JP2012007200A - めっき方法 - Google Patents

Abstract

【課題】面内均一性に優れためっき膜を被めっき基板に形成できるめっき方法を提供する。
【解決手段】被めっき基板９０の外周部のカソード電極７０が接触する箇所と、被めっき基板のめっき面９２の製品領域１３０との間にダミーめっき領域１４０を配置した被めっき基板のカソード電極が接触する箇所にカソード電極を接触させ、被めっき基板のめっき面にめっき液を供給し、カソード電極とアノード電極間に前記めっき液を介して電流を流してめっき面にめっきを行う工程を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、めっき方法に関し、特に、半導体ウエハにめっきを行うめっき方法に関する。

導体ウエハのめっき面に対向してアノード電極を配置し、半導体ウエハ外周部にカソード電極を接触させて半導体ウエハにめっきを施す場合がある。このような場合には、カソード電極近傍においては、めっきが他の部分よりも形成されやすく、半導体ウエハの面内においてめっきを均一に形成することができなくなる（特許文献１参照）。

特開２００８−２５０００号公報

従って、本発明の主な目的は、面内均一性に優れためっき膜を被めっき基板に形成できるめっき方法を提供することにある。

本発明によれば、被めっき基板の外周部のカソード電極が接触する箇所と、前記被めっき基板のめっき面の製品領域との間にダミーめっき領域を配置した前記被めっき基板の前記カソード電極が接触する箇所に前記カソード電極を接触させ、前記被めっき基板の前記めっき面にめっき液を供給し、前記カソード電極とアノード電極間に前記めっき液を介して電流を流して前記めっき面にめっきを行う工程を備えるめっき方法が提供される。

好ましくは、前記ダミーめっき領域の形状が、前記製品領域のめっき膜を形成する領域と同じ形状である。

また、好ましくは、前記ダミーめっき領域の形状が、矩形である。

また、好ましくは、前記ダミーめっき領域の形状が、前記カソード電極が接触する箇所を連続的に囲む形状である。

また、好ましくは、前記ダミーめっき領域の形状が、前記製品領域全体を囲む形状である。

好ましくは、前記めっきは、
めっき液がその内部に供給されるめっき用容器であって、側壁と前記側壁に囲まれた開口部とを有する前記めっき容器と、
被めっき基板を、前記めっき用容器の前記開口部に対向させると共に、前記めっき用容器と離間して保持する保持手段と、
前記被めっき基板の外周部に接触するカソード電極と、
前記めっき容器内の前記めっき液に接触して配置されるアノード電極と、
前記めっき容器に前記めっき液を供給し、前記めっき液を前記被めっき基板のめっき面に接触させた後、前記めっき用容器と前記被めっき基板との間の隙間からオーバーフローさせるめっき液供給手段と、を備える装置を使用して行われる。

本発明によれば、面内均一性に優れためっき膜を被めっき基板に形成できるめっき方法が提供される。

図１は、本発明の実施の形態で好適に使用されるめっき装置を説明するための概略縦断面図である。 図２は、本発明の実施の形態で好適に使用されるめっき装置を説明するための概略上面図であるが、ウエハ押さえ８８は省略している。 図３は、ウエハへのめっき方法を説明するための概略縦断面図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態のめっき方法を説明するための概略平面図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態のめっき方法を説明するための概略平面図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態のめっき方法を説明するための概略平面図である。 図７は、本発明の第４の実施の形態のめっき方法を説明するための概略平面図である。 図８は、比較例のめっき方法を説明するための概略平面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、図１、２を参照して、本発明の第１〜第４の実施の形態で使用されるめっき装置について説明する。めっき装置１は、ベース１０と、ベース１０上に設けられたカップ２０と、カップ２０の上部の外側の周辺部に配設されたリング８０と、リング８０上に設けられた電極ピン７０と、ウエハ押さえ８８とを備えている。

ベース１０はめっき液６０を供給する供給口１２をその中央に備えている。カップ２０はベース１０上に設けられている。カップ２０は、側壁３０と、底部２８とを備えている。カップ２０の上部には、側壁３０に囲まれた開口部３１が形成されている。側壁３０と底部２８により、めっき槽２１を形成している。底部２８の中央にはめっき液６０をめっき槽２１に供給する供給口２２が形成されている。ベース１０の供給口１２とカップ２０の供給口２２は連通して設けられている。

カップ２０の上部の外側の周辺部に配設されたリング８０上に電極ピン７０が等間隔で配置されている。電極ピン７０は、カソード電極として作用する。電極ピン７０は、６インチウエハ用で３個，８インチウエハ用では６個設けられ、それぞれ１２０度間隔、６０度間隔で配置される。ここでは、電極ピン７０を３個配置する場合を例にとって説明する。電極ピン７０の先端には、ウエハ搭載部７２が設けられている。ウエハ９０の外周部は、ウエハ搭載部７２上に搭載される。ウエハ９０の外周部は、ウエハ搭載部７２と接触している。ウエハ９０の表面９２（めっき面）は紙面下側（カップ２０側）を向いて、カップ２０の開口部３１と対向して搭載される。ウエハ９０は、その裏面９４からウエハ押さえ８８によって紙面下側に向かって押圧され、ウエハ押さえ８８と電極ピン７０のウエハ搭載部７２によって固定される。ウエハ９０の表面９２とカップ２０の上端２４との間には、隙間８２が設けられている。

カップ２０の底部周辺部２６上にはアノード板５０が設けられ、アノード板５０はアノード電極５２によって固定されている。アノード板５０およびアノード電極５２は、めっき液６０に接触している。アノード電極５２および電極ピン７０がめっき用電源（図示せず）に接続されている。

カップ２０の外側にはめっき液槽（図示せず）が設けられている。ベース１０の供給口１２にめっき液を供給するポンプ（図示せず）が設けられている。

Ｃｕ^２＋イオンを含んだめっき液６０は、ポンプ（図示せず）によって、ベース１０の供給口１２およびカップ２０の供給口２２からカップ２０内のめっき槽２１に供給され、カップ２０の上側に配置されたウエハ９０の中央に向かって噴流されウエハ９０の表面（めっき面）９２に接触し、その後、ウエハ９０の外周部に向かい、カップ２０の上端２４とウエハ９０の隙間８２からオーバーフローし、カップ２０の上端２４とリング８０との間の隙間８３を通って、カップ２０の外側に設けられためっき液槽（図示せず）に流出する。

アノード板５０と、電極ピン７０との間に電圧をかけ、電流を流すことで、ウエハ９０に電流が流れ、ウエハ９０の表面９２にめっきが施される。

図３を参照して、ウエハ９０の表面９２にめっきを施す方法を説明する。ウエハ９０の表面（めっき面）９２の全面にシート層１１０を形成し、シート層１１０上にレジスト１１２を選択的に形成し、開口部１１４を設ける。なお、レジスト１１２に代えてドライフィルムを使用してもよい。シート層１１０が電極ピン７０に接続された状態で、アノード板５０と、電極ピン７０との間に電圧をかけ、電流を流すことで、ウエハ９０の表面９２に形成されたシート層１１０に電流が流れ、ウエハ９０の表面のイオン反応
Ｃｕ^２＋＋２ｅ⁻→Ｃｕ
により、図３（Ｂ）に示すように、レジスト１１２の開口部１１４にＣｕめっき膜１２０が形成される。

この装置１では、電極ピン７０を介して、ウエハ９０の外周部から電流を流す為、電極ピン７０近傍においては、めっきが他の部分よりも形成されやすく、半導体ウエハの面内においてめっきを均一に形成することができなくなる。このことを、ウエハレベル・チップサイズパッケージ（Ｗ−ＣＳＰ：Wafer Level Chip Size Package）において形成されるポストをめっきで形成する場合を例にとって説明する。

Ｗ−ＣＳＰ技術は、半導体ウエハに形成した様々な機能を有する半導体素子上に、モジュール基板等と電気的接続をするための接続端子を、ウエハ状態で直接ウエハ上に形成した後、例えばダイシングソーを用いて個片化行ってパッケージ処理を完了させる技術である。このＷ−ＣＳＰを形成するには、例えば、ダイオードやトランジスタ等の様々な機能を有する半導体素子が形成された半導体ウエハ上に層間絶縁膜を形成し、その上に、層間絶縁膜に設けたビアホールを介して半導体素子に接続された再配線を形成し、再配線上に柱状電極としてのポストを形成し、その後、封止樹脂を形成し、次に、ポスト上に半田端子を形成する。その後、封止樹脂と半導体基板とをダイシングブレードによって、ダイシングする。

このポストをめっきで形成する際には、電極ピン７０から電流を流すため、図８に示すように、電流密度が集中しやすい電極ピン７０の周辺のポスト１２２のサイズが他の箇所のポスト１２０に比べて大きくなる傾向にある。

その結果、ポストの大きさにばらつきが生じ、歩留まり低下などにつながることがある。また、良品と判定する場合であっても、自動外観装置での良品としての認識判定が難しくなるため、自動外観装置で人の目によるレビューという手段で判定する状況となり、工数増加にもつながってしまう。また、ポストのサイズ、ポスト間の間隔、配線層との距離などを将来的に微細化する際に、このようなポストサイズの肥大が問題となる可能性がある。

そこで、本発明の実施の形態では、ウエハの製品領域でポストサイズの肥大が発生することを防ぐために、そのポストサイズの肥大化を、製品領域でない箇所で発生させている。すなわち、電極ピン７０に面しているポスト１２２が肥大化していることから、電極ピン７０と製品領域１３０のポスト１２０との間に、ダミーのレイアウトを配置し、ダミーを肥大化させることによって、製品領域１３０のポストにはばらつきを生じさせなくしている。これにより、半導体ウエハ９０の製品領域内のポストサイズのばらつきを抑えることができ、良品率が向上する。また、自動外観装置での機械での判定が可能となり、工数減少につながる。さらに、ポストとポストピッチの微細化を進める上で問題となるポストサイズの肥大化を防止または抑制することができる。

（第１の実施の形態）
図４に示すように、電極ピン７０と製品領域１３０のポスト形成領域１２１との間に製品領域１３０と同じ形状のダミーのポスト形成領域１４０を配置して、めっきを行い、製品領域１３０のポスト形成領域１２１とダミーのポスト形成領域１４０とにそれぞれポストを形成する。ダミーのポスト形成領域１４０に形成されるポストは肥大化するが、製品領域１３０のポスト形成領域１２１に形成されるポストの肥大化は防止または抑制できる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態のダミーのポスト形成領域１４０がウエハ全体のレイアウトの距離やサイズの問題で配置できない場合、図５に示すように、距離を狭くして配置出来る矩形のダミーのポスト形成領域１４２を、電極ピン７０と製品領域１３０のポスト形成領域１２１との間に配置する。この場合にも、ダミーのポスト形成領域１４２に形成されるポストは肥大化するが、製品領域１３０のポスト形成領域１２１に形成されるポストの肥大化は防止または抑制できる。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態のダミーのポスト形成領域１４０の配置および第２の実施の形態のダミーのポスト形成領域１４２の配置では、ダミーのポスト形成領域１４０およびダミーのポスト形成領域１４２は複数のダミーのポスト形成領域が離散的に配置されているために、ダミーのポスト形成領域１４０間およびダミーのポスト形成領域１４２間に隙間があり、その隙間によって製品領域１３０のポスト形成領域１２１に形成されるポストに少しではあるが影響が出る可能性が残る。

そのため、本実施の形態では、電極ピン７０と製品領域１３０のポスト形成領域１２１との間に配置するダミーのポスト形成領域１４４を、電極ピン７０が接触する箇所を囲む連続した形状にすることで、ダミーのポスト形成領域の隙間によって、製品領域１３０のポスト形成領域１２１に形成されるポストの肥大化を防止する。この場合にも、ダミーのポスト形成領域１４４に形成されるポストは肥大化するが、製品領域１３０のポスト形成領域１２１に形成されるポストの肥大化は防止または抑制できる。

（第４の実施の形態）
第３の実施の形態のダミーのポスト形成領域１４４を、電極ピン７０が接触する箇所を囲む連続した形状にしても、ウエハ最外周部とダミーのポスト形成領域１４４との間には少しではあるが、隙間が存在し、その隙間による回りこみにより製品領域１３０のポスト形成領域１２１に形成されるポストに少しではあるが影響が出る可能性が残る。また、第１〜第３の実施の形態では、レイアウトをウエハ上に実現するためには、その製品用毎にマスクを別々に準備する必要がある。

そのため、本実施の形態では、電極ピン７０と製品領域１３０のポスト形成領域１２１との間に配置するダミーのポスト形成領域１４６を、製品領域１３０全体を囲む形状とする。より具体的には、ウエハ９０の外周部に、製品領域１３０の全体を囲む円環状の形状のダミーのポスト形成領域１４６を配置する。このように、ダミーのポスト形成領域１４６を製品領域１３０全体を囲む形状とすることで、製品領域１３０のポスト形成領域１２１と電極７０との間にはダミーのポスト形成領域１４６が必ず存在する。その結果、ダミーのポスト形成領域１４６に形成されるポストは肥大化するが、製品領域１３０のポスト形成領域１２１に形成されるポストの肥大化はより確実に防止または抑制できる。さらに、ウエハの外周部を囲むダミーのポスト形成領域１４６のパターンをあらかじめ決めておくことで、チップサイズやポストレイアウトによらない全製品対応可能なレイアウトとなり、それを実現するマスクを１枚準備するだけで良いという効果も得る。

以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

１ めっき装置
１０ ベース
１２ 供給口
２０ カップ
２１ めっき槽
２２ 供給口
２４ 上端
２６ 底部周辺部
２８ 底部
３０ 側壁
５０ アノード板
５２ アノード電極
６０ めっき液
７０ 電極ピン
７２ ウエハ搭載部
８０ リング
８２ 隙間
８３ 隙間
８８ ウエハ押さえ
９０ 半導体ウエハ
９２ 表面（めっき面）
９４ 裏面
１１０ シート層
１１２ レジストまたはドライフィルム
１１４ 開口
１２０ Ｃｕめっき膜（ポスト）
１２１ ポスト形成領域
１２２ ポスト
１３０ 製品領域
１４０、１４２、１４４、１４６ ダミーめっき領域

Claims (5)

1. 被めっき基板の外周部のカソード電極が接触する箇所と、前記被めっき基板のめっき面の製品領域との間にダミーめっき領域を配置した前記被めっき基板の前記カソード電極が接触する箇所に前記カソード電極を接触させ、前記被めっき基板の前記めっき面にめっき液を供給し、前記カソード電極とアノード電極間に前記めっき液を介して電流を流して前記めっき面にめっきを行う工程を備えるめっき方法。
2. 前記ダミーめっき領域の形状が、前記製品領域のめっき膜を形成する領域と同じ形状である請求項１記載のめっき方法。
3. 前記ダミーめっき領域の形状が、矩形である請求項１記載のめっき方法。
4. 前記ダミーめっき領域の形状が、カソード電極が接触する箇所を連続的に囲む形状である請求項１記載のめっき方法。
5. 前記ダミーめっき領域の形状が、前記製品領域全体を囲む形状である請求項１記載のめっき方法。

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