KR20140120878A - 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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미즈키 나가이
노부토시 사이토
후미오 구리야마
아키라 후쿠나가
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

A method for manufacturing a conductive material structure can manufacture a conductive material structure in a short time to be appropriate for removing an obstacle of commercialization, that is, prolonged plating time, and for realizing three-dimensional (3D) mounting by a penetrating electrode. The method for manufacturing a conductive material comprises: a step of forming a conductive film (14) on the entire surface of a substrate (W) where a penetrating electrode concave unit (12) is formed, including the surface of the concave unit (12); a step of forming a resist pattern (30) at a preset position on the surface of the substrate (W); a step of burying a first plating film (36) inside the penetrating electrode concave unit (12) by performing first electroplating in a first plating condition using the conductive film (14) as a power feed layer; and a step of growing a second plating film (38) on the conductive film (14) and a first plating film (36) exposed to a resist opening unit (32) of the resist pattern (30) by performing second electroplating in a second plating condition using the conductive film (14) and the first plating film (36) as a power feed layer, upon completion of burying the first plating film (36) in the penetrating electrode concave unit (12).

Description

도전재료 구조체의 형성방법 및 도금장치 및 도금방법{METHOD FOR PRODUCING CONDUCTIVE MATERIAL STRUCTURE AND PLATING APPARATUS AND PLATING METHOD}[0001] METHOD FOR FORMING CONDUCTIVE MATERIAL STRUCTURE AND PLATING APPARATUS AND PLATING METHOD [0002]

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 of forming a conductive material structure, and more particularly, to a method of forming a conductive material structure by forming a through-hole electrode (via-plug) vertically passing through the inside thereof and an electrode pad and / The present invention relates to a method of forming a conductive material structure for forming a conductive material structure used for realizing a three-dimensional implementation of a semiconductor chip or the like through the penetrating 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 the present invention, for example, a plurality of penetrating electrodes (via plugs) penetrating in the top and bottom are used, and via holes (holes) are formed at the time of manufacturing an interposer or a spacer used for so- And more particularly, to a plating apparatus and a plating method which are used for embedding of a plating film.

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 메모리의 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 downsizing and high performance of electronic products, in particular, as a method for increasing the mounting density of LSIs, a three-dimensional mounting technique in which a plurality of semiconductor chips are piled up into a single package is attracting attention. Already, a method of stacking semiconductor chips by wire bonding has been put to practical use and has been used for stacking flash memories and the like in terms of increasing the capacity. However, in the wire bonding, the wiring length used for the connection between the electrodes is much longer than the order of mm and the length of the wiring in the chip. In application to a device that processes a high-speed signal such as DRAM or logic, I can not expect much from the point of view. Thus, a through-hole electrode penetrating through the top and bottom with a conductive material such as copper is formed in the inside of the substrate, and the semiconductor chips are bonded at the shortest distance via the penetrating electrode, The mounting technology is under review.

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.Here, since the semiconductor chips can not be bonded only by providing the penetrating electrode inside the substrate, the electrode pads are formed immediately above the penetrating electrodes on the substrate surface, or the re-wiring layer is formed to reposition the electrode pads 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.Figs. 1A to 2C show a production example of a conductive material structure having a through-hole electrode (via-plug) made of copper passing through the top and bottom of the substrate and an electrode pad made of copper on the surface of the substrate. First, as shown in Fig. 1A, a plurality of penetrating electrode concave portions (via holes) 12 opened upward in the substrate 10 made of silicon or the like are formed by, for example, a lithography / etching technique A substrate W is prepared and a seed film (conductive film) 14 made of copper or the like as a power supply layer for electrolytic plating is formed on the entire surface including the surface of the penetrating electrode recess 12 on the surface of the substrate W, Is formed by sputtering or the like.

그리고, 기판(W)의 표면에 전해 구리 도금을 실시함으로써, 도 1b에 나타내는 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.Electrolytic copper plating is applied to the surface of the substrate W so that the first plating film 16 is buried in the penetrating electrode concave portion 12 provided on the substrate W as shown in Fig. The first plating film 16 is deposited on the surface of the seed film 14 of the substrate W. Then, as shown in Fig. 1C, the surplus first plated copper 16 on the substrate W other than the inside of the penetrating electrode recess 12 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, a resist pattern 18 is formed on the surface of the substrate W by a photoresist or the like at a predetermined position. At this time, the resist opening portion 20 of the resist pattern 18 is made to have a position and a shape corresponding to the electrode pad. 2B, the second plating film 22 is formed in the resist opening portion 20 of the resist pattern 18 by electrolytic copper plating on the surface of the substrate W in this state. 2C, the surplus seed film 14 and the resist pattern 18 on the surface of the substrate W are removed and simultaneously the first plated film 16 filled in the penetrating electrode concave portion 12 Is abraded and removed until the bottom surface of the substrate W is exposed to the outside. A plurality of penetrating electrodes (via plugs) 24 made of copper penetrating through the top and bottom by the first plated film 16 embedded in the penetrating electrode recesses 12 can be formed on the resist pattern 18, A conductive material structure in which the electrode pad 26 was formed with the second plating 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.An example of production of an interposer or a spacer having therein a plurality of via plugs (through electrodes) made of copper passing through the upper and lower portions for conducting between layers when stacking semiconductor substrates in multiple layers is shown in Figs. 3A to 3D . First, as shown in Figure 3a, SiO 2 on the surface of the substrate 510 made of silicon, etc. And a substrate W on which a plurality of via holes 514 are formed so as to open upward is prepared by, for example, a lithography / etching technique. The diameter d of the via hole 514 is, for example, 1 to 100 占 퐉, particularly 10 to 20 占 퐉, and the depth h is, for example, 70 to 150 占 퐉. 3B, a barrier layer 516 made of TaN or the like and a (copper) seed layer 518 serving as a power supply layer for electrolytic plating are formed on the surface of the barrier layer 516 by sputtering .

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.3C, copper (plating film) is filled in the via hole 514 of the substrate W and copper (plated film) is formed on the surface of the insulating film 512 by plating the surface of the substrate W with copper 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. Subsequently, as shown in FIG. 3D, surplus copper film 520, seed layer 518 and barrier layer 516 on insulating film 512 are removed by chemical mechanical polishing (CMP) or the like, and at the same time, via hole 514 The back side of the base material 510 is polished and removed until the bottom of the copper filled in the base material is exposed to the outside. As a result, the interposer or the spacer having a plurality of via plugs 522 made of copper penetrating the upper and lower portions is completed.

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 voids such as voids are formed in the inside of a via hole having a high aspect ratio and a deep depth and having a diameter of 1 to 100 mu m, particularly 10 to 20 mu m and a depth of 70 to 150 mu m, The applicant has proposed a plating apparatus (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-97732) in which a voltage applied between a substrate and an anode is changed during plating in order to reliably fill a metal film with plating , A plating apparatus which stirs the plating liquid when no voltage is applied between the substrate and the anode, and stops stirring of the plating liquid when a voltage is applied between the substrate and the anode (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-152415 See, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-24455.

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, it has been studied to apply electrolytic plating to the formation of the penetrating electrode (via hole). However, in order to form the penetrating electrode by electroplating, it is preferable that the outer diameter is in the range of several 100 mu m to 100 mu m and the depth is in the range of several tens to several hundreds mu m It is required to previously form a recess for penetrating electrode and to embed a plating film made of copper or the like in the recess for penetrating electrode. However, it takes a long time to embed a plating film having no defects by the conventional general electrolytic plating method in the concave portion for penetrating electrode as described above, which is an obstacle to commercialization from the viewpoint of productivity. In addition, when the conductive material structure is formed in the steps shown in Figs. 1A to 2C, it is required to undergo plating, CMP, resist formation, plating, and many steps, and the manufacturing cost is increased. Thus, there is an idea of continuously forming an electrode pad, a rewiring layer and a bonding solder layer or the like directly above the penetrating electrode by electrolytic plating. However, each of the thicknesses is several μm or more, If a film is to be formed continuously by electroplating, a longer time is 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 장애가 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 invention described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2005-97732 and 2006-152415, an extra plating film is formed on the surface portion of the substrate other than the via hole, and the film thickness of the plating film formed on the surface of the substrate is suppressed It has been found that the polishing amount in the CMP, which is a post-process, increases and the cost becomes high, which is an obstacle to realization of production. 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 alleviate the burden on the CMP, which is a subsequent process, it is preferable that the copper film is selectively formed by plating in the via hole and the copper film is formed only in other portions.

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 inside of the via hole is filled with metal copper by electrolytic plating and the growth rate of the plating is the same at the inside and outside of the via hole, a plating film having the same thickness as the radius of the via hole is required. At this time, if a special study is not performed, a plated film of the same film thickness is formed on the surface of the substrate other than the via hole. Although the growth of plating can be controlled to some extent by the study of additives, it is not enough.

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 it is an object of the present invention to provide a conductive material structure capable of forming a conductive material structure that is suitable for realizing three- And a method of forming the same.

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.It is another object of the present invention to provide a plating apparatus and a plating method capable of selectively depositing a metal film by plating in a via hole so as to fill the via hole with a plating film without defects and to make an extra metal film formed in addition to the via hole extremely thin, As 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, a method for forming a conductive material structure of the present invention is characterized by comprising the steps of: forming a conductive film on the entire surface including the concave portion surface of the substrate on which the concave portions for penetrating electrodes are formed; Forming a resist pattern on a predetermined position, performing first electroplating under a first plating condition using the conductive film as a power supply layer to embed a first plated film in the penetrating electrode recess, After completion of the embedding of the first plated film, the second electroplating is performed under a second plating condition using the conductive film and the first plated film as a power supply layer to form a conductive film exposed in the resist opening of the resist pattern, And a second plated film is grown on the plated 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.(1) in which a plating film, for example, copper as a metal material is embedded in a recessed portion for a penetrating electrode formed by etching or the like on the substrate by electrolytic plating, and a plated film , For example, in the case of forming an electrode pad or the like by depositing copper as a metal material by electroplating, there are large differences in the pattern shape and the structure of the feed layer in the case (case (2)). In the case (1), the through-hole concave portion has an outer diameter of several to several tens of micrometers, a depth of about 10 to 100 micrometers, and an aspect ratio (ratio of depth to hole diameter) of at least 1, 2) is, for example, several to several tens of 탆 thick, and the outer diameter or width of the resist opening is several to several tens of 탆 or so.

경우 (1)에서는, 관통전극용 오목부의 종횡비가 1 이상이고, 관통전극용 오목부의 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), since the aspect ratio of the through-hole concave portion is 1 or more and the seed film (power supply layer) is present on the side surface of the through-hole concave portion, the growth of the plating film from the bottom portion of the through- If the plated film is not formed under the condition of the complementary growth, the growth of the plated film at the entrance of the penetrating electrode concave portion is given priority, and plating defects such as voids or tears are caused in the plated film to be buried in the penetrating electrode concave portions. For this reason, for example, a plating solution which improves the performance of an additive for suppressing the growth of the plating film at the inlet portion of the through-hole recess is used and, at the beginning, after plating with a certain amount of current, It is necessary to optimize several conditions such as repeating waiting for recovery of consumption of copper ions in the recesses for penetrating electrodes.

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 exists only at the bottom of the resist opening surrounded by the resist pattern. Therefore, if the through mask is plated and the electrolytic plating is performed as it is, the plating film grows from the bottom of the resist opening. Therefore, it is less likely that defects such as voids and shims will occur on the plated film. However, there is a possibility that the pattern shape of the plated film is shifted due to the flow velocity distribution of the plating liquid in the resist pattern. This phenomenon is liable to occur when plating can not always be performed with sufficient supply of copper ions, that is, plating in a region with a diffusion rate. Therefore, in this case, optimization of the flow conditions of the plating liquid, such as mechanical stirring or air agitation, is more important than the composition or the 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, 도금액의 유동조건의 최적화가 중요하게 된다. When the plating film is buried in the penetrating electrode recess under the opening of the resist, the concentration distribution of the plating liquid existing in the resist pattern more than when the plating film is buried in the opening of the resist is influenced by the concentration distribution of the plating liquid. It is important to optimize the flow conditions of the plating liquid in addition to the optimization of the additive and the current condition of the plating liquid of the plating liquid.

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 solution, the stirring conditions of the plating solution, etc., in order to increase the completeness of the plating film and the film forming efficiency. According to the present invention, the first electroplating is performed under the first plating condition to embed the first plating film in the penetrating electrode recess, and then the second electroplating is performed under the second plating condition, By growing a second plating film on the resist opening of the resist pattern formed in the position. In addition, after the resist pattern is formed in advance, the first electroplating for embedding the first plated film in the penetrating electrode recess and the second electroplating for growing the second plated film in the resist opening of the resist pattern are successively performed , The plating time can be shortened and the productivity can be improved.

상기 레지스트 패턴의 높이는, 5 ㎛ 내지 100 ㎛ 인 것이 바람직하다.It is preferable that the height of the resist pattern is 5 mu m to 100 mu m.

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 rewiring is to be formed in the second plating film to be formed in the resist opening portion on the substrate surface, considering the frequency of the electric signal flowing through the rewiring line and the current value to be supplied, the thickness of the second plating film is preferably at least 5 mu m . In the case of forming the electrode pad or the post with the second plating film to be formed in the resist opening portion of the substrate surface, it is preferable that the thickness of the second plating film is set to several tens of 탆 in consideration of the subsequent bonding conditions. Further, 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 further added to the resist pattern. Therefore, it is preferable that the height of the resist pattern is at least 5 탆 and not more than 100 탆.

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 plating film embedded in the recess for the penetrating electrode is used as a penetrating electrode for further increasing the speed and miniaturization by joining the semiconductor chips at the shortest distance. Therefore, the first plating film is required to have high conductivity and low electric resistance. As such, gold, silver or copper can be considered, but plating-on-plating is industrially possible only on a copper-based plating, and in view of cost, the first plating The film is preferably made 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. The second plating film formed under the second plating condition is rational in terms of productivity because it is possible to continuously deposit the same metal as the first plating film to be formed by the first electrolytic plating under the first plating condition, Here too, it is preferable that the metal is as high in conductivity as possible. Therefore, the second plating film is also preferably made 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, 재배선이나 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 total area of the recessed portions for the penetrating electrode is about 1% of the total area of the substrate from the viewpoint of ensuring the area of the device portion, and does not need to exceed several percent. On the other hand, the areas of the rewiring lines and the electrode pads are generally several to several tens percent of the total area of the substrate. Therefore, in the first electroplating under the first plating condition, only the electric current necessary for embedding the through-hole concave portion with the first plating film is supplied, but the second plating film for forming the re- If the second electroplating in the condition is carried out at the same current as the first electroplating, the plating time becomes longer. Therefore, the average current value under the second plating condition is preferably higher than the average current value under the first plating condition.

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.The second plating film is grown up to the middle of the height of the resist pattern by the second electroplating under the second plating condition, and then the third electroplating under the third plating condition is performed to form a second plating film on the second plating film It is preferable to grow the third plated 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 the third plated film on the second plated film, the third plated film can be used as a bonding material for bonding the chips. In this case, by continuously forming the third plating film on the second plating film forming the electrode pad or the posts, it is possible to eliminate the necessity of providing a new resist pattern connected with a rise in cost. The third electrolytic plating under the third plating condition is preferably carried out under plating conditions different from the first plating condition and the second plating condition, in which the plating solution, the current density and other plating conditions are made suitable for it.

상기 제 3 도금막은, 상기 제 1 도금막 및 상기 제 2 도금막과는 다른 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the third plating film is made of a metal different from the first plating film and the second 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 a bonding material, and the bonding property is given priority over the conductivity. Therefore, a material different from copper or the like used for the first plating film or the second plating film, for example, tin or a tin alloy is preferably used.

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 plated film into the penetrating electrode concave portion is completed before the penetrating electrode concave portion 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.As described above, the embedding of the first plated film into the penetrating electrode concave portion is completed before the penetrating electrode concave portion is completely filled with the first plated film, that is, the penetrating electrode concave portion is completely filled with the first plated film The plating condition is changed from the first plating condition to the second plating condition at a stage where a concave shape is present at least on the upper surface of the first plated film of the previous plating so that the central portion of the first plating film becomes a rising shape, It is possible to prevent the thickness of only the portion corresponding to the center of the through-hole for the penetrating electrode of the second plated film from becoming thicker than the other portions when the second plated film is formed by the second plating.

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 that plating is performed at least once for a predetermined time by the second current value lower than the first current value before the through-hole concave portion is completely filled with the first 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.As described above, before the penetrating electrode concave portion is completely filled with the first plating film, plating is performed for a predetermined time by the second current value lower than the first current value, You can wait for the recovery of consumption.

도금액을 상기 기판 표면에 대하여 대략 평행하게 이동하는 교반 패들로 유동시키면서 도금을 행하는 것이 바람직하다. It is preferable that plating is performed while flowing the plating liquid to the stirring paddle moving substantially 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 평행으로 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 surrounded by the resist pattern, the pattern shape of the plated film may be shifted due to the flow rate distribution of the plating liquid in the resist pattern, and a flat surface may not be obtained. Thus, for example, in the vertical plating apparatus, the plating liquid is supplied in an upward flow, and at the same time, the stirring paddle is reciprocated at a high speed approximately parallel to the substrate to move the plating liquid to the plating position, It is possible to accelerate the supply of the plating liquid into the plating bath and to suppress the deviation of the pattern shape. The reciprocating motion may be a reciprocating motion in which the center of the reciprocating motion is moved slightly to one side, in addition to the case of merely coming and going.

도금액을 상기 기판 표면에 대하여 회전하는 교반 패들에 의하여 유동시키면서 도금을 행하도록 하여도 된다.Plating may be performed while flowing the plating liquid by the stirring paddle rotating with respect 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, for example, in a plating type (jet flow type) plating apparatus other than the above-described method using the reciprocating stirring paddle, the plating liquid is supplied in an upward flow, It is possible to facilitate the supply of the plating liquid into the opening of the resist and to suppress the deviation of the pattern shape by flowing the plating liquid through the stirring paddle rotating with respect to the substrate surface. In this case, since the flow of the plating liquid at the center of rotation is relatively low, by moving the center of rotation from the center of the substrate and moving the center of rotation little by little relative to the surface of the substrate, 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, it is possible to form the conductive material structure used for realizing the three-dimensional lamination by the penetrating electrode at a realistic cost and time and with high in-plane uniformity of the plated film. It is also possible to simultaneously form a bonding material for bonding the 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, a plating apparatus according to the present invention is a plating apparatus comprising: a plating tank for holding a plating liquid; an anode disposed so as to be immersed in a plating liquid in the plating tank; A plating liquid agitating part disposed between the anode and the substrate held by the substrate holder and stirring the plating liquid in the plating tank; And a plating power source for applying a voltage between the substrate and the anode. The bubble supplying section includes a bubble supplying section for supplying bubbles to a plating liquid which faces the surface to be plated of the substrate immersed in the plating liquid.

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.The present inventors have found that a copper plating film is formed by depositing copper in advance in a hole provided on the surface of a semiconductor substrate so that the inside of the hole is completely filled with copper without defects and the copper deposition on the surface other than the hole is suppressed positively A plating solution containing at least one of an organic sulfur compound, a polymer compound and an organic nitrogen compound in addition to copper ions, a supporting electrolyte and a halogen ion was used as a plating solution between the substrate and the anode. And the electrolytic plating is performed by supplying the plating liquid with the bubbles while stirring the plating liquid by the paddle.

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) on the surface of about 1 to 100 mu m on its surface and an anode, and plating is performed by supplying bubbles into the plating liquid while stirring the plating liquid in the plating liquid stirring portion, It is confirmed that the plating film thickness on the surface of the substrate after filling the inside of the hole with the plating film of copper or the like can be made thinner than the radius of the above-mentioned 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 one preferred form of the present invention, the bubble supplying section is provided between the plating liquid stirring section and the substrate held by the holder and immersed in the plating liquid, or in the vicinity of the plating liquid stirring section, along the bottom of the plating vessel Respectively.

본 발명의 바람직한 일 형태에서, 상기 버블의 공급량은, 0.1 내지 10 L/min 이다.In a preferred form 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.The supply amount of the bubbles is generally 0.1 to 10 L / min, 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 preferred form of the present invention, the bubble supplying section is formed of a hollow tube in which a plurality of flow holes are arranged in a row or a plurality of rows at a predetermined pitch in a region of a lower half portion.

이 유통구멍의 직경은, 예를 들면 0.1 내지 2.0 mm이다.The diameter of the through hole is, for example, 0.1 to 2.0 mm.

상기 버블 공급부는, 다공질체로 구성되어 있어도 된다.The bubble supplying section may be constituted by 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 plastic and porous ceramic. By using a porous body, the structure can be simplified.

본 발명의 도금방법은, 도금조 내의 도금액 중에 기판과 애노드를 서로 대치시켜 배치하고, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이에 전압을 인가하고, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이의 도금액을 도금액 교반부에서 교반하면서, 기판의 피도금면에 면한 도금액 중에 버블을 공급한다.A plating method according to the present invention is a plating method comprising the steps of arranging a substrate and an anode in a plating liquid in a plating tank so as to face each other and applying a voltage between the substrate and the anode, The 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 one preferred form of the present invention, the bubble is supplied from the bottom of the plating bath to the region sandwiched between the plating liquid stirring portion and the plating material or in the vicinity of the plating liquid stirring portion.

상기 버블의 공급량은, 예를 들면 0.1 내지 10 L/min이다. The supply amount of the bubbles 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 inside the hole of the substrate having a hole (via hole) of about 1 to 100 mu m on the surface, and a plating film of copper or the like The plating film thickness on the surface of the substrate after charging can be made thinner than the radius of the hole diameter.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 내부에 상하를 관통하는 관통전극을 가지는 도전재료 구조체의 제조예의 연마공정까지를 공정순으로 나타내는 도,
도 2a 내지 도 2c는 도 1c의 연마공정 후를 공정순으로 나타내는 도,
도 3a 내지 도 3d는 내부에 상하를 관통하는 복수의 구리로 이루어지는 비어 플러그를 가지는 인터포저 또는 스페이서의 제조예를 공정순으로 나타내는 도,
도 4는 종래예에서의 구멍을 도금막으로 매립한 상태를 나타내는 도,
도 5는 본 발명에 사용되는 도금장치(전해도금장치)를 구비한 도금처리설비의 전체 배치도,
도 6은 도 5에 나타내는 도금처리설비에 구비되어 있는 반송로봇의 개요도,
도 7은 도 5에 나타내는 도금처리설비에 구비되어 있는 도금장치의 개략 단면도,
도 8은 도 7에 나타내는 도금장치의 교반 패들을 나타내는 평면도,
도 9는 도 8의 A-A선 단면도,
도 10a 및 도 10b는 각각 다른 교반 패들의 변형예를 나타내는 도 9에 상당하는 도,
도 11은 도 7에 나타내는 도금장치의 패들 구동기구를 도금조와 함께 나타내는 개략도,
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시형태에서의 도전재료 구조체의 제조예의 제 1 도금막 성막시까지를 공정순으로 나타내는 도,
도 13a 및 도 13b는 도 12c의 제 1 도금막 성막 후를 공정순으로 나타내는 도,
도 14a는 도 12b의 평면도, 도 14b는 다른 레지스트 패턴의 평면도,
도 15a 내지 도 15c는 제 1 도금조건의 제 1 전해도금 시에 공급하는 전류값과 시간의 각각 다른 관계를 나타내는 그래프,
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,
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 다른 실시형태에서의 도전재료 구조체의 제조예의 제 1 도금막 성막 후를 공정순으로 나타내는 도,
도 18은 본 발명의 실시형태의 도금장치의 개략 단면도,
도 19는 도 18에 나타내는 도금장치의 도금액 공급부의 저면도,
도 20은 도 18에 나타내는 도금장치의 도금액 공급부의 횡단면도,
도 21은 도금액 공급부의 다른 예를 나타내는 정면도,
도 22는 도금액 공급부의 다른 예를 나타내는 횡단면도,
도 23은 도금막의 평가를 설명하는 설명도,
도 24는 실시예 1에 의하여 구멍의 내부에 구리를 매립한 상태를 나타내는 도면이다.Figs. 1A to 1C are diagrams showing the steps up to the polishing step of the production example of the conductive material structure having penetrating electrodes passing through the top and bottom in the conventional manner,
Figs. 2A to 2C are diagrams showing the steps after the polishing process of Fig.
Figs. 3A to 3D are diagrams showing a production example of an interposer or a spacer having a via plug composed of a plurality of copper penetrating through the inside thereof in the order of the process,
4 is a view showing a state in which holes in the conventional example are filled with a plating film,
FIG. 5 is an overall layout diagram of a plating processing facility provided with a plating apparatus (electrolytic plating apparatus) used in the present invention,
Fig. 6 is an outline view of a conveying robot provided in the plating processing facility shown in Fig. 5,
Fig. 7 is a schematic sectional view of a plating apparatus provided in the plating processing facility shown in Fig. 5,
Fig. 8 is a plan view showing stirring paddles of the plating apparatus shown in Fig. 7,
9 is a sectional view taken along the line AA in Fig. 8,
Figs. 10A and 10B are views corresponding to Fig. 9 showing a modification example of different stirring paddles,
11 is a schematic view showing the paddle drive mechanism of the plating apparatus shown in Fig. 7 together with the plating tank, Fig.
Figs. 12A to 12C are diagrams showing the steps up to the first plating film forming step in the production example of the conductive material structure according to the embodiment of the present invention,
Figs. 13A and 13B are diagrams showing the steps after the first plated film formation of Fig.
FIG. 14A is a plan view of FIG. 12B, FIG. 14B is a plan view of another resist pattern,
15A to 15C are graphs showing different relationships between the current value and the time supplied during the first electroplating of the first plating condition,
Fig. 16A shows a state in which the first plating film is completely embedded in the through-hole concave portion, Fig. 16B shows a state before the through-hole concave portion is completely filled with the first plating film,
17A and 17B are diagrams showing the steps after the first plating film formation in the production example of the conductive material structure according to another embodiment of the present invention,
18 is a schematic sectional view of a plating apparatus according to an embodiment of the present invention,
Fig. 19 is a bottom view of the plating liquid supply portion of the plating apparatus shown in Fig. 18,
20 is a cross-sectional view of the plating liquid supply portion of the plating apparatus shown in Fig. 18,
21 is a front view showing another example of the plating liquid supply portion,
22 is a cross-sectional view showing another example of the plating liquid supply portion,
23 is an explanatory view for explaining the evaluation of the plated film,
24 is a view showing a state in which copper is buried in the hole according to the first embodiment.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the 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 청정공간(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 a plating processing facility (electrolytic copper plating facility) used in a method of forming a conductive material structure of the present invention. This plating processing facility is configured to automatically and continuously perform a plating process for pretreatment of a substrate, a plating process, and a plating process, and the inside of the apparatus frame 110 provided with the external panel is divided into a partition plate A plating space 116 for performing a plating process of a substrate and a substrate to which a plating solution is attached and a cleaning space 114 for performing a process other than the plating process, . Two pieces of the substrate holder 160 (see FIG. 6) are arranged in parallel on the partitioning portion partitioned by the partitioning plate 112 partitioning the plating space 116 and the clean space 114, And a substrate detachment base 162 as a substrate transfer unit for detaching and attaching the substrate to and from the substrate holder 160. Unloading port 120 on which a substrate cassette containing a substrate placed thereon is connected and an operation panel 121 is provided on the apparatus frame 110. The operation panel 121 is provided with an operation panel 121,

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, there are provided an aligner 122 for aligning the orientation flat or the notch of the substrate in a predetermined direction, and two cleaning and drying devices for cleaning the substrate after the plating process and spin- (Not shown). The respective processing apparatuses 122 and 124, the substrate detachment stand 162, and the load / unloading apparatus 124 are disposed at substantially the center of each of these processing apparatuses, that is, the aligner 122 and the cleaning / And a first conveying robot 128 for conveying and conveying the substrate between the substrate cassette and the substrate cassette mounted on the unloading port 120 are disposed.

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 device 124 disposed in the clean space 114 hold and process the substrate in a horizontal posture with its surface facing upward. The transport robot 128 holds and transports the substrate in a horizontal posture whose surface is upward.

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.A stocker 164 for storing and temporarily temporarily storing the substrate holder 160, for example, the surface of the substrate is cleaned in pure water and the pure water is stored in the plating space 116 in this order from the partition plate 112 side. For example, an oxide film having a high electric resistance on the surface of the seed layer formed on the surface of the substrate is treated with an inorganic acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid, or an organic acid such as citric acid or oxalic acid A plating apparatus (electrolytic copper plating apparatus) 170 for performing a plating process (electrolytic copper plating process), an electrolytic copper plating apparatus 170 for performing an electrolytic copper plating process on the surface of the substrate, The second flushing apparatus 168b, and the blowing apparatus 172 for removing water from the substrate after the plating process are arranged in this order. Two second conveying robots 174a and 174b are disposed along the rails 176 so as to be freely movable on the side of these devices. This one second conveying robot 174a conveys the substrate holder 160 between the substrate detachable base 162 and the stocker 164. The other transporting robot 174b is connected to the stocker 164, the pretreatment device 126, the activation processing device 166, the first water washing device 168a, the plating device 170, the second water washing device 168b And the blowing device 172. The blowing device 172 is provided with a blowing device 172 for blowing out the substrate holder 160. [

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.6, the second conveying robots 174a and 174b include a body 178 extending in the vertical direction and an arm 180 which is freely movable up and down along the body 178 and is freely rotatable around the central axis The arm 180 is provided with two substrate holder holding portions 182 for holding the substrate holder 160 in a detachable manner. The substrate holder 160 is configured to detachably mount the substrate W in a state in which the surface is exposed and the peripheral portion is sealed.

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 연직방향으로 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 device 126, the activation processing device 166, the washing devices 168a and 168b, the plating device 170 and the blow device 172 are provided at both ends of the substrate holder 160 The projection 160a protruding outward is hooked on the upper end to support the substrate holder 160 in a state in which the substrate holder 160 is suspended in the vertical direction. 6, the pretreatment device 126 is provided with two pretreatment tanks 127 for holding pure water therein. The pretreatment device 126 includes a pretreatment device 127 for holding the substrate holder 160 on which the substrate W is mounted, The arm 180 of the second transfer robot 174b is lowered and the substrate holder 160 is hung from the upper end of the pretreatment tank 127 to support the substrate holder 160 for each substrate W in the pre- So that pretreatment is carried out. 6, the activation processing apparatus 166 is provided with two activation treatment tanks 183 for holding the chemical liquid therein, and the substrate holder 160 on which the substrate W is mounted is maintained in a vertical state The arm 180 of the second transfer robot 174b is lowered and the substrate holder 160 is hung from the upper end of the activation treatment tank 183 to support the substrate holder 160 for each substrate W And is immersed in the chemical liquid in the bath 183 to perform the activation treatment.

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, the water washers 168a and 168b are provided with two water storage tanks 184a and 184b holding pure water therein and the plating apparatus 170 is provided with a plurality of plating tanks 186 holding the plating liquid therein And the substrate holder 160 is immersed in the plating solution in the plating bath 186 or pure water in each of the water treatment tanks 184a and 184b for each of the substrates W in the same manner as described above, . The blowing device 172 also moves the arm 180 of the second conveying robot 174b holding the substrate holder 160 on which the substrate W is mounted in a vertical state to lower the arm 180 of the substrate holder 160 mounted on the substrate holder 160 And is configured to blow the substrate by blowing air or an inert gas to a substrate W.

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. 7, the plating apparatus 170 is provided with a plating tank 186 for holding a predetermined amount of the plating liquid Q therein. In the plating liquid Q, the periphery of the plating liquid Q is held by the substrate holder 160 Is sealed in a watertight manner and the substrate W held by exposing the surface (surface to be plated) is immersed so as to be vertically arranged. As the plating liquid Q, a plating liquid containing at least one of organic sulfur compounds, polymer compounds and organic nitrogen compounds in addition to copper ions, supporting electrolytes and halogen ions is used in this example. Sulfuric acid is preferably 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.An overflow tank 200 is provided at the upper outer periphery of the plating vessel 186 to receive the plating liquid Q overflowing from the edge of the plating vessel 186. One end of a circulation pipe 204 having a pump 202 is connected to the bottom of the overflow tank 200 and the other end of the circulation pipe 204 is connected to the bottom of the plating tank 186 And is connected to the installed plating liquid supply port 186a. As a result, the plating liquid Q accumulated in the overflow tank 200 is refluxed into the plating tank 186 as the pump 202 is driven. The circulation piping 204 is equipped with a constant temperature unit 206 located downstream of the pump 202 for regulating the temperature of the plating liquid Q and a filter 208 for filtering (removing) foreign substances 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.A bottom plate 210 having a plurality of plating liquid flow openings is disposed in the bottom portion of the plating vessel 186. Thus, the interior of the plating vessel 186 is partitioned by the upper substrate processing chamber 214 and the lower plating liquid dispersion chamber 212. Further, the bottom plate 210 is provided with a shield plate 216 which hangs 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.The plating liquid Q is introduced into the plating liquid dispersion chamber 212 of the plating tank 186 by the drive of the pump 202 and is supplied to the plating liquid dispersion chamber 212 of the plating tank 186, Flows through the plurality of plating liquid flow openings and flows into the substrate processing chamber 214 and flows upward in a direction substantially parallel 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.Inside the plating vessel 186, a disk-shaped anode 220 along the shape of the substrate W is held by the anode holder 222 and installed vertically. The anode 220 is immersed in the plating liquid Q when the plating liquid Q is filled in the plating tank 186 and is held at the substrate holder 160 and disposed at a predetermined position in the plating tank 186 And faces the substrate W. An anode 220 is disposed in the plating vessel 186 and a substrate holder 160 disposed at a predetermined position in the plating vessel 186 to adjust the potential distribution in the plating vessel 186 An adjustment plate (regulation plate) 224 is disposed. In this example, the adjustment plate 224 is composed of a tubular portion 226 and a rectangular flange portion 228, and vinyl chloride, which is a dielectric material, is used as the material. The cylindrical portion 226 has a size of the opening and a length along the axis that can sufficiently restrict the expansion of the electric field. 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.The plating tank 186 is disposed inside the plating tank 186 between the substrate holder 160 disposed at a predetermined position and the adjusting plate 224 and extends in the vertical direction and is parallel to the substrate W And stirring paddles 232 for stirring the plating liquid Q between the substrate holder 160 and the adjusting plate 224 are disposed. As described above, by stirring the plating liquid Q with the stirring paddle 232, it is possible to uniformly supply sufficient copper ions to the surface of the substrate W. [ The distance between the stirring paddle 232 and the surface of the substrate W is set such that the stirring paddle 232 does not come in contact with the substrate holder 160 and the stirring paddle 232 is not more than 30 mm More preferably 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 Figs. 8 and 9, the stirring paddle 232 is formed of a rectangular plate-shaped member having a plate thickness t of 3 to 5 mm and has a plurality of elongated holes 232a And is configured to have a plurality of grid portions 232b extending in the vertical direction. The material of the stirring paddle 232 is, for example, a Teflon (registered trademark) coat of titanium. The length L 1 in the vertical direction of the stirring paddle 232 and the length 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. The length H in the transverse direction of the stirring paddle 232 is set so that the length of the stirring paddle 232 combined with the amplitude (stroke) of the reciprocating motion of the stirring paddle 232 is sufficiently larger than the transverse dimension of the substrate W .

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 long holes 232a are set such that the lattice portions 232b between the long holes 232a and the long holes 232a efficiently stir the plating liquid and allow the plating liquid to efficiently flow out through the long holes 232a It is preferable that the grating portion 232b is formed as thin as possible within a range where the grating portion 232b has a required 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 격자부(232b)에 각도를 붙여도 된다.In this example, as shown in Fig. 9, the elongated hole 232a is vertically opened so that the cross section of each lattice portion 232b is rectangular. The lattice portion 232b may be chamfered at four corners of the cross section of the lattice portion 232b as shown in Fig. 10A. Alternatively, the lattice portion 232b may be chamfered so that the cross- .

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.11, the stirring paddle 232 is fixed to a shaft 238 extending in the horizontal direction by a clamp 236 fixed to the upper end of the stirring paddle 232, and the shaft 238 is fixed to the shaft 238, And can be slid to the left and right while being held by the shaft holding portion 240. The end of the shaft 238 is connected to a paddle drive portion 242 that reciprocates the stirring paddle 232 in the left and right direction and the paddle drive portion 242 rotates the rotation of the motor 244 to a crank mechanism To a rectilinear reciprocating motion of the shaft 238. In this example, a control section 246 for controlling the moving speed of the stirring paddle 232 by controlling the rotating speed of the motor 244 of the paddle driving section 242 is provided. The mechanism of the paddle drive unit is not only a crank mechanism but also a ball screw that converts the rotation of the servo motor into a rectilinear reciprocating motion of the shaft, but may be a linear motor that reciprocates the shaft linearly. 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 a plating power supply 250 in which an anode is connected to the anode 220 via a lead wire and a cathode is connected to the substrate W via a lead wire during plating. In this example, the plating power supply 250 having a range of 10 times or more as the supply current is used.

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, firstly, a preset amount of plating liquid Q having a predetermined composition is filled in the plating vessel 186 and circulated. The substrate holder 160 holding the substrate W is lowered to place the substrate W at a predetermined position where the substrate W is immersed in the plating liquid Q in the plating tank 186, The anode is connected to the anode 220, and the cathode is connected to the substrate W, respectively. In this state, if necessary, the stirring paddle 232 is moved in parallel with the substrate W, the plating liquid Q between the adjusting plate 224 and the substrate W is stirred with the stirring paddle 232 , Whereby a plating film is grown on the surface of the substrate (W). If necessary, the pump 202 of the circulation pipe 204 is driven to cool the plating liquid Q in the plating tank 186 while keeping it at a predetermined temperature. After a predetermined time has elapsed, the application of the voltage between the anode 220 and the substrate W is stopped, and the reciprocation of the stirring paddle 232 is stopped to complete the plating.

다음에 본 발명의 실시형태의 도전재료 구조체의 형성방법을 설명한다.Next, a method of forming a conductive material structure according to an embodiment of the present invention will be described.

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.Figs. 12A to 13B show a production example of a conductive material structure having a through-hole made of copper passing through the top and bottom in the inside of the substrate, and electrode pads made of copper on the surface of the substrate. First, as shown in FIG. 12A, a substrate W (see FIG. 12A) in which a plurality of penetrating electrode concave portions 12 opened upward in a substrate 10 made of silicon or the like is formed by lithography / And a seed film (conductive film) 14 made of copper as a power supply layer of electrolytic plating is formed on the entire surface including the surface of the penetrating electrode recess 12 on the surface of the substrate W by sputtering or the like .

다음에, 도 12b에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 표면의 기설정된 위치에 포토레지스트 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 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 (see Fig. 13B) made of copper is formed on the surface of the substrate W. 14A, the resist opening portion 32 of the resist pattern 30 is located just above the recessed portion 12 for the penetrating electrode 12, and the recessed portion 12 has a larger size than the recessed portion 12 For example, a rectangular shape or a 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.14B, the resist opening portion 32a of the resist pattern 30a is electrically connected to the recessed portion for the penetrating electrode (not shown). In this case, 12 and the wiring portion 34b extending from the electrode pad portion 34a, as shown in FIG.

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 the resist pattern 30 is 5 占 퐉 to 100 占 퐉. That is, in the case of forming the electrode pad or the rewiring line with the second plating film 38 formed in the resist opening portion 32 as described below, or in the case of rewiring, considering the frequency of the signal and the current value to be supplied, Should be at least about 5 占 퐉. In the case of electrode pads and posts, it is preferable to set the thickness to several tens of micrometers in consideration of the bonding conditions thereafter. When a bonding material such as solder for bonding is to be formed with a third plated film formed on the second plated film as described below, a height of several tens of micrometers is again applied to the resist pattern 30. Therefore, by setting the height of the resist pattern 30 to at least 5 탆 and not more than 100 탆, the second plating film 38 having a sufficient film thickness in the resist opening 32, that is, (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 the first plating condition in which a predetermined plating current is passed 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 electrode concave portion 12. At this time, the first plating film may also be formed on the surface of the seed film 14 located in the resist opening portion other than the penetrating electrode concave portion 12.

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, since the aspect ratio of the penetrating electrode recess 12 is 1 or more and the seed film 14 is present as the feed layer on the side surface of the penetrating electrode recess 12, The growth of the plated film at the inlet of the penetrating electrode concave portion 12 is given priority unless the first plated film 36 is formed under the condition of the complementary up growth that prioritizes the growth of the plated film from the bottom portion of the through- And causes plating defects such as voids or pits on the first plating film 36 to be embedded in the recessed portion 12. For this reason, at the time of the first electroplating under the first plating condition, for example, a plating liquid which improves the performance of the additive for suppressing the growth of the plating film at the inlet portion of the through electrode concave portion 12 is used, It is necessary to optimize several conditions such as repeating that the plating is first carried out with a certain amount of current and then the current value is once lowered to wait for recovery of consumption of copper ions in the penetrating electrode concave portion 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 a constant current is caused to flow between the seed film 14 and the anode 220 as shown in Fig. 15A, as shown in Fig. 15B, Alternatively, as shown in FIG. 15C, a pulse current repeating supply and stop of current may be supplied.

제 1 전해도금의 전류밀도는, 보톰업 성장을 촉진하기 위하여, 평균 전류밀도로서, 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.The current density of the first electroplating is preferably 0.1 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2, more preferably 0.1 mA / cm 2 to 5 mA / cm 2, as an average current density in order to promote complement growth . If the current density of the first electroplating is 0.1 mA / cm 2 or less, the plating time for filling the inside of the penetrating electrode recess 12 with the first plating film becomes long, and the productivity is deteriorated.

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 filling of the first plated film 36 into the penetrating electrode concave portion 12 is completed, the second plating condition using the seed film 14 and the first plated film 36 as the feed layer 2 electrolytic plating or the embedding of the first plating film 36 into the penetrating electrode concave portion 12 is completed before the penetrating electrode concave portion 12 is completely filled with the first plating film 36 .

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 불균일은, 그 후의 접합 등에 문제를 일으키기 때문에, 사전에 교정하여 둘 필요가 있다.Namely, the so-called fill-up plating is applied to the through-hole recess 12 by the first plating film 36 as described above. However, in the through-hole recess 12, When the plating film 36 is completely embedded, as shown in Fig. 16A, the first plating film 36 generally has a shape in which the central portion of its surface 36a rises. This is because of the effect of the additive that promotes the growth of the plated film from the center of the through-hole-for-penetrating-electrode 12. This effect is achieved by performing the second electroplating under the second plating condition after the completion of the first electroplating Also tend to continue over a short period of time. Therefore, after the first plating film 36 is completely filled in the penetrating electrode concave portion 12, the second plating film 38 is formed by the second electrolytic plating under the second plating condition as described below , Only the thickness of the portion corresponding to the center of the through-hole recess 12 of the second plating film 38 becomes thicker than the other portions. Such a local variation in the thickness of the plated film causes a problem in the subsequent bonding or the like, and therefore it is necessary to calibrate it in advance.

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.Therefore, by embedding the first plated film 36 into the penetrating electrode concave portion 12 before the penetrating electrode concave portion 12 is completely filled with the first plated film 36, that is, The concave portion 12 for penetrating electrode is not completely filled with the first plating film 36 but the concave portion remains at least on the surface 36a of the first plating film 36 as shown in Fig. , And changing the plating condition from the first plating condition to the second plating condition can prevent the first plating film 36 from becoming a shape rising at the central 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 the electrode pad and the rewiring portion, a plating film having a uniform film thickness is formed on the entire surface of the substrate Lt; / RTI > Therefore, if the aspect ratio of the resist opening portion 32 is 2 or less, and preferably 1 or less, even if the surface 36a of the first plated film 36 is somewhat concave, 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 plated film 36 are used as a power supply layer, and as shown in Fig. 13A, in the resist opening portion 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 마스크 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 plated film 36, which serve as a feed layer, exist only at the bottom of the resist opening portion 32 surrounded by the resist pattern 30, When the plating is performed, the second plating film 38 grows from the bottom of the resist opening portion 32. Therefore, it is less likely that defects such as voids or seams are formed in the second plating film 38. However, there is a possibility that the pattern shape of the second plating film 38 may be shifted due to the flow velocity distribution of the plating liquid in the resist pattern 30. This phenomenon is liable to occur when plating can not always be performed with sufficient supply of copper ions, that is, plating in a region with a diffusion rate. Therefore, in this case, optimization of the flow conditions of the plating liquid, such as mechanical stirring or air agitation, is more important than the composition or the 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.The air agitation is a method in which the stirring paddle is moved in parallel with the substrate during the plating process to stir the plating liquid and simultaneously a bubble composed of, for example, air or nitrogen is supplied into the plating liquid so that 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.Therefore, in this example, the plating liquid is supplied into the plating tank 186 in an upward flow and the stirring paddle 232 is reciprocated at a high speed in substantially parallel with the substrate W to move the plating liquid to the plating position, It is possible to promote the supply of the plating liquid into the resist opening portion 32, and to prevent the pattern shape from being shifted. As a reciprocating motion of the stirring paddle 232, a method of reciprocating while moving the center of the reciprocating motion little by little may be employed in addition to the case of merely coming and going.

이 예에서는, 교반용 패들(232)을 기판(W)에 대하여 대략 병행으로 고속으로 왕복운동시켜 도금액을 도금 중으로 이동시키도록 하고 있으나, 예를 들면 분류형식 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 at a high speed in a substantially parallel manner with respect to the substrate W so as to move the plating liquid to the plating position. However, for example, in the partitioned type plating apparatus, The supply of the plating liquid into the opening of the resist may be promoted by controlling the agitating paddle rotating relative to the substrate surface to flow the plating liquid during plating so as to suppress the deviation of the pattern shape. In this case, since the flow of the plating liquid at the center of rotation is relatively low, by moving the center of rotation from the center of the substrate and moving the center of rotation slightly with respect to the surface of the substrate, 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 buried in the penetrating electrode concave portion 12, and then, 2 electrolytic plating is performed to grow the second plating film 38 in the resist opening portion 32 of the resist pattern 30 formed at a predetermined position on the surface of the substrate so that plating conditions suitable for each shape, The plating solution, the agitation conditions of the plating solution, and the like can be optimized to increase the completeness of the first plating film 36 and the second plating film 38 and the film forming efficiency. The first electrolytic plating in which the resist pattern 30 is formed on the surface of the substrate W in advance and then the first plating film 36 is buried in the penetrating electrode concave portion 12 and the first electrolytic plating in which the resist pattern 30 The second plating layer 38 is formed in the resist opening portion 32 of the second plating layer 32 so that the plating time is shortened and the 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 total area of the through-hole recess 12 is about 1% of the total area of the substrate from the viewpoint of securing the area of the device portion, and does not need to exceed several percent. On the other hand, the areas of the rewiring lines and the electrode pads are generally several to several tens percent of the total area of the substrate. Therefore, in the first electrolytic plating under the first plating condition, only current necessary for embedding the penetrating electrode concave portion 12 with the first plating film 36 can be supplied. However, If the second electrolytic plating under the second plating condition for forming the film 38 is performed at the same current as the first electrolytic plating, the plating time becomes long. Therefore, the average current value under the second plating condition is preferably higher than the average current value under the first plating condition.

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.Generally, since it is preferable to raise the current value according to the area to be plated, the average current value in the second plating condition is at least two times or more, generally about ten times as long as the average current value in the first plating condition desirable. Therefore, when the first electroplating and the second electroplating are continuously performed in one plating bath, the plating power supply installed in the plating apparatus is required to have a range of 10 times or more as the supply current. As described above, in the first electrolytic plating under the first plating condition, a step current or a pulse current may be used, but at this time also, the average current value in the second electroplating under the second plating condition is It is required to be at least the average current value in the second electroplating under 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 이며, 또 비용적으로 보아도, 적어도 제 1 도금조건으로 성막하는 제 1 도금막(36)은, 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 것이 적합하다. The first plated film 36 embedded in the penetrating electrode recess 12 is used as a penetrating electrode for further increasing the speed and miniaturization by joining the semiconductor chips at the shortest distance as described below. Therefore, the first plating film 36 is required to have high conductivity and low electric resistance. As such, gold, silver or copper can be considered. However, plating-on-plating is industrially possible only by plating based on copper, and in view of cost, 1 plating film 36 is preferably made 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.As for the second plating film 38 formed under the second plating condition, the same metal as the first plating film 36 to be formed by the first electrolytic plating under the first plating condition can be continuously formed, It is preferable that the metal is rational which is rational in point and also as high in conductivity as possible here. Therefore, the second plating film 38 is also preferably made 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 (the first plating film) 36 are polished and removed until the bottom surface of the substrate W is exposed to the outside. A plurality of penetrating electrodes 40 made of copper penetrating the upper and lower surfaces of the first plated film 36 embedded in the penetrating electrode concave portion 12 is formed in the resist opening portion 32 of the resist pattern 30, And the electrode pad 42 is formed by the second plating film 38 formed in the second plating film 38. The thickness of the electrode pad 42 is, for example, several tens of 탆.

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.Figs. 17A and 17B show an example of production of a conductive material structure in another embodiment of the present invention in the order of the process. 12C, the first plating film 36 is buried in the penetrating electrode concave portion 12 by the first electrolytic plating under the first plating condition. 17A, the second plating film 38 is grown up to the middle of the height of the resist pattern 30, and the third electrolytic plating is performed under the third plating condition, And the third plating film 44 is grown on the second plating film 38 by plating.

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 plated film 44 is used as a bonding layer 46 as a bonding material for joining the chips as described below. By continuously forming the third plating film 44 on the second plating film 38 forming the electrode pad or the posts, it is possible to eliminate the necessity of installing a new resist pattern for forming the bonding layer, have. The third electrolytic plating under the third plating condition is preferably carried out under plating conditions different from the first plating condition and the second plating condition, in which the plating solution, the current density and other plating conditions are made suitable for it.

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. Since the third plating film 44 is used as a bonding material as described above, the bonding property is given priority over the conductivity. Therefore, a material different from copper or the like used for the first plating film 36 and the second plating film 38, for example, tin or a tin alloy is preferably used.

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 형성한 도전재료 구조체를 완성시킨다. 이 접합층(46)의 두께는, 예를 들면 수십 ㎛이다.17B, a surplus seed film 14 and a resist pattern 30 on the surface of the substrate W are removed, and at the same time, a first plating film (not shown) buried in the penetrating electrode recess 12 36 are polished and removed until the bottom surface of the substrate W is exposed to the outside. A plurality of penetrating electrodes 40 made of copper penetrating the upper and lower surfaces of the first plated film 36 embedded in the penetrating electrode concave portion 12 is formed in the resist opening portion 32 of the resist pattern 30, The electrode pad 42 is formed of the second plating film 38 formed in the first plating film 38 and the bonding layer 46 is formed as the bonding material in the third plating film 44 formed on the second plating film 38, Complete the material structure. The thickness of the bonding layer 46 is, for example, several tens of micrometers.

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, a process of continuously forming the first plated film 36 shown in Fig. 12C and the second plated film 38 shown in Fig. 13A using the plating processing equipment (electrolytic copper plating processing equipment) shown in Fig. 5 Will be described.

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 penetrating electrode recesses 12 opened upward are formed in a substrate 10 made of silicon or the like, and a seed layer 12 as a power supply layer of electrolytic plating is formed on the entire surface. (Conductive film) 14 is formed. The substrate W is accommodated in the substrate cassette with its surface (plated surface) up, and the substrate cassette is mounted on 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.One substrate W is taken out from the substrate cassette mounted on the load / unload port 120 to the first transfer robot 128 and placed on the aligner 122 to form an orientation flat or notch of the substrate W To the predetermined direction. The substrate holder 160 held in the vertical posture in the stocker 164 is pulled out by the second conveying robot 174a and the substrate holder 160 is rotated by 90 degrees to a horizontal state, 162 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.The substrate W placed on the aligner 122 and having the orientation flat or the notch aligned with the predetermined direction is transferred to the first transfer robot 128 and transferred to the substrate holder 160). The substrate holder 160 on which the substrate W is mounted is grasped and lifted by the second conveying robot 174a at the same time and is conveyed to the stocker 164 and rotated 90 degrees to rotate the substrate holder 160, The substrate holders 160 are held by the stocker 164 by being held (temporarily stored). The substrates are sequentially mounted on the substrate holder 160 housed in the stocker 164 and sequentially held (temporarily stored) in a predetermined position of the stocker 164.

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 second carrying robot 174b, the substrate holder 160 mounted on the substrate and temporarily stored in the stocker 164 is grasped and lifted at the same time, and is transported to the pretreatment device 126. [ Then, in the pre-treatment apparatus 126, the substrate W is immersed in a pretreatment liquid such as pure water placed in the pretreatment tank 127, and pretreatment (pretreatment) is performed. The pure water used as the pretreatment liquid at this time is controlled by introducing the dissolved oxygen concentration in the pure water into the vacuum degassing apparatus or the inert gas, preferably 2 mg / L or less. Subsequently, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is transferred to the activation processing apparatus 166 in the same manner as described above. The inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or the like, or an inorganic acid such as citric acid or oxalic acid To etch an oxide film having a high electrical resistance on the surface of the seed layer, thereby exposing a clean metal surface. The acid solution used at this time can control the dissolved oxygen concentration in the acid solution as well as the pure water for the pretreatment. The substrate holder 160 on which the substrate is mounted is transferred to the first flushing apparatus 168a in the same manner as described above and the surface of the substrate is washed with pure water put into the flushing 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 도금조(186)에 매달아 지지함으로써, 기판(W)의 표면에 도금처리를 실시한다.The substrate holder 160 on which the washed substrate has been mounted is transferred to the plating apparatus 170 in the same manner as described above and is transferred to the plating tank 186 in a state of being immersed in the plating liquid Q in the plating tank 186 So that the surface of the substrate W is subjected to the plating treatment.

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.After the substrate W held by the substrate holder 160 is immersed in the plating liquid Q and before the first electroplating is started under the first plating condition, A non-aqueous electrolytic immersion time for substituting the wash water with the plating solution may be provided. However, if the non-aqueous electrolytic immersion time is too long, the seed layer is dissolved by the plating solution, so that the non-aqueous electrolytic immersion time is preferably 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, the first electrolytic plating is first performed under the first plating condition, and the first plating film 36 is buried in the penetrating electrode concave portion 12 as shown in Fig. 12C . This first plating condition is a condition of complementary growth that gives priority to the growth of the plated film from the bottom of the penetrating electrode concave portion 12. After the filling of the first plating film 36 into the penetrating electrode concave portion 12 is completed, the second plating condition is changed from the first plating condition to the second plating condition under the second plating condition, The second plating film 38 is grown on the conductive film 12 and the first plating film 36 exposed in the resist opening portion 32 of the resist pattern 30 as shown in Fig. This second plating condition is, for example, a condition in which the average current value is twice or more, generally 10 times or more higher than the first plating condition, and the movement of the stirring paddle 232 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.Alternatively, the first electrolytic plating under the first plating condition and the second electrolytic plating under the second plating condition may be performed by using a plating liquid having a different composition.

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 the plating, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is again held by the second conveying robot 174b to be lifted from the plating tank 186, and the plating process is terminated.

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 transferred to the second flushing device 168b and immersed in pure water in the water bath 184b to purely clean the surface of the substrate. Subsequently, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is transferred to the blowing device 172 in the same manner as described above. Here, an inert gas or air is blown toward the substrate, and the plating liquid adhered to the substrate holder 160 Remove water or droplets. Then, the substrate holder 160 on which the substrate is mounted is returned to a predetermined position of the stocker 164 and held in a suspended state in the same manner as described above.

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 conveying robot 174b repeats the above operations in order and holds the substrate holder 160 on which the plated substrates are mounted by being returned to the predetermined positions of the stocker 164 in order to hold them. On the other hand, in the second conveying robot 174a, the substrate holder 160 having the plated substrate mounted thereon and returned to the stocker 164 is grasped at the same time, and on the substrate detachable table 162, .

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. The first transfer robot 128 disposed in the clean space 114 draws the substrate from the substrate holder 160 mounted on the substrate detachable table 162 and transfers the substrate to any one of the cleaning and drying apparatuses 124 . In this cleaning and drying device 124, the substrate held horizontally with its surface upward is cleaned with pure water, spin-dried at a high speed, and then the substrate is loaded on the first conveying robot 128 Returning to the substrate cassette mounted on the unloading port 120, a series of plating processes are completed. 13A, a first plating film 36 for forming a penetrating electrode 40 is buried in the penetrating electrode recess 12, and the first plating film 36 is formed in the resist opening portion 32 of the resist pattern 30, A substrate W on which a second plating film 38 for forming the pad 42 is formed 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. 17A and 17B, in the case where the third plating film 44 is formed on the second plating film 38 by the third electrolytic plating under the third plating condition, as described above, The substrate W on which the second plating film 38 is formed is transported 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 (the surface to be plated) of a substrate such as a semiconductor wafer to form a via hole (hole) having a hole diameter of, for example, about 1 to 100 mu m, A plating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

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 end elevational view of the plating apparatus 370 according to the embodiment of the present invention. This plating apparatus 370 is used in place of the plating apparatus 170 of the plating apparatus 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 provided with a plating tank 386 for holding a predetermined amount of the plating liquid Q therein. In the plating liquid Q, a substrate holder 160 And the substrate W held by exposing the surface (surface to be plated) is immersed so as to be vertically arranged. As the plating liquid Q, in this example, a plating liquid further containing at least one of an organic sulfur compound, a polymer compound and an organic nitrogen compound in addition to a copper ion, a supporting electrolyte and a halogen ion is used. Sulfuric acid is preferably 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 나온 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(386)의 바닥부에는, 내부에 다수의 도금액 유통구를 가지는 바닥판(410)이 배치되어 있다.An overflow tank 400 is provided on the upper outer periphery of the plating vessel 386 to receive the plating liquid Q overflowing from the edge of the plating vessel 386. One end of a circulation pipe 404 having a 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 tank 386 And is connected to the installed plating liquid supply port 386a. As a result, the plating liquid Q accumulated in the overflow tank 400 is refluxed into the plating tank 386 as the pump 402 is driven. The circulation pipe 404 is provided with a constant temperature unit 406 located downstream of the pump 402 for regulating the temperature of the plating liquid Q and a filter 408 for filtering (removing) foreign substances in the plating liquid have. A bottom plate 410 having a plurality of plating liquid flow openings is disposed in the bottom portion of the plating vessel 386.

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 vessel 386, a disk-like anode 412 corresponding to the shape of the substrate W is held by the anode holder 414 and installed vertically. The anode 412 is immersed in the plating liquid Q when the plating liquid Q is filled in the plating tank 386 and is held by the substrate holder 160 to be disposed at a predetermined position in the plating tank 386. [ (W). An anode 412 and a substrate holder 160 disposed at a predetermined position in the plating tank 386 are provided inside the plating vessel 386 and a dielectric body having a central hole 418a therein (Regulation plate) 418 for adjusting the potential distribution in the plating tank 386 is disposed. The lower end of the adjustment plate 418 reaches 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.The plating tank 386 is disposed inside the plating tank 386 between the substrate holder 160 disposed at a predetermined position and the adjusting plate 418 and extends in the vertical direction and is parallel to the substrate W And paddles 420 for stirring the plating liquid Q between the substrate holder 160 and the adjustment plate 418 are arranged at the same pitch. The paddle 420 constitutes a plating liquid stirring portion.

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.The bottom of the plating tank 386 is positioned above the bottom plate 410 and at a position slightly offset toward the substrate W in the vicinity of the lower end of the paddle (plating liquid stirring portion) 420, (Not shown). 19 and 20, the bubble supplying section 422 is constituted by a hollow tube 424 and is provided at a predetermined pitch P along the longitudinal direction of the hollow tube 424, And the bubble supplying section 422 extends over substantially the whole length of the plating tank 386 in the width direction. The diameter d 0 of the flow hole 424a is set to be, for example, 0.1 to 2.0 mm so that the plating liquid Q in the plating tank 386 does not flow into the bottom half of the hollow tube 424 (Lower half).

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 supplying section 422 may be arranged such that the flow hole 424a thereof is located in the vicinity of the plating liquid flow port of the bottom plate 410 of the plating tank 386. [ Thus, the bubbles can be appropriately flowed along the surface of the substrate W in accordance with the flow of the plating liquid.

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.Bubbles made of air or nitrogen of, for example, 0.1 to 10 L / min, preferably 1 to 5 L / min, are supplied from the bubble supplying section 422 composed of the hollow tube 424 to the substrate holder 160 and is supplied to the plating liquid Q facing the surface (plating surface) of the substrate W disposed at a predetermined position, and the bubbles flow along the entire surface of the substrate W. Although not shown, the substrate holder 160 may be inclined at an angle of 0.1 to 1.0 degrees with respect to the vertical direction in order to appropriately flow the bubbles along the entire surface of the substrate W. [

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 supplying section 422, a porous body 426 made of, for example, porous plastic or porous ceramic can be used as shown in Figs. 21 and 22. 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 source 430 in which an anode is connected to the anode 412 via a lead wire and a cathode is connected to the substrate W via a lead wire at the time of 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 the plating apparatus 370, a predetermined amount of the plating liquid Q is filled in the plating vessel 386 first. The substrate holder 160 holding the substrate W is lowered to dispose the substrate W at a predetermined position immersed in the plating liquid Q in the plating tank 386, Are connected to the anode 412 and the cathodes are connected 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 by the paddle 420, and at the same time, 422 to a plating liquid Q which faces the surface (plating surface) of the substrate W, for example, a bubble of air or nitrogen of 0.1 to 10 L / min, preferably 1 to 5 L / do. If necessary, the pump 402 of the circulation pipe 404 is driven to cool the plating liquid Q in the plating tank 386 while keeping it at 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 has elapsed, the application of the voltage between the anode 412 and the substrate W is stopped, the reciprocation of the paddle 420 and the supply of bubbles from the bubble supplying portion 422 are stopped Plating is terminated.

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 apparatus shown in FIG. First, for example, as shown in Figure 3b, SiO 2 on the surface of the substrate 510 made of silicon, etc. A plurality of via holes 514 are formed so as to open upward in the inside and a barrier layer 516 made of TaN or the like is formed on the surface of the substrate W and a barrier layer 516 made of the barrier layer 516 (Copper) seed layer 518 serving as a feed layer for electroplating is formed on the surface of the substrate (not shown). 3C, copper is filled in the via hole 514 and a substrate W on which a copper film 520 is deposited on the insulating film 512 is formed on the insulating film 512. Thereafter, .

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 example, the pretreatment device 126 is disposed in the plating space 116, and the pretreatment of plating is performed while the substrate W is held by the substrate holder 160. However, It is also possible to arrange the substrate in the space 114 and hold the substrate having undergone the plating pretreatment with the substrate holder to perform a series of plating processes after the plating pretreatment.

(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 deposited as a barrier layer on a silicon wafer substrate having holes (via holes) having a hole diameter of 20 mu m and a depth of 50 mu m by the PVD method. Subsequently, a copper seed layer was formed to a thickness of 500 nm by the same method, Was prepared as a test piece. Then, electrolytic copper plating was performed on the surface of the test piece (base material) under the following plating conditions by using the plating apparatus shown in Fig. 18 and using a copper sulfate plating solution having the following composition.

。도금액 조성Plating solution composition

·황산구리 5수화물 : 20O g/L · Copper sulfate pentahydrate: 20O g / 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 including sulfur compounds, polymer compounds and nitrogen compounds

。도금조건Plating conditions

·전류밀도 : 5 mA/㎠ Current density: 5 mA / cm 2

·도금시간 : 30분 · Plating time: 30 minutes

·패들 교반속도 : 평균속도 200 mm/sec · Paddle stirring speed: Average speed 200 mm / 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: Air was supplied at a rate of 2 L / min from a large number of 0.5 mm through-holes opened 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 이외의 조건을 실시예 1과 동일하게 하여, 전해도금을 행하였다. Air was supplied from the porous ceramics at a flow rate of 150 ml / min using a bubble supplying unit made of the porous body (porous ceramic) shown in Figs. 21 and 22, and electrolytic plating was carried out in the same manner as in Example 1 except for the conditions .

(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.The same test piece as in Example 1 was prepared, and a plating solution having the same composition as in Example 1 was used. As the plating condition at the time of electrolytic plating, paddle stirring was not performed, And electrolytic plating 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.The same test piece as that of Example 1 was prepared, and as a plating condition at the time of electrolytic plating using a plating solution having the same composition as that of Example 1, air bubbles were supplied at 150 ml / min without paddle stirring, 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 portions of the copper (plated) film-formed test samples were cut according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, and the cut end surfaces were observed. Then, as shown in Fig. 23, the plating film was evaluated with a hole diameter d, a film thickness t of the plated film formed on the surface of the test piece (substrate), and an evaluation index t / d. The results are shown in Table 1 below. If the value of the evaluation index is 0.5 or less, the inside of the hole is preferentially plated, and the thickness of the plated film on the surface of the test piece after filling the inside of the hole with a plating film of copper or the like can be made thinner than the radius of the above- 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.It can be seen from Table 1 that the evaluation indexes in Examples 1 and 2 are much smaller than 0.5, whereby the inside of the holes is preferentially plated, and the surface of the plated material after filling the plated film of copper or the like into the holes Can be made thinner than the radius of the hole diameter. In Examples 1 and 2, holes having a width of 20 mu m and a depth of 50 mu m were filled with copper without defects. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that the inside of the hole was not filled with copper and 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.24 shows a state in which copper is buried in the hole according to the first embodiment. Copper is deposited on the bottom of the hole immediately after the start of plating and copper is completely buried in the middle of the hole in the middle of plating and copper is completely buried in the inside of the hole in the plating period, It is considered that copper is formed thinly on the surface. 24, the thickness (T 2 ) of the plated film formed on the surface of the test piece (base material) can be made very thin with respect to the diameter D 2 of the hole.

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, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be practiced in various other forms within the scope of the technical idea.

Claims (6)

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 가지고,
상기 버블 공급부는, 상기 도금액 교반부와 상기 기판과의 사이에 위치하여, 상기 도금조의 바닥부를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.A plating bath for holding the plating solution,
An anode disposed to be immersed in the plating liquid in the plating tank,
A substrate holder for holding a substrate to energize the substrate and for disposing the substrate by immersing the substrate in a plating liquid at a position facing the anode;
A plating liquid agitator disposed between the anode and the substrate held by the substrate holder and stirring the plating liquid in the plating tank;
A bubble supply unit for supplying the bubble to the plating liquid held by the substrate holder and facing the surface to be plated of the substrate immersed in the plating liquid,
And a plating power supply for applying a voltage between the substrate and the anode,
Wherein the bubble supplying portion is disposed between the plating liquid stirring portion and the substrate and is disposed along the bottom portion of the plating bath. 제 1 항에 있어서,
상기 버블의 공급량은, O.1 내지 10 L/min인 것을 특징으로 하는 도금장치.The method according to claim 1,
Wherein the supply amount of the bubbles is 0.1 to 10 L / min. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 버블 공급부는, 하부 절반부분의 영역에, 복수의 유통구멍을 일렬 또는 복수열에 걸쳐 기설정된 피치로 설치한 중공관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도금장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the bubble supplying section comprises a hollow tube in which a plurality of flow holes are arranged in a row or a plurality of rows at a predetermined pitch in a region of a lower half portion. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 버블 공급부는, 다공질체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도금장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the bubble supplying section is made of a porous material. 도금조 내의 도금액 중에 기판과 애노드를 서로 대치시켜 배치하고,
상기 기판과 상기 애노드와의 사이에 전압을 인가하고,
상기 기판과 상기 애노드와의 사이의 도금액을 도금액 교반부에서 교반하면서, 상기 도금액 교반부와 상기 기판으로 끼워진 영역에, 상기 도금조의 바닥부로부터 버블을 공급하는 것을 특징으로 하는 도금방법.The substrate and the anode are disposed to face each other in the plating liquid in the plating tank,
Applying a voltage between the substrate and the anode,
Wherein a bubble is supplied from a bottom portion of the plating bath to a region sandwiched between the plating solution stirring portion and the substrate while stirring the plating solution between the substrate and the anode in the plating solution stirring portion. 제 5 항에 있어서,
상기 버블의 공급량은, 0.1 내지 10 L/min인 것을 특징으로 하는 도금방법.6. The method of claim 5,
Wherein a supply amount of the bubbles is 0.1 to 10 L / min.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8270178B2 (en) * 2010-03-22 2012-09-18 Au Optronics Corporation Active device array substrate
JP5509332B2 (en) * 2010-07-26 2014-06-04 浜松ホトニクス株式会社 Manufacturing method of interposer
JP2015032661A (en) * 2013-08-01 2015-02-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device, manufacturing method of the same and semiconductor device mounting method
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JP7161085B1 (en) * 2022-04-21 2022-10-25 株式会社荏原製作所 Plating equipment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5516412A (en) * 1995-05-16 1996-05-14 International Business Machines Corporation Vertical paddle plating cell
US6333560B1 (en) * 1999-01-14 2001-12-25 International Business Machines Corporation Process and structure for an interlock and high performance multilevel structures for chip interconnects and packaging technologies
US7179738B2 (en) * 2004-06-17 2007-02-20 Texas Instruments Incorporated Semiconductor assembly having substrate with electroplated contact pads

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