(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽上部開口に載置したウェーハに対して、めっき槽内に設けられたアノードと、カソードに接続したウェーハとを通電してウェーハにめっきを行うようになっており、
且つアノードとウェーハとを、めっき槽内に設けられた隔膜により互いに隔離し、隔膜上方にウェーハ側隔離室を、隔膜下方にアノード側隔離室を各々形成し、
ウェーハ側隔離室へのめっき液の供給・排出をする主めっき液循環路と、アノード側隔離室へのめっき液の供給・排出をする補助めっき液循環路とを別々に備えているカップ式めっき装置において、
主めっき液循環路のめっき液を保有するための主めっき液貯槽と、補助めっき液循環路のめっき液を保有するための補助めっき液貯槽とが設けられ、主めっき液貯槽と補助めっき液貯槽とのそれぞれに保有されるめっき液を相互に送液できるような送液手段が設けられていることを特徴とするカップ式めっき装置。
【請求項２】
主めっき液貯槽と補助めっき液貯槽とにめっき液濃度の検出手段を設け、両貯槽のめっき液濃度を検出し、主めっき液貯槽と補助めっき液貯槽とのめっき液濃度を調整するように送液手段が制御されるものである請求項１に記載のカップ式めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体用のウェーハにめっきを行うカップ式めっき装置に関するものであり、特にカップ式めっき装置のめっき液濃度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用のウェーハにめっきを施す装置として、カップ式めっき装置が知られている。このカップ式めっき装置は、一般的に、めっき槽上部開口に載置したウェーハに対して、めっき槽内に設けられたアノードと、カソードに接続したウェーハとを通電することによりウェーハへめっきを行うようになっている。
【０００３】
そして、このカップ式めっき装置では、アノード側で生じる現象によるめっき不良、例えば、アノード表面に形成されるブラックフィルムの剥離によって生じる不良や、めっき性状をコントロールする添加剤の過剰分解によって生じる不良などを防止するため、アノードとウェーハとを隔離するために、めっき槽内へ隔膜を設けたものがある。例えば、特許番号第２９０８７９０号公報に開示されている。
【０００４】
この隔膜を備えるカップ式めっき装置は、隔膜上方にウェーハ側隔離室を、隔膜下方にアノード側隔離室とを区画して形成するもので、両隔離室にはめっき液を供給、排出できるようなめっき液循環路を備え、それぞれの隔離室のめっき液を循環できるようにされている。ここで本明細書においては、カソード側隔離室へめっき液を供給・排出するものを主めっき液循環路と、アノード側隔離室へめっき液を供給・排出するものを補助めっき液循環路というものとする。
【０００５】
このように別々のめっき液循環路を設けてあるのは、例えば、アノードに形成され剥離したブラックフィルムやアノードによってめっき液中の添加剤が分解されて生じる不純物等が、ウェーハ側隔離室内に供給されるめっき液に混入しないようにするためである。従って、このように隔膜を備えたカップ式めっき装置を用いると、均一且つ精密なめっき性状を要求されるウェーハのめっき処理において、めっき不良の発生を著しく減少できるものである。
【０００６】
しかしながら、この隔膜を備えるカップ式めっき装置により、めっき処理を行うと次のような好ましくない状態が生じることが判明した。例えば、硫酸銅めっき液を用いウェーハにＣｕのめっき処理を施す場合、可溶性アノードとしてＣｕ材を使用してめっき処理を行うと、アノード側隔離室のめっき液中のＣｕ濃度が上昇し、ウェーハ側隔離室内のめっき濃度とアノード側隔離室内のめっき液濃度のバランスがとれなくなるのである。アノード側隔離室内のめっき液は、浸透圧により若干量カソード側隔離室へ浸入するが、アノードであるＣｕ材の溶解によるＣｕ濃度の上昇の方が迅速に進行するため、アノード側隔離室とカソード隔離室とのＣｕ濃度差が大きなものとなる。この現象が生じると、めっき電流効率の低下やそれに伴うめっき性状の変化が生じ、安定しためっき処理が行えなくなるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、めっき槽内部を隔膜で区画され、隔膜によりめっき槽内に形成されるアノード側隔離室とウェーハ側隔離室とに別々のめっき液循環路を備えたカップ式めっき装置において、可溶性アノードを使用しても、アノードの溶解によって生じるめっき液濃度の変化に対応でき、めっき液濃度を安定的に維持してめっき処理を行えることができるカップ式めっき装置を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、めっき槽上部開口に載置したウェーハに対して、めっき槽内に設けられたアノードと、カソードに接続したウェーハとを通電してウェーハにめっきを行うようになっており、且つアノードとウェーハとを、めっき槽内に設けられた隔膜により互いに隔離し、隔膜上方にウェーハ側隔離室を、隔膜下方にアノード側隔離室を各々形成し、ウェーハ側隔離室へのめっき液の供給・排出をする主めっき液循環路と、アノード側隔離室へのめっき液の供給・排出をする補助めっき液循環路とを別々に備えているカップ式めっき装置において、主めっき液循環路のめっき液を保有するための主めっき液貯槽と、補助めっき液循環路のめっき液を保有するための補助めっき液貯槽とを設け、主めっき液貯槽と補助めっき液貯槽とにそれぞれに保有されるめっき液を相互に送液できるような送液手段を設けたものとした。
【０００９】
本発明のカップ式めっき装置によると、アノード側隔離室のめっき液濃度が、アノードの溶解によって変化した場合であっても、主めっき液貯槽内のめっき液と補助めっき液貯槽内のめっき液とを相互に混ぜ合わせることができるので、アノード側隔離室とカソード側隔離室とへ、ほぼ同じ濃度のめっき液を供給することができる。また、アノードの溶解によって補助めっき液濃度が上昇した場合、濃度の上昇した補助めっき液を主めっき液貯槽に送液し、めっきされる金属イオンを主めっき液に補給することや、逆に主めっき液を補助めっき液貯槽へ送液して補助めっき液濃度の低下を行うことができる。即ち、両めっき貯槽のめっき濃度を任意に調整することが可能となり、めっき液の効率的な使用が可能となる。
【００１０】
この主めっき液貯槽と補助めっき液貯槽とへ相互に送液できる送液手段には、フィルター等の濾過手段を備えることが好ましい。このようにすれば、アノードに形成され剥離するブラックフィルムやアノードによってめっき液中の添加剤を分解して生じる不純物等を、補助めっき液貯槽及び主めっき液貯槽のめっき液中から除去できるからである。
【００１１】
また、本発明のカップ式めっき装置を採用する場合、主めっき液貯槽と補助めっき液貯槽とにめっき液濃度の検出手段を設け、両貯槽のめっき液濃度を検出して、主めっき液貯槽と補助めっき液貯槽とのめっき液濃度を調整するように送液手段を制御するようにしておくことが好ましい。このようにすると、両貯槽のめっき液濃度を、それぞれ所定の範囲濃度なるようコントロールでき、安定しためっき処理を長時間連続的に行うことが可能となる。
【００１２】
上記した本発明のカップ式めっき装置は、可溶性アノードを用いた場合に限らず、不溶性アノードを使用した場合でも用いることも可能である。不溶性アノードを使用して、主めっき液と補助めっき液とに異なる組成のものを供給する場合、両めっき液は混合されないことが原則となる。この不溶性アノードを使用する場合は、本発明における両貯槽に設けられた送液手段の使用を行わないことで対応できるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカップ式めっき装置の好ましい一実施形態について説明する。本実施形態では、硫酸銅めっき液を用い、Ｃｕシード付きウェーハにＣｕめっき処理を行う場合を例として解説する。
【００１４】
図１は本実施形態におけるカップ式めっき装置のめっき槽断面概略を表したものである。図１で示すように、本実施形態によるカップ式めっき装置Ｃは、めっき槽１の上部開口に沿ってウェーハ２を載置し、この状態でウェーハ２下方側ののめっき対象面３に対してめっきを行えるようにしたものである。めっき槽１の開口には、図示を省略するカソードが設けられており、載置したウェーハ２は、このカソードと接触しているものである。
【００１５】
また、めっき槽１の底部中央には、主めっき液供給管４が設けられており、めっき槽１上端側には、めっき対象面３の中心付近に到達するめっき液（硫酸銅溶液）がウェーハ２の外周に向かう方向に広がる流れを形成するように外部に溢出させるための主めっき液排出口５が設けられている。
【００１６】
めっき槽１内には隔壁６が配置されている。この隔壁６は、めっき槽１の横断面形状に一致する円盤状に形成され、その中心に穿設された主めっき液供給管差込口７に主めっき液供給管４を差し込んだ状態でめっき槽１内に固定している。そして、この隔壁６には、多数の開口８、８、８・・を穿設しており、各開口８、８、８・・・には、各開口８を覆うように隔膜９を配している。ここで各開口８は、主めっき液供給管差込口７を中心とした同心円上に等間隔に配置されている。この隔膜９は、めっき液に対して耐薬品性を有し、絶縁性の材料で形成された多孔性の膜であり、めっき液中のイオンを介してアノードとウェーハとの電導が行える特性を有したものである。
【００１７】
そして、隔壁６下方には、主めっき液供給管４の周囲に配置できるように、円盤状に形成された可溶性のＣｕアノード１０が設けられている。めっき槽１内は、隔膜９を備えた隔壁６によって、上方にウェーハ側隔離室１１を、下方にアノード側隔離室１２を形成することになる。
【００１８】
このアノード側隔離室１２には、めっき槽１底側より、めっき液を供給する補助めっき液供給管１３が設けられ、アノード側隔離室１２の外側に、アノード側隔離室１２に供給されためっき液を排出する補助めっき液貯留室１４が設けられている。そして、補助めっき液貯留室１４には、補助めっき液を排出する補助めっき液排出管１５が設けられている。
【００１９】
図２は、主めっき液と補助めっき液との循環経路を表す概略図を示したものである。図２では、図１で示したカップ式めっき装置Ｃの３台（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）を同時に使用する場合を示している。本実施形態では、このように複数のカップ式めっき装置を使用する場合で説明しているが、１台のカップ式めっき装置の場合であっても同様に使用できるものである。
【００２０】
各カップ式めっき装置（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の主めっき液供給管４と主めっき液排出口５とは、主めっき液貯槽１６につながるよう配管されており、主めっき液循環路（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）をそれぞれ形成している。同様に各カップ式めっき装置（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の補助めっき液供給管１３と補助めっき液排出管１５とは、補助めっき液貯槽１７につながるよう配管されており、補助めっき液循環路（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）をそれぞれ形成している。
【００２１】
主めっき液貯槽１６及び補助めっき液貯槽１７のそれぞれには、両貯槽内１６、１７のめっき液を相互に送液できるように、濾過フィルター（ｆ１、ｆ２）及び送液ポンプ（ｐ１、ｐ２）とからなる送液機構１８、１９が設けられている。この送液ポンプ（ｐ１、ｐ２）は、主めっき液貯槽１６及び補助めっき液貯槽１７に取り付けている銅濃度センサー（図示せぬ）の検知する銅濃度に応答して起動するように制御されている。
【００２２】
めっき液濃度の調整は次のようにして行われる。めっき処理を連続して行うと、補助めっき液貯槽１７のＣｕ濃度が上昇するため、銅濃度センサーの検知により送液ポンプｐ２が起動され、補助めっき液貯槽１７のめっき液が主めっき液貯槽１６に送られる。これによって、主めっき液貯槽１６内のめっき液へＣｕの補給が行われることになる。また、補助めっき液のＣｕ濃度上昇が著しい場合、送液ポンプｐ１の起動により、主めっき液貯槽１６のめっき液が補助めっき液貯槽１７に送られ、補助めっき液のＣｕ濃度が低減されることになる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のカップ式めっき装置によると、めっき槽内を隔膜により、アノード側隔離室とウェーハ側隔離室とに区画し、両隔離室に別々のめっき液循環路を備えたもので、可溶性アノードを使用しても、アノードの溶解によって生じるめっき液濃度の変化に対応でき、供給するめっき液濃度を安定維持してしてめっき処理を行えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるカップ式めっき装置の断面概略図。
【図２】主めっき液と補助めっき液との循環経路を示す概略図。
【符号の説明】
１  めっき槽
２  ウェーハ
３  めっき対象面
４  主めっき液供給管
５  主めっき液排出口
６  隔壁
７  主めっき液供給管差込口
８  開口
９  隔膜
１０  Ｃｕアノード
１１  ウェーハ側隔離室
１２  アノード側隔離室
１３  補助めっき液供給管
１４  補助めっき液貯留室
１５  補助めっき液排出管
１６  主めっき液貯槽
１７  補助めっき液貯槽
１８、１９  送液機構
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  カップ式めっき装置
ｆ１、ｆ２  濾過フィルター
ｐ１、ｐ２  送液ポンプ
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  主めっき液循環路
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  補助めっき液循環路
【図１】
0004060012.tif 000002
【図２】
0004060012.tif 000003