(57)【要約】【課題】  めっき液の撹拌効率をより一層上げても、めっき槽内のめっき液の表面が暴れないようにする。【解決手段】  めっき槽１内のめっき液２中にはウエハ支持板３とアノード電極４とが互いに対向して垂直に配置されている。ウエハ支持板３とアノード電極４との間には、貫通孔９を有し、且つ、該貫通孔９の近傍のめっき液２を撹拌する羽根車１５を有する電場遮蔽板７が垂直に配置されている。電場遮蔽板７は、半導体ウエハ６よりも大きめのアノード電極４からの電場を貫通孔９以外の部分で遮蔽して、半導体ウエハ６に対するめっきの面内均一性を確保するためのものである。そして、羽根車１５の回転速度をある程度上げても、つまりめっき液２の撹拌効率をより一層上げても、めっき槽１内のめっき液２の表面が暴れないようにすることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽内のめっき液中にアノード電極と被めっき物とを互いに対向させて垂直に配置し、前記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、前記アノード電極と前記被めっき物との間に、前記被めっき物に対応する部分に設けられた貫通孔以外の部分で前記アノード電極からの電場を遮蔽する電場遮蔽板を垂直に配置し、前記電場遮蔽板にその貫通孔近傍の前記めっき液を撹拌する羽根車を取り付けた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、前記被めっき物はほぼ円形状であり、前記電場遮蔽板の貫通孔は円形状であることを特徴とするめっき装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記羽根車は、リング状のプーリの前記被めっき物側に羽根が設けられたものからな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、前記羽根車は、リング状のプーリの前記アノード電極側に羽根が設けられたものからなることを特徴とするめっき装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記アノード電極側の前記電場遮蔽板の貫通孔近傍の前記めっき液が前記電場遮蔽板の貫通孔を介して前記被めっき物側に向かって流れるようにしたことを特徴とするめっき装置。
【請求項６】
請求項１に記載の発明において、前記被めっき物と前記電場遮蔽板との間に、前記被めっき物に沿って水平方向に往復動して前記めっき液を撹拌する撹拌棒が垂直に配置されていることを特徴とするめっき装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記電場遮蔽板の貫通孔近傍の前記めっき液が前記被めっき物側に向かって流れるようにしたことを特徴とするめっき装置。
【請求項８】
めっき槽内のめっき液中にアノード電極と半導体基板とを互いに対向させて垂直に配置し、前記半導体基板に対してめっき処理を行なう半導体基板のめっき方法において、前記アノード電極と前記半導体基板との間に、前記半導体基板に対応する部分に設けられた貫通孔以外の部分で前記アノード電極からの電場を遮蔽する電場遮蔽板を垂直に配置し、前記電場遮蔽板にその貫通孔近傍の前記めっき液を撹拌する羽根車を取り付け、前記羽根車を回転させながらめっき処理を行なうことを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項９】
請求項８に記載の発明において、前記半導体基板はほぼ円形状の半導体ウエハであり、前記電場遮蔽板の貫通孔は円形状であることを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の発明において、前記羽根車は、リング状のプーリの前記被めっき物側に羽根が設けられたものからなることを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の発明において、前記羽根車は、リング状のプーリの前記アノード電極側に羽根が設けられたものからなることを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記アノード電極側の前記貫通孔近傍の前記めっき液が前記貫通孔を介して前記被めっき物に向かって流れるようにしたことを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の発明において、前記半導体基板と前記電場遮蔽板との間に垂直に配置された撹拌棒を前記半導体基板に沿って水平方向に往復動させながらめっき処理を行なうことを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記電場遮蔽板の貫通孔近傍の前記めっき液が前記被めっき物側に向かって流れるようにしたことを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の発明において、前記半導体基板上にめっきからなる柱状電極を形成することを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の発明において、前記半導体基板上にめっきからなる再配線を形成し、前記再配線の接続パッド部上面にめっきからなる柱状電極を形成することを特徴とする半導体基板のめっき方法。
【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半導体基板のめっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のめっき装置には、めっき槽内のめっき液中にアノード電極と半導体ウエハとを互いに対向させて垂直に配置し、アノード電極と半導体ウエハとの間に垂直に配置された撹拌棒を半導体ウエハに沿って水平方向に往復動させてめっき液を撹拌しながらめっき処理を行なうようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、めっき液を撹拌するのは、めっき槽内のめっき液の濃度分布や温度分布をなるべく均一にして、半導体ウエハ近傍のめっき液をリフレッシュするためである。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１１６９９号公報
【０００４】
ところで、従来の半導体装置には、一般的にＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるもので、半導体基板上にめっきからなる再配線を設け、再配線の接続パッド部上面にめっきからなる柱状電極を設け、柱状電極の周囲を封止膜で覆ったものがある。このような半導体装置では、柱状電極の高さをより一層高くしたりその直径をより一層小さくしたりする場合には、めっき液の撹拌が不十分であると、柱状電極の形状不良や高さのばらつきが生じてしまう。また、最近では、めっき時間を短縮するために、高電流密度対応のめっき液が開発されているが、このようなめっき液では、めっき液の撹拌効率を上げる必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、上記従来のめっき装置では、めっき液の撹拌効率を上げるには、撹拌棒の往復動速度を上げればよいが、撹拌棒の往復動速度を上げすぎると、めっき槽内のめっき液の表面が暴れ、めっき液がめっき槽外に飛び散ったり、めっき液の表面近傍における半導体ウエハに対するめっき析出効率が低下したりするため、めっき液の撹拌効率に限界があるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、めっき液の撹拌効率をより一層上げても、めっき槽内のめっき液の表面が暴れないようにすることができるめっき装置および半導体基板の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に記載の発明は、めっき槽内のめっき液中にアノード電極と被めっき物とを互いに対向させて垂直に配置し、前記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、前記アノード電極と前記被めっき物との間に、前記被めっき物に対応する部分に設けられた貫通孔以外の部分で前記アノード電極からの電場を遮蔽する電場遮蔽板を垂直に配置し、前記電場遮蔽板にその貫通孔近傍の前記めっき液を撹拌する羽根車を取り付けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記被めっき物はほぼ円形状であり、前記電場遮蔽板の貫通孔は円形状であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記羽根車は、リング状のプーリの前記被めっき物側に羽根が設けられたものからなることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記羽根車は、リング状のプーリの前記アノード電極側に羽根が設けられたものからなることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記アノード電極側の前記電場遮蔽板の貫通孔近傍の前記めっき液が前記電場遮蔽板の貫通孔を介して前記被めっき物側に向かって流れるようにしたことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記被めっき物と前記電場遮蔽板との間に、前記被めっき物に沿って水平方向に往復動して前記めっき液を撹拌する撹拌棒が垂直に配置されていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記電場遮蔽板の貫通孔近傍の前記めっき液が前記被めっき物側に向かって流れるようにしたことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、めっき槽内のめっき液中にアノード電極と半導体基板とを互いに対向させて垂直に配置し、前記半導体基板に対してめっき処理を行なう半導体基板のめっき方法において、前記アノード電極と前記半導体基板との間に、前記半導体基板に対応する部分に設けられた貫通孔以外の部分で前記アノード電極からの電場を遮蔽する電場遮蔽板を垂直に配置し、前記電場遮蔽板にその貫通孔近傍の前記めっき液を撹拌する羽根車を取り付け、前記羽根車を回転させながらめっき処理を行なうことを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記半導体基板はほぼ円形状の半導体ウエハであり、前記電場遮蔽板の貫通孔は円形状であることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記羽根車は、リング状のプーリの前記被めっき物側に羽根が設けられたものからなることを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記羽根車は、リング状のプーリの前記アノード電極側に羽根が設けられたものからなることを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記アノード電極側の前記貫通孔近傍の前記めっき液が前記貫通孔を介して前記被めっき物に向かって流れるようにしたことを特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記半導体基板と前記電場遮蔽板との間に垂直に配置された撹拌棒を前記半導体基板に沿って水平方向に往復動させながらめっき処理を行なうことを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記羽根車の回転により、前記電場遮蔽板の貫通孔近傍の前記めっき液が前記被めっき物側に向かって流れるようにしたことを特徴とするものである。
請求項１５に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記半導体基板上にめっきからなる柱状電極を形成することを特徴とするものである。
請求項１６に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記半導体基板上にめっきからなる再配線を形成し、前記再配線の接続パッド部上面にめっきからなる柱状電極を形成す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、アノード電極と被めっき物（半導体基板）との間に、被めっき物に対応する部分に貫通孔を有し、且つ、該貫通孔近傍のめっき液を撹拌する羽根車を有する電場遮蔽板を垂直に配置しているので、羽根車の回転速度をある程度上げても、つまりめっき液の撹拌効率をより一層上げても、めっき槽内のめっき液の表面が暴れないようにすることができる。この場合、貫通孔を有する電場遮蔽板は、被めっき物よりも大きめのアノード電極からの電場を当該貫通孔以外の部分で遮蔽して、被めっき物に対するめっきの面内均一性を確保するためのものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としてのめっき装置の要部の縦断正面図を示し、図２は図１のほぼII−IIに沿う一部の縦断側面図を示す。この場合、図１は図２のＩ−Ｉに沿う縦断正面図である。
【００１０】
このめっき装置はめっき槽１を備えている。めっき槽１内にはめっき液２が収容されている。この場合、めっき液２は、イオン化された銅を含むものからなっている。めっき槽１内のめっき液２中にはウエハ支持板３とアノード電極４とが互いに対向して垂直に配置されている。ウエハ支持板３とアノード電極４とは、ほぼ同じ大きさの長方形形状となっている。ウエハ支持板３のアノード電極４と対向する面のほぼ中央部にはほぼ円形状の凹部５が設けられている。凹部５内には半導体ウエハ（半導体基板）６が位置決めされて収容されている。
【００１１】
ウエハ支持板３とアノード電極４との間には電場遮蔽板７が垂直に配置されている。電場遮蔽板７は、ウエハ支持板３およびアノード電極４よりもやや大きめで長方形形状の電場遮蔽板本体８を備えている。電場遮蔽板本体８のほぼ中央部においてウエハ支持板３の凹部５内に収容された半導体ウエハ６に対応する部分には、円形状の貫通孔９が設けられている。電場遮蔽板本体８の貫通孔９の周囲においてウエハ支持板３と対向する面側には円筒形状の支持部１０が設けられている。電場遮蔽板本体８の４角においてウエハ支持板３と対向する面側には大径下部および小径上部からなる２段構造の支柱１１が設けられている。
【００１２】
電場遮蔽板本体８のウエハ支持板３と対向する面側には、電場遮蔽板本体８とほぼ同じ大きさのカバー１２が、その４角に設けられた円形状の取付孔１３を電場遮蔽板本体８の２段構造の支柱１１の小径上部に相対的に圧入された状態で、取り付けられている。カバー１２のほぼ中央部には、電場遮蔽板本体８の貫通孔９よりもある程度大きめの円形状の貫通孔１４が設けられている。
【００１３】
ここで、電場遮蔽板７の役目について説明する。電場遮蔽板７は、半導体ウエハ６よりも大きめのアノード電極４からの電場を遮蔽板本体８の貫通孔９以外の部分で遮蔽して、半導体ウエハ６に対するめっきの面内均一性を確保するためのものである。この場合、遮蔽板本体８の貫通孔９の大きさや形状を変えることにより、半導体ウエハ６に対するめっきの面内均一性を調整することができる。
【００１４】
電場遮蔽板本体８とカバー１２との間において電場遮蔽板本体８の円筒形状の支持部１０の外側には羽根車１５が回転可能に支持されている。羽根車１５は、リング状のプーリ１６のウエハ支持板３と対向する面側の所定の複数箇所に羽根１７が電場遮蔽板本体８の貫通孔９内に突出されて設けられた構造となっている。羽根車１５のプーリ１６の外周部は、カバー１２によって抜け止めされている。
【００１５】
電場遮蔽板７の上方の所定の箇所には軸１８が回転可能に配置されている。軸１８にはプーリ１９およびウォームホイール２０が取り付けられている。ウォームホイール２０は、モータ２１の駆動力をウォーム２２を介して伝達され、図１において時計方向に例えば毎分２０〜４０回転で回転されるようになっている。そして、ウォームホイール２０の回転は、軸１８、プーリ１９、該プーリ１９と羽根車１５のプーリ１６との間に設けられたベルト２３を介して羽根車１５に伝達されるようになっている。したがって、羽根車１５も、図１において時計方向に例えば毎分２０〜４０回転で回転される。
【００１６】
ここで、この実施形態での半導体ウエハ６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を参照して説明する。この半導体装置はシリコン基板３１を備えている。シリコン基板３１の上面中央部には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上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３２が集積回路に接続されて設けられている。接続パッド３２の中央部を除くシリコン基板３１の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜３３が設けられ、接続パッド３２の中央部は絶縁膜３３に設けられた開口部３４を介して露出されている。
【００１７】
絶縁膜３３の上面にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等からなる保護膜３５が設けられている。この場合、絶縁膜３３の開口部３４に対応する部分における保護膜３５には開口部３６が設けられている。両開口部３４、３６を介して露出された接続パッド３２の上面から保護膜３５の上面の所定の箇所にかけて、銅等からなる下地金属層３７が設けられている。下地金属層３７の上面全体には銅からなる再配線３８が設けられている。
【００１８】
再配線３８の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極３９が設けられている。再配線３８を含む保護膜３５の上面にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等からなる封止膜４０がその上面が柱状電極３９の上面と面一となるように設けられている。したがって、柱状電極３９の上面は露出されている。この露出された柱状電極３９の上面には半田ボール４１が設けられている。
【００１９】
次に、上記構成のめっき装置を用いて半導体ウエハ６上に柱状電極３９を形成する場合について説明するに、まず、図２に示す状態における半導体ウエハ６等について、図４を参照して説明する。
【００２０】
シリコンからなる半導体ウエハ６上には接続パッド３２、絶縁膜３３および保護膜３５が形成され、絶縁膜３３および保護膜３５に形成された開口部３４、３６を介して露出された接続パッド３２の上面を含む保護膜３５の上面全体には下地金属層３７が形成され、下地金属層３７の上面には再配線３８が形成され、再配線３８を含む下地金属層３７の上面にはレジスト膜４２がパターン形成されている。
【００２１】
この場合、再配線３８の接続パッド部（つまり柱状電極３９形成領域）に対応する部分におけるレジスト膜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３７の周辺部の所定の箇所は、レジスト膜４２によっ覆われておらず、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。
【００２２】
さて、モータ２１が駆動すると、羽根車１５が図１において時計方向に例えば毎分２０〜４０回転で回転され、半導体ウエハ６近傍のめっき液２が撹拌される。この場合、羽根車１５の回転速度をある程度上げても、つまりめっき液２の撹拌効率をより一層上げても、めっき槽１内のめっき液２の表面が暴れないようにすることができる。そして、図５に示すように、下地金属層３７をメッキ電流路として銅の電解メッキを行なうと、レジスト膜４２の開口部４３内の再配線３８の接続パッド部上面に柱状電極３９が形成される。
【００２３】
これ以後の工程を簡単に説明すると、レジスト膜４２を剥離し、柱状電極３９および再配線３８をマスクとして下地金属層３７の不要な部分をエッチングして除去し、柱状電極３９および再配線３８を含む保護膜３５の上面全体に封止膜４０をその厚さが柱状電極３９の高さよりも厚くなるように形成し、封止膜４０および柱状電極３９の上面側を適宜に研磨して柱状電極３９の上面を露出させ、柱状電極３９の上面に半田ボール４１を形成し、ダイシングを行なうと、図３に示す半導体装置が複数個得られる。なお、再配線３８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。
【００２４】
ところで、上記構成のめっき装置では、電場遮蔽板７に羽根車１５を支持させているため、電場遮蔽板７と羽根車１５とを別々とした場合、つまり羽根車１５をそれ専用の支持部材に支持させた場合と比較して、めっき槽１を小型化することができる。また、羽根車１５をそれ専用の支持部材に支持させた場合には、この羽根車支持部材をウエハ支持板３と電場遮蔽板７（ただし、この場合、貫通孔９を有する遮蔽板のみからなる）との間に配置することとなるが、この場合、ウエハ支持板３と電場遮蔽板７との間隔がある程度大きくなるため、電場遮蔽板７による電場遮蔽効果が低減する。これに対し、電場遮蔽板７に羽根車１５を支持させた場合には、ウエハ支持板３と電場遮蔽板７との間隔を可及的に小さくすることができるため、電場遮蔽板７による電場遮蔽効果を向上することができる。
【００２５】
また、上記構成のめっき装置では、上述の如く、羽根車１５の回転速度をある程度上げても、つまりめっき液２の撹拌効率をより一層上げても、めっき槽１内のめっき液２の表面が暴れないようにすることができる。この結果、図５に示すレジスト膜４２の膜厚をより一層厚くしたりその開口部４３の内径をより一層小さくしたりして、柱状電極３９の高さをより一層高くしたりその直径をより一層小さくしたりする場合には、めっき液２の撹拌効率をより一層上げることができることにより、柱状電極３９の形状不良や高さのばらつきが発生しにくいようにすることができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図６はこの発明の第２実施形態としてのめっき装置の図２同様の縦断側面図を示す。このめっき装置において、図２に示す場合と異なる点は、電場遮蔽板７を１８０°回転させて、羽根車１５の羽根１７をアノード電極４側に配置した点である。この場合、羽根車７の羽根１７の形状等を工夫することにより、アノード電極４側の電場遮蔽板７の貫通孔９近傍のめっき液２が貫通孔９を介して半導体ウエハ６側に向かって流れるようにする。
【００２７】
ここで、羽根車１５によるめっき液２の撹拌効果を優先する場合には、図２に示すように、羽根車１５の羽根１７をウエハ支持板３側に配置した構成とした方が望ましい。一方、電場遮蔽板７による電場遮蔽効果を優先する場合には、図６に示すように、羽根車１５の羽根１７をアノード電極４側に配置した構成とした方が望ましい。
【００２８】
（第３実施形態）
図７はこの発明の第３実施形態としてのめっき装置の図２同様の縦断側面図を示す。このめっき装置において、図２に示す場合と異なる点は、ウエハ支持板３と電場遮蔽板７との間に、半導体ウエハ６に沿って水平方向に往復動してめっき液２を撹拌する撹拌棒２４を垂直に配置した点である。この場合、撹拌棒２４は、半導体ウエハ６に沿って水平方向に往復動する支持棒２５下に１本または２本設けられている。
【００２９】
そして、羽根車７の羽根１７の形状等を工夫することにより、電場遮蔽板７の貫通孔９近傍のめっき液２が半導体ウエハ６側に向かって流れるようにすると、その流れが撹拌棒２４によって加速され、半導体ウエハ６近傍のめっき液２の撹拌効率をさらに上げることができる。また、この結果、柱状電極３９の高さをより一層高くしたりその直径をより一層小さくしたりする場合には、柱状電極３９の形状不良や高さのばらつきがより一層発生しにくいようにすることができる。
【００３０】
ところで、図２および図３にそれぞれ示すめっき装置の場合には、図７に示す場合と比較して、撹拌棒２４を備えていないため、それに応じて、めっき槽１を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１実施形態としてのめっき装置の要部の縦断正面図。
【図２】図１のほぼII−IIに沿う一部の縦断側面図。
【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】半導体ウエハ上に柱状電極を形成する前の状態の一部の断面図。
【図５】半導体ウエハ上に柱状電極を形成した状態の一部の断面図。
【図６】この発明の第２実施形態としてのめっき装置の図２同様の縦断側面図。
【図７】この発明の第３実施形態としてのめっき装置の図２同様の縦断側面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  めっき槽
２  めっき液
３  ウエハ支持板
４  アノード電極
６  半導体ウエハ
７  電場遮蔽板
９  貫通孔
１５  羽根車
１７  羽根
２４  撹拌棒
【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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