JPH1136096A - 噴流めっき装置 - Google Patents
噴流めっき装置Info
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- JPH1136096A JPH1136096A JP19433697A JP19433697A JPH1136096A JP H1136096 A JPH1136096 A JP H1136096A JP 19433697 A JP19433697 A JP 19433697A JP 19433697 A JP19433697 A JP 19433697A JP H1136096 A JPH1136096 A JP H1136096A
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Abstract
っき膜厚分布を均一にする。 【解決手段】 カップ槽を内外2重構造のカップ槽5
A,5Bとし、めっき液9を半導体基板1の外周部1a
と中央部1bとに別々に噴流させ、これらのめっき液の
流速を別々にコントロールしながらめっきを行ない、均
一なめっき膜厚にする。
Description
にめっきを行うための噴流めっき装置に関する。
うに、下部にめっき液の噴流口13と格子状のアノード
電極3が設けられたカップ槽5を有しており、カップ槽
5のめっき液噴流口13から循環用ポンプ10によりめ
っき槽7内のめっき液9をアノード電極3を通して噴流
させ、ウェハ保持ピン16上に被めっき面を下にして半
導体基板(以下、ウェハという)1を保持し、チャック
17を有するカソード電極2をウェハ1に近接させて真
空吸着させ、めっき用電源4によりアノード電極3及び
カソード電極2間に電圧を印加して、ウェハ1の被めっ
き面に電解めっきを行うように構成されている。また、
8はヒータ、11はフィルタ、12は流量計、18は温
調計、19は温測抵抗体である。
に、カップ槽5の噴流口13よりポンプ10によりめっ
き液9を噴流させているが、噴流口13の形状が、カッ
プ槽5と同心円上にφ20程度の小さな円形の流入口と
なっているため、図6に示すように、噴流口13付近の
流速が速く、カップ槽5の中心部のみ、めっき液9がウ
ェハ1に向かって流れ、ウェハ1の被めっき面に当たっ
てオーバーフローするが、オーバーフローしなかっため
っき液9が、カップ槽5の外周部で矢印のように澱み、
乱流が発生しやすくなる。
りも単位時間当たりのウェハ1の被めっき面に当たるめ
っき液9の液量が多くなり、電解によって運ばれる金属
イオンの量が増え、析出量が増えるため、厚くめっきさ
れ、図7に示すように、めっき膜厚がウェハ面内で大き
くばらつく傾向にあり、このときのバラツキが、3σ/
xで±30%以上となっている。
うに、カップ槽5内の格子状アノード電極3上に、カッ
プ槽5の側壁の一部を貫通し水平方向に移動可能な複数
枚の制御板14を設け、カップ槽5内の周辺部に噴流す
るめっき液の流れを制御して、めっき膜厚の均一性向上
を目的とした噴流めっき装置とそのめっき方法が、例え
ば特開平8−1580945号公報に提案されている。
また、20はOリング、22はDCモータ、23はデジ
タルマイクロメータ、24はモータドライブ、25は制
御回路、26は入力設定部、27はアームである。
側に整流器15を設置し、中心部のめっき液9の流速を
減少させ、全体の流れを均一にすることにより、ウエハ
1の中心部とエッジ部とにおけるめっき厚さのバラツキ
を小さくさせる装置や、図10に示すように、カップ槽
5の上側に位置するウェハ1をカソード電極2である回
転するチャック17で真空保持し、全体を均一なめっき
厚にする装置が、例えば特開平2−225693号公報
に提案されている。
示した従来例の噴流めっき装置の第1の問題点は、カッ
プ槽内のめっき液の流れを水平方向に移動可能な複数枚
の制御板を移動させる移動手段を設けているため、周辺
部に噴流するめっき液の流れを簡単に制御できるが、最
適な流速分布を得る条件出しに時間を要するという点に
ある。その理由は、制御板14をX方向,Y方向とも任
意に動かせる範囲が広いため、最適な流速分布がすぐ見
つかれば問題ないが、うまく行かない時の方が多いため
である。
問題点は、制御板14の構造及び制御板を駆動するため
の回路が必要になるという点にある。その理由は、カッ
プ槽5の側壁の一部を貫通させて水平方向に移動可能な
ように設置するため、外部にめっき液9が漏れないよう
に、制御板14を駆動する軸にOリング20の軸シール
を施したり、制御板14を駆動するための入力設定部2
6,制御回路25,モータドライブ回路24,DCモー
タ22,リードスクリュ21,デジタルマイクロメータ
23,アーム27を用いているため、構造及び駆動回路
が、かなり複雑となり、コストも高く、その保守も難し
いためである。
置の第1の問題点は、めっき液9の流れを均一化し、最
適な流速分布を得られるように整流器15の形状、大き
さ等の適正化に多大な時間を要することや、ウェハ1の
サイズの変化に対して、最適な流速を得る為の条件出し
にも時間がかかることにある。その理由は、整流器15
を噴流口13とアノード電極3の間に設置することは、
非常に困難が伴うものであり、その設置方法が複雑にな
るため、その部品点数が増えることで、交換に手間がか
かるためである。また、整流器を備えたカップ槽を製作
できたとしても、各種ウェハのサイズに適した流速が得
られるように、カップ槽を数セットもしくは数10セッ
ト準備しなくてはならず、そのカップ槽の管理等の問題
が生じるためである。
問題点は、めっき膜厚のバラツキとして得られる結果が
9.5μmから10μmの間で0.5μmバラツキがあ
るという点にある。その理由は、バンプめっきとしての
バラツキであるならば、十分な範囲であるかも知れない
が、1μm以下のサブミクロンオーダのめっきを付ける
工程では、問題外のバラツキであるため、この従来の噴
流めっき装置は適用できないためである。
置は、ウェハ1を回転させることにより、オーバーフロ
ーの不均一な流れがあったとしても、めっき液の流量分
布のばらつきを防止できることとなるが、めっき液の流
速が変わっている訳ではなく、カップ槽の構造は現状の
噴流めっき装置と何ら変わりはないため、オーバーフロ
ーしなかっためっき液が、カップ槽5の外周部で澱み、
乱流が発生するため、提案している内容ほどの効果は期
待できないという問題点があった。
を均一にし、1μm以下の膜厚でも正確にコントロール
することができる噴流めっき装置を提供することにあ
る。
め、本発明に係る噴流めっき装置は、カップ槽を有し、
噴流するめっき液にて半導体基板をめっきする噴流めっ
き装置であって、前記カップ槽は、めっき槽からのめっ
き液を噴流させるものであって、半導体基板の中央部と
外周部とで異るめっき液の流れを形成するものである。
ており、内側のカップ槽は、中央部にノズルを有し、前
記内側のカップ槽は、半導体基板の中央部に向けためっ
き液の流れを形成するものであり、前記ノズルは、半導
体基板の中央部に接触して噴流するめっき液を回収する
ものであり、前記外側のカップ槽は、半導体基板の外周
部に向けためっき液の流れを形成するものであり、半導
体基板の外周部に接触して噴流するめっき液は、前記外
側のカップ槽の開口縁からオーバーフローさせて回収す
るものである。
内側カップ槽のめっき液面の高さより低い位置に開口し
たものである。
っき液の流路は、めっき液を層流に整流する噴流口を有
するものである。
て形成されたものものである。
分割して楕円形状に形成された流入口として構成された
ものものである。
シアン系の金のイオンを有するめっき液を使用して、め
っきを行うものである。
外2重構造にし、内外2重のカップ槽にてめっき液を半
導体基板の中央部と外周部とに分けて噴流させている。
このため、半導体基板の外周側と中央部に向けためっき
液の流速を別々にコントロールしながらめっきを行な
い、ウェハ面内のめっき膜厚を均一化することができ
る。
て図面を参照して詳細に説明する。
て、めっき液9をノンシアン系とし、めっき液温度を4
0〜60℃の温度範囲に設定してめっきを行なうように
なっている。
槽は、外周側のカップ槽5Aと、カップ槽5Aの中心部
に配置した内側のカップ槽5Bとの内外2重構造になっ
ており、内外のカップ槽5A及び5B間を通して半導体
基板(以下、ウェハという)1の外周部1aに向けため
っき液の流れを形成し、かつ内側のカップ槽5B内を通
してウェハ1の中央部1bに向けためっき液の流れを前
記めっき液の流れとは独立して形成するようにしたもの
である。
図1〜図3を参照して詳細に説明する。
加温されためっき液9は、インバータ制御(設定流量に
合わせて、ポンプの入力電圧の周波数を変える)した2
個のポンプ10A,10Bでフィルタ11A,11B、
流量計12A,12Bを通って、カップ槽5A,5Bの
噴流口13に供給される。
で供給されためっき液は、内外のカップ槽5A,5B間
を通してカップ槽5Aに噴流し、ポンプ10Bで供給さ
れためっき液は、カップ槽5Bに噴流し、内外のカップ
槽5A及び5B間を通してウェハ1の外周部1aに向け
ためっき液の流れが形成され、かつ内側のカップ槽5B
内を通してウェハ1の中央部1bに向けためっき液の流
れを前記めっき液の流れとは独立して形成される。
り、ウェハ1の被めっき面に接触し、カップ槽5A内の
めっき液は、カップ槽5Aの開口縁から外側にオーバー
フローし、回収槽5Cを通してめっき槽7内に回収され
る。一方、カップ槽5B内のめっき液は、カップ槽5B
の外側に漏出することなく、カップ槽5Bの中央部に設
置したノズル6を通してめっき槽7内に回収する。
周部1aとに分けてめっき液の流れを形成した状態を維
持し、めっき用電源4によりアノード電極3及びカソー
ド電極2との間に電圧を印加し、ウェハ1の被めっき面
に電解めっきを行う。
とし、半導体基板の中央部と外周部とにめっき液を別々
に噴流させているため、これらのめっき液の流速を別々
にコントロールしながらめっきをすることができ、1μ
m以下のサブミクロンオーダの膜厚でも均一なめっき膜
厚を得ることができる。
る噴流めっき装置の具体例を実施例1として説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る噴流めっき装置を示す
構成図、図2は、カップ槽の噴流口を示す断面図であ
る。
るめっき装置は、カップ槽5A及び5B内に水平に設け
られた格子状のアノード電極3と、カップ槽5Aの開口
縁に設けられたウェハ保持ピン16上にウェハ1の被め
っき面を下方にして保持し、チャック17を有するカソ
ード電極2をウェハ1の裏面に近接させて真空吸着さ
せ、めっき用電源4によりアノード電極3とカソード電
極2との間に電圧を印加し、ウェハ1の被めっき面に電
解めっきを行なうめっき装置を対象とするものである。
内外2重構造としたカップ槽5A,5Bとからなってお
り、内側のカップ槽5Bは、中央部にノズル6を鉛直に
配置して有している。そして、内側のカップ槽5Bは、
ウェハ1の中央部1bに向けためっき液の流れを形成す
るようになっており、ノズル6は、カップ槽5Aの開口
縁の高さ位置より若干低い位置に開口し、ウェハ1の中
央部1bに接触して噴流するめっき液を回収するように
なっている。また、外側のカップ槽5Aは、ウェハ1の
外周部1aに向けためっき液の流れを形成するようにな
っており、ウェハ1の外周部1aに接触して噴流するめ
っき液は、外側のカップ槽5Aの開口縁からオーバーフ
ローさせて回収槽5Cを通してめっき槽7内に回収よう
になっている。
構造のカップ槽5A,5Bは、下部に噴流口13を有し
ており、それぞれの噴流口13は、流量計12A,12
B、フィルタ11A,11B、ポンプ10A,10Bを
介してめっき槽7に接続されている。めっき槽7内のめ
っき液9は、ヒータ8,温調抵抗体19及び温調計18
を使って温調されている。さらに、内外のカップ槽5
A,5Bは、噴流口側から上方に向けて漏斗状に拡径さ
れ、その上部が同径の胴部となった筒状を構成してい
る。内側のカップ槽5Bの噴流口13は図2に示すよう
に、円形状の流入口28aとして形成され、その中央部
にノズル6が設置されている。一方、外側のカップ槽5
Bの噴流口13は図2に示すように、内側のカップ槽5
Aと外側のカップ槽5Bとの間に位置し、複数の楕円形
状の流入口28bとして形成されている。
口13は、複数の楕円形状の流入口28bであるため、
カップ槽5Bの噴流口を流れるめっき液の流速が分散
し、層流となってウエハ1の被めっき面に均一に接触し
オーバーフローする。また内側のカップ槽5Aの噴流口
13から噴流するめっき液は、ノズル6により流入口2
8aの面積が縮小されているため、速い流速でウェハ1
に向かって流れるが、カップ槽5Aの開口縁によって外
側にオーバーフローすることが規制され、ノズル6の開
口縁に流れ込んで回収されるため、外側のめっきに影響
を与えない。このため、ウエハ1の外周部1aと中央部
1bとに向かうめっき液の流速を別々にコントロールし
ながらめっきを行ない、ウェハ面内のめっき膜厚を均一
化することが可能となる。
材で形成される。その材料としては現状のカップ槽と同
じポリプロピレン(PP)または塩化ビニル(PV
C)、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)及びポリフッ
化ビニリデン(PVDF)のようなめっき液の主成分で
ある亜流酸ナトリウムに浸食されず、42℃で使用でき
るプラスチック材が望ましい。
収槽5Cを通してオーバーフローしためっき液9とノズ
ル6に回収されためっき液9を戻し、液温調整されため
っき液9を再び、カップ槽に供給するものであり、温調
計18とヒータ8を有し、温調計18は、めっき槽7内
のめっき液9の液温を温測抵抗体19により測定し、制
御信号をヒータ8に出力する。ヒータ8は温調計18か
らの制御信号を入力し、めっき液9を加熱して適温に合
わせる。温調されためっき液9はインバータ制御の循環
ポンプ10A,Bによりカップ槽5A,B内へ送られ
る。カップ槽からオーバーフロー又はノズル6にて回収
されためっき液9はめっき槽7へ戻る。
た流量計12A及び12Bは、めっき液の噴流流量をモ
ニタし、制御信号を循環ポンプ10A及び10Bのイン
バータ回路に出力し、噴流流量を制御している。また、
配管に設置されたカートリッジ型のフィルタ11A及び
11Bは、めっき液中のダスト等がウェハのめっき皮膜
に付着しないように、0.5μm程度の孔径を使用して
精密に濾過するよう構成されている。
内で42℃まで加温されためっき液9は、インバータ制
御(設定流量に合わせて、ポンプの入力電圧の周波数を
変える)した2個のポンプ10A,10Bでフィルタ1
1A,11B、流量計12A,12Bを通って、カップ
槽5A,5Bの噴流口13に供給される。
で供給されためっき液は、外側のカップ槽5Bの流入口
28bを通してカップ槽5Bに噴流し、ポンプ10Bで
供給されためっき液は、流入口28aを通してカップ槽
5Aに噴流し、内外のカップ槽5A及び5B間を通して
ウェハ1の外周部1aに向けためっき液の流れが形成さ
れ、かつ内側のカップ槽5B内を通してウェハ1の中央
部1bに向けためっき液の流れを前記めっき液の流れと
は独立して形成される。
り、ウェハ1の被めっき面に接触し、オーバーフローし
て回収槽5Cを通してめっき槽7内に回収される。一
方、カップ槽5B内のめっき液は、カップ槽5Bの外側
に漏出することなく、カップ槽5Bの中央部に設置した
ノズル6を通してめっき槽7内に回収される。なお、め
っき液9は、亜酸ナトリウムを主成分としたノンシアン
系の金のイオンを有するめっき液を使用する。
カップ槽を内外2重構造とし、めっき液を内外のカップ
槽5A,5B間を通してカップ槽5Aに噴流するととも
に、カップ槽5Bに噴流し、内外のカップ槽5A及び5
B間を通してウェハ1の外周部1aに向けためっき液の
流れを形成され、かつ内側のカップ槽5B内を通してウ
ェハ1の中央部1bに向けためっき液の流れを前記めっ
き液の流れとは独立して形成することにより、それぞれ
のめっき液の流速を別々にコントロールしながらめっき
をすることができ、これにより、図5に示すように1μ
m以下のサブミクロンオーダの膜厚でも均一なめっき膜
厚を得ることができる。具体的にはバラツキ3σ/xで
±10%以下に押さえることができる。
出しが簡単であり、これにより、ウェハサイズが変わる
等の条件の変更にも即座に対応することができる。
造になっており、2個のホンプの噴流量を制御するだけ
で条件出しができるからである。すなわち、図8の従来
例ように、制御板をX方向,Y方向に任意に動かして、
最適流量を得る方法や、図9のように、いくつかの整流
器を準備して条件出しをするような、手間がかからない
ためである。
示した構造のものに限らず、外側の流入口28bの数を
3個〜複数個まで増やすことも可能であり、又、アノー
ド電極3及びカソード電極2間に電圧を印加するめっき
用電源4は、直流のみならずパルス電流の定電流パルス
及び逆電流パルスを通電することができる電源を用いる
ことも可能である。また、カップ槽の材質は、ポリプロ
ピレンに限らず、塩化ビニル(PVC)、四フッ化エチ
レン樹脂(PTFE)及びポリフッ化ビニリデン(PV
DF)のようなめっき液の主成分である亜流酸ナトリウ
ムに浸食されないプラスチック材を適用することも可能
である。
5Bの上部開口縁5B1を内側に縮径してめっき液が外
側のカップ槽5A側に漏出するのをさらに防止するよう
にしてもよい。
いて図面を参照して詳細に説明する。図4は、本発明の
実施例2を示す図である。
び5Bの上部に設けられたウェハ保持ピン16の変わり
にカソード電極ピン2’を少なくとも3個以上有し、ウ
ェハ1の被めっき面を下にして導通させ、めっき用電源
4によりアノード電極3及びカソード電極ピン2’間に
電圧を印加し、ウェハの被めっき面に電解めっきを行う
ように構成したものである。
図示の構造に限らず、カソード電極ピンでウェハの側面
から押さえつけて導通させたり、ピンを使わず、通電可
能なクリップ等で挾む構成とすることも可能である。
ップ槽を内外2重構造とし、半導体基板の中央部と外周
部とにめっき液を別々に噴流させているため、これらの
めっき液の流速を別々にコントロールしながらめっきを
することができ、1μm以下のサブミクロンオーダの膜
厚でも均一なめっき膜厚を得ることができる。
出しが簡単であり、これにより、ウェハサイズが変わる
等の条件の変更にも即座に対応することができる。
造になっており、2個のホンプの噴流量を制御するだけ
で条件出しができるからである。すなわち、図8の従来
例ように、制御板をX方向,Y方向に任意に動かして、
最適流量を得る方法や、図9のように、いくつかの整流
器を準備して条件出しをするような、手間がかからない
ためである。
部品点数をあまり増やす必要がなく、これにより、保守
やカップ槽の洗浄及び交換が簡単にできる。
増やすことなく、ポンプを1個追加しているだけであ
り、又、カップ槽が一体化しているため、交換が楽に行
えるからである。すなわち、図8の従来例のように、カ
ップ槽を交換するために、制御板を外したり、定期的に
制御板を駆動する軸のOリングの交換をする等、又、図
9の従来例のように、設置が難しい整流器を取り外す必
要がないためである。
構成図である。
る。
布を示す図である。
図である。
図である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 カップ槽を有し、噴流するめっき液にて
半導体基板をめっきする噴流めっき装置であって、 前記カップ槽は、めっき槽からのめっき液を噴流させる
ものであって、半導体基板の中央部と外周部とで異るめ
っき液の流れを形成するものであることを特徴とする噴
流めっき装置。 - 【請求項2】 前記カップ槽は、内外2重構造となって
おり、内側のカップ槽は、中央部にノズルを有し、 前記内側のカップ槽は、半導体基板の中央部に向けため
っき液の流れを形成するものであり、前記ノズルは、半
導体基板の中央部に接触して噴流するめっき液を回収す
るものであり、 前記外側のカップ槽は、半導体基板の外周部に向けため
っき液の流れを形成するものであり、半導体基板の外周
部に接触して噴流するめっき液は、前記外側のカップ槽
の開口縁からオーバーフローさせて回収するものである
ことを特徴とする請求項1に記載の噴流めっき装置。 - 【請求項3】 前記内側カップ槽内のノズルは、前記内
側カップ槽のめっき液面の高さより低い位置に開口した
ものであることを特徴とする請求項2に記載の噴流めっ
き装置。 - 【請求項4】 前記内外のカップ槽間に形成されためっ
き液の流路は、めっき液を層流に整流する噴流口を有す
るものであることを特徴とする請求項2に記載の噴流め
っき装置。 - 【請求項5】 前記噴流口は、楕円形状の流入口として
形成されたものものであることを特徴とする請求項4に
記載の噴流めっき装置。 - 【請求項6】 前記噴流口は、少なくとも3個以上に分
割して楕円形状に形成された流入口として構成されたも
のものであることを特徴とする請求項5に記載の噴流め
っき装置。 - 【請求項7】 亜硫酸ナトリウムを主成分としたノンシ
アン系の金のイオンを有するめっき液を使用して、めっ
きを行うものであることを特徴とする請求項1に記載の
噴流めっき装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19433697A JP3223850B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 噴流めっき装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19433697A JP3223850B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 噴流めっき装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1136096A true JPH1136096A (ja) | 1999-02-09 |
JP3223850B2 JP3223850B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=16322902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19433697A Expired - Fee Related JP3223850B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 噴流めっき装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3223850B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002503766A (ja) * | 1998-02-12 | 2002-02-05 | エーシーエム リサーチ,インコーポレイティド | メッキ設備及び方法 |
JP2012007201A (ja) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Lapis Semiconductor Co Ltd | めっき装置 |
CN107761144A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-06 | 宁波康强电子股份有限公司 | 一种带杯led引线框架的连续电镀装置 |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP19433697A patent/JP3223850B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002503766A (ja) * | 1998-02-12 | 2002-02-05 | エーシーエム リサーチ,インコーポレイティド | メッキ設備及び方法 |
JP2012007201A (ja) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Lapis Semiconductor Co Ltd | めっき装置 |
CN107761144A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-06 | 宁波康强电子股份有限公司 | 一种带杯led引线框架的连续电镀装置 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3223850B2 (ja) | 2001-10-29 |
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