JP2004307875A - めっき装置およびめっき方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】めっき面のほぼ全面にわたって、均一なめっき厚でのめっきを行うことが可能なめっき装置およびめっき方法を提供する。
【解決手段】めっき槽４と、被めっき物Ｗを装着でき、装着された被めっき物Ｗを、めっき槽４内のめっき液２中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極６ｂに電気的に接続する保持治具８と、めっき槽４内に配設された陽極板１０と、先端のノズル部１２ａよりめっき面Ｗａにめっき液２を噴射するノズル１２と、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａが形成され、ノズル部１２ａより噴射されためっき液２が透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを通してめっき面Ｗａに向かうように、ノズル部１２ａとめっき面Ｗａとの間に、めっき面Ｗａとほぼ平行に配設され、互いに所定の間隔をあけて並べられた、絶縁体からなる複数の遮蔽板１４，１５，１６とを備え、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａは、めっき面Ｗａに近い遮蔽板１４，１５，１６ほど大きく形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】めっき槽４と、被めっき物Ｗを装着でき、装着された被めっき物Ｗを、めっき槽４内のめっき液２中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極６ｂに電気的に接続する保持治具８と、めっき槽４内に配設された陽極板１０と、先端のノズル部１２ａよりめっき面Ｗａにめっき液２を噴射するノズル１２と、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａが形成され、ノズル部１２ａより噴射されためっき液２が透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを通してめっき面Ｗａに向かうように、ノズル部１２ａとめっき面Ｗａとの間に、めっき面Ｗａとほぼ平行に配設され、互いに所定の間隔をあけて並べられた、絶縁体からなる複数の遮蔽板１４，１５，１６とを備え、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａは、めっき面Ｗａに近い遮蔽板１４，１５，１６ほど大きく形成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき装置およびめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを配線基板に電気的に接続するには、ワイヤボンディング法、ＴＡＢ法の他にフリップチップ接続法が知られている。
このフリップチップ接続は、多ピン化および信号伝播遅延時間の短縮化等の要求を満たすことができるので次第に普及しつつある。特にはんだバンプ等によるフリップチップ接続は、一括接合が可能であるため、広く用いられるようになってきた。半導体チップにフリップチップ接続用のはんだバンプを形成する方法としては、電気めっき法等がある。
【０００３】
従来、電気めっき法により半導体チップにはんだバンプ等の外部接続端子を形成するには次のような方法によっていた。
まず、多数の半導体チップの回路配線がなされたウェハ上にＴｉ／Ｃｕ 、Ｃｒ／Ｃｕ 、Ｃｒ／Ｎｉ などのアンダーバリアメタルとよばれる金属層をスパッタリングや無電解めっき等により全面に形成する。
その上に液状フォトレジストを数回塗布して厚さ５０μｍ程度のレジスト膜を形成する。このレジスト膜にフォトリソグラフィー工程により微細ホールを形成し、バンプを形成すべき金属層の部位を露出させる。
【０００４】
そして電気めっき法により、露出した金属層上にはんだバンプを形成する。
次いでレジスト膜を除去し、バンプ形成部分を除くアンダーバリアメタルをエッチングにより除去する。
このようにウェハの段階で各チップに必要なバンプを形成し、その後にウェハを個片の半導体チップに切断する。
【０００５】
図７は上記電気めっき法に一般的に使用するめっき装置Ｙである。
７０は外槽、７２はカップで上向きに設けられている。７４はカップ７２内の下部に水平に配設された陽極板、７６は外槽７０および陽極板７４を貫通して先端がカップ７２内の下部に開口されためっき液噴出管である。また７８はウェハ８０を電気的に接続して保持可能な保持治具であり、図示のごとく、ウェハ８０のめっき面を下向きにしてカップ７２の開口部に配置させるようになっており、また陰極を兼ねる。
めっき液は図示のように噴出管７６からカップ７２内に供給され、さらにウェハ８０のめっき面に向けて噴出されるのである。そして両電極に通電されて上記のようにはんだバンプが形成されることになる。
めっき液は、保持治具７８とカップ７２の口縁との間隙からオーバーフローして外槽７０内に落下し、排出管８２からタンクに戻される。
【０００６】
ところで、従来の上記めっき装置Ｙによるバンプの形成には次のような課題がある。
カップ７２の口縁は外槽７０に開放されているので、抵抗の少ない外槽７０内へオーバーフローするめっき面周辺側のめっき液の流速は中央側より大きく、そのため中央側にめっきが厚く付く傾向にあり、めっきの付きまわり（被着しためっきの厚さ）にばらつきが生じるという課題がある。
【０００７】
また、多数の微細ホールを形成したウェハを下向きにしてめっき装置Ｙに装着し、下方からめっき液を噴射してめっきを行うものであるため、微細ホールにエアが残りやすく、このため全くめっきが形成されないホールや、不十分なホールがあったりして歩留りが低下するという課題がある。
【０００８】
本願出願人は、従前、図７のめっき装置Ｙの上記課題を解決すべく、特許文献１を開示している。
特許文献１に記載のめっき装置は、めっき槽と、陰極に接続されると共に、被めっき物（ウェハ）が電気的に接続されて着脱可能に装着でき、装着される被めっき物を前記めっき槽のめっき液中にめっき液に対してほぼ垂直に、もしくはめっき面が上を向くように斜めに浸漬可能な保持治具と、保持治具に装着される被めっき物の前方に、めっき面と若干の間隔を存して、かつ軸線がめっき面とほぼ垂直となるように配置される、絶縁体からなる筒体と、筒体内に、被めっき物のめっき面と対向して配置される陽極板と、陽極板を貫通して配置され、前記筒体内に位置する先端のノズル部よりめっき液をめっき面に噴射するノズルとを具備することを特徴としている。
【０００９】
特許文献１に記載のめっき装置によれば、被めっき物（ウェハ）のめっき面全体がめっき液中に埋没していることから、ノズルから噴出されるめっき液は、めっき面の周辺部と筒体端面との間の隙間から外方のめっき液中に流出する。このようにめっき液が液中に流出する場合、液からの流れ抵抗が大きく、流出速度が低くなり、めっき面の中央部と周辺部とでめっき液の流速に大きな差異をなくすことができ、これによって、めっき面の中央部と周辺部とのめっきの付きまわりのばらつきを抑えることができるものとしている。
また、微細ホールが横方向、もしくは上向きの方向となり、しかもめっき液がめっき面に対して垂直な方向から噴出されることから、エアの逃げが良好となり、微細なホール内であっても良好にめっきが行えるものとしている。
【００１０】
ところで、近年、半導体チップの更なる小型化、高集積化により、バンプの形状の一層の高精度化が求められている。また、ウェハをより高効率に利用するために、半導体チップが、ウェハの縁部の近く、例えば縁部から５ｍｍ程度の距離まで形成されるようになってきている。
これに伴い、近年は、ウェハの縁部付近まで、かつウェハ全面にわたって、より厳しく均一な厚さのめっきを形成することが求められている。
【００１１】
電解めっきを行う場合、一般的に、被めっき物の縁部は電流密度が高くなり、縁部以外の箇所に比較して、めっきが厚く付いてしまう傾向がある。
特許文献１に記載されためっき装置は、従来は十分なめっき厚の均一化が図れるものであったが、陽極板とウェハの全面とが対向しているため、やはりウェハの縁部に電流が集中して電流密度が高くなり、ウェハの縁部に向かうほどめっき厚が若干厚くなってしまい、近年の厳しいめっき厚の均一化、特にウェハ縁部までのめっき厚の均一化の要求には応えられない。
【００１２】
そこで、本願出願人は、ウェハの全面および縁部付近でのめっき厚のより一層の均一化を図るため、図８に示すめっき装置Ｚを開発した。図８に示すめっき装置Ｚは、特許文献１のめっき装置の構成に加え、ウェハＷのめっき面Ｗａの外形よりも小さな円形の透孔９２ａが形成され、ノズル９４のノズル部９４ａより噴射されためっき液がその透孔９２ａを通してめっき面Ｗａに向かうよう、ノズル部９４ａとめっき面Ｗａとの間に配設された、絶縁体からなる遮蔽板９２を備える。
【００１３】
これによれば、陽極板９０とウェハＷの縁部との間は、絶縁体からなる遮蔽板９２で遮蔽され、一方陽極板９０とウェハＷの中央部との間は、透孔９２ａを通して直接対向するため、特許文献１に記載されためっき装置に比較して、ウェハＷの縁部の電流密度を低く抑えることができ、ウェハＷのめっき厚をより均一化することが可能である。
【００１４】
図９，図１０に、図８のめっき装置Ｚによって、直径２００ｍｍの円形のウェハの片面の全面に、ベタめっきを施した場合の、めっき厚の計測値を示したグラフおよびデータを示す。図９は、遮蔽板９２の透孔９２ａを、直径１６０ｍｍの円形に形成した場合のグラフおよびデータであり、図１０は、遮蔽板９２の透孔９２ａを、直径１３０ｍｍの円形に形成した場合のグラフおよびデータである。また、図９（ａ），図１０（ａ）は、保持治具９０に保持されたウェハＷの、めっき面Ｗａの中心を通る直線上の、それぞれの間隔が１０ｍｍの各点毎に、めっき厚を計測したグラフである。図９（ａ）および図１０（ａ）において、横軸はウェハＷの縁部からの距離（単位：ｍｍ）を示しており、縦軸は、めっき厚（単位：μｍ）を示している。図９（ｂ），図１０（ｂ）は、ウェハＷの縁部から５ｍｍより内側での、めっき厚の各計測値の、ＭＡＸ（最大値）、ＭＩＮ（最小値）、ＡＶＥ（平均値）、σ（標準偏差）、Ｒ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）のデータを示す表である。また、外周ＭＡＸとは、ウェハＷの縁部におけるめっき厚の最大値である。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−２７５８１１号公報（第１図、段落００１１、００１９）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図８のめっき装置Ｚは、特許文献１のめっき装置に比較すればより均一なめっき厚でめっきをできるものの、図９，図１０に示したように、ウェハＷの縁部から５ｍｍより内側でも３０μｍ以上のめっき厚のばらつきがあり、近年の厳しいめっき厚の均一化の要求に応えるにはまだ不十分で、特にウェハの縁部付近においてめっき厚が厚くなってしまうという課題がある。
【００１７】
なお、本願発明者は、上記遮蔽板９２の透孔９２ａの径や、遮蔽板９２の配設位置等を様々に変化させてめっき厚の測定を行ったが、いずれもめっき厚の均一さを満足することができなかった。
【００１８】
本発明は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、めっき面のほぼ全面にわたって、より均一なめっき厚でのめっきを行うことが可能なめっき装置およびめっき方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るめっき装置は、上記課題を解決するために以下の構成を備える。
即ち、めっき槽と、被めっき物を着脱可能に装着でき、装着された被めっき物を、前記めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極に電気的に接続する保持治具と、前記めっき槽内に、前記保持治具に装着される被めっき物のめっき面と対向するよう配設された陽極板と、前記めっき槽内に、先端のノズル部が前記めっき面と対向するように前記保持治具と前記陽極板との間に配設され、該ノズル部より該めっき面にめっき液を噴射するノズルと、透孔が形成され、前記ノズル部より噴射されためっき液が該透孔を通して前記めっき面に向かうように、該ノズル部と該めっき面との間に、該めっき面とほぼ平行に配設され、互いに所定の間隔をあけて並べられた、絶縁体からなる複数の遮蔽板とを備え、前記透孔の開口径は、前記めっき面に近い前記遮蔽板ほど大きく形成されていることを特徴とする。
これによれば、めっき面の縁部に向かうほど遮蔽板との距離が短くなるため、めっき面の縁部において、めっき面に沿って流れるめっき液の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられる。
【００２０】
さらに、各遮蔽板の透孔は、前記めっき面の外形よりも小さく形成されていることを特徴とする。
これによれば、めっき面の縁部と遮蔽板との距離が近くなり、遮蔽板の上記作用を高めることができる。
【００２１】
また、各遮蔽板の外周間の間隙は、該遮蔽板間をめっき液が通過しないよう、閉塞されていることを特徴とする。
これによれば、ノズル部から噴射されて流れるめっき液が、遮蔽板の間から逃げて、めっき面の縁部におけるめっき液の流速が落ちてしまうのを防ぐことができる。
【００２２】
また、遮蔽板を３枚備えることを特徴とする。
これによれば、めっき厚が好適に均一化されることが、実験により確認されている。
【００２３】
また、めっき槽と、被めっき物を着脱可能に装着でき、装着された被めっき物を、前記めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極に電気的に接続する保持治具と、前記めっき槽内に、前記保持治具に装着される被めっき物のめっき面と対向するよう配設された陽極板と、前記めっき槽内に、先端のノズル部が前記めっき面と対向するように前記保持治具と前記陽極板との間に配設され、該ノズル部より該めっき面にめっき液を噴射するノズルと、前記めっき面の外形よりも小さな透孔が形成され、前記ノズル部より噴射されためっき液が該透孔を通して前記めっき面に向かうように、該ノズル部と該めっき面との間に配設された、絶縁体からなる遮蔽板とを備え、該遮蔽板の前記めっき面側の面は、外縁に向かうほど該めっき面に近づくよう形成されていることを特徴とする。
これによれば、めっき面の縁部に向かうほど遮蔽板との距離が短くなるため、めっき面の縁部において、めっき面に沿って流れるめっき液の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられる。
【００２４】
また、保持治具は、めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態の被めっき物を、めっき面がほぼ鉛直に、または該めっき面が上を向くように傾斜させて保持することを特徴とする。
これによれば、めっき面が横方向、もしくは上向きの方向となることから、めっき面のエアが逃げて、良好にめっきが行える。特に、めっきを施す箇所が微細なホール内であっても（例えばウェハ上のホール内にバンプを形成する場合であっても）良好にめっきが行える。
【００２５】
また、ノズルは、前記陽極板を貫通して配置されていることを特徴とする。
これによれば、ノズル部をめっき面の中央部に向けて配設でき、めっき面上のめっき液の流速を均一化できると同時に、陽極板の中央部とめっき面の中央部とを対向させることができ、めっき面全面の電流密度を均一に保つことができる。
【００２６】
また、陽極板の背面を覆って絶縁物が取り付けられていることを特徴とする。
これによれば、陽極板背面から電気力線が漏出するのを防ぐことができ、被めっき物、特に被めっき物の縁部に、電気力線が回り込むのを防止できると共に、めっき面に対して効率的に電気力線を向けてめっき効率を向上させることができる。
【００２７】
また、各遮蔽板よりもノズル部側に、該ノズル部と陽極板とが内方に位置し、軸線が前記めっき面とほぼ垂直となるよう配設された、絶縁体からなる筒体を備えることを特徴とする。
これによれば、めっき槽の周縁に向けて電気力線が漏出するのを防ぐことができ、被めっき物、特に被めっき物の縁部に、電気力線が回り込むのを防止できると共に、めっき面に対して効率的に電気力線を向けてめっき効率を向上させることができる。
【００２８】
また、ノズル部が、多数の小孔が形成されたシャワーノズルに形成されていることを特徴とする。
【００２９】
また、被めっき物は、半導体ウェハであることを特徴とする。
これによれば、半導体ウェハの表面全面に均一にめっきを施すことができる。
【００３０】
また、本発明に係るめっき方法は、上記課題を解決するために以下の構成を備える。
即ち、請求項１〜１１のうちのいずれか一項記載のめっき装置を用いて、被めっき物にめっきを施すことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第一の実施の形態に係るめっき装置Ａを示す平断面説明図である。
めっき装置Ａは、めっき液２が入れられるめっき槽４と、直流のめっき用電源（図示せず）と、被めっき物としての円形の半導体ウェハＷ（以下単にウェハ）を着脱可能に装着でき、装着されたウェハＷを、めっき槽４内のめっき液２中に浸漬された状態に保持すると共に、前記電源の陰極に電気的に接続する保持治具８と、前記電源の陽極に電気的に接続され、めっき槽４内に、保持治具８に装着されるウェハＷの片面のめっき面Ｗａと対向するよう配設された陽極板１０と、めっき槽４内に、先端のノズル部１２ａが前記めっき面Ｗａと対向するように保持治具８と陽極板１０との間に配設され、ノズル部１２ａよりめっき面Ｗａにめっき液２を噴射するノズル１２と、それぞれ透孔１４ａ，１５ａ，１６ａが形成され、ノズル部１２ａより噴射されためっき液２がそれぞれの透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを通してめっき面Ｗａに向かうよう、ノズル部１２ａとめっき面Ｗａとの間に、めっき面Ｗａとほぼ平行に配設され、互いに所定の間隔をあけて並べられた、絶縁体からなる３枚の遮蔽板１４，１５，１６とを備え、各透孔１４ａ，１５ａ，１６ａは、めっき面Ｗａに近い遮蔽板ほどその開口径が大きく形成されている。また、めっき装置Ａは、各遮蔽板１４，１５，１６よりもノズル部１２ａ側（即ち、最もノズル部１２ａ側の遮蔽板１４よりもノズル部１２ａ側）に、ノズル部１２ａと陽極板１０とが内方に位置し、軸線がめっき面Ｗａとほぼ垂直となるよう配設された、絶縁体からなる円筒状の筒体２０を備える。
【００３３】
保持治具８は、ウェハＷを保持爪８ａで縁部を挾持することにより電気的に接続して着脱可能に保持しうるようになっている。また保持治具８は、ウェハＷをめっき液２の水面に対して垂直、即ち鉛直に保持し、ウェハＷのめっき面Ｗａの全体をめっき液２中に浸漬するようになっている。もちろん、保持治具８は図示しない適当な支持部材（陰極棒であってもよい）に支持されるようになっている。
【００３４】
陽極板１０は、円板状に形成され、筒体２０内に、めっき面Ｗａの正面に対向して配置される。即ち、陽極板１０は、陽極板１０の中心と、円形のめっき面Ｗａの中心とを結ぶ直線が、陽極板１０とめっき面Ｗａとの両者の垂線となるように配置される。
陽極板１０は、めっき液２中にウェハＷのめっき面Ｗａと対向して適宜部材に支持されて配設されている。
また、陽極板１０の背面側には、樹脂等からなる絶縁体１８が固定配置されている。
【００３５】
ノズル１２は、めっき槽４、絶縁体１８、および陽極板１０の中心を貫通して先端のノズル部１２ａが筒体２０内に位置し、なおかつめっき面Ｗａと対向して位置するように、配置されている。
ノズル１２の後端側は適当なホースを介してめっき液タンク（図示せず）に接続されており、噴射ポンプ（図示せず）によりめっき液タンク内のめっき液２がノズル部１２ａからめっき面Ｗａに向けて噴射されるようになっている。
ノズル部１２ａは、多数の小孔が設けられたシャワーノズルに形成されている。
【００３６】
めっき槽４には、めっき槽４内からめっき液タンクにめっき液２を戻す排出管２２が設けられる。すなわち、めっき液２は循環使用され、めっき槽４内のめっき液２の水位は常に一定に保たれる。
【００３７】
筒体２０は、樹脂等の絶縁体からなり、ウェハＷのめっき面Ｗａの前方側のめっき液２中に位置し、かつ軸線がめっき面Ｗａとほぼ垂直となり、かつ軸線上に陽極板１０の中心およびノズル部１２ａが位置するよう、図示しない支持部材に支持されて配設される。筒体２０の内壁面と陽極板１０の外周面との間には、間隙が形成されるよう設けられる。
また、筒体２０は、最もノズル部１２ａ側の遮蔽板１４と若干の間隔をおいて配置される。なお、筒体２０は、遮蔽板１４と接触または接合させて配設してもよい。
また、筒体２０は、軸線に垂直な断面が、ノズル１２に最も近い遮蔽板１４の透孔１４ａよりも大きくなるよう形成される（なお、同形または小さく形成してもよい）。
また、筒体２０はめっき面Ｗａに対してその距離を調節可能に軸線方向に移動可能に設けると好適である。
なお、筒体２０は被めっき物の種類によっては必ずしも配置しなくともよい。
【００３８】
遮蔽板１４，１５，１６は、樹脂等の絶縁体からなる。
遮蔽板１４，１５，１６には、それぞれ、円形のめっき面Ｗａをもつ円形のウェハＷと相似形の、円形の透孔１４ａ，１５ａ，１６ａが形成されている。本実施の形態においては、ウェハＷは直径２００ｍｍの円形であり、最もノズル部１２ａ側の遮蔽板１４の透孔１４ａの直径は１４０ｍｍ、中間の遮蔽板１５の透孔１５ａの直径は１８０ｍｍ、最もウェハＷ側の遮蔽板１６の透孔１６ａの直径は１９０ｍｍに形成されている。
遮蔽板１４，１５，１６は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａおよびウェハＷの各中心が、一直線上に並ぶように配置される。また、ウェハＷと遮蔽板１６間の距離は約２ｍｍ、遮蔽板１６と遮蔽板１５間の距離は約２０ｍｍ、遮蔽板１５と遮蔽板１４間の距離は約３ｍｍとなるよう配置される。
遮蔽板１４，１５，１６は、図示しない支持部材により支持される。遮蔽板１４，１５は例えばめっき槽４に、遮蔽板１６は例えば保持治具８に、それぞれ固定されて支持されるよう設けることができる。
また、各遮蔽板１４，１５，１６間には、各遮蔽板１４，１５，１６間からその外周部へめっき液２が通過しないように、各遮蔽板１４，１５，１６の外周縁部間を閉塞する円筒状の閉塞部材２４ａ，２４ｂが設けられる。なお、閉塞部材２４ａ，２４ｂは必ずしも設けなくともよい。
【００３９】
本第一の実施の形態に係るめっき装置Ａによって、直径２００ｍｍの円形のウェハの片面の全面に、ベタめっきを施した場合の、めっき厚の計測値を示したグラフおよびデータを、図２に示す。なお、この計測は、図８のめっき装置Ｚの遮蔽板９２を、図１の遮蔽板１４，１５，１６および閉塞部材２４ａ，２４ｂに替えたのみで、それ以外の条件は、めっき装置Ｚによる図９，図１０の計測時と同様の条件を採用した。また、図２（ａ）のグラフおよび図２（ｂ）の表の見方は、前記図９，図１０のグラフおよび表と同様である。
この様に、めっき装置Ａを用いてめっきを行えば、図８のめっき装置Ｚのめっきに比較して、より均一な平坦度で、被めっき物（ウェハＷ）にめっきを施すことができた。また、特に、ウェハＷの縁部付近においても、ウェハＷの縁部から５ｍｍ以上内側の領域では、優れた平坦度が得られていることが分かる。
【００４０】
以下、参考のため、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａの径を様々に変化させた際の、めっき厚の測定値を、図３〜図５に示す。
図３は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、１８０ｍｍに形成した際の測定値を示す。図４は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９５ｍｍに形成した際の測定値を示す。図５は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、２００ｍｍに形成した際の測定値を示す。
【００４１】
本願発明者は、これら以外にも実験条件を様々に変えて実験を行ったが、本願発明者による実験条件では、図２に示した、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９０ｍｍに形成したときに、めっき厚が最も均一に形成できた。
なお、この結果は、設定された実験条件によって異なることが予想されるため、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａのそれぞれの大きさは、実施者によって適宜変更してよい。
もちろん、めっき面Ｗａ（ウェハＷ）の径（面積）に応じても、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａの径（面積）や、筒体２０の径（断面積）は、適宜調整すべきものである。
【００４２】
第一の実施の形態に係るめっき装置Ａによれば、めっき面Ｗａの縁部に向かうほど遮蔽板１４，１５，１６との距離が短くなるため、めっき面Ｗａの縁部付近において、めっき面Ｗａに沿って流れるめっき液２の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられるものと考えられる。
詳細には、ノズル部１２ａから噴出されためっき液２は、筒体２０、遮蔽板１４，１５，１６の透孔１４ａ，１５ａ，１６ａおよび閉塞部材２４ａ，２４ｂによって、めっき面Ｗａへ向かって案内される。めっき面Ｗａに当たっためっき液２は、めっき面Ｗａの中央部から縁部に向かって流れる。ここで、めっき液２は、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがって、その流路が遮蔽板１４，１５，１６によって徐々に狭められるため、流速が落ちないものと考えられる。特に、閉塞部材２４ａ，２４ｂがあることで、各遮蔽板１４，１５，１６の外周縁部からめっき液２が流出することがなく、めっき面Ｗａの縁部でもめっき液２の流速を維持することができる。
また、絶縁体からなる遮蔽板１４，１５，１６が、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがってめっき面Ｗａに接近するように設けられているため、ウェハＷの縁部付近に電気力線が達しにくくなって電流密度が低く抑えられるものと考えられる。
【００４３】
これら作用により、めっき装置Ａによるめっき方法では、図８のめっき装置Ｚに比較して、ウェハＷの縁部付近でのめっき厚が抑えられ、めっき面Ｗａ全面のめっき厚の均一化が実現できたものと考えられる。
【００４４】
また、めっき装置Ａによれば、めっき面Ｗａは、めっき液２中に鉛直に保持されているため、図７のようにウェハ８０のめっき面を下向きに保持するめっき装置Ｙに比較して、めっき面Ｗａに付いた気泡等のエアが逃げやすい。さらに、めっき面Ｗａに、ノズル部１２ａからめっき液２がめっき面Ｗａに対して垂直に噴出されることから、めっき面Ｗａに付いた気泡等のエアがめっき液２の水流によってめっき面Ｗａから逃げ、めっき面Ｗａにエアの残留がないことから、良好にめっきを行うことができる。特に、めっきを施す箇所が微細なホール内である場合（例えばウェハＷ上のホール内にバンプを形成する場合）、微細ホールが横方向を向き、しかもめっき液２がめっき面Ｗａに対して垂直な方向から噴出されることから、ホール内のエアが逃げて、良好にめっきが行える。
例えば、ウェハＷにアンダーバリアメタルたる金属層を形成し、その上層にレジスト層を形成し、バンプを形成すべき箇所のレジスト層を取り除いてホールを形成し、ホールから露出した前記金属層にめっきを施して、ホール内にバンプを形成するような場合に、めっき装置Ａによってめっきを行えば、ウェハＷは鉛直方向を向く。したがって、ホールは横方向を向いており、しかもノズル１２から横方向にめっき液２がめっき面Ｗａに噴出されることから、ホール内のエアが良好に排出され、エアの残留がないことから、各ホール内に確実にめっきが可能である。
【００４５】
なお、陽極板１０の外周面と筒体２０の内壁面との間の隙間は必ずしも必要ないが、ここに隙間を設けることにより、ノズル１２から噴出されるめっき液２に伴われて陽極板１０後方側からもめっき液２が筒体２０内に流入することになり、これにより筒体２０内においてスムーズなめっき液２の流れが得られる。
【００４６】
また、筒体２０を絶縁物で形成したこと、また陽極板１０の背面に絶縁体１８を固定したことにより、被めっき物、特に被めっき物の縁部に、電気力線が回り込むのを防止できると共に、めっき面に対して効率的に電気力線を向けてめっき効率を向上させることができる。
【００４７】
また、めっき装置Ａでは、保持治具８により、めっき面Ｗａを鉛直に保持するようにしたが、めっき面Ｗａ側が上を向くように斜めに浸漬するようにしてもよい（図示せず）。これに応じて筒体２０やノズル１２や遮蔽板１４，１５，１６も斜めに配置することになる。
この場合、めっき面Ｗａ（あるいは前記ホール）は上向きになるのでエアの逃げはさらに良好となる。
【００４８】
なお、本発明は、めっき面Ｗａが鉛直にまたは上を向くように斜めに、浸漬するように構成されるものに限定されず、図７に示しためっき装置Ｙのように、めっき面が下向きとなるよう構成されためっき装置に、必要に応じて遮蔽板を設けて、応用することができる。
【００４９】
次に、本発明の第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂを、図６に示す。なお、図６のめっき装置Ｂにおいて、第一の実施の形態に係るめっき装置Ａと同一の部材には同一の符合を付して説明を省略する。
【００５０】
図６のめっき装置Ｂは、めっき装置Ａの遮蔽板１４，１５，１６に替えて、遮蔽板２６を備える。遮蔽板２６は、樹脂等の絶縁体からなり、めっき面Ｗａの外形よりも小さな透孔２６ａが形成され、ノズル部１２ａより噴射されためっき液２が透孔２６ａを通してめっき面Ｗａに向かうよう、ノズル部１２ａとめっき面Ｗａとの間に配設される。遮蔽板２６のめっき面Ｗａ側の面は、外縁に向かうほどめっき面Ｗａに近づくよう、テーパ状（コーン状）に斜めに形成されている。透孔２６ａは、ウェハＷと相似形の円形に形成されている。遮蔽板２６は、めっき面Ｗａの正面に対向して配置される。即ち、遮蔽板２６は、透孔２６ａの中心と、円形のめっき面Ｗａの中心とを結ぶ直線が、透孔２６ａの面とめっき面Ｗａとの両者の垂線となるように配置される。
遮蔽板２６は、図示しない支持部材により支持される。遮蔽板２６は例えばめっき槽４に固定されて支持されるよう設けることができる。
【００５１】
本第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂによっても、めっき装置Ａと同様、めっき面Ｗａの縁部ほど遮蔽板２６との距離が短くなるため、めっき面Ｗａの縁部付近において、めっき面Ｗａに沿って流れるめっき液の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられる。
詳細には、ノズル部１２ａから噴出されためっき液２は、筒体２０、および遮蔽板２６の透孔２６ａによって、めっき面Ｗａへ向かって案内され、めっき面Ｗａの中央部から縁部に向かって流れる。ここで、めっき液２は、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがって、その流路が遮蔽板２６によって徐々に狭められるため、流速が落ちない。
また、絶縁体からなる遮蔽板２６のめっき面Ｗａ側の面が、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがってめっき面Ｗａに接近するように設けられているため、ウェハＷの縁部付近に電気力線が達しにくくなって電流密度が低く抑えられる。
【００５２】
従って、本第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂを用いためっき方法によっても、図８のめっき装置Ｚに比較して、ウェハＷの縁部付近でのめっき厚が抑えられ、めっき面Ｗａ全面のめっき厚の均一化が実現できる。
【００５３】
なお、第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂに対しても、めっき装置Ａに対して述べた種々の改変等を行うことができることはもちろんである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係るめっき装置およびめっき方法によれば、めっき面のほぼ全面にわたって、より均一なめっき厚でのめっきを行うことが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るめっき装置を示した平断面説明図である。
【図２】第一の実施の形態に係るめっき装置でウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図であり、（ａ）は、保持治具に保持されたウェハの、めっき面の中心を通る水平な直線上のめっき厚を計測したグラフであり、（ｂ）は、ウェハの縁部から５ｍｍより内側での、めっき厚の各計測値の諸データを示す表である。
【図３】第一の実施の形態に係るめっき装置の遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【図４】第一の実施の形態に係るめっき装置の遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【図５】第一の実施の形態に係るめっき装置の遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係るめっき装置を示した平断面説明図である。
【図７】従来のめっき装置を示した側断面説明図である。
【図８】従来のめっき装置を示した平断面説明図である。
【図９】図８の従来のめっき装置でウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図であり、（ａ）は、保持治具に保持されたウェハの、めっき面の中心を通る水平な直線上のめっき厚を計測したグラフであり、（ｂ）は、ウェハの縁部から５ｍｍより内側での、めっき厚の各計測値の諸データを示す表である。
【図１０】図８の従来のめっき装置で、遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ めっき装置
Ｗ 半導体ウェハ（被めっき物）
Ｗａ めっき面
２ めっき液
４ めっき槽
８ 保持治具
８ａ 保持爪
１０ 陽極板
１２ ノズル
１２ａ ノズル部
１４，１５，１６ 遮蔽板
１４ａ，１５ａ，１６ａ 透孔
１８ 絶縁体
２０ 筒体
２２ 排出管
２４ａ，２４ｂ 閉塞部材
２６ 遮蔽板
２６ａ 透孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき装置およびめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを配線基板に電気的に接続するには、ワイヤボンディング法、ＴＡＢ法の他にフリップチップ接続法が知られている。
このフリップチップ接続は、多ピン化および信号伝播遅延時間の短縮化等の要求を満たすことができるので次第に普及しつつある。特にはんだバンプ等によるフリップチップ接続は、一括接合が可能であるため、広く用いられるようになってきた。半導体チップにフリップチップ接続用のはんだバンプを形成する方法としては、電気めっき法等がある。
【０００３】
従来、電気めっき法により半導体チップにはんだバンプ等の外部接続端子を形成するには次のような方法によっていた。
まず、多数の半導体チップの回路配線がなされたウェハ上にＴｉ／Ｃｕ 、Ｃｒ／Ｃｕ 、Ｃｒ／Ｎｉ などのアンダーバリアメタルとよばれる金属層をスパッタリングや無電解めっき等により全面に形成する。
その上に液状フォトレジストを数回塗布して厚さ５０μｍ程度のレジスト膜を形成する。このレジスト膜にフォトリソグラフィー工程により微細ホールを形成し、バンプを形成すべき金属層の部位を露出させる。
【０００４】
そして電気めっき法により、露出した金属層上にはんだバンプを形成する。
次いでレジスト膜を除去し、バンプ形成部分を除くアンダーバリアメタルをエッチングにより除去する。
このようにウェハの段階で各チップに必要なバンプを形成し、その後にウェハを個片の半導体チップに切断する。
【０００５】
図７は上記電気めっき法に一般的に使用するめっき装置Ｙである。
７０は外槽、７２はカップで上向きに設けられている。７４はカップ７２内の下部に水平に配設された陽極板、７６は外槽７０および陽極板７４を貫通して先端がカップ７２内の下部に開口されためっき液噴出管である。また７８はウェハ８０を電気的に接続して保持可能な保持治具であり、図示のごとく、ウェハ８０のめっき面を下向きにしてカップ７２の開口部に配置させるようになっており、また陰極を兼ねる。
めっき液は図示のように噴出管７６からカップ７２内に供給され、さらにウェハ８０のめっき面に向けて噴出されるのである。そして両電極に通電されて上記のようにはんだバンプが形成されることになる。
めっき液は、保持治具７８とカップ７２の口縁との間隙からオーバーフローして外槽７０内に落下し、排出管８２からタンクに戻される。
【０００６】
ところで、従来の上記めっき装置Ｙによるバンプの形成には次のような課題がある。
カップ７２の口縁は外槽７０に開放されているので、抵抗の少ない外槽７０内へオーバーフローするめっき面周辺側のめっき液の流速は中央側より大きく、そのため中央側にめっきが厚く付く傾向にあり、めっきの付きまわり（被着しためっきの厚さ）にばらつきが生じるという課題がある。
【０００７】
また、多数の微細ホールを形成したウェハを下向きにしてめっき装置Ｙに装着し、下方からめっき液を噴射してめっきを行うものであるため、微細ホールにエアが残りやすく、このため全くめっきが形成されないホールや、不十分なホールがあったりして歩留りが低下するという課題がある。
【０００８】
本願出願人は、従前、図７のめっき装置Ｙの上記課題を解決すべく、特許文献１を開示している。
特許文献１に記載のめっき装置は、めっき槽と、陰極に接続されると共に、被めっき物（ウェハ）が電気的に接続されて着脱可能に装着でき、装着される被めっき物を前記めっき槽のめっき液中にめっき液に対してほぼ垂直に、もしくはめっき面が上を向くように斜めに浸漬可能な保持治具と、保持治具に装着される被めっき物の前方に、めっき面と若干の間隔を存して、かつ軸線がめっき面とほぼ垂直となるように配置される、絶縁体からなる筒体と、筒体内に、被めっき物のめっき面と対向して配置される陽極板と、陽極板を貫通して配置され、前記筒体内に位置する先端のノズル部よりめっき液をめっき面に噴射するノズルとを具備することを特徴としている。
【０００９】
特許文献１に記載のめっき装置によれば、被めっき物（ウェハ）のめっき面全体がめっき液中に埋没していることから、ノズルから噴出されるめっき液は、めっき面の周辺部と筒体端面との間の隙間から外方のめっき液中に流出する。このようにめっき液が液中に流出する場合、液からの流れ抵抗が大きく、流出速度が低くなり、めっき面の中央部と周辺部とでめっき液の流速に大きな差異をなくすことができ、これによって、めっき面の中央部と周辺部とのめっきの付きまわりのばらつきを抑えることができるものとしている。
また、微細ホールが横方向、もしくは上向きの方向となり、しかもめっき液がめっき面に対して垂直な方向から噴出されることから、エアの逃げが良好となり、微細なホール内であっても良好にめっきが行えるものとしている。
【００１０】
ところで、近年、半導体チップの更なる小型化、高集積化により、バンプの形状の一層の高精度化が求められている。また、ウェハをより高効率に利用するために、半導体チップが、ウェハの縁部の近く、例えば縁部から５ｍｍ程度の距離まで形成されるようになってきている。
これに伴い、近年は、ウェハの縁部付近まで、かつウェハ全面にわたって、より厳しく均一な厚さのめっきを形成することが求められている。
【００１１】
電解めっきを行う場合、一般的に、被めっき物の縁部は電流密度が高くなり、縁部以外の箇所に比較して、めっきが厚く付いてしまう傾向がある。
特許文献１に記載されためっき装置は、従来は十分なめっき厚の均一化が図れるものであったが、陽極板とウェハの全面とが対向しているため、やはりウェハの縁部に電流が集中して電流密度が高くなり、ウェハの縁部に向かうほどめっき厚が若干厚くなってしまい、近年の厳しいめっき厚の均一化、特にウェハ縁部までのめっき厚の均一化の要求には応えられない。
【００１２】
そこで、本願出願人は、ウェハの全面および縁部付近でのめっき厚のより一層の均一化を図るため、図８に示すめっき装置Ｚを開発した。図８に示すめっき装置Ｚは、特許文献１のめっき装置の構成に加え、ウェハＷのめっき面Ｗａの外形よりも小さな円形の透孔９２ａが形成され、ノズル９４のノズル部９４ａより噴射されためっき液がその透孔９２ａを通してめっき面Ｗａに向かうよう、ノズル部９４ａとめっき面Ｗａとの間に配設された、絶縁体からなる遮蔽板９２を備える。
【００１３】
これによれば、陽極板９０とウェハＷの縁部との間は、絶縁体からなる遮蔽板９２で遮蔽され、一方陽極板９０とウェハＷの中央部との間は、透孔９２ａを通して直接対向するため、特許文献１に記載されためっき装置に比較して、ウェハＷの縁部の電流密度を低く抑えることができ、ウェハＷのめっき厚をより均一化することが可能である。
【００１４】
図９，図１０に、図８のめっき装置Ｚによって、直径２００ｍｍの円形のウェハの片面の全面に、ベタめっきを施した場合の、めっき厚の計測値を示したグラフおよびデータを示す。図９は、遮蔽板９２の透孔９２ａを、直径１６０ｍｍの円形に形成した場合のグラフおよびデータであり、図１０は、遮蔽板９２の透孔９２ａを、直径１３０ｍｍの円形に形成した場合のグラフおよびデータである。また、図９（ａ），図１０（ａ）は、保持治具９０に保持されたウェハＷの、めっき面Ｗａの中心を通る直線上の、それぞれの間隔が１０ｍｍの各点毎に、めっき厚を計測したグラフである。図９（ａ）および図１０（ａ）において、横軸はウェハＷの縁部からの距離（単位：ｍｍ）を示しており、縦軸は、めっき厚（単位：μｍ）を示している。図９（ｂ），図１０（ｂ）は、ウェハＷの縁部から５ｍｍより内側での、めっき厚の各計測値の、ＭＡＸ（最大値）、ＭＩＮ（最小値）、ＡＶＥ（平均値）、σ（標準偏差）、Ｒ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）のデータを示す表である。また、外周ＭＡＸとは、ウェハＷの縁部におけるめっき厚の最大値である。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−２７５８１１号公報（第１図、段落００１１、００１９）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図８のめっき装置Ｚは、特許文献１のめっき装置に比較すればより均一なめっき厚でめっきをできるものの、図９，図１０に示したように、ウェハＷの縁部から５ｍｍより内側でも３０μｍ以上のめっき厚のばらつきがあり、近年の厳しいめっき厚の均一化の要求に応えるにはまだ不十分で、特にウェハの縁部付近においてめっき厚が厚くなってしまうという課題がある。
【００１７】
なお、本願発明者は、上記遮蔽板９２の透孔９２ａの径や、遮蔽板９２の配設位置等を様々に変化させてめっき厚の測定を行ったが、いずれもめっき厚の均一さを満足することができなかった。
【００１８】
本発明は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、めっき面のほぼ全面にわたって、より均一なめっき厚でのめっきを行うことが可能なめっき装置およびめっき方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るめっき装置は、上記課題を解決するために以下の構成を備える。
即ち、めっき槽と、被めっき物を着脱可能に装着でき、装着された被めっき物を、前記めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極に電気的に接続する保持治具と、前記めっき槽内に、前記保持治具に装着される被めっき物のめっき面と対向するよう配設された陽極板と、前記めっき槽内に、先端のノズル部が前記めっき面と対向するように前記保持治具と前記陽極板との間に配設され、該ノズル部より該めっき面にめっき液を噴射するノズルと、透孔が形成され、前記ノズル部より噴射されためっき液が該透孔を通して前記めっき面に向かうように、該ノズル部と該めっき面との間に、該めっき面とほぼ平行に配設され、互いに所定の間隔をあけて並べられた、絶縁体からなる複数の遮蔽板とを備え、前記透孔の開口径は、前記めっき面に近い前記遮蔽板ほど大きく形成されていることを特徴とする。
これによれば、めっき面の縁部に向かうほど遮蔽板との距離が短くなるため、めっき面の縁部において、めっき面に沿って流れるめっき液の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられる。
【００２０】
さらに、各遮蔽板の透孔は、前記めっき面の外形よりも小さく形成されていることを特徴とする。
これによれば、めっき面の縁部と遮蔽板との距離が近くなり、遮蔽板の上記作用を高めることができる。
【００２１】
また、各遮蔽板の外周間の間隙は、該遮蔽板間をめっき液が通過しないよう、閉塞されていることを特徴とする。
これによれば、ノズル部から噴射されて流れるめっき液が、遮蔽板の間から逃げて、めっき面の縁部におけるめっき液の流速が落ちてしまうのを防ぐことができる。
【００２２】
また、遮蔽板を３枚備えることを特徴とする。
これによれば、めっき厚が好適に均一化されることが、実験により確認されている。
【００２３】
また、めっき槽と、被めっき物を着脱可能に装着でき、装着された被めっき物を、前記めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極に電気的に接続する保持治具と、前記めっき槽内に、前記保持治具に装着される被めっき物のめっき面と対向するよう配設された陽極板と、前記めっき槽内に、先端のノズル部が前記めっき面と対向するように前記保持治具と前記陽極板との間に配設され、該ノズル部より該めっき面にめっき液を噴射するノズルと、前記めっき面の外形よりも小さな透孔が形成され、前記ノズル部より噴射されためっき液が該透孔を通して前記めっき面に向かうように、該ノズル部と該めっき面との間に配設された、絶縁体からなる遮蔽板とを備え、該遮蔽板の前記めっき面側の面は、外縁に向かうほど該めっき面に近づくよう形成されていることを特徴とする。
これによれば、めっき面の縁部に向かうほど遮蔽板との距離が短くなるため、めっき面の縁部において、めっき面に沿って流れるめっき液の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられる。
【００２４】
また、保持治具は、めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態の被めっき物を、めっき面がほぼ鉛直に、または該めっき面が上を向くように傾斜させて保持することを特徴とする。
これによれば、めっき面が横方向、もしくは上向きの方向となることから、めっき面のエアが逃げて、良好にめっきが行える。特に、めっきを施す箇所が微細なホール内であっても（例えばウェハ上のホール内にバンプを形成する場合であっても）良好にめっきが行える。
【００２５】
また、ノズルは、前記陽極板を貫通して配置されていることを特徴とする。
これによれば、ノズル部をめっき面の中央部に向けて配設でき、めっき面上のめっき液の流速を均一化できると同時に、陽極板の中央部とめっき面の中央部とを対向させることができ、めっき面全面の電流密度を均一に保つことができる。
【００２６】
また、陽極板の背面を覆って絶縁物が取り付けられていることを特徴とする。
これによれば、陽極板背面から電気力線が漏出するのを防ぐことができ、被めっき物、特に被めっき物の縁部に、電気力線が回り込むのを防止できると共に、めっき面に対して効率的に電気力線を向けてめっき効率を向上させることができる。
【００２７】
また、各遮蔽板よりもノズル部側に、該ノズル部と陽極板とが内方に位置し、軸線が前記めっき面とほぼ垂直となるよう配設された、絶縁体からなる筒体を備えることを特徴とする。
これによれば、めっき槽の周縁に向けて電気力線が漏出するのを防ぐことができ、被めっき物、特に被めっき物の縁部に、電気力線が回り込むのを防止できると共に、めっき面に対して効率的に電気力線を向けてめっき効率を向上させることができる。
【００２８】
また、ノズル部が、多数の小孔が形成されたシャワーノズルに形成されていることを特徴とする。
【００２９】
また、被めっき物は、半導体ウェハであることを特徴とする。
これによれば、半導体ウェハの表面全面に均一にめっきを施すことができる。
【００３０】
また、本発明に係るめっき方法は、上記課題を解決するために以下の構成を備える。
即ち、請求項１〜１１のうちのいずれか一項記載のめっき装置を用いて、被めっき物にめっきを施すことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第一の実施の形態に係るめっき装置Ａを示す平断面説明図である。
めっき装置Ａは、めっき液２が入れられるめっき槽４と、直流のめっき用電源（図示せず）と、被めっき物としての円形の半導体ウェハＷ（以下単にウェハ）を着脱可能に装着でき、装着されたウェハＷを、めっき槽４内のめっき液２中に浸漬された状態に保持すると共に、前記電源の陰極に電気的に接続する保持治具８と、前記電源の陽極に電気的に接続され、めっき槽４内に、保持治具８に装着されるウェハＷの片面のめっき面Ｗａと対向するよう配設された陽極板１０と、めっき槽４内に、先端のノズル部１２ａが前記めっき面Ｗａと対向するように保持治具８と陽極板１０との間に配設され、ノズル部１２ａよりめっき面Ｗａにめっき液２を噴射するノズル１２と、それぞれ透孔１４ａ，１５ａ，１６ａが形成され、ノズル部１２ａより噴射されためっき液２がそれぞれの透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを通してめっき面Ｗａに向かうよう、ノズル部１２ａとめっき面Ｗａとの間に、めっき面Ｗａとほぼ平行に配設され、互いに所定の間隔をあけて並べられた、絶縁体からなる３枚の遮蔽板１４，１５，１６とを備え、各透孔１４ａ，１５ａ，１６ａは、めっき面Ｗａに近い遮蔽板ほどその開口径が大きく形成されている。また、めっき装置Ａは、各遮蔽板１４，１５，１６よりもノズル部１２ａ側（即ち、最もノズル部１２ａ側の遮蔽板１４よりもノズル部１２ａ側）に、ノズル部１２ａと陽極板１０とが内方に位置し、軸線がめっき面Ｗａとほぼ垂直となるよう配設された、絶縁体からなる円筒状の筒体２０を備える。
【００３３】
保持治具８は、ウェハＷを保持爪８ａで縁部を挾持することにより電気的に接続して着脱可能に保持しうるようになっている。また保持治具８は、ウェハＷをめっき液２の水面に対して垂直、即ち鉛直に保持し、ウェハＷのめっき面Ｗａの全体をめっき液２中に浸漬するようになっている。もちろん、保持治具８は図示しない適当な支持部材（陰極棒であってもよい）に支持されるようになっている。
【００３４】
陽極板１０は、円板状に形成され、筒体２０内に、めっき面Ｗａの正面に対向して配置される。即ち、陽極板１０は、陽極板１０の中心と、円形のめっき面Ｗａの中心とを結ぶ直線が、陽極板１０とめっき面Ｗａとの両者の垂線となるように配置される。
陽極板１０は、めっき液２中にウェハＷのめっき面Ｗａと対向して適宜部材に支持されて配設されている。
また、陽極板１０の背面側には、樹脂等からなる絶縁体１８が固定配置されている。
【００３５】
ノズル１２は、めっき槽４、絶縁体１８、および陽極板１０の中心を貫通して先端のノズル部１２ａが筒体２０内に位置し、なおかつめっき面Ｗａと対向して位置するように、配置されている。
ノズル１２の後端側は適当なホースを介してめっき液タンク（図示せず）に接続されており、噴射ポンプ（図示せず）によりめっき液タンク内のめっき液２がノズル部１２ａからめっき面Ｗａに向けて噴射されるようになっている。
ノズル部１２ａは、多数の小孔が設けられたシャワーノズルに形成されている。
【００３６】
めっき槽４には、めっき槽４内からめっき液タンクにめっき液２を戻す排出管２２が設けられる。すなわち、めっき液２は循環使用され、めっき槽４内のめっき液２の水位は常に一定に保たれる。
【００３７】
筒体２０は、樹脂等の絶縁体からなり、ウェハＷのめっき面Ｗａの前方側のめっき液２中に位置し、かつ軸線がめっき面Ｗａとほぼ垂直となり、かつ軸線上に陽極板１０の中心およびノズル部１２ａが位置するよう、図示しない支持部材に支持されて配設される。筒体２０の内壁面と陽極板１０の外周面との間には、間隙が形成されるよう設けられる。
また、筒体２０は、最もノズル部１２ａ側の遮蔽板１４と若干の間隔をおいて配置される。なお、筒体２０は、遮蔽板１４と接触または接合させて配設してもよい。
また、筒体２０は、軸線に垂直な断面が、ノズル１２に最も近い遮蔽板１４の透孔１４ａよりも大きくなるよう形成される（なお、同形または小さく形成してもよい）。
また、筒体２０はめっき面Ｗａに対してその距離を調節可能に軸線方向に移動可能に設けると好適である。
なお、筒体２０は被めっき物の種類によっては必ずしも配置しなくともよい。
【００３８】
遮蔽板１４，１５，１６は、樹脂等の絶縁体からなる。
遮蔽板１４，１５，１６には、それぞれ、円形のめっき面Ｗａをもつ円形のウェハＷと相似形の、円形の透孔１４ａ，１５ａ，１６ａが形成されている。本実施の形態においては、ウェハＷは直径２００ｍｍの円形であり、最もノズル部１２ａ側の遮蔽板１４の透孔１４ａの直径は１４０ｍｍ、中間の遮蔽板１５の透孔１５ａの直径は１８０ｍｍ、最もウェハＷ側の遮蔽板１６の透孔１６ａの直径は１９０ｍｍに形成されている。
遮蔽板１４，１５，１６は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａおよびウェハＷの各中心が、一直線上に並ぶように配置される。また、ウェハＷと遮蔽板１６間の距離は約２ｍｍ、遮蔽板１６と遮蔽板１５間の距離は約２０ｍｍ、遮蔽板１５と遮蔽板１４間の距離は約３ｍｍとなるよう配置される。
遮蔽板１４，１５，１６は、図示しない支持部材により支持される。遮蔽板１４，１５は例えばめっき槽４に、遮蔽板１６は例えば保持治具８に、それぞれ固定されて支持されるよう設けることができる。
また、各遮蔽板１４，１５，１６間には、各遮蔽板１４，１５，１６間からその外周部へめっき液２が通過しないように、各遮蔽板１４，１５，１６の外周縁部間を閉塞する円筒状の閉塞部材２４ａ，２４ｂが設けられる。なお、閉塞部材２４ａ，２４ｂは必ずしも設けなくともよい。
【００３９】
本第一の実施の形態に係るめっき装置Ａによって、直径２００ｍｍの円形のウェハの片面の全面に、ベタめっきを施した場合の、めっき厚の計測値を示したグラフおよびデータを、図２に示す。なお、この計測は、図８のめっき装置Ｚの遮蔽板９２を、図１の遮蔽板１４，１５，１６および閉塞部材２４ａ，２４ｂに替えたのみで、それ以外の条件は、めっき装置Ｚによる図９，図１０の計測時と同様の条件を採用した。また、図２（ａ）のグラフおよび図２（ｂ）の表の見方は、前記図９，図１０のグラフおよび表と同様である。
この様に、めっき装置Ａを用いてめっきを行えば、図８のめっき装置Ｚのめっきに比較して、より均一な平坦度で、被めっき物（ウェハＷ）にめっきを施すことができた。また、特に、ウェハＷの縁部付近においても、ウェハＷの縁部から５ｍｍ以上内側の領域では、優れた平坦度が得られていることが分かる。
【００４０】
以下、参考のため、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａの径を様々に変化させた際の、めっき厚の測定値を、図３〜図５に示す。
図３は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、１８０ｍｍに形成した際の測定値を示す。図４は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９５ｍｍに形成した際の測定値を示す。図５は、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、２００ｍｍに形成した際の測定値を示す。
【００４１】
本願発明者は、これら以外にも実験条件を様々に変えて実験を行ったが、本願発明者による実験条件では、図２に示した、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａを、それぞれ１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９０ｍｍに形成したときに、めっき厚が最も均一に形成できた。
なお、この結果は、設定された実験条件によって異なることが予想されるため、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａのそれぞれの大きさは、実施者によって適宜変更してよい。
もちろん、めっき面Ｗａ（ウェハＷ）の径（面積）に応じても、透孔１４ａ，１５ａ，１６ａの径（面積）や、筒体２０の径（断面積）は、適宜調整すべきものである。
【００４２】
第一の実施の形態に係るめっき装置Ａによれば、めっき面Ｗａの縁部に向かうほど遮蔽板１４，１５，１６との距離が短くなるため、めっき面Ｗａの縁部付近において、めっき面Ｗａに沿って流れるめっき液２の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられるものと考えられる。
詳細には、ノズル部１２ａから噴出されためっき液２は、筒体２０、遮蔽板１４，１５，１６の透孔１４ａ，１５ａ，１６ａおよび閉塞部材２４ａ，２４ｂによって、めっき面Ｗａへ向かって案内される。めっき面Ｗａに当たっためっき液２は、めっき面Ｗａの中央部から縁部に向かって流れる。ここで、めっき液２は、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがって、その流路が遮蔽板１４，１５，１６によって徐々に狭められるため、流速が落ちないものと考えられる。特に、閉塞部材２４ａ，２４ｂがあることで、各遮蔽板１４，１５，１６の外周縁部からめっき液２が流出することがなく、めっき面Ｗａの縁部でもめっき液２の流速を維持することができる。
また、絶縁体からなる遮蔽板１４，１５，１６が、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがってめっき面Ｗａに接近するように設けられているため、ウェハＷの縁部付近に電気力線が達しにくくなって電流密度が低く抑えられるものと考えられる。
【００４３】
これら作用により、めっき装置Ａによるめっき方法では、図８のめっき装置Ｚに比較して、ウェハＷの縁部付近でのめっき厚が抑えられ、めっき面Ｗａ全面のめっき厚の均一化が実現できたものと考えられる。
【００４４】
また、めっき装置Ａによれば、めっき面Ｗａは、めっき液２中に鉛直に保持されているため、図７のようにウェハ８０のめっき面を下向きに保持するめっき装置Ｙに比較して、めっき面Ｗａに付いた気泡等のエアが逃げやすい。さらに、めっき面Ｗａに、ノズル部１２ａからめっき液２がめっき面Ｗａに対して垂直に噴出されることから、めっき面Ｗａに付いた気泡等のエアがめっき液２の水流によってめっき面Ｗａから逃げ、めっき面Ｗａにエアの残留がないことから、良好にめっきを行うことができる。特に、めっきを施す箇所が微細なホール内である場合（例えばウェハＷ上のホール内にバンプを形成する場合）、微細ホールが横方向を向き、しかもめっき液２がめっき面Ｗａに対して垂直な方向から噴出されることから、ホール内のエアが逃げて、良好にめっきが行える。
例えば、ウェハＷにアンダーバリアメタルたる金属層を形成し、その上層にレジスト層を形成し、バンプを形成すべき箇所のレジスト層を取り除いてホールを形成し、ホールから露出した前記金属層にめっきを施して、ホール内にバンプを形成するような場合に、めっき装置Ａによってめっきを行えば、ウェハＷは鉛直方向を向く。したがって、ホールは横方向を向いており、しかもノズル１２から横方向にめっき液２がめっき面Ｗａに噴出されることから、ホール内のエアが良好に排出され、エアの残留がないことから、各ホール内に確実にめっきが可能である。
【００４５】
なお、陽極板１０の外周面と筒体２０の内壁面との間の隙間は必ずしも必要ないが、ここに隙間を設けることにより、ノズル１２から噴出されるめっき液２に伴われて陽極板１０後方側からもめっき液２が筒体２０内に流入することになり、これにより筒体２０内においてスムーズなめっき液２の流れが得られる。
【００４６】
また、筒体２０を絶縁物で形成したこと、また陽極板１０の背面に絶縁体１８を固定したことにより、被めっき物、特に被めっき物の縁部に、電気力線が回り込むのを防止できると共に、めっき面に対して効率的に電気力線を向けてめっき効率を向上させることができる。
【００４７】
また、めっき装置Ａでは、保持治具８により、めっき面Ｗａを鉛直に保持するようにしたが、めっき面Ｗａ側が上を向くように斜めに浸漬するようにしてもよい（図示せず）。これに応じて筒体２０やノズル１２や遮蔽板１４，１５，１６も斜めに配置することになる。
この場合、めっき面Ｗａ（あるいは前記ホール）は上向きになるのでエアの逃げはさらに良好となる。
【００４８】
なお、本発明は、めっき面Ｗａが鉛直にまたは上を向くように斜めに、浸漬するように構成されるものに限定されず、図７に示しためっき装置Ｙのように、めっき面が下向きとなるよう構成されためっき装置に、必要に応じて遮蔽板を設けて、応用することができる。
【００４９】
次に、本発明の第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂを、図６に示す。なお、図６のめっき装置Ｂにおいて、第一の実施の形態に係るめっき装置Ａと同一の部材には同一の符合を付して説明を省略する。
【００５０】
図６のめっき装置Ｂは、めっき装置Ａの遮蔽板１４，１５，１６に替えて、遮蔽板２６を備える。遮蔽板２６は、樹脂等の絶縁体からなり、めっき面Ｗａの外形よりも小さな透孔２６ａが形成され、ノズル部１２ａより噴射されためっき液２が透孔２６ａを通してめっき面Ｗａに向かうよう、ノズル部１２ａとめっき面Ｗａとの間に配設される。遮蔽板２６のめっき面Ｗａ側の面は、外縁に向かうほどめっき面Ｗａに近づくよう、テーパ状（コーン状）に斜めに形成されている。透孔２６ａは、ウェハＷと相似形の円形に形成されている。遮蔽板２６は、めっき面Ｗａの正面に対向して配置される。即ち、遮蔽板２６は、透孔２６ａの中心と、円形のめっき面Ｗａの中心とを結ぶ直線が、透孔２６ａの面とめっき面Ｗａとの両者の垂線となるように配置される。
遮蔽板２６は、図示しない支持部材により支持される。遮蔽板２６は例えばめっき槽４に固定されて支持されるよう設けることができる。
【００５１】
本第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂによっても、めっき装置Ａと同様、めっき面Ｗａの縁部ほど遮蔽板２６との距離が短くなるため、めっき面Ｗａの縁部付近において、めっき面Ｗａに沿って流れるめっき液の流速が高められると共に電流密度が低くなり、めっきが付くのが抑えられる。
詳細には、ノズル部１２ａから噴出されためっき液２は、筒体２０、および遮蔽板２６の透孔２６ａによって、めっき面Ｗａへ向かって案内され、めっき面Ｗａの中央部から縁部に向かって流れる。ここで、めっき液２は、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがって、その流路が遮蔽板２６によって徐々に狭められるため、流速が落ちない。
また、絶縁体からなる遮蔽板２６のめっき面Ｗａ側の面が、めっき面Ｗａの縁部へ向かうにしたがってめっき面Ｗａに接近するように設けられているため、ウェハＷの縁部付近に電気力線が達しにくくなって電流密度が低く抑えられる。
【００５２】
従って、本第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂを用いためっき方法によっても、図８のめっき装置Ｚに比較して、ウェハＷの縁部付近でのめっき厚が抑えられ、めっき面Ｗａ全面のめっき厚の均一化が実現できる。
【００５３】
なお、第二の実施の形態に係るめっき装置Ｂに対しても、めっき装置Ａに対して述べた種々の改変等を行うことができることはもちろんである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係るめっき装置およびめっき方法によれば、めっき面のほぼ全面にわたって、より均一なめっき厚でのめっきを行うことが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るめっき装置を示した平断面説明図である。
【図２】第一の実施の形態に係るめっき装置でウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図であり、（ａ）は、保持治具に保持されたウェハの、めっき面の中心を通る水平な直線上のめっき厚を計測したグラフであり、（ｂ）は、ウェハの縁部から５ｍｍより内側での、めっき厚の各計測値の諸データを示す表である。
【図３】第一の実施の形態に係るめっき装置の遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【図４】第一の実施の形態に係るめっき装置の遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【図５】第一の実施の形態に係るめっき装置の遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係るめっき装置を示した平断面説明図である。
【図７】従来のめっき装置を示した側断面説明図である。
【図８】従来のめっき装置を示した平断面説明図である。
【図９】図８の従来のめっき装置でウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図であり、（ａ）は、保持治具に保持されたウェハの、めっき面の中心を通る水平な直線上のめっき厚を計測したグラフであり、（ｂ）は、ウェハの縁部から５ｍｍより内側での、めっき厚の各計測値の諸データを示す表である。
【図１０】図８の従来のめっき装置で、遮蔽板の透孔の径（大きさ）を変更して、ウェハにめっきを施した際のめっき厚の測定値を示す図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ めっき装置
Ｗ 半導体ウェハ（被めっき物）
Ｗａ めっき面
２ めっき液
４ めっき槽
８ 保持治具
８ａ 保持爪
１０ 陽極板
１２ ノズル
１２ａ ノズル部
１４，１５，１６ 遮蔽板
１４ａ，１５ａ，１６ａ 透孔
１８ 絶縁体
２０ 筒体
２２ 排出管
２４ａ，２４ｂ 閉塞部材
２６ 遮蔽板
２６ａ 透孔
Claims (12)
- めっき槽と、
被めっき物を着脱可能に装着でき、装着された被めっき物を、前記めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極に電気的に接続する保持治具と、
前記めっき槽内に、前記保持治具に装着される被めっき物のめっき面と対向するよう配設された陽極板と、
前記めっき槽内に、先端のノズル部が前記めっき面と対向するように前記保持治具と前記陽極板との間に配設され、該ノズル部より該めっき面にめっき液を噴射するノズルと、
透孔が形成され、前記ノズル部より噴射されためっき液が該透孔を通して前記めっき面に向かうように、該ノズル部と該めっき面との間に、該めっき面とほぼ平行に配設され、互いに所定の間隔をあけて並べられた、絶縁体からなる複数の遮蔽板とを備え、
前記透孔の開口径は、前記めっき面に近い前記遮蔽板ほど大きく形成されていることを特徴とするめっき装置。 - 各遮蔽板の透孔は、前記めっき面の外形よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
- 各遮蔽板の外周間の間隙は、該遮蔽板間をめっき液が通過しないよう、閉塞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。
- 遮蔽板を３枚備えることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載のめっき装置。
- めっき槽と、
被めっき物を着脱可能に装着でき、装着された被めっき物を、前記めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態に保持すると共に、陰極に電気的に接続する保持治具と、
前記めっき槽内に、前記保持治具に装着される被めっき物のめっき面と対向するよう配設された陽極板と、
前記めっき槽内に、先端のノズル部が前記めっき面と対向するように前記保持治具と前記陽極板との間に配設され、該ノズル部より該めっき面にめっき液を噴射するノズルと、
前記めっき面の外形よりも小さな透孔が形成され、前記ノズル部より噴射されためっき液が該透孔を通して前記めっき面に向かうように、該ノズル部と該めっき面との間に配設された、絶縁体からなる遮蔽板とを備え、
該遮蔽板の前記めっき面側の面は、外縁に向かうほど該めっき面に近づくよう形成されていることを特徴とするめっき装置。 - 保持治具は、めっき槽内のめっき液中に浸漬された状態の被めっき物を、めっき面がほぼ鉛直に、または該めっき面が上を向くように傾斜させて保持することを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項記載のめっき装置。
- ノズルは、前記陽極板を貫通して配置されていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項記載のめっき装置。
- 陽極板の背面を覆って絶縁物が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項記載のめっき装置。
- 各遮蔽板よりもノズル部側に、該ノズル部と陽極板とが内方に位置し、軸線が前記めっき面とほぼ垂直となるよう配設された、絶縁体からなる筒体を備えることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一項記載のめっき装置。
- ノズル部が、多数の小孔が形成されたシャワーノズルに形成されていることを特徴とする請求項１〜９のうちのいずれか一項記載のめっき装置。
- 被めっき物は、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか一項記載のめっき装置。
- 請求項１〜１１のうちのいずれか一項記載のめっき装置を用いて、被めっき物にめっきを施すことを特徴とするめっき方法。
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| JP2022049117A (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-29 | トヨタ自動車株式会社 | 金属被膜の成膜装置及び成膜方法 |
-
2003
- 2003-04-02 JP JP2003098697A patent/JP2004307875A/ja active Pending
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