JP4839777B2 - メッキ治具およびそれを用いたメッキ方法 - Google Patents

Description

この発明はメッキ治具およびそれを用いたメッキ方法に関する。

半導体技術においてウエハに電解メッキにより配線や柱状電極等を形成するメッキ方法としては、ラック方式あるいはデイップ方式と呼ばれるもので、ウエハを全体的にメッキ液中に浸漬する方法がある。従来のこのようなメッキ方法では、ウエハを表裏両側から挟持して、ウエハの表面中央部を露出させるとともに、ウエハの裏面を覆うメッキ治具を用いているが、ウエハに給電するために、メッキ治具に設けられた複数の給電ピンをウエハの表面周辺部のメッキ用接続端子部に接触させている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２０００９６号公報

ところで、上記特許文献１には、給電ピンとして、リング状金属板から突出された金属片の先端が尖り、ウエハのメッキ用接続端子部に点接触するもの、リング状金属板から突出された金属片の先端が線状であり、ウエハのメッキ用接続端子部に線接触するもの、リング状金属板から突出された金属片の先端部に球状の導電性ゴムが設けられ、ウエハのメッキ用接続端子部に面接触するものが記載されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載の給電ピンでは、ウエハのメッキ用接続端子部に押し付けられたときに生じる反発力を金属片の弾性変形により吸収しているので、複数の金属片の高さの不均一に起因するウエハ割れの発生を確実に防止するには、リング状金属板から突出された複数の金属片の高さを均一にしなければならないが、その調整が極めて困難である。また、いずれの給電ピンであっても、ウエハのメッキ用接続端子部に１箇所で接触するため、ウエハのメッキ用接続端子部の当該１箇所に異物が付着していたり金属腐食があったりした場合には、安定した接触を得ることができず、給電が不安定になり、メッキ不良の原因となってしまう。

そこで、この発明は、給電部材に起因するウエハ割れが発生しにくいようにすることができ、且つ、給電が不安定になりにくいようにすることができるメッキ治具およびそれを用いたメッキ方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明のメッキ治具は、ウエハの表面中央部を露出させた状態で前記ウエハを表裏両側から挟持するとともに、前記ウエハの裏面を覆うメッキ治具において、前記ウエハの表面周辺部のメッキ用接続端子部に対応する部分に弾性支持棒の外周面に給電線がコイル状に巻き付けられた給電部材が設けられていることを特徴とするものである。

また、この発明のメッキ方法は、ウエハの表面中央部を露出させた状態で前記ウエハを表裏両側から挟持するとともに、前記ウエハの裏面を覆うメッキ治具を用いるメッキ方法であって、前記メッキ治具に設けられた、弾性支持棒の外周面に給電線がコイル状に巻き付けられた給電部材を、前記ウエハの表面周辺部のメッキ用接続端子部に前記弾性支持棒を弾性変形させて押し付けた状態で、前記給電線を介して前記ウエハのメッキ用接続端子部に給電することを特徴とするものである。

この発明によれば、弾性支持棒の外周面に給電線がコイル状に巻き付けられた給電部材をウエハのメッキ用接続端子部に押し付けたときに生じる反発力は弾性支持棒の弾性変形により吸収される。この場合、給電部材を複数用い、且つ、給電線を含む弾性支持棒の高さがやや不均一であっても、給電線が弾性支持棒の弾性変形に応じて変形するだけであるので、給電部材に起因するウエハ割れが発生しにくいようにすることができる。

また、弾性支持棒の外周面にコイル状に巻き付けられた給電線の巻数分がウエハのメッキ用接続端子部に線接触状態で押し付けられるので、ウエハのメッキ用接続端子部の１箇所に異物が付着していたり金属腐食があったりした場合でも、安定した接触を得ることができ、給電が不安定になりにくいようにすることができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としてのメッキ治具の治具カバー２１（図５参照）を取り外した状態の概略平面図を示し、図２は図１のII円部の拡大平面図を示し、図３は図２のIII−III線に沿う断面図を示す。このメッキ治具は治具本体１および後述する治具カバー２１を備えている。治具本体１は長方形状の平板部２を備えている。平板部２の上端部両側には取手部３が設けられている。平板部２のほぼ中央部には円形状の開口部４が設けられている。平板部２の所定の複数箇所（図１では４箇所）にねじ孔５が設けられている。

開口部４の外側における平板部２の上面にはリング状の溝６が設けられている。溝６の外側における平板部２の上面の所定の３箇所には短冊形状の溝７が設けられている。各溝７の外側における平板部２の上面には接続端子８が設けられている。各接続端子８は、平板部２および一方の取手部３内に設けられた配線９を介して一方の取手部３に設けられた外部接続ピン１０に接続されている。ここで、接続端子８および配線９等を含む治具本体１は、積層回路基板等によって形成されている。

治具本体１の上面には樹脂等からなる平板状のガイド部材１１が設けられている。ガイド部材１１のほぼ中央部には、治具本体１の開口部４よりもある程度大きめの同心とされた円形状の開口部１２が設けられている。治具本体１のねじ孔５に対応する部分におけるガイド部材１１にはねじ挿通孔１３が設けられている。治具本体１のリング状の溝６内にはシリコーンゴム等からなる断面長方形状のシールリング１４の下部が嵌め込まれている。治具本体１の３つの短冊形状の溝７内には給電部材１５が配置されている。

給電部材１５は、図４にも示すように、シリコーンゴム等からなる円柱形状の弾性支持棒１６の外周面に、メッキ液に対して耐性を有する白金ワイヤ等からなる給電線１７がコイル状に巻きつけられたものからなっている。この場合、給電線１７は２本であるが、１本であってよく、また３本以上であってもよい。給電線１７を含む弾性支持棒１６は溝７内に配置され、その一部が溝７上に突出されている。この場合、給電部材１５を溝７にちょうど嵌合できるサイズとなるように、各部材を設計してもよい。給電線１７の一端部は接続端子８に半田付け等によって接続されている。

次に、図５は治具本体１等に治具カバー２１およびウエハ３１等を取り付けた状態の図３同様の断面図を示す。まず、治具カバー２１は、ガイド部材１１とほぼ同じ大きさの樹脂等からなる平板からなっている。治具カバー２１の下面の所定の箇所には、ガイド部材１１の円形状の開口部１２よりもある程度大きめの同心とされたリング状の溝２２が設けられている。溝２２内にはＯリング２３が設けられている。なお、符号２４で示すものは、シリコーンゴムやスポンジ等からなる円板状のクッションシートである。このクッションシート２４は、ガイド部材１１の開口部１２よりもやや小さいウエハ３１とほぼ同じ大きさである。

ウエハ３１の下面全体にはメッキ電流路としての下地金属層３２が形成されている。下地金属層３２の下面にはメッキレジスト膜３３がパターン形成されている。この場合、下地金属層３２下に電解メッキにより形成すべき配線や柱状電極等のパターンに対応する部分におけるメッキレジスト膜３３には開口部（図示せず）が形成されている。また、給電部材１５に対応する部分における下地金属層３２の下面周辺部の所定の箇所は、メッキレジスト膜３３によって覆われずに露出され、メッキ用接続端子部３２ａとなっている。

次に、このメッキ治具にウエハ３１を取り付ける場合について説明する。まず、ウエハ３１をガイド部材１１の開口部１２内に位置合わせして配置し、ウエハ３１下に形成されたメッキレジスト膜３３の周辺部をシールリング１３上に配置するとともに、ウエハ３１下に形成されたメッキ用接続端子部３２ａを給電部材１５上に配置する。次に、ウエハ３１上にクッションシート２４を配置する。次に、クッションシート２４およびガイド部材１１上に治具カバー２１を配置する。

次に、治具カバー２１の所定の複数箇所に形成されたねじ挿通孔（図示せず）およびガイド部材１１のねじ挿通孔１３（図１参照）にねじ（図示せず）を挿通し、この挿通されたねじを治具本体１のねじ孔５（図１参照）に適宜にねじ込むことにより、治具カバー２１の下面をガイド部材１１の上面に押し付けて接触させる。すると、メッキレジスト膜３３の周辺部がシールリング１４に押し付けられることにより、シールリング１４の上部が適宜に弾性変形してつぶれ、且つ、メッキ用接続端子部３２ａが給電線１７を介して給電部材１５に押し付けられることにより、給電部材１５の弾性支持棒１６が適宜に弾性変形してつぶれる。

この状態では、シールリング１４の上部がその弾性復帰力によりメッキレジスト膜３３の周辺部下面に押し付けられ、その間がシールされる。また、治具カバー２１の溝２２内に設けられたＯリング２３がその弾性復帰力によりガイド部材１１の上面に押し付けられ、その間がシールされる。これにより、給電部材１５が配置された部分は密閉状態となり、この部分へのメッキ液の浸入が防止される。

また、給電部材１５の弾性支持棒１６が元の形状に戻ろうとする弾性復帰力により、その外周面にコイル状に巻き付けられた給電線１７の一部がメッキ用接続端子部３２ａに線接触状態で押し付けられる。この場合、給電線１７は、弾性支持棒１６の弾性変形に応じて変形するが、極めて細く、それ自体の弾性力では元の形状に復帰することはほとんどできない。

そして、給電部材１５をウエハ３１のメッキ用接続端子部３２ａに押し付けたときに生じる反発力は弾性支持棒１６の弾性変形により吸収される。この場合、給電部材１５を３つ用い、且つ、給電線１７を含む弾性支持棒１６の高さがやや不均一であっても、給電線１７が弾性支持棒１６の弾性変形に応じて変形するだけであるので、給電部材１５に起因するウエハ割れが発生しにくいようにすることができる。

また、弾性支持棒１６の外周面にコイル状に巻き付けられた給電線１７の巻数分がウエハ３１のメッキ用接続端子部３２ａに線接触状態で押し付けられるので、ウエハ３１のメッキ用接続端子部３２ａの１箇所に異物が付着していたり金属腐食があったりした場合でも、安定した接触を得ることができ、給電が不安定になりにくいようにすることができ、メッキ不良が発生しにくいようにすることができる。なお、この場合の給電路は、接続端子８、給電部材１５の給電線１７、メッキ用接続端子部３２ａの順となる。

（第２実施形態）
図６はこの発明の第２実施形態としてのメッキ治具の治具カバー２１（図７参照）を取り外した状態の概略平面図を示し、図７はメッキ治具の図５同様の断面図を示す。このメッキ治具において、図１および図５に示すメッキ治具と大きく異なる点は、ウエハ３１をフェースアップ方式で取り付けるようにした点である。この場合、治具本体１の上面は平面となっている。第１実施形態と同様、治具本体１の上面には樹脂等からなる平板状のガイド部材１１が設けられていて、ガイド部材１１のほぼ中央部には、ウェハ３１よりも僅かに大きい円形状の開口部１２が設けられている。ガイド部材１１の開口部１２の外側におけるガイド部材１１の上面の所定の３箇所には接続端子８が設けられている。各接続端子８は、図示しない配線を介して、図１に示すような外部接続ピン１０に接続されている。

治具カバー２１は、ガイド部材１１とほぼ同じ大きさの樹脂等からなる平板からなっている。治具カバー２１のほぼ中央部には、ガイド部材１１の円形状の開口部１２よりも小さい同心とされた円形状の開口部４１が設けられている。開口部４１の外側における治具カバー２１の下面にはリング状の第１の溝４２が設けられている。第１の溝４２の外側における治具カバー２１の下面の所定の３箇所には短冊形状の第２の溝４３が設けられている。各第２の溝４３の外側における治具カバー２１の下面において接続端子８に対応する部分には短冊形状の第３の溝４４が設けられている。第３の溝４４の外側における治具カバー２１の下面にはリング状の第４の溝４５が設けられている。

リング状の第１の溝４２内にはシリコーンゴム等からなる断面長方形状の第１のシールリング１４Ａの上部が嵌め込まれている。短冊形状の第２の溝４３内には第１の給電部材１５Ａが配置されている。短冊形状の第２の溝４４内には第２の給電部材１５Ｂが配置されている。リング状の第４の溝４５内にはシリコーンゴム等からなる断面長方形状の第２のシールリング１４Ｂの上部が嵌め込まれている。

第１、第２の給電部材１５Ａ、１５Ｂは、シリコーンゴム等からなる円柱形状の弾性部材１６Ａ、１６Ｂの外周面に給電線１７Ａ、１７Ｂがコイル状に巻き付けられたものからなっているが、この場合、給電線１７Ａ、１７Ｂは互いに連続するものからなっている。なお、治具カバー２１には、図５に示すような溝２２およびＯリング２３は設けられていない。

次に、このメッキ治具にウエハ３１を取り付ける場合について説明する。まず、ガイド部材１１の開口部１２内における治具本体１の上面にクッションシート２４を配置する。次に、クッションシート２４の上面にウエハ３１をフェースアップ状態で位置合わせして配置する。次に、ウエハ３１およびガイド部材１１上に治具カバー２１を配置し、図示しないねじにより、治具カバー２１をガイド部材１１および治具本体１に取り付け、治具カバー２１の下面をガイド部材１１の上面に接触させる。

すると、第１のシールリング１４Ａの下部がメッキレジスト膜３３の周辺部上面に押し付けられて適宜に弾性変形してつぶれる。また、第１の給電部材１５Ａの弾性支持棒１６Ａが給電線１７Ａを介してメッキ用接続端子部３２ａに押し付けられて適宜に弾性変形してつぶれる。また、第２の給電部材１５Ｂの弾性支持棒１６Ｂが給電線１７Ｂを介して接続端子８に押し付けられて適宜に弾性変形してつぶれる。さらに、第２のシールリング１４Ｂの下部がガイド部材１１の上面に押し付けられて適宜に弾性変形してつぶれる。

この状態では、第１のシールリング１４Ａの下部がその弾性復帰力によりメッキレジスト膜３３の周辺部上面に押し付けられ、その間がシールされる。また、第２のシールリング１４Ｂの下部がその弾性復帰力によりガイド部材１１の上面に押し付けられ、その間がシールされる。これにより、第１、第２の給電部材１５Ａ、１５Ｂが配置された部分は密閉状態となり、この部分へのメッキ液の浸入が防止される。

また、第１の給電部材１５Ａの弾性支持棒１６Ａが元の形状に戻ろうとする弾性復帰力により、その外周面にコイル状に巻き付けられた給電線１７Ａの一部がメッキ用接続端子部３２ａに線接触状態で押し付けられる。また、第２の給電部材１５Ｂの弾性支持棒１６Ｂが元の形状に戻ろうとする弾性復帰力により、その外周面にコイル状に巻き付けられた給電線１７Ｂの一部が接続端子８に線接触状態で押し付けられる。この場合も、給電線１７Ａ、１７Ｂは、弾性支持棒１６Ａ、１６Ｂの弾性変形に応じて変形するが、極めて細く、それ自体の弾性力では元の形状に復帰することはほとんどできない。

そして、第１の給電部材１５Ａをウエハ３１のメッキ用接続端子部３２ａに押し付けたときに生じる反発力は弾性支持棒１６Ａの弾性変形により吸収される。この場合、第１の給電部材１５Ａを３つ用い、且つ、給電線１７Ａを含む弾性支持棒１６Ａの高さがやや不均一であっても、給電線１７Ａが弾性支持棒１６Ａの弾性変形に応じて変形するだけであるので、第１の給電部材１５Ａに起因するウエハ割れが発生しにくいようにすることができる。

また、第１の給電部材１５Ａの弾性支持棒１６Ａの外周面にコイル状に巻き付けられた給電線１７Ａの巻数分がウエハ３１のメッキ用接続端子部３２ａに線接触状態で押し付けられるので、ウエハ３１のメッキ用接続端子部３２ａの１箇所に異物が付着していたり金属腐食があったりした場合でも、安定した接触を得ることができ、給電が不安定になりにくいようにすることができ、メッキ不良が発生しにくいようにすることができる。なお、この場合の給電路は、接続端子８、第２の給電部材１５Ｂの給電線１７Ｂ、第１の給電部材１５Ａの給電線１７Ａ、メッキ用接続端子部３２ａの順となる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態において、給電部材の弾性支持棒は中空とされた円筒形状であってもよい。このようにした場合には、ウエハに与える応力をより一層緩和することができる。また、給電部材の弾性支持棒は、柱状、筒状のいずれであっても、断面が楕円形状、正方形状、正六角形状、正八角形状等であってもよい。

この発明の第１実施形態としてのメッキ治具の治具カバーを取り外した状態の概略平面図。 図１のII円部の拡大平面図。 図２のIII−III線に沿う断面図。 給電部材の斜視図。 治具本体等に治具カバーおよびウエハ等を取り付けた状態の図３同様の断面図。 この発明の第２実施形態としてのメッキ治具の治具カバーを取り外した状態の概略平面図。 この発明の第２実施形態としてのメッキ治具の図５同様の断面図。

符号の説明

１ 治具本体
２ 平板部
３ 取手部
４ 開口部
５ ねじ孔
６ 溝
７ 溝
８ 接続端子
９ 配線
１０ 外部接続ピン
１１ ガイド部材
１２ 開口部
１３ ねじ挿通孔
１４ シールリング
１５ 給電部材
１６ 弾性支持棒
１７ 給電線
２１ 治具カバー
２２ 溝
２３ Ｏリング
３１ ウエハ
３２ 下地金属層
３２ａ メッキ用接続端子部
３３ メッキレジスト膜

Claims (6)

1. ウエハの表面中央部を露出させた状態で前記ウエハを表裏両側から挟持するとともに、前記ウエハの裏面を覆うメッキ治具において、前記ウエハの表面周辺部のメッキ用接続端子部に対応する部分に弾性支持棒の外周面に給電線がコイル状に巻き付けられた給電部材が設けられていることを特徴とするメッキ治具。
2. 請求項１に記載のメッキ治具において、前記弾性支持棒は円柱形状または円筒形状であることを特徴とするメッキ治具。
3. 請求項１または２に記載のメッキ治具において、前記弾性支持棒はゴムからなることを特徴とするメッキ治具。
4. ウエハの表面中央部を露出させた状態で前記ウエハを表裏両側から挟持するとともに、前記ウエハの裏面を覆うメッキ治具を用いるメッキ方法であって、前記メッキ治具に設けられた、弾性支持棒の外周面に給電線がコイル状に巻き付けられた給電部材を、前記ウエハの表面周辺部のメッキ用接続端子部に前記弾性支持棒を弾性変形させて押し付けた状態で、前記給電線を介して前記ウエハのメッキ用接続端子部に給電することを特徴とするメッキ方法。
5. 請求項４に記載のメッキ方法において、前記弾性支持棒は円柱形状または円筒形状であることを特徴とするメッキ方法。
6. 請求項４または５に記載のメッキ方法において、前記弾性支持棒はゴムからなることを特徴とするメッキ方法。

Images