(57)【要約】      （修正有）【課題】工程を簡略化し処理コストを低減できるめっき方法、めっき装置、及び半導体装置の製造方法を提供。【解決手段】超臨界流体を含５１ｃを有するメッシュ状陽極２１と、陰極１２とを、レジストマスク１５を介在させて対向配置させ、めっき膜５２を成膜する電気めっき装置、電気めっき方法、及び半導体装置の製造方法。めっき膜厚の増大に伴い、極板間距離Ｌ２を増大させてもよい。【選択図】図２
2018040048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき液が配される反応部に、前記めっき液が通る通路を有する陽極と、陰極とを、レジストマスクを介在させて対向配置させることと、
前記陰極の電位を前記陽極に対して負の電位にすることにより、前記陰極の表面に金属めっき膜を成膜することと、を備える電気めっき方法。
【請求項２】
めっき液が配される反応部に、陽極と、陰極とを、レジストマスクと前記めっき液が流通する通路を有するサポート層とを備えるマスク部を介在させて、対向配置させることと、
前記陰極の電位を前記陽極に対して負の電位にすることにより、前記陰極の表面に金属のめっき膜を成膜することと、を備える電気めっき方法。
【請求項３】
前記陽極は、前記通路を構成する複数の貫通孔を有する多孔質の板状に構成され、
前記めっき膜を形成する際の前記レジストマスクと前記陰極との間の距離は１μｍ以下である請求項１記載の電気めっき方法。
【請求項４】
前記陽極は金属材料で構成され、
前記サポート層は、前記通路を構成する複数の貫通孔を有する多孔質の板状に構成され、
前記レジストマスクは、成膜されるめっき膜のパターン形状に対応するパターンを有し、
前記めっき膜を形成する際の前記レジストマスクと前記陰極との間の距離は１μｍ以下である請求項２記載の電気めっき方法。
【請求項５】
前記通路は前記レジストマスクのパターンの最小開口幅よりも小さいピッチで複数配列される貫通孔を有する請求項１または２記載の電気めっき方法。
【請求項６】
前記レジストマスクの厚さと最終的に形成されるめっき膜の厚さの差は、４μｍよりも大きく、前記貫通孔のピッチは、４μｍよりも小さく、前記貫通孔の径は、１μｍよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の電気めっき方法。
【請求項７】
前記めっき液は被めっき金属イオンと電解質と界面活性剤を含有する請求項１または２記載の電気めっき方法。
【請求項８】
前記陽極は、金属層を有するアノード板であり、
前記陰極は、ウェハと前記ウェハの表面に形成されたシード層とを有するカソード板であり
前記アノード板のカソード板側の表面に、前記レジストマスクが配される、請求項１記載の電気めっき方法。
【請求項９】
前記反応部を大気圧以上に加圧すること、を備える請求項１または２記載の電気めっき方法。
【請求項１０】
前記反応部に超臨界流体を配すること、を備える請求項１または２記載の電気めっき方法。
【請求項１１】
前記成膜の時間、前記陽極または前記陰極に印可する電流量、及び成膜されるめっき膜の厚さ、の少なくともいずれかに応じて、前記レジストマスクと前記陰極との距離を調整する、請求項１または２記載の電気めっき方法。
【請求項１２】
前記陽極及び前記レジストマスクは、前記陰極の一部に対応するパターン形状を有し、前記陰極に対向して配置され、
前記陽極及び前記レジストマスクが前記陰極に対向した状態で前記陰極の電位を前記陽極に対して負の電位にすることにより、前記陰極の表面に前記レジストマスクのパターンに対応する金属めっき膜をパターン状に成膜することと、
前記陽極及び前記レジストマスクを前記陰極に対して相対的に移動させることと、
を繰り返し複数回行う、請求項１乃至１１のいずれか記載の電気めっき方法。
【請求項１３】
めっき液を収容可能に構成された反応槽と、
前記反応槽内に設けられ、前記めっき液が通る通路を有する陽極と、
前記陽極に対向配置される陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配されるレジストマスクと、
前記陽極及び前記陰極に接続される電源と、を備えることを特徴とする電気めっき装置。
【請求項１４】
めっき液を収容可能に構成された反応槽と、
前記反応槽内に設けられ、レジストマスクと前記めっき液が流通する通路を有するサポート層とを備えるマスク部を介在させて、対向配置された陽極及び陰極と、
前記陽極及び前記陰極に接続される電源と、を備えることを特徴とする電気めっき装置。
【請求項１５】
前記陰極と前記レジストマスクとの間の距離を調整可能に構成された調整装置と、
前記反応槽に少なくとも被めっき金属イオンと電解質と界面活性剤を含有する前記めっき液を供給するめっき液供給部と、
前記電源、前記調整装置、及び前記めっき液供給部の動作を制御することにより、前記めっき液が配された前記反応槽内において、前記陽極と、陰極とを、レジストマスクを挟んで対向配置させた状態で、前記陰極の電位を前記陽極に対して負の電位にすることにより、前記陰極の表面に金属めっき膜をパターン状に成膜させる、制御部と、を備える請求項１３または１４記載の電気めっき装置。
【請求項１６】
前記反応槽に超臨界流体を供給する超臨界流体供給部と、
前記超臨界流体供給部の動作を制御する制御部と、を備える請求項１３または１４記載の電気めっき装置。
【請求項１７】
前記陽極は、金属層表面に形成されたアノード板を備え、
前記陰極は、ウェハと、ウェハの表面に形成されたシード層とを有するカソード板を備え、
前記アノード板の金属層が前記電源の正極に接続され、
前記カソード板のシード層が前記電源の負極に接続される、請求項１３乃至１６のいずれか記載の電気めっき装置。
【請求項１８】
前記反応槽内を大気圧以上に加圧する加圧装置を備える請求項１３乃至１７のいずれか記載の電気めっき装置。
【請求項１９】
めっき液が配される反応部に、前記めっき液が通る通路を有する陽極と、陰極とを、レジストマスクを介在させて対向配置させることと、
前記陰極の電位を前記陽極に対して負の電位にすることにより、前記陰極の表面に金属めっき膜を成膜することと、を備える半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気めっき装置、電気めっき方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理技術の発達、普及により電子機器の小型化、薄型化、高性能化が進められており、これに伴って半導体パッケージも小型化の傾向にある。特に、携帯端末等に多用される数ピン〜１００ピン程度の半導体パッケージは、従来のＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔ−ｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）からより小型なノンリードタイプのＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔ−ｌｉｎｅ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）に変化し、近年ではさらに小型なＷＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）へ形態が変わりつつある。
【０００３】
一般的なＷＣＳＰは、パッケージの下面にはんだボールが格子状に複数形成されており、このはんだボールで基板電極上に接続される。
【０００４】
ＳＯＰ、ＱＦＰ、ＳＯＮ、ＱＦＮといったパッケージの製造工程は、ダイシング後の個片化した半導体チップを、リードフレームにマウントする工程、ワイヤボンディングで接続する工程、封止樹脂でモールドする工程、リードを切り離す工程、リードを外装めっきする工程を有する。
【０００５】
一方、ＷＣＳＰの製造工程は、ウェハをダイシングして半導体チップにする前段階、すなわち、半導体ウェハの表面上にはんだボールを搭載した後、ダイシングして個片化するだけであるため、極めて生産性が高い。
【０００６】
ＷＣＳＰでは、チップの電極パッドの配置をはんだボールの配置に変換するため、Ｃｕの電気めっきを用いたセミアディティブ法による再配線形成が必要である。セミアディティブ法は、電気めっき時の陰極となるシード層の形成、再配線形状をパタニングしたレジスト層形成、電気めっきによるＣｕめっき、レジスト層の剥離、シード層のエッチングの５工程から構成される。
【０００７】
これらの工程は、プロセス及び寸法に関して前工程のＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ−Ｅｎｄ  Ｏｆ  Ｌｉｎｅ）と後工程の中間に位置するため、中間工程と呼ばれ、ウェハプロセスを用いることから、量産装置にはＢＥＯＬで用いられる装置に近い装置が用いられる。
【０００８】
具体的には、シード層形成には例えばＴｉとＣｕの積層薄膜が用いられ、これらを形成するには、ウェハ上に金属薄膜を形成するスパッタ装置が用いられる。また、レジスト層形成にはレジスト塗布、ベーキング、現像、洗浄・乾燥を自動で行うコーター・デベロッパーとステッパ露光装置が用いられる。
【０００９】
電気めっき装置では、ウェハ表面のシード層に通電する必要があり、ウェハを一枚毎にホルダに設置し、通電用の接点をとるために枚葉式の装置が用いられる。一般的な電気めっき装置では、陰極となるシード層を形成したウェハと陽極の間隔は、めっき膜の膜厚均一性を高めるため、可能な限り大きく設定されている。この距離は、少なくとも１ｍｍ以上であり、１０ｍｍ以上の場合が一般的である。また、シード層表面の酸化物を除去する前処理工程、Ｃｕめっき工程、洗浄・乾燥工程の３工程が必要であり、処理間での相互汚染を防ぐために、各工程の処理槽をそれぞれ個別に有し、槽間の自動搬送装置を備えた装置が用いられる。
【００１０】
一方、その後のレジスト層の剥離装置およびシード層のエッチング装置では、ウェハを剥離液ないしエッチング液に浸漬するだけの処理のため、枚葉式の装置に加え、複数のウェハを同時に処理するバッチ式の装置も使用可能である。この場合、めっき装置と同様に処理間での相互汚染を防ぐために、各処理槽に加え、水洗槽を個別に有し、槽間の自動搬送装置を備えた装置が用いられる。
【００１１】
これら複数の装置を用いた一連の工程によって、その最小線幅が１０μｍ以下の配線や、配線幅に対する配線高さの比であるアスペクト比が０．５以上の配線を、形成することが可能である。しかも、めっき材料として抵抗率の低いＣｕを用いることができ、高い配線密度と低い電気抵抗が両立可能である。
【００１２】
一方、これら一連の装置の処理能力は数１０００ウェハ／月以上で高いものの、いずれもワイヤボンディング装置、ダイボンディング装置等の通常の後工程装置に比較して極めて高額で設置スペースも大きいため、初期投資額が多額となり、少量多品種な製品へ適用することは難しく、生産量の変化に柔軟に対応することも困難である。
【００１３】
以上のように、ＷＣＳＰを生産する場合は、大規模な生産装置を設置する床面積や高額な初期投資が必要となるため、それらに見合わない少量多品種な製品に対してＷＣＳＰを適用することは事実上困難である。特に、一連の工程で、レジストに関連するレジスト形成、露光、現像、剥離の工程は、全工程の半分以上を占めるとともに、これらの工程は使用される材料を含め、最終的な製品の構成材として残らない間接的なものであるため、生産性向上と低コスト化に向け、これらレジストに関連する工程を簡略化する工法が開発されつつある。
【００１４】
例えば、インクジェット法により金属ナノペーストを吐出し、基板上にレジストを用いることなく金属配線パターンを形成する技術が知られている。本法によれば、銀や銅などの材料で、厚さ２μｍ、最小線幅約３０μｍ、ピッチ６０μｍ程度の配線を基板上に直接描画する方法で形成できる。
【００１５】
しかしながら、本方法では、粘度の小さいナノペーストを用いるため、基板表面との相互作用が強く影響し、安定して微細なパターンを形成することは難しいとされている。また、配線の厚みにも限界があり、アスペクト比が０．５を超えるような配線パターンを形成することは困難である。さらに、形成される配線は、ナノペーストを焼結したものであるため、完全なバルク状金属とは性質が異なり、電気抵抗や伸び率、引張り強度などの点でバルク材料に劣り、電気的性能や信頼性については、従来の電気めっきによるセミアディティブ法で形成した配線よりも低下する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第３７０３１３２号公報
【特許文献２】特許第４４４０６０９号公報
【特許文献３】特許第４１０１２６１号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】酒井  ：  電子情報通信学会誌．Ｖｏｌ９０、Ｎｏ７、ｐｐ．５４４−５４８  （２００７）
【非特許文献２】Ｈ．  Ｙｏｓｈｉｄａ、  Ｍ．  Ｓｏｎｅ  ：  Ｃｈｅｍ．  Ｌｅｔｔ．１１、ｐｐ．１０８６−１０８７  （２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の実施形態は、工程を簡略化し処理コストを低減できる電気めっき方法、電気めっき装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
実施形態にかかる電気めっき方法は、めっき液が配される反応部に、前記めっき液が通る通路を有する陽極と、陰極とを、レジストマスクを介在させて対向配置させることと、前記陰極の電位を前記陽極に対して負の電位にすることにより、前記陰極の表面に金属めっき膜を成膜することと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る電気めっき装置の概略構成を示す説明図。
【図２】同実施形態にかかる電気めっき装置の一部の概略構成を示す説明図。
【図３】同電気めっき装置の陽極の構成を示す斜視図。
【図４】同電気めっき装置の陰極における電流分布を示す説明図。
【図５】同実施形態にかかる電気めっき方法により製造される半導体装置の一例を示す説明図。
【図６】第２実施形態に係る電気めっき装置の概略構成を示す説明図。
【図７】同実施形態に係る電気めっき装置の一部の概略構成を示す説明図。
【図８】同電気めっき装置の陰極における電流分布を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施形態］
以下、第１実施形態にかかる電気めっき装置１及び電気めっき方法を用いた半導体装置または配線基板の製造方法について、図１乃至図５を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１は本実施形態に係る電気めっき装置１の概略構成を示す説明図である。図２は、電気めっき装置の一部の概略構成を示す説明図である。図３は、電気めっき装置１のアノード板の一部の構成を示す斜視図である。図４は、電気めっき装置の陰極における電流分布を示す説明図である。図５は、本実施形態にかかる電気めっき方法により製造される半導体装置の一例を示す説明図である。
【００２２】
本実施形態において、一例として、めっき液３６に超臨界ＣＯ２を混合し、めっき膜５２としてＣｕ配線を図５に示す半導体素子１０１が形成されたＳｉなどのカソード板３１上に成膜してＷＣＳＰ等の半導体装置１００Ａを製造する例を説明する。尚、カソード板３１として半導体素子１０１が形成されていないカソードを用いることで、同様の方法で配線基板を製造することもできる。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係る電気めっき装置１は、めっき液３６を収容する反応部としての反応槽１０と、反応槽１０内に配される陽極１１と、陽極１１に対向配置される陰極１２と、陽極１１を支持する陽極支持部１３と、陰極１２を支持する陰極支持部１４と、陽極１１と陰極１２の間に配されるレジストマスク１５と、通電用の直流定電流源１６と、反応槽１０の供給側に流体供給管３８を介して接続された超臨界流体供給部１８と、反応槽１０の供給側に液体供給管３４を介して接続されためっき液供給部１７と、反応槽１０の排出側に排出管４７を介して接続された処理容器１９と、各部の動作を制御する制御部２０と、を備える。
【００２４】
反応槽１０は、例えば内壁がテフロン（登録商標）コートされたステンレス製の圧力容器で構成され、上部に開口を有する方形の筺状のケース体１０ａと、ケース体１０ａに設けられ開口を開閉する蓋体１０ｂと、を備える。反応槽１０は、めっき液３６と超臨界状態のＣＯ２が収容可能に構成される。反応槽１０は、めっき液３６と超臨界状態のＣＯ２を収容するとともに、陽極１１と陰極１２が対向配置される内部空間を有する。反応槽１０は、流体供給管３８及び液体供給管３４を介して、めっき液供給部１７及び超臨界流体供給部１８に、それぞれ接続されるとともに、排出管４７を介して処理容器１９に接続されている。
【００２５】
図２及び図３に示す陽極１１は、多孔質のアノード板２１である。アノード板２１は例えば純Ｐｔ板や表面にＩｒ膜やＩｒとＰｔの積層膜等を被覆したＴｉ等の金属材料で形成された金属層としてのベース２１ａから構成される。例えばアノード板２１は、所定の厚さを有し、厚さ方向に貫通する貫通孔である通路２１ｃを多数有するメッシュ状に構成されている。例えば通路２１ｃの配列のピッチは、レジストマスク１５のパターンの最小幅よりも細かく設定されている。具体的には、レジストマスクのパターンの最小幅が１０μｍの場合は、通路２１ｃの配列のピッチは、１〜１０μｍ程度に構成されている。したがって、アノード板２１のカソード板３１側であってレジストマスク１５のレジストが形成されていない部位であって成膜部位に対応する領域である第１領域Ａ１は、アノード板２１を挟んで反対側の第２領域Ａ２と、通路２１ｃを介して連通している。したがって、この通路２１ｃを通ってめっき液３６が、アノード板２１の一方側の第２領域Ａ２から他方側の第１領域Ａ１に流入可能に構成されている。
【００２６】
ここで、形成されるめっき膜の高さばらつきは、レジストマスクの厚さｌ、めっき膜の高さｄ、通路２１ｃの配列ピッチｐ、通路２１ｃの径ｗより変化する。本実施形態において、めっき電流分布とこれらの値との関係を明らかにし、形成されるめっき膜の高さばらつきを抑制可能なｌ、ｄ、ｐ、ｗの範囲を明確化した。アノード２１とめっき膜５２との距離すなわち（ｌ−ｄ）は、その増加に伴い電流分布は小さくなる。また、通路２１ｃの配列ピッチｐは、その減少に伴い電流分布は小さくなる。さらに、通路２１ｃの径ｗは、その増加に伴い、電流分布は小さくなる。これらの関係を総合して考慮し、レジストマスクのパターンの最小幅が１０μｍの場合は、めっき膜の高さばらつきを±１０％以下に抑えるために、好ましくはレジストマスクの厚さｌ、めっき膜の高さｄ、通路２１ｃの配列ピッチｐ、通路２１ｃの径ｗの関係を、
ｌ−ｄ＞４μｍ、かつ、ｐ＜４μｍ、かつ、ｗ＞１μｍ
とする。
【００２７】
アノード板２１は、陽極支持部１３に接合等により支持され、Ｚ軸方向に移動可能に取付けられている。アノード板２１は、接続リードを介して直流定電流源１６の正極に接続されている。アノード板２１のカソード板３１側には、レジストマスク１５が配される。
【００２８】
レジストマスク１５は、絶縁材料で構成された膜であり、例えばポリイミド、エポキシ等を主成分とする有機膜で構成される。レジストマスク１５は、成膜するめっき膜５２のパターン形状に対応する所定のパターン形状に構成されている。レジストマスク１５のパターン形状は、例えばカソード板３１上に形成されるめっき膜５２のパターンと中心線が同じであってそのパターン幅を調整したものを、反転したパターン形状である。
【００２９】
例えば、めっき膜５２として、幅が２０μｍ程度、高さ、すなわち膜厚、が１０μｍ程度で、パターン断面における最大高さに対する半値幅が１０μｍで、４０μｍピッチの配線パターンを形成したい場合は、レジストマスク１５は、パターン幅の最小幅が１０μｍ、３０μｍ間隔の、４０μｍピッチのパターン状に形成される。
【００３０】
レジストマスク１５が成膜されていない領域Ａ１において、アノード板２１がカソード板３１に対して露出しており、このアノード板２１の露出部位に対向する位置において、カソード板３１上にめっき膜５２が形成される。
【００３１】
陽極支持部１３は、陽極の高さ（Ｚ方向）位置を調整することで、例えば陽極１１と一体に構成されたレジストマスク１５と陰極との距離Ｌ２を調整可能に構成された調整装置である。陽極支持部１３は、Ｚ方向の長さが可変に構成された圧電部１３ａと、圧電部１３ａの一方に設けられ蓋体１０ｂに接合される接合面を有する第１の支持プレート１３ｂと、圧電部１３ａの他方に設けられアノード板２１に接合される支持面を有する第２の支持プレート１３ｃと、を備えている。
【００３２】
圧電部１３ａは例えば圧電セラミック材料を複数層積層して備えるとともに、電気接続用の電圧端子１３ｄを有している。圧電部１３ａは、電圧端子１３ｄに印加する電圧に応じて、カソード板３１の表面と垂直なＺ軸方向の長さが例えば０．１μｍ以下の精度で０〜４０μｍの範囲で可変である。
【００３３】
陽極支持部１３の一方の端面は反応槽１０の蓋体１０ｂの下面に接合され、他方の端面はアノード板２１に接合される。陽極支持部１３は、電圧の印可によって圧電部１３ａのＺ方向長さを調整することで、アノード板２１のＺ軸方向の位置を調整し、レジストマスク１５の表面とカソード板３１表面とのＺ方向距離である距離Ｌ２を調整する。尚、距離Ｌ２を０としてレジストマスク１５とカソード板３１を接触させても良く、その場合は必ずしも圧電部１３ａ、電圧端子１３ｄからなる調整装置は必要無い。
【００３４】
陰極１２は、ウェハ３１ａと、ウェハ３１ａ上に形成されるシード層３１ｂと、を備えるカソード板３１である。陰極１２は、Ｓｉからなるウェハ３１ａ上にシード層３１ｂとして例えばＴｉ／Ｃｕ積層膜がスパッタや蒸着法等の物理的被着法で形成されている。例えば本実施形態では、Φ２００ｍｍの円板状のカソード板３１を用いる。カソード板３１は接続リードを介して直流定電流源１６の負極側に接続されている。
【００３５】
なお、Ｔｉ層はＳｉウェハ３１ａとの密着強度を高めるために形成され、その膜厚は０．１μｍ程度が望ましい。Ｃｕ層は主に給電に寄与するために形成され、その膜厚は０．２μｍ以上が好ましい。
【００３６】
陰極支持部１４は、ケース体１０ａに設置され上面にカソード板３１を支持する支持台１４ａと、支持台１４ａにカソード板３１を固定する押さえ部材１４ｂと、を備えている。
【００３７】
めっき液供給部１７は、ＣＯ２を除いためっき液３６を貯留するとともに液体供給管３４を介して反応槽１０に接続されるめっき液タンク３３を備えている。液体供給管３４は、めっき液タンク３３から反応槽１０内に至る流路を構成する配管である。液体供給管３４には配管内を流れる流体の流量を調整する制御バルブ３５が設けられている。
【００３８】
めっき液３６は、例えば金属イオンと電解質を含む流体である。めっき液３６として、例えば一般的な硫酸銅めっき液３６を用いることができる。本実施形態において、めっき液３６として硫酸銅５水和物と硫酸の混合溶液に、界面活性剤を添加した一般的な硫酸銅めっき液を用いる。なお、めっき液３６はこれに限られるものではなく、例えばピロリン酸銅めっき液やスルファミン酸銅めっき液等、他のめっき液を用いてもよい。
【００３９】
超臨界流体供給部１８は、二酸化炭素ボンベ３７と、流体供給管３８を介して二酸化炭素ボンベ３７及び反応槽１０に連通された温調ポンプ３９と、を備えている。
【００４０】
超臨界流体は、温度と圧力で決まる物質の状態図において、固体、液体、気体のいずれにも属さない状態の流体であり、高拡散性、高密度、ゼロ表面張力等の特性によって、ナノレベルの浸透性や高速反応に寄与することが知られている。本実施形態においては、超臨界流体として、超臨界ＣＯ２を用いる。なお、本実施形態においては二酸化炭素に界面活性剤を添加することで乳濁化し、電気めっきに応用できるようにした超臨界ＣＯ２エマルジョン（ＳＣＥ：Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ  ＣＯ２  Ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を用いる。
【００４１】
二酸化炭素ボンベ３７は高圧の二酸化炭素を貯留する容器である。二酸化炭素ボンベ３７は例えば４Ｎの液化ＣＯ２を貯留する。
【００４２】
温調ポンプ３９は、流体供給管３８を介して二酸化炭素ボンベ３７に接続され、二酸化炭素ボンベ３７からの二酸化炭素ガスを加熱するヒータ４１と、二酸化炭素ガスを圧縮する加圧装置としてのコンプレッサ４２と、このコンプレッサ４２の出口側に接続された圧力計４３と、を備えている。
【００４３】
ヒータ４１は、二酸化炭素をその臨界温度３１．１℃以上の所定温度、例えば本実施形態では４０度程度に加熱する。コンプレッサ４２は、例えば高圧ポンプであり、二酸化炭素ガスを大気圧以上であって、例えばその臨界圧７．３８ＭＰａ以上の所定圧、例えば本実施形態では１５ＭＰａに、加圧する。
【００４４】
流体供給管３８は、二酸化炭素ボンベ３７から温調ポンプ３９を通って反応槽１０内に至る流路を構成する配管である。流体供給管３８の温調ポンプ３９上流側及び下流側にはそれぞれ配管内を流れる流体の流量を調整する制御バルブ４４，４５が設けられている。
【００４５】
超臨界流体供給部１８は、二酸化炭素ボンベ３７から、制御バルブ４４によって決定される流量の二酸化炭素を、ヒータ４１に供給し、ヒータ４１によって臨界点である３１℃以上の温度に加熱し、コンプレッサ４２によって臨界点である７．４ＭＰａ以上の圧力に加圧し、超臨界状態となった二酸化炭素を反応槽１０に供給する。
【００４６】
電源としての直流定電流源１６は、陽極１１と陰極１２間に通電し、陰極１２上にめっき液３６中の金属イオンを還元して析出させるための電流供給装置であり、その正極は陽極１１のアノード板２１を介してパターン状の極面２２に接続され、陰極はカソード板３１のシード層３１ｂに接続される。
【００４７】
処理容器１９は、例えば金属製の容器であり、排出管４７を介して反応槽１０に接続されている。排出管４７は反応槽１０から処理容器１９へ至る流路を構成する配管である。排出管４７は排出流路の途中から分岐して再び排出流路に戻る分岐流路を構成する分岐管４８を備えている。排出管４７の分岐部よりも上流側には配管内を流れる流体の流量を調整する制御バルブ４９が設けられている。分岐流路には背圧調整弁４６が設けられている。背圧調整弁４６は、流体の流量を高精度に制御できる可変バルブで構成され、反応槽１０内の圧力を所定の圧力である１５ＭＰａに保つ機能を有する。
【００４８】
以上のように構成された電気めっき装置１を用いてカソード板３１にパターン形成を行う電気めっき方法について、図１及び図５を参照して説明する。
【００４９】
本実施形態にかかる電気めっき方法は、反応槽１０内において、陽極１１と、陰極１２とを、レジストマスク１５を介在させて対向配置することと、反応槽１０にめっき液３６を配すことと、カソード板３１の電位を負にすることによりカソード板３１の表面に金属膜であるめっき膜５２を形成することと、を備える。
【００５０】
具体的には、まず、前処理として、カソード板３１を、電解質液に浸漬させる。本実施形態においては、１０ｗｔ．％のＨ２ＳＯ４水溶液に１分間浸漬することで、シード層３１ｂのＣｕ表面に形成された自然酸化膜を除去する。なお、酸化膜の成長状態により、この酸化膜を確実に除去できる前処理液の種類や組成、処理時間を適宜調整することが好ましい。
【００５１】
そして、前処理が施されたカソード板３１と、アノード板２１とを、レジストマスク１５を挟んで、反応槽１０内に対向して設置する。カソード板３１とアノード板２１を設置後、反応槽１０の蓋体１０ｂを閉じて、反応槽１０を密閉する。
【００５２】
制御部２０は、陽極支持部１３のＺ軸方向の長さを可変することで、陽極１１のＺ方向位置を調整し、レジストマスク１５の表面とカソード板３１表面を平行に維持したまま、レジストマスク１５とカソード板３１との間の距離Ｌ２を制御し、陰極の表面に成膜されるめっき膜表面とレジストマスク１５との距離Ｌ２’を、例えば１μｍ未満の所定値に設定する。
【００５３】
めっき前の距離Ｌ２＝Ｌ２’は例えば静電界シミュレーションにより設定する。なお、本実施形態においては、アノード板２１に通路２１ｃが形成されていることから、アノード板２１のカソード板３１の対向面に、その裏面側から、めっき液３６を流入させることが可能であるため、めっき液３６を供給するために距離Ｌ２を大きく確保する必要がない。このため、距離Ｌ２は０あるいは０に近い値とすることができる。例えば本実施形態においてめっき前の距離Ｌ２＝Ｌ２’は１μｍ以下に設定される。
【００５４】
次に、めっき液３６及び超臨界状態のＣＯ２を反応槽１０内に入れる。具体的には、まず制御部２０が液体供給管３４の制御バルブ３５を所定量開くことによって、制御バルブ３５によって決定される所定流量のめっき液３６を、タンク内から反応槽１０に供給する。
【００５５】
このとき、反応槽１０内に配されためっき液３６は、通路２１ｃを通ってアノード板２１の上部からアノード板２１とカソード板３１との間の、レジストマスク１５が配されていない第１領域Ａ１に、流入する。
【００５６】
続いて、制御部２０が流体供給管３８の制御バルブ４４、４５を所定量開くことによって、二酸化炭素ボンベ３７から、制御バルブ４４によって決定される流量の二酸化炭素を、温調ポンプ３９に供給する。そして、制御部２０は、ヒータ４１を制御して二酸化炭素をその臨界温度３１．１℃以上に加熱させ、コンプレッサ４２を制御して、二酸化炭素ガスを所定圧、例えば、二酸化炭素をその臨界圧７．３８ＭＰａ以上に加圧する。さらに、反応槽１０に接続されたコンプレッサ４２と背圧調整弁４６を制御し、反応槽１０内を１５ＭＰａに調整する。また、反応槽１０の外部に設けられた外部ヒータによって反応槽１０外部の温度も４０℃となるように制御する。
【００５７】
ここで、めっき液３６と超臨界流体であるＣＯ２の体積比は例えば８：２、すなわちＣＯ２が２０ｖｏｌ．％となるように流量設定する。一般にＣＯ２が超臨界状態となる臨界点は、３１℃、７．４ＭＰａであるが、本実施形態では、反応槽１０内の全ＣＯ２が確実に超臨界状態となるように、臨界温度＋９℃、臨界圧力＋７．６ＭＰａのマージンを設けた。ただし、これらの値は、反応槽１０内の温度や圧力分布等を考慮して適宜決めることができる。
【００５８】
制御部２０は、圧力計４３や温度計によって検出される反応槽１０内の圧力と温度が所定値以上で安定した時点で、直流定電流源１６を入れ、めっき電流を定電流で所定の時間通電する。
【００５９】
反応槽１０内において、通電によりカソード板３１が負極となると、距離Ｌ２が短いことから、カソード板３１の表面の電界はレジストマスク１５の、アノード板２１が露出した部位のパターンに対向した部分に集中する。この結果、陰極であるカソード板３１の表面にはレジストマスク１５が無くアノード板２１が露出したパターンに対応したパターン状にめっき膜５２が形成され、Ｃｕ配線が形成される。
【００６０】
ここで、陰極表面に形成される電界は、静電場の理論がそのまま適用され、ラプラスの微分方程式を適当な境界条件の下で解いて得ることができる。めっき電流分布は、正しくはめっき時の電流密度、めっき液３６の特性により修正される。ラプラスの微分方程式で得られる電流分布は一般に一次電流分布と呼ばれ、電極表面で化学反応が生じるめっきの場合には、陽極および陰極でそれぞれ分極が生じるため、境界条件としてこの現象を取り込む必要がある。この結果から得られる電流分布は二次電流分布と呼ばれ、二次電流分布は一次電流分布よりもさらに均一化される傾向となる。
【００６１】
二次電流分布の均一化の指標は、めっき液３６の導電率と分極抵抗の積Ｗで決定される。この積Ｗが０の場合、二次電流分布は一次電流分布と等しくなり、Ｗの増加に伴い二次電流分布は一次電流分布に比べより均一化されることとなる。
【００６２】
すなわち、一次電流分布と二次電流分布の間には一定の関係が生じ、例えば、一次電流分布の標準偏差σに対し、前記の積Ｗが０．５の場合は、二次電流分布の標準偏差はσの概略２／３となり、Ｗが１．０の場合は、二次電流分布の標準偏差はσの概略１／２となる。
【００６３】
なお、一般的な電気めっきにおいては、めっき液３６の温度上昇に伴い導電率は増加し、分極抵抗は減少する傾向にある。これらの傾向の詳細な挙動は、用いるめっき液３６によって異なる。したがって、均一なめっき膜厚が求められる一般的なめっきでは、指標となるめっき液３６の導電率と分極抵抗の積が安定的かつ大きくなる条件を選定することになる。また、陰極表面の電位対電流特性すなわち陰分極線は、一般には線形ではなく、二次曲線に近い特性となり、電流密度の増加に対して分極抵抗は減少する傾向となる。したがって、一般的なめっきでは、電流密度は生産性を考慮して許されるめっき時間内で成膜可能な範囲で低くすることが好ましい。硫酸銅と硫酸からなり、硫酸濃度の高い高均一電着性浴あるいはハイスロー浴といわれるめっき液３６によるＣｕめっきでは、通常、Ｗが０．５以上となるような条件が主に用いられる。
【００６４】
これに対して、本実施形態にかかる電気めっき方法では、パターン状の電極に対応するパターン状のめっき膜５２を得るために、Ｗは０．５未満とすることが好ましい。
【００６５】
すなわち、電流密度は、一般的なＣｕめっきでは、カソード板３１表面での電流密度の均一性を高めるため、通常、分極抵抗が大きくなる５Ａ／ｄｍ２以下に設定されるが、本実施形態では、分極抵抗を小さくするため、一般的なＣｕめっきよりも高めの１０Ａ／ｄｍ２に設定した。この時の平均成膜速度は約２μｍ／ｍｉｎとなる。
【００６６】
本実施形態において、制御部２０は、成膜時間、電流量、または成膜されるめっき膜５２の厚さ、に応じて、距離Ｌ２を広げるように調整する。
【００６７】
制御部２０は、めっき開始直後から、経過時間に応じて、電圧端子１３ｄに電圧を印可することで、めっき膜５２の平均成膜速度と同じ速度、ここでは例えば２μｍ／ｍｉｎで、圧電部１３ａのＺ軸方向の長さが縮むように制御する。すなわち、距離Ｌ２が小さいと、成膜の度合いによってはシード層３１ｂに形成されるめっき膜５２と、レジストマスク１５の間の距離Ｌ２’が縮まり、互いに接触したり近接しすぎたりするために、成膜処理が妨げられることが考えられるが、本実施形態では、成膜速度と同等の速度でＺ方向において距離Ｌ２を広げることで、成膜面となるめっき膜５２の表面と、レジストマスク１５との間の距離Ｌ２’を一定値、例えば成膜開始時の距離Ｌ２と同等に、維持することができる。
【００６８】
そして、めっき開始から所定時間経過後に、直流定電流源１６の電源を切り、通電を止めるとともに陽極支持部１３のＺ軸調整の制御を停止する。例えば通電開始から停止までの時間は５ｍｉｎとする。
【００６９】
その後、排出側の制御バルブ４９を開放することで、反応槽１０内の超臨界流体やめっき液３６を排出するとともに、反応槽１０内を常圧に戻す。そして、反応槽１０の蓋体１０ｂを開き、Ｃｕ被膜が成膜されたカソード板３１を取出し、水洗・乾燥を行う。
【００７０】
さらに、めっき膜５２が成膜されたカソード板３１を、１０ｗｔ．％のＨ２ＳＯ４および１０ｗｔ．％のＨ２Ｏ２の混合水溶液に浸漬し、Ｃｕめっきで形成された配線パターン間に析出した余剰Ｃｕおよびシード層３１ｂの構成層であるＣｕを除去するエッチバックを行う。
【００７１】
なお、めっきＣｕ膜は本工程で溶解するが，その溶解厚さは２μｍ程度であるため支障はない。配線パターン間のＣｕ残渣が無くなった後、シード層３１ｂのＴｉ層が露出するため、続けてＴｉのエッチングを行う。Ｔｉのエッチングは、Ｈ２Ｏ２とアンモニア水とキレート剤の混合溶液で行う。また、Ｔｉ溶解時にめっきＣｕ膜は殆ど溶解しない。
【００７２】
以上の工程により、カソード板３１上の所望の領域にめっき膜５２としてＣｕめっきにより配線パターンを形成することができ、半導体装置１００Ａが製造される。
【００７３】
なお、図５に示す半導体装置１００Ａは、複数の半導体素子１０１と、各半導体素子１０１に接続される配線３１ｇと、絶縁層３１ｆと、配線３１ｇに接続されためっき膜５２と、を備える。
【００７４】
また、カソード板３１として、半導体素子が形成されていないカソードを用い、上記電気めっき装置１および電気めっき方法でカソード板３１に配線パターンを形成することで、配線基板を製造することができる。すなわち、本実施形態にかかる配線基板の製造方法は、上記電気めっき装置１および電気めっき方法によって、カソード板３１上に、めっき膜５２として配線を成膜することを備える。
【００７５】
以上のように形成したＣｕ配線に対し、レーザ顕微鏡により、配線の表面形状測定を行った。めっき後では、めっき膜厚のピーク値１２μｍに対する半値幅が１０μｍ程度となる配線が形成できており、エッチング後では、膜厚のピーク値１０μｍに対する半値幅が８μｍ程度で、配線幅約２０μｍ、配線高さ約１０μｍ、アスペクト比０．５以上のＣｕ配線が形成できた。
【００７６】
本実施形態にかかる電気めっき装置１及び電気めっき方法によれば、以下の効果が得られる。すなわち、通路２１ｃを有するアノード板２１とカソード板３１をパターン形成されたレジストマスク１５を挟んで対向させることで、めっき膜を高精度に形成することが可能である。すなわち、ソリッドな材料で微細かつ高アスペクトな配線を実現できるため、ペーストを用いた印刷法やインクジェット法と比べて、低抵抗で電気的特性に優れ、かつ、延性や引張り強度が高く機械的特性に優れるという効果が得られる。また、上記本実施形態にかかる電気めっき装置１及び電気めっき方法によれば、めっき膜形成に際して、ウエハ上にレジストを毎回成膜する必要がないため、レジストに関連するレジスト形成、露光、現像、剥離の工程を省略でき、処理工程を大幅に短縮できる。
【００７７】
本実施形態にかかる電気めっき装置１及び電気めっき方法では、アノード板２１にめっき液の流通可能な通路２１ｃを形成したことで、アノード板２１の裏側からカソード板３１とレジストマスク１５の間に効果的にめっき液３６供給することができる。したがって、カソード板３１とレジストマスク１５の間の距離Ｌ２を小さくすることができ、例えば０とすることも可能である。ここで、成膜されるめっき膜５２のパターン形状は、パターン形成される表面とパターン状のレジストマスク１５との距離が近い程、成膜の精度が向上する。すなわち、本実施形態によれば、レジストマスク１５とカソード板３１との距離を小さくすることができることで、より高精度なパターン形成が可能となる。
【００７８】
図４は、静電界シミュレーションによって求めた陰極表面の二次電流分布である。図４は、本実施形態として、多孔質のアノード板２１を用い、５μｍ幅の陽極パターンに対し、レジストマスク１５とカソード板３１との距離Ｌ２を１μｍとした場合のカソード表面の二次電流分布を示す。また図４は、比較例として、孔部が形成されていない板状のアノード板を用い、５μｍ幅の陽極パターンに対し、距離Ｌ２を５μｍとした場合のカソード表面の二次電流分布を示している。
【００７９】
図４より、アノード板２１に通路２１ｃを形成して距離Ｌ２を小さくした本実施形態は、通路がなく距離Ｌ２が大きい比較例と比べて、配線パターン断面の配線高さに対する半値幅が約４０％減少することが分かる。したがって、本実施形態にかかる電気めっき方法によれば、より高精細なパターンが実現できる。
【００８０】
さらに、本実施形態にかかる電気めっき装置１及び電気めっき方法では、超臨界ＣＯ２を反応槽１０に導入したことにより、距離Ｌ２が小さくても、高精度なパターン形成が可能となる。すなわち、距離Ｌ２が小さいと、イオンを供給しにくいと考えられるが、浸透性の高いめっき液３６中の超臨界ＣＯ２ミセルがその極間に入り込むため、ミセル周囲のめっき液３６も追随して流動し、結果として極間中の被めっきイオンの供給を促進できる。
【００８１】
また、上記実施形態にかかる電気めっき装置１及び電気めっき方法は、成膜される膜厚に応じて距離Ｌ２を調整することで、距離Ｌ２が小さい場合にも、めっき膜５２と陽極との隙間を所定値以上確保することができることから、膜厚の大きいめっき膜５２の成膜にも適用可能である。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態にかかる電気めっき装置１Ａ、電気めっき方法及び配線基板の製造方法について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は第２実施形態に係る電気めっき装置１Ａの構成を示す説明図であり、図７は同電気めっき装置１Ａの一部の概略構成を示す説明図であり、図８は同電気めっき装置１Ａの陰極における電流分布を示す説明図である。
【００８２】
図６乃至図８に示されるように、第２実施形態にかかる電気めっき装置、電気めっき方法、半導体装置の製造方法、及び配線基板の製造方法は、レジストマスク１５に通路１５ａが形成されるとともに、アノード板２１がレジストマスク１５から離間して配置されている。また、本実施形態において、アノード板２１は固定され、レジストマスク１５が移動可能に支持される。この他、電気めっき装置１Ａ、電気めっき方法、半導体装置の製造方法、および配線基板の製造方法について装置の各部の構成や電気めっき方法の詳細は上記第１実施形態にかかる電気めっき装置１および電気めっき方法、半導体装置の製造方法、および配線基板の製造方法と同様である。したがって、共通する構成および方法の説明を省略する。
【００８３】
本実施形態にかかる電気めっき装置１Ａは、めっき液３６を収容する反応部としての反応槽１０と、反応槽１０内に配される陽極１１と、陽極１１に対向配置される陰極１２と、陽極１１を支持する陽極支持部１３と、陰極１２を支持する陰極支持部１４と、陽極１１と陰極１２の間に配されるレジストマスク１５を備えるマスク部５０と、マスク部５０のレジストマスク１５を移動させる調整装置１１３と、通電用の直流定電流源１６と、反応槽１０の供給側に流体供給管３８を介して接続された超臨界流体供給部１８と、反応槽１０の供給側に液体供給管３４を介して接続されためっき液供給部１７と、反応槽１０の排出側に排出管４７を介して接続された処理容器１９と、各部を制御する制御部２０と、を備える。
【００８４】
マスク部５０は、支持体としての多孔質のサポート層５１と、サポート層５１の表面に所定のパターンで成膜されたレジストマスク１５と、を積層して備える。
【００８５】
サポート層５１は、例えばポリイミドなどの絶縁材料から、メッシュ状に形成され、めっき液３６が流通可能に構成されている。また、ある厚みを有するＳｉ等の無機材料に貫通孔を形成したものでも良い。例えばサポート層５１は、所定の厚さを有し、厚さ方向に貫通する貫通孔である通路５１ｃを多数有するメッシュ状に構成されている。通路５１ｃは、めっき液３６を、サポート層５１一方の表面側から他方の表面側に流入可能にしている。サポート層５１は、レジストマスク１５を所定位置に支持する支持体として機能する。例えばサポート層５１の通路５１ｃの配列のピッチは、レジストマスク１５のパターンの最小開口幅よりも細かく設定されている。したがって、マスク部５０のカソード板３１側であってレジストマスク１５のレジストが形成されていない部位である第１領域Ａ１と、マスク部５０を挟んだ反対側であってアノード板２１との間の第２領域Ａ２とは、通路５１ｃを介して連通している。この通路５１ｃを通ってめっき液３６が、マスク部５０の一方側の第２領域Ａ２から他方側の第１領域Ａ１に流入可能に構成されている。
【００８６】
ここで、形成されるめっき膜の高さばらつきは、レジストマスクの厚さｌ、めっき膜の高さｄ、通路２１ｃの配列ピッチｐ、通路２１ｃの径ｗより変化する。本実施形態において、めっき電流分布とこれらの値との関係を明らかにし、形成されるめっき膜の高さばらつきを抑制可能なｌ、ｄ、ｐ、ｗの範囲を明確化した。アノード２１とめっき膜５２との距離すなわち（ｌ−ｄ）は、その増加に伴い電流分布は小さくなる。また、通路２１ｃの配列ピッチｐは、その減少に伴い電流分布は小さくなる。さらに、通路２１ｃの径ｗは、その増加に伴い、電流分布は小さくなる。これらの関係を総合して考慮し、レジストマスクのパターンの最小幅が１０μｍの場合は、めっき膜の高さばらつきを±１０％以下に抑えるために、好ましくはレジストマスクの厚さｌ、めっき膜の高さｄ、通路２１ｃの配列ピッチｐ、通路２１ｃの径ｗの関係を、
ｌ−ｄ＞４μｍ、かつ、ｐ＜４μｍ、かつ、ｗ＞１μｍ
とする。
【００８７】
レジストマスク１５は、絶縁材料で構成された膜であり、例えばＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機膜、あるいはポリイミド、エポキシ等からなる有機膜で構成される。レジストマスク１５は、成膜するめっき膜５２のパターン形状に対応する所定のパターン形状に構成されている。レジストマスク１５のパターン形状は、例えばカソード板３１上に形成されるめっき膜５２のパターンと中心線が同じであってそのパターン幅を調整したものを、反転したパターン形状である。
【００８８】
マスク部５０のレジストマスク１５が成膜されていない領域Ａ１において、アノード板２１がカソード板３１に対向配置され、このアノード板２１に対向する位置において、カソード板３１上にめっき膜５２が形成される。なお本実施形態においてアノード板２１は板状であって通路２１ｃとなる貫通孔は形成されていない。
【００８９】
調整装置１１３は、レジストマスク１５のＺ方向位置を調整することで、例えばレジストマスク１５と陰極との距離Ｌ２を調整可能に構成される。調整装置１１３は、陽極支持部１３と同様に構成され、Ｚ方向の長さが可変に構成された圧電部１１３ａと、圧電部１１３ａの一方に設けられ蓋体１０ｂに接合される接合面を有する第１の支持プレート１１３ｂと、圧電部１１３ａの他方に設けられレジストマスク１５に接合される支持面を有する第２の支持プレート１１３ｃと、を備えている。
【００９０】
圧電部１１３ａは例えば圧電セラミック材料を複数層積層して備えるとともに、電気接続用の電圧端子１１３ｄを有している。圧電部１１３ａは、電圧端子１１３ｄに印加する電圧に応じて、カソード板３１の表面と垂直なＺ軸方向の長さが例えば０．１μｍ以下の精度で０〜４０μｍの範囲で可変である。
【００９１】
本実施形態において、レジストマスク１５とカソード板３１との距離Ｌ３は１μｍ以下に設定されている。一方、アノード板２１はレジストマスク１５を有するマスク部５０と離間して配置され、アノード板２１とマスク部５０との間にめっき液３６が配される。
【００９２】
本実施形態にかかる電気めっき方法は、めっき液３６が配される反応槽１０に、陽極１１と陰極１２とを、レジストマスク１５を有するマスク部５０を介在させて対向配置させることと、陰極１２の電位を前記陽極に対して負の電位にすることにより、陰極１２の表面に金属のめっき膜５２を成膜することと、を備える。
【００９３】
具体的には、制御部２０は、まず上記第１実施形態と同様に、前処理を施したカソード板３１とアノード板２１とをマスク部５０を挟んで所定距離離間させて対向配置させ、反応槽１０にめっき液３６及び超臨界ＣＯ２を供給する。その後、制御部２０は、通電によりカソード板３１上にめっき膜５２を成膜する。なお、成膜時には、第１実施形態にかかる電気めっき方法と同様に、成膜の進行度、例えば電流量、経過時間、または成膜厚さなどに応じて、距離Ｌ３を離間させるように調整装置を制御する。
【００９４】
本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果を奏する。サポート層５１にめっき液の流通可能な通路５１ｃを形成したことで、サポート層５１の裏側からカソード板３１とレジストマスク１５の間に効果的にめっき液３６供給することができる。したがって、カソード板３１とレジストマスク１５の間の距離Ｌ３を小さくすることができ、例えば０とすることも可能である。ここで、成膜されるめっき膜５２のパターン形状は、パターン形成される表面とパターン状のレジストマスク１５との距離が近い程、成膜の精度が向上する。すなわち、本実施形態によれば、レジストマスク１５とカソード板３１との距離を小さくすることができることで、より高精度なパターン形成が可能となる。
【００９５】
また、レジストマスク１５と陰極１２の距離Ｌ３を制御し、レジストマスク１５と陰極１２の表面に成膜されるめっき膜表面の距離Ｌ３’を、１μｍ以下に設定することで、陰極１２上に高精度に配線パターンを形成することができる。このため、陰極１２の表面に毎回レジスト層を成膜する工程を省略することができる。
【００９６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００９７】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、他の実施形態にかかる電気めっき方法として、陽極１１及びレジストマスク１５を陰極１２の一部に対応する構成とし、成膜処理と移動処理をくり返すことで複数回に分けてパターン成形を行うことも可能である。すなわち、陽極１１のパターン形状に対応するパターンのめっき膜５２を、陰極の表面の一部に成膜する成膜処理と、陰極と陽極とを相対的にＸＹ平面上において移動させる移動処理と、を複数回繰り返すことで、複数の単位パターンの並列で構成される所望のパターン形状を陰極の表面に形成する。
【００９８】
具体的には、上記第１実施形態と同様に所定厚の成膜処理を行った後、陽極１１の位置を所定の方向に、陽極１１の寸法分ずらすとともに、距離Ｌ２を初期の値に戻す。そして再び電流を印可し、陽極１１に対応するパターン状に成膜する。この成膜処理と移動を繰り返すことで、複数回に分けて広範囲のパターン形成を行う。すなわち、所定のピッチで位置をずらしながら、部分的な成膜処理を、複数回繰返し、複数カ所に分けて成膜処理をすることで、カソード板３１のシード層３１ｂ上において、全ての領域にＣｕ配線パターンが形成される。
【００９９】
その後、第１実施形態と同様に、反応槽１０内を常圧に戻して排出処理を行うとともに、Ｃｕ被膜が成膜されたカソード板３１を取出し、水洗および乾燥処理を施し、エッチバック処理を行う。
【０１００】
本実施形態においても上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を奏する。さらに本実施形態によれば、陽極のパターンを簡略化するとともに陽極の面積を低減できるため、陽極の設計や製造に必要な時間や費用を低減できる効果も得られる。
【０１０１】
また、めっき液３６や超臨界流体は上記に限るものではなく、Ｎｉ等、他のめっき液３６やＨ２Ｏ等の超臨界流体を用いることも可能である。さらに、前記したような方法により、陽極１１と陰極１２の間の狭い領域のめっき液を流動させることができれば、必ずしも超臨界流体をめっき液に混合する必要も無い。なお、Ｔｉ／Ｐｔの積層膜はいわゆる不溶解性の陽極となるが、Ｐｔの代わりにＩｒ、純ＣｕやＰを含有したＣｕ等の溶解性陽極も用いることができる。また、アノード板２１やサポート層５１についてメッシュ構造である例を示したがこれに限られるものではなく、例えば多数のポーラスを有する構成など、他の形状であってもよい。
【０１０２】
上記実施形態において、Ｚ軸方向の位置を調整する調整装置として、圧電素子を備えるピエゾ式の調整装置を例示したが、これに限られるものではなく、例えば回転モーターとギアを用いた機械式や、ボイスコイル式、リニアモーター式など、各種の機構を用いることができる。また、上記実施形態においては陽極１１を移動させる構成を示したがこれに限られるものではない。例えば他の実施形態として、陰極１２を移動させてもよいし陽極１１及び陰極１２を両方移動させる構成も適用可能である。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、 １Ａ…電気めっき装置、１０…反応槽、１０ａ…ケース体、１０ｂ…蓋体、１１…陽極、１２…陰極、１３…陽極支持部、１４…陰極支持部、１５…レジストマスク、１５ａ…通路、１６…直流定電流源、１７…液供給部、１８…超臨界流体供給部、１９…処理容器、２０…制御部、２１…アノード板、２１ａ…ベース、２１ｃ…通路、２２…極面、３１…カソード板、３１ａ…ウェハ、３１ｂ…シード層、３１ｆ…絶縁層、３１ｇ…配線、３３…めっき液タンク、３４…液体供給管、３５…制御バルブ、３６…めっき液、４２…コンプレッサ（加圧装置）、５０…マスク部、５１…サポート層、５１ｃ…通路、５２…めっき膜、１００Ａ…半導体装置、１０１…半導体素子、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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