(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体ウエハなどの表面に薬液を接触させて金属を堆積する場合、逆にエッチングする場合、複雑な機構を用いなくとも均質な液流を被処理面に接触させることで、最小の薬液使用量で高品位な処理を可能とする基体処理装置および方法を提供する。【解決手段】容器内部において、基体保持手段であるウエハ保持治具１１５に保持された基体（Ｃｕシード層のシリコンウエハ）１１３の処理面に内筒からなるセル１０３を介して薬液であるめっき液１０６を供給することにより基体１１３の表面の処理を行うための基体処理装置において、セル１０３の、基体１１３と対向する側に多孔質整流板１０９が設けられている。多孔質整流板はドーム状などの湾曲形状が好ましい。【選択図】  図１
2004211112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行うための基体処理装置において、
該セルの、該基体と対向する側に多孔質整流板が設けられていることを特徴とする基体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基体の所望の被処理面、特に半導体ウエハなどの表面に薬液を接触させて金属を堆積する場合、逆に、エッチングを行うような場合に好適な処理を可能とする基体処理装置及びに方法並びに多孔質整流板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンウエハなどを基体とし、ハイアスペクトな構造体を作製してデバイスとしての機能を持たせる際に、薬液を使用するプロセスが多用されている。特に、基体となるシリコンウエハに溝を形成し、この内部に電気Ｃｕメッキにより金属を充填するものは、ダマシンプロセスとして知られている。
【０００３】
また、これよりも溝の深さの絶対値が大きいものを処理するプロセスとして、シリコンウエハ上にフォトプロセスにて開口部を形成し、これを電気Ｃｕめっきにより埋めることで高さが１００μｍ程度のバンプを形成するプロセスなどが知られている。
【０００４】
また、前述のように、フォトプロセスにて開口部を形成し、開口した部分のシリコンを薬液により異方性エッチングして、ウエハに貫通孔を形成するプロセスなども知られている。
【０００５】
従来、これらのプロセスに使用する装置としては、ウエハを垂直に立てて薬液と処理面を接触させるバーチカル方式、ウエハの処理面が下方にある状態で噴流の薬液と接触させるフェースダウン方式、ウエハの処理面が上方にある状態で噴流の薬液と接触させるフェイスアップ方式の３種類の装置が使用されている。
【０００６】
図４は、本発明の装置と形態が近いフェイスアップ方式の電気めっき装置を模式図化したものである。この模式図において、Ｃｕシード膜付のシリコンウエハ６０７は、その処理面を上に向けて、ウエハ保持治具６０８の上に設置されている。そして、めっき液６０４のウエハ保持冶具６０８への侵入を防止し、Ｃｕシード膜付のシリコンウエハ６０７へ通電するための薬液シール、及び、シード膜への通電接点６０６がＣｕシード膜付のシリコンウエハ６０７の外周部に当接されている。このウエハ保持治具６０８は、めっき液を満たした外部セル６０２の中に設置されている。
【０００７】
また、シリコンウエハ６０７の上方には内部セル６０１が設置されており、この内部セル６０１の下端部にスノコ板状のアノード６０９が取り付けられている。スノコ板状のアノード６０９の隙間６０３より、図示されていない外部液送ポンプ６１２より送られた新鮮な薬液をシリコンウエハ６０７の被処理面に向かって吐出している。このようにして流入しためっき液６０４は、外部セル６０２の上部に設けられた薬液排出口６１１より図示されていない外部受槽に回収される。
【０００８】
以上のようにして薬液（めっき液）を循環させながら、図示されていない外部電源６１０を用いて、スノコ板状アノード６０９とシード膜付のシリコンウエハ６０７の間に電圧を印加することで、シード膜の上に金属を堆積する。
【０００９】
以上のように、ウエハの被処理面を鉛直上方に向けて設置し、その上方より薬液を吐出して処理を行うこの方式は、フェースダウン方式やバーチカル方式に比べて、処理に伴って発生するガスなどが処理面に滞留する可能性が低いので、特に、アスペクト比が高く、絶対値も大きい溝の中の処理を行うのに適している。
【００１０】
ただし、このようなフェイスアップ方式の装置を使用した場合でも、被処理面において液流の分布が生じると、処理レートに差が生じてしまう。めっきにおいては液流の強い部分が他の部分よりも金属の堆積速度が大きくなり、エッチングの場合には液流の強い部分が他の部分よりも除去速度が大きくなる。
【００１１】
具体的には、図４に示したように鉛直上方から薬液を吐出した場合、吐出口の位置や形状による液流の分布が生じ易い。すなわち、内部セル６０１の下端に取り付けられたスノコ板状のアノード６０９の隙間６０３から噴出する薬液は、その中心部ほど勢いが強く、端に行くほど弱くなり易い。そこで、外部セル６０２内に収容された薬液の圧力を上げて、スノコ板状のアノード６０９の開口部６０３から噴出する薬液の勢いの差を小さくする必要が生じる。
【００１２】
しかし、この場合でも開口部６０３の直下に位置する被処理面への薬液の供給量は、開口部６０３の直下にない部位に比べて大きくなるため、内部セル６０１の下端とシリコンウエハ６０７との間隔を開口部６０３の位置の影響が生じない所まで離す必要が生じ、外部セル６０２の大きさを小さくすることが出来ず、薬液の必要量が増えてしまうという問題が生じる。
【００１３】
スノコ板状アノード６０９の開口部６０３から薬液を噴出するもの以外にも、孔径０．１ｍｍ〜１ｍｍの吐出孔を多数形成した仕切り板を用いるもの（特開２００１−０１５４５４号公報）、厚さ３０ｍｍの板体に内径３ｍｍの貫通孔を多数形成した板を用いるもの（特開２００１−０２４３０８号公報）などが開示されている。これらの主たる機能は液送停止時における細管内からの薬液落下を表面張力で防止する点にある。しかし、最終的な吐出口に薬液が流入した際、場所により流速に差があると、これらの直線的な流路では流速の差を均質化することは難しい。そのため、流入前に均質な状態を実現する必要があり、装置設計上の制約が多くなってしまう。
【００１４】
さらに、最終的な吐出孔が設けられた板が２次元的な形状をしている場合、薬液処理時に発生するガスが吐出孔の付近に滞留し易くなり、気泡が処理面の溝の中などに吹き込まれる可能性が高くなる。
【００１５】
図５は無電解めっき処理、及び、エッチング処理などに多用されるバーチカル方式の薬液処理装置の模式図である。この模式図において、治具７０３に取り付けられたウエハ７０２は、被処理面を薬液吐出ノズル７０４に向けて処理槽に垂直に浸漬されている。ノズル７０４より吐出された無電解めっき液、または、エッチング液７０１はオーバーフロー槽７０６より送液ポンプ７０５に送られて循環し、所定の時間が経過するまで薬液処理を行う。このような処理方法では、被処理面内で垂直方向に液流の分布が生じ易く、無電解めっき膜の膜厚分布のばらつきやエッチング量のばらつきが生じ易い。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、上述の問題点を解決・除去し、複雑な機構を用いなくとも均質な液流を被処理面に接触させることで、最小の薬液使用量で高品位な処理を可能とする基体処理装置及び方法並びに多孔質整流板を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の基体処理装置は、容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行うための基体処理装置において、該セルの、該基体と対向する側に多孔質整流板が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下においては、図面を参照し本発明の実施の形態について詳述する。
【００１９】
図１に本発明の実施の形態に係る基体処理装置を示す。この基体処理装置は、容器内部において、基体保持手段であるウエハ保持治具１１５に保持された基体（Ｃｕシード層のシリコンウエハ）１１３の処理面に内筒からなるセル１０３を介して薬液であるめっき液１０６を供給することにより基体１１３の表面の処理を行うための基体処理装置において、セル１０３の、基体１１３と対向する側に多孔質整流板１０９が設けられている。
【００２０】
以下にこの装置をより詳細に説明する。
図１に示す装置は、シリコンウエハ１１３の表面に形成されたＣｕシード層の上に電気Ｃｕめっき膜１１４を堆積する装置である。図１において、被めっき物であるＣｕシード層付のシリコンウエハ１１３はシード層を上に向けてウエハ保持治具１１５の上に保持されている。シリコンウエハ１１３の外周部は、Ｃｕシード層に給電するための通電接点１１１に接触しており、通電接点１１１は、図示されていない外部電源１１６に接続されている。この通電接点１１１の部分への薬液の侵入を防止するためにシリコンウエハ１１３の外周に薬液シール１１２が設けられている。本実施形態においては、シリコンウエハ１１３として外径６ｉｎｃｈ（１５２ｃｍ）のものを用い、薬液シールにより外周から５ｍｍの所までカバーしてある。
【００２１】
この保持治具１１５の上方に図示されていない保持機構により上下動自在に保持された上部セル内筒からなるセル１０３が対向させてある。本例では、上部セル内筒１０３の外周に円筒状の外筒からなる上部セル外筒からなる外部セル１０２が設けられている。外部セル１０２も上下動可能である。すなわち、可動性を有している。セル１０３と外部セル１０２とにより上部セル構造体１０１を構成している。なお、上部セル外筒１０２の内壁と上部セル内筒１０３の外壁の隙間は５ｍｍとしてある。この上部セル外筒１０２の下端と薬液シールの上面の隙間が薬液排出スリット１１０であり、上部セル構造体１０１より被めっき面に供給された電気Ｃｕめっき液１０６がセル１０３の外周全体に設けられた薬液排出スリット１１０から排出され、図示されていない外部受槽１１８へと集められた後、同じく図示されていない外部液送ポンプ１１７によって、上部セル構造体１０１内に移送される。
【００２２】
上部セル構造体１０１内に設けられたセル１０３は、下端に多孔質整流板１０９を取り付けた円柱状であり、その上面中央を薬液移送管１０４が貫通しており、その薬液移送管１０４の下端には複数の吐出口１０８が開口し、めっき液１０６を吐出することでセル１０３内を薬液で満たす構造となっている。
【００２３】
このとき、上部セル内筒１０３は、内径１４４ｍｍ、外径１６０ｍｍ、内寸高さ７０ｍｍ、上部セル外筒１０２は内径１８０ｍｍ、外形１９６ｍｍ、高さ７０ｍｍとしてある。
【００２４】
また、この上部セル内筒１０３内には電極となるアノード１０７が設置されており、図示されていない外部電源１１６に接続されている。このアノード１０７は可溶性の含リン銅（住友金属製含リン銅  リン含有率０．０４〜０．０６％）より出来ており、内径８０ｍｍ、外形１００ｍｍ、厚み１２ｍｍのリング状の形状で、その中央を薬液移送管が貫通している。代表図におけるアノードとしては可溶性のリング電極を用いたが、使用するめっき液の浴種により多様な材質の不溶性電極材料を選定することが可能であり、その形状についても板状のものからメッシュ状のものまで自由に選択することが出来る。
【００２５】
さらに、この上部セル内筒１０３の上面には、ガス抜きバルブ１０５が設けられており、必要に応じて内筒に溜まったガスを抜くことが可能である。
【００２６】
以上のような構造をした上部セル内筒１０３に、薬液を満たした後も外部液送ポンプ１１７より液送を継続することで、セル内部の圧力が上昇し、セル１０３の下端に取り付けられた多孔質整流板１０９から薬液が噴出する。ここで使用した多孔質整流板１０９は、板厚７ｍｍで通液流路の平均孔径分布が２０μｍに中心値を持っており、投影面の直径は上部セル内筒１０３の内径と同じ１４４ｍｍで、その中心部は周辺部に比べＣｕシード付シリコンウエハ１１３に近くなるドーム状の形状をしている。このとき、多孔質整流板１０９の外周部からＣｕシード付シリコンウエハ１１３の表面までの距離は２５ｍｍであり、中心部に向かってなだらかに距離が小さくなってゆき、その中心部からＣｕシード付シリコンウエハ１１３の表面までの距離は２０ｍｍである。
【００２７】
このように、セル１０３から薬液を最終的に吐出する吐出孔として多孔質整流板１０９を使用することで、有効面全体にわたり均一な液流を作り出すことが出来る。
【００２８】
また、このようなドーム形状とすることで、外周部の薬液排出スリットへとスムーズに薬液が排出され、被処理面中央部に乱流が生じない。さらに、電析反応の際に反応ガスが生じたとしても、その気泡が多孔質整流板１０９の下面に滞留せず、速やかに上部セル内筒１０３と外部セル１０２との隙間より排出されるので、気泡付着防止のための回転機構などの複雑な機構を必要とせず、装置をコンパクトに設計できるようになる。
【００２９】
ただし、多孔質整流板１０９として板厚７ｍｍで通液流路の平均孔径分布が２０μｍに中心値を持つもの以外にも、その板厚が５ｍｍ〜１０ｍｍで、通液流路の平均孔経分布が、好ましくは５μｍ〜１５０μｍ、更に好ましくは１０μｍ〜１１０μｍの間の何れかに中心値を有するものを使用することが可能である。多孔質整流板１０９の材質は、薬液に耐性のある材質のものであれば、特に制限無く利用可能であり、三菱樹脂製多孔質プラスチック成形体シート（商品名フィルダス）、その他を好適に利用できる。
【００３０】
また、多孔質整流板１０９は上述したようなドーム状の形態を有しているが、その中心部から被処理面までの距離は、多孔質整流板１０９の有効直径に対し、２〜３０％の範囲内で設定することが好ましい。
【００３１】
ここで、上記の値が２％よりも小さいと、多孔質整流板の下面に付着した気泡が排除できずに残留する危険性が増大し、上記の値が３０％よりも大きいと、被処理面までの距離の差が大きくなり、薬液処理均一性が失われる。
【００３２】
さらに、以上に述べたような構造をした装置を用いた効果として、外部液送ポンプ１１７より上部セル内筒１０３内への送液を行わない限り、上部セル内筒１０３内に満たされた薬液が多孔質整流板１０９を通過して自然落下することは無く、薬液処理終了後にウエハ交換をする際の複雑なバルブ制御が不要となる。
【００３３】
また、有効面全体から均一な液流が被処理面に向かって流れているために、被処理面と多孔質整流板の下面との距離を通常の処理装置よりも狭くすることができるので、薬液の充填と排出を短時間で行うことができ、タクトタイムの短縮が可能となるばかりか、必要な薬液の量も少なくなるので装置をコンパクトに設計できる。
【００３４】
上述した説明においては、本発明の特徴について詳述したに過ぎず、循環系の中にフィルターユニットを設けたり、加温ユニットを設けたりしてもよい。
【００３５】
さらに、図２は上部セル下端の外局部に設けたネジ溝に、６ｉｎｃｈ開口径を有する開口部規制リング２０１を嵌合させて６ｉｎｃｈウエハを処理する場合の模式図である。また、図３は、図２に示したセルの開口部規制リング２０１を取り外し、４ｉｎｃｈの開口径を有する開口部規制リング３０１を嵌合させたときの模式図である。
【００３６】
このように、多孔質整流板の開口面積を規制するリングを脱着自在に設けることで、セル本体の交換をしなくとも異なる径のウエハの処理を容易に行うことが可能となり、段取り換えの時間が短縮される。
【００３７】
以下に、本発明の実施態様例を示す。
［実施態様例］
（実施態様例１）  容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行うための基体処理装置において、
該セルの、該基体と対向する側に多孔質整流板が設けられていることを特徴とする基体処理装置。
【００３８】
（実施態様例２）  前記多孔質整流板は、薬液の流入側から流出側に向かって全体が湾曲形状となっていることを特徴とする実施態様例１の基体処理装置。
【００３９】
（実施態様例３）  前記載多孔質整流板は、その通液経路がランダムに形成されているものであることを特徴とする実施態様例１又は２記載の基体処理装置。
【００４０】
（実施態様例４）  前記多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が、５μｍ〜１５０μｍの間の何れかに中心値を有することを特徴とする実施態様例１乃至３のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４１】
（実施態様例５）  前記多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が、１０μｍ〜１１０μｍの間の何れかに中心値を有することを特徴とする実施態様例１乃至４のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４２】
（実施態様例６）  前記多孔質整流板の板厚が、３ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする実施態様例１乃至５のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４３】
（実施態様例７）  前記セルの内部を加圧するための手段を設けたことを特徴とする実施態様例１乃至６のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４４】
（実施態様例８）  該セルの内部に吐出口を有する薬液移送管を該セルに設けたことを特徴とする実施態様例１乃至７のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４５】
（実施態様例９）  該セルは可動性を有していることを特徴とする実施態様例１乃至８のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４６】
（実施態様例１０）  該セルの外周に、円筒状の外部セルを設けたことを特徴とする実施態様例１乃至９のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４７】
（実施態様例１１）  前記外部セルは可動性を有していることを特徴とする実施態様例１０記載の基体処理装置。
【００４８】
（実施態様例１２）  多孔質整流板の開口面積を任意に調整する機構を有することを特徴とする実施態様例１乃至１１のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００４９】
（実施態様例１３）  前記開口面積の調整を、セル下端の外周部に設けたネジ溝に多孔質整流板よりも小さい任意の開口部を有するリングを嵌合させて行うことを特徴とする実施態様例１２記載の基体処理装置。
【００５０】
（実施態様例１４）  前処理は基体の被処理面に金属を堆積させる処理であることを特徴とする実施態様例１乃至１３のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００５１】
（実施態様例１５）  前記の金属を堆積させる処理は、めっきであることを特徴とする実施態様例１４記載の基体処理装置。
【００５２】
（実施態様例１６）  前記めっきは無電解めっきであることを特徴とする実施態様例１５記載の基体処理装置。
【００５３】
（実施態様例１７）  前記めっきは電解めっきであることを特徴とする実施態様例１５記載の基体処理装置。
【００５４】
（実施態様例１８）  該多孔質整流板及び該セルを電気的に絶縁するとともに、該基体を電極とし、さらに該セル内部に電極を設けたことを特徴とする実施態様例１７記載の基体処理装置。
【００５５】
（実施態様例１９）  前記多孔質整流板は、設置された基体の被処理面と概ね同一の投影面積を有していることを特徴とする実施態様例１乃至１８のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００５６】
（実施態様例２０）  前記処理は、基体の被処理面をエッチング処理であることを特徴とする実施態様例１乃至１４のいずれか１項に記載の基体処理装置。
【００５７】
（実施態様例２１）  前記エッチングが、シリコン基体の異方性エッチングであることを特徴とする実施態様例２０記載の基体処理装置。
【００５８】
（実施態様例２２）  前記多孔質整流板の中心部から被処理面までの距離は、多孔質整流板の有効直径に対し、２〜３０％の範囲内であることを特徴とする実施態様例１乃至２０のいずれか１項記載の基体処理装置。
【００５９】
（実施態様例２３）  容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行う基体処理方法において、
該セルから該薬液を多孔質整流板を通して該基体表面に供給することを特徴とする基体処理方法。
【００６０】
（実施態様例２４）  実施態様例１乃至２２のいずれか１項記載の基体処理装置により基体処理を行うことを特徴とする基体処理方法。
【００６１】
（実施態様例２５）  容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行うための基体処理装置における該セルの薬液供給口に設置するための多孔質整流板。
【００６２】
（実施態様例２６）  前記多孔質整流板は、薬液の流入側から流出側に向かって全体が湾曲形状となっていることを特徴とする実施態様例２５記載の多孔質整流板。
【００６３】
（実施態様例２７）  前記載多孔質整流板は、その通液経路がランダムに形成されているものであることを特徴とする実施態様例２５又は２６記載の多孔質整流板。
【００６４】
（実施態様例２８）  前記多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が、５μｍ〜１５０μｍの間の何れかに中心値を有することを特徴とする実施態様例２５乃至２７のいずれか１項記載の多孔質整流板。
【００６５】
（実施態様例２９）  前記多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が、１０μｍ〜１１０μｍの間の何れかに中心値を有することを特徴とする実施態様例２５乃至２９のいずれか１項記載の多孔質整流板。
【００６６】
（実施態様例３０）  前記多孔質整流板の板厚が、３ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする実施態様例２５乃至２９のいずれか１項記載の多孔質整流板。
【００６７】
（実施態様例１、２２、２４、２５）
本発明の基体処理装置は、  容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行うための基体処理装置において、該セルの、該基体と対向する側に多孔質整流板が設けられていることを特徴とする。
【００６８】
本発明の基体処理方法は、容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行う基体処理方法において、該セルから該薬液を多孔質整流板を通して該基体表面に供給することを特徴とする。
【００６９】
本発明の基体処理装置は、上記基体処理装置により基体処理を行うことを特徴とする。
【００７０】
本発明の多孔質整流板は、容器内部において、基体保持手段に保持された基体の処理面にセルを介して薬液を供給することにより該基体の表面の処理を行うための基体処理装置における該セルの薬液供給口に設置するための多孔質整流板である。
【００７１】
ここで、多孔質整流板は、内部乃至表面に多数の小さな空隙を持ち、この空隙が薬液の通路となる板である。その材質は薬液に対して耐性を有するものであればよい。材質として、例えば、セラミックス、樹脂が用いられる。
【００７２】
装置の容器内に設けたセル内に外部から薬液を導入し、セルの基体側に設けたランダムな通液経路を有する多孔質整流板を通過させと被処理面における液流の分布を小さくすることが出来る。
【００７３】
このように、本発明では多孔質整流板を用いるのみであり、複雑な機構を用いないコンパクトな装置とすることができる。また、被処理面における液流の分布を小さく出来るため薬液処理の均一性が向上し、処理後の製品の歩留まりが改善される。また、一台の装置に必要な薬液の量も削減できる。
【００７４】
さらに、外部から液送ポンプなどによりセル内への薬液を圧送しない限り、セル内に満たされた薬液が多孔質整流板を通過して自然落下することは無く、薬液処理終了後に基体の交換をする際の複雑なバルブ制御が不要となる。
【００７５】
なお、多孔質整流板を、セルに取り付けるためには、例えば、セルの外径と同じ外径を有する抑えリングを用意し、リングとセルで多孔質整流板を挟み込み、リングとセルの外周部に隙間がなくなるようにビスで固定したり、それぞれを接着したりすればよい。
【００７６】
（実施態様例２、２６）
前記多孔質整流板は、薬液の流入側から流出側に向かって全体が湾曲形状となっていることを特徴とする。
セルに装着する多孔質整流板が、中心部ほど処理面に近くなるような湾曲形状形状を与えられていると、サンプル交換時後の薬液注入時に券き込まれたエアーや薬液処理中に発生するガスが、速やかに多孔質整流板の下面より除去され、被処理物表面ヘ吹き付けられる可能性が低くなる。従って、気泡付着防止のための回転機構などの複雑な機構を必要とせず、装置をコンパクトに設計できるようになる。
【００７７】
多孔質整流板の基体側面のみを湾曲形状としてもよいが、セルの内部側の面も湾曲形状とすること、すなわち、多孔室整流板の全体を湾曲形状とすることが好ましい。湾曲形状としては、例えば、半球状、ドームの天井のような形状が上げられる。
【００７８】
（実施態様例３、２７）
前記載多孔質整流板は、その通液経路がランダムに形成されているものであることを特徴とする。
【００７９】
通液経路は、ランダムであるほど被処理面における液流の分布を小さくできるため好ましい。
【００８０】
（実施態様例４、５、２８、２９）
前記多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が、５μｍ〜１５０μｍの間の何れかに中心値を有することを特徴とする。
【００８１】
また、前記多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が、１０μｍ〜１１０μｍの間の何れかに中心値を有することを特徴とする。
【００８２】
被処理面における液流の分布を小さくするには、多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が５μｍ〜１５０μｍの間の何れかに中心値を有するものが好ましい。
【００８３】
この場合、１０μｍよりも平均孔径分布の中心値が小さくなると、薬液を循環させるために上部セル内を高圧力にする必要が生じ、装置をコンパクトにすることが難しくなってくる。また、１５０μｍよりも平均孔径分布の中心値が大きくなると、面内での薬液吐出にムラが生じやすくなり、薬液処理の均一性が低下する。さらに、発明者の研究開発によれば、面内均一性を実現しながら処理装置をコンパクトなのものとするには、多孔質整流板の通液流路の平均孔径分布が１０μｍ〜１１０μｍの間の何れかに中心値を有するものが、より好ましいということが判明した。
【００８４】
（実施態様例６、３０）
前記多孔質整流板の板厚が、３ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする。
以上のような条件で多孔質整流板を使用する場合、その板厚を３ｍｍより厚くすることによりセル内に継続的な内圧がかかっても多孔質整流板は変形することがなく、液流の分布の変化を防止することができる。また、板厚を１５ｍｍよりも薄くすることによりセル内の圧力を上げることなく薬液を供給することができ、装置をコンパクトに設計することができる。
【００８５】
（実施態様例７）
前記セルの内部を加圧するための手段を設けたことを特徴とする。
セルの内部を加圧するための手段を設けることにより、小さな孔径であっても被処理面に薬液を供給することができ、液流の分布をより小さくすることができる。
【００８６】
セルの内部を加圧するためには、薬液の出口を多孔質整流板部のみとなるようにセルを密閉しておき、セル内にポンプにより薬液を導入すればよい。
【００８７】
（実施態様例８）
該セルの内部に吐出口を有する薬液移送管を該セルに設けたことを特徴とする。
外部からセル内へ薬液を導入するには、セルに導入口を設けておき、この導入口から薬液をセル内部に直接導入してもよいが、内部に吐出口を有する薬液移送管を該セルに設けることにより薬液をセル内部に導入することが好ましい。この場合、セル内部への加圧を均一に行うことができ、ひいては、多孔質整流板から薬液を均一に排出させることが可能となる。
【００８８】
（実施態様例９）
該セルは可動性を有していることを特徴とする。セルを可動とすることにより、基体と多孔質整流板との距離を制御することが可能となり、実施態様例２１に規定する基体と多孔質整流板との距離に容易に調整することができる。
【００８９】
（実施態様例１０）
該セルの外周に、円筒状の外部セルを設けたことを特徴とする。
セルの外周に円筒状の外部セルを設けることにより、外部セルの下端と基体保持治具の表面あるいは薬液シールを設けた場合にはその表面との間に隙間が形成され、その隙間が薬液排出スリットとなる。外部セルと、基体と、多孔質整流板とで空間が形成され、その空間内にセルから薬液が供給されるため効率良く薬液を基体表面に供給することができる。
【００９０】
（実施態様例１１）
前記外部セルは可動性を有していることを特徴とする。
外部セルを可動とすることにより薬液排出スリットの幅を任意に調整することが可能となる。
【００９１】
（実施態様例１２）
多孔質整流板の開口面積を任意に調整する機構を有することを特徴とする。
多孔質整流板の開口面積を調整する機構を有する場合、セルの交換を行わなくとも簡易的に多孔質整流板の開口面積の調整を行うことが出来る。
【００９２】
（実施態様例１３）
前記開口面積の調整を、セル下端の外周部に設けたネジ溝に多孔質整流板よりも小さい任意の開口部を有するリングを嵌合させて行うことを特徴とする。
リングを交換するだけで多孔質整流板の開口面積を変えることが可能となる。
【００９３】
（実施態様例１４、１５）
前処理は基体の被処理面に金属を堆積させる処理であることを特徴とする。
前記の金属を堆積させる処理は、めっきであることを特徴とする。
基体の被処理面にめっき膜などの金属を基体表面全体にわたり均一な厚さで堆積することが可能となる。
【００９４】
（実施態様例１６）
前記めっきは無電解めっきであることを特徴とする。
無電解めっき処理を行うことにより、バーチカル方式の薬液槽において処理を行う場合と比べ、被処理面に接触する液流は著しく均一であるため、無電解めっき膜の膜厚分布の良好なめっき膜が得らる。
【００９５】
（実施態様例１７）
前記めっきは電解めっきであることを特徴とする。
本発明の構成をフェイスアップ方式の電気めっき装置に活用することで、最小の液量でも均一な電析が可能となるようなコンパクトな装置が実現できる。
【００９６】
（実施態様例１８）
該多孔質整流板及び該セルを電気的に絶縁するとともに、該基体を電極とし、さらに該セル内部に他の電極を設けたことを特徴とする。
被処理面と陽極電極板との間に電気的に絶縁された多孔質整流板を設置することにより、電解反応の際に発生するガスの影響を最も受けにくくなる。即ち、この様に設置することで、上部セル内に取り付けられた陽極電極板より電解反応に伴うガスが発生した場合でも、ガスの気泡が多孔質整流板に遮られて被処理面に付着することはない。
【００９７】
また、被処理面にて電解反応に伴うガスが発生した場合でも、ドーム状の形状をした多孔質整流板下面にガスの気泡は留まらず速やかに排出される。さらに、このドーム型の形状のため液流は全体としてウエハの外周方向へのベクトルを持つことになり、２次元的な形状をした整流板に比べて被処理面の中心部分で乱流が発生する確立が低くなり、電気めっきにより堆積した膜の面内分布が向上する。
【００９８】
（実施態様例１９）
前記多孔質整流板は、概ね設置された基体の被処理面と同一の投影面積を有していることを特徴とする。
この多孔質整流板は、その有効面積が設置したウエハの被処理面の投影面積と概ね同一であることが望ましく、本発明者の研究によれば、被処理面の長径に対して±１０％以内の直径を持つ円形の投影面積を多孔質整流板が有していれば、優れた面内的一性を有する電析膜が得られる。
【００９９】
（実施態様例２０）
前記処理は、基体の被処理面をエッチング処理であることを特徴とする。
エッチング処理を行うことにより、図５の模式図に示したようなバーチカル方式の薬液槽において処理を行う場合と比べ、被処理面に接触する液流は著しく均一であるため、エッチング量の分布が極めて良好となる。
【０１００】
（実施態様例２１）
前記エッチングが、シリコンウエハの異方性エッチングであることを特徴とする。
長時間のエッチングを必要とするシリコンウエハーの異方性エッチングによる貫通穴形成などの場合、歩留まりが著しく向上する。
【０１０１】
（実施態様例２２）
前記多孔質整流板の中心部から被処理面までの距離は、多孔質整流板の有効直径に対し、２〜７％の範囲内であることを特徴とする。
上記の値が２％以上の場合、多孔質整流板の下面に付着する気泡の排除が極めて容易になされるため気泡の残留する危険性が無い。ただ、上記の値が７％よりも大きいと、被処理面までの距離の差が大きくなり、薬液処理均一性が失われる場合がある。従って、好ましい上限は７％である。
【０１０２】
【実施例】
［実施例１］
６ｉｎｃｈウエハーの表面に形成したＣｕシード層上に、上述した図１の装置を使用して電気Ｃｕめっき膜を成長させた。
【０１０３】
諸条件を以下に記載する。
多孔質整流板１０９の板厚７ｍｍ
通液流路の平均孔径分布の中心値  ２０μｍ
多孔質整流板１０９の中央部下面とＣｕシード付シリコンウエハの上面の距離  ２０ｍｍ
多孔質整流板１０９の周辺部下面とＣｕシード付シリコンウエハの上面の距離  ２５ｍｍ
含リン銅アノード１０７の下面とＣｕシード付シリコンウエハの上面の距離  ５０ｍｍ
薬液排出スリットの隙間  ０．５ｍｍ
めっき液循環量    ２（Ｌ／分）
上部セル内筒内の圧力  ０．０１３（ＭＰａ）
電流密度（定電流制御）３（Ａ／ｄｍ□）（このとき印加電圧は０．９２Ｖであった）
このようにしてＣｕめっき膜の膜厚が５μｍとなるまで通電を行い、析出膜の膜厚分布を計測したところ、有効面内における膜厚のばらつきは、±２．０％以内であり、優れた面内分布を有していた。
【０１０４】
［実施例２］
６ｉｎｃｈウエハーの表面に形成したＣｕシード層上に、上述した図１の装置を使用して電気Ｃｕめっき膜を成長させた。
【０１０５】
諸条件を以下に記載する。
多孔質整流板１０９の中央部下面とＧｕシード付シリコンウエハの上面の距離  ４０ｍｍ
多孔質整流板１０９の周辺部下面とＣｕシード付シリコンウェハの上面の距離  ４５ｍｍ
含リン銅アノード１０７の下面とＣｕシード付シリコンウエハの上面の距離    ８０ｍｍ
薬液排出スリットの隙間  １．０ｍｍ
めっき液循環量  ７．８（Ｌ／分）
上部セル内筒内の圧力  ０．０３５（ＭＰａ）
電流密度（定電流制御）  ３（Ａ／ｄｍ□）（このとき印加電圧は  ０．９２Ｖであった）
このようにしてＣｕめっき膜の膜厚が５μｍとなるまで通電を行い、析出膜の膜圧分布を計測したところ、有効面内における膜厚のばらつきは、±２．０％以内であり、優れた面内均一性を有していた。
【０１０６】
［実施例３］
実施例１にて使用した装置において、可溶性のアノード１０７のかわりに、白金をコーティングしたメッシュ電極を取り付け、電気金メッキを行った。このとき、金めっき膜の膜厚が５μｍとなるまで通電を行い、析出膜の膜厚分布を計測したところ、有効面内における膜厚のばらつきは、±２．０％以内であり、優れた面内均一性を有していた。
【０１０７】
［実施例４］
実施例１に示した装置より、近電関係の機構であるアノード１０７と通電接点１１１を取り去った装置を使用して、６ｉｎｃｈウエハーの表面に形成したＣｕシード層上に、無電解ニッケル‐リン膜を膜厚が２０μｍとなるまで成長させた。このとき、有効面内における膜厚のばらつきは、±０．２％以内であり、優れた面内分布を有していた。
【０１０８】
［実施例５］
実施例４と同様の機構を有する装置を用い、シリコンウエハーの異方性エッチングを行った。使用した薬液は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２０％水溶液であり、これを８０℃に加温したものを循環させ、６ｉｎｃｈシリコンウエハー（厚さ６２５μｍ）にフォトレジストプロセスにて開口したパターンに貫通孔を形成した。
このとき、ウエハーの全面にわたり貫通孔の形状は均質であり、未貫通のものは無かった。
【０１０９】
［実施例６］
図２に示したような６ｉｎｃｈウエハと同一の開口面積を有する開口部規制リング２０１を取り付けたセルを用いて、実施例１に示したような条件で電気Ｃｕっき膜を成長させた。次に、このセルから開口部規制リング２０１を取り外し、図３に示したような４ｉｎｃｈウエハと同一の開口面積を有する開口部規制リング３０１を取り付け、４ｉｎｃｈウエハーの表面に形成したＣｕシード層上に電気Ｃｕめっき膜を成長させた。
【０１１０】
このように開口部規制リングの交換のみで異なる大きさのウエハに対応でき、セル本体の交換が不要である。これらは、上述した電気めっきについての実施例だけではなく、無電解めっき、異方性エッチなどに本セルを用いる場合にも有効であり、また、前述したウエハ径のみに限定されるものでもない。
【０１１１】
［比較例１］
図５に示したバーチカル方式のエッチング装置に、可溶性の含リン銅アノードを被めっき面に対向するよう取り付けたものを作製し、実施例１で用いたものと同様のＣｕシード付シリコンウエハー上に電気Ｃｕめっき膜を成長させた。ここで使用したウエハ保持、及び、通電治具７０３は、実施例１と同じ通電接点機構と薬液シール構造をもったものである。
【０１１２】
このような装置により堆積された電気Ｃｕめっき膜は、ウエハ外周部から中央部に向かって膜厚が徐々に減少するスリバチ状の析出形態を有しており、ウエハ中央部に５μｍのＣｕめっき膜が析出したとき、その外周部の膜厚は８μｍとなり、面内均一性が本発明の装置に比べて劣っていた。
【０１１３】
［比較例２］
図５に示したバーチカル方式のエッチング装置を用いた以外は、実施例５と同様の条件にてシリコンウエハーの異方性エッチングを行った。このとき、貫通孔の形状はばらつきが目立ち、所々に未貫通の部分が存在し、エッチングの均質性が本発明の装置に比べて劣っていた。
【０１１４】
【発明の効果】
被処理面における液流の分布を小さく出来るため薬液処理の均一性が向上し、処理後の製品の歩留まりが改善される。また、一台の装置に必要な薬液の量も削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるウエハ処理装置の―形態に関する模式図。
【図２】本発明の実施の形態におけるウエハ処理装置の―形態に関する模式図。
【図３】本発明の実施の形態におけるウエハ処理装置の一形態に関する模式図。
【図４】従来のウエハ用電気めっき装置の模式図。
【図５】従来のウエハ用無電解めっき装置、及び、ウエハ用エッチン装置の模式図。
【符号の説明】
１０１  上部セル構造体
１０２  外部セル（上部セル外筒）
１０３  セル（上部セル内筒）
１０４  めっき液送液管
１０５  ガス抜きバルブ
１０６  薬液（めっき液）
１０７  電極（アノード）
１０８  吐出口
１０９  多孔質整流板
１１０  薬液排出スリット
１１１  通電接点
１１２  薬液シール
１１３  基体（Ｃｕシード層付のシリコンウエハ）
１１４  電気めっき膜
１１５  基体保持手段（ウエハ保持治具）
１１６  外部電源
１１７  外部液送ポンプ
１１８  外部受槽
２０１  開口部規制リング
３０１  開口部規制リング
６０１  セル
６０２  外部セル
６０３  スノコ板状アノードの開口部
６０４  めっき液
６０５  薬液シール
６０６  薬液シール、及び、通電接点
６０７  Ｃｕシード付シリコンウエハ
６０８  ウエハ保持治具
６０９  スノコ板状アノード
６１０  外部電源
６１１  薬液排出口
６１２  外部液送ポンプ
７０１  無電解めっき液、または、エッチング液
７０２  ウエハ
７０３  治具
７０４  薬液吐出ノズル
７０５  送液ポンプ
７０６  オーバーフロー槽
【図１】
2004211112.tif 000003
【図２】
2004211112.tif 000004
【図３】
2004211112.tif 000005
【図４】
2004211112.tif 000006
【図５】
2004211112.tif 000007