JP3628170B2

JP3628170B2 - Plating equipment

Info

Publication number: JP3628170B2
Application number: JP06935098A
Authority: JP
Inventors: 明久本郷; 憲一鈴木; 剛徳岡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JPH11246979A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板のめっき装置に係り、特に半導体基板に形成された配線用の窪みに銅等の金属を充填するための充填方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板上に配線回路を形成するためには、基板面上にスパッタリング等を用いて導体の成膜を行った後、さらにレジスト等のパターンマスクを用いたケミカルドライエッチングにより膜の不要部分を除去していた。
【０００３】
配線回路を形成するための材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金が用いられていた。しかしながら、半導体の集積度が高くなるにつれて配線が細くなり、電流密度が増加して熱応力や温度上昇を生じ、これはストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーションによってＡｌ等が希薄化するに従いさらに顕著となり、ついには断線のおそれが生じる。
【０００４】
そこで、通電による過度の発熱を避けるため、より導電性の高い銅などの材料を配線形成に採用することが要求されている。しかしながら、銅又はその合金はドライエッチングが難しく、全面を成膜してからパターンを形成する上記の方法の採用は困難である。そこで、予め所定パターンの配線用の溝を形成しておき、その中に銅又はその合金を充填する工程が考えられる。これによれば、膜をエッチングにより除去する工程は不要で、表面段差を取り除くための研磨工程を行えばよい。また、多層回路の上下を連絡するプラグと呼ばれる部分も同時に形成することができる利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような配線溝あるいはプラグの形状は、配線幅が微細化するに伴いかなりの高アスペクト比（深さと直径又は幅の比）となり、スパッタリング成膜では均一な金属の充填が困難であった。また、種々の材料の成膜手段として気相成長（ＣＶＤ）法が用いられるが、銅又はその合金では、適当な気体原料を準備することが困難であり、また、有機原料を採用する場合には、これから堆積膜中へ炭素（Ｃ）が混入してマイグレーション性が上がるという問題点があった。
【０００６】
さらに、基板をめっき液中に浸漬させて無電解又は電解めっきを行なう方法も提案されているが、溝や穴の底部への液の循環やイオンの供給が不充分となるので、溝の縁に比べて底部の膜成長が遅く、溝の上部が詰まって底部に空洞（ボイド）ができてしまうなどして、均一な充填が困難であった。また、基板のサイズが８”、１２”と大きくなるに従って、基板の被めっき面上のめっき厚精度が落ちる傾向にあった。
【０００７】
このため、基板とめっき液とを相対的に回転させ、めっき面内均一を向上させるとともに、めっき液の基板表面の微細窪み内への流入、或いはめっきするべき金属イオンの流動を促進し、水素ガスを早期に離脱させることが考えられる。しかしながら、このように回転機構を設けると、転がり軸受や滑り軸受等の軸受とめっき液の回転機構への浸入を防ぐオイルシールが必要となり、これらから回転に伴う摩耗や潤滑剤のパーティクルが発生し、これがめっき液中に混入して配線不良を生じることがある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑み、微細な配線用の溝等の微細窪みに銅又は銅合金等の電気的抵抗の小さい材料を均一に、かつ品質を落とさずに充填することができるめっき装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、めっき液及び被めっき基板を収容するめっき容器と、該めっき容器の内部において磁気浮上機構により非接触で支持され、回転機構によって回転する回転部材を有することを特徴とするめっき装置である。
請求項２に記載の発明は、前記回転部材が回転することにより前記基板の表面近傍のめっき液を流動させることを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。
【００１０】
これにより、回転部材の回転によって基板の表面近傍のめっき液を流動させ、めっき面内のめっき厚さの均一性を向上させ、さらにめっき反応によって生じる水素ガスを早期に離脱させ、めっき液が基板表面の微細窪み内へ流入するのを促進させて、窪み内部でのめっき効率を向上させるとともに、それに伴ってボイドの生成を抑制して健全なめっき層を形成する。回転部材は磁気浮上機構で支持されているので、回転駆動手段が簡易なものでよく、また、摩耗によるパーティクルや潤滑剤がめっき液に拡散してめっきの品質を低下させることも防止される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記回転部材が基板に向けてめっき液を導くめっき液供給部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のめっき装置である。これにより、１つの部材でめっき液を流動させつつ基板に向けて導くことができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記めっき液供給部材が筒状部とその下方に接続されてめっき液を水平方向に導く案内部を有し、前記筒状部において前記磁気浮上機構により支持されていることを特徴とする請求項３に記載のめっき装置である。めっき液供給部材をこのような構成とすることによって安定な支持しやすい形状とし、また、筒状部を支持することにより磁気軸受装置をコンパクトに構成することができる。
【００１３】
前記回転部材をめっき液の流れによって回転させるようにしてもよい。これにより、別に駆動機構を設けることなく回転部材を回転させることができ、装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１４】
前記回転部材を前記基板を保持する基板保持台としてもよい。これにより、めっき液を流動させるための別部材を設けることなく、装置を簡単な構成とすることができる。
【００１５】
前記めっき容器を被めっき面の表面に沿って振動させる加振装置を有するようにしてもよい。これにより、例えば振幅１ｍｍ以下の横振動を１秒或いは２秒に１回与えることで、基板表面の微細窪み内のめっき液の入れ換えを該めっき液の慣性力で促進させて、これらのめっき付着効率を向上させることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のめっき装置を用いてめっきを行った後、基板に付着した金属の不要部分を化学的・機械的研磨装置により研磨して除去することを特徴とする基板の加工方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１の実施の形態のめっき装置を示すもので、内部に被めっき材である基板Ｗ及びめっき液を保持する略扁平な円形のめっき容器１０と、めっき容器１０の上端開口部を水密的に覆う被覆部材２０と、被めっき材に対向するように回転自在に支持されたシャワヘッド２４とを備えている。めっき容器１０の中央部には、基板Ｗを真空路１２を介して真空吸着して保持する基板保持部１４が設けられ、その下側には、ヒータ１６を収容する空洞１８が形成されている。
【００１８】
被覆部材２０は、中央がやや高くなるようにテーパを有し、頂部にはシャワヘッド２４を支持する磁気軸受装置を収容する軸受収容部２１が設けられ、下端部には、容器の開口部に嵌合する位置決め用の凸部２０ａが形成されている。また、被覆部材２０と容器１０の接合面には、互いに係合する周方向に延びる段差１０ａ，２０ａが形成され、これらを係合させつつ、接合面をＯリング２２を介して接合して両者の間の水密性が確保されるようになっている。
【００１９】
シャワヘッド２４は、基板と対向するノズル板２４ａ、下方に広がるテーパを有する案内部２４ｂ及びその中央から上方に延びる筒状部２４ｃとからなる容器状に形成され、筒状部２４ｃの内面には複数の羽根４０が設けられ、ノズル板２４ａには全面に渡って均等にノズル孔２４ｄが形成されている。筒状部２４ｃは、軸受収容部２１に挿入され、磁気軸受２６に支持されている。すなわち、筒状部２４ｃの外周にはターゲットディスク２６ａが取り付けられ、一方、軸受収容部２１にはターゲットディスク２６ａを挟むように上下に電磁石２６ｂが設けられ、これによって、シャワヘッド２４を磁気浮上させる磁気軸受２６が構成されている。
【００２０】
被覆部材２０の上端には、めっき液流入ポート２７が設けられ、一方、容器１０の底部にはめっき液流出ポート２８が形成され、これらはポンプ３６と流量調節器３８を有するめっき液の循環ライン３４によって連絡されている。羽根４０は、流入ポート２７から供給されためっき液が衝突することによりシャワヘッド２４を回転させる力を発生させるように形成されている。
【００２１】
めっき容器１０には、レール４２に沿って往復移動可能な振動子４４を有する加振装置４６が取り付けられており、これによって、例えば振幅が１ｍｍ以下である横振動を１秒或いは２秒に１回程度付与することができるようになっている。
【００２２】
このように構成されためっき装置の作用を、半導体基板の配線回路形成のための銅又はその合金のめっきを行なう場合について説明する。被処理対象の基板Ｗは、図２（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基材５０の上に導電層５２及びＳｉＯ_２からなる絶縁層５４を堆積させた後、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール５６と配線用の溝５８が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層６０が形成されている。
【００２３】
このような基板Ｗを基板保持部１４上に載置して吸着保持し、被覆部材２０を被せた後、ポンプ３６を作動させて、めっき液をシャワヘッド２４から基板Ｗに向けて噴射する。すると、シャワヘッド２４はこの内部を流れるめっき液から羽根４０が受ける力によって回転する。その結果、めっき液の噴射位置が回転方向に移動するとともに、基板Ｗの被めっき面上にあるめっき液は、ノズル板２４ａとの間の摩擦により引きずられて流動し、これにより、めっき面内のめっき厚さの均一性が向上するとともに、コンタクトホール５６および溝５８内へのめっき液の流入が促進する。この時、シャワヘッド２４は、磁気軸受２６を介して非接触で支持されているため、摩耗によるパーティクルの発生が無い。
【００２４】
この時に、必要に応じて加振装置４６を動作させ、めっき容器１０を、１ｍｍ以下程度の振幅で１秒或いは２秒に１回程度の割合で横方向に振動させる。これにより、コンタクトホール５６および溝５８の入口におけるめっき液の流出入をめっき液の慣性力によって促進し、コンタクトホール５６および溝５８の内部のめっき付着効率を向上させることができる。
【００２５】
以上のめっき工程により、図２（ｂ）に示すように半導体基板Ｗのコンタクトホール５６および溝５８に銅をボイドの無い状態で充填する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行って絶縁膜５４の表面に付着した銅層を除去し、コンタクトホール５６および配線用の溝５８に充填された銅層６２の表面と絶縁膜５４の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図２（ｃ）に示すように銅層６２からなる配線が形成される。
【００２６】
図３は、この発明の他の実施の形態を示すもので、この実施の形態では、図１に示すシャワヘッドの替わりにディフューザ７０を用いている。このディフューザ７０は、筒状部７０ａの先に、下方に広がるテーパを有する案内部７０ｂを備えており、この案内部７０ｂは、上部から供給されためっき液を被めっき面に沿って中央から放射方向に向かうように案内する。
【００２７】
この実施の形態においても、先の実施の形態と同様に、ディフューザは磁気軸受により支持されて回転自在となっており、また、筒状部には羽根が形成されており、めっき液の流れによってディフューザが回転する。これにより、基板Ｗの被めっき面上にあるめっき液を周方向に流動させて、先の実施の形態と同様に、めっき面内のめっきの均一性を向上するとともに、コンタクトホール５６および溝５８内へのめっき液の流入を促進する。
【００２８】
図４及び図５は、先の実施の形態におけるシャワヘッド又はディフューザの替わりに羽根車７２を用いたものである。すなわち、この羽根車７２は、筒状部７２ａと、これから下方に向かって広がる円錐部７２ｂと、円錐部７２ｂの下端から外方に延びる円板部７２ｃを備えており、筒状部７２ａの下部から円板部７２ｃの外縁部まで螺旋状に翼７４が形成されている。
【００２９】
この翼７４は、円錐部７２ｂの近傍において下降するめっき液の流れにより羽根車７２に回転力を付与する。また、平板部７２ｃの翼７４は、羽根車７２の回転によって基板Ｗの表面近傍のめっき液を撹拌する作用を有する。従って、先の実施の形態と同様に、コンタクトホール５６および溝５８内へのめっき液の流入を促進する。なお、この例では筒状部７２ａの羽根は設けられていないが、設けても良いことは言うまでもない。
【００３０】
図６は、この発明のさらに他の実施の形態のめっき装置を示すもので、この実施の形態においては、上面に基板保持部８２が形成されている基板保持台８０が磁気軸受により支持されている。すなわち、基板保持台８０には、下端にモータ８６が連結された軸体８４が設けられ、これはめっき容器１０の底部を貫通して下方に延びている。軸体８４は、容器の底部と軸体の間に構成された上部ラジアル磁気軸受８８、下部ラジアル磁気軸受９０及びアキシャル磁気軸受９２によって回転自在に支持されている。モータ８６と軸体８４とは、磁気継手９４を介して非接触で連結されている。
【００３１】
この実施の形態においても、基板保持台８０を回転させることにより、基板Ｗのコンタクトホール５６および溝５８内へのめっき液の流入を促進し、窪みへのめっき金属の良好な充填を行わせる。しかも、基板保持台８０を磁気軸受８８，９０，９２を介して支持することで、めっき液中に摩耗によるパーティクルや潤滑油が混入することを防止することができる。
【００３２】
なお、上記においてはめっき液供給部と基板のいずれか一方を磁気軸受で支持して回転させる実施の形態を説明したが、これらの双方をともに磁気軸受で支持して回転させるようにしてもよい。両者を逆方向に回転させることにより相対速度が大きくなり、基板表面近傍でにおけるめっき液の流動、撹拌効果が大きくなる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、摩耗によるパーティクルや潤滑剤によるめっきの品質を低下を防止しつつ、微細な配線用の溝等の窪み内部に、銅やその合金のような金属の健全なめっき層を効率良く形成することができるので、高密度化する半導体集積回路の実用化を促進する有用な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のめっき装置の全体の概要を示す断面図である。
【図２】本発明のめっき装置によってめっきを行なう工程の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態をを示す断面図である。
【図５】図４に示す羽根車の底面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態のめっき装置の全体の概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１０めっき容器
１４，８２基板保持部
２０被覆部材
２４シャワヘッド（回転部材）
２６，８８，９０，９２磁気軸受
４０羽根
４６加振装置
７０ディフューザ（回転部材）
７２羽根車（回転部材）
８０基板保持台（回転部材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate plating apparatus, and more particularly, to a filling method and apparatus for filling a metal recess such as copper in a wiring recess formed in a semiconductor substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to form a wiring circuit on a semiconductor substrate, after forming a conductor film on the substrate surface by sputtering or the like, an unnecessary portion of the film is further formed by chemical dry etching using a pattern mask such as a resist. Had been removed.
[0003]
Aluminum (Al) or an aluminum alloy has been used as a material for forming the wiring circuit. However, as the degree of semiconductor integration increases, the wiring becomes thinner and the current density increases, causing thermal stress and temperature rise, which becomes more noticeable as Al and the like become thinner due to stress migration and electromigration. There is a risk of disconnection.
[0004]
Therefore, in order to avoid excessive heat generation due to energization, it is required to employ a material such as copper having higher conductivity for wiring formation. However, copper or an alloy thereof is difficult to dry-etch, and it is difficult to adopt the above-described method of forming a pattern after the entire surface is formed. Therefore, a process of forming a wiring groove having a predetermined pattern in advance and filling copper or an alloy thereof therein may be considered. According to this, the process of removing the film by etching is unnecessary, and a polishing process for removing the surface step may be performed. Further, there is an advantage that portions called plugs that connect the upper and lower sides of the multilayer circuit can be formed simultaneously.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the shape of such a wiring groove or plug has a considerably high aspect ratio (ratio of depth to diameter or width) as the wiring width becomes finer, and uniform metal filling is difficult in sputtering film formation. It was. In addition, a vapor deposition (CVD) method is used as a film forming means for various materials. However, it is difficult to prepare an appropriate gas source with copper or an alloy thereof, and when an organic source is used. However, there is a problem in that carbon (C) is mixed into the deposited film and migration is improved.
[0006]
In addition, a method of electroless or electrolytic plating by immersing the substrate in the plating solution has been proposed, but the circulation of the liquid and the supply of ions to the bottom of the groove or hole become insufficient, so the edge of the groove Compared to the above, the film growth at the bottom is slow, the top of the groove is clogged, and a void is formed at the bottom, and uniform filling is difficult. Further, as the substrate size is increased to 8 ″ and 12 ″, the plating thickness accuracy on the surface to be plated tends to decrease.
[0007]
For this reason, the substrate and the plating solution are relatively rotated to improve the uniformity in the plating surface, and the flow of the plating solution into the fine depressions on the surface of the substrate or the metal ions to be plated is promoted. It is conceivable to release the gas early. However, if a rotating mechanism is provided in this way, an oil seal that prevents the penetration of plating solution into bearings such as rolling bearings and sliding bearings and the plating solution is necessary, and these cause wear and lubricant particles that accompany rotation. This may be mixed in the plating solution to cause wiring failure.
[0008]
In view of the above circumstances, the present invention provides a plating apparatus capable of uniformly filling a material having a small electrical resistance such as copper or a copper alloy into a fine recess such as a groove for fine wiring without reducing the quality. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1, further comprising a plating vessel for containing a plating solution and the plating substrate, in the interior of the plating container is supported in a non-contact manner by magnetic levitation mechanism, a rotating member you rotated by the rotation mechanism Is a plating apparatus characterized by
A second aspect of the present invention is the plating apparatus according to the first aspect, wherein the plating solution near the surface of the substrate is caused to flow by the rotation of the rotating member.
[0010]
As a result, the plating solution near the surface of the substrate is caused to flow by rotation of the rotating member, the uniformity of the plating thickness within the plating surface is improved, and the hydrogen gas generated by the plating reaction is released early, so that the plating solution is removed from the substrate. It promotes the flow into the fine pits on the surface to improve the plating efficiency inside the pits, and at the same time, suppresses the generation of voids and forms a healthy plating layer. Since the rotating member is supported by the magnetic levitation mechanism, the rotation driving means may be simple, and it is also possible to prevent the particles and lubricant due to wear from diffusing into the plating solution and lowering the plating quality.
[0011]
A third aspect of the present invention is the plating apparatus according to the first or second aspect, wherein the rotating member is a plating solution supply member that guides the plating solution toward the substrate. Thereby, it can guide toward a board | substrate, making plating solution flow with one member.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, the plating solution supply member includes a cylindrical portion and a guide portion that is connected to the lower portion of the plating solution and guides the plating solution in a horizontal direction, and is supported by the magnetic levitation mechanism in the cylindrical portion. The plating apparatus according to claim 3 , wherein the plating apparatus is provided. By adopting such a configuration for the plating solution supply member, it is possible to form a stable and easily supported shape, and it is possible to configure the magnetic bearing device compactly by supporting the cylindrical portion.
[0013]
The rotating member may be rotated by the flow of the plating solution. As a result, the rotating member can be rotated without providing a separate drive mechanism, and the apparatus can be reduced in size and cost.
[0014]
The rotating member may be a substrate holding table that holds the substrate. Thereby, an apparatus can be made into a simple structure, without providing the separate member for making a plating solution flow.
[0015]
You may make it have the vibration apparatus which vibrates the said plating container along the surface of a to-be-plated surface. Thus, for example, by applying a lateral vibration with an amplitude of 1 mm or less once every 1 or 2 seconds, replacement of the plating solution in the fine recesses on the substrate surface is promoted by the inertial force of the plating solution, and these platings adhere. Efficiency can be improved.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, after performing plating using the plating apparatus according to any one of the first to fourth aspects, an unnecessary portion of the metal adhering to the substrate is polished by a chemical / mechanical polishing apparatus. And removing the substrate.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a plating apparatus according to a first embodiment of the present invention. A substantially flat circular plating container 10 that holds a substrate W as a material to be plated and a plating solution therein, and a plating container 10. A covering member 20 that covers the upper end opening in a watertight manner and a shower head 24 that is rotatably supported so as to face the material to be plated are provided. A substrate holding part 14 for holding the substrate W by vacuum suction via the vacuum path 12 is provided in the central part of the plating container 10, and a cavity 18 for accommodating the heater 16 is formed below the substrate holding part 14. .
[0018]
The covering member 20 has a taper so that the center is slightly higher, and a bearing accommodating portion 21 that accommodates a magnetic bearing device that supports the shower head 24 is provided at the top, and a lower end portion is provided at the opening of the container. A positioning projection 20a to be fitted is formed. Further, the joint surfaces of the covering member 20 and the container 10 are formed with steps 10a and 20a extending in the circumferential direction to engage with each other, and the joint surfaces are joined via the O-ring 22 while engaging them. Watertightness between the two is ensured.
[0019]
The shower head 24 is formed in a container shape including a nozzle plate 24a facing the substrate, a guide portion 24b having a taper extending downward, and a cylindrical portion 24c extending upward from the center thereof. A plurality of blades 40 are provided, and nozzle holes 24d are formed uniformly on the entire surface of the nozzle plate 24a. The cylindrical portion 24 c is inserted into the bearing housing portion 21 and supported by the magnetic bearing 26. That is, a target disk 26a is attached to the outer periphery of the cylindrical portion 24c, while an electromagnet 26b is provided on the bearing accommodating portion 21 so as to sandwich the target disk 26a, thereby magnetically levitating the shower head 24. A magnetic bearing 26 is configured.
[0020]
A plating solution inflow port 27 is provided at the upper end of the covering member 20, while a plating solution outflow port 28 is formed at the bottom of the container 10, and these include a plating solution circulation line having a pump 36 and a flow rate regulator 38. 34. The blade 40 is formed to generate a force for rotating the shower head 24 when the plating solution supplied from the inflow port 27 collides.
[0021]
A vibration device 46 having a vibrator 44 that can reciprocate along the rail 42 is attached to the plating container 10, so that, for example, a lateral vibration having an amplitude of 1 mm or less can be applied to 1 second or 2 seconds. It can be given about once.
[0022]
The operation of the plating apparatus configured as described above will be described for the case of plating copper or its alloy for forming a wiring circuit on a semiconductor substrate. As shown in FIG. 2A, the substrate W to be processed is formed by depositing a conductive layer 52 and an insulating layer 54 made of SiO ₂ on a semiconductor substrate 50 on which semiconductor elements are formed, A contact hole 56 and a wiring groove 58 are formed by an etching technique, and a barrier layer 60 made of TiN or the like is formed thereon.
[0023]
Such a substrate W is placed on the substrate holding portion 14 and is sucked and held. After the covering member 20 is covered, the pump 36 is operated to spray the plating solution from the shower head 24 toward the substrate W. Then, the shower head 24 is rotated by the force received by the blades 40 from the plating solution flowing inside the shower head 24. As a result, the spraying position of the plating solution moves in the rotational direction, and the plating solution on the surface to be plated of the substrate W flows while being dragged by friction with the nozzle plate 24a. The uniformity of the plating thickness is improved, and the inflow of the plating solution into the contact hole 56 and the groove 58 is promoted. At this time, since the shower head 24 is supported in a non-contact manner through the magnetic bearing 26, no particles are generated due to wear.
[0024]
At this time, if necessary, the vibration device 46 is operated to vibrate the plating container 10 in the lateral direction with an amplitude of about 1 mm or less at a rate of about once every 1 second or 2 seconds. Thereby, the inflow and outflow of the plating solution at the entrance of the contact hole 56 and the groove 58 can be promoted by the inertial force of the plating solution, and the plating adhesion efficiency inside the contact hole 56 and the groove 58 can be improved.
[0025]
Through the above plating process, the contact hole 56 and the groove 58 of the semiconductor substrate W are filled with copper without voids as shown in FIG. Thereafter, chemical mechanical polishing (CMP) is performed to remove the copper layer adhering to the surface of the insulating film 54, and the surface of the copper layer 62 filled in the contact hole 56 and the wiring groove 58 and the insulating film 54 are removed. Make the surface almost flush. As a result, a wiring made of the copper layer 62 is formed as shown in FIG.
[0026]
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a diffuser 70 is used instead of the shower head shown in FIG. The diffuser 70 is provided with a guide portion 70b having a taper extending downward at the tip of the cylindrical portion 70a. The guide portion 70b radiates the plating solution supplied from the upper portion along the surface to be plated from the center. Guide you in the direction.
[0027]
Also in this embodiment, as in the previous embodiment, the diffuser is supported by a magnetic bearing and is rotatable, and the blade is formed on the cylindrical portion, and the flow of the plating solution The diffuser rotates. As a result, the plating solution on the surface to be plated of the substrate W is caused to flow in the circumferential direction, so that the uniformity of plating within the plating surface is improved and the contact holes 56 and the grooves 58 are improved as in the previous embodiment. Promotes inflow of plating solution into the inside.
[0028]
4 and 5 use an impeller 72 in place of the shower head or diffuser in the previous embodiment. That is, the impeller 72 includes a cylindrical portion 72a, a conical portion 72b that extends downward from the cylindrical portion 72a, and a disc portion 72c that extends outward from the lower end of the conical portion 72b. A wing 74 is spirally formed from the outer edge of the disk portion 72c to the outer edge of the disk portion 72c.
[0029]
The blades 74 apply a rotational force to the impeller 72 by the flow of the plating solution descending in the vicinity of the conical portion 72b. Further, the blades 74 of the flat plate portion 72 c have an action of stirring the plating solution in the vicinity of the surface of the substrate W by the rotation of the impeller 72. Accordingly, the inflow of the plating solution into the contact hole 56 and the groove 58 is promoted as in the previous embodiment. In addition, although the blade | wing of the cylindrical part 72a is not provided in this example, it cannot be overemphasized that it may provide.
[0030]
FIG. 6 shows a plating apparatus according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a substrate holding table 80 having a substrate holding portion 82 formed on the upper surface is supported by a magnetic bearing. Yes. That is, the substrate holding base 80 is provided with a shaft body 84 having a motor 86 connected to the lower end thereof, and extends downward through the bottom of the plating container 10. The shaft body 84 is rotatably supported by an upper radial magnetic bearing 88, a lower radial magnetic bearing 90, and an axial magnetic bearing 92 that are formed between the bottom of the container and the shaft body. The motor 86 and the shaft body 84 are connected in a non-contact manner via a magnetic coupling 94.
[0031]
Also in this embodiment, by rotating the substrate holding table 80, the inflow of the plating solution into the contact hole 56 and the groove 58 of the substrate W is promoted, and the plating metal is satisfactorily filled into the recess. Moreover, by supporting the substrate holder 80 via the magnetic bearings 88, 90, 92, it is possible to prevent particles and lubricating oil from being mixed into the plating solution due to wear.
[0032]
In the above description, the embodiment in which either the plating solution supply unit or the substrate is supported by the magnetic bearing and rotated is described. However, both of them may be supported by the magnetic bearing and rotated. . By rotating both in the opposite direction, the relative speed increases, and the plating solution flow and stirring effect near the substrate surface increases.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, metal such as copper or its alloy is formed inside a recess such as a groove for fine wiring while preventing deterioration of the quality of plating due to particles or lubricant due to wear. Since a healthy plating layer can be efficiently formed, it is possible to provide a useful technique that promotes the practical application of a semiconductor integrated circuit having a high density.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overview of an entire plating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a step of performing plating with the plating apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.
5 is a bottom view of the impeller shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an overview of the entire plating apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Plating container 14, 82 Substrate holding part 20 Cover member 24 Shower head (rotating member)
26, 88, 90, 92 Magnetic bearing 40 Blade 46 Excitation device 70 Diffuser (rotating member)
72 Impeller (Rotating member)
80 Substrate holder (rotating member)

Claims

A plating container for containing a plating solution and a substrate to be plated;
In the interior of the plating container is supported in a non-contact manner by magnetic levitation mechanism, plating apparatus characterized by having a rotating member you rotated by the rotation mechanism.

The plating apparatus according to claim 1, wherein the rotating member causes the plating solution near the surface of the substrate to flow by rotating.

The rotating member, the plating apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the plating solution supplying member for guiding the plating solution toward the substrate.

The plating solution supply member includes a cylindrical portion and a guide portion that is connected to the lower portion of the plating solution and guides the plating solution in a horizontal direction, and is supported by the magnetic levitation mechanism in the cylindrical portion. Item 4. The plating apparatus according to Item 3 .

A substrate characterized by removing unnecessary portions of metal adhering to the substrate by polishing with a chemical / mechanical polishing apparatus after plating using the plating apparatus according to any one of claims 1 to 4. Processing method.