(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被めっき基板のめっきを施す面を上に向けて配置し、該被めっき基板に対向して上方にめっきヘッドを配置し、該めっきヘッドは前記被めっき基板のめっきを施す面に対向する多数の細孔が形成された多孔体と、該多孔体の上方に配置されためっき液室と、該めっき液室内で前記被めっき基板のめっきを施す面に対向して配置された陽極電極板とを備え、前記めっき液室に供給しためっき液が前記多孔体の多数の細孔を通して前記被めっき基板のめっきを施す面に供給するように構成されており、
前記多孔体はめっき液室内にめっき液の供給を停止し、該多孔体の下に配置された前記被めっき基板を除去しても、細孔内のめっき面の表面力により前記めっき液室内のめっき液を該めっき液室内に保持する機能を備えていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
請求項１に記載のめっき装置において、
前記多孔体の細孔の内径は５ｍｍ以下で、その長さは該内径の３倍以上であることを特徴とするめっき装置。
【請求項３】
請求項２に記載のめっき装置において、
前記多孔体の細孔の内面が疎水性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乃至３のいずれか１つに記載のめっき装置において、
前記めっき液室にめっき液を供給するめっき液供給路の該めっき液室直前に閉鎖弁を設けたことを特徴とするめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被めっき基板にめっきを施すめっき装置に関し、特に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めっき基板の該溝や穴等を銅等の金属めっきで埋めるのに好適なめっき装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハ等の表面に配線用の微細な溝や穴が形成された被めっき基板の該溝や穴等を埋めるために、銅めっき等の金属めっき装置を用い、金属めっきで該溝や穴等を埋める手法が採用されている。従来、この種のめっき装置として、フェースダウン方式の噴流めっき装置がある。図１は、該フェースダウン方式の噴流めっき装置の構成を示す図である。
【０００３】
フェースダウン方式の噴流めっき装置１００は、図１に示すように、めっき槽１０１を具備すると共に、該めっき槽１０１の上部に半導体ウエハ等の被めっき基板１０２をそのめっき面を下向きにして保持する基板保持具１０３を具備し、めっき液貯留槽１０４内のめっき液Ｑ1をポンプ１０５により、フィルタ１０６及びめっき液供給管１０７を通して、めっき槽１０１の底部から噴出させ、被めっき基板１０２のめっき面に垂直にめっき液の噴流を当てている。
【０００４】
めっき槽１０１をオーバーフローしためっき液Ｑ1はめっき槽１０１の外側に配置されためっき液受樋１０８で回収され、めっき液貯留槽１０４に戻るようになっている。めっき電源１０９より、陽極電極１１０と陰極電極（被めっき基板１０２のめっき面）の間に所定の電圧を印加することにより、該陽極電極１１０と被めっき基板１０２のめっき面との間にめっき電流が流れ、被めっき基板１０２のめっき面にめっき膜が形成される。
【０００５】
半導体ウエハ等の基板表面に配線やバンプを形成する方法として、上記噴流めっき方式は基板全体をめっき液に浸漬する浸漬めっきに対して基板の裏面をレジスト等で覆う必要がないという利点を有する。しかし多層配線に銅の電解めっきを用いた場合、銅はシリコン基板内部で極めて拡散性が高いため、銅めっきにおいては、基板の裏面や側面にもめっき液が付着することは、厳重に防止する必要がある。このため、被めっき基板１０２を基板保持具１０３に保持し、シール部材によって基板の裏面や側面にめっき液が付着しないようにシールし、基板のめっき面を下に向け、該めっき面に噴流めっき液を当接させる方法も採用されている。しかし、上記構成の基板保持具に被めっき基板１０２を装着し、めっき面を下にしてめっきを行う方法は、めっき面に気泡が付着しやすいという問題があった。
【０００６】
一方、含リン銅を陽極電極とした電解めっきにおいては、陽極電極表面にブラックフィルムが形成され、このブラックフィルムを一定の状態に保つことがめっき品質を保つ上で重要である。基板を上に向けてめっきを行う場合には、基板の交換時に基板より上に位置する陽極電極がめっき液から空気中に露出し、これによって陽極電極の表面に形成されたブラックフィルムの状態を一定に保つことが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題を解決し、基板のめっき表面に気泡が付着せず、陽極電極表面に形成されたブラックフィルムを安定させることにより、高品質のめっきを安定的に可能にしためっき装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、被めっき基板のめっきを施す面を上に向けて配置し、該被めっき基板に対向して上方にめっきヘッドを配置し、該めっきヘッドは被めっき基板のめっきを施す面に対向する多数の細孔が形成された多孔体と、該多孔体の上方に配置されためっき液室と、該めっき液室内で被めっき基板のめっきを施す面に対向して配置された陽極電極板とを備え、めっき液室に供給しためっき液が多孔体の多数の細孔を通して前記被めっき基板のめっきを施す面に供給するように構成されており、多孔体はめっき液室内にめっき液の供給を停止し、該多孔体の下に配置された被めっき基板を除去しても、細孔内のめっき面の表面力によりめっき液室内のめっき液を該めっき液室内に保持する機能を備えていることを特徴とする。
【０００９】
上記のように、めっき室の下面に複数の細孔を有する多孔体を設けたことにより、めっき液室にめっき液の供給を停止しても多孔体の細孔内のめっき液の表面力によりめっき液をめっき液室内に保つことができ、陽極電極板に形成されたブラックフィルムは被めっき基板の交換時にもめっき液で覆われ、空気中に露出することがなく、ブラックフィルムの状態を安定した状態に維持することができるから、高品質のめっきを安定的に行うことができるめっき装置となる。しかも、被めっき基板のめっきを施す面を上に向けて配置しているから、めっき面に気泡が付着することがなくなる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のめっき装置において、多孔体の細孔の内径は５ｍｍ以下で、その長さは該内径の３倍以上であることを特徴とする。
【００１１】
上記のように多孔体の細孔の内径はめっき液室へのめっき液の供給を止めた場合にも、めっき液の表面力によってめっき液室のめっき液が細孔から流出させないための条件であり、本願発明者等の実験によれば、細孔の長さは内径の３倍以上の長さであればめっき液を細孔内に保つことができることが判明した。そこでめっき液室へのめっき液供給を止めた場合のめっき液の表面力によりめっき液の保持を考慮し、細孔の内径を５ｍｍ以下とし、その長さを該内径の３倍以上（１５ｍｍ）とすることにより、めっき液室へのめっき液の供給を停止しても細管内のめっき液はその表面力により流出せず、めっき液室内にめっき液を保持することが可能であることが確認できた。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のめっき装置において、多孔体の細孔の内面が疎水性を有することを特徴とする。
【００１３】
上記のように細孔の内面が疎水性を有することにより、めっき液室のめっき液が細孔の内面に沿って流下し難くなる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のめっき装置において、めっき液室にめっき液を供給するめっき液供給路の該めっき液室直前に閉鎖弁を設けたことを特徴とする。
【００１５】
上記のようにめっき液供給路のめっき液室直前に閉鎖弁を設けることにより、該閉鎖弁を単独又は他の機構と連携させてめっき液室へのめっき液の供給を停止することにより、めっき液室の外部に開放された経路を多孔体の細孔のみとすることができ、めっき液室内にめっき液を容易に保持できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係るめっき装置の構成例を示す図である。図２において、１０は絶縁性の樹脂材で構成されためっきヘッドであり、該めっきヘッド１０は内部にめっき液室１１が形成され、該めっき液室１１の下面に板体に多数の細孔を形成してなる多孔体１２が配置されている。めっきヘッド１０の上方から供給されためっき液は複数に分岐されためっき液供給路１３を通してめっき液室１１にその周囲から流入するようになっている。めっき液室１１内の上部には溶解性の陽極電極板１４が配設されている。
【００１７】
なお、多孔体１２は板体に多数の細孔を形成してなるものに限定されるものではなく、多数の細管を集合させて形成した多孔体であっても良く、ここではテフロン製の厚さ３０ｍｍの板体に内径３ｍｍの貫通孔を多数形成した多孔板を多孔体１２として用いている。
【００１８】
めっきヘッド１０の直下には後に詳述する構成のめっき保持具１５にめっき面を上向きにして保持された半導体ウエハ等の被めっき基板１６がめっき液室１１内に配設された陽極電極板１４に対向して配置されている。めっき液室１１に供給されためっき液Ｑ1は多孔体１２の各細孔を通って被めっき基板１６のめっき面に流下する。陽極電極板１４と被めっき基板１６のめっき面にはめっき電源１７から配線１８、１８を通して所定の電圧が印加されるようになっている。陽極電極板１４及び多孔体１２の直径は被めっき基板１６のめっき面の直径と略同じ大きさとなっている。
【００１９】
被めっき基板１６は上記のようにめっき面を上に向けて基板保持具１５に保持され、図３に示すように、めっき面の周囲は基板保持具１５との間にシール部材１９により液密にシールされ、被めっき基板１６の表面のめっき液が触れない外周部にカソードピン２０が当接し、配線１８によりめっき電源１７の陰極側に接続されている。
【００２０】
基板保持具１５は回転軸２５で中心軸の回りをモータ２２により水平に回転すると共に、基板保持具上下駆動機構２１により上下に移動可能に配置されている。基板保持具１５は基板保持ケース２３を具備し、該基板保持ケース２３の内部には基板載置台２３ａが設けられ、側部には基板出し入れ開口２３ｂが設けられている。また、基板保持ケース２３内には基板押え板２４が配置され、該基板押え板２４にはその中心部に基板押え軸２６が設けられ、基板押え軸上下駆動機構２７により上下に移動できるようになっている。被めっき基板１６は該基板保持ケース２３に収容され、基板押え板２４でシール部材１９及びカソードピン２０に押え付けられ保持されるようになっている。
【００２１】
めっき液室１１から多孔体１２の多数の細孔を通って流下しためっき液Ｑ1は、被めっき基板１６のめっき面上を流れて、めっきヘッド１０の多孔体１２下端と基板保持具１５上端との間からめっき液受皿２８内に流出する。該めっき液受皿２８に回収されためっき液はフィルター２９を通してめっき液貯留槽３０に送られる。該めっき液貯留槽３０内のめっき液Ｑ1は、図示しない調整装置により、濃度、温度などが調整され、めっき液供給ポンプ３１によりフィルタ３２及びめっき液供給路１３を通してめっき液室１１に供給される。
【００２２】
上記構成のめっき装置において、めっき開始時には、基板保持具１５の基板押え板２４を基板押え軸上下駆動機構２７により下降させ（図３のＡ位置）、基板保持ケース２３の側部に設けた基板出し入れ開口２３ｂから被めっき基板１６をそのめっき面を上にしてロボットハンド（図示せず）により挿入し、基板載置台２３ａ上に載置する。次に基板押え板２４を基板押え軸上下駆動機構２７により上昇させ、被めっき基板１６をシール部材１９及びカソードピン２０に当接させて固定する。
【００２３】
次に、基板保持具１５を基板保持具上下駆動機構２１により上昇させ、その上端をめっきヘッド１０の多孔体１２の下に数ｍｍの間隔を空けて配置させる。この間隔はめっき液室１１に供給するめっき液が、多孔体１２下端と基板保持具１５上端との隙間を充たして流出する程度とする。この間隔が広すぎると、被めっき基板１６上のめっき液Ｑ1は該被めっき基板１６の回転による遠心力で外周部に流れ去り、中央部はめっき液が少ない状態となるため、被めっき基板１６のめっき面に均一なめっき膜を形成することが難しくなる。
【００２４】
基板保持具１５の位置が定まったら、モータ２２により、基板保持具１５を回転して被めっき基板１６を回転させ、めっき液室１１にめっき液Ｑ1を供給すると共に、めっき電源１７から陽極電極板１４とカソードピン２０の間に電流を流して電解めっきを開始する。
【００２５】
めっき処理が終了すると、めっき液室１１の直前に配置された閉鎖弁機構３３によりめっき液供給路１３を閉鎖すると同時に、めっき液供給ポンプ３１を停止する。これにより、めっき液室１１へのめっき液Ｑ1の供給が停止するが、めっき液室１１のめっき液Ｑ1は多孔体１２を通って空気と入れ替わることがないため、めっき液室１１に溜まったままで流下することはない。従って、陽極電極板１４はめっき液Ｑ1の中に浸漬されたままで、空気中に露出されることはない。このため、陽極電極板１４の表面に形成されたブラックフィルムは安定した状態を保つことができる。
【００２６】
上記めっき液室１１へのめっき液Ｑ1の供給を停止したら、基板保持具上下駆動機構２１により、基板保持具１５を降下させ、続いてモータ２２により被めっき基板１６を基板保持具１５と共に５００ｒｐｍ以上の速度で回転させ、該被めっき基板１６及び基板保持具１５に付着しているめっき液Ｑ1の液切れを行う。液切れが終了すると、めっき液受皿２８の外周部を覆っているカバー３４を下げ、基板保持具１５の基板押え板２４を降下させ、被めっき基板１６を基板載置台２３ａに載置する。基板出し入れ開口２３ｂからロボットハンドにより、めっき処理済みの被めっき基板１６を取り出し、次にめっき処理すべき被めっき基板１６を基板載置台２３ａに載置する。
【００２７】
なお、上記めっき液の液切の後、めっき液受皿２８の外周部を覆っているカバー３４の上部に取り付けたノズル（図示せず）から純水等の洗浄水液を噴射し、被めっき基板１６及び基板保持具１５を洗浄し、再度液切れすることもできる。
【００２８】
また、上記実施の形態例ではめっき液Ｑ1としては硫酸銅溶液を用い銅の電解めっきを行っているが、本発明は銅の電解めっきに限定されるものではなく、他の金属の電解めっきにも利用できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００３０】
請求項１に記載の発明によれば、めっき室の下面に多数の細孔が形成された多孔体を設けることにより、めっき液室にめっき液の供給を停止しても多孔体の細孔内のめっき液の表面力によりめっき液をめっき液室内に保つことができ、陽極電極板に形成されたブラックフィルムは被めっき基板の交換時にもめっき液で覆われ、空気中に露出することがなく、安定した状態に維持できるから、高品質のめっきを安定的に行うことができる。しかも、被めっき基板のめっきを施す面を上に向けて配置しているから、めっき面に気泡が付着することがなくなる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、多孔体に形成された細孔の内径は５ｍｍ以下で、その長さは該内径の３倍以上とすることにより、めっき液室へのめっき液の供給を停止しても細孔内のめっき液はその表面力により流出しないから、めっき液室内にめっき液を保持することが可能になる。
【００３２】
また、請求項３に記載の発明によれば、細孔の内面が疎水性を有することにより、めっき液室のめっき液が内面に沿って流下し難くなる。
【００３３】
また、請求項４に記載の発明によれば、めっき液供給路のめっき液室直前に閉鎖弁を設けることにより、該閉鎖弁を単独又は他の機構と連携させてめっき液室へのめっき液の供給を停止することにより、めっき液室の外部に開放された経路を多孔体の細孔のみとすることができ、めっき液室内にめっき液を容易に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係るめっき装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係るめっき装置の基板保持具の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０            めっきヘッド
１１            めっき液室
１２            多孔体
１３            めっき液供給路
１４            陽極電極板
１５            基板保持具
１６            被めっき基板
１７            めっき電源
１８            配線
１９            シール部材
２０            カソードピン
２１            基板保持具上下駆動機構
２２            モータ
２３            基板保持ケース
２４            基板押え板
２５            回転軸
２６            基板押え軸
２７            基板押え軸上下駆動機構
２８            めっき液受け皿
２９            フィルター
３０            めっき液貯留槽
３１            めっき液供給ポンプ
３２            フィルター
３３            閉鎖弁機構
【図１】
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【図２】
0003877911.tif 000003
【図３】
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