(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビアを有する基板を、めっき加工により金属の充填する、ビアフィリング方法において、
前記めっき加工で使用されるめっき浴は、抑制剤を含んでおり、
金属の充填を行う前に、前記抑制剤が前記基板表面に定着する電圧値で、前記基板に電圧を印加し、
金属の充填を行う電圧値で、基板に電圧を印加し、前記複数種のビアへの金属の充填を継続中、前記複数のビアのうち、いずれかが予め定めた状態まで充填されたとき、
金属の充填を行う電圧値より高い電圧値（ストライク電圧）を、予め決められた時間、前記基板に印加し、
目標の数のビアが目的の状態に充填されたとき、基板への電圧の印加を終了する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のビアフィリング方法において、
金属の充填を行う電圧値で、基板に電圧を印加し、前記複数種のビアへの金属の充填を継続中、金属の充填を行う電圧値より高い電圧値（ストライク電圧）を、予め決められた時間、前記基板に印加する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアとして、深さの異なる複数種ビアが存在する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアとして、開口径が異なる複数種のビアが存在する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアとして、深さおよび開口径が異なる複数種のビアが存在する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアとして、深さおよび開口径が同じである複数のビアが存在する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアとして、少なくとも非貫通孔である複数種のビアが存在する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアのいずれかが貫通孔である
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項９】
請求項１および４のいずれか１項に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアは、すべて貫通孔である
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のビアフィリング方法において、
ビアに充填される金属は銅である
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のビアフィリング方法において、
前記基板がウエハであるビアフィリング方法。
【請求項１２】
複数のビアを有する基板を、めっき加工により金属の充填する、ビアフィリング方法において、
前記めっき加工で使用されるめっき浴は、抑制剤を含んでおり、
金属の充填を行う前に、前記抑制剤が前記基板表面に定着する電圧値で、前記基板に電圧を印加し、
金属の充填を行う電圧値で、基板に電圧を印加し、前記複数種のビアへの金属の充填を継続中、一定周期で、金属の充填を行う電圧値より高い電圧値（ストライク電圧）を、予め決められた時間、前記基板に印加し、
目標の数のビアが目的の状態に充填されたとき、基板への電圧の印加を終了する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のビアフィリング方法において、
前記複数のビアとして、深さおよび開口径が同じである複数のビアが存在する
ことを特徴とするビアフィリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に設けられた微小孔（ビア）への金属の充填をめっき加工により行う、ビアフィリングの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に使用される部品は、それぞれの機能をもった各回路を、基板上で組み合わせて使用されることが多い。その場合、基板上に絶縁層を設け、その絶縁層に微小孔（ビア）を開け、めっき加工によりビアへ金属を充填する（ビアフィリング）ことによって、電子機器に使用される部品の各回路は接続される。
【０００３】
電子機器に使用される部品は、ビアへの金属の充填後、プリント基板に実装するために、さらに、はんだの接続端子が設けられる。その為、ビアへの金属の充填において凹凸が生じていると、接続の信頼性が低下するおそれがある。したがって、ビアへ金属を平坦に充填することは重要である。
【０００４】
一方、今後、電子機器部品において、さらなる高密度化が進むことを考慮すると、様々な形状のビアを形成して、各回路を接続することが考えられる。形状の異なるビアへの、めっき加工による金属の充填を、各ビアの条件に合わせて、ビアの種類ごとに複数回に分けて行うと、コストがかかってしまう。そのため、様々の形状のビアへの、めっき加工による金属の充填を並行して行う方法が求められている。
【０００５】
特許文献１には、開口径の異なる数個の非貫通のビア（ビアホール）と、貫通したビア（スルーホール）と、が混在する基板において、めっき加工による金属の充填を並行して行う技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特願２００３―２５３４９０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１で行っている方法では、スルーホール内に均一に金属を析出させ、ビアホール内に金属を充填させることはできているが、開口径の異なる各ビアホールにおける充填量の相違についての配慮はされていない。
【０００８】
充填速度はビアの深さおよび開口径により異なる。そのため、特許文献１で行っている方法で、深さや開口径が異なるビアホールへの金属の充填を並行して行うと、充填速度が設定速度より速くなるビアホールでは、充填後、盛り上がった形状となる（図１６（ａ））。一方、充填速度が設定速度よりも遅くなるビアホールでは、充填後、凹んだ形状となる（図１６（ｂ））。つまり、ビアホールへの金属の充填において、凹凸が生じることが考えられる。
【０００９】
また、深さおよび開口径が同じである複数のビアについて、めっき加工による金属の充填を行う場合であっても、必ずしも均一に充填されるとは限らない。すなわち、充填後に凹凸が生じることがある。このような場合にも、金属のビアへの充填において凹凸を生じさせずに行えるようにすることが求められる。
【００１０】
本発明の目的は、複数のビアへの、めっき加工による金属の充填を、凹凸を生じさせず、かつ、並行して行える技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数のビアを有する基板を、めっき加工により金属の充填する、ビアフィリング方法において、
前記めっき加工で使用されるめっき浴は充填速度を抑制する抑制剤を含んでおり、
金属の充填を行う前に、前記抑制剤が前記基板表面に定着する電圧値で、前記基板に電圧を印加し、
金属の充填を行う電圧値で、基板に電圧を印加し、前記複数種のビアへの金属の充填を継続中、前記複数のビアのうち、いずれかが予め定めた状態まで充填されたとき、
金属の充填を行う電圧値より高い電圧値（ストライク電圧）を、予め決められた時間、前記基板に印加し、
目標の数のビアが目的の状態に充填されたとき、基板への電圧の印加を終了する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、複数のビアへの、めっき加工による金属の充填を、凹凸を生じさせず、かつ、並行して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（めっき装置について）
図１に、本実施形態で用いるめっき装置１００の一例を示す。
【００１４】
めっき装置１００は、めっき槽系１１０と、直流電圧制御装置１２０と、情報処理装置１３０と、を有している。
【００１５】
めっき槽系１１０は、メインめっき槽１１１と、サブめっき槽１１２と、陽極１１３と、陰極１１４と、遮蔽板１１５と、第１ポンプ１１６と、第２ポンプ１１７と、金属溶解ユニット１１８と、フィルター１１９と、を有する。
【００１６】
メインめっき槽１１１は、めっき浴Ａで満たされる。めっき浴Ａは、後述する金属溶解ユニット１１８から供給された溶解金属と、充填速度を抑制する抑制剤と、を含んでいる。めっき浴Ａ中に、陽極１１３と、陰極１１４と、遮蔽板１１５と、が配置されている。陽極１１３として、例えば、酸化イリジウムがコートされたチタン板が用いられる。陰極１１４として、異なる形状の複数種のビアを有する基板が用いられる。陽極１１３および陰極１１４は、後述する直流電圧制御装置１２０の陽極端子１２２および陰極端子１２１にそれぞれ接続され、電圧の印加がされる。直流電圧制御装置１２０によって、電圧が印加されることにより、めっき浴Ａの内の金属イオンが、陰極１１４方向に移動し、陰極１１４に吸着する。遮蔽板１１５は、陰極電極１１４に、金属イオンが一様な密度で移動し、吸着するために、陽極１１３と、陰極１１４と、の間に配置される。
【００１７】
第１ポンプ１１６と、金属溶解ユニット１１８と、フィルター１１９と、は、メインめっき槽１１１に接続される。金属溶解ユニット１１８では、金属の溶解を行う。接続されている第１ポンプ１１６により、金属溶解ユニット１１８の溶解金属は、メインめっき槽１１１中のめっき浴Ａに供給される。
【００１８】
第２ポンプ１１７と、フィルター１１９と、は、サブめっき槽１１２に接続される。第２ポンプ１１７は、サブめっき槽１１２内のめっき浴Ａを吸引し、フィルター１１９を介して、メインめっき槽１１１に供給する。メインめっき槽１１１は、第２ポンプ１１７からめっき浴Ａが供給され、めっき浴Ａの溶液量が予め決められた基準値を超えると、サブめっき槽１１２に流れる。
【００１９】
直流電圧制御装置１２０は、陽極１１３と、陰極１１４と、後述する情報処理装置１３０と、に接続される。陽極１１３には、陽極端子で接続され、陰極１１４には、陰極端子で接続される。後述する情報処理装置１３０とは、ケーブルなどで接続される。
【００２０】
直流電圧制御装置１２０は、情報処理装置１３０からの指示信号に従って、陽極１１３および陰極１１４への電圧印加を行う。さらに、直流電圧制御装置１２０は、陽極１１３および陰極１１４へ印加する電圧値を情報処理装置１３０からの指示信号に従って、変化させる。
【００２１】
情報処理装置１３０は、制御部（図示しない）、記憶部（図示しない）を有する。制御部は、記憶部に記憶されている電圧制御プログラムに従って、直流電圧制御装置１２０に指示信号を供給する。
（めっき加工を行う基板について）
次に、図２（ａ）に示す、上述した陰極１１４の模式図を参照して説明をする。めっき加工される基板として、以下では、ウエハ２００を用いる。具体的には、シリコンウエハを例として説明する。
【００２２】
図示するように、めっき加工を行うウエハ２００が陰極１１４となる。ウエハ２００は、開口径が異なるビア２００ａ、ビア２００ｂ、ビア２００ｃが設けられている（図２（ａ））。ここで、ビア２００ａ、ビア２００ｂ、ビア２００ｃの開口径の大きさを、それぞれ２００Ｄａ、２００Ｄｂ、２００Ｄｃとし、これらの関係は、２００Ｄａ＜２００Ｄｂ＜２００Ｄｃとする。陰極１１４は、直流電圧制御装置１２０の陰極端子１２１に接続されているため、電圧が印加されると、ビア２００ａ、ビア２００ｂ、ビア２００ｃでは、金属が析出し、ビア２００ａ、ビア２００ｂ、ビア２００ｃは金属が充填される。
【００２３】
また、陰極１１４に用いられるウエハ２００には、図２（ｂ）のように、ビアの深さが異なるビア２１０ａ、ビア２１０ｂ、ビア２１０ｃを設けてもよい。このとき、ビア２１０ａ、ビア２１０ｂ、ビア２１０ｃの深さをそれぞれ２１０Ｈａ、２１０Ｈｂ、２１０Ｈｃとすると、これらの関係は、２００Ｄａ＜２００Ｄｂ＜２００Ｄｃである。
【００２４】
ここで、図２において、ウエハ２００に設けられるビアホールの数は、３つであるが、これに限られない。また、ウエハ２００に深さおよび開口径が異なるビアを混在させて設けてもよい。さらに、ウエハ２００に深さおよび開口径が同じであるビアのみを設けてもよい。
（充填手順）
本発明者は、開口径および深さの異なる複数種のビアへの、めっき加工による金属の充填において、複数種のビアのうちいずれかが充填された状態になったとき、金属の充填を行う電圧値より高い電圧値での印加（ストライク電圧印加）を行うと、充填されたビアにおける金属の析出が、まだ充填中のビアでの析出に比べて、抑制される性質を見出した。
【００２５】
本発明では、この性質を用いて、開口径および深さが異なる複数種のビアへの、めっき加工による金属の充填を並行して行う。以下、本発明のビアの充填の手順について、図３〜図５を用いて説明する。
【００２６】
図３に、深さが同じで、開口径が異なるビアが複数種設けられたウエハ３００の模式図を示す。ウエハ３００には、開口径が異なるビア３００ａ、ビア３００ｂ、ビア３００ｃが設けられている。ここで、ビア３００ａ、ビア３００ｂ、ビア３００ｃの開口径の大きさを、それぞれ３００Ｄａ、３００Ｄｂ、３００Ｄｃとし、これらの関係は、３００Ｄａ＜３００Ｄｂ＜３００Ｄｃとする。このウエハ３００のめっき加工は、ウエハ３００を陰極１１４として用い、直流電圧制御装置１２０から電圧が印加されることにより行う。
【００２７】
ウエハ３００のめっき加工において、直流電圧制御装置１２０が行う電圧印加の印加電圧と経過時間の関係を図４に示す。
【００２８】
直流電圧制御装置１２０は、ウエハ３００への電圧印加を次のように行う。まず、ウエハ３００の表面にめっき浴Ａ中の抑制剤を定着させるために、電圧値Ｖａで、Ｔａ秒間、印加を行う。このとき、金属の充填を行う時の電圧値をＶｂとすると、Ｖａ＞Ｖｂである。
【００２９】
次に、印加電圧をＶｂに下げ、金属の充填を行う。ウエハ３００は電圧Ｖｂで印加されると、ビア３００ａ、ビア３００ｂ、ビア３００ｃにおいて、金属が析出し、充填が始まる。ビア３００ａ、ビア３００ｂ、ビア３００ｃの開口径の大きさには、３００Ｄａ＜３００Ｄｂ＜３００Ｄｃの関係がある。その為、充填速度は、ビア３００ａが最も速く、次にビア３００ｂが速く、次にビア３００ｃが充填されると考えられ、ビア３００ａが初めにウエハ表面部分３００Ｓａ付近まで金属が充填される（図５（ａ））。このまま、ビア３００ａへの金属の充填を続けると、ビア３００ａのウエハ表面部分３００Ｓａにおいて盛り上がりを生じてしまう。そこで、本発明では、ウエハ３００に対して、金属の充填を行う電圧値Ｖｂより高い電圧値Ｖｃで、Ｔｃ秒間、印加（ストライク電圧印加）を行う。このストライク電圧印加によって、ビア３００ａの充填速度を抑制される。
【００３０】
ストライク電圧印加の電圧値Ｖｃは、ウエハ３００の表面にめっき浴Ａ中の抑制剤を定着させるときに印加された電圧値Ｖａに近い電圧値である。電圧値Ｖａに近い電圧値で印加されることにより、ビア３００ａのウエハ表面部分３００Ｓａの金属は、ウエハ３００の表面に定着した抑制剤の影響を受け、充填速度が抑制されると考えられる。
【００３１】
そして、直流電圧制御装置１２０は、印加電圧を金属の充填を行う電圧値Ｖｂまで再び下げ、金属の充填を続ける。すると、ビア３００ｂのウエハ表面部分３００Ｓｂ付近まで、金属が充填される（図５（ｂ））。このまま、ビア３００ｂへの金属の充填を続けると、ビア３００ｂのウエハ表面部分３００Ｓｂにおいて盛り上がりを生じてしまう。そこで、本発明では、ウエハ３００に対して、金属の充填を行う電圧値Ｖｂより高い電圧値Ｖｄで、Ｔｅ秒間、印加（ストライク電圧印加）を行う。このストライク電圧印加によって、ビア３００ｂの充填速度を抑制される。
【００３２】
ストライク電圧印加の電圧値Ｖｄは、ウエハ３００の表面にめっき浴Ａ中の抑制剤を定着させるときに印加された電圧値Ｖａに近い電圧値である。電圧値Ｖａに近い電圧値で印加されることにより、ビア３００ｂのウエハ表面部分３００Ｓｂの金属は、ウエハ３００の表面に定着した抑制剤の影響を受け、充填速度が抑制されると考えられる。
【００３３】
そして、直流電圧制御装置１２０は、印加電圧を金属の充填を行う電圧値Ｖｂまで再び下げ、ビア３００ｃのウエハ表面部分３００Ｓｃまで、金属が充填されるまで、電圧印加を行う（図５（ｃ））。
【００３４】
ここで、充填速度を抑制するための高い電圧での印加（ストライク電圧印加）は、各ビアが完全に充填される前に行うと、より平坦な金属の充填を行うことができる。
【００３５】
図４において、ストライク電圧印加は、電圧値ＶｃでＴｃ秒間および電圧値ＶｄでＴｅ秒間の条件で行っているが、Ｖｃ＝Ｖｄ、Ｔｃ＝Ｔｅであってもよい。また、電圧値ＶｃおよびＶｄは、Ｖａと同じであってもよい。また、ストライク電圧印加時間であるＴｃ、Ｔｅは、Ｔａと同じであってもよい。
（ストライク電圧印加を行う条件について）
次に、ストライク電圧印加を行う条件について説明する。本発明者らは、基板上に設けられたビアの充填速度を抑制させるのに有効なストライク電圧印加条件を探るために、図６（ａ）に示すようなウエハ４００に設けられたビアの充填を、様々なストライク電圧印加を条件で行った。ウエハ４００には、深さ同じで、開口径が異なるビア４００ａ、ビア４００ｂが設けられている（図６（ａ））。ビア４００ａ、ビア４００ｂの開口径の大きさは、それぞれ４０μｍ、８０μｍである。深さは、３５μｍである。
【００３６】
ストライク電圧印加は、１〜３００ｓｅｃの範囲の印加時間および０．５〜１０．０Ｖの範囲の電圧値で行った。ストライク電圧印加のタイミングは、ビア４００ａにおいて、金属がウエハ４００の表面部分４００Ｓａまで充填された状態で行った。ビア４００ｂの表面部分４００Ｓｂまで充填された後、ウエハ４００の充填状況の評価を行った。具体的には、ビア４００ｂの表面部分４００Ｓｂにおいて、図６（ｃ）に示すようなビアに盛り上がりが生じている状態（Ｍ）にあるか、図６（ｄ）に示すようなビアにコブが生じた状態（Ｋ）にあるか、図６（ｂ）に示すような平坦に充填されている状態（Ｆ）にあるかを判断した。このときの判断基準は、ウエハ４００の表面部分４００Ｓｂの高さに対して＋１０μｍ以上の高さを有する場合、ビアに盛り上がりが生じている状態（Ｍ）と判断した。一方、ウエハ４００の表面部分の高さに対して、＋５μｍ以上の径を有するコブ上の金属の析出があった場合を、ビアにコブが生じた状態（Ｋ）と判断した。表１に評価結果を示す。
【００３７】
【表１】
0005089322.tif 000002
表１から、ストライク電圧印加を行う電圧値が高く、印加時間は長いときは、ビアにコブが生じた状態（Ｋ）になることがわかった。
【００３８】
また、ストライク電圧印加を行う電圧値が低く、印加時間が短いとき、ビアに盛り上がりが生じている状態（Ｍ）になることがわかった。
【００３９】
つまり、析出の抑制効果が得られるには、ストライク電圧印加を行う電圧値が低い場合、長く要することがわかった。一方、ストライク電圧印加を行う電圧値が高い場合は、短い時間でよいことがわかった。
【００４０】
よって、電圧値１．０〜１０．０Ｖ、１〜３００秒間の条件でストライク電圧印加を行うことにより、深さおよび開口径が異なる複数種のビアホールへの、めっき加工による金属の充填を、凹凸を生じさせず、かつ、並行して行えることがわかる。
【００４１】
以下、本実施形態で行った各実施例について説明する。
（実施例１：開口形状が異なる複数種のビアを有するウエハについて）
第１実施例では、図７（ａ）に示すような開口形状が円形で開口径の異なる複数種のビアを有するウエハ７００について、めっき加工によりビアへの金属の充填を行った。
【００４２】
ウエハ７００上のビアは、次の手順で作製した。まず、ウエハ上に感光性ポリイミドをコートし、厚さ３５μｍの絶縁層を塗布した。次に、絶縁層が塗布されたウエハの露光、現像を行い、開口径が異なる複数種のビアを形成した。開口形状が円形であるビアについては、開口径３０μｍのビア７００ａと、４０μｍのビア７００ｂと、５０μｍのビア７００ｃと、６０μｍのビア７００ｄと、８０μｍのビア７００ｅと、１００μｍのビア７００ｆと、を形成した。
【００４３】
また、めっき加工による金属の充填を行う前には、ウエハ７００にスパッタにより、チタン／銅のシード層を形成した。その後、ウエハ７００の全面に０．１μｍの硫酸銅を用いためっき加工を行い、パターンめっきレジストの形成を行った。
【００４４】
本実施例でのめっき浴Ａは、硫酸銅５水塩：１５０ｇ／ｌ、硫酸：１５０ｇ／ｌ、塩素イオン：５０ｍｇ／ｌの溶液に、アトテック製添加剤インプレートＤＩレベラーを加えた溶液を使用した。なお、このウエハ７００のめっき加工が行われる面積はおよそ６０ｃｍ２であった。
【００４５】
ウエハ７００のめっき加工は、図１のめっき装置１００の陰極１１４として用い、直流電圧制御装置１２０から電圧が印加されることにより行った。
【００４６】
図８に、本実施例における直流電圧制御装置１２０からの印加電圧と経過時間の関係を示す。
【００４７】
ウエハ７００のめっき加工では、まずウエハ７００に、３．０Ｖ、４０秒間の電圧印加８ａを行い、めっき浴Ａ中の抑制剤をウエハ７００の表面に付着させた。
【００４８】
その後、印加電圧を１．８Ｖに下げ、１．８Ｖ、５００秒間の電圧印加８ｂを行った。このとき、ビア７００ａは、銅でウエハ表面部分まで充填された（図７（ｂ））。そして、ビア７００ａでの銅めっきの析出を抑制するために、印加電圧を３．０Ｖ、２０秒間の電圧印加８ｃを行った。
【００４９】
続いて、印加電圧を１．８Ｖに下げ、１．８Ｖ、１０２０秒間の電圧印加８ｄを行った。このとき、ビア７００ｂは、銅でウエハ表面部分まで充填された（図７（ｃ））。そして、ビア７００ｂでの銅めっきの析出を抑制するために、印加電圧を３．０Ｖ、２０秒間の電圧印加８ｅを行った（図７（ｄ））。
【００５０】
続いて、印加電圧を１．８Ｖに下げ、１．８Ｖ、５００秒間の電圧印加８ｆを行った。このとき、ビア７００ｃは銅でウエハ表面部分まで充填された（図７（ｄ））。そして、ビア７００ｃでの銅めっきの析出を抑制するために、印加電圧を３．０Ｖ、２０秒間の電圧印加８ｇを行った。
【００５１】
続いて、印加電圧を１．８Ｖに下げ、１．８Ｖ、５００秒間の電圧印加８ｈを行った。このとき、ビア７００ｄは、銅でウエハ表面部分まで充填された（図７（ｅ））。そして、ビア７００ｄでの銅めっきの析出を抑制するために、印加電圧を３．０Ｖ、２０秒間の電圧印加８ｉを行った。
【００５２】
続いて、印加電圧を１．８Ｖに下げ、１．８Ｖ、８００秒間の電圧印加８ｊを行った。このとき、ビア７００ｅは、銅でウエハ表面部分まで充填された（図７（ｆ））。そして、ビア７００ｅでの銅めっきの析出を抑制するために、印加電圧を３．０Ｖ、２０秒間の電圧印加８ｋを行った。
【００５３】
続いて、印加電圧を１．８Ｖに下げ、１．８Ｖ、１０００秒間の電圧印加８ｌを行った。このとき、ビア７００ｆは、銅でウエハ表面まで充填された（図７（ｇ））。ビア７００ｆの充填が完了後、充填状況を確認した。
【００５４】
３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、８０μｍ、１００μｍのビアへの充填状況の確認は、パターン上面を基準として、盛り上がり状況を計測した。その結果を、図９に示す。
【００５５】
開口形状が円形で、開口径が３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、８０μｍ、１００μｍのビアへの充填状況は、ビアの充填表面の高さについて見ると、パターン上面を基準としたとき±５μｍとなり、ほぼフラットな状態で充填できていることがわかった。
【００５６】
以上、開口径状が円形で、開口径が異なる複数種のビアを有するウエハにめっき加工を行い、その充填状況について述べた。
【００５７】
また、本実施例では、ウエハ７００と同様な手順で作製した、開口形状が正方形で、正方形の一辺の大きさが、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、８０μｍ、１００μｍであるビアを有するウエハ７１０（図示せず）についても、上記の条件で、めっき加工を行った。そして、各ビアへの充填が完了後、充填状況を確認した。その結果も図９に示す。
【００５８】
開口径状が、正方形の場合においても、開口形状が正方形で、正方形の一辺の大きさが、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、８０μｍ、１００μｍのビアへの充填状況は、ビアの充填表面の高さについて見ると、パターン上面を基準としたとき±５μｍとなり、ほぼフラットな状態で充填できていることがわかった。
（実施例２：深さが異なる複数のビアを有する基板について）
第２実施例では、図１０（ｂ）に示すような深さの異なる複数種のビアを有する基板８００について、めっき加工によりビアへの金属の充填を行った。
【００５９】
基板８００上のビアは、４層に積層されたプリント配線基板（図１０（ａ））に、炭酸ガスレーザ光を照射することで、開口径８０μｍで、深さ８０μｍのビア８００ａと、開口径８０μｍで、深さ４０μｍのビア８００ｂを形成した。
【００６０】
また、基板８００のめっき加工を行う前には、過マンガン酸カリウムの水溶液を用いたビアの清掃、脱脂、ソフトエッチング、硫酸浸漬、触媒付与、アクセレレータ浸漬、無電解銅浸漬の処理を、以上の順に行った。その手順にて、各ビア内に銅皮膜を形成した。
【００６１】
本実施例でのめっき浴Ａは、硫酸銅５水塩：２５０ｇ／ｌ、硫酸：５０ｇ／ｌ、塩素イオン：５０ｍｇ／ｌの溶液に荏原ユージライト製添加剤ＶＦIIのＡ剤を加えた溶液を使用した。
【００６２】
基板８００のめっき加工は、図１のめっき装置１００の陰極１１４として用い、直流電圧制御装置１２０から電圧を印加することにより行った。
【００６３】
基板８００のめっき加工では、まず基板８００に、２．０Ｖ、８０秒間の電圧印加を行い、めっき浴Ａ中の抑制剤を基板８００の表面に付着させた。
【００６４】
その後、電圧値１．２Ｖで、６０分の電圧印加を行った。このとき、深さ４０μｍのビア８００ｂは、基板８００の表面部分まで、銅が充填された（図１０（ｃ））。
【００６５】
続いて、ビア８００ｂの充填を抑制するために、電圧値を３．０Ｖに上げ、３０秒間、電圧印加を行った。
【００６６】
その後、再び、電圧値１．２Ｖまで下げて、３０分間、電圧印加を行った。このとき、ビア８００ａは、基板８００の表面部分まで充填され（図１０（ｄ））、充填を終了した。
【００６７】
充填終了後、パターン上面を基準として、ビアの充填表面の高さを確認した結果、深さ４０μｍのビア８００ｂには、盛り上がりがなく、平坦な状態であることがわかった。また、深さ８０μｍのビア８００ａにも凹みがなく、平坦な状態であることがわかった。
【００６８】
以上述べたような各実施例から、本発明のビアフィリングの技術を用いると、深さおよび開口径が異なる複数種のビアへの、めっき加工による金属の充填を、凹凸を生じさせず、かつ、並行して行うことができる。
（実施例３：深さおよび開口形状円形の開口径が異なる複数種のビアを有するウエハについて）
第３実施例では、図１１（ａ）に示すような深さおよび開口形状円形の開口径が異なる複数種のビアを有するウエハ７５０について、めっき加工によりビアへの金属の充填を行った。
【００６９】
ウエハ７５０上のビアは、８インチウエハ上にポリイミドを３５μｍ厚コートし、炭酸ガスレーザ光を照射することで、開口径３０μｍで、深さ２０μｍのビア７５０ａと、開口径５０μｍで、深さ３５μｍのビア７５０ｂを形成した。その後、スパッタにてチタン／銅のシード層を形成した（図１１（ａ））。
【００７０】
また、ウエハ７５０のめっき加工を行う前には、酸性脱脂、酸浸漬を順に行った。
【００７１】
本実施例でのめっき浴Ａは、硫酸銅５水塩：１８０ｇ／ｌ、硫酸：７０ｇ／ｌ、塩素イオン：５０ｍｇ／ｌの溶液にアトテック製添加剤インプレートＤＩレベラーを加えた溶液を使用した。
【００７２】
ウエハ７５０のめっき加工は、図１のめっき装置１００の陰極１１４として用い、直流電圧制御装置１２０から電圧が印加されることにより行った。
【００７３】
ウエハ７５０のめっき加工では、まずウエハ７５０に、３．０Ｖ、２０秒間の電圧印加を行い、めっき浴Ａ中の抑制剤をウエハ７５０の表面に付着させた。
【００７４】
その後、電圧値１．８Ｖで、３０分の電圧印加を行った。このとき、開口径３０μｍで、深さ２０μｍのビア７５０ａは、ウエハ７５０の表面部分まで、銅が充填された（図１１（ｂ））。
【００７５】
続いて、ビア７５０ａの充填を抑制するために、電圧値を４．０Ｖに上げ、２秒間、電圧印加を行った。
【００７６】
その後、再び、電圧値１．８Ｖまで下げて、３０分間、電圧印加を行った。このとき、開口径５０μｍで、深さ３５μｍのビア７５０ｂは、ウエハ７５０の表面部分まで充填され（図１１（ｃ））、充填を終了した。
【００７７】
充填終了後、パターン上面を基準として、ビアの充填表面の高さを確認した結果、開口径３０μｍで、深さ２０μｍのビア７５０ａには、盛り上がりがなく、平坦な状態であることがわかった。また、開口径５０μｍで、深さ３５μｍのビア７５０ｂにも凹みがなく、平坦な状態であることがわかった。
【００７８】
（実施例４： 開口径が異なる複数種の貫通孔を有する基板について）
第４実施例では、図１２（ａ）に示すような開口形状円形の開口径が異なる複数種のビアを有する基板９００について、めっき加工によりビアへの金属の充填を行った。
【００７９】
ウエハ９００上の貫通孔は、両面に銅箔を貼り付けた０．６ｍｍｔのガラスエポキシ基板に、ドリルにより開口径０．１ｍｍの貫通孔９００ａと、開口径０．２ｍｍの貫通孔９００ｂと、を形成した。その後、無電解銅めっきプロセスにより、貫通孔内を含む表面全体に銅皮膜を形成した。また、基板９００のめっき加工を行う前には、酸性脱脂、酸浸漬を順に行った。
【００８０】
本実施例でのめっき浴Ａは、硫酸銅５水塩：２５０ｇ／ｌ、硫酸：５０ｇ／ｌ、塩素イオン：５０ｍｇ／ｌの溶液にエバラユージライト製添加剤ＶＦIIのＡ剤を加えた溶液を使用した。
【００８１】
基板９００のめっき加工は、図１のめっき装置１００の陰極１１４として用い、直流電圧制御装置１２０から電圧が印加されることにより行った。
【００８２】
基板９００のめっき加工では、まず基板９００に、０．７Ｖ、５分間の電圧印加を行い、スパッタにて形成した導電膜の補強を行なった。その後、２．５Ｖ、２０秒間の電圧印加を行ない、めっき浴Ａ中の抑制剤を基板９００の表面に付着させた。
【００８３】
その後、電圧値２．０Ｖで、２時間の電圧印加を行った。このとき、開口径０．１ｍｍの貫通孔９００ａは、基板９００の両面の表面部分まで、銅が充填された（図１２（ｂ））。
【００８４】
続いて、貫通孔９００ａの充填を抑制するために、電圧値を２．５Ｖに上げ、２０秒間、電圧印加を行った。
【００８５】
その後、再び、電圧値２．０Ｖまで下げて、１時間、電圧印加を行った。このとき、開口径０．２ｍｍの貫通孔９００ｂは、基板９００の表面部分まで充填され（図１２（ｃ））、充填を終了した。
【００８６】
充填終了後、基板の両面の高さを基準として、ビアの充填表面の高さを確認した結果、開口径０．１ｍｍの貫通孔９００ａと、開口径０．２ｍｍの貫通孔９００ｂと、には、盛り上がりがなく、平坦な状態であることがわかった。
（実施例５：貫通孔と非貫通孔とが混在する基板について）
第５実施例では、図１３（ａ）に示すような貫通孔と非貫通孔混在ビアを有する基板９５０について、めっき加工によりビアへの金属の充填を行った。
【００８７】
ウエハ９００上の貫通孔は、両面に銅箔を貼り付けた０．６ｍｍｔのガラスエポキシ基板に、ドリルにより開口径０．１ｍｍの貫通孔９５０ａと、レーザにより開口径０．１ｍｍで、深さ５０μｍの非貫通孔９５０ｂと、を形成した。その後、無電解銅めっきプロセスにより、貫通孔内を含む表面全体に銅皮膜を形成した。
【００８８】
また、基板９５０のめっき加工を行う前には、酸性脱脂、酸浸漬を順に行った。
【００８９】
本実施例でのめっき浴Ａは、硫酸銅５水塩：２００ｇ／ｌ、硫酸：１００ｇ／ｌ、塩素イオン：５０ｍｇ／ｌの溶液にエバラユージライト製添加剤ＶＦIIのＡ剤を加えた溶液を使用した。
【００９０】
基板９５０のめっき加工は、図１のめっき装置１００の陰極１１４として用い、直流電圧制御装置１２０から電圧が印加されることにより行った。
【００９１】
基板９５０のめっき加工では、まず基板９５０に、２．５Ｖ、１分間の電圧印加を行い、めっき浴Ａ中の抑制剤を基板９００の表面に付着させた。
【００９２】
その後、電圧値２．０Ｖで、２時間の電圧印加を行った。このとき、開口径０．１ｍｍで、深さ５０μｍの非貫通孔９５０ｂは、基板９５０の両面の表面部分まで、銅が充填された（図１３（ｂ））。
【００９３】
続いて、非貫通孔９５０ｂの充填を抑制するために、電圧値を２．５Ｖに上げ、２０秒間、電圧印加を行った。
【００９４】
その後、再び、電圧値１．５Ｖまで下げて、４時間、電圧印加を行った。このとき、開口径０．１ｍｍの貫通孔９５０ａは、基板９５０の表面部分まで充填され（図１３（ｃ））、充填を終了した。
【００９５】
充填終了後、基板の両面の高さを基準として、ビアの充填表面の高さを確認した結果、開口径０．１ｍｍの貫通孔９５０ａと、開口径０．１ｍｍで、深さ５０μｍの非貫通孔９５０ｂと、には、盛り上がりがなく、平坦な状態であることがわかった。
（実施例６：同一形状のビアを有するウエハについて）
第６実施例では、図１４に示すような同一形状のビアを有するウエハ１０００について、めっき加工によりビアへの金属の充填を行った。図１４（ａ）は、ウエハ１０００の上面からみた模式図であり、図１４（ｂ）は、断面からみた模式図である。
【００９６】
ウエハ１０００上のビアは、次の手順で作製した。まず、８インチウエハ上に感光性ポリイミドをコートし、厚さ６５μｍの絶縁層を塗布した。次に、絶縁層が塗布されたウエハの露光、現像を行い、開口径が６０μｍである３つのビア１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃを形成した。
【００９７】
また、めっき加工による金属の充填を行う前には、ウエハ１０００にスパッタにより、チタン／銅のシード層を形成した。
【００９８】
また、ウエハ１０００のめっき加工を行う前には、酸性脱脂、酸浸漬を順に行った。
【００９９】
本実施例でのめっき浴Ａは、硫酸銅５水塩：２００ｇ／ｌ、硫酸：１００ｇ／ｌ、塩素イオン：５０ｍｇ／ｌの溶液にアトテック製添加剤インプレートＤＩレベラーを加えた溶液を使用した。
【０１００】
ウエハ１０００のめっき加工は、図１のめっき装置１００の陰極１１４として用い、直流電圧制御装置１２０から電圧が印加されることにより行った。
【０１０１】
まず、０．８Ｖ、１０分間で電圧印加を行い、スパッタにて形成した導電膜の補強を行なった。続いて、２．５Ｖ、３０秒間の電圧印加を行ない、めっき浴Ａ中の抑制剤をウエハ１０００の表面に付着させた。その後、１．２Ｖ、１時間で電圧印加を行い、金属の充填を行った。続いて、２．５Ｖ、３０秒間で、ストライク電圧印加を行なった。その後、１．２Ｖ、１時間で電圧印加を行い、金属の充填を行った。その後、２．５Ｖ、３０秒間のストライク電圧印加を行なった。その後、１．２Ｖ、１時間で電圧印加を行い、金属の充填を行った。このとき、図１５（ａ）のようにビア１０００ｂは表面部分まで銅が充填された。
【０１０２】
そして、ビア１０００ｂでの銅めっきの析出を抑制するために、２．５Ｖ、３０秒間のストライク電圧印加を行なった。そして、１．２Ｖ、１５分間、で電圧印加を行い、金属の充填を行った。このとき、図１５（ｂ）のようにビア１０００ｂ、ビア１０００ｃは表面部分まで銅が充填された。
【０１０３】
そして、ビア１０００ｃでの銅めっきの析出を抑制するために、２．５Ｖ、３０秒間のストライク電圧印加を行なった。１．２Ｖ、１５分間で電圧印加を行い、図１５（ｃ）のように、ビア１０００ａが表面部分まで充填された。
【０１０４】
充填終了後、基板の両面の高さを基準として、各ビアの充填表面の高さを確認した結果、ビア１０００ａ、ビア１０００ｂ、ビア１０００ｃには盛り上がりがなく、平坦な状態であることがわかった。
【０１０５】
深さおよび開口径が同じである複数のビアについて、めっき加工による金属の充填を行う場合であっても、必ずしも均一に充填されるとは限らず、充填後に凹凸が生じることがある。本実施例は、この場合に対応した金属の充填方法である。
【０１０６】
３つのビア１０００ａ、ビア１０００ｂ、ビア１０００ｃのうち、いずれかが、表面部分まで充填された状態では、３つのビア１０００ａ、ビア１０００ｂ、ビア１０００ｃの、深さおよび開口径が同じであるため、充填速度の違いが小さいと考えられる。その為、本実施例では、ビアへの金属の充填を継続中においても、金属の充填を行う電圧値より高い電圧値で予め決められた時間、基板へストライク電圧での印加を行ない、各ビアの充填速度の調節を行った。
【０１０７】
以上述べたように、本発明では、複数のビアへの、めっき加工による金属の充填を、凹凸を生じさせず、かつ、並行して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本実施形態におけるめっき装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態おける陰極の構造を説明する説明図である。
【図３】本実施形態におけるめっき加工を行うウエハの一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態におけるめっき加工の印加電圧と経過時間の関係を説明する説明図である。
【図５】本実施形態におけるめっき加工の手順を説明する説明図である。
【図６】様々な条件でストライク電圧印加を行ったウエハの模式図である。
【図７】開口径が異なる複数種のビアを有するウエハの模式図である。
【図８】開口径が異なる複数種のビアを有するウエハのめっき加工において、印加電圧と経過時間の関係を説明する説明図である。
【図９】開口径が異なる複数種のビアを有するウエハのめっき加工において、金属充填後のビアの開口径と盛り上がり状況の関係を示すグラフである。
【図１０】深さが異なる複数種のビアを有するウエハの模式図である。
【図１１】深さと開口径が異なる複数種のビアを有するウエハの模式図である。
【図１２】開口径の異なる複数種の貫通孔を有する基板の模式図である。
【図１３】貫通孔と非貫通孔が混在する基板の模式図である。
【図１４】同一形状のビアを複数有するウエハの模式図である。
【図１５】同一形状のビアを複数有するウエハの模式図である。
【図１６】表面部分に盛り上がりまたは凹みが存在する基板の模式図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１００：めっき装置、１１０：めっき槽系、１２０：直流電圧制御装置、１３０：情報処理装置１３０、１１１：メインめっき槽、１１２：サブめっき槽、１１３：陽極、１１４：陰極、１１５：遮蔽板、１１６：第１ポンプ、１１７：第２ポンプ、１１８：金属溶解ユニット、１１９：フィルター、２００：ウエハ、２００ａ〜２００ｃ：ビア、Ａ：めっき浴
【図１】
0005089322.tif 000003
【図２】
0005089322.tif 000004
【図３】
0005089322.tif 000005
【図４】
0005089322.tif 000006
【図５】
0005089322.tif 000007
【図６】
0005089322.tif 000008
【図７】
0005089322.tif 000009
【図８】
0005089322.tif 000010
【図９】
0005089322.tif 000011
【図１０】
0005089322.tif 000012
【図１１】
0005089322.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
0005089322.tif 000015
【図１４】
0005089322.tif 000016
【図１５】
0005089322.tif 000017
【図１６】
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