JPH0240746B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、半導体ウエハー用メツキ装置に関
するものである。

＜従来の技術＞ 従来の半導体ウエハーのメツキ法としては、半
導体ウエハーをラツクより吊下げメツキ液槽中に
浸漬してメツキを施す方法、或いは特開昭53−
19147号公報に示される如くメツキ液噴射による
方法がある。

前者の浸漬メツキによる方法では極めて長い処
理時間〔約１〜２時間〕を要するため現在では主
に後者のメツキ液噴射による方法が採用されてい
る。このメツキ液噴射の方法では、第３図の如く
噴射メツキ液流１〔以下、メツキ液流〕が、ウエ
ハー２の表面３〔被メツキ面４側〕の略中心部５
に至り、更に略中心部５より外周方向〔矢印Ａ方
向〕にメツキを施しつつ表面３に沿い拡散して流
れ、外周部６で流下、排除されるものである。

＜発明が解決しようする問題点＞ しかしながら、このような従来の半導体ウエハ
ーのメツキ法（メツキ液噴射方法）は、浸漬メツ
キ法より所要時間を遥かに短縮できる利点がある
ものの、ウエハー２の表面３に至つたメツキ液流
１は、前記した如く略中心部５から外周方向への
み流れるため、メツキ液７の流れには一定の方向
性が存在することとなり、この方向性による影響
が、略中心部５と外周部６に形成される金属メツ
キ層に於いて顕著にみられるものであつた。

ウエハー２の略中心部５の〔第３図中矢示
部〕では、メツキ液流１が速接当たるためメツキ
液７の撹拌部８が形成され、撹拌によりメツキ液
７の特定方向への流れが殆どなく方向性による影
響がない。このため、金属イオンが豊富に供給さ
れ電流密度を安定し、形状、厚さ、サイズ等の点
で良好な金属メツキ層９〔以下、メツキ層〕が形
成される〔第５図〕。

尚、撹拌部８とは、噴射されるメツキ液７とウ
エハー２に当たつて戻るメツキ液１０が混ざり合
う如く、流れの方向の異なるメツキ液同士が混合
し、それがメツキ液流１の圧力により継続的に存
在する部分をいうものである。

一方、略中心部５から外周部６に移るにつれ
て、メツキ液７の流れは単にウエハー２の表面３
に沿う特定方向への流れのみ〔第３図中矢示
部〕となり撹拌部８が生ぜず、メツキ液７の流れ
の方向性によるメツキ層形成への影響〔即ち、メ
ツキ層１１がメツキ液７の流れる方向に沿つて変
形して成長すること、第６図参照〕が顕著に現
れ、又金属イオンがともすれば不足がちで、更
に、電流密度の点でも不安定になりがちである。
更にメツキ処理中、ウエハー２のレジスト層１２
付近に水素ガス１３が発生するような場合〔第７
図参照〕、撹拌が殆どない状態では水素ガス１３
の除去が困難で、この水素ガス１３に対応する部
分が欠けた状態でメツキ層１４が形成されること
もある。

これら各種の原因で形状、厚さ、サイズ等の点
で良好なメツキ層９の形成は容易ではなく、製品
の歩留りが向上せず改善が望まれていた。

尚、メツキ層９が形成されるメツキ対象部位
は、半導体ウエハーの表面に多数区画形成された
配線パターン上の微小部位で、それ以外の部位を
マスキングするレジスト層１２の中に凹部として
形成されているものである。その大きさのオーダ
は0.001m²程度である。

そこでこの発明は、メツキ液の流れによる方向
性を解消するとともに電流密度、金属イオン分布
等のメツキ条件を均一化し、良好なメツキ層を形
成し製品の歩留りを向上し得る半導体ウエハー用
メツキ装置を提供することを目的としている。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的は、半導体ウエハーのメツキ面に対
しメツキ液を噴射する多数の噴射ノズルと、噴射
ノズルに隣接する多数のメツキ液回収路とを備え
ており、且つ多数の噴射ノズルは、それぞれ各噴
射ノズルから噴射されるメツキ液が相互に干渉し
合つて乱流状態となることにより特定の流れ方向
を形成することのないような間隔で配列されてな
る半導体ウエハー用メツキ装置により達成され
る。

＜作 用＞ すなわち、各噴射ノズルから噴射されるメツキ
液が相互に干渉し合つて乱流状態となることによ
り流れの無方向性が得られので、前述した従来技
術におけるような一定の流れ方向の発生による不
良メツキの発生を有効に防止できるものである。
また、乱流状態にてより効率的な撹拌も行われる
ので、メツキ速度のより一層の高速化も図り得る
ものである。

＜実施例＞ 以下、この発明の詳細を図面に基づいて説明す
る。

尚、従来と共通する部分は同一符号を用いるこ
ととし重複説明を省略する。

第１図及び第２図は、この発明の一実施例を示
す図である。

このメツキ装置２０は、半導体ウエハー２〔以
下、ウエハー〕にメツキ処理を施す略円形状の第
１メツキ処理層２１と、該第１メツキ処理層２１
を囲繞する略円形状の第２メツキ処理槽２２と、
第１メツキ処理槽２１の上部に載置されるウエハ
ー２を上方より押圧し固定する押圧手段２３と、
第１メツキ処理槽２１内にメツキ液７を供給する
パイプ２４と、第１、第２両メツキ処理槽２１，
２２を支持するベース体２５とからなる。

この第１メツキ処理槽２１は、略円形状の枠体
としての処理槽本体２６により全体が形成され、
この処理槽本体２６の下部にパイプ２４から供給
されるメツキ液７を受け入れる受液部２７と、押
圧手段２３と対応しウエハー２を載置・固定する
と共にメツキ処理を施す処理部２８と、受液部２
７と処理部２８を接続しメツキ液７の流路〔往
路〕となるメツキ液供給管２９〔以下、供給管〕
とからなる。

そしてメツキ処理槽本体２６の側面の、処理部
２８と受液部２７の間に相当する部分〔供給管２
９相応位置〕には流下するメツキ液３０を排出す
る排出開口３１〔復路〕が形成されている。

上記受液部２７は、アノード３２と、上記供給
管２９に接続される微少な供給孔３３が多数形成
されている密閉蓋３４とからなり、更にパイプ２
４の開口は下向きに配されている。

上記処理部２８は、ウエハー２と当接しメツキ
液７の外部流出防止用のシール部３５を有すると
共に前記処理槽本体２６の上縁部に嵌合して固定
される受部材３６と、前記供給管２９に接続され
ている微少な供給孔３７及びメツキ液３０排出用
の排出孔３８〔復路〕が多数形成されている下部
受部材３９と、この下部受部材３９上で供給孔３
７の位置に前記供給管２９と接続され多数本、立
設されている噴射ノズル４０とからなる。

この多数本の噴射ノズル４０と同じくメツキ液
回収路として多くの排出孔３８は、ウエハー２の
表面面積に対し小さな、つまり各噴射ノズル４０
から噴射されるメツキ液が相互に干渉し合つて特
定の流れ方向を形成することのないような状態が
得られるようなサイズの区域５５毎にメツキ液７
の噴射と液戻りを行うことで表面３の全面にメツ
キ液層４１を形成するとともに該表面３の至ると
ころでメツキ液７の撹拌部８を生ぜしめ、言わば
ミクロ的なメツキ液７，３０の出・入りを可能と
するものである。

そして供給管２９は処理部２８と受液部２７の
間に配され、密閉蓋３４の供給孔３３と下部受部
材３９の供給孔３７とを接続するものである。

第２メツキ処理槽２２は、第１メツキ処理槽２
１を囲繞しメツキ処理を終えて流下するメツキ液
３０を受け止め、ベース体２５に開口形成されて
いる排出開孔４２へ導くものである。

押圧手段２３は、下面の弾性体４４〔例えば、
セルスポンジ〕を介してウエハー２を押圧、固定
する押圧本体４５と、この押圧本体４５を上下方
向〔矢示Ｂ方向〕に上下動自在とすると共に適度
の圧力をかける上下動手段４６とからなる。

この上下動手段４６は、押圧本体４５に設けら
れている押圧本体軸４７〔以下、軸〕と、該軸４
７と螺合し該軸４７の上下動を支持する横枠部材
４８と、第２メツキ処理槽２２の外側に取付けら
れ横枠部材４８を固定している縦枠部材４９と、
からなる。

軸４７は、ネジ部５０及び手動輪５１を有し、
一方横枠部材４８には押圧本体４５を上下動させ
るために前記ネジ部５０と螺合するネジ部５２を
備えているもので、手動輪５１の回転により、横
枠部材４８に対し、軸４７が上下方向〔矢示Ｂ方
向〕に相対的に移動するものである。

パイプ２４は、図示せぬリザーバタンク及びポ
ンプと接続されており、前記受液部２７内にメツ
キ液７を供給するものである。

ベース体２５は、第１、第２両メツキ処理槽２
１，２２を支持するものであり、この第１、第２
両メツキ処理槽２１，２２間に流下するメツキ液
３０を排出し回収するための排出孔４２を備えて
いるものである。以下、このようなメツキ装置２
０を使用したメツキ処理について説明する。

先ず、手動輪５１を回転して押圧本体４５を上
方へ移動させ、シール部３５上にウエハー２を載
置、位置決めの後、手動輪５１を先と逆回転させ
て押圧本体４５によりウエハー２を押圧、固定す
る。

その状態で、メツキ液７がパイプ２４から受液
部２７に供給され、更に密閉蓋３４の供給孔３
３、供給管２９、下部受部材３９の供給孔３７を
経て噴射ノズル４０に至る。メツキ処理部２８内
では、多数本の噴射ノズル４０より夥しい数の噴
射メツキ液流５３〔以下、メツキ液流〕が同時に
噴出し、メツキ液流５３をウエハー２の表面３
〔被メツキ面４側〕に溶びせて該表面３にメツキ
液層４１を形成し、該メツキ液層４１は多数のメ
ツキ液流５３よりメツキ液７が供給されるのでメ
ツキ液層４１内の至るところでメツキ液７の撹拌
部８が形成され、従来のメツキ液７の流れの方向
性を解消しているものである。

第２図に示す如く、各噴射ノズル４０より噴射
されたメツキ液流５３は、一部がウエハー２の表
面３に達し、その近傍に撹拌部８を生じると共に
他の一部はウエハー２の表面３に沿つて左右方向
〔矢示Ｃ方向〕に分流しようとする。

一方、隣合う噴射ノズル４０からも同様にメツ
キ液流５３が分流しようとするため、噴射ノズル
４０間でもメツキ液７同士が衝突して撹拌部８、
つまり第２図中に矢印で示すような渦流状の乱流
状態が各噴射ノズル４０からのメツキ液流５３同
士の相互干渉にて発生させるような撹拌部８、を
生じるもので、これによりメツキ液層４１にはウ
エハー２の表面３の全体にわたつて適度な撹拌作
用が生じると共に被メツキ面４に接するメツキ液
流５３について特定の流れ方向が形成されること
のない状態が得られることになり、金属イオン分
布、電流密度等のメツキ条件を均一、安定化する
ことができ、仮令水素ガスが発生したとしても積
極的に除去でき、良好なメツキ層を形成し得るも
のである。

このように、多数本の噴射ノズル４０によるメ
ツキ液流５３の噴射と、多数の排出孔３８による
排出を同時に行うことにより、ウエハー２の表面
面積に対する小さな区域５５毎のメツキ液の噴射
と液戻りが達成され、言わばミクロ的なメツキ液
７，３０の出し入れを可能とすることにより、表
面３の全体にわたつてメツキ液７の均一な撹拌状
態が得られることになる。

そして、メツキ液７は処理部２８内を流下し、
下部受部材３９の排出孔３８を経て処理槽本体２
６の排出開口３１より第２メツキ処理槽２２に規
制されてベース体２５の排出孔４２より排出され
る。この排出されたメツキ液３０は図示せぬリザ
ーバタンクに回収され、更に循環して再使用され
るものである。

そして、メツキ処理の終了したウエハー２は、
ウエハー２のセツト時とは逆に手動輪５１を回転
し押圧本体４５を上方へ移動させてウエハー２を
取り外して交換するものである。

５４はカソード接点用のリード線であり、又押
圧手段２３は図示の例に限定されるものでなく、
シリンダとピストンを用い空圧により所望のプレ
スを得るようにしてもよいものである。

尚、図示はしないが、上記実施例の押圧手段２
３に代えて押圧本体４５を回転自在とする回転手
段を採用しても良いものである。即ち、ネジ部５
０，５２を廃止し、軸４７にギヤ機構、歯車の如
き回転力伝達手段を設け、モータの如き駆動手段
の回転力を前記回転力伝達手段を介して伝達し押
圧本体４５を回転自在とするものである。

この回転手段を採用する場合、ウエハー２を適
宜の保持手段にて保持し、ウエハー２を回転させ
つつメツキ液７を施すので、表面３の各微少部分
が常に異なる小さな区域５５毎のメツキ液７の噴
射と液戻りを受け、メツキ液７の流れの方向性の
解消、メツキ条件のより一層の均一、向上が達成
し得るものである。

更に又ウエハー２の端部より不活性ガスを吹き
出させ、いわゆるエアカーテンにてメツキ液７の
廻り込みを規制することも十分に可能である。

＜効 果＞ この発明に係る半導体ウエハー用メツキ装置
は、以上説明してきた如き内容のものなので、多
くの効果が期待でき、その内の主なものを列挙す
ると以下の通りである。

(イ) ウエハーの表面〔被メツキ面側〕には、この
表面面積に対し小さな区域毎にメツキ液の噴射
と液戻りを行ない、表面の全体にわたつてメツ
キ液の均一な撹拌状態を得るようにするので、
半導体ウエハーの表面上で従来見られたメツキ
液流の方向性が解消することができ、 (ロ) 小さな区域毎に撹拌されているメツキ液層に
よりウエハーの表面〔被メツキ面側〕を覆つて
いるので、電流密度、金属イオン分布等のメツ
キ条件を安定化させ均一にでき、 (ハ) 方向性の解消、メツキ条件の均一化によりウ
エハーに於けるレジスト面の位置にかかわらず
形状、厚さ、サイズ等の点で良好な金属メツキ
層を形成でき製品の歩留りを向上させることが
でき、 (ニ) ウエハーの表面〔被メツキ面側〕のメツキ液
層内にて小さな区域毎にメツキ液の噴射と液戻
りを行なつてメツキ液の撹拌作用を生ぜしめて
いるので、仮冷水素ガスが発生したとしても積
極的に除去でき、メツキの欠けを防止できると
いう効果がある。

更に実施例によれば、 (ホ) パイプの開口面は受液槽内に於いてベース側
を向いているので、処理槽内にて急激なメツキ
液の溢出を生ぜず、 (ヘ) ウエハーを保持した状態で回転させれば、ウ
エハー表面は、メツキ液の噴射と液戻りが行な
われている各小さな区域を相対的に変えてゆく
ことになるので、メツキ液の撹拌を促進し、よ
り一層良好且つ均一なメツキ条件が確保し得、
更に発生した水素ガスの除去の点でもより一層
効果的であり、 (ト) 手動輪の回転により押圧本体を上下方向へ移
動させれば、ウエハーの着脱、交換を極めて容
易にできるという付随的な効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る半導体ウエハーのメツ
キ方法の一実施例にて用いられるメツキ装置を示
す概略断面図、第２図は、第１図に於いて噴射さ
れたメツキ液の流動状況を示す部分拡大断面図、
第３図は、従来の半導体ウエハーのメツキ方法で
のメツキ液の流動状況を示す拡大断面図、第４図
は、撹拌部の形成状況を示す第３図中矢示部の
部分拡大断面図、第５図は、第４図中矢示Ｖ部に
形成される良好な金属メツキ層を示す部分拡大断
面図、第６図は、第３図中矢示部に形成される
金属メツキ層を示す部分拡大断面図、そして第７
図は、ガスの発生によりメツキに欠けが発生した
状況を示す部分拡大断面図である。 １，５３……噴射メツキ液流、２……ウエハ
ー、３……表面、４……被メツキ面、７，１０，
３０……メツキ液、８……撹拌部、９，１１，１
４……メツキ層、１２……レジスト層、４１……
メツキ液層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体ウエハー上に多数区画形成された配線
   パターン上の微小部位を選択的にメツキする半導
   体ウエハー用メツキ装置であつて、 半導体ウエハーのメツキ面に対しメツキ液を噴
   射する多数の噴射ノズルと、 噴射ノズルに隣接する多数のメツキ液回収路と
   を備えており、且つ 多数の噴射ノズルは、それぞれ各噴射ノズルか
   ら噴射されるメツキ液が相互に干渉し合つて乱流
   状態となることにより特定の流れ方向を形成する
   ことのないような間隔で配列されていることを特
   徴とする半導体ウエハー用メツキ装置。