JP2001024307A - めっき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶解性の陽極電極を用いためっき装置であっ
ても、ブラックフィルム等に起因するパーティクルによ
るめっき品質の低下を防止できるめっき装置を提供す
る。 【解決手段】 めっき槽１０内に陽極電極３０を配設
し、めっき液噴射管３５からめっき槽１０内にめっき液
を流入することで被めっき基板Ｗの被めっき面にめっき
液の噴流を当接しながら陽極電極３０と被めっき基板Ｗ
間に通電することでめっきを行う。めっき槽１０に流入
しためっき液の一部を、陽極電極３０の周囲（又は陽極
電極３０に設けた貫通孔）からめっき槽１０外部に流出
せしめる流出口１１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被めっき基板のめっきに用いて好適なめっき装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ウエハ等の表面に配線用の
微細な溝や穴が形成された被めっき基板の該溝や穴等を
埋めるのに、銅めっき等の金属めっき装置を用い、金属
めっきで該溝や穴を埋める手法が採用されている。従来
この種のめっき装置として、フェースダウン方式の噴流
めっき装置がある。このめっき装置は、図１０に示すよ
うに、めっき槽２００の上部に半導体ウエハ等の被めっ
き基板Ｗをその被めっき面を下向きに配置し（被めっき
基板Ｗは基板保持部２２０に保持されている）、めっき
液貯留槽２０３内のめっき液をポンプ２０５によりめっ
き液供給管２０７を通して、めっき槽２００の底部から
噴出させ、陽極板２１１に設けた孔又は網目を通して、
被めっき基板Ｗの被めっき面中央に垂直にめっき液の噴
流を当接してめっきするようにしている。

【０００３】めっき槽２００をオーバーフローしためっ
き液は、めっき槽２００の外側に配置されためっき液受
け２０９により回収されめっき液貯留槽２０３に戻され
る。そして陽極板２１１と被めっき基板Ｗの間に所定の
電圧Ｅを印加することにより陽極電極２１１と被めっき
基板Ｗ間にめっき電流が流れ、被めっき基板Ｗの被めっ
き面にめっき膜が形成される。

【０００４】しかしながら上記従来の噴流式めっき装置
では、噴流が陽極板２１１に設けられた１又は複数の孔
又は網目を通って被めっき基板Ｗの被めっき面に流れて
いくため、陽極板２１１として溶解性電極を用いた場
合、陽極板２１１表面に付着していたブラックフィルム
の剥離片等がめっき液と共に被めっき面に運搬され、め
っき品質を低下させるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は、溶解性の陽極電極
を用いためっき装置であっても、ブラックフィルム等に
起因するパーティクルによるめっき品質の低下を防止で
きるめっき装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、めっき槽内に陽極電極を配設し、めっき槽
内にめっき液を流入することで被めっき基板の被めっき
面にめっき液の噴流を当接しながら前記陽極電極と被め
っき基板間に通電することでめっきを行うめっき装置に
おいて、前記めっき槽に流入しためっき液の一部を、陽
極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき槽
外部に流出せしめる流出口を設けたことを特徴とする。

【０００７】このような流出口を設けることにより、陽
極電極表面に形成されたブラックフィルムが剥離し、微
小なパーティクルになったものをめっき液と共にめっき
槽外部に流出でき、微小なパーティクルがめっき液に混
合して被めっき基板の被めっき面に運搬されて付着する
ことを防止できる。ブラックフイルム以外の陽極電極へ
の付着物や堆積物の被めっき基板の被めっき面への付着
も同様に防止できる。

【０００８】また本発明は、めっき槽内にめっき液を流
入することで被めっき基板の被めっき面にめっき液の噴
流を当接しながらめっき槽内に配設した陽極電極と被め
っき基板間に通電することでめっきを行うめっき方法に
おいて、前記めっき槽内に流入しためっき液の一部を陽
極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき槽
外部に流出せしめることを特徴とする。

【０００９】また本発明にかかるめっき装置は、めっき
槽の側壁又は底面の中心から離れた位置で、めっき槽の
中心軸に対して対称の複数の位置にめっき液噴射管を配
設すると共に、これらめっき液噴射管からめっき液面の
概ね中央部に向けてめっき液が噴射するように構成し、
めっき液をめっき槽の上部からオーバーフローさせなが
ら、被めっき基板の被めっき面をめっき液面に接触又は
めっき液中に浸漬してめっきを行うことを特徴とする。

【００１０】これによってめっき液中に設置した陽極電
極にめっき液の噴流が直接触れないようにすることが容
易に行える。まためっき液面の中央部が盛り上がる。め
っき液面の中央部を盛り上げることは、被めっき基板を
めっき液中に浸漬してめっきを行う場合でも、めっきを
開始する前に被めっき基板とめっき液を接触させる段階
で、被めっき基板の被めっき面とめっき液の間から気泡
を除去するのに有効である。

【００１１】また本発明は、めっき槽の側壁又は底面の
中心から離れた位置で、めっき槽の中心軸に対して対称
の複数の位置にめっき液噴射管を配設して、これらめっ
き液噴射管からめっき液を噴射し、めっき液をめっき槽
の上部からオーバーフローさせながら、被めっき基板の
被めっき面をめっき液面に接触又はめっき液中に浸漬し
てめっきを行うめっき装置であって、前記めっき液噴射
管によるめっき液の噴射方向は、めっき液がオーバーフ
ローする液面とめっき槽の中心軸より該めっき液噴射管
に近い側で交わり、中心軸の部分では被めっき基板半径
の１／２より小さい距離だけ中心軸から離れた位置を通
過し、且つ全てのめっき液噴射管によるめっき液の噴射
方向は中心軸に向かって同じ側に略同じ角度だけ傾斜し
ていることを特徴とする。

【００１２】これによってめっき液中に設置した陽極電
極にめっき液の噴流が直接触れないようにすることが容
易に行えるばかりか、めっき槽内で緩やかな渦流を生じ
させ、流れを安定させると共に、噴流だけでは流速が低
下する外周部に流速を与え、被めっき面全体の流速分布
を改善する。めっき液の液面の中央部を高くした状態で
めっき液に回転を与えるためには、噴流の方向は被めっ
き基板半径の１／２より小さい距離だけ中心軸から離れ
た位置を通過することが良い。

【００１３】また本発明は、前記めっき槽の側壁又は底
面にめっき液噴射管を取り付けた構造のめっき装置に、
更にめっき槽に流入しためっき液の一部が、めっき槽の
内部のめっき液中に配設された陽極電極に設けた貫通孔
を通して又は陽極電極の周囲からめっき槽の外部に流出
する構造を持つことを特徴とする。

【００１４】これによって陽極電極表面に形成されたブ
ラックフィルムが剥離し、微小なパーティクルになった
ものをめっき液と共にめっき槽外部に流出でき、微小な
パーティクルがめっき液に混合して被めっき基板の被め
っき面に運搬されて付着することを防止できる。ブラッ
クフイルム以外の陽極電極への付着物や堆積物の被めっ
き基板の被めっき面への付着も同様に防止できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の１実施形態の
めっき装置を示す全体概略構成図である。同図に示すよ
うにこのめっき装置は、めっき槽１０のめっき液中の下
部中央に陽極板（陽極電極）３０を設置し、陽極板３０
の中央にめっき液噴射管３５を貫通して設け、まためっ
き槽１０のめっき液面の位置に半導体ウエハ（被めっき
基板）Ｗが位置するように半導体ウエハＷを基板保持部
６３によって保持して構成されている。以下各構成部品
について説明する。

【００１６】めっき槽１０は上面が開放された略円筒形
の容器であって、底部は中央が低いテーパ形状（円錐形
状）となっている。そしてめっき槽１０の最も低い中央
の部分には前記めっき液噴射管３５が突出しており、ま
ためっき液噴射管３５の周囲の位置にはめっき液をめっ
き槽１０の外部に流出させる流出孔１１が設けられてい
る。流出孔１１から流出しためっき液は、フィルター
（又はセパレータ）３７を介してめっき液貯留槽３９に
戻され、ポンプ４１とフィルター４３を介してめっき液
噴射管３５から噴出される。

【００１７】一方めっき槽１０の上縁部の外周にはこれ
を囲むようにめっき液受け１３が設けられ、めっき液受
け１３内のめっき液も前記めっき液貯留槽３９に戻され
るように構成されている。

【００１８】陽極板３０はめっき槽１０の液中の下部中
央であって、その面がめっき槽１０の中心軸に対して垂
直になるように配設されている。この陽極板３０として
は溶解性電極板を用い、銅めっきの場合には含リン銅を
用いる。そしてこの実施形態の陽極板３０は円板状であ
って、その中央に前記めっき液噴射管３５を通す開口３
１を形成している。

【００１９】一方基板保持部６３の上部には基板保持部
６３の昇降のための基板保持部上下駆動機構５７と、下
記する基板押え板６７昇降のための基板押え板上下駆動
機構６１とを設けている。基板押え板上下駆動機構６１
は下方向にはバネ力、上方向にはエアによって駆動する
シリンダで構成され、モータ（回転駆動機構）５９によ
って支えられた枠６１ａ内に収容され、エア配管はモー
タ軸中央を貫通してモータ５９上部でロータリージョイ
ントにより外部に接続される。モータ５９及び基板押え
板上下駆動機構６１は、基板保持部上下駆動機構５７に
よって昇降される。５１は支持アームである。

【００２０】ここで図２は基板保持部６３の部分を示す
断面図であり、図３は基板保持部６３を図２に直交する
方向から見たときの要部拡大断面図であり、図４はシー
ル部材７１の部分の要部拡大断面図である。これらの図
に示すように基板保持部６３は、内部に半導体ウエハＷ
を収納できるウエハ径よりやや大きい径の円筒形状であ
って、その下面はウエハ径より若干小さい径の開口を持
ち、上部が閉じられ、上面の中央に基板保持部６３を支
持する基板保持部回転軸６８を持ち、又その側壁に半導
体ウエハＷを出し入れする際のスリット状の開口６９を
持つ絶縁材からなる基板保持ケース６５と、基板保持ケ
ース６５内に配設され、ウエハ径と略同じ径の円板状の
基板押え板６７とから構成されている。基板押え板６７
は絶縁材からなり、基板押え板６７を上下に移動させる
押え軸６９を上部に持ち、押え軸６９は基板保持部回転
軸６８内を通って上方に伸びている。基板保持ケース６
５下面の開口の周囲にはリング状のシール部材７１を設
け、シール部材７１は半導体ウエハＷ表面と密着するこ
とによりめっき液の侵入を防止する。このシール部材７
１より径の大きい側に複数又はリング状のカソードピン
７３を基板保持ケース６５下面の内側に設け、カソード
ピン７３が半導体ウエハＷ表面の外周部に当接するよう
にしている。半導体ウエハＷのめっき面の電位を均一に
するためには、カソードピン７３は半導体ウエハＷ表面
外周の全域に接触するようカソードピン７３を密に並べ
た形状又は半導体ウエハＷと線接触するようにカソード
ピン７３をリング状の板で形成し、内周部を半導体ウエ
ハＷ側に折り曲げ弾性を持たせた構造にすると良い。な
お図４に示すように基板保持ケース６５の下部で半導体
ウエハＷを押えている周縁部６５ａの内側と外側とをつ
なぐように空気通路６５ｂが設けられている。

【００２１】一方基板保持部６３は図１に示すように基
板保持部上下駆動機構５７により上下されるが、その上
昇位置では基板保持部６３と内部に保持された半導体ウ
エハＷがめっき槽１０内のめっき液に触れない位置にな
り、この位置においてめっき済みの半導体ウエハＷを取
り出し、未処理の半導体ウエハＷを搭載する。一方その
下降位置では半導体ウエハＷの被めっき面がめっき液内
に浸漬される位置となる。

【００２２】そしてこの基板保持部６３からの半導体ウ
エハＷの取り出しは、基板保持部６３をめっき液に接触
しない位置まで上昇させ、基板押え板６７を図２の点線
で示す位置（６７´の位置）まで上昇させた後、図３に
示すように基板保持ケース６５の開口６９からロボット
ハンド７５を挿入し、半導体ウエハＷ裏面を真空吸着し
て持ち上げ、開口６９の部分から半導体ウエハＷを取り
出す。一方基板保持部６３への半導体ウエハＷの挿入・
保持は、逆に未処理の半導体ウエハＷの被めっき面を下
にしてその裏面をロボットハンド７５により真空吸着し
て開口６９から基板保持ケース６５内部に半導体ウエハ
Ｗを挿入し、ロボットハンド７５の真空吸着を解除して
前記シール部材７１及びカソードピン７３上に載置し、
ロボットハンド７５を開口６９から引き出し、基板押え
板６７を下降して半導体ウエハＷの上部を押し下げてシ
ール部材７１及びカソードピン７３に確実に当接させる
ことによって行われる。基板押え板６７の上下動は図１
に示す基板押え軸上下駆動機構６１によって行う。なお
開口６９の中央部分は、ロボットハンド７５を通過させ
るために大きく開口している。

【００２３】ここで半導体ウエハＷ表面に銅を電解メッ
キする場合は、銅はシリコン中へ拡散しやすいため、ウ
エハ表面の被めっき面にはバリヤ層としてＴｉ，Ｔａ，
ＴｉＮ，ＴａＮ等の金属又はその化合物を成膜し、バリ
ヤ層又はその上に薄く成膜された銅層を陰極とし、又前
記陽極板３０を陽極として電解めっきを行う。

【００２４】なお半導体ウエハＷに給電するためのカソ
ードピン７３はめっき液が触れるとカソードピン７３の
部分にもめっき層が析出し、半導体ウエハＷを取り出す
際にカソードピン７３近傍のめっき層を破損する危険性
が高いので、半導体ウエハＷを基板保持部６３により保
持した際に、半導体ウエハＷの表面の外周部をめっき液
が浸入しないようシール部材７１でシールし、カソード
ピン７３を基板保持ケース６５と半導体ウエハＷとシー
ル部材７１で形成されためっき液に触れない空間におい
て半導体ウエハＷ表面に接触させている。

【００２５】従来、めっき槽の下方からめっき液を噴出
させる噴流めっき方式では、半導体ウエハＷの被めっき
面を下にして、半導体ウエハＷはめっき槽のめっき液面
より上に位置し、噴流によって盛り上がっためっき液面
に被めっき面を接触させる方法が一般的であった。しか
し本実施形態では、シール部材７１によって被めっき面
以外をめっき液に接触させない基板保持部６３を用いて
いるため、基板保持部６３と基板保持部６３に保持され
た半導体ウエハＷを、めっき液中に浸漬してめっきを行
うことができる。これにより被めっき面と陽極板３０と
の距離を自由に調整できる。また半導体ウエハＷを基板
保持部６３に保持させたままめっき槽１０外部に移動
し、半導体ウエハＷ及び基板保持部６３を水洗浄するこ
とも可能である。

【００２６】ところでめっき槽１０内部のめっき液流れ
や陽極板３０と被めっき面との間の電界などは円周方向
に必ずしも一様にはならないため、めっきの均一性を向
上するために、半導体ウエハＷの電解めっき中に半導体
ウエハＷをめっき槽１０内で回転させることが有効であ
る。このため前記図１に示すモータ（回転駆動機構）５
９によって基板保持部６３を水平面内で回転させる。な
お半導体ウエハＷを回転させる他の目的は、半導体ウエ
ハＷ表面とめっき液の相対速度を増加することによって
半導体ウエハＷ表面近傍の濃度拡散層を薄くし、これに
よってめっきが供給律速になることを防止し、全面均一
なめっき皮膜を形成し、更に電流密度を大きくし高速め
っきを可能にするためである。

【００２７】基板保持部６３の回転は、上記めっき時だ
けでなく、半導体ウエハＷを基板保持部６３に装着後め
っき液に接触させる際の気泡除去、電解めっき終了後に
基板保持部６３及び半導体ウエハＷをめっき液面上に上
昇させた後の回転による液切りにも有効である。

【００２８】基板保持部６０のめっき中の回転は、１０
〜３００ｒｐｍの低速回転であるが、めっき終了後基板
保持部６３及び半導体ウエハＷをめっき液に接触しない
位置まで上昇させて液切りを行うには、５００ｒｐｍ以
上の回転（望ましくは１０００ｒｐｍ以上の回転）が必
要になる。

【００２９】次に図１に示すめっき装置を用いてめっき
槽１０内でめっきを行う方法を説明する。

【００３０】まず未処理の半導体ウエハＷを基板保持部
６３に装着後、ポンプ４１を駆動することでめっき液貯
留槽３９内のめっき液をめっき液噴射管３５からめっき
槽１０内に噴射する。基板保持部６３を５０〜３００ｒ
ｐｍ程度で回転させながら中央部の盛り上がっためっき
液面に半導体ウエハＷが接触するまで降下し、めっき液
面中央が半導体ウエハＷに接触した状態から更にゆっく
りと基板保持部６３を降下させ、電解めっきを行う。こ
の時の降下速度は３０ｍｍ／秒以下が望ましい。めっき
液面の中央部を盛り上げることは、半導体ウエハＷをめ
っき液中に浸漬してめっきを行う場合でも、めっきを開
始する前に半導体ウエハＷとめっき液を接触させる段階
で半導体ウエハＷの被めっき面とめっき液の間から気泡
を除去するために有効である。こうすることにより、半
導体ウエハＷ下面にめっき液が充填され、半導体ウエハ
Ｗと基板保持ケース６５下部との空間から空気を排出す
る。この空気の排出をさらに効率良く行うため、図４に
示す空気通路６５ｂが設けられている。なおこの空気通
路６５ｂは、めっき後の回転液切り時の液排出用の通路
としても有効である。

【００３１】噴射されためっき液は、めっき槽１０の上
縁部からオーバーフローし、めっき液受け１３に回収さ
れ、配管１５を通ってめっき液貯留槽３９に流入する。
まためっき液噴射管３５から噴射されためっき液の一部
は、前記陽極板３０の外周を通って流出孔１１からめっ
き槽１０の外部に流出させられ、フィルター（又はセパ
レータ）３７によってブラックフイルムの剥離片や陽極
板３０への付着物、堆積物等を除去した後、めっき液貯
留槽３９に流入する。図１に示す実施形態では流出孔１
１からめっき液貯留槽３９の間は重力によって流下させ
ているが、流出孔１１からフィルター（又はセパレー
タ）３７の間にポンプを設けても良い。

【００３２】以上のように陽極板３０の近傍に流出孔１
１を設けたので、陽極板３０表面に形成されたブラック
フィルムが剥離し、微小なパーティクルになったものを
めっき液と共にめっき層１０の外部に流出させることが
でき、前記パーティクルがめっき液に混合して半導体ウ
エハＷの被めっき面にまで運ばれて被めっき面に付着す
ることが防止される。又ブラックフィルム以外にも陽極
板３０への付着物や堆積物が噴流に乗って被めっき面に
まで運搬されて被めっき面に付着することも防止され
る。

【００３３】硫酸銅電解めっきにおいて使用する含リン
銅陽極板は、表面に形成するブラックフィルムの働きに
より、陽極の不動態化を防ぎ、銅の不均化反応を抑制し
ており、健全なめっき膜を作るに当たり重要な役割をな
している。しかしこのブラックフィルムは陽極面から剥
離してパーティクルになり、めっき膜の異常析出にも影
響を与えるため、ブラックフィルムが付着した陽極板３
０と半導体ウエハＷとの位置関係やその間のめっき液の
流れに注意を要する。特に陽極板３０表面を流れためっ
き液の下流に被めっき面を位置させないことが重要であ
る。ブラックフィルムはめっき液より重く、ブラックフ
ィルムの剥離した破片の大部分はめっき層１０底部に沈
み、ブラックフィルム以外の陽極板３０への付着物や堆
積物もめっき液より重いものが多いため、流出孔１１は
この実施形態のように陽極板３０付近の陽極板３０より
も下の位置に設けることが望ましく、またこの実施形態
のようにめっき層１０の底部が錐形状になっている場合
にはその最下点付近に設けることが望ましい。流出孔１
１から流出されるめっき液流れは、陽極板３０表面部に
できるだけ沿った穏やかな流れとし、陽極板３０表面の
ブラックフィルムの剥離片や付着物、堆積物等を、流れ
と共に流出孔１１から流出させる。陽極板３０表面に強
い流れを当てることはブラックフィルムの剥離を促進
し、ブラックフィルムの状態を安定に保つ上で望ましく
ないので、避けるべきである。

【００３４】上記実施形態においてはめっき液噴射管３
５を陽極板３０の中央に通すとともに、めっき液の一部
を陽極板３０の周囲から陽極板３０の下方にある流出孔
１１を通してめっき槽１０の外部に流出するようにして
いるが、図５に示すように、陽極板３０自体に複数の貫
通孔３３を設け、これらの貫通孔３３を通っためっき液
を流出孔１１からめっき槽１０の外部に流出するように
しても良い。このように構成しても陽極板３０の表面か
ら剥離したブラックフィルムや陽極板３０への付着物や
堆積物が噴流に乗って被めっき面にまで運搬されて被め
っき面に付着することを防止できる。

【００３５】陽極板３０は半導体ウエハＷの被めっき面
と略同じ程度の大きさがあれば図５に示すように半導体
ウエハＷに対向した平面とするが、陽極板３０が半導体
ウエハＷの被めっき面に比べて大幅に小さく、且つ半導
体ウエハＷの被めっき面と陽極板３０との間隔が小さい
場合には、図６に示すように球面状にすることが望まし
い。

【００３６】また図５，図６に示す実施形態において
は、めっき液噴射管３５を、噴流が陽極板３０に直接触
れないように、めっき槽１０の底面（側壁であってもよ
い）の外周の近傍（中心軸から離れた位置）に、同一高
さで円周に沿って等間隔に複数本（図では４本）設置し
ている。めっき液噴射管３５の噴射方向は、めっき槽１
０の上端部と噴流の方向線がめっき槽１０の中央より該
めっき液噴射管３５に近い側で交わり、且つめっき槽１
０の中心軸から若干横方向にずれた方向を向き、さらに
めっき槽１０の中心軸部分では半導体ウエハＷの半径の
１／２より小さい距離だけ中心軸から離れた位置を通過
するようにしている。なお半導体ウエハＷの中心軸とめ
っき槽１０の中心軸とは一致している。同一のめっき槽
１０に配設された全てのめっき液噴射管３５について、
めっき液がオーバーフローする平面と噴射方向線との交
点とめっき槽１０の中心軸との間隔は全てのめっき液噴
射管３５について略同一の間隔であり、噴射方向は全て
のめっき液噴射管３５について、めっき槽１０の中心軸
に向かって同じ側に略同じ角度だけずれているように、
めっき液噴射管３５の方向を調節する。全てのめっき液
噴射管３５の流量は、相互に略等しくなるように各めっ
き液噴射管３５に設けた図示しない流量調整弁によって
調整する。

【００３７】これら複数のめっき液噴射管３５を用いる
ことにより、陽極板３０をめっき槽１０の中央に配置す
ると共に、めっき液噴射管３５からの噴流により、液面
中央部を盛り上げることができ、前述のように半導体ウ
エハＷを下降することでその被めっき面のめっき液との
接触を徐々に広げ、半導体ウエハＷ下面の気泡を除去す
ることが容易に可能になる。

【００３８】まためっき液噴射管３５によるめっき液の
噴射方向を上述のように設定したので、略円筒形のめっ
き槽１０内に緩やかな渦流が生じ、流れが安定すると共
に、噴流だけでは流速が低下するめっき槽１０の外周部
に流速を与え、被めっき面全体の流速分布を改善するこ
とができる。めっき槽１０内のめっき液を回転させるだ
けであれば噴流の方向はめっき槽１０外周に沿う方向
（水平面方向）に向けることが効果的であるが、その場
合めっき液面は中央が低く外周が高くなり、半導体ウエ
ハＷ下面の気泡を除去しにくい。そこで液面の中央部を
高くした状態でめっき液に回転を与えるため、噴流の方
向は上述の様に半導体ウエハＷ半径の１／２より小さい
距離だけ中心軸から離れた位置を通過させるのが良い。

【００３９】また図７に示すように陽極板３０を貫通し
ためっき液を配管からなる流出孔１１からめっき槽１０
外部に流出させるようにしても良い。この実施形態の場
合、めっき液噴射管３５を陽極板３０の上部中央にその
噴出口が真上を向くように設置している。

【００４０】このように構成しても陽極板３０の表面か
ら剥離したブラックフィルムや陽極板３０への付着物や
堆積物が噴流に乗って半導体ウエハＷの被めっき面にま
で運搬されて被めっき面に付着することを防止できる。
まためっき液面中央を盛り上げることができることも言
うまでもない。

【００４１】また図８に示す実施形態は、めっき槽１０
を略円筒形に形成し、底部の周囲部分は中央が低くなる
ようなテーパ形状で、中央部は略平面とし、めっき槽１
０内の下部中央に設けた陽極板３０の外周の略下方にめ
っき液をめっき槽１０の外部に排出する複数の流出孔１
１を設けている。

【００４２】めっき槽１０の内周側面には、めっき液供
給部４５が設けられ、その内部は多孔板４７によって仕
切られ、多孔板４７の下の部屋にはめっき液供給管４９
が接続されている。多孔板４７によって仕切られた上側
の部屋にはめっき槽１０の内側に向かう第２の多孔板４
８が同一高さで円周に沿って設けられている。従ってめ
っき液供給管４９からめっき液供給部４５内に導入され
ためっき液は、多孔板４７，４８を通過してめっき槽１
０の内部に略水平で且つめっき槽１０の中心軸方向を向
いて流出される。

【００４３】まためっき槽１０内の第２の多孔板４８よ
りも上の位置に仕切り板８０を設け、仕切り板８０の中
央にはウエハ直径より小さい直径を持つ１つの穴８１を
設けている。これによって仕切り板８０より下側は、仕
切り板８０に設けた穴８１と底面の流出孔１１だけが開
口となるため、めっき液供給管４９から供給されるめっ
き液の流量の大半が穴８１から半導体ウエハＷに向かっ
て流れる。仕切り板８０の穴８１から上昇しためっき液
は半導体ウエハＷ表面に新たなめっき液を供給し、めっ
き槽１０の上端部からオーバーフローする。オーバフロ
ーしためっき液は上記実施形態と同様にめっき液受け１
３によって回収される。

【００４４】一方めっき液の一部は、下方の陽極板３０
に向かって流れ、陽極板３０表面のブラックフィルム剥
離片や付着物等と共に、底面の流出孔１１から流出す
る。

【００４５】オーバーフローしためっき液及び流出孔１
１から流出しためっき液をろ過してめっき液供給管４９
に供給する手段は、前記図１で説明した手段と同様であ
る。また半導体ウエハＷを保持する手段も図１で説明し
た機構（または下記する図９で説明する機構）を用いる
ことができる。

【００４６】ところで噴流による半導体ウエハＷの被め
っき面の中央から外周に至る流れは、半径方向の流速の
不均一をもたらし、めっき液をめっき槽の中心周りに渦
流とすることや、半導体ウエハＷを回転させることは不
均一を低減させる効果はあっても完全に解消することは
難しい。被めっき面と流れの相対速度を被めっき面全体
で均一にする方法として、被めっき面に沿った平行流を
用いる方法があるが、基板保持部６３の被めっき面の開
口の周囲に段差や勾配ができるため、平行流を実現する
ことは困難が多い。

【００４７】一方半導体ウエハＷを並進回転運動させる
ことにより、被めっき面全体のめっき液との相対速度分
布を改善することが可能である。並進回転運動はスクロ
ール運動とも呼ばれ、半導体ウエハＷ自体の方向を変化
させることなく、半導体ウエハＷ全体を小さな円運動さ
せる運動であり、半導体ウエハＷ上の全ての点で周囲に
対して同じ相対速度を持つことが特徴である。この場合
でも、めっき槽１０内の流れや電界の不均一の影響を低
減するため、基板保持部回転軸周りにゆっくりとした回
転を行わせる。

【００４８】このための機構の１例を図９に示す。この
機構は、駆動部１００の下に基板保持部１１０を取り付
けて構成されている。基板保持部１１０はＬ１を回転中
心として設けられた回転軸１１１の下部に固定された回
転板１１３に複数のクランク軸１１５によって回転可能
に固定されている。回転軸１１１には回転中心Ｌ１から
スクロール半径だけ偏芯した位置にあるスクロール中心
Ｌ２に中心を持つスクロール軸１１７が回転可能に貫通
固定されている。スクロール軸１１７の下部はスクロー
ル軸１１７からスクロール半径だけ偏芯した位置に中心
を持ち、スクロール軸１１７より大きな半径の円柱状に
加工されて、基板保持部１１０上面に回転可能に固定さ
れている。各クランク軸１１５の中心及びスクロール軸
１１７の中心の相対位置は、回転板１１３と基板保持ケ
ース１１９上面において同一の相対位置になっている。
これによって回転軸１１１を固定してスクロール軸１１
７を回転することにより、基板保持ケース１１９はスク
ロール中心の周りに並進回転運動（スクロール運動）を
行う。回転軸１１１が回転するとスクロール軸１１７の
位置が移動するため、スクロール軸１１７を回転させる
スクロール用モータ１２１は駆動部１００内部において
回転軸１１１上端に固定する。基板押え板１２３を上下
させる基板押え軸１２５は、スクロール軸１１７のスク
ロール中心Ｌ２を貫通し、下方は基板保持ケース１１９
内でスクロール半径に等しい距離だけクランク状に曲げ
て、下端は基板押え板１２３の中心に回転可能で軸方向
の力を伝達するように固定する。基板押え軸１２５の上
部はスクロール軸１１７を貫通後、軸力及び曲げモーメ
ントを伝達するが回転は自在なジョイント２個とクラン
ク軸を用い、回転中心Ｌ１上に配置したエアシリンダ等
の押え板上下駆動機構１２７に接続する。これによりス
クロール運動によっても押え板上下駆動機構１２７の押
し付け力を基板押え板１２３に伝達できる。回転軸１１
１は駆動部１００内で回転用モータ１２９により駆動さ
れる。

【００４９】めっき終了後の回転液切りにおいて、回転
部分の重心を回転中心に近づけるため、スクロールの停
止時に基板保持ケース１１９の中心が回転中心に重なる
ようスクロール軸１１７の停止位置を制御する。この手
段としては光センサ又は磁気センサなどを用いて、スク
ロール軸１１７の駆動歯車の位置をモニタし、スクロー
ル用モータ１２１の停止位置を制御すれば良い。

【００５０】基板保持部１１０の昇降は駆動部１００内
において各駆動機構と軸受けを保持する移動フレーム１
３３を上下駆動機構１３１によって昇降させることによ
り行う。なお、図９では上下の移動量を小さくして示し
てあるが、実際にはめっき槽上部に液切り時の飛散防止
カバーを設けるため、１００ｍｍ程度の移動量が必要で
ある。上下駆動機構１３１による移動は半導体ウエハＷ
の浸漬位置、めっき液面上の回転液切り位置、ウエハ取
り出し位置の３箇所に停止すると共に、めっき開始前の
接液時に回転させながらゆっくりと下降させる必要があ
るため、上下駆動機構１３１はこれらに対応する制御可
能な機構とする。

【００５１】基板保持ケース１１９、基板押え板１２
３、シール部材、カソードピンを用いた半導体ウエハＷ
を保持する機構は、図２と略同じである。なお１３５は
基板取り出し口である。カソードピンと電源とを接続す
る配線は、基板保持ケース１１９の壁内部を通過させ
て、スライド可能なスリップリングにより基板押え軸１
２５に伝え、押え板上下駆動機構１２７に設けた同様の
スライド可能なスリップリングにより外部に取り出し、
図示しない電源の陰極に接続する。

【００５２】なお上記各実施形態ではめっきする被めっ
き基板として半導体ウエハを用いたが、他の各種基板の
めっきに用いても良いことは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、以下のような優れた効果を有する。 請求項１，２に記載するように、めっき槽に流入した
めっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電
極の周囲からめっき槽外部に流出せしめるようにしたの
で、めっき液中への陽極電極からのパーティクル混入が
低減することにより、めっき品質が向上し、歩留まりが
向上する。まためっき膜厚の均一性の向上ができる。

【００５４】請求項３に記載するようにめっき液噴射
管を設置したので、めっき液面の中央部を盛り上げて基
板の被めっき面とめっき液の間から気泡を効果的に除去
できると共に、めっき液中に設置した陽極電極にめっき
液の噴流が直接触れないようにすることが容易に行え
る。

【００５５】請求項４に記載するようにめっき液噴射
管を設置したので、めっき液中に設置した陽極電極にめ
っき液の噴流が直接触れないようにすることが容易に行
えるばかりか、めっき槽内で緩やかな渦流が生じ、流れ
が安定できると共に、噴流だけでは流速が低下する外周
部に流速を与え、被めっき面全体の流速分布を改善でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態を示す全体概略構成図であ
る。

【図２】基板保持部６３の部分を示す断面図である。

【図３】基板保持部６３を図２に直交する方向から見た
ときの要部拡大断面図である。

【図４】シール部材７１の要部拡大断面図である。

【図５】他の実施形態を示す図である。

【図６】他の実施形態を示す図である。

【図７】他の実施形態を示す図である。

【図８】他の実施形態を示す図である。

【図９】半導体ウエハＷを並進回転運動させる機構の１
例を示す図である。

【図１０】従来のめっき装置を示す図である。

【符号の説明】

１０ めっき槽 １１ 流出口 ３０ 陽極板（陽極電極） ３３ 貫通孔 ３５ めっき液噴射管 ６３ 基板保持部 Ｗ 半導体ウエハ（被めっき基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千代 敏 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 富岡 賢哉 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 津田 勝巳 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 粂川 正行 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4K024 AA09 AB01 AB15 BA11 BB12 BC10 CA15 CB02 CB08 CB09 CB13 CB14 CB15 CB18 GA16 5E343 BB24 DD43 FF16 FF17 GG06 GG20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき槽内に陽極電極を配設し、めっき
   槽内にめっき液を流入することで被めっき基板の被めっ
   き面にめっき液の噴流を当接しながら前記陽極電極と被
   めっき基板間に通電することでめっきを行うめっき装置
   において、 前記めっき槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に
   設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき槽外部に流
   出せしめる流出口を設けたことを特徴とするめっき装
   置。
2. 【請求項２】 めっき槽内にめっき液を流入することで
   被めっき基板の被めっき面にめっき液の噴流を当接しな
   がらめっき槽内に配設した陽極電極と被めっき基板間に
   通電することでめっきを行うめっき方法において、 前記めっき槽内に流入しためっき液の一部を陽極電極に
   設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき槽外部に流
   出せしめることを特徴とするめっき方法。
3. 【請求項３】 めっき槽の側壁又は底面の中心から離れ
   た位置で、めっき槽の中心軸に対して対称の複数の位置
   にめっき液噴射管を配設すると共に、これらめっき液噴
   射管からめっき液面の概ね中央部に向けてめっき液が噴
   射するように構成し、めっき液をめっき槽の上部からオ
   ーバーフローさせながら、被めっき基板の被めっき面を
   めっき液面に接触又はめっき液中に浸漬してめっきを行
   うことを特徴とするめっき装置。
4. 【請求項４】 めっき槽の側壁又は底面の中心から離れ
   た位置で、めっき槽の中心軸に対して対称の複数の位置
   にめっき液噴射管を配設して、これらめっき液噴射管か
   らめっき液を噴射し、めっき液をめっき槽の上部からオ
   ーバーフローさせながら、被めっき基板の被めっき面を
   めっき液面に接触又はめっき液中に浸漬してめっきを行
   うめっき装置であって、 前記めっき液噴射管によるめっき液の噴射方向は、めっ
   き液がオーバーフローする液面とめっき槽の中心軸より
   該めっき液噴射管に近い側で交わり、中心軸の部分では
   被めっき基板半径の１／２より小さい距離だけ中心軸か
   ら離れた位置を通過し、且つ全てのめっき液噴射管によ
   るめっき液の噴射方向は中心軸に向かって同じ側に略同
   じ角度だけ傾斜していることを特徴とするめっき装置。
5. 【請求項５】 めっき槽に流入しためっき液の一部が、
   めっき槽の内部のめっき液中に配設された陽極電極に設
   けた貫通孔を通して又は陽極電極の周囲からめっき槽の
   外部に流出する構造を持つことを特徴とする請求項３ま
   たは４記載のめっき装置。