JP4553632B2 - Substrate plating method and substrate plating apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、基板の被めっき処理面にめっきを施す基板めっき方法及び基板めっき装置に関し、特に半導体ウエハ等の基板の被めっき処理面に設けられた微細な配線用溝やホール、レジスト開口部にめっき膜を形成したり、半導体ウエハの被めっき処理面に半導体チップと基板とを電気的に接続するバンプ(突起状電極)を形成する基板めっき方法及び基板めっき装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate plating method and a substrate plating apparatus for performing plating on a surface to be plated of a substrate, and more particularly to fine wiring grooves and holes provided on a surface to be plated of a substrate such as a semiconductor wafer, and a resist opening. The present invention relates to a substrate plating method and a substrate plating apparatus for forming a plating film or forming bumps (projecting electrodes) for electrically connecting a semiconductor chip and a substrate on a surface to be plated of a semiconductor wafer.
従来、例えばTAB(Tape Automated Bonding)やフリップチップにおいては、配線が形成された半導体チップの表面の所定箇所(電極)に金、銅、はんだ、或いはニッケル、更にはこれらを多層に積層した突起状接続電極(バンプ)を形成し、このバンプを介して基板電極やTAB電極と電気的に接続することが広く行われている。このバンプの形成方法としては、電解めっき法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法といった種々の手法があるが、半導体チップのI/O数の増加、細ピッチ化に伴い、微細化が可能で性能が比較的安定している電解めっき法が多く用いられるようになってきている。 Conventionally, for example, in TAB (Tape Automated Bonding) and flip chips, gold, copper, solder, or nickel is formed on a predetermined portion (electrode) on the surface of a semiconductor chip on which wiring is formed, and a protruding shape in which these are laminated in multiple layers. It is widely performed that a connection electrode (bump) is formed and electrically connected to a substrate electrode or a TAB electrode through the bump. There are various bump forming methods such as electroplating, vapor deposition, printing, and ball bump. However, miniaturization is possible as the number of I / Os in the semiconductor chip increases and the pitch decreases. Many electrolytic plating methods with relatively stable performance are being used.
ここで電解めっき法は、半導体ウエハ等の基板の被めっき処理面を下向き(フェースダウン)にして水平に置き、めっき液を下から噴き上げてめっきを施す噴流式又はカップ式と、めっき槽の中に基板を垂直に立て、めっき液をめっき槽の下から注入しオーバーフローさせつつ基板をめっき液中に浸漬させてめっきを施すディップ式とに大別される。ディップ方式を採用した電解めっき法において基板を垂直に立ててめっきを行うのは、基板の被めっき処理面上に生じる気泡の除去が容易に行えるようにすることと、基板の被めっき処理面上にパーティクル等が付着しにくくするためである。基板を垂直に立ててめっきを行う電解めっき法によれば、高速めっきを行うときの激しい還元反応による気泡を容易に脱泡できるので、高速めっきに好適である。 Here, the electrolytic plating method includes a jet type or a cup type in which a surface to be plated of a substrate such as a semiconductor wafer is placed downward (face down), and a plating solution is sprayed from below to perform plating. The dip type is roughly classified into a dip type in which the substrate is vertically placed, the plating solution is poured from the bottom of the plating tank and overflowed while the substrate is immersed in the plating solution. In the electrolytic plating method using the dip method, the plating is performed with the substrate standing vertically so that bubbles generated on the surface of the substrate to be plated can be easily removed and the surface of the substrate to be plated is treated. This is to make it difficult for particles and the like to adhere to the surface. The electrolytic plating method in which plating is performed with the substrate standing vertically is suitable for high-speed plating because bubbles due to a violent reduction reaction during high-speed plating can be easily removed.
図3は従来のディップ式の基板めっき装置の概略構成を示す図である。同図に示すようにめっき装置100は、めっき槽110の外周を囲むようにオーバーフロー槽111を設け、めっき槽110の内部にアノードホルダ112に保持されたアノード113と基板ホルダ114に保持された基板Wとを対向して設置し、設置したアノード112と基板Wの間に中間マスク115とパドル116とを設置している。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional dip type substrate plating apparatus. As shown in the figure, the
めっき液循環手段120はリザーバタンク121、循環ポンプ122、恒温ユニット123及びフィルタ124を備えている。循環ポンプ122を起動するこによりリザーバタンク121内のめっき液Qは配管126、恒温ユニット123及びフィルタ124を通してめっき槽110の底部から供給し、めっき槽110の上端をオーバフローしためっき液Qをオーバーフロー槽111で受け、配管127を通してリザーバタンク121に戻している。オーバーフロー槽111内のめっき液Qの液位は配管125によってその最高液位位置よりも上昇しないようにしている。アノード113と基板W間に通電することにより、基板Wの被めっき処理面W1上に電解めっきを行う。このときめっき液Q中に浸漬した基板Wの被めっき処理面W1が上下方向に立てた状態となっているので、めっきの品質に悪影響を与える気泡の抜けが良い。このため高速めっきを行うときの激しい還元反応による気泡の脱泡が容易に図れ、高速にめっきすることが可能で信頼性の高いめっきが行える。
The plating solution circulation means 120 includes a
また、上記従来のディップ方式を採用した電解めっき装置にあっては、半導体ウエハ等の基板Wをその外周端面と裏面をシールし表面(被めっき処理面)を露出させて着脱自在に保持する基板ホルダ114を備え、この基板ホルダ114を基板Wごとめっき液Q中に浸漬して基板Wの被めっき処理面W1のめっきを行うようにしている。この基板ホルダ114の採用によって、基板Wはシール作業一回のみで基板ホルダ114に装着され、シールしたままの状態で異なるめっき液槽にて、多層材料のめっき作業が連続的に行なえる。基板Wの繰返しシール作業は不要のため、多層めっきに悩まされているその繰返しシールによる基板表面、特に基板表面の柔らかいレジストのシール跡によるめっき液のシール漏れ問題も発生することがない。
しかしながら上記従来のディップ方式を採用した電解めっき法にあっては、基板Wに電気供給、基板Wの非めっき部へのめっき液の漏れ防止、及び安全搬送などを確保するために、基板ホルダ114は、かなり複雑な構造となり、基板Wにめっきを行なう際、ホルダ114はめっき槽110内のめっき液Q中に垂直に立てた状態のまま浸漬されていて、搬送する時めっき槽110からめっき液Qの持出し量が多い。そのため、持ち出されるめっき槽110内のめっき液の消耗、劣化および持ち込まれた次の異なるめっき液槽の汚染、そしてそれを防止するための洗浄プロセスに大量の純水を使用するなどの問題があり、めっき液寿命、大量生産の安定性、すなわちめっき製品の信頼性が損われる。また、生産ラインとして多数に並べるめっき槽の大きさが装置の巨大化した一因となる問題点がある。
However, in the electroplating method employing the above-described conventional dip method, the
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、めっき装置の小型化、高性能化を目指して、基板ホルダのシール構造を単純化させることと、めっき液の持出しによるめっき液の劣化を軽減させることによって、信頼性の高い基板のめっき方法及びめっき装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to simplify the sealing structure of the substrate holder and reduce the plating solution by taking out the plating solution in order to reduce the size and performance of the plating apparatus. An object of the present invention is to provide a highly reliable substrate plating method and plating apparatus by reducing deterioration of the substrate.
上記課題を解決するため請求項1に記載の発明は、基板の被めっき処理面を電解又は無電解めっき処理する基板めっき方法であって、板状の基板ホルダに前記基板を保持し、該基板ホルダをめっき液が収容されためっき槽の側壁外側面に前記基板の外周近傍にシール材を介在させ、或いは多孔材を介在させ、或いは側壁外側面との間に微細な間隙を設けて上下方向に配置して取付け、該基板ホルダに保持された基板の被めっき処理面に前記めっき槽の側壁に該被めっき処理面に対向して設けた開口を通して前記めっき液を接触させてめっき処理すると共に、前記基板ホルダをめっき槽の側壁外側面に取付け、取外しする際に、、前記めっき槽の側壁に設けられた開口を該めっき槽の内側壁側から堰板により閉塞することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a substrate plating method for electrolytically or electrolessly plating a surface to be plated of a substrate, wherein the substrate is held on a plate-shaped substrate holder, and the substrate The holder is placed in the vertical direction with a sealing material interposed in the vicinity of the outer periphery of the substrate on the outer side wall of the plating tank containing the plating solution, or with a porous material, or with a fine gap between the outer side surface of the side wall. disposed in the mounting, the plating process by contacting the plating solution through an opening provided opposite to said plating surface on the side wall of the plating tank to be plated surface of the substrate held by the substrate holder When the substrate holder is attached to and removed from the outer side wall of the plating tank, the opening provided in the side wall of the plating tank is closed from the inner wall side of the plating tank by a barrier plate .
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板めっき方法において、前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側璧外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙を調整して該多孔或いは該間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液の前記基板の被めっき処理面での液量分布を精密に調整することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the substrate plating method according to the first aspect, the porosity of the porous material or a fine gap between the outer side surface of the plating tank side wall and the substrate holder is adjusted. Alternatively, the distribution of the amount of the plating solution leaking from the gap to the periphery of the substrate holder is precisely adjusted on the surface of the substrate to be plated.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の基板めっき方法において、前記めっき処理を行なっている間、前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側壁外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液を前記めっき槽に戻すことを特徴とする。 The invention according to claim 3, in the substrate plating method according to claim 2, while performing the plating process, the pores of the porous material, or a fine between the substrate holder and the plating tank side wall outer surface The plating solution leaking from the gap around the substrate holder is returned to the plating tank.
請求項4に記載の発明は、基板の被めっき処理面を電解又は無電解めっき処理する基板めっき装置であって、前記基板を保持する板状の基板ホルダを具備し、前記基板を保持した該基板ホルダをめっき液が収容されためっき槽の側壁外側面に前記基板の外周近傍にシール材を介在させ、或いは多孔材を介在させ、或いは側壁外側面との間に微細な間隙を設けて上下方向に配置して取付けると共に、前記めっき槽の側壁に前記基板ホルダに保持された基板の被めっき処理面に対向して開口を設けると共に、前記基板ホルダをめっき槽の側壁外側面に取付け、取外しする際に、前記めっき槽の側壁に設けられた開口を閉塞する堰板を該めっき槽の内側壁に取付けることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is a substrate plating apparatus for electrolytically or electrolessly plating the surface to be plated of the substrate, comprising a plate-like substrate holder for holding the substrate, and holding the substrate. Place the substrate holder on the outer surface of the side wall of the plating tank containing the plating solution with a sealing material in the vicinity of the outer periphery of the substrate, or with a porous material, or with a fine gap between the upper surface and the outer surface of the side wall. In addition to mounting the substrate holder on the side wall of the plating tank, an opening is provided on the side wall of the plating tank facing the surface to be plated of the substrate held by the substrate holder, and the substrate holder is attached to the outer side surface of the side wall of the plating tank. In this case, a weir plate that closes an opening provided on the side wall of the plating tank is attached to the inner side wall of the plating tank .
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の基板めっき装置において、前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側壁外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙を調整して該多孔或いは該間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液の前記基板の被めっき処理面での液量分布を精密に調整することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the substrate plating apparatus according to the fourth aspect, the porosity of the porous material or the fine gap between the plating tank side wall outer surface and the substrate holder is adjusted. The liquid amount distribution of the plating solution leaking from the gap to the periphery of the substrate holder on the surface to be plated of the substrate is precisely adjusted.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のめっき装置において、前記めっき処理を行っている間、前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側壁外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液を前記めっき槽内に戻すめっき液循環手段を設けたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the plating apparatus according to the fifth aspect of the present invention, while the plating process is being performed, the porosity of the porous material or the fineness between the outer side surface of the side wall of the plating tank and the substrate holder is small. A plating solution circulation means is provided for returning the plating solution leaking from the gap to the periphery of the substrate holder into the plating tank.
本発明に記載の発明によれば、基板を保持した基板ホルダをめっき槽の側壁外側面に基板の外周部にシール材を介在させ、或いは多孔材を介在させ、或いは側壁外側面との間に微細な間隙を設けて上下方向に配置して取付け、基板ホルダに保持された基板の被めっき処理面にめっき槽の側壁に該被めっき処理面に対向して設けた開口を通してめっき液を接触させてめっき処理するので、基板ホルダがめっき液に曝される面積が小さく、基板ホルダによるめっき液の持ち出し量が少ないことから、めっき液の消耗、劣化が少なく、めっき処理量の安定性が高められるめっき方法を提供できる。 According to the invention described in the present invention , the substrate holder holding the substrate is interposed between the outer peripheral portion of the substrate on the outer side wall of the plating tank, the porous material, or between the outer side surface of the side wall. A fine gap is provided in the vertical direction, and the plating solution is brought into contact with the plating surface of the substrate held by the substrate holder through an opening provided on the side wall of the plating tank so as to face the plating surface. Since the plating area is small, the area where the substrate holder is exposed to the plating solution is small, and the amount of plating solution taken out by the substrate holder is small. Therefore, the plating solution is less consumed and deteriorated, and the stability of the plating amount is improved. A plating method can be provided.
本発明に記載の発明によれば、多孔材の多孔、或いはめっき槽側璧外側面と基板ホルダの間の微細な間隙を調整して該多孔或いは該間隙から基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液の基板の被めっき処理面での液量の分布を精密に調整するので、基板の被めっき処理面に均一なめっき膜を形成することができる。 According to the invention described in the present invention , by adjusting the fine gap between the porous material or the outer side surface of the plating tank side wall and the substrate holder, the plating solution leaking from the porous or the gap to the periphery of the substrate holder. Since the liquid amount distribution on the surface of the substrate to be plated is precisely adjusted, a uniform plating film can be formed on the surface of the substrate to be plated.
本発明に記載の発明によれば、基板ホルダの取付け・取外しに際し、めっき槽の側壁に設けられた開口を閉塞する堰板を該めっき槽の内側壁に取付けるので、基板ホルダの取付け及び取外しを容易に行なうことができると共に、めっき槽内のめっき液レベルを保持することができる。 According to the invention described in the present invention, when installing / removing the substrate holder, the weir plate that closes the opening provided on the side wall of the plating tank is attached to the inner side wall of the plating tank. It can be performed easily and the plating solution level in the plating tank can be maintained.
本発明に記載の発明によれば、めっき処理を行なっている間、多孔材の多孔、或いはめっき槽側璧外側面と基板ホルダの間の微細な間隙から基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液をめっき槽に戻すので、めっき中のめっき槽内のめっき液レベルを略一定に保持することが可能となる。 According to the invention described in the present invention , during the plating process, the plating solution that leaks around the substrate holder from the pores of the porous material or the fine gap between the outer side surface of the plating tank side wall and the substrate holder is plated. Since it returns to a tank, it becomes possible to maintain the plating solution level in the plating tank during plating substantially constant.
本発明に記載の発明によれば、基板を保持した基板ホルダをめっき槽の側壁外側面に基板の外周近傍にシール材を介在させ、或いは多孔材を介在させ、或いは側壁外側面との間に微細な間隙を設けて上下方向に配置して取付けると共に、めっき槽の側壁に基板ホルダに保持された基板の被めっき処理面に対向して開口を設けたので、基板ホルダがめっき液に曝される面積が小さく、基板ホルダによるめっき液の持ち出し量が少ないことから、めっき液の消耗、劣化が少なく、めっき液汚染の原因となるめっき槽の構成を改善でき、めっき処理量の安定性が高められるめっき装置を提供できる。また、基板を保持した基板ホルダをめっき槽の側壁外側面に取付ける構成であるので、めっき槽を小さくでき、めっき液の使用量も減らせる。また、基板を基板ホルダに保持したまま、めっき処理とめっきの前処理及び/又はめっき処理後の処理とを行なうことができるから、めっき装置と前処理装置及び/又は後処理装置を別々に設ける必要がなく、装置の小型化、コストダウンが図れる。 According to the invention described in the present invention , the substrate holder holding the substrate is interposed between the outer peripheral surface of the substrate on the outer side surface of the side wall of the plating tank, the porous material is interposed, or between the outer surface of the side wall. A small gap is provided in the vertical direction and mounted, and the side wall of the plating tank is provided with an opening facing the surface to be plated of the substrate held by the substrate holder, so that the substrate holder is exposed to the plating solution. Since the plating area is small and the amount of plating solution taken out by the substrate holder is small, the plating solution is less consumed and deteriorated, and the plating tank configuration that causes contamination of the plating solution can be improved. Plating equipment can be provided. Moreover, since it is the structure which attaches the board | substrate holder holding a board | substrate to the side wall outer surface of a plating tank, a plating tank can be made small and the usage-amount of a plating solution can also be reduced. In addition, since the plating process and the pre-plating process and / or the post-plating process can be performed while holding the substrate on the substrate holder, the plating apparatus and the pre-processing apparatus and / or the post-processing apparatus are provided separately. There is no need to reduce the size and cost of the device.
本発明に記載の発明によれば、多孔材の多孔、或いはめっき槽側璧外側面と基板ホルダの間の微細な間隙を調整して該多孔或いは該間隙から基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液の基板の被めっき処理面での液量の分布を精密に調整するので、基板の被めっき処理面に均一なめっき膜を形成することができる。 According to the invention described in the present invention , by adjusting the fine gap between the porous material or the outer side surface of the plating tank side wall and the substrate holder, the plating solution leaking from the porous or the gap to the periphery of the substrate holder. Since the liquid amount distribution on the surface of the substrate to be plated is precisely adjusted, a uniform plating film can be formed on the surface of the substrate to be plated.
本発明に記載の発明によれば、基板ホルダの取付け・取外しに際し、めっき槽の側壁に設けられた開口を閉塞する堰板を該めっき槽の内側壁に取付けるので、基板ホルダの取付け及び取外しを容易に行なうことができると共に、めっき槽内のめっき液レベルを保持することができるから、めっき液の消耗が少なくて済む。 According to the invention described in the present invention, when installing / removing the substrate holder, the weir plate that closes the opening provided on the side wall of the plating tank is attached to the inner side wall of the plating tank. Since it can be performed easily and the plating solution level in the plating tank can be maintained, the consumption of the plating solution can be reduced.
本発明に記載の発明によれば、めっき処理を行なっている間、多孔材の多孔、或いはめっき槽側璧外側面と基板ホルダの間の微細な間隙から基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液をめっき槽内に戻すめっき液循環手段を設けたので、めっき中のめっき槽内のめっき液レベルを略一定に保持することが可能となり、めっき液の消耗が少なくて済む。
According to the invention described in the present invention , during the plating process, the plating solution that leaks around the substrate holder from the pores of the porous material or the fine gap between the outer side surface of the plating tank side wall and the substrate holder is plated. Since the plating solution circulation means for returning to the inside of the bath is provided, the plating solution level in the plating bath during plating can be kept substantially constant, and the consumption of the plating solution can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態にかかるめっき装置10の概略構成を示す図である。同図に示すようにめっき装置10は、めっき槽11の外周を囲むようにオーバーフロー槽12を設けている。めっき槽11の内部にアノードホルダ13に保持されたアノード14と基板ホルダ15に保持された基板Wとを対向して設置し、設置したアノード14と基板Wの間に中間マスク16とパドル17とを設置している。一方オーバーフロー槽12の外部には基板ホルダ15の取付け、取外しの際、めっき槽11内のめっき液面を保持するため堰板18と、めっき槽11内にめっき液Qを循環するめっき液循環手段30とを設置している。以下各構成部分について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
めっき槽11は上面が開放された箱形形状に形成され、めっき槽11に溜めためっき液Qがめっき槽11の上端辺よりオーバーフローするように構成されている。
The
アノード14は円板状であってめっき液Q中で上下方向に立てた状態となるようにアノードホルダ13に保持されている。また中間マスク16は基板Wの大きさに見合った中央孔16aを設けることで、基板Wの周辺部の電位を下げ、めっき膜の膜厚を基板Wの各部において均等化するようにしている。アノード14と基板W間には電解めっきに必要な電流が流される。
The
パドル(掻き混ぜ棒)17は基板Wの被めっき処理面W1に対して平行に往復移動(図1では紙面手前奥方向に平行移動)することで、基板Wの被めっき処理面に沿っためっき液Qの流れを該被めっき処理面W1の全面でより均等にし、基板Wの被めっき処理面全体に亘ってより均一な膜厚のめっき膜を形成するものである。 The paddle (stirring bar) 17 is reciprocated in parallel with the surface to be plated W1 of the substrate W (in FIG. 1, parallel to the front and back of the paper surface), thereby plating along the surface to be plated of the substrate W. The flow of the liquid Q is made more uniform over the entire surface to be plated W1, and a plating film having a more uniform film thickness is formed over the entire surface to be plated of the substrate W.
基板Wを保持する基板ホルダ15をめっき槽11の開口19が形成された側壁側外面に設置し、基板ホルダ15の背面はめっき液Qの中に差込まず、めっき液Qに濡れることがなく、基板Wの外部に露出する被めっき処理面W1だけが、めっき液Qに面して上下方向(垂直方向)に立てた状態となるように設置される。そのため、従来のめっき装置においてめっき液中に基板を保持した基板ホルダを挿入するのと比べると、本実施例では、基板ホルダ15のめっき液Qに接する面の面積が小さいのでめっき液Qの持ち出し量が大幅に減少する。また、基板ホルダ15はめっき槽11の側壁に設置することによって、めっき槽11のサイズを小さくすることができる。従って、めっき装置全体の大きさとめっき液Qの使用量も減少する。
The
基板ホルダ15を開口19が形成されためっき槽11の側壁外側面に設置し、めっき槽11の側壁外側にシールを介在させ、或いは側壁外側面との間に多孔材20を介在させ、或いは側壁外側面との間に微少な間隙を設け設置している。基板ホルダ15とめっき槽11の側壁外側面の間に多孔材20を設ける場合は、この多孔材20はリング状で、側壁外側面の開口19の外周部と基板ホルダ15の間に介在し、図2(a)、(b)に示すようにリング状部材に径方向(放射状)に多数の細孔20aを設けていて、その細孔の大きさと配布の状況によって、めっき液Qの基板ホルダ15周辺からの漏れ出し液量の分布を精密に制御する。即ち、後述するように、基板Wの被めっき処理面でのめっき液の流量分布が均一になるように制御する。基板ホルダ15と開口19が形成されためっき槽11の側壁との間に隙間を設けて設置した場合は、該隙間の調整によって、基板ホルダ15の構造はより単純化される。
The
例えば、めっき液Qの深さに応じて、深ければ多孔材20の細孔20aの径は小さくしたり、細孔20aの間隔を大きくしたりすることにって、上下方向(垂直方向)に立てた基板Wに対して、めっき液Qの流れはより均一となるように調整することができる。ここで図2(a)は多孔材20の部分をめっき槽11側から見た平面図で、図2(b)はの側面図である。また、細孔20aに替え図2(c)に示すようリング状部材に径方向(放射状)に多数の細溝20bを設けてもよい。これらの細孔20a或いは細溝20bを有する多孔材20が基板ホルダ15と開口しためっき槽11の間に挟まれる形で構成されている。また多孔材20の厚みによって、アノード14と基板Wとの極間距離の微調整ができる。
For example, depending on the depth of the plating solution Q, if it is deep, the diameter of the
図1に戻って、基板ホルダ15がめっき槽11の側壁外側に設置されていない時は堰板18はめっき槽11の内側壁に挿入することによって、めっき槽11の側壁に形成された開口19を閉塞(遮蔽)し、めっき槽11内のめっき液Qの液レベルを保持することができる。また、基板ホルダ15をめっき槽11の側壁外側に設置する時は、堰板18をめっき槽11内側に挿入したまま、基板ホルダ15がめっき槽11の側壁外側に設置し、設置後に堰板18をめっき槽11の内側壁から外して、オーバーフロー槽12の側壁に仮放置する。図1の位置Aは、堰板18をめっき液Qから引き上げてオーバーフロー槽12の側壁に仮放置する位置を示す。基板Wのめっきが完了した際、堰板18は再びめっき槽11の内側壁(点線で示す位置B)に挿入し戻し、めっき液Qの液面レベルを保持したままで基板ホルダ15を側壁外側面から外す。
Returning to FIG. 1, when the
めっき液循環手段30はオーバーフロー槽12の底面とリザーバタンク31間を配管32で接続し、またオーバーフロー槽12のめっき液Qの最高水位位置とリザーバタンク31間も配管33で接続し、さらにめっき槽11の底面とリザーバタンク31間を配管34で接続すると共に、この配管34中に循環ポンプ35及び恒温ユニット36及びフィルタ37を取り付けて構成している。そして配管32はオーバーフロー槽12にオーバーフローしためっき液Qをリザーバタンク31に回収し、オーバーフロー槽12内のめっき液Qの水位が最高水位よりも上昇しないようにし、循環ポンプ35は配管34を通してリザーバタンク31内のめっき液Qをめっき槽11の底面から供給する。
The plating
次に上記構成のめっき装置を用いて基板Wの被めっき処理面W1にめっき処理を行う工程を説明する。めっきの種類としては各種があり、例えば銅めっき、ニッケルめっき、はんだめっき、更には金めっき等においても同様に使用できる。先ず図1に示すように基板Wを保持した基板ホルダ15をめっき槽11の側壁外側にセットする。このとき基板ホルダ15に保持されている基板Wは開口19に対向して配置され、その被めっき処理面W1は、めっき槽11の側壁外側面に上下方向に立てた状態となる。そして循環ポンプ35を起動することでリザーバタンク31内のめっき液Qが恒温ユニット36でめっきに適した温度に調整され、さらにフィルタ37でパーティクル等が除去された後にめっき槽11に供給される。
Next, the process of performing the plating process on the to-be-plated surface W1 of the substrate W using the plating apparatus having the above configuration will be described. There are various types of plating. For example, the same can be used in copper plating, nickel plating, solder plating, and further gold plating. First, as shown in FIG. 1, the
めっき槽11内に供給されためっき液Qはめっき槽11内を循環した後にめっき槽11の上端辺からオーバーフローし、オーバーフロー槽12に移動する。オーバーフロー槽12内に溜まっためっき液Qは配管32によってリザーバタンク31に回収される。なお、オーバーフロー槽12内のめっき液Qの液位は配管33によってその最高水位位置よりも上昇しないようになっている。
The plating solution Q supplied into the
一方めっき槽11内のめっき液Qの一部は、基板ホルダ15とめっき槽11の側壁の間に形成される隙間或いは多孔材20(図2(a)参照)から多孔材20に漏れる。
On the other hand, a part of the plating solution Q in the
そしてパドル17を基板Wの被めっき処理面W1に対して往復平行移動(図1の紙面手前奥方向に移動)することで基板Wの被めっき処理面W1に沿っためっき液Qの流れを被めっき処理面W1の全面でより均等にしながら、アノード14と基板W間に通電し、これによって基板Wの被めっき処理面W1上に電解めっきを行う。このときめっき液Q中に浸漬した基板Wの被めっき処理面W1が上下方向に立てた状態となっているので、めっきの品質に悪影響を与える気泡の抜けが良い。このため高速めっきを行うときの激しい還元反応による気泡の脱泡が容易に図れ、高速にめっきすることが可能で信頼性の高いめっきが行える。
Then, the
ところで前述のように基板Wをめっき槽11の側壁外側面に上下に立てた状態のままめっき液Qをめっき槽11の下から上方向に向けて流すと、めっき液Qは常に基板Wの被めっき処理面W1の下部から上部に向けて供給されることとなるため、基板Wの被めっき処理面W1の各部において流速ムラが生じ、基板Wの被めっき処理面W1の上部と下部とでめっきの条件が微妙に異なって被めっき処理面W1の場所に応じてめっきの膜厚に微妙な違いが生じてしまう恐れがある(被めっき処理面W1の下部のめっき膜厚が上部のめっき膜厚よりも厚くなってしまう)。また基板Wの被めっき処理面W1の各部の電流密度(電場分布)にもムラが生じる場合があった。
By the way, when the plating solution Q is allowed to flow upward from the bottom of the plating
しかしながら本実施の形態においては、基板Wのめっき時、パドル17の攪拌作用に加え、めっき液が多孔材20の細孔20aを通って基板Wの外周部から均一に漏れ出しているので、基板Wの被めっき処理面W1各部のめっきの条件が同一になりめっきの膜厚が均一になる。基板Wの外周部からの漏れ出すめっき液Qの速度と流量はめっきの種類、基板Wの大きさ、めっき液Qの特性等によって異なるが、一般に0〜5000(ml)が好ましく、さらには0〜1500(ml)が好ましく、さらには20〜500(ml)が好ましい。
However, in the present embodiment, when the substrate W is plated, in addition to the stirring action of the
ところで本実施の形態においては、めっき液Qは、基板ホルダ15とめっき槽11の側壁外側面の間に形成される微細な間隙あるいは多孔材20の細孔20aからオーバーフロー槽11に漏れるとすると、以下のような問題が生じる。即ちまず基板ホルダ15とめっき槽11の側壁の間に形成される隙間にめっき液Qが滞留することでめっき液Qの結晶が生じてしまう恐れがある。そこで本実施の形態においては、基板ホルダ15とメッキ槽11の側壁の間に多孔材20を設けるのではなく、非接触として隙間を設けることで、シール構造を不要として(言い換えれば少量のめっき液Qを漏らすことで流体抵抗によってシールすることによって)その構造を簡単にし、また隙間にめっき液Qを流すことでめっき液Qの結晶が生じることを防止する。そしてこの隙間からめっき液Qが排出されるが、このめっき液Qはオーバーフロー槽12に回収されてめっき液循環手段30によってめっき槽11に循環される。
By the way, in this embodiment, if the plating solution Q leaks into the
またオーバーフロー槽12の側壁には配管33が設けられているが、オーバーフロー槽12に溜まるめっき液Qは、配管33の最高位置の開口部(オーバーフロー槽12内のめっき液Qの最高水位)よりも上昇しないように構成されている。
A pipe 33 is provided on the side wall of the
以上のようにして基板Wのめっき処理が終了すれば、アノード14と基板W間の通電を停止して電解めっきを終了した後、オーバーフロー槽12の側壁に仮置きをしている堰板18をめっき槽11内に移動させ、めっき液Qを所定の水位を保持したまま、基板ホルダ15取り外してを次の工程に移す。
When the plating process of the substrate W is completed as described above, the energization between the
また、各めっき装置でめっきする金属を任意に変更できることも言うまでもない。例えば各めっき装置でめっきする金属を変更することで、基板Wの表面にニッケルめっき、銅めっき、はんだめっきを順次施して、ニッケル−銅−はんだからなる多層めっきによるバンプ等を一連の操作で形成することができる。多層めっきによるバンプとしては、このCu−Ni−はんだの他に、Cu−Au−はんだ、Cu−Ni−Au、Cu−Sn、Cu−Pd、Cu−Ni−Pd−Au、Cu−Ni−Pd、Ni−はんだ、Ni−Au等が挙げられる。はんだとしては高融点はんだと共晶はんだのどちらでもよい。またSn−Agの多層めっきによるバンプ、またはSn−Ag−Cuの多層めっきによるバンプを形成し、アニールを施してこれらの合金化を図ることもできる。これにより従来のSn−Pbはんだとは異なり、Pbフリーとして、鉛による環境問題を解消できる。 Moreover, it cannot be overemphasized that the metal plated with each plating apparatus can be changed arbitrarily. For example, by changing the metal to be plated by each plating device, nickel plating, copper plating, and solder plating are sequentially applied to the surface of the substrate W, and bumps and the like are formed by a series of operations by nickel-copper-solder multilayer plating. can do. In addition to this Cu-Ni-solder, bumps by multilayer plating include Cu-Au-solder, Cu-Ni-Au, Cu-Sn, Cu-Pd, Cu-Ni-Pd-Au, Cu-Ni-Pd. , Ni-solder, Ni-Au and the like. As the solder, either a high melting point solder or a eutectic solder may be used. Further, bumps by Sn-Ag multilayer plating or bumps by Sn-Ag-Cu multilayer plating can be formed and annealed to form an alloy. Thereby, unlike the conventional Sn-Pb solder, Pb-free and environmental problems due to lead can be solved.
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施の形態ではアノード14を設置してアノード14と基板Wの間に通電することで電解めっきする場合を説明したが、アノード14と中間マスク16を設置しない無電解めっきにも本発明を適用することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. Note that any shape, structure, or material not directly described in the specification and drawings is within the scope of the technical idea of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited. For example, in the above-described embodiment, the case where electrolytic plating is performed by installing the
また、上記実施の形態では液面レベル保持用堰板18を上方向に引き抜く、オーバーフロー槽12の側壁に仮置きする手段があり、それによって、基板ホルダ15に保持される基板Wの被めっき処理面W1をめっき液に接触し、遮断されたアノードにも対面することによって電解めっきが行なえる。その遮断板の堰板18がめっき槽11の側壁外部に取付けられるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, there is means for pulling the liquid level holding
また上記実施の形態では基板Wを保持する基板ホルダ15をめっき槽11の側壁外側に取付け、多孔材20を挟む構造は他の種々の構造でも良く、要はめっき液Qに浸漬した基板Wの被めっき処理面W1を上下方向に立てた状態であっても、液深さによる圧力差を考慮し、被めっき処理面W1に対してはめっき液Qの流れは均一になるように多孔材20からめっき液Qが漏れ出すことができる構造であれば、どのような構造であっても良い。
In the above embodiment, the
図4は本発明にかかるめっき装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図4に示すように、基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Wを収納するカセット40を搭載する2台のカセットテーブル41と基板のオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるアライナ42と、めっき処理後の基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライヤ57が同一円周方向に沿って備えられている、更に、この円周の接線方向に沿った位置には、基板ホルダ15を載置して基板の該基板ホルダ15との着脱を行なう基板着脱部43が設けられ、この中心位置には、これらの間で基板を搬送する搬送用ロボットからなる基板搬送装置44が配置されている。
FIG. 4 is a plan view showing the overall configuration of the substrate processing apparatus provided with the plating apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 4, the substrate processing apparatus includes two cassette tables 41 on which a
そして、基板着脱部43側から順に、基板ホルダ15の保管及び一時仮置きを行なうストッカ44、基板を純水に浸漬させて濡らすことで表面の親水性を良くするプリウェット槽45、基板の表面に形成したシード層表面に電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸等の薬液でエッチング除去するブリソーク槽46、基板の表面を純水で水洗する第1の水洗槽47、洗浄後の基板の水切りを行うブロー槽48、第2の水洗槽49及び銅めっき槽50が順に配置されている。この銅めっき槽50はオーバーフロー槽51(図1のオーバーフロー槽12に相当)の内部に複数の銅めっきユニット52(図1のめっき槽12に相当)を収納して構成された、各銅めっきユニット52は、内部に1個の基板を収納して銅めっきを施すようになっている。なお、この例では、銅めっきについて説明するが、ニッケルやはんだ、更には金めっきにおいて同様であることは勿論である。
Then, in order from the substrate attaching / detaching
更に、これらの各機器の側方に位置して、これらの各機器の間で基板ホルダ15を基板Wと共に搬送する基板ホルダ搬送装置(基板搬送装置)53が備えられている。この基板ホルダ搬送装置53は、基板着脱部43とストッカ44との間で基板を搬送する第1のトランスポータ54と、ストッカ44、プリウエット槽45、プリソーク槽46、第1の水洗槽47、第2の水槽49、ブロー槽48及び銅めっき槽50との間で基板を搬送する第2のトランスポータ55を有している。
Further, a substrate holder transfer device (substrate transfer device) 53 for transferring the
また、この基板ホルダ搬送装置53のオーバフロー槽51を挟んで反対側には、各銅めっきユニット52の内部に位置してめっき液を攪拌する掻き混ぜ棒としてのパドル17(図1参照)を駆動するパドル駆動装置56が配置されている。
Further, on the opposite side of the substrate
10 めっき装置
11 めっき槽
12 オーバーフロー槽
13 アノードホルダ
14 アノード
15 基板ホルダ
16 中間マスク
16a 中央孔
17 パドル
18 堰板
19 開口
20 多孔材
20a 細孔
20b 細溝
30 めっき液循環手段
31 リザーバタンク
32 配管
33 配管
34 配管
35 循環ポンプ
36 恒温ユニット
37 フィルタ
40 カセット
41 カセットテーブル
42 アライナ
43 基板着脱部
44 ストッカ
45 プリウエット槽
46 ブリソーク槽
47 第1の水洗槽
48 ブロー槽
49 第2の水洗槽
50 銅めっき槽
51 オーバーフロー槽
52 銅めっきユニット
53 基板ホルダ搬送装置
54 第1のトランスポータ
55 第2のトランスポータ
56 パドル駆動装置
57 スピンドライヤ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
板状の基板ホルダに前記基板を保持し、該基板ホルダをめっき液が収容されためっき槽の側壁外側面に前記基板の外周近傍にシール材を介在させ、或いは多孔材を介在させ、或いは側壁外側面との間に微細な間隙を設けて上下方向に配置して取付け、該基板ホルダに保持された基板の被めっき処理面に前記めっき槽の側壁に該被めっき処理面に対向して設けた開口を通して前記めっき液を接触させてめっき処理すると共に、
前記基板ホルダをめっき槽の側壁外側面に取付け、取外しする際に、、前記めっき槽の側壁に設けられた開口を該めっき槽の内側壁側から堰板により閉塞することを特徴とする基板めっき方法。 A substrate plating method for electrolytically or electrolessly plating a surface to be plated of a substrate,
The substrate is held by a plate-shaped substrate holder, and a sealing material is interposed in the vicinity of the outer periphery of the substrate on the outer surface of the side wall of the plating tank in which the plating solution is stored. A fine gap is provided between the outer surface and the upper surface of the substrate, and the substrate is held by the substrate holder. The plating solution is contacted through the opened opening and plated ,
When the substrate holder is attached to and removed from the outer side wall of the plating tank, the opening provided in the side wall of the plating tank is closed from the inner wall side of the plating tank by a barrier plate. Method.
前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側壁外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙を調整して該多孔或いは該間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液の前記基板の被めっき処理面での液量分布を精密に調整することを特徴とする基板めっき方法。 In the board | substrate plating method of Claim 1,
The surface of the substrate to be plated of the porous material or the plating solution that leaks from the porous or the gap to the periphery of the substrate holder by adjusting the fine gap between the outer surface of the side wall of the plating tank and the substrate holder. A substrate plating method characterized by precisely adjusting the liquid distribution in the substrate.
前記めっき処理を行なっている間、前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側壁外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液を前記めっき槽に戻すことを特徴とする基板めっき方法。 The plating method according to claim 2 ,
While performing the plating treatment, returning the plating solution leaking to the periphery of the substrate holder from the porous material of the porous material or the fine gap between the outer side surface of the plating tank side wall and the substrate holder to the plating tank. A characteristic substrate plating method.
前記基板を保持する板状の基板ホルダを具備し、前記基板を保持した該基板ホルダをめっき液が収容されためっき槽の側壁外側面に前記基板の外周近傍にシール材を介在させ、或いは多孔材を介在させ、或いは側壁外側面との間に微細な間隙を設けて上下方向に配置して取付けると共に、前記めっき槽の側壁に前記基板ホルダに保持された基板の被めっき処理面に対向して開口を設けると共に、
前記基板ホルダをめっき槽の側壁外側面に取付け、取外しする際に、、前記めっき槽の側壁に設けられた開口を閉塞する堰板を該めっき槽の内側壁に取付けることを特徴とする基板めっき装置。 A substrate plating apparatus for electrolytically or electrolessly plating a surface to be plated of a substrate,
A plate-like substrate holder for holding the substrate is provided, and a sealing material is interposed in the vicinity of the outer periphery of the substrate on the outer side surface of the plating tank in which the plating solution is stored in the substrate holder holding the substrate, or porous. A material is interposed, or a fine gap is provided between the outer side surface of the side wall and disposed in the vertical direction, and the side surface of the plating tank is opposed to the surface to be plated of the substrate held by the substrate holder. Te provided with an opening Rutotomoni,
When the substrate holder is attached to and removed from the outer side wall of the plating tank, a dam plate that closes an opening provided in the side wall of the plating tank is attached to the inner side wall of the plating tank. apparatus.
前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側壁外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙を調整して該多孔或いは該間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液の前記基板の被めっき処理面での液量分布を精密に調整することを特徴とする基板めっき装置。 In the board | substrate plating apparatus of Claim 4 ,
The surface of the substrate to be plated of the porous material or the plating solution that leaks from the porous or the gap to the periphery of the substrate holder by adjusting the fine gap between the outer surface of the side wall of the plating tank and the substrate holder. Substrate plating apparatus that precisely adjusts the liquid volume distribution at the substrate.
前記めっき処理を行っている間、前記多孔材の多孔、或いは前記めっき槽側壁外側面と前記基板ホルダの間の微細な間隙から前記基板ホルダ周辺に漏れ出るめっき液を前記めっき槽内に戻すめっき液循環手段を設けたことを特徴とする基板めっき装置。 The plating apparatus according to claim 5 ,
While performing the plating process, the plating solution which returns to the inside of the plating tank the plating solution leaking around the substrate holder from the pores of the porous material or the fine gap between the outer side surface of the plating tank side wall and the substrate holder. A substrate plating apparatus provided with a liquid circulation means.
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