JP2005133113A - Plating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はめっき装置に関する。 The present invention relates to a plating apparatus.
近年、半導体のダマシンプロセスや磁気ヘッドの製造プロセス、プリント配線基板の配線形成プロセスなどにおいて、めっき法による成膜が行われている。めっき法は、他のスパッタ法やCVD法に比べて製造設備が安価でコスト面でのメリットが大きい。 In recent years, film formation by plating has been performed in a semiconductor damascene process, a magnetic head manufacturing process, a printed wiring board wiring formation process, and the like. Compared with other sputtering methods and CVD methods, the plating method is cheaper in manufacturing facilities and has a great cost advantage.
電界めっき法による成膜では、アノードとカソードの間に電流を流してめっき膜の成膜を行う。図6は従来のメッキ装置を示す図である。Kはカソード、Aはアノードである。矢印は電気力線を示す。従来から、カソードの外周部に電気力線が集中するためにカソードの外周部の方が中央部よりもメッキ膜が厚くなることが知られている。 In film formation by electroplating, an electric current is passed between the anode and the cathode to form a plating film. FIG. 6 is a view showing a conventional plating apparatus. K is a cathode and A is an anode. Arrows indicate electric lines of force. Conventionally, it is known that the electric force lines concentrate on the outer peripheral portion of the cathode, so that the plating film is thicker on the outer peripheral portion of the cathode than on the central portion.
この問題を解決するために、電気力線の回りに環状の遮蔽板を配置したり、カソードの回りに補助カソードを配置したりして、メッキ膜厚が均一になるように工夫している。 In order to solve this problem, an annular shielding plate is arranged around the lines of electric force, or an auxiliary cathode is arranged around the cathode so as to make the plating film thickness uniform.
ところが、遮蔽板によるめっき膜厚の均一化では、めっき条件やカソードのパターンに従って遮蔽板を一つ一つ作り直さなければいけないために、多種類のめっきを行う場合には不向きである。また、補助カソードによるめっき膜厚の均一化では、補助カソードについためっき膜を定期的に除去する必要がある。補助カソードを取り外して付着しためっきをエッチングして除去すると、補助カソードの付け替えの時間とエッチングの時間が必要になり、工数が増える。補助カソードに逆の電流を流して、めっき液中に付着物を溶解させる方法もあるが、急速に溶解させるとめっき液中の添加物が分解し、めっき膜を劣化させるおそれがあり、ゆっくりと溶解させると、工数がかかる。 However, making the plating film thickness uniform with the shielding plate is not suitable for performing various types of plating because the shielding plate must be recreated one by one in accordance with the plating conditions and the pattern of the cathode. Further, in order to make the plating film thickness uniform with the auxiliary cathode, it is necessary to periodically remove the plating film attached to the auxiliary cathode. When the auxiliary cathode is removed and the deposited plating is removed by etching, the time for replacing the auxiliary cathode and the time for etching are required, which increases the number of steps. There is also a method of causing the reverse current to flow through the auxiliary cathode to dissolve the deposits in the plating solution. However, if dissolved quickly, the additive in the plating solution may be decomposed and the plating film may be deteriorated. When it is dissolved, it takes man-hours.
そこで、このような問題を解決するために、アノードを複数の部分に分割し、それぞれのアノードの部分に流れる電流を調整することによって、めっき膜厚を均一にする提案がある(特許文献1,2,3参照)。例えば、特許文献3によれば、アノードは円形の中央部分と、その回りのドーナツ形の外周部分の2つに分割される。ドーナツ形の外周部分の電流を少なくするにつれて、カソードの外周部に集まる電気力線は減少し、めっき膜厚を均一化することができる。あるいは、特許文献1,2によれば、アノードをマトリックス状に多数の部分に分割し、それぞれに流れる電流を独立して制御することで、複雑なカソードに対しても、めっき膜の均一化が可能になる。
Therefore, in order to solve such a problem, there is a proposal for making the plating film thickness uniform by dividing the anode into a plurality of parts and adjusting the current flowing through each of the anode parts (
ところが、従来技術のいずれも、めっき作業を実施する前に、ダミーのめっき作業を行い、ダミーのめっき膜の厚さを測定したりして、その後で行う実際のめっき作業のめっき条件を調整することが必要であった。 However, in any of the conventional techniques, before performing the plating operation, the dummy plating operation is performed, and the thickness of the dummy plating film is measured, and then the plating conditions of the actual plating operation performed thereafter are adjusted. It was necessary.
本発明の目的はこのようなめっき前の条件出しが不要で、均一なめっき膜厚を得ることのできるめっき装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a plating apparatus that does not require such conditions before plating and can obtain a uniform plating film thickness.
本発明によるめっき装置は、めっき槽と、該めっき槽に配置されたアノードとカソードとを備え、該カソードは少なくとも2つの部分に分割され、該分割されたカソードの部分に流れる電流をそれぞれに調節する手段を含むことを特徴とする。 The plating apparatus according to the present invention includes a plating tank, and an anode and a cathode disposed in the plating tank. The cathode is divided into at least two parts, and currents flowing through the divided cathode parts are respectively adjusted. It is characterized by including the means to do.
この構成によれば、カソードを2つ以上の部分に分割し、それぞれに流れる電流を測定する。電流値はカソード面積が既知であればめっきレート(単位時間当りの膜厚)に換算できる。(めっき効率は一定とすると、めっきレート×時間でめっき膜厚になる。)すなわち、分割されたそれぞれのカソードの部分に流れる電流値を見れば、最終的なめっき膜厚がめっき中に分かる。このことを利用すれば、例えば、分割されたカソードの部分に流れる電流値をフィードバックして、分割されたアノードの部分の電流設定や、補助カソードの電流値を調整することで、めっき中に分割されたカソードの部分のめっきレートを調整し、最終的な膜厚を均一にすることができる。このようにして、めっき前の条件出しをすることなく、めっき中にカソード各部分のめっきレートを調整し、最終的な膜厚を均一にすることができる。 According to this configuration, the cathode is divided into two or more parts, and the current flowing through each of the parts is measured. If the cathode area is known, the current value can be converted into a plating rate (film thickness per unit time). (If the plating efficiency is constant, the plating film thickness is equal to the plating rate × time.) That is, the final plating film thickness can be determined during plating by looking at the value of the current flowing through each of the divided cathode portions. If this is utilized, for example, the current value flowing in the divided cathode part is fed back, and the current setting of the divided anode part and the current value of the auxiliary cathode are adjusted, so that the current is divided during plating. The plating rate of the formed cathode portion can be adjusted to make the final film thickness uniform. In this way, the final film thickness can be made uniform by adjusting the plating rate of each part of the cathode during plating without setting the conditions before plating.
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施例によるめっき装置を示す図である。図2は図1のカソードとアノードを示す図である。図1及び図2において、めっき装置10はめっき液を含むめっき槽12を含む。アノード14とカソード16がめっき装置10に配置される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a plating apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the cathode and anode of FIG. 1 and 2, the
アノード14とカソード16はそれぞれ複数の部分、すなわち少なくとも2つの部分に分割されている。図示の実施例においては、アノード14は、円形の中央部14Aと、中央部14Aの回りのドーナツ状の外周部14Bとを有する。カソード16は、アノード14と対応して、円形の中央部16Aと、中央部16Aの回りのドーナツ状の外周部16Bとを有する。
Each of the
第1の電源18がアノード14の中央部14Aとカソード16(中央部16A及び外周部16B)を結ぶ第1の配線に配置される。第2の電源20がアノード14の外周部14Bとカソード16(中央部16A及び外周部16B)を結ぶ第2の配線に配置される。さらに、第1の電流計22が、カソード16Aに流れる電流のみを測定するように、第1の電源18のマイナス側とカソード16の中央部16Aとの間に配置され、第2の電流計24が、カソード16Bに流れる電流のみを測定するように、第2の電源20のマイナス側とカソード16の外周部16Bとの間に配置される。
A
制御装置26は、第1の電流計22及び第2の電流計24の出力が入力され、カソード16の中央部16Aの電流とカソード16の外周部16Bの電流値に従って、第1の電源18及び第2の電源20をフィードバック制御する。第1の電源18及び第2の電源20は、(カソード16の中央部16A側のめっきレートを大きくする)アノード14の中央部14Aの電流と、(カソード16の外周部16B側のめっきレートを大きくする)アノード14の外周部14Bの電流に対して、それぞれ、別個に設けられている。そして、カソード16の中央部16Aに流れる電流の値と、カソード16の外周部16Bに流れる電流の値とに基づいて、(カソード16の中央部16Aおよび外周部16Bに流れる電流を調節するように、)アノード14の中央部14Aおよびアノード14の外周部14Bの電流を制御する構成になっているので、第1の電源18及び第2の電源20は制御装置26の制御の下でカソード16の分割された部分16A,16Bにおけるめっきレートを、めっき前の条件出しをすること無しに調整することができる。
The
アノード14は金属部材として構成される。カソード16は例えばシリコンチップに設けた金属膜として構成される。この場合、シリコンチップを物理的に分割する必要はなく、シリコンチップに設けた金属膜を電気的に分割すればよい。
The
カソード16は例えば次のようにして構成される。6インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてCu膜をスパッタ法で全面に形成する。このCu膜がカソード16となる。Cu膜を図2に示すようにパターニングして、カソード16を直径3インチの円形の中央部16Aと外周直径6インチで内周直径3インチのドーナツ状の外周部16Bの2つに分割する。そして、中央部16Aと外周部16Bのそれぞれに流れる電流をモニタできるように第1及び第2の電流計22,24を取り付ける。
The
さらに、レジストを用いて、シリコンウエハ上のCu膜にめっき用のパターニングを行う。次に、アノード14を直径3インチの円形の中央部14Aと、外周直径6インチと内周直径3インチのドーナツ状の外周部14Bの2つに分割し、第1及び第2の電源18,20をそれぞれ独立して取り付ける。
Furthermore, patterning for plating is performed on the Cu film on the silicon wafer using a resist. Next, the
作用において、第1及び第2の電流計22,24はそれぞれにカソード16の中央部16A及び外周部16Bに流れる電流を計測し、その計測値は制御装置26に入力される。制御装置26はその計測値を基にカソード16の中央部16Aと外周部16Bに流れる電流密度(電流値/めっき面積)が一定になるように第1及び第2の電源18,20の電流値のフィードバック制御を行う。
In operation, the first and
例えば、アノード14の中央部14Aに70%(任意の電流値を100%とする)の電流を流し、外周部14Bに30パーセントの電流を流したときに、カソード16の中央部16Aと外周部16Bの電流密度が等しくなった。めっき終了後、レジストを剥離し、めっき膜厚を測定したところ、本発明によると、中央部16Aと外周部16Bとで、めっき膜厚のバラツキは±10パーセント以内であった。
For example, when a current of 70% (an arbitrary current value is assumed to be 100%) is passed through the
一方、参考例として、従来の方法において、6インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてCu膜をスパッタ法で全面に形成し、さらに、レジストを用いて、めっき用のパターニングを行い、そのままの状態でめっきを行ったところ、シリコンウエハの外周部が中央部に比べて30%程度厚くなった。このように、従来の方法では±30パーセント程度のめっき膜厚のバラツキがあったが、本発明によるとめっき膜厚のバラツキは±10パーセント以内であった。 On the other hand, as a reference example, in a conventional method, a Cu film is formed as a seed for plating on a 6-inch silicon wafer on the entire surface by sputtering, and further, patterning for plating is performed using a resist, and the state is left as it is. As a result of plating, the outer peripheral portion of the silicon wafer was about 30% thicker than the central portion. Thus, in the conventional method, there was a variation in the plating film thickness of about ± 30%, but according to the present invention, the variation in the plating film thickness was within ± 10%.
図3はカソードとアノードの変形例を示す図である。アノード14は、直線によって、上部14Aと、下部14Bに分割される。カソード16は、アノード14と対応して、直線によって、上部16Aと、下部16Bに分割される。カソード16は円の直径又は弦を境界として分割されている。
FIG. 3 is a view showing a modification of the cathode and the anode. The
この場合、6インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてCu膜をスパッタ法で全面に形成する。Cu膜を図3に示すようにパターニングして、カソード16を上部16Aと下部16Bの2つに分割する。そして、それぞれに流れる電流をモニタできるように第1及び第2の電流計22,24を取り付ける。さらに、レジストを用いて、めっき用のパターニングを行う。次に、6インチのアノード14を上部14A及び下部14Bに分割する。
In this case, a Cu film is formed on the entire surface by sputtering as a seed for plating on a 6-inch silicon wafer. The Cu film is patterned as shown in FIG. 3 to divide the
カソード16の上部16Aと下部16Bに流れる電流密度(電流値/めっき面積)が一定になるように、アノード14の上部14Aと下部14Bに流れる電流値を調節したところ、アノード14の上部14Aに60%、下部14Bに40パーセントの電流を比率で流したときに、カソード16の上部16Aと下部16Bの電流密度が等しくなった。めっき終了後、レジストを剥離し、めっき膜厚を測定したところ、従来の方法では±20パーセント程度のバラツキがあったが、本発明によるとバラツキは±10パーセント以内に低減された。
When the current value flowing through the
この場合、従来の参考例としては、6インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてCu膜をスパッタ法で全面に形成し、レジストを用いて、めっき用のパターニングを行った。ここで、シリコンウエハの上半分のパターン面積が広く(開口率15%)、下半分のパターン面積が狭い(開口率10%)のパターンを用いた。そのままの状態でめっきを行ったところ、ウエハの上半分のめっき膜厚に比べ、ウエハの下半分のめっき膜厚が約20%厚かった。
In this case, as a conventional reference example, a Cu film was formed on the entire surface by sputtering as a seed for plating on a 6-inch silicon wafer, and patterning for plating was performed using a resist. Here, a pattern in which the upper half pattern area of the silicon wafer is wide (opening ratio 15%) and the lower half pattern area is narrow (opening
図4はアノードの変形例を示す図である。上記したアノード14の代わりに、アノード14はマトリックス状に配置された複数の部分14Cに分割されている。複数の部分14Cにそれぞれに接続される複数の電源を含む。この構成によれば、カソード16の複数の部分の電流をより細かく制御して、さらに膜厚の均一化を図ることができる。
FIG. 4 is a view showing a modification of the anode. Instead of the above-described
図5は変形例によるめっき装置を示す図である。図1及び図2のめっき装置10と同様に、図5のめっき装置10は、めっき槽12と、アノード14と、カソード16を含み、アノード14とカソード16はそれぞれ複数の部分に分割されている。アノード14は、円形の中央部14Aと、中央部14Aの回りのドーナツ状の外周部14Bとを有する。カソード16は、円形の中央部16Aと、中央部16Aの回りのドーナツ状の外周部16Bとを有する。さらに、第1及び第2の電源18,20、第1及び第2の電流計22,24、並びに、制御装置26が設けられる(図1参照)。
FIG. 5 is a view showing a plating apparatus according to a modification. Similar to the
図5においては、カソード16の回りにドーナツ状の補助カソード28が設けられている。補助カソード28は独立した電源及び電流計に接続される。カソード16の中央部16Aと外周部16Bに流れる電流密度(電流値/めっき面積)が一定になるように、補助カソード28に流れる電流値を調節する。例えば、カソード16の150パーセントの電流を補助カソード28に流したときに、カソード16の中央部16Aと外周部16Bの電流密度が等しくなった。めっき終了後、レジストを剥離し、めっき膜厚を測定したところ、従来の方法では±30パーセント程度のバラツキがあったが、本発明によるとバラツキは±10パーセント以内であった。
In FIG. 5, a donut-shaped
本発明は、図面を参照して説明した上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において修正を行うことができる。例えば、上記したのとは別の形状にカソードを複数の部分に分割し、それぞれに流れる電流を調節する機構をもつようにすることができる。 The present invention is not limited to the above embodiments described with reference to the drawings, and modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the cathode can be divided into a plurality of parts in a shape different from that described above, and a mechanism for adjusting the current flowing through each of the parts can be provided.
以上説明したように、本発明によれば、めっき前の条件出しをすることなく、めっき中にカソード各部のめっきレートを調整し、最終的な膜厚を均一にすることができ、めっき膜厚の均一化を図ることができ、製品の信頼性に寄与するところが大きい。 As described above, according to the present invention, the plating rate of each part of the cathode can be adjusted during plating without finalizing the conditions before plating, and the final film thickness can be made uniform. Can be made uniform, and contributes greatly to product reliability.
10…めっき装置
12…めっき槽
14…アノード
16…カソード
18…電源
20…電源
22…電流計
24…電流計
26…制御装置
28…補助カソード
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003367707A JP2005133113A (en) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | Plating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003367707A JP2005133113A (en) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | Plating apparatus |
Publications (1)
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JP2005133113A true JP2005133113A (en) | 2005-05-26 |
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ID=34645636
Family Applications (1)
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JP2003367707A Withdrawn JP2005133113A (en) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | Plating apparatus |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005133113A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008019501A (en) * | 2006-06-14 | 2008-01-31 | Electroplating Eng Of Japan Co | Method of wafer plating |
JP2012508814A (en) * | 2008-11-14 | 2012-04-12 | レプリサウルス グループ エスエーエス | System for plating a conductive substrate and substrate holder for holding a conductive substrate during the plating |
US9334578B2 (en) | 2008-11-18 | 2016-05-10 | Cypress Semiconductor Corporation | Electroplating apparatus and method with uniformity improvement |
-
2003
- 2003-10-28 JP JP2003367707A patent/JP2005133113A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008019501A (en) * | 2006-06-14 | 2008-01-31 | Electroplating Eng Of Japan Co | Method of wafer plating |
JP2012508814A (en) * | 2008-11-14 | 2012-04-12 | レプリサウルス グループ エスエーエス | System for plating a conductive substrate and substrate holder for holding a conductive substrate during the plating |
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Legal Events
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