(57)【要約】【課題】  被メッキ基板の導電部に接触する複数の給電接点の導通状態（接触状態）を検出できる導通状態検出手段のような複雑な構成を使用することなく、均一な膜厚のメッキ膜が形成できるメッキ装置のメッキ治具を提供する。【解決手段】  メッキ槽中に電極とメッキ治具に装着された被メッキ基板とを対向して配置すると共に、該メッキ治具は被メッキ基板の表面に設けた導電部に接触する複数の給電接点を具備し、該複数の給電接点と前記電極との間に所定の電圧を印加し、該給電接点を通してメッキ電流を通電することにより、該被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置において、前記メッキ治具は１個の給電環に給電接点を等間隔に配置した一体型の給電部材と、被メッキ基板を上下から保持する被メッキ基板チャックと被メッキ基板撓み防止機構とを具備し、かつ前記被メッキ基板撓み防止機構が前記電極接点押し付け箇所直下及び周辺に設けられていることを特徴とするメッキ装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ槽中に電極とメッキ治具に装着された被メッキ基板とを対向して配置すると共に、該メッキ治具は被メッキ基板の表面に設けた導電部に接触する複数の給電接点を具備し、該複数の給電接点と前記電極との間に所定の電圧を印加し、該給電接点を通してメッキ電流を通電することにより、該被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置において、前記メッキ治具は１個の給電環に給電接点を等間隔に配置した一体型の給電部材と、被メッキ基板を上下から保持する被メッキ基板チャックと被メッキ基板撓み防止機構とを具備し、かつ前記被メッキ基板撓み防止機構が前記電極接点押し付け箇所直下及び周辺に設けられていることを特徴とするメッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ等の被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置に関し、特に均一な膜厚のメッキ膜を形成できるメッキ治具を備えたメッキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウエハ等の表面に配線用の微細な溝や穴等が形成された被メッキ基板の該溝や穴等を埋めるのに、銅メッキ等の金属メッキで該溝や穴を埋める手法が採用されている。従来この種のメッキ装置としてディップ方式のメッキ装置とフェースダウン方式のメッキ装置がある。
両者は、メッキ装置の構造は大きく異なるものの、それに使用する電極（陰極）は同一構造であるため、ここでは説明の簡便のためにディップ方式のメッキ装置について説明を行う。
【０００３】
特許文献１には、被メッキ基板に均一に通電することで均一な膜厚のメッキ膜を形成することを意図したメッキ装置が開示されている。
図７は、従来のこの種のメッキ装置の概略構成を示す図である。図示するようにメッキ装置はメッキ液Ｑを収容したメッキ槽１０内に半導体ウエハ等の被メッキ基板１２を装着したメッキ治具１１と、陽極１３を対向して配置した構成である。そしてメッキ治具１１と陽極１３の間にメッキ電源１４から所定の直流電圧を印加し、被メッキ基板１２にメッキ液Ｑを介して電流を供給することでメッキ膜を形成する。
【０００４】
メッキ治具１１には給電部１６が設けられ、該給電部１６は被メッキ基板１２の表面の導電部に当接する給電接点１５が配置され、該給電接点１５と前記メッキ電源１４が電気的に接続され、該メッキ電源１４からメッキ電流は陽極１３、被メッキ基板１２及び給電接点１５を通して流れる。
従って、上記複数の給電接点１５が被メッキ基板１２の導電膜に確実に接触していないとメッキができないばかりか、被メッキ基板１２の表面に形成されるメッキ膜が不均一となるという問題がある。
【０００５】
図８は、特許文献１の実施に好適なメッキ治具１１の給電部の構成例を示す縦断面図である。図示するように、給電部は環状の枠体１７の内周側に環状のパッキン１８が設けられ、該パッキン１８の内側に給電環１９が設置され、該給電環１９に所定の間隔で複数の給電接点１５が配置されている。該給電接点１５の先端が被メッキ基板１２の外周部表面に形成された導電部（図示せず）に接触し、該導電部と給電接点１５は電気的に接続される。また、パッキン１８の先端は被メッキ基板１２の表面に押圧されて密着し、メッキ液がパッキン１８の内側に浸入するのを防ぎ、給電接点１５及び給電環１９等がメッキ液に曝されない構造となっている。
【０００６】
図９及び図１０は、従来の給電部の給電環１９に給電接点１５を取付けた状態を示す図である。図９では給電環１９に所定の間隔で給電接点１５が取付けられる。また、図１０では給電環１９が絶縁部材２０で電気的に複数個（図では４個）に分割され、該分割された給電環１９のそれぞれに給電接点１５が取付けられている。なお、図９及び図１０は給電環１９に給電接点１５を取付けた状態を下方から見た斜視図である。
【０００７】
図９に示すように、共通の給電環１９に複数の給電接点１５を設けた構成の給電部１６では、各給電接点１５の接触抵抗の差により電流が流れやすい給電接点１５と電流が流れにくい給電接点１５が生じる。そして電流が流れにくい給電接点１５の近傍のメッキ膜厚が薄くなるという問題がある。
また、図１０に示すように、給電環１９を絶縁部材２０で分割し、複数の給電区に区分し、各給電区にそれぞれ給電接点１５を設けた構成の給電部１６では、各給電区毎に独立しているため、各給電接点１５毎に電流値を制御することができるから、この電流制御で各給電接点１５毎の電流誤差を小さくすることができるが、給電接点１５と隣の給電接点１５の間は電流が流れにくくメッキ膜厚が薄くなるという問題がある。
【０００８】
上記のメッキ膜厚のばらつきを改善することを目的として、特許文献２には全体として円環状を形成する給電接点を有する電極を使用するメッキ装置が開示されている。
図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、特許文献２のメッキ装置のメッキ治具の給電部に設けられる給電接点の構成例を示す図であり、（Ａ）は給電部の平面図であり、（Ｂ）は給電部の一部断面図である。給電接点１５は円弧状で複数個（図では８個）からなり、該複数個の給電接点１５で全体として円環状を形成している。各給電接点１５は複数個（図では８個）の接片１５−１を具備し、該複数個の１５−１が一体に形成されている。また、各給電接点１５はリン青銅等の高導電度を有し且つ弾性を有する金属板を板金加工等で製造する。
【０００９】
上記の構成の各給電接点１５を図１０に示すように、給電環１９を絶縁部材２０で分割したそれぞれの給電区に設け、該給電接点１５の複数の接片１５−１を被メッキ基板１２の導電部に接触させ、各給電接点１５の電流値を補正することにより、各給電接点１５に流れる電流を均一にすることができる。また、図９では給電接点１５はその先端が多数の接片１５−１で構成されるため、接片１５−１と接片１５−１の間隔を限りなく縮めることが可能となり、接片１５−１の回りと接片１５−１間のメッキ膜の膜厚を均一にすることができる。
【００１０】
また、複数の給電接点１５で環状形成し、更に各給電接点１５が複数の接片１５−１を具備するので、接点が被メッキ基板の導電部に接触した場合、押圧力が均等に分散され押圧力にアンバランスが発生しにくい。
また、上記複数の接片１５−１を具備する給電接点は図８に示すような１個の給電環１９に取付けてもよい。
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ  ９９／３１３０４公報
【特許文献２】ＷＯ  ００／０３０７４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１２に、上記の図１１（Ａ）に示す円弧状給電接点１５を、図１０に示す給電環１９を絶縁部材２０で分割したそれぞれの給電区に設け、該給電接点１５の複数の接片１５−１を被メッキ基板（半導体ウエハ）１２の導電部に接触させた特許文献２のメッキ装置のメッキ治具の給電部で構成する従来の電極構造の平面図を示す。
図１２より明らかなように、各給電区の各円弧状の給電接点１５中の各接片１５−１間の間隔に比べて、絶縁部材２０で分割された隣接する給電区に設けられた円弧状給電接点１５の隣接する２個の接片１５−１と１５−１との接点間隔は大幅に広くなっている。
【００１３】
その結果、図１３に示すように、被メッキ基板（例えば、半導体ウエハ）１２の表面に形成されるメッキ膜の厚さは、接点間隔が同一長さでない（不等配である）と、ウエハ外周でメッキ膜厚がバラツキ、不均一になるという問題点を生じる。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、被メッキ基板の導電部に接触する複数の給電接点の導通状態（接触状態）を検出できる導通状態検出手段のような複雑な構成を使用することなく、均一な膜厚のメッキ膜が形成できるメッキ装置の電極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】
【００１５】
本発明者等は上記の目的を達成するために鋭意研究を行い、被メッキ基板である半導体ウエハ外周のメッキ膜厚のバラツキの原因が、給電接点間隔が同一でないこと（不等配であること）を知見し、かかる知見に基づいて本発明に到達した。
【００１６】
すなわち、本発明は下記の構成からなるものである。
（１）メッキ槽中に電極とメッキ治具に装着された被メッキ基板とを対向して配置すると共に、該メッキ治具は被メッキ基板の表面に設けた導電部に接触する複数の給電接点を具備し、該複数の給電接点と前記電極との間に所定の電圧を印加し、該給電接点を通してメッキ電流を通電することにより、該被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置において、前記メッキ治具は１個の給電環に給電接点を等間隔に配置した一体型の給電部材と、被メッキ基板を上下から保持する被メッキ基板チャックと被メッキ基板撓み防止機構とを具備し、かつ前記被メッキ基板撓み防止機構が前記電極接点押し付け箇所直下及び周辺に設けられていることを特徴とするメッキ装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、１個の給電環に給電接点が等間隔に配置されているので、接点間を同一長さ（等配）にすることにより接点にかかる接触抵抗が同一になり、被メッキ基板である半導体ウエハ外周のメッキ膜厚のバラツキを抑え、均一なメッキ膜厚を得ることができる。
さらに、１個の給電環に給電接点を等間隔に配置された一体型の円周接点であること、被メッキ基板である半導体ウエハをウエハチャックとウエハ撓み防止機構で上下から保持し、しかもウエハ撓み防止機構が電気接点押付け箇所直下及び周辺に設けられているため、被メッキ基板の歪みによる接点の押付け圧も均等化できるので、前記の給電接点間の等配と相乗効果を発揮してウエハ外周のメッキ膜厚のバラツキを効果的に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図８〜図１２に示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。
図１は、本発明の実施に好適なメッキ治具の給電部の給電環１９に、複数個の給電接点１５を取付けて全体として円環状を形成した給電接点の構成の一例を示す平面図であり、給電環１９と給電接点１５との接続関係を示すために、図３のＡ−Ａ線から下を見たところである。図２は、給電環１９の下面図（下からみたところ）であって、各給電接点１５の間は給電環１９の上面を覆うシール材２３が見えている。各給電接点（電極接点）１５は、リン青銅等の高電導度を有し且つ弾性を有する金属板を板金加工等で製造したものである。なお、図２には示していないが、給電環１９の下面には給電接点１５の位置に孔が開けられ、ネジにより給電接点１５を挟み込むようになっている。また、図１１（Ａ）に示したものと同様の、複数個の接片１５−１が一体に形成された円環状の給電接点１５を１個の給電環１９に取付けてもよい。
【００１９】
また、図３は、被メッキ基板である半導体ウエハ１２に対する給電環１９及び給電接点１５からの給電状況を示すための断面図である。半導体ウエハ１２の周囲を下側から支持するために設けた環状のフラットステージ２２の周囲にウエハチャック２１（被メッキ基板チャック）が等間隔で６箇所に設けられており、このウエハチャック２１に半導体ウエハ１２の周縁が載せられて半導体ウエハ１２を上側から抑えるようにしており、半導体ウエハ１２が反ったり、撓まないようにされている。前記フラットステージはウエハ撓み防止機構の１例である。ウエハチャック２１とフラットステージ２２でウエハ１２を上下から保持するように構成されている。そして、給電環１９の下側から給電接点１５が出ていて、その先端が半導体ウエハ１２に接触して給電を行う。
なお、ウエハチャック２１は、図４に示すような構造をしており、半導体ウエハ１２の縁部を止めるガイド２４の間から給電接点１５が出ているので、ウエハチャック２１が設ける箇所でも半導体ウエハ１２への給電ができるので、半導体ウエハ１２への給電が不均一となることはない。
【００２０】
図５は、上記のメッキ治具における電極構造を説明する斜視図であり、ウエハチャック２１とフラットステージ２２とによってその周囲で上下から保持された半導体ウエハ１２に、給電環１９に取付けられた複数の給電接点１５が、半導体ウエハ１２の外周部表面に形成された導電部（図示省略）に接触し、該導電部と給電接点１５が電気的に接触されることを示すものである。図５では、フラットステージ２２の上に半導体ウエハ１２が乗っている状態を示しており、このため、フラットステージ２２は半導体ウエハ１２の下になる部分は見えないので点線で表し、また給電接点１５も給電環１９の下側にあるので、点線で示している。ただ、ウエハチャック２１を見えるようにするため、給電環１９は破断して部分的に示し、また半導体ウエハ１２も図の上方部分のみを示している。図から分かるように、ウエハチャック２１のガイド２４の間から給電接点１５が出ている。
【００２１】
図１及び図２には電極接点１５が円周方向に等配状態に設置されていることが明らかに示されている。その結果、図６に示すように、ウエハ外周のメッキ膜厚のバラツキが、図１３に示した接点間隔が同一でない（不等配である）給電部を使用して得たメッキ膜厚のバラツキに比べて、大きく改善されてメッキ膜厚の変動が大幅に小さくなった。すなわち、半導体ウエハ外周のメッキ膜厚のバラツキを十分に抑えることができた。
【００２２】
上記に説明したメッキ装置のメッキ治具（電極）は、最初に記述したように、ディップ方式のメッキ装置だけでなく、フェースダウン方式及びその改良型のメッキ装置にも同等に好適に使用できる。
なお、メッキ液Ｑとしては、銅メッキを行う硫酸銅メッキ液の他、他の金属メッキを行うメッキ液も使用可能なことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のメッキ装置は、そのメッキ治具によって半導体ウエハ等の被メッキ基板に均一なメッキ膜を形成できるので、半導体製造等の分野に利用可能である。
また、均一のメッキ膜厚の形成が可能になったことから言えることであるが、銅メッキによる配線は、アルミニウム等の配線に比較して電流容量を大きく取れる等の利点がある。このため、特に微細な配線を必要とする半導体素子の製造に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のメッキ装置のメッキ治具の構成を示す平面図である。
【図２】図１のメッキ治具を構成する給電環の下面図である。
【図３】半導体ウエハに対する給電環及び給電接点からの給電状況を示すための断面図である。
【図４】本発明のメッキ装置に用いられるウエハチャックの斜視図である。
【図５】図３のメッキ治具の部分断面図である。
【図６】本発明のメッキ装置を使用して得た半導体ウエハ外周のメッキ膜厚の変動を示すグラフである。
【図７】従来のメッキ装置の概略構成を示す図である。
【図８】従来のメッキ治具の給電部の構成を示す断面図である。
【図９】従来の給電部の給電環に給電接点を取付けた状態を下方から見た斜視図である。
【図１０】上記メッキ治具の給電部の給電環に給電接点を相互に絶縁分離して取付けた状態を下方から見た斜視図である。
【図１１】従来のメッキ装置のメッキ治具の給電部に設けられる給電接点の構成を示す図面であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ａ−Ａ断面図である。
【図１２】従来のメッキ装置のメッキ治具の給電部の構成を示す平面図である。
【図１３】図１２のメッキ治具を使用して得た半導体ウエハ外周のメッキ膜厚の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１０  メッキ槽
１１  メッキ治具
１２  被メッキ基板
１３  陽極
１４  メッキ電源
１５  給電接点
１５−１  接片
１６  給電部
１７  枠体
１８  パッキン
１９  給電環
２０  絶縁部材
２１  ウエハチャック
２２  ウエハ撓み防止機構（フラットステージ）
２３  シール材
２４  ガイド
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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