JPH02217429A - メッキ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ メッキ方法に係り、特に半導体装置の製造方法における
バンブ形成やメタル配線形成に用いられるメッキ方法に
関し、 メッキ中に発生する気泡が半導体基板のメッキ面に付着
することを防止し、均一なメッキ層を形成して、製造歩
留まりを高め、信頼性を向上させることができるメッキ
方法およびメッキ装：Ｕを提供することを目的とし、 メッキ液を介して対向する基板と陽極板とに電圧を印加
して前記基板表面にメッキを施すメッキ方法において、
前記メッキ液上方の空間を減圧状態にし、前記基板表面
に生じる気泡を上方に離脱させるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明はメッキ方法に係り、特に半導体装置の製造方法
におけるバンプ形成やメタル配線形成に用いられるメッ
キ方法に関する。

近年、半導体集積回路の高集積化、信顆性の向上、製造
コストの低減等が進むのに伴い、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａ
ｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ＞方式のためのバン
プメッキ技術やＡｕメッキ配線技術が要求されている。

そこでは、半導体基板上に、厚さが均一で表面が平坦な
メッキ層が精度良く形成される必要がある。

［従来の技術］ 従来のメッキ方法としては、第４図に示されるような浸
漬（Ｄｉｐ）方式が使用されてきた。この浸漬方式は、
メッキ槽５２に貯えたメッキ液５４中に、ウェーハ５６
をほぼ垂直に立て、このウェーハ５６のメッキされるべ
きメッキ面と対向させて陽極板５８を設ける。そしてこ
れらのウェーハ５６と陽極板５８とをそれぞれ電圧印加
手段（図示せず）の陰４ａｉ６０と陽極６２とに接続し
て所定の電圧を印加することにより、バターニングされ
たレジスト６４によって覆われた場所以外のウェーハ５
６のメッキ面の露出部分に電気メッキを施すものである
。

この浸漬方式は、方法が簡単なため容易に行なうことが
できる反面、メッキ液５４中に浸漬するウェーハ５６ご
とにその裏面をレジスト６６等で保護する必要がある等
の理由により、メッキの自動化には余り適していない。

そこで第５図に示されるような噴流方式が多く用いられ
るようになってきた。この噴流方式は、メッキＭ１７２
に貯えたメッキ液７４上に、ウェーハ７６をメッキ面を
下向きにしてほぼ水平に置く。

そして第５図（ａ）の矢印に示されるように、循環ポン
プ７８を用いてメッキ液を循環させ、つニーハフ６のメ
ッキ面に向かって上方から下方に噴流させるものである
。陽極板８０はウェーハ７６のメッキ面と対向させてメ
ッキ液７４中にはぼ水平に設けられている。そしてこれ
らのウェーハ７６は陰極コンタクトビン８２を介して電
圧印加手段（図示せず）の陰極８４に接続され、他方陽
極板８０はその電圧印加手段の陽、ｆ！８６に接続され
ている。そしてウェーハ７６と陽極板８０との間に所定
の電圧を印加し、バターニングされたレジスト８８によ
って覆われた場所以外のウェーハ７６のメッキ面の露出
部分に電気メッキを施すものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記第４図および第５図にそれぞれ示さ
れる従来のメッキ方法においては、メッキ中に反応上必
然的に陽極６２．８６側の陽極板５８．８０表面からは
酸素の気泡が、また陰極６０．８４側のウェーハ５６，
７６メッキ面からは水素の気泡が、それぞれ発生する。

そしてウェーハ５６．７６メッキ面に発生する水素の気
泡６８゜９０は、第４図（ｃ）および第５図（ｃ）のウ
ェーハ５６，７６の拡大図にそれぞれ示されるように、
全てがウェーハ５６，７６のメッキ面から離脱するので
はなく、その一定部分はウェーハ５６７６上にバターニ
ングされているレジスト６４８８間のウェーハ５６．７
６メッキ面に付着したまま残留する。

特に、例えばウェーハ上にバンプを形成する場合、従来
はレジストの厚さは薄く、そのためにメッキ層が厚くな
るにしたがってレジストパターンからはみ出してマツシ
ュルーム型バンプが形成されていたが、最近の１１ｍ化
の要求によってレジストパターンからはみ出さないスト
レートバンプが形成されるようになった。そのためにレ
ジストの厚さはバンプの高さかそれ以上に１ソ＜なり、
付着した気泡はますます離脱し憎くなっている。

また、第５図に示される噴流方式の場合、レジスト８８
間のウェーハ７６メッキ面に付着した気泡９０は、逃げ
場がないだけでなく、陽極板８０表面から発生した酸素
の気泡よでも付着することがあり、いっそう深刻である
。

そしてこの付着し残留した気泡６８．９０は、例えばウ
ェーハ５６，７６メッキ面に形成したメッキ層７０．９
２のメッキ厚が部分的に不足する等のメッキ異常を招き
、半導体装置の製造歩留まりを低下させ、その信顆性を
低下させるという問題を有している。

そこで本発明は、メッキ中に発生する気泡が半導体基板
のメッキ面に付着することを防止し、均一なメッキ層を
形成して、製造歩留まりを高め、信顆性を向上させるこ
とができるメッキ方法およびメッキ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］ 上記課題は、メッキ液を介して対向する基板と陽極板と
に電圧を印加して前記基板表面にメッキを施すメッキ方
法において、前記メッキ液上方の空間を減圧状態にし、
前記基板表面に生じる気泡を上方に離脱させることを特
徴とするメッキ方法によって達成される。

また上記課題は、密閉されたメッキ槽と、前記メッキ槽
に貯えられたメッキ液中に設けられた陽極板と、メッキ
さ′れるべきメッキ面が前記メッキ液を介して前記陽極
板と対向するように基板を設置する設置手段と、前記陽
極板と前記基板との間に電圧を印加する電圧印加手段と
、前記メッキ槽内の前記メッキ液上方の空間を減圧状態
にする減圧手段とを有することを特徴とするメッキ装置
によって達成される。

［作　用］ 本発明によれば、半導体基板のメッキ面に発生する気泡
は、メッキ液上方の空間が減圧状態になっているため、
気圧差によって、半導体基板のメッキ面から容易に離脱
して上昇する。このため、気泡の付着は大幅に減少する
。

また、気泡に超音波振動を与えることにより、気泡の離
脱はさらに促進される。

さらにまた、半導体基板は陽極板より下方に位置してい
るため、陽極板表面から発生した気泡が半導体基板のメ
ッキ面に付着することもない。

従って、気泡の付着によるメッキ異常の発生を防ぐこと
ができる。

［実施例］ 以下、本発明によるメッキ方法およびメッキ装置を、図
示する実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例によりＴ　Ａ、　Ｂ方式
のためのバンプメッキを行なうメッキ装置を示す断面図
である。

密閉されたメッキ槽２中にメッキ液４が貯えられている
。このメッキ液４中に、半導体素子を形成したウェーハ
６がほぼ垂直に立てられている。

このウェーハ６のメッキされるべきメッキ面は、例えば
Ｔｉ（チタン）／Ｐｄ（パラジウム）からなるバリアメ
タルが形成され、その上にバンプ形成用のレジストがバ
ターニングされている。他方ウェーハ６の裏面は、全面
にレジスト等が塗布されてメッキ液４から保護されてい
る。

そしてウェーハ６のメッキ面と対向して例えばｐｔから
なる陽極板８が設けられている。これらのウェーハ６と
陽極板８とは、それぞれ電圧印加手段（図示せず）の陰
極１０と陽極１２とに接続されている。

そしてメッキ槽２内のメッキ液４上方の空間１４は、排
気口１６を介して、真空ポンプ１８に接続されている。

さらに、メッキ槽２の下方には、超音波発振器２０が設
けられている。

次に、動作を述べる。

いま、メッキ４！２内のメッキ液４上方の空間１４は、
真空ポンプ１８によって、例えば２０〜１００　Ｔｏｒ
ｒ程度の減圧状態にされている。この状態において、電
圧印加手段によりウェーハ６と陽極板８との間に所定の
電圧を印加して、ウェーハ６のメッキ面の露出している
バリアメタル上に電気メッキを施す。このメッキ中に、
反応上必然的に陽極１２ｆｌｌｌの陽極板８表面からは
酸素の気泡が、また陰極１０側のウェーハ６のメッキ面
からは水素の気泡が、それぞれ発生ずる。

そしてこれらの気泡は、メンキ液４上方の空間１４が減
圧状態になっているため、気圧差によって、容易に離脱
し上昇していく。

また、超音波発振器２０によってウェーハ６のメッキ面
に発生する水素の気泡に超音波振動を与えることにより
、気泡のウェーハ６のメッキ面からの離脱はさらに促進
される。

このように第１の実施例によれば、メッキ中にウェーハ
６のメッキ面に発生する気泡は、ウェーハ６のメッキ面
から容易に離脱して上昇していくため、ウェーハ６のメ
ッキ面への気泡の付着を大幅に減少させることができる
。これにより、メッキ異常を防ぎ、ウェーハ６の所定の
位置に厚さの均一なバンプを形成することができ、従っ
て製造歩留まりを高め、信頼性を向上させることができ
る。

第２図は本発明の第２の実施例によるメッキ装置を示す
断面図である。

第２図においては、上記第１の実施例と同様にして、密
閉されたメッキ槽２、このメッキ槽２に貯えられたメッ
キ液４、真空ポンプ１８によって例えば２０〜１００　
Ｔｏｒｒ程度の減圧状態にされているメッキ槽２内のメ
ッキ液４上方の空間１４、ウェーハ６および陽極板８と
それぞれ接続されている電圧印加手段（図示せず）の陰
極１０と陽極１２、そして超音波発振器２０がそれぞれ
設けられている。

そして上記第１の実施例と異なる点は、メッキ液４中に
浸漬されているウェーハ６および陽極板８の配置である
。すなわち、ウェーハ６がそのメッキされるべきメッキ
面を上向きにしてほぼ水平にして設置され、このウェー
ハ６のメッキ面と対向して陽極板８が設けられている。

次に、動作を述べる。

上記第１の実施例と同様にして、真空ポンプ１８により
メッキ槽２内のメッキ液４上方の空間１４が減圧状態に
されている状態において、電圧印加手段によりウェーハ
６と陽、陶板８との間に所定の電圧を印加して、ウェー
ハ６のメッキ面に電気メッキを施す、そしてこのメッキ
中に、陽極板８表面およびウェーハ６メｙ’ｒ面から発
生ずる酸素および水素の気泡は、メッキン覆４上方の空
間１４が減圧状態になっていることにより、容易に離脱
し上昇していく。

それに加えて、第２の実施例においては、ウェーハ６が
そのメッキ面を上向きにして設置されていることにより
、上方に気泡の上昇を妨げるものがないため、ウェーハ
６メッキ面に発生する気泡は、いっそう容易にウェーハ
６メッキ面から離脱し上昇していく。

このとき、ウェーハ６は陽極板８より下方に位置してい
るため、陽極板８表面から発生した酸素の気泡がウェー
ハ６のメッキ面に付着することもない。

このように第２の実施例によれば、メッキ中にウェーハ
６メッキ面に発生する気泡は、ウェーハ６メッキ面から
いっそう容易に離脱することができる。これにより、メ
ッキ異常を防ぎ、ウェーハ６の所定の位置に厚さの均一
なバンプを形成することができ、従って製造歩留まりを
高め、信頼性を向上させることができる。

次に、第３図を用いて、本発明の第３の実施例を説明す
る。

上記第５図に示される従来のメッキ装置に本発明を適用
しようとしても、その構造上、メッキ槽内のメッキ液上
方に減圧状態にすべき閉空間を設けることができない、
そこで本発明者は、第３図に示されるような構造を有す
るメッキ装置を作製してメッキを行なった。

第３図は本発明の第３の実施例によるメッキ装置を示す
断面図である。

メッキ槽２２中にメツ−１ｉ−液２４が貯えられている
。このメッキ槽２２底面に、ウェーハ設置手段（図示せ
ず）によって、ウェーハ２６がメッキされるべきメッキ
面を上向きにしてほぼ水平に設置されている。すなわち
、ウェーハ２６がメッキ槽２２底面をなしており、その
ウェーハ２６のメッキ面側がメッキ液２４に露呈されて
いる。

また、ウェーハ２６上方のメッキ液２４中に、ウェーハ
２６メッキ面と対向して陽極板２８が設けられている。

そしてウェーハ２６メッキ面には陰極コンタクトピン３
０が接続され、この陰極コンタクトビン３０は電圧印加
手段（図示せず）の陰極３２に接続されている。他方、
陽極板２８はその電圧印加手段の陽極３４に接続されて
いる。

そしてメッキ液循環手段として循環ポンプ３６が設置さ
れ、メッキ液２４をメッキ槽２２下部に設けた出口３８
から流出させ、そのメッキ液２４を再びメッキ槽２２上
部に設けた入口４０から流入させて、循環するようにな
っている。

そしてメッキ槽２２内のメッキ液２４上方の空間４２は
、排気口４４を介して、真空ポンプ４６に接続され、さ
らにメッキ槽２２の下方には、超音波発振器４８が設け
られている。

次に、動作を述べる。

循環ポンプ３６によってメッキＷＪ２２下部の出口３８
から流出したメッキ液２４は、第３図の矢印に示される
ように、再びメッキ液２４上方の入口１１０から流入し
て、メッキ槽２２内でウェーハ２６メッキ面に向かって
上方から下方に噴流している。また、メッキ槽２２内の
メッキ液２４上方の空間４２は、真空ポンプ４６によっ
て、例えば２０〜１００　Ｔｏｒｒ程度の減圧状態にさ
れている。

この状態において、電圧印加手段によってウェーハ２６
と陽極板２８との間に所定の電圧を印加して、ウェーハ
２６メッキ面に電気メッキを施す。

このメッキ中には、反応上必然的に陽極３４側の陽極板
２８表面からは酸素の気泡が、また陰極３２１１！！Ｉ
のウェーハ２６メッキ面からは水素の気泡が、それぞれ
発生ずる。

そして上記第２の実施例と同様にして、ウェーハ２６の
メッキ面に発生ずる気泡は、メッキ液２４上方の空間４
２が減圧状態になっているため、気圧差によって、容易
に離脱し上昇していき、またその上方に気泡４６の上昇
を妨げるものがないため、ウェーハ２６メッキ面からの
離脱はさらに容易になり、また超音波発振器４８によっ
てつ工−ハ２６メッキ面の気泡に超音波振動を与えるこ
とにより、気泡の離脱はさらに促進され、さらにまたウ
ェーハ２６は陽極板２８よりも下方に位置しているため
、陽極板２８表面から発生した酸素の気泡がウェーハ２
６のメッキ面に付着することもない。

このように第３の実施例によれば、上記第２の実施例と
同様にして、メッキ中にウェーハ２６のメッキ面に発生
ずる気泡４６はそのメッキ面から容易に離脱するため、
気泡の付着を防止することができる。これにより、メツ
、Ｉｉ−異常を防ぎ、つ工−ハ２６の所定の位置に厚さ
の均一なバンプを形成することができ、従って製造歩留
まりを高め、信顆性を向上させることができる。

また、従来の浸漬方式の利点を引き継ぎ、メッキの自動
化をはかることができ、生産性を向上することができる
。

なお、上記第１乃至第３の実施例においては、ＴＡＢ方
式のためのバンプメッキについて説明したが、バンプに
限らず、例えばＡｕ等の金属配線のためのメッキに用い
ることもできる。

また、上記第１乃至第３の実施例において、メッキｆｆ
１２．２２内のメツ−１？ＪＥ４，２４上方の空間１４
．４２は、２０〜１００Ｔｏｒｒ程度に減圧されている
が、この値はメツ−１？ｔ４，２４の粘度等によって変
更される。

また、上記第３の実施例においては、ウェーハ２６はそ
のメッキ面に接続された陰極コンタクトビン３０を介し
て電圧印加手段の陰極３２に接続されているが、ウェー
ハ２６に形成された素子の種類によっては、ウェーハ２
６裏面を直接に電圧印加手段の陰極３６に接続してもよ
い。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、メｙ’ｒ液を介して対向
する基板と陽極板とに電圧を印加して基板表面にメッキ
を施すメッキ方法において、メッキ液上方の空間を減圧
状態にし、基板表面に生じる気泡を上方に離脱させるこ
とにより、メッキ中に発生する気泡が基板のメッキ面に
付着することを防止してメッキ異常を防ぎ、均一なメッ
キ層を形成することができる。これによって、製造歩留
まりを高め、信顆性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例によるメッキ装置を示す
断面図、 第２図は本発明の第２の実施例によるメッキ装置を示す
断面図、 第３図は本発明の第３の実施例によるメッキ装置を示す
断面図、 第４図および第５図はそれぞれ従来のメッキ方法の説明
図である。 ３０．８２・・・・・・陰・蜘コンタクトピン、３６．
７８・・・・・・循環ポンプ、 ３８・・・・・・出口、 ４ｏ・・・・・・入口、 ６４．６６．８８・・・・・・レジスト、６８．９０・
・・・・・気泡、 ７０．９０・・・・・・メッキ層。 図において、 ２．２２，５２．７２・・・・・・メッキ槽、４．２４
，５４．７４・・・・・・メッキ液、６．２６，５６．
７６・・・・・・ウェーハ、８．２８，５８．８０・・
・・・・陽極板、１０．３２，６０．８４・・・・・・
陰極、１２．３４，６２．８６・・・・・・陽極、１４
．４２・・・・・・空間、 １６．４４・・・・・・排気口、 １８．４６・・・・・・真空ポンプ、 ２０．４８・・・・・・超音波発振器、第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、メッキ液を介して対向する基板と陽極板とに電圧を
   印加して前記基板表面にメッキを施すメッキ方法におい
   て、 前記メッキ液上方の空間を減圧状態にし、前記基板表面
   に生じる気泡を上方に離脱させる ことを特徴とするメッキ方法。 ２、密閉されたメッキ槽と、 前記メッキ槽に貯えられたメッキ液中に設けられた陽極
   板と、 メッキされるべきメッキ面が前記メッキ液を介して前記
   陽極板と対向するように基板を設置する設置手段と、 前記陽極板と前記基板との間に電圧を印加する電圧印加
   手段と、 前記メッキ槽内の前記メッキ液上方の空間を減圧状態に
   する減圧手段と を有することを特徴とするメッキ装置。