特許 7558461 めっき方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(54)【発明の名称】めっき方法

(51)【国際特許分類】

   C25D 21/10 20060101AFI20240920BHJP

   C25D 7/12 20060101ALI20240920BHJP

   C25D 21/12 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

C25D21/10 301

C25D7/12

C25D21/12 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2024535244

(86)(22)【出願日】2024-03-06

(86)【国際出願番号】 JP2024008573

【審査請求日】2024-06-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100163061

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】安田 慎吾

【審査官】隅川 佳星

(56)【参考文献】

【文献】特許第７３５７８２４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１１－２６７０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｄ ７／１２

１７／００

１７／０６

２１／１０ － ２１／１２

Ｈ０１Ｍ ２１／２８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に設けられたフォトレジスト層の開口密度が変化する方向である開口密度変化方向を取得することと、
前記開口密度変化方向が取得された前記基板を基板ホルダに保持させることと、
めっきを促進させる促進剤を含むめっき液を貯留するとともにアノードが配置されためっき槽の前記めっき液の内部に、前記基板ホルダに保持された前記基板を、前記アノードに対向するように浸漬させることと、
前記基板ホルダを回転させるとともに、撹拌機構によって前記めっき液を撹拌させながら、前記基板と前記アノードとの間に電流を供給するように構成された電源に、前記めっき液から前記基板に金属を析出させるための正方向電流を供給させる、第１めっき処理を実行することと、
前記開口密度変化方向が、前記撹拌機構によって撹拌された前記めっき液の流れの方向と非平行になる状態で前記基板ホルダの回転を停止させた状態で、前記撹拌機構によって前記めっき液を撹拌させながら、前記電源に、前記正方向電流と反対方向にパルス状に流れる電流である逆電流パルスを供給させる、第２めっき処理を実行することと、
前記第１めっき処理を再び実行することと、を含む、めっき方法。

【請求項2】

前記第２めっき処理において、前記開口密度変化方向が前記撹拌機構によって撹拌された前記めっき液の流れの方向に対して垂直になっている、請求項１に記載のめっき方法。

【請求項3】

前記撹拌機構は、往復移動することで前記めっき槽の前記めっき液を撹拌するように構成されたパドルを含み、
前記第２めっき処理における前記撹拌機構によって撹拌された前記めっき液の流れの方向として、前記パドルが往復移動する方向を用いる、請求項１に記載のめっき方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、めっき方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基板にめっきを施すめっき方法が知られている（例えば、特許文献１，２，３参照）。このようなめっき方法で用いられるめっき装置は、例えば、めっき液を貯留するとともにアノードが配置されためっき槽と、カソードとしての基板をアノードに対向するように保持する基板ホルダと、基板とアノードとの間に電流を供給するように構成された電源と、めっき液を攪拌するように構成された攪拌機構と、を備えている（例えば特許文献１，２参照）。

【0003】

なお、特許文献２，３には、めっきによって基板に金属を析出させてバンプを形成する技術も開示されている。また、特許文献２，３には、めっきを促進させる促進剤を含むめっき液を用いるめっき方法において、基板及びアノードに正方向電流と逆電流パルスとが供給されるように電源を制御する技術も開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第７０７９３８８号公報

【文献】特許第７３５７８２４号公報

【文献】特開２００６－１３１９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、めっきによって基板に形成されるバンプの高さの均一化が求められている。この点において、従来の技術は、改善の余地があった。

【0006】

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、バンプの高さの均一化を図ることができる技術を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（態様１）
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るめっき方法は、基板に設けられたフォトレジスト層の開口密度が変化する方向である開口密度変化方向を取得することと、前記開口密度変化方向が取得された前記基板を基板ホルダに保持させることと、めっきを促進させる促進剤を含むめっき液を貯留するとともにアノードが配置されためっき槽の前記めっき液の内部に、前記基板ホルダに保持された前記基板を、前記アノードに対向するように浸漬させることと、前記基板ホルダを回転させるとともに、撹拌機構によって前記めっき液を撹拌させながら、前記基板と前記アノードとの間に電流を供給するように構成された電源に、前記めっき液から前記基板に金属を析出させるための正方向電流を供給させる、第１めっき処理を実行することと、前記開口密度変化方向が、前記撹拌機構によって撹拌された前記めっき液の流れの方向と非平行になる状態で前記基板ホルダの回転を停止させた状態で、前記撹拌機構によって前記めっき液を撹拌させながら、前記電源に、前記正方向電流と反対方向にパルス状に流れる電流である逆電流パルスを供給させる、第２めっき処理を実行することと、前記第１めっき処理を再び実行することと、を含む。

【0008】

この態様によれば、基板に析出された金属によって形成されるバンプの高さの均一化を図ることができる。

【0009】

（態様２）
上記の態様１は、前記第２めっき処理において、前記開口密度変化方向が前記撹拌機構によって撹拌された前記めっき液の流れの方向に対して垂直になっていてもよい。

【0010】

（態様３）
上記の態様１又は態様２において、前記撹拌機構は、往復移動することで前記めっき槽の前記めっき液を撹拌するように構成されたパドルを含み、前記第２めっき処理における前記撹拌機構によって撹拌された前記めっき液の流れの方向として、前記パドルが往復移動する方向を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るめっき装置の全体構成を示す斜視図である。

【図2】実施形態に係るめっき装置の全体構成を示す平面図である。

【図3】実施形態に係るめっきモジュールの構成を示す模式図である。

【図4】実施形態に係る基板がめっき液に浸漬された状態を示す模式図である。

【図5】実施形態に係るパドルの模式的な平面図である。

【図6】図６（Ａ）は実施形態に係る基板の表面構成を説明するための模式図である。図６（Ｂ）は実施形態に係るフォトレジスト層の開口パターンの一例を示す模式図である。

【図7】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、実施形態に係る電源からアノードと基板とに供給される電流の時間波形の一例を説明するための図である。

【図8】図６（Ｂ）に例示するフォトレジスト層を有する基板に複数のバンプを形成したときの、各パターン領域のバンプの高さを測定した一例を示すグラフである。

【図9】実施形態に係るめっき方法を説明するためのフローチャートの一例である。

【図10】実施形態に係る基板の開口密度変化方向を説明するための模式的な平面図である。

【図11】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、基板の開口密度変化方向と撹拌時におけるめっき液の流れの方向とのなす角によって、バンプの高さの均一化の度合いが変化することを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面は、構成要素の特徴の理解を容易にするために模式的に図示されており、各構成要素の寸法比率等は実際のものと同じであるとは限らない。また、いくつかの図面には、参考用として、Ｘ－Ｙ－Ｚの直交座標が図示されている。この直交座標のうち、Ｚ方向は上方に相当し、－Ｚ方向は下方（重力が作用する方向）に相当する。

【0013】

図１は、実施形態に係るめっき装置１０００の全体構成を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るめっき装置１０００の全体構成を示す平面図（上面図）である。図１及び図２に示すように、めっき装置１０００は、ロードポート１００、搬送ロボット１１０、アライナ１２０、プリウェットモジュール２００、プリソークモジュール３００、めっきモジュール４００、洗浄モジュール５００、スピンリンスドライヤ６００、搬送装置７００、及び、制御モジュール８００を備える。

【0014】

ロードポート１００は、めっき装置１０００に図示していないＦＯＵＰなどのカセットに収容された基板を搬入したり、めっき装置１０００からカセットに基板を搬出するためのモジュールである。本実施形態では４台のロードポート１００が水平方向に並べて配置されているが、ロードポート１００の数及び配置は任意である。搬送ロボット１１０は、基板を搬送するためのロボットであり、ロードポート１００、アライナ１２０、プリウェットモジュール２００及びスピンリンスドライヤ６００の間で基板を受け渡すように構成される。搬送ロボット１１０及び搬送装置７００は、搬送ロボット１１０と搬送装置７００との間で基板を受け渡す際には、仮置き台（図示せず）を介して基板の受け渡しを行うことができる。

【0015】

アライナ１２０は、基板のオリエンテーションフラットやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるためのモジュールである。本実施形態では２台のアライナ１２０が水平方向に並べて配置されているが、アライナ１２０の数及び配置は任意である。プリウェットモジュール２００は、めっき処理前の基板の被めっき面を純水または脱気水などの処理液で濡らすことで、基板表面に形成されたパターン内部の空気を処理液に置換する。プリウェットモジュール２００は、めっき時にパターン内部の処理液をめっき液に置換することでパターン内部にめっき液を供給しやすくするプリウェット処理を施すように構成される。本実施形態では２台のプリウェットモジュール２００が上下方向に並べて配置されているが、プリウェットモジュール２００の数及び配置は任意である。

【0016】

プリソークモジュール３００は、例えばめっき処理前の基板の被めっき面に形成したシード層表面等に存在する電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸等の処理液でエッチング除去してめっき下地表面を洗浄または活性化するプリソーク処理を施すように構成される。本実施形態では２台のプリソークモジュール３００が上下方向に並べて配置されているが、プリソークモジュール３００の数及び配置は任意である。めっきモジュール４００は、基板にめっきを施す。本実施形態では、上下方向に３台かつ水平方向に４台並べて配置された１２台のめっきモジュール４００のセットが２つあり、合計２４台のめっきモジュール４００が設けられているが、めっきモジュール４００の数及び配置は任意である。

【0017】

洗浄モジュール５００は、めっき処理後の基板に残るめっき液等を除去するために基板に洗浄処理を施すように構成される。本実施形態では２台の洗浄モジュール５００が上下方向に並べて配置されているが、洗浄モジュール５００の数及び配置は任意である。スピンリンスドライヤ６００は、洗浄処理後の基板を高速回転させて乾燥させるためのモジュールである。本実施形態では２台のスピンリンスドライヤ６００が上下方向に並べて配置されているが、スピンリンスドライヤ６００の数及び配置は任意である。搬送装置７００は、めっき装置１０００内の複数のモジュール間で基板を搬送するための装置である。制御モジュール８００は、めっき装置１０００の複数のモジュールを制御するように構成され、例えばオペレータとの間の入出力インターフェースを備える一般的なコンピュータまたは専用コンピュータから構成することができる。

【0018】

めっき装置１０００による一連のめっき処理の一例を説明する。まず、ロードポート１００にカセットに収容された基板が搬入される。続いて、搬送ロボット１１０は、ロードポート１００のカセットから基板を取り出し、アライナ１２０に基板を搬送する。アライナ１２０は、基板のオリエンテーションフラットやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。搬送ロボット１１０は、アライナ１２０で方向を合わせた基板をプリウェットモジュール２００へ受け渡す。

【0019】

プリウェットモジュール２００は、基板にプリウェット処理を施す。搬送装置７００は、プリウェット処理が施された基板をプリソークモジュール３００へ搬送する。プリソークモジュール３００は、基板にプリソーク処理を施す。搬送装置７００は、プリソーク処理が施された基板をめっきモジュール４００へ搬送する。めっきモジュール４００は、基板にめっきを施す。

【0020】

搬送装置７００は、めっき処理が施された基板を洗浄モジュール５００へ搬送する。洗浄モジュール５００は、基板に洗浄処理を施す。搬送装置７００は、洗浄処理が施された基板をスピンリンスドライヤ６００へ搬送する。スピンリンスドライヤ６００は、基板に乾燥処理を施す。搬送ロボット１１０は、スピンリンスドライヤ６００から基板を受け取り、乾燥処理を施した基板をロードポート１００のカセットへ搬送する。最後に、ロードポート１００から基板を収容したカセットが搬出される。

【0021】

なお、図１や図２で説明しためっき装置１０００の構成は、一例に過ぎず、めっき装置１０００の構成は、図１や図２の構成に限定されるものではない。

【0022】

続いて、めっきモジュール４００について説明する。なお、本実施形態に係るめっき装置１０００が有する複数のめっきモジュール４００は同様の構成を有しているので、１つのめっきモジュール４００について説明する。

【0023】

図３は、めっき装置１０００におけるめっきモジュール４００の構成を示す模式図である。具体的には、図３は、基板Ｗｆがめっき液Ｐｓに浸漬される前の状態におけるめっきモジュール４００を模式的に図示している。図４は、基板Ｗｆがめっき液Ｐｓに浸漬された状態を示す模式図である。

【0024】

図３及び図４に例示するめっき装置１０００は、一例として、基板Ｗｆの面方向を水平方向にした状態でめっき液Ｐｓに浸漬させるタイプのめっき装置（いわゆる、カップ式のめっき装置）である。但し、めっき装置１０００の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、基板Ｗｆの面方向を非水平方向（一例として、地面に対して垂直方向）にした状態でめっき液Ｐｓに浸漬させるタイプのめっき装置であってもよい。

【0025】

図３及び図４に例示するめっき装置１０００のめっきモジュール４００は、めっき槽１０と、オーバーフロー槽２０と、基板ホルダ３０と、撹拌機構６０の一例としてのパドル７０と、を備えている。また、めっきモジュール４００は、図３に例示するように、回転機構４０と、傾斜機構４５と、昇降機構５０と、を備えている。また、めっきモジュール４００は、図３に例示するように、センサ類１３０を備えている。また、めっきモジュール４００は、図４に例示するように、電源８０と、めっき液流動機構９０とを備えている。

【0026】

本実施形態に係るめっき槽１０は、上方に開口を有する有底の容器によって構成されている。具体的には、めっき槽１０は、底壁１０ａと、この底壁１０ａの外周縁から上方に延在する外周壁１０ｂとを有しており、この外周壁１０ｂの上部が開口している。なお、めっき槽１０の外周壁１０ｂの形状は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る外周壁１０ｂは、一例として円筒形状を有している。めっき槽１０の内部には、めっき液Ｐｓが貯留されている。

【0027】

めっき液Ｐｓとしては、めっき皮膜を構成する金属元素のイオンを含む溶液であればよく、その具体例は特に限定されるものではない。本実施形態においては、めっき処理の一例として、銅めっき処理を用いており、めっき液Ｐｓの一例として、硫酸銅溶液を用いている。また、めっき液Ｐｓには所定の添加剤が含まれていてもよい。

【0028】

このめっき液Ｐｓに含まれる添加剤として、例えば、めっきを促進させる促進剤（具体的には、めっき皮膜の生成を促進させる促進剤）を用いることができる。この促進剤としては、例えば、ＳＰＳ（ビス（３－スルホプロピル）ジスルフィド）等を用いることができる。

【0029】

めっき槽１０の内部には、アノード１１が配置されている。アノード１１の具体的な種類は特に限定されるものではなく、不溶解アノードであってもよく、溶解アノードであってもよい。本実施形態では、アノード１１の一例として、不溶解アノードを用いている。この不溶解アノードの具体的な種類は特に限定されるものではなく、白金や酸化イリジウム等を用いることができる。

【0030】

図３や図４に例示するように、めっき槽１０の内部において、アノード１１よりも上方には、イオン抵抗体１２が配置されていてもよい。具体的には、図４の一部拡大図に例示するように、イオン抵抗体１２は、複数の孔１２ａ（細孔）を有する多孔質の板部材によって構成されている。孔１２ａは、イオン抵抗体１２の下面と上面とを連通するように設けられている。

【0031】

このイオン抵抗体１２は、アノード１１とカソードとしての基板Ｗｆとの間に形成される電場の均一化を図るために設けられている。本実施形態のように、めっき槽１０にイオン抵抗体１２が配置されることで、基板Ｗｆに形成されるめっき皮膜（めっき層）の膜厚の均一化を容易に図ることができる。

【0032】

図３や図４に例示するように、めっき槽１０の内部において、アノード１１よりも上方且つイオン抵抗体１２よりも下方の箇所には、膜１６が配置されていてもよい。この場合、めっき槽１０の内部は、膜１６によって、膜１６よりも下方のアノード室１７ａと、膜１６よりも上方のカソード室１７ｂとに区画される。アノード１１はアノード室１７ａに配置され、イオン抵抗体１２や基板Ｗｆはカソード室１７ｂに配置される。膜１６は、めっき液Ｐｓに含まれる金属イオンを含むイオン種が膜１６を通過することを許容しつつ、めっき液Ｐｓに含まれる非イオン系のめっき添加剤が膜１６を通過することを抑制するように構成されている。このような膜１６として、例えばイオン交換膜を用いることができる。

【0033】

図４に例示するように、めっき液流動機構９０は、めっき槽１０のめっき液Ｐｓを流動させるように構成されている。本実施形態に係るめっき液流動機構９０は、一例として、第１流動機構９１ａと第２流動機構９１ｂとを備えている。

【0034】

第１流動機構９１ａは、アノード室１７ａのめっき液Ｐｓを流動させるための機構である。第２流動機構９１ｂは、カソード室１７ｂのめっき液Ｐｓを流動させるための機構である。第１流動機構９１ａは、配管９２ａを介してアノード室１７ａと連通されている。第２流動機構９１ｂは、配管９２ｂを介してカソード室１７ｂと連通されている。なお、第１流動機構９１ａ及び第２流動機構９１ｂは、それぞれ、めっき液Ｐｓを圧送するためのポンプ等を備えている。

【0035】

図３及び図４を参照して、めっき槽１０には、めっき槽１０にめっき液Ｐｓを供給するための供給口が設けられている。具体的には、本実施形態に係るめっき槽１０の外周壁１０ｂには、アノード室１７ａにめっき液Ｐｓを供給するための第１供給口１３ａと、カソード室１７ｂにめっき液Ｐｓを供給するための第２供給口１３ｂと、が設けられている。第１排出口１４ａから排出されためっき液Ｐｓは、第１流動機構９１ａによって圧送されて、再び、第１供給口１３ａからアノード室１７ａに供給される。

【0036】

オーバーフロー槽２０は、めっき槽１０の外側に配置された、有底の容器によって構成されている。オーバーフロー槽２０は、めっき槽１０の外周壁１０ｂの上端を超えためっき液Ｐｓ（すなわち、めっき槽１０からオーバーフローしためっき液Ｐｓ）を一時的に貯留するために設けられている。オーバーフロー槽２０に貯留されためっき液Ｐｓは、第２排出口１４ｂから排出された後に、第２流動機構９１ｂによって圧送されて、再び、第２供給口１３ｂからカソード室１７ｂに供給される。

【0037】

基板ホルダ３０は、カソードとしての基板Ｗｆを、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆａがアノード１１に対向するように保持している。本実施形態において、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆａは、具体的には、基板Ｗｆの下方側を向いた面（下面）に設けられている。

【0038】

基板ホルダ３０は、回転機構４０に接続されていている。回転機構４０は、基板ホルダ３０を回転させるための機構である。図３に例示されている「Ｒ１」は、基板ホルダ３０の回転方向の一例である。回転機構４０としては、公知の回転モータ等を用いることができる。傾斜機構４５は、回転機構４０及び基板ホルダ３０を傾斜させるための機構である。昇降機構５０は、上下方向に延在する支軸５１によって支持されている。昇降機構５０は、基板ホルダ３０、回転機構４０及び傾斜機構４５を上下方向に昇降させるための機構である。昇降機構５０としては、直動式のアクチュエータ等の公知の昇降機構を用いることができる。

【0039】

制御モジュール８００は、マイクロコンピュータを備えており、このマイクロコンピュータは、プロセッサ８０１や、非一時的な記憶媒体としての記憶装置８０２等を備えている。制御モジュール８００は、記憶装置８０２に記憶されたプログラムの指令に基づいて、プロセッサ８０１が作動することで、めっきモジュール４００の動作を制御する。

【0040】

図３を参照して、センサ類１３０は、制御モジュール８００の各種制御に用いられる各種の情報を検出して、この検出結果を制御モジュール８００に伝える。センサ類１３０は、例えば、アノード１１と基板Ｗｆとの間の電流値（Ａ）を検出する電流センサや、アノード１１と基板Ｗｆとの間の電圧値（Ｖ）を検出する電圧センサを含んでいる。

【0041】

また、センサ類１３０は、パドル７０の移動速度（ｒｐｍ、又は、ｍ／ｓｅｃ）を検出するための速度センサを含んでいる。また、センサ類１３０は、基板ホルダ３０の回転速度（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサを含んでいる。また、センサ類１３０は、めっき槽１０のめっき液Ｐｓの流速（ｍ／ｓｅｃ）を検出するための流速センサを含んでいる。具体的には、この流速センサは、アノード室１７ａにおけるめっき液Ｐｓの流速を検出するための流速センサと、カソード室１７ｂにおけるめっき液Ｐｓの流速を検出するための流速センサと、を含んでいる。

【0042】

また、センサ類１３０は、基板ホルダ３０の回転角度を検出するための角度センサを備えている。制御モジュール８００は、この角度センサの検出結果を取得することで、基板ホルダ３０の回転角度（回転位置）を取得することができ、これにより、基板ホルダ３０に保持された基板Ｗｆの回転角度（回転位置）を取得することもできる。

【0043】

図４に例示するように、電源８０は、基板Ｗｆとアノード１１とに電気的に接続されており、基板Ｗｆとアノード１１との間に電流を供給するように構成されている。電源８０の動作は制御モジュール８００が制御する。

【0044】

本実施形態に係る制御モジュール８００は、基板Ｗｆにめっきを施す「めっき処理時」において、めっき液Ｐｓから基板Ｗｆに金属を析出させるための「正方向電流」と、正方向電流と反対方向にパルス状に流れる電流である「逆電流パルス」と、が供給されるように、電源８０を制御する。

【0045】

図５は、パドル７０の模式的な平面図である。図３、図４及び図５を参照して、パドル７０は、基板Ｗｆとアノード１１との間（具体的には、本実施形態では、一例として、基板Ｗｆとイオン抵抗体１２との間）に配置されている。パドル７０は、制御モジュール８００の指示を受けた駆動装置７７によって駆動される。パドル７０が駆動されることで、めっき槽１０のめっき液Ｐｓは撹拌される。

【0046】

本実施形態に係るパドル７０は、一例として、基板Ｗｆと平行な「第１方向（本実施形態では、一例としてＸ方向）」、及び、第１方向とは反対の「第２方向（本実施形態では、一例として－Ｘ方向）」に交互に駆動される。すなわち、本実施形態に係るパドル７０は、一例として、Ｘ軸の方向に往復移動する。

【0047】

図５に例示するように、本実施形態に係るパドル７０は、一例として、パドル７０の第１方向及び第２方向に対して垂直な方向（Ｙ軸の方向）に延在する撹拌部材７１ａを、複数有している。隣接する撹拌部材７１ａの間には、隙間が設けられている。複数の撹拌部材７１ａの一端は連結部材７２ａに連結され、他端は連結部材７２ｂに連結されている。

【0048】

但し、パドル７０の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献１に例示されているような、種々の公知のパドルを用いることができる。

【0049】

なお、パドル７０は、少なくともめっき液Ｐｓを撹拌するときに、めっき槽１０の内部に配置されていればよく、めっき槽１０の内部に常に配置されている必要はない。例えば、パドル７０の駆動が停止されてパドル７０によるめっき液Ｐｓの撹拌が行われない場合には、パドル７０はめっき槽１０の内部に配置されていない構成とすることもできる。

【0050】

なお、「パドル７０の移動速度がＮ（ｒｐｍ）」とは、具体的には、パドル７０が１往復すること（すなわち、パドル７０が所定位置から出発して例えば第１方向に移動後に第２方向に移動して再び第１方向に移動して所定位置に戻るということ）を１分間にＮ回行う、ということを意味する。パドル７０の移動速度が速いほど、パドル７０によるめっき液Ｐｓの撹拌強度は強くなる。すなわち、パドル７０の移動速度は、「めっき液Ｐｓの撹拌強度」の一例である。

【0051】

図６（Ａ）は、基板Ｗｆの表面構成を説明するための模式図である。具体的には、図６（Ａ）には、めっき処理によって基板Ｗｆにバンプ１４３が形成された様子が模式的に断面図示されている。なお、バンプ１４３は、具体的には、基板Ｗｆに析出した金属（例えばＣｕ）によって形成されたものである。

【0052】

図６（Ａ）に例示するように、本実施形態に係る基板Ｗｆの表面全面には、一例として、金属の薄いシード層１４０が予め設けられている。めっき処理時において、このシード層１４０を介して基板Ｗｆの表面が給電される。シード層１４０における基板Ｗｆの側とは反対側の面にはフォトレジスト層１４１が設けられている。フォトレジスト層１４１は、バンプ１４３が形成されるべき部分に開口１４２を有している。なお、図６（Ａ）に例示されている「φ」は、フォトレジスト層１４１の開口１４２の径（μｍ）であり、「ＢＨ」は、バンプ１４３の高さ（μｍ）である。

【0053】

図６（Ｂ）は、フォトレジスト層１４１の開口パターンの一例を示す模式図である。図６（Ｂ）のＮｏ１及びＮｏ２には、開口１４２の径φが相対的に小さい場合（一例として、３０μｍ）の例が図示され、Ｎｏ３及びＮｏ４は開口１４２の径φが相対的に大きい場合（一例として、７５μｍ）の例が図示されている。Ｎｏ１とＮｏ２とを比較すると、Ｎｏ１の方がＮｏ２よりも開口１４２が高密度で配置されている。Ｎｏ３とＮｏ４とを比較すると、Ｎｏ３の方がＮｏ４よりも開口１４２が高密度で配置されている。

【0054】

上述したようなフォトレジスト層１４１が設けられた基板Ｗｆが基板ホルダ３０に保持され、めっき槽１０のめっき液Ｐｓに浸漬されて、めっき処理が行われる。めっき処理の実行中において、基板Ｗｆの表面のうちフォトレジスト層１４１の開口１４２以外の部分は、フォトレジスト層１４１によってめっき液Ｐｓから遮蔽される。これにより、フォトレジスト層１４１の開口１４２の部分にのみめっき皮膜が成長することで、基板Ｗｆにバンプ１４３が形成される。なお、めっき処理後にフォトレジスト層１４１は除去されてもよい。

【0055】

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本実施形態に係る電源８０から出力されてアノード１１と基板Ｗｆとに供給される電流の時間波形の一例を説明するための図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に例示するように、制御モジュール８００の指示を受けて電源８０は、第１期間Ｔ１において正方向電流を供給する。「正方向」は、めっき液Ｐｓ中をアノード１１から基板Ｗｆへ向かって電流が流れる向きである。したがって、第１期間Ｔ１では、めっき液Ｐｓ中の金属イオンが基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆａにおいて還元されることで、被めっき面Ｗｆａに金属（バンプ１４３）が析出して、めっき皮膜が形成される。

【0056】

第１期間Ｔ１の長さは、めっき皮膜が実質的に成長していくように、めっき処理が行われる全時間のうち大部分を占める長さの時間であってもよい。換言すると、第１期間Ｔ１の長さに比べて、後述する第２期間Ｔ２と第３期間Ｔ３の長さの和は無視できる程度であってもよい。正方向電流の大きさは、例えば、第１期間Ｔ１の全体にわたって一定の電流値であってもよい。あるいは、正方向電流の電流値は、時間とともに変化するよう制御されてもよい。

【0057】

第１期間Ｔ１の途中に設けられた第２期間Ｔ２において、制御モジュール８００の指示を受けて電源８０は、上述の正方向電流とは反対方向の電流、すなわち、逆電流パルスを供給する。例えば、第２期間Ｔ２の長さ、すなわち逆電流パルスのパルス幅は、０．１秒～数秒程度であってもよい。第２期間Ｔ２では、第１期間Ｔ１における金属イオンの還元反応とは逆に、第１期間Ｔ１で基板Ｗｆに形成されためっき皮膜の一部の金属がめっき液Ｐｓに再溶解するとともに、還元反応中にめっき皮膜の最表面に付着していた促進剤（めっき液Ｐｓに含まれる添加剤の１つ）が、めっき皮膜表面から脱離する。なお、逆電流パルスの電流値は、促進剤の脱離が十分に行われるような値に設定することが望ましい。

【0058】

図７（Ｂ）に例示するように、電源８０は、第２期間Ｔ２に引き続く第３期間Ｔ３において、電流供給を停止してもよい。すなわち、第３期間Ｔ３では、電流はめっき液Ｐｓ中を正方向にも逆方向にも流れない。第２期間Ｔ２と同様、第３期間Ｔ３の長さは、第１期間Ｔ１と比較してきわめて短い長さの時間であり、例えば、０．１秒～数秒程度であってもよい。第３期間Ｔ３では、めっき皮膜表面から脱離した促進剤のめっき液Ｐｓ内での拡散が進行する。

【0059】

第２期間Ｔ２又は第３期間Ｔ３の後、再び電源８０は、正方向電流を供給する。正方向電流は、所定のめっき処理時間が終了するまで、例えば、形成されためっき皮膜の膜厚が所定の目標膜厚に達するまで、継続される。

【0060】

図８は、図６（Ｂ）に例示するフォトレジスト層１４１を有する基板Ｗｆに複数のバンプ１４３を形成したときの、各パターン領域のバンプ１４３の高さ（ＢＨ）を測定した一例を示すグラフである。図８の縦軸において、図６（Ｂ）の各パターン領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応するそれぞれのバンプ１４３の高さ（ＢＨ）は、具体的には、当該パターン領域に含まれる複数のバンプ１４３の高さの平均値を示している。

【0061】

図８左のグラフは、めっき処理の全期間にわたって正方向電流を供給して、バンプ１４３を形成した場合の測定結果を示し、図８右のグラフは、めっき処理期間中に逆電流パルスを１回、供給して、バンプ１４３を形成した場合の測定結果を示す。

【0062】

図８から分かるように、全パターン領域の中で、パターン領域Ｐ１におけるバンプ１４３の高さ（ＢＨ）が最も低く、パターン領域Ｐ４におけるバンプ１４３の高さ（ＢＨ）が最も高い。これは、開口１４２の径φが小さいほど、また開口１４２の配置密度が高いほど、開口１４２の中へ金属イオンが十分に補充され難くなることで、めっき皮膜の形成レートがより低くなるためである。ここで、バンプ１４３の高さ（ＢＨ）の最大値と最小値との差を、「バンプ高さばらつき（ΔＢＨ）」と定義する。

【0063】

図８から、めっき処理期間中に逆電流パルスを供給した場合（図８右のグラフ）は、逆電流パルスを供給しない場合（図８左のグラフ）よりも、バンプ高さばらつき（ΔＢＨ）が小さいことが分かる。このように、逆電流パルスを供給することで、バンプ１４３の高さの均一化を図ることができる。

【0064】

図１０は、基板Ｗｆに設けられたフォトレジスト層１４１の開口密度が変化する方向である「開口密度変化方向（Ｄｒ２）」を説明するための模式的な平面図である。一例として、図１０において、フォトレジスト層１４１の開口１４２は、開口密度が所定値よりも低い「領域Ａｒ１（すなわち、開口密度が「疎」である領域）」と、開口密度が領域Ａｒ１の開口密度よりも高い「領域Ａｒ２（すなわち、開口密度が「密」である領域）」と、を含んでいる。この場合、開口密度変化方向（Ｄｒ２）は、領域Ａｒ１から領域Ａｒ２に向かう方向（又は、領域Ａｒ２から領域Ａｒ１に向かう方向）である。

【0065】

ここで、発明者の研究により、逆電流パルスが供給される際に、「開口密度変化方向（Ｄｒ２）」と、撹拌時におけるめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）と、のなす角（α１）によって、バンプ１４３の高さの均一化の度合いが変化することが分かった（この詳細は、後述する図１１で説明する実験結果の記載を参照）。そこで、本実施形態では、バンプ１４３の高さの均一化を効果的に図るために、以下の図９で説明するめっき方法を実行する。

【0066】

図９は、本実施形態に係るめっき方法を説明するためのフローチャートの一例である。まず、ユーザ（作業者）は、基板Ｗｆに設けられたフォトレジスト層１４１の開口密度が変化する方向である「開口密度変化方向（Ｄｒ２）」を取得する（ステップＳ１０）。

【0067】

なお、ユーザは、開口密度変化方向（Ｄｒ２）を取得するにあたり、例えば、基板Ｗｆの仕様書等に開口密度に関する情報が記載されている場合には、この仕様書等に基づいて開口密度変化方向（Ｄｒ２）を取得してもよい。あるいは、ユーザは、目視や顕微鏡等を用いて基板Ｗｆを観察することで、開口密度変化方向（Ｄｒ２）を取得（すなわち、測定）してもよい。

【0068】

ステップＳ１０の後に、ユーザ、又は、制御モジュール８００は、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が取得された基板Ｗｆを基板ホルダ３０に保持させる（ステップＳ２０）。

【0069】

なお、基板Ｗｆは、例えば基板Ｗｆに設けられたオリエンテーションフラットが基板ホルダ３０の所定方向を向くように、基板ホルダ３０に保持される。すなわち、基板Ｗｆは、基板Ｗｆの方位（オリエンテーションフラットの方向）が把握できるような態様で基板ホルダ３０に保持される。このため、制御モジュール８００は、基板ホルダ３０に基板Ｗｆが保持された状態において、基板Ｗｆの開口密度変化方向（Ｄｒ２）がどの方向を向いているのかを把握することができる。

【0070】

次いで、制御モジュール８００は、めっき槽１０のめっき液Ｐｓの内部に、基板ホルダ３０に保持された基板Ｗｆを、アノード１１に対向するように浸漬させる（ステップＳ３０）。

【0071】

次いで、制御モジュール８００は、第１めっき処理を実行する（ステップＳ４０）。具体的には、ステップＳ４０において、制御モジュール８００は、撹拌機構６０（一例としてパドル７０）によるめっき液Ｐｓの攪拌、及び、回転機構４０による基板ホルダ３０の回転を実行させつつ、電源８０に正方向電流を所定時間、供給させる。これにより、基板Ｗｆにめっき皮膜（具体的にはバンプ１４３）が形成される。

【0072】

次いで、制御モジュール８００は、第２めっき処理を実行する（ステップＳ５０）。具体的には、ステップＳ５０において、制御モジュール８００は、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が、撹拌機構６０によって撹拌されためっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）と非平行になる状態で基板ホルダ３０の回転を停止させた状態で、撹拌機構６０によってめっき液Ｐｓを撹拌させながら、電源８０に逆電流パルスを供給させる。

【0073】

なお、「開口密度変化方向（Ｄｒ２）」が「めっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）」と非平行であるとは、換言すると、「開口密度変化方向（Ｄｒ２）」が「めっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）」と同一方向でなく且つ反対方向でもない、ことを意味している。

【0074】

具体的には、図１０を参照して、本実施形態に係る制御モジュール８００は、開口密度変化方向（Ｄｒ２）とめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）とのなす角（α１）が、０度よりも大きく１８０度よりも小さくなるような角度で基板ホルダ３０の回転を停止させる。

【0075】

図１０においては、一例として、開口密度変化方向（Ｄｒ２）とめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）とが垂直（α１が９０度）になるように基板ホルダ３０の回転が停止している。制御モジュール８００は、このように基板ホルダ３０の回転を停止させた状態で、撹拌機構６０によってめっき液Ｐｓを撹拌させながら、電源８０に逆電流パルスを供給させる。

【0076】

なお、本実施例において、「撹拌機構６０によって撹拌されためっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）」は、具体的には、「パドル７０が往復移動する方向（Ｄｒ１）」と一致している。したがって、「撹拌機構６０によって撹拌されためっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）」として、「パドル７０が往復移動する方向（Ｄｒ１）」を用いてもよい。

【0077】

すなわち、この場合、ステップＳ５０において、制御モジュール８００は、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が、パドル７０が往復移動する方向（Ｄｒ１）と非平行になる状態で基板ホルダ３０の回転を停止させた状態で、撹拌機構６０によってめっき液Ｐｓを撹拌させながら、電源８０に逆電流パルスを供給させればよい。

【0078】

図９を参照して、ステップＳ５０の後に制御モジュール８００は、第１めっき処理を再び実行する（ステップＳ６０）。

【0079】

なお、制御モジュール８００は、図９のステップＳ４０、ステップＳ５０、ステップＳ６０を複数回繰り返し実行してもよい。

【0080】

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、開口密度変化方向（Ｄｒ２）と撹拌時におけるめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）とのなす角（α１）によって、バンプ１４３の高さの均一化の度合いが変化することを説明するための図である。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）の縦軸は、ダイ内均一性（バンプ１４３の高さの最大値と最小値との差）を示している。

【0081】

具体的には、図１１（Ａ）は、バンプ１４３の開口率のバラツキ度合いが相対的に大きい基板Ｗｆ（ダイ内の開口率の差が８倍の基板Ｗｆ）を用いて、実験を行った結果を示している。また、図１１（Ｂ）は、バンプ１４３の開口率のバラツキ度合いが相対的に小さい基板Ｗｆ（ダイ内の開口率の差が３倍の基板Ｗｆ）を用いて、実験を行った結果を示している。

【0082】

図１１（Ａ）のサンプルＮｏ１は、第１めっき処理のみを実行した場合（すなわち、正方向電流のみを供給した場合）の実験結果である。サンプルＮｏ２は、本実施形態に係るめっき方法（図９）を実行した場合の実験結果である。具体的には、サンプルＮｏ２においては、ステップＳ５０に係る第２めっき処理において、なす角（α１）として９０度を用いた。サンプルＮｏ３は、図９のフローチャートのステップＳ１０～ステップＳ６０を実行するが、ステップＳ５０に係る第２めっき処理において、なす角（α１）としてゼロ度（又は１８０度）を用いた場合の実験結果である。すなわち、サンプルＮｏ２は実施例であり、サンプルＮｏ１及びサンプルＮｏ３は比較例である。

【0083】

サンプルＮｏ１とサンプルＮｏ２及びサンプルＮｏ３とを比較すると分かるように、めっき処理時に逆電流パルスが供給されることで、ダイ内均一性の値を低くできることが分かる（すなわち、バンプ１４３の高さの均一化を図れることが分かる）。また、サンプルＮｏ２とサンプルＮｏ３とを比較すると分かるように、第２めっき処理の実行時におけるなす角（α１）の値によって、ダイ内均一性の値が変化することが分かる。

【0084】

そして、サンプルＮｏ２とサンプルＮｏ３とを比較すると分かるように、サンプルＮｏ２の方がサンプルＮｏ３よりもダイ内均一性の値が低くなっている。このことから、サンプルＮｏ２のように、第２めっき処理時において、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が撹拌時におけるめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）と非平行の状態で基板ホルダ３０の回転を停止させる方が、サンプルＮｏ３のように、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が撹拌時におけるめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）と平行な状態で基板ホルダ３０の回転を停止させる場合に比較して、ダイ内均一性の値を小さくできることが分かる。

【0085】

これは、第２めっき処理時において、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が撹拌時におけるめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）と非平行の場合の方が、そうでない場合よりも、基板Ｗｆの表面（すなわち、めっき皮膜の表面）に存在するめっき液Ｐｓを、基板Ｗｆの表面全体に亘ってより均一に撹拌できるため、めっき皮膜の表面からの促進剤の脱離を均一且つ効果的に行わせることができた結果、ダイ内均一性の値が小さくなったものと考えられる。

【0086】

図１１（Ｂ）のサンプルＮｏ４は、第１めっき処理のみを実行した場合（すなわち、正方向電流のみを供給した場合）の実験結果である。サンプルＮｏ５は、本実施形態に係るめっき方法（図９）を実行した場合の実験結果である。具体的には、サンプルＮｏ５においては、ステップＳ５０に係る第２めっき処理において、なす角（α１）として９０度を用いた。サンプルＮｏ６は、図９のフローチャートのステップＳ１０～ステップＳ６０を実行するが、ステップＳ５０に係る第２めっき処理において、なす角（α１）としてゼロ度（又は１８０度）を用いた場合の実験結果である。すなわち、サンプルＮｏ５は実施例であり、サンプルＮｏ４及びサンプルＮｏ６は比較例である。

【0087】

サンプルＮｏ４とサンプルＮｏ５及びサンプルＮｏ６とを比較すると分かるように、めっき処理時に逆電流パルスが供給されることで、ダイ内均一性の値を低くできることが分かる。また、サンプルＮｏ５とサンプルＮｏ６とを比較すると分かるように、第２めっき処理の実行時におけるなす角（α１）の値によって、ダイ内均一性の値が変化することが分かる。

【0088】

そして、サンプルＮｏ５とサンプルＮｏ６とを比較すると分かるように、サンプルＮｏ５のように、第２めっき処理時において、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が撹拌時におけるめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）と非平行の状態で基板ホルダ３０の回転を停止させる方が、サンプルＮｏ６のように、開口密度変化方向（Ｄｒ２）が撹拌時におけるめっき液Ｐｓの流れの方向（Ｄｒ１）と平行の状態で基板ホルダ３０の回転を停止させる場合に比較して、ダイ内均一性の値を小さくできることが分かる。

【0089】

以上のように、第２めっき処理の実行時におけるなす角（α１）の値によって、ダイ内均一性が変化すること、すなわち、バンプ１４３の高さの均一化の程度が変化することが分かる。

【0090】

なお、本実施形態では、第２めっき処理の実行時におけるなす角（α１）の一例として９０度を用いたが、これに限定されるものではない。なす角（α１）は、０度よりも大きく、１８０度よりも小さい範囲であれば、特に限定されるものではない。なす角（α１）に関しては、バンプ１４３の高さの均一化が最も図れるような値を予め実験によって求めて、この求められた値をなす角（α１）として設定すればよい。

【0091】

なす角（α１）とバンプ１４３の高さの均一化との関係性を調査したところ、なす角（α１）の値が９０度に近くなるほど、パンプ１４３の高さがより均一化する傾向がある。したがって、パンプ１４３の高さの均一化を図るという観点においては、なす角（α１）は、４０度以上１３５度以下の範囲から選択された値であることが好ましく、８０度以上１００度以下の範囲から選択された値であることがより好ましく、９０度であることがさらに好ましい。

【0092】

以上説明したような本実施形態によれば、バンプ１４３の高さの均一化を図ることができる。

【0093】

以上、本発明の実施形態や変形例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態や変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、さらなる種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0094】

１０ めっき槽
１１ アノード
３０ 基板ホルダ
６０ 撹拌機構
７０ パドル
８０ 電源
１４１ フォトレジスト層
１４２ 開口
Ｐｓ めっき液
Ｗｆ 基板
Ｄｒ１ 撹拌機構によって撹拌されためっき液の流れの方向
Ｄｒ２ 開口密度変化方向

【要約】

バンプの高さの均一化を図ることができる技術を提供する。
めっき方法は、開口密度変化方向Ｄｒ２を取得することと、開口密度変化方向が取得された基板Ｗｆを基板ホルダ３０に保持させることと、めっき液Ｐｓの内部に基板ホルダに保持された基板をアノードに対向するように浸漬させることと、基板ホルダを回転させるとともに撹拌機構６０によってめっき液を撹拌させながら、電源８０に正方向電流を供給させる第１めっき処理を実行することと、開口密度変化方向が撹拌機構によって撹拌されためっき液の流れの方向Ｄｒ１と非平行になる状態で基板ホルダの回転を停止させた状態で、撹拌機構によってめっき液を撹拌させながら、電源に逆電流パルスを供給させる第２めっき処理を実行することと、前記第１めっき処理を再び実行することと、を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】