(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ液が噴流されるカップの平面円形状の周壁部の上方に設けられたリング状のウエハ載置部上にウエハの周囲を載置するようにしたウエハ用メッキ装置において、前記ウエハ載置部の前記ウエハのオリエンテーションフラットに対応する部分に、平面的に見て前記カップの内側に突出する突出部が設けられ、前記カップの周壁部上面に複数の溝が等間隔に設けられ、且つ、前記複数の溝のうち少なくとも１つが前記突出部に対応する位置に設けられていることを特徴とするウエハ用メッキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記複数の溝のうち１つは前記突出部の中央部に対応する位置に設けられていることを特徴とするウエハ用メッキ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発明において、前記溝は側面ほぼＶ字形状であることを特徴とするウエハ用メッキ装置。
【請求項４】
メッキ液が噴流されるカップの平面円形状の周壁部の上方に、ウエハのオリエンテーションフラットに対応する部分に平面的に見て前記カップの内側に突出する突出部を有するリング状のウエハ載置部が設けられ、前記カップの周壁部上面に複数の溝が等間隔に設けられ、且つ、前記複数の溝のうち少なくとも１つが前記突出部に対応する位置に設けられたウエハ用メッキ装置を用い、前記ウエハ載置部上にウエハの周囲を載置し、前記ウエハの下面にメッキからなるバンプ電極を形成することを特徴とするバンプ電極の形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、前記複数の溝のうち１つは前記突出部の中央部に対応する位置に設けられていることを特徴とするバンプ電極の形成方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の発明において、前記溝は側面ほぼＶ字形状であることを特徴とするバンプ電極の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はウエハ用メッキ装置およびそれを用いたバンプ電極の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩなどの半導体チップの技術分野では、個々の半導体チップに分断する前のウエハの状態において、ウエハ用メッキ装置を用いて金などのメッキからなるバンプ電極を形成している。図７はこのような場合に用いられている従来のウエハ用メッキ装置の一例の断面図を示し、図８は図７に示すウエハ用メッキ装置のうちウエハなどを省略した状態における平面図を示したものである。
【０００３】
このウエハ用メッキ装置では、メッキ槽１内にカップ２が設けられている。メッキ槽１の周壁部およびカップ２の周壁部は平面円形状となっている。メッキ槽１とカップ２とは配管３によって接続されている。配管３には、メッキ槽１内に収容されているメッキ液（イオン化された金を含む）４をカップ２内の中央部に噴流させるための噴流ポンプ５が介在されている。
【０００４】
カップ２内の底部には網状のアノード電極６が設けられている。メッキ槽１の周壁部上面にはリング状のウエハ載置板７がカップ２の周壁部上方に位置させられて設けられている。したがって、カップ２の周壁部上面とウエハ載置板７との間には全体にわたってメッキ液オーバーフロー用の隙間が設けられている。ウエハ載置板７の内周部上面には凹部８が設けられている。凹部８にはウエハ９の周囲が載置されている。ウエハ９は、図示しない弾性部材により、凹部８に押し付けられるようになっている。
【０００５】
ウエハ９の平面形状は、図９に示すように、基本的には円形状であるが、シリコン単結晶の方位を示す基準面（オリエンテーションフラット）１０が設けられている。このため、図８に示すように、ウエハ載置板７の凹部８は、基本的には円形状であるが、ウエハ９のオリエンテーションフラット１０に対応する部分に突出部８ａを有する形状となっている。そして、この突出部８ａは、図８に示すように、平面的に見てカップ２の内側に突出されている。
【０００６】
ウエハ９は、図１０に示すように、シリコン基板１１の下面の所定の箇所にパッド１２が設けられ、その下面に絶縁膜１３が設けられ、絶縁膜１３に形成された開口部１４を介してパッド１２の中央部が露出され、その下面全体に下地金属層１５が設けられた構造となっている。そして、下地金属層１５の下面のうち周辺部の少なくとも一部を除く部分にはメッキレジスト層１６が設けられ、メッキレジスト層１６に形成された開口部１７を介してパッド１２下における下地金属層１５が露出されている。この場合、図示はしないが、下地金属層１５の周辺部はメッキレジスト層１６によって覆われておらず、カソード電極と接続されるメッキ用接続端子となっている。
【０００７】
そして、図７に示すウエハ用メッキ装置の噴流ポンプ５が駆動すると、メッキ槽１内に収容されているメッキ液４がアノード電極６を通過してカップ２内に噴流され、図７において実線の矢印で示すように、ウエハ９の下面に噴き付けられる。このとき、アノード電極６とカソード電極との間にメッキ電流が流れると、ウエハ９の下面に、すなわち、図１０に示すメッキレジスト層１６の開口部１７内における下地金属層１５の下面にバンプ電極（図示せず）が形成される。ウエハ９の下面に噴き付けられたメッキ液４は、図７において実線の矢印で示すように、カップ２の周壁部上から外側にオーバーフローして流れ落ち、メッキ槽１内に回収される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このウエハ用メッキ装置の初期状態では、カップ２内にメッキ液４が充満されておらず、空である。そして、噴流ポンプ５が駆動すると、メッキ槽１内に収容されているメッキ液４がカップ２内に噴流され、カップ２内にメッキ液４が充満される。このとき、カップ２内の空気が噴流されたメッキ液４中に巻き込まれ、気泡が発生する。この発生した気泡は、メッキ液４がカップ２の周壁部上から外側にオーバーフローしても、カップ２の周壁部を乗り越えにくく、図７において一点鎖線の矢印で示すように、カップ２内において対流するメッキ液４と共に対流する。そして、この気泡が図１０に示すメッキレジスト層１６の開口部１７内に入り込むと、気泡が入り込んだ部分にメッキが施されなくなり、この開口部１７内に形成されるバンプ電極の下面に空隙が形成され、不良品となってしまう。
【０００９】
また、このウエハ用メッキ装置は、ウエハ９の下面が水平となるように設置するのが望ましいが、そのようにすることは極めて困難であり、どうしてもある程度の傾きが生じてしまう。このため、カップ２内に噴流されたメッキ液４は、カップ２の周壁部に向かって均等に流れず、傾斜したカップ２の周壁部のうち低い方に多く流れてしまう。この結果、ウエハ９の下面に形成されるバンプ電極の高さは、メッキ液４が多く流れる方で少なく流れる方よりも高くなり、ばらついてしまう。
【００１０】
さらに、このウエハ用メッキ装置をウエハ９の下面が水平となるように設置したとしても、カップ２の周壁部が平面円形状であるのに対し、ウエハ載置板７の凹部８がウエハ９のオリエンテーションフラット１０に対応する部分に突出部８ａを有する形状であり、この突出部８ａが平面的に見てカップ２の内側に突出されているので、この突出部８ａがメッキ液４の流れの邪魔となる。この結果、ウエハ９の下面に形成されるバンプ電極の高さは、突出部８ａの近傍で本来よりもやや低くなり、ばらついてしまう。
【００１１】
なお、ウエハ９のバンプ電極間の間隔は小さくなる傾向にあり、最近では、この間隔は１０μｍ程度のものが求められている。しかして、ウエハ９をダイシングして得られた個々の半導体チップを回路基板などに、接着剤中に導電性粒子を混入した異方性導電接着剤を用いる方法が汎用されており、この場合、導電性粒子の粒径が５μｍであると半導体チップのバンプ電極間に２個の導電性粒子が隣接して介在すると、バンプ電極間でショートしてしまう。そこで、このような場合には、導電性粒子の粒径をさらに小さく例えば３〜４μｍ程度とする必要がある。この結果、粒径３〜４μｍ程度の導電性粒子を介しての導電接続の不良が発生しないようにするためには、バンプ電極の高さのばらつきを３〜４μｍよりもなるべく小さくする必要がある。したがって、バンプ電極を形成するためのメッキ条件としてはより一層厳しいものが要求される。
【００１２】
この発明の課題は、カップ内のメッキ液中の気泡を速やかに排出し、且つ、カップの周壁部に向かうメッキ液の流れのばらつきを軽減することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係るウエハ用メッキ装置は、メッキ液が噴流されるカップの平面円形状の周壁部の上方に設けられたリング状のウエハ載置部上にウエハの周囲を載置するようにしたウエハ用メッキ装置において、前記ウエハ載置部の前記ウエハのオリエンテーションフラットに対応する部分に、平面的に見て前記カップの内側に突出する突出部が設けられ、前記カップの周壁部上面に複数の溝が等間隔に設けられ、且つ、前記複数の溝のうち少なくとも１つが前記突出部に対応する位置に設けられていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係るウエハ用メッキ装置は、請求項１に記載の発明において、前記複数の溝のうち１つは前記突出部の中央部に対応する位置に設けられていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係るウエハ用メッキ装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記溝は側面ほぼＶ字形状であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係るバンプ電極の形成方法は、メッキ液が噴流されるカップの平面円形状の周壁部の上方に、ウエハのオリエンテーションフラットに対応する部分に平面的に見て前記カップの内側に突出する突出部を有するリング状のウエハ載置部が設けられ、前記カップの周壁部上面に複数の溝が等間隔に設けられ、且つ、前記複数の溝のうち少なくとも１つが前記突出部に対応する位置に設けられたウエハ用メッキ装置を用い、前記ウエハ載置部上にウエハの周囲を載置し、前記ウエハの下面にメッキからなるバンプ電極を形成することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係るバンプ電極の形成方法は、請求項４に記載の発明において、前記複数の溝のうち１つは前記突出部の中央部に対応する位置に設けられていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係るバンプ電極の形成方法は、請求項４または５に記載の発明において、前記溝は側面ほぼＶ字形状であることを特徴とするものである。
そして、請求項１または４に記載の発明によれば、カップの平面円形状の周壁部の上方に設けられたリング状のウエハ載置部のウエハのオリエンテーションフラットに対応する部分に、平面的に見て前記カップの内側に突出する突出部を設け、前記カップの周壁部上面に複数の溝を等間隔に設け、且つ、前記複数の溝のうち少なくとも１つを前記突出部に対応する位置に設けているので、上記溝の存在により、カップ内のメッキ液中の気泡を速やかに排出することができ、またカップの周壁部に向かうメッキ液の流れのばらつきを軽減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）はこの発明の一実施形態におけるウエハ用メッキ装置の断面図を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ部の拡大側面図を示し、図２は図１（Ａ）に示すウエハ用メッキ装置のうちウエハなどを省略した状態における平面図を示し、図３は図１（Ａ）に示すウエハの平面図を示し、図４は図１（Ａ）に示すウエハの一部の拡大断面図を示したものである。なお、これらの図において、説明の便宜上、図７〜図１０に示す従来のものと同一名称部分には同一の符号を付して説明することとする。
【００１５】
図１（Ａ）および図２に示すように、このウエハ用メッキ装置では、メッキ槽１内にカップ２が設けられている。メッキ槽１の周壁部およびカップ２の周壁部は平面円形状となっている。カップ２の周壁部上面には図１（Ｂ）に図示される側面ほぼＶ字形状の溝２１が等間隔に、例えば、１０個設けられている。メッキ槽１とカップ２とは配管３によって接続されている。配管３には、メッキ槽１内に収容されているメッキ液（イオン化された金等の金属を含む）４をカップ２内の中央部に噴流させるための噴流ポンプ５が介在されている。
【００１６】
カップ２内の底部には網状のアノード電極６が設けられている。メッキ槽１の周壁部上面にはリング状のウエハ載置板７がカップ２の周壁部上方に位置させられて設けられている。したがって、カップ２の周壁部上面とウエハ載置板７との間には全体にわたってメッキ液オーバーフロー用の隙間が設けられている。ウエハ載置板７の内周部上面には凹部８が設けられている。凹部８にはウエハ９の周囲が載置されている。ウエハ９は、図示しない弾性部材により、凹部８に押し付けられるようになっている。
【００１７】
ウエハ９の平面形状は、図３に示すように、基本的には円形状であるが、シリコン単結晶の方位を示す基準面（オリエンテーションフラット）１０が設けられている。このため、図２に示すように、ウエハ載置板７の凹部８は、基本的には円形状であるが、ウエハ９のオリエンテーションフラット１０に対応する部分に突出部８ａを有する形状となっている。そして、この突出部８ａは、図２に示すように、平面的に見てカップ２の内側に突出されている。ここで、カップ２の周壁部上面に等間隔に設けられた１０個の溝２１のうち１つは、突出部８ａの中央部に対応する位置に設けられている。
【００１８】
ウエハ９は、図４に示すように、シリコン基板１１の下面の所定の箇所にアルミニウム等からなる外部接続用のパッド１２が設けられ、その下面に絶縁膜１３が設けられ、絶縁膜１３に形成された開口部１４を介してパッド１２の中央部が露出され、その下面全体に下地金属層１５が設けられた構造となっている。そして、下地金属層１５の下面のうち周辺部の少なくとも一部を除く部分にはメッキレジスト層１６が設けられ、メッキレジスト層１６に形成された開口部１７を介してパッド１２下における下地金属層１５が露出されている。この場合、図示はしないが、下地金属層１５の下面の周辺部のうちメッキレジスト層１６によって覆われておらず、カソード電極と接続されるメッキ用接続端子となっている。
【００１９】
そして、図１（Ａ）に示すウエハ用メッキ装置の噴流ポンプ５が駆動すると、メッキ槽１内に収容されているメッキ液４がアノード電極６を通過してカップ２内に噴流され、図１（Ａ）において実線の矢印で示すように、ウエハ９の下面に噴き付けられる。このとき、アノード電極６とカソード電極との間にメッキ電流が流れると、ウエハ９の下面に、すなわち、図４に示すメッキレジスト層１６の開口部１７内における下地金属層１５の下面にバンプ電極（図示せず）が形成される。ウエハ９の下面に噴き付けられたメッキ液４は、図１において実線の矢印で示すように、カップ２の溝２１を含む周壁部上から外側にオーバーフローして流れ落ち、メッキ槽１内に回収される。
【００２０】
ところで、このウエハ用メッキ装置の初期状態では、カップ２内にメッキ液４が充満されておらず、空である。そして、噴流ポンプ５が駆動すると、メッキ槽１内に収容されているメッキ液４がカップ２内に噴流され、カップ２内にメッキ液４が充満される。このとき、カップ２内の空気が噴流されたメッキ液４中に巻き込まれ、気泡が発生する。この発生した気泡は、メッキ液４がカップ２の溝２１を含む周壁部上から外側にオーバーフローするとき、カップ２の周壁部を乗り越えにくくても、図１（Ｂ）に図示されたＶ字形状の溝２１を介して外側に速やかに排出される。したがって、図１（Ａ）において一点鎖線の矢印で示すように、メッキ液４がカップ２内において対流しても、当該気泡が図４に示すメッキレジスト層１６の開口部１７内に入り込みにくいようにすることができ、この開口部１７内に形成されるバンプ電極の下面に穴が形成されにくいようにすることができ、不良品の発生を極力抑えることができる。
【００２１】
また、このウエハ用メッキ装置が僅かに傾斜して設置された場合、カップ２内に噴流されたメッキ液４が、カップ２の周壁部に向かって均等に流れず、傾斜したカップ２の周壁部のうち低い方に多く流れてしまう。しかし、この場合、傾斜したカップ２の周壁部のうち高い方においては、メッキ液４が溝２１を介して外側に流出するので、溝２１が無い場合と比較して、メッキ液４の単位時間当たりの流出量が多くなる。すると、カップ２からのメッキ液４の全体としての単位時間当たりの流出量は一定であるので、傾斜したカップ２の周壁部のうち低い方においては、高い方におけるメッキ液４の単位時間当たりの流出量が多くなった分だけ減少する。この結果、カップ２の周壁部に向かうメッキ液４の流れのばらつきが軽減され、ウエハ９の下面に形成されるバンプ電極の高さのばらつきを軽減することができる。
【００２２】
さらに、このウエハ用メッキ装置でも、カップ２の周壁部が平面円形状であるのに対し、ウエハ載置板７の凹部８がウエハ９のオリエンテーションフラット１０に対応する部分に突出部８ａを有する形状であり、この突出部８ａが平面的に見てカップ２の内側に突出されているので、この突出部８ａがメッキ液４の流れの邪魔となる。しかし、この場合、カップ２の周壁部上面に等間隔に設けられた１０個の溝２１のうち１つを突出部８ａの中央部に対応する位置に設けているので、すなわち、複数の溝２１のうち少なくとも１つを突出部８ａに対応する位置に設けているので、突出部８ａの部分におけるメッキ液４の流れがある程度スムーズとなる。この結果、カップ２の周壁部に向かうメッキ液４の流れのばらつきが軽減され、ウエハ９の下面に形成されるバンプ電極の高さのばらつきを軽減することができる。
【００２３】
ここで、実験結果について説明する。メッキ条件としては、６型（１５０ｍｍ）ウエハを用い、メッキ流量４０Ｌ／ｍｉｎ、メッキ時間５０分、メッキ電流密度０．６Ａ、液温６０℃とした。また、図１（Ａ）および図２に示すウエハ用メッキ装置を用いて３枚のウエハにバンプ電極を形成した（以下、本実施形態品１〜３という。）。また、比較のために、図７および図８に示すウエハ用メッキ装置を用いて３枚のウエハにバンプ電極を形成した（以下、比較品１〜３という。）。
【００２４】
そして、図３に示すように、Ｙ方向のＰ１〜Ｐ５の５点（Ｐ３中心点）およびＸ方向のＰ６〜Ｐ９の４点におけるバンプ電極（ただし、この場合、バンプ電極は下面側に形成されている。）の高さを測定したところ、図５（Ａ）、（Ｂ）および図６（Ａ）、（Ｂ）に示す結果が得られた。図５（Ａ）、（Ｂ）において、黒丸、黒三角、黒四角は本実施形態品１〜３の場合である。図６（Ａ）、（Ｂ）において、白丸、白三角、白四角は比較品１〜３の場合である。
【００２５】
さて、図５（Ａ）、（Ｂ）および図６（Ａ）、（Ｂ）から明らかな如く、バンプ電極の高さは、黒丸で示す本実施形態品１の場合、最高で１８．８μｍ、最低で１８．０μｍ（その差０．８μｍ）であり、黒三角で示す本実施形態品２の場合、最高で１８．９μｍ、最低で１８．１μｍ（その差０．８μｍ）であり、黒四角で示す本実施形態品３の場合、最高で１９．１μｍ、最低で１８．４μｍ（その差０．７μｍ）であり、白丸で示す比較品１の場合、最高で１８．９μｍ、最低で１６．７μｍ（その差２．２μｍ）であり、白三角で示す比較品２の場合、最高で１９．０μｍ、最低で１６．５μｍ（その差２．５μｍ）であり、白四角で示す比較品３の場合、最高で１９．１μｍ、最低で１６．５μｍ（その差２．６μｍ）である。
【００２６】
このように、本実施形態品１〜３の場合、バンプ電極の高さの最大差は、０．８μｍ、０．８μｍ、０．７μｍであり、１μｍ未満である。これに対し、比較品１〜３の場合、バンプ電極の高さの最大差は、２．２μｍ、２．５μｍ、２．６μｍであり、２μｍよりも大きい。したがって、本実施形態品１〜３の場合、比較品１〜３と比較して、バンプ電極の高さのばらつきが軽減されているといえる。
【００２７】
次に、ここで、溝２１の形状を側面ほぼＶ字形状とした理由について説明する。上述したように、溝２１の役目は、気泡を速やかに排出することと、メッキ液４の流出量を調整することである。この点からすると、溝２１の形状は例えば側面矩形状としても構わない。しかし、一方で、溝２１の部分におけるメッキ液４の流出量とその他の領域におけるメッキ液４の流出量との差があまり大きくならないようにすることが望ましい。この点を考慮すると、溝２１の形状が側面矩形状である場合、溝２１の部分におけるメッキ液４の流出量を左右する溝２１の深さ寸法を設定するのは困難である。これに対し、溝２１の形状が側面ほぼＶ字形状である場合、メッキ液４が溝２１の上側で流れやすく、下側で流れにくくすることができることから、溝２１の深さ寸法をある程度ラフに設定することができる。したがって、溝２１の形状は、側面矩形状などとしてもよいが、側面ほぼＶ字形状とした方が望ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、カップの平面円形状の周壁部の上方に設けられたリング状のウエハ載置部のウエハのオリエンテーションフラットに対応する部分に、平面的に見て前記カップの内側に突出する突出部を設け、前記カップの周壁部上面に複数の溝を等間隔に設け、且つ、前記複数の溝のうち少なくとも１つを前記突出部に対応する位置に設けているので、上記溝の存在により、カップ内のメッキ液中の気泡を速やかに排出することができ、またカップの周壁部に向かうメッキ液の流れのばらつきを軽減することができ、ひいては気泡に起因する不良品の発生を極力抑えることができ、またバンプ電極の高さのばらつきを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態におけるウエハ用メッキ装置の断面図、（Ｂ）はそのＡ部の拡大側面図。
【図２】図１に示すウエハ用メッキ装置のうちウエハなどを省略した状態における平面図。
【図３】図１に示すウエハの平面図。
【図４】図１に示すウエハの一部の拡大断面図。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は本実施形態品の場合のバンプ電極の高さを示す図。
【図６】（Ａ）および（Ｂ）は比較品の場合のバンプ電極の高さを示す図。
【図７】従来のウエハ用メッキ装置の一例の断面図。
【図８】図７に示すウエハ用メッキ装置のうちウエハなどを省略した状態における平面図。
【図９】図７に示すウエハの平面図。
【図１０】図７に示すウエハの一部の拡大断面図。
【符号の説明】
１  メッキ槽
２  カップ
４  メッキ液
５  噴流ポンプ
６  アノード電極
７  ウエハ載置板
８  凹部
８ａ  突出部
９  ウエハ
１０  オリエンテーションフラット
２１  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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