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JP3909786B2 - Electrolytic plating apparatus and contact thereof - Google Patents

Electrolytic plating apparatus and contact thereof Download PDF

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JP3909786B2
JP3909786B2 JP18055198A JP18055198A JP3909786B2 JP 3909786 B2 JP3909786 B2 JP 3909786B2 JP 18055198 A JP18055198 A JP 18055198A JP 18055198 A JP18055198 A JP 18055198A JP 3909786 B2 JP3909786 B2 JP 3909786B2
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裕 奥村
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鍍金対象物の表面に導電体層をメッキ形成する電解鍍金装置およびその接触子に関し、詳しくは、半導体基板の金属配線層などの微細パターン用の成膜にも叶う電解鍍金装置およびその接触子に関する。
【0002】
【背景の技術】
近年、LSI等(半導体装置)の微細化に伴って、アルミニウムのパターン配線ではエレクトロマイグレーションに耐えるのが困難になってきたため、配線用の導電体層を形成するに際し、導電性材料としてアルミニウム系金属以外の銅などの使用が本格化しつつある。そして、スパッタ等で成膜後に加熱流動させることでコンタクトホール等への埋め込みが可能なアルミニウムの場合と異なり、加熱による流動埋込の困難な銅をパターン配線に用いる場合には、銅ダマシン配線の手法が用いられる。また、この手法では、銅の堆積成長を加速するために、ウェットメッキの工程も併せて採用される。
【0003】
この銅ダマシン配線の工程は、半導体基板の表面上に銅配線層を形成するに際し、銅配線層の下になるところに配線等の溝をパターン形成しておき、その上に銅膜を形成した後、溝からはみ出ている部分を研磨除去することで、その溝内に金属を埋め込むのである。具体例で詳述すると(図5参照)、直径300mm程度で厚さ1mm以下の薄いシリコンウエハ10(鍍金対象物)の上面すなわち一主表面に通常多数のIC(半導体装置)が作り込まれるが(図5(a)参照)、その一部についての縦断面を見ると(図5(b)参照)、配線用の銅層を形成しようとする直前の状態では、例えば、サブストレート11の表面上に形成されたシリコン酸化膜12は、サブストレート11の表面層に形成されたPN接合その他の能動素子などへのコンタクトホール13及びそれに連なる配線パターン領域のところが、フォトリソグラフィー工程等によって取り除かれている。コンタクトホール13のところではサブストレート11表面またはその他のコンタクト面まで除去され、その周りの配線領域のところでは溝底に酸化膜12が残るように除去されている。
【0004】
そして、このシリコンウエハ10に銅層を形成するときは、その上面に対し、先ずスパッタ等によって極く薄くバリアメタル14を付け(図5(c)参照)、次にCVD又はスパッタによって極く薄い銅のシードメタル15も付けておいてから(図5(d)参照)、ウェットメッキによってシードメタル15上に銅膜16を成長させる(図5(e)参照)。さらに、銅膜16の表面酸化を阻止する等のため、必要であれば、スパッタ等にてパッシベーション膜17も付けておく(図5参照(f))。
こうして、シリコンウエハ10の主表面上に銅膜16が形成された後は、その主表面にCMP(ケミカルメカニカルポリシング)処理を施して、配線領域以外の銅層15を除去するのである(図5(g)参照)。
【0005】
【従来の技術】
そのようなウェットメッキ工程に使用可能な電解鍍金装置は、シードメタル15を陰極として通電することでその上の銅膜16を効率良く成長させるために、電解鍍金に要する電流を供給する給電源と、通電部材からなる接触子とを具備し、接触子を介して給電源から鍍金対象物に通電するようになっている。
【0006】
具体例として、一枚ずつ処理する枚様式のメッキユニット20を挙げると、この装置は(図6(a)参照)、硫酸銅希釈液等のメッキ液23(鍍金液)を所定量だけ貯めて保持しうるメッキチャンバ21(鍍金液漕)と、メッキチャンバ21内に設置され鍍金対象物のシリコンウエハ10に向けてメッキ液23を循環させる際のガイドも兼ねるプラス電極22と、ハンドリングロボット等から受け取ったシリコンウエハ10をメッキ液23に浸して保持するホルダ24と、ホルダ24に付随して設けられた可動アーム25と、アーム25によって基端部が支持されアーム25の動作によって先端部がシリコンウエハ10の主表面の縁部に接触させられるコンタクトピン26(接触子)と、負極がコンタクトピン26に接続され正極がプラス電極22に接続された定電流源27とを具えている。
【0007】
この場合、シリコンウエハ10は、その主表面すなわちメッキ対象面を下にしてメッキ液23に浸されるとともに、プラス電極22を通過して吹き上げるメッキ液23に曝される。そして、電解鍍金に要する電流が、定電流源27から供給されて、プラス電極22、メッキ液23、シリコンウエハ10、コンタクトピン26を経て定電流源27に戻る回路に通電されると、シリコンウエハ10表面のシードメタル15上に銅膜16が成長する。
【0008】
なお、この例は、フェースダウン方式のものであるが、シリコンウエハ10を上向きに保持するフェースアップ方式のものもある(図6(b)参照)。また、給電源として、定電流源27に代えて又はこれと併用して定電圧源28を用いるものもある(図6(b)参照)。
【0009】
また、自動化された枚様処理のメッキ装置30は、上述の電解鍍金処理を適宜のコンピュータ制御等に従って連続して行うために、多数のシリコンウエハ10をカセットに収容したまま搬入するローダ31と、上述のメッキユニット20等からなるチャンバ32と、洗浄等のためのチャンバ33と、乾燥用のチャンバ34と、処理後のシリコンウエハ10を収納するカセットを保持するアンローダ35と、各ユニット31〜35間でシリコンウエハ10を移動させるロボット36とを具え、ローダ31上のカセットから一枚ずつシリコンウエハ10を取り出して、チャンバ32でメッキ処理して銅膜16を形成させるとともにチャンバ33やチャンバ34で洗浄や乾燥も行い、アンローダ35上のカセットへ順に収納するようになっている。
【0010】
そして、電解鍍金処理は、コンタクトピン26の先端面(接点)をシリコンウエハ10の主表面に接触させ(図7(a)参照)、コンタクトピン26を介してシリコンウエハ10の主表面に通電して行われるが(図7(b)参照)、コンタクトピン26が通電可能で耐酸性も併せ持つチタン白金などの良導体からできているため、シリコンウエハ10の主表面に銅膜16ができあがったときには、コンタクトピン26の側周面等にも銅膜26aが付着する。この銅膜26aと銅膜16は、当初は繋がっているが、コンタクトピン26がシリコンウエハ10から離脱するとき、接点の近傍のあたりで千切れる(図7(d)参照)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電解鍍金装置およびその接触子では、鍍金対象物にメッキする際、接触子もメッキされてしまい、接触子の離脱に伴って千切れが発生する。千切れが生じると、バリが残ったり(図7(d)の16a,26bを参照)、フレークが飛び散ったりして、汚染源となる。また、接触子の周囲に付く銅膜は、通電を重ねる度に厚くなり、やがて、剥げ落ちて汚染源となったり、接触子の弾性変形能を損ねたりもする。もっとも、半導体基板へのメッキとはいっても、数十μm幅のバンプ形成等であれば、鍍金液中の不所望なパーティクルを除去するフィルタリング等の受け身の対策で済ますこともできた。
【0012】
ところが、最終的にサブミクロンの微細パターンに仕上げられる鍍金層については、それでは間に合わず、鍍金層の千切れや剥がれの原因となる接触子への鍍金付着を積極的に断つことが要請される。
そして、そのためには、通電部材からなる接触子の露出面のうち少なくとも鍍金液浸潤部分を絶縁部材等で囲うことで、接触子と鍍金液との直接通電を断って、接触子そのものへの鍍金を阻止することも考えられる。
【0013】
しかしながら、接触子は鍍金対象物への通電こそが役目であり、そために接触子の接点部は露出していなければならないので、単純に通電部材の総てを絶縁部材で覆いつくすことはできない。しかも、その接点部は鍍金対象物と共に鍍金液に浸されるのを免れない。このため、接点も含めて接触子への鍍金付着を断つには、さらなる工夫が必要である。
そこで、接触子周りの絶縁を行うとともに、その効果を絶縁不能な接点にまで敷延させることができて、しかもなるべく絶縁構造と相性の良い構造を持った接触子等を案出することが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、接触子に鍍金が付かない電解鍍金装置およびその接触子を実現することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第1乃至第4の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【0015】
[第1の解決手段]
第1の解決手段の電解鍍金装置は(、出願当初の請求項1に記載の如く)、(鍍金液を保持しうる鍍金液漕等の鍍金液保持手段と、)電解鍍金に要する電流を供給する給電源と、1又は2以上の接触子とを具備し、(前記鍍金液につけた鍍金対象物に鍍金を行う際に)前記接触子を介して前記給電源から前記鍍金対象物に通電する電解鍍金装置において、前記接触子に組み込んで又は付加して設けられその通電部材の(接点部を露出させた状態でその通電部材の)周りを絶縁する手段と、前記接触子の接点部へ不活性流体を供給する手段とを備えたものである。
【0016】
なお、本明細書において、「不活性流体」とは、窒素ガス等の気体や流動性の液体であって、電気分解され難く、鍍金液に混入しても僅かであれば実用上その組成に影響しないものを意味する。
【0017】
このような第1の解決手段の電解鍍金装置にあっては、鍍金対象物を鍍金液につけ、それに接触子の接点を接触させ、この接触子を介して給電源から鍍金対象物に通電することで、鍍金対象物に対する鍍金が行われれる。そして、そのとき、接触子における通電部材のうち絶縁部材によって囲われた部分は、鍍金液から絶縁されているので、そこでは鍍金液との直接通電がなされず鍍金が付着しない。また、接触子における通電部材のうち接点部は、固定された絶縁部材によって囲われている訳ではないが、少なくとも通電時にはそこに不活性流体が供給されることから、充填された不活性流体の存在によって鍍金液の侵入が阻止されるので、そこにも、鍍金が付着することは無い。
【0018】
なお、絶縁部材と不活性流体との併用下では、接触子の大部分が絶縁部材によって保護され、不活性流体は、接点の近傍の僅かな隙間に充満していれば良く、流れ続ける必要が無いので、鍍金液中へ流れ出すことが無い。例え、あっても、微量にすぎない。
これにより、絶縁不可能な接点のところにも鍍金液が来ないので、接触子の通電部材は完全に鍍金液から隔絶され、接点も含めて接触子に鍍金が付着することは無くなる。
したがって、この発明によれば、接触子に鍍金が付かない電解鍍金装置を実現することができる。
【0019】
[第2の解決手段]
第2の解決手段の電解鍍金装置の接触子は(、出願当初の請求項2に記載の如く)、通電部材を備えた電解鍍金装置の接触子において、前記通電部材の接点部を露出させて前記通電部材の周りを囲う絶縁部材が設けられ、かつ、前記接点部に至る連通路が形成されていることを特徴とする。
【0020】
このような第2の解決手段の電解鍍金装置の接触子にあっては、不活性流体供給手源の付設された電解鍍金装置に装着されて用いられるが、その装着に際して、通電部材に給電源が接続されるとともに、連通路に不活性流体供給源が接続される。
これにより、接触子の通電部材のうち絶縁部材で囲われることなく露出した接点部には、不活性流体が供給されることとなる。
したがって、この発明によれば、鍍金が付かない電解鍍金装置の接触子を実現することができる。
【0021】
[第3の解決手段]
第3の解決手段の電解鍍金装置は(、出願当初の請求項3に記載の如く)、(鍍金液を保持しうる鍍金液漕等の鍍金液保持手段と、)電解鍍金に要する電流を供給する給電源と、1又は2以上の接触子とを具備し、(前記鍍金液につけた鍍金対象物に鍍金を行う際に)前記接触子を介して前記給電源から前記鍍金対象物に通電する電解鍍金装置において、前記接触子に組み込んで又は付加して設けられその通電部材の(接点部を露出させた状態でその通電部材の)周りを絶縁する手段と、前記接触子の接点部またはその周りにバイアス電圧を印加する手段とを備えたものである。
【0022】
このような第3の解決手段の電解鍍金装置にあっては、鍍金対象物を鍍金液につけ、それに接触子の接点を接触させ、この接触子を介して給電源から鍍金対象物に通電することで、鍍金対象物に対する鍍金が行われれる。そして、そのとき、接触子における通電部材のうち絶縁部材によって囲われた部分は、鍍金液から絶縁されているので、そこでは鍍金液との直接通電がなされず鍍金が付着しない。また、接触子における通電部材のうち接点部は、固定された絶縁部材によって囲われている訳ではないが、その周り等にバイアス電圧が印加されることから、その静電界に反発してイオンの侵入が阻止される。特に陽極と同様の極性になるようバイアスすることで、金属イオンが強く反発するので、有効成分を持った鍍金液は侵入できない。そのため、接点部にも、鍍金が付着することは無い。
【0023】
なお、絶縁部材とバイアス電圧印加との併用下では、接触子の大部分が絶縁部材によって保護されので、陰極となる鍍金対象物の近くでの逆バイアスは、接点の近傍の僅かな局所空間に及びさえすれば充分であり、鍍金対象物への鍍金付着まで妨げることは無い。
これにより、絶縁不可能な接点のところにも鍍金液が来ないので、接触子の通電部材は完全に鍍金液から隔絶され、接点も含めて接触子に鍍金が付着することは無くなる。
したがって、この発明によれば、接触子に鍍金が付かない電解鍍金装置を実現することができる。
【0024】
[第4の解決手段]
第4の解決手段の電解鍍金装置の接触子は(、出願当初の請求項4に記載の如く)、通電部材と、前記通電部材の接点部を露出させて設けられ前記通電部材の周りを囲う絶縁部材と、前記絶縁部材に挿入して設けられ前記接点部の近傍に至る導電部材とを備えたものである。
【0025】
このような第4の解決手段の電解鍍金装置の接触子にあっては、逆バイアス電圧発生源の付設された電解鍍金装置に装着されて用いられるが、その装着に際して、通電部材に給電源が接続されるとともに、導電部材に逆バイアス電圧発生源が接続される。
これにより、接触子の通電部材のうち絶縁部材で囲われることなく露出した接点部またはその周りには、逆バイアス電圧が印加されることとなる。
したがって、この発明によれば、鍍金が付かない電解鍍金装置の接触子を実現することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の電解鍍金装置およびその接触子について、これを実施するための形態を以下の第1〜第4実施例により説明する。図1に示した第1実施例は、上述の第1解決手段および第2解決手段を具現化したものであり、図2の第2実施例も、やはり第1解決手段および第2解決手段を具現化したものであり、図3に示した第3実施例は、上述の第3解決手段および第4解決手段を具現化したものであり、図4の第4実施例も、やはり第3解決手段および第4解決手段を具現化したものである。
なお、これらの図示等に際して従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。
【0027】
【第1実施例】
本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第1実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図1は、(a)がコンタクトピン本体の接点部についての拡大図であり、(b)が接触子の先端部についての縦断面拡大図であり、(c)が装置の要部を示す簡略図である。
【0028】
この接触子40は、通電の機能を担う従来のコンタクトピン26と同じ良導体からなる直径1mmていどの針状のコンタクトピン41(通電部材)を具えるが、これには(図1(a)参照)、注射針と同様に軸芯部分を貫く内腔42が形成され、接点となる先端面には放射状にすり割り43も形成される。これにより、接触子40は、接点部に至って広がる連通路が通電部材に形成されたものとなっている。
【0029】
そのコンタクトピン41は(図1(b)参照)、その外径と内径がほぼ一致する外筒44の中に差し込まれる。外筒44(絶縁部材)は、絶縁性および耐酸性に優れたエンジリアリングプラスチック例えばポリフェニレンサルファイド等からなり、先端のところを少しだけ残してコンタクトピン41の側周面を覆う。また、外筒44から突き出たコンタクトピン41の先端部分のうち側周面のところには、コンタクトピン41の先端より僅かに出る程度のシール45が装着される。シール45は、絶縁性および耐酸性に加えて容易に弾性変形するエラストマ例えばフッ素ゴムやポリエチレン等から作られる。シール45は脱落しないよう接着剤等でコンタクトピン41に固着される。これにより、接触子40は、通電部材の接点部を露出させて通電部材の周りが絶縁部材にて囲まれるとともに、先端部の周囲を封止する手段も付加されたものとなっている。
【0030】
このような接触子40は、電解鍍金装置に装着されるが、大抵の場合、シリコンウエハ10の縁部に沿って幾本か設けられる(図1(c)参照)。そして、何れも、コンタクトピン41に対し定電流源27が通電可能に接続され、コンタクトピン41の内腔42に対しガスユニット46が連通可能に接続される。このガスユニット46には(図1(c)参照)、大気圧より少しだけ圧力の高い窒素ガス(不活性流体)をバルブの遠隔切換等に応じて必要時だけ送給しうるものが用いられる。これにより、接触子40やガスユニット46を装着したこの電解鍍金装置は、接触子の通電部材の周りを絶縁する手段と、接触子の接点部へ不活性流体を供給する手段とを備えたものとなっている。
【0031】
この第1実施例の電解鍍金装置およびその接触子について、その使用態様及び動作を説明する。図1(c)及び(d)は、その動作状況を示す図である。
【0032】
シードメタル15の形成されたシリコンウエハ10が搬入およびチャックされると、その主表面に接触子40の先端が押しつけられるとともに、ガスユニット46が送給動作を開始する。そうすると、コンタクトピン41の先端面がシリコンウエハ10の主表面に当接し、そのとき縦に圧縮されたシール45は横に膨らみながら接点周りを密封する。そして、その中には、コンタクトピン41の内腔42やすり割り43を通じて窒素ガスが送り込まれ充満する。なお、シール45の内外圧力差は、大きくないので、充満したガスは漏れない。
【0033】
それから、シリコンウエハ10が接触子40と共にメッキ液23に浸され、さらに定電流源27による通電が行われる(図1(c)参照)。通電がなされると陰極として電流の流れたところに銅が析出するので、シリコンウエハ10の主表面のうちメッキ液23に曝されたところには銅膜16がメッキされるが、シリコンウエハ10の主表面のうちシール45で囲まれたところにはメッキ液23が来ないので、シリコンウエハ10のその部分および対向するコンタクトピン41には、銅が付着しない。もちろん、シール45や外筒44にも銅の付着は無い。
【0034】
そして、所定時間が経過して(図1(d)参照)、シードメタル15上に充分な銅膜16が成長したところで、通電が止められて、シリコンウエハ10等がメッキ液23外に出され、さらに、ガス送給も止められて、接触子40がシリコンウエハ10から離脱させられる。すると、銅が全く付着していない接触子40は、銅膜16を何ら引き裂くことなく、シリコンウエハ10から離れる。
こうして、銅膜16のバリ(16a)を発生させること無く、接触子40に付着した銅膜(26a)のバリ(26b)やフレークを発生させることも無く、半導体の微細配線パターンに叶う良質の鍍金処理を行うことができる。
【0035】
【第2実施例】
本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第2実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図2は、(a)乃至(c)が接触子の詳細図であり、(d)が装置の要部を示す簡略図である。
この接触子50が上述の接触子40と相違するのは、通電部材の加工容易化のために連通路が通電部材以外の専用部材によって確保されている点と、取扱の容易化等のために複数の通電部材等が一体的に纏められている点である。
【0036】
通電部材としてのコンタクトピン51は(図2(a)参照)、上述のコンタクトピン41のような複雑な形状でなく、むしろ従来のコンタクトピン26のように単純な形状となっている。これに対し、細管52は、導電性が要らないので加工の容易な材料から作られ、内腔53やすり割り54も形成されて、コンタクトピン41同様の形状となっている。
【0037】
また、所定の型の中にこれら51,52を一列にして交互に並べておき、その中に溶融状態で流し込まれて固化した外套55は、ある程度の弾性を維持しながらコンタクトピン51等を保持する。しかも、その先端部には窪み56が形成されていて、窪み56の底からコンタクトピン51及び細管52の先端が僅かに突き出るようになっている(図2(b),(c)参照)。
【0038】
それから、このような接触子50が電解鍍金装置に装着され(図2(d)参照)、各コンタクトピン51に対して定電流源27が通電可能に接続され、細管52の内腔53に対してガスユニット46が連通可能に接続される。
【0039】
このような電解鍍金装置およびその接触子の場合も、機能の分担と機構の一体化がなされていても、上述した第1実施例の場合とほぼ同様に使用され、外套55の先端面における縁部によってシール45同様の封止がなされ、細管52を介してコンタクトピン51の接点部にも窒素が充填される。
こうして、この場合も、接触子50に鍍金されることなく、シリコンウエハ10に鍍金処理を施すことができる。
【0040】
【第3実施例】
本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第3実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図3は、(a)が接触子の先端部についての横断面拡大図、(b)が縦断面拡大図であり、(c)が装置の要部を示す簡略図である。
【0041】
この接触子60は(図3(a),(b)参照)、単純な針状・棒状のコンタクトピン61(通電部材)を、外筒44同様の材料からなる外筒62(絶縁部材)に差し込んで、先端を極く僅かに突き出させたものである。もっとも、外筒62の中には金属箔63(導電部材)が埋め込まれている。金属箔63は、少なくとも外筒62の先端部のところでは、一周している。これにより、接触子60は、通電部材の周りを囲う絶縁部材が通電部材の接点部を露出させて設けられとともに、接点部の近傍に至る導電部材が絶縁部材に挿入して設けられたものとなっている。
【0042】
この接触子60が装着される電解鍍金装置は(図3(c)参照)、電圧源64が付加されたものである。電圧源64は、既述の定電圧源28と同様のもので良いが、定電圧源28や定電流源27とは別個に設けられ独立して動作する。そして、接触子60の金属箔63に対して電圧源64が電圧印加可能に接続される。これにより、接触子60や電圧源64を装着したこの電解鍍金装置は、接触子の通電部材の周りを絶縁する手段と、接触子の接点部またはその周りにバイアス電圧を印加する手段とを備えたものとなっている。
【0043】
このような電解鍍金装置およびその接触子の場合も、ガスユニット46に代えて電圧源64同様のタイミングで動作させられる以外、上述した第1実施例の場合とほぼ同様に使用される。そして、シリコンウエハ10及びこれに当接した接触子60がメッキ液23に浸される間は、金属箔63にバイアス電圧が印加され、接触子60の極く近傍がシリコンウエハ10とは逆バイアスされるので、接触子60の周り特にその接点周りからは銅イオンが遠ざけられる。
こうして、この場合も、接触子60に鍍金されることなく、シリコンウエハ10に鍍金処理を施すことができる。
【0044】
【第4実施例】
本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第4実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図4は、(a)が接触子の先端部についての平面図、(b)が縦断面図、(c)が底面図であり、(d)が装置の要部を示す簡略図である。
この接触子70が上述の接触子60と相違するのは、埋込容易化のために導電部材73が線状にされた点と、取扱の容易化等のために複数の通電部材71等が一体的に纏められている点である。
【0045】
コンタクトピン71(通電部材)は複数本(図4(a)〜(c)では5本)並べて外套72(絶縁部材)に埋め込まれる。その外套72には、コンタクトピン71の先端付近であってそれに接触しないところを通って、銅線73(導電部材)も埋め込まれる。装着スペース等の都合で接触子70を横向きに装着したい場合などを考慮してコンタクトピン71はほぼ直角に曲げられて先端部分だけが鉛直で他の大部分は水平となっている。コンタクトピン71の最先端は、段差72aの先のところで外套72からほんの僅かだけ突き出し、接点として機能するべく露出したものとなっている。なお、横置きでもシリコンウエハ10との接触圧力を確保するために、外套72は弾性シート74を介在させて背板75により裏打ちされている。
【0046】
このような電解鍍金装置およびその接触子の場合も、機構の一体化がなされていても、上述した第3実施例の場合とほぼ同様に使用され、そして、シリコンウエハ10及びこれに当接した接触子70がメッキ液23に浸される間は、銅線73に電圧源64からバイアス電圧が印加され、接触子70の先端部分がシリコンウエハ10とは逆バイアスされるので、接触子70の周り特にその接点周りからは銅イオンが遠ざけられる。
こうして、この場合も、接触子70に鍍金されることなく、シリコンウエハ10に鍍金処理を施すことができる。
【0047】
【変形例】
以上の説明においては銅を鍍金する場合について述べたが、鍍金材は、これに限らず、他の金属など電解鍍金可能な材料であれば、本発明が適用できる。
また、鍍金対象物も、銅ダマシン配線がなされる半導体に限らず、コストが許せば、電解鍍金可能な任意のものに対して本発明の適用が可能である。
さらに、通電部材は、針状に限らず、針金状や、角柱状、板状、さらにはテーパ付きのものであっても良い。
また、連通路は、通電部材内や専用部材内の他にも形成可能であり、接触子の先端等まで延びた部材であれば、絶縁部材内や、通電部材と絶縁部材との間などに形成しても良い。
【0048】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電解鍍金装置およびその接触子にあっては、絶縁不可能な接点のところにも鍍金液が来ないようにしたことにより、接触子に鍍金が付かなくなったという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第1実施例について、(a)及び(b)が接触子の詳細図であり、(c)及び(d)が装置の動作状況等を示す簡略図である。
【図2】 本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第2実施例について、(a)乃至(c)が接触子の詳細図であり、(d)が装置の動作状況等を示す簡略図である。
【図3】 本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第3実施例について、(a)及び(b)が接触子の詳細図であり、(c)が装置の動作状況等を示す簡略図である。
【図4】 本発明の電解鍍金装置およびその接触子の第4実施例について、(a)乃至(c)が接触子の詳細図であり、(d)が装置の動作状況等を示す簡略図である。
【図5】 銅ダマシン配線を形成する半導体製造工程の例である。
【図6】 従来の電解鍍金装置である。
【図7】 従来の電解鍍金装置の接触子とその使用状況である。
【符号の説明】
10 シリコンウエハ(半導体装置、半導体基板、鍍金対象物)
11 サブストレート(基礎部)
12 酸化膜(絶縁層)
13 コンタクトホール(エッチング跡、埋込箇所)
14 バリアメタル(阻止層)
15 シードメタル(種層)
16 銅膜(鍍金層)
16a バリ
17 パッシベーション膜(酸化防止層)
20 メッキユニット(電解鍍金装置)
21 メッキチャンバ(鍍金液漕、鍍金液保持手段)
22 プラス電極(陽極)
23 メッキ液(鍍金液)
24 ホルダ(チャック、鍍金対象物保持具)
25 アーム(接触子支持部材)
26 コンタクトピン(通電部材、接触子)
26a 銅膜(汚染源)
26b バリ(汚染源)
27 定電流源(給電源)
28 定電圧源(給電源)
30 メッキ装置(応用装置)
31 ローダ(投入ユニット)
32 チャンバ(メッキユニット、電解鍍金装置)
33、34 チャンバ(洗浄用や乾燥用などの他のユニット)
35 アンローダ(回収ユニット)
36 ロボット(搬送ユニット)
40 接触子(電解鍍金装置の接触子)
41 コンタクトピン(通電部材)
42 内腔(連通路)
43 すり割り(連通路終端)
44 外筒(絶縁部材)
45 シール(接点封止部材)
46 ガスユニット(不活性流体供給源)
50 接触子(電解鍍金装置の接触子)
51 コンタクトピン(通電部材)
52 細管(筒状体、連通路形成部材)
53 内腔(連通路)
54 すり割り(連通路終端)
55 外套(絶縁部材)
56 窪み(接点封止部)
60 接触子(電解鍍金装置の接触子)
61 コンタクトピン(通電部材)
62 外筒(絶縁部材)
63 金属箔(逆バイアス電圧印加用の導電部材)
64 電圧源(逆バイアス電圧発生源)
70 接触子(電解鍍金装置の接触子)
71 コンタクトピン(通電部材)
72 外套(絶縁部材)
72a 段差
73 銅線(バイアス電圧印加用の導電部材)
74 弾性シート(弾性体層、弾性変形部)
75 背板(非変形部、支持部材)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolytic plating apparatus for plating a conductor layer on the surface of a plating object and a contact thereof, and more particularly, to an electrolytic plating apparatus that can also be used for forming a fine pattern such as a metal wiring layer of a semiconductor substrate and Regarding the contact.
[0002]
[Background technology]
In recent years, with the miniaturization of LSIs and the like (semiconductor devices), it has become difficult to withstand electromigration with aluminum pattern wiring. Therefore, when forming a conductor layer for wiring, an aluminum-based metal is used as a conductive material. The use of copper and other materials is becoming more serious. Unlike aluminum, which can be embedded in contact holes by heating and flowing after film formation by sputtering or the like, when copper that is difficult to be embedded by heating is used for pattern wiring, copper damascene wiring A technique is used. In this method, a wet plating process is also employed in order to accelerate the copper deposition growth.
[0003]
In this copper damascene wiring process, when forming a copper wiring layer on the surface of the semiconductor substrate, a groove such as wiring was formed in a pattern under the copper wiring layer, and a copper film was formed thereon. After that, the portion protruding from the groove is polished and removed, so that the metal is embedded in the groove. More specifically, referring to FIG. 5, a large number of ICs (semiconductor devices) are usually formed on the upper surface, ie, one main surface, of a thin silicon wafer 10 (plating object) having a diameter of about 300 mm and a thickness of 1 mm or less. (See FIG. 5 (a)). When a vertical cross section of a part thereof is viewed (see FIG. 5 (b)), in the state immediately before the formation of the copper layer for wiring, for example, the surface of the substrate 11 is used. In the silicon oxide film 12 formed above, the contact hole 13 to the PN junction and other active elements formed in the surface layer of the substrate 11 and the wiring pattern region connected thereto are removed by a photolithography process or the like. Yes. The contact hole 13 is removed up to the surface of the substrate 11 or other contact surface, and the wiring region around the contact hole 13 is removed so that the oxide film 12 remains at the bottom of the groove.
[0004]
When a copper layer is formed on the silicon wafer 10, a barrier metal 14 is firstly very thinly deposited on the upper surface by sputtering or the like (see FIG. 5C), and then extremely thin by CVD or sputtering. After attaching the copper seed metal 15 (see FIG. 5D), a copper film 16 is grown on the seed metal 15 by wet plating (see FIG. 5E). Further, in order to prevent the surface oxidation of the copper film 16, a passivation film 17 is also attached by sputtering or the like, if necessary (see FIG. 5 (f)).
Thus, after the copper film 16 is formed on the main surface of the silicon wafer 10, the main surface is subjected to CMP (chemical mechanical polishing) to remove the copper layer 15 other than the wiring region (FIG. 5). (See (g)).
[0005]
[Prior art]
An electrolytic plating apparatus that can be used in such a wet plating process includes a power supply that supplies current required for electrolytic plating in order to efficiently grow the copper film 16 thereon by energizing the seed metal 15 as a cathode. And a contact made of a current-carrying member, and the plating object is energized from the power supply via the contact.
[0006]
As a specific example, when a plating unit 20 is processed in a single sheet processing mode (see FIG. 6A), this apparatus stores a predetermined amount of a plating solution 23 (plating solution) such as a copper sulfate dilution solution. From a holding chamber 21 (plating liquid bath) that can be held, a plus electrode 22 that is also installed in the plating chamber 21 and also serves as a guide for circulating the plating liquid 23 toward the silicon wafer 10 to be plated, a handling robot, etc. A holder 24 that holds the received silicon wafer 10 in the plating solution 23, a movable arm 25 attached to the holder 24, and a base end portion supported by the arm 25. Contact pin 26 (contact) that is brought into contact with the edge of the main surface of wafer 10, and the negative electrode is connected to contact pin 26 and the positive electrode is positive And comprises a constant current source 27 connected to 22.
[0007]
In this case, the silicon wafer 10 is immersed in the plating solution 23 with its main surface, that is, the surface to be plated down, and is exposed to the plating solution 23 that blows up through the plus electrode 22. When a current required for electrolytic plating is supplied from the constant current source 27 and is supplied to the circuit that returns to the constant current source 27 through the positive electrode 22, the plating solution 23, the silicon wafer 10, and the contact pins 26, the silicon wafer is supplied. A copper film 16 grows on the seed metal 15 on the 10 surface.
[0008]
This example is a face-down type, but there is also a face-up type that holds the silicon wafer 10 upward (see FIG. 6B). Further, as a power supply, there is a type that uses a constant voltage source 28 in place of or in combination with the constant current source 27 (see FIG. 6B).
[0009]
In addition, the automated plate-type plating apparatus 30 includes a loader 31 for carrying a large number of silicon wafers 10 in a cassette in order to continuously perform the above-described electrolytic plating process in accordance with appropriate computer control or the like, A chamber 32 including the above-described plating unit 20, a chamber 33 for cleaning, a drying chamber 34, an unloader 35 that holds a cassette for storing the processed silicon wafer 10, and the units 31 to 35. And a robot 36 for moving the silicon wafer 10 between them. The silicon wafers 10 are taken out one by one from the cassette on the loader 31 and plated in the chamber 32 to form the copper film 16, and in the chamber 33 and the chamber 34. Cleaning and drying are also performed, and the sheets are sequentially stored in a cassette on the unloader 35.
[0010]
In the electrolytic plating process, the tip surface (contact point) of the contact pin 26 is brought into contact with the main surface of the silicon wafer 10 (see FIG. 7A), and the main surface of the silicon wafer 10 is energized through the contact pin 26. However, since the contact pin 26 is made of a good conductor such as titanium platinum that can be energized and has acid resistance, when the copper film 16 is formed on the main surface of the silicon wafer 10, The copper film 26a also adheres to the side peripheral surface of the contact pin 26 and the like. The copper film 26a and the copper film 16 are initially connected, but when the contact pin 26 is detached from the silicon wafer 10, the copper film 26a and the copper film 16 are cut off in the vicinity of the contact (see FIG. 7D).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional electrolytic plating apparatus and its contact, when the plating object is plated, the contact is also plated, and tearing occurs as the contact is detached. When a piece is broken, burrs remain (see 16a and 26b in FIG. 7 (d)) and flakes scatter and become a contamination source. Further, the copper film attached to the periphery of the contact becomes thicker every time energization is performed, and eventually peels off and becomes a contamination source, or the elastic deformability of the contact is impaired. However, even if plating on a semiconductor substrate is used, if a bump having a width of several tens of μm is formed, passive measures such as filtering to remove unwanted particles in the plating solution can be used.
[0012]
However, the plating layer finally finished to a submicron fine pattern is not in time, and it is required to actively cut the plating adhesion to the contacts that cause the plating layer to be broken or peeled off.
For this purpose, by enclosing at least the plating solution infiltrating portion of the exposed surface of the contact made of the energizing member with an insulating member or the like, the direct energization between the contact and the plating solution is cut off, and the plating on the contact itself is performed. It is also possible to prevent this.
[0013]
However, the contactor is responsible for energizing the plating object, and therefore the contact part of the contactor must be exposed, so it is not possible to simply cover all the energizing members with insulating members. . In addition, it is inevitable that the contact portion is immersed in the plating solution together with the plating object. For this reason, further ingenuity is required to cut off the adhesion of the plating to the contacts including the contacts.
Therefore, it is a technology to insulate the contacts and to devise contacts that have a structure that is compatible with the insulating structure as much as possible. It becomes a general problem.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to realize an electrolytic plating apparatus in which no plating is applied to the contact and the contact.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
About the 1st thru | or 4th solution means invented in order to solve such a subject, the structure and effect are demonstrated below.
[0015]
[First Solution]
The electrolytic plating apparatus of the first solution means (as described in claim 1 at the time of filing) supplies a current required for electrolytic plating (and a plating liquid holding means such as a plating liquid tank capable of holding a plating liquid). And supplying one or more contacts to the plating object from the power supply via the contact (when plating the plating object attached to the plating solution). In the electrolytic plating apparatus, a means that is installed or added to the contact and insulates the surroundings of the current-carrying member (the current-carrying member in a state where the contact part is exposed) and a contact part of the contactor. Means for supplying an active fluid.
[0016]
In the present specification, the “inert fluid” means a gas such as nitrogen gas or a fluid liquid, which is difficult to be electrolyzed and has a practical composition as long as it is slight even when mixed in the plating solution. It means something that has no effect.
[0017]
In the electrolytic plating apparatus of the first solution, the plating object is put on the plating solution, the contact of the contact is brought into contact with the plating solution, and the plating object is energized from the power supply via the contact. Thus, the plating is performed on the plating object. At that time, the portion of the contact member surrounded by the insulating member among the energizing members is insulated from the plating solution, so that no direct energization with the plating solution is made there and no plating adheres. Further, the contact portion of the energizing member in the contact is not surrounded by the fixed insulating member, but at least at the time of energization, the inert fluid is supplied to the contact portion. Since the presence of the plating solution is prevented by the presence, the plating does not adhere there.
[0018]
Note that, under the combined use of the insulating member and the inert fluid, most of the contacts are protected by the insulating member, and the inert fluid only needs to fill a small gap near the contact and need to continue to flow. Since there is no, it does not flow into the plating solution. For example, it is only a trace amount.
As a result, the plating solution does not come to the contact that cannot be insulated, so that the current-carrying member of the contactor is completely isolated from the plating solution, and the plating does not adhere to the contactor including the contact point.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an electrolytic plating apparatus in which the contact is not plated.
[0019]
[Second Solution]
The contact of the electrolytic plating apparatus of the second solution means (as described in claim 2 at the beginning of the application) is a contact of the electrolytic plating apparatus provided with a current-carrying member with the contact portion of the current-carrying member exposed. An insulating member surrounding the energizing member is provided, and a communication path reaching the contact portion is formed.
[0020]
The contact of the electrolytic plating apparatus of the second solving means is used by being attached to an electrolytic plating apparatus provided with an inert fluid supply source. And an inert fluid supply source are connected to the communication path.
Thereby, an inert fluid will be supplied to the contact part exposed without being enclosed with an insulating member among the electricity supply members of a contactor.
Therefore, according to this invention, the contact of the electrolytic plating apparatus which does not attach a plating is realizable.
[0021]
[Third Solution]
The electrolytic plating apparatus of the third solution means (as described in claim 3 at the beginning of the application) supplies a current required for electrolytic plating (and a plating liquid holding means such as a plating liquid tank capable of holding the plating liquid). And supplying one or more contacts to the plating object from the power supply via the contact (when plating the plating object attached to the plating solution). In the electrolytic plating apparatus, means for insulating the surroundings of the current-carrying member (in the state where the contact part is exposed) provided in the contactor, or added thereto, and the contact part of the contactor or its And a means for applying a bias voltage around.
[0022]
In the electrolytic plating apparatus of the third solving means, the plating object is put on the plating solution, the contact of the contact is brought into contact with the plating solution, and the plating object is energized from the power supply via the contact. Thus, the plating is performed on the plating object. At that time, the portion of the contact member surrounded by the insulating member among the energizing members is insulated from the plating solution, so that no direct energization with the plating solution is made there and no plating adheres. In addition, the contact portion of the current-carrying member in the contact is not surrounded by a fixed insulating member, but a bias voltage is applied around it, so that it repels the electrostatic field and generates ions. Intrusion is prevented. In particular, by biasing to the same polarity as the anode, metal ions repel strongly, so that a plating solution having an active ingredient cannot enter. Therefore, the plating does not adhere to the contact portion.
[0023]
Under the combined use of the insulating member and bias voltage application, most of the contacts are protected by the insulating member, so that the reverse bias near the plating object that becomes the cathode is applied to a small local space near the contact. And it is sufficient that it does not interfere with the plating adhesion to the plating object.
As a result, the plating solution does not come to the contact that cannot be insulated, so that the current-carrying member of the contactor is completely isolated from the plating solution, and the plating does not adhere to the contactor including the contact point.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an electrolytic plating apparatus in which the contact is not plated.
[0024]
[Fourth Solution]
The contact of the electroplating apparatus of the fourth solution means (as described in claim 4 at the beginning of the application) is provided with the energizing member and the contact portion of the energizing member exposed so as to surround the energizing member. An insulating member and a conductive member that is inserted into the insulating member and reaches the vicinity of the contact portion are provided.
[0025]
The contact of the electrolytic plating apparatus of the fourth solving means is used by being attached to an electrolytic plating apparatus provided with a reverse bias voltage generation source. In addition, the reverse bias voltage source is connected to the conductive member.
Thereby, a reverse bias voltage is applied to the contact portion exposed around the energizing member of the contactor without being surrounded by the insulating member or around the contact portion.
Therefore, according to this invention, the contact of the electrolytic plating apparatus which does not attach a plating is realizable.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
About the electrolytic plating apparatus of this invention achieved by such a solution means and its contactor, the form for implementing this is demonstrated by the following 1st-4th Example. The first embodiment shown in FIG. 1 embodies the first and second solving means described above, and the second embodiment of FIG. 2 also uses the first and second solving means. The third embodiment shown in FIG. 3 embodies the above-described third solving means and the fourth solving means, and the fourth embodiment of FIG. 4 is also the third solution. Means and fourth solving means are embodied.
In these drawings and the like, the same constituent elements as those in the conventional art are denoted by the same reference numerals, and therefore, repeated description thereof will be omitted. Hereinafter, differences from the conventional art will be mainly described.
[0027]
[First embodiment]
The specific configuration of the electrolytic plating apparatus and the contact thereof according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A is an enlarged view of a contact portion of a contact pin main body, FIG. 1B is an enlarged longitudinal sectional view of a tip portion of a contact, and FIG. 1C is a simplified view showing a main part of the apparatus. FIG.
[0028]
This contactor 40 includes any needle-shaped contact pin 41 (current-carrying member) having a diameter of 1 mm and made of the same good conductor as that of the conventional contact pin 26 that has a current-carrying function (see FIG. 1A). ), A lumen 42 penetrating the shaft core portion is formed in the same manner as the injection needle, and radial slits 43 are also formed on the distal end surface serving as a contact point. Thereby, as for the contact 40, the communicating path which extends to a contact part is formed in the electricity supply member.
[0029]
The contact pin 41 (see FIG. 1B) is inserted into an outer cylinder 44 whose outer diameter and inner diameter substantially coincide. The outer cylinder 44 (insulating member) is made of an engineering plastic that is excellent in insulation and acid resistance, such as polyphenylene sulfide, and covers the side peripheral surface of the contact pin 41 with a little remaining at the tip. Further, a seal 45 that is slightly protruded from the tip of the contact pin 41 is attached to the side peripheral surface of the tip of the contact pin 41 protruding from the outer cylinder 44. The seal 45 is made of an elastomer that easily elastically deforms in addition to insulation and acid resistance, such as fluorine rubber or polyethylene. The seal 45 is fixed to the contact pin 41 with an adhesive or the like so as not to drop off. As a result, the contact 40 is configured such that the contact portion of the energizing member is exposed and the periphery of the energizing member is surrounded by the insulating member, and a means for sealing the periphery of the distal end portion is added.
[0030]
Such contacts 40 are mounted on the electrolytic plating apparatus, but in most cases, several contacts 40 are provided along the edge of the silicon wafer 10 (see FIG. 1C). In either case, the constant current source 27 is connected to the contact pin 41 so as to be energized, and the gas unit 46 is connected to the lumen 42 of the contact pin 41 so as to be able to communicate therewith. As the gas unit 46 (see FIG. 1C), a unit capable of supplying nitrogen gas (inert fluid) having a pressure slightly higher than the atmospheric pressure only when necessary according to remote switching of a valve or the like is used. . Thus, the electrolytic plating apparatus equipped with the contact 40 and the gas unit 46 includes means for insulating the current-carrying member of the contact and means for supplying an inert fluid to the contact portion of the contact. It has become.
[0031]
About the electrolytic plating apparatus of this 1st Example and its contactor, the use aspect and operation | movement are demonstrated. FIGS. 1C and 1D are diagrams showing the operation status.
[0032]
When the silicon wafer 10 on which the seed metal 15 is formed is loaded and chucked, the tip of the contact 40 is pressed against the main surface, and the gas unit 46 starts a feeding operation. If it does so, the front end surface of the contact pin 41 will contact | abut to the main surface of the silicon wafer 10, and the seal | sticker 45 compressed vertically at that time will seal a contact periphery, expanding horizontally. Then, nitrogen gas is fed through the lumen 42 and the slit 43 of the contact pin 41 to fill it. Since the pressure difference between the inside and outside of the seal 45 is not large, the filled gas does not leak.
[0033]
Then, the silicon wafer 10 is immersed in the plating solution 23 together with the contact 40, and further energization is performed by the constant current source 27 (see FIG. 1C). When energized, copper deposits where the current flows as the cathode, so the copper film 16 is plated on the main surface of the silicon wafer 10 exposed to the plating solution 23. Since the plating solution 23 does not come to the portion of the main surface surrounded by the seal 45, copper does not adhere to that portion of the silicon wafer 10 and the contact pins 41 facing each other. Of course, there is no adhesion of copper to the seal 45 or the outer cylinder 44.
[0034]
Then, after a predetermined time has elapsed (see FIG. 1D), when a sufficient copper film 16 has grown on the seed metal 15, the energization is stopped and the silicon wafer 10 and the like are taken out of the plating solution 23. Further, the gas supply is stopped and the contact 40 is detached from the silicon wafer 10. Then, the contact 40 to which copper is not attached is separated from the silicon wafer 10 without tearing the copper film 16 at all.
Thus, the burrs (16a) of the copper film 16 are not generated, and the burrs (26b) and flakes of the copper film (26a) adhering to the contact 40 are not generated. A plating process can be performed.
[0035]
[Second embodiment]
A specific configuration of the electrolytic plating apparatus and the contact thereof according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 2A to 2C are detailed views of the contactor, and FIG. 2D is a simplified diagram showing the main part of the apparatus.
This contactor 50 is different from the above-described contactor 40 in that the communication path is secured by a dedicated member other than the energizing member for easy processing of the energizing member and for easy handling and the like. A plurality of energizing members and the like are integrated together.
[0036]
The contact pin 51 as a current-carrying member (see FIG. 2A) is not a complicated shape like the contact pin 41 described above, but rather a simple shape like the conventional contact pin 26. On the other hand, the thin tube 52 is made of a material that can be easily processed because it does not need electrical conductivity, and has a lumen 53 and a slit 54 formed in the same shape as the contact pin 41.
[0037]
In addition, the outer sleeve 55 in which the 51 and 52 are alternately arranged in a line in a predetermined mold, and poured into a molten state and solidified therein holds the contact pin 51 and the like while maintaining a certain degree of elasticity. . In addition, a recess 56 is formed at the tip thereof, and the tips of the contact pin 51 and the thin tube 52 protrude slightly from the bottom of the recess 56 (see FIGS. 2B and 2C).
[0038]
Then, such a contact 50 is attached to the electrolytic plating apparatus (see FIG. 2D), and the constant current source 27 is connected to each contact pin 51 so as to be energized, and to the lumen 53 of the narrow tube 52. Thus, the gas unit 46 is connected to be communicable.
[0039]
Even in the case of such an electrolytic plating apparatus and its contact, even if the function sharing and the mechanism are integrated, they are used in substantially the same manner as in the first embodiment described above, and the edge on the front end surface of the outer sleeve 55 is used. The same sealing as the seal 45 is performed by the portion, and the contact portion of the contact pin 51 is also filled with nitrogen through the thin tube 52.
Thus, also in this case, the silicon wafer 10 can be plated without being plated by the contact 50.
[0040]
[Third embodiment]
A specific configuration of the electrolytic plating apparatus and the contact thereof according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 3A is an enlarged cross-sectional view of the tip of the contact, FIG. 3B is an enlarged vertical cross-sectional view, and FIG. 3C is a simplified view showing the main part of the apparatus.
[0041]
This contactor 60 (see FIGS. 3A and 3B) is a simple needle-shaped / bar-shaped contact pin 61 (electrically conductive member) that is used as an outer cylinder 62 (insulating member) made of the same material as the outer cylinder 44. It is inserted and the tip is protruded very slightly. However, a metal foil 63 (conductive member) is embedded in the outer cylinder 62. The metal foil 63 makes a round at least at the tip of the outer cylinder 62. As a result, the contact 60 is provided with an insulating member surrounding the energizing member provided to expose the contact portion of the energizing member, and a conductive member reaching the vicinity of the contact portion inserted into the insulating member. It has become.
[0042]
The electrolytic plating apparatus to which this contactor 60 is attached (see FIG. 3C) is one to which a voltage source 64 is added. The voltage source 64 may be the same as the constant voltage source 28 described above, but is provided separately from the constant voltage source 28 and the constant current source 27 and operates independently. A voltage source 64 is connected to the metal foil 63 of the contactor 60 so that a voltage can be applied. As a result, the electrolytic plating apparatus equipped with the contact 60 and the voltage source 64 includes means for insulating the current-carrying member of the contact and means for applying a bias voltage to or around the contact portion of the contact. It has become.
[0043]
Such an electrolytic plating apparatus and its contact are used in substantially the same manner as in the first embodiment described above except that they are operated at the same timing as the voltage source 64 instead of the gas unit 46. A bias voltage is applied to the metal foil 63 while the silicon wafer 10 and the contact 60 in contact therewith are immersed in the plating solution 23, and a very close proximity of the contact 60 is opposite to the silicon wafer 10. Therefore, copper ions are kept away from the periphery of the contactor 60, particularly from the contact point.
Thus, also in this case, the silicon wafer 10 can be plated without being plated by the contactor 60.
[0044]
[Fourth embodiment]
A specific configuration of the electrolytic plating apparatus and the contact thereof according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 4A is a plan view of the tip of the contact, FIG. 4B is a longitudinal sectional view, FIG. 4C is a bottom view, and FIG. 4D is a simplified diagram showing the main part of the apparatus.
This contactor 70 is different from the contactor 60 described above in that the conductive member 73 is linear for easy embedding, and a plurality of energizing members 71 and the like are provided for ease of handling. It is a point that is integrated together.
[0045]
A plurality of contact pins 71 (electric conducting members) (five in FIG. 4A to FIG. 4C) are arranged side by side and embedded in the outer jacket 72 (insulating member). A copper wire 73 (conductive member) is also embedded in the outer jacket 72 through the vicinity of the tip of the contact pin 71 but not in contact therewith. The contact pin 71 is bent substantially at a right angle in consideration of the case where it is desired to mount the contact 70 sideways due to the mounting space or the like, so that only the tip portion is vertical and most of the other are horizontal. The tip of the contact pin 71 protrudes only slightly from the outer sleeve 72 at the tip of the step 72a and is exposed to function as a contact. Note that the outer jacket 72 is backed by a back plate 75 with an elastic sheet 74 interposed in order to ensure a contact pressure with the silicon wafer 10 even in the horizontal position.
[0046]
Even in the case of such an electrolytic plating apparatus and its contact, even if the mechanism is integrated, it is used in substantially the same manner as in the above-described third embodiment, and is in contact with the silicon wafer 10 and this. While the contact 70 is immersed in the plating solution 23, a bias voltage is applied to the copper wire 73 from the voltage source 64 and the tip of the contact 70 is reverse-biased with respect to the silicon wafer 10. Copper ions are kept away from the surroundings, especially around the contact points.
Thus, also in this case, the silicon wafer 10 can be plated without being plated by the contact 70.
[0047]
[Modification]
In the above description, the case of plating copper has been described. However, the plating material is not limited to this, and the present invention can be applied as long as it is a material capable of electrolytic plating such as other metals.
Further, the plating object is not limited to a semiconductor on which copper damascene wiring is made, and the present invention can be applied to any object that can be subjected to electrolytic plating if the cost permits.
Furthermore, the energizing member is not limited to a needle shape, and may be a wire shape, a prismatic shape, a plate shape, or a tapered shape.
Further, the communication path can be formed other than in the energizing member or the dedicated member. If the member extends to the tip of the contactor, etc., it can be formed in the insulating member or between the energizing member and the insulating member. It may be formed.
[0048]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the electrolytic plating apparatus of the present invention and its contacts, the plating solution is not attached to the contacts because the plating solution does not come to the contact points that cannot be insulated. There is an advantageous effect of disappearing.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are detailed views of a contactor according to a first embodiment of the electrolytic plating apparatus and contactor of the present invention, and FIGS. FIG.
FIGS. 2A to 2C are detailed views of the contact, and FIG. 2D is a simplified diagram showing the operation status of the apparatus, etc., for the second embodiment of the electrolytic plating apparatus and the contact of the present invention. It is.
FIGS. 3A and 3B are detailed views of a contactor according to a third embodiment of the electrolytic plating apparatus and contactor of the present invention, and FIG. It is.
FIGS. 4A to 4C are detailed views of a contact, and FIG. 4D is a simplified diagram showing the operation status of the apparatus, for a fourth embodiment of the electrolytic plating apparatus of the present invention and its contact. It is.
FIG. 5 is an example of a semiconductor manufacturing process for forming copper damascene wiring.
FIG. 6 is a conventional electrolytic plating apparatus.
FIG. 7 shows a contact of a conventional electrolytic plating apparatus and its usage.
[Explanation of symbols]
10 Silicon wafer (semiconductor device, semiconductor substrate, plating object)
11 Substrate (foundation)
12 Oxide film (insulating layer)
13 Contact hole (Etch mark, buried part)
14 Barrier metal (blocking layer)
15 Seed metal (seed layer)
16 Copper film (Plating layer)
16a Bali
17 Passivation film (antioxidation layer)
20 Plating unit (electrolytic plating equipment)
21 Plating chamber (plating solution holding means, plating solution holding means)
22 Positive electrode (anode)
23 Plating solution (Plating solution)
24 Holder (Chuck, plating object holder)
25 Arm (Contact support member)
26 Contact pin (energization member, contact)
26a Copper film (contamination source)
26b Bali (contamination source)
27 Constant current source (power supply)
28 Constant voltage source (power supply)
30 Plating equipment (applied equipment)
31 Loader (input unit)
32 chamber (plating unit, electrolytic plating equipment)
33, 34 chambers (other units for cleaning and drying)
35 Unloader (collection unit)
36 Robot (conveyance unit)
40 Contact (Contact for electrolytic plating equipment)
41 Contact pin (energizing member)
42 Lumen (Communication passage)
43 Slot (communication end)
44 Outer cylinder (insulating member)
45 Seal (Contact sealing member)
46 Gas unit (inert fluid source)
50 Contact (Contact for electrolytic plating equipment)
51 Contact pin (energizing member)
52 tubules (tubular bodies, communication path forming members)
53 Lumen (Communication passage)
54 Slot (communication end)
55 Jacket (Insulating material)
56 Recess (Contact sealing part)
60 Contact (Contact for electrolytic plating equipment)
61 Contact pin (energizing member)
62 Outer cylinder (insulating member)
63 Metal foil (conductive member for applying reverse bias voltage)
64 Voltage source (reverse bias voltage source)
70 Contact (Contact for electrolytic plating equipment)
71 Contact pin (energizing member)
72 Jacket (insulating member)
72a step
73 Copper wire (conductive member for applying bias voltage)
74 Elastic sheet (elastic layer, elastic deformation part)
75 Back plate (non-deformed part, support member)

Claims (3)

電解鍍金に要する電流を供給する給電源と、1又は2以上の接触子とを具備し、前記接触子を介して前記給電源から前記鍍金対象物に通電する電解鍍金装置において、
前記接触子は、先端に接点部を備えた通電部材と、
前記接点部を除き、前記通電部材の周りを絶縁する絶縁部材と、
前記接点部の近傍の前記絶縁部材内部に露出せずに埋め込まれた導電部材とを備え、
更に、前記導電部材に前記給電源とは逆のバイアス電圧を印加する電圧源を備えた
ことを特徴とする電解鍍金装置。
In an electrolytic plating apparatus comprising a power supply for supplying a current required for electrolytic plating and one or more contacts, and energizing the plating object from the power supply via the contacts,
The contact is an energization member having a contact portion at the tip;
An insulating member that insulates the periphery of the energizing member, excluding the contact portion;
A conductive member embedded without being exposed inside the insulating member in the vicinity of the contact portion ,
The electroplating apparatus further comprises a voltage source that applies a bias voltage opposite to the power supply to the conductive member.
前記導電部材は、前記通電部材を一周するように前記絶縁部材内部に埋め込まれた金属箔であることを特徴とする請求項1に記載の電解鍍金装置。  2. The electrolytic plating apparatus according to claim 1, wherein the conductive member is a metal foil embedded in the insulating member so as to go around the current-carrying member. 前記導電部材は、前記絶縁部材内部に埋め込まれた銅線であることを特徴とする請求項1に記載の電解鍍金装置。  The electrolytic plating apparatus according to claim 1, wherein the conductive member is a copper wire embedded in the insulating member.
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