JP5295719B2

JP5295719B2 - メッキ処理装置

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Publication number: JP5295719B2
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Inventors: 章夫下山; 富士夫吾郷; 裕二渡辺; 芳英鈴木
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Filing date: 2008-10-31
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Description

本発明は、半導体ウエハの片面に形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するための、メッキ処理装置に関するものである。以下、本願明細書では、半導体ウエハにおける、回路パターンが形成された上記片面を、「半導体ウエハの回路形成面」、または、単に「回路形成面」と称している。また、以下、本願明細書では、無電解メッキ法によりバンプを形成する各処理工程を、「無電解メッキ処理」と称している。

近年、半導体装置の小型化に伴い、半導体装置としての半導体ウエハにおいては、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＣＯＦ（Chip On Film）、および、ＣＯＧ（Chip On Glass）等の、回路パターンを用いた高密度実装が可能な種々の実装方式が提案されている。

上記の各実装方式は、回路パターンの電極パッド上に、バンプと称される突起状電極を形成し、熱圧着またはＡＣＦ（Anisotropy Conductive Film）等により、該バンプを介して、回路パターンをフィルム基板またはガラス基板に実装する方式である。

回路パターンの電極パッド上にバンプを形成する手法としては、メッキ法が広く適用されている。メッキ法としては、電解メッキ法と無電解メッキ法とが主に知られており、従来、Ａｕ（金）メッキを用いた電解メッキ法が一般的であった。

一方、無電解メッキ法は、電解メッキ法に対して、バリアメタルとメッキ処理に係る工程時の電極とを形成するときに必須であったスパッタリング工程、突起電極のパターンを形成するときに必須であったフォト工程、および、パターン形成時に使用したフォトレジストとメッキ処理に係る工程時に使用したバリアメタルとを除去するときに必須であったエッチング工程等を、省略することができるため、低コスト化が可能であると共に、製造工程の単純化およびそれに伴う納期短縮化が可能であるという長所を有する。そのため、近年では、電解メッキ法に替わり、無電解メッキ法が注目されている。

無電解メッキ法の一例として、特許文献１には、無電解メッキ法により、電極パッド上にＮｉ（ニッケル）メッキバンプを形成した後、Ｎｉメッキバンプの表面に、Ａｕメッキ等の金属薄膜を形成する技術が開示されている。
特開２００１−２３７２６７号公報（２００１年８月３１日公開）特開平６−１４０４０９号公報（１９９４年５月２０日公開）特開平５−１６０１０１号公報（１９９３年６月２５日公開）特開平８−６４５７０号公報（１９９６年３月８日公開）特開２００３−７７８８０号公報（２００３年３月１４日公開）

無電解メッキ法により形成されたバンプが、回路パターンの電極パッド上に形成された、半導体ウエハの品質（実装品質）を向上させるためには、各パンプの丈を所望の高さに維持させること、各パンプの丈を一定化させること、および、各バンプと電極パッドとの密着性を向上させることが重要である。なお、本願明細書において「バンプの丈」とは、パンプが形成されている電極パッド部分から、該バンプの先端までの鉛直方向における長さ（高さ）を意味するものとする。

ここで、無電解メッキ法により、例えばＮｉとＡｕとからなるバンプを形成するための無電解メッキ処理に係る技術としては、エッチング処理、ジンケート（亜鉛置換）処理、無電解Ｎｉメッキ処理、および、無電解Ａｕメッキ処理を順次行う技術が存在する（特許文献２参照）。

一般的に、上記無電解メッキ処理は、複数の処理槽に各々貯留された液体（薬液または流水）に、半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを順次浸して行われる。但し、無電解メッキ処理を行うときに、特に、ウエハキャリアを複数の処理槽間で搬送するときに、ウエハキャリアに収容されている半導体ウエハからの液体の流下等に起因して、半導体ウエハの回路パターンの電極パッドが大気に触れて乾燥すると、電極パッドに形成されたバンプは、丈が低くなってしまったり、電極パッドとの密着性が低下してしまったりするという問題が発生する。この問題が発生する原因としては、電極パッドが大気に触れることに起因して、電極パッドの表面が酸化する（酸化膜が形成される）こと、および、ウォーターマークの発生により電極パッド表面の表面活性度が低下すること、等が推定される。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させること、丈を一定化させること、および、電極パッドとの密着性を向上させることができるメッキ処理装置を提供することにある。

本願発明者らは、上記の問題に鑑みて鋭意検討を行った結果、半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを、複数の処理槽に各々貯留された液体に順次浸して、該半導体ウエハに形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するためのメッキ処理装置であって、上記回路パターンが形成されている上記半導体ウエハの回路形成面が、水平方向よりも上方を向くように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するキャリア保持装置と、上記キャリア保持装置により保持されているウエハキャリアに対し、上記処理槽に貯留された液体からの該ウエハキャリアの浮上と、該処理槽に貯留された液体への該ウエハキャリアの沈降と、複数の該処理槽間での該ウエハキャリアの搬送と、を行う搬送アームと、を備え、上記キャリア保持装置は、上記回路形成面に垂直な鉛直面内における該回路形成面の傾斜角度が、鉛直方向に対して２０°以上かつ４０°以下となるように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するものであることを特徴とするメッキ処理装置であれば、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させること、丈を一定化させること、および、電極パッドとの密着性を向上させることができることを独自に見出し、本発明を案出するに至った。

本願発明者らは、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させ、丈を一定化させ、電極パッドとの密着性を向上させるために、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減することが有効であると考えた。

そして、本願発明者らは、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するために、回路形成面が水平方向よりも上方を向くように、ウエハキャリアを傾斜させて搬送するのが有効であると考えた。これにより、複数の処理槽間を搬送するときに、ウエハキャリアに収容されている半導体ウエハから液体が流下する虞を低減することができるため、電極パッドが大気に触れる虞を抑制することができると考えられる。

特許文献３には、ウエハカセットを、半導体ウエハのデバイス形成面が上になるように所定の角度傾斜させて、薬液処理と複数の処理槽間の搬送とを行う技術が開示されている。特許文献４には、カセットを、半導体ウエハのデバイス形成面が上になるように所定の角度傾斜させて、洗浄液に沈降させる技術が開示されている。特許文献５には、キャリアホルダーを前傾し、洗浄槽から取り出して搬送する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献３〜５に開示されている各技術は、それぞれ以下の理由により、そのまま無電解メッキ処理装置に適用しても、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するという目的を達成することができなかった。

すなわち、特許文献３に開示されている技術では、ウエハカセットを傾斜させる角度を１°〜１５°としている。しかしながら、該角度を１°〜１５°とした場合、搬送するときに薬液が流下する虞を低減するためには傾斜させる角度が小さすぎるため、上記目的を達成することはできない。特許文献３に開示されている技術は、半導体チップのデバイス形成面への異物付着を低減するという観点から、該角度を１°〜１５°とした発明であり、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するという観点から為された発明でない。

特許文献４に開示されている技術では、傾斜角θ_ｗの下限がπ／１２ｒａｄ、すなわち、１５°程度であれば十分であり、傾斜角θ_ｗの上限を考慮する必要がない。しかしながら、傾斜角θ_ｗを１５°程度とした場合、やはり、搬送するときに薬液が流下する虞を低減するためには傾斜角θ_ｗが小さすぎるため、上記目的を達成することはできない。一方、傾斜角θ_ｗが４０°を超える程度に大きい場合には、半導体ウエハ上に残留する薬液の量が非常に多くなり、これにより、搬送中において半導体ウエハ上では種々の化学反応が不要に促進され、この結果、形成された各パンプの丈にばらつきが発生する虞がある。特許文献４に開示されている技術は、ウエハがウエハカセットの保持部分と摺れることによる塵挨の発生を低減するという観点から傾斜角θ_ｗを１５°以上の任意の角度とした発明であり、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するという観点から為された発明でない。

特許文献５に開示されている技術では、キャリアホルダーを前傾させる角度について具体的に述べられていない。ここで、キャリア掴みからの洗浄液の流下を防止するためには、キャリアホルダーを、４０°を超える程度に前傾する必要があると考えられ、この場合には、半導体ウエハ上に残留する薬液の量が多くなり、これにより、搬送中において半導体ウエハ上では種々の化学反応が不要に促進され、この結果、形成された各パンプの丈にばらつきが発生する虞がある。特許文献５に開示されている技術は、作業者がキャリアに触れないで洗浄槽から乾燥機へキャリアを運べるようにし汚染や発塵の虞をなくすという観点から、キャリアホルダーを前傾させている発明であり、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するという観点から為された発明でない。

そこで、上記の構成によれば、回路形成面に垂直な鉛直面内における回路形成面の傾斜角度が、鉛直方向に対して２０°以上かつ４０°以下となる。

上記傾斜角度を２０°未満とした場合には、処理槽における無電解メッキ処理後（液体に浸した後）に、ウエハキャリアを搬送するときの、単位時間に対する、半導体ウエハに付着した液体の流下度合が、非常に大きくなる。このとき、半導体ウエハに付着した液体は、短時間で流下して、表面から消失する。そしてこれにより、半導体ウエハの表面が酸化し、半導体ウエハの回路パターンの電極パッドが大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。一方、上記傾斜角度が４０°を超えた場合には、該流下度合が、非常に小さくなる。このとき、半導体ウエハに付着した液体は、その残留量が非常に多くなり、これに伴い、搬送中において半導体ウエハ上では種々の化学反応が不要に促進され、この結果、形成された各パンプの丈にばらつきが発生する虞がある。

以上のことを考慮すると、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させ、丈を一定化させ、電極パッドとの密着性を向上させるべく、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するためには、回路形成面の傾斜角度を、２０°以上かつ４０°以下とするべきであることが分かる。

また、本願発明者らは、上記の問題に鑑みて鋭意検討を行った結果、半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを、複数の処理槽に各々貯留された液体に順次浸して、該半導体ウエハに形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するためのメッキ処理装置であって、上記回路パターンが形成されている上記半導体ウエハの回路形成面が、水平方向よりも上方を向くように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するキャリア保持装置と、上記キャリア保持装置により保持されているウエハキャリアに対し、上記処理槽に貯留された液体からの該ウエハキャリアの浮上と、該処理槽に貯留された液体への該ウエハキャリアの沈降と、複数の該処理槽間での該ウエハキャリアの搬送と、を行う搬送アームと、を備え、上記搬送アームは、毎秒１００ミリメートル以上かつ毎秒２００ミリメートル以下の速度で、上記ウエハキャリアの、浮上および沈降の少なくとも一方を行うものであることを特徴とするメッキ処理装置であれば、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させること、丈を一定化させること、および、電極パッドとの密着性を向上させることができることを独自に見出し、本発明を案出するに至った。

上記の構成によれば、ウエハキャリアの、浮上および／または沈降の速度が、毎秒１００ミリメートル以上かつ毎秒２００ミリメートル以下となる。

浮上および／または沈降の速度を、毎秒１００ミリメートル未満とした場合には、処理槽における無電解メッキ処理後（液体に浸した後）に、ウエハキャリアを搬送に要する時間が長時間化し、これに伴い、半導体ウエハ表面に付着した液体の流下量が増大し、半導体ウエハ表面から消失する。一方、浮上および／または沈降の速度が、毎秒２００ミリメートルを超えた場合には、液体と空気との摩擦に起因して該液体が振り切られてしまうことで、半導体ウエハ表面に付着した液体の流下が促進されることとなるため、半導体ウエハ表面に付着した液体の流下量が増大し、半導体ウエハ表面から消失する。いずれの場合であっても、半導体ウエハの表面が酸化し、半導体ウエハの回路パターンの電極パッドが大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。

以上のことを考慮すると、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させ、丈を一定化させ、電極パッドとの密着性を向上させるべく、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するためには、ウエハキャリアの、浮上および／または沈降の速度を、毎秒１００ミリメートル以上かつ毎秒２００ミリメートル以下とするべきであることが分かる。

さらに、本願発明者らは、上記の問題に鑑みて鋭意検討を行った結果、半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを、複数の処理槽に各々貯留された液体に順次浸して、該半導体ウエハに形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するためのメッキ処理装置であって、上記回路パターンが形成されている上記半導体ウエハの回路形成面が、水平方向よりも上方を向くように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するキャリア保持装置と、上記キャリア保持装置により保持されているウエハキャリアに対し、上記処理槽に貯留された液体からの該ウエハキャリアの浮上と、該処理槽に貯留された液体への該ウエハキャリアの沈降と、複数の該処理槽間での該ウエハキャリアの搬送と、を行う搬送アームと、を備え、上記搬送アームは、４秒以上かつ９秒以下の時間で、上記ウエハキャリアの搬送を行うものであることを特徴とするメッキ処理装置であれば、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させること、丈を一定化させること、および、電極パッドとの密着性を向上させることができることを独自に見出し、本発明を案出するに至った。

上記の構成によれば、複数の処理槽間での、ウエハキャリアの搬送時間が、４秒以上かつ９秒以下となる。

ウエハキャリアの搬送時間を、４秒未満とした場合には、搬送時間の短縮化に相反して、搬送速度の過度の高速化が予想される。搬送速度が過度に高速化した場合には、液体と空気との摩擦に起因して該液体が振り切られてしまうことで、半導体ウエハ表面に付着した液体の流下が促進されることとなるため、半導体ウエハ表面に付着した液体の流下量が増大し、半導体ウエハ表面から消失する。一方、ウエハキャリアの搬送時間が、９秒を超えた場合には、処理槽における無電解メッキ処理後（液体に浸した後）に、ウエハキャリアを搬送に要する時間が長時間化し、これに伴い、半導体ウエハ表面に付着した液体の流下量が増大し、半導体ウエハ表面から消失する。いずれの場合であっても、半導体ウエハの表面が酸化し、半導体ウエハの回路パターンの電極パッドが大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。

以上のことを考慮すると、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させ、丈を一定化させ、電極パッドとの密着性を向上させるべく、無電解メッキ処理を行うときに、電極パッドが大気に触れる虞を低減するためには、ウエハキャリアの搬送時間を、４秒以上かつ９秒以下とするべきであることが分かる。

また、本発明に係るメッキ処理装置においては、回路形成面に垂直な鉛直面内における回路形成面の傾斜角度が、鉛直方向に対して２０°以上かつ４０°以下となる上記構成と、ウエハキャリアの、浮上および／または沈降の速度が、毎秒１００ミリメートル以上かつ毎秒２００ミリメートル以下となる上記構成と、複数の処理槽間での、ウエハキャリアの搬送時間が、４秒以上かつ９秒以下となる上記構成と、を任意に組み合わせて適用してもよく、各構成の組み合わせを適用した場合は、該構成のいずれか一つのみを適用した場合よりも、さらに大きな、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させ、丈を一定化させ、電極パッドとの密着性を向上させる効果を得ることができる。

また、本発明に係るメッキ処理装置は、複数の上記処理槽は、脱脂剤が貯留された脱脂処理槽、純水が貯留された第１水洗処理槽、エッチング液が貯留されたエッチング処理槽、純水が貯留された第２水洗処理槽、亜鉛置換液が貯留された第１亜鉛置換処理槽、純水が貯留された第３水洗処理槽、硝酸が貯留された硝酸処理槽、純水が貯留された第４水洗処理槽、亜鉛置換液が貯留された第２亜鉛置換処理槽、純水が貯留された第５水洗処理槽、ニッケル−リン系メッキ液が貯留された第１無電解メッキ処理槽、純水が貯留された第６水洗処理槽、金メッキ液が貯留された第２無電解メッキ処理槽、および、純水が貯留された第７水洗処理槽を有しており、上記メッキ処理装置は、上記ウエハキャリアを、上記脱脂処理槽に貯留された脱脂剤、上記第１水洗処理槽に貯留された純水、上記エッチング処理槽に貯留されたエッチング液、上記第２水洗処理槽に貯留された純水、上記第１亜鉛置換処理槽に貯留された亜鉛置換液、上記第３水洗処理槽に貯留された純水、上記硝酸処理槽に貯留された硝酸、上記第４水洗処理槽に貯留された純水、上記第２亜鉛置換処理槽に貯留された亜鉛置換液、上記第５水洗処理槽に貯留された純水、上記第１無電解メッキ処理槽に貯留されたニッケル−リン系メッキ液、上記第６水洗処理槽に貯留された純水、上記第２無電解メッキ処理槽に貯留された金メッキ液、上記第７水洗処理槽に貯留された純水、の順序で順次浸して、上記電極パッド上に、無電解メッキ法により上記バンプを形成するものであることを特徴としている。

上記の構成によれば、無電解メッキ処理時において、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させ、丈を一定化させ、電極パッドとの密着性を向上させる効果を得ることができるため、無電解メッキ法により形成されたバンプが、回路パターンの電極パッド上に形成された、半導体ウエハの品質（実装品質）を向上させることができる。

以上のとおり、本発明に係るメッキ処理装置は、半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを、複数の処理槽に各々貯留された液体に順次浸して、該半導体ウエハに形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するためのメッキ処理装置であって、上記回路パターンが形成されている上記半導体ウエハの回路形成面が、水平方向よりも上方を向くように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するキャリア保持装置と、上記キャリア保持装置により保持されているウエハキャリアに対し、上記処理槽に貯留された液体からの該ウエハキャリアの浮上と、該処理槽に貯留された液体への該ウエハキャリアの沈降と、複数の該処理槽間での該ウエハキャリアの搬送と、を行う搬送アームと、を備え、上記キャリア保持装置は、上記回路形成面に垂直な鉛直面内における該回路形成面の傾斜角度が、鉛直方向に対して２０°以上かつ４０°以下となるように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するものである。

また、本発明に係るメッキ処理装置は、半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを、複数の処理槽に各々貯留された液体に順次浸して、該半導体ウエハに形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するためのメッキ処理装置であって、上記回路パターンが形成されている上記半導体ウエハの回路形成面が、水平方向よりも上方を向くように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するキャリア保持装置と、上記キャリア保持装置により保持されているウエハキャリアに対し、上記処理槽に貯留された液体からの該ウエハキャリアの浮上と、該処理槽に貯留された液体への該ウエハキャリアの沈降と、複数の該処理槽間での該ウエハキャリアの搬送と、を行う搬送アームと、を備え、上記搬送アームは、毎秒１００ミリメートル以上かつ毎秒２００ミリメートル以下の速度で、上記ウエハキャリアの、浮上および沈降の少なくとも一方を行うものである。

さらに、本発明に係るメッキ処理装置は、半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを、複数の処理槽に各々貯留された液体に順次浸して、該半導体ウエハに形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するためのメッキ処理装置であって、上記回路パターンが形成されている上記半導体ウエハの回路形成面が、水平方向よりも上方を向くように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するキャリア保持装置と、上記キャリア保持装置により保持されているウエハキャリアに対し、上記処理槽に貯留された液体からの該ウエハキャリアの浮上と、該処理槽に貯留された液体への該ウエハキャリアの沈降と、複数の該処理槽間での該ウエハキャリアの搬送と、を行う搬送アームと、を備え、上記搬送アームは、４秒以上かつ９秒以下の時間で、上記ウエハキャリアの搬送を行うものである。

従って、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させること、丈を一定化させること、および、電極パッドとの密着性を向上させることができるという効果を奏する。

まずは、図１〜図５を参照して、無電解メッキ法によりバンプを形成するまでの各処理工程（無電解メッキ処理）について説明する。

図１に示す処理工程では、半導体ウエハ１の回路形成面２０に、回路パターン３を形成する。なお、回路パターン３は、回路形成面２０とは反対側の表面に、電極パッド２を有している。電極パッド２は、その表面が、厚さ０．５μｍ〜１．１μｍ程度のＡｌ（アルミニウム）系合金により形成されている。回路形成面２０に回路パターン３を形成するための具体的な処理工程については、特に限定されず、周知の半導体ウエハの製造プロセスが適用可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

図２に示す処理工程では、電極パッド２の表面を脱脂（脱脂処理）し、さらに、電極パッド２の表面のエッチング部分２１を、約０．２μｍエッチング（エッチング処理）する。脱脂処理は、例えば水酸化ナトリウムを約５重量％含んだ摂氏２５度のアルカリ性脱脂剤に、半導体ウエハ１を約５分間浸して実施する。エッチング処理は、例えばリン酸を約１０重量％含んだ摂氏２５度のエッチング液に、半導体ウエハ１を約５分間浸して実施する、いわゆるディップ式のウェットエッチングである。

図３に示す処理工程では、電極パッド２の表面のエッチング部分２１に、Ｚｎ（亜鉛）膜４を約０．１μｍ形成した後、一旦Ｚｎ膜４を剥離し、その後再び、エッチング部分２１にＺｎ膜４を約０．１μｍ形成（亜鉛置換処理、ジンケート処理）する。なお、Ｚｎ膜４の形成処理を２度実施する理由は、Ｚｎ膜４を複数回形成することで、より緻密なＺｎ膜４を形成するためである。Ｚｎ膜４の形成処理はそれぞれ、例えば摂氏２５度のジンケート液（亜鉛置換液）に、半導体ウエハ１を浸して実施する。Ｚｎ膜４の剥離処理は、例えば摂氏２５度の硝酸に、半導体ウエハ１を浸して実施（硝酸処理）する。

図４に示す処理工程では、Ｚｎ膜４上を含む電極パッド２上に、無電解メッキ法により、丈２μｍ〜１５μｍのＮｉバンプ５を形成（第１無電解メッキ処理）する。なお、図３に示す処理工程において形成したＺｎ膜４は、図４に示す処理工程の初期段階において、Ｎｉへと置換され、消失する。Ｎｉバンプ５の形成処理は、摂氏８０〜９０度のＮｉ−Ｐ（リン）系メッキ液に、半導体ウエハ１を浸して実施する。

図５に示す処理工程では、Ｎｉバンプ５の周りに、無電解メッキ法により、厚さ０．０５μｍ〜１．０μｍのＡｕ膜６を形成（第２無電解メッキ処理）する。Ａｕ膜６の形成処理は、摂氏８０〜９０度のＡｕメッキ液に、半導体ウエハ１を浸して実施する。

以上で、半導体ウエハ１に形成された回路パターン３の電極パッド２上に、無電解メッキ法により、Ｎｉバンプ５とＡｕ膜６とからなるバンプを形成する、無電解メッキ処理は完了する。なお、以上の無電解メッキ処理は、特許文献２を参照としている。

なお、図２〜図５に示す全ての処理工程毎においては、半導体ウエハ１が純水に浸される、水洗処理が実施される。水洗処理は、各処理工程の終了を示すと共に、後の処理工程における、各処理に用いる薬液に対する薬液コンタミネーションの防止を目的に、実施している。

図６は、無電解メッキ処理を実施するための、メッキ処理装置の概略構成を示す断面図である。

図６に示す無電解メッキ装置（メッキ処理処置）６０は、筐体７、複数の処理槽８、角度可変チャック（キャリア保持装置）９、および搬送アーム１０を備える構成である。

筐体７は、内部に、複数の処理槽８、角度可変チャック９、および、搬送アーム１０が収容されている、無電解メッキ装置６０の筐体である。

複数の処理槽８は、脱脂剤が貯留された脱脂処理槽８ａ、純水が貯留された水洗処理槽（第１水洗処理槽）８ｂ、エッチング液が貯留されたエッチング処理槽８ｃ、純水が貯留された水洗処理槽（第２水洗処理槽）８ｄ、ジンケート液が貯留されたジンケート処理槽（第１亜鉛置換処理槽）８ｅ、純水が貯留された水洗処理槽（第３水洗処理槽）８ｆ、硝酸が貯留された硝酸処理槽８ｇ、純水が貯留された水洗処理槽（第４水洗処理槽）８ｈ、ジンケート液が貯留されたジンケート処理槽（第２亜鉛置換処理槽）８ｉ、純水が貯留された水洗処理槽（第５水洗処理槽）８ｊ、Ｎｉ−Ｐ系メッキ液が貯留されたＮｉメッキ処理槽（第１無電解メッキ処理槽）８ｋ、純水が貯留された水洗処理槽（第６水洗処理槽）８ｌ、金メッキ液が貯留されたＡｕメッキ槽（第２無電解メッキ処理槽）８ｍ、および、純水が貯留された水洗処理槽（第７水洗処理槽）８ｎが、この順序で、かつ、各々が略等間隔（例えば、１０００ｍｍ）で配置されている。複数の処理槽８（各処理槽８ａ〜８ｎ）はいずれも、後述するウエハキャリア１１が全て入る程度の容積を有する容器である。

図２〜図５に示す無電解メッキ処理は、図１に示す処理工程にて得られた、電極パッド２を有する回路パターン３が形成された半導体ウエハ１を、脱脂処理槽８ａに貯留された脱脂剤に浸して上記脱脂処理（図２に示す処理工程参照）を行い、水洗処理槽８ｂに貯留された純水に浸して上記水洗処理を行い、エッチング処理槽８ｃに貯留されたエッチング液に浸して上記エッチング処理（図２に示す処理工程参照）を行い、水洗処理槽８ｄに貯留された純水に浸して上記水洗処理を行い、ジンケート処理槽８ｅに貯留されたジンケート液に浸して最初のＺｎ膜４の形成処理（図３に示す処理工程参照）を行い、水洗処理槽８ｆに貯留された純水に浸して上記水洗処理を行い、硝酸処理槽８ｇに貯留された硝酸に浸してＺｎ膜４の剥離処理（図３に示す処理工程参照）を行い、水洗処理槽８ｈに貯留された純水に浸して上記水洗処理を行い、ジンケート処理槽８ｉに貯留されたジンケート液に浸して再度Ｚｎ膜４の形成処理（図３に示す処理工程参照）を行い、水洗処理槽８ｊに貯留された純水に浸して上記水洗処理を行い、Ｎｉメッキ処理槽８ｋに貯留されたＮｉ−Ｐ系メッキ液に浸してＮｉバンプ５の形成処理（図４に示す処理工程参照）を行い、水洗処理槽８ｌに貯留された純水に浸して上記水洗処理を行い、Ａｕメッキ槽８ｍに貯留されたＡｕメッキ液に浸してＡｕ膜６の形成処理（図５に示す処理工程参照）を行い、水洗処理槽８ｎに貯留された純水に浸して上記水洗処理を行うことで、実施することができる。但し、厳密には、半導体ウエハ１はウエハキャリア１１に収容されており、このウエハキャリア１１を、複数の処理槽８（各処理槽８ａ〜８ｎ）に、上記の順序で順次浸して、無電解メッキ処理を実施する。

角度可変チャック９は、ウエハキャリア１１を挟み込む（把持する）ことで、ウエハキャリア１１の保持が可能なものである。また、角度可変チャック９は、傾斜機構６１（図１４参照）により、鉛直方向に対する傾斜角度（以下、「角度可変チャック９の傾斜角度」と称する）が、ウエハキャリア１１の保持とは無関係に自在に変更されるものである。つまり、角度可変チャック９の傾斜角度が変更されると、これに追随して、該角度可変チャック９に保持されているウエハキャリア１１は、鉛直方向に対する傾斜角度（以下、「ウエハキャリア１１の傾斜角度」と称する）が、角度可変チャック９と同じだけ変更されることとなる。

搬送アーム１０は、角度可変チャック９に連結されており、昇降機構６２（図１４参照）により、鉛直方向の位置が、水平移動機構６３（図１４参照）により、水平方向の位置が、それぞれ自在に変更されるものである。換言すれば、搬送アーム１０は、昇降機構６２により上昇および下降されると共に、水平移動機構６３により水平移動されるものである。搬送アーム１０の鉛直方向および／または水平方向の位置が変更されると、これに追随して、搬送アーム１０に連結されている角度可変チャック９、さらには、該角度可変チャック９に保持されているウエハキャリア１１は、鉛直方向および／または水平方向の位置が、搬送アーム１０と同じだけ変更されることとなる。つまり、搬送アーム１０は、上述した角度可変チャック９の傾斜角度とは無関係に、該角度可変チャック９を、上昇、下降、および水平移動させるものである。

ここで、角度可変チャック９および搬送アーム１０を制御するための、制御系の構成を、図１４を参照して説明する。

図１４は、上記制御系の構成を示すブロック図である。図１４に示す制御系は、角度可変チャック９および搬送アーム１０の動作を制御するためのシステムであり、傾斜機構６１、昇降機構６２、水平移動機構６３、チャック動作制御部６４、アーム動作制御部６５、および、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０により構成されている。チャック動作制御部６４はさらに、傾斜制御部６４ａおよび保持制御部６４ｂを有している。アーム動作制御部６５はさらに、昇降制御部６５ａおよび水平移動制御部６５ｂを有している。

ＣＰＵ７０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶素子に記憶されたプログラムを実行することにより、無電解メッキ装置６０（図６参照）の統括的な制御を行うものである。具体的に、ＣＰＵ７０は、上記プログラムに従い、無電解メッキ装置６０による無電解メッキ処理の進捗状況に応じて、角度可変チャック９の傾斜角度を示す傾斜情報、および、角度可変チャック９に対してウエハキャリア１１の保持が可能な姿勢にするか否かを示す保持可否情報を、チャック動作制御部６４に送信する。また、ＣＰＵ７０は、上記プログラムに従い、無電解メッキ装置６０による無電解メッキ処理の進捗状況に応じて、搬送アーム１０の鉛直方向の位置を示す鉛直位置情報、および、搬送アーム１０の水平方向の位置を示す水平位置情報を、アーム動作制御部６５に送信する。保持可否情報にはさらに、角度可変チャック９がウエハキャリア１１を保持する強度を示す情報がさらに含まれていてもよい。

傾斜制御部６４ａは、ＣＰＵ７０からの傾斜情報に基づいて、傾斜機構６１による角度可変チャック９の傾斜角度の変更を制御する。ここで、傾斜機構６１は、例えば、角度可変チャック９と搬送アーム１０との連結部分に形成されており、かつ、回転方向および回転度合に応じて角度可変チャック９に所定の傾斜角度を与えるローラー状の機構（図６の角度可変チャック９が有している円形の部材）であり、この場合、傾斜制御部６４ａは、傾斜情報に基づいて、傾斜機構６１の回転方向および回転度合を制御する。そして、傾斜制御部６４ａにより、所望の回転方向および回転度合に設定された傾斜機構６１は、角度可変チャック９に対して、所望の傾斜角度を与えることとなる。

保持制御部６４ｂは、ＣＰＵ７０からの保持可否情報に基づいて、角度可変チャック９を、ウエハキャリア１１の保持が可能な姿勢、または、ウエハキャリア１１の保持が不可能な姿勢とする。また、保持制御部６４ｂは、ＣＰＵ７０からの保持可否情報に基づいて、角度可変チャック９がウエハキャリア１１を保持する強度を制御してもよい。

昇降制御部６５ａは、ＣＰＵ７０からの鉛直位置情報に基づいて、昇降機構６２による搬送アーム１０の鉛直方向の位置変更（上昇および下降）を制御する。ここで、図示しないが、昇降機構６２は、例えば、搬送アーム１０と一体化された、昇降機構６２自身の上昇および下降が自在な柱状の機構であり、この場合、昇降制御部６５ａは、鉛直位置情報に基づいて、昇降機構６２の上昇度合および下降度合を制御する。そして、昇降制御部６５ａにより、所望の鉛直位置にまで上昇または下降された昇降機構６２は、搬送アーム１０に対して、所望の鉛直方向の位置を与えることとなる。また、昇降機構６２は他にも、搬送アーム１０と一体化された、昇降機構６２自身の鉛直方向への伸縮が自在な機構である場合も考えられ、この場合、昇降制御部６５ａは、鉛直位置情報に基づいて、昇降機構６２の伸縮度合を制御する。そして、昇降制御部６５ａにより、所望の伸縮度合に設定された昇降機構６２は、搬送アーム１０に対して、所望の鉛直方向の位置を与えることとなる。

水平移動制御部６５ｂは、ＣＰＵ７０からの水平位置情報に基づいて、水平移動機構６３による搬送アーム１０の水平方向の位置変更（水平移動）を制御する。ここで、図示しないが、水平移動機構６３は、例えば、搬送アーム１０と一体化された、無電解メッキ装置６０の天井（筐体７内部の上面）に取り付けられたレールに沿って水平方向に自在に移動できる機構であり、この場合、水平移動制御部６５ｂは、水平位置情報に基づいて、水平移動機構６３の水平方向の位置を制御する。そして、水平移動制御部６５ｂにより、所望の水平方向の位置に設定された水平移動機構６３は、搬送アーム１０に対して、所望の水平方向の位置を与えることとなる。

ここからは、図１に示す処理工程にて得られた、電極パッド２を有する回路パターン３が形成された半導体ウエハ１を、図２〜図５に示す無電解メッキ処理において、複数の処理槽８に順次浸していく場合の、角度可変チャック９および搬送アーム１０を用いた、複数の処理槽８間でのウエハキャリア１１の搬送要領について、図７〜図１２を参照して説明する。

上記搬送要領の説明の前に、ウエハキャリア１１は、例えば、電極パッド２を有する回路パターン３が形成された半導体ウエハ１であって、直径６インチの半導体ウエハ１、直径８インチの半導体ウエハ１、および、直径１２インチの半導体ウエハ１を、それぞれ最大２５枚ずつ収容可能なものである。ウエハキャリア１１に収容された各半導体ウエハ１は全て、回路形成面２０（図１参照）が略同一の方向を向いているものとする。

なお、本実施の形態では、ウエハキャリア１１を、脱脂処理槽８ａから水洗処理槽８ｂへと搬送する場合の要領を例に説明を行うが、上記搬送要領はこの例に限定されない。つまり、以下に示す搬送要領は、図１に示す処理工程にて得られた、電極パッド２を有する回路パターン３が形成された半導体ウエハ１を、図２〜図５に示す無電解メッキ処理において、複数の処理槽８に順次浸していく場合の、角度可変チャック９および搬送アーム１０を用いた、任意の複数の処理槽８間でのウエハキャリア１１の搬送に関して、同様に適用可能である。

まず、図７に示す要領では、脱脂処理槽８ａ内の脱脂液にウエハキャリア１１を浸して、上記脱脂処理を行った後、搬送アーム１０を下降させて、角度可変チャック９を脱脂処理槽８ａ内部に沈降させる。また、図７に示す要領では、脱脂処理槽８ａ内部に沈降された角度可変チャック９により、ウエハキャリア１１を挟み込むことで、ウエハキャリア１１を保持する。なお、このとき、角度可変チャック９により保持されたウエハキャリア１１は、収容された各半導体ウエハ１の回路形成面２０が水平方向Ｘを向いている。そして、回路形成面２０が水平方向Ｘを向いている場合、回路形成面２０に垂直な鉛直面内における回路形成面２０の傾斜角度は、鉛直方向Ｙに対して０°である。なおここで、回路形成面２０に垂直な鉛直面は、水平方向Ｘおよび鉛直方向Ｙに伸びる鉛直面であり、図７〜図１２に示す断面図において、紙面と平行な面となる。

続いて、図８に示す要領では、ウエハキャリア１１を保持している角度可変チャック９を、図７に示す姿勢に対して、所定の角度だけθ傾斜させる。これにより、角度可変チャック９の傾斜に追随して、該角度可変チャック９に保持されているウエハキャリア１１は、角度可変チャック９と同様に、図７に示す姿勢に対して、角度だけθ傾斜される。なお、具体的に、角度θとは、上記鉛直面内において、鉛直方向Ｙ（直線８０参照）に対する、回路形成面２０に平行な方向（直線８１参照）の角度である。ここで、注意すべき点として、角度可変チャック９は、傾斜された後に、各半導体ウエハ１の回路形成面２０が、水平方向Ｘよりも角度θ上方を向く（矢印Ｘｔ参照）ように傾斜される点である。

続いて、図９に示す要領では、図８に示す要領に係る角度可変チャック９およびウエハキャリア１１の傾斜姿勢を維持したまま、搬送アーム１０を、上昇距離ｌｕだけ上昇させる。これにより、搬送アーム１０の上昇に追随して、角度可変チャック９およびウエハキャリア１１は、搬送アーム１０と同様に、上昇距離ｌｕだけ上昇される。ウエハキャリア１１は、上昇距離ｌｕ上昇されることにより、脱脂処理槽８ａに貯留された脱脂液から浮上されて、脱脂処理槽８ａの上方に引き上げられる。

続いて、図１０に示す要領では、依然図８に示す要領に係る角度可変チャック９およびウエハキャリア１１の傾斜姿勢を維持したまま、搬送アーム１０を、搬送距離ｌｃだけ水平移動させる。これにより、搬送アーム１０の水平移動に追随して、角度可変チャック９およびウエハキャリア１１は、搬送アーム１０と同様に、搬送距離ｌｃだけ水平移動される。ウエハキャリア１１は、搬送距離ｌｃ搬送されることにより、脱脂処理槽８ａの上方から水洗処理槽８ｂの上方へと搬送される。

続いて、図１１に示す要領では、依然図８に示す要領に係る角度可変チャック９およびウエハキャリア１１の傾斜姿勢を維持したまま、搬送アーム１０を下降させて、角度可変チャック９およびウエハキャリア１１を水洗処理槽８ｂ内部に沈降させる。なお、図示はしないが、このとき、ウエハキャリア１１が下降される距離は、図９に示す要領に係る上昇距離ｌｕと概ね等しい距離であるのは言うまでも無い。

続いて、図１２に示す要領では、水洗処理槽８ｂ内部に沈降された角度可変チャック９に対し、図８に示す要領に係る傾斜姿勢を解除する。すなわち、図１２に示す要領では、角度可変チャック９により保持されたウエハキャリア１１に収容された各半導体ウエハ１の回路形成面２０が水平方向Ｘを向き、上記鉛直面内における回路形成面２０の傾斜角度が鉛直方向Ｙに対して０°となるように、角度可変チャック９を、図８に示す姿勢に対して、所定の角度θだけ傾斜させる。なお、図８に示す要領と図１２に示す要領とでは、当然ながら、角度θ傾斜させる方向が互いに逆方向である。その後、水洗処理槽８ｂでの、上記水洗処理を行う。

図７〜図１２に示す各要領を順次行い、ウエハキャリア１１を角度θ傾斜させたまま、複数の処理槽８間を搬送することによって、半導体ウエハ１の回路パターン３の電極パッド上に形成された各バンプ（Ｎｉバンプ５およびＡｕ膜６）の丈を均一かつ所望の高さに維持させることが可能となり、さらに、該バンプと電極パッド２との密着性の向上を図ることが実現可能となる。

図１３は、無電解メッキ装置６０を用いてバンプを形成した実験結果を示す表であり、ウエハキャリア傾斜角θ（上述した所定の角度θ）、ウエハキャリア昇降条件、ウエハキャリア搬送条件、および、バンプ性能の関係を示す表である。

図１３に示す表において、ウエハキャリア昇降条件とは、上述した上昇距離ｌｕを示す距離ｌｕ（単位：ｍｍ）、距離ｌｕの上昇に要する時間（単位：ｓｅｃ）、および、距離ｌｕ上昇させる速度（単位：ｍｍ／ｓｅｃ）をそれぞれ規定したものである。なお、本実施の形態では、ウエハキャリア昇降条件における各初期条件として、距離ｌｕが４００ｍｍ、距離ｌｕの上昇に要する時間が３．０ｓｅｃ、および、距離ｌｕ上昇させる速度が１３３ｍｍ／ｓｅｃ、という条件が設定されている。

図１３に示す表において、ウエハキャリア搬送条件とは、上述した搬送距離ｌｃを示す距離ｌｃ（単位：ｍｍ）、距離ｌｃの搬送に要する時間（単位：ｓｅｃ）、および、距離ｌｃ搬送させる速度（単位：ｍｍ／ｓｅｃ）をそれぞれ規定したものである。なお、本実施の形態では、ウエハキャリア搬送条件における各初期条件として、距離ｌｃが１０００ｍｍ、距離ｌｃの搬送に要する時間が６．５ｓｅｃ、および、距離ｌｃ搬送させる速度が１５４ｍｍ／ｓｅｃ、という条件が設定されている。

図１３に示す表において、バンプ性能とは、回路パターン３に形成された各バンプの丈の均一性を示す指標であるバンプ面内均一性、および、バンプと電極パッド２との密着性低下の有無を示す指標であるバンプ強度弱発生をそれぞれ規定したものである。

バンプ面内均一性は、回路パターン３に形成された各バンプの丈に関して、下記数式（１）に示す基準を設け、この基準内である場合に良（○）、この基準外である場合に否（×）と判断している。ここで、下記数式（１）における、パラメータ「ＭＡＸ」は、各バンプのうち最も高いバンプの丈であり、パラメータ「ＭＩＮ」は、各バンプのうち最も低いバンプの丈である。

−２０≦（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）×１００≦２０・・・（１）
バンプ強度弱発生は、単位面積当りのシェア強度が、０．００３ｇ／μｍ²未満であるバンプが、存在しない場合に良（無し）、存在する場合に否（有り）と判断している。

図１３に示す表において、ウエハキャリアに収容される半導体ウエハとしては、直径８インチの半導体ウエハであり、実装された回路パターンの個数が１０００個の半導体ウエハを使用した。

まず、ウエハキャリア昇降条件およびウエハキャリア搬送条件を全て上記の各初期条件とし、ウエハキャリア傾斜角θを０°〜９０°の間で適宜変化させた（図１３に示す表の１〜６行目参照）場合について説明する。この場合は、ウエハキャリア傾斜角θが２０°〜４０°である（図１３に示す表の２〜４行目参照）ときに、バンプ面内均一性が良（○）、バンプ強度弱発生が良（無し）という結果が得られた。つまり、ウエハキャリア傾斜角θ、すなわち、上述したウエハキャリア１１の所定の傾斜角度θ（図８参照）は、２０°以上かつ４０°以下とするのが適切である。

なお、ウエハキャリア傾斜角θを２０°未満とした場合に、バンプ面内均一性が否（×）、バンプ強度弱発生が否（有り）となる理由としては、以下の理由が推測される。すなわち、この場合は、或る処理槽８（各処理槽８ａ〜８ｎのいずれか）での処理後に、ウエハキャリア１１を搬送するときの、単位時間に対する、半導体ウエハ１に付着した液体の流下度合が、非常に大きくなる。このとき、半導体ウエハ１に付着した液体は、短時間で流下して、表面から消失する。そしてこれにより、半導体ウエハ１の表面が酸化し、半導体ウエハ１の回路パターン３の電極パッド２が大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。

また、ウエハキャリア傾斜角θが４０°を超えた場合に、バンプ面内均一性が否（×）、バンプ強度弱発生が否（有り）となる理由としては、以下の理由が推測される。すなわち、この場合は、或る処理槽８での処理後に、ウエハキャリア１１を搬送するときの、単位時間に対する、半導体ウエハ１に付着した液体の流下度合が、非常に小さくなる。このとき、半導体ウエハ１に付着した液体は、その残留量が非常に多くなり、これに伴い、搬送中において半導体ウエハ１上では種々の化学反応が不要に促進され、この結果、形成された各パンプの丈にばらつきが発生する虞がある。

次に、ウエハキャリア傾斜角θを３０°とし、ウエハキャリア搬送条件を全て上記の各初期条件とし、ウエハキャリア昇降条件のうち、距離ｌｕを上記の初期条件とした上で、ウエハキャリア昇降条件のうち、距離ｌｕ上昇させる速度を８０ｍｍ／ｓｅｃ〜４００ｍｍ／ｓｅｃの間で適宜変化させた（図１３に示す表の７〜１０行目参照）場合について説明する。なお、この場合は、該速度の変更に対応して、距離ｌｕの上昇に要する時間も、図１３の表に示すとおり、５ｓｅｃ〜１ｓｅｃの間で変化されることとなる。この場合は、距離ｌｕ上昇させる速度が１００ｍｍ／ｓｅｃ〜２００ｍｍ／ｓｅｃである（図１３に示す表の８・９行目参照）ときに、バンプ面内均一性が良（○）、バンプ強度弱発生が良（無し）という結果が得られた。距離ｌｕ上昇させる速度が１００ｍｍ／ｓｅｃ〜２００ｍｍ／ｓｅｃである場合、距離ｌｕの上昇に要する時間は、４ｓｅｃ〜２ｓｅｃである。つまり、上昇距離ｌｕ（図９参照）の上昇に要する時間、さらには、上昇距離ｌｕに概ね等しい、ウエハキャリア１１が下降される距離（図１１に係る説明参照）の下降に要する時間は、１００ｍｍ／ｓｅｃ以上２００ｍｍ／ｓｅｃ以下とするのが適切である。

距離ｌｕ上昇および／または下降させる速度を、１００ｍｍ／ｓｅｃ未満とした場合に、バンプ面内均一性が否（×）、バンプ強度弱発生が否（有り）となる理由としては、以下の理由が推測される。すなわち、この場合は、ウエハキャリア１１の搬送時間が長時間化し、これに伴い、半導体ウエハ１表面に付着した液体の流下量が増大し、半導体ウエハ１表面から消失する。このことは、半導体ウエハ１の表面が酸化し、半導体ウエハ１の回路パターン３の電極パッド２が大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。

距離ｌｕ上昇および／または下降させる速度が、２００ｍｍ／ｓｅｃを超えた場合に、バンプ面内均一性が否（×）、バンプ強度弱発生が否（有り）となる理由としては、以下の理由が推測される。すなわち、この場合は、半導体ウエハ１表面に付着した液体の流下が、液体と空気との摩擦に起因して（液体が振り切られることで）促進されることとなるため、半導体ウエハ１表面に付着した液体の流下量が増大し、半導体ウエハ１表面から消失する。このことは、半導体ウエハ１の表面が酸化し、半導体ウエハ１の回路パターン３の電極パッド２が大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。

最後に、ウエハキャリア傾斜角θを３０°とし、ウエハキャリア昇降条件を全て上記の各初期条件とし、ウエハキャリア搬送条件のうち、距離ｌｃを上記の初期条件とした上で、ウエハキャリア搬送条件のうち、距離ｌｃの搬送に要する時間を３ｓｅｃ〜１２ｓｅｃの間で、適宜変化させた（図１３に示す表の１１〜１４行目参照）場合について説明する。なお、この場合は、該時間の変更に対応して、距離ｌｃ搬送させる速度も、図１３の表に示すとおり、３３３ｍｍ／ｓｅｃ〜８３ｍｍ／ｓｅｃの間で変化されることとなる。この場合は、距離ｌｃの搬送に要する時間が４ｓｅｃ〜９ｓｅｃである（図１３に示す表の１２・１３行目参照）ときに、バンプ面内均一性が良（○）、バンプ強度弱発生が良（無し）という結果が得られた。距離ｌｃの搬送に要する時間が４ｓｅｃ〜９ｓｅｃである場合、距離ｌｃ搬送させる速度は、２５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１１１ｍｍ／ｓｅｃである。つまり、搬送距離ｌｃの搬送に要する時間（図１０参照）は、４ｓｅｃ以上９ｓｅｃ以下とするのが適切である。

搬送距離ｌｃの搬送に要する時間を、４ｓｅｃ未満とした場合に、バンプ面内均一性が否（×）、バンプ強度弱発生が否（有り）となる理由としては、以下の理由が推測される。すなわち、この場合は、距離ｌｃ搬送させる速度の過度の高速化が予想される。該速度が過度に高速化した場合には、半導体ウエハ１に付着した液体の流下が、液体と空気との摩擦に起因して（液体が振り切られることで）促進されることとなるため、該液体は半導体ウエハ１の表面から消失する。このことは、半導体ウエハ１の表面が酸化し、半導体ウエハ１の回路パターン３の電極パッド２が大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。

一方、搬送距離ｌｃの搬送に要する時間が、９ｓｅｃを超えた場合には、或る処理槽８での処理後に、搬送距離ｌｃの搬送に要する時間が長時間化し、これに伴い、半導体ウエハ１表面に付着した液体の流下量が増大し、該液体は半導体ウエハ１の表面から消失する。このことは、半導体ウエハ１の表面が酸化し、半導体ウエハ１の回路パターン３の電極パッド２が大気に触れて乾燥する現象を引き起こす要因となる。

半導体ウエハ１表面に付着した液体は、半導体ウエハ１を或る処理槽８から引き上げたときに、表面張力と重力との関係で、半導体ウエハ１の外周部分から中心部分へと向かって、徐々に流下するため、半導体ウエハ１の表面の乾燥は、半導体ウエハ１の外周部分に発生しやすい。つまり、半導体ウエハ１の表面の乾燥を防止し、回路パターン３の電極パッド２の乾燥を防止するためには、半導体ウエハ１が収容されたウエハキャリア１１の搬送中において、半導体ウエハ１の表面全体に、付着した液体を残しておく必要がある。以上で説明した、実験結果に鑑みて、適切な、ウエハキャリア傾斜角θ、ウエハキャリア昇降条件、およびウエハキャリア搬送条件を、いずれか１つ、または、任意に組み合わせて適用することにより、無電解メッキ装置６０は、バンプ面内均一性が確保され、かつ、バンプ強度弱発生が無い、バンプを形成することができる、ということが分かった。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、メッキ処理装置において、無電解メッキ法により形成された各パンプにおいて、丈を所望の高さに維持させること、丈を一定化させること、および、電極パッドとの密着性を向上させることができるため、半導体ウエハの片面に形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するための、種々のメッキ処理装置に適用可能である。

無電解メッキ処理工程を示す図であり、半導体ウエハの片方の表面に、回路パターンを形成する処理工程を示す断面図である。無電解メッキ処理工程を示す図であり、電極パッドの表面を脱脂し、さらに、電極パッドの表面をエッチングする処理工程を示す断面図である。無電解メッキ処理工程を示す図であり、電極パッドの表面に、Ｚｎ膜を形成した後、一旦Ｚｎ膜を剥離し、その後再び、Ｚｎ膜を形成する処理工程を示す断面図である。無電解メッキ処理工程を示す図であり、Ｚｎ膜上を含む電極パッド上に、無電解メッキ法により、Ｎｉバンプを形成する処理工程を示す断面図である。無電解メッキ処理工程を示す図であり、Ｎｉバンプの周りに、無電解メッキ法により、Ａｕ膜を形成する処理工程を示す断面図である。本発明に係るメッキ処理装置の概略構成を示す断面図である。複数の処理槽間でのウエハキャリアの搬送要領を示す図であり、搬送アームを下降させて、角度可変チャックを脱脂処理槽内部に沈降させる要領を示す断面図である。複数の処理槽間でのウエハキャリアの搬送要領を示す図であり、ウエハキャリアを保持している角度可変チャックを、所定の角度傾斜させる要領を示す断面図である。複数の処理槽間でのウエハキャリアの搬送要領を示す図であり、搬送アームを上昇させる要領を示す断面図である。複数の処理槽間でのウエハキャリアの搬送要領を示す図であり、搬送アームを水平移動させる要領を示す断面図である。複数の処理槽間でのウエハキャリアの搬送要領を示す図であり、搬送アームを下降させて、角度可変チャックおよびウエハキャリアを水洗処理槽内部に沈降させる要領を示す断面図である。複数の処理槽間でのウエハキャリアの搬送要領を示す図であり、図８に示す要領に係る角度可変チャックおよびウエハキャリアの傾斜を解除する要領を示す断面図である。上記メッキ処理装置を用いてバンプを形成した実験結果を示す表であり、ウエハキャリア傾斜角、ウエハキャリア昇降条件、ウエハキャリア搬送条件、および、バンプ性能の関係を示す表である。角度可変チャックおよび搬送アームの動作を制御するための、制御系の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１半導体ウエハ
２電極パッド
３回路パターン
５Ｎｉバンプ
６Ａｕ膜
８処理槽
８ａ脱脂処理槽
８ｂ水洗処理槽（第１水洗処理槽）
８ｃエッチング処理槽
８ｄ水洗処理槽（第２水洗処理槽）
８ｅジンケート処理槽（第１亜鉛置換処理槽）
８ｆ水洗処理槽（第３水洗処理槽）
８ｇ硝酸処理槽
８ｈ水洗処理槽（第４水洗処理槽）
８ｉジンケート処理槽（第２亜鉛置換処理槽）
８ｊ水洗処理槽（第５水洗処理槽）
８ｋＮｉメッキ処理槽（第１無電解メッキ処理槽）
８ｌ水洗処理槽（第６水洗処理槽）
８ｍＡｕメッキ槽（第２無電解メッキ処理槽）
８ｎ水洗処理槽（第７水洗処理槽）
９角度可変チャック（キャリア保持装置）
１０搬送アーム
１１ウエハキャリア
２０回路形成面
６０無電解メッキ装置（メッキ処理処置）
Ｘ水平方向
Ｙ鉛直方向
ｌｃ搬送距離
ｌｕ上昇距離
θ ウエハキャリア１１の傾斜角度

Claims

半導体ウエハが収容されているウエハキャリアを、複数の処理槽に各々貯留された液体に順次浸して、該半導体ウエハに形成された回路パターンの電極パッド上に、無電解メッキ法によりバンプを形成するためのメッキ処理装置であって、
上記回路パターンが形成されている上記半導体ウエハの回路形成面が、水平方向よりも上方を向くように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するキャリア保持装置と、
上記キャリア保持装置により保持されているウエハキャリアに対し、上記処理槽に貯留された液体からの該ウエハキャリアの浮上と、該処理槽に貯留された液体への該ウエハキャリアの沈降と、複数の該処理槽間での該ウエハキャリアの搬送と、を行う搬送アームと、を備え、
上記キャリア保持装置は、上記回路形成面に垂直な鉛直面内における該回路形成面の傾斜角度が、鉛直方向に対して２０°以上かつ４０°以下となるように、上記ウエハキャリアを傾斜させた姿勢で保持するものであることを特徴とするメッキ処理装置。
上記搬送アームは、毎秒１００ミリメートル以上かつ毎秒２００ミリメートル以下の速度で、上記ウエハキャリアの、浮上および沈降の少なくとも一方を行うものであることを特徴とする請求項１に記載のメッキ処理装置。
上記搬送アームは、４秒以上かつ９秒以下の時間で、上記ウエハキャリアの搬送を行うものであることを特徴とする請求項１または２に記載のメッキ処理装置。
複数の上記処理槽は、
脱脂剤が貯留された脱脂処理槽、純水が貯留された第１水洗処理槽、エッチング液が貯留されたエッチング処理槽、純水が貯留された第２水洗処理槽、亜鉛置換液が貯留された第１亜鉛置換処理槽、純水が貯留された第３水洗処理槽、硝酸が貯留された硝酸処理槽、純水が貯留された第４水洗処理槽、亜鉛置換液が貯留された第２亜鉛置換処理槽、純水が貯留された第５水洗処理槽、ニッケル−リン系メッキ液が貯留された第１無電解メッキ処理槽、純水が貯留された第６水洗処理槽、金メッキ液が貯留された第２無電解メッキ処理槽、および、純水が貯留された第７水洗処理槽を有しており、
上記メッキ処理装置は、上記ウエハキャリアを、
上記脱脂処理槽に貯留された脱脂剤、上記第１水洗処理槽に貯留された純水、上記エッチング処理槽に貯留されたエッチング液、上記第２水洗処理槽に貯留された純水、上記第１亜鉛置換処理槽に貯留された亜鉛置換液、上記第３水洗処理槽に貯留された純水、上記硝酸処理槽に貯留された硝酸、上記第４水洗処理槽に貯留された純水、上記第２亜鉛置換処理槽に貯留された亜鉛置換液、上記第５水洗処理槽に貯留された純水、上記第１無電解メッキ処理槽に貯留されたニッケル−リン系メッキ液、上記第６水洗処理槽に貯留された純水、上記第２無電解メッキ処理槽に貯留された金メッキ液、上記第７水洗処理槽に貯留された純水、の順序で順次浸して、上記電極パッド上に、無電解メッキ法により上記バンプを形成するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のメッキ処理装置。