JP5681681B2 - 前処理方法及び前処理装置 - Google Patents

Description

本発明は半導体用ウェハーやプリント配線板等の被めっき物にめっき処理を行う際の前処理に関するもので、特に、被めっき物のめっき対象面を下方にして、そのめっき対象面に向けてめっき液を供給しながらめっきを行うめっき処理の前処理技術に関する。

近年、半導体用のウェハーやプリント配線板などの電子基板等のめっき対象物に対して、種々のめっき処理が行われている。そして、このようなめっき対象物にめっき処理を行う装置の一つとして、噴流式のめっき装置が知られている。この噴流式めっき装置は、一般的に、底部からめっき液を供給できるようにされているめっき槽と、当該めっき槽の開口に沿ってめっき対象物の周縁を載置し、下方に向けためっき対象面に向けてめっき液を供給し、めっき処理を行うようになっている。

この噴流式めっき処理では、下方から噴流で供給されためっき液がめっき対象面の全面に沿って流動し、めっき対象面全面に均一なめっき処理を行えるものである。さらに、この噴流式めっき装置では、めっき槽の開口に載置する被めっき物を順次取り替えてめっき処理ができるので、小ロット生産やめっき処理の自動化に好適なものとして広く利用されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

ところで、近年においては、ウェハー表面に形成された配線間の間隙や、プリント配線板に形成されるビアや配線回路間の間隙に、各種の埋め込みめっき処理が行われている。そして、その配線間の間隙やビアの微細化の進展は目覚ましいものである。このような微小なビアやトレンチなどに対して、噴流式のめっき装置で埋め込みめっき処理を行うと次のような問題が指摘され始めた。

噴流式のめっき処理では、被めっき物のめっき対象面を下方に向けるため、下方からめっき液を供給すると、そのめっき対象面にめっき液中の気体が集まることなる。そして、ビアやトレンチなどに気泡が入り込むと、その部分の埋め込みめっき処理が確実に行えない場合が生じる。このような気泡の影響を除去するべく、被めっき物のめっき対象面を予め親水処理をしたり、めっき液の親水性を向上させる添加剤を加える対応などにより、ビアやトレンチなどの間隙に気泡が残存しないようにすることが提案されている。しかしながら、噴流式めっき処理の場合、めっき対象面が下方に向いているため、全てのビアやトレンチに十分に親水処理を行うことが難しく、特に、近年の微細なビアに対しては、ビア内部に存在する気泡を完全に除去することが非常に難しくなっているのが現状である。

特開平８−７４０８８号公報 特開２００２−１７３７９４号公報

本発明は、以上のような事情の下になされたもので、被めっき物のめっき対象面を下方に向けてめっき処理を行う際、そのめっき対象面に形成された微小なビアやトレンチに対して、気泡などの影響を極力抑制して、確実にめっき処理が行える、めっき処理の前処理方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明は、めっき対象面を下方にした被めっき物に、めっき液を供給してめっき対象面にめっき液を接触させてめっきを行うめっき処理の前処理方法であって、前処理槽上部に被めっき物を載置し、被めっき物を加熱し、前処理槽内を減圧して９ｈＰａ〜４０ｈＰａにするとともに前処理槽内に１０℃〜３０℃の水を供給して、前処理槽内にある気体を気化水に置換し、前処理槽内に水を充満してめっき対象面に水を接触させ、その後、前処理槽内に大気を導入して大気圧にし、めっき対象面に水を付着させることを特徴とする。

本発明においては、被めっき物のめっき対象面を下方に向けた状態で、めっき対象面全面に、水を確実に付着させることが可能となるため、その後のめっき液との接触の際に、めっき対象面にある気泡の影響を極力抑制できる。特に、本発明の前処理方法であれば、微小なビアやトレンチなどの間隙に、予め水を進入させることができ、間隙内部の気泡を完全に除去した状態が実現できるため、微小なビアやトレンチなどへの埋め込みめっき処理を確実に行うことが可能となる。

本発明の前処理方法では、前処理槽上部にめっき対象面を下方にして載置した状態で、前処理槽内を減圧し、飽和水蒸気圧９ｈＰａ〜４０ｈＰａに相当する圧力にする。そして、この減圧作業を行うと共に、１０℃〜３０℃の水を前処理槽内に供給する。そうすると、前処理槽内の空間に存在する気体は、飽和水蒸気により充満された状態となる。つまり、前処理槽内にある気体が気化水に置換された状態となる。そして、前処理槽内の空間が飽和水蒸気で充満された状態で前処理槽内を水で充満させて、めっき対象面に全面に水を接触させる。これによりめっき対象面全面に水を接触させた親水処理が行える。また、前処理槽内にある気体が気化水に置換された状態になることで、微小なビアやトレンチのような間隙における空間において気化水が充満することになり、間隙にある気体、つまり気泡のような気体を完全に除去することが可能となる。

本発明における前処理槽内の減圧が９ｈＰａ〜４０ｈＰａとしたのは、水温が１０℃〜３０℃における飽和水蒸気圧に対応したものである。また、本発明の前処理方法において、前処理槽に載置した被めっき物を加熱するのは、前処理槽内を減圧して行く際に、めっき対象面に水が結露して付着することを防止するためであり、この加熱温度としては、被めっき物のめっき対象面が供給する水の温度より５℃程度高めになるようにすることが好ましく、具体的には、めっき対象面が１５℃〜３５℃になるように加熱することが好ましい。

本発明の前処理方法では、前処理槽に供給する水として、脱気水を用いることが好ましい。脱気水であると、めっき対象面への気泡の付着をより確実に防止することが可能となるからである。

本発明の前処理方法は、めっき対象面を下方にした被めっき物を載置するための載置部が設けられ、水の供給、排出手段と減圧手段とが設けられている処理槽と、載置した被めっき物を加熱するための加熱手段が設けられた、被めっき物を載置部に押圧固定するための蓋部とを有した前処理装置により、実現することができる。

本発明によれば、被めっき物のめっき対象面を下方に向けてめっき処理を行う際、そのめっき対象面に形成された微小なビアやトレンチに対して、気泡などの影響を極力抑制して、確実にめっき処理が行うことが可能となる。

前処理装置の概略断面図。 試験基板の断面観察写真。 試験基板の断面観察写真。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に関する前処理装置の概略断面図を示す。

本実施形態における前処理装置１００は、前処理槽１１０と蓋部１２０とを有し、前処理槽１１０内部にはシール１１１を配置した、被めっき物Ｗの載置部１１２が設けられている。この載置部１１２及びシール１１１は、被めっき物のめっき対象面の周縁を載置できるようにされている。また、蓋部１２０には、ウエハー押さえ部１２１とヒーター１２２とが設けられている。

前処理槽１１０の底部には水の供給管１１３が設けられており、この水の供給管１１３には排水管１１４が接続されている。また、前処理槽には、槽内の圧力を調整するための減圧用配管１１５が設けられている。そして、これらの各配管には自動制御バルブＶ１〜Ｖ６が配置されている。バルブＶ６の外側には真空ポンプＰが接続されており、反対側のバルブＶ５の外側は開放口にされており、槽内に大気を導入できる用にされている。減圧用配管１１５と排水管１１４の途中には、キャッチタンク１１６が配置されている。このキャッチタンク１１６は、槽内に水を供給する場合に、バルブＶ４を開にしておくと槽内が水で充満されたことを、水がキャッチタンクに流入し始めることで判断するものである。

続いて、図１に示す前処理装置の動作について説明する。蓋部１２０を取り外し、載置部１１２のシール１１１へ、被めっき物Ｗのめっき対象面を下方に向けて、被めっき物Ｗを配置する。そして、蓋部１２０により被めっき物を取り付けて、被めっき物Ｗを載置部１１２に押圧固定する。被めっき物Ｗのめっき対象面の周縁は、シール１１１により液密的に固定される。その後、ヒーター１２２より、被めっき物Ｗの温度が３５℃となるように加熱する。

バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を閉じた状態にし、Ｖ６を開にして真空ポンプＰを駆動する。槽内の減圧は２３．８ｔｏｒｒ（３１．７ｈＰａ、水温２５℃の時の飽和水蒸気圧）を目標に真空ポンプＰを調整し、減圧を進めながら水の供給管１１３のバルブＶ１を開にして、２５℃の水を槽内底部に若干溜まる程度に供給する。この供給する水は脱気処理した純水を用いる。この槽内の減圧をするときには、被めっき物が３５℃に加熱された状態となっているので、そのめっき対象面には結露が発生しない。

そして、槽内が２３．８ｔｏｒｒにまで減圧されることで、槽内空間が気化水（飽和水蒸気）により充満された状態となったら、水の供給管１１３のバルブＶ１を再度開にして、槽内が純水で充満されるまで、純水を供給する。このときの供給方法としては、水平な水面が徐々にめっき対象面に向けて上昇していくように、ゆっくりと純水を供給する。これのような純水の供給により、気泡などの気体をめっき対象面に残存しないようにする。

槽内を純水で充満させる時には、バルブＶ４を開にしておくことで、キャッチタンク１１６に純水が流入するまで、純水を供給する。槽内が純水で充満して、めっき対象面に純水が接触した状態となった後、純水の供給及び真空ポンプＰを停止してバルブＶ６を閉にして、バルブＶ５を開にして、槽内に大気を導入して、槽内を大気圧に戻す。そして、バルブＶ２、Ｖ３を開にして、槽内の純水を排出し、蓋部１２０を取り外し、被めっき物Ｗを、めっき対象面を下方に向けた状態で取り出す。その後、めっき対象面を下方に向けた状態の被めっき物Ｗを、噴流式のめっき装置に載置して、所定のめっき処理を行う。

次に、本発明の前処理装置を用いて、基板の穴埋めめっき処理を行った結果について説明する。被めっき物としては、φ２０μｍ、深さ１００μｍのブラインドビアホールが複数形成された試験基板を用いた。また、このブラインドビアホールの穴埋めめっき処理は、銅メッキ液（製品名：Ｍｉｃｒｏｆａｂ Ｃｕ５２０／日本エレクトロプレイティングエンジニヤース株式会社製）を用いた。

本発明の前処理装置の効果については、試験基板の前処理を行った後、穴埋めめっき処理をした場合と、前処理無しで穴埋めめっき処理した場合との試験基板を作製し、試験基板の断面観察をして、ホール内の穴埋めめっきの状態を確認することにより行った。図２及び図３にその断面観察写真を示す。

図２が前処理有りの試験基板で、図３が前処理無しの試験基板である。図２を見ると判るように、銅めっきがホール内を完全に埋め込まれた状態であることが判明した。これに対し、図３の場合、ホールの底部側には銅めっき処理がされていない（図３のホール内の黒ずんで見える部分）ことが確認された。

本発明によれば、めっき対象面に形成された微小なビアやトレンチに対して、被めっき物のめっき対象面を下方に向けてめっき処理を行うことができるので、小ロット生産やめっき処理の自動化が好適に行える。

１００ 前処理装置
１１０ 前処理槽
１１１ シール
１１２ 載置部
１１３ 供給管
１１４ 排水管
１１５ 減圧用配管
１１６ キャッチタンク
１２０ 蓋部
Ｗ 被めっき物

Claims (2)

1. めっき対象面を下方にした被めっき物に、めっき液を供給してめっき対象面にめっき液を接触させてめっきを行うめっき処理の前処理方法であって、
   前処理槽上部に被めっき物を載置し、被めっき物を加熱し、
   前処理槽内を減圧して９ｈＰａ〜４０ｈＰａにするとともに前処理槽内に１０℃〜３０℃の水を供給して、前処理槽内にある気体を気化水に置換し、前処理槽内に水を充満してめっき対象面に水を接触させ、
   その後、前処理槽内に大気を導入して大気圧にし、めっき対象面に水を付着させることを特徴とする前処理方法。
2. めっき対象面を下方にした被めっき物を載置するための載置部が設けられ、水の供給、排出手段と減圧手段とが設けられている前処理槽と、
   載置した被めっき物を加熱するための加熱手段が設けられた、被めっき物を載置部に押圧固定するための蓋部と、を有したことを特徴とする前処理装置。