(57)【要約】【課題】従来の噴流式ウェハーめっき装置３０では、ウェハー３２とカソード電極ピン３５の接触抵抗は極めてばらつきが大きい。カソード電極ピン３５に同じめっき電圧を印加しても、各カソード電極ピン３５を流れる電流が大きく異なる。このため接触抵抗の低いカソード電極ピン３５の近くはめっきが厚くなり、接触抵抗の高いカソード電極ピン３５の近くはめっきが薄くなる。【解決手段】カソード電極ピン１５とめっき電源１８を結ぶ配線２８に電流制限抵抗１９を入れる。接触抵抗の低いカソード電極ピン１５にかかる電圧（絶対値）は自動的に低くなり、接触抵抗の高いカソード電極ピン１５にかかる電圧（絶対値）は自動的に高くなる。ウェハー１２とカソード電極ピン１５の接触抵抗がばらついていても、各カソード電極ピン１５の電流が均等化でき、めっき厚さのばらつきを小さくできる。【選択図】　図１
2004083961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーのめっき面にめっき液の流れを連続的に当てながら、前記ウェハーにカソード電極ピンを圧接してめっき電流を供給し、前記ウェハーに電気めっきをおこなう噴流式ウェハーめっき装置において、前記カソード電極ピンとめっき電源を結ぶ配線の分岐部分の途中に電流制限抵抗を入れたことを特徴とする噴流式ウェハーめっき装置。
【請求項２】
請求項１記載の噴流式ウェハーめっき装置において、前記電流制限抵抗の値が１０Ω〜１００Ωであることを特徴とする噴流式ウェハーめっき装置。
【請求項３】
請求項１記載の噴流式ウェハーめっき装置において、前記カソード電極ピンの接触抵抗の統計的なかたよりに応じて、前記電流制限抵抗の値に差をつけることを特徴とする噴流式ウェハーめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体のウェハーのめっき装置、特に噴流式ウェハーめっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の噴流式ウェハーめっき装置３０の部分断面図である。噴流カップ３１の上方に数ｍｍのすきまをあけて半導体のウェハー３２が置かれている。ウェハー３２はめっき面を下にし、リングベース３３とスプリング３４の間にはさまれて固定されている。リングベース３３は絶縁材料で作られている。リングベース３３に３ヵ所カソード電極ピン３５が埋め込まれている。カソード電極ピン３５はウェハー３２の端に電気的につながっている。噴流カップ３１の中程には網状のアノード３６がある。このアノード３６とウェハー３２の間にめっき電流がめっき液３７を通して流れる。カソード電極ピン３５とアノード３６はそれぞれめっき電源３８につながっている。噴流カップ３１はめっき槽３９の中に設置されている。噴流カップ３１の底は配管４０によりめっき槽３９の外の流量計４１、フィルター４２、めっき液循環ポンプ４３につながっており、それらを通して再びめっき槽３９の底とつながっている。めっき槽３９の底にはヒーター４４があり、めっき液３７を一定の温度に保っている。ヒーター４４はヒーター電源４５につながっている。
【０００３】
次に従来の噴流式ウェハーめっき装置３０を用いたウェハーめっき方法を説明する。まずウェハー３２をリングベース３３に載せ、上からスプリング３４で押して固定する。次にめっき液循環ポンプ４３をＯＮにし、めっき液３７を循環させる。めっき液３７はめっき槽３９下部のヒーター４４により設定温度（６０℃〜７０℃程度）に加熱され、めっき液循環ポンプ４３、フィルター４２、流量計４１を通って底から噴流カップ３１に入る。めっき液３７は噴流カップ３１の中でアノード３６のすきまを通り上昇する。めっき液３７は噴流カップ３１最上部まで来たら、流れの勢いでウェハー３２に当り、噴流カップ３１とリングベース３３のすきまからあふれ、噴流カップ３１の側面を流れ落ちてめっき槽３９に戻る。
【０００４】
このようにしてめっき液３７は循環する。その間に、めっき電源３８→アノード３６→めっき液３７→ウェハー３２→カソード電極ピン３５→めっき電源３８、という回路を通してめっき電流が流れ、ウェハー３２にめっき液３７中の金属が析出する。つまりウェハー３２がめっきされる。
【０００５】
図４、図５は従来の噴流式ウェハーめっき装置３０のウェハー３２、リングベース３３、カソード電極ピン３５付近の詳しい斜視図および部分断面図である。ウェハー３２は全周をリングベース３３で支持されている。リングベース３３には３個のカソード電極ピン３５が埋め込まれている。カソード電極ピン３５の先端がウェハー３２に接していて、めっき電流が流れる。カソード電極ピン３５は抵抗の低い銅の配線４６でめっき電源３８につながっている。
【０００６】
なおカソード電極ピン３５はリングベース３３（絶縁材料）によりめっき液３７と隔てられている。これはカソード電極ピン３５が直接めっき液３７と接すると、カソード電極ピン３５にめっきが付いてしまい具合が悪いためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の噴流式ウェハーめっき装置３０では、カソード電極ピン３５とめっき電源３８を結ぶ配線４６の抵抗を極力低くしている。これは配線４６での電圧降下を防ぐためである。通常の金属部品のめっき装置ならばこのようにするのが当然である。しかしウェハーのめっき装置の場合は事情が異なる。
【０００８】
金属部品のめっきの場合は給電用配線をしっかりと取り付けられるので、金属部品と配線の接触抵抗が低く、しかもばらつかない。したがって配線の抵抗を低くすることにメリットはあってもデメリットはない。
【０００９】
ところがウェハー３２の場合は、ウェハー３２上の厚さが僅か１μｍ以下のめっき下地金属膜（図示せず）にカソード電極ピン３５の先端を押し付けているにすぎない。金属膜が薄いうえウェハー３２は脆いからカソード電極ピン３５を強く押し付けることはできない。その上噴流式ウェハーめっきの場合、めっき液３７がダイナミックにウェハー３２を押し上げ、常にウェハー３２とカソード電極ピン３５を引き離そうとする。このためウェハー３２とカソード電極ピン３５の接触抵抗は極めてばらつきが大きく、しかも時々刻々と変化する。接触抵抗の実測値は０．５Ω〜２０Ωであり、実に４０倍もの開きがある。
【００１０】
配線４６の抵抗が１Ω以下なのに、接触抵抗がカソード電極ピン３５によって０．５Ω〜２０Ωの間でばらつくから、３個のカソード電極ピン３５に同じめっき電圧を印加しても、各カソード電極ピン３５を流れる電流が大きく異なる。このため接触抵抗の低いカソード電極ピン３５の近くはめっきが厚くなり、接触抵抗の高いカソード電極ピン３５の近くはめっきが薄くなる。その結果ウェハー表面３２のめっき厚さの分布が一様でなくなる。実測によるとめっき厚さは±２０％程度ばらつく。
【００１１】
さらに接触抵抗はコントロールできないから、標準めっき時間を決めるのが非常に難しい。
【００１２】
本発明の目的は、ウェハーとカソード電極ピンの接触抵抗がばらつくのはやむを得ないとして、それでもウェハー表面のめっき厚さのばらつきが小さくできる噴流式ウェハーめっき装置を実現することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の噴流式ウェハーめっき装置では、カソード電極ピンとめっき電源を結ぶ配線の分岐部分の途中に電流制限抵抗を入れた。このようにすれば、たまたま、あるカソード電極ピンの接触抵抗が他より低いためそこに大電流が流れようとすると、電流制限抵抗の働きでそのカソード電極ピンの電圧（の絶対値）が降下する。その結果、そのカソード電極ピンを流れる電流は少なくなる。このようにして３個のカソード電極ピンの電流が均等化される。以上のようにしてカソード電極ピンの電流を均等化する作用効果はカソード電極ピンがいくつあっても同じである。
【００１４】
もちろん個々のカソード電極ピンにひとつずつめっき電源（定電流電源）をつなげば、全てのカソード電極ピンの電流を厳密に等しくできる。しかしそれをするとめっき電源のコストがカソード電極ピンの数に比例して高くなる。ウェハーが５インチのときはカソード電極ピンが３個で足りるが、８インチ〜１０インチになると、カソード電極ピンは６個〜１２個にもなる。それに対してめっき電源を６個〜１２個も使うことはコスト上無理である。
【００１５】
本発明のように、配線の分岐部分の途中に電流制限抵抗を入れる方式ならば、いくらカソード電極ピンが多くなってもめっき電源は１個で済み、また電流制限抵抗は安価だからコストの問題がおこらない。したがって実用的である。
【００１６】
請求項１記載の発明は、ウェハーのめっき面にめっき液の流れを連続的に当てながら、ウェハーにカソード電極ピンを圧接してめっき電流を供給し、ウェハーに電気めっきをおこなう噴流式ウェハーめっき装置において、カソード電極ピンとめっき電源を結ぶ配線の分岐部分の途中に電流制限抵抗を入れたことを特徴とする噴流式ウェハーめっき装置である。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の噴流式ウェハーめっき装置において、電流制限抵抗の値が１０Ω〜１００Ωであることを特徴とする噴流式ウェハーめっき装置である。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の噴流式ウェハーめっき装置において、カソード電極ピンの接触抵抗の統計的なかたよりに応じて、電流制限抵抗の値に差をつけることを特徴とする噴流式ウェハーめっき装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の噴流式ウェハーめっき装置１０の部分断面図である。噴流カップ１１の上方に数ｍｍのすきまをあけて半導体のウェハー１２が置かれている。ウェハー１２はめっき面を下にし、リングベース１３とスプリング１４の間にはさまれて固定されている。リングベース１３は絶縁材料で作られている。リングベース１３に３ヵ所カソード電極ピン１５が埋め込まれている。カソード電極ピン１５はウェハー１２の端に電気的につながっている。噴流カップ１１の中程には網状のアノード１６がある。このアノード１６とウェハー１２の間にめっき電流がめっき液１７を通して流れる。カソード電極ピン１５とアノード１６はそれぞれめっき電源１８につながっている。カソード電極ピン１５とめっき電源１８の間に電流制限抵抗１９が入れてある。この電流制限抵抗１９を入れたことが本発明の特徴である。これについてはあとで詳しく説明する。
【００２０】
噴流カップ１１はめっき槽２０の中に設置されている。噴流カップ１１の底は配管２１によりめっき槽２０の外の流量計２２、フィルター２３、めっき液循環ポンプ２４につながっており、それらを通して再びめっき槽２０の底とつながっている。めっき槽２０の底にはヒーター２５があって、めっき液１７を一定の温度に保っている。ヒーター２５はヒーター電源２６につながっている。
【００２１】
次に本発明の噴流式ウェハーめっき装置１０を用いてウェハー１２にめっきする方法を説明する。まずウェハー１２をリングベース１３に載せ、上からスプリング１４で押して固定する。次にめっき液循環ポンプ２４をＯＮにし、めっき液１７を循環させる。めっき液１７はめっき槽２０下部のヒーター２５により設定温度（６０℃〜７０℃程度）に加熱され、めっき液循環ポンプ２４、フィルター２３、流量計２２を通って底から噴流カップ１１に入る。めっき液１７は噴流カップ１１の中でアノード１６のすきまを通り上昇する。めっき液１７は噴流カップ１１最上部まで来たら、流れの勢いでウェハー１２に当り、噴流カップ１１とリングベース１３のすきまからあふれ、噴流カップ１１の側面を流れ落ちてめっき槽２０に戻る。
【００２２】
このようにしてめっき液１７は循環する。その間にめっき電源１８→アノード１６→めっき液１７→ウェハー１２→カソード電極ピン１５→めっき電源１８という回路を通してめっき電流が流れ、ウェハー１２にめっき液１７中の金属が析出する。つまりウェハー１２がめっきされる。
【００２３】
図２は本発明の噴流式ウェハーめっき装置１０のウェハー１２、リングベース１３、カソード電極ピン１５付近の詳しい斜視図である。ウェハー１２は全周をリングベース１３で支持されている。リングベース１３には３個のカソード電極ピン１５が埋め込まれている。カソード電極ピン１５の先端がウェハー１２に接していて、めっき電流が流れる。カソード電極ピン１５は抵抗の低い銅の配線２７でめっき電源１８につながっている。配線２７はめっき電源１８の近くでは１本であるが、カソード電極ピン１５の近くでは３本に分岐しており、その分岐部分に電流制限抵抗１９が直列に入れてある。この電流制限抵抗１９を入れたことが本発明の特徴である。電流制限抵抗１９の値は１０Ω〜１００Ωが適当である。基本的には各電流制限抵抗１９の値は同一で良いが、接触抵抗の値がカソード電極ピン１５により統計的にかたよりがある場合は、それに応じて電流制限抵抗１９の値に差をつける方がベターである。
【００２４】
電流制限抵抗１９の作用効果は次の通りである。あるカソード電極ピン１５の接触抵抗が他より低いためその分岐配線２８に大電流が流れようとすると、その分岐配線２８の電流制限抵抗１９による電圧降下が他より大きくなる。したがって、そのカソード電極ピン１５の電圧（の絶対値）が他より降下する。その結果、そのカソード電極ピン１５を流れる電流は少なくなる。つまり接触抵抗の低いカソード電極ピン１５にかかる電圧（絶対値）は自動的に低くなり、接触抵抗の高いカソード電極ピン１５にかかる電圧（絶対値）は自動的に高くなる。このようにして３個のカソード電極ピン１５の電流が均等化される。これによりウェハー１２表面のめっき厚さのばらつきが少なくなる。
【００２５】
本発明によりめっき厚さのばらつきは従来の約１／３になった。さらにめっき厚さのばらつきが小さくなったため、標準めっき時間を決めるのが容易になった。
【００２６】
【発明の効果】
カソード電極ピン１５とめっき電源１８を結ぶ配線２８に電流制限抵抗１９を入れることにより、接触抵抗の低いカソード電極ピン１５にかかる電圧（絶対値）は自動的に低くなり、接触抵抗の高いカソード電極ピン１５にかかる電圧（絶対値）は自動的に高くなる。このようにしてウェハー１２とカソード電極ピン１５の接触抵抗がばらついていても、各カソード電極ピン１５の電流が均等化でき、ウェハー１２表面のめっき厚さのばらつきを小さくできる。この方式はカソード電極ピン１５が多くなってもめっき電源１８は１個で済み、電流制限抵抗１９は安価だからコストが安く実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の噴流式ウェハーめっき装置１０の部分断面図
【図２】本発明の噴流式ウェハーめっき装置１０の一部の斜視図
【図３】従来の噴流式ウェハーめっき装置３０の部分断面図
【図４】従来の噴流式ウェハーめっき装置３０の一部の斜視図
【図５】従来の噴流式ウェハーめっき装置３０の一部の断面図
【符号の説明】
１０　本発明の噴流式ウェハーめっき装置
１１　噴流カップ
１２　ウェハー
１３　リングベース
１４　スプリング
１５　カソード電極ピン
１６　アノード
１７　めっき液
１８　めっき電源
１９　電流制限抵抗
２０　めっき槽
２１　配管
２２　流量計
２３　フィルター
２４　めっき液循環ポンプ
２５　ヒーター
２６　ヒーター電源
２７　配線
２８　分岐配線
３０　従来の噴流式ウェハーめっき装置
３１　噴流カップ
３２　ウェハー
３３　リングベース
３４　スプリング
３５　カソード電極ピン
３６　アノード
３７　めっき液
３８　めっき電源
３９　めっき槽
４０　配管
４１　流量計
４２　フィルター
４３　めっき液循環ポンプ
４４　ヒーター
４５　ヒーター電源
４６　配線
【図１】
2004083961.tif 000003
【図２】
2004083961.tif 000004
【図３】
2004083961.tif 000005
【図４】
2004083961.tif 000006
【図５】
2004083961.tif 000007