TW201816195A - 電氣鍍覆裝置、電氣鍍覆方法及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠簡化步驟且降低處理成本之鍍覆方法、鍍覆裝置及半導體裝置之製造方法。 實施形態之電氣鍍覆方法具備如下步驟：於配置鍍覆液之反應部，使具有供上述鍍覆液通過之通路之陽極與陰極介隔抗蝕遮罩而對向配置；以及藉由將上述陰極之電位相對於上述陽極設為負電位，而於上述陰極之表面成膜金屬鍍覆膜。

Description

電氣鍍覆裝置、電氣鍍覆方法及半導體裝置之製造方法

本發明之實施形態係關於一種電氣鍍覆裝置、電氣鍍覆方法及半導體裝置之製造方法。

近年來，由於資訊處理技術之發達、普及，而不斷推進電子機器之小型化、薄型化、高性能化，伴隨於此，半導體封裝亦有小型化之傾向。尤其是多用於移動終端等之數接腳～100接腳左右之半導體封裝由先前之SOP(Small Out-Line Package，小外形封裝)、QFP(Quad Flat Package，方型扁平式封裝)變化為更小型之無引線型之SON(Small Out-line Non-lead Package，小外形無引線封裝)、QFN(Quad Flat Non-lead Package，無引線方型扁平式封裝)，且近年來形態正在向更加小型之WCSP(Wafer-level Chip Scale Package，晶圓級晶片尺寸封裝)變化。 一般之WCSP係於封裝之下表面呈格子狀形成有複數個焊料球，利用該焊料球連接於基板電極上。 SOP、QFP、SON、QFN等封裝之製造步驟具有以下步驟：將切晶後之已單片化之半導體晶片安裝於引線框架；利用導線結合連接；利用密封樹脂模塑；將引線切斷；以及對引線進行外包裝鍍覆。 另一方面，WCSP之製造步驟僅為於將晶圓切晶而製成半導體晶片之前階段、即於半導體晶圓之表面上搭載焊料球之後進行切晶而單片化，故生產性極高。 於WCSP中，由於將晶片之電極墊之配置轉換為焊料球之配置，故必須藉由使用Cu之電氣鍍覆之半加成法進行再配線性成。半加成法包括以下5個步驟：形成成為電氣鍍覆時之陰極之晶種層；形成將再配線性狀圖案化而成之抗蝕層；藉由電氣鍍覆鍍銅；剝離抗蝕層；以及蝕刻晶種層。 該等步驟由於係關於製程及尺寸位於前步驟之BEOL(Back-End of Line，後段製程)與後步驟之中間，故被稱為中間步驟，且由於使用晶圓製程，故對於量產裝置使用接近於BEOL中所使用之裝置的裝置。 具體而言，於形成晶種層時例如使用Ti與Cu之積層薄膜，為了形成其等，而使用於晶圓上形成金屬薄膜之濺鍍裝置。又，於形成抗蝕層時使用自動地進行抗蝕劑塗佈、烘焙、顯影、洗淨、乾燥之塗佈機、顯影液及步進式曝光裝置。 於電氣鍍覆裝置中，必須對晶圓表面之晶種層通電，且為了將晶圓逐片設置於保持器並接上通電用之接點，而使用單片式之裝置。於一般之電氣鍍覆裝置中，為了提高鍍覆膜之膜厚均一性，形成有成為陰極之晶種層之晶圓與陽極之間隔被設定為儘可能大。該距離至少為1 mm以上，10 mm以上之情形較為普遍。又，需要去除晶種層表面之氧化物之前處理步驟、鍍銅步驟、洗淨、乾燥步驟之3個步驟，為了防止處理間之相互污染，而使用分別個別地具有各步驟之處理槽且具備槽間之自動搬送裝置的裝置。 另一方面，於其後之抗蝕層之剝離裝置及晶種層之蝕刻裝置中，由於僅進行將晶圓浸漬於剝離液或蝕刻液之處理，故除了使用單片式之裝置以外，還能夠使用同時處理複數個晶圓之批次式之裝置。於該情形時，與鍍覆裝置同樣地，為了防止處理間之相互污染，而使用除了具有各處理槽以外，還個別地具有水洗槽，且具備槽間之自動搬送裝置的裝置。 藉由使用該等複數個裝置之一系列之步驟，能夠形成其最小線寬為10 μm以下之配線、或配線高度相對於配線寬度之比即縱橫比為0.5以上之配線。並且，可使用電阻率較低之Cu作為鍍覆材料，從而能夠兼具高配線密度與低電阻。 另一方面，雖然該等一系列之裝置之處理能力高達數1000晶圓/月以上，但與導線結合裝置、黏晶裝置等通常之後步驟裝置相比均極其昂貴且設置空間亦較大，因此初期投資額龐大，難以應用於少量多品種之製品，亦難以靈活地應對生產量之變化。 如以上所述，於生產WCSP之情形時，需要供設置大規模之生產裝置之地板面積或高額之初期投資，故對與其等不相稱之少量多品種之製品應用WCSP於事實上較為困難。尤其是於一系列之步驟中，與抗蝕劑相關之抗蝕劑之形成、曝光、顯影、剝離之步驟占所有步驟之一半以上，並且該等步驟係不作為包含所使用之材料之最終之製品之構成材料而殘留之間接性者，故正在開發適於生產性提高與低成本化且簡化該等與抗蝕劑相關之步驟之方法。 例如，已知有如下一種技術：藉由噴墨法噴出金屬奈米膏，不使用抗蝕劑而於基板上形成金屬配線圖案。根據本法，可利用銀或銅等材料，以直接於基板上描繪之方法形成厚度2 μm、最小線寬約30 μm、間距60 μm左右之配線。 然而，於本方法中，由於使用黏度較小之奈米膏，故與基板表面之相互作用強烈地影響，而認為難以穩定地形成微細之圖案。又，配線之厚度亦存在極限，難以形成如縱橫比超過0.5之配線圖案。進而，所形成之配線由於為將奈米膏燒結而成者，故性質與完整之塊狀金屬不同，存在如下問題：於電阻或伸長率、拉伸強度等方面劣於塊狀材料，關於電氣性能或可靠性，較先前之藉由利用電氣鍍覆之半加成法所形成之配線下降。

[發明所欲解決之問題] 本發明之實施形態之目的在於提供一種能夠簡化步驟且降低處理成本之電氣鍍覆方法、電氣鍍覆裝置及半導體裝置之製造方法。 [解決問題之技術手段] 實施形態之電氣鍍覆方法具備如下步驟：於配置鍍覆液之反應部，使具有供上述鍍覆液通過之通路之陽極與陰極介隔抗蝕遮罩而對向配置；以及藉由將上述陰極之電位相對於上述陽極設為負電位，而於上述陰極之表面成膜金屬鍍覆膜。

[第1實施形態] 以下，參照圖1至圖5，對使用第1實施形態之電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法之半導體裝置或配線基板之製造方法進行說明。於各圖中，為了進行說明，適當擴大、縮小或省略構成而表示。圖1係表示本實施形態之電氣鍍覆裝置1之概略構成之說明圖。圖2係表示電氣鍍覆裝置之一部分之概略構成之說明圖。圖3係表示電氣鍍覆裝置1之陽極板之一部分之構成的立體圖。圖4係表示電氣鍍覆裝置之陰極中之電流分佈之說明圖。圖5係表示藉由本實施形態之電氣鍍覆方法而製造之半導體裝置之一例的說明圖。 於本實施形態中，作為一例，說明將超臨界CO₂ 混合至鍍覆液36，於圖5所示之形成有半導體元件101之Si等陰極板31上成膜Cu配線作為鍍覆膜52而製造WCSP等半導體裝置100A之例。再者，藉由使用未形成半導體元件101之陰極作為陰極板31，亦能以同樣之方法製造配線基板。 如圖1所示，本實施形態之電氣鍍覆裝置1具備：作為反應部之反應槽10，其收容鍍覆液36；陽極11，其配置於反應槽10內；陰極12，其與陽極11對向配置；陽極支持部13，其支持陽極11；陰極支持部14，其支持陰極12；抗蝕遮罩15，其配置於陽極11與陰極12之間；通電用之直流恆定電流源16；超臨界流體供給部18，其經由流體供給管38連接於反應槽10之供給側；鍍覆液供給部17，其經由液體供給管34連接於反應槽10之供給側；處理容器19，其經由排出管47連接於反應槽10之排出側；以及控制部20，其控制各部之動作。 反應槽10係由例如內壁被塗佈有鐵氟隆(Teflon)(註冊商標)之不鏽鋼製之壓力容器構成，且具備於上部具有開口之方形框狀之殼體10a、以及設置於殼體10a且將開口開閉之蓋體10b。反應槽10構成為能夠收容鍍覆液36與超臨界狀態之CO₂ 。反應槽10具有收容鍍覆液36與超臨界狀態之CO₂ 並且陽極11與陰極12對向配置之內部空間。反應槽10經由流體供給管38及液體供給管34而分別連接於鍍覆液供給部17及超臨界流體供給部18，並且經由排出管47而連接於處理容器19。 圖2及圖3所示之陽極11為多孔質之陽極板21。陽極板21例如由純Pt板或作為以在表面被覆有Ir膜或Ir與Pt之積層膜等之Ti等金屬材料形成之金屬層之基底21a構成。例如，陽極板21構成為具有特定之厚度且具有多個於厚度方向上貫通之貫通孔即通路21c的網狀。例如，通路21c之排列間距設定為較抗蝕遮罩15之圖案之最小寬度更窄。具體而言，於抗蝕遮罩之圖案之最小寬度為10 μm之情形時，通路21c之排列間距構成為1～10 μm左右。因此，陽極板21之陰極板31側、未形成抗蝕遮罩15之抗蝕劑之部位且與成膜部位對應之區域即第1區域A1係隔著陽極板21經由通路21c與相反側之第2區域A2連通。因此，構成為鍍覆液36能夠通過該通路21c自陽極板21之一側之第2區域A2流入至另一側之第1區域A1。 此處，所要形成之鍍覆膜之高度偏差因抗蝕遮罩之厚度I、鍍覆膜之高度d、通路21c之排列間距p、通路21c之徑w而變化。於本實施形態中，已明訂鍍覆電流分佈與該等值之關係，且將能夠抑制所形成之鍍覆膜之高度偏差之I、d、p、w之範圍明確化。陽極板21與鍍覆膜52之距離即(1－d)係伴隨著其增加而電流分佈變小。又，通路21c之排列間距p係伴隨著其減小而電流分佈變小。進而，通路21c之徑w係伴隨著其增加而電流分佈變小。綜合考量該等關係，於抗蝕遮罩之圖案之最小寬度為10 μm之情形時，為了將鍍覆膜之高度偏差抑制為±10%以下，較佳為將抗蝕遮罩之厚度I、鍍覆膜之高度d、通路21c之排列間距p、通路21c之徑w之關係設為I－d＞4 μm，且p＜4 μm，且w＞1 μm。 陽極板21藉由接合等支持於陽極支持部13，且能夠沿Z軸方向移動地安裝。陽極板21經由連接引線連接於直流恆定電流源16之正極。於陽極板21之陰極板31側配置抗蝕遮罩15。 抗蝕遮罩15係由絕緣材料構成之膜，例如由以聚醯亞胺、環氧樹脂等作為主成分之有機膜構成。抗蝕遮罩15構成為與所要成膜之鍍覆膜52之圖案形狀對應之特定圖案形狀。抗蝕遮罩15之圖案形狀係將中心線與例如形成於陰極板31上之鍍覆膜52之圖案相同且調整該圖案寬度而成者反轉後之圖案形狀。 例如，作為鍍覆膜52，寬度為20 μm左右，高度即膜厚為10 μm左右，且相對於圖案剖面中之最大高度之半值寬為10 μm，於欲形成40 μm間距之配線圖案之情形時，抗蝕遮罩15形成為圖案寬度之最小寬度為10 μm、30 μm間隔、40 μm間距之圖案狀。 於未成膜抗蝕遮罩15之區域A1中，陽極板21相對於陰極板31露出，於與該陽極板21之露出部位對向之位置，於陰極板31上形成鍍覆膜52。 陽極支持部13係構成為藉由調整陽極之高度(Z方向)位置而能夠調整例如與陽極11一體地構成之抗蝕遮罩15與陰極之距離L2的調整裝置。陽極支持部13具備：壓電部13a，其構成為Z方向之長度可變；第1支持板13b，其設置於壓電部13a之一側且具有接合於蓋體10b之接合面；以及第2支持板13c，其設置於壓電部13a之另一側且具有接合於陽極板21之支持面。 壓電部13a係將例如壓電陶瓷材料積層複數層而配置，並且具有電性連接用之電壓端子13d。根據施加至電壓端子13d之電壓，壓電部13a之與陰極板31之表面垂直之Z軸方向之長度以例如0.1 μm以下之精度，於0～40 μm之範圍內可變。 陽極支持部13之一端面接合於反應槽10之蓋體10b之下表面，另一端面接合於陽極板21。陽極支持部13藉由施加電壓而調整壓電部13a之Z方向長度，藉此，調整陽極板21之Z軸方向之位置，從而調整抗蝕遮罩15之表面與陰極板31表面之Z方向距離即距離L2。再者，亦可將距離L2設為0而使抗蝕遮罩15與陰極板31接觸，於該情形時，未必需要設置包含壓電部13a、電壓端子13d之調整裝置。 陰極12係具備晶圓31a、及形成於晶圓31a上之晶種層31b之陰極板31。陰極12係於含有Si之晶圓31a上利用濺鍍或蒸鍍法等物理性覆著法形成有例如Ti/Cu積層膜作為晶種層31b。例如於本實施形態中，使用Φ200 mm之圓板狀之陰極板31。陰極板31經由連接引線連接於直流恆定電流源16之負極側。 再者，Ti層係為了提高與Si晶圓31a之密接強度而形成，其膜厚較理想為0.1 μm左右。Cu層主要係為了有助於供電而形成，其膜厚較佳為0.2 μm以上。 陰極支持部14具備：支持台14a，其設置於殼體10a，且於上表面支持陰極板31；以及按壓構件14b，其將陰極板31固定於支持台14a。 鍍覆液供給部17具備儲存除CO₂ 以外之鍍覆液36並且經由液體供給管34而連接於反應槽10之鍍覆液箱33。液體供給管34係構成自鍍覆液箱33至反應槽10內之流路之配管。於液體供給管34設置有調整於配管內流動之流體之流量的控制閥35。 鍍覆液36係例如包含金屬離子與電解質之流體。作為鍍覆液36，例如可使用一般之硫酸銅鍍覆液36。於本實施形態中，使用於硫酸銅五水合物與硫酸之混合溶液中添加有界面活性劑之一般之硫酸銅鍍覆液作為鍍覆液36。再者，鍍覆液36並不限定於此，亦可使用例如焦磷酸銅鍍覆液或胺基磺酸銅鍍覆液等其他之鍍覆液。 超臨界流體供給部18具備：二氧化碳儲氣瓶37、以及經由流體供給管38與二氧化碳儲氣瓶37及反應槽10連通之調溫泵39。 超臨界流體係於由溫度與壓力決定之物質之狀態圖中不屬於固體、液體、氣體中之任一者之狀態之流體，已知藉由高擴散性、高密度、零表面張力等特性而有助於奈米級之滲透性或高度反應。於本實施形態中，作為超臨界流體，使用超臨界CO₂ 。再者，於本實施形態中，使用藉由在二氧化碳中添加界面活性劑而乳濁化，從而能夠應用於電氣鍍覆之超臨界CO₂ 乳化液(SCE：Supercritical CO₂ Emulsion)。 二氧化碳儲氣瓶37係儲存高壓之二氧化碳之容器。二氧化碳儲氣瓶37例如儲存4 N之液化CO₂ 。 調溫泵39具備：加熱器41，其經由流體供給管38連接於二氧化碳儲氣瓶37，且對來自二氧化碳儲氣瓶37之二氧化碳氣體進行加熱；作為加壓裝置之壓縮機42，其壓縮二氧化碳氣體；以及壓力計43，其連接於該壓縮機42之出口側。 加熱器41將二氧化碳加熱至其臨界溫度31.1℃以上之特定溫度，例如於本實施形態中加熱至40度左右。壓縮機42例如為高壓泵，將二氧化碳氣體加壓至大氣壓以上且例如其臨界壓7.38 MPa以上之特定壓，例如於本實施形態中加壓至15 MPa。 流體供給管38係構成自二氧化碳儲氣瓶37通過調溫泵39而到達至反應槽10內之流路的配管。於流體供給管38之調溫泵39之上游側及下流側，分別設置有調整於配管內流動之流體之流量的控制閥44、45。 超臨界流體供給部18將由控制閥44決定之流量之二氧化碳自二氧化碳儲氣瓶37供給至加熱器41，藉由加熱器41加熱至臨界點即31℃以上之溫度，藉由壓縮機42加壓至臨界點即7.4 MPa以上之壓力，並將成為超臨界狀態之二氧化碳供給至反應槽10。 作為電源之直流恆定電流源16係用以對陽極11與陰極12間通電，使鍍覆液36中之金屬離子還原並析出至陰極12上之電流供給裝置，其正極經由陽極11之陽極板21而連接於圖案狀之極面22，陰極連接於陰極板31之晶種層31b。 處理容器19例如係金屬製之容器，經由排出管47而連接於反應槽10。排出管47係構成自反應槽10至處理容器19之流路的配管。排出管47具備構成自排出流路之途中分支並再次返回至排出流路之分支流路的分支管48。於排出管47之較分支部更靠上游側設置有調整於配管內流動之流體之流量的控制閥49。於分支流路設置有背壓調整閥46。背壓調整閥46由能夠高精度地控制流體之流量之可變閥構成，具有將反應槽10內之壓力保持為特定之壓力即15 MPa之功能。 參照圖1及圖5，對使用以上述方式構成之電氣鍍覆裝置1於陰極板31進行圖案形成之電氣鍍覆方法進行說明。 本實施形態之電氣鍍覆方法具備如下步驟：於反應槽10內，使陽極11與陰極12介隔抗蝕遮罩15而對向配置；於反應槽10配置鍍覆液36；以及藉由將陰極板31之電位設為負而於陰極板31之表面形成金屬膜即鍍覆膜52。 具體而言，首先，作為前處理，使陰極板31浸漬於電解質液。於本實施形態中，藉由浸漬於10 wt.%之H₂ SO4水溶液中1分鐘，而將形成於晶種層31b之Cu表面之自然氧化膜去除。再者，較佳為根據氧化膜之生長狀態，適當調整可確實地去除該氧化膜之前處理液之種類或組成、處理時間。 而且，將被實施過前處理之陰極板31、及陽極板21隔著抗蝕遮罩15對向地設置於反應槽10內。於設置陰極板31與陽極板21後，將反應槽10之蓋體10b關閉，而將反應槽10密閉。 控制部20藉由使陽極支持部13之Z軸方向之長度可變，而調整陽極11之Z方向位置，將抗蝕遮罩15之表面與陰極板31表面維持於平行不變，而控制抗蝕遮罩15與陰極板31之間之距離L2，從而將成膜於陰極之表面之鍍覆膜表面與抗蝕遮罩15之距離L2'設定為例如未達1 μm之特定值。 鍍覆前之距離L2=L2'係藉由例如靜電場模擬而設定。再者，於本實施形態中，由於在陽極板21形成有通路21c，故可使鍍覆液36朝向陽極板21之陰極板31之對向面自其背面側流入，因此無需為了供給鍍覆液36而確保距離L2較大。因此，距離L2可設為0或接近於0之值。例如於本實施形態中，鍍覆前之距離L2=L2'係設定為1 μm以下。 其次，將鍍覆液36及超臨界狀態之CO₂ 放入反應槽10內。具體而言，首先，控制部20將液體供給管34之控制閥35打開特定量，藉此將由控制閥35決定之特定流量之鍍覆液36自箱內供給至反應槽10。 此時，配置於反應槽10內之鍍覆液36通過通路21c而自陽極板21之上部流入至陽極板21與陰極板31之間之未配置抗蝕遮罩15之第1區域A1。 繼而，控制部20將流體供給管38之控制閥44、45打開特定量，藉此將由控制閥44決定之流量之二氧化碳自二氧化碳儲氣瓶37供給至調溫泵39。然後，控制部20控制加熱器41使二氧化碳加熱至其臨界溫度31.1℃以上，且控制壓縮機42，將二氧化碳氣體加壓至特定壓，例如將二氧化碳加壓至其臨界壓7.38 MPa以上。進而，控制連接於反應槽10之壓縮機42與背壓調整閥46，將反應槽10內調整為15 MPa。又，以藉由設置於反應槽10之外部之外部加熱器使反應槽10外部之溫度亦成為40℃之方式進行控制。 此處，鍍覆液36與作為超臨界流體之CO₂ 之體積比例如為8︰2，即以CO₂ 成為20 vol.%之方式設定流量。一般而言，CO₂ 成為超臨界狀態之臨界點為31℃、7.4 MPa，但於本實施形態中，設置臨界溫度＋9℃、臨界壓力＋7.6 MPa之裕度，以使反應槽10內之所有CO₂ 確實地成為超臨界狀態。但是，該等值可考慮反應槽10內之溫度或壓力分佈等而適當決定。 控制部20於藉由壓力計43或溫度計檢測出之反應槽10內之壓力與溫度為特定值以上且穩定之時點，開啟直流恆定電流源16，以恆定電流接通特定時間之鍍覆電流。 於反應槽10內，若陰極板31因通電而成為負極，則由於距離L2較短，故陰極板31之表面之電場集中於抗蝕遮罩15之與陽極板21露出之部位之圖案對向之部分。其結果，於作為陰極之陰極板31之表面呈與無抗蝕遮罩15且陽極板21露出之圖案對應之圖案狀形成鍍覆膜52，且形成Cu配線。 此處，形成於陰極表面之電場可直接應用靜電場理論，於適當之邊界條件下解開拉普拉斯之微分方程式而獲得。鍍覆電流分佈係根據鍍覆時之電流密度、鍍覆液36之特性而準確地修正。利用拉普拉斯之微分方程式而獲得之電流分佈一般而言被稱作一次電流分佈，於在電極表面發生化學反應之鍍覆之情形時，由於在陽極及陰極分別產生極化，故必須擷取該現象作為邊界條件。由該結果所獲得之電流分佈被稱為二次電流分佈，二次電流分佈相較於一次電流分佈有進一步均一化之傾向。 二次電流分佈之均一化之指標係由鍍覆液36之導電率與極化電阻之乘積W決定。於該乘積W為0之情形時，二次電流分佈與一次電流分佈相等，隨著W之增加，二次電流分佈與一次電流分佈相比更均一化。 即，於一次電流分佈與二次電流分佈之間產生一定之關係，例如，相對於一次電流分佈之標準偏差σ，於上述乘積W為0.5之情形時，二次電流分佈之標準偏差成為σ之大致2/3，於W為1.0之情形時，二次電流分佈之標準偏差成為σ之大致1/2。 再者，於一般之電氣鍍覆中，隨著鍍覆液36之溫度上昇，有導電率增加，極化電阻減少之傾向。該等傾向之詳細行為因使用之鍍覆液36而不同。因此，於謀求均一之鍍覆膜厚之一般之鍍覆中，選定成為指標之鍍覆液36之導電率與極化電阻之乘積穩定且變大之條件。又，陰極表面之電位對電流特性即陰極化線一般而言並非線性，特性接近於二次曲線，且有相對於電流密度之增加而極化電阻減少之傾向。因此，於一般之鍍覆中，電流密度較佳為考慮生產性而於允許之鍍覆時間內，於能夠成膜之範圍內較低。於藉由包含硫酸銅與硫酸且硫酸濃度較高之高均一電沈積性浴或者被稱為銅鍍浴(High Throw Bath)之鍍覆液36進行之鍍銅中，通常主要使用如W為0.5以上之條件。 相對於此，於本實施形態之電氣鍍覆方法中，為了獲得與圖案狀之電極對應之圖案狀之鍍覆膜52，W較佳為未達0.5。 即，關於電流密度，於一般之鍍銅中，為了提高陰極板31之表面之電流密度之均一性，通常設定為極化電阻變大且為5 A/dm² 以下，於本實施形態中，由於使極化電阻變小，故設定為較一般之鍍銅更高之10 A/dm² 。此時之平均成膜速度成為約2 μm/min。 於本實施形態中，控制部20根據成膜時間、電流量、或所要成膜之鍍覆膜52之厚度，以擴大距離L2之方式進行調整。 控制部20自剛開始鍍覆後，根據經過時間，對電壓端子13d施加電壓，藉此以與鍍覆膜52之平均成膜速度相同之速度、此處為例如2 μm/min，以壓電部13a之Z軸方向之長度縮短之方式進行控制。即，若距離L2較小，則認為根據成膜之程度形成於晶種層31b之鍍覆膜52與抗蝕遮罩15之間之距離L2'縮小，相互接觸或過於接近，因此，成膜處理受到妨礙，但於本實施形態中，藉由以與成膜速度同等之速度於Z方向上擴大距離L2，可將成為成膜面之鍍覆膜52之表面與抗蝕遮罩15之間之距離L2'維持為固定值、例如與成膜開始時之距離L2同等。 而且，自開始鍍覆經過特定時間後，切斷直流恆定電流16之電源，停止通電並且停止陽極支持部13之Z軸調整之控制。例如，通電開始至停止之時間設為5 min。 其後，藉由打開排出側之控制閥49，而將反應槽10內之超臨界流體或鍍覆液36排出，並且使反應槽10內恢復至常壓。然後，打開反應槽10之蓋體10b，取出成膜有Cu被膜之陰極板31，進行水洗、乾燥。 進而，將成膜有鍍覆膜52之陰極板31浸漬於10 wt.%之H₂ SO₄ 及10 wt.%之H₂ O₂ 之混合水溶液中，進行將於鍍銅中形成之配線圖案間析出之剩餘Cu及作為晶種層31b之構成層之Cu去除之回蝕。 再者，雖鍍銅膜於本步驟中溶解，但由於其溶解厚度為2 μm左右，故不存在妨礙。於配線圖案間之Cu殘渣消失後，晶種層31b之Ti層露出，因此繼續進行Ti之蝕刻。Ti之蝕刻係利用H₂ O₂ 、氨水及螯合劑之混合溶液進行。又，於Ti溶解時，鍍銅膜幾乎不溶解。 藉由以上之步驟，可藉由鍍銅於陰極板31上之所期望之區域形成配線圖案作為鍍覆膜52，從而製造半導體裝置100A。 再者，圖5所示之半導體裝置100A具備複數個半導體元件101、連接於各半導體元件101之配線31g、絕緣層31f、以及連接於配線31g之鍍覆膜52。 又，可使用未形成半導體元件之陰極作為陰極板31，利用上述電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法於陰極板31形成配線圖案，藉此製造配線基板。即，本實施形態之配線基板之製造方法具備藉由上述電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法於陰極板31上成膜配線作為鍍覆膜52之步驟。 對以上述方式形成之Cu配線，藉由雷射顯微鏡，進行配線之表面形狀測定。於鍍覆後，可形成相對於鍍覆膜厚之峰值12 μm之半值寬為10 μm左右之配線，於蝕刻後，可形成相對於膜厚之峰值10 μm之半值寬為8 μm左右、配線寬度約20 μm、配線高度約10 μm、縱橫比0.5以上之Cu配線。 根據本實施形態之電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法，可獲得以下之效果。即，藉由使具有通路21c之陽極板21與陰極板31隔著經圖案形成之抗蝕遮罩15對向，而能夠高精度地形成鍍覆膜。即，由於可利用固體材料實現微細且高縱橫比之配線，故與使用膏料之印刷法或噴墨法相比，可獲得低電阻且電氣特性優異，且，延展性或拉伸強度較高並且機械特性優異之效果。又，根據上述本實施形態之電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法，於形成鍍覆膜時，無需每次於晶圓上成膜抗蝕劑，故可省略與抗蝕劑相關之抗蝕劑形成、曝光、顯影、剝離之步驟，能夠大幅縮短處理步驟。 於本實施形態之電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法中，藉由在陽極板21形成能夠流通鍍覆液之通路21c，可將鍍覆液36自陽極板21之背面側有效地供給至陰極板31與抗蝕遮罩15之間。因此，可縮小陰極板31與抗蝕遮罩15之間之距離L2，例如亦能夠設為0。因此，所要成膜之鍍覆膜52之圖案形狀係形成圖案之表面與圖案狀之抗蝕遮罩15之距離越近，則成膜之精度越提高。即，根據本實施形態，藉由可縮小抗蝕遮罩15與陰極板31之距離，而能夠形成更高精度之圖案。 圖4係藉由靜電場模擬而求出之陰極表面之二次電流分佈。圖4表示作為本實施形態，使用多孔質之陽極板21，且相對於5 μm寬度之陽極圖案將抗蝕遮罩15與陰極板31之距離L2設為1 μm之情形時之陰極表面之二次電流分佈。又，圖4示出作為比較例，使用未形成孔部之板狀之陽極板，且相對於5 μm寬度之陽極圖案將距離L2設為5 μm之情形時之陰極表面之二次電流分佈。 由圖4可知，於陽極板21形成通路21c並縮小距離L2之本實施形態與無通路且距離L2較大之比較例相比，配線圖案剖面之相對於配線高度之半值寬減少約40%。因此，根據本實施形態之電氣鍍覆方法，可實現更高精細之圖案。 進而，於本實施形態之電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法中，藉由將超臨界CO₂ 導入至反應槽10，即便距離L2較小，亦能夠形成高精度之圖案。即，若距離L2較小，則認為難以供給離子，但由於滲透性較高之鍍覆液36中之超臨界CO₂ 微膠粒進入至該極間，故微膠粒周圍之鍍覆液36亦追隨流動，結果，可促進極間中之被鍍覆離子之供給。 又，上述實施形態之電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法係藉由根據所要成膜之膜厚調整距離L2，即便於距離L2較小之情形時，亦能夠確保鍍覆膜52與陽極之間隙為特定值以上，因此亦能夠應用於膜厚較大之鍍覆膜52之成膜。 [第2實施形態] 以下，參照圖6至圖8，對本發明之第2實施形態之電氣鍍覆裝置1A，電氣鍍覆方法及配線基板之製造方法進行說明。圖6係表示第2實施形態之電氣鍍覆裝置1A之構成之說明圖，圖7係表示該電氣鍍覆裝置1A之一部分之概略構成之說明圖，圖8係表示該電氣鍍覆裝置1A之陰極中之電流分佈之說明圖。 如圖6至圖8所示，第2實施形態之電氣鍍覆裝置，電氣鍍覆方法，半導體裝置之製造方法，及配線基板之製造方法係於抗蝕遮罩15形成通路15a，並且陽極板21與抗蝕遮罩15離開而配置。又，於本實施形態中，陽極板21被固定，且將抗蝕遮罩15可移動地支持。此外，關於電氣鍍覆裝置1A、電氣鍍覆方法，半導體裝置之製造方法，及配線基板之製造方法，裝置各部之構成或電氣鍍覆方法之詳細情況與上述第1實施形態之電氣鍍覆裝置1及電氣鍍覆方法、半導體裝置之製造方法、及配線基板之製造方法相同。因此，省略共通之構成及方法之說明。 本實施形態之電氣鍍覆裝置1A具備：作為反應部之反應槽10，其收容鍍覆液36；陽極11，其配置於反應槽10內；陰極12，其與陽極11對向配置；陽極支持部13，其支持陽極11；陰極支持部14，其支持陰極12；遮罩部50，其具備配置於陽極11與陰極12間之抗蝕遮罩15；調整裝置113，其使遮罩部50之抗蝕遮罩15移動；通電用之直流恆定電流源16；超臨界流體供給部18，其經由流體供給管38而連接於反應槽10之供給側；鍍覆液供給部17，其經由液體供給管34而連接於反應槽10之供給側；處理容器19，其經由排出管47而連接於反應槽10之排除側；以及控制部20，其控制各部。 遮罩部50係積層而具備作為支持體之多孔質之支持層51、及於支持層51之表面以特定之圖案成膜之抗蝕遮罩15。 支持層51係由例如聚醯亞胺等絕緣材料形成為網狀，且構成為能夠供鍍覆液36流通。又，亦可為於具有某種厚度之Si等無機材料形成有貫通孔者。例如，支持層51構成為具有特定之厚度且具有多個於厚度方向上貫通之貫通孔即通路51c之網狀。通路51c使鍍覆液36能夠自支持層51之一表面側流入至另一表面側。支持層51作為將抗蝕遮罩15支持於特定位置之支持體發揮功能。例如，支持層51之通路51c之排列間距係設定為較抗蝕遮罩15之圖案之最小開口寬度更窄。因此，遮罩部50之陰極板31側且未形成抗蝕遮罩15之抗蝕劑之部位即第1區域A1、與隔著遮罩部50之相反側且與陽極板21之間之第2區域A2經由通路51c而連通。構成為鍍覆液36能夠通過該通路51c而自遮罩部50之一側之第2區域A2流入至另一側之第1區域A1。 此處，所形成之鍍覆膜之高度偏差因抗蝕遮罩之厚度I、鍍覆膜之高度d、通路21c之排列間距p、通路21c之徑w而變化。於本實施形態中，已明訂鍍覆電流分佈與該等值之關係，且將能夠抑制所形成之鍍覆膜之高度偏差之I、d、p、w之範圍明確化。陽極板21與鍍覆膜52之距離即(1－d)係伴隨著其增加而電流分佈變小。又，通路21c之排列間距p係伴隨著其減小而電流分佈變小。進而，通路21c之徑w係伴隨著其增加而電流分佈變小。綜合考量該等關係，於抗蝕遮罩之圖案之最小寬度為10 μm之情形時，為了將鍍覆膜之高度偏差抑制為±10%以下，較佳為將抗蝕遮罩之厚度I、鍍覆膜之高度d、通路21c之排列間距p、通路21c之徑w之關係設為I－d＞4 μm，且p＜4 μm，且w＞1 μm。 抗蝕遮罩15係由絕緣材料構成之膜，例如由SiO₂ 或SiN等無機膜、或者包含聚醯亞胺、環氧樹脂等之有機膜構成。抗蝕遮罩15構成為與所要成膜之鍍覆膜52之圖案形狀對應之特定之圖案形狀。抗蝕遮罩15之圖案形狀係將中心線與例如形成於陰極板31上之鍍覆膜52之圖案相同且調整其圖案寬度而成者反轉後之圖案形狀。 於遮罩部50之未成膜抗蝕遮罩15之區域A1中，陽極板21與陰極板31對向配置，於與該陽極板21對向之位置，於陰極板31上形成鍍覆膜52。再者，於本實施形態中，陽極板21為板狀，且未形成成為通路21c之貫通孔。 調整裝置113構成為藉由調整抗蝕遮罩15之Z方向位置，而能夠調整例如抗蝕遮罩15與陰極之距離L2。調整裝置113係與陽極支持部13同樣地構成，具備：壓電部113a，其構成為Z方向之長度可變；第1支持板113b，其設置於壓電部113a之一側且具有接合於蓋體10b之接合面；以及第2支持板113c，其設置於壓電部113a之另一側且具有接合於抗蝕遮罩15之支持面。 壓電部113a係將例如壓電陶瓷材料積層複數層而配置，且具有電性連接用之電壓端子113d。根據施加至電壓端子113d之電壓，壓電部113a之與陰極板31之表面垂直之Z軸方向之長度以例如0.1 μm以下之精度於0～40 μm之範圍內可變。 於本實施形態中，抗蝕遮罩15與陰極板31之距離L3係設定為1 μm以下。另一方面，陽極板21與具有抗蝕遮罩15之遮罩部50隔開而配置，於陽極板21與遮罩部50之間配置鍍覆液36。 本實施形態之電氣鍍覆方法具備如下步驟：於配置有鍍覆液36之反應槽10，使陽極11與陰極12介隔具有抗蝕遮罩15之遮罩部50而對向配置；以及藉由使陰極12之電位相對於上述陽極為負電位，而於陰極12之表面成膜金屬之鍍覆膜52。 具體而言，控制部20首先與上述第1實施形態同樣地，使施加過前處理之陰極板31與陽極板21隔著遮罩部50隔開特定距離而對向配置，且對反應槽10供給鍍覆液36及超臨界CO₂ 。其後，控制部20藉由通電而於陰極板31上成膜鍍覆膜52。再者，於成膜時，與第1實施形態之電氣鍍覆方法同樣地，根據成膜之進行度、例如電流量、經過時間、或成膜厚度等，以隔開距離L3之方式控制調整裝置。 於本實施形態中，亦發揮與上述第1實施形態相同之效果。藉由在支持層51形成能夠流通鍍覆液之通路51c，可將鍍覆液36自支持層51之背面側有效地供給至陰極板31與抗蝕遮罩15之間。因此，可縮小陰極板31與抗蝕遮罩15之間之距離L3，例如亦能夠設為0。此處，所要成膜之鍍覆膜52之圖案形狀係形成圖案之表面與圖案狀之抗蝕遮罩15之距離越近，則成膜之精度越提高。即，根據本實施形態，藉由可縮小抗蝕遮罩15與陰極板31之距離，而能夠形成更高精度之圖案。 又，藉由控制抗蝕遮罩15與陰極12之距離L3，將抗蝕遮罩15與成膜於陰極12之表面之鍍覆膜表面的距離L3'設定為1 μm以下，可於陰極12上高精度地形成配線圖案。因此，可省略每次於陰極12之表面成膜抗蝕層之步驟。 再者，本發明並非限定於上述實施形態不變，可於實施階段在不脫離其主旨之範圍內變化構成要素並具體化。 再者，本發明並不限定於上述實施形態。例如，作為另一實施形態之電氣鍍覆方法，亦能夠將陽極11及抗蝕遮罩15設為對應於陰極12之一部分之構成，藉由反覆進行成膜處理與移動處理而分複數次進行圖案成形。即，藉由反覆進行複數次將對應於陽極11之圖案形狀之圖案之鍍覆膜52成膜於陰極之表面之一部分的成膜處理、以及使陰極與陽極相對地於XY平面上移動之移動處理，而於陰極之表面形成並列複數個單位圖案而構成之所期望之圖案形狀。 具體而言，於與上述第1實施形態同樣地進行特定厚度之成膜處理之後，使陽極11之位置向特定方向偏移陽極11之尺寸量，並且使距離L2恢復為初始值。然後，再次施加電流，成膜為與陽極11對應之圖案狀。藉由反覆進行該成膜處理與移動，而分複數次進行廣範圍之圖案形成。即，一面以特定之間距錯開位置，一面反覆進行複數次局部之成膜處理，並分複數個部位進行成膜處理，藉此於陰極板31之晶種層31b上，於所有區域形成Cu配線圖案。 其後，與第1實施形態同樣地，使反應槽10內恢復為常壓而進行排出處理，並且取出被成膜有Cu被膜之陰極板31，實施水洗及乾燥處理，進行回蝕處理。 於本實施形態中，亦發揮與上述第1實施形態及第2實施形態相同之效果。進而，根據本實施形態，由於能夠簡化陽極之圖案並且減少陽極之面積，故亦能夠獲得可降低陽極之設計或製造所需之時間或費用。 又，鍍覆液36或超臨界流體並非限定於上述者，亦能夠使用Ni等其他鍍覆液36或H₂ O等超臨界流體。進而，只要利用如上所述之方法可使陽極11與陰極12之間之狹小區域之鍍覆液流動，則亦未必需要將超臨界流體混合至鍍覆液。再者，雖Ti/Pt之積層膜成為所謂之不溶解性之陽極，但亦可使用Ir、純Cu或含有P之Cu等溶解性陽極來代替Pt。又，關於陽極板21或支持層51表示了作為網狀構造之例，但並不限定於此，例如，亦可為具有多個孔之構成等其他形狀。 於上述實施形態中，作為調整Z軸方向之位置之調整裝置，例示了具備壓電元件之壓電式之調整裝置，但並不限定於此，可使用例如使用旋轉馬達與齒輪之機械式、或音圈式、線性馬達式等各種機構。又，於上述實施形態中，表示了使陽極11移動之機構，但並不限定於此。例如，作為另一實施形態，亦可使陰極12移動，且亦能夠應用使陽極11及陰極12兩者移動之構成。 已對本發明之若干個實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提出者，並非意欲限定發明之範圍。該等新穎之實施形態能以其他各種形態實施，且能夠於不脫離發明主旨之範圍內進行各種省略、替換、變更。該等實施形態或其變化包含於發明之範圍或主旨中，並且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等之範圍內。

1‧‧‧電氣鍍覆裝置

1A‧‧‧電氣鍍覆裝置

10‧‧‧反應槽

10a‧‧‧殼體

10b‧‧‧蓋體

11‧‧‧陽極

12‧‧‧陰極

13‧‧‧陽極支持部

13a‧‧‧壓電部

13b‧‧‧第1支持板

13c‧‧‧第2支持板

13d‧‧‧電壓端子

14‧‧‧陰極支持部

14a‧‧‧支持台

14b‧‧‧按壓構件

15‧‧‧抗蝕遮罩

15a‧‧‧通路

16‧‧‧直流恆定電流源

17‧‧‧鍍覆液供給部

18‧‧‧超臨界流體供給部

19‧‧‧處理容器

20‧‧‧控制部

21‧‧‧陽極板

21a‧‧‧基底

21c‧‧‧通路

31‧‧‧陰極板

31a‧‧‧晶圓

31b‧‧‧晶種層

31g‧‧‧配線

31f‧‧‧絕緣層

33‧‧‧鍍覆液箱

34‧‧‧液體供給管

35‧‧‧控制閥

36‧‧‧鍍覆液

37‧‧‧二氧化碳儲氣瓶

38‧‧‧流體供給管

39‧‧‧調溫泵

41‧‧‧加熱器

42‧‧‧壓縮機

43‧‧‧壓力計

44‧‧‧控制閥

45‧‧‧控制閥

46‧‧‧背壓調整閥

47‧‧‧排出管

48‧‧‧分支管

49‧‧‧控制閥

50‧‧‧遮罩部

51‧‧‧支持層

51c‧‧‧通路

52‧‧‧鍍覆膜

100A‧‧‧半導體裝置

101‧‧‧半導體元件

113‧‧‧調整裝置

113a‧‧‧壓電部

113b‧‧‧第1支持板

113c‧‧‧第2支持板

113d‧‧‧電壓端子

A1‧‧‧區域

A2‧‧‧區域

L2‧‧‧距離

L2'‧‧‧距離

L3‧‧‧距離

L3'‧‧‧距離

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

圖1係表示第1實施形態之電氣鍍覆裝置之概略構成之說明圖。 圖2係表示該實施形態之電氣鍍覆裝置之一部分之概略構成的說明圖。 圖3係表示該電氣鍍覆裝置之陽極之構成之立體圖。 圖4係表示該電氣鍍覆裝置之陰極中之電流分佈之說明圖。 圖5係表示藉由該實施形態之電氣鍍覆方法而製造之半導體裝置之一例的說明圖。 圖6係表示第2實施形態之電氣鍍覆裝置之概略構成之說明圖。 圖7係表示該實施形態之電氣鍍覆裝置之一部分之概略構成的說明圖。 圖8係表示該電氣鍍覆裝置之陰極中之電流分佈之說明圖。

Claims (19)

1. 一種電氣鍍覆方法，其具備如下步驟： 於配置鍍覆液之反應部，使具有供上述鍍覆液通過之通路的陽極與陰極介隔抗蝕遮罩而對向配置；以及 藉由將上述陰極之電位相對於上述陽極設為負電位，而於上述陰極之表面成膜金屬鍍覆膜。
2. 一種電氣鍍覆方法，其具備如下步驟： 於配置鍍覆液之反應部，使陽極與陰極介隔遮罩部而對向配置，該遮罩部具備抗蝕遮罩及具有供上述鍍覆液流通之通路的支持層；以及 藉由將上述陰極之電位相對於上述陽極設為負電位，而於上述陰極之表面成膜金屬鍍覆膜。
3. 如請求項1之電氣鍍覆方法，其中上述陽極構成為具有構成上述通路之複數個貫通孔之多孔質之板狀；且 形成上述鍍覆膜時之上述抗蝕遮罩與上述陰極間之距離為1 μm以下。
4. 如請求項2之電氣鍍覆方法，其中上述陽極由金屬材料構成； 上述支持層構成為具有構成上述通路之複數個貫通孔之多孔質之板狀； 上述抗蝕遮罩具有對應於所要成膜之鍍覆膜之圖案形狀的圖案；且 形成上述鍍覆膜時之上述抗蝕遮罩與上述陰極之間之距離為1 μm以下。
5. 如請求項1或2之電氣鍍覆方法，其中上述通路具有以較上述抗蝕遮罩之圖案之最小開口寬度更小之間距排列複數個之貫通孔。
6. 如請求項1或2之電氣鍍覆方法，其中上述抗蝕遮罩之厚度與最終形成之鍍覆膜之厚度之差大於4 μm，上述貫通孔之間距小於4 μm，上述貫通孔之徑大於1 μm。
7. 如請求項1或2之電氣鍍覆方法，其中上述鍍覆液含有被鍍覆金屬離子、電解質及界面活性劑。
8. 如請求項1之電氣鍍覆方法，其中上述陽極係具有金屬層之陽極板； 上述陰極係具有晶圓及形成於上述晶圓之表面之晶種層的陰極板；且 於上述陽極板之陰極板側之表面配置上述抗蝕遮罩。
9. 如請求項1或2之電氣鍍覆方法，其具備將上述反應部加壓至大氣壓以上之步驟。
10. 如請求項1或2之電氣鍍覆方法，其具備於上述反應部配置超臨界流體之步驟。
11. 如請求項1或2之電氣鍍覆方法，其中根據上述成膜之時間、施加於上述陽極或上述陰極之電流量，及所要成膜之鍍覆膜之厚度中之至少任一者，調整上述抗蝕遮罩與上述陰極之距離。
12. 如請求項1或2之電氣鍍覆方法，其中上述陽極及上述抗蝕遮罩具有對應於上述陰極之一部分之圖案形狀，且與上述陰極對向地配置；該電氣鍍覆方法係反覆進行複數次如下步驟： 藉由在上述陽極及上述抗蝕遮罩與上述陰極對向之狀態下將上述陰極之電位相對於上述陽極設為負電位，而於上述陰極之表面將對應於上述抗蝕遮罩之圖案之金屬鍍覆膜成膜為圖案狀；以及 使上述陽極及上述抗蝕遮罩相對於上述陰極相對地移動。
13. 一種電氣鍍覆裝置，其特徵在於具備： 反應槽，其構成為能夠收容鍍覆液； 陽極，其設置於上述反應槽內，且具有供上述鍍覆液通過之通路； 陰極，其與上述陽極對向配置； 抗蝕遮罩，其配置於上述陽極與上述陰極之間；以及 電源，其連接於上述陽極及上述陰極。
14. 一種電氣鍍覆裝置，其特徵在於具備： 反應槽，其構成為能夠收容鍍覆液； 陽極及陰極，其等設置於上述反應槽內，且介隔具備抗蝕遮罩及具有供上述鍍覆液流通之通路之支持層的遮罩部而對向配置；以及 電源，其連接於上述陽極及上述陰極。
15. 如請求項13或14之電氣鍍覆裝置，其具備： 調整裝置，其構成為能夠調整上述陰極與上述抗蝕遮罩之間之距離； 鍍覆液供給部，其對上述反應槽供給至少含有被鍍覆金屬離子、電解質及界面活性劑之上述鍍覆液；以及 控制部，其藉由控制上述電源、上述調整裝置、及上述鍍覆液供給部之動作，而於配置有上述鍍覆液之上述反應槽內，以使上述陽極與陰極隔著抗蝕遮罩而對向配置之狀態，將上述陰極之電位相對於上述陽極設為負電位，藉此將金屬鍍覆膜於上述陰極之表面成膜為圖案狀。
16. 如請求項13或14之電氣鍍覆裝置，其具備： 超臨界流體供給部，其對上述反應槽供給超臨界流體；以及 控制部，其控制上述超臨界流體供給部之動作。
17. 如請求項13或14之電氣鍍覆裝置，其中上述陽極具備形成於金屬層表面之陽極板； 上述陰極具備具有晶圓、及形成於晶圓之表面之晶種層的陰極板； 上述陽極板之金屬層連接於上述電源之正極；且 上述陰極板之晶種層連接於上述電源之負極。
18. 如請求項13或14之電氣鍍覆裝置，其具備將上述反應槽內加壓至大氣壓以上之加壓裝置。
19. 一種半導體裝置之製造方法，其具備如下步驟： 於配置鍍覆液之反應部，使具有供上述鍍覆液通過之通路之陽極與陰極介隔抗蝕遮罩而對向配置；以及 藉由將上述陰極之電位相對於上述陽極設為負電位，而於上述陰極之表面成膜金屬鍍覆膜。