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JP3264175B2 - Electroplating apparatus and electroplating method - Google Patents
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JP3264175B2 - Electroplating apparatus and electroplating method - Google Patents

Electroplating apparatus and electroplating method

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JP3264175B2
JP3264175B2 JP10975596A JP10975596A JP3264175B2 JP 3264175 B2 JP3264175 B2 JP 3264175B2 JP 10975596 A JP10975596 A JP 10975596A JP 10975596 A JP10975596 A JP 10975596A JP 3264175 B2 JP3264175 B2 JP 3264175B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気めっき装置お
よび電気めっき方法に関し、更に詳しくは、半導体ウェ
ハ上に電極用バンプを形成する等の用途に特に適した高
品質・高速で電気めっきを行う噴流方式の電気めっき装
置および電気めっき方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroplating apparatus and an electroplating method, and more particularly to high-quality and high-speed electroplating particularly suitable for applications such as forming electrode bumps on a semiconductor wafer. The present invention relates to a jet type electroplating apparatus and an electroplating method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えばフリップチップICを作製
する際等に、半導体ウェハ上に数10〜数100μm程
度の寸法の電極用バンプを形成する方法として電気めっ
きが一般的に行われている。この方法では、例えば図3
に示したように、シリコンウェハ10上に蒸着等により
金属薄膜2を形成し、この金属薄膜2上にレジストの塗
布・露光・現像により、開口部4を有するレジスト層3
を形成する。次に、金属薄膜2を陰極として電気めっき
を行い、図4に示したようにレジスト層開口部4内に露
出した金属薄膜2上に、バンプ電極5を形成する。
2. Description of the Related Art Conventionally, electroplating is generally performed as a method of forming electrode bumps having a size of about several tens to several hundreds of micrometers on a semiconductor wafer, for example, when manufacturing a flip chip IC. In this method, for example, FIG.
As shown in FIG. 1, a metal thin film 2 is formed on a silicon wafer 10 by vapor deposition or the like, and a resist layer 3 having an opening 4 is formed on the metal thin film 2 by applying, exposing, and developing a resist.
To form Next, electroplating is performed using the metal thin film 2 as a cathode, and a bump electrode 5 is formed on the metal thin film 2 exposed in the resist layer opening 4 as shown in FIG.

【0003】このバンプ電極5を形成するために用いら
れている電気めっきは、(1) 浸漬方式、(2) オーバーフ
ロー方式、および(3) 噴流方式の3種類に大別される。
浸漬方式は最も古典的な電気めっき方式であり、図7に
示したように、数枚の半導体ウェハ10をハンガー7に
装着し、銅陽極16と対向した配置でめっき浴13内に
浸漬して電気めっきを行う方式である。
The electroplating used to form the bump electrode 5 is roughly classified into three types: (1) immersion type, (2) overflow type, and (3) jet type.
The immersion method is the most classical electroplating method. As shown in FIG. 7, several semiconductor wafers 10 are mounted on a hanger 7 and immersed in a plating bath 13 in an arrangement facing a copper anode 16. This is a method of performing electroplating.

【0004】浸漬方式は、1バッチ当たりの処理量は大
きいものの、銅陽極16に対向している半導体ウェハ1
0の被めっき面内で電流分布が不均一になることが避け
られず、そのためバンプ電極5の寸法にばらつきが発生
するという欠点があった。オーバーフロー方式は、図8
に示したように、円筒状のめっきセルP内に銅陽極16
を水平に配置し、めっきセルPの上縁に沿って間隔をお
いて配列された複数の通電用ピン9の上端に半導体ウェ
ハ10を被めっき面を下向きにして載せ、押さえ治具8
により半導体ウェハ10の被めっき面をピン9の上端に
押し付けて固定する。めっきセルP内に下部からめっき
液13を供給し、めっきセルPの上縁とウェハ10との
間にあるピン9の高さ分の間隙から、使用後のめっき液
をオーバーフローさせながら、電気めっきを行う方式で
ある。
In the immersion method, the semiconductor wafer 1 facing the copper anode 16 has a large throughput per batch.
Inevitably, the current distribution becomes inhomogeneous in the 0-plated surface, and therefore, there is a disadvantage that the dimensions of the bump electrodes 5 vary. The overflow method is shown in FIG.
As shown in the figure, a copper anode 16 is placed in a cylindrical plating cell P.
Are placed horizontally, and a semiconductor wafer 10 is placed on the upper end of a plurality of current-carrying pins 9 arranged at intervals along the upper edge of the plating cell P with the surface to be plated facing downward.
Thereby, the surface to be plated of the semiconductor wafer 10 is pressed against the upper ends of the pins 9 and fixed. The plating solution 13 is supplied from below into the plating cell P, and the used plating solution overflows from the gap corresponding to the height of the pins 9 between the upper edge of the plating cell P and the wafer 10 while the plating solution is used. It is a method of performing.

【0005】オーバーフロー方式の場合、上記浸漬方式
の欠点は解消されるものの、図5に示したように、めっ
き時に発生する水素ガスの気泡6が半導体ウェハ10の
被めっき面に付着して、形状不良のバンプ電極5Aが形
成される原因になる。噴流方式は、本発明者らが特開平
2−61089号公報において開示したものであり、上
記のバンプ電極寸法のばらつきや形状不良を防止して、
高速かつ高精度でバンプ電極を形成できる新しい方式で
ある。
In the case of the overflow method, although the drawback of the immersion method is eliminated, as shown in FIG. 5, bubbles 6 of hydrogen gas generated at the time of plating adhere to the surface to be plated of the semiconductor wafer 10 and have a shape. This causes the formation of the defective bump electrode 5A. The jet method is disclosed by the present inventors in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-61089, and prevents the above-mentioned variation in bump electrode dimensions and defective shape,
This is a new method that can form bump electrodes with high speed and high accuracy.

【0006】噴流方式の電気めっき装置は、図9にセル
部分を示したように、半導体ウェハ等の被めっき物10
を押さえ治具11でめっき装置のパレット12上に固定
し、被めっき面10Aへめっき液13を噴流14として
供給するノズル群15を構成し且つ内部に陽極16を有
するノズルヘッド17を、ノズル群15が開口した前面
17Aを被めっき面10Aに対向させて且つ被めっき面
10Aを覆う面積で配置し、被めっき面10Aと上記ノ
ズルヘッド17とを、矢印18のように被めっき面10
Aに平行に相対的に2次元揺動させる機構を設けたもの
である。
[0006] As shown in FIG. 9, the electroplating apparatus of the jet flow type has an object 10 to be plated such as a semiconductor wafer.
Is fixed on a pallet 12 of a plating apparatus with a holding jig 11 to form a nozzle group 15 for supplying a plating solution 13 as a jet 14 to a surface 10A to be plated, and a nozzle head 17 having an anode 16 therein is connected to a nozzle group. A front surface 17A having an opening 15 is arranged so as to face the surface 10A to be plated and to have an area covering the surface 10A to be plated.
A mechanism for relatively two-dimensional swinging in parallel with A is provided.

【0007】被めっき面10Aに作用しためっき液は、
図9に矢印19で示したようにノズルヘッド17へ戻
り、ノズルヘッド17の周縁部から矢印20で示したよ
うに排出される。噴流方式は、口径4インチまでのウェ
ハ上にバンプ電極を形成するには非常に効果的であり、
ノズルの口径とピッチを適正化することにより所望のバ
ンプ電極を短時間で形成することができる。
[0007] The plating solution acting on the surface 10A to be plated is:
In FIG. 9, the nozzle head 17 returns to the nozzle head 17 as indicated by an arrow 19 and is discharged from the peripheral portion of the nozzle head 17 as indicated by an arrow 20. The jet method is very effective for forming bump electrodes on wafers up to 4 inches in diameter.
By optimizing the nozzle diameter and pitch, a desired bump electrode can be formed in a short time.

【0008】しかし、ウェハ処理工程のスループットを
向上させるために、より口径の大きいウェハに適用する
と、バンプ電極に形状不良が発生することが分かった。
すなわち、前出の図5に示したように、めっき時に発生
する気泡6の影響により、形状不良のバンプ電極5Aが
形成される。これは、ウェハ口径が大きくなると、ノズ
ルヘッド前面の特に中央部に戻り液が滞留し易くなっ
て、めっき液の噴流・排出効率が低下する結果、被めっ
き面上でめっき反応で発生する水素等のガスを除去しき
れなくなるためである。
However, it has been found that when applied to a wafer having a larger diameter in order to improve the throughput of the wafer processing step, a shape defect occurs in the bump electrode.
That is, as shown in FIG. 5 described above, a bump electrode 5A having a poor shape is formed due to the influence of bubbles 6 generated during plating. This is because when the diameter of the wafer becomes larger, the liquid returns to the center of the front surface of the nozzle head, especially in the central portion, and the liquid tends to stay there. This is because the gas cannot be completely removed.

【0009】この問題を解消するために、本発明者らは
特願平7−57450において、被めっき面からの戻り
液をノズルヘッドから効率よく排出するための戻り流路
を設けた装置を提案した。上記提案の装置は、図9の装
置において、図10に示したように、ノズル群15のノ
ズル同士の間に設けた戻り流路30により、戻り液19
を介して効率良く排出するようにしたものである。
In order to solve this problem, the present inventors have proposed in Japanese Patent Application No. 7-57450 an apparatus provided with a return flow path for efficiently discharging a return liquid from a surface to be plated from a nozzle head. did. The device of the above proposal is different from the device of FIG. 9 in that the return liquid 19 is provided by a return flow path 30 provided between the nozzles of the nozzle group 15 as shown in FIG.
It is designed to discharge efficiently through

【0010】戻り流路30を、図9に示したようにノズ
ルヘッド17内の陽極16を貫通した形で設けると、確
かに戻り液の排出効率は非常に良くなるが、陽極16の
給電面積は戻り流路30が貫通部分に相当する分だけ減
少する。その結果、陽極16は単位面積当たりのめっき
電流が増加して消耗が早くなり、保守・管理が煩雑にな
る。陽極16の給電面積の減少を補うために補助電極3
5を設けることもできるが、それだけ装置構造が複雑に
なりコストが高くなるだけでなく、余分な保守・管理が
必要になる。
If the return flow path 30 is provided so as to penetrate the anode 16 in the nozzle head 17 as shown in FIG. 9, the return liquid discharge efficiency will be extremely improved. Decreases by an amount corresponding to the return passage 30 corresponding to the penetrating portion. As a result, the plating current per unit area of the anode 16 increases, and the anode 16 wears out quickly, which makes maintenance and management complicated. The auxiliary electrode 3 is used to compensate for a reduction in the power supply area of the anode 16.
5 can be provided, but this not only complicates the device structure and increases the cost, but also requires extra maintenance and management.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、噴流方式で
電気めっきを行う際に、ノズルヘッド内の陽極面積を減
少させることなくノズルヘッド前面から効率良く戻り液
を排出でき、被めっき面が大口径であっても形状および
寸法の良好なバンプを形成できる高速かつ高精度の電気
めっき装置および電気めっき方法を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, when performing electroplating by the jet flow method, the return liquid can be efficiently discharged from the front surface of the nozzle head without reducing the anode area in the nozzle head, and the surface to be plated is reduced. An object of the present invention is to provide a high-speed and high-precision electroplating apparatus and an electroplating method capable of forming a bump having a good shape and dimensions even with a large diameter.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明においては、めっ
き液を噴流させるノズル群を構成し且つ内部に陽極を有
するノズルヘッドの構造を改良し、ノズルヘッド前面の
ノズル間の部分に、ノズルヘッド中央部を横断する稜線
部分からその両側へノズルヘッド周縁部まで延びたテー
パ面を設け、このテーパ面を戻り流路として用いて、被
めっき面からの戻り液をノズルヘッドの前面から効率良
く排出する。
According to the present invention, the structure of a nozzle head for forming a nozzle group for jetting a plating solution and having an anode therein is improved. A tapered surface extending from the ridge line crossing the central part to the periphery of the nozzle head on both sides is provided, and using this tapered surface as a return flow path, the return liquid from the surface to be plated is efficiently discharged from the front surface of the nozzle head. I do.

【0013】本発明によれば、戻り流路がノズルヘッド
外表面のテーパ部分として設けられ、ノズルヘッド内の
陽極を貫通しないので、陽極の給電面積が減少しない。
この戻り流路は、ノズルヘッド前面のノズル間の部分
に、ノズルヘッド中央部を横断する稜線部分からその両
側へノズルヘッド周縁部まで延びたテーパ面として構成
されているので、戻り液はこのテーパ面に沿ってスムー
ズに案内され、ノズルヘッド前面をその中央部から周縁
部へ効率良く排出される。
According to the present invention, since the return flow path is provided as a tapered portion on the outer surface of the nozzle head and does not penetrate the anode in the nozzle head, the power supply area of the anode does not decrease.
This return flow path is formed as a tapered surface extending from the ridge line portion traversing the central portion of the nozzle head to the peripheral portion of the nozzle head on both sides thereof at a portion between the nozzles on the front surface of the nozzle head. The nozzle head is smoothly guided along the surface, and the front surface of the nozzle head is efficiently discharged from its central portion to its peripheral portion.

【0014】これにより、口径の大きい被めっき面であ
っても、陽極の煩雑な保守・管理を必要とせずに、所定
の形状および寸法のバンプを高速かつ高精度で形成でき
る。
Thus, even on a surface to be plated having a large diameter, bumps having a predetermined shape and size can be formed at high speed and with high accuracy without requiring complicated maintenance and management of the anode.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1に、本発明による噴流式電気
めっき装置のセル部の断面図を示し、図2に本発明によ
るノズルヘッドの斜視図を示す。図1に示した本発明に
よるめっき装置のめっきセルPは、基本構成は図9に示
した従来のめっき装置と同様である。すなわち、半導体
ウェハ等の被めっき物10を被めっき面10Aを下向き
にして押さえ治具11でめっき装置のパレット12上に
固定する。ノズルヘッド17は、ノズル群15から被め
っき面10Aへめっき液13を噴流14として供給し、
かつ内部に陽極16を備えている。ノズルヘッド17
は、図示しないクランク機構等により、被めっき面10
Aに平行に矢印18のようにX−Y方向に2次元揺動す
るようになっている。
FIG. 1 is a sectional view of a cell part of a jet electroplating apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a nozzle head according to the present invention. The basic configuration of the plating cell P of the plating apparatus according to the present invention shown in FIG. 1 is the same as that of the conventional plating apparatus shown in FIG. That is, the object to be plated 10 such as a semiconductor wafer is fixed on the pallet 12 of the plating apparatus with the holding jig 11 with the surface to be plated 10A facing downward. The nozzle head 17 supplies the plating solution 13 as a jet 14 from the nozzle group 15 to the surface 10A to be plated.
Further, an anode 16 is provided inside. Nozzle head 17
Is the surface 10 to be plated by a crank mechanism (not shown) or the like.
It swings two-dimensionally in the X-Y direction as indicated by an arrow 18 in parallel with A.

【0016】ノズルヘッド17の前面17Aには、図2
に示したように、複数のノズル15から成る複数のノズ
ル列15Aと、ノズル列15A同士の間に設けた複数の
テーパ面31とを有する。ノズル15は、その開口端の
輪郭を図示してあり、全てのノズル15の開口端が同一
平面上に揃うように形成されている。すなわち、ノズル
列15Aは上面が同一平面上に揃っている。テーパ面3
1は、ノズルヘッド17の中央部を横断する稜線部分3
2からその両側へノズルヘッド周縁部33まで延びてい
る。稜線部分32はノズル列15Aの上面とほぼ同一高
さにあり、テーパ面31は稜線部分32からノズル列1
5A同士の間をノズルヘッド周縁部33まで連続的に下
る斜面である。すなわち、個々のテーパ面31は、稜線
部分32で連続した一対の斜面で構成されており、稜線
32を頂部とする屋根形を構成している。
FIG. 2 shows a front surface 17A of the nozzle head 17.
As shown in (1), it has a plurality of nozzle rows 15A including a plurality of nozzles 15, and a plurality of tapered surfaces 31 provided between the nozzle rows 15A. The outline of the opening end of the nozzle 15 is illustrated, and the opening ends of all the nozzles 15 are formed so as to be aligned on the same plane. That is, the upper surfaces of the nozzle rows 15A are aligned on the same plane. Tapered surface 3
1 is a ridge line portion 3 crossing the center of the nozzle head 17
2 to both sides thereof to a nozzle head peripheral portion 33. The ridge portion 32 is substantially at the same height as the upper surface of the nozzle row 15A.
5A is a slope continuously descending to the nozzle head peripheral portion 33 between the 5A. That is, each tapered surface 31 is constituted by a pair of slopes continuous at the ridge line portion 32, and forms a roof shape having the ridge line 32 as a top.

【0017】ノズルヘッド17の前面17Aに上記のよ
うにテーパ面31を設けたことにより、被めっき面から
の戻り液19(図1)はノズルヘッド17前面中央部の
稜線部分32から両側のテーパ面31上を、矢印22
(図1および図2)で示したようにノズルヘッド17の
周縁部33へ向けて流れ落ちる。これにより、戻り液1
9をノズルヘッド17の中央部から極めて効率良く排出
することができる。したがって、従来のようにノズルヘ
ッド17内の陽極を貫通する戻り流路を必要とせず、給
電面積の大きい陽極16をノズルヘッド17内に配置で
きる。
By providing the tapered surface 31 on the front surface 17A of the nozzle head 17 as described above, the return liquid 19 (FIG. 1) from the surface to be plated can be tapered on both sides from the ridge 32 at the center of the front surface of the nozzle head 17. Arrow 22 on surface 31
As shown in FIGS. 1 and 2, the fluid flows down toward the peripheral edge 33 of the nozzle head 17. Thereby, the return liquid 1
9 can be discharged very efficiently from the center of the nozzle head 17. Therefore, the anode 16 having a large power supply area can be disposed in the nozzle head 17 without requiring a return flow path penetrating through the anode in the nozzle head 17 unlike the related art.

【0018】図1に示したように、めっき電流を給電す
る直流電源25から、ウェハ10の被めっき面10Aに
マイナス側リード線25Aが、ノズルヘッド17内の陽
極16にプラス側リード線25Bが、それぞれ接続され
ている。図1のめっきセルPを組み込んだめっき装置の
全体構成の一例を図6に示す。めっきセルPとめっき液
貯蔵槽52とが、めっき液供給系56とめっき液返還系
58とで接続されている。めっき液貯蔵槽52は内部に
貯蔵しているめっき液13を所定温度に維持するための
冷却器52Aと加熱器52Bとを備えている。めっき液
供給系56は、配管56Aの途中にめっき液循環用ポン
プ56B、フィルター56Cおよび流量計56Dを備え
ている。めっき液返還系58は実質的に配管で構成され
る。めっき液貯蔵槽52には、めっき中に発生してめっ
き液中に混入したスラッジを除去するための濾過器54
が付属している。濾過器54は例えばめっき液吸入用ポ
ンプ54A、活性炭フィルター54B、および微粒子フ
ィルター54Cから構成される。
As shown in FIG. 1, from a DC power supply 25 for supplying a plating current, a negative lead 25A is connected to the surface 10A to be plated of the wafer 10, and a positive lead 25B is connected to the anode 16 in the nozzle head 17. , Are connected respectively. FIG. 6 shows an example of the overall configuration of a plating apparatus incorporating the plating cell P of FIG. The plating cell P and the plating solution storage tank 52 are connected by a plating solution supply system 56 and a plating solution return system 58. The plating solution storage tank 52 includes a cooler 52A and a heater 52B for maintaining the plating solution 13 stored therein at a predetermined temperature. The plating solution supply system 56 includes a plating solution circulation pump 56B, a filter 56C, and a flow meter 56D in the middle of the pipe 56A. The plating solution return system 58 is substantially constituted by piping. The plating solution storage tank 52 has a filter 54 for removing sludge generated during plating and mixed in the plating solution.
Comes with. The filter 54 includes, for example, a plating solution suction pump 54A, an activated carbon filter 54B, and a fine particle filter 54C.

【0019】めっき液13はめっき液貯蔵槽52から供
給系56によりめっきセルPに供給され、セルP内で使
用された後、セルPから返還系58を通って貯蔵槽52
に戻る。 〔実施例〕図1、図2、および図6を参照して説明した
本発明によるめっき装置を用いて、硫酸銅めっきを行い
シリコンウェハ上に銅バンプ電極を形成した。
The plating solution 13 is supplied from the plating solution storage tank 52 to the plating cell P by the supply system 56, and is used in the cell P, and then passes from the cell P through the return system 58 to the storage tank 52.
Return to [Embodiment] Using the plating apparatus according to the present invention described with reference to FIGS. 1, 2, and 6, copper sulfate was plated to form a copper bump electrode on a silicon wafer.

【0020】ノズルヘッド17の前面部分17Aは、直
径155mm、厚さ17mmのアクリル製で、図2のよ
うにノズル15を1列4個〜10個として7列設けてあ
り、各ノズル列の間をテーパ角度8°のテーパ面31と
した。銅板製の陽極電極16を用い、ノズルヘッド17
をシリコンウェハ10の被めっき面10Aと平行にX方
向およびY方向に2次元揺動させながら、流速10m/
秒でめっき液13をウェハ10の被めっき面10Aに噴
流させ、めっき電流密度25A/dmにてめっきを行っ
た。めっき液組成は、硫酸(H2 SO4 )100g/
L、硫酸銅(CuSO4 ・5H2 O)100g/Lとし
た。
The front portion 17A of the nozzle head 17 is made of acrylic resin having a diameter of 155 mm and a thickness of 17 mm. As shown in FIG. 2, seven rows of four nozzles 15 and seven rows of nozzles 15 are provided. Is a tapered surface 31 having a taper angle of 8 °. Nozzle head 17 using copper plate anode electrode 16
Is oscillated two-dimensionally in the X and Y directions parallel to the surface 10A to be plated of the silicon wafer 10, and the flow rate is 10 m /
In seconds, the plating solution 13 was jetted onto the surface 10A to be plated of the wafer 10, and plating was performed at a plating current density of 25A / dm. The composition of the plating solution was 100 g of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) /
L, copper sulfate (CuSO 4 .5H 2 O) 100 g / L.

【0021】上記条件にて、口径4インチおよび口径5
インチのシリコンウェハ上に銅バンプ電極を形成した。
得られた銅バンプ電極の形状不良率および寸法ばらつき
を図11に示す。同図には比較のため、前出の特開平2
−61089号公報の方法(従来法A:戻り流路なし)
および特願平7−57450の方法(従来法B:陽極貫
通戻り流路あり)により、上記と同一条件にて銅バンプ
を形成した結果も併せて示した。
Under the above conditions, a diameter of 4 inches and a diameter of 5
Copper bump electrodes were formed on an inch silicon wafer.
FIG. 11 shows the shape defect rate and dimensional variation of the obtained copper bump electrodes. For comparison, FIG.
-61089 (Conventional method A: No return channel)
The results of forming copper bumps under the same conditions as above by the method of Japanese Patent Application No. 7-57450 (conventional method B: with an anode through return flow path) are also shown.

【0022】図11に示したように、めっき液の戻り流
路を設けていない従来法Aでは、4インチウェハの場合
はバンプの形状不良も寸法ばらつきも発生せず良好なバ
ンプが形成されたが、口径の大きい5インチウェハの場
合はバンプ形状の不良が発生した。陽極を貫通して戻り
流路を設けた従来法Bでは、5インチウェハ上に形状不
良も寸法ばらつきも発生せず良好なバンプが形成され
た。
As shown in FIG. 11, in the case of the conventional method A in which the return flow path of the plating solution was not provided, in the case of a 4-inch wafer, good bumps were formed without any bump shape defect and dimensional variation. However, in the case of a 5-inch wafer having a large diameter, a defective bump shape occurred. In the conventional method B in which a return flow path was provided through the anode, good bumps were formed on a 5-inch wafer without any shape defects or dimensional variations.

【0023】本発明の方法の場合にも、従来法Bと同様
に、5インチウェハ上に形状不良も寸法ばらつきも発生
せず良好なバンプが形成された。これにより、本発明
は、従来法Bのように陽極を貫通する戻り流路を設ける
ことを必要とせずに、良好な形状および寸法のバンプを
形成することができるので、陽極形状を簡素化でき、陽
極の給電面積を十分に確保できるため、陽極の消耗が低
減し、保守・管理が簡素化できる。
In the case of the method of the present invention, as in the case of the conventional method B, good bumps were formed on a 5-inch wafer without any shape defects or dimensional variations. As a result, the present invention can form a bump having a good shape and dimensions without having to provide a return flow path penetrating through the anode as in the conventional method B, so that the anode shape can be simplified. Since the power supply area of the anode can be sufficiently secured, the consumption of the anode is reduced, and the maintenance and management can be simplified.

【0024】次に、ノズルヘッド前面部分17Aのテー
パ面31のテーパ角度を、0°(テーパなし)、3°、
6°、および8°に変えた4種類のノズルヘッド17を
用いて、それぞれ上記と同じ条件で電気銅めっきを行い
銅バンプ電極を形成した。得られた結果を図12に示
す。図12に示すように、テーパ角度を6°以上とした
ときに、形状不良が無く、寸法ばらつきも少ない良好な
銅バンプ電極が得られた。
Next, the taper angle of the tapered surface 31 of the nozzle head front surface portion 17A is set to 0 ° (no taper), 3 °,
Using four types of nozzle heads 17 changed to 6 ° and 8 °, copper electroplating was performed under the same conditions as above to form copper bump electrodes. FIG. 12 shows the obtained results. As shown in FIG. 12, when the taper angle was 6 ° or more, a good copper bump electrode having no shape defect and little dimensional variation was obtained.

【0025】以上説明したように、本発明によれば、被
めっき面からの戻り液のための戻り流路としてノズルヘ
ッド前面にテーパ面を設けたことにより、戻り液をこの
テーパ面に沿って案内しノズルヘッド前面からスムーズ
に排出することができ、例えば5インチウェハのような
大口径の被めっき面であっても、形状不良が無く寸法ば
らつきも少ないバンプ電極を形成することができる。そ
の結果、従来のようにノズルヘッド内の陽極を貫通する
戻り流路を必要としないため、陽極形状を簡素化でき、
戻り流路貫通による陽極給電面積の減少が無く、陽極の
消耗が低減でき、保守・管理が簡素化できる。
As described above, according to the present invention, the return liquid is formed along the tapered surface by providing the tapered surface on the front surface of the nozzle head as the return flow path for the return liquid from the surface to be plated. The bump electrode can be guided and smoothly discharged from the front surface of the nozzle head, and a bump electrode having no shape defect and small dimensional variation can be formed even on a large-diameter plating surface such as a 5-inch wafer. As a result, since a return flow path that penetrates the anode in the nozzle head is not required unlike the conventional case, the anode shape can be simplified,
There is no decrease in the anode power supply area due to the return channel penetration, the consumption of the anode can be reduced, and the maintenance and management can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明による噴流方式の電気めっき装
置のセル部分の一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a cell portion of a jet type electroplating apparatus according to the present invention.

【図2】図2は、本発明による電気めっき装置のノズル
ヘッドの前面部分の一例を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a front part of a nozzle head of the electroplating apparatus according to the present invention.

【図3】図3は、半導体ウェハ上にバンプ電極を形成す
るために、金属薄膜と、その上の開口部を有するレジス
ト層とを順次形成する工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of sequentially forming a metal thin film and a resist layer having an opening thereon to form a bump electrode on a semiconductor wafer.

【図4】図4は、図3の工程に次いで、金属薄膜を陰極
として電気めっきを行い、レジスト層開口部内に露出し
た金属薄膜上に、バンプ電極を形成する工程を示す断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a bump electrode on the metal thin film exposed in the opening of the resist layer by performing electroplating using the metal thin film as a cathode, following the process of FIG.

【図5】図5は、めっき時に発生する水素ガス等の気泡
が半導体ウェハの被めっき面に付着して形成された形状
不良のバンプ電極を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a bump electrode having a poor shape formed by bubbles such as hydrogen gas generated at the time of plating adhering to a surface to be plated of a semiconductor wafer.

【図6】図6は、本発明による電気めっき装置の全体配
置例を示す配置図である。
FIG. 6 is a layout diagram showing an overall layout example of an electroplating apparatus according to the present invention.

【図7】図7は、浸漬方式の電気めっき装置を示す断面
図である。
FIG. 7 is a sectional view showing an immersion type electroplating apparatus.

【図8】図8は、オーバーフロー方式の電気めっき装置
を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing an overflow type electroplating apparatus.

【図9】図9は、戻り流路を設けない従来の噴流方式の
電気めっき装置のセル部分を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cell portion of a conventional jet-type electroplating apparatus having no return flow path.

【図10】図10は、ノズルヘッド内の陽極を貫通する
戻り流路を設けた従来の噴流方式の電気めっき装置のセ
ル部分を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cell portion of a conventional jet-type electroplating apparatus provided with a return flow path penetrating an anode in a nozzle head.

【図11】図11は、本発明の電気めっきにより形成し
た銅バンプ電極の形状不良率および寸法ばらつきを、同
一条件下で従来法により形成した銅バンプ電極と比較し
て示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the shape defect rate and dimensional variation of a copper bump electrode formed by electroplating according to the present invention in comparison with a copper bump electrode formed by a conventional method under the same conditions.

【図12】図12は、本発明による戻り流路としてノズ
ルヘッド前面に設けたテーパ面のテーパ角度と、形成さ
れた銅バンプ電極の形状不良率および寸法ばらつきとの
関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the taper angle of a tapered surface provided on the front surface of a nozzle head as a return channel according to the present invention, and the shape defect rate and dimensional variation of a formed copper bump electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…被めっき物 10A…被めっき面 13…めっき液 14…噴流 15…ノズル(群) 16…陽極 17…ノズルヘッド 17A…ノズルヘッド前面 18…2次元揺動の方向 19…戻り液 31…テーパ面 32…稜線部分 33…ノズルヘッド周縁部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Plate object 10A ... Plate surface 13 ... Plating solution 14 ... Jet 15 ... Nozzle (group) 16 ... Anode 17 ... Nozzle head 17A ... Nozzle head front surface 18 ... Two-dimensional swinging direction 19 ... Return liquid 31 ... Taper Surface 32: ridgeline 33: Peripheral edge of nozzle head

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−61089(JP,A) 特開 平3−260085(JP,A) 特開 昭56−152991(JP,A) 特開 平7−321115(JP,A) 実開 昭60−143776(JP,U) 特公 昭62−14235(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 5/08 C25D 7/12 H01L 21/288 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-2-61089 (JP, A) JP-A-3-260085 (JP, A) JP-A-56-151291 (JP, A) JP-A-7- 321115 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 60-143776 (JP, U) JP-B 62-14235 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C25D 5/08 C25D 7 / 12 H01L 21/288

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被めっき物の被めっき面へめっき液を噴
流させるノズル群を構成し且つ内部に陽極を有するノズ
ルヘッドを、上記ノズル群が開口した前面を被めっき面
に対向させて配置し、被めっき面と上記ノズルヘッドと
を、被めっき面に平行に相対的に2次元揺動させる機構
を設けた電気めっき装置において、上記ノズル群は、それぞれ複数のノズルからなる複数の
ノズル列が平行に配置されてなり、 上記ノズルヘッド前面の、隣り合うノズル列間の部分
に、ノズルヘッド中央部を横断する稜線部分からその両
側へノズルヘッド周縁部まで延びたテーパ面を設け、被
めっき面からの戻り液をノズルヘッドの前面から排出す
る戻り流路を上記テーパ面により構成したことを特徴と
する電気めっき装置。
1. A nozzle head having an anode a plating solution therein and constitutes a nozzle group to be spouted into the plated surface of the object to be plated, placed so as to face the front of the nozzle groups is open to the surface to be plated In the electroplating apparatus provided with a mechanism that relatively two-dimensionally swings the surface to be plated and the nozzle head in parallel with the surface to be plated, the nozzle group includes a plurality of nozzles each including a plurality of nozzles.
The nozzle rows are arranged in parallel, and a portion between the adjacent nozzle rows on the front face of the nozzle head is provided with a tapered surface extending from the ridge line portion traversing the central portion of the nozzle head to the peripheral portion of the nozzle head on both sides thereof, An electroplating apparatus, wherein a return flow path for discharging a return liquid from a surface to be plated from a front surface of a nozzle head is constituted by the tapered surface.
【請求項2】 前記テーパ面のテーパ角度が6°以上で
あることを特徴とする請求項1記載の電気めっき装置。
2. The electroplating apparatus according to claim 1, wherein a taper angle of the tapered surface is 6 ° or more.
【請求項3】 前記ノズル列および前記戻り流路が前記3. The method according to claim 2, wherein the nozzle row and the return channel are
稜線部分と直交していることを特徴とする請求項1また4. The method according to claim 1, wherein the ridge is perpendicular to the ridge.
は2記載の電気めっき装置。Is an electroplating apparatus according to 2.
【請求項4】 前記ノズルヘッドが円柱形状であり、前4. The method according to claim 1, wherein the nozzle head has a cylindrical shape.
記ノズル列が該円柱の上面に形成されており、前記稜線The nozzle row is formed on the upper surface of the cylinder, and the ridge line
部分が該上面の中心を通ることを特徴とする請求項1か2. The method according to claim 1, wherein the portion passes through the center of the upper surface.
ら3までのいずれか1項記載の電気めっき装置。The electroplating apparatus according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 被めっき物の被めっき面へめっき液を噴
流させるノズル群を構成し且つ内部に陽極を有するノズ
ルヘッドを、上記ノズル群が開口した前面を被めっき面
に対向させて配置し、被めっき面と上記ノズルヘッドと
を、被めっき面に平行に相対的に2次元揺動させて電気
めっきを行う方法において、上記ノズル群は、それぞれ複数のノズルからなる複数の
ノズル列が平行に配置されてなり、 上記ノズルヘッド前面の、隣り合うノズル列間の部分
に、ノズルヘッド中央部を横断する稜線部分からその両
側へノズルヘッド周縁部まで延びたテーパ面を設け、こ
のテーパ面により構成した戻り流路を介して、被めっき
面からの戻り液をノズルヘッドの前面から排出すること
を特徴とする電気めっき方法。
5. The nozzle head having an anode a plating solution therein and constitutes a nozzle group to be spouted into the plated surface of the object to be plated, place the front of the nozzle groups is open to face the surface to be plated In the method of performing electroplating by relatively two-dimensionally swinging the surface to be plated and the nozzle head in parallel with the surface to be plated, the nozzle group includes a plurality of nozzles each including a plurality of nozzles.
The nozzle rows are arranged in parallel, and a portion between the adjacent nozzle rows on the front face of the nozzle head is provided with a tapered surface extending from the ridge line portion traversing the central portion of the nozzle head to the peripheral portion of the nozzle head on both sides thereof, An electroplating method, wherein a return liquid from a surface to be plated is discharged from a front surface of a nozzle head through a return flow path constituted by the tapered surface.
【請求項6】 前記テーパ面のテーパ角度が6°以上で
あることを特徴とする請求項記載の電気めっき方法。
6. The electroplating method according to claim 5, wherein a taper angle of the tapered surface is 6 ° or more.
【請求項7】 前記ノズル列および前記戻り流路が前記7. The method according to claim 7, wherein the nozzle row and the return flow path are
稜線部分と直交していることを特徴とする請求項5また6. The structure according to claim 5, wherein the ridge is perpendicular to the ridge.
は6記載の電気めっき方法。Is an electroplating method according to 6.
【請求項8】 前記ノズルヘッドが円柱形状であり、前8. The method according to claim 8, wherein the nozzle head has a cylindrical shape.
記ノズル列が該円柱の上面に形成されており、前記稜線The nozzle row is formed on the upper surface of the cylinder, and the ridge line
部分が該上面の中心を通ることを特徴とする請求項5か6. The method according to claim 5, wherein the portion passes through the center of the upper surface.
ら7までのいずれか1項記載の電気めっき方法。An electroplating method according to any one of claims 1 to 7.
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