(57)【要約】【課題】めっき時における平均電流値をより高くした効率的なめっきによるめっき膜の埋込みを行ってめっき時間を短縮し、しかも理想的なめっき膜の埋込みを行うことができるようにする。【解決手段】内部にスルーホールを形成した基板をめっき液中に浸漬させてめっき槽内に配置し、めっき槽内に配置される基板の表面及び裏面にそれぞれ対向する位置にアノードをめっき槽内のめっき液中に浸漬させて配置し、基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、パルス電流を供給して基板の表裏両面に所定時間のめっきを行うめっき処理を複数回に亘って行い、基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、めっき時とは逆方向の電流をそれぞれ供給する逆電解処理をめっき処理の間に行う。【選択図】図２０
2012136765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にスルーホールを形成した基板をめっき液中に浸漬させてめっき槽内に配置し、
めっき槽内に配置される基板の表面及び裏面にそれぞれ対向する位置にアノードをめっき槽内のめっき液中に浸漬させて配置し、
基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、パルス電流をそれぞれ供給して基板の表裏両面に所定時間のめっきを行うめっき処理を複数回に亘って行い、
基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、めっき時とは逆方向の電流をそれぞれ供給する逆電解処理を前記めっき処理の間に行うことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項２】
前記パルス電流は、順方向の電流の供給と逆方向の電流の供給を断続的に繰返すＰＲパルス電流であることを特徴とする請求項１記載の電気めっき方法。
【請求項３】
前記パルス電流は、順方向の電流の供給と停止を断続的に繰返すオン・オフパルス電流であることを特徴とする請求項１記載の電気めっき方法。
【請求項４】
前記パルス電流は、電流値の異なる２つのパルス電流を組合せた複合パルス電流であることを特徴とする請求項１記載の電気めっき方法。
【請求項５】
前記めっき処理を、めっきの進行に伴って、前記逆電解処理を挟み、平均電流密度が徐々に増加するように行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気めっき方法。
【請求項６】
前記逆電解処理を、順方向に電流を供給する正電解処理を挟んで、複数回繰返して行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば上下に貫通するスルーホールを内部に有する基板の表裏両面からめっきを同時に行って、スルーホールの内部に銅等の金属（めっき膜）を埋込むのに使用される電気めっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板等の基板を多層に積層させる際に各層間を導通させる手段として、基板の内部に上下に貫通する複数の金属からなる貫通電極（スルービア）を形成する技術が知られている。この貫通電極は、上下に貫通するスルーホールを内部に有する基板の表裏両面からめっきを同時に行って、スルーホール内にめっき膜を充填することで一般に形成される。
【０００３】
貫通電極を形成する電気めっき装置としては、表裏両面の所定領域を外部に露出させつつ周縁部をシールして基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダで保持した基板の表面及び裏面にそれぞれ対向する位置に配置されるアノードとを備え、基板ホルダで保持した基板及びアノードとをめっき液中に浸漬させた状態で、基板ホルダに保持した基板と各アノードとの間に電圧をそれぞれ印加して、上下に貫通するスルーホールを形成した基板の表裏両面からめっきを同時に行うことで、スルーホールの内部に銅等の金属を電気めっきで埋込むようにしたものが知られている（特許文献１等参照）。
【０００４】
例えば、図１（ａ）に示すように、上下に貫通するスルーホール１００ａを形成した基材１００の該スルーホール１００ａの内周面を含む全表面を、Ｔｉ等からなるバリア層１０２及び給電層としてシード層１０４で順次覆った基板Ｗを用意する。そして、基板Ｗの表裏両面からめっきを同時に行って、図１（ｂ）に示すように、スルーホール１００ａの深さ方向に沿った中央部で最も盛り上がった銅等の金属からなるめっき膜１０６を形成し、図１（ｃ）に示すように、このめっき膜１０６を成長させて、スルーホール１００ａの深さ方向に沿った中央部でスルーホール１００ａの壁面から成長しためっき膜１０６の先端部を互いに接合させる。これによって、スルーホール１００ａの深さ方向に沿った中央部をめっき膜１０６で閉塞させ、閉塞部を挟んだ上下に凹部１０８を形成する。そして、めっきを継続することで、図１（ｄ）に示すように、閉塞部を挟んで上下に形成された凹部１０８内にめっき膜１０６を更に成長させて凹部１０８内にめっき膜１０６を埋込む。これによって、基板Ｗの内部に、例えば銅等のめっき膜１０６からなる貫通電極（スルービア）を形成する（特許文献２参照）。
【０００５】
基板のスルーホールの内部に金属（めっき膜）を充填する電気めっき方法として、基板とアノードと間に、基板をカソードとした順方向パルス電流と該順方向パルス電流と電流の流れる方向を逆とした逆方向パルス電流とを供給することで、スルーホールの中央部を完全またはほぼ完全に埋めるようにすることが提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
また、プリント配線基板等の銅めっきに際して、ウェスカーの発生を抑制するため、カソードとアノードとの間に印加する直流電源電圧の極性を正負反転可能とし、被めっき物をカソードとする通常の正電解と、被めっき物をアノードとする逆電解を交互に切り替えながらめっき処理を行うようにすることが提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１３８５４２号公報
【特許文献２】特許第４２４８３５３号公報
【特許文献３】特開２００８−５１３９８５号公報
【特許文献４】特開２０１０−９５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
内部にボイド等の欠陥のないめっき膜からなる貫通電極を基板の内部に形成するには、図１（ｂ）〜（ｃ）に示すように、スルーホールの深さ方向に沿った中央部に優先的にめっき膜を成長させ、スルーホールの深さ方向に沿った中央部をめっき膜で先ず閉塞させ、更にめっきを継続することが理想とされている。しかしながら、このように理想を追求しながら、効率的なめっきによるスルーホール内へのめっき膜の埋込みを行ってめっき時間を短縮することは一般にかなり困難であった。つまり、従来例は、理想的なめっき膜のスルーホール内への埋込みと、めっき時における平均電流値をより高くした効率的なめっきによるめっき膜のスルーホール内への埋込みの双方を考慮したものではなかった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、めっき時における平均電流値をより高くした効率的なめっきによるめっき膜のスルーホール内への埋込みを行ってめっき時間を短縮し、しかも理想的なめっき膜のスルーホール内への埋込みを行うことができるようにした電気めっき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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、内部にスルーホールを形成した基板をめっき液中に浸漬させてめっき槽内に配置し、めっき槽内に配置される基板の表面及び裏面にそれぞれ対向する位置にアノードをめっき槽内のめっき液中に浸漬させて配置し、基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、パルス電流をそれぞれ供給して基板の表裏両面に所定時間のめっきを行うめっき処理を複数回に亘って行い、基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、めっき時とは逆方向の電流をそれぞれ供給する逆電解処理を前記めっき処理の間に行うことを特徴とする電気めっき方法である。
【００１１】
このように、基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、パルス電流をそれぞれ供給して基板の表裏両面に所定時間のめっきを行うめっき処理を複数回に亘って行うことで、電流値の平均値をより高くした効率的なめっきによるめっき膜のスルーホール内への埋込みを行ってめっき時間を短縮することができる。しかも、めっき処理の間に逆電解処理を行って、スルーホールの角部に析出しためっき膜を溶解させることで、スルーホールの深さ方向に沿った中央部にめっき膜を優先的に成長させる理想的なめっき膜のスルーホール内への埋込みを行うことができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記パルス電流は、順方向の電流の供給と逆方向の電流の供給を断続的に繰返すＰＲパルス電流であることを特徴とする請求項１記載の電気めっき方法である。
このように、ＰＲパルス電流を使用して、めっき処理中に逆電解処理を繰返して行うことで、めっき膜の微視的な表面に、めっき膜の異常析出によって微小な凹凸が生じ、この微小な凹凸がめっき膜中の微小ボイドの発生に繋がってしまうことを防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記パルス電流は、順方向の電流の供給と停止を断続的に繰返すオン・オフパルス電流であることを特徴とする請求項１記載の電気めっき方法である。
このように、オン・オフパルス電流を使用して、めっき処理中に電流の供給を停止するめっき休止時間を設けることで、スルーホール内のめっき液中の金属イオン濃度をめっき休止時間中に回復させ、これによって、めっき膜中にボイド等の欠陥が生じることを防止することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記パルス電流は、電流値の異なる２つのパルス電流を組合せた複合パルス電流であることを特徴とする請求項１記載の電気めっき方法である。
このように、複合パルス電流を使用して、めっき処理中にめっき膜を常に成長させることで、めっき膜がめっき処理中に溶解してしまうことを防止することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記めっき処理を、めっきの進行に伴って、前記逆電解処理を挟み、平均電流密度が増加するように行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気めっき方法である。
【００１６】
めっきの進行に伴ってスルーホールが徐々にめっき膜で埋まってゆくに従って、スルーホールの実質的なアスペクト比が変化する。このようにアスペクト比が変化する場合に、平均電流密度が増加するようにめっき処理を行うことで、スルーホールの実質的なアスペクト比の変化に従った効率的なめっき膜のスルーホール内への埋込みを行って、めっき時間を更に短縮することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記逆電解処理を、順方向に電流の供給する正電解処理を挟んで、複数回繰返して行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気めっき方法である。
【００１８】
逆電解処理は、例えば、カソード電流密度が−３０〜−４０ＡＳＤとなるようにして、例えば０．１ｍｓ〜１０ｍｓのピッチで行われるが、例えば１ｍｓより長いピッチの逆電解処理を行うと、スルーホールのアスペクト比の大きさによっては、スルーホールの深さ方向に沿った中央部から優先的にめっき膜を埋込むことができないことがある。このようなアスペクト比を有するスルーホールに対しても、例えば１．０ｍｓよりピッチの短いパルスの逆電解処理を、正方向に電流を供給する正電解処理を挟んで数回繰返すことで、理想的なめっき膜の埋込みを行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板の表面と該表面と対向する位置に配置されるアノードとの間、及び基板の裏面と該裏面と対向する位置に配置されるアノードとの間に、パルス電流をそれぞれ供給して基板の表裏両面に所定時間のめっきを行うめっき処理を複数回に亘って行うことで、電流値の平均値をより高くした効率的なめっきによるめっき膜のスルーホール内への埋込みを行ってめっき時間を短縮することができる。しかも、めっき処理の間に逆電解処理を行って、スルーホールの角部に析出しためっき膜を溶解させることで、スルーホールの深さ方向に沿った中央部にめっき膜を優先的に成長させる理想的なめっき膜のスルーホール内への埋込みを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】基板のスルーホール内にめっき膜を埋込んで貫通電極（スルービア）を形成する工程を工程順に示す図である。
【図２】本発明の電気めっき方法に使用される電気めっき装置の概要を示す縦断正面図である。
【図３】図２に示す電気めっき装置の基板ホルダを示す正面図である。
【図４】図２に示す電気めっき装置の基板ホルダを示す平面図である。
【図５】図２に示す電気めっき装置の基板ホルダを示す底面図である。
【図６】図３のＫ−Ｋ断面矢視図である。
【図７】図６のＡ矢視図である。
【図８】図６のＢ矢視図である。
【図９】図６のＣ矢視図である。
【図１０】図７のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図１１】図７のＥ−Ｅ断面矢視図である。
【図１２】図３のＦ−Ｆ断面矢視図である。
【図１３】図７のＧ−Ｇ断面矢視図である。
【図１４】図６のＨ−Ｈ断面矢視図である。
【図１５】図２に示す電気めっき装置の不溶性アノードを保持したアノードホルダを示す正面図である。
【図１６】図２に示す電気めっき装置の不溶性アノードを保持したアノードホルダを示す断面図である。
【図１７】他の基板ホルダの要部拡大断面図である。
【図１８】他の基板ホルダの要部拡大断面図である。
【図１９】他の基板ホルダの要部拡大断面図である。
【図２０】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の一例におけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図２１】逆電解処理をめっき処理の後に行うことで、スルーホールの深さ向に沿った中央部に優先的にめっき膜を成長させることの説明に付する図である。
【図２２】めっき処理において、めっき膜のより微視的な表面に、異常析出によって微小な凹凸が生じた状態を模式的に示す図である。
【図２３】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図２４】スルーホールの内部に向かってめっき膜の溶解が過度に進行し、これによって、最終的にスルーホールに埋込まれためっき膜の内部にボイドが生じる状態を模式的に示す図である。
【図２５】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図２６】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図２７】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図２８】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図２９】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図３０】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図３１】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【図３２】基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例おけるカソード電流密度と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図２は、本発明の電気めっき方法に使用される電気めっき装置の概要を示す縦断正面図である。図２に示すように、電気めっき装置５０は、めっき槽５１を具備し、このめっき槽５１内のめっき液Ｑ中には、半導体基板等の基板Ｗを保持した基板ホルダ１０が吊下げて配置されている。このように基板ホルダ１０をめっき液Ｑに浸漬した状態でめっき液Ｑの液面レベルＬは、図２のＬレベルとなる。基板ホルダ１０に保持された基板Ｗの両露出面（表裏両面）に対向するように、不溶性アノード５２，５２がアノードホルダ５８，５８に保持されて配置している。不溶性アノード５２，５２は、下記の基板ホルダ１０の第１保持部材１１の穴１１ａ及び第２保持部材１２の穴１２ａに対応した形状の円形で且つ略同じ大きさに設定されている。
【００２２】
基板Ｗと各不溶性アノード５２との間には、絶縁材からなる調節板６０がそれぞれ配置されている。各調節板６０の中央部には、下記の基板ホルダ１０の第１保持部材１１の穴１１ａ及び第２保持部材１２の穴１２ａと相似形の円形状の穴が形成されている。各不溶性アノード５２には、電流の流れる方向及び電流値を変更可能なめっき電源５３の一端から延びる導線６１ａが接続され、めっき電源５３の他端から延びる導線６１ｂは、下記の基板ホルダ１０の端子板２７，２８に接続されている。めっき電源５３，５３は、該めっき電源５３，５３を個別に制御する制御部５９にそれぞれ接続されている。
【００２３】
基板ホルダ１０で保持されてめっき槽５１内に配置される基板Ｗと各調整板６０との間には、基板Ｗを平行に往復動してめっき液Ｑを攪拌パドル６２が配置されている。めっき槽５１の外側には、めっき槽５１から溢れ出ためっき液Ｑを収容するための外槽５７が設けられている。めっき槽５１から溢れ外槽５７に流れ込んだめっき液Ｑは、めっき液循環ポンプ５４により、恒温ユニット５５及びフィルタ５６を通してめっき槽５１の下部から該めっき槽５１内に供給されて循環する。
【００２４】
図３は基板ホルダ１０の正面図、図４は基板ホルダ１０の平面図、図５は基板ホルダ１０の底面図、図６は図３のＫ−Ｋ断面矢視図、図７は図６のＡ矢視図、図８は図６のＢ矢視図、図９は図６のＣ矢視図、図１０は図７のＤ−Ｄ断面矢視図、図１１は図７のＥ−Ｅ断面矢視図、図１２は図３のＦ−Ｆ断面矢視図、図１３は図７のＧ−Ｇ断面矢視図、図１４は図８のＨ−Ｈ断面矢視図である。
【００２５】
基板ホルダ１０は、板状の第１保持部材１１と第２保持部材１２を具備し、両保持部材１１，１２は、下端をヒンジ機構１３で開閉自在に連結されている。ヒンジ機構１３は、第２保持部材１２に固定された樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなる２本のフック１３−１，１３−１を具備し、フック１３−１，１３−１は、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０３）からなるフックピン１３−２で第１保持部材１１の下端部に回動自在に枢支されている。第１保持部材１１は、樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり略５角形状で中央部に開口として穴１１ａが設けられ、その上部にはＴ字状の樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなるハンガー１４が一体的に取付けられている。第２保持部材１２は、樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり略５角形状で中央部に開口として穴１２ａが設けられている。
【００２６】
第１保持部材１１と第２保持部材１２は、ヒンジ機構１３を介して閉じた状態（重ね合わせた状態）で、左右のクランプ１５，１６で保持されるようになっている。左右のクランプ１５，１６は、それぞれ樹脂材（例えば、ＨＴＰＶＣ）からなり、第１保持部材１１と第２保持部材１２を重ね合わせた状態でその両側辺が嵌挿される溝１５ａ，１６ａを有し、その下端が第１保持部材１１の両側下端にピン１７，１８で回動自在に枢支されている。
【００２７】
第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面の穴１１ａの外周側には、図７に示すようにシールリング１９が取付けられ、第２保持部材１２の第１保持部材１１に対向する面の穴１２ａの外周側には、図９に示すようにシールリング２０が取付けられている。シールリング１９，２０はゴム材（例えば、シリコンゴム）からなる。また、第２保持部材１２の第１保持部材１１に対向する面のシールリング２０の外側にはＯリング２９が取付けられている。
【００２８】
シールリング１９，２０は、それぞれ断面が矩形状で、その内周側に突起部１９ａ，２０ａを具備し、第１保持部材１１と第２保持部材１２との間に基板Ｗを介在させて重ね合わせた状態で突起部１９ａと突起部２０ａが基板Ｗの表面を押圧して密接し、穴１１ａ，１２ａの外周側に位置する突起部１９ａ，２０ａ及びＯリング２９で囲まれた領域をめっき液の浸水しない水密状態の領域とする。第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面には、図７及び図１０に示すように、シールリング１９を突出して、半導体ウエハ等の基板Ｗを位置決めするための計８本の基板ガイドピン２１が穴１１ａの外周側に位置して立設されている。
【００２９】
第１保持部材１１の第２保持部材１２に対向する面の穴１１ａの外周側には、図７、図１１及び図１２に示すように、導電プレート２２が計６個設けられている。この６個の導電プレート２２内の３個は、導電ピン２３を介して、図１１に示すように、基板Ｗの一方面（例えば表面）のシード層１０４（図１参照）に導通する。導電プレート２２内の他の残り３個は、導電ピン２３を介して、図１２に示すように、基板Ｗの一方面（例えば裏面）のシード層１０４（図１参照）に導通する。
【００３０】
上記６個の導電プレート２２の内、基板Ｗの一方面（例えば表面）のシード層に導通する導電プレート２２は、配線溝２５内を通る絶縁被覆線２６を介して、ハンガー１４の一方の端子板２７に設けられた電極端子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ（図４参照）に接続され、基板Ｗの他方面（例えば裏面）の導電部に導通する導電プレート２２は、配線溝２５内の絶縁被覆線２６を介して、ハンガー１４の他方の端子板２８に設けられた電極端子２８ａ，２８ｂ，２８ｃ（図４参照）に接続される。図７及び図１３において、３０は樹脂材（例えば、ＰＶＣ）からなる配線押えである。
【００３１】
上記構成の基板ホルダにおいて、第１保持部材１１と第２保持部材１２とを開いた状態で、第１保持部材１１に立設している８本の基板ガイドピン２１に囲まれた領域に基板Ｗを載置することにより、基板Ｗは、第１保持部材１１の所定位置に位置決めされる。そして第１保持部材１１と第２保持部材１２とをヒンジ機構１３を介して閉じ、更に左右クランプ１５，１６をそれぞれ回動させて、第１保持部材１１と第２保持部材１２の両辺を左右クランプ１５，１６の溝１５ａ，１６ａに嵌挿する。これにより、基板Ｗは、第１保持部材１１の所定位置に位置決めされた状態で保持される。
【００３２】
また、これにより、シールリング１９，２０の突起部１９ａ，２０ａとＯリング２９で囲まれた領域をめっき液の浸水しない水密状態に密閉すると同時に、基板Ｗの該突起部１９ａ，２０ａより外側がこの密閉空間内に位置し、更に基板Ｗの両面の第１保持部材１１の穴１１ａと第２保持部材１２の穴１２ａに対応する部分が該穴１１ａ，１２ａに露出する。また、６個の導電プレート２２の内、基板Ｗの一方面の導電部に導通する導電プレート２２は、ハンガー１４の一方の端子板２７の電極端子２７ａ，２７ｂ，２７ｃに接続され、基板Ｗの他方面の導電部に導通する導電プレート２２は、ハンガー１４の他方の端子板２８に設けられた電極端子２８ａ，２８ｂ，２８ｃに接続される。
【００３３】
図１５は、図２に示す電気めっき装置５０の不溶性アノード５２を内部に保持したアノードホルダ５８を示す正面図で、図１６は、同じく断面図である。この例では、めっき液中の添加剤の影響でアノードの溶解が進んでしまうことを防止するため、例えばチタン素材上にイリジウム酸化物を被覆コートした不溶性アノード５２を使用している。
【００３４】
図１５及び図１６に示すように、アノーホルダ５８は、中央孔７０ａを有するホルダ本体７０と、ホルダ本体７０の裏面側に配置されて中央孔７０ａを閉塞する塞板７２と、ホルダ本体７１の中央孔７０ａの内部を配置され、表面に不溶性アノード５２を装着して該不溶性アノード５２を中央孔７０ａ内に位置させる円板状の支持板７４と、ホルダ本体７０の表面側に位置して、中央孔７０ａを包囲する位置に配置されるリング状のアノードマスク７６を有している。支持板７４の内部には、前記めっき電源５３から延びる導線６１ａに電気的に接続されて支持板７４の中央部に達し、この支持板７４の中央部で不溶性アノード５８に電気的に接続される導電板７８を挿通させる通路７４ａが設けられている。
【００３５】
ホルダ本体７０の中央孔７０ａ内に位置する不溶性アノード５８の表面を覆う位置に中性隔膜からなる隔膜８０が配置され、この隔膜８０は、その周縁部をホルダ本体７０とアノードマスク７６で挟持されて固定されている。アノードマスク７６は、ねじ８２によってホルダ本体７０に固定され、塞板７２も同様に、ねじによってホルダ本体７０に固定されている。
なお、上記のようなアノードホルダ５８をめっき液中に浸漬させると、めっき液が、ホルダ本体７１の中央孔７０ａの内部の不溶性アノード５２及び支持板７４との隙間に入り込む。
【００３６】
不溶性アノード５２および隔膜８０を用いるのは以下の理由による。すなわち、めっき液に添加する添加剤の中に１価銅の生成を促進する成分が入っており、１価銅は、他の添加剤を酸化分解するため添加剤の機能は損なわれてしまう。このため、可溶性アノードは使用できない。また、不溶性アノードを使うと、アノード近傍に酸素ガスが発生し、酸素ガスの一部はめっき液中に溶解して溶存酸素濃度が上昇する。すると、これによっても、添加剤の酸化分解が生じやすい。このため、アノード近傍において添加剤の成分が酸化分解したとしても、基板近傍の添加剤の成分には影響が及ばないように、不溶性アノード５８の表面を覆う位置に中性隔膜からなる隔膜８０を配置することが望ましい。
さらに、アノード側の溶存酸素濃度が過度に上昇しないように、例えば散気管（図示せず）を用いてアノード近傍を空気または窒素などでバブリング（エアレーション）を行うことがさらに望ましい。
このように、アノードホルダ５８で保持された不溶性アノード５２の表面を隔膜８０で覆い、隔膜８０が基板ホルダ１０で保持されてめっき槽５１内に配置される基板Ｗと対面するように不溶性アノード５２を配置することで、例えばめっき液をバブリング（エアレーション）する時にアノード近傍に酸素ガスが発生し、この酸素ガスがめっき液に溶解してめっき液中の溶在酸素濃度が上昇してしまうことを防止することができる。
【００３７】
上記のようなめっき装置５０を用い、表裏両面をそれぞれ露出させて基板Ｗを保持した基板ホルダ１０を、基板Ｗの一方の面（表面）が一方の不溶性アノード５２と、基板Ｗの他方の面（裏面）が他方の不溶性アノード５２とそれぞれ対向するように配置し、基板Ｗの表面と該表面と対向する位置に配置される不溶性アノード５２との間、及び基板Ｗの裏面と該裏面と対向する位置に配置される不溶性アノード５２との間に、めっき電源５３から制御部５９で制御されためっき電流をそれぞれ供給することで、基板Ｗの表裏両面を同時にめっきする。このめっき時に、必要に応じて、攪拌パドル６２を基板Ｗと平行に往復動させることで、めっき液Ｑを攪拌する。これによって、図１に示すように、基板Ｗの内部に形成したスルーホール１００ａ内にめっき膜１０６を成長させる。
【００３８】
図１７乃至図１９は、他の基板ホルダの異なる位置における要部拡大断面図を示す。この例の前述の基板ホルダと異なる点は、以下の通りである。すなわち、前述の例の基板ホルダに備えられている導電ピン２２，２３の代わりに、基端を固定した、弾性を有する板ばねからなる導電板９０，９２を使用し、両保持部材１１，１２で基板Ｗを保持した時に、この導電板９０，９２の自由端部を基板Ｗの表面及び裏面に弾性的に接触させて、基板Ｗの表面及び裏面のシード層１０４（図１参照）に導通させるようにしている。
【００３９】
更に、図１８及び図１９に示すように、シールリング１９，２０をそれぞれ固定するシールリング押え９４、９６を備え、このシールリング押え９４，９６の円周方向に沿った所定位置に、基板Ｗを位置決するためのガイド用突起９７，９８を互い違いに形成し、このガイド用突起９７，９８を、前述の例の基板ホルダの基板ガイドピン２１の代わりに使用している。つまり、ガイド用突起９７，９８の自由端側の内周面にはテーパ面９７ａ，９８ａがそれぞれ設けられ、両保持部材１１，１２で基板Ｗを保持した時に、基板Ｗの外周端面がテーパ面９７ａ，９８ａに接触してガイドされ、これによって、基板Ｗの位置決めが行われるようになっている。
【００４０】
図２０は、基板Ｗの表面と該表面と対向する位置に配置される不溶性アノード５２との間に供給されるめっき電流の一例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。なお、基板Ｗの裏面と該裏面と対向する位置に配置される不溶性アノード５２との間に供給されるめっき電流は、基板Ｗの表面と該表面と対向する位置に配置される不溶性アノード５２との間に供給されるめっき電流と同期している。ただし、必ずしも同期させる必要はなく、基板Ｗの表面側と裏面側に供給されるめっき電流を同期させるか否かにおいて、これに制限されるものではない。以下、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流におけるカソード電流密度と時間との関係として説明する。
【００４１】
図２０に示す例では、基板表面とアノードとの間にパルス電流を供給して基板表面に所定時間のめっきを行うめっき処理Ａと、基板表面とアノードとの間にめっき時とは逆方向の電流を供給する逆電解処理Ｂを交互に繰返すようにしている。このめっき処理Ａの時間は、例えば５０〜１００ｍｓで、逆電解処理Ｂの時間は、例えば０．１〜１０ｍｓ、好ましくは０．５〜１ｍｓである。
【００４２】
なお、図２０に仮想線で示すように、逆電解処理Ｂの後、めっき処理Ａを始める前に、基板表面とアノードとの間に電流を流さない、例えば０．０５ｍｓの休止期間Ｃを設けるようにしてもよい。このように、休止期間Ｃを設けることで、スルーホール内に位置するめっき液の金属イオン分布をより均一化して、より効率的なめっき膜のスルーホール内への埋込みを行うことができる。このことは、以下の各例においても同様である。
【００４３】
この例においては、めっき電流が順方向（めっきを行う方向）に流れてカソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）となる正電解（パルスピッチＰ１）と、めっき電流が逆方向に流れてカソード電流密度が負の電流密度Ｄ２、例えば−０．０５〜−４ＡＳＤとなる逆電解（パルスピッチＰ２）を繰返すようにしたＰＲパルス電流を使用してめっき処理Ａを行っている。このＰＲパルス電流における逆電解時のパルスピッチＰ２は、例えば０．５ｍｓである。また、カソード電流密度が負の電流密度Ｄ３、例えば−３０〜−４０ＡＳＤとなるようにして、パルスピッチＰ３を、例えば０．１〜１０ｍｓ、好ましくは０．５〜１ｍｓとした１回のパルスより逆電解処理Ｂを行っている。
【００４４】
このように、例えばカソード電流密度Ｄ３が−３０〜−４０ＡＳＤとなるようにした逆電解処理Ｂをめっき処理Ａの後に行うことで、図２１に仮想線で示すように、スルーホール１００ａの角部に析出し易いめっき膜１０６ａを溶解させて、図２１に実線で示すように、スルーホール１００ａの深さ方向に沿った中央部に優先的にめっき膜１０６を成長させることができる。
【００４５】
めっき処理にあっては、図２２に模式的に示すように、めっき膜１０６のより微視的な表面において、異常析出によって微小な凹凸１０６ｂが生じることがあるが、この例のように、カソード電流密度Ｄ２が、例えば−０．０５〜−４ＡＳＤとなる比較的小さな逆電解をかけることにより、このような異常析出によって微小な凹凸の発生を防止することができる。このような異常析出による微小な凹凸は、互いに繋がってめっき膜の内部に微小ボイドが発生する要因となる。
【００４６】
図２３は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２０に示す例と異なる点は、順方向に電流を供給する正電解処理を挟んで、パルスピッチＰ４を、例えば０．１〜１０ｍｓ、好ましくは０．５〜１ｍｓとしたパルスを２回印加して逆電解処理Ｂ１を行っている点にある。
【００４７】
図２０に示す、カソード電流密度Ｄ３が−３０〜−４０ＡＳＤとなるようにした逆電解処理Ｂは、例えば０．１ｍｓ〜１０ｍｓのパルスピッチＰ３で行われるが、このパルスピッチＰ３が１ｍｓより大きい場合、図２４（ａ）に模式的に示すように、スルーホール１００ａの内部に向かってめっき膜１０６の溶解が過度に進行して過溶解部１１２が形成され、図２４（ｂ）に示すように、過溶解部１１２の開口端が閉塞して、最終的にスルーホールに埋込まれためっき膜１０６の内に幅狭の猫目状のボイド１１４が生じることがある。このため、パルスピッチＰ３は、０．１〜１．０ｍｓであることが好ましく、０．５〜１．０ｍｓであることが更に好ましい。
【００４８】
しかし、基板Ｗに設けられたスルーホールにあっては、そのアスペクト比の違いによって、パルスピッチが１．０ｍｓより短い１回のパルスによる逆電解処理ではスルーホールの深さ方向に沿った中央部から優先的にめっき膜を埋込む理想的な埋込みができないことがある。このようなアスペクト比のスルーホールに対して、図２３に示す例のように、パルスピッチＰ４が１．０ｍｓより短い２回のパルスによる逆電解処理Ｂ１を行うことで、理想的な埋込みを行うことができる。
【００４９】
図２５は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係の一例を示す。この例では、例えば図１（ａ）〜（ｃ）に示す、スルーホール１００ａ内のめっき膜１０６がスルーホール１００ａの深さ方向に沿ったほぼ中央で接合するまでの第１区間のめっき処理Ａ（第１めっき処理）１と、図１（ｃ）〜（ｄ）に示す、スルーホール１００ａ内に形成された凹部１０８内にめっき膜１０６を所定厚さとなるまで埋込む第２区間のめっき処理（第２めき処理）Ａ２と、図１（ｄ）以降のピンチオフの危険性が減った第３区間のめっき処理（第３めっき処理）Ａ３の異なる３種類のめっき処理を行うようにしている。
【００５０】
図２５は、第１めっき処理Ａ１、第２めっき処理Ａ２及び第３めっき処理Ａ３を、逆電解処理Ｂ（図２０参照）を挟んで、それぞれ各１回行うように省略して図示しているが、第１めっき処理Ａ１、第２めっき処理Ａ２及び第３めっき処理Ａ３は、逆電解処理Ｂを挟んで所定の回数に亘って行われる。このことは、以下の各例においても同様である。
【００５１】
この例では、めっき電流が順方向（めっきを行う方向）に流れてカソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなるようにめっき電流を供給するめっき電流の供給と該めっき電流の供給停止を繰返すようにしたオン・オフパルス電流を使用してめっき処理Ａ１，Ａ２，Ａ３を行っている。そして、めっき処理Ａ１時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ５の方がめっき処理Ａ２時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ６より短く（Ｐ５＜Ｐ６）、めっき処理Ａ２時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ６の方がめっき処理Ａ３時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ７より短く（Ｐ６＜Ｐ７）設定され、めっき処理Ａ１，Ａ２，Ａ３にオン・オフパルス電流の停止ピッチＰ８、Ｐ９，Ｐ１０は全て等しく（Ｐ８、Ｐ９，Ｐ１０）設定されている。これによって、平均カソード電流密度が段階的に増加するようになっている。なお、平均カソード電流密度が直線状に徐々に増加するようにしてもよい。
【００５２】
このように、オン・オフパルス電流を使用して、めっき処理中に電流の供給を停止するめっき休止時間を設けることで、スルーホール内のめっき液中の金属イオン濃度をめっき休止時間中に回復させてめっき膜中にボイド等の欠陥が生じることを防止することができる。また、めっきの進行に伴ってスルーホールが徐々にめっき膜で埋まってゆくに従って、スルーホールの実質的なアスペクト比が変化するが、このようにアスペクト比が変化する場合に、平均アノード電流密度が増加するようにめっき処理を行うことで、スルーホールのアスペクト比の実質的な変化に従った効率的なめっき膜のスルーホール内への埋込みを行って、めっき時間を更に短縮することができる。
【００５３】
更に、めっきの進行に伴ってめっき電流密度を段階的に増加させることは一般によく知られているが、低い電流密度から高い電流密度に渡って一価銅の生成を抑制することは難しく、この例のように、カソード電流密度のピーク値を一定とすることで、一価銅の生成を抑制してめっき液が劣化するのを防止することができる。
【００５４】
図２６は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２５に示す例と異なる点は、パルスピッチＰ３を、例えば０．１〜１０ｍｓ、好ましくは０．５〜１ｍｓとした１回のパルスを印加する逆電解処理Ｂの代わりに、パルスピッチＰ４を、例えば０．１〜１０ｍｓ、好ましくは０．５〜１ｍｓとしたパルスを２回印加するようにした、図２３に示す逆電解処理Ｂ１を行っている点にある。
【００５５】
図２７は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２５に示す例と異なる点は、めっき処理Ａ１，Ａ２，Ａ３の処理時間を等しく設定し、第１めっき処理Ａ１時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ５の方が第２めっき処理Ａ２時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ６より短く（Ｐ５＜Ｐ６）、第２めっき処理Ａ２時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ６の方が第３めっき処理Ａ３時におけるオン・オフパルス電流のパルスピッチＰ７より短く（Ｐ６＜Ｐ７）なり、かつ、第１めっき処理Ａ１時におけるオン・オフパルス電流の停止ピッチＰ８の方が第２めっき処理Ａ２時におけるオン・オフパルス電流の停止ピッチＰ９より長く（Ｐ８＞Ｐ９）、第２めっき処理Ａ２時におけるオン・オフパルス電流の停止ピッチＰ９の方が第３めっき処理Ａ３時におけるオン・オフパルス電流の停止ピッチＰ１０より長く（Ｐ９＞Ｐ１０）なるように設定されている点にある。これによって、平均カソード電流密度が段階的に増加するようになっている。
【００５６】
図２８は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２５に示す例と異なる点は、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなるようにめっき電流を供給するめっき電流の供給と該めっき電流の供給停止を繰返すようにしたオン・オフパルス電流の代わりに、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなるような第１めっき電流と、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ４、例えば０．１〜０．５ＡＳＤとなるような第２めっき電流を供給する複合パルス電源を使用した点にある。
【００５７】
このように、複合パルス電流を使用し、めっき電流の供給を停止する代わりに、例えば０．１〜０．５ＡＳＤの微弱な電流を流して、めっき処理中にめっき膜を常に成長させることで、めっき膜がめっき処理中に溶解してしまうことを防止することができる。
【００５８】
図２９は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２５に示す例と異なる点は、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなるようにめっき電流を供給するめっき電流の供給と該めっき電流の供給停止を繰返すようにしたオン・オフパルス電流の代わりに、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなる正電解と、めっき電流が逆方向に流れてカソード電流密度が負の電流密度Ｄ２、例えば−０．０５〜−４ＡＳＤとなる逆電解を繰返すようにしたＰＲパルス電流を使用した点にある。
【００５９】
図３０は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２５に示す例と異なる点は、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなるような直流めっき電流を流し、第１めっき処理Ａ１の処理時間より第２めっき処理Ａ２の処理時間の方が、第２めっき処理Ａ２の処理時間より第３めっき処理Ａ３の処理時間の方が順に長くなるように行うようにして、めっき処理Ａ１，Ａ２，Ａ３を行うようにした点にある。
【００６０】
例えばスルーホールのアスペクト比やめっき下地の構成、めっき液の性質等によっては、逆電解処理の間に休止時間等を設ける必要がない場合がある。このような場合には、図３０に示す、カソード電流密度と時間との関係が得られるように、基板表面とアノードとの間にめっき電流を供給することで、めっき時間を短縮し、効率的なめき膜の埋込みを行うことができる。
【００６１】
図３１は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２０に示す例と異なる点は、例えば、図１（ｄ）に示す、スルーホール１００ａ内に形成された凹部１０８内にめっき膜１０６を所定厚さとなるまで埋込まれ、ピンチオフの危険性が減った段階で、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなるようにした直流めっき電流によるめっき処理Ａ４に移行するようにした点である。このピンチオフの危険性が減った段階は、例えば、図１（ｄ）に示すように、基板のスルーホール１００ａ内に相当する部分の埋込みがほぼ完了し、基板表面に残った窪み（ディンプル）を最後に埋込む段階である。この時、カソード電流密度が、その前のパルスピーク電流密度と同じくなるように直流めっき電流を流す必要はなく、その前のパルスピーク電流密度よりも高くなるように直流めっき電流を流すよういにしても良い。更に、カソード電流密度が段階的に高くなるように直流めっき電流を流すようにしても良い。それにより、めっき時間を短縮することができる。
【００６２】
図３２は、基板表面とアノードとの間に供給されるめっき電流の更に他の例におけるカソード電流密度と時間との関係を示す。この例の図２７に示す例と異なる点は、第３めっき処理Ａ３を、カソード電流密度が正の電流密度Ｄ１、例えば１〜３ＡＳＤとなるようにした直流めっき電流によって行うようにした点である。これによって、めっき時間を短縮することができる。
【００６３】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  基板ホルダ
１１，１２  保持部材
１９，２０  シールリング
５０  電気めっき装置
５１  めっき槽
５２  不溶性アノード
５３  めっき電源
５８  アノードホルダ
５９  制御部
６２  攪拌パドル
７６  アノードマスク
８０  隔膜
１００ａ  スルーホール
１０６  めっき膜
【図１】
2012136765.tif 000003
【図２】
2012136765.tif 000004
【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】
2012136765.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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