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公開番号2025041882
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2024229006,2022558193
出願日2024-12-25,2020-03-23
発明の名称めっき装置及びめっき方法
出願人エーシーエムリサーチ (シャンハイ) インコーポレーテッド
代理人弁理士法人ATEN
主分類C25D 21/10 20060101AFI20250318BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】パターン構造を有する基板に金属を析出させるためのめっき装置及びめっき方法を提供する。
【解決手段】めっき装置は、電解液を収容するように構成されためっき浴と、基板を保持するように構成された基板保持モジュールと、基板がめっきされる電解液に浸漬されている間、基板保持モジュールを基板と共に駆動して水平方向及び/又は鉛直方向に振動させるように構成された少なくとも1つの駆動装置と、を備えている。本発明は、基板保持モジュールを振動させることにより、めっき速度を上げ、パターン構造上に均一にめっきを行うことで、めっき中の物質移動を促進することができる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
パターン構造を有する基板に金属を析出させるためのめっき装置であって、電解液を収容するように構成されためっき浴と、基板を保持するように構成された基板保持モジュールと、前記基板保持モジュールを前記基板と共に回転駆動するように構成された回転アクチュエータと、前記回転アクチュエータをN（N≦3.0）回転させた後にN逆回転させることを交互にサイクル数行うように構成されたコントローラと、を備えためっき装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
Nが0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5及び3.0である、請求項１に記載のめっき装置。
【請求項３】
前記回転アクチュエータの回転速度が120rpm未満である、請求項１に記載のめっき装置。
【請求項４】
パターン構造を有する基板に金属を析出させるめっき方法であって、基板保持モジュールに前記基板を搭載して保持する工程と、めっき浴に収容された電解液に前記基板を浸漬させる工程と、前記基板を前記電解液に浸漬させてめっきが行われている間に前記基板保持モジュールを前記基板と共に回転アクチュエータで回転駆動する工程と、前記回転アクチュエータをN（N≦3.0）回転させた後にN逆回転させることを交互にサイクル数行うように制御する工程と、を備えためっき方法。
【請求項５】
Nが0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5及び3.0である、請求項４に記載のめっき方法。
【請求項６】
前記回転アクチュエータの回転速度を120rpm未満とする、請求項４に記載のめっき方法。
【請求項７】
パターン構造を有する基板に金属を析出させるためのめっき装置であって、
電解液を収容するように構成されためっき浴と、基板を保持するように構成された基板保持モジュールと、前記基板がめっきされる前記電解液に浸されている間、前記基板保持モジュールを前記基板と共に駆動して水平方向及び／又は鉛直方向に振動させるように構成された少なくとも１つの駆動装置と、少なくとも１つの振動板と、を備え、
前記少なくとも１つの駆動装置は、前記基板保持モジュールを駆動して前記少なくとも１つの振動板の固有周波数で共振させるように構成され、
前記少なくとも１つの振動板は、前記基板保持モジュールに接続された、めっき装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの駆動装置は、モータ、シリンダ及びバイブレータのいずれかである、請求項７に記載のめっき装置。
【請求項９】
前記基板保持モジュールは前記基板を水平に保持する、請求項７に記載のめっき装置。
【請求項１０】
前記基板保持モジュールは前記基板を鉛直に保持し、前記基板保持モジュール及び前記基板は前記電解液に鉛直に浸漬される、請求項７に記載のめっき装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体デバイスの製造に関し、より詳細には、めっき速度を上げるための電解液撹拌を伴うめっき装置及びめっき方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、デュアルダマシン法におけるトレンチ、ホール、TSVなどの配線構造の金属膜形成や、先端パッケージングプロセスにおけるバンプ等の形成に、めっき技術が一般的に使用されている。技術の急速な発展に伴い、めっき品質だけでなく、めっき速度に対する要求も高まっている。デュアルダマシン法及びアドバンストパッケージングプロセス共に、めっき速度が高いほどスループットが向上するため、めっき速度の重要性はますます高まっている。
【０００３】
一般に、めっき速度は、例えば、電解液の組成、電解液の温度、電解液の攪拌等が関係する。さらに、電解液の攪拌は、例えば、電解液の流量、被めっき基板の回転速度、電解液に加える振動等が関係する。現在、めっき中の物質移動を促進してめっき速度を上げるため、電解液の攪拌を強化する方法がいくつか提案されている。１つの方法として、横方向の流れを促進するように構成された流路口があるフローダイバータと組み合わせてフローシェーピングプレートを使用することが挙げられる。この方法は、めっき中の効果的な物質移動を得るために電解液の流れのダイナミクスを制御し、均一性の高いめっきを得ることができる。しかしながら、基板の一方側から他方側への電解液の流れが強すぎると、電解液中の添加剤の分布に影響が生じる。具体的には、流路口に近い側の電解液の流速は速く、流路から遠い側の電解液の流速は遅くなる。そのため、基板の中心から端にかけての電解液の流速は均一ではない。より具体的には、基板の端にある流路口では電解液の流量が多く、当該電解液が基板の中心を通って流路口から離れた基板の別の側に電解液が流れる間に、電解液の流量がどんどん少なくなる。多くの添加剤（特にめっきレベラー）は電解液の流量に敏感である。電解液の流量が多すぎて、基板全体の電解液の流量の分布が均一でないと、電解液の流量の大きい基板表面にレベラーが付着しやすくなり、めっきの均一性が悪くなる。一方、半導体デバイスの微細構造等では、バンプの形状も影響を受ける。電解液の流速に敏感なレベラーにより、バンプの形状が傾く。基板を回転させることで非対称性を補正することは可能であるが、めっき処理中に基板の回転速度が変化してしまう。これは産業界では一般的なことであり、めっきが不均一になる。
【０００４】
電解液の攪拌を強化する方法として、パドルの振動を利用したパドル使用方法もある。この方法の欠点は、一般的にパドルを拡散板と被めっき基板との間に設置するため、パドルの高速移動により電解液中に気泡が発生し、気泡がめっきのない基板表面に付着し、めっき品質に問題が発生することである。また、パドルには多数の開口部があり、開口部のパターンや大きさが電界分布に影響し、基板上のめっきの均一性に問題が生じる可能性があることも、パドルに起因する課題の一つである。さらに、パドルで基板表面に隣接する流れを攪拌すると、電解液内の電界に影ができ、めっき基板上の均一性の問題が発生する。
【０００５】
また、より高いめっき速度を実現するために、低速めっき用電解液とは異なる処方の電解液が使用される。例えば、銅めっきでは、従来のめっき速度は2～5ASDであるところ、8ASDを超えるめっき速度、具体的には8～30ASDのめっき速度で、電解液中のCuイオン濃度が高くなり、添加剤がより複雑になる。めっき速度が高くなると、膜やバンプの形状を制御することが難しくなる。また、1つのダイの中にトレンチと大きなパッド構造との両方がある等、デバイスの構造が複雑になると、レベラーの強度も必要になってくる。また、ウェーハレベルの均一性も、高速めっきでは制御が困難である。ウェーハレベルでもダイ内でも、めっきの効果を上げるためには、電解液中の添加剤である促進剤、レベラー、抑制剤等の相互協力が必要となる。
【０００６】
そのため、現在の電解液の攪拌方法には欠点がある。めっき速度やめっきの均一性を高めるため、電解液の新しい攪拌方法を提案する必要がある。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、パターン構造を有する基板に金属を析出させるめっき装置を提供することである。本発明に係るめっき装置は、電解液を収容するように構成されためっき浴と、基板を保持するように構成された基板保持モジュールと、前記基板がめっきされる電解液に浸されている間、前記基板保持モジュールを前記基板と共に駆動して水平方向及び／又は鉛直方向に振動させるように構成された少なくとも1つの駆動装置と、を備えている。
【０００８】
本発明の別の目的は、パターン構造を有する基板に金属を析出させるめっき方法を提供することである。本発明に係るめっき方法は、パターン構造を有する基板に金属を析出させるめっき方法であって、基板保持モジュールに前記基板を搭載して保持する工程と、めっき浴に収容された電解液に前記基板を浸漬させる工程と、前記基板が前記電解液に浸漬されてめっきが行われている間に前記基板保持モジュールを前記基板と共に駆動して水平方向及び／又は鉛直方向に振動させる工程と、を備えている。
【０００９】
本発明の目的は、パターン構造を有する基板に金属を析出させるめっき装置を提供することである。本発明に係るめっき装置は、電解液を収容するように構成されためっき浴と、基板を保持するように構成された基板保持モジュールと、前記基板保持モジュールを前記基板と共に回転駆動するように構成された回転アクチュエータと、前記回転アクチュエータをN（N≦3.0）回転させた後にN逆回転させることを交互にサイクル数行うように構成されたコントローラと、を備えている。
【００１０】
本発明の別の目的は、パターン構造を有する基板に金属を析出させるめっき方法を提供することである。本発明に係るめっき方法は、基板保持モジュールに前記基板を搭載して保持する工程と、めっき浴に収容された電解液に前記基板を浸漬させる工程と、前記基板を前記電解液に浸漬させてめっきが行われている間に前記基板保持モジュールを前記基板と共に回転アクチュエータで回転駆動する工程と、前記回転アクチュエータをN（N≦3.0）回転させた後にN逆回転させることを交互にサイクル数行うように制御する工程と、を備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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