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JP2000232078A - メッキ方法及びメッキ装置 - Google Patents

メッキ方法及びメッキ装置

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JP2000232078A
JP2000232078A JP11033234A JP3323499A JP2000232078A JP 2000232078 A JP2000232078 A JP 2000232078A JP 11033234 A JP11033234 A JP 11033234A JP 3323499 A JP3323499 A JP 3323499A JP 2000232078 A JP2000232078 A JP 2000232078A
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conductor layer
impregnated body
anode
plating solution
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Tetsuro Matsuda
哲朗 松田
Hisafumi Kaneko
尚史 金子
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ダマシンプロセスに適した溝や孔への優先的な
メッキ膜形成を実現する。 【解決手段】被処理基板100の導電体層103の表面
に、メッキヘッド110が載置されている。メッキヘッ
ド110は、導電体層103上に直接載置され、メッキ
液を含むPVA(ポリビニルアルコール)から構成され
た含浸パッド111と、含浸パッド111上に設置され
電源113に接続された含燐銅からなる陽極112とか
ら構成されている。。導電体層103の最外周部に対し
て均等に8個の針状の陰極接点120を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解メッキ技術に
係わり、特に半導体装置に対して行うメッキ方法及びメ
ッキ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの配線抵抗の低減や信頼性
の向上を目的として、配線材料として銅が注目を集めて
いる。この銅配線の形成方法としては、CVD法、スパ
ッタ・リフロー法、メッキ法等がある。
【0003】中でもメッキ法は、簡便で安価なプロセス
で、高い埋め込み特性を有し、高い性能の配線を得るこ
とができる。
【0004】ところが、現在市販されているメッキ装置
は半導体装置の製造工程に十分配慮した装置であるとは
言い難い。従来の装置は、基本的にメッキ工業より踏襲
された“メッキ浴”方式を用いたものである。これはメ
ッキ溶液を満たしたメッキ浴槽やカップに半導体基板を
浸してメッキを行うものである。
【0005】このような古典的なメッキ方法は、半導体
装置の製造工程を特に配慮した進歩を遂げていないため
に、半導体装置の製造工程に用いるには以下に示すよう
な深刻な問題点が挙げられる。
【0006】(1) 一般的なメッキ工業から較べると極め
て薄い、ナノメータ級の絶対膜厚の精密制御や基板面内
での高い均一性の確保が困難。
【0007】(2) 微細なパターン上への極めて低い欠陥
密度を要求される半導体プロセスにおいて、気泡やゴミ
などの影響を受けやすい。
【0008】(3) 陰極からの電圧・電流の印加を行うに
際し、パターン形成された領域の外側である基板周辺近
傍部からのみ可能であった(パターン形成された基板の
内部に電極を接触させると傷やゴミなどの発生により製
品の歩留まりが低下する)。このことは、半導体プロセ
スのウェハサイズが年々大口径化する状況から考えて非
常に不都合、即ち電解メッキ液の導電体層をウェハ表面
に厚く形成しないと基板周辺の陰極電位供給部から基板
中心までの抵抗が高くなり、中心部でのメッキ電流が確
保できない(導電体層の厚さはプロセスの制約上厚くす
ることはできない)。
【0009】(4)半導体基板に形成される規則的パター
ンに応じて局所的メッキを行うことが困難である。ま
た、メッキ後の工程(例えばCMP)の特性に応じて、
半導体基板(ウェハ)面内での積極的な膜厚コントロー
ル(例えば外周で厚い)が困難である。また、基板への
汚染などの理由で基板表面にメッキ液を付着させたくな
い場合、裏面の保護に特殊なシールを用いるなどの工夫
が必要である。
【0010】(5) 凹凸パターンへの膜形成において、凸
部への膜形成を抑制できない。半導体プロセス中、最も
典型的なメッキ金属膜の適用例は、ダマシン配線形成用
の金属膜形成である。ダマシンプロセスでは配線用の溝
部や孔部に、メッキ金属を埋め込み溝孔外に形成された
金属膜をCMPなどで除去する。従って後工程のCMP
等への負荷低減を考えて溝・孔部以外の部分へのメッキ
膜形成は極力抑る必要がある。以上のような半導体プロ
セス固有の要求や問題点が、メッキ法の運用を阻んでい
るのが現状である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のメッキ浴方式を踏襲したメッキ方法及び装置ではメッ
キ膜の膜厚の精密制御や均一性を確保することが困難で
あったり、気泡やゴミなどの影響を受けやすく、また、
半導体基板に形成される規則的パターンに応じて局所的
メッキを行うことが困難であるという問題があった。
【0012】さらには、ダマシンプロセスに適した溝や
孔への優先的なメッキ膜形成が困難であった。
【0013】本発明の目的は、メッキ膜厚の精密制御性
が容易で、気泡やゴミなどの影響を受けにくいメッキ方
法及びメッキ装置を提供することにある。さらには、ダ
マシンプロセスに適した溝や孔への優先的なメッキ膜形
成を実現するメッキ方法の提供も本発明の目的の一つで
ある。また、本発明の別の目的は、局所的なメッキを行
い得るメッキ方法及びメッキ装置を提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】[構成]本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。
【0015】(1)本発明(請求項1)は、半導体基板
上に形成された凹凸パターンを有する構造体の表面の少
なくとも一部に形成された導電体層に陰極電位を与え、
該導電体層に対して陽極と電気的に接触するメッキ液を
供給することによって、該導電体層上にメッキ膜を形成
するメッキ方法において、前記陽極が接続された前記メ
ッキ液を含む含浸体を前記導電体層の少なくとも一部の
領域に接触させることによって、前記メッキ膜を形成す
ることを特徴とする。なお、凹凸パターンとは、配線用
などの溝などによるもので、ミクロに見たものである。
なお、導電体層上に形成されたメッキ膜も導電体層の一
部である(以下でも同様)。
【0016】(2)本発明(請求項2)は、半導体基板
上に形成された構造体の表面の少なくとも一部に形成さ
れた導電体層に陰極電位を与え、該導電体層に対して陽
極と電気的に接触するメッキ液を供給することによっ
て、該導電体層上にメッキ膜を形成するメッキ方法にお
いて、前記陽極が接続された前記メッキ液を含む含浸体
を前記導電体層の少なくとも一部の領域に接触させるこ
とによって、前記メッキ膜を形成すると共に、前記メッ
キ膜の膜厚分布の制御を行うことを特徴とする。
【0017】本発明(請求項2)の好ましい実施態様を
以下に示す。なお、メッキ膜の膜厚分布制御は、パター
ン密度やパターン形状、サイズ、高低差などによって構
造体表面に生じる凹凸に応じて行う。前記メッキ膜の膜
厚分布の制御は、前記メッキ膜の膜厚分布の制御は、前
記含浸体の滞在時間又は印加電流値の少なくとも一方を
制御することによって行う。前記メッキ膜の膜厚分布の
制御は、前記含浸体上に所望のパターンを有する陽極を
配置することによって行う。前記メッキ膜の膜厚分布の
制御は、前記含浸体の内部に所望のパターンの電極又は
絶縁体を設けることによって行う。前記メッキ膜の膜厚
分布の制御は、前記導電体層に対する前記メッキ液の供
給量分布が所望の分布となっている前記含浸体を用いる
ことによって行う。本発明(請求項1,2)において、
前記含浸体と前記半導体基板とを接触面方向に相対的に
移動させつつ前記メッキ膜を形成することが好ましい。
【0018】(3)本発明(請求項9)は、基体の表面
の少なくとも一部に形成された導電体層に陰極電位を与
え、該導電体層に対して陽極と電気的に接触するメッキ
液を供給することによって、該導電体層上にメッキ膜を
形成するメッキ方法において、前記含浸体が前記導電体
層又は該導電体層上に形成される前記メッキ膜の少なく
とも一部の領域に接触する状態を保持しつつ、前記基体
と前記含浸体とを接触面に対して垂直方向に相対的に移
動させることを特徴とする。
【0019】本発明(請求項9)において、前記基体と
前記含浸体との接触面の垂直方向への相対的な移動は、
前記メッキ膜の成長に応じて前記半導体基板と前記含浸
体とを離す移動であることが好ましい。
【0020】本発明(請求項1,2又は9)の好ましい
実施態様を以下に記す。前記導電体層への前記含浸体の
接触と、前記メッキ液を含むメッキ液槽への前記含浸体
の浸漬とを交互に繰り返しつつ前記メッキ膜を形成す
る。前記含浸体が接触する領域と異なる領域の前記導電
体層上に、電解液を含むと共に陰極が接続された電解液
用含浸体を接触させることによって、前記導電体層に前
記陰極電位を付与する。更には、前記電解液用含浸体
は、前記メッキ液を含む含浸体と同一の摺動又は上下運
動を行うことが好ましい。
【0021】前記含浸体が接触する領域と異なる領域の
前記導電体層上に配置された膜厚測定機構によって、前
記メッキ膜の膜厚を測定する。前記膜厚測定機構の測定
結果に応じて、前記導電体層に前記含浸体を接触させて
前記メッキ膜を追加形成する。前記膜厚測定機構は、前
記メッキ液を含む含浸体と同一の摺動又は上下運動を行
う。
【0022】(4)本発明(請求項18)は、半導体基
板上に形成された構造体の表面の少なくとも一部に形成
された導電体層に陰極電位を与え、該導電体層に対して
陽極と電気的に接触するメッキ液を供給することによっ
て、該導電体層上にメッキ膜を形成するメッキ装置にお
いて、前記陽極が接続配置され、前記メッキ液を保持す
ると共に前記導電体層に対して前記メッキ液を供給する
含浸体と、この含浸体に対してメッキ液を供給するメッ
キ液供給手段と、前記メッキ膜の形成条件を制御する制
御手段とを具備してなることを特徴とする。
【0023】(5)本発明(請求項19)は、基体上に
形成された導電体層に陰極を電気的に接続し、該導電体
層に対して陽極と電気的に接続するメッキ液を供給する
ことによって、前記導電体層上にメッキ膜を形成するメ
ッキ装置において、前記導電体層に対向して配置され、
前記陽極が接続配置され、前記メッキ液を保持すると共
に前記導電体層の一部領域に対して選択的に前記メッキ
液を供給する含浸体と、この含浸体に対して前記メッキ
液を供給するメッキ液供給手段と、前記メッキ膜の成長
に応じて、前記基体と前記含浸体との配置間隔を制御す
る手段とを具備してなることを特徴とする。
【0024】本発明(請求項18,19)の好ましい実
施態様を以下に記す。前記含浸体及び該含浸体の一方面
に接続配置された陽極の側部を囲うように、絶縁部材を
介して、電解液を保持し,前記陰極が接続配置された電
解液用含浸体が設けられている。電解液を保持する電解
液用含浸体及び該含浸体の一方面に接続配置された陰極
の側部を囲うように、絶縁部材を介して、前記陽極が接
続配置された前記含浸体が設けられている。
【0025】前記半導体基板(基体)と前記含浸体との
接触面方向に対する相対的な位置を変化させる手段を具
備してなる。前記陽極には貫通孔が設けられ、前記メッ
キ液供給手段は、前記陽極に設けられた貫通孔から前記
含浸体に対して前記メッキ液を供給する。前記メッキ液
供給手段は、前記メッキ液が満たされたメッキ液槽と、
前記導電体層に接触する前記含浸体を移動させて前記メ
ッキ液槽中のメッキ液に浸す手段とを具備してなる。
【0026】前記陽極と前記導電体層との間隔を検知す
る手段と、検知結果に応じて前記陽極と前記導電体層と
の間隔を調整する手段とを具備してなる。前記含浸体に
含まれる前記メッキ液の組成比を検出する組成検出手段
と、この組成検出手段の検出結果に応じて、前記含浸体
に対してメッキ液の組成を調整する手段とを具備してな
る。前記含浸体の滞在時間及び印加電流値の少なくとも
一方を制御する手段を具備してなる。前記含浸体に接続
された前記陽極は、所望のパターンを有する。前記含浸
体の内部には、所望のパターンを有する電極又は絶縁体
が設けられている。前記含浸体は、前記導電体層に対す
る前記メッキ液の供給量分布が所望の分布となってい
る。
【0027】前記含浸体を通電時に上下左右に微少運動
させる手段を具備してなる。前記含浸体内に該含浸体と
前記接触部近傍の前記メッキ液を排出するストレーナが
設けられている。
【0028】[作用]本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。陽極が接続されると共にメッキ
液を含む含浸体を用いたメッキは、メッキ浴方式と異な
り、含浸体の滞在時間,印加電流値,陽極のパターン,
含浸体内に設けられた中間電極又は絶縁体のパターン又
は含浸体のメッキ液の供給分布を制御することによっ
て、形成されるメッキ膜の成長速度を制御することがで
きる。そのため、メッキ膜厚の制御が容易となる。
【0029】また、陽極に貫通孔を設けることによっ
て、含浸体が保持するメッキ液中の気泡が抜けるので、
気泡によって生じるメッキ膜の欠陥が抑制される。ま
た、含浸体と被処理基板とを相対的に接触面方向に移動
させることによって、被処理基板の表面に供給されたメ
ッキ液中の気泡やゴミが一カ所に留まらないので、メッ
キ膜の欠陥が抑制される。
【0030】また、含浸体を用いたメッキを凹凸パター
ンのある構造体表面に形成された導電体層に対して行う
と、凹部ではメッキ液が溜まりるため、凹部へのメッキ
液の供給量が凸部に較べて多い。よって、凸部表面より
も凹部表面のメッキ膜の成長速度が速い。そのため、溝
や孔への優先的なメッキ膜形成を実現することができ、
ダマシンプロセスに適したメッキ膜を形成することがで
きる。また、含浸体と半導体基板とを接触面方向に相対
的に移動させることによって、凸部表面に形成されるメ
ッキ膜の表面が含浸体によって機械的に研磨されるの
で、より溝や孔への優先的なメッキ膜の形成を行うこと
ができる。
【0031】最終的に形成されるメッキ膜の表面の凹凸
は、構造体の凹凸パターンに較べてなだらかなものとな
り、後の化学的機械研磨などによる平坦化工程が容易と
なる。
【0032】また、被処理基板の大きさより小さい含浸
体の形状を用いることによって、被処理基板の表面に選
択的にメッキ液を供給することがでる。そのため、局所
的なメッキ膜の形成を行うことができる。また、陽極の
ある部位にしかメッキ膜が成長しないので、消耗のパタ
ーンの陽極を用いることによっても、局所的なメッキ膜
の形成を行うことができる。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明の含浸とは、液体以外の固
体、或いは固体液体混合物、さらに気体の混合物などの
含浸体がメッキ液を保持する状態をいう。メッキ液は、
単独で容器中に存在する場合に較べて空間的移動にある
程度の制約を受ける。含浸体が被処理基板に接触するこ
とによりメッキ液は被処理基板への作用を及ぼす。な
お、含浸体の一部は被処理基板に接触していない場合も
あり得るが、この場合でも含浸体と被処理基板の接触部
分の近傍でメッキ液が被処理基板に供給される状態(例
えば表面張力で)があり得る。このような状態は、実施
したい技術の目的に応じて容認してもよく、また一方で
実施技術の目的から不都合なら避けることも可能であ
る。
【0034】以下の実施形態で用いる銅メッキの標準条
件を以下に記す 温 度 :25℃ 電流密度:5mA/cm2 成長速度:〜100nm/min アノード(陽極)材:含燐銅 ウェハ:Si基板上に30nmのTa膜及び100nm
のCu膜をスパッタ法で順次堆積したもの ここに示したプロセス条件は、発明の実施形態を説明す
る上での便宜上の標準条件でメッキ金属はもちろんのこ
と各パラメータは、本発明の主旨を逸脱しない範囲で有
れば適宜変更しても良い。
【0035】本発明の実施の形態を以下に図面を参照し
て説明する。
【0036】[第1実施形態]本実施形態では、本願発
明のメッキ方法についての原理を説明する。図1は、本
発明の第1実施形態に係わるメッキ装置の概略構成を示
す図である。メッキが行われる被処理基板100は、S
i基板(半導体基板)101上の凹凸パターンを有する
絶縁膜(構造体)102の表面に導電体層103が形成
されたものを用いている。なお、導電体層103は、膜
厚30nmのTaN膜と膜厚100nmのCu膜との積
層膜である。そして、導電体層103の最外周部に対し
て均等に8個の針状の陰極接点120を設けている。
【0037】そして、導電体層103の表面に、メッキ
ヘッド110が載置されている。メッキヘッド110
は、導電体層103上に直接載置され、メッキ液を含む
含浸パッド(含浸体)111と、含浸パッド111上に
設置され電源113に接続された含燐銅からなる陽極1
12とから構成されている。なお、含浸パッド111は
PVA(ポリビニルアルコール)から形成されている。
なお、含浸パッド111の径は、被処理基板100の径
より大きくても小さくても、また、等しくても良い。
【0038】なお、含浸パッド111は、PVA以外に
も、多孔質テフロン,ポリプロピレンなどを繊維状に編
む又は漉いて紙状に加工したもの、或いはゲル化シリコ
ン酸化物や寒天質などの不定形物などでもよい。多孔質
或いは空隙の大きさは一律に規定されるものではなく、
液体の粘度、含浸体と液体の間で発生する濡れ性・表面
張力などに応じて変化する。含浸体パッド、基本的に
は、液体が保持できて、その液体が空間的な移動の制約
を受ける(例えば受け皿が無い状態で液体の大半が流出
してしまうことがない)状態を達成し得るものであれば
よい。
【0039】次に、実際のメッキ工程について説明す
る。先ず、図示されないメッキ液槽に満たされた25℃
のメッキ液中に含浸パッド111を浸して、含浸パッド
111にメッキ液を含ませる。メッキ液の組成は硫酸銅
・五水和物(CuSO4 ・5H 2 O):250g/リッ
トル,硫酸(H2 SO4 ):180g/リットル,塩酸
(HCl):60mg/リットルであり、さらにメッキ液
のペーハー、メッキ液の安定性、陽極の保護、形成膜の
表面平滑化、形成膜の結晶粒制御等様々な目的でポリマ
ー、錯体形成物などの添加物が添加されている。
【0040】含浸パッド111を導電体層103に密着
させることによって、含浸パッド111から導電体層1
03の表面にメッキ液を供給する。そして、電源113
から陽極112へ電流密度5mA/cm2 の電流を供給
する。陽極112に電流を供給すると、陰極接点120
に電気的に接続する導電体層103の表面に銅メッキ薄
膜が形成される。なお、銅メッキ薄膜の平均成長速度
は、〜100nm/minであった。
【0041】図1に示したように、凹部104には、含
浸パッド111からしみ出たメッキ液114が溜まって
いる。このため、凹部104へのメッキ供給量は、凸部
105の表面に較べて多い。空間移動の自由度を有する
メッキ液の供給量が多いため凹部104内の導電体層1
03の表面でのメッキ膜の成長速度は、凸部105の導
電体層の表面よりも速い。凸部105表面よりも凹部1
04の成長速度が速い。そのため、図2に示すように、
最終的に形成されるメッキ膜106の凹凸は、絶縁膜の
凹凸パターンに較べてなだらかなものとなる。従って、
後の化学的機械研磨法(CMP)等を用いた平坦化工程
で、ディッシングの発生が抑制され、平坦化が容易とな
る。
【0042】また、図3(a)に示すように、Si基板
101上のCu膜107上に載置されたメッキ液を含む
含浸パッド111上に、Si基板101のエッジから離
れた位置にエッジを有する陽極112を設置して銅メッ
キ膜の形成を行った。形成された銅メッキ膜の膜厚分布
は、図3(b)に示すように、陽極112のエッジから
離れるに従い膜厚が減少しているのが分かる。従って、
陽極を所望のパターンとすることによって、メッキ膜を
選択的に形成することができる。
【0043】図4に示すような従来のメッキ浴槽方式
(いわゆるカップ式)のメッキ装置でも銅メッキ薄膜の
形成を行った。この装置は、メッキ液が連続的に供給さ
れてメッキ液が溢れているメッキ浴槽201中に含燐銅
からなる陽極202が配置されている。そして、被メッ
キ面である導電体層103を下方に向けた被処理基板1
00が鉤状の複数の陰極接点203で保持され、導電体
層103と陰極接点203とが電気的に接続している。
そして、被処理基板100を下方に降ろすことによっ
て、導電体層103をメッキ液に接触させて、導電体層
103の表面に銅メッキ膜を形成するというものであ
る。
【0044】含浸法で形成された銅メッキ薄膜は、従来
のカップ式で形成された銅メッキ膜と同等の膜厚(10
分間で1μm)及び比抵抗(1.95μΩ/cm)が得
られた。また、被処理基板と含浸パッドとが接触してい
ない部分には、膜形成が生じず、被処理基板の外周部、
ベベル及び裏面に汚染が生じなかった。
【0045】次に、含浸法とカップ式、それぞれの方法
による銅メッキ膜の比較を行った結果を説明する。含浸
法は、図5に示すような構成で行った。図5(a)は装
置及び被処理基板の概略構成を示す平面図、図5(b)
は同図(a)のA−A’部の断面図である。被処理基板
100上に、メッキヘッド310が載置されている。メ
ッキヘッド310は、被処理基板上に直接載置されたメ
ッキ液を含む含浸パッド311と、この含浸パッド上に
設置された陽極312とから構成されている。
【0046】なお、電流密度は5mA/cm2 ,メッキ
時間は5分間,メッキ液はCuSO 4 をベースに塩酸混
ぜたもの,Cuの含有率0.9mol/Liter で行った。な
お、含浸法の場合、陽極312と導電体層103との間
を1.7mmに調節し、メッキヘッド310を静止した
場合と揺動させた場合の二つの場合を行った。それぞれ
の銅メッキ膜の膜厚,バラツキ及び比抵抗を表1に示
す。
【0047】
【表1】
【0048】銅メッキ膜の膜厚は、揺動させた場合の膜
厚が他のものより高くなっているが、これは銅メッキ膜
の最外周部の薄く形成されている部位が測定されていな
いためであり、全体の膜厚の平均値は他の方法と同様で
あると思われる。
【0049】また、含浸法によって形成されたメッキ膜
の膜厚バラツキは、カップ式で形成されたものに較べ改
善され、特にヘッドを静止させて形成された膜では約6
割程度改善されている。また、含浸法で形成されたメッ
キ膜の比抵抗もカップ式に較べて改善されている。
【0050】[第2実施形態]図6は、本発明の第2実
施形態に係わるメッキ装置の概略構成を示す図である。
図6(a)は被処理基板を含むメッキ装置の概略構成を
示す平面図、図6(b)は同図(b)のA−A’部の断
面図である。
【0051】被処理基板100上にメッキヘッド410
が載置されている。メッキヘッド410は、被処理基板
上に直接載置された含浸パッド(含浸体)411と、こ
の含浸パッド411上に設置され、電源441に接続さ
れた陽極412とから構成されている。含燐銅の塊から
なる陽極412には、直径0.5mmの貫通孔413が
設けられており、メッキ液タンク443中のメッキ液を
ポンプ442によって貫通孔413から含浸パッド41
1に適宜供給する。また、メッキ時に様々な原因で発生
する気泡を脱気するためにも、陽極412に貫通孔41
3を設けることは有効である。なお、陽極412を銅線
のメッシュで構成することでも、陽極材に孔を設けるの
と同様な効果が得られる。メッシュは、例えば0.2m
mの銅線を網状に編むことによって形成される。或い
は、多孔質な金属材料や多孔質カーボンへの白金付与な
どにより形成された陽極を用いても良い。
【0052】被処理基板100上のチップパターン44
0領域の外側部分に8本の針状の陰極接点420が立て
られ、被処理基板100の導電体層103と陰極接点4
20とが電気的に接続されている。
【0053】なお、被処理基板100はXYステージ4
44上に設置されており、メッキ膜の形成の際、XYス
テージ制御部445によってXYステージ444の移動
を制御することによって、被処理基板100の導電体層
103の表面に対して含浸パッド411を走査させる。
なお、100mm/sの走査速度で、導電体層103上
を繰り返し走査させる。なお、XYステージ制御部44
5は電源441に接続されており、チップパターン44
0領域上にメッキヘッドが存在する時にのみメッキ電流
の供給を行い、チップパターン440領域以外にメッキ
膜が形成されないようにする。また、走査の最中、陽極
412に設けられた貫通孔413からメッキ液を適宜供
給して、含浸パッド411に対してメッキ液を補充する
ことによって、含浸パッド411中のメッキ液が枯渇し
ないようにする。貫通孔413の一部をメッキ液循環用
のストレーナとして用いればさらにメッキ液の循環によ
る新鮮なメッキ液供給が可能となる。
【0054】一筆書きのようにメッキ膜形成領域を走査
する場合は、電流を流したまま含浸体を摺動させても良
い。
【0055】本装置を用いて銅メッキ膜の形成を行う
と、図7に示すように、含浸パッド411とSi基板と
の相対運動によって、凸部105上に形成される銅メッ
キ膜406が含浸パッド411によって擦られる。その
ため、凸部105上にはメッキ液添加剤による薄膜形成
がほとんど起こらず凹部104のみで添加剤の影響が見
られる。添加剤として、ジスルフィド〔HSO3-R-S=S-R-S
O3H〕などの可溶性銅錯体形成物質(一般にキャリアな
どと呼ばれている)を添加すると添加剤の存在する表面
でのメッキ膜形成速度が加速されるため、結果として溝
や孔などの凹部での膜形成が優先的に起きる。前述した
第1実施形態でも凸部と凹部とで成長速度差が生じてい
たが、本実施形態ではさらにこの差が広がる。
【0056】そのため、本装置で形成される銅メッキ膜
406は、図8(a)に示すように、非常になだらかな
ものとなり、前述したカップ式で形成された銅メッキ膜
407(図8(b))に較べて、膜の平坦化が容易とな
る。
【0057】なお、凸部での銅メッキ膜の成長速度は、
含浸パッドに対して加えられる圧力に応じて変化する。
銅メッキ膜の成長速度の圧力依存性を図9に示す。図9
に示すように、圧力が小さい状態では、凹部と凸部での
銅メッキ膜の成長速度に差はほとんどなく、圧力を大き
くするに従って凸部での成長速度が遅くなっている。
【0058】また、本装置を用いて形成された銅メッキ
膜は、ほぼチップパターン面のみに形成される。チップ
以外の部分に膜形成が生じないので、洗浄などに有効で
ある。例えば、被処理基板の端部に銅メッキ膜が形成さ
れないので、次工程での装置汚染を回避しやすい。
【0059】また、メッキ液中の気泡やゴミなどによっ
て生じるメッキ膜の欠陥、所謂メッキ欠けが激減した。
これは、陽極に設けられた孔から気泡が抜けるため、ま
た更には含浸パッドが被処理基板上を動くために気泡や
ゴミも一カ所に留まらないためである。
【0060】[第3実施形態]図10は、本発明の第3
実施形態に係わるメッキ装置の概略構成を示す図であ
る。また、図11は、図10のメッキ装置の概略構成を
示すブロック図である。
【0061】本実施形態のメッキヘッド510の含浸体
は、無端環状に接続した帯状の含浸布511で構成され
ている。帯状の含浸布511の内周部には陽極512及
び2個のローラー513が設けられ、無端環状の含浸布
511は台形形状になっている。陽極512は、それぞ
れ切り替え器6511 〜651n を介して電源541 1
〜541n に接続された複数個の陽極5121 〜512
n から構成されている。この実施形態では、陽極の材料
として白金を用いた。白金は、銅メッキ中不溶解である
ことから寿命が長いという特長がある。ただしメッキ電
流とともにメッキ液中の銅イオンは、欠乏していく。
【0062】各陽極5121 〜512n には、切り替え
器651を介してキャパシタンスメータ6521 〜65
n 及び抵抗メータ6531 〜653n が接続されてい
る。キャパシタンスメータ652及び抵抗メータ653
により陽極512と被処理基板100間の静電容量及び
抵抗を測定することによって間隔制御部654は、陽極
512と被処理基板100表面の距離間隔を求め、測定
結果に基づいてプッシャ514を制御して被処理基板1
00と陽極512との距離を制御する。複数の部位での
距離計測を行ない間隔調整することで、本発明で重要
な、陽極と被処理基板の平行度や、極間距離の絶対値を
管理可能である。
【0063】また、各電源541にはメッキ条件制御部
655が接続され、メッキ条件制御部655は、被処理
基板の位置に応じてそれぞれの陽極512に供給するメ
ッキ電流値を制御して、メッキ膜厚が均一になるように
する。また、メッキ条件制御部655には、キャパシタ
ンスメータ652及び抵抗メータ653が接続され、そ
れぞれのメータ652,653の測定結果に応じて、そ
れぞれの陽極512に供給するメッキ電流値を制御す
る。
【0064】また、台形形状の含浸布511の上にpH
センサからなるメッキ液組成センサ551が設けられて
おり、含浸布511に含まれるメッキ液のpHを測定す
ることによって液の組成を求める。また、メッキ液組成
センサ551は、pHセンサ以外に電流計を用い、含浸
布511に含まれるメッキ液の伝導度などを測定するこ
とによって、メッキ液の組成を求めても良い。また、溶
液の光吸収を利用した光学センサを用いる方法もある。
【0065】メッキ液組成センサ551の測定結果に応
じて、組成制御部650は、メッキ液タンク656及び
硫酸銅・五水和物タンク657にそれぞれ接続されたポ
ンプ658を制御することによって、メッキ液供給ノズ
ルアレイ552及び硫酸銅・五水和物供給ノズルアレイ
553から含浸布511に対して供給されるメッキ液及
び硫酸銅・五水和物の量を制御し、含浸布511に含ま
れるメッキ液の組成を調整する。また、適宜メッキ液供
給ノズルアレイ552から含浸布511に対してメッキ
液が供給される。先に述べたように、本実施形態に於い
ては、陽極に白金電極を用いたのでメッキ液中の銅イオ
ンはメッキの進行と共に欠乏する。薄いシート状含浸体
を用いる場合は特に顕著である。従って、この様な液組
成調整機構は、メッキ条件の安定性向上の観点からきわ
めて有効である。また、本実施形態のように無端環状に
接続した帯状の薄い含浸布を用いる場合、メッキ面以外
でのメッキ液組成の調整が容易である。
【0066】被処理基板100の導電体層103に電気
的に接続する陰極接点520は、図12に示すように、
被処理基板100上の最外周部に寝かせた状態で設置さ
れ、樹脂521で固定されている。陰極接点520が樹
脂で固定されていることによって、メッキヘッド510
の陰極接点520上に乗っかっても含浸布511と陰極
接点520が直接接続せず、また陰極接点520が導電
体層103から外れることがない。
【0067】なお、本装置を用いて均一な膜厚にメッキ
膜を形成するためには、メッキを行う有効被処理基板面
積が被処理基板の移動と共に変化することに注意しなけ
ればならない。面積の変化に応じて陽極に供給するメッ
キ電流を制御する。
【0068】例えば図13(a)に示すように、被処理
基板100の直径が200mm,被処理基板100と含
浸布511とが走査方向に平行な方向に接触する幅が1
0mmの場合について考える。この場合陽極に供給する
メッキ電流の条件としては、図13(b)に示すよう
に、等速で往復する被処理基板の位置から予め得られて
いる最適電流値を用いても良いし、キャパシタンスや抵
抗値から面積を計算して逐次同一電流密度でのメッキが
行えるようにしても良い。また、被処理基板の移動速度
を変化させて、全てのメッキ面で同一の電荷を与えるよ
うに制御することも可能である。
【0069】図14は、被処理基板上に定電圧状態で形
成されたメッキ膜の均一性を示す特性図である。陰極接
点は、図14(a)のNNE,ENE,ESE,SS
E,SSW,WSW,WNW,NNWの8点に設けられ
ている。また、被処理基板の直径は200mm、メッキ
電流20mA/cm2 ,メッキ液中のCuSO4 濃度は
75g/lである。
【0070】図14(b)は、隣接する陰極接点の中間
点を結ぶ線分、つまり図14(a)中で実線で表された
線分でのメッキ膜の均一性を示す図である。また、図1
4(c)は、陰極接点を結ぶ線分、つまり図14(b)
の点線で表された線分でのメッキ膜の均一性を示す図で
ある。
【0071】図14(b),(c)から分かるように、
陰極接点からの位置に応じて、メッキ膜にはバラツキが
ある。そこで、図示されていない位置センサ検出結果に
応じて、電源制御部は、陽極に印加する電圧を変化させ
て被処理基板面内のメッキ膜厚が均一になるように制御
する。この制御は、予め定電圧で被処理基板上にメッキ
膜を形成した後、面内のメッキ膜厚分布を測定し、測定
結果から膜厚が均一になるような電圧分布を求めること
によって行う。
【0072】なお、本実施形態では、被処理基板面内で
均一な膜厚の膜成長を行ったが、後工程の都合から被処
理基板周辺の膜厚のみ薄くしたり逆に厚くしたいという
要求が生じる場合もある。これらの場合も、各陽極に印
加する電流・電圧や被処理基板の移動速度を適宜変化さ
せることで所望の膜厚分布を得ることが出来る。
【0073】また、本装置と類似機構を持つ洗浄や電界
エッチング、CMP用のヘッドを設けて、並列処理が可
能な装置とすることも可能である。
【0074】さらにはヘッドの前方に膜厚モニタとして
例えば電磁誘導による渦電流を用いたメッキ膜厚計を設
置し、一端メッキヘッドを往路にて被処理基板面の膜厚
を測定して、復路で測定結果を基にメッキ電流や被処理
基板移動速度、その他のメッキ条件を制御して成膜を行
うことで、最終的な仕上がり膜厚を精密に管理すること
が可能となる。
【0075】[第4実施形態]本実施形態では、被処理
基板である被処理基板より小さな含浸ヘッドを用いたメ
ッキ方法について説明する。図15は、本発明の第4実
施形態に係わるメッキ装置の概略構成を示す図である。
直径200mmの被処理基板100に対して、被処理基
板より小さな20mm径のメッキヘッド1010を用い
てメッキを行う。
【0076】含浸パッド1011と陽極1012とから
構成されるメッキヘッド1010には、図示されていな
い上下左右前後などの運動が可能な移動機構と、移動位
置をモニタする位置センサ1041が設置されている。
ヘッド1010の周辺には、電磁誘導によるメッキ膜厚
のモニタ用センサ1042も設置されている。
【0077】陰極接点1020は、被処理基板100の
周辺以外にはプロセス途上のLSIチップがあるため、
接触傷を避けるため、最外周部(周辺1mmほど)に白
金接点で6カ所設置してある。被処理基板100には、
メッキ膜を形成するための導電体層として膜厚100n
mの銅膜が予めスパッタ法によって堆積されている。
【0078】含浸パッド1011へのメッキ液の供給
(或いは使い古したメッキ液と新しいメッキ液とを交
換)は、移動機構によってメッキヘッド1010をメッ
キ液溜め1043中に移動させ、メッキ液溜め1043
の底に押しつけるように上下左右揺動させることが有効
である。
【0079】前述したように、被処理基板100の外周
部に陰極接点を設けた場合、導電体層の膜厚が薄く抵抗
成分が大きいため、定電圧でメッキを行うと被処理基板
面内でメッキ速度が異なってしまう(実験結果では中心
付近で30%程度薄くなる)。この傾向は、導電体層の
材料が高抵抗若しくは薄膜になるほど顕著になる。
【0080】一方、メッキ電流を一定にすると電圧が変
動することからメッキ膜の品質(結晶性、埋め込み特
性、平坦度等)が被処理基板面内でばらつく原因とな
る。そこで、陽極とメッキ膜表面の距離を制御して電流
を制御しつつ定電圧にてメッキを施す。メッキ膜厚を膜
厚センサ1042で測定し、目標膜厚になるまでメッキ
ヘッド1010を繰り返し移動してメッキを繰り返す。
これにより、陰極接点1020からの距離によらず定電
圧メッキで所望の膜厚(対象面が受ける総電荷で決ま
る)を形成することができる。
【0081】被処理基板に凹凸パターンを有する場合に
メッキ液の循環を促進させる目的で、含浸パッドを超音
波発振子などを用いて上下左右に揺動させることも有効
である。
【0082】なお、所望膜厚になるまで上述したメッキ
ヘッドで繰り返しメッキを行うのではなくて、膜厚分布
に応じてヘッドの含浸パッドよりも小さい、ペン状の含
浸パッドの先端部を選択的に導電体層に対して接触させ
つつ移動させることで選択メッキを行っても良い。
【0083】[第5実施形態]本実施形態では、陽極と
陰極との距離を常に一定にし、メッキ膜厚の均一化を容
易にする構造装置構成を提案する。図16は、本発明の
第5実施形態に係わるメッキ装置の概略構成を示す図で
ある。本実施形態のメッキヘッド1110は、メッキ液
を含む円柱状のメッキ液用含浸パッド1111上に、パ
ッド1111と同じ径の陽極1112が設置されてい
る。メッキ液用含浸パッド1111及び陽極1112の
外周部に、絶縁性の分離層1113が設けられている。
分離層1113の外周部に、メッキ液用含浸パッド11
11とほぼ同じ厚さであり、パッド1111と同じ材料
からなり電解液を含む電解液用含浸パッド1114が設
けられ、電解液用含浸パッド1114上に同じ内径及び
外形のドーナツ状の陰極1115が設置されている。電
解液用含浸パッド1114及び陰極1115の外周部
に、撥水性の外輪層1116が設けられている。
【0084】なお、電解液用含浸パッド1114に含ま
せる電解液としては、10%塩酸水溶液を用いる。塩酸
は、メッキされる銅膜を侵すことがないので、銅メッキ
膜を形成する場合には、好ましい。なお、電解液として
は、塩酸に限らず、メッキ膜を侵さないようなもので有
れば任意のものが使用可能である。
【0085】本装置の構成によれば、陰極は電解液用含
浸パッド1114に含まされた電解液を介して被処理基
板に電気的に接続するので、陰極1115と陽極111
2とがメッキ液,被処理基板表面の導電体層及び電解液
を介して電気的に接続するので、表面にメッキ液用含浸
パッド1111が存在する被処理基板の上にメッキ膜が
形成される。
【0086】本装置によれば、陽極及び陰極は常に一定
距離を保ったまま移動するので、均一な膜形成を行うこ
とができる。なお、メッキ液用含浸パッド及び陽極と、
電解液用含浸パッド及び陰極とを入れ替えて、電解液用
含浸パッド及び陰極を円柱状にし、メッキ液用含浸パッ
ド及び陽極をドーナッツ状にしても同様な効果が得られ
る。
【0087】[第6実施形態]本実施形態では、上述し
た含浸法を用いて、半導体チップ等にバンプを形成する
技術について説明する。半導体チップにバンプ処理を行
う方法として、フォトレジストなどをマスクにしてメッ
キ浴中で例えば基板の電界メッキを行う方法や、基板に
ボールを圧着する方法がある。一般的にバンプで用いら
れるメッキ膜厚は、LSIの薄膜プロセスの100倍程
度、即ち100μmオーダーである。従って、含浸布の
厚み(通常数μmから数十mm)に対して膜成長は無視
できない規模である。また、含浸ヘッドの先端へのメッ
キ液の十分な供給という観点からも、上述した実施形態
とは異なる配慮が必要である。
【0088】本実施形態では、含浸メッキを用いた簡便
で高精度のバンプメッキ技術について説明する。本実施
形態のポイントは、微細な含浸布の先端(先端部のみ尖
らせても良い)で厚膜の形成を行うことである。
【0089】図17は、本発明の第6実施形態に係わる
メッキ装置の概略構成を示す図である。含浸ヘッド12
10は、DCパルス電源1240に接続された凸状の陽
極1212を覆うように、含浸材(含浸体)1211が
設けられている。また、含浸材1211の先端付近に
は、メッキ液供給用微細ノズル1213の排出口とメッ
キ液排出用微細ストレーナ1214の吸い込み口が設け
てある。メッキ液供給用微細ノズル1213から含浸材
1211の先端部に供給されたメッキ液は、メッキ液排
出用微細ストレーナ1214で吸い出されるので、含浸
材1211の先端部でのメッキ液の組成(金属イオン濃
度や添加剤濃度)が常に一定となる。なお、メッキ液供
給用微細ノズル1213とメッキ液排出用微細ストレー
ナ1214とを均一に配置すると、メッキ液供給用微細
ノズル1213から排出されたメッキ液が即座にメッキ
液排出用微細ストレーナ1214で吸い込まれてしま
い、含浸材1211の先端部への十分なメッキ液の供給
が成されなくなってしまう。そのため、メッキ液供給用
微細ノズル1213とメッキ液排出用微細ストレーナ1
214の配置に偏りを持たせて、含浸材1211の先端
部へメッキ液が十分供給されるようにすることが好まし
い。
【0090】なお、バンプを形成する際、図示されない
移動機構によって、メッキ膜1250の成長と共に、含
浸ヘッド1210を後退させる。なお、含浸ヘッド12
10の移動速度を変化させることや水平方向の運動を与
えることによって、様々な形状のバンプを形成すること
ができる。例えば、円錐状のバンプ1241(図18
(a))、半球状のバンプ1242(図18(b))、
円柱状のバンプ1243(図18(c)),複数の球を
重ね合わせた形状のバンプ1244(図18(d))を
形成することができる。
【0091】[第7実施形態]本実施形態では、被処理
基板上のパターンやチップ内のパターンに対応したメッ
キ膜厚分布を意図的に形成するメッキ装置について説明
する。
【0092】図19は、本発明の第7実施形態に係わる
メッキ装置の概略構成を示す図である。なお、図19に
おいては、含浸ヘッドのみを示し、被処理基板,陰極接
点及びメッキ浴槽等の図示を省略している。
【0093】このメッキヘッド1310の含浸パッド1
311の表面には、チップ内のパターンに対応した凹凸
が形成されている。そして、含浸パッド1311上に陽
極1312が接続配置されている。
【0094】例えば、DRAMとロジックの混載型のシ
ステムLSIでは、同一チップ内でありながらDRAM
部分とロジック部分ではパターンの密度やサイズが大幅
に異なるために、CMPなどの後工程に最適な形成膜厚
が異なる。そこで、例えばDRAM部及びロジック部の
一方を凹部、他方を凸部にして、パッドの表面に凹凸を
設ける。また、含浸パッド1311の凸部及び側面を熱
処理や気孔への充填材処理などの改質することによっ
て、その表面からメッキ液がしみ出さないようにするこ
とも可能である。また、凹凸を数ミクロン単位の微細な
ドット状にしてその密度分布をDRAM部分とロジック
部分で変えることも出来る。なお、パターン密度やパタ
ーン形状、サイズ、高低差などによって生じる凹凸に対
して、本実施形態の技術を適用することができる。
【0095】なお、このような含浸パッドの形成方法に
ついて図20を用いて説明する。
【0096】先ず、図20(a)に示すように、直方体
状の含浸パッド1311と加熱した金型1340とを用
意する。次いで、図20(b)に示すように、金型13
40に含浸パッド1311を押しつけ、パッド1311
を変形させると共に、金型1340に接触するパッド1
311の表面を解かして、液体がシミでないように改質
する。
【0097】次いで、図20(c)に示すように、パッ
ド1311を金型1340から取り外す。そして、図2
0(d)に示すように、含浸パッド1311の下部を除
去することによって、液体がパッドからしみ出る領域を
形成する。
【0098】また、図21に示すように、パッド134
1表面の一部の領域に加熱した金型1342の凸部を押
し当て(図21(a))、パッド1341の表面の一部
を改質しても良い(図21(b))。このような形成方
法によって形成されたパッドは、メッキ液の被処理基板
への供給が金型を押し当てた場所と押し当てない場所で
異なるため図19に示したパッドと同様な効果を持つ。
【0099】なお、図22に示すように、含浸パッド1
351内に被処理基板の凹凸に対応した複数の陽極13
52を配置し、それぞれの陽極1352に印加する電位
を変えることによっても、面内のメッキ膜厚を変化させ
ることができる。
【0100】また、図23に示すように、含浸パッド1
361の表面に一様に陽極1362を設けると共に、パ
ッド1361内に中間電極1363を設けることによっ
て、被処理基板の凹凸に応じた電界を印加できるように
しても、面内のメッキ膜厚を変化させることができる。
中間電極1363に印加する電位によってその近傍のメ
ッキ条件例えばイオン濃度・電界分布などが変化するた
めである。同様に、中間電極1363の代わりに絶縁体
を用いることもできる。
【0101】[第8実施形態]本実施形態では含浸ヘッ
ドに複数の含浸パッドを設け、それぞれの含浸パッドに
異なる役割を持たせた装置について説明する。
【0102】図24は、本発明の第8実施形態に係わる
メッキ装置の概略構成を示す図である。本装置は、4つ
の含浸布A,B,C,Dを、撥水剤や空隙、非含浸体料
からなる分離領域1412を介して接続した無端環状の
含浸ベルト1411が設けられている。それぞれの含浸
布A,B,C,Dは、各々別々の液体を含ませ、それぞ
れ別個の機能を有するようにしている。被処理基板10
0への作用は、含浸ベルトを回転させて任意の含浸布を
被処理基板100に対して接触させることによっておこ
なう。
【0103】それぞれの含浸布A,B,C,Dに課せら
れる機能としては、電解メッキ、無電解メッキ、電解エ
ッチング、物理スクラッチ、化学処理、化学的機械研
磨、純粋洗浄等がある。また、それぞれ異なるメッキ液
をそれぞれの含浸布に含ませても良い。
【0104】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、形成するメッキ膜として銅に
ついて述べたが、銅以外の材料をメッキ膜として形成す
ることが可能である。
【0105】なお、被処理基板と含浸体との配置関係は
上記実施形態に限るものではなく、被処理基板及び含浸
体を傾けた状態で導電体層に含浸体を接触させても良い
し、含浸体に被処理基板を載置させても良い。
【0106】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【0107】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、メ
ッキ浴方式と異なり、含浸体の滞在時間,印加電流値,
陽極のパターン,含浸体内に設けられた中間電極又は絶
縁体のパターン又は含浸体のメッキ液の供給分布を制御
を行うことが容易となるので、形成されるメッキ膜の成
長速度を制御することができ、メッキ膜厚の制御が容易
となる。
【0108】また、凹凸パターンのある構造体表面に形
成された導電体層に対してメッキを行うと、凹部ではメ
ッキ液が溜まりるため、凹部へのメッキ液の供給量が凸
部に較べて多いので、凸部表面よりも凹部表面のメッキ
膜の成長速度が速くなり、溝や孔への優先的なメッキ膜
形成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わるメッキ装置の概
略構成を示す図。
【図2】メッキ時のメッキ膜の概要を示す断面図。
【図3】形成されるメッキ膜の膜厚分布を示す図。
【図4】従来のカップ式メッキ装置を示す図。
【図5】従来装置により得られるメッキ膜と比較するた
めに用いた含浸法の装置の概略構成を示す図。
【図6】第2実施形態に係わるメッキ装置の概略構成を
示す図。
【図7】含浸パッドと形成されるメッキ膜との接触面の
概略を示す図。
【図8】図6の装置で形成されたメッキ膜と従来のメッ
キ膜とを示す断面図。
【図9】凹部と凸部に形成されるメッキ膜厚の含浸パッ
ドに対して加えられる圧力in損性を示す特性図。
【図10】第3実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図11】第3実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図12】図10のメッキ装置の陰極接点と導電体層と
の接続部位を示す断面図。
【図13】含浸布に応じたメッキ電流値を示す図。
【図14】被処理基板上に定電圧状態で形成されたメッ
キ膜の均一性を示す特性図。
【図15】第4実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図16】第5実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図17】第6実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図18】図17のメッキ装置によって形成されるバン
プの形状を示す断面図。
【図19】第7実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図20】図19の含浸パッドの製造工程を示す工程断
面図。
【図21】図19と異なる含浸パッドの製造工程を示す
図。
【図22】第7実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図23】第7実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【図24】第8実施形態に係わるメッキ装置の概略構成
を示す図。
【符号の説明】
100…被処理基板 101…Si基板 102…絶縁膜(構造体) 103…導電体層 104…凹部 105…凸部 106…メッキ膜 110…メッキヘッド 111…含浸パッド 112…陽極 113…電源 114…メッキ液 120…陰極接点
フロントページの続き (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 4K024 AA09 AB01 AB02 AB08 AB15 BA11 BB12 CA03 CA06 CA12 CB06 CB08 CB09 CB17 CB21 CB24 CB26 DB07 FA03 GA16 4M104 AA01 BB32 CC01 DD52 FF18 GG16 HH13

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に形成された凹凸パターンを
    有する構造体の表面の少なくとも一部に形成された導電
    体層に陰極電位を与え、該導電体層に対して陽極と電気
    的に接触するメッキ液を供給することによって、該導電
    体層上にメッキ膜を形成するメッキ方法において、 前記陽極が接続された前記メッキ液を含む含浸体を前記
    導電体層の少なくとも一部の領域に接触させることによ
    って、前記メッキ膜を形成することを特徴とするメッキ
    方法。
  2. 【請求項2】半導体基板上に形成された構造体の表面の
    少なくとも一部に形成された導電体層に陰極電位を与
    え、該導電体層に対して陽極と電気的に接触するメッキ
    液を供給することによって、該導電体層上にメッキ膜を
    形成するメッキ方法において、 前記陽極が接続された前記メッキ液を含む含浸体を前記
    導電体層の少なくとも一部の領域に接触させることによ
    って、前記メッキ膜を形成すると共に、 前記メッキ膜の膜厚分布の制御を行うことを特徴とする
    メッキ方法。
  3. 【請求項3】前記メッキ膜の膜厚分布の制御は、前記構
    造体の凹凸に応じて行うことを特徴とする請求項2に記
    載のメッキ方法。
  4. 【請求項4】前記メッキ膜の膜厚分布の制御は、前記含
    浸体の滞在時間及び印加電流値の少なくとも一方を制御
    することによって行うことを特徴とする請求項2に記載
    のメッキ方法。
  5. 【請求項5】前記メッキ膜の膜厚分布の制御は、前記含
    浸体上に所望のパターンを有する陽極を配置することに
    よって行うことを特徴とする請求項2に記載のメッキ方
    法。
  6. 【請求項6】前記メッキ膜の膜厚分布の制御は、前記含
    浸体の内部に所望のパターンの電極又は絶縁体を設ける
    ことによって行うことを特徴とする請求項2に記載のメ
    ッキ方法。
  7. 【請求項7】前記メッキ膜の膜厚分布の制御は、前記導
    電体層に対する前記メッキ液の供給量分布が所望の分布
    となっている前記含浸体を用いることによって行うこと
    を特徴とする請求項2に記載のメッキ方法。
  8. 【請求項8】前記含浸体と前記半導体基板とを接触面方
    向に相対的に移動させつつ前記メッキ膜を形成すること
    を特徴とする請求項1又は2に記載のメッキ方法。
  9. 【請求項9】基体の表面の少なくとも一部に形成された
    導電体層に陰極電位を与え、該導電体層に対して陽極と
    電気的に接触するメッキ液を供給することによって、該
    導電体層上にメッキ膜を形成するメッキ方法において、 前記含浸体が前記導電体層又は該導電体層上に形成され
    る前記メッキ膜の少なくとも一部の領域に接触する状態
    を保持しつつ、前記基体と前記含浸体とを接触面に対し
    て垂直方向に相対的に移動させることを特徴とするメッ
    キ方法。
  10. 【請求項10】前記基体と前記含浸体との接触面の垂直
    方向への相対的な移動は、前記メッキ膜の成長に応じて
    前記半導体基板と前記含浸体とを離す移動であることを
    特徴とする請求項9に記載のメッキ方法。
  11. 【請求項11】前記メッキ膜の成長に応じて、前記接触
    面の垂直方向への相対的な移動の移動速度及び印加電流
    値の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項
    9に記載のメッキ方法。
  12. 【請求項12】前記導電体層と前記含浸体との接触と、
    前記メッキ液を含むメッキ液槽への前記含浸体の浸漬と
    を交互に繰り返しつつ前記メッキ膜を形成することを特
    徴とする請求項1,2又は9の何れかに記載のメッキ方
    法。
  13. 【請求項13】前記含浸体が接触する領域と異なる領域
    の前記導電体層に、電解液を含むと共に陰極が接続され
    た電解液用含浸体を接触させることによって、該導電体
    層に前記陰極電位を付与することを特徴とする請求項
    1,2又は9の何れかに記載のメッキ方法。
  14. 【請求項14】前記電解液用含浸体は、前記メッキ液を
    含む含浸体と同一の摺動又は上下運動を行うことを特徴
    とする請求項13に記載のメッキ方法。
  15. 【請求項15】前記含浸体が接触する領域と異なる領域
    の前記導電体層上に配置された膜厚測定機構によって、
    前記メッキ膜の膜厚を測定することを特徴とする請求項
    1,2又は9の何れかに記載のメッキ方法。
  16. 【請求項16】前記膜厚測定機構の測定結果に応じて、
    前記導電体層に前記含浸体を接触させて前記メッキ膜を
    追加形成することを特徴とする請求項15に記載のメッ
    キ方法。
  17. 【請求項17】前記膜厚測定機構は、前記メッキ液を含
    む含浸体と同一の摺動又は上下運動を行うことを特徴と
    する請求項15に記載のメッキ方法。
  18. 【請求項18】半導体基板上に形成された構造体の表面
    の少なくとも一部に形成された導電体層に陰極電位を与
    え、該導電体層に対して陽極と電気的に接触するメッキ
    液を供給することによって、該導電体層上にメッキ膜を
    形成するメッキ装置において、 前記導電体層の少なくとも一部の領域に接触させ、前記
    陽極が接続配置され、前記メッキ液を保持すると共に前
    記導電体層に対して前記メッキ液を供給する含浸体と、 この含浸体に対してメッキ液を供給するメッキ液供給手
    段と、 前記メッキ膜の形成条件を制御する制御手段とを具備し
    てなることを特徴とするメッキ装置。
  19. 【請求項19】基体上の少なくとも一部に形成された導
    電体層に陰極電位を与え、該導電体層に対して陽極と電
    気的に接続するメッキ液を供給することによって、該導
    電体層上にメッキ膜を形成するメッキ装置において、 前記導電体層の少なくとも一部の領域に接触し、前記陽
    極が接続配置され、前記メッキ液を保持すると共に前記
    導電体層の一部領域に対して選択的に前記メッキ液を供
    給する含浸体と、 この含浸体に対して前記メッキ液を供給するメッキ液供
    給手段と、 前記メッキ膜の成長に応じて、前記基体と前記含浸体と
    の配置間隔を制御する手段とを具備してなることを特徴
    とするメッキ装置。
  20. 【請求項20】前記含浸体及び該含浸体の一方面に接続
    配置された陽極の側部を囲うように、 絶縁部材を介して、電解液を保持し,前記陰極が接続配
    置された電解液用含浸体が設けられていることを特徴と
    する請求項18又は19に記載のメッキ装置。
  21. 【請求項21】電解液を保持する電解液用含浸体及び該
    含浸体の一方面に接続配置された陰極の側部を囲うよう
    に、 絶縁部材を介して、前記陽極が接続配置された前記含浸
    体が設けられていることを特徴とする請求項18又は1
    9に記載のメッキ装置。
  22. 【請求項22】前記導電体層と前記含浸体との接触面方
    向に対する相対的な位置を変化させる手段を具備してな
    ることを特徴とする請求項18又は19に記載のメッキ
    装置。
  23. 【請求項23】前記陽極には貫通孔が設けられ、 前記メッキ液供給手段は、前記陽極に設けられた貫通孔
    から前記含浸体に対して前記メッキ液を供給することを
    特徴とする請求項18又は19に記載のメッキ装置。
  24. 【請求項24】前記メッキ液供給手段は、前記メッキ液
    が満たされたメッキ液槽と、前記導電体層の少なくとも
    一部の領域に接触する前記含浸体を移動させて前記メッ
    キ液槽中のメッキ液に浸す手段とを具備してなることを
    特徴とする請求項18又は19に記載のメッキ装置。
  25. 【請求項25】前記陽極と前記導電体層との間隔を検知
    する手段と、検知結果に応じて前記陽極と前記導電体層
    との間隔を調整する手段とを具備してなることを特徴と
    する請求項18又は19に記載のメッキ装置。
  26. 【請求項26】前記含浸体に含まれる前記メッキ液の組
    成比を検出する組成検出手段と、この組成検出手段の検
    出結果に応じて、前記含浸体に対してメッキ液の組成を
    調整する手段とを具備してなることを特徴とする請求項
    18又は19に記載のメッキ装置。
  27. 【請求項27】前記含浸体の滞在時間及び印加電流値の
    少なくとも一方を制御する手段を具備してなることを特
    徴とする請求項18又は19に記載のメッキ装置。
  28. 【請求項28】前記含浸体に接続された前記陽極は、所
    望のパターンを有することを特徴とする請求項18又は
    19に記載のメッキ装置。
  29. 【請求項29】前記含浸体の内部には、所望のパターン
    を有する電極又は絶縁体が設けられていることを特徴と
    する請求項18又は19に記載のメッキ装置。
  30. 【請求項30】前記含浸体は、前記導電体層に対する前
    記メッキ液の供給量分布が所望の分布となっていること
    を特徴とする請求項18又は19に記載のメッキ装置。
  31. 【請求項31】前記含浸体を通電時に上下左右に微少運
    動させる手段を具備してなることを特徴とする請求項1
    8又は19に記載のメッキ装置。
  32. 【請求項32】前記含浸体内に該含浸体と前記導電体層
    との接続部近傍の前記メッキ液を排出するストレーナが
    設けられていることを特徴とする請求項18又は19に
    記載のメッキ装置。
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