JP2000192298A - 基板めっき装置 - Google Patents
基板めっき装置Info
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Abstract
が容易で、めっき液中の添加剤が陽極電極板表面に接触
し分解することを防止し、添加剤の不足によりめっき表
面が粗くなることがなく、且つ電解めっき時の電流の通
過の支障となる陽極電極板表面で発生する酸素ガスを速
やかに除去でき、均一な金属めっき膜が形成できる基板
めっき装置を提供すること。 【解決手段】 不溶解性の陽極電極板13と被めっき基
板Wを対向して配置すると共に、該陽極電極板13と被
めっき基板Wの間に多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換
膜14からなる隔膜を配置しめっき槽本体11内を陽極
室15と陰極室16に隔離し、該被めっき基板Wに金属
めっきを施す基板めっき装置10において、陽極電極板
13、被めっき基板W及び隔膜を垂直に配置すると共
に、少なくとも陰極室16中のめっき液を排出できるめ
っき液排出機構を設け、めっき終了後に該陰極室のめっ
き液を排出し、該陰極室16から被めっき基板Wを取り
出せるようにした。
Description
板に電解めっきで銅等の金属めっきを施す基板めっき装
置に関するものである。
金属めっき工程はウエハの配線用又は膜付用として多用
されている。このような金属めっきを電解めっきで行な
う電解めっき装置において、陽極電極に溶解性電極(含
リン銅電極)を用いた場合、陽極電極の定期的な交換に
加え、表面のブラックフィルムの管理、パーティクル対
策等が問題となる。
の陽極電極を不溶解性の電極材料を用いた不溶解性陽極
電極とすると、陽極電極の定期的な交換が不必要にな
り、被めっき基板の近傍のパーティクルの存在が抑制さ
れるという利点がある反面、めっき液中の添加剤が陽極
表面で分解し、添加剤が不足し、被めっき基板のめっき
表面が粗い状態となると同時に、添加剤の分解によりス
ライムが生成されるという問題もある。これを防止する
には、添加剤が陽極電極表面に接触し分解しないように
陽極電極と陰極電極(被めっき基板)の間に隔膜を配置
し、めっき槽内を該隔膜で陽極室と陰極室に隔離すれば
よいが、陽極電極表面に発生する酸素ガスをめっきに支
障とならないように早期に離脱させる必要がある。
陰極室のめっき液中から、抜き出すための被めっき基板
引抜機構が必要となる。被めっき基板をめっき液中から
引き抜く際、表面に付着しためっき液の液滴が飛散し、
周囲を汚染しないようにするためには、この被めっき基
板引抜機構が複雑となる。特に、半導体製造工程では、
配線用又は膜付用の金属めっき装置をクリーンルームに
設置することが多く、クリーンルームの汚染防止の点か
ら、細心の注意を払わなくてはならず、被めっき基板引
抜機構も複雑なものとなる。
みてなされたもので、めっき処理終了後の被めっき基板
をめっき液の無い状態から取り出すことができ、被めっ
き基板の取り出しが容易な基板めっき装置を提供するこ
とを目的とする。
面に接触し分解することを防止し、添加剤の不足により
めっき表面が粗くなることを防止し、且つ電解めっき時
の電流の通過の支障となる陽極電極板表面で発生する酸
素ガスを速やかに除去できる、膜厚の均一な金属めっき
膜が形成できる基板めっき装置を提供することを目的と
する。
請求項1に記載の発明は、不溶解性の陽極電極板と被め
っき基板を対向して配置すると共に、該陽極電極板と被
めっき基板の間に多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜
からなる隔膜を配置しめっき槽内を陽極室と陰極室に隔
離し、該被めっき基板に金属めっきを施す基板めっき装
置において、陽極電極板、被めっき基板及び隔膜を垂直
に配置すると共に、少なくとも陰極室中のめっき液を排
出できるめっき液排出機構を設け、めっき終了後に該陰
極室のめっき液を排出し、該陰極室から被めっき基板を
取り出せるように構成したことを特徴とする。
び隔膜を垂直に配置することにより、陽極電極板表面で
発生し、めっきに支障となる酸素を速やかに陽極室から
排出することができる。また、陰極室中のめっき液を排
出できるめっき液排出機構を設け、めっき終了後に該陰
極室のめっき液を排出し、被めっき基板を取り出せるよ
うに構成するので、従来のようにめっき終了後の被めっ
き基板をめっき液から引き抜くための複雑な被めっき基
板引抜機構を必要としない。
に記載の基板めっき装置において、陰極室のめっき液を
排出しても、隔膜で隔離された陽極室の液は循環状態又
は液充満状態に保持されていることを特徴とする。
ても、陽極室の液は循環状態又は液充満状態に保持され
るので、陰極室のめっき液を排出することにより、多孔
質の中性隔膜又は陽イオン交換膜からなる隔膜が大気等
の乾燥した気体に曝され、隔膜の陰極室側表面に付着し
ためっき液中の成分、例えば硫酸銅の結晶が生成される
傾向、また乾燥により隔膜が変質する傾向になるが、陽
極室の液が該隔膜に僅かに浸透し、陰極側表面が湿潤状
態にあるから、この結晶の生成や隔膜の変質を防止でき
る。
又は2に記載の基板めっき装置において、陰極室は密閉
型に構成され、陽極室はその上部が開放された開放型と
し液がオーバーフローできる構成としたことを特徴とす
る。
ーバーフローできる構成としたので、陽極電極板表面で
発生した酸素ガスは上部開放部を通って、液から分離し
易くなる。
おいて、陽極電極板表面から発生するガスを液と分離す
るため陽極室をオーバーフローした液を収容するオーバ
ーフロー室を設けたことを特徴とする。
とにより、陽極室からオーバーフローした液は該オーバ
ーフロー室に流れ込み一時的に該オーバーフロー室に滞
留する間に液と酸素ガスは分離される。そして液は自然
流下により下方に流出し、酸素ガスは上部より排出され
る。
載の基板めっき装置において、隔膜の片面又は両面に液
と電気の通過に支障とならない多孔体の補強板を設けた
ことを特徴とする。
電気の通過に支障とならない多孔体の補強板を設けたこ
とにより、陰極室にめっき液が充満され、陰極室の液圧
が陽極室の液圧以上になっても隔膜が陰極室側に突出
(変形)することがなく、隔膜と被めっき基板及び隔膜
と陽極電極板の位置の間隔が平行に維持され、被めっき
基板に膜厚の均一なめっき膜が形成できる。
至4のいずれか1つに記載の基板めっき装置において、
陽極電極板と隔膜の間に陽極電極板表面から発生するガ
スが該隔膜表面又は補強板に付着することを防止する泡
防御材を設けたことを特徴とする。
ことにより、めっき処理中に不溶解性の陽極電極板の表
面から発生する泡状の酸素ガスが隔膜や補強板に付着す
ることが防止される。この結果、この泡により電場が乱
され(電流の流れが乱され)ることなく、被めっき基板
面に均一な膜厚のめっき膜が形成できる。
載の基板めっき装置において、陽極室を循環する液は添
加剤を除いた電解銅めっき液の基本液、即ちCuSO4
・5H2O、H2SO4、Cl-からなる液で添加剤は入っ
ていな液であることを特徴とする。
ることを特徴とする。
を含まない電解銅めっき液の基本液又はH2SO4とする
ことにより、陽極電極板に接触する液は添加剤を含まな
い液であるから、陽極電極板に添加剤が接触し分解し不
足することがなくなり、被めっき基板に表面の滑らかな
めっき膜を形成することができる。
面に基づいて説明する。なお、本実施形態例では銅(C
u)めっきを行なう基板めっき装置を例に説明する。図
1は本発明に係る基板めっき装置の構成を示す図であ
る。図示するように基板めっき装置10はめっき槽本体
11と側板12を具備している。めっき槽本体11と側
板12は対向して配置され、めっき槽本体11の側板1
2に対向する面に凹部空間Aが形成されている。また、
側板12の下端はヒンジ機構(図示せず)で、めっき槽
本体11の該凹部空間Aを開閉できるようになってい
る。
の底面には不溶解性の陽極電極板13が配置され、側板
12のめっき槽本体11側の面には被めっき基板Wが装
着されている。これにより、側板12でめっき槽本体1
1の凹部空間Aを閉じた場合、陽極電極板13と被めっ
き基板Wは所定の間隔を設けて対向配置されることにな
る。また、めっき槽本体11には多孔質の中性隔膜又は
陽イオン交換膜14が陽極電極板13と被めっき基板W
の間に位置するように取り付けられ、めっき槽本体11
の凹部空間Aを該多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜
14で陽極室15と陰極室16に隔離している。
膜14の両面又は片面(図では陽極室15側の面)は多
孔体補強板17で補強されている。この多孔体補強板1
7は多数のパンチング穴が形成された樹脂板で液と電気
の流れに支障がなく、後に詳述するように、陰極室16
の液圧や陰極室16のめっき液を排出した際に、陽極室
の液圧に耐え、多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜1
4を変形させない強度を有するものであればよい。
18、下部ヘッダ19がそれぞれ設けられており、上部
ヘッダ18の空隙18aと下部ヘッダの空隙19aはそ
れぞれ陰極室16に連通している。また、陽極室15の
下部はめっき槽本体11に設けられた陽極室液の入口1
1bに連通し、上部は陽極室液のオーバーフロー口11
cに連通している。また、めっき槽本体11の側部には
オーバーフロー口11cに隣接してオーバーフロー室2
0が設けられている。また、陽極室15の陽極電極板1
3と多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜14の間には
めっき処理に際し、陽極電極板13の表面で発生する泡
状の酸素(O2)ガスが多孔質の中性隔膜又は陽イオン
交換膜14及び多孔体補強板17に付着することを防止
する泡防御材32が設けられている。
タンク21に収容されためっき液Q 1はポンプ22で配
管23を通して下部ヘッダ19の空隙19aに供給さ
れ、該空隙19aから陰極室16を満たし、更に上部ヘ
ッダ18の空隙18a及び配管24を通ってめっき液タ
ンク21に戻る。また、25は陽極液タンクであり、該
陽極液タンク25に収容された陽極室液Q2はポンプ2
6で配管27を通して陽極室15に供給され、該陽極室
15を満たした後、オーバーフロー口11cからオーバ
ーフローしてオーバーフロー室20に流れ込み、一時的
に滞留した後、排出口20a及び配管28を通って陽極
液タンク25に戻るようになっている。
陽極室15はその上部が大気に開放された開放型となっ
ている。
には環状のパッキン29が設けられており、側板12で
凹部空間Aを閉じることにより、該パッキン29は被め
っき基板Wの外周表面に当接し、陰極室16を密閉空間
とする。該パッキン29の陰極室16の反対側には外部
陰極端子30が設けられ、側板12で凹部空間Aを閉じ
た状態で外部陰極端子30の先端は被めっき基板Wの導
電部に当接して、電気的に導通すると共に、該パッキン
29によりめっき液Q1に接液しないようになってい
る。外部陰極端子30と陽極電極板13の間にはめっき
電源31が接続されている。
陰極室16にめっき液Q1を充満させ循環させると共
に、陽極室15には陽極室液Q2を充満させオーバーフ
ローさせながら循環し、めっき電源31から不溶解性の
陽極電極板13と陰極となる被めっき基板Wの間に電流
を通電することにより、被めっき基板Wの表面にめっき
膜が形成される。ここでは、めっき液Q1としてCuS
O4・5H2OとH2SO4とCl-と添加剤との混合溶液
を用い、陽極室液Q2としてH2SO4、又はCuSO4・
5H2OとH2SO4とCl-が混合された(添加剤を含ま
ない)、所謂基本液を用いる。
の表面から酸素(Q2)ガスが泡状になって発生する
が、陽極電極板13、多孔質の中性隔膜又は陽イオン交
換膜14及び多孔体補強板17は垂直に配置されている
から、この酸素ガスは陽極室15内の陽極室液Q2中を
スムーズに上昇し、該陽極室液Q2がオーバーフロー口
11cからオーバーフローしてオーバーフロー室20に
流れ込むと同時に排出され、該陽極室液Q2が一時的に
滞留している間に酸素ガスは分離し、酸素ガス排出口2
0bから外部に放出される。また、陽極電極板13と多
孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜14の間には泡防御
材32が設けられているので、この泡状の酸素ガスが多
孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜14や多孔体補強板
17に付着することがない。
ると陽極電極板13と被めっき基板Wの間の電場を乱し
(電流の流れを乱し)、膜厚の均一なめっき膜を形成で
きないという問題があるが、ここでは上記のように発生
した泡状の酸素ガスが陽極室液Q2中から迅速に外部に
抜け出るので、被めっき基板Wの面上に均一な膜厚のめ
っき膜を形成できる。
は上記のように添加剤を含まないめっき液Q1の基本液
(CuSO4・5H2O、H2SO4、Cl-)又はH2SO
4を用いているので、陽極電極板13に添加材が接触し
て分解してスライムを生成することもなく、分解により
めっき液Q1中の添加剤が不足して、被めっき基板Wに
表面の粗いめっき膜が形成されるということもない。ま
た、H2SO4は導電性が高いから、めっきに影響を与え
ることなく、且つ液の補給用としてめっき装置に付帯す
る液供給装置に常備されているので、H2SO4の溶液を
陽極室液Q2に使用することは容易である。
た開放型であるから、該陽極室15内の液圧は高くなら
ないのに対して、陰極室16は密閉型であるので、めっ
き液Q1の流過抵抗で液圧が陽極室15の液圧より多少
高くなる。そこでもし、多孔体補強板17を設けられて
いないと、膜厚の薄い多孔質の中性隔膜又は陽イオン交
換膜14は陰極室16の液圧に押され、陽極室15側に
押され湾曲した形状となり、該多孔質の中性隔膜又は陽
イオン交換膜14と被めっき基板Wとの間の間隔が均一
とならない。その結果、被めっき基板W上に膜厚の均一
なめっき膜が形成されないという問題がある。
交換膜14の表面電位が均等であるため、多孔質の中性
隔膜又は陽イオン交換膜14と被めっき基板Wとの間の
間隔が均一とならない分、その電場も均一にならないこ
とによると考えられる。ここでは多孔体補強板17を設
けているので、多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜1
4が変形することなく、被めっき基板Wとの間の間隔が
常に均一となるから、被めっき基板W上に膜厚の均一な
めっき膜を形成できる。
極室16から取り出す場合は、陰極室16のめっき液Q
1を配管23を通してめっき液タンク21に戻し、陰極
室16からめっき液Q1を排出した状態で、被めっき基
板Wを取り出す。これにより、めっき液Q1中から被め
っき基板Wを抜き取るのと異なり、被めっき基板Wの引
き抜きが極めて容易となり(例えば、ロボットハンドで
容易にピックアップできる)、複雑な構成の被めっき基
板Wの抜取機構を必要としない。
することにより、多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜
14が大気に曝されることになる。多孔質の中性隔膜又
は陽イオン交換膜14が大気に曝されるとめっき液Q1
のCuSO4の結晶が生成されたり、多孔質の中性隔膜
又は陽イオン交換膜14が乾燥することにより、膜質が
変化する等の問題が起こるが、ここでは陽極室15に陽
極室液Q2が充満しているから、僅かの陽極室液Q2が多
孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜14を浸透して、そ
の陰極15側の表面を湿潤状態にしているので、このよ
うなCuSO4の結晶の生成や膜質の変化は起こらな
い。
行なう基板めっき装置を例に説明したが、本発明はCu
めっきに限定されるものではなく、他の金属のめっきに
も用いることができる。
明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
板、被めっき基板及び隔膜を垂直に配置することによ
り、陽極電極板表面で発生するめっきに支障となる泡状
の酸素ガスを速やかに陽極室から排出させることができ
ると共に、陰極室中のめっき液を排出できるめっき液排
出機構を設け、めっき終了後に該陰極室のめっき液を排
出し、被めっき基板を取り出せるように構成するので、
従来のようにめっき終了後の被めっき基板をめっき液か
ら引き抜くための複雑な被めっき基板引抜機構を必要と
しない。
極室のめっき液を排出しても、陽極室の液は循環状態又
は液充満状態に保持されるので、陰極室のめっき液を排
出することにより、多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換
膜からなる隔膜が大気等の乾燥した気体に曝され、隔膜
の陰極側表面にめっき液中の成分、例えば硫酸銅の結晶
が生成される傾向、また乾燥により隔膜が変質する傾向
になるが、陽極室の液が該隔膜に僅かに浸透し、その陰
極側表面が湿潤状態にあるから、この結晶の生成や隔膜
の変質を防止できる。
極室を開放型とし液がオーバーフローできる構成とした
ので、陽極電極板表面で発生した酸素ガスは上部開放部
を通って、液から分離し易くなる。
膜の片面又は両面に液と電気の通過に支障とならない多
孔体の補強板を設けたことにより、陰極室にめっき液が
充満され、陰極室の液圧が陽極室の液圧以上になっても
隔膜が陽極室側に突出(変形)することがなく、隔膜と
被めっき基板及び隔膜と陽極電極板の位置の間隔が平行
に維持され、被めっき基板に膜厚の均一なめっき膜が形
成される。
極電極板と隔膜の間に泡防御材を設けることにより、め
っき処理中に不溶解性の陽極電極板の表面から液中に泡
が発生するが、この泡が隔膜や補強板に付着することが
防止され、この泡により電場が乱される(電流の流れが
乱される)ことなく、被めっき基板面に均一な膜厚のめ
っき膜が形成できる。
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 不溶解性の陽極電極板と被めっき基板を
対向して配置すると共に、該陽極電極板と被めっき基板
の間に多孔質の中性隔膜又は陽イオン交換膜からなる隔
膜を配置しめっき槽内を陽極室と陰極室に隔離し、該被
めっき基板に金属めっきを施す基板めっき装置におい
て、 前記陽極電極板、前記被めっき基板及び前記隔膜を垂直
に配置すると共に、少なくとも前記陰極室中のめっき液
を排出できるめっき液排出機構を設け、 めっき終了後に前記陰極室のめっき液を排出し、該陰極
室から被めっき基板を取り出せるように構成したことを
特徴とする基板めっき装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の基板めっき装置におい
て、 前記陰極室のめっき液を排出しても、前記隔膜で隔離さ
れた陽極室の液は循環状態又は液充満状態に保持されて
いることを特徴とする基板めっき装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の基板めっき装置
において、 前記陰極室は密閉型に構成され、 前記陽極室はその上部が開放された開放型とし、液がオ
ーバーフローできる構成としたことを特徴とする基板め
っき装置。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
基板めっき装置において、 前記隔膜の片面又は両面に液と電気の通過に支障となら
ない多孔体の補強板を設けたことを特徴とする基板めっ
き装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の
基板めっき装置において、 前記陽極電極板と前記隔膜の間に該陽極電極板表面から
発生するガスが該隔膜表面又は前記補強板に付着するこ
とを防止する泡防御材を設けたことを特徴とする基板め
っき装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37093298A JP3639134B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 基板めっき装置 |
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---|---|
JP2000192298A true JP2000192298A (ja) | 2000-07-11 |
JP3639134B2 JP3639134B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=18497845
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-
1998
- 1998-12-25 JP JP37093298A patent/JP3639134B2/ja not_active Expired - Lifetime
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