JPH11181590A

JPH11181590A - 電解めっき方法および装置

Info

Publication number: JPH11181590A
Application number: JP36420597A
Authority: JP
Inventors: Akira Miyoda; 彰御代田; Keiji Hirasawa; 慶治平澤; Masahiko Gomi; 正彦五味
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi ULSI Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc; Hitachi Solutions Technology Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハへのめっき膜の膜厚のばらつきを抑制
する。【解決手段】ウエハ１がめっき液１２中に浸漬されて
通電され、ウエハ１の表面に金めっき膜３が被着される
電解めっき装置１０において、カソード電極板１３に保
持されたウエハ１に対向されているアノード電極ホルダ
２０に整流板２６が設けられ、整流板２６はめっき液１
２の流れがウエハの全面に対して均一に接触する軸流を
形成するように構成されている。アノード電極３６がホ
ルダ２０において整流板２６、開口２７、本体２１の透
孔２２を被覆するように張られた状態で敷設されてい
る。【効果】金めっきイオンをウエハの全面において均等
に付着できるため、金めっき膜の厚さ分布を均一に形成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解めっき技術、
特に、板状物の表面にめっき膜を均一に被着する技術に
関し、例えば、半導体装置の製造工程において、半導体
ウエハ（以下、ウエハという。）の表面にめっき膜を被
着するのに利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ウエハ
から切り出される半導体ペレットに金（Ａｕ）バンプを
突設するのにウエハに金めっき膜が被着され、この金め
っき膜によって金バンプが形成される場合がある。一般
に、ウエハの表面に金めっき膜が被着される場合には、
次のような電解めっき装置が使用されている。

【０００３】すなわち、ウエハの表面に金めっき膜を被
着させる電解めっき装置は、金イオンを含むめっき液
（電解液）が貯留されるめっき槽と、ウエハを保持して
めっき液中に浸漬するとともに、ウエハを陰極化するカ
ソード電極と、めっき液を陽極化するアノード電極と、
両電極間に通電させる通電装置と、ウエハが浸漬された
金めっき液を循環させる循環装置とを備えており、ウエ
ハがめっき液中に浸漬され、めっき液が５０℃〜６０℃
に加熱されるとともに、めっき液が循環されながらウエ
ハとめっき液との間に通電されることにより、ウエハの
表面に金めっき膜が被着されるように構成されている。

【０００４】なお、ウエハの表面に金めっき膜を被着さ
せる電解めっき技術を述べている例としては、特開平４
−４１６９８号公報がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した電解
めっき装置においては、金めっき液の流れがウエハに対
して均一にならないため、ウエハの全面に対する金イオ
ンの供給が不均一になり、金めっき膜の厚さがウエハ面
内において不均一になるという問題点があることが、本
発明者によって明らかにされた。金めっき膜の厚さがウ
エハ面内においてばらつくと、この金めっき膜から作成
される金バンプの高さが、半導体ペレット相互間におい
てばらついてしまう。

【０００６】本発明の目的は、板状物にめっき膜を被着
する場合において、めっき膜厚のばらつきを抑制するこ
とができる電解めっき技術を提供することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００９】すなわち、板状物がめっき液中に浸漬さ
れ、板状物とめっき液との間で通電されることによって
板状物の表面にめっき膜が被着される電解めっき方法に
おいて、前記めっき液の流れが前記板状物の全面に対し
て均一に接触するように整流板によって整流されること
を特徴とする。

【００１０】前記した手段によれば、めっき液の流れを
整流板によって板状物の全面に対して均一に整流するこ
とにより、めっきイオンをウエハの全面において均等に
付着させることができるため、めっき膜の厚さ分布をめ
っき液の流れの均一に対応して全面において均一に形成
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
電解めっき装置を示す正面断面図である。図２はアノー
ド電極ホルダを示しており、（ａ）は一部切断正面図、
（ｂ）は側面図である。図３は整流板を示しており、
（ａ）は一部切断側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に
沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う拡大部分
断面図である。図４は作用を説明するための説明図であ
る。

【００１２】本実施形態において、本発明に係る電解め
っき装置は、ウエハのアクティブエリア側の主面（以
下、第１主面とする。）に金バンプのための金めっき膜
を被着するものとして構成されている。この電解めっき
装置１０はめっき槽１１を備えており、めっき槽１１に
は金めっき膜を形成するために、金イオンを含むめっき
液（電解液）１２が貯留されている。

【００１３】めっき槽１１内の中央部にはカソード電極
板１３が昇降自在に設備されており、カソード電極板１
３の両側の主面には、その主面に当接されたウエハ１を
保持する保持具１４がそれぞれ取り付けられている。つ
まり、カソード電極板１３はウエハ１を保持する保持治
具を兼用するように構成されている。カソード電極板１
３は不溶性の導電材料が用いられて、一主面が２枚のウ
エハ１を横に並べて保持することができる長方形板形状
に形成されている。

【００１４】めっき槽１１内の左右両端部には左右で一
対のアノード電極ホルダ（以下、ホルダという。）２
０、２０がそれぞれ設備されている。図２に示されてい
るように、ホルダ２０は本体２１を備えており、本体２
１は樹脂等の絶縁性を有する材料が使用されてウエハ１
の直径よりも大きい高さを有しウエハ１の直径の２倍以
上の幅を有する長方形の平板形状に形成されている。本
体２１にはウエハ１の直径に略等しい内径を有する透孔
２２が一対、横に並べられて開設されている。

【００１５】本体２１のウエハ側を向く主面にはインナ
リング２３およびアウタリング２４が両透孔２２、２２
と同心円に固定されており、インナリング２３は樹脂等
の絶縁材料を使用されて外径が透孔２２の内径よりも小
径の円形リング形状に形成され、アウタリング２４は同
じく内径が透孔２２の内径よりも大径の円形リング形状
に形成されている。インナリング２３の外周とアウタリ
ング２４の内周との間には隙間２５が同心円に形成され
ており、透孔２２の内周縁辺は隙間２５の略中央に位置
した状態になっている。

【００１６】本体２１のウエハと反対側を向く主面に
は、図３に示されている整流板２６が同心的に当接され
て溶着等の手段によって固定されている。整流板２６は
樹脂等の絶縁性を有する材料が使用されて外形が本体２
１と小さめに略相似する略長方形形状に形成されてお
り、整流板２６には透孔２２と等しい内径を有する開口
２７が一対、両透孔２２、２２と対応するように横に並
べられて開設されている。

【００１７】整流板２６の本体２１との当接面には略Ｃ
字形状の環状流路２８が一対、両開口２７、２７の外側
において同心円にそれぞれ没設されている。環状流路２
８と開口２７との間に略Ｃ字形状に形成された隔壁２９
には噴出口３０が複数個、環状流路２８と開口２７との
内側空間同士を連通させるように放射状にそれぞれ開設
されている。図３（ｃ）に示されているように、噴出口
３０は開口２７側の端が環状流路２８側の端よりも当接
面側に近づくように傾斜されており、その傾斜角Θは２
６．５度になるように設定されている。

【００１８】整流板２６の本体２１との当接面における
下端部中央には、略正方形穴形状の連絡流路３１が没設
されており、連絡流路３１は両環状流路２８、２８に連
通されている。連絡流路３１の下端部には略長方形の連
絡孔３２が連絡流路３１の内側空間に連通するように開
設されている。整流板２６の本体２１との当接面と反対
側の主面における連絡孔３２に対向する位置には、イン
レットパイプ３３が垂直に固定されており、インレット
パイプ３３は連絡孔３２に連通されている。

【００１９】図２に示されているように、整流板２６の
両開口２７、２７には、内周に雌ねじ部が形成された各
取付リング３４、３４がそれぞれ同心円に固定されてお
り、両取付リング３４、３４には各保持リング３５、３
５が外周に形成された雄ねじ部を雌ねじ部に螺合されて
それぞれ取り付けられている。保持リング３５は断面が
Ｌ字形状の円形リング形状に形成されており、内径は透
孔２２および開口２７の内径と等しく設定されている。
保持リング３５の整流板２６側にはアノード電極３６が
開口２７を被覆するように挟持されている。アノード電
極３６は細長い導体が網状に編まれて、外径が保持リン
グ３５の内径よりも大径の円板形状に形成されている。

【００２０】以上のように構成されたホルダ２０は図１
に示されているように、両インレットパイプ３３、３３
がめっき槽１１の底壁に開設された挿通孔１５に挿通さ
れて垂直に立脚されている。めっき槽１１の底壁に開設
された排液口１６と各インレットパイプ３３との間には
循環路１７が介設されており、循環路１７には循環ポン
プ１８が排液口１６側からインレットパイプ３３側へめ
っき液１２を循環させるように介設されている。

【００２１】カソード電極板１３とアノード電極３６と
の間には通電回路３７が接続されており、通電回路３７
には直流電源３８が介設されている。

【００２２】次に、前記構成に係る電解めっき装置の作
用を説明することにより、その電解めっき装置が使用さ
れる場合について、本発明の一実施形態である電解めっ
き方法を説明する。

【００２３】めっき槽１１の外部において、被めっき板
状物としてのウエハ１がカソード電極板１３に被めっき
面２側を露出された状態で当接され、保持具１４によっ
て保持される。ちなみに、ウエハ１はカソード電極板１
３に両面に２枚宛合計４枚一度に保持されることにな
る。ウエハ１が装着されたカソード電極板１３はめっき
槽１１のめっき液１２の中に垂直に下降されて浸漬され
る。

【００２４】めっき槽１１のめっき液１２は循環ポンプ
１８によって循環されている。すなわち、循環ポンプ１
８によって排液口１６から排液されためっき液１２はホ
ルダ２０の整流板２６に取り付けられた各インレットパ
イプ３３から連絡孔３２および連絡流路３１を経由して
環状流路２８に送り込まれ、環状流路２８に開設された
噴出口３０群から開口２７に放射状に噴出される。開口
２７に噴出されためっき液１２は透孔２２、インナリン
グ２３の内周側空間、インナリング２３とアウタリング
２４との隙間２５を通過して、図１の破線矢印で示され
ているように軸流として整流され、整流板２６に対向す
るウエハ１の方向に流れウエハ１の全面に均等に接触す
る。ちなみに、めっき液１２はヒータ（図示せず）によ
り所定の処理温度に加熱されている。

【００２５】めっき液１２のウエハ１に対する整流およ
び温度等が安定したところで、直流電源３８によってア
ノード電極３６とカソード電極板１３との間に直流が供
給されて、ウエハ１とめっき液１２との間が通電され
る。この通電および加熱によって、ウエハ１の被めっき
面２の上に金めっき膜３が図３（ｂ）に示されているよ
うに全面にわたって均一の厚さに被着される。

【００２６】この際、整流板２６によって整流されため
っき液１２の流れがウエハ１の全面に均一に接触するた
め、めっき液１２の流れ不均一に起因する金めっき膜３
の膜厚分布のばらつき（後述する。）の発生は防止され
る。

【００２７】しかも、アノード電極３６はホルダ２０に
おいて開口２７および透孔２２を被覆するように張られ
た状態で敷設されているため、金めっきイオンは開口２
７および透孔２２において軸流となるように整流された
めっき液１２の流れに乗って、ウエハ１の全面に均等に
接触するため、金めっき膜３の膜厚分布のばらつきの発
生はより一層確実に防止される。

【００２８】そして、所定の電解めっき処理時間経過後
に、通電が停止される。次いで、ウエハ１を保持した保
持治具兼用のカソード電極板１３がめっき槽１１から取
り出される。金めっき膜３を被着されたウエハ１はめっ
き槽１１の外においてカソード電極板１３から外され
る。以降、前記作動が繰り返されることにより、ウエハ
１に金めっき膜３が被着されて行く。

【００２９】ところで、めっき槽のめっき液１２の流れ
の不均一を起因にして、ウエハ１に対するめっき液１２
の接触分布が図４（ａ）に示されているように不均一に
なると、金めっきイオンの付着がウエハ１の全面におい
て不均一になるため、金めっき膜３の厚さ分布がめっき
液１２の流れの不均一に対応して不均一になってしま
う。

【００３０】しかし、本実施形態においては、整流板２
６によってめっき液１２の流れがウエハ１の全面に対し
て均一に整流されることにより、金めっきイオンの付着
がウエハ１の全面において均等になるため、金めっき膜
３の厚さ分布がめっき液１２の流れの均一に対応して全
面において均一になる。

【００３１】以上のようにして、金めっき膜３が被めっ
き面２に被着されたウエハ１には、後の工程において金
バンプ（図示せず）がリソグラフィー処理およびエッチ
ング処理等の手段により形成される。

【００３２】金バンプの形成に際して、本実施形態によ
れば、金めっき膜３の厚さがウエハ１全体に均一に形成
されているため、均一な電気特性を示す金バンプが形成
されることになる。

【００３３】また、ウエハ１、１・・・相互間の金めっ
き膜３の厚さについてのばらつきも小さいため、ウエハ
１、１・・・相互間すなわち半導体チップ相互間におい
ても均一な電気特性を示す金バンプが得られることにな
る。

【００３４】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。整流板によってめっき液の流れをウエハの全面に対
して均一に整流することにより、金めっきイオンをウエ
ハの全面において均等に付着させることができるため、
金めっき膜の厚さ分布をめっき液の流れの均一に対応し
て全面において均一に形成することができる。

【００３５】アノード電極をホルダにおいて開口お
よび透孔を被覆するように張られた状態で敷設すること
により、金めっきイオンを開口および透孔において均一
に形成されためっき液の均一に流れに乗せることができ
るため、金めっきイオンをウエハの全面に均等に接触さ
せることができ、めっき膜の膜厚分布のばらつきの発生
をより一層確実に防止することができる。

【００３６】ウエハに被着された金めっき膜によっ
て金バンプが形成される場合に、金めっき膜がウエハ全
体に均一に形成されることにより、均一な電気特性を示
す金バンプを形成することができるため、製品の品質お
よび信頼性を高めることができる。

【００３７】各ウエハ相互間の金めっき膜の厚さに
ついてのばらつきを小さく抑制させることにより、ウエ
ハ相互すなわちチップ相互間においても均一な電気特性
を示す金バンプを得ることができる。

【００３８】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３９】例えば、整流板はアノード電極ホルダに配
設するに限らず、独立して配設してもよい。

【００４０】めっき液を放射状に噴出する噴出口の口径
や数および傾斜角度、めっき液の噴出流速、ホルダとウ
エハとの間隔等の仕様は、ウエハの大きさやめっき膜の
厚さ、めっき処理時間、めっき膜の材質等の諸条件に対
応して最適値を選定することが望ましい。

【００４１】保持治具兼用カソード電極板の構造は、前
記実施形態の構成に限らず、ウエハの着脱の便宜等を考
慮して適宜に変更することができる。

【００４２】前記した電解めっき装置および電解めっき
方法は金めっき膜を形成するのに使用するに限らず、は
んだめっき膜や、その他の金属膜を形成するのに使用し
てもよい。

【００４３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
ウエハに金めっき膜を被着する電解めっき技術に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
なく、トライメタル構造やＰＨＳ構造の金めっき膜を被
着する場合、バイヤホールの金めっき埋め込み技術、さ
らには、その他の金属や合金の電解めっき技術全般に適
用することができる。特に、本発明は被めっき面が広い
板状物に適用して優れた効果を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００４５】めっき液の流れを整流板によって板状物の
全面に対して均一に整流することにより、めっきイオン
をウエハの全面において均等に付着させることができる
ため、めっき膜の厚さ分布をめっき液の流れの均一に対
応して全面において均一に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である電解めっき装置を示
す正面断面図である。

【図２】アノード電極ホルダを示しており、（ａ）は一
部切断正面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】整流板を示しており、（ａ）は一部切断側面
図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は
（ａ）のｃ−ｃ線に沿う拡大部分断面図である。

【図４】作用を説明するための各説明図であり、（ａ）
は比較例を示しており、（ｂ）は本実施形態を示してい
る。

【符号の説明】

１…ウエハ（板状物）、２…被めっき面、３…金めっき
膜、１０…電解めっき装置、１１…めっき槽、１２…め
っき液（電解液）、１３…カソード電極板、１４…保持
具、１５…挿通孔、１６…排液口、１７…循環路、１８
…循環ポンプ、２０…アノード電極ホルダ、２１…本
体、２２…透孔、２３…インナリング、２４…アウタリ
ング、２５…隙間、２６…整流板、２７…開口、２８…
環状流路、２９…隔壁、３０…噴出口、３１…連絡流
路、３２…連絡孔、３３…インレットパイプ、３４…取
付リング、３５…保持リング、３６…アノード電極、３
７…通電回路、３８…直流電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者御代田彰東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者平澤慶治東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者五味正彦東京都青梅市藤橋３丁目３番地２日立東京エレクトロニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状物がめっき液中に浸漬され、板状物
とめっき液との間で通電されることによって板状物の表
面にめっき膜が被着される電解めっき方法において、前記めっき液の流れが前記板状物の全面に対して均一に
接触するように整流板によって整流されることを特徴と
する電解めっき方法。
【請求項２】前記整流板は、前記板状物に対向するよ
うに開設された開口の中心に向けて前記めっき液を放射
状に噴出させて、前記めっき液の流れを開口の中心線に
沿う軸流として整流させることを特徴とする請求項１に
記載の電解めっき方法。
【請求項３】板状物がめっき液中に浸漬され、板状物
とめっき液との間で通電されることによって板状物の表
面にめっき膜が被着される電解めっき装置において、前記めっき液の流れが前記板状物の全面に対して均一に
接触するように整流板によって整流されることを特徴と
する電解めっき装置。
【請求項４】前記整流板は、前記板状物に対向するよ
うに開設された開口の中心に向けて前記めっき液を放射
状に噴出させて、前記めっき液の流れを開口の中心線に
沿う軸流として整流させることを特徴とする請求項３に
記載の電解めっき装置。
【請求項５】前記整流板には前記板状物に対向するよ
うに開設された開口が開設されているとともに、この開
口の中心に向けて前記めっき液を放射状に噴出させる噴
出口が複数個開設されていることを特徴とする請求項４
に記載の電解めっき装置。
【請求項６】前記開口の前記板状物側には、外径が前
記開口の内径よりも小径のインナリングと、内径が前記
開口の内径よりも大径のアウタリングが同心円にそれぞ
れ配設されていることを特徴とする請求項４または５に
記載の電解めっき装置。
【請求項７】前記整流板がアノード電極が取り付けら
れたアノード電極ホルダに付設されていることを特徴と
する請求項３、４、５または６に記載の電解めっき装
置。
【請求項８】前記アノード電極が網体に形成されてお
り、このアノード電極が前記整流板の開口を被覆するよ
うに敷設されていることを特徴とする請求項７に記載の
電解めっき装置。
【請求項９】前記アノード電極が交換可能に敷設され
ていることを特徴とする請求項７または８に記載の電解
めっき装置。
【請求項１０】前記インナリングおよびアウタリング
が、前記アノード電極ホルダの本体に配設されているこ
とを特徴とする請求項６に記載の電解めっき装置。