JPH1180968A - めっき装置 - Google Patents
めっき装置Info
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- JPH1180968A JPH1180968A JP25932997A JP25932997A JPH1180968A JP H1180968 A JPH1180968 A JP H1180968A JP 25932997 A JP25932997 A JP 25932997A JP 25932997 A JP25932997 A JP 25932997A JP H1180968 A JPH1180968 A JP H1180968A
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- plating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細な配線用の溝等の微細窪みに銅又は銅合
金等の電気比抵抗の小さい材料を、効率良く、かつ均一
に充填することができるめっき装置を提供する。 【解決手段】 めっき液を保持するめっき槽１０と、め
っき槽１０内において基板Ｗを保持する保持台１４と、
めっき槽１０においてめっき液中に基板Ｗの被処理面に
ほぼ平行に超音波振動を発生させて、めっき槽１０の壁
面の間に定常波を形成する超音波振動子１６と、保持台
１４を基板Ｗの被処理面に沿って移動させる移動手段３
６とを有することを特徴とする。
金等の電気比抵抗の小さい材料を、効率良く、かつ均一
に充填することができるめっき装置を提供する。 【解決手段】 めっき液を保持するめっき槽１０と、め
っき槽１０内において基板Ｗを保持する保持台１４と、
めっき槽１０においてめっき液中に基板Ｗの被処理面に
ほぼ平行に超音波振動を発生させて、めっき槽１０の壁
面の間に定常波を形成する超音波振動子１６と、保持台
１４を基板Ｗの被処理面に沿って移動させる移動手段３
６とを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板のめっき装置
に係り、特に半導体基板に形成された配線用溝等に銅
（Ｃｕ）等の金属を充填するためのめっき装置に関す
る。
に係り、特に半導体基板に形成された配線用溝等に銅
（Ｃｕ）等の金属を充填するためのめっき装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体基板上に配線回路を形成す
るためには、基板面上にスパッタリング等を用いて成膜
を行った後、さらにレジスト等のパターンマスクを用い
たケミカルドライエッチングにより膜の不要部分を除去
していた。
るためには、基板面上にスパッタリング等を用いて成膜
を行った後、さらにレジスト等のパターンマスクを用い
たケミカルドライエッチングにより膜の不要部分を除去
していた。
【０００３】配線回路を形成するための材料としては、
アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金が用いられ
ているが、集積度が高くなるにつれて配線が細くなり、
電流密度が増加するために熱応力や温度上昇を生じる。
これは、ストレスマイグレーションやエレクトロマイグ
レーションによってＡｌ等が希薄化するに従いさらに顕
著となり、ついには断線のおそれが生じる。
アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金が用いられ
ているが、集積度が高くなるにつれて配線が細くなり、
電流密度が増加するために熱応力や温度上昇を生じる。
これは、ストレスマイグレーションやエレクトロマイグ
レーションによってＡｌ等が希薄化するに従いさらに顕
著となり、ついには断線のおそれが生じる。
【０００４】そこで、通電による過度の発熱を避けるた
め、より導電性の高い材料を配線形成に採用することが
必然的に要求されている。現用材料のうち、Ａｌ系より
も電気比抵抗の小さい材料としては、銅（Ｃｕ）と銀
（Ａｇ）がある。
め、より導電性の高い材料を配線形成に採用することが
必然的に要求されている。現用材料のうち、Ａｌ系より
も電気比抵抗の小さい材料としては、銅（Ｃｕ）と銀
（Ａｇ）がある。
【０００５】しかしながら、Ｃｕ又はその合金はドライ
エッチングが難しく、全面を成膜してからパターン形成
する上記の方法の採用は困難である。そこで、予め所定
パターンの配線用の溝を形成しておき、その中にＣｕ又
はその合金を充填する工程が考えられる。これによれ
ば、膜をエッチングにより除去する工程は不要で、必要
に応じて表面段差を取り除くための研磨工程を行えばよ
い。また、多層回路の上下を連絡するプラグと呼ばれる
部分も同時に形成することができる利点がある。
エッチングが難しく、全面を成膜してからパターン形成
する上記の方法の採用は困難である。そこで、予め所定
パターンの配線用の溝を形成しておき、その中にＣｕ又
はその合金を充填する工程が考えられる。これによれ
ば、膜をエッチングにより除去する工程は不要で、必要
に応じて表面段差を取り除くための研磨工程を行えばよ
い。また、多層回路の上下を連絡するプラグと呼ばれる
部分も同時に形成することができる利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな配線溝あるいはプラグの形状は、配線幅が微細化す
るに伴いかなりの高アスペクト比（深さと直径又は幅の
比）となり、スパッタリング成膜では均一な金属の充填
が困難であった。また、種々の材料の成膜手段として気
相成長（ＣＶＤ）法が用いられるが、Ｃｕ又はその合金
では、適当な気体原料を準備することが困難であり、ま
た、有機原料を採用する場合にはこれから堆積膜中へ炭
素（Ｃ）が混入してマイグレーション性が上がるという
問題点があった。
うな配線溝あるいはプラグの形状は、配線幅が微細化す
るに伴いかなりの高アスペクト比（深さと直径又は幅の
比）となり、スパッタリング成膜では均一な金属の充填
が困難であった。また、種々の材料の成膜手段として気
相成長（ＣＶＤ）法が用いられるが、Ｃｕ又はその合金
では、適当な気体原料を準備することが困難であり、ま
た、有機原料を採用する場合にはこれから堆積膜中へ炭
素（Ｃ）が混入してマイグレーション性が上がるという
問題点があった。
【０００７】さらに、基板をめっき液中に浸漬させて無
電解又は電解めっきを行なう方法も提案されているが、
溝や穴の底部への液の循環やイオンの供給が不充分とな
るので、溝の縁に比べて底部の膜成長が遅く、溝の上部
が詰まって底部に空洞（ボイド）ができてしまうなどし
て、均一な充填が困難であった。
電解又は電解めっきを行なう方法も提案されているが、
溝や穴の底部への液の循環やイオンの供給が不充分とな
るので、溝の縁に比べて底部の膜成長が遅く、溝の上部
が詰まって底部に空洞（ボイド）ができてしまうなどし
て、均一な充填が困難であった。
【０００８】本発明は、上述の事情に鑑み、微細な配線
用の溝等の微細窪みに銅又は銅合金等の電気比抵抗の小
さい材料を、効率良く、かつ均一に充填することができ
るめっき装置を提供することを目的とする。
用の溝等の微細窪みに銅又は銅合金等の電気比抵抗の小
さい材料を、効率良く、かつ均一に充填することができ
るめっき装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、めっき液を保持するめっき槽と、該めっき槽内にお
いて基板を保持する保持台と、前記めっき槽においてめ
っき液中に前記基板の被処理面にほぼ平行に超音波振動
を発生させて、めっき槽の壁面の間に定在波を形成する
超音波振動子と、前記保持台を前記基板の被処理面に沿
って移動させる移動手段とを有することを特徴とするめ
っき装置である。
は、めっき液を保持するめっき槽と、該めっき槽内にお
いて基板を保持する保持台と、前記めっき槽においてめ
っき液中に前記基板の被処理面にほぼ平行に超音波振動
を発生させて、めっき槽の壁面の間に定在波を形成する
超音波振動子と、前記保持台を前記基板の被処理面に沿
って移動させる移動手段とを有することを特徴とするめ
っき装置である。
【００１０】これにより、超音波振動子を、例えば、１
Ｈｚ〜１０ＭＨｚの振動数で作動させて、めっき液中に
超音波振動を与えると、超音波振動子と対向する側壁と
の間において、基板の上面に位置するめっき液に基板と
平行な方向に伝搬する疎密波の定在波が形成される。こ
の定在波の腹に当たる位置では大きな疎密波の振幅が形
成され、それに伴う圧力変動により、基板の溝内のめっ
き液の流動と置換が促進され、溝内の良好なめっきが行
われる。移動手段による基板の移動により、定在波の腹
の位置が基板上の各部に均等に移動するので、基板の各
部の溝内のめっき速度が均一に向上させられる。めっき
の方法は、電解めっきでも無電解めっきでもよい。
Ｈｚ〜１０ＭＨｚの振動数で作動させて、めっき液中に
超音波振動を与えると、超音波振動子と対向する側壁と
の間において、基板の上面に位置するめっき液に基板と
平行な方向に伝搬する疎密波の定在波が形成される。こ
の定在波の腹に当たる位置では大きな疎密波の振幅が形
成され、それに伴う圧力変動により、基板の溝内のめっ
き液の流動と置換が促進され、溝内の良好なめっきが行
われる。移動手段による基板の移動により、定在波の腹
の位置が基板上の各部に均等に移動するので、基板の各
部の溝内のめっき速度が均一に向上させられる。めっき
の方法は、電解めっきでも無電解めっきでもよい。
【００１１】請求項２に記載の発明は、前記移動手段は
前記保持台を回転させるものであることを特徴とする請
求項１に記載のめっき装置である。比較的簡単な方法で
めっき速度の不均一を回避することができる。
前記保持台を回転させるものであることを特徴とする請
求項１に記載のめっき装置である。比較的簡単な方法で
めっき速度の不均一を回避することができる。
【００１２】請求項３に記載の発明は、前記保持台には
前記基板を加熱する加熱手段が設けられていることを特
徴とする請求項１に記載のめっき装置である。例えば、
半導体ウエハを１００℃近傍に加熱することにより、物
質拡散性の向上、粘性の低下により、ウエハ表面近傍で
の物質移動を促進させる。
前記基板を加熱する加熱手段が設けられていることを特
徴とする請求項１に記載のめっき装置である。例えば、
半導体ウエハを１００℃近傍に加熱することにより、物
質拡散性の向上、粘性の低下により、ウエハ表面近傍で
の物質移動を促進させる。
【００１３】請求項４に記載の発明は、さらに、前記保
持台を上下に加振することを特徴とする請求項１に記載
のめっき装置である。これにより、超音波振動によるめ
っき液の微細溝への流動促進効果をさらに高めて、これ
らへのめっき付着効率を向上させる。
持台を上下に加振することを特徴とする請求項１に記載
のめっき装置である。これにより、超音波振動によるめ
っき液の微細溝への流動促進効果をさらに高めて、これ
らへのめっき付着効率を向上させる。
【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載のめっき装置を用いてめっきした
後、基板に付着した金属の不要部分を化学的・機械的研
磨装置により研磨して除去することを特徴とする基板の
加工方法である。
４のいずれかに記載のめっき装置を用いてめっきした
後、基板に付着した金属の不要部分を化学的・機械的研
磨装置により研磨して除去することを特徴とする基板の
加工方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。このめっき装置は、四方の
側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと底板１０ｅによ
りほぼ直方体状の容器として構成されためっき槽１０
と、底板１０ｅを貫通する軸体１２により支持された回
転自在な保持台１４と、めっき槽１０の一方の側壁１０
ａに沿って配置され、対向する側壁１０ｃに向けて超音
波振動を発生する超音波振動子１６とを備えている。軸
体１２の底板貫通部１８にはシール機構２０が設けられ
ており、めっき液の漏れを防止している。
て図面を参照して説明する。このめっき装置は、四方の
側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと底板１０ｅによ
りほぼ直方体状の容器として構成されためっき槽１０
と、底板１０ｅを貫通する軸体１２により支持された回
転自在な保持台１４と、めっき槽１０の一方の側壁１０
ａに沿って配置され、対向する側壁１０ｃに向けて超音
波振動を発生する超音波振動子１６とを備えている。軸
体１２の底板貫通部１８にはシール機構２０が設けられ
ており、めっき液の漏れを防止している。
【００１６】保持台１４の上部には基板Ｗをその裏面側
にめっき液が回らないようにシールリング２２を介して
液密に固定する固定リング２４が取り付けられている。
保持台１４の内部にはヒータ２６を収容する空洞２８が
形成され、この空洞２８はヒータ２６への電力供給ケー
ブルが配置される軸体１２の中空部３０に連絡してい
る。軸体１２はプーリ３２、プーリベルト３４を介して
回転駆動用のモータ３６に接続されており、制御された
回転数で回転するようになっている。軸体１２にはま
た、これを上下に振動させる加振機構３８が設けられて
いる。
にめっき液が回らないようにシールリング２２を介して
液密に固定する固定リング２４が取り付けられている。
保持台１４の内部にはヒータ２６を収容する空洞２８が
形成され、この空洞２８はヒータ２６への電力供給ケー
ブルが配置される軸体１２の中空部３０に連絡してい
る。軸体１２はプーリ３２、プーリベルト３４を介して
回転駆動用のモータ３６に接続されており、制御された
回転数で回転するようになっている。軸体１２にはま
た、これを上下に振動させる加振機構３８が設けられて
いる。
【００１７】なお、めっき槽１０には、めっき液の濃度
や温度を一定に維持するための図示しないめっき液流路
が設けられ、これには新たなめっき液を添加する経路や
加温あるいは冷却する経路が設けられている。
や温度を一定に維持するための図示しないめっき液流路
が設けられ、これには新たなめっき液を添加する経路や
加温あるいは冷却する経路が設けられている。
【００１８】このように構成されためっき装置の作用
を、半導体基板の配線回路形成のためのＣｕ又はその合
金のめっきを行なう場合について説明する。被処理対象
の基板Ｗは、図３（ａ）に示すように、半導体素子が形
成された半導体基材５０の上に導電層５２及びＳｉＯ2
からなる絶縁層５４を堆積させた後、リソグラフィ・エ
ッチング技術によりコンタクトホール５６と配線用の溝
５８が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層６
０が形成されている。
を、半導体基板の配線回路形成のためのＣｕ又はその合
金のめっきを行なう場合について説明する。被処理対象
の基板Ｗは、図３（ａ）に示すように、半導体素子が形
成された半導体基材５０の上に導電層５２及びＳｉＯ2
からなる絶縁層５４を堆積させた後、リソグラフィ・エ
ッチング技術によりコンタクトホール５６と配線用の溝
５８が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層６
０が形成されている。
【００１９】このような基板Ｗを保持台１４に載置し、
ヒータ２６によりこれを１００℃に近い所定温度に維持
し、基板表面のめっき液中の物質の拡散の促進やめっき
液の低粘度化を図っておく。また、めっき槽１０のめっ
き液も所定温度に維持しておく。そして、超音波振動子
１６を、例えば、１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの振動数で作動さ
せて、めっき液中に超音波振動を与える。さらに、モー
タ３６を駆動して保持台１４を例えば、１５〜１２０ｒ
ｐｍ程度の回転速度で回転させ、さらに加振機構３８を
作動して保持台１４を１回転当たり１〜３回程度のサイ
クルで上下動させる。
ヒータ２６によりこれを１００℃に近い所定温度に維持
し、基板表面のめっき液中の物質の拡散の促進やめっき
液の低粘度化を図っておく。また、めっき槽１０のめっ
き液も所定温度に維持しておく。そして、超音波振動子
１６を、例えば、１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの振動数で作動さ
せて、めっき液中に超音波振動を与える。さらに、モー
タ３６を駆動して保持台１４を例えば、１５〜１２０ｒ
ｐｍ程度の回転速度で回転させ、さらに加振機構３８を
作動して保持台１４を１回転当たり１〜３回程度のサイ
クルで上下動させる。
【００２０】超音波振動子１６の発振により、図２に示
すように超音波振動子１６と対向する側壁１０ｃとの間
において、基板Ｗの上面に位置するめっき液に基板Ｗと
平行な方向に伝搬する疎密波の定在波が形成される。こ
れにより、この定在波の腹に当たる位置では大きな疎密
波の振幅が形成され、それに伴い大きな圧力変動が起
き、基板Ｗの溝５８内のめっき液の流動と置換が促進さ
れ、溝内の良好なめっきが行われる。めっきの効率は、
加振機構３８による保持台１４つまり基板Ｗの上下方向
の振動によっても促進されている。
すように超音波振動子１６と対向する側壁１０ｃとの間
において、基板Ｗの上面に位置するめっき液に基板Ｗと
平行な方向に伝搬する疎密波の定在波が形成される。こ
れにより、この定在波の腹に当たる位置では大きな疎密
波の振幅が形成され、それに伴い大きな圧力変動が起
き、基板Ｗの溝５８内のめっき液の流動と置換が促進さ
れ、溝内の良好なめっきが行われる。めっきの効率は、
加振機構３８による保持台１４つまり基板Ｗの上下方向
の振動によっても促進されている。
【００２１】一方、定在波の節の位置ではこのような圧
力変動は小さいのでめっきの促進はなされない。しかし
ながら、保持台１４が回転することにより、定在波の腹
の位置が基板Ｗ上の各部に均等に移動するので、定在波
の腹の位置が偏ることによる溝内のめっき速度の向上の
不均一は回避される。保持台１４の移動は、超音波の波
の進行方向に往復する動作でもよい。
力変動は小さいのでめっきの促進はなされない。しかし
ながら、保持台１４が回転することにより、定在波の腹
の位置が基板Ｗ上の各部に均等に移動するので、定在波
の腹の位置が偏ることによる溝内のめっき速度の向上の
不均一は回避される。保持台１４の移動は、超音波の波
の進行方向に往復する動作でもよい。
【００２２】以上の液相めっき工程により、図３（ｂ）
に示すように半導体基板Ｗのコンタクトホール５６およ
び溝５８にＣｕを充填するとともに絶縁膜５４上にＣｕ
層６２を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭ
Ｐ）により、絶縁膜５４上のＣｕ層を除去してコンタク
トホール５６および配線用の溝５８に充填されたＣｕ層
６２の表面と絶縁膜５４の表面とをほぼ同一平面にす
る。これにより、図３（ｃ）に示すようにＣｕ層６２か
らなる配線が形成される。
に示すように半導体基板Ｗのコンタクトホール５６およ
び溝５８にＣｕを充填するとともに絶縁膜５４上にＣｕ
層６２を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭ
Ｐ）により、絶縁膜５４上のＣｕ層を除去してコンタク
トホール５６および配線用の溝５８に充填されたＣｕ層
６２の表面と絶縁膜５４の表面とをほぼ同一平面にす
る。これにより、図３（ｃ）に示すようにＣｕ層６２か
らなる配線が形成される。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波振動子によりめっき液中に形成される圧力変動に
より、基板の溝内のめっき液の流動と置換が促進され、
移動手段による基板の移動により、基板の各部の溝内の
めっき速度が均一に向上させられる。従って、微細な配
線用の溝等の微細窪みに銅又は銅合金等の電気比抵抗の
小さい材料を、効率良く、かつ均一に充填することがで
き、従って、高密度化する半導体集積回路の実用化を促
進する有用な技術を提供することができる。
超音波振動子によりめっき液中に形成される圧力変動に
より、基板の溝内のめっき液の流動と置換が促進され、
移動手段による基板の移動により、基板の各部の溝内の
めっき速度が均一に向上させられる。従って、微細な配
線用の溝等の微細窪みに銅又は銅合金等の電気比抵抗の
小さい材料を、効率良く、かつ均一に充填することがで
き、従って、高密度化する半導体集積回路の実用化を促
進する有用な技術を提供することができる。
【図１】本発明の実施の形態のめっき装置の全体の概略
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】図１の実施の形態のめっき装置の作用を説明す
る（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
る（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図３】本発明のめっき装置によってめっきを行なう工
程の一例を示す断面図である。
程の一例を示す断面図である。
１０ めっき槽 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 側壁 １０ｅ 底板 １２ 軸体 １４ 保持台 １６ 超音波振動子 １８ 底板貫通部 ２０ シール機構 ２２ シールリング ２４ 固定リング ２６ ヒータ ２８ 空洞 ３０ 中空部 ３２ プーリ ３４ プーリベルト ３６ モータ ３８ 加振装置 ５４ 絶縁膜 ５６ コンタクトホール ５８ 溝 ６２ Ｃｕ層 Ｗ 基板
Claims (5)
- 【請求項１】 めっき液を保持するめっき槽と、 該めっき槽内において基板を保持する保持台と、 前記めっき槽においてめっき液中に前記基板の被処理面
にほぼ平行に超音波振動を発生させて、めっき槽の壁面
の間に定常波を形成する超音波振動子と、 前記保持台を前記基板の被処理面に沿って移動させる移
動手段とを有することを特徴とするめっき装置。 - 【請求項２】 前記移動手段は前記保持台を回転させる
ものであることを特徴とする請求項１に記載のめっき装
置。 - 【請求項３】 前記保持台には前記基板を加熱する加熱
手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載
のめっき装置。 - 【請求項４】 さらに、前記保持台を上下に加振する加
振装置を有することを特徴とする請求項１に記載のめっ
き装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載のめ
っき装置を用いてめっきした後、基板に付着した金属の
不要部分を化学的・機械的研磨装置により研磨して除去
することを特徴とする基板の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25932997A JP3415005B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | めっき装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25932997A JP3415005B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | めっき装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1180968A true JPH1180968A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3415005B2 JP3415005B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=17332590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25932997A Expired - Fee Related JP3415005B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | めっき装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3415005B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003040430A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-15 | Ebara Corporation | Substrate processing apparatus and method |
| JP2011017037A (ja) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | めっき基板の製造方法 |
| US8685168B2 (en) | 2008-06-06 | 2014-04-01 | Industrial Technology Research Institute | Method for removing micro-debris and device of the same |
| JP2014517155A (ja) * | 2011-06-24 | 2014-07-17 | エーシーエム リサーチ （シャンハイ） インコーポレーテッド | 基板上に均一な金属膜を形成するための方法及び装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5221977B2 (ja) | 2008-02-19 | 2013-06-26 | キヤノン株式会社 | 映像表示装置およびプログラム |
| JP5239767B2 (ja) | 2008-11-14 | 2013-07-17 | 株式会社明電舎 | 系統安定化装置 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP25932997A patent/JP3415005B2/ja not_active Expired - Fee Related
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