电镀夹具
阅读：343发布：2020-05-12
专利汇可以提供电镀夹具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种电 镀 夹具，在对多个被镀物同时实施 电镀 加工时，在每个被镀物上不会产生电镀不均而可实施均匀电镀加工的电镀夹具。一种在浸渍于电镀液中的状态下绕 水 平轴旋转的电镀夹具(2)，包括与旋 转轴 线(CL)平行且配置在以该 旋转轴 线(CL)为中心的圆周上的多根夹持棒(20)和用于固定上述多根夹持棒(20)的两端的一对端板(21)，在该夹持棒(20)上沿上述旋转轴线(CL)以规定间隔形成有多个槽。，下面是电镀夹具专利的具体信息内容。
电镀夹具
技术领域
背景技术
[0002] 近年来，电镀技术应用于各种技术领域中，也使用于半导体的配线技术中。在半导体领域中，为了实现半导体的高集成化以及高性能化，力求缩小半导体的配线间距，最近，多使用在形成在硅晶圆上的氧化膜上以干蚀刻形成配线用的槽并对该槽施加电镀而将配线材料埋入的工法。
[0003] 作为这样的对晶圆等被镀物实施电镀的方法，与浸渍于镀液中的被镀物的被镀面相面对地配置阳极板，向被镀面喷出新的镀液，同时在被镀物与阳极板之间通电而对被镀面实施电镀的电镀法(例如，参照专利文献1)。
[0004] 但是，电镀层形成的程序一般而言较长，在必须对每个被镀物进行一连串的作业的上述以往的电镀法中，并不适合于对许多的被镀物实施电镀加工的情况下的缩短合理化。
[0005] 因此，在专利文献2中，如图7所示，将多个能以使作为被镀物的晶圆120的被镀面121露出的状态保持晶圆120的电镀夹具110以上下堆叠起来的状态进行连结，使其浸渍于储存于电镀槽130的电镀液131而进行无电解电镀用的夹具110已经被公开。
[0006] 专利文献1：日本特开2002—327291号公报
[0007] 专利文献2：日本特开2002—339078号公报
[0008] 电镀槽130内的镀液131由于随着电镀加工而产生氢，移动至上部的氢浓度变高。因此，使用以往的电镀夹具110的无电解电镀方法中，配置于上方的晶圆120与配置于下方的晶圆120之间，会有镀膜厚度不均的问题。
[0009] 另外，镀液130由于上部的温度变高，与下部相比，上部镀膜的成长速度快，配置于上方的晶圆120与配置于下方的晶圆120之间，会有镀膜厚度不均的问题。
发明内容
[0010] 本发明的目的在于解决上述问题，提供一种在对多个被镀物同时实施电镀加工时，每个被镀物不会产生镀膜不均而可均匀地实施电镀加工的电镀夹具。
[0011] 为了解决上述课题，本发明的电镀夹具安装着被镀物在浸渍于电镀液中的状态下绕水平轴线旋转，其特征在于，该电镀夹具包括与旋转轴线平行配置的多根夹持棒和用于固定上述多根夹持棒的两端的一对端板，上述夹持棒配置于可与其他夹持棒一起夹持上述被镀物的位置上，在该夹持棒上沿上述旋转轴线以规定间隔形成有多个槽。
[0012] 上述电镀夹具为旋转轴线呈水平配置的夹具，在使被镀物旋转的状态下实施电镀加工，因此，即使在因镀液深度而温度及氢浓度不同的情况下，也可防止在被镀面产生镀膜厚度不均。另外，可利用形成有多个槽的夹持棒夹持多片被镀物，因此，可对多片被镀物同时实施电镀加工，可使电镀加工的工期缩短合理化。
[0013] 另外，对于上述电镀夹具，若上述槽呈V字形截面，则被镀物与夹持棒的接触面变小，并且槽内可以流通镀液，从而可以更大范围实施电镀加工，因此优选。
[0014] 另外，对于上述电镀夹具，若上述多根夹持棒以等间隔配置，则通过平衡较好地夹持被镀物而将均匀的应力作用于被镀物上，因此，可防止被镀物产生破损。
[0015] 另外，对于上述电镀夹具，上述夹持棒可以配设4根。
[0017] 图1为本发明的较佳实施方式的电镀装置的概略构造的立体图。
[0018] 图2为图1所示的电镀装置的正视图。
[0019] 图3为图1所示的电镀夹具的机构的侧剖视图。
[0020] 图4为图1所示的电镀夹具的正视图。
[0021] 图5为用于说明被镀物安装于图1所示的电镀夹具的方法的立体分解图。
[0022] 图6的(a)～(c)为用于说明将电镀夹具相对于构成图1所示的电镀装置的支承构件进行安装、拆卸、固定的方法的部分立体图。
[0023] 图7为以往的电镀夹具的剖视图。
具体实施方式
[0024] 以下，对本发明的较佳实施方式进行说明。
[0025] 在此，图1为本实施方式的电镀装置的概略构造的立体图，图2为同一装置的正视图。另外，图3为表示本实施方式的夹具的机构的侧剖视图。图4为同一电镀夹具的正视图。而且，图5为用于说明被镀物安装于同一电镀夹具上的方法的分解立体图。图6的(a)～(c)为用于说明将电镀夹具相对于形成本实施方式的电镀装置的支承构件进行安装、拆卸及固定的方法的部分立体图。
[0026] 本实施方式的电镀装置1为对作为被镀物的硅制的晶圆3(参照图3或图4)实施电镀的装置，如图1及图2所示，包括保持被镀物的电镀夹具2、可旋转地支承电镀夹具2的支承构件4、将绕旋转轴线旋转的驱动力给予电镀夹具2的驱动机构5。
[0027] 如图3所示，电镀装置1在至少电镀夹具2浸渍于贮存于电镀槽6内的镀液61内的状态下运转。通过驱动电镀装置1，电镀夹具2与晶圆3以水平轴线为中心而旋转。
[0028] 如图1及图2所示，电镀夹具2借助两端的滑动轴承24而可旋转地由支承构件4的下部所支承。电镀夹具2的一端(齿轮25)连结于驱动机构5，配置于支承构件4的上部的马达50的旋转由驱动机构5(齿轮51～53)传递。
[0029] 以下对电镀装置1的各部进行详细的说明。
[0030] 电镀夹具2为安装有晶圆3，在浸渍于镀液中的状态下绕水平轴线旋转的构件，与旋转轴线CL平行，包括以该旋转轴线CL为中心而配置于圆周上的四根夹持棒20以及固定夹持棒20的两端的一对端板21。
[0031] 夹持棒20是以等间隔配置，可与其他的夹持棒20同时夹持晶圆3。然后，夹持棒20在安装晶圆3时，使作用于晶圆3的应力均等(参照图3)。
[0032] 如图4所示，夹持棒20借助螺栓22固定于配设在夹持棒20两端的端板21上。
[0033] 如图4所示，为了使晶圆3的卡合变得容易，在夹持棒20上沿着旋转轴线CL以规定间隔形成五个槽20a。通过在夹持棒20上形成五个槽20a，可一次将五片晶圆3安装到电镀夹具2上。
[0034] 形成于夹持棒20上的槽20a呈V字形截面，与晶圆3的接触面变少，并且在槽20a内流通电镀液。
[0035] 而且，配置于电镀夹具2上的夹持棒20的根数并不限定。例如可适当地设置三根或五根以上。
[0036] 另外，通过使夹持棒20的长度变长而可安装更多的晶圆3。另外，槽20a的个数并不限定，可适当地设定。另外，槽20a的截面并不限定成V字形截面，可适当地设定。
[0037] 如图4所示，端板21配置于夹持棒20的两端部，借助螺栓22而固定四根夹持棒20。
[0038] 如图5所示，在端板21上形成U字槽21a，在安装或拆下晶圆3时，使四根夹持棒20中的一根夹持棒20’可自由拆下。另外，在端板21上的对应于其他夹持棒20的位置上形成有未图示的螺拴孔。
[0039] 另外，如图2所示，在端板21上突设有与电镀夹具2的旋转轴线CL形成同轴的轴棒23。滑动轴承24固定于各轴棒23上，通过支承构件4而可旋转地支承。而且，齿轮25是与一轴棒23(图2中左侧的轴棒23)的顶端一体成型，马达50的动力经由齿轮51、52、53而传递，使电镀夹具2旋转。
[0040] 如图1及图2所示，支承部4为构成用于支承电镀夹具2及驱动机构5的电镀装置1的框体的丙烯树脂制的构件。
[0041] 在本实施方式中，如图2所示，支承构件4由一对侧板40以及在横设于两侧板40之间的状态下连结侧板40之间的横向部件41所构成。在支承构件4的一边的侧板40的侧方借助横向部件41设置有盖体构件42，该盖体构件42覆盖齿轮51、52、53及25。
[0042] 如图6的(a)、图6的(b)所示，在侧板40上形成有使轴棒23所插入的滑动轴承24滑动而加以支承的导槽43。
[0043] 如图6的(a)所示，导槽43形成为底部比开口低而倾斜，可防止插入的电镀夹具2的滑动轴承24由于重力而拔出。
[0044] 如图6的(a)、图6的(b)所示，导槽43的槽宽形成为与滑动轴承24的外径相同，通过使轴棒23所插入的滑动轴承24滑动，可使电镀夹具2相对于支承构件4自由装卸。由此，由于电镀夹具2能容易地拆下，可容易地进行电镀夹具2的交换及晶圆3的装卸，可提高作业性。
[0045] 而且，如图6的(c)所示，在支承构件4上安装有固定构件44，以避免在电镀装置1的运转过程中(电镀夹具2的旋转驱动过程中)，轴棒23所插入的滑动轴承24从导槽43脱落。
[0046] 另外，电镀装置1的运转过程中(电镀夹具2的运转过程中)，如图1、图6的(c)所示，通过安装固定构件44而防止电镀夹具2从支承构件4脱出。
[0047] 如图6的(b)及6的(c)所示，固定构件44为使电镀夹具2的旋转驱动中轴棒23不会从支承构件4(导槽43)脱落、借助滑动轴承24使轴棒23可旋转地卡合的丙烯树脂制的构件。固定构件44通过对应于滑动轴承24的外径所形成的凹部44a而使滑动轴承24可旋转地卡合。由此，电镀装置1运转过程中(电镀夹具2的旋转驱动过程中)，电镀夹具2不会脱落或偏离，可稳定地进行电镀作业。
[0048] 而且，固定构件44由例如未图示的PEEK树脂制的螺栓等固定于支承构件4上，由此可防止电镀夹具2在旋转驱动过程中从支承构件4脱落。
[0049] 在本实施方式中，虽然使轴棒23所插入的轴承24滑动或者由固定构件44固定，但只要电镀夹具2是可旋转地被支承，也可以不设置滑动轴承24而使轴棒23直接在导槽43中滑动，由支承构件4可旋转地支承。而且，此时，轴棒23由固定构件44直接可旋转地固定。
[0050] 另外，通过在导槽43上形成作为卡合部的凸部，而可以省略作为卡合滑动轴承24的结构的固定构件44等，电镀夹具2的卡合方法并不限定。
[0051] 驱动机构5为用于旋转驱动电镀夹具2的动力源与动力传递装置，如图2所示，该驱动机构5由马达50、安装于马达50的驱动轴50a上的齿轮51、与齿轮51啮合的齿轮52以及与齿轮52啮合的齿轮53所构成。马达50配置于支承构件4的上部，齿轮51、52、53配置于支承构件4的侧面(在图2中的左侧侧面)。
[0052] 通过将马达50配置于固定在支承构件4上的盖体构件54的内部，在电镀装置1配置于电镀槽6内时或旋转驱动电镀夹具2时等，可防止镀液61溅到马达50上。
[0053] 采用这样的驱动机构5，驱动马达50，马达50的驱动轴50a的旋转经由齿轮51传递至齿轮52而使齿轮52旋转，齿轮52的旋转再经由齿轮52传递至齿轮53而使齿轮53旋转，由此使啮合于齿轮53的齿轮25旋转。由此，经由连接于齿轮25的轴棒23驱动电镀夹具2以及安装于电镀夹具2上的晶圆3绕旋转轴线CL旋转。
[0054] 而且，构成齿轮51、52、53的材料只要是具有耐药品性(耐镀液性)的材料即可，并不限定，例如由聚甲烯戊烷树脂(TPX注册商标)、聚乙烯(PP)树脂等形成。另外，在本实施方式中，虽然马达50的旋转可经由齿轮51、52、53及25传递至电镀夹具2，但也可经由例如由耐药品性的材料形成的皮带等将马达50的旋转传递至电镀夹具2，只要是可将马达50的旋转力传递至电镀夹具2，其传递机构并不限定。
[0055] 而且，在本实施方式中，虽然电镀夹具2、支承构件4以及固定构件44由丙烯树脂形成，只要是具有耐药品性、耐热性(大约95℃的高温)且像丙烯树脂一般硬即可，也可以由其他树脂形成该构件。
[0056] 接着，对本实施方式的电镀装置1的动作的概要进行说明。
[0057] 首先，如图4及图5所示，将作为被镀物的晶圆3装载于电镀夹具2上。晶圆3的安装通过在将夹持棒20’从端板21上卸下的状态下、使晶圆3滑入其他的夹持棒20的槽20a中后、固定夹持棒20’来进行。此时，使电镀夹具2的旋转轴线CL与晶圆3的中心点重合地安装晶圆3。
[0058] 接着，如图6的(a)及图6的(b)所示，旋转轴线CL在水平状态下，电镀夹具2的轴棒23所插入的滑动轴承24在导槽43内滑动，电镀夹具2可旋转地安装于支承构件4上。然后，连接于电镀夹具2的轴棒23的齿轮25啮合于驱动机构5的齿轮53，使电镀夹具2与驱动机构5相连结，并且安装固定构件44，借助滑动轴承24而使轴棒23可旋转地卡合。
[0059] 接着，将电镀装置1配置成：在贮存有镀液61的电镀槽6内，电镀夹具2完全浸渍于镀液61中(参照图3)。然后，驱动驱动机构5的马达50，其旋转经由齿轮51、52、53及25使电镀夹具2旋转。
[0060] 以上，采用本实施方式的电镀夹具2，一边使晶圆3以水平配置的旋转轴线为中心一边对晶圆3进行电镀，因此在贮存于电镀槽6的镀液61中，即使由于深度不同而氢浓度不同，由于晶圆3在上下方向上旋转，因此不会产生镀膜不均。
[0061] 同样地，即使由于镀液61的深度而产生温度差异，由于晶圆3在上下方向上旋转，也不会产生镀膜成长速度不同所造成的不均匀的现象。
[0062] 另外，由于电镀夹具2可安装多个晶圆3，因此，可一次对多个晶圆3进行电镀。
[0063] 另外，由于夹持棒20的槽20a形成V字形截面，可容易地进行晶圆3的卡合，同时晶圆3与夹持棒3的接触面积最小，可实施相当广范围的加工。
[0064] 以上，虽然以较佳实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可做适当设计的变更。
[0065] 例如，在上述实施方式中，虽然是对作为被镀物的圆形硅晶圆进行电镀的情况作说明，但构成被镀物的材质及形状并无限定。
[0066] 另外，夹持棒的长度及形成于夹持棒的槽的数量、槽的间距等可做适当的设定。
[0067] 另外，虽然夹持棒的槽是沿着夹持棒的周围方向形成，也可仅在安装的晶圆侧形成槽。
[0068] 另外，夹持棒与端板的固定方法并不限定于以螺栓螺合。
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