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技術 化学的処理装置とメッキ処理装置および化学的処理方法とメッキ処理方法と残渣除去処理方法ならびにそれを用いた半導体装置の製造方法およびプリント基板の製造方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 小崎克也中本武夫
出願日 2001年11月28日 (18年9ヶ月経過) 出願番号 2001-363086
公開日 2002年12月18日 (17年8ヶ月経過) 公開番号 2002-363788
状態 拒絶査定
技術分野 化学的被覆 電気メッキ方法,物品 電気分解または電気泳動による被覆 半導体の電極 プリント配線の製造(2)
主要キーワード 筒型部材 酸中和処理 ブラインドホール内 補助シール部材 交互駆動 噴出板 ドレイン配管 被メッキ部材
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課題

ある圧力と流速をもって内部で処理液メッキ液)を流通させる閉鎖型処理カップを用いる化学的処理装置(メッキ処理装置)および化学的処理方法(メッキ処理方法)において、被処理部材における気泡滞留を防止し、気泡の滞留による処理欠陥の発生を少なくする。

解決手段

閉鎖型処理カップに処理液(メッキ液)を供給するポンプによって、閉鎖型処理カップ内を流通する処理液(メッキ液)の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させる。また、閉鎖型処理カップ内を流通する処理液(メッキ液)の流通方向を周期的に変化させる。半導体装置の製造方法、プリント基板の製造方法においては、ブラインドホールの、開放された開口が流通する処理液(メッキ液)に接するようにして、半導体ウエハ、プリント基板が閉鎖型処理カップ内に配置され、気泡の滞留をなくすことで、製造歩留まりの向上、または製品の性能向上が図られる。

概要

背景

例えば、半導体装置シリコンなどのIV族、またはガリウム砒素などのIII−V族化合物からなる半導体基板を用いて構成されるが、完成した半導体装置において裏面側の接地電極電気的に接続を得るために、半導体基板を貫通するバイアホールが形成され、このバイアホールの内表面を含む表面に、金(Au)などのメッキを行うことが多い。この半導体装置の製造工程では、多数の半導体装置に分離される前の半導体ウエハに対してメッキ処理を行うメッキ工程が含まれており、このメッキ工程では半導体ウエハは、多数の半導体装置のそれぞれの半導体基板となる部分に、それぞれバイアホールを持っており、この半導体ウエハは各バイアホールの一方の開口が塞がれた状態、すなわち各バイアホールがブラインドホールとされた状態で、各バイアホールの内表面を含む表面にメッキ層が形成される。

また、このようなバイアホールを持った半導体装置の製造工程では、バイアホールが例えば反応性イオンエッチングなどで形成されるが、この反応性イオンエッチングで形成されたバイアホールの内表面には、反応性イオンエッチング中に生成する炭素塩素などを含む有機ポリマーなどの残渣が残存するので、この残渣を除去する残渣除去工程が含まれる。さらに、この残渣を除去したバイアホールの内表面にメッキ層を形成する前に、バイアホールの内表面に給電層無電解メッキ法により形成する無電解メッキ工程が含まれる。

また、多層プリント基板では、プリント基板を貫通するスルーホールが形成され、このスルーホールの内表面を含む表面に銅(Cu)などのメッキ層が形成され、このメッキ層が多層プリント基板の層間接続に用いられる。このプリント基板のスルーホールも一方の開口が塞がれた状態、すなわちブラインドホールの状態でメッキ層を形成するメッキ処理が行われる場合もある。

このプリント基板のブラインドホールにメッキ層を形成する場合に、ブラインドホールの内表面にメッキ層を無電解メッキ法により形成する無電解メッキ工程が含まれる。

これらのメッキ処理には、一般に、閉鎖型メッキ処理カップを有するメッキ処理装置が用いられる。この閉鎖型メッキ処理カップは、閉鎖された内部の処理室にある圧力と流速をもってメッキ液流通させながら、半導体ウエハ、プリント基板などに電解メッキ処理を行うものである。半導体ウエハ、プリント基板などの被メッキ部材は、その各バイアホール、スルーホールの開放された開口が上を向くフェイスアップ方式で、しかもその開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして、閉鎖型メッキ処理カップ内に配置され、メッキ液の電気分解に基づき、各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキ層が形成される。

また、前記半導体装置のバイアホールに対する残渣除去処理工程、無電解メッキ工程およびプリント基板に対する無電解メッキ工程でも、一般に閉鎖型処理カップを有する処理装置が用いられる。この閉鎖型処理カップは、閉鎖された内部の処理室にある圧力と流速をもって処理液を流通させながら、半導体ウエハのバイアホールに対する残渣除去処理、無電解メッキ処理を行い、またプリント基板のスルーホールに対する無電解メッキ処理を行うものである。これらの処理において、半導体ウエハ、プリント基板は、その各バイアホール、スルーホールの開放された開口が上を向くフェイスアップ方式で、しかもその開放された開口が流通する処理液に接するようにして、閉鎖型処理カップ内に配置され、処理液との接触に基づき、各ブラインドホールの内表面を含む表面の残渣除去処理、無電解メッキ層の形成が行われる。

概要

ある圧力と流速をもって内部で処理液(メッキ液)を流通させる閉鎖型処理カップを用いる化学的処理装置(メッキ処理装置)および化学的処理方法(メッキ処理方法)において、被処理部材における気泡滞留を防止し、気泡の滞留による処理欠陥の発生を少なくする。

閉鎖型処理カップに処理液(メッキ液)を供給するポンプによって、閉鎖型処理カップ内を流通する処理液(メッキ液)の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させる。また、閉鎖型処理カップ内を流通する処理液(メッキ液)の流通方向を周期的に変化させる。半導体装置の製造方法、プリント基板の製造方法においては、ブラインドホールの、開放された開口が流通する処理液(メッキ液)に接するようにして、半導体ウエハ、プリント基板が閉鎖型処理カップ内に配置され、気泡の滞留をなくすことで、製造歩留まりの向上、または製品の性能向上が図られる。

目的

効果

実績

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請求項1

ある圧力と流速をもって内部で処理液流通しながら被処理部材化学的処理を行う閉鎖型処理カップと、前記処理液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記処理液を前記閉鎖型処理カップに供給するポンプとを備え、前記ポンプが前記閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるように構成されたことを特徴とする化学的処理装置。

請求項2

前記ポンプが脈動式ポンプで構成され、この脈動式ポンプは前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする請求項1記載の化学的処理装置。

請求項3

前記脈動式ポンプがベローズポンプで構成され、このベローズポンプはベローズを周期的に脈動させて前記処理液を前記閉鎖型処理カップに供給し、前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする請求項2記載の化学的処理装置。

請求項4

前記脈動式ポンプがダイヤフラムポンプで構成され、このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを周期的に脈動させて前記処理液を前記閉鎖型処理カップへ供給し、前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする請求項2記載の化学的処理装置。

請求項5

前記閉鎖型処理カップに対する処理液の供給路と、前記閉鎖型処理カップに対する処理液の排出路と、前記処理液の排出路に設けられた流量絞り弁とを更に備えた請求項1から4の何れかに記載の化学的処理装置。

請求項6

ある圧力と流速をもって内部で処理液を流通しながら被処理部材に化学的処理を行う閉鎖型処理カップと、前記処理液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記処理液を前記閉鎖型処理カップに供給するポンプ装置とを備え、前記閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向が周期的に変化するように構成されたことを特徴とする化学的処理装置。

請求項7

前記閉鎖型処理カップは第1、第2の処理液流通口を有し、前記ポンプ装置は第1、第2のポンプを有し、この第1のポンプは前記閉鎖型処理カップ内で処理液を前記第1の処理液流通口から前記第2の処理液流通口へ流通させ、また第2のポンプは前記閉鎖型処理カップ内で処理液を前記第2の処理液流通口から前記第1の処理液流通口へ流通させるように構成されている請求項6記載の化学的処理装置。

請求項8

前記閉鎖型処理カップの第1、第2の処理液流通口にそれぞれ連通する第1、第2の処理液流通路と、これらの処理液流通路のそれぞれに設けられた第1、第2の流量制御弁とを備え、前記閉鎖型処理カップ内において、前記処理液が前記第1の処理液流通口から前記第2の処理液流通口へ流通する場合には、前記第2の処理液流通口に連通する前記第2の処理液流通路に設けられた前記第2の流量制御弁が流量絞り弁とされ、また前記処理液が前記第2の処理液流通口から前記第1の処理液流通口へ流通する場合には、前記第1の処理液流通口に連通する前記第1の処理液流通路に設けられた前記第1の流量制御弁が流量絞り弁とされる請求項7記載の化学的処理装置。

請求項9

前記被処理部材が一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有し、各ブラインドホールの開放された開口が流通する処理液に接するようにして前記被処理部材を前記閉鎖型処理カップ内に配置して、各ブラインドホールの内表面を含む表面に化学的処理が行われることを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の化学的処理装置。

請求項10

前記被処理部材が半導体ウエハであり、この半導体ウエハは一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のバイアホールを有し、各バイアホールの開放された開口が流通する処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に配置され、各バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理が行われることを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の化学的処理装置。

請求項11

前記被処理部材がプリント基板であり、このプリント基板は一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のスルーホールを有し、各スルーホールの開放された開口が流通する処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に配置され、各スルーホールの内表面を含む表面に化学的処理が行われることを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の化学的処理装置。

請求項12

ある圧力と流速をもって内部でメッキ液を流通しながら被メッキ部材メッキ処理を行う閉鎖型メッキ処理カップと、前記メッキ液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップに供給するポンプとを備え、前記ポンプが前記閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるように構成されたことを特徴とするメッキ処理装置

請求項13

前記ポンプが脈動式ポンプで構成され、この脈動式ポンプは前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする請求項12記載のメッキ処理装置。

請求項14

前記脈動式ポンプがベローズポンプで構成され、このベローズポンプはベローズを周期的に脈動させて前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップに供給し、前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする請求項13記載のメッキ処理装置。

請求項15

前記脈動式ポンプがダイヤフラムポンプで構成され、このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを周期的に脈動させて前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップへ供給し、前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする請求項13記載のメッキ処理装置。

請求項16

前記閉鎖型メッキ処理カップに対するメッキ液の供給路と、前記閉鎖型メッキ処理カップに対するメッキ液の排出路と、前記メッキ液の排出路に設けられた流量絞り弁とを更に備えた請求項12から15の何れかに記載のメッキ処理装置。

請求項17

ある圧力と流速をもって内部でメッキ液を流通しながら被メッキ部材にメッキ処理を行う閉鎖型メッキ処理カップと、前記メッキ液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップに供給するポンプ装置とを備え、前記閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の流通方向が周期的に変化するように構成されたことを特徴とするメッキ処理装置。

請求項18

前記閉鎖型メッキ処理カップは第1、第2のメッキ液流通口を有し、前記ポンプ装置は第1、第2のポンプを有し、この第1のポンプは前記閉鎖型メッキ処理カップ内でメッキ液を前記第1のメッキ液流通口から前記第2のメッキ液流通口へ流通させ、また第2のポンプは前記閉鎖型メッキ処理カップ内でメッキ液を前記第2のメッキ液流通口から前記第1のメッキ液流通口へ流通させるように構成されている請求項17記載のメッキ処理装置。

請求項19

前記閉鎖型メッキ処理カップの第1、第2のメッキ液流通口にそれぞれ連通する第1、第2のメッキ液流通路と、これらのメッキ液流通路のそれぞれに設けられた第1、第2の流量制御弁とを備え、前記閉鎖型メッキ処理カップ内において、前記メッキ液が前記第1のメッキ液流通口から前記第2のメッキ液流通口へ流通する場合には、前記第2のメッキ液流通口に連通する前記第2のメッキ液流通路に設けられた前記第2の流量制御弁が流量絞り弁とされ、また前記メッキ液が前記第2のメッキ液流通口から前記第1のメッキ液流通口へ流通する場合には、前記第1のメッキ液流通口に連通する前記第1のメッキ液流通路に設けられた前記第1の流量制御弁が流量絞り弁とされる請求項18記載のメッキ処理装置。

請求項20

前記被メッキ部材が一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有し、各ブラインドホールの開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして前記被メッキ部材を前記閉鎖型メッキ処理カップ内に配置して、各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキが行われることを特徴とする請求項12から19の何れかに記載のメッキ処理装置。

請求項21

前記被メッキ部材が半導体ウエハであり、この半導体ウエハは一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のバイアホールを有し、各バイアホールの開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に配置され、各バイアホールの内表面を含む表面にメッキが行われることを特徴とする請求項12から19の何れかに記載のメッキ処理装置。

請求項22

前記被メッキ部材がプリント基板であり、このプリント基板は一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のスルーホールを有し、各スルーホールの開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に配置され、各スルーホールの内表面を含む表面にメッキが行われることを特徴とする請求項12から19の何れかに記載のメッキ処理装置。

請求項23

一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理方法であって、閉鎖型メッキ処理内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる化学的処理方法。

請求項24

一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理方法であって、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含んでいる化学的処理方法。

請求項25

半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる半導体装置の製造方法。

請求項26

半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる半導体装置の製造方法。

請求項27

基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいるプリント基板の製造方法。

請求項28

基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいるプリント基板の製造方法。

請求項29

一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被メッキ部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキを行うメッキ処理方法であって、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記被メッキ部材を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいるメッキ処理方法。

請求項30

一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被メッキ部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキを行うメッキ処理方法であって、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記被メッキ部材を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の流通方向を周期的に切り替えることを含んでいるメッキ処理方法。

請求項31

半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる半導体装置の製造方法。

請求項32

半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる半導体装置の製造方法。

請求項33

基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいるプリント基板の製造方法。

請求項34

基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいるプリント基板の製造方法。

請求項35

一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理方法であって、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる残渣除去処理方法。

請求項36

一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理方法であって、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含んでいる残渣除去処理方法。

請求項37

半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理工程を有し、この残渣除去処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる半導体装置の製造方法。

請求項38

半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理工程を有し、この残渣除去処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる半導体装置の製造方法。

技術分野

0001

この発明は、閉鎖型処理カップを用いて被処理部材化学的処理メッキ処理を行う化学的処理装置、メッキ処理装置および化学的処理方法、メッキ処理方法残渣除去処理方法ならびにそれを用いた半導体装置の製造方法およびプリント基板の製造方法に関するものである。

背景技術

0002

例えば、半導体装置はシリコンなどのIV族、またはガリウム砒素などのIII−V族化合物からなる半導体基板を用いて構成されるが、完成した半導体装置において裏面側の接地電極電気的に接続を得るために、半導体基板を貫通するバイアホールが形成され、このバイアホールの内表面を含む表面に、金(Au)などのメッキを行うことが多い。この半導体装置の製造工程では、多数の半導体装置に分離される前の半導体ウエハに対してメッキ処理を行うメッキ工程が含まれており、このメッキ工程では半導体ウエハは、多数の半導体装置のそれぞれの半導体基板となる部分に、それぞれバイアホールを持っており、この半導体ウエハは各バイアホールの一方の開口が塞がれた状態、すなわち各バイアホールがブラインドホールとされた状態で、各バイアホールの内表面を含む表面にメッキ層が形成される。

0003

また、このようなバイアホールを持った半導体装置の製造工程では、バイアホールが例えば反応性イオンエッチングなどで形成されるが、この反応性イオンエッチングで形成されたバイアホールの内表面には、反応性イオンエッチング中に生成する炭素塩素などを含む有機ポリマーなどの残渣が残存するので、この残渣を除去する残渣除去工程が含まれる。さらに、この残渣を除去したバイアホールの内表面にメッキ層を形成する前に、バイアホールの内表面に給電層無電解メッキ法により形成する無電解メッキ工程が含まれる。

0004

また、多層プリント基板では、プリント基板を貫通するスルーホールが形成され、このスルーホールの内表面を含む表面に銅(Cu)などのメッキ層が形成され、このメッキ層が多層プリント基板の層間接続に用いられる。このプリント基板のスルーホールも一方の開口が塞がれた状態、すなわちブラインドホールの状態でメッキ層を形成するメッキ処理が行われる場合もある。

0005

このプリント基板のブラインドホールにメッキ層を形成する場合に、ブラインドホールの内表面にメッキ層を無電解メッキ法により形成する無電解メッキ工程が含まれる。

0006

これらのメッキ処理には、一般に、閉鎖型メッキ処理カップを有するメッキ処理装置が用いられる。この閉鎖型メッキ処理カップは、閉鎖された内部の処理室にある圧力と流速をもってメッキ液流通させながら、半導体ウエハ、プリント基板などに電解メッキ処理を行うものである。半導体ウエハ、プリント基板などの被メッキ部材は、その各バイアホール、スルーホールの開放された開口が上を向くフェイスアップ方式で、しかもその開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして、閉鎖型メッキ処理カップ内に配置され、メッキ液の電気分解に基づき、各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキ層が形成される。

0007

また、前記半導体装置のバイアホールに対する残渣除去処理工程、無電解メッキ工程およびプリント基板に対する無電解メッキ工程でも、一般に閉鎖型処理カップを有する処理装置が用いられる。この閉鎖型処理カップは、閉鎖された内部の処理室にある圧力と流速をもって処理液を流通させながら、半導体ウエハのバイアホールに対する残渣除去処理、無電解メッキ処理を行い、またプリント基板のスルーホールに対する無電解メッキ処理を行うものである。これらの処理において、半導体ウエハ、プリント基板は、その各バイアホール、スルーホールの開放された開口が上を向くフェイスアップ方式で、しかもその開放された開口が流通する処理液に接するようにして、閉鎖型処理カップ内に配置され、処理液との接触に基づき、各ブラインドホールの内表面を含む表面の残渣除去処理、無電解メッキ層の形成が行われる。

発明が解決しようとする課題

0008

このようなブラインドホールの内表面を含む表面に対する残渣除去処理、無電解メッキ処理、メッキ層を形成する電解メッキ処理において、ブラインドホール内に発生する気泡が問題となる。フェイスアップ方式は、ブラインドホール内における気泡の発生を少なくするのに効果があるが、このフェイスアップ方式を採用してもまだ気泡の問題を解消できない。特にブラインドホールのアスペクト比が大きくなり、孔径に比べて、孔の深さが大きくなると、ブラインドホール内での気泡の発生を回避できず、この気泡が処理中、同じ場所に滞留すると、その場所には処理液、メッキ液が接触せず、残渣除去、無電解メッキ層、電解メッキ層欠陥部が発生してしまう。この残渣除去の欠陥は、残渣を残し、後に形成する無電解メッキ層、電解メッキ層に欠陥をもたらす結果となり、また無電解メッキ層、電解メッキ欠陥部は、メッキ層の切断、または電気抵抗の増大をもたらし、製造歩留まりの低下、または完成した半導体装置、プリント基板の性能を低下させる原因となる。

0009

この発明は、このような残渣除去処理、無電解メッキ層、電解メッキ層などの欠陥部の発生を抑えることのできる改良された化学的処理装置および化学的処理方法、残渣除去処理方法を提案するものである。

0010

また、この発明は、このようなメッキ欠陥部の発生を抑えることのできる改良されたメッキ処理装置およびメッキ処理方法を提案するものである。

0011

またこの発明は、このような欠陥部の発生を抑えることのできる改良された半導体装置の製造方法およびプリント基板の製造方法を提案するものである。

課題を解決するための手段

0012

この発明による化学的処理装置は、ある圧力と流速をもって内部で処理液を流通しながら被処理部材に化学的処理を行う閉鎖型処理カップと、前記処理液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記処理液を前記閉鎖型処理カップに供給するポンプとを備え、前記ポンプが前記閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるように構成されたことを特徴とする。

0013

また、この発明による化学的処理装置は、前記ポンプが脈動式ポンプで構成され、この脈動式ポンプは前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする。

0014

また、この発明による化学的処理装置は、前記脈動式ポンプがベローズポンプで構成され、このベローズポンプはベローズを周期的に脈動させて前記処理液を前記閉鎖型処理カップに供給し、前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする。

0015

また、この発明による化学的処理装置は、前記脈動式ポンプがダイヤフラムポンプで構成され、このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを周期的に脈動させて前記処理液を前記閉鎖型処理カップへ供給し、前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする。

0016

また、この発明による化学的処理装置は、前記閉鎖型処理カップに対する処理液の供給路と、前記閉鎖型処理カップに対する処理液の排出路と、前記処理液の排出路に設けられた流量絞り弁とを更に備えたものである。

0017

また、この発明による化学的処理装置は、ある圧力と流速をもって内部で処理液を流通しながら被処理部材に化学的処理を行う閉鎖型処理カップと、前記処理液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記処理液を前記閉鎖型処理カップに供給するポンプ装置とを備え、前記閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向が周期的に変化するように構成されたことを特徴とする。

0018

また、この発明による化学的処理装置は、前記閉鎖型処理カップは第1、第2の処理液流通口を有し、前記ポンプ装置は第1、第2のポンプを有し、この第1のポンプは前記閉鎖型処理カップ内で処理液を前記第1の処理液流通口から前記第2の処理液流通口へ流通させ、また第2のポンプは前記閉鎖型処理カップ内で処理液を前記第2の処理液流通口から前記第1の処理液流通口へ流通させるように構成されているものである。

0019

また、この発明による化学的処理装置は、前記閉鎖型処理カップの第1、第2の処理液流通口にそれぞれ連通する第1、第2の処理液流通路と、これらの処理液流通路のそれぞれに設けられた第1、第2の流量制御弁とを備え、前記閉鎖型処理カップ内において、前記処理液が前記第1の処理液流通口から前記第2の処理液流通口へ流通する場合には、前記第2の処理液流通口に連通する前記第2の処理液流通路に設けられた前記第2の流量制御弁が流量絞り弁とされ、また前記処理液が前記第2の処理液流通口から前記第1の処理液流通口へ流通する場合には、前記第1の処理液流通口に連通する前記第1の処理液流通路に設けられた前記第1の流量制御弁が流量絞り弁とされるものである。

0020

また、この発明による化学的処理装置は、前記被処理部材が一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有し、各ブラインドホールの開放された開口が流通する処理液に接するようにして前記被処理部材を前記閉鎖型処理カップ内に配置して、各ブラインドホールの内表面を含む表面に化学的処理が行われることを特徴とする。

0021

また、この発明による化学的処理装置は、前記被処理部材が半導体ウエハであり、この半導体ウエハは一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のバイアホールを有し、各バイアホールの開放された開口が流通する処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に配置され、各バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理が行われることを特徴とする。

0022

また、この発明による化学的処理装置は、前記被処理部材がプリント基板であり、このプリント基板は一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のスルーホールを有し、各スルーホールの開放された開口が流通する処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に配置され、各スルーホールの内表面を含む表面に化学的処理が行われることを特徴とする。

0023

また、この発明によるメッキ処理装置は、ある圧力と流速をもって内部でメッキ液を流通しながら被メッキ部材にメッキ処理を行う閉鎖型メッキ処理カップと、前記メッキ液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップに供給するポンプとを備え、前記ポンプが前記閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるように構成されたことを特徴とする。

0024

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記ポンプが脈動式ポンプで構成され、この脈動式ポンプは前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする。

0025

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記脈動式ポンプがベローズポンプで構成され、このベローズポンプはベローズを周期的に脈動させて前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップに供給し、前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする。

0026

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記脈動式ポンプがダイヤフラムポンプで構成され、このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを周期的に脈動させて前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップへ供給し、前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを特徴とする。

0027

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記閉鎖型メッキ処理カップに対するメッキ液の供給路と、前記閉鎖型メッキ処理カップに対するメッキ液の排出路と、前記メッキ液の排出路に設けられた流量絞り弁とを更に備えたものである。

0028

また、この発明によるメッキ処理装置は、ある圧力と流速をもって内部でメッキ液を流通しながら被メッキ部材にメッキ処理を行う閉鎖型メッキ処理カップと、前記メッキ液を貯蔵する貯液タンクと、前記貯液タンクから前記メッキ液を前記閉鎖型メッキ処理カップに供給するポンプ装置とを備え、前記閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の流通方向が周期的に変化するように構成されたことを特徴とする。

0029

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記閉鎖型メッキ処理カップは第1、第2のメッキ液流通口を有し、前記ポンプ装置は第1、第2のポンプを有し、この第1のポンプは前記閉鎖型メッキ処理カップ内でメッキ液を前記第1のメッキ液流通口から前記第2のメッキ液流通口へ流通させ、また第2のポンプは前記閉鎖型メッキ処理カップ内でメッキ液を前記第2のメッキ液流通口から前記第1のメッキ液流通口へ流通させるように構成されたものである。

0030

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記閉鎖型メッキ処理カップの第1、第2のメッキ液流通口にそれぞれ連通する第1、第2のメッキ液流通路と、これらのメッキ液流通路のそれぞれに設けられた第1、第2の流量制御弁とを備え、前記閉鎖型メッキ処理カップ内において、前記メッキ液が前記第1のメッキ液流通口から前記第2のメッキ液流通口へ流通する場合には、前記第2のメッキ液流通口に連通する前記第2のメッキ液流通路に設けられた前記第2の流量制御弁が流量絞り弁とされ、また前記メッキ液が前記第2のメッキ液流通口から前記第1のメッキ液流通口へ流通する場合には、前記第1のメッキ液流通口に連通する前記第1のメッキ液流通路に設けられた前記第1の流量制御弁が流量絞り弁とされるものである。

0031

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記被メッキ部材が一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有し、各ブラインドホールの開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして前記被メッキ部材を前記閉鎖型メッキ処理カップ内に配置して、各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキが行われることを特徴とする。

0032

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記被メッキ部材が半導体ウエハであり、この半導体ウエハは一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のバイアホールを有し、各バイアホールの開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に配置され、各バイアホールの内表面を含む表面にメッキが行われることを特徴とする。

0033

また、この発明によるメッキ処理装置は、前記被メッキ部材がプリント基板であり、このプリント基板は一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のスルーホールを有し、各スルーホールの開放された開口が流通するメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に配置され、各スルーホールの内表面を含む表面にメッキが行われることを特徴とする。

0034

また、この発明による化学的処理方法は、一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理方法であって、閉鎖型メッキ処理内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0035

また、この発明による化学的処理方法は、一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理方法であって、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含んでいる。

0036

また、この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0037

また、この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる。

0038

また、この発明によるプリント基板の製造方法は、基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0039

また、この発明によるプリント基板の製造方法は、基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に化学的処理を行う化学的処理工程を有し、この化学的処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる。

0040

また、この発明によるメッキ処理方法は、一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被メッキ部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキを行うメッキ処理方法であって、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記被メッキ部材を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0041

また、この発明によるメッキ処理方法は、一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被メッキ部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキを行うメッキ処理方法であって、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記被メッキ部材を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の流通方向を周期的に切り替えることを含んでいる。

0042

また、この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0043

また、この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる。

0044

また、この発明によるプリント基板の製造方法は、基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0045

また、この発明によるプリント基板の製造方法は、基板を貫通するスルーホールを有するプリント基板の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面にメッキ処理を行うメッキ工程を有し、このメッキ工程が、閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各スルーホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口がメッキ液に接するようにして前記閉鎖型メッキ処理カップ内に前記基板を配置すること、および前記閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる。

0046

また、この発明による残渣除去処理方法は、一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理方法であって、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0047

また、この発明による残渣除去処理方法は、一方の開口が開放され他方の開口が塞がれた複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して、前記各ブラインドホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理方法であって、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各ブラインドホールの開放された一方の開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記被処理部材を配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含んでいる。

0048

また、この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理工程を有し、この残渣除去処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでいる。

0049

また、この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを有する半導体装置の製造方法であって、前記バイアホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理工程を有し、この残渣除去処理工程が、閉鎖型処理カップ内に処理液をある圧力と流速をもって流通させること、前記各バイアホール一方の開口を開放し他方の開口を塞いだ状態でその開放された開口が処理液に接するようにして前記閉鎖型処理カップ内に前記半導体基板を含んだ半導体ウエハを配置すること、および前記閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に変化させることを含んでいる。

発明を実施するための最良の形態

0050

実施の形態1.図1はこの発明によるメッキ処理装置の実施の形態1を示す全体構成図である。このメッキ処理装置は、閉鎖型メッキ処理カップ10と、メッキ液を貯める貯液タンク20と、メッキ液を閉鎖型メッキ処理カップ10に供給するポンプ装置30と、これらを含んだメッキ液循環路40とを有する。

0051

閉鎖型メッキ処理カップ10には、その内部の処理室に連通する一対のメッキ液流通口10a、10bが付設され、メッキ液流通口10aがメッキ液供給口を、またメッキ液流通口10bがメッキ液排出口を構成する。貯液タンク20は、メッキ液流通口20a、20bを有し、またポンプ装置30はメッキ液の吐出口30aと吸入口30bを有している。ポンプ装置30の吐出口30aは、パイプ41によって閉鎖型メッキ処理カップ10のメッキ液供給口10aに接続され、このパイプ41は閉鎖型メッキ処理カップ10に対するメッキ液供給路を構成する。閉鎖型メッキ液処理カップ10のメッキ液排出口10bはパイプ42によって貯液タンク20の流通口20aに接続され、このパイプ42は閉鎖型メッキ処理カップ10に対するメッキ液排出路を構成する。貯液タンク20の流通口20bはパイプ43によりポンプ装置30の吸入口30bに接続されている。

0052

閉鎖型メッキ処理カップ10の具体例が図2に示されている。この閉鎖型メッキ処理カップ10は、上部カップ110と下部カップ120を有し、これらのカップ110、120によって、閉鎖された処理室130が構成される。上部カップ110は下部が開放された容器であり、その上部中央にはメッキ液流通口10aが付設され、また、その両側にはメッキ液流通口10bが付設されている。メッキ液流通口10aはメッキ液供給口であり、その下部にはメッキ液噴出部111が配置されている。このメッキ液噴出部111は、下部を開放した筒型部材で構成され、その開放端には、多数のメッキ液噴出孔112を有するメッキ液噴出板113が設けられており、このメッキ液噴出板113には、メッシュアノード電極114が付設されている。上部カップ110の下部には、カップ内のメッキ液を回収または洗浄水を排出するドレイン配管115が設けられている。メッキ液噴出部111の下端間隙dを介して被メッキ部材50の上表面に対向しており、この間隙dを変えることによって、カップ10内の液圧を変えることができる。

0053

下部カップ120は板状に構成され、上部カップ110の底部を塞ぐように、上部カップ110と組み合わされている。下部カップ120の中央には、被メッキ部材50を載置する凹部121が形成されている。この被メッキ部材50は、例えば半導体ウエハ、プリント基板である。この被メッキ部材50の外周部の上面と上部カップ110の底面との間には、リング状のシール部材122が配置され、処理室130からメッキ液が漏出しないように、処理室130をシールしている。また、このシール部材122の外周には、同じくリング状の補助シール部材123が配置され、この補助シール部材123は上部カップ110の底面と、下部カップ120との間に挟まれている。

0054

リング状のシール部材122には、図3に拡大して示すように、カソードコンタクト124が付設されている。このカソードコンタクト124は、リング状のシール部材122の複数箇所にシール部材122を貫通するように付設された針またはワイヤであり、被メッキ部材50に点接触して、それにカソード電位を与える。なお、メッキのための直流電源は図示されていないが、その正極はメッシュアノード電極114に接続され、その負極がカソードコンタクト124に接続されている。上部カップ110の底部には、ガスまたは純水噴出しによるシール部材122のレリーズ116が設けられ、ガスまたは純水などの供給源に連通している。

0055

図4は、実施の形態1を用いて、被メッキ部材50にメッキ処理を行うメッキ処理方法のメッキ層形成工程を示している。またこの図4は、半導体装置の製造方法におけるメッキ工程をも示している。このメッキ工程において、被メッキ部材50は例えば半導体ウエハであり、例えばシリコン、ガリウム砒素などから構成された半導体基体51を有している。この半導体基体51は、多数の半導体基板部分を含んでいるが、図4には2つの半導体基板部分51A、51Bが仮想線で分離して示されている。これらの半導体基板部分51A、51Bは、完成した半導体装置においては、仮想線の位置で個々に分離され、チップと呼ばれる各半導体装置の半導体基板となる。メッキ液は符号60で示されている。

0056

半導体ウエハ50は、それぞれの半導体基板部分51A、51Bにバイアホール52となるブラインドホール53を含んでいる。この各ブラインドホール53は下端が塞がれ、上端の開口が開放された状態で、メッキ処理を受ける。半導体ウエハ50は、各ブラインドホール53の上端の開放された開口が上を向き、流通するメッキ液60と接するようにして、閉鎖型メッキ処理カップ10の処理室130に配置される。この各ブラインドホール53の上端の開放された開口が上を向くように配置する方式は、フェイスアップ方式と呼ばれる。

0057

このフェイスアップ方式は、各ブラインドホール53の開放された開口を下に向けるフェイスダウン方式に比べ、メッキ処理中、各ブラインドホール53内での気泡の発生を少なくするのに有効である。フェイスダウン方式では、各ブラインドホール53の塞がれた開口が上を向くため、ブラインドホール53内に気泡が捕捉され滞留する危険が高い。

0058

半導体ウエハ50の各ブラインドホール53の内表面53aを含む上面には、薄い給電層54が予め形成されており、この給電層54にカソードコンタクト124からのカソード電位が与えられる。結果として、メッキ層70はこの給電層54の上に形成される。なお、半導体ウエハ50は、メッキ処理が完了した後、その底部が例えば研磨によって除去され、各バイアホール52が貫通孔となる状態まで薄くされる。なお、図5のように、薄くした後に、バイアホールを形成する場合には、バイアホールの形成前に研磨などにより、半導体ウエハが薄くされる。

0059

フェイスアップ方式のメッキ処理装置においても、なおブラインドホール53内に気泡61が発生し、滞留することがある。半導体ウエハ50において、高いアスペクト比を持ったバイアホールを形成するものにあっては、ブラインドホール53の幅が小さく、その深さが大きくなるので、気泡61が発生し、これが同じ場所に滞留する危険が増す。図4(a)は、左側のブラインドホール53に気泡61が発生し、これがメッキ処理中、滞留すれば、図4(b)のメッキ欠陥部71が発生することを示したものである。

0060

なお、ガリウム砒素からなる半導体ウエハ50に対して、金(Au)のメッキ層70を形成する場合、メッキ液60としては、亜硫酸系メッキ液、またはシアン系メッキ液が使用される。亜硫酸系メッキ液は例えば、亜硫酸金ナトリウム、および亜硫酸ナトリウムを主成分としたものであり、シアン系メッキ液は、例えば、シアン化ナトリウムを主成分としたものである。このメッキ液60のメッキ処理中の温度は、40から70℃、例えば50℃、または65℃が推奨値である。メッキ液60の、例えば65℃における動粘度は、例えば0.6から0.8平方ミリメータ/秒である。

0061

閉鎖型メッキ処理カップ10は、その内部の処理室130において、メッキ液に、ある圧力と流速を与えるのに有効であり、この閉鎖型メッキ処理カップ10の使用によって、ブラインドホール53における気泡61の発生と滞留を少なくすることができる。この発明によるメッキ処理装置では、閉鎖型メッキ処理カップ10の内部の処理室130におけるメッキ液の圧力は、例えば1000パスカル以上の高い圧力にされる。この高い圧力は、ブラインドホール53における気泡61の発生と滞留を少なくするのに有効である。

0062

この発明の実施の形態1において、閉鎖型メッキ処理カップ10の処理室130にメッキ液を供給するポンプ装置30として、脈動式ポンプが使用される。この脈動式ポンプ30としては、具体的には、ベローズポンプ、またはダイヤフラムポンプが使用される。ベローズポンプは、そのベローズの脈動によってメッキ液を閉鎖型メッキ処理カップの処理室130に圧入するもので、処理室130におけるメッキ液の圧力および流速はその脈動の周期に伴って、周期的に変動する。またダイヤフラムポンプでも、ダイヤフラムの脈動に伴って、同様に処理室130におけるメッキ液の圧力および流速が周期的に変動する。これらのベローズポンプまたはダイヤフラムポンプでは、処理室130におけるメッキ液の圧力は、パルス状に、脈動周期で変化する。

0063

このポンプ装置30に、脈動式ポンプを使用して、処理室130におけるメッキ液の圧力、流速を周期的に変化させるメッキ処理装置およびメッキ処理方法は、ブラインドホール53内での気泡61の発生を少なくし、その滞留を少なくするのに有効である。特に、気泡61の滞留とは、発生した気泡61がメッキ処理中、同じ場所に留まることを意味するが、脈動式ポンプ30による処理室130のメッキ液の圧力と流速の周期的な変化は、発生した気泡61を発生した場所から排出し、同じ場所に滞留するのを防止するのに効果がある。半導体装置の製造方法においては、メッキ欠陥を少なくすることができ、このメッキ欠陥の減少によって、このメッキ工程を経て製造される半導体装置の製造歩留まりを向上し、または半導体装置の性能の向上を図ることができる。

0064

具体的には、ポンプ30として、ベローズポンプを使用し、その吐出口30aにおけるメッキ液の圧力を0.12メガパスカル(MPa)とし、メッキ液を13リットル/分の流速で流通させるものとし、ベローズポンプの脈動周期を68ショット/分としたものにおいて、気泡61の滞留によるメッキ欠陥を完全に解消できた。なお、処理室130におけるメッキ液の圧力は、図2における間隙距離d、すなわちメッキ液噴出部111の下端と被メッキ部材50との間隙距離にも依存するので、この距離dを5から6ミリメータと設定した。

0065

実施の形態2.この実施の形態2はこの発明によるメッキ処理方法が工程順に示される。このメッキ処理方法では、実施の形態1に示したメッキ処理装置が用いられる。この実施の形態2は、また半導体装置の製造方法におけるメッキ工程を示している。この実施の形態2では、各ブラインドホール53の一端を蓋部材で部分的にカバーした半導体ウエハ50Aが使用される。図5(a)から(d)は、この実施の形態2において、このようなブラインドホール53を持った半導体ウエハ50Aのメッキ準備工程からメッキ処理工程までの工程を示す。

0066

図5(a)は準備の第1工程であり、例えばガリウム砒素からなる30から150ミクロンメータの厚さの半導体基体51の下表面、すなわち裏面の所定部分に金(Au)などからなる蓋部材55を接合して形成した状態である。蓋部材55は、各バイアホール52を形成する位置に付着される。図5(b)は準備の第2工程であり、半導体基体51の上表面にレジスト膜56を形成した状態を示す。このレジスト膜56には、各バイアホールを形成する位置に開口56aが形成され、この状態でエッチング処理を行い、バイアホール52が形成される。この各バイアホール52は、半導体基体51を貫通するように形成されるが、その下端の開口は蓋部材55によって塞がれ、ブラインドホール53を構成する。図5(c)は、準備の第3工程であり、レジスト膜56は除去され、ブラインドホール53の内表面53aを含む半導体基体51の上表面に薄い給電層54が形成される。この給電層54は例えばニッケル(Ni)/金(Au)、チタン(Ti)/金(Au)またはクロム(Cr)/金(Au)の薄層であり、スパッタ法、または無電解メッキ法によって形成される。

0067

図5(d)はメッキ工程を示す。例えば金(Au)からなるメッキ層70が、閉鎖型メッキ処理カップ10の処理室130において形成される。このメッキ工程において、半導体基体51はブラインドホール53の開放された開口が上を向き、処理室130内で流通するメッキ液と接した状態で、メッキ処理される。ポンプ装置30には、脈動式ポンプが使用され、処理室130におけるメッキ液の圧力と流速が、その脈動周期で変動させられ、気泡61の滞留が解消される。

0068

プリント基板の製造方法も図5と同様である。プリント基板は絶縁板で構成され、その一対の主面には、所定の回路パターン銅層などにより形成され、あわせて所定部分には、絶縁板を貫通するように、スルーホールが形成される。このスルーホールがブラインドホールとされた状態で、図5(d)と同様にして、メッキ処理が行われ、スルーホールの内表面のメッキ層が両主面の所定の回路パターンを互いに電気的接続する結果となる。プリント基板は、複数のスルーホールの一方の開口を開放し、他方の開口を塞いだ、図5(c)のようなブラインドホールの状態で、その一方の開放された開口がメッキ液に接触するようにして、閉鎖型メッキカップ10の処理室130に、上向きに配置され、メッキ処理される。ポンプ30の脈動が、ブラインドホール内に滞留する気泡を効果的に排出し、メッキ欠陥を少なくする。このメッキ欠陥を少なくする方法によって、プリント基板の製造歩留まりが向上し、またはプリント基板の性能向上を図ることができる。

0069

実施の形態3.図6はこの発明によるメッキ処理装置の実施の形態3の全体構成図である。この実施の形態3のメッキ装置は、この発明のメッキ処理方法に使用され、またこの発明による半導体装置の製造方法、プリント基板の製造方法でもそのメッキ工程で使用される。この実施の形態3では、図1に示す実施の形態1のメッキ処理装置にさらに改良が加えられる。図1と同じ部分は同じ符号で示している。この実施の形態3では、閉鎖型メッキ処理カップ10のメッキ液流通口10b、すなわちメッキ液排出口に、流量絞り弁44が設けられている。

0070

流量絞り弁44は、閉鎖型メッキ処理カップ10のメッキ液排出口10bにおけるメッキ液の流量を制限し、閉鎖型メッキ処理カップ10の処理室130の内圧を高くする。この流量絞り弁44によって、処理室130におけるメッキ液の圧力を高く調整することが容易になり、エアトラップによるメッキ欠陥部の発生を解消するのに効果がある。この流量絞り弁44は、メッキ液排出口10bに限らず、それと貯液タンク20を接続するパイプ42に設けることもできる。ただし、メッキ液排出口10bに近い程、その効果は大きい。

0071

実施の形態4.図7はこの発明によるメッキ処理装置の実施の形態4の全体構成図である。この実施の形態4のメッキ装置は、この発明のメッキ処理方法に使用され、またこの発明による半導体装置の製造方法、プリント基板の製造方法でもそのメッキ工程で使用される。この実施の形態4では、閉鎖型メッキ処理カップ10にメッキ液を供給するポンプ装置30として、2つのポンプ31、32が使用される。ポンプ31、32は何れも非脈動式のポンプであり、具体的にはマグネットポンプと呼ばれるものであって、モータと同じ原理回転子を回転させ、メッキ液に圧力をかけて連続的に吐き出すものである。メッキ液は脈動式とは違って、連続的に吐出口31a、32aから吐出される。なお、符号31b、32bはポンプ31、32の吸入口である。

0072

ポンプ31、32は、閉鎖型メッキ処理カップ10の処理室130に対し、互いに逆方向にメッキ液を供給するよう、接続される。ポンプ31の吐出口31aはパイプ41によってメッキ液流通口10aに接続され、またポンプ32の吐出口32aはパイプ42によってメッキ液流通口10bに接続されている。結果として、処理室130において、ポンプ31はその駆動時に、メッキ液流通口10aから10bに向かう矢印Aの方向にメッキ液を流通させ、またポンプ32はその駆動時に、メッキ液流通口10bから10aに向かう矢印Bの方向にメッキ液を流通させる。

0073

ポンプ31、32は、交互に、間欠的に駆動される。ポンプ31が駆動されるときには、ポンプ32は休止され、ポンプ32が駆動されるときには、ポンプ31は休止される。その結果として、処理室130におけるメッキ液の流通方向は、周期的逆転する。この流通方向の逆転は、処理室130において、被メッキ部材50のブラインドホール53に接して流通するメッキ液の圧力と流速を逆転させ、ブラインドホール53における気泡の発生と滞留を解消するのに効果がある。この処理室130におけるメッキ液の流通方向の切り替えは、メッキ液の一方の流通方向をプラスとしたとき、そのメッキ液の圧力と流速をプラスからマイナスまで大きく変化させるので、ブラインドホール53から気泡を排出するのに有効である。

0074

実施の形態5.図8はこの発明によるメッキ処理装置の実施の形態5の全体構成図である。この実施の形態5のメッキ装置も、この発明のメッキ処理方法に使用され、またこの発明による半導体装置の製造方法、プリント基板の製造方法でもそのメッキ工程で使用される。この実施の形態5では、図7に示したメッキ処理装置にさらに改良が加えられている。図7の実施の形態4と同じ部分は同じ符号で示している。この実施の形態5では、閉鎖型メッキ処理カップ10のメッキ液流通口10a、10bにそれぞれ流量制御弁45、46が設けられている。これらの流量制御弁45、46は例えば電磁制御弁であって、電気的に流量を制御することができ、ポンプ31、32の交互駆動に同期して、その流量が制御される。

0075

ポンプ31が駆動されるときには、流通口10bに設けられた流量制御弁46が流量絞り弁とされ、処理室130からメッキ液を排出するメッキ液流通口10bの圧力を高くする。反対に、ポンプ32が駆動されるときには、流通口10aに設けられた流量制御弁45が流量絞り弁とされ、処理室130からメッキ液を排出するメッキ液流通口10aの圧力を高くする。この流量制御弁45、46により、処理室130においてメッキ液をより高い圧力で、調整することが容易になり、そのメッキ液の流通方向の切り替えとともに、ブラインドホール53から効果的に気泡を排出する。

0076

実施の形態6.この実施の形態6は、半導体装置のバイアホールの内表面を含む表面に残る残渣を除去する残渣除去処理、半導体装置のバイアホールの内表面に無電解メッキ層を形成する無電解メッキ処理およびプリント基板のスルーホールの内表面に無電解メッキ層を形成する無電解メッキ処理に使用される化学的処理装置である。この実施の形態6の化学的処理装置は、基本的には実施の形態1に示すメッキ処理装置に類似しており、図1から3を援用して、相違点を中心に説明する。

0077

この実施の形態6の化学的処理装置は、図1から3に示したメッキ処理装置において、簡単には、メッキ液60が、残渣除去処理液、無電解メッキ処理液に変更され、また被メッキ部材50が、被処理部材となる。これに伴って、10a、10b、20a、20bは処理液流通口となり、40は処理液循環路となる。この被処理部材50は、例えば半導体ウエハ、プリント基板である。また、閉鎖型メッキ処理カップ10は、閉鎖型処理カップとなるが、その構成は図1から3に示したものと殆ど同じである。ただ、この実施の形態6では、その残渣除去処理、無電解メッキ処理とも、給電が不必要であるので、リング状のシール部材122が除去され、処理室130は補助シール部材123だけでシールされる。シール部材122の除去に伴い、カソードコンタクト124も除去され、またメッシュアノード電極114も除去されるか、またはメッシュアノード電極に対する直流電圧の供給も行われない。その他の構成は、図1から3と同じである。

0078

この実施の形態6の化学的処理装置において、ポンプ装置30として脈動式ポンプが実施の形態1と同様に使用され、例えばベローズポンプまたはダイヤフラムポンプが使用される。処理液60は、このポンプによって閉鎖型処理カップ10の処理室130に送られるが、脈動式ポンプの使用によってその圧力はパルス的に周期的に変化し、その流速もそれに伴い周期的に変化する。処理液60の圧力、流速は実施の形態1で説明したのと同じにされる。この処理液60の圧力、流速の周期的変化により、残渣除去処理、無電解メッキ処理において、気泡が被処理部材、例えば半導体ウエハのバイアホール、プリント基板のスルーホールにある位置に滞留するのを防止し、その気泡の滞留による残渣除去、無電解メッキの処理欠陥の発生を解消できることは実施の形態1で説明した通りである。

0079

実施の形態7.実施の形態6で説明した化学的処理装置による残渣除去処理の方法を実施の形態7として説明する。この残渣除去処理は、図5に示した半導体装置の製造方法の中で実施される。具体的には、図5(b)のエッチング工程の後で実施される。

0080

図5(b)のエッチング工程は、例えばプラズマエッチングRIEによりガリウム砒素などの半導体基体51にバイアホール52を形成するが、このエッチング工程が終了した段階では、バイヤホール52の内表面に炭素、塩素などの残渣が残っている。実施の形態7の残渣除去処理は、この残渣を除去する。なお、この残渣除去処理は、レジスト膜56を除去した後、蓋部材55を形成する前に行われるが、レジスト膜56の除去後に蓋部材55を形成したブラインドホール53に対して実施するようにすることもできる。次のこの実施の形態7の実施態様について説明する。

0081

実施態様1.実施の形態7の実施態様1では、処理液60として、東京応化株式会社製のS710レジスト剥離剤が使用される。この処理液60は、オルトジクロルベンゼンフェノールアルキルベンゼンスルホン酸を含んだものである。この処理液60を、段落0064で説明したと同じベローズポンプで、同じ圧力、流速をもって処理室130に流通させ、処理室130にフェイスアップ形態で配置した半導体基体51の残渣除去を行った。処理室130における液温は100〜120℃、処理時間は10分とした。結果として、気泡の滞留による残渣除去の欠陥は見られなかった。

0082

実施態様2.実施の形態7の実施態様2では、処理液60として、米国のEKC社製のEKC265レジスト剥離剤を使用した。この処理液はエタノールアミンを主成分とする処理液である。処理室130における液温は約85℃、処理時間は10分とした。その他の条件を実施形態1と同じにして残渣除去を行った。結果として、気泡の滞留による残渣除去の欠陥は見られなかった。

0083

実施の形態8.実施の形態6で説明した化学的処理装置による半導体装置の無電解メッキ処理の方法を実施の形態8として説明する。この無電解メッキ処理は、図5に示した半導体装置の製造方法の中で実施される。具体的には、図5(c)の給電層54を形成する工程において実施される。

0084

具体的には、バイアホール52を蓋部材55によりブラインドホール53とした状態で、給電層54を形成する工程で実施される。半導体基体51は、フェイスアップ形態で処理室130に設置され、処理液60は段落0064で説明したと同じベローズポンプで、同じ圧力、流速をもって処理室130に流通させて無電解メッキ処理が行われる。この実施の形態8の半導体装置に対する無電解メッキ処理は、詳細には、パラジウム活性化工程、無電解メッキ工程、および置換金メッキ工程の3つの工程をこの順番で実施して行われる。

0085

パラジウム活性化工程は、メッキ処理をすべき半導体基体51の表面にパラジウム触媒を付与する工程であり、実施の形態6で説明した化学的処理装置は用いる必要がない。具体的には閉鎖型処理カップ10とは別の所定の容器中に塩化パラジウム(PdCl2)を主成分とするパラジウム活性化液を入れ、この液中に半導体基体51を浸漬する。次の無電解メッキ工程は例えばニッケル−リン(Ni−P)を無電解でメッキする工程である。具体的には、硫酸ニッケル(NiSO4)と次亜リン酸ナトリウム(NaH2PO4)の混合液を60〜90℃に加熱し、この液中にパラジウム活性化処理を完了した半導体基体51を浸漬し、Ni−Pメッキ層を0.2〜0.5μmの厚さで形成する。この無電解メッキ工程では、水素ガスが発生してバイアホール52内の処理液は攪拌されるので、液を脈動させる必要はなく、閉鎖型処理カップ10とは別の容器で実施される。最後の置換金メッキ工程は、実施の形態6で説明した化学的処理装置を用いて実施される。この置換金メッキ工程はNi−Pメッキ層の表面を金に置換するものであり、この置換金メッキについて、次に実施態様を説明する。

0086

実施態様1.
(1)処理液
金属供給剤シアン化金カリウム(数グラム/リットル)
安定剤:キレート剤錯化剤(数十グラム/リットル)
添加剤:微量
pH:6−7
処理室130の液温:80−90℃
(2)メッキ処理時間:5−10分
(3)置換された金メッキ厚さ:0.1μm
(4)処理液の脈動
段落0064で説明したベローズポンプにより、同段落で説明したと同じ圧力、流速とした。
(5)メッキ欠陥:なし

0087

実施態様2.
(1)処理液
金属供給剤:亜硫酸金(数グラム/リットル)
安定剤:キレート剤、錯化剤(数十グラム/リットル)
添加剤:微量
pH:7−8
処理室130の液温:50−70℃
(2)メッキ処理時間:5−10分
(3)置換された金メッキ厚さ:0.1μm
(4)処理液の脈動
段落0064で説明したベローズポンプにより、同段落で説明したと同じ圧力、流速とした。
(5)メッキ欠陥:なし

0088

何れの実施態様においても、処理液の脈動により、ブラインドホールにも気泡の滞留が発生しなかったため、メッキ欠陥が発生しなかったと考えられる。

0089

実施の形態9.実施の形態9は、プリント基板に対する無電解メッキ処理方法である。このプリント基板に対する無電解メッキ処理は、プリント基板にスルーホールを形成し、各スルーホールの一方の開口が閉鎖されてブラインドホールとされた段階で、スルーホールの内表面に無電解メッキ層を形成するために実施される。

0090

このプリント基板に対する無電解メッキ処理は、詳細には、酸性脱脂工程、酸活性化工程、ソフトエッチング工程、酸活性化工程、パラジウム活性化工程、酸中和工程、無電解メッキ工程、置換金メッキ工程、および厚付け金メッキ工程の順に行われる。酸性脱脂工程はスルーホール内表面の脱脂処理工程、酸活性化工程はスルーホール内表面を酸活性化処理する工程、ソフトエッチング工程はスルーホール内表面をエッチング液で荒らす処理工程、パラジウム活性化工程は実施の形態7で説明したと同様にスルーホール内表面にパラジウム触媒を付与する工程、酸中和処理はパラジウム活性化の後の酸を中和する工程、また無電解メッキ工程は実施の形態7で説明したと同様にスルーホール内表面にNi−Pメッキ層を無電解メッキ法で形成する工程であり、何れも実施の形態6で説明した化学的処理装置によらずに実施される。

0091

置換金メッキ工程および厚付け金メッキ工程は、何れも実施の形態6による化学的処理装置を用いて実施される。置換金メッキ工程は、実施の形態8で説明したのと同じに実施される。厚付け金メッキ工程は、置換金メッキ工程で金をメッキした後に、さらにより厚く金をメッキする工程である。この厚付け金メッキ工程について、次に実施態様を示して説明する。

0092

実施態様1.
(1)処理液
金属供給剤:シアン化金カリウム(数グラム/リットル)
安定剤:キレート剤、錯化剤(数十グラム/リットル)
還元剤:数グラム/リットル
添加剤:微量
pH:6−7
処理室130の液温:約70℃
(2)メッキ処理時間:60分
(3)形成された金メッキ厚さ:約0.7μm
(4)処理液の脈動
段落0064で説明したベローズポンプにより、同段落で説明したと同じ圧力、流速とした。
(5)メッキ欠陥:なし

0093

実施態様2.
(1)処理液
金属供給剤:亜硫酸金(数グラム/リットル)
安定剤:キレート剤、錯化剤(数十グラム/リットル)
還元剤:数グラム/リットル
添加剤:微量
pH:7−8
処理室130の液温:約70℃
(2)メッキ処理時間:60分
(3)形成された金メッキ厚さ:0.7μm
(4)処理液の脈動
段落0064で説明したベローズポンプにより、同段落で説明したと同じ圧力、流速とした。
(5)メッキ欠陥:なし

0094

何れの実施態様においても、処理液の脈動により、ブラインドホールにも気泡の滞留が発生しなかったため、メッキ欠陥が発生しなかったと考えられる。

0095

実施の形態10.実施の形態10は、プリント基板のスルーホールに対する無電解銅メッキ方法である。このプリント基板に対する無電解銅メッキ処理は、詳細には、酸性脱脂工程、酸活性化工程、ソフトエッチング工程、酸活性化工程、パラジウム活性化工程、酸中和工程、無電解銅メッキ工程の順に行われる。酸性脱脂工程はスルーホール内表面の脱脂処理工程、酸活性化工程はスルーホール内表面を酸活性化処理する工程、ソフトエッチング工程はスルーホール内表面をエッチング液で荒らす処理工程、パラジウム活性化工程は実施の形態8で説明したと同様にスルーホール内表面にパラジウム触媒を付与する工程、酸中和処理はパラジウム活性化の後の酸を中和する工程であり、これらの何れの工程も実施の形態6で説明した化学的処理装置によらずに実施される。

0096

無電解銅メッキ工程は、スルーホール内表面にCuメッキ層を無電解メッキ法で形成する工程であり、この工程は実施の形態6による化学的処理装置を用いて実施される。この無電解銅メッキ工程について、次に実施態様を示して説明する。
実施態様1.
(1)処理液
金属供給剤:硫酸銅(約10グラム/リットル)
安定剤:EDTA(約30グラム/リットル)
還元剤:ホルムアルデヒド(数ミリグラム/リットル)
添加剤:2,2,ジピリジルなど(数ppm)
添加剤:界面活性剤
pH:約12
処理室130の液温:70℃
(2)メッキ処理速度:1〜3ミクロン/時間
(3)処理液の脈動
段落0064で説明したベローズポンプにより、同段落で説明したと同じ圧力、流速とした。
(4)メッキ欠陥:なし
この実施態様においても、処理液の脈動により、ブラインドホールにも気泡の滞留が発生しなかったため、メッキ欠陥が発生しなかったと考えられる。

0097

他の実施の形態
半導体装置に対する残渣除去処理、無電解メッキ処理およびプリント基板に対する無電解メッキ処理に使用される化学的処理装置として、図6に示した実施の形態3によるメッキ処理装置、図7に示した実施の形態4によるメッキ処理装置および図8に示した実施の形態5によるメッキ処理装置を使用することができる。

0098

この場合、図6図7図8に示したメッキ処理装置において、簡単には、メッキ液60が、残渣除去処理液、無電解メッキ処理液に変更され、また被メッキ部材50が、被処理部材となる。これに伴い、10a、10b、20a、20bは処理液流通口となり、40は処理液循環路となる。この被処理部材50は、半導体ウエハ、プリント基板である。また、閉鎖型メッキ処理カップ10は、閉鎖型処理カップとなるが、その構成は図1から3に示したものと殆ど同じである。ただ、この実施の形態6では、その残渣除去処理、無電解メッキ処理とも、給電が不必要であるので、リング状のシール部材122が除去され、処理室130は補助シール部材123だけでシールされる。シール部材122の除去に伴い、カソードコンタクト124も除去され、またメッシュアノード電極114も除去されるか、またはメッシュアノード電極114に対する直流電圧の供給も行われない。その他の構成は、図1から3と同じである。

0099

図6のメッキ処理装置に基づく化学的処理装置は、流量絞り弁44によって、処理室130における処理液の圧力を高く調整するのに有効であり、エアトラップのよる処理欠陥部の発生を解消するのに効果がある。また図7のメッキ処理装置に基づく化学的処理装置は、ポンプ31、32が交互に、間欠的に駆動される結果、処理室130の処理液の流通方向が周期的に逆転し、ブラインドホールに接して流通する処理液の圧力と流速が周期的に逆転して、ブラインドホールにおける気泡の発生と滞留が解消される。さらに、図8に示すメッキ処理装置に基づく化学的処理装置は、ポンプ31が駆動されるときには、流量制御弁46が、またポンプ32が駆動されるときには、流量制御弁45がそれぞれ流量絞り弁とされ、それぞれ処理液を排出する流通口10b、10aの圧力を高くする結果、処理室130における処理液の圧力で調整することが容易になり、その処理液の流通方向の切替えとともに、ブラインドホールから効果的に気泡を排出できる。

0100

これまでの説明で明らかなように、図1から図3に示したメッキ装置および図6図7図8に示したメッキ装置は、何れも電解メッキおよび無電解メッキに使用される。この電解メッキ、無電解メッキはともに、半導体装置の製造方法およびプリント基板の製造方法の中で実施される。無電解メッキに使用される場合には、閉鎖型処理カップにおける給電機構は不必要で、除去することができる。また、図1から図3に示したメッキ装置および図6図7図8に示したメッキ装置は、半導体装置の製造工程で、残渣除去にも使用される。この残渣除去でも、閉鎖型処理カップにおける給電機構は不必要で、除去することができる。

発明の効果

0101

以上のようにこの発明による化学的処理装置は、ある圧力と流速をもって内部で処理液を流通しながら被処理部材に化学的処理を行う閉鎖型処理カップを備え、閉鎖型処理カップに処理液を供給するポンプが閉鎖型処理カップ内に処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるようにしたものであり、被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0102

また、ポンプを脈動式ポンプで構成し、またはこの脈動式ポンプをベローズポンプ、ダイヤフラムポンプで構成し、これのポンプがその脈動により処理液を閉鎖型処理カップに処理液を供給し、閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるものでは、脈動式ポンプによって閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の圧力と流速の少なくとも一方を効果的に変化させ、被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0103

また、閉鎖型処理カップに対する処理液の排出路に流量絞り弁を備えたものでは、閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力をより高い状態で調整でき、圧力と流速の少なくとも一方の周期的な変化とともに、効果的に被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0104

また、閉鎖型処理カップ内を流通する処理液の流通方向を周期的に変化させるものでは、処理液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的に被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0105

また、2つのポンプを使用して閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向を周期的に変化させるものでは、効果的に処理液の流通方向を変化させることができ、さらに閉鎖型処理カップの各処理液流通路に流量制御弁を設け、2つのポンプの切替動作に伴って、それぞれ処理液排出路となる側の流量制御弁を流量絞り弁とするものでは、閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力をより高い状態で調整でき、圧力と流速の少なくとも一方の周期的な変化とともに、効果的に被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0106

また、被処理部材が複数のブラインドホールを有し、このブラインドホールの開放された開口が処理液に接するようにして閉鎖型処理カップ内に配置し、ブラインドホールの内表面を含む表面を処理するものでは、ブラインドホール内での気泡の滞留を効果的に防止して、気泡の滞留による処理欠陥を少なくでき、またバイアホールの一方の開口を塞いだ半導体ウエハ、またはスルーホールの一方の開口を塞いだプリント基板に対して同様に処理をするものでも、同様にバイアホール、スルーホール内での気泡の滞留を少なくし、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる。

0107

また、この発明によるメッキ処理装置は、電解メッキ、無電解メッキに使用され、ある圧力と流速をもって内部でメッキ液を流通しながら被メッキ部材にメッキ処理を行う閉鎖型メッキ処理カップを備え、閉鎖型メッキ処理カップにメッキ液を供給するポンプが閉鎖型メッキ処理カップ内にメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるようにしたものであり、被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる効果がある。

0108

また、ポンプを脈動式ポンプで構成し、またはこの脈動式ポンプをベローズポンプ、ダイヤフラムポンプで構成し、これのポンプがその脈動によりメッキ液を閉鎖型メッキ処理カップにメッキ液を供給し、閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させるものでは、脈動式ポンプによって閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を効果的に変化させ、被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる効果がある。

0109

また、閉鎖型メッキ処理カップに対するメッキ液の排出路に流量絞り弁を備えたものでは、閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の圧力をより高い状態で調整でき、圧力と流速の少なくとも一方の周期的な変化とともに、効果的に被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる効果がある。

0110

また、閉鎖型メッキ処理カップ内を流通するメッキ液の流通方向を周期的に変化させるものでは、メッキ液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的に被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる効果がある。

0111

また、2つのポンプを使用して閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の流通方向を周期的に変化させるものでは、効果的にメッキ液の流通方向を変化させることができ、さらに閉鎖型メッキ処理カップの各メッキ液流通路に流量制御弁を設け、2つのポンプの切替動作に伴って、それぞれメッキ液排出路となる側の流量制御弁を流量絞り弁とするものでは、閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の圧力をより高い状態で調整でき、圧力と流速の少なくとも一方の周期的な変化とともに、効果的に被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる効果がある。

0112

また、被メッキ部材が複数のブラインドホールを有し、このブラインドホールの開放された開口がメッキ液に接するようにして閉鎖型メッキ処理カップ内に配置し、ブラインドホールの内表面を含む表面にメッキ層を形成するものでは、ブラインドホール内での気泡の滞留を効果的に防止して、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくでき、またバイアホールの一方の開口を塞いだ半導体ウエハ、またはスルーホールの一方の開口を塞いだプリント基板に対して同様にメッキ層を形成するものでも、同様にバイアホール、スルーホール内での気泡の滞留を少なくし、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる。

0113

また、この発明による化学的処理方法は、複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して化学的処理を行う方法であって、各ブラインドホールの開放された一方の開口が流通する処理液に接するようにして閉鎖型処理カップ内に配置すること、この閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0114

また、閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含んだ化学的処理方法では、処理液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的に被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0115

また、この発明による半導体装置の製造方法は、複数のバイアホールの内表面を含む表面を化学処理する処理工程を含み、この処理工程が、各バイアホールの開放された一方の開口が流通する処理液に接するようにして閉鎖型処理カップ内に配置すること、この閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、ブラインドホールへの気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくでき、また閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含む方法では、処理液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的にブラインドホールへの気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくでき、ともに半導体装置の性能の向上、または製造歩留まりの向上を図ることができる。

0116

さらに、この発明によるプリント基板の製造方法は、複数のスルーホールの内表面を含む表面を化学的処理する処理工程を含み、この処理工程が、各スルーホールの開放された一方の開口が流通する処理液に接するようにして閉鎖型処理カップ内に配置すること、この閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、スルーホールへの気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくでき、また閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含む方法では、処理液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的にスルーホールへの気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくでき、ともにプリント基板の性能の向上、または製造歩留まりの向上を図ることができる。

0117

また、この発明によるメッキ処理方法は、電解メッキ、無電解メッキに使用され、複数のブラインドホールを有する被メッキ部材に対してメッキを行う方法であって、各ブラインドホールの開放された一方の開口が流通するメッキ液に接するようにして閉鎖型メッキ処理カップ内に配置すること、この閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる効果がある。

0118

また、閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の流通方向を周期的に切り替えることを含んだメッキ処理方法では、メッキ液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的に被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくできる効果がある。

0119

また、この発明による半導体装置の製造方法は、複数のバイアホールの内表面を含む表面にメッキ層を形成するメッキ工程を含み、このメッキ工程が、各バイアホールの開放された一方の開口が流通するメッキ液に接するようにして閉鎖型メッキ処理カップ内に配置すること、この閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくでき、また閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の流通方向を周期的に切り替えることを含むメッキ方法では、メッキ液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的に被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくでき、ともに半導体装置の性能の向上、または製造歩留まりの向上を図ることができる。

0120

さらに、この発明によるプリント基板の製造方法は、複数のスルーホールの内表面を含む表面にメッキ層を形成するメッキ工程を含み、このメッキ工程が、各スルーホールの開放された一方の開口が流通するメッキ液に接するようにして閉鎖型メッキ処理カップ内に配置すること、この閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくでき、また閉鎖型メッキ処理カップ内のメッキ液の流通方向を周期的に切り替えることを含むメッキ方法では、メッキ液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的に被メッキ部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留によるメッキ欠陥を少なくでき、ともにプリント基板の性能の向上、または製造歩留まりの向上を図ることができる。

0121

また、この発明による残渣除去処理方法は、複数のブラインドホールを有する被処理部材に対して残渣除去を行う方法であって、各ブラインドホールの開放された一方の開口が流通する処理液に接するようにして閉鎖型処理カップ内に配置すること、この閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0122

また、閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含んだ残渣除去処理方法では、処理液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的に被処理部材への気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による処理欠陥を少なくできる効果がある。

0123

また、この発明による半導体装置の製造方法は、複数のバイアホールの内表面を含む表面に残渣除去処理を行う残渣除去処理工程を含み、この残渣除去処理工程が、各バイアホールの開放された一方の開口が流通する処理液に接するようにして閉鎖型処理カップ内に配置すること、この閉鎖型処理カップ内の処理液の圧力と流速の少なくとも一方を周期的に変化させることを含んでおり、バイアホールへの気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による残渣除去欠陥を少なくでき、また閉鎖型処理カップ内の処理液の流通方向を周期的に切り替えることを含む残渣除去処理方法では、処理液の流速を方向をも含めてより大きく変化させて、効果的にバイアホールへの気泡の滞留を少なくして、気泡の滞留による残渣除去欠陥を少なくでき、ともに半導体装置の性能の向上、または製造歩留まりの向上を図ることができる。

図面の簡単な説明

0124

図1この発明による化学的処理装置(メッキ処理装置)の実施の形態1の全体構成図。
図2実施の形態1の閉鎖型処理カップ(閉鎖型メッキ処理カップ)の構成を示す断面図。
図3実施の形態1の閉鎖型処理カップ(閉鎖型メッキ処理カップ)の一部を拡大して示す断面図。
図4実施の形態1を用いた化学的処理(メッキ処理)法を示す断面図。
図5この発明による化学的処理方法(メッキ処理方法)の実施の形態2を工程順に示す断面図。
図6この発明による化学的処理装置(メッキ処理装置)の実施の形態3の全体構成図。
図7この発明による化学的処理装置(メッキ処理装置)の実施の形態4の全体構成図。
図8この発明による化学的処理装置(メッキ処理装置)の実施の形態5の全体構成図。

--

0125

10閉鎖型処理カップ(閉鎖型メッキ処理カップ)、 10a,10b処理液流通口(メッキ液流通口)、 20貯液タンク、 20a,20b 処理液流通口(メッキ液流通口)、 30ポンプ装置、 31,32ポンプ、30a,31a,32a吐出口、 30b,31b,32b吸入口、 40処理液循環路(メッキ液循環路)、 41,42,43パイプ、 44 流量絞り弁、 45,46流量制御弁、 50被処理部材(被メッキ部材)、51半導体ウエハ、 52バイアホール、 53ブラインドホール、60処理液(メッキ液)、 110 上部カップ、 120 下部カップ、130処理室。

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