(57)【要約】【課題】  半導体ウエハ下に電解メッキにより形成される柱状電極の高さのばらつきを軽減する。【解決手段】  カップ状のめっき槽１の周壁上部の等間隔で離間する４領域には第１〜第４のめっき液流出ノズル９ａ〜９ｄが設けられている。そして、めっき槽１内の下部中央部に設けられためっき液噴出ノズル６からめっき液４をめっき槽１内に噴出させるとともに、第１〜第４のめっき液流出ノズル９ａ〜９ｄから順次めっき液４を水平に流出させる。これにより、半導体ウエハ１８の下面に対するめっき液４の主な流れ方向が順次変化し、半導体ウエハ１８の下面全体に対するめっき液４の流れが均一化され、めっきの均一性を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部中央部からめっき液が噴出されるカップ状のめっき槽の上方に配置された被めっき物に対してめっき処理を行なうめっき装置において、前記めっき槽の周壁上部に、めっき液を前記めっき槽内に向かって水平に流出する複数のめっき液流出ノズルが互いに離間して設けられていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記めっき液流出ノズルは前記めっき槽の周壁上部の等間隔で離間する少なくとも４領域にそれぞれ複数ずつ設けられ、各領域の前記めっき液流出ノズルからめっき液が対向する領域に向かって互いに平行で水平に流出されるようになっていることを特徴とするめっき装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、各領域の前記めっき液流出ノズルから順次めっき液が流出されるように制御するめっき液流出制御手段を有することを特徴とするめっき装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記被めっき物は半導体ウエハであることを特徴とするめっき装置。
【請求項５】
下部中央部からめっき液が噴出されるめっき槽の上方に配置された被めっき物に対してめっき処理を行なうめっき方法において、前記めっき槽内にその下部中央部からめっき液を噴出させるとともに、前記めっき槽の周壁上部に互いに離間して設けられた複数のめっき液流出ノズルから順次めっき液を前記めっき槽内に向かって水平に流出させることを特徴とするめっき方法。
【請求項６】
請求項５に記載の発明において、前記めっき液流出ノズルは前記めっき槽の周壁上部の等間隔で離間する少なくとも４領域にそれぞれ複数ずつ設けられ、めっき液流出制御手段により、各領域の前記めっき液流出ノズルから順次めっき液を対向する領域に向かって互いに平行で水平に流出させることを特徴とするめっき方法。
【請求項７】
請求項５に記載の発明において、前記被めっき物は半導体ウエハであることを特徴とするめっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はめっき装置およびめっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来の半導体ウエハ用のめっき装置には、カップ方式と呼ばれ、カップ状のめっき槽の上方に半導体ウエハをその被めっき面を下側として水平に配置するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、めっき槽の下部中央部から噴出されためっき液が半導体ウエハの被めっき面の中央部に噴き付けられ、この噴き付けられためっき液が半導体ウエハの被めっき面に沿ってその外周側に流れ、めっき槽の周壁上から外側に向かってオーバーフローし、回収される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９８３８９号公報
【０００４】
一方、柱状電極を有するＣＳＰ(chip size package)と呼ばれる半導体装置を製造する場合には、半導体ウエハ下に、柱状電極形成領域に対応する部分に開口部を有するめっきレジスト膜を形成している。そして、上記従来のめっき装置を用いた電解めっきにより、めっきレジスト膜の開口部内の半導体ウエハ下に柱状電極を形成している。この場合、柱状電極の高さが１００μｍ程度と比較的高いと、めっきレジスト膜の開口部の深さもそれに応じて比較的深くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のめっき装置では、半導体ウエハの被めっき面の中央部に噴き付けられためっき液が半導体ウエハの被めっき面に沿ってその外周側に流れるため、めっき液が半導体ウエハの中央部におけるめっきレジスト膜の開口部に対してほぼ真下からほぼ真上に流れ、半導体ウエハの外周部におけるめっきレジスト膜の開口部に対して水平方向に流れることになる。そして、このようなめっき液の流れ方向の違いにより、めっきレジスト膜の比較的深い開口部内の半導体ウエハ下に形成される柱状電極の高さ（めっき膜の厚さ）にばらつきが生じてしまう。特に、めっき液の噴出速度を速くしたり、めっきレートを速くしたりすると、顕著となる。
【０００６】
そこで、この発明は、めっき膜の厚さのばらつきを軽減することができるめっき装置およびめっき方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明に係るめっき装置は、下部中央部からめっき液が噴出されるカップ状のめっき槽の上方に配置された被めっき物に対してめっき処理を行なうめっき装置において、前記めっき槽の周壁上部に、めっき液を前記めっき槽内に向かって水平に流出する複数のめっき液流出ノズルが互いに離間して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めっき装置は、請求項１に記載の発明において、前記めっき液流出ノズルは前記めっき槽の周壁上部の等間隔で離間する少なくとも４領域にそれぞれ複数ずつ設けられ、各領域の前記めっき液流出ノズルからめっき液が対向する領域に向かって互いに平行で水平に流出されるようになっ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めっき装置は、請求項２に記載の発明において、各領域の前記めっき液流出ノズルから順次めっき液が流出されるように制御するめっき液流出制御手段を有す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めっき装置は、請求項１に記載の発明において、前記被めっき物は半導体ウエハであ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めっき方法は、下部中央部からめっき液が噴出されるめっき槽の上方に配置された被めっき物に対してめっき処理を行なうめっき方法において、前記めっき槽内にその下部中央部からめっき液を噴出させるとともに、前記めっき槽の周壁上部に互いに離間して設けられた複数のめっき液流出ノズルから順次めっき液を前記めっき槽内に向かって水平に流出させ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めっき方法は、請求項５に記載の発明において、前記めっき液流出ノズルは前記めっき槽の周壁上部の等間隔で離間する少なくとも４領域にそれぞれ複数ずつ設けられ、めっき液流出制御手段により、各領域の前記めっき液流出ノズルから順次めっき液を対向する領域に向かって互いに平行で水平に流出させることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係るめっき方法は、請求項５に記載の発明において、前記被めっき物は半導体ウエハであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、めっき槽内にその下部中央部からめっき液を噴出させるとともに、めっき槽の周壁上部に互いに離間して設けられた複数のめっき液流出ノズルから順次めっき液をめっき槽内に向かって水平に流出させることにより、被めっき物に対するめっき液の主な流れ方向が順次変化し、これによりめっきの均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１はこの発明の一実施形態としてのめっき装置の要部の断面図を示し、図２は図１に示すめっき装置のうち半導体ウエハ載置板等を省略した状態における平面図を示す。この場合、図１は図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。このめっき装置は、カップ状のめっき槽１および該めっき槽１の外側に設けられためっき液回収槽２を備えている。めっき槽１の周壁およびめっき液回収槽２の周壁は平面円形状となっている。めっき槽１およびめっき液回収槽２の下方にはめっき液タンク３が配置されている。めっき液タンク３内にはめっき液４が収容されている。
【００１０】
めっき槽１内の下部には網状のアノード電極５が設けられている。めっき槽１内の下部中央部にはめっき液噴出ノズル６が垂直に設けられている。めっき液噴出ノズル６の上部はアノード電極５を貫通してアノード電極５の上側に突出されている。めっき液噴出ノズル６は、ポンプ７が介在された配管８の一端部に接続されている。配管８の他端部はめっき液タンク３内の下部に配置されている。
【００１１】
めっき槽１の周壁上部の図２における左側、上側、右側および下側（等間隔で離間する４領域）にはそれぞれ複数（図２では７つ）ずつの第１〜第４のめっき液流出ノズル９ａ〜９ｄが設けられている。この場合、第１〜第４のめっき液流出ノズル９ａ〜９ｄは、めっき槽１の周壁上部に設けられた側面ほぼＵ字形状または側面半円形状の溝１０（あるいは側面円形状の貫通孔）内に配置されている。勿論、めっき槽１の周壁上に第１〜第４のめっき液流出ノズル９ａ〜９ｄが配置される構造になっていても良い。
【００１２】
複数の第１のめっき液流出ノズル９ａは等間隔で互いに平行するように配置され、そのめっき液流出方向は、図１および図２において矢印Ｂで示すように、互いに平行し且つ水平で右方向となっている。複数の第２のめっき液流出ノズル９ｂは等間隔で互いに平行するように配置され、そのめっき液流出方向は互いに平行し且つ水平で図２において下方向となっている。
【００１３】
複数の第３のめっき液流出ノズル９ｃは等間隔で互いに平行するように配置され、そのめっき液流出方向は互いに平行し且つ水平で図２において左方向となっている。第４のめっき液流出ノズル９ｄは等間隔で互いに平行するように配置され、そのめっき液流出方向は互いに平行し且つ水平で図２において上方向となっている。
【００１４】
第１のめっき液流出ノズル９ａは、めっき槽１の周壁外面に設けられた第１の配管１１ａの一端部に接続されている。第１の配管１１ａの他端部は、第１のポンプ１２ａが介在された第１の共通配管１３ａの一端部に接続されている。第１の共通配管１３ａの他端部はめっき液タンク３内の下部に配置されている。
【００１５】
第３のめっき液流出ノズル９ｃは、めっき槽１の周壁外面に設けられた第３の配管１１ｃの一端部に接続されている。第３の配管１１ｃの他端部は、第３のポンプ１２ｃが介在された第３の共通配管１３ｃの一端部に接続されている。第３の共通配管１３ｃの他端部はめっき液タンク３内の下部に配置されている。
【００１６】
第２、第４のめっき液流出ノズル９ｂ、９ｄは、図示していないが、第１、第３のめっき液流出ノズル９ａ、９ｃと同様に、めっき槽１の周壁外面に設けられた第２、第４の配管の一端部に接続されている。第２、第４の配管の他端部は、第２、第４のポンプ（以下、第２、第４のポンプ１２ｂ、１２ｄという場合がある）が介在された第２、第４の共通配管の一端部に接続されている。第２、第４の共通配管の他端部はめっき液タンク３内の下部に配置されている。
【００１７】
めっき槽１とめっき液回収槽２との間にはリング状のめっき液回収空間１４が設けられている。めっき液回収槽２の底部の複数箇所にはめっき液回収配管１５の一端部がめっき液回収空間１４に連通されて取り付けられている。めっき液回収配管１５の他端部はめっき液タンク３内の下部に配置されている。
【００１８】
めっき液回収槽２の周壁上面にはリング状の半導体ウエハ載置板１６がめっき槽１の周壁上方に位置させられて取り外し可能に設けられている。したがって、めっき槽１の周壁上面と半導体ウエハ載置板１６の下面との間にはめっき液４のオーバーフローを許容するための隙間が設けられている。
【００１９】
半導体ウエハ載置板１６の内周部上面には凹部１７が設けられている。半導体ウエハ載置板１６の凹部１７には半導体ウエハ１８の周辺部が載置されている。半導体ウエハ１８は、半導体ウエハ押さえ板１９により、半導体ウエハ載置板１６の凹部１７に押し付けられている。この状態では、半導体ウエハ１８下に形成された後述する下地金属層２７が半導体ウエハ載置板１６の凹部１７に設けられたカソード電極（図示せず）に接続されている。
【００２０】
ここで、半導体ウエハ１８から製造されるＣＳＰと呼ばれる半導体装置の一例について、図３に示す断面図を参照して説明する。この半導体装置はシリコン基板２１を備えている。シリコン基板２１の下面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、下面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド２２が集積回路に接続されて設けられている。
【００２１】
接続パッド２２の中央部を除くシリコン基板２１の下面には酸化シリコン等からなる絶縁膜２３が設けられ、接続パッド２２の中央部は絶縁膜２３に設けられた開口部２４を介して露出されている。絶縁膜２３の下面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜２５が設けられている。絶縁膜２３の開口部２４に対応する部分における保護膜２５には開口部２６が設けられている。
【００２２】
保護膜２５の下面には銅等からなる下地金属層２７が設けられている。下地金属層２７の下面全体には銅からなる配線２８が設けられている。下地金属層２７を含む配線２８の一端部は絶縁膜２３および保護膜２５の開口部２４、２６を介して接続パッド２２に接続されている。
【００２３】
配線２８の接続パッド部下面には銅からなる柱状電極２９が設けられている。配線２８を含む保護膜２５の下面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜３０がその下面が柱状電極２９の下面と面一となるように設けられている。柱状電極２９の下面には半田ボール３１が設けられている。
【００２４】
次に、上記構成のめっき装置を用いて半導体ウエハ１８下に柱状電極２９を形成する場合について説明するに、まず、図１に示す状態における半導体ウエハ１８等について、図４に示す断面図を参照して説明する。なお、図４において、符号４１で示す領域はダイシングラインに対応する領域である。
【００２５】
半導体ウエハ１８下には接続パッド２２、絶縁膜２３および保護膜２５が形成され、絶縁膜２３および保護膜２５に形成された開口部２４、２６を介して露出された接続パッド２２の下面を含む保護膜２５の下面全体には下地金属層２７が形成され、下地金属層２７の下面には配線２８が形成され、配線２８を含む下地金属層２７の下面にはめっきレジスト膜４２がパターン形成されている。
【００２６】
この場合、配線２８の接続パッド部（つまり柱状電極２９形成領域）に対応する部分におけるめっきレジスト膜４２には開口部４３が形成されている。また、図示していないが、下地金属層２７の周辺部の所定の箇所は、めっきレジスト膜４２によって覆われておらず、カソード電極と接続されためっき用接続端子となっている。
【００２７】
さて、図１に示すように上記構成のめっき装置のポンプ７が駆動すると、めっき液タンク３内のめっき液４が配管８を介してめっき液噴出ノズル６に供給される。この供給されためっき液４は、矢印Ａで示すように、めっき液噴出ノズル６からほぼ真上に噴出される。
【００２８】
このとき、第１のポンプ１２ａが駆動すると、めっき液タンク３内のめっき液４が第１の共通配管１３ａおよび複数の第１の配管１１ａを介して複数の第１のめっき液流出ノズル９ａに供給される。この供給されためっき液４は、図１および図２において矢印Ｂで示すように、複数の第１のめっき液流出ノズル９ａから互いに平行し且つ水平で右方向に流出される。
【００２９】
この結果、図１において矢印Ａで示すようにめっき液噴出ノズル６からほぼ真上に噴出されためっき液４は、複数の第１のめっき液流出ノズル９ａから互いに平行し且つ水平で図１において矢印Ｂで示すように右方向に流出されるめっき液４の流れの影響を受け、図１において矢印Ｃで示すように、複数の第１のめっき液流出ノズル９ａから流出されためっき液４と共に主として右方向に流れる。
【００３０】
次に、ポンプ７を駆動させたままで、第１のポンプ１２ａの駆動を停止させ、第２のポンプ１２ｂ（図示せず）を駆動させると、めっき液噴出ノズル６からほぼ真上に噴出されためっき液４は、図２に示すように複数の第２のめっき液流出ノズル９ｂから互いに平行し且つ水平で下方向に流出されるめっき液４の流れの影響を受け、複数の第２のめっき液流出ノズル９ｂから流出されためっき液４と共に主として下方向に流れる。
【００３１】
次に、ポンプ７を駆動させたままで、第２のポンプ１２ｂの駆動を停止させ、第３のポンプ１２ｃを駆動させると、めっき液噴出ノズル６からほぼ真上に噴出されためっき液４は、図２に示すように複数の第３のめっき液流出ノズル９ｃから互いに平行し且つ水平で左方向に流出されるめっき液４の流れの影響を受け、複数の第３のめっき液流出ノズル９ｃから流出されためっき液４と共に主として左方向に流れる。
【００３２】
次に、ポンプ７を駆動させたままで、第３のポンプ１２ｃの駆動を停止させ、第４のポンプ１２ｄ（図示せず）を駆動させると、めっき液噴出ノズル６からほぼ真上に噴出されためっき液４は、図２に示すように複数の第４のめっき液流出ノズル９ｄから互いに平行し且つ水平で上方向に流出されるめっき液４の流れの影響を受け、複数の第４のめっき液流出ノズル９ｄから流出されためっき液４と共に主として上方向に流れる。
【００３３】
ここで、図示しないポンプ駆動制御手段（めっき液流出制御手段）により、第１〜第４のポンプ１２ａ〜１２ｄを一定時間ずつ順次駆動させると、めっき液噴出ノズル６からほぼ真上に噴出されためっき液４の半導体ウエハ１８の被めっき面に対する主な流れ方向が図２において右方向、下方向、左方向および上方向と順次変化し、半導体ウエハ１８の被めっき面全体に対するめっき液４の流れが均一化される。
【００３４】
そして、図５に示すように、下地金属層２７をめっき電流路とした銅の電解めっきを行なうと、めっきレジスト膜４２の開口部４３内の配線２８の接続パッド部下面に柱状電極２９が形成される。この場合、半導体ウエハ１８の被めっき面全体に対するめっき液４の流れが均一化されるため、めっきの均一性を向上させることができる。
【００３５】
めっき処理に寄与した後のめっき液４は、図１において矢印Ｄで示すように、めっき槽１の周壁上からその外側のめっき液回収空間１４に向かってオーバーフローする。このオーバーフローしためっき液４は、めっき液回収配管１５を介してめっき液タンク３内に回収される。
【００３６】
ここで、柱状電極２９を形成した後の製造工程について簡単に説明すると、めっきレジスト膜４２を剥離し、配線２８をマスクとして下地金属層２７の不要な部分をエッチングして除去し、柱状電極２９の周囲に封止膜３０を形成し、柱状電極２９の下面に半田ボール３１を形成し、ダイシングライン４１に沿って切断すると、図３に示す半導体装置が複数個得られる。なお、配線２８もこのめっき装置を用いて形成されるが、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施形態としてのめっき装置の要部の断面図。
【図２】図１に示すめっき装置のうち半導体ウエハ載置板等を省略した状態における平面図。
【図３】半導体ウエハから製造される半導体装置の一例の断面図。
【図４】半導体ウエハ下に柱状電極を形成する前の状態の一部の断面図。
【図５】半導体ウエハ下に柱状電極を形成した状態の一部の断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１  めっき槽
２  めっき液回収槽
３  めっき液タンク
４  めっき液
５  アノード電極
６  めっき液噴出ノズル
７  ポンプ
８  配管
９ａ〜９ｄ  第１〜第４のめっき液流出ノズル
１０  溝
１１ａ、１１ｃ  第１、第３の配管
１２ａ、１２ｃ  第１、第３のポンプ
１３ａ、１３ｃ  第１、第３の共通配管
１４  めっき液回収空間
１５  めっき液回収配管
１６  半導体ウエハ載置板
１７  凹部
１８  半導体ウエハ
１９  半導体ウエハ押さえ板
【図１】
2008190013.tif 000003
【図２】
2008190013.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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