JP3942507B2 - ウェハーめっき装置およびウェハーめっき方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はウェハーのめっき装置およびめっき方法に関し、特にウェハー表面に形成されるバンプまたは配線パターンのめっき装置とめっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は従来の噴流式めっき装置30の部分断面図である。噴流カップ31の上方に数mmのすきまをあけてウェハー32がある。ウェハー32はめっき面を下にし、カソード33とスプリング34にはさまれて固定されている。カソード33はウェハー32に電気的にもつながっている。噴流カップ31の中程には網状のアノード35がある。このアノード35とウェハー32の間にめっき電流がめっき液36を通して流れる。カソード33とアノード35はめっき電源37につながっている。噴流カップ31はめっき槽38の中に設置されている。噴流カップ31の底は配管によりめっき槽38の外の流量計39、フィルター40、ポンプ41を通して再びめっき槽38の底とつながっている。めっき槽38の底にはヒーター42があって、めっき液36を一定の温度に保っている。ヒーター42はヒーター電源43とつながっている。
【0003】
次に従来の噴流式めっき装置30を用いてウェハー32にめっきする方法を説明する。まずウェハー32をカソード33に載せ、裏からスプリング34で押して固定する。次にポンプ41をONにし、めっき液36を循環させる。めっき液36はめっき槽38下部のヒーター42により設定温度(65℃程度)にあたためられ、ポンプ41、フィルター40、流量計39を通って底から噴流カップ31に入る。めっき液36は噴流カップ31の中でアノード35のすきまを通り上昇する。めっき液36は噴流カップ31最上部まで来たら、流れの勢いでウェハー32に当り、噴流カップ31とカソード33のすきまからあふれて流れ出し、噴流カップ31の側面を流れ落ちてめっき槽38に戻る。
【0004】
このようにしてめっき液36は循環する。その間にアノード35とウェハー32の間にめっき液36を通してめっき電流が流れ、ウェハー32にめっき液中の金属が析出する。すなわちウェハー32がめっきされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図6は従来の噴流式めっき装置30のウェハー32近傍の部分断面部分拡大図である。ウェハー32のめっき面にはフォトレジスト44のパターンが作られていて、めっきはフォトレジスト44とフォトレジスト44の間隙に成長する。
【0006】
めっき液36の中には微細な泡45が多数あり、めっき液36の流れにのって移動する。この泡45は、アノード35で発生する泡、ポンプ41で発生する泡、噴流カップ31の側面を流れ落ちてめっき槽38に戻るときに発生する泡、ウェハー32をセットするときめっき液36とウェハー32の間に入る泡などである。従来の噴流式めっき装置30では、これらの泡45が発生するのを避けることができない。
【0007】
微細な泡45がフォトレジスト44とフォトレジスト44の間隙に入ると安定してしまいなかなか抜けない。その理由は、フォトレジスト44の間隙ではめっき液36の流れが弱いこと、また泡45は元来上昇するものであるのに、それをウェハー32でふたをしていることなどである。特にバンプ形成のためのフォトレジスト44のように小径で深い穴の場合、いったん穴に入った泡45は極めて抜けにくい。
【0008】
泡45のついた部分にはめっき液36が触れないから金属が析出しない。したがって正常なめっきができない。つまり従来の噴流式めっき装置30では、泡45がフォトレジスト44の間隙に入り込み、その部分が正常にめっきできないことがあるという問題があった。
【0009】
本発明は特にバンプ形成のためのフォトレジストのように小径で深い穴でも泡が入りにくく、泡が入っても抜けやすいめっき装置およびめっき方法である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のめっき装置には二つの特徴がある。第一の特徴は、めっき液を循環、噴流させないことである。このためめっき液の中に泡が発生しにくい。第二の特徴は、ウェハーのめっき面が上向きに置かれることである。このためフォトレジストの間隙に入った泡が抜けやすい。この二つの作用の相乗効果により、バンプ形成のためのフォトレジストのような小径で深い穴でも泡が入りにくく、泡が入っても抜けやすい。これにより、泡がフォトレジストの間隙に入り込み、その部分が正常にめっきできないという問題が解決する。
【0011】
請求項1記載の発明は、
めっき面を上にしてウェハーを固定する回転可能なステージと、
ウェハーの外周部に載置する、めっき液に耐性があって弾力性のあるオーリングと、
オーリングの上に載置する、オーリングにほぼ同径のシールリングと、
ウェハーを底面とし、オーリングおよびシールリングを側面として形成されるめっき槽の上方に対向配置され、めっき槽に貯留しためっき液中に浸漬したり、引き上げたりする多数のアノードピンを下面に植えた回転可能なアノードと、
オーリングに埋め込まれ、シールリングとウェハーを電気的に導通させるコンタクトピンと、
めっき電源と、
後端をめっき電源に接続され、先端をシールリングに接触させる−電極ブラシと、
後端をめっき電源に接続され、先端をアノードに接触させる+電極ブラシとを備えることを特徴とするウェハーめっき装置である。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のウェハーめっき装置において、ステージのウェハーを載せる面に絶縁板が貼られていることを特徴とするウェハーめっき装置である。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のウェハーめっき装置において、絶縁板が塩化ビニール樹脂または弗素樹脂からなることを特徴とするウェハーめっき装置である。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項1記載のウェハーめっき装置において、ステージに、めっき液を一定温度に保つためのヒーターが内蔵されていることを特徴とするウェハーめっき装置である。
【0015】
請求項5記載の発明は、回転可能なステージにめっき面を上にしてウェハーを固定し、ウェハーの外周部にめっき液に耐性があって弾力性のあるオーリングを載せ、さらにオーリングにほぼ同径のシールリングを載せ、ウェハーとオーリングとシールリングで形成されためっき槽にめっき液を満たし、多数のアノードピンを植えたアノードをウェハーに対向させて配置し、アノードピン先端をめっき液に浸し、オーリングに埋め込まれたコンタクトピンによりシールリングとウェハーを電気的に導通させ、めっき電源につないだ−電極ブラシと+電極ブラシをそれぞれシールリングとアノードに接触させ、めっき電流を、めっき電源の+極→+電極ブラシ→アノード→アノードピン→めっき液→ウェハー→コンタクトピン→シールリング→−電極ブラシ→めっき電源の−極、の回路で流すことを特徴とするウェハーめっき方法である。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項5記載のウェハーめっき方法において、めっき中はステージを5rpm〜100rpmで回転させることを特徴とするウェハーめっき方法である。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項6記載のウェハーめっき方法において、ステージの回転と同期させてアノードを回転させることを特徴とするウェハーめっき方法である。
【0018】
請求項8記載の発明は、請求項6記載のウェハーめっき方法において、ステージの回転に緩急をつける、または、回転→停止→回転を繰り返す、または右回転→左回転→右回転を繰り返すことを特徴とするウェハーめっき方法である。
【0019】
請求項9記載の発明は、請求項5記載のウェハーめっき方法において、めっき液を満たす前に水、または界面活性剤を入れた水でウェハーを濡らし、ウェハーのめっき液への濡れ性を良くしておくことを特徴とするウェハーめっき方法である。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は本発明のウェハーめっき装置10である。ウェハー11はめっき面を上にしてステージ12の上に載せる。ステージ12はステンレス製であるが、ウェハー11の載る面はめっきの付きにくい樹脂(塩化ビニール、弗素樹脂など)でできた絶縁板13が貼られている。ステージ12の内部にはめっき液を保温するためのヒーター14が内蔵されている。ウェハー11はステージ12に真空吸着により固定される。ステージ12は低速回転(5〜100rpm)、高速回転(1000〜6000rpm)ができる。
【0021】
ウェハー11のめっき面外周には、めっき液に耐性があるゴム製オーリング15がウェハー11に密着して載せられ、さらにその上に密着して同径のステンレス製シールリング16が載せられている。シールリング16の内側(めっき液17と接する部分)はポリプロピレン、弗素樹脂などの耐めっき液材料でコーティングされている。そしてウェハー11とオーリング15とシールリング16でつくられためっき槽にめっき液17が入れられる。シールリング16の側面には−電極ブラシ18が接触している。−電極ブラシ18はシールリング16が回転しても常に接触しているのでシールリング16に常時給電できる。−電極ブラシ18はめっき電源19の−極につながっている。
【0022】
オーリング15の内部の数ヵ所に白金コーティングしたチタン製のコンタクトピン20が埋めこまれている。コンタクトピン20によりシールリング16とウェハー11が電気的に結ばれるので、結局ウェハー11はめっき電源19の−極につながることになる。
【0023】
ウェハー11の上方に円板形のアノード21が吊られている。アノード21下面には多数のアノードピン22が剣山のように植えられ、アノードピン22の先端はめっき液17の中に浸っている。しかしアノードピン22はウェハー11とは離れている。多数のアノードピン22が二次元的に植えられているため、めっき液17中の電流分布が一様になる。アノード21の軸には+電極ブラシ23が接触している。+電極ブラシ23はアノード21が回転しても常にアノード21の軸に接触しているのでアノード21に常時給電できる。+電極ブラシ23はめっき電源19の+極につながっている。なおアノード21の形状は、ウェハー11全体にめっきをするときはウェハー11に合わせて円板形であるが、ウェハー11の一部にめっきするときは、そのめっき部分の形に合わせてもよい。
【0024】
めっき電流は、めっき電源19の+極→+電極ブラシ23→アノード21→アノードピン22→めっき液17→ウェハー11→コンタクトピン20→シールリング16→−電極ブラシ18→めっき電源19の−極、の回路で流れる。これによりめっき液17中の金属イオンがウェハー11に析出し、すなわちめっきができる。
【0025】
めっき液17の温度は65℃程度が適切である。この温度を保つため、めっき中はステージ12内蔵のヒーター14をONにして、ステージ12を65℃程度に保つ。より完全にめっき液17の温度を一定にするためには、ウェハーめっき装置10全体を65℃の恒温容器(図示せず)に入れるとよい。
【0026】
図2、図3は本発明のウェハーめっき装置10を用いたウェハーめっき方法の説明図である。まず図2(a)のようにステージ12の上にウェハー11を載せ、真空吸着して固定する。
【0027】
次に図2(b)のようにウェハー11の外周上にオーリング15、次にオーリング15上にシールリング16を載せる。オーリング15とシールリング16は一体品になっていてもよい。次に図示しない締め付け手段でステージ12、ウェハー11、オーリング15、シールリング16をめっき液17が漏れないように締め付ける。
【0028】
次に図2(c)のようにウェハー11、オーリング15、シールリング16でできためっき槽にめっき液17を入れる。そしてめっき液17の温度を65℃に保つため、ステージ12内蔵ヒーター(図示せず)をONにする。なおめっき液17を入れる前に、水、または界面活性剤入りの水を一度入れてウェハー11を濡らし、次に軽く遠心乾燥し、ウェハー11のめっき液17への濡れ性を良くしておくと、めっき液17がウェハー11のすみずみまで完全に入るので効果的である。
【0029】
次に図3(d)のようにアノード21を下ろしアノードピン22をめっき液17に浸す。−電極ブラシ18をシールリング16の側面に、+電極ブラシ23をアノード21の軸に接触させる。次にステージ12およびアノード21を同期させてゆっくり回転させながら(5rpm〜100rpm)、めっき電源19からめっき電流を供給しめっきをおこなう。ステージ12とアノード21の回転を同期させないと、アノードピン22がめっき液をかき混ぜて泡が発生しやすい。しかしステージ12の回転がゆるやかで泡が発生しないときはアノード21を固定しておいてもよい。この方が構造が簡単になる。ステージ12とアノード21の回転は定常的におこなうよりも、緩急をつけたり、回転→停止→回転を繰り返したり、右回転→左回転→右回転を繰り返したりするほうが、めっき液17がウェハー表面11で停溜しなくてよい。
【0030】
必要な厚さのめっきができたら−電極ブラシ18と+電極ブラシ23を外し、アノード21を上げ、めっき液17を吸い出してから、シールリング16とオーリング15を外す。そして図3(e)のようにステージ12を高速回転させ(1000rpm〜6000rpm)、めっき液17を振り切る。その後純水シャワー(図示せず)をウェハー11に当て、その純水を振り切るウェハー11洗浄を繰り返し、最後に十分純水を振り切ってウェハー11を遠心乾燥させる。
【0031】
図4は本発明のウェハーめっき装置10のメリットを説明する模式図である。ウェハー11のめっき面にはフォトレジスト24のパターンがあり、めっきはフォトレジスト24とフォトレジスト24の間隙に成長する。本発明のウェハーめっき装置10ではめっき液17を循環させないので、ポンプや噴流カップで泡が大量に発生することはない。したがってまず泡の発生量が少ないことが有利である。さらに、泡25がアノードピン22である程度発生することは避けられないが、発生した泡25はめっき液17内を上昇するから、フォトレジスト24の間隙に入り込んでウェハー11に付着する可能性が非常に低いので有利である。しかも万一泡25がフォトレジスト24の間隙に入り込んでも、泡25が上昇して出るのをさえぎるものがないから、めっき液17の流れに引かれてフォトレジスト24の間隙から出てきやすいので益々有利である。
【0032】
以上の作用原理により、本発明のウェハーめっき装置10では、微細な泡25がフォトレジスト24とフォトレジスト24の間隙に付着して、その部分にめっきができないという問題が解決される。本発明のウェハーめっき装置10およびウェハーめっき方法は、特にフォトレジスト24の穴が小径で深いバンプめっきに適する。
【0033】
また従来の噴流式めっき装置は噴流カップ、めっき槽、配管などに大量のめっき液を入れなければならないため、めっきをするウェハーの枚数に関係無くめっき液を大量に建浴しなければならない(数十リットル〜数百リットル)。それに対し本発明のウェハーめっき装置10では一枚のウェハー11につき1リットル弱のめっき液17があればよい。金めっき液などの貴金属めっき液は非常に高価だから、建浴量が少ないと初期の材料費が大きく節約できる。そのため少量多品種の場合、または多様なめっき条件でめっきをおこなわなければならない場合にコスト的にたいへん有利である。
【0034】
ウェハー11のめっき液17への濡れ性を良くするため、最近界面活性剤入りのめっき液17がつくられているが、従来の噴流式めっき装置30に使用すると非常に大量の泡が発生してしまい実用にならない。しかし本発明のウェハーめっき装置10では、界面活性剤無しのめっき液17と泡25の発生程度が変わらないので問題無く使用できる。界面活性剤入りのめっき液17の方がウェハー11のすみずみ、特にフォトレジスト24の細かい穴まで完全に入りこむため、めっきの仕上がりが良い。界面活性剤入りのめっき液17が使用できることも本発明のウェハーめっき装置10のメリットである。
【0035】
【発明の効果】
本発明のウェハーめっき装置10ではめっき液17を循環させないので、ポンプや噴流カップで泡が大量に発生することはない。したがって従来の噴流式めっき装置より泡の発生量が少ない。アノードピン22で発生した泡25はめっき液17内を上昇するから、フォトレジスト24の間隙に入り込んでウェハー11に付着する可能性は非常に低い。また泡25がフォトレジスト24の間隙に入り込んでも、泡25が上昇して出るのをさえぎるものがないから、めっき液17の流れに引かれてフォトレジスト24の間隙から出てくる可能性が高い。このようにして微細な泡25がフォトレジスト24とフォトレジスト24の間隙に付着して、その部分にめっきができないという問題が解決される。
【0036】
また従来の噴流式めっき装置はめっきをするウェハーの枚数に関係無くめっき液を大量に建浴しなければならない。それに対し本発明のウェハーめっき装置10では一枚のウェハー11につき1リットル弱のめっき液17があればよい。そのため少量多品種の場合、または多様なめっき条件でめっきをおこなう場合にコストが安い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のウェハーめっき装置10
【図2】 本発明のウェハーめっき装置10を用いたウェハーめっき方法の説明図
【図3】 本発明のウェハーめっき装置10を用いたウェハーめっき方法の説明図
【図4】 本発明のウェハーめっき装置10のメリットを説明する模式図
【図5】 従来の噴流式めっき装置30の部分断面図
【図6】 従来の噴流式めっき装置30のウェハー32近傍の部分断面部分拡大図
【符号の説明】
10 本発明のウェハーめっき装置
11 ウェハー
12 ステージ
13 絶縁板
14 ヒーター
15 オーリング
16 シールリング
17 めっき液
18 −電極ブラシ
19 めっき電源
20 コンタクトピン
21 アノード
22 アノードピン
23 +電極ブラシ
24 フォトレジスト
25 泡
30 従来の噴流式めっき装置
31 噴流カップ
32 ウェハー
33 カソード
34 スプリング
35 アノード
36 めっき液
37 めっき電源
38 めっき槽
39 流量計
40 フィルター
41 ポンプ
42 ヒーター
43 ヒーター電源
44 フォトレジスト
45 泡
Claims (9)
- めっき面を上にしてウェハーを固定する回転可能なステージと、
前記ウェハーの外周部に載置する、めっき液に耐性があって弾力性のあるオーリングと、
前記オーリングの上に載置する、前記オーリングにほぼ同径のシールリングと、
前記ウェハーを底面とし、前記オーリングおよび前記シールリングを側面として形成され
るめっき槽の上方に対向配置され、前記めっき槽に貯留しためっき液中に浸漬したり、引
き上げたりする多数のアノードピンを下面に植えた回転可能なアノードと、
前記オーリングに埋め込まれ、前記シールリングと前記ウェハーを電気的に導通させるコ
ンタクトピンと、
めっき電源と、
後端を前記めっき電源に接続され、先端を前記シールリングに接触させる−電極ブラシと
、
後端を前記めっき電源に接続され、先端を前記アノードに接触させる+電極ブラシとを備
えることを特徴とするウェハーめっき装置。 - 請求項1記載のウェハーめっき装置において、前記ステージの前記ウェハーを載せる面に
絶縁板が貼られていることを特徴とするウェハーめっき装置。 - 請求項2記載のウェハーめっき装置において、前記絶縁板が塩化ビニール樹脂または弗素
樹脂からなることを特徴とするウェハーめっき装置。 - 請求項1記載のウェハーめっき装置において、前記ステージに、めっき液を一定温度に保
つためのヒーターが内蔵されていることを特徴とするウェハーめっき装置。 - 回転可能なステージにめっき面を上にしてウェハーを固定し、前記ウェハーの外周部にめ
っき液に耐性があって弾力性のあるオーリングを載せ、さらに前記オーリングにほぼ同径
のシールリングを載せ、前記ウェハーと前記オーリングと前記シールリングで形成された
めっき槽にめっき液を満たし、多数のアノードピンを植えたアノードを前記ウェハーに対
向させて配置し、前記アノードピン先端を前記めっき液に浸し、前記オーリングに埋め込
まれたコンタクトピンにより前記シールリングと前記ウェハーを電気的に導通させ、めっ
き電源につないだ−電極ブラシと+電極ブラシをそれぞれ前記シールリングと前記アノー
ドに接触させ、めっき電流を、めっき電源の+極→+電極ブラシ→アノード→アノードピ
ン→めっき液→ウェハー→コンタクトピン→シールリング→−電極ブラシ→めっき電源の
−極、の回路で流すことを特徴とするウェハーめっき方法。 - 請求項5記載のウェハーめっき方法において、めっき中は前記ステージを5rpm〜10
0rpmで回転させることを特徴とするウェハーめっき方法。 - 請求項6記載のウェハーめっき方法において、前記ステージの回転と同期させて前記アノ
ードを回転させることを特徴とするウェハーめっき方法。 - 請求項6記載のウェハーめっき方法において、前記ステージの回転に緩急をつける、また
は、回転→停止→回転を繰り返す、または右回転→左回転→右回転を繰り返すことを特徴
とするウェハーめっき方法。 - 請求項5記載のウェハーめっき方法において、めっき液を満たす前に水、または界面活性
剤を入れた水で前記ウェハーを濡らし、前記ウェハーの前記めっき液への濡れ性を良くし
ておくことを特徴とするウェハーめっき方法。
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