めっき方法及びめっき装置
【課題】貫通電極用凹部の底部からのめっき膜の成長速度を遅くすることなく、貫通電極用凹部内に銅等の金属を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填することができるめっき方法を提供する。
【解決手段】表面に貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗとアノードとをめっき液中に互いに対峙させて配置し、基板Ｗとアノードとの間に電圧を印加しながら基板Ｗとアノードとの間のめっき液を攪拌して貫通電極用凹部１２内へ金属を充填し、貫通電極用凹部内１２への金属の充填量に相関して、基板とアノードとの間のめっき液の攪拌条件を変化させる。
【解決手段】表面に貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗとアノードとをめっき液中に互いに対峙させて配置し、基板Ｗとアノードとの間に電圧を印加しながら基板Ｗとアノードとの間のめっき液を攪拌して貫通電極用凹部１２内へ金属を充填し、貫通電極用凹部内１２への金属の充填量に相関して、基板とアノードとの間のめっき液の攪拌条件を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に上下に貫通する導通用の多数の貫通電極を有する基板を製造する際に、基板の表面に予め設けられた貫通電極用凹部内に銅等の金属を充填するのに使用されるめっき方法及びめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を多層に積層させる際に各層間を導通させるための手段として、基板の内部に上下に貫通する複数の銅等の金属からなる貫通電極を形成する技術が知られている。内部に銅からなる貫通電極を有する基板の製造例を図１を参照して説明すると、先ず、図１（ａ）に示すように、シリコン等からなる基材１０の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、上方に開口する複数の貫通電極用凹部１２を形成した基板Ｗを用意する。この貫通電極用凹部１２の直径は、例えば１〜１００μｍ、特に１０〜２０μｍで、深さは、例えば７０〜１５０μｍである。そして、基板Ｗの表面に、電解めっきの給電層としての銅等からなるシード層１４をスパッタリング等で形成する。
【０００３】
次に、基板Ｗの表面に電解銅めっきを施すことで、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗの貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填するとともに、シード層１４の表面に銅めっき膜１６を堆積させる。
【０００４】
その後、図１（ｃ）に示すように、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）等により、基材１０上の余剰な銅めっき膜１６及びシード層１４を除去し、同時に、貫通電極用凹部１２内に充填した銅めっき膜１６の底面が外部に露出するまで基材１０の裏面側を研磨除去する。これによって、上下に貫通する銅（銅めっき膜１６）からなる複数の貫通電極１８を内部に有する基板Ｗを完成させる。
【０００５】
貫通電極用凹部１２は、直径に対する深さの比、即ちアスペクト比が一般に大きく、通常、このようなアスペクト比の大きな貫通電極用凹部１２内に電解めっきによって成膜される銅（めっき膜）を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填するには長時間を要する。このため、この技術の実用化のためには、貫通電極用凹部内に銅を充填するのに要する時間をできるだけ短くする必要がある。
【０００６】
めっき浴の攪拌速度を連続的にまたは断続的に増大させることにより、金の電着速度を変化させるようにした金合金めっき方法が提案されている（引用文献１参照）。また、めっき液中に浸漬させて水平面に沿って配置されるめっき液攪拌用のパドルを、上下位置調節機構を介して、基板と近離する方向に移動（上下動）させるようにしためっき装置が提案されている（引用文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−１２０６９３号公報
【特許文献２】特開平８−１４４０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アスペクト比の大きな貫通電極用凹部内に電解めっきによって成膜される銅を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填するには、貫通電極用凹部の内部に優先的にめっき膜を成長させる、いわゆるボトムアップ成長が必要となる。このボトムアップ成長は、貫通電極用凹部の開口部付近と内部において、めっき液に含まれる有機添加剤の一つである、めっき膜成長の抑制作用を持つレベリング剤の作用に差をつけることによって生じる。つまり、貫通電極用凹部の開口部付近のめっき液を攪拌すると、貫通電極用凹部の開口部付近でのめっき液中のレベリング剤による抑制作用大きくなり、一方、貫通電極用凹部の内部ではめっき液の撹拌が弱いため、めっき液中のレベリング剤による抑制作用が殆どなくなる。このため、貫通電極用凹部の内部から優先的にめっき膜が成長するボトムアップ成長が起こる。
【０００９】
このように、ボトムアップ成長を起こさせるためには、貫通電極凹部の開口付近でのめっき液の強い撹拌が必要となる。そのため、めっき中にめっき液を積極的に撹拌したり、めっき中に基板表面に向けてめっき液を吹き付ける等の手段が一般に採用されている。これらの方法は、貫通電極用凹部のアスペクト比の大きなめっき初期段階では、貫通電極用凹部の開口部付近でのめっき液の撹拌が強く、貫通電極用凹部の内部でのめっき液の撹拌が弱くなるため、ボトムアップ成長に有効である。しかしながら、めっき膜の成長に伴って貫通電極用凹部が徐々にめっき膜で埋まり、貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が小さくなっていくと、一定の条件で積極的にめっき液を撹拌しながらめっきを継続した場合、貫通電極用凹部の未充填部の内部にもめっき液中のレベリング剤による抑制効果が働いてしまい、めっき膜の成長速度が遅くなり、結果的にめっき時間が長くなってしまうという問題が生じることが判明した。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、貫通電極用凹部の底部からのめっき膜の成長速度を遅くすることなく、貫通電極用凹部内に銅等の金属を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填することができるようにしためっき方法及びめっき装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、基板表面に設けた貫通電極用凹部の内部に優先的に銅を析出させて貫通電極用凹部内を欠陥なく完全に銅で埋める技術において、貫通電極用凹部の底部から優先的にめっきを成長させる、いわゆるボトムアップめっきにおけるめっき膜の成長速度を極力低下させることなく、貫通電極用凹部内を銅で充填する方法について数多くの試験を行って検討した。その結果、銅イオン、支持電解質及びハロゲンイオンを含み、更に有機イオウ化合物、高分子化合物及び有機窒素化合物のうち少なくとも一つを含んだめっき液を用い、アノードと基板との間に電圧を印加しながら、めっき初期においてはめっき液を比較的高強度で攪拌してめっきを行って貫通電極用凹部内に銅（めっき膜）を析出させ、貫通電極用凹部が銅で完全に充填される前に、めっき液の攪拌を比較的低強度に変化させてめっきを継続することで目的を達成できることを見出し本発明を完成した。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、表面に貫通電極用凹部を有する基板とアノードとをめっき液中に互いに対峙させて配置し、前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加しながら前記基板と前記アノードとの間のめっき液を攪拌して前記貫通電極用凹部内へ金属を充填し、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とするめっき方法である。
【００１３】
例えば、めっき初期においては、めっき液を比較的高強度で攪拌する攪拌条件でめっきを行い、これによって、貫通電極用凹部の内部に金属を優先的に析出（ボトムアップ成長）させ、貫通電極用凹部が金属で完全に充填される前の貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が小さく大きくなった段階で、めっき液の攪拌を比較的低強度の攪拌条件に変化させてめっきを継続することで、めっき速度を落とすことなく、貫通電極用凹部内に銅等の金属を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を高速から低速に変化させることを特徴とする請求項１記載のめっき方法である。
【００１５】
このように、基板表面近傍に配置した攪拌具、例えば攪拌パドルの往復移動速度を高速から低速に、好ましくは段階的に変化させることで、めっき液の攪拌条件を変化させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記攪拌具の往復移動速度を０〜１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることを特徴とする請求項２記載のめっき方法である。
攪拌具の往復移動速度は、最低移動速度０ｃｍ／ｓｅｃから最高移動速度１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることが好ましく、攪拌具による十分な撹拌効果を得るために、また装置設計の観点から、１０〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることが更に好ましい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板表面との距離を変化させながら前記撹拌具の往復移動速度を調整することを特徴とする請求項１記載のめっき方法である。
【００１８】
このように、攪拌具と基板表面との距離を、好ましくは段階的に変化させながら撹拌具の往復移動速度を調整することによっても、めっき液の攪拌条件を変化させることができる。攪拌具の往復移動速度の変化のみによってめっき液の攪拌条件を変化させると、攪拌具の電場遮蔽の影響によって、基板表面に形成されるめっき膜の膜厚分布が悪くなることがあるが、攪拌具と基板表面との距離を変化させることを組合せることによって、このような弊害を防止することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記攪拌具と基板表面との距離を５〜５０ｍｍの範囲で変化させることを特徴とする請求項４記載のめっき方法である。
攪拌具と基板表面との距離は、最短５ｍｍから最長５０ｍｍの範囲で変化させることが好ましく、最短８ｍｍから最長３０ｍｍの範囲で変化させることが更に好ましい。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記攪拌具と基板表面との距離を、基板を保持する基板ホルダ及び前記攪拌具の少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させて変化させることを特徴とする請求項４または５記載のめっき方法である。
攪拌具は高速で往復運動するように構成されており、基板を保持する基板ホルダの方を移動させる方が構造的に簡単であるが、攪拌具、更には双方を移動させるようにしてもよい。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、基準値となるパラメータを監視し、該基準値に応じて、前記めっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき方法である。
【００２２】
基準値となるパラメータとして、電解量やめっき膜厚等が挙げられる。そして、電解量やめっき膜厚等と貫通電極用凹部内に金属が充填された時々における該貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比との関係を実験等で予め求めておき、めっきの進行に伴って、貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が、例えば２に達したことを電解量やめっき膜厚等から検知した時に、めっき液にの攪拌条件を変化させる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、めっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具をめっき処理中に制御する制御部を有することを特徴とするめっき装置である。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、前記攪拌具は基板表面近傍に配置され、前記制御部は、前記攪拌具の往復移動速度を制御することを特徴とする請求項８記載のめっき装置である。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、前記制御部は、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を遅くすることを特徴とする請求項８または９記載のめっき装置である。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、めっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、前記攪拌具及び前記基板ホルダの少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させる移動機構を有することを特徴とするめっき装置である。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、前記攪拌具は基板表面近傍に配置された撹拌具を有し、前記移動機構を介して前記攪拌具と基板との距離と変化させることでめっき液の攪拌速度を調整することを特徴とする請求項１１記載のめっき装置である。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板との距離をめっき処理中に段階的に広くすることを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、例えば、めっき初期においては、めっき液を比較的高強度で攪拌するめっき液の攪拌条件でめっきを行い、これによって、貫通電極用凹部の内部に金属を優先的に析出（ボトムアップ成長）させ、貫通電極用凹部が金属で完全に充填される前に、めっき液の攪拌を比較的低強度の攪拌条件に変化させてめっきを継続することで、めっき速度を落とすことなく、貫通電極用凹部内に金属を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】内部に上下に貫通する複数の銅からなる貫通電極を有する基板の製造例を工程順に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のめっき装置を備えためっき処理設備の全体配置図である。
【図３】図２に示すめっき処理設備に備えられている搬送ロボットの概要図である。
【図４】図３に示すめっき処理設備に備えられているめっき装置の概略断面図である。
【図５】図３に示すめっき処理設備に備えられているめっき装置の概略平面図である。
【図６】図４に示すめっき装置の攪拌パドル（攪拌具）を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】それぞれ異なる攪拌パドルの変形例を示す図７相当図である。
【図９】図５に示すめっき装置のパドル駆動機構をめっき槽と共に示す概略図である。
【図１０】本発明の実施形態において、貫通電極用凹部内に金属（銅）が充填される状態を工程順に示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における攪拌速度とめっき時間との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態における攪拌速度とめっき時間との他の関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを高速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図で、（ｂ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを低速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図である。
【図１４】（ａ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを高速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図で、（ｂ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを低速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図である。
【図１５】（ａ）は、アスペクト比の異なる貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを高速で往復運動させながら銅めっきを行った場合（高速攪拌）と、攪拌パドルを低速で往復運動させながらめっきを行った場合（高速攪拌）における、アスペクト比とファイリング率（％）との関係を示すグラフで、（ｂ）は、ファイリング率の求め方の説明に付する図である。
【図１６】表面にレジストパターンが形成されている基板を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、基板の表面に電解銅めっきを行い、基板の表面に予め設けられた貫通電極用凹部の内部に銅（めっき膜）を充填して、基板の内部に銅からなる貫通電極を形成するようにした例を示す。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態におけるめっき装置を備えためっき処理設備の全体配置図を示す。このめっき処理設備は、基板の前処理、めっき処理及びめっきの後処理のめっき全工程を連続して自動的に行うようにしたもので、外装パネルを取付けた装置フレーム１１０の内部は、仕切板１１２によって、基板のめっき処理及びめっき液が付着した基板の処理を行うめっき空間１１６と、それ以外の処理、すなわちめっき液に直接には関わらない処理を行う清浄空間１１４に区分されている。そして、めっき空間１１６と清浄空間１１４とを仕切る仕切板１１２で仕切られた仕切り部には、基板ホルダ１６０（図３参照）を２枚並列に配置して、この各基板ホルダ１６０との間で基板の脱着を行う、基板受渡し部としての基板脱着台１６２が備えられている。清浄空間１１４には、基板を収納した基板カセットを載置搭載するロード・アンロードポート１２０が接続され、更に、装置フレーム１１０には、操作パネル１２１が備えられている。
【００３３】
清浄空間１１４の内部には、基板のオリフラやノッチなどの位置を所定方向に合わせるアライナ１２２と、めっき処理後の基板を洗浄し高速回転させてスピン乾燥させる２台の洗浄・乾燥装置１２４が配置されている。更に、これらの各処理装置、つまりアライナ１２２及び洗浄・乾燥装置１２４のほぼ中心に位置して、これらの各処理装置１２２，１２４、基板脱着台１６２及びロード・アンロードポート１２０に搭載した基板カセットとの間で基板の搬送と受渡しを行う第１搬送ロボット１２８が配置されている。
【００３４】
清浄空間１１４内に配置されたアライナ１２２及び洗浄・乾燥装置１２４は、表面を上向きにした水平姿勢で基板を保持して処理する。搬送ロボット１２８は、表面を上向きにした水平姿勢で基板を保持して基板の搬送及び受渡しを行う。
【００３５】
めっき空間１１６内には、仕切板１１２側から順に、基板ホルダ１６０の保管及び一時仮置きを行うストッカ１６４、例えば基板の表面を純水で洗浄するとともに、純水で濡らして親水性を良くする水洗前処理を行う前処理装置１２６、例えば基板の表面に形成したシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸などの無機酸またはクエン酸やシュウ酸などの有機酸溶液でエッチング除去する活性化処理装置１６６、基板の表面を純水で水洗する第１水洗装置１６８ａ、めっき処理を行うめっき装置１７０、第２水洗装置１６８ｂ及びめっき処理後の基板の水切りを行うブロー装置１７２が順に配置されている。そして、これらの装置の側方に位置して、２台の第２搬送ロボット１７４ａ，１７４ｂがレール１７６に沿って走行自在に配置されている。この一方の第２搬送ロボット１７４ａは、基板脱着台１６２とストッカ１６４との間で基板ホルダ１６０の搬送を行う。他方の第２搬送ロボット１７４ｂは、ストッカ１６４、前処理装置１２６、活性化処理装置１６６、第１水洗装置１６８ａ、めっき装置１７０、第２水洗装置１６８ｂ及びブロー装置１７２の間で基板ホルダ１６０の搬送を行う。
【００３６】
第２搬送ロボット１７４ａ，１７４ｂは、図３に示すように、鉛直方向に延びるボディ１７８と、このボディ１７８に沿って上下動自在でかつ軸心を中心に回転自在なアーム１８０を備えており、このアーム１８０に、基板ホルダ１６０を着脱自在に保持する基板ホルダ保持部１８２が２個並列に備えられている。基板ホルダ１６０は、表面を露出させ周縁部をシールした状態で基板Ｗを着脱自在に保持するように構成されている。基板ホルダ１６０は、前処理装置１２６、活性化処理装置１６６、第１水洗装置１６８ａ、めっき装置１７０、第２水洗装置１６８ｂ及びブロー装置１７２の一部を構成する。
【００３７】
ストッカ１６４、前処理装置１２６、活性化処理装置１６６、水洗装置１６８ａ，１６８ｂ及びめっき装置１７０は、基板ホルダ１６０の両端部に設けた外方に突出する突出部１６０ａを上端部に引っ掛けて、基板ホルダ１６０を鉛直方向に吊り下げた状態で支持する。前処理装置１２６には、内部に純水を保持する２個の前処理槽１２７が備えられ、図３に示すように、基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を鉛直状態で保持した第２搬送ロボット１７４ｂのアーム１８０を下降させ、基板ホルダ１６０を前処理槽１２７の上端部に引っ掛けて吊下げ支持することで、基板ホルダ１６０を基板Ｗごと前処理槽１２７内の純水に浸漬させて前処理を行うように構成されている。活性化処理装置１６６には、内部に薬液を保持する２個の活性化処理槽１８３が備えられ、図３に示すように、基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を鉛直状態で保持した第２搬送ロボット１７４ｂのアーム１８０を下降させ、基板ホルダ１６０を活性化処理槽１８３の上端部に引っ掛けて吊下げ支持することで、基板ホルダ１６０を基板Ｗごと活性化処理槽１８３内の薬液に浸漬させて活性化処理を行うように構成されている。
【００３８】
同様に、水洗装置１６８ａ，１６８ｂには、内部に純水を保持した各２個の水洗槽１８４ａ，１８４ｂが、めっき装置１７０には、内部にめっき液を保持した複数のめっき槽１８６がそれぞれ備えられ、前述と同様に、基板ホルダ１６０を基板Ｗごとこれらの水洗槽１８４ａ，１８４ｂ内の純水またはめっき槽１８６内のめっき液に浸漬させることで、水洗処理やめっき処理が行われるように構成されている。またブロー装置１７２は、基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を鉛直状態で保持した第２搬送ロボット１７４ｂのアーム１８０を下降させ、この基板ホルダ１６０に装着した基板Ｗにエアーや不活性ガスを吹きかけることで、基板のブロー処理を行うように構成されている。
【００３９】
めっき装置１７０には、図４に示すように、内部に一定量のめっき液Ｑを保持するめっき槽１８６が備えられており、このめっき槽１８６のめっき液Ｑ中に、基板ホルダ１６０で周縁部を水密的にシールし表面（被めっき面）を露出させて保持した基板Ｗを浸漬させて、基板ホルダ１６０を垂直に配置するようになっている。めっき液Ｑとして、この例では、銅イオン、支持電解質及びハロゲンイオンの他に、更に有機イオウ化合物、高分子化合物及び有機窒素化合物のうち少なくとも一つの有機添加物を含んだめっき液が使用される。支持電解質としては硫酸が、ハロゲンイオンとしては塩素が好ましく用いられる。
【００４０】
各めっき槽１８６の外方の該めっき槽１８６に基板ホルダ１６０を垂下保持した時に基板ホルダ１６０の両端突出部１６０ａに対向する位置には、図５に示すように、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗを下記の攪拌パドル２３２に近離する方向に移動させる一対の移動機構１９０が備えられている。この各移動機構１９０は、基板ホルダ１６０の各突出部１６０ａを載置支持する支持ブロック１９２と、この支持ブロック１９２の移動の際の案内となるレール１９４と、支持ブロック１９２にロッド先端を連結したシリンダ１９６とから構成されている。これにより、基板ホルダ１６０の両端突出部１６０ａを一対の移動機構１９０の各移動ブロック１９２上に位置させて、基板ホルダ１６０を各めっき槽１８６に垂下支持した状態で、シリンダ１９６を作動させることにより、基板Ｗを保持した基板ホルダ１６０を該基板Ｗが攪拌パドル２３２に近離する方向に移動させることができる。
【００４１】
移動機構１９０により、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗの表面と撹拌パドル２３２との距離を、５〜５０ｍｍの範囲で、つまり最短５ｍｍから最長５０ｍｍの範囲で変更できるようにすることが好ましく、８〜３０ｍｍの範囲で変更できるようにすることが更に好ましい。基板Ｗの表面と撹拌パドル２３２との距離を、移動機構１９０によりステップ的に変化させても、滑らかに変化させても良い。
【００４２】
なお、この例では、基板Ｗを保持した基板ホルダ１６０を、移動機構１９０を介して、攪拌パドル２３２に近離する方向に移動させるようにしているが、攪拌パドル２３２を基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗに近離する方向に移動させるようにしてもよく、更には基板ホルダ１６０及び攪拌パドル２３２の双方を互いに近離する方向に移動させるようにしてもよい。
【００４３】
めっき槽１８６の上方外周には、めっき槽１８６の縁から溢れ出ためっき液Ｑを受け止めるオーバーフロー槽２００が備えられている。オーバーフロー槽２００の底部には、ポンプ２０２を備えた循環配管２０４の一端が接続され、循環配管２０４の他端は、めっき槽１８６の底部に設けられためっき液供給口１８６ａに接続されている。これにより、オーバーフロー槽２００内に溜まっためっき液Ｑは、ポンプ２０２の駆動に伴ってめっき槽１８６内に還流される。循環配管２０４には、ポンプ２０２の下流側に位置して、めっき液Ｑの温度を調節する恒温ユニット２０６と、めっき液内の異物をフィルタリング（除去）するフィルタ２０８が介装されている。
【００４４】
更に、めっき槽１８６の底部には、内部に多数のめっき液流通口を有する底板２１０が配置されている。これによって、めっき槽１８６の内部は、上方の基板処理室２１４と下方のめっき液分散室２１２に区画されている。更に、底板２１０には、下方に垂下する遮蔽板２１６が取付けられている。
【００４５】
これによって、この例のめっき装置１７０では、めっき液Ｑは、ポンプ２０２の駆動に伴ってめっき槽１８６のめっき液分散室２１２に導入され、底板２１０に設けられた多数のめっき液流通口を通過して基板処理室２１４内に流入し、基板ホルダ１６０で保持された基板Ｗの表面に対して略平行に上方に向けて流れてオーバーフロー槽２００内に流出するようになっている。
【００４６】
めっき槽１８６の内部には、基板Ｗの形状に沿った円板状のアノード２２０がアノードホルダ２２２に保持されて垂直に設置されている。この各アノードホルダ２２２は、めっき槽１８６内にめっき液Ｑを満たした時に、アノード２２０がめっき槽１８６内のめっき液Ｑ中に浸漬され、基板ホルダ１６０で保持してめっき槽１８６内に配置される基板Ｗと対面するように、図５に示すように、その突出端部において、めっき槽１８６の外方に配置された支持ブロック２２３に支持されている。更に、めっき槽１８６の内部には、アノード２２０とめっき槽１８６内に配置される基板ホルダ１６０との間に位置して、めっき槽１８６内の電位分布を調整する調整板（レギュレーションプレート）２２４が配置されている。調整板２２４は、この例では、筒状部２２６と矩形状のフランジ部２２８からなり、材質として、誘電体である塩化ビニールを用いている。筒状部２２６は、電場の拡がりを十分制限できるような開口の大きさ、及び軸心に沿った長さを有している。調整板２２４のフランジ部２２８の下端は、底板２１０に達している。
【００４７】
めっき槽１８６の内部には、めっき槽１８６内に配置される基板ホルダ１６０と調整板２２４との間に位置して、鉛直方向に延び、基板Ｗと平行に往復運動して、基板ホルダ１６０と調整板２２４との間のめっき液Ｑを攪拌する攪拌具としての攪拌パドル２３２が配置されている。めっき中にめっき液Ｑを攪拌パドル（攪拌具）２３２で攪拌することで、十分な銅イオンを基板Ｗの表面に均一に供給することができる。
【００４８】
攪拌パドル２３２は、図６及び図７に示すように、板厚ｔが３〜５ｍｍの一定の厚みを有する矩形板状部材で構成され、内部に複数の長穴２３２ａを平行に設けることで、鉛直方向に延びる複数の格子部２３２ｂを有するように構成されている。攪拌パドル２３２の材質は、例えばＰＶＣ、ＰＰまたはＰＴＦＥなどの樹脂、またはＳＵＳやチタンをフッ素樹脂などで被覆したものであり、少なくともめっき液と接触する部分を電気的絶縁状態にすることが望ましい。攪拌パドル２３２の垂直方向の長さＬ１及び長孔２３２ａの長さ方向の寸法Ｌ２は、基板Ｗの垂直方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。また、攪拌パドル２３２の横方向の長さＨは、攪拌パドル２３２の往復運動の振幅（ストローク）と合わせた長さが基板Ｗの横方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。
【００４９】
長穴２３２ａの幅及び数は、長穴２３２ａと長孔２３２ａの間の格子部２３２ｂが効率良くめっき液を攪拌し、長穴２３２ａをめっき液が効率良く通り抜けるように、格子部２３２ｂが必要な剛性を有する範囲で格子部２３２ｂが可能な限り細くなるように決めることが好ましい。
【００５０】
この例では、図７に示すように、各格子部２３２ｂの横断面が長方形になるように長穴２３２ａを垂直に開けている。図８（ａ）に示すように、格子部２３２ｂの横断面の四隅に面取りを施してもよく、また図８（ｂ）に示すように、格子部２３２ｂの横断面が平行四辺形になるように格子部２３２ｂに角度を付けても良い。また、攪拌具としての攪拌パドルとして、鉛直方向に延びる１または複数の棒状体を使用しても良い。
【００５１】
図５及び図９に示すように、攪拌パドル２３２は、攪拌パドル２３２の上端に固着したクランプ２３６によって、水平方向に延びるシャフト２３８に固定され、シャフト２３８は、シャフト保持部２４０に保持されつつ左右に摺動できるようになっている。シャフト２３８の端部は、攪拌パドル２３２を左右に直進往復運動させるパドル駆動部２４２に連結され、パドル駆動部２４２は、モータ２４４の回転をクランク機構（図示せず）によりシャフト２３８の直進往復運動に変換する。この例では、パドル駆動部２４２のモータ２４４の回転速度を制御することにより、攪拌パドル２３２の往復移動速度を制御する制御部２４６が備えられている。
【００５２】
なお、パドル駆動部の機構は、クランク機構だけでなく、ボールねじによりサーボモータの回転をシャフトの直進往復運動に変換するようにしたものや、リニアモータによってシャフトを直進往復運動させるようにしたものでも良い。制御部２４６によって、攪拌パドル２３２の往復移動速度を０〜１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で、つまり最低移動速度０ｃｍ／ｓｅｃから最高移動速度１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させるようにすることが好ましく、１０〜１００ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させるようにすることが更に好ましい。攪拌パドル２３２の往復移動速度が１０〜１００ｃｍ／ｓｅｃの範囲から外れると基板表面に形成されるめっき膜の膜厚分布が悪くなってしまう。攪拌パドル２３２の往復移動速度は、攪拌パドル２３２の往復運動における平均の移動速度である。なお、撹拌パドル２３２の往復移動速度を、制御部２４６によりステップ的に変化させても、所定の減速度、例えば２０〜１００ｃｍ／ｓｅｃ２程度の減速度に従って変化させても良い。
【００５３】
めっき装置１７０には、めっき時に陽極が導線を介してアノード２２０に、陰極が導線を介して基板Ｗの表面にそれぞれ接続されるめっき電源２５０が備えられている。
【００５４】
次に、図２に示すめっき処理設備を使用して、図１０に示すように、シリコン等からなる基材１０の内部に、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を形成し、表面にシード層１４を形成した基板Ｗの該貫通電極用凹部１２内に銅（銅めっき膜１６）を充填するようにした一連に処理について説明する。
【００５５】
先ず、上記基板Ｗをその表面（被めっき面）を上にした状態で基板カセットに収容し、この基板カセットをロード・アンロードポート１２０に搭載する。このロード・アンロードポート１２０に搭載した基板カセットから、第１搬送ロボット１２８で基板Ｗを１枚取出し、アライナ１２２に載せて基板Ｗのオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。一方、基板脱着台１６２にあっては、ストッカ１６４内に鉛直姿勢で保管されていた基板ホルダ１６０を第２搬送ロボット１７４ａで取出し、これを９０゜回転させた水平状態にして基板脱着台１６２に２個並列に載置する。
【００５６】
そして、アライナ１２２に載せてオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせた基板Ｗを第１搬送ロボット１２８で搬送し、基板脱着台１６２に載置された基板ホルダ１６０に周縁部をシールして装着する。そして、この基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を第２搬送ロボット１７４ａで２基同時に把持し、上昇させた後、ストッカ１６４まで搬送し、９０゜回転させて基板ホルダ１６０を垂直な状態となし、しかる後、下降させ、これによって、２基の基板ホルダ１６０をストッカ１６４に吊下げ保持（仮置き）する。これを順次繰返して、ストッカ１６４内に収容された基板ホルダ１６０に順次基板を装着し、ストッカ１６４の所定の位置に順次吊り下げ保持（仮置き）する。
【００５７】
一方、第２搬送ロボット１７４ｂにあっては、基板を装着しストッカ１６４に仮置きした基板ホルダ１６０を２基同時に把持し、上昇させた後、前処理装置１２６に搬送する。そして、この前処理装置１２６で、前処理槽１２７内に入れた純水等の前処理液に基板Ｗを浸漬させて前処理（水洗前処理）を施す。このとき使用する前処理液としての純水は、純水中の溶存酸素濃度を真空脱気装置や不活性ガスの導入により制御し、好ましくは２ｍｇ／Ｌ以下とする。次に、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、活性化処理装置１６６に搬送し、活性化処理槽１８３に入れた硫酸や塩酸などの無機酸またはクエン酸やシュウ酸などの有機酸溶液に基板を浸漬させてシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜をエッチングし、清浄な金属面を露出させる。このときに使用する酸溶液は前記前処理用の純水と同様に酸溶液中の溶存酸素濃度を制御することができる。更に、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、第１水洗装置１６８ａに搬送し、この水洗槽１８４ａに入れた純水で基板の表面を水洗する。
【００５８】
水洗が終了した基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にしてめっき装置１７０のめっき槽１８６の上方に搬送する。めっき槽１８６にあっては、この内部に所定の組成を有する所定量のめっき液Ｑを満たし循環させておく。そして、基板Ｗを保持した基板ホルダ１６０を下降させ、基板ホルダ１６０の突出部１６０ａを移動機構１９０の支持ブロック１９２に載置保持して、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗをめっき槽１８６内のめっき液Ｑに浸漬させた第１位置に配置する。この第１位置における基板Ｗの表面と攪拌パドル２３２との距離は、５ｍｍ（好ましくは８ｍｍ）以上で、５０ｍｍ（好ましくは３０ｍｍ）から下記の基板を第２位置に移動させる移動距離を差し引いた値以下の距離である。
【００５９】
次に、めっき電源２５０の陽極をアノード２２０に、陰極を基板Ｗのシード層１４（図１０参照）にそれぞれ接続する。この状態で、攪拌パドル２３２を基板Ｗと平行に第１往復移動速度で往復運動させて、調整板２２４と基板Ｗとの間のめっき液Ｑを攪拌パドル２３２で攪拌し、これによって、基板Ｗの表面にめっき膜１６（図１０参照）を成長させる。この時の攪拌パドル２３２の往復移動速度は、１５０ｃｍ／ｓｅｃ（好ましくは１１０ｃｍ／ｓｅｃ）以下で、０ｃｍ／ｓｅｃ（好ましくは１０ｃｍ／ｓｅｃ）に下記の第２往復移動速度を加えた値以下の速度、例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃである。つまり、基板Ｗを第１位置に位置させて、攪拌パドル２３２を基板Ｗと平行に第１往復移動速度で往復運動させる第１のめっき液の攪拌条件でめっきを行い、これによって、図１０（ａ）に示すように、貫通電極用凹部１２の内部に優先的に銅めっき膜１６を成長させる、いわゆるボトムアップ成長を起こさせる。
【００６０】
そして、例えばめっきの際の電解量やめっき膜１６の膜厚等を監視して、図１０（ｂ）に示すように、貫通電極用凹部１２のめっき膜１６で充填されていない未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達したことを検知したとき、めっき液の攪拌条件を変化させる。このように、貫通電極用凹部１２のめっき膜１６で充填されていない未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達しか否かを検知するにあたり、電解量やめっき膜厚等と貫通電極用凹部内に金属が充填された時々における該貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比との関係を実験等で予め求めておく。
【００６１】
つまり、図１１に示すように、未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達した時間ｔ１に、攪拌パドル２３２の往復移動速度を、第１往復移動速度から該第１往復移動速度より低速の第２往復移動速度、例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃの往復移動速度に変化させる。なお、この例では、攪拌パドル２３２の往復移動速度をステップ的に変化させているが、図１２に示すように、所定の減速度、例えば２０〜１００ｃｍ／ｓｅｃ２程度の減速度に従って変化させても良い。同時に、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗを、移動機構１９０を介して、前記第１位置よりも基板Ｗの表面と攪拌パドル２３２との距離が広い第２位置に移動させる。
【００６２】
そして、めっき処理を継続して、図１０（ｃ）に示すように、貫通電極用凹部１２内が完全に銅めっき膜１６で埋まり、かつシード層１４の表面に所定膜厚の銅めっき膜１６が堆積された時に、図１１に示すように、アノード２２０と基板Ｗとの間への電圧の印加を停止し（時間ｔ２）、攪拌パドル２３２の往復運動を停止させてめっきを終了する。
【００６３】
このように、貫通電極用凹部１２の未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達したときに、めっき液の攪拌条件を、比較的高強度の攪拌から比較的低強度の攪拌に変更することで、めっき速度を低下させることなく、貫通電極用凹部１２の内部に銅を完全に充填することができる。以下、この理由を説明する。
【００６４】
図１３（ａ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対して、例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃの高速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。図１３（ｂ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対して、例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃの低速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。
【００６５】
この図１３（ａ）及び図１３（ｂ）から、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対してめっきを行う時には、攪拌パドルを低速で往復運動させるよりも高速で往復運動させてめっき液を攪拌させた方が、銅の埋込み速度が速くなることが判る。
【００６６】
一方、図１４（ａ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部１２にを有する基板Ｗに対して、例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃの高速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。図１４（ｂ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対して、例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃの低速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。
【００６７】
この図１４（ａ）及び図１４（ｂ）から、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対してめっきを行う時には、攪拌パドルを高速で往復運動させるよりも低速で往復運動させてめっき液を攪拌させた方が、銅の埋込み速度が速くなることが判る。
【００６８】
上記のように、貫通電極用凹部のアスペクト比によって、高速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌させながらめっきを行った方がめっき速度が速い場合と、低速で攪拌パドルを往復移動させてめっき液を攪拌させてめっきを行った方がめっき速度が速い場合というように、めっき液の攪拌の効果に逆転現象が生じる。
【００６９】
この例によれば、前述のように、貫通電極用凹部１２の未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達したときに、めっき液の攪拌条件を、比較的高強度のめっき液の攪拌から比較的低強度のめっき液の攪拌に変更することで、例えば図１３（ａ）に示す埋込み性能と図１４（ｂ）に示す埋込み性能を組合せて、めっき速度が低下するのを防止することができる。
【００７０】
図１５（ａ）は、アスペクト比の異なる貫通電極用凹部を有する基板に対して、攪拌パドルを高速（例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃ）で往復運動させてめっき液を攪拌しながらめっきを行った場合（高速攪拌）と、攪拌パドルを低速（例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃ）で往復運動させてめっき液を攪拌しながらめっきを行った場合（高速攪拌）における、アスペクト比とファイリング率（％）との関係を示す。ファイリング率（％）は、図１５（ｂ）に示すように、貫通電極用凹部に内部に埋込まれためっき膜の高さｄに対する貫通電極用凹部の高さｈの比（ｄ／ｈ）の百分率で求められる。
【００７１】
図１０に示すように、貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗにめっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を成長させると、銅めっき膜１６の成長と共に貫通電極用凹部１２の未充填部１２ａのアスペクト比が徐々に小さくなる。図１５（ａ）から、アスペクト比が徐々に小さく貫通電極用凹部を有する基板に対して、めっき液の撹拌条件を一定のままでめっきを行うと、めっき成長が進むに従ってフィリング性能が低下することが判る。アスペクト比が小さい貫通電極用凹部を有する基板に対して、めっき液の撹拌を弱くしたほうがフィリング性がよいので、めっき成長に伴って貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が小さくなるに従い、めっき液の撹拌を段階的に弱くすることでフィリング性能の低下を抑制でき、短時間でのめっき充填に繋がる。
【００７２】
そして、めっき終了後、基板を装着した基板ホルダ１６０を第２搬送ロボット１７４ｂで再度保持してめっき槽１８６から引き上げてめっき処理を終了する。
【００７３】
そして、前述と同様にして、基板ホルダ１６０を第２水洗装置１６８ｂまで搬送し、この水洗槽１８４ｂに入れた純水に浸漬させて基板の表面を純水洗浄する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、ブロー装置１７２に搬送し、ここで、不活性ガスやエアーを基板に向けて吹き付けて、基板ホルダ１６０に付着しためっき液や水滴を除去する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、ストッカ１６４の所定の位置に戻して吊下げ保持する。
【００７４】
第２搬送ロボット１７４ｂは、上記作業を順次繰り返し、めっきが終了した基板を装着した基板ホルダ１６０を順次ストッカ１６４の所定の位置に戻して吊下げ保持する。一方、第２搬送ロボット１７４ａにあっては、めっき処理後の基板を装着しストッカ１６４に戻した基板ホルダ１６０を２基同時に把持し、前記と同様にして、基板脱着台１６２上に載置する。
【００７５】
そして、清浄空間１１４内に配置された第１搬送ロボット１２８は、この基板脱着台１６２上に載置された基板ホルダ１６０から基板を取出し、いずれかの洗浄・乾燥装置１２４に搬送する。そして、この洗浄・乾燥装置１２４で、表面を上向きにして水平に保持した基板を、純水等で洗浄し、高速回転させてスピン乾燥させた後、この基板を第１搬送ロボット１２８でロード・アンロードポート１２０に搭載した基板カセットに戻して、一連のめっき処理を完了する。
【００７６】
前述の例では、攪拌パドル２３２に対する基板Ｗの位置の変更と攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更とを組合せて、めっき液の攪拌条件を変化させているが、攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更のみでめっき液の攪拌条件を変化させるようにしてもよい。攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更のみでめっき液の攪拌条件を変化させた場合は、攪拌パドル２３２による電場遮蔽の影響によって基板表面のめっき膜厚分布が悪くなることがあるが、攪拌パドル２３２に対する基板Ｗの位置の変更と攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更とを組合せることで、このような弊害を防止することができる。
【００７７】
また、基板近傍のめっき液の攪拌を、攪拌パドルの往復運動ではなく、例えばめっき液の基板表面に向かう噴流で行うようにした場合には、めっき液の噴流速度を高速から低速に変化させることで、めっき液の攪拌条件を変化させようにしてもよい。
【００７８】
なお、めっき時に印加する電流として、直流電流やパルス電流などが使用できる。めっき初期は比較的低い電流密度でめっきを行い、貫通電極用凹部の内部がめっき膜で充填されるに従って電流密度を上げることが好ましい。
【００７９】
更に図１６に示すように、基板Ｗの表面に、貫通電極用凹部１２の周囲を囲むレジストパターン２０が形成されており、貫通電極用凹部１２の内部をほぼ完全にめっき膜で充填させた後、レジストパターン２０の内部にめっき膜を成長させる場合には、比較的高い電流密度でめっきを行って、レジストパターン２０の内部にめっき膜を成長させることが好ましい。この場合、貫通電極用凹部１２の内部にめっき膜を成膜している間は、めっき液の撹拌を段階的に弱くし、貫通電極用凹部１２の内部にめっき膜を完全に充填した後、レジストパターン２０の内部に比較的高い電流密度でめっき膜を成膜する際に、金属イオンの供給を促進させるためにめっき液の撹拌を強くすることが望ましい。
【００８０】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００８１】
１２ 貫通電極用凹部
１４ シード膜
１６ 銅めっき膜
１２４ 洗浄・乾燥装置
１２６ 前処理装置
１６０ 基板ホルダ
１６４ ストッカ
１６６ 活性化処理装置
１６８ａ，１６８ｂ 水洗装置
１７０ めっき装置
１７２ ブロー装置
１８６ めっき槽
１９０ 移動機構
２２０ アノード
２２４ 調整板
２３２ 攪拌パドル（攪拌具）
２４２ パドル駆動部
２４６ 制御部
２５０ めっき電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に上下に貫通する導通用の多数の貫通電極を有する基板を製造する際に、基板の表面に予め設けられた貫通電極用凹部内に銅等の金属を充填するのに使用されるめっき方法及びめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を多層に積層させる際に各層間を導通させるための手段として、基板の内部に上下に貫通する複数の銅等の金属からなる貫通電極を形成する技術が知られている。内部に銅からなる貫通電極を有する基板の製造例を図１を参照して説明すると、先ず、図１（ａ）に示すように、シリコン等からなる基材１０の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、上方に開口する複数の貫通電極用凹部１２を形成した基板Ｗを用意する。この貫通電極用凹部１２の直径は、例えば１〜１００μｍ、特に１０〜２０μｍで、深さは、例えば７０〜１５０μｍである。そして、基板Ｗの表面に、電解めっきの給電層としての銅等からなるシード層１４をスパッタリング等で形成する。
【０００３】
次に、基板Ｗの表面に電解銅めっきを施すことで、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗの貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填するとともに、シード層１４の表面に銅めっき膜１６を堆積させる。
【０００４】
その後、図１（ｃ）に示すように、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）等により、基材１０上の余剰な銅めっき膜１６及びシード層１４を除去し、同時に、貫通電極用凹部１２内に充填した銅めっき膜１６の底面が外部に露出するまで基材１０の裏面側を研磨除去する。これによって、上下に貫通する銅（銅めっき膜１６）からなる複数の貫通電極１８を内部に有する基板Ｗを完成させる。
【０００５】
貫通電極用凹部１２は、直径に対する深さの比、即ちアスペクト比が一般に大きく、通常、このようなアスペクト比の大きな貫通電極用凹部１２内に電解めっきによって成膜される銅（めっき膜）を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填するには長時間を要する。このため、この技術の実用化のためには、貫通電極用凹部内に銅を充填するのに要する時間をできるだけ短くする必要がある。
【０００６】
めっき浴の攪拌速度を連続的にまたは断続的に増大させることにより、金の電着速度を変化させるようにした金合金めっき方法が提案されている（引用文献１参照）。また、めっき液中に浸漬させて水平面に沿って配置されるめっき液攪拌用のパドルを、上下位置調節機構を介して、基板と近離する方向に移動（上下動）させるようにしためっき装置が提案されている（引用文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−１２０６９３号公報
【特許文献２】特開平８−１４４０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アスペクト比の大きな貫通電極用凹部内に電解めっきによって成膜される銅を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填するには、貫通電極用凹部の内部に優先的にめっき膜を成長させる、いわゆるボトムアップ成長が必要となる。このボトムアップ成長は、貫通電極用凹部の開口部付近と内部において、めっき液に含まれる有機添加剤の一つである、めっき膜成長の抑制作用を持つレベリング剤の作用に差をつけることによって生じる。つまり、貫通電極用凹部の開口部付近のめっき液を攪拌すると、貫通電極用凹部の開口部付近でのめっき液中のレベリング剤による抑制作用大きくなり、一方、貫通電極用凹部の内部ではめっき液の撹拌が弱いため、めっき液中のレベリング剤による抑制作用が殆どなくなる。このため、貫通電極用凹部の内部から優先的にめっき膜が成長するボトムアップ成長が起こる。
【０００９】
このように、ボトムアップ成長を起こさせるためには、貫通電極凹部の開口付近でのめっき液の強い撹拌が必要となる。そのため、めっき中にめっき液を積極的に撹拌したり、めっき中に基板表面に向けてめっき液を吹き付ける等の手段が一般に採用されている。これらの方法は、貫通電極用凹部のアスペクト比の大きなめっき初期段階では、貫通電極用凹部の開口部付近でのめっき液の撹拌が強く、貫通電極用凹部の内部でのめっき液の撹拌が弱くなるため、ボトムアップ成長に有効である。しかしながら、めっき膜の成長に伴って貫通電極用凹部が徐々にめっき膜で埋まり、貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が小さくなっていくと、一定の条件で積極的にめっき液を撹拌しながらめっきを継続した場合、貫通電極用凹部の未充填部の内部にもめっき液中のレベリング剤による抑制効果が働いてしまい、めっき膜の成長速度が遅くなり、結果的にめっき時間が長くなってしまうという問題が生じることが判明した。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、貫通電極用凹部の底部からのめっき膜の成長速度を遅くすることなく、貫通電極用凹部内に銅等の金属を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填することができるようにしためっき方法及びめっき装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、基板表面に設けた貫通電極用凹部の内部に優先的に銅を析出させて貫通電極用凹部内を欠陥なく完全に銅で埋める技術において、貫通電極用凹部の底部から優先的にめっきを成長させる、いわゆるボトムアップめっきにおけるめっき膜の成長速度を極力低下させることなく、貫通電極用凹部内を銅で充填する方法について数多くの試験を行って検討した。その結果、銅イオン、支持電解質及びハロゲンイオンを含み、更に有機イオウ化合物、高分子化合物及び有機窒素化合物のうち少なくとも一つを含んだめっき液を用い、アノードと基板との間に電圧を印加しながら、めっき初期においてはめっき液を比較的高強度で攪拌してめっきを行って貫通電極用凹部内に銅（めっき膜）を析出させ、貫通電極用凹部が銅で完全に充填される前に、めっき液の攪拌を比較的低強度に変化させてめっきを継続することで目的を達成できることを見出し本発明を完成した。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、表面に貫通電極用凹部を有する基板とアノードとをめっき液中に互いに対峙させて配置し、前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加しながら前記基板と前記アノードとの間のめっき液を攪拌して前記貫通電極用凹部内へ金属を充填し、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とするめっき方法である。
【００１３】
例えば、めっき初期においては、めっき液を比較的高強度で攪拌する攪拌条件でめっきを行い、これによって、貫通電極用凹部の内部に金属を優先的に析出（ボトムアップ成長）させ、貫通電極用凹部が金属で完全に充填される前の貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が小さく大きくなった段階で、めっき液の攪拌を比較的低強度の攪拌条件に変化させてめっきを継続することで、めっき速度を落とすことなく、貫通電極用凹部内に銅等の金属を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を高速から低速に変化させることを特徴とする請求項１記載のめっき方法である。
【００１５】
このように、基板表面近傍に配置した攪拌具、例えば攪拌パドルの往復移動速度を高速から低速に、好ましくは段階的に変化させることで、めっき液の攪拌条件を変化させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記攪拌具の往復移動速度を０〜１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることを特徴とする請求項２記載のめっき方法である。
攪拌具の往復移動速度は、最低移動速度０ｃｍ／ｓｅｃから最高移動速度１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることが好ましく、攪拌具による十分な撹拌効果を得るために、また装置設計の観点から、１０〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることが更に好ましい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板表面との距離を変化させながら前記撹拌具の往復移動速度を調整することを特徴とする請求項１記載のめっき方法である。
【００１８】
このように、攪拌具と基板表面との距離を、好ましくは段階的に変化させながら撹拌具の往復移動速度を調整することによっても、めっき液の攪拌条件を変化させることができる。攪拌具の往復移動速度の変化のみによってめっき液の攪拌条件を変化させると、攪拌具の電場遮蔽の影響によって、基板表面に形成されるめっき膜の膜厚分布が悪くなることがあるが、攪拌具と基板表面との距離を変化させることを組合せることによって、このような弊害を防止することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記攪拌具と基板表面との距離を５〜５０ｍｍの範囲で変化させることを特徴とする請求項４記載のめっき方法である。
攪拌具と基板表面との距離は、最短５ｍｍから最長５０ｍｍの範囲で変化させることが好ましく、最短８ｍｍから最長３０ｍｍの範囲で変化させることが更に好ましい。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記攪拌具と基板表面との距離を、基板を保持する基板ホルダ及び前記攪拌具の少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させて変化させることを特徴とする請求項４または５記載のめっき方法である。
攪拌具は高速で往復運動するように構成されており、基板を保持する基板ホルダの方を移動させる方が構造的に簡単であるが、攪拌具、更には双方を移動させるようにしてもよい。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、基準値となるパラメータを監視し、該基準値に応じて、前記めっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき方法である。
【００２２】
基準値となるパラメータとして、電解量やめっき膜厚等が挙げられる。そして、電解量やめっき膜厚等と貫通電極用凹部内に金属が充填された時々における該貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比との関係を実験等で予め求めておき、めっきの進行に伴って、貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が、例えば２に達したことを電解量やめっき膜厚等から検知した時に、めっき液にの攪拌条件を変化させる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、めっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具をめっき処理中に制御する制御部を有することを特徴とするめっき装置である。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、前記攪拌具は基板表面近傍に配置され、前記制御部は、前記攪拌具の往復移動速度を制御することを特徴とする請求項８記載のめっき装置である。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、前記制御部は、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を遅くすることを特徴とする請求項８または９記載のめっき装置である。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、めっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、前記攪拌具及び前記基板ホルダの少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させる移動機構を有することを特徴とするめっき装置である。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、前記攪拌具は基板表面近傍に配置された撹拌具を有し、前記移動機構を介して前記攪拌具と基板との距離と変化させることでめっき液の攪拌速度を調整することを特徴とする請求項１１記載のめっき装置である。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板との距離をめっき処理中に段階的に広くすることを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、例えば、めっき初期においては、めっき液を比較的高強度で攪拌するめっき液の攪拌条件でめっきを行い、これによって、貫通電極用凹部の内部に金属を優先的に析出（ボトムアップ成長）させ、貫通電極用凹部が金属で完全に充填される前に、めっき液の攪拌を比較的低強度の攪拌条件に変化させてめっきを継続することで、めっき速度を落とすことなく、貫通電極用凹部内に金属を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】内部に上下に貫通する複数の銅からなる貫通電極を有する基板の製造例を工程順に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のめっき装置を備えためっき処理設備の全体配置図である。
【図３】図２に示すめっき処理設備に備えられている搬送ロボットの概要図である。
【図４】図３に示すめっき処理設備に備えられているめっき装置の概略断面図である。
【図５】図３に示すめっき処理設備に備えられているめっき装置の概略平面図である。
【図６】図４に示すめっき装置の攪拌パドル（攪拌具）を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】それぞれ異なる攪拌パドルの変形例を示す図７相当図である。
【図９】図５に示すめっき装置のパドル駆動機構をめっき槽と共に示す概略図である。
【図１０】本発明の実施形態において、貫通電極用凹部内に金属（銅）が充填される状態を工程順に示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における攪拌速度とめっき時間との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態における攪拌速度とめっき時間との他の関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを高速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図で、（ｂ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを低速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図である。
【図１４】（ａ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを高速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図で、（ｂ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを低速で往復運動させながら銅めっきを行った時の銅の埋込み形状を示す概略図である。
【図１５】（ａ）は、アスペクト比の異なる貫通電極用凹部を有する基板に、攪拌パドルを高速で往復運動させながら銅めっきを行った場合（高速攪拌）と、攪拌パドルを低速で往復運動させながらめっきを行った場合（高速攪拌）における、アスペクト比とファイリング率（％）との関係を示すグラフで、（ｂ）は、ファイリング率の求め方の説明に付する図である。
【図１６】表面にレジストパターンが形成されている基板を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、基板の表面に電解銅めっきを行い、基板の表面に予め設けられた貫通電極用凹部の内部に銅（めっき膜）を充填して、基板の内部に銅からなる貫通電極を形成するようにした例を示す。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態におけるめっき装置を備えためっき処理設備の全体配置図を示す。このめっき処理設備は、基板の前処理、めっき処理及びめっきの後処理のめっき全工程を連続して自動的に行うようにしたもので、外装パネルを取付けた装置フレーム１１０の内部は、仕切板１１２によって、基板のめっき処理及びめっき液が付着した基板の処理を行うめっき空間１１６と、それ以外の処理、すなわちめっき液に直接には関わらない処理を行う清浄空間１１４に区分されている。そして、めっき空間１１６と清浄空間１１４とを仕切る仕切板１１２で仕切られた仕切り部には、基板ホルダ１６０（図３参照）を２枚並列に配置して、この各基板ホルダ１６０との間で基板の脱着を行う、基板受渡し部としての基板脱着台１６２が備えられている。清浄空間１１４には、基板を収納した基板カセットを載置搭載するロード・アンロードポート１２０が接続され、更に、装置フレーム１１０には、操作パネル１２１が備えられている。
【００３３】
清浄空間１１４の内部には、基板のオリフラやノッチなどの位置を所定方向に合わせるアライナ１２２と、めっき処理後の基板を洗浄し高速回転させてスピン乾燥させる２台の洗浄・乾燥装置１２４が配置されている。更に、これらの各処理装置、つまりアライナ１２２及び洗浄・乾燥装置１２４のほぼ中心に位置して、これらの各処理装置１２２，１２４、基板脱着台１６２及びロード・アンロードポート１２０に搭載した基板カセットとの間で基板の搬送と受渡しを行う第１搬送ロボット１２８が配置されている。
【００３４】
清浄空間１１４内に配置されたアライナ１２２及び洗浄・乾燥装置１２４は、表面を上向きにした水平姿勢で基板を保持して処理する。搬送ロボット１２８は、表面を上向きにした水平姿勢で基板を保持して基板の搬送及び受渡しを行う。
【００３５】
めっき空間１１６内には、仕切板１１２側から順に、基板ホルダ１６０の保管及び一時仮置きを行うストッカ１６４、例えば基板の表面を純水で洗浄するとともに、純水で濡らして親水性を良くする水洗前処理を行う前処理装置１２６、例えば基板の表面に形成したシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸などの無機酸またはクエン酸やシュウ酸などの有機酸溶液でエッチング除去する活性化処理装置１６６、基板の表面を純水で水洗する第１水洗装置１６８ａ、めっき処理を行うめっき装置１７０、第２水洗装置１６８ｂ及びめっき処理後の基板の水切りを行うブロー装置１７２が順に配置されている。そして、これらの装置の側方に位置して、２台の第２搬送ロボット１７４ａ，１７４ｂがレール１７６に沿って走行自在に配置されている。この一方の第２搬送ロボット１７４ａは、基板脱着台１６２とストッカ１６４との間で基板ホルダ１６０の搬送を行う。他方の第２搬送ロボット１７４ｂは、ストッカ１６４、前処理装置１２６、活性化処理装置１６６、第１水洗装置１６８ａ、めっき装置１７０、第２水洗装置１６８ｂ及びブロー装置１７２の間で基板ホルダ１６０の搬送を行う。
【００３６】
第２搬送ロボット１７４ａ，１７４ｂは、図３に示すように、鉛直方向に延びるボディ１７８と、このボディ１７８に沿って上下動自在でかつ軸心を中心に回転自在なアーム１８０を備えており、このアーム１８０に、基板ホルダ１６０を着脱自在に保持する基板ホルダ保持部１８２が２個並列に備えられている。基板ホルダ１６０は、表面を露出させ周縁部をシールした状態で基板Ｗを着脱自在に保持するように構成されている。基板ホルダ１６０は、前処理装置１２６、活性化処理装置１６６、第１水洗装置１６８ａ、めっき装置１７０、第２水洗装置１６８ｂ及びブロー装置１７２の一部を構成する。
【００３７】
ストッカ１６４、前処理装置１２６、活性化処理装置１６６、水洗装置１６８ａ，１６８ｂ及びめっき装置１７０は、基板ホルダ１６０の両端部に設けた外方に突出する突出部１６０ａを上端部に引っ掛けて、基板ホルダ１６０を鉛直方向に吊り下げた状態で支持する。前処理装置１２６には、内部に純水を保持する２個の前処理槽１２７が備えられ、図３に示すように、基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を鉛直状態で保持した第２搬送ロボット１７４ｂのアーム１８０を下降させ、基板ホルダ１６０を前処理槽１２７の上端部に引っ掛けて吊下げ支持することで、基板ホルダ１６０を基板Ｗごと前処理槽１２７内の純水に浸漬させて前処理を行うように構成されている。活性化処理装置１６６には、内部に薬液を保持する２個の活性化処理槽１８３が備えられ、図３に示すように、基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を鉛直状態で保持した第２搬送ロボット１７４ｂのアーム１８０を下降させ、基板ホルダ１６０を活性化処理槽１８３の上端部に引っ掛けて吊下げ支持することで、基板ホルダ１６０を基板Ｗごと活性化処理槽１８３内の薬液に浸漬させて活性化処理を行うように構成されている。
【００３８】
同様に、水洗装置１６８ａ，１６８ｂには、内部に純水を保持した各２個の水洗槽１８４ａ，１８４ｂが、めっき装置１７０には、内部にめっき液を保持した複数のめっき槽１８６がそれぞれ備えられ、前述と同様に、基板ホルダ１６０を基板Ｗごとこれらの水洗槽１８４ａ，１８４ｂ内の純水またはめっき槽１８６内のめっき液に浸漬させることで、水洗処理やめっき処理が行われるように構成されている。またブロー装置１７２は、基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を鉛直状態で保持した第２搬送ロボット１７４ｂのアーム１８０を下降させ、この基板ホルダ１６０に装着した基板Ｗにエアーや不活性ガスを吹きかけることで、基板のブロー処理を行うように構成されている。
【００３９】
めっき装置１７０には、図４に示すように、内部に一定量のめっき液Ｑを保持するめっき槽１８６が備えられており、このめっき槽１８６のめっき液Ｑ中に、基板ホルダ１６０で周縁部を水密的にシールし表面（被めっき面）を露出させて保持した基板Ｗを浸漬させて、基板ホルダ１６０を垂直に配置するようになっている。めっき液Ｑとして、この例では、銅イオン、支持電解質及びハロゲンイオンの他に、更に有機イオウ化合物、高分子化合物及び有機窒素化合物のうち少なくとも一つの有機添加物を含んだめっき液が使用される。支持電解質としては硫酸が、ハロゲンイオンとしては塩素が好ましく用いられる。
【００４０】
各めっき槽１８６の外方の該めっき槽１８６に基板ホルダ１６０を垂下保持した時に基板ホルダ１６０の両端突出部１６０ａに対向する位置には、図５に示すように、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗを下記の攪拌パドル２３２に近離する方向に移動させる一対の移動機構１９０が備えられている。この各移動機構１９０は、基板ホルダ１６０の各突出部１６０ａを載置支持する支持ブロック１９２と、この支持ブロック１９２の移動の際の案内となるレール１９４と、支持ブロック１９２にロッド先端を連結したシリンダ１９６とから構成されている。これにより、基板ホルダ１６０の両端突出部１６０ａを一対の移動機構１９０の各移動ブロック１９２上に位置させて、基板ホルダ１６０を各めっき槽１８６に垂下支持した状態で、シリンダ１９６を作動させることにより、基板Ｗを保持した基板ホルダ１６０を該基板Ｗが攪拌パドル２３２に近離する方向に移動させることができる。
【００４１】
移動機構１９０により、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗの表面と撹拌パドル２３２との距離を、５〜５０ｍｍの範囲で、つまり最短５ｍｍから最長５０ｍｍの範囲で変更できるようにすることが好ましく、８〜３０ｍｍの範囲で変更できるようにすることが更に好ましい。基板Ｗの表面と撹拌パドル２３２との距離を、移動機構１９０によりステップ的に変化させても、滑らかに変化させても良い。
【００４２】
なお、この例では、基板Ｗを保持した基板ホルダ１６０を、移動機構１９０を介して、攪拌パドル２３２に近離する方向に移動させるようにしているが、攪拌パドル２３２を基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗに近離する方向に移動させるようにしてもよく、更には基板ホルダ１６０及び攪拌パドル２３２の双方を互いに近離する方向に移動させるようにしてもよい。
【００４３】
めっき槽１８６の上方外周には、めっき槽１８６の縁から溢れ出ためっき液Ｑを受け止めるオーバーフロー槽２００が備えられている。オーバーフロー槽２００の底部には、ポンプ２０２を備えた循環配管２０４の一端が接続され、循環配管２０４の他端は、めっき槽１８６の底部に設けられためっき液供給口１８６ａに接続されている。これにより、オーバーフロー槽２００内に溜まっためっき液Ｑは、ポンプ２０２の駆動に伴ってめっき槽１８６内に還流される。循環配管２０４には、ポンプ２０２の下流側に位置して、めっき液Ｑの温度を調節する恒温ユニット２０６と、めっき液内の異物をフィルタリング（除去）するフィルタ２０８が介装されている。
【００４４】
更に、めっき槽１８６の底部には、内部に多数のめっき液流通口を有する底板２１０が配置されている。これによって、めっき槽１８６の内部は、上方の基板処理室２１４と下方のめっき液分散室２１２に区画されている。更に、底板２１０には、下方に垂下する遮蔽板２１６が取付けられている。
【００４５】
これによって、この例のめっき装置１７０では、めっき液Ｑは、ポンプ２０２の駆動に伴ってめっき槽１８６のめっき液分散室２１２に導入され、底板２１０に設けられた多数のめっき液流通口を通過して基板処理室２１４内に流入し、基板ホルダ１６０で保持された基板Ｗの表面に対して略平行に上方に向けて流れてオーバーフロー槽２００内に流出するようになっている。
【００４６】
めっき槽１８６の内部には、基板Ｗの形状に沿った円板状のアノード２２０がアノードホルダ２２２に保持されて垂直に設置されている。この各アノードホルダ２２２は、めっき槽１８６内にめっき液Ｑを満たした時に、アノード２２０がめっき槽１８６内のめっき液Ｑ中に浸漬され、基板ホルダ１６０で保持してめっき槽１８６内に配置される基板Ｗと対面するように、図５に示すように、その突出端部において、めっき槽１８６の外方に配置された支持ブロック２２３に支持されている。更に、めっき槽１８６の内部には、アノード２２０とめっき槽１８６内に配置される基板ホルダ１６０との間に位置して、めっき槽１８６内の電位分布を調整する調整板（レギュレーションプレート）２２４が配置されている。調整板２２４は、この例では、筒状部２２６と矩形状のフランジ部２２８からなり、材質として、誘電体である塩化ビニールを用いている。筒状部２２６は、電場の拡がりを十分制限できるような開口の大きさ、及び軸心に沿った長さを有している。調整板２２４のフランジ部２２８の下端は、底板２１０に達している。
【００４７】
めっき槽１８６の内部には、めっき槽１８６内に配置される基板ホルダ１６０と調整板２２４との間に位置して、鉛直方向に延び、基板Ｗと平行に往復運動して、基板ホルダ１６０と調整板２２４との間のめっき液Ｑを攪拌する攪拌具としての攪拌パドル２３２が配置されている。めっき中にめっき液Ｑを攪拌パドル（攪拌具）２３２で攪拌することで、十分な銅イオンを基板Ｗの表面に均一に供給することができる。
【００４８】
攪拌パドル２３２は、図６及び図７に示すように、板厚ｔが３〜５ｍｍの一定の厚みを有する矩形板状部材で構成され、内部に複数の長穴２３２ａを平行に設けることで、鉛直方向に延びる複数の格子部２３２ｂを有するように構成されている。攪拌パドル２３２の材質は、例えばＰＶＣ、ＰＰまたはＰＴＦＥなどの樹脂、またはＳＵＳやチタンをフッ素樹脂などで被覆したものであり、少なくともめっき液と接触する部分を電気的絶縁状態にすることが望ましい。攪拌パドル２３２の垂直方向の長さＬ１及び長孔２３２ａの長さ方向の寸法Ｌ２は、基板Ｗの垂直方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。また、攪拌パドル２３２の横方向の長さＨは、攪拌パドル２３２の往復運動の振幅（ストローク）と合わせた長さが基板Ｗの横方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。
【００４９】
長穴２３２ａの幅及び数は、長穴２３２ａと長孔２３２ａの間の格子部２３２ｂが効率良くめっき液を攪拌し、長穴２３２ａをめっき液が効率良く通り抜けるように、格子部２３２ｂが必要な剛性を有する範囲で格子部２３２ｂが可能な限り細くなるように決めることが好ましい。
【００５０】
この例では、図７に示すように、各格子部２３２ｂの横断面が長方形になるように長穴２３２ａを垂直に開けている。図８（ａ）に示すように、格子部２３２ｂの横断面の四隅に面取りを施してもよく、また図８（ｂ）に示すように、格子部２３２ｂの横断面が平行四辺形になるように格子部２３２ｂに角度を付けても良い。また、攪拌具としての攪拌パドルとして、鉛直方向に延びる１または複数の棒状体を使用しても良い。
【００５１】
図５及び図９に示すように、攪拌パドル２３２は、攪拌パドル２３２の上端に固着したクランプ２３６によって、水平方向に延びるシャフト２３８に固定され、シャフト２３８は、シャフト保持部２４０に保持されつつ左右に摺動できるようになっている。シャフト２３８の端部は、攪拌パドル２３２を左右に直進往復運動させるパドル駆動部２４２に連結され、パドル駆動部２４２は、モータ２４４の回転をクランク機構（図示せず）によりシャフト２３８の直進往復運動に変換する。この例では、パドル駆動部２４２のモータ２４４の回転速度を制御することにより、攪拌パドル２３２の往復移動速度を制御する制御部２４６が備えられている。
【００５２】
なお、パドル駆動部の機構は、クランク機構だけでなく、ボールねじによりサーボモータの回転をシャフトの直進往復運動に変換するようにしたものや、リニアモータによってシャフトを直進往復運動させるようにしたものでも良い。制御部２４６によって、攪拌パドル２３２の往復移動速度を０〜１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で、つまり最低移動速度０ｃｍ／ｓｅｃから最高移動速度１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させるようにすることが好ましく、１０〜１００ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させるようにすることが更に好ましい。攪拌パドル２３２の往復移動速度が１０〜１００ｃｍ／ｓｅｃの範囲から外れると基板表面に形成されるめっき膜の膜厚分布が悪くなってしまう。攪拌パドル２３２の往復移動速度は、攪拌パドル２３２の往復運動における平均の移動速度である。なお、撹拌パドル２３２の往復移動速度を、制御部２４６によりステップ的に変化させても、所定の減速度、例えば２０〜１００ｃｍ／ｓｅｃ２程度の減速度に従って変化させても良い。
【００５３】
めっき装置１７０には、めっき時に陽極が導線を介してアノード２２０に、陰極が導線を介して基板Ｗの表面にそれぞれ接続されるめっき電源２５０が備えられている。
【００５４】
次に、図２に示すめっき処理設備を使用して、図１０に示すように、シリコン等からなる基材１０の内部に、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を形成し、表面にシード層１４を形成した基板Ｗの該貫通電極用凹部１２内に銅（銅めっき膜１６）を充填するようにした一連に処理について説明する。
【００５５】
先ず、上記基板Ｗをその表面（被めっき面）を上にした状態で基板カセットに収容し、この基板カセットをロード・アンロードポート１２０に搭載する。このロード・アンロードポート１２０に搭載した基板カセットから、第１搬送ロボット１２８で基板Ｗを１枚取出し、アライナ１２２に載せて基板Ｗのオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。一方、基板脱着台１６２にあっては、ストッカ１６４内に鉛直姿勢で保管されていた基板ホルダ１６０を第２搬送ロボット１７４ａで取出し、これを９０゜回転させた水平状態にして基板脱着台１６２に２個並列に載置する。
【００５６】
そして、アライナ１２２に載せてオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせた基板Ｗを第１搬送ロボット１２８で搬送し、基板脱着台１６２に載置された基板ホルダ１６０に周縁部をシールして装着する。そして、この基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を第２搬送ロボット１７４ａで２基同時に把持し、上昇させた後、ストッカ１６４まで搬送し、９０゜回転させて基板ホルダ１６０を垂直な状態となし、しかる後、下降させ、これによって、２基の基板ホルダ１６０をストッカ１６４に吊下げ保持（仮置き）する。これを順次繰返して、ストッカ１６４内に収容された基板ホルダ１６０に順次基板を装着し、ストッカ１６４の所定の位置に順次吊り下げ保持（仮置き）する。
【００５７】
一方、第２搬送ロボット１７４ｂにあっては、基板を装着しストッカ１６４に仮置きした基板ホルダ１６０を２基同時に把持し、上昇させた後、前処理装置１２６に搬送する。そして、この前処理装置１２６で、前処理槽１２７内に入れた純水等の前処理液に基板Ｗを浸漬させて前処理（水洗前処理）を施す。このとき使用する前処理液としての純水は、純水中の溶存酸素濃度を真空脱気装置や不活性ガスの導入により制御し、好ましくは２ｍｇ／Ｌ以下とする。次に、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、活性化処理装置１６６に搬送し、活性化処理槽１８３に入れた硫酸や塩酸などの無機酸またはクエン酸やシュウ酸などの有機酸溶液に基板を浸漬させてシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜をエッチングし、清浄な金属面を露出させる。このときに使用する酸溶液は前記前処理用の純水と同様に酸溶液中の溶存酸素濃度を制御することができる。更に、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、第１水洗装置１６８ａに搬送し、この水洗槽１８４ａに入れた純水で基板の表面を水洗する。
【００５８】
水洗が終了した基板Ｗを装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にしてめっき装置１７０のめっき槽１８６の上方に搬送する。めっき槽１８６にあっては、この内部に所定の組成を有する所定量のめっき液Ｑを満たし循環させておく。そして、基板Ｗを保持した基板ホルダ１６０を下降させ、基板ホルダ１６０の突出部１６０ａを移動機構１９０の支持ブロック１９２に載置保持して、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗをめっき槽１８６内のめっき液Ｑに浸漬させた第１位置に配置する。この第１位置における基板Ｗの表面と攪拌パドル２３２との距離は、５ｍｍ（好ましくは８ｍｍ）以上で、５０ｍｍ（好ましくは３０ｍｍ）から下記の基板を第２位置に移動させる移動距離を差し引いた値以下の距離である。
【００５９】
次に、めっき電源２５０の陽極をアノード２２０に、陰極を基板Ｗのシード層１４（図１０参照）にそれぞれ接続する。この状態で、攪拌パドル２３２を基板Ｗと平行に第１往復移動速度で往復運動させて、調整板２２４と基板Ｗとの間のめっき液Ｑを攪拌パドル２３２で攪拌し、これによって、基板Ｗの表面にめっき膜１６（図１０参照）を成長させる。この時の攪拌パドル２３２の往復移動速度は、１５０ｃｍ／ｓｅｃ（好ましくは１１０ｃｍ／ｓｅｃ）以下で、０ｃｍ／ｓｅｃ（好ましくは１０ｃｍ／ｓｅｃ）に下記の第２往復移動速度を加えた値以下の速度、例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃである。つまり、基板Ｗを第１位置に位置させて、攪拌パドル２３２を基板Ｗと平行に第１往復移動速度で往復運動させる第１のめっき液の攪拌条件でめっきを行い、これによって、図１０（ａ）に示すように、貫通電極用凹部１２の内部に優先的に銅めっき膜１６を成長させる、いわゆるボトムアップ成長を起こさせる。
【００６０】
そして、例えばめっきの際の電解量やめっき膜１６の膜厚等を監視して、図１０（ｂ）に示すように、貫通電極用凹部１２のめっき膜１６で充填されていない未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達したことを検知したとき、めっき液の攪拌条件を変化させる。このように、貫通電極用凹部１２のめっき膜１６で充填されていない未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達しか否かを検知するにあたり、電解量やめっき膜厚等と貫通電極用凹部内に金属が充填された時々における該貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比との関係を実験等で予め求めておく。
【００６１】
つまり、図１１に示すように、未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達した時間ｔ１に、攪拌パドル２３２の往復移動速度を、第１往復移動速度から該第１往復移動速度より低速の第２往復移動速度、例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃの往復移動速度に変化させる。なお、この例では、攪拌パドル２３２の往復移動速度をステップ的に変化させているが、図１２に示すように、所定の減速度、例えば２０〜１００ｃｍ／ｓｅｃ２程度の減速度に従って変化させても良い。同時に、基板ホルダ１６０で保持した基板Ｗを、移動機構１９０を介して、前記第１位置よりも基板Ｗの表面と攪拌パドル２３２との距離が広い第２位置に移動させる。
【００６２】
そして、めっき処理を継続して、図１０（ｃ）に示すように、貫通電極用凹部１２内が完全に銅めっき膜１６で埋まり、かつシード層１４の表面に所定膜厚の銅めっき膜１６が堆積された時に、図１１に示すように、アノード２２０と基板Ｗとの間への電圧の印加を停止し（時間ｔ２）、攪拌パドル２３２の往復運動を停止させてめっきを終了する。
【００６３】
このように、貫通電極用凹部１２の未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達したときに、めっき液の攪拌条件を、比較的高強度の攪拌から比較的低強度の攪拌に変更することで、めっき速度を低下させることなく、貫通電極用凹部１２の内部に銅を完全に充填することができる。以下、この理由を説明する。
【００６４】
図１３（ａ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対して、例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃの高速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。図１３（ｂ）は、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対して、例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃの低速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。
【００６５】
この図１３（ａ）及び図１３（ｂ）から、アスペクト比が２以上の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対してめっきを行う時には、攪拌パドルを低速で往復運動させるよりも高速で往復運動させてめっき液を攪拌させた方が、銅の埋込み速度が速くなることが判る。
【００６６】
一方、図１４（ａ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部１２にを有する基板Ｗに対して、例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃの高速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。図１４（ｂ）は、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対して、例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃの低速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌しながら、一定条件で一定時間の銅めっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を充填した時の銅の埋込み形状を示す。
【００６７】
この図１４（ａ）及び図１４（ｂ）から、アスペクト比が２以下の貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗに対してめっきを行う時には、攪拌パドルを高速で往復運動させるよりも低速で往復運動させてめっき液を攪拌させた方が、銅の埋込み速度が速くなることが判る。
【００６８】
上記のように、貫通電極用凹部のアスペクト比によって、高速で攪拌パドルを往復運動させてめっき液を攪拌させながらめっきを行った方がめっき速度が速い場合と、低速で攪拌パドルを往復移動させてめっき液を攪拌させてめっきを行った方がめっき速度が速い場合というように、めっき液の攪拌の効果に逆転現象が生じる。
【００６９】
この例によれば、前述のように、貫通電極用凹部１２の未充填部１２ａのアスペクト比が、例えば２に達したときに、めっき液の攪拌条件を、比較的高強度のめっき液の攪拌から比較的低強度のめっき液の攪拌に変更することで、例えば図１３（ａ）に示す埋込み性能と図１４（ｂ）に示す埋込み性能を組合せて、めっき速度が低下するのを防止することができる。
【００７０】
図１５（ａ）は、アスペクト比の異なる貫通電極用凹部を有する基板に対して、攪拌パドルを高速（例えば４０〜８０ｃｍ／ｓｅｃ）で往復運動させてめっき液を攪拌しながらめっきを行った場合（高速攪拌）と、攪拌パドルを低速（例えば１０〜２０ｃｍ／ｓｅｃ）で往復運動させてめっき液を攪拌しながらめっきを行った場合（高速攪拌）における、アスペクト比とファイリング率（％）との関係を示す。ファイリング率（％）は、図１５（ｂ）に示すように、貫通電極用凹部に内部に埋込まれためっき膜の高さｄに対する貫通電極用凹部の高さｈの比（ｄ／ｈ）の百分率で求められる。
【００７１】
図１０に示すように、貫通電極用凹部１２を有する基板Ｗにめっきを行って、貫通電極用凹部１２の内部に銅めっき膜１６を成長させると、銅めっき膜１６の成長と共に貫通電極用凹部１２の未充填部１２ａのアスペクト比が徐々に小さくなる。図１５（ａ）から、アスペクト比が徐々に小さく貫通電極用凹部を有する基板に対して、めっき液の撹拌条件を一定のままでめっきを行うと、めっき成長が進むに従ってフィリング性能が低下することが判る。アスペクト比が小さい貫通電極用凹部を有する基板に対して、めっき液の撹拌を弱くしたほうがフィリング性がよいので、めっき成長に伴って貫通電極用凹部の未充填部のアスペクト比が小さくなるに従い、めっき液の撹拌を段階的に弱くすることでフィリング性能の低下を抑制でき、短時間でのめっき充填に繋がる。
【００７２】
そして、めっき終了後、基板を装着した基板ホルダ１６０を第２搬送ロボット１７４ｂで再度保持してめっき槽１８６から引き上げてめっき処理を終了する。
【００７３】
そして、前述と同様にして、基板ホルダ１６０を第２水洗装置１６８ｂまで搬送し、この水洗槽１８４ｂに入れた純水に浸漬させて基板の表面を純水洗浄する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、ブロー装置１７２に搬送し、ここで、不活性ガスやエアーを基板に向けて吹き付けて、基板ホルダ１６０に付着しためっき液や水滴を除去する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ１６０を、前記と同様にして、ストッカ１６４の所定の位置に戻して吊下げ保持する。
【００７４】
第２搬送ロボット１７４ｂは、上記作業を順次繰り返し、めっきが終了した基板を装着した基板ホルダ１６０を順次ストッカ１６４の所定の位置に戻して吊下げ保持する。一方、第２搬送ロボット１７４ａにあっては、めっき処理後の基板を装着しストッカ１６４に戻した基板ホルダ１６０を２基同時に把持し、前記と同様にして、基板脱着台１６２上に載置する。
【００７５】
そして、清浄空間１１４内に配置された第１搬送ロボット１２８は、この基板脱着台１６２上に載置された基板ホルダ１６０から基板を取出し、いずれかの洗浄・乾燥装置１２４に搬送する。そして、この洗浄・乾燥装置１２４で、表面を上向きにして水平に保持した基板を、純水等で洗浄し、高速回転させてスピン乾燥させた後、この基板を第１搬送ロボット１２８でロード・アンロードポート１２０に搭載した基板カセットに戻して、一連のめっき処理を完了する。
【００７６】
前述の例では、攪拌パドル２３２に対する基板Ｗの位置の変更と攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更とを組合せて、めっき液の攪拌条件を変化させているが、攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更のみでめっき液の攪拌条件を変化させるようにしてもよい。攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更のみでめっき液の攪拌条件を変化させた場合は、攪拌パドル２３２による電場遮蔽の影響によって基板表面のめっき膜厚分布が悪くなることがあるが、攪拌パドル２３２に対する基板Ｗの位置の変更と攪拌パドル２３２の往復移動速度の変更とを組合せることで、このような弊害を防止することができる。
【００７７】
また、基板近傍のめっき液の攪拌を、攪拌パドルの往復運動ではなく、例えばめっき液の基板表面に向かう噴流で行うようにした場合には、めっき液の噴流速度を高速から低速に変化させることで、めっき液の攪拌条件を変化させようにしてもよい。
【００７８】
なお、めっき時に印加する電流として、直流電流やパルス電流などが使用できる。めっき初期は比較的低い電流密度でめっきを行い、貫通電極用凹部の内部がめっき膜で充填されるに従って電流密度を上げることが好ましい。
【００７９】
更に図１６に示すように、基板Ｗの表面に、貫通電極用凹部１２の周囲を囲むレジストパターン２０が形成されており、貫通電極用凹部１２の内部をほぼ完全にめっき膜で充填させた後、レジストパターン２０の内部にめっき膜を成長させる場合には、比較的高い電流密度でめっきを行って、レジストパターン２０の内部にめっき膜を成長させることが好ましい。この場合、貫通電極用凹部１２の内部にめっき膜を成膜している間は、めっき液の撹拌を段階的に弱くし、貫通電極用凹部１２の内部にめっき膜を完全に充填した後、レジストパターン２０の内部に比較的高い電流密度でめっき膜を成膜する際に、金属イオンの供給を促進させるためにめっき液の撹拌を強くすることが望ましい。
【００８０】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００８１】
１２ 貫通電極用凹部
１４ シード膜
１６ 銅めっき膜
１２４ 洗浄・乾燥装置
１２６ 前処理装置
１６０ 基板ホルダ
１６４ ストッカ
１６６ 活性化処理装置
１６８ａ，１６８ｂ 水洗装置
１７０ めっき装置
１７２ ブロー装置
１８６ めっき槽
１９０ 移動機構
２２０ アノード
２２４ 調整板
２３２ 攪拌パドル（攪拌具）
２４２ パドル駆動部
２４６ 制御部
２５０ めっき電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に貫通電極用凹部を有する基板とアノードとをめっき液中に互いに対峙させて配置し、
前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加しながら前記基板と前記アノードとの間のめっき液を攪拌して前記貫通電極用凹部内へ金属を充填し、
前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とするめっき方法。
【請求項２】
前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を高速から低速に変化させることを特徴とする請求項１記載のめっき方法。
【請求項３】
前記攪拌具の往復移動速度を０〜１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることを特徴とする請求項２記載のめっき方法。
【請求項４】
前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板表面との距離を変化させながら前記撹拌具の往復移動速度を調整することを特徴とする請求項１記載のめっき方法。
【請求項５】
前記攪拌具と基板表面との距離を５〜５０ｍｍの範囲で変化させることを特徴とする請求項４記載のめっき方法。
【請求項６】
前記攪拌具と基板表面との距離を、基板を保持する基板ホルダ及び前記攪拌具の少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させて変化させることを特徴とする請求項４または５記載のめっき方法。
【請求項７】
基準値となるパラメータを監視して、該基準値に応じて、前記めっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき方法。
【請求項８】
めっき液を保持するめっき槽と、
前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、
表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、
前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、
前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、
前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具をめっき処理中に制御する制御部を有することを特徴とするめっき装置。
【請求項９】
前記攪拌具は基板表面近傍に配置され、前記制御部は、前記攪拌具の往復移動速度を制御することを特徴とする請求項８記載のめっき装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を遅くすることを特徴とする請求項８または９記載のめっき装置。
【請求項１１】
めっき液を保持するめっき槽と、
前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、
表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、
前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、
前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、
前記攪拌具及び前記基板ホルダの少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させる移動機構を有することを特徴とするめっき装置。
【請求項１２】
前記攪拌具は基板表面近傍に配置され、前記移動機構を介して前記攪拌具と基板との距離と変化させることでめっき液の攪拌速度を調整することを特徴とする請求項１１記載のめっき装置。
【請求項１３】
前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板との距離をめっき処理中に広くすることを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき装置。
【請求項１】
表面に貫通電極用凹部を有する基板とアノードとをめっき液中に互いに対峙させて配置し、
前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加しながら前記基板と前記アノードとの間のめっき液を攪拌して前記貫通電極用凹部内へ金属を充填し、
前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記基板と前記アノードとの間のめっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とするめっき方法。
【請求項２】
前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を高速から低速に変化させることを特徴とする請求項１記載のめっき方法。
【請求項３】
前記攪拌具の往復移動速度を０〜１５０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で変化させることを特徴とする請求項２記載のめっき方法。
【請求項４】
前記基板と前記アノードとの間のめっき液の撹拌を基板表面近傍に配置した撹拌具の往復運動で行い、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板表面との距離を変化させながら前記撹拌具の往復移動速度を調整することを特徴とする請求項１記載のめっき方法。
【請求項５】
前記攪拌具と基板表面との距離を５〜５０ｍｍの範囲で変化させることを特徴とする請求項４記載のめっき方法。
【請求項６】
前記攪拌具と基板表面との距離を、基板を保持する基板ホルダ及び前記攪拌具の少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させて変化させることを特徴とする請求項４または５記載のめっき方法。
【請求項７】
基準値となるパラメータを監視して、該基準値に応じて、前記めっき液の攪拌条件を変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき方法。
【請求項８】
めっき液を保持するめっき槽と、
前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、
表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、
前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、
前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、
前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具をめっき処理中に制御する制御部を有することを特徴とするめっき装置。
【請求項９】
前記攪拌具は基板表面近傍に配置され、前記制御部は、前記攪拌具の往復移動速度を制御することを特徴とする請求項８記載のめっき装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具の往復移動速度を遅くすることを特徴とする請求項８または９記載のめっき装置。
【請求項１１】
めっき液を保持するめっき槽と、
前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて配置されるアノードと、
表面に貫通電極用凹部を有する基板を保持して該基板に通電し、基板を前記アノードと対向する位置にめっき液に浸漬させて配置する基板ホルダと、
前記アノードと前記基板ホルダで保持した基板との間に配置され、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌具と、
前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加するめっき電源と、
前記攪拌具及び前記基板ホルダの少なくとも一方を互いに近離する方向に移動させる移動機構を有することを特徴とするめっき装置。
【請求項１２】
前記攪拌具は基板表面近傍に配置され、前記移動機構を介して前記攪拌具と基板との距離と変化させることでめっき液の攪拌速度を調整することを特徴とする請求項１１記載のめっき装置。
【請求項１３】
前記貫通電極用凹部内への金属の充填量に相関して、前記攪拌具と基板との距離をめっき処理中に広くすることを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−２５５０２８（Ｐ２０１０−２５５０２８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４１９９（Ｐ２００９−１０４１９９）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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