(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板を上方から覆うカップと、
前記基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、
前記メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、前記基板保持手段及び前記カップによって形成される空間を減圧する減圧手段と、
前記基板保持手段及び前記カップを収納するチャンバと、
前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板メッキ装置であって、
前記減圧手段は、前記空間内にあるガスを排気する排気手段を備えたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板メッキ装置であって、
前記空間内に設けられ、前記基板保持手段に保持された基板の処理面の上方において基板の処理面に対向して配置された陽電極と、
前記基板保持手段に保持された基板に電気的に接続された陰電極と、
前記陽電極と前記陰電極との間で電流が流れるように給電する給電手段と、をさらに備えたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項４】
基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を収納するチャンバと、
前記基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、
前記メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、
前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の基板メッキ装置であって、
前記減圧手段は、前記チャンバ内にあるガスを排気する排気手段を備えたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の基板メッキ装置であって、
前記チャンバ内に設けられ、前記基板保持手段に保持された基板の処理面の上方において基板の処理面に対向して配置された陽電極と、
前記基板保持手段に保持された基板に電気的に接続された陰電極と、
前記陽電極と前記陰電極との間で電流が流れるように給電する給電手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項７】
基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板を上方から覆うカップと、を備えるとともに、
前記カップには、それぞれメッキ液が供給される供給口と、ガスが排出される排出口が形成され、
前記供給口から前記基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、
前記メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、前記基板保持手段及び前記カップによって形成される空間を前記排気口からのガスの排出によって減圧する減圧手段と、
を備えたことを特徴とするメッキ装置。
【請求項８】
基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を収納するチャンバと、を備えるとともに、
前記チャンバには、それぞれメッキ液が供給される供給口と、ガスが排出される排出口が形成され、
前記供給口から前記基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、
前記メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、前記チャンバ内を前記排気口からのガスの排出によって減圧する減圧手段と、
を備えたことを特徴とするメッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板などの基板にメッキ液を供給して、基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、基板の一種であるウエハの処理面に配線を形成するために、ウエハの処理面にメッキ液を供給して、ウエハの処理面にメッキ層を形成するメッキ処理の工程がある。このようなメッキ処理の工程における方式としては、従来からウエハの処理面を上に向けた状態でウエハの処理面にメッキ層を形成する方式と、ウエハの処理面を下に向けた状態でウエハの処理面にメッキ層を形成する方式とがある。
【０００３】
まず、ウエハの処理面を上に向ける方式は、ウエハを上に向けた状態でウエハを保持機構によって保持しつつ、メッキ液供給ノズルからメッキ液をウエハの処理面に供給して、ウエハの処理面全体にわたってメッキ層を形成するものである。また、ウエハの処理面を下に向ける方式は、ウエハの処理面を上に向けた状態でウエハを保持機構によって保持しつつ、メッキ液が貯溜された処理槽にウエハの処理面を浸漬させてウエハの処理面全体にわたってメッキ層を形成するものである。
【０００４】
このメッキ層を形成する際には、図８及び図９に示すように、ウエハＷはその処理面に下層配線２００が第１層として形成され、さらに層間絶縁膜２０１が第２層として形成された状態であり、層間絶縁膜２０１相互間には段差部である凹部が形成されている。したがって、いずれの方式にしても、このような状態のウエハＷに対してメッキ処理が行われ、層間絶縁膜２０１の表面にメッキ層２０２ａが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの方式においても、次のような問題がある。
【０００６】
まず、ウエハＷの処理面を上に向ける方式の場合、メッキ液を供給してメッキ処理を行っているとき、図８（ａ）に示すように、上を向いた凹部に空気Ａが入り込んでしまう。そのため、層間絶縁膜２０１の表面にメッキ層２０２ｂが形成されたとき、図８（ｂ）に示すように、凹部にボイドＶが形成されてしまい、その結果、層間の配線不良によって、半導体装置の歩留まりが悪くなってしまうということになる。
【０００７】
また、ウエハＷの処理面を下に向ける方式の場合、処理槽にウエハＷを浸漬してメッキ処理を行っているとき、図９（ａ）に示すように、下を向いた凹部に空気Ａが入り込んでしまう。そのため、層間絶縁膜２０１の表面にメッキ層２０２ｂが形成されたとき、図９（ｂ）に示すように、凹部にボイドＶが形成されてしまい、その結果、ウエハＷの処理面を上に向ける方式の場合と同様に、層間の配線不良によって、半導体装置の歩留まりが悪くなってしまうということになる。
【０００８】
なお、このような凹部への空気Ａの入り込み、およびボイドＶの形成は、層間絶縁膜２０１のアスペクト比が大きいほど問題となってくる。
【０００９】
そこで、メッキ処理を行う前に、添加物等を使用して凹部に入り込んだ空気Ａの下層配線２００及び層間絶縁膜２０１に対する付着力を解除して浮力によって空気Ａを凹部から取り出すことも考えられるが、やはり空気Ａが凹部から出切らず、凹部に残ってしまうことになるのが現状である。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、基板へのメッキ処理を均一に行い、層間の配線不良を防止する基板メッキ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板を上方から覆うカップと、基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、基板保持手段及びカップによって形成される空間を減圧する減圧手段と、基板保持手段及びカップを収納するチャンバと、チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を備えたことを特徴とするものである。
この場合、基板保持手段とカップとを離間させた状態で、基板を搬入する際に、不活性ガス供給手段からＮ２ガス（窒素ガス）等の不活性ガスをチャンバ内に供給することが考えられる。
【００１２】
なお、減圧手段は、基板保持手段及びカップによって形成される空間内にあるガスを排気する排気手段を備えたものでもよい。
【００１３】
また、基板保持手段及びカップによって形成される空間内に設けられ、基板保持手段に保持された基板の処理面の上方において基板の処理面に対向して配置された陽電極と、基板保持手段に保持された基板に電気的に接続された陰電極と、陽電極と陰電極との間で電流が流れるように給電する給電手段と、をさらに備えてもよい。この場合は、メッキ液は電解メッキ液となる。
【００１５】
なお、メッキ液供給手段は、カップの上部に形成された供給口を有し、カップ内にメッキ液を供給することによって基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するものでもよい。
【００１６】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段を収納するチャンバと、基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、チャンバ内を減圧する減圧手段と、チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、減圧手段は、チャンバ内にあるガスを排気する排気手段を備えたものでもよい。
【００１８】
また、チャンバ内に設けられ、基板保持手段に保持された基板の処理面の上方において基板の処理面に対向して配置された陽電極と、基板保持手段に保持された基板に電気的に接続された陰電極と、陽電極と陰電極との間で電流が流れるように給電する給電手段と、をさらに備えてもよい。この場合は、メッキ液は電解メッキ液となる。
【００１９】
なお、メッキ液供給手段は、チャンバの上部に形成された供給口を有し、カップ内にメッキ液を供給することによって基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するものでもよい。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板を上方から覆うカップと、を備えるとともに、カップには、それぞれメッキ液が供給される供給口と、ガスが排出される排出口が形成され、供給口から基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、基板保持手段及びカップによって形成される空間を排気口からのガスの排出によって減圧する減圧手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、基板にメッキ処理を行う基板メッキ装置であって、基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段を収納するチャンバと、を備えるとともに、チャンバには、それぞれメッキ液が供給される供給口と、ガスが排出される排出口が形成され、供給口から基板保持手段に保持された基板の処理面にメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、チャンバ内を排気口からのガスの排出によって減圧する減圧手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、図面に基づいて本発明に係る第１の実施の形態を説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る基板メッキ装置の概略構成図である。
【００２１】
この基板メッキ装置は、メッキ層を形成する処理面ＦＷを上方に向けて基板の一種であるウエハＷを保持する保持機構１を備えている。
【００２２】
この保持機構１は、電動モータ２に連動連結されて鉛直方向の軸芯周りで回転される回転軸３の上部にウエハＷよりも大径の円板状のベース部材４が一体回転可能に連結され、ベース部材４の上面周辺部にウエハＷの周縁部を保持する保持部材５が３個以上設けられている。なお、保持部材５は、全周に渡って連続して設けることもできる。
【００２３】
ベース部材４は導電性の材料で形成されている。このベース部材４に設けられた回転軸３との連結部４ａには、給電ブラシ６によって、保持機構１の回転中でもブラシ給電されるようになっている。なお、回転軸３は、絶縁部３ａによって上部と下部とが電気的に絶縁されており、給電ブラシ６からの給電が電動モータ２に影響しないように構成されている。
【００２４】
各保持部材５は、鉛直方向の軸芯周りで回転可能に構成され、この軸芯から離れた外周部にウエハＷを係止する。また、各保持部材５は、天井面側に設けられた陰電極７だけが給電ブラシ６と導通するようになっており、ウエハＷが各保持部材５に係止されて保持されると、ウエハＷの処理面ＷＦと陰電極７とが電気的に接続されてウエハＷの処理面ＷＦだけに通電される状態となる。なお、保持部材５を全周に設ける場合、保持部材５は上下方向に移動可能であり、上方へ移動した保持部材５とベース部材４の間からウエハＷをセットした後、保持部材５を下降させてウエハＷを係止することになる。
【００２５】
保持機構１は、第１昇降機構８によって上下方向に昇降可能に構成されている。この第１昇降機構８は、ボールネジなどで構成される周知の１軸方向駆動機構によって実現される。
【００２６】
保持機構１の上方には、下方が開口され、保持機構１の上部を覆い、かつ逆Ｕ字状で有蓋円筒状の上部カップ１０が設けられている。なお、この上部カップ１０が本発明のカップに該当する。この上部カップ１０も周知の１軸方向駆動機構によって実現された第２昇降機構１１によって上下方向に昇降可能に構成されている。第１昇降機構８、第２昇降機構１１によって保持機構１と上部カップ１０とが近接され、保持機構１のベース部材４の上面と上部カップ１０の下端部とが閉じ合わされることにより、保持機構１に保持されたウエハＷの上方に電解メッキ液を貯溜するメッキ処理空間１２が形成されている。なお、上部カップ１０の下端部には環状のシール部材１３が設けられ、銅メッキ処理を行うための電解メッキ液をメッキ液処理空間１２に充填する際に、ベース部材４の上面と上部カップ１０の下端部との接合部分から電解メッキ液が漏れ出ないようになっている。
【００２７】
上部カップ１０内には、保持機構１に保持されたウエハＷの処理面ＷＦに対向して配置されるように円板状の陽電極１４が配設されている。この陽電極１４は、
上部カップ１０の天井側に取り付けられている。
【００２８】
給電ブラシ６は、電源ユニット１５の陰極側に接続され、陽電極１４は電源ユニット１５の陽極側に接続されている。したがって、ウエハＷの処理面ＷＦには、陰電極７だけがベース部材４と導通させる導電部（図示省略）、ベース部材４、連結部４ａ、給電ブラシ６、導線１６を介して陰極となり、陽電極１４は、導線１７を介して陽極となるように給電される。
【００２９】
また、上部カップ１０の天井部分に電解メッキ液の供給口２４と排気口２５とが形成されている。供給口２４からは、メッキ処理空間１２に電解メッキ液が供給される。排気口２５からは、メッキ処理空間１２のガスが排出され、このガスの排出によってメッキ処理空間１２が減圧される。
【００３０】
上部カップ１０の天井部分に形成された電解メッキ液の供給口２４には、以下のようにして電解メッキ液がメッキ処理空間１２へ供給されるようになっている。
【００３１】
すなわち、供給口２４は、供給管３１を介して電解メッキ液供給源３０と接続されている。供給管３１の途中には、開閉弁３２とポンプ３３とが設けられている。基板メッキ装置を稼動している際に、メッキ処理空間１２に電解メッキ液を供給するときは、開閉弁３２を開の状態にして常時ポンプ３３を駆動させている。メッキ処理空間１２に電解メッキ液を供給しないときには、開閉弁３２を開から閉へ切り換える。
【００３２】
また、上部カップ１０の天井部分に形成された排気口２５からは、以下のようにして、メッキ処理空間１２内のガスが排出され、メッキ処理空間１２が減圧されるようになっている。
【００３３】
すなわち、排気口２５は、排気管２６を介して基板メッキ装置外部と連通している。排気管２６の途中には、開閉弁２７が設けられている。そして、メッキ処理空間１２内のガスを排出するときは、開閉弁２７を開の状態にして排気口２５からガスを排出してメッキ処理空間１２が減圧される。
【００３４】
保持機構１のベース部材４及び上部カップ１０はチャンバ４０内に収納されている。チャンバ４０の天井部分には、陽電極１４と電源ユニットとを接続する導線１７のための導線用孔４１と、供給管３１のための供給管用孔４２と、排気管２６のための排気管用孔４３とが、それぞれ形成されている。また、チャンバ４０の一側の側部には、途中に開閉弁５１が設けられた供給管５０を介して図示しないＮ２ガス（窒素ガス）供給源と接続されたＮ２ガス供給口４４が形成されており、他側の側部にはチャンバ４０に対してウエハＷの搬出入を行うための図示しない搬出入口が設けられている。チャンバ４０内においてウエハＷをメッキ処理を行うとき、Ｎ２供給口４４からチャンバ４０内にＮ２ガスを供給し、チャンバ４０内をＮ２ガスの雰囲気にする。
【００３５】
チャンバ４０内の保持機構１の周囲には、電解メッキ液回収部４５が形成されている。電解メッキ液回収部４５の回収口４６の外周には円筒状の外壁４７が、回収口４６の内周には円筒状の内壁４８が、それぞれ設けられている。
【００３６】
電解メッキ処理時は、第１昇降機構８によって電解メッキ液回収部４５に対して保持機構１が昇降されて、電解メッキ液回収部４５の回収口４６を保持機構１の周囲に位置させ、保持機構１及び保持機構１によって保持されたウエハＷの回転に伴って保持機構１及びウエハＷの周囲に飛散される電解メッキ液が液回収部４５の回収口４６に収容される。回収口４６に回収された電解メッキ液は、チャンバ４０の底部に形成された液排出口４９、排出管５２を介して基板メッキ装置外へ廃棄される。なお、排出管５２の途中には、電解メッキ液の排出を調節する開閉弁６１が設けられている。
【００３７】
次に、第１の実施の形態に係る基板メッキ装置の動作について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る基板メッキ装置の動作を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、開閉弁５１を開の状態にして、チャンバ４０内へのＮ２ガスの供給を開始する（ステップＳ１）。次に、チャンバ４０の側部に設けられた搬出入口を通して、処理面ＷＦを上方に向けたウエハＷを保持機構１に保持させる（ステップＳ２）。
【００３９】
具体的には、第１昇降機構８によって保持機構１を上昇させて、保持機構１のベース部材４を電解メッキ液回収部４５の回収口４６よりも上方に位置させるとともに、第２の昇降機構１１によって上部カップ１０を上昇させて、保持機構１と上部カップ１０とを離間させ、搬送アーム（図示省略）が進入できるようにする。また、各保持部材５の係止部が外側に向くように各保持部材５を回転させてウエハＷを受け入れられる状態にする。
【００４０】
また、ウエハＷの処理面ＷＦが上方に向くようにした状態で搬送アームを進入させ、ウエハＷの周縁部の高さを各保持部材５の係止部の高さに一致する高さにする。そして、各保持部材５を回転させて、ウエハＷの周縁部を各保持部材５の係止部で係止してウエハＷを保持するとともに、搬送アームをチャンバ４０から待避させる。
【００４１】
なお、ウエハＷの保持機構１への保持が終了すると、第１昇降機構８によって保持機構１を下降させて、保持機構１のベース部材４の周囲に、電解メッキ液回収部４５の回収口４６を位置させるとともに、第２昇降機構１１によって上部カップ１０を下降させて、保持機構１と上部カップ１０とを近接させる。これにより、保持機構１のベース部材４の上面と上部カップ１０の下端部とが閉じ合わされて、メッキ処理空間１２が形成される。
【００４２】
次に、開閉弁５１を開から閉に切り換えて、チャンバ４０内へのＮ２ガスの供給を停止する（ステップＳ３）。これにより、チャンバ４０内はＮ２ガスの雰囲気で満たされた状態となる。
【００４３】
次に、開閉弁２７を閉から開に切り換えて、メッキ処理空間１２のガスを排気して、メッキ処理空間１２を減圧する（ステップＳ４）。所定の時間が経過すると開閉弁２７を開から閉に切り換えてメッキ処理空間１２の減圧処理が終了する。なお、このときのウエハＷの表面は、図４（ａ）に示すように、ウエハＷはその表面に下線配線２００が第１層として形成され、その上に層間絶縁膜２０１が第２層として形成された状態であり、層間絶縁膜２０１相互間には凹部が形成されているが、図８（ａ）及び図９（ａ）に示す従来の技術の場合とは異なり、凹部に空気は入り込んでいない。
【００４４】
ステップＳ４のメッキ処理空間１２の減圧処理が終了すると、メッキ処理空間１２に電解メッキ液が供給され、図３に示すようなウエハＷの処理面ＷＦに対するメッキ処理が行われる（ステップＳ５）。図３は、メッキ処理の動作を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、開閉弁３２を開の状態にして、電解メッキ液供給源３０から供給管３１、供給口２４を介して電解メッキ液の供給を開始する（ステップＳ５１）。これにより、メッキ処理空間１２に電解メッキ液が供給され、予め決めておいた時間が経過すると、メッキ処理空間１２は電解メッキ液で満たされる。なお、このときのウエハＷの表面は、図４（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２０１の上面に電解メッキ液２０２ａが満たされているとともに、電解メッキ液２０２ａが凹部に入り込む。
【００４６】
次に、メッキ処理空間１２への電解メッキ液の供給を継続しつつ、第２の昇降機構１１によって上部カップ１０を上昇させて、保持機構１と上部カップ１０とを所定量だけ離間させ（ステップＳ５２）、保持機構１に保持されたウエハＷの周囲に電解メッキ液を排出させるための隙間を形成する。それに伴って、電動モータ２を駆動して保持機構１及び保持機構１に保持されたウエハＷを回転させつつ（ステップＳ５３）、電源ユニット１５を作動させて陽電極１４と陰電極７との間を給電する（ステップＳ５４）。
【００４７】
これにより、ウエハＷの処理面ＷＦが陰極（−）に、陽電極１４が陽極（＋）になり、ウエハＷの処理面ＷＦと陽電極１４との間に満たされている電極メッキ液が電気分解され、例えば、電解メッキ液が硫酸銅メッキ液である場合、図４（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２０１の上面にメッキ層２０２ｂが形成されているとともに、凹部内にもメッキ層２０２ｂが形成される。
【００４８】
なお、保持機構１及びウエハＷの回転に伴って隙間から周囲に飛散される電解メッキ液は電解メッキ液回収部４５の回収口４６に回収され、液排出口４９を介して基板メッキ装置外に排出される。
【００４９】
ステップＳ５４の給電処理が終了すると、開閉弁３２を開から閉に切り換えて供給口２４からのメッキ処理空間１２への電解メッキ液の供給を停止するとともに（スッテプＳ５５）、電動モータ２の駆動を停止して保持機構１の回転を一旦停止する（ステップＳ５６）。そして、第２昇降駆動１１によって上部カップ１０をさらに上昇させ、保持機構１と上部カップ１０との距離をさらに離間させてメッキ処理空間１２の電解メッキ液を電解メッキ液回収部４５の回収口４６に排出する（ステップＳ５７）。以上により、ステップＳ５の一連のメッキ処理が終了する。
【００５０】
ステップＳ５のメッキ処理が終了すると、電動モータ２によってウエハＷを回転させつつ、ウエハＷの処理面ＷＦに図示しない洗浄液供給ノズルから洗浄液を供給して洗浄処理を行う（ステップＳ６）。洗浄処理を予め決められた時間行うと、洗浄液供給ノズルからウエハＷの処理面ＷＦへの洗浄液の供給を停止する。
【００５１】
ステップＳ６の洗浄処理の後、電動モータ２によってウエハＷをさらに高速に回転させて、ウエハＷの処理面ＷＦに付着する洗浄液を振り切って乾燥を行う（ステップＳ７）。保持機構１及びウエハＷの回転に伴って隙間から周囲に飛散される洗浄液は液回収部４５の回収口４６に回収され、液排出口４９を介して基板メッキ装置外に排出される。そして、ステップＳ７の乾燥処理を予め決められた時間行うと、電動モータ２の駆動を停止して保持機構１の回転を停止する。
【００５２】
その後、ウエハＷを保持機構１から搬出する（ステップＳ８）。
【００５３】
具体的には、第１昇降機構８によって保持機構１を上昇させて、保持機構１のベース部材４を液回収部４５の回収口４６よりも上方に位置させる。次に、搬送アームをチャンバ４０内に進入させ、保持部材５に保持されているウエハＷを支持するとともに、各保持部材５の係止部が外側に向くように各保持部材５を回転させてウエハＷの保持を解除して、ウエハＷを搬送アームに引き渡す。そして、ウエハＷを支持した搬送アームを退避させて、ウエハＷがチャンバ４０から搬出させる。
【００５４】
これにより、第１の実施の形態に係る基板メッキ装置の一連の動作が終了する。
【００５５】
以上の構成及び動作より明らかなように、本発明に係る第１の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
【００５６】
すなわち、開閉弁２７を開にして、メッキ処理空間１２のガスを排気して、メッキ処理空間１２を減圧処理が終了した後に、メッキ処理空間１２に電解メッキ液が供給されてウエハＷのメッキ処理が行われるので、層間絶縁膜２０１の表面にメッキ層２０２ｂが形成されたとき、凹部にボイドが形成されることはない。その結果、層間の配線不良によって、半導体装置の歩留まりを防止できる。
【００５７】
また、メッキ処理空間１２の減圧処理は、排気管２６を介して基板メッキ装置外部と連通している排気口２５から開閉弁２７の開閉制御によってメッキ処理空間１２のガスを排出しているので、簡易な構成でメッキ処理空間１２の減圧処理を実現できる。
【００５８】
また、保持機構１及び保持機構１によって保持されたウエハＷを回転させながら電解メッキ処理を行うので、ウエハＷの回転によって、ウエハＷの処理面ＷＦ上のウエハＷの中心から周囲へ向かう電解メッキ液の流れが形成され、保持機構１に保持されたウエハＷの処理面ＷＦ上に形成される境界層が薄く、かつ均一にすることができ、ウエハＷの処理面ＷＦにメッキ層形成イオンが移動し易くなり、ウエハＷの処理面ＷＦへのメッキ層形成イオンの移動を均一化できる。したがって、メッキ層の形成に要する時間を短縮できるとともに、均一なメッキ層をウエハＷの処理面ＷＦに形成することができる。
【００５９】
また、陽電極１４の周りの電解メッキ液が上部カップ１０内で保持されているので、陽電極１４が電解メッキ液内に浸漬された状態を常時維持することができる。したがって、陽電極１４が大気にさらされることを防止することができ、陽電極１４の表面に形成されたメッキ層が流れたり変質したりすることを防止でき、再現性のある電解メッキ処理を実施することができる。
【００６０】
さらに、ウエハＷの搬入・保持の時に、開閉弁５１を開にしてチャンバ４０内へ不活性ガスであるＮ２ガスの供給をしているので、ウエハＷをクリーンな状態にして、その後の電解メッキ処理を行うことができる。また、Ｎ２ガスの雰囲気でメッキ処理が行えるので、大気中の空気による電解メッキ液中の添加物の酸化分解も防止でき、電解メッキ液の寿命を長くできる。
【００６１】
＜第２の実施の形態＞
以下、図面に基づいて本発明に係る第２の実施の形態を説明する。
図５は、第２の実施の形態に係る基板メッキ装置の概略構成図である。
【００６２】
この基板メッキ装置は、メッキ層を形成する処理面ＦＷを上方に向けて基板の一種であるウエハＷを保持する保持機構６１を備えている。
【００６３】
この保持機構６１は、電動モータ６２に連動連結されて鉛直方向の軸芯周りで回転される回転軸６３の上部にウエハＷよりも大径の円板状のベース部材６４が一体回転可能に連結され、ベース部材６４の上面周辺部にウエハＷの周縁部を保持する保持部材６５が３個以上設けられている。なお、保持部材５５は、全周に渡って連続して設けることもできる。
【００６４】
ベース部材６４は導電性の材料で形成されている。このベース部材６４に設けられた回転軸６３との連結部６４ａには、給電ブラシ６６によって、保持機構６１の回転中でもブラシ給電されるようになっている。なお、回転軸６３は、絶縁部６３ａによって上部と下部とが電気的に絶縁されており、給電ブラシ６６からの給電が電動モータ６２に影響しないように構成されている。
【００６５】
各保持部材６５は、鉛直方向の軸芯周りで回転可能に構成され、この軸芯から離れた外周部にウエハＷを係止する。また、各保持部材６５は、天井面側に設けられた図示しない陰電極６７だけが給電ブラシ６６と導通するようになっており、ウエハＷが各保持部材６５に係止されて保持されると、ウエハＷの処理面ＷＦと陰電極６７とが電気的に接続されてウエハＷの処理面ＷＦだけに通電される状態となる。なお、保持部材５５を全周に設ける場合、保持部材５５は上下方向に移動可能であり、上方へ移動した保持部材５５とベース部材５４の間からウエハＷをセットした後、保持部材５を下降させてウエハＷを係止することになる。
【００６６】
保持機構６１は、第１昇降機構６８によって上下方向に昇降可能に構成されている。この第１昇降機構６８は、ボールネジなどで構成される周知の１軸方向駆動機構によって実現される。
【００６７】
この保持機構６１は、チャンバ７０内に収納されている。このチャンバ７０は上方が開口された下側チャンバ７０１と下方が開口された上側チャンバ７０２を備えており、上側チャンバ７０２は周知の１軸方向駆動機構によって実現された第２昇降機構８０によって下側チャンバ７０１に対して上下方向に昇降可能に構成されている。また、下側チャンバ７０１の上端部と上側チャンバ７０２の下端部とはそれぞれシール部材７１１、７１２が設けられ、シール部材７１１、７１２の接合によって下側チャンバ７０１と上側チャンバ７０２とにより形成されるメッキ処理空間８１からのガスの漏れを防止している。
【００６８】
チャンバ７０内において上側チャンバ７０２の天井部分には円筒状の支持部材７１が設けられ、支持部材７１内には保持機構６１に保持されたウエハＷの処理面ＷＦに対向して配置されるように円板状の陽電極７２が配設されている。この陽電極７２には電解メッキ液を通すための複数の孔７３が形成されている。
【００６９】
給電ブラシ６６は、電源ユニット７７の陰極側に接続され、陽電極７２は電源ユニット７７の陽極側に接続されている。したがって、ウエハＷの処理面ＷＦは、陰電極６７だけがベース部材６４と導通させる導電部（図示省略）、ベース部材６４、連結部６４ａ、給電ブラシ６６、導線７８を介して陰極となり、陽電極７２は、支持部材７１内を通っている導線７９を介して陽極となるように給電される。
【００７０】
また、上側チャンバ７０２の天井部分に電解メッキ液の供給口７０３と排気口７０４とが形成されている。供給口７０３からは、メッキ処理空間８１に電解メッキ液が供給される。排気口７０４からは、メッキ処理空間８１のガスが排出され、メッキ処理空間８１が減圧される。
【００７１】
上側チャンバ７０２の天井部分に形成された電解メッキ液の供給口７０３には、以下のようにして電解メッキ液がメッキ処理空間８１へ供給されるようになっている。
【００７２】
すなわち、供給口７０３は、供給管９０を介して電解メッキ液供給源９１と接続されている。供給管９０の途中には、開閉弁９２とポンプ９３とが設けられている。基板メッキ装置を稼動している際に、メッキ処理空間８１に電解メッキ液を供給するときは、開閉弁９２を開の状態にして常時ポンプ９３を駆動させている。メッキ処理空間８１に電解メッキ液を供給しないときには、開閉弁９２を開から閉へ切り換える。
【００７３】
また、上側チャンバ７０２の天井部分に形成された排気口７０４からは、以下のようにして、メッキ処理空間８１のガスが排出され、メッキ処理空間８１が減圧されるようになっている。
【００７４】
すなわち、排気口７０４は、排気管１００を介して基板メッキ装置外部と連通している。排気管１００の途中には、開閉弁１０１が設けられている。そして、メッキ処理空間８１のガスを排出するときは、開閉弁１０１を開にして排気口７０４からガスを排出してメッキ処理空間８１が減圧される。
【００７５】
上側チャンバ７０２の一側の側部には、供給管１０２を介して図示しないＮ２ガス供給源と接続されたＮ２ガス供給口７０５が形成されており、チャンバ７０内においてウエハＷをメッキ処理を行うとき、Ｎ２供給口７０５からチャンバ７０内にＮ２ガスを供給し、チャンバ７０内をＮ２ガスの雰囲気にする。なお、供給管１０２の途中には、Ｎ２ガスの供給を調節する開閉弁１０３が設けられている。
【００７６】
チャンバ７０内の保持機構６１の周囲には、液回収部８２が形成されている。液回収部の回収口８３の外周には円筒状の外壁８４が、回収口８３の内周には円筒状の内壁８５が、それぞれ設けられている。
【００７７】
電解メッキ処理時は、第１昇降機構６８によって液回収部８２に対して保持機構６８が昇降されて、液回収部８２の回収口８３を保持機構６８の周囲に位置させ、保持機構６８及び保持機構６８によって保持されたウエハＷの回転に伴って、保持機構６８及びウエハＷの周囲に飛散される電解メッキ液が液回収部８２の回収口８３に収容される。回収口８３に回収された電解メッキ液は、下側チャンバ７０１の底部に形成された液排出口７０６、排出管１０４を介して基板メッキ装置外へ廃棄される。なお、排出管１０４の途中には、電解メッキ液の排出を調節する開閉弁１０５が設けられている。
【００７８】
次に、第２の実施の形態に係る基板メッキ装置の動作について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る基板メッキ装置の動作を示すフローチャートである。
【００７９】
まず、開閉弁９２を開の状態にして、チャンバ７０内にＮ２ガスへの供給を開始する（ステップＴ１）。次に、処理面ＷＦを上方に向けたウエハＷを保持機構６１に保持させる（ステップＴ２）。
【００８０】
具体的には、第２昇降機構８０によって上側チャンバ７０２を上昇させて上側チャンバ７０２と下側チャンバ７０１とを離間させるとともに、第１昇降機構６８によって保持機構６１のベース部材６４を液回収部８２の回収口８３よりも上方に位置させて、搬送アーム（図示省略）がチャンバ７０内に進入できるようにする。また、各保持部材６５の係止部が外側に向くように各保持部材６５を回転させてウエハＷを受け入れられる状態にする。
【００８１】
また、ウエハＷの処理面ＷＦが上方に向くようにした状態で搬送アームを進入させ、ウエハＷの周縁部の高さを各保持部材６５の係止部の高さに一致する高さにする。そして、各保持部材６５を回転させて、ウエハＷの周縁部を各保持部材６５の係止部で係止してウエハＷを保持し、搬送アームをチャンバ７０内から待避させる。
【００８２】
なお、ウエハＷの保持機構６１への保持が終了すると、第１昇降機構６８によって保持機構６１を下降させて、保持機構６１のベース部材６４の周囲に、液回収部８２の回収口８３を位置させるとともに、第２昇降機構８０によって上側チャンバ７０２を下降させて、シール部材７１１とシール部材７１２とを接合させる。これにより、チャンバ７０内にメッキ処理空間８１が形成される。
【００８３】
次に、開閉弁９２を開から閉に切り換えて、チャンバ７０内へのＮ２ガスの供給を停止する（ステップＴ３）。これにより、チャンバ７０内はＮ２ガスの雰囲気で満たされた状態となる。
【００８４】
次に、開閉弁１０１を閉から開に切り換えて、メッキ処理空間８１、特に支持部材７１内の空間の処理ガスを排気して、メッキ処理空間８１を減圧する（ステップＴ４）。所定の時間が経過すると開閉弁１０１を開から閉に切り換えてメッキ処理空間８１の減圧処理が終了する。なお、このときのウエハＷの処理面は、第１の実施の形態のときと同様、図４（ａ）に示すように、ウエハＷはその処理面に下層配線２００が第１層として形成され、その上に層間絶縁膜２０１が第２層として形成された状態であり、層間絶縁膜２０１相互間には凹部が形成されているが、図８（ａ）及び図９（ａ）に示す従来の技術の場合とは異なり、凹部に空気は入り込んでいない。
【００８５】
ステップＴ４のメッキ処理空間８１の減圧処理が終了すると、メッキ処理空間８１に電解メッキ液が供給され、図７に示すようなウエハＷの処理面ＷＦに対するメッキ処理が行われる（ステップＴ５）。図７は、メッキ処理の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
まず、開閉弁９３を開の状態にして、電解メッキ液供給源９１から供給管９０、供給口７０３を介して電解メッキ液の供給を開始する（ステップＴ５１）。これにより、メッキ処理空間８１の支持部材７１の空間に電解メッキ液が供給され、予め決めておいた時間が経過すると、支持部材７１内の空間は電解メッキ液で満たされる。このときの電解メッキ液は陽電極７２の上側の空間から複数の孔７３を通して陽電極７２の下側の空間に入り込み、ウエハＷの処理面ＷＦに供給される。なお、このときのウエハＷの処理面は、図４（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２０１の上面に電解メッキ液２０２ａが満たされているとともに、電解メッキ液が凹部に入り込む。なお、この後チャンバ７０内を大気圧に戻すため、所定の時間Ｎ２ガスを供給してもよい。
【００８７】
次に、メッキ処理空間８１への電解メッキ液の供給を継続し、電動モータ６２を駆動して保持機構６１及び保持機構６１に保持されたウエハＷを回転させつつ（ステップＴ５２）、電源ユニット６７を作動させて陽電極７２と陰電極６７との間を給電する（ステップＴ５３）。
【００８８】
これにより、ウエハＷの処理面ＷＦが陰極（−）に、陽電極７２が陽極（＋）になり、ウエハＷの処理面ＷＦと陽電極７２との間に満たされている電極メッキ液が電気分解され、例えば、電解メッキ液が硫酸銅メッキ液である場合、図４（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２０１の上面にメッキ層２０２ｂが形成されているとともに、凹部内にもメッキ層２０２ｂが形成される。
【００８９】
なお、保持機構６１及びウエハＷの回転に伴って隙間から周囲に飛散される電解メッキ液は液回収部８２の回収口８３に回収され、液排出口７０６を介して基板メッキ装置外に排出される。
【００９０】
ステップＴ５３の給電処理が終了すると、開閉弁９２を開から閉に切り換えて供給口７０３からのメッキ処理空間８１への電解メッキ液の供給を停止するとともに（スッテプＴ５４）、電動モータ６２の駆動を停止して保持機構６１の回転を一旦停止する（ステップＴ５５）。なお、電解メッキ液は、液回収部８２の回収口８３に排出される。以上により、ステップＴ５の一連のメッキ処理が終了する。
【００９１】
ステップＴ５のメッキ処理が終了すると、電動モータ６２によってウエハＷを回転させつつウエハＷの処理面ＷＦに図示しない洗浄液供給ノズルから洗浄液を供給して洗浄処理を行う（ステップＴ６）。洗浄処理を予め決められた時間行うと、洗浄液供給ノズルからウエハＷの処理面ＷＦへの洗浄液の供給を停止する。
【００９２】
ステップＴ６の洗浄処理の後、電動モータ６２によってウエハＷをさらに高速に回転させて、ウエハＷの処理面ＷＦに付着する洗浄液を振り切ってウエハＷの乾燥を行う（ステップＴ７）。保持機構６１及びウエハＷの回転に伴って隙間から周囲に飛散される洗浄液は液回収部８２の回収口８３に回収され、液排出口７０６を介して基板メッキ装置外に排出される。そして、ステップＴ７の乾燥処理を予め決められた時間行うと、電動モータ６２の駆動を停止して保持機構６１の回転を停止する。
【００９３】
その後、ウエハＷを保持機構６１から搬出する（ステップＴ８）。
【００９４】
具体的には、第２昇降機構８０によって上側チャンバ７０２を上昇させるとともに、第１昇降機構６８によって保持機構６１を上昇させて、保持機構６１のベース部材６４を液回収部６２の回収口６３よりも上方に位置させる。次に、搬送アームをチャンバ７０内へ進入させ、保持部材６５に保持されているウエハＷを支持するとともに、各保持部材６５の係止部が外側に向くように各保持部材６５を回転させてウエハＷの保持を解除して、ウエハＷを搬送アームに引き渡す。そして、ウエハＷを支持した搬送アームを退避させて、ウエハＷがチャンバ７０から搬出される。
【００９５】
これにより、第２の実施の形態に係る基板メッキ装置の一連の動作が終了する。
【００９６】
以上の構成及び動作より明らかなように、本発明に係る第２の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
【００９７】
すなわち、開閉弁１０１を開の状態にして、メッキ処理空間８１のガスを排気して、メッキ処理空間８１を減圧処理が終了した後に、メッキ処理空間８１に電解メッキ液が供給されてウエハＷのメッキ処理が行われるので、層間絶縁膜２０１の表面にメッキ層２０２ｂが形成されたとき、凹部にボイドが形成されることはない。その結果、層間の配線不良によって、半導体装置の歩留まりを防止できる。
【００９８】
また、メッキ処理空間８１の減圧処理は、排気管１００を介して基板メッキ装置外部と連通している排気口７０４から開閉弁１０１の開閉制御によってメッキ処理空間８１のガスを排出しているので、簡易な構成でメッキ処理空間８１の減圧処理を実現できる。
【００９９】
また、保持機構６１及び保持機構６１によって保持されたウエハＷを回転させながら電解メッキ処理を行うので、ウエハＷの回転によって、ウエハＷの処理面ＷＦ上のウエハＷの中心から周囲へ向かう電解メッキ液の流れが形成され、保持機構６１に保持されたウエハＷの処理面ＷＦ上に形成される境界層が薄く、かつ均一にすることができ、ウエハＷの処理面ＷＦにメッキ層形成イオンが移動し易くなり、ウエハＷの処理面ＷＦへのメッキ層形成イオンの移動を均一化できる。したがって、メッキ層の形成に要する時間を短縮できるとともに、均一なメッキ層をウエハＷの処理面ＷＦに形成することができる。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、基板保持手段及びカップによって形成される空間を減圧手段によって減圧しているので、基板へのメッキ処理を均一に行え、かつ半導体装置の層間の配線不良を防止できる。
【０１０１】
また、本発明によれば、メッキ液供給手段によってメッキ液を基板の処理面に供給する前に、チャンバ内を減圧手段によって減圧しているので、基板へのメッキ処理を均一に行え、かつ半導体装置の層間の配線不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る基板メッキ装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る基板メッキ装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態に係る基板メッキ装置のメッキ処理の動作を示すフローチャートである。
【図４】ウエハの処理面にメッキ層が形成される過程を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態に係る基板メッキ装置の概略構成図である。
【図６】第２の実施の形態に係る基板メッキ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る基板メッキ装置のメッキ処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】従来の技術の問題点を説明する図である。
【図９】従来の技術の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１    保持機構
４    ベース部材
５    保持部材
６    給電ブラシ
７    陰電極
１０    上部カップ
１２    メッキ処理空間
１４    陽電極
１５    電源ユニット
３０    メッキ液供給源
３１    供給管３１
３３    ポンプ
４０    チャンバ
４４    Ｎ２ガス供給口
５０    供給管
６１    保持機構
６４    ベース部材
６５    保持部材
６６    給電ブラシ
６７    陰電極
７０    チャンバ
７１    メッキ処理空間
７２    陽電極
７７    電源ユニット
９０    供給管
９１    電解メッキ液供給源
９３    ポンプ
１０２    供給管
７０３    供給口
７０５    Ｎ２ガス供給口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003659837.tif 000006
【図６】
0003659837.tif 000007
【図７】
0003659837.tif 000008
【図８】
0003659837.tif 000009
【図９】
0003659837.tif 000010