JPS62297494A - 半導体ウェハー用メッキ装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 この発明は、半導体ウェハーのメッキ方法に関するもの
である。

〈従来の技術〉 従来の半導体ウェハーのメッキ方法としては、半導体ウ
ェハーをラックより吊り下げメッキ液槽中に浸漬してメ
ッキを施す方法、或いは特開昭５３−１９１４７号公報
に示される如くメッキ液噴射による方法がある。

前者の浸漬メッキ法では極めて長い処理時間〔約１〜２
時間〕を要するため現在では主に後者のメッキ液噴射法
が採用されている。このメッキ液噴射法では、第６図の
如く噴射メッキ液流１〔以下、メッキ液流〕が、半導体
ウェハー２　〔以下、ウェハー〕の表面３　〔被メツキ
面４側〕の略中心部５に至り、更に外周方向〔矢示Ａ方
向〕へ表面３に沿いメッキを施しつつ拡散して流れ外周
部６で流下するものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の半導体ウェハーのメッ
キ方法は、浸漬メッキ法よりも所要時間を溝かに短縮で
きる利点があるが、ウェハー２の表面３に至ったメッキ
液流１は、略中心部５から外周方向へのみ流れるために
メッキ液７の流れには一定の方向性が存在し、方向性に
よる影響が、略中心部５と外周部６に形成される金属メ
ンキ層との間で顕著にみられるものであった。

ウェハー２の略中心部５〔第６図矢示■部〕では、メッ
キ液流ｌが直接光たるためメッキ液７の攪拌部８が形成
され、攪拌によりメッキ液７の特定方向への流れが殆ど
なく方向性による影響がないため、金属イオンが豊富に
供給され電流密度も安定し、形状、厚さ、サイズ等の点
で良好な金属メッキ層９〔以下、メッキ層〕が形成され
る〔第８図〕。

尚、撹拌部８とは、噴射されるメッキ液７とウェハー２
に当たって戻るメッキ液１０が混ざり合う如く、流れの
方向の異なるメッキ液同士が混合し、メッキ液流１の圧
力により継続的に存在する部分をいうものである。

一方、略中心部５から外周部６に移るにつれて、メッキ
液７の流れは単にウェハー２の表面３に沿う特定方向へ
の流れのみ〔第６図矢示■部〕となり攪拌部８が生ぜず
、メッキ液７の流れの方向性によるメブキ層形成への形
容〔即ち、メッキ層９がメッキ液７の流れる方向に沿っ
て変形して成長すること、第９図参照〕が顕著に現れ、
又金属イオンが不足することがあり、更に電流密度の点
でも不安定になりがちである。そして、メッキ処理中、
ウェハー２のレジスト層１１付近に水素ガス１２が発生
するような場合〔第１０図参照〕、攪拌が殆どない状態
では水素ガス１２の除去が困難で、この水素ガス１２に
対応する部分が欠けた状態でメッキ層９が形成されるこ
ともある。

これら各種の原因で形状、厚さ、サイズ等の点で良好な
メッキ層９の形成は容易ではなく、製品の歩留りが向上
せず改善が望まれていた。

そこでこの発明はメッキ液の流れによる方向性を解消し
て、電流密度、金属イオン分布等のメッキ条件を均一、
安定化させ、良好なメッキ層を形成し製品の歩留りを向
上し得る半導体ウェハーのメッキ方法を提供することを
目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するためのこの発明の詳細な説明する
と、半導体ウェハーに施されるメッキ液は多数の噴射メ
ッキ液流として施され、該噴射メッキ液流を施す手段と
、半導体ウェハーの被メ。

キ面の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転移動
せしめつつ金属メッキ層を形成するものとしている。

く　　作　　　用　　〉 そして、この発明は前記の手段により、半導体ウェハー
の被メッキ面が、半導体ウェハーの表面に多数の噴射メ
ッキ液流で多数形成される攪拌部分に、連続的に順次、
接触し、この過程に於いてメッキが施されるため、半導
体ウェハーの表面におけるメッキ液の流れの方向性が解
消され電流密度、金属イオン分布等のメッキ条件が均一
、安定化し、板金水素ガスが発生したとしても効果的に
除去して良好な金属メッキ層の形成を容易とし、以て製
品の歩留りを向上させるものである。

く実　施　例〉 以下、この発明の詳細を図面に基づいて説明する。

尚、従来と共通する部分は同一符号を用いることとし重
複説明を省略する。

第１図乃至第３図は、この発明の第１実施例を示す図で
ある。

まず、この半導体ウェハーのメッキ方法にて使用するメ
ッキ装置について説明する。

このメッキ装置１５は、ウェハー２にメッキ処理を施す
略円形状の第１メツキ処理槽１６と、該第１メツキ処理
槽１６を囲繞する略円形状の第２メツキ処理槽１７と、
ウェハー２を保持しつつ回転する回転手段１８と、メッ
キ液７を供給するパイプ１９と、第１、第２両メッキ処
理槽１６．１７を支持するベース体２０とからなる。

第１メツキ処理槽１６は、略円形状の枠体としての処理
槽本体２１により全体が形成され、この処理槽本体２１
の下部にパイプ１９から供給されるメッキ液７を受は入
れる受液部２２と、ウェハー２に対しメッキ処理を施す
処理部２３と、受液部２２と処理部２３を接続しメッキ
液７の流路〔往路〕となるメッキ液供給管２４〔以下、
供給管〕とからなる。

そして処理槽本体２１の側面の、処理部２３と受液部２
２の間に相当する部分〔供給管２４相応位置〕には流下
するメッキ液２５を排出する排出開口２６〔復路〕が形
成されている。

上記受液部２２は、アノード２７と、供給管２４に接続
される微少な供給孔２８が多数形成されている密閉Ｍ２
９とからなり、更にパイプ１９の開口は下向きに配され
ている。

上記処理部２３は、ウェハー２と当接しメッキ液７の外
部流出防止用のシール部４０を有すると共に前記処理槽
本体２１の上縁部に嵌合して固定される受部材３０と、
前記供給管２４に接続されている微少な供給孔３１及び
メッキ液２５排出用の排出孔３２〔復路〕が多数形成さ
れている下部受部材３３と、この下部受部材３３上に多
数本立設され前記供給管２４と接続されている噴射ノズ
ル３４とからなる。

尚、噴射ノズル３４は、ウェハー２の表面３の全面にメ
ッキ液層３５を形成するとともに該表面３の至るところ
でメッキ液７の攪拌部８を生ゼしめるに足る程度の本数
、設けられており、言わばミクロ的なメッキ液７．２５
の出し入れを可能とするものである。これにより、表面
３の表面面積に対し小さな区域毎にメッキ液７の噴射と
液戻りが行われることになる。

そして供給管２４は処理部２３と受液部２２の間に配さ
れ、密閉Ｍ２９の供給孔２８と下部受部材３３の供給孔
３１とを接続するものである。

第２メツキ処理槽１７は、第１メツキ処理槽１６を囲繞
し、流下するメッキ液２５をヘース体２０に開口形成さ
れている排出孔３６へ導くものである。

回転手段１８は、弾性体３７〔例えばセルスポンジ〕を
介してウェハー２を保持するウェハー固定本体３８〔以
下、固定本体〕と、この固定本体３８を回転自在とする
回転機構３９とからなる。

上記回転機構３９は、固定本体３８に設けられ歯車４１
を備える本体回転軸４２〔以下、軸〕と、該軸４２を回
転自在に支持する支持枠部材４３と、モータ４４の駆動
力を上記軸４２に伝達する駆動力伝達手段４５とからな
る。

支持枠部材４３は、上記軸４２を回転自在に支持する横
枠部材４７と、該横枠部材４７を支持、固定している縮
枠部材４８からなる。

駆動力伝達手段４５は、モータ４４と、該モータ４４の
回転速度を減速して伝達するギヤ機構４６と、前記軸４
２の歯車４１と噛み合う歯車４９とからなる。

尚、５２はウェハー固定用爪で、ウェハー２を保持する
もので、５３はカソード接点、５４はリード線でカソー
ド接点５３に接続されるものである。

パイプ１９は、図示せぬタンク及びポンプと接続されて
おり、前記受液部２２内にメッキ液７を供給するもので
ある。

ヘース体２０は、第１、第２両メッキ処理槽１６．１７
を支持するものであり、この第１、第２両メッキ処理槽
１６．１７間に、流下するメッキ液２５を排出し回収す
るための排出孔３６を備えている。

この発明は上記メッキ装置１５を使用してメッキを行う
もので、次にこの発明の第１実施例を説明する。

先ず、駆動力伝達手段４５の歯車４９と、軸４２の歯車
４１との噛み合いを解除した後、横枠部材４７、軸４２
そして固定本体３８を回動軸５５を介して回動させ〔矢
示Ｃ方向〕で処理部２３を開放し、ウェハー固定用爪５
２によりウェハー２を係止して固定し、その後、先とは
逆に横枠部材４７、固定本体３８等を回動軸５５を介し
て回動させ〔矢示Ｃ逆方向〕、処理部２３を閉鎖する。

その状態で、回転手段１８により固定本体３８及び該固
定本体３８に保持されているウェハー２を回転させ、メ
ッキ液７をパイプ１９から受液部２２に供給すると、メ
ッキ液７は供給孔２８、供給管２４、供給孔３１を経て
噴射ノズル３４に至り、多数本の噴射ノズル３４より噴
射メッキ液流５６〔以下、メッキ液流〕が同時に噴出し
、多数のメッキ液流５６をウェハー２の表面３　〔被メ
ツキ面４側〕の全体に浴びせてメッキ液層３５を形成す
る。

第３図に示す如く、各噴射ノズル３４より噴射されたメ
ッキ液流５６は、一部がウェハー２の表面３に達し、そ
の近傍に攪拌部８を生じると共に他の一部はウェハー２
の表面３に沿って左右方向〔矢示り方向〕に分流しよう
とする。

一方、隣合う噴射ノズル３４からも同様にメッキ液流５
６が分流しようとするため、噴射ノズル３４間でもメッ
キ液７同士が衝突して攪拌部８を生じ、これによりメッ
キ液層３５内の至るところで、適度な攪拌作用が生じて
いるものである。

ウェハー２は回転しているため、成る時点でＥの位置に
あった被メッキ面４は微少時間の経過後、Ｆに連続的に
移動することとなり、そこで新たな攪拌部８と接触する
ことになる。その結果、表面３がメッキ液層３５にて覆
われた状態を維持しつつ被メッキ面４は多数の攪拌部８
と順次、接触し通過する。即ち、ウェハー２の表面３に
は小さな区域毎にメッキ液７の噴射と液戻りが行われ、
しかも表面３が回転していることにより、常に表面３の
各微少部位が異なる区域毎のメッキ液７の噴射と液戻り
を受けるので、メッキ液７の流れの方向性が完全に解消
され、金属イオン分布、電流密度等のメッキ条件を均一
、安定化することができ、仮令水素ガスが発生したとし
ても効果的に除去でき良好なメッキ層を形成し得るもの
である。

更に、ウェハー２の回転は、メッキ液７の粘性により表
面３付近に存在するメッキ液７自身の緩やかな回転をも
誘起して、メッキ液層３５内の攪拌をより一層促進せし
めるものである。

その後、メッキ液７は処理部２３、排出孔３２、排出間
口２６を経てベース体２０の排出孔３６より排出され、
図示せぬタンクに回収され循環・再使用される。

そして、メッキ処理が終了し、ウェハー２を交換する場
合は、セット時と同様に処理部２３を開放状態とした後
、ウェハー固定用爪５２による係止保持状態を解除しウ
ェハー２を取り外すものである。

尚、この実施例では、ウェハー２のみを回転させメッキ
液流１を噴射して施す手段は回転しない例を説明したが
、双方を回転〔互いに逆方向へ回転〕させてもよいこと
は勿論であり、又に回転手段１８の内、駆動力伝達手段
４５は図示の例に限定されるものでなくウオームギヤそ
の他の任意の手段を採用し得るものである。

第４図は、本発明の第２実施例を示す図である。

この実施例に於いて使用されるメッキ装置６０が、先の
実施例と異なる点は、ウェハー２を保持しつつ回転させ
る回転機構３９の駆動力伝達手段４５を廃止し、第１メ
ツキ処理槽１６の上部に載置されるウェハー２は上方よ
り押圧・固定されるだけで回転せぬものとし、又、処理
部２３内に多数本、立設されている固定式の噴射ノズル
３４に替えて、回転自在で全体形状が略Ｔ字状の噴射ノ
ズル６２を採用しているものであり、そして更に密閉蓋
２９及び下部受部材３３に供給孔２８．３１が形成され
ていないものである。

噴射ノズル６２は、処理部２３内にて回転自在とされ全
体形状が略Ｔ字状をなすもので、この実施例では、図示
せぬ駆動手段からベルトの如き回転伝達手段を介して、
噴射ノズル６２を回転させてメッキ液７をウェハー２の
表面３に吹付けるもので、上部の回転ノズル部７０〔以
下、ノズル部〕には多数の噴射量ロア１が形成されてい
る。

尚、７２は、シール部でウェハー２を載置しメッキ液７
の外部流出とウェハー２の裏側への廻り込みを防止する
ものである。

次に、上記メッキ装置６０を使用してメッキを施す第２
実施例を説明する。

先ず、シール部７２上にウェハー２を載置、位置決めの
後、図示せぬ押圧手段にてウェハー２を押圧、固定する
。

その状態で、前記実施例と同様にしてメッキ液７を供給
し噴射ノズル６２を高速回転させると、噴射量ロア１よ
り多数のメッキ液流５６が噴出し、メ・ツキ液流５６を
ウェハー２の表面３〔被メツキ面４側〕に浴びせてメッ
キ液層３５を形成する。

ノズル部７０は回転するため、時間の経過に応じて移動
しつつメッキ液７をウェハー２の表面３に向けて噴射す
ることとなり、次々に新たな攪拌部８を発生させること
になる。その結果、表面３が薄いメッキ液層３５にて覆
われた状態を維持しつつ攪拌部８は順次、移動するため
、メッキ液７の流れの方向性が完全に解消され、金属イ
オン分布、電流密度等のメッキ条件を均一、安定化する
ことができ、仮令水素ガスが発生したとしても効果的に
除去でき、良好なメッキ層を形成し得るものである。

尚、メブキの終了したメッキ液７は排出孔３２、排出開
口２６を経て排出され、そしてメッキが終了すると、図
示せぬ押圧手段によるウェハー２に対する押圧、固定を
解除しウェハー２を取り外して交換するものである。

尚、この実施例では、噴射メッキ液流５６を施す手段の
みを回転させウェハー２は回転していない例を説明した
が、双方を回転〔互いに逆方向へ回転〕させてもよいこ
とは勿論である。

尚、その他の構成、作用については前記第１実施例と同
様につき共通する部分は同一符号を用いて示すこととし
それぞれ重複説明を省略する。

第５図は、本発明の第３実施例を示す図である。

この実施例に於いて使用されるメッキ装置７５の、第２
実施例と異なる点は、回転ノズル部７０〔以下、ノズル
部〕の噴射量ロア１の向きを、図示のようにノズル部７
０の中心を境に左右対称として、噴射される多数のメッ
キ液流５６の圧力により噴射ノズル６２自身が回転する
ようになっていることである。

皿ち、噴出されるメッキ液流５６の圧力は、噴射量ロア
１の向きの反対方向に反力Ｊを及ぼすもので、図示のよ
うにノズル部７０の中心を境に噴射間ロア１の向きを左
右対称とすれば、メッキ液流５６の噴射による圧力〔反
力Ｊ〕は常に同一の方向となり、噴射時の噴射力の大小
とも相俟って、噴射ノズル６２自身が回転するものであ
る。

尚、その他の構成、作用については前記第２実施例と同
様につき共通する部分は同一符号を用いて示すこととし
重複説明を省略する。

〈効　果〉 この発明に係る半導体ウェハーのメッキ方法は、以上説
明してきた如き内容のものなので、多くの効果が期待で
き、その内の主なものを列挙すると以下の通りである。

（イ）噴射メッキ液流を施す手段と、半導体ウェハーの
少なくとも一方を他方に対して相対的に回転移動せしめ
ているので、少なくとも被メッキ面は連続的にメッキ液
の攪拌部と接触することになるため、ウェハーの表面上
で従来見られたメッキ液流の方向性を解消することがで
き、 （ロ）メンキ液の攪拌部と連続的に接触する被メッキ面
に於いては、電流密度、金属イオン分布等のメッキ条件
が安定、均一化でき、 （ハ）方向性の解消、メッキ条件の均一化により半導体
ウェハーに於けるレジスト面の位置に無関係に形状、厚
さ、サイズ等の点で良好な金属メッキ層を形成でき製品
の歩留りを向上させ得、（ニ）ウェハーの表面〔被メツ
キ面側〕にはメッキ液の攪拌作用が生じているので、板
金水素ガスが発生したとしても効果的に除去でき、金属
メッキ層の欠けを防止できるという効果がある。

更に実施例によれば、 （ホ）パイプの開口面は受液部内に於いてベース側を向
いているので、処理部内にて急激なメッキ液の浴出を生
ぜず、 （へ）ウェハーを保持した状態でウェハー固定本体を回
転させれば、ウェハー表面付近のメッキ液の撹拌作用を
促進し、より一層良好且つ均一なメッキ条件が確保し得
、又発生した水素ガス除去の点でもより一層効果的であ
り、 （ト）回転ノズル部の噴射開口の向きを、中心を境に左
右対称とすれば、噴出されるメッキ液流の圧力により、
回転ノズル部に偶力が住じ噴射ノズル自身を回転させる
ことができ、 （ヂ）回動軸により処理部の開放を容易とすればウェハ
ーの着脱、交換が極めて容易にできるという付随的な効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る半導体ウェハーのメッキ方法の
第１実施例にて用いられるメッキ装置を示す概略断面図
、 第２図は、第１図に於ける駆動力伝達手段の構成を示す
概略説明図、 第３図は、第１図に於いて噴射されたメッキ液の流動状
況を示す部分拡大断面図、 第４図は、本発明の第２実施例で用いられるメッキ装置
の噴射ノズルを示す部分拡大斜視図、第５図は、本発明
の第３実施例己こて用いられるメッキ装置の噴射ノズル
を示す第４図同様の部分拡大斜視図、 第６図は、従来の半導体ウェハーのメッキ方法のメッキ
液の流動状況を示す拡大断面図、第７図は、攪拌部の形
成状況を示す第６図中矢示〜１部の部分拡大断面図、 第８図は、第７図中矢示■部に形成される良好な金属メ
ッキ層を示す部分拡大断面図、第９図は、第６図中矢示
■部に形成される金属メッキ層を示す部分拡大断面図、
そして第１０図は、ガスの発生によりメッキに欠けが発
生した状況を示す部分拡大断面図である。 ｌ、５６・・・・・・・・・噴射メッキ液流２・・・・
・・・・・・・半導体ウェハー４・・・・・・・・・・
・被メッキ面 ７．１０．２５・・・・・・・メッキ液９・・・・・・
・・・・・金属メッキ層１１・・・・・・・・・・・レ
ジスト層第３図 ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　７第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レジスト層の形成された半導体ウェハーにメッキ液を施
   して金属メッキ層を形成する半導体ウェハーのメッキ方
   法に於いて、 上記メッキ液は多数の噴射メッキ液流として施され、該
   噴射メッキ液流を施す手段と、半導体ウェハーの被メッ
   キ面の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転移動
   せしめつつ金属メッキ層を形成することを特徴とする半
   導体ウェハーのメッキ方法。