JPH0441698A - 電解めっき方法および装置並びにそれに使用される治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電解（を気）めっき技術、特に、板状物の表
面にめっき膜を均一に被着する技術に関し、例えば、ガ
リウム（Ｇａ）砒素（Ａｓ）半導体ウェハ（以下、ウェ
ハということがある。）の表面に金（Ａｕ）めっき膜を
被着するのに利用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

ｒＮＥＣ技報、１Ｑ８８年発行　ＶＯＬ４１ＮＱ１４に
記載されているように、通信用レーダ等に使用される２
〜８Ｇ）ｌＺ広帯域ＧａＡｓＭＭＩＣ増幅器として、ス
パイラルインダクタンスが使用されており、このスパイ
ラルインダクタンスが金めつき膜により形成されている
ものがある。

そして、ウェハの表面に金めつき膜が被着される場合、
次のような電解めっき装置が使用されるのが、−船釣で
ある。

すなわち、この電解めっき装置は、金イオンを含むめっ
き液（電解液）が貯留されるめっき槽と、ウェハを保持
してめっき液中に浸漬するとともに、ウェハを陰極化す
る治具と、ウェハとめっき液との間に通電させる通電装
置と、ウェハが浸漬されためっき液を攪拌する攪拌装置
とを備えており、ウェハがめつき液中に浸漬され、めっ
き液が５０°Ｃ〜６０℃に加熱されるとともに、攪拌さ
れながら、ウェハとめっき液との間に通電されることに
より、ウェハの表面に金めつき膜が被着されるように構
成されている。

〔発明が解決しようとする課１３］ しかし、このような電解めっき装置による電解めっき方
法においては、次のような問題点があることが、本発明
者によって明らかにされた。

（１）　　ウェハ内において通電部側と、その反対側と
においては、金めつき膜の厚さが５０％〜・６０％程度
ばらつく。

（２）　　ウェハ同士についての金めつき厚さが４０％
前後ばらつく。

（３）　　金めっき膜厚がばらつくと、この金めつき膜
から作成されるスパイラルインダクタンスがばらつくた
め、電気特性がばらつき、ＩＣの歩留りが低下する。

本発明の目的は、板状物にめっき膜を被着する場合にお
いて、めっき膜厚のばらつきを抑制することができる電
解めっき技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、板状物がめつき液中に浸漬され、板状物とめ
っき液との間で通電されることにより、板状物の表面に
めっき膜が被着される電解めっき方法において、前記電
解めっき処理中、板状物が一定の時間間隔、かつ、等速
度で正逆方向に交互に回転されることを特徴とする。

また、前記めっき方法において、次の通り構成されてい
る電解めっき用治具が使用されることを特徴とする。す
なわち、このめっき用治具は前記板状物を保持する保持
部材と、この保持部材に保持された板状物の一部に電気
的に接触し、直流電流を板状物の周辺部の全方位から中
心部に向けて通電するように構成されている電極部と、
を備えている。

〔作用〕

前記めっき液中において、被めっき物としての板状物が
正逆方向に交互に回転されることにより、めっき液の流
れ方向が一定方向でなくなり、めっき液の流れ方向に起
因する金属イオンに対しての板状物間および板状物各部
位の接触機会が、均等化されるため、板状物表面に被着
されるめっき膜厚のばらつきが低減される。

また、前記電解めっき用治具が使用されることにより、
板状物の周辺部の全方向から直流ｉｉ流が通電されるた
め、電流分布が周辺部全体に均一に分布し、その結果、
板状物においてめっき膜厚が均一に形成されることにな
る。

〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例である電解めっき装置を示す
正面断面図、第２図はその平面図、第３図は本発明の一
実施例である電解めっき用治具を示す一部省略一部切断
正面図、第４図はその一部省略底面図、第５図および第
６図はその作用を説明するための各説明図、である。

本実施例において、本発明に係る電解めっき装置は、Ｇ
ａＡｓ半導体ウェハ（以下、ウェハという、）の−主面
（以下、第１主面とする。）に金めつき膜を被着するよ
うに構成されている。この電解めっき装置１０はめっき
槽１１を備えており、めっき槽１１には金めつき膜を形
成するために、金イオンを含むめっき液（電解液）１２
が貯留されている。めっき槽１１内には治具回転装置１
３が設備されており、この回転装置１３はスタンド１４
を備えている。スタンド１４は円板形状に形成されたベ
ース１５上に支柱１６が略中心に配されて垂直に立設さ
れて構成されており、スタンド１４の支柱１６の上端部
には吊持部材１７が複数本（図示例では、４本、）、水
平にそれぞれ配されて固装されている。各吊持部材１７
の外側先端部には正逆回転可能なモータ１８が垂直下向
きに配されてそれぞれ据え付けられており、モータ１８
のモータ軸１９は吊持部材１７を貫通してその下方に突
出されている。モータ軸１９の下端部には電解めっき用
治具（以下、単に治具ということがある。）２１が、取
付ピン２０を介して着脱自在に装着されるようになって
いる。

治具２１は円板形状に形成されている保持部材２２を備
えており、保持部材２２の一主面（以下、上面とする。

）には軸部材２３が中心上に配されて垂直に立脚固定さ
れている。軸部材２３の上端部は前記モータ軸１９にピ
ン２０を介して着脱自在に装着されるように構成されて
いる。保持部材２２はウェハ１よりも若干大きめに形成
されており、その下面には凹部２４がウェハ１を収容し
得るように、一定深さで同心円の穴形状に没設されてい
る。また、保持部材２２の下面外周辺部にはリング形状
に形成された電極板２６が当接され、ボルト等のような
止め具２５により着脱自在に装着されるようになってい
る。この電極部としての電極板２６は不溶性の導電材料
が用いられて、外径が保持部材２２と略等しく、内径が
ウェハ１の外径よりも若干小さい円形リング形状に形成
されている。

また、この電解めっき装置１０は通電装置２８を備えて
おり、この通電装置２８は直流電源２９を備えている。

直流電ｆＩ２９には適当な電気配線を介して、前記治具
２１の電極板２６が陰極側に、スタンド１のベース１５
に配設された電極板２７が陽極側にそれぞれ電気的に接
続されている。電極板２７は金または不溶性の金属によ
り形成されている。

次に、前記構成に係る電解めっき装置の作用を説明する
ことにより、その電解めっき装置が使用される場合につ
いて、本発明の一実施例である電解めっき方法を説明す
る。

まず、めっき槽１１外において、被めっき物としてのウ
ェハ１が治具２１に装着される。このとき、ウェハ１が
保持部材２２の凹部２４内に収容された後、ウェハ１の
第１主面２の外周辺部にリング形状の電極板２６が当接
されて、止め具２５により保持部材２２に固定される。

続いて、ウェハｌが装着された治具２１が各吊持部材１
７の先端部にそれぞれ設備されている各モータ１８のモ
ータ軸１９に取付ピン２０を介してそれぞれ装着される
。すなわち、治具２１の軸部材２３がモータ軸１９の下
端部に取付ピン２０により取り付けられ、治具２１がモ
ータ軸１９と一体回転するように吊持される。

その後、各モータ１８により各治具２ｏが正逆方向に交
互に、かつ、等速度でそれぞれ回転される。！解めっき
条件によって最適値は相異するが、方向転換間隔は約５
分であり、回転速度は１分間で５回転程度である。

なお、めっき液１２は図示されていないヒータにより所
定の処理温度に加熱される。

そして、めっき液１２の温度、および、各ウェハ１の回
転が安定したところで、通電装置２日により画電極板２
６．２７間に直流が供給され、ウェハ１とめっき液１２
との間が通電される。

この通電および加熱により、ウェハ１の第１主面２上に
金めっき膜３が所定の厚さに被着される。

このため、前記電解めっき用治具２１が使用されること
により、ウェハ１の周辺部の全方向から通電されるため
、１を流分布が周辺部全体に均一に分布し、その結果、
ウェハ１において金めっき膜厚が均一に形成される。

また、めっき液１２中において、被めっき物としてのウ
ェハＩが正逆方向に交互に回転されることにより、めっ
き液１２の流れ方向が一定方向でなくなるため、後述す
るようなめっき液１２の流れ方向に起因するめっき膜厚
のばらつきが低減される。

ところて、第６図に示されているように、ウェハ１の外
周辺の１箇所に陰極側の電極板２６′が取り付けられ、
この電極板２６′を介してウェハ１がめつき液１２中に
吊り下げられる従来例の場合、電流分布Ｉ′がこの電極
板２６′を中心に不均一になるため、第６図に示されて
いるように、金めっきＩＩｓ’の厚さ分布が電極板２６
′側で厚く、その反対側で薄くなる。

しかし、本実施例においては、陰極側の電極板２６がウ
ェハ１の外周辺部全周に当接されていることにより、直
流電流が外周辺部全方位から中心部に流れて電流分布Ｉ
がウェハ全域にわたって均等になるため、第５図に示さ
れているように、金めっき１ｌ１３の厚さ分布はウェハ
ｌの全域にわたって均一になる。

また、陰極側の電極板２６がウェハ１の外周辺部全周に
当接されている場合であっても、ウェハ１が正逆方向に
等速度で交互に回転されない場合、めっき液１２が複数
枚のウェハ１のそれぞれに、また、各ウェハ１の各部位
に不均等に接触することになるため、各ウェハ１、■・
・・相互間テ、また、各ウェハ１の各部位で金めつき膜
ｌの厚さにばらつきが発生してしまうという問題点があ
ることが、本発明者によって明らかにされた。

しかし、本実施例においては、各ウェハ１が正逆方向に
等速度で交互に回転されることにより、めっき液１２の
流れ方向が一定でなくなるため、めっき液１２が複数枚
のウェハ１のそれぞれに均等に接触することになり、ま
た、ウェハ１自体が回転されることにより、めっき液１
２とウェハ１各部位との接触機会が均等になることとあ
いまって、各ウェハ１．１・・・相互間での金めっき膜
３の厚さのばらつきの発生が防止される。

そして、所定の電解めっき処理時間経過後、通電が停止
されるとともに、ウェハ１を保持した治具２１がめつき
槽１１から取り出される。ウェハ１はめっき槽１１外に
おいて治具２１がら脱装される。

以上のようにして、金めっき膜３が第１主面２に被着さ
れたウェハ１には、後工程において、スパイラルインダ
クタンス（図示せず）がリソグラフィー処理等のような
適当な手段により形成されることになる。

この場合、本実施例によれば、金めっき膜３の厚さがウ
ェハ１全体に均一に形成されているため、均一な電気特
性を示すスパイラルインダクタンスが形成されることに
なる。

マタ、ウェハ１．１・・・相互間の金めつき膜３の厚さ
についてのばらつきも小さいため、ウニハエ、■・・・
相互間においても均一な電気特性を示すスパイラルイン
ダクタンスが得られることになる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　めっき液中において、被めっき物としての板
状物が正逆方向に交互に回転されることにより、めっき
液の流れ方向が一定方向でなくなるため、めっき液と被
めっき物との接触機会が均等になり、その結果、めっき
膜厚のばらつきを低減することができる。

（２）リング状電極板がウェハの外周辺部全体に接触す
る治具が使用されることにより、板状物の周辺部の全方
向から通電されるため、電流分布が被めっき物としての
板状物全域に均一に分布し、その結果、板状物において
金めっき膜厚を均一に形成させることができる。

（３）　　ウェハに被着された金めつき膜によってスパ
イラルインダクタンスが形成される場合、前記（２）に
より金めつき膜がウェハ全体に均一に形成されることに
より、均一な電気特性を示すスパイラルインダクタンス
を形成することができるため、製品の品質および信頷性
を高めることができる。

（４）　　また、前記（１）により、ウェハ相互間の金
めつき１１３の厚さについてのばらつきが小さく抑制さ
れるため、ウェハ相互間においても均一な電気特性を示
すスパイラルインダクタンスを得ることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、金めつき膜を形成するのに使用するに限らず、
はんだめっき膜や、その他の金属膜を形成するのに使用
してもよい。

被めっき物を交互に回転させる方向転換時間や、回転速
度等は、めっきの処理時間や、めっき材料等のような処
理条件に対応して最適値を選定することが望ましい。

また、被めっき物は水平面内で回転するように構成する
に限らず、垂直面内で回転するように構成してもよいし
、傾斜面内で回転するように構成してもよい。

板状物の一部に電気的に接触し、直流電流を板状物の周
辺部の全方位から中心部に向けて通電する陰極側電極部
は、円形リング形状に形成されている電極板により構成
するに限らず、板状物の裏側の主面に接触して、板状物
の表側の主面の外周辺部に通電するように構成してもよ
い。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＧａＡｓ半導体ウェ
ハに金めつき膜を被着する電解めっき技術に適用した場
合について説明したが、それに限定されるものではなく
、トライメタル構造やＰＨ３構造の金めつき膜を被着す
る場合、バイヤホールの金めつき埋め込み技術、さらに
は、その他の金属や合金の電解めっき技術全般に適用す
ることかできる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。

めっき液中において、被めっき物としての板状物が正逆
方向に交互に回転させることにより、めっき液の流れ方
向が一定方向でなくなり、めっき液と被めっき物との接
触機会を均等化することができるため、めっき膜厚のば
らつきを低減させることができる。

また、板状物の周辺部全方位から中心部に向けて通電さ
せる治具を使用することにより、ｉｔ流分布を被めっき
物としての板状物全域に均一に分布させることができる
ため、板状物において金めっき膜厚を均一に形成させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電解めっき装置を示す
正面断面図、 第２図はその平面図、 第３図は本発明の一実施例である電解めっき用治具を示
す一部省略一部切断正面図、 第４図はその一部省略底面図、 第５図および第６図はその作用を説明するための各説明
図、である。 １・・・ウェハ（板状物）、２・・・第１主面、３・・
・金めつき膜、１０・・・電解めっき装置、１１・・・
めっき槽、１２・・・めっき液、１３・・・治具回転装
置、１４・・・スタンド、１５・・・ベース、１６・・
・支柱、１７・・・吊持部材、１８・・・モータ、１９
・・・モータ軸、２０・・・取付ピン、２１・・・電解
めっき用治具、２２・・・保持部材、２３・・・軸部材
、２４・・・凹部、２５・・止め具、２６・・・陰極側
電極板（電極部）、２７・・陽極側電極板、２８・・・
通電装置、２９・・・直流を源。 代理人　弁理士　梶　　原　　辰　　也エ２９ ：二ノ′ 」７２９ 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、板状物がめっき液中に浸漬され、板状物とめっき液
   との間で通電されることにより、板状物の表面にめっき
   膜が被着される電解めっき方法において、 前記電解めっき処理中、板状物が一定の時間間隔、かつ
   、等速度で正逆方向に交互に回転されることを特徴とす
   る電解めっき方法。 ２、めっき液が貯留されるめっき槽と、 板状物を保持し、板状物に電気的に接触する治具と、 板状物を保持した治具をめっき槽内のめっき液中に浸漬
   するとともに、めっき液中に浸漬された治具を保持して
   、一定の時間間隔、かつ、等速度で正逆方向に交互に回
   転させる治具回転装置と、 めっき液中において、板状物とめっき液との間に前記治
   具を介して直流電流を通電する通電手段と、 を備えていることを特徴とする電解めっき装置。 ３、板状物を保持し、板状物に電気的に接触する電解め
   っき用治具であって、 前記板状物を保持する保持部材と、 この保持部材に保持された板状物の一部に電気的に接触
   し、直流電流を板状物の周辺部の全方位から中心部に向
   けて通電するように構成されている電極部と、 を備えていることを特徴とする電解めっき用治具。 ４、前記電極部が、板状物の周辺部に接触するように円
   形リング形状に形成されている電極板により構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電解
   めっき用治具。