JPH11209890A - カップ式めっき方法及びそれに用いるカップ式めっき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき液に対して溶解しやすい被めっき面
を有するウエーハにめっき処理する場合でも均一なめっ
き厚を実現できるカップ式めっき方法及びそれに用いる
カップ式めっき装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 カップ式めっき槽１の上部開口に沿って
支持部２が設けられるとともに、この支持部２の下側位
置にめっき槽の内部から外部に貫通する複数のめっき液
流出路３、４が設けられた装置を用いて、ウエーハ６の
被めっき面７近傍までめっき液を供給した後、めっき槽
１内に残留するバブルをめっき液流出路３から外部に排
出できるような速さでめっき液を供給してめっき処理す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体用のウエーハ
にめっきを施す技術に関するものであり、特にカップ式
めっき方法及びそれに用いるカップ式めっき装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体用のウエーハにめっきを施
す方法として、カップ式めっき方法が知られている（実
開平２−１２２０６７号公報や特開平５−３２０９７８
号公報参照）。

【０００３】このカップ式めっき処理は、めっき槽上部
へ載置されたウエーハの被めっき面に、めっき槽の下方
からめっき液を上昇させて供給するとともにめっき槽に
設けられためっき液流出路からめっき液を排出させなが
らめっきを施すもので、小ロット生産やめっき処理工程
の自動化に好適なものとして広く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のカップ式めっき方法によって金属シード付きウエー
ハにめっき処理をすると、均一な厚みのめっきを施すこ
とが困難な事態が生じた。それは、例えばウエーハの被
めっき表面へ予めＣｕが被覆されているシード付きウエ
ーハに硫酸銅溶液のめっき液で処理する場合に生じる。
つまり、金属シード付きウエーハのシード金属（予め被
覆された金属）とその金属を溶解しやすいめっき液との
組み合わせで、従来のカップ式めっき処理を行うとめっ
き厚が不均一になるのである。

【０００５】これは従来のカップ式めっき処理における
めっき液を供給する際のめっき液面状態に起因するもの
である。そもそもカップ式めっき装置では、めっき槽の
下方よりめっき液を上昇させて供給し、上昇しためっき
液がウエーハの被めっき面に接触しつつ周辺に広がる流
れを形成するように、めっき液流出路を放射状にめっき
槽に形成した構造としてある。そのため、めっき液供給
部はめっき槽に載置されるウエーハの中心の下方位置に
設けられる。このような構造であるので、めっき処理開
始前にめっき液をめっき槽内へ充満させる際のめっき液
面形状はめっき供給部の上方が盛り上がった山形のもの
となる。

【０００６】即ち、めっき処理開始前にめっき槽内へめ
っき液を充満させていくと、その供給されるめっき液面
の形状から、まず初めに被めっき面の中心部分にめっき
液が接触することになり、めっき液の充満が進むにつれ
その周辺部へと液接触が広がることになる。これはめっ
き液に溶解しやすいシード金属が被めっき面に被覆され
いる場合、被めっき面の中心部分おいて最も多くのシー
ド金属が溶解することになり、周辺部にいくにつれその
溶解量は減少することとなる。そのような状態の被めっ
き面にめっきを施しても均一なめっき厚みが実現できな
いのである。そして、半導体用のウエーハに要求される
めっき厚みは数μｍレベルであるため、上述したシード
金属の溶解によるめっき厚の不均一は実用上問題となる
ことが多い。

【０００７】そこで、本発明は、従来のカップ式めっき
方法を改善し、めっき液に対して溶解しやすいシード金
属が被めっき面に被覆されたウエーハ、即ち金属シード
付きウエーハにめっき処理する場合でも均一な厚みのめ
っき処理を可能とするカップ式めっき方法及びそれに用
いるカップ式めっき装置を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに請求項１に記載する発明では、カップ式めっき方法
について、ウエーハの被めっき面とめっき液面との接触
が、めっき液面を水平に保ちながらめっき液を供給する
ことにより、被めっき面全面でほぼ同時になるようにし
てめっきを施すものとした。これによりめっき液へ溶解
しやすい金属が被めっき面に被覆してあっても、めっき
液によるシード金属の溶解は全面でほぼ同時に始まり、
その状態でめっきを施せばめっき厚を均一にすることが
可能となる。この場合においてめっき液面を水平に維持
しながら供給するには、めっき液供給を緩やかに行うこ
とで可能となるが、例えばめっき液の供給ポンプをイン
バータ制御し、めっき液面の水平を維持できる程度の供
給量で徐々にめっき槽内を充満すればよい。

【０００９】金属シード付きウエーハに均一な厚みのめ
っきを施す一手段として、上記した請求項１のめっき方
法があるが、この方法ではめっき液供給に時間がかかる
ため生産性の面で劣ることになる。つまり、生産性を向
上できる程度の時間でめっき液を供給することや、より
良好なめっきを実現するためにめっき槽内にある空気を
十分に排出しめっき液中にバブルを残留させないように
するためには、めっき液面が盛り上がる程度の供給量が
不可欠となる。そこで、本発明者は、めっき液面が盛り
上がる程度のめっき液供給を行っても、被めっき面とめ
っき液面との接触においての接触順序によって生じる時
間的な差を短縮し、金属シードの不均一溶解を防止する
ことを考えた。

【００１０】これを実現するために請求項２記載する発
明では、ウエーハの被めっき面近傍までめっき液を一旦
供給し、その位置でめっき液面を維持した後、めっき槽
内に残留するバブルをめっき液流出路から外部に排出す
るとともに被めっき面の中心部から周辺部までの接触時
間の差が最短となる程度の速さでめっき液を供給してめ
っきを施すものとした。ここでいうウエーハの被めっき
面近傍とは、初めに供給されるめっき液面が盛り上がっ
た形状であっても被めっき面に接触することがない程度
の被めっき面から離れた位置をいう。

【００１１】この請求項２に記載のカップ式めっき方法
によれば、めっき液面が被めっき面近傍までめっき槽内
に充満されているので、その後のめっき液供給をより速
くすることで、めっき液面と被めっき面との接触は中心
部と周辺部とでほとんど時間差が生じない。そのため、
被めっき面に被覆された金属の溶解もほぼ均一となり、
その後のめっき処理よって均一なめっき厚が実現でき
る。この被めっき面近傍からのめっき液供給速度は、め
っき槽内に残留するバブルをめっき液流出路から外部に
排出できる程度の速度である。具体的な供給速度はめっ
き装置の大きさによっても異なるが、本発明では、めっ
き槽容量２リットルの場合、被めっき面近傍までは供給量で
４〜６ｌ／ｍｉｎで供給し、その後の供給量は１５〜３
０ｌ／ｍｉｎ程度である。

【００１２】つまり、この請求項２に記載するカップ式
めっき方法であれば、請求項１の水平状態を維持してめ
っき液を供給する場合と異なり、被めっき面近傍までは
めっき液の供給が速くできるので、均一なめっき厚を実
現できることに加えめっきの処理工程時間の短縮化も図
れることになる。

【００１３】さらに、めっき液面が被めっき面に接触し
た後一定時間めっき液中のバブルを排出する場合には、
被めっき面にめっき液が接触すると同時に被めっき面へ
溶解防止電流を供給することにすれば、シード金属の溶
解を有効に防止することができる。めっき液に対するシ
ード金属の溶解量は液接触からめっき処理開始までの時
間により計算できるが、実際の溶解量は液供給量や液温
等に影響され正確には予測しづらい。そこで、本発明の
ようにシード金属の溶解を完全に防止すれば、予め被め
っき面に被覆されている一定厚のシード金属上に必要な
厚みのめっきを施すことで、要求される最終的なめっき
厚みをより精確に実現することができる。

【００１４】上述した本発明のカップ式めっき方法に用
いる装置は、めっき槽の上部開口に沿って支持部が設け
られるとともに、この支持部の下側位置にめっき槽の内
部から外部に貫通するめっき液流出路が設けられ、さら
にめっき槽の内部にめっき液供給部が設けられ、そして
めっき液供給部から上昇流で供給されるめっき液にめっ
き液流出路からめっき槽の外部へ流出する流れを形成さ
せ、このめっき液に支持部に載置のウエーハの被めっき
面を接触させることでめっきを施すカップ式めっき装置
において、めっき液流出路が段違いに複数設けられてい
る装置とした。このような装置であれば、最初にめっき
槽内へめっき液を供給する際、めっき液面の水平維持が
容易となり、また、めっき槽内の所定高さ位置でめっき
液面を維持することも容易となるので、本発明のカップ
式めっき方法の確実な実施が可能となる。

【００１５】従来のカップ式めっき装置では、ウエーハ
の支持部下側に一段のめっき液流出路が設けたのみであ
った。そのため、請求項１に記載するめっき液面を水平
維持しながら供給して処理することや請求項２記載する
被めっき面近傍までめっき液を一旦供給した後、より速
く供給充満してめっき処理することを実現するために
は、供給ポンプの微妙且つ適切な制御を行わなければな
らない。

【００１６】しかしながら、本発明のカップ式めっき装
置によれば、供給するめっき液面の上昇に従ってめっき
槽下方側のめっき液流出路から順次めっき液が排出され
ることになるので、めっき液面の水平を維持して供給す
る場合、その液供給量が多少変動しても上昇するめっき
液面の大きな揺動が抑制され水平を維持しやすくなる。

【００１７】また、請求項２に記載する方法で、初めに
めっき槽へ被めっき面近傍までめっき液を一旦供給し、
その液面高さで一定時間維持するには供給ポンプの制御
を微妙且つ適切に行う必要がある。しかし、本発明の装
置であればその維持する液面高さに対応するめっき液流
出路位置で液面維持を行うこととすれば、一段しかめっ
き液流出路がない従来の装置よりもポンプ制御が比較的
容易になり請求項２に記載するめっき方法が簡単に実施
できるようになる。さらに、供給量とその際の液面状態
にあわせて適宜維持する液面高さに対応するめっき液流
出路を選択できるので、請求項２に記載のめっき方法を
実施するために最適な被めっき面近傍位置を容易に決め
ることも可能となる。

【００１８】その上、このように段違いに複数めっき液
流出路を設けるとめっき液中のバブルが効率よく排出さ
れ、より良好な表面性状のめっきを施すことも可能とな
る。めっき処理時にはアノードから発生する気体等がめ
っき液中にバブルとなって流動するものであるが、この
バブルは供給するめっき液の上昇流に従ってウエーハの
被めっき面まで到達し周辺に広がりながらめっき液流出
路から排出される。従来の一段しかないめっき液流出路
でもめっき液中のバブルはある程度排出されるが、めっ
き槽内での液対流による液巻き込み状態の場所にはバブ
ルが残留しやすく、その残留するバブルがめっき性状に
影響を与える傾向があった。ところが、本発明のように
段違いに複数めっき液流出路を設けるとウエーハの支持
部直下に設けられためっき槽内の最上位置のめっき液流
出路から従来と同様にバブルが排出され、その下方に設
けらている複数のめっき液流出路からのめっき液排出に
より、めっき槽内の液対流が変化しめっき液に巻き込ま
れて残留しやすいバブルの排出も可能となる。よって、
従来の装置に比べるとめっき液中に残留するバブルをよ
り低減できるので、良好な表面性状のめっき処理が可能
となる。

【００１９】この段違いに複数のめっき液流出路はどの
ように設けてもよいが、好ましくは上下二段のめっき液
流出路とし、上めっき液流出路と下めっき液流出路との
断面積の比率が２：１とするほうがよい。このようにす
れば、従来のカップ式めっき装置におけるめっき槽にも
う一段めっき液流出路を設けることで簡単に本発明によ
るめっき方法に対応できる。また、上めっき液流出路を
下めっき液流出路の２倍の断面積とするとめっき液中の
バブルが効率的に排出され良好な表面性状のめっき処理
が可能となる。

【００２０】さらに本発明のカップ式めっき装置ではバ
ブルの排出をより効率よくするために、ウエーハの支持
部内周面の断面形状を支持されたウエーハの被めっき面
から続く略円弧状になるように形成するものとした。載
置されたウエーハの被めっき面とめっき槽の支持部内周
面で形成される角の部分にはめっき液の排出流れに従い
バブルの集中が生じやすい。特に、その角の部分が角形
であるとバブルが溜まり易く排出されにくい。そこで支
持部内周面の断面形状をウエーハの被めっき面から続く
略円弧状にするとバブルが滞留することなくスムーズに
めっき液の排出流れに沿って排出される。これによりウ
エーハの被めっき面円周端部まで均一なめっき処理が可
能となり歩留向上が図れることになる。ここでいうウエ
ーハの支持部とは、ウエーハが直接載置されるシールパ
ッキンとそのシールパッキンが組み込まれるめっき槽上
方開口部とからなるもので、言い換えると、ウエーハの
被めっき面とめっき槽の最上に設けられるめっき液流出
路との間に挟まれる部分のことをいう。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を説明
する。図１に本実施形態によるカップ式めっき装置のめ
っき槽断面を簡略化して示してある。図１に見られるよ
うに、本実施形態では、めっき槽１（液容量２リットル）の
上部開口に沿って支持部２が設けられ、この支持部２の
下側位置にめっき槽の内部から外部に貫通する放射状の
上下めっき液流出路３、４が設けられている。そしてめ
っき槽１の内部にめっき液供給部５があり、そしてめっ
き液供給部５から上昇流で供給されるめっき液にめっき
液流出路３、４からめっき槽の外部へ流出する流れ（図
１中に示す二点差線で表示）を形成させ、このめっき液
に支持部２に載置のウエーハ６の被めっき面７を接触さ
せることでめっきを施すものとしている。また、ウエー
ハ６の被めっき面７とアノード８とには、図示せぬめっ
き電流供給装置が接続されており、それとは別に被めっ
き面７とアノード８との導通が生じると自動的に作動す
る溶解防止電流供給装置（図示せぬ）も接続してある。

【００２２】本実施形態では、Ｃｕシード付きウエーハ
に硫酸銅溶液によるＣｕめっき処理を行う場合を示す
が、そのめっき処理手順は次のように行った。まず、厚
さ０．１μｍのＣｕが被めっき面７に予め施さている、
直径２００ｍｍのウエーハ６を支持部２に載置した。そ
して、めっき槽１上方に備えられた上下動可能な押圧体
９によりその載置したウエーハ６を押圧固定した。

【００２３】このウエーハ６のセット後、図示せぬめっ
き液供給ポンプを作動させめっき供給部５よりめっき液
を充満した。初めの供給量は５ｌ／ｍｉｎで下めっき液
流出路４まで供給した。このとき、めっき液面は若干山
形となった状態で上昇したが、下めっき液流出路４まで
はその液面形状であっても被めっき面７にめっき液が接
触することは生じなかった。さらに、下めっき液流出路
４からめっき液が排出されるようになるとめっき液面は
ほぼ水平に維持された。

【００２４】下めっき液流出路４までめっき液が供給し
た後、めっき液供給量を３０ｌ／ｍｉｎとしてさらにめ
っき液を供給充満させた。このめっき液供給量の増加に
より、ウエーハ６の被めっき面７とめっき液面との接触
をより速く全面に行え、めっき槽１内の空気も上めっき
液流出路３から排出され、さらにめっき液中に残留する
バブルも効率よく排出された。そして、めっき液中のバ
ブルを排出するため、５秒間めっき電流を流すことなく
その供給状態を維持した後、供給量を２０ｌ／ｍｉｎに
落とした後めっき電流の供給を開始してＣｕめっきを施
した。

【００２５】また、本実施形態の装置ではめっき液とウ
エーハ６の被めっき面７との接触が全面でほぼ同時にな
るように、めっき液面を水平に維持しながら徐々に供給
できるよう図示せぬ供給ポンプをインバータ制御できる
ようにした。この場合のめっき手順は、めっき液が被め
っき面全面に接触するまで、ポンプ出力の調整により供
給量３ｌ／ｍｉｎ程度で液面を水平に維持し、めっき槽
内を充満させた。そして、めっき液が被めっき面に全面
接触した後、めっき液供給量２０ｌ／ｍｉｎまで増加す
るとともにめっき電流を供給してめっきを施した。

【００２６】本実施形態での上めっき液流出路３の断面
高さは２ｍｍ、下めっき液流出路４の断面高さは１ｍｍ
で形成しており、断面積比率が２：１となる。この場合
の上下のめっき液流出路３，４から排出される液量比も
２：１となり、めっき処理中にアノード９から発生する
バブルは、主に上めっき液流出路３から排出され、めっ
き液の液対流による巻き込み場所に残りやすいバブルは
下めっき液流出路４への排出流れに従って効率よく排出
された。

【００２７】さらに、めっき槽１上方開口に沿って設け
られているウエーハ６の支持部２内周面の断面形状Ａ
は、そのＡ部を拡大して示した図２のようになってい
る。この支持部２は、めっき液漏れ防止用のシールパッ
キン１０とそのシールパッキン１０が組み込まれるめっ
き槽開口部１１とからなっている。この支持部２内周面
の断面形状が、ウエーハ６をセットしたときに被めっき
面７からシールパッキン１０及びめっき槽開口部１１に
続く角部が、図２に示すように被めっき面７から続く略
円弧状となるように、言い換えるとあたかもＲ加工され
たように、シールパッキン１０とめっき槽開口部１１と
の内周面に所定の面取り加工を施した。これにより、セ
ットしたウエーハ６の被めっき面７とめっき槽１の支持
部２内周面で形成される角の部分へ集中して流れてくる
バブルも滞留させることなくスムーズに排出された。

【００２８】以上の説明した２つのめっき方法による処
理の結果は、ともに均一な厚みを有したＣｕめっきが施
されていた。特に、従来のカップ式めっき装置及び従来
のカップ式めっき方法で生じていたウエーハ中心部と周
辺部とのめっき厚の不均一は確認されなかった。また、
被めっき面の円周端部付近まで均一なめっき厚を有した
ものが得られ、めっき表面性状も良好なものであった。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明によれば、めっき液に
溶解しやすい金属シード付きウエーハであっても、カッ
プ式めっき方法でより均一な厚みでめっきを施すことが
可能となり、得られるめっきの表面性状も良好にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態によるカップ式めっき装置のめっき
槽断面概略図。

【図２】図１における支持部Ａの拡大断面図。

【符号の説明】

１ めっき槽 ２ 支持部 ３ 上めっき液流出路 ４ 下めっき液流出路 ５ めっき液供給部 ６ ウエーハ ７ 被めっき面 ８ アノード ９ 押圧体 １０ パッキン １１ めっき槽開口部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき槽上部に載置されたウエーハの被
   めっき面に、めっき槽の下方からめっき液を上昇させて
   供給するとともにめっき槽に設けられためっき液流出路
   からめっき液を排出させながらめっき処理するものであ
   るカップ式めっき方法において、ウエーハの被めっき面
   とめっき液面との接触は、めっき液面を水平に保ちなが
   らめっき液を供給することにより、被めっき面全面でほ
   ぼ同時になるようにしてめっき処理するようにしたこと
   を特徴とするカップ式めっき方法。
2. 【請求項２】 めっき槽上部に載置されたウエーハの被
   めっき面に、めっき槽の下方からめっき液を上昇させて
   供給するとともにめっき槽に設けられためっき液流出路
   からめっき液を排出させながらめっき処理するものであ
   るカップ式めっき方法において、ウエーハの被めっき面
   近傍までめっき液を供給した後、めっき槽内に残留する
   バブルをめっき液流出路から外部に排出できるような速
   さでさらにめっき液を供給した後めっき処理するように
   したことを特徴とするカップ式めっき方法。
3. 【請求項３】 ウエーハの被めっき面にめっき液が接触
   すると同時に被めっき面の溶解防止電流の供給を開始し
   てめっきを施す請求項１又は請求項２に記載のめっき方
   法。
4. 【請求項４】 めっき槽の上部開口に沿って支持部が設
   けられるとともに、この支持部の下側位置にめっき槽の
   内部から外部に貫通するめっき液流出路が設けられ、さ
   らにめっき槽の内部にめっき液供給部が設けられ、そし
   てめっき液供給部から上昇流で供給されるめっき液にめ
   っき液流出路からめっき槽の外部へ流出する流れを形成
   させ、このめっき液に支持部に載置のウエーハの被めっ
   き面を接触させることでめっきを施すカップ式めっき装
   置において、 めっき液流出路が段違いに複数設けられていることを特
   徴とするカップ式めっき装置。
5. 【請求項５】 めっき液流出路は二段に設けられ、上め
   っき液流出路と下めっき液流出路との断面積の比率が
   ２：１である請求項４記載のカップ式めっき装置。
6. 【請求項６】 ウエーハの支持部内周面の断面形状は、
   支持されたウエーハの被めっき面から続く略円弧状にな
   るように形成した請求項４又は請求項５に記載のカップ
   式めっき装置。