JP2002097598A

JP2002097598A - 電解メッキ装置

Info

Publication number: JP2002097598A
Application number: JP2000289784A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Toyoda; 吉彦豊田; Kiyoshi Hayashi; 清志林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-02
Also published as: US6503376B2; US20020056636A1

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の設置、取り出しが容易にでき、不溶性
陽極において発生した酸素が基板に溜まることにより生
じる析出不良や埋込不良を防止できる、不溶性陽極を用
いたメッキ装置を提供する。【解決手段】不溶性陽極１０の上方に基板４が配置さ
れ、不溶性陽極１０と基板４との間には、不溶性陽極１
０から発生する酸素を取除くためのフィルタ１２Ａが設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電解メッキ装置
に関し、より特定的には、基板上に金属膜を形成するた
めの電解メッキ装置の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電解メッキの原理は、陰極と陽極とに電
圧を印加し、陰極側で電解液から金属を析出させるもの
である。陰極側での反応は、電極から電解液中の金属イ
オンに電子が供給され、金属が析出する。陽極側での反
応は陽極材料により２つに大別される。

【０００３】陽極材料として基板に析出させる金属を用
いた場合は、陽極の金属が電子を放出し、電解液中にイ
オンが溶出する反応が生じる。このような陽極を可溶性
陽極と呼ぶ。また、陽極材料として基板に析出させる金
属よりも貴な金属を用いた場合は、陽極では、電解液中
の水酸化イオン（ＯＨ^-）が電子を放出し、水と酸素と
が生成される反応が生じる。このような陽極を不溶性陽
極と呼ぶ。

【０００４】可溶性陽極を用いた電解メッキ方法は、基
板上に金属が析出した分量と同等の金属が可溶性陽極よ
り電解液に供給されるので、電解液中の金属イオンを一
定に保つことができるという利点がある。

【０００５】図１６は、Proc. of 1993 VLSI Multi
level Interconnection ConferenceのP.470に示され
た、可溶性陽極を用いたＣｕ電解メッキ装置の構造を示
す断面図である。図１６を参照して、このＣｕ電解メッ
キ装置は、メッキ槽１、可溶性陽極２、電解液３、基板
４の上に形成された導電層５、基板４を保持する基板ホ
ルダ６、コンタクト電極７、開口端８ａを有する電解液
導入口８、および、電解液導出口９を備える。電解液３
は電解液導入管８よりメッキ槽１に導入され、電解液導
出口９からオーバーフローにより排出される。可溶性陽
極２は電解液３中に設置され、基板ホルダ６に固定され
た基板４は、可溶性陽極２に対向する上部に設置され
る。このように基板４をメッキ槽１の上部に設置するこ
とにより、電解液の排出を行なうことなく、基板４の出
し入れを容易に行なうことが可能となる。

【０００６】電解メッキを行なうには電流を流す必要が
ある。そのため、基板４上にはシード層と呼ばれる導電
層５が形成されている。この構成により、コンタクト電
極７より導電層５に電流が供給されて、電解メッキを行
なうことができる。また、このＣｕ電解メッキ装置の構
成によれば、基板ホルダー６を回転させる機構が採用で
き、膜厚分布をより良好にすることができる。

【０００７】しかし、このＣｕ電解メッキ装置を用いた
電解メッキ方法では、メッキを行なうにつれて可溶性陽
極２の体積が減るため、可溶性陽極２と陰極との間の距
離が変化する。その結果、形成される膜厚の分布や膜質
が変化するという欠点がある。

【０００８】また、このＣｕ電解メッキ装置を用いたメ
ッキ方法では、可溶性陽極２の溶出をスムーズに行なう
ために可溶性陽極２の表面にブラックフィルムと呼ばれ
る被服膜を形成する必要がある。このブラックフィルム
は可溶性陽極２に添加されたリンの酸化物や銅の酸化物
等から構成されている。ブラックフィルムの密着力は極
めて弱いため、これが電解液３中のパーティクルの原因
となるという欠点もある。

【０００９】これに対し、不溶性陽極を用いた電解メッ
キ方法では陽極が溶出しないため、上記のような問題は
生じない。しかし、不溶性陽極を用いた電解メッキ方法
の問題の１つとして、陽極において酸素が発生する点が
挙げられる。可溶性陽極を用いた電解メッキ装置と同じ
ように基板４を陽極よりも上側に設置した場合、発生し
た酸素が基板４の表面に溜まり、基板表面での金属の析
出が妨げられる。特に、基板表面に凹凸部がある場合、
凹部に酸素が溜まり、基板表面の凹部には金属が析出し
ないため、凹部の埋め込み不良が生じる。

【００１０】このような問題を防ぐため、従来、不溶性
陽極を用いた電解メッキ装置では基板４を陽極よりも下
側に配置する構成が採用されている。図１７は、特開平
６-２８００９８号公報に開示された、従来のＣｕ電解
メッキ装置の構造を示す図である。このＣｕ電解メッキ
装置は、メッキ槽１、電解液３、基板４、基板４上の導
電層５、基板ホルダ６、コンタクト電極７、開口端８ａ
を有する電解液導入管８、電解液導出口９、不溶性陽極
１０、および、シール１１を備える。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１７に示すように、
従来の不溶性陽極を用いた電解メッキ装置では基板４を
陽極よりも下側に配置する構成が採用されているため、
基板４を入れ替える際にメッキ槽１内の電解液３を排出
する必要がある。その結果、基板４のメッキ処理時間が
長くなるという問題がある。

【００１２】また、微量の電解液３がメッキ槽１に残る
ため、電解液量の管理が難しいという問題がある。ま
た、残った電解液３がシール１１に付着し、次に成膜す
る導電層５の表面に電解液３が付着して、導電層５を腐
食する問題も生じる。さらに、導電層５が腐食される結
果、コンタクト電極７と導電層５とのコンタクト不良を
引き起こす。また、残った電解液３がメッキ槽１の外側
に垂れて、電解メッキ装置の配線などを腐食するという
問題も挙げられる。

【００１３】また、構造上、基板ホルダ６を回転させる
ことができないため、膜厚分布が悪くなるという問題も
挙げられる。

【００１４】したがって、この発明は上記のような問題
点を解消するためになされたもので、不溶性陽極を用い
た電解メッキ装置において陰極を陽極よりも上側に設置
した構造を有する電解メッキ装置を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた電解
メッキ装置においては、メッキ槽内に電解液が導入充填
され、上記メッキ槽内に配置される陰極と陽極との間に
電圧を印加して、陰極側の基板上に金属膜を形成する電
解メッキ装置であって、上記金属膜の成膜時に、上記電
解液に溶け出さない不溶性材料からなる陽極と、上記陽
極よりも上方に配置される陰極と、上記陽極と上記陰極
との間に配置され、上記金属膜の成膜時に発生する酸素
を上記基板に到達させないようにするための手段とを備
える。

【００１６】このような手段を設けることにより、陽極
で発生した酸素が陰極に到達するのを防止することがで
きる。その結果、発生した酸素が陰極の表面に溜まり、
陰極表面での金属の析出が妨げられることを防止するこ
とが可能になる。特に、陰極表面に凹凸部がある場合に
は、その効果は大きい。これにより、陰極に成膜される
膜厚分布を良好にすることが可能になる。

【００１７】また、上記発明をより好ましい状態で実現
するために、上記陽極と上記陰極との間に、メッシュ状
のフィルタが配置される。また、酸素を確実に取除くた
めに、上記フィルタは、平面的に見て上記陽極を含むよ
うに配置される。

【００１８】また、フィルタに酸素が溜まると電解分布
や電解液の流れが乱れ、成膜される膜の膜厚分布が不均
一となり、成膜の再現性が悪くなる。このような状態を
回避するために、以下に示すような形態が採用される。

【００１９】上記発明の好ましい形態として、上記フィ
ルタは、中心部から外周部に向かうにしたがって、上方
に向けて傾斜する形状を有する。この形状を採用するこ
とにより、フィルタに到達した酸素をスムーズに上方に
導くことができる。

【００２０】また、上記発明の好ましい形態として、上
記フィルタは、その外周部近傍に、円周方向に配置され
る１以上の開口部が設けられる。この形状を採用するこ
とにより、酸素をフィルタの外周部に設けられた開口部
から逃がすことができる。その結果、酸素は、陰極の外
側において外部に逃げることとなり、陰極に酸素を到達
させることなく、酸素を逃がすことが可能になるまた、
上記発明の好ましい形態として、上記メッキ槽内に、上
記電解液を導入するための電解液導入管をさらに備え、
上記電解液導入管が上記陽極の中心部を貫通し、上記電
解液導入管の開口端が、陽極の上面側に設けられる。ま
た、さらに好ましい形態として、上記陽極の下方に位置
する上記電解液導入管の側面に、上記電解液を導出する
下部導出口が設けられる。この構成を採用することによ
り、フィルタの中心部から外周部に向かう電解液の流れ
を作ることができ、フィルタに到達した酸素をスムーズ
に開口部に導くことが可能になる。

【００２１】また、上記発明の好ましい形態として、上
記フィルタの中心部に開口部が設けられる。この構成に
より、電解液の流れをよりコントロールし易くなり、よ
り均一な膜厚分布を得ることが可能になる。

【００２２】また、上記発明の好ましい形態として、上
記電解液導入管の上記開口端が、上記フィルタの中心部
に設けられる上記開口部と連通するように設けられる。
また、さらに好ましい形態として、上記電解液導入管
が、上記開口部に延びるように設けられる。また、さら
に好ましい形態として、上記フィルタと上記陽極との間
に位置する上記電解液導入管の側面に、上記電解液を導
出する上部導出口が設けられる。また、上記発明の好ま
しい形態として、上記フィルタには、上記フィルタの上
記開口部と、上記電解液導入管の上記開口端とを連通す
る垂下部が設けられる。この構成により、フィルタの機
械的な強度が小さくても使用することが可能になる。ま
た、上部導出口または下上部導出口を設けることによ
り、電解液のメッキ槽１の側面に沿った流れを作ること
が可能になる。

【００２３】また、上記発明の好ましい形態として、上
記フィルタの外周部は、上記メッキ槽の内部に設けられ
る円筒状部材の下端に連結される。この構成により、メ
ッキ槽と円筒状部材との間により酸素導出口が形成さ
れ、フィルタで捉えられた酸素は、この酸素導出口を通
って確実に外部に排出されるので、捉えられた酸素が再
び陰極側に戻ることを防止することが可能になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明に基づいた各実施
の形態における電解メッキ装置について、図を参照しな
がら説明する。

【００２５】（実施の形態１）図１および図２を参照し
て、実施の形態１における電解メッキ装置１００Ａにつ
いて説明する。図１は、電解メッキ装置１００Ａの全体
構成を示す断面図であり、図２は後述するフィルタ１２
Ａの斜視図である。

【００２６】（電解メッキ装置１００Ａの構成）図１を
参照して、この電解メッキ装置１００Ａは、メッキ槽
１、電解液３、基板４、基板４上の導電層５、基板ホル
ダ６、コンタクト電極７、開口端８ａを有する電解液導
入管８、電解液導出口９、不溶性陽極１０、および、フ
ィルタ１２Ａを備える。

【００２７】電解液３は電解液導入管８よりメッキ槽１
に導入され、電解液導出口９からオーバーフローして排
出される。不溶性陽極１０は電解液３中において、基板
ホルダ６に固定された基板４に対して、対向する上部に
設置される。

【００２８】コンタクト電極７より導電層５に電流が供
給されて電解メッキを行なうと、不溶性陽極１０では酸
素が発生する。この酸素を取除くため、不溶性陽極１０
の上方において、不溶性陽極１０と基板４との間にメッ
キ槽１を横断するようにフィルタ１２Ａが設置されてい
る。このフィルタ１２Ａにより、基板４に酸素が到達す
るのを防止することができる。酸素を効果的に取除くた
め、フィルタ１２Ａは、平面的に見て、不溶性陽極１０
を含むように配置される。

【００２９】（フィルタ１２Ａの形状）図２を参照し
て、フィルタ１２Ａの形状を説明する。フィルタ１２Ａ
は、フィルタ本体１２を有し、フィルタ本体１２の外周
領域には複数の開口部１３が円周方向に設けられてい
る。開口部１３を設けることにより、フィルタ本体１２
で捉えられた酸素を開口部１３から外部へ除去すること
ができる。酸素を除去しなければ、酸素がフィルタ本体
１２に溜まり、電解分布や電解液の流れを乱し、膜厚分
布が悪くなる。その結果、成膜の再現性が悪くなるとい
った問題が生じるからである。

【００３０】酸素を確実に取除くために開口部１３は不
溶性陽極１０よりも外側に配置され、また除去した酸素
が再び基板４側に戻るのを防ぐために基板５よりも外側
に配置されている。また、フィルタ本体１２には中心部
から外周部に向かうにしたがって、上方に向けて傾斜す
る形状（すり鉢形状）に設けられ、フィルタ本体１２に
より捉えられた酸素はこの傾斜によりスムーズに開口部
１３に導かれる。フィルタ本体１２の水平方向から傾斜
角（仰角）は約２０度である。また、フィルタ本体１２
はＰＴＦＥよりできており、メッシュの径（粗さ）は約
１μmである。

【００３１】（比較実験）本実施の形態における電解メ
ッキ装置１００Ａと、フィルタ１２Ａが設けられていな
い電解メッキ装置とにより、Ｃｕの電解メッキ方法の比
較実験を行なった。基板４には表面を酸化したシリコン
ウエハを用い、写真製版とドライエッチングにより酸化
膜に幅１μｍ、深さ０.５μｍの溝を形成した。その上
に導電層５としてスパッタリング法によりＣｕ膜を１０
０ｎｍ、電解メッキによりＣｕ膜を５００ｎｍ析出させ
た。

【００３２】このときの電解液は、硫酸、水、および、
硫酸銅からなり、これに市販の添加剤を添加したもので
ある。また、液流量は５Ｌ／ｍｉｎ．、電流は５Ａに設
定している。フィルタ１２Ａがない場合には溝中にＣｕ
膜が埋め込まれていない欠陥が多数観察されたが、フィ
ルタ１２Ａが設けられている場合は特に欠陥は観察され
なかった。このような欠陥は溝に酸素が溜まり、Ｃｕが
析出できなかったため生じたと考えられ、フィルタ１２
Ａを設けることによりこのような欠陥の発生を防止でき
ることがわかる。

【００３３】なお、本実施の形態ではフィルタ本体１２
にＰＴＦＥを用いたが、その他のテフロン（登録商標）
樹脂やポリプロピレンなどの高分子材料を用いてもよ
い。また、セラッミック材料を用いてもよい。セラッミ
ック材料としてはＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣなどを使用できる。
また、フィルタ本体１２に径（粗さ）が約１μｍのメッ
シュを用いたが、酸素を取除くためには径（粗さ）が２
５０μｍより小さいメッシュであればよい。メッシュの
径（粗さ）を変えて成膜を行なった結果を下記表１に示
す。フィルタ本体１２に、２５０μｍより小さいメッシ
ュ径（粗さ）を用いた場合には、欠陥は観察されなかっ
た。

【００３４】なお、フィルタ本体１２にセラミックを用
いた場合、フィルタは多孔質となっており、その粗さは
ポア（孔）のサイズにより決まる。このときのメッシュ
径（粗さ）は、ポア（孔）のサイズで表わされる。

【００３５】

【表１】

【００３６】また、下記表２に示すように、フィルタ本
体１２の傾斜角度（仰角）が５度以下ではフィルタ本体
１２に酸素が溜まることがわかる。酸素をスムーズに除
去するために必要な傾斜角度は、フィルタ本体１２の材
質や電解液の流量により異なるが、５度より大きいこと
が望ましい。

【００３７】

【表２】

【００３８】（作用・効果）以上、本実施の形態におけ
る電解メッキ装置１００Ａによれば、基板４を不溶性陽
極１０よりも上方に設置することにより、基板４の出し
入れが容易になり、電解メッキ終了後メッキ槽１内の電
解液を排出する必要はない。また、基板ホルダ６を回転
させる機構（図示省略）を採用することができるため、
膜厚分布をより良好にすることができる。コンタクト電
極７は容易に洗浄できるので、電解メッキ終了後にコン
タクト電極７に付着した電解液を簡単に除去でき、次の
基板上の導電層の腐食を防止できる。

【００３９】さらに、電解メッキを行なった場合には、
不溶性陽極１０において酸素が発生するが、この酸素を
取除くためのフィルタ１２Ａが設置されているため、基
板４に酸素が到達するのを防止することができる。

【００４０】また、このフィルタ１２Ａには開口部１３
が設けられ、さらに、外側に向けて上向きの傾斜が設け
ているため、フィルタ１２Ａによって捉えられた酸素を
スムーズに排除することを可能とし、酸素がフィルタに
溜まることによる、電解分布や電解液の流れの乱れを回
避し、基板４に成膜される膜厚分布を良好にすることが
可能になる。

【００４１】（実施の形態２）図３および図４を参照し
て、実施の形態２における電解メッキ装置１００Ｂにつ
いて説明する。図３は、電解メッキ装置１００Ｂの全体
構成を示す断面図であり、図４は後述するフィルタ１２
Ｂの斜視図である。

【００４２】（構成）実施の形態１における電解メッキ
装置１００Ａの構成においては、フィルタ１２Ａに傾斜
角をもたせた場合について示したが、図３、図４に示す
ように平坦なフィルタ１２Ｂを用いてもよい。なお、上
記実施の形態１における電解メッキ装置１００Ａと同一
または相当部分については、同一の参照番号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

【００４３】まず、図３を参照して、本実施の形態にお
ける電解メッキ装置１００Ｂの特徴的構成として、不溶
性陽極１０の中心に貫通穴１０ａを設け、この貫通穴１
０ａの上面に開口端８ａが位置するように電解液導入管
８を挿通することで電解液３の流れがフィルタ１２Ｂの
中心領域に当たるようにしている。また、図４を参照し
て、フィルタ１２Ｂは、平坦な形状からなるフィルタ本
体１２の外周部に、円周方向に開口部１３が設けられて
いる。

【００４４】（作用・効果）図３に示すように、フィル
タ１２Ｂに到達した電解液３の流れはフィルタ１２Ｂを
通過する成分とフィルタ１２Ｂの中心から外周に向けて
拡がる成分に分かれる。フィルタ１２Ｂに捉えられた酸
素はフィルタ１２Ｂの中心から外周に向かう流れにより
フィルタ１２Ｂの外周部に導かれ、フィルタ１２Ｂの外
周部に設けられた開口部１３から排出される。このよう
に電解液３の流れを用いることにより、平坦なフィルタ
１２Ｂを用いても、捉えた酸素を有効に排出することが
できる。

【００４５】実施の形態１で述べた基板４と同じように
作成した基板を用いて、本実施の形態における電解メッ
キ装置でＣｕの電解メッキを行なった。Ｃｕ膜を５００
ｎｍ析出させたが、特に欠陥は観察されなかった。

【００４６】また、平坦なフィルタ１２Ｂを用いること
によりフィルタ１２Ｂの作成が容易となり、そのコスト
も小さくできるというメリットがある。また、フィルタ
１２Ｂには添加剤を吸着する作用があるが、フィルタ１
２Ｂの面積が最小限で済む平面形状にすることで、この
ような問題を最小限にすることできる。また、実施の形
態１の構造に比べてこの実施の形態では電解液の流れが
単純であり、膜厚分布がよいというメリットがある。実
施の形態１では８インチウエハ上に５００ｎｍメッキし
たＣｕ膜の膜厚の面内分布が、[標準偏差／平均値]で１
０％であったが、本実施の形態では[標準偏差／平均値]
で６％に改善できた。なお、Ｃｕの膜厚は蛍光Ｘ線を用
いて測定した。なお、[標準偏差／平均値]が６％とは、
蛍光Ｘ線によりウエハ面内の複数点（本実施の形態では
４９点）において膜厚を測定し、その膜厚の標準偏差／
平均値が６％であることを意味する。

【００４７】（実施の形態３）図５を参照して、実施の
形態３における電解メッキ装置１００Ｃについて、説明
する。図５は、電解メッキ装置１００Ｃの全体構成を示
す断面図である。なお、上記実施の形態１および２にお
ける電解メッキ装置１００Ａおよび１００Ｂと同一また
は相当部分については、同一の参照番号を付し、その詳
細な説明は省略する。

【００４８】（構成）図５に示す本実施の形態における
電解メッキ装置１００Ｃは、実施の形態１における電解
メッキ装置１００Ａと実施の形態２における電解メッキ
装置１００Ｃとを組み合わせた構成を有し、フィルタ１
２Ｃをすり鉢形状とした構成と、フィルタ１２Ｃの中央
部から外周部に向かう電解液の流れを作る構成とを有し
ている。

【００４９】実施の形態１で述べた基板４と同じように
作成した基板を用いて、本実施の形態における電解メッ
キ装置１００ＣでＣｕ膜の電解メッキを行なった。Ｃｕ
膜を５００ｎｍ析出させたが、基板には特に欠陥は観察
されなかった。

【００５０】また、下記表３に示すように、実施の形態
２の場合、電解液の流量が５Ｌ／ｍｉｎ．ではフィルタ
に酸素の溜まりが発生したが、本実施の形態では電解液
の流量が１Ｌ／ｍｉｎ.でも酸素の溜まりは発生しなか
った。このように本実施例では酸素をより効率的に除去
することができるので、電解液の流量の設定の自由度が
高くなるというメリットがある。

【００５１】

【表３】

【００５２】また、本実施の形態においても、実施の形
態２と同様に、８インチウエハ上に５００ｎｍメッキし
たＣｕ膜の膜厚の面内分布は[標準偏差／平均値]で６％
と改善されている。

【００５３】（作用・効果）以上、本実施の形態におけ
る電解メッキ装置１００Ｃによれば、実施の形態１およ
び２の電解メッキ装置と比較して、フィルタに捉えた酸
素をさらに効率よく取除くことができ、酸素がフィルタ
に溜まることによる、電解分布や電解液の流れの乱れを
効果的に回避し、基板に成膜される膜厚分布をさらに良
好にすることが可能になる。

【００５４】（実施の形態４）図６を参照して、実施の
形態４における電解メッキ装置１００Ｄについて、説明
する。図６は、電解メッキ装置１００Ｄの全体構成を示
す断面図である。なお、上記実施の形態１〜３における
電解メッキ装置１００Ａ〜１００Ｃと同一または相当部
分については、同一の参照番号を付し、その詳細な説明
は省略する。

【００５５】（構成）図６に示す本実施の形態における
電解メッキ装置１００Ｄの特徴的構成としては、実施の
形態３における電解メッキ装置１００Ｃの構成と比較し
た場合、電解液導入管８の不溶性陽極１０の裏面近傍の
一部に下部導出口８ｂを設けている点が相違する。この
下部導出口８ｂより流れ出した電解液３が、メッキ槽１
の側面に沿った流れを作る。

【００５６】（作用・効果）このような電解液３の流れ
を作ることにより、フィルタ１２Ｃの開口部１３から排
出された酸素が再び基板側に戻るのを防ぐことができ
る。また、不溶性陽極１０の裏側に電解液３が溜まり、
溜まった電解液３の組成が管理できない状態となること
を防ぐことができる。

【００５７】実施の形態１で述べた基板４と同じように
作成した基板を用いて、本実施の形態における電解メッ
キ装置１００ＤでＣｕの電解メッキを行なった。実施の
形態１で述べた基板と同じように作成した基板を用い
て、Ｃｕ膜を５００ｎｍ析出させたが、基板には特に欠
陥は観察されなかった。また、電解液の流量が１Ｌ／ｍ
ｉｎ．の場合でも酸素の溜まりは発生しなかった。

【００５８】（実施の形態５）図７および図８を参照し
て、実施の形態５における電解メッキ装置１００Ｅにつ
いて、説明する。図７は、電解メッキ装置１００Ｅの全
体構成を示す断面図であり、図８は後述するフィルタ１
２Ｅの斜視図である。なお、上記実施の形態１〜４にお
ける電解メッキ装置１００Ａ〜１００Ｄと同一または相
当部分については、同一の参照番号を付し、その詳細な
説明は省略する。

【００５９】（構成）本実施の形態における電解メッキ
装置１００Ｅを、実施の形態２におけ電解メッキ装置１
００Ｂと比較した場合、フィルタ１２Ｅの中心部に開口
部１３ａが設けられている。

【００６０】（作用・効果）図８を参照して、フィルタ
１２Ｅの中心部に開口部１３ａを設けることにより、電
解液導入管８より導入された電解液３の流れのうち一部
は、フィルタ１２Ｅにより妨げられることなく基板４に
到達できる。このように電解液導入管８からの電解液３
の流れに対するフィルタ１２Ｅの影響を小さくすること
により、電解液３の流れをよりコントロールでき、より
均一な膜厚分布を得ることができる。

【００６１】また、フィル１２Ｅが受ける差圧も小さく
できるので、より細かいフィルタを用いることができ
る。実施の形態１で述べた基板４と同じように作成した
基板を用いて、本実施の形態における電解メッキ装置１
００ＥでＣｕの電解メッキを行なった。Ｃｕ膜を５００
ｎｍ析出させたが、基板に特に欠陥は観察されなかっ
た。また、８インチウエハ上に５００ｎｍメッキしたＣ
ｕ膜の膜厚の面内分布が[標準偏差／平均値]で３％と良
好である。

【００６２】図７に示す電解メッキ装置１００Ｅでは、
平面状のフィルタ１２Ｅを用いた場合について示した
が、図９および図１０に示すように傾斜を持ったフィル
タ１２Ｆを用いた電解メッキ装置１００Ｆの場合でも同
様の効果が得られる。

【００６３】（実施の形態６）図１１を参照して、実施
の形態６における電解メッキ装置１００Ｇについて、説
明する。図１１は、電解メッキ装置１００Ｇの全体構成
を示す断面図である。なお、上記実施の形態１〜５にお
ける電解メッキ装置１００Ａ〜１００Ｆと同一または相
当部分については、同一の参照番号を付し、その詳細な
説明は省略する。

【００６４】（構成）図１１に示す本実施の形態におけ
る電解メッキ装置１００Ｇの特徴的構成としては、フィ
ルタ１２Ｇの中心部に開口部１３ａが設けられており、
この開口部１３ａと電解液導入管８の開口端８ａとが連
通するように、電解液導入管８が開口部１３ａに延びる
ように設けられ、開口端８ａに開口部１３ａが固定され
ている。また、フィルタ１２Ｇの中心部に設けられる開
口部１３ａは不溶性陽極１０にも設けられる貫通穴１０
ａよりも平面的にみて内側に配置されている。なお、フ
ィルタ１２Ｇは、上記各実施の形態におけるフィルタと
同様に、開口部１３が形成されている。

【００６５】また、実施の形態４における電解メッキ装
置１００Ｄと同様に、電解液導入管８の不溶性陽極１０
の裏面近傍の一部に下部導出口８ｂを設け、この下部導
出口８ｂより流れ出した電解液３が、メッキ槽１の側面
に沿った流れを作る構成を採用している。

【００６６】（作用・効果）このような構造を採用する
ことにより、フィルタ１２Ｇをメッキ槽１の側面と電解
液導入管８で保持することができ、フィルタ１２Ｇの機
械的な強度が小さくても使用することができる。また、
図９に示す電解メッキ装置１００Ｆの構成と比較した場
合、フィルタ１２Ｇの開口部１３ａを酸素が通り抜ける
可能性をなくすことができる。

【００６７】また、このような電解液３の流れを作るこ
とにより、フィルタ１２Ｇの開口部１３から排出された
酸素が再び基板側に戻るのを防ぐことができる。また、
不溶性陽極１０の裏側に電解液３が溜まり、溜まった電
解液３の組成が管理できない状態となることを防ぐこと
ができる。

【００６８】実施の形態１で述べた基板と同じように作
成した基板を用いて、本実施の形態における電解メッキ
装置１００ＤでＣｕの電解メッキを行なった。実施の形
態１で述べた基板と同じように作成した基板を用いて、
Ｃｕ膜を５００ｎｍ析出させたが、基板には特に欠陥は
観察されなかった。また、電解液の流量が１Ｌ／ｍｉ
ｎ．の場合でも酸素の溜まりは発生しなかった。

【００６９】実施の形態１で述べた基板４と同じように
作成した基板を用いて、本実施の形態における電解メッ
キ装置１００ＧでＣｕの電解メッキを行なった。Ｃｕ膜
を５００ｎｍ析出させたが、基板に特に欠陥は観察され
なかった。また、８インチウエハ上に５００ｎｍメッキ
したＣｕ膜の膜厚の面内分布が[標準偏差／平均値]で３
％と良好である。

【００７０】なお、フィルタ１２Ｇには傾斜がある場合
について示したが、フィルタ１２Ｇに傾斜がない場合で
も同様の効果が得られる。

【００７１】（実施の形態７）図１２を参照して、実施
の形態７における電解メッキ装置１００Ｈについて、説
明する。図１２は、電解メッキ装置１００Ｈの全体構成
を示す断面図である。なお、上記実施の形態１〜６にお
ける電解メッキ装置１００Ａ〜１００Ｇと同一または相
当部分については、同一の参照番号を付し、その詳細な
説明は省略する。

【００７２】（構成）図１２に示す本実施の形態におけ
る電解メッキ装置１００Ｈの特徴的構成として、実施の
形態６における電解メッキ装置１００Ｇと比較した場
合、さらに電解液導入管８の不溶性陽極１０よりも上側
に突き出た部分に上部導出口８ｃを設ける点にある。

【００７３】（作用・効果）このように、上部導出口８
ｃを設けることにより、フィルタ１２Ｇの中心部より外
周部に向かう電解液３の流れが形成され、捉えた酸素を
さらに効率よく取除く効果が得られる。実施の形態１で
述べた基板４と同じように作成した基板を用いて、この
実施の形態における電解メッキ装置１００Ｈを用いてＣ
ｕの電解メッキを行なった。Ｃｕ膜を５００ｎｍ析出さ
せたが、基板に特に欠陥は観察されなかった。また、８
インチウエハ上に５００ｎｍメッキしたＣｕ膜の膜厚の
面内分布が[標準偏差／平均値]で３％と良好である。

【００７４】なお、フィルタ１２Ｇには傾斜がある場合
について示したが、フィルタ１２Ｇに傾斜がない場合で
も同様の効果が得られる。

【００７５】（実施の形態８）図１３を参照して、実施
の形態８における電解メッキ装置１００Ｊについて、説
明する。図１１は、電解メッキ装置１００Ｊの全体構成
を示す断面図である。なお、上記実施の形態１〜７にお
ける電解メッキ装置１００Ａ〜１００Ｈと同一または相
当部分については、同一の参照番号を付し、その詳細な
説明は省略する。

【００７６】（構成）図１３に示す本実施の形態におけ
る電解メッキ装置１００Ｊの特徴的構成としては、フィ
ルタ１２Ｊの中心部に開口部１３ａが設けられており、
この開口部１３ａと電解液導入管８の開口端８ａとを連
通させるため、開口部１３ａから下方に延び、電解液導
入管８に固定される垂下部１２ｂが設けられている。な
お、フィルタ１２Ｊは、上記各実施の形態におけるフィ
ルタと同様に、開口部１３が形成されている。

【００７７】また、実施の形態４における電解メッキ装
置１００Ｄと同様に、電解液導入管８の不溶性陽極１０
の裏面近傍の一部に下部導出口８ｂを設け、この下部導
出口８ｂより流れ出した電解液３が、メッキ槽１の側面
に沿った流れを作る構成を採用している。

【００７８】（作用・効果）この構成を採用することに
よっても、フィルタ１２Ｊをメッキ槽１の側面と電解液
導入管８とで保持することができ、フィルタ１２Ｊの機
械的な強度が小さくても使用することができる。また、
電解液導入管８が不溶性陽極１０よりも上側に突き出さ
ないため、電解液導入管８が電解分布に影響を与えるの
を防ぐことができる。また、図９に示す電解メッキ装置
１００Ｆの構成と比較した場合、フィルタ１２Ｇの開口
部１３ａを酸素が通り抜ける可能性をなくすことができ
る。

【００７９】また、このような電解液３の流れを作るこ
とにより、フィルタ１２Ｇの開口部１３から排出された
酸素が再び基板側に戻るのを防ぐことができる。また、
不溶性陽極１０の裏側に電解液３が溜まり、溜まった電
解液３の組成が管理できない状態となることを防ぐこと
ができる。

【００８０】実施の形態１で述べた基板と同じように作
成した基板を用いて、本実施の形態における電解メッキ
装置１００ＪでＣｕの電解メッキを行なった。Ｃｕ膜を
５００ｎｍ析出させたが、基板に特に欠陥は観察されな
かった。また、８インチウエハ上に５００ｎｍメッキし
たＣｕ膜の膜厚の面内分布が[標準偏差／平均値]で２％
と良好である。

【００８１】なお、フィルタ１２Ｊには傾斜がある場合
について示したが、フィルタ１２Ｊに傾斜がない場合で
も同様の効果が得られる。

【００８２】（実施の形態９）図１４および図１５を参
照して、実施の形態９における電解メッキ装置１００Ｋ
について、説明する。図１４は、電解メッキ装置１００
Ｋの全体構成を示す図であり、図１５は、後述するフィ
ルタ１２Ｋのフィルタ本体１２の斜視図である。なお、
上記実施の形態１〜８における電解メッキ装置１００Ａ
〜１００Ｈ、１００Ｊと同一または相当部分について
は、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００８３】（構成）図１４および図１５に示す本実施
の形態における電解メッキ装置１００Ｋの特徴的構成と
しては、フィルタ１２Ｋのフィルタ本体１２には、酸素
を逃がすための開口部１３が設けられておらず、その代
わりに、フィルタ本体１２の外周部に上方に延びる円筒
状部材１２ｃが設けられ、この側壁１２ｃとメッキ槽１
とにより酸素導出口１４を形成している。なお、本実施
の形態において、フィルタ本体１２に開口部１３が設け
られていない場合について説明したが、開口部１３が設
けられる構造を排除するものではない。

【００８４】（作用・効果）このように、酸素導出口１
４を形成することにより、フィルタ１２Ｋで捉えられた
酸素はこの酸素出口１３を通って確実に外部に排出され
るので、捉えられた酸素が再び基板側に戻ることはな
い。

【００８５】実施の形態１で述べた基板と同じように作
成した基板を用いて、本実施の形態における電解メッキ
装置１００ＫでＣｕの電解メッキを行なった。Ｃｕ膜を
５００ｎｍ析出させたが、基板に特に欠陥は観察されな
かった。また、８インチウエハ上に５００ｎｍメッキし
たＣｕ膜の膜厚の面内分布が[標準偏差／平均値]で３％
と良好である。

【００８６】なお、上述した、各実施の形態における電
解メッキ装置の構成は、一例であって、上記形態に限定
されるものでなく、各電解メッキ装置の特徴的構造を適
宜組合せて使用することが可能である。たとえば、上記
実施の形態９において構成した酸素導出口１４を上記各
実施の形態における電解メッキ装置に適用することが可
能である。

【００８７】また、上記各実施の形態においては、好ま
しい形態として電解液導入管８を設ける構造を開示して
いるが、電解液導入管８を設けない構造、またはたの手
段により、電解液に流れを与える構成を採用することも
可能である。

【００８８】したがって、上述した各実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
画定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で
のすべての変更が含まれることが意図される。

【００８９】

【発明の効果】この発明に基づいた電解メッキ装置によ
れば、陰極と陽極との間に金属膜の成膜時に発生する酸
素を基板に到達させないようにするための手段を設ける
ことにより、陽極で発生した酸素が陰極に到達するのを
防止することができる。その結果、発生した酸素が陰極
の表面に溜まり、陰極表面での金属の析出が妨げられる
ことを防止することが可能になる。これにより、陰極に
成膜される膜厚分布を良好にすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における電解メッキ装置１００
Ａの全体構成を示す断面図である。

【図２】フィルタ１２Ａの斜視図である。

【図３】実施の形態２における電解メッキ装置１００
Ｂの全体構成を示す断面図である。

【図４】フィルタ１２Ｂの斜視図である。

【図５】実施の形態３における電解メッキ装置１００
Ｃの全体構成を示す断面図である。

【図６】実施の形態４における電解メッキ装置１００
Ｄの全体構成を示す断面図である。

【図７】実施の形態５における電解メッキ装置１００
Ｅの全体構成を示す断面図である。

【図８】フィルタ１２Ｅの斜視図である。

【図９】実施の形態５の他の形態における電解メッキ
装置１００Ｆの全体構成を示す断面図である。

【図１０】フィルタ１２Ｆの斜視図である。

【図１１】実施の形態６における電解メッキ装置１０
０Ｇの全体構成を示す断面図である。

【図１２】実施の形態７における電解メッキ装置１０
０Ｈの全体構成を示す断面図である。

【図１３】実施の形態８における電解メッキ装置１０
０Ｊの全体構成を示す断面図である。

【図１４】実施の形態９における電解メッキ装置１０
０Ｋの全体構成を示す断面図である。

【図１５】フィルタ１２Ｋのフィルタ本体１２の斜視
図である。

【図１６】可溶性陽極を用いた電解メッキ装置の構造
を示す断面図である。

【図１７】不溶性陽極を用いた電解メッキ装置の構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１メッキ槽、２可溶性陽極、３電解液、４基
板、５導電層、６基板ホルダー、７コンタクト電
極、８電解液導入管、８ａ開口端、８ｂ下部導出
口、８ｂ上部導出口、９電解液導出口、１０不溶
性陽極、１０ａ貫通穴、１１シール、１２フィルタ
本体、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２
Ｇ，１２Ｊフィルタ、１３，１３ａ開口部、１４
酸素導出口、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００
Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００
Ｊ，１００Ｋ電解メッキ装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メッキ槽内に電解液が充填され、前記メ
ッキ槽内に配置される陰極と陽極との間に電圧を印加し
て、陰極側の基板上に金属膜を成膜する電解メッキ装置
であって、前記金属膜の成膜時に、前記電解液に溶け出さない不溶
性材料からなる陽極と、前記陽極よりも上方に配置される陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置され、前記金属膜の成
膜時に発生する酸素を前記基板に到達させないようにす
るための手段と、を備える、電解メッキ装置。
【請求項２】前記陽極と前記陰極との間には、メッシ
ュ状のフィルタが設けられる、請求項１に記載の電解メ
ッキ装置。
【請求項３】前記フィルタは、平面的に見て前記陽極
を含むように配置される、請求項２に記載の電解メッキ
装置。
【請求項４】前記フィルタは、中心部から外周部に向
かうにしたがって、上方に向けて傾斜する形状を有す
る、請求項２または３に記載の電解メッキ装置。
【請求項５】前記フィルタは、その外周部近傍に、円
周方向に配置される１以上の開口部を有する、請求項２
から４のいずれかに記載の電解メッキ装置。
【請求項６】前記メッキ槽内に、前記電解液を導入す
るための電解液導入管をさらに備え、前記電解液導入管が前記陽極の中心部を貫通し、前記電
解液導入管の開口端が、陽極の上面側に設けられる、請
求項１から５のいずれかに記載の電解メッキ装置。
【請求項７】前記陽極の下方に位置する前記電解液導
入管の側面に、前記電解液を導出する下部導出口が設け
られる、請求項６に記載の電解メッキ装置。
【請求項８】前記フィルタの中心部に開口部が設けら
れる、請求項６または７に記載の電解メッキ装置。
【請求項９】前記電解液導入管の前記開口端が、前記
フィルタの中心部に設けられる前記開口部と連通するよ
うに設けられる、請求項８に記載の電解メッキ装置。
【請求項１０】前記電解液導入管が、前記開口部に延
びるように設けられる、請求項９に記載の電解メッキ装
置。
【請求項１１】前記フィルタと前記陽極との間に位置
する前記電解液導入管の側面に、前記電解液を導出する
上部導出口が設けられる、請求項１０に記載の電解メッ
キ装置。
【請求項１２】前記フィルタには、前記フィルタの前
記開口部と、前記電解液導入管の前記開口端とを連通す
る垂下部が設けられる、請求項９に記載の電解メッキ装
置。
【請求項１３】前記フィルタの外周部は、前記メッキ
槽の内部に設けられる円筒状部材の下端に連結される、
請求項２から１２のいずれかに記載の電解メッキ装置。