(57)【要約】【課題】パーティクルの少ないめっき膜を半導体装置上に成膜する。【解決手段】電解めっき装置において、アノード電極と半導体装置の間に白金電極とイオン交換樹脂を設ける。これにより、アノード電極と半導体装置を別の浴に分離するので、半導体装置上に形成するめっき膜中のパーティクル数を減少させることができ、欠陥の少ないめっき膜を成膜することができる。【選択図】　図１
2004035973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴流式の電解めっき装置において、
内側のめっき浴内にアノード電極と半導体装置を対峙して設置し、
前記アノード電極と前記半導体装置の間に、金属電極を設けたイオン交換樹脂とを備えたことを特徴とする電解めっき装置。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂は、
多孔質の白金化合物からなる前記金属電極で両側を挟んだことを特徴とする請求項１に記載の電解めっき装置。
【請求項３】
前記アノード電極の材質が銅系化合物であることを特徴とする請求項２に記載の電解めっき装置。
【請求項４】
前記内側のめっき浴に供給するめっき液を溜めるアノード用主浴と、
前記内側のめっき浴から外側に溢れ出た前記めっき液を溜める半導体装置用主浴と、
前記アノード用主浴と前記半導体装置用主浴を接続する配管とを備え、
前記配管の途中にフィルターを入れて前記めっき液を循環させることを特徴とする請求項１に記載の電解めっき装置。
【請求項５】
前記めっき液が硫酸銅であることを特徴とする請求項４に記載の電解めっき装置。
【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装置に関し、特に、噴流式の電解めっき装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化及び高速化に伴い、微細加工技術が非常に重要な課題になっている。特に、電流の流れる配線については、その抵抗値、エレクトロマイグレーション耐性、加工形状が半導体装置の性能へ影響することが知られている。そこで、絶縁膜に予め形成した溝部にめっき金属膜を充填し化学的機械的研磨を用いて溝部以外の金属を除去することにより、配線を形成する半導体装置の製造方法が知られている。その時に使用される電解めっき装置では、アノード電極と半導体装置が同じめっき浴内に存在する。
【０００３】
以下、図２を参照しながら従来の噴流式の電解めっき装置について説明する。図２は従来の噴流式の電解めっき装置を示す概略の構成図である。なお、噴流式の電解めっき装置は、二重のめっき浴を有し、アノード電極と半導体装置を設置する内側のめっき浴に硫酸銅めっき液を注入し、その外側に溢れ出た硫酸銅めっき液を外側のめっき浴で回収し、その回収した硫酸銅めっき液をめっき主浴に還流する。
【０００４】
図２において、１は半導体装置、２はアノード電極、３はめっき主浴、４は内側のめっき浴、５は外側のめっき浴、６はめっき主浴のフィルター、７はめっき主浴３から内側のめっき浴４へめっき液を送る配管に設けたフィルター、８は内側のめっき浴４内のアノード電極と半導体装置の間に存在するフィルターである。図２に示すように、従来のめっき装置では、内側のめっき浴４内にアノード電極２と半導体装置１の間にフィルター８を設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のめっき装置では、めっき後の半導体装置の表面にパーティクル起因である異常成長しためっきの突起物が多数発生した。めっき液中のパーティクルを測定した結果について図３を用いて説明する。めっき主浴３の硫酸銅めっき液中のパーティクルは、図３（ａ）中の線１に示すように、パーティクルのサイズが小さくなるに連れてパーティクル数が増加している。また、フィルター７を通過した直後の硫酸銅めっき液中のパーティクルは、図３（ａ）中の線２に示すように、線１に比べてパーティクル数は減少するものの、ゼロにはならない。つまり、フィルターを設けても小さいパーティクルを完全に除去できないことがわかる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明における半導体装置の製造装置は、噴流式の電解めっき装置において、内側のめっき浴内にアノード電極と半導体装置を対峙して設置し、アノード電極と半導体装置の間に、金属電極を設けたイオン交換樹脂とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成により、半導体装置に成膜されるめっき膜中のパーティクル数を削減でき、欠陥の少ないめっき膜を成膜することができる。
【０００８】
上記の電解めっき装置において、イオン交換樹脂は、多孔質の白金化合物からなる金属電極で両側を挟んだことが好ましい。
【０００９】
上記の電解めっき装置において、アノード電極の材質が銅系化合物であることが好ましい。
【００１０】
上記の電解めっき装置において、内側のめっき浴に供給するめっき液を溜めるアノード用主浴と、内側のめっき浴から外側に溢れ出ためっき液を溜める半導体装置用主浴と、アノード用主浴と半導体装置用主浴を接続する配管とを備え、配管の途中にフィルターを入れてめっき液を循環させることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、主浴を分割し、分割した主浴間にフィルターを設けてめっき液を循環させることで、銅濃度が一定の硫酸銅めっき液を実現できる。
【００１２】
上記の電解めっき装置において、めっき液が硫酸銅であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の噴流式の電解めっき装置を示す概略の構成図である。
【００１４】
まず、図１に示すように、半導体装置１０１を浸す半導体装置用めっき浴１０６とアノード電極１０２が浸されたアノード用めっき浴１０５の間に、半導体装置側白金電極１０７とアノード側白金電極１０９とで挟んだイオン交換樹脂１０８を設置する。ここで、白金電極は白金系の化合物であればどのような材料を用いてもよい。また、白金電極は多孔質の白金系化合物で、アノード電極は銅系化合物である。
【００１５】
なお、使用するイオン交換樹脂１０８は、例えばスルホン酸基を含む強酸性陽イオン交換樹脂が適当である。材質は強酸性溶液中で使用するのでフッ素系の樹脂が好ましい。イオン交換樹脂の膜厚は通常１ｍｍ以下であればよい。イオン交換樹脂を挟む電極１０９は、耐酸性・耐腐食性に優れた白金電極を用いるのが適当である。従来のフィルターは、織り合わせた繊維状のものであり、繊維の隙間を小さくし重ねることでパーティクルを通さないようにしていたが、繊維を折り合わせて０．１μｍ以下の隙間を均等に製造するのは非常に難しい。イオン交換樹脂は、イオン・電子のみ通過することができるので、アノードから発生するパーティクルは直接半導体装置１０１に付着することがないのである。
【００１６】
また、アノード用めっき浴１０５へのめっき液の注入方法として、アノード用めっき浴１０５の底付近からめっき液を注入し上部からめっき液を排出する。流量については、めっき浴が攪拌できる程度であればよい。半導体装置用めっき浴１０６については、浴の側面からめっき液を注入し、浴の上部から溢れ出ためっき液を半導体装置用主浴１０４に回収する方法を用いる。
【００１７】
次に、半導体装置１０１の表面がめっき液に浸るように設置し、アノード電極１０２と半導体装置１０１の間に電流を６０ｍＡ／ｃｍ２以下の条件で流して電解めっきを行う。
【００１８】
なお、メッキ膜厚は２０００ｎｍ以下を条件としたが、メッキの膜厚はどのような膜厚を用いてもパーティクルに影響はない。メッキ液の温度は２５℃であるが、メッキのできる温度であれば何度でもよい。用いたメッキ液は銅濃度１８ｇ／Ｌ、硫酸濃度１８０ｇ／Ｌであるが、硫酸銅溶液であればどのような濃度の液を使用してもよい。メッキ液の流量を２０Ｌ／ｍｉｎとしたが、メッキ液の流量もメッキのできる流量であれば何Ｌでも特に問題はない。
【００１９】
上記のめっき装置を用いることで、アノード電極１０２と半導体装置１０１が同じめっき浴中に存在することがないので、アノード電極１０２から発生したパーティクルが直接半導体装置１０１に成膜されるめっき膜の中に取り込まれることはない。したがって、欠陥の少ないめっき膜を形成することができる。
【００２０】
また、アノード用主浴１０３からアノード用めっき浴１０５への配管の間にフィルター１１０を設置することで、アノード電極１０２から発生したパーティクルの除去ができる。ここで、アノード用めっき浴１０５へのめっき液の流量は、めっき液が循環する程度でよいのでフィルターを多く挿入することができる。なお、半導体装置用主浴１０４から半導体装置用めっき浴１０６への配管にフィルターを配置してもしなくてもどちらでもよい。
【００２１】
さらに、アノード用主浴１０３と半導体装置用主浴１０４の間にフィルター１１１を入れてめっき液を循環させることで、アノード用主浴１０３と半導体装置用主浴１０４の間で硫酸銅めっき液中の銅濃度を一定に保持することができる。したがって、硫酸銅めっき液の交換回数を低減することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における半導体装置の製造装置を用いれば、半導体装置に成膜されるめっき膜中のパーティクル数を削減でき、欠陥の少ないめっき膜を成膜することができる。また、主浴を分割し、分割した主浴間にフィルターを設けてめっき液を循環させることで、銅濃度が一定の硫酸銅めっき液を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における噴流式の電解めっき装置を示す概略の構成図
【図２】従来の噴流式の電解めっき装置を示す概略の構成図
【図３】（ａ）は従来例でめっき液中のパーティクル数の測定結果を示す図
（ｂ）はパーティクル数の測定個所を示す概略図
【符号の説明】
１０１　半導体基板
１０２　アノード電極
１０３　アノード用主浴
１０４　半導体装置用主浴
１０５　アノード用めっき浴
１０６　半導体装置用めっき浴
１０７，１０９　白金電極
１０８　イオン交換樹脂
１１０，１１１　フィルター
【図１】
2004035973.tif 000003
【図２】
2004035973.tif 000004
【図３】
2004035973.tif 000005