本発明は、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体の微細化、および環境負荷低減に伴い、半導体の中でもフリップチップ品に用いるはんだとして、電解めっきによるスズ合金が増えてきている。 このようなスズ合金としては、ＳｎＡｇ合金が主流とされている。

ＳｎＡｇ合金を用い、はんだバンプを形成する場合、バリア膜堆積工程、シード膜堆積工程、レジストや保護膜や感光性フィルムといったレジスト等によるパターン形成工程、パターン開口部へのＮｉアンダーバンプメタルめっき工程、パターン開口部へのＳｎＡｇ合金めっき工程、レジスト剥離工程、シード／バリア膜除去工程といった工程を施す必要がある。 このような工程の中で、半導体ウェハに対し、レジスト等を用いてめっき処理を施す場合、半導体ウェハへの給電が課題となっている。 このため、半導体製造装置には、半導体ウェハに通電するために、めっき電極が備わっている。 また、めっき液がめっき電極に接触することを防ぐため、シールも備わっている。 めっき液によって成膜する際、このシールは、めっき電極よりめっき液側となり、かつ、半導体ウェハに接するように配される。

特許文献１および２には、半導体ウェハのめっき処理方法がが開示されている。 特許文献１には、めっきのための接点ピンが接触する部分の半導体ウェハ上の一定領域に耐めっき性の薄膜を形成した後、バンプめっきしている。 特許文献２には、めっき処理前に下地表面を水溶性ポリマーおよび水を少なくとも含んでいる表面処理剤で処理している。

半導体ウェハをめっき処理する際、半導体製造装置に設けられたシールと感光性材料との接触箇所にクラックが生じてしまうことがある。 クラックの発生を抑制するために、レジスト等の材料の硬度を下げたり、半導体ウェハ外周部の電極接触部にパターンを設けなかったりすることがある。 しかしながら、本発明者が検討した結果、２種類のめっき膜を同一のレジスト等の材料を用いて選択めっきする際、クラックが生じてしまうことがあることが判明した。

本発明によれば、表面に絶縁膜が形成された半導体ウェハ表面を第１のめっき液を用いてめっき処理する第１のめっき処理槽と、
上記半導体ウェハ表面を第２のめっき液を用いてめっき処理する第２のめっき処理槽と、
を備え、
上記第１のめっき処理槽には、上記半導体ウェハ表面と重なる部分の長さがｄ _１であり、かつ上記絶縁膜との接触幅がｗ _１の第１のシールが設けられ、
上記第２のめっき処理槽には、上記半導体ウェハ表面と重なる部分の長さがｄ _２であり、かつ上記絶縁膜との接触幅がｗ _２の第２のシールが設けられ、
上記第１のシールと第２のシールの間には、ｄ _２ ＜ｄ _１ −ｗ _１の関係が成り立つ半導体装置の製造装置が提供される。

さらに、本発明によれば、表面に絶縁膜が形成された半導体ウェハ表面を第１のめっき液を用いてめっき処理する第１めっき処理工程と、
上記第１のめっき処理工程の後、第２のめっき液を用いてめっき処理する第２のめっき処理工程と、
を含み、
上記第１のめっき処理工程では、上記半導体ウェハ表面の一部を、長さがｄ _１であり、かつ上記絶縁膜との接触幅がｗ _１の第１のシールで覆い、
上記第２のめっき処理工程では、上記半導体ウェハ表面の一部を、長さがｄ _２であり、かつ上記絶縁膜との接触幅がｗ _２の第２のシールで覆い、
上記第１のシールと第２のシールの間には、ｄ _２ ＜ｄ _１ −ｗ _１の関係が成り立つ半導体装置の製造方法が提供される。

本発明者が検討した結果、シールの接触箇所において発生していたクラックの原因は、第１のめっき液により薬液負荷、または熱負荷を受け、絶縁膜が変質した箇所に、第２のシールを接触させることによって圧力負荷が加わることが原因であることが判明した。 これに対し、本発明によれば、２種類以上のめっきを同一の絶縁膜を用いて選択的にめっき処理をする際、第１のめっき処理による薬液負荷、および熱負荷が加わり、絶縁膜が変質する。 このため、第２のめっきシール位置は、第１のめっきシール位置と比べて、半導体ウェハ端側としている。 これによって、第２のシールは、絶縁膜が変質していない箇所に配される。 したがって、絶縁膜にクラックが発生することを抑制できる。

本発明によれば、絶縁膜にクラックが発生することを抑制できる。

本実施形態による半導体装置の製造装置を示す図である。

本実施形態による半導体装置の製造装置に半導体ウェハを設置した際の俯瞰図である。

本実施形態による半導体装置の製造装置に半導体ウェハを設置した際の上面図である。

本実施形態による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

本実施形態による第１のめっき処理工程を説明するための模式図である。

本実施形態による第２のめっき処理工程を説明するための模式図である。

本実施形態による第３のめっき処理工程を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、本実施形態による半導体装置の製造装置を示す図である。
図１に示すように、この製造装置は、表面に絶縁膜３３０が形成された半導体ウェハ２
００表面を第１のめっき液を用いてめっき処理する第１のめっき処理槽１２０と、半導体ウェハ２００表面を第２のめっき液を用いてめっき処理する第２のめっき処理槽１５０と、
を備える。 図５に示すように、第１のめっき処理槽１２０には、半導体ウェハ２００の表面と重なる部分の長さがｄ _１であり、かつ絶縁膜３３０との接触幅がｗ _１の第１のシール３
２０が設けられる。 図６に示すように、第２のめっき処理槽１５０には半導体ウェハ２０
０の表面と重なる部分の長さがｄ _２であり、かつ絶縁膜３３０との接触幅がｗ _２の第２のシール３４０が設けられている。 そして、第１のシール３２０と第２のシール３４０の間には、ｄ _２ ＜ｄ _１ −ｗ _１の関係が成り立っている。

また、この製造装置はさらに、半導体ウェハ２００を装置内にロード／アンロードするローダー／アンローダー１００を備えていることが好ましい。 さらに、前処理槽１１０、水洗・乾燥槽１３０、水洗処理槽１４０、搬送ロボット、薬液ユニット、および電気ユニット等も備えていることがある。 また、これら処理槽の数は同じでなくてもよいし、水洗を行う槽と乾燥を行う槽は、別であってもよい。 また、半導体ウェハ２００を水平面に対して水平に置くカップ式でも、立てておくラック式でも良い。

図２は、本実施形態による半導体装置の製造装置に半導体ウェハ２００を設置した際の俯瞰図、図３は上面図である。
図２、および図３に示すように、第１のめっき処理槽１２０、または第２のめっき処理槽１５０に半導体ウェハ２００をセットした場合、シール２１０は、半導体ウェハ２００の外周に対して同心円状に配される。 ただし、シール２１０における内周の直径は、半導体ウェハ２００の直径よりも小さい。 さらに、第２のシール３４０の位置が第１のシール３２０の位置よりも半導体ウェハ２００端部に近く、かつ部分的にも重ならない。 このため、第２のシール３４０が接しているのはレジスト等の材料における第１のめっき液によって薬液負荷、または熱負荷が加わらず、かつ第１のシール３２０を配したことにより生じた圧力による負荷が加わっていない箇所である。

次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について述べる。

図４は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
図４に示すように、まず、半導体ウェハ２００を半導体装置の製造装置におけるローダー１００にロードする（ステップＳ１）。 次いで、半導体ウェハ２００表面にめっき液が付着しやすくなるように、水洗処理、および薬液処理をおこなう前処理する（ステップＳ３）。 そして、半導体ウェハ２００表面を第１のめっき液を用いてめっき処理する（ステップＳ１０）。 その後、半導体ウェハ２００に付着している第１のめっき液を洗浄するために水洗する（ステップＳ５）。 水洗した半導体ウェハ２００は、第２のめっき液を用いてめっき処理する（ステップＳ２０）。 次いで、第２のめっき液を水洗し（ステップＳ７）、乾燥させる（ステップＳ８）。 最後に、めっき処理された半導体ウェハ２００を半導体装置の製造装置からアンロードする（ステップＳ９）。

なお、第２のめっき処理（ステップＳ２０）を経た後に、第３のめっき処理を含んでもよい。 この場合、半導体ウェハ２００と重なる部分の長さがｄ _３であり、絶縁膜３３０との接触幅がｗ _３の第３のシールを用いる。 この第３のシールで半導体ウェハ２００を覆っており、第２のシール３４０と第３のシールの間には、ｄ _３ ＜ｄ _２ −ｗ _２の関係が成り立っている。 また、第１のめっき液では、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、及びＡｕ（１）の少なくとも１つを含むめっき膜を、第２のめっき液では、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＺｎ（２）の少なくとも１つを含むめっき膜を形成することが好ましい。 なお、第３のめっき液では、Ｓｎ、Ａｇ、及びＺｎ（３）の少なくとも１つを含むめっき膜を、形成してもよい。

第１、第２、および第３のめっき処理に用いるめっき液を選択する基準として、めっき液のめっき温度が挙げられる。 上記の第１のめっき液のめっき温度は、５０〜８０℃、第２および第３のめっき液のめっき温度はいずれも２０〜３０℃である。 これは、めっき液の温度による熱膨張や、その後の熱収縮によってクラックが発生することを抑制するためである。

図５は、本実施形態による第１のめっき処理（ステップＳ１０）を説明するための模式図である。 なお、図５は、図３のＡ−Ａ'断面における模式図である。
図５に示すように、めっきシード３００によりコーティングされている半導体ウェハ２００上に設けられた絶縁膜３３０の一部や、めっき電極３１０を第１のめっき液から保護するために、第１のシール３２０は配されている。 第１のシール３２０は、絶縁膜３３０と接触幅ｗ _１で接している、半導体ウェハ２００の端まで長さｄ _１のシールである。 なお、第１のシール３２０は、バイトンやテフロン（登録商標）等の耐薬品性に優れたフッ素樹脂で出来ているため、第１のめっき液から、めっき電極３１０を保護することができている。

図６は、本実施形態による第２のめっき処理（ステップＳ２０）を説明するための模式図である。 なお、図６は、図３のＡ−Ａ'断面における模式図である。
図６に示すように、めっきシード３００によりコーティングされている半導体ウェハ２００上に設けられた絶縁膜３３０の一部や、めっき電極３１０を第２のめっき液から保護するために、第２のシール３４０は配されている。 第２のシール３４０は、絶縁膜３３０と接触幅ｗ _２で接している、半導体ウェハ２００の端まで長さｄ _２のシールである。 なお、第２のシール３４０は、バイトンやテフロン（登録商標）等の耐薬品性に優れたフッ素樹脂で出来ているため、第１のめっき液から、めっき電極３１０を保護することができている。 また、第１のめっき処理による薬液負荷、および熱負荷が加わることによって、絶縁膜３３０は変質する。 なお、第２のシール３４０の位置は、第１のシール３２０の位置と比べて、半導体ウェハ２００端側としている。 このため、絶縁膜３３０が変質していない箇所に、第２のシール３４０を配することができる。

図７は、本実施形態による第３のめっき処理を説明するための模式図である。 なお、図７は、図３のＡ−Ａ'断面における模式図である。
図７に示すように、めっきシード３００によりコーティングされている半導体ウェハ２００上に設けられた絶縁膜３３０の一部や、めっき電極３１０を第３のめっき液から保護するために、第３のシール３５０は配されている。 第３のシール３５０は、絶縁膜３３０と接触幅ｗ _３で接している、半導体ウェハ２００の端まで長さｄ _３のシールである。 第２のめっき処理（ステップＳ２０）と同様に、第３のシール３５０の位置は、第２のシール３４０の位置と比べて、半導体ウェハ２００端側としている。 このため、絶縁膜３３０が変質していない箇所に、第３のシール３５０を配することができる。

次に、本実施形態による効果について説明する。

本実施形態によれば、第１のシール３２０と第２のシール３４０の間には、ｄ _２ ＜ｄ _１ −ｗ _１の関係が成り立っている。 これによって、第１のめっき液によって、薬液負荷、または熱負荷の加わった絶縁膜３３０における箇所に、第２のシール３４０が配されることはない。 つまり、第１のめっき液と絶縁膜３３０との間で化学反応が起こり、変質した箇所に第２のシール３４０が配されることはない。 これによって、第１のめっき液によって変質した箇所に第２のシール３４０による圧力は加わらない。 したがって、クラックが発生することを抑制できる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１００ ローダー／アンローダー１１０ 前処理槽１２０ 第１のめっき処理槽１３０ 水洗・乾燥処理槽１４０ 水洗処理槽１５０ 第２のめっき処理槽２００ 半導体ウェハ外周２１０ シール内周２２０ めっき処理槽内壁３００ めっきシード３１０ めっき電極３２０ 第１のシール３３０ レジスト等３４０ 第２のシール３５０ 第３のシール