JP7329268B2 - Jet plating equipment - Google Patents

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JP7329268B2 JP2022008953A JP2022008953A JP7329268B2 JP 7329268 B2 JP7329268 B2 JP 7329268B2 JP 2022008953 A JP2022008953 A JP 2022008953A JP 2022008953 A JP2022008953 A JP 2022008953A JP 7329268 B2 JP7329268 B2 JP 7329268B2
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Description

この発明は、半導体ウェハ表面に形成される例えば銅めっきなどの金属めっきのめっき時間を短縮化すると共にめっき膜の膜厚を均一化できる噴流式めっき装置に関する。 The present invention relates to a jet plating apparatus capable of shortening the plating time for metal plating such as copper plating formed on the surface of a semiconductor wafer and uniformizing the film thickness of the plating film.

従来、半導体ウェハの実装面(半導体チップが実装され配線が形成された面)には、導電性を高めるために、例えば銅などの金属被膜からなるめっき膜を半導体ウェハ表面に形成する電解めっき装置が用いられている。 Conventionally, an electroplating apparatus forms a plating film made of a metal film such as copper on the surface of a semiconductor wafer (the surface on which semiconductor chips are mounted and wiring is formed) in order to increase conductivity. is used.

この電解めっき装置は、基本的に、金属イオンを含有するめっき液を一定量貯溜するめっき槽と、めっき液中に浸漬した金属板に接続して通電するアノード部と、めっき液中に浸漬した半導体ウェハに接続して通電するカソード部と、で構成している。 This electroplating apparatus is basically composed of a plating tank in which a certain amount of a plating solution containing metal ions is stored, an anode part that is connected to a metal plate immersed in the plating solution and energized, and a metal plate immersed in the plating solution. and a cathode portion that is connected to a semiconductor wafer and is energized.

これにより、正負電圧を印加することで槽内の金属板にアノード反応(酸化反応)を半導体ウェハにカソード反応(還元反応)をそれぞれ生起させ、金属板をイオン化してめっき液中に溶出させると共に半導体ウェハの実装面にイオン化された金属を析出させてめっき膜を形成する。 As a result, by applying positive and negative voltages, an anodic reaction (oxidation reaction) and a cathodic reaction (reduction reaction) occur in the metal plate in the tank and the semiconductor wafer, respectively, ionizing the metal plate and eluting it into the plating solution. A plating film is formed by depositing ionized metal on the mounting surface of the semiconductor wafer.

このような電解めっき装置として、槽内のめっき液を半導体ウェハに向けて積極的に噴射するように構成した噴流式めっき槽と、始端部で噴流式めっき槽に連通連設すると共に終端部をめっき槽に臨ませた循環パイプと、循環パイプの中途部に介設したポンプと、を備えた噴流式めっき装置が種々提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。 As such an electroplating apparatus, a jet-type plating tank configured to actively inject the plating solution in the tank toward the semiconductor wafer, and a starting end communicating with the jet-type plating tank and a terminal end are provided. Various types of jet plating apparatuses have been proposed that include a circulation pipe that faces a plating tank and a pump that is interposed in the middle of the circulation pipe (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

かかる噴流式めっき槽は、循環パイプの終端部に設けためっき液の噴出ノズルを備え、噴出ノズルは半導体ウェハに向けて新たなめっき液を噴出する複数の開口を形成し、貯溜されためっき液を半導体ウェハに均一に当てるように流動制御する構成としている。 Such a jet-type plating tank has a plating solution ejection nozzle provided at the end of the circulation pipe, the ejection nozzle forms a plurality of openings for ejecting new plating solution toward the semiconductor wafer, and the pooled plating solution is configured to control the flow so that it is evenly applied to the semiconductor wafer.

これにより、少ない消費電力でアノード反応及びカソード反応による半導体ウェハのめっき膜の析出を促進してめっき時間を短縮化すると共にめっき膜厚の面内均一性を向上できるとしている。 As a result, it is possible to accelerate the deposition of the plating film on the semiconductor wafer by the anodic reaction and the cathodic reaction with less power consumption, thereby shortening the plating time and improving the in-plane uniformity of the plating film.

特開2005-97732号公報JP-A-2005-97732 特開2006-117966号公報JP 2006-117966 A

しかしながら、上記従来の噴流式めっき槽によれば、いずれもノズル構造が複雑化してコスト面で不利となったり、装置全体が大型化してしまい設置スペースを余分に必要としたりする問題がある。 However, the above-described conventional jet-type plating tanks all have problems in that the nozzle structure is complicated, which is disadvantageous in terms of cost, and that the overall size of the apparatus increases, requiring an extra installation space.

すなわち、特許文献1に係る噴射ノズルは、円環面に一定間隔で複数の開口を形成した環状ノズルとしており、同ノズルをめっき槽内に配設するにはノズルの環幅に適合した幅員でめっき槽を形成しなければならず装置全体が大型化したり、各噴射開口をウェハに向けるようにして調節した配置構成とするなど、スペースの問題や流体制御の複雑化の問題がある。 That is, the injection nozzle according to Patent Document 1 is an annular nozzle in which a plurality of openings are formed at regular intervals on the annular surface. There are space problems and fluid control problems such as an increase in the size of the entire apparatus because a plating bath must be formed, and an arrangement configuration in which each spray opening is adjusted to face the wafer.

また、特許文献2に係る噴射ノズルは、筒状の一側面に単一の細長開口又は一定間隔で複数の開口を形成した直線状ノズルとし、めっき槽内で半導体ウェハに対して平行移動可能に構成して流体の流れを調節できるように構成しているために、上記同様、移動装置を付設する分装置が大型化する問題がある。 In addition, the injection nozzle according to Patent Document 2 is a linear nozzle having a single elongated opening or a plurality of openings formed at regular intervals on one side surface of a cylinder, and is movable parallel to the semiconductor wafer in the plating tank. Since it is constructed so as to be able to adjust the flow of the fluid, there is a problem that the size of the apparatus increases as much as the movement apparatus is attached, as described above.

特に、いずれのノズル構造においても複数の開口や細長開口を有するため、循環パイプの終端部を基準にその距離に応じて、パイプ近傍に位置するノズルの基端側開口部とパイプ遠方に位置するノズルの終端側開口部との間で生じる圧力降下の影響により、めっき液の吐出流量に差が生じる問題がある。 In particular, since any nozzle structure has a plurality of openings and elongated openings, depending on the distance from the terminal end of the circulation pipe, the opening on the base end of the nozzle located near the pipe and the opening on the far side of the pipe. There is a problem that the discharge flow rate of the plating solution varies due to the influence of the pressure drop that occurs between the openings on the end side of the nozzles.

すなわち、循環パイプの近傍位置のノズル基端部におけるめっき液の流圧は循環パイプ近傍にあるため安定し、ノズルの基端側開口部からのメッキ液の吐出流量が一定量となる。一方で、循環パイプから遠方位置のノズル終端部におけるめっき液の流圧はその間にある開口部によりめっき液が吐出されるためその分圧力が降下し、したがって、終端側開口部からのめっき液の吐出流量は基端側開口部からの吐出流量よりも減少することとなる。 That is, the flow pressure of the plating solution at the base end of the nozzle near the circulation pipe is stable because it is in the vicinity of the circulation pipe, and the flow rate of the plating solution discharged from the base end side opening of the nozzle becomes constant. On the other hand, the flow pressure of the plating solution at the terminal end of the nozzle located far from the circulation pipe drops by that amount because the plating solution is discharged from the openings in between, and therefore the plating solution flows from the end side opening. The discharge flow rate will be less than the discharge flow rate from the proximal side opening.

すなわち、各開口部の循環パイプからの距離に応じてめっき液の流量差が生じることとなり、貯溜されためっき液に偏流をきたして半導体ウェハ表面へ接触するめっき液の単位時間あたりの流量に差が生じてしまい、結果、形成される膜厚に斑ができる虞がある。 In other words, the flow rate of the plating solution varies depending on the distance from the circulation pipe of each opening, causing a drift in the pooled plating solution, which causes a difference in the flow rate per unit time of the plating solution contacting the surface of the semiconductor wafer. As a result, the formed film thickness may be uneven.

このような各開口部からのめっき液の流量差をなくすべく、循環パイプとの距離に応じて開口径やノズル内径を拡大縮小するなどすることも考えられるが、循環パイプ中途部のポンプによる送圧も加味して設計しなければならず、構造が徒に複雑化する。 In order to eliminate the flow rate difference of the plating solution from each opening, it is conceivable to enlarge or reduce the opening diameter or the inner diameter of the nozzle according to the distance from the circulation pipe. The design must also consider pressure, and the structure becomes unnecessarily complicated.

これに対し、単一開口で形成した一般的な屈曲ノズルとした場合には、ノズル内部で偏流が生じて吐出される噴流が不均一となる虞がある。図9(a)及び図9(b)に従来の屈曲型の噴出ノズル100とその模式的流速分布を示す。なお、図9(a)中の濃淡は、めっき液の流速分布として、色の濃い領域が流速が早い領域、色の薄い領域が流速の遅い領域を示している。 On the other hand, in the case of a general curved nozzle formed with a single opening, there is a possibility that the jet flow may become non-uniform due to the uneven flow occurring inside the nozzle. 9(a) and 9(b) show a conventional curved ejection nozzle 100 and its schematic flow velocity distribution. The shading in FIG. 9(a) indicates that the flow velocity distribution of the plating solution is such that a dark-colored area indicates a high flow velocity area and a light-colored area indicates a slow flow velocity area.

一般的に、単一流路系において屈曲部101を通過する曲流は、曲流内周側が低圧領域となって流速を早くすると共に、曲流外周側が高圧領域となって流速を遅くする。このため、曲流が屈曲部よりも下流側に至った場合には、曲流の内外周側の流速差の影響を受けて偏流が発生し、流速分布が不均一となる。 In general, in a curved flow passing through a curved portion 101 in a single flow path system, the inner peripheral side of the curved flow becomes a low pressure area to increase the flow velocity, and the outer peripheral side of the curved flow becomes a high pressure area to decrease the flow velocity. For this reason, when the curving flow reaches the downstream side of the curved flow, drifting occurs under the influence of the flow velocity difference between the inner and outer circumferences of the curving flow, and the flow velocity distribution becomes uneven.

その結果、ノズル100の終端開口部102から上下で流速差のある偏流がそのまま吐出され、貯溜されたノズル液内で乱流等を生じさせ、めっき液を半導体ウェハWのウェハ表面W1に均一に当てることができず、めっき膜の膜厚に斑が生じることとなる。 As a result, a non-uniform flow with a difference in flow velocity between the top and bottom is discharged as it is from the end opening 102 of the nozzle 100, causing turbulence or the like in the stored nozzle liquid, and the plating liquid is spread evenly over the wafer surface W1 of the semiconductor wafer W. The plated film cannot be applied, resulting in unevenness in the film thickness of the plated film.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、簡素な構造であるにも関わらず、対向する半導体ウェハ表面に対して略均一にめっき液を噴流させてめっき槽内のめっき液の分散化及び均一化を行い膜厚成長を促すことができ、低コストで省スペースに設置することができ、半導体ウェハに短時間で面内均一性を保持しためっき膜を形成できる噴流式めっき槽のノズル構造を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances. Jet-type plating can promote film thickness growth by dispersing and uniforming the plating, can be installed at low cost and space-saving, and can form a plating film that maintains in-plane uniformity on a semiconductor wafer in a short time. A vat nozzle structure is provided.

上記課題を解決するため、本発明に係る噴流式めっき槽のノズル構造は、(1)噴流式めっき槽の一側壁近傍に半導体ウェハを配設し、前記半導体ウェハに対向してめっき液噴出ノズルを設けて前記半導体ウェハ表面へのめっきを施す噴流式めっき装置の前記噴流式めっき槽において、前記めっき液噴出ノズルの開口部に複数の噴流路を形成し、各噴流路の終端開口部から噴流されるめっき液によりめっき槽内のめっき液の分散化及び均一化を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the nozzle structure of the jet plating tank according to the present invention includes: (1) A semiconductor wafer is disposed near one side wall of the jet plating tank, and a plating solution ejection nozzle faces the semiconductor wafer. in the jet-type plating bath of the jet-type plating apparatus for plating the surface of the semiconductor wafer, forming a plurality of jet paths at the opening of the plating solution ejection nozzle, and jetting from the end opening of each jet path Dispersion and homogenization of the plating solution in the plating tank are performed by the plating solution applied.

また、本発明に係る噴流式めっき槽のノズル構造は、次の(2)~(4)の点で特徴を有する。
(2)前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの開口内部に配設した複数の仕切壁により形成したこと。
(3)前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの前記開口部に配設した多孔板により形成したこと。
(4)前記噴流式めっき槽は、一側壁に配設した前記半導体ウェハと前記めっき液噴出ノズルとの間で介在するドーナツ状板を備え、前記ドーナツ状板は、中央に円形のリング開口を有し、環面を前記半導体ウェハに一定間隙を形成して対面すると共に、前記リング開口中心を前記めっき液噴出ノズルの開口部中心と前記半導体ウェハの中心とに同心軸に位置するように構成したこと。
Further, the nozzle structure of the jet-type plating bath according to the present invention is characterized by the following points (2) to (4).
(2) The plurality of jet paths formed in the opening of the plating solution ejection nozzle are formed by a plurality of partition walls arranged inside the opening of the nozzle.
(3) The plurality of jet paths formed in the opening of the plating solution ejection nozzle are formed by a perforated plate arranged in the opening of the nozzle.
(4) The jet-type plating bath includes a donut-shaped plate interposed between the semiconductor wafer and the plating solution ejection nozzle disposed on one side wall, and the donut-shaped plate has a circular ring opening in the center. The annular surface faces the semiconductor wafer with a certain gap therebetween, and the center of the ring opening is positioned coaxially with the center of the opening of the plating solution ejection nozzle and the center of the semiconductor wafer. what i did.

発明によれば、噴流式めっき槽の一側壁近傍に半導体ウェハを配設し、前記半導体ウェハに対向してめっき液噴出ノズルを設けて前記半導体ウェハ表面へのめっきを施す噴流式めっき装置の前記噴流式めっき槽において、前記めっき液噴出ノズルの開口部に複数の噴流路を形成し、各噴流路の終端開口部から噴流されるめっき液によりめっき槽内のめっき液の分散化及び均一化を行うこととしたため、単一流路を上流側から下流側へ流出してきためっき液をノズルの開口部に形成した複数の噴流路で分岐させて分割吐出することができるため、各噴流路から吐出されるめっき液の流速が一定に整流化されてめっき槽内のめっき液の流れを一定方向に整然化して偏流の発生を抑制することができる。 According to the present invention, there is provided a jet plating apparatus in which a semiconductor wafer is arranged in the vicinity of one side wall of a jet plating tank, and a plating solution ejection nozzle is provided facing the semiconductor wafer to perform plating on the surface of the semiconductor wafer. In the jet-type plating tank, a plurality of jet paths are formed at the opening of the plating solution ejection nozzle, and the plating solution jetted from the end opening of each jet path disperses and homogenizes the plating solution in the plating tank. Therefore, the plating solution flowing out from the upstream side to the downstream side of the single flow path can be divided and discharged by a plurality of jet flow paths formed in the opening of the nozzle. The flow velocity of the plating solution is rectified to be constant, and the flow of the plating solution in the plating bath is regulated in a fixed direction, thereby suppressing the occurrence of uneven flow.

すなわち、各噴流路の終端開口部からそれぞれ略同一の流速でめっき液を噴流することができ、ノズルに対向する半導体ウェハ表面への単位時間あたりのめっき液の接触流量を増加させて膜厚成長を助長すると共に、半導体ウェハ表面に対して可及的均一にめっき液を吹き付けて短時間で面内均一性を保持しためっき膜を形成することができる効果がある。 That is, the plating solution can be jetted at substantially the same flow rate from the terminal opening of each jet path, and the contact flow rate of the plating solution to the semiconductor wafer surface facing the nozzle per unit time is increased, resulting in film thickness growth. In addition, the plating solution can be sprayed as uniformly as possible on the surface of the semiconductor wafer to form a plating film with in-plane uniformity in a short period of time.

特に、噴出ノズルが屈曲した態様である場合、ノズル開口内部において基端側から流出してきためっき液が屈曲部分で曲がる際に曲流において生じる曲流外周側と曲流内周側との間で流速差をなくし、流速を略均一化する整流作用を生起することができる。 In particular, when the ejection nozzle is in a curved form, the curved flow occurs between the outer peripheral side of the curved flow and the inner peripheral side of the curved flow when the plating solution that has flowed out from the base end inside the nozzle opening is bent at the curved portion. It is possible to eliminate the flow velocity difference and generate a rectifying action that substantially uniforms the flow velocity.

すなわち、本発明では複数の噴流路を終端開口部に形成したことにより、流速分布が不均一となる偏流の発生を抑制し、めっき液噴出ノズルの開口部の開口面略全域から斑なく一定の流速のめっき液を噴出するように整流する。 That is, in the present invention, by forming a plurality of jet paths at the end opening, the occurrence of uneven flow resulting in non-uniform flow velocity distribution is suppressed. It is rectified so as to jet out the plating solution at a flow rate.

これにより、めっき槽内のめっき液の流れ方向を半導体ウェハ面に面方向に直交する対向方向としつつ一定の流速で噴出するめっき液噴流を生起できる。 As a result, a plating solution jet can be generated at a constant flow velocity while the flow direction of the plating solution in the plating tank is set to be the opposite direction orthogonal to the surface direction of the semiconductor wafer surface.

半導体ウェハ面に突き当った噴流は、突き当たり部分を中心に放射状に拡散し、ウェハ面をなぞるように流れる壁面流に変流する。その結果、ウェハ面全域にめっき液を満遍なく接触させて膜厚成長を促進しつつ凹凸斑のないメッキ膜を形成することができる効果がある。 The jet impinging on the surface of the semiconductor wafer spreads radially around the impinging portion and transforms into a wall surface flow that traces the wafer surface. As a result, it is possible to evenly contact the plating solution over the entire surface of the wafer, thereby promoting film thickness growth and forming a plated film without irregularities.

また、発明の他の態様によれば、前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの開口内部に配設した複数の仕切壁により形成したため、各噴流路でめっき液を分流することで、めっき液噴出ノズルの開口部からめっき液を放射状に略均一拡散して半導体ウェハに送流することができる効果がある。 Further, according to another aspect of the present invention, the plurality of jet paths formed in the opening of the plating solution ejection nozzle are formed by a plurality of partition walls disposed inside the opening of the nozzle. By dividing the flow of the plating solution by , there is an effect that the plating solution can be radially diffused substantially uniformly from the opening of the plating solution ejection nozzle and sent to the semiconductor wafer.

すなわち、ノズルの屈曲部で形成される内周側の低圧領域と外周側の高圧領域の影響によりめっき液の曲流に生じる流速差を上下間隔を狭めた各噴流路によりなくして流速を略均一化する整流作用をさらに向上させることができる。 That is, the difference in flow velocity caused by the curving flow of the plating solution due to the influence of the low-pressure area on the inner circumference side and the high-pressure area on the outer circumference side formed by the bent portion of the nozzle is eliminated by narrowing the upper and lower intervals of each jet path, thereby making the flow velocity substantially uniform. rectifying action can be further improved.

また、発明の他の態様によれば、前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの前記開口部に配設した多孔板により形成したため、構造をさらに簡素化したにも関わらず、上記同様、すなわち、ノズルの屈曲部で形成される内外の低圧領域と高圧領域の影響によりメッキ液の曲流の生じる流速差をなくして流速を略均一化する整流作用をさらに向上させることができる効果がある。 Further, according to another aspect of the present invention, the plurality of jet paths formed in the opening of the plating solution ejection nozzle are formed by a perforated plate disposed in the opening of the nozzle, so that the structure is further simplified. However, in the same way as described above, namely, the rectifying action that eliminates the flow velocity difference that causes the curving flow of the plating solution due to the influence of the inner and outer low pressure areas and the high pressure areas formed by the bent portion of the nozzle, and makes the flow velocity substantially uniform. has the effect of further improving the

また、発明の他の態様によれば、前記噴流式めっき槽は、一側壁に配設した前記半導体ウェハと前記めっき液噴出ノズルとの間で介在するドーナツ状板を備え、前記ドーナツ状板は、中央に円形のリング開口を有し、環面を前記半導体ウェハに一定間隙を形成して対面すると共に、前記リング開口中心を前記めっき液噴出ノズルの開口部中心と前記半導体ウェハの中心とに同心軸に位置するように構成したため、半導体ウェハ中心から外周側に向かうめっき液の壁面流を一定間隙に流して同壁面流が外周側で減衰して乱流となることを抑制することができ、半導体ウェハ面全域に満遍なくめっき液を接触させて凹凸斑のないめっき膜の形成を助長することができる効果がある。 Further, according to another aspect of the present invention, the jet-type plating bath includes a donut-shaped plate interposed between the semiconductor wafer and the plating solution ejection nozzle disposed on one side wall, and the donut-shaped plate has a circular ring opening in the center, the annular surface faces the semiconductor wafer with a certain gap, and the center of the ring opening is aligned with the center of the opening of the plating solution ejection nozzle and the center of the semiconductor wafer. Since the wall surface flow of the plating solution from the center of the semiconductor wafer to the outer peripheral side flows in a certain gap, it is possible to suppress the wall flow from attenuating on the outer peripheral side and becoming a turbulent flow. It is possible to evenly bring the plating solution into contact with the entire surface of the semiconductor wafer, thereby promoting the formation of a plated film without irregularities.

本発明のノズル構造を備えた噴流式めっき装置の全体斜視図である。1 is an overall perspective view of a jet plating apparatus having a nozzle structure of the present invention; FIG. 本発明のノズル構造を備えた噴流式めっき装置の模式的側面図である。1 is a schematic side view of a jet plating apparatus having a nozzle structure of the present invention; FIG. 実施例1に係るノズル構造の構成を示す斜視図及び側断面図である。1A and 1B are a perspective view and a side cross-sectional view showing the configuration of a nozzle structure according to Example 1. FIG. 実施例1に係るウェハホルダーの構成を示す斜視図及び模式的側面図である。1A and 1B are a perspective view and a schematic side view showing the configuration of a wafer holder according to Example 1; FIG. 実施例1に係るノズル構造による噴流の模式的流速分布図である。FIG. 2 is a schematic flow velocity distribution diagram of a jet due to the nozzle structure according to Example 1; 実施例2に係るノズル構造の構成を示す斜視図及び側断面図である。FIG. 8 is a perspective view and a side cross-sectional view showing the configuration of a nozzle structure according to Example 2; 実施例2に係る多孔板の構成を示す正面図である。FIG. 10 is a front view showing the structure of a perforated plate according to Example 2; 実施例2に係るノズル構造による噴流の模式的流速分布図である。FIG. 10 is a schematic flow velocity distribution diagram of a jet due to the nozzle structure according to Example 2; 従来の噴出ノズルの構成を示す外観図及び模式的流速分布図である。It is an external view and a schematic flow velocity distribution diagram showing the configuration of a conventional ejection nozzle.

本発明の要旨は、噴流式めっき槽の一側壁近傍に半導体ウェハを配設し、前記半導体ウェハに対向してめっき液噴出ノズルを設けて前記半導体ウェハ表面へのめっきを施す噴流式めっき装置の前記噴流式めっき槽において、前記めっき液噴出ノズルの開口部に複数の噴流路を形成し、各噴流路の終端開口部から噴流されるめっき液によりめっき槽内のめっき液の分散化及び均一化を行うことを特徴とする噴流式めっき槽のノズル構造を提供することにある。 The gist of the present invention is a jet plating apparatus in which a semiconductor wafer is arranged in the vicinity of one side wall of a jet plating tank, and a plating solution ejection nozzle is provided facing the semiconductor wafer to perform plating on the surface of the semiconductor wafer. In the jet-type plating tank, a plurality of jet paths are formed at the opening of the plating solution ejection nozzle, and the plating solution jetted from the end opening of each jet path disperses and homogenizes the plating solution in the plating tank. To provide a nozzle structure for a jet-type plating tank characterized by performing

また、前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの開口内部に配設した複数の仕切壁により形成したことに特徴を有する。 Also, the plurality of jet paths formed in the opening of the plating solution ejection nozzle is characterized by being formed by a plurality of partition walls arranged inside the opening of the nozzle.

また、前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの前記開口部に配設した多孔板により形成したことに特徴を有する。 Also, the plurality of jet paths formed in the opening of the plating solution ejection nozzle is characterized by being formed by a perforated plate disposed in the opening of the nozzle.

また、前記噴流式めっき槽は、一側壁に配設した前記半導体ウェハと前記めっき液噴出ノズルとの間で介在するドーナツ状板を備え、前記ドーナツ状板は、中央に円形のリング開口を有し、環面を前記半導体ウェハに一定間隙を形成して対面すると共に、前記リング開口中心を前記めっき液噴出ノズルの開口部中心と前記半導体ウェハの中心とに同心軸に位置するように構成したことに特徴を有する。 Further, the jet-type plating bath is provided with a donut-shaped plate interposed between the semiconductor wafer and the plating solution ejection nozzle arranged on one side wall, and the donut-shaped plate has a circular ring opening in the center. The annular surface faces the semiconductor wafer with a certain gap therebetween, and the center of the ring opening is positioned coaxially with the center of the opening of the plating solution ejection nozzle and the center of the semiconductor wafer. It is characterized by

近年、半導体ウェハは、導電性を向上し、抵抗値を下げて消費電力の低減を図るべく、実装面だけではなくその裏面にもめっきを施すことが行われている。特にコスト及び導電性で有利な銅めっきが主流となっている。 In recent years, semiconductor wafers have been plated not only on the mounting surface but also on the back surface in order to improve electrical conductivity, reduce resistance, and reduce power consumption. In particular, copper plating, which is advantageous in terms of cost and conductivity, has become mainstream.

このように両面に銅めっき加工が施された半導体ウェハは、スマートフォンやノートパソコンなどの電子端末に用いられ、電気抵抗値を下げつつ伝導性を良好にして内蔵されたバッテリの消費電力を可及的低減化する。 Semiconductor wafers with copper plating on both sides are used in electronic devices such as smartphones and notebook computers. reduction.

かかるめっき膜の膜厚は、スパッタ法や蒸着法などの一般的なめっき法により形成されるめっき膜の膜厚(例えば、1~3μm)よりも肉厚(例えば、3μm以上)にすることが要求される。 The film thickness of the plating film can be made thicker (for example, 3 μm or more) than the film thickness (for example, 1 to 3 μm) of the plating film formed by a general plating method such as a sputtering method or a vapor deposition method. requested.

換言すれば、肉厚のめっき膜の形成には、スパッタ法や蒸着法は不適であり、電解めっき法、すなわち電解めっき装置が用いられること通常である。なかでも噴流式めっき装置は、めっき液中の金属イオン濃度を増加することなく省エネで且つ短時間で膜形成できる点で効果的である。 In other words, the sputtering method and vapor deposition method are not suitable for forming a thick plated film, and the electroplating method, that is, the electroplating apparatus is usually used. Among them, the jet plating apparatus is effective in that it can form a film in a short time while saving energy without increasing the concentration of metal ions in the plating solution.

すなわち、本発明の噴流式めっき槽のノズル構造は、簡素でありながらもめっき液中の金属イオンの半導体ウェハ面への接触機会を大幅に増加させてウェハ面に肉厚のめっき膜を凹凸斑なく短時間で形成でき、既存の噴流式めっき装置に後付けして高速電解めっき装置に仕様変更できる画期的な発明であると言える。 That is, the nozzle structure of the jet-type plating tank of the present invention is simple, but greatly increases the chances of metal ions in the plating solution coming into contact with the surface of the semiconductor wafer, thereby forming a thick plating film on the surface of the wafer. It can be said that it is an epoch-making invention that can be formed in a short time without any problems and can be retrofitted to existing jet-type plating equipment to change the specifications to a high-speed electroplating equipment.

[実施例1]
以下、本発明に係る噴流式めっき槽のノズル構造の実施例について説明する。図1及び図2はノズル構造を備えた噴流式めっき装置の全体斜視図及び模式的側面図、図3は実施例1のノズル構造の構成を示す斜視図及び側断面図、図4は実施例1のウェハホルダーの構成を示す斜視図及び模式的側面図、図5は実施例1に係るノズル構造による噴流の模式的流速分布図である。
[Example 1]
An embodiment of the nozzle structure of the jet plating tank according to the present invention will be described below. 1 and 2 are an overall perspective view and a schematic side view of a jet plating apparatus having a nozzle structure, FIG. 3 is a perspective view and a side sectional view showing the configuration of the nozzle structure of Example 1, and FIG. 4 is an example. 1 is a perspective view and a schematic side view showing the configuration of the wafer holder of Example 1, and FIG.

噴流式めっき装置Bは、概略的には、図1及び図2に示すように、本発明に係るノズル構造Aを備えためっき液噴出ノズル2を有する噴流式めっき槽1と、同めっき槽1の底部に両端部で連通接続した循環パイプB1と、循環パイプB1の中途部に設けた供給ポンプB2と、めっき槽1内で互いに面対向すると共に離間した状態で垂下支持された金属板M及び半導体ウェハWと、金属板M及び半導体ウェハWとにそれぞれ正負の電圧を印加にする電源部B3と、を備えて構成している。 1 and 2, the jet plating apparatus B comprises a jet plating tank 1 having a plating solution ejection nozzle 2 having a nozzle structure A according to the present invention, and the plating tank 1 A circulation pipe B1 connected at both ends to the bottom of the tank, a supply pump B2 provided in the middle of the circulation pipe B1, a metal plate M supported downwardly in the plating tank 1 while facing each other and separated from each other, and It comprises a semiconductor wafer W, and a power supply section B3 for applying positive and negative voltages to the metal plate M and the semiconductor wafer W, respectively.

循環パイプB1において、図2中、符号B6は供給ポンプB2よりも下流側に介設されてめっき液の流量を測定するための流量計、符号B7は流量計B6よりも下流側に介設されてめっき液を40~50℃に保温してアノード・カソード反応を助長するためのヒータ、符号B8はヒータB7よりも下流側に介設されて半導体ウェハWに不用意に付着してめっき液中に遊離した粉塵等のパーティクルをトラップしてめっき液を濾過するためのフィルターである。 In the circulation pipe B1, in FIG. 2, reference numeral B6 is a flow meter provided downstream of the supply pump B2 to measure the flow rate of the plating solution, and reference numeral B7 is provided downstream of the flow meter B6. A heater B8 is provided on the downstream side of the heater B7 to maintain the plating solution at 40 to 50° C. to promote the anode-cathode reaction. It is a filter for filtering the plating solution by trapping particles such as dust that are liberated in the plating solution.

すなわち、流量計B6、ヒータB7、フィルターB8は、循環パイプB1において、それぞれ供給ポンプB2とノズル2との間で上流側から下流側にかけて順次介設されている。なお、フィルターB8は、着脱式のフィルター付き継手や配管で構成している。 That is, the flow meter B6, the heater B7, and the filter B8 are sequentially interposed from the upstream side to the downstream side between the supply pump B2 and the nozzle 2 in the circulation pipe B1. The filter B8 is composed of a joint with a detachable filter or a pipe.

噴流式めっき槽1は、図1及び図2に示すように、一定量のめっき液を貯溜可能とした上方開口の方形箱型容器であって、内部空間を底側壁の長手の略中央部で立設した越流壁10により、半導体ウェハにめっきを施すためのめっき槽部11と、めっき槽部11から越流壁10をオーバーフローしてきためっき液を一時的に貯溜するためのリザーブ槽部12と、に区画形成している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the jet plating bath 1 is a rectangular box-shaped container with an upper opening capable of storing a certain amount of plating solution, and the internal space is formed substantially at the center of the bottom side wall in the longitudinal direction. A plating tank section 11 for plating a semiconductor wafer and a reserve tank section 12 for temporarily storing the plating solution overflowing the overflow wall 10 from the plating tank section 11 are formed by an overflow wall 10 that is erected. It is divided into .

噴流式めっき槽1内にはめっき槽部11とリザーブ槽部12とがその間に介在した越流壁10を介して収納され、噴流式めっき槽1内を越流壁10により前後半部に区画形成している。 A plating tank portion 11 and a reserve tank portion 12 are accommodated in the jet-type plating tank 1 with an overflow wall 10 interposed therebetween, and the inside of the jet-type plating tank 1 is divided into front and rear halves by the overflow wall 10. forming.

めっき槽部11内には、ウェハホルダーB5と金属板ホルダーB4により、半導体ウェハWと金属板Mとがめっき槽部11に貯溜されためっき液中において対向して吊下収納されており、めっき槽部11内のめっき液の最大貯溜量は加工に必要最低限量(少なくとも半導体ウェハW全体が浸漬できる量)とし、減容化を図り可及的にコンパクト化をしている。 In the plating bath portion 11, a semiconductor wafer W and a metal plate M are suspended by a wafer holder B5 and a metal plate holder B4 so as to face each other in the plating solution stored in the plating bath portion 11. The maximum storage amount of the plating solution in the tank portion 11 is set to the minimum amount necessary for processing (at least the amount that the entire semiconductor wafer W can be immersed), and the volume is reduced to make it as compact as possible.

なお、ウェハホルダーB5と金属板ホルダーB4とは、それぞれ導電性の素材より構成しており、電源部B3に接続して下端に吊下した半導体ウェハWと金属板Mに通電して金属板Mをアノード部に半導体ウェハWをカソード部となるようにしている。 The wafer holder B5 and the metal plate holder B4 are made of conductive material, respectively. is used as an anode and the semiconductor wafer W is used as a cathode.

具体的には、半導体ウェハWはウェハホルダーB5に吊下されてめっき槽部11の一側壁近傍に面対向して配設されると共に、金属板Mは金属板ホルダーB4に吊下されて越流壁10の近傍に面対向して配設されている。 Specifically, the semiconductor wafer W is suspended from the wafer holder B5 and arranged face-to-face near one side wall of the plating tank section 11, while the metal plate M is suspended from the metal plate holder B4 and placed over the metal plate holder B4. They are arranged face-to-face in the vicinity of the flow wall 10 .

ウェハホルダーB5は、図4に示すように、電源部B3に接続した長方形金属板の吊下部B50と、吊下部B50の下端に連設した短筒リング状のホルダ本体B51と、ホルダ本体B51の正面に一定間隙を介して吊下部B50に連設したドーナツ状板B52とにより構成している。 As shown in FIG. 4, the wafer holder B5 includes a rectangular metal plate suspended portion B50 connected to the power supply portion B3, a short cylindrical ring-shaped holder body B51 connected to the lower end of the suspended portion B50, and a holder body B51. It is composed of a doughnut-shaped plate B52 connected to the suspended portion B50 with a certain gap in the front.

すなわち、噴流式めっき槽1は、めっき槽部11に収納した半導体ウェハWと、それに対向して配設したドーナツ状板B52と、ドーナツ状板B52の後方に配設した略L字状のめっき液噴出ノズル2と、より構成されている。 That is, the jet-type plating tank 1 includes a semiconductor wafer W housed in the plating tank section 11, a donut-shaped plate B52 disposed opposite to it, and a substantially L-shaped plating plate disposed behind the donut-shaped plate B52. and a liquid ejection nozzle 2 .

ウェハホルダーB5のホルダ本体B51の内周面にはウエハの外周縁を係止する凹部を形成し、この凹部中にウエハを内嵌固定している。 A recess for engaging the outer edge of the wafer is formed in the inner peripheral surface of the holder body B51 of the wafer holder B5, and the wafer is fitted and fixed in this recess.

ドーナツ状板B52は、中央をドーナツ状に開口B520した円環形状であり、環面B521とウェハ表面W1の間にめっき液噴流のための一定間隙Sを形成している。なお、液噴出ノズル2とドーナツ状板B52と半導体ウェハWの位置関係は、めっき液噴出ノズル2の開口部2aの開口中心Cと、ドーナツ状板B52の開口中心B51Cと、半導体ウェハWの中心WCとが同心軸に位置するように構成されている。 The donut-shaped plate B52 has an annular shape with a donut-shaped opening B520 in the center, and forms a constant gap S between the annular surface B521 and the wafer surface W1 for jetting the plating solution. The positional relationship between the liquid ejection nozzle 2, the donut-shaped plate B52, and the semiconductor wafer W is as follows: the opening center C of the opening 2a of the plating solution ejection nozzle 2; the opening center B51C of the donut-shaped plate B52; WC are positioned on the same axis.

また、半導体ウェハWとドーナツ状板B52との対面間隔には一定間隙Sを形成しており、かかる一定間隙Sを形成するためにドーナツ状板B52の円板上端にフランジB523を突設したフランジB523のピンB530と、吊下部B50に突設した逆L字状のドーナツ状板支持部B524に設けた穿孔B53とを一体嵌合することにより、半導体ウェハWとドーナツ状板B52とが一定間隙Sを保持した状態で対面配設されている。なお、一定間隙Sは、半導体ウェハ表面W1に沿って流れるめっき液の壁面流が通過可能な約1.0mm~10.0mmの間隙としている。 A constant gap S is formed between the semiconductor wafer W and the donut-shaped plate B52. By integrally fitting the pin B530 of the B523 with the hole B53 provided in the inverted L-shaped donut-shaped plate support portion B524 projecting from the hanging portion B50, the semiconductor wafer W and the donut-shaped plate B52 are kept at a constant gap. They are arranged facing each other while holding S. The constant gap S is set to a gap of about 1.0 mm to 10.0 mm through which the wall flow of the plating solution flowing along the semiconductor wafer surface W1 can pass.

また、ドーナツ状板B52の円環幅員dは、半導体ウェハWの半径rに対して約1/5~1/2の長さに形成している。 The ring width d of the doughnut-shaped plate B52 is formed to be about 1/5 to 1/2 of the radius r of the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

図4(a)における符号B531は半導体ウェハWのホルダ本体B51における円環下端に突設したピンであり、ホルダ本体B51の半導体ウェハWにドーナツ状板B52を一定間隙Sを介して対面させた際にドーナツ状板B52の突設した下端フランジB522の挿貫孔B522aにピンB531を挿貫してドーナツ状板B52の位置固定を可能としている。 Reference numeral B531 in FIG. 4A denotes a pin protruding from the lower end of the annular ring of the holder body B51 for the semiconductor wafer W, and the donut-shaped plate B52 faces the semiconductor wafer W of the holder body B51 with a predetermined gap S therebetween. A pin B531 is inserted into an insertion hole B522a of a protruding lower end flange B522 of the donut-shaped plate B52 to enable the position of the donut-shaped plate B52 to be fixed.

このようにドーナツ状板B52は、中央にドーナツ孔としてのリング開口B520を形成しているため、ノズル開口部2aから吐出されるめっき液噴流はリング開口B520内方向に噴入してその後方に形成された半導体ウェハWとの間の一定間隙Sへ流入する流路を形成する。 Since the ring opening B520 as a donut hole is formed in the center of the donut-shaped plate B52 in this manner, the plating solution jet flow discharged from the nozzle opening 2a is injected inward into the ring opening B520 and then into the rearward direction. A flow path is formed to flow into the fixed gap S between the semiconductor wafer W thus formed.

このようなドーナツ状板B52によってめっき液の噴流は、半導体ウェハ表面W1に沿って垂設したドーナツ状板B52との間の空間、すなわち半導体ウェハWのドーナツ状周環面とドーナツ状板B52の環面B521との間に形成されたドーナツ状の一定間隙Sに分散する。 The jet flow of the plating solution is caused by the donut-shaped plate B52 and the space between the donut-shaped plate B52 vertically installed along the semiconductor wafer surface W1, that is, the space between the donut-shaped circumferential ring surface of the semiconductor wafer W and the donut-shaped plate B52. It disperses in the doughnut-shaped constant gap S formed between the annular surface B521.

これにより、後述する壁面流が半導体ウェハW中心から外周側に向かうに従い流速を減衰して乱流となることを防止することができ、半導体ウェハW面全域に満遍なくめっき液を接触させること可能としている。 As a result, it is possible to prevent the wall surface flow, which will be described later, from becoming turbulent by attenuating the flow velocity as it goes from the center of the semiconductor wafer W toward the outer periphery, and it is possible to evenly bring the plating solution into contact with the entire surface of the semiconductor wafer W. there is

このようなウェハホルダーB5により吊下支持された半導体ウェハWに対するめっき槽部11の寸法は、同半導体ウェハWをめっき液で完全浸漬できる寸法としている。 The dimensions of the plating bath section 11 for the semiconductor wafer W suspended by the wafer holder B5 are such that the semiconductor wafer W can be completely immersed in the plating solution.

すなわち、めっき槽部11のめっき液の最大貯溜量を決定する越流壁10の寸法は、めっき液中に板面を水平方向に向けて浸漬支持される半導体ウェハWの直径に応じて設計され、越流壁10の高さhと幅dは、半導体ウェハWの直径φよりも長くなるようにしている。 That is, the dimension of the overflow wall 10 that determines the maximum storage amount of the plating solution in the plating bath section 11 is designed according to the diameter of the semiconductor wafer W that is immersed and supported in the plating solution with its plate surface facing in the horizontal direction. , the height h and width d of the overflow wall 10 are made longer than the diameter φ of the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

具体的には、越流壁10の高さh(mm)及び幅d(mm)と半導体ウェハWの直径φ(mm)との関係は、h(mm)-φ(mm)=10~150(mm)及びd(mm)-φ(mm)=50~150(mm)となるようにしている。 Specifically, the relationship between the height h (mm) and width d (mm) of the overflow wall 10 and the diameter φ (mm) of the semiconductor wafer W is h (mm)−φ (mm)=10 to 150 (mm) and d (mm) - φ (mm) = 50 to 150 (mm).

本実施例の越流壁10は、正面視正方形の仕切板であって、寸法について、例えば高さhと幅dを略同じとし、φ200mm(8インチ)以下の半導体ウェハWのめっきに対応する。 The overflow wall 10 of this embodiment is a partition plate having a square shape when viewed from the front, and has approximately the same height h and width d. .

かかるめっき槽部11内において、半導体ウェハWは前側壁の近傍に、金属板Mは越流壁10の近傍に、側面視で前後長さの中央部を境に対称配置される。この半導体ウェハWと金属板Mの離間距離は、例えば150~170mmである。 In the plating bath section 11, the semiconductor wafers W are arranged near the front wall, and the metal plates M are arranged near the overflow wall 10, symmetrically with respect to the central portion of the longitudinal length as viewed from the side. The distance between the semiconductor wafer W and the metal plate M is, for example, 150-170 mm.

リザーブ槽部12は、めっき槽部11と越流壁10を介して隣接した上方開口の方形箱型部分であって、めっき槽部11からオーバーフローしてきためっき液を一時的貯溜する。本実施例のリザーブ槽部12は、例えば約7~9Lのめっき液を貯溜可能に構成している。 The reserve tank section 12 is a rectangular box-shaped portion with an upper opening adjacent to the plating tank section 11 via the overflow wall 10 and temporarily stores the plating solution overflowing from the plating tank section 11 . The reserve tank part 12 of this embodiment is configured to be able to store, for example, approximately 7 to 9 L of plating solution.

なお、めっき槽部11とリザーブ槽部12とは、それぞれ上下方向に配設して構成してもよい。この場合、めっき槽部11とリザーブ槽部12とは、上方に位置するめっき槽部11の一側上部に始端開口を臨ませると共に下方に位置するリザーブ槽部12の一側に終端開口を臨ませた越流パイプにより互いに連通連設することとしてもよい。 The plating tank section 11 and the reserve tank section 12 may be arranged vertically. In this case, the plating bath portion 11 and the reserve bath portion 12 have a starting end opening facing an upper portion of one side of the plating bath portion 11 located above, and a terminal opening facing one side of the reserve bath portion 12 located below. They may be communicated with each other by an overflow pipe.

このようにコンパクト化された噴流式めっき槽1において、めっき槽部11とリザーブ槽部12とは、それぞれの底部で略U字状の循環パイプB1を介して連通接続するように構成している。 In the jet-type plating bath 1 compacted in this way, the plating bath portion 11 and the reserve bath portion 12 are configured to communicate with each other through a substantially U-shaped circulation pipe B1 at their bottoms. .

循環パイプB1は、図1及び図2に示すように、始端部でリザーブ槽部12の底部中央に連通連設すると共に、終端部をめっき槽部11の底部中央を貫通してめっき槽部11内で終端開口を上側に臨ませて上方突出している。かかる循環パイプB1の中途部に介設した供給ポンプB2は、毎分約8~15Lのめっき液を終端開口に向けて送る。 As shown in FIGS. 1 and 2, the circulation pipe B1 has a starting end that communicates with the center of the bottom of the reserve tank section 12, and a terminal end that passes through the center of the bottom of the plating tank section 11. Inside, the end opening faces upward and protrudes upward. A supply pump B2 interposed in the middle of the circulation pipe B1 sends about 8 to 15 L of plating solution per minute toward the terminal opening.

突出した循環パイプB1の終端部B10には、めっき液を噴流式めっき槽1(めっき槽部11)内へ最終的に噴流させるように略L字状に屈曲した噴出ノズル2を装着している。 At the end B10 of the protruding circulation pipe B1, a jet nozzle 2 bent in a substantially L shape is attached so as to finally jet the plating solution into the jet-type plating bath 1 (plating bath portion 11). .

噴出ノズル2は、図3(a)に示すように、直角状に屈曲した円筒状の側面視逆L字パイプであって、鉛直方向に伸延する基端側の垂直部20と、垂直部20の上端で屈曲部21を介して水平方向に伸延する先端側の水平部22と、で構成している。 As shown in FIG. 3A, the ejection nozzle 2 is a cylindrical inverted L-shaped pipe bent at right angles when viewed from the side, and includes a vertical portion 20 on the base end side extending in the vertical direction and a vertical portion 20 and a horizontal portion 22 on the distal end side extending horizontally through a bent portion 21 at the upper end of the .

図2に示すように、水平部22の終端開口部はノズル開口部2aとし、同開口部2aは開口中心(水平部22の軸中心)を半導体ウェハ表面W1の面中心WCに合わせると共に開口面を同半導体ウェハW面に対向させ、垂直部20を介して循環パイプB1の終端部B10に連通接続している。 As shown in FIG. 2, the end opening of the horizontal portion 22 is a nozzle opening 2a, and the opening center (axis center of the horizontal portion 22) of the opening 2a is aligned with the surface center WC of the semiconductor wafer surface W1 and the opening surface is opposed to the surface of the semiconductor wafer W, and communicated with the end portion B10 of the circulation pipe B1 via the vertical portion 20. As shown in FIG.

また、噴出ノズル2は、図3(a)及び図3(b)に示すように、垂直部20と水平部22とを筒軸に対して45°傾斜で切削形成した接合面20a、22aを有し、同接合面同士を重合して90°で屈曲した屈曲部21を形成している。 As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the ejection nozzle 2 has joint surfaces 20a and 22a formed by cutting a vertical portion 20 and a horizontal portion 22 at an angle of 45° with respect to the cylinder axis. A bent portion 21 bent at 90° is formed by overlapping the joint surfaces.

換言すれば、めっき液噴出ノズル2は、屈曲部21における内径を最大径にすると共に、垂直部20と水平部22とを同一内径とし、それぞれの内部空間を連続した単一流路に形成しており、屈曲部21でのめっき液の曲流に伴う偏流の生起を可及的抑制している。なお、本実施例の垂直部20と水平部22は内径を約25~27mmとしている。 In other words, the plating solution jetting nozzle 2 has the maximum inner diameter at the bent portion 21, the same inner diameter at the vertical portion 20 and the horizontal portion 22, and the inner spaces of each forming a continuous single flow path. This suppresses, as much as possible, the occurrence of drift accompanying the curving flow of the plating solution at the bent portion 21 . The inner diameters of the vertical portion 20 and the horizontal portion 22 of this embodiment are approximately 25 to 27 mm.

また、垂直部20は、図2に示すように、基端で循環パイプB1の終端部B10に連通接続して上方の水平部22を一定高さで水平支持する接続支持する。 Further, as shown in FIG. 2, the vertical portion 20 is connected at its proximal end to the terminal portion B10 of the circulation pipe B1 so as to horizontally support the upper horizontal portion 22 at a constant height.

垂直部20の高さは、図2に示すように、その上端の水平部22の中心軸、すなわち噴出ノズル2のノズル開口部2aの開口中心Cが噴流式めっき槽1(めっき槽部11)内部に垂下された半導体ウェハ表面W1の面中心WCと同一線上となるレベルに保持される高さとしている。 As shown in FIG. 2, the height of the vertical portion 20 is such that the central axis of the upper horizontal portion 22, that is, the opening center C of the nozzle opening 2a of the jet nozzle 2 is the jet plating bath 1 (plating bath portion 11). The height is maintained at a level that is on the same line as the plane center WC of the semiconductor wafer surface W1 that hangs down inside.

このような設定を自在とするべく、噴出ノズル2は、垂直部20を循環パイプB1の終端部B10に上下摺動してノズルの高さ位置を調節可能とするように構成することもできる。 In order to allow such setting, the jet nozzle 2 can be configured so that the vertical portion 20 slides up and down on the end portion B10 of the circulation pipe B1 so that the height position of the nozzle can be adjusted.

また、水平部22の垂直部20からの水平突出長さは、先端のノズル開口部2aとこれに対向する半導体ウェハWと間の相対的な距離により決定される。 Further, the horizontal projection length of the horizontal portion 22 from the vertical portion 20 is determined by the relative distance between the nozzle opening 2a at the tip and the semiconductor wafer W facing thereto.

すなわち、ノズル開口部2aの開口面と対向する半導体ウェハ表面W1との間の距離は3~50mmとすることが、毎分約20~30Lでノズル開口部2aから噴出されるめっき液噴流が半導体ウェハ表面W1を中心に放射状に拡散する壁面流となる上で好ましい。 That is, the distance between the opening surface of the nozzle opening 2a and the opposing semiconductor wafer surface W1 is set to 3 to 50 mm. This is preferable in terms of forming a wall flow that diffuses radially around the wafer surface W1.

かかる噴出ノズル2は、図3(a)及び図3(b)に示すように、開口部2aに複数の噴流路3を形成し、各噴流路3の終端開口部3aから噴流されるめっき液によりめっき槽1内のめっき液の分散化及び均一化を行うノズル構造Aを構築している。 As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the ejection nozzle 2 forms a plurality of jet paths 3 in the opening 2a, and the plating solution jetted from the end opening 3a of each jet path 3. A nozzle structure A that disperses and homogenizes the plating solution in the plating tank 1 is constructed by the following.

逆L字状外形の円筒状の噴出ノズル2は、図3(a)及び図3(b)に示すように、外形筒体内に噴出ノズル2の外形と同じ逆L字状の複数の仕切壁4、4’を、互いに一定間隔を保持して積層している。 As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the cylindrical ejection nozzle 2 having an inverted L-shaped outer shape has a plurality of partition walls in the same inverted L-shape as the outer shape of the ejection nozzle 2 in the outer cylinder. 4 and 4' are laminated with a constant space therebetween.

複数の仕切壁4、4’間の互いの間隙と、外形筒体の内壁と仕切壁との間の間隙とにより、噴出ノズル2の内部は複数層の噴出流路を形成している。 The interior of the ejection nozzle 2 forms a plurality of layers of ejection passages due to the mutual gaps between the plurality of partition walls 4 and 4' and the gaps between the inner wall of the outer cylindrical body and the partition walls.

したがって、噴出ノズル2の開口端面には複数の仕切壁4、4’における水平壁部42、42’端面が現出しており、各水平壁部42、42’の後端にはそれぞれ垂直壁部40、40’が形成されてこのようにして逆L字の噴出ノズル2の内部に逆L字状の複数層の噴流路が形成されている。 Therefore, the horizontal wall portions 42, 42' end faces of the plurality of partition walls 4, 4' appear at the opening end face of the ejection nozzle 2, and the vertical wall portions are formed at the rear ends of the horizontal wall portions 42, 42'. 40 and 40' are formed to form a plurality of layers of inverted L-shaped jet passages inside the inverted L-shaped ejection nozzle 2 in this manner.

仕切壁4、4’はそれぞれ、図3(b)に示すように、側面視で噴出ノズル2の逆L形に相似形とした逆L字状の屈曲板であって、ノズル開口内部2Sの側断面視で、逆L字の屈曲内側に配設される内側仕切板4と、逆L字の屈曲外側に配設される外側仕切板4’と、で構成している。 As shown in FIG. 3B, each of the partition walls 4 and 4' is an inverted L-shaped bent plate similar in shape to the inverted L shape of the ejection nozzle 2 when viewed from the side. In a side sectional view, it is composed of an inner partition plate 4 arranged on the inside of the inverted L-shaped bend and an outer partition plate 4' arranged on the outer side of the inverted L-shaped bend.

内外側仕切壁4、4’はそれぞれ、図3(b)に示すように、噴出ノズル2内において、垂直部20に対応して鉛直配置される垂直壁部40、40’と、屈曲部21に対応して屈曲配置される屈曲壁部41、41’と、水平部22に対応して水平配置される水平壁部42、42’とにより構成しており、ノズル開口内部2Sで水平部22においては水平壁部42、42’を上下方向に、垂直部20においては垂直壁部40、40’を前後方向に一定間隔で平行に配置されている。 As shown in FIG. 3(b), the inner and outer partition walls 4 and 4' are respectively composed of vertical wall portions 40 and 40' arranged vertically corresponding to the vertical portion 20 in the ejection nozzle 2, and a bent portion 21. and horizontal wall portions 42 and 42' horizontally arranged corresponding to the horizontal portion 22, and the horizontal portion 22 In the vertical portion 20, the horizontal wall portions 42, 42' are arranged in the vertical direction, and in the vertical portion 20, the vertical wall portions 40, 40' are arranged in the longitudinal direction at regular intervals in parallel.

具体的には、ノズル開口内部2Sにおいて、内外側仕切壁4、4’が、水平部22内で上下方向へ垂直壁部40、40’を等間隔に面平行に配置されると共に垂直部20内で前後方向に等間隔で面平行に配置され、さらには屈曲部21の屈曲内側角部と屈曲外側隅部とによりなす仮想対角線(図3(b)中、一点鎖線で示す垂直部20と水平部22との接合面20a、22a同士の重合部分。)にそれぞれの屈曲壁部41、41の角部を合わせて配置されることにより、噴出ノズル2のノズル開口内部2Sの直角に曲がる単一流路を複数の噴流路3に分割して区画形成する。 Specifically, inside the nozzle opening 2S, the inner and outer partition walls 4, 4' are arranged parallel to the vertical wall portions 40, 40' vertically in the horizontal portion 22 at regular intervals. are arranged parallel to the plane at equal intervals in the front-rear direction, and a virtual diagonal line formed by the bent inner corner and the bent outer corner of the bent portion 21 (in FIG. 3B, the vertical portion 20 indicated by the dashed line and By aligning the corners of the curved wall portions 41 and 41 with the overlapping portions of the joint surfaces 20a and 22a with the horizontal portion 22, the nozzle opening inside 2S of the ejection nozzle 2 is bent at a right angle. A single flow path is divided into a plurality of jet flow paths 3 to form partitions.

各噴流路3は、図3(b)に示すように、ノズル開口内部2Sの径断面視でノズル開口内部2Sの上下部に形成される蒲鉾形の上下側噴流路3、3’’と、上下側噴流路3、3’’の間で中央部分に形成される両端を円弧状とした角丸長方形の中央側噴流路3’と、で構成される。 As shown in FIG. 3(b), each of the jet flow paths 3 includes upper and lower jet flow paths 3, 3'' formed in upper and lower portions of the inside 2S of the nozzle opening in a radial cross-sectional view of the inside 2S of the nozzle opening. A central jet passage 3′ having rounded corners and having arcuate ends is formed in the central portion between the upper and lower jet passages 3 and 3″.

また、各噴流路3~3’’はそれぞれ、内外側仕切壁4、4’により、ノズル開口内部2Sの側断面視で噴出ノズル2の逆L字形と相似形の流路として、それぞれ形成される。 In addition, each of the jet flow paths 3 to 3'' is formed by the inner and outer partition walls 4 and 4' as a flow path similar in shape to the inverted L shape of the ejection nozzle 2 in a side sectional view of the inside 2S of the nozzle opening. be.

具体的には、各噴流路3~3’’はそれぞれ、図3(b)に示すように、ノズル開口内部2Sにおいて、垂直部20に対応して鉛直方向に伸延する垂直流路30~30’’と、屈曲部21に対応して直角方向で屈曲伸延する屈曲流路31~31’’と、水平部22に対応して水平方向に伸延する水平流路32~32’’と、を有している。 Specifically, as shown in FIG. 3B, each of the jet flow paths 3 to 3'' has vertical flow paths 30 to 30 extending in the vertical direction corresponding to the vertical portion 20 inside the nozzle opening 2S. '', curved flow paths 31 to 31'' that bend and extend in the right angle direction corresponding to the curved portion 21, and horizontal flow paths 32 to 32'' that extend in the horizontal direction corresponding to the horizontal portion 22. have.

逆L字状の仕切壁4、4’の先端縁は、図3(b)に示すように、噴出ノズル2の開口端面に面一とし、逆L字状の仕切壁4、4’の最終端縁は液噴出ノズル2の垂直部20の中途まで達するようにしている。 As shown in FIG. 3B, the tip edges of the inverted L-shaped partition walls 4 and 4' are flush with the opening end face of the ejection nozzle 2, and the ends of the inverted L-shaped partition walls 4 and 4' The edge reaches halfway up the vertical portion 20 of the liquid ejection nozzle 2 .

各噴流路3~3’’の上下幅員は、垂直部20及び水平部22の内径の約1/4~1/3の長さとしている。なお、各噴流路3~3’’の数や上下幅員、すなわち仕切壁4の数や互いの間隔は、ノズル開口内部2Sでのめっき液の偏流が抑制されれば、特に限定されることはない。 The vertical width of each jet path 3-3'' is about 1/4-1/3 of the inner diameter of the vertical portion 20 and the horizontal portion 22. As shown in FIG. The number and vertical width of each of the jet paths 3 to 3'', that is, the number of partition walls 4 and their mutual intervals are not particularly limited as long as the drift of the plating solution inside the nozzle opening 2S is suppressed. do not have.

例えば、噴出ノズル2において、複数の仕切壁4、4’により、L字の外側から内側にかけて上下長さを漸次縮小するように複数の噴流路を形成し、屈曲部21で曲流最外周側での最高速領域の流速を減衰することもできる。 For example, in the ejection nozzle 2, a plurality of partition walls 4, 4' form a plurality of jet paths so that the vertical length is gradually reduced from the outer side to the inner side of the L shape. It is also possible to attenuate the flow velocity in the highest velocity region at .

このような噴流路3~3’’により、図5に示すように、噴出ノズル2のノズル開口内部2Sで基端側の垂直部20から流出してきためっき液が屈曲部21で曲がる際の曲流内外周側間での流速差をなくし、水平部22でめっき液の流速や流量を一定化する。なお、図5中の濃淡は、図9と同様、めっき液の流速分布として、色の濃い領域が流速が早い領域、色の薄い領域が流速の遅い領域を示している。 Due to such jet paths 3 to 3'', as shown in FIG. The flow speed and flow rate of the plating solution are made constant at the horizontal portion 22 by eliminating the flow speed difference between the inner and outer peripheral sides of the flow. 5. As in FIG. 9, the shading in FIG. 5 indicates that the flow velocity distribution of the plating solution is such that a dark-colored area indicates a high-velocity area and a light-colored area indicates a low-velocity area.

具体的には、基端側の垂直部20から流出してきためっき液は、図5に示すように、屈曲部21で曲流となる前に、ポンプからの送圧を均等分圧して各噴流路3~3’’内に分流進入する。 Specifically, as shown in FIG. 5, the plating solution flowing out from the vertical portion 20 on the base end side is divided into equal parts of the pressure supplied from the pump before forming a curved flow at the bent portion 21, and each jet flows. Divert entry into channel 3-3''.

各噴流路3~3’’にそれぞれ分流して進入しためっき液は、偏流の発生原因となる屈曲部21に至るが、図3(b)及び図5で示すように、各噴流路3~3’’の屈曲流路1~31’’における上下幅員(屈曲角部と屈曲隅部との間の距離)は単一流路における屈曲部21の上下幅員に比べて狭いため、曲流の内外周側間での流速差がなくなり偏流が生じにくくなる。 The plating solution that has branched into each of the jet paths 3 to 3'' reaches the bent portion 21 that causes drift, but as shown in FIGS. Since the vertical width (the distance between the curved corners) of the curved flow paths 3 1 to 31 ″ of 3″ is narrower than the vertical width of the curved portion 21 in the single flow path, There is no difference in flow velocity between the inner and outer peripheral sides, and drift is less likely to occur.

すなわち、各噴流路3~3’’により圧力損失差を曲流の内外周側間で発生させずに整圧し、ポンプの送圧を可及的保持して各噴流路3~3’’へと分圧し、めっき液を各流路の水平流路32~32’’に流出させる。 That is, the jet paths 3 to 3'' regulate the pressure without generating a pressure loss difference between the inner and outer circumferences of the curved flow, and maintain the pump pressure as much as possible to the jet paths 3 to 3''. , and the plating solution is caused to flow out to the horizontal channels 32 to 32'' of each channel.

各噴流路3~3’’の水平流路32~32’’を流出してきためっき液は、図3(b)及び図5で示すように、最終的にノズル開口部2aに面一で形成した各終端開口部3a~3a’’から、それぞれ一定の流速及び流量の噴流となって、均一に噴出される。なお、図2中、太矢印は、めっき槽部11内に貯溜されためっき液の流れを示す。 As shown in FIGS. 3B and 5, the plating solution flowing out of the horizontal flow paths 32 to 32'' of the jet flow paths 3 to 3'' is finally formed flush with the nozzle opening 2a. From each of the end openings 3a to 3a'', the liquid jets are jetted uniformly with a constant flow velocity and flow rate. 2, the thick arrow indicates the flow of the plating solution stored in the plating bath section 11. As shown in FIG.

ノズル開口部2aからめっき槽部11内に貯溜されためっき液中に放出されためっき液噴流は、図2に示すように、貯溜されためっき液中に一定の分散誘導流を生起する。 As shown in FIG. 2, the plating solution jet discharged from the nozzle opening 2a into the plating solution stored in the plating bath portion 11 causes a constant dispersed induced flow in the pooled plating solution.

すなわち、ノズル後方位置にある金属板Mから溶出する金属イオンを多分に含むノズル液がめっき液噴流に巻き込まれながら前方の半導体ウェハ表面W1に向けて送られる。 That is, the nozzle liquid containing a large amount of metal ions eluted from the metal plate M located behind the nozzle is sent forward toward the front surface W1 of the semiconductor wafer while being caught in the jet flow of the plating liquid.

この際、めっき液本流のめっき液噴流は、ノズル開口部2aに対向する半導体ウェハ表面W1の面中心WCに向かう。同めっき液噴流が半導体ウェハ表面W1の面中心WCに突き当たると、同突き当たり部分から放射状に拡散して半導体ウェハ表面W1に沿う壁面流となる。 At this time, the plating solution jet of the plating solution main stream is directed toward the center of the plane WC of the semiconductor wafer front surface W1 facing the nozzle opening 2a. When the plating solution jet hits the surface center WC of the semiconductor wafer surface W1, it diffuses radially from the hit portion to form a wall flow along the semiconductor wafer surface W1.

壁面流は、図2に示すように、半導体ウェハ表面W1の全域をなぞるように半導体ウェハ表面W1の中心から外周縁に抜けて湛水面とめっき槽部11の底側壁と左右側壁と突き当たって後方側へ折り返し、各面に沿う戻り壁面流となって金属板Mのある後方位置に流れる。 As shown in FIG. 2, the wall flow flows from the center of the semiconductor wafer surface W1 to the outer periphery so as to trace the entire surface of the semiconductor wafer surface W1, and collides with the flooded surface and the bottom side wall and the left and right side walls of the plating bath section 11 and flows backward. It turns back to the side, becomes a return wall flow along each surface, and flows to the rear position where the metal plate M is located.

特に本実施例では、図4(b)で示したように、ウェハホルダーB5にドーナツ状板B52を備えているため、半導体ウェハ表面W1上の壁面流が、中心から外周端縁に向かうにつれて徐々に減衰された場合であっても、同外周端側で減衰された壁面流が乱流に変化することを抑制しつつその流れ方向をドーナツ状板B52により外側からガイドして整流化することができる。 Especially in this embodiment, as shown in FIG. 4(b), since the wafer holder B5 is provided with the doughnut-shaped plate B52, the wall flow on the semiconductor wafer front surface W1 gradually increases from the center toward the outer peripheral edge. Even if the wall flow is attenuated to 100%, the flow direction can be rectified by guiding the flow direction from the outside by the donut-shaped plate B52 while suppressing the wall flow that is attenuated on the outer peripheral end side from changing to turbulent flow. can.

したがって、半導体ウェハ表面W1の外周側で不用意に乱流が発生してめっき液が停滞し、めっき膜の膜厚が不均一となることを防止することができる。 Therefore, it is possible to prevent the plating solution from stagnating due to unintentional turbulence generated on the outer peripheral side of the semiconductor wafer front surface W1, thereby preventing the film thickness of the plating film from becoming uneven.

このように、図2に示すように、めっき槽部11内で貯溜されためっき液中には、ノズル位置を中心に、各噴流路3~3’’からの正面視中央部で前方側へ流れる中央送流領域と、前方側でウェハ表面W1に沿って上下左右に拡散放射する壁面流領域と、湛水面とめっき槽部11の底側壁と左右側壁とに沿って後方側へ流れる戻り壁面流領域とによりなす循環流が整然と発生する。 In this way, as shown in FIG. 2, in the plating solution stored in the plating bath portion 11, the nozzle position is the center, and the jet flow paths 3 to 3'' move toward the front side at the center of the front view. A central flow region for flowing, a wall flow region for diffusing and radiating vertically and horizontally along the wafer surface W1 on the front side, and a return wall surface for flowing backward along the water-filled surface and the bottom side wall and the left and right side walls of the plating tank section 11. A circulating flow formed by the flow area is generated in an orderly fashion.

これにより、めっき液中の金属イオン濃度の均一化を図りつつも、金属板Mから溶出した金属イオンを多く含有するめっき液をノズル開口部2aから整然と噴出されるめっき液噴流により半導体ウェハWへ優先的に誘導送流することができる。 As a result, the plating solution containing a large amount of metal ions eluted from the metal plate M is jetted in an orderly fashion from the nozzle openings 2a onto the semiconductor wafer W while the concentration of metal ions in the plating solution is uniformized. It can be preferentially induced and sent.

[実施例2]
次に、実施例2に係るノズル構造A2について説明する。図6(a)及び図6(b)は本実施例のノズル構造の構成を示す斜視図及び側断面図、図7は本実施例の多孔板の構成を示す正面図、図8は本実施例のノズル構造による噴流の模式的流速分布図である。なお、以下の説明において、実施例1と構成を同じくするものは、同一の符号を用いて説明を省略する。
[Example 2]
Next, a nozzle structure A2 according to Example 2 will be described. 6(a) and 6(b) are a perspective view and a side sectional view showing the configuration of the nozzle structure of this embodiment, FIG. 7 is a front view showing the configuration of the perforated plate of this embodiment, and FIG. FIG. 10 is a schematic flow velocity distribution diagram of a jet due to the nozzle structure of the example; In addition, in the following description, the same code|symbol is used for what has the same structure as Example 1, and description is abbreviate|omitted.

本実施例に係るノズル構造A2は、複数の噴流路50~54をノズル2の開口部2aに配設した多孔板5で形成することにより構築している。 The nozzle structure A2 according to this embodiment is constructed by forming a plurality of jet paths 50 to 54 with a perforated plate 5 in which the opening 2a of the nozzle 2 is provided.

多孔板5は、円盤状であって、板面に噴流孔50~54を複数貫通して形成している。なお、多孔板5は、板面で噴出ノズル2の開口部2aの開口端面に当接固定するものであってもよい、外周面で噴出ノズル2の開口部2aの開口内縁に当接固定するものであってもよい。 The perforated plate 5 is disc-shaped and has a plurality of jet holes 50 to 54 penetrating through the plate surface. The perforated plate 5 may have its plate surface abutted and fixed to the opening end surface of the opening 2a of the ejection nozzle 2, or its outer peripheral surface abutted and fixed to the inner edge of the opening 2a of the ejection nozzle 2. can be anything.

かかる多孔板5は、噴出ノズル2の開口部2aに設置した状態で、同開口部2aを約65~75%の開口率で開口させるように、複数の噴流孔50~54を貫設している。 The perforated plate 5 is provided with a plurality of jet holes 50 to 54 so as to open the opening 2a of the ejection nozzle 2 at an opening ratio of about 65 to 75% when installed in the opening 2a of the ejection nozzle 2. there is

複数の噴流孔50~54は、正面視(噴出ノズル2の軸方向視)において、多孔板5の板面中央から外周側にかけて放射状且つ同心円状(年輪状)に、所定のピッチを保持して円盤板を板厚方向に貫通して形成している。 The plurality of jet holes 50 to 54 are arranged radially and concentrically (in the shape of annual rings) from the center of the plate surface of the perforated plate 5 to the outer peripheral side in a front view (viewed in the axial direction of the jet nozzle 2), and maintain a predetermined pitch. A disk plate is formed so as to penetrate in the plate thickness direction.

具体的には、複数の噴流孔は、孔径の異なる孔を同心円状に配置してなり、板面中心で貫通形成した1個の中心中孔50と、中心中孔50の外周廻りに沿って貫通形成した5個の内側大孔51と、内側大孔51よりも外側の外周環帯に沿って貫通形成した10個の外側大孔52と、内側大孔51と外側大孔52との間の隙間部分に貫通形成した5個の中側小孔53と、隣接する外側大孔52、52同士の間の隙間部分に貫通形成した10個の外側小孔54と、の合計31個の孔で構成している。 Specifically, the plurality of jet holes are formed by concentrically arranging holes having different hole diameters. 5 inner large holes 51 penetratingly formed, 10 outer large holes 52 penetratingly formed along the outer circumference of the inner large hole 51, and between the inner large hole 51 and the outer large hole 52 A total of 31 holes, including five small inner holes 53 penetrating through the gaps between the two and ten small outer holes 54 penetrating through the gaps between the adjacent outer large holes 52, 52. It consists of

各噴流孔50~54の孔径の大きさは、内側大孔51=外側大孔52>中心中孔50>中側小孔53>外側小孔54とし、多孔板5の開口率を可及的拡張している。 The hole diameters of the jet holes 50 to 54 are such that the inner large hole 51 = the outer large hole 52 > the central middle hole 50 > the inner small hole 53 > the outer small hole 54, and the aperture ratio of the perforated plate 5 is maximized. Expanding.

これにより、ノズル開口部2aの開口率を可及的大きくしてノズル内のめっき液流の不用意な圧力損失をなくしつつ偏流を抑制し、各噴流孔50~54の各終端開口部50a~54aからそれぞれ一定の流速及び流量で半導体ウェハWに向かって整流された噴流を生起することができる。 As a result, the opening ratio of the nozzle opening 2a is increased as much as possible to eliminate unintentional pressure loss of the plating solution flow in the nozzle and to suppress drifting. From 54a, a rectified jet flow can be generated toward the semiconductor wafer W at a constant flow velocity and flow rate.

具体的には、ノズル開口部2aにノズル径よりも開口率を搾った多孔板5を配設しているため、めっき液噴出ノズル2の垂直部20と屈曲部21を流出して水平部22で生じた偏流が多孔板5で減衰整圧作用を受け、水平部22内で一時的に貯溜される。 Specifically, since the nozzle opening 2a is provided with a perforated plate 5 having an opening ratio narrower than the nozzle diameter, the plating solution ejection nozzle 2 flows out through the vertical portion 20 and the curved portion 21, and the horizontal portion 22 The uneven flow generated in is subjected to damping and pressure regulation action by the perforated plate 5 and is temporarily stored in the horizontal portion 22 .

同時に、めっき液噴出ノズル2内部が一定圧まで上昇し、減衰正圧作用を受けためっき液が各噴流孔50~54内へ進入して整流化され、最終的に各終端開口部50a~54aから噴流となって吐出される。 At the same time, the inside of the plating solution ejection nozzle 2 rises to a constant pressure, and the plating solution that has undergone the attenuated positive pressure action enters the jet holes 50 to 54 and is rectified, and finally to the end openings 50a to 54a. is ejected as a jet from the

すなわち、各噴流路としての噴流孔50~54がオリフィスとして機能し、偏流の整流化を行い、半導体ウェハWへ均一な流速及び流量のノズル液噴流の生起を可能としている。 That is, the jet holes 50 to 54 as the respective jet paths function as orifices to rectify the uneven flow, enabling generation of the nozzle liquid jet to the semiconductor wafer W at a uniform flow velocity and flow rate.

なお、他の実施例として、多孔板5の複数の噴流孔は、それぞれめっき液噴出ノズル2内で発生する偏流に対応するべく、貫通方向や孔径や数を変更することとしてもよい。 As another embodiment, the plurality of jet holes of the perforated plate 5 may be changed in their penetrating direction, hole diameter, and number so as to correspond to the uneven flow generated in the plating solution jetting nozzle 2 .

例えば、屈曲部21を経て水平部22で発生する曲流最外周側の最高速領域の流速を減衰するべく、多孔板5の上部に形成する噴流孔は、板厚方向に傾斜して外周側から中心側に向かう傾斜孔としたり、多孔板5の下部から上部にかけて、孔径を漸次縮小するように複数の噴流孔を形成したり、噴流孔の数を少なくするように構成してもよい。 For example, in order to attenuate the flow velocity in the highest velocity region on the outermost peripheral side of the curving flow generated in the horizontal portion 22 via the bent portion 21, the jet holes formed in the upper portion of the perforated plate 5 are inclined in the plate thickness direction to the outer peripheral side. It may be configured such that the perforated plate 5 is inclined toward the center side, a plurality of jet holes are formed so as to gradually reduce the hole diameter from the lower part to the upper part of the perforated plate 5, or the number of the jet holes is reduced.

さらに、他の実施例として、実施例1の複数の仕切壁4、4’と共に本実施例に係る多孔板5を組み合わせてめっき液噴出ノズル2の開口部2aに複数の噴流路3~3’’、50~54を形成することもできる。 Furthermore, as another example, the plurality of partition walls 4 and 4' of Example 1 and the perforated plate 5 of this example are combined to form a plurality of jet paths 3 to 3' in the opening 2a of the plating solution jetting nozzle 2. ', 50-54 can also be formed.

以上、説明してきたように、本発明によれば、簡素な構造であるにも関わらず、対向する半導体ウェハ表面に対して略均一にめっき液を噴流させてめっき槽内のめっき液の分散化及び均一化を行い膜厚成長を促すことができ、低コストで省スペースに設置することができ、半導体ウェハに短時間で面内均一性を保持しためっき膜を形成できる。 As described above, according to the present invention, in spite of its simple structure, the plating solution is jetted substantially uniformly against the surfaces of the facing semiconductor wafers to disperse the plating solution in the plating tank. And uniformity can be achieved to promote film thickness growth, the apparatus can be installed in a space-saving manner at low cost, and a plating film can be formed on a semiconductor wafer in a short period of time while maintaining in-plane uniformity.

すなわち、噴流式めっき槽の一側壁近傍に半導体ウェハを配設し、前記半導体ウェハに対向してめっき液噴出ノズルを設けて前記半導体ウェハ表面へのめっきを施す噴流式めっき装置の前記噴流式めっき槽において、前記めっき液噴出ノズルの開口部に複数の噴流路を形成し、各噴流路の終端開口部から噴流されるめっき液によりめっき槽内のめっき液の分散化及び均一化を行うこととしたため、単一流路を上流側から下流側へ流出してきためっき液をノズルの開口部に形成した複数の噴流路で分岐させて分割吐出することができるため、各噴流路から吐出されるめっき液の流速が一定に整流化されてめっき槽内のめっき液の流れを一定方向に整然化して偏流の発生を抑制することができる。 That is, the jet plating of a jet plating apparatus in which a semiconductor wafer is arranged in the vicinity of one side wall of a jet plating tank, and a plating solution ejection nozzle is provided facing the semiconductor wafer to perform plating on the surface of the semiconductor wafer. In the tank, a plurality of jet paths are formed at the opening of the plating solution ejection nozzle, and the plating solution jetted from the end opening of each jet path disperses and homogenizes the plating solution in the plating tank. Therefore, the plating solution flowing out from the upstream side to the downstream side of the single flow path can be divided and discharged by a plurality of jet flow paths formed in the opening of the nozzle. is rectified to a constant flow rate, the flow of the plating solution in the plating tank is regulated in a fixed direction, and the occurrence of drift can be suppressed.

また、前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの開口内部に配設した複数の仕切壁により形成したため、各噴流路でめっき液を分流することで、めっき液噴出ノズルの開口部からめっき液を放射状に略均一拡散して半導体ウェハに送流することができる効果がある。 In addition, since the plurality of jet passages formed in the opening of the plating solution jetting nozzle are formed by the plurality of partition walls arranged inside the opening of the nozzle, the plating solution is divided into the respective jet passages, whereby the plating There is an effect that the plating solution can be radially diffused substantially uniformly from the opening of the solution ejection nozzle and sent to the semiconductor wafer.

また、前記めっき液噴出ノズルの開口部に形成する複数の前記噴流路は、前記ノズルの前記開口部に配設した多孔板により形成したため、構造をさらに簡素化したにも関わらず、上記同様、すなわち、ノズルの屈曲部で形成される内外の低圧領域と高圧領域の影響によりめっき液の曲流の生じる流速差をなくして流速を略均一化する整流作用をさらに向上させることができる効果がある。 In addition, since the plurality of jet paths formed in the opening of the plating solution ejection nozzle are formed by the perforated plate disposed in the opening of the nozzle, the structure is further simplified. In other words, there is an effect that the rectifying action of substantially uniforming the flow velocity can be further improved by eliminating the difference in flow velocity that causes the curving flow of the plating solution due to the influence of the inner and outer low pressure areas and the high pressure areas formed by the bent portion of the nozzle. .

また、前記噴流式めっき槽は、一側壁に配設した前記半導体ウェハと前記めっき液噴出ノズルとの間で介在するドーナツ状板を備え、前記ドーナツ状板は、中央に円形のリング開口を有した円環帯に形成し、前記円環帯の帯面を前記半導体ウェハに一定間隙を設けて面対向すると共に、前記リング開口中心を前記めっき液噴出ノズルの開口部中心と前記半導体ウェハの中心に同心配置するように構成したため、半導体ウェハ中心から外周側に向かうめっき液の壁面流を一定間隙に流して同壁面流が外周側で減衰して乱流となることを防止することができ、半導体ウェハ面全域に満遍なくめっき液を接触させて凹凸斑のないめっき膜の形成を助長することができる効果がある。 Further, the jet-type plating bath is provided with a donut-shaped plate interposed between the semiconductor wafer and the plating solution ejection nozzle arranged on one side wall, and the donut-shaped plate has a circular ring opening in the center. The belt surface of the annular belt faces the semiconductor wafer with a certain gap therebetween, and the center of the ring opening is aligned with the center of the opening of the plating solution ejection nozzle and the center of the semiconductor wafer. , the wall surface flow of the plating solution from the center of the semiconductor wafer toward the outer periphery can be prevented from flowing at a constant interval and becoming turbulent due to attenuation of the wall surface flow on the outer periphery. This has the effect of allowing the plating solution to evenly contact the entire surface of the semiconductor wafer, thereby promoting the formation of a plated film without irregularities.

このように本発明によれば、ウェハ面全域にめっき液を満遍なく接触させて膜厚成長を促進しつつ凹凸斑のないめっき膜を短時間で形成することができる効果がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to uniformly contact the plating solution over the entire wafer surface, thereby promoting film thickness growth and forming a plated film without irregularities in a short period of time.

A(A2) ノズル構造、1 噴流式めっき槽、10 越流壁、11 めっき槽部、12 リザーブ槽部、2 めっき液噴出ノズル、2a ノズル開口部、C 開口中心、2S ノズル開口内部、20 垂直部、21 屈曲部、22 水平部、20a~22a 接合面、3 噴流路(上側噴流路)、3’ 中央側噴流路、下側噴流路3’’、3a~3a’’ 終端開口部、3b~3b’’ 始端開口部、30~30’’ 垂直流路、31~31’’ 屈曲流路、32~32’’ 水平流路、4 仕切壁(内側仕切壁、4’ 外側仕切板、40~40’ 垂直壁部、41~41’ 屈曲壁部、42~42’ 水平壁部、5 多孔板、50 噴流孔(中心中孔)、51 内側大孔、52 外側大孔、53 中側小孔、54 外側小孔、50a~54a 終端開口部、B 噴流式めっき装置、B1 循環パイプ、B10 終端部、B2 供給ポンプ、B3 電源部、B4 金属板ホルダー、B5 ウェハホルダー、B50 吊下部、B51 ホルダ本体、B51C 開口中心、B52 ドーナツ状板、B520 リング開口、B52C リング開口中心、B521 環面、B522 下端フランジ、B522a 挿貫孔、B523 フランジ、B524 ドーナツ状板支持部、B53 穿孔、B530 ピン、B531 ピン、B6 流量計、B7 ヒータ、B8 フィルター、W 半導体ウェハ、W1 半導体ウェハ表面、WC 面中心、M 金属板、S 一定間隙
A (A2) Nozzle structure 1 Jet type plating tank 10 Overflow wall 11 Plating tank part 12 Reserve tank part 2 Plating solution ejection nozzle 2a Nozzle opening C Opening center 2S Nozzle opening inside 20 Vertical Part 21 Bent portion 22 Horizontal portion 20a to 22a Joint surface 3 Jet channel (upper jet channel) 3′ Center side jet channel, lower jet channel 3″, 3a to 3a″ Terminal opening 3b ~3b'' start end opening, 30-30'' vertical channel, 31-31'' curved channel, 32-32'' horizontal channel, 4 partition wall (inner partition wall, 4' outer partition plate, 40 ~40' vertical wall part, 41~41' curved wall part, 42~42' horizontal wall part, 5 perforated plate, 50 jet hole (central middle hole), 51 inner large hole, 52 outer large hole, 53 middle small hole Hole 54 Outer small hole 50a to 54a Terminal opening B Jet plating device B1 Circulation pipe B10 Terminal part B2 Supply pump B3 Power supply B4 Metal plate holder B5 Wafer holder B50 Hanging part B51 Holder body, B51C opening center, B52 donut-shaped plate, B520 ring opening, B52C ring opening center, B521 annular surface, B522 lower end flange, B522a insertion hole, B523 flange, B524 donut-shaped plate support portion, B53 perforation, B530 pin, B531 pin, B6 flow meter, B7 heater, B8 filter, W semiconductor wafer, W1 semiconductor wafer surface, WC plane center, M metal plate, S constant gap

Claims (3)

めっき液を噴出するめっき液噴出ノズルを有しめっき液を貯留する噴流式めっき槽を備え、前記噴流式めっき槽内のめっき液に全体を浸漬させた半導体ウェハに向けて、前記めっき液噴出ノズルから前記噴流式めっき槽内のめっき液中にめっき液を噴出することで生じためっき液噴流を当てることで、前記半導体ウェハ表面めっきを施す噴流式めっき装置であって
前記めっき液噴出ノズルは、
鉛直方向に伸延する筒状の垂直部と、前記垂直部の上端部から水平方向に伸延して終端側の開口部をめっき液を噴出するノズル開口部とした筒状の水平部と、を有し、前記垂直部および前記水平部によってL字状に構成され、
前記垂直部内に前記垂直部に対応して鉛直配置される垂直壁部、および前記水平部内に前記水平部に対応して水平配置される水平壁部によりL字状の屈曲板として構成された仕切壁を、前記垂直壁部および前記水平壁部の各部について平行となるように複数配置することで、前記ノズル開口部に臨む複数の噴流路を形成していることを特徴とする噴流式めっき装置
A jet-type plating bath having a plating solution jetting nozzle for jetting a plating solution and storing the plating solution is provided , and the plating is applied toward the semiconductor wafer entirely immersed in the plating solution in the jet-type plating bath . A jet-type plating apparatus for plating the surface of the semiconductor wafer by applying a plating solution jet generated by jetting the plating solution into the plating solution in the jet-type plating tank from a liquid jet nozzle ,
The plating solution ejection nozzle is
It has a cylindrical vertical part extending in the vertical direction, and a cylindrical horizontal part extending horizontally from the upper end of the vertical part and having an opening on the terminal side as a nozzle opening for ejecting the plating solution. and configured in an L shape by the vertical portion and the horizontal portion,
A partition configured as an L-shaped bent plate by a vertical wall portion vertically arranged in the vertical portion corresponding to the vertical portion and a horizontal wall portion horizontally arranged in the horizontal portion corresponding to the horizontal portion. A jet plating apparatus characterized by forming a plurality of jet paths facing the nozzle opening by arranging a plurality of walls parallel to each of the vertical wall portion and the horizontal wall portion. .
めっき液を噴出するめっき液噴出ノズルを有しめっき液を貯留する噴流式めっき槽を備え、前記噴流式めっき槽内のめっき液に全体を浸漬させた半導体ウェハに向けて、前記めっき液噴出ノズルから前記噴流式めっき槽内のめっき液中にめっき液を噴出することで生じためっき液噴流を当てることで、前記半導体ウェハ表面にめっきを施す噴流式めっき装置であって、
前記めっき液噴出ノズルは、
鉛直方向に伸延する筒状の垂直部と、前記垂直部の上端部から水平方向に伸延して終端側の開口部をめっき液を噴出するノズル開口部とした筒状の水平部と、を有し、前記垂直部および前記水平部によってL字状に構成され、
記ノズル開口部に複数の噴流孔を有する多孔板を配設していることを特徴とする噴流式めっき装置
A jet-type plating bath having a plating solution ejection nozzle for ejecting the plating solution and storing the plating solution is provided, and the plating solution ejection nozzle is directed toward the semiconductor wafer entirely immersed in the plating solution in the jet-type plating bath. A jet-type plating apparatus that applies plating to the surface of the semiconductor wafer by applying a plating solution jet generated by jetting the plating solution into the plating solution in the jet-type plating tank from the jet-type plating tank,
The plating solution ejection nozzle is
It has a cylindrical vertical part extending in the vertical direction, and a cylindrical horizontal part extending horizontally from the upper end of the vertical part and having an opening on the terminal side as a nozzle opening for ejecting the plating solution. and configured in an L shape by the vertical portion and the horizontal portion,
A jet plating apparatus , wherein a perforated plate having a plurality of jet holes is provided at the nozzle opening .
記めっき液噴出ノズルは、前記ノズル開口部中心を、前記半導体ウェハの中心に対して同心軸に位置させるように設けられていることを特徴とする請求項1または請求項に記載の噴流式めっき装置 3. The plating solution ejection nozzle according to claim 1 , wherein the center of the nozzle opening is positioned coaxially with respect to the center of the semiconductor wafer. Jet plating equipment .
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