニウムなどの銅以上に抵抗の高いシード層を有する基板にも適応できる。
The invention according to claim 5 is characterized in that the conductive layer of the substrate has at least one of Cu, Ru, Ta, TaN, W, WNC, WC, Pt, ITO, Ti, TiW, or T 2 N. The plating method according to claim 4.
A substrate with a seed layer with a higher resistance than copper, such as ruthenium, can be handled by adjusting the electrical resistance inside and outside the porous body even if the sheet resistance value of the plating base increases and the terminal effect effect becomes stronger. It can also be applied to.
本発明によれば、ターミナルエフェクト対策で、特に基板中央部に電場を集中させる多孔質体を使用してめっきを行うとき、めっき中に多孔質体と基板の距離を広げ、更に補助カソード部を併用することにより、めっき膜が所定の膜厚に達した後、逆に基板の中央部に特化する電場を均一化して、基板の全面に均一な膜厚のめっき膜を成膜することができる。 According to the present invention, when plating is performed using a porous body that concentrates an electric field at the center of the substrate as a countermeasure for the terminal effect, the distance between the porous body and the substrate is increased during plating, and the auxiliary cathode portion is further provided. In combination, after the plating film reaches a predetermined film thickness, the electric field specialized for the central part of the substrate can be made uniform, and a plating film with a uniform film thickness can be formed on the entire surface of the substrate. it can.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。この例は、図1(a)に示すように、銅と同等以上の抵抗率を持つ、例えばCu、Ru、Ta、TaN、W、WNC、WC、Pt、ITO、Ti、TiWまたはT2Nのいずれかを有するシード層(導電層)7を有する半導体ウエハ等の基板Wを用意し、この基板Wの表面に電解銅めっきを施して、図1(b)〜(c)に示すように、基板表面に設けた微細な配線用凹部に銅膜6からなる配線を形成するようにした例を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this example, as shown in FIG. 1A, the resistivity is equal to or higher than that of copper, for example, Cu, Ru, Ta, TaN, W, WNC, WC, Pt, ITO, Ti, TiW or T 2 N As shown in FIGS. 1B to 1C, a substrate W such as a semiconductor wafer having a seed layer (conductive layer) 7 having any of the above is prepared, and the surface of the substrate W is subjected to electrolytic copper plating. An example is shown in which a wiring made of a
図2は、本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図を示す。図2に示すように、この基板処理装置には、同一設備内に位置して、内部に複数の基板Wを収納する2基のロード・アンロード部10と、めっき処理を行う2基のめっき装置12と、ロード・アンロード部10とめっき装置12との間で基板Wの受渡しを行う搬送ロボット14と、めっき液タンク16を有するめっき液供給設備18が備えられている。
FIG. 2 shows an overall layout of the substrate processing apparatus provided with the plating apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, this substrate processing apparatus includes two load / unload
めっき装置12には、図3に示すように、めっき処理及びその付帯処理を行う基板処理部20が備えられ、この基板処理部20に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー22が配置されている。また、回転軸24を中心に揺動する揺動アーム26の先端に保持されて基板処理部20とめっき液トレー22との間を揺動する電極ヘッド28を有する電極アーム部30が備えられている。更に、基板処理部20の側方に位置して、プレコート・回収アーム32と、純水やイオン水等の薬液、更には気体等を基板に向けて噴射する固定ノズル34が配置されている。この例にあっては、3個の固定ノズル34が備えられ、その内の1個を純水の供給用に用いている。
As shown in FIG. 3, the
基板処理部20には、図4に示すように、基板の表面(被めっき面)を上向きにして基板Wを保持する基板ホルダ36と、この基板ホルダ36の上方に該基板ホルダ36の周縁部を囲繞するように配置されたカソード部38が備えられている。更に、基板ホルダ36の周囲を囲繞して処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状の飛散防止カップ40が、エアシリンダ(図示せず)を介して上下動自在に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
ここで、基板ホルダ36は、エアシリンダ44によって、下方の基板受渡し位置Aと、上方のめっき位置Bと、これらの中間の前処理・洗浄位置Cとの間を昇降し、図示しない回転モータ及びベルトを介して、任意の加速度及び速度でカソード部38と一体に回転するように構成されている。この基板受渡し位置Aに対向して、めっき装置12のフレーム側面の搬送ロボット14側には、基板搬出入口(図示せず)が設けられ、また基板ホルダ36がめっき位置Bまで上昇した時に、基板ホルダ36で保持された基板Wの周縁部に下記のカソード部38のシール材90とカソード接点88が当接するようになっている。一方、飛散防止カップ40は、その上端が基板搬出入口の下方に位置し、図4に仮想線で示すように、上昇した時に基板搬出入口を塞いでカソード部38の上方に達するようになっている。
Here, the
めっき液トレー22は、めっき処理を実施していない時に、電極アーム部30の下記の多孔質体110及びアノード98をめっき液で湿潤させるためのもので、この多孔質体110が収容できる大きさに設定され、図示しないめっき液供給口とめっき液排水口を有している。また、フォトセンサがめっき液トレー22に取付けられており、めっき液トレー22内のめっき液の満水、即ちオーバーフローと排水の検出が可能になっている。
The
電極アーム部30は、下記のように、サーボモータからなる上下動モータ132とボールねじ134とを有する駆動機構136を介して上下動し、旋回モータを介して、めっき液トレー22と基板処理部20との間を旋回(揺動)するようになっている。モータの代わりに、空気圧アクチュエータを使用しても良い。
The
プレコート・回収アーム32は、図5に示すように、上下方向に延びる支持軸58の上端に連結されて、ロータリアクチュエータ60を介して旋回(揺動)し、エアシリンダ(図示せず)を介して上下動するよう構成されている。このプレコート・回収アーム32には、その自由端側にプレコート液吐出用のプレコートノズル64が、基端側にめっき液回収用のめっき液回収ノズル66がそれぞれ保持されている。そして、プレコートノズル64は、例えばエアシリンダによって駆動するシリンジに接続されて、プレコート液がプレコートノズル64から間欠的に吐出され、また、めっき液回収ノズル66は、例えばシリンダポンプまたはアスピレータに接続されて、基板上のめっき液がめっき液回収ノズル66から吸引される。
As shown in FIG. 5, the precoat /
前記基板ホルダ36は、図6乃至図8に示すように、円板状の基板ステージ68を備え、この基板ステージ68の周縁部の円周方向に沿った6カ所に、上面に基板Wを水平に載置して保持する支持腕70が立設されている。この支持腕70の1つの上端には、基板Wの端面に当接して位置決めする位置決め板72が固着され、この位置決め板72を固着した支持腕70に対向する支持腕70の上端には、基板Wの端面に当接し回動して基板Wを位置決め板72側に押付ける押付け片74が回動自在に支承されている。また、他の4個の支持腕70の上端には、回動して基板Wをこの上方から下方に押付けるチャック爪76が回動自在に支承されている。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
ここで、押付け片74及びチャック爪76の下端は、コイルばね78を介して下方に付勢した押圧棒80の上端に連結されて、この押圧棒80の下動に伴って押付け片74及びチャック爪76が内方に回動して閉じるようになっており、基板ステージ68の下方には、押圧棒80に下面に当接してこれを上方に押上げる支持板82が配置されている。
Here, the lower end of the
これにより、基板ホルダ36が図4に示す基板受渡し位置Aに位置する時、押圧棒80は支持板82に当接し上方に押上げられて、押付け片74及びチャック爪76が外方に回動して開き、基板ステージ68を上昇させると、押圧棒80がコイルばね78の弾性力で下降して、押付け片74及びチャック爪76が内方に回転して閉じる。
As a result, when the
カソード部38は、図9及び図10に示すように、支持板82(図8等参照)の周縁部に立設した支柱84の上端に固着した環状の枠体86と、この枠体86の下面に内方に突出させて取付けた、この例では6分割されたカソード接点88と、このカソード接点88の上方を覆うように枠体86の上面に取付けた環状のシール材90とを有している。シール材90は、その内周縁部が内方に向け下方に傾斜し、かつ徐々に薄肉となって、内周端部が下方に垂下するように構成されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
これにより、図4に示すように、基板ホルダ36がめっき位置Bまで上昇した時に、この基板ホルダ36で保持した基板Wの周縁部にカソード接点88が押付けられて通電し、同時にシール材90の内周端部が基板Wの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板の上面(被めっき面)に供給されためっき液が基板Wの端部から染み出すのを防止するとともに、めっき液がカソード接点88を汚染することを防止するようになっている。
なお、この例において、カソード部38は、上下動不能で基板ホルダ36と一体に回転するようになっているが、上下動自在で、下降した時にシール材90が基板Wの被めっき面に圧接するように構成しても良い。
As a result, as shown in FIG. 4, when the
In this example, the
電極アーム部30の電極ヘッド28は、図11及び図12に示すように、揺動アーム26の自由端に垂設したハウジング94と、このハウジング94の下端開口部を塞ぐように配置された多孔質体110とを有している。すなわち、このハウジング94の下部には、内方に突出した内方突出部94aが、多孔質体110の上部にはフランジ部110aがそれぞれ設けられ、このフランジ部110aを内方突出部94aに引っ掛けることで、ハウジング94に多孔質体110が保持されている。これによって、ハウジング94の内部に中空のめっき液室100が区画形成されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
多孔質体110は、例えばアルミナ,SiC,ムライト,ジルコニア,チタニア,コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体で構成される。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径30〜200μm、SiCにあっては、ポア径30μm以下、気孔率20〜95%、厚み1〜20mm、好ましくは5〜20mm、更に好ましくは8〜15mm程度のものが使用される。この例では、多孔質体110は、アルミナ製の多孔質セラミックス板から構成されている。そして、この内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質セラミックス板自体は絶縁体であるが、この内部にめっき液を複雑に入り込ませ、厚さ方向にかなり長い経路を辿らせることで、めっき液の電気伝導率より小さい電気伝導率を有するように構成されている。
The
この多孔質体110は、中心部に比べ外周部の電気抵抗が高くなるように調整されている。この例では、図13(a)に示す多孔質体110の中心部E1おける気孔110bの割合の方が、図13(b)に示す多孔質体110の外周部E2における気孔110bの割合よりも高くなって、多孔質体110の中心部から外周部に向けて気孔率が連続的に徐々に低くなるような気孔率分布を有するように構成されている。
The
このように多孔質体110をめっき液室100内に配置し、この多孔質体110によって大きな抵抗を発生させることで、図1(a)に示す、シード層(導電層)7等のシート抵抗の影響を無視できる程度となし、基板Wの表面のシート抵抗による電流密度の面内差を小さくして、めっき膜の面内均一性を向上させることができる。特に、中心部に比べ外周部の電気抵抗が大きくなるように調整した多孔質体110を使用することで、シート抵抗の高いシード層(導電層)の表面に、基板中心部にめっきが付き易い条件でのめっきを行うことができる。
As described above, the
多孔質体110の外周面には、これを囲むようにバンド状の絶縁体112が巻き付けされている。この絶縁体112は、例えばふっ素ゴムのような伸縮性材料からなる。このように、多孔質体110の外周面に絶縁体112を巻き付けることで、基板Wの外周部近傍に電流が集中するのを防止することができる。
A band-shaped
めっき液室100内には、アノード98が配置されている。アノード98は、スライムの生成を抑制するため、一般に、含有量が0.03〜0.05%のリンを含む銅(含リン銅)で構成される。この例では、アノード98として、例えば、白金、チタン等の不溶解性金属あるいは金属上に白金等をめっきした不溶解性電極からなる不溶解アノードが使用されている。このように、アノード98として、不溶解アノードを用いることで、アノード98の溶解による形状変化を防止して、アノード98を交換することなく、常に一定の放電状態を維持することができる。
An
ハウジング94の上面には、この内部にめっき液を導入するめっき液導入口104が設けられ、このめっき液導入口104にめっき液供給設備18(図2参照)から延びるめっき液供給管102が接続されている。更に、ハウジング94の上面に設けられためっき液排出口108にめっき液供給設備18から延びるめっき液排出管106が接続されている。
On the upper surface of the
前記シール材90の上面の電極ヘッド28のハウジング94の周囲を囲繞する位置には、めっき液を堰き止めて外部への流出を防止するリング状のめっき液堰120が取付けられている。そして、ハウジング94とめっき液堰120との間に位置して、めっき液注入部122が設けられている。このめっき液注入部122は、基板保持部36がめっき位置B(図4参照)にある時に、基板保持部36で保持した基板Wと多孔質体110の隙間が、例えば0.5〜3mm程度となるまで電極ヘッド28を下降させ、この状態で、ハウジング94の側方から、基板Wと多孔質体110との間のシール材90で囲まれた領域にめっき液を注入するためのもので、ハウジング94とめっき液堰120に挟まれた領域で下端のノズル部が開口するようになっている。この時、シール材90の上方に達するまでめっき液が注入され、このシール材90の上方に達するめっき液の外部への流出がめっき液堰120で堰き止められる。
A ring-shaped
めっき液堰120の内方に位置して、シール材90の傾斜部上面には、リング状の補助カソード部124が取付けられている。この補助カソード部124は、基板保持部36で保持した基板Wの周縁部に対応する位置に位置し、前述のように、基板Wと多孔質体110との間のシール材90で囲まれた領域にめっき液を注入した時に、この注入されためっき液に浸漬されるようになっている。
A ring-shaped
カソード接点88はめっき電源126の陰極に、アノード98はめっき電源126の陽極にそれぞれ電気的に接続され、補助カソード部124は補助電源128の陰極に、アノード98は補助電源128の陽極にそれぞれ電気的に接続される。
The
電極ヘッド28は、揺動アーム26に吊下げ保持されており、揺動アーム26は、サーボモータからなる上下動モータ132とボールねじ134を有する駆動機構136を介して上下動するように構成されている。駆動機構136は、初期めっき後、基板保持部36で保持した基板Wと多孔質体110との間にめっき液を満たしたまま、電極ヘッド28を第1めっき位置から該第1めっき位置よりも基板Wと多孔質体110との距離が離れた第2めっき位置に移動させて停止させる。
The
つまり、電解めっきを行うときには、基板ホルダ36がめっき位置B(図3参照)にある時に、図12に2点鎖線で示すように、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D1が、例えば0.1〜3mm程度となる第1めっき位置まで電極ヘッド28を下降させ、この状態で、めっき液注入部122から基板Wと多孔質体110との隙間のシール材90で囲まれた領域にめっき液を注入する。この時、めっき液がシール材90の上方まで達して、補助カソード部124がめっき液に浸漬されるまでめっき液を注入し、シール材90の上方に達しためっき液をめっき液堰120で堰き止める。そして、めっき電源126を介して、カソード接点88とアノード98と間に所定の電圧を印加して初期めっきを行う。
That is, when performing electrolytic plating, when the
そして、所定時間めっきを行った後、めっき電源126を介して、カソード接点88とアノード98と間に所定の電圧を印加したまま、更に、補助電源128を介して、補助カソード部124とアノード98と間に所定の補助電圧を印加しながら、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D2が、例えば3〜50mm程度となる第2めっき位置まで電極ヘッド28を上昇させて停止させ、これによって後期めっきを行う。
After plating for a predetermined time, the
ここで、多孔質体110として、その中心部と外周部との電気抵抗の差が大きいものを使用するほど、第2めっき位置における多孔質体110と基板Wの距離D2を広げることが望ましい。しかし、第2めっき位置における多孔質体110と基板Wの距離D2を必要以上に広げると電場が基板Wの外周部に集中し過ぎてしまい、基板Wの中心部が盛り下がっためっき膜の膜厚分布になる。このため、第2めっき位置における多孔質体110と基板Wの距離D2は、50mm以下であることが好ましい。
Here, as the
また、補助カソード部124に流す電流は、基板の抵抗値や装置構成によって様々であるが、基本的には基板に流す電流よりも小さい。なお、多孔質体110と基板Wの距離を離し始めるタイミング、つまり電極ヘッド28を第1めっき位置から第2めっき位置に上昇させるタイミングは、多孔質体110の中心部と外周部の電気抵抗の違いや、例えば図1(a)に示す、シード層(導電膜)7のシート抵抗などの条件によって任意に決めることができる。例えば、電極ヘッド28を第1めっき位置に維持したまま、また補助電源128を印加することなくめっきを行って、例えばシード層7の表面に成膜されるめっき膜が均一になるまでのめっき時間をまず見極め、それ以降の時間において、多孔質体110と基板Wとの距離を離したり、補助電源を印加したりするようにして決めることができる。
The current flowing through the
このように、電極ヘッド28を第1めっき位置から該第1めっき位置よりも基板Wと多孔質体110との距離が離れた第2めっき位置に移動させて停止させた状態で後期めっきを行うことで、基板Wの中心付近でのめっき膜の成長を適度に抑え、更に、補助カソード部124を併用することにより、基板Wの外周部に成膜されるめっき膜の膜厚をコントロールすることで、基板全面に均一な膜厚のめっき膜を成膜することができる。特に、基板の中心部に電場を集中させながら全面均一なめっき行えるため、よりターミナルエフェクト効果が強くなる450mmの大口径ウエハにも対応が可能となる。
In this way, late plating is performed in a state where the
次に、前記のめっき装置を備えた基板処理装置の操作について説明する。
先ず、ロード・アンロード部10からめっき処理前の基板Wを搬送ロボット14で取出し、表面(被めっき面)を上向きにした状態で、フレームの側面に設けられた基板搬出入口から一方のめっき装置12の内部に搬送する。この時、基板ホルダ36は、下方の基板受渡し位置Aにあり、搬送ロボット14は、そのハンドが基板ステージ68の真上に到達した後に、ハンドを下降させることで、基板Wを支持腕70上に載置する。そして、搬送ロボット14のハンドを、前記基板搬出入口を通って退去させる。
Next, the operation of the substrate processing apparatus provided with the plating apparatus will be described.
First, the substrate W before plating processing is taken out from the load / unload
搬送ロボット14のハンドの退去が完了した後、飛散防止カップ40を上昇させ、同時に基板受渡し位置Aにあった基板ホルダ36を前処理・洗浄位置Cに上昇させる。この時、この上昇に伴って、支持腕70上に載置された基板は、位置決め板72と押付け片74で位置決めされ、チャック爪76で確実に把持される。
After the removal of the hand of the
一方、電極アーム部30の電極ヘッド28は、この時点ではめっき液トレー22上の通常位置にあって、多孔質体110あるいはアノード98がめっき液トレー22内に位置しており、この状態で飛散防止カップ40の上昇と同時に、めっき液トレー22及び電極ヘッド28にめっき液の供給を開始する。そして、基板のめっき工程に移るまで、新しいめっき液を供給し、併せてめっき液排出管106を通じた吸引を行って、多孔質体110に含まれるめっき液の交換と泡抜きを行う。なお、飛散防止カップ40の上昇が完了すると、フレーム側面の基板搬出入口は飛散防止カップ40で塞がれて閉じ、フレーム内外の雰囲気が遮断状態となる。
On the other hand, the
飛散防止カップ40が上昇するとプレコート処理に移る。即ち、基板Wを受取った基板ホルダ36を回転させ、待避位置にあったプレコート・回収アーム32を基板と対峙する位置へ移動させる。そして、基板ホルダ36の回転速度が設定値に到達したところで、プレコート・回収アーム32の先端に設けられたプレコートノズル64から、例えば界面活性剤からなるプレコート液を基板の被めっき面に間欠的に吐出する。この時、基板ホルダ36が回転しているため、プレコート液は基板Wの被めっき面の全面に行き渡る。次に、プレコート・回収アーム32を待避位置へ戻し、基板ホルダ36の回転速度を増して、遠心力により基板Wの被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
When the
プレコート完了後にめっき処理に移る。先ず、基板ホルダ36を、この回転を停止、若しくは回転速度をめっき時速度まで低下させた状態で、めっきを施すめっき位置Bまで上昇させる。すると、基板Wの周縁部は、カソード接点88に接触して通電可能な状態となり、同時に基板Wの周縁部上面にシール材90が圧接して、基板Wの周縁部が水密的にシールされる。
After pre-coating is completed, the process proceeds to plating. First, the
一方、搬入された基板Wのプレコート処理が完了したという信号に基づいて、電極アーム部30をめっき液トレー22上方から電解処理を施す位置の上方に電極ヘッド28が位置するように水平方向に旋回させ、この位置に到達した後に、電極ヘッド28をカソード部38に向かって下降させ、多孔質体110が基板Wの被めっき面に接触することなく、多孔質体110と基板Wとの距離D1が0.1mm〜3mm程度に近接した第1めっき位置に達した時点で電極ヘッド28の下降を停止させる。
On the other hand, based on the signal that the precoat process of the loaded substrate W has been completed, the
この状態で、めっき液注入部122から基板Wと多孔質体110との隙間のシール材90で囲まれた領域に、めっき液がシール材90の上方まで達して、補助カソード部124がめっき液に浸漬されるまでめっき液を注入し、シール材90の上方に達しためっき液をめっき液堰120で堰き止める。そして、めっき電源126を介して、カソード接点88とアノード98と間に所定の電圧を印加して初期めっきを行う。
In this state, the plating solution reaches the area above the sealing
そして、所定時間めっきを行った後、めっき電源126を介して、カソード接点88とアノード98と間に所定の電圧を印加したまま、更に、補助電源128を介して、補助カソード部124とアノード98と間に所定の補助電圧を印加しながら、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D2が、例えば3〜50mm程度となる第2めっき位置まで電極ヘッド28を上昇させて停止させ、これによって後期めっきを行う。
After plating for a predetermined time, the
これにより、高いシート抵抗をもつ基板Wに対しても、シード層7等の導電膜の全面により均一な膜厚のめっき膜を形成して、めっき金属をコンタクトホール3やトレンチ4からなる微細凹部(図1参照)の内部にボイドを生じさせることなく確実に埋込むことができる。 As a result, even on the substrate W having a high sheet resistance, a plating film having a uniform film thickness is formed on the entire surface of the conductive film such as the seed layer 7, and the plating metal is formed into fine concave portions including the contact holes 3 and the trenches 4. (Refer to FIG. 1) It can be reliably embedded without causing voids.
そして、めっき処理が完了すると、電極アーム部30を上昇させ旋回させて電極ヘッド28をめっき液トレー22上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収アーム32を待避位置から基板Wに対峙する位置へ移動させて下降させ、めっき液回収ノズル66から基板W上のめっき液の残液を回収する。この残液の回収が終了した後、プレコート・回収アーム32を待避位置へ戻し、基板のめっき面のリンスのために、純水用の固定ノズル34から基板Wの中央部に純水を吐出し、同時に基板ホルダ36をスピードを増して回転させて基板Wの表面のめっき液を純水に置換する。このように、基板Wのリンスを行うことで、基板ホルダ36をめっき位置Bから下降させる際に、めっき液が跳ねて、カソード部38のカソード接点88が汚染されることが防止される。
When the plating process is completed, the
リンス終了後に水洗工程に入る。即ち、基板ホルダ36をめっき位置Bから前処理・洗浄位置Cへ下降させ、純水用の固定ノズル34から純水を供給しつつ基板ホルダ36及びカソード部38を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部38に直接供給した純水、または基板Wの面から飛散した純水によってシール材90及びカソード接点88も基板と同時に洗浄することができる。
After rinsing, the water washing process is started. That is, the
水洗完了後にドライ工程に入る。即ち、固定ノズル34からの純水の供給を停止し、更に基板ホルダ36及びカソード部38の回転スピードを増して、遠心力により基板表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール材90及びカソード接点88も乾燥される。ドライ工程が完了すると基板ホルダ36及びカソード部38の回転を停止させ、基板ホルダ36を基板受渡し位置Aまで下降させる。すると、チャック爪76による基板Wの把持が解かれ、基板Wは、支持腕70の上面に載置された状態となる。これと同時に、飛散防止カップ40も下降させる。
After the water washing is completed, the drying process is started. That is, the supply of pure water from the fixed
以上でめっき処理及びそれに付帯する前処理や洗浄・乾燥工程の全ての工程を終了し、搬送ロボット14は、そのハンドを基板搬出入口から基板Wの下方に挿入し、そのまま上昇させることで、基板ホルダ36から処理後の基板Wを受取る。そして、搬送ロボット14は、この基板ホルダ36から受取った処理後の基板Wをロード・アンロード部10に戻す。
Thus, the plating process and all the pre-processing and cleaning / drying processes incidental thereto are completed, and the
なお、上記の例では、多孔質体110として、中心部おける気孔の割合の方が外周部における気孔の割合よりも高くなって、中心部から外周部に向けて気孔率が徐々に連続して低くなるような気孔率分布を有するように構成したものを使用しているが、図14に示すように、気孔率を段階的に変化させた複数の多孔質体140a〜140dを同心状に組合せて、中心部に比べ外周部の電気抵抗が高くなるように調整された多孔質体140を構成するようにしてもよい。
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されないことは勿論である。
In the above example, as the
Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is of course not limited to the following examples.
(実施例)
導電層として300Ω/sqのシート抵抗を持つルテニウムを有した300mm基板Wを用意し、前述のめっき装置を使用して、ルテニウム膜の表面に500nmの銅めっき膜を成長させた。
(Example)
A 300 mm substrate W having ruthenium having a sheet resistance of 300Ω / sq as a conductive layer was prepared, and a copper plating film having a thickness of 500 nm was grown on the surface of the ruthenium film using the above-described plating apparatus.
先ず、比較例1として、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D1(図12参照)が0.5mmとなるまで電極ヘッド28を下降させ、この状態で、めっき液注入部122から基板Wと多孔質体110との隙間のシール材90で囲まれた領域にめっき液を注入し、アノード98と基板のルテニウム膜との間に6.8Aのめっき電流を流して、150秒間のめっきを行い、これによって、ルテニウム膜の表面に500nmの銅めっき膜を成長させた。この時の初期めっき膜P1と最終めっき膜P2における基板位置とめっき膜の膜厚との関係を図15に示す。この図15により、初期めっき膜P1として平坦なめっき膜を形成したとしても、最終めっき膜P2は、基板の中央部で盛り上がった膜厚分布となることが判る。
First, as Comparative Example 1, the
次に、比較例2として、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D1(図12参照)が0.5mmとなる第1めっき位置まで電極ヘッド28を下降させ、この状態で、めっき液注入部122から基板Wと多孔質体110との隙間のシール材90で囲まれた領域にめっき液を注入し、アノード98と基板のルテニウム膜との間に6.8Aのめっき電流を流して、14秒間の初期めっきを行った。しかる後、アノード98と基板のルテニウム膜との間に6.8Aの電流を流したまま、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D2が30mmとなる第2めっき位置まで電極ヘッド28を上昇させて停止させ、これにより、合計150秒間のめっきを行って、ルテニウム膜の表面に500nmの銅めっき膜を成長させた。この時の最終めっき膜P3における基板位置とめっき膜の膜厚との関係を比較例1の最終めっき膜P2における基板位置とめっき膜の膜厚との関係とともに図16に示す。この図16により、初期めっき膜形成後、多孔質体110と基板Wの距離を30mmに広げてめっきを行うことにより、電場を分散させて基板中央部のめっき膜の膜厚を減少させることができることが判る。
Next, as Comparative Example 2, the
次に、本発明の実施例1について説明する。図18(a)は、実施例1におけるめっき時間とめっき電流及び補助電流のとの関係を示し、図18(b)は、めっき時間と多孔質体110と基板Wとの距離との関係を示す。図18に示すように、実施例1にあっては、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D1(図12参照)が0.5mmとなる第1めっき位置まで電極ヘッド28を下降させ、この状態で、めっき液注入部122から基板Wと多孔質体110との隙間のシール材90で囲まれた領域にめっき液を注入し、アノード98と基板のルテニウム膜との間に6.8Aのめっき電流を流して、14秒間の初期めっきを行った。しかる後、アノード98と基板のルテニウム膜との間に6.8Aのめっき電流を流したまま、更に、補助電源128を介して、補助カソード部124とアノード98と間に1.0Aの電流を流しながら、基板ホルダ36で保持した基板Wと多孔質体110との距離D2が30mmとなる第2めっき位置まで電極ヘッド28を上昇させて停止させ、これにより、合計150秒間のめっきを行って、ルテニウム膜の表面に500nmの銅めっき膜を成長させた。この時の最終めっき膜P4における基板位置とめっき膜の膜厚との関係を比較例2の最終めっき膜P3における基板位置とめっき膜の膜厚との関係とともに図17に示す。この図17により、初期めっき膜形成後、補助カソード部124とアノード98と間に1.0Aの電流(補助電流)を流しながら、多孔質体110と基板Wの距離を30mmに広げて更にめっき膜を成長させることにより、基板の外周部に集中した電場をコントロールして、基板全面に良好なめっきを行うことができることが判る。
Next, Example 1 of the present invention will be described. FIG. 18A shows the relationship between the plating time and the plating current and auxiliary current in Example 1, and FIG. 18B shows the relationship between the plating time and the distance between the
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。 The embodiment of the present invention has been described so far, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea.
7 シード層(導電層)
10 ロード・アンロード部
12 めっき装置
20 基板処理部
22 めっき液トレー
26 揺動アーム
28 電極ヘッド
30 電極アーム部
36 基板ホルダ
38 カソード部
40 飛散防止カップ
68 基板ステージ
88 カソード接点
90 シール材
94 ハウジング
98 アノード
100 めっき液室
110,140 多孔質体
110b 気孔
120 めっき液堰
122 めっき液注入部
124 補助カソード部
126 めっき電源
136 駆動機構
7 Seed layer (conductive layer)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板保持部で保持した基板表面の周縁部に当接して該周縁部をシールするシール材と、
前記基板保持部で保持した基板の表面に形成した導電層に接触して通電させるカソード接点と、
ハウジングの内部にアノードを収納し該ハウジングの前記基板保持部で保持した基板と対向する開口端部に多孔質体を配置してめっき液室を区画形成した電極ヘッドと、
前記基板保持部で保持した基板と前記多孔質体との間にめっき液を満たしたまま、前記電極ヘッドを第1めっき位置から該第1めっき位置よりも基板と多孔質体との距離が離れた第2めっき位置に移動させて停止させる駆動機構と、
前記基板保持部で保持した基板の外周部に対向する位置に該基板と離間して配置され、前記基板保持部で保持した基板と前記多孔質体との間に満たしためっき液に浸漬される補助カソード部を有することを特徴とするめっき装置。 A substrate holder for holding the substrate;
A sealing material that comes into contact with the peripheral portion of the substrate surface held by the substrate holding portion and seals the peripheral portion;
A cathode contact for contacting and energizing a conductive layer formed on the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
An electrode head in which an anode is housed in a housing and a porous body is disposed at an opening end facing the substrate held by the substrate holding portion of the housing to partition the plating solution chamber;
While the plating solution is filled between the substrate held by the substrate holding part and the porous body, the electrode head is moved away from the first plating position from the first plating position than the first plating position. A drive mechanism for moving to the second plating position and stopping;
The substrate is held at a position facing the outer peripheral portion of the substrate held by the substrate holding unit and spaced from the substrate, and is immersed in a plating solution filled between the substrate held by the substrate holding unit and the porous body. A plating apparatus having an auxiliary cathode portion.
前記めっき液中の前記基板の中央部に対向する位置に多孔質体を、外周部に対向する位置に補助カソード部をそれぞれ基板と離間させて配置し、
前記アノードと前記カソード接点との間に電圧を印加して初期めっきを行い、
前記アノードと前記カソード接点との間及び前記アノードと前記補助カソードとの間に電圧を印加しながら前記多孔質体を前記基板から離れる位置に移動させ停止させて後期めっきを行うことを特徴とするめっき方法。 A plating solution is filled between the conductive layer on the surface of the substrate in contact with the cathode contact and the anode disposed at a position facing the conductive layer,
A porous body at a position facing the central portion of the substrate in the plating solution, and an auxiliary cathode portion spaced from the substrate at a position facing the outer peripheral portion, respectively.
An initial plating is performed by applying a voltage between the anode and the cathode contact,
The late plating is performed by moving and stopping the porous body to a position away from the substrate while applying a voltage between the anode and the cathode contact and between the anode and the auxiliary cathode. Plating method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008170461A JP2010007153A (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Plating apparatus and plating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008170461A JP2010007153A (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Plating apparatus and plating method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010007153A true JP2010007153A (en) | 2010-01-14 |
Family
ID=41587963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008170461A Pending JP2010007153A (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Plating apparatus and plating method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010007153A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101020078B1 (en) | 2010-10-20 | 2011-03-09 | 주식회사 티케이씨 | Structure of Plating Tank of Substrate Electroplating Equipment |
| US9705348B2 (en) | 2012-05-09 | 2017-07-11 | Sunstream Technology, Inc. | Method of assembling a power-conditioned solar charger |
| CN113396248A (en) * | 2019-01-23 | 2021-09-14 | 上村工业株式会社 | Work holding jig and plating apparatus |
| CN117166027A (en) * | 2020-11-16 | 2023-12-05 | 株式会社荏原制作所 | Board and plating device |
-
2008
- 2008-06-30 JP JP2008170461A patent/JP2010007153A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101020078B1 (en) | 2010-10-20 | 2011-03-09 | 주식회사 티케이씨 | Structure of Plating Tank of Substrate Electroplating Equipment |
| US9705348B2 (en) | 2012-05-09 | 2017-07-11 | Sunstream Technology, Inc. | Method of assembling a power-conditioned solar charger |
| CN113396248A (en) * | 2019-01-23 | 2021-09-14 | 上村工业株式会社 | Work holding jig and plating apparatus |
| CN117166027A (en) * | 2020-11-16 | 2023-12-05 | 株式会社荏原制作所 | Board and plating device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7387717B2 (en) | Method of performing electrolytic treatment on a conductive layer of a substrate | |
| US20100163408A1 (en) | Plating apparatus and plating method | |
| US20040149584A1 (en) | Plating method | |
| US8029653B2 (en) | Electroplating apparatus and electroplating method | |
| US20090020434A1 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| US7901550B2 (en) | Plating apparatus | |
| JP2010007153A (en) | Plating apparatus and plating method | |
| JP4423359B2 (en) | Plating method | |
| US20090095634A1 (en) | Plating method | |
| US20070158202A1 (en) | Plating apparatus and method for controlling plating solution | |
| JP2008095157A (en) | Plating device and plating method | |
| JP2004218080A (en) | Plating method | |
| JP2008098449A (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
| JP2007254882A (en) | Electroplating device and electroplating method | |
| JP2006120870A (en) | Wiring forming method and apparatus | |
| JP2003224128A (en) | Wiring forming method and apparatus | |
| JP2009030167A (en) | Method and apparatus for treating substrate | |
| JP4624873B2 (en) | Plating method | |
| JP5564171B2 (en) | Plating apparatus and plating method | |
| JP2005146334A (en) | Plating method and plating apparatus | |
| JP2008150631A (en) | Plating apparatus and plating method | |
| JP2006152421A (en) | Electroplating device and electroplating method | |
| JP2006312780A (en) | Plating apparatus and plating method | |
| JP2005146399A (en) | Plating device, and method of inspecting contact state in contact point | |
| JP2005264281A (en) | Plating apparatus and plating method |