JP2007177257A - Plating method, plating apparatus, and method for manufacturing silicon device - Google Patents

Plating method, plating apparatus, and method for manufacturing silicon device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plating method that can stably form a plating layer which does not give influence on the characteristics while shortening a plating period of time and preventing abnormal deposition and deposition failure; a plating apparatus therefor; and a method for manufacturing a silicon device. <P>SOLUTION: This plating method comprises the steps of: immersing a member 1 to be plated into a plating tank 12 filled with a plating liquid 11; and producing a flow of bubbles having a modal bubble diameter of a micrometer order at least in a region 3 on the member 1, at which a plating layer is to be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、被メッキ部材に無電解メッキによりメッキ層を形成するメッキ方法及びメッキ装置に関し、さらにメッキ方法によりシリコン基板にメッキ層を形成したシリコンデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a plating method and a plating apparatus for forming a plating layer on a member to be plated by electroless plating, and further relates to a method for manufacturing a silicon device in which a plating layer is formed on a silicon substrate by a plating method.

シリコンデバイスなどに用いられるシリコン基板等に無電解メッキにより所定形状の金属からなるメッキ層を形成する場合、シリコン基板の全面に亘ってメッキ層を形成後、所定形状にレジストを形成してメッキ層をパターニングすることで、所望の形状のメッキ層を形成することや、シリコン基板に予め所定形状の金属層を形成し、この金属層上にメッキ層を選択的に形成することで行っていた。   When forming a plating layer made of a metal of a predetermined shape by electroless plating on a silicon substrate used for silicon devices, etc., a plating layer is formed over the entire surface of the silicon substrate, and then a resist is formed in a predetermined shape to form a plating layer The plating layer is formed in a desired shape by patterning, or a metal layer having a predetermined shape is formed in advance on a silicon substrate, and the plating layer is selectively formed on the metal layer.

また、シリコン基板等の被メッキ部材にメッキ層を形成する場合、メッキ層を形成したい領域にメッキ液を流しながらメッキを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。   In addition, when a plating layer is formed on a member to be plated such as a silicon substrate, a method has been proposed in which plating is performed while flowing a plating solution in a region where the plating layer is to be formed (for example, see Patent Documents 1 to 3).

しかしながら、特許文献１〜３の何れの方法であっても無電解メッキの析出速度は非常に遅く、例えば、８０℃以上の高温浴に３〜４時間、基板をメッキ液に浸漬させ、且つ高精度の温度管理を行うことで１μｍの厚さのメッキ層を形成するに過ぎなかった。   However, in any method of Patent Documents 1 to 3, the deposition rate of electroless plating is very slow. For example, the substrate is immersed in a plating solution for 3 to 4 hours in a high-temperature bath at 80 ° C. or higher, and high Only a plating layer having a thickness of 1 μm was formed by controlling the temperature accurately.

また、長時間のメッキ槽内の温度管理や基板の表面のイオン濃度を一定に管理することは非常に難しく、メッキムラの大きな要因となっていた。このようなメッキムラは、電子デバイスのような電気的に精度の要求されるものには実用化されていなかった。このため、電子デバイスにおいては、無電解メッキによって形成するメッキ層の厚さは０．５μｍ程度が限界であったという問題がある。   Further, it is very difficult to control the temperature in the plating tank for a long time and to control the ion concentration on the surface of the substrate at a constant level, which is a major cause of plating unevenness. Such plating unevenness has not been put into practical use for electronic devices such as electronic devices that require electrical precision. For this reason, in an electronic device, there exists a problem that the thickness of the plating layer formed by electroless plating was about 0.5 μm.

さらに、基板の異物や汚れを除去するために高速回転させてスクラブ洗浄すると、基板にクラックが発生してしまい異物や汚れを確実に除去することができないため、異物や汚れによってメッキの異常析出及び析出不良が発生してしまうという問題がある。   Further, if scrub cleaning is performed at a high speed to remove foreign matter and dirt on the substrate, cracks will occur in the substrate and foreign matter and dirt cannot be reliably removed. There is a problem that defective precipitation occurs.

また、メッキ層内に発生するマイクロバブルが起因するビット欠陥を消滅させるために、メッキ層をＣＭＰ研磨する方法も提案されているが（例えば、特許文献４参照）、メッキ層をＣＭＰ研磨すると、基板の表面や配線の表面を荒らしたり、基板に応力をかけることになり、配線及びメッキ層への光学的な特性や電気的特性を阻害するといった特性面に影響を及ぼしてしまうという問題がある。   Further, in order to eliminate bit defects caused by microbubbles generated in the plating layer, a method of CMP polishing the plating layer has also been proposed (see, for example, Patent Document 4). There is a problem that the surface of the substrate or the surface of the wiring is roughened or stress is applied to the substrate, which affects the optical and electrical characteristics of the wiring and the plating layer and affects the characteristics. .

特開２０００−２９０７９６号公報（第４〜５頁、第１〜３図）JP 2000-290796 A (4th to 5th pages, FIGS. 1 to 3) 特開平１１−３６０９６号公報（第３〜６頁、第１〜２図）Japanese Patent Laid-Open No. 11-36096 (pages 3-6, FIGS. 1-2) 特開平５−９８４５５号公報（第２〜３頁、第２〜３図）Japanese Patent Laid-Open No. 5-98455 (pages 2 and 3, FIGS. 2 and 3) 特開２００２−１４６５９４号公報（第３〜４頁、第２図）JP 2002-146594 A (pages 3 to 4, FIG. 2)

本発明はこのような事情に鑑み、メッキ時間を短縮すると共に異常析出及び析出不良を防止して、特性に影響の無い安定したメッキ層を得ることができるメッキ方法及びメッキ装置並びにシリコンデバイスの製造方法を提供することを課題とする。   In view of such circumstances, the present invention reduces the plating time and prevents abnormal precipitation and deposition failure, and can provide a stable plating layer that does not affect the characteristics, and a plating device and a silicon device. It is an object to provide a method.

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、被メッキ部材をメッキ液が充填されたメッキ槽に浸漬し、前記被メッキ部材の少なくともメッキ層を形成するメッキ領域に最頻度気泡径がマイクロメートルオーダーの気泡の流れを発生させることを特徴とするメッキ方法にある。
かかる第１の態様では、気泡によって非メッキ領域の異物や汚れを除去してメッキ層の異常析出及び析出不良を防止することができると共に選択的にメッキ層を高速で形成することができる。 According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem, a member to be plated is immersed in a plating tank filled with a plating solution, and the most frequent bubble diameter is at least in a plating region forming a plating layer of the member to be plated. The plating method is characterized by generating a flow of bubbles in the metric order.
In the first aspect, foreign matters and dirt in the non-plating region can be removed by bubbles to prevent abnormal deposition and deposition failure of the plating layer, and the plating layer can be selectively formed at high speed.

本発明の第２の態様は、前記気泡の最頻度気泡径が１〜１００μｍであることを特徴とする第１の態様のメッキ方法にある。
かかる第２の態様では、気泡の最頻度気泡径を規定することで、析出されるメッキ層のムラを防止することができる。 A second aspect of the present invention is the plating method according to the first aspect, wherein the most frequent bubble diameter of the bubbles is 1 to 100 μm.
In the second aspect, by defining the most frequent bubble diameter of bubbles, unevenness of the deposited plating layer can be prevented.

本発明の第３の態様は、前記気泡の最頻度気泡径が１０〜３０μｍであることを特徴とする第１又は２の態様のメッキ方法にある。
かかる第３の態様では、気泡の最頻度気泡径を規定することで、析出されるメッキ層のムラを防止することができる。 A third aspect of the present invention is the plating method according to the first or second aspect, wherein the most frequent bubble diameter of the bubbles is 10 to 30 μm.
In the third aspect, by defining the most frequent bubble diameter of bubbles, unevenness of the deposited plating layer can be prevented.

本発明の第４の態様は、前記気泡が、少なくとも酸素を含有する気体からなることを特徴とする第１〜３の何れかの態様のメッキ方法にある。
かかる第４の態様では、メッキ領域の活性化を図ることができると共に、メッキ液中の余分な還元剤を酸化させて、非メッキ領域にメッキ層が異常析出及び析出不良されるのを防止することができると共に、選択的にメッキ層を高速で形成することができる。 A fourth aspect of the present invention is the plating method according to any one of the first to third aspects, wherein the bubbles are made of a gas containing at least oxygen.
In the fourth aspect, the plating region can be activated, and an excessive reducing agent in the plating solution is oxidized to prevent the plating layer from being abnormally deposited and poorly deposited in the non-plating region. In addition, the plating layer can be selectively formed at high speed.

本発明の第５の態様は、前記気泡による前記メッキ液の流速を９０〜１１０ｍｌ／ｍｉｎとすることを特徴とする第１〜４の何れかの態様のメッキ方法にある。
かかる第５の態様では、気泡によるメッキ液の流速を規定することで、析出されるメッキ層のムラを防止することができる。 A fifth aspect of the present invention is the plating method according to any one of the first to fourth aspects, wherein a flow rate of the plating solution due to the bubbles is set to 90 to 110 ml / min.
In the fifth aspect, the unevenness of the deposited plating layer can be prevented by defining the flow rate of the plating solution due to the bubbles.

本発明の第６の態様は、前記気泡の気体流量を３〜８ｃｃ／ｍｉｎとすることを特徴とする第１〜５の何れかの態様のメッキ方法にある。
かかる第６の態様では、気泡の気体流量を規定することで、析出されるメッキ層のムラを防止することができる。 A sixth aspect of the present invention is the plating method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the gas flow rate of the bubbles is 3 to 8 cc / min.
In the sixth aspect, it is possible to prevent unevenness of the deposited plating layer by defining the gas flow rate of the bubbles.

本発明の第７の態様は、前記気泡の流れを前記被メッキ部材の前記メッキ領域の面方向に向かって発生させることを特徴とする第１〜６の何れかの態様のメッキ方法にある。
かかる第７の態様では、気泡をメッキ領域に均一に流すことができ、メッキ層のムラを防止することができる。 A seventh aspect of the present invention is the plating method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the flow of bubbles is generated toward the surface direction of the plating region of the member to be plated.
In the seventh aspect, air bubbles can be made to flow uniformly in the plating region, and unevenness of the plating layer can be prevented.

本発明の第８の態様は、前記メッキ層を形成しない非メッキ領域の前記気泡の流れを、前記メッキ領域に比べて強くすることを特徴とする第１〜７の何れかの態様のメッキ方法にある。
かかる第８の態様では、非メッキ領域にメッキ層が異常析出及び析出不良するのを確実に防止することができる。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the plating method according to any one of the first to seventh aspects, wherein the flow of the bubbles in the non-plated region where the plated layer is not formed is stronger than that in the plated region. It is in.
In the eighth aspect, it is possible to reliably prevent the plating layer from abnormally depositing and poorly depositing in the non-plating region.

本発明の第９の態様は、前記メッキ領域が、パターニングされた所定形状の金属層であることを特徴とする第１〜８の何れかの態様のメッキ方法にある。
かかる第９の態様では、所定形状の金属層に選択的にメッキ層を形成することができる。 A ninth aspect of the present invention is the plating method according to any one of the first to eighth aspects, wherein the plating region is a patterned metal layer having a predetermined shape.
In the ninth aspect, the plating layer can be selectively formed on the metal layer having a predetermined shape.

本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様のメッキ方法により、前記メッキ層をシリコン単結晶基板からなる前記被メッキ部材に形成したことを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第１０の態様では、高精度で良好なメッキ層が形成されたシリコンデバイスを得ることができる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the method for producing a silicon device, the plating layer is formed on the member to be plated made of a silicon single crystal substrate by the plating method according to any one of the first to ninth aspects. It is in.
In the tenth aspect, it is possible to obtain a silicon device on which a good plating layer is formed with high accuracy.

本発明の第１１の態様は、被メッキ部材が浸漬されるメッキ液が充填されたメッキ槽と、前記被メッキ部材の少なくともメッキ層を形成するメッキ領域に最頻度気泡径がマイクロメートルオーダーの気泡の流れを発生させる気泡発生手段とを具備することを特徴とするメッキ装置にあるにある。
かかる第１１の態様では、非メッキ領域にメッキ層の異常析出及び析出不良するのを防止して、選択的にメッキ層を高速で形成することができる。また、メッキ液の劣化を防止して、コストを低減することができると共に環境破壊を防止することができる。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a plating tank filled with a plating solution in which a member to be plated is immersed, and a bubble having a most frequent bubble diameter in the plating region at least forming a plating layer of the member to be plated. And a bubble generating means for generating a flow of the liquid.
In the eleventh aspect, the plating layer can be selectively formed at a high speed by preventing abnormal deposition and deposition failure of the plating layer in the non-plating region. In addition, the deterioration of the plating solution can be prevented, so that the cost can be reduced and environmental destruction can be prevented.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るメッキ装置の断面図である。図１に示すように、メッキ装置１０は、被メッキ部材である基板１に無電解メッキによってメッキ層を形成するものであり、本実施形態では、メッキ装置１０によってメッキ層が形成される被メッキ部材としてシリコン単結晶基板からなる基板１を用いた。なお、基板１には、詳しくは後述するが、一方の表面２にスパッタリング法及びフォトリソグラフィ法によって所定形状にパターニングされた金属層である配線３が設けられており、メッキ装置１０は、この配線３にメッキ層を形成するものである。すなわち、本実施形態では、表面２の配線３がメッキ層を形成するメッキ領域であり、表面２の配線３以外の領域及び基板１の他方の裏面４は、メッキ層を形成しない非メッキ領域となっている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a plating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, a plating apparatus 10 forms a plating layer on a substrate 1 that is a member to be plated by electroless plating. In this embodiment, the plating apparatus 10 forms a plating layer by the plating apparatus 10. A substrate 1 made of a silicon single crystal substrate was used as a member. As will be described in detail later, the substrate 1 is provided with a wiring 3 that is a metal layer patterned into a predetermined shape on one surface 2 by a sputtering method and a photolithography method. 3, a plating layer is formed. That is, in this embodiment, the wiring 3 on the front surface 2 is a plating region where a plating layer is formed, and the region other than the wiring 3 on the front surface 2 and the other back surface 4 of the substrate 1 are a non-plating region where no plating layer is formed. It has become.

メッキ装置１０は、メッキ液１１が充填されたメッキ槽１２と、メッキ槽１２内でメッキ液１１に最頻度気泡径がマイクロメートルオーダーの気泡の流れを発生させる気泡発生手段１３とを具備する。   The plating apparatus 10 includes a plating tank 12 filled with a plating solution 11, and a bubble generating means 13 that generates a flow of bubbles having a most frequent bubble diameter in the plating solution 11 within the plating tank 12.

メッキ槽１２は、上面に開口を有する箱型形状を有し、内部にメッキ液１１が充填されている。このようなメッキ槽１２には、基板１のメッキ領域である配線３が存在する表面２の面方向を鉛直方向として複数並設されて保持される。本実施形態では、メッキ槽１２内に複数の基板１を、互いに隣接する基板１のメッキ領域が存在する表面２同士及び非メッキ領域である裏面４同士を所定の間隔で相対向させた状態で保持させるようにした。   The plating tank 12 has a box shape having an opening on the upper surface, and is filled with a plating solution 11. In such a plating tank 12, a plurality of the surface directions of the surface 2 where the wiring 3 which is the plating region of the substrate 1 exists is arranged in parallel and held. In the present embodiment, the plurality of substrates 1 are placed in the plating tank 12 in a state where the front surfaces 2 where the plating regions of the adjacent substrates 1 exist and the back surfaces 4 which are non-plating regions are opposed to each other at a predetermined interval. I tried to keep it.

メッキ液１１は、基板１の配線３上にメッキ層が形成されるものであれば、特に限定されないが、メッキ層が形成されやすいように、メッキ液には還元剤を多く含有させる方が好ましい。このように還元剤を多く含有させたメッキ液１１を用いた場合、基板１のメッキ層を形成しない非メッキ領域にもメッキが異常析出され易く、且つメッキ領域のメッキ層にピンホールが発生し易いが、詳しくは後述する気泡発生手段１３が発生した気泡によって余分な還元剤を酸化させることができ、基板１の非メッキ領域にメッキ層を異常析出させないようにすると共にメッキ層にピンホールが発生するのを防止することができる。   The plating solution 11 is not particularly limited as long as a plating layer is formed on the wiring 3 of the substrate 1, but it is preferable that the plating solution contains a large amount of a reducing agent so that the plating layer can be easily formed. . When the plating solution 11 containing a large amount of the reducing agent is used as described above, the plating is likely to be abnormally deposited even in the non-plating region where the plating layer of the substrate 1 is not formed, and a pinhole is generated in the plating layer in the plating region. Although it is easy, the excess reducing agent can be oxidized by the bubbles generated by the bubble generating means 13 which will be described in detail later, so that the plating layer is not abnormally deposited in the non-plating region of the substrate 1 and pinholes are formed in the plating layer. It can be prevented from occurring.

気泡発生手段１３は、メッキ槽１２の底面側に設けられて、メッキ槽１２の底面側から開口部側に向かって最頻度気泡径がマイクロメートルオーダーの気泡を発生させるものである。このような気泡発生手段１３としては、例えば、メッキ液１１をメッキ槽１２内で噴射又は循環させるポンプ、アスピレーター及びフィルタとで構成される気泡発生装置、予めメッキ液１１中に気体を溶解させておきメッキ液１１を約５０℃以上に加熱して気泡を発生させる加熱装置などが挙げられる。本実施形態では、気泡発生手段１３として、ポンプ、アスピレーター及びフィルタからなる気泡発生装置を用いた。   The bubble generating means 13 is provided on the bottom side of the plating tank 12 and generates bubbles having a most frequent bubble diameter from the bottom side of the plating tank 12 toward the opening. As such a bubble generating means 13, for example, a bubble generating device constituted by a pump, an aspirator and a filter for spraying or circulating the plating solution 11 in the plating tank 12, a gas is dissolved in the plating solution 11 in advance. Examples include a heating device that heats the plating solution 11 to about 50 ° C. or more to generate bubbles. In the present embodiment, a bubble generating device including a pump, an aspirator, and a filter is used as the bubble generating means 13.

このように気泡発生手段１３から発生させた気泡は、その浮力によりメッキ槽１２の底面側から開口側に向かって、すなわち、基板１のメッキ領域が存在する表面２の面方向に向かって流れるようになっている。このとき、気泡の流れる方向が、基板１の配線３の延設方向となるように基板１をメッキ槽１２内に配置するのが好ましい。これにより、気泡発生手段１３が発生した気泡を、基板１の配線３からなるメッキ領域全面に亘って、効率よく流すことができる。なお、例えば、気泡発生手段１３が発生した気泡を、メッキ領域に対して垂直に当接させると、配線３からなるメッキ領域に均一にメッキ液１１を当てることができず、メッキ層にムラが出てしまう虞がある。   Thus, the bubbles generated from the bubble generating means 13 flow from the bottom surface side of the plating tank 12 toward the opening side, that is, toward the surface direction of the surface 2 where the plating region of the substrate 1 exists due to the buoyancy. It has become. At this time, it is preferable to arrange the substrate 1 in the plating tank 12 so that the direction in which bubbles flow is the direction in which the wiring 3 of the substrate 1 extends. Thereby, the air bubbles generated by the air bubble generating means 13 can be efficiently flowed over the entire plating region formed of the wiring 3 of the substrate 1. For example, if the bubbles generated by the bubble generating means 13 are brought into contact with the plating area perpendicularly, the plating solution 11 cannot be uniformly applied to the plating area composed of the wiring 3 and the plating layer is uneven. There is a risk of getting out.

また、気泡発生手段１３が発生する最頻度気泡径がマイクロメートルオーダーの気泡とは、最頻度気泡径が１〜９９９μｍの気泡のことを言う。ここで、気泡発生手段１３が発生させる気泡は、最頻度気泡径が１〜１００μｍが好ましく、好適には１０〜３０μｍである。また、気泡発生手段１３が発生する気泡の流れによるメッキ液１１の流速は、９０〜１１０ｍｌ／ｍｉｎが好適である。また、気泡流量は、３〜８ｃｃ／ｍｉｎが好適である。例えば、気泡が大きすぎると、メッキ液１１の流れが速くなり、メッキ層にムラが出てしまう虞がある。また、気泡が大きすぎると、気泡がメッキ領域（配線３）に付着し、メッキ層にピンホールが形成されてしまうと共に、メッキ液１１中に不溶性の物質ができ、配線３上に析出物が発生してしまうからである。なお、気泡によるメッキ液１１の流速及び気泡流量も同様の理由から上記範囲が好適である。   The bubble with the most frequent bubble diameter generated by the bubble generating means 13 is a bubble with the most frequent bubble diameter of 1 to 999 μm. Here, the bubble generated by the bubble generating means 13 has a most frequent bubble diameter of preferably 1 to 100 μm, and more preferably 10 to 30 μm. The flow rate of the plating solution 11 by the flow of bubbles generated by the bubble generating means 13 is preferably 90 to 110 ml / min. The bubble flow rate is preferably 3 to 8 cc / min. For example, if the bubbles are too large, the flow of the plating solution 11 becomes fast, and there is a possibility that unevenness appears in the plating layer. On the other hand, if the bubbles are too large, the bubbles adhere to the plating region (wiring 3), pinholes are formed in the plating layer, an insoluble substance is formed in the plating solution 11, and precipitates are formed on the wiring 3. It will occur. Note that the flow rate and the bubble flow rate of the plating solution 11 due to bubbles are also in the above ranges for the same reason.

また、気泡は、例えば、酸素（Ｏ２）又は酸素（Ｏ２）を含有する空気などの気体を用いるのが好ましい。 Further, it bubbles, for example, oxygen (O 2), oxygen (O 2) is preferably used a gas such as air containing.

このような気泡発生手段１３によって、気泡の流れを発生させながら配線３にメッキ層を形成することによって、基板１の表面２（配線３の表面）を常に汚れのない活性化状態で保つことができると共に、メッキ液１１中の余分な還元剤を酸化させて、基板１の表面２の電解層に常に新液が流れてくることで、メッキ層を高速で析出させることができる。すなわち、マイクロメートルオーダーの気泡の流れを発生させることで、配線３以外の非メッキ領域で余分な還元剤（ベンゾキノン）が沈積され、且つ非メッキ領域に付着した異物、汚れ及び既存の泡が除去されると共に新液が配線３を流れていくため、配線３のみに選択的にメッキ層を高速で形成することができると共に安定したメッキ層を得ることができる。これにより、メッキ析出時間を短縮しても所望の厚さのメッキ層を得ることができ、製造時間を短縮することができる。また、気泡発生手段１３が工場エアーなどを用いることで、メッキ装置１０のコストを低減させることができる。   By forming a plating layer on the wiring 3 while generating a flow of bubbles by such a bubble generating means 13, the surface 2 of the substrate 1 (surface of the wiring 3) can always be kept in an activated state without contamination. In addition, the excess reducing agent in the plating solution 11 is oxidized, and the new solution always flows into the electrolytic layer on the surface 2 of the substrate 1, so that the plating layer can be deposited at a high speed. That is, by generating a flow of bubbles on the order of micrometers, extra reducing agent (benzoquinone) is deposited in the non-plating area other than the wiring 3, and foreign matter, dirt and existing bubbles attached to the non-plating area are removed. At the same time, since the new liquid flows through the wiring 3, a plating layer can be selectively formed only on the wiring 3 at a high speed and a stable plating layer can be obtained. Thereby, even if it shortens plating deposition time, the plating layer of desired thickness can be obtained and manufacturing time can be shortened. Further, since the bubble generating means 13 uses factory air or the like, the cost of the plating apparatus 10 can be reduced.

ここで、本発明のメッキ装置１０により、基板１にメッキ層を形成するメッキ方法について詳細に説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係るメッキ方法を示す断面図である。   Here, a plating method for forming a plating layer on the substrate 1 by the plating apparatus 10 of the present invention will be described in detail. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a plating method according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、図２（ａ）に示すように、基板１の一方の表面２の全面に亘って金属からなる金属層１０３を形成する。この金属層１０３の形成方法は特に限定されず、例えば、スパッタリング法やメッキ法などが挙げられる。本実施形態では、スパッタリング法を用いた。このような金属層１０３の材料としては、特に限定されないが、例えば、ニッケル（Ｎｉ）やニッケルクロム（ＮｉＣｒ）などが挙げられる。本実施形態では、金属層１０３としてニッケル（Ｎｉ）を用いた。   First, as shown in FIG. 2A, a metal layer 103 made of metal is formed over the entire surface of one surface 2 of the substrate 1. The method for forming the metal layer 103 is not particularly limited, and examples thereof include a sputtering method and a plating method. In this embodiment, a sputtering method is used. The material of the metal layer 103 is not particularly limited, and examples thereof include nickel (Ni) and nickel chrome (NiCr). In this embodiment, nickel (Ni) is used as the metal layer 103.

次に、図２（ｂ）に示すように、金属層１０３をパターニングして所定形状の配線３を形成する。本実施形態では、金属層１０３上に所定形状のレジスト（図示なし）を形成後、レジストをマスクとして金属層１０３をエッチングすることによりパターニングする、所謂フォトリソグラフィ法により形成した。   Next, as shown in FIG. 2B, the metal layer 103 is patterned to form a wiring 3 having a predetermined shape. In this embodiment, a resist (not shown) having a predetermined shape is formed on the metal layer 103 and then patterned by etching the metal layer 103 using the resist as a mask.

次に、基板１の配線３に金（Ａｕ）からなるメッキ層を形成する。詳しくは、図１に示すように、基板１をメッキ槽１２のメッキ液１１内に浸漬し、気泡発生手段１３によってマイクロメートルオーダーの気泡を発生させて気泡による流れを生じさせる。このとき、配線３の設けられた方向に向かって気泡による流れが生じるように基板１を配置する。そして、気泡の流れを生じさせた状態で、所定時間放置しておくと、図２（ｃ）に示すように、基板１の配線３上に金（Ａｕ）からなるメッキ層５が形成される。   Next, a plating layer made of gold (Au) is formed on the wiring 3 of the substrate 1. Specifically, as shown in FIG. 1, the substrate 1 is immersed in a plating solution 11 in a plating tank 12, and bubbles of micrometer order are generated by the bubble generating means 13 to generate a flow due to the bubbles. At this time, the board | substrate 1 is arrange | positioned so that the flow by a bubble may arise toward the direction in which the wiring 3 was provided. Then, when left for a predetermined time in a state where bubbles are generated, a plating layer 5 made of gold (Au) is formed on the wiring 3 of the substrate 1 as shown in FIG. .

なお、マイクロメートルオーダーの気泡は、最頻度気泡径が１〜１００μｍが好ましく、好適には１０〜３０μｍである。また、このような気泡の流れによるメッキ液１１の流速は、９０〜１１０ｍｌ／ｍｉｎが好適である。また、気泡流量は、３〜８ｃｃ／ｍｉｎが好適である。さらに、気泡としては、酸素（Ｏ２）又は酸素（Ｏ２）を含有する空気などの気体を用いた。 In addition, as for the bubble of a micrometer order, 1-100 micrometers is preferable, and the most frequent bubble diameter is 10-30 micrometers suitably. In addition, the flow rate of the plating solution 11 by such a flow of bubbles is preferably 90 to 110 ml / min. The bubble flow rate is preferably 3 to 8 cc / min. Further, as the bubbles, a gas such as oxygen (O 2 ) or air containing oxygen (O 2 ) was used.

このように、配線３に気泡の流れを当てながらメッキ層５を形成することによって、基板１の表面２（配線３の表面）を常に汚れのない活性化状態を保つことができると共に、メッキ液１１中の余分な還元剤を酸化させて、基板１の表面２の電解層に常に新液が流れてくることで、メッキ層５を高速で析出させることができる。すなわち、マイクロメートルオーダーの気泡の流れを発生させることで、配線３以外の裏面４などの非メッキ領域で余分な還元剤（ベンゾキノン）が沈積され、且つ非メッキ領域に付着した異物や既存の泡が除去されると共に新液が配線３を流れていくため、配線３のみに選択的にメッキ層を形成することができると共に安定したメッキ層を高速で形成することができる。   In this way, by forming the plating layer 5 while applying the flow of bubbles to the wiring 3, the surface 2 of the substrate 1 (the surface of the wiring 3) can always be kept in an activated state without contamination, and the plating solution The excess reducing agent in 11 is oxidized, and a new solution always flows into the electrolytic layer on the surface 2 of the substrate 1, so that the plating layer 5 can be deposited at a high speed. That is, by generating a flow of bubbles on the order of micrometers, extra reducing agent (benzoquinone) is deposited in the non-plating region such as the back surface 4 other than the wiring 3, and foreign matter or existing bubbles adhering to the non-plating region. Since a new liquid flows through the wiring 3 as well as a plating layer can be selectively formed only on the wiring 3, a stable plating layer can be formed at a high speed.

これにより、非メッキ領域にメッキ層が異常析出及び析出不良するのを防止して、配線３の導通不良が発生するのを防止することができると共に、所望のメッキ領域に所望の厚さのメッキ層をメッキ析出時間を短縮して得ることができる。   Thereby, it is possible to prevent the plating layer from being abnormally deposited and poorly deposited in the non-plated region, thereby preventing the occurrence of poor conduction of the wiring 3, and plating in a desired thickness in a desired plated region. Layers can be obtained with reduced plating deposition time.

また、メッキ層５の異常発生や異常析出を防止することができるため、メッキ液１１の劣化を防止して、コストを低減することができると共に環境破壊を防止することができる。   In addition, since the occurrence or abnormality of the plating layer 5 can be prevented, the deterioration of the plating solution 11 can be prevented, the cost can be reduced, and environmental destruction can be prevented.

さらに、本発明のメッキ方法によれば、基板１の表面２や配線３の表面を荒らしたり、基板１に応力をかけることがないため、配線３及びメッキ層５への光学的な特性や電気的特性を阻害するといった特性面への影響を防止して、安定したメッキ層５を形成することができる。   Furthermore, according to the plating method of the present invention, the surface 2 of the substrate 1 and the surface of the wiring 3 are not roughened, and stress is not applied to the substrate 1. The stable plating layer 5 can be formed by preventing the influence on the characteristic surface such as disturbing the physical characteristics.

なお、上述した実施形態１では、基板１のメッキ領域が存在する表面２の気泡の流速を上記範囲とし、非メッキ領域である裏面４の気泡の流速を表面２に比べて速くした。これにより、メッキ層５を形成したくない非メッキ領域にメッキ層５が異常析出されるのをさらに確実に防止することができる。   In the first embodiment described above, the flow velocity of bubbles on the front surface 2 where the plating region of the substrate 1 exists is in the above range, and the flow velocity of bubbles on the back surface 4 which is a non-plating region is higher than that of the front surface 2. Thereby, it is possible to further reliably prevent the plating layer 5 from being abnormally deposited in a non-plating region where the plating layer 5 is not desired to be formed.

また、このような良質な膜質のメッキ層５が形成されたシリコン単結晶基板からなる基板１は、例えば、シリコンデバイスとして用いることができる。さらに、本発明のメッキ方法は、シリコンデバイスの製造方法に用いることができる。   Moreover, the board | substrate 1 which consists of a silicon single crystal substrate in which the plating layer 5 of such a quality film quality was formed can be used as a silicon device, for example. Furthermore, the plating method of the present invention can be used in a method for manufacturing a silicon device.

（実施例）
上述したメッキ方法により、基板の一方面にニッケル（Ｎｉ）からなる所定形状の配線を形成し、この配線が設けられた基板をメッキ液に浸漬し、最頻度気泡径が３０〜６０μｍの気泡をメッキ液の流速が１００ｍｌ／ｍｉｎとなり、且つ３〜８ｃｃ／ｍｉｎの気体流量で発生させて、厚さが１．３８μｍの金（Ａｕ）からなるメッキ層を形成した。 (Example)
By the plating method described above, a wiring having a predetermined shape made of nickel (Ni) is formed on one surface of the substrate, the substrate provided with this wiring is immersed in a plating solution, and bubbles with a most frequent bubble diameter of 30 to 60 μm are formed. A plating layer made of gold (Au) having a thickness of 1.38 μm was formed by generating a plating solution at a flow rate of 100 ml / min and a gas flow rate of 3 to 8 cc / min.

（比較例）
実施例と同様に、基板の一方面に配線を形成し、配線が形成された基板をメッキ液に浸漬し、厚さが１．３８μｍの金（Ａｕ）からなるメッキ層を形成した。 (Comparative example)
Similarly to the example, wiring was formed on one surface of the substrate, and the substrate on which the wiring was formed was immersed in a plating solution to form a plating layer made of gold (Au) having a thickness of 1.38 μm.

（試験例）
実施例及び比較例のメッキ層、すなわち、厚さが１．３８μｍのメッキ層が形成されるまでの時間を測定したところ、実施例では、メッキ液に浸漬する時間が１〜２時間であったのに対し、比較例では５〜６時間かかった。 (Test example)
When the time taken until the plating layers of Examples and Comparative Examples, that is, the plating layer having a thickness of 1.38 μm, was measured, in the examples, the time of immersion in the plating solution was 1 to 2 hours. On the other hand, the comparative example took 5 to 6 hours.

また、実施例及び比較例の基板の非メッキ領域の状態を観察した。この結果を図３に示す。なお、図３は、本発明の実施例及び比較例のメッキ状態を示す画像である。図３（ａ）に示すように、実施例の気泡の流れを発生させてメッキ層を形成した場合、非メッキ領域Ａには、メッキ層が異常析出していなかったのに対し、図３（ｂ）に示すように、気泡の流れを発生させずにメッキ層を形成した場合、非メッキ領域Ａ′にはメッキ層が異常析出していることが分かった。   Moreover, the state of the non-plating area | region of the board | substrate of an Example and a comparative example was observed. The result is shown in FIG. FIG. 3 is an image showing the plating state of the example of the present invention and the comparative example. As shown in FIG. 3A, when the plating layer was formed by generating the flow of bubbles in the example, the plating layer was not abnormally deposited in the non-plating region A, whereas FIG. As shown in b), it was found that when the plating layer was formed without generating the flow of bubbles, the plating layer was abnormally deposited in the non-plating region A ′.

このように、本発明のメッキ方法によれば、メッキ領域にマイクロメートルオーダーの気泡を発生させてメッキを行うため、メッキ層を高速に形成することができると共に、非メッキ領域へのメッキ層の異常析出及び析出不良を防止することができる。   Thus, according to the plating method of the present invention, since plating is performed by generating bubbles in the micrometer order in the plating region, the plating layer can be formed at a high speed and the plating layer on the non-plating region can be formed. Abnormal precipitation and poor precipitation can be prevented.

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、メッキ方法として、メッキ層を形成する前の前処理が不要としたが、勿論、配線をエッチングによりパターニングした後に、不要となったレジストを除去する酸素（Ｏ２）によるアッシングや、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）による洗浄を行うようにしてもよい。 (Other embodiments)
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, the basic composition of this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in the first embodiment described above, the pretreatment before forming the plating layer is unnecessary as a plating method, but of course, oxygen (O 2) that removes the unnecessary resist after the wiring is patterned by etching. ) Or washing with sulfuric acid (H 2 SO 4 ).

また、上述した実施形態１のメッキ装置１０では、メッキ槽１２内に複数の基板１を表面２同士及び非メッキ領域である裏面４同士を所定の間隔で相対向させた状態で保持させるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態１では、基板１の裏面４にメッキ領域が存在しないため、複数の基板１の裏面４同士を当接させた状態で、表面２同士を所定の間隔で相対向させるようにしてもよい。   Moreover, in the plating apparatus 10 of Embodiment 1 mentioned above, it is made to hold | maintain the several board | substrate 1 in the plating tank 12 in the state which mutually opposed the back surfaces 4 which are front surfaces 2 and non-plating area | regions. However, the present invention is not particularly limited to this. For example, in Embodiment 1 described above, there is no plating area on the back surface 4 of the substrate 1, so that the front surface 2 is in contact with the back surfaces 4 of the plurality of substrates 1. You may make it mutually oppose at predetermined intervals.

さらに、上述した実施形態１では、基板１の平面な表面２にメッキ層５を形成するようにしたが、本発明によれば、メッキ層を形成するメッキ領域や非メッキ領域に貫通孔や凹部などが形成されていても、メッキ層を選択的に高速で形成することができる。   Furthermore, in the first embodiment described above, the plated layer 5 is formed on the flat surface 2 of the substrate 1. However, according to the present invention, through holes and recesses are formed in the plated region and the non-plated region where the plated layer is formed. Etc., the plating layer can be selectively formed at high speed.

また、上述した実施形態１では、基板１の配線３上にメッキ層５を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、基板１の表面２の全面に亘ってメッキ層５を形成するようにしてもよい。この場合、メッキ層を配線として使用する場合には、メッキ層をリソグラフィ法により所定形状にパターニングすればよい。このように基板１の表面２の全面に亘ってメッキ層を形成する場合にも上述したのと同様の効果を得ることができる。   In Embodiment 1 described above, the plating layer 5 is formed on the wiring 3 of the substrate 1. However, the present invention is not limited to this. For example, the plating layer 5 is formed over the entire surface 2 of the substrate 1. You may make it form. In this case, when the plating layer is used as the wiring, the plating layer may be patterned into a predetermined shape by a lithography method. Thus, the same effect as described above can be obtained also when the plating layer is formed over the entire surface 2 of the substrate 1.

さらに、上述した実施形態１では、基板１のメッキ領域及び非メッキ領域に気泡の流れを発生させるようにしたが、少なくともメッキ領域に気泡の流れを発生させればよい。   Furthermore, in Embodiment 1 described above, the flow of bubbles is generated in the plated region and the non-plated region of the substrate 1, but it is only necessary to generate the flow of bubbles in at least the plated region.

実施形態１に係るメッキ装置の断面図である。It is sectional drawing of the plating apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係るメッキ方法を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a plating method according to Embodiment 1. FIG. 実施例及び比較例のメッキ状態を示す画像である。It is an image which shows the plating state of an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

１ 基板、 ２ 表面、 ３ 配線、 ４ 裏面、 ５ メッキ層、 １０ メッキ装置、 １１ メッキ液、 １２ メッキ槽、 １３ 気泡発生手段、 Ａ、Ａ′ 非メッキ領域
1 substrate, 2 surface, 3 wiring, 4 back surface, 5 plating layer, 10 plating equipment, 11 plating solution, 12 plating tank, 13 bubble generating means, A, A ′ non-plating area

Claims (11)

被メッキ部材をメッキ液が充填されたメッキ槽に浸漬し、前記被メッキ部材の少なくともメッキ層を形成するメッキ領域に最頻度気泡径がマイクロメートルオーダーの気泡の流れを発生させることを特徴とするメッキ方法。 The member to be plated is immersed in a plating tank filled with a plating solution, and a flow of bubbles having a most frequent bubble diameter in the order of micrometers is generated in a plating region at least forming a plating layer of the member to be plated. Plating method. 前記気泡の最頻度気泡径が１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein the most frequent bubble diameter of the bubbles is 1 to 100 μm. 前記気泡の最頻度気泡径が１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein the most frequent bubble diameter of the bubbles is 10 to 30 μm. 前記気泡が、少なくとも酸素を含有する気体からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein the bubbles are made of a gas containing at least oxygen. 前記気泡による前記メッキ液の流速を９０〜１１０ｍｌ／ｍｉｎとすることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein a flow rate of the plating solution due to the bubbles is set to 90 to 110 ml / min. 前記気泡の気体流量を３〜８ｃｃ／ｍｉｎとすることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein a gas flow rate of the bubbles is set to 3 to 8 cc / min. 前記気泡の流れを前記被メッキ部材の前記メッキ領域の面方向に向かって発生させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein the flow of bubbles is generated toward a surface direction of the plating region of the member to be plated. 前記メッキ層を形成しない非メッキ領域の前記気泡の流れを、前記メッキ領域に比べて強くすることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein the flow of the bubbles in the non-plating region where the plating layer is not formed is made stronger than that in the plating region. 前記メッキ領域が、パターニングされた所定形状の金属層であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のメッキ方法。 The plating method according to claim 1, wherein the plating region is a patterned metal layer having a predetermined shape. 請求項１〜９の何れかに記載のメッキ方法により、前記メッキ層をシリコン単結晶基板からなる前記被メッキ部材に形成したことを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。 A method for producing a silicon device, wherein the plating layer is formed on the member to be plated made of a silicon single crystal substrate by the plating method according to claim 1. 被メッキ部材が浸漬されるメッキ液が充填されたメッキ槽と、前記被メッキ部材の少なくともメッキ層を形成するメッキ領域に最頻度気泡径がマイクロメートルオーダーの気泡の流れを発生させる気泡発生手段とを具備することを特徴とするメッキ装置。
A plating tank filled with a plating solution into which the member to be plated is immersed, and a bubble generating means for generating a flow of bubbles having a most frequent bubble diameter in the order of micrometers in a plating region that forms at least a plating layer of the member to be plated. A plating apparatus comprising:
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