JP2001049490A - 基板のめっき方法及び装置 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体デバイスの集積度が上がり、溝幅や穴
径が小さくなっても溝や穴中の銅イオンが拡散律速にな
ることなく、銅めっきにより基板面上に形成された微細
な溝や穴を良好に埋め込むことができる基板めっき方法
及び装置を提供すること。 【解決手段】 表面に配線用の微細な溝や穴が形成され
た被めっき基板の該表面に銅めっきを行い該溝や穴を銅
めっき膜で埋める基板のめっき方法であって、硫酸銅
（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至２５０ｇ／
ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１００ｇ／ｌ、
塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌのめっき液を
用いて電解めっきを行う。
径が小さくなっても溝や穴中の銅イオンが拡散律速にな
ることなく、銅めっきにより基板面上に形成された微細
な溝や穴を良好に埋め込むことができる基板めっき方法
及び装置を提供すること。 【解決手段】 表面に配線用の微細な溝や穴が形成され
た被めっき基板の該表面に銅めっきを行い該溝や穴を銅
めっき膜で埋める基板のめっき方法であって、硫酸銅
（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至２５０ｇ／
ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１００ｇ／ｌ、
塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌのめっき液を
用いて電解めっきを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基板の表面にめっき
処理を施す基板のめっき方法及び装置に関し、特に半導
体基板等の表面に配線用の微細な溝や穴が形成された基
板の該溝や孔を銅めっきで埋め込むのに好適な基板のめ
っき方法及び装置に関するものである。
処理を施す基板のめっき方法及び装置に関し、特に半導
体基板等の表面に配線用の微細な溝や穴が形成された基
板の該溝や孔を銅めっきで埋め込むのに好適な基板のめ
っき方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリント基板の銅めっきではスル
ーホール中の膜厚を均一に成長させるためめっき液の銅
濃度は低くし、所謂スローイングパワーを良くしている
（ハイスロー浴）。これは陰極分極を高めることで陰極
の過電圧を上げ均一電着性を向上させるためである。但
し、これらのプリント基板の孔の寸法は５０μｍ〜１０
０μｍ程度で、孔中の液流がある程度期待できる範囲に
ある。
ーホール中の膜厚を均一に成長させるためめっき液の銅
濃度は低くし、所謂スローイングパワーを良くしている
（ハイスロー浴）。これは陰極分極を高めることで陰極
の過電圧を上げ均一電着性を向上させるためである。但
し、これらのプリント基板の孔の寸法は５０μｍ〜１０
０μｍ程度で、孔中の液流がある程度期待できる範囲に
ある。
【０００３】半導体ウエハの面に形成される配線用の溝
や穴の幅や径寸法は０．２μｍ以下の行き止まりの溝や
穴である。このようなレベルの微細な溝や穴になると該
溝や穴中に液流を生じさせることが無理で、また電場に
よる電気泳動速度も数値的に小さく銅イオンの穴中への
補充はほとんどイオン濃度の拡散によって賄われる。穴
中への銅イオンの拡散量は穴の径が小さくなるに従い、
その２乗（穴の入り口の面積）に反比例する。
や穴の幅や径寸法は０．２μｍ以下の行き止まりの溝や
穴である。このようなレベルの微細な溝や穴になると該
溝や穴中に液流を生じさせることが無理で、また電場に
よる電気泳動速度も数値的に小さく銅イオンの穴中への
補充はほとんどイオン濃度の拡散によって賄われる。穴
中への銅イオンの拡散量は穴の径が小さくなるに従い、
その２乗（穴の入り口の面積）に反比例する。
【０００４】これに対して、穴中への銅イオンの析出量
は略穴の径に反比例する。従って、将来半導体デバイス
の集積度が上がり、溝幅や穴径が小さくなることで溝や
穴中の銅イオンは拡散律速になることが予想できる。特
に穴径が０．１５μｍ以下になり、アスペクト比が大き
くなるめっき液の攪拌方法によっては、拡散律速になり
やすい状況にある。
は略穴の径に反比例する。従って、将来半導体デバイス
の集積度が上がり、溝幅や穴径が小さくなることで溝や
穴中の銅イオンは拡散律速になることが予想できる。特
に穴径が０．１５μｍ以下になり、アスペクト比が大き
くなるめっき液の攪拌方法によっては、拡散律速になり
やすい状況にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、半導体デバイスの集積度が上が
り、溝幅や穴径が小さくなっても溝や穴中の銅イオンが
拡散律速になることなく、銅めっきにより基板面上に形
成された微細な溝や穴を良好に埋め込むことができる基
板めっき方法及び装置を提供することを目的とする。
みてなされたもので、半導体デバイスの集積度が上が
り、溝幅や穴径が小さくなっても溝や穴中の銅イオンが
拡散律速になることなく、銅めっきにより基板面上に形
成された微細な溝や穴を良好に埋め込むことができる基
板めっき方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、表面に配線用の微細な溝や穴
が形成された被めっき基板の該表面に銅めっきを行い該
溝や穴を銅めっき膜で埋める基板のめっき方法であっ
て、硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至
２５０ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１０
０ｇ／ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌの
めっき液を用いて電解めっきを行うことを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、表面に配線用の微細な溝や穴
が形成された被めっき基板の該表面に銅めっきを行い該
溝や穴を銅めっき膜で埋める基板のめっき方法であっ
て、硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至
２５０ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１０
０ｇ／ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌの
めっき液を用いて電解めっきを行うことを特徴とする。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のめっき方法において、めっき液は前記組成のめっき液
中に少なくとも０．１４乃至７０μｍｏｌ／ｌの下記
〔Ａ〕式で表されるイオウ化合物と、下記〔Ｂ〕式で表
される高分子化合物を１０ｍｇ／ｌ乃至５ｇ／ｌと、窒
素化合物を０．０１ｍｇ／ｌ乃至１００ｍｇ／ｌ含有し
ためっき液であることを特徴とする。
のめっき方法において、めっき液は前記組成のめっき液
中に少なくとも０．１４乃至７０μｍｏｌ／ｌの下記
〔Ａ〕式で表されるイオウ化合物と、下記〔Ｂ〕式で表
される高分子化合物を１０ｍｇ／ｌ乃至５ｇ／ｌと、窒
素化合物を０．０１ｍｇ／ｌ乃至１００ｍｇ／ｌ含有し
ためっき液であることを特徴とする。
【化３】 〔Ａ〕式中、Ｌは低級アルキル基、低級アルコキシ基、
水酸基又はハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１乃
至６のアルキル基を示し、Ｘは水素原子、―ＳＯ 3Ｍ基
又は―ＰＯ3Ｍ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属原子又
はアミノ基を示す）を示し、〔Ｂ〕式中、Ｒ１は炭素数
８乃至２５の高級アルコールの残基、炭素数１乃至２５
のアルキル基を有するアルキルフェノールの残基、炭素
数１乃至２５のアルキル基を有するアルキルナフトール
残基、炭素数３乃至２２の脂肪酸アミドの残基、炭素数
２乃至４のアルキルアミンの残基又は水酸基を示し、Ｒ
2及びＲ3は水素原子又はメチル基を示し、ｍ及びｋは１
乃至１００の整数を示す。
水酸基又はハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１乃
至６のアルキル基を示し、Ｘは水素原子、―ＳＯ 3Ｍ基
又は―ＰＯ3Ｍ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属原子又
はアミノ基を示す）を示し、〔Ｂ〕式中、Ｒ１は炭素数
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のアルキル基を有するアルキルフェノールの残基、炭素
数１乃至２５のアルキル基を有するアルキルナフトール
残基、炭素数３乃至２２の脂肪酸アミドの残基、炭素数
２乃至４のアルキルアミンの残基又は水酸基を示し、Ｒ
2及びＲ3は水素原子又はメチル基を示し、ｍ及びｋは１
乃至１００の整数を示す。
【０００８】請求項３に記載の発明は、めっき槽のめっ
き液中に被めっき基板と陽極基板を配置し、該被めっき
基板と被めっき基板に所定のめっき電圧を印加し、電解
めっきを行う基板のめっき装置において、めっき液は、
硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至２５
０ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１００ｇ
／ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌである
ことを特徴とする。
き液中に被めっき基板と陽極基板を配置し、該被めっき
基板と被めっき基板に所定のめっき電圧を印加し、電解
めっきを行う基板のめっき装置において、めっき液は、
硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至２５
０ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１００ｇ
／ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌである
ことを特徴とする。
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の基板のめっき装置において、めっき液は前記組成のめ
っき液中に少なくとも０．１４乃至７０μｍｏｌ／ｌの
下記〔Ａ〕式で表されるイオウ化合物と、下記〔Ｂ〕式
で表される高分子化合物を１０ｍｇ／ｌ乃至５ｇ／ｌ
と、窒素化合物を０．０１ｍｇ／ｌ乃至１００ｍｇ／ｌ
含有しためっき液であることを特徴とする。
の基板のめっき装置において、めっき液は前記組成のめ
っき液中に少なくとも０．１４乃至７０μｍｏｌ／ｌの
下記〔Ａ〕式で表されるイオウ化合物と、下記〔Ｂ〕式
で表される高分子化合物を１０ｍｇ／ｌ乃至５ｇ／ｌ
と、窒素化合物を０．０１ｍｇ／ｌ乃至１００ｍｇ／ｌ
含有しためっき液であることを特徴とする。
【化４】 〔Ａ〕式中、Ｌは低級アルキル基、低級アルコキシ基、
水酸基又はハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１乃
至６のアルキル基を示し、Ｘは水素原子、―ＳＯ 3Ｍ基
又は―ＰＯ3Ｍ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属原子又
はアミノ基を示す）を示し、〔Ｂ〕式中、Ｒ１は炭素数
８乃至２５の高級アルコールの残基、炭素数１乃至２５
のアルキル基を有するアルキルフェノールの残基、炭素
数１乃至２５のアルキル基を有するアルキルナフトール
残基、炭素数３乃至２２の脂肪酸アミドの残基、炭素数
２乃至４のアルキルアミンの残基又は水酸基を示し、Ｒ
2及びＲ3は水素原子又はメチル基を示し、ｍ及びｋは１
乃至１００の整数を示す。
水酸基又はハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１乃
至６のアルキル基を示し、Ｘは水素原子、―ＳＯ 3Ｍ基
又は―ＰＯ3Ｍ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属原子又
はアミノ基を示す）を示し、〔Ｂ〕式中、Ｒ１は炭素数
８乃至２５の高級アルコールの残基、炭素数１乃至２５
のアルキル基を有するアルキルフェノールの残基、炭素
数１乃至２５のアルキル基を有するアルキルナフトール
残基、炭素数３乃至２２の脂肪酸アミドの残基、炭素数
２乃至４のアルキルアミンの残基又は水酸基を示し、Ｒ
2及びＲ3は水素原子又はメチル基を示し、ｍ及びｋは１
乃至１００の整数を示す。
【００１０】上記のように半導体デバイスの集積度が上
がり、溝幅や穴径が小さくなっても溝や穴中の銅イオン
が拡散律速になるのを防止するには、めっき液を攪拌す
ることで拡散層の厚さを薄くしたり、電流密度を低く抑
えることも有効であるが、めっき液の銅濃度を上げるこ
とも効果的である。めっき液の銅濃度を上げることで拡
散速度は比例して上昇する。液の攪拌を併用すれば、拡
散速度は更に速くなる。
がり、溝幅や穴径が小さくなっても溝や穴中の銅イオン
が拡散律速になるのを防止するには、めっき液を攪拌す
ることで拡散層の厚さを薄くしたり、電流密度を低く抑
えることも有効であるが、めっき液の銅濃度を上げるこ
とも効果的である。めっき液の銅濃度を上げることで拡
散速度は比例して上昇する。液の攪拌を併用すれば、拡
散速度は更に速くなる。
【００１１】図１は図２に示す深さ１．２μｍの穴Ｈの
中での拡散量と析出量を比較した例を示す図である。同
図において、縦軸はＣｕ析出量・拡散量（ｇ／ｓ）、横
軸は穴Ｈの穴径φ（μｍ）を示す。なお、ここで拡散係
数を０．７２×１０-9ｍ2／ｓ、拡散層厚さを５μｍと
する。拡散量＞析出量ならば反応律速であり、穴Ｈの中
の銅イオンが枯渇してボイドが生じることがない。拡散
量＜析出量ならば拡散律速度であり、穴Ｈにボイドが生
じることがある。図１からも明らかなように、穴径φが
微細化すればするほど硫酸銅濃度は高いほうが有利とな
り、飽和濃度の関係で相対的に硫酸濃度は低くなる。硫
酸濃度を低くすることで、液の電気抵抗を高くし析出す
る膜厚の均一性を向上させている。
中での拡散量と析出量を比較した例を示す図である。同
図において、縦軸はＣｕ析出量・拡散量（ｇ／ｓ）、横
軸は穴Ｈの穴径φ（μｍ）を示す。なお、ここで拡散係
数を０．７２×１０-9ｍ2／ｓ、拡散層厚さを５μｍと
する。拡散量＞析出量ならば反応律速であり、穴Ｈの中
の銅イオンが枯渇してボイドが生じることがない。拡散
量＜析出量ならば拡散律速度であり、穴Ｈにボイドが生
じることがある。図１からも明らかなように、穴径φが
微細化すればするほど硫酸銅濃度は高いほうが有利とな
り、飽和濃度の関係で相対的に硫酸濃度は低くなる。硫
酸濃度を低くすることで、液の電気抵抗を高くし析出す
る膜厚の均一性を向上させている。
【００１２】なお、図１において、曲線Ａは硫酸銅濃度
２２５ｇ／ｌ時の拡散量（毎秒）、曲線Ｂは電流密度３
Ａ／ｄｍ2時の析出量（毎秒）、曲線Ｃは電流密度２．
５Ａ／ｄｍ2時の析出量（毎秒）、曲線Ｄは電流密度２
Ａ／ｄｍ2時の析出量（毎秒）、曲線Ｅは硫酸銅濃度７
５ｇ／ｌ時の拡散量（毎秒）をそれぞれ示す。
２２５ｇ／ｌ時の拡散量（毎秒）、曲線Ｂは電流密度３
Ａ／ｄｍ2時の析出量（毎秒）、曲線Ｃは電流密度２．
５Ａ／ｄｍ2時の析出量（毎秒）、曲線Ｄは電流密度２
Ａ／ｄｍ2時の析出量（毎秒）、曲線Ｅは硫酸銅濃度７
５ｇ／ｌ時の拡散量（毎秒）をそれぞれ示す。
【００１３】また、めっき液には上記のように０．１４
〜４０μｍｏｌの〔Ａ〕式で表されるイオウ化合物と
〔Ｂ〕式で表される高分子化合物を含有している。この
イオウ化合物は、析出を緻密化させるものであり、具体
例としては、Ｎ．Ｎ−ジメチルジチオカルバミルプロピ
ルスルホン酸、Ｏ−エチル−Ｓ−（３−プロピルスルホ
ン酸）−ジチオカルボネート、ビス−（スルホプロピ
ル）ジスルフィド等やそれらの塩を挙げることができ
る。
〜４０μｍｏｌの〔Ａ〕式で表されるイオウ化合物と
〔Ｂ〕式で表される高分子化合物を含有している。この
イオウ化合物は、析出を緻密化させるものであり、具体
例としては、Ｎ．Ｎ−ジメチルジチオカルバミルプロピ
ルスルホン酸、Ｏ−エチル−Ｓ−（３−プロピルスルホ
ン酸）−ジチオカルボネート、ビス−（スルホプロピ
ル）ジスルフィド等やそれらの塩を挙げることができ
る。
【００１４】イオウ系化合物の添加量は本発明では、硫
酸銅が硫酸の量に比べて大きいため、０．１４〜７０μ
ｍｏｌ／ｌが好ましい。硫酸銅濃度が低い液の場合に比
べて添加量が少ないのは陰極近傍の銅イオンが豊富に存
在するため、促進剤としてのイオウ化合物の量は少なく
て済むためである。
酸銅が硫酸の量に比べて大きいため、０．１４〜７０μ
ｍｏｌ／ｌが好ましい。硫酸銅濃度が低い液の場合に比
べて添加量が少ないのは陰極近傍の銅イオンが豊富に存
在するため、促進剤としてのイオウ化合物の量は少なく
て済むためである。
【００１５】更に、めっき液に含有する高分子系有機添
加剤は具体例としては、ＰＰＧ、ＰＥＧ或いはそれらの
ランダム又はブロック重合ポリマー或いはそれらの誘導
体等のポリエーテル類が挙げられる。これらの高分子系
有機物の添加量は１０ｍｇ／ｌ〜５ｇ／ｌ程度である。
加剤は具体例としては、ＰＰＧ、ＰＥＧ或いはそれらの
ランダム又はブロック重合ポリマー或いはそれらの誘導
体等のポリエーテル類が挙げられる。これらの高分子系
有機物の添加量は１０ｍｇ／ｌ〜５ｇ／ｌ程度である。
【００１６】また、上記めっき液には、更に銅の析出を
抑制し、穴の底のめっき成長を促進させる所謂レベラを
添加する。レベラはフェナチジン系化合物、フタロシア
ニン化合物、ポリエチレンイミン、ポリベンジルエチレ
ンイミン等のポリアルキレンイミン及びその誘導体、Ｎ
−染料置換体化合物等のチオ尿素誘導体、フェノサフラ
ニン、サフラニンアゾナフトール、ジエチルサフラニン
アゾフェノール、ジメチルサフラニンジメチルアニリン
等のサフラニン化合物、ポリエピクロルヒドリン及びそ
の誘導体、チオフラビン等のフェニルチアゾニウム化合
物、アクリルアドミ、プロピルアミド、ポリアクリル酸
アミド等のアミド類等含窒素化合物である。この含窒素
化合物は０．０１ｍｇ／ｌ〜１００ｍｇ／ｌ程度添加さ
れる。
抑制し、穴の底のめっき成長を促進させる所謂レベラを
添加する。レベラはフェナチジン系化合物、フタロシア
ニン化合物、ポリエチレンイミン、ポリベンジルエチレ
ンイミン等のポリアルキレンイミン及びその誘導体、Ｎ
−染料置換体化合物等のチオ尿素誘導体、フェノサフラ
ニン、サフラニンアゾナフトール、ジエチルサフラニン
アゾフェノール、ジメチルサフラニンジメチルアニリン
等のサフラニン化合物、ポリエピクロルヒドリン及びそ
の誘導体、チオフラビン等のフェニルチアゾニウム化合
物、アクリルアドミ、プロピルアミド、ポリアクリル酸
アミド等のアミド類等含窒素化合物である。この含窒素
化合物は０．０１ｍｇ／ｌ〜１００ｍｇ／ｌ程度添加さ
れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図３は本発明に係るめっき方法を実施
するためのめっき装置の構成例を示す図である。図示す
るように、本めっき装置は、めっき槽１０を具備し、該
めっき槽１０はめっき槽本体１１内に半導体ウエハ等の
被めっき基板１３を保持するための基板保持体１２が収
容されている。該基板保持体１２は基板保持部１２−１
とシャフト部１２−２からなり、該シャフト部１２−２
は円筒状のガイド部材１４の内壁に軸受１５、１５を介
して回転自在に支持されている。そして該ガイド部材１
４と基板保持体１２はめっき槽本体１１の頂部に設けら
れたシリンダ１６により上下に所定のストロークで昇降
できるようになっている。
づいて説明する。図３は本発明に係るめっき方法を実施
するためのめっき装置の構成例を示す図である。図示す
るように、本めっき装置は、めっき槽１０を具備し、該
めっき槽１０はめっき槽本体１１内に半導体ウエハ等の
被めっき基板１３を保持するための基板保持体１２が収
容されている。該基板保持体１２は基板保持部１２−１
とシャフト部１２−２からなり、該シャフト部１２−２
は円筒状のガイド部材１４の内壁に軸受１５、１５を介
して回転自在に支持されている。そして該ガイド部材１
４と基板保持体１２はめっき槽本体１１の頂部に設けら
れたシリンダ１６により上下に所定のストロークで昇降
できるようになっている。
【００１８】また、基板保持体１２はガイド部材１４の
内部上方に設けられたモータ１８により、シャフト部１
２−２を介して矢印Ａ方向に回転できるようになってい
る。また、基板保持体１２の内部には基板押え部１７−
１及びシャフト部１７−２からなる基板押え部材１７を
収納する空間Ｃが設けられており、該基板押え部材１７
は基板保持体１２のシャフト部１２−２内の上部に設け
られたシリンダ１９により上下に所定のストロークで昇
降できるようになっている。
内部上方に設けられたモータ１８により、シャフト部１
２−２を介して矢印Ａ方向に回転できるようになってい
る。また、基板保持体１２の内部には基板押え部１７−
１及びシャフト部１７−２からなる基板押え部材１７を
収納する空間Ｃが設けられており、該基板押え部材１７
は基板保持体１２のシャフト部１２−２内の上部に設け
られたシリンダ１９により上下に所定のストロークで昇
降できるようになっている。
【００１９】基板保持体１２の基板保持部１２−１の下
方には空間Ｃに連通する開口１２−１ａが設けられ、該
開口１２−１ａの上部には、図４に示すように被めっき
基板１３の縁部が載置される段部１２−１ｂが形成され
ている。該段部１２−１ｂに被めっき基板１３の縁部を
載置し、被めっき基板１３の上面を基板押え部材１７の
基板押え部１７−１で押圧することにより、被めっき基
板１３の縁部は基板押え部１７−１と段部１２−１ｂの
間に挟持される。そして被めっき基板１３の下面（めっ
き面）は開口１２−１ａに露出する。なお、図４は図３
のＢ部分の拡大図である。
方には空間Ｃに連通する開口１２−１ａが設けられ、該
開口１２−１ａの上部には、図４に示すように被めっき
基板１３の縁部が載置される段部１２−１ｂが形成され
ている。該段部１２−１ｂに被めっき基板１３の縁部を
載置し、被めっき基板１３の上面を基板押え部材１７の
基板押え部１７−１で押圧することにより、被めっき基
板１３の縁部は基板押え部１７−１と段部１２−１ｂの
間に挟持される。そして被めっき基板１３の下面（めっ
き面）は開口１２−１ａに露出する。なお、図４は図３
のＢ部分の拡大図である。
【００２０】めっき槽本体１１の基板保持部１２−１の
下方、即ち開口１２−１ａに露出する被めっき基板１３
のめっき面の下方に扁平なめっき液室２０が設けられ、
めっき液室２０の下方に多数の孔２１ａが形成された多
孔板２１を介して、扁平なめっき液導入室２２が設けら
れている。また、めっき液室２０の外側には該めっき液
室２０をオーバーフローしためっき液Ｑを捕集する捕集
樋２３が設けられている。
下方、即ち開口１２−１ａに露出する被めっき基板１３
のめっき面の下方に扁平なめっき液室２０が設けられ、
めっき液室２０の下方に多数の孔２１ａが形成された多
孔板２１を介して、扁平なめっき液導入室２２が設けら
れている。また、めっき液室２０の外側には該めっき液
室２０をオーバーフローしためっき液Ｑを捕集する捕集
樋２３が設けられている。
【００２１】捕集樋２３で回収されためっき液Ｑはめっ
き液タンク２４に戻るようになっている。めっき液タン
ク２４内のめっき液Ｑはポンプ２５により、めっき液室
２０の両側から水平方向に導入される。めっき液室２０
の両側から導入されためっき液Ｑは多孔板２１の孔２１
ａを通って、垂直噴流となってめっき液室２０に流れ込
む。多孔板２１と被めっき基板１３の間隔は５〜１５ｍ
ｍとなっており、該多孔板２１の孔２１ａを通っためっ
き液Ｑの噴流は垂直上昇を維持したまま均一な噴流とし
て被めっき基板１３のめっき面に当接する。めっき液室
２０をオーバーフローしためっき液Ｑは捕集樋２３で回
収され、めっき液タンク２４に流れ込む。即ち、めっき
液Ｑはめっき槽本体１１のめっき液室２０とめっき液タ
ンク２４の間を循環するようになっている。
き液タンク２４に戻るようになっている。めっき液タン
ク２４内のめっき液Ｑはポンプ２５により、めっき液室
２０の両側から水平方向に導入される。めっき液室２０
の両側から導入されためっき液Ｑは多孔板２１の孔２１
ａを通って、垂直噴流となってめっき液室２０に流れ込
む。多孔板２１と被めっき基板１３の間隔は５〜１５ｍ
ｍとなっており、該多孔板２１の孔２１ａを通っためっ
き液Ｑの噴流は垂直上昇を維持したまま均一な噴流とし
て被めっき基板１３のめっき面に当接する。めっき液室
２０をオーバーフローしためっき液Ｑは捕集樋２３で回
収され、めっき液タンク２４に流れ込む。即ち、めっき
液Ｑはめっき槽本体１１のめっき液室２０とめっき液タ
ンク２４の間を循環するようになっている。
【００２２】めっき液室２０のめっき液面レベルＬＱは
被めっき基板１３のめっき面レベルＬＷより若干ΔＬだ
け高くなっており、被めっき基板１３の全面はめっき液
Ｑに接触している。
被めっき基板１３のめっき面レベルＬＷより若干ΔＬだ
け高くなっており、被めっき基板１３の全面はめっき液
Ｑに接触している。
【００２３】基板保持体１２の基板保持部１２‐１の段
部１２‐１ｂは被めっき基板１３の導電部と電気的に導
通する電気接点２７が設けられて、該電気接点２７はブ
ラシ２６を介して外部のめっき電源（図示せず）の陰極
に接続されている。また、めっき槽本体１１のめっき液
導入室２２の底部には被めっき基板１３と対向して陽極
電極２８が設けられて、該陽極電極２８はめっき電源の
陽極に接続されている。めっき槽本体１１の壁面の所定
位置には例えばロボットアーム等の基板搬出治具で被め
っき基板１３を出し入れする搬出入スリット２９が設け
られている。
部１２‐１ｂは被めっき基板１３の導電部と電気的に導
通する電気接点２７が設けられて、該電気接点２７はブ
ラシ２６を介して外部のめっき電源（図示せず）の陰極
に接続されている。また、めっき槽本体１１のめっき液
導入室２２の底部には被めっき基板１３と対向して陽極
電極２８が設けられて、該陽極電極２８はめっき電源の
陽極に接続されている。めっき槽本体１１の壁面の所定
位置には例えばロボットアーム等の基板搬出治具で被め
っき基板１３を出し入れする搬出入スリット２９が設け
られている。
【００２４】上記構成のめっき装置において、めっきを
行うに際しては、先ずシリンダ１６を作動させ、基板保
持体１２をガイド部材１４ごと所定量（基板保持部１２
‐１に保持された被めっき基板１３が搬出入スリット２
９に対応する位置まで）上昇させると共に、シリンダ１
９を作動させ基板押え部材１７を所定量（基板押え部１
７−１が搬出入スリット２９の上部に達する位置まで）
上昇させる。この状態でロボットアーム等の基板搬出入
治具で被めっき基板１３を基板保持体１２の空間ｃに搬
入し、該被めっき基板１３をそのめっき面が下向きにな
るように段部１２‐１ｂに載置する。この状態でシリン
ダ１９を作動させ基板押え部１７−１の仮面が被めっき
基板１３の上面に当接するまで下降させ、基板押え部１
７‐１と段部１２‐１ｂの間に被めっき基板１３の縁部
を挟持する。
行うに際しては、先ずシリンダ１６を作動させ、基板保
持体１２をガイド部材１４ごと所定量（基板保持部１２
‐１に保持された被めっき基板１３が搬出入スリット２
９に対応する位置まで）上昇させると共に、シリンダ１
９を作動させ基板押え部材１７を所定量（基板押え部１
７−１が搬出入スリット２９の上部に達する位置まで）
上昇させる。この状態でロボットアーム等の基板搬出入
治具で被めっき基板１３を基板保持体１２の空間ｃに搬
入し、該被めっき基板１３をそのめっき面が下向きにな
るように段部１２‐１ｂに載置する。この状態でシリン
ダ１９を作動させ基板押え部１７−１の仮面が被めっき
基板１３の上面に当接するまで下降させ、基板押え部１
７‐１と段部１２‐１ｂの間に被めっき基板１３の縁部
を挟持する。
【００２５】この状態でシリンダ１６を作動させ、基板
保持体１２をガイド部材１４ごと被めっき基板１３のめ
っき面がめっき液室２０のめっき液Ｑに接触するまで
（めっき液レベルＬQより上記ΔＬだけ低い位置まで）
下降させる。この時、モータ１８を起動し、基板保持体
１２と被めっき基板１３を低速で回転させながら下降さ
せる。めっき液室２０にはめっき液Ｑが充満し、且つ多
孔板の穴２１ａを通した垂直の上昇流が噴出している。
この状態で陽極電極２８と上記電気接点２７の間にめっ
き電源から所定の電圧を印加すると、陽極電極２８から
被めっき基板１３へとめっき電流が流れ、被めっき基板
のめっき面にめっき膜が形成される。
保持体１２をガイド部材１４ごと被めっき基板１３のめ
っき面がめっき液室２０のめっき液Ｑに接触するまで
（めっき液レベルＬQより上記ΔＬだけ低い位置まで）
下降させる。この時、モータ１８を起動し、基板保持体
１２と被めっき基板１３を低速で回転させながら下降さ
せる。めっき液室２０にはめっき液Ｑが充満し、且つ多
孔板の穴２１ａを通した垂直の上昇流が噴出している。
この状態で陽極電極２８と上記電気接点２７の間にめっ
き電源から所定の電圧を印加すると、陽極電極２８から
被めっき基板１３へとめっき電流が流れ、被めっき基板
のめっき面にめっき膜が形成される。
【００２６】上記めっき中はモータ１８を運転し、基板
保持体１２と被めっき基板１３を低速回転させる。この
低速回転はめっき液室２０内のめっき液Ｑの垂直噴流を
乱すことなく、被めっき基板１３のめっき面に均一な膜
厚のめっき膜を形成できるように設定する。
保持体１２と被めっき基板１３を低速回転させる。この
低速回転はめっき液室２０内のめっき液Ｑの垂直噴流を
乱すことなく、被めっき基板１３のめっき面に均一な膜
厚のめっき膜を形成できるように設定する。
【００２７】めっきが終了するとシリンダ１６を作動さ
せ、基板保持体１２と被めっき基板１３を上昇させ、基
板保持部１２−１の下面がめっき液レベルＬQより上に
なったら、モータ１８を高速で回転させ、遠心力で被め
っき基板１３のめっき面及び基板保持部１２−１の下面
に付着しためっき液を振り切る。めっき液を振り切った
ら、被めっき基板１３を搬出入スリット２９の位置まで
上昇させ、シリンダ１９を作動させて、基板押え部１７
−１を上昇させると被めっき基板１３は解放され、基板
保持部１２−１の段部１２−１ｂに載置された状態とな
る。この状態でロボットアーム等の基板搬出入治具を搬
出入スリット２９から、基板保持体１２の空間Ｃに侵入
させ、被めっき基板１３をピックアップして外部に搬出
する。
せ、基板保持体１２と被めっき基板１３を上昇させ、基
板保持部１２−１の下面がめっき液レベルＬQより上に
なったら、モータ１８を高速で回転させ、遠心力で被め
っき基板１３のめっき面及び基板保持部１２−１の下面
に付着しためっき液を振り切る。めっき液を振り切った
ら、被めっき基板１３を搬出入スリット２９の位置まで
上昇させ、シリンダ１９を作動させて、基板押え部１７
−１を上昇させると被めっき基板１３は解放され、基板
保持部１２−１の段部１２−１ｂに載置された状態とな
る。この状態でロボットアーム等の基板搬出入治具を搬
出入スリット２９から、基板保持体１２の空間Ｃに侵入
させ、被めっき基板１３をピックアップして外部に搬出
する。
【００２８】上記構成のめっき装置において、めっき液
Ｑには下記の組成のものを用い、穴径０．１５μｍ、穴
深さ１．２μｍの穴が形成された被めっき基板１３の穴
の中に電流密度２Ａ／ｄｍ2、液温２５℃、めっき時間
１５０秒で電解めっきを行ったところ、良好な穴埋性が
得られた。
Ｑには下記の組成のものを用い、穴径０．１５μｍ、穴
深さ１．２μｍの穴が形成された被めっき基板１３の穴
の中に電流密度２Ａ／ｄｍ2、液温２５℃、めっき時間
１５０秒で電解めっきを行ったところ、良好な穴埋性が
得られた。
【００２９】 めっき液Ｑの組成 ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ ２２５ｇ／ｌ Ｈ2ＳＯ4 ５５ｇ／ｌ Ｃｌ- ６０ｍｇ／ｌ イオウ化合物（Ｎ，Ｎ−ジメチルジチオカルバミルプロピルスルホン酸） ５ｍｇ／ｌ 高分子化合物（ＰＥＧ６０００） ０．１ｇ／ｌ 窒素化合物（サフラニン化合物、ｊａｎｕｓグリーンＢ） ２ｍｇ／ｌ
【００３０】上記のように硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ
2Ｏ）濃度の高いめっき液を用いることにより、穴径
０．１５μｍ、穴深さ１．２μｍという微細な穴に対し
て穴埋め性の良い銅めっきを行うことができる。
2Ｏ）濃度の高いめっき液を用いることにより、穴径
０．１５μｍ、穴深さ１．２μｍという微細な穴に対し
て穴埋め性の良い銅めっきを行うことができる。
【００３１】なお、上記実施形態では、上記組成のめっ
き液を用いて銅めっきを行ったが、めっき液の組成はこ
れに限定されるものではなく、請求項１又は請求項２に
記載の基板めっき方法において、用いるめっき液を用い
て銅めっきを行えば同じような穴埋め性の良い銅めっき
がてきることは容易に予測できる。
き液を用いて銅めっきを行ったが、めっき液の組成はこ
れに限定されるものではなく、請求項１又は請求項２に
記載の基板めっき方法において、用いるめっき液を用い
て銅めっきを行えば同じような穴埋め性の良い銅めっき
がてきることは容易に予測できる。
【００３２】また、本発明に係るめっき装置の構成は図
３に示すものに限定されるものではなく、めっき液に硫
酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至２５０
ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１００ｇ／
ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌの硫酸銅
濃度の高いめっき液を用い、めっき槽のめっき液中に被
めっき基板と陽極基板を配置し、該被めっき基板と被め
っき基板に所定のめっき電圧を印加し、電解めっきを行
うめっき装置であればよい。
３に示すものに限定されるものではなく、めっき液に硫
酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至２５０
ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１００ｇ／
ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌの硫酸銅
濃度の高いめっき液を用い、めっき槽のめっき液中に被
めっき基板と陽極基板を配置し、該被めっき基板と被め
っき基板に所定のめっき電圧を印加し、電解めっきを行
うめっき装置であればよい。
【００３３】
【発明の効果】上記のように各請求項に記載の発明によ
れば、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌの硫酸
銅濃度の高いめっき液を用いて銅めっきを行うので、銅
イオンの拡散速度が上昇し、被めっき基板の表面に形成
された微細な溝や穴の埋め込み性のよい銅めっきを行う
ことができる。
れば、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌの硫酸
銅濃度の高いめっき液を用いて銅めっきを行うので、銅
イオンの拡散速度が上昇し、被めっき基板の表面に形成
された微細な溝や穴の埋め込み性のよい銅めっきを行う
ことができる。
【図１】被めっき基板の穴中での拡散量と析出量の比較
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】被めっき基板の表面に形成される穴の形状例を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明に係るめっき装置のめっき槽の構成例を
示す図である。
示す図である。
【図４】図３のＢ部分の拡大図である。
１０ めっき槽 １１ めっき槽本体 １２ 基板保持体 １３ 被めっき基板 １４ ガイド部材 １５ 軸受 １６ シリンダ １７ 基板押え部材 １８ モータ １９ シリンダ ２０ めっき液室 ２１ 多孔板 ２２ めっき液導入室 ２３ 捕集樋 ２４ めっき液タンク ２５ ポンプ ２６ ブラシ ２８ 陽極電極 ２９ 搬出入スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長井 瑞樹 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 君塚 亮一 神奈川県藤沢市善行坂１−１−６ 荏原ユ ージライト株式会社内 (72)発明者 丸山 恵美 神奈川県藤沢市善行坂１−１−６ 荏原ユ ージライト株式会社内 Ｆターム(参考） 4K023 AA19 BA06 CA09 CB07 CB11 CB23 CB32 4K024 AA09 AB01 BA01 BA11 BB11 BC01 CA02 CA06 5E343 BB24 CC78 DD43
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に配線用の微細な溝や穴が形成され
た被めっき基板の該表面に銅めっきを行い該溝や穴を銅
めっき膜で埋める基板のめっき方法であって、 硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度が１００乃至２５
０ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が１０乃至１００ｇ
／ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１００ｍｇ／ｌのめっ
き液を用いて電解めっきを行うことを特徴とするめっき
方法。 - 【請求項２】 請求項１のめっき方法において、 前記めっき液は前記組成のめっき液中に少なくとも０．
１４乃至７０μｍｏｌ／ｌの下記〔Ａ〕式で表されるイ
オウ化合物と、下記〔Ｂ〕式で表される高分子化合物を
１０ｍｇ／ｌ乃至５ｇ／ｌと、窒素化合物を０．０１ｍ
ｇ／ｌ乃至１００ｍｇ／ｌ含有しためっき液であること
を特徴とする基板のめっき方法。 【化１】 〔Ａ〕式中、Ｌは低級アルキル基、低級アルコキシ基、
水酸基又はハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１乃
至６のアルキル基を示し、Ｘは水素原子、―ＳＯ 3Ｍ基
又は―ＰＯ3Ｍ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属原子又
はアミノ基を示す）を示し、〔Ｂ〕式中、Ｒ１は炭素数
８乃至２５の高級アルコールの残基、炭素数１乃至２５
のアルキル基を有するアルキルフェノールの残基、炭素
数１乃至２５のアルキル基を有するアルキルナフトール
残基、炭素数３乃至２２の脂肪酸アミドの残基、炭素数
２乃至４のアルキルアミンの残基又は水酸基を示し、Ｒ
2及びＲ3は水素原子又はメチル基を示し、ｍ及びｋは１
乃至１００の整数を示す。 - 【請求項３】 めっき槽のめっき液中に被めっき基板と
陽極基板を配置し、該被めっき基板と被めっき基板に所
定のめっき電圧を印加し、電解めっきを行う基板のめっ
き装置において、 前記めっき液は、硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）の濃度
が１００乃至２５０ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度が
１０乃至１００ｇ／ｌ、塩素イオンの濃度が０乃至１０
０ｍｇ／ｌであることを特徴とする基板のめっき装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の基板のめっき装置にお
いて、 前記めっき液は前記組成のめっき液中に少なくとも０．
１４乃至７０μｍｏｌ／ｌの下記〔Ａ〕式で表されるイ
オウ化合物と、下記〔Ｂ〕式で表される高分子化合物を
１０ｍｇ／ｌ乃至５ｇ／ｌと、窒素化合物を０．０１ｍ
ｇ／ｌ乃至１００ｍｇ／ｌ含有しためっき液であること
を特徴とする基板のめっき装置。 【化２】 〔Ａ〕式中、Ｌは低級アルキル基、低級アルコキシ基、
水酸基又はハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１乃
至６のアルキル基を示し、Ｘは水素原子、―ＳＯ 3Ｍ基
又は―ＰＯ3Ｍ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属原子又
はアミノ基を示す）を示し、〔Ｂ〕式中、Ｒ１は炭素数
８乃至２５の高級アルコールの残基、炭素数１乃至２５
のアルキル基を有するアルキルフェノールの残基、炭素
数１乃至２５のアルキル基を有するアルキルナフトール
残基、炭素数３乃至２２の脂肪酸アミドの残基、炭素数
２乃至４のアルキルアミンの残基又は水酸基を示し、Ｒ
2及びＲ3は水素原子又はメチル基を示し、ｍ及びｋは１
乃至１００の整数を示す。
Priority Applications (9)
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| JP22036399A JP2001049490A (ja) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | 基板のめっき方法及び装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001254194A (ja) * | 2000-03-08 | 2001-09-18 | Ishihara Chem Co Ltd | 錫、鉛及び錫−鉛合金メッキ浴 |
| JP2004169188A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 電気めっき槽 |
| JP2004307991A (ja) * | 2002-11-11 | 2004-11-04 | Toppan Printing Co Ltd | 銅めっき硬度維持剤及び銅めっき方法並びにそれを用いたグラビア版、レンズ金型 |
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-
1999
- 1999-08-03 JP JP22036399A patent/JP2001049490A/ja active Pending
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