JP4138542B2 - 基板めっき方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイス、液晶素子等の電子素子用基板の表面にＣｕ等の金属めっき膜を形成し、該表面に形成された配線パターン溝、スルーホール、穴パターンを該金属めっき膜で埋め込むのに好適な基板めっき方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の基板めっき用治具としては、特許文献１に記載されたものがある。この基板めっき用治具１１０は、図２４に示すように、板状の第１保持部材１１１と、環状のシールパッキン１１３が設けられた第２保持部材１１２とを具備し、該第１保持部材１１１とシールパッキン１１３の間に半導体ウエハ１１６を挟持保持すると共に、該シールパッキン１１３の内周部に半導体ウエハ１１６の表面が露出するように開口１１２ａを形成し、第１保持部材１１１に保持される半導体ウエハ１１６の外周部分に外部電極に導通する第１通電部材１１７を設け、第２保持部材１１２には第１保持部材１１１の第１通電部材１１７と保持される半導体ウエハ１１６の面に露出した導電膜との両方に接触し、且つシールパッキン１１３でシールされる第２通電部１１８を設けたものである。
【０００３】
上記構成の基板めっき用治具を用いてめっきを行うには、めっき液を収容しためっき槽の該めっき液中に、該基板めっき用治具に保持された半導体ウエハを浸漬すると共に、該半導体ウエハの露出面に対向して陽極電極板を配置し、半導体ウエハと陽極電極板との間にめっき電源を印加して、半導体ウエハの露出面に金属めっき膜を形成している。
【０００４】
上記従来構成の基板めっき用治具を用いためっき装置では、被めっき基板である半導体ウエハの片面にしかめっきできず、下記のような問題があった。
▲１▼被めっき基板の両面にめっきしようとすると２倍の運転時間を必要とする。
▲２▼被めっき基板のめっき膜厚の面内均一性に影響がでる。
▲３▼被めっき基板のスルーホールや穴パターンに金属めっき膜を形成できない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１７２４９２号公報
【０００６】
【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、被めっき基板の両面を同時にめっきでき、めっき工程を大幅に低減でき、且つスルーホールや穴パターン内にも金属めっき膜を形成できる基板めっき方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、電子素子用被めっき基板に金属めっき膜を形成する基板めっき方法において、被めっき基板にはスルーホール、両面に配線溝パターン、穴パターンが形成されており、被めっき基板をめっき液中に浸漬して配置すると共に、該基板の両表面とアノード電極の間にめっき電圧を印加し、該被めっき基板の両面に同時に金属めっき膜を形成し、スルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属膜で埋め込むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、被めっき基板に金属めっき膜を形成する基板めっき方法において、被めっき基板にはスルーホール、両面に配線溝パターン、穴パターンが形成されており、被めっき基板をその両面の所定領域を露出してめっき液中に配置すると共に、該両露出面と該両露出面にそれぞれ対向するアノード電極との間にめっき電圧を印加し、該被めっき基板の両露出面に同時に前記金属めっき膜を形成し、スルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属膜で埋め込むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の基板めっき方法において、被めっき基板のめっき面に通電される電流値を各々制御することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１乃至図１２は本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す図で、図１は正面図、図２は平面図、図３は底面図、図４は図１のＫ−Ｋ断面矢視図、図５は図４のＡ矢視図、図６は図４のＢ矢視図、図７は図４のＣ矢視図、図８は図５のＤ−Ｄ断面矢視図、図９は図５のＥ−Ｅ断面矢視図、図１０は図１のＦ−Ｆ断面矢視図、図１１は図５のＧ−Ｇ断面矢視図、図１２は図６のＨ−Ｈ断面矢視図である。
【００２８】
基板めっき用治具１０は、板状の第１保持部材１１と第２保持部材１２を具備し、両保持部材１１、１２は下端をヒンジ機構１３で開閉自在に連結されている。ヒンジ機構１３は、第２保持部材１２に固定された樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなる２本のフック１３−１、１３−１を具備し、該フック１３−１、１３−１はステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０３）からなるフックピン１３−２で第１保持部材１１の下端部に回動自在に枢支されている。第１保持部材１１は樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり略５角形状で中央部に開口として穴１１ａが設けられ、その上部にはＴ字状の樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなるハンガー１４が一体的に取付けられている。第２保持部材１２は樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり略５角形状で中央部に開口として穴１２ａが設けられている。
【００２９】
第１保持部材１１と第２保持部材１２はヒンジ機構１３を介して閉じた状態（重ね合わせた状態）で、左右のクランプ１５、１６で保持されるようになっている。左右のクランプ１５、１６はそれぞれ樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり、第１保持部材１１と第２保持部材１２を重ね合わせた状態でその両側辺が嵌挿される溝１５ａ、１６ａを有し、その下端が第１保持部材１１の両側下端にピン１７、１８で回動自在に枢支されている。
【００３０】
第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面の穴１１ａの外周側には図５に示すようにシールリング（リング状のシール部材）１９が取付けられ、第２保持部材１２の第１保持部材１１に対向する面の穴１２ａの外周側には図７に示すようにシールリング２０が取付けられている。シールリング１９、２０はゴム材（例えば、シリコンゴム）からなる。また、第２保持部材１２の第１保持部材１１に対向する面のシールリング２０の外側にはＯリング２９が取付けられている。
【００３１】
シールリング１９、２０は、それぞれ断面が矩形状でその内周側に突起部１９ａ、２０ａを具備し、第１保持部材１１と第２保持部材１２との間に被めっき基板を介在させて重ね合わせた状態で突起部１９ａと突起部２０ａが被めっき基板の表面を押圧し、密接し、穴１１ａ、１２ａの外周側に位置する突起部１９ａと突起部２０ａとＯリング２９で囲まれた領域をめっき液の浸水しない水密状態の領域とする。第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面には図５及び図８に示すようにシールリング１９を突出して、半導体ウエハ等の被めっき基板Ｗを位置決めするための基板ガイドピン２１が穴１１ａの外周側に計８本立設している。
【００３２】
第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面の穴１１ａの外周側には、図５、図９及び図１０に示すように導電プレート２２が計６個設けられている。この６個の導電プレート２２内の３個は導電ピン２３を介して図９に示すように被めっき基板Ｗの一方面（例えば表面）の導電膜（図示せず）に導通するようになっている。導電プレート２２内の他の残り３個は導電ピン２３を介して図１０に示すように被めっき基板Ｗの一方面（例えば裏面）の導電膜（図示せず）に導通するようになっている。
【００３３】
上記６個の導電プレート２２の内、被めっき基板Ｗの一方面（例えば表面）の導電膜に導通する導電プレート２２は、配線溝２５内を通る絶縁被覆線２６を介してハンガー１４の一方の端子板２７に設けられた電極端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃ（図２参照）に接続され、基板Ｗの他方面（例えば裏面）の導電部に導通する導電プレート２２は、配線溝２５内の絶縁被覆線２６を介してハンガー１４の一方の端子板２８に設けられた電極端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃ（図２参照）に接続される。図５、図１１において、３０は樹脂材（例えば、ＰＶＣ）からなる配線押さえである。
【００３４】
上記構成の基板めっき用治具において、第１保持部材１１と第２保持部材１２とを開いた状態で、第１保持部材１１に立設している８本の基板ガイドピン２１に囲まれた領域に被めっき基板Ｗを載置することにより、被めっき基板Ｗは第１保持部材１１の所定位置に位置決めされる。そして第１保持部材１１と第２保持部材１２とをヒンジ機構１３を介して閉じ、更に左右クランプ１５、１６をそれぞれ回動させ、第１保持部材１１と第２保持部材１２の両辺を左右クランプ１５、１６の溝１５ａ、１６ａに嵌挿する。これにより、被めっき基板Ｗは第１保持部材１１の所定位置に位置決めされた状態で保持される。
【００３５】
また、これにより、シールリング１９、２０の突起部１９ａ、２０ａとＯリング２９で囲まれた領域をめっき液の浸水しない水密状態に密閉すると同時に、被めっき基板Ｗの該突起部１９ａ、２０ａより外側がこの密閉空間内に位置し、更に被めっき基板Ｗの両面の第１保持部材１１の穴１１ａと第２保持部材１２の穴１２ａに対応する部分が該穴１１ａ、１２ａに露出する。また、６個の導電プレート２２の内、基板Ｗの一方面の導電部に導通する導電プレート２２は、ハンガー１４の一方の端子板２７の電極端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃに接続され、基板Ｗの他方面の導電部に導通する導電プレート２２はハンガー１４の一方の端子板２８に設けられた電極端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃに接続される。
【００３６】
図１３は上記基板めっき用治具１０を用いる基板めっき装置の構成例を示す図である。図示するように、基板めっき装置５０はめっき槽５１を具備し、該めっき槽５１内のめっき液Ｑ中には、半導体ウエハ等の被めっき基板Ｗを保持した基板めっき用治具１０が吊下げられて配置されている。このように基板めっき用治具１０をめっき液Ｑに浸漬した状態でめっき液Ｑの液面レベルＬは図１のＬレベルとなる。基板めっき用治具１０に保持された被めっき基板Ｗの両露出面に対向するようにアノード電極５２、５２が電極保持部材５８、５８に保持されて配置している。アノード電極５２、５２は図１４に示すように板状で第１保持部材１１の穴１１ａ及び第２保持部材１２の穴１２ａに対応した形状の円形で且つ略同じ大きさであり、板状の電極保持部材５８、５８に取付けられている。
【００３７】
被めっき基板Ｗとアノード電極５２、５２の間には絶縁材からなる調節板６０、６０が配置されている。該調節板６０、６０の中央部には図１５に示すように、第１保持部材１１の穴１１ａ及び第２保持部材１２の穴１２ａと相似形の円形状の穴６０ａが形成されている。各アノード電極５２、５２にはそれぞれめっき電流調節器５９、５９を介してめっき電源（直流電源）５３、５３の陽極が接続され、基板めっき用治具１０に保持された被めっき基板Ｗの両面導電膜に端子板２７の電極端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃ及び端子板２８の電極端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃを介して電源（直流電源）５３、５３の陰極に接続し、該各めっき電源５３、５３からめっき電流調節器５９、５９で調整されためっき電流を通電することにより、被めっき基板Ｗの両露出面に同時に金属（例えば、Ｃｕ）めっき膜を形成することができる。
【００３８】
このとき各電流調節器５９、５９で被めっき基板Ｗのそれぞれのめっき面に流れるめっき電流値を調整することにより、金属めっき膜の膜厚を調整することができる。また、調節板６０、６０の穴６０ａ、６０ａの大きさを調整することにより、めっき槽５１内の電位分布を調節して被めっき基板Ｗの面上に形成される金属めっき膜の膜厚分布を調節することができる。
【００３９】
また、めっき槽５１の外側には該めっき槽５１から溢れ出ためっき液Ｑを収容するための外槽５７が設けられている。めっき槽５１から溢れ外槽５７に流れ込んだめっき液Ｑは、めっき液循環ポンプ５４により、恒温ユニット５５、フィルタ５６を通してめっき槽５１の下部から槽内に供給され、めっき液Ｑは循環する。
【００４０】
上記のようなめっき装置５０を用いて被めっき基板の両面に同時にめっきすることにより、例えば図１６（ａ）に示すように、スルーホール６１、両面に配線溝パターンや穴パターン６２を形成し、その表面にバリアー層６３、シード層（金属（例えばＣｕ）からなる導電膜層）６４を形成した被めっき基板Ｗの両面に同時にめっきを施し、図１６（ｂ）に示すように金属（例えばＣｕ）めっき層６５を形成し、該金属めっき層６５でスルーホール６１、配線溝パターンや穴パターン６２を埋め込むことができる。その後、研磨等により、余分な金属めっき層６５やシード層６４を除去することにより、図１６（ｃ）に示すようにスルーホール６１、配線溝パターンや穴パターン６２を金属めっき層６５で埋め込んだ被めっき基板を得る。
【００４１】
上記のように、被めっき基板Ｗの両面に同時に金属めっき膜を施すめっき方法により、予め図１６（ｃ）に示すような、スルーホール６１、配線溝パターンや穴パターン６２を金属めっき層６５で埋め込んだ異なるパターンの基板Ｗを複数枚（ここではＷ１乃至Ｗ６）製造しておき、図１７に示すように基板Ｗ１乃至Ｗ６を積層することにより、例えばＩＣ等の電子部品を容易に製造することができる。
【００４２】
図１８乃至図２１は本発明に係る基板めっき用治具の他の構成例を示す図で、図１８は基板めっき用治具で被めっき基板を保持した状態を示す図、図１９は図１８のＡ−Ａ断面矢視図、図２０は基板めっき用治具の第１保持部材及びハンガー部の構成を示す図、図２１は基板めっき用治具の第２保持部材の構成を示す図である。図示するように、本基板めっき用治具７０は第１保持部材７１と第２保持部材７２を具備し、該両保持部材７１、７２はヒンジ機構８５で開閉自在に構成されている。第１保持部材７１と第２保持部材７２の間に基板Ｗの上縁部を挟み込み第２保持部材７２に取付けた蝶ねじ７３を第１保持部材７１に形成したねじ孔７４に螺合させることにより、第１保持部材７１と第２保持部材７２で被めっき基板Ｗを挟持するようになっている。
【００４３】
第１保持部材７１と第２保持部材７２はそれぞれ樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり、互いに対向する面には被めっき基板Ｗの表面に形成された導電膜に接触する電極接点７５、７６が複数（図では３個ずつ）設けられている。第１保持部材７１にはハンガー７７が一体に設けられ、該ハンガー７７の両端上部には通電用の端子板７８、７９が設けられている。第１保持部材７１の電極接点７５は電線８０で端子板７９の電極端子（図示せず）に接続されている。また、第１保持部材７１には通電用接点８１が設けられ、第２保持部材７２には通電用接点８１に当接する通電用バネ接点８２が設けられている。通電用接点８１は電線８３で端子板７８の電極端子（図示せず）に接続され、通電用バネ接点８２は電線８４で電極接点７６に接続されている。従って、第１保持部材７１と第２保持部材７２を閉じた場合、複数の電極接点７６は電線８４、通電用バネ接点８２、通電用接点８１及び電線８３を介して端子板７８の電極端子に接続される。
【００４４】
図２２は上記基板めっき用治具７０を用いるめっき装置の構成例を示す図である。図示するように、めっき装置５０はめっき槽５１を具備し、該めっき槽５１内のめっき液Ｑ中には、基板めっき用治具７０で上縁部を挟持し保持された被めっき基板Ｗが配置されている。このように基板めっき用治具７０に挟持された被めっき基板Ｗをめっき液Ｑに浸漬した状態でめっき液Ｑの液面レベルＬは図１８のＬレベルとなる。基板めっき用治具７０に保持された被めっき基板Ｗの両露出面に対向するようにアノード電極５２、５２が配置されている。アノード電極５２、５２は板状で被めっき基板Ｗのめっき面の形状に対応した形状でめっき面と略同じ大きさである。
【００４５】
被めっき基板Ｗとアノード電極５２、５２の間には絶縁材からなる調節板６０、６０が配置されている。該調節板６０、６０の中央部には図示は省略するが、被めっき基板Ｗのめっき面の形状と相似形の穴が形成されている。各アノード電極５２、５２にはそれぞれめっき電流調節器５９、５９を介してめっき電源（直流電源）５３、５３の陽極が接続され、基板めっき用治具７０に保持された被めっき基板Ｗの両面導電膜に端子板７８及び端子板７９の電極端子を介してめっき電源（直流電源）５３、５３の陰極が接続され、該各めっき電源５３、５３からめっき電流調節器５９、５９で調整されためっき電流値を通電することにより、被めっき基板Ｗの両露出面に同時に金属（例えば、Ｃｕ）めっき膜を形成することができる。
【００４６】
このとき各電流調節器５９、５９で被めっき基板Ｗのそれぞれのめっき面に流れるめっき電流を調整することによりめっき膜の膜厚を調整することができる。また、調節板６０、６０の穴の大きさを調整することにより、めっき槽５１内の電位分布を調節して被めっき基板Ｗの面上に形成される金属めっき膜の膜厚分布を調節することができる。
【００４７】
また、めっき槽５１の外側には該めっき槽５１から溢れ出ためっき液Ｑを収容するための外槽５７が設けられている。めっき槽５１から溢れ外槽５７に流れ込んだめっき液Ｑは、めっき液循環ポンプ５４により、恒温ユニット５５、フィルタ５６を通してめっき槽５１の下部から槽内に供給され、めっき液Ｑが循環する点は、図１３に示す基板めっき装置と同一である。
【００４８】
なお、基板めっき用治具７０は、ヒンジ機構８５を介して第１保持部材７１と第２保持部材７２を開閉自在に構成しているが、基板の上縁部を挟持するための基板めっき用治具はこのような構成に限定されるものではなく、要は被めっき基板Ｗの上縁部を挟持する基板挟持部と、該基板挟持部に挟持された被めっき基板Ｗの表面の導電膜に接触する電極接点を具備する構成であればどんな構成でもよい。
【００４９】
また、上記のように被めっき基板をめっき液Ｑの液面上で支持される基板めっき用治具で保持される被めっき基板Ｗとしては、剛性を有する板状の被めっき基板に限定されるものではなく、例えば図２３に示すように、枠体９１に薄膜状の被めっき基板Ｗを貼り付けた構成のものでもよく、この枠体９１の上縁部を被めっき基板Ｗの上縁部と共に基板めっき用治具９０で挟持して保持し、該被めっき基板を枠体９１ごと図２２に示す構成の基板めっき装置５０のめっき槽５１のめっき液中に浸漬し、該枠体９１に貼り付けられた被めっき基板の両面に金属膜を形成するようにしてもよい。この場合、基板めっき用治具９０には被めっき基板Ｗの両面に形成された導電膜に通電する電極接点（図示せず）を設ける。なお、図２３（ａ）は正面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。
【００５０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００５２】
本発明によれば、被めっき基板の両面に同時に金属めっき膜を形成することにより、例えば、多層構造からなる半導体デバイスの製造工程における半導体ウエハ面上に形成されたスルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属めっき膜で埋めるためのめっき処理が容易になると共に、そのめっき処理工程を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す正面図である。
【図２】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す底面図である。
【図４】図１のＫ−Ｋ断面矢視図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】図４のＢ矢視図である。
【図７】図４のＣ矢視図である。
【図８】図５のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図９】図５のＥ−Ｅ断面矢視図である。
【図１０】図１のＦ−Ｆ断面矢視図である。
【図１１】図５のＧ−Ｇ断面矢視図である。
【図１２】図６のＨ−Ｈ断面矢視図である。
【図１３】本発明に係る基板めっき装置の構成を示す図である。
【図１４】図１３の基板めっき装置のアノード電極及び電極保持部材の形状を示す図である。
【図１５】図１３の基板めっき装置の調節板の形状を示す図である。
【図１６】本発明に係るめっき方法のめっき工程を示す図である。
【図１７】本発明に係るめっき方法で製造した基板を用いた電部品の構成例を示す図である。
【図１８】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す正面図である。
【図１９】図１８のＡ−Ａ断面図である。
【図２０】図１８の基板めっき用治具の第１保持部材及びハンガー部の構成を示す図である。
【図２１】図１８の基板めっき用治具の第２保持部材の構成を示す図である。
【図２２】本発明に係る基板めっき装置の構成を示す図である。
【図２３】本発明に係る基板めっき装置でめっきする被めっき基板の構成例を示す図である。
【図２４】従来の基板めっき用治具の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ 基板めっき用治具
１１ 第１保持部材
１２ 第２保持部材
１３ ヒンジ機構
１４ ハンガー
１５ クランプ
１６ クランプ
１７ ピン
１８ ピン
１９ シールリング
２０ シールリング
２１ 基板ガイドピン
２２ 導電プレート
２３ 導電ピン
２５ 配線溝
２６ 絶縁被覆線
２７ 端子板
２８ 端子板
２９ Ｏリング
３０ 配線押え
５０ めっき装置
５１ めっき槽
５２ アノード電極
５３ めっき電源
５４ めっき液循環ポンプ
５５ 恒温ユニット
５６ フィルタ
５７ 外槽
５８ 電極保持部材
５９ 電流調節器
６０ 調節板
６１ スルーホール
６２ 配線溝パターンや穴パターン
６３ バリアー層
６４ シード層
６５ 金属めっき層
７０ 基板めっき用治具
７１ 第１保持部材
７２ 第２保持部材
７３ 蝶ねじ
７４ ねじ孔
７５ 電極接点
７６ 電極接点
７７ ハンガー
７８ 端子板
７９ 端子板
８０ 電線
８１ 通電用接点
８２ 通電用バネ接点
８３ 電線
８４ 電線
８５ ヒンジ機構
９０ 基板めっき用治具
９１ 枠体
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイス、液晶素子等の電子素子用基板の表面にＣｕ等の金属めっき膜を形成し、該表面に形成された配線パターン溝、スルーホール、穴パターンを該金属めっき膜で埋め込むのに好適な基板めっき方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の基板めっき用治具としては、特許文献１に記載されたものがある。この基板めっき用治具１１０は、図２４に示すように、板状の第１保持部材１１１と、環状のシールパッキン１１３が設けられた第２保持部材１１２とを具備し、該第１保持部材１１１とシールパッキン１１３の間に半導体ウエハ１１６を挟持保持すると共に、該シールパッキン１１３の内周部に半導体ウエハ１１６の表面が露出するように開口１１２ａを形成し、第１保持部材１１１に保持される半導体ウエハ１１６の外周部分に外部電極に導通する第１通電部材１１７を設け、第２保持部材１１２には第１保持部材１１１の第１通電部材１１７と保持される半導体ウエハ１１６の面に露出した導電膜との両方に接触し、且つシールパッキン１１３でシールされる第２通電部１１８を設けたものである。
【０００３】
上記構成の基板めっき用治具を用いてめっきを行うには、めっき液を収容しためっき槽の該めっき液中に、該基板めっき用治具に保持された半導体ウエハを浸漬すると共に、該半導体ウエハの露出面に対向して陽極電極板を配置し、半導体ウエハと陽極電極板との間にめっき電源を印加して、半導体ウエハの露出面に金属めっき膜を形成している。
【０００４】
上記従来構成の基板めっき用治具を用いためっき装置では、被めっき基板である半導体ウエハの片面にしかめっきできず、下記のような問題があった。
▲１▼被めっき基板の両面にめっきしようとすると２倍の運転時間を必要とする。
▲２▼被めっき基板のめっき膜厚の面内均一性に影響がでる。
▲３▼被めっき基板のスルーホールや穴パターンに金属めっき膜を形成できない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１７２４９２号公報
【０００６】
【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、被めっき基板の両面を同時にめっきでき、めっき工程を大幅に低減でき、且つスルーホールや穴パターン内にも金属めっき膜を形成できる基板めっき方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、電子素子用被めっき基板に金属めっき膜を形成する基板めっき方法において、被めっき基板にはスルーホール、両面に配線溝パターン、穴パターンが形成されており、被めっき基板をめっき液中に浸漬して配置すると共に、該基板の両表面とアノード電極の間にめっき電圧を印加し、該被めっき基板の両面に同時に金属めっき膜を形成し、スルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属膜で埋め込むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、被めっき基板に金属めっき膜を形成する基板めっき方法において、被めっき基板にはスルーホール、両面に配線溝パターン、穴パターンが形成されており、被めっき基板をその両面の所定領域を露出してめっき液中に配置すると共に、該両露出面と該両露出面にそれぞれ対向するアノード電極との間にめっき電圧を印加し、該被めっき基板の両露出面に同時に前記金属めっき膜を形成し、スルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属膜で埋め込むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の基板めっき方法において、被めっき基板のめっき面に通電される電流値を各々制御することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１乃至図１２は本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す図で、図１は正面図、図２は平面図、図３は底面図、図４は図１のＫ−Ｋ断面矢視図、図５は図４のＡ矢視図、図６は図４のＢ矢視図、図７は図４のＣ矢視図、図８は図５のＤ−Ｄ断面矢視図、図９は図５のＥ−Ｅ断面矢視図、図１０は図１のＦ−Ｆ断面矢視図、図１１は図５のＧ−Ｇ断面矢視図、図１２は図６のＨ−Ｈ断面矢視図である。
【００２８】
基板めっき用治具１０は、板状の第１保持部材１１と第２保持部材１２を具備し、両保持部材１１、１２は下端をヒンジ機構１３で開閉自在に連結されている。ヒンジ機構１３は、第２保持部材１２に固定された樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなる２本のフック１３−１、１３−１を具備し、該フック１３−１、１３−１はステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０３）からなるフックピン１３−２で第１保持部材１１の下端部に回動自在に枢支されている。第１保持部材１１は樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり略５角形状で中央部に開口として穴１１ａが設けられ、その上部にはＴ字状の樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなるハンガー１４が一体的に取付けられている。第２保持部材１２は樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり略５角形状で中央部に開口として穴１２ａが設けられている。
【００２９】
第１保持部材１１と第２保持部材１２はヒンジ機構１３を介して閉じた状態（重ね合わせた状態）で、左右のクランプ１５、１６で保持されるようになっている。左右のクランプ１５、１６はそれぞれ樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり、第１保持部材１１と第２保持部材１２を重ね合わせた状態でその両側辺が嵌挿される溝１５ａ、１６ａを有し、その下端が第１保持部材１１の両側下端にピン１７、１８で回動自在に枢支されている。
【００３０】
第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面の穴１１ａの外周側には図５に示すようにシールリング（リング状のシール部材）１９が取付けられ、第２保持部材１２の第１保持部材１１に対向する面の穴１２ａの外周側には図７に示すようにシールリング２０が取付けられている。シールリング１９、２０はゴム材（例えば、シリコンゴム）からなる。また、第２保持部材１２の第１保持部材１１に対向する面のシールリング２０の外側にはＯリング２９が取付けられている。
【００３１】
シールリング１９、２０は、それぞれ断面が矩形状でその内周側に突起部１９ａ、２０ａを具備し、第１保持部材１１と第２保持部材１２との間に被めっき基板を介在させて重ね合わせた状態で突起部１９ａと突起部２０ａが被めっき基板の表面を押圧し、密接し、穴１１ａ、１２ａの外周側に位置する突起部１９ａと突起部２０ａとＯリング２９で囲まれた領域をめっき液の浸水しない水密状態の領域とする。第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面には図５及び図８に示すようにシールリング１９を突出して、半導体ウエハ等の被めっき基板Ｗを位置決めするための基板ガイドピン２１が穴１１ａの外周側に計８本立設している。
【００３２】
第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面の穴１１ａの外周側には、図５、図９及び図１０に示すように導電プレート２２が計６個設けられている。この６個の導電プレート２２内の３個は導電ピン２３を介して図９に示すように被めっき基板Ｗの一方面（例えば表面）の導電膜（図示せず）に導通するようになっている。導電プレート２２内の他の残り３個は導電ピン２３を介して図１０に示すように被めっき基板Ｗの一方面（例えば裏面）の導電膜（図示せず）に導通するようになっている。
【００３３】
上記６個の導電プレート２２の内、被めっき基板Ｗの一方面（例えば表面）の導電膜に導通する導電プレート２２は、配線溝２５内を通る絶縁被覆線２６を介してハンガー１４の一方の端子板２７に設けられた電極端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃ（図２参照）に接続され、基板Ｗの他方面（例えば裏面）の導電部に導通する導電プレート２２は、配線溝２５内の絶縁被覆線２６を介してハンガー１４の一方の端子板２８に設けられた電極端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃ（図２参照）に接続される。図５、図１１において、３０は樹脂材（例えば、ＰＶＣ）からなる配線押さえである。
【００３４】
上記構成の基板めっき用治具において、第１保持部材１１と第２保持部材１２とを開いた状態で、第１保持部材１１に立設している８本の基板ガイドピン２１に囲まれた領域に被めっき基板Ｗを載置することにより、被めっき基板Ｗは第１保持部材１１の所定位置に位置決めされる。そして第１保持部材１１と第２保持部材１２とをヒンジ機構１３を介して閉じ、更に左右クランプ１５、１６をそれぞれ回動させ、第１保持部材１１と第２保持部材１２の両辺を左右クランプ１５、１６の溝１５ａ、１６ａに嵌挿する。これにより、被めっき基板Ｗは第１保持部材１１の所定位置に位置決めされた状態で保持される。
【００３５】
また、これにより、シールリング１９、２０の突起部１９ａ、２０ａとＯリング２９で囲まれた領域をめっき液の浸水しない水密状態に密閉すると同時に、被めっき基板Ｗの該突起部１９ａ、２０ａより外側がこの密閉空間内に位置し、更に被めっき基板Ｗの両面の第１保持部材１１の穴１１ａと第２保持部材１２の穴１２ａに対応する部分が該穴１１ａ、１２ａに露出する。また、６個の導電プレート２２の内、基板Ｗの一方面の導電部に導通する導電プレート２２は、ハンガー１４の一方の端子板２７の電極端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃに接続され、基板Ｗの他方面の導電部に導通する導電プレート２２はハンガー１４の一方の端子板２８に設けられた電極端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃに接続される。
【００３６】
図１３は上記基板めっき用治具１０を用いる基板めっき装置の構成例を示す図である。図示するように、基板めっき装置５０はめっき槽５１を具備し、該めっき槽５１内のめっき液Ｑ中には、半導体ウエハ等の被めっき基板Ｗを保持した基板めっき用治具１０が吊下げられて配置されている。このように基板めっき用治具１０をめっき液Ｑに浸漬した状態でめっき液Ｑの液面レベルＬは図１のＬレベルとなる。基板めっき用治具１０に保持された被めっき基板Ｗの両露出面に対向するようにアノード電極５２、５２が電極保持部材５８、５８に保持されて配置している。アノード電極５２、５２は図１４に示すように板状で第１保持部材１１の穴１１ａ及び第２保持部材１２の穴１２ａに対応した形状の円形で且つ略同じ大きさであり、板状の電極保持部材５８、５８に取付けられている。
【００３７】
被めっき基板Ｗとアノード電極５２、５２の間には絶縁材からなる調節板６０、６０が配置されている。該調節板６０、６０の中央部には図１５に示すように、第１保持部材１１の穴１１ａ及び第２保持部材１２の穴１２ａと相似形の円形状の穴６０ａが形成されている。各アノード電極５２、５２にはそれぞれめっき電流調節器５９、５９を介してめっき電源（直流電源）５３、５３の陽極が接続され、基板めっき用治具１０に保持された被めっき基板Ｗの両面導電膜に端子板２７の電極端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃ及び端子板２８の電極端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃを介して電源（直流電源）５３、５３の陰極に接続し、該各めっき電源５３、５３からめっき電流調節器５９、５９で調整されためっき電流を通電することにより、被めっき基板Ｗの両露出面に同時に金属（例えば、Ｃｕ）めっき膜を形成することができる。
【００３８】
このとき各電流調節器５９、５９で被めっき基板Ｗのそれぞれのめっき面に流れるめっき電流値を調整することにより、金属めっき膜の膜厚を調整することができる。また、調節板６０、６０の穴６０ａ、６０ａの大きさを調整することにより、めっき槽５１内の電位分布を調節して被めっき基板Ｗの面上に形成される金属めっき膜の膜厚分布を調節することができる。
【００３９】
また、めっき槽５１の外側には該めっき槽５１から溢れ出ためっき液Ｑを収容するための外槽５７が設けられている。めっき槽５１から溢れ外槽５７に流れ込んだめっき液Ｑは、めっき液循環ポンプ５４により、恒温ユニット５５、フィルタ５６を通してめっき槽５１の下部から槽内に供給され、めっき液Ｑは循環する。
【００４０】
上記のようなめっき装置５０を用いて被めっき基板の両面に同時にめっきすることにより、例えば図１６（ａ）に示すように、スルーホール６１、両面に配線溝パターンや穴パターン６２を形成し、その表面にバリアー層６３、シード層（金属（例えばＣｕ）からなる導電膜層）６４を形成した被めっき基板Ｗの両面に同時にめっきを施し、図１６（ｂ）に示すように金属（例えばＣｕ）めっき層６５を形成し、該金属めっき層６５でスルーホール６１、配線溝パターンや穴パターン６２を埋め込むことができる。その後、研磨等により、余分な金属めっき層６５やシード層６４を除去することにより、図１６（ｃ）に示すようにスルーホール６１、配線溝パターンや穴パターン６２を金属めっき層６５で埋め込んだ被めっき基板を得る。
【００４１】
上記のように、被めっき基板Ｗの両面に同時に金属めっき膜を施すめっき方法により、予め図１６（ｃ）に示すような、スルーホール６１、配線溝パターンや穴パターン６２を金属めっき層６５で埋め込んだ異なるパターンの基板Ｗを複数枚（ここではＷ１乃至Ｗ６）製造しておき、図１７に示すように基板Ｗ１乃至Ｗ６を積層することにより、例えばＩＣ等の電子部品を容易に製造することができる。
【００４２】
図１８乃至図２１は本発明に係る基板めっき用治具の他の構成例を示す図で、図１８は基板めっき用治具で被めっき基板を保持した状態を示す図、図１９は図１８のＡ−Ａ断面矢視図、図２０は基板めっき用治具の第１保持部材及びハンガー部の構成を示す図、図２１は基板めっき用治具の第２保持部材の構成を示す図である。図示するように、本基板めっき用治具７０は第１保持部材７１と第２保持部材７２を具備し、該両保持部材７１、７２はヒンジ機構８５で開閉自在に構成されている。第１保持部材７１と第２保持部材７２の間に基板Ｗの上縁部を挟み込み第２保持部材７２に取付けた蝶ねじ７３を第１保持部材７１に形成したねじ孔７４に螺合させることにより、第１保持部材７１と第２保持部材７２で被めっき基板Ｗを挟持するようになっている。
【００４３】
第１保持部材７１と第２保持部材７２はそれぞれ樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり、互いに対向する面には被めっき基板Ｗの表面に形成された導電膜に接触する電極接点７５、７６が複数（図では３個ずつ）設けられている。第１保持部材７１にはハンガー７７が一体に設けられ、該ハンガー７７の両端上部には通電用の端子板７８、７９が設けられている。第１保持部材７１の電極接点７５は電線８０で端子板７９の電極端子（図示せず）に接続されている。また、第１保持部材７１には通電用接点８１が設けられ、第２保持部材７２には通電用接点８１に当接する通電用バネ接点８２が設けられている。通電用接点８１は電線８３で端子板７８の電極端子（図示せず）に接続され、通電用バネ接点８２は電線８４で電極接点７６に接続されている。従って、第１保持部材７１と第２保持部材７２を閉じた場合、複数の電極接点７６は電線８４、通電用バネ接点８２、通電用接点８１及び電線８３を介して端子板７８の電極端子に接続される。
【００４４】
図２２は上記基板めっき用治具７０を用いるめっき装置の構成例を示す図である。図示するように、めっき装置５０はめっき槽５１を具備し、該めっき槽５１内のめっき液Ｑ中には、基板めっき用治具７０で上縁部を挟持し保持された被めっき基板Ｗが配置されている。このように基板めっき用治具７０に挟持された被めっき基板Ｗをめっき液Ｑに浸漬した状態でめっき液Ｑの液面レベルＬは図１８のＬレベルとなる。基板めっき用治具７０に保持された被めっき基板Ｗの両露出面に対向するようにアノード電極５２、５２が配置されている。アノード電極５２、５２は板状で被めっき基板Ｗのめっき面の形状に対応した形状でめっき面と略同じ大きさである。
【００４５】
被めっき基板Ｗとアノード電極５２、５２の間には絶縁材からなる調節板６０、６０が配置されている。該調節板６０、６０の中央部には図示は省略するが、被めっき基板Ｗのめっき面の形状と相似形の穴が形成されている。各アノード電極５２、５２にはそれぞれめっき電流調節器５９、５９を介してめっき電源（直流電源）５３、５３の陽極が接続され、基板めっき用治具７０に保持された被めっき基板Ｗの両面導電膜に端子板７８及び端子板７９の電極端子を介してめっき電源（直流電源）５３、５３の陰極が接続され、該各めっき電源５３、５３からめっき電流調節器５９、５９で調整されためっき電流値を通電することにより、被めっき基板Ｗの両露出面に同時に金属（例えば、Ｃｕ）めっき膜を形成することができる。
【００４６】
このとき各電流調節器５９、５９で被めっき基板Ｗのそれぞれのめっき面に流れるめっき電流を調整することによりめっき膜の膜厚を調整することができる。また、調節板６０、６０の穴の大きさを調整することにより、めっき槽５１内の電位分布を調節して被めっき基板Ｗの面上に形成される金属めっき膜の膜厚分布を調節することができる。
【００４７】
また、めっき槽５１の外側には該めっき槽５１から溢れ出ためっき液Ｑを収容するための外槽５７が設けられている。めっき槽５１から溢れ外槽５７に流れ込んだめっき液Ｑは、めっき液循環ポンプ５４により、恒温ユニット５５、フィルタ５６を通してめっき槽５１の下部から槽内に供給され、めっき液Ｑが循環する点は、図１３に示す基板めっき装置と同一である。
【００４８】
なお、基板めっき用治具７０は、ヒンジ機構８５を介して第１保持部材７１と第２保持部材７２を開閉自在に構成しているが、基板の上縁部を挟持するための基板めっき用治具はこのような構成に限定されるものではなく、要は被めっき基板Ｗの上縁部を挟持する基板挟持部と、該基板挟持部に挟持された被めっき基板Ｗの表面の導電膜に接触する電極接点を具備する構成であればどんな構成でもよい。
【００４９】
また、上記のように被めっき基板をめっき液Ｑの液面上で支持される基板めっき用治具で保持される被めっき基板Ｗとしては、剛性を有する板状の被めっき基板に限定されるものではなく、例えば図２３に示すように、枠体９１に薄膜状の被めっき基板Ｗを貼り付けた構成のものでもよく、この枠体９１の上縁部を被めっき基板Ｗの上縁部と共に基板めっき用治具９０で挟持して保持し、該被めっき基板を枠体９１ごと図２２に示す構成の基板めっき装置５０のめっき槽５１のめっき液中に浸漬し、該枠体９１に貼り付けられた被めっき基板の両面に金属膜を形成するようにしてもよい。この場合、基板めっき用治具９０には被めっき基板Ｗの両面に形成された導電膜に通電する電極接点（図示せず）を設ける。なお、図２３（ａ）は正面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。
【００５０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００５２】
本発明によれば、被めっき基板の両面に同時に金属めっき膜を形成することにより、例えば、多層構造からなる半導体デバイスの製造工程における半導体ウエハ面上に形成されたスルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属めっき膜で埋めるためのめっき処理が容易になると共に、そのめっき処理工程を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す正面図である。
【図２】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す底面図である。
【図４】図１のＫ−Ｋ断面矢視図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】図４のＢ矢視図である。
【図７】図４のＣ矢視図である。
【図８】図５のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図９】図５のＥ−Ｅ断面矢視図である。
【図１０】図１のＦ−Ｆ断面矢視図である。
【図１１】図５のＧ−Ｇ断面矢視図である。
【図１２】図６のＨ−Ｈ断面矢視図である。
【図１３】本発明に係る基板めっき装置の構成を示す図である。
【図１４】図１３の基板めっき装置のアノード電極及び電極保持部材の形状を示す図である。
【図１５】図１３の基板めっき装置の調節板の形状を示す図である。
【図１６】本発明に係るめっき方法のめっき工程を示す図である。
【図１７】本発明に係るめっき方法で製造した基板を用いた電部品の構成例を示す図である。
【図１８】本発明に係る基板めっき用治具の構成例を示す正面図である。
【図１９】図１８のＡ−Ａ断面図である。
【図２０】図１８の基板めっき用治具の第１保持部材及びハンガー部の構成を示す図である。
【図２１】図１８の基板めっき用治具の第２保持部材の構成を示す図である。
【図２２】本発明に係る基板めっき装置の構成を示す図である。
【図２３】本発明に係る基板めっき装置でめっきする被めっき基板の構成例を示す図である。
【図２４】従来の基板めっき用治具の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ 基板めっき用治具
１１ 第１保持部材
１２ 第２保持部材
１３ ヒンジ機構
１４ ハンガー
１５ クランプ
１６ クランプ
１７ ピン
１８ ピン
１９ シールリング
２０ シールリング
２１ 基板ガイドピン
２２ 導電プレート
２３ 導電ピン
２５ 配線溝
２６ 絶縁被覆線
２７ 端子板
２８ 端子板
２９ Ｏリング
３０ 配線押え
５０ めっき装置
５１ めっき槽
５２ アノード電極
５３ めっき電源
５４ めっき液循環ポンプ
５５ 恒温ユニット
５６ フィルタ
５７ 外槽
５８ 電極保持部材
５９ 電流調節器
６０ 調節板
６１ スルーホール
６２ 配線溝パターンや穴パターン
６３ バリアー層
６４ シード層
６５ 金属めっき層
７０ 基板めっき用治具
７１ 第１保持部材
７２ 第２保持部材
７３ 蝶ねじ
７４ ねじ孔
７５ 電極接点
７６ 電極接点
７７ ハンガー
７８ 端子板
７９ 端子板
８０ 電線
８１ 通電用接点
８２ 通電用バネ接点
８３ 電線
８４ 電線
８５ ヒンジ機構
９０ 基板めっき用治具
９１ 枠体
Claims (3)
- 電子素子用被めっき基板に金属めっき膜を形成する基板めっき方法において、
前記被めっき基板にはスルーホール、両面に配線溝パターン、穴パターンが形成されており、
前記被めっき基板をめっき液中に浸漬して配置すると共に、該基板の両表面とアノード電極の間にめっき電圧を印加し、該被めっき基板の両面に同時に金属めっき膜を形成し、
前記スルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属膜で埋め込むことを特徴とする基板めっき方法。 - 被めっき基板に金属めっき膜を形成する基板めっき方法において、
前記被めっき基板にはスルーホール、両面に配線溝パターン、穴パターンが形成されており、
前記被めっき基板をその両面の所定領域を露出してめっき液中に配置すると共に、該両露出面と該両露出面にそれぞれ対向するアノード電極との間にめっき電圧を印加し、該被めっき基板の両露出面に同時に前記金属めっき膜を形成し、
前記スルーホール、配線溝パターン、穴パターンを金属膜で埋め込むことを特徴とする基板めっき方法。 - 請求項１又は２に記載の基板めっき方法において、
前記被めっき基板のめっき面に通電される電流値を各々制御することを特徴とする基板めっき方法。
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