JP2003147576A - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき液を沸騰させることなく、半導体ウエ
ハに形成された微細孔の気泡を除去できるようにする。 【解決手段】 半導体ウエハ３をめっき液２に浸漬した
後、めっき槽１内部を減圧することで半導体ウエハ３に
形成された微細孔１６に残留した気泡１７を膨張させ、
更に半導体ウエハ３の表面にめっき液流１８を発生させ
ることにより、気泡１７を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はめっき装置および
めっき方法に関するものであり、特に半導体基板上に形
成された微細溝にめっきにより金属の埋め込みを行なう
装置及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開平１１−９３０００号
公報に示された従来のめっき装置を示す構成図であり、
図において、３１はめっき槽、３２はめっき槽３１内に
満たされためっき液、３３はめっき槽３１内に残された
空気、３４はめっき液３２に浸漬された半導体ウエハ、
３５は半導体ウエハ３４に形成された微細孔、３６は微
細孔３５に残留した気泡、３７はめっき槽３１内の空気
を排気するための真空ポンプである。

【０００３】従来のめっき装置では、微細孔３５が形成
された半導体ウエハ３４において、微細孔３５内部に残
留した気泡３６を除去して、微細孔３５内部にめっきを
施すため、半導体ウエハ３４をめっき液３２に浸漬した
あと、真空ポンプ３７によりめっき液３２の飽和蒸気圧
以下まで減圧し、めっき液３２を沸騰させることで微細
孔３５内部の気泡３６を除去している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のめっき装置は以
上のように構成されているので、めっき液が沸騰するこ
とによって、新たな気泡が微細孔の内部に発生してしま
い、更にはめっき液の成分が蒸発することによってめっ
き液の組成が変動し、めっき膜の膜質が変動するという
問題があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、膨張した気泡にめっき液流
を当てることにより、めっき液を沸騰させることなく、
微細孔の気泡を除去できるめっき装置及びめっき方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るめっき装置は、めっき液を収容するためのめっき槽
と、このめっき槽の内部を排気させる手段と、めっき液
に浸漬された被めっき物の表面にめっき液流を発生させ
る手段とを設けたものである。

【０００７】この発明の請求項２に係るめっき装置は、
被めっき物に形成された微細孔の内径と同程度の厚みを
持つ層流を発生させる手段を設けたものである。

【０００８】この発明の請求項３に係るめっき方法は、
被めっき物をめっき液に浸漬する工程と、めっき槽内部
を減圧することで被めっき物に形成された微細孔に残留
した気泡を膨張させる工程と、被めっき物の表面にめっ
き液流を発生させることにより気泡を除去する工程とを
有するものである。

【０００９】この発明の請求項４に係るめっき方法は、
めっき液の飽和蒸気圧よりも高い圧力までめっき槽内部
を減圧するものである。

【００１０】この発明の請求項５に係るめっき方法は、
被めっき物を純水に浸漬する工程と、めっき槽内部を減
圧することで被めっき物に形成された微細孔に残留した
気泡を膨張させる工程と、被めっき物の表面に純水流を
発生させることにより気泡を除去する工程と、純水を排
水し、めっき液をめっき槽内部に入れる工程とを有する
ものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の
実施の形態１によるめっき装置を示す構成図、図２(ａ)
(ｂ)(ｃ)は半導体ウエハ部分を示す拡大図である。図に
おいて、１は内部を密閉できるめっき槽、２はめっき槽
１内に満たされためっき液、３はめっき液２に浸漬され
た、めっきの対象となる半導体ウエハ、４は半導体ウエ
ハ３を載置する保持台、５はめっき液２の流れを作るた
めの噴流管、６はめっき液２を循環させるためのポン
プ、７はめっき槽１からめっき液２を吸い取るための吸
水管、８は電線、９は電極１０に電流を供給するめっき
電源、１１はめっき槽１内に残された空気、１２は排気
管、１３は排気ポンプ、１４は吸気管、１５はコック、
１６は半導体ウエハ３に形成された微細孔、１７は微細
孔１６に残留した気泡、１８は半導体ウエハ３表面を流
れるめっき液流である。

【００１２】図１に示すように、本発明によれば、めっ
き槽１の内部を排気する排気管１２と排気ポンプ１３、
および半導体ウエハ３の表面にめっき液２の流れを作る
ための噴流管５とポンプ６を設けている。又、噴流管５
からめっき槽１に流れ込んだめっき液２は、吸水管７を
通ってポンプ６に戻り、再びめっき槽１へ流れ込む。こ
の構造において、半導体ウエハ３に形成された微細孔１
６内部に残留した気泡１７が除去される過程を図２に示
す。

【００１３】排気管１２と排気ポンプ１３によってめっ
き槽１の内部を減圧すると、図２(ａ)に示すように、半
導体ウエハ３に形成された微細孔１６に残留した気泡１
７は膨張する。この気泡１７にめっき液流１８を当てる
と、図２(ｂ)に示すように、気泡１７が変形し、微細孔
１６の内部から押し出される。これにより、微細孔１６
の内部は図２(ｃ)に示すように、めっき液２で満たされ
る。このとき、めっき槽１の内部をめっき液２の飽和蒸
気圧より高い圧力まで減圧しておけば、めっき液２の沸
騰が生じず、微細孔１６の内部に新たな気泡１７は再発
生せず、又、めっき液２の成分が蒸発によって変動し、
めっき膜の膜質が変動することを防止することができ
る。

【００１４】以上のように本発明においては、微細孔１
６が形成された半導体ウエハ３へのめっき処理におい
て、被めっき物をめっき液２に浸漬した後でめっき槽１
内部を減圧し、気泡１７を膨張させた後、被めっき物の
表面にめっき液２を流すことで気泡１７を除去するもの
であり、減圧によって気泡１７を膨張させることによ
り、めっき液２の流れによって気泡１７が除去されやす
いという効果がある。

【００１５】又、めっき液２が沸騰しないように、飽和
蒸気圧よりも高い圧力まで減圧し、微細孔１６内部の気
泡１７を膨張させるようにしたので、めっき液２を沸騰
させないため、めっき液２に溶け込んだ空気が減圧によ
って気化し、微細孔１６内部で気泡となることを防止す
る効果がある。

【００１６】実施の形態２．図３(ａ)(ｂ)(ｃ)はこの発
明の実施の形態２による半導体ウエハ部分を示す拡大図
であり、微細孔１６の深さが、その内径よりも深けれ
ば、減圧によって膨張した気泡１７がめっき液流１８に
よって***し、図３(ａ)に示すように、一部の気泡１７
は微細孔１６の底部に残留する。このとき、半導体ウエ
ハ３の表面に、例えば微細孔１６の内径と同程度の厚み
を持つ層流１９を流し、その流速を制御すれば、乱流粘
性の作用により微細孔１６の底部に残留した気泡１７を
引き出すことができる。

【００１７】図３(ａ)(ｂ)(ｃ)に、層流１９を形成する
形態を示す。図３(ｂ)に示すように、微細孔１６の内径
と同程度の大きさの噴出口を持つ噴出ノズル２０を半導
体ウエハ３の表面に配置し、噴出ノズル２０からめっき
液２を噴出させれば、半導体ウエハ３の表面に層流１９
を流すことができる。層流１９により、微細孔１６の底
部に残留した気泡１７は微細孔１６の外に引き出され、
図３(ｃ)に示すように、微細孔１６の内部はめっき液２
で満たされる。

【００１８】このような気泡の除去方法においては、流
速によって気泡の除去の程度が異なる。図４は流速と気
泡除去率との関係を示す図であり、横軸に流速（ｍ／ｓ
ｅｃ）、縦軸に気泡除去率（％）を示している。例え
ば、内径５０μｍ、深さ１００μｍの微細孔において
は、０．２ｍ／ｓｅｃ以上の流速の液体を流すことで、
気泡を１００％除去することができる。

【００１９】以上のように本実施形態によれば、乱流粘
性の作用で微細孔１６内部の気泡１７が、微細孔１６の
外に引きずり出されるように、半導体ウエハ３の表面に
層流１９を流すようにしたものであり、微細孔１６内部
の気泡１７が引きずり出されるように、半導体ウエハ３
の表面近傍にめっき液２を流すことで、減圧によって微
細孔１６の外まで膨張しなかった気泡１７についても、
微細孔１６から除去することができるという効果があ
る。

【００２０】実施の形態３．図５，図６はこの発明の実
施の形態３によるめっき装置を示す構成図であり、図に
おいて、２１は純水、２２は排水管、２３はめっき液供
給管、２４は純水流である。めっき液２に蒸気圧の低い
成分が含まれている場合、排気管１２と排気ポンプ１３
による減圧によってめっき液２の成分が蒸発し、組成が
変動する。これを防止するため、めっき液２の代わりに
純水２１を入れて、めっき槽１内部を減圧することによ
り、半導体ウエハ３に形成された微細孔１６の気泡１７
を除去した後、純水２１をめっき槽１から抜き取り、そ
の後でめっき液２を充填することもできる。

【００２１】図５，図６に純水２１中で気泡１７を除去
した後、めっき液２を充填する場合を示す。図５に示す
ように、純水流２４によって気泡１７を除去した後、排
水管２２から純水２１を排水し、めっき液２をめっき液
供給管２３からめっき槽１の内部に入れる。次に図６に
示すように、微細孔１６内部の純水２１は、半導体ウエ
ハ３と電極１０の間の電場によってめっき液２中に拡散
し、微細孔１６内部もめっき液２で満たされる。

【００２２】以上のように本実施形態によれば、めっき
液２の代わりに純水２１を使って微細孔１６内部の気泡
１７を除去するようにしたので、めっき液２に含まれる
蒸気圧の低い成分が蒸発することによるめっき液２の組
成の変動を防ぐことができるという効果がある。

【００２３】

【発明の効果】この発明の請求項１に係るめっき装置に
よれば、めっき液を収容するためのめっき槽と、このめ
っき槽の内部を排気させる手段と、めっき液に浸漬され
た被めっき物の表面にめっき液流を発生させる手段とを
設けたので、めっき液の流れによって気泡は除去され易
くなる。

【００２４】この発明の請求項２に係るめっき装置によ
れば、被めっき物に形成された微細孔の内径と同程度の
厚みを持つ層流を発生させる手段を設けたので、微細孔
の底部に残留した気泡を除去することができる。

【００２５】この発明の請求項３に係るめっき方法によ
れば、被めっき物をめっき液に浸漬する工程と、めっき
槽内部を減圧することで被めっき物に形成された微細孔
に残留した気泡を膨張させる工程と、被めっき物の表面
にめっき液流を発生させることにより気泡を除去する工
程とを有するので、気泡を容易に除去することができ
る。

【００２６】この発明の請求項４に係るめっき方法によ
れば、めっき液の飽和蒸気圧よりも高い圧力までめっき
槽内部を減圧するようにしたので、微細孔の内部に新た
な気泡が発生せず、又、めっき液の成分が蒸発によって
変動することを防止することができる。

【００２７】この発明の請求項５に係るめっき方法によ
れば、被めっき物を純水に浸漬する工程と、めっき槽内
部を減圧することで被めっき物に形成された微細孔に残
留した気泡を膨張させる工程と、被めっき物の表面に純
水流を発生させることにより気泡を除去する工程と、純
水を排水し、めっき液をめっき槽内部に入れる工程とを
有するので、めっき液に蒸気圧の低い成分が含まれてい
ても、めっき液の組成の変動を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるめっき装置を
示す構成図である。

【図２】 半導体ウエハ部分を示す拡大図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による半導体ウエハ
部分を示す拡大図である。

【図４】 流速と気泡除去率との関係を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態３によるめっき装置を
示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態３によるめっき装置を
示す構成図である。

【図７】 従来のめっき装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ めっき槽、２ めっき液、１６ 微細孔、１７ 気
泡、１８ めっき液流、１９ 層流、２１ 純水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中本 武夫 兵庫県伊丹市東有岡４丁目42番８号 株式 会社エルテック内 Ｆターム(参考） 4K024 BA01 BB12 CB13 GA16 4M104 DD06 DD52 HH14 HH20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき液を収容するためのめっき槽と、
   このめっき槽の内部を排気させる手段と、上記めっき液
   に浸漬された被めっき物の表面にめっき液流を発生させ
   る手段とを設けたことを特徴とするめっき装置。
2. 【請求項２】 被めっき物に形成された微細孔の内径と
   同程度の厚みを持つ層流を発生させる手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載のめっき装置。
3. 【請求項３】 被めっき物をめっき液に浸漬する工程
   と、めっき槽内部を減圧することで上記被めっき物に形
   成された微細孔に残留した気泡を膨張させる工程と、上
   記被めっき物の表面にめっき液流を発生させることによ
   り上記気泡を除去する工程とを有することを特徴とする
   めっき方法。
4. 【請求項４】 めっき液の飽和蒸気圧よりも高い圧力ま
   でめっき槽内部を減圧することを特徴とする請求項３記
   載のめっき方法。
5. 【請求項５】 被めっき物を純水に浸漬する工程と、め
   っき槽内部を減圧することで上記被めっき物に形成され
   た微細孔に残留した気泡を膨張させる工程と、上記被め
   っき物の表面に純水流を発生させることにより上記気泡
   を除去する工程と、上記純水を排水し、めっき液を上記
   めっき槽内部に入れる工程とを有することを特徴とする
   めっき方法。