(57)【要約】【課題】半導体ウエハにめっきを施す装置、特に、半導体ウエハの被めっき基板にバンプを形成するためのめっき装置に関し、めっき液が効率良く排出され、逆流を防ぐことによって、めっきの均一性を向上させる半導体ウエハのめっき装置を提供する。【解決手段】上部にウエハ搭載部を有するめっきカップと、前記ウエハ搭載部の上部に設けたウエハ押さえと、前記ウエハ押さえと対向な位置にあり前記ウエハ押さえ側にノズルが突き出して配置されたノズル板と、めっき液を貯留するめっきタンクと、前記めっきカップと前記めっきタンクとの間に設けためっき液循環手段と、前記ウエハ搭載部と前記ノズル板との間に配置された多孔質吸水材とを具備し、前記めっき液は、多孔質吸水材を通過して排出される構造とした。【選択図】      図２
2007023345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部にウエハ搭載部を有するめっきカップと、前記ウエハ搭載部の上部に設けたウエハ押さえと、前記ウエハ押さえと対向な位置にあり前記ウエハ押さえ側にノズルが突き出して配置されたノズル板と、めっき液を貯留するめっきタンクと、前記めっきカップと前記めっきタンクとの間に設けためっき液循環手段と、前記ウエハ搭載部と前記ノズル板との間に配置された多孔質吸水材とを具備し、前記めっき液は、多孔質吸水材を通過して排出されることを特徴とする半導体ウエハのめっき装置。
【請求項２】
前記多孔質吸水材は、前記ノズル板のノズルに対応する孔を設けたスポンジ、若しくは孔を設けていないスポンジからなることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハのめっき装置。
【請求項３】
前記多孔質吸水材は、前期ノズル板上に重ね合わせて埋め込んだことを特徴とする請求項１または２記載の半導体ウエハのめっき装置。
【請求項４】
前記ノズル板上に設けた前記ノズルの上面と前記多孔質吸水材の上面は同一面に位置することを特徴とする請求項３記載の半導体ウエハのめっき装置。
【請求項５】
前記ノズル板、もしくは、半導体ウエハを回転させる機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハのめっき装置。
【請求項６】
陽極電極上にアノード保護膜を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハのめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハにめっきを施す装置に関する。特に、半導体ウエハの被めっき基板にバンプを形成するためのめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来半導体ウエハにバンプを形成する主なめっき方法として、半導体ウエハを水平に配置するフェースダウン方式のカップめっき装置が用いられている。被めっき物近傍のめっき液の攪拌は、めっき速度や半導体ウエハ内のめっき厚の均一性、バンプの形状等に大きな影響を与えるため、非常に重要な要素となっており、攪拌手法としては、主に攪拌棒やめっき液の噴流が使用されている。
【０００３】
ウエハレベルＣＳＰに代表される高さの高い１００μｍ前後のバンプを形成する場合、半導体ウエハ表面近傍のめっき液の均一性は重要とされており、レジスト間の凹部にめっき液を十分に循環させることが必要である。十分に行われていない場合、バンプの形状不良やウエハ面内の均一性を損なうことがある。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、その際は半導体ウエハ表面の攪拌をより一層強化して行なう必要がある。
【０００４】
半導体ウエハ２の被めっき面にめっき液を噴流させながら電気めっきを行なうめっき装置において、被めっき面のレジスト間の凹部にめっき液を十分に循環させ、めっき液の均一性を高めたものとして特許文献１に示すものがある。
【特許文献１】特許３３６２５１２号
【０００５】
この構造とめっき方法について、図４に基づいて説明する。半導体ウエハ２をセットするめっきセル１１、このめっきセル１１内に配置された多孔ノズル１２、図示していないが、めっき液を貯留するめっき液槽、このめっき液槽とめっきセル１１との間でめっき液を循環させるめっき液循環手段により構成されている。めっき液循環手段は、少なくともめっきセル１１とめっき液槽とを環状に接続する環状配管、この環状配管に介在されたポンプより構成される。
【０００６】
半導体ウエハ２は被めっき面を下にしてめっきセル１１に配置し、ウエハ押さえ４によって押圧されている。めっきセル１１の内部には、半導体ウエハ２の被めっき面に対するめっき液の流速分布を均一化するために、多数の噴流口１２ａを均等に配置した多孔ノズル１２が、半導体ウエハ２の被めっき面と対向して配置されている。
【０００７】
更に、半導体ウエハ２と平行で対向する位置に、半導体ウエハ２と同一径の円形状を成す陽極電極１が配置されており、めっき液を通すための通過孔１３が適宜開けられている。この陽極電極１は、定電流電源のプラス電極に接続されている。
【０００８】
陽極電極１と半導体ウエハ２側にある陰極電極の間に所定の電圧を印加することにより、陽極電極１と半導体ウエハ２の間にめっき電流が流れる。図示しないポンプにより送られためっき液は、陽極電極１の下側の中央部にある液噴流口よりめっき液流れ方向５ａの如く噴流し、陽極電極１の通過孔１３を通過する。多孔ノズル１２の各噴流口１２ａより半導体ウエハ２の被めっき面に向けてめっき液流れ方向５ｂの如くめっき液を噴流する。半導体ウエハ２の被めっき面のレジストが除去されている孔開けされた位置にバンプが形成される。半導体ウエハ２にぶつかっためっき液は、液戻りパイプ１２ｂよりめっき液流れ方向５ｃの如く排出されて回収され、循環される。
【０００９】
多孔ノズル１２に、少なくとも９個が均等に配置されている噴流口１２ａを設けたことで、半導体ウエハ２の被めっき面にめっき液が垂直に当たりやすくなり、被めっき面のレジスト間の凹部にめっき液が入りやすくなり、十分に循環されてめっき液の均一性が高められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、多孔ノズル１２の噴流口１２ａの上面と液戻りパイプ１２ｂの上面は位置がずれており、液戻りパイプ１２ｂの上面は半導体ウエハ２と近い位置にあるため、めっき液が半導体ウエハ２にぶつかった後、液戻りパイプ１２ｂにうまく入れなかっためっき液は、新たに半導体ウエハ２にぶつかっためっき液の流れの影響を受け、ますます液戻りパイプ１２ｂに入りにくくなり、効率良く排出されないという問題があった。また、めっき液がめっきタンクに多量に入ってくるとめっきタンクの容量を超えてしまい、液戻りパイプ１２ｂに通すこと自体が無理になってしまい、液戻りパイプ１２ｂ内のめっき液だけでなく、液戻りパイプ１２ｂに入れなかっためっき液も逆流してしまう可能性があった。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、半導体ウエハ側へめっき液が逆流しない半導体ウエハのめっき装置を提供することを目的とする。また、本発明は、半導体ウエハの被めっき面の各開口パターン内でのめっき液の循環が十分に行なわれ、均一なめっきが実現できる半導体ウエハのめっき装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、上部にウエハ搭載部を有するめっきカップと、前記ウエハ搭載部の上部に設けたウエハ押さえと、前記ウエハ押さえと対向な位置にあり前記ウエハ押さえ側にノズルが突き出して配置されたノズル板と、めっき液を貯留するめっきタンクと、前記めっきカップと前記めっきタンクとの間に設けためっき液循環手段と、前記ウエハ搭載部と前記ノズル板との間に配置された多孔質吸水材とを具備し、前記めっき液は、多孔質吸水材を通過して排出されることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記多孔質吸水材は、前記ノズル板のノズルに対応する孔を設けたスポンジ、若しくは孔を設けていないスポンジからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項3に記載の前記多孔質吸水材は、前期ノズル板上に重ね合わせて埋め込んだことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記ノズル板上に設けた前記ノズルの上面と前記多孔質吸水材の上面は同一面に位置することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記ノズル板、もしくは、半導体ウエハを回転させる機構を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、陽極電極上にアノード保護膜を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上部にウエハ搭載部を有するめっきカップと、前記ウエハ搭載部の上部に設けたウエハ押さえと、前記ウエハ押さえと対向な位置にあり前記ウエハ押さえ側にノズルが突き出して配置されたノズル板と、めっき液を貯留するめっきタンクと、前記めっきカップと前記めっきタンクとの間に設けためっき液循環手段と、前記ウエハ搭載部と前記ノズル板との間に配置された多孔質吸水材とを具備し、前記めっき液は、多孔質吸水材を通過して排出される構造を有しているので、めっき液の逆流を防ぐことができる。
【００１９】
また、半導体ウエハにぶつかっためっき液は効率良く排出されるので、半導体ウエハの被めっき面の各開口パターン内でのめっき液の循環が十分に行なわれ、均一なめっきが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２１】
以下、図１〜図３を参照して、この発明を適用した一実施形態について説明する。図１は、本発明を適用した半導体ウエハのめっき装置を構成する部材である。図２は、本発明を適用した半導体ウエハのめっき装置におけるめっき液噴流排出構造を示したものである。図３は、図２のＡ部分の拡大図である。
【００２２】
本発明の半導体ウエハのめっき装置におけるめっき液噴流排出構造の特徴は、半導体ウエハ２全面により垂直方向に近い液流を与えるため、陽極電極１、及び、無数のパイプを配置したノズル板７との間にめっき液を側面より流し、ノズル先端より半導体ウエハ２に対して、垂直方向の液流を噴流させるものである。更に、めっき液の排出方向も半導体ウエハ２面内で自然な方向に逃がすため、半導体ウエハ２外周近傍のめっきカップ９側面よりめっき液を排出するのではなく、ノズル板７の各ノズルの間にある多孔質吸水材６を通過してめっき液を排出する構造を有している。
【００２３】
本発明のめっき液噴流排出構造を構成する部材の階層構造を図１に示す。下から陽極電極１、アノード保護膜８、ノズル板７、多孔質吸水材６、半導体ウエハ２の順に積み重なり、各槽間は中空構造となる。多孔質吸水材６は、ノズル板７上に重ね合わせて埋め込んであり、ノズルに貫通した構造となるが、予めノズルの位置に合わせて孔が空いた状態になっているものでも、孔が開いていない状態のものでも良い。アノード保護膜８は、銅めっきにおける溶解性アノード表面のブラックフィルムを保護するために設けられており、不溶解アノードを使用するめっきにおいては不要となる。
【００２４】
次に本実施例におけるめっき液噴流排出構造をフェースダウン方式の噴流めっき装置に採用した構造について図２に示す。半導体ウエハ２は、被めっき面を下向きにしてめっきカップ９の上部に設けられた半導体ウエハ搭載部９ａに搭載され、めっき液の噴流圧に対抗するためにウエハ押さえ４によって押圧されている。ノズル板７は、めっきカップ本体９内で半導体ウエハ２の被めっき面と対向して配置されており、ノズル板７上には、多数のパイプが適切に配置されている。多孔質吸水材６は、ノズル板７上に重ね合わせて埋め込んであり、多孔質吸水材の上面はノズルの上面と同一面に位置している。多孔質吸水材６の部材として、例えばスポンジを使用できる。陽極電極１は、仕切壁９ｂ内のノズル板７の下側にあり、ノズル板７と平行に配置されている。陽極電極１の上にアノード保護膜８が設けられている。仕切壁９ｂとめっきカップ本体９の間にめっき液排出路１０ｂが設けてある。
【００２５】
めっき液の流れの全体像について図２を用いて説明する。めっきカップ本体９内へのめっき液の投入は、従来のめっきセル１１と同様に半導体ウエハ２の中央下にある配管より流入させる。めっきカップ本体９は、めっき液供給路１０ａとめっき液排出路１０ｂとからなるめっき液循環手段を構成する仕切壁９ｂを有する。陽極電極１の下側で中央から外周に向かう横方向の流れに変化させて陽極電極１の外側から回り込み、ノズル板７の下側に流れ込む。めっき液はノズル板７上のノズルを通過し、半導体ウエハ２全面に対して垂直で均一な流速のめっき液が噴流される。
【００２６】
上記構成のめっき液噴流排出構造におけるめっき液の流れを示した図２のＡ部を拡大したものを図３に示す。めっき液はノズル板７上のノズルから半導体ウエハ２に対して垂直のめっき液流れ方向５ｂに噴流し半導体ウエハ２にぶつかった後、異方性的に多孔質吸水材６を通過し、仕切壁９ｂ外側の排出路１０ｂをめっき液流れ方向５ｃにて通過して行く。多孔質吸水材６は、耐薬品性を有しており、めっき液を浸透させて通過させることができる。多孔質吸水材６により、仕切壁９ｂ外側のめっき液排出路１０ｂと半導体ウエハ２近傍のめっき液とを隔てることができており、ノズル板７上は、適正に配置されている多数のノズル以外の部分は、全面が多孔質吸水材６である。多孔質吸水材６全面がめっき液排出面であるため、多量のめっき液を効率良く排出でき、めっき液排出路１０ｂから半導体ウエハ２側への逆流を防ぐことができる。図示していないが、排出されためっき液は、めっきカップ本体９とめっきタンクの間にあるポンプ等により、配管を通ってめっきタンクに戻され、循環される。
【００２７】
ノズル板７は、半導体ウエハ２への液流を半導体ウエハ２全面で均一化するために、ノズル板７を固定設置せずに回転機構を設けて、正転，逆転を切り替えながらめっきを行なうようにし、更なる形状の安定性を向上させるようにしても良い。または、半導体ウエハ２に回転機構を設け、正転，逆転を繰り返し行ないながらめっきを行なうようにして同様の効果を得られるようにしても良い。その結果、めっき中に発生する気泡を付着しないようにすることができ、気泡が妨げとなって発生するめっきの形状不良を無くすことができる。
【００２８】
図示していないが、半導体ウエハ搭載部９ａ上のウエハ押さえ４に半導体ウエハ２を保持する真空チャックを設け、更には、駆動用モータによりウエハ押さえ４を回転させる機構を設けることで、真空チャックに吸引された半導体ウエハ２が、連続或いは間欠的に、正転と逆転を繰り返し行なうようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用した半導体ウエハのめっき装置を構成する部材である。
【図２】本発明を適用した半導体ウエハのめっき装置におけるめっき液噴流排出構造を示す図である。
【図３】図２のＡ部分の拡大図である。
【図４】従来の半導体ウエハにバンプを形成する電解めっきプロセスとして主に用いられているカップめっき装置の図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    陽極電極
２    半導体ウエハ
３    めっき液
４    ウエハ押さえ
５ａ  めっき液流れ方向
５ｂ  めっき液流れ方向
５ｃ  めっき液流れ方向
６    多孔質吸水材
７    ノズル板
８    アノード保護膜
９    めっきカップ本体
９ａ  ウエハ搭載部
９ｂ  仕切壁
１０ａ  めっき液供給路
１０ｂ  めっき液排出路
１１    めっきセル
１２    多孔ノズル
１２ａ  噴流口
１２ｂ  液戻りパイプ
１３    通過孔
【図１】
2007023345.tif 000003
【図２】
2007023345.tif 000004
【図３】
2007023345.tif 000005
【図４】
2007023345.tif 000006