JPH0240747B2 - - 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り下げメツキ液槽中
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
のメツキ液噴射法が採用されている。このメツキ
液噴射法では、第６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〔以下ウエ
ハー〕の表面３〔被メツキ面４側〕の略中心部５
に至り、更に外周方向〔矢示Ａ方向〕へ表面３に
沿いメツキを施しつつ拡散して流れ外周部６で流
下するものである。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、このような従来の半導体ウエハ
ーのメツキ方法は、浸漬メツキ法よりも所要時間
を遥かに短縮できる利点があるが、ウエハー２の
表面３に至つたメツキ液流１は、略中心部５から
外周方向へのみ流れるためにメツキ液７の流れに
は一定の方向性が存在し、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
との間で顕著にみられるものであつた。

ウエハー２の略中心部５〔第６図矢示部〕で
は、メツキ液流１が直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
いため、金属イオンが豊富に供給され電流密度も
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
８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、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
に沿つて特定方向への流れのみ〔第６図矢示
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９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９図参照〕が顕著に現れ、
又金属イオンが不足することがあり、更に電流密
度の点でも不安定になりがちである。そして、メ
ツキ処理中、ウエハー２のレジスト層１１付近に
水素ガス１２が発生するような場合〔第１０図参
照〕、撹拌が殆んどない状態では水素ガス１２の
除去が困難で、この水素ガス１２に対応する部分
が欠けた状態でメツキ層９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0.001cm²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
を解消して、電流密度、金属イオン分布等のメツ
キ条件を均一、安定化させ、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、回転ノズル部を有する噴射ノズ
ルと、この噴射ノズルの周囲に配される多数のメ
ツキ液排出口とを備えており、回転ノズル部は、
半導体ウエハーのメツキ面に対し平行状態で回転
自在とされた筒状のもので、メツキ液噴射用の噴
射開口が多数形成されており、しかも各噴射開口
は、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形成されてなる半導体
ウエハー用メツキ装置により達成される。

＜作 用＞ すなわち、噴射開口の配列間隔により噴射され
るメツキ液が相互に干渉し合つて乱流状態となる
ことにより無方向的に流れ、さらにこのメツキ液
の無方向性が噴射開口を形成した回転ノズル部の
半導体ウエハーのメツキ面に対する平行状態での
回転にてより一層強化され、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、乱流状態及び回転ノズル部の回転にて、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図乃至第３図は、この発明の第１実施例を
示す図である。

このメツキ装置１５は、ウエハー２にメツキ処
理を施す略円形状の第１メツキ処理槽１６と、該
第１メツキ処理槽１６を囲繞する略円形状の第２
メツキ処理槽１７と、ウエハー２を保持しつつ回
転する回転手段１８と、メツキ液７を供給するパ
イプ１９と、第１、第２両メツキ処理槽１６，１
７を支持するベース体２０とからなる。

第１メツキ処理槽１６は、略円形状の枠体とし
ての処理槽本体２１により全体が形成され、この
処理槽本体２１の下部にパイプ１９から供給され
るメツキ液７を受け入れる受液部２２と、ウエハ
ー２に対しメツキ処理を施す処理部２３と、受液
部２２と処理部２３を接続しメツキ液７の流路
〔往路〕となるメツキ供給管２４〔以下、供給管〕
とからなる。

そして処理槽本体２１の側面の、処理部２３と
受液部２２の間に相当する部分〔供給管２４相応
位置〕には流下するメツキ液２５を排出する排出
開口２６〔復路〕が形成されている。

上記受液部２２は、アノード２７と、供給管２
４に接続される微少な供給孔２８が多数形成され
ている密閉蓋２９とからなり、更にパイプ１９の
開口は下向きに配されている。

上記処理部２３は、ウエハー２と当接したメツ
キ液７の外部流出防止用のシール部４０を有する
と共に前記処理槽本体２１の上縁部に嵌合して固
定される受部材３０と、前記供給管２４に接続さ
れている減少な供給孔３１及びメツキ液２５排出
用の排出孔３２〔復路〕が多数形成されている下
部受部材３３と、この下部受部材３３上に多数本
立設され前記供給管２４と接続されている噴射ノ
ズル３４とからなる。

尚、噴射ノズル３４は、ウエハー２の表面３の
全面にメツキ液層３５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
めるに足る程度の本数、設けられており、言わば
ミクロ的なメツキ液７，２５の出し入れを可能と
するものである。これにより、表面３の表面面積
に対し小さな区域毎にメツキ液７の噴射と液戻り
が行われることになる。

そして供給管２４は処理部２３と受液部２２の
間に配され、密閉蓋２９の供給孔２８と下部受部
材３３の供給孔３１とを接続するものである。

第２メツキ処理槽１７は、第１メツキ処理槽１
６を囲繞し、流下するメツキ液２５をベース体２
０に開口形成されている排出孔３６へ導くもので
ある。

回転手段１８は、弾性体３７〔例えばセルスポ
ンジ〕を介してウエハー２を保持するウエハー固
定本体３８〔以下、固定本体〕と、この固定本体
３８を回転自在とする回転機構３９とからなる。

上記回転機構３９は、固定本体３８に設けられ
歯車４１を備える本体回転軸４２〔以下、軸〕
と、該軸４２を回転自在に支持する支持枠部材４
３と、モータ４４の駆動力を上記軸４２に伝達す
る駆動力伝達手段４５とからなる。

支持枠部材４３は、上記軸４２を回転自在に支
持する横枠部材４７と、該横枠部材４７を支持、
固定している縦枠部材４８からなる。

駆動力伝達手段４５は、モータ４４と、該モー
タ４４の回転速度を減速して伝達するギヤ機構４
６と、前記軸４２の歯車４１と噛み合う歯車４９
とからなる。

尚、５２はウエハー固定用爪で、ウエハー２を
保持するもので、５３はカソード接点、５４はリ
ード線でカソード接点５３に接続されるものであ
る。

パイプ１９は、図示せぬタンク及びポンプと接
続されており、前記受液部２２内にメツキ液７を
供給するものである。

ベース体２０は、第１、第２両メツキ処理槽１
６，１７を支持するものであり、この第１、第２
両メツキ処理槽１６，１７間に、流下するメツキ
液２５を排出し回収するための排出孔３６を備え
ている。

この発明は上記メツキ装置１５を使用してメツ
キを行うもので、次にこの発明の第１実施例を説
明する。

先ず、駆動力伝達手段４５の歯車４９と、、軸
４２の歯車４１との噛み合いを解除した後、横枠
部材４７、軸４２そして固定本体３８を回動軸５
５を介して回動させ〔矢示Ｃ方向〕て処理部２３
を開放し、ウエハー固定用爪５２によりウエハー
２を係止して固定し、その後、先とは逆に横枠部
材４７、固定本体３８等を回動軸５５を介して回
動させ〔矢示Ｃ逆方向〕、処理部２３を閉鎖する。

その状態で、回転手段１８により固定本体３８
及び該固定本体３８に保持されているウエハー２
を回転させ、メツキ液７をパイプ１９から受液部
２２に供給すると、メツキ液７は供給孔２８、供
給管２４、供給孔３１を経て噴射ノズル３４に至
り、多数本の噴射ノズル３４より噴射メツキ液流
５６〔以下、メツキ液流〕が同時に噴出し、多数
のメツキ液流５６をウエハー２の表面３〔被メツ
キ面４側〕の全体に浴びせてメツキ液層３５を形
成する。

第３図に示す如く、各噴射ノズル６４より噴射
されたメツキ液流５６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Ｄ方向〕に分流しようとする。

一方、隣合う噴射ノズル３４からも同様にメツ
キ液流５６が分流しようとするため、噴射ノズル
３４間でもメツキ液７同士が衝突して撹拌部８を
生じ、これによりメツキ液層３５内の至るところ
で、適度な撹拌作用が生じているものである。

ウエハー２は回転しているため、或る時点でＥ
の位置にあつた被メツキ面４は微少時間の経過
後、Ｆに連続的に移動することとなり、そこで新
たな撹拌部８と接触することになる。その結果、
表面３がメツキ液層３５にて覆われた状態を維持
しつつ被メツキ面４は多数の撹拌部８と順次、接
触し通過する。即ち、ウエハー２の表面３には小
さな区域毎にメツキ液７の噴射と液戻りが行わ
れ、しかも表面３が回転していることにより、常
に表面３の各微小部位が異なる区域毎のメツキ液
７の噴射と液戻りを受けるので、メツキ液７の流
れの方向性が完全に解消され、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、仮冷水素ガスが発生したとしても効果的
に除去でき良好なメツキ層を形成し得るものであ
る。

更に、ウエハー２の回転は、メツキ液７の粘性
により表面３付近に存在するメツキ液７自身の緩
やかな回転をも誘起して、メツキ液層３５内の撹
拌をより一層促進せしめるものである。

その後、メツキ液７は処理部２３、排出孔３
２、排出開口２６を経てベース体２０の排出孔３
６より排出され、図示せぬタンクに回収され循
環・再使用される。

そして、メツキ処理が終了し、ウエハー２を交
換する場合は、セツト時と同様に処理部２３を開
放状態とした後、ウエハー固定用爪５２による係
止保持状態を解除しウエハー２を取り外すもので
ある。

尚、この実施例では、ウエハー２のみを回転さ
せメツキ液流１を噴射して施す手段は回転しない
例を説明したが、双方を回転〔互いに逆方向へ回
転〕させてもよいことは勿論であり、又に回転手
段１８の内、駆動力伝達手段４５は図示の例に限
定されるものでなくウオームギヤその他の任意の
手段を採用し得るものである。

第４図は、本発明の第２実施例を示す図であ
る。

この実施例に於いて使用されるメツキ装置６０
が、先の実施例と異なる点は、ウエハー２を保持
しつつ回転させる回転機構３９の駆動力伝達手段
４５を廃止し、第１メツキ処理槽１６の上部に載
置されるウエハー２は上方より押圧・固定される
だけで回転せぬものとし、又、メツキ処理槽２３
内に多数本、立設されている固定式の噴射ノズル
３４に替えて、回転自在で全体形状が略Ｔ字状の
噴射ノズル６２を採用しているものであり、そし
て更に密閉蓋２９及び下部受液部３３に供給孔２
８，３１が形成されていないものである。

噴射ノズル６２は、処理部２３内にて回転自在
とされ全体形状が略Ｔ字状をなすもので、この実
施例では、図示せぬ駆動手段からベルトの如き回
転伝達手段を介して、噴射ノズル６２を回転させ
てメツキ液７をウエハー２の表面３に吹付けるも
ので、上部の回転ノズル部７０〔以下、ノズル
部〕に多数の噴射開口７１が一定の間隔、つまり
噴射されるメツキ液流５６が被メツキ面４に接す
る側において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
ような間隔で形成されている。

尚、７２は、シール部でウエハー２を載置しメ
ツキ液７の外部流出とウエハー２の裏側への廻り
込みを防止するものである。

次に、上記メツキ装置６０を使用してメツキを
施す第２実施例を説明する。

先ず、シール部７２上にウエハー２を載置、位
置決めの後、図示せぬ押圧手段にてウエハー２を
押圧、固定する。

その状態で、前記実施例を同様にしてメツキ液
７を供給し噴射ノズル６２を高速回転させると、
噴射開口７１より多数のメツキ液５６が噴射し、
メツキ液流５６をウエハー２の表面３〔被メツキ
面４側〕に浴びせてメツキ液層３５を形成する。

ノズル部７０は回転するため、時間の経過に応
じて移動しつつメツキ液７をウエハー２の表面３
に向けて噴射することとなり、次々に新たな撹拌
部８を発生させることになる。その結果、表面３
が薄いメツキ液層３５にて覆われた状態を維持し
つつ撹拌部８は順次、移動するため、メツキ液７
の流れの方向性が完全に解消され、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効
果的に除去でき、良好なメツキ層を形成し得るも
のである。

尚、メツキの終了したメツキ液７は排出孔３
２、排出開口２６を経て排出され、そしてメツキ
が終了すると、図示せぬ押圧手段によるウエハー
２に対する押圧、固定を解除しウエハー２を取り
外して交換するものである。

尚、この実施例では、噴射メツキ液流５６を施
す手段のみを回転させウエハー２は回転していな
い例を説明したが、双方を回転〔互いに逆方向へ
回転〕させてもよいことは勿論である。

尚、その他の構成、作用については前記第１実
施例と同様につき共通する部分は同一符号を用い
て示すこととしそれぞれ重複説明を省略する。

第５図は、本発明の第３実施例を示す図であ
る。

この実施例に於いて使用されるメツキ装置７５
の、第２実施例と異なる点は、回転ノズル部７０
〔以下、ノズル部〕の噴射開口７１の向きを、図
示のようにノズル部７０の中心を境に左右対称と
して、噴射される多数のメツキ液流５６の圧力に
より噴射ノズル６２自身が回転するようになつて
いることである。

即ち、噴射されるメツキ液流５６の圧力は、噴
射開口７１の向き反対方向に反力Ｊを及ぼすもの
で、図示のようにノズル部７０の中心を境に噴射
開口７１の向きを左右対称とすれば、メツキ液流
５６の噴射による圧力〔反力Ｊ〕は常に同一方向
となり、噴射時の噴射力の大小とも相俟つて、噴
射ノズル６２自身が回転するものである。

尚、その他の構成、作用については前記第２実
施例と同様につき共通する部分は同一符号を用い
で示すこととし重複説明を省略する。

＜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く、半導体ウエハー用メ
ツキ面に対し平行状態で回転自在とされ、しかも
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多数の噴射開口が形成され
た回転ノズル部を噴射ノズルに設けるようにして
いるものなので、噴射開口の配列間隔によりメツ
キ液の流れの無方向性が得られ、しかもこのメツ
キ液流の無方向性が回転ノズル部の半導体ウエハ
ーのメツキ面に対する平行状態での回転にてより
一層強化されるようになり、メツキ液流の方向性
による不良を有効に防止でき、また乱流状態及び
回転ノズル部の回転にてより効率的な撹拌をで
き、半導体ウエハーにおける微小部位メツキを高
精度で且つ高速に行えるものである。

【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
キ方法の第１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図に於ける駆動
力伝達手段の構成を示す概略説明図、第３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４図は、本発明の第２実
施例で用いられるメツキ装置の噴射ノズルを示す
部分拡大斜視図、第５図は、本発明の第３実施例
にて用いられるメツキ装置の噴射ノズルを示す第
４図同様の部分拡大斜視図、第６図は、従来の半
導体ウエハーのメツキ方法のメツキ液の流動状況
を示す拡大断面図、第７図は、撹拌部の形成状況
を示す第６図中矢示部の部分拡大断面図、第８
図は、第７図中矢示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９図は、第６
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１０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。 １，５６……噴射メツキ液流、２……半導体ウ
エハー、４……被メツキ面、７，１０，２５……
メツキ液、９……金属メツキ層、１１……レジス
ト層。

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、 回転ノズル部を有する噴射ノズルと、この噴射
   ノズルの周囲に配される多数のメツキ液排出口と
   を備えており、 回転ノズル部は、半導体ウエハーのメツキ面に
   対し平行状態で回転自在とされた筒状のもので、
   メツキ液噴射用の噴射開口が多数形成されてお
   り、しかも各噴射開口は、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
   形成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。