JP2008025000A - Electroplating method and apparatus for the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子部品用の基板、IC用のウエフアー、薄膜磁気ヘッド用のウエフアーなどのめっきに用いられる、電気めっき方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to an electroplating method and apparatus used for plating a substrate for an electronic component, a wafer for an IC, a wafer for a thin film magnetic head, and the like.
ウエフアーのめっき面には、薄膜が付けられるが、この薄膜は、電気めっき装置により成膜されている。この電気めっき装置では、めっき膜を形成するめっき面(「フロントサイド」とも言う)に導電性の下地膜を設け、この下地膜を陰極としてめっき液中で電通させることにより、前記下地膜上にめっき膜を析出させている。 A thin film is attached to the plating surface of the wafer, and this thin film is formed by an electroplating apparatus. In this electroplating apparatus, a conductive base film is provided on a plating surface (also referred to as “front side”) on which a plating film is to be formed, and this base film is used as a cathode to conduct electricity in a plating solution. A plating film is deposited.
従来の電気めっき装置には、めっき槽の上部にアノード電極が設けられ、その下部側にはウエフアーホルダーが上下動可能に設けられている。この装置では、該ウエフアーホルダーにウエフアーを載置した後、該ウエフアーホルダーにカソードホルダーを挿着し、皿状に形成されたスプリングコンタクト式カソード電極をウエフアーのバックサイドに圧接している。 In a conventional electroplating apparatus, an anode electrode is provided on the upper part of the plating tank, and a wafer holder is provided on the lower side thereof so as to be movable up and down. In this apparatus, after placing the wafer on the wafer holder, the cathode holder is inserted into the wafer holder, and the spring contact cathode electrode formed in a dish shape is pressed against the back side of the wafer.
前記電気めっき装置では、ウエフアーの外周部に電流が集中するので、該外周部の膜厚が他の部分より厚くなる。そのため、該ウエフアーのめっき面全体に、均一な厚さのめっき膜を形成することができない。 In the electroplating apparatus, since current concentrates on the outer peripheral portion of the wafer, the film thickness of the outer peripheral portion becomes thicker than other portions. Therefore, a plating film having a uniform thickness cannot be formed on the entire plating surface of the wafer.
そこで、この問題を解決するため、円環状のカソード補助電極、又は、複数個に分割した円環状のカソード補助電極が用いられている。
この補助電極は、カソードホルダーに、ウエフアーの外周部側を囲むように設けられ、該カソード補助電極に給電することにより該ウエフアーの外周部に電流が集中しないようにするものである。
In order to solve this problem, an annular cathode auxiliary electrode or an annular cathode auxiliary electrode divided into a plurality of parts is used.
The auxiliary electrode is provided on the cathode holder so as to surround the outer peripheral side of the wafer, and power is supplied to the auxiliary cathode electrode so that current is not concentrated on the outer peripheral portion of the wafer.
前記カソード補助電極を設けている場合には、該補助電極に供給する電流量(電流値)を調整することにより、ある程度ウエフアー全体に流れる電流量を均一化することが可能である。しかし、前記ウエフアーの外周部には、どうしても電流が集中しやすく、均一な電流が流れにくいので、該外周部は他の部分と膜厚が異なってしまう。そのため、前記ウエフアーの外周部を捨てなければならないので、製品であるウエフアーの歩留まりが悪くなってしまう。又、複数個に分割した円環状のカソード補助電極では、各分割電極片のつなぎ目(絶縁間隙)に対応するウエフアーの外周部分に、ハイスポットと呼ばれる膜厚部が発生するので、増々めっき膜の膜厚が不均一になってしまう。 When the cathode auxiliary electrode is provided, the amount of current flowing through the entire wafer can be made uniform to some extent by adjusting the amount of current (current value) supplied to the auxiliary electrode. However, the current tends to concentrate on the outer peripheral portion of the wafer, and a uniform current hardly flows. Therefore, the outer peripheral portion has a different film thickness from other portions. For this reason, since the outer peripheral portion of the wafer must be discarded, the yield of the product wafer is deteriorated. In addition, in the annular cathode auxiliary electrode divided into a plurality, a film thickness portion called a high spot is generated at the outer peripheral portion of the wafer corresponding to the joint (insulation gap) of each divided electrode piece. The film thickness becomes non-uniform.
この発明は、前記事情に鑑み、被めっき物、例えば、ウエフアー、のめっき膜の厚さを均一にすることを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to uniformize the thickness of a plating film of an object to be plated, for example, a wafer.
この発明は、アノード電極と、前記アノード電極と対向するカソード電極を備えたウエフアーホルダーと、前記ウエフアーホルダーが装着されるカソードホルダーと、該カソードホルダーに設けられ、前記ウエフアーホルダーに保持されたウエフアーの外周部側に位置する第1カソード補助電極と、を備えた電気めっき装置であって;
前記第1カソード補助電極の外側に間隔をおいて第2カソード補助電極を設けたことを特徴とする。
The present invention provides an anode electrode, a wafer holder having a cathode electrode facing the anode electrode, a cathode holder to which the wafer holder is mounted, and provided in the cathode holder, and held by the wafer holder. An electroplating apparatus comprising: a first cathode auxiliary electrode located on the outer peripheral side of the wafer;
A second cathode auxiliary electrode is provided outside the first cathode auxiliary electrode with an interval.
この発明の前記カソード電極と前記第1カソード補助電極と前記第2カソード補助電極は、それぞれ独立の電源に接続されていることを特徴とする。この発明の前記第2カソード補助電極は、第1カソード補助電極と同心状に形成された環状補助電極であることを特徴とする。この発明の前記環状補助電極は、複数個に分割されており、分割された各円弧状電極片は互いに離間されていることを特徴とする。この発明の前記各円弧状電極片は、互いに独立した電源に接続されていることを特徴とする。 The cathode electrode, the first cathode auxiliary electrode, and the second cathode auxiliary electrode of the present invention are each connected to an independent power source. The second cathode auxiliary electrode of the present invention is an annular auxiliary electrode formed concentrically with the first cathode auxiliary electrode. The annular auxiliary electrode according to the present invention is divided into a plurality of parts, and the divided arc-shaped electrode pieces are separated from each other. Each of the arc-shaped electrode pieces of the present invention is connected to independent power sources.
この発明は、アノード電極と、カソード電極を備えたウエフアーホルダーと、前記ウエフアーホルダーが装着されるカソードホルダーと、該カソードホルダーに設けられ、前記ウエフアーホルダーに保持されたウエフアーの外周部側に位置する第1カソード補助電極と、前記第1カソード補助電極の外側に間隔をおいて第2カソード補助電極とを備えた、電気めっき装置を用いる電気めっき方法であって;
ウエフアーをウエフアーホルダーに保持する行程と、前記ウエフアーホルダーをカソードホルダーに装着する行程と、めっき液中に位置する前記各電極に給電するとともに、第1カソード電極の電流量はウエフアーに接触している前記カソード電極の電流量と同等又はほぼ同等にし、又、第2カソード補助電極の電流量は前記第1カソード電極よりも大きくする行程と、を備えていることを特徴とする。
The present invention provides an anode electrode, a wafer holder provided with a cathode electrode, a cathode holder to which the wafer holder is mounted, an outer peripheral side of the wafer provided on the cathode holder and held by the wafer holder An electroplating method using an electroplating apparatus, comprising: a first cathode auxiliary electrode positioned at a first cathode auxiliary electrode; and a second cathode auxiliary electrode spaced apart from the first cathode auxiliary electrode;
The process of holding the wafer on the wafer holder, the process of mounting the wafer holder on the cathode holder, and supplying power to each electrode located in the plating solution, and the current amount of the first cathode electrode is in contact with the wafer. And a step of making the current amount of the second cathode auxiliary electrode larger than that of the first cathode electrode.
この発明の前記第2カソード補助電極が、複数に分割された円弧状電極片から構成され、前記各円弧状電極片には、互いに独立した電源からそれぞれ給電されることを特徴とする。この発明の前記各電極片には、それぞれ異なった電流量が供給されることを特徴とする。 The second cathode auxiliary electrode according to the present invention is constituted by arc-shaped electrode pieces divided into a plurality of parts, and each arc-shaped electrode piece is supplied with power from independent power sources. The electrode pieces according to the present invention are supplied with different amounts of current.
この発明は、第1カソード補助電極の外側に間隔をおいて第2カソード補助電極を設けたので、前記第1カソード補助電極が従来のカソード補助電極の役割をする。即ち、均一にめっきしにくいウエフアーの外周部は、前記第1カソード補助電極の外周部となる。そのため、ウエフアーと第1カソード補助電極には、該カソード補助電極の外周部を除いて、均一な膜厚のめっき膜を形成することができるので、従来例に比べ、大幅に製品の歩留まり良くすることができる。 In the present invention, since the second cathode auxiliary electrode is provided outside the first cathode auxiliary electrode with a space therebetween, the first cathode auxiliary electrode functions as a conventional cathode auxiliary electrode. That is, the outer peripheral portion of the wafer that is difficult to uniformly plate is the outer peripheral portion of the first cathode auxiliary electrode. Therefore, a plating film having a uniform film thickness can be formed on the wafer and the first cathode auxiliary electrode except for the outer peripheral portion of the cathode auxiliary electrode, so that the yield of the product is greatly improved as compared with the conventional example. be able to.
この発明の第1実施の形態を図1〜図4により説明する。
めっき槽1の底部1aには、嵌合穴3aを有するカソードホルダー3が設けられている。この嵌合穴3aの上端には、円環状の第1カソード補助電極5が設けられている。
前記補助電極5の内周部5aは、前記嵌合穴3a内に突出しており、該内周部5aは、ウエフアーホルダー10が嵌合穴3aに挿入された時の、ウエフアー押さえとしても機能する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A
The inner
前記第1カソード電極5の外側には、間隔w0をおいて第2カソード補助電極6が設けられている。この電極6は、前記補助電極5と同心状に形成された円環状電極であり、その電源49は前記補助電極5の電源31と別個独立に設けられている。この補助電極6は、前記補助電極5よりも幅(内径と外形の差)が広いが、この幅や形状等は必要に応じて適宜選択される。
A second
前記カソードホルダー3の下方には、ウエフアーホルダー10が設けられている。このウエフアーホルダー10の上面中央部には、円形状のパッド収納凹部12が設けられ、その外方には円環状の電極収納凹部14が設けられている。
A
前記パッド収納凹部12には、吸着パッド、例えば、ゴム製の真空パッド、16が固定されている。前記電極収納凹部14には、スプリングコンタクト式カソード電極18が固定されている。
A suction pad such as a
ウエフアーホルダー10には、前記吸着パッド16に連通する吸引通路22が設けられ、該吸引通路22は真空ライン24に連結されている。又、前記ウエフアーホルダー10には、カソードウエフアー電極26が設けられ、該カソードウエフアー電極26は、カソードウエフアー電源28に連結されている。ウエフアーホルダー10には、上下動手段、例えば、昇降シリンダー30が連結されている。
The
図において、32はめっき槽1内に配設されているアノード電極(プラス電極)、34はめっき槽1内を摺動するパドル、36はパドル摺動アーム、38はオーバーフローしためっき液を溜めて循環タンク(図示省略)に戻すオーバーフロー部、40はめっき液循環供給部42に前記循環タンクからのめっき液を供給するめっき供給管、44は磁石、46は循環タンクへの戻り、47は自動弁、をそれぞれ示す。
In the figure, 32 is an anode electrode (plus electrode) disposed in the
次に、本実施の形態の作動について説明する。
被めっき物、例えば、IC用のウエフアーWをウエフアーホルダー10に載置した後、図示しない吸引駆動装置を始動させると、真空ライン24,吸引通路22を介して真空引きが行われ、前記吸着パッド16はウエフアーWに吸着するので、該ウエフアーWは確実に固定され保持される。
Next, the operation of the present embodiment will be described.
When an object to be plated, for example, an IC wafer W is placed on the
この状態で、昇降シリンダー30を駆動させ、図3に示す様に、ウエフアーホルダー10をカソードホルダー3の嵌合穴3aに挿入し、ウエフアーWのフロントサイドを第1カソード補助電極5に押し付ける。
In this state, the
そうすると、吸着パッド17は変形し、その上端面はウエフアーホルダー10の上面と面一となり、又、前記カソード電極18の先端はたわんで、ウエフアーホルダー10の上面位置まで降下し、該ウエフアーWのバックサイドを押圧する。
Then, the suction pad 17 is deformed, and the upper end surface thereof is flush with the upper surface of the
前記状態において、めっき槽1にめっき液Mを充填し、各電極5,6、18,32に給電を行う。この時、第1カソード補助電極5の電流の値(「電流量」という)は、カソード電極26の電流量と同一、又は、ほぼ同一(例えば、700ミリアンペア)にし、第2カソード補助電極6の電流量は、第1カソード補助電極5の電流量よりも大きくする(例えば、980ミリアンペア)。
In this state, the
この様にすることにより、アノード電極32からウエフアーW、第1及び第2カソード補助電極5,6に流れる電流量は、第2カソード補助電極6側が大きくなるので、めっき液M中の金属の陽イオンが第2カソード補助電極6側に多く引かれながら、めっき膜が形成される。
By doing so, the amount of current flowing from the
この時、前記第2カソード補助電極5は、従来例のカソード補助電極の役割をする。即ち、均一にめっきしにくいウエフアーWの外周部W1は、実質的に前記第1カソード補助電極5の外周部5bに代えられることになるので、ウエフアーWのめっき面と第1カソード補助電極5の上面には、該第1カソード補助電極5の外周部5bを除いて、略均一な膜厚tのめっき膜Fが形成される。従って、ウエフアーWのめっき部分は、すべて製品として使用できるので、従来例に比べ、大幅に製品の歩留まりが向上する。
At this time, the second cathode
次に、本発明の第2実施の形態を図5により説明するが、前記図1〜図4と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施の形態と第1実施の形態との相違点は、第2カソード補助電極6が複数に分割されていることである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 have the same names and functions.
The difference between this embodiment and the first embodiment is that the second
即ち、円環状の第2カソード補助電極6は、分割された4個の円弧状電極片6a,6b、6c、6dから構成され、各電極片6a〜6dは同一形状に形成され、互いに間隙dをあけて配設されている。この間隔dは絶縁のためであり、この間隙dとして、例えば、3mmが採用される。前記各電極片6a〜6dは、それぞれ別個独立の電源に接続されている。前記電極6の分割数、各補助電極片の形状、間隙d、等は、必要に応じて適宜選択される。
That is, the annular second
この実施の形態では、前記実施の形態と同様に、第1カソード補助電極5の電流量をカソード電極の電流量と同一又は略同一にし、第2カソード補助電極6の電流量を前記第1カソード補助電極5の電流量よりも大きくする。
なお、第2カソード補助電極6の各電極片6a〜6dの電流量は、必要に応じてそれぞれ調節され、例えば、前記各電極片6a〜6dの電流量が全部異なるようにしたり、又は、前記電極片6a、6bの電流量を前記電極片6c、6dの電流量よりも大きくしたりする。
In this embodiment, as in the previous embodiment, the current amount of the first
The current amount of each
この実施の形態では、各補助電極片6a〜6dの間隙d(つなぎ目部)に電流が集中するので、第1カソード補助電極5の前記つなぎ目部に対応する部分に、ハイスポット50と呼ばれる膜厚部が発生する。しかし、該ハイスポット50が発生しても、第1カソード電極5は、製品ではないので、特に問題となることはない。
In this embodiment, since the current concentrates in the gap d (joint portion) between the
この発明の実施の形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、次のようにしても良い。
(1)カソード電極、第1及び第2カソード補助電極に供給される荷電量を電流量で制御したが、電圧の値(電圧量)により制御することもできる。従って、本件発明の「電流量で制御する」には、「電圧の値(電圧値)で制御する」場合も含まれているものとする。
(2)第1カソード補助電極をウエフアーの外周部の上面に接するように設ける代わりに、前記ウエフアーの外周部の外側に、離間して配設しても良い。
(3)被めっき物として、IC用のウエフアーを用いたが、本件発明の対象とする被めっき物は、IC用ウエフアーのみならず、電子部品用の基板、薄膜磁気ヘッド用のウエフアー等にも及ぶが、ここでいう「ウエフアー」には、前記被めっき物が全て含まれている。
(4)ウエファーの上面側にアノード電極を設け、その下面側をカソード電極に当接させて該ウエファーの上面にめっき膜を形成する代わりに、該ウエファーの下面側にアノード電極を設け、その上面側をカソード電極に当接させて該ウエファーの下面にめっき膜を形成しても良い。
The embodiment of the present invention is not limited to the above, and may be as follows, for example.
(1) Although the charge amount supplied to the cathode electrode and the first and second cathode auxiliary electrodes is controlled by the current amount, it can also be controlled by the voltage value (voltage amount). Therefore, “control by current amount” in the present invention includes a case of “control by voltage value (voltage value)”.
(2) Instead of providing the first cathode auxiliary electrode so as to be in contact with the upper surface of the outer peripheral portion of the wafer, the first cathode auxiliary electrode may be provided apart from the outer peripheral portion of the wafer.
(3) Although an IC wafer was used as an object to be plated, the object to be plated of the present invention is not only an IC wafer, but also an electronic component substrate, a thin film magnetic head wafer, and the like. However, the “wafer” here includes all of the objects to be plated.
(4) An anode electrode is provided on the lower surface side of the wafer, instead of forming an anode electrode on the upper surface side of the wafer and forming a plating film on the upper surface of the wafer by contacting the lower surface side with the cathode electrode. A plating film may be formed on the lower surface of the wafer with the side in contact with the cathode electrode.
1 めっき槽
3 カソードホルダー
5 第1カソード補助電極
6 第2カソード補助電極
10 ウエフアーホルダー
18 スプリングコンタクト式カソード電極
26 カソードウエフアー電極26
32 アノード電極
DESCRIPTION OF
32 Anode electrode
Claims (8)
前記第1カソード補助電極の外側に間隔をおいて第2カソード補助電極を設けたことを特徴とする電気めっき装置。 A wafer holder having an anode electrode, a cathode electrode facing the anode electrode, a cathode holder to which the wafer holder is mounted, and an outer periphery of the wafer provided in the cathode holder and held by the wafer holder An electroplating apparatus comprising: a first cathode auxiliary electrode located on the part side;
2. An electroplating apparatus, wherein a second cathode auxiliary electrode is provided outside the first cathode auxiliary electrode with an interval.
ウエフアーをウエフアーホルダーに保持する行程と、
前記ウエフアーホルダーをカソードホルダーに装着する行程と、
めっき液中に位置する前記各電極に給電するとともに、
第1カソード電極の電流量は、ウエフアーに接触している前記カソード電極の電流量と同等又はほぼ同等にし、又、第2カソード補助電極の電流量は、前記第1カソード電極の電流量よりも大きくする行程と、
を備えていることを特徴とする電気めっき方法。 An electroplating method using the electroplating apparatus according to claim 1;
The process of holding the wafer in the wafer holder;
Attaching the wafer holder to the cathode holder;
While supplying power to each electrode located in the plating solution,
The current amount of the first cathode electrode is equal to or substantially equal to the current amount of the cathode electrode in contact with the wafer, and the current amount of the second cathode auxiliary electrode is larger than the current amount of the first cathode electrode. The process of making it bigger,
An electroplating method comprising:
The electroplating method according to claim 7, wherein different amounts of current are supplied to the electrode pieces.
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KR20160113007A (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-28 | 램 리써치 코포레이션 | Control of current density in an electroplating apparatus |
US10480094B2 (en) | 2016-07-13 | 2019-11-19 | Iontra LLC | Electrochemical methods, devices and compositions |
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