JP2000340524A - 半導体ウェーハ用メッキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電路となる下地金属層に複数の点でカソー
ドピン１ａが接触して半導体ウェーハ１にメッキを施す
際に接触抵抗のバラツキにより接触抵抗の小さい特定の
カソードピン１ａに電流が集中してその近くは厚く、遠
い所が薄くなることを無くする。 【解決手段】 メッキされる半導体ウェーハ１は被メッ
キ面に通電路となる下地金属層を有し、半導体ウェーハ
１の周辺であって周方向に略等間隔に異なる位置で下地
金属層に電気接触するカソードピン６を複数備えるとと
もに、それらカソードピン６それぞれの電流を独立に設
定又は制御可能なように電流制御装置１７を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ
（以下ウェーハ）にメッキを施すメッキ装置に関し、特
に被メッキ面に通電路として機能する下地金属層を設
け、その下地金属層にウェーハ周辺でカソード電極を接
触させてメッキを行う電解メッキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バンプ電極の形成のようにウェーハの表
面に選択的にメッキを行う場合にはウェーハの表面（被
メッキ面）にまず下地金属として例えばＴｉＷ−Ａｕ積
層膜を真空蒸着やスパッタ法により薄膜形成する。その
上に例えばフォトレジストのように電気絶縁性のレジス
トによりメッキする部分を開口するマスクを形成し、下
地金属を通電路としてメッキ電源のカソードに接続した
状態でメッキ電源のアノードに接続したメッキ液にウェ
ーハ表面を接触することで行なわれる。

【０００３】こうしたメッキ処理を行う従来のメッキ装
置の例を図面を参照して説明する。図２（Ａ）はそれに
適用されるウェーハ１を下側から見た平面図、図２
（Ｂ）はメッキ装置の断面図である。このメッキ装置は
ウェーハ１の径に対応した内径のカップ２を備える。カ
ップ２は底面中央にメッキ液が噴出する液吐出口３を備
える。そして液吐出口３からカップ２内に供給されたメ
ッキ液はカップ２の上部開口上に配置されたウェーハ１
に当たって溢れ、図示しない液溜に落ち、図示しないポ
ンプにより繰り返し液吐出口３に循環する。

【０００４】一方ウェーハ１はウェーハ保持リング４に
保持される。ウェーハ保持リング４はウェーハ１の下面
（表面）外周縁部分を全周に渡って受けて、メッキ液が
ウェーハ１の外周側面や裏面（上面）に回り込んで不要
有害な個所にメッキがなされないようにする機能を有す
る。そこで、ウェーハ保持リング４のウェーハ１を受け
る部分はシリコンゴム等柔軟な材質とされウェーハ１の
裏面に置いた重り（図示せず）等押圧手段によりウェー
ハ１の表面に水密に接触する。

【０００５】上記のようにウェーハ１を保持したウェー
ハ保持リング４は図示しない複数の支柱により支えられ
てカップ２の上部開口上にメッキ液が流れ出るに適当な
所定の間隔を持って配置される。

【０００６】そして、カップ２内の底の方には円板状の
平たいメッシュ状のアノード電極５が配置され、図示し
ないが配線が外部導出され図示しないメッキ電源に接続
している。なお、メッキ液はこのアノード電極５のメッ
シュ穴を通って噴き上がる。

【０００７】そして、ウェーハ保持リング４には複数個
所（例えば３個所）にカソード端子としてカソードピン
６（図２Ｂには図示せず図３参照）が設けられ、その先
端がウェーハ１の表面に各個別に接触する。このカソー
ドピン６の先端がウェーハ１に接触する位置はウェーハ
保持リング４がウェーハ１の外周部分で水密に接する位
置のさらに外側であり、メッキ液が接触しない位置であ
る。そして、ウェーハ１には図２（Ａ）に示すようにカ
ソードピン６の位置に対応してフォトレジスト等マスク
を除去した接触部１ａが設けられていても良いし、カソ
ードピン６がマスクを突き破って下地金属層（図示せ
ず）に接触するようにもできる。

【０００８】次に、その配線に付いて説明する。図３は
その回路図である。そして、カソードピン６はウェーハ
１の接触部１ａ，１ａに接触している。この接触部１ａ
はウェーハ１の周辺部に周方向に略等間隔に設けられ、
カソードピン６はそれに対応して設けられている。これ
ら、複数のカソードピン６は共通接続されメッキ電源１
０のカソード側に接続される。メッキ電源１０は電流制
御装置７と直流電源８と電流計９のような電流確認手段
との直列接続でなる。そして、メッキ電源１０のアノー
ド側はアノード電極５に接続している。

【０００９】そして、メッキ処理に際しては電流制御装
置７によりウェーハ１に対応した電流値に定電流制御し
たり、時間に対する電流値を所定のプロファイルに制御
したりする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造のメッキ装置では、複数のカソードピン６の内
の何個所かが接触不良で極端に電流が流れにくくなって
いても充分に接触している個所が１個所でもあれば設定
された電流がながれる。しかしながら、充分に接触して
いるカソードピン６に電流が集中するので接触の良いカ
ソードピンの近くはメッキが厚くなり、離れた個所は下
地金属層での電圧降下が顕著になるので薄くなって、差
が大きくなる。ウェーハ１の径が大型となっており、メ
ッキする部分の面積が大きくなると１枚のウェーハに流
す電流が大きくなるので、さらに顕著となる。これは、
下地金属層の抵抗を小さくすれば改善できるとおもわれ
る。しかしながら、このメッキ処理がＡｕバンプを形成
するような選択メッキである場合には、下地金属層はＡ
ｕが用いられ、メッキ処理後Ａｕバンプの下を除きエッ
チング除去されるものであり、高価な材料でなる下地金
属層をなるべく薄いものとしたい。そこで、この発明は
カソード電極と下地金属層との接触抵抗のバラツキの影
響が出ないで均一な厚みのメッキが可能なメッキ装置を
提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの発明はメッキされる半導体ウェーハは被メッキ
面に通電路となる下地金属層を有し、前記半導体ウェー
ハの周辺であって周方向に略等間隔に異なる位置で前記
下地金属層に電気接触するカソード電極を複数備えると
ともに、それらカソード電極それぞれの電流を独立に設
定又は制御可能なメッキ電源を備えることを特徴とする
半導体ウェーハ用メッキ装置を提供する。このような構
成によればカソード電極と下地金属層との接触抵抗が極
端に高い場合を除き、接触抵抗値のバラツキによらず各
カソード電極に所定の電流を流すので均一なメッキ厚み
とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明はウェーハの被メッキ面
に下地金属層を形成し、（その一部分に選択メッキする
場合はさらに選択メッキする部分を開口したマスクを形
成し、）ウェーハの周辺で下地金属層にメッキ電源のカ
ソード電極を接触させ、下地金属層を通電路としてメッ
キを行うに際して、下地金属層とカソード電極との接触
抵抗が大きい所が生じてもウェーハ全面に均一なメッキ
厚みでメッキ処理を行おうとするものである。そこで、
ウェーハの周方向での均一性を得るためにカソード電極
はウェーハの周辺で周方向に適当な等間隔で複数設け
る。そしてそれぞれ独立に電流を制御して略同じ電流が
流れるようにする。そして、極端に接触抵抗が大きく、
またはオープン状態となって設定電流に比較して小さい
電流しか流れないカソード電極が当初より、またはメッ
キ処理の途中で発生する場合は設定された閾値で検出し
てアラームを発するようにすることができる。

【００１３】そして、このメッキ装置に適用されるウェ
ーハは下地金属層を形成しその上にメッキを行うもの
で、下地金属層にカソード電極を接触させるものであれ
ば良い。選択メッキを行う場合は下地金属層の上に所定
の開口を有するレジストを備えるが、カソード電極が接
触する場所にレジストを除去した接触部を設けてそこで
接触をとるタイプでも良いし。カソード電極がピン状で
あって、レジストを突き破って下地金属層に接触するよ
うなタイプでも良い。

【００１４】この発明における電流制御装置は定電流回
路ようなものでもよく、頻繁に発生する接触抵抗のバラ
ツキに比較して大きい抵抗値のバラスト抵抗を設けただ
けでも効果がありそのような回路も含んでいる。

【００１５】

【実施例】この発明の一実施を図面を参照して説明す
る。適用するウェーハ１やメッキ装置本体は例えば図２
（Ａ），（Ｂ）に示す従来例と同じであって良い。この
実施例のメッキ装置は図１に示す回路図のように、メッ
キ電源２０の構成が異なると共にカソードピン６との接
続が異なる。カソードピン６はウェーハ１の接触部１
ａ，１ａに接触している。この接触部１ａはウェーハ１
の周辺部に周方向略等間隔に設けられ、カソードピン６
はそれに対応して設けられている。これら、複数のカソ
ードピン６はそれぞれ独立の電流制御装置１７を介して
直流電源８のカソード側に共通接続される。そして、電
流検出器１９が各カソードピン６の回路毎に配置され
る。電流検出器は電流制御装置が流す電流の設定値に対
応してそれより所定量（例えば１０％）少ない閾値が設
定可能であり、直流電源８がＯＮ状態であるにも関わら
ず閾値を越える電流が流れない場合はカソードピン６の
接触不良とみなしてランプ、ブザー等でアラームを発す
るようにするのが好ましい。単に電流値を表示するもの
で作業者が確認、監視をおこなって接触異常を見つける
ようにすることも可能である。これら、複数の電流制御
装置１７、複数の電流検出器１９、及び直流電源８がこ
の発明におけるメッキ電源２０を構成する。そして、メ
ッキ電源２０のアノード側はアノード電極５に接続して
いる。

【００１６】そして、メッキ処理に際しては電流制御装
置１７によりウェーハ１に対応した電流値に定電流制御
したり、時間に対する電流値を所定のプロファイルに制
御したりする。

【００１７】この実施例によれば、少しぐらいカソード
ピン６と下地金属との接触抵抗が大きくても所定の電流
が流れるように制御されるので均一な厚みのメッキがで
きる。そして、電流の制御が不能な程度に接触抵抗の大
きいカソードピンが出た場合にアラームがでたり、指示
値を確認して気が付いたりするので、接触をとりなおし
てメッキ処理を行えば良い。

【００１８】なお、上記実施例において直流電源８は各
電流制御装置１７に共通に接続されているが、各電流制
御装置毎に独立に直流電源を備えるものでも良い。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明のように、この発明のメッキ
装置によれば下地金属層とカソード電極との接触抵抗が
ばらついても極端に高い抵抗値でないかぎり各カソード
電極に制御された電流が流れるのでウェーハ内で均一な
メッキ厚みが得られる。そして、電流の制御が不能なほ
ど接触抵抗が異常に大きい場合はその検出が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例のメッキ装置の回路図。

【図２】 （Ａ）従来のメッキ装置に適用されるウェー
ハの平面図。（Ｂ）従来のメッキ装置の一例の縦断面
図。

【図３】 その回路図。

【符号の説明】

１ ウェーハ（半導体ウェーハ） ６ カソードピン（カソード電極） ８ 直流電源 １７ 電流制御装置 ２０ メッキ電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メッキされる半導体ウェーハは被メッキ面
   に通電路となる下地金属層を有し、前記半導体ウェーハ
   の周辺であって周方向に略等間隔に異なる位置で前記下
   地金属層に電気接触するカソード電極を複数備えるとと
   もに、それらカソード電極それぞれの電流を独立に設定
   又は制御可能なメッキ電源を備えることを特徴とする半
   導体ウェーハ用メッキ装置。
2. 【請求項２】前記半導体ウェーハは前記下地金属層上に
   メッキされる部分を開口したレジスト層を有し、前記カ
   ソード電極は前記レジスト層を突き破って前記下地金属
   層に接触する請求項１に記載の半導体ウェーハ用メッキ
   装置。
3. 【請求項３】前記半導体ウェーハは前記下地金属層上に
   メッキされる部分とカソード電極が接触する部分とを開
   口したレジスト層を有し、前記カソード電極は前記レジ
   スト層の開口部で前記下地金属層に接触する請求項１に
   記載の半導体ウェーハ用メッキ装置。