JP3959190B2 - ウェーハめっき用カソード電極とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハめっき用カソード電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用ウェーハの製造工程では、めっきによるバンプ形成が行われる。このめっきを施す一つの方法として、めっき槽上部開口に沿って設けられたウェーハ支持部へウェーハを載置し、めっき液を上昇流でウェーハの被めっき面に供給しながら、ウェーハ自体にめっき電流を供給してバンプめっき処理をするという、カップ式めっき方法が知られている（特開平５−３２０９７８号公報参照）。
【０００３】
このカップ式めっき方法において、ウェーハへのめっき電流の供給は、ウェーハの縁端部と接触するようにカソード電極をめっき槽のウェーハ支持部に配置し、ウェーハをカソード電極に直接接触させて行うものである。このウェーハめっき用カソード電極の材質としては、電気伝導性、耐食性、加工性等を考慮して従来よりＡｕが用いられている。そして、その使用形態としては、ウェーハの縁端部の複数箇所に接触できるよう、例えばＡｕ材を板状に形成してウェーハ支持部へ複数配置したり、また、ウェーハの縁端部全周に接触できるよう、リング状にＡｕ材を成形し、そのリング状に成形したＡｕ材をウェーハ支持部に配置するものが主である。
【０００４】
一方、精密な加工が施されるウェーハに対しては、ウェーハ機能を損傷してしまうような汚染物質の付着、混入は、極微量であっても避ける必要がある。しかしながら、上記した電極材として用いているＡｕはウェーハ機能を損傷させる汚染物質の一つとして挙げられており、このような材質をウェーハに直接接触させてめっきすることは、極微量でもＡｕがウェーハに混入する確率を高くするものである。もし、ウェーハにＡｕが付着、混入した場合にはウェーハ機能を致命的に損傷することも生じ得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ウェーハめっき用カソード電極を改良し、ウェーハに対して汚染物質となるものをめっき処理時に混入又は付着させることなくめっきが施せるウェーハめっき用カソード電極を提供せんとするものである。
【０００６】
かかる課題を解決するために本発明のウェーハめっき用カソード電極は、Ｔｉにより形成されたベース層と、そのベース層上へ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つにより形成されたウェーハ接触層とからなるものとした。本発明によるウェーハめっき用カソード電極を用いれば、ウェーハを汚染して機能特性を損傷させてしまうような物質がウェーハに混入または付着することがない。本発明のカソード電極におけるウェーハ接触層を形成するＴｉ、Ｗ、Ｔａは、ウェーハ自体の回路配線に用いられる元素だからである。従って、たとえ、ウェーハ接触層を形成するＴｉＮ等がウェーハへ極微量付着や混入したとしても、Ａｕのような汚染物資と異なり、ウェーハ機能を致命的に損傷する確率は著しく小さくなる。
【０００７】
本発明によるウェーハめっき用カソード電極で、ベース層としてＴｉを採用したのは、上記した理由の他、Ｔｉ自体が優れた耐食性や電気伝導性を有しているからである。しかし、ベース層のＴｉ自体は、その表面が非常に酸化され易いものであり、Ｔｉのみで電極を形成するとウェーハへの接触導通が確保できなくなる場合が生じる。そのため、ウェーハと接触する部分に、表面酸化が起こりにくく、耐食性や電気伝導性に優れ、且つＴｉとの密着性も良好なうえ、ウェーハの汚染物質とならないＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つのものでウェーハ接触層を形成するようにしたのである。
【０００８】
本発明によるウェーハめっき用カソード電極は、ベース層の厚さが０．０５〜０．２ｍｍで、ウェーハ接触層の厚さが１０〜５０μｍであることが好ましい。ベース層の厚みが０．０５ｍｍより薄いと電極自体の強度が弱くなり取り扱いが不便となり、０．２ｍｍより厚いとコスト的に高くなるからである。また、ウェーハ接触層の厚みが１０μｍより薄いとベース層を均一に覆うことができなくなり、５０μｍより厚いとコスト的に高くなるからである。
【０００９】
本発明に係るウェーハめっき用カソード電極の製造は、ベース層であるＴｉ上へスパッタリングにより、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つによりウェーハ接触層を形成し、６３０〜７７０℃熱雰囲気中で焼鈍するようにすることが好ましい。ベース層であるＴｉ上へ、ＴｉＮ等をスパッタリングにより積層するとカソード電極自体が湾曲する現象が生じる。これは、厚さ方向で剛性が小さいＴｉに、スパッタリングでウェーハ接触層の材質を積層する際に生じる歪みの影響によるものである。この現象は、薄いＴｉのベース層へ、部分的にウェーハ接触層を形成する場合、特に顕著に生じる。このような湾曲現象は、平板状に成形されているウェーハの縁端部と本発明に係るウェーハめっき用カソード電極との均一な接触の妨げとなるものである。そこで、Ｔｉのベース層上にスパッタリングによりウェーハ接触層を形成したものを、６３０〜７７０℃熱雰囲気中で焼鈍することにより、焼き鈍し効果により湾曲する部分の歪みを解消し平板化させて、湾曲していないウェーハめっき用カソード電極を製造するものとしたのである。焼鈍温度の範囲を６３０〜７７０℃としたのは、６３０℃より低いと十分に歪みが除去できないからであり、７７０℃より高いとＴｉの酸化を進行させる傾向となり、製造条件的にも好ましいものでなくなるからである。
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を説明する。図１はカップ式めっき槽の概略断面図を示している。カップ式めっき槽１上部開口には、ウェーハ２のめっき対象面３を下方にした状態で、ウェーハ２を載置するウェーハ支持部４が設けられている。そして、めっき液漏洩防止用のシールパッキン５とウェーハめっき用カソード電極６とがウェーハ支持部４に沿って配置されている
【００１１】
ウェーハ２をウェーハ支持部４に載置すると、ウェーハ２の縁端部７はウェーハめっき用カソード電極６と接触する。本実施形態によるウェーハめっき用カソード電極６は、図２に示すように、平板でリング状に形成されたＴｉベース層８と、そのＴｉベース層８上に形成されたウェーハ接触層９とからなっている。ウェーハ接触層９は、ウェーハ２の縁端部７と全周で接触するように、ＴｉＮをリング状に積層させたものである。
【００１２】
このウェーハめっき用カソード電極６の具体的な製法は、厚さ０．１ｍｍＴｉをリング状に成形し、成形されたＴｉベース層８のうちウェーハ２の縁端部７と接触しない部分へマスキングを施し、スパッタリングにより、ＴｉＮを厚さ３０μｍ、ウェーハ接触層９として積層させた。そして、スパッタ後、７００℃で約３時間熱処理を行い、除冷したものである。従って、ウェーハめっき用カソード電極６の断面は、図２中の波線Ａ−Ａにおける断面を示す図３のように、Ｔｉで形成された０．１ｍｍ厚さのＴｉベース層８上へＴｉＮで形成した３０μｍ厚さのウェーハ接触層９が一部分積層された形状となっている。このウェーハめっき用カソード電極６は、Ｔｉベース層８を下方にしてウェーハ支持部４へ配置され、その上に載置するウェーハ２の縁端部７とウェーハ接触層９とが接触し、図示せぬ供給電源と接続された電極端子１０を介してめっき電流がウェーハ２へ供給される。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のカソード電極によれば、ウェーハに対する汚染物質をめっき処理時に混入または付着させることなくめっき処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態によるカップ式めっき装置のめっき槽断面概略図。
【図２】本実施形態におけるウェーハめっき用カソード電極の平面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線の断面図。
【符号の説明】
１ めっき槽
２ ウェーハ
３ めっき対象面
４ ウェーハ支持部
５ シールパッキン
６ ウェーハめっき用カソード電極
７ 縁端部
８ Ｔｉベース層
９ ウェーハ接触層
１０ 電極端子
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハめっき用カソード電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用ウェーハの製造工程では、めっきによるバンプ形成が行われる。このめっきを施す一つの方法として、めっき槽上部開口に沿って設けられたウェーハ支持部へウェーハを載置し、めっき液を上昇流でウェーハの被めっき面に供給しながら、ウェーハ自体にめっき電流を供給してバンプめっき処理をするという、カップ式めっき方法が知られている（特開平５−３２０９７８号公報参照）。
【０００３】
このカップ式めっき方法において、ウェーハへのめっき電流の供給は、ウェーハの縁端部と接触するようにカソード電極をめっき槽のウェーハ支持部に配置し、ウェーハをカソード電極に直接接触させて行うものである。このウェーハめっき用カソード電極の材質としては、電気伝導性、耐食性、加工性等を考慮して従来よりＡｕが用いられている。そして、その使用形態としては、ウェーハの縁端部の複数箇所に接触できるよう、例えばＡｕ材を板状に形成してウェーハ支持部へ複数配置したり、また、ウェーハの縁端部全周に接触できるよう、リング状にＡｕ材を成形し、そのリング状に成形したＡｕ材をウェーハ支持部に配置するものが主である。
【０００４】
一方、精密な加工が施されるウェーハに対しては、ウェーハ機能を損傷してしまうような汚染物質の付着、混入は、極微量であっても避ける必要がある。しかしながら、上記した電極材として用いているＡｕはウェーハ機能を損傷させる汚染物質の一つとして挙げられており、このような材質をウェーハに直接接触させてめっきすることは、極微量でもＡｕがウェーハに混入する確率を高くするものである。もし、ウェーハにＡｕが付着、混入した場合にはウェーハ機能を致命的に損傷することも生じ得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ウェーハめっき用カソード電極を改良し、ウェーハに対して汚染物質となるものをめっき処理時に混入又は付着させることなくめっきが施せるウェーハめっき用カソード電極を提供せんとするものである。
【０００６】
かかる課題を解決するために本発明のウェーハめっき用カソード電極は、Ｔｉにより形成されたベース層と、そのベース層上へ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つにより形成されたウェーハ接触層とからなるものとした。本発明によるウェーハめっき用カソード電極を用いれば、ウェーハを汚染して機能特性を損傷させてしまうような物質がウェーハに混入または付着することがない。本発明のカソード電極におけるウェーハ接触層を形成するＴｉ、Ｗ、Ｔａは、ウェーハ自体の回路配線に用いられる元素だからである。従って、たとえ、ウェーハ接触層を形成するＴｉＮ等がウェーハへ極微量付着や混入したとしても、Ａｕのような汚染物資と異なり、ウェーハ機能を致命的に損傷する確率は著しく小さくなる。
【０００７】
本発明によるウェーハめっき用カソード電極で、ベース層としてＴｉを採用したのは、上記した理由の他、Ｔｉ自体が優れた耐食性や電気伝導性を有しているからである。しかし、ベース層のＴｉ自体は、その表面が非常に酸化され易いものであり、Ｔｉのみで電極を形成するとウェーハへの接触導通が確保できなくなる場合が生じる。そのため、ウェーハと接触する部分に、表面酸化が起こりにくく、耐食性や電気伝導性に優れ、且つＴｉとの密着性も良好なうえ、ウェーハの汚染物質とならないＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つのものでウェーハ接触層を形成するようにしたのである。
【０００８】
本発明によるウェーハめっき用カソード電極は、ベース層の厚さが０．０５〜０．２ｍｍで、ウェーハ接触層の厚さが１０〜５０μｍであることが好ましい。ベース層の厚みが０．０５ｍｍより薄いと電極自体の強度が弱くなり取り扱いが不便となり、０．２ｍｍより厚いとコスト的に高くなるからである。また、ウェーハ接触層の厚みが１０μｍより薄いとベース層を均一に覆うことができなくなり、５０μｍより厚いとコスト的に高くなるからである。
【０００９】
本発明に係るウェーハめっき用カソード電極の製造は、ベース層であるＴｉ上へスパッタリングにより、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つによりウェーハ接触層を形成し、６３０〜７７０℃熱雰囲気中で焼鈍するようにすることが好ましい。ベース層であるＴｉ上へ、ＴｉＮ等をスパッタリングにより積層するとカソード電極自体が湾曲する現象が生じる。これは、厚さ方向で剛性が小さいＴｉに、スパッタリングでウェーハ接触層の材質を積層する際に生じる歪みの影響によるものである。この現象は、薄いＴｉのベース層へ、部分的にウェーハ接触層を形成する場合、特に顕著に生じる。このような湾曲現象は、平板状に成形されているウェーハの縁端部と本発明に係るウェーハめっき用カソード電極との均一な接触の妨げとなるものである。そこで、Ｔｉのベース層上にスパッタリングによりウェーハ接触層を形成したものを、６３０〜７７０℃熱雰囲気中で焼鈍することにより、焼き鈍し効果により湾曲する部分の歪みを解消し平板化させて、湾曲していないウェーハめっき用カソード電極を製造するものとしたのである。焼鈍温度の範囲を６３０〜７７０℃としたのは、６３０℃より低いと十分に歪みが除去できないからであり、７７０℃より高いとＴｉの酸化を進行させる傾向となり、製造条件的にも好ましいものでなくなるからである。
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を説明する。図１はカップ式めっき槽の概略断面図を示している。カップ式めっき槽１上部開口には、ウェーハ２のめっき対象面３を下方にした状態で、ウェーハ２を載置するウェーハ支持部４が設けられている。そして、めっき液漏洩防止用のシールパッキン５とウェーハめっき用カソード電極６とがウェーハ支持部４に沿って配置されている
【００１１】
ウェーハ２をウェーハ支持部４に載置すると、ウェーハ２の縁端部７はウェーハめっき用カソード電極６と接触する。本実施形態によるウェーハめっき用カソード電極６は、図２に示すように、平板でリング状に形成されたＴｉベース層８と、そのＴｉベース層８上に形成されたウェーハ接触層９とからなっている。ウェーハ接触層９は、ウェーハ２の縁端部７と全周で接触するように、ＴｉＮをリング状に積層させたものである。
【００１２】
このウェーハめっき用カソード電極６の具体的な製法は、厚さ０．１ｍｍＴｉをリング状に成形し、成形されたＴｉベース層８のうちウェーハ２の縁端部７と接触しない部分へマスキングを施し、スパッタリングにより、ＴｉＮを厚さ３０μｍ、ウェーハ接触層９として積層させた。そして、スパッタ後、７００℃で約３時間熱処理を行い、除冷したものである。従って、ウェーハめっき用カソード電極６の断面は、図２中の波線Ａ−Ａにおける断面を示す図３のように、Ｔｉで形成された０．１ｍｍ厚さのＴｉベース層８上へＴｉＮで形成した３０μｍ厚さのウェーハ接触層９が一部分積層された形状となっている。このウェーハめっき用カソード電極６は、Ｔｉベース層８を下方にしてウェーハ支持部４へ配置され、その上に載置するウェーハ２の縁端部７とウェーハ接触層９とが接触し、図示せぬ供給電源と接続された電極端子１０を介してめっき電流がウェーハ２へ供給される。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のカソード電極によれば、ウェーハに対する汚染物質をめっき処理時に混入または付着させることなくめっき処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態によるカップ式めっき装置のめっき槽断面概略図。
【図２】本実施形態におけるウェーハめっき用カソード電極の平面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線の断面図。
【符号の説明】
１ めっき槽
２ ウェーハ
３ めっき対象面
４ ウェーハ支持部
５ シールパッキン
６ ウェーハめっき用カソード電極
７ 縁端部
８ Ｔｉベース層
９ ウェーハ接触層
１０ 電極端子
Claims (3)
- ウェーハの縁端部と接触しめっき電流を供給するための平板状のウェーハめっき用カソード電極であって、
カソード電極は、Ｔｉにより形成されたベース層と、そのベース層上へ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つにより形成されたウェーハ接触層とからなるウェーハめっき用カソード電極。 - ベース層は０．０５〜０．２ｍｍ厚であり、ウェーハ接触層は１０〜５０μｍ厚である請求項１に記載のウェーハめっき用カソード電極。
- 請求項１又は請求項２に記載するウェーハめっき用カソード電極の製造方法であって、ベース層であるＴｉ上へスパッタリングにより、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＮ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つによりウェーハ接触層を形成し、６３０〜７７０℃熱雰囲気中で焼鈍するようにしたウェーハめっき用カソード電極の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP32498698A JP3959190B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | ウェーハめっき用カソード電極とその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32498698A JP3959190B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | ウェーハめっき用カソード電極とその製造方法 |
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|---|---|
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