JP6963524B2 - 電解メッキ装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電解メッキ装置に関する。
半導体装置用の電解メッキ装置では、様々な材料の基板に対応する必要がある。具体的な基板の材料としては、例えば、シリコン、ガラス、化合物半導体などが考えられる。また、複数の基板を貼合した基板にメッキを行うこともありうる。
電解メッキ装置では、半導体基板をメッキ槽に浸漬するため、メッキ液が余計な箇所に浸入しないように、シール部材を設ける必要がある。シール部材をパターニングされたレジスト層の上に配置し、接地電位用のコンタクト部材を低抵抗のメタルシード層に接触させるのが一般的である。
しかしながら、シール部材の押し圧の最適値は、レジストの材料、膜厚、パターン開口率すなわち接触面積により大きく変わる。シール部材の押し圧が高すぎると、ウエハがシール部材に張り付いてしまい、ウエハが割れるおそれがある。また、コンタクト部材の押し圧が高すぎると、半導体基板が欠けたり、クラックが生じるおそれがある。
電解メッキ装置におけるシール部材とコンタクト部材は、一体成形された構造体で提供されることが多く、シール部材とコンタクト部材の圧力を個別に制御することは困難である。
また、メッキを行う対象となる半導体基板であるウエハは、エッジがカットされる場合があり、ウエハのエッジ部分にコンタクト部材を接触させると、接触面積を十分に確保できないおそれがある。このように、シール部材とコンタクト部材が一体成形されていると、シール部材とコンタクト部材とをそれぞれ独立した場所に配置できなくなるため、シール部材とコンタクト部材の配置場所に制約が生じていた。
特開２００２−３０９３９８号公報
本発明の一態様は、シール部材とコンタクト部材を最適な場所に配置でき、かつシール部材とコンタクト部材の押し圧を個別に調整可能な電解メッキ装置を提供するものである。
本実施形態によれば、メッキ液が充填されるメッキ槽と、
前記メッキ槽の液面の法線方向に被処理基板を上下させる移動機構と、
前記被処理基板の被処理面の周縁部に配置され、前記被処理基板を前記メッキ槽に浸漬したときに前記メッキ液を前記被処理面の中央側に封止するシール部材と、
前記シール部材とは独立して設けられ、前記シール部材よりも前記被処理基板の周縁部側で前記被処理面への電気的な導通を行うコンタクト部材と、を備える電解メッキ装置が提供される。
一実施形態による電解メッキ装置の要部示す断面図。 被処理基板支持部の詳細な構造を示す図。 コンタクト部材を支持基板の被処理面とは反対側の面に接触させる例を示す図。 支持基板の被処理面にコンタクト部材を接触させる例を示す図。 被処理基板支持部を被処理面側から見た平面図。 支持基板なしで被処理基板をメッキ処理する場合のシール部材とコンタクト部材の接触態様の一例を示す図。
以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
図１は一実施形態による電解メッキ装置１の要部示す断面図である。図１の電解メッキ装置１は、被処理基板支持部２と、メッキ槽３と、移動機構４とを備えている。被処理基板支持部２は、メッキ対象となる被処理基板５を支持するものであり、本実施形態における特徴部分であることから、詳細な説明は後述する。
被処理基板支持部２は、移動機構４の移動制御の下で、ゲートバルブ１４を介して電界メッキ装置１への搬入及び搬出が行われる。メッキ槽３は、上端側が開口された円筒形の容器である。メッキ槽３の略中央部には、メッキ液３ａを噴出させる噴出管６が鉛直方向に配置されている。なお、図１では、図示の垂直方向を鉛直方向、すなわちメッキ槽３の液面の法線方向（深さ方向）としており、図示の水平方向をメッキ槽３の液面方向としている。この噴出管６の先端部は、メッキ槽３の深さ方向の中間付近に設けられている。噴出管６の周囲には、略円板状のアノード電極７が配置されている。アノード電極７を溶解させたときに生じるＣｕイオンがメッキ液３ａ中に供給され、これにより、メッキ液３ａ中のＣｕイオン濃度が略一定に維持される。
アノード電極７には、所定の電圧が印加されており、これにより、アノード電極７と、後述するコンタクト部材２３により接地電位に設定される被処理基板５との間に電界が形成される。
メッキ槽３は、隔壁８によって仕切られている。この隔壁８の内周側は噴出管６の先端部に接続され、外周側はメッキ槽３の内壁に接続されている。隔壁８で仕切られた上側は、噴出管６からメッキ液３ａが供給される。隔壁８で仕切られた下側には循環配管９からのメッキ液３ａが供給される。隔壁８は、イオンは透過させるが、アノード電極７を溶解させたときに生じる不純物や、メッキ処理中に生じる酸素や水素などの泡は透過させないようにしている。
メッキ槽３の底面側には循環配管９が設けられている。これら循環配管９は、不図示のポンプを用いて、メッキ槽３の隔壁８よりも下側の領域で、メッキ液３ａを循環させている。メッキ槽３の周囲を取り囲む外槽１０の底部には、２つの排出口１１が設けられている。これら排出口１１には配管１２が接続されている。この配管１２と噴出管６との間にはポンプ１３が配置されている。ポンプ１３は、不図示のタンク内のメッキ液３ａを、配管１２を通してメッキ槽３に供給している。
図１に示したメッキ槽３の構造は一例であり、本実施形態による電界メッキ装置１は、任意の構造のメッキ槽３に適用可能である。
被処理基板支持部２は、後述するように、被処理基板５にシール部材２１を接触させるとともに、コンタクト部材２３で被処理面５ａを接地電位に設定した状態で被処理基板５を支持する。被処理基板支持部２には移動機構４が接続されている。移動機構４は、メッキ槽３の液面の法線方向に沿って被処理基板５を移動させる機能と、メッキ槽３の液面の方向に沿って被処理基板５を移動させる機能とを有する。
ここで、シール部材２１とは、被処理基板５の被処理面５ａの周縁部に配置され、被処理基板５をメッキ槽３に浸漬したときにメッキ液３ａを被処理面５ａの中央側に封止する部材である。また、コンタクト部材２３とは、シール部材２１とは独立して設けられ、シール部材２１よりも被処理基板５の周縁部側で被処理面５ａへの電気的な導通を行う部材である。コンタクト部材２３は、シール部材２１よりも被処理基板５の周縁部側で、被処理基板５に接触されるか、又は被処理基板５を支持する支持基板２０に接触される。
コンタクト部材２３が被処理基板５又は支持基板２０に接触される箇所の被処理面５ａの法線方向の高さと、シール部材２１が被処理基板５に接触される箇所の被処理面５ａの法線方向の高さとは、独立して制御される。コンタクト部材２３は、被処理基板５の被処理面５ａに連なる側方の第１端面と、被処理面５ａとは反対側の第２端面と、被処理基板５を支持する支持基板２０の側方の第３端面と、支持基板２０における被処理基板５の接触面とは反対側の第４端面との少なくとも一つに接触される。シール部材２１が被処理基板５に付与する押圧力と、コンタクト部材２３が被処理基板５又は支持基板２０に付与する押圧力とは、それぞれ独立に制御される。
後述するように、コンタクト部材２３は、第１乃至第４端面の少なくとも一つに、それぞれ離隔して複数箇所で接続されてもよい。また、複数箇所のそれぞれにおいて、コンタクト部材２３が被処理基板５に付与する押圧力はそれぞれ独立に制御されてもよい。コンタクト部材２３が被処理基板５又は支持基板２０に接触される箇所の被処理面５ａの法線方向の高さと、シール部材２１が被処理基板５に接触される箇所の被処理面５ａの法線方向の高さとは、複数箇所のそれぞれにおいて独立して制御されてもよい。
図２は被処理基板支持部２の詳細な構造を示す図である。図２の被処理基板支持部２は、被処理基板５を支持する支持基板２０を備える例を示している。微細化のために被処理基板５にＳｉ貫通電極（ＴＳＶ：Through Silicon Via）を形成する場合、被処理基板５を研磨処理にて薄膜化する必要があることから、被処理基板５を支持基板２０に接着するのが一般的である。メッキ処理についても、支持基板２０に被処理基板５を接着したままの状態で行われることが多い。
図２は、支持基板２０上に接着された被処理基板５を下向きに配置した例を示している。被処理基板５のメッキ処理される被処理面５ａのさらに下方に、図１に示したメッキ槽３が配置され、メッキ処理時には被処理基板５がメッキ槽３に浸漬される。
シール部材２１は、被処理基板５の被処理面５ａの周縁部に配置されている。シール部材２１は、被処理面５ａの中央側を取り囲むリング状の構造体であり、被処理基板５をメッキ槽３に浸漬したときにメッキ液３ａを被処理面５ａの中央側に封止する。シール部材２１は、被処理面５ａ上の例えばレジスト膜５ｂ上に接着される。シール部材２１は、樹脂等の弾力性のある絶縁材料である。被処理基板５をメッキ槽３に浸漬する際、移動機構４は被処理基板５を図２の下方に移動させる。シール部材２１には、シール支持部材２２が接合されており、移動機構４により被処理基板５を下方に移動させると、シール支持部材２２はシール部材２１を上方に押圧し、これにより、シール部材２１が被処理基板５を押しつける応力が増大し、シール効果が向上する。シール支持部材２２の鉛直方向の長さを調整することで、シール部材２１が被処理基板５を押しつける応力を調整できる。これにより、シール部材２１が被処理基板５に張り付くほどの過大な押圧力がかからず、かつ適切なシール効果が得られる程度の押圧力で被処理基板５を押圧するように調整できる。
コンタクト部材２３は、シール部材２１とは独立して設けられる。コンタクト部材２３は、支持基板２０の外周側面に接触されている。コンタクト部材２３は導電材料であり、コンタクト部材２３には上方に伸びるコンタクト支持部材２４が接合されている。このコンタクト支持部材２４の鉛直方向の長さを調整することで、支持基板２０の鉛直方向の高さを調整できる。これにより、コンタクト部材２３による支持基板２０の押圧力を調整できる。コンタクト部材２３は、接地電位に設定されており、メッキ処理の際には、図１のアノード電極７に印加されるアノード電位に対する基準電位となる。
上述したように、コンタクト部材２３は、シール部材２１とは別体であるため、シール部材２１の接着位置、接着高さ及び押圧力とは無関係に、コンタクト部材２３の接着位置、接着高さ及び押圧力を調整できる。したがって、コンタクト部材２３とシール部材２１が一体成形されている場合と比べて、コンタクト部材２３とシール部材２１はともに、接着位置、接着高さ及び押圧力を最適化しやすくなる。
図２では、コンタクト部材２３を支持基板２０の外周側面に接触させる例を示したが、図３に示すように、支持基板２０の被処理面５ａとは反対側の面（本明細書では、裏面とも呼ぶ）に接触させてもよい。あるいは、図４に示すように、支持基板２０の被処理面５ａにコンタクト部材２３を接触させてもよい。
図２〜図４はいずれも、コンタクト部材２３をシール部材２１とは別体にしている点では共通しており、コンタクト部材２３がシール部材２１と別体である限り、コンタクト部材２３の接触態様は問わない。例えば、コンタクト部材２３は、支持基板２０の被処理面５ａ、側面及び裏面のうち、少なくとも２つ以上の面に接触していてもよい。
図５は被処理基板支持部２を被処理面５ａ側から見た平面図である。図５に示すように、シール部材２１は円環状の形状であるのに対し、コンタクト部材２３は、支持基板２０の外周縁に沿って、所定の間隔で複数箇所に設けられている。複数のコンタクト部材２３は、それぞれ別体であり、シール部材２１とも離隔して配置されている。よって、各コンタクト部材２３ごとに、支持基板２０との接着位置、接着高さ及び押圧力を調整可能である。被処理基板５は、製造時の加工精度により、面内方向の厚さや応力のかかり方が異なっている。このような被処理基板５のばらつきを、複数のコンタクト部材２３の接着位置、接着高さ及び押圧力を個別に調整することで、吸収することができる。
図２〜図４は、被処理基板５を支持基板２０上に接着した状態でメッキ処理を行う例を示したが、支持基板２０なしで被処理基板５をメッキ処理する場合にも本実施形態は適用可能である。図６は支持基板２０なしで被処理基板５をメッキ処理する場合のシール部材２１とコンタクト部材２３の接触態様の一例を示す図である。図６の場合、シール部材２１の接触態様は図２〜図４と同様であるが、コンタクト部材２３は被処理基板５の被処理面５ａとは反対側の面、すなわち裏面に接触されている。図６の一変形例として、被処理基板５の外周側面にコンタクト部材２３を配置してもよい。
このように、本実施形態では、シール部材２１とコンタクト部材２３とを別体にしたため、シール部材２１の接着位置、接着高さ及び押圧力を、コンタクト部材２３の接着位置、接着高さ及び押圧力とは無関係に調整できる。よって、シール部材２１とコンタクト部材２３の接着位置、接着高さ及び押圧力をそれぞれ最適化できる。
本実施形態によれば、被処理基板５を支持基板２０に接着した状態でメッキ処理を行う場合でも、被処理基板５を支持基板２０に接着せずにメッキ処理を行う場合でも、シール部材２１とコンタクト部材２３の接着位置、接着高さ及び押圧力をそれぞれ最適化できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 電解メッキ装置、２ 被処理基板支持部、３ メッキ槽、３ａ メッキ液、４ 移動機構、５ 被処理基板、６ 噴出管、７ アノード電極、８ 隔壁、９ 循環配管、１０ 外槽、１１ 排出口、１２ 配管、１３ ポンプ、２０ 支持基板、２１ シール部材、２２ シール支持部材、２３ コンタクト部材、２４ コンタクト支持部材

Claims (5)

  1. メッキ液が充填されるメッキ槽と、
    前記メッキ槽の液面の法線方向に被処理基板を上下させる移動機構と、
    前記被処理基板の被処理面の周縁部に配置され、前記被処理基板を前記メッキ槽に浸漬したときに前記メッキ液を前記被処理面の中央側に封止するシール部材と、
    前記シール部材とは独立して設けられ、前記シール部材よりも前記被処理基板の周縁部側で前記被処理面への電気的な導通を行うコンタクト部材と、を備え、
    前記コンタクト部材は、前記被処理基板の前記被処理面と反対側の裏面又は前記被処理基板を支持する支持基板に接触し、
    前記コンタクト部材が前記被処理基板又は前記支持基板に接触される箇所の前記被処理面の法線方向の高さと、前記シール部材が前記被処理基板に接触される箇所の前記被処理面の法線方向の高さとは、独立して制御される、電解メッキ装置。
  2. 前記コンタクト部材は、前記被処理基板を支持する支持基板の側方の第１端面と、前記支持基板における前記被処理基板の接触面とは反対側の第２端面との少なくとも一つに接触される、請求項１に記載の電解メッキ装置。
  3. 前記シール部材が前記被処理基板に付与する押圧力と、前記コンタクト部材が前記被処理基板又は前記支持基板に付与する押圧力とは、それぞれ独立に制御される、請求項２に記載の電解メッキ装置。
  4. 前記コンタクト部材は、前記第１又は第２端面の少なくとも一つに、それぞれ離隔して複数箇所で接続され、
    前記複数箇所のそれぞれにおいて、前記コンタクト部材が前記被処理基板に付与する押圧力はそれぞれ独立に制御される、請求項３に記載の電解メッキ装置。
  5. 前記コンタクト部材が前記被処理基板又は前記支持基板に接触される箇所の前記被処理面の法線方向の高さと、前記シール部材が前記被処理基板に接触される箇所の前記被処理面の法線方向の高さとは、前記複数箇所のそれぞれにおいて独立して制御される、請求項４に記載の電解メッキ装置。
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