JPH0625899A - 電解メッキ装置 - Google Patents

電解メッキ装置

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JPH0625899A
JPH0625899A JP4182753A JP18275392A JPH0625899A JP H0625899 A JPH0625899 A JP H0625899A JP 4182753 A JP4182753 A JP 4182753A JP 18275392 A JP18275392 A JP 18275392A JP H0625899 A JPH0625899 A JP H0625899A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
positive electrode
plated
plating
diameter
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JP4182753A
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Hiroyuki Mori
啓之 森
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NEC Corp
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/08—Electroplating with moving electrolyte e.g. jet electroplating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/001—Apparatus specially adapted for electrolytic coating of wafers, e.g. semiconductors or solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715—Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like

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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体基板に電解メッキによって金属膜を形成
する際に、陰極側である被メッキ面に発生する電界強度
分布を陽極側の電極構造により補正して、金属膜の面内
均一性を向上させる。 【構成】面積占有率が５０％以下の格子状の金属網を使
い、径が半導体基板４の径の１／２以下の大きさの陽電
極３を作成し、これを採用して電解メッキを行なう。こ
の小型の陽電極３により、半導体基板４の外周部にかか
る電界８の強度を減少できる。又金属部分の面積占有率
が小さい為、メッキ液６の半導体基板４の被メッキ面へ
の流量分布の変動が軽視できる。よって被メッキ面内で
の電界８の強度分布を均等にでき、均一なメッキ膜を成
膜できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電解メッキ装置に関し、
特に金属の電解メッキを行う電解メッキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術について、図面を参照して説
明する。
【０００３】図４（ａ），（ｂ）は従来の金属メッキ装
置の断面図である。
【０００４】図４（ａ）に示すように、上面に開口を有
するカップ１の底面にはメッキ液６を噴入するための噴
入口２が設けられ、噴入口２には配管７が接続されてい
る。半導体基板４のメッキ面（表面）にある導電層はメ
ッキしない裏面まで連続的に形成されている。カップ１
の上方には、半導体基板４のメッキしない面である裏面
を吸着して固定するとともに、この半導体基板４のメッ
キ面へ電流を供給するための陰電極５が取り付けられて
いる。半導体基板４と陰電極５とはその鉛直軸のまわり
に回転できるように設けられている。そしてカップ１の
内部には、網状の陽電極３が半導体基板４と同径又は十
分大きい面積で半導体基板４と向かい合うように設けら
れている。
【０００５】次に動作について説明する。まず、半導体
基板４の裏面を陰電極５に接触させ、真空吸着により固
定する。そしてメッキ液６を、メッキ液噴流ポンプ（図
示せず）により配管７を通じて噴入口２よりカップ１内
に供給し、半導体基板４のメッキ面に接触させ、かつカ
ップ１の上面の開口から溢れさせる。この場合におい
て、噴入口２より供給されたメッキ液６は陽電極３を透
過して、ほぼ一様に半導体基板４のメッキ面に接触する
ことになる。この状態で半導体基板４を回転させなが
ら、陰電極５，陽電極３間に電流を流してメッキを行
い、半導体基板４のメッキ面に金属メッキ膜を形成す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】電解メッキを行うため
に半導体基板４のメッキ面にはメッキ用の電流を流すた
めの配線がメッキをしない裏面から連続して形成されて
いるが、この配線の抵抗のためにメッキ面上には電位差
が生じる。即ち、図４（ｂ）に示すように半導体基板４
の外周部から電流をまわり込ませることによってメッキ
面に電流を供給すると、メッキ面の外周部に近い部分ほ
ど、より低い電位となる。一方、陽電極３は半導体基板
４と同径に形成されており、一様に高い電位となってい
るので、半導体基板４と陽電極３との間に発生する電界
８は、半導体基板４の中央に近い部分で小さく、外周部
に近いほど大きくなる。メッキ液６は一様に半導体基板
４のメッキ面に接触しているので、半導体基板４は外周
部に近い部分ほど、より多くの金属イオンを引きつけ
て、より厚くメッキされることになる。
【０００７】即ち、従来のメッキ装置では、半導体基板
４上に形成されるメッキ膜９の膜厚が不均一になるとい
う問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上面に
開口を有し、メッキ液を収容するカップと、その開口の
上部に設けられ、被メッキ基板を保持する陰電極と、カ
ップ内に設けられ、被メッキ基板の径よりも小さな径を
有する網状の陽電極とを備えた電解メッキ装置を得る。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【００１０】図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施
例である金属メッキ装置の断面図である。
【００１１】図１（ａ）に示すように、上面に開口を有
するカップ１の底面にはカップ１の内部にメッキ液６を
噴入するための噴入口２が設けられ、噴入口２には配管
７が接続されている。メッキ液６としては、例えば金，
銅，ニッケル等の金属イオンを含むものを用いる。半導
体基板４のメッキ面にはメッキする導体層が形成されて
おり、この導体層はメッキをしない裏面まで連続的に形
成されている。カップ１の開口部の上方には、半導体基
板４のメッキしない面を吸着して固定し、かつ半導体基
板４のメッキ面へメッキのための電流を供給する陰電極
５が半導体基板４の裏面導体層と接触して取り付けられ
ている。この半導体基板４と陰電極５とは鉛直軸のまわ
りに回転できるように設けられている。そしてカップ１
の内部には、半導体基板４の径の３分の１の径を有し、
面積占有率（網部の外形面積に占める金属材料部の面積
の割合）が５０％である網状の陽電極３が半導体基板４
と向かい合うように、半導体基板４の中心軸の延長上に
設けられている。
【００１２】次に動作について説明する。まず半導体基
板４のメッキしない面を陰電極５に接触させ、真空吸着
により固定し、メッキ液６をメッキ液噴流ポンプ（図示
せず）により配管７を通じて噴入口２よりカップ１内に
噴入して、半導体基板４のメッキ面に接触させ、かつカ
ップ１の上面の開口から溢れさせる。そして、半導体基
板４を回転させながら陰電極５，陽電極３間に電流を流
してメッキを行う。
【００１３】このとき、陰電極５から半導体基板４のメ
ッキ面へ、半導体基板４の外周部をまわり込ませるよう
にして電流を供給しているため、半導体基板４のメッキ
面の電位は、外周部に近いほど低い電位となっている。
一方陽電極３は半導体基板４の径の３分の１の径で設け
られており、かつ一様に高い電位となっている。このた
め、図１（ｂ）に示すように半導体基板４のメッキ面は
外周部に近い部分ほど陽電極３との間の距離が大きくな
り、かつこの距離は陽電極３の径を小さくすればさらに
大きくすることができる。また、半導体基板４のメッキ
面は外周部に近い部分ほど陽電極３との間の電位差が大
きくなるが、この電位差の大きさは陽電極３の径の長さ
を変えてもほとんど変化しない。従って、半導体基板４
のメッキ面の近傍に生じる電界８の大きさの、メッキ面
の外周部からの距離に応じた不均一性は、陽電極３の径
の長さを変えることによって、制御することができる。
即ち、陽電極３の径を半導体基板４の径の３分の１程度
まで小さくすれば、メッキ面の外周部近傍の電界８の大
きさは小さくなり、メッキ面近傍の電界８の大きさは、
均一な状態に近づいていく。
【００１４】噴入口２からカップ１内へ噴入されるメッ
キ液６は、カップ１内の、半導体基板４の中心軸上に陽
電極３が設けられているために、流量分布が一様ではな
く、半導体基板４のメッキ面の外周部に近い部分により
早く接触する割合が大きい。従って半導体基板４のメッ
キ面の近傍における、メッキ液６の金属イオン濃度は、
メッキ面の外周部に近い部分ほど大きくなる。この金属
イオン濃度のメッキ面の外周部からの距離に応じた不均
一性は、陽電極３の面積占有率（網部の外形面積に対す
る金属材料部の面積の割合）を小さくして、即ち陽電極
３の、メッキ液６が透過できる間隙部の面積比を大きく
とり、メッキ液６の半導体基板４のメッキ面への接触の
仕方を一様な状態に近づけることによって、小さくする
ことができる。実験によれば、陽電極３の面積占有率
は、５０％以下であればメッキ膜９の膜厚の不均一性に
はほとんど寄与しなくなる。本実施例においては、陽電
極３の面積占有率は５０％としてある。
【００１５】図２は陽電極３の面積占有率が５０％の場
合における、陽電極３の径の長さに対するメッキ膜９の
膜厚の、メッキ面外周部からの距離に応じた不均一性を
示すグラフである。ただし、陽電極３の径の長さは、半
導体基板４の径の長さＡを単位として示してある。陽電
極３の径が半導体基板４の径と等しい場合にはメッキ膜
９の膜厚はメッキ面上で約３０％のバラつきを示してい
たが、陽電極３の径を半導体基板４の径よりも小さくす
ると、バラつきは小さくなり陽電極３の径を１／２・Ａ
とすると約２０％、１／３・Ａとすると約１４％とな
る。メッキ膜９の膜厚の、メッキ面の外周部からの距離
に応じた不均一性を示すこの数値は、半導体基板ごとの
誤差を有し、図２のグラフでは、その誤差の大きさを三
角形のマークで模式的に示してある。実験によれば陽電
極３の径を１／２・Ａ以下とすれば、陽電極３の径がＡ
である場合に較べて、誤差の存在にかかわらず、常にメ
ッキ膜９の膜厚のバラつきは改善されたものになってお
り、従って、陽電極３の径を１／２・Ａ以下とすること
によって、製造歩留りは飛躍的に向上することになる。
本実施例においては陽電極３の径を１／３・Ａとするこ
とにより、さらにメッキ膜９の膜厚のバラつきを小さく
している。
【００１６】即ち本実施例によれば、金属メッキに際し
て、メッキ膜９の膜厚の不均一性を確実に小さく抑える
ことができる。
【００１７】図３（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
例である金属メッキ装置の断面図である。
【００１８】図３（ａ）に示すように、上面に開口を有
するカップ１の底面にはカップ１の内部にメッキ液６を
噴入するための噴入口２が設けられ、噴入口２には配管
７が接続されている。メッキ液６としては、例えば金，
銅，ニッケル等の金属イオンを含むものを用いる。カッ
プ１の開口部の上方には、半導体基板４のメッキしない
面を吸着して固定し、かつ半導体基板４のメッキ面へメ
ッキのための電流を供給する陰電極５が、鉛直軸のまわ
りに回転できるように設けられている。そしてカップ１
の内部には、半導体基板４の径の３分の１の径を有し、
面積占有率（外形面積に占める金属材料部の面積の割
合）が５０％であって、かつ半導体基板４と向かい合う
面が凸面であるような曲面構造を有する網状の陽電極１
３が半導体基板４の中心軸の延長上に設けられている。
【００１９】次に動作について説明する。まず半導体基
板４のメッキしない面を陰電極５に接触させ、真空吸着
により固定し、メッキ液６をメッキ液噴流ポンプ（図示
せず）により配管７を通じて噴入口２よりカップ１内に
噴入して、半導体基板４のメッキ面に接触させ、かつカ
ップ１の上面の開口から溢れさせる。そして、半導体基
板４を回転させながら陰電極５，陽電極１３間に電流を
流してメッキを行う。
【００２０】このとき、陰電極５から半導体基板４のメ
ッキ面へ、半導体基板４の外周部をまわり込ませるよう
にして電流を供給しているため、半導体基板４のメッキ
面の電位は、外周部に近いほど低い電位となっている。
一方陽電極１３は半導体基板４の径の３分の１の径で設
けられており、かつ一様に高い電位となっている。この
ため、図３（ｂ）に示すように半導体基板４のメッキ面
は外周部に近い部分ほど陽電極１３との間の距離が大き
くなり、かつこの距離は陽電極１３の径を小さくすれば
さらに大きくすることができる。また、半導体基板４の
メッキ面は外周部に近い部分ほど陽電極１３との間の電
位差が大きくなるが、この電位差の大きさは陽電極１３
の径の長さを変えてもほとんど変化しない。従って、半
導体基板４のメッキ面の近傍に生じる電界８の大きさ
の、メッキ面の外周部からの距離に応じた不均一性は、
陽電極１３の径の長さを変えることによって、制御で
き、均一な状態に近づけることができる。しかし半導体
基板４のメッキ面上の電位分布を、陽電極１３の径の長
さの調整のみによって相殺し、メッキ面上の電界８を均
一にすることは難しいため、本実施例においては、陽電
極１３を半導体基板４の径の３分の１の径で設けるとと
もに、図３（ｂ）に示すように半導体基板４に向かい合
う面を凸面として、メッキ面上の電界８をさらに微調整
し、均一な状態に近づけている。
【００２１】噴入口２からカップ１内へ噴入されるメッ
キ液６は、カップ１内の、半導体基板４の中心軸上に陽
電極１３が設けられているために、流量分布が一様では
なく、半導体基板４のメッキ面の外周部に近い部分によ
り早く接触する割合が大きい。従って半導体基板４のメ
ッキ面の近傍における、メッキ液６の金属イオン濃度
は、メッキ面の外周部に近い部分ほど大きくなる。この
金属イオン濃度のメッキ面の外周部からの距離に応じた
不均一性は、陽電極１３の面積占有率（外形面積に対す
る金属材料部の面積の割合）を小さくして、メッキ液６
の半導体基板４のメッキ面への接触の仕方を一様な状態
に近づけることによって、小さくすることができる。実
験によれば、陽電極３の面積占有率は、５０％以下であ
ればメッキ膜９の膜厚の不均一性にはほとんど寄与しな
くなるため、本実施例においては、陽電極１３の面積占
有率は５０％としてある。
【００２２】本実施例においては、陽電極１３の半導体
基板４と向かい合う面を凸面としたことによって、半導
体基板４のメッキ面上の電界の大きさを一様な状態に近
づけているため、メッキ膜９の膜厚のバラつきは、凸面
を有しない陽電極３を用いた場合に較べてさらに数パー
セント改善されている。即ち本実施例によれば、膜厚の
バラつきが非常に小さなメッキ膜９を形成することがで
きる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属メッ
キ装置においては、半導体基板４のメッキ面の電位分布
の不均一性を、陽電極３の径を調整することによって補
正し、メッキ面上の電界８の強度分布を一様な状態に近
づけているので、均一な膜厚を有するメッキ膜９を形成
することができ、半導体基板の性能及び歩留りを著しく
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である金属メッキ装置の
断面図。
【図２】第１の実施例におけるメッキ膜９の膜厚の不均
一性を示すグラフ。
【図３】本発明の第２の実施例である金属メッキ装置の
断面図。
【図４】従来の金属メッキ装置の断面図。
【符号の説明】
１ カップ ２ 噴入口 ３，１３ 陽電極 ４ 半導体基板 ５ 陰電極 ６ メッキ液 ７ 配管 ８ 電界 ９ メッキ膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上面に開口を有し、メッキ液を収容する
    カップと、前記開口の上部に設けられ、被メッキ基板を
    保持する陰電極と、前記カップ内に設けられ、前記被メ
    ッキ基板の径よりも小さな径を有する陽電極とを備えた
    電解メッキ装置。
  2. 【請求項２】 前記陽電極の径は前記被メッキ基板の径
    の２分の１以下であることを特徴とする請求項１記載の
    電解メッキ装置。
  3. 【請求項３】 前記被メッキ基板は半導体基板であり、
    前記陽電極は該半導体基板に対向する面が凸面である曲
    面構造を有することを特徴とする請求項１記載の電解メ
    ッキ装置。
  4. 【請求項４】 前記陽電極は網状であり、該網部の面積
    に対する導電部の面積占有率は５０％以下であることを
    特徴とする請求項３記載の電解メッキ装置。
JP4182753A 1992-07-10 1992-07-10 電解メッキ装置 Pending JPH0625899A (ja)

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