JPS5811519B2 - めつき装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はウェハのめつき装置に関するものである。

半導体素子のはんだ電極、金電極等の突起電極の構造は
、一般に第１図に示すように、アルミ配線１、電極下部
にスルーホールを有する窒化シリコン等の保護膜２、銅
蒸着膜等の電極下地膜３゜およびはんだ、金などの電極
本体４かもなっている。

電極本体のはんだ、金などの形成方法に電気めつぎを用
いる方法がある。

すなわち、ウェハ全面に電極下地膜となる銅などの金属
を蒸着し、通常のホトプロセスを用いてホトレジストパ
ターンを形成した後、この蒸着膜を通電体として電気め
っきによりはんだ、金などの電極本体を形成し、その後
不要となったホトレジス・、電極下部以外の蒸着膜を除
去する。

上記の電気めっきは、従来は第２図に示すように１枚な
いし数枚のウェハ５を固定したウェハ固定治具６を箱型
のめつき槽７に入れ、平板の陽極８に対向させ、直流電
源９よりウェハ５にマイナス、陽極８にプラスの電圧を
印加して行っていた。

めっき液１０はめつき槽７に付属したポンプ１１により
フィルタ１２を通して循環される。

このような電気めっき方法では、ウェハキャリアからウ
ェハを取出し、ウェハ固定治具＼のウェハのセツティン
グ、酸洗等のめっき前処理、めっき、水洗等のめつき後
処理、乾燥、ウェハキャリア＼のウェハの収納等全ての
工程を入手で行なわねばならず、非能率であり、労力を
多（要し、突起電極の形成コストを上昇させる主原因と
なっていた。

また、第２図で示すような箱型のめつき槽でめっきを行
なうと、電気めっき特有のエツジ効果により、ウェハの
周辺部に多くの電流が集中し、ウェハ中央部にくらべて
周辺部の電極の方が大きく形成され、突起電極の寸法精
度が低下し、接続信頼性を低下させていた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、突
起電極形成の能率を向上させ、かつ省力化することによ
り電極形成コストを低減し、かつ電極の寸法精度を向上
させるウェハのめつき装置を提供するにある。

本発明によるウエノのめつき装置は、並置されためつき
手段及び前後処理千手よりなるめっき処理系と、該めっ
き処理系の各手段にウェハを順次搬送し各処理を行なわ
しめる搬送機構と、ウェハをカートリッジより取出し、
前記搬送機構に引渡すローディング機構と、前記搬送機
構よりウエノを受取り、別のカートリッジに格納するア
ンローディング機構と、上記の各手段、機構の作動を制
御する制御手段よりなるとともに、前記めっき手段が１
側が開放され、他側が陽極板で閉鎖された横向円筒槽よ
りなり、開放側にウェハを吸着せるウェハキャリヤを押
圧することにより該ウェハが該開放口に嵌入し、これに
より該ウエノの周辺を前記円筒槽を構成する絶縁性の槽
本体で囲むと同時に、開放側がウェハキャリヤで水密と
される構成になっていることを特徴とする。

この構成によればめっき工程の自動化・省力化が可能で
、制御装置によるめっき時間等の制御にまりロット間の
ばらつきを小さくすることも可能である。

また突起電極の高さがウエノ周辺部で高く、中心部で低
（形成されるのは、電流がウエノ周辺部に集中すること
に起因する。

よって本発明の装置では上記の如く円筒形めっき槽を用
いてウニ・周辺をその絶縁壁で囲み、周辺部＼の電流の
まわり込みを防ぐことにより、この問題を解決する。

本発明のめつき装置の好ましい態様においては、ローテ
ィング機構、搬送手段及びアンローディング機構が次の
如く構成される。

（ａ）ローディング機構は、ウエノを縦方向に重ねて収
納しているカートリッジよりウェハを１枚づつ取出し位
置決め手段＼搬送するローディング用搬送手段と、該搬
送手段より送られたウェハを位置決めする手段と、位置
決めされたウェハを吸着して該ウニ・を水平位置より垂
直位置に向を変えて前記搬送機構に引渡すローディング
用ハンドラよりなる。

（ｂ）搬送機構は、レールと、該レール上を走行する台
車に取付けられ、真空手段を有し、該真空手段により前
記ローディング用ハンドラよりウェハを受取り、前記め
っき処理系の各手段に向けて前進後退し、その間に各処
理を行なわしめ、後述のアンローディング用ハンドラに
ウェハを引渡すウェハキャリヤよりなる。

（ｅ）アンローディング機構は、前記ウニ・キャリヤよ
りウェハを受取り、該ウニ・を垂直位置より水平位置に
向を変えてアンローディング用搬送手段に引渡すアンロ
ーディング用ハンドラと、該ハンドラよりのウェハをカ
ートリッジへ搬送する。

アンローディング用搬送手段よりなる。本発明のめつき
装置の更に好ましい態様においては、前記横向円筒槽の
１側を閉鎖する陽極板はリード線を有し、かつ円筒壁に
はウニ・を負極とするリード線が設けられ、さらにめっ
き液の供給管及び排出管が開口しである。

本発明のめつき装置の更に好ましいもう一つの態様にお
いては、前記めっき手段のめつき液の供給管及び排出管
が洗浄水と切換可能とされ、該めっき手段内にてウニ・
の洗浄も行い得るようにしである。

以下１本発明の装置の実施例の図面に基づいて説明する
。

第３図は本発明の装置の一実施例の概略構成図（平面図
）である。

この装置は、並置された前処理槽３０１、水洗槽３０２
、めっき槽３０３、湯洗槽３０４及び乾燥用ノズル３１
０よりなるめっき処理系３００と、これらの手段にウェ
ハ１３を順次搬送し各処理を行なわしめる搬送機構２０
０と、ウニ・１３をカートリッジ１２０より取出し搬送
機構２００に引渡すローディング機構１００と、搬送機
構２００よりウェハ１３を受取り、別のカートリッジ１
２０に格納するアンローディング機構４００と、図示せ
ざる制御手段よりなる。

次に、先ずローディング機構１００を、第３図（平面図
）及び第４図（縦断面図）を参照しながら説明する。

ホトプロセスを終了したウェハ１３を縦方向に重ねて収
納しているカートリッジ１２０は保持具１０３に保持さ
れる。

保持具１０３はこれに取付げたラック１０４がモータ１
０５により回転する歯車１０６に噛合していることによ
り上下する。

これによりウニ・１３はモ−タ１０７により駆動される
ベルトコンベア（ローディング用搬送手段）１０１によ
り搬送され、位置決め装置１０２まで搬送される。

位置決め装置１０２では架台１１７に設げられたノズル
１０８から吹出す空気によりウェハ１３を位置決めロー
ラ１０９まで搬送する。

ローラ１０９は３本設けられてあり、ウェハ１３の外周
に接し、且つ両端のローラ１０９の中心距離がウェハ１
３のオリエンテーションフラットの長さより小さくなる
ように設置されている。

３本のローラ１０９をモータ１１０で同一方向に回転す
ることによりウェハ１３は回転し、オリエンテーション
フラットが両端のローラ１０９に接した位置で停止し、
位置決めが完了する。

次に、ウェハ１３はハンドラ１１９により吸着され、水
平位置より垂直位置に向きをかえられ、搬送機構２００
に引渡される。

ハンドラ１１９は支柱１１１と、支柱１１１に取付けら
れモータ１１４及び歯車１１５により支柱１１１を中心
として揺動可能なアーム１１２ａと、アーム１１２ａの
先端に取付けられモータ１１６により起伏可能なアーム
１１２ｂと、アーム１１２ｂの先端に取付けられ、シリ
ンダ１１８により進退可能でウェハ１３を真空吸着する
ように真空源に接続された吸着盤１１３よりなる。

ウェハ１３の吸着時には、アーム１１２ａを位置決め装
置１０２の方向に移動し、シリンダ１１８で吸着盤１１
３をウェハ１３に接するまで下げる。

しかる後、ウェハ１３を真空吸着し、シリンダ１１８に
より吸着盤１１３を上昇させ、モータ１１４を回転させ
ることによりアーム１１２ａを搬送機構２００方向に揺
動させる。

ついでモータ１１６によりアーム１１２ｂをアー−１１
２ａと一直線になるよう起仰し、吸着盤１１３面を水平
方向より垂直方向に向きを変える。

次に、搬送機構２００を第３図（平面図）及び第５図（
断面図）に基づいて説明する。

搬送機構２００は、ウェハキャリア２０９、台車２０１
、レール２０２等からなっている。

台車２０１はレール２０２上を車輪２０３により走行可
能とされである。

また、台車２０１は台車２０１に搭載されたモータ２０
４により駆動される歯車２０５がレール２０２に沿って
敷設されたラック２０６に噛合することにより走行する
。

モータ２０４はパルスモータであり、パルス数をカウン
トすることにより所定の位置に停止できる。

台車２０１の停止位置の決定は、パルスモータによらな
くても、リミットスイッチ、受光素子、リニアエンコー
ダ等を用いてもよい。

台車２０１にはエアシリンダ２０７が搭載されており、
エアシリンダ２０７のシャフト２０８の先端にウェハキ
ャリア２０９が取付けられである。

ウェハキャリア２０９はシリンダ２０７によりレール２
０２と直角方向に移動可能である。

また、ウェハキャリア２０９には図示しない真空吸着用
の溝及び孔が設けられており、ウェハ１３を真空吸着す
る。

台車２０１がローディング用ハンドラ１１９の位置に停
止したとき、ウェハキャリア２０９を前進させてウェハ
１３を受取り、ウェハキャリア２０９を後退させて、台
車２０１をレール２０２上を移動せしめる。

更に、レール２０２に沿って並置されためつき処理系３
００の前処理槽３０１、水洗槽３０２、めっき槽３０３
、湯洗槽３０４及び乾燥ノズル３１０の位置に停止した
とき、これらに向けてウェハキャリア２０９を前進、後
退し、ウェハ１３の各処理を行う。

最後にアンローディング用ハンドラ４０２の位置にて、
ウェハ１３を該ハンドラ４０２に引渡す。

次に、アンローディング機構４００を、第３図及び第９
図（縦断面図）を参照しながら説明する。

図面から明らかなようにアンローディング機構は、ロー
ディング機構１００から位置決め装置１０２を除いた以
外は、ウェハ１３の送り動作が逆になるだけで他は全く
同じである。

即ち、アンローディング機構４００では、アンローディ
ング用ハンドラ４１９がウェハキャリヤ２０９よりウェ
ハ１３を受取り、ウェハ１３を垂直位置より水平位置に
向きをかえベルトコンベア（アンローディング用搬送手
段）４０１に渡し、ベルトコンベア４０１はウェハ１３
を搬送し別のカートリッジ１２０に収納する。

第９図における符号の機器名及び作動は、４００代のそ
の符号を１００代に直すと、第４図における符号の機器
及びその作動と同じとなる。

次に、めっき処理系３００について第３図に基づいて更
に詳しく説明する。

めっき処理系３００は前処理槽３０１、水洗槽３０２、
めっき槽３０３、湯洗槽３０４、乾燥用ノズル３１０か
らなっている。

前処理槽３０１及びめつき槽３０３には、それぞれ前処
理タンク３０７及びめっき液タンク３０８に貯えられた
前処理液及びめっき液をポンプ３０６で送り出し、フィ
ルタ３０５を通してそれぞれの槽に送り、再びタンクに
戻るようになっている。

流量はバルブ３０９で調節する。水洗槽３０２には水源
３１３から水洗水を送り出し、水洗槽３０２からルイン
３１４へ流し去る。

湯洗槽３０４には温水タンク３１５からポンプ３０６で
温水を送り出し、湯洗槽３０４かもドレイン３１４＼流
し去る。

湯洗はめつき仕様により水洗としてもよい。

乾燥用ノズル３１０には空気タンク３１２に貯めた空気
をヒータ３１１で加熱し熱風として供給され、ウェハ１
３に向けて吹出され、ウェハ１３が乾燥される。

次に、めつき槽３０３について第６図及び第７図に基づ
いて説明する。

槽本体３５１には中央にめっきすべきウェハ１３とほぼ
同径の横向きの円筒孔３５２が形成されている。

槽本体３５１の１側は陽極取付板３５７で閉鎖され、そ
の内面には通電用リード線３５９を有するウェハと同一
径の陽極板３５８が固定されている。

陽極取付板３５７と槽本体３５１とはねじ止め等の手段
で固定されている。

槽本体３５１にはウェハ通電用の端子３６０が設けられ
、通電用リード線３６１が槽外部に引出されている。

ウェハ１３はウニ・キャリヤ２０９に真空吸着した状態
でエアシリンダ２０７（そのシャフト２０８が図示しで
ある。

）により前進せしめられ、ウェハキャリヤ２０９が槽本
体３５１を押圧し、ウェハ１３が円筒孔３５２内に嵌入
し、槽本体３５１とウェハキャリヤ２０９の間は前記の
押圧力とＯリング３６２とにより水密とされる。

円筒壁には相対向するように開口する一対の穴３５３，
３５４が穿設され、各々めっき液の供給管３５５及び排
出管３５６に接続されている。

ウェハ１３を吸着したウェハキャリヤ２０９を槽本体３
５１に圧接した後、ポンプ３０６を作動させめっき液を
循環させ、リード線３５９゜３６１間に通電してめっき
を行う。

めっき終了後、通電及びポンプ３０６を停止し、めつき
槽内のめつき液を落差等の手段を利用して取除いた後、
ウェハキャリヤ２０９を槽本体３５１より引離す。

前処理槽３０１、水洗槽３０２、湯洗槽３０４では、め
つき槽３０３におけるめっき液に代えて、前処理液、水
、湯が通され、電極がなく通電されないほかは概ね同様
にして前処理、水洗、湯洗が行なわれる。

また、第８図の配管系に示すように、めっき槽３０３に
て湯洗槽３０４の機能を果させるようにすることができ
る。

即ち、供給管３５５及び排出管３５６は切換弁３１９及
び３２０を介してめっき液循環系統に接続される（第３
図参照。

３１６は流量計である。

）と共に、切換弁３１９及び３２０を切換えることによ
り、湯洗配管３１７及び３１８に接続し、めっき槽３０
３内で湯洗を行うようにすることもできる。

同様に、前処理槽３０１で水洗槽３０２０機能を兼ねさ
せることもできる。

第３図では、めっき槽及び前処理槽をそれぞれ１個設け
た例を示しであるが、めっきの種類によっては、めっき
槽及び前処理槽が２個以上必要な場合がある。

この場合は、各槽間に水洗槽が必ず１〜３個設けられる
。

最後に、このめっき装置には、図示を省略しであるが、
上記の各機構、手段の作動を制御する手段が設けられて
いる。

次に、上記の実施例の装置を用いて３インチウェハに全
突起電極をめっきにより形成した実施例における主な条
件等について述べる。

めっき条件は電流３０ｍＡ、めっき時間６０分、めっき
液温６５Ｃ１めっき液の平均流量２１１分であり、めっ
き液にはシアン金カリウムを主成分とした液を用いた。

これにより直径１４０μｍの突起電極が形成され、高さ
のばらつきは±４μｍと極めてよい結果が得られた。

また、前処理は１０％硫酸を平均流量２１／分で流して
行った。

前処理時間は２分、液温は約３０Ｃである。

水洗は各々純水５１／分の流量で流し２分間行った。

ウェハの取出し、位置決め、収納に要する時間は約１０
秒で、各工程間の台車の走行、位置決め、停止に要する
時間は約３０秒である。

これによりウェハをカートリッジから取出し、めっきを
行なって再びカートリッジに収納するまでに要した時間
は約６５分である。

なお、めっき槽、前処理槽等を縦横に複数個配列し、台
車−のシリンダ及びウェハキャリヤもめつき槽に対応し
て設置することにより、更に能率的にめっきを行なえる
ことは言うまでもない。

また、台車の走行レールを複線にするなどで台車を元の
位置に戻る手段を設けることにより、台車を複数個とし
、めっきの能率を向上させることができる。

更に、めっき槽等とレールの配置は第３図に示したよう
に直線に限らず、めっき槽等を一定間隔で円周上に配置
し、レールを円形としても、また適宜な曲線上に配置し
てもよい。

本発明の装置を用いることにより、めっき工程が自動化
でき、省力化が可能となった。

また、制御装置により、めっき時間等を制御するため、
作業者が行なうより、ロット間のばらつきを小さくする
ことが可能となる。

また円筒形めっき槽を適用してウェハの周辺をその絶縁
性の槽本体で囲む構成をとったことによりウェハ内の突
起電極の高さのばらつきを従来の±３０％から±１０％
へと向上することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体素子の突起電極部の断面図、第２図は従
来のめつき装置の一例の外観図、第３図は本発明の装置
の一実施例の概略機成図（平面図）、第４〜９図は本発
明の装置の一実施例の構成部分を示すもので、第４図は
ローディング機構の縦断面図、第５図は搬送機構の断面
図、第６図はめつき槽の側面図、第７図はめつき槽の断
面図、第８図はめつき槽の配管系統図、第９図はアンロ
ーディング機構の縦断面図である。 １３・・・・・ウェハ、１００・・・・・・ローディン
グ機構、１２０・・・・・カートリッジ、１０１・・・
・・ローディング用搬送手段（ベルトコンベア）、１０
２・・・・・・位置決め装置、１１９・・・・・ローデ
ィング用ハンドラ、２００・・・・・・搬送機構、２０
１・・・・・・台車、２０２・・・・・レール、２０９
・・・・・・ウェハキャリヤ、３００・・・・・・めっ
き処理系、３０１・・・・・・前処理槽、３０３・・・
・・めっき槽、３１０・・・・・・乾燥用ノズル、３５
１・・・・・槽本体、３５２・・・・・・円筒孔、３５
８・・・・・陽極板、４００・・・・・・アンローディ
ング機構、４０１・・・・・・ベルトコンベア（アンロ
ーディング用搬送手段）、４１９・・・・・アンローデ
ィング用ハンドラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 並置されためつき手段及び前後処理手段よりなるめ
   っき処理系と、該めっき処理系の各手段にウェハを順次
   搬送し各処理を行なわしめる搬送機構と、ウェハをカー
   トリッジより取出し、前記搬送機構に引渡すローディン
   グ機構と、前記搬送機構よりウェハを受取り、別のカー
   トリッジに格納するアンローディング機構と、上記の各
   手段、機構の作動を制御する制御手段よりなるとともに
   、前記めっき手段が１側が開放され、他側が陽極板で閉
   鎖された横向円筒槽よりなり、開放側にウェハを吸着せ
   るウェハキャリヤを押圧することにより該ウェハが該開
   放口に嵌入し、これにより該ウェハの周辺を前記円筒槽
   を構成する絶縁性の槽本体で囲むと同時に、開放側がウ
   ェハキャリヤで水密とされる構成になっていることを特
   徴とするウェハのめつき装置。