(57)【要約】【課題】電気めっき又は無電解めっきによる半導体ウエハへの配線形成の際に、ウエハからのマイクロバブル脱着を促進させて、ピット欠陥の発生を抑え、デバイス等の誤作動を防止し、製造歩留まりを向上させるめっき方法及ピット欠陥の少ない半導体ウエハを提供する。【解決手段】減圧にしためっき槽内でめっきすることを特徴とする半導体ウエハ等への配線形成用めっき方法、大気圧未満の圧力に減圧する同めっき方法及びめっき浴槽を密閉し、めっき浴槽上部の空間を真空ポンプにより排気し、減圧にすることを特徴とするめっき方法及びめっき装置。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧にしためっき槽内でめっきすることを特徴とする半導体ウエハ等へのめっき方法。
【請求項２】
大気圧未満の圧力に減圧することを特徴とする請求項１記載のめっき方法。
【請求項３】
めっき浴槽を密閉し、めっき浴槽上部の空間を真空ポンプにより排気し、減圧にすることを特徴とする請求項１又は２記載のめっき方法。
【請求項４】
電気めっき又は無電解めっきであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のめっき方法。
【請求項５】
密閉されためっき浴槽及びこの密閉されためっき浴槽上部の空間を真空ポンプにより排気し、減圧にする真空ポンプを備えていることを特徴とする半導体ウエハ等へのめっき装置。
【請求項６】
密閉されためっき浴槽が、電気めっき浴槽又は無電解めっき浴槽であることを特徴とする請求項５記載のめっき装置。
【請求項７】
請求項１〜６のそれぞれに記載のめっき方法及びめっき装置を用いてめっきされたピット欠陥の少ない半導体ウエハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被めっき物、特に半導体ウエハへのめっきに際して、ピット欠陥の少ないめっき方法、めっき装置及び半導体ウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体の配線形成にはスパッタリング法等の物理的薄膜形成法が用いられていたが、最近では電気めっき法や無電解めっき法が半導体の配線形成として使用が検討されている。
この電気めっき法や無電解めっき法は、従来ＰＷＢ（プリント配線板）等における銅等の配線形成用として多く使用されてきたものである。
元来、電気銅めっき法又は無電解めっき法は歴史が長く、多くの技術的蓄積があり今日に至っているが、この銅等のめっきを半導体の配線形成用として使用する場合には、ＰＷＢでは問題にならなかったいくつかの不都合がある。
【０００３】
その大きな問題の一つとして、ピット欠陥が発生することである。配線をめっきにより形成する場合に、めっき液中に発生したマイクロバブルがウエハに付着し、このマイクロバブルに妨害されてその部分にめっきが析出せず、これによってピット欠陥が発生するものと考えられる。
マイクロバブルの発生原因は様々であるが、ウエハをめっき液に浸漬する際に生ずるもの、めっき液循環中に生ずるもの、めっきのカソード反応又はアノード反応で生ずるもの等がある。
【０００４】
一般に、このピット欠陥の発生を防止するため、すなわちマイクロバブルの脱着を促進するために、めっき液に界面活性剤等が添加されているが、小径のビア等の内部に吸着されたマイクロバブルまでを完全に脱着させることができず、ピット欠陥の発生により、半導体ウエハへの配線形成に不良が発生し易く、問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電気めっき又は無電解めっきによる半導体ウエハへの配線形成の際に、ウエハからのマイクロバブル脱着を促進させて、ピット欠陥の発生を抑え、デバイス等の誤作動を防止し、製造歩留まりを向上させるめっき方法、めっき装置及ピット欠陥の少ない半導体ウエハを提供することを課題とする。
【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、本発明者らは鋭意研究を行った結果、めっきの条件を改良することにより、ウエハからのマイクロバブルの脱着を促進させて、ピット欠陥の発生を抑え、半導体ウエハ等への電気めっき又は無電解めっきを安定して行うことができるとの知見を得た。
本発明はこの知見に基づき、
１．減圧にしためっき槽内でめっきすることを特徴とする半導体ウエハ等へのめっき方法
２．大気圧未満の圧力に減圧することを特徴とする上記１記載のめっき方法
３．めっき浴槽を密閉し、めっき浴槽上部の空間を真空ポンプにより排気し、減圧にすることを特徴とする上記１又は２記載のめっき方法
４．電気めっき又は無電解めっきであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のめっき方法
５．密閉されためっき浴槽及びこの密閉されためっき浴槽上部の空間を真空ポンプにより排気し、減圧にする真空ポンプを備えていることを特徴とする半導体ウエハ等へのめっき装置
６．密閉されためっき浴槽が、電気めっき浴槽又は無電解めっき浴槽であることを特徴とする上記５記載のめっき装置
７．上記１〜６のそれぞれに記載のめっき方法又はめっき装置を用いてめっきされたピット欠陥の少ない半導体ウエハ
を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に、半導体ウエハ等の電気めっき方法に使用する装置の例を示す。この電気めっき装置は、例えば電気銅めっき用の硫酸銅めっき液３を有するめっき槽（セル）１を備える。
アノードとして、例えば含リン銅アノードからなるアノード５を使用し、カソードにはめっきを施すための、例えば半導体ウエハ４とする。
めっき槽（セル）１の上部２は通常ならば大気となるが、本発明の場合は、真空ポンプ６により吸引し、めっき槽１の上部２を減圧下とする。セル内圧力は６５０〜７５０ｍｍＨｇとするのが望ましい。
【０００８】
図２に、半導体ウエハ等の無電解めっき方法に使用する装置の例を示す。この無電解めっき装置は、例えば無電解銅めっき液３を有するめっき槽（セル）１中に、被めっき体である半導体ウエハ４を備える。
図１と同様に、めっき槽（セル）１の上部２を真空ポンプ６により吸引し、減圧下とする。セル内圧力は６５０〜７５０ｍｍＨｇとするのが望ましい。
【０００９】
電気めっき用のめっき液としては、例えば硫酸銅：１０〜７０ｇ／Ｌ（Ｃｕ）、硫酸：１０〜３００ｇ／Ｌ、塩素イオン２０〜１００ｍｇ／Ｌ、添加剤：（日鉱メタルプレーティング製ＣＣ−１２２０：１ｍＬ／Ｌ等）を適量使用することができる。また、このようなめっきに使用する液、例えば硫酸銅の純度は９９．９％以上とすることが望ましい。
その他、めっき浴温１５〜３５°Ｃ、陰極電流密度０．５〜１０Ａ／ｄｍ２、陽極電流密度０．５〜１０Ａ／ｄｍ２とする。上記に、めっき条件の好適な例を示すが、必ずしも上記の条件に制限される必要はない。
【００１０】
無電解めっき液の例として、例えば硫酸銅：１〜２０ｇ／Ｌ（Ｃｕ）、還元剤：ホルムアルデヒド（３７％）１〜２０ｍＬ／Ｌ、錯化剤：ＥＤＴＡ・２Ｎａ５〜１００ｇ／Ｌ、添加剤１：ジピリジル１〜１００ｍｇ／Ｌ、添加剤２：ポリエチレングリコール１〜１００ｍｇ／Ｌ、を適量使用することができる。
その他、めっき浴温５０〜９５°Ｃとする。上記に、めっき条件の好適な例を示すが、必ずしも上記の条件に制限される必要はない。無電解めっきの際には、通常前処理としてウエハのコンデショニングを行い、パラジウム触媒を付与し、その後無電解めっきを行う。
【００１１】
無電解めっき液の他の例として、例えば硫酸コバルト：１〜２０ｇ／Ｌ（Ｃｏ）、ホウ酸：５〜１００ｇ／Ｌ、還元剤：ホスフィン酸ナトリウム５〜１００ｇ／Ｌ、錯化剤：クエン酸ナトリウム５〜１００ｇ／Ｌ、を適量使用することができる。
その他、めっき浴温５０〜９５°Ｃとする。上記に、めっき条件の好適な例を示すが、必ずしも上記の条件に制限される必要はない。無電解めっきの際には、通常前処理としてウエハのコンデショニングを行い、パラジウム触媒を付与し、その後無電解めっきを行う。
【００１２】
上記ように、電気めっき又は無電解めっきのめっき浴槽を密閉し、めっき浴槽上部の空間を真空ポンプにより排気して減圧にし、このようなめっき槽内でめっきすることによって、ウエハからのマイクロバブル脱着を促進させ、半導体ウエハ等への配線形成に際して、めっきピット欠陥の発生を抑制することができるという優れた効果が得られる。
これによって、デバイス等の誤作動を防止し、製造歩留まりを向上させることができる。
【００１３】
【実施例及び比較例】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限されない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。
【００１４】
（実施例１）
表１に示すように、アノードとしてリン含有率が５００ｗｔｐｐｍの含リン銅を使用し、陰極に半導体ウエハを使用した。
電気めっきに際し、前処理としてウエハに１０００Åの銅シード層をスパッタリング法で成膜した後、基板を脱脂、酸洗し、電気めっきした。
めっき液として、硫酸銅：２０ｇ／Ｌ（Ｃｕ）、硫酸：２００ｇ／Ｌ、塩酸イオン６０ｍｇ／Ｌ（Ｃｌ）、添加剤［光沢剤、界面活性剤］（日鉱メタルプレーティング社製：商品名ＣＣ−１２２０）：１ｍＬ／Ｌを使用した。
めっき条件は、めっき浴温３０°Ｃ、陰極電流密度５．０Ａ／ｄｍ２、陽極電流密度５．０Ａ／ｄｍ２、めっき時間１（ｍｉｎ）である。めっき槽（セル内）圧力は７４０ｍｍＨｇとした。上記の条件を表１に示す。
【００１５】
めっき後、めっき外観、埋め込み性、ピット欠陥（相対値）を観察した。その結果を同様に表１に示す。なお、めっき外観は、上記電気めっき条件で約２μｍめっきを行い、ヤケ、曇り、フクレ、異常析出、異物付着等の有無を目視観察した。埋め込み性はアスペクト比５（ビア径０．２μｍ）の半導体ウエハのビアの埋め込み性を電子顕微鏡で断面観察した。ピット欠陥は、ウエハ表面の欠陥数を欠陥数測定装置で測定した。
以上の結果、本実施例１ではピット欠陥（相対値）が２であり、極めて少なく、まためっき外観及び埋め込み性も良好であった。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
（実施例２）
表１に示すように、陰極に半導体ウエハを使用して無電解銅めっきを行った。無電解めっきに際し、前処理としてウエハのコンデショニングを行い、パラジウム触媒を付与し、その後無電解めっきを行った。
無電解めっき液として、硫酸銅：４ｇ／Ｌ（Ｃｕ）、還元剤：ホルムアルデヒド（３７％）３ｍＬ／Ｌ、錯化剤：ＥＤＴＡ・２Ｎａ３０ｇ／Ｌ、添加剤１：シジピリジル２０ｍｇ／Ｌ、添加剤２：ポリエチレングリコール２０ｍｇ／Ｌを使用した。
そして、めっき浴温７０°Ｃ、ｐＨ１２．２とし、３０分間めっきした。めっき槽（セル内）圧力は７４０ｍｍＨｇとした。上記の条件を表１に示す。
【００１８】
同様に、めっき後、めっき外観、埋め込み性、ピット欠陥（相対値）を観察した。その結果を同様に、表１に示す。なお、めっき外観は、上記電解条件で約２μｍめっきを行い、ヤケ、曇り、フクレ、異常析出、異物付着等の有無を目視観察した。埋め込み性はアスペクト比５（ビア径０．２μｍ）の半導体ウエハのビアの埋め込み性を電子顕微鏡で断面観察した。ピット欠陥は、ウエハ表面の欠陥数を欠陥数測定装置で測定した。
以上の結果、本実施例２ではピット欠陥（相対値）が４であり、極めて少なく、まためっき外観及び埋め込み性も良好であった。
【００１９】
（実施例３）
表１に示すように、陰極に半導体ウエハを使用して無電解コバルトめっきを行った。無電解めっきに際し、前処理としてウエハのコンデショニングを行い、パラジウム触媒を付与し、その後無電解めっきを行った。
無電解めっき液の他の例として、例えば硫酸コバルト：３ｇ／Ｌ（Ｃｏ）、ホウ酸：３０ｇ／Ｌ、還元剤：ホスフィン酸ナトリウム１８ｇ／Ｌ、錯化剤：クエン酸ナトリウム５０ｇ／Ｌ使用した。
そして、めっき浴温９０°Ｃ、ｐＨ７．０とし、３０分間めっきした。めっき槽（セル内）圧力は７４０ｍｍＨｇとした。上記の条件を表１に示す。
【００２０】
同様に、めっき後、めっき外観、埋め込み性、ピット欠陥（相対値）を観察した。その結果を同様に、表１に示す。なお、めっき外観は、上記電解条件で約２μｍめっきを行い、ヤケ、曇り、フクレ、異常析出、異物付着等の有無を目視観察した。埋め込み性はアスペクト比５（ビア径０．２μｍ）の半導体ウエハのビアの埋め込み性を電子顕微鏡で断面観察した。ピット欠陥は、ウエハ表面の欠陥数を欠陥数測定装置で測定した。
以上の結果、本実施例３ではピット欠陥（相対値）が５であり、極めて少なく、まためっき外観及び埋め込み性も良好であった。
【００２１】
（比較例１）
実施例１とめっき液及びめっき条件を同一にし、めっき槽（セル内）圧力のみを７６０ｍｍＨｇ（大気圧）に変更して、電気銅めっきを実施した。めっき液及びめっき条件を表２に示す。
また、実施例１と同様の条件で、めっき外観、埋め込み性、ピット欠陥（相対値）を観察した。その結果を同様に、表２に示す。
以上の結果、比較例１では外観及び埋め込み性は良好であったが、ピット欠陥（相対値）が１００であり、極めて多く悪い結果となった。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
（比較例２）
実施例２とめっき液及びめっき条件を同一にし、めっき槽（セル内）圧力のみを７６０ｍｍＨｇ（大気圧）に変更して、無電解銅めっきを実施した。めっき液及びめっき条件を表２に示す。
また、実施例２と同様の条件で、めっき外観、埋め込み性、ピット欠陥（相対値）を観察した。その結果を同様に、表２に示す。
以上の結果、比較例２では外観及び埋め込み性は良好であったが、ピット欠陥（相対値）が１８０であり、極めて多く悪い結果となった。
【００２４】
（比較例３）
実施例３とめっき液及びめっき条件を同一にし、めっき槽（セル内）圧力のみを７６０ｍｍＨｇ（大気圧）に変更して、無電解コバルトめっきを実施した。めっき液及びめっき条件を表２に示す。
また、実施例３と同様の条件で、めっき外観、埋め込み性、ピット欠陥（相対値）を観察した。その結果を同様に、表２に示す。
以上の結果、比較例３では外観及び埋め込み性は良好であったが、ピット欠陥（相対値）が２３０であり、極めて多く悪い結果となった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、電気めっき又は無電解めっきのめっき浴槽を密閉し、めっき浴槽上部の空間（セル内）を真空ポンプにより排気して減圧にし、このようなめっき槽内でめっきすることによって、ウエハからのマイクロバブル脱着を促進させ、半導体ウエハ等への配線形成に際して、めっきピット欠陥の発生を抑制することができるという優れた効果が得られる。
これによって、デバイス等の誤作動を防止し、製造歩留まりを向上させることができ、電気めっき法及び無電解めっき法の半導体の配線形成としての効果的な利用をさらに促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体ウエハ等への電気めっき方法において使用する装置の概念図である。
【図２】本発明の半導体ウエハ等への無電解めっき方法において使用する装置の概念図である。
【符号の説明】
１　めっき槽（セル）
２　めっき槽の上部（大気又は減圧部）
３　めっき液
４　半導体ウエハ
５　アノード
６　真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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