(57)【要約】【課題】膜厚の基板面内均一性に優れためっき膜を形成できるめっき装置を提供する。【解決手段】側壁３０と側壁に囲まれた開口部３１とを有するカップ２０と、ウエハ９０を、カップ２０の開口部に対向させると共に、カップと離間して保持する電極ピン７０およびウエは押さえ８８と、ウエハ９０の外周部に接触する電極ピン７０と、カップ２０内のめっき液６０に接触して配置されるアノード電極５２と、カップ２０にめっき液を供給し、めっき液をウエハに接触させた後、カップとウエハとの間の隙間８２からオーバーフローさせるポンプと、カップの側壁に設けられたスリット３２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき液がその内部に供給されるめっき用容器であって、側壁と前記側壁に囲まれた開口部とを有する前記めっき容器と、
被めっき基板を、前記めっき用容器の前記開口部に対向させると共に、前記めっき用容器と離間して保持する保持手段と、
前記被めっき基板の外周部に接触するカソード電極と、
前記めっき容器内の前記めっき液に接触して配置されるアノード電極と、
前記めっき容器に前記めっき液を供給し、前記めっき液を前記被めっき基板に接触させた後、前記めっき用容器と前記被めっき基板との間の隙間からオーバーフローさせるめっき液供給手段と、
前記めっき容器の前記側壁に設けられた貫通孔と、を備えるめっき装置。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記カソード電極と対向して設けられている請求項１記載のめっき装置。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記カソード電極と対向する箇所および対向しない箇所の両方の箇所に設けられている請求項１記載のめっき装置。
【請求項４】
前記貫通孔の開口量を変える開口量可変手段をさらに備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置に関し、特に、半導体ウエハにめっきを行うめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハに均一にめっきを形成するために、種々のめっき装置が提案されている（特許文献１〜４参照）。
【０００３】
図７は、従来のめっき装置２を説明するための概略縦断面図であり、図８は、図７のＸ８−Ｘ８線横断面図であるが、ウエハ押さえ８８は省略している。
【０００４】
カップ２０の上部の外側の周辺部には、リング８０が配設され、リング８０上に電極ピン７０が１２０度間隔で配置されている。電極ピン７０の先端には、ウエハ搭載部７２が設けられている。ウエハ９０の外周端部は、ウエハ搭載部７２上に搭載される。ウエハ９０の表面９２（めっき面）は紙面下側（カップ２０側）を向いて搭載される。ウエハ９０は、その裏面９４からウエハ押さえ８８によって紙面下側に向かって押圧され、ウエハ押さえ８８と電極ピン７０のウエハ搭載部７２によって固定される。ウエハ９０の表面９２とカップ２０の上端２４との間には、隙間８２が設けられている。
【０００５】
カップ２０の底部周辺部２６上にはアノード板５０が設けられ、アノード板５０はアノード電極５２によって固定されている。
【０００６】
Ｃｕ２＋イオンを含んだめっき液６０は、カップ２０の底部２８の中央に設けられた供給口２２からカップ２０内に供給され、カップ２０の上側に配置されたウエハ９０の中央に向かって噴流され、その後、ウエハ９０の外周部に向かい、カップ２０の上端２４とウエハ９０の隙間８２からオーバーフローする。
【０００７】
アノード板と、電極ピン７０との間に電圧をかけ、電流を流すことで、ウエハ９０に電流が流れ、ウエハ９０の表面９２にめっきが施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０６７９３号公報
【特許文献２】特開平８−７４０８８号公報
【特許文献３】特開２０００−１９５８２３号公報
【特許文献４】特開２０００−３２８２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この装置では、電極ピン７０を介して、ウエハ９０の外周部から電流を流す為、ウエハ中心部と比較してウエハ外周部の方が電流密度が高くなる。その為、ウエハ外周部のめっき生成速度が速くなり、図９に示すように、ウエハ外周部９６の方がウエハ中心部９５と比較して膜厚が厚くなる傾向にあり、電極ピン７０の近傍９７は、膜厚がさらに厚くなる傾向にあり、膜厚の面内均一性が悪くなる。
【００１０】
本発明の主な目的は、膜厚の面内均一性に優れためっき膜を形成できるめっき装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、
めっき液がその内部に供給されるめっき用容器であって、側壁と前記側壁に囲まれた開口部とを有する前記めっき容器と、
被めっき基板を、前記めっき用容器の前記開口部に対向させると共に、前記めっき用容器と離間して保持する保持手段と、
前記被めっき基板の外周部に接触するカソード電極と、
前記めっき容器内の前記めっき液に接触して配置されるアノード電極と、
前記めっき容器に前記めっき液を供給し、前記めっき液を前記被めっき基板に接触させた後、前記めっき用容器と前記被めっき基板との間の隙間からオーバーフローさせるめっき液供給手段と、
前記めっき容器の前記側壁に設けられた貫通孔と、を備えるめっき装置が提供される。
【００１２】
好ましくは、前記貫通孔は、前記カソード電極と対向して設けられている。
【００１３】
また、好ましくは、前記貫通孔は、前記カソード電極と対向する箇所および対向しない箇所の両方の箇所に設けられている。
【００１４】
好ましくは、前記めっき装置は、前記貫通孔の開口量を変える開口量可変手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、膜厚の面内均一性に優れためっき膜を形成できるめっき装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１〜第４の実施の形態のめっき装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１、第２の実施の形態のめっき装置を説明するための概略上面図であるが、ウエハ押さえ８８は省略している。
【図３】図３は、ウエハへのめっき方法を説明するための概略縦断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態のめっき装置を説明するための、図２のＸ４−Ｘ４矢視図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態のめっき装置の他の例を説明するための、図２のＸ４−Ｘ４矢視図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態のめっき装置を説明するための概略上面図であるが、ウエハ押さえ８８は省略している。
【図７】図７は、従来のめっき装置を説明するための概略縦断面図である。
【図８】図８は、従来のめっき装置を説明するための概略上面図であるが、ウエハ押さえ８８は省略している。
【図９】図９は、ウエハへのめっき膜の膜厚分布の傾向を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１、２を参照すれば、本発明の第１の実施の形態のめっき装置１は、ベース１０と、ベース１０上に設けられたカップ２０と、カップ２０の上部の外側の周辺部に配設されたリング８０と、リング８０上に設けられた電極ピン７０と、ウエハ押さえ８８とを備えている。
【００１９】
ベース１０はめっき液６０を供給する供給口１２をその中央に備えている。カップ２０はベース１０上に設けられている。カップ２０は、側壁３０と、底部２８とを備えている。カップ２０の上部には、側壁３０に囲まれた開口部３１が形成されている。側壁３０と底部２８により、めっき槽２１を形成している。底部２８の中央にはめっき液６０をめっき槽２１に供給する供給口２２が形成されている。ベース１０の供給口１２とカップ２０の供給口２２は連通して設けられている。
【００２０】
カップ２０の上部の外側の周辺部に配設されたリング８０上に電極ピン７０が等間隔で配置されている。電極ピン７０は、カソード電極として作用する。電極ピン７０は、６インチウエハ用で３個，８インチウエハ用では６個設けられ、それぞれ１２０度間隔、６０度間隔で配置される。ここでは、電極ピン７０を３個配置する場合を例にとって説明する。電極ピン７０の先端には、ウエハ搭載部７２が設けられている。ウエハ９０の外周端部は、ウエハ搭載部７２上に搭載される。ウエハ９０の外周端部は、ウエハ搭載部７２と接触している。ウエハ９０の表面９２（めっき面）は紙面下側（カップ２０側）を向いて、カップ２０の開口部３１と対向して搭載される。ウエハ９０は、その裏面９４からウエハ押さえ８８によって紙面下側に向かって押圧され、ウエハ押さえ８８と電極ピン７０のウエハ搭載部７２によって固定される。ウエハ９０の表面９２とカップ２０の上端２４との間には、隙間８２が設けられている。
【００２１】
カップ２０の側壁３０の上端２４近傍にはスリット３２が側壁３０を貫通して設けられている。スリット３２は６個設けられ、６０度間隔で等間隔に配置されている。そのうち３個は電極ピン７０の真下に電極ピン７０と対向して配置されている。
【００２２】
カップ２０の底部周辺部２６上にはアノード板５０が設けられ、アノード板５０はアノード電極５２によって固定されている。アノード板５０およびアノード電極５２は、めっき液６０に接触している。アノード電極５２および電極ピン７０がめっき用電源（図示せず）に接続されている。
【００２３】
カップ２０の外側にはめっき液槽（図示せず）が設けられている。ベース１０の供給口１２にめっき液を供給するポンプ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
Ｃｕ２＋イオンを含んだめっき液６０は、ポンプ（図示せず）によって、ベース１０の供給口１２およびカップ２０の供給口２２からカップ２０内のめっき槽２１に供給され、カップ２０の上側に配置されたウエハ９０の中央に向かって噴流されウエハ９０の表面（めっき面）９２に接触し、その後、ウエハ９０の外周部に向かい、カップ２０の上端２４とウエハ９０の隙間８２からオーバーフローし、カップ２０の上端２４とリング８０との間の隙間８３を通って、カップ２０の外側に設けられためっき液槽（図示せず）に流出する。めっき液６０は、また、カップ２０の側壁３０に設けられたスリット３２を介して、めっき槽２１から、カップ２０の外側に設けられためっき液槽（図示せず）に流出する。
【００２５】
アノード板５０と、電極ピン７０との間に電圧をかけ、電流を流すことで、ウエハ９０に電流が流れ、ウエハ９０の表面９２にめっきが施される。
【００２６】
図３を参照して、ウエハ９０の表面９２にめっきを施す方法をより詳細に説明する。ウエハ９０の表面（めっき面）９２の全面にシート層１１０を形成し、シート層１１０上にレジスト１１２を選択的に形成し、開口部１１４を設ける。なお、レジスト１１２に代えてドライフィルムを使用してもよい。シート層１１０が電極ピン７０に接続された状態で、アノード板５０と、電極ピン７０との間に電圧をかけ、電流を流すことで、ウエハ９０の表面９２に形成されたシート層１１０に電流が流れ、ウエハ９０の表面のイオン反応
Ｃｕ２＋＋２ｅ−→Ｃｕ
により、図３（Ｂ）に示すように、レジスト１１２の開口部１１４にＣｕめっき膜１２０が形成される。
【００２７】
この装置１では、電極ピン７０を介して、ウエハ９０の外周部から電流を流す為、ウエハ中心部と比較してウエハ外周部の方が電流密度が高くなる。しかしながら、本実施の形態では、カップ２０の側壁３０にスリット３２を設けているので、めっき液６０は、カップ２０の側壁３０に設けられたスリット３２を介して、めっき槽２１から流出する。その結果、カップ２０の上端２４とウエハ９０の隙間８２からオーバーフローするめっき液６０の流量が減少し、ウエハ外周部に接触するめっき液６０の量が減少する。そうすると、ウエハ外周部において、めっき成長反応に必要なＣｕ２＋イオンの供給量が減少し、上記イオン反応が抑制される。その結果、ウエハ外周部のめっき成長反応が抑制されて、めっき膜厚がウエハ外周部で厚くなることが抑制され、膜厚のウエハ面内均一性に優れためっき膜が形成される。
【００２８】
本実施の形態では、カップ２０の側壁３０の上端２４近傍にはスリット３２が側壁３０を貫通して設けられている。スリット３２は６個設けられ、６０度間隔で等間隔に配置されている。そのうち３個は電極ピン７０の真下に、電極ピン７０と対向して配置されている。残りの３個の電極ピン７０は、電極ピン７０の中間に、電極ピン７０と対向しないでそれぞれ配置されている。
【００２９】
図９を参照して説明したように、ウエハ外周部９６の方がウエハ中心部９５と比較して膜厚が厚くなり、電極ピン７０の近傍９７は、膜厚がさらに厚くなる傾向があるので、電極ピン７０の真下に配置されているスリット３２の開口面積を電極ピン７０の中間に配置されているスリット３２の開口面積よりも大きくした方が、全てのスリットの開口面積を等しくした場合に比べて、膜厚のウエハ面内均一性により優れためっき膜が形成される。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図４を参照すれば、本発明の第２の実施の形態のめっき装置１の一例では、スリット３２の前面に水平方向移動可能な扉３４を設けた点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。扉３４は全スリット３２の前面にそれぞれ設けている。扉３４を水平方向に移動させることによって、スリット３２の開口量を可変とし、スリット３２を介してめっき槽２１からカップ２０の外側に流出するめっき液６０の流量を可変としている。このように、スリット３２に扉３４を設けることで、スリット３２を介してめっき槽２１からカップ２０の外側に流出するめっき液６０の流量の厳密な制御が可能となる。
【００３１】
図５を参照して、本実施の形態の他の例を説明する。図４では、扉３４を水平方向に移動可能に設けたが、本例では、扉３４を垂直方向に移動可能に設けている。本例においても、扉３４は全スリット３２の前面にそれぞれ設けている。扉３４を垂直方向に移動させることによって、スリット３２の開口量を可変とし、スリット３２を介してめっき槽２１からカップ２０の外側に流出するめっき液６０の流量を可変としている。本例においても、スリット３２に扉３４を設けることで、スリット３２を介してめっき槽２１からカップ２０の外側に流出するめっき液６０の流量の厳密な制御が可能となる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
図６を参照すれば、本発明の第３の実施の形態のめっき装置１では、スリット３２を１２０度間隔で等間隔に配置し、スリット３２全てを電極ピン７０の真下に、電極ピン７０と対向してそれぞれ配置し、電極ピン７０の中間には配置していない点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【００３３】
本実施の形態においても、めっき液６０は、スリット３２を介してめっき槽２１から流出する。その結果、カップ２０の上端２４とウエハ９０の隙間８２からオーバーフローするめっき液６０の流量が減少し、ウエハ外周部に接触するめっき液６０の量が減少する。そうすると、めっき膜厚がウエハ外周部で厚くなることが抑制され、膜厚のウエハ面内均一性に優れためっき膜が形成される。
【００３４】
上述した第１および第２の実施の形態では、電極ピン７０の真下だけでなく電極ピン７０の中間にもスリット３２を設けているので、ウエハ中心部とウエハ外周部のめっき膜厚の差がある程度大きい場合に特に有効であるのに対して、電極ピン７０の真下のみにスリット３２を設けている本実施の形態および次に説明する第４の実施の形態は、ウエハ中心部とウエハ外周部のめっき膜厚の差があまり大きくない場合に特に有効である。膜厚のウエハ面内均一性に優れためっき膜を形成できると共に、第１の実施の形態に比べて、めっき膜の成長速度を大きくできる。
【００３５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態のめっき装置１は、スリット３２を１２０度間隔で等間隔に配置し、スリット３２全てを電極ピン７０の真下に、電極ピン７０に対向してそれぞれ配置し、電極ピン７０の中間には配置せず、スリット３２の前面に水平方向移動可能な扉３４（図４参照）または垂直方向移動可能な扉３４（図５参照）を設けた点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。扉３４は全スリット３２の前面にそれぞれ設けている。扉３４を設けることによって、スリット３２の開口量を可変とし、第３の実施の形態よりも、スリット３２を介してめっき槽２１からカップ２０の外側に流出するめっき液６０の流量の厳密な制御を可能としている。
【００３６】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１、２  めっき装置
１０  ベース
１２  供給口
２０  カップ
２１  めっき槽
２２  供給口
２４  上端
２６  底部周辺部
２８  底部
３０  側壁
３２  スリット
３４  扉
５０  アノード板
５２  アノード電極
６０  めっき液
７０  電極ピン
７２  ウエハ搭載部
８０  リング
８２  隙間
８８  ウエハ押さえ
９０  ウエハ
９２  表面（めっき面）
９４  裏面
９５  中心部
９６  外周部
９７  近傍
１１０  シート層
１１２  レジストまたはドライフィルム
１１４  開口
１２０  Ｃｕめっき膜
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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