(57)【要約】【課題】埋め込み配線の形成時に不要に形成される金属膜の形成を抑えた半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供すること。【解決手段】配線パターンが形成され、その表面に絶縁膜の形成された半導体基板１上に、金属イオンを含む水溶液６を塗布し、少なくとも前記溝内部を充填した後、前記溝内部以外の前記半導体基板１表面上の前記水溶液６を除去板５により除去し、前記半導体基板１表面に電極３を接触させるとともに、前記半導体基板裏面に電極２を接続し、酸化・還元反応により前記溝内部に金属膜９を形成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定パターンの溝を有し、その表面に絶縁膜の形成された半導体基板上に、金属イオンを含む水溶液を塗布し、少なくとも前記溝内部を充填する工程と、
前記溝内部以外の前記半導体基板表面上の前記水溶液を除去する工程と、
前記半導体基板表面に電極を接触させるとともに、前記半導体基板裏面に電極を接続し、酸化・還元反応により前記溝内部に金属膜を形成する工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記水溶液を除去する工程は、前記半導体基板表面上に除去板を接触させ、ウエーハを回転させる工程を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
表面に所定パターンの溝を有する絶縁膜の形成された半導体基板を載置する手段と、
前記半導体基板上に、金属イオンを含む水溶液を塗布する手段と、
前記半導体基板表面上の前記水溶液を除去する手段と、
前記半導体基板表面に接触するように移動可能な上部電極と、
前記半導体基板裏面に接続可能な下部電極と、
前記上部電極、前記下部電極間に電圧を印加する手段とを具備することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
前記水溶液を除去する手段は、除去板と、この除去板を前記半導体基板表面に接触させる手段と、前記半導体基板を回転させる手段を備えることを特徴とする請求項３記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及び製造装置に係り、半導体基板の微細溝に金属を埋め込む方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板に配線を形成する際、例えばアルミ配線では、スパッタリングで金属膜を形成した後、不要な部分をエッチング除去して配線パターンを形成するのが一般的である。
【０００３】
しかし、近年、半導体装置の微細化、高速化の要求の中で、銅配線の導入が進められている。銅配線の場合、予めＳｉＯ２等の絶縁材料で配線パターンを形成し、メッキにより配線パターン内部に銅配線を形成する。
【０００４】
すなわち、図５（ａ）に示すような半導体製造装置を用い、プロセスモジュール内にあるステージ２上に、予め絶縁材料（ＳｉＯ２）により配線パターン（溝）を形成したウエーハ１（半導体基板）を置き、ノズル４から金属イオンを含む水溶液をウエーハ表面に塗布し、ウエーハ１を回転させることにより、ウエーハ１上の水溶液は外周に向かって広がり、ウエーハ全面に水溶液を付着させる。
【０００５】
次に、上部電極３をウエーハ１上に被せ、ウエーハ全面と接触させ、一方、ステージ２は下部電極となり、上部電極３を陽極、下部電極（ステージ２）を陰極として所定の電圧を印加することにより、金属イオンを含んだ水溶液６が、上部電極（陽極）側で酸化反応を、下部電極（陰極）側で還元反応を起こし、図５（ｂ）に示すように、ウエーハ表面及び絶縁材料（ＳｉＯ２）８中に形成された配線パターン内部に銅膜９、９’を形成した後、エッチング処理等によりウエーハ表面に形成された銅膜９’を取り除く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に銅膜を形成する必要があるのは、配線パターン内のみであるが、ウエーハ表面にも多量に銅膜が形成されてしまうため、次工程で表面をエッチング等により処理し、銅膜を除去しなければならない。そのため、工程数が増え、表面の金属膜が厚くなるとエッチングに費やす時間も増大してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の半導体装置の製造方法及び製造装置における欠点を取り除き、埋め込み配線の形成時に不要に形成される金属膜の形成を抑えた半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、所定パターンの溝を有し、その表面に絶縁膜の形成された半導体基板上に、金属イオンを含む水溶液を塗布し、少なくとも前記溝内部を充填する工程と、前記溝内部以外の前記半導体基板表面上の前記水溶液を除去する工程と、前記半導体基板表面に電極を接触させるとともに、前記半導体基板裏面に電極を接続し、酸化・還元反応により前記溝内部に金属膜を形成する工程を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の半導体装置の製造方法においては、前記水溶液を除去する工程は、前記半導体基板表面上に除去板を接触させ、ウエーハを回転させる工程を備えることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の半導体製造装置は、表面に所定パターンの溝を有する絶縁膜の形成された半導体基板を載置する手段と、前記半導体基板上に、金属イオンを含む水溶液を塗布する手段と、前記半導体基板表面上の前記水溶液を除去する手段と、前記半導体基板表面に接触するように移動可能な上部電極と、前記半導体基板裏面に接続可能な下部電極と、前記上部電極、前記下部電極間に電圧を印加する手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の半導体製造装置においては、前記水溶液を除去する手段は、除去板と、この除去板を前記半導体基板表面に接触させる手段と、前記半導体基板を回転させる手段を備えることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態において用いられる半導体製造装置を図１に示す。プロセスモジュールにおいて、被処理ウエーハ１が載置されるステージ２の上方に、上部電極３、ノズル４、及び除去板５が設置されている。ステージ２は回転可能であり、載置された被処理ウエーハ１を回転させるために設けられており、上部電極３はウエーハ１に接触するよう、上下に移動する手段を備えている。また、ノズル４は、ウエーハ１上に金属イオンを含む水溶液６を塗布するため、除去板５は、ウエーハ１表面に接触し、ウエーハ１表面の余分な水溶液を除去するために設けられている。ステージ２と上部電極３は、電圧印加手段７と接続され、それぞれ、陰極、陽極として機能する。
【００１４】
このような半導体製造装置を用い、先ず、図２（ａ）に示すように、ステージ２上に、予め絶縁材料（ＳｉＯ２）により配線パターン（溝）を形成したウエーハ１（半導体基板）を置き、ノズル４から金属イオンを含む水溶液６をウエーハ１表面に塗布し、ウエーハを回転させて、図２（ｂ）に示すように、絶縁材料（ＳｉＯ２）８に形成された配線パターン内部を含むウエーハ全面に水溶液を付着させる。
【００１５】
次に、図３（ａ）に示すように、テフロンからなる除去板５を、ウエーハ表面に約９０度で接触させた後、ウエーハを回転させ、図３（ｂ）に示すように、ウエーハ上の余分な水溶液を除去する。除去板の形状は、接触面の長さがウエーハ半径相当の１００ｍｍで、厚さは１０ｍｍ程度とする。
【００１６】
そして、図４（ａ）に示すように、上部電極３をウエーハ１上に被せ、ウエーハ全面と接触させ、一方、ステージ２は下部電極となり、上部電極を陽極、下部電極を陰極として、電圧を印加し、９Ａ程度の電流を流すことにより、金属イオンを含んだ水溶液が、上部電極（陽極）側で酸化反応を、下部電極（陰極）側で還元反応を起こし、図４（ｂ）に示すように、ウエーハの配線パターン内部に銅膜９を形成する。
【００１７】
このようにして形成された銅膜９は、ウエーハ表面に多量に形成されることなく、また、配線パターン内の埋め込み性も、従来と比較して遜色ないものであった。
【００１８】
本実施形態において、除去板にテフロンを用いたが、化学的に安定でかつ、機械的強度が十分な材料であれば良く、他にセラミック等を用いることができる。そして、その形状は、長方形としたが、ウエーハ表面に接触することが可能であれば良い。接触角は、９０度としたが、水溶液を除去できれば特に限定されるものではない。また、除去板は必ずしも固定されている必要はなく、ウエーハの回転とともに移動させても良い。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、埋め込み配線の形成時に、不要に形成される金属膜の形成を抑えた半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体製造装置を示す図。
【図２】本発明における半導体装置の製造工程を示す図。
【図３】本発明における半導体装置の製造工程を示す図。
【図４】本発明における半導体装置の製造工程を示す図。
【図５】従来の半導体製造装置を示す図。
【符号の説明】
１　ウエーハ（半導体基板）
２　ステージ（下部電極）
３　上部電極
４　ノズル
５　除去板
６　水溶液
７　電圧印加手段
８　絶縁材料（ＳｉＯ２）
９、９’　銅膜
【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】
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