KR20090058462A - Method for producing conductive material structure and plating apparatus and plating method - Google Patents

Method for producing conductive material structure and plating apparatus and plating method Download PDF

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KR20090058462A
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미즈키 나가이
노부토시 사이토
후미오 구리야마
아키라 후쿠나가
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

A formation method of a conductive material structure and a plating device and method are provided to make plating film thickness after filling up a plating film thinner than the radius of a hole. A formation method of a conductive material structure comprises: a step of forming a conductive film(14) on a surface of a substrate(W) having a concave part(12) for the penetrating electrode; a step of forming a resist pattern(30) on the location of the substrate surface set up in advance; a step of burying a first plating film(36) within the concave part by performing the first electroplating under a first plating condition using the conductive film as an electricity supply layer; and a step of forming a second plating film on the first plating film or the conductive film exposed to a resist aperture part(32) of the resist pattern by performing the second electroplating under a second plating condition using the conductive film and the first plating film as the electricity supply layer.

Description

도전재료 구조체의 형성방법 및 도금장치 및 도금방법{METHOD FOR PRODUCING CONDUCTIVE MATERIAL STRUCTURE AND PLATING APPARATUS AND PLATING METHOD}METHOD FOR PRODUCING CONDUCTIVE MATERIAL STRUCTURE AND PLATING APPARATUS AND PLATING METHOD}

본 발명은, 도전재료 구조체의 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 내부에 상하로 관통하는 관통전극(비어 플러그)을, 표면에 상기 관통전극에 연속하는 전극 패드 및/또는 재배선 구조를 각각 가지고, 상기 관통전극을 거친 반도체칩 등의 3차원 실장(實裝)을 실현하는 데 사용되는 도전재료 구조체를 형성하는 도전재료 구조체의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a conductive material structure, and more particularly, a through electrode (via plug) penetrating up and down inside, and an electrode pad and / or a redistribution structure continuous to the through electrode on a surface thereof. A method of forming a conductive material structure for forming a conductive material structure, each of which is used to realize a three-dimensional mounting of a semiconductor chip or the like having passed through the through electrode.

또, 본 발명은 예를 들면 내부에 상하를 관통하는 다수의 관통전극(비어 플러그)을 가지고, 반도체칩 등의 이른바 3차원 실장에 사용되는 인터포저 또는 스페이서를 제조할 때에 있어서의 비어홀(구멍)의 매립에 사용되는 도금장치 및 도금방법에 관한 것이다.In addition, the present invention has a plurality of through electrodes (via plugs) penetrating up and down inside, for example, and via holes (holes) in manufacturing interposers or spacers used for so-called three-dimensional mounting of semiconductor chips and the like. It relates to a plating apparatus and a plating method used for the embedding of.

일렉트로닉스제품의 더 한층의 소형화, 고성능화를 실현하기 위하여, 특히 LSI의 실장 밀도를 높이는 방법으로서, 복수의 반도체칩을 다층으로 쌓아올려 하나의 패키지로 하는 3차원 실장 기술이 주목받고 있다. 이미, 와이어 본딩에 의하여 반도체칩을 적층화하는 방법이 실용화되어 있고, 대용량화라는 관점에서 플래시 메 모리의 적층 등에 사용되고 있다. 그러나, 와이어 본딩에서는, 전극 사이의 접속에 사용되는 배선길이가 mm의 오더와 칩 내 배선의 길이에 비하여 매우 길고, DRAM이나 로직 등, 고속신호를 처리하는 디바이스에 대한 적용에서는, 신호지연 등의 관점에서 많은 것을 기대할 수 없다. 그래서, 기판의 내부에 구리 등의 도전재료로 상하를 관통하는 관통전극을 형성하고, 관통전극을 거쳐 반도체칩들을 최단 거리로 접합함으로써, 더 한층의 고속화, 소형화를 실현하는 관통전극형의 3차원 실장 기술이 검토되고 있다.In order to realize further miniaturization and high performance of electronic products, in particular, as a method of increasing the mounting density of the LSI, a three-dimensional mounting technology that stacks a plurality of semiconductor chips into a single package has attracted attention. Background Art Already, a method of laminating semiconductor chips by wire bonding has been put into practical use, and has been used for laminating flash memories and the like from the viewpoint of increasing capacity. However, in wire bonding, the wiring length used for the connection between the electrodes is very long compared to the order of mm and the length of the in-chip wiring, and in applications to devices that process high-speed signals such as DRAM and logic, signal delay or the like You can't expect much from a point of view. Therefore, a three-dimensional, three-dimensional through-electrode is realized by forming a through electrode penetrating up and down with a conductive material such as copper inside the substrate and joining the semiconductor chips with the shortest distance through the through electrode. Implementation techniques are being reviewed.

여기서, 기판의 내부에 관통전극을 설치한 것만으로는 반도체칩들을 접합할 수 없기 때문에, 기판 표면의 관통전극 바로 위에 전극 패드를 형성하거나, 또는 재배선층을 형성하여 전극 패드의 위치를 재배치하거나 할 필요가 있다. 또 전극 패드상에 접합용 납프리 땜납층을 형성하는 것도 생각할 수 있다.In this case, since the semiconductor chips cannot be bonded only by providing the penetrating electrode inside the substrate, the electrode pad may be formed directly on the penetrating electrode of the substrate surface, or the redistribution layer may be used to reposition the electrode pad. There is a need. It is also conceivable to form a lead-free solder layer for bonding on the electrode pad.

도 1a 내지 도 2c는, 기판의 내부에 상하를 관통하는 구리로 이루어지는 관통전극(비어 플러그)을, 기판의 표면에 구리로 이루어지는 전극 패드를 각각 가지는 도전재료 구조체의 제조예를 공정순으로 나타낸다. 먼저, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 리소그래피·에칭기술에 의하여, 실리콘 등으로 이루어지는 기재(10)의 내부에 윗쪽으로 개구하는 복수의 관통전극용 오목부(비어홀)(12)를 형성한 기판(W)을 준비하고, 이 기판(W) 표면의 관통전극용 오목부(12)의 표면을 포함하는 전 표면에 전해도금의 급전층으로서의 구리 등으로 이루어지는 시드막(도전막)(14)을 스퍼터링 등으로 형성한다.1A to 2C show a manufacturing example of a conductive material structure each having a through electrode (via plug) made of copper penetrating up and down inside the substrate, and an electrode pad made of copper on the surface of the substrate. First, as shown in FIG. 1A, a plurality of through-hole concave portions (via holes) 12 are opened in the base 10 made of silicon or the like, for example, by a lithography etching technique. The seed film (conductive film) 14 which prepares the board | substrate W and consists of copper etc. as a feed layer of electroplating on the whole surface including the surface of the recessed part 12 for through electrodes on the surface of this board | substrate W. Is formed by sputtering or the like.

그리고, 기판(W)의 표면에 전해 구리 도금을 실시함으로써, 도 1b에 나타내 는 바와 같이, 기판(W)에 설치한 관통전극용 오목부(12) 내에 제 1 도금막(16)을 매립하면서, 기판(W)의 시드막(14) 표면에 제 1 도금막(16)을 퇴적시킨다. 그리고, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 화학적기계적연마(CMP) 등에 의하여, 관통전극용 오목부(12) 내 이외의 기판(W) 상의 잉여의 제 1 도금구리(16)를 연마 제거한다.By performing electrolytic copper plating on the surface of the substrate W, as shown in FIG. 1B, the first plating film 16 is embedded in the through electrode recess 12 provided in the substrate W. As shown in FIG. The first plating film 16 is deposited on the seed film 14 surface of the substrate W. As shown in FIG. As shown in Fig. 1C, the excess first plated copper 16 on the substrate W other than the inside of the recess 12 for the penetrating electrode is polished and removed by chemical mechanical polishing (CMP) or the like.

다음에, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 표면의 기설정된 위치에 포토레지스트 등에 의하여 레지스트 패턴(18)을 형성한다. 이 때, 레지스트 패턴(18)의 레지스트 개구부(20)가 전극 패드에 대응한 위치 및 형상이 되도록 한다. 이 상태에서 기판(W)의 표면에 전해 구리 도금을 실시함으로써, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(18)의 레지스트 개구부(20) 내에 제 2 도금막(22)을 형성한다. 그리고, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 표면의 잉여의 시드막(14) 및 레지스트 패턴(18)을 제거하고, 동시에 관통전극용 오목부(12) 내에 충전한 제 1 도금막(16)의 저면이 외부에 노출될 때까지 기판(W)의 이면측을 연마 제거한다. 이것에 의하여, 관통전극용 오목부(12) 내에 매립한 제 1 도금막(16)으로 상하를 관통하는 구리로 이루어지는 복수의 관통전극(비어 플러그)(24)를, 레지스트 패턴(18)의 레지스트 개구부(20) 내에 성막한 제 2 도금막(22)으로 전극 패드(26)를 각각 형성한 도전재료 구조체를 완성시켰다.Next, as shown in FIG. 2A, the resist pattern 18 is formed by a photoresist or the like at a predetermined position on the surface of the substrate W. Next, as shown in FIG. At this time, the resist openings 20 of the resist pattern 18 are formed in positions and shapes corresponding to the electrode pads. By performing electrolytic copper plating on the surface of the board | substrate W in this state, as shown in FIG. 2B, the 2nd plating film 22 is formed in the resist opening part 20 of the resist pattern 18. FIG. As shown in FIG. 2C, the excess seed film 14 and the resist pattern 18 on the surface of the substrate W are removed, and the first plating film 16 filled in the recess 12 for the penetrating electrode at the same time. The back side of the substrate W is polished and removed until the bottom of the bottom surface is exposed to the outside. As a result, the plurality of through electrodes (via plugs) 24 made of copper penetrating up and down by the first plated film 16 embedded in the recessed portion 12 for the through electrodes is transferred to the resist of the resist pattern 18. The conductive material structure in which the electrode pads 26 were formed by the second plated film 22 formed in the opening 20 was completed.

반도체 기판을 다층으로 적층시킬 때에 각 층 사이를 도통시키기 위한 상하를 관통하는 구리로 이루어지는 복수의 비어 플러그(관통전극)을 내부에 가지는 인터포저 또는 스페이서의 제조예를, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명한다. 먼저, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 실리콘 등으로 이루어지는 기재(510)의 표면에 SiO2 등으로 이루어지는 절연막(512)을 퇴적하고, 예를 들면 리소그래피·에칭기술에 의하여, 내부에 윗쪽으로 개구하는 복수의 비어홀(514)을 형성한 기판(W)을 준비한다. 이 비어홀(514)의 직경(d)은, 예를 들면 1 내지 100 ㎛, 특히 10 내지 20 ㎛이고, 깊이(h)는, 예를 들면 70 내지 150 ㎛이다. 그리고 도 3b에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 표면에 TaN 등으로 이루어지는 배리어층(516), 상기 배리어층(516)의 표면에 전해도금의 급전층으로서의 (구리) 시드층(518)을 스퍼터링 등으로 형성한다.3A to 3D show examples of manufacturing interposers or spacers having a plurality of via plugs (through electrodes) made of copper penetrating up and down for conducting therebetween in stacking semiconductor substrates in multiple layers. Will be explained. First, as shown in Figure 3a, depositing an insulating film 512 made of SiO 2 on the surface of the substrate 510 of silicon or the like, for example by lithography, etching techniques, a plurality of openings in the upper inside The substrate W on which the via holes 514 are formed is prepared. The diameter d of this via hole 514 is 1-100 micrometers, especially 10-20 micrometers, and depth h is 70-150 micrometers, for example. And as shown in FIG. 3B, the barrier layer 516 which consists of TaN etc. on the surface of the board | substrate W, and the (copper) seed layer 518 which is an electrolytic plating feed layer on the surface of the said barrier layer 516 are sputtered. And so on.

그리고, 기판(W)의 표면에 구리 도금을 실시함으로써, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 비어홀(514) 내에 구리(도금막)를 충전함과 동시에, 절연막(512)의 표면에 구리막(520)을 퇴적시킨다.By performing copper plating on the surface of the substrate W, as shown in FIG. 3C, the via hole 514 of the substrate W is filled with copper (plated film), and the surface of the insulating film 512 is filled. The copper film 520 is deposited.

그 후, 도 3d에 나타내는 바와 같이, 화학적기계적연마(CMP) 등에 의하여 절연막(512) 상의 잉여의 구리막(520), 시드층(518) 및 배리어층(516)을 제거하고, 동시에 비어홀(514) 내에 충전한 구리의 저면이 외부에 노출될 때까지 기재(510)의 이면측을 연마 제거한다. 이것에 의하여, 상하를 관통하는 구리로 이루어지는 복수의 비어 플러그(522)를 내부에 가지는 인터포저 또는 스페이서를 완성시킨다. After that, as shown in FIG. 3D, the excess copper film 520, the seed layer 518, and the barrier layer 516 on the insulating film 512 are removed by chemical mechanical polishing (CMP) or the like, and at the same time, the via hole 514 is removed. The back surface side of the base material 510 is polished and removed until the bottom surface of copper filled in) is exposed to the outside. This completes the interposer or spacer which has the several via plug 522 which consists of copper which penetrates up and down inside.

이와 같은, 기판의 내부에 설치한, 직경 1 내지 100 ㎛, 특히 10 내지 20 ㎛, 깊이 70 내지 150 ㎛ 정도의, 종횡비가 높고, 깊이가 깊은 비어홀의 내부에, 내부에 보이드 등의 결함이 생기는 것을 방지하면서, 도금으로 금속막을 확실하게 매립하기 위하여, 출원인은 도금 전원으로부터 기판과 애노드와의 사이에 인가되는 전압을 도금 도중에 변화시키도록 한 도금장치(일본국 특개2005-97732호 공보 참조)나, 기판과 애노드와의 사이에 전압이 인가되어 있지 않을 때에 도금액의 교반을 행하고, 기판과 애노드와의 사이에 전압이 인가되어 있을 때에 도금액의 교반을 정지하도록 한 도금장치(일본국 특개2006-152415호 공보 참조)를 제안하였다.Such defects such as voids are generated inside the via hole having a high aspect ratio and a deep depth having a diameter of 1 to 100 µm, particularly 10 to 20 µm and a depth of 70 to 150 µm, which are provided inside the substrate. In order to reliably fill the metal film by plating, the applicant has applied a plating apparatus (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-97732) to change the voltage applied from the plating power supply to the substrate and the anode during plating. A plating apparatus for agitating a plating liquid when no voltage is applied between the substrate and the anode, and stopping the agitating of the plating liquid when a voltage is applied between the substrate and the anode (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-152415 (See Korean Unexamined Patent Publication).

상기한 바와 같이, 관통전극(비어홀)의 형성에는 전해도금을 적용하는 것이 검토되고 있으나, 전해도금으로 관통전극을 형성하기 위해서는, 외경 치수가 수 내지 1OO ㎛이고, 깊이가 수십 내지 수백 ㎛ 정도의 관통전극용 오목부를 미리 형성하고, 이 관통전극용 오목부 내에 구리 등으로 이루어지는 도금막을 매립하는 것이 요구된다. 그러나, 이와 같이 매우 큰 관통전극용 오목부 내에 종래의 일반적인 전해도금방법으로 결함이 없는 도금막의 매립을 행하기 위해서는 장시간이 필요하여, 생산성의 관점에서 실용화의 장애로 되어 있다. 또, 도 1a 내지 및 도 2c에 나타내는 공정에서 도전재료 구조체를 형성하려고 하면, 도금 → CMP → 레지스트형성 → 도금과 많은 공정을 거치지 않으면 안되어, 제조비용이 높아진다. 그래서, 관통전극의 바로 위에 전극 패드나 재배선층, 또한 접합용 땜납층 등을 전해도금으로 연속적으로 형성하려고 하는 사고방식도 성립하나, 각각의 두께도 수 ㎛ 이상이어서, 관통전극과 이들을 동일조건으로 연속적으로 전해도금으로 성막하려고 하면, 더욱 장시간이 필요하게 된다.As described above, the application of electroplating to the formation of the through electrode (via hole) has been studied. However, in order to form the through electrode by electroplating, the outer diameter is several to 100 mu m and the depth is about tens to hundreds of mu m. It is required to form a recess for the through electrode in advance, and to embed a plating film made of copper or the like in the recess for the through electrode. However, it takes a long time to bury the plating film without defects in such a large through-electrode recess by a conventional general electroplating method, which is a barrier to practical use in terms of productivity. Moreover, when it is going to form a conductive material structure in the process shown to FIG. 1A thru | or FIG. 2C, many processes must be performed by plating → CMP → resist formation → plating, and manufacturing cost becomes high. Therefore, the idea of continuously forming an electrode pad, a redistribution layer, a bonding solder layer, or the like directly on the through electrode is achieved by electroplating. However, the thickness of each electrode is several micrometers or more, so that the through electrode and the same condition are the same. If it is going to form into a film by electroplating continuously, a long time will be required.

또, 일본국 특개2005-97732호 공보 및 특개2006-152415호 공보에 기재된 발명에서는, 비어홀 이외의 기판의 표면부분에도 여분으로 도금막이 성막되어, 이 기판 표면에 성막되는 도금막의 막 두께를 억제하는 연구가 이루어져 있지 않기 때문에, 후공정인 CMP에서의 연마량이 증가하고, 비용이 높아져 생산 실현용으로 장애 가 되는 것을 알 수 있었다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 직경(D1)의 구멍을 도금막으로 메우면, 기판의 표면에도 막 두께(T1)의 도금막이 성막되고, 이 막 두께(T1)는, 구멍의 직경(D1)의 1/2 이상(T1 > D1/2)이 된다. 이 때문에, 후공정인 CMP에 대한 부담을 경감시키기 위해서는, 도금에 의한 구리막의 성막이 비어홀에 선택적으로 행하여지고, 그것 이외의 부분에서의 구리막의 성막이 적은 것이 바람직하다. In addition, in the inventions described in JP-A-2005-97732 and JP-A-2006-152415, a plating film is additionally formed on the surface portions of the substrates other than the via holes to suppress the film thickness of the plating film formed on the surface of the substrate. Since no studies have been conducted, it has been found that the amount of polishing in CMP, which is a post-process, increases, and the cost increases, which hinders production realization. That is, the diameter woomyeon methoxy holes of (D 1) to the plating film, the plated film deposition in the film thickness (T 1) to the surface of the substrate, the film thickness (T 1), as shown in Figure 4, the holes at least half the diameter (D 1) (T 1> D 1/2) is a. For this reason, in order to reduce the burden on CMP which is a post process, it is preferable that the film formation of the copper film by plating is selectively performed in a via hole, and the film formation of the copper film in other parts is few.

즉, 비어홀 내를 전해도금에 의해 금속구리로 충전할 때에 도금의 성장속도가, 비어홀의 내외에서 동일한 경우, 비어홀의 반경과 같은 막 두께의 도금막이 필요하게 된다. 이 때에, 특별한 연구를 하지 않으면, 비어홀 이외의 기판 표면에도, 동일한 막 두께의 도금막이 성막되게 된다. 첨가제 등의 연구로 도금의 성장을 어느 정도 제어할 수 있으나, 그것만으로는 불충분하다.That is, when the growth rate of plating is the same in and around the via hole when the inside of the via hole is filled with metal copper by electroplating, a plated film having the same thickness as the radius of the via hole is required. At this time, unless special research is carried out, a plating film having the same film thickness is formed on the surface of the substrate other than the via hole. Although the growth of the plating can be controlled to some extent by the study of additives and the like, it is insufficient alone.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 실용화의 장애가 되는 도금의 장시간화를 개선하고, 관통전극에 의한 3차원 실장을 실현하는 데 적합한 도전재료 구조체를 더욱 단시간에 형성할 수 있도록 한 도전재료 구조체의 형성방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a conductive material structure capable of forming a conductive material structure suitable for implementing a three-dimensional mounting by a penetrating electrode in a shorter time and improving the prolongation of plating, which is a barrier to practical use. It is a first object of the present invention to provide a method for forming a film.

또, 본 발명은 도금에 의한 금속막의 성막을 비어홀 내에 선택적으로 행하여, 비어홀 내를 결함없이 도금막으로 충전함과 동시에, 비어홀 이외에 형성되는 여분의 금속막을 아주 얇게 할 수 있게 한 도금장치 및 도금방법을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a plating apparatus and a plating method for selectively forming a metal film by plating in a via hole, filling the via hole with a plating film without defect, and at the same time making the extra metal film formed in addition to the via hole very thin. To provide a second object.

상기 제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 도전재료 구조체의 형성방법은, 관통전극용 오목부를 형성한 기판 표면의 상기 오목부 표면을 포함하는 전 표면에 도전막을 형성하고, 상기 도전막 상의 기설정된 위치에 레지스트 패턴을 형성하며, 상기 도전막을 급전층으로 한 제 1 도금조건으로 제 1 전해도금을 행하여 상기 관통전극용 오목부 내에 제 1 도금막을 매립하고, 상기 관통전극용 오목부 내로의 상기 제 1 도금막의 매립이 종료한 후에, 상기 도전막 및 상기 제 1 도금막을 급전층으로 한 제 2 도금조건으로 제 2 전해도금을 행하여, 상기 레지스트 패턴의 레지스트 개구부 내에 노출된 도전막 및 상기 제 1 도금막 상에 제 2 도금막을 성장시킨다.In order to achieve the first object, in the method of forming a conductive material structure of the present invention, a conductive film is formed on the entire surface including the surface of the concave portion of the substrate surface on which the concave portion for the through electrode is formed. A resist pattern is formed at a predetermined position, the first electroplating is carried out under the first plating condition using the conductive film as the feed layer, and the first plating film is buried in the recess for the through electrode. After the embedding of the first plating film is completed, the second electroplating is carried out under the second plating condition using the conductive film and the first plating film as a feed layer, and the conductive film and the first film exposed in the resist opening of the resist pattern are exposed. The second plating film is grown on the plating film.

기판에 에칭법 등에 의하여 형성된 관통전극용 오목부 내에 도금막, 예를 들면 금속재료로서의 구리를 전해도금으로 매립하는 경우[경우(1)]와, 기판 표면에 레지스트 패턴으로 형성된 레지스트 개구부 내에 도금막, 예를 들면 금속재료로서의 구리를 전해도금으로 성막하여 전극 패드 등을 형성하는 경우[경우(2)]에서는, 패턴형상이나 급전층의 구조에 큰 차이가 있다. 경우 (1)에서의 관통전극용 오목부는, 예를 들면 외경이 수 내지 수십 ㎛, 깊이가 1O 내지 1OO ㎛ 정도이고 종횡비(구멍지름에 대한 깊이의 비)가 1 이상이나, 이것에 대하여 경우 (2)에서의 레지스트 패턴은, 예를 들면 수 내지 수십 ㎛의 두께이고, 레지스트 개구부의 외경 또는 폭은 수 내지 수십 ㎛정도이다.In the case of embedding a plating film, for example, copper as a metal material, by electroplating in a recess for a through electrode formed by an etching method or the like on the substrate [case (1)], the plating film in a resist opening formed by a resist pattern on the substrate surface. For example, when copper as a metal material is formed by electroplating to form an electrode pad or the like (case (2)), there is a big difference in the pattern shape or the structure of the feed layer. In the case of (1), the through-electrode recesses have, for example, an outer diameter of several tens of micrometers, a depth of about 10 to 100 micrometers, and an aspect ratio (ratio of depth to hole diameter) of one or more. The resist pattern in 2) is, for example, a thickness of several to several tens of micrometers, and the outer diameter or width of the resist opening is about several to several tens of micrometers.

경우 (1)에서는, 관통전극용 오목부의 종횡비가 1 이상이고, 관통전극용 오 목부의 측면에도 시드막(급전층)이 존재하기 때문에, 관통전극용 오목부의 바닥부로부터의 도금막의 성장을 우선하는 보톰업 성장의 조건으로 도금막을 성막하지 않으면, 관통전극용 오목부의 입구에서의 도금막의 성장이 우선되고, 관통전극용 오목부 내에 매립되는 도금막에 보이드나 심 등의 도금결함을 일으킨다. 이 때문에 예를 들면 관통전극용 오목부의 입구부분에서의 도금막의 성장을 억제하기 위한 첨가제의 성능을 높인 도금액을 사용함과 동시에, 처음에는 어느 정도의 전류로 도금을 행한 후, 일단 전류값을 내려, 관통전극용 오목부 내부에서의 구리이온의 소모의 회복을 기다리는 것을 반복하는 등, 몇가지 조건을 최적화할 필요가 있다.In case (1), the aspect ratio of the through-electrode recess is 1 or more, and the seed film (feeding layer) also exists on the side surface of the through-electrode recess, so that the growth of the plated film from the bottom of the recess of the through-electrode recess is first. If the plated film is not formed under the condition of bottom-up growth, growth of the plated film at the inlet of the recess for the through electrode is prioritized, and plating defects such as voids and seams are caused in the plated film embedded in the recess for the through electrode. For this reason, for example, while using a plating solution that has improved the performance of an additive for suppressing the growth of the plating film at the inlet of the recessed portion of the through electrode, the plating is performed with a certain amount of current at first, and then the current value is lowered once. It is necessary to optimize some conditions, such as repeating waiting for recovery of the consumption of copper ions in the through-electrode recess.

경우 (2)에서는, 레지스트 패턴으로 둘러싸인 레지스트 개구부의 바닥부에만급전층이 존재하고, 이 때문에 관통 마스크(through mask)도금이 되어, 그대로 전해도금을 행하면 레지스트 개구부의 바닥부로부터 도금막이 성장한다. 이 때문에 도금막에 보이드나 심 등과 같은 결함이 생길 염려는 적다. 그러나, 레지스트 패턴 내부에서의 도금액의 유속분포에 의하여, 도금막의 패턴형상의 치우침이 생길 가능성이 있다. 이 현상은, 도금 속도에 대하여 반드시 충분한 구리이온의 공급을 할 수 없는 경우, 즉 확산율속 영역에서 도금하는 경우에 일어나기 쉽다. 따라서, 이 경우는, 도금액의 조성이나 전류밀도보다, 기계적 교반이나 공기교반 등 도금액의 유동조건의 최적화가 중요한 요소가 된다.In the case (2), the feed layer is present only at the bottom of the resist opening surrounded by the resist pattern, which results in through mask plating, and when the plating is performed as it is, the plating film grows from the bottom of the resist opening. For this reason, there is little possibility that defects, such as a void and a seam, arise in a plating film. However, due to the flow rate distribution of the plating liquid inside the resist pattern, there is a possibility that the pattern shape of the plating film is biased. This phenomenon is likely to occur when sufficient copper ions cannot be supplied with respect to the plating rate, that is, when plating in the diffusion rate region. Therefore, in this case, optimization of the flow conditions of the plating liquid, such as mechanical agitation or air agitation, becomes an important factor rather than the composition and current density of the plating liquid.

또, 레지스트 개구부의 밑에 있는 관통전극용 오목부 내에 도금막을 매립할 때에는, 레지스트 개구부 내에 도금막을 매립할 때 이상으로 레지스트 패턴 내에 존재하는 도금액의 농도분포의 영향을 받기 때문에, 상기 경우 (1)에서의 도금액의 첨가제 및 전류조건의 최적화에 더하여, 도금을 액의 유동조건의 최적화가 중요하게 된다. In the case of (1), when the plating film is embedded in the through-electrode recess below the resist opening, the concentration distribution of the plating liquid existing in the resist pattern is affected more than when the plating film is embedded in the resist opening. In addition to optimizing the additives and current conditions of the plating solution, the optimization of the flow conditions of the plating solution becomes important.

이상과 같이, 각각의 형상에 적합한 도금조건, 예를 들면 전류값, 도금액, 도금액의 교반조건 등을 최적화하여 도금하는 것이 도금막의 완전성 및 성막효율을 올리기 위하여 필요하다. 본 발명에 의하면, 제 1 도금조건으로 제 1 전해도금을 행하여 관통전극용 오목부 내에 제 1 도금막을 매립하고, 그런 다음에, 제 2 도금조건으로 제 2 전해도금을 행하여, 도전막 상의 기설정된 위치에 형성한 레지스트 패턴의 레지스트 개구부에 제 2 도금막을 성장시킴으로써, 이 요청에 따를 수 있다. 또한, 미리 레지스트 패턴을 형성하여 두고 나서, 관통전극용 오목부 내에 제1 도금막을 매립하는 제 1 전해도금과, 레지스트 패턴의 레지스트 개구부 내에 제 2 도금막을 성장시키는 제 2 전해도금을 연속하여 행함으로써, 도금시간을 단축하여, 생산성을 향상시킬 수 있다.As described above, it is necessary to optimize the plating conditions suitable for each shape, for example, the current value, the plating liquid, the stirring condition of the plating liquid, and the like in order to increase the integrity of the plating film and the film formation efficiency. According to the present invention, the first electroplating is performed under the first plating condition to embed the first plating film in the recess for the through electrode, and then the second electroplating is carried out under the second plating condition, thereby presetting the predetermined film on the conductive film. This request can be met by growing the second plating film in the resist opening of the resist pattern formed at the position. After the resist pattern has been formed in advance, the first electroplating for embedding the first plating film in the through-electrode recess and the second electroplating for growing the second plating film in the resist opening of the resist pattern are successively performed. It is possible to shorten the plating time and improve productivity.

상기 레지스트 패턴의 높이는, 5 ㎛ 내지 100 ㎛ 인 것이 바람직하다.It is preferable that the height of the said resist pattern is 5 micrometers-100 micrometers.

기판 표면의 레지스트 개구부 내에 성막하는 제 2 도금막으로 재배선을 형성하는 경우에는, 상기 재배선을 흐르는 전기신호의 주파수나 공급하는 전류값 등을 고려하면, 제 2 도금막의 막 두께를 적어도 5 ㎛ 정도로 할 필요가 있다. 기판 표면의 레지스트 개구부 내에 성막하는 제 2 도금막으로 전극 패드나 포스트를 형성하는 경우에는, 그 후의 접합조건을 감안하면, 제 2 도금막의 막 두께를 수십 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전극 패드 위에 접합용 땜납 등의 접합재료를 전해 도금으로 얹으려고 하면, 레지스트 패턴에 다시 수십 ㎛ 정도의 높이가 더해진다. 이 때문에, 레지스트 패턴의 높이는, 적어도 5 ㎛ 이상이고, 1OO ㎛ 정도 이하로 하는 것이 바람직하다.When the redistribution is formed by the second plated film formed in the resist opening on the substrate surface, the thickness of the second plated film is at least 5 μm in consideration of the frequency of the electric signal flowing through the redistribution, the current value to be supplied, and the like. I need to do that. When forming an electrode pad or a post with the 2nd plating film formed into a resist opening part on the surface of a board | substrate, it is preferable to make the film thickness of a 2nd plating film into several tens of micrometers in consideration of subsequent joining conditions. In addition, when a bonding material such as solder for bonding is placed on the electrode pad by electroplating, a height of about several tens of micrometers is added to the resist pattern again. For this reason, the height of a resist pattern is at least 5 micrometers or more, and it is preferable to set it as about 100 micrometers or less.

상기 제 1 도금막 및 상기 제 2 도금막은, 바람직하게는 구리 또는 구리합금으로 이루어진다.The first plating film and the second plating film are preferably made of copper or a copper alloy.

관통전극용 오목부 내에 매립되는 제 1 도금막은, 반도체칩들을 최단 거리로 접합하여 더 한층의 고속화, 소형화를 실현하는 관통전극으로서 사용된다. 이 때문에 제 1 도금막은, 도전성이 높고 전기저항이 낮은 것이 요구된다. 그와 같은 것으로서는, 금, 은 또는 구리 등을 생각할 수 있으나, 보톰업 도금이 공업적으로 가능한 것은 구리를 베이스로 하는 도금뿐이며, 또 비용적으로 보아도 적어도 제 1 도금조건으로 성막하는 제 1 도금막은, 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 것이 적합하다.The first plated film embedded in the through-electrode recess is used as a through-electrode which bonds the semiconductor chips at the shortest distance and realizes further high speed and miniaturization. For this reason, the 1st plating film is requested | required of high electrical conductivity and low electrical resistance. As such a thing, gold, silver, copper, etc. can be considered, but the only thing industrially possible for bottom-up plating is copper-based plating, and even if it is costly, the 1st plating which forms into a film at least 1st plating conditions is mentioned. It is suitable that a film | membrane consists of copper or a copper alloy.

또 제 2 도금조건으로 성막되는 제 2 도금막에 대해서는, 제 1 도금조건의 제 1 전해도금으로 성막하는 제 1 도금막과 동일한 금속을 연속하여 성막할 수 있는 것이 생산성의 점에서 합리적이고, 또한 여기서도 가능한 한 도전성이 높은 금속인 것이 바람직하다. 따라서, 제 2 도금막도, 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 것이 적합하다. In addition, it is reasonable in terms of productivity that, for the second plating film formed under the second plating condition, the same metal as the first plating film formed with the first electroplating under the first plating condition can be formed continuously. Here, it is preferable that it is a metal with high electroconductivity as much as possible. Therefore, it is suitable that a 2nd plating film also consists of copper or a copper alloy.

상기 제 2 도금조건에서의 평균 전류값은, 상기 제 1 도금조건에서의 평균 전류값보다 높은 것이 바람직하다.The average current value in the second plating condition is preferably higher than the average current value in the first plating condition.

관통전극용 오목부 전체의 면적은, 디바이스부분의 면적을 확보한다는 관점에서 기판 전체 면적의 고작 1% 정도로서 수%를 넘을 필요는 없다. 한편, 재배선 이나 전극 패드의 면적은, 기판 전체 면적의 수 내지 수십 %가 되는 것이 일반적이다. 이 때문에, 제 1 도금조건으로의 제 1 전해도금에서는 관통전극용 오목부를 제 1 도금막으로 매립하는 데 필요한 전류만을 공급하면 되나, 재배선이나 전극 패드가 되는 제 2 도금막을 성막하는 제 2 도금조건으로의 제 2 전해도금을 제 1 전해도금과 동일한 전류로 행하면 도금시간이 길어진다. 이 때문에, 제 2 도금조건에서의 평균 전류값은, 제 1 도금조건에서의 평균 전류값보다 높은 것이 바람직하다.The area of the entire recessed portion for the penetrating electrode is only about 1% of the total area of the substrate from the viewpoint of securing the area of the device portion, and need not exceed several%. On the other hand, the area of the redistribution and the electrode pad is generally several to several tens% of the entire area of the substrate. For this reason, in the first electroplating under the first plating condition, only a current required to fill the recess for the penetrating electrode with the first plating film needs to be supplied, but the second plating for forming the second plating film serving as the rewiring or the electrode pad is performed. If the second electroplating under the conditions is performed at the same current as that of the first electroplating, the plating time becomes long. For this reason, it is preferable that the average current value in 2nd plating conditions is higher than the average current value in 1st plating conditions.

상기 제 2 도금조건에 의한 상기 제 2 전해도금으로 상기 레지스트 패턴의 높이의 도중까지 상기 제 2 도금막을 성장시킨 후, 제 3 도금조건으로의 제 3 전해도금을 행하여, 상기 제 2 도금막 상에 제 3 도금막을 성장시키는 것이 바람직하다.After the second plating film is grown to the middle of the height of the resist pattern by the second electroplating under the second plating condition, the third electroplating under the third plating condition is performed, and then on the second plating film. It is preferable to grow a 3rd plating film.

이와 같이, 제 2 도금막 상에 제 3 도금막을 형성함으로써, 이 제 3 도금막을 칩 사이를 접합하기 위한 접합재료로서 사용할 수 있다. 이 경우, 전극패드나 포스트를 형성하는 제 2 도금막 상에 제 3 도금막을 연속하여 형성함으로써, 비용상승으로 연결되는 새로운 레지스트 패턴을 설치할 필요를 없앨 수 있다. 이 제 3 도금조건으로의 제 3 전해도금은, 도금액, 전류밀도 그 밖의 도금조건을 그것에 적합한 것으로 하여, 즉 제 1 도금조건 및 제 2 도금조건과는 다른 도금조건으로 실시하는 것이 바람직하다.Thus, by forming a 3rd plating film on a 2nd plating film, this 3rd plating film can be used as a joining material for joining between chips. In this case, by forming the third plating film continuously on the second plating film forming the electrode pad or the post, it is possible to eliminate the necessity of providing a new resist pattern connected to increase in cost. In the third electroplating under the third plating condition, it is preferable that the plating solution, the current density and other plating conditions are suited thereto, that is, the plating conditions are different from the first plating condition and the second plating condition.

상기 제 3 도금막은, 상기 제 1 도금막 및 상기 제 2 도금막과는 다른 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that a said 3rd plating film consists of metal different from a said 1st plating film and a said 2nd plating film.

제 3 도금막은, 접합재료로서 사용되고, 도전성보다 접합성이 우선된다. 이 때문에, 제 1 도금막이나 제 2 도금막에 사용되는 구리 등과는 다른 재료, 예를 들면 주석이나 주석합금 등이 바람직하게 사용된다.The third plating film is used as the bonding material, and bonding property is given priority over conductivity. For this reason, materials other than copper used for a 1st plating film or a 2nd plating film, for example, tin, a tin alloy, etc. are used preferably.

상기 관통전극용 오목부 내로의 상기 제 1 도금막의 매립을 상기 관통전극용 오목부 내가 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전에 종료하는 것이 바람직하다.It is preferable that the embedding of the first plating film into the recessed portion for the through electrode is finished before the inside of the recessed portion for the through electrode is completely filled with the first plated film.

이와 같이, 관통전극용 오목부 내로의 제 1 도금막의 매립을 상기 관통전극용 오목부 내가 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전에 종료함으로써, 즉 관통전극용 오목부 내가 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전의 제 1 도금막의 상면에 다소라도 오목형상이 남아 있는 단계에서 도금조건을 제 1 도금조건으로부터 제 2 도금조건으로 변경함으로써, 제 1 도금막의 중앙부분이 솟아 오른 형상이 되어, 제 2 도금조건에 의한 제 2 전해도금으로 제 2 도금막을 형성하였을 때에, 제 2 도금막의 관통전극용 오목부의 중심에 상당하는 부위의 막 두께만이 다른 부분에 비하여 두꺼운 것으로 되는 것을 방지할 수 있다.In this way, the embedding of the first plating film into the recess for the through electrode is finished before the inside of the through electrode recess is completely filled with the first plating film, that is, the inside of the through electrode recess is completely filled with the first plating film. By changing the plating condition from the first plating condition to the second plating condition in the step where the concave shape remains to some extent on the upper surface of the first plating film, the center portion of the first plating film is raised to form the second plating condition. When the second plating film is formed by the second electroplating, the film thickness of the portion corresponding to the center of the recess for the through electrode of the second plating film can be prevented from being thicker than other portions.

상기 관통전극용 오목부 내가 상기 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전에, 제 1 전류값보다 낮은 제 2 전류값에 의한 기설정된 시간의 도금을 적어도 1회 행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform plating of predetermined time by the 2nd electric current value lower than a 1st electric current value at least once before the inside of the said recessed part for through electrodes is completely filled with the said 1st plating film.

이와 같이, 관통전극용 오목부 내가 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전에, 제 1 전류값보다 낮은 제 2 전류값에 의한 기설정된 시간의 도금을 행함으로써, 관통전극용 오목부의 내부에서의 이온의 소모의 회복을 기다릴 수 있다.Thus, before the inside of the through-electrode recess is completely filled with the first plating film, plating of the predetermined time by the second current value lower than the first current value is performed, thereby preventing the ions inside the through-electrode recess. Can wait for recovery of consumption.

도금액을 상기 기판 표면에 대하여 대략 평행하게 이동하는 교반 패들로 유 동시키면서 도금을 행하는 것이 바람직하다. It is preferable to perform plating while flowing the plating liquid into the stirring paddle which moves about parallel to the surface of the substrate.

상기한 바와 같이, 레지스트 패턴으로 둘러 싸인 레지스트 개구부 내를 도금하는 경우에는, 레지스트 패턴 내부에서의 도금액의 유속분포에 의하여, 도금막의 패턴형상의 치우침이 생겨 평탄한 표면이 얻어지지 않을 가능성이 있다. 그래서 예를 들면, 세로형 도금장치에 있어서, 도금액을 상향류(上向流)로 공급함과 동시에, 교반용 패들을 기판에 대하여 대략 병행으로 고속으로 왕복 운동시켜 도금액을 도금 중으로 이동시킴으로써, 레지스트 개구부 내로의 도금액 공급을 촉진하고, 상기 패턴형상의 치우침을 억제할 수 있다. 또한, 이 왕복운동으로서는, 단순히 오고 가는 경우 이외에, 왕복운동의 중심을 한쪽으로 조금씩 이동하면서 왕복운동하는 방법을 채용하여도 된다.As described above, when plating the inside of the resist opening enclosed by the resist pattern, there is a possibility that a pattern surface of the plating film is shifted due to the flow rate distribution of the plating liquid inside the resist pattern, so that a flat surface may not be obtained. Thus, for example, in a vertical plating apparatus, a resist opening is supplied by supplying a plating liquid in an upflow and simultaneously reciprocating a stirring paddle at a high speed in parallel with the substrate to move the plating liquid during plating. Supply of the plating liquid into the inside can be promoted, and the above-mentioned pattern shape bias can be suppressed. As the reciprocating motion, a method of reciprocating while slightly moving the center of the reciprocating motion to one side other than the case of simply coming and going may be adopted.

도금액을 상기 기판 표면에 대하여 회전하는 교반 패들에 의하여 유동시키면서 도금을 행하도록 하여도 된다.Plating may be performed while the plating liquid is flowed by a stirring paddle rotating relative to the surface of the substrate.

레지스트 개구부 내로의 도금액의 공급을 촉진하는 방법으로서는, 상기한 바와 같은 왕복운동하는 교반 패들에 의한 방법 이외에, 예를 들면 분류형식(噴流形式) 도금장치에 있어서, 도금액을 상향류로 공급함과 동시에, 기판 표면에 대하여 회전하는 교반 패들에 의해 도금액을 도금 중으로 유동시킴으로써, 레지스트 개구부 내로의 도금액 공급을 촉진하고, 상기 패턴형상의 치우침을 억제할 수도 있다. 이 경우에는, 회전중심에서의 도금액의 유동이 상대적으로 낮기 때문에, 회전중심을 기판 중심에서 옮기고, 또한 기판 표면에 대하여 회전중심을 조금씩 이동시키는 것을 병용함으로써, 기판 전면에서의 균일한 액의 유동상태를 달성할 수 있다.As a method for promoting the supply of the plating liquid into the resist opening, in addition to the above-described method of reciprocating stirring paddles, for example, in a plating type plating apparatus, while supplying the plating liquid in an upward flow, By flowing the plating liquid during plating by a stirring paddle that rotates with respect to the substrate surface, it is possible to promote the supply of the plating liquid into the resist openings and to suppress the pattern-shaped bias. In this case, since the flow of the plating liquid at the center of rotation is relatively low, by using a combination of moving the center of rotation from the center of the substrate and moving the center of rotation little by little with respect to the surface of the substrate, the state of uniform liquid flow in the entire surface of the substrate is achieved. Can be achieved.

본 발명의 도전재료 구조체의 형성방법에 의하면, 관통전극에 의한 3차원 적층을 실현하는 데 사용되는 도전재료 구조체를, 현실적인 비용과 시간으로, 또한 도금막의 면내 균일성도 높게 형성할 수 있다. 또한 칩 끼리의 접합에 필요한 접합재료를 동시에 성막할 수도 있다.According to the method of forming the conductive material structure of the present invention, the conductive material structure used to realize the three-dimensional lamination by the through electrode can be formed at a practical cost and time, and also in the in-plane uniformity of the plated film. It is also possible to simultaneously form a bonding material required for bonding chips.

상기 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 도금장치는, 도금액을 유지하는 도금조와, 상기 도금조 내의 도금액에 침지시켜 배치되는 애노드와, 기판을 유지하여 상기 기판에 통전하고, 기판을 상기 애노드와 대향하는 위치에 도금액에 침지시켜 배치하는 기판 홀더와, 상기 애노드와 상기 기판 홀더로 유지한 기판과의 사이에 배치되고, 상기 도금조 내의 도금액을 교반하는 도금액 교반부와, 상기 기판 홀더로 유지하여 도금액 중에 침지시켜 배치한 기판의 피도금면에 면하는 도금액 중에 버블을 공급하는 버블 공급부와, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이에 전압을 인가하는 도금 전원을 가진다.In order to achieve the second object, the plating apparatus of the present invention includes a plating bath holding a plating liquid, an anode disposed by being immersed in a plating liquid in the plating bath, a substrate holding the substrate, and the substrate is energized. A substrate holder disposed by immersion in a plating liquid at a position opposite to the substrate, a plating liquid stirring portion disposed between the anode and the substrate held by the substrate holder, for stirring the plating liquid in the plating bath, and held by the substrate holder. And a bubble supply part for supplying bubbles to the plating liquid facing the surface to be plated of the substrate disposed by being immersed in the plating liquid, and a plating power supply for applying a voltage between the substrate and the anode.

본 발명자들은, 반도체 기판의 표면에 설치한 구멍의 내부에 우선적으로 구리를 석출시켜 구멍 내를 결함없이 완전하게 구리로 메움과 동시에, 구멍 이외의 표면에 대한 구리석출을 적극 억제한 구리 도금막의 성막을 행하는 방법에 대하여, 수많은 시험을 행하여 검토한 결과, 구리이온, 지지 전해질 및 할로겐 이온 외에, 유기황화합물, 고분자화합물 및 유기질소화합물 중 적어도 하나를 더 포함한 도금액을 사용하여, 기판과 애노드와의 사이에 전압을 인가하고, 또한 도금액을 패들에 의하여 교반하면서, 도금액 중에 버블을 공급하여 전해도금함으로써 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하였다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors formed the copper plating film | membrane which precipitated copper preferentially in the inside of the hole provided in the surface of a semiconductor substrate, completely filled the inside of a hole without defect, and simultaneously suppressed copper precipitation to the surface other than a hole. As a result of a number of tests conducted and examined, a method of conducting the method between the substrate and the anode using a plating solution further containing at least one of an organic sulfur compound, a high molecular compound and an organic nitrogen compound in addition to copper ions, supporting electrolytes and halogen ions It was found that the object can be achieved by supplying a bubble in the plating liquid by applying a voltage to it and stirring the plating liquid with a paddle, thereby electroplating.

예를 들면 표면에 1 내지 100 ㎛ 정도의 구멍(비어홀)을 가지는 기판과 애노드와의 사이에 전압을 인가하고, 도금액을 도금액 교반부에서 교반하면서, 도금액 중에 버블을 공급하여 도금을 행함으로써, 구멍의 내부에 우선적으로 도금을 행하여, 구멍의 내부에 구리 등의 도금막을 충전한 후의 기판 표면의 도금막 두께를 상기 구멍 지름의 반경보다 얇게 할 수 있는 것이 확인되고 있다.For example, a voltage is applied between a substrate having a hole (via hole) of about 1 to 100 μm on the surface and an anode, and the plating is performed by supplying bubbles in the plating liquid while stirring the plating liquid in the plating liquid stirring portion, thereby performing the plating. It is confirmed that the plating film thickness of the surface of the board | substrate after making plating preferentially inside the inside of a hole and after filling the inside of a hole with a plating film, such as copper, can be made thinner than the radius of the said hole diameter.

본 발명의 바람직한 일 형태에서, 상기 버블 공급부는, 상기 도금액 교반부와 상기 홀더로 유지하여 도금액에 침지시켜 배치되는 기판과의 사이, 또는 상기 도금액 교반부의 근방에 위치하여, 상기 도금조의 바닥부를 따라 배치되어 있다.In a preferable embodiment of the present invention, the bubble supply portion is located between the plating liquid stirring portion and the substrate held by the holder and immersed in the plating liquid, or located near the plating liquid stirring portion and along the bottom portion of the plating bath. It is arranged.

본 발명의 바람직한 일 형태에서, 상기 버블의 공급량은, 0.1 내지 10 L/min 이다.In a preferable embodiment of the present invention, the supply amount of the bubble is 0.1 to 10 L / min.

버블의 공급량은, 일반적으로는 O.1 내지 10 L/min이나, 1 내지 5 L/min인 것이 바람직하다.Generally, the supply amount of bubbles is 0.1 to 10 L / min, but is preferably 1 to 5 L / min.

본 발명의 바람직한 일 형태에서, 상기 버블 공급부는, 하부 절반부분의 영역에, 복수의 유통구멍을 일렬 또는 복수열에 걸쳐 기설정된 피치로 설치한 중공관으로 이루어진다.In a preferable embodiment of the present invention, the bubble supply part is a hollow tube in which a plurality of flow holes are provided at a predetermined pitch over a row or a plurality of rows in a region of the lower half portion.

이 유통구멍의 직경은, 예를 들면 0.1 내지 2.0 mm이다.The diameter of this flow hole is 0.1-2.0 mm, for example.

상기 버블 공급부는, 다공질체로 구성되어 있어도 된다.The bubble supply part may be made of a porous body.

다공질체로서는, 다공질 플라스틱이나 다공질 세라믹 등을 들 수 있고, 다공질체를 사용함으로써, 구조의 간소화를 도모할 수 있다.Examples of the porous body include porous plastics, porous ceramics, and the like, and the structure can be simplified by using the porous body.

본 발명의 도금방법은, 도금조 내의 도금액 중에 기판과 애노드를 서로 대치 시켜 배치하고, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이에 전압을 인가하고, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이의 도금액을 도금액 교반부에서 교반하면서, 기판의 피도금면에 면한 도금액 중에 버블을 공급한다.In the plating method of the present invention, a substrate and an anode are disposed to be opposed to each other in a plating solution in a plating bath, a voltage is applied between the substrate and the anode, and a plating solution agitating portion is formed between the substrate and the anode. While stirring at, bubbles are supplied into the plating liquid facing the surface to be plated of the substrate.

본 발명의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 도금액 교반부와 상기 피도금재로 끼워진 영역, 또는 도금액 교반부의 근방에, 도금조의 바닥부로부터 버블이 공급된다.In a preferable embodiment of the present invention, bubbles are supplied from the bottom of the plating bath to the region sandwiched between the plating liquid stirring portion and the plating material or near the plating liquid stirring portion.

상기 버블의 공급량은, 예를 들면 0.1 내지 10 L/min이다. The supply amount of the bubble is, for example, 0.1 to 10 L / min.

본 발명의 도금장치 및 도금방법에 의하면, 예를 들면 표면에 1 내지 100 ㎛정도의 구멍(비어홀)을 가지는 기판의 상기 구멍의 내부에 우선적으로 도금을 행하여, 구멍의 내부에 구리 등의 도금막을 충전한 후의 기판 표면의 도금막 두께를 상기 구멍 지름의 반경보다 얇게 할 수 있다.According to the plating apparatus and the plating method of the present invention, for example, plating is preferentially performed on the inside of the hole of the substrate having a hole (via hole) of about 1 to 100 μm on the surface, and a plating film such as copper is formed inside the hole. The thickness of the plated film on the surface of the substrate after filling can be made smaller than the radius of the hole diameter.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.

도 5는 본 발명의 도전재료 구조체의 형성방법에 사용되는 도금처리 설비(전해 구리 도금 설비)의 전체 배치도를 나타낸다. 이 도금처리 설비는, 기판의 전처리, 도금처리 및 도금의 후처리의 도금 전(全)공정을 연속하여 자동적으로 행하도록 한 것으로, 외장 패널을 설치한 장치 프레임(110)의 내부는, 칸막이판(112)에 의하여, 기판의 도금처리 및 도금액이 부착된 기판의 처리를 행하는 도금공간(116)과, 그것 이외의 처리, 즉 도금액에 직접적으로는 관계없는 처리를 행하는 청정공 간(114)으로 구분되어 있다. 그리고, 도금공간(116)과 청정공간(114)을 칸막이하는 칸막이판(112)으로 칸막이된 칸막이부에는, 기판 홀더(160)(도 6 참조)를 2매 병렬로 배치하여, 이 각 기판 홀더(160)와의 사이에서 기판의 탈착을 행하는, 기판 수수부로서의 기판 탈착대(162)가 구비되어 있다. 청정공간(114)에는, 기판을 수납한 기판 카세트를 얹어 탑재하는 로드·언로드 포트(120)가 접속되고, 또한 장치 프레임(110)에는, 조작 패널(121)이 구비되어 있다.Fig. 5 shows an overall layout of the plating treatment equipment (electrolytic copper plating equipment) used in the method for forming a conductive material structure of the present invention. This plating treatment equipment is to automatically and automatically perform the pre-plating step of pretreatment of the substrate, the plating treatment, and the post-treatment of the plating. The interior of the apparatus frame 110 provided with the exterior panel is a partition plate. By the 112, the plating space 116 which performs the plating treatment of the substrate and the substrate having the plating liquid attached thereto, and the clean space 114 which performs other treatments, i.e., treatments that are not directly related to the plating liquid. Are separated. Subsequently, two substrate holders 160 (see FIG. 6) are arranged in parallel in the partition portion partitioned by the partition plate 112 which partitions the plating space 116 and the clean space 114. The board | substrate detachment stand 162 as a board | substrate receiving part which performs desorption of a board | substrate between 160 and 160 is provided. In the clean space 114, a load / unload port 120 for mounting and mounting a substrate cassette on which a substrate is stored is connected, and the operation frame 121 is provided in the apparatus frame 110.

청정공간(114)의 내부에는, 기판의 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 위치를 기설정된 방향에 맞추는 얼라이너(122)와, 도금처리 후의 기판을 세정하고 고속회전시켜 스핀 건조시키는 2대의 세정·건조장치(124)가 배치되어 있다. 또한 이것들의 각 처리장치, 즉 얼라이너(122) 및 세정·건조장치(124)의 대략 중심에 위치하여, 이것들의 각 처리장치(122, 124), 상기 기판 탈착대(162) 및 상기 로드·언로드 포트(120)에 탑재한 기판 카세트와의 사이에서 기판의 반송과 수수를 행하는 제 1 반송로봇(128)이 배치되어 있다.Inside the clean space 114, the aligner 122 which adjusts the position of the orientation flat, the notch, etc. of a board | substrate to a predetermined direction, and two washing | cleaning and drying apparatus which spin-dry by spin-cleaning the board | substrate after a plating process at high speed, and the like. 124 is disposed. Moreover, it is located in the substantially center of each of these processing apparatuses, ie, the aligner 122 and the washing and drying apparatus 124, and each of these processing apparatuses 122 and 124, the said board | substrate detachment stand 162, and the said rod The 1st conveyance robot 128 which carries and conveys a board | substrate is arrange | positioned between the board | substrate cassette mounted in the unloading port 120. As shown in FIG.

청정공간(114) 내에 배치된 얼라이너(122) 및 세정·건조장치(124)는, 표면을 상향으로 한 수평자세로 기판을 유지하여 처리한다. 반송로봇(128)은, 표면을 상향으로 한 수평자세로 기판을 유지하여 기판의 반송 및 수수를 행한다.The aligner 122 and the cleaning and drying apparatus 124 disposed in the clean space 114 hold and process the substrate in a horizontal position with the surface upward. The transfer robot 128 holds the substrate in a horizontal position with the surface upward, and transfers and receives the substrate.

도금공간(116) 내에는, 칸막이판(112)측에서 순서대로, 기판 홀더(160)의 보관 및 일시 임시보관을 행하는 스토커(164), 예를 들면 기판 표면을 순수로 세정함과 동시에, 순수로 적셔 친수성을 좋게 하는 수세(水洗) 전처리를 행하는 전처리장치(126), 예를 들면 기판의 표면에 형성한 시드층 표면의 전기저항이 큰 산화막을 황산이나 염산 등의 무기산 또는 구연산이나 옥살산 등의 유기산용액으로 에칭 제거하는 활성화 처리장치(166), 기판의 표면을 순수로 수세하는 제 1 수세장치(168a), 도금처리(전해 구리 도금처리)를 행하는 도금장치(전해 구리 도금장치)(170), 제 2 수세장치(168b) 및 도금처리 후의 기판의 물기를 제거하는 블로우장치(172)가 순서대로 배치되어 있다. 그리고 이들 장치의 옆쪽에 위치하여, 2대의 제 2 반송로봇(174a, 174b)이 레일(176)을 따라 주행 자유롭게 배치되어 있다. 이 한쪽의 제 2 반송로봇(174a)은, 기판 탈착대(162)와 스토커(164)와의 사이에서 기판 홀더(160)의 반송을 행한다. 다른쪽의 제 2 반송로봇(174b)은, 스토커(164),전처리장치(126), 활성화 처리장치(166), 제 1 수세장치(168a), 도금장치(170), 제 2 수세장치(168b) 및 블로우장치(172)의 사이에서 기판 홀더(160)의 반송을 행한다.In the plating space 116, the stocker 164 which performs storage and temporary storage of the substrate holder 160 in order from the partition plate 112 side, for example, cleans the surface of the substrate with pure water, A pretreatment device 126 for washing with water to improve hydrophilicity with good hydrophilicity, for example, an oxide film having a large electrical resistance on the surface of the seed layer formed on the surface of the substrate, such as inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, citric acid, oxalic acid, or the like. An activation treatment apparatus 166 for etching away with an organic acid solution, a first washing apparatus 168a for washing the surface of the substrate with pure water, and a plating apparatus (electrolytic copper plating apparatus) 170 for plating (electrolytic copper plating) And a second washing device 168b and a blow device 172 for removing moisture from the substrate after the plating process are arranged in this order. And located next to these devices, two 2nd conveyance robots 174a and 174b are arrange | positioned freely along the rail 176. As shown in FIG. This second conveying robot 174a conveys the substrate holder 160 between the substrate detaching stand 162 and the stocker 164. The other 2nd conveyance robot 174b is a stocker 164, the pre-processing apparatus 126, the activation processing apparatus 166, the 1st water washing apparatus 168a, the plating apparatus 170, and the 2nd water washing apparatus 168b. ) And the substrate holder 160 are conveyed between the blower 172.

제 2 반송로봇(174a, 174b)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 연직방향으로 연장되는 몸통(178)과, 이 몸통(178)을 따라 상하이동 자유롭고, 또한 축심을 중심으로 회전 자유로운 아암(180)을 구비하고 있고, 이 아암(180)에, 기판 홀더(160)를 착탈 자유롭게 유지하는 기판 홀더 유지부(182)가 2개 병렬로 구비되어 있다. 기판 홀더(160)는, 표면을 노출시켜 둘레 가장자리부를 밀봉한 상태에서 기판(W)을 착탈 자유롭게 유지하도록 구성되어 있다.As shown in FIG. 6, the second conveying robots 174a and 174b have a body 178 extending in the vertical direction and an arm 180 freely movable along the body 178 and freely rotating about an axis. In this arm 180, two substrate holder holding portions 182 for detachably holding the substrate holder 160 are provided in parallel. The board | substrate holder 160 is comprised so that the board | substrate W may be detachably detached in the state which exposed the surface and sealed the peripheral edge part.

스토커(164), 전처리장치(126), 활성화 처리장치(166), 수세장치(168a, 168b), 도금장치(170) 및 블로우장치(172)는, 기판 홀더(160)의 양쪽 끝부에 설치한 바깥쪽으로 돌출하는 돌출부(160a)를 상단부에 걸어, 기판 홀더(160)를 연직방 향으로 매달은 상태로 지지한다. 전처리장치(126)에는, 내부에 순수를 유지하는 2개의 전처리조(127)가 구비되고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판(W)을 장착한 기판 홀더(160)를 연직상태로 유지한 제 2 반송로봇(174b)의 아암(180)을 하강시키고, 기판 홀더(160)를 전처리조(127)의 상단부에 걸어 매달아 지지함으로써, 기판 홀더(160)를 기판(W)마다 전처리조(127) 내의 순수에 침지시켜 전처리를 행하도록 구성되어 있다. 활성화 처리장치(166)에는, 내부에 약액을 유지하는 2개의 활성화 처리조(183)가 구비되고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판(W)을 장착한 기판 홀더(160)를 연직상태로 유지한 제 2 반송로봇(174b)의 아암(180)을 하강시키고, 기판 홀더(160)를 활성화 처리조(183)의 상단부에 걸어 매달아 지지함으로써, 기판 홀더(160)를 기판(W)마다 활성화 처리조(183) 내의 약액에 침지시켜 활성화처리를 행하도록 구성되어 있다.The stocker 164, the pretreatment apparatus 126, the activation processing apparatus 166, the washing apparatuses 168a and 168b, the plating apparatus 170, and the blower 172 are provided at both ends of the substrate holder 160. The protruding portion 160a protruding outward is hooked to the upper end to support the substrate holder 160 in a vertically suspended state. The pretreatment apparatus 126 is provided with two pretreatment tanks 127 which hold | maintain pure water inside, and as shown in FIG. 6, the agent which hold | maintained the board | substrate holder 160 which mounted the board | substrate W in the vertical state. 2 The arm 180 of the carrier robot 174b is lowered, and the substrate holder 160 is suspended from the upper end of the pretreatment tank 127 and supported by the pretreatment tank 127 for each substrate W. FIG. It is comprised so that pretreatment may be performed by immersing in pure water inside. The activation processing apparatus 166 is provided with two activation processing tanks 183 which hold | maintain a chemical | medical solution inside, As shown in FIG. 6, the board | substrate holder 160 which mounted the board | substrate W is hold | maintained in a vertical state. The substrate holder 160 is activated for each substrate W by lowering the arm 180 of the second transfer robot 174b and hanging the substrate holder 160 by hanging on the upper end of the activation processing tank 183. It is configured to perform an activation process by immersing in the chemical liquid in the tank 183.

마찬가지로, 수세장치(168a, 168b)에는, 내부에 순수를 유지한 각 2개의 수세조(184a, 184b)가, 도금장치(170)에는, 내부에 도금액을 유지한 복수의 도금조(186)가 각각 구비되고, 상기와 마찬가지로, 기판 홀더(160)를 기판(W)마다 이들 수세조(184a, 184b) 내의 순수 또는 도금조(186) 내의 도금액에 침지시킴으로써, 수세처리나 도금처리가 행하여지도록 구성되어 있다. 또 블로우장치(172)는, 기판(W)을 장착한 기판 홀더(160)를 연직상태로 유지한 제 2 반송로봇(174b)의 아암(180)을 하강시키고, 이 기판 홀더(160)에 장착한 기판(W)에 에어나 불활성가스를 내뿜음으로써, 기판의 블로우처리를 행하도록 구성되어 있다. Similarly, in the washing apparatuses 168a and 168b, each of the two washing tanks 184a and 184b holding pure water therein is provided. In the plating apparatus 170, a plurality of plating tanks 186 holding the plating liquid therein are provided. Each of the substrate holders 160 is provided so as to be immersed in the pure water in the washing tanks 184a and 184b or the plating liquid in the plating tank 186 for each of the substrates W in the same manner as above. It is. Moreover, the blower 172 lowers the arm 180 of the 2nd conveyance robot 174b which hold | maintained the board | substrate holder 160 which mounted the board | substrate W in the perpendicular state, and attaches to this board | substrate holder 160. The substrate W is blown by blowing air or an inert gas into one of the substrates W. As shown in FIG.

도금장치(170)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 내부에 일정량의 도금액(Q)을 유지하는 도금조(186)가 구비되고, 이 도금액(Q) 중에, 기판 홀더(160)로 둘레 가장자리부를 수밀적(水密的)으로 밀봉하고 표면(피도금면)을 노출시켜 유지한 기판(W)을 침지시켜 수직으로 배치하도록 되어 있다. 도금액(Q)으로서, 이 예에서는 구리이온, 지지전해질 및 할로겐 이온 외에, 유기황화합물, 고분자 화합물 및 유기질소화합물중 적어도 하나를 더 함유한 도금액이 사용된다. 지지전해질로서는 황산이, 할로겐 이온으로서는 염소가 바람직하게 사용된다. As shown in FIG. 7, the plating apparatus 170 is provided with the plating tank 186 which hold | maintains the fixed amount of plating liquid Q inside, and the peripheral edge part is carried out by the board | substrate holder 160 in this plating liquid Q. As shown in FIG. The substrate W, which is hermetically sealed and exposed by exposing the surface (coated surface), is immersed in a vertical arrangement. As the plating liquid Q, in this example, a plating liquid further containing at least one of an organic sulfur compound, a high molecular compound and an organic nitrogen compound in addition to copper ions, supporting electrolytes and halogen ions is used. Sulfuric acid is used as the supporting electrolyte and chlorine is preferably used as the halogen ion.

도금조(186)의 윗쪽 바깥 둘레에는, 도금조(186)의 가장자리로부터 넘쳐 나온 도금액(Q)을 받아내는 오버 플로우조(200)가 구비되어 있다. 오버 플로우조(200)의 바닥부에는, 펌프(202)를 구비한 순환 배관(204)의 한쪽 끝이 접속되고, 순환 배관(204)의 다른쪽 끝은, 도금조(186)의 바닥부에 설치된 도금액 공급구(186a)에 접속되어 있다. 이에 의하여 오버 플로우조(200) 내에 고인 도금액(Q)은, 펌프(202)의 구동에 따라 도금조(186) 내로 환류된다. 순환 배관(204)에는, 펌프(202)의 하류측에 위치하여, 도금액(Q)의 온도를 조절하는 항온 유닛(206)과, 도금액 내의 이물을 필터링(제거)하는 필터(208)가 장착되어 있다.The overflow tank 200 which receives the plating liquid Q which overflowed from the edge of the plating tank 186 is provided in the upper outer periphery of the plating tank 186. One end of the circulation pipe 204 including the pump 202 is connected to the bottom of the overflow tank 200, and the other end of the circulation pipe 204 is located at the bottom of the plating bath 186. It is connected to the plating liquid supply port 186a provided. As a result, the plating liquid Q accumulated in the overflow tank 200 is refluxed into the plating bath 186 as the pump 202 is driven. The circulation pipe 204 is equipped with a constant temperature unit 206 located downstream of the pump 202 to adjust the temperature of the plating liquid Q, and a filter 208 for filtering (removing) foreign matter in the plating liquid. have.

또한, 도금조(186)의 바닥부에는, 내부에 다수의 도금액 유통구를 가지는 바닥판(210)이 배치되어 있다. 이것에 의하여, 도금조(186)의 내부는, 윗쪽의 기판처리실(214)과 아래쪽의 도금액 분산실(212)로 구획되어 있다. 또한 바닥판(210)에는, 아래쪽으로 매달아 내리는 차폐판(216)이 설치되어 있다.In addition, a bottom plate 210 having a plurality of plating liquid flow ports is disposed at the bottom of the plating bath 186. As a result, the inside of the plating bath 186 is partitioned into an upper substrate processing chamber 214 and a lower plating liquid dispersion chamber 212. The bottom plate 210 is provided with a shield plate 216 that is suspended downward.

이것에 의하여, 이 예의 도금장치(170)에서는, 도금액(Q)은, 펌프(202)의 구동에 따라 도금조(186)의 도금액 분산실(212)에 도입되고, 바닥판(210)에 설치된 다수의 도금액 유통구를 통과하여 기판처리실(214) 내로 유입하고, 기판 홀더(160)로 유지된 기판(W)의 표면에 대하여 대략 평행하게 윗쪽을 향하여 흘러 오버 플로우조(200) 내로 유출된다.Thereby, in the plating apparatus 170 of this example, the plating liquid Q is introduce | transduced into the plating liquid dispersion chamber 212 of the plating tank 186 by the drive of the pump 202, and is provided in the bottom plate 210. FIG. It flows into the substrate processing chamber 214 through the plurality of plating liquid distribution ports, flows upwardly in parallel with respect to the surface of the substrate W held by the substrate holder 160, and flows out into the overflow tank 200.

도금조(186)의 내부에는, 기판(W)의 형상을 따른 원판형상의 애노드(220)가 애노드 홀더(222)에 유지되어 수직으로 설치되어 있다. 이 애노드(220)는, 도금조(186) 내에 도금액(Q)을 채웠을 때에, 이 도금액(Q) 중에 침지되고, 기판 홀더(160)로 유지하여 도금조(186) 내의 기설정된 위치에 배치되는 기판(W)과 대면한다. 또한, 도금조(186)의 내부에는, 애노드(220)와 도금조(186) 내의 기설정된 위치에 배치되는 기판 홀더(160)와의 사이에 위치하여, 도금조(186) 내의 전위분포를 조정하는 조정판(레귤레이션 플레이트)(224)이 배치되어 있다. 조정판(224)은, 이 예에서는, 통형상부(226)와 직사각형상의 플랜지부(228)로 이루어지고, 재질로서 유전체인 염화비닐을 사용하고 있다. 통형상부(226)는, 전장(電場)의 확대를 충분히 제한할 수 있는 개구의 크기 및 축심에 따른 길이를 가지고 있다. 조정판(224)의 플랜지부(228)의 하단은, 바닥판(210)에 도달하고 있다.In the plating bath 186, a disk-shaped anode 220 along the shape of the substrate W is held by the anode holder 222 and is vertically provided. When the anode 220 is filled with the plating liquid Q in the plating bath 186, the anode 220 is immersed in the plating solution Q, held by the substrate holder 160, and disposed at a predetermined position in the plating bath 186. It faces the substrate W. In addition, the inside of the plating bath 186 is located between the anode 220 and the substrate holder 160 arranged at a predetermined position in the plating bath 186 to adjust the potential distribution in the plating bath 186. An adjusting plate (regulation plate) 224 is disposed. In this example, the adjusting plate 224 consists of a cylindrical part 226 and a rectangular flange part 228, and uses vinyl chloride which is a dielectric material as a material. The cylindrical portion 226 has a length along the size of the opening and the shaft center that can sufficiently limit the expansion of the overall length. The lower end of the flange portion 228 of the adjustment plate 224 reaches the bottom plate 210.

도금조(186)의 내부에는, 도금조(186) 내의 기설정된 위치에 배치되는 기판 홀더(160)와 조정판(224)과의 사이에 위치하여, 연직방향으로 연장되고, 기판(W)과 평행하게 왕복운동하여, 기판 홀더(160)와 조정판(224)과의 사이의 도금액(Q)을 교반하는 교반 패들(232)이 배치되어 있다. 이와 같이, 도금액(Q)을 교반 패들(232)로 교반함으로써, 충분한 구리이온을 기판(W)의 표면에 균일하게 공급할 수 있다. 교반 패들(232)과 기판(W) 표면과의 간격은, 교반 패들(232)에 의한 충분한 교반 효과를 얻기 위하여, 교반 패들(232)이 기판 홀더(160)와 접촉하지 않고, 또한 30 mm 이하인 것이 바람직하며, 15 mm 이하인 것이 더욱 바람직하다.Inside the plating bath 186, located between the substrate holder 160 and the adjustment plate 224 disposed at a predetermined position in the plating bath 186, extending in the vertical direction and parallel to the substrate W. FIG. In order to reciprocate, the stirring paddle 232 which stirs the plating liquid Q between the board | substrate holder 160 and the adjustment plate 224 is arrange | positioned. Thus, by stirring plating liquid Q with the stirring paddle 232, sufficient copper ion can be supplied uniformly to the surface of the board | substrate W. As shown in FIG. The spacing between the stirring paddle 232 and the substrate W surface is such that the stirring paddle 232 is not in contact with the substrate holder 160 and is 30 mm or less in order to obtain a sufficient stirring effect by the stirring paddle 232. It is preferable, and it is more preferable that it is 15 mm or less.

교반 패들(232)은, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 판 두께(t)가 3 내지 5 mm의 일정한 두께를 가지는 직사각형 판형상 부재로 구성되고, 내부에 복수의 긴 구멍(232a)을 평행하게 설치함으로써, 연직방향으로 연장되는 복수의 격자부(232b)를 가지도록 구성되어 있다. 교반 패들(232)의 재질은, 예를 들면 티탄에 테프론(등록상표) 코트를 실시한 것이다. 교반 패들(232)의 수직방향의 길이(L1) 및 긴 구멍(232a)의 길이방향의 치수(L2)는, 기판(W)의 수직방향의 치수보다 충분히 커지도록 설정되어 있다. 또, 교반 패들(232)의 가로방향의 길이(H)는, 교반 패들(232)의 왕복 운동의 진폭(스트로크)과 합친 길이가 기판(W)의 가로방향의 치수보다 충분히 커지도록 설정되어 있다.As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the stirring paddle 232 is composed of a rectangular plate-shaped member having a constant thickness of 3 to 5 mm in thickness, and includes a plurality of long holes 232a therein. By providing in parallel, it is comprised so that it may have several grid part 232b extended in a perpendicular direction. The material of the stirring paddle 232 is a Teflon (registered trademark) coat, for example, on titanium. The length L 1 in the vertical direction of the stirring paddle 232 and the dimension L 2 in the longitudinal direction of the long hole 232a are set to be sufficiently larger than the dimension in the vertical direction of the substrate W. As shown in FIG. Moreover, the length H of the lateral paddle 232 of the stirring paddle 232 is set so that the length combined with the amplitude (stroke) of the reciprocating motion of the stirring paddle 232 becomes large enough than the dimension of the board | substrate W direction. .

긴 구멍(232a)의 폭 및 수는, 긴 구멍(232a)과 긴 구멍(232a) 사이의 격자부(232b)가 효율 좋게 도금액을 교반하고, 긴 구멍(232a)을 도금액이 효율 좋게 빠져 나가도록, 격자부(232b)가 필요한 강성을 가지는 범위에서 격자부(232b)가 가능한 한 가늘어지도록 정하는 것이 바람직하다.The width and number of the elongated holes 232a are such that the lattice portion 232b between the elongated holes 232a and the elongated holes 232a can stir the plating liquid efficiently, and the elongated holes 232a can efficiently escape the plating liquid. It is preferable to determine that the grating portion 232b is as thin as possible within the range in which the grating portion 232b has the necessary rigidity.

이 예에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 격자부(232b)의 횡단면이 직사각형이 되도록 긴 구멍(232a)을 수직으로 개방하고 있다. 도 10a에 나타내는 바와 같이, 격자부(232b)의 횡단면의 4 모서리에 모따기를 실시하여도 되고, 또 도 10b에 나타내는 바와 같이, 격자부(232b)의 횡단면이 평행사변형이 되도록 격자 부(232b)에 각도를 붙여도 된다.In this example, as shown in FIG. 9, the long hole 232a is vertically opened so that the cross section of each grating part 232b may become rectangular. As shown in FIG. 10A, the four edges of the cross section of the grating part 232b may be chamfered, and as shown in FIG. 10B, the grating part 232b so that the cross section of the grating part 232b may become a parallelogram. You can also angle them.

도 11에 나타내는 바와 같이, 교반 패들(232)은, 교반 패들(232)의 상단에 고착한 클램프(236)에 의하여, 수평방향으로 연장되는 샤프트(238)에 고정되고, 샤프트(238)는, 샤프트 유지부(240)에 유지되면서 좌우로 슬라이딩할 수 있게 되어 있다. 샤프트(238)의 끝부는, 교반 패들(232)을 좌우로 직진 왕복운동시키는 패들 구동부(242)에 연결되고, 패들 구동부(242)는, 모터(244)의 회전을 크랭크기구(도시 생략)에 의하여 샤프트(238)의 직진 왕복운동으로 변환한다. 이 예에서는, 패들 구동부(242)의 모터(244)의 회전 속도를 제어함으로써, 교반 패들(232)의 이동속도를 제어하는 제어부(246)가 구비되어 있다. 또한, 패들 구동부의 기구는, 크랭크기구뿐만 아니라, 볼나사에 의하여 서보모터의 회전을 샤프트의 직진 왕복운동으로 변환하도록 한 것이나, 리니어모터에 의하여 샤프트를 직진 왕복운동시키도록 한 것이어도 된다. 교반 패들(232)의 이동속도는, 교반 패들(232)에 의한 충분한 교반 효과를 얻기 위하여, 0.2 m/sec 이상인 것이 바람직하고, 0.5 이상인 것이 더욱 바람직하다. 교반 패들(232)의 이동속도는, 장치설계의 관점에서, 일반적으로는 2.0 m/sec 이하이다.As shown in FIG. 11, the stirring paddle 232 is fixed to the shaft 238 extending in the horizontal direction by the clamp 236 fixed to the upper end of the stirring paddle 232, and the shaft 238 is While being held by the shaft holding part 240, it is possible to slide left and right. The end of the shaft 238 is connected to a paddle drive unit 242 for reciprocating the stirring paddle 232 to the left and right, and the paddle drive unit 242 rotates the rotation of the motor 244 to a crank mechanism (not shown). Thereby converting the shaft 238 into a straight reciprocating motion. In this example, the control part 246 which controls the moving speed of the stirring paddle 232 by controlling the rotational speed of the motor 244 of the paddle drive part 242 is provided. In addition to the crank mechanism, the paddle drive mechanism may be configured to convert the rotation of the servo motor into straight reciprocating motion of the shaft by a ball screw, or may be configured to linearly reciprocate the shaft by a linear motor. The moving speed of the stirring paddle 232 is preferably 0.2 m / sec or more, more preferably 0.5 or more, in order to obtain a sufficient stirring effect by the stirring paddle 232. The moving speed of the stirring paddle 232 is generally 2.0 m / sec or less from the viewpoint of the device design.

도금장치(170)에는, 도금 시에 양극이 도선을 거쳐 애노드(220)에, 음극이 도선을 거쳐 기판(W)에 각각 접속되는 도금 전원(250)이 구비되어 있다. 이 예에서는, 도금 전원(250)으로서, 공급전류로서 10배 이상의 레인지를 가지는 것이 사용되고 있다.The plating apparatus 170 is provided with the plating power supply 250 which the anode connects to the anode 220 via a conducting wire, and the cathode connects to the board | substrate W via conducting wire at the time of plating. In this example, the plating power supply 250 has a range of 10 times or more as the supply current.

이 도금장치(170)에 의하면, 먼저, 도금조(186)의 내부에 기설정된 조성을 가지는 기설정된 양의 도금액(Q)을 채워 순환시켜 둔다. 그리고 기판(W)을 유지한 기판 홀더(160)를 하강시켜, 기판(W)을 도금조(186) 내의 도금액(Q)에 침지한 기설정된 위치에 배치하고, 도금 전원(250)의 양극을 애노드(220)에, 음극을 기판(W)에 각각 접속한다. 이 상태에서, 필요에 따라, 교반 패들(232)을 기판(W)과 평행하게 이동시켜, 조정판(224)과 기판(W)과의 사이의 도금액(Q)을 교반 패들(232)로 교반하고, 이것에 의하여 기판(W)의 표면에 도금막을 성장시킨다. 또, 필요에 따라 순환배관(204)의 펌프(202)를 구동하여, 도금조(186) 내의 도금액(Q)을 순환시키면서 냉각하여 기설정된 온도로 유지한다. 그리고 기설정된 시간 경과 후, 애노드(220)와 기판(W)과의 사이에 대한 전압의 인가를 정지하고, 교반 패들(232)의 왕복운동을 정지시켜 도금을 종료한다.According to this plating apparatus 170, first, the plating liquid Q having a predetermined composition is filled and circulated inside the plating tank 186. Then, the substrate holder 160 holding the substrate W is lowered, the substrate W is placed at a predetermined position immersed in the plating liquid Q in the plating bath 186, and the anode of the plating power supply 250 is placed. A cathode is connected to the anode 220 to the substrate W, respectively. In this state, if necessary, the stirring paddle 232 is moved in parallel with the substrate W to stir the plating liquid Q between the adjusting plate 224 and the substrate W with the stirring paddle 232. In this way, a plating film is grown on the surface of the substrate W. As shown in FIG. In addition, if necessary, the pump 202 of the circulation pipe 204 is driven to cool the plating liquid Q in the plating bath 186 while maintaining the temperature at a predetermined temperature. After a predetermined time elapses, the application of the voltage between the anode 220 and the substrate W is stopped, and the reciprocating motion of the stirring paddle 232 is stopped to finish plating.

다음에 본 발명의 실시형태의 도전재료 구조체의 형성방법을 설명한다.Next, the formation method of the electrically-conductive material structure of embodiment of this invention is demonstrated.

도 12a 내지 도 13b는, 기판의 내부에 상하를 관통하는 구리로 이루어지는 관통전극을, 기판 표면에 구리로 이루어지는 전극 패드를 각각 가지는 도전재료 구조체의 제조예를 공정순으로 나타낸다. 먼저, 도 12a에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 리소그래피·에칭기술에 의하여, 실리콘 등으로 이루어지는 기재(10)의 내부에 윗쪽으로 개구하는 복수의 관통전극용 오목부(12)를 형성한 기판(W)을 준비하고, 이 기판(W) 표면의 관통전극용 오목부(12)의 표면을 포함하는 전 표면에 전해도금의 급전층으로서의 구리로 이루어지는 시드막(도전막)(14)을 스퍼터링 등으로 형성한다.12A to 13B show a manufacturing example of a conductive material structure each having a through electrode made of copper penetrating up and down inside a substrate, and an electrode pad made of copper on the substrate surface. First, as shown in FIG. 12A, a substrate W having a plurality of through-electrode recesses 12 opened upward in a substrate 10 made of silicon or the like, for example, by lithography or etching technique. ), And a seed film (conductive film) 14 made of copper as a feed layer of electroplating on the entire surface including the surface of the recess 12 for the penetrating electrode on the surface of the substrate W by sputtering or the like. Form.

다음에, 도 12b에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 표면의 기설정된 위치에 포 토레지스트 등에 의한 레지스트 패턴(30)을 형성한다. 이 예에서는, 기판(W)의 표면에 구리로 이루어지는 전극 패드(42)(도 13b 참조)를 형성하도록 하고 있다. 이 때문에 도 14a에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32)는, 관통전극용 오목부(12)의 바로 윗쪽에 위치하고, 상기 오목부(12)보다 큰 전극 패드의 형상에 따른, 예를 들면 직사각형상 또는 원형상이 된다.Next, as shown in FIG. 12B, a resist pattern 30 made of a photoresist or the like is formed at a predetermined position on the surface of the substrate W. Next, as shown in FIG. In this example, an electrode pad 42 made of copper (see FIG. 13B) is formed on the surface of the substrate W. As shown in FIG. For this reason, as shown to FIG. 14A, the resist opening part 32 of the resist pattern 30 is located directly above the recessed part 12 for through electrodes, and is according to the shape of the electrode pad larger than the said recessed part 12. As shown in FIG. For example, it becomes rectangular shape or circular shape.

또한, 기판(W)의 표면에 전극 패드의 위치를 재배치하는 재배선을 형성하는 경우에는, 도 14b에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(30a)의 레지스트 개구부(32a)는, 관통전극용 오목부(12)의 윗쪽에 위치하는 전극 패드부(34a)와 상기 전극 패드부(34a)에서 연장되는 배선부(34b)를 가지는, 재배선에 따른 형상이 된다.In addition, when forming the redistribution line which rearranges the position of an electrode pad in the surface of the board | substrate W, as shown in FIG. 14B, the resist opening part 32a of the resist pattern 30a is a recessed part for through electrodes ( The electrode pad part 34a located above 12) and the wiring part 34b extended from the electrode pad part 34a become a shape according to rewiring.

이 레지스트 패턴(30)의 높이(h)는, 5 ㎛ 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다. 즉, 하기와 같이 레지스트 개구부(32) 내에 성막하는 제 2 도금막(38)으로 전극 패드나 재배선을 형성하는 것이나, 재배선의 경우, 신호의 주파수나 공급하는 전류값 등을 고려하면, 그 두께를 적어도 5 ㎛정도로 할 필요가 있고, 전극 패드나 포스트의 경우, 그 후의 접합조건을 감안하면, 그 두께를 수십 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하기와 같이 제 2 도금막 상에 성막한 제 3 도금막으로 접합용 땜납 등의 접합재료를 형성하려고 하면, 레지스트 패턴(30)에 다시 수십 ㎛정도의 높이가 가해진다. 이 때문에, 레지스트 패턴(30)의 높이를, 적어도 5 ㎛이상이고, 100 ㎛정도 이하로 함으로써, 레지스트 개구부(32) 내에 충분한 막 두께를 가지는 제 2 도금막(38), 나아가서는 제 3 도금막(44)을 형성할 수 있다.It is preferable that the height h of this resist pattern 30 is 5 micrometers-100 micrometers. That is, forming the electrode pads or the redistribution with the second plating film 38 formed in the resist opening 32 as described below, or in the case of redistribution, taking into consideration the frequency of the signal, the current value to be supplied, and the like, the thickness It should be at least about 5 μm, and in the case of an electrode pad or a post, the thickness is preferably set to several tens of μm in consideration of subsequent bonding conditions. In addition, when it is going to form joining materials, such as joining solder, with the 3rd plating film formed on the 2nd plating film as follows, the height of about several tens of micrometers is added to the resist pattern 30 again. For this reason, when the height of the resist pattern 30 is at least 5 micrometers or more and about 100 micrometers or less, the 2nd plating film 38 which has sufficient film thickness in the resist opening part 32, and also the 3rd plating film (44) can be formed.

다음에 도 12c에 나타내는 바와 같이, 시드막(14)을 급전층으로 하여 상기 시드층(14)과 애노드와의 사이에 기설정된 도금 전류를 흘리는 제 1 도금조건으로 제 1 전해도금을 행하여, 관통전극용 오목부(12) 내에 제 1 도금막(36)을 매립한다. 이 때, 관통전극용 오목부(12) 이외의 레지스트 개구부 내에 위치하는 시드막(14)의 표면에도 제 1 도금막이 성막되어도 된다.Next, as shown in FIG. 12C, the first electroplating is performed under a first plating condition in which a predetermined plating current flows between the seed layer 14 and the anode, using the seed film 14 as a feed layer. The first plating film 36 is embedded in the recessed portion 12 for the electrode. At this time, the first plating film may be formed on the surface of the seed film 14 located in the resist openings other than the recessed portion 12 for the through electrode.

이 경우, 관통전극용 오목부(12)의 종횡비는 1 이상이고, 관통전극용 오목부(12)의 측면에도 급전층으로서의 시드막(14)이 존재하기 때문에, 관통전극용 오목부(12)의 바닥부로부터의 도금막의 성장을 우선하는 보톰업 성장의 조건으로 제 1 도금막(36)을 성막하지 않으면, 관통전극용 오목부(12)의 입구에서의 도금막의 성장이 우선되고, 관통전극용 오목부(12) 내에 매립되는 제 1 도금막(36)에 보이드나 심 등의 도금 결함을 일으킨다. 이 때문에, 제 1 도금조건으로의 제 1 전해도금시에는, 예를 들면 관통전극용 오목부(12)의 입구부분에서의 도금막의 성장을 억제하기 위한 첨가제의 성능을 높인 도금액을 사용함과 동시에, 처음에는 어느 정도의 전류로 도금을 행한 후, 일단 전류값을 내려, 관통전극용 오목부(12)의 내부에서의 구리이온의 소모의 회복을 기다리는 것을 반복하는 등, 몇가지 조건을 최적화할 필요가 있다.In this case, the aspect ratio of the through-electrode recess 12 is 1 or more, and since the seed film 14 serving as the feed layer also exists on the side surface of the through-electrode recess 12, the through-electrode recess 12 If the first plated film 36 is not formed under the condition of bottom-up growth that prioritizes the growth of the plated film from the bottom portion of the film, growth of the plated film at the inlet of the recess 12 for the through electrode is prioritized, and the through electrode is preferred. Plating defects, such as a void and a seam, arise in the 1st plating film 36 embedded in the dragon recess 12. FIG. For this reason, at the time of the first electroplating under the first plating condition, for example, while using a plating solution which has improved the performance of an additive for suppressing the growth of the plating film at the inlet of the recess 12 for the through electrode, At first, after performing plating with a certain amount of current, it is necessary to optimize several conditions such as repeatedly lowering the current value and waiting for recovery of the consumption of copper ions inside the through-electrode recess 12. have.

이 때, 시드막(14)과 애노드(220)와의 사이에, 도 15a에 나타내는 바와 같이, 일정 전류를 흘리도록 하여도, 도 15b에 나타내는 바와 같이 시간의 경과와 함께 전류가 커지는 스텝 전류로 흘리도록 하여도 되고, 또한 도 15c에 나타내는 바와 같이, 전류의 공급과 정지를 반복하는 펄스전류를 흘리도록 하여도 된다.At this time, even if the constant current flows between the seed film 14 and the anode 220 as shown in FIG. 15A, as shown in FIG. 15B, the current flows with the step current in which the current increases with time. Alternatively, as shown in FIG. 15C, a pulse current that repeats supply and stop of current may flow.

제 1 전해도금의 전류밀도는, 보톰업 성장을 촉진하기 위하여, 평균 전류밀 도로서, 0.1 mA/㎠ 내지 10 mA/㎠인 것이 바람직하고, 0.1 mA/㎠ 내지 5 mA/㎠인 것이 더욱 바람직하다. 제 1 전해도금의 전류밀도가 0.l mA/㎠ 이하가 되면 관통전극용 오목부(12) 내를 제 1 도금막으로 메우기 위한 도금시간이 길어져, 생산성이 나빠진다.In order to promote bottom up growth, the current density of the first electroplating is preferably 0.1 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2, and more preferably 0.1 mA / cm 2 to 5 mA / cm 2 as the average current density. Do. When the current density of the first electroplating becomes less than 0.1 mA / cm 2, the plating time for filling the concave portion 12 for the penetrating electrode with the first plating film becomes long, resulting in poor productivity.

그리고, 관통전극용 오목부(12) 내로의 제 1 도금막(36)의 매립이 종료한 후에, 시드막(14) 및 제 1 도금막(36)을 급전층으로 한 제 2 도금조건으로 제 2 전해도금을 행하는 것이나, 관통전극용 오목부(12) 내로의 제 1 도금막(36)의 매립을 상기 관통전극용 오목부(12) 내가 제 1 도금막(36)으로 완전히 메워지기 전에 종료하는 것이 바람직하다.After the embedding of the first plating film 36 into the recess 12 for the penetrating electrode is completed, the second plating condition is performed under the second plating condition using the seed film 14 and the first plating film 36 as the feed layer. 2 Electroplating is completed or the embedding of the first plating film 36 into the recess 12 for the through electrode is finished before the recess 12 for the through electrode 12 is completely filled with the first plating film 36. It is desirable to.

즉, 관통전극용 오목부(12)의 제 1 도금막(36)에 의한 매립에는, 상기한 바와 같이 이른바 보톰업 도금이 적용되나, 보톰업 도금으로 관통전극용 오목부(12) 내에 제 1 도금막(36)을 완전하게 매립하면, 도 16a에 나타내는 바와 같이, 제 1 도금막(36)은, 일반적으로 그 표면(36a)의 중앙부분이 솟아오른 형상이 된다. 이것은 관통전극용 오목부(12)의 중심으로부터의 도금막의 성장을 촉진하는 첨가제의 효과에 의한 것이나, 이 효과는 제 1 전해도금이 종료한 후, 제 2 도금조건에 의한 제 2 전해도금을 행하여도, 잠깐동안에 걸쳐 계속되는 경향에 있다. 이 때문에, 관통전극용 오목부(12)에 제 1 도금막(36)을 완전하게 매립한 후에, 하기와 같이 제 2 도금조건에 의한 제 2 전해도금으로 제 2 도금막(38)을 형성하면, 제 2 도금막(38)의 관통전극용 오목부(12)의 중심에 상당하는 부위의 막 두께만이 다른 부분에 비하여 두꺼운 것이 되어 버린다. 이와 같은 국소적인 도금막 두께의 불균일 은, 그 후의 접합 등에 문제를 일으키기 때문에, 사전에 교정하여 둘 필요가 있다.That is, the so-called bottom-up plating is applied to the embedding of the through-electrode recess 12 by the first plating film 36 as described above. When the plating film 36 is completely embedded, as shown in FIG. 16A, the 1st plating film 36 becomes a shape where the center part of the surface 36a generally rose. This is due to the effect of an additive which promotes the growth of the plated film from the center of the recess 12 for the penetrating electrode. This effect is obtained by performing a second electroplating under the second plating condition after the first electroplating is completed. Also, it tends to continue for a while. Therefore, after the first plating film 36 is completely embedded in the recess 12 for the penetrating electrode, the second plating film 38 is formed by the second electroplating under the second plating condition as follows. Only the film thickness of the portion corresponding to the center of the through electrode recess 12 of the second plating film 38 becomes thicker than the other portions. Such nonuniformity of the local plated film thickness causes problems in subsequent joining and the like, and therefore, it is necessary to correct it beforehand.

이 때문에, 관통전극용 오목부(12) 내로의 제 1 도금막(36)의 매립을 상기 관통전극용 오목부(12) 내가 제 1 도금막(36)으로 완전히 메워지기 전에 종료함으로써, 즉, 도 16b에 나타내는 바와 같이, 관통전극용 오목부(12) 내가 제 1 도금막(36)으로 완전히 메워지기 전의 제 1 도금막(36)의 표면(36a)에 다소라도 오목형상이 남아 있는 단계에서, 도금조건을 제 1 도금조건으로부터 제 2 도금조건으로 변경함으로써, 제 1 도금막(36)이 그 중앙부분이 솟아오른 형상이 되는 것을 방지할 수 있다.For this reason, the embedding of the first plating film 36 into the recessed portion 12 for through electrodes is terminated before the recessed portion 12 for the through electrode 12 is completely filled with the first plated film 36, that is, As shown in Fig. 16B, at the stage where the recessed portion 12 remains somewhat on the surface 36a of the first plated film 36 before the through electrode recess 12 is completely filled with the first plated film 36. By changing the plating condition from the first plating condition to the second plating condition, it is possible to prevent the first plating film 36 from forming in the center portion thereof.

하기와 같이, 제 2 도금조건으로의 제 2 전해도금에서 형성되는 제 2 도금막(38)은, 전극 패드나 재배선부분을 형성하는 것이기 때문에, 기판 전면에 균일한 막 두께의 도금막을 성막하는 조건으로 성막된다. 따라서, 제 1 도금막(36)의 표면(36a)에 다소 오목형상이 남아 있는 상태에서도, 레지스트 개구부(32)의 종횡비가 2 이하, 바람직하게는 1 이하이면, 레지스트 개구부(32) 내에 표면이 평탄한 제 2 도금막(38)을 성막할 수 있다.As described below, since the second plating film 38 formed by the second electroplating under the second plating condition forms an electrode pad or a redistribution portion, a plating film having a uniform film thickness is formed on the entire surface of the substrate. It is formed under the condition. Therefore, even when the recessed shape remains somewhat on the surface 36a of the 1st plating film 36, if the aspect ratio of the resist opening part 32 is 2 or less, Preferably it is 1 or less, the surface in the resist opening 32 is A flat second plated film 38 can be formed.

제 2 도금조건에 의한 제 2 전해도금에서는, 시드막(14) 및 제 1 도금막(36)을 급전층으로 하여, 도 13a에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32) 내에 노출한 시드층(14) 및 제 1 도금막(36) 상에 제 2 도금막(38)을 성장시킨다.In the second electroplating under the second plating condition, the seed film 14 and the first plating film 36 are used as the power feeding layer, and as shown in FIG. 13A, in the resist opening 32 of the resist pattern 30. The second plating film 38 is grown on the exposed seed layer 14 and the first plating film 36.

이 경우, 레지스트 패턴(30)으로 둘러싸인 레지스트 개구부(32)의 바닥부에만 급전층이 되는 시드막(14) 및 제 1 도금막(36)이 존재하고, 이 때문에 관통 마 스크 도금이 되고, 그대로 전해도금을 행하면 레지스트 개구부(32)의 바닥부로부터 제 2 도금막(38)이 성장한다. 이 때문에, 제 2 도금막(38)에 보이드나 심 등과 같은 결함이 생길 염려는 적다. 그러나, 레지스트 패턴(30)의 내부에서의 도금액의 유속분포에 의하여, 제 2 도금막(38)의 패턴형상의 치우침이 생길 가능성이 있다. 이 현상은, 도금 속도에 대하여 반드시 충분한 구리이온의 공급을 할 수 없는 경우, 즉 확산율속 영역에서 도금하는 경우에 일어나기 쉽다. 따라서, 이 경우는 도금액의 조성이나 전류밀도보다, 기계적 교반이나 공기 교반 등 도금액의 유동조건의 최적화가 중요한 요소가 된다.In this case, the seed film 14 and the first plating film 36 serving as the power supply layer exist only at the bottom of the resist opening 32 surrounded by the resist pattern 30, and thus the through mask plating is performed. When electroplating, the second plating film 38 grows from the bottom of the resist opening 32. For this reason, there is little possibility that defects, such as a void and a core, may arise in the 2nd plating film 38. FIG. However, due to the distribution of the flow rate of the plating liquid in the resist pattern 30, there is a possibility that the pattern shape of the second plating film 38 may occur. This phenomenon is likely to occur when sufficient copper ions cannot be supplied with respect to the plating rate, that is, when plating in the diffusion rate region. Therefore, in this case, optimization of the flow conditions of the plating liquid, such as mechanical agitation or air agitation, becomes an important factor rather than the composition and current density of the plating liquid.

공기교반이란, 도금처리 중에 교반 패들을 기판과 평행하게 이동시켜 도금액을 교반함과 동시에, 예를 들면 공기나 질소로 이루어지는 버블을 도금액 중에 공급하여, 도금액 중에 공급된 버블이 기판 표면의 전영역을 따라 흐르도록 하는 것이다.Air agitation means that the stirring paddle is moved in parallel with the substrate during plating to stir the plating liquid, and for example, bubbles made of air or nitrogen are supplied into the plating liquid so that the bubbles supplied in the plating liquid form the entire area of the substrate surface. To flow along.

이 때문에, 이 예에서는, 도금조(186) 내에 도금액을 상향류로 공급함과 동시에, 교반용 패들(232)을 기판(W)에 대하여 대략 병행으로 고속으로 왕복운동시켜 도금액을 도금 중으로 이동시킴으로써, 레지스트 개구부(32) 내로의 도금액 공급을 촉진하고, 패턴형상의 치우침을 억제할 수 있다. 또한, 이 교반 패들(232)의 왕복운동으로서는, 단순히 오고 가는 경우 이외에, 왕복운동의 중심을 한쪽으로 조금씩 이동하면서 왕복운동하는 방법을 채용하여도 된다.For this reason, in this example, while supplying the plating liquid in the plating tank 186 in an upflow, the stirring paddle 232 is reciprocated at high speed in parallel with the substrate W to move the plating liquid during plating. Supply of the plating liquid into the resist opening 32 can be promoted, and pattern deviation can be suppressed. As the reciprocating motion of the stirring paddle 232, a method of reciprocating while slightly moving the center of the reciprocating motion to one side may be employed, in addition to simply going and going.

이 예에서는, 교반용 패들(232)을 기판(W)에 대하여 대략 병행으로 고속으로 왕복운동시켜 도금액을 도금 중으로 이동시키도록 하고 있으나, 예를 들면 분류형 식 도금장치에 있어서, 도금액을 상향류로 공급함과 동시에, 기판 표면에 대하여 회전하는 교반 패들에 의해 도금액을 도금 중으로 유동시킴으로써, 레지스트 개구부 내로의 도금액 공급을 촉진하고, 상기 패턴 형상의 치우침을 억제하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 회전중심에서의 도금액의 유동이 상대적으로 낮기 때문에, 회전 중심을 기판 중심으로부터 옮기고, 또한 기판 표면에 대하여 회전 중심을 조금씩 이동시키는 것을 병용함으로써, 기판 전면에서의 균일한 액의 유동상태를 달성할 수 있다.In this example, the stirring paddle 232 is reciprocated in parallel with the substrate W at high speed so as to move the plating liquid during plating. For example, in the split type plating apparatus, the plating liquid is flowed upward. The plating liquid may be supplied during plating by a stirring paddle that rotates with respect to the surface of the substrate while simultaneously supplying to the plating liquid, thereby promoting supply of the plating liquid into the resist openings and suppressing deviation of the pattern shape. In this case, since the flow of the plating liquid at the center of rotation is relatively low, by using a combination of moving the center of rotation from the center of the substrate and moving the center of rotation little by little with respect to the surface of the substrate, the state of uniform liquid flow in the entire surface of the substrate is achieved. Can be achieved.

이상과 같이, 이 예에 의하면, 제 1 도금조건으로 제 1 전해도금을 행하여, 관통전극용 오목부(12) 내에 제 1 도금막(36)을 매립하고, 그런 다음에 제 2 도금조건으로 제 2 전해도금을 행하여, 기판 표면의 기설정된 위치에 형성한 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32) 내에 제 2 도금막(38)을 성장시킴으로써, 각각의 형상에 적합한 도금조건, 예를 들면 전류값, 도금액, 도금액의 교반조건 등을 최적화하여, 제 1 도금막(36) 및 제 2 도금막(38)의 완전성 및 성막효율을 올릴 수 있다. 또한, 미리 기판(W)의 표면에 레지스트 패턴(30)을 형성하여 두고 나서, 관통전극용 오목부(12) 내에 제 1 도금막(36)을 매립하는 제 1 전해도금과, 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32) 내에 제 2 도금막(38)을 성장시키는 제 2 전해도금을 연속하여 행함으로써 도금시간을 단축하여, 생산성을 향상시킬 수 있다. As described above, according to this example, the first electroplating is performed under the first plating condition, the first plating film 36 is embedded in the recess 12 for the through electrode, and then the second plating condition is performed. 2 The electroplating process is performed to grow the second plating film 38 in the resist opening 32 of the resist pattern 30 formed at a predetermined position on the substrate surface, thereby providing plating conditions suitable for the respective shapes, for example, current. By optimizing the value, the plating liquid, the stirring conditions of the plating liquid, and the like, the integrity and the deposition efficiency of the first plating film 36 and the second plating film 38 can be improved. Further, after the resist pattern 30 is formed on the surface of the substrate W in advance, first electroplating for embedding the first plating film 36 in the recess 12 for the through electrode and the resist pattern 30 By continuously performing the second electroplating process for growing the second plating film 38 in the resist opening 32 of the (), the plating time can be shortened and productivity can be improved.

여기서, 관통전극용 오목부(12) 전체의 면적은, 디바이스 부분의 면적을 확보한다는 관점에서 기판 전체 면적의 고작 1% 정도로서 수%를 넘을 필요는 없다. 한편, 재배선이나 전극 패드의 면적은, 기판 전체 면적의 수 내지 수십 %가 되는 것이 일반적이다. 이 때문에, 제 1 도금조건으로의 제 1 전해도금에서는 관통전극용 오목부(12)를 제 1 도금막(36)으로 매립하는데 필요한 전류만을 공급하면 되나, 재배선이나 전극 패드가 되는 제 2 도금막(38)을 성막하는 제 2 도금조건으로의 제 2 전해도금을 제 1 전해도금과 동일한 전류로 행하면 도금시간이 길어진다. 이 때문에, 제 2 도금조건에서의 평균 전류값은, 제 1 도금조건에서의 평균 전류값보다높은 것이 바람직하다.Here, the area of the entire through-electrode recess 12 is only about 1% of the total area of the substrate from the viewpoint of securing the area of the device portion, and need not exceed several%. On the other hand, the area of the redistribution and the electrode pad is generally in the range of several to several ten% of the total area of the substrate. For this reason, in the first electroplating under the first plating condition, only the electric current necessary to fill the recess 12 for the penetrating electrode with the first plating film 36 may be supplied. If the second electroplating under the second plating condition for forming the film 38 is performed at the same current as the first electroplating, the plating time becomes longer. For this reason, it is preferable that the average current value in 2nd plating conditions is higher than the average current value in 1st plating conditions.

일반적으로는, 피도금 면적에 따라 전류값을 올리는 것이 바람직하기 때문에, 제 2 도금조건의 평균 전류값은, 제 1 도금조건의 평균 전류값의 적어도 2배 이상, 일반적으로는 10배 정도인 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 전해도금과 제 2 전해도금을 하나의 도금조에서 연속적으로 행하는 경우, 도금장치에 탑재하는 도금 전원은, 공급 전류로서 10배 이상의 레인지를 가지는 것이 요구된다. 또한, 상기한 바와 같이, 제 1 도금조건으로의 제 1 전해도금에서는, 스텝전류나 펄스전류를 사용할 수도 있으나, 그 때에도, 제 2 도금조건으로의 제 2 전해도금에서의 평균 전류값은, 제 1 도금조건으로의 제 2 전해도금에서의 평균 전류값 이상으로 하는 것이 요구된다.In general, it is preferable to increase the current value according to the area to be plated, so that the average current value of the second plating condition is at least twice or more, and generally about 10 times, the average current value of the first plating condition. desirable. Therefore, in the case where the first electroplating and the second electroplating are continuously performed in one plating bath, the plating power supply mounted on the plating apparatus is required to have a range of 10 times or more as the supply current. As described above, in the first electroplating under the first plating condition, a step current or a pulse current may be used, but in this case, the average current value in the second electroplating under the second plating condition is defined as It is required to be more than the average current value in the second electroplating under the one plating condition.

또한, 관통전극용 오목부(12) 내에 매립되는 제 1 도금막(36)은, 하기와 같이, 반도체칩들을 최단 거리로 접합하여 더 한층의 고속화, 소형화를 실현하는 관통전극으로서 사용된다. 이 때문에, 제 1 도금막(36)은, 도전성이 높고, 전기저항이 낮은 것이 요구된다. 그와 같은 것으로서는, 금, 은 또는 구리 등을 생각할 수 있으나, 보톰업 도금이 공업적으로 가능한 것은 구리를 베이스로 하는 도금뿐 이 며, 또 비용적으로 보아도, 적어도 제 1 도금조건으로 성막하는 제 1 도금막(36)은, 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 것이 적합하다. In addition, the first plating film 36 embedded in the recessed portion 12 for the penetrating electrode is used as a penetrating electrode for achieving higher speed and further miniaturization by bonding semiconductor chips at the shortest distance as follows. For this reason, the 1st plating film 36 is high in electroconductivity and low in electrical resistance is calculated | required. As such a thing, gold, silver, copper, etc. can be considered, but the only thing industrially possible for bottom-up plating is copper-based plating, and even if it is costly, it forms in at least 1st plating conditions. It is preferable that the 1st plating film 36 consists of copper or a copper alloy.

또 제 2 도금조건으로 성막되는 제 2 도금막(38)에 대해서는, 제 1 도금조건의 제 1 전해도금으로 성막하는 제 1 도금막(36)과 동일한 금속을 연속하여 성막할 수 있는 것이 생산성의 점에서 합리적이고, 또한 여기서도 가능한 한 도전성이 높은 금속인 것이 바람직하다. 따라서, 제 2 도금막(38)도, 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 것이 적합하다.For the second plating film 38 formed under the second plating condition, the same metal as the first plating film 36 formed with the first electroplating under the first plating condition can be formed continuously. It is preferable that it is a metal which is reasonable in a point and is high in electroconductivity as much as possible here. Therefore, it is suitable that the 2nd plating film 38 also consists of copper or a copper alloy.

다음에, 도 13b에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 표면의 잉여의 시드막(14) 및 레지스트 패턴(30)을 제거하고, 동시에 관통전극용 오목부(12) 내에 매립한 제 1 도금막(36)의 저면이 외부에 노출될 때까지 기판(W)의 이면측을 연마 제거한다. 이것에 의하여, 관통전극용 오목부(12) 내에 매립한 제 1 도금막(36)으로 상하를 관통하는 구리로 이루어지는 복수의 관통전극(40)을, 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32) 내에 성막한 제 2 도금막(38)으로 전극 패드(42)를 각각 형성한 도전재료 구조체를 완성시킨다. 이 전극 패드(42)의 두께는, 예를 들면 수십 ㎛이다. Next, as shown in FIG. 13B, the excess seed film 14 and the resist pattern 30 on the surface of the substrate W are removed, and at the same time, the first plating film embedded in the recess 12 for the through electrode ( The back surface side of the substrate W is polished and removed until the bottom surface of 36) is exposed to the outside. As a result, the plurality of through electrodes 40 made of copper penetrating up and down by the first plating film 36 embedded in the recess 12 for the through electrodes is formed into the resist openings 32 of the resist pattern 30. The conductive material structure in which the electrode pads 42 are formed by the second plating film 38 formed therein is completed. The thickness of this electrode pad 42 is several tens of micrometers, for example.

도 17a 및 도 17b는, 본 발명의 다른 실시형태에서의 도전재료 구조체의 제조예를 공정순으로 나타낸다. 상기한 예와 동일하게 하여, 도 12c에 나타내는 바와 같이, 제 1 도금조건에 의한 제 1 전해도금으로 관통전극용 오목부(12) 내에 제 1 도금막(36)을 매립한다. 그리고 제 2 조건으로 제 2 전해도금을 행하여, 도 17a에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(30)의 높이의 도중까지 제 2 도금막(38)을 성장시키고, 또한 제 3 도금조건으로의 제 3 전해도금을 행하여, 제 2 도금막(38) 상에 제 3 도금막(44)을 성장시킨다.17A and 17B show a manufacturing example of the conductive material structure according to another embodiment of the present invention in the order of steps. In the same manner as described above, as shown in Fig. 12C, the first plating film 36 is embedded in the recess 12 for the through electrode by the first electroplating under the first plating conditions. Then, second electroplating is performed under the second condition, as shown in FIG. 17A, the second plating film 38 is grown to the middle of the height of the resist pattern 30, and the third electrolysis is performed under the third plating condition. The plating is performed to grow the third plating film 44 on the second plating film 38.

이 제 3 도금막(44)은, 하기와 같이 칩 사이를 접합하기 위한 접합재료로서의 접합층(46)으로서 사용하는 것이다. 전극 패드나 포스트를 형성하는 제 2 도금막(38) 상에 제 3 도금막(44)을 연속하여 형성함으로써, 비용상승으로 연결되는, 접합층을 형성하기 위한 새로운 레지스트 패턴을 설치할 필요를 없앨 수 있다. 이 제 3 도금조건으로의 제 3 전해도금은, 도금액, 전류밀도 그 밖의 도금조건을 그것에 적합한 것으로 하여, 즉 제 1 도금조건 및 제 2 도금조건과는 다른 도금조건으로 실시하는 것이 바람직하다.This third plating film 44 is used as a bonding layer 46 as a bonding material for bonding between chips as described below. By continuously forming the third plated film 44 on the second plated film 38 forming the electrode pad or the post, it is possible to eliminate the need to provide a new resist pattern for forming the bonding layer which is connected at a higher cost. have. In the third electroplating under the third plating condition, it is preferable that the plating solution, the current density and other plating conditions are suited thereto, that is, the plating conditions are different from the first plating condition and the second plating condition.

또, 제 3 도금막(44)은, 상기한 바와 같이 접합재로로서 사용되기 때문에, 도전성보다 접합성이 우선된다. 이 때문에, 제 1 도금막(36)이나 제 2 도금막(38)에 사용되는 구리 등과는 다른 재료, 예를 들면 주석이나 주석합금 등이 바람직하게 사용된다. Moreover, since the 3rd plating film 44 is used as a bonding material as mentioned above, bonding property has priority over electroconductivity. For this reason, materials other than copper used for the 1st plating film 36 and the 2nd plating film 38, for example, tin, a tin alloy, etc. are used preferably.

다음에, 도 17b에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 표면의 잉여의 시드막(14) 및 레지스트 패턴(30)을 제거하고, 동시에 관통전극용 오목부(12) 내에 매립한 제 1 도금막(36)의 저면이 외부에 노출될 때까지 기판(W)의 이면측을 연마 제거한다. 이것에 의하여, 관통전극용 오목부(12) 내에 매립한 제 1 도금막(36)으로 상하를 관통하는 구리로 이루어지는 복수의 관통전극(40)을, 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32) 내에 성막한 제 2 도금막(38)으로 전극 패드(42)를, 제 2 도금막(38) 상에 성막한 제 3 도금막(44)으로 접합재료로서의 접합층(46)을 각각 형성 한 도전재료 구조체를 완성시킨다. 이 접합층(46)의 두께는, 예를 들면 수십 ㎛이다.Next, as shown in FIG. 17B, the excess seed film 14 and the resist pattern 30 on the surface of the substrate W are removed, and at the same time, the first plating film embedded in the recess 12 for the through electrode ( The back surface side of the substrate W is polished and removed until the bottom surface of 36) is exposed to the outside. As a result, the plurality of through electrodes 40 made of copper penetrating up and down by the first plating film 36 embedded in the recess 12 for the through electrodes is formed into the resist openings 32 of the resist pattern 30. Electroconductor which formed the electrode pad 42 with the 2nd plating film 38 formed in the inside, and the bonding layer 46 as a bonding material was formed with the 3rd plating film 44 formed on the 2nd plating film 38, respectively. Complete the material structure. The thickness of this bonding layer 46 is several tens of micrometers, for example.

다음에, 도 5에 나타내는 도금처리 설비(전해 구리 도금처리 설비)를 사용하여, 도 12c에 나타내는 제 1 도금막(36)과 도 13a에 나타내는 제 2 도금막(38)을 연속하여 형성하는 처리에 대하여 설명한다.Next, the process of continuously forming the 1st plating film 36 shown in FIG. 12C and the 2nd plating film 38 shown in FIG. 13A using the plating process installation (electrolytic copper plating process installation) shown in FIG. It demonstrates.

먼저, 도 12b에 나타내는 바와 같이, 실리콘 등으로 이루어지는 기재(10) 내부에, 윗쪽으로 개구하는 복수의 관통전극용 오목부(12)를 형성하고, 또한 전 표면에 전해도금의 급전층으로서의 시드층(도전막)(14)을 형성한 기판(W)을 준비한다. 그리고, 이 기판(W)을 그 표면(피도금면)을 위로 한 상태에서 기판 카세트에 수용하고, 이 기판 카세트를 로드·언로드 포트(120)에 탑재한다.First, as shown in FIG. 12B, a plurality of through-electrode recesses 12 are formed in the base 10 made of silicon or the like, and a seed layer serving as a feed layer for electroplating on the entire surface. The board | substrate W in which the (conductive film) 14 was formed is prepared. Then, the substrate W is accommodated in the substrate cassette with its surface (plated surface) facing up, and the substrate cassette is mounted in the load / unload port 120.

이 로드·언로드 포트(120)에 탑재한 기판 카세트로부터, 제 1 반송로봇(128)으로 기판(W)을 1매 인출하고, 얼라이너(122)에 얹어 기판(W)의 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 위치를 기설정된 방향에 맞춘다. 한편, 기판 탈착대(162)에서는, 스토커(164) 내에 연직 자세로 보관되어 있던 기판 홀더(160)를 제 2 반송로봇(174a)으로 인출하고 이것을 90°회전시킨 수평상태로 하여 기판 탈착대(162)에 2개 병렬로 탑재한다.From the substrate cassette mounted in the load / unload port 120, one substrate W is taken out by the first transfer robot 128, placed on the aligner 122, and an orientation flat or notch of the substrate W is placed. Adjust the position of to the preset direction. On the other hand, in the substrate detachment stand 162, the substrate holder 160 stored in the stocker 164 in the vertical position is taken out to the second conveying robot 174a, and the substrate detaching stand 162 is rotated 90 degrees. 162) two in parallel.

그리고, 얼라이너(122)에 얹어 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 위치를 기설정된 방향에 맞춘 기판(W)을 제 1 반송로봇(128)으로 반송하고, 기판 탈착대(162)에 탑재된 기판 홀더(160)에 둘레 가장자리부를 밀봉하여 장착한다. 그리고, 이 기판(W)을 장착한 기판 홀더(160)를 제 2 반송로봇(174a)으로 2기 동시에 파지하고 상승시킨 후, 스토커(164)까지 반송하고, 90°회전시켜 기판 홀더(160)를 수직한 상태로 하고, 그런 다음 하강시키고, 이것에 의하여 2기의 기판 홀더(160)를 스토커(164)에 매달아 유지(임시 보관)한다. 이것을 차례로 반복하여, 스토커(164) 내에 수용된 기판 홀더(160)에 차례로 기판을 장착하고, 스토커(164)의 기설정된 위치에 차례로 매달아 유지(임시 보관)한다.Subsequently, the substrate holder W is mounted on the aligner 122, and the substrate W having the positions such as orientation flats and notches in a predetermined direction is conveyed to the first transport robot 128, and the substrate holder (mounted on the substrate detachment stand 162) ( 160 to seal the peripheral edge portion. Then, the substrate holder 160 on which the substrate W is mounted is gripped and raised at the same time by the second transfer robot 174a for two units, and then conveyed to the stocker 164, rotated by 90 °, and the substrate holder 160 is rotated. Is placed in a vertical state, and then lowered, whereby two substrate holders 160 are suspended from the stocker 164 and held (temporarily stored). This is repeated in order, and the board | substrate is attached one by one to the board | substrate holder 160 accommodated in the stocker 164, and it hangs in order at the predetermined position of the stocker 164, and hold | maintains it temporarily.

한편, 제 2 반송로봇(174b)에서는, 기판을 장착하여 스토커(164)에 임시 보관한 기판 홀더(160)를 2기 동시에 파지하고 상승시킨 후, 전처리장치(126)에 반송한다. 그리고 전처리장치(126)에서, 전처리조(127) 내에 넣은 순수 등의 전처리액에 기판(W)를 침지시켜 전처리(수세 전처리)를 실시한다. 이 때 사용하는 전처리액으로서의 순수는, 순수 중의 용존 산소농도를 진공탈기장치나 불활성가스의 도입에 의하여 제어하고, 바람직하게는 2 mg/L 이하로 한다. 다음에, 이 기판을 장착한 기판 홀더(160)를, 상기와 동일하게 하여, 활성화처리장치(166)에 반송하고, 활성화처리조(183)에 넣은 황산이나 염산 등의 무기산 또는 구연산이나 옥살산 등의 유기산 용액에 기판을 침지시켜 시드층 표면의 전기저항이 큰 산화막을 에칭하고, 청정한 금속면을 노출시킨다. 이 때에 사용하는 산 용액은 상기 전처리용 순수와 마찬가지로 산 용액 중의 용존 산소농도를 제어할 수 있다. 또한, 이 기판을 장착한 기판 홀더(160)를, 상기와 동일하게 하여, 제 1 수세장치(168a)에 반송하고, 이 수세조(184a)에 넣은 순수로 기판의 표면을 수세한다.On the other hand, in the 2nd conveyance robot 174b, the board | substrate holder 160 which mounted the board | substrate and temporarily stored in the stocker 164 is grasped | lifted two times simultaneously, raises, and conveys to the preprocessing apparatus 126. In the pretreatment apparatus 126, the substrate W is immersed in a pretreatment liquid such as pure water placed in the pretreatment tank 127 to perform pretreatment (washing pretreatment). The pure water as the pretreatment liquid used at this time is controlled by the introduction of a vacuum degassing apparatus or an inert gas, and the dissolved oxygen concentration in the pure water is preferably 2 mg / L or less. Subsequently, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is conveyed to the activation processing apparatus 166 in the same manner as above, and an inorganic acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid, citric acid, oxalic acid, or the like, which is placed in the activation processing tank 183. The substrate is immersed in an organic acid solution of etched to etch an oxide film having a large electrical resistance on the surface of the seed layer to expose a clean metal surface. The acid solution used at this time can control the dissolved oxygen concentration in an acid solution similarly to the said pure water for pretreatment. Moreover, the board | substrate holder 160 which mounted this board | substrate is conveyed to the 1st water washing apparatus 168a similarly to the above, and the surface of a board | substrate is washed with the pure water put into this water washing tank 184a.

수세가 종료된 기판을 장착한 기판 홀더(160)를, 상기와 동일하게 하여 도금장치(170)에 반송하고, 도금조(186) 내의 도금액(Q)에 침지시킨 상태에서 도금 조(186)에 매달아 지지함으로써, 기판(W)의 표면에 도금처리를 실시한다.The substrate holder 160 on which the substrate has been washed with water is conveyed to the plating apparatus 170 in the same manner as above, and immersed in the plating vessel 186 in a state of being immersed in the plating solution Q in the plating vessel 186. By hanging and supporting, the surface of the board | substrate W is plated.

또한, 기판 홀더(160)로 유지한 기판(W)을 도금액(Q)에 침지시킨 후, 제 1 도금조건으로 제 1 전해도금을 개시하기 전에, 관통전극용 오목부(12) 내부에 남은 수세수와 도금액을 치환시키기 위한 무통전 침지시간을 마련하여도 된다. 단, 이 무통전 침지시간이 너무 길면 도금액에 의하여 시드층이 용해되기 때문에, 무통전 침지시간은 1분 이하로 하는 것이 바람직하다.Also, after the substrate W held by the substrate holder 160 is immersed in the plating solution Q, the number remaining in the recess 12 for the penetrating electrode before starting the first electroplating under the first plating condition. A non-energized immersion time may be provided to replace the wash face and the plating liquid. However, when this non-energization immersion time is too long, a seed layer will melt | dissolve by a plating liquid, It is preferable to make it into 1 minute or less.

이 때, 상기한 바와 같이, 먼저 제 1 도금조건으로의 제 1 전해도금을 행하여, 도 12c에 나타내는 바와 같이, 관통전극용 오목부(12)의 내부에 제 1 도금막(36)을 매립한다. 이 제 1 도금조건은, 관통전극용 오목부(12)의 바닥부로부터의 도금막의 성장을 우선하는 보톰업 성장의 조건이다. 그리고, 관통전극용 오목부(12) 내로의 제 1 도금막(36)의 매립이 종료된 후에, 제 1 도금조건으로부터 제 2 도금조건으로 바꾸고, 제 2 도금조건으로 제 2 전해도금을 행하여, 도 13a에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32) 내에 노출한 도전막(12) 및 제 1 도금막(36)상에 제 2 도금막(38)을 성장시킨다. 이 제 2 도금조건은, 예를 들면 제 1 도금조건보다 평균 전류값이 2배 이상, 일반적으로는 10배 이상 높고, 도금액(Q)을 교반하는 교반 패들(232)의 움직임을 최적화한 조건이다.At this time, as described above, first electroplating is carried out under the first plating condition, and as shown in FIG. 12C, the first plating film 36 is embedded in the recess 12 for the penetrating electrode. . This first plating condition is a condition of bottom-up growth that gives priority to growth of the plated film from the bottom of the recess 12 for the penetrating electrode. After the embedding of the first plating film 36 into the recess 12 for the through electrode is completed, the second plating condition is changed from the first plating condition to the second plating condition, and the second electroplating is performed under the second plating condition. As shown in FIG. 13A, the second plating film 38 is grown on the conductive film 12 and the first plating film 36 exposed in the resist opening 32 of the resist pattern 30. This second plating condition is, for example, a condition in which an average current value is two times or more, and generally ten times or more higher than that of the first plating condition, and the movement of the stirring paddle 232 for stirring the plating liquid Q is optimized. .

또한, 조성이 다른 도금액을 사용하여, 제 1 도금조건으로의 제 1 전해도금과 제 2 도금조건으로의 제 2 전해도금을 행하도록 하여도 된다.In addition, the first electroplating under the first plating condition and the second electroplating under the second plating condition may be performed using plating solutions having different compositions.

그리고, 도금 종료 후, 기판을 장착한 기판 홀더(160)를 제 2 반송로봇(174b)으로 다시 유지하여 도금조(186)로부터 끌어올려 도금처리를 종료한다.After the completion of plating, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is held again by the second transfer robot 174b, pulled up from the plating bath 186, and the plating process is completed.

그리고 상기와 동일하게 하여, 기판 홀더(160)를 제 2 수세장치(168b)까지 반송하고, 이 수세조(184b)에 넣은 순수에 침지시켜 기판의 표면을 순수 세정한다. 그런 다음, 이 기판을 장착한 기판 홀더(160)를, 상기와 동일하게 하여, 블로우장치(172)에 반송하고, 여기서 불활성가스나 공기를 기판을 향하여 내뿜어, 기판 홀더(160)에 부착된 도금액이나 물방울을 제거한다. 그런 다음, 이 기판을 장착한 기판 홀더(160)를, 상기와 동일하게 하여, 스토커(164)의 기설정된 위치로 되돌려 매달아 유지한다.In the same manner as described above, the substrate holder 160 is conveyed to the second washing device 168b, immersed in pure water put in the washing tank 184b, and the surface of the substrate is purely washed. Subsequently, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is conveyed to the blower 172 in the same manner as above, and the inert gas or air is blown out toward the substrate, where the plating liquid attached to the substrate holder 160 is attached. Remove water droplets. Thereafter, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is held in the same manner as described above by being returned to the preset position of the stocker 164 and suspended.

제 2 반송로봇(174b)은, 상기 작업을 차례로 반복하고, 도금이 종료된 기판을 장착한 기판 홀더(160)를 차례로 스토커(164)의 기설정된 위치로 되돌려 매달아 유지한다. 한편, 제 2 반송로봇(174a)에서는, 도금처리 후의 기판을 장착하여 스토커(164)로 되돌린 기판 홀더(160)를 2기 동시에 파지하고, 상기와 동일하게 하여 기판 탈착대(162) 상에 탑재한다. The second transfer robot 174b repeats the above operations in sequence, and in turn, suspends and holds the substrate holder 160 on which the substrate on which the plating is completed is returned to the preset position of the stocker 164. On the other hand, in the 2nd conveyance robot 174a, the board | substrate holder 160 which mounted the board | substrate after a plating process and returned to the stocker 164 was grasped | collected simultaneously, and it carried out similarly to the above, on the board | substrate detachment stand 162. Mount.

그리고, 청정공간(114) 내에 배치된 제 1 반송로봇(128)은, 이 기판 탈착대(162) 상에 탑재된 기판 홀더(160)로부터 기판을 인출하고, 어느 하나의 세정·건조장치(124)에 반송한다. 그리고, 이 세정·건조장치(124)에서, 표면을 상향으로 하여 수평으로 유지한 기판을, 순수 등으로 세정하고, 고속 회전시켜 스핀 건조시킨 후, 이 기판을 제 1 반송로봇(128)으로 로드·언로드 포트(120)에 탑재한 기판 카세트에 되돌려, 일련의 도금처리를 완료한다. 이에 의하여 도 13a에 나타내는 바와 같이, 관통전극용 오목부(12) 내에 관통전극(40)을 형성하는 제 1 도금막(36)을 매립하고, 레지스트 패턴(30)의 레지스트 개구부(32) 내에 전극 패드(42) 를 형성하는 제 2 도금막(38)을 성막한 기판(W)이 얻어진다. And the 1st conveyance robot 128 arrange | positioned in the clean space 114 takes out a board | substrate from the board | substrate holder 160 mounted on this board | substrate detachment stand 162, and any one washing and drying apparatus 124 is carried out. Return to). In this cleaning and drying apparatus 124, the substrate held in a horizontal position with the surface upward is cleaned with pure water, rotated at high speed, and spin-dried, and then loaded onto the first transport robot 128. It returns to the board | substrate cassette mounted in the unloading port 120, and completes a series of plating processes. Thereby, as shown in FIG. 13A, the 1st plating film 36 which forms the through electrode 40 in the recessed part 12 for through electrodes is embedded, and the electrode in the resist opening part 32 of the resist pattern 30 is carried out. The board | substrate W which formed the 2nd plating film 38 which forms the pad 42 is obtained.

또한, 도 17a 및 도 17b에 나타내는 바와 같이, 제 3 도금조건으로의 제 3 전해도금으로 제 2 도금막(38) 상에 제 3 도금막(44)을 성막하는 경우에는, 상기한 바와 같이 하여 제 2 도금막(38)을 성막한 기판(W)을 다른 전해도금장치에 반송하고, 그 밖의 전해도금장치에서 제 3 도금막(44)을 성막한다. As shown in Figs. 17A and 17B, when the third plating film 44 is formed on the second plating film 38 by the third electroplating under the third plating condition, as described above, The substrate W having the second plating film 38 formed thereon is transferred to another electroplating apparatus, and the third plating film 44 is formed by another electroplating apparatus.

다음에, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면(피도금면)에, 예를 들면 구리 도금을 행하여, 기판의 표면에 설치한, 예를 들면 1 내지 1OO ㎛정도의 구멍 지름의 비어홀(구멍)을 구리로 메우도록 한, 본 발명의 실시형태의 도금장치에 대하여 설명한다.Next, copper plating is performed on the surface (plated surface) of a substrate such as a semiconductor wafer, and is provided on the surface of the substrate, for example, to form a via hole (hole) having a hole diameter of about 1 to 100 탆. The plating apparatus of embodiment of this invention which fills with is demonstrated.

도 18은, 본 발명의 실시형태의 도금장치(370)의 종단정면도를 나타낸다. 이 도금장치(370)는, 도 5에 나타내는 도금처리설비의 도금장치(170)로 치환하여 사용된다.18 is a longitudinal sectional front view of the plating apparatus 370 of the embodiment of the present invention. This plating apparatus 370 is used by replacing with the plating apparatus 170 of the plating process installation shown in FIG.

도 18에 나타내는 바와 같이, 도금장치(370)에는, 내부에 일정량의 도금액(Q)을 유지하는 도금조(386)가 구비되고, 이 도금액(Q) 중에, 기판 홀더(160) (도 6 참조)로 둘레 가장자리부를 수밀적으로 밀봉하고 표면(피도금면)을 노출시켜 유지한 기판(W)을 침지시켜 수직으로 배치하도록 되어 있다. 도금액(Q)으로서, 이 예에서는, 구리이온, 지지 전해질 및 할로겐 이온 외에, 유기황화합물, 고분자화합물 및 유기질소화합물 중 적어도 하나를 더 함유한 도금액이 사용된다. 지지 전해질로서는 황산이, 할로겐 이온으로서는 염소가 바람직하게 사용된다.As shown in FIG. 18, the plating apparatus 370 is equipped with the plating tank 386 which hold | maintains the fixed amount of plating liquid Q inside, and in this plating liquid Q, the substrate holder 160 (refer FIG. 6). ), The circumferential edge portion is hermetically sealed, and the substrate (W) held by exposing and holding the surface (plated surface) is immersed in a vertical arrangement. As the plating liquid Q, in this example, a plating liquid further containing at least one of an organic sulfur compound, a high molecular compound and an organic nitrogen compound in addition to the copper ion, the supporting electrolyte and the halogen ion is used. Sulfuric acid is used as the supporting electrolyte and chlorine is preferably used as the halogen ion.

도금조(386)의 윗쪽 바깥 둘레에는, 도금조(386)의 가장자리로부터 넘쳐 나 온 도금액(Q)을 받아내는 오버 플로우조(400)가 구비되어 있다. 오버 플로우조(400)의 바닥부에는, 펌프(402)를 구비한 순환배관(404)의 한쪽 끝이 접속되고, 순환배관(404)의 다른쪽 끝은, 도금조(386)의 바닥부에 설치된 도금액 공급구(386a)에 접속되어 있다. 이에 의하여 오버 플로우조(400) 내에 고인 도금액(Q)은, 펌프(402)의 구동에 따라 도금조(386) 내로 환류된다. 순환배관(404)에는, 펌프(402)의 하류측에 위치하여, 도금액(Q)의 온도를 조절하는 항온유닛(406)과, 도금액 내의 이물을 필터링(제거)하는 필터(408)가 장착되어 있다. 또한 도금조(486)의 바닥부에는, 내부에 다수의 도금액 유통구를 가지는 바닥판(410)이 배치되어 있다.The upper outer periphery of the plating tank 386 is provided with an overflow tank 400 for receiving the plating liquid Q overflowing from the edge of the plating tank 386. One end of the circulation pipe 404 including the pump 402 is connected to the bottom of the overflow tank 400, and the other end of the circulation pipe 404 is connected to the bottom of the plating bath 386. It is connected to the plating liquid supply port 386a provided. As a result, the plating liquid Q accumulated in the overflow tank 400 is refluxed into the plating bath 386 in accordance with the driving of the pump 402. The circulation pipe 404 is equipped with a constant temperature unit 406 located downstream of the pump 402 to adjust the temperature of the plating liquid Q, and a filter 408 for filtering (removing) foreign matter in the plating liquid. have. Moreover, the bottom plate 410 which has many plating liquid distribution ports inside is arrange | positioned at the bottom part of the plating tank 486. As shown in FIG.

도금조(386)의 내부에는, 기판(W)의 형상에 따른 원판형상의 애노드(412)가 애노드 홀더(414)에 유지되어 수직으로 설치되어 있다. 이 애노드(412)는, 도금조(386) 내에 도금액(Q)을 채웠을 때에 이 도금액(Q) 중에 침지되고, 기판 홀더(160)로 유지하여 도금조(386) 내의 기설정된 위치에 배치되는 기판(W)과 대면한다. 또한, 도금조(386)의 내부에는, 애노드(412)와 도금조(386) 내의 기설정된 위치에 배치되는 기판 홀더(160)와의 사이에 위치하여, 내부에 중앙 구멍(418a)을 가지는 유전체로 이루어지고, 도금조(386) 내의 전위분포를 조정하는 조정판(레귤레이션 플레이트)(418)이 배치되어 있다. 이 조정판(418)의 하단은, 바닥판(410)에 도달하고 있다.In the plating bath 386, a disk-shaped anode 412 corresponding to the shape of the substrate W is held in the anode holder 414 and is vertically provided. When the anode 412 is filled with the plating liquid Q in the plating tank 386, the substrate immersed in the plating liquid Q, held by the substrate holder 160, and disposed at a predetermined position in the plating tank 386. Face (W). In addition, inside the plating bath 386, it is located between the anode 412 and the substrate holder 160 disposed at a predetermined position in the plating bath 386, and a dielectric having a central hole 418a therein. The adjustment plate (regulation plate) 418 which arranges electric potential distribution in the plating tank 386 is arrange | positioned. The lower end of this adjustment plate 418 has reached the bottom plate 410.

도금조(386)의 내부에는, 도금조(386) 내의 기설정된 위치에 배치되는 기판 홀더(160)와 조정판(418)과의 사이에 위치하여, 연직방향으로 연장되고, 기판(W)과 평행하게 왕복운동하여, 기판 홀더(160)와 조정판(418)과의 사이의 도금액(Q)을 교반하는 패들(420)이 같은 피치로 배치되어 있다. 이 패들(420)은, 도금액 교반부를 구성한다.Inside the plating bath 386, it is located between the substrate holder 160 and the adjustment plate 418 arranged at a predetermined position in the plating bath 386, extends in a vertical direction, and is parallel to the substrate W. FIG. The paddle 420 which stirs reciprocatingly and stirs the plating liquid Q between the board | substrate holder 160 and the adjustment plate 418 is arrange | positioned at the same pitch. This paddle 420 constitutes a plating liquid stirring part.

또한, 도금조(386)의 바닥부에는, 바닥판(410)의 윗쪽에 위치하고, 또한 패들(도금액 교반부)(420)의 하단 근방의 약간 기판(W)측으로 치우친 위치에 위치하여, 버블공급부(422)가 배치되어 있다. 이 버블공급부(422)는, 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 중공관(424)으로 구성되고, 중공관(424)의 길이방향을 따른 기설정된 피치(P)로, 이 예에서는 2열로 연장되는 복수의 유통구멍(424a)을 형성한 것이 사용되고 있고, 이 버블 공급부(422)는, 도금조(386)의 폭방향의 대략 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있다. 이 유통구멍(424a)의 직경(d0)은, 예를 들면 0.1 내지 2.0 mm 이고, 내부에 도금조(386) 내의 도금액(Q)이 내부로 유입하지 않도록, 중공관(424)의 하부 절반부분(下半分)에 설치되어 있다.In addition, at the bottom of the plating bath 386, it is located above the bottom plate 410, and is located at a position slightly biased toward the substrate W side near the bottom of the paddle (plating solution agitator) 420, and the bubble supply part 422 is disposed. This bubble supply part 422 is comprised from the hollow tube 424, as shown in FIG. 19 and FIG. 20 by the predetermined pitch P along the longitudinal direction of the hollow tube 424, in this example by two rows. The thing which provided the several flow hole 424a extended is used, and this bubble supply part 422 extends over the substantially full length of the plating tank 386 in the width direction. The diameter d 0 of this flow hole 424a is, for example, 0.1 to 2.0 mm, and the lower half of the hollow tube 424 so that the plating liquid Q in the plating bath 386 does not flow inside. It is installed in the lower part.

버블 공급부(422)를 구성하는 중공관(424)을, 그 유통구멍(424a)이 도금조(386)의 바닥판(410)의 도금액 유통구 근방에 위치하도록 배치하여도 된다. 이에 의하여 버블이 도금액의 흐름에 따라 기판(W)의 표면을 따라 적합하게 흐르게 할 수 있다. The hollow tube 424 constituting the bubble supply portion 422 may be disposed such that the flow hole 424a is located near the plating liquid flow port of the bottom plate 410 of the plating bath 386. As a result, bubbles can suitably flow along the surface of the substrate W as the plating liquid flows.

이 중공관(424)으로 이루어지는 버블 공급부(422)로부터, 도금처리 중에, 예를 들면 0.1 내지 10 L/min, 바람직하게는 1 내지 5 L/min의 공기나 질소로 이루어지는 버블이, 기판 홀더(160)로 유지되어 기설정된 위치에 배치된 기판(W)의 표면 (피도금면)에 면한 도금액(Q) 중에 공급되고, 버블이 기판(W)의 표면 전면을 따라 흐른다. 또한, 도시 생략하나, 버블을 기판(W)의 표면 전면을 따라 적합하게 흘리기 위하여, 기판 홀더(160)를 연직방향보다 0.1°내지 1.0°의 범위에서 경사지게 배치하여도 된다.From the bubble supply part 422 which consists of this hollow tube 424, the bubble which consists of 0.1-10 L / min, preferably 1-5 L / min of air or nitrogen, for example during a plating process is carried out by the substrate holder ( It is maintained at 160 and is supplied in the plating liquid Q facing the surface (plating surface) of the substrate W disposed at a predetermined position, and bubbles flow along the entire surface of the substrate W. As shown in FIG. In addition, although not shown, in order to flow a bubble along the whole surface of the board | substrate W suitably, you may arrange | position the board | substrate holder 160 inclined in the range of 0.1 degrees-1.0 degrees from a perpendicular direction.

버블 공급부(422)로서, 도 21 및 도 22에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 다공질 플라스틱이나 다공질 세라믹 등으로 이루어지는 다공질체(426)를 사용할 수 있다. 이와 같이, 다공질체(426)를 사용함으로써, 구조의 간소화를 도모할 수 있다.As the bubble supply unit 422, as shown in FIGS. 21 and 22, for example, a porous body 426 made of a porous plastic, a porous ceramic, or the like can be used. Thus, by using the porous body 426, the structure can be simplified.

도금장치(370)에는, 도금 시에 양극이 도선을 거쳐 애노드(412)에, 음극이 도선을 거쳐 기판(W)에 각각 접속되는 도금 전원(430)이 구비되어 있다.The plating apparatus 370 is provided with a plating power supply 430 in which the anode is connected to the anode 412 via the conductive wire and the cathode is connected to the substrate W via the conductive wire during plating.

이 도금장치(370)에 의하면, 먼저 도금조(386)의 내부에 기설정된 양의 도금액(Q)을 채워 둔다. 그리고, 기판(W)을 유지한 기판 홀더(160)를 하강시켜, 기판(W)을 도금조(386) 내의 도금액(Q)에 침지한 기설정된 위치에 배치하고, 도금 전원(430)의 양극을 애노드(412)에, 음극을 기판(W)에 각각 접속한다. 이 상태에서, 패들(420)을 기판(W)과 평행하게 이동시켜, 조정판(418)과 기판(W)과의 사이의 도금액(Q)을 패들(420)로 교반하고, 동시에, 버블 공급부(422)로부터, 예를 들면 0.1 내지 10 L/min, 바람직하게는 1 내지 5 L/min의 공기나 질소로 이루어지는 버블을 기판(W)의 표면(피도금면)에 면한 도금액(Q) 중에 공급한다. 또, 필요에 따라 순환배관(404)의 펌프(402)를 구동하여, 도금조(386) 내의 도금액(Q)을 순환시키면서 냉각하여 기설정된 온도로 유지한다.According to this plating apparatus 370, the plating liquid Q of a predetermined amount is filled in the inside of the plating tank 386 first. Then, the substrate holder 160 holding the substrate W is lowered, the substrate W is placed at a predetermined position immersed in the plating liquid Q in the plating bath 386, and the anode of the plating power supply 430 is disposed. Are connected to the anode 412 and the cathode to the substrate W, respectively. In this state, the paddle 420 is moved in parallel with the substrate W, the plating liquid Q between the adjusting plate 418 and the substrate W is stirred with the paddle 420, and at the same time, the bubble supply part ( 422, for example, 0.1 to 10 L / min, preferably 1 to 5 L / min of air or nitrogen bubble is supplied to the plating liquid Q facing the surface (plating surface) of the substrate W do. In addition, if necessary, the pump 402 of the circulation pipe 404 is driven to circulate and cool the plating liquid Q in the plating bath 386 to maintain a predetermined temperature.

그리고, 기설정된 시간경과 후, 애노드(412)와 기판(W)과의 사이에 대한 전압의 인가를 정지하고, 패들(420)의 왕복운동 및 버블 공급부(422)로부터의 버블의 공급을 정지시켜 도금을 종료한다.After the predetermined time elapses, the application of the voltage between the anode 412 and the substrate W is stopped, and the reciprocating motion of the paddle 420 and the supply of bubbles from the bubble supply unit 422 are stopped. The plating is finished.

이 도금장치(370)는, 예를 들면 도 5에 나타내는 도금처리설비의 도금장치(170)로 치환하여 사용된다. 먼저, 예를 들면 도 3b에 나타내는 바와 같이, 실리콘 등으로 이루어지는 기재(510)의 표면에 SiO2 등으로 이루어지는 절연막(512)을 퇴적하고, 내부에 윗쪽으로 개구하는 복수의 비어홀(514)을 형성하고, 또한 기판(W)의 표면에 TaN 등으로 이루어지는 배리어층(516), 상기 배리어층(516)의 표면에 전기도금의 급전층으로서의 (구리)시드층(518)을 형성한 기판(W)를 준비한다. 그리고, 상기한 예와 대략 동일한 처리를 행하여, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 비어홀(514) 내에 구리를 충전함과 동시에, 절연막(512) 상에 구리막(520)을 퇴적시킨 기판(W)를 제조한다.This plating apparatus 370 is used in place of, for example, the plating apparatus 170 of the plating treatment equipment shown in FIG. First, as shown in FIG. 3B, for example, an insulating film 512 made of SiO 2 or the like is deposited on the surface of the base material 510 made of silicon or the like, and a plurality of via holes 514 are formed inside the opening. And a barrier layer 516 made of TaN or the like on the surface of the substrate W, and a (copper) seed layer 518 formed as a feed layer for electroplating on the surface of the barrier layer 516. Prepare. Substantially the same processing as in the above example is performed, and as shown in FIG. 3C, the substrate W is filled with the copper in the via hole 514 and the copper film 520 is deposited on the insulating film 512. Manufacture.

또한, 상기한 예에서는, 전처리장치(126)를 도금공간(116) 내에 배치하고, 기판 홀더(160)로 기판(W)을 유지한 상태에서, 도금 전처리를 행하도록 하고 있으나, 전처리장치를 청정공간(114) 내에 배치하고, 도금 전처리를 종료한 기판을 기판 홀더로 유지하여, 도금 전처리 후의 일련의 도금처리를 행하도록 하여도 된다.In the above-described example, the pretreatment apparatus 126 is disposed in the plating space 116 and the pretreatment apparatus is cleaned while the substrate W is held by the substrate holder 160. The board | substrate arrange | positioned in the space 114 and hold | maintained the plating preprocessing may be hold | maintained by the board | substrate holder, and a series of plating processes after plating preprocessing may be performed.

(실시예 1) (Example 1)

구멍 지름 20 ㎛, 깊이 50 ㎛의 구멍(비어홀)을 가지는 실리콘 웨이퍼 기재 상에, PVD법에 의하여 배리어층으로서 Ti를 100 nm 성막하고, 이어서 동일 방법에 의해 구리 시드층을 500 nm 성막하고, 도전화한 것을 시험편으로서 준비하였다. 그리고, 도 18에 나타내는 도금장치를 사용하고, 하기 조성의 황산구리 도금액을 사용하여, 하기의 도금조건으로 시험편(기재)의 표면에 전해 구리 도금을 행하였다.100 nm of Ti was formed as a barrier layer by PVD method on the silicon wafer base material which has a hole (hole hole) of 20 micrometers of hole diameters, and a depth of 50 micrometers, and 500 nm of copper seed layers were formed by the same method, and electroconductive The prepared one was prepared as a test piece. And using the plating apparatus shown in FIG. 18, electrolytic copper plating was performed to the surface of the test piece (substrate) on the following plating conditions using the copper sulfate plating liquid of the following composition.

。도금액 조성。 Plating solution

·황산구리 5수화물 : 20O g/L Copper sulfate pentahydrate: 20Og / L

·황산 : 50 g/L Sulfuric acid: 50 g / L

·염소 : 60 mg/L Chlorine: 60 mg / L

·황화합물, 고분자화합물 및 질소화합물 등을 포함하는 첨가제 Additives containing sulfur compounds, high molecular compounds and nitrogen compounds

。도금조건。 Plating condition

·전류밀도 : 5 mA/㎠ Current density: 5 mA / ㎠

·도금시간 : 30분 Plating Time: 30 minutes

·패들 교반속도 : 평균속도 200 mm/sec Paddle Stirring Speed: Average Speed 200mm / sec

·패들갯수 : 5개  Number of paddles: 5

·순환유량 : 2 L/min Circulating flow rate: 2 L / min

·버블공급 : 중공관 타입에 0.5 mm의 유통구멍을 다수 개방한 것으로부터 공기를 2 L/min로 공급하였다. Bubble supply: The air was supplied at 2 L / min from the large opening of a 0.5 mm flow hole in the hollow tube type.

(실시예 2) (Example 2)

도 21 및 도 22에 나타내는 다공질체(다공질 세라믹)로 이루어지는 버블 공급부를 사용하여, 다공질 세라믹로부터 150 ml/min으로 공기를 공급하고, 그것 이 외의 조건을 실시예 1과 동일하게 하여, 전해도금을 행하였다. Using a bubble supply section made of the porous body (porous ceramic) shown in Figs. 21 and 22, air was supplied from the porous ceramic at 150 ml / min, and the other conditions were the same as in Example 1, and electroplating was carried out. It was done.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

실시예 1과 동일한 시험편을 준비하고, 실시예 1과 동일한 조성의 도금액을 사용하며, 전해도금을 행할 때의 도금조건으로서, 패들 교반을 행하지 않고, 그것 이외의 도금조건은 실시예 1과 동일하게 하여 전해도금을 행하였다.As a plating condition when preparing the same specimen as in Example 1, using a plating solution of the same composition as in Example 1, and performing electroplating, paddle agitation was not performed and plating conditions other than that were the same as in Example 1. Electroplating was carried out.

(비교예 2) (Comparative Example 2)

실시예 1과 동일한 시험편을 준비하고, 실시예 1과 동일한 조성의 도금액을 사용하며, 전해도금을 행할 때의 도금조건으로서, 패들 교반을 행하지 않고, 공기 버블을 150 ml/min으로 공급하고, 그것 이외의 도금조건은 실시예 1과 동일하게 하여 전해도금을 행하였다.A test piece similar to Example 1 was prepared, a plating solution having the same composition as in Example 1 was used, and as a plating condition when electroplating, air bubbles were supplied at 150 ml / min without paddle stirring, and Electroplating was carried out in the same manner as in Example 1 except for the plating conditions.

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 의하여 구리(도금막)성막된 시험 샘플의 구멍부분을 할단(割斷)하고, 할단면을 관찰하였다. 그리고, 도 23에 나타내는 바와 같이, 구멍 지름 : d, 시험편(기재)의 표면에 성막된 도금막의 막 두께 : t, 평가 지수 : t/d로 하여 도금막의 평가를 행하였다. 이 결과를 하기의 표 1에 나타낸다. 평가 지표의 값이 0.5 이하이면, 구멍의 내부에 우선적으로 도금이 행하여지고, 구멍의 내부에 구리 등의 도금막을 충전한 후의 시험편 표면의 도금막 두께를 상기 구멍 지름의 반경보다 얇게 할 수 있는 것이 확인된다.The hole part of the test sample in which copper (plating film) was formed by Example 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was cut | disconnected, and the cut | disconnected cross section was observed. And as shown in FIG. 23, the plated film was evaluated with the hole diameter: d, the film thickness of the plated film formed on the surface of the test piece (substrate): t, and the evaluation index: t / d. The results are shown in Table 1 below. When the value of the evaluation index is 0.5 or less, the plating is preferentially performed in the inside of the hole, and the plating film thickness on the surface of the test piece after filling the inside of the hole with a plating film such as copper can be made thinner than the radius of the hole diameter. It is confirmed.

도금조건Plating condition 구멍지름Hole diameter 표면막 두께Surface film thickness 평가지표Evaluation index 실시예 1Example 1 22.422.4 2.82.8 0.130.13 실시예 2Example 2 22.922.9 2.32.3 0.100.10 비교예 1Comparative Example 1 22.622.6 보이드Boyd -- 비교예 2Comparative Example 2 22.822.8 보이드Boyd --

이 표 1로부터, 실시예 1, 2에서의 평가지표는 0.5보다도 훨씬 작고, 이에 의하여, 구멍의 내부에 우선적으로 도금이 행하여지고, 구멍의 내부에 구리 등의 도금막을 충전한 후의 피도금재의 표면의 도금막 두께를 상기 구멍 지름의 반경보다 충분히 얇게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1, 2에서는, 폭 20 ㎛, 깊이 50 ㎛의 구멍이 구리로 결함없이 충전되어 있었다. 이것에 대하여, 비교예 1, 2에서는, 구멍의 내부는 구리로 충전되어 있지 않고, 구멍 내에 결함이 생겨 있던 것이 확인되어 있다.From this Table 1, the evaluation indexes in Examples 1 and 2 are much smaller than 0.5, whereby plating is preferentially performed inside the hole, and the surface of the plated material after the plating film such as copper is filled inside the hole. It can be seen that the thickness of the plated film can be sufficiently thinner than the radius of the hole diameter. In Examples 1 and 2, holes 20 µm wide and 50 µm deep were filled with copper without defects. In contrast, in Comparative Examples 1 and 2, the inside of the hole was not filled with copper, and it was confirmed that a defect occurred in the hole.

도 24는, 실시예 1에 의하여 구멍의 내부에 구리를 매립한 상태를 나타낸다. 도금 개시 직후부터, 구멍의 바닥부에 구리가 성막되고, 도금 중기에서는, 구멍의 중턱까지 구리가 완전히 매립되고, 또한 도금 후기에, 구멍의 내부에 구리가 완전히 매립되고, 또한 시험편(기재)의 표면에도 구리가 얇게 성막된다고 생각된다. 이것에 의하여, 도 24에 나타내는 바와 같이, 구멍의 직경(D2)에 대하여, 시험편(기재)의 표면에 성막되는 도금막의 막 두께(T2)를 아주 얇게 할 수 있다.FIG. 24 shows a state in which copper is embedded in the hole according to Example 1. FIG. Immediately after the start of plating, copper is formed at the bottom of the hole, and in the middle of plating, copper is completely embedded up to the middle of the hole, and at the end of plating, copper is completely embedded in the hole, and further, the test piece (base material) It is thought that copper is formed into a thin film on the surface. As shown in Fig. In this way, 24, may be a plated film has a thickness (T 2) that is formed on the surface with respect to the diameter (D 2) of the hole, the test piece (base material) is very thin.

지금까지 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술사상의 범위 내에서, 여러가지 다른 형태로 실시되어도 되는 것은 물론이다.Although the embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course, may be implemented in various other forms within the scope of the technical idea.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 내부에 상하를 관통하는 관통전극을 가지는 도전재료 구조체의 제조예의 연마공정까지를 공정순으로 나타내는 도,1A to 1C are diagrams showing the process steps up to the polishing step of the example of manufacturing a conductive material structure having a penetrating electrode penetrating up and down in a conventional interior;

도 2a 내지 도 2c는 도 1c의 연마공정 후를 공정순으로 나타내는 도,2A to 2C are views showing the polishing process of FIG. 1C in the order of the processes;

도 3a 내지 도 3d는 내부에 상하를 관통하는 복수의 구리로 이루어지는 비어 플러그를 가지는 인터포저 또는 스페이서의 제조예를 공정순으로 나타내는 도,3A to 3D are views showing a manufacturing example of an interposer or a spacer having a via plug made of a plurality of copper penetrating up and down therein in the order of process;

도 4는 종래예에서의 구멍을 도금막으로 매립한 상태를 나타내는 도,4 is a view showing a state where a hole in a conventional example is filled with a plating film;

도 5는 본 발명에 사용되는 도금장치(전해도금장치)를 구비한 도금처리설비의 전체 배치도,5 is an overall layout view of a plating treatment apparatus provided with a plating apparatus (electroplating apparatus) used in the present invention;

도 6은 도 5에 나타내는 도금처리설비에 구비되어 있는 반송로봇의 개요도,FIG. 6 is a schematic diagram of a transport robot provided in the plating treatment facility shown in FIG. 5;

도 7은 도 5에 나타내는 도금처리설비에 구비되어 있는 도금장치의 개략 단면도,FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the plating apparatus provided in the plating apparatus shown in FIG. 5;

도 8은 도 7에 나타내는 도금장치의 교반 패들을 나타내는 평면도,8 is a plan view showing a stirring paddle of the plating apparatus shown in FIG.

도 9는 도 8의 A-A선 단면도,9 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 10a 및 도 10b는 각각 다른 교반 패들의 변형예를 나타내는 도 9에 상당하는 도,10A and 10B are diagrams corresponding to FIG. 9, each showing a modification of another stirring paddle;

도 11은 도 7에 나타내는 도금장치의 패들 구동기구를 도금조와 함께 나타내는 개략도,11 is a schematic view showing a paddle driving mechanism of the plating apparatus shown in FIG. 7 together with a plating bath;

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시형태에서의 도전재료 구조체의 제조예의 제 1 도금막 성막시까지를 공정순으로 나타내는 도,12A to 12C are diagrams showing the steps up to the first plated film formation in the example of the manufacture of the conductive material structure according to the embodiment of the present invention;

도 13a 및 도 13b는 도 12c의 제 1 도금막 성막 후를 공정순으로 나타내는 도,13A and 13B are diagrams illustrating a process order after the first plating film deposition of FIG. 12C;

도 14a는 도 12b의 평면도, 도 14b는 다른 레지스트 패턴의 평면도,14A is a plan view of FIG. 12B, FIG. 14B is a plan view of another resist pattern,

도 15a 내지 도 15c는 제 1 도금조건의 제 1 전해도금 시에 공급하는 전류값과 시간의 각각 다른 관계를 나타내는 그래프,15A to 15C are graphs showing different relations between current values and time supplied during first electroplating under the first plating condition;

도 16a는 관통전극용 오목부 내에 제 1 도금막을 완전히 매립한 상태를 나타내고, 도 16b는 관통전극용 오목부 내가 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전의 상태를 나타내는 도,FIG. 16A shows a state where the first plating film is completely embedded in the recess for the through electrode, and FIG. 16B shows a state before the inside of the through electrode recess is completely filled with the first plating film.

도 17a 및 도 17b는 본 발명의 다른 실시형태에서의 도전재료 구조체의 제조예의 제 1 도금막 성막 후를 공정순으로 나타내는 도,17A and 17B are diagrams showing, in process order, the first plated film formation in a manufacturing example of a conductive material structure in another embodiment of the present invention;

도 18은 본 발명의 실시형태의 도금장치의 개략 단면도,18 is a schematic cross-sectional view of a plating apparatus of an embodiment of the present invention;

도 19는 도 18에 나타내는 도금장치의 도금액 공급부의 저면도,19 is a bottom view of the plating liquid supply part of the plating apparatus shown in FIG. 18;

도 20은 도 18에 나타내는 도금장치의 도금액 공급부의 횡단면도,20 is a cross sectional view of a plating liquid supply part of the plating apparatus shown in FIG. 18;

도 21은 도금액 공급부의 다른 예를 나타내는 정면도,21 is a front view illustrating another example of the plating liquid supply unit;

도 22는 도금액 공급부의 다른 예를 나타내는 횡단면도,22 is a cross sectional view showing another example of the plating liquid supply unit;

도 23은 도금막의 평가를 설명하는 설명도,23 is an explanatory diagram illustrating evaluation of a plating film;

도 24는 실시예 1에 의하여 구멍의 내부에 구리를 매립한 상태를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the state which embedded copper in the inside of the hole by Example 1. FIG.

Claims (18)

관통전극용 오목부를 형성한 기판 표면의 상기 오목부 표면을 포함하는 전 표면에 도전막을 형성하고,A conductive film is formed on the entire surface including the surface of the recess on the surface of the substrate on which the recess for the through electrode is formed; 기판 표면의 기설정된 위치에 레지스트 패턴을 형성하고,A resist pattern is formed at a predetermined position on the surface of the substrate, 상기 도전막을 급전층으로 한 제 1 도금조건으로 제 1 전해도금을 행하여 상기 관통전극용 오목부 내에 제 1 도금막을 매립하고,Performing a first electroplating under a first plating condition using the conductive film as a feed layer, and embedding the first plated film in the recess for the through electrode; 상기 관통전극용 오목부 내로의 상기 제 1 도금막의 매립이 종료된 후에, 상기 도전막 및 상기 제 1 도금막을 급전층으로 한 제 2 도금조건으로 제 2 전해도금을 행하여, 상기 레지스트 패턴의 레지스트 개구부 내에 노출한 도전막 및 상기 제 1 도금막 상에 제 2 도금막을 성장시키는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.After the embedding of the first plated film into the recess for the through electrode is finished, second electroplating is carried out under a second plating condition using the conductive film and the first plated film as a feed layer, thereby forming a resist opening of the resist pattern. A method of forming a conductive material structure, comprising growing a second plated film on the exposed conductive film and the first plated film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레지스트 패턴의 높이는, 5 ㎛ 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.The resist pattern has a height of 5 µm to 100 µm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 도금막 및 상기 제 2 도금막은, 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.And the first plated film and the second plated film are made of copper or a copper alloy. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 도금조건에서의 평균 전류값은, 상기 제 1 도금조건에서의 평균 전류값보다 높은 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.And the average current value in the second plating condition is higher than the average current value in the first plating condition. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 도금조건에 의한 상기 제 2 전해도금으로 상기 레지스트 패턴의 높이의 도중까지 상기 제 2 도금막을 성장시킨 후, 제 3 도금조건으로의 제 3 전해도금을 행하여, 상기 제 2 도금막 상에 제 3 도금막을 성장시키는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.After the second plating film is grown to the middle of the height of the resist pattern by the second electroplating under the second plating condition, the third electroplating under the third plating condition is performed, and then on the second plating film. A method for forming a conductive material structure, comprising growing a third plated film. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 3 도금막은, 상기 제 1 도금막 및 상기 제 2 도금막과는 다른 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.And the third plating film is made of a metal different from the first plating film and the second plating film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관통전극용 오목부 내로의 상기 제 1 도금막의 매립을 상기 관통전극용 오목부 내가 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전에 종료하는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.Embedding of the first plating film into the recess for the through electrode is finished before the inside of the recess for the through electrode is completely filled with the first plating film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관통전극용 오목부 내가 상기 제 1 도금막으로 완전히 메워지기 전에, 제 1 전류보다 낮은 제 2 전류에 의한 기설정된 시간의 도금을 적어도 1회 행하는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.And the plating of the predetermined time is performed at least once by the second current lower than the first current before the recess portion of the through electrode is completely filled with the first plating film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 도금액을 상기 기판 표면에 대하여 대략 평행하게 이동하는 교반 패들로 유동시키면서 도금을 행하는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.A plating method is carried out while flowing a plating liquid into a stirring paddle which moves substantially parallel to the surface of the substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 도금액을 상기 기판 표면에 대하여 회전하는 교반 패들에 의하여 유동시키면서 도금을 행하는 것을 특징으로 하는 도전재료 구조체의 형성방법.A plating method is carried out while the plating liquid is flowed by a stirring paddle rotating with respect to the substrate surface. 도금액을 유지하는 도금조와,A plating bath for holding a plating solution, 상기 도금조 내의 도금액에 침지시켜 배치되는 애노드와,An anode disposed by dipping in a plating liquid in the plating bath; 기판을 유지하여 상기 기판에 통전하고, 기판을 상기 애노드와 대향하는 위치에 도금액에 침지시켜 배치하는 기판 홀더와,A substrate holder for holding a substrate and energizing the substrate, and immersing and placing the substrate in a plating solution at a position facing the anode; 상기 애노드와 상기 기판 홀더로 유지한 기판과의 사이에 배치되고, 상기 도금조 내의 도금액을 교반하는 도금액 교반부와,A plating liquid agitator disposed between the anode and the substrate held by the substrate holder and for stirring the plating liquid in the plating bath; 상기 기판 홀더로 유지하여 도금액 중에 침지시켜 배치한 기판의 피도금면에 면하는 도금액 중에 버블을 공급하는 버블 공급부와,A bubble supply part for supplying bubbles to the plating liquid that is held by the substrate holder and immersed in the plating liquid to face the plated surface of the substrate; 상기 기판과 상기 애노드와의 사이에 전압을 인가하는 도금 전원을 가지는 것을 특징으로 하는 도금장치.And a plating power supply for applying a voltage between the substrate and the anode. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 버블 공급부는, 상기 도금액 교반부와 상기 기판 홀더로 유지하여 도금액에 침지시켜 배치되는 기판과의 사이, 또는 상기 도금액 교반부의 근방에 위치하여, 상기 도금조의 바닥부를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.The bubble supply portion is located between the plating liquid stirring portion and the substrate held by the substrate holder and immersed in the plating liquid, or located near the plating liquid stirring portion, and disposed along the bottom of the plating bath. Plating equipment. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 버블의 공급량은, O.1 내지 10 L/min인 것을 특징으로 하는 도금장치.Plating apparatus, characterized in that the supply amount of bubbles is 0.1 to 10 L / min. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 버블 공급부는, 하부 절반부분의 영역에, 복수의 유통구멍을 일렬 또는 복수열에 걸쳐 기설정된 피치로 설치한 중공관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도금장치.The plating apparatus according to claim 1, wherein the bubble supply part comprises a hollow tube in which a plurality of distribution holes are provided at a predetermined pitch over a row or a plurality of rows in a region of the lower half portion. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 버블 공급부는, 다공질체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도금장치.The plating device, characterized in that the bubble supply portion is made of a porous body. 도금조 내의 도금액 중에 기판과 애노드를 서로 대치시켜 배치하고,The substrate and the anode are disposed to face each other in the plating liquid in the plating bath, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이에 전압을 인가하고,Applying a voltage between the substrate and the anode, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이의 도금액을 도금액 교반부에서 교반하면서, 기판의 피도금면에 면하는 도금액 중에 버블을 공급하는 것을 특징으로 하는 도금방법.The plating method characterized by supplying bubbles to the plating liquid which faces the to-be-plated surface of a board | substrate, stirring the plating liquid between the said board | substrate and the said anode in a plating liquid stirring part. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 도금액 교반부와 상기 기판으로 끼워진 영역, 또는 도금액 교반부의 근방에, 도금조의 바닥부로부터 버블을 공급하는 것을 특징으로 하는 도금방법.The plating method characterized by supplying a bubble from the bottom part of a plating tank to the area | region clamped by the said plating liquid stirring part and the said board | substrate, or the plating liquid stirring part. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 버블의 공급량은, 0.1 내지 10 L/min인 것을 특징으로 하는 도금방법.The supply amount of the bubble, the plating method, characterized in that 0.1 to 10 L / min.
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