JP4795075B2 - Electroplating equipment - Google Patents
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Description
この発明は、半導体ウェハ等の表面に金属膜を形成する電気めっき装置に関するものである。 The present invention relates to an electroplating apparatus for forming a metal film on the surface of a semiconductor wafer or the like.
従来から、半導体素子製造のバンプ形成工程や配線形成工程などでは、半導体ウェハ上に金や銅などの金属膜を厚さ数μｍにわたって形成するが、この金属膜の形成は、電気めっき法が用いられる。この金属膜は、半導体素子に電流を導入する役割を果たすため、良好な導電特性を有している必要がある。従って、電気めっきでは、高純度な膜質と均一な膜厚とをもつ金属膜を形成することが求められる。 Conventionally, in the bump formation process and wiring formation process of semiconductor element manufacturing, a metal film such as gold or copper is formed over a thickness of several μm on a semiconductor wafer, and this metal film is formed by electroplating. It is done. Since this metal film plays a role of introducing a current into the semiconductor element, it needs to have good conductive properties. Therefore, in electroplating, it is required to form a metal film having a high purity film quality and a uniform film thickness.
電気めっきは、半導体ウェハをカソードとし、アノードと共にめっき液中に浸漬し、電極間に電圧をかけ、めっき液中の金属イオンを半導体ウェハ上に析出させることによって金属膜を形成する。このとき、金属イオンが半導体ウェハ表面から電子を受け取るため、電極間に電流が流れる。従って、金属膜の析出量は、めっき中に流れた電流の時間積分でおおよそ決まる。ただし、所望の膜質および膜厚の金属膜を半導体ウェハ面内で均一、かつ半導体ウェハ間で安定的に形成するためには、めっき時間と投入電流量とを決めるだけでなく、半導体ウェハ表面におけるめっき液の温度場、流れ場、濃度場、電場、純度をそれぞれ厳密に制御する必要がある。 In electroplating, a semiconductor wafer is used as a cathode, immersed in a plating solution together with an anode, a voltage is applied between the electrodes, and metal ions in the plating solution are deposited on the semiconductor wafer to form a metal film. At this time, since metal ions receive electrons from the surface of the semiconductor wafer, a current flows between the electrodes. Therefore, the deposition amount of the metal film is roughly determined by the time integration of the current flowing during plating. However, in order to form a metal film having a desired film quality and film thickness uniformly within a semiconductor wafer surface and stably between semiconductor wafers, not only the plating time and the amount of input current are determined, but also the surface of the semiconductor wafer. It is necessary to strictly control the temperature field, flow field, concentration field, electric field, and purity of the plating solution.
このような要求を満たすため、電気めっき装置には様々な工夫がなされ、温度場、流れ場、濃度場を制御するものとしては、めっき液を噴流として被めっき面にあてて攪拌を行うもの（特許文献１参照）、半導体ウェハ表面において流れを定常的な層流とするもの（特許文献２参照）、半導体ウェハ表面近傍の流れを断続的に乱流とするもの（特許文献３参照）が開示されている。 In order to satisfy such requirements, various devices have been devised in the electroplating apparatus, and as a means for controlling the temperature field, flow field, and concentration field, the plating solution is jetted as a jet and agitated against the surface to be plated ( Patent Document 1), those in which the flow is a steady laminar flow on the surface of the semiconductor wafer (see Patent Document 2), and those in which the flow near the surface of the semiconductor wafer is intermittently turbulent (see Patent Document 3) are disclosed. Has been.
また、電場を制御するものとしては、アノードとウェハとの間に遮蔽板を設けるもの（特許文献４，５参照）、棒状のアノードでウェハ表面近傍を走査するもの（特許文献６参照）が開示されている。 Moreover, as a device for controlling the electric field, a device in which a shielding plate is provided between the anode and the wafer (see Patent Documents 4 and 5) and a device in which the vicinity of the wafer surface is scanned with a rod-shaped anode (see Patent Document 6) are disclosed. Has been.
さらに、純度を制御するものとしては、めっき浴外にめっき液循環用ポンプ、不純物除去用フィルター、および温調機構を設け、めっき中は常にめっき液を循環させるようにしている（特許文献１〜６参照）。このような循環系を用いるのは、めっき中は、ウェハ表面に金属が析出することに付随する反応としてめっき液中に水酸化物が生成することや、めっき液外からも細かい塵や埃などを取り込むことなどにより、浮遊物が発生し、これらの浮遊物が、めっき液中の金属イオンを取り込みやすく、クーロン力によりウェハ上に吸い寄せられて堆積し、金属膜中で不純物として比抵抗を増大させる要因となるからである。 Furthermore, as a means for controlling the purity, a plating solution circulation pump, an impurity removal filter, and a temperature control mechanism are provided outside the plating bath so that the plating solution is always circulated during plating (Patent Documents 1 to 3). 6). Such a circulation system is used because during the plating, hydroxide is generated in the plating solution as a reaction accompanying the deposition of metal on the wafer surface, and fine dust and dirt from the outside of the plating solution. Floating substances are generated by taking in, etc., and these floating substances are easy to take in metal ions in the plating solution and are attracted and deposited on the wafer by Coulomb force, increasing the specific resistance as impurities in the metal film. This is because it becomes a factor.
しかしながら、上述した循環系を設けると、電気めっき装置全体が複雑化し、コストアップやメンテナンス性の悪化を招くだけでなく、めっき液循環用ポンプが送り出す流量や温調機構の制御温度などのばらつき要因が増える結果となってしまい、結果として均一な金属膜を形成できないという問題点があった。 However, if the above-mentioned circulation system is provided, the entire electroplating apparatus becomes complicated, resulting in an increase in cost and deterioration in maintainability, as well as variations in the flow rate of the plating solution circulation pump and the control temperature of the temperature control mechanism. As a result, there is a problem that a uniform metal film cannot be formed.
また、亜硫酸系のめっき液を使用する場合は、めっき液中の亜硫酸イオンが空気中の酸素によって酸化されやすく、この酸化物も金属膜中に不純物として取り込まれてしまうことがあるため、空気との接触を極力避ける必要がある。ここで、循環系を備えた電気めっき装置は、浴外にめっき液をオーバーフローさせる際に空気と触れる機会が多くなるため、めっき液の寿命が短くなってしまうという問題点がある。これに対して、めっき浴と循環系を不活性ガス雰囲気としてめっき液の酸化を防ぐものが開示されている（特許文献７参照）が、この不活性ガス雰囲気を用いると更なる装置のコストアップを生じさせるという問題点がある。 In addition, when using a sulfite-based plating solution, sulfite ions in the plating solution are easily oxidized by oxygen in the air, and this oxide may also be incorporated as impurities into the metal film. It is necessary to avoid as much as possible. Here, the electroplating apparatus provided with the circulation system has a problem that the life of the plating solution is shortened because the chance of contact with air increases when the plating solution overflows outside the bath. On the other hand, what prevents the oxidation of the plating solution by using a plating bath and a circulation system as an inert gas atmosphere is disclosed (see Patent Document 7), but the use of this inert gas atmosphere further increases the cost of the apparatus. There is a problem of generating.
一方、実際の半導体素子製造工程では、上述しためっき液の管理によって均一で良質な金属膜が得られるということに加え、高い生産性が求められる。すなわち、１枚のウェハにめっきするための時間は、めっきに最適な電流密度と必要な膜厚から概ね決まってしまうため、電気めっきによる金属膜形成の生産性を向上するには複数枚のウェハを同時にめっきできることが重要となる。 On the other hand, in an actual semiconductor element manufacturing process, high productivity is required in addition to obtaining a uniform and high-quality metal film by the above-described management of the plating solution. In other words, the time for plating on one wafer is generally determined by the optimum current density for plating and the required film thickness. Therefore, in order to improve the productivity of metal film formation by electroplating, a plurality of wafers are required. It is important that the two can be plated simultaneously.
しかし、１つのめっき浴に複数のウェハおよびアノードを浸漬して同時にめっきを行おうとすると、各電極間にめっき液を媒体とした迷走電流が生じ、不安定な電場が形成されてしまい、結果として良質でかつ均一な金属膜を形成できないという問題点があった。 However, if multiple wafers and anodes are immersed in one plating bath and plating is performed simultaneously, stray current using a plating solution as a medium occurs between the electrodes, and an unstable electric field is formed as a result. There was a problem that a high-quality and uniform metal film could not be formed.
そこで、図１８に示すように、ウェハをそれぞれ独立のめっき液系に浸漬、給電する方法が考えられるが、この方法の場合、それぞれのめっき液系ごとにイオン濃度などの管理を行う必要があり、ウェハ間で膜質や膜厚がばらつく要因となってしまう。また、この方法は、ウェハ単枚用の装置自体を複数用意することに他ならず、同時処理するウェハの枚数分のめっき装置を用意しなければならない。このため、複数の独立しためっき浴および循環系に対して共通の貯液タンクを設け、同一のめっき液を供給する方法が一般的である（特許文献８参照）。 Therefore, as shown in FIG. 18, a method of immersing the wafer in an independent plating solution system and supplying power can be considered. However, in this method, it is necessary to manage the ion concentration and the like for each plating solution system. The film quality and film thickness vary between wafers. In addition, in this method, a plurality of apparatuses for a single wafer itself are prepared, and plating apparatuses corresponding to the number of wafers to be simultaneously processed must be prepared. For this reason, it is common to provide a common storage tank for a plurality of independent plating baths and circulation systems and supply the same plating solution (see Patent Document 8).
しかし、共通のめっき液を用いるので、上述したように、めっき液を媒介した迷走電流が生じるのを避けることはできない。さらに、循環系が独立しているため、ポンプや温調機構が各循環系によってばらつく要因となり得る。また、図１８に示した、電気めっき装置自体を複数用意する装置に比べると、貯液タンクが共通となっただけであり、めっき浴や循環系は同時処理するウェハの枚数分用意しなければならないことに変わりはなく、装置構成が複雑かつ大きくなる。 However, since a common plating solution is used, the stray current mediated by the plating solution cannot be avoided as described above. Furthermore, since the circulatory system is independent, a pump and a temperature control mechanism may become a factor which varies with each circulatory system. Compared to the apparatus for preparing a plurality of electroplating apparatuses per se shown in FIG. 18, only a liquid storage tank is used, and plating baths and circulation systems must be prepared for the number of wafers to be simultaneously processed. It remains the same, and the device configuration is complicated and large.
これに対して、図１９および図２０に示すように、１つのめっき浴で複数枚のウェハに対してめっきを行うことが考えられるが、いずれの場合もウェハ間での迷走電流を効果的に抑制できず、ウェハ間で析出量のばらつきが生じてしまうという問題点があった。 On the other hand, as shown in FIGS. 19 and 20, it is conceivable to perform plating on a plurality of wafers in one plating bath. In any case, stray currents between wafers can be effectively reduced. There is a problem in that the amount of precipitation cannot be suppressed and the amount of precipitation varies between wafers.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、良質で均一な金属膜を簡易かつ高い生産性で半導体ウェハ上に形成できる電気めっき装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an electroplating apparatus capable of forming a high-quality and uniform metal film on a semiconductor wafer easily and with high productivity.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる電気めっき装置は、１つのめっき浴内でめっき液を循環させ、カソードである被めっき物とアノードである電極との間を通電させて該被めっき物に対して電気めっきを施す電気めっき装置であって、被めっき物の表面近傍のめっき液を攪拌して乱流化する局所攪拌手段と、前記めっき浴中のめっき液全体を攪拌する全体攪拌手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an electroplating apparatus according to the present invention circulates a plating solution in one plating bath to provide a gap between an object to be plated which is a cathode and an electrode which is an anode. An electroplating apparatus for applying electroplating to the object to be plated by energization, wherein the plating solution in the vicinity of the surface of the object to be plated is stirred locally to turbulently flow, and the plating solution in the plating bath And a whole stirring means for stirring the whole.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記全体攪拌手段は、前記被めっき物近傍の流速に比して前記めっき浴の底部の流速を遅くし、該めっき浴の底部においてめっき浴中の浮遊物を沈殿させる淀み領域を形成することを特徴とする。 Further, in the electroplating apparatus according to the present invention, in the above invention, the overall stirring means slows the flow rate at the bottom of the plating bath as compared to the flow rate in the vicinity of the object to be plated, and at the bottom of the plating bath. It is characterized by forming a stagnation region in which suspended matter in the plating bath is precipitated.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、複数の被めっき物が同一のめっき浴内に配置された状態で各被めっき物に対して同時にめっきする電気めっき装置であって、アノードである電極に共通接続され、カソードである各被めっき物毎に電流を供給する複数の可変電源と、各可変電源から供給される電流値を制御し、前記アノードである電極の電位を等しくする制御手段と、を備えたことを特徴とする。 An electroplating apparatus according to the present invention is an electroplating apparatus for simultaneously plating a plurality of objects to be plated in a state where a plurality of objects to be plated are arranged in the same plating bath. A plurality of variable power supplies that are connected in common and supply current to each object to be plated, and control means for controlling the current value supplied from each variable power supply to equalize the potentials of the electrodes that are anodes; It is provided with.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記被めっき物の表面近傍のめっき液を攪拌して乱流化する局所攪拌手段と、前記めっき浴中のめっき液全体を攪拌する全体攪拌手段と、を備えたことを特徴とする。 In the electroplating apparatus according to the present invention, in the above invention, the local agitating means for agitating the plating solution in the vicinity of the surface of the object to be plated and turbulently agitates the entire plating solution in the plating bath. And a whole stirring means.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記全体攪拌手段は、前記被めっき物近傍の流速に比して前記めっき浴の底部の流速を遅くし、該めっき浴の底部においてめっき浴中の浮遊物を沈殿させる淀み領域を形成することを特徴とする。 Further, in the electroplating apparatus according to the present invention, in the above invention, the overall stirring means slows the flow rate at the bottom of the plating bath as compared to the flow rate in the vicinity of the object to be plated, and at the bottom of the plating bath. It is characterized by forming a stagnation region in which suspended matter in the plating bath is precipitated.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記アノードである電極と前記被めっき物である半導体ウェハとを略平行に配置したことを特徴とする。 The electroplating apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the electrode as the anode and the semiconductor wafer as the object to be plated are arranged substantially in parallel.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記被めっき物である半導体ウェハを略水平上向きあるいは略水平下向きに設置したことを特徴とする。 Moreover, the electroplating apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the semiconductor wafer as the object to be plated is installed substantially horizontally upward or substantially horizontally downward.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記被めっき物である半導体ウェハを同一水平面上に配置したことを特徴とする。 The electroplating apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the semiconductor wafer as the object to be plated is arranged on the same horizontal plane.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記被めっき物と前記アノードとの間に該被めっき物の形状に応じた誘電体部材を設置することを特徴とする。 The electroplating apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a dielectric member corresponding to the shape of the object to be plated is installed between the object to be plated and the anode.
また、この発明にかかる電気めっき装置は、上記の発明において、前記めっき液の表面を不活性ガス雰囲気で覆うことを特徴とする。 The electroplating apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the surface of the plating solution is covered with an inert gas atmosphere.
この発明にかかる電気めっき装置は、局所攪拌手段が、被めっき物の表面近傍のめっき液を攪拌して乱流化するとともに、全体攪拌手段が、前記めっき浴中のめっき液全体を攪拌するようにしているので、めっき液の温度場、流れ場、濃度場、電場、純度を効果的に均一に管理することができ、１つのめっき浴で複数、同時にめっきを行う場合であっても、被めっき物間・バッチ間で膜質、膜厚がばらつくことがなく、安定して金属膜を形成することができ、簡易な構成で、良質で均一な金属膜を高い生産性で形成できるという効果を奏する。 In the electroplating apparatus according to the present invention, the local stirring means stirs the plating solution in the vicinity of the surface of the object to be turbulent, and the whole stirring means stirs the entire plating solution in the plating bath. Therefore, the temperature field, flow field, concentration field, electric field, and purity of the plating solution can be effectively and uniformly managed, and even when a plurality of platings are performed simultaneously in one plating bath, The film quality and film thickness do not vary between plated objects and batches, and a stable metal film can be formed. With a simple structure, a high-quality and uniform metal film can be formed with high productivity. Play.
この発明にかかる電気めっき装置は、複数の被めっき物が同一のめっき浴内に配置された状態で各被めっき物に対して同時にめっきする場合、アノードである電極に共通接続され、カソードである各被めっき物毎に電流を供給する複数の可変電源と、各可変電源から供給される電流値を制御し、前記アノードである電極の電位を等しくする制御手段とを設け、アノードである各電極の電極電位を等しくした状態で、各被めっき物に対する電流値を制御することができるので、迷走電流の発生をなくすことができ、これによって、被めっき物間・バッチ間で膜質、膜厚がばらつくことがなく、安定した金属膜を形成することができるという効果を奏する。 The electroplating apparatus according to the present invention is commonly connected to an electrode serving as an anode when a plurality of objects to be plated are plated simultaneously in a state where a plurality of objects are disposed in the same plating bath, and serves as a cathode. A plurality of variable power supplies for supplying current for each object to be plated, and a control means for controlling the current value supplied from each variable power supply to equalize the potential of the electrode serving as the anode, Since the current value for each workpiece can be controlled with the electrode potentials of the electrodes being equalized, stray currents can be eliminated, so that the film quality and film thickness between the workpieces and between batches can be reduced. There is an effect that a stable metal film can be formed without variation.
以下、この発明を実施するための最良の形態である電気めっき装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an electroplating apparatus which is the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である電気めっき装置の概要構成を示す模式図である。また、図２は、図１に示した電気めっき装置の概要構成を示す斜視図である。さらに、図３は、図１に示した電気めっき装置における被めっき物であるウェハ近傍のめっき液の流れを示す模式図である。図１〜図３において、この電気めっき装置１は、外部にめっき液の循環系をもたず、１つのめっき浴内で１以上のウェハに対して電気めっきを施すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electroplating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the electroplating apparatus shown in FIG. Further, FIG. 3 is a schematic diagram showing the flow of the plating solution in the vicinity of the wafer as the object to be plated in the electroplating apparatus shown in FIG. 1 to 3, the electroplating apparatus 1 does not have a plating solution circulation system outside and performs electroplating on one or more wafers in one plating bath.
電気めっき装置１は、めっき容器１０内に亜硫酸系（ノンシアン系）のめっき液１１を満たしためっき浴を形成し、カソードとしての被めっき物である３つのウェハ１４ａ〜１４ｃをめっき浴内に配置するとともに３つのアノード１３ａ〜１３ｃをめっき浴内に支持する３つの固定治具１２ａ〜１２ｃを有する。各ウェハ１４ａ〜１４ｃは、めっき面を略水平上向きされて固定治具１２ａ〜１２ｃに配置され、各アノード１３ａ〜１３ｃは、各ウェハ１４ａ〜１４ｃにそれぞれ対応して略平行に設けられる。 The electroplating apparatus 1 forms a plating bath filled with a sulfite-based (non-cyanide) plating solution 11 in a plating container 10 and arranges three wafers 14a to 14c as objects to be plated as cathodes in the plating bath. And three fixing jigs 12a to 12c for supporting the three anodes 13a to 13c in the plating bath. Each of the wafers 14a to 14c is disposed on the fixing jigs 12a to 12c with the plating surface facing substantially horizontally upward, and each of the anodes 13a to 13c is provided substantially parallel to each of the wafers 14a to 14c.
めっき浴の底部には、めっき液全体を定常的に攪拌する攪拌子１９が設けられる。攪拌子１９は、めっき容器１０の底部に設けられた攪拌子回転部２０による回転磁界によって回転され、この回転よってめっき浴内のめっき液全体を攪拌する。また、ウェハ容器１０の中央上部に設けられたモータ１７の軸先端にパドル１８が取り付けられる。このパドル１８は、ウェハ１４ａ〜１４ｃとアノード１３ａ〜１３ｃとの各間を回転走行するように配置され、特にウェハ表面近傍を断続的に攪拌する。 At the bottom of the plating bath, a stirrer 19 is provided for constantly stirring the entire plating solution. The stirrer 19 is rotated by a rotating magnetic field generated by a stirrer rotating unit 20 provided at the bottom of the plating container 10, and the entire plating solution in the plating bath is stirred by this rotation. Further, a paddle 18 is attached to the shaft tip of the motor 17 provided at the upper center of the wafer container 10. The paddle 18 is disposed so as to rotate between the wafers 14a to 14c and the anodes 13a to 13c, and in particular, intermittently agitate the vicinity of the wafer surface.
各ウェハ１４ａ〜１４ｃには、それぞれ対応する可変電源１５ａ〜１５ｃが接続されてとともに、この可変電源１５ａ〜１５ｃに電流計１６ａ〜１６ｃがそれぞれ直列接続されて、各ウェハ１４ａ〜１４ｃに流れる電流量が制御される。また、各アノード１３ａ〜１３ｃは、各可変電源１５ａ〜１５ｃのプラス側に共通接続されるため、各アノード１３ａ〜１３ｃの電極電位が等しくなる。 The respective variable power sources 15a to 15c are connected to the respective wafers 14a to 14c, and ammeters 16a to 16c are connected in series to the variable power sources 15a to 15c, respectively, so that the amount of current flowing through the respective wafers 14a to 14c. Is controlled. Further, since the anodes 13a to 13c are commonly connected to the positive side of the variable power sources 15a to 15c, the electrode potentials of the anodes 13a to 13c are equal.
めっき容器１０の底部には、さらにヒータ２１が設けられ、さらに、めっき浴内の温度検出手段としての熱電対２２がめっき浴内に設けられ、ヒータ２１および熱電対２２は、めっき浴の温度調節に用いられる。 A heater 21 is further provided at the bottom of the plating container 10, and a thermocouple 22 as a temperature detecting means in the plating bath is provided in the plating bath. The heater 21 and the thermocouple 22 are used to adjust the temperature of the plating bath. Used for.
コントローラＣは、モータ１７の回転数を制御することによってパドル１８によるウェハ近傍の局所的な攪拌を制御する。また、コントローラＣは、攪拌子回転部２０を制御することによって攪拌子１９による回転を制御し、これによってめっき浴内のめっき液全体の攪拌を制御する。さらに、コントローラＣは、熱電対２２から入力される温度情報をもとにヒータ２１の通電量を制御し、めっき浴の温度を制御する。また、コントローラＣは、各電流計１６ａ〜１６ｃから入力される電流値をもとに各可変電源１５ａ〜１５ｃを制御し、これによって各ウェハ１４ａ〜１４ｃに流れる電流量、すなわち、めっきの析出量を制御する。 The controller C controls local stirring in the vicinity of the wafer by the paddle 18 by controlling the number of rotations of the motor 17. Moreover, the controller C controls the rotation by the stirring bar 19 by controlling the stirring bar rotating unit 20, and thereby controls the stirring of the entire plating solution in the plating bath. Further, the controller C controls the energization amount of the heater 21 based on the temperature information input from the thermocouple 22 to control the temperature of the plating bath. Further, the controller C controls the variable power sources 15a to 15c based on the current values input from the ammeters 16a to 16c, and thereby the amount of current flowing through the wafers 14a to 14c, that is, the deposition amount of plating. To control.
図３に示すように、パドル１８がウェハ１４ｂとアノード１３ｂとの間を断続的に移動することによって、このウェハ１４ｂとアノード１３ｂとの間には乱流領域Ｅ１が生成し、めっき液の流れが、乱流化される。 As shown in FIG. 3, when the paddle 18 moves intermittently between the wafer 14b and the anode 13b, a turbulent region E1 is generated between the wafer 14b and the anode 13b, and the flow of the plating solution Is turbulent.
ところで、一般の電気めっき装置では、攪拌子１９のみによってめっき液を攪拌するようにしていたが、この場合、めっき表面は、凹凸の激しい膜を形成していた。たとえば、半導体製造工程におけるバンプや配線形成工程では、ウェハに対して電気めっきを行うが、この場合、ウェハ表面はスパッタなどによってバリアメタルが全面に形成され、最表面はレジストなどでパターニングされており、めっきによる金属膜はレジストがないバリアメタル上にだけ選択的に形成される。このため、電気めっき時に、ウェハの表面近傍にはレジストにより高さ数μｍの凹凸が存在しており、めっき液の流れ場は全体攪拌による一定方向への均一な流れ方とは全く異なり、特に金属膜が形成されるレジストの狭間では巻き込み渦流れや淀みが形成されることになる。金属表面では、随時めっき反応が進行し金属イオンが消費されていることから、巻き込み渦流や淀みのように定常的に不均一な流れ場は、不均一な濃度分布を形成することになり、図５に示すように、レジストの狭間、あるいは上流側と下流側で不均一な成膜が起こり、結果として表面の凹凸が大きくなってしまう。このようにして形成された表面形状を有する金属膜を、配線等に使用する場合、凸部への電荷集中によってスパーク等を発生させ、デバイス性能に致命的な影響を与えることになる。 By the way, in a general electroplating apparatus, the plating solution is stirred only by the stirrer 19, but in this case, the plating surface forms a highly uneven film. For example, in the bump and wiring formation process in the semiconductor manufacturing process, the wafer is electroplated. In this case, a barrier metal is formed on the entire surface of the wafer by sputtering or the like, and the outermost surface is patterned with a resist or the like. The metal film formed by plating is selectively formed only on the barrier metal having no resist. For this reason, at the time of electroplating, there are irregularities with a height of several μm due to the resist near the surface of the wafer, and the flow field of the plating solution is completely different from the uniform flow direction in a certain direction by the whole stirring, Entrainment vortex flow and stagnation are formed between the resists on which the metal film is formed. On the metal surface, the plating reaction proceeds as needed and the metal ions are consumed. Therefore, a steady and non-uniform flow field such as entrainment vortex and stagnation forms a non-uniform concentration distribution. As shown in FIG. 5, non-uniform film formation occurs between resists or upstream and downstream, resulting in increased surface irregularities. When the metal film having the surface shape formed as described above is used for a wiring or the like, a spark or the like is generated due to charge concentration on the convex portion, which has a fatal effect on the device performance.
これに対し、この実施の形態１では、パドル１８によって、ウェハ１４ｂの表面近傍を攪拌し、乱流を積極的に生じさせて、不均一な流れ場および濃度場をなくすようにしている。特に、ウェハ表面で金属イオンが消費されたウェハ表面近傍に発生する金属イオンの欠乏層を解消し、ウェハ表面近傍での流れ場、濃度場を均一にすることができる。このため、たとえば、図４に示すように、図５と比較してレジストの下流側での金属膜の盛り上がりが小さくなり、平坦な表面形状をもつ金属膜が形成される。なお、このパドル１８の攪拌を断続的に行うものとして説明したが、定常的に行ってもよい。 On the other hand, in the first embodiment, the paddle 18 stirs the vicinity of the surface of the wafer 14b to positively generate turbulent flow so as to eliminate non-uniform flow fields and concentration fields. In particular, a metal ion deficient layer generated near the wafer surface where metal ions are consumed on the wafer surface can be eliminated, and the flow field and concentration field near the wafer surface can be made uniform. For this reason, for example, as shown in FIG. 4, the rise of the metal film on the downstream side of the resist is smaller than in FIG. 5, and a metal film having a flat surface shape is formed. Although the paddle 18 has been described as being intermittently stirred, it may be constantly performed.
また、この実施の形態１では、上述した攪拌子１９によってめっき液全体を攪拌して、めっき浴中の温度場、流れ場、濃度場を均一に形成するようにしているが、さらに、この攪拌子１９は、めっき浴底部において流速の遅い淀み領域Ｅ２を形成するようにしている。 In the first embodiment, the entire plating solution is stirred by the stirrer 19 described above to uniformly form the temperature field, the flow field, and the concentration field in the plating bath. The child 19 forms a stagnation region E2 having a low flow velocity at the bottom of the plating bath.
通常、めっき浴の底部は、パドル１８による攪拌の影響が及ばず、攪拌子１９および自然対流のみによってめっき液の流れ場が形成されている。ここで、攪拌子１９は、パドル１８による攪拌の影響が及ばないめっき浴底部において、めっき浴内の浮遊物が沈殿する遅い流れ場を強制的に生成させる。このめっき浴底部の流れ場の流速は、少なくともウェハ近傍の流れ場の流速よりも遅い流速となる。ここで、ウェハ近傍とめっき浴底部のめっき液は、互いに固定治具１２ａ〜１２ｃの左右を通してウェハ上部とめっき浴底部とを循環することになるが、底部にて浮遊物が沈殿するため、浮遊物は徐々にめっき浴底部に堆積していく。これは、めっき液中の浮遊物は粒子としてブラウン運動をして互いに衝突しつつ浮き沈みをしているため、めっき液の運動エネルギーが小さければ、次第に大きな粒となって沈殿するからである。これにより、ウェハ表面近傍には常に清浄なめっき液が供給されることになる。ただし、めっき終了後はめっき液を浴外の密閉タンクに移して保管するが、その際にフィルタリングによりめっき液中の浮遊物を除去するとともに、めっき浴を純粋等で洗浄する。 Usually, the bottom of the plating bath is not affected by the stirring by the paddle 18, and a flow field of the plating solution is formed only by the stirring bar 19 and natural convection. Here, the stirrer 19 forcibly generates a slow flow field in which the suspended matter in the plating bath precipitates at the bottom of the plating bath where the influence of the stirring by the paddle 18 does not reach. The flow field at the bottom of the plating bath has a flow rate that is at least slower than the flow field near the wafer. Here, the plating solution in the vicinity of the wafer and the bottom of the plating bath circulates between the upper portion of the wafer and the bottom of the plating bath through the right and left of the fixing jigs 12a to 12c. Objects gradually accumulate on the bottom of the plating bath. This is because suspended matters in the plating solution perform Brownian motion as particles and float and sink while colliding with each other. Therefore, if the kinetic energy of the plating solution is small, the particles gradually precipitate as large particles. Thereby, a clean plating solution is always supplied near the wafer surface. However, after plating is completed, the plating solution is transferred to a sealed tank outside the bath and stored. At that time, suspended matters in the plating solution are removed by filtering, and the plating bath is washed with pure or the like.
また、この実施の形態１では、被めっき物である複数のウェハを同時に電気めっきするようにしているが、この場合の電気回路系は、図６に示したように、カソード１３ａ〜１３ｃを共通接続してカソードの電源電位を等しくするとともに、カソードであるウェハ１４ａ〜１４ｃに対してそれぞれ可変電源１５ａ〜１５ｃを設けて電流値を制御するようにしている。 In the first embodiment, a plurality of wafers to be plated are simultaneously electroplated. In this case, the electric circuit system has common cathodes 13a to 13c as shown in FIG. The power supply potentials of the cathodes are made equal to each other, and the variable power supplies 15a to 15c are provided for the wafers 14a to 14c, which are cathodes, to control the current values.
この場合、各アノード１３ａ〜１３ｃ間では迷走電流は発生せず、各ウェハ１４ａ〜１４ｃに流れる電流を同一になるように制御することで電極電位も等しくなるため、各ウェハ１４ａ〜１４ｃでの金属の析出量は等しくなる。実際には、アノード１３ａ〜１３ｃからは、対をなしているウェハ１４ａ〜１４ｃ以外へ迷走電流が流れるが、各アノード１３ａ〜１３ｃの電極電位、各ウェハ１４ａ〜１４ｃの電極電位、各電極間の電位差が等しいため、迷走電流は全てのアノード１３ａ〜１３ｃから均等に流れ、全てのウェハ１４ａ〜１４ｃに均等に流入する。この結果、迷走電流は互いに相殺され、実質的に無視できるようになる。従って、わざわざ同時に処理するウェハの枚数分のめっき浴や循環系を設ける必要がなくなるだけでなく、特別な制御なしに各ウェハ１４ａ〜１４ｃ表面の温度場、流れ場、濃度場を均一にすることができる。 In this case, no stray current is generated between the anodes 13a to 13c, and the electrode potentials are equalized by controlling the currents flowing through the wafers 14a to 14c to be the same. The amount of precipitation becomes equal. Actually, a stray current flows from the anodes 13a to 13c to other than the paired wafers 14a to 14c, but the electrode potentials of the anodes 13a to 13c, the electrode potentials of the wafers 14a to 14c, and between the electrodes Since the potential difference is equal, the stray current flows uniformly from all the anodes 13a to 13c and flows equally to all the wafers 14a to 14c. As a result, the stray currents cancel each other out and can be substantially ignored. Therefore, it is not necessary to provide plating baths and circulation systems for the number of wafers to be processed simultaneously, and the temperature field, flow field, and concentration field on the surfaces of the wafers 14a to 14c can be made uniform without special control. Can do.
なお、図６に示した構成では、理論上、迷走電流は相殺され、ウェハ１４ａ〜１４ｃ間で析出量の違いは出ないはずである。しかし、実際には、配線の分岐部分からアノード１３ａ〜１３ｃまでの配線や接続部分での抵抗値が異なると、その部分での電位損失のために、それぞれのアノード１３ａ〜１３ｃの電極電位が異なってしまい、迷走電流を誘発してしまう。通常、電気めっき装置ではワニ口クリップなどにより電極に給電することが多いが、このような方法は接触信頼性が低く、接触抵抗が大きいばかりでなく再現性も得られない。また、接続部がめっき液からの蒸発する水蒸気に曝される部分にあると、電蝕反応を起こしやすくなり、さらに接触信頼性が低下する。ここで、アノード１３ａ〜１３ｃへの配線の分岐部分からの電位損失を制御することで、アノード１３ａ〜１３ｃ間の電位差をなくすことができる。なお、たとえば、図１９に示した回路構成では、アノード同士の電極電位を同一にすることは原理的に困難である。また、図２０に示した回路構成では、カソード側の分岐部分からの電位損失も制御しなければならないが、カソードであるウェハに対してはウェハ表面に電極金属を押し当てて給電する必要があり、ここでの接触抵抗をバッチ間で安定に制御することは困難である。すなわち、アノード１３ａ〜１３ｃの電極電位を厳密に揃えるために、配線及び接続部分の抵抗を等しくなるようにし、この結果、迷走電流をなくすことができ、各ウェハ間の膜厚のばらつきを小さくすることができた。 In the configuration shown in FIG. 6, the stray current is theoretically canceled out, and there should be no difference in the deposition amount between the wafers 14 a to 14 c. However, in reality, if the resistance value in the wiring or connection portion from the branch portion of the wiring to the anodes 13a to 13c is different, the electrode potential of each anode 13a to 13c is different due to potential loss in that portion. Will cause a stray current. In general, in an electroplating apparatus, an electrode is often supplied with an alligator clip or the like. However, such a method has low contact reliability and high contact resistance as well as reproducibility. In addition, if the connecting portion is in a portion exposed to water vapor evaporated from the plating solution, an electrolytic corrosion reaction is likely to occur, and contact reliability is further reduced. Here, the potential difference between the anodes 13a to 13c can be eliminated by controlling the potential loss from the branch portion of the wiring to the anodes 13a to 13c. For example, in the circuit configuration shown in FIG. 19, it is difficult in principle to make the electrode potentials of the anodes the same. In addition, in the circuit configuration shown in FIG. 20, the potential loss from the cathode side branch must also be controlled. However, it is necessary to supply power to the wafer that is the cathode by pressing the electrode metal against the wafer surface. In this case, it is difficult to stably control the contact resistance between batches. That is, in order to strictly align the electrode potentials of the anodes 13a to 13c, the resistances of the wiring and the connection portion are made equal, and as a result, stray current can be eliminated and the variation in film thickness between the wafers is reduced. I was able to.
ところで、上述した実施の形態１では、パドル１８を用いた局所的な攪拌と、攪拌子１９を用いた全体的な攪拌とを行うようにしていたが、図８は、パドル１８を用いない場合におけるめっき後の金属表面結果を示す図である。めっき中に、金属表面に浮遊物や気泡が付着すると、付着物に導電性がない場合は、その部分は金属の析出が止まってしまい、付着物が導電性の場合は、その上に金属が析出してしまう。この結果、めっき後の金属表面の凹凸が大きくなってしまい、図８に示すような表面となる。 By the way, in the first embodiment described above, local stirring using the paddle 18 and overall stirring using the stirrer 19 are performed, but FIG. 8 shows the case where the paddle 18 is not used. It is a figure which shows the metal surface result after plating in. During the plating, if suspended matter or bubbles adhere to the metal surface, if the deposit is not electrically conductive, the deposition of the metal stops at that part, and if the deposit is conductive, metal is deposited on it. It will precipitate. As a result, the unevenness of the metal surface after plating becomes large, resulting in a surface as shown in FIG.
これに対し、この実施の形態１では、パドル１８によって、めっき液中の浮遊物や気泡がウェハ表面に付着しない、あるいは付着しても除去することができ、さらに、攪拌子１９が形成する淀み領域Ｅ１において、ウェハ表面に付着しようとする浮遊物を除去し、トラップするようにしているので、図７に示すように、図８に比して、清浄で平坦な表面を得ることができる。 On the other hand, in the first embodiment, the paddle 18 does not attach or remove the suspended matter or bubbles in the plating solution even if it adheres to the wafer surface. In the region E1, floating substances that adhere to the wafer surface are removed and trapped, so that a clean and flat surface can be obtained as shown in FIG. 7 as compared to FIG.
なお、固定治具１２ａ〜１２ｃ上に配置されるウェハ１４ａ〜１４ｃは、図９〜図１１に示すめっき用治具によって保持される。このめっき用治具は、ベース部材４２と導電性部品４３と有する。ベース部材４２には、平面視円形の凹部４２ａが形成され、この凹部４２ａ内にウェハ１４ａが収容される。ベース部材４２は、絶縁性部材であればよい。たとえば、塩化ビニル、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂または金属にフッ素系樹脂をコーティングしたものである。 The wafers 14a to 14c arranged on the fixing jigs 12a to 12c are held by the plating jigs shown in FIGS. This plating jig has a base member 42 and a conductive component 43. The base member 42 is formed with a circular recess 42a in plan view, and the wafer 14a is accommodated in the recess 42a. The base member 42 may be an insulating member. For example, a fluorine resin such as vinyl chloride or Teflon (registered trademark) or a metal coated with a fluorine resin.
導電性部品４３は、図１０に示すように、平面視狭幅の板状体の基部４３ａと、その一端に固設され、かつウェハ１４ａと接触する接触部４３ｂとを有する。導電性部品４３は、板状体の基部４３ａの他端に形成された取付孔４３ｃを介してベース部材４２の周縁部４２ｂのネジ穴にネジ５０によって固定される。 As shown in FIG. 10, the conductive component 43 has a base 43a of a plate-like body having a narrow width in plan view, and a contact portion 43b fixed to one end thereof and in contact with the wafer 14a. The conductive component 43 is fixed to the screw hole of the peripheral edge portion 42b of the base member 42 by a screw 50 through an attachment hole 43c formed at the other end of the base portion 43a of the plate-like body.
この導電性部品４３の場合、板状体である基部４３ａを、弾性を有する素材で構成し、その板状体の幅を狭幅にすることによって、板状体を、板バネのように機能させることができる。なお、導電性部品４３に限らず、たとえば、図１１に示すように取付孔４６ｃおよび小面積の接触部４６ａを有する先細りの弾性板状体４６ｂを２箇所で屈曲してなる導電性部品４６としてもよい。 In the case of this conductive part 43, the base 43a, which is a plate-like body, is made of an elastic material, and the plate-like body functions like a leaf spring by narrowing the width of the plate-like body. Can be made. In addition to the conductive component 43, for example, as shown in FIG. 11, a tapered elastic plate-like body 46b having a mounting hole 46c and a small area contact portion 46a is bent at two locations as a conductive component 46. Also good.
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、実施の形態１の電気めっき装置に対してさらに、ウェハとアノードとの間に誘電体部材を設け、ウェハの形状に合わせて誘電体部材の形状を調整することによってウェハ表面の電場を制御し、均一なめっき膜を形成するようにしている。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a dielectric member is further provided between the wafer and the anode with respect to the electroplating apparatus of the first embodiment, and the shape of the dielectric member is adjusted in accordance with the shape of the wafer. The electric field on the surface is controlled to form a uniform plating film.
図１２は、この発明の実施の形態２である電気めっき装置の一部構成を示す模式図である。図１２に示すように、この電気めっき装置は、誘電体部材６０をウェハ１４ｂとアノード１３ｂとの間のアノード１４ｂ側に設けている。ウェハ１４ｂの形状が円形である場合、誘電体部材６０が形成する開口形状は、このウェハ１４ｂの円形に比してやや小さい径をもった円形となる。この誘電体部材６０は、誘電体による電界の遮蔽効果によってウェハ１４ｂ表面の電場を制御するものであり、誘電体部材６０の形状は、実験的あるいはシミュレーションによって最適化される。 FIG. 12 is a schematic diagram showing a partial configuration of an electroplating apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 12, in this electroplating apparatus, a dielectric member 60 is provided on the anode 14b side between the wafer 14b and the anode 13b. When the shape of the wafer 14b is circular, the opening shape formed by the dielectric member 60 is a circle having a slightly smaller diameter than the circle of the wafer 14b. The dielectric member 60 controls the electric field on the surface of the wafer 14b by the electric field shielding effect of the dielectric, and the shape of the dielectric member 60 is optimized by experiment or simulation.
この実施の形態２では、同一めっき浴内で、複数のウェハを同時にめっきすることを前提としているが、この誘電体部材６０を設けることによって、迷走電流を抑制し、めっき効率を向上させ、ウェハ間のばらつきもさらに小さく、かつ安定に保つ効果が得られる。なぜなら、この実施の形態２では、迷走電流は各電極間で相殺されるためにほぼ無視できるが、アノードから流れる迷走電流は、対向するウェハへのめっきに寄与しない電流であり、めっき効率を低下させる原因となり、また何らかの原因で相殺されているバランスが崩れると、めっきの結果にばらつきを生じてしまうため、本来は極力抑制されるべきものである。迷走電流は、アノードの部位のうち、ウェハとの間の電場からの拘束を受けない部位の表面から多く流れており、このような部分は表面が露出している必要がない。このため、アノードの露出不要な部分を誘電体部材で覆うことにより、対向するウェハに向かう最適化された電場が集中的に形成され、迷走電流が抑制される。 In the second embodiment, it is assumed that a plurality of wafers are plated simultaneously in the same plating bath. However, by providing this dielectric member 60, stray current is suppressed, and plating efficiency is improved. The variation between them is further reduced, and the effect of keeping stable can be obtained. This is because, in the second embodiment, the stray current is almost negligible because it is canceled out between the electrodes. However, the stray current flowing from the anode is a current that does not contribute to the plating on the opposite wafer, thus reducing the plating efficiency. If the balance that is offset by any cause is lost, the plating results will vary, and should be suppressed as much as possible. Most of the stray current flows from the surface of the portion of the anode that is not restrained by the electric field with the wafer, and such a portion does not need to be exposed. For this reason, by covering a portion where the anode is not required to be exposed with a dielectric member, an optimized electric field toward the opposite wafer is formed intensively, and stray current is suppressed.
遮蔽板として機能する誘電体部材６０の材質は、厚さ０．１ｍｍのフッ素樹脂シートを用いているが、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等、めっき液への化学的耐久性および耐熱性があれば使用可能である。また、この実施の形態２では、誘電体部材６０の中央にウェハ１４ｂと同心円状の開口部を設け、この大きさを変えた実験によって最適化を行ったものを用いているが、厚さを変えることや全体に無数の穴を開け、その開口率を同心円状に連続的に変化させる等の形状で最適化したものを用いてもよい。 The material of the dielectric member 60 that functions as a shielding plate is a fluororesin sheet having a thickness of 0.1 mm, but has chemical durability and heat resistance to plating solutions such as vinyl chloride, polypropylene, polyethylene, polystyrene, etc. If available, it can be used. In the second embodiment, an opening concentric with the wafer 14b is provided at the center of the dielectric member 60 and is optimized by an experiment in which the size is changed. It is also possible to use one that has been optimized with a shape such as changing or opening an infinite number of holes and continuously changing the aperture ratio concentrically.
ここで、図１３を参照して、誘電体部材６０の最適化の結果について説明する。ウェハ１４ｂは、４インチであり、アノード１３ｂは直径約１６０ｍｍの略円盤状のパンチングメタルであり、アノード１３ｂとウェハ１４ｂとの間の距離はパドル１８の通過も考慮して約２０ｍｍとした。なお、均一性とは、膜厚ばらつきの標準偏差３σを平均膜厚Ｔで除算した値を百分率で表したものである。 Here, the result of optimization of the dielectric member 60 will be described with reference to FIG. The wafer 14b is 4 inches, the anode 13b is a substantially disc-shaped punching metal having a diameter of about 160 mm, and the distance between the anode 13b and the wafer 14b is about 20 mm in consideration of the passage of the paddle 18. The uniformity is a percentage obtained by dividing the standard deviation 3σ of the film thickness variation by the average film thickness T.
図１３は、誘電体部材６０の開口径を変えた４インチのウェハ１４ｂの面内均一性およびそのときのめっき膜の概略の分布形状を示している。図１３に示すように、誘電体部材６０の開口径が約３インチのとき、面内均一性が約１５％と最も低く、分布形状も周縁部がやや厚くなるものの、ほぼ平坦となった。この結果から、４インチのウェハ基板に対しては、中心部に直径３インチの開口を有した誘電体部材６０が最適であると判断される。 FIG. 13 shows the in-plane uniformity of the 4-inch wafer 14b with the opening diameter of the dielectric member 60 changed and the approximate distribution shape of the plating film at that time. As shown in FIG. 13, when the opening diameter of the dielectric member 60 was about 3 inches, the in-plane uniformity was the lowest at about 15%, and the distribution shape was almost flat, although the peripheral edge was slightly thicker. From this result, it is determined that the dielectric member 60 having an opening with a diameter of 3 inches at the center is optimal for a 4-inch wafer substrate.
なお、この実施の形態２では、４インチのウェハを被めっき物としたが、誘電体部材６０の開口径を小さくすることで、たとえば、３インチや２インチ、あるいは矩形のウェハに対応することも可能である。このように、アノードと同等以下の大きさのウェハであれば、誘電体部材６０の形状を変えるだけで様々な形状のウェハに対応させることができる。 In the second embodiment, a 4-inch wafer is used as an object to be plated. However, by reducing the opening diameter of the dielectric member 60, for example, a 3-inch, 2-inch, or rectangular wafer can be handled. Is also possible. As described above, if the wafer has a size equal to or smaller than that of the anode, it is possible to cope with wafers having various shapes only by changing the shape of the dielectric member 60.
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２では、アノードが各ウェハ毎に独立して設置されていたが、この実施の形態３では、各ウェハに共通の１つのアノードをもつようにして、アノード電位が等しくなるようにしている。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments described above, the anode is installed independently for each wafer. However, in this third embodiment, the anode potential is equal so that each wafer has one common anode. It is trying to become.
図１４は、この発明の実施の形態３である電気めっき装置の概要を示す平面図である。また、図１５は、図１４に示した電気めっき装置の斜視図である。図１４および図１５において、この電気めっき装置では、めっき浴内に、複数のウェハ７４ａ〜７４ｆを浸漬し、その外周にメッシュ状のアノード７３を配置している。アノード７３は、一体となっているので、電極電位は均一である。各ウェハ７４ａ〜７４ｆは、それぞれ個別にカソード７３に接続されており、コントローラＣによってアノード７３に流れる電流値が制御される。結果的に、図６に示した電気回路系と同じ回路が容易に形成されることになる。 FIG. 14 is a plan view showing an outline of an electroplating apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 15 is a perspective view of the electroplating apparatus shown in FIG. 14 and 15, in this electroplating apparatus, a plurality of wafers 74a to 74f are immersed in a plating bath, and a mesh-like anode 73 is disposed on the outer periphery thereof. Since the anode 73 is integrated, the electrode potential is uniform. Each of the wafers 74a to 74f is individually connected to the cathode 73, and the current value flowing through the anode 73 is controlled by the controller C. As a result, the same circuit as the electric circuit system shown in FIG. 6 is easily formed.
なお、この実施の形態３では、ウェハ７４ａ〜７４ｆのめっき表面が鉛直を向くので、めっき時における浮遊物の影響を低減し、さらにこの浮遊物の沈殿効果を高めることができる。 In the third embodiment, since the plating surfaces of the wafers 74a to 74f are vertically oriented, the influence of floating substances during plating can be reduced, and the precipitation effect of the floating substances can be further increased.
また、アノードの電極電位が一定となっていれば、めっき浴内で独立して設けられていてもよい。たとえば、図１６に示すように、アノード７３を、各ウェハ７４ａ〜７４ｆに対応したアノード７３ａ〜７３ｆとする独立して設けるようにしてもよい。なお、パドル１８に対応するパドルは、各ウェハとアノードとの間を攪拌することになる。 Moreover, as long as the electrode potential of the anode is constant, it may be provided independently in the plating bath. For example, as shown in FIG. 16, the anode 73 may be provided independently as anodes 73a to 73f corresponding to the wafers 74a to 74f. Note that the paddle corresponding to the paddle 18 stirs between each wafer and the anode.
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この発明の実施の形態４は、上述した発明の実施の形態１〜３の構成に、さらにめっき液の表面を不活性ガス雰囲気で覆う構成を追加している。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment of the present invention, a configuration for covering the surface of the plating solution with an inert gas atmosphere is added to the configurations of the first to third embodiments of the present invention.
図１７は、この発明の実施の形態４である電気めっき装置の構成を示す模式図である。図１７では、実施の形態１の構成に、さらにガス源８１とめっき浴を覆う蓋８０とを設けている。蓋８０によって画成された空間に、ガス源８１から不活性ガスとしての窒素ガスを送り込み、この空間を微陽圧として、大気からの空気の侵入を防ぐようにしている。これによって、めっき液表面は不活性ガス雰囲気で覆われるため、めっき液の酸化が防止される。なお、Ｏリング等を用いてシールし、完全に大気と隔離しても良い。 FIG. 17 is a schematic diagram showing a configuration of an electroplating apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 17, a gas source 81 and a lid 80 that covers the plating bath are further provided in the configuration of the first embodiment. Nitrogen gas as an inert gas is sent from the gas source 81 to the space defined by the lid 80, and this space is used as a slight positive pressure to prevent air from entering from the atmosphere. As a result, the plating solution surface is covered with an inert gas atmosphere, so that oxidation of the plating solution is prevented. In addition, it may be sealed using an O-ring or the like and completely isolated from the atmosphere.
このようにめっき液表面を窒素ガスで覆うと、めっき液の酸化が防止される。たとえば、亜硫酸系のめっき液を用いて、４インチのウェハ３枚に対するめっきを、大気に曝して使用し続けた場合は、１５回程度で金属表面が荒れる等の異常が観察されるたが、めっき液表面を窒素ガスで覆った場合、３０会程度まで金属表面が荒れることなく使用することができた。 When the surface of the plating solution is covered with nitrogen gas in this manner, the oxidation of the plating solution is prevented. For example, when plating on three 4-inch wafers using a sulfurous acid-based plating solution was continued and exposed to the atmosphere, abnormalities such as rough metal surfaces were observed after about 15 times. When the plating solution surface was covered with nitrogen gas, the metal surface could be used up to about 30 meetings without being roughened.
なお、上述した実施の形態１〜３では、めっき中にめっき液をめっき浴外に循環しないで、１つのめっき浴内で複数のウェハに対してめっきすることを前提として説明したが、これに限らず、１つのめっき浴内で１つのウェハに対してめっきするようにしてもよい。 In the first to third embodiments described above, it is assumed that plating is performed on a plurality of wafers in one plating bath without circulating the plating solution outside the plating bath during plating. Not limited to this, one wafer may be plated in one plating bath.
１ 電気めっき装置
１０ めっき容器
１１ めっき液
１２ａ〜１２ｃ 固定治具
１３ａ〜１３ｃ，７３，７３ａ〜７３ｆ アノード
１４ａ〜１４ｃ，７４ａ〜７４ｆ ウェハ
１５ａ〜１５ｃ 可変電源
１６ａ〜１６ｃ 電流計
１７ モータ
１８ パドル
１９ 攪拌子
２０ 攪拌子回転部
２１ ヒータ
２２ 熱電対
４２ めっき用治具
４３，４６ 導電性部品
６０ 誘電体部材
８０ 蓋
８１ ガス源
Ｃ コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electroplating apparatus 10 Plating container 11 Plating solution 12a-12c Fixing jig 13a-13c, 73, 73a-73f Anode 14a-14c, 74a-74f Wafer 15a-15c Variable power supply 16a-16c Ammeter 17 Motor 18 Paddle 19 Stirring Element 20 Stirrer rotating part 21 Heater 22 Thermocouple 42 Jig for plating 43, 46 Conductive part 60 Dielectric member 80 Lid 81 Gas source C Controller
Claims (7)
前記めっき液中に前記複数の被めっき物を水平方向に並べて配置する手段と、
前記複数の被めっき物と前記電極との間でパドルを水平方向に回転走行させて前記各被めっき物の表面近傍のめっき液を攪拌して乱流化する局所攪拌手段と、
前記めっき浴の底部に配設され、前記めっき浴中のめっき液全体を攪拌する全体攪拌手段と、
前記電極に共通接続され、前記各被めっき物毎に電流を供給する複数の可変電源と、
前記各可変電源から供給される電流値を等しい値に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電気めっき装置。 An electroplating apparatus in which a plating solution is circulated in one plating bath, and a plurality of objects to be plated as cathodes and an electrode as an anode are energized to simultaneously perform electroplating on the objects to be plated. ,
Means for arranging the plurality of objects to be plated side by side in the plating solution;
A local agitation means for rotating a paddle in a horizontal direction between the plurality of objects to be plated and the electrodes and stirring the plating solution in the vicinity of the surface of each object to be turbulent;
An overall stirring means disposed at the bottom of the plating bath and stirring the entire plating solution in the plating bath;
A plurality of variable power supplies commonly connected to the electrodes and supplying a current to each of the objects to be plated;
Control means for controlling the current value supplied from each variable power source to an equal value;
An electroplating apparatus comprising:
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