めっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法
【課題】 フェースダウン方式の噴流めっき装置において、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止する。
【解決手段】 フェースダウン方式のめっき装置において、半導体ウェハ１と陽極電極５との間に、隔壁７が設けられており、陽極電極５と半導体ウェハ１とが隔壁７により隔離され、めっき処理槽１００が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。
【解決手段】 フェースダウン方式のめっき装置において、半導体ウェハ１と陽極電極５との間に、隔壁７が設けられており、陽極電極５と半導体ウェハ１とが隔壁７により隔離され、めっき処理槽１００が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置及びめっき方法に関するものであり、より詳しくは、被めっき面に配線用の微細なめっきを形成するめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体ウェハ等へ配線を形成するために、金属めっきによる手法が採用されている。従来の金属めっきに用いる装置としては、フェースダウン方式の噴流めっき装置、ラック方式の縦型めっき装置、または、フェースアップ方式の噴流めっき装置が知られている。
【０００３】
フェースダウン方式の噴流めっき装置は、図７に示すように、半導体ウェハ１’を保持するウェハ保持具２’と、カップ３’と、カップ３内にめっき液を供給するためのめっき液噴射管４’と、陽極電極５’とを備えている。陽極電極５’は、一般に、含リン銅からなっている。カップ３’の内部には、陽極電極５’が設けられている。そして、カップ３’には、ウェハ保持具２’が設けられており、半導体ウェハ１’は、ウェハ保持具２’により、カップ３’の上部に保持されている。フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液噴射管４’は、半導体ウェハ１’の下方に設けられている。このため、めっき液噴射管４’より噴射しためっき液が、半導体ウェハ１’の下方より供給されることになる。これにより、被めっき面のめっきが施される。
【０００４】
なお、図７には示していないが、フェースダウン方式の噴流めっき装置は、カップ３’を内包するように設けられためっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、及びこれらを接続する配管を備えている。
【０００５】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液貯層中のめっき液は、ポンプによりフィルターを経て、カップ３’の下部へと至る。そして、カップ３’の下部から供給されためっき液は、めっき液噴射管４’を通って、陽極電極５’を経て半導体ウェハ１の被めっき面へと至る。そして、その後、めっき液は、カップ３’上部の辺縁部（ウェハ保持具２’とカップ３’との隙間）より、カップ３’外部へ漏れ出てめっき液槽にて回収され、再度、めっき液貯層へ還流される。
【０００６】
このようなフェースダウン方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、「めっき処理槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき処理槽外部に流出せしめる流出口」が設けられている。また、陽極電極として、プラチナに体表される不溶解性電極を適用しためっき装置も知られている。
【０００７】
また、ラック方式の縦型めっき装置は、図８に示すように、陽極電極６’’と、ラック２４と、めっき処理槽１２とを備えている。陽極電極６’’は、一般的に内部起毛の布性のアノードバッグ１３内に設置されている。陽極電極６’’としては、球状の含リン銅をチタン製のバスケットに入れたもの、もしくは含リン銅から成る銅板が用いられる。また、ラック２４は、半導体ウェハ１への給電部を備え、かつ半導体ウェハ１よりやや内径の小さい穴を穿った板状の治具である。そして、めっき処理槽１２は、ラック２４への半導体ウェハ１の固定と裏面の絶縁を兼ねるウェハ抑え２５及びめっき液を攪拌する図示しないスキージを備えている。
【０００８】
なお、図８には示していないが、ラック方式の縦型めっき装置は、めっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、これらを接続する配管、及び付属装置を備えている。
【０００９】
めっき液は、貯槽からポンプによってフィルターを経て注入口１４へと至る。そして、めっき処理槽１２槽内で陽極電極６を内包するアノードバッグ１３近傍を流動する。その後、半導体ウェハ１表面の被めっき面へと至り、めっき処理槽１２上縁よりダム１５へと流出しダムの一部の設けられた図示しない戻り管を経てめっき液貯槽へと還流する。このようなラック方式の縦型めっき装置は、例えば特許文献２に開示されている。
【００１０】
また、フェースアップ方式の噴流めっき装置は、半導体ウェハの被めっき面を上に向けて配置し、かつ被めっき面に対向させて陽極電極を配置して、めっき液が、半導体ウェハの上方より供給されるような構成である。
【００１１】
このようなフェースアップ方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献３及び４に開示されている。特許文献３に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、ブラックフィルムの乾燥による剥離を防止する目的で、陽極室の底部にイオン交換膜又は多孔性中性膜が設けられ、陽極室内がめっき液で満たされるようにしている。また、特許文献４に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、陽極室の底部に多数の細孔が形成された多孔体が設けられている。
【００１２】
また、上述のめっき装置と異なる構成のものとして、例えば特許文献５には、めっき処理槽を陰イオン交換膜で陰極室と陽極室に隔離し、陽極として不溶性電極を使用して電気銅めっきを行う半導体ウェハの電気銅めっき装置が開示されている。
【００１３】
これら従来のめっき装置において、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作ることは、めっき処理において極めて重要である。それゆえ、半導体ウェハの被めっき面の中央部から周辺部への層流を作ることは、めっきの仕上がりを大きく左右する。
【００１４】
従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置は、側方の流入口・流出口から、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作るために、その構造上、半導体ウェハを回転させることで、相対的に一様なめっき液の層流を得るような構成となっている。このため、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハを保持する機構に加え、半導体ウェハを回転させる機構を付加する必要があり、装置が大掛かりになってしまう。
【００１５】
一方、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハの被めっき面の中央部からめっき液を噴流することが可能であるため、めっき装置と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置を実現できる。
【特許文献１】特開２００１−２４３０７号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献２】特開２０００−８７２９９号公報（平成１２年３月２８日公開）
【特許文献３】特開２００１−４９４９８号公報（平成１３年２月２０日公開）
【特許文献４】特開２００１−２４３０３号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献５】特開２００３−７３８８９号公報（平成１５年３月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置には、以下の問題が生じる。
【００１７】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、微小な固形異物が被めっき面に付着し、めっき品質の低下を招くという問題が生じる。この原因は、ポンプによりめっき液貯槽から供給されためっき液が、フィルターにてろ過された後、カップ下部から供給され陽極電極近傍を経て半導体ウェハの被めっき面へと至る経路のうち、陽極電極表面にある。陽極電極が、含リン銅を含む場合、その表面にはブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成される。このブラックフィルムは、塩素（Ｃｌ）やリン（Ｐ）を含む一価の銅の錯体（Ｃｕ＋からなり、陽極溶解により発生した一価の銅イオンと化合した結果生じたものである。
【００１８】
このブラックフィルムは、下記（１）式に示す銅の不均化反応を抑制することで、スライムの発生を抑制する効果がある。
２Ｃｕ＋→Ｃｕ＋Ｃｕ２＋ （１）
しかしながら、一方で、一旦形成されたブラックフィルムは、陽極電極表面から剥離しやすくなる。剥離した微小なブラックフィルムは、めっき液の流れと共に、半導体ウェハの被めっき面へ運ばれる。その結果、半導体ウェハのめっき面にブラックフィルムが付着するという問題が生じる。
【００１９】
また、陽極電極として、不溶解性電極を適用することで、上記ブラックフィルムによる問題を防止することが可能である。しかしながら、この場合、陽極電極表面において、めっき液中の添加剤が、酸化分解しめっき液の消費量が増大したり、酸化分解で生成された分解生成物により、めっき液が汚染するという問題が生じる。
【００２０】
一方、上記従来のラック式の縦型めっき装置では、内部起毛の布性アノードバッグ内に、含リン銅を含む陽極電極が設置されているので、ブラックフィルムに起因する固形異物による、半導体ウェハへの付着は防止することが可能である。しかしながら、このような縦型めっき装置では、半導体ウェハをめっき処理槽内に保持するために、半導体ウェハをラックに固定するという操作が必要になる。このため、この操作による生産性の低下、めっき品質の低下、及び自動化の妨げという問題が生じる。
【００２１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、フェースダウン方式の噴流めっき装置において、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のめっき装置は、上記の課題を解決するために、内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、めっき処理槽には、上記被めっき基板と上記陽極電極との間に、隔壁が設けられており、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されていることを特徴としている。
【００２３】
本発明のめっき装置は、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行う、すなわち、フェースダウン方式でめっきを行うものである。
【００２４】
なお、上記「被めっき基板室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、被めっき基板を含む空間のことをいう。また、上記「陽極電極室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、陽極電極を含む空間のことをいう。
【００２５】
また、上記の構成によれば、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されているので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００２６】
以上のように、上記の構成によれば、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられているので、めっき処理槽に流入するめっき液を、上記めっき基板領域に流入するめっき液の層流と、上記陽極電極室に流入するめっき液の層流とに分離することができる。これにより、めっき処理槽内にめっき液を流入すると、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００２９】
「上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するような」構成としては、例えば、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと第２の円筒カップとを備え、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている構成が挙げられる。
【００３０】
本発明のめっき装置では、上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、めっき処理槽から流入しためっき液は、めっき液噴射管によって被めっき基板室に流入しためっき液と、陽極電極室に流入しためっき液とに分離される。陽極電極室に流入しためっき液は、陽極電極と被めっき基板との間を通電することで、陽極電極に起因するパーティクルを含むめっき液になる。このめっき液は、隔壁を通過することで、パーティクルが除去される。このため、上記の構成によれば、陽極電極に起因するパーティクルは被めっき面に到達しない。それゆえ、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、さらに、上記陽極電極室へ流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出するめっき液流出口が設けられていてもよい。
【００３２】
また、本発明のめっき装置では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、透過部材は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過するので、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する。一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００３４】
また、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００３５】
また、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００３６】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００３８】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることが好ましい。
【００３９】
また、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００４０】
めっき液には、各種金属を形成するために様々なめっき液がある。上記の構成によれば、銅を含有するめっき液を用いることで、被めっき基板の被めっき面に銅めっきを形成することができる。なお、「銅成分」とは、金属銅、銅イオン、または、銅イオンを含む化合物のことをいう。
【００４１】
また、上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００４２】
また、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００４３】
陽極電極として純銅を含む陽極電極に用いると、陽極電極からの異物発生量が増加する。一方、上記の構成によれば、陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であるので、陽極電極表面にブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成され、これによって異物の原因となる銅錯体イオン（Ｃｕ＋）がトラップされる。
【００４４】
また、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００４５】
本発明のめっき方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うことを特徴としている。
【００４６】
上記の構成によれば、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００４７】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うことを特徴としている。
【００４８】
上記の構成によれば、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００４９】
それゆえ、上記の半導体装置の製造方法により、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【００５０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うことが好ましい。
【００５１】
これにより、めっき工程にて、めっき処理槽内にめっき液を流入する場合、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００５２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、陽極電極と被めっき基板との間を通電することにより発生するパーティクルを含むめっき液が、被めっき基板の被めっき面に到達しないので、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出させてもよい。
【００５４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極近傍に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００５６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００５７】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００５８】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００６０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程は、さらに、めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことが好ましい。
【００６１】
なお、上記めっき液循環段階とは、めっき液供給段階にてめっき液供給源から供給されためっき液が、めっき液ろ過段階を経て、めっき処理槽へ供給した後、再びめっき液をめっき液供給源に供給する段階のことをいう。具体的には、本発明のめっき装置において、めっき液供給源に貯留されためっき液を、めっき液供給手段とめっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給し、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給することをいう。
【００６２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００６３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００６４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００６５】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００６６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、さらに、上記めっき工程前に、上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことが好ましい。
【００６７】
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、上述の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴としている。
【００６８】
上記の構成によれば、半導体装置は、上述の半導体装置の製造方法により製造されているので、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００６９】
本発明のめっき装置は、以上のように、上記被めっき基板と上記陽極電極との間に、隔壁が設けられており、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。また、本発明のめっき方法は、以上のように、上記被めっき基板と上記陽極電極とを隔壁により隔離し、上記めっき処理槽を被めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行う。それゆえ、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００７０】
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行う。また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法により製造されたものである。それゆえ、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７２】
図１は、本実施形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、めっき処理槽１００は、半導体ウェハ（被めっき基板）１を保持するウェハ保持具２、カップ３、めっき液噴射管４、陽極電極５、陽極電極５を支持する支持体６、及び、隔壁７を備えている。カップ３は、内筒３１と外筒３２とを備えている。
【００７３】
内筒（第２の円筒カップ）３１及び外筒（第１の円筒カップ）３２は、上面が開放された略円筒形の容器であり、内筒３１の外径が外筒３２の外径よりも小さくなるような構成である。また、外筒３２の最も低い中央の部分には、めっき液が流入するめっき液流入口Ｅが形成されている。
【００７４】
内筒３１の底部には、ドーナツ状の隔壁７が設けられ、内筒３１と外筒３２とを仕切る。すなわち、隔壁７は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられており、陽極電極５と半導体ウェハ１とを隔離する。これにより、めっき処理槽１００が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。なお、めっき処理槽１００において「被めっき基板室」とは、内筒３１と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。また、「陽極電極室」とは、外筒３２と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。
【００７５】
また、図１に示すように、めっき液噴射管４は、隔壁７の中央部の穴を貫通するように設けられている。支持体６は、外筒３２に接続されており、めっき液を透過する構造を有している。さらに、支持体６上には、陽極電極５が設けられている。陽極電極５は、めっき液噴射管４の下端よりも上方側に位置する。
【００７６】
隔壁７は、炭化水素系カチオン交換膜を備えている。しかしながら、隔壁７は、陽極電極５及び支持体６近傍、すなわち陽極電極室に流入しためっき液中の金属イオンを透過することが可能な構成を有する透過部材を備えていれば、特に限定されるものではない。例えば、隔壁７は、イオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等を備えていてもよい。また、隔壁７が炭化水素系カチオン交換膜を備えている場合、炭化水素系カチオン交換膜として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。隔壁７の具体的な構成については、後述する。
【００７７】
また、隔壁７は、金属イオン以外にも添加剤成分としての陽イオン（金属イオンと同様の電気的性質のイオン）を透過するものであってもよい。
【００７８】
めっき液噴射管４、及び支持体６は、ポリプロピレンからなる。また、陽極電極５は、含リン銅からなる溶解性陽極電極である。しかしながら、めっき液噴射管４及び支持体６は、寸法安定性が確保され、かつめっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、めっき液噴射管４及び支持体６は、硬質塩化ビニルからなっていてもよい。
【００７９】
ここで、本発明に適用しうる半導体ウェハ１の寸法は、めっき処理槽１００の各種部材の寸法に応じて適宜設定することが可能である。例えば、半導体ウェハ１としては、直径１００ｍｍないし５００ｍｍ程度のものが適用可能である。より具体的には、直径１５０ｍｍ程度のものが、半導体ウェハ１として適用できる。
【００８０】
また、内筒３１は、その底部に隔壁７が密着して固定されている。内筒３１の内径は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さければよい。
【００８１】
このように、内筒３１の内径が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さい場合、めっき液噴射管４から噴射しためっき液は、めっき処理槽１００外部の大気に接触することなく、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへ噴流される。このため、本発明のめっき装置では、大気と遮断してめっきを行うことができ、大気からの浮遊異物によるめっき液の汚染や、めっき液の蒸発、めっき液の蒸発やミストによる周辺環境の汚染を防止できる。
【００８２】
また、内筒３１の高さは、５０ｍｍないしは１００ｍｍであればよい。ここでは、内筒３１の寸法は、外径１５０ｍｍ 内径１４０ｍｍ 厚さ５ｍｍ 高さ８０ｍｍであり、円筒状のものである。
【００８３】
また、外筒３２の高さは、後述するように、めっき液噴射管４から噴射しためっき液が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗの中心部から外周部に渡って、十分に当接することができ、かつ、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければ、特に限定されない。ここでは、外筒３２は内径１６０ｍｍとしたが、外筒３２の高さは後に記するようにめっき液噴射管４から噴流しためっき液が半導体ウェハ１の表面外周部まで十分に接することができれば良く、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければよい。
【００８４】
また、内筒３１は外径１５０ｍｍであり、外筒３２は内径１６０ｍｍである。そして、内筒３１と外筒３２との間隙は５ｍｍとしている。しかしながら、内筒３１と外筒３２との間隙は、これに限定されるものでない。内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることにより、後述するように、内筒３１と外筒３２とにおいて、互いの上端の高さの差を大きくすることができる。このように内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることで、液体の持つ粘性ゆえに抵抗（圧力）が高まり、よって内筒を高くしても内筒の上端部までめっき液が到達する。これにより、設計上の自由度を大きくすることができる。
【００８５】
また、隔壁７は、外径１４０ｍｍ内径４０ｍｍのドーナツ状の形状を有している。そして、隔壁７は、その外周が内筒３１に密着される一方、その内周がめっき液噴射管４に密着されて、固定されている。しかしながら、隔壁７の寸法は、これに限定されるものではない。
【００８６】
また、支持体６は、外筒３２とめっき液噴射管４との間に設けられている。支持体６は、外筒３２の底部から上方に２０ｍｍ、もしくは少なくとも５ｍｍの空隙で設置されている。また、支持体６には、上下方向の貫通孔が多数形成されている。
【００８７】
また、隔壁７の厚さは、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０以上１００μｍ以下で、使用可能である。隔壁７の厚さが５０μｍよりも小さい場合、めっきに要する電流が必要以上に多くなり、めっきの効率が下がるので、好ましくない。また、隔壁７の厚さが、２００μｍよりも大きい場合、めっき面外観に黒色の「ヤケ」と呼ばれる不良を発生するので好ましくない。
【００８８】
また、隔壁７の内筒３１への取り付けは、２〜１０ｍｍ厚のカップ部材に、０．２ｍｍ〜９ｍｍ径の円形または１辺が０．２ｍｍ〜９ｍｍ長の正方形、長方形、または四変形の開口を有している。なお、隔壁７（セレミオン隔壁）が真円でなくともよく、極端には四角形であってもよい。
【００８９】
また、含リン銅からなる陽極電極５の寸法は、外径１５０ｍｍ内径５０ｍｍ厚さ８ｍである。しかしながら、陽極電極５の寸法は、これに限定されるものでなく、支持体６と隔壁７との間隙及び外筒３２と当該陽極電極５との間隙を通過するめっき液の流動を妨げない範囲で任意に選択が可能である。また、陽極電極５に含まれる含リン銅は、特に限定されないが、０．０４〜０．０６％のリンが含まれていればよい。
【００９０】
めっき液噴射管４は、隔壁７を貫通し隔壁７より２０ｍｍ上方へと伸びている。しかしながら、めっき液噴射管４は、これに限定されるものでなく、陽極電極５よりも下方から隔壁７まで到達していればよい。
【００９１】
以上、めっき処理槽１００における、半導体ウェハ１、カップ３（内筒３１及び外筒３２）、めっき液噴射管４、陽極電極５、支持体６、及び隔壁７の寸法等を説明したが、めっき処理槽１００における各種部材の寸法は、めっき処理槽１００の大きさ、あるいは適用する半導体ウェハ１の大きさ等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００９２】
以下、半導体ウェハ１を保持するウェハ保持具２の具体的構成について、図２に基づいて説明する。図２は、めっき処理槽１００のウェハ保持具２の構成の一例を示す断面図である。ウェハ保持具２は、図２に示すように、Ｏリング２１と、コンタクト材２２と、ウェハ保持リング２３とを備えている。ウェハ保持リング２３は、内筒３１の上端部と所定の間隙を維持して、図示しない支柱に保持されている。そして、Ｏリング２１及びコンタクト材２２は、ウェハ保持リング２３上に設けられており、保持する半導体ウェハ１との密着性を確保している。
【００９３】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で３箇所設けられている。しかしながら、コンタクト材２２は、これに限定されることなく、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で４箇所以上設けられていてもよい。さらには、コンタクト材２２が半導体ウェハ１の外周部全周を接する構造であってもよい。
【００９４】
ウェハ保持リング２３の内径は１４０ｍｍとしたがこれに限定されることなく、外形が円形である必要がないことは勿論のこと装置筐体等と一体構造であってもよい。
【００９５】
以下、ウェハ保持具２の各種部材について説明する。
【００９６】
Ｏリング２１は、半導体ウェハ１との密着性が確保され、かつめっき液に対して耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、Ｏリング２１として、シリコーンゴムが挙げられる。具体的には、バイトン（商標登録）（デュポン ダウ エラストマー ジャパン製）が挙げられる。
【００９７】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１との密着が確保され、かつ導電性で使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、チタンに金属めっきが施された部材が挙げられる。具体的には、コンタクト材２２としては、チタンにプラチナめっきを施したもの、チタンに金めっきを施したもの、樹脂に金めっきなどを施したもの、または、その組み合わせたものが挙げられる。
【００９８】
また、ウェハ保持リング２３は、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。ウェハ保持リング２３としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンからなるものが挙げられる。
【００９９】
次に、めっき処理槽１００において、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられている隔壁７の構造の一例について、図３を参照して、以下に説明する。図３は、めっき処理槽１００において、内筒３１と隔壁７とに囲まれた領域（被めっき基板室）の構成を示し、上の図は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【０１００】
図３に示すように、隔壁７は、被めっき面Ｗ側から見てドーナツ形状を有している。そして、隔壁７の中央部には、めっき液噴射管４が貫通している。また、隔壁７の外周部は、内筒３１の底部に固定されている。
【０１０１】
また、隔壁７は、半透膜（透過部材）７１と、半透膜支持体７２・７３とを備えている。隔壁７は、半透膜支持体７２・７３が、半透膜７１を狭持した構成である。そして、陽極電極５側には、半透膜支持体７２が配置されており、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側には半透膜支持体７３が配置されている。
【０１０２】
それゆえ、半導体ウェハ１と陽極電極５との間を通電することで、陽極電極５側（陽極電極室）に流入しためっき液は、半透膜支持体７２にて透過される。そして、半透膜７１にて、めっき液中の金属イオンが透過される。そして、半透膜７１にて透過されためっき液中の金属イオンは、半透膜支持体７３を透過して、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側（被めっき基板室）へ流入する。この際、半透膜７１では、めっき液中の金属イオンのみが透過され、めっき液中のパーティクルは透過されない。したがって、隔壁７により、めっき液中の金属イオンとパーティクルとを分離することが可能になり、陽極電極５に起因するパーティクルによるめっき面の汚染を防ぐことができる。
【０１０３】
半透膜７１は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中の金属イオンを透過するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜７１としては、炭化水素系カチオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等が挙げられる。また、半透膜７１が炭化水素系カチオン交換膜である場合、半透膜７１として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。
【０１０４】
また、半透膜支持体７２・７３は、めっき液を透過する構造を有し、かつ、寸法安定性が確保され、めっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜支持体７２・７３としては、ポリプロピレン、または硬質塩化ビニルからなるものが挙げられる。
【０１０５】
次に、半透膜７１の構造について、イオン交換膜を含むイオン交換膜を例に挙げて、以下に説明する。図５は、イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。また、図６は、イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【０１０６】
「イオン交換膜」とは、図５に示すように、イオンを選択透過させる膜のことをいう。このイオン交換膜は、大きく分けて陽イオン交換膜と陰イオン交換膜に区分される。陽イオン交換膜は、図５に示すように、めっき液に浸漬された状態で、通電すると、陽イオン（Ｍ＋）を選択的に透過し、陰イオン（Ｂ−）を透過しない。
【０１０７】
陽イオン交換膜には、図６に示すように、マイナス電荷の置換基が固定されている。このため、陰イオン（Ｂ−）はマイナス電荷の置換基の反発を受け、透過できない。一方、陽イオン（Ｍ＋）は、マイナス電荷の置換基の反発を受けないので、透過する。すなわち、陽イオン交換膜を透過できるイオンは、陽イオン（Ｍ＋）だけということになる。
【０１０８】
一方、陰イオン交換膜は、上記の作用と反対の作用になる。これらイオン交換膜の選択透過は、電気透析装置の電気エネルギーによって行われる。なお、この電気透析装置の電気エネルギーは、特に限定されず、直流電流、パルス電流、または、交流電流による電気エネルギーであってもよい。
【０１０９】
次に、本発明のめっき装置の構成について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１１０】
本発明のめっき装置は、図４に示すように、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗにめっき処理を行うめっき処理槽１００と、めっき処理槽１００を内包するめっき液槽８と、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９と、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ１０と、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター１１と、これらを接続する配管Ｔを備えている。
【０１１１】
本発明のめっき装置では、めっき液貯槽９中のめっき液は、ポンプ１０によりフィルター１１を経て、めっき処理槽１００の下部に形成されためっき液流入口Ｅへと至る。そして、めっき液流入口Ｅから供給されためっき液は、めっき液噴射管４を通って、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへと至る。そして、その後、めっき液は、内筒３１上部の辺縁部（ウェハ保持具２と内筒３１との隙間）より、めっき処理槽１００外部へ漏れ出てめっき液槽８にて回収され、再度、めっき液貯槽９へ還流される。
【０１１２】
めっき液槽８、めっき液貯槽９、及び配管Ｔは、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。これらの材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１３】
また、ポンプ１０は、使用するめっき液に耐性があり、かつ、めっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０としては、例えば、イワキ製；商品名 マグネットポンプＭＤ−７０Ｒ、または、；商品名 イワキ製マグネットポンプＭＤ−３０ＲないしＭＤ−１００Ｒが挙げられる。また、ポンプ１０の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１４】
また、フィルター１１は、目標とするめっきパターンの最小間隔のおよそ１／２の粒径の捕集効率が１００％であり、かつ使用するめっき液への耐性を備えめっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。フィルター１１としては、例えば、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ０１２；１．２μｍ径粒子捕集効率１００％）、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ００６；１．０μｍ径粒子捕集効率１００％）、テフロン（登録商標）製フィルター、または中空糸膜フィルターが挙げられる。また、フィルター１１の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。フィルター１１の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１５】
また、図４では示していないが、配管Ｔの途中には弁、流量計、空気抜き管などが接続され、同じく図示しない制御装置によりめっき液の流動の制御が可能であり、更に図示しないめっき用電源部によって被めっき面と陽極電極５との間に電圧を印加することができる。
【０１１６】
次に、本発明のめっき装置におけるめっき処理の一例として、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに銅めっきを行う場合について、以下詳細に説明する。
【０１１７】
まず、ウェハ保持具２には、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗが下側になるように、半導体ウェハ１が設置されている。半導体ウェハ１は、図示しないウェハ抑えによりＯリング２１及びコンタクト材２２に密着されている。
【０１１８】
図４に示すように、めっき液貯槽９内のめっき液が、図示しない制御装置により制御されたポンプ１０により、フィルター１１に送られる。めっき液は、フィルター１１にて、フィルター１１の開口径以上の固形異物が除去され、配管を経てめっき処理槽１００のめっき液流入口Ｅに流入する。カップ３の外筒３２下部のめっき液流入口Ｅより流入しためっき液は、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入する。なお、上記めっき液は、添加剤と金属銅換算で約２５ｇ／Ｌの銅を含む銅めっき液（商品名 ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）である。
【０１１９】
また、めっき液流入口Ｅに流入しためっき液のうち一部のめっき液は、外筒３２底部と支持体６との間隙に流入する。外筒３２底部と支持体６との間隙に流入しためっき液（以下、陽極電極室に流入しためっき液と記す）は、支持体６に穿たれた貫通孔を経て陽極電極５周囲を包み込むように上昇し隔壁７に沿って外周方向へ流動する。そして、内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出される。なお、このめっき装置において、陽極電極５は、０．０４〜０．０６％のリンを含む含リン銅からなっている。
【０１２０】
一方、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入しためっき液（以下、被めっき基板室に流入しためっき液と記す）は、そのめっき液の運動エネルギーと、陽極電極室に流入しためっき液が内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出するときの抵抗とにより、圧力が高められる。このため、被めっき基板室に流入しためっき液の液面が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達する。そして、被めっき基板室に流入しためっき液は、半導体ウェハ１表面の被めっき面Ｗの外周へと流動する。そして、内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過して、めっき処理槽１００外へ流出する。
【０１２１】
内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出しためっき液、及び内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出した液は、混合してめっき液槽８に溢れ出る。めっき液槽８内のめっき液は、高低差によってめっき液貯槽９へと還流する。
【０１２２】
このとき、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗを陰極とし、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に、図示しないめっき用電源によって電流を制御しながら電圧を印加すると、陽極電極５表面ではめっき液中の添加剤が所定の作用を為し、めっき液中に銅イオンが発生する。そして、発生した金属イオンは、隔壁７を透過して内筒３１内を経て陰極電極となった半導体ウェハ１表面に至る。そして、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗでは、めっき液中の添加剤が所定の作用を為しながら、銅イオンは銅として析出しめっきされる。
【０１２３】
なお、本発明のめっき装置において、ポンプ１０によりフィルター１１へ送られるめっき液の流量は、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、毎分２０Ｌ程度又は毎分２ないし２０Ｌ程度の流量である。
【０１２４】
また、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に印加される電圧、及び電圧印加時間もまた、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、被めっき面Ｗでの電流密度が１平方センチメートルあたり２０ｍＡとなるように制御しながら、２５分間電圧が印加される。
【０１２５】
なお、内筒３１内は、フィルター１１を経てフィルター開口径以上の固形異物を除去されためっき液で満たされており、陽極電極室に流入しためっき液は、隔壁７とめっき液の流れにより内筒３１内には流入できない。そして、めっき液中の銅イオンのみが隔壁７を透過して内筒３１内に至るため、陽極電極５表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がない。また、従来のように、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着を防止するために不溶解性電極を使用する必要がないため、めっき液中の添加剤の酸化分解による添加剤消費量の増大や分解生成物によるめっき液の汚染によるめっき品質の低下のない高品質なめっきを得ることができる。
【０１２６】
ここで、めっき液として、銅めっき液（ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）を用いたが、これに限定されることなく、これ以外の所望の性能を達成できるめっき液であれば、これに限定されることがないのは勿論である。
【０１２７】
また、本発明のめっき装置では、隔壁７の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなる場合について説明したが、これに限定されない。本発明のめっき装置では、隔壁７を底面とする内筒３１における、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５とを隔離する部分、すなわち、被めっき基板室における、陽極電極と被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。例えば、内筒３１の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。
【０１２８】
また、フェースダウン方式のめっき装置においては、カップ下部より上昇するめっき液が、カップとウェハ保持具との間の隙間よりカップ外へ流出しますが、このとき上昇するめっき液の流量を大きくすることで液面が盛り上がるとともに、半導体ウェハとの表面張力（親水性）によって隙間よりも高い位置にある半導体ウェハの被めっき面を濡らしながらカップ周辺部へ流動しカップ外へ流出する。
【０１２９】
ここで、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の流れを作ることは、めっき時の銅イオンの供給にとってきわめて重要で、ウェハ表面で中央部から周辺部への層流を作ることはめっき仕上がりを大きく左右する。
【０１３０】
従来のフェースダウン方式で陽極電極と半導体ウェハとの間に隔壁を設けることは、ウェハへのめっき液の接触ができなくなり、めっき自体不可能となる。
【０１３１】
本発明においては、この問題を解決するために、カップの構造を従来の構造から内筒、外筒からなる２重構造とし、かつ、陽極電極より下から隔壁を貫通してウェハ側にめっき液噴射管を設け、ウェハ表面に至るめっきに関与する液と、陽極電極近傍を流れカップ外に排出される液とをこのノズルの入り口で分けることにより、ウェハ中央より十分な流速と流量をもってめっき液を噴流させウェハ表面で層流をつくることと陽極近傍を通り隔壁に沿ってカップ外に流出する流れを作ることができる。
【０１３２】
また、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、その構造上、側方の流入・流出口からウェハ表面に一様にめっき液の流れを作るために、ウェハを回転させることで相対的に一様な流れを得ようとしている。このため、ウェハ保持側の機構に回転機構を付加する必要があり、大掛かりな装置となる。
【０１３３】
これに対して本発明のめっき装置では、半導体ウェハ中央部からめっき液を噴出することが可能であるため、めっき処理槽と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置構造を実現できる。
【０１３４】
本発明のめっき装置は、基板にめっきを形成するためのフェースダウン方式の噴流めっき装置であって、めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離して配置されている構成であるともいえる。また、前記めっき装置は前記めっきカップ内にめっき液を導入する。
【０１３５】
この結果、めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は流動によって被めっき面に到達しないか、もしくは前記めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は被めっき面に到達せずにめっきカップ外部に流出させることが可能である。
【０１３６】
前記めっき装置は前記めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離する構造の一部もしくは全部が、電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができる材質が半透膜であるか、イオン交換膜であるか、または電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができるその他の材質から成る。
【０１３７】
一方、前記めっき装置において前記めっき液は銅を含有する導電性の液体又は銅を含有する導電性の液体にその他の成分を添加した導電性の液体である。更に前記めっき液はめっき液１リットル中に金属銅として１４乃至は４０ｇの銅成分を含む。一方、前記めっき装置において、前記陽極電極は含リン銅からなる溶解性陽極電極板である。
〔実施の形態２〕
次に、本実施形態では、半導体装置、及び半導体装置の製造方法の一例として、上記実施の形態１において被めっき基板として用いた半導体ウェハ１及びその製造方法について、図９〜図１２に基づいて、以下詳細に説明する。図９は、本実施形態で用いた半導体ウェハ１の概略構成を示す模式図である。また、図１０は、めっき工程後の、半導体ウェハ１に形成された半導体チップ３３の概略構成を示し、図１０（ａ）は、平面図であり、図１０（ｂ）は、断面図である。
【０１３８】
図９に示すように、半導体ウェハ１表面には、半導体チップ４１が複数形成されている。また、半導体ウェハ１の周辺には、コンタクト部４２が設けられている。このコンタクト部４２には、図示しないめっきシード層が露出されている。そして、コンタクト部４２は、給電のために、図２に示すコンタクト材２２と接するようになっている。
【０１３９】
また、図１０（ａ）に示すように、半導体チップ４１には、フォトレジスト層１８が任意の形状で形成されている。さらに、図１０（ｂ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１の表面には、シード層１９が形成されている。そして、シード層１９の表面には、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８が形成されている。また、シード層１９において、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８側と反対側には、パッド１７が設けられている。そして、半導体チップ４１では、配線めっき層１６とパッド１７とが電気的に接するようになっている。
【０１４０】
次に、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順について、図１１に基づいて、以下に説明する。図１１は、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順を示す断面図である。
【０１４１】
本実施形態における半導体装置の製造方法は、図１１に示すように、半導体チップ４１表面にシード層１９を形成するシード層形成工程と、シード層１９上にフォトレジスト層１８を塗布するフォトレジスト塗布工程と、このフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、フォトレジストパターンに金属をめっきし、配線めっき層を形成するめっき工程と、フォトレジスト層１８を剥離する剥離工程と、シード層１９をエッチングするエッチング工程とを含んでいる。なお、図１１（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１４２】
図１１（ａ）に示すように、シード層形成前の半導体チップ４１には、その表面に、電気信号を外部と交換するためのパッド１７が設けられている。
【０１４３】
図１１（ｂ）に示すように、シード層形成工程では、このような半導体チップ４１の表面にシード層１９を形成する。具体的には、スパッタリング装置内にて、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、パッド形成面にシード層が形成されるように配置する。そして、半導体ウェハ１表面に、バリアメタルとなるチタン層を１０００Å形成し、次に銅層を３０００Å形成する。そして、この銅層を、めっきのためのシード層１９とする。このシード層１９は、後述するめっき工程において、めっき材（配線めっき層１６）の成長を促進する役割を果たす。
【０１４４】
ここで、シード層形成工程にて、バリアメタルとしてチタン層を形成している。しかしながら、バリアメタルとなる層は、これに限定されるものではなく、クロム層であってもよい。また、チタンとタングステンとの合金からなる層であってもよい。さらには、これら以外に、バリア効果を得られる金属からなる層であればよい。
【０１４５】
さらに、チタン層の厚みを１０００Åとしているが、これに限定されることなく、バリア性を確保できれば、５００Å以上の任意の厚みであってもよい。また、めっきのためのシード層１９としての銅層の厚みを３０００Åとしているが、これに限定されることなく、めっき工程において均一な電流密度を確保できる厚みであれば、銅層の厚みは、１０００Å以上の任意の厚みであってもよい。
【０１４６】
図１１（ｃ）に示すように、フォトレジスト塗布工程では、シード層１９が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にフォトレジスト層１８を塗布する。フォトレジスト塗布工程では、フォトレジスト（東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００）を回転塗布装置により、毎分１５００回転で３０秒間、半導体ウェハ１表面に回転塗布し、１１５℃で５分間加熱する。
【０１４７】
ここで、フォトレジストとして上記ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００を用いている。しかしながら、フォトレジストは、これに限定されるものではなく、後述するめっき工程に対して耐性であればよい。フォトレジストとしては、例えば東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｎ−ＣＡ３０００であってもよい。さらには、フォトレジストの塗布方法も回転塗布に限定されるものではない。例えば、東京応化製；商品名 ＯＲＤＹＬ ＭＰ１００ Ｓｅｒｉｅｓなどのドライフィルムによって、半導体ウェハ１表面にフォトレジスト層１８を形成してもよい。
【０１４８】
また、フォトレジスト塗布工程では、フォトレジストを、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１１５℃で５分間加熱している。しかしながら、回転塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで回転させた後、１００℃〜１２０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１４９】
図１１（ｄ）に示すように、フォトレジストパターン形成工程では、フォトレジスト塗布工程にて形成されたフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成する。具体的には、フォトレジスト塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、フォトレジスト層１８の現像を行い、配線めっきを成すべき部分のフォトレジストを除去する。
【０１５０】
ここで、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、露光時にフォトレジスト層１８に照射する光は、フォトレジストを露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。フォトレジスト層１８に照射する光として、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。また、フォトレジストパターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてフォトレジスト層１８の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１５１】
図１１（ｅ）に示すように、めっき工程では、上記フォトレジストパターン形成工程にてフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成した結果、シード層１９が露出した部分にめっきを行っている。具体的には、フォトレジストパターン形成工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図１に示すめっき装置に設置する。すなわち、めっき装置のウェハ保持具２に半導体ウェハ１を設置する。そして、図示しないウェハ抑えにより、Ｏリング２１及びコンタクト材２２を、半導体チップ４１のコンタクト部４２に密着させる。なお、半導体ウェハ１をめっき装置に設置した後のめっき工程に関しては、上記実施の形態１にて説明しためっき方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５２】
また、剥離工程では、図１１（ｆ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１に形成されているフォトレジスト層１８を剥離する。具体的には、図１１（ｅ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない剥離装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、剥離液（東京応化製；商品名 １０４剥離液）に７０度―２０分間浸漬し、時折震盪する。これにより半導体ウェハ１表面に形成されたフォトレジスト層１８が剥離される。
【０１５３】
ここで、剥離工程では、半導体ウェハ１を、上記１０４剥離液に７０℃−２０分間浸漬し時折震盪している。しかしながら、浸漬時間は、これに限定されるものではなく、例えば１５〜２５分間の浸漬であってもよい。また、剥離液として、例えば三菱ガス化学製Ｒ−１００を用い、５０℃で８〜１５分間浸漬し時折震盪してもよい。あるいは、剥離液としてアセトンを用いてもよい。
【０１５４】
次に、エッチング工程では、図１１（ｇ）に示すように、配線めっき層１６が形成されていないシード層１９をエッチングにより除去する。具体的には、図１１（ｆ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しないエッチング装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘して、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の銅（Ｃｕ）からなるシード層１９（表面に配線めっき層１６が形成されていないシード層１９）をエッチングする。
【０１５５】
ここで、エッチング工程では、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、エッチングに用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、１０％−水酸化ナトリウム水溶液や４０％−塩化第二鉄水溶液、その他の水溶液であってもよい。また、水溶液の温度も、これに限定されるものではなく、１５℃〜４０℃であってもよい。
【０１５６】
さらに、エッチング工程では、次に、半導体ウェハ１を、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘する。これにより、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の図示しないバリアメタルとしてのチタン層（表面に配線めっき層１６が形成されていないチタン層）がエッチングされる。
【０１５７】
ここで、チタン層をエッチングするために、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、チタン層をエッチングするために用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、塩酸、フッ酸と硝酸との混合液等であってもよい。
【０１５８】
このように上記シード層形成工程からめっき工程を経て製造された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１は、上記めっき工程にて、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物によりめっき品質の低下が無くなる。それゆえ、本実施形態の半導体装置の製造方法では、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による配線間のショート等を防ぐことが可能になり、半導体チップ表面により微細な配線パターンを形成することが可能になる。
【０１５９】
また、このように半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１には、外部接続端子が設置される。以下、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程について、図１２に基づいて、詳細に説明する。図１２は、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子２６を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図である。
【０１６０】
上記外部接続端子設置工程は、配線めっき層１６が半導体チップ４１表面にオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程と、オーバーコート層に任意の形状のパターンを形成するオーバーコート層パターン形成工程と、オーバーコート層のパターン形状に基づいて外部接続端子を配線めっき層１６に形成する外部接続端子形成工程とを含んでいる。なお、図１２（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１６１】
図１２（ａ）に示すように、半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１では、配線めっき層１６の下（パッド１７が形成されている側）に、シード層１９が形成されている。配線めっき層１６は、このシード層１９を介して、半導体チップ４１上に設けられているパッド１７と電気的に接続している。
【０１６２】
図１２（ｂ）に示すように、オーバーコート層塗布工程では、配線めっき１６が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にオーバーコート層２０を形成する。具体的には、オーバーコート層２０（住友ベークライト製；商品名 ＣＲＣ−８０００シリーズ）を回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱する。
【０１６３】
ここで、上記オーバーコート層塗布工程では、オーバーコート層２０として上記ＣＲＣ−８０００シリーズを用いている。しかしながら、オーバーコート層２０に用いる材料は、これに限定されるものではなく、例えば日立化成製；商品名 ＨＤ−８８００シリーズであってもよい。さらには、オーバーコート層２０として、商品名 ＨＤ−８０００シリーズ等の感光性耐熱性樹脂を用いてもよい。
【０１６４】
また、上記オーバーコート層塗布工程では、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱している。しかしながら、オーバーコート層の塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで、半導体ウェハを回転させた後、１２０℃〜１４０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１６５】
図１２（ｃ）に示すように、オーバーコート層パターン形成工程では、オーバーコート層２０に、任意の形状のパターンを形成する。具体的には、オーバーコート層塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてオーバーコート層２０の現像を行い、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去する。そして、除去後、３００℃の窒素雰囲気下で、２時間硬化処理を行う。このオーバーコート層パターン形成工程により、半導体チップ４１では、外部接続端子を形成する部分で、配線めっき層１６が露出した状態になる。
【０１６６】
ここで、上記オーバーコート層パターン形成工程では、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、オーバーコート層２０に照射する光は、オーバーコート層を露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。オーバーコート層２０に照射する光としては、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。
【０１６７】
また、上記オーバーコート層パターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、オーバーコート層２０の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１６８】
さらに、上記オーバーコート層パターン形成工程では、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去した後、３００℃の窒素雰囲気下で２時間硬化処理を行うこととしている。しかしながら、オーバーコート層除去後の工程は、これに限定されるものではない。例えば、オーバーコート層除去後に、２５０〜３５０℃にて、１．５時間〜３時間の保持時間を有する工程であってもよい。また、その工程の前後に、昇温過程及び降温過程を有してもよい。
【０１６９】
図１２（ｄ）に示すように、外部接続端子形成工程では、オーバーコート層パターン形成工程にて、オーバーコート層２０を除去した部分に、外部接続端子２６を形成する。具体的には、図示しないボール搭載機に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を設置する。そして、外部接続端子形成用の配線めっき層１６が露出した部分に、図示しないフラックスを塗布する。そして、フラックスを塗布した部分に、図示しないツールに保持された外部接続端子２６としての半田ボールを設置する。その後、半田ボールが設置された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、２４５℃のリフロー装置により、半田ボールを再溶融させ冷却させることにより、配線めっき層１６に外部接続端子２６としての半田ボールを接合させる。
【０１７０】
ここで、外部接続端子２６としての半田ボールは、ＳｎＡｇ３．０Ｃｕ０．５（千住金属工業製；商品名 Ｍ７０５）からなっている。しかしながら、半田ボールは、これに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ６３Ｐｂ３７からなっていてもよい。また、他の鉛フリー半田からなっていてもよい。
【０１７１】
また、上記外部接続端子形成工程では、リフロー装置による加熱温度を２４５℃としている。しかしながら、リフロー装置による加熱温度は、これに限定されるものではなく、例えば２４０〜２５０℃であってもよい。
【０１７２】
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明のめっき装置は、以上のように、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。このため、本発明は、半導体産業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明の実施の一形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。
【図２】上記めっき処理槽のウェハ保持具の構成の一例を示す断面図である。
【図３】上記めっき処理槽において、内筒と隔壁とに囲まれた領域の構成を示し、上の図は、半導体ウェハの被めっき面側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【図５】イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。
【図６】イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【図７】従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】従来のラック方式の縦型めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本実施形態で用いた半導体ウェハの概略構成を示す模式図である。
【図１０】めっき工程後の、半導体ウェハに形成された半導体チップの概略構成を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。
【図１１】本実施形態における半導体ウェハの製造方法の手順を示す断面図であり、（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【図１２】配線めっき層が形成された半導体ウェハに外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図であり、（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層が形成された半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 半導体ウェハ（被めっき基板）
２ ウェハ保持具
３ カップ
４ めっき液噴射管
５ 陽極電極
６ 支持体
７ 隔壁
８ めっき液槽
９ めっき液貯槽（めっき液供給源）
１０ ポンプ（めっき供給手段）
１１ フィルター（めっき液ろ過手段）
１６ 配線めっき層
１７ パッド
１８ フォトレジスト層
１９ シード層
２０ オーバーコート層
２６ 外部接続端子
３１ 内筒（第２の円筒カップ）
３２ 外筒（第１の円筒カップ）
４１ 半導体チップ
１００ めっき処理槽
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置及びめっき方法に関するものであり、より詳しくは、被めっき面に配線用の微細なめっきを形成するめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体ウェハ等へ配線を形成するために、金属めっきによる手法が採用されている。従来の金属めっきに用いる装置としては、フェースダウン方式の噴流めっき装置、ラック方式の縦型めっき装置、または、フェースアップ方式の噴流めっき装置が知られている。
【０００３】
フェースダウン方式の噴流めっき装置は、図７に示すように、半導体ウェハ１’を保持するウェハ保持具２’と、カップ３’と、カップ３内にめっき液を供給するためのめっき液噴射管４’と、陽極電極５’とを備えている。陽極電極５’は、一般に、含リン銅からなっている。カップ３’の内部には、陽極電極５’が設けられている。そして、カップ３’には、ウェハ保持具２’が設けられており、半導体ウェハ１’は、ウェハ保持具２’により、カップ３’の上部に保持されている。フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液噴射管４’は、半導体ウェハ１’の下方に設けられている。このため、めっき液噴射管４’より噴射しためっき液が、半導体ウェハ１’の下方より供給されることになる。これにより、被めっき面のめっきが施される。
【０００４】
なお、図７には示していないが、フェースダウン方式の噴流めっき装置は、カップ３’を内包するように設けられためっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、及びこれらを接続する配管を備えている。
【０００５】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液貯層中のめっき液は、ポンプによりフィルターを経て、カップ３’の下部へと至る。そして、カップ３’の下部から供給されためっき液は、めっき液噴射管４’を通って、陽極電極５’を経て半導体ウェハ１の被めっき面へと至る。そして、その後、めっき液は、カップ３’上部の辺縁部（ウェハ保持具２’とカップ３’との隙間）より、カップ３’外部へ漏れ出てめっき液槽にて回収され、再度、めっき液貯層へ還流される。
【０００６】
このようなフェースダウン方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、「めっき処理槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき処理槽外部に流出せしめる流出口」が設けられている。また、陽極電極として、プラチナに体表される不溶解性電極を適用しためっき装置も知られている。
【０００７】
また、ラック方式の縦型めっき装置は、図８に示すように、陽極電極６’’と、ラック２４と、めっき処理槽１２とを備えている。陽極電極６’’は、一般的に内部起毛の布性のアノードバッグ１３内に設置されている。陽極電極６’’としては、球状の含リン銅をチタン製のバスケットに入れたもの、もしくは含リン銅から成る銅板が用いられる。また、ラック２４は、半導体ウェハ１への給電部を備え、かつ半導体ウェハ１よりやや内径の小さい穴を穿った板状の治具である。そして、めっき処理槽１２は、ラック２４への半導体ウェハ１の固定と裏面の絶縁を兼ねるウェハ抑え２５及びめっき液を攪拌する図示しないスキージを備えている。
【０００８】
なお、図８には示していないが、ラック方式の縦型めっき装置は、めっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、これらを接続する配管、及び付属装置を備えている。
【０００９】
めっき液は、貯槽からポンプによってフィルターを経て注入口１４へと至る。そして、めっき処理槽１２槽内で陽極電極６を内包するアノードバッグ１３近傍を流動する。その後、半導体ウェハ１表面の被めっき面へと至り、めっき処理槽１２上縁よりダム１５へと流出しダムの一部の設けられた図示しない戻り管を経てめっき液貯槽へと還流する。このようなラック方式の縦型めっき装置は、例えば特許文献２に開示されている。
【００１０】
また、フェースアップ方式の噴流めっき装置は、半導体ウェハの被めっき面を上に向けて配置し、かつ被めっき面に対向させて陽極電極を配置して、めっき液が、半導体ウェハの上方より供給されるような構成である。
【００１１】
このようなフェースアップ方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献３及び４に開示されている。特許文献３に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、ブラックフィルムの乾燥による剥離を防止する目的で、陽極室の底部にイオン交換膜又は多孔性中性膜が設けられ、陽極室内がめっき液で満たされるようにしている。また、特許文献４に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、陽極室の底部に多数の細孔が形成された多孔体が設けられている。
【００１２】
また、上述のめっき装置と異なる構成のものとして、例えば特許文献５には、めっき処理槽を陰イオン交換膜で陰極室と陽極室に隔離し、陽極として不溶性電極を使用して電気銅めっきを行う半導体ウェハの電気銅めっき装置が開示されている。
【００１３】
これら従来のめっき装置において、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作ることは、めっき処理において極めて重要である。それゆえ、半導体ウェハの被めっき面の中央部から周辺部への層流を作ることは、めっきの仕上がりを大きく左右する。
【００１４】
従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置は、側方の流入口・流出口から、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作るために、その構造上、半導体ウェハを回転させることで、相対的に一様なめっき液の層流を得るような構成となっている。このため、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハを保持する機構に加え、半導体ウェハを回転させる機構を付加する必要があり、装置が大掛かりになってしまう。
【００１５】
一方、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハの被めっき面の中央部からめっき液を噴流することが可能であるため、めっき装置と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置を実現できる。
【特許文献１】特開２００１−２４３０７号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献２】特開２０００−８７２９９号公報（平成１２年３月２８日公開）
【特許文献３】特開２００１−４９４９８号公報（平成１３年２月２０日公開）
【特許文献４】特開２００１−２４３０３号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献５】特開２００３−７３８８９号公報（平成１５年３月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置には、以下の問題が生じる。
【００１７】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、微小な固形異物が被めっき面に付着し、めっき品質の低下を招くという問題が生じる。この原因は、ポンプによりめっき液貯槽から供給されためっき液が、フィルターにてろ過された後、カップ下部から供給され陽極電極近傍を経て半導体ウェハの被めっき面へと至る経路のうち、陽極電極表面にある。陽極電極が、含リン銅を含む場合、その表面にはブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成される。このブラックフィルムは、塩素（Ｃｌ）やリン（Ｐ）を含む一価の銅の錯体（Ｃｕ＋からなり、陽極溶解により発生した一価の銅イオンと化合した結果生じたものである。
【００１８】
このブラックフィルムは、下記（１）式に示す銅の不均化反応を抑制することで、スライムの発生を抑制する効果がある。
２Ｃｕ＋→Ｃｕ＋Ｃｕ２＋ （１）
しかしながら、一方で、一旦形成されたブラックフィルムは、陽極電極表面から剥離しやすくなる。剥離した微小なブラックフィルムは、めっき液の流れと共に、半導体ウェハの被めっき面へ運ばれる。その結果、半導体ウェハのめっき面にブラックフィルムが付着するという問題が生じる。
【００１９】
また、陽極電極として、不溶解性電極を適用することで、上記ブラックフィルムによる問題を防止することが可能である。しかしながら、この場合、陽極電極表面において、めっき液中の添加剤が、酸化分解しめっき液の消費量が増大したり、酸化分解で生成された分解生成物により、めっき液が汚染するという問題が生じる。
【００２０】
一方、上記従来のラック式の縦型めっき装置では、内部起毛の布性アノードバッグ内に、含リン銅を含む陽極電極が設置されているので、ブラックフィルムに起因する固形異物による、半導体ウェハへの付着は防止することが可能である。しかしながら、このような縦型めっき装置では、半導体ウェハをめっき処理槽内に保持するために、半導体ウェハをラックに固定するという操作が必要になる。このため、この操作による生産性の低下、めっき品質の低下、及び自動化の妨げという問題が生じる。
【００２１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、フェースダウン方式の噴流めっき装置において、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のめっき装置は、上記の課題を解決するために、内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴としている。
【００２３】
本発明のめっき装置は、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行う、すなわち、フェースダウン方式でめっきを行うものである。
【００２４】
なお、上記「被めっき基板室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、被めっき基板を含む空間のことをいう。また、上記「陽極電極室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、陽極電極を含む空間のことをいう。
【００２５】
また、上記の構成によれば、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されているので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００２６】
以上のように、上記の構成によれば、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられているので、めっき処理槽に流入するめっき液を、上記めっき基板領域に流入するめっき液の層流と、上記陽極電極室に流入するめっき液の層流とに分離することができる。これにより、めっき処理槽内にめっき液を流入すると、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００２９】
「上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するような」構成としては、例えば、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと第２の円筒カップとを備え、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている構成が挙げられる。
【００３０】
本発明のめっき装置では、上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、めっき処理槽から流入しためっき液は、めっき液噴射管によって被めっき基板室に流入しためっき液と、陽極電極室に流入しためっき液とに分離される。陽極電極室に流入しためっき液は、陽極電極と被めっき基板との間を通電することで、陽極電極に起因するパーティクルを含むめっき液になる。このめっき液は、隔壁を通過することで、パーティクルが除去される。このため、上記の構成によれば、陽極電極に起因するパーティクルは被めっき面に到達しない。それゆえ、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、さらに、上記陽極電極室へ流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出するめっき液流出口が設けられていてもよい。
【００３２】
また、本発明のめっき装置では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、透過部材は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過するので、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する。一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００３４】
また、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００３５】
また、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００３６】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００３８】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることが好ましい。
【００３９】
また、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００４０】
めっき液には、各種金属を形成するために様々なめっき液がある。上記の構成によれば、銅を含有するめっき液を用いることで、被めっき基板の被めっき面に銅めっきを形成することができる。なお、「銅成分」とは、金属銅、銅イオン、または、銅イオンを含む化合物のことをいう。
【００４１】
また、上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００４２】
また、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００４３】
陽極電極として純銅を含む陽極電極に用いると、陽極電極からの異物発生量が増加する。一方、上記の構成によれば、陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であるので、陽極電極表面にブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成され、これによって異物の原因となる銅錯体イオン（Ｃｕ＋）がトラップされる。
【００４４】
また、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００４５】
本発明のめっき方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴としている。
【００４６】
上記の構成によれば、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００４７】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴としている。
【００４８】
上記の構成によれば、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００４９】
それゆえ、上記の半導体装置の製造方法により、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【００５０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うことが好ましい。
【００５１】
これにより、めっき工程にて、めっき処理槽内にめっき液を流入する場合、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００５２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、陽極電極と被めっき基板との間を通電することにより発生するパーティクルを含むめっき液が、被めっき基板の被めっき面に到達しないので、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出させてもよい。
【００５４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極近傍に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００５６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００５７】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００５８】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００６０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程は、さらに、めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことが好ましい。
【００６１】
なお、上記めっき液循環段階とは、めっき液供給段階にてめっき液供給源から供給されためっき液が、めっき液ろ過段階を経て、めっき処理槽へ供給した後、再びめっき液をめっき液供給源に供給する段階のことをいう。具体的には、本発明のめっき装置において、めっき液供給源に貯留されためっき液を、めっき液供給手段とめっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給し、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給することをいう。
【００６２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００６３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００６４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００６５】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００６６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、さらに、上記めっき工程前に、上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことが好ましい。
【００６７】
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、上述の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴としている。
【００６８】
上記の構成によれば、半導体装置は、上述の半導体装置の製造方法により製造されているので、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００６９】
本発明のめっき装置は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている。また、本発明のめっき方法は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させる。それゆえ、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００７０】
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させる。また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法により製造されたものである。それゆえ、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７２】
図１は、本実施形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、めっき処理槽１００は、半導体ウェハ（被めっき基板）１を保持するウェハ保持具２、カップ３、めっき液噴射管４、陽極電極５、陽極電極５を支持する支持体６、及び、隔壁７を備えている。カップ３は、内筒３１と外筒３２とを備えている。
【００７３】
内筒（第２の円筒カップ）３１及び外筒（第１の円筒カップ）３２は、上面が開放された略円筒形の容器であり、内筒３１の外径が外筒３２の外径よりも小さくなるような構成である。また、外筒３２の最も低い中央の部分には、めっき液が流入するめっき液流入口Ｅが形成されている。
【００７４】
内筒３１の底部には、ドーナツ状の隔壁７が設けられ、内筒３１と外筒３２とを仕切る。すなわち、隔壁７は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられており、陽極電極５と半導体ウェハ１とを隔離する。これにより、めっき処理槽１００が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。なお、めっき処理槽１００において「被めっき基板室」とは、内筒３１と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。また、「陽極電極室」とは、外筒３２と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。
【００７５】
また、図１に示すように、めっき液噴射管４は、隔壁７の中央部の穴を貫通するように設けられている。支持体６は、外筒３２に接続されており、めっき液を透過する構造を有している。さらに、支持体６上には、陽極電極５が設けられている。陽極電極５は、めっき液噴射管４の下端よりも上方側に位置する。
【００７６】
隔壁７は、炭化水素系カチオン交換膜を備えている。しかしながら、隔壁７は、陽極電極５及び支持体６近傍、すなわち陽極電極室に流入しためっき液中の金属イオンを透過することが可能な構成を有する透過部材を備えていれば、特に限定されるものではない。例えば、隔壁７は、イオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等を備えていてもよい。また、隔壁７が炭化水素系カチオン交換膜を備えている場合、炭化水素系カチオン交換膜として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。隔壁７の具体的な構成については、後述する。
【００７７】
また、隔壁７は、金属イオン以外にも添加剤成分としての陽イオン（金属イオンと同様の電気的性質のイオン）を透過するものであってもよい。
【００７８】
めっき液噴射管４、及び支持体６は、ポリプロピレンからなる。また、陽極電極５は、含リン銅からなる溶解性陽極電極である。しかしながら、めっき液噴射管４及び支持体６は、寸法安定性が確保され、かつめっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、めっき液噴射管４及び支持体６は、硬質塩化ビニルからなっていてもよい。
【００７９】
ここで、本発明に適用しうる半導体ウェハ１の寸法は、めっき処理槽１００の各種部材の寸法に応じて適宜設定することが可能である。例えば、半導体ウェハ１としては、直径１００ｍｍないし５００ｍｍ程度のものが適用可能である。より具体的には、直径１５０ｍｍ程度のものが、半導体ウェハ１として適用できる。
【００８０】
また、内筒３１は、その底部に隔壁７が密着して固定されている。内筒３１の内径は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さければよい。
【００８１】
このように、内筒３１の内径が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さい場合、めっき液噴射管４から噴射しためっき液は、めっき処理槽１００外部の大気に接触することなく、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへ噴流される。このため、本発明のめっき装置では、大気と遮断してめっきを行うことができ、大気からの浮遊異物によるめっき液の汚染や、めっき液の蒸発、めっき液の蒸発やミストによる周辺環境の汚染を防止できる。
【００８２】
また、内筒３１の高さは、５０ｍｍないしは１００ｍｍであればよい。ここでは、内筒３１の寸法は、外径１５０ｍｍ 内径１４０ｍｍ 厚さ５ｍｍ 高さ８０ｍｍであり、円筒状のものである。
【００８３】
また、外筒３２の高さは、後述するように、めっき液噴射管４から噴射しためっき液が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗの中心部から外周部に渡って、十分に当接することができ、かつ、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければ、特に限定されない。ここでは、外筒３２は内径１６０ｍｍとしたが、外筒３２の高さは後に記するようにめっき液噴射管４から噴流しためっき液が半導体ウェハ１の表面外周部まで十分に接することができれば良く、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければよい。
【００８４】
また、内筒３１は外径１５０ｍｍであり、外筒３２は内径１６０ｍｍである。そして、内筒３１と外筒３２との間隙は５ｍｍとしている。しかしながら、内筒３１と外筒３２との間隙は、これに限定されるものでない。内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることにより、後述するように、内筒３１と外筒３２とにおいて、互いの上端の高さの差を大きくすることができる。このように内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることで、液体の持つ粘性ゆえに抵抗（圧力）が高まり、よって内筒を高くしても内筒の上端部までめっき液が到達する。これにより、設計上の自由度を大きくすることができる。
【００８５】
また、隔壁７は、外径１４０ｍｍ内径４０ｍｍのドーナツ状の形状を有している。そして、隔壁７は、その外周が内筒３１に密着される一方、その内周がめっき液噴射管４に密着されて、固定されている。しかしながら、隔壁７の寸法は、これに限定されるものではない。
【００８６】
また、支持体６は、外筒３２とめっき液噴射管４との間に設けられている。支持体６は、外筒３２の底部から上方に２０ｍｍ、もしくは少なくとも５ｍｍの空隙で設置されている。また、支持体６には、上下方向の貫通孔が多数形成されている。
【００８７】
また、隔壁７の厚さは、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０以上１００μｍ以下で、使用可能である。隔壁７の厚さが５０μｍよりも小さい場合、めっきに要する電流が必要以上に多くなり、めっきの効率が下がるので、好ましくない。また、隔壁７の厚さが、２００μｍよりも大きい場合、めっき面外観に黒色の「ヤケ」と呼ばれる不良を発生するので好ましくない。
【００８８】
また、隔壁７の内筒３１への取り付けは、２〜１０ｍｍ厚のカップ部材に、０．２ｍｍ〜９ｍｍ径の円形または１辺が０．２ｍｍ〜９ｍｍ長の正方形、長方形、または四変形の開口を有している。なお、隔壁７（セレミオン隔壁）が真円でなくともよく、極端には四角形であってもよい。
【００８９】
また、含リン銅からなる陽極電極５の寸法は、外径１５０ｍｍ内径５０ｍｍ厚さ８ｍである。しかしながら、陽極電極５の寸法は、これに限定されるものでなく、支持体６と隔壁７との間隙及び外筒３２と当該陽極電極５との間隙を通過するめっき液の流動を妨げない範囲で任意に選択が可能である。また、陽極電極５に含まれる含リン銅は、特に限定されないが、０．０４〜０．０６％のリンが含まれていればよい。
【００９０】
めっき液噴射管４は、隔壁７を貫通し隔壁７より２０ｍｍ上方へと伸びている。しかしながら、めっき液噴射管４は、これに限定されるものでなく、陽極電極５よりも下方から隔壁７まで到達していればよい。
【００９１】
以上、めっき処理槽１００における、半導体ウェハ１、カップ３（内筒３１及び外筒３２）、めっき液噴射管４、陽極電極５、支持体６、及び隔壁７の寸法等を説明したが、めっき処理槽１００における各種部材の寸法は、めっき処理槽１００の大きさ、あるいは適用する半導体ウェハ１の大きさ等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００９２】
以下、半導体ウェハ１を保持するウェハ保持具２の具体的構成について、図２に基づいて説明する。図２は、めっき処理槽１００のウェハ保持具２の構成の一例を示す断面図である。ウェハ保持具２は、図２に示すように、Ｏリング２１と、コンタクト材２２と、ウェハ保持リング２３とを備えている。ウェハ保持リング２３は、内筒３１の上端部と所定の間隙を維持して、図示しない支柱に保持されている。そして、Ｏリング２１及びコンタクト材２２は、ウェハ保持リング２３上に設けられており、保持する半導体ウェハ１との密着性を確保している。
【００９３】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で３箇所設けられている。しかしながら、コンタクト材２２は、これに限定されることなく、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で４箇所以上設けられていてもよい。さらには、コンタクト材２２が半導体ウェハ１の外周部全周を接する構造であってもよい。
【００９４】
ウェハ保持リング２３の内径は１４０ｍｍとしたがこれに限定されることなく、外形が円形である必要がないことは勿論のこと装置筐体等と一体構造であってもよい。
【００９５】
以下、ウェハ保持具２の各種部材について説明する。
【００９６】
Ｏリング２１は、半導体ウェハ１との密着性が確保され、かつめっき液に対して耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、Ｏリング２１として、シリコーンゴムが挙げられる。具体的には、バイトン（商標登録）（デュポン ダウ エラストマー ジャパン製）が挙げられる。
【００９７】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１との密着が確保され、かつ導電性で使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、チタンに金属めっきが施された部材が挙げられる。具体的には、コンタクト材２２としては、チタンにプラチナめっきを施したもの、チタンに金めっきを施したもの、樹脂に金めっきなどを施したもの、または、その組み合わせたものが挙げられる。
【００９８】
また、ウェハ保持リング２３は、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。ウェハ保持リング２３としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンからなるものが挙げられる。
【００９９】
次に、めっき処理槽１００において、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられている隔壁７の構造の一例について、図３を参照して、以下に説明する。図３は、めっき処理槽１００において、内筒３１と隔壁７とに囲まれた領域（被めっき基板室）の構成を示し、上の図は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【０１００】
図３に示すように、隔壁７は、被めっき面Ｗ側から見てドーナツ形状を有している。そして、隔壁７の中央部には、めっき液噴射管４が貫通している。また、隔壁７の外周部は、内筒３１の底部に固定されている。
【０１０１】
また、隔壁７は、半透膜（透過部材）７１と、半透膜支持体７２・７３とを備えている。隔壁７は、半透膜支持体７２・７３が、半透膜７１を狭持した構成である。そして、陽極電極５側には、半透膜支持体７２が配置されており、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側には半透膜支持体７３が配置されている。
【０１０２】
それゆえ、半導体ウェハ１と陽極電極５との間を通電することで、陽極電極５側（陽極電極室）に流入しためっき液は、半透膜支持体７２にて透過される。そして、半透膜７１にて、めっき液中の金属イオンが透過される。そして、半透膜７１にて透過されためっき液中の金属イオンは、半透膜支持体７３を透過して、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側（被めっき基板室）へ流入する。この際、半透膜７１では、めっき液中の金属イオンのみが透過され、めっき液中のパーティクルは透過されない。したがって、隔壁７により、めっき液中の金属イオンとパーティクルとを分離することが可能になり、陽極電極５に起因するパーティクルによるめっき面の汚染を防ぐことができる。
【０１０３】
半透膜７１は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中の金属イオンを透過するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜７１としては、炭化水素系カチオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等が挙げられる。また、半透膜７１が炭化水素系カチオン交換膜である場合、半透膜７１として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。
【０１０４】
また、半透膜支持体７２・７３は、めっき液を透過する構造を有し、かつ、寸法安定性が確保され、めっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜支持体７２・７３としては、ポリプロピレン、または硬質塩化ビニルからなるものが挙げられる。
【０１０５】
次に、半透膜７１の構造について、イオン交換膜を含むイオン交換膜を例に挙げて、以下に説明する。図５は、イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。また、図６は、イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【０１０６】
「イオン交換膜」とは、図５に示すように、イオンを選択透過させる膜のことをいう。このイオン交換膜は、大きく分けて陽イオン交換膜と陰イオン交換膜に区分される。陽イオン交換膜は、図５に示すように、めっき液に浸漬された状態で、通電すると、陽イオン（Ｍ＋）を選択的に透過し、陰イオン（Ｂ−）を透過しない。
【０１０７】
陽イオン交換膜には、図６に示すように、マイナス電荷の置換基が固定されている。このため、陰イオン（Ｂ−）はマイナス電荷の置換基の反発を受け、透過できない。一方、陽イオン（Ｍ＋）は、マイナス電荷の置換基の反発を受けないので、透過する。すなわち、陽イオン交換膜を透過できるイオンは、陽イオン（Ｍ＋）だけということになる。
【０１０８】
一方、陰イオン交換膜は、上記の作用と反対の作用になる。これらイオン交換膜の選択透過は、電気透析装置の電気エネルギーによって行われる。なお、この電気透析装置の電気エネルギーは、特に限定されず、直流電流、パルス電流、または、交流電流による電気エネルギーであってもよい。
【０１０９】
次に、本発明のめっき装置の構成について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１１０】
本発明のめっき装置は、図４に示すように、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗにめっき処理を行うめっき処理槽１００と、めっき処理槽１００を内包するめっき液槽８と、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９と、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ１０と、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター１１と、これらを接続する配管Ｔを備えている。
【０１１１】
本発明のめっき装置では、めっき液貯槽９中のめっき液は、ポンプ１０によりフィルター１１を経て、めっき処理槽１００の下部に形成されためっき液流入口Ｅへと至る。そして、めっき液流入口Ｅから供給されためっき液は、めっき液噴射管４を通って、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへと至る。そして、その後、めっき液は、内筒３１上部の辺縁部（ウェハ保持具２と内筒３１との隙間）より、めっき処理槽１００外部へ漏れ出てめっき液槽８にて回収され、再度、めっき液貯槽９へ還流される。
【０１１２】
めっき液槽８、めっき液貯槽９、及び配管Ｔは、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。これらの材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１３】
また、ポンプ１０は、使用するめっき液に耐性があり、かつ、めっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０としては、例えば、イワキ製；商品名 マグネットポンプＭＤ−７０Ｒ、または、；商品名 イワキ製マグネットポンプＭＤ−３０ＲないしＭＤ−１００Ｒが挙げられる。また、ポンプ１０の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１４】
また、フィルター１１は、目標とするめっきパターンの最小間隔のおよそ１／２の粒径の捕集効率が１００％であり、かつ使用するめっき液への耐性を備えめっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。フィルター１１としては、例えば、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ０１２；１．２μｍ径粒子捕集効率１００％）、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ００６；１．０μｍ径粒子捕集効率１００％）、テフロン(登録商標)製フィルター、または中空糸膜フィルターが挙げられる。また、フィルター１１の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。フィルター１１の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１５】
また、図４では示していないが、配管Ｔの途中には弁、流量計、空気抜き管などが接続され、同じく図示しない制御装置によりめっき液の流動の制御が可能であり、更に図示しないめっき用電源部によって被めっき面と陽極電極５との間に電圧を印加することができる。
【０１１６】
次に、本発明のめっき装置におけるめっき処理の一例として、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに銅めっきを行う場合について、以下詳細に説明する。
【０１１７】
まず、ウェハ保持具２には、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗが下側になるように、半導体ウェハ１が設置されている。半導体ウェハ１は、図示しないウェハ抑えによりＯリング２１及びコンタクト材２２に密着されている。
【０１１８】
図４に示すように、めっき液貯槽９内のめっき液が、図示しない制御装置により制御されたポンプ１０により、フィルター１１に送られる。めっき液は、フィルター１１にて、フィルター１１の開口径以上の固形異物が除去され、配管を経てめっき処理槽１００のめっき液流入口Ｅに流入する。カップ３の外筒３２下部のめっき液流入口Ｅより流入しためっき液は、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入する。なお、上記めっき液は、添加剤と金属銅換算で約２５ｇ／Ｌの銅を含む銅めっき液（商品名 ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）である。
【０１１９】
また、めっき液流入口Ｅに流入しためっき液のうち一部のめっき液は、外筒３２底部と支持体６との間隙に流入する。外筒３２底部と支持体６との間隙に流入しためっき液（以下、陽極電極室に流入しためっき液と記す）は、支持体６に穿たれた貫通孔を経て陽極電極５周囲を包み込むように上昇し隔壁７に沿って外周方向へ流動する。そして、内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出される。なお、このめっき装置において、陽極電極５は、０．０４〜０．０６％のリンを含む含リン銅からなっている。
【０１２０】
一方、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入しためっき液（以下、被めっき基板室に流入しためっき液と記す）は、そのめっき液の運動エネルギーと、陽極電極室に流入しためっき液が内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出するときの抵抗とにより、圧力が高められる。このため、被めっき基板室に流入しためっき液の液面が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達する。そして、被めっき基板室に流入しためっき液は、半導体ウェハ１表面の被めっき面Ｗの外周へと流動する。そして、内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過して、めっき処理槽１００外へ流出する。
【０１２１】
内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出しためっき液、及び内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出した液は、混合してめっき液槽８に溢れ出る。めっき液槽８内のめっき液は、高低差によってめっき液貯槽９へと還流する。
【０１２２】
このとき、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗを陰極とし、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に、図示しないめっき用電源によって電流を制御しながら電圧を印加すると、陽極電極５表面ではめっき液中の添加剤が所定の作用を為し、めっき液中に銅イオンが発生する。そして、発生した金属イオンは、隔壁７を透過して内筒３１内を経て陰極電極となった半導体ウェハ１表面に至る。そして、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗでは、めっき液中の添加剤が所定の作用を為しながら、銅イオンは銅として析出しめっきされる。
【０１２３】
なお、本発明のめっき装置において、ポンプ１０によりフィルター１１へ送られるめっき液の流量は、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、毎分２０Ｌ程度又は毎分２ないし２０Ｌ程度の流量である。
【０１２４】
また、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に印加される電圧、及び電圧印加時間もまた、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、被めっき面Ｗでの電流密度が１平方センチメートルあたり２０ｍＡとなるように制御しながら、２５分間電圧が印加される。
【０１２５】
なお、内筒３１内は、フィルター１１を経てフィルター開口径以上の固形異物を除去されためっき液で満たされており、陽極電極室に流入しためっき液は、隔壁７とめっき液の流れにより内筒３１内には流入できない。そして、めっき液中の銅イオンのみが隔壁７を透過して内筒３１内に至るため、陽極電極５表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がない。また、従来のように、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着を防止するために不溶解性電極を使用する必要がないため、めっき液中の添加剤の酸化分解による添加剤消費量の増大や分解生成物によるめっき液の汚染によるめっき品質の低下のない高品質なめっきを得ることができる。
【０１２６】
ここで、めっき液として、銅めっき液（ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）を用いたが、これに限定されることなく、これ以外の所望の性能を達成できるめっき液であれば、これに限定されることがないのは勿論である。
【０１２７】
また、本発明のめっき装置では、隔壁７の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなる場合について説明したが、これに限定されない。本発明のめっき装置では、隔壁７を底面とする内筒３１における、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５とを隔離する部分、すなわち、被めっき基板室における、陽極電極と被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。例えば、内筒３１の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。
【０１２８】
また、フェースダウン方式のめっき装置においては、カップ下部より上昇するめっき液が、カップとウェハ保持具との間の隙間よりカップ外へ流出しますが、このとき上昇するめっき液の流量を大きくすることで液面が盛り上がるとともに、半導体ウェハとの表面張力（親水性）によって隙間よりも高い位置にある半導体ウェハの被めっき面を濡らしながらカップ周辺部へ流動しカップ外へ流出する。
【０１２９】
ここで、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の流れを作ることは、めっき時の銅イオンの供給にとってきわめて重要で、ウェハ表面で中央部から周辺部への層流を作ることはめっき仕上がりを大きく左右する。
【０１３０】
従来のフェースダウン方式で陽極電極と半導体ウェハとの間に隔壁を設けることは、ウェハへのめっき液の接触ができなくなり、めっき自体不可能となる。
【０１３１】
本発明においては、この問題を解決するために、カップの構造を従来の構造から内筒、外筒からなる２重構造とし、かつ、陽極電極より下から隔壁を貫通してウェハ側にめっき液噴射管を設け、ウェハ表面に至るめっきに関与する液と、陽極電極近傍を流れカップ外に排出される液とをこのノズルの入り口で分けることにより、ウェハ中央より十分な流速と流量をもってめっき液を噴流させウェハ表面で層流をつくることと陽極近傍を通り隔壁に沿ってカップ外に流出する流れを作ることができる。
【０１３２】
また、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、その構造上、側方の流入・流出口からウェハ表面に一様にめっき液の流れを作るために、ウェハを回転させることで相対的に一様な流れを得ようとしている。このため、ウェハ保持側の機構に回転機構を付加する必要があり、大掛かりな装置となる。
【０１３３】
これに対して本発明のめっき装置では、半導体ウェハ中央部からめっき液を噴出することが可能であるため、めっき処理槽と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置構造を実現できる。
【０１３４】
本発明のめっき装置は、基板にめっきを形成するためのフェースダウン方式の噴流めっき装置であって、めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離して配置されている構成であるともいえる。また、前記めっき装置は前記めっきカップ内にめっき液を導入する。
【０１３５】
この結果、めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は流動によって被めっき面に到達しないか、もしくは前記めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は被めっき面に到達せずにめっきカップ外部に流出させることが可能である。
【０１３６】
前記めっき装置は前記めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離する構造の一部もしくは全部が、電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができる材質が半透膜であるか、イオン交換膜であるか、または電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができるその他の材質から成る。
【０１３７】
一方、前記めっき装置において前記めっき液は銅を含有する導電性の液体又は銅を含有する導電性の液体にその他の成分を添加した導電性の液体である。更に前記めっき液はめっき液１リットル中に金属銅として１４乃至は４０ｇの銅成分を含む。一方、前記めっき装置において、前記陽極電極は含リン銅からなる溶解性陽極電極板である。
〔実施の形態２〕
次に、本実施形態では、半導体装置、及び半導体装置の製造方法の一例として、上記実施の形態１において被めっき基板として用いた半導体ウェハ１及びその製造方法について、図９〜図１２に基づいて、以下詳細に説明する。図９は、本実施形態で用いた半導体ウェハ１の概略構成を示す模式図である。また、図１０は、めっき工程後の、半導体ウェハ１に形成された半導体チップ３３の概略構成を示し、図１０（ａ）は、平面図であり、図１０（ｂ）は、断面図である。
【０１３８】
図９に示すように、半導体ウェハ１表面には、半導体チップ４１が複数形成されている。また、半導体ウェハ１の周辺には、コンタクト部４２が設けられている。このコンタクト部４２には、図示しないめっきシード層が露出されている。そして、コンタクト部４２は、給電のために、図２に示すコンタクト材２２と接するようになっている。
【０１３９】
また、図１０（ａ）に示すように、半導体チップ４１には、フォトレジスト層１８が任意の形状で形成されている。さらに、図１０（ｂ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１の表面には、シード層１９が形成されている。そして、シード層１９の表面には、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８が形成されている。また、シード層１９において、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８側と反対側には、パッド１７が設けられている。そして、半導体チップ４１では、配線めっき層１６とパッド１７とが電気的に接するようになっている。
【０１４０】
次に、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順について、図１１に基づいて、以下に説明する。図１１は、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順を示す断面図である。
【０１４１】
本実施形態における半導体装置の製造方法は、図１１に示すように、半導体チップ４１表面にシード層１９を形成するシード層形成工程と、シード層１９上にフォトレジスト層１８を塗布するフォトレジスト塗布工程と、このフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、フォトレジストパターンに金属をめっきし、配線めっき層を形成するめっき工程と、フォトレジスト層１８を剥離する剥離工程と、シード層１９をエッチングするエッチング工程とを含んでいる。なお、図１１（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１４２】
図１１（ａ）に示すように、シード層形成前の半導体チップ４１には、その表面に、電気信号を外部と交換するためのパッド１７が設けられている。
【０１４３】
図１１（ｂ）に示すように、シード層形成工程では、このような半導体チップ４１の表面にシード層１９を形成する。具体的には、スパッタリング装置内にて、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、パッド形成面にシード層が形成されるように配置する。そして、半導体ウェハ１表面に、バリアメタルとなるチタン層を１０００Å形成し、次に銅層を３０００Å形成する。そして、この銅層を、めっきのためのシード層１９とする。このシード層１９は、後述するめっき工程において、めっき材（配線めっき層１６）の成長を促進する役割を果たす。
【０１４４】
ここで、シード層形成工程にて、バリアメタルとしてチタン層を形成している。しかしながら、バリアメタルとなる層は、これに限定されるものではなく、クロム層であってもよい。また、チタンとタングステンとの合金からなる層であってもよい。さらには、これら以外に、バリア効果を得られる金属からなる層であればよい。
【０１４５】
さらに、チタン層の厚みを１０００Åとしているが、これに限定されることなく、バリア性を確保できれば、５００Å以上の任意の厚みであってもよい。また、めっきのためのシード層１９としての銅層の厚みを３０００Åとしているが、これに限定されることなく、めっき工程において均一な電流密度を確保できる厚みであれば、銅層の厚みは、１０００Å以上の任意の厚みであってもよい。
【０１４６】
図１１（ｃ）に示すように、フォトレジスト塗布工程では、シード層１９が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にフォトレジスト層１８を塗布する。フォトレジスト塗布工程では、フォトレジスト（東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００）を回転塗布装置により、毎分１５００回転で３０秒間、半導体ウェハ１表面に回転塗布し、１１５℃で５分間加熱する。
【０１４７】
ここで、フォトレジストとして上記ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００を用いている。しかしながら、フォトレジストは、これに限定されるものではなく、後述するめっき工程に対して耐性であればよい。フォトレジストとしては、例えば東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｎ−ＣＡ３０００であってもよい。さらには、フォトレジストの塗布方法も回転塗布に限定されるものではない。例えば、東京応化製；商品名 ＯＲＤＹＬ ＭＰ１００ Ｓｅｒｉｅｓなどのドライフィルムによって、半導体ウェハ１表面にフォトレジスト層１８を形成してもよい。
【０１４８】
また、フォトレジスト塗布工程では、フォトレジストを、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１１５℃で５分間加熱している。しかしながら、回転塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで回転させた後、１００℃〜１２０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１４９】
図１１（ｄ）に示すように、フォトレジストパターン形成工程では、フォトレジスト塗布工程にて形成されたフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成する。具体的には、フォトレジスト塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、フォトレジスト層１８の現像を行い、配線めっきを成すべき部分のフォトレジストを除去する。
【０１５０】
ここで、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、露光時にフォトレジスト層１８に照射する光は、フォトレジストを露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。フォトレジスト層１８に照射する光として、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。また、フォトレジストパターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてフォトレジスト層１８の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１５１】
図１１（ｅ）に示すように、めっき工程では、上記フォトレジストパターン形成工程にてフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成した結果、シード層１９が露出した部分にめっきを行っている。具体的には、フォトレジストパターン形成工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図１に示すめっき装置に設置する。すなわち、めっき装置のウェハ保持具２に半導体ウェハ１を設置する。そして、図示しないウェハ抑えにより、Ｏリング２１及びコンタクト材２２を、半導体チップ４１のコンタクト部４２に密着させる。なお、半導体ウェハ１をめっき装置に設置した後のめっき工程に関しては、上記実施の形態１にて説明しためっき方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５２】
また、剥離工程では、図１１（ｆ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１に形成されているフォトレジスト層１８を剥離する。具体的には、図１１（ｅ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない剥離装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、剥離液（東京応化製；商品名 １０４剥離液）に７０度―２０分間浸漬し、時折震盪する。これにより半導体ウェハ１表面に形成されたフォトレジスト層１８が剥離される。
【０１５３】
ここで、剥離工程では、半導体ウェハ１を、上記１０４剥離液に７０℃−２０分間浸漬し時折震盪している。しかしながら、浸漬時間は、これに限定されるものではなく、例えば１５〜２５分間の浸漬であってもよい。また、剥離液として、例えば三菱ガス化学製Ｒ−１００を用い、５０℃で８〜１５分間浸漬し時折震盪してもよい。あるいは、剥離液としてアセトンを用いてもよい。
【０１５４】
次に、エッチング工程では、図１１（ｇ）に示すように、配線めっき層１６が形成されていないシード層１９をエッチングにより除去する。具体的には、図１１（ｆ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しないエッチング装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘して、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の銅（Ｃｕ）からなるシード層１９（表面に配線めっき層１６が形成されていないシード層１９）をエッチングする。
【０１５５】
ここで、エッチング工程では、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、エッチングに用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、１０％−水酸化ナトリウム水溶液や４０％−塩化第二鉄水溶液、その他の水溶液であってもよい。また、水溶液の温度も、これに限定されるものではなく、１５℃〜４０℃であってもよい。
【０１５６】
さらに、エッチング工程では、次に、半導体ウェハ１を、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘する。これにより、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の図示しないバリアメタルとしてのチタン層（表面に配線めっき層１６が形成されていないチタン層）がエッチングされる。
【０１５７】
ここで、チタン層をエッチングするために、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、チタン層をエッチングするために用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、塩酸、フッ酸と硝酸との混合液等であってもよい。
【０１５８】
このように上記シード層形成工程からめっき工程を経て製造された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１は、上記めっき工程にて、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物によりめっき品質の低下が無くなる。それゆえ、本実施形態の半導体装置の製造方法では、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による配線間のショート等を防ぐことが可能になり、半導体チップ表面により微細な配線パターンを形成することが可能になる。
【０１５９】
また、このように半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１には、外部接続端子が設置される。以下、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程について、図１２に基づいて、詳細に説明する。図１２は、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子２６を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図である。
【０１６０】
上記外部接続端子設置工程は、配線めっき層１６が半導体チップ４１表面にオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程と、オーバーコート層に任意の形状のパターンを形成するオーバーコート層パターン形成工程と、オーバーコート層のパターン形状に基づいて外部接続端子を配線めっき層１６に形成する外部接続端子形成工程とを含んでいる。なお、図１２（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１６１】
図１２（ａ）に示すように、半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１では、配線めっき層１６の下（パッド１７が形成されている側）に、シード層１９が形成されている。配線めっき層１６は、このシード層１９を介して、半導体チップ４１上に設けられているパッド１７と電気的に接続している。
【０１６２】
図１２（ｂ）に示すように、オーバーコート層塗布工程では、配線めっき１６が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にオーバーコート層２０を形成する。具体的には、オーバーコート層２０（住友ベークライト製；商品名 ＣＲＣ−８０００シリーズ）を回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱する。
【０１６３】
ここで、上記オーバーコート層塗布工程では、オーバーコート層２０として上記ＣＲＣ−８０００シリーズを用いている。しかしながら、オーバーコート層２０に用いる材料は、これに限定されるものではなく、例えば日立化成製；商品名 ＨＤ−８８００シリーズであってもよい。さらには、オーバーコート層２０として、商品名 ＨＤ−８０００シリーズ等の感光性耐熱性樹脂を用いてもよい。
【０１６４】
また、上記オーバーコート層塗布工程では、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱している。しかしながら、オーバーコート層の塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで、半導体ウェハを回転させた後、１２０℃〜１４０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１６５】
図１２（ｃ）に示すように、オーバーコート層パターン形成工程では、オーバーコート層２０に、任意の形状のパターンを形成する。具体的には、オーバーコート層塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてオーバーコート層２０の現像を行い、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去する。そして、除去後、３００℃の窒素雰囲気下で、２時間硬化処理を行う。このオーバーコート層パターン形成工程により、半導体チップ４１では、外部接続端子を形成する部分で、配線めっき層１６が露出した状態になる。
【０１６６】
ここで、上記オーバーコート層パターン形成工程では、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、オーバーコート層２０に照射する光は、オーバーコート層を露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。オーバーコート層２０に照射する光としては、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。
【０１６７】
また、上記オーバーコート層パターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、オーバーコート層２０の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１６８】
さらに、上記オーバーコート層パターン形成工程では、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去した後、３００℃の窒素雰囲気下で２時間硬化処理を行うこととしている。しかしながら、オーバーコート層除去後の工程は、これに限定されるものではない。例えば、オーバーコート層除去後に、２５０〜３５０℃にて、１．５時間〜３時間の保持時間を有する工程であってもよい。また、その工程の前後に、昇温過程及び降温過程を有してもよい。
【０１６９】
図１２（ｄ）に示すように、外部接続端子形成工程では、オーバーコート層パターン形成工程にて、オーバーコート層２０を除去した部分に、外部接続端子２６を形成する。具体的には、図示しないボール搭載機に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を設置する。そして、外部接続端子形成用の配線めっき層１６が露出した部分に、図示しないフラックスを塗布する。そして、フラックスを塗布した部分に、図示しないツールに保持された外部接続端子２６としての半田ボールを設置する。その後、半田ボールが設置された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、２４５℃のリフロー装置により、半田ボールを再溶融させ冷却させることにより、配線めっき層１６に外部接続端子２６としての半田ボールを接合させる。
【０１７０】
ここで、外部接続端子２６としての半田ボールは、ＳｎＡｇ３．０Ｃｕ０．５（千住金属工業製；商品名 Ｍ７０５）からなっている。しかしながら、半田ボールは、これに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ６３Ｐｂ３７からなっていてもよい。また、他の鉛フリー半田からなっていてもよい。
【０１７１】
また、上記外部接続端子形成工程では、リフロー装置による加熱温度を２４５℃としている。しかしながら、リフロー装置による加熱温度は、これに限定されるものではなく、例えば２４０〜２５０℃であってもよい。
【０１７２】
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明のめっき装置は、以上のように、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。このため、本発明は、半導体産業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明の実施の一形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。
【図２】上記めっき処理槽のウェハ保持具の構成の一例を示す断面図である。
【図３】上記めっき処理槽において、内筒と隔壁とに囲まれた領域の構成を示し、上の図は、半導体ウェハの被めっき面側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【図５】イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。
【図６】イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【図７】従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】従来のラック方式の縦型めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本実施形態で用いた半導体ウェハの概略構成を示す模式図である。
【図１０】めっき工程後の、半導体ウェハに形成された半導体チップの概略構成を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。
【図１１】本実施形態における半導体ウェハの製造方法の手順を示す断面図であり、（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【図１２】配線めっき層が形成された半導体ウェハに外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図であり、（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層が形成された半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 半導体ウェハ（被めっき基板）
２ ウェハ保持具
３ カップ
４ めっき液噴射管
５ 陽極電極
６ 支持体
７ 隔壁
８ めっき液槽
９ めっき液貯槽（めっき液供給源）
１０ ポンプ（めっき供給手段）
１１ フィルター（めっき液ろ過手段）
１６ 配線めっき層
１７ パッド
１８ フォトレジスト層
１９ シード層
２０ オーバーコート層
２６ 外部接続端子
３１ 内筒（第２の円筒カップ）
３２ 外筒（第１の円筒カップ）
４１ 半導体チップ
１００ めっき処理槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置及びめっき方法に関するものであり、より詳しくは、被めっき面に配線用の微細なめっきを形成するめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体ウェハ等へ配線を形成するために、金属めっきによる手法が採用されている。従来の金属めっきに用いる装置としては、フェースダウン方式の噴流めっき装置、ラック方式の縦型めっき装置、または、フェースアップ方式の噴流めっき装置が知られている。
【０００３】
フェースダウン方式の噴流めっき装置は、図７に示すように、半導体ウェハ１’を保持するウェハ保持具２’と、カップ３’と、カップ３内にめっき液を供給するためのめっき液噴射管４’と、陽極電極５’とを備えている。陽極電極５’は、一般に、含リン銅からなっている。カップ３’の内部には、陽極電極５’が設けられている。そして、カップ３’には、ウェハ保持具２’が設けられており、半導体ウェハ１’は、ウェハ保持具２’により、カップ３’の上部に保持されている。フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液噴射管４’は、半導体ウェハ１’の下方に設けられている。このため、めっき液噴射管４’より噴射しためっき液が、半導体ウェハ１’の下方より供給されることになる。これにより、被めっき面のめっきが施される。
【０００４】
なお、図７には示していないが、フェースダウン方式の噴流めっき装置は、カップ３’を内包するように設けられためっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、及びこれらを接続する配管を備えている。
【０００５】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液貯層中のめっき液は、ポンプによりフィルターを経て、カップ３’の下部へと至る。そして、カップ３’の下部から供給されためっき液は、めっき液噴射管４’を通って、陽極電極５’を経て半導体ウェハ１の被めっき面へと至る。そして、その後、めっき液は、カップ３’上部の辺縁部（ウェハ保持具２’とカップ３’との隙間）より、カップ３’外部へ漏れ出てめっき液槽にて回収され、再度、めっき液貯層へ還流される。
【０００６】
このようなフェースダウン方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、「めっき処理槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき処理槽外部に流出せしめる流出口」が設けられている。また、陽極電極として、プラチナに体表される不溶解性電極を適用しためっき装置も知られている。
【０００７】
また、ラック方式の縦型めっき装置は、図８に示すように、陽極電極６’’と、ラック２４と、めっき処理槽１２とを備えている。陽極電極６’’は、一般的に内部起毛の布性のアノードバッグ１３内に設置されている。陽極電極６’’としては、球状の含リン銅をチタン製のバスケットに入れたもの、もしくは含リン銅から成る銅板が用いられる。また、ラック２４は、半導体ウェハ１への給電部を備え、かつ半導体ウェハ１よりやや内径の小さい穴を穿った板状の治具である。そして、めっき処理槽１２は、ラック２４への半導体ウェハ１の固定と裏面の絶縁を兼ねるウェハ抑え２５及びめっき液を攪拌する図示しないスキージを備えている。
【０００８】
なお、図８には示していないが、ラック方式の縦型めっき装置は、めっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、これらを接続する配管、及び付属装置を備えている。
【０００９】
めっき液は、貯槽からポンプによってフィルターを経て注入口１４へと至る。そして、めっき処理槽１２槽内で陽極電極６を内包するアノードバッグ１３近傍を流動する。その後、半導体ウェハ１表面の被めっき面へと至り、めっき処理槽１２上縁よりダム１５へと流出しダムの一部の設けられた図示しない戻り管を経てめっき液貯槽へと還流する。このようなラック方式の縦型めっき装置は、例えば特許文献２に開示されている。
【００１０】
また、フェースアップ方式の噴流めっき装置は、半導体ウェハの被めっき面を上に向けて配置し、かつ被めっき面に対向させて陽極電極を配置して、めっき液が、半導体ウェハの上方より供給されるような構成である。
【００１１】
このようなフェースアップ方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献３及び４に開示されている。特許文献３に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、ブラックフィルムの乾燥による剥離を防止する目的で、陽極室の底部にイオン交換膜又は多孔性中性膜が設けられ、陽極室内がめっき液で満たされるようにしている。また、特許文献４に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、陽極室の底部に多数の細孔が形成された多孔体が設けられている。
【００１２】
また、上述のめっき装置と異なる構成のものとして、例えば特許文献５には、めっき処理槽を陰イオン交換膜で陰極室と陽極室に隔離し、陽極として不溶性電極を使用して電気銅めっきを行う半導体ウェハの電気銅めっき装置が開示されている。
【００１３】
これら従来のめっき装置において、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作ることは、めっき処理において極めて重要である。それゆえ、半導体ウェハの被めっき面の中央部から周辺部への層流を作ることは、めっきの仕上がりを大きく左右する。
【００１４】
従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置は、側方の流入口・流出口から、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作るために、その構造上、半導体ウェハを回転させることで、相対的に一様なめっき液の層流を得るような構成となっている。このため、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハを保持する機構に加え、半導体ウェハを回転させる機構を付加する必要があり、装置が大掛かりになってしまう。
【００１５】
一方、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハの被めっき面の中央部からめっき液を噴流することが可能であるため、めっき装置と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置を実現できる。
【特許文献１】特開２００１−２４３０７号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献２】特開２０００−８７２９９号公報（平成１２年３月２８日公開）
【特許文献３】特開２００１−４９４９８号公報（平成１３年２月２０日公開）
【特許文献４】特開２００１−２４３０３号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献５】特開２００３−７３８８９号公報（平成１５年３月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置には、以下の問題が生じる。
【００１７】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、微小な固形異物が被めっき面に付着し、めっき品質の低下を招くという問題が生じる。この原因は、ポンプによりめっき液貯槽から供給されためっき液が、フィルターにてろ過された後、カップ下部から供給され陽極電極近傍を経て半導体ウェハの被めっき面へと至る経路のうち、陽極電極表面にある。陽極電極が、含リン銅を含む場合、その表面にはブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成される。このブラックフィルムは、塩素（Ｃｌ）やリン（Ｐ）を含む一価の銅の錯体（Ｃｕ＋からなり、陽極溶解により発生した一価の銅イオンと化合した結果生じたものである。
【００１８】
このブラックフィルムは、下記（１）式に示す銅の不均化反応を抑制することで、スライムの発生を抑制する効果がある。
２Ｃｕ＋→Ｃｕ＋Ｃｕ２＋ （１）
しかしながら、一方で、一旦形成されたブラックフィルムは、陽極電極表面から剥離しやすくなる。剥離した微小なブラックフィルムは、めっき液の流れと共に、半導体ウェハの被めっき面へ運ばれる。その結果、半導体ウェハのめっき面にブラックフィルムが付着するという問題が生じる。
【００１９】
また、陽極電極として、不溶解性電極を適用することで、上記ブラックフィルムによる問題を防止することが可能である。しかしながら、この場合、陽極電極表面において、めっき液中の添加剤が、酸化分解しめっき液の消費量が増大したり、酸化分解で生成された分解生成物により、めっき液が汚染するという問題が生じる。
【００２０】
一方、上記従来のラック式の縦型めっき装置では、内部起毛の布性アノードバッグ内に、含リン銅を含む陽極電極が設置されているので、ブラックフィルムに起因する固形異物による、半導体ウェハへの付着は防止することが可能である。しかしながら、このような縦型めっき装置では、半導体ウェハをめっき処理槽内に保持するために、半導体ウェハをラックに固定するという操作が必要になる。このため、この操作による生産性の低下、めっき品質の低下、及び自動化の妨げという問題が生じる。
【００２１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、フェースダウン方式の噴流めっき装置において、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のめっき装置は、上記の課題を解決するために、内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、めっき処理槽には、上記被めっき基板と上記陽極電極との間に、隔壁が設けられており、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されていることを特徴としている。
【００２３】
本発明のめっき装置は、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行う、すなわち、フェースダウン方式でめっきを行うものである。
【００２４】
なお、上記「被めっき基板室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、被めっき基板を含む空間のことをいう。また、上記「陽極電極室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、陽極電極を含む空間のことをいう。
【００２５】
また、上記の構成によれば、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されているので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００２６】
以上のように、上記の構成によれば、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられているので、めっき処理槽に流入するめっき液を、上記めっき基板領域に流入するめっき液の層流と、上記陽極電極室に流入するめっき液の層流とに分離することができる。これにより、めっき処理槽内にめっき液を流入すると、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００２９】
「上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するような」構成としては、例えば、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと第２の円筒カップとを備え、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている構成が挙げられる。
【００３０】
本発明のめっき装置では、上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、めっき処理槽から流入しためっき液は、めっき液噴射管によって被めっき基板室に流入しためっき液と、陽極電極室に流入しためっき液とに分離される。陽極電極室に流入しためっき液は、陽極電極と被めっき基板との間を通電することで、陽極電極に起因するパーティクルを含むめっき液になる。このめっき液は、隔壁を通過することで、パーティクルが除去される。このため、上記の構成によれば、陽極電極に起因するパーティクルは被めっき面に到達しない。それゆえ、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、さらに、上記陽極電極室へ流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出するめっき液流出口が設けられていてもよい。
【００３２】
また、本発明のめっき装置では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、透過部材は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過するので、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する。一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００３４】
また、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００３５】
また、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００３６】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００３８】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることが好ましい。
【００３９】
また、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００４０】
めっき液には、各種金属を形成するために様々なめっき液がある。上記の構成によれば、銅を含有するめっき液を用いることで、被めっき基板の被めっき面に銅めっきを形成することができる。なお、「銅成分」とは、金属銅、銅イオン、または、銅イオンを含む化合物のことをいう。
【００４１】
また、上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００４２】
また、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００４３】
陽極電極として純銅を含む陽極電極に用いると、陽極電極からの異物発生量が増加する。一方、上記の構成によれば、陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であるので、陽極電極表面にブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成され、これによって異物の原因となる銅錯体イオン（Ｃｕ＋）がトラップされる。
【００４４】
また、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００４５】
本発明のめっき方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うことを特徴としている。
【００４６】
上記の構成によれば、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００４７】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うことを特徴としている。
【００４８】
上記の構成によれば、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００４９】
それゆえ、上記の半導体装置の製造方法により、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【００５０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うことが好ましい。
【００５１】
これにより、めっき工程にて、めっき処理槽内にめっき液を流入する場合、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００５２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、陽極電極と被めっき基板との間を通電することにより発生するパーティクルを含むめっき液が、被めっき基板の被めっき面に到達しないので、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出させてもよい。
【００５４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極近傍に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００５６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００５７】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００５８】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００６０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程は、さらに、めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことが好ましい。
【００６１】
なお、上記めっき液循環段階とは、めっき液供給段階にてめっき液供給源から供給されためっき液が、めっき液ろ過段階を経て、めっき処理槽へ供給した後、再びめっき液をめっき液供給源に供給する段階のことをいう。具体的には、本発明のめっき装置において、めっき液供給源に貯留されためっき液を、めっき液供給手段とめっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給し、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給することをいう。
【００６２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００６３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００６４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００６５】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００６６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、さらに、上記めっき工程前に、上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことが好ましい。
【００６７】
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、上述の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴としている。
【００６８】
上記の構成によれば、半導体装置は、上述の半導体装置の製造方法により製造されているので、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００６９】
本発明のめっき装置は、以上のように、上記被めっき基板と上記陽極電極との間に、隔壁が設けられており、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。また、本発明のめっき方法は、以上のように、上記被めっき基板と上記陽極電極とを隔壁により隔離し、上記めっき処理槽を被めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行う。それゆえ、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００７０】
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行う。また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法により製造されたものである。それゆえ、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７２】
図１は、本実施形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、めっき処理槽１００は、半導体ウェハ（被めっき基板）１を保持するウェハ保持具２、カップ３、めっき液噴射管４、陽極電極５、陽極電極５を支持する支持体６、及び、隔壁７を備えている。カップ３は、内筒３１と外筒３２とを備えている。
【００７３】
内筒（第２の円筒カップ）３１及び外筒（第１の円筒カップ）３２は、上面が開放された略円筒形の容器であり、内筒３１の外径が外筒３２の外径よりも小さくなるような構成である。また、外筒３２の最も低い中央の部分には、めっき液が流入するめっき液流入口Ｅが形成されている。
【００７４】
内筒３１の底部には、ドーナツ状の隔壁７が設けられ、内筒３１と外筒３２とを仕切る。すなわち、隔壁７は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられており、陽極電極５と半導体ウェハ１とを隔離する。これにより、めっき処理槽１００が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。なお、めっき処理槽１００において「被めっき基板室」とは、内筒３１と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。また、「陽極電極室」とは、外筒３２と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。
【００７５】
また、図１に示すように、めっき液噴射管４は、隔壁７の中央部の穴を貫通するように設けられている。支持体６は、外筒３２に接続されており、めっき液を透過する構造を有している。さらに、支持体６上には、陽極電極５が設けられている。陽極電極５は、めっき液噴射管４の下端よりも上方側に位置する。
【００７６】
隔壁７は、炭化水素系カチオン交換膜を備えている。しかしながら、隔壁７は、陽極電極５及び支持体６近傍、すなわち陽極電極室に流入しためっき液中の金属イオンを透過することが可能な構成を有する透過部材を備えていれば、特に限定されるものではない。例えば、隔壁７は、イオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等を備えていてもよい。また、隔壁７が炭化水素系カチオン交換膜を備えている場合、炭化水素系カチオン交換膜として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。隔壁７の具体的な構成については、後述する。
【００７７】
また、隔壁７は、金属イオン以外にも添加剤成分としての陽イオン（金属イオンと同様の電気的性質のイオン）を透過するものであってもよい。
【００７８】
めっき液噴射管４、及び支持体６は、ポリプロピレンからなる。また、陽極電極５は、含リン銅からなる溶解性陽極電極である。しかしながら、めっき液噴射管４及び支持体６は、寸法安定性が確保され、かつめっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、めっき液噴射管４及び支持体６は、硬質塩化ビニルからなっていてもよい。
【００７９】
ここで、本発明に適用しうる半導体ウェハ１の寸法は、めっき処理槽１００の各種部材の寸法に応じて適宜設定することが可能である。例えば、半導体ウェハ１としては、直径１００ｍｍないし５００ｍｍ程度のものが適用可能である。より具体的には、直径１５０ｍｍ程度のものが、半導体ウェハ１として適用できる。
【００８０】
また、内筒３１は、その底部に隔壁７が密着して固定されている。内筒３１の内径は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さければよい。
【００８１】
このように、内筒３１の内径が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さい場合、めっき液噴射管４から噴射しためっき液は、めっき処理槽１００外部の大気に接触することなく、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへ噴流される。このため、本発明のめっき装置では、大気と遮断してめっきを行うことができ、大気からの浮遊異物によるめっき液の汚染や、めっき液の蒸発、めっき液の蒸発やミストによる周辺環境の汚染を防止できる。
【００８２】
また、内筒３１の高さは、５０ｍｍないしは１００ｍｍであればよい。ここでは、内筒３１の寸法は、外径１５０ｍｍ 内径１４０ｍｍ 厚さ５ｍｍ 高さ８０ｍｍであり、円筒状のものである。
【００８３】
また、外筒３２の高さは、後述するように、めっき液噴射管４から噴射しためっき液が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗの中心部から外周部に渡って、十分に当接することができ、かつ、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければ、特に限定されない。ここでは、外筒３２は内径１６０ｍｍとしたが、外筒３２の高さは後に記するようにめっき液噴射管４から噴流しためっき液が半導体ウェハ１の表面外周部まで十分に接することができれば良く、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければよい。
【００８４】
また、内筒３１は外径１５０ｍｍであり、外筒３２は内径１６０ｍｍである。そして、内筒３１と外筒３２との間隙は５ｍｍとしている。しかしながら、内筒３１と外筒３２との間隙は、これに限定されるものでない。内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることにより、後述するように、内筒３１と外筒３２とにおいて、互いの上端の高さの差を大きくすることができる。このように内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることで、液体の持つ粘性ゆえに抵抗（圧力）が高まり、よって内筒を高くしても内筒の上端部までめっき液が到達する。これにより、設計上の自由度を大きくすることができる。
【００８５】
また、隔壁７は、外径１４０ｍｍ内径４０ｍｍのドーナツ状の形状を有している。そして、隔壁７は、その外周が内筒３１に密着される一方、その内周がめっき液噴射管４に密着されて、固定されている。しかしながら、隔壁７の寸法は、これに限定されるものではない。
【００８６】
また、支持体６は、外筒３２とめっき液噴射管４との間に設けられている。支持体６は、外筒３２の底部から上方に２０ｍｍ、もしくは少なくとも５ｍｍの空隙で設置されている。また、支持体６には、上下方向の貫通孔が多数形成されている。
【００８７】
また、隔壁７の厚さは、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０以上１００μｍ以下で、使用可能である。隔壁７の厚さが５０μｍよりも小さい場合、めっきに要する電流が必要以上に多くなり、めっきの効率が下がるので、好ましくない。また、隔壁７の厚さが、２００μｍよりも大きい場合、めっき面外観に黒色の「ヤケ」と呼ばれる不良を発生するので好ましくない。
【００８８】
また、隔壁７の内筒３１への取り付けは、２〜１０ｍｍ厚のカップ部材に、０．２ｍｍ〜９ｍｍ径の円形または１辺が０．２ｍｍ〜９ｍｍ長の正方形、長方形、または四変形の開口を有している。なお、隔壁７（セレミオン隔壁）が真円でなくともよく、極端には四角形であってもよい。
【００８９】
また、含リン銅からなる陽極電極５の寸法は、外径１５０ｍｍ内径５０ｍｍ厚さ８ｍである。しかしながら、陽極電極５の寸法は、これに限定されるものでなく、支持体６と隔壁７との間隙及び外筒３２と当該陽極電極５との間隙を通過するめっき液の流動を妨げない範囲で任意に選択が可能である。また、陽極電極５に含まれる含リン銅は、特に限定されないが、０．０４〜０．０６％のリンが含まれていればよい。
【００９０】
めっき液噴射管４は、隔壁７を貫通し隔壁７より２０ｍｍ上方へと伸びている。しかしながら、めっき液噴射管４は、これに限定されるものでなく、陽極電極５よりも下方から隔壁７まで到達していればよい。
【００９１】
以上、めっき処理槽１００における、半導体ウェハ１、カップ３（内筒３１及び外筒３２）、めっき液噴射管４、陽極電極５、支持体６、及び隔壁７の寸法等を説明したが、めっき処理槽１００における各種部材の寸法は、めっき処理槽１００の大きさ、あるいは適用する半導体ウェハ１の大きさ等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００９２】
以下、半導体ウェハ１を保持するウェハ保持具２の具体的構成について、図２に基づいて説明する。図２は、めっき処理槽１００のウェハ保持具２の構成の一例を示す断面図である。ウェハ保持具２は、図２に示すように、Ｏリング２１と、コンタクト材２２と、ウェハ保持リング２３とを備えている。ウェハ保持リング２３は、内筒３１の上端部と所定の間隙を維持して、図示しない支柱に保持されている。そして、Ｏリング２１及びコンタクト材２２は、ウェハ保持リング２３上に設けられており、保持する半導体ウェハ１との密着性を確保している。
【００９３】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で３箇所設けられている。しかしながら、コンタクト材２２は、これに限定されることなく、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で４箇所以上設けられていてもよい。さらには、コンタクト材２２が半導体ウェハ１の外周部全周を接する構造であってもよい。
【００９４】
ウェハ保持リング２３の内径は１４０ｍｍとしたがこれに限定されることなく、外形が円形である必要がないことは勿論のこと装置筐体等と一体構造であってもよい。
【００９５】
以下、ウェハ保持具２の各種部材について説明する。
【００９６】
Ｏリング２１は、半導体ウェハ１との密着性が確保され、かつめっき液に対して耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、Ｏリング２１として、シリコーンゴムが挙げられる。具体的には、バイトン（商標登録）（デュポン ダウ エラストマー ジャパン製）が挙げられる。
【００９７】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１との密着が確保され、かつ導電性で使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、チタンに金属めっきが施された部材が挙げられる。具体的には、コンタクト材２２としては、チタンにプラチナめっきを施したもの、チタンに金めっきを施したもの、樹脂に金めっきなどを施したもの、または、その組み合わせたものが挙げられる。
【００９８】
また、ウェハ保持リング２３は、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。ウェハ保持リング２３としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンからなるものが挙げられる。
【００９９】
次に、めっき処理槽１００において、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられている隔壁７の構造の一例について、図３を参照して、以下に説明する。図３は、めっき処理槽１００において、内筒３１と隔壁７とに囲まれた領域（被めっき基板室）の構成を示し、上の図は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【０１００】
図３に示すように、隔壁７は、被めっき面Ｗ側から見てドーナツ形状を有している。そして、隔壁７の中央部には、めっき液噴射管４が貫通している。また、隔壁７の外周部は、内筒３１の底部に固定されている。
【０１０１】
また、隔壁７は、半透膜（透過部材）７１と、半透膜支持体７２・７３とを備えている。隔壁７は、半透膜支持体７２・７３が、半透膜７１を狭持した構成である。そして、陽極電極５側には、半透膜支持体７２が配置されており、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側には半透膜支持体７３が配置されている。
【０１０２】
それゆえ、半導体ウェハ１と陽極電極５との間を通電することで、陽極電極５側（陽極電極室）に流入しためっき液は、半透膜支持体７２にて透過される。そして、半透膜７１にて、めっき液中の金属イオンが透過される。そして、半透膜７１にて透過されためっき液中の金属イオンは、半透膜支持体７３を透過して、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側（被めっき基板室）へ流入する。この際、半透膜７１では、めっき液中の金属イオンのみが透過され、めっき液中のパーティクルは透過されない。したがって、隔壁７により、めっき液中の金属イオンとパーティクルとを分離することが可能になり、陽極電極５に起因するパーティクルによるめっき面の汚染を防ぐことができる。
【０１０３】
半透膜７１は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中の金属イオンを透過するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜７１としては、炭化水素系カチオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等が挙げられる。また、半透膜７１が炭化水素系カチオン交換膜である場合、半透膜７１として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。
【０１０４】
また、半透膜支持体７２・７３は、めっき液を透過する構造を有し、かつ、寸法安定性が確保され、めっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜支持体７２・７３としては、ポリプロピレン、または硬質塩化ビニルからなるものが挙げられる。
【０１０５】
次に、半透膜７１の構造について、イオン交換膜を含むイオン交換膜を例に挙げて、以下に説明する。図５は、イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。また、図６は、イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【０１０６】
「イオン交換膜」とは、図５に示すように、イオンを選択透過させる膜のことをいう。このイオン交換膜は、大きく分けて陽イオン交換膜と陰イオン交換膜に区分される。陽イオン交換膜は、図５に示すように、めっき液に浸漬された状態で、通電すると、陽イオン（Ｍ＋）を選択的に透過し、陰イオン（Ｂ−）を透過しない。
【０１０７】
陽イオン交換膜には、図６に示すように、マイナス電荷の置換基が固定されている。このため、陰イオン（Ｂ−）はマイナス電荷の置換基の反発を受け、透過できない。一方、陽イオン（Ｍ＋）は、マイナス電荷の置換基の反発を受けないので、透過する。すなわち、陽イオン交換膜を透過できるイオンは、陽イオン（Ｍ＋）だけということになる。
【０１０８】
一方、陰イオン交換膜は、上記の作用と反対の作用になる。これらイオン交換膜の選択透過は、電気透析装置の電気エネルギーによって行われる。なお、この電気透析装置の電気エネルギーは、特に限定されず、直流電流、パルス電流、または、交流電流による電気エネルギーであってもよい。
【０１０９】
次に、本発明のめっき装置の構成について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１１０】
本発明のめっき装置は、図４に示すように、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗにめっき処理を行うめっき処理槽１００と、めっき処理槽１００を内包するめっき液槽８と、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９と、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ１０と、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター１１と、これらを接続する配管Ｔを備えている。
【０１１１】
本発明のめっき装置では、めっき液貯槽９中のめっき液は、ポンプ１０によりフィルター１１を経て、めっき処理槽１００の下部に形成されためっき液流入口Ｅへと至る。そして、めっき液流入口Ｅから供給されためっき液は、めっき液噴射管４を通って、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへと至る。そして、その後、めっき液は、内筒３１上部の辺縁部（ウェハ保持具２と内筒３１との隙間）より、めっき処理槽１００外部へ漏れ出てめっき液槽８にて回収され、再度、めっき液貯槽９へ還流される。
【０１１２】
めっき液槽８、めっき液貯槽９、及び配管Ｔは、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。これらの材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１３】
また、ポンプ１０は、使用するめっき液に耐性があり、かつ、めっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０としては、例えば、イワキ製；商品名 マグネットポンプＭＤ−７０Ｒ、または、；商品名 イワキ製マグネットポンプＭＤ−３０ＲないしＭＤ−１００Ｒが挙げられる。また、ポンプ１０の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１４】
また、フィルター１１は、目標とするめっきパターンの最小間隔のおよそ１／２の粒径の捕集効率が１００％であり、かつ使用するめっき液への耐性を備えめっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。フィルター１１としては、例えば、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ０１２；１．２μｍ径粒子捕集効率１００％）、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ００６；１．０μｍ径粒子捕集効率１００％）、テフロン（登録商標）製フィルター、または中空糸膜フィルターが挙げられる。また、フィルター１１の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。フィルター１１の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１５】
また、図４では示していないが、配管Ｔの途中には弁、流量計、空気抜き管などが接続され、同じく図示しない制御装置によりめっき液の流動の制御が可能であり、更に図示しないめっき用電源部によって被めっき面と陽極電極５との間に電圧を印加することができる。
【０１１６】
次に、本発明のめっき装置におけるめっき処理の一例として、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに銅めっきを行う場合について、以下詳細に説明する。
【０１１７】
まず、ウェハ保持具２には、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗが下側になるように、半導体ウェハ１が設置されている。半導体ウェハ１は、図示しないウェハ抑えによりＯリング２１及びコンタクト材２２に密着されている。
【０１１８】
図４に示すように、めっき液貯槽９内のめっき液が、図示しない制御装置により制御されたポンプ１０により、フィルター１１に送られる。めっき液は、フィルター１１にて、フィルター１１の開口径以上の固形異物が除去され、配管を経てめっき処理槽１００のめっき液流入口Ｅに流入する。カップ３の外筒３２下部のめっき液流入口Ｅより流入しためっき液は、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入する。なお、上記めっき液は、添加剤と金属銅換算で約２５ｇ／Ｌの銅を含む銅めっき液（商品名 ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）である。
【０１１９】
また、めっき液流入口Ｅに流入しためっき液のうち一部のめっき液は、外筒３２底部と支持体６との間隙に流入する。外筒３２底部と支持体６との間隙に流入しためっき液（以下、陽極電極室に流入しためっき液と記す）は、支持体６に穿たれた貫通孔を経て陽極電極５周囲を包み込むように上昇し隔壁７に沿って外周方向へ流動する。そして、内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出される。なお、このめっき装置において、陽極電極５は、０．０４〜０．０６％のリンを含む含リン銅からなっている。
【０１２０】
一方、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入しためっき液（以下、被めっき基板室に流入しためっき液と記す）は、そのめっき液の運動エネルギーと、陽極電極室に流入しためっき液が内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出するときの抵抗とにより、圧力が高められる。このため、被めっき基板室に流入しためっき液の液面が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達する。そして、被めっき基板室に流入しためっき液は、半導体ウェハ１表面の被めっき面Ｗの外周へと流動する。そして、内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過して、めっき処理槽１００外へ流出する。
【０１２１】
内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出しためっき液、及び内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出した液は、混合してめっき液槽８に溢れ出る。めっき液槽８内のめっき液は、高低差によってめっき液貯槽９へと還流する。
【０１２２】
このとき、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗを陰極とし、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に、図示しないめっき用電源によって電流を制御しながら電圧を印加すると、陽極電極５表面ではめっき液中の添加剤が所定の作用を為し、めっき液中に銅イオンが発生する。そして、発生した金属イオンは、隔壁７を透過して内筒３１内を経て陰極電極となった半導体ウェハ１表面に至る。そして、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗでは、めっき液中の添加剤が所定の作用を為しながら、銅イオンは銅として析出しめっきされる。
【０１２３】
なお、本発明のめっき装置において、ポンプ１０によりフィルター１１へ送られるめっき液の流量は、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、毎分２０Ｌ程度又は毎分２ないし２０Ｌ程度の流量である。
【０１２４】
また、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に印加される電圧、及び電圧印加時間もまた、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、被めっき面Ｗでの電流密度が１平方センチメートルあたり２０ｍＡとなるように制御しながら、２５分間電圧が印加される。
【０１２５】
なお、内筒３１内は、フィルター１１を経てフィルター開口径以上の固形異物を除去されためっき液で満たされており、陽極電極室に流入しためっき液は、隔壁７とめっき液の流れにより内筒３１内には流入できない。そして、めっき液中の銅イオンのみが隔壁７を透過して内筒３１内に至るため、陽極電極５表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がない。また、従来のように、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着を防止するために不溶解性電極を使用する必要がないため、めっき液中の添加剤の酸化分解による添加剤消費量の増大や分解生成物によるめっき液の汚染によるめっき品質の低下のない高品質なめっきを得ることができる。
【０１２６】
ここで、めっき液として、銅めっき液（ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）を用いたが、これに限定されることなく、これ以外の所望の性能を達成できるめっき液であれば、これに限定されることがないのは勿論である。
【０１２７】
また、本発明のめっき装置では、隔壁７の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなる場合について説明したが、これに限定されない。本発明のめっき装置では、隔壁７を底面とする内筒３１における、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５とを隔離する部分、すなわち、被めっき基板室における、陽極電極と被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。例えば、内筒３１の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。
【０１２８】
また、フェースダウン方式のめっき装置においては、カップ下部より上昇するめっき液が、カップとウェハ保持具との間の隙間よりカップ外へ流出しますが、このとき上昇するめっき液の流量を大きくすることで液面が盛り上がるとともに、半導体ウェハとの表面張力（親水性）によって隙間よりも高い位置にある半導体ウェハの被めっき面を濡らしながらカップ周辺部へ流動しカップ外へ流出する。
【０１２９】
ここで、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の流れを作ることは、めっき時の銅イオンの供給にとってきわめて重要で、ウェハ表面で中央部から周辺部への層流を作ることはめっき仕上がりを大きく左右する。
【０１３０】
従来のフェースダウン方式で陽極電極と半導体ウェハとの間に隔壁を設けることは、ウェハへのめっき液の接触ができなくなり、めっき自体不可能となる。
【０１３１】
本発明においては、この問題を解決するために、カップの構造を従来の構造から内筒、外筒からなる２重構造とし、かつ、陽極電極より下から隔壁を貫通してウェハ側にめっき液噴射管を設け、ウェハ表面に至るめっきに関与する液と、陽極電極近傍を流れカップ外に排出される液とをこのノズルの入り口で分けることにより、ウェハ中央より十分な流速と流量をもってめっき液を噴流させウェハ表面で層流をつくることと陽極近傍を通り隔壁に沿ってカップ外に流出する流れを作ることができる。
【０１３２】
また、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、その構造上、側方の流入・流出口からウェハ表面に一様にめっき液の流れを作るために、ウェハを回転させることで相対的に一様な流れを得ようとしている。このため、ウェハ保持側の機構に回転機構を付加する必要があり、大掛かりな装置となる。
【０１３３】
これに対して本発明のめっき装置では、半導体ウェハ中央部からめっき液を噴出することが可能であるため、めっき処理槽と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置構造を実現できる。
【０１３４】
本発明のめっき装置は、基板にめっきを形成するためのフェースダウン方式の噴流めっき装置であって、めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離して配置されている構成であるともいえる。また、前記めっき装置は前記めっきカップ内にめっき液を導入する。
【０１３５】
この結果、めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は流動によって被めっき面に到達しないか、もしくは前記めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は被めっき面に到達せずにめっきカップ外部に流出させることが可能である。
【０１３６】
前記めっき装置は前記めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離する構造の一部もしくは全部が、電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができる材質が半透膜であるか、イオン交換膜であるか、または電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができるその他の材質から成る。
【０１３７】
一方、前記めっき装置において前記めっき液は銅を含有する導電性の液体又は銅を含有する導電性の液体にその他の成分を添加した導電性の液体である。更に前記めっき液はめっき液１リットル中に金属銅として１４乃至は４０ｇの銅成分を含む。一方、前記めっき装置において、前記陽極電極は含リン銅からなる溶解性陽極電極板である。
〔実施の形態２〕
次に、本実施形態では、半導体装置、及び半導体装置の製造方法の一例として、上記実施の形態１において被めっき基板として用いた半導体ウェハ１及びその製造方法について、図９〜図１２に基づいて、以下詳細に説明する。図９は、本実施形態で用いた半導体ウェハ１の概略構成を示す模式図である。また、図１０は、めっき工程後の、半導体ウェハ１に形成された半導体チップ３３の概略構成を示し、図１０（ａ）は、平面図であり、図１０（ｂ）は、断面図である。
【０１３８】
図９に示すように、半導体ウェハ１表面には、半導体チップ４１が複数形成されている。また、半導体ウェハ１の周辺には、コンタクト部４２が設けられている。このコンタクト部４２には、図示しないめっきシード層が露出されている。そして、コンタクト部４２は、給電のために、図２に示すコンタクト材２２と接するようになっている。
【０１３９】
また、図１０（ａ）に示すように、半導体チップ４１には、フォトレジスト層１８が任意の形状で形成されている。さらに、図１０（ｂ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１の表面には、シード層１９が形成されている。そして、シード層１９の表面には、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８が形成されている。また、シード層１９において、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８側と反対側には、パッド１７が設けられている。そして、半導体チップ４１では、配線めっき層１６とパッド１７とが電気的に接するようになっている。
【０１４０】
次に、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順について、図１１に基づいて、以下に説明する。図１１は、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順を示す断面図である。
【０１４１】
本実施形態における半導体装置の製造方法は、図１１に示すように、半導体チップ４１表面にシード層１９を形成するシード層形成工程と、シード層１９上にフォトレジスト層１８を塗布するフォトレジスト塗布工程と、このフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、フォトレジストパターンに金属をめっきし、配線めっき層を形成するめっき工程と、フォトレジスト層１８を剥離する剥離工程と、シード層１９をエッチングするエッチング工程とを含んでいる。なお、図１１（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１４２】
図１１（ａ）に示すように、シード層形成前の半導体チップ４１には、その表面に、電気信号を外部と交換するためのパッド１７が設けられている。
【０１４３】
図１１（ｂ）に示すように、シード層形成工程では、このような半導体チップ４１の表面にシード層１９を形成する。具体的には、スパッタリング装置内にて、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、パッド形成面にシード層が形成されるように配置する。そして、半導体ウェハ１表面に、バリアメタルとなるチタン層を１０００Å形成し、次に銅層を３０００Å形成する。そして、この銅層を、めっきのためのシード層１９とする。このシード層１９は、後述するめっき工程において、めっき材（配線めっき層１６）の成長を促進する役割を果たす。
【０１４４】
ここで、シード層形成工程にて、バリアメタルとしてチタン層を形成している。しかしながら、バリアメタルとなる層は、これに限定されるものではなく、クロム層であってもよい。また、チタンとタングステンとの合金からなる層であってもよい。さらには、これら以外に、バリア効果を得られる金属からなる層であればよい。
【０１４５】
さらに、チタン層の厚みを１０００Åとしているが、これに限定されることなく、バリア性を確保できれば、５００Å以上の任意の厚みであってもよい。また、めっきのためのシード層１９としての銅層の厚みを３０００Åとしているが、これに限定されることなく、めっき工程において均一な電流密度を確保できる厚みであれば、銅層の厚みは、１０００Å以上の任意の厚みであってもよい。
【０１４６】
図１１（ｃ）に示すように、フォトレジスト塗布工程では、シード層１９が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にフォトレジスト層１８を塗布する。フォトレジスト塗布工程では、フォトレジスト（東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００）を回転塗布装置により、毎分１５００回転で３０秒間、半導体ウェハ１表面に回転塗布し、１１５℃で５分間加熱する。
【０１４７】
ここで、フォトレジストとして上記ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００を用いている。しかしながら、フォトレジストは、これに限定されるものではなく、後述するめっき工程に対して耐性であればよい。フォトレジストとしては、例えば東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｎ−ＣＡ３０００であってもよい。さらには、フォトレジストの塗布方法も回転塗布に限定されるものではない。例えば、東京応化製；商品名 ＯＲＤＹＬ ＭＰ１００ Ｓｅｒｉｅｓなどのドライフィルムによって、半導体ウェハ１表面にフォトレジスト層１８を形成してもよい。
【０１４８】
また、フォトレジスト塗布工程では、フォトレジストを、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１１５℃で５分間加熱している。しかしながら、回転塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで回転させた後、１００℃〜１２０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１４９】
図１１（ｄ）に示すように、フォトレジストパターン形成工程では、フォトレジスト塗布工程にて形成されたフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成する。具体的には、フォトレジスト塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、フォトレジスト層１８の現像を行い、配線めっきを成すべき部分のフォトレジストを除去する。
【０１５０】
ここで、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、露光時にフォトレジスト層１８に照射する光は、フォトレジストを露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。フォトレジスト層１８に照射する光として、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。また、フォトレジストパターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてフォトレジスト層１８の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１５１】
図１１（ｅ）に示すように、めっき工程では、上記フォトレジストパターン形成工程にてフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成した結果、シード層１９が露出した部分にめっきを行っている。具体的には、フォトレジストパターン形成工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図１に示すめっき装置に設置する。すなわち、めっき装置のウェハ保持具２に半導体ウェハ１を設置する。そして、図示しないウェハ抑えにより、Ｏリング２１及びコンタクト材２２を、半導体チップ４１のコンタクト部４２に密着させる。なお、半導体ウェハ１をめっき装置に設置した後のめっき工程に関しては、上記実施の形態１にて説明しためっき方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５２】
また、剥離工程では、図１１（ｆ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１に形成されているフォトレジスト層１８を剥離する。具体的には、図１１（ｅ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない剥離装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、剥離液（東京応化製；商品名 １０４剥離液）に７０度―２０分間浸漬し、時折震盪する。これにより半導体ウェハ１表面に形成されたフォトレジスト層１８が剥離される。
【０１５３】
ここで、剥離工程では、半導体ウェハ１を、上記１０４剥離液に７０℃−２０分間浸漬し時折震盪している。しかしながら、浸漬時間は、これに限定されるものではなく、例えば１５〜２５分間の浸漬であってもよい。また、剥離液として、例えば三菱ガス化学製Ｒ−１００を用い、５０℃で８〜１５分間浸漬し時折震盪してもよい。あるいは、剥離液としてアセトンを用いてもよい。
【０１５４】
次に、エッチング工程では、図１１（ｇ）に示すように、配線めっき層１６が形成されていないシード層１９をエッチングにより除去する。具体的には、図１１（ｆ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しないエッチング装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘して、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の銅（Ｃｕ）からなるシード層１９（表面に配線めっき層１６が形成されていないシード層１９）をエッチングする。
【０１５５】
ここで、エッチング工程では、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、エッチングに用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、１０％−水酸化ナトリウム水溶液や４０％−塩化第二鉄水溶液、その他の水溶液であってもよい。また、水溶液の温度も、これに限定されるものではなく、１５℃〜４０℃であってもよい。
【０１５６】
さらに、エッチング工程では、次に、半導体ウェハ１を、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘する。これにより、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の図示しないバリアメタルとしてのチタン層（表面に配線めっき層１６が形成されていないチタン層）がエッチングされる。
【０１５７】
ここで、チタン層をエッチングするために、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、チタン層をエッチングするために用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、塩酸、フッ酸と硝酸との混合液等であってもよい。
【０１５８】
このように上記シード層形成工程からめっき工程を経て製造された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１は、上記めっき工程にて、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物によりめっき品質の低下が無くなる。それゆえ、本実施形態の半導体装置の製造方法では、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による配線間のショート等を防ぐことが可能になり、半導体チップ表面により微細な配線パターンを形成することが可能になる。
【０１５９】
また、このように半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１には、外部接続端子が設置される。以下、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程について、図１２に基づいて、詳細に説明する。図１２は、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子２６を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図である。
【０１６０】
上記外部接続端子設置工程は、配線めっき層１６が半導体チップ４１表面にオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程と、オーバーコート層に任意の形状のパターンを形成するオーバーコート層パターン形成工程と、オーバーコート層のパターン形状に基づいて外部接続端子を配線めっき層１６に形成する外部接続端子形成工程とを含んでいる。なお、図１２（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１６１】
図１２（ａ）に示すように、半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１では、配線めっき層１６の下（パッド１７が形成されている側）に、シード層１９が形成されている。配線めっき層１６は、このシード層１９を介して、半導体チップ４１上に設けられているパッド１７と電気的に接続している。
【０１６２】
図１２（ｂ）に示すように、オーバーコート層塗布工程では、配線めっき１６が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にオーバーコート層２０を形成する。具体的には、オーバーコート層２０（住友ベークライト製；商品名 ＣＲＣ−８０００シリーズ）を回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱する。
【０１６３】
ここで、上記オーバーコート層塗布工程では、オーバーコート層２０として上記ＣＲＣ−８０００シリーズを用いている。しかしながら、オーバーコート層２０に用いる材料は、これに限定されるものではなく、例えば日立化成製；商品名 ＨＤ−８８００シリーズであってもよい。さらには、オーバーコート層２０として、商品名 ＨＤ−８０００シリーズ等の感光性耐熱性樹脂を用いてもよい。
【０１６４】
また、上記オーバーコート層塗布工程では、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱している。しかしながら、オーバーコート層の塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで、半導体ウェハを回転させた後、１２０℃〜１４０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１６５】
図１２（ｃ）に示すように、オーバーコート層パターン形成工程では、オーバーコート層２０に、任意の形状のパターンを形成する。具体的には、オーバーコート層塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてオーバーコート層２０の現像を行い、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去する。そして、除去後、３００℃の窒素雰囲気下で、２時間硬化処理を行う。このオーバーコート層パターン形成工程により、半導体チップ４１では、外部接続端子を形成する部分で、配線めっき層１６が露出した状態になる。
【０１６６】
ここで、上記オーバーコート層パターン形成工程では、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、オーバーコート層２０に照射する光は、オーバーコート層を露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。オーバーコート層２０に照射する光としては、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。
【０１６７】
また、上記オーバーコート層パターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、オーバーコート層２０の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１６８】
さらに、上記オーバーコート層パターン形成工程では、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去した後、３００℃の窒素雰囲気下で２時間硬化処理を行うこととしている。しかしながら、オーバーコート層除去後の工程は、これに限定されるものではない。例えば、オーバーコート層除去後に、２５０〜３５０℃にて、１．５時間〜３時間の保持時間を有する工程であってもよい。また、その工程の前後に、昇温過程及び降温過程を有してもよい。
【０１６９】
図１２（ｄ）に示すように、外部接続端子形成工程では、オーバーコート層パターン形成工程にて、オーバーコート層２０を除去した部分に、外部接続端子２６を形成する。具体的には、図示しないボール搭載機に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を設置する。そして、外部接続端子形成用の配線めっき層１６が露出した部分に、図示しないフラックスを塗布する。そして、フラックスを塗布した部分に、図示しないツールに保持された外部接続端子２６としての半田ボールを設置する。その後、半田ボールが設置された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、２４５℃のリフロー装置により、半田ボールを再溶融させ冷却させることにより、配線めっき層１６に外部接続端子２６としての半田ボールを接合させる。
【０１７０】
ここで、外部接続端子２６としての半田ボールは、ＳｎＡｇ３．０Ｃｕ０．５（千住金属工業製；商品名 Ｍ７０５）からなっている。しかしながら、半田ボールは、これに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ６３Ｐｂ３７からなっていてもよい。また、他の鉛フリー半田からなっていてもよい。
【０１７１】
また、上記外部接続端子形成工程では、リフロー装置による加熱温度を２４５℃としている。しかしながら、リフロー装置による加熱温度は、これに限定されるものではなく、例えば２４０〜２５０℃であってもよい。
【０１７２】
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明のめっき装置は、以上のように、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。このため、本発明は、半導体産業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明の実施の一形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。
【図２】上記めっき処理槽のウェハ保持具の構成の一例を示す断面図である。
【図３】上記めっき処理槽において、内筒と隔壁とに囲まれた領域の構成を示し、上の図は、半導体ウェハの被めっき面側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【図５】イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。
【図６】イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【図７】従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】従来のラック方式の縦型めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本実施形態で用いた半導体ウェハの概略構成を示す模式図である。
【図１０】めっき工程後の、半導体ウェハに形成された半導体チップの概略構成を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。
【図１１】本実施形態における半導体ウェハの製造方法の手順を示す断面図であり、（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【図１２】配線めっき層が形成された半導体ウェハに外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図であり、（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層が形成された半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 半導体ウェハ（被めっき基板）
２ ウェハ保持具
３ カップ
４ めっき液噴射管
５ 陽極電極
６ 支持体
７ 隔壁
８ めっき液槽
９ めっき液貯槽（めっき液供給源）
１０ ポンプ（めっき供給手段）
１１ フィルター（めっき液ろ過手段）
１６ 配線めっき層
１７ パッド
１８ フォトレジスト層
１９ シード層
２０ オーバーコート層
２６ 外部接続端子
３１ 内筒（第２の円筒カップ）
３２ 外筒（第１の円筒カップ）
４１ 半導体チップ
１００ めっき処理槽
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置及びめっき方法に関するものであり、より詳しくは、被めっき面に配線用の微細なめっきを形成するめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体ウェハ等へ配線を形成するために、金属めっきによる手法が採用されている。従来の金属めっきに用いる装置としては、フェースダウン方式の噴流めっき装置、ラック方式の縦型めっき装置、または、フェースアップ方式の噴流めっき装置が知られている。
【０００３】
フェースダウン方式の噴流めっき装置は、図７に示すように、半導体ウェハ１’を保持するウェハ保持具２’と、カップ３’と、カップ３内にめっき液を供給するためのめっき液噴射管４’と、陽極電極５’とを備えている。陽極電極５’は、一般に、含リン銅からなっている。カップ３’の内部には、陽極電極５’が設けられている。そして、カップ３’には、ウェハ保持具２’が設けられており、半導体ウェハ１’は、ウェハ保持具２’により、カップ３’の上部に保持されている。フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液噴射管４’は、半導体ウェハ１’の下方に設けられている。このため、めっき液噴射管４’より噴射しためっき液が、半導体ウェハ１’の下方より供給されることになる。これにより、被めっき面のめっきが施される。
【０００４】
なお、図７には示していないが、フェースダウン方式の噴流めっき装置は、カップ３’を内包するように設けられためっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、及びこれらを接続する配管を備えている。
【０００５】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液貯層中のめっき液は、ポンプによりフィルターを経て、カップ３’の下部へと至る。そして、カップ３’の下部から供給されためっき液は、めっき液噴射管４’を通って、陽極電極５’を経て半導体ウェハ１の被めっき面へと至る。そして、その後、めっき液は、カップ３’上部の辺縁部（ウェハ保持具２’とカップ３’との隙間）より、カップ３’外部へ漏れ出てめっき液槽にて回収され、再度、めっき液貯層へ還流される。
【０００６】
このようなフェースダウン方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、「めっき処理槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき処理槽外部に流出せしめる流出口」が設けられている。また、陽極電極として、プラチナに体表される不溶解性電極を適用しためっき装置も知られている。
【０００７】
また、ラック方式の縦型めっき装置は、図８に示すように、陽極電極６’’と、ラック２４と、めっき処理槽１２とを備えている。陽極電極６’’は、一般的に内部起毛の布性のアノードバッグ１３内に設置されている。陽極電極６’’としては、球状の含リン銅をチタン製のバスケットに入れたもの、もしくは含リン銅から成る銅板が用いられる。また、ラック２４は、半導体ウェハ１への給電部を備え、かつ半導体ウェハ１よりやや内径の小さい穴を穿った板状の治具である。そして、めっき処理槽１２は、ラック２４への半導体ウェハ１の固定と裏面の絶縁を兼ねるウェハ抑え２５及びめっき液を攪拌する図示しないスキージを備えている。
【０００８】
なお、図８には示していないが、ラック方式の縦型めっき装置は、めっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、これらを接続する配管、及び付属装置を備えている。
【０００９】
めっき液は、貯槽からポンプによってフィルターを経て注入口１４へと至る。そして、めっき処理槽１２槽内で陽極電極６を内包するアノードバッグ１３近傍を流動する。その後、半導体ウェハ１表面の被めっき面へと至り、めっき処理槽１２上縁よりダム１５へと流出しダムの一部の設けられた図示しない戻り管を経てめっき液貯槽へと還流する。このようなラック方式の縦型めっき装置は、例えば特許文献２に開示されている。
【００１０】
また、フェースアップ方式の噴流めっき装置は、半導体ウェハの被めっき面を上に向けて配置し、かつ被めっき面に対向させて陽極電極を配置して、めっき液が、半導体ウェハの上方より供給されるような構成である。
【００１１】
このようなフェースアップ方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献３及び４に開示されている。特許文献３に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、ブラックフィルムの乾燥による剥離を防止する目的で、陽極室の底部にイオン交換膜又は多孔性中性膜が設けられ、陽極室内がめっき液で満たされるようにしている。また、特許文献４に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、陽極室の底部に多数の細孔が形成された多孔体が設けられている。
【００１２】
また、上述のめっき装置と異なる構成のものとして、例えば特許文献５には、めっき処理槽を陰イオン交換膜で陰極室と陽極室に隔離し、陽極として不溶性電極を使用して電気銅めっきを行う半導体ウェハの電気銅めっき装置が開示されている。
【００１３】
これら従来のめっき装置において、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作ることは、めっき処理において極めて重要である。それゆえ、半導体ウェハの被めっき面の中央部から周辺部への層流を作ることは、めっきの仕上がりを大きく左右する。
【００１４】
従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置は、側方の流入口・流出口から、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作るために、その構造上、半導体ウェハを回転させることで、相対的に一様なめっき液の層流を得るような構成となっている。このため、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハを保持する機構に加え、半導体ウェハを回転させる機構を付加する必要があり、装置が大掛かりになってしまう。
【００１５】
一方、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハの被めっき面の中央部からめっき液を噴流することが可能であるため、めっき装置と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置を実現できる。
【特許文献１】特開２００１−２４３０７号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献２】特開２０００−８７２９９号公報（平成１２年３月２８日公開）
【特許文献３】特開２００１−４９４９８号公報（平成１３年２月２０日公開）
【特許文献４】特開２００１−２４３０３号公報（平成１３年１月２６日公開）
【特許文献５】特開２００３−７３８８９号公報（平成１５年３月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置には、以下の問題が生じる。
【００１７】
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、微小な固形異物が被めっき面に付着し、めっき品質の低下を招くという問題が生じる。この原因は、ポンプによりめっき液貯槽から供給されためっき液が、フィルターにてろ過された後、カップ下部から供給され陽極電極近傍を経て半導体ウェハの被めっき面へと至る経路のうち、陽極電極表面にある。陽極電極が、含リン銅を含む場合、その表面にはブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成される。このブラックフィルムは、塩素（Ｃｌ）やリン（Ｐ）を含む一価の銅の錯体（Ｃｕ＋からなり、陽極溶解により発生した一価の銅イオンと化合した結果生じたものである。
【００１８】
このブラックフィルムは、下記（１）式に示す銅の不均化反応を抑制することで、スライムの発生を抑制する効果がある。
２Ｃｕ＋→Ｃｕ＋Ｃｕ２＋ （１）
しかしながら、一方で、一旦形成されたブラックフィルムは、陽極電極表面から剥離しやすくなる。剥離した微小なブラックフィルムは、めっき液の流れと共に、半導体ウェハの被めっき面へ運ばれる。その結果、半導体ウェハのめっき面にブラックフィルムが付着するという問題が生じる。
【００１９】
また、陽極電極として、不溶解性電極を適用することで、上記ブラックフィルムによる問題を防止することが可能である。しかしながら、この場合、陽極電極表面において、めっき液中の添加剤が、酸化分解しめっき液の消費量が増大したり、酸化分解で生成された分解生成物により、めっき液が汚染するという問題が生じる。
【００２０】
一方、上記従来のラック式の縦型めっき装置では、内部起毛の布性アノードバッグ内に、含リン銅を含む陽極電極が設置されているので、ブラックフィルムに起因する固形異物による、半導体ウェハへの付着は防止することが可能である。しかしながら、このような縦型めっき装置では、半導体ウェハをめっき処理槽内に保持するために、半導体ウェハをラックに固定するという操作が必要になる。このため、この操作による生産性の低下、めっき品質の低下、及び自動化の妨げという問題が生じる。
【００２１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、フェースダウン方式の噴流めっき装置において、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のめっき装置は、上記の課題を解決するために、内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴としている。
【００２３】
本発明のめっき装置は、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行う、すなわち、フェースダウン方式でめっきを行うものである。
【００２４】
なお、上記「被めっき基板室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、被めっき基板を含む空間のことをいう。また、上記「陽極電極室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、陽極電極を含む空間のことをいう。
【００２５】
また、上記の構成によれば、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されているので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００２６】
以上のように、上記の構成によれば、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられているので、めっき処理槽に流入するめっき液を、上記めっき基板領域に流入するめっき液の層流と、上記陽極電極室に流入するめっき液の層流とに分離することができる。これにより、めっき処理槽内にめっき液を流入すると、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００２９】
「上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するような」構成としては、例えば、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと第２の円筒カップとを備え、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている構成が挙げられる。
【００３０】
本発明のめっき装置では、上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、めっき処理槽から流入しためっき液は、めっき液噴射管によって被めっき基板室に流入しためっき液と、陽極電極室に流入しためっき液とに分離される。陽極電極室に流入しためっき液は、陽極電極と被めっき基板との間を通電することで、陽極電極に起因するパーティクルを含むめっき液になる。このめっき液は、隔壁を通過することで、パーティクルが除去される。このため、上記の構成によれば、陽極電極に起因するパーティクルは被めっき面に到達しない。それゆえ、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、さらに、上記陽極電極室へ流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出するめっき液流出口が設けられていてもよい。
【００３２】
また、本発明のめっき装置では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、透過部材は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過するので、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する。一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００３４】
また、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００３５】
また、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００３６】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００３８】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることが好ましい。
【００３９】
また、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００４０】
めっき液には、各種金属を形成するために様々なめっき液がある。上記の構成によれば、銅を含有するめっき液を用いることで、被めっき基板の被めっき面に銅めっきを形成することができる。なお、「銅成分」とは、金属銅、銅イオン、または、銅イオンを含む化合物のことをいう。
【００４１】
また、上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００４２】
また、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００４３】
陽極電極として純銅を含む陽極電極に用いると、陽極電極からの異物発生量が増加する。一方、上記の構成によれば、陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であるので、陽極電極表面にブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成され、これによって異物の原因となる銅錯体イオン（Ｃｕ＋）がトラップされる。
【００４４】
また、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００４５】
本発明のめっき方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴としている。
【００４６】
上記の構成によれば、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００４７】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴としている。
【００４８】
上記の構成によれば、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。
【００４９】
それゆえ、上記の半導体装置の製造方法により、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【００５０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うことが好ましい。
【００５１】
これにより、めっき工程にて、めっき処理槽内にめっき液を流入する場合、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。
【００５２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、陽極電極と被めっき基板との間を通電することにより発生するパーティクルを含むめっき液が、被めっき基板の被めっき面に到達しないので、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出させてもよい。
【００５４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極近傍に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。
【００５６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、半透膜であってもよい。
【００５７】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。
【００５８】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。
【００６０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程は、さらに、めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことが好ましい。
【００６１】
なお、上記めっき液循環段階とは、めっき液供給段階にてめっき液供給源から供給されためっき液が、めっき液ろ過段階を経て、めっき処理槽へ供給した後、再びめっき液をめっき液供給源に供給する段階のことをいう。具体的には、本発明のめっき装置において、めっき液供給源に貯留されためっき液を、めっき液供給手段とめっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給し、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給することをいう。
【００６２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。
【００６３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。
【００６４】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。
【００６５】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。
【００６６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、さらに、上記めっき工程前に、上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことが好ましい。
【００６７】
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、上述の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴としている。
【００６８】
上記の構成によれば、半導体装置は、上述の半導体装置の製造方法により製造されているので、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００６９】
本発明のめっき装置は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている。また、本発明のめっき方法は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させる。それゆえ、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。
【００７０】
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させる。また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法により製造されたものである。それゆえ、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７２】
図１は、本実施形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、めっき処理槽１００は、半導体ウェハ（被めっき基板）１を保持するウェハ保持具２、カップ３、めっき液噴射管４、陽極電極５、陽極電極５を支持する支持体６、及び、隔壁７を備えている。カップ３は、内筒３１と外筒３２とを備えている。
【００７３】
内筒（第２の円筒カップ）３１及び外筒（第１の円筒カップ）３２は、上面が開放された略円筒形の容器であり、内筒３１の外径が外筒３２の外径よりも小さくなるような構成である。また、外筒３２の最も低い中央の部分には、めっき液が流入するめっき液流入口Ｅが形成されている。
【００７４】
内筒３１の底部には、ドーナツ状の隔壁７が設けられ、内筒３１と外筒３２とを仕切る。すなわち、隔壁７は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられており、陽極電極５と半導体ウェハ１とを隔離する。これにより、めっき処理槽１００が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。なお、めっき処理槽１００において「被めっき基板室」とは、内筒３１と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。また、「陽極電極室」とは、外筒３２と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。
【００７５】
また、図１に示すように、めっき液噴射管４は、隔壁７の中央部の穴を貫通するように設けられている。支持体６は、外筒３２に接続されており、めっき液を透過する構造を有している。さらに、支持体６上には、陽極電極５が設けられている。陽極電極５は、めっき液噴射管４の下端よりも上方側に位置する。
【００７６】
隔壁７は、炭化水素系カチオン交換膜を備えている。しかしながら、隔壁７は、陽極電極５及び支持体６近傍、すなわち陽極電極室に流入しためっき液中の金属イオンを透過することが可能な構成を有する透過部材を備えていれば、特に限定されるものではない。例えば、隔壁７は、イオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等を備えていてもよい。また、隔壁７が炭化水素系カチオン交換膜を備えている場合、炭化水素系カチオン交換膜として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。隔壁７の具体的な構成については、後述する。
【００７７】
また、隔壁７は、金属イオン以外にも添加剤成分としての陽イオン（金属イオンと同様の電気的性質のイオン）を透過するものであってもよい。
【００７８】
めっき液噴射管４、及び支持体６は、ポリプロピレンからなる。また、陽極電極５は、含リン銅からなる溶解性陽極電極である。しかしながら、めっき液噴射管４及び支持体６は、寸法安定性が確保され、かつめっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、めっき液噴射管４及び支持体６は、硬質塩化ビニルからなっていてもよい。
【００７９】
ここで、本発明に適用しうる半導体ウェハ１の寸法は、めっき処理槽１００の各種部材の寸法に応じて適宜設定することが可能である。例えば、半導体ウェハ１としては、直径１００ｍｍないし５００ｍｍ程度のものが適用可能である。より具体的には、直径１５０ｍｍ程度のものが、半導体ウェハ１として適用できる。
【００８０】
また、内筒３１は、その底部に隔壁７が密着して固定されている。内筒３１の内径は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さければよい。
【００８１】
このように、内筒３１の内径が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さい場合、めっき液噴射管４から噴射しためっき液は、めっき処理槽１００外部の大気に接触することなく、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへ噴流される。このため、本発明のめっき装置では、大気と遮断してめっきを行うことができ、大気からの浮遊異物によるめっき液の汚染や、めっき液の蒸発、めっき液の蒸発やミストによる周辺環境の汚染を防止できる。
【００８２】
また、内筒３１の高さは、５０ｍｍないしは１００ｍｍであればよい。ここでは、内筒３１の寸法は、外径１５０ｍｍ 内径１４０ｍｍ 厚さ５ｍｍ 高さ８０ｍｍであり、円筒状のものである。
【００８３】
また、外筒３２の高さは、後述するように、めっき液噴射管４から噴射しためっき液が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗの中心部から外周部に渡って、十分に当接することができ、かつ、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければ、特に限定されない。ここでは、外筒３２は内径１６０ｍｍとしたが、外筒３２の高さは後に記するようにめっき液噴射管４から噴流しためっき液が半導体ウェハ１の表面外周部まで十分に接することができれば良く、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければよい。
【００８４】
また、内筒３１は外径１５０ｍｍであり、外筒３２は内径１６０ｍｍである。そして、内筒３１と外筒３２との間隙は５ｍｍとしている。しかしながら、内筒３１と外筒３２との間隙は、これに限定されるものでない。内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることにより、後述するように、内筒３１と外筒３２とにおいて、互いの上端の高さの差を大きくすることができる。このように内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることで、液体の持つ粘性ゆえに抵抗（圧力）が高まり、よって内筒を高くしても内筒の上端部までめっき液が到達する。これにより、設計上の自由度を大きくすることができる。
【００８５】
また、隔壁７は、外径１４０ｍｍ内径４０ｍｍのドーナツ状の形状を有している。そして、隔壁７は、その外周が内筒３１に密着される一方、その内周がめっき液噴射管４に密着されて、固定されている。しかしながら、隔壁７の寸法は、これに限定されるものではない。
【００８６】
また、支持体６は、外筒３２とめっき液噴射管４との間に設けられている。支持体６は、外筒３２の底部から上方に２０ｍｍ、もしくは少なくとも５ｍｍの空隙で設置されている。また、支持体６には、上下方向の貫通孔が多数形成されている。
【００８７】
また、隔壁７の厚さは、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０以上１００μｍ以下で、使用可能である。隔壁７の厚さが５０μｍよりも小さい場合、めっきに要する電流が必要以上に多くなり、めっきの効率が下がるので、好ましくない。また、隔壁７の厚さが、２００μｍよりも大きい場合、めっき面外観に黒色の「ヤケ」と呼ばれる不良を発生するので好ましくない。
【００８８】
また、隔壁７の内筒３１への取り付けは、２〜１０ｍｍ厚のカップ部材に、０．２ｍｍ〜９ｍｍ径の円形または１辺が０．２ｍｍ〜９ｍｍ長の正方形、長方形、または四変形の開口を有している。なお、隔壁７（セレミオン隔壁）が真円でなくともよく、極端には四角形であってもよい。
【００８９】
また、含リン銅からなる陽極電極５の寸法は、外径１５０ｍｍ内径５０ｍｍ厚さ８ｍである。しかしながら、陽極電極５の寸法は、これに限定されるものでなく、支持体６と隔壁７との間隙及び外筒３２と当該陽極電極５との間隙を通過するめっき液の流動を妨げない範囲で任意に選択が可能である。また、陽極電極５に含まれる含リン銅は、特に限定されないが、０．０４〜０．０６％のリンが含まれていればよい。
【００９０】
めっき液噴射管４は、隔壁７を貫通し隔壁７より２０ｍｍ上方へと伸びている。しかしながら、めっき液噴射管４は、これに限定されるものでなく、陽極電極５よりも下方から隔壁７まで到達していればよい。
【００９１】
以上、めっき処理槽１００における、半導体ウェハ１、カップ３（内筒３１及び外筒３２）、めっき液噴射管４、陽極電極５、支持体６、及び隔壁７の寸法等を説明したが、めっき処理槽１００における各種部材の寸法は、めっき処理槽１００の大きさ、あるいは適用する半導体ウェハ１の大きさ等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００９２】
以下、半導体ウェハ１を保持するウェハ保持具２の具体的構成について、図２に基づいて説明する。図２は、めっき処理槽１００のウェハ保持具２の構成の一例を示す断面図である。ウェハ保持具２は、図２に示すように、Ｏリング２１と、コンタクト材２２と、ウェハ保持リング２３とを備えている。ウェハ保持リング２３は、内筒３１の上端部と所定の間隙を維持して、図示しない支柱に保持されている。そして、Ｏリング２１及びコンタクト材２２は、ウェハ保持リング２３上に設けられており、保持する半導体ウェハ１との密着性を確保している。
【００９３】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で３箇所設けられている。しかしながら、コンタクト材２２は、これに限定されることなく、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で４箇所以上設けられていてもよい。さらには、コンタクト材２２が半導体ウェハ１の外周部全周を接する構造であってもよい。
【００９４】
ウェハ保持リング２３の内径は１４０ｍｍとしたがこれに限定されることなく、外形が円形である必要がないことは勿論のこと装置筐体等と一体構造であってもよい。
【００９５】
以下、ウェハ保持具２の各種部材について説明する。
【００９６】
Ｏリング２１は、半導体ウェハ１との密着性が確保され、かつめっき液に対して耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、Ｏリング２１として、シリコーンゴムが挙げられる。具体的には、バイトン（商標登録）（デュポン ダウ エラストマー ジャパン製）が挙げられる。
【００９７】
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１との密着が確保され、かつ導電性で使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、チタンに金属めっきが施された部材が挙げられる。具体的には、コンタクト材２２としては、チタンにプラチナめっきを施したもの、チタンに金めっきを施したもの、樹脂に金めっきなどを施したもの、または、その組み合わせたものが挙げられる。
【００９８】
また、ウェハ保持リング２３は、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。ウェハ保持リング２３としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンからなるものが挙げられる。
【００９９】
次に、めっき処理槽１００において、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられている隔壁７の構造の一例について、図３を参照して、以下に説明する。図３は、めっき処理槽１００において、内筒３１と隔壁７とに囲まれた領域（被めっき基板室）の構成を示し、上の図は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【０１００】
図３に示すように、隔壁７は、被めっき面Ｗ側から見てドーナツ形状を有している。そして、隔壁７の中央部には、めっき液噴射管４が貫通している。また、隔壁７の外周部は、内筒３１の底部に固定されている。
【０１０１】
また、隔壁７は、半透膜（透過部材）７１と、半透膜支持体７２・７３とを備えている。隔壁７は、半透膜支持体７２・７３が、半透膜７１を狭持した構成である。そして、陽極電極５側には、半透膜支持体７２が配置されており、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側には半透膜支持体７３が配置されている。
【０１０２】
それゆえ、半導体ウェハ１と陽極電極５との間を通電することで、陽極電極５側（陽極電極室）に流入しためっき液は、半透膜支持体７２にて透過される。そして、半透膜７１にて、めっき液中の金属イオンが透過される。そして、半透膜７１にて透過されためっき液中の金属イオンは、半透膜支持体７３を透過して、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側（被めっき基板室）へ流入する。この際、半透膜７１では、めっき液中の金属イオンのみが透過され、めっき液中のパーティクルは透過されない。したがって、隔壁７により、めっき液中の金属イオンとパーティクルとを分離することが可能になり、陽極電極５に起因するパーティクルによるめっき面の汚染を防ぐことができる。
【０１０３】
半透膜７１は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中の金属イオンを透過するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜７１としては、炭化水素系カチオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等が挙げられる。また、半透膜７１が炭化水素系カチオン交換膜である場合、半透膜７１として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。
【０１０４】
また、半透膜支持体７２・７３は、めっき液を透過する構造を有し、かつ、寸法安定性が確保され、めっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜支持体７２・７３としては、ポリプロピレン、または硬質塩化ビニルからなるものが挙げられる。
【０１０５】
次に、半透膜７１の構造について、イオン交換膜を含むイオン交換膜を例に挙げて、以下に説明する。図５は、イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。また、図６は、イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【０１０６】
「イオン交換膜」とは、図５に示すように、イオンを選択透過させる膜のことをいう。このイオン交換膜は、大きく分けて陽イオン交換膜と陰イオン交換膜に区分される。陽イオン交換膜は、図５に示すように、めっき液に浸漬された状態で、通電すると、陽イオン（Ｍ＋）を選択的に透過し、陰イオン（Ｂ−）を透過しない。
【０１０７】
陽イオン交換膜には、図６に示すように、マイナス電荷の置換基が固定されている。このため、陰イオン（Ｂ−）はマイナス電荷の置換基の反発を受け、透過できない。一方、陽イオン（Ｍ＋）は、マイナス電荷の置換基の反発を受けないので、透過する。すなわち、陽イオン交換膜を透過できるイオンは、陽イオン（Ｍ＋）だけということになる。
【０１０８】
一方、陰イオン交換膜は、上記の作用と反対の作用になる。これらイオン交換膜の選択透過は、電気透析装置の電気エネルギーによって行われる。なお、この電気透析装置の電気エネルギーは、特に限定されず、直流電流、パルス電流、または、交流電流による電気エネルギーであってもよい。
【０１０９】
次に、本発明のめっき装置の構成について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１１０】
本発明のめっき装置は、図４に示すように、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗにめっき処理を行うめっき処理槽１００と、めっき処理槽１００を内包するめっき液槽８と、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９と、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ１０と、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター１１と、これらを接続する配管Ｔを備えている。
【０１１１】
本発明のめっき装置では、めっき液貯槽９中のめっき液は、ポンプ１０によりフィルター１１を経て、めっき処理槽１００の下部に形成されためっき液流入口Ｅへと至る。そして、めっき液流入口Ｅから供給されためっき液は、めっき液噴射管４を通って、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへと至る。そして、その後、めっき液は、内筒３１上部の辺縁部（ウェハ保持具２と内筒３１との隙間）より、めっき処理槽１００外部へ漏れ出てめっき液槽８にて回収され、再度、めっき液貯槽９へ還流される。
【０１１２】
めっき液槽８、めっき液貯槽９、及び配管Ｔは、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。これらの材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１３】
また、ポンプ１０は、使用するめっき液に耐性があり、かつ、めっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０としては、例えば、イワキ製；商品名 マグネットポンプＭＤ−７０Ｒ、または、；商品名 イワキ製マグネットポンプＭＤ−３０ＲないしＭＤ−１００Ｒが挙げられる。また、ポンプ１０の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１４】
また、フィルター１１は、目標とするめっきパターンの最小間隔のおよそ１／２の粒径の捕集効率が１００％であり、かつ使用するめっき液への耐性を備えめっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。フィルター１１としては、例えば、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ０１２；１．２μｍ径粒子捕集効率１００％）、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ００６；１．０μｍ径粒子捕集効率１００％）、テフロン(登録商標)製フィルター、または中空糸膜フィルターが挙げられる。また、フィルター１１の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。フィルター１１の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
【０１１５】
また、図４では示していないが、配管Ｔの途中には弁、流量計、空気抜き管などが接続され、同じく図示しない制御装置によりめっき液の流動の制御が可能であり、更に図示しないめっき用電源部によって被めっき面と陽極電極５との間に電圧を印加することができる。
【０１１６】
次に、本発明のめっき装置におけるめっき処理の一例として、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに銅めっきを行う場合について、以下詳細に説明する。
【０１１７】
まず、ウェハ保持具２には、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗが下側になるように、半導体ウェハ１が設置されている。半導体ウェハ１は、図示しないウェハ抑えによりＯリング２１及びコンタクト材２２に密着されている。
【０１１８】
図４に示すように、めっき液貯槽９内のめっき液が、図示しない制御装置により制御されたポンプ１０により、フィルター１１に送られる。めっき液は、フィルター１１にて、フィルター１１の開口径以上の固形異物が除去され、配管を経てめっき処理槽１００のめっき液流入口Ｅに流入する。カップ３の外筒３２下部のめっき液流入口Ｅより流入しためっき液は、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入する。なお、上記めっき液は、添加剤と金属銅換算で約２５ｇ／Ｌの銅を含む銅めっき液（商品名 ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）である。
【０１１９】
また、めっき液流入口Ｅに流入しためっき液のうち一部のめっき液は、外筒３２底部と支持体６との間隙に流入する。外筒３２底部と支持体６との間隙に流入しためっき液（以下、陽極電極室に流入しためっき液と記す）は、支持体６に穿たれた貫通孔を経て陽極電極５周囲を包み込むように上昇し隔壁７に沿って外周方向へ流動する。そして、内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出される。なお、このめっき装置において、陽極電極５は、０．０４〜０．０６％のリンを含む含リン銅からなっている。
【０１２０】
一方、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入しためっき液（以下、被めっき基板室に流入しためっき液と記す）は、そのめっき液の運動エネルギーと、陽極電極室に流入しためっき液が内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出するときの抵抗とにより、圧力が高められる。このため、被めっき基板室に流入しためっき液の液面が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達する。そして、被めっき基板室に流入しためっき液は、半導体ウェハ１表面の被めっき面Ｗの外周へと流動する。そして、内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過して、めっき処理槽１００外へ流出する。
【０１２１】
内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出しためっき液、及び内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出した液は、混合してめっき液槽８に溢れ出る。めっき液槽８内のめっき液は、高低差によってめっき液貯槽９へと還流する。
【０１２２】
このとき、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗを陰極とし、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に、図示しないめっき用電源によって電流を制御しながら電圧を印加すると、陽極電極５表面ではめっき液中の添加剤が所定の作用を為し、めっき液中に銅イオンが発生する。そして、発生した金属イオンは、隔壁７を透過して内筒３１内を経て陰極電極となった半導体ウェハ１表面に至る。そして、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗでは、めっき液中の添加剤が所定の作用を為しながら、銅イオンは銅として析出しめっきされる。
【０１２３】
なお、本発明のめっき装置において、ポンプ１０によりフィルター１１へ送られるめっき液の流量は、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、毎分２０Ｌ程度又は毎分２ないし２０Ｌ程度の流量である。
【０１２４】
また、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に印加される電圧、及び電圧印加時間もまた、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、被めっき面Ｗでの電流密度が１平方センチメートルあたり２０ｍＡとなるように制御しながら、２５分間電圧が印加される。
【０１２５】
なお、内筒３１内は、フィルター１１を経てフィルター開口径以上の固形異物を除去されためっき液で満たされており、陽極電極室に流入しためっき液は、隔壁７とめっき液の流れにより内筒３１内には流入できない。そして、めっき液中の銅イオンのみが隔壁７を透過して内筒３１内に至るため、陽極電極５表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がない。また、従来のように、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着を防止するために不溶解性電極を使用する必要がないため、めっき液中の添加剤の酸化分解による添加剤消費量の増大や分解生成物によるめっき液の汚染によるめっき品質の低下のない高品質なめっきを得ることができる。
【０１２６】
ここで、めっき液として、銅めっき液（ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）を用いたが、これに限定されることなく、これ以外の所望の性能を達成できるめっき液であれば、これに限定されることがないのは勿論である。
【０１２７】
また、本発明のめっき装置では、隔壁７の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなる場合について説明したが、これに限定されない。本発明のめっき装置では、隔壁７を底面とする内筒３１における、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５とを隔離する部分、すなわち、被めっき基板室における、陽極電極と被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。例えば、内筒３１の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。
【０１２８】
また、フェースダウン方式のめっき装置においては、カップ下部より上昇するめっき液が、カップとウェハ保持具との間の隙間よりカップ外へ流出しますが、このとき上昇するめっき液の流量を大きくすることで液面が盛り上がるとともに、半導体ウェハとの表面張力（親水性）によって隙間よりも高い位置にある半導体ウェハの被めっき面を濡らしながらカップ周辺部へ流動しカップ外へ流出する。
【０１２９】
ここで、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の流れを作ることは、めっき時の銅イオンの供給にとってきわめて重要で、ウェハ表面で中央部から周辺部への層流を作ることはめっき仕上がりを大きく左右する。
【０１３０】
従来のフェースダウン方式で陽極電極と半導体ウェハとの間に隔壁を設けることは、ウェハへのめっき液の接触ができなくなり、めっき自体不可能となる。
【０１３１】
本発明においては、この問題を解決するために、カップの構造を従来の構造から内筒、外筒からなる２重構造とし、かつ、陽極電極より下から隔壁を貫通してウェハ側にめっき液噴射管を設け、ウェハ表面に至るめっきに関与する液と、陽極電極近傍を流れカップ外に排出される液とをこのノズルの入り口で分けることにより、ウェハ中央より十分な流速と流量をもってめっき液を噴流させウェハ表面で層流をつくることと陽極近傍を通り隔壁に沿ってカップ外に流出する流れを作ることができる。
【０１３２】
また、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、その構造上、側方の流入・流出口からウェハ表面に一様にめっき液の流れを作るために、ウェハを回転させることで相対的に一様な流れを得ようとしている。このため、ウェハ保持側の機構に回転機構を付加する必要があり、大掛かりな装置となる。
【０１３３】
これに対して本発明のめっき装置では、半導体ウェハ中央部からめっき液を噴出することが可能であるため、めっき処理槽と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置構造を実現できる。
【０１３４】
本発明のめっき装置は、基板にめっきを形成するためのフェースダウン方式の噴流めっき装置であって、めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離して配置されている構成であるともいえる。また、前記めっき装置は前記めっきカップ内にめっき液を導入する。
【０１３５】
この結果、めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は流動によって被めっき面に到達しないか、もしくは前記めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は被めっき面に到達せずにめっきカップ外部に流出させることが可能である。
【０１３６】
前記めっき装置は前記めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離する構造の一部もしくは全部が、電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができる材質が半透膜であるか、イオン交換膜であるか、または電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができるその他の材質から成る。
【０１３７】
一方、前記めっき装置において前記めっき液は銅を含有する導電性の液体又は銅を含有する導電性の液体にその他の成分を添加した導電性の液体である。更に前記めっき液はめっき液１リットル中に金属銅として１４乃至は４０ｇの銅成分を含む。一方、前記めっき装置において、前記陽極電極は含リン銅からなる溶解性陽極電極板である。
〔実施の形態２〕
次に、本実施形態では、半導体装置、及び半導体装置の製造方法の一例として、上記実施の形態１において被めっき基板として用いた半導体ウェハ１及びその製造方法について、図９〜図１２に基づいて、以下詳細に説明する。図９は、本実施形態で用いた半導体ウェハ１の概略構成を示す模式図である。また、図１０は、めっき工程後の、半導体ウェハ１に形成された半導体チップ３３の概略構成を示し、図１０（ａ）は、平面図であり、図１０（ｂ）は、断面図である。
【０１３８】
図９に示すように、半導体ウェハ１表面には、半導体チップ４１が複数形成されている。また、半導体ウェハ１の周辺には、コンタクト部４２が設けられている。このコンタクト部４２には、図示しないめっきシード層が露出されている。そして、コンタクト部４２は、給電のために、図２に示すコンタクト材２２と接するようになっている。
【０１３９】
また、図１０（ａ）に示すように、半導体チップ４１には、フォトレジスト層１８が任意の形状で形成されている。さらに、図１０（ｂ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１の表面には、シード層１９が形成されている。そして、シード層１９の表面には、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８が形成されている。また、シード層１９において、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８側と反対側には、パッド１７が設けられている。そして、半導体チップ４１では、配線めっき層１６とパッド１７とが電気的に接するようになっている。
【０１４０】
次に、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順について、図１１に基づいて、以下に説明する。図１１は、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順を示す断面図である。
【０１４１】
本実施形態における半導体装置の製造方法は、図１１に示すように、半導体チップ４１表面にシード層１９を形成するシード層形成工程と、シード層１９上にフォトレジスト層１８を塗布するフォトレジスト塗布工程と、このフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、フォトレジストパターンに金属をめっきし、配線めっき層を形成するめっき工程と、フォトレジスト層１８を剥離する剥離工程と、シード層１９をエッチングするエッチング工程とを含んでいる。なお、図１１（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１４２】
図１１（ａ）に示すように、シード層形成前の半導体チップ４１には、その表面に、電気信号を外部と交換するためのパッド１７が設けられている。
【０１４３】
図１１（ｂ）に示すように、シード層形成工程では、このような半導体チップ４１の表面にシード層１９を形成する。具体的には、スパッタリング装置内にて、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、パッド形成面にシード層が形成されるように配置する。そして、半導体ウェハ１表面に、バリアメタルとなるチタン層を１０００Å形成し、次に銅層を３０００Å形成する。そして、この銅層を、めっきのためのシード層１９とする。このシード層１９は、後述するめっき工程において、めっき材（配線めっき層１６）の成長を促進する役割を果たす。
【０１４４】
ここで、シード層形成工程にて、バリアメタルとしてチタン層を形成している。しかしながら、バリアメタルとなる層は、これに限定されるものではなく、クロム層であってもよい。また、チタンとタングステンとの合金からなる層であってもよい。さらには、これら以外に、バリア効果を得られる金属からなる層であればよい。
【０１４５】
さらに、チタン層の厚みを１０００Åとしているが、これに限定されることなく、バリア性を確保できれば、５００Å以上の任意の厚みであってもよい。また、めっきのためのシード層１９としての銅層の厚みを３０００Åとしているが、これに限定されることなく、めっき工程において均一な電流密度を確保できる厚みであれば、銅層の厚みは、１０００Å以上の任意の厚みであってもよい。
【０１４６】
図１１（ｃ）に示すように、フォトレジスト塗布工程では、シード層１９が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にフォトレジスト層１８を塗布する。フォトレジスト塗布工程では、フォトレジスト（東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００）を回転塗布装置により、毎分１５００回転で３０秒間、半導体ウェハ１表面に回転塗布し、１１５℃で５分間加熱する。
【０１４７】
ここで、フォトレジストとして上記ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００を用いている。しかしながら、フォトレジストは、これに限定されるものではなく、後述するめっき工程に対して耐性であればよい。フォトレジストとしては、例えば東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｎ−ＣＡ３０００であってもよい。さらには、フォトレジストの塗布方法も回転塗布に限定されるものではない。例えば、東京応化製；商品名 ＯＲＤＹＬ ＭＰ１００ Ｓｅｒｉｅｓなどのドライフィルムによって、半導体ウェハ１表面にフォトレジスト層１８を形成してもよい。
【０１４８】
また、フォトレジスト塗布工程では、フォトレジストを、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１１５℃で５分間加熱している。しかしながら、回転塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで回転させた後、１００℃〜１２０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１４９】
図１１（ｄ）に示すように、フォトレジストパターン形成工程では、フォトレジスト塗布工程にて形成されたフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成する。具体的には、フォトレジスト塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、フォトレジスト層１８の現像を行い、配線めっきを成すべき部分のフォトレジストを除去する。
【０１５０】
ここで、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、露光時にフォトレジスト層１８に照射する光は、フォトレジストを露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。フォトレジスト層１８に照射する光として、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。また、フォトレジストパターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてフォトレジスト層１８の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１５１】
図１１（ｅ）に示すように、めっき工程では、上記フォトレジストパターン形成工程にてフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成した結果、シード層１９が露出した部分にめっきを行っている。具体的には、フォトレジストパターン形成工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図１に示すめっき装置に設置する。すなわち、めっき装置のウェハ保持具２に半導体ウェハ１を設置する。そして、図示しないウェハ抑えにより、Ｏリング２１及びコンタクト材２２を、半導体チップ４１のコンタクト部４２に密着させる。なお、半導体ウェハ１をめっき装置に設置した後のめっき工程に関しては、上記実施の形態１にて説明しためっき方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５２】
また、剥離工程では、図１１（ｆ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１に形成されているフォトレジスト層１８を剥離する。具体的には、図１１（ｅ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない剥離装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、剥離液（東京応化製；商品名 １０４剥離液）に７０度―２０分間浸漬し、時折震盪する。これにより半導体ウェハ１表面に形成されたフォトレジスト層１８が剥離される。
【０１５３】
ここで、剥離工程では、半導体ウェハ１を、上記１０４剥離液に７０℃−２０分間浸漬し時折震盪している。しかしながら、浸漬時間は、これに限定されるものではなく、例えば１５〜２５分間の浸漬であってもよい。また、剥離液として、例えば三菱ガス化学製Ｒ−１００を用い、５０℃で８〜１５分間浸漬し時折震盪してもよい。あるいは、剥離液としてアセトンを用いてもよい。
【０１５４】
次に、エッチング工程では、図１１（ｇ）に示すように、配線めっき層１６が形成されていないシード層１９をエッチングにより除去する。具体的には、図１１（ｆ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しないエッチング装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘して、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の銅（Ｃｕ）からなるシード層１９（表面に配線めっき層１６が形成されていないシード層１９）をエッチングする。
【０１５５】
ここで、エッチング工程では、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、エッチングに用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、１０％−水酸化ナトリウム水溶液や４０％−塩化第二鉄水溶液、その他の水溶液であってもよい。また、水溶液の温度も、これに限定されるものではなく、１５℃〜４０℃であってもよい。
【０１５６】
さらに、エッチング工程では、次に、半導体ウェハ１を、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘する。これにより、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の図示しないバリアメタルとしてのチタン層（表面に配線めっき層１６が形成されていないチタン層）がエッチングされる。
【０１５７】
ここで、チタン層をエッチングするために、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、チタン層をエッチングするために用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、塩酸、フッ酸と硝酸との混合液等であってもよい。
【０１５８】
このように上記シード層形成工程からめっき工程を経て製造された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１は、上記めっき工程にて、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物によりめっき品質の低下が無くなる。それゆえ、本実施形態の半導体装置の製造方法では、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による配線間のショート等を防ぐことが可能になり、半導体チップ表面により微細な配線パターンを形成することが可能になる。
【０１５９】
また、このように半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１には、外部接続端子が設置される。以下、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程について、図１２に基づいて、詳細に説明する。図１２は、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子２６を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図である。
【０１６０】
上記外部接続端子設置工程は、配線めっき層１６が半導体チップ４１表面にオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程と、オーバーコート層に任意の形状のパターンを形成するオーバーコート層パターン形成工程と、オーバーコート層のパターン形状に基づいて外部接続端子を配線めっき層１６に形成する外部接続端子形成工程とを含んでいる。なお、図１２（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
【０１６１】
図１２（ａ）に示すように、半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１では、配線めっき層１６の下（パッド１７が形成されている側）に、シード層１９が形成されている。配線めっき層１６は、このシード層１９を介して、半導体チップ４１上に設けられているパッド１７と電気的に接続している。
【０１６２】
図１２（ｂ）に示すように、オーバーコート層塗布工程では、配線めっき１６が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にオーバーコート層２０を形成する。具体的には、オーバーコート層２０（住友ベークライト製；商品名 ＣＲＣ−８０００シリーズ）を回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱する。
【０１６３】
ここで、上記オーバーコート層塗布工程では、オーバーコート層２０として上記ＣＲＣ−８０００シリーズを用いている。しかしながら、オーバーコート層２０に用いる材料は、これに限定されるものではなく、例えば日立化成製；商品名 ＨＤ−８８００シリーズであってもよい。さらには、オーバーコート層２０として、商品名 ＨＤ−８０００シリーズ等の感光性耐熱性樹脂を用いてもよい。
【０１６４】
また、上記オーバーコート層塗布工程では、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱している。しかしながら、オーバーコート層の塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで、半導体ウェハを回転させた後、１２０℃〜１４０℃で５分程度加熱してもよい。
【０１６５】
図１２（ｃ）に示すように、オーバーコート層パターン形成工程では、オーバーコート層２０に、任意の形状のパターンを形成する。具体的には、オーバーコート層塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてオーバーコート層２０の現像を行い、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去する。そして、除去後、３００℃の窒素雰囲気下で、２時間硬化処理を行う。このオーバーコート層パターン形成工程により、半導体チップ４１では、外部接続端子を形成する部分で、配線めっき層１６が露出した状態になる。
【０１６６】
ここで、上記オーバーコート層パターン形成工程では、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、オーバーコート層２０に照射する光は、オーバーコート層を露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。オーバーコート層２０に照射する光としては、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。
【０１６７】
また、上記オーバーコート層パターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、オーバーコート層２０の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
【０１６８】
さらに、上記オーバーコート層パターン形成工程では、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去した後、３００℃の窒素雰囲気下で２時間硬化処理を行うこととしている。しかしながら、オーバーコート層除去後の工程は、これに限定されるものではない。例えば、オーバーコート層除去後に、２５０〜３５０℃にて、１．５時間〜３時間の保持時間を有する工程であってもよい。また、その工程の前後に、昇温過程及び降温過程を有してもよい。
【０１６９】
図１２（ｄ）に示すように、外部接続端子形成工程では、オーバーコート層パターン形成工程にて、オーバーコート層２０を除去した部分に、外部接続端子２６を形成する。具体的には、図示しないボール搭載機に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を設置する。そして、外部接続端子形成用の配線めっき層１６が露出した部分に、図示しないフラックスを塗布する。そして、フラックスを塗布した部分に、図示しないツールに保持された外部接続端子２６としての半田ボールを設置する。その後、半田ボールが設置された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、２４５℃のリフロー装置により、半田ボールを再溶融させ冷却させることにより、配線めっき層１６に外部接続端子２６としての半田ボールを接合させる。
【０１７０】
ここで、外部接続端子２６としての半田ボールは、ＳｎＡｇ３．０Ｃｕ０．５（千住金属工業製；商品名 Ｍ７０５）からなっている。しかしながら、半田ボールは、これに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ６３Ｐｂ３７からなっていてもよい。また、他の鉛フリー半田からなっていてもよい。
【０１７１】
また、上記外部接続端子形成工程では、リフロー装置による加熱温度を２４５℃としている。しかしながら、リフロー装置による加熱温度は、これに限定されるものではなく、例えば２４０〜２５０℃であってもよい。
【０１７２】
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明のめっき装置は、以上のように、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。このため、本発明は、半導体産業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明の実施の一形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。
【図２】上記めっき処理槽のウェハ保持具の構成の一例を示す断面図である。
【図３】上記めっき処理槽において、内筒と隔壁とに囲まれた領域の構成を示し、上の図は、半導体ウェハの被めっき面側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【図５】イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。
【図６】イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
【図７】従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】従来のラック方式の縦型めっき装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本実施形態で用いた半導体ウェハの概略構成を示す模式図である。
【図１０】めっき工程後の、半導体ウェハに形成された半導体チップの概略構成を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。
【図１１】本実施形態における半導体ウェハの製造方法の手順を示す断面図であり、（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップの一部の概略構成を示しており、（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【図１２】配線めっき層が形成された半導体ウェハに外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図であり、（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層が形成された半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示し、（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップの一部の概略構成を示している。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 半導体ウェハ（被めっき基板）
２ ウェハ保持具
３ カップ
４ めっき液噴射管
５ 陽極電極
６ 支持体
７ 隔壁
８ めっき液槽
９ めっき液貯槽（めっき液供給源）
１０ ポンプ（めっき供給手段）
１１ フィルター（めっき液ろ過手段）
１６ 配線めっき層
１７ パッド
１８ フォトレジスト層
１９ シード層
２０ オーバーコート層
２６ 外部接続端子
３１ 内筒（第２の円筒カップ）
３２ 外筒（第１の円筒カップ）
４１ 半導体チップ
１００ めっき処理槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、
めっき処理槽には、上記被めっき基板と上記陽極電極との間に、隔壁が設けられており、
上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、
上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように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３】
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと第２の円筒カップとを備え、
上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、
上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、
上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のめっき装置。
【請求項４】
上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項５】
さらに、上記陽極電極室へ流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出するめっき液流出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項６】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項７】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項６に記載のめっき装置。
【請求項８】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項６または７に記載のめっき装置。
【請求項９】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１０】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１１】
さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、
上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、
上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１２】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１４】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１５】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１６】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、
上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うことを特徴とするめっき方法。
【請求項１７】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、
上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
上記めっき工程において、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることを特徴とする請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴とする請求項１７〜１９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１７〜２０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項２１または２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１７〜２３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１７〜２４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
上記めっき工程は、さらに、
めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、
めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、
上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことを特徴とする請求項１７〜２５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１７〜２６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１７〜２７の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１７〜２８の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１７〜２９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
さらに、上記めっき工程前に、
上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、
上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことを特徴とする請求項１７〜３０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】
請求項１７〜３１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴とする半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、
上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、
第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、
上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、
めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、
さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっ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３】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１または２に記載のめっき装置。
【請求項４】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項３に記載のめっき装置。
【請求項５】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項３または４に記載のめっき装置。
【請求項６】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項７】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項８】
さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、
上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、
上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項９】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１０】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１１】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１２】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１３】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、
上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、
第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴とするめっき方法。
【請求項１４】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、
上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、
めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、
第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１４または１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１４〜１９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
上記めっき工程は、さらに、
めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、
めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、
上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことを特徴とする請求項１４〜２０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１４〜２１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１４〜２２の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１４〜２３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１４〜２４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
さらに、上記めっき工程前に、
上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、
上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことを特徴とする請求項１４〜２５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
請求項１４〜２６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、
めっき処理槽には、上記被めっき基板と上記陽極電極との間に、隔壁が設けられており、
上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、
上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように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３】
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと第２の円筒カップとを備え、
上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、
上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、
上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のめっき装置。
【請求項４】
上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項５】
さらに、上記陽極電極室へ流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出するめっき液流出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項６】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項７】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項６に記載のめっき装置。
【請求項８】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項６または７に記載のめっき装置。
【請求項９】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１０】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１１】
さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、
上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、
上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１２】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１４】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１５】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１６】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、
上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うことを特徴とするめっき方法。
【請求項１７】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、
上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
上記めっき工程において、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることを特徴とする請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴とする請求項１７〜１９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１７〜２０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項２１または２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１７〜２３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１７〜２４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
上記めっき工程は、さらに、
めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、
めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、
上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことを特徴とする請求項１７〜２５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１７〜２６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１７〜２７の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１７〜２８の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１７〜２９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
さらに、上記めっき工程前に、
上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、
上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことを特徴とする請求項１７〜３０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】
請求項１７〜３１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴とする半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、
上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、
第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、
上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、
めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、
さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっ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３】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１または２に記載のめっき装置。
【請求項４】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項３に記載のめっき装置。
【請求項５】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項３または４に記載のめっき装置。
【請求項６】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項７】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項８】
さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、
上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、
上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項９】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１０】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１１】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１２】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１３】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、
上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、
第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴とするめっき方法。
【請求項１４】
めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、
上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、
上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、
めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、
第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることを特徴とする請求項１４または１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
上記透過部材が、半透膜であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
上記透過部材が、イオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことを特徴とする請求項１４〜１９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
上記めっき工程は、さらに、
めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、
めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、
上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことを特徴とする請求項１４〜２０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることを特徴とする請求項１４〜２１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことを特徴とする請求項１４〜２２の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることを特徴とする請求項１４〜２３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
上記被めっき基板が、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１４〜２４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
さらに、上記めっき工程前に、
上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、
上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことを特徴とする請求項１４〜２５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
請求項１４〜２６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【公開番号】特開２００６−１９３８２２（Ｐ２００６−１９３８２２Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４７９３８（Ｐ２００５−４７９３８）
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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