JP2004059985A

JP2004059985A - Wafer plating apparatus and wafer plating method

Info

Publication number: JP2004059985A
Application number: JP2002219170A
Authority: JP
Inventors: Seiji Okaji; 岡治　成治
Original assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP3942507B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems that, in the conventional jet stream type plating apparatus 30, there are many fine bubbles 45 in a plating liquid 36, and they move on the flow of the plating liquid 36, but , when the fine bubbles 45 enter the gaps between photoresists 44, they are made stable and do not escape, and, particularly, in the case of a small-sized deep holes such as the photoresists 44 for forming a bump, the bubbles 45 are extremely hard to escape, and, since the plating liquid 36 is not brought into contact with the part stuck with the bubbles 45, normal plating can not be applied. <P>SOLUTION: A wafer 11 is placed on a stage 12. An elastic O ring 15, and further, a seal ring 16 are placed on the outer circumferential part of the wafer 11. A plating tank composed of the wafer 11, the O ring 15 and the seal ring 16 is filled with a plating liquid 17. A disk-shaped anode 21 with many anode pins 22 planted is arranged so as to confront with the wafer 11. The tips of the anode pins 22 are dipped into the plating liquid 17, plating the wafer 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェハーのめっき装置およびめっき方法に関し、特にウェハー表面に形成されるバンプまたは配線パターンのめっき装置とめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の噴流式めっき装置３０の部分断面図である。噴流カップ３１の上方に数ｍｍのすきまをあけてウェハー３２がある。ウェハー３２はめっき面を下にし、カソード３３とスプリング３４にはさまれて固定されている。カソード３３はウェハー３２に電気的にもつながっている。噴流カップ３１の中程には網状のアノード３５がある。このアノード３５とウェハー３２の間にめっき電流がめっき液３６を通して流れる。カソード３３とアノード３５はめっき電源３７につながっている。噴流カップ３１はめっき槽３８の中に設置されている。噴流カップ３１の底は配管によりめっき槽３８の外の流量計３９、フィルター４０、ポンプ４１を通して再びめっき槽３８の底とつながっている。めっき槽３８の底にはヒーター４２があって、めっき液３６を一定の温度に保っている。ヒーター４２はヒーター電源４３とつながっている。
【０００３】
次に従来の噴流式めっき装置３０を用いてウェハー３２にめっきする方法を説明する。まずウェハー３２をカソード３３に載せ、裏からスプリング３４で押して固定する。次にポンプ４１をＯＮにし、めっき液３６を循環させる。めっき液３６はめっき槽３８下部のヒーター４２により設定温度（６５℃程度）にあたためられ、ポンプ４１、フィルター４０、流量計３９を通って底から噴流カップ３１に入る。めっき液３６は噴流カップ３１の中でアノード３５のすきまを通り上昇する。めっき液３６は噴流カップ３１最上部まで来たら、流れの勢いでウェハー３２に当り、噴流カップ３１とカソード３３のすきまからあふれて流れ出し、噴流カップ３１の側面を流れ落ちてめっき槽３８に戻る。
【０００４】
このようにしてめっき液３６は循環する。その間にアノード３５とウェハー３２の間にめっき液３６を通してめっき電流が流れ、ウェハー３２にめっき液中の金属が析出する。すなわちウェハー３２がめっきされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６は従来の噴流式めっき装置３０のウェハー３２近傍の部分断面部分拡大図である。ウェハー３２のめっき面にはフォトレジスト４４のパターンが作られていて、めっきはフォトレジスト４４とフォトレジスト４４の間隙に成長する。
【０００６】
めっき液３６の中には微細な泡４５が多数あり、めっき液３６の流れにのって移動する。この泡４５は、アノード３５で発生する泡、ポンプ４１で発生する泡、噴流カップ３１の側面を流れ落ちてめっき槽３８に戻るときに発生する泡、ウェハー３２をセットするときめっき液３６とウェハー３２の間に入る泡などである。従来の噴流式めっき装置３０では、これらの泡４５が発生するのを避けることができない。
【０００７】
微細な泡４５がフォトレジスト４４とフォトレジスト４４の間隙に入ると安定してしまいなかなか抜けない。その理由は、フォトレジスト４４の間隙ではめっき液３６の流れが弱いこと、また泡４５は元来上昇するものであるのに、それをウェハー３２でふたをしていることなどである。特にバンプ形成のためのフォトレジスト４４のように小径で深い穴の場合、いったん穴に入った泡４５は極めて抜けにくい。
【０００８】
泡４５のついた部分にはめっき液３６が触れないから金属が析出しない。したがって正常なめっきができない。つまり従来の噴流式めっき装置３０では、泡４５がフォトレジスト４４の間隙に入り込み、その部分が正常にめっきできないことがあるという問題があった。
【０００９】
本発明は特にバンプ形成のためのフォトレジストのように小径で深い穴でも泡が入りにくく、泡が入っても抜けやすいめっき装置およびめっき方法である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のめっき装置には二つの特徴がある。第一の特徴は、めっき液を循環、噴流させないことである。このためめっき液の中に泡が発生しにくい。第二の特徴は、ウェハーのめっき面が上向きに置かれることである。このためフォトレジストの間隙に入った泡が抜けやすい。この二つの作用の相乗効果により、バンプ形成のためのフォトレジストのような小径で深い穴でも泡が入りにくく、泡が入っても抜けやすい。これにより、泡がフォトレジストの間隙に入り込み、その部分が正常にめっきできないという問題が解決する。
【００１１】
請求項１記載の発明は、回転可能なステージにめっき面を上にしてウェハーを固定し、ウェハーの外周部にめっき液に耐性があって弾力性のあるオーリングを載せ、さらにオーリングにほぼ同径のシールリングを載せ、ウェハーとオーリングとシールリングで形成されためっき槽にめっき液を満たし、多数のアノードピンを植えたアノードをウェハーに対向させて配置し、アノードピン先端をめっき液に浸し、オーリングに埋め込まれたコンタクトピンによりシールリングとウェハーを電気的に導通させ、めっき電源につないだ−電極ブラシと＋電極ブラシをそれぞれシールリングとアノードに接触させ、めっき電流を、めっき電源の＋極→＋電極ブラシ→アノード→アノードピン→めっき液→ウェハー→コンタクトピン→シールリング→−電極ブラシ→めっき電源の−極、の回路で流すことを特徴とするウェハーめっき装置である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のウェハーめっき装置において、ステージのウェハーを載せる面にめっきの付着しにくい材料が貼られていることを特徴とするウェハーめっき装置である。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のウェハーめっき装置において、めっきの付着しにくい材料が塩化ビニール樹脂または弗素樹脂であることを特徴とするウェハーめっき装置である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のウェハーめっき装置において、ステージに、めっき液を一定温度に保つためのヒーターが内蔵されていることを特徴とするウェハーめっき装置である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、回転可能なステージにめっき面を上にしてウェハーを固定し、ウェハーの外周部にめっき液に耐性があって弾力性のあるオーリングを載せ、さらにオーリングにほぼ同径のシールリングを載せ、ウェハーとオーリングとシールリングで形成されためっき槽にめっき液を満たし、多数のアノードピンを植えたアノードをウェハーに対向させて配置し、アノードピン先端をめっき液に浸し、オーリングに埋め込まれたコンタクトピンによりシールリングとウェハーを電気的に導通させ、めっき電源につないだ−電極ブラシと＋電極ブラシをそれぞれシールリングとアノードに接触させ、めっき電流を、めっき電源の＋極→＋電極ブラシ→アノード→アノードピン→めっき液→ウェハー→コンタクトピン→シールリング→−電極ブラシ→めっき電源の−極、の回路で流すことを特徴とするウェハーめっき方法である。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のウェハーめっき方法において、めっき中はステージを５ｒｐｍ〜１００ｒｐｍで回転させることを特徴とするウェハーめっき方法である。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項６記載のウェハーめっき方法において、ステージの回転と同期させてアノードを回転させることを特徴とするウェハーめっき方法である。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項６記載のウェハーめっき方法において、ステージの回転に緩急をつける、または、回転→停止→回転を繰り返す、または右回転→左回転→右回転を繰り返すことを特徴とするウェハーめっき方法である。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項５記載のウェハーめっき方法において、めっき液を満たす前に水、または界面活性剤を入れた水でウェハーを濡らし、ウェハーのめっき液への濡れ性を良くしておくことを特徴とするウェハーめっき方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のウェハーめっき装置１０である。ウェハー１１はめっき面を上にしてステージ１２の上に載せる。ステージ１２はステンレス製であるが、ウェハー１１の載る面はめっきの付きにくい樹脂（塩化ビニール、弗素樹脂など）でできた絶縁板１３が貼られている。ステージ１２の内部にはめっき液を保温するためのヒーター１４が内蔵されている。ウェハー１１はステージ１２に真空吸着により固定される。ステージ１２は低速回転（５〜１００ｒｐｍ）、高速回転（１０００〜６０００ｒｐｍ）ができる。
【００２１】
ウェハー１１のめっき面外周には、めっき液に耐性があるゴム製オーリング１５がウェハー１１に密着して載せられ、さらにその上に密着して同径のステンレス製シールリング１６が載せられている。シールリング１６の内側（めっき液１７と接する部分）はポリプロピレン、弗素樹脂などの耐めっき液材料でコーティングされている。そしてウェハー１１とオーリング１５とシールリング１６でつくられためっき槽にめっき液１７が入れられる。シールリング１６の側面には−電極ブラシ１８が接触している。−電極ブラシ１８はシールリング１６が回転しても常に接触しているのでシールリング１６に常時給電できる。−電極ブラシ１８はめっき電源１９の−極につながっている。
【００２２】
オーリング１５の内部の数ヵ所に白金コーティングしたチタン製のコンタクトピン２０が埋めこまれている。コンタクトピン２０によりシールリング１６とウェハー１１が電気的に結ばれるので、結局ウェハー１１はめっき電源１９の−極につながることになる。
【００２３】
ウェハー１１の上方に円板形のアノード２１が吊られている。アノード２１下面には多数のアノードピン２２が剣山のように植えられ、アノードピン２２の先端はめっき液１７の中に浸っている。しかしアノードピン２２はウェハー１１とは離れている。多数のアノードピン２２が二次元的に植えられているため、めっき液１７中の電流分布が一様になる。アノード２１の軸には＋電極ブラシ２３が接触している。＋電極ブラシ２３はアノード２１が回転しても常にアノード２１の軸に接触しているのでアノード２１に常時給電できる。＋電極ブラシ２３はめっき電源１９の＋極につながっている。なおアノード２１の形状は、ウェハー１１全体にめっきをするときはウェハー１１に合わせて円板形であるが、ウェハー１１の一部にめっきするときは、そのめっき部分の形に合わせてもよい。
【００２４】
めっき電流は、めっき電源１９の＋極→＋電極ブラシ２３→アノード２１→アノードピン２２→めっき液１７→ウェハー１１→コンタクトピン２０→シールリング１６→−電極ブラシ１８→めっき電源１９の−極、の回路で流れる。これによりめっき液１７中の金属イオンがウェハー１１に析出し、すなわちめっきができる。
【００２５】
めっき液１７の温度は６５℃程度が適切である。この温度を保つため、めっき中はステージ１２内蔵のヒーター１４をＯＮにして、ステージ１２を６５℃程度に保つ。より完全にめっき液１７の温度を一定にするためには、ウェハーめっき装置１０全体を６５℃の恒温容器（図示せず）に入れるとよい。
【００２６】
図２、図３は本発明のウェハーめっき装置１０を用いたウェハーめっき方法の説明図である。まず図２（ａ）のようにステージ１２の上にウェハー１１を載せ、真空吸着して固定する。
【００２７】
次に図２（ｂ）のようにウェハー１１の外周上にオーリング１５、次にオーリング１５上にシールリング１６を載せる。オーリング１５とシールリング１６は一体品になっていてもよい。次に図示しない締め付け手段でステージ１２、ウェハー１１、オーリング１５、シールリング１６をめっき液１７が漏れないように締め付ける。
【００２８】
次に図２（ｃ）のようにウェハー１１、オーリング１５、シールリング１６でできためっき槽にめっき液１７を入れる。そしてめっき液１７の温度を６５℃に保つため、ステージ１２内蔵ヒーター（図示せず）をＯＮにする。なおめっき液１７を入れる前に、水、または界面活性剤入りの水を一度入れてウェハー１１を濡らし、次に軽く遠心乾燥し、ウェハー１１のめっき液１７への濡れ性を良くしておくと、めっき液１７がウェハー１１のすみずみまで完全に入るので効果的である。
【００２９】
次に図３（ｄ）のようにアノード２１を下ろしアノードピン２２をめっき液１７に浸す。−電極ブラシ１８をシールリング１６の側面に、＋電極ブラシ２３をアノード２１の軸に接触させる。次にステージ１２およびアノード２１を同期させてゆっくり回転させながら（５ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ）、めっき電源１９からめっき電流を供給しめっきをおこなう。ステージ１２とアノード２１の回転を同期させないと、アノードピン２２がめっき液をかき混ぜて泡が発生しやすい。しかしステージ１２の回転がゆるやかで泡が発生しないときはアノード２１を固定しておいてもよい。この方が構造が簡単になる。ステージ１２とアノード２１の回転は定常的におこなうよりも、緩急をつけたり、回転→停止→回転を繰り返したり、右回転→左回転→右回転を繰り返したりするほうが、めっき液１７がウェハー表面１１で停溜しなくてよい。
【００３０】
必要な厚さのめっきができたら−電極ブラシ１８と＋電極ブラシ２３を外し、アノード２１を上げ、めっき液１７を吸い出してから、シールリング１６とオーリング１５を外す。そして図３（ｅ）のようにステージ１２を高速回転させ（１０００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍ）、めっき液１７を振り切る。その後純水シャワー（図示せず）をウェハー１１に当て、その純水を振り切るウェハー１１洗浄を繰り返し、最後に十分純水を振り切ってウェハー１１を遠心乾燥させる。
【００３１】
図４は本発明のウェハーめっき装置１０のメリットを説明する模式図である。ウェハー１１のめっき面にはフォトレジスト２４のパターンがあり、めっきはフォトレジスト２４とフォトレジスト２４の間隙に成長する。本発明のウェハーめっき装置１０ではめっき液１７を循環させないので、ポンプや噴流カップで泡が大量に発生することはない。したがってまず泡の発生量が少ないことが有利である。さらに、泡２５がアノードピン２２である程度発生することは避けられないが、発生した泡２５はめっき液１７内を上昇するから、フォトレジスト２４の間隙に入り込んでウェハー１１に付着する可能性が非常に低いので有利である。しかも万一泡２５がフォトレジスト２４の間隙に入り込んでも、泡２５が上昇して出るのをさえぎるものがないから、めっき液１７の流れに引かれてフォトレジスト２４の間隙から出てきやすいので益々有利である。
【００３２】
以上の作用原理により、本発明のウェハーめっき装置１０では、微細な泡２５がフォトレジスト２４とフォトレジスト２４の間隙に付着して、その部分にめっきができないという問題が解決される。本発明のウェハーめっき装置１０およびウェハーめっき方法は、特にフォトレジスト２４の穴が小径で深いバンプめっきに適する。
【００３３】
また従来の噴流式めっき装置は噴流カップ、めっき槽、配管などに大量のめっき液を入れなければならないため、めっきをするウェハーの枚数に関係無くめっき液を大量に建浴しなければならない（数十リットル〜数百リットル）。それに対し本発明のウェハーめっき装置１０では一枚のウェハー１１につき１リットル弱のめっき液１７があればよい。金めっき液などの貴金属めっき液は非常に高価だから、建浴量が少ないと初期の材料費が大きく節約できる。そのため少量多品種の場合、または多様なめっき条件でめっきをおこなわなければならない場合にコスト的にたいへん有利である。
【００３４】
ウェハー１１のめっき液１７への濡れ性を良くするため、最近界面活性剤入りのめっき液１７がつくられているが、従来の噴流式めっき装置３０に使用すると非常に大量の泡が発生してしまい実用にならない。しかし本発明のウェハーめっき装置１０では、界面活性剤無しのめっき液１７と泡２５の発生程度が変わらないので問題無く使用できる。界面活性剤入りのめっき液１７の方がウェハー１１のすみずみ、特にフォトレジスト２４の細かい穴まで完全に入りこむため、めっきの仕上がりが良い。界面活性剤入りのめっき液１７が使用できることも本発明のウェハーめっき装置１０のメリットである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のウェハーめっき装置１０ではめっき液１７を循環させないので、ポンプや噴流カップで泡が大量に発生することはない。したがって従来の噴流式めっき装置より泡の発生量が少ない。アノードピン２２で発生した泡２５はめっき液１７内を上昇するから、フォトレジスト２４の間隙に入り込んでウェハー１１に付着する可能性は非常に低い。また泡２５がフォトレジスト２４の間隙に入り込んでも、泡２５が上昇して出るのをさえぎるものがないから、めっき液１７の流れに引かれてフォトレジスト２４の間隙から出てくる可能性が高い。このようにして微細な泡２５がフォトレジスト２４とフォトレジスト２４の間隙に付着して、その部分にめっきができないという問題が解決される。
【００３６】
また従来の噴流式めっき装置はめっきをするウェハーの枚数に関係無くめっき液を大量に建浴しなければならない。それに対し本発明のウェハーめっき装置１０では一枚のウェハー１１につき１リットル弱のめっき液１７があればよい。そのため少量多品種の場合、または多様なめっき条件でめっきをおこなう場合にコストが安い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハーめっき装置１０
【図２】本発明のウェハーめっき装置１０を用いたウェハーめっき方法の説明図
【図３】本発明のウェハーめっき装置１０を用いたウェハーめっき方法の説明図
【図４】本発明のウェハーめっき装置１０のメリットを説明する模式図
【図５】従来の噴流式めっき装置３０の部分断面図
【図６】従来の噴流式めっき装置３０のウェハー３２近傍の部分断面部分拡大図
【符号の説明】
１０　本発明のウェハーめっき装置
１１　ウェハー
１２　ステージ
１３　絶縁板
１４　ヒーター
１５　オーリング
１６　シールリング
１７　めっき液
１８　−電極ブラシ
１９　めっき電源
２０　コンタクトピン
２１　アノード
２２　アノードピン
２３　＋電極ブラシ
２４　フォトレジスト
２５　泡
３０　従来の噴流式めっき装置
３１　噴流カップ
３２　ウェハー
３３　カソード
３４　スプリング
３５　アノード
３６　めっき液
３７　めっき電源
３８　めっき槽
３９　流量計
４０　フィルター
４１　ポンプ
４２　ヒーター
４３　ヒーター電源
４４　フォトレジスト
４５　泡[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plating apparatus and a plating method for a wafer, and more particularly to a plating apparatus and a plating method for bumps or wiring patterns formed on a wafer surface.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a partial sectional view of a conventional jet plating apparatus 30. A wafer 32 is provided above the jet cup 31 with a gap of several mm. The wafer 32 is fixed with the plating surface down, sandwiched between the cathode 33 and the spring 34. Cathode 33 is also electrically connected to wafer 32. In the middle of the jet cup 31 is a mesh-shaped anode 35. A plating current flows between the anode 35 and the wafer 32 through the plating solution 36. The cathode 33 and the anode 35 are connected to a plating power source 37. The jet cup 31 is installed in a plating tank 38. The bottom of the jet cup 31 is again connected to the bottom of the plating tank 38 through a flow meter 39, a filter 40, and a pump 41 outside the plating tank 38 by piping. A heater 42 is provided at the bottom of the plating tank 38 to keep the plating solution 36 at a constant temperature. The heater 42 is connected to a heater power supply 43.
[0003]
Next, a method of plating a wafer 32 using a conventional jet plating apparatus 30 will be described. First, the wafer 32 is placed on the cathode 33, and is pressed and fixed by a spring 34 from the back. Next, the pump 41 is turned on, and the plating solution 36 is circulated. The plating solution 36 is heated to a set temperature (about 65 ° C.) by a heater 42 below the plating tank 38, passes through a pump 41, a filter 40, and a flow meter 39 and enters the jet cup 31 from the bottom. The plating solution 36 rises through the gap of the anode 35 in the jet cup 31. When the plating solution 36 reaches the uppermost part of the jet cup 31, it strikes the wafer 32 with the force of the flow, overflows from the gap between the jet cup 31 and the cathode 33, flows down the side surface of the jet cup 31, and returns to the plating tank 38.
[0004]
Thus, the plating solution 36 circulates. In the meantime, a plating current flows between the anode 35 and the wafer 32 through the plating solution 36, and the metal in the plating solution is deposited on the wafer 32. That is, the wafer 32 is plated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 6 is a partial cross-sectional enlarged view of the vicinity of a wafer 32 of a conventional jet plating apparatus 30. A pattern of a photoresist 44 is formed on the plating surface of the wafer 32, and the plating grows in a gap between the photoresists 44.
[0006]
There are many fine bubbles 45 in the plating solution 36 and move along the flow of the plating solution 36. The bubbles 45 are bubbles generated at the anode 35, bubbles generated at the pump 41, bubbles generated when flowing down the side surface of the jet cup 31 and returning to the plating tank 38, and the plating solution 36 and the wafer 32 when setting the wafer 32. Such as bubbles that enter between. In the conventional jet plating apparatus 30, the generation of these bubbles 45 cannot be avoided.
[0007]
When the fine bubbles 45 enter the gap between the photoresists 44, they are stabilized and cannot be easily removed. The reason is that the flow of the plating solution 36 is weak in the gap between the photoresists 44, and the bubbles 45 are originally raised but are covered with the wafer 32. In particular, in the case of a hole having a small diameter and a deep hole such as a photoresist 44 for forming a bump, the bubble 45 once in the hole is extremely hard to be removed.
[0008]
Since the plating solution 36 does not touch the portion with the bubbles 45, no metal is deposited. Therefore, normal plating cannot be performed. That is, in the conventional jet-type plating apparatus 30, there is a problem that the bubbles 45 enter the gaps of the photoresist 44, and that portion may not be plated normally.
[0009]
The present invention particularly relates to a plating apparatus and a plating method in which bubbles do not easily enter even a small diameter and deep hole like a photoresist for forming bumps, and even if bubbles enter, the plating apparatus and the plating method are easy to remove.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The plating apparatus of the present invention has two features. The first feature is that the plating solution is not circulated or jetted. Therefore, bubbles are not easily generated in the plating solution. The second feature is that the plating surface of the wafer is placed upward. For this reason, bubbles that have entered the gaps in the photoresist are likely to escape. Due to the synergistic effect of these two actions, bubbles are unlikely to enter even a small and deep hole such as a photoresist for forming a bump, and even if bubbles enter, they are easily removed. This solves the problem that bubbles enter the gaps in the photoresist and that portion cannot be plated normally.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, the wafer is fixed on a rotatable stage with the plating surface facing up, an elastic O-ring that is resistant to the plating solution is placed on the outer peripheral portion of the wafer, and the O-ring is almost fixed to the O-ring. Place a seal ring of the same diameter, fill the plating tank formed by the wafer, O-ring and seal ring with plating solution, place an anode with a large number of anode pins facing the wafer, and place the tip of the anode pin in the plating solution. The seal ring and the wafer were electrically connected by contact pins embedded in the O-ring, and connected to the plating power source. The -electrode brush and the + electrode brush were brought into contact with the seal ring and the anode, respectively, and the plating current was reduced. + Pole of power supply → + electrode brush → anode → anode pin → plating solution → wafer → contact pin → seal ring →- Pole brush → plating power source - a wafer plating apparatus characterized by flow in the circuit poles.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the wafer plating apparatus according to the first aspect, wherein a material to which plating does not easily adhere is attached to a surface of the stage on which the wafer is mounted.
[0013]
A third aspect of the present invention is the wafer plating apparatus according to the second aspect, wherein the material to which plating is unlikely to adhere is vinyl chloride resin or fluorine resin.
[0014]
The invention according to a fourth aspect is the wafer plating apparatus according to the first aspect, wherein the stage has a built-in heater for maintaining the plating solution at a constant temperature.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, the wafer is fixed on a rotatable stage with the plating surface facing up, an elastic O-ring that is resistant to the plating solution is placed on the outer peripheral portion of the wafer, and the O-ring is substantially fixed to the O-ring. Place a seal ring of the same diameter, fill the plating tank formed by the wafer, O-ring and seal ring with plating solution, place an anode with a large number of anode pins facing the wafer, and place the tip of the anode pin in the plating solution. The seal ring and the wafer were electrically connected by contact pins embedded in the O-ring, and connected to the plating power source. The -electrode brush and the + electrode brush were brought into contact with the seal ring and the anode, respectively, and the plating current was reduced. + Pole of power supply → + electrode brush → anode → anode pin → plating solution → wafer → contact pin → seal ring →- Pole brush → the plating power source - a wafer plating method characterized by flowing in the circuit of poles.
[0016]
The invention according to claim 6 is the wafer plating method according to claim 5, wherein the stage is rotated at 5 rpm to 100 rpm during plating.
[0017]
The invention according to claim 7 is the wafer plating method according to claim 6, wherein the anode is rotated in synchronization with the rotation of the stage.
[0018]
According to an eighth aspect of the present invention, in the wafer plating method of the sixth aspect, the rotation of the stage is adjusted gradually, or rotation → stop → rotation is repeated, or right rotation → left rotation → right rotation is repeated. Wafer plating method.
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, in the wafer plating method according to the fifth aspect, the wafer is wetted with water or water containing a surfactant before filling with the plating solution to improve the wettability of the wafer with the plating solution. This is a wafer plating method characterized in that:
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a wafer plating apparatus 10 according to the present invention. The wafer 11 is placed on the stage 12 with the plating surface facing up. The stage 12 is made of stainless steel, and the surface on which the wafer 11 is mounted has an insulating plate 13 made of a resin (such as vinyl chloride or fluorine resin) which is difficult to be plated. A heater 14 for keeping the plating solution warm is built in the stage 12. The wafer 11 is fixed to the stage 12 by vacuum suction. The stage 12 can rotate at a low speed (5 to 100 rpm) and at a high speed (1000 to 6000 rpm).
[0021]
On the outer periphery of the plating surface of the wafer 11, a rubber O-ring 15 having resistance to a plating solution is placed in close contact with the wafer 11, and a stainless steel seal ring 16 of the same diameter is further placed in close contact therewith. . The inside of the seal ring 16 (the part in contact with the plating solution 17) is coated with a plating-resistant material such as polypropylene or fluorine resin. Then, a plating solution 17 is put into a plating tank formed by the wafer 11, the O-ring 15, and the seal ring 16. The electrode brush 18 is in contact with the side surface of the seal ring 16. -Since the electrode brush 18 is always in contact even when the seal ring 16 rotates, the electrode brush 18 can always supply power to the seal ring 16. The electrode brush 18 is connected to the negative electrode of the plating power supply 19.
[0022]
In several places inside the O-ring 15, titanium contact pins 20 coated with platinum are embedded. Since the seal ring 16 and the wafer 11 are electrically connected by the contact pins 20, the wafer 11 is eventually connected to the negative pole of the plating power supply 19.
[0023]
A disk-shaped anode 21 is suspended above the wafer 11. A large number of anode pins 22 are planted on the lower surface of the anode 21 like a sword, and the tip of the anode pin 22 is immersed in the plating solution 17. However, the anode pins 22 are separated from the wafer 11. Since many anode pins 22 are two-dimensionally planted, the current distribution in the plating solution 17 becomes uniform. The positive electrode brush 23 is in contact with the axis of the anode 21. The positive electrode brush 23 is always in contact with the axis of the anode 21 even when the anode 21 rotates, so that power can be constantly supplied to the anode 21. The positive electrode brush 23 is connected to the positive electrode of the plating power supply 19. The shape of the anode 21 is disc-shaped in accordance with the wafer 11 when plating the entire wafer 11, but may be conformed to the shape of the plated portion when plating a part of the wafer 11.
[0024]
The plating current is the positive electrode of the plating power source 19, the positive electrode brush 23, the anode 21, the anode pin 22, the plating solution 17, the wafer 11, the contact pin 20, the sealing ring 16, the negative electrode brush 18, and the negative electrode of the plating power source 19. Flows in the circuit. Thereby, metal ions in the plating solution 17 are deposited on the wafer 11, that is, plating can be performed.
[0025]
The temperature of the plating solution 17 is suitably about 65 ° C. In order to maintain this temperature, the heater 14 built in the stage 12 is turned on during plating, and the stage 12 is maintained at about 65 ° C. In order to make the temperature of the plating solution 17 more completely constant, the entire wafer plating apparatus 10 is preferably placed in a thermostat (not shown) at 65 ° C.
[0026]
2 and 3 are explanatory views of a wafer plating method using the wafer plating apparatus 10 of the present invention. First, the wafer 11 is placed on the stage 12 as shown in FIG.
[0027]
Next, as shown in FIG. 2B, the O-ring 15 is placed on the outer periphery of the wafer 11, and then the seal ring 16 is placed on the O-ring 15. The O-ring 15 and the seal ring 16 may be integrated. Next, the stage 12, the wafer 11, the O-ring 15, and the seal ring 16 are fastened by a fastening means (not shown) so that the plating solution 17 does not leak.
[0028]
Next, as shown in FIG. 2C, a plating solution 17 is put into a plating tank formed of the wafer 11, the O-ring 15, and the seal ring 16. Then, in order to keep the temperature of the plating solution 17 at 65 ° C., the heater (not shown) built in the stage 12 is turned on. Before adding the plating solution 17, water or water containing a surfactant is once added to wet the wafer 11, and then lightly centrifugally dried to improve the wettability of the wafer 11 to the plating solution 17. This is effective because the plating solution 17 completely enters the entire surface of the wafer 11.
[0029]
Next, as shown in FIG. 3D, the anode 21 is lowered, and the anode pin 22 is immersed in the plating solution 17. The −electrode brush 18 is brought into contact with the side surface of the seal ring 16, and the + electrode brush 23 is brought into contact with the axis of the anode 21. Next, while the stage 12 and the anode 21 are slowly rotated in synchronization with each other (5 rpm to 100 rpm), a plating current is supplied from the plating power supply 19 to perform plating. If the rotations of the stage 12 and the anode 21 are not synchronized, the anode pins 22 stir the plating solution and bubbles are likely to be generated. However, when the rotation of the stage 12 is slow and no bubbles are generated, the anode 21 may be fixed. This simplifies the structure. The rotation of the stage 12 and the anode 21 is slower or slower, and the rotation → stop → repetition of rotation, or the right rotation → left rotation → right rotation is repeated, rather than performing a steady rotation. You do not need to stop.
[0030]
When the plating of the required thickness is completed, the negative electrode brush 18 and the positive electrode brush 23 are removed, the anode 21 is raised, the plating solution 17 is sucked out, and then the seal ring 16 and the O-ring 15 are removed. Then, as shown in FIG. 3E, the stage 12 is rotated at a high speed (1000 rpm to 6000 rpm) to shake off the plating solution 17. Thereafter, a pure water shower (not shown) is applied to the wafer 11, and the cleaning of the wafer 11 to shake off the pure water is repeated. Finally, the pure water is shaken sufficiently to centrifugally dry the wafer 11.
[0031]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the advantages of the wafer plating apparatus 10 of the present invention. On the plating surface of the wafer 11, there is a pattern of a photoresist 24, and the plating grows in a gap between the photoresists 24. Since the plating solution 17 is not circulated in the wafer plating apparatus 10 of the present invention, a large amount of bubbles is not generated by the pump or the jet cup. Therefore, first, it is advantageous that the amount of generated bubbles is small. Further, it is inevitable that bubbles 25 are generated to some extent in the anode pins 22, but since the generated bubbles 25 rise in the plating solution 17, there is a very high possibility that the bubbles 25 may enter the gaps of the photoresist 24 and adhere to the wafer 11. Is advantageously low. Moreover, even if the bubbles 25 enter the gap between the photoresists 24, there is nothing to prevent the bubbles 25 from rising and coming out. It is advantageous.
[0032]
According to the above-described principle of operation, the wafer plating apparatus 10 of the present invention solves the problem that the fine bubbles 25 adhere to the gap between the photoresists 24 and the plating cannot be performed on the portions. The wafer plating apparatus 10 and the wafer plating method of the present invention are particularly suitable for bump plating in which the holes in the photoresist 24 are small in diameter and deep.
[0033]
In addition, a conventional jet-type plating apparatus requires a large amount of plating solution to be put into a jet cup, a plating tank, a pipe, and the like, so that a large amount of plating solution must be built regardless of the number of wafers to be plated. Ten liters to several hundred liters). On the other hand, in the wafer plating apparatus 10 of the present invention, it is sufficient that the plating solution 17 of less than 1 liter per one wafer 11 is provided. Since a noble metal plating solution such as a gold plating solution is very expensive, an initial material cost can be greatly reduced if the amount of the bath is small. Therefore, it is very advantageous in terms of cost in the case of a small quantity of many kinds or when plating must be performed under various plating conditions.
[0034]
In order to improve the wettability of the wafer 11 with the plating solution 17, a plating solution 17 containing a surfactant has recently been produced. However, when used in a conventional jet plating apparatus 30, a very large amount of bubbles is generated. It is not practical. However, in the wafer plating apparatus 10 of the present invention, the generation degree of the bubble 25 and the plating solution 17 without a surfactant are not changed, so that the wafer plating apparatus 10 can be used without any problem. The plating solution 17 containing the surfactant penetrates all over the wafer 11, particularly into the fine holes of the photoresist 24, so that the plating finish is better. Another advantage of the wafer plating apparatus 10 of the present invention is that a plating solution 17 containing a surfactant can be used.
[0035]
【The invention's effect】
Since the plating solution 17 is not circulated in the wafer plating apparatus 10 of the present invention, a large amount of bubbles is not generated by the pump or the jet cup. Therefore, the amount of bubbles generated is smaller than that of the conventional jet plating apparatus. Since the bubbles 25 generated by the anode pins 22 rise in the plating solution 17, it is very unlikely that the bubbles 25 will enter the gaps of the photoresist 24 and adhere to the wafer 11. Further, even if the bubbles 25 enter the gaps between the photoresists 24, there is nothing to prevent the bubbles 25 from rising and coming out. Therefore, there is a high possibility that the bubbles 25 will be drawn out from the gaps between the photoresists 24 by the flow of the plating solution 17. . In this manner, the problem that the fine bubbles 25 adhere to the gap between the photoresist 24 and the plating cannot be performed on the portion is solved.
[0036]
In addition, the conventional jet-type plating apparatus requires a large amount of plating solution regardless of the number of wafers to be plated. On the other hand, in the wafer plating apparatus 10 of the present invention, it is sufficient that the plating solution 17 of less than 1 liter per one wafer 11 is provided. Therefore, the cost is low in the case of a small number of various kinds or in the case of performing plating under various plating conditions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a wafer plating apparatus 10 according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of a wafer plating method using the wafer plating apparatus 10 of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view of a wafer plating method using the wafer plating apparatus 10 of the present invention. FIG. 4 is a wafer plating apparatus of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a conventional jet plating apparatus 30. FIG. 6 is a partial cross-sectional enlarged view of the vicinity of a wafer 32 of the conventional jet plating apparatus 30.
Reference Signs List 10 Wafer plating apparatus 11 Wafer 12 Stage 13 Insulating plate 14 Heater 15 O-ring 16 Seal ring 17 Plating solution 18 -Electrode brush 19 Plating power supply 20 Contact pin 21 Anode 22 Anode pin 23 + Electrode brush 24 Photoresist 25 Bubble 30 Conventional jet flow plating apparatus 31 Jet flow cup 32 Wafer 33 Cathode 34 Spring 35 Anode 36 Plating solution 37 Plating power supply 38 Plating tank 39 Flow meter 40 Filter 41 Pump 42 Heater 43 Heater power supply 44 Photoresist 45 Bubble

Claims

Fix the wafer with the plating side up on a rotatable stage, place an elastic O-ring that is resistant to plating solution on the outer periphery of the wafer, and further attach a seal ring of approximately the same diameter to the O-ring. A plating solution is filled in a plating tank formed by the wafer, the O-ring, and the seal ring, and an anode having a large number of anode pins planted is arranged so as to face the wafer. , And the seal ring and the wafer are electrically connected by a contact pin embedded in the O-ring, and a negative electrode brush and a positive electrode brush connected to a plating power source are brought into contact with the seal ring and the anode, respectively. Apply the plating current to the positive electrode of the plating power supply → + electrode brush → anode → anode pin → plating solution → wafer → core Takutopin → seal ring → - electrode brush → the plating power source - electrode, wafer plating and wherein the flow in the circuit of.

2. The wafer plating apparatus according to claim 1, wherein a material to which plating hardly adheres is attached to a surface of the stage on which the wafer is mounted.

3. The wafer plating apparatus according to claim 2, wherein the material to which the plating hardly adheres is a vinyl chloride resin or a fluorine resin.

2. The wafer plating apparatus according to claim 1, wherein the stage has a built-in heater for keeping the plating solution at a constant temperature.

Fix the wafer with the plating side up on a rotatable stage, place an elastic O-ring that is resistant to plating solution on the outer periphery of the wafer, and further attach a seal ring of approximately the same diameter to the O-ring. A plating solution is filled in a plating tank formed by the wafer, the O-ring, and the seal ring, and an anode having a large number of anode pins planted is arranged so as to face the wafer. , And the seal ring and the wafer are electrically connected by a contact pin embedded in the O-ring, and a negative electrode brush and a positive electrode brush connected to a plating power source are brought into contact with the seal ring and the anode, respectively. Apply the plating current to the positive electrode of the plating power supply → + electrode brush → anode → anode pin → plating solution → wafer → core Takutopin → seal ring → - electrode brush → the plating power source - wafer plating method characterized by flowing in the circuit of poles.

6. The wafer plating method according to claim 5, wherein the stage is rotated at 5 rpm to 100 rpm during plating.

7. The wafer plating method according to claim 6, wherein the anode is rotated in synchronization with the rotation of the stage.

7. The wafer plating method according to claim 6, wherein the rotation of the stage is adjusted gradually, or rotation → stop → rotation is repeated, or right rotation → left rotation → right rotation is repeated.

6. The wafer plating method according to claim 5, wherein the wafer is wetted with water or water containing a surfactant before filling with a plating solution, so that wettability of the wafer with the plating solution is improved. Wafer plating method.