JP2004162129A - Plating apparatus and plating method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば基板の被めっき面にめっきを施すめっき装置及びめっき方法、特に半導体ウエハ等の表面に設けられた微細な配線用溝やホール、レジスト開口部にめっき膜を形成したり、半導体ウエハの表面にパッケージの電極等と電気的に接続するバンプ(突起状電極)を形成したりするのに使用されるめっき装置及びめっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、TAB(Tape Automated Bonding)やフリップチップにおいては、配線が形成された半導体チップの表面の所定箇所(電極)に金、銅、はんだ、或いはニッケル、更にはこれらを多層に積層した突起状接続電極(バンプ)を形成し、このバンプを介してパッケージの電極やTAB電極と電気的に接続することが広く行われている。このバンプの形成方法としては、電解めっき法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法といった種々の手法があるが、半導体チップのI/O数の増加、細ピッチ化に伴い、微細化が可能で性能が比較的安定している電解めっき法が多く用いられるようになってきている。
【0003】
ここで、電解めっき法は、半導体ウエハ等の基板の被めっき面を下向き(フェースダウン)にして水平に置き、めっき液を下から噴き上げてめっきを施す噴流式またはカップ式と、めっき槽の中に基板を垂直に立て、めっき液をめっき槽の下から注入しオーバフローさせつつめっきを施すディップ式に大別される。ディップ方式を採用した電解めっき法は、めっきの品質に悪影響を与える泡の抜けが良く、フットプリントが小さいという利点を有しており、このため、めっき穴の寸法が比較的大きく、めっきにかなりの時間を要するバンプめっきに適していると考えられる。
【0004】
図16は、いわゆるディップ方式を採用した従来の電解めっき装置の一例を示す。この電解めっき装置は、半導体ウエハ等の基板Wを着脱自在に保持する基板ホルダ10と、めっき液12を収容し、基板ホルダ10で保持した基板Wとアノード(陽極電極)14とをめっき液12内に浸漬させて互いに対面するように配置するめっき槽16と、アノード14と基板Wの表面(被めっき面)に設けた給電層(シード層)との間にめっき電圧を印加してめっき電流を流すめっき電源18を備えている。そして、めっき槽16の側方には、このめっき槽16の溢流堰20の上端をオーバフローしためっき液12を流すオーバフロー槽22が設けられ、このオーバフロー槽22とめっき槽16とは循環ライン24で結ばれている。そして、この循環ライン24の内部に、循環ポンプ26、恒温ユニット28及びフィルタ30が介装されている。これによって、循環ポンプ26の駆動に伴ってめっき槽16内に供給されためっき液12は、めっき槽16の内部を満たし、しかる後、溢流堰20からオーバフローしてオーバフロー槽22内に流れ込み、循環ポンプ26に戻って循環するように構成されている。
【0005】
このめっき装置によれば、めっき槽16の内部にこの下部からめっき液12を供給し、溢流堰20をオーバフローさせて循環させた状態で、基板Wを保持した基板ホルダ10をめっき槽16内のめっき液12中にアノード14と対面するように配置し、アノード14と基板Wとの間にめっき電源18から所定のめっき電圧を印加することで、基板Wの表面にめっき膜が形成される。
【0006】
従来のディップ方式を採用しためっき装置にあっては、めっき液12はめっき槽16の下部から供給され、めっき槽16の内部を上方に向けて流れた後、溢流堰20をオーバフローして循環するようになっており、このため、めっき処理中にめっき液12を基板Wの表面(被めっき面)に沿って該表面の全域に亘って均一に流すことがかなり困難であるといった問題があった。
【0007】
このため、めっき槽16の上方に位置して、基板ホルダ10とアノード14との間にパドルシャフト32を平行に配置し、このパドルシャフト32の下面に複数のパドル(掻き混ぜ棒)34をほぼ垂直に垂設して、めっき処理中に、パドルシャフト32を介してパドル34を基板Wと平行に往復動させてめっき槽16内のめっき液12を攪拌することで、基板Wの表面に沿っためっき液12の流れを該表面の全面でより均等にして(めっき液の流れの方向性をなくして)、基板Wの全面に亘ってより均一な膜厚のめっき膜を形成することが行われている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、めっき処理中に、パドルを基板(被めっき体)と平行に往復動させてめっき槽内のめっき液を攪拌することで、基板の表面に沿っためっき液の流れを該表面の全面でより均等にするようにしても、前述のように、めっき液をめっき槽の内部に該めっき槽の下部から供給して溢流堰の上部からオーバフローさせるようにしているため、このめっき液の流れに強い影響を受けためっき膜が形成され、めっき膜の面内均一性にも一定の限界があるのが現状であった。このように、めっき液の流れに強い影響を受けためっき膜が形成され、めっき膜の面内均一性にも一定の限界があるのは、無電解めっき装置においても同様である。
【0009】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、気泡の抜けが良いディップ方式を採用し、しかもめっき槽内のめっき液の流れを調節して、めっき膜の膜厚の面内均一性をより高めることができるようにしためっき装置及びめっき方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、めっき液を保持するめっき槽の内部に、該めっき槽の内部に垂直に配置される被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射するめっき液噴射ノズルを配置したことを特徴とするめっき装置である。
これにより、めっき液噴射ノズルから垂直に配置される被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射して、被めっき面に対しより垂直な方向から噴流としてより均一に当てることで、めっき膜の膜厚の面内均一性をより高めることができる。この噴射形態としては、例えばストレート、シャワーまたは噴霧が挙げられる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルは、前記被めっき材の被めっき面に平行に相対移動することを特徴とする請求項1記載のめっき装置である。
請求項3に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルは、前記被めっき材と該被めっき材に対向してめっき液に接触して配置されたアノードとの間に配置されていることを特徴とする請求項1または2記載のめっき装置である。
【0012】
請求項4に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルは、前記被めっき材の被めっき面に対面した位置に配置され、該被めっき面に沿って移動して前記めっき槽内のめっき液を攪拌するパドルに設けられていることを特徴とする請求項1記載のめっき装置である。これにより、パドルによってめっき槽内のめっき液を攪拌し、しかも、パドルにめっき液噴射ノズルを設けることで、めっき液噴射ノズルを備え移動させる専用の部材を別途備えることなく、めっき液噴射ノズルを被めっき材の被めっき面に沿って移動させつつ、めっき液噴射ノズルから被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射して、被めっき面に対しより垂直な方向から噴流としてより均一に当てることができる。
【0013】
請求項5に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルは、前記被めっき材と該被めっき材と対向するアノードとの間に配置された調整板に取付けられていることを特徴とする請求項1記載のめっき装置である。これにより、例えば基板等の周辺部の電位を下げて、めっき膜の膜厚のより均等化を図るために、電解めっき装置に広く備えられている調整板に、めっき液噴射ノズルを保持する保持材としての役割を兼用させることで、比較的簡単な構成で、めっき液噴射ノズルを所定の位置に配置することができる。
【0014】
請求項6に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルは、該めっき液噴射ノズルから噴射されるめっき液の被めっき面に対する角度が調整できるようになっていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のめっき装置である。これにより、例えば被めっき材の被めっき面に形成された凹部の大きさ等に合わせて、めっき液の流れが被めっき面に当たる角度を任意に調整して、めっき液が被めっき面に形成された凹部等に効率よく当たるようにすることができる。
【0015】
請求項7に記載の発明は、前記めっき槽内のめっき液を循環させて、前記めっき液噴射ノズルから噴射することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のめっき装置である。
請求項8に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルから噴射されるめっき液の流量を調節する流量調節手段を有することを特徴とする請求項7記載のめっき装置である。これにより、所定量のめっき液をめっき液噴射ノズルから被めっき材の被めっき面に向けて噴射することができる。
【0016】
請求項9に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルが、複数のノズルを並べたノズル列であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のめっき装置である。
【0017】
請求項10に記載の発明は、めっき液を保持するめっき槽内部に被めっき材をその被めっき面をほぼ垂直に配置し、前記被めっき材に対向させてアノードをめっき液に接触させて配置し、前記被めっき材と前記アノードとの間に該被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射するめっき液噴射ノズルを配置し、前記めっき液噴射ノズルと前記被めっき材とを被めっき面に平行に相対移動させつつ該めっき液噴射ノズルから前記被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射し、前記アノードと前記被めっき材との間にめっき電流を流して該被めっき材の被めっき面にめっきを行うめっき方法である。
【0018】
請求項11に記載の発明は、前記めっき液噴射ノズルと前記被めっき材との被めっき面に平行な相対移動は、被めっき面に平行な往復運動であることを特徴とする請求項10記載のめっき方法である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1及び図2は、電解めっき装置に適用した本発明の実施の形態を示す。この電解めっき装置には、半導体ウエハ等の基板(被めっき材)Wを着脱自在に保持する上下動自在な基板ホルダ10と、めっき液12を収容し、基板ホルダ10で保持し垂直に配置した基板Wとアノード(陽極電極)14とをめっき液12内に浸漬させて互いに対面するように配置するめっき槽16と、アノード14と基板Wの表面(被めっき面)に設けた給電層(シード層)との間にめっき電圧を印加してめっき電流を流すめっき電源18が備えられている。
【0020】
めっき槽16の上方に位置して、基板ホルダ10とアノード14との間にパドルシャフト32が平行に配置され、このパドルシャフト32の下面に、略平板状で基板ホルダ10の方向に延びる複数のパドル(掻き混ぜ棒)34がほぼ垂直に垂設されている。このパドルシャフト32は、パドルシャフト32に取付けたラック40と、モータ42の駆動軸に固着した該ラック40と噛み合うウォーム44とからなる駆動機構46を介して、モータ42の正逆回転に伴って前後動(左右動)するよう構成されている。これにより、パドルシャフト32の前後動に伴って、パドル34が基板Wと平行に往復動して、めっき槽16内のめっき液12を攪拌するようになっている。
なお、この駆動機構としては、例えばラックとピニオンの組合せ、リンク機構、リニアスライダ等、任意のものを使用してもよいことは勿論である。
【0021】
各パドル34の基板ホルダ10側の端部には、その高さ方向に沿った所定の位置に、基板ホルダ10で保持した基板Wに向けてめっき液12を噴射するめっき液噴射ノズル(噴射口)48が基板ホルダ10で保持した基板Wに向け開口して設けられている。パドルシャフト32及び各パドル34の内部には、互いに連通してめっき液噴射ノズル48に達するめっき液流路50が設けられ、このめっき液流路50の開口端は、内部に循環ポンプ52と流量調節器54を設置しためっき液循環ライン56の一端に接続され、このめっき液循環ライン56の他端は、めっき槽16に接続されている。これによって、この循環ポンプ52の駆動に伴って、めっき槽16内のめっき液12が順次汲み上げられ、流量調節器54を介してめっき液循環ライン56を流れるめっき液12の流量が調節されて、この流量が調節されためっき液12がめっき液流路50から各めっき液噴射ノズル48に供給され、この各めっき液噴射ノズル48から基板ホルダ10で保持した基板Wに向けて噴射されるようになっている。
【0022】
このように、基板Wと平行に往復動してめっき槽16内のめっき液12を攪拌するパドル34にめっき液噴射ノズル48を設けることで、めっき液噴射ノズルを備え移動させる専用の部材を別途備える必要をなくして、構造の簡素化を図ることができる。
【0023】
なお、この例では、めっき液噴射ノズル48から噴射されるめっき液12の流量を調節する流量調節手段として流量調節器54を備え、所定量のめっき液12をめっき液噴射ノズル48から基板Wに向けて噴射できるようにした例を示しているが、循環ポンプ52として、容積式ポンプを使用し、ポンプ自体に流量調節手段としての役割を果たさせるようにしてもよい。
【0024】
また、めっき液12の噴射形態として、この例では、めっき液12を直線状に噴射するストレート方式を採用しているが、図3に示すように、めっき液12をシャワー状に分散させて噴射するシャワー方式を採用したり、めっき液12を霧状にして噴射する噴霧方式等の任意の方式を適宜選択して採用することができる。
【0025】
次に、このめっき装置によるめっき処理について説明する。
先ず、めっき槽16の内部に所定の量のめっき液12を入れ、基板Wを保持した基板ホルダ10を該基板Wがめっき液12中に浸漬されアノード14と対面する所定の位置まで垂直に下降させる。そして、アノード14と基板Wとの間にめっき電源18から所定のめっき電圧を印加することで、基板Wの表面にめっき膜を形成する。この時、駆動機構46を介して、パドル34を基板Wと平行に前後方向(左右方向)に往復動させてめっき槽16内のめっき液12を攪拌し、同時に循環ポンプ52を駆動して、めっき液噴射ノズル48からめっき液12を基板ホルダ10で保持した基板Wに向けて噴射する。
【0026】
このように、めっき処理中にパドル34を往復動させて、めっき槽16内のめっき液12を攪拌し、同時にこのパドル34の往復動に同期して、めっき液噴射ノズル48からめっき液12を基板ホルダ10で保持した基板Wに向けて噴射することで、十分なイオンを基板により均一に供給しつつ、ほぼ垂直な方向からめっき液12を噴流としてより均一に基板Wに当てることができ、これによって、めっき膜の膜厚の面内均一性をより高めることができる。
そして、めっき終了後、アノード14と基板Wをめっき電源18から切り離し、基板ホルダ10を基板Wごとめっき槽16から引き上げ、しかる後、純水によるリンス等の必要な処理を施した後、めっき後の基板を次工程に搬送する。
【0027】
なお、例えばボールジョイント等を介してパドルをパドルシャフトに取付け、このパドルの取付け角度を調節して、めっき液噴射ノズルから噴射されるめっき液の基板表面に対する角度を調整できるようにしてもよい。これにより、例えば基板の表面に形成された凹部の大きさ等に合わせて、めっき液の流れが基板表面に当たる角度を任意に調整して、めっき液が基板表面に形成された凹部等に効率よく当たるようにすることができる。
また、図16に示す従来例のように、オーバフロー槽を設け、このオーバフロー槽内に流入しためっき液をめっき液噴射ノズルから噴射して循環させるようにしても良いことは勿論である。
【0028】
図4は、無電解めっき装置に適用した本発明の他の実施の形態を示す。この実施の形態の前述の例と異なる点は、無電解めっきにあっては、外部電源を使用しないので、アノードとめっき電源を省略し、更にめっき液12として、還元剤を使用して金属皮膜を連続的に析出させる無電解めっき液を使用した点にある。その他の構成は、前述の例と同一である。
【0029】
図5は、電解めっき装置に適用した本発明の更に他の実施の形態を示す。この例は、基板ホルダ10で保持した基板Wとアノード14との間に、基板Wの大きさに見合った中央孔60aを有する調整板(レギュレーションプレート)60を配置した電解めっき装置に適用したものである。すなわち、このように、中央孔60aを有する調整板60を配置することで、基板ホルダ10で保持した基板Wの周辺部の電位を調整板60で下げて、めっき膜の膜厚のより均等化を図るようにすることが広く行われている。この例は、この調整板60の基板ホルダ10側表面の中央孔60aに近接した位置乃至内周面の、例えば対角線に沿った4カ所に、基板ホルダ10で保持された基板Wに向けてめっき液を噴射するめっき液噴射ノズル48を取付け、調整板60の内部に、このめっき液噴射ノズル48に連通するめっき液流路(図示せず)を設けたものである。なお、調整板60と基板ホルダ10との間に、パドル34を配置するようにしてもよい。
このように、電解めっき装置に広く備えられている調整板60に、めっき液噴射ノズル48を保持する保持材としての役割を兼用させることで、比較的簡単な構成で、めっき液噴射ノズル48を所定の位置に配置することができる。
【0030】
前述の電解めっき装置を備えた基板処理装置の平面配置図を図6に示す。この基板処理装置は、ロード・アンロード部510、各一対の洗浄・乾燥処理部512、第1基板ステージ514、ベベルエッチ・薬液洗浄部516及び第2基板ステージ518、基板Wを180゜反転させる機能を有する水洗部520及び4基のめっき処理部(電解めっき装置)522を有している。更に、ロード・アンロード部510、洗浄・乾燥処理部512及び第1基板ステージ514の間で基板Wの受渡しを行う第1搬送装置524と、第1基板ステージ514、ベベルエッチ・薬液洗浄部516及び第2基板ステージ518の間で基板Wの受渡しを行う第2搬送装置526、第2基板ステージ518、水洗部520及びめっき処理部522の間で基板Wの受渡しを行う第3搬送装置528が備えられている。
【0031】
基板処理装置の内部は、仕切り壁523によってめっき空間530と清浄空間540に仕切られ、これらの各めっき空間530と清浄空間540は、それぞれ独自に給排気できるようになっている。そして、仕切り壁523には、開閉自在なシャッタ(図示せず)が設けられている。また、清浄空間540の圧力は、大気圧より低く、かつめっき空間530の圧力より高くしてあり、これにより、清浄空間540内の空気がめっき装置の外部に流出することがなく、かつめっき空間530内の空気が清浄空間540内に流入することがないようになっている。
【0032】
図7は、基板処理装置内の気流の流れを示す。清浄空間540においては、配管543より新鮮な外部空気が取込まれ、この外部空気は、ファンにより高性能フィルタ544を通して清浄空間540内に押込まれ、天井545aよりダウンフローのクリーンエアとして洗浄・乾燥処理部512及びベベルエッチ・薬液洗浄部516の周囲に供給される。供給されたクリーンエアの大部分は、床545bから循環配管552を通して天井545a側に戻され、再び高性能フィルタ544を通してファンにより清浄空間540内に押込まれて清浄空間540内を循環する。一部の気流は、洗浄・乾燥処理部512及びベベルエッチ・薬液洗浄部516内から配管546により外部に排気される。これにより、清浄空間540内は、大気圧より低い圧力に設定される。
【0033】
水洗部520及びめっき処理部522が存在するめっき空間530は、清浄空間ではない(汚染ゾーン)とはいいながらも、基板表面にパーティクルが付着することは許されない。このため、配管547から取込まれ高性能フィルタ548を通して天井549a側からファンによりめっき空間530内に押込まれたダウンフローのクリーンエアを流すことにより、基板Wにパーティクルが付着することを防止している。しかしながら、ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要となる。このため、めっき空間530内を清浄空間540より低い圧力に保つ程度に配管553より外部排気を行い、ダウンフローの大部分の気流を床549bから延びる循環配管550を通した循環気流でまかなうようにしている。
【0034】
これにより、循環配管550から天井549a側に戻ったエアは、再びファンにより押込まれ高性能フィルタ548を通ってめっき空間530内にクリーンエアとして供給されて循環する。ここで、水洗部520、めっき処理部522、搬送装置528及びめっき液調整タンク551からの薬液ミストや気体を含むエアは、前記配管553を通して外部に排出されて、めっき空間530内は、清浄空間540より低い圧力に設定される。
従って、シャッタ(図示せず)を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、ロード・アンロード部510、清浄空間540及びめっき空間530の順に流れる。また、排気は、ダクト553及び546を通して、外部に排気される。
【0035】
次に、前述のようにして構成した電解めっき装置と電解エッチング装置を備えた配線形成装置の平面配置図を図8に示す。この配線形成装置は、各一対のロード・アンロード部210、洗浄・乾燥処理部212、仮置き部214、めっき処理部(電解めっき装置)216、水洗部218及びエッチング処理部220を有し、更にロード・アンロード部210、洗浄・乾燥処理部212及び仮置き部214との間で基板Wの受渡しを行う第1搬送機構222と、仮置き部214、めっき処理部216、水洗部218及びエッチング処理部220との間で基板Wの受渡しを行う第2搬送機構224が備えられている。
【0036】
この配線形成装置における配線形成処理を、図9及び図10を更に参照して説明する。先ず、表面にシード層を形成した基板Wをロード・アンロード部210から第1搬送機構222で1枚ずつ取出し、仮置き部214を経由してめっき処理部216に搬入する(ステップ1)。
【0037】
次に、このめっき処理部216でめっき処理を行って、図10に示すように、基板Wの表面に銅層7を形成する(ステップ2)。この時、大穴の存在に伴う銅層7の凹み7aの軽減を第一優先に考え、めっき液として、レベリング性の優れたもの、例えば硫酸銅の濃度が高く、硫酸の濃度が低いレベリング性の優れた組成、例えば、硫酸銅100〜300g/l、硫酸10〜100g/lの組成を有し、レベリング性を向上させる添加剤、例えばポリアルキレンイミン、4級アンモニウム塩、カチオン染料などを含有したものを使用する。ここで、レベリング性とは、穴中のボトムアップ成長に優れた性質を意味する。
【0038】
このように、レベリング性の優れためっき液を使用して基板Wの表面にめっきを施すことで、図10に示すように、大穴内でのボトムアップ成長が促進され、平坦部における銅層7の膜厚t1より、大穴部における銅層7の膜厚t2の方が厚くなる。これによって、薄いめっき膜厚t1で大穴を埋めることが可能になる。
そして、必要に応じて、このめっき処理後の基板Wを水洗部218に搬送して水洗し、しかる後、水洗後の基板Wをエッチング処理部220に搬送する(ステップ3)。
【0039】
次に、このエッチング処理部220で基板Wの表面(被めっき面)に電解エッチング処理を施して、基板Wの表面に形成された銅層7のエッチングを行う(ステップ4)。この時、エッチング液として、エッチング促進剤として機能する添加剤、例えばピロリン酸、エチレンジアミン、アミノカルボン酸、EDTA、DTPA、イミノ二酢酸、TETA、NTAなどやエッチング抑制剤として機能する添加剤、例えば4級アンモニウム塩、ポリマーなどの銅の錯体化合物、有機錯体またはその誘導体、或いはチオ尿素またはその誘導体などのような銅腐蝕電位を卑にする添加剤を含有したものを使用する。なお、ベース浴としては、硫酸、塩酸、硫酸過水、フッ酸過水などの酸や、アンモニア過水などのアルカリを使用してもよいが、それらに限定されるものではない。
【0040】
これにより、銅層7の盛り上がり部を選択的にエッチングして、銅層7の平坦性を向上させることができる。これによって、その後のCMP加工において、CMPレートを上げることなく、従って、ディッシングの発生を防止しつつ短時間で行うことができる。
次に、必要に応じて、このエッチング処理後の基板Wを水洗部218に搬送して水洗し、しかる後、水洗後の基板Wを洗浄・乾燥処理部212に搬送する(ステップ5)。そして、この洗浄・乾燥処理部212で基板Wの洗浄・乾燥処理を行い(ステップ6)、しかる後、この基板Wを第1搬送機構222でロード・アンロード部210のカセットに戻す(ステップ7)。
【0041】
なお、めっき処理とエッチング処理を数回繰返して、1回のめっき処理毎に銅膜の盛り上がり部の選択的なエッチングを行うことで、銅膜の平坦度を更に向上させることができる。また、この例では、めっき処理とエッチング処理を1つの配線形成装置内で連続的に行うようにしているが、それぞれ独立した装置で個別に行うようにしても良い。
【0042】
また、電解めっき装置及び電解エッチング装置として、同一の構成で、異なる電解液を使用するとともに、基板Wと電極板(アノードまたはカソード)との間に印加する電圧の極性が異なるようにしたものを使用しているが、例えば電解めっき装置として使用し、基板Wとアノード14との間に印加する電圧を極性を変えることで、つまり、基板Wがアノードとなり、アノード14がカソードとなるように制御して、電解めっき装置が電解エッチング装置を兼用するようにしても良い。
【0043】
次に、前述の電解めっき装置を使用した半導体製造装置の全体構成を図11に示す。この装置は、全体が長方形をなす床上のスペースの一端側に第1の研磨ユニット324aと第2の研磨ユニット324bが左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ半導体ウエハ等の基板Wを収納する基板カセット326a,326bを載置する一対のロード・アンロード部が配置されている。そして、研磨ユニット324a,324bとロード・アンロード部を結ぶ線上に2台の搬送ロボット328a,328bが配置されている。更に、搬送ラインに沿った一方側には、銅埋め込み用の第1のめっきユニット(電解めっき装置)330、反転機を備えた銅膜厚検査ユニット332及び反転機を備えためっき前処理ユニット334が配置され、他方側には、リンス・乾燥装置336、保護膜形成用の第2のめっきユニット(無電解めっき装置)338及びロールスポンジを備えた洗浄ユニット339が配置されている。研磨ユニット324a,324bの搬送ライン側には、基板Wを研磨ユニット324a,324bとの間で授受する上下動自在なプッシャ342が設けられている。
【0044】
この半導体製造装置による半導体装置の配線形成例を、図12を更に参照して説明する。先ず、図12(a)に示すように、半導体素子を形成した半導体基材1上の導電層1aの上に、例えばSiO2からなる絶縁膜2を堆積し、この絶縁膜2の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール3と配線用の溝4を形成し、その上にTaもしくはTaN等からなるバリア層5、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層6をスパッタリング等により形成した基板Wを用意する。
【0045】
この表面にシード層6を形成した基板Wを基板カセット326a,326bから搬送ロボット328aで1枚ずつ取出し、第1のめっきユニット330に搬入する。そして、この第1のめっきユニット330で、図12(b)に示すように、基板Wの表面に銅層7を堆積させて、銅の埋め込みを行う。銅層7は、まず基板Wの表面の親水処理を行い、その後、銅めっきを行って形成する。この時、前述のように、このめっきユニット330を、極性を変えることで電解エッチング装置として使用して、銅層7の表面にエッチングを施すようにしてもよい。銅層7の形成後、銅めっきユニット330でリンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。
【0046】
そして、この銅を埋め込んだ基板Wを銅膜厚検査ユニット332に搬送し、ここで銅層7の膜厚を測定し、必要に応じて、反転機で基板Wを反転させた後、搬送ロボット328bにより研磨ユニット324aまたは324bのプッシャ342上に移送する。
【0047】
研磨ユニット324aまたは324bでは、基板Wの被研磨面を研磨テーブルに押圧しつつ、砥液を供給して研磨を行う。そして、例えば、基板Wの仕上がりを検査するモニタで終点(エンドポイント)を検知した時に、研磨を終了し、この研磨を終了した基板Wを再度プッシャ342上に戻し、一旦純水スプレーで洗浄する。次に、搬送ロボット328bにより洗浄ユニット339に搬送して、例えばロールスポンジで基板Wを洗浄する。これにより、図12(c)に示すように、絶縁膜2の内部にシード層6と銅層7からなる配線8を形成する。
【0048】
次に、この基板Wをめっき前処理ユニット334に搬送し、ここで、例えばPd触媒の付与や、露出表面に酸化膜の除去等の前処理を行って、第2のめっきユニット338に搬送し、この第2のめっきユニット338で無電解めっき処理を施す。これによって、図12(c)に示すように、研磨後に露出した表面に、例えば無電解Co−W−Pめっきを施して、配線8の外部への露出表面に、Co−W−P合金膜からなる保護膜(めっき膜)9を選択的に形成して配線8を保護する。この保護膜9の膜厚は、0.1〜500nm、好ましくは、1〜200nm、更に好ましくは、10〜100nm程度である。
【0049】
無電解めっきが終了した後、基板Wを高速回転させてスピン乾燥し、しかる後、第2のめっきユニット338から取出す。次に、搬送ロボット328bにより基板Wを洗浄ユニット339に搬送して、例えばロールスポンジで基板Wを洗浄し、更に、搬送ロボット328aにより、基板Wをリンス・乾燥装置336に搬送する。そして、このリンス・乾燥装置336で基板Wをリンスし乾燥させた後、基板Wを元の基板カセット326a,326bの元の位置に戻す。
【0050】
次に、前述の図1及び図2に示すめっき槽16を使用してバンプを形成するようにした基板処理装置の平面配置図を図13に示す。この基板処理装置には、半導体ウエハ等の基板を収納したカセット110を搭載する2台のカセットテーブル112と、基板のオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるアライナ114と、めっき処理後の基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライヤ116が同一円周方向に沿って備えられている。更に、この円周の接線方向に沿った位置には、基板ホルダ118を載置して基板の該基板ホルダ118との着脱を行う基板着脱部120が設けられ、この中心位置には、これらの間で基板を搬送する搬送用ロボットからなる基板搬送装置122が配置されている。
【0051】
そして、基板着脱部120側から順に、基板ホルダ118の保管及び一時仮置きを行うストッカ124、基板を純水に浸漬させて濡らすことで表面の親水性を良くするプリウェット槽126、基板の表面に形成したシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸などの薬液でエッチング除去するプリソーク槽128、基板の表面を純水で水洗する第1の水洗槽130a、洗浄後の基板の水切りを行うブロー槽132、第2の水洗槽130b及びめっきユニット134が順に配置されている。このめっきユニット134は、オーバフロー槽136の内部に、前述の図1及び図2に示す複数のめっき槽16を収納して構成され、各めっき槽16は、内部に1個の基板を収納してめっきを施すようになっている。なお、この例では、銅めっきについて説明するが、ニッケルやはんだ、更には金めっきにおいても同様であることは勿論である。
【0052】
更に、これらの各機器の側方に位置して、これらの各機器の間で基板ホルダ118を基板Wとともに搬送する基板ホルダ搬送装置(基板搬送装置)140が備えられている。この基板ホルダ搬送装置140は、基板着脱部120とストッカ124との間で基板を搬送する第1のトランスポータ142と、ストッカ124、プリウェット槽126、プリソーク槽128、水洗槽130a,130b、ブロー槽132及びめっきユニット134との間で基板を搬送する第2のトランスポータ144を有している。この例では、第1のトランスポータ142は水洗槽130aまで移動可能で、第2のトランスポータ144との分担(移動)範囲を変えることができるようになっている。なお、第2のトランスポータ144を備えることなく、第1のトランスポータ142のみを備えるようにしてもよい。
また、この基板ホルダ搬送装置140のオーバフロー槽136を挟んだ反対側には、各めっき槽16の内部に位置してめっき液12を攪拌する掻き混ぜ棒としてのパドル34(図1及び図2参照)を駆動するパドル駆動装置146が配置されている。
【0053】
前記基板着脱部120は、レール150に沿って横方向にスライド自在な平板状の載置プレート152を備えており、この載置プレート152に2個の基板ホルダ118を水平状態で並列に載置して、この一方の基板ホルダ118と基板搬送装置122との間で基板の受渡しを行った後、載置プレート152を横方向にスライドさせて、他方の基板ホルダ118と基板搬送装置122との間で基板の受渡しを行うようになっている。
【0054】
このように構成した基板処理装置による一連のバンプめっき処理を説明する。先ず、図14(a)に示すように、表面に給電層としてのシード層500を成膜し、このシード層500の表面に、例えば高さHが20〜120μmのレジスト502を全面に塗布した後、このレジスト502の所定の位置に、例えば直径Dが20〜200μm程度の開口部502aを設けた基板をその表面(被めっき処理面)を上にした状態でカセット110に収容し、このカセット110をカセットテーブル112に搭載する。
このカセットテーブル112に搭載したカセット110から、基板搬送装置122で基板を1枚取出し、アライナ114に載せてオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。このアライナ114で方向を合わせた基板を基板搬送装置122で基板着脱部120まで搬送する。
【0055】
基板着脱部120においては、ストッカ124内に収容されていた基板ホルダ118を基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ142の把持機構(図示せず)で2基同時に把持し上昇させた後、基板着脱部120まで搬送し、90゜回転させて基板ホルダ118を水平な状態とする。しかる後、2基の基板ホルダ118を下降させ、基板着脱部120の載置プレート152の上に同時に載置する。この時、シリンダ(図示せず)を作動させて基板ホルダ118を開いた状態にしておく。
この状態で、中央側に位置する基板ホルダ118に基板搬送装置122で搬送した基板を挿入し基板ホルダ118を閉じて基板を装着し、次に、載置プレート152を横方向にスライドさせ、同様にして、他方の基板ホルダ118に基板を装着し、しかる後、載置プレート152を元の位置に戻す。
【0056】
次に、基板を装着した基板ホルダ118を基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ142の把持機構で2基同時に把持し、上昇させた後、ストッカ124まで搬送し、90゜回転させて基板ホルダ118を垂直な状態となし、しかる後、下降させ、これによって、2基の基板ホルダ118をストッカ124に吊下げ保持(仮置き)する。
これらの基板搬送装置122、基板着脱部120及び基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ142においては、前記作業を順次繰り返して、ストッカ124内に収容された基板ホルダ118に順次基板を装着し、ストッカ124の所定の位置に順次吊り下げ保持(仮置き)する。
【0057】
一方、基板ホルダ搬送装置140の他方のトランスポータ144にあっては、基板を装着しストッカ124に仮置きした基板ホルダ118をこの把持機構(図示せず)で2基同時に把持し、上昇させた後、プリウェット槽126まで搬送し、しかる後、下降させ、これによって、2基の基板ホルダ118をプリウェット槽126内に入れた、例えば純水に浸漬させて基板の表面を濡らして表面の親水性を良くする。なお、基板の表面を濡らし穴の中の空気を水に置換して親水性をよくできるものであれば、純水に限らないことは勿論である。
【0058】
次に、この基板を装着した基板ホルダ118を、前記と同様にして、プリソーク槽128に搬送し、プリソーク槽128に入れた硫酸や塩酸などの薬液に基板を浸漬させてシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜をエッチングし、清浄な金属面を露出させる。更に、この基板を装着した基板ホルダ118を、前記と同様にして、水洗槽130aに搬送し、この水洗槽130aに入れた純水で基板の表面を水洗する。
【0059】
水洗が終了した基板を装着した基板ホルダ118を、前記と同様にしてめっきユニット134に搬送し、めっき槽16に吊り下げ保持する。基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ144は、上記作業を順次繰り返し行って、基板を装着した基板ホルダ118を順次めっきユニット134のめっき槽16に搬送して所定の位置に吊下げ保持する。この時、めっき槽16の内部は、めっき液で満たされているが、基板ホルダ118の吊下げ保持が完了した後にめっき液を満たすようにしてもよい。
【0060】
全ての基板ホルダ118の吊下げ保持が完了した後、アノード14と基板W(図1及び図2参照)との間にめっき電圧を印加するとともに、パドル駆動装置146によりパドル34(図1及び図2参照)を基板Wの表面と平行に往復移動させ、同時にパドル34(図1及び図2参照)に設けためっき液噴射ノズル48(図1及び図2参照)から基板Wに向けてめっき液を噴射して、基板の表面にめっきを施す。この時、基板ホルダ118はめっき槽16の上部で吊り下げられて固定され、めっき電源からシード層500(図14参照)に給電される。
【0061】
めっきが終了した後、めっき電源の印加、めっき液の供給及びパドル往復運動を停止し、めっき後の基板を装着した基板ホルダ118を基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ144の把持機構で2基同時に把持してめっきユニット134のめっき槽16から引き上げて停止させる。
【0062】
そして、前述と同様にして、基板ホルダ118を水洗槽130bまで搬送し、この水洗槽130bに入れた純水に浸漬させて基板の表面を純水洗浄する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ118を、前記と同様にして、ブロー槽132に搬送し、ここで、エアーの吹き付けによって基板ホルダ118に付着した水滴を除去する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ118を、前記と同様にして、ストッカ124の所定の位置に戻して吊下げ保持する。
基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ144は、上記作業を順次繰り返し、めっきが終了した基板を装着した基板ホルダ118を順次ストッカ124の所定の位置に戻して吊下げ保持する。
【0063】
一方、基板ホルダ搬送装置140の他方のトランスポータ142にあっては、めっき処理後の基板を装着しストッカ124に戻した基板ホルダ118をこの把持機構で2基同時に把持し、前記と同様にして、基板着脱部120の載置プレート152の上に載置する。
そして、中央側に位置する基板ホルダ118を開き、基板ホルダ118内のめっき処理後の基板を基板搬送装置122で取出して、スピンドライヤ116に運び、リンスの後、このスピンドライヤ116の高速回転によってスピンドライ(水切り)した基板を基板搬送装置122でカセット110に戻す。そして、一方の基板ホルダ118に装着した基板をカセット110に戻した後、或いはこれと並行して、載置プレート152を横方向にスライドさせて、同様にして、他方の基板ホルダ118に装着した基板をリンスしスピンドライしてカセット110に戻す。
【0064】
載置プレート152を元の状態に戻した後、基板を取出した基板ホルダ118を基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ142の把持機構で2基同時に把持し、前記と同様にして、これをストッカ124の所定の場所に戻す。しかる後、めっき処理後の基板を装着しストッカ124に戻した基板ホルダ118を基板ホルダ搬送装置140のトランスポータ142の把持機構で2基同時に把持し、前記と同様にして、基板着脱部120の載置プレート152の上に載置して、前記と同様な作業を繰り返す。
【0065】
そして、めっき処理後の基板を装着しストッカ124に戻した基板ホルダ118から全ての基板を取出し、スピンドライしてカセット110に戻して作業を完了する。これにより、図14(b)に示すように、レジスト502に設けた開口部502a内にめっき膜504を成長させた基板Wが得られる。
【0066】
そして、前述のようにしてスピンドライした基板Wを、例えば温度が50〜60℃のアセトン等の溶剤に浸漬させて、図14(c)に示すように、基板W上のレジスト502を剥離除去し、更に図14(d)に示すように、めっき後の外部に露出する不要となったシード層500を除去する。次に、この基板Wに形成しためっき膜504をリフローさせることで、図14(e)に示すように、表面張力で丸くなったバンプ506を形成する。更に、この基板Wを、例えば、100℃以上の温度でアニールし、バンプ506内の残留応力を除去する。
【0067】
図15は、バンプ等を形成するようにした、他の基板処置装置の平面配置図を示す。図15に示すように、この基板処理装置には、半導体ウエハ等の基板を収納したカセットを搭載する2台のカセット台410と、基板のオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるアライナ412と、めっき処理後の基板をリンスし高速回転させて乾燥させるリンサドライヤ414が備えられている。そして、2台のカセット台410とアライナ412及びリンサドライヤ414との間に、これらの間で基板の受渡しを行う走行自在な第1搬送ロボット416が配置されている。この第1搬送ロボット416は、例えば真空吸着、又は落とし込みタイプのハンドを備え、基板を水平状態で受渡すようになっている。
【0068】
更に、この例では、合計4台のめっきユニット420が直列に配置されて備えられている。これらの各めっきユニット420は、互いに隣接した位置に配置されためっき槽422及び水洗槽424とを有しており、このめっき槽422及び水洗槽424の上方に、鉛直状態で基板を着脱自在に保持する基板ホルダ426が、上下動機構部428を介して上下動自在で、かつ左右動機構部430を介して左右動自在に配置されている。そして、これらのめっきユニット420の前面側に位置して、アライナ412、リンサドライヤ414と各めっきユニット420の基板ホルダ426との間で基板の受渡しを行う走行自在な第2搬送ロボット432が配置されている。この第2搬送ロボット432は、例えばメカチャック方式で基板を保持し、基板を水平状態と鉛直状態の間で90゜反転させる反転機構434を有するハンドを備え、アライナ412、リンサドライヤ414との間では、基板を水平状態にして、基板ホルダ426との間では、基板を鉛直状態にして、基板を受渡すようになっている。
【0069】
各めっき槽422の内部には、めっき槽422内の所定の位置に基板ホルダ426で保持した基板を配置した時に、この基板の表面と対面する位置に位置して、アノード436が配置されている。更に、この基板とアノード436との間に位置して、パドル駆動装置438の駆動に伴って、基板と平行に往復動してめっき液の流れを均一にするパドル440と、基板の大きさに見合った中央孔を有し基板の周辺部の電位を下げてめっき膜の膜厚を均等化する調整板442が配置されている。そして、このパドル440または調整板442の少なくとも一方に、基板ホルダ426で保持した基板に向けてめっき液を噴射するめっき液噴射ノズル48(図1及び図2、並びに図5参照)が設けられている。
【0070】
次に、このように構成した基板処理装置による一連のめっき処理を、バンプ処理を例にして説明する。先ず、図14(a)に示すように、表面に給電層としてのシード層500を成膜し、このシード層500の表面に、例えば高さHが20〜120μmのレジスト502を全面に塗布した後、このレジスト502の所定の位置に、例えば直径Dが20〜200μm程度の開口部502aを設けた基板Wをその表面(被めっき処理面)を上にした状態でカセットに収容し、このカセットをカセット台410に搭載する。
【0071】
そして、このカセット台410に搭載したカセットから、第1搬送ロボット416で基板Wを1枚取出し、アライナ412に載せてオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。このアライナ412で方向を合わせた基板Wを第2搬送ロボット432でアライナ412から取出し、反転機構434を介して、基板Wを水平状態から鉛直状態に90゜反転させ、この反転させた基板Wを、いずれか1つのめっきユニット420の基板ホルダ426に受渡す。
【0072】
なお、この例にあっては、基板Wの受渡しを、水洗槽424の上方で行う。つまり、上下動機構部428により上昇させ、左右動機構部430により水洗槽424側に位置させておいた基板ホルダ426で、第2搬送ロボット432から基板Wを受取って鉛直状態で保持する。
【0073】
基板Wを鉛直状態で保持した基板ホルダ426を、左右動機構部430により、めっき槽422側に移動させる。一方、めっき槽422にあっては、この内部にめっき液を満たしておく。この状態で、上下動機構部428を介して、基板Wを保持した基板ホルダ426を下降させて、この基板ホルダ426で保持した基板Wをめっき槽422内のめっき液中に浸漬させ、アノード436と基板Wとの間にめっき電圧を印加するとともに、パドル駆動装置438によりパドル440を基板Wの表面と平行に往復移動させ、同時にパドル440または調整板442の少なくとも一方に設けためっき液噴射ノズルから基板に向けてめっき液を噴射することで、基板Wの表面にめっきを施す。
めっきが終了した後、めっき電圧の印加、めっき液の供給及びパドル往復運動を停止し、めっき後の基板Wを保持した基板ホルダ426を、上下動機構部428を介して上昇させて、めっき槽422から引き上げる。
【0074】
このめっき処理後、基板Wを鉛直状態で保持した基板ホルダ426を、左右動機構部430により、水洗槽424側に移動させる。そして、上下動機構部428を介して、基板Wを保持した基板ホルダ426を水洗槽424の内部まで一旦下降させ、これを引き上げながら噴射ノズル(図示せず)から基板ホルダ426に向けて純水を噴射するか、または水洗槽424の内部に純水を満たしておき、この純水内に基板Wを保持した基板ホルダ426を入れた後、水洗槽424内の純水を急速に引き抜くことで、基板Wや基板ホルダ426に付着しためっき液を純水で洗い流す。なお、両者を組合せてもよいことは勿論である。
【0075】
そして、第2搬送ロボット432は、水洗槽424の上方で、この洗浄後の基板Wを基板ホルダ426から鉛直状態で受取り、この受取った基板Wを鉛直状態から水平状態に90゜反転させ、この反転後の基板Wをリンサドライヤ414に搬送して載置する。
このリンサドライヤ414でリンス及び高速回転によるスピンドライ(水切り)を行った基板Wをカセット台410に搭載したカセットに戻して作業を完了する。これにより、図14(b)に示すように、レジスト502に設けた開口部502a内にめっき膜504を成長させた基板Wが得られる。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、めっき液噴射ノズルを被めっき材の被めっき面に沿って移動させつつ、めっき液噴射ノズルから被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射し、ほぼ垂直な方向から噴流としてより均一に当てることで、めっき膜の膜厚の面内均一性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電解めっき装置に適用した本発明の実施の形態の概要を示す縦断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】めっき液噴射ノズルの異なる噴射形態を示す図である。
【図4】無電解めっき装置に適用した本発明の他の実施の形態を示す平面図(図2相当図)である。
【図5】電解めっき装置に適用した本発明の更に他の実施の形態の概要を示す縦断面図(図1相当図)である。
【図6】電解めっき装置を備えた基板処理装置の平面配置図である。
【図7】図6に示す基板処理装置の気流の流れを示す図である。
【図8】電解めっき装置及び電解エッチング装置を備えた配線形成装置の平面配置図である。
【図9】図8に示す配線形成装置における処理工程の流れを示す図である。
【図10】基板にめっき処理を施す際の過程を概念的に示す断面図である。
【図11】電解めっき装置及び無電解めっき装置を備えた半導体製造装置の平面配置図である。
【図12】半導体装置における配線形成例を工程順に示す図である。
【図13】電解めっき装置を備えた他の基板処理装置の平面配置図である。
【図14】基板上にバンプ(突起状電極)を形成する過程を工程順に示す断面図である。
【図15】電解めっき装置を備えた更に他の基板処理装置の平面配置図である。
【図16】従来のめっき装置(電解めっき装置)の概要図である。
【符号の説明】
10,118,426 基板ホルダ
12 めっき液
14,436 アノード
16,422 めっき槽
18 電源
32 パドルシャフト
34,440 パドル
46,146,438 パドル駆動機構
48 めっき液噴射ノズル
50 めっき液流路
52 循環ポンプ
54 流量調節器
56 めっき液循環ライン
60,442 調整板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides, for example, a plating apparatus and a plating method for plating a surface to be plated of a substrate, particularly forming fine plating grooves or holes provided on the surface of a semiconductor wafer or the like, forming a plating film in a resist opening, The present invention relates to a plating apparatus and a plating method used for forming bumps (protruding electrodes) electrically connected to electrodes of a package or the like on a surface of a wafer.
[0002]
[Prior art]
For example, in a TAB (Tape Automated Bonding) or a flip chip, gold, copper, solder, or nickel, or a protruding connection in which these are stacked in a multilayer at predetermined positions (electrodes) on the surface of a semiconductor chip on which wiring is formed. 2. Description of the Related Art It is widely practiced to form electrodes (bumps) and electrically connect to electrodes of a package or TAB electrodes via the bumps. As a method of forming the bump, there are various methods such as an electrolytic plating method, a vapor deposition method, a printing method, and a ball bump method. Electroplating methods, which have relatively stable performance, have come to be used frequently.
[0003]
Here, the electrolytic plating method is a jet type or a cup type in which the surface to be plated of a substrate such as a semiconductor wafer is placed horizontally with the surface to be plated facing downward (face down), and a plating solution is blown up from below to perform plating. The substrate is set up vertically, and the plating solution is roughly divided into a dip type in which a plating solution is injected from under the plating tank and the plating is performed while overflowing. The electroplating method using the dip method has the advantages that the bubbles that adversely affect the plating quality are well removed and the footprint is small, so the dimensions of the plating holes are relatively large and It is considered that it is suitable for bump plating which requires time.
[0004]
FIG. 16 shows an example of a conventional electrolytic plating apparatus employing a so-called dip method. This electrolytic plating apparatus includes a
[0005]
According to this plating apparatus, the
[0006]
In the plating apparatus adopting the conventional dip method, the
[0007]
For this reason, the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, during the plating process, the paddle is reciprocated in parallel with the substrate (plated object) to stir the plating solution in the plating tank, so that the plating solution flows along the surface of the substrate over the entire surface. Even if it is made even more uniform, as described above, the plating solution is supplied into the plating tank from the lower part of the plating tank and overflows from the upper part of the overflow weir. At present, there is a certain limit in the in-plane uniformity of the plating film formed due to the strong influence of the plating film. As described above, the plating film strongly affected by the flow of the plating solution is formed, and the in-plane uniformity of the plating film has a certain limit similarly in the electroless plating apparatus.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and employs a dip method in which bubbles are easily removed, and furthermore, adjusts a flow of a plating solution in a plating tank to improve in-plane uniformity of a film thickness of a plating film. It is an object of the present invention to provide a plating apparatus and a plating method that can be further increased.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
In this way, the plating solution is sprayed from the plating solution spray nozzle toward the surface to be plated of the material to be plated which is vertically arranged, and is applied more uniformly as a jet from a direction more perpendicular to the surface to be plated, thereby performing plating. The in-plane uniformity of the film thickness can be further improved. Examples of this injection form include straight, shower or spray.
[0011]
The invention according to
The invention according to
[0012]
In the invention according to claim 4, the plating solution spray nozzle is disposed at a position facing the surface to be plated of the material to be plated, and moves along the surface to be plated to remove the plating solution in the plating tank. The plating apparatus according to
[0013]
The invention according to
[0014]
The invention according to
[0015]
The invention according to
The invention according to
[0016]
The invention according to claim 9 is the plating apparatus according to any one of
[0017]
According to a tenth aspect of the present invention, a material to be plated is disposed in a plating tank holding a plating solution so that a surface to be plated is substantially vertical, and an anode is placed in contact with the plating solution so as to face the material to be plated. A plating solution spray nozzle for spraying a plating solution toward the plating surface of the material to be plated is disposed between the material to be plated and the anode, and the plating solution spray nozzle and the material to be plated are covered. A plating solution is sprayed from the plating solution spray nozzle toward the surface to be plated of the material to be plated while being relatively moved in parallel with the plating surface, and a plating current flows between the anode and the material to be plated to cause the plating solution to flow. This is a plating method for plating a surface to be plated of a plating material.
[0018]
The invention according to claim 11, wherein the relative movement of the plating solution spray nozzle and the material to be plated parallel to the surface to be plated is a reciprocating motion parallel to the surface to be plated. Is a plating method.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show an embodiment of the present invention applied to an electrolytic plating apparatus. In this electrolytic plating apparatus, a vertically
[0020]
A
It should be noted that, as the driving mechanism, of course, any combination such as a combination of a rack and a pinion, a link mechanism, and a linear slider may be used.
[0021]
At the end of each
[0022]
As described above, by providing the plating
[0023]
In this example, a
[0024]
In this example, the
[0025]
Next, a plating process performed by the plating apparatus will be described.
First, a predetermined amount of the
[0026]
In this way, the
After the plating is completed, the
[0027]
For example, a paddle may be attached to a paddle shaft via a ball joint or the like, and the angle at which the paddle is attached may be adjusted to adjust the angle of the plating solution ejected from the plating solution ejection nozzle with respect to the substrate surface. Thereby, for example, according to the size of the concave portion formed on the surface of the substrate, the angle at which the flow of the plating solution hits the substrate surface is arbitrarily adjusted, so that the plating solution is efficiently applied to the concave portion formed on the substrate surface. Can be hit.
Also, as in the conventional example shown in FIG. 16, an overflow tank may be provided, and the plating solution flowing into the overflow tank may be jetted from the plating solution jet nozzle and circulated.
[0028]
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention applied to an electroless plating apparatus. The difference from the above-described example of this embodiment is that the electroless plating does not use an external power supply, so that the anode and the plating power supply are omitted, and the
[0029]
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention applied to an electrolytic plating apparatus. This example is applied to an electrolytic plating apparatus in which an adjustment plate (regulation plate) 60 having a
As described above, by making the adjusting
[0030]
FIG. 6 is a plan layout view of a substrate processing apparatus provided with the above-described electrolytic plating apparatus. In this substrate processing apparatus, a load / unload
[0031]
The inside of the substrate processing apparatus is partitioned by a
[0032]
FIG. 7 shows the flow of the air flow in the substrate processing apparatus. In the
[0033]
The
[0034]
As a result, the air returning from the
Therefore, when the shutter (not shown) is opened, the air flow between these areas flows in the order of the load / unload
[0035]
Next, FIG. 8 shows a plan layout view of a wiring forming apparatus including the electrolytic plating apparatus and the electrolytic etching apparatus configured as described above. The wiring forming apparatus includes a pair of load / unload
[0036]
The wiring forming process in this wiring forming apparatus will be described with further reference to FIGS. First, the substrates W having the seed layer formed on the surface thereof are taken out one by one from the loading /
[0037]
Next, a plating process is performed in the
[0038]
By plating the surface of the substrate W using a plating solution having excellent leveling properties, bottom-up growth in a large hole is promoted as shown in FIG. Film thickness t 1 From the thickness t of the
Then, if necessary, the substrate W after the plating process is transported to the
[0039]
Next, the surface of the substrate W (the surface to be plated) is subjected to electrolytic etching by the
[0040]
Thereby, the raised portion of the
Next, if necessary, the substrate W after the etching process is transported to the
[0041]
The flatness of the copper film can be further improved by repeating the plating process and the etching process several times and performing selective etching of the raised portion of the copper film for each plating process. Further, in this example, the plating process and the etching process are performed continuously in one wiring forming apparatus, but may be performed individually by independent devices.
[0042]
In addition, as the electrolytic plating apparatus and the electrolytic etching apparatus, those having the same configuration but using different electrolytic solutions and having different polarities of the voltage applied between the substrate W and the electrode plate (anode or cathode) are used. Although it is used, for example, it is used as an electroplating apparatus, and the voltage applied between the substrate W and the
[0043]
Next, FIG. 11 shows the overall configuration of a semiconductor manufacturing apparatus using the above-described electrolytic plating apparatus. In this apparatus, a
[0044]
An example of forming a wiring of a semiconductor device by the semiconductor manufacturing apparatus will be described with further reference to FIG. First, as shown in FIG. 12A, for example, a
[0045]
The substrates W having the
[0046]
Then, the substrate W in which the copper is embedded is transported to the copper film
[0047]
In the
[0048]
Next, the substrate W is transported to the
[0049]
After the completion of the electroless plating, the substrate W is rotated at a high speed and spin-dried, and then taken out of the
[0050]
Next, FIG. 13 shows a plan layout view of a substrate processing apparatus in which bumps are formed using the
[0051]
Then, in order from the substrate attaching / detaching
[0052]
Further, a substrate holder transfer device (substrate transfer device) 140 that is located on a side of each of these devices and transfers the
On the opposite side of the
[0053]
The substrate attaching / detaching
[0054]
A series of bump plating processes by the substrate processing apparatus configured as described above will be described. First, as shown in FIG. 14A, a
One substrate is taken out from the
[0055]
In the substrate attaching / detaching
In this state, the substrate transferred by the
[0056]
Next, the two
In the
[0057]
On the other hand, in the
[0058]
Next, the
[0059]
The
[0060]
After the suspension holding of all the
[0061]
After the plating is completed, the application of the plating power supply, the supply of the plating solution, and the reciprocating motion of the paddle are stopped, and two
[0062]
Then, in the same manner as described above, the
The
[0063]
On the other hand, in the
Then, the
[0064]
After the mounting
[0065]
Then, all the substrates are taken out from the
[0066]
Then, the substrate W spin-dried as described above is immersed in a solvent such as acetone at a temperature of, for example, 50 to 60 ° C., and the resist 502 on the substrate W is peeled off as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 14D, the
[0067]
FIG. 15 is a plan view showing another substrate treatment apparatus in which bumps and the like are formed. As shown in FIG. 15, the substrate processing apparatus includes two cassette tables 410 on which cassettes storing substrates such as semiconductor wafers are mounted, and an
[0068]
Further, in this example, a total of four plating
[0069]
When the substrate held by the
[0070]
Next, a series of plating processes performed by the substrate processing apparatus having the above-described configuration will be described using a bump process as an example. First, as shown in FIG. 14A, a
[0071]
Then, one substrate W is taken out from the cassette mounted on the cassette table 410 by the
[0072]
In this example, the delivery of the substrate W is performed above the
[0073]
The
After the plating is completed, the application of the plating voltage, the supply of the plating solution, and the reciprocating motion of the paddle are stopped, and the
[0074]
After this plating process, the
[0075]
Then, the
The substrate W that has been rinsed and spin-dried (drained) by high-speed rotation by the
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the plating solution spray nozzle is moved along the surface to be plated of the material to be plated, and the plating solution is sprayed from the nozzle to the surface of the material to be plated. However, by applying the jet more uniformly from a substantially perpendicular direction, the in-plane uniformity of the thickness of the plating film can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an outline of an embodiment of the present invention applied to an electrolytic plating apparatus.
FIG. 2 is a plan view of FIG.
FIG. 3 is a view showing a different injection form of a plating solution injection nozzle.
FIG. 4 is a plan view (corresponding to FIG. 2) showing another embodiment of the present invention applied to an electroless plating apparatus.
FIG. 5 is a vertical sectional view (corresponding to FIG. 1) showing an outline of still another embodiment of the present invention applied to an electrolytic plating apparatus.
FIG. 6 is a plan layout view of a substrate processing apparatus provided with an electrolytic plating apparatus.
FIG. 7 is a diagram showing a flow of an air flow of the substrate processing apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a plan layout view of a wiring forming apparatus including an electrolytic plating apparatus and an electrolytic etching apparatus.
9 is a diagram showing a flow of processing steps in the wiring forming apparatus shown in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view conceptually showing a process of performing a plating process on a substrate.
FIG. 11 is a plan layout view of a semiconductor manufacturing apparatus including an electrolytic plating apparatus and an electroless plating apparatus.
FIG. 12 is a diagram showing an example of wiring formation in a semiconductor device in the order of steps.
FIG. 13 is a plan layout view of another substrate processing apparatus provided with an electrolytic plating apparatus.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a process of forming a bump (protruding electrode) on a substrate in the order of steps.
FIG. 15 is a plan layout view of still another substrate processing apparatus provided with an electrolytic plating apparatus.
FIG. 16 is a schematic view of a conventional plating apparatus (electrolytic plating apparatus).
[Explanation of symbols]
10,118,426 Substrate holder
12 Plating solution
14,436 anode
16,422 Plating tank
18 Power supply
32 paddle shaft
34,440 paddles
46,146,438 Paddle drive mechanism
48 Plating solution spray nozzle
50 Plating solution flow path
52 Circulation pump
54 Flow controller
56 Plating solution circulation line
60,442 Adjustment plate
Claims (11)
前記被めっき材に対向させてアノードをめっき液に接触させて配置し、
前記被めっき材と前記アノードとの間に該被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射するめっき液噴射ノズルを配置し、
前記めっき液噴射ノズルと前記被めっき材とを被めっき面に平行に相対移動させつつ該めっき液噴射ノズルから前記被めっき材の被めっき面に向けてめっき液を噴射し、
前記アノードと前記被めっき材との間にめっき電流を流して該被めっき材の被めっき面にめっきを行うめっき方法。Placing the material to be plated in the plating tank holding the plating solution with the surface to be plated almost vertically,
The anode is placed in contact with the plating solution facing the material to be plated,
Placing a plating solution spray nozzle that sprays a plating solution toward the surface to be plated of the material to be plated between the material to be plated and the anode,
Injecting a plating solution from the plating solution spray nozzle toward the surface to be plated of the material to be plated while relatively moving the plating solution spray nozzle and the material to be plated in parallel with the surface to be plated,
A plating method in which a plating current is passed between the anode and the material to be plated to perform plating on a surface to be plated of the material to be plated.
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