JP2000328291A - 半導体ウェーハ用メッキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェーハ１１にメッキを施す際に導電
路となる下地金属層を抵抗が無視出来るほどに厚くしな
くても均一なメッキ厚を得る。 【解決手段】 カソード電極１４ｃをウェーハ１１の外
周全周に接触するものとして周方向でのメッキ厚みの差
を無くし、アノード電極１５を中心がウェーハ１１に近
く外周向かって順次遠くなる笠型として半径方向でのメ
ッキ厚みの差をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ
（以下ウェーハ）にメッキを施すメッキ装置に関し、特
に被メッキ面を下方に向けて配置し、メッキ液を噴き上
げて当ててメッキを行う噴流式電解メッキ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】バンプ電極の形成のようにウェーハの表
面に選択的にメッキを行う場合には、ウェーハの表面
（被メッキ面）にまず下地金属として、例えばＴｉ−Ａ
ｕ積層膜を真空蒸着やスパッタ法により薄膜形成する。
その上に例えばフォトレジストのように電気絶縁性の材
料によりメッキする部分を開口するマスクを形成し、下
地金属を通電路としてメッキ電源のカソードに接続した
状態でメッキ電源のアノードに接続したメッキ液にウェ
ーハ表面を接触することで行なわれる。

【０００３】こうしたメッキ処理を行う従来のメッキ装
置の例を図面を参照して説明する。図３（Ａ）はそれに
適用されるウェーハ１を下側から見た平面図、図３
（Ｂ）はメッキ装置の断面図である。このメッキ装置は
ウェーハ１の径に対応した内径のカップ２を備える。カ
ップ２は底面中央にメッキ液７が噴出する液吐出口３を
備える。そして液吐出口３からカップ２内に供給された
メッキ液７はカップ２の上部開口から溢れ、図示しない
液溜に落ち、図示しないポンプにより繰り返し液吐出口
に循環する。

【０００４】一方、ウェーハ１はウェーハ保持リング４
に保持される。ウェーハ保持リング４は、ウェーハ１の
下面（表面）外周縁部分を全周に渡って受けて、メッキ
液７がウェーハ１の外周側面や裏面（上面）に回り込ん
で不要有害な個所にメッキがなされないようにする機能
を有する。そこで、ウェーハ保持リング４のウェーハ１
を受ける部分はゴム等柔軟な材質とされ、ウェーハ１の
裏面に置いた重り（図示せず）等押圧手段によりウェー
ハ１の表面に水密に接触する。

【０００５】上記のようにウェーハ１を保持したウェー
ハ保持リング４は、図示しない複数の支柱により支えら
れてカップ２の上部開口上にメッキ液７が流れ出るに適
当な所定の間隔を持って配置される。

【０００６】そして、カップ２内の底の方には円板状の
平たいメッシュ状アノード電極５が配置され、図示しな
いが配線が外部導出され図示しないメッキ電源に接続し
ている。なお、メッキ液７はこのアノード電極５のメッ
シュ穴を通って噴き上がる。

【０００７】そして、ウェーハ保持リング４には複数個
所（例えば３個所）に接触端子としてカソードピン６が
設けられ、その先端がウェーハ１の表面に各個別に接触
する。このカソードピン６の先端がウェーハ１に接触す
る位置は、ウェーハ保持リング４がウェーハ１の外周部
分で水密に接する位置のさらに外側であり、メッキ液が
接触しない位置である。そして、ウェーハ１には、図３
（Ａ）に示すようにカソードピン６の位置に対応してフ
ォトレジスト等マスクを除去した接触部１ａが設けられ
ていても良いし、カソードピン６がマスクを突き破って
下地金属層（図示せず）に接触するようにもできる。そ
して、カソードピン６は図示しない配線によりメッキ電
源（図示せず）のカソードに接続している。

【０００８】このメッキ装置によるメッキ処理は液吐出
口３からメッキ液７を噴き上げてウェーハ表面に当てつ
つ、アノード電極５とカソードピン６との間に所定の電
流を流すことで行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造のメッキ装置では、ウェーハの径が大型となっ
てくると図３（Ａ）に示す接触部１ａに近い部分に比較
して周方向にも半径方向にも遠いほどメッキ厚みが薄く
なるなる傾向が目立ってきた。これは、下地金属層の抵
抗により接触部１ａから遠くなるほどメッキ電流が少な
くなっていると推定出来、ウェーハの大型化に伴い下地
金属の厚みを厚くすれば改善できるはずである。しかし
ながら、このメッキ処理がＡｕバンプを形成するような
選択メッキである場合には、下地金属層はＡｕが用いら
れ、メッキ処理後Ａｕバンプの下以外はエッチング除去
されるものであり、高価な材料でなる下地金属層をなる
べく薄いものとしたい。そこで、この発明は下地金属層
の抵抗の影響を打ち消して均一な厚みのメッキが可能な
メッキ装置を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、被メッキ面を下方に向けたウェーハ
の周辺を水密に受けて保持すると共にそのウェーハの被
メッキ面周辺で電気接触するカソード電極を備えるウェ
ーハ保持リングと、そのウェーハ保持リングが保持する
ウェーハの下方に所定の間隔を持って対向配置される上
部開口を備えると共に底に液吐出口を備えるカップと、
カップ内に配置されたメッシュ状アノード電極とを備
え、前記液吐出口からメッキ液を噴出してアノード電極
のメッシュ穴を通ったメッキ液をウェーハに当てつつア
ノード電極とカソード電極との間に所定の電流を流して
メッキを行うメッキ装置において、カソード電極は実質
的にウェーハ全周に渡って接触するものであり、アノー
ド電極は中心が高く周辺にむけてウェーハから遠ざかる
笠型となっていることを特徴とする半導体ウェーハ用メ
ッキ装置を提供する。このような構成によればカソード
電極は実質的にウェーハ全周に渡って接触するので周方
向でのメッキ厚の違いがなくなる。そして、アノード電
極は中心が高く周辺にむけてウェーハから遠ざかる笠型
となっているのでウェーハの下地金属層の抵抗によりウ
ェーハの中心に向かうほどメッキ電流が少なくなる傾向
を打ち消す。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明はウェーハの被メッキ面
に下地金属層を形成し、選択メッキする部分を開口した
マスクを形成し、ウェーハの周辺で下地金属層にメッキ
電源のカソード側を接触させ、下地金属層を通電路とし
てマスクの開口部に選択的にメッキを行うに際して、下
地金属層をその抵抗が無視できる程度に厚いものとする
ことなくウェーハ全面に均一なメッキ厚みでメッキ処理
を行おうとするものである。そこで、ウェーハの周方向
での均一性を得るためにカソード電極は実質的にウェー
ハ全周に渡って接触するようにする。そうすれば周方向
でのメッキ厚の違いはなくなる。ここで、「実質的にウ
ェーハ全周に渡って接触する」とは、真に全周に渡って
接触しているのが好ましいが、下地金属層の抵抗の影響
によりメッキ厚みが薄い場所が発生するほどにカソード
電極とウェーハとの接触点の間隔が広い所を作らないと
言う意味で用いている。そこで、カソード電極は例えば
薄い金属板でなるリング形状とし、下にリング状ゴム板
を敷き、カソード電極上にウェーハを置き、押し付ける
方式でも良い。そうすれば、薄い金属板でなるカソード
電極はウェーハの面にある程度は習い、略全周に渡って
大きく跳ぶ所なく接触する。また、従来装置におけるカ
ソードピンのように個々はかなり高い確率で接触するこ
とが出来る接触端子を狭い間隔で多数ならべても良い。
その場合間隔を広げていって実害の出る（メッキ厚みに
周方向で差が出る）限界の間隔の１／２より小さくして
おけば、非接触のピンが散発しても問題が生じない。即
ち狭い間隔とは１個の接触端子が非接触となっても両隣
の接触端子により給電されてメッキの厚みが問題となる
ほどに薄くならない程度の意味である。従って下地金属
層のシート抵抗に応じて選ばれる。

【００１２】そして、下地金属層の抵抗による半径方向
中心に向けてメッキ厚みが薄くなる傾向を打ち消すため
に、アノード電極は中心が高く周辺にむけてウェーハか
ら遠ざかる笠型とする。

【００１３】

【実施例】この発明の一実施を図面を参照して説明す
る。図１（Ａ）はそれに適用されるウェーハを下側から
見た平面図、図１（Ｂ）はメッキ装置の断面図、図２は
図１（Ｂ）のＡ部の拡大断面図である。このメッキ装置
はウェーハ１１の径に対応した内径で電気絶縁性で対薬
品性のある材料でなるカップ２を備え、カップ２は底面
中央にメッキ液７が噴出する液吐出口３を備え、そして
液吐出口３からカップ２内に供給されたメッキ液７カッ
プ２の上部開口から溢れ、図示しない液溜に落ち、図示
しないポンプにより繰り返し液吐出口３に循環する点は
図３（Ａ）に示す従来の装置と同様で良い。

【００１４】一方、ウェーハ１１を保持するウェーハ保
持リング１４は、図２に示すように電気絶縁性で対薬品
性があり硬い材質、例えば樹脂等でなるベースリング１
４ａを備えている。ベースリング１４ａの内径はウェー
ハ１１の径より少し小さい。そして、下面は内縁から外
方に向かって厚くなるようにテーパーが設けてありメッ
キ液３の流れがスムースになるようにしている。

【００１５】そして、その上面には内縁を略一致させて
リング状のパッキン１４ｂが配置される。このパッキン
１４ｂ内縁側は上方に突起してウェーハ１１の下面（表
面）外周部分を全周に渡って受けて、メッキ液７がウェ
ーハ１１の外周側面や裏面（上面）にメッキ液が回り込
んで不要有害な個所にメッキがなされないように機能す
る。そこで、パッキン１４ｂはゴム等柔軟で対薬品性の
ある材質とされる。

【００１６】その上にリング状のカソード電極１４ｃが
配置される。この内縁はパッキン１４ｂの内縁にウェー
ハ１１を受ける部分として全周に渡って設けた突起より
外に位置してメッキ液７が直接接触しないようになって
いる。そしてこの内縁は上方にむいてエッジを立ててウ
ェーハ１１との接触を取り易くすることが出来る。この
カソード電極１４ｃは弾力性のある金属薄板であり、酸
化しない様に金めっき等表面処理しておくのが好まし
い。

【００１７】その上に押えリング１４ｄが配置され、周
方向等間隔に複数個所でネジ１４ｅによりベースリング
１４ａに組み付けられて、パッキン１４ｂおよびカソー
ド電極１４ｃをベースリング１４ａとの間に挟みつけて
固定保持する。押えリング１４ｄの内縁はウェーハ１１
の位置決めの機能を有し、ウェーハ１１の径より少し大
きい径とされる。

【００１８】そして、カソード電極１４ｃの一部に（又
は全周に渡って）同じ部材で一体に（又は別部材を接続
して）ウェーハ保持リング１４の外側面に導出して接続
端子１４ｆとする。そして、接続端子１４ｆは図示しな
い配線によりメッキ電源（図示せず）のカソードに接続
している。

【００１９】以上のように構成されたウェーハ保持リン
グ１４に、図１（Ａ）に示すようにウェーハ１１を載
せ、ウェーハ１１の裏面に置いた重り（図示せず）等押
圧手段によりウェーハ１１の表面をパッキン１４ｂに水
密に接触させることが出来る。なお、適用されるウェー
ハ１１が図１（Ａ）にオリエンテーションフラット１１
ｂの入ったものである場合には、ベースリング１４ａ、
パッキン１４ｂ、カソード電極１４ｃの内縁は真円でな
くオリエンテーションフラット１１ｂに対応して内方に
膨らんでいる。

【００２０】上記のようにウェーハ１１を保持したウェ
ーハ保持リング１４は図示しない複数の支柱により支え
られてカップ２の上部開口上にメッキ液７が流れ出るに
適当な所定の間隔を持って配置される。

【００２１】そして、この装置のアノード電極１５は、
図１（Ｂ）に示すように笠型に中心が高くなっており、
その高さｈはウェーハ１１の下地金属層(図示せず）の
シート抵抗やメッキ液の導電性に応じて選ばれ、ウェー
は１１に対する配置距離ｄと共に種々変えて実験してメ
ッキ厚のできるだけ均一な条件が選ばれる。アノード電
極１５は例えばＴｉメッシュにＰｔメッキを施したよう
な対薬品性があり、導電性に優れた材料が良い。そし
て、図示しないが配線が外部導出され図示しないメッキ
電源に接続されている。なお、メッキ液７はこのアノー
ド電極１５のメッシュ穴を通って噴き上がる。

【００２２】そして、この装置に適用されるウェーハ１
１には、図１（Ａ）に示すようにカソード電極１６の位
置に対応してフォトレジスト等マスクを除去した接触部
１１ａがウェーハ１１の外周全周に渡って設けられる。

【００２３】このメッキ装置によるメッキ処理は、液吐
出口３からメッキ液７を噴き上げてウェーハ表面に当て
つつ、アノード電極１５とカソード電極１６との間に所
定の電流を流すことで行われる。このメッキ装置によれ
ば、カソード電極１４ｃがリング状であり、ウェーハ１
１の外周全周に（部分的に非接触部分があっても周囲の
あちこちで）接触給電するので、ウェーハ１１の下地金
属層が充分に厚くなくても、周方向でのメッキ厚のバラ
ツキがなくなる。そして、アノード電極１５は笠型に中
心が高くウェーハ１１に近く、周囲が遠く配置している
ので、下地金属層の抵抗によりウェーハ中心ほどメッキ
電流が流れにくくなるのを打ち消してウェーハ全面に均
一にメッキ電流が流れるようになる。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明のように、この発明のメッキ
装置によれば、下地金属層が抵抗が無視できる程度に厚
くなくても、ウェーハ全面に均一にメッキを施すことが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）この発明のメッキ装置に適用されるウ
ェーハの平面図。 （Ｂ）この発明の一実施例のメッキ装置の縦断面図。

【図２】 その要部拡大断面図

【図３】 （Ａ）従来のメッキ装置に適用されるウェー
ハの平面図。 （Ｂ）従来のメッキ装置の一実施例の縦断面図。

【符号の説明】

２ カップ ３ 液吐出口 ７ メッキ液 １１ ウェーハ（半導体ウェーハ） １１ａ 接触部 １４ｂ パッキン １４ｃ カソード電極 １４ ウェーハ保持リング １５ アノード電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被メッキ面を下方に向けた半導体ウェーハ
   の周辺を水密に受けて保持すると共にその半導体ウェー
   ハの被メッキ面周辺で電気接触するカソード電極を備え
   るウェーハ保持リングと、そのウェーハ保持リングが保
   持する半導体ウェーハの下方に所定の間隔を持って対向
   配置される上部開口を備えると共に底に液吐出口を備え
   るカップと、カップ内に配置されたメッシュ状アノード
   電極とを備え、前記液吐出口からメッキ液を噴出して前
   記アノード電極のメッシュ穴を通ったメッキ液を前記半
   導体ウェーハに当てつつ前記アノード電極と前記カソー
   ド電極との間に所定の電流を流してメッキを行うメッキ
   装置において、 前記カソード電極は実質的にウェーハ全周に渡って接触
   するものであり、前記アノード電極は中心が高く周辺に
   むけて前記半導体ウェーハから遠ざかる笠型となってい
   ることを特徴とする半導体ウェーハ用メッキ装置。
2. 【請求項２】前記カソード電極は弾性金属薄板よりな
   り、前記半導体ウェーハの形状に対応した形状の穴を有
   し、その穴の縁が前記半導体ウェーハの外周縁部被メッ
   キ面側に押し付けられて接触することを特徴とする請求
   項１に記載の半導体ウェーハ用メッキ装置。
3. 【請求項３】前記カソード電極は前記半導体ウェーハの
   被メッキ面外周縁部に個別に接触する接触端子をウェー
   ハ全周に渡って狭い間隔で配置するものである請求項１
   に記載の半導体ウェーハ用メッキ装置。