めっき装置、めっき方法、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】 内部に陽極電極５が設けられためっき処理槽１００を備え、めっき処理槽１００内にめっき液及び電解液を流入し、半導体ウェハ１の被めっき面ｗに下方側からめっき液の噴流を当接させる一方、陽極電極５へ電解液を流入させながら、陽極電極５と半導体ウェハ１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１００には、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、半導体ウェハ１と陽極電極５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】 内部に陽極電極５が設けられためっき処理槽１００を備え、めっき処理槽１００内にめっき液及び電解液を流入し、半導体ウェハ１の被めっき面ｗに下方側からめっき液の噴流を当接させる一方、陽極電極５へ電解液を流入させながら、陽極電極５と半導体ウェハ１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１００には、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、半導体ウェハ１と陽極電極５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、半導体ウェハ等の被めっき面に配線用の微細なめっきを形成するのに優れためっき装置、めっき方法、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１１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１１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１２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１２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。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、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樹脂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。
【００１６】
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。また、特許文献５に記載されているめっき装置では、陰極室と陽極室とを陰イオン交換膜で隔離し、陰極室と陽極室それぞれに、独立した陰極液と陽極液とを使用している。
【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】
【００１７】
上記従来のめっき装置のうち、フェースダウン方式のめっき装置に関しては、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物によるめっき液の汚染を防止し得るめっき装置が提案されていない。
【００１８】
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、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】
【００１９】
本発明のめっき装置は、上記の課題を解決するために、めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき装置であって、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及び電解液を流入し、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る一方、上記陽極電極へ電解液を流入させながら、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い、上記めっき処理槽には、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。
【００２０】
本発明のめっき装置は、めっき処理槽にめっき液及び電解液を流入し、陽極電極と被めっき基板とを通電することにより、めっき処理を行うものである。そして、本発明のめっき装置では、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るという、フェースアップ方式を採用している。また、電解液は陽極電極へ流入させている。
【００２１】
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空間のうち、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空間のうち、陽極電極を含む空間のことをいう。
【００２２】
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。
【００２３】
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。また、これにより、高品質なめっき配線を有する、高密度高精度な半導体装置を得ることが可能になる。
【００２４】
なお、本発明のめっき装置において、「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る一方、上記陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電する」構成としては、例えば、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にのみめっき液が流入するように設けられている構成が挙げられる。
【００２５】
これにより、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液を当接させることが可能になる。
【００２６】
さらに、上記陽極電極室にのみ上記電解液を流入するための電解液供給管を備えた構成が挙げられる。これにより、陽極電極へ電解液を流入させることが可能になる。
【００２７】
また、一般的に、めっき処理に用いるめっき液には、様々な添加剤が添加されている。これら添加剤は、大きく分けて、被めっき基板の被めっき面にて働く物質と陽極電極表面で働く物質とに分類することができる。このうち、被めっき基板の被めっき面にて働く物質は、陽極電極表面で分解反応等を起こし、反応性生物を発生させ、めっき反応に悪影響を及ぼす。上記「電解液」とは、上記被めっき基板の被めっき面にて働く物質が含まれていない溶液のことをいう。上記の構成では、陽極電極室に電解液を流入する一方、被めっき基板室にめっき液を流入し、陽極電極室と被めっき基板室とが隔壁により隔離されているので、陽極電極表面で分解反応を起こすことなく、めっき反応に悪影響を及ぼすことがない。
【００２８】
また、本発明のめっき装置では、上記陽極電極室に流入する電解液が、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。
【００２９】
陽極電極室に流入した電解液は、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とを含む電解液になる。この電解液は、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。
【００３０】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記陽極電極室へ流入する電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出する電解液流出口が設けられていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成では、めっき処理槽内の陽極電極へ電解液が流入する一方、電解液流出口にて、電解液がめっき処理槽外部に流出した状態で、陽極電極と被めっき基板との通電が行われている。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をめっき処理槽外部に流出することが可能になり、常に、パーティクルが低減された電解液を陽極電極室に供給し続けることができる。
【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、電解液中に浸漬した状態で、電解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、電解液に浸漬した状態で、電解液中のイオンを透過するので、電解液に電圧を印加すると、電解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電解液を、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、イオン交換樹脂を含んでいてもよい。
【００３６】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板室を閉止する被めっき基板室閉止手段を備えたことが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、被めっき基板室閉止手段が、被めっき基板室を閉止するので、非めっき液室に流入しためっき液は、めっき処理槽外部の大気と遮断されることになる。これにより、めっき処理槽でのめっき処理において、めっき液の蒸発に伴うめっき処理槽の汚染を防止できる。さらに、めっき液の蒸発に伴うめっき液の濃度変動を防止することができる。
【００３８】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板室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と被めっき基板室との間でめっき液を循環するめっき液系と上記陽極電極室へ供給する電解液を貯留する電解液供給源と、上記電解液供給源と上記陽極電極室との間で電解液を循環する電解液系とを備えたことが好ましい。
【００３９】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記めっき液系を循環するめっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給液系を備えたことが好ましい。
【００４０】
上記めっき液には、金属めっきに必要な成分が含まれている。上記「めっき液の濃度情報」とは、めっき液中に含まれる金属めっきに必要な各種成分の濃度情報のことをいう。また、上記「補給液」とは、このようなめっき液中の各種成分の高濃度溶液のことをいう。また、めっき液中の各種成分とは、例えば、銅めっきを行う場合、硫酸、銅、塩素、添加剤等が挙げられる。
【００４１】
上記の構成によれば、補給系は、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する。すなわち、補給系は、めっき液中の各種成分がある一定の管理範囲を下回った場合に、補給液を補給する。それゆえ、上記の構成によれば、めっき処理槽へ、安定した濃度のめっき液を供給することが可能になる。
【００４２】
また、本発明のめっき装置では、上記めっき液系及び上記電解液系がそれぞれ、閉鎖系であることが好ましい。
【００４３】
これにより、上記めっき液系及び上記電解液系を循環するめっき液及び電解液の蒸発に伴う雰囲気の汚染を防止できる。さらに、めっき液及び電解液の蒸発に伴う、めっき液及び電解液の濃度変動を防止することができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。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場合、特に良好なめっき状態を実現できる。
【００４６】
また、上記陽極電極は、リンを含有する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。
【００４７】
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。好ましくは、リンの含有量は０．０４〜０．０６％である。
【００４８】
また、従来では、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あった。このため、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り、めっき品質が低下するという問題があった。
【００４９】
本発明では、含リン銅からなる溶解性陽極電極を適用しても、この陽極電極に起因するパーティクルを、上記隔壁により除去しているので、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ことが可能になる。
【００５０】
上述のように、「電解液」は、上記被めっき基板の被めっき面にて働く物質が含まれていない溶液のことである。具体的には、電解液は、めっき処理において所望する金属（例えば銅めっきの場合、銅）を含まない溶液のことである。一方、めっき液は、所望する金属を含む溶液のことである。また、電解液とめっき液とは、導電性を有するという点では共通している。
【００５１】
さらに具体的には、めっき液として、硫酸銅を含む溶液を用いる場合、上記電解液は、硫酸、または硫酸を希釈した水溶液であることが好ましい。
【００５２】
また、本発明では、電解液が所望する金属を含む溶液、あるいはめっき液と同一の溶液であっても、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ことが可能になる。万が一、陽極電極表面でめっきに悪影響を及ぼす物質が生成されたとしても、隔壁で遮断されていることで被めっき面での悪影響を防ぐことが可能であるからである。
【００５３】
すなわち、上記電解液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であってもよい。
【００５４】
さらには、上記電解液は、電解液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含んでいてもよい。
【００５５】
また、本発明のめっき装置では、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。この結果、フェースダウン方式の噴流めっき装置の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のない半導体装置及びその製造方法を提供するとともに、めっき液や電解液等の蒸発やミストの発生を防ぐこともできる。
【００５６】
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、上述のめっき装置を用いたことを特徴としている。
【００５７】
これにより、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。
【００５８】
さらに、本発明のめっき方法は、上記の課題を解決するために、めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき方法であって、めっき処理槽内にめっき液及び電解液を流入し、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る一方、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電し、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、めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行うことを特徴としている。
【００５９】
上記の構成によれば、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、めっき基板室と陽極電極室とに区分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。
【００６０】
さらに、本発明のめっき方法では、上記陽極電極室に流入する電解液が、上記被めっき基板室へ到達しないようにめっきを行うことが好ましい。
【００６１】
本発明のめっき方法では、さらに、上記陽極電極室へ流入する電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出させる流出工程を含むことが好ましい。
【００６２】
本発明のめっき方法では、電解液中に浸漬した状態で電解液中のイオンを透過する透過部材を備えたものを隔壁として、上記陽極電極と上記めっき基板とを隔離することが好ましい。
【００６３】
本発明のめっき方法では、さらに、上記被めっき基板室を閉止する閉止工程を含むことが好ましい。
【００６４】
本発明のめっき方法では、さらに、めっき液を貯留するめっき液供給源と上記被めっき基板室との間で、めっき液を循環するめっき液循環工程と、電解液を貯留する電解液供給源と上記陽極電極室との間で、電解液を循環する電解液循環工程とを含むことが好ましい。
【００６５】
本発明のめっき方法では、上記めっき液循環工程は、めっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給工程を含むことが好ましい。
【００６６】
また、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、上述のめっき方法を、めっき工程として含むことが好ましい。
【００６７】
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。
【発明の効果】
【００６８】
本発明のめっき装置は、以上のように、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構成である。また、本発明のめっき方法は、以上のように、めっき処理槽内にめっき液及び電解液を流入し、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る一方、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電し、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、めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行う構成である。
【００６９】
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】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、上記のめっき装置を用いた構成である。さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、上記のめっき方法をめっき工程として含む構成である。
【００７１】
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】
【００７２】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７３】
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、めっき液供給用ノズル（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、隔壁７、及び電解液供給管８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。
【００７４】
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では、底部も開放されている。また、内筒３１の最も低い中央の部分には、電解液を陽極電極５に供給するための電解液供給管８が設けられている。
【００７５】
また、図１に示すように、外筒３２の内周面には、ドーナツ形状の隔壁７が形成されている。隔壁７は、外筒３２の上部に設けられており、内筒３１と外筒３２とを仕切るように設けられている。すなわち、この隔壁７は、半導体ウェハ１と陽極電極５とを隔離するように設けられている。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、外筒３２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、内筒３１と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。そして、被めっき基板室に、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗが配置されるようになっている。さらに、「陽極電極室」に、陽極電極５が配置されるようになっている。
【００７６】
また、図１に示すように、めっき液供給ノズル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、内筒３１に接続されており、電解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、めっき液供給ノズル４の下端よりも上方側に位置する。
【００７７】
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、電解液供給管８から陽極電極５及び支持体６近傍、すなわち陽極電極室に流入した電解液中の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。
【００７８】
カップ３における内筒３１及び外筒３２、めっき液供給ノズル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、上記のプロピレンからなる部材は、寸法安定性が確保され、かつめっき液または電解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、内筒３１、外筒３２、めっき液供給ノズル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】
なお、上記特許文献３におけるイオン交換膜は、フェースアップの装置において蓋側になる陽極電極をめっき液中に浸漬させておくために底蓋として使用しているものであり、その設置目的が本願発明とは根本的に異なる。
【００８０】
また、上記特許文献５に記載のめっき装置に対しては、本実施形態のめっき装置は、フェースダウン方式を採用しているので、操作性が極めて向上し、量産性に優れた装置となる。
【００８１】
さらに、上記特許文献３に記載のめっき装置に対しては、フェースアップ方式を採用する場合、めっき室内からめっき液が抜けきるまではサンプル（被めっき基板）を回収することができない。電圧が印加されていない状態で、めっき液に被めっき面が浸漬されていると、金属イオンの再溶解をきたすことになる。これに対し、本実施形態のめっき装置は、フェースダウン方式を採用しているので、めっき終了直後にサンプル（被めっき基板）を回収することができ、量産性の向上と、品質の向上が図れる。
【００８２】
一般的に、めっき液には各種添加剤が添加されている。これは大きく分けて、被めっき面にて働く種類の物質と陽極電極表面で働く物質とに分類される。このうち、被めっき面で働く物質は，陽極電極表面で分解反応などを起こし、反応生成物を発生させる。この反応生成物がめっき反応に悪影響を及ぼす。
【００８３】
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。
【００８４】
めっき液として、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。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場合、特に良好なめっき状態を実現できる。
【００８５】
また、上記陽極電極は、０．０４〜０．０６％のリンを含有する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。
【００８６】
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。
【００８７】
また、従来では、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あった。このため、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り、めっき品質が低下するという問題があった。
【００８８】
上記「電解液」とは、上記被めっき基板の被めっき面にて働く物質が含まれていない溶液のことをいう。上記の構成では、陽極電極室に電解液を流入する一方、被めっき基板室にめっき液を流入し、陽極電極室と被めっき基板室とが隔壁により隔離されているので、陽極電極表面で分解反応を起こすことなく、めっき反応に悪影響を及ぼすことがない。
【００８９】
また、万が一めっきに悪影響を及ぼす物質が生成されたとしても、隔壁で遮断されていることで被めっき面での悪影響を防ぐことが可能である。
【００９０】
具体的には、電解液は、めっき処理において所望する金属（例えば銅めっきの場合、銅）を含まない溶液のことである。一方、めっき液は、所望する金属を含む溶液のことである。また、電解液とめっき液とは、導電性を有するという点では共通している。
【００９１】
さらに具体的には、めっき液として、硫酸銅を含む溶液を用いる場合、上記電解液は、硫酸、または硫酸を希釈した水溶液である。
【００９２】
また、本発明では、電解液が所望する金属を含む溶液、あるいはめっき液と同一の溶液であっても、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ことが可能になる。万が一、陽極電極表面でめっきに悪影響を及ぼす物質が生成されたとしても、隔壁で遮断されていることで被めっき面での悪影響を防ぐことが可能であるからである。
【００９３】
すなわち、上記電解液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であってもよい。
【００９４】
さらには、上記電解液は、電解液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含んでいてもよい。
【００９５】
ここで、本実施形態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〜３００ｍｍ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。
【００９６】
また、内筒３１の寸法は、外径１３０ｍｍ 内径１２０ｍｍ 厚さ５ｍｍ 高さ１１０ｍｍであり、円筒状のものである。
【００９７】
また、支持体６は、内筒３１とめっき液供給用ノズル４との間に設けられている。支持体６は、内筒３１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。
【００９８】
また、外筒３２は、その上部に隔壁７が密着して固定されている。また、外筒３２の高さは、３０ｍｍないしはそれ以上であってもよい。さらに、図１では、外筒３２の下端は、内筒３１の下端よりも上側（被めっき基板側）になるようになっている。しかしながら、外筒３２の下端は、これに限定されず、内筒３１の下端よりも下側になるようになっていてもよい。また、外筒３２の内径は１４０ｍｍであるが、これに限定されるものではない。
【００９９】
また、めっき処理槽１００では、内筒３１の高さが１１０ｍｍであり、隔壁７と内筒３１の上端との間隙が５ｍｍとなっている。しかしながら、内筒３１の高さ、及び隔壁７と内筒３１の上端との間隙は、上記の寸法に限定されるものではなく、電解液が隔壁７の表面外周部まで十分に接することができるような寸法であればよい。
【０１００】
また、隔壁７は、外径１４０ｍｍ内径２０ｍｍのドーナツ状の形状を有している。そして、隔壁７は、その外周が外筒３２に密着される一方、その内周がめっき液供給ノズル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。また、隔壁７がセレミオン製である場合には、その厚さが１００μｍ程度である、または１００〜２００μｍ程度であっても使用可能である。
【０１０１】
また、含リン銅からなる陽極電極５の寸法は、外径１１０ｍｍ内径３０ｍｍ厚さ８ｍｍ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との間隙及び内筒３１と当該陽極電極５との間隙を通過する電解液の流動を妨げない範囲で任意に選択が可能である。
【０１０２】
めっき液供給用ノズル４は、隔壁７を貫通し、隔壁７よりも２ｍｍ上方へと伸びている。しかしながら、めっき液供給用ノズル４は、これに限定されるものでなく、めっき液供給用ノズル４は、隔壁７まで到達し、隔壁７に密着固定されていればよい。
【０１０３】
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）、めっき液供給用ノズル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。
【０１０４】
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、外筒３２の上端部と所定の間隙を維持して、図示しない支柱により保持されている。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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。また、外筒３２にはその一部に戻り管１０が形成されている。
【０１０７】
以下、ウェハ保持具２の各種部材について説明する。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、外筒３２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。
【０１１２】
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、めっき液供給用ノズル４が貫通している。また、隔壁７の外周部は、外筒３２の上部に固定されている。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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）に流入した電解液は、半透膜支持体７２にて透過される。そして、半透膜７１にて、電解液中のイオンが透過される。そして、半透膜７１にて透過された電解液中のイオンは、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、電解液中のイオンのみが透過され、電解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、電解液中のパーティクル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。
【０１１５】
半透膜７１は、電解液に浸漬した状態で、電解液中の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。
【０１１６】
また、半透膜支持体７２・７３は、電解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。
【０１１７】
次に、半透膜７１の構造について、イオン交換樹脂を含むイオン交換膜を例に挙げて、以下に説明する。図４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５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。
【０１１８】
「イオン交換膜」とは、図４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４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。
【０１１９】
陽イオン交換膜には、図５に示すように、マイナス電荷の交換基が固定されている。このため、陰イオン（Ｂ−）はマイナス電荷の交換基の反発を受け、透過できない。一方、陽イオン（Ｍ＋）は、マイナス電荷の交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。
【０１２０】
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、電気透析装置の直流電気エネルギーによって行われる。
【０１２１】
次に、本実施形態のめっき装置の構成について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１２２】
本実施形態のめっき装置は、図６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、めっき装置内にめっき液を循環するめっき液系２０と、めっき装置内に電解液を循環する電解液系３０とを備えている。
【０１２３】
めっき液系２０は、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９と、外筒３２と、外筒３２の一部に接続された戻り管１０と、めっき液をめっき装置内に循環させるめっき液ポンプ１０１と、めっき液中の固形異物をろ過するめっき液フィルター１１１と、これらを接続する配管Ｔとを備えている。
【０１２４】
一方、電解液系３０は、めっき処理槽１００が内包する部材（ウェハ保持具２、カップ３及びこれらが内包する部材）をその内部に設置する電解液槽２２と、電解液供給源としての電解液貯層２３と、電解液をめっき装置内に循環する電解液ポンプ１０２と、電解液中の固形異物をろ過する電解液フィルター１１２と、これらを接続する配管Ｔ’とを備えている。
【０１２５】
以下、本実施形態のめっき装置における、めっき液または電解液の流れについて、説明する。
【０１２６】
まず、めっき液系２０では、めっき液貯槽９中のめっき液は、めっき液ポンプ１０１によりめっき液フィルター１１を経て、めっき処理槽１００のめっき液供給用ノズル４に流入する。そして、めっき液供給用ノズル４に流入しためっき液は、めっき処理槽１００の被めっき基板室（隔壁７と外筒３２とにより囲まれた空間）に流入し、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、外筒３２上部の辺縁部に形成された戻り管１０に流入し、再度、めっき液貯槽９へ還流される。
【０１２７】
また、電解液系３０では、電解液貯層２３中の電解液は、電解液ポンプ１０２により電解液フィルター１１２を経て、めっき処理槽１００の電解液供給管８に流入する。そして、電解液供給管８に流入した電解液は、陽極電極室（隔壁７と内筒３１とにより囲まれた空間）に流入する。隔壁７は、陽極電極に発生した電解液中のブラックフィルムを被めっき基板室へ透過しない一方、電解液中のイオンは被めっき基板室へ透過する。これにより、導通状態が実現されることになり、めっき処理が行われる。
【０１２８】
陽極電極室に流入した電解液は、内筒３１上部の辺縁部（内筒３１と外筒３２との隙間）より、めっき処理槽１００外部へ漏れ出て電解液槽２２にて回収され、再度、めっき液貯槽２３へ還流される。
【０１２９】
めっき液系２０における、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。さらに、電解液系３０における、電解液槽２２、電解液貯槽２３、電解液フィルター１１２、及び配管Ｔ’は、寸法安定性が確保され、かつ使用する電解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。
【０１３０】
また、めっき液系２０におけるめっき液ポンプ１０１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。めっき液ポンプ１０１としては、例えば、イワキ製マグネットポンプＭＤ−３０Ｒ、またはイワキ製マグネットポンプＭＤ−６ないしＭＤ−７０Ｒが挙げられる。
【０１３１】
また、電解液系３０における電解液ポンプ１０２は、使用する電解液に耐性があり、かつ、電解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。電解液ポンプ１０２としては、例えば、イワキ製マグネットポンプＭＤ−７０Ｒ、またはイワキ製マグネットポンプＭＤ−３０ないしＭＤ−１００Ｒが挙げられる。
【０１３２】
また、めっき液フィルター１１１及び電解液フィルター１１２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（または電解液）への耐性を備えめっき液（または電解液）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。めっき液フィルター１１１及び電解液フィルター１１２としては、例えば、日本ポール社製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。
【０１３３】
また、図６では示していないが、配管Ｔ及び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との間に電圧を印加することができる。
【０１３４】
次に、本実施形態において被めっき基板として用いた半導体ウェハ１について、図７に基づいて説明する。図７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８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４１の概略構成を示し、図８（ａ）は、平面図であり、図８（ｂ）は、断面図である。
【０１３５】
図７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。
【０１３６】
また、図８（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８（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。
【０１３７】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
図９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９に示すように、めっき処理槽２００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、めっき液供給用ノズル４、陽極電極５、陽極電極５を支持する支持体６、隔壁７、電解液供給管８、上蓋２８、及びＯリング２９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。
【０１３９】
本実施形態のめっき装置におけるめっき処理槽２００は、図９に示すように、上記実施の形態１の構成に加え上蓋２８及びＯリング２９を備えている。この上蓋２８及びＯリング２９は、被めっき基板室閉止手段として機能する。以下、上蓋２８及びＯリング２９について説明する。なお、めっき処理槽２００における、半導体ウェハ１、ウェハ保持具２、カップ３（内筒３１及び外筒３２）、めっき液供給用ノズル４、陽極電極５、支持体６、隔壁７、及び電解液供給管８の寸法及び構成は、上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【０１４０】
図９に示すように、上蓋２８は、外筒３２の外周に沿って設けられている。そして、Ｏリング２９は、外筒３２と上蓋２８との間に設けられており、外筒３２との密着性を確保している。
【０１４１】
めっき液供給用ノズル４に流入しためっき液は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達する。めっき処理槽２００では、Ｏリング２９により、上蓋２８と外筒３２との密着性が確保されている。すなわち、被めっき基板室が閉止された状態（閉鎖系）になっている。このため、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達しためっき液は、めっき処理槽２００の外部に漏れることなく、戻り管１０に流入する。このように被めっき基板室が閉止された状態になっているので、被めっき基板に流入するめっき液を、めっき処理槽２００外部の大気と遮断することが可能になる。このため、めっき処理槽２００では、めっき液が外部に漏れることがなく、めっき液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、めっき液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。
【０１４２】
なお、上記上蓋２９の寸法は、被めっき基板室を閉止することができるような寸法であれば、特に限定されるものではない。また、上蓋２９の寸法は、外筒３２の寸法に応じて、適宜設定することができる。
【０１４３】
また、上蓋２９は、ポリプロピレンからなる。しかしながら、上蓋２９の材質は、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、上蓋２９は、硬質塩化ビニルからなっていてもよい。
【０１４４】
また、Ｏリング２９は、外筒３２との密着が確保され、かつ使用する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２９として、シリコーンゴムが挙げられる。具体的には、バイトンが挙げられる。
【０１４５】
次に、本実施形態のめっき装置の構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１４６】
本実施形態のめっき装置は、図６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、めっき装置内にめっき液を循環するめっき液系２０’と、めっき装置内に電解液を循環する電解液系３０’と、循環するめっき液の濃度を制御し、めっき液のイオン濃度に応じて補給液を補給する補給液系４０とを備えている。
【０１４７】
めっき液系２０’は、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９’と、外筒３２と、外筒３２の一部に接続された戻り管１０と、めっき液をめっき装置内に循環させるめっき液ポンプ１０１と、めっき液中の固形異物をろ過するめっき液フィルター１１１と、これらを接続する配管Ｔとを備えている。上記めっき液系２０’は、上記実施の形態１のめっき装置におけるめっき液系２０と異なり、めっき液貯槽９’が蓋付であり、閉止された状態（閉鎖系）である構成である。
【０１４８】
また、電解液系３０’は、めっき処理槽２００が内包する部材（ウェハ保持具２、カップ３及びこれらが内包する部材、並びに上蓋２８）をその内部に設置する電解液槽２２’と、電解液供給源としての電解液貯層２３’と、電解液をめっき装置内に循環する電解液ポンプ１０２と、電解液中の固形異物をろ過する電解液フィルター１１２と、これらを接続する配管Ｔ’とを備えている。上記電解液系３０’は、上記実施の形態１のめっき装置における電解液系３０と異なり、電解液貯槽２３’が蓋付であり、閉止された状態（閉鎖系）である構成である。さらに、電解液系３０’では、外筒３２が、電解液槽２２’の開口部を完全に塞ぐように、電解液槽２２’と密着している。すなわち、電解液槽２２’が閉止された状態（閉鎖系）になっている。
【０１４９】
さらに、補給液系４０は、補給ユニット２４と、補給ポンプ２５と、蓋付の補給液槽２６と、センサ２７と、これらを接続する配管Ｔ’’とを備えている。配管Ｔ’’は、めっき液系２０’のめっき液貯槽９’と接続している。また、センサ２７は、めっき液貯槽９’中のめっき液のイオン濃度を検出する。そして、センサ２７にて得られためっき液のイオン濃度情報は、補給ユニット２４を介して、電気信号として補給ポンプ２５に伝えられる。そして、この電気信号により指示されて、補給ポンプ２５は、補給液槽２６より補給液を、めっき液貯槽９’に供給する。
【０１５０】
なお、図１０において、補給液系４０は１系統で示されている。しかしながら、補給液系４０は、これに限定されることなく、めっき液中の成分のうち、管理及び補給する必要のある液種の数だけ設けられていてもよい。さらには、補給液槽２６及び補給ポンプ２５の代わりに、純水の補給配管と補給ユニットに制御されるバルブ等が設けられていてもよい。
【０１５１】
以下、本実施形態のめっき装置における、めっき液または電解液の流れについて、説明する。
【０１５２】
まず、めっき液系２０’では、めっき液貯槽９’中のめっき液は、めっき液ポンプ１０１によりめっき液フィルター１１を経て、めっき処理槽２００のめっき液供給用ノズル４に流入する。そして、めっき液供給用ノズル４に流入しためっき液は、めっき処理槽１００の被めっき基板室（隔壁７と外筒３２とにより囲まれた空間）に流入し、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、外筒３２上部の辺縁部に形成された戻り管１０に流入し、再度、めっき液貯槽９’へ還流される。
【０１５３】
このとき、被めっき基板室は、上蓋２８により閉止された状態になっているので、被めっき基板室に流入しためっき液は、大気と遮断され、めっき液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、めっき液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。さらに、めっき液貯槽９’も蓋付であり、閉止された状態であるので、めっき液貯槽９’に流入しためっき液は、大気と遮断される。このため、めっき装置において、めっき液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、めっき液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。
【０１５４】
また、電解液系３０’では、電解液貯層２３’中の電解液は、電解液ポンプ１０２により電解液フィルター１１２を経て、めっき処理槽２００の電解液供給管８に流入する。そして、電解液供給管８に流入した電解液は、陽極電極室（隔壁７と内筒３１とにより囲まれた空間）に流入する。隔壁７は、陽極電極に発生した電解液中のブラックフィルムを被めっき基板室へ透過しない一方、電解液中のイオンは被めっき基板室へ透過する。これにより、導通状態が実現されることになり、めっき処理が行われる。
【０１５５】
陽極電極室に流入した電解液は、内筒３１上部の辺縁部（内筒３１と外筒３２との隙間）より、めっき処理槽２００外部へ漏れ出て電解液槽２２’にて回収され、再度、めっき液貯槽２３’へ還流される。
【０１５６】
ここで、電解液槽２２’及び電解液貯層２３’は、閉止された状態になっているので、解液槽２２’及び電解液貯層２３’に流入した電解液は、大気と遮断される。このため、めっき装置において、電解液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、電解液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。
【０１５７】
なお、めっき液貯槽９’、めっき液ポンプ１０１、めっき液フィルター１１１、配管Ｔ、電解液槽２２、電解液貯槽２３、電解液ポンプ１０２、電解液フィルター１１２、及び配管Ｔ’の材質は、上記実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５８】
補給液系４０における配管Ｔ’’は、寸法安定性が確保され、かつ使用する補給液に対し耐性を有する材質であれば、特に限定されるものではない。配管Ｔ’’の材質としては、例えば、硬質塩化ビニル、ポリプロピレン、またはテフロン（登録商標）が挙げられる。
【０１５９】
また、補給ポンプ２５は、使用する補給液に対し耐性を有し、かつ、めっき液に悪影響を与えずに補給液をめっき液貯槽９’へ流入させることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。補給ポンプ２５としては、例えば、東京理化器械製マイクロチューブポンプＭＰ−１０００、または、東京理化器械製マイクロチューブポンプＭＰ−１０００ＡないしＭＰ−１０００Ｂが挙げられる。
【０１６０】
また、図１０では示していないが、配管Ｔ、Ｔ’、及び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との間に電圧を印加することができる。
【０１６１】
また、本発明のめっき装置は、以下のように、言い換えることができる。
【０１６２】
すなわち、本発明のめっき装置は、めっき装置のカップ内で陽極電極と電解液から成る電解液系と被めっき面及びめっき液から成るめっき液系を隔離することを特徴とする基板にめっきを形成するためのめっき装置であるともいえる。
【０１６３】
さらに、上記めっき装置では、前記めっきカップの外筒内に設けた隔壁と被めっき基板からなる空間にめっき液を導入するようになっている。
【０１６４】
さらに、上記めっき装置では、前記めっきカップの内筒内に設けた陽極電極と隔壁が成す空間に電解液を導入するようになっている。
【０１６５】
また、前記めっきカップの内筒内に流入した電解液が隔壁によって被めっき基板に到達しないようになっている。
【０１６６】
また、前記めっきカップの内筒内に流入した電解液を流動によってカップ外部に流出させている。
【０１６７】
前記めっきカップ内で陽極電極と被めっき基板を隔離する構造（隔壁）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である。
【０１６８】
前記めっきカップ内の陽極電極と被めっき基板を隔離する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ことが好ましい。
【０１６９】
前記めっきカップ内の陽極電極と被めっき基板を隔離する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イオン交換膜であることが好ましい。
【０１７０】
本発明のめっき装置は、めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因する被めっき面の汚染を防止するような構成である。
【０１７１】
さらに、本発明のめっき装置は、めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因するめっき液中の添加剤の分解による被めっき面のめっき品質低下を防止するような構成である。
【０１７２】
そして、上記めっき装置において、前記カップ及びめっき槽ならびにその他の槽と配管の全てを閉鎖系とすることでめっき液及び電解液を大気と遮断することで液の蒸発に伴う雰囲気の汚染を防止している。
【０１７３】
さらに、上記めっき装置において、前記カップ及びめっき槽ならびにその他の槽と配管の全てを閉鎖系とすることでめっき液及び電解液を大気と遮断することで液の蒸発に伴う液濃度変化の防止を行っている。
【０１７４】
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。
【０１７５】
さらに、前記めっき液はめっき液１リットル中に金属銅として１４〜４０ｇの銅成分を含む。
【０１７６】
前記陽極電極は、リンの含有量が０．０４〜０．０６％のリンを含有する含リン銅からなる溶解性陽極電極板である。
【０１７７】
また、電解液は硫酸又は硫酸を希釈した水溶液である。
【０１７８】
また、電解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ってもよい。
【０１７９】
さらに、電解液は１リットル中に金属銅として１４〜４０ｇの銅成分を含むことが好ましい。
【０１８０】
本発明の半導体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においてカップ内で陽極電極と電解液から成る電解液系と被めっき面及びめっき液から成るめっき液系を隔離して配置する。
【０１８１】
また、めっきカップの外筒内の隔壁と被めっき面たる基板からなる空間にめっき液を導入する。このときめっきカップの外筒内の隔壁と被めっき面たる基板からなる空間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させ、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、めっきカップの内筒内に流入した電解液は隔壁によって被めっき面に到達しないため含有する固形異物が被めっき面に付着することはない。
【０１８２】
さらに、めっきカップの外筒内の隔壁と被めっき面たる基板からなる空間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、めっきカップの内筒内に流入した電解液は隔壁近傍にてイオンのみが隔壁を透過し、その他の電解液はカップ外部に流出される。
【０１８３】
この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材質である。
【０１８４】
めっきカップ内の陽極電極と被めっき面を隔離する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は半透膜であるか、イオン交換膜である。
めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因する被めっき面の汚染を防止することを特徴とするめっき装置である。
【０１８５】
めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因するめっき液中の添加剤の分解による被めっき面のめっき品質低下を防止することを特徴とするめっき装置である。
【０１８６】
前記カップ及びめっき槽ならびにその他の槽と配管の全てを閉鎖系とすることでめっき液及び電解液を大気と遮断することで液の蒸発やこれに伴う雰囲気の汚染や液濃度変化の防止を特徴とするめっき装置である。
この結果、フェースダウン方式の噴流めっき装置の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のない半導体装置及びその製造方法を提供するとともに、めっき液や電解液等の蒸発やミストの発生を防ぐこともできる。
【０１８７】
以上のように、本発明によれば、以下の効果を有する。
被めっき面はフィルターにより固形異物を除去されためっき液に接しており陽極電極近傍を流動しためっき液とはイオン交換膜による隔壁で隔離され銅イオンのみが隔壁を透過して被めっき面に至り析出するため、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い高品質なめっき配線による高密度高精度な半導体装置を得ることができる。
【０１８８】
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配線による高密度高精度な半導体装置を得ることができるとともに、閉鎖系でめっきが行われるためにめっき液及び電解液の蒸発やミストの発生がなく安定した濃度と清浄な周辺環境を保つことができる。
【０１８９】
〔実施の形態３〕
本実施形態では、上記実施の形態１または２のめっき装置を用いた半導体チップの製造方法について、図１３及び図１４に基づいて、詳細に説明する。図１３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。なお、本実施形態では、半導体装置の製造方法の一例として、図７及び図８に示された半導体チップ４１の製造方法について説明する。
【０１９０】
本実施形態における半導体装置の製造方法は、図１３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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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。
【０１９１】
図１３（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。
【０１９２】
図１３（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）の成長を促す最初の核となるものである。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
図１３（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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
図１３（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。
【０１９９】
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。
【０２００】
図１３（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。
【０２０１】
上記めっき工程は、実施の形態１または２のめっき装置によるめっき方法を、半導体装置の製造方法の一工程として適用した工程である。すなわち、本実施形態の半導体装置の製造方法では、実施の形態１または２のめっき装置が用いられている。
【０２０２】
ここでは、このようなめっき工程の一例として、図６に示されためっき装置を用いた場合について説明する。なお、上記めっき工程で用いられるめっき装置は、これに限定されるものではない。
【０２０３】
上記めっき工程では、電解液貯槽２３内に貯留された希硫酸（電解液）を、図示しない制御装置により運転する電解液ポンプ１０２によって、毎分２０Ｌ程度または毎分１０〜２０Ｌもしくは所期の目的を達成するに足り得る流量で電解液フィルター１１２に送る。なお、このとき、電解液貯槽２３内に貯留された電解液は、約２００ｇ／Ｌまたは１５０〜２５０ｇ／Ｌの硫酸を含む。
【０２０４】
電解液フィルター１１２によりフィルター開口径以上の固形異物が除去された電解液は、配管Ｔ’を経てカップ３に流入する。そして、カップ３の内筒３１下部より流入した電解液は内筒３１底部と支持体５との間隙に流入する。内筒３１底部と支持体５との間隙に流入した電解液は、支持体に穿たれた貫通孔を経て、陽極電極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、電解液は、内筒３１と外筒３２との間隙を通過してカップ外の電解液槽２２に流出し、電解液貯槽２３へと還流する。ここで、陽極電極６は、０．０４〜０．０６％のリンを含む含リン銅からなる。
【０２０５】
一方、めっき液貯槽９内に貯留されためっき液を、図示しない制御装置により運転するめっき液ポンプ１０１によって、毎分２Ｌ程度又は毎分１〜２Ｌもしくは所期の目的を達成するに足り得る程度の流量でめっき液フィルター１１１に送る。なお、このとき、めっき液貯槽９内に貯留されためっき液は、図示しない添加剤と金属銅換算で約２５ｇ／Ｌの銅を含む銅めっき液（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）である。
【０２０６】
めっき液フィルター１１１によりフィルター開口径以上の固形異物が除去されためっき液は、配管Ｔを経てめっき液供給用ノズル４に流入する。そして、めっき液は、半導体ウェハ１と隔壁７とが成す空隙に下部より流入し、空隙を満たす。これにより、めっき液の表面は半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと接触する。
【０２０７】
めっき液は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと接触した後、外筒３２の上縁部よりウェハ保持具より外側に流出し、外筒３２の一部に設置された戻り管を経てめっき液貯槽９へと還流する。
【０２０８】
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表面では銅イオンが発生する。そして、発生した銅イオンは、隔壁７を透過して外筒３２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にて、銅イオンは、めっき液中の添加剤が所定の作用を為しながら、銅として約１０μｍの膜厚で析出しめっきされる。
【０２０９】
また、内筒３１内は、電解液フィルター１１２を経てフィルター開口径以上の固形異物を除去された電解液が満たされている。そして、陽極電極近傍を流動した電解液は、隔壁７により外筒３２内には流入できず、銅イオンのみが隔壁７を透過して外筒３２内に至る。このため、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗは、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なる。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ので、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がなく、高品質なめっきを得ることができる。
【０２１０】
また、このめっき工程では、陽極電極室（隔壁７と内筒３１とにより囲まれた空間）に電解液を流入する一方、被めっき基板室（隔壁７と外筒３２とにより囲まれた空間）にめっき液を流入することにより、めっきを行っている。このように電解液とめっき液とに分けてめっきを行うことで、高価なめっき液の所要量を少なくすることが可能になる。また、めっき液の分解や汚染が発生した場合には、めっき装置内のめっき液を入れ替える必要がある。本発明におけるめっき工程（めっき方法）では、めっき液の分解や汚染が発生した場合であっても、入れ替えるめっき液の量を少量にすることができる。
【０２１１】
なお、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は、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽の寸法に応じて、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または１０〜５０ｍＡとなるように制御しながら、２５分間電圧が印加される。なお、この電気密度は、所期の目的を達成するに足り得る程度の電流密度であればよい。
【０２１２】
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。めっき液として、例えば上村工業製レプコＥＸなどを用いてもよい。
【０２１３】
また、剥離工程では、図１３（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１３（ｅ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハを、図示しない剥離装置に投入する。そして、半導体ウェハを、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表面に形成されたフォトレジスト層１８が剥離される。
【０２１４】
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。
【０２１５】
次に、エッチング工程では、図１３（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１３（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。
【０２１６】
ここで、エッチング工程では、半導体ウェハを、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。
【０２１７】
さらに、エッチング工程では、次に、半導体ウェハを、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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
このように半導体ウェハ上に配線めっき層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１４に基づいて、詳細に説明する。図１４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３４を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図である。
【０２２０】
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１４（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１４（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１４（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１４（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。
【０２２１】
図１４（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。
【０２２２】
図１４（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にオーバーコート層３３を形成する。具体的には、オーバーコート層３３（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。
【０２２３】
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３３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３３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３３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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
図１４（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３３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３３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３３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３３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。
【０２２６】
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３３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３３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３３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。
【０２２７】
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３３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。
【０２２８】
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３３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。
【０２２９】
図１４（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３３を除去した部分に、外部接続端子３４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３４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３４としての半田ボールを接合させる。
【０２３０】
ここで、外部接続端子３４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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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】
【０２３３】
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】
【０２３４】
【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】イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。
【図５】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６】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７】半導体ウェハの概略構成を示す模式図である。
【図８】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９】本発明の実施の他の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１０】本発明の実施の他の形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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】
【０２３５】
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 めっき液供給用ノズル（めっき液噴射管）
５ 陽極電極
６ 支持体
７ 隔壁
８ 電解液供給管
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
３１ 内筒
３２ 外筒
４１ 半導体チップ
１００，２００ めっき処理槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の被めっき面に配線用の微細なめっきを形成するのに優れためっき装置、めっき方法、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１１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１１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１２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１２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。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、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樹脂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。
【００１６】
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。また、特許文献５に記載されているめっき装置では、陰極室と陽極室とを陰イオン交換膜で隔離し、陰極室と陽極室それぞれに、独立した陰極液と陽極液とを使用している。
【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】
【００１７】
上記従来のめっき装置のうち、フェースダウン方式のめっき装置に関しては、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物によるめっき液の汚染を防止し得るめっき装置が提案されていない。
【００１８】
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、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】
【００１９】
本発明のめっき装置は、上記の課題を解決するために、めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき装置であって、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及び電解液を流入し、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る一方、上記陽極電極へ電解液を流入させながら、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い、上記めっき処理槽には、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。
【００２０】
本発明のめっき装置は、めっき処理槽にめっき液及び電解液を流入し、陽極電極と被めっき基板とを通電することにより、めっき処理を行うものである。そして、本発明のめっき装置では、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るという、フェースアップ方式を採用している。また、電解液は陽極電極へ流入させている。
【００２１】
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空間のうち、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空間のうち、陽極電極を含む空間のことをいう。
【００２２】
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。
【００２３】
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。また、これにより、高品質なめっき配線を有する、高密度高精度な半導体装置を得ることが可能になる。
【００２４】
なお、本発明のめっき装置において、「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る一方、上記陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電する」構成としては、例えば、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にのみめっき液が流入するように設けられている構成が挙げられる。
【００２５】
これにより、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液を当接させることが可能になる。
【００２６】
さらに、上記陽極電極室にのみ上記電解液を流入するための電解液供給管を備えた構成が挙げられる。これにより、陽極電極へ電解液を流入させることが可能になる。
【００２７】
また、一般的に、めっき処理に用いるめっき液には、様々な添加剤が添加されている。これら添加剤は、大きく分けて、被めっき基板の被めっき面にて働く物質と陽極電極表面で働く物質とに分類することができる。このうち、被めっき基板の被めっき面にて働く物質は、陽極電極表面で分解反応等を起こし、反応性生物を発生させ、めっき反応に悪影響を及ぼす。上記「電解液」とは、上記被めっき基板の被めっき面にて働く物質が含まれていない溶液のことをいう。上記の構成では、陽極電極室に電解液を流入する一方、被めっき基板室にめっき液を流入し、陽極電極室と被めっき基板室とが隔壁により隔離されているので、陽極電極表面で分解反応を起こすことなく、めっき反応に悪影響を及ぼすことがない。
【００２８】
また、本発明のめっき装置では、上記陽極電極室に流入する電解液が、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。
【００２９】
陽極電極室に流入した電解液は、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とを含む電解液になる。この電解液は、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。
【００３０】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記陽極電極室へ流入する電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出する電解液流出口が設けられていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成では、めっき処理槽内の陽極電極へ電解液が流入する一方、電解液流出口にて、電解液がめっき処理槽外部に流出した状態で、陽極電極と被めっき基板との通電が行われている。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をめっき処理槽外部に流出することが可能になり、常に、パーティクルが低減された電解液を陽極電極室に供給し続けることができる。
【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、電解液中に浸漬した状態で、電解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、電解液に浸漬した状態で、電解液中のイオンを透過するので、電解液に電圧を印加すると、電解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電解液を、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、イオン交換樹脂を含んでいてもよい。
【００３６】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板室を閉止する被めっき基板室閉止手段を備えたことが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、被めっき基板室閉止手段が、被めっき基板室を閉止するので、非めっき液室に流入しためっき液は、めっき処理槽外部の大気と遮断されることになる。これにより、めっき処理槽でのめっき処理において、めっき液の蒸発に伴うめっき処理槽の汚染を防止できる。さらに、めっき液の蒸発に伴うめっき液の濃度変動を防止することができる。
【００３８】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板室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と被めっき基板室との間でめっき液を循環するめっき液系と上記陽極電極室へ供給する電解液を貯留する電解液供給源と、上記電解液供給源と上記陽極電極室との間で電解液を循環する電解液系とを備えたことが好ましい。
【００３９】
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記めっき液系を循環するめっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給液系を備えたことが好ましい。
【００４０】
上記めっき液には、金属めっきに必要な成分が含まれている。上記「めっき液の濃度情報」とは、めっき液中に含まれる金属めっきに必要な各種成分の濃度情報のことをいう。また、上記「補給液」とは、このようなめっき液中の各種成分の高濃度溶液のことをいう。また、めっき液中の各種成分とは、例えば、銅めっきを行う場合、硫酸、銅、塩素、添加剤等が挙げられる。
【００４１】
上記の構成によれば、補給系は、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する。すなわち、補給系は、めっき液中の各種成分がある一定の管理範囲を下回った場合に、補給液を補給する。それゆえ、上記の構成によれば、めっき処理槽へ、安定した濃度のめっき液を供給することが可能になる。
【００４２】
また、本発明のめっき装置では、上記めっき液系及び上記電解液系がそれぞれ、閉鎖系であることが好ましい。
【００４３】
これにより、上記めっき液系及び上記電解液系を循環するめっき液及び電解液の蒸発に伴う雰囲気の汚染を防止できる。さらに、めっき液及び電解液の蒸発に伴う、めっき液及び電解液の濃度変動を防止することができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。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場合、特に良好なめっき状態を実現できる。
【００４６】
また、上記陽極電極は、リンを含有する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。
【００４７】
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。好ましくは、リンの含有量は０．０４〜０．０６％である。
【００４８】
また、従来では、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あった。このため、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り、めっき品質が低下するという問題があった。
【００４９】
本発明では、含リン銅からなる溶解性陽極電極を適用しても、この陽極電極に起因するパーティクルを、上記隔壁により除去しているので、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ことが可能になる。
【００５０】
上述のように、「電解液」は、上記被めっき基板の被めっき面にて働く物質が含まれていない溶液のことである。具体的には、電解液は、めっき処理において所望する金属（例えば銅めっきの場合、銅）を含まない溶液のことである。一方、めっき液は、所望する金属を含む溶液のことである。また、電解液とめっき液とは、導電性を有するという点では共通している。
【００５１】
さらに具体的には、めっき液として、硫酸銅を含む溶液を用いる場合、上記電解液は、硫酸、または硫酸を希釈した水溶液であることが好ましい。
【００５２】
また、本発明では、電解液が所望する金属を含む溶液、あるいはめっき液と同一の溶液であっても、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ことが可能になる。万が一、陽極電極表面でめっきに悪影響を及ぼす物質が生成されたとしても、隔壁で遮断されていることで被めっき面での悪影響を防ぐことが可能であるからである。
【００５３】
すなわち、上記電解液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であってもよい。
【００５４】
さらには、上記電解液は、電解液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含んでいてもよい。
【００５５】
また、本発明のめっき装置では、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。この結果、フェースダウン方式の噴流めっき装置の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のない半導体装置及びその製造方法を提供するとともに、めっき液や電解液等の蒸発やミストの発生を防ぐこともできる。
【００５６】
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、上述のめっき装置を用いたことを特徴としている。
【００５７】
これにより、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。
【００５８】
さらに、本発明のめっき方法は、上記の課題を解決するために、めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき方法であって、めっき処理槽内にめっき液及び電解液を流入し、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る一方、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電し、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、めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行うことを特徴としている。
【００５９】
上記の構成によれば、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、めっき基板室と陽極電極室とに区分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。
【００６０】
さらに、本発明のめっき方法では、上記陽極電極室に流入する電解液が、上記被めっき基板室へ到達しないようにめっきを行うことが好ましい。
【００６１】
本発明のめっき方法では、さらに、上記陽極電極室へ流入する電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出させる流出工程を含むことが好ましい。
【００６２】
本発明のめっき方法では、電解液中に浸漬した状態で電解液中のイオンを透過する透過部材を備えたものを隔壁として、上記陽極電極と上記めっき基板とを隔離することが好ましい。
【００６３】
本発明のめっき方法では、さらに、上記被めっき基板室を閉止する閉止工程を含むことが好ましい。
【００６４】
本発明のめっき方法では、さらに、めっき液を貯留するめっき液供給源と上記被めっき基板室との間で、めっき液を循環するめっき液循環工程と、電解液を貯留する電解液供給源と上記陽極電極室との間で、電解液を循環する電解液循環工程とを含むことが好ましい。
【００６５】
本発明のめっき方法では、上記めっき液循環工程は、めっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給工程を含むことが好ましい。
【００６６】
また、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、上述のめっき方法を、めっき工程として含むことが好ましい。
【００６７】
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。
【発明の効果】
【００６８】
本発明のめっき装置は、以上のように、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構成である。また、本発明のめっき方法は、以上のように、めっき処理槽内にめっき液及び電解液を流入し、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る一方、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電し、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、めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行う構成である。
【００６９】
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】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、上記のめっき装置を用いた構成である。さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、上記のめっき方法をめっき工程として含む構成である。
【００７１】
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】
【００７２】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７３】
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、めっき液供給用ノズル（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、隔壁７、及び電解液供給管８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。
【００７４】
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では、底部も開放されている。また、内筒３１の最も低い中央の部分には、電解液を陽極電極５に供給するための電解液供給管８が設けられている。
【００７５】
また、図１に示すように、外筒３２の内周面には、ドーナツ形状の隔壁７が形成されている。隔壁７は、外筒３２の上部に設けられており、内筒３１と外筒３２とを仕切るように設けられている。すなわち、この隔壁７は、半導体ウェハ１と陽極電極５とを隔離するように設けられている。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、外筒３２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、内筒３１と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。そして、被めっき基板室に、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗが配置されるようになっている。さらに、「陽極電極室」に、陽極電極５が配置されるようになっている。
【００７６】
また、図１に示すように、めっき液供給ノズル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、内筒３１に接続されており、電解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、めっき液供給ノズル４の下端よりも上方側に位置する。
【００７７】
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、電解液供給管８から陽極電極５及び支持体６近傍、すなわち陽極電極室に流入した電解液中の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。
【００７８】
カップ３における内筒３１及び外筒３２、めっき液供給ノズル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、上記のプロピレンからなる部材は、寸法安定性が確保され、かつめっき液または電解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、内筒３１、外筒３２、めっき液供給ノズル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】
なお、上記特許文献３におけるイオン交換膜は、フェースアップの装置において蓋側になる陽極電極をめっき液中に浸漬させておくために底蓋として使用しているものであり、その設置目的が本願発明とは根本的に異なる。
【００８０】
また、上記特許文献５に記載のめっき装置に対しては、本実施形態のめっき装置は、フェースダウン方式を採用しているので、操作性が極めて向上し、量産性に優れた装置となる。
【００８１】
さらに、上記特許文献３に記載のめっき装置に対しては、フェースアップ方式を採用する場合、めっき室内からめっき液が抜けきるまではサンプル（被めっき基板）を回収することができない。電圧が印加されていない状態で、めっき液に被めっき面が浸漬されていると、金属イオンの再溶解をきたすことになる。これに対し、本実施形態のめっき装置は、フェースダウン方式を採用しているので、めっき終了直後にサンプル（被めっき基板）を回収することができ、量産性の向上と、品質の向上が図れる。
【００８２】
一般的に、めっき液には各種添加剤が添加されている。これは大きく分けて、被めっき面にて働く種類の物質と陽極電極表面で働く物質とに分類される。このうち、被めっき面で働く物質は，陽極電極表面で分解反応などを起こし、反応生成物を発生させる。この反応生成物がめっき反応に悪影響を及ぼす。
【００８３】
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。
【００８４】
めっき液として、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。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場合、特に良好なめっき状態を実現できる。
【００８５】
また、上記陽極電極は、０．０４〜０．０６％のリンを含有する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。
【００８６】
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。
【００８７】
また、従来では、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あった。このため、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り、めっき品質が低下するという問題があった。
【００８８】
上記「電解液」とは、上記被めっき基板の被めっき面にて働く物質が含まれていない溶液のことをいう。上記の構成では、陽極電極室に電解液を流入する一方、被めっき基板室にめっき液を流入し、陽極電極室と被めっき基板室とが隔壁により隔離されているので、陽極電極表面で分解反応を起こすことなく、めっき反応に悪影響を及ぼすことがない。
【００８９】
また、万が一めっきに悪影響を及ぼす物質が生成されたとしても、隔壁で遮断されていることで被めっき面での悪影響を防ぐことが可能である。
【００９０】
具体的には、電解液は、めっき処理において所望する金属（例えば銅めっきの場合、銅）を含まない溶液のことである。一方、めっき液は、所望する金属を含む溶液のことである。また、電解液とめっき液とは、導電性を有するという点では共通している。
【００９１】
さらに具体的には、めっき液として、硫酸銅を含む溶液を用いる場合、上記電解液は、硫酸、または硫酸を希釈した水溶液である。
【００９２】
また、本発明では、電解液が所望する金属を含む溶液、あるいはめっき液と同一の溶液であっても、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ことが可能になる。万が一、陽極電極表面でめっきに悪影響を及ぼす物質が生成されたとしても、隔壁で遮断されていることで被めっき面での悪影響を防ぐことが可能であるからである。
【００９３】
すなわち、上記電解液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であってもよい。
【００９４】
さらには、上記電解液は、電解液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含んでいてもよい。
【００９５】
ここで、本実施形態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〜３００ｍｍ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。
【００９６】
また、内筒３１の寸法は、外径１３０ｍｍ 内径１２０ｍｍ 厚さ５ｍｍ 高さ１１０ｍｍであり、円筒状のものである。
【００９７】
また、支持体６は、内筒３１とめっき液供給用ノズル４との間に設けられている。支持体６は、内筒３１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。
【００９８】
また、外筒３２は、その上部に隔壁７が密着して固定されている。また、外筒３２の高さは、３０ｍｍないしはそれ以上であってもよい。さらに、図１では、外筒３２の下端は、内筒３１の下端よりも上側（被めっき基板側）になるようになっている。しかしながら、外筒３２の下端は、これに限定されず、内筒３１の下端よりも下側になるようになっていてもよい。また、外筒３２の内径は１４０ｍｍであるが、これに限定されるものではない。
【００９９】
また、めっき処理槽１００では、内筒３１の高さが１１０ｍｍであり、隔壁７と内筒３１の上端との間隙が５ｍｍとなっている。しかしながら、内筒３１の高さ、及び隔壁７と内筒３１の上端との間隙は、上記の寸法に限定されるものではなく、電解液が隔壁７の表面外周部まで十分に接することができるような寸法であればよい。
【０１００】
また、隔壁７は、外径１４０ｍｍ内径２０ｍｍのドーナツ状の形状を有している。そして、隔壁７は、その外周が外筒３２に密着される一方、その内周がめっき液供給ノズル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。また、隔壁７がセレミオン製である場合には、その厚さが１００μｍ程度である、または１００〜２００μｍ程度であっても使用可能である。
【０１０１】
また、含リン銅からなる陽極電極５の寸法は、外径１１０ｍｍ内径３０ｍｍ厚さ８ｍｍ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との間隙及び内筒３１と当該陽極電極５との間隙を通過する電解液の流動を妨げない範囲で任意に選択が可能である。
【０１０２】
めっき液供給用ノズル４は、隔壁７を貫通し、隔壁７よりも２ｍｍ上方へと伸びている。しかしながら、めっき液供給用ノズル４は、これに限定されるものでなく、めっき液供給用ノズル４は、隔壁７まで到達し、隔壁７に密着固定されていればよい。
【０１０３】
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）、めっき液供給用ノズル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。
【０１０４】
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、外筒３２の上端部と所定の間隙を維持して、図示しない支柱により保持されている。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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。また、外筒３２にはその一部に戻り管１０が形成されている。
【０１０７】
以下、ウェハ保持具２の各種部材について説明する。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、外筒３２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。
【０１１２】
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、めっき液供給用ノズル４が貫通している。また、隔壁７の外周部は、外筒３２の上部に固定されている。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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）に流入した電解液は、半透膜支持体７２にて透過される。そして、半透膜７１にて、電解液中のイオンが透過される。そして、半透膜７１にて透過された電解液中のイオンは、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、電解液中のイオンのみが透過され、電解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、電解液中のパーティクル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。
【０１１５】
半透膜７１は、電解液に浸漬した状態で、電解液中の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。
【０１１６】
また、半透膜支持体７２・７３は、電解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。
【０１１７】
次に、半透膜７１の構造について、イオン交換樹脂を含むイオン交換膜を例に挙げて、以下に説明する。図４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５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。
【０１１８】
「イオン交換膜」とは、図４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４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。
【０１１９】
陽イオン交換膜には、図５に示すように、マイナス電荷の交換基が固定されている。このため、陰イオン（Ｂ−）はマイナス電荷の交換基の反発を受け、透過できない。一方、陽イオン（Ｍ＋）は、マイナス電荷の交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。
【０１２０】
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、電気透析装置の直流電気エネルギーによって行われる。
【０１２１】
次に、本実施形態のめっき装置の構成について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１２２】
本実施形態のめっき装置は、図６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、めっき装置内にめっき液を循環するめっき液系２０と、めっき装置内に電解液を循環する電解液系３０とを備えている。
【０１２３】
めっき液系２０は、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９と、外筒３２と、外筒３２の一部に接続された戻り管１０と、めっき液をめっき装置内に循環させるめっき液ポンプ１０１と、めっき液中の固形異物をろ過するめっき液フィルター１１１と、これらを接続する配管Ｔとを備えている。
【０１２４】
一方、電解液系３０は、めっき処理槽１００が内包する部材（ウェハ保持具２、カップ３及びこれらが内包する部材）をその内部に設置する電解液槽２２と、電解液供給源としての電解液貯層２３と、電解液をめっき装置内に循環する電解液ポンプ１０２と、電解液中の固形異物をろ過する電解液フィルター１１２と、これらを接続する配管Ｔ’とを備えている。
【０１２５】
以下、本実施形態のめっき装置における、めっき液または電解液の流れについて、説明する。
【０１２６】
まず、めっき液系２０では、めっき液貯槽９中のめっき液は、めっき液ポンプ１０１によりめっき液フィルター１１を経て、めっき処理槽１００のめっき液供給用ノズル４に流入する。そして、めっき液供給用ノズル４に流入しためっき液は、めっき処理槽１００の被めっき基板室（隔壁７と外筒３２とにより囲まれた空間）に流入し、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、外筒３２上部の辺縁部に形成された戻り管１０に流入し、再度、めっき液貯槽９へ還流される。
【０１２７】
また、電解液系３０では、電解液貯層２３中の電解液は、電解液ポンプ１０２により電解液フィルター１１２を経て、めっき処理槽１００の電解液供給管８に流入する。そして、電解液供給管８に流入した電解液は、陽極電極室（隔壁７と内筒３１とにより囲まれた空間）に流入する。隔壁７は、陽極電極に発生した電解液中のブラックフィルムを被めっき基板室へ透過しない一方、電解液中のイオンは被めっき基板室へ透過する。これにより、導通状態が実現されることになり、めっき処理が行われる。
【０１２８】
陽極電極室に流入した電解液は、内筒３１上部の辺縁部（内筒３１と外筒３２との隙間）より、めっき処理槽１００外部へ漏れ出て電解液槽２２にて回収され、再度、めっき液貯槽２３へ還流される。
【０１２９】
めっき液系２０における、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。さらに、電解液系３０における、電解液槽２２、電解液貯槽２３、電解液フィルター１１２、及び配管Ｔ’は、寸法安定性が確保され、かつ使用する電解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。
【０１３０】
また、めっき液系２０におけるめっき液ポンプ１０１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。めっき液ポンプ１０１としては、例えば、イワキ製マグネットポンプＭＤ−３０Ｒ、またはイワキ製マグネットポンプＭＤ−６ないしＭＤ−７０Ｒが挙げられる。
【０１３１】
また、電解液系３０における電解液ポンプ１０２は、使用する電解液に耐性があり、かつ、電解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。電解液ポンプ１０２としては、例えば、イワキ製マグネットポンプＭＤ−７０Ｒ、またはイワキ製マグネットポンプＭＤ−３０ないしＭＤ−１００Ｒが挙げられる。
【０１３２】
また、めっき液フィルター１１１及び電解液フィルター１１２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（または電解液）への耐性を備えめっき液（または電解液）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。めっき液フィルター１１１及び電解液フィルター１１２としては、例えば、日本ポール社製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。
【０１３３】
また、図６では示していないが、配管Ｔ及び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との間に電圧を印加することができる。
【０１３４】
次に、本実施形態において被めっき基板として用いた半導体ウェハ１について、図７に基づいて説明する。図７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８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４１の概略構成を示し、図８（ａ）は、平面図であり、図８（ｂ）は、断面図である。
【０１３５】
図７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。
【０１３６】
また、図８（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８（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。
【０１３７】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
図９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９に示すように、めっき処理槽２００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、めっき液供給用ノズル４、陽極電極５、陽極電極５を支持する支持体６、隔壁７、電解液供給管８、上蓋２８、及びＯリング２９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。
【０１３９】
本実施形態のめっき装置におけるめっき処理槽２００は、図９に示すように、上記実施の形態１の構成に加え上蓋２８及びＯリング２９を備えている。この上蓋２８及びＯリング２９は、被めっき基板室閉止手段として機能する。以下、上蓋２８及びＯリング２９について説明する。なお、めっき処理槽２００における、半導体ウェハ１、ウェハ保持具２、カップ３（内筒３１及び外筒３２）、めっき液供給用ノズル４、陽極電極５、支持体６、隔壁７、及び電解液供給管８の寸法及び構成は、上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【０１４０】
図９に示すように、上蓋２８は、外筒３２の外周に沿って設けられている。そして、Ｏリング２９は、外筒３２と上蓋２８との間に設けられており、外筒３２との密着性を確保している。
【０１４１】
めっき液供給用ノズル４に流入しためっき液は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達する。めっき処理槽２００では、Ｏリング２９により、上蓋２８と外筒３２との密着性が確保されている。すなわち、被めっき基板室が閉止された状態（閉鎖系）になっている。このため、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達しためっき液は、めっき処理槽２００の外部に漏れることなく、戻り管１０に流入する。このように被めっき基板室が閉止された状態になっているので、被めっき基板に流入するめっき液を、めっき処理槽２００外部の大気と遮断することが可能になる。このため、めっき処理槽２００では、めっき液が外部に漏れることがなく、めっき液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、めっき液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。
【０１４２】
なお、上記上蓋２９の寸法は、被めっき基板室を閉止することができるような寸法であれば、特に限定されるものではない。また、上蓋２９の寸法は、外筒３２の寸法に応じて、適宜設定することができる。
【０１４３】
また、上蓋２９は、ポリプロピレンからなる。しかしながら、上蓋２９の材質は、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、上蓋２９は、硬質塩化ビニルからなっていてもよい。
【０１４４】
また、Ｏリング２９は、外筒３２との密着が確保され、かつ使用する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２９として、シリコーンゴムが挙げられる。具体的には、バイトンが挙げられる。
【０１４５】
次に、本実施形態のめっき装置の構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【０１４６】
本実施形態のめっき装置は、図６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、めっき装置内にめっき液を循環するめっき液系２０’と、めっき装置内に電解液を循環する電解液系３０’と、循環するめっき液の濃度を制御し、めっき液のイオン濃度に応じて補給液を補給する補給液系４０とを備えている。
【０１４７】
めっき液系２０’は、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９’と、外筒３２と、外筒３２の一部に接続された戻り管１０と、めっき液をめっき装置内に循環させるめっき液ポンプ１０１と、めっき液中の固形異物をろ過するめっき液フィルター１１１と、これらを接続する配管Ｔとを備えている。上記めっき液系２０’は、上記実施の形態１のめっき装置におけるめっき液系２０と異なり、めっき液貯槽９’が蓋付であり、閉止された状態（閉鎖系）である構成である。
【０１４８】
また、電解液系３０’は、めっき処理槽２００が内包する部材（ウェハ保持具２、カップ３及びこれらが内包する部材、並びに上蓋２８）をその内部に設置する電解液槽２２’と、電解液供給源としての電解液貯層２３’と、電解液をめっき装置内に循環する電解液ポンプ１０２と、電解液中の固形異物をろ過する電解液フィルター１１２と、これらを接続する配管Ｔ’とを備えている。上記電解液系３０’は、上記実施の形態１のめっき装置における電解液系３０と異なり、電解液貯槽２３’が蓋付であり、閉止された状態（閉鎖系）である構成である。さらに、電解液系３０’では、外筒３２が、電解液槽２２’の開口部を完全に塞ぐように、電解液槽２２’と密着している。すなわち、電解液槽２２’が閉止された状態（閉鎖系）になっている。
【０１４９】
さらに、補給液系４０は、補給ユニット２４と、補給ポンプ２５と、蓋付の補給液槽２６と、センサ２７と、これらを接続する配管Ｔ’’とを備えている。配管Ｔ’’は、めっき液系２０’のめっき液貯槽９’と接続している。また、センサ２７は、めっき液貯槽９’中のめっき液のイオン濃度を検出する。そして、センサ２７にて得られためっき液のイオン濃度情報は、補給ユニット２４を介して、電気信号として補給ポンプ２５に伝えられる。そして、この電気信号により指示されて、補給ポンプ２５は、補給液槽２６より補給液を、めっき液貯槽９’に供給する。
【０１５０】
なお、図１０において、補給液系４０は１系統で示されている。しかしながら、補給液系４０は、これに限定されることなく、めっき液中の成分のうち、管理及び補給する必要のある液種の数だけ設けられていてもよい。さらには、補給液槽２６及び補給ポンプ２５の代わりに、純水の補給配管と補給ユニットに制御されるバルブ等が設けられていてもよい。
【０１５１】
以下、本実施形態のめっき装置における、めっき液または電解液の流れについて、説明する。
【０１５２】
まず、めっき液系２０’では、めっき液貯槽９’中のめっき液は、めっき液ポンプ１０１によりめっき液フィルター１１を経て、めっき処理槽２００のめっき液供給用ノズル４に流入する。そして、めっき液供給用ノズル４に流入しためっき液は、めっき処理槽１００の被めっき基板室（隔壁７と外筒３２とにより囲まれた空間）に流入し、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、外筒３２上部の辺縁部に形成された戻り管１０に流入し、再度、めっき液貯槽９’へ還流される。
【０１５３】
このとき、被めっき基板室は、上蓋２８により閉止された状態になっているので、被めっき基板室に流入しためっき液は、大気と遮断され、めっき液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、めっき液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。さらに、めっき液貯槽９’も蓋付であり、閉止された状態であるので、めっき液貯槽９’に流入しためっき液は、大気と遮断される。このため、めっき装置において、めっき液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、めっき液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。
【０１５４】
また、電解液系３０’では、電解液貯層２３’中の電解液は、電解液ポンプ１０２により電解液フィルター１１２を経て、めっき処理槽２００の電解液供給管８に流入する。そして、電解液供給管８に流入した電解液は、陽極電極室（隔壁７と内筒３１とにより囲まれた空間）に流入する。隔壁７は、陽極電極に発生した電解液中のブラックフィルムを被めっき基板室へ透過しない一方、電解液中のイオンは被めっき基板室へ透過する。これにより、導通状態が実現されることになり、めっき処理が行われる。
【０１５５】
陽極電極室に流入した電解液は、内筒３１上部の辺縁部（内筒３１と外筒３２との隙間）より、めっき処理槽２００外部へ漏れ出て電解液槽２２’にて回収され、再度、めっき液貯槽２３’へ還流される。
【０１５６】
ここで、電解液槽２２’及び電解液貯層２３’は、閉止された状態になっているので、解液槽２２’及び電解液貯層２３’に流入した電解液は、大気と遮断される。このため、めっき装置において、電解液の蒸発やミスト等による雰囲気への汚染を防止することが可能になる。また、電解液の蒸発に伴うイオン濃度の変動を防止することが可能になる。
【０１５７】
なお、めっき液貯槽９’、めっき液ポンプ１０１、めっき液フィルター１１１、配管Ｔ、電解液槽２２、電解液貯槽２３、電解液ポンプ１０２、電解液フィルター１１２、及び配管Ｔ’の材質は、上記実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５８】
補給液系４０における配管Ｔ’’は、寸法安定性が確保され、かつ使用する補給液に対し耐性を有する材質であれば、特に限定されるものではない。配管Ｔ’’の材質としては、例えば、硬質塩化ビニル、ポリプロピレン、またはテフロン（登録商標）が挙げられる。
【０１５９】
また、補給ポンプ２５は、使用する補給液に対し耐性を有し、かつ、めっき液に悪影響を与えずに補給液をめっき液貯槽９’へ流入させることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。補給ポンプ２５としては、例えば、東京理化器械製マイクロチューブポンプＭＰ−１０００、または、東京理化器械製マイクロチューブポンプＭＰ−１０００ＡないしＭＰ−１０００Ｂが挙げられる。
【０１６０】
また、図１０では示していないが、配管Ｔ、Ｔ’、及び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との間に電圧を印加することができる。
【０１６１】
また、本発明のめっき装置は、以下のように、言い換えることができる。
【０１６２】
すなわち、本発明のめっき装置は、めっき装置のカップ内で陽極電極と電解液から成る電解液系と被めっき面及びめっき液から成るめっき液系を隔離することを特徴とする基板にめっきを形成するためのめっき装置であるともいえる。
【０１６３】
さらに、上記めっき装置では、前記めっきカップの外筒内に設けた隔壁と被めっき基板からなる空間にめっき液を導入するようになっている。
【０１６４】
さらに、上記めっき装置では、前記めっきカップの内筒内に設けた陽極電極と隔壁が成す空間に電解液を導入するようになっている。
【０１６５】
また、前記めっきカップの内筒内に流入した電解液が隔壁によって被めっき基板に到達しないようになっている。
【０１６６】
また、前記めっきカップの内筒内に流入した電解液を流動によってカップ外部に流出させている。
【０１６７】
前記めっきカップ内で陽極電極と被めっき基板を隔離する構造（隔壁）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である。
【０１６８】
前記めっきカップ内の陽極電極と被めっき基板を隔離する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ことが好ましい。
【０１６９】
前記めっきカップ内の陽極電極と被めっき基板を隔離する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イオン交換膜であることが好ましい。
【０１７０】
本発明のめっき装置は、めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因する被めっき面の汚染を防止するような構成である。
【０１７１】
さらに、本発明のめっき装置は、めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因するめっき液中の添加剤の分解による被めっき面のめっき品質低下を防止するような構成である。
【０１７２】
そして、上記めっき装置において、前記カップ及びめっき槽ならびにその他の槽と配管の全てを閉鎖系とすることでめっき液及び電解液を大気と遮断することで液の蒸発に伴う雰囲気の汚染を防止している。
【０１７３】
さらに、上記めっき装置において、前記カップ及びめっき槽ならびにその他の槽と配管の全てを閉鎖系とすることでめっき液及び電解液を大気と遮断することで液の蒸発に伴う液濃度変化の防止を行っている。
【０１７４】
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。
【０１７５】
さらに、前記めっき液はめっき液１リットル中に金属銅として１４〜４０ｇの銅成分を含む。
【０１７６】
前記陽極電極は、リンの含有量が０．０４〜０．０６％のリンを含有する含リン銅からなる溶解性陽極電極板である。
【０１７７】
また、電解液は硫酸又は硫酸を希釈した水溶液である。
【０１７８】
また、電解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ってもよい。
【０１７９】
さらに、電解液は１リットル中に金属銅として１４〜４０ｇの銅成分を含むことが好ましい。
【０１８０】
本発明の半導体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においてカップ内で陽極電極と電解液から成る電解液系と被めっき面及びめっき液から成るめっき液系を隔離して配置する。
【０１８１】
また、めっきカップの外筒内の隔壁と被めっき面たる基板からなる空間にめっき液を導入する。このときめっきカップの外筒内の隔壁と被めっき面たる基板からなる空間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させ、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、めっきカップの内筒内に流入した電解液は隔壁によって被めっき面に到達しないため含有する固形異物が被めっき面に付着することはない。
【０１８２】
さらに、めっきカップの外筒内の隔壁と被めっき面たる基板からなる空間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、めっきカップの内筒内に流入した電解液は隔壁近傍にてイオンのみが隔壁を透過し、その他の電解液はカップ外部に流出される。
【０１８３】
この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材質である。
【０１８４】
めっきカップ内の陽極電極と被めっき面を隔離する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は半透膜であるか、イオン交換膜である。
めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因する被めっき面の汚染を防止することを特徴とするめっき装置である。
【０１８５】
めっき液系と電解液系を隔離し各々独立させることによって陽極電極に起因するめっき液中の添加剤の分解による被めっき面のめっき品質低下を防止することを特徴とするめっき装置である。
【０１８６】
前記カップ及びめっき槽ならびにその他の槽と配管の全てを閉鎖系とすることでめっき液及び電解液を大気と遮断することで液の蒸発やこれに伴う雰囲気の汚染や液濃度変化の防止を特徴とするめっき装置である。
この結果、フェースダウン方式の噴流めっき装置の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のない半導体装置及びその製造方法を提供するとともに、めっき液や電解液等の蒸発やミストの発生を防ぐこともできる。
【０１８７】
以上のように、本発明によれば、以下の効果を有する。
被めっき面はフィルターにより固形異物を除去されためっき液に接しており陽極電極近傍を流動しためっき液とはイオン交換膜による隔壁で隔離され銅イオンのみが隔壁を透過して被めっき面に至り析出するため、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い高品質なめっき配線による高密度高精度な半導体装置を得ることができる。
【０１８８】
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配線による高密度高精度な半導体装置を得ることができるとともに、閉鎖系でめっきが行われるためにめっき液及び電解液の蒸発やミストの発生がなく安定した濃度と清浄な周辺環境を保つことができる。
【０１８９】
〔実施の形態３〕
本実施形態では、上記実施の形態１または２のめっき装置を用いた半導体チップの製造方法について、図１３及び図１４に基づいて、詳細に説明する。図１３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。なお、本実施形態では、半導体装置の製造方法の一例として、図７及び図８に示された半導体チップ４１の製造方法について説明する。
【０１９０】
本実施形態における半導体装置の製造方法は、図１３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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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。
【０１９１】
図１３（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。
【０１９２】
図１３（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）の成長を促す最初の核となるものである。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
図１３（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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
図１３（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。
【０１９９】
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。
【０２００】
図１３（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。
【０２０１】
上記めっき工程は、実施の形態１または２のめっき装置によるめっき方法を、半導体装置の製造方法の一工程として適用した工程である。すなわち、本実施形態の半導体装置の製造方法では、実施の形態１または２のめっき装置が用いられている。
【０２０２】
ここでは、このようなめっき工程の一例として、図６に示されためっき装置を用いた場合について説明する。なお、上記めっき工程で用いられるめっき装置は、これに限定されるものではない。
【０２０３】
上記めっき工程では、電解液貯槽２３内に貯留された希硫酸（電解液）を、図示しない制御装置により運転する電解液ポンプ１０２によって、毎分２０Ｌ程度または毎分１０〜２０Ｌもしくは所期の目的を達成するに足り得る流量で電解液フィルター１１２に送る。なお、このとき、電解液貯槽２３内に貯留された電解液は、約２００ｇ／Ｌまたは１５０〜２５０ｇ／Ｌの硫酸を含む。
【０２０４】
電解液フィルター１１２によりフィルター開口径以上の固形異物が除去された電解液は、配管Ｔ’を経てカップ３に流入する。そして、カップ３の内筒３１下部より流入した電解液は内筒３１底部と支持体５との間隙に流入する。内筒３１底部と支持体５との間隙に流入した電解液は、支持体に穿たれた貫通孔を経て、陽極電極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、電解液は、内筒３１と外筒３２との間隙を通過してカップ外の電解液槽２２に流出し、電解液貯槽２３へと還流する。ここで、陽極電極６は、０．０４〜０．０６％のリンを含む含リン銅からなる。
【０２０５】
一方、めっき液貯槽９内に貯留されためっき液を、図示しない制御装置により運転するめっき液ポンプ１０１によって、毎分２Ｌ程度又は毎分１〜２Ｌもしくは所期の目的を達成するに足り得る程度の流量でめっき液フィルター１１１に送る。なお、このとき、めっき液貯槽９内に貯留されためっき液は、図示しない添加剤と金属銅換算で約２５ｇ／Ｌの銅を含む銅めっき液（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）である。
【０２０６】
めっき液フィルター１１１によりフィルター開口径以上の固形異物が除去されためっき液は、配管Ｔを経てめっき液供給用ノズル４に流入する。そして、めっき液は、半導体ウェハ１と隔壁７とが成す空隙に下部より流入し、空隙を満たす。これにより、めっき液の表面は半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと接触する。
【０２０７】
めっき液は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと接触した後、外筒３２の上縁部よりウェハ保持具より外側に流出し、外筒３２の一部に設置された戻り管を経てめっき液貯槽９へと還流する。
【０２０８】
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表面では銅イオンが発生する。そして、発生した銅イオンは、隔壁７を透過して外筒３２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にて、銅イオンは、めっき液中の添加剤が所定の作用を為しながら、銅として約１０μｍの膜厚で析出しめっきされる。
【０２０９】
また、内筒３１内は、電解液フィルター１１２を経てフィルター開口径以上の固形異物を除去された電解液が満たされている。そして、陽極電極近傍を流動した電解液は、隔壁７により外筒３２内には流入できず、銅イオンのみが隔壁７を透過して外筒３２内に至る。このため、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗは、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なる。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ので、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がなく、高品質なめっきを得ることができる。
【０２１０】
また、このめっき工程では、陽極電極室（隔壁７と内筒３１とにより囲まれた空間）に電解液を流入する一方、被めっき基板室（隔壁７と外筒３２とにより囲まれた空間）にめっき液を流入することにより、めっきを行っている。このように電解液とめっき液とに分けてめっきを行うことで、高価なめっき液の所要量を少なくすることが可能になる。また、めっき液の分解や汚染が発生した場合には、めっき装置内のめっき液を入れ替える必要がある。本発明におけるめっき工程（めっき方法）では、めっき液の分解や汚染が発生した場合であっても、入れ替えるめっき液の量を少量にすることができる。
【０２１１】
なお、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は、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽の寸法に応じて、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または１０〜５０ｍＡとなるように制御しながら、２５分間電圧が印加される。なお、この電気密度は、所期の目的を達成するに足り得る程度の電流密度であればよい。
【０２１２】
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。めっき液として、例えば上村工業製レプコＥＸなどを用いてもよい。
【０２１３】
また、剥離工程では、図１３（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１３（ｅ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハを、図示しない剥離装置に投入する。そして、半導体ウェハを、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表面に形成されたフォトレジスト層１８が剥離される。
【０２１４】
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。
【０２１５】
次に、エッチング工程では、図１３（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１３（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。
【０２１６】
ここで、エッチング工程では、半導体ウェハを、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。
【０２１７】
さらに、エッチング工程では、次に、半導体ウェハを、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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
このように半導体ウェハ上に配線めっき層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１４に基づいて、詳細に説明する。図１４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３４を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図である。
【０２２０】
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１４（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１４（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１４（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１４（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。
【０２２１】
図１４（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。
【０２２２】
図１４（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にオーバーコート層３３を形成する。具体的には、オーバーコート層３３（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。
【０２２３】
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３３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３３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３３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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
図１４（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３３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３３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３３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３３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。
【０２２６】
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３３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３３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３３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。
【０２２７】
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３３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。
【０２２８】
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３３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。
【０２２９】
図１４（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３３を除去した部分に、外部接続端子３４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３４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３４としての半田ボールを接合させる。
【０２３０】
ここで、外部接続端子３４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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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】
【０２３３】
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】
【０２３４】
【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】イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。
【図５】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６】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７】半導体ウェハの概略構成を示す模式図である。
【図８】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９】本発明の実施の他の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１０】本発明の実施の他の形態のめっき装置の構成を示す概略図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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】
【０２３５】
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 めっき液供給用ノズル（めっき液噴射管）
５ 陽極電極
６ 支持体
７ 隔壁
８ 電解液供給管
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
３１ 内筒
３２ 外筒
４１ 半導体チップ
１００，２００ めっき処理槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき装置であって、
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及び電解液を流入し、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る一方、上記陽極電極へ電解液を流入させながら、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い、
上記めっき処理槽には、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にのみ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】
さらに、上記陽極電極室にのみ上記電解液を流入するための電解液供給管を備えた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】
上記陽極電極室に流入する電解液が、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電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出する電解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、電解液中に浸漬した状態で、電解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、イオン交換樹脂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】
さらに、上記被めっき基板室を閉止する被めっき基板室閉止手段を備えた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】
さらに、上記被めっき基板室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と被めっき基板室との間でめっき液を循環するめっき液系と
上記陽極電極室へ供給する電解液を貯留する電解液供給源と、上記電解液供給源と上記陽極電極室との間で電解液を循環する電解液系とを備えた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、上記めっき液系を循環するめっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給液系を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のめっき装置。
【請求項１２】
上記めっき液系及び上記電解液系がそれぞれ、閉鎖系であることを特徴とする請求項１０または１１に記載のめっき装置。
【請求項１３】
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１〜１２の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１４】
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１３に記載のめっき装置。
【請求項１５】
上記陽極電極は、リンを含有する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１〜１４の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１６】
上記電解液は、硫酸、または硫酸を希釈した水溶液であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１７】
上記電解液は、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１〜１５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１８】
上記電解液は、電解液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に記載のめっき装置。
【請求項１９】
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１〜１８の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９の何れか１項に記載のめっき装置を用いた半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき方法であって、
めっき処理槽内にめっき液及び電解液を流入し、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る一方、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電し、
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、めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行うことを特徴とするめっき方法。
【請求項２２】
上記陽極電極室に流入する電解液が、上記被めっき基板室へ到達しないようにめっきを行うことを特徴とする請求項２１に記載のめっき方法。
【請求項２３】
さらに、上記陽極電極室へ流入する電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出させる流出工程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】
電解液中に浸漬した状態で電解液中のイオンを透過する透過部材を備えたものを隔壁として、上記陽極電極と上記めっき基板とを隔離することを特徴とする請求項２１〜２３の何れか１項に記載のめっき方法。
【請求項２５】
さらに、上記被めっき基板室を閉止する閉止工程を含むことを特徴とする請求項２１〜２４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、めっき液を貯留するめっき液供給源と上記被めっき基板室との間で、めっき液を循環するめっき液循環工程と、
電解液を貯留する電解液供給源と上記陽極電極室との間で、電解液を循環する電解液循環工程とを含むことを特徴とする請求項２１〜２５の何れか１項に記載のめっき方法。
【請求項２７】
上記めっき液循環工程は、めっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載のめっき方法。
【請求項２８】
請求項２１〜２７の何れか１項に記載のめっき方法を、めっき工程として含む半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
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２８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき装置であって、
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及び電解液を流入し、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る一方、上記陽極電極へ電解液を流入させながら、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い、
上記めっき処理槽には、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にのみ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】
さらに、上記陽極電極室にのみ上記電解液を流入するための電解液供給管を備えた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】
上記陽極電極室に流入する電解液が、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電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出する電解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、電解液中に浸漬した状態で、電解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、イオン交換樹脂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】
さらに、上記被めっき基板室を閉止する被めっき基板室閉止手段を備えた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】
さらに、上記被めっき基板室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と被めっき基板室との間でめっき液を循環するめっき液系と
上記陽極電極室へ供給する電解液を貯留する電解液供給源と、上記電解液供給源と上記陽極電極室との間で電解液を循環する電解液系とを備えた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、上記めっき液系を循環するめっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給液系を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のめっき装置。
【請求項１２】
上記めっき液系及び上記電解液系がそれぞれ、閉鎖系であることを特徴とする請求項１０または１１に記載のめっき装置。
【請求項１３】
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１〜１２の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１４】
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１３に記載のめっき装置。
【請求項１５】
上記陽極電極は、リンを含有する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１〜１４の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１６】
上記電解液は、硫酸、または硫酸を希釈した水溶液であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１７】
上記電解液は、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１〜１５の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項１８】
上記電解液は、電解液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に記載のめっき装置。
【請求項１９】
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１〜１８の何れか１項に記載のめっき装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９の何れか１項に記載のめっき装置を用いた半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
めっき基板の被めっき面にめっきを行うめっき方法であって、
めっき処理槽内にめっき液及び電解液を流入し、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る一方、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極へ電解液を流入させながら、上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電し、
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、めっき基板室と陽極電極室とに区分してめっきを行うことを特徴とするめっき方法。
【請求項２２】
上記陽極電極室に流入する電解液が、上記被めっき基板室へ到達しないようにめっきを行うことを特徴とする請求項２１に記載のめっき方法。
【請求項２３】
さらに、上記陽極電極室へ流入する電解液を、上記めっき処理槽の外部に流出させる流出工程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】
電解液中に浸漬した状態で電解液中のイオンを透過する透過部材を備えたものを隔壁として、上記陽極電極と上記めっき基板とを隔離することを特徴とする請求項２１〜２３の何れか１項に記載のめっき方法。
【請求項２５】
さらに、上記被めっき基板室を閉止する閉止工程を含むことを特徴とする請求項２１〜２４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、めっき液を貯留するめっき液供給源と上記被めっき基板室との間で、めっき液を循環するめっき液循環工程と、
電解液を貯留する電解液供給源と上記陽極電極室との間で、電解液を循環する電解液循環工程とを含むことを特徴とする請求項２１〜２５の何れか１項に記載のめっき方法。
【請求項２７】
上記めっき液循環工程は、めっき液の濃度を制御し、めっき液の濃度情報に応じて補給液を補給する補給工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載のめっき方法。
【請求項２８】
請求項２１〜２７の何れか１項に記載のめっき方法を、めっき工程として含む半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
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２８に記載の半導体装置の製造方法。
【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１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３１２７７５（Ｐ２００６−３１２７７５Ａ）
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０２２８３（Ｐ２００５−２０２２８３）
【出願日】平成１７年７月１１日（２００５．７．１１）
【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１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１１日（２００５．７．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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