JP6489259B2 - めっき用治具及びめっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハの出し入れを容易に行うことができるとともに、めっき液が内部に残留することを防止することができるめっき用治具及びめっき装置に関する。

半導体を実装する基板として用いるウェハの表面には、例えば銅めっきが施される。具体的には、めっき用治具にウェハを装着し、ウェハが装着されためっき用治具の全体をめっき槽内に貯留されている銅めっき液に浸漬することで、ウェハの表面をめっき処理する。

例えば特許文献１には、第１保持部材と第２保持部材との間に半導体ウェハを保持することができる半導体ウェハ用めっき治具が開示されている。特許文献１では、円環状の固定リングを回転させることにより突起部（係止部）と逆Ｌ字状の爪（被係止部）とを係止し、その状態でめっき槽中のめっき液に浸漬させ、半導体ウェハをめっきする。

特開２００７−１６９７９２号公報

しかし、固定リングが円環状であるため、回転させることにより係止部と被係止部とを係止するために大きな力が必要となり、着脱を円滑にすることが困難であるという問題点があった。また、円環状でつながっているために、係止場所に応じて係止時の押し込み量を調節することができず、半導体ウェハに割れが生じるおそれがあるという問題点があった。

さらに、固定リングが円環状であることから、めっき液が固定リングの内側に滞留し、めっき液の持ち出し量が多くなる。したがって、めっき処理費用の増大を招くおそれがあるという問題点もあった。また、第２保持部材の上に固定リングが配置されているので、固定リングの上面と半導体ウェハのめっき面との距離が大きくなり、めっき治具の厚みが大きくなるため、めっき処理時にめっき液を十分に撹拌することができないおそれがあるという問題点もあった。また、円環状の固定リングが第２保持部材の上に設けられているので、ウェハを取り出す場合、固定リング及び第２保持部材の両方を外さないとウェハを取り出すことができないという問題点もあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ウェハの出し入れを容易にすることができるとともに、めっき液が内部に残留しにくいめっき用治具及びめっき装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るめっき用治具は、被めっき基材であるウェハの一方の面に当接する保持ベース本体と、該保持ベース本体と独立して、前記ウェハの面に対して平行に移動可能な複数の係止部とを有する保持ベースと、前記ウェハの他方の面の外縁に当接するかぶせ部材本体と、該かぶせ部材本体から外側に向けて突出する複数の被係止部とを有するかぶせ部材とを備え、前記ウェハの一方の面に当接するステージに、ウェハ供給アームを誘導するアーム逃げ溝を有し、複数の前記係止部を移動させて複数の前記被係止部を係止し、前記ウェハを前記保持ベース及び前記かぶせ部材の間に挟んで保持することを特徴とする。

上記構成では、複数の係止部を移動させて複数の被係止部を係止させることにより、ウェハを保持ベース及びかぶせ部材の間に挟んで保持するので、複数の被係止部が配置されている位置ごとに適した高さに微調整をすることができ、ウェハに対して均一に力をかけることができるので、ウェハの割れを低減することができる。また、通電時の接触抵抗を均一にすることによりめっき厚を均一にすることが可能となる。

また、本発明に係るめっき用治具は、前記アーム逃げ溝が、めっき槽への移動方向と同一の方向に複数本設けられていることが好ましい。

上記構成では、アーム逃げ溝が、めっき用治具のめっき槽への移動方向と同一の方向に複数本設けられているので、確実にめっき用治具を設置することが可能となる。

また、上記目的を達成するために本発明に係るめっき装置は、上述したいずれかのめっき用治具を用いることを特徴とする。

上記構成では、上述したメッキ用治具を用いているので、複数の係止部を移動させて複数の被係止部を係止させることにより、ウェハを保持ベース及びかぶせ部材の間に挟んで保持し、複数の被係止部が配置されている位置ごとに適した高さに微調整をすることができ、ウェハに対して均一に力をかけることができるので、ウェハの割れを低減することができる。また、通電時の接触抵抗を均一にすることによりめっき厚を均一にすることが可能となる。

上記構成によれば、複数の係止部を移動させて複数の被係止部を係止させることにより、ウェハを保持ベース及びかぶせ部材の間に挟んで保持するので、複数の被係止部が配置されている位置ごとに適した高さに微調整をすることができ、通電時の接触抵抗を均一にすることによりめっき厚を均一にすることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るめっき用治具を用いる、めっき装置の概要を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具の使用状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具を用いるめっき装置の側面図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具のウェハ搭載時の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具のかぶせ部材の装着前の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具のかぶせ部材の装着時の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具のかぶせ部材を係止し、ウェハを保持した時の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具の部分断面図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具の係止部の底面と被係止部の上面との係止状態を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態に係るめっき用治具の係止部の配置例を示す模式図である。 本発明の他の実施の形態に係るめっき用治具の係止部によるかぶせ部材の係止状態を示す部分平面図である。 本発明の他の実施の形態に係るめっき用治具の係止部によるかぶせ部材の係止状態を示す部分平面図である。 本発明の他の実施の形態に係るめっき用治具のガイド部材の構成を示す模式断面図及び模式平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具を用いる、めっき装置の概要を説明するための模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係るめっき用治具１０を用いる、めっき装置１は、めっき槽３０にめっき液４０が貯留されている。

めっき槽３０には、陽極電極２０が設置されており、被めっき基材であるウェハ７を保持しためっき用治具１０をめっき液４０が貯留されているめっき槽３０に出し入れする。直流電源５０の陽極は陽極電極２０に、負極はめっき用治具１０に、それぞれ接続されており、直流電流を供給することにより、ウェハ７の表面にめっき膜を生成する。

図２は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０の使用状態を示す斜視図である。図２に示すように、本実施の形態に係るめっき用治具１０は、把持部１１が図示しない搬送ユニットに把持され、めっき槽３０の直上まで移動される。そして、めっき用治具１０を矢印方向に下降させて、ウェハ７を保持した保持ベース１２をめっき槽３０内部に貯留されているめっき液４０へ浸漬させることにより、ウェハ７表面へのめっき処理を実行する。

めっき槽３０は、一のめっき装置１に複数設けてある。図３は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０を用いるめっき装置１の側面図である。図３に示すように、めっき装置１は、ウェハ７を保持しためっき用治具１０をめっき槽３０の上方から出し入れする複数のめっき槽３０を設けている。

めっき装置１は、めっき槽３０が上部から見て配列状に配置されており、複数のめっき槽３０からなるめっき槽群に隣接して、めっき液を水で洗い落とす水洗槽３１と、図示しない乾燥槽とが設けられている。めっき処理時には、ウェハ７を保持しためっき用治具１０を、一のめっき槽３０に浸漬させ、所定の時間通電することでめっき処理を実行する。めっき処理が実行された後、めっき用治具１０を引き上げて水洗槽３１へ移動する。付着しているめっき液を水洗槽３１で水洗いした後、乾燥槽へ移動させて表面に付着している水滴を排除する。

図４は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０の構成を示す斜視図である。図４に示すように、本実施の形態に係るめっき用治具１０は、上述した把持部１１と、板状であり、合成樹脂等の電気絶縁材料で形成された保持ベース１２とで構成されている。保持ベース１２には、保持ベース本体１２１と、保持ベース本体１２１と独立して移動可能な複数の係止部１２２が設けられている。なお、係止部１２２は、係止部材１１２（図８Ｂ参照）の一部であり、実質的に被係止部１３２と係止する部分を意味する。

図４の例では、めっき用治具１０は、円板状のウェハ７を搭載するべく、対応する形状のステージ１２３を保持ベース本体１２１の中央部分に備える。複数の係止部１２２は、ステージ１２３を取り囲むように設けられている。より具体的には、複数の係止部１２２は、後述するかぶせ部材１３よりも外側に設けられ、ウェハ７が保持された状態で、ウェハ７のめっきの対象面Ｔが鉛直方向に設置された場合に、ウェハ７のめっきの対象面の中心を通る鉛直線に対して対称な位置に２個ずつ配置されている。

また、保持ベース本体１２１には、複数の係止部１２２それぞれに対応するように、複数のガイド部材１３５が設けられている。保持ベース本体１２１には円環状の溝１２１ａが形成されており、係止部１２２は、溝１２１ａに沿って、ウェハ７の面に対して平行に移動可能である。ただし、ガイド部材１３５によって、係止部１２２の厚み方向（ウェハ７の面に対して垂直方向）の動きが拘束されている。係止部１２２の移動方向の先には、係止部１２２が必要以上に移動しないようにストッパ１３７が設けられている。

ステージ１２３には、めっき用治具１０のめっき槽３０への移動方向と同一の方向に２本のアーム逃げ溝１２４が設けられている。ウェハ７は、アーム逃げ溝１２４に沿って移動するウェハ供給アーム（図示せず）により、ステージ１２３上に搭載される。

図５は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０のウェハ７搭載時の構成を示す斜視図である。図５に示すように、円板状のウェハ７が、対応する形状のステージ１２３の直上に搭載されている。上述したように、ウェハ７はウェハ供給アームにより、ステージ１２３上に搭載される。

次に、かぶせ部材１３を用いて、ウェハ７を押さえ付ける。図６は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０のかぶせ部材１３の装着前の構成を示す斜視図である。図６に示すように、ウェハ７がステージ１２３上に搭載された側の面と反対側から、枠状のかぶせ部材１３をかぶせることにより、ウェハ７を押さえ付ける。かぶせ部材１３は、ウェハ７のめっきの対象面Ｔの外縁に当接してウェハ７を押さえ付けるかぶせ部材本体１３１と、かぶせ部材本体１３１から外側に向けて突出する複数の被係止部１３２とで構成されている。かぶせ部材１３の内縁部１３１ａとウェハ７との間にはシール部材（図示せず）が設けられていても良い。

図７は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０のかぶせ部材１３の装着時の構成を示す斜視図である。図７に示すように、かぶせ部材１３を複数の係止部１２２の内側に配置し、かぶせ部材１３の内縁部１３１ａをウェハ７のめっきの対象面Ｔの外縁に当接させることにより、ウェハ７をステージ１２３に密着させる。かぶせ部材１３をかぶせる場合、被係止部１３２が、係止部１２２に重ならないようにかぶせる。具体的には、係止部１２２の凹部１２５に被係止部１３２が入るようにかぶせる。また、かぶせ部材１３は、係止する際に保持ベース本体１２１に対して回転摺動しないように、図示しない位置決めピン等により位置規制される。

かぶせ部材１３をかぶせた時点で、保持ベース本体１２１の一方の面（ウェハ７の面に対して平行な面）を基準面として、被係止部１３２に接触する係止部１２２の底面は被係止部１３２の上面よりも高い位置となっている。これにより、係止部１２２が被係止部１３２を覆うように移動（回転移動）可能となる。

そして、係止部１２２を回転移動させて、被係止部１３２を係止部１２２に係止させる係止動作により、ウェハ７の外縁とかぶせ部材１３の内縁部１３１ａとの間が封止される。図８Ａは、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０のかぶせ部材１３を係止し、ウェハ７を保持した時の構成を示す斜視図であり、図８Ｂは、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０の部分断面図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、複数の係止部１２２を移動（回転）させることにより、係止部１２２が被係止部１３２の上に覆いかぶさり、被係止部１３２を係止することができる。これにより、ウェハ７を保持ベース１２及びかぶせ部材１３の間に挟んで保持することができる。

以上のように本実施の形態によれば、複数の係止部１２２を移動させて複数の被係止部１３２を係止させることにより、ウェハ７を保持ベース１２及びかぶせ部材１３の間に挟んで保持するので、複数の被係止部１３２が配置されている位置ごとに適した高さに微調整をすることができ、通電時の接触抵抗を均一にすることによりめっき厚を均一にすることが可能となる。

なお、係止部１２２の底面ｂ又は被係止部１３２の上面ｕは傾斜していることが好ましい。係止部１２２が移動することにより、係止部１２２の底面ｂと被係止部１３２の上面ｕとの接触度合を変えることができ、より堅固にかぶせ部材１３の被係止部１３２を係止することができ、ウェハ７をより確実に保持することができるからである。

図８Ｃは、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０の係止部１２２の底面と被係止部１３２の上面との係止状態を示す部分断面図である。図８Ｃの例では、係止部１２２の移動方向と逆向きに、係止部１２２の底面が次第に低くなるよう傾斜している場合を示している。

この場合、図８Ｃ（ａ）に示すように、係止部１２２は、底面の高さが高い方から被係止部１３２に接近する。そして、図８Ｃ（ｂ）に示すように、被係止部１３２の上面が係止部１２２の底面に接触することにより、係止部１２２の移動を制限するとともに、強く押し込むことにより、係止部１２２の底面と被係止部１３２の上面との摩擦力が増大し、被係止部１３２を確実に係止することが可能となる。

また、ウェハ７を保持する場合又は開放する場合、隣接する係止部１２２を、図８Ａの矢印で示すように互いに反対方向に移動させる。これにより、一の回転部材で係止させる場合に比べて、移動（回転）させる力が複数の係止部１２２に分散されるので、全体として小さな力でウェハ７を保持する又は開放することができる。また、隣接する係止部１２２を、互いに反対方向に移動させるので、隣接する被係止部１３２間の距離を大きくすることができる。したがって、例えば図示しないウェハ供給アームによるウェハ７の出し入れに十分な開口部Ｍ（図４参照）を、容易に確保することが可能となる。

本実施の形態では、ウェハ７が保持された状態で、ウェハ７のめっきの対象面が鉛直方向に設置された場合に、係止部１２２及び被係止部１３２はウェハ７のめっきの対象面の中心を通る鉛直線上以外の位置に配置され、めっきの対象面の中心を通る鉛直線上は開口状態となる。図９は、本発明の実施の形態に係るめっき用治具１０の係止部１２２の配置例を示す模式図である。

図９に示すように、ウェハ７を搭載するステージ１２３の中心Ｏを通る中心線（ウェハ７のめっきの対象面の中心を通る鉛直線）９１上には、係止部１２２が配置されていない。そして、中心線９１に対して線対称となる位置に係止部１２２を配置している。このように配置することで、ウェハ７を確実に保持することができるとともに、保持ベース１２の下方向の中心線９１上に係止部１２２が配置されていないので、めっき液が内部に残留しにくい。

さらに、保持ベース本体１２１は、複数の係止部１２２の移動を制限する複数のストッパ１３７をそれぞれ備えている。複数の係止部１２２は、ストッパ１３７に当接にすることにより、ウェハ７のめっきの対象面の中心を通る鉛直線上以外の位置に配置される。具体的には、複数の係止部１２２は、ウェハ７を保持する場合に一のストッパ１３７に当接し、開放する場合に隣接する他のストッパ１３７に当接する。これにより、開口状態を確実に形成することができ、内部にめっき液４０が残留しにくく、めっき液４０の持ち出し量を最小限に抑制することが可能となる。

また、保持ベース本体１２１の一方の面を基準面Ｓとして、係止部１２２の上面ｕ２は、かぶせ部材本体１３１の上面ｕ１の高さ以下の位置（高さ）に設けられていることが好ましい。係止部１２２が、かぶせ部材本体１３１の上面の高さ以下の位置に設けられていることにより、めっき槽３０内に設置する撹拌パドルをウェハ７のめっきの対象面Ｔに極力近づけることができ、めっきの対象面Ｔ付近のめっき液４０を十分に撹拌することができる。したがって、めっき厚の分布をより均一にすることができる。また、めっき用治具１０自体の厚みを薄くすることができるので、めっき槽３０を小さくすることも可能となる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の他の実施の形態に係るめっき用治具１０の係止部１２２によるかぶせ部材１３の係止状態を示す部分平面図であり、図１１は、本発明の他の実施の形態に係るめっき用治具１０のガイド部材１３５の構成を示す模式断面図及び模式平面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、係止部１２２には円弧状のスリット１２６が形成されている。また、図１１（ａ）に示すように、係止部１２２のスリット１２６には頭付きのガイドピン１３０が挿入され、ガイドピン１３０は保持ベース本体１２１に固定されている。そして、図１１（ｂ）に示すように、係止部１２２が回転方向に移動し、ガイドピン１３０がスリット１２６内の端部に当接することにより、係止部１２２の動きが制限される。

これにより、例えばウェハ７が保持された状態で、ウェハ７のめっきの対象面が鉛直方向に設置された場合に、係止部１２２及び被係止部１３２はウェハ７のめっきの対象面の中心を通る鉛直線上の位置には移動することがないので、内部にめっき液が残留しにくく、めっき液の持ち出し量を最小限に抑制することが可能となる。

ただし、ガイド部材１３５は、保持ベース本体１２１に設けてあるピン孔１２７に差し込まれたガイドピン１３０とスリット１２６とで構成されることに限定されるものではなく、移動することが可能な係止部１２２の移動を制限することができる構成であれば、特に限定されるものではない。

その他、上述した実施の形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。例えば係止部１２２及び被係止部１３２の配置は、上述した実施例に限定されるものではなく、ウェハ７を確実に保持できるよう複数配置されていれば良い。したがって、個数についても、特に限定されるものではない。

１ めっき装置
７ ウェハ
１０ めっき用治具
１２ 保持ベース
１３ かぶせ部材
１２１ 保持ベース本体
１２２ 係止部
１２４ アーム逃げ溝
１３１ かぶせ部材本体
１３２ 被係止部
１３５ ガイド部材
１３７ ストッパ

Claims (3)

1. 被めっき基材であるウェハの一方の面に当接する保持ベース本体と、
   該保持ベース本体と独立して、前記ウェハの面に対して平行に移動可能な複数の係止部と
   を有する保持ベースと、
   前記ウェハの他方の面の外縁に当接するかぶせ部材本体と、
   該かぶせ部材本体から外側に向けて突出する複数の被係止部と
   を有するかぶせ部材と
   を備え、
   前記ウェハの一方の面に当接するステージに、ウェハ供給アームを誘導するアーム逃げ溝を有し、
   複数の前記係止部を移動させて複数の前記被係止部を係止し、前記ウェハを前記保持ベース及び前記かぶせ部材の間に挟んで保持することを特徴とするめっき用治具。
2. 前記アーム逃げ溝は、めっき槽への移動方向と同一の方向に複数本設けられていることを特徴とする請求項１に記載のめっき用治具。
3. 請求項１又は２に記載のめっき用治具を用いることを特徴とするめっき装置。