めっき装置、めっき方法および半導体装置の製造方法
【課題】めっき膜における膜厚の均一性を向上させることができるめっき装置およびめっき方法、ならびに配線不良を低減することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一の態様によれば、基板Ｗの被めっき面Ｗ１が上向きとなるように基板Ｗを保持しつつ基板Ｗを回転させるホルダ３と、ホルダ３で保持された基板Ｗの周縁部Ｗ２に接触するカソード４と、ホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３に向けてめっき液Ｌを吐出し、かつアノードとしても機能するノズル６とを具備することを特徴とする、めっき装置１が提供される。
【解決手段】本発明の一の態様によれば、基板Ｗの被めっき面Ｗ１が上向きとなるように基板Ｗを保持しつつ基板Ｗを回転させるホルダ３と、ホルダ３で保持された基板Ｗの周縁部Ｗ２に接触するカソード４と、ホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３に向けてめっき液Ｌを吐出し、かつアノードとしても機能するノズル６とを具備することを特徴とする、めっき装置１が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置、めっき方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の配線としては、配線抵抗の低減、配線不良の原因となるエレクトロマイグレーション（ＥＭ）及びストレスマイグレーション（ＳＭ）等のマイグレーションの耐性向上のために、Ａｌの代わりにＣｕまたはＣｕ合金が用いられている。
【０００３】
Ｃｕは、ＡｌのようなＲＩＥ（反応性イオンエッチング）による加工が困難であるため、Ｃｕで配線を形成するには、絶縁膜の表面に予め溝やホールからなる凹部を形成しておき、その凹部にＣｕを埋め込み、その後ＣＭＰ（化学的機械的研磨）により不要なＣｕを除去して配線を形成するダマシン法が用いられている。ダマシン法におけるＣｕの埋め込み方法としては、主にめっき法が用いられている。
【０００４】
現在、Ｃｕの埋め込みに使用されるめっき装置としては、例えば、基板の被めっき面を上方に向ける、いわゆるフェイスアップ方式のめっき装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。特許文献１に記載のめっき装置は、アノードと基板との間にめっき液を貯留した状態でめっきを行う装置であり、またこのアノードは基板の被めっき面の大部分を覆うような大きさとなっている。特許文献２に記載のめっき装置は、めっき液をノズルから噴出させて、めっき液を基板の被めっき面全体に吹きかけるものである。
【０００５】
ところで、めっきを行う際に用いるシード膜等の導電膜は、半導体装置の微細化に伴って、非常に薄くなりつつあり、それとともに導電膜の電気抵抗（シート抵抗）も益々増加する傾向にある。
【０００６】
このため、基板全面をめっき液に浸して大面積のアノードから電流を流すめっき装置を用いた場合には、シード膜が非常に薄く高抵抗の条件下では、基板の周縁部に電界が集中する現象、いわゆるターミナルエフェクトが発生してしまう。その結果、基板の中央部でのめっき速度が低下し、基板の中央部におけるめっき膜の膜厚が基板の周縁部より薄くなってしまい、膜厚が均一なめっき膜を形成することが困難となっている。めっき膜における膜厚の均一性の低下は、半導体装置の配線不良を引き起こす原因となるので、めっき膜における膜厚の均一性を向上させることが求められている。
【特許文献１】特開２００５−２９８２０号公報
【特許文献２】特開平８−３７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、めっき膜における膜厚の均一性を向上させることができるめっき装置およびめっき方法、ならびに配線不良を低減することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持しつつ前記基板を回転させるホルダと、前記ホルダで保持された前記基板の周縁部に接触するカソードと、前記ホルダで保持された前記基板の中央部に向けてめっき液を吐出し、かつアノードとしても機能するノズルとを具備することを特徴とする、めっき装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持する工程と、アノードとしても機能するノズルと前記基板の周縁部との間に電圧を印加し、前記基板の中央部に向けて前記ノズルからめっき液を吐出し、かつ前記基板を回転させて、前記基板の被めっき面上にめっき膜を形成する工程とを具備することを特徴とする、めっき方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、被めっき面に凹部を有する基板の前記被めっき面上に、前記凹部に埋め込まれるように上記のめっき方法によりめっき膜を形成する工程と、前記めっき膜に熱処理を施す工程と、前記凹部に埋め込まれた部分以外の前記めっき膜を除去する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一の態様によるめっき装置および他の態様によるめっき方法によれば、ターミナルエフェクトの発生を抑制することができ、これによりめっき膜における膜厚の均一性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の他の態様による半導体装置の製造方法によれば、膜厚の均一性が向上しためっき膜を得ることができ、これにより配線不良を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。以下の図面において、同一の部材には同一の符号を付している。図１は本実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【００１４】
図１に示されるように、めっき装置１は、ハウジング２を備えている。ハウジング２の底面は、使用済みのめっき液Ｌを回収することが容易なように傾斜している。ハウジング２内には、基板Ｗを保持するホルダ３が配置されている。ホルダ３は、基板Ｗの被めっき面Ｗ１が上向き（フェイスアップ）となるように基板Ｗを保持するものである。
【００１５】
ホルダ３の上部には、基板Ｗの被めっき面Ｗ１にめっき液Ｌを接触させるための開口３ａが形成されている。ホルダ３の内部には、基板Ｗの周縁部Ｗ２に接触して通電させるためのカソード４が配置されている。
【００１６】
ホルダ３には、ホルダ３を回転させる回転駆動源５の回転軸５ａが接続されている。ホルダ３に保持された基板Ｗは、ホルダ３とともに回転する。回転駆動源５はコントローラ（図示せず）により制御されており、基板Ｗの回転数および回転方向等は適宜調節可能となっている。
【００１７】
ホルダ３上には、ホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３に向けてめっき液を吐出可能なノズル６が配置されている。具体的には、ノズル６は、ホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３上に配置されている。また、ノズル６はアノードとしても機能するものである。なお、基板Ｗの中央部Ｗ３には、基板Ｗの中心または中心部が含まれるものとする。
【００１８】
ノズル６には、昇降機構７の一部であるアーム７ａが取り付けられている。昇降機構７は、ノズル６を昇降させるものである。昇降機構７により、ノズル６と基板Ｗの被めっき面Ｗ１との距離を調節することができる。
【００１９】
また、ノズル６には、めっき液供給系８の一部である供給管９が接続されている。めっき液供給系８は、ノズル６にめっき液Ｌを供給するためのものであり、供給管９の他、めっき液Ｌを貯留するめっき液槽１０、供給管９に介在したポンプ１１およびバルブ１２等から構成されている。供給管９は、アーム７ａ中を介してノズル６に接続されている。バルブ１２を開放した状態で、ポンプ１１を作動させることにより、めっき液槽１０からめっき液Ｌが汲み出され、ノズル６からめっき液Ｌが吐出される。ポンプ１１等は、コントローラより制御されており、めっき液Ｌの流量は適宜調節可能となっている。
【００２０】
ノズル６から吐出され、使用されためっき液Ｌは、めっき液排出系１３を介してハウジング２外に排出される。めっき液排出系１３は、一端がハウジング２に接続された排出管１４、排出管１４に介在したバルブ１５等から構成されている。排出管１４の他端はめっき液槽１０に接続されており、ハウジング２から排出されためっき液Ｌは各成分の濃度調整後、めっき液槽１０に戻される。なお、めっき液槽１０内でめっき液の各成分の濃度調整を行ってもよい。
【００２１】
以下、めっき装置１を用いて行う半導体装置の製造プロセスについて説明する。図２は本実施の形態に係る半導体装置の製造プロセスの流れを示したフローチャートであり、図３（ａ）〜図５は本実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【００２２】
図２および図３（ａ）に示されるように、図示しない半導体素子等が形成された基板Ｗ上に、例えば化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ法）あるいは塗布法により層間絶縁膜２１を形成する（ステップ１）。層間絶縁膜２１の構成材料としては、例えば、有機Ｓｉ酸化膜、有機樹脂膜およびポーラスＳｉ酸化膜等の低誘電率絶縁膜、ＳｉＯ２膜等が挙げられる。
【００２３】
層間絶縁膜２１を形成した後、図３（ｂ）に示されるようにフォトリソグラフィ技術および反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により層間絶縁膜２１に、凹部２１ａを形成する（ステップ２）。本実施の形態では、凹部２１ａは、配線溝として機能するが、凹部２１ａはこれに限定されない。すなわち、凹部２１ａには、配線溝の他、例えばビアホール、コンタクトホール、あるいはビアホールと配線溝の組み合わせ等が含まれるものとする。
【００２４】
凹部２１ａを形成するには、まず、層間絶縁膜２１上にレジストパターンを形成し、その後レジストパターンをマスクとして、ＲＩＥにより層間絶縁膜２１をエッチングし、層間絶縁膜２１に凹部２１ａを形成する。層間絶縁膜２１に凹部２１ａを形成した後、アッシング等によりレジストパターンを除去する。
【００２５】
層間絶縁膜２１に凹部２１ａを形成した後、図３（ｃ）に示されるように層間絶縁膜２１上に、例えばスパッタ法あるいはＣＶＤ法により層間絶縁膜２１への金属拡散を抑制するためのバリアメタル膜２２を形成する（ステップ３）。バリアメタル膜２２の構成材料としては、例えばＴａ、Ｔｉ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＷＮ、あるいはＶＮ等の導電性材料が挙げられる。なお、これらの材料を積層したものからバリアメタル膜２２を形成してもよい。
【００２６】
層間絶縁膜２１上にバリアメタル膜２２を形成した後、図４（ａ）に示されるようにバリアメタル膜２２上に、例えばスパッタ法により電解めっき時に電流を流すためのシード膜２３を形成する（ステップ４）。シード膜２３は、被めっき面Ｗ１の全面、すなわち凹部２１ａ内および凹部２１ａ外の層間絶縁膜２１の表面部であるフィールド部２１ｂ上にも形成される。シード膜２３の構成材料としては、例えばＣｕ等の金属が挙げられる。
【００２７】
バリアメタル膜２２上にシード膜２３を形成した後、図４（ｂ）に示されるようにシード膜２３に電流を供給して、電解めっき法によりめっき膜２４を形成する（ステップ５）。めっき膜２４は、めっき装置１を用いて形成されるが、詳細な形成方法は後で説明する。めっき膜２４は凹部２１ａの全体に埋め込まれるように形成される。めっき膜２４の構成材料としては、例えばＣｕ等の金属が挙げられる。めっき膜２４の形成に使用されるめっき液としては、例えばめっき膜２４をＣｕから形成する場合には、硫酸銅水溶液にアクセラレータ、サプレッサ、およびレベラ等の添加剤を添加したものが挙げられる。
【００２８】
めっき膜２４を形成した後、めっき膜２４等に熱処理（アニール）を施し、図４（ｃ）に示されるようにシード膜２３およびめっき膜２４の結晶を成長させる（ステップ６）。結晶が成長したシード膜２３とめっき膜２４とは一体的な膜２５（以下、この膜を配線膜２５と称する）となる。
【００２９】
めっき膜２４等に熱処理を施した後、例えば化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）により研磨して、凹部２１ａ内に存在するバリアメタル膜２２および配線膜２５がそれぞれ残るように、層間絶縁膜２１上の不要なバリアメタル膜２２および配線膜２５をそれぞれ除去する（ステップ７）。具体的には、基板Ｗを研磨パッド（図示せず）に接触させた状態で、基板Ｗおよび研磨パッドを回転させるとともに基板Ｗ上にスラリ（図示せず）を供給して、配線膜２５等を研磨する。なお、ＣＭＰで研磨する場合に限らず、その他の手法で研磨してもよい。その他の手法としては、例えば電解研磨が挙げられる。
【００３０】
以上により、図５に示されるように凹部２１ａ内に配線２５ａが形成される。また、凹部２１ａがビアホールの場合にはビアが形成され、コンタクトホールである場合にはコンタクトが形成され、配線溝とビアホールとの組み合わせの場合には配線とビアが形成される。
【００３１】
次に、めっき膜２４の形成方法について説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本実施の形態に係るめっき膜２４の形成工程を示す模式図である。図７は、本実施の形態に係るめっき膜２４の他の形成工程を示す模式図である。
【００３２】
まず、被めっき面Ｗ１が上向きとなるように、すなわちシード膜２３が形成された側が上向きとなるように基板Ｗをホルダ３に保持させる。また、基板Ｗをホルダ３に保持させる際、基板Ｗの周縁部Ｗ２にカソード４を接触させる。具体的には、カソード４をシード膜２３に接触させる。
【００３３】
次いで、図６（ａ）に示されるようにアノードであるノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加する。具体的には、ノズル６とカソード４との間に電圧を印加すると、カソード４は基板Ｗの周縁部Ｗ２でシード膜２３と接触しているので、ノズル６とシード膜２３との間に電圧が印加される。
【００３４】
次いで、ノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加した状態で、図６（ｂ）に示されるようにノズル６から基板Ｗの中央部Ｗ３に向けてめっき液Ｌを吐出する。ノズル６はめっき液Ｌに接触していて、しかも被めっき面Ｗ１にはシード膜２３が形成されているので、ノズル６からめっき液Ｌが吐出されて基板Ｗの中央部Ｗ３に到達したとき、めっき液Ｌを介してノズル６から基板Ｗに電流が流れ、めっきが開始される。
【００３５】
続いて、多少めっき液Ｌが基板Ｗ上に広がり始めたところで、基板Ｗを回転させる。これにより、図６（ｃ）に示されるように被めっき面Ｗ１上に均一にめっき液Ｌの層が形成され、被めっき面Ｗ１全体にめっき膜２４が形成される。
【００３６】
なお、めっき液Ｌを吐出する際、図６（ｃ）に示されるようにノズル６の先端とめっき液Ｌの液面とは離れていてもよいが、めっき液Ｌの流れが乱れるのを抑制するため、図７に示されるようにノズル６の先端をめっき液Ｌの液面Ｌ１の高さとほぼ同じ高さに調節してもよい。
【００３７】
所望の厚さのめっき膜２４が形成された後、ノズル６と基板Ｗとの間の電圧印加を停止する。これにより、めっき膜２４の形成が停止される。次いで、ノズル６からのめっき液Ｌの吐出を停止する。そして最後に、基板Ｗに付着している余分なめっき液を回転により振り切った後、基板Ｗの回転を停止する。
【００３８】
本実施の形態によれば、ノズル６がアノードであるとともにホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３に向けて小口径のノズル６からめっき液Ｌが吐出されるので、めっき電流の経路が制限される。すなわち、めっき電流の経路はめっき液Ｌの流れに沿った部分に限られ、しかも基板Ｗの回転によってめっき液Ｌが薄く広がるので、薄く広がっためっき液Ｌの面内に限られることとなる。これにより、ターミナルエフェクトの発生を抑制することができ、基板Ｗの中央部Ｗ３におけるめっき速度の低下を抑制することができる。よって、膜厚の均一性が向上しためっき膜２４を形成することができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、ノズル６と基板Ｗとの間に電圧を印加した状態で、めっき液Ｌの吐出を開始するので、めっき液Ｌによるシード膜２３の溶解を抑制することができる。
【００４０】
本実施の形態によれば、基板Ｗの回転数またはノズル６から吐出するめっき液Ｌの流量を変えることによって、被めっき面Ｗ１上のめっき液Ｌの厚さ（以下、「めっき液厚」という。）を変えることができる。具体的には、基板Ｗの回転数を上昇させると、めっき液厚は薄くなり、基板Ｗの回転数を低下させると、めっき液厚は厚くなる。また、ノズル６から吐出するめっき液Ｌの流量を大きくすると、めっき液厚は厚くなり、めっき液Ｌの流量を小さくすると、めっき液厚は薄くなる。これにより、めっき電流の経路の抵抗値を任意に調節することができる。
【００４１】
本実施の形態によれば、膜厚の均一性が向上しためっき膜２４を得ることができるので、配線不良が低減された半導体装置を得ることができる。また、ＣＭＰによる不要な配線膜２５を除去する際の負荷を低減することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、めっき液の液厚を変化させて、めっき膜の形成を行う例について説明する。なお、第１の実施の形態と重複する説明については省略する。図８（ａ）および図８（ｂ）は本実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【００４３】
本実施の形態におけるめっき膜２４を形成する工程は、被めっき面Ｗ１上のめっき液厚が薄い状態でめっき膜２４の形成が行われる第１のめっき膜形成段階（図８（ａ））と、第１のめっき膜形成段階後に行われ、かつめっき液厚が厚い状態でめっき膜２４の形成が行われる第２のめっき膜形成段階（図８（ｂ））とから構成されている。第１のめっき膜形成段階は、例えばめっき膜の形成初期であり、第２のめっき膜形成段階は、例えばめっき膜形成の初期以降である。なお、めっき液厚は、第１の実施の形態で説明したように基板Ｗの回転数またはノズル６から吐出するめっき液Ｌの流量を変えることによって、変化させることが可能である。
【００４４】
第１のめっき膜形成段階、特にめっき膜形成初期においては、シード膜が非常に薄いので、ターミナルエフェクトが発生しやすい。これに対し、本実施の形態では、第１のめっき膜形成段階においては、めっき液厚を薄くするので、電界が基板Ｗの周縁部Ｗ２に集中することを抑制することができる。したがって、ターミナルエフェクトの発生を抑制することができる。なお、めっき膜形成初期においては、電流値は比較的低いので、めっき液厚を薄くした場合であっても、次に説明するめっき液中のＣｕイオンの枯渇は生じ難い。
【００４５】
第２のめっき膜形成段階、特にめっき膜の形成初期以降においては、めっき膜形成の効率を上げるために、電流値を上昇させる。この場合、めっき液中のＣｕイオンの拡散速度よりもめっき速度の方が大きいと、めっき液中のＣｕイオンの枯渇が生じ、被めっき面から水素イオンが発生するとともに被めっき面が黒色となるおそれがある。これに対し、本実施の形態では、第２のめっき膜形成段階においては、第１のめっき膜形成段階よりもめっき液厚を厚くするので、被めっき面Ｗ１上のめっき液Ｌ中には多量のＣｕイオンが存在し、めっき液Ｌ中におけるＣｕイオンの枯渇を抑制することができる。なお、第２のめっき膜形成段階においては、めっき膜２４の形成過程であるがシード膜２３上にはめっき膜２４が形成されているので、比較的ターミナルエフェクトが発生し難い。
【００４６】
（第３の実施の形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、基板の凹部にめっきが埋め込まれるまでは埋め込み性（ボトムアップ性）に優れためっき液を使用し、基板の凹部にめっきが埋め込まれた後は平坦性に優れためっき液を使用する例について説明する。図９は本実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【００４７】
図９に示されるように、めっき装置１は、２系統のめっき液供給系３１、４１を備えている。一方のめっき液供給系３１は、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２をノズル６に供給するためのものであり、他方のめっき液供給系４１は、平坦性に優れためっき液Ｌ３をノズル６に供給するためのものである。なお、供給管３２、４２、めっき液槽３３、４３、ポンプ３４、４４、バルブ３５、４５は、供給管９、めっき液槽１０、ポンプ１１、バルブ１２に対応するものである。
【００４８】
めっき液には、通常、アクセラレータ、サプレッサ、およびレベラ等の添加剤が含まれており、この添加剤の濃度を調整することにより、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２や平坦性に優れためっき液Ｌ３を作製することができる。具体的には、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２は、アクセラレータを多めに添加することにより作製することができ、平坦性に優れためっき液Ｌ３は、レベラを多めに添加することにより作製することができる。
【００４９】
また、めっき装置１は、２系統のめっき液排出系３６、４６を備えている。一方のめっき液排出系３６は、使用済みの埋め込み性に優れためっき液Ｌ２をハウジング２外に排出するためのものであり、他方のめっき液排出系４６は、使用済みの平坦性に優れためっき液Ｌ３をハウジング２外に排出するためのものである。
【００５０】
めっき液排出系３６、４６の排出管３７、４７はめっき液槽３３、４３に接続されており、排出された埋め込み性に優れためっき液Ｌ２、平坦性に優れためっき液Ｌ３は各成分の濃度調整後、それぞれめっき液槽３３、４３に戻される。バルブ３８、４８は、バルブ１５に対応するものである。
【００５１】
次に、めっき装置１を用いためっき膜２４の形成方法について説明する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は本実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は本実施の形態に係るめっき膜の形成状態を示す模式図である。
【００５２】
まず、被めっき面Ｗ１が上向きとなるように基板Ｗをホルダ３に保持させるとともに基板Ｗの周縁部Ｗ２にカソード４を接触させる。
【００５３】
次いで、アノードであるノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加する。続いて、ノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加した状態で、ノズル６から基板Ｗの中央部Ｗ３に向けて埋め込み性に優れためっき液Ｌ２を吐出する。
【００５４】
続いて、多少埋め込み性に優れためっき液Ｌ２が基板Ｗ上に広がり始めたところで、基板Ｗを回転させる（図１０（ａ））。その後、図１１（ａ）に示されるように凹部２１ａ内にめっき膜２４ａが埋め込まれたところで、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２の吐出を停止する。続いて、ノズル６から平坦性に優れためっき液Ｌ３を吐出する（図１０（ｂ））。これにより、図１１（ｂ）に示されるようにめっき膜２４ａ上にめっき膜２４ｂが形成される。
【００５５】
所望の厚さのめっき膜２４ｂを形成して、めっき膜２４が形成された後、ノズル６と基板Ｗとの間の電圧印加を停止する。次いで、ノズル６からの平坦性に優れためっき液Ｌ３の吐出を停止する。そして最後に、基板Ｗに付着している余分なめっき液を回転により振り切った後、基板Ｗの回転を停止する。
【００５６】
本実施の形態によれば、凹部２１ａにめっき膜２４ａが埋め込まれるまでは埋め込み性に優れためっき液Ｌ２を使用するので、確実にボトムアップ成長させることができる。また、凹部２１ａにめっき膜２４ａが埋め込まれた後は平坦性に優れためっき液Ｌ３を使用するので、凹部２１ａのパターンが密な部分におけるめっき膜２４の膜厚が疎な部分におけるめっき膜２４の膜厚よりも厚くなるというオーバープレーティングを抑制することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。第１の実施の形態では、ノズル６と基板Ｗとの間に電圧を印加し、ノズル６からめっき液Ｌを吐出し、基板Ｗを回転させているが、この順序に限られない。すなわち、ノズル６と基板Ｗとの間の電圧印加、ノズル６からのめっき液Ｌの吐出、および基板Ｗの回転は、いずれの工程から開始してもよい。また、第３の実施の形態では、１本のノズル６を使用しているが、２本のノズルを用意し、めっき液毎にノズルを使い分けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造プロセスの流れを示したフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【図４】第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【図５】第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【図６】第１の実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【図７】第１の実施の形態に係るめっき膜の他の形成工程を示す模式図である。
【図８】第２の実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【図９】第３の実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【図１１】第３の実施の形態に係るめっき膜の形成状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ｗ…基板、Ｗ１…被めっき面、Ｗ２…周縁部、Ｗ３…中央部、Ｌ…めっき液、Ｌ１…液面、Ｌ２…埋め込み性に優れためっき液、Ｌ３…平坦性に優れためっき液、１…めっき装置、３…ホルダ、４…カソード、６…ノズル、２１…層間絶縁膜、２１ａ…凹部、２２…バリアメタル膜、２３…シード膜、２４…めっき膜、２５ａ…配線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置、めっき方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の配線としては、配線抵抗の低減、配線不良の原因となるエレクトロマイグレーション（ＥＭ）及びストレスマイグレーション（ＳＭ）等のマイグレーションの耐性向上のために、Ａｌの代わりにＣｕまたはＣｕ合金が用いられている。
【０００３】
Ｃｕは、ＡｌのようなＲＩＥ（反応性イオンエッチング）による加工が困難であるため、Ｃｕで配線を形成するには、絶縁膜の表面に予め溝やホールからなる凹部を形成しておき、その凹部にＣｕを埋め込み、その後ＣＭＰ（化学的機械的研磨）により不要なＣｕを除去して配線を形成するダマシン法が用いられている。ダマシン法におけるＣｕの埋め込み方法としては、主にめっき法が用いられている。
【０００４】
現在、Ｃｕの埋め込みに使用されるめっき装置としては、例えば、基板の被めっき面を上方に向ける、いわゆるフェイスアップ方式のめっき装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。特許文献１に記載のめっき装置は、アノードと基板との間にめっき液を貯留した状態でめっきを行う装置であり、またこのアノードは基板の被めっき面の大部分を覆うような大きさとなっている。特許文献２に記載のめっき装置は、めっき液をノズルから噴出させて、めっき液を基板の被めっき面全体に吹きかけるものである。
【０００５】
ところで、めっきを行う際に用いるシード膜等の導電膜は、半導体装置の微細化に伴って、非常に薄くなりつつあり、それとともに導電膜の電気抵抗（シート抵抗）も益々増加する傾向にある。
【０００６】
このため、基板全面をめっき液に浸して大面積のアノードから電流を流すめっき装置を用いた場合には、シード膜が非常に薄く高抵抗の条件下では、基板の周縁部に電界が集中する現象、いわゆるターミナルエフェクトが発生してしまう。その結果、基板の中央部でのめっき速度が低下し、基板の中央部におけるめっき膜の膜厚が基板の周縁部より薄くなってしまい、膜厚が均一なめっき膜を形成することが困難となっている。めっき膜における膜厚の均一性の低下は、半導体装置の配線不良を引き起こす原因となるので、めっき膜における膜厚の均一性を向上させることが求められている。
【特許文献１】特開２００５−２９８２０号公報
【特許文献２】特開平８−３７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、めっき膜における膜厚の均一性を向上させることができるめっき装置およびめっき方法、ならびに配線不良を低減することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持しつつ前記基板を回転させるホルダと、前記ホルダで保持された前記基板の周縁部に接触するカソードと、前記ホルダで保持された前記基板の中央部に向けてめっき液を吐出し、かつアノードとしても機能するノズルとを具備することを特徴とする、めっき装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持する工程と、アノードとしても機能するノズルと前記基板の周縁部との間に電圧を印加し、前記基板の中央部に向けて前記ノズルからめっき液を吐出し、かつ前記基板を回転させて、前記基板の被めっき面上にめっき膜を形成する工程とを具備することを特徴とする、めっき方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、被めっき面に凹部を有する基板の前記被めっき面上に、前記凹部に埋め込まれるように上記のめっき方法によりめっき膜を形成する工程と、前記めっき膜に熱処理を施す工程と、前記凹部に埋め込まれた部分以外の前記めっき膜を除去する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一の態様によるめっき装置および他の態様によるめっき方法によれば、ターミナルエフェクトの発生を抑制することができ、これによりめっき膜における膜厚の均一性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の他の態様による半導体装置の製造方法によれば、膜厚の均一性が向上しためっき膜を得ることができ、これにより配線不良を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。以下の図面において、同一の部材には同一の符号を付している。図１は本実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【００１４】
図１に示されるように、めっき装置１は、ハウジング２を備えている。ハウジング２の底面は、使用済みのめっき液Ｌを回収することが容易なように傾斜している。ハウジング２内には、基板Ｗを保持するホルダ３が配置されている。ホルダ３は、基板Ｗの被めっき面Ｗ１が上向き（フェイスアップ）となるように基板Ｗを保持するものである。
【００１５】
ホルダ３の上部には、基板Ｗの被めっき面Ｗ１にめっき液Ｌを接触させるための開口３ａが形成されている。ホルダ３の内部には、基板Ｗの周縁部Ｗ２に接触して通電させるためのカソード４が配置されている。
【００１６】
ホルダ３には、ホルダ３を回転させる回転駆動源５の回転軸５ａが接続されている。ホルダ３に保持された基板Ｗは、ホルダ３とともに回転する。回転駆動源５はコントローラ（図示せず）により制御されており、基板Ｗの回転数および回転方向等は適宜調節可能となっている。
【００１７】
ホルダ３上には、ホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３に向けてめっき液を吐出可能なノズル６が配置されている。具体的には、ノズル６は、ホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３上に配置されている。また、ノズル６はアノードとしても機能するものである。なお、基板Ｗの中央部Ｗ３には、基板Ｗの中心または中心部が含まれるものとする。
【００１８】
ノズル６には、昇降機構７の一部であるアーム７ａが取り付けられている。昇降機構７は、ノズル６を昇降させるものである。昇降機構７により、ノズル６と基板Ｗの被めっき面Ｗ１との距離を調節することができる。
【００１９】
また、ノズル６には、めっき液供給系８の一部である供給管９が接続されている。めっき液供給系８は、ノズル６にめっき液Ｌを供給するためのものであり、供給管９の他、めっき液Ｌを貯留するめっき液槽１０、供給管９に介在したポンプ１１およびバルブ１２等から構成されている。供給管９は、アーム７ａ中を介してノズル６に接続されている。バルブ１２を開放した状態で、ポンプ１１を作動させることにより、めっき液槽１０からめっき液Ｌが汲み出され、ノズル６からめっき液Ｌが吐出される。ポンプ１１等は、コントローラより制御されており、めっき液Ｌの流量は適宜調節可能となっている。
【００２０】
ノズル６から吐出され、使用されためっき液Ｌは、めっき液排出系１３を介してハウジング２外に排出される。めっき液排出系１３は、一端がハウジング２に接続された排出管１４、排出管１４に介在したバルブ１５等から構成されている。排出管１４の他端はめっき液槽１０に接続されており、ハウジング２から排出されためっき液Ｌは各成分の濃度調整後、めっき液槽１０に戻される。なお、めっき液槽１０内でめっき液の各成分の濃度調整を行ってもよい。
【００２１】
以下、めっき装置１を用いて行う半導体装置の製造プロセスについて説明する。図２は本実施の形態に係る半導体装置の製造プロセスの流れを示したフローチャートであり、図３（ａ）〜図５は本実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【００２２】
図２および図３（ａ）に示されるように、図示しない半導体素子等が形成された基板Ｗ上に、例えば化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ法）あるいは塗布法により層間絶縁膜２１を形成する（ステップ１）。層間絶縁膜２１の構成材料としては、例えば、有機Ｓｉ酸化膜、有機樹脂膜およびポーラスＳｉ酸化膜等の低誘電率絶縁膜、ＳｉＯ２膜等が挙げられる。
【００２３】
層間絶縁膜２１を形成した後、図３（ｂ）に示されるようにフォトリソグラフィ技術および反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により層間絶縁膜２１に、凹部２１ａを形成する（ステップ２）。本実施の形態では、凹部２１ａは、配線溝として機能するが、凹部２１ａはこれに限定されない。すなわち、凹部２１ａには、配線溝の他、例えばビアホール、コンタクトホール、あるいはビアホールと配線溝の組み合わせ等が含まれるものとする。
【００２４】
凹部２１ａを形成するには、まず、層間絶縁膜２１上にレジストパターンを形成し、その後レジストパターンをマスクとして、ＲＩＥにより層間絶縁膜２１をエッチングし、層間絶縁膜２１に凹部２１ａを形成する。層間絶縁膜２１に凹部２１ａを形成した後、アッシング等によりレジストパターンを除去する。
【００２５】
層間絶縁膜２１に凹部２１ａを形成した後、図３（ｃ）に示されるように層間絶縁膜２１上に、例えばスパッタ法あるいはＣＶＤ法により層間絶縁膜２１への金属拡散を抑制するためのバリアメタル膜２２を形成する（ステップ３）。バリアメタル膜２２の構成材料としては、例えばＴａ、Ｔｉ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＷＮ、あるいはＶＮ等の導電性材料が挙げられる。なお、これらの材料を積層したものからバリアメタル膜２２を形成してもよい。
【００２６】
層間絶縁膜２１上にバリアメタル膜２２を形成した後、図４（ａ）に示されるようにバリアメタル膜２２上に、例えばスパッタ法により電解めっき時に電流を流すためのシード膜２３を形成する（ステップ４）。シード膜２３は、被めっき面Ｗ１の全面、すなわち凹部２１ａ内および凹部２１ａ外の層間絶縁膜２１の表面部であるフィールド部２１ｂ上にも形成される。シード膜２３の構成材料としては、例えばＣｕ等の金属が挙げられる。
【００２７】
バリアメタル膜２２上にシード膜２３を形成した後、図４（ｂ）に示されるようにシード膜２３に電流を供給して、電解めっき法によりめっき膜２４を形成する（ステップ５）。めっき膜２４は、めっき装置１を用いて形成されるが、詳細な形成方法は後で説明する。めっき膜２４は凹部２１ａの全体に埋め込まれるように形成される。めっき膜２４の構成材料としては、例えばＣｕ等の金属が挙げられる。めっき膜２４の形成に使用されるめっき液としては、例えばめっき膜２４をＣｕから形成する場合には、硫酸銅水溶液にアクセラレータ、サプレッサ、およびレベラ等の添加剤を添加したものが挙げられる。
【００２８】
めっき膜２４を形成した後、めっき膜２４等に熱処理（アニール）を施し、図４（ｃ）に示されるようにシード膜２３およびめっき膜２４の結晶を成長させる（ステップ６）。結晶が成長したシード膜２３とめっき膜２４とは一体的な膜２５（以下、この膜を配線膜２５と称する）となる。
【００２９】
めっき膜２４等に熱処理を施した後、例えば化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）により研磨して、凹部２１ａ内に存在するバリアメタル膜２２および配線膜２５がそれぞれ残るように、層間絶縁膜２１上の不要なバリアメタル膜２２および配線膜２５をそれぞれ除去する（ステップ７）。具体的には、基板Ｗを研磨パッド（図示せず）に接触させた状態で、基板Ｗおよび研磨パッドを回転させるとともに基板Ｗ上にスラリ（図示せず）を供給して、配線膜２５等を研磨する。なお、ＣＭＰで研磨する場合に限らず、その他の手法で研磨してもよい。その他の手法としては、例えば電解研磨が挙げられる。
【００３０】
以上により、図５に示されるように凹部２１ａ内に配線２５ａが形成される。また、凹部２１ａがビアホールの場合にはビアが形成され、コンタクトホールである場合にはコンタクトが形成され、配線溝とビアホールとの組み合わせの場合には配線とビアが形成される。
【００３１】
次に、めっき膜２４の形成方法について説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本実施の形態に係るめっき膜２４の形成工程を示す模式図である。図７は、本実施の形態に係るめっき膜２４の他の形成工程を示す模式図である。
【００３２】
まず、被めっき面Ｗ１が上向きとなるように、すなわちシード膜２３が形成された側が上向きとなるように基板Ｗをホルダ３に保持させる。また、基板Ｗをホルダ３に保持させる際、基板Ｗの周縁部Ｗ２にカソード４を接触させる。具体的には、カソード４をシード膜２３に接触させる。
【００３３】
次いで、図６（ａ）に示されるようにアノードであるノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加する。具体的には、ノズル６とカソード４との間に電圧を印加すると、カソード４は基板Ｗの周縁部Ｗ２でシード膜２３と接触しているので、ノズル６とシード膜２３との間に電圧が印加される。
【００３４】
次いで、ノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加した状態で、図６（ｂ）に示されるようにノズル６から基板Ｗの中央部Ｗ３に向けてめっき液Ｌを吐出する。ノズル６はめっき液Ｌに接触していて、しかも被めっき面Ｗ１にはシード膜２３が形成されているので、ノズル６からめっき液Ｌが吐出されて基板Ｗの中央部Ｗ３に到達したとき、めっき液Ｌを介してノズル６から基板Ｗに電流が流れ、めっきが開始される。
【００３５】
続いて、多少めっき液Ｌが基板Ｗ上に広がり始めたところで、基板Ｗを回転させる。これにより、図６（ｃ）に示されるように被めっき面Ｗ１上に均一にめっき液Ｌの層が形成され、被めっき面Ｗ１全体にめっき膜２４が形成される。
【００３６】
なお、めっき液Ｌを吐出する際、図６（ｃ）に示されるようにノズル６の先端とめっき液Ｌの液面とは離れていてもよいが、めっき液Ｌの流れが乱れるのを抑制するため、図７に示されるようにノズル６の先端をめっき液Ｌの液面Ｌ１の高さとほぼ同じ高さに調節してもよい。
【００３７】
所望の厚さのめっき膜２４が形成された後、ノズル６と基板Ｗとの間の電圧印加を停止する。これにより、めっき膜２４の形成が停止される。次いで、ノズル６からのめっき液Ｌの吐出を停止する。そして最後に、基板Ｗに付着している余分なめっき液を回転により振り切った後、基板Ｗの回転を停止する。
【００３８】
本実施の形態によれば、ノズル６がアノードであるとともにホルダ３で保持された基板Ｗの中央部Ｗ３に向けて小口径のノズル６からめっき液Ｌが吐出されるので、めっき電流の経路が制限される。すなわち、めっき電流の経路はめっき液Ｌの流れに沿った部分に限られ、しかも基板Ｗの回転によってめっき液Ｌが薄く広がるので、薄く広がっためっき液Ｌの面内に限られることとなる。これにより、ターミナルエフェクトの発生を抑制することができ、基板Ｗの中央部Ｗ３におけるめっき速度の低下を抑制することができる。よって、膜厚の均一性が向上しためっき膜２４を形成することができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、ノズル６と基板Ｗとの間に電圧を印加した状態で、めっき液Ｌの吐出を開始するので、めっき液Ｌによるシード膜２３の溶解を抑制することができる。
【００４０】
本実施の形態によれば、基板Ｗの回転数またはノズル６から吐出するめっき液Ｌの流量を変えることによって、被めっき面Ｗ１上のめっき液Ｌの厚さ（以下、「めっき液厚」という。）を変えることができる。具体的には、基板Ｗの回転数を上昇させると、めっき液厚は薄くなり、基板Ｗの回転数を低下させると、めっき液厚は厚くなる。また、ノズル６から吐出するめっき液Ｌの流量を大きくすると、めっき液厚は厚くなり、めっき液Ｌの流量を小さくすると、めっき液厚は薄くなる。これにより、めっき電流の経路の抵抗値を任意に調節することができる。
【００４１】
本実施の形態によれば、膜厚の均一性が向上しためっき膜２４を得ることができるので、配線不良が低減された半導体装置を得ることができる。また、ＣＭＰによる不要な配線膜２５を除去する際の負荷を低減することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、めっき液の液厚を変化させて、めっき膜の形成を行う例について説明する。なお、第１の実施の形態と重複する説明については省略する。図８（ａ）および図８（ｂ）は本実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【００４３】
本実施の形態におけるめっき膜２４を形成する工程は、被めっき面Ｗ１上のめっき液厚が薄い状態でめっき膜２４の形成が行われる第１のめっき膜形成段階（図８（ａ））と、第１のめっき膜形成段階後に行われ、かつめっき液厚が厚い状態でめっき膜２４の形成が行われる第２のめっき膜形成段階（図８（ｂ））とから構成されている。第１のめっき膜形成段階は、例えばめっき膜の形成初期であり、第２のめっき膜形成段階は、例えばめっき膜形成の初期以降である。なお、めっき液厚は、第１の実施の形態で説明したように基板Ｗの回転数またはノズル６から吐出するめっき液Ｌの流量を変えることによって、変化させることが可能である。
【００４４】
第１のめっき膜形成段階、特にめっき膜形成初期においては、シード膜が非常に薄いので、ターミナルエフェクトが発生しやすい。これに対し、本実施の形態では、第１のめっき膜形成段階においては、めっき液厚を薄くするので、電界が基板Ｗの周縁部Ｗ２に集中することを抑制することができる。したがって、ターミナルエフェクトの発生を抑制することができる。なお、めっき膜形成初期においては、電流値は比較的低いので、めっき液厚を薄くした場合であっても、次に説明するめっき液中のＣｕイオンの枯渇は生じ難い。
【００４５】
第２のめっき膜形成段階、特にめっき膜の形成初期以降においては、めっき膜形成の効率を上げるために、電流値を上昇させる。この場合、めっき液中のＣｕイオンの拡散速度よりもめっき速度の方が大きいと、めっき液中のＣｕイオンの枯渇が生じ、被めっき面から水素イオンが発生するとともに被めっき面が黒色となるおそれがある。これに対し、本実施の形態では、第２のめっき膜形成段階においては、第１のめっき膜形成段階よりもめっき液厚を厚くするので、被めっき面Ｗ１上のめっき液Ｌ中には多量のＣｕイオンが存在し、めっき液Ｌ中におけるＣｕイオンの枯渇を抑制することができる。なお、第２のめっき膜形成段階においては、めっき膜２４の形成過程であるがシード膜２３上にはめっき膜２４が形成されているので、比較的ターミナルエフェクトが発生し難い。
【００４６】
（第３の実施の形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、基板の凹部にめっきが埋め込まれるまでは埋め込み性（ボトムアップ性）に優れためっき液を使用し、基板の凹部にめっきが埋め込まれた後は平坦性に優れためっき液を使用する例について説明する。図９は本実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【００４７】
図９に示されるように、めっき装置１は、２系統のめっき液供給系３１、４１を備えている。一方のめっき液供給系３１は、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２をノズル６に供給するためのものであり、他方のめっき液供給系４１は、平坦性に優れためっき液Ｌ３をノズル６に供給するためのものである。なお、供給管３２、４２、めっき液槽３３、４３、ポンプ３４、４４、バルブ３５、４５は、供給管９、めっき液槽１０、ポンプ１１、バルブ１２に対応するものである。
【００４８】
めっき液には、通常、アクセラレータ、サプレッサ、およびレベラ等の添加剤が含まれており、この添加剤の濃度を調整することにより、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２や平坦性に優れためっき液Ｌ３を作製することができる。具体的には、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２は、アクセラレータを多めに添加することにより作製することができ、平坦性に優れためっき液Ｌ３は、レベラを多めに添加することにより作製することができる。
【００４９】
また、めっき装置１は、２系統のめっき液排出系３６、４６を備えている。一方のめっき液排出系３６は、使用済みの埋め込み性に優れためっき液Ｌ２をハウジング２外に排出するためのものであり、他方のめっき液排出系４６は、使用済みの平坦性に優れためっき液Ｌ３をハウジング２外に排出するためのものである。
【００５０】
めっき液排出系３６、４６の排出管３７、４７はめっき液槽３３、４３に接続されており、排出された埋め込み性に優れためっき液Ｌ２、平坦性に優れためっき液Ｌ３は各成分の濃度調整後、それぞれめっき液槽３３、４３に戻される。バルブ３８、４８は、バルブ１５に対応するものである。
【００５１】
次に、めっき装置１を用いためっき膜２４の形成方法について説明する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は本実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は本実施の形態に係るめっき膜の形成状態を示す模式図である。
【００５２】
まず、被めっき面Ｗ１が上向きとなるように基板Ｗをホルダ３に保持させるとともに基板Ｗの周縁部Ｗ２にカソード４を接触させる。
【００５３】
次いで、アノードであるノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加する。続いて、ノズル６と基板Ｗの周縁部Ｗ２との間に電圧を印加した状態で、ノズル６から基板Ｗの中央部Ｗ３に向けて埋め込み性に優れためっき液Ｌ２を吐出する。
【００５４】
続いて、多少埋め込み性に優れためっき液Ｌ２が基板Ｗ上に広がり始めたところで、基板Ｗを回転させる（図１０（ａ））。その後、図１１（ａ）に示されるように凹部２１ａ内にめっき膜２４ａが埋め込まれたところで、埋め込み性に優れためっき液Ｌ２の吐出を停止する。続いて、ノズル６から平坦性に優れためっき液Ｌ３を吐出する（図１０（ｂ））。これにより、図１１（ｂ）に示されるようにめっき膜２４ａ上にめっき膜２４ｂが形成される。
【００５５】
所望の厚さのめっき膜２４ｂを形成して、めっき膜２４が形成された後、ノズル６と基板Ｗとの間の電圧印加を停止する。次いで、ノズル６からの平坦性に優れためっき液Ｌ３の吐出を停止する。そして最後に、基板Ｗに付着している余分なめっき液を回転により振り切った後、基板Ｗの回転を停止する。
【００５６】
本実施の形態によれば、凹部２１ａにめっき膜２４ａが埋め込まれるまでは埋め込み性に優れためっき液Ｌ２を使用するので、確実にボトムアップ成長させることができる。また、凹部２１ａにめっき膜２４ａが埋め込まれた後は平坦性に優れためっき液Ｌ３を使用するので、凹部２１ａのパターンが密な部分におけるめっき膜２４の膜厚が疎な部分におけるめっき膜２４の膜厚よりも厚くなるというオーバープレーティングを抑制することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。第１の実施の形態では、ノズル６と基板Ｗとの間に電圧を印加し、ノズル６からめっき液Ｌを吐出し、基板Ｗを回転させているが、この順序に限られない。すなわち、ノズル６と基板Ｗとの間の電圧印加、ノズル６からのめっき液Ｌの吐出、および基板Ｗの回転は、いずれの工程から開始してもよい。また、第３の実施の形態では、１本のノズル６を使用しているが、２本のノズルを用意し、めっき液毎にノズルを使い分けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造プロセスの流れを示したフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【図４】第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【図５】第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的な製造プロセス図である。
【図６】第１の実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【図７】第１の実施の形態に係るめっき膜の他の形成工程を示す模式図である。
【図８】第２の実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【図９】第３の実施の形態に係るめっき装置の概略構成図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るめっき膜の形成工程を示す模式図である。
【図１１】第３の実施の形態に係るめっき膜の形成状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ｗ…基板、Ｗ１…被めっき面、Ｗ２…周縁部、Ｗ３…中央部、Ｌ…めっき液、Ｌ１…液面、Ｌ２…埋め込み性に優れためっき液、Ｌ３…平坦性に優れためっき液、１…めっき装置、３…ホルダ、４…カソード、６…ノズル、２１…層間絶縁膜、２１ａ…凹部、２２…バリアメタル膜、２３…シード膜、２４…めっき膜、２５ａ…配線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持しつつ前記基板を回転させるホルダと、
前記ホルダで保持された前記基板の周縁部に接触するカソードと、
前記ホルダで保持された前記基板の中央部に向けてめっき液を吐出し、かつアノードとしても機能するノズルと
を具備することを特徴とする、めっき装置。
【請求項２】
基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持する工程と、
アノードとしても機能するノズルと前記基板の周縁部との間に電圧を印加し、前記基板の中央部に向けて前記ノズルからめっき液を吐出し、かつ前記基板を回転させて、前記基板の被めっき面上にめっき膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする、めっき方法。
【請求項３】
前記ノズルと前記基板の周縁部との間に電圧を印加した状態で、前記めっき液の吐出が開始される、請求項２に記載のめっき方法。
【請求項４】
前記めっき膜を形成する工程は、第１のめっき膜形成段階と、前記第１のめっき膜形成段階よりも前記基板の回転数を低下させ、または前記ノズルから吐出するめっき液の流量を大きくした状態で行われる第２のめっき膜形成段階とを備える、請求項２または３に記載のめっき方法。
【請求項５】
被めっき面に凹部を有する基板の前記被めっき面上に、前記凹部に埋め込まれるように請求項２ないし４のいずれか１項に記載のめっき方法によりめっき膜を形成する工程と、
前記めっき膜に熱処理を施す工程と、
前記凹部に埋め込まれた部分以外の前記めっき膜を除去する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持しつつ前記基板を回転させるホルダと、
前記ホルダで保持された前記基板の周縁部に接触するカソードと、
前記ホルダで保持された前記基板の中央部に向けてめっき液を吐出し、かつアノードとしても機能するノズルと
を具備することを特徴とする、めっき装置。
【請求項２】
基板の被めっき面が上向きとなるように前記基板を保持する工程と、
アノードとしても機能するノズルと前記基板の周縁部との間に電圧を印加し、前記基板の中央部に向けて前記ノズルからめっき液を吐出し、かつ前記基板を回転させて、前記基板の被めっき面上にめっき膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする、めっき方法。
【請求項３】
前記ノズルと前記基板の周縁部との間に電圧を印加した状態で、前記めっき液の吐出が開始される、請求項２に記載のめっき方法。
【請求項４】
前記めっき膜を形成する工程は、第１のめっき膜形成段階と、前記第１のめっき膜形成段階よりも前記基板の回転数を低下させ、または前記ノズルから吐出するめっき液の流量を大きくした状態で行われる第２のめっき膜形成段階とを備える、請求項２または３に記載のめっき方法。
【請求項５】
被めっき面に凹部を有する基板の前記被めっき面上に、前記凹部に埋め込まれるように請求項２ないし４のいずれか１項に記載のめっき方法によりめっき膜を形成する工程と、
前記めっき膜に熱処理を施す工程と、
前記凹部に埋め込まれた部分以外の前記めっき膜を除去する工程と
を具備することを特徴とする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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１２１１６８（Ｐ２０１０−１２１１６８Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９５６０３（Ｐ２００８−２９５６０３）
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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