[发明专利]基片的电镀装置和电镀方法以及电解处理方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及基片的电镀装置及方法，尤其是涉及在半导体基片上形成微细配线图案(凹处)中填充铜(Cu)等金属等用途的基片的电镀方法及装置。

另外，本发明涉及在被处理基片的表面实施电镀或蚀刻等电解处理的电解处理方法及其装置。

进而，本发明涉及在被处理部件的表面实施电镀或蚀刻等的电解处理装置，尤其是涉及电解处理装置及其电场状态控制方法。

背景技术

作为用于在半导体基片上形成配线电路的材料，一般使用铝或者铝合金，但随着集成度的提高，正在要求在配线材料中采用传导率更高的材料。为此，提出了在基片上实施电镀处理、在基片上形成的配线图案中填充铜或者其合金的方法。

这是因为，作为在配线图案中填充铜或者其合金的方法，已知有CVD(化学蒸镀)或溅射等各种方法，但在金属层的材质是铜或者其合金的场合，即，在形成铜配线的场合，CVD法成本高，另外，溅射法在高长宽比(图案的深度的比大于宽度比)的场合，具有不可能埋入的缺点，而利用电镀的方法是最有效的。

在此，作为在半导体基片上实施镀铜的方法有各种方法：在像杯式或浸渍式的电镀槽中平时装满镀液并将基片浸入其中的方法，仅在电镀槽中供给基片时装满镀液的方法，另外，施加电位差进行所谓的电解镀的方法，及进行不施加电位差的电解镀的方法等等。

以往，在进行这种镀铜的电镀装置中，除了进行电镀过程的机构，还具备在电镀中进行附带的前处理过程的机构，或进行电镀后的洗净、干燥过程的机构等的数个机构，及在这些各机构间水平地配置进行基片的搬运的搬运机械手。于是，基片一边被搬运到这些各机构间，在各机构进行规定的处理，一边依次地送向电镀处理后的下个过程。

但是，在以往的电镀装置中，在电镀处理或称为前处理的每个过程具备各自的机构，基片被搬到各机构中进行处理，因此作为装置是相当复杂的，不仅控制变得困难，而且占用大的占有面积，并且存在制造成本也是相当高的问题。

另外，在电解镀中，在基片(阴极)的被电镀面和阳极间充满的电镀液中如果存在气泡，绝缘体性的气泡正好产生阳极掩蔽作用，在对应该部分的位置上形成的电镀膜厚变薄，或往往产生完全缺少电镀。因此，为了得到均匀且优质的电镀镀膜，必须做到在基片的被电镀面和阳极之间的电镀液中不残留气泡。

电解处理、尤其是电解镀，作为金属膜的形成方已法被广泛地利用。近年来，例如铜的多层配线用的电解镀铜，或凸出形成用的电解镀金等，即使半导体产业等也注意其有效性，而正在利用。

图71表示采用所谓的面向下方式在半导体基片等被处理基片(以下称为基片)的表面实施电解镀的现有电镀装置的一般构成。该电镀装置具有在上方开口而且内部保持电镀液600的圆筒状电镀槽602，以及使基片W自由脱离地向下保持的基片保持部604，该保持部的位置是在由该基片W封堵电镀槽602的上端开口部。在电镀槽602的内部水平地电配置浸渍在电镀液600中成为阳极电极的平板状的阳极板606。另一方面，在基片W的下面(电镀面)形成导电层S，该导电层S，在其边缘部具有和阴极电极的接点。

上述电镀槽602的底部中央与形成向上方的电镀液的喷射流的电镀液喷射管608连接，在电镀槽602的上部外侧配置电镀液接受器610。

由此，利用基片保持部604使基片W向下保持地配置在电镀槽602的上部，从电镀槽602的底部向上方喷射出电镀液600，使电镀液600接触基片W的下面(电镀面)，由电镀电源612在阳极板(阳极电极)和基片W的导电层S(阴极电极)之间外加规定的电压，由此在基片W的下面形成电镀膜。此时，使电镀槽602发生溢流的电镀液600被电镀液接受器610回收。

在此，LSI用的基片或液晶基片处于年年面积变大的倾向，伴随此，在基片的表面形成的电镀膜的膜厚偏差已成为问题。即，为了在基片上产生阴极电位，在基片上预先形成的导电层的边缘部设置和电极的接点，但如果基片的面积变大，从基片的边缘的接点至基片中央的导电层的电阻变大，在基片面内产生电位差，从而在电镀速度上出现差异，关系到电镀膜的膜厚偏差。