JP2007100185A - めっき装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 アノード電極の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができるめっき装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】めっき装置１は、めっき液を収容するめっき槽１１と、めっき槽１１の内部に配置された、アノード電極１２およびカソード電極１３と、めっき液に接触する被めっき対象物２とアノード電極１２との間を通電する第１状態および、被めっき対象物２とアノード電極１２との間の通電を遮断し、アノード電極１２とカソード電極１３との間を通電する第２状態を切り替える切替え制御部１６と、を備える。アノード電極１２は、可溶性電極であり、不動態化する性質を有する金属を含んで構成されている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、めっき装置および半導体装置の製造方法に関する。
従来から、様々な分野において、電気めっきが使用されている。例えば、半導体装置のフリップチップに半田バンプを形成する際には、半導体チップ上に、電気めっきによりバリアメタル層を形成し、半田バンプから半導体チップ上の電極へのはんだ成分の拡散を防止している。
このような電気めっきを行う電気めっき装置としては、図７に示すように、めっき槽（図示略）内に、アノード電極１０１と、予備電解電極１０２とを設置した電気めっき装置１００があげられる（例えば、特許文献１参照）。
この電気めっき装置１００においては、予備電解電極１０２と、アノード電極１０１との間を通電／遮断するスイッチ部１０３が設けられており、アノード電極１０１と、被めっき対象物２とを接続する回路から、予備電解電極１０２が切り離し可能に構成されている。
この電気めっき装置１００においては、予備電解電極１０２と、アノード電極１０１との間を通電／遮断するスイッチ部１０３が設けられており、アノード電極１０１と、被めっき対象物２とを接続する回路から、予備電解電極１０２が切り離し可能に構成されている。
このような電気めっき装置１００では、被めっき対象物２がめっき液に接触する前に、被めっき対象物２とアノード電極１０１とを接続する回路に対し、予備電解電極１０２を接続しておき、アノード電極１０１から予備電解電極１０２に対し電流を流しておく。
次に、被めっき対象物２がめっき液に触れると、予備電解電極１０２と被めっき対象物２との面積比に応じて電流が分配され、予備電解電極１０２、被めっき対象物２と、アノード電極１０１との間に電流が流れる。
その後、スイッチ部１０３により、アノード電極１０１と、被めっき対象物２とを接続する回路から、予備電解電極１０２を切り離し、被めっき対象物２にめっき皮膜を形成する。
次に、被めっき対象物２がめっき液に触れると、予備電解電極１０２と被めっき対象物２との面積比に応じて電流が分配され、予備電解電極１０２、被めっき対象物２と、アノード電極１０１との間に電流が流れる。
その後、スイッチ部１０３により、アノード電極１０１と、被めっき対象物２とを接続する回路から、予備電解電極１０２を切り離し、被めっき対象物２にめっき皮膜を形成する。
しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、以下の点で改善の余地を有している。
上記特許文献１に記載の技術では、被めっき対象物２上に所望の厚みのめっき皮膜を形成した後、電源を切り、被めっき対象物２およびアノード電極１０１間の通電を遮断し、被めっき対象物２をめっき液から取り出す。
その後、次の被めっき対象物２をめっきする際に、予備電解電極１０２を、アノード電極１０１および被めっき対象物２間を接続する回路に接続し、電源を投入する。
このような操作を繰り返し、被めっき対象物２のめっきを繰り返すと、被めっき対象物２のめっきを行う際に、電流効率が低下し、めっき皮膜の成膜速度が低下する。
上記特許文献１に記載の技術では、被めっき対象物２上に所望の厚みのめっき皮膜を形成した後、電源を切り、被めっき対象物２およびアノード電極１０１間の通電を遮断し、被めっき対象物２をめっき液から取り出す。
その後、次の被めっき対象物２をめっきする際に、予備電解電極１０２を、アノード電極１０１および被めっき対象物２間を接続する回路に接続し、電源を投入する。
このような操作を繰り返し、被めっき対象物２のめっきを繰り返すと、被めっき対象物２のめっきを行う際に、電流効率が低下し、めっき皮膜の成膜速度が低下する。
電流効率の低下の原因としては、アノード電極表面が不動態化していることが考えられる。めっき皮膜を形成する際には、アノード電極および被めっき対象物間に高電流を流す。一方で、めっき皮膜の形成が終了し、被めっき対象物をめっき液から取り出す際には、アノード電極および被めっき対象物間に流れる電流を停止している。
このように、電流を流したり、電流を停止したりする操作を繰り返すことにより、電流を停止している間に、アノード電極表面が酸化され、アノード電極が不動態化すると考えられる。
このように、電流を流したり、電流を停止したりする操作を繰り返すことにより、電流を停止している間に、アノード電極表面が酸化され、アノード電極が不動態化すると考えられる。
本発明によれば、めっき液を収容するめっき槽と、前記めっき槽の内部に配置された、アノード電極およびカソード電極と、前記めっき液に接触する被めっき対象物と前記アノード電極との間を通電する第１状態と、前記被めっき対象物と前記アノード電極との間の通電を遮断し、前記アノード電極と前記カソード電極との間を通電する第２状態とを切り替える切替え制御部と、を備え、前記アノード電極は、可溶性電極であり、不動態化する性質を有する金属を含むことを特徴とするめっき装置が提供される。
このような本発明のめっき装置では、被めっき対象物にめっき皮膜を形成する際には、切替え制御部により、少なくとも、被めっき対象物と、アノード電極とを通電する。
一方、被めっき対象物のめっき処理が終了した後では、切替え制御部により、被めっき対象物およびアノード電極間の通電を遮断するとともに、アノード電極と、カソード電極との間を通電する。
このように、本発明では、被めっき対象物のめっき処理が終了した後も、アノード電極に流れる電流を遮断することなく、常にアノード電極を溶解し続けることができる。これにより、アノード電極の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができる。
一方、被めっき対象物のめっき処理が終了した後では、切替え制御部により、被めっき対象物およびアノード電極間の通電を遮断するとともに、アノード電極と、カソード電極との間を通電する。
このように、本発明では、被めっき対象物のめっき処理が終了した後も、アノード電極に流れる電流を遮断することなく、常にアノード電極を溶解し続けることができる。これにより、アノード電極の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができる。
また、本発明によれば、めっき液を収容するとともに、内部にアノード電極およびカソード電極が配置されためっき槽中に、被めっき対象物である、表面に導体膜が成膜された半導体基板を設置し、前記導体膜上にめっき皮膜を形成する半導体装置の製造方法において、前記被めっき対象物を、前記めっき液に接触させて、前記被めっき対象物と前記アノード電極との間を通電する工程と、前記被めっき対象物と前記アノード電極との通電を遮断し、前記アノード電極と前記カソード電極との間を通電する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法も提供される。
このような半導体装置の製造方法においても、前述しためっき装置と同様の効果を奏することができる。
すなわち、アノード電極の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができる。従って、本発明の半導体装置の製造方法によれば、効率よく半導体装置を製造することが可能となる。
このような半導体装置の製造方法においても、前述しためっき装置と同様の効果を奏することができる。
すなわち、アノード電極の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができる。従って、本発明の半導体装置の製造方法によれば、効率よく半導体装置を製造することが可能となる。
本発明によれば、アノード電極の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができるめっき装置および半導体装置の製造方法が提供される。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に本実施形態のめっき装置１を示す。
まず、めっき装置１の概要について説明する。
本実施形態のめっき装置１は、めっき液を収容するめっき槽１１と、めっき槽１１の内部に配置された、アノード電極１２およびカソード電極１３と、めっき液に接触する被めっき対象物２とアノード電極１２との間を通電する第１状態および、被めっき対象物２とアノード電極１２との間の通電を遮断し、アノード電極１２とカソード電極１３との間を通電する第２状態を切り替える切替え制御部１６と、を備える。アノード電極１２は、可溶性電極であり、不動態化する性質を有する金属を含んで構成されている。
図１に本実施形態のめっき装置１を示す。
まず、めっき装置１の概要について説明する。
本実施形態のめっき装置１は、めっき液を収容するめっき槽１１と、めっき槽１１の内部に配置された、アノード電極１２およびカソード電極１３と、めっき液に接触する被めっき対象物２とアノード電極１２との間を通電する第１状態および、被めっき対象物２とアノード電極１２との間の通電を遮断し、アノード電極１２とカソード電極１３との間を通電する第２状態を切り替える切替え制御部１６と、を備える。アノード電極１２は、可溶性電極であり、不動態化する性質を有する金属を含んで構成されている。
次に、めっき装置１の詳細について説明する。
本実施形態のめっき装置１は、電気めっき用の装置である。
このめっき装置１のめっき槽１１は、底面部１１１と、この底面部１１１の外周を囲むように設けられた側面部１１２とを有する。めっき槽１１の底面部１１１に対向する上面部は、開放されており、開口部１１３が形成されている。この開口部１１３に被めっき対象物２（表面に導体膜が成膜された半導体基板）が挿入される。被めっき対象物２は、図示しない治具により保持され、図１の上下に稼動する。
めっき槽１１の底面部１１１には、めっき液を供給するための、供給用の配管１１４が接続されている。
このめっき槽１１の外側には、図示しないがオーバーフロー槽が設けられており、図１の矢印にしめすように、めっき槽１１からオーバーフローしためっき液がオーバーフロー槽に排出される。
本実施形態のめっき装置１は、電気めっき用の装置である。
このめっき装置１のめっき槽１１は、底面部１１１と、この底面部１１１の外周を囲むように設けられた側面部１１２とを有する。めっき槽１１の底面部１１１に対向する上面部は、開放されており、開口部１１３が形成されている。この開口部１１３に被めっき対象物２（表面に導体膜が成膜された半導体基板）が挿入される。被めっき対象物２は、図示しない治具により保持され、図１の上下に稼動する。
めっき槽１１の底面部１１１には、めっき液を供給するための、供給用の配管１１４が接続されている。
このめっき槽１１の外側には、図示しないがオーバーフロー槽が設けられており、図１の矢印にしめすように、めっき槽１１からオーバーフローしためっき液がオーバーフロー槽に排出される。
アノード電極１２は、めっき槽１１の底面部１１１と略平行になるように設置されており、平板状に形成されている。このアノード電極１２は、被めっき対象物２をめっき槽１１内に挿入した際に、被めっき対象物２の表面に対し、略平行に配置される。
アノード電極１２は、可溶性電極である。このアノード電極１２は、めっき液中において、アノード電極１２の通電と、遮断とを繰り返した場合に、表面に不動態膜（酸化膜）が形成される性質を有する金属を含んで構成されている。
アノード電極１２は、可溶性電極である。このアノード電極１２は、めっき液中において、アノード電極１２の通電と、遮断とを繰り返した場合に、表面に不動態膜（酸化膜）が形成される性質を有する金属を含んで構成されている。
不動態化する性質を有する金属としては、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、タンタル、ニオブ等が例示できる。アノード電極１２は、これらの金属を一または二以上含んでいてもよい。
なかでも、アノード電極１２は、ニッケル、コバルト、クロム、チタンからなる群から選択される一または二以上の金属を含むものであることが好ましい。
アノード電極１２は、可溶性電極であるため、アノード電極１２には、めっき皮膜を構成する金属を使用すればよく、例えば、被めっき対象物２上にめっき皮膜としてニッケルの皮膜を成膜したい場合には、アノード電極１２をニッケル製とすることが好ましい。
また、被めっき対象物２上にめっき皮膜としてクロムの皮膜を成膜したい場合には、アノード電極１２をクロム製とすることができる。
なお、アノード電極１２は、不動態化する性質を有する金属と、不動態化する性質を有しない金属とを含む、合金であってもよい。
なかでも、アノード電極１２は、ニッケル、コバルト、クロム、チタンからなる群から選択される一または二以上の金属を含むものであることが好ましい。
アノード電極１２は、可溶性電極であるため、アノード電極１２には、めっき皮膜を構成する金属を使用すればよく、例えば、被めっき対象物２上にめっき皮膜としてニッケルの皮膜を成膜したい場合には、アノード電極１２をニッケル製とすることが好ましい。
また、被めっき対象物２上にめっき皮膜としてクロムの皮膜を成膜したい場合には、アノード電極１２をクロム製とすることができる。
なお、アノード電極１２は、不動態化する性質を有する金属と、不動態化する性質を有しない金属とを含む、合金であってもよい。
アノード電極１２および被めっき対象物２間、あるいは、アノード電極１２およびカソード電極１３間に所定の電圧を印加すると、アノード電極１２の金属が、金属イオンとして、めっき液中に溶出する。この金属イオンは、被めっき対象物２あるいはカソード電極１３より電子を受け取り、被めっき対象物２（すなわち、半導体基板上の導体膜）上あるいはカソード電極１３上にめっき皮膜が形成されることとなる。
なお、めっき皮膜は、複数種類の金属を含有する合金（例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金）であってもよい。
なお、めっき皮膜は、複数種類の金属を含有する合金（例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金）であってもよい。
カソード電極１３は、アノード電極１２に対して対向配置するようにめっき槽１１内に設置されている。また、カソード電極１３は、被めっき対象物２をめっき槽１１内に設置した際に、被めっき対象物２と、アノード電極１２との間に配置されることとなる。
カソード電極１３は、図２、図３に示すように、平板状に形成されており、複数の貫通孔１３１が形成されている。この貫通孔１３１は、カソード電極１３のアノード電極１２側の表面および、被めっき対象物２側の表面間を貫通している。
カソード電極１３は、図２、図３に示すように、平板状に形成されており、複数の貫通孔１３１が形成されている。この貫通孔１３１は、カソード電極１３のアノード電極１２側の表面および、被めっき対象物２側の表面間を貫通している。
貫通孔１３１の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、矩形形状であってもよく、図３に示すように円形形状であってもよい。
なお、図２，３のカソード電極１３は平面略円形形状であるが、カソード電極１３の外形形状はこれに限られず、例えば、平面矩形形状であってもよい。
このカソード電極１３の材質としては、特に限定されないが、不溶性電極であることが好ましく、めっき液中で溶解しない金属で構成されていることが好ましい。
カソード電極１３の材質としては、例えば、グラファイト、白金、白金ルテニウム合金等が例示できる。
なお、図２，３のカソード電極１３は平面略円形形状であるが、カソード電極１３の外形形状はこれに限られず、例えば、平面矩形形状であってもよい。
このカソード電極１３の材質としては、特に限定されないが、不溶性電極であることが好ましく、めっき液中で溶解しない金属で構成されていることが好ましい。
カソード電極１３の材質としては、例えば、グラファイト、白金、白金ルテニウム合金等が例示できる。
再度、図１に示すように、めっき装置１には、電源１４が設けられている。この電源１４は、アノード電極１２、カソード電極１３、被めっき対象物２に接続されるものである。具体的には、電源１４とアノード電極１２とは導線により接続される。また、カソード電極１３および被めっき対象物２にはそれぞれ導線が接続されており、各導線と、アノード電極１２から延びる導線との交点には、スイッチ部１６１が形成されている。
なお、被めっき対象物２には、前述した治具を介して導線が接続される。
電源１４には、電流制御部１５が接続されている。
電流制御部１５は、電源１４と、アノード電極１２との間に配置され、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れる電流値と、アノード電極１２およびカソード電極１３間に流れる電流値を制御するものである。この電流制御部１５は、記憶部１７に記憶された所定のシーケンス（例えば、図４参照）に基づいて、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れる電流値と、アノード電極１２およびカソード電極１３間に流れる電流値とを制御する。
なお、被めっき対象物２には、前述した治具を介して導線が接続される。
電源１４には、電流制御部１５が接続されている。
電流制御部１５は、電源１４と、アノード電極１２との間に配置され、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れる電流値と、アノード電極１２およびカソード電極１３間に流れる電流値を制御するものである。この電流制御部１５は、記憶部１７に記憶された所定のシーケンス（例えば、図４参照）に基づいて、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れる電流値と、アノード電極１２およびカソード電極１３間に流れる電流値とを制御する。
また、本実施形態のめっき装置１には、前述したスイッチ部１６１を含む切替え制御部１６が設けられている。この切替え制御部１６は、スイッチ部１６１と、このスイッチ部１６１の駆動を制御するスイッチ部駆動制御部１６２とを有する。
スイッチ部駆動制御部１６２は、記憶部１７に記憶された切替えのタイミングに基づき、スイッチ部１６１の接続を切り替える。
スイッチ部駆動制御部１６２は、スイッチ部１６１の接続を切り替えることにより、めっき液に接触する被めっき対象物２とアノード電極１２との間を通電する第１状態および、被めっき対象物２とアノード電極１２との間の通電を遮断し、アノード電極１２とカソード電極１３との間を通電する第２状態を切り替える。
スイッチ部駆動制御部１６２は、記憶部１７に記憶された切替えのタイミングに基づき、スイッチ部１６１の接続を切り替える。
スイッチ部駆動制御部１６２は、スイッチ部１６１の接続を切り替えることにより、めっき液に接触する被めっき対象物２とアノード電極１２との間を通電する第１状態および、被めっき対象物２とアノード電極１２との間の通電を遮断し、アノード電極１２とカソード電極１３との間を通電する第２状態を切り替える。
次に、このようなめっき装置１を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
まず、被めっき対象物２として、表面に電気めっき用の導体膜が成膜された半導体基板を用意する。導体膜は、Ｔｉ，ＮｉまたはＣｕなどをスパッタリングや蒸着することにより形成される。
このようにして導体膜が形成された半導体基板に所定のパターンのマスクを施す。本実施形態では、このマスクの開口部から露出した導体膜上にめっき皮膜を形成する。
次に、被めっき対象物２に、洗浄等の前処理を施し、この被めっき対象物２を、図示しない治具に取り付ける。その後、治具を下降させて、めっき槽１１に充填されためっき液に被めっき対象物２を浸漬させる。図示しないセンサで被めっき対象物２がめっき液に浸漬したことを検知すると、スイッチ部駆動制御部１６２は、スイッチ部１６１に対し、アノード電極１２と被めっき対象物２とを接続するように要求する。スイッチ部１６１は、この要求に基づいて、アノード電極１２と被めっき対象物２とを接続する。
アノード電極１２と被めっき対象物２とが接続されたことが検出されると、記憶部１７に記憶されたシーケンスに基づき、電流制御部１５では、電源１４からの供給電流を制御する。そのため、所定の値の電流が、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れることとなる。
これにより、めっきが開始され、アノード電極１２から金属イオンがめっき液中に溶出することとなる。金属イオンは、被めっき対象物２（半導体基板上の導体膜）から、電子を受け取り、被めっき対象物２上にめっき皮膜が形成されることとなる。
まず、被めっき対象物２として、表面に電気めっき用の導体膜が成膜された半導体基板を用意する。導体膜は、Ｔｉ，ＮｉまたはＣｕなどをスパッタリングや蒸着することにより形成される。
このようにして導体膜が形成された半導体基板に所定のパターンのマスクを施す。本実施形態では、このマスクの開口部から露出した導体膜上にめっき皮膜を形成する。
次に、被めっき対象物２に、洗浄等の前処理を施し、この被めっき対象物２を、図示しない治具に取り付ける。その後、治具を下降させて、めっき槽１１に充填されためっき液に被めっき対象物２を浸漬させる。図示しないセンサで被めっき対象物２がめっき液に浸漬したことを検知すると、スイッチ部駆動制御部１６２は、スイッチ部１６１に対し、アノード電極１２と被めっき対象物２とを接続するように要求する。スイッチ部１６１は、この要求に基づいて、アノード電極１２と被めっき対象物２とを接続する。
アノード電極１２と被めっき対象物２とが接続されたことが検出されると、記憶部１７に記憶されたシーケンスに基づき、電流制御部１５では、電源１４からの供給電流を制御する。そのため、所定の値の電流が、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れることとなる。
これにより、めっきが開始され、アノード電極１２から金属イオンがめっき液中に溶出することとなる。金属イオンは、被めっき対象物２（半導体基板上の導体膜）から、電子を受け取り、被めっき対象物２上にめっき皮膜が形成されることとなる。
めっき装置１においては、図示しないタイマーにより、めっき開始からの時間が計測されている。
タイマーの計測時間および、記憶部１７に記憶されたタイミングとに基づいて、めっき開始から所定時間が経過する（すなわち、被めっき対象物２上に所望の厚みのめっき皮膜が形成される）と、スイッチ部駆動制御部１６２は、スイッチ部１６１に対し、アノード電極１２と被めっき対象物２との接続を遮断するとともに、アノード電極１２とカソード電極１３とを接続するように要求する。
また、タイマーの計測時間および、記憶部１７に記憶された所定のシーケンスに基づき、電流制御部１５では、電源１４からの電流を制御する。
タイマーの計測時間および、記憶部１７に記憶されたタイミングとに基づいて、めっき開始から所定時間が経過する（すなわち、被めっき対象物２上に所望の厚みのめっき皮膜が形成される）と、スイッチ部駆動制御部１６２は、スイッチ部１６１に対し、アノード電極１２と被めっき対象物２との接続を遮断するとともに、アノード電極１２とカソード電極１３とを接続するように要求する。
また、タイマーの計測時間および、記憶部１７に記憶された所定のシーケンスに基づき、電流制御部１５では、電源１４からの電流を制御する。
これにより、スイッチ部１６１により、アノード電極１２とカソード電極１３とが接続され、アノード電極１２とカソード電極１３との間に所定の値の電流が流れるようになる。
このとき、アノード電極１２およびカソード電極１３間に流れる電流の値は、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れていた電流の値よりも小さく、例えば、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れていた電流の値の１／２以下とすることが好ましい（図４参照）。
すなわち、電流制御部１５は、被めっき対象物２にめっきを行なう際のアノード電極１２の電流密度よりも、被めっき対象物２のめっきを停止している間のアノード電極１２の電流密度が小さくなるように電流を制御する。
アノード電極１２からは、金属イオンが溶出しつづけ、金属イオンは、カソード電極１３から、電子を受け取り、カソード電極１３上にめっき皮膜が形成される。
このとき、アノード電極１２およびカソード電極１３間に流れる電流の値は、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れていた電流の値よりも小さく、例えば、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れていた電流の値の１／２以下とすることが好ましい（図４参照）。
すなわち、電流制御部１５は、被めっき対象物２にめっきを行なう際のアノード電極１２の電流密度よりも、被めっき対象物２のめっきを停止している間のアノード電極１２の電流密度が小さくなるように電流を制御する。
アノード電極１２からは、金属イオンが溶出しつづけ、金属イオンは、カソード電極１３から、電子を受け取り、カソード電極１３上にめっき皮膜が形成される。
アノード電極１２と被めっき対象物２との接続を遮断するとともに、アノード電極１２とカソード電極１３とを接続することで、被めっき対象物２のめっきが終了する。その後、治具（図示略）および被めっき対象物２をめっき液中から上昇させて、被めっき対象物２をめっき槽１１からとりだす。
その後、被めっき対象物２の半導体基板上のマスクを除去するとともに、マスクを除去することにより露出した導体膜を剥離する。これにより、半田バンプ用のバリアメタル層としてのめっき皮膜が形成された半導体装置を得ることができる。
次に、新たな被めっき対象物２を治具に取り付け、前述した方法と同様に、被めっき対象物２上にめっき皮膜を形成する。
その後、被めっき対象物２の半導体基板上のマスクを除去するとともに、マスクを除去することにより露出した導体膜を剥離する。これにより、半田バンプ用のバリアメタル層としてのめっき皮膜が形成された半導体装置を得ることができる。
次に、新たな被めっき対象物２を治具に取り付け、前述した方法と同様に、被めっき対象物２上にめっき皮膜を形成する。
以下、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、被めっき対象物２にめっき皮膜を形成する際には、被めっき対象物２と、アノード電極１２とを接続し、被めっき対象物２とアノード電極１２とを通電している。
一方で、被めっき対象物２のめっきが終了した後では、切替え制御部１６により、被めっき対象物２およびアノード電極１２間の通電を遮断するとともに、アノード電極１２と、カソード電極１３との間を通電する。
このように、本実施形態では、被めっき対象物２のめっきが終了した後も、アノード電極１２に流れる電流を遮断することなく、常にアノード電極１２を溶解し続けることができる。これにより、アノード電極１２の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができる。
本実施形態では、被めっき対象物２にめっき皮膜を形成する際には、被めっき対象物２と、アノード電極１２とを接続し、被めっき対象物２とアノード電極１２とを通電している。
一方で、被めっき対象物２のめっきが終了した後では、切替え制御部１６により、被めっき対象物２およびアノード電極１２間の通電を遮断するとともに、アノード電極１２と、カソード電極１３との間を通電する。
このように、本実施形態では、被めっき対象物２のめっきが終了した後も、アノード電極１２に流れる電流を遮断することなく、常にアノード電極１２を溶解し続けることができる。これにより、アノード電極１２の不動態化を防止することができ、電流効率の低下およびめっき皮膜の成膜速度の低下を防止することができる。
また、従来の方法（特許文献１に記載の方法）により電気めっきを行った場合、アノード電極は外周側から徐々に不動態化する。このようにアノード電極が部分的に不動態化することで、被めっき対象物２上に均一に、めっき皮膜を形成することが困難となる。
これに対し、本実施形態では、アノード電極１２の不動態化を防止することができるので、被めっき対象物２上に均一にめっき皮膜を形成することが可能となる。
これに対し、本実施形態では、アノード電極１２の不動態化を防止することができるので、被めっき対象物２上に均一にめっき皮膜を形成することが可能となる。
さらに、従来の方法（特許文献１に記載の方法）により電気めっきを行う場合には、アノード電極の不動態化に伴い、めっき皮膜の成膜速度が低下する。そのため、所望の厚みのめっき皮膜を形成しようとした場合には、成膜速度の低下に伴い、めっき時間を延ばす必要がある。しかしながら、成膜速度の低下に伴って、めっき時間を調整するには、手間を要する。
これに対し、本実施形態では、アノード電極１２の不動態化を防止することができ、めっき皮膜の成膜速度の低下を防止できるので、めっき時間の調整が不要となる。
これに対し、本実施形態では、アノード電極１２の不動態化を防止することができ、めっき皮膜の成膜速度の低下を防止できるので、めっき時間の調整が不要となる。
また、本実施形態では、複数の貫通孔１３１が形成されたカソード電極１３を使用している。そのため、アノード電極１２と、被めっき対象物２との間にカソード電極１３を配置しても、カソード電極１３に形成された貫通孔１３１を介して、金属イオンが移動するので、被めっき対象物２にめっき皮膜を確実に形成することができる。
さらに、本実施形態では、被めっき対象物２上へのめっき皮膜形成中に、被めっき対象物２とアノード電極１２との間に流れる電流値よりも、被めっき対象物２へのめっきを停止している間に、アノード電極１２とカソード電極１３との間を流れる電流値が小さくなるようにしている。そのため、被めっき対象物２へのめっきを停止している間に、アノード電極１２の金属が多量に消費されてしまうことがない。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、めっき槽１１中には、めっき槽１１の底面部１１１と略平行になるように、アノード電極１２、カソード電極１３、被めっき対象物２を配置していたが、これに限らず、例えば、めっき槽１１の底面部１１１に対し垂直になるようにアノード電極１２、カソード電極１３、被めっき対象物２を設置してもよい。
この場合、アノード電極１２と、カソード電極１３との間に、被めっき対象物２を配置して、被めっき対象物２のめっきをおこなってもよい。このようにすれば、被めっき対象物２にめっき皮膜を形成する際に、カソード電極がじゃまにならず、カソード電極に貫通孔を形成する必要もなくなる。これにより、カソード電極の製造を簡略化することができる。
例えば、前記実施形態では、めっき槽１１中には、めっき槽１１の底面部１１１と略平行になるように、アノード電極１２、カソード電極１３、被めっき対象物２を配置していたが、これに限らず、例えば、めっき槽１１の底面部１１１に対し垂直になるようにアノード電極１２、カソード電極１３、被めっき対象物２を設置してもよい。
この場合、アノード電極１２と、カソード電極１３との間に、被めっき対象物２を配置して、被めっき対象物２のめっきをおこなってもよい。このようにすれば、被めっき対象物２にめっき皮膜を形成する際に、カソード電極がじゃまにならず、カソード電極に貫通孔を形成する必要もなくなる。これにより、カソード電極の製造を簡略化することができる。
また、アノード電極１２と、カソード電極１３とは、略平行に配置されていなくてもよい。例えば、アノード電極１２の表面が、カソード電極１３の表面に対し、傾斜するように、アノード電極１２、カソード電極１３が配置されていてもよく、アノード電極１２の表面が、カソード電極１３の表面に対し、垂直となるように、アノード電極１２、カソード電極１３が配置されていてもよい。
さらに、前記実施形態では、図４に示すように被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れる電流の値を一定としたが、これに限らず、例えば、図５に示すように、被めっき対象物２およびアノード電極１２間に流れる電流の値を段階的にあげていてもよい。
また、めっき装置１は、前記実施形態のように、半導体基板上に半田バンプ用のバリアメタル層を形成するために使用してもよく、また、半導体基板に形成された溝等にめっき皮膜を形成するために使用してもよい。
さらに、半導体基板に限らず、セラミック基板上に導体膜を形成した被めっき対象物のめっきを行ってもよい。また、被めっき対象物は基板に限られず、装飾品等の他の部材をめっきするために使用してもよい。
また、めっき装置１は、前記実施形態のように、半導体基板上に半田バンプ用のバリアメタル層を形成するために使用してもよく、また、半導体基板に形成された溝等にめっき皮膜を形成するために使用してもよい。
さらに、半導体基板に限らず、セラミック基板上に導体膜を形成した被めっき対象物のめっきを行ってもよい。また、被めっき対象物は基板に限られず、装飾品等の他の部材をめっきするために使用してもよい。
また、前記実施形態では、被めっき対象物２にめっきを行なう際には、アノード電極１２およびカソード電極１３間の通電を遮断していたが、これに限らず、アノード電極１２およびカソード電極１３間を通電していてもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
前記実施形態と同様のめっき装置を用意し、前記実施形態と同様の方法で、被めっき対象物にめっきを施した。
被めっき対象物は、表面に導体膜（Ｔｉ膜）が成膜された半導体基板（Ｓｉ基板）である。
アノード電極をＮｉ製とし、カソード電極をＰｔ製の電極とした。
また、めっき液としては、スルファミン酸ニッケル浴を使用した。
前記実施形態と同様に、被めっき対象物上にめっき皮膜を成膜する際には、被めっき対象物、アノード電極間に所定時間（５分）電流を流し、被めっき対象物上にめっきを行なわない場合には、被めっき対象物、アノード電極間の通電を遮断し、アノード電極、カソード電極間に電流を流した。
被めっき対象物上にめっき皮膜を形成する際に、被めっき対象物およびアノード電極間に流れる電流値よりも、めっきを停止している間にアノード電極およびカソード電極間に流れる電流値を小さくした。
具体的には、被めっき対象物上にめっき皮膜を形成する際に、アノード電極に流れる電流密度を約０．８Ａ／ｄｍ２とし、被めっき対象物上にめっき皮膜を形成していない間にアノード電極に流れる電流密度を１Ａ／ｄｍ２未満（例えば、０．４Ａ／ｄｍ２）とした。
被めっき対象物を１５０枚処理したところ、電流効率の低下は起こらなかった。
また、各被めっき対象物上のめっき皮膜の厚み（目標値３．２μｍ）を、蛍光Ｘ線装置を使用して測定したが、めっき皮膜のばらつきは、ほとんどなかった。
（実施例）
前記実施形態と同様のめっき装置を用意し、前記実施形態と同様の方法で、被めっき対象物にめっきを施した。
被めっき対象物は、表面に導体膜（Ｔｉ膜）が成膜された半導体基板（Ｓｉ基板）である。
アノード電極をＮｉ製とし、カソード電極をＰｔ製の電極とした。
また、めっき液としては、スルファミン酸ニッケル浴を使用した。
前記実施形態と同様に、被めっき対象物上にめっき皮膜を成膜する際には、被めっき対象物、アノード電極間に所定時間（５分）電流を流し、被めっき対象物上にめっきを行なわない場合には、被めっき対象物、アノード電極間の通電を遮断し、アノード電極、カソード電極間に電流を流した。
被めっき対象物上にめっき皮膜を形成する際に、被めっき対象物およびアノード電極間に流れる電流値よりも、めっきを停止している間にアノード電極およびカソード電極間に流れる電流値を小さくした。
具体的には、被めっき対象物上にめっき皮膜を形成する際に、アノード電極に流れる電流密度を約０．８Ａ／ｄｍ２とし、被めっき対象物上にめっき皮膜を形成していない間にアノード電極に流れる電流密度を１Ａ／ｄｍ２未満（例えば、０．４Ａ／ｄｍ２）とした。
被めっき対象物を１５０枚処理したところ、電流効率の低下は起こらなかった。
また、各被めっき対象物上のめっき皮膜の厚み（目標値３．２μｍ）を、蛍光Ｘ線装置を使用して測定したが、めっき皮膜のばらつきは、ほとんどなかった。
（比較例）
カソード電極および、スイッチ部が設けられていないめっき装置を使用して、実施例と同様の被めっき対象物のめっきを行なった。カソード電極および、スイッチ部が設けられていない点以外は、比較例のめっき装置は、前記実施例と同様である。
アノード電極をＮｉ製とし、めっき液としては、スルファミン酸ニッケル浴を使用した。
被めっき対象物上にめっき皮膜を形成する際に、アノード電極に流れる電流密度を約０．８Ａ／ｄｍ２とした。
比較例では、被めっき対象物一枚ごとのめっき処理が終わるたびに電源を切り、被めっき対象物およびアノード電極間に流れる電流を停止させて、被めっき対象物をめっき液中から取り出した。
このような方法により、被めっき対象物を１５０枚処理したところ、徐々に電流効率の低下が生じた。
また、被めっき対象物上のめっき皮膜の厚みを測定したところ、図６に示すように、処理枚数の増加とともに、めっき皮膜の厚みが薄くなってしまい、めっき皮膜の厚みに大きなばらつきが生じた。なお、図６には、一枚の被めっき対象物におけるめっき皮膜の平均値を示している。
カソード電極および、スイッチ部が設けられていないめっき装置を使用して、実施例と同様の被めっき対象物のめっきを行なった。カソード電極および、スイッチ部が設けられていない点以外は、比較例のめっき装置は、前記実施例と同様である。
アノード電極をＮｉ製とし、めっき液としては、スルファミン酸ニッケル浴を使用した。
被めっき対象物上にめっき皮膜を形成する際に、アノード電極に流れる電流密度を約０．８Ａ／ｄｍ２とした。
比較例では、被めっき対象物一枚ごとのめっき処理が終わるたびに電源を切り、被めっき対象物およびアノード電極間に流れる電流を停止させて、被めっき対象物をめっき液中から取り出した。
このような方法により、被めっき対象物を１５０枚処理したところ、徐々に電流効率の低下が生じた。
また、被めっき対象物上のめっき皮膜の厚みを測定したところ、図６に示すように、処理枚数の増加とともに、めっき皮膜の厚みが薄くなってしまい、めっき皮膜の厚みに大きなばらつきが生じた。なお、図６には、一枚の被めっき対象物におけるめっき皮膜の平均値を示している。
１ めっき装置
２ 被めっき対象物
１１ めっき槽
１２ アノード電極
１３ カソード電極
１４ 電源
１５ 電流制御部
１６ 切替え制御部
１７ 記憶部
１００ めっき装置
１０１ アノード電極
１０２ 予備電解電極
１０３ スイッチ部
１１１ 底面部
１１２ 側面部
１１３ 開口部
１１４ 配管
１３１ 貫通孔
１６１ スイッチ部
１６２ スイッチ部駆動制御部
２ 被めっき対象物
１１ めっき槽
１２ アノード電極
１３ カソード電極
１４ 電源
１５ 電流制御部
１６ 切替え制御部
１７ 記憶部
１００ めっき装置
１０１ アノード電極
１０２ 予備電解電極
１０３ スイッチ部
１１１ 底面部
１１２ 側面部
１１３ 開口部
１１４ 配管
１３１ 貫通孔
１６１ スイッチ部
１６２ スイッチ部駆動制御部
Claims (5)
- めっき液を収容するめっき槽と、
前記めっき槽の内部に配置された、アノード電極およびカソード電極と、
前記めっき液に接触する被めっき対象物と前記アノード電極との間を通電する第１状態と、前記被めっき対象物と前記アノード電極との間の通電を遮断し、前記アノード電極と前記カソード電極との間を通電する第２状態とを切り替える切替え制御部と、
を備え、
前記アノード電極は、可溶性電極であり、不動態化する性質を有する金属を含むことを特徴とするめっき装置。 - 請求項１に記載のめっき装置において、
前記カソード電極は、前記被めっき対象物を前記めっき槽内に設置した際に、前記アノード電極と、前記被めっき対象物との間に配置され、
前記カソード電極には、前記アノード電極側の表面および前記被めっき対象物側の表面間を貫通する孔が形成されていることを特徴とするめっき装置。 - 請求項１または２に記載のめっき装置において、
不動態化する性質を有する前記金属は、ニッケル、コバルト、クロム、チタンからなる群から選択される金属であることを特徴とするめっき装置。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置において、
前記被めっき対象物および前記アノード電極間に流れる電流値と、前記アノード電極および前記カソード電極間に流れる電流値とを制御する電流制御部を備え、
前記電流制御部は、前記第１状態において、被めっき対象物と前記アノード電極との間に流れる電流値よりも、前記第２状態において、前記アノード電極と前記カソード電極との間に流れる電流値が小さくなるように電流値を制御することを特徴とするめっき装置。 - めっき液を収容するとともに、内部にアノード電極およびカソード電極が配置されためっき槽中に、被めっき対象物である、表面に導体膜が成膜された半導体基板を設置し、前記導体膜上にめっき皮膜を形成する半導体装置の製造方法において、
前記被めっき対象物を、前記めっき液に接触させて、前記被めっき対象物と前記アノード電極との間を通電する工程と、
前記被めっき対象物と前記アノード電極との通電を遮断し、前記アノード電極と前記カソード電極との間を通電する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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| JP2005293572A JP2007100185A (ja) | 2005-10-06 | 2005-10-06 | めっき装置および半導体装置の製造方法 |
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| JP2005293572A JP2007100185A (ja) | 2005-10-06 | 2005-10-06 | めっき装置および半導体装置の製造方法 |
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