KR100591706B1 - 도금 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

도금처리장치에 있어서, 도금액과 접촉하는 부분의 적어도 일부를, 제거제를 작용시킨 경우에 동일 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다 낮은 재료로 형성한다. 예를 들어, 저장조(1), 도금처리조(2), 버퍼조(3), 및 배관(9)을, 경질유리나 석영유리를 사용하여 형성한다. 도금처리에서 도금처리조의 벽면 등에 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 억제할 수 있다.
도금처리장치, 반도체집적회로, 경질유리, 석영유리, 도금

Description

도금 처리 장치{Apparatus for Plating Treatment}
본 발명은 반도체집적회로등의 제조장치에서 이용되는 도금처리장치에 관한 것이다.
휴대정보단말등 전자기기의 소형경량화가 진행되고 있으며, 이에 발맞추어 이들 기기에 편입되는 반도체집적회로 자체에도 소형경량화, 고밀도실장화가 요구되고 있다.
반도체집적회로등(이하, 반도체장치라고 칭한다)의 소형화, 고밀도실장화를 달성하는 유력한 방법으로서, 반도체장치 표면의 소정 위치에, 도금기술을 이용하여 금(Au)에 의해 이른바 범프(bump)전극을 형성하고, 이 범프전극을 이용하여 반도체장치를 실장기판에 직접 실장하는 방법이 있으며, 널리 이용되고 있다.
도3에 종래 이용되고 있는 도금처리장치의 개요를 도시한다.
도3에 있어서, 51은 저장조(storage槽), 52는 도금처리조, 53은 버퍼조, 54는 순환펌프, 55는 플로트타입의 유량계, 56은 필터, 57은 열교환유닛, 58은 배관을 표시하고 있다. 저장조(51), 도금처리조(52), 버퍼조(53), 열교환유닛(57), 및 배관(58)의 재료는 수지계의 재료가 이용되고 있다.
순환펌프(54)에서 가압된 도금액은 저장조(51)로 유입된다. 저장조(51)에 주 입된 도금액은 저장조(51)에서 그 유속이 조정되어 소정 유속(액의 자체무게)으로 다음 도금처리조(52)에 유입된다. 이어서 도금액은 도금처리조(52)의 배출구로부터 버퍼조(53)로 유입되고, 다시 순환펌프(54)에서 가속되어 저장조(51)로 유입된다.
도금액을 순환시킬 때 순환펌프의 캐비테이션(cavitation)에 의해 도금액 중에 기포가 생기는 경우가 있다. 이 기포가 기판의 표면에 부착하면, 이것이 원인이 되어 도금성장이 저해되고 최악의 경우에는 도금의 이상(도금 두께 이상이나 도금형상 불량)이 발생한다. 이 기포를 제거하기 위해서, 예를 들어 순환펌프에서 가압된 도금액을 일단 저장조에 유입시키고, 액중의 기포를 대기중으로 방출시킨 후, 도금액의 가압을 행하지 않고 액의 자체무게로 도금처리조(52)에 유입되도록 하고 있다.
도금을 행하는 경우에, 금속의 석출속도 및 기판상에서의 석출속도의 균일성 제어, 즉 도금두께의 제어를 위해서는, 도금액의 유량제어와 도금액의 온도제어도 중요한 요소이다.
도금액의 유량 측정에는, 저장조(51)로부터 도금처리조(52)로의 배관 중간에, 플로트타입 유량계(55)를 설치하여 그 유량을 제어한다. 도금액의 온도제어는, 버퍼조(53) 안에 열교환유닛(57)(수지제가 겹쳐진 튜프 내에 온수를 순환시켜 간접적으로 온도를 조절)을 침지하여 행하고 있다.
도금을 행하면, 도금액의 성질로부터 기판상의 소정 위치 이외, 예를 들어 도금액 순환배관, 순환펌프 또는 도금조 자체 등에도 도금금속이 석출되는 경우가 있다. 이들 소정 위치 이외에 석출된 금속 중 일부는, 석출된 장소로부터 박리하여 도금액안을 이물질이 되어 부유하고, 도금액의 유동에 따라 도금처리장치 안을 이동한다. 이 이물질이 기판의 표면에 부착하면, 이것이 원인이 되어 최악의 경우에는 도금의 이상(도금 두께의 이상이나, 도금형상 불량)이 발생한다. 이 이물질을 제거하기 위해, 예를 들어 순환펌프의 뒤쪽에 필터(56)를 설치하고 있다. 또한, 도3에 도시된 바와 같이, 도금처리조(52)의 바로 앞에도 필터(56)를 설치하고 있다.
도금액 중에 부유하는 이물질은 필터를 써서 제거하지만, 도금처리조등의 내벽에 침지고착한 석출물은 필터로 제거할 수 없다. 이들 석출물은 배관막힘, 이물질수의 증가등 불량을 발생시킬 가능성이 있기 때문에, 배관이나 도금처리조 등을 할로겐계 약액(왕수, 요오드 등)을 써서 정기적으로 세정한다.
전술한 바와 같이, 도금액의 성질 상, 소망의 위치 이외, 예를 들어 도금처리조의 내벽, 배관의 내벽 등 도금액이 접하는 부분에서도 금속이 석출된다. 이들 금속의 태반은 도금처리조등의 내벽면에 침지고착하기 때문에, 할로겐계 약액에 의해 정기적으로 세정하여 제거한다.
종래에는, 이와 같이 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 용이하고 효과적으로 억제하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 그 목적은 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 용이하고 효과적으로 억제할 수 있는 도금처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 도금처리장치는, 상기 목적을 달성하기 위해, 도금물질을 포함하는 도금액을 공급하여 도금대상물을 도금액에 접촉시킴으로써 도금대상물을 도금함과 동시에 소망하지 않는 위치에 도금물질이 석출되는 경우에는 제거제로 그 도금물질을 제거하는 도금처리장치에 있어서, 상기 도금액과 접촉하는 부분의 적어도 일부가 상기 제거제를 작용시키는 경우에 동일한 조건에서 측정하는 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의해, 도금액과 접촉하는 부분의 적어도 일부가 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되고 있다.
따라서, 도금처리를 행하여, 소망하지 않는 위치에 도금물질이 석출된 경우에, 상기 제거제를 작용시킨 때에 상기와 같은 재료로 형성한 상기 도금액과 접촉하는 부분에 있어서는, 수지로 형성한 경우와 비교해서, 표면이 거칠게 되기가 더 어렵다. 표면이 거칠게 되기 어렵기 때문에, 그 만큼 그 거칠기로 인해 발생할 수 있는 요철에 도금물질의 석출이 가속되는 것을 억제할 수 있다.
그에 의해, 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 용이하고 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 도금처리장치는, 상기 구성에 더하여, 도금 대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조를 구비하고, 상기 도금처리조의 벽면이 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정한 때에 표면거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 구성에 의해, 도금 처리조의 벽면이 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되어 있다. 그에 의해, 상기 구성에 의한 효과에 더하여, 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 한층 용이하고 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본발명의 도금처리장치는, 상기 구성에 더하여, 도금대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조, 상기 도금처리조로 도금액을 운반하는 도금처리조용 배관을 구비하고, 상기 도금처리조용 배관의 벽면이 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정한 때에 표면거칠기변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 도금처리조용 배관의 벽면이 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정하는 때에 표면거칠기 변화율이 수지보다도 낮은 재료로 형성되어 있다. 그에 의해, 상기 구성에 의한 효과에 더하여, 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 한층 용이하고 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 도금처리장치는, 상기 구성에 더하여, 도금대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조와 상기 도금처리조에 넣는 도금액을 저장하는 저장조를 구비하고, 상기 저장조의 벽면이, 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정한 경우에 표면거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의해, 저장조의 벽면이 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정한 때에 표면거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되어 있 다. 그에 의해, 상기 구성에 의한 효과에 더하여, 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 한층 용이하고 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본발명의 도금처리장치는, 상기 구성에 더하여, 안에 상기 저장조를 넣어, 열전도로 저장조 내의 도금액을 가열하는 가열조를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의해, 열전도로 저장조 내의 도금액을 가열한다. 따라서, 온도조절을 위한 열교환유닛으로서, 도금액에 직접 접촉하는 부재를 사용할 필요가 없다. 그에 의해, 상기 구성에 의한 효과에 더하여, 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 한층 용이하고 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 도금처리장치는, 상기 구성에 더하여, 도금대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조와 상기 도금처리조로 도금액을 운반하는 도금처리조용 배관을 구비하고, 상기 도금처리조용 배관의 일부에 초음파식 유량계가 제공되어 있고, 상기 도금처리조용 배관 중 상기 초음파식 유량계가 배치되어 있는 부위의 벽면이 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정된 때에 표면거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 상기 도금처리조용 배관 중 상기 초음파식 유량계가 배치되어 있는 부위의 벽면이 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일한 조건에서 측정한 때에 표면거칠기 변화율이 수지 보다도 낮은 재료로 형성되어 있다. 상기 초음파식 유량계는 도금액에 접촉하지 않는 위치에 배치되어 있으며, 그곳으로부터 초음파신호를 상기 도금처리조용 배관 안을 통과하는 도금액에 쬐어, 도금액으로부터 반사 된 신호에 기초하여 도금액의 유량을 측정할 수 있다. 그에 의해, 상기 구성에 의한 효과에 더하여, 도금처리에서 발생하는 이물질로서의 도금물질의 석출을 한층 용이하고 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징, 및 우수한 점은 이하에 기술한 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은 첨부도면을 참조한 다음의 설명을 통해 명백하게 될 것이다.
도1은 본 발명에 의한 도금처리장치의 일 구성예를 도시한 설명도.
도2는 각 재질의 할로겐계 약액(요오드)에 의한 표면 거칠기 변화율을 도시한 설명도.
도3은 종래의 도금처리장치의 일 구성예를 도시한 설명도.
본 발명의 일 실시예에 대해 도1 및 도2에 기초하여 설명하면 이하와 같다.
종래, 도금처리장치는 도금처리조 시작 배관에 이르기까지 수지계 재료를 써서 만들어 왔다.
이들 수지는, 할로겐계 약액(제거제)으로 세정을 반복하면 그 표면의 거칠기가 증가하는 것을 알았다. 그 결과를 도2에 도시한다.
도금처리조나 저장조에 사용되는 PVDF수지(Poly vinylidene fluoride)나 PFA수지(Tetrafluoroethylene PerFluoroAlkylvinylether copolymer)에서는, 표면의 거칠기(Ra : 중심선평균거칠기)는 요오드 용액에 침지하면 상온, 1주일간에 그 거칠 기가 초기값에 비해 70%∼158%나 증대한다.
이 표면 거칠기의 변화(표면의 거칠기의 증가)에 수반하여, 표면에 형성되는 요철의 활성도가 변화하고, 그것이 핵이 되어 도금물질인 금속의 석출이 가속된다고 생각된다.
이에 대해, 도2에 병기하는 경질 유리 및 석영 유리(이하, 유리라고 칭한다)의 경우에는, 동일한 요오드 용액에 침지해도, 그 표면의 거칠기의 변화가 0%∼10%로 매우 적다. 기판상의 소정 위치(도금대상물의 도금대상부위) 이외에서의 금속의 석출을 완전히 막는 것은 불가능하고, 할로겐계 약액에 의한 정기적인 세정은 불가피하기 때문에, 할로겐계 약액에 의한 세정을 반복해도 도금처리장치의 내벽면(도금액과 접하는 면)을 거칠게 하지 않는 재료를 사용할 필요가 있다.
도금의 두께는 도금을 행하는 기판상에서는 균일할 필요가 있지만, 그를 위해서는, 전술한 바와 같이 도금액의 유량제어와 도금액의 온도제어도 중요한 요소이다.
유량의 측정에는, 종래는 플로트타입의 유량계를 사용하고 있다. 이 타입의 유량계는 플로트(부유)를 유량에 의해 부유시켜 수치화하고 있기 때문에, 플로트 자체가 액흐름을 저해하는 요인이 되고 있다. 또한 유량계를 달기 위한 배관의 인회(引回)가 복잡하고, 그 때문에 도금액과 배관의 접액면적(액체와 접촉하는 면적)이 증대하고 유량계의 내부나 배관의 굴곡부 등에서 금속이 석출되기 쉬우며 플로트 자체에도 석출이 일어나기 때문에, 사용시간과 함께 누적 석출량에 의해, 안정하고 정확한 유량의 측정을 할 수 없게 될 가능성이 있다.
약액의 유량을 측정하는 방법으로서는 액과 접촉하지 않더라도 측정가능한 초음파를 사용하는 방법이 있다. 배관내의 유체에 초음파 신호를 쐬어, 그 전달신호를 독취하고, 유속과 유량을 정확하게 측정하는 것이다. 그러나, 수지제의 배관으로는 배관의 내벽면이 거칠게 되어 그곳에서 금속이 석출되기 때문에 전달신호를 정확히 송수신할 수 없게 되어 도금처리장치로는 사용할 수 없다.
도금액의 온도제어는, 상기 버퍼조에서 수지제 튜브를 겹친 열교환유닛을 사용하고 있으나, 수지는 열전도율이 나쁘고, 소망의 열교환을 행하기 위해서는 접액면적을 크게 할 필요가 있다. 따라서 열교환기의 구조도 역시 도금물질인 금속이 석출되기 쉽다.
도금액의 온도제어는, 도금처리조의 직전에 행하는 것이 바람직하지만, 종래 도금처리장치에 있어서는, 수지제의 열교환유닛을 사용하고 있기 때문에 금속이 석출되기 쉽다. 그 때문에 온도제어는 버퍼조에서 행하고, 순환펌프에서 가압하여 필터를 통과시켜, 저장조로 도금액을 주입하고 있다. 그 결과 배관이 길게 되고, 온도 강하가 발생하여 정확한 온도제어를 어렵게 하고 있다. 또한 접액면적의 증가에 수반하여 재발생하는 금속의 석출을 초래하게도 된다.
또한, 종래의 도금처리장치에서는 도3에 도시한 도금처리조(52)의 바로 앞에도 필터(56)를 제공하고 있다. 이는, 저장조(51)나 유량계(55) 및 저장조(51)로부터 도금처리조(52)까지의 배관 중에서 석출되는 금속 이물질을 제거하기 위해 제공되고 있다. 필터에 의해 이물질을 제거하기 위해서는 약액에 소정의 압력을 가할 필요가 있지만, 저장조(51)와 도금처리조(52) 사이에는 캐비테이션 방지를 위해, 가압용의 펌프를 설치할 수는 없으며 약액의 낙차(자체무게)로 가압할 필요가 있다. 소망의 압력을 얻기 위해서는, 저장조(51)를 상응하는 높이에 설치하고 필터의 막힘(blocking)의 상황(유량 저하)에 의해 필터 교환을 할 필요가 있다. 이를 위해, 유지보수 시간 및 비용이 증대하게 될 가능성이 있다.
기판상의 소정 위치(도금 대상물의 도금 대상부분) 이외로의 금(Au) 등의 금속(도금물질)의 석출을 막기 위해서는, 도금 처리 장치가 도금액과 접촉하는 부분의 접액면적을 최소한으로 억제하고, 할로겐계의 약액 등 세정제에 의한 정기적인 세정을 행하여도 내벽면의 거칠기가 변화하지 않는 재료로 도금처리장치를 만드는 것이 효과적이라는 것을 알았다. 이에 의하면, 도금처리장치의 이물질 발생을 큰 폭으로 억제할 수 있고, 이물질 제거를 위해 종래 필요로 했던 필터 수를 감소시킬 수 있으며, 이 교환에 관계되는 유지보수 시간 및 비용의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
반도체집적회로로의 금(Au)에 의한 범프전극을 형성하는 공정의 개요는 후술하나, 이미 기술한 바대로, 배관이나 도금처리조등을 할로겐계 약액(왕수, 요오드 등)을 써서 정기적으로 세정할 필요가 있다.
이미 설명했지만, 도2에는 할로겐계 약액을 써서 세정한 경우의 도금처리장치에 사용되는 수지계 재료와 유리계 재료의 표면 거칠기의 변화율이 도시되어 있고, 세정전의 표면의 거칠기(초기값)는 수지계 재료와 유리계 재료 모두, 배관내 표면 거칠기로는 유의할 만한 차는 보여지지 않지만, 1주일간 약액(요오드)에 침액시켜 두면, 수지계 재료의 표면 거칠기는 초기값에 대해 변화율 70∼158%로 매우 크게 변화하고 있다. 한편 유리계 재료의 경우는 변화율은 0∼10%로 현격히 작다는 것을 알 수 있다. 이 표면 거칠기 변화율은 작을 수록 바람직하다.
표면 거칠기 변화율이 높으면, 즉 내벽의 요철이 증가하면, 이를 핵으로 하여 각 조나 배관의 내벽에서 금속이 석출되기 쉽기 때문에, 약액으로 세정할 때마다, 또는 수회의 세정마다, 각 조나 배관을 교환할 필요가 있다.
본 실시예에 있어서는, 할로겐계 약액에 의한 세정을 반복해도 그 내벽면의 요철이 생기지 않고, 또는 극히 적은 재료의 유리를 써서 도금처리장치의 각부를 구성한다. 이 때문에, 내벽면에서 석출되는 금속을 억제할 수 있다.
유리는 수지보다 열전도율이 높기 때문에, 저장조를 유리로 구성하고 저장조를 가열조에 침지시킴으로써 도금액의 온도제어를 행한다. 그 결과, 열교환유닛이 불필요하게 되고 도금액과의 접액면적을 큰 폭으로 감소시키는 동시에, 도금액의 온도제어를 보다 도금처리조에 가까운 장소에서 행하는 것이 가능하게 되어 처리온도의 안정화를 도모할 수 있다.
저장조와 도금처리조, 및 그 사이의 배관을 모드 유리계 재료로 함으로써, 그 사이에서의 금속 석출을 방지할 수 있기 때문에, 저장조와 도금처리조 사이에 필터는 불필요하게 되고 정기 필터 교환등의 유지보수 비용과 유지보수 시간의 삭감이 가능하게 된다. 게다가 저장조와 도금처리조의 낙차는 도금액이 유동하는 데에 필요한 낙차를 제공하면 돼 도금처리장치를 콤팩트하게 할 수 있다.
또한, 배관도 유리로 변경하여 배관의 내벽면에서의 금속 석출이 억제됨으로써, 액과의 비접촉으로도 유량을 측정할 수 있는 초음파 유량계를 도입할 수 있고, 배관을 단순한 구조로 하는 것도 가능하게 된다.
이하에, 반도체 집적회로의 제조공정에서 사용하는 도금처리장치에 대해, 본 발명의 실시예의 도면을 이용하여 상세히 설명한다.
또한 이하의 설명에서 사용하는 약액 등은 통상의 반도체 집적회로의 제조에 사용되고 있는 약액이나 사용조건과 기본적으로는 동일하므로, 특단의 경우를 제외하고는 그 상세한 기술은 생략한다.
우선, 본 실시예에 관한 도금처리장치를 사용하는 반도체 집적회로의 제조방법, 즉 반도체 기판상으로의 금(Au) 도금에 의한 범프전극 형성공정에 대해 설명한다.
본 실시예에 있어서 피도금기판(도금 대상물)으로 사용되는 상기 반도체 기판은 복수개의 반도체 집적회로를 편입하여 이루어진 것으로, 이하의 공정에 의해 제조된다.
반도체 집적회로를 편입시킨 반도체 기판, 예를 들어 직경 8인치(약200mm)의 실리콘 웨이퍼의 표면 전면에, SiO2등의 절연막을 소정 두께로 퇴적하고 포토리소그래피기술 및 절연막 에칭기술을 써서 상기 절연막의 소정 위치를 개구한다.
이어서, 웨이퍼 전면에, 예를 들어 Al-Si 등의 금속박막을 약 1㎛의 두께로 퇴적하고, 포토리소그래피 기술 및 금속박막 에칭기술을 써서 출력입력용 단자인 패드 전극을 형성한다. 여기에서, 패드 전극의 크기는, 약 60㎛×110㎛로 한다. 또한, 이 때 웨이퍼 표면에 편입된 트랜지스터 등의 소자간 상호 배선등도 동시에 형 성되는 것으로 한다.
이어서, 웨이퍼 전면에, 표면 보호막으로서, 예를 들어 SiN막등의 절연막을 약 0.6㎛의 두께로 퇴적하고, 포토리소그래피 기술 및 절연막 에칭기술 등 공지의 방법으로 표면 보호막의 소정의 위치를 개구하고, 패드 전극을 노출시킨다. 표면 보호막의 개구부 크기는 예를 들어 약 30㎛×80㎛로 한다.
그 후, 배리어금속으로서, 예를 들어 TiW를 약 0.2㎛, Au을 2㎛ 퇴적시키고, 이어서, 포토레지스트를 써서 도금용 마스크를 형성한다. 이 마스크를 이용하여, 공지의 도금기술에 의해, 패드 전극의 상방으로 두께 약 18㎛의 금(Au)을 석출시켜 패드 전극을 형성한다. 패드 전극의 크기는 예를 들어 상기와 같이 약 30㎛×80㎛이다. 보다 상세하게는 이하와 같다.
즉, 웨이퍼 전면에, 금속박막을 소정 두께로 퇴적한다. 이 금속박막은 범프전극으로 되는 Au, 패드 전극의 재료인 Al, 또는 Al합금과의 반응을 저지함과 동시에 전해 도금을 행하는 경우의 이른바 커런트필름(current film)의 역할을 하는 것으로, 하지금속(下地金屬)이라고도 불린다. 또한, 이 하지금속은, 단층의 금속박막이라도 상관없지만, 상기와 같은 Au과 Al 또는 Al합금과의 반응저지성이나 또는 그 다른 관점으로부터, 통상은 복수의 금속의 적층막이 사용되고 있다. 하지 금속으로서는 하층에 TiW를 약 0.2㎛퇴적시켰다.
이어서, 웨이퍼 전면에 포토레지스트를 도포하고, 포토리소그래피기술을 써서, 웨이퍼 상의 소정 위치, 즉 표면 보호막의 개구부 상방의 포토레지스트를 제거한다.
이상의 공정에 의해, 다음 단의 도금공정에 있어서 피도금기판으로 되는 반도체기판(4)이 형성된다. 또한, 웨이퍼 상에 남은 포토레지스트는 도금공정에서의 마스크의 역할을 달성하고, 도금금속은 포토레지스트의 개구부에 석출된다.
또한, 상기 반도체기판에 대해, Au 도금에 의해 범프전극을 형성하는 도금공정에 대해 설명한다. 본 실시예에 관한 도금처리장치는 이 도금공정을 행하는 장치이다.
우선, 상기 반도체기판의 웨이퍼 상에 퇴적된 하지금속의 소정 위치에 도금처리장치의 음극전극을 접속한다. 그리고, 상기 반도체 기판과 도시하지 않은 양극전극을 대략 평행으로 대향시키고, 도금 처리조(2)에 가득 채워져 있는 도금액 중에 침지시킨다. 반도체기판과 양극전극의 사이에 전원에 의해 소정 전압을 인가하고, 전해 도금법에 의해 도금 금속을 반도체 기판의 소정 위치, 즉 포토레지스트의 개구부에 석출시킨다.
반도체기판과 양극전극의 사이에 인가하는 전압은 반도체기판의 크기나 도금속도 등으로부터 적절하게 설정되면 된다.
상기 도금공정에 의해 범프 전극의 형성이 종료한 반도체 기판에 있어서는, 포토레지스트가 제거되며, 상기 범프 전극 자체를 마스크로 하여 불필요한 부분의 하지전극이 제거된다. 그 후에 소정 공정을 통해 반도체 집적회로가 완성된다.
다음으로, 본 실시예에 관한 도금 처리장치를 상세히 설명한다.
도1은 본 실시예에 관한 도금 처리장치의 구성을 도시하는 개요도이다.
도1에 있어서, 1은 저장조, 2는 도금처리조, 3은 버퍼조, 4는 순환펌프, 6은 필터, 8은 배관(수지배관), 9는 배관(유리배관), 10은 가열조, 11은 초음파식 유량계(액비접촉(비접액)타입)를 각각 나타내고 있다.
각 조의 크기에 대해서는, 저장조(1)는 약 400mm(세로)×100mm(가로)×300mm(높이), 도금처리조(2)는 약 300mm×100mm×300mm, 버퍼조(3)는 약 700mm×500mm×200mm의 것을 사용한다. 또한, 가열조(10)는 저장조(1)가 들어가는데 충분한 바닥면적과 높이가 있으면 된다.
도1에 도시한 실시예에 관한 도금처리장치에 있어서는, 저장조(1), 도금처리조(2), 및 버퍼조(3)는, 유리, 즉 경질 유리 또는 석영 유리로 만들어지고, 또한, 필터(6)로부터 저장조(1)로의 배관(9), 저장조(1)로부터 도금처리조(2)로의 배관(도금처리조용 배관)(9)도 유리로 만들어져 있다.
필터(6)로부터 도금처리조(2)까지는 유리로 만들어져 있기 때문에, 이 사이의 조 및 배관의 내벽면에서의 금속의 석출은 극미량이다.
도금처리조(2) 이하 필터(6)까지의 사이는, 수지제의 배관을 사용하고 있다. 수지제 배관을 사용하고 있기 때문에, 배관의 내벽에는 금속이 석출되기 쉽지만, 이 사이에 석출된 금속 이물질은 필터(6)를 설치함으로써 저장조(1)로의 유입을 저지할 수 있다.
버퍼조(3)를 수지제로 하여도 상관없지만, 도금액과의 접액면적이 증대하기 때문에 금속의 석출량도 증가하여, 필터(6)의 막힘(blocking)을 촉진하게 된다. 따라서, 버퍼조(3)도 유리제로 하는 것이 바람직하다.
저장조(1)로부터 도금처리조(2)로의 배관(9)을 유리로 함으로써, 그 내벽면 에 석출되는 금속은 미량이며, 따라서 초음파를 이용한 유량계를 사용할 수 있다. 종래 플로트타입 유량계의 경우와는 달리, 이 사이의 배관은 매우 단순하고, 유리를 사용함과 동시에, 이 사이에서의 금속의 석출은 거의 없고, 그 결과 종래의 도금처리장치에서 필요로 하는 도금처리조 바로 앞의 필터를 줄일 수 있다. 본 실시예에 관한 도금처리장치에서는, 종래기술에 관한 장치 보다 필터의 수를 약 5분의 1로 줄일 수 있고, 도금처리장치의 유지보수에 필요한 비용 및 시간의 감소가 가능하게 됨과 동시에, 도금처리장치의 컴택트화에도 기여할 수 있다.
또한, 종래의 도금처리장치에서는 수지계 재료의 배관을 사용하고 있기 때문에, 배관 내면의 표면 거칠기 증가에 의해 내벽에서의 석출물이 증가하여, 초음파 등을 사용한 비접촉에 의한 유량계에서는 안정한 수치가 얻어지지 않았지만, 본 실시예에 있어서는, 유리계 재료의 배관으로 변경함으로써 배관내에서의 석출이 억제되고, 비접촉유량계(초음파)에 있어서도 안정한 계측이 가능하게 되었다. 또한, 비접촉유량계(초음파)로 함으로써, 지금까지의 플로트 등의 배관내 저항물을 배제할 수 있어, 보다 안정한 유량을 얻을 수 있게 되었다.
수지계 재료, 예를 들어 폴리프로필렌의 열전도율은 4.2∼4.5×10-4(cal/cm·sec·℃)인 데 대해, 유리계 재료, 예를 들어 경질 유리의 열전도율은 26.0∼30.0×10-4(cal/cm·sec·℃)로 수지보다 매우 크다.
그 때문에, 도금액의 온도제어를 행하기 위한 열교환유닛을 유리제로 하면, 수지제의 경우에 비해 매우 소형으로 할 수 있다. 또한, 열교환유닛의 소형화와 함 께 금속의 석출을 억제하는 것이 가능하게 되고, 종래의 도금처리장치에서는 버퍼조로 밖에 할 수 없었던 도금액의 온도제어를 저장조에서 행할 수 있다. 그 결과, 보다 도금처리조에 가까운 장소에서의 도금액의 정확한 온도제어가 가능하게 된다.
열교환유닛으로서는, 통상 사용되는 것과 같은 얇은 칩을 묶은 벌집형상의 것을 저장조(1)의 도금액에 침지시켜도 좋으나, 본 실시예에서는, 저장조(1)가 유리제이고 그 열전도율이 좋은 것을 이용하여, 예를 들어 도1에 예시한 바와 같이, 저장조(1)를 별도 제공한 가열조(10) 중에 직접 삽입하여도, 소망의 온도제어는 가능하다. 이 경우에는, 특단의 열교환유닛을 도금액 중에는 침지시키지 않기 때문에, 금속의 석출을 다시 제어할 수 있다. 가열조(10) 중에는 예를 들어 온수를 넣어 두고, 이 온수로, 열전도에 의해 저장조(1) 내의 도금액을 데운다.
이상에서는, 도금처리조(2)로부터 버퍼조(3)로의 배관, 및 버퍼조(3)로부터 순환펌프(4)를 거쳐 필터(6)까지의 배관은, 수지제의 배관을 사용한 예를 설명하였다. 이 사이의 배관도 유리제로 하는 것으로는, 금속의 석출을 억제하는 점에서는 특단의 문제는 없다. 그러나 펌프 근방의 배관은, 펌프의 진동 등에 의한 유리 파손 등도 고려되기 때문에, 유리계 재료로의 변경은 특별한 배려가 필요하다.
그 외의 부위의 배관, 각 조의 재질을 유리계 재료로 변경함으로써, 도금액의 총 접액면적의 약 90%에 상당하는 부분을 유리계 재료로 하는 것이 가능하게 되고, 그 결과 반도체 장치 표면의 소정 위치(도금 대상물의 도금 대상부위) 이외로의 석출을 억제하는 것이 가능하게 되었다.
도1에 있어서, 저장조(1)로부터의 도금액의 유출구는 그 바닥면에 제공된 예 를 도시하였지만, 측면에 제공되어도 좋다. 이 경우에도, 동일한 가열조(10)를 써서 온도조절을 할 수 있다.
또한, 이와 동일하게 도1에 있어서는, 도금처리조(2)로의 도금액의 유입구를 도금처리조(2)의 측면에 제공한 예를 도시하였지만, 도금의 두께를 제어하기 위해서, 도금처리조(2)의 바닥면에 제공하여도 좋으며, 또한 복수의 유입구를 제공하여도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
이와 같은 구성에 의해, 도금처리장치의 장치 내부에서의 금속석출을 방지할 수 있다. 그 결과, 장치내부로부터 박리한 금속이 반도체기판에 부착하여 불량으로 되는 것을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 이물질 제거를 위해 사용하는 필터의 수를 감소시킬 수 있고, 유지보수에 관한 비용 및 시간을 줄일 수 있다.
또한, 도금액의 온도제어를 행하는 장소를 보다 도금처리조에 가까운 장소로 행하는 것이 가능하게 되고, 도금을 행하는 기판 상의 정확한 온도제어를 도모하는 것이 가능하게 된다.
여기에서는 세정액(제거제)으로서 할로겐계 약액을 썼지만, 이는 금(Au) 도금의 경우의 일 예이고, 그 외에는, Cu도금이라면, 진한 질산이나 진한 황산을 사용할 수도 있고, Ni도금이라면, 진한 염산이나 옅은 질산을 사용할 수도 있다.
이상, 반도체집적회로의 도금처리장치를 예로 들어, 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 발명은, 반도체집적회로 이외의 반도체 장치, 예를 들어 화합물반도체의 제조공정에서 사용되는 도금처리장치나, 액정패널의 제조공정에서의 도금처리장치에 있어서도 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 본 발명은, 도금액의 저장조, 저장조로부터 도금액이 유입하는 도금처리조, 도금처리조로부터 도금액이 유입하는 버퍼조, 도금액의 유량을 계측하는 유량계, 도금액의 온도제어를 행하는 열교환유닛, 도금액 중의 이물질을 제거하는 필터, 도금액을 순환시키는 펌프, 각 조를 연결하는 배관으로 이루어진 반도체집적회로의 제조장치에 있어서, 도금액과 접하는 부분의 할로겐계 약액에 의한 세정에 수반하는 표면의 거칠기의 변화율이, 초기값에 비교하여 10%이하인 재료로 구성되도록 구성되어도 좋다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 할로겐계 약액에 의한 세정에 수반하는 표면의 거칠기 변화율이 초기값에 비교하여 10%이하인 재료는, 경질 유리 또는 석영유리와 같은 것으로 구성하여도 좋다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 도금액의 유량계는 초음파를 이용하여 도금액에는 비접촉으로 계측되도록 구성하여도 좋다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 각 조를 연결하는 배관의 일부가 경질유리 또는 석영 유리로 구성되도록 구성하여도 좋다.
또한, 상기 구성에 있어서, 도금액의 온도제어를 상기 저장조에 있어서 행하도록 구성하여도 좋다.
또한, 발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태의 항목에 있어서 보인 구체적 실시형태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술내용을 명확하게 하는 것으로서, 그와 같은 구체적인 예에만 한정하여 협의로 해석하여야 하는 것은 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구 범위 내에서 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
본 발명은 반도체집적회로 등의 제조장치 등에서 이용되는 도금처리장치에 관한 것이고, 특히, 소형경량화, 고밀도실장화가 요구되는 휴대정보단말 등 전자기기에 조립되는 반도체집적회로와 같은 용도에 사용가능한 것이다.

Claims (12)

  1. 도금물질을 함유한 도금액을 공급하고 도금 대상물을 도금액에 접촉시킴으로써 도금 대상물을 도금함과 동시에, 원하지 않는 위치에 도금물질이 석출된 경우에는 제거제로 그 도금물질을 제거하는 도금처리장치에 있어서,
    도금 대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조,
    상기 도금처리조에 넣는 도금액을 저장하는 저장조,
    안에 상기 저장조를 넣어, 열전도에 의해 저장조 내의 도금액을 가열하는 가열조를 구비하고,
    상기 도금액과 접촉하는 부분인 상기 저장조의 벽면이, 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다 낮은 재료인 유리로 형성되는 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    도금 대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조를 구비하고,
    상기 도금처리조의 벽면이, 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    도금 대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조와 상기 도금처리조로 도금액을 운반하는 도금처리조용 배관을 구비하고,
    상기 도금처리조용 배관의 벽면이, 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    도금 대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조와 상기 도금처리조로 도금액을 운반하는 도금처리조용 배관을 구비하고,
    상기 도금처리조용 배관의 일부에 초음파식 유량계가 배치되어 있고,
    상기 도금처리조용 배관 중, 상기 초음파식 유량계가 배치되어 있는 부위의 벽면이, 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 유리가 경질 유리인 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 유리가 석영 유리인 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 가열조 중에 온수를 넣어두고, 이 온수로 열전도에 의해 상기 저장조 내의 도금액을 데우는 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  11. 도금물질을 함유한 도금액을 공급하고 도금 대상물을 도금액에 접촉시킴으로써 도금 대상물을 도금함과 동시에, 원하지 않는 위치에 도금물질이 석출된 경우에는 제거제로 그 도금물질을 제거하는 도금처리장치에 있어서,
    도금 대상물을 도금액에 접촉시키는 도금처리조와 상기 도금처리조로 도금액을 운반하는 도금처리조용 배관을 구비하고,
    상기 도금처리조용 배관의 일부에 초음파식 유량계가 배치되어 있고,
    상기 도금처리조용 배관 중, 상기 초음파식 유량계가 배치되어 있는 부위의 벽면이, 상기 제거제를 작용시킨 경우에 동일 조건에서 측정한 때에 표면 거칠기 변화율이 수지 보다 낮은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 도금처리조용 배관 중에서 상기 초음파식 유량계가 배치되어 있는 부위와 상기 도금 처리조의 사이가 배관 내부에서 석출하는 금속을 제거하는 필터를 구비하지 않고 직접 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 도금 처리장치.
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