JP2004149872A - メッキ処理装置およびメッキ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理基板に対して均一なメッキ膜厚のメッキ膜を成膜することができるメッキ処理装置を提供する。
【解決手段】被処理基板１の外周縁部と接触するカソード電極５とメッキ液槽３内に配設されているアノード電極６との間に電圧を印加してメッキ処理を施すフェイスダウン方式メッキ処理装置において、前記被処理基板１のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極６を上下方向に駆動させるアノード電極駆動装置１３を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】被処理基板１の外周縁部と接触するカソード電極５とメッキ液槽３内に配設されているアノード電極６との間に電圧を印加してメッキ処理を施すフェイスダウン方式メッキ処理装置において、前記被処理基板１のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極６を上下方向に駆動させるアノード電極駆動装置１３を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、メッキ処理装置およびメッキ処理方法に係る発明であって、特に、処理液に浸漬した被処理基板に電圧を印加しながらメッキ処理を行う電解型のメッキ処理装置およびメッキ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコンウエハなどの被処理基板上にＣｕ（銅）等のメッキ膜を成膜するメッキ処理装置として、底部にアノード電極を配置したメッキ液槽内にメッキ液を満たしておき、当該メッキ液液面に対して被処理基板を下向きにして浸漬し、当該状態で被処理基板とアノード電極との間に電圧を印加するフェイスダウン方式のメッキ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来のメッキ処理装置では、被処理基板の外周縁部にカソード電極をコンタクトさせ、当該カソード電極を介して被処理基板に電圧を印加し、アノード電極と対面する側の被処理基板面（以下、被メッキ面とする。）をカソード電極として機能させている。
【０００４】
ところで、被メッキ面内で均一な膜厚のメッキ膜が成膜されることが重要である。これは、メッキ処理を施した結果、被メッキ面内に不均一な膜厚のメッキ膜が成膜され、これにより様々な不具合が生じる可能性があるからである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３１６８８５号公報（第１７図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のメッキ処理装置では、被処理基板に対して均一な膜厚のメッキ膜を成膜することは不可能であった。これは、以下の理由に基づくからである。
【０００７】
フェイスダウン方式のメッキ処理装置では、被処理基板の外周縁部でカソード電極と接触させ電圧を印加させる構造を取っているため、被処理基板において、カソード電極に近い外周縁部近傍では電圧が高くなり、カソード電極から離れて中心部に近づくに連れて電圧が低くなっていた。
【０００８】
したがって、被処理基板の中心部に比べて外周縁部の方がメッキ速度が速くなる傾向にあり、被処理基板の中心付近ではメッキ膜厚が薄く、被処理基板の外周縁部に近づくに連れてメッキ膜厚が厚く成膜されるため、最終的に、被処理基板の被メッキ面には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されていた。
【０００９】
さらに、最近適用が開始されつつある、３００ｍｍへのウエハの大口径化が実施されると、被処理基板の外周縁部と中心部との距離がより長くなるため、被処理基板面内での電位差がより大きくなり、膜厚の不均一性がさらに悪化する傾向にある。
【００１０】
よって、被処理基板面内での電位差を抑制し、膜厚の不均一性を改善することが、メッキプロセスの重要な開発項目となっている。
【００１１】
そこで、この発明は、被処理基板に対して均一な膜厚のメッキ膜を成膜することができるメッキ処理装置およびメッキ処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のメッキ処理装置は、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置とを備えている。
【００１３】
なお、アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置の代わりに、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて前記保持手段を駆動させる保持手段駆動装置、前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記整流板を駆動させる整流板駆動装置、または前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記インサートリングの内径を変化させるインサートリング内径駆動装置のいずれかを備えていてもよい。
【００１４】
また、請求項５に記載のメッキ処理装置では、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極とを備え、前記カソード電極は、前記被処理基板上に形成されているチップパターンに応じて、前記被処理基板の外周縁部および内部において前記被処理基板と接触している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
図１に、本実施の形態に係るメッキ処理装置の構成を示す概略図である。
【００１７】
図１において、被処理基板１は、保持手段２により当該被処理基板１の被メッキ面１ａがメッキ液槽３内に満たされているメッキ液面４に対面するように、保持されている。被処理基板１は、その外周縁部を保持手段２により保持されており、被処理基板１と保持手段２との接触部にはカソード電極５が配設されている。
【００１８】
また、メッキ液槽３の内部には、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６が配設されている。また、メッキ液槽３の底部３ａには、メッキ液を供給するための供給口７が設けられており、また、当該メッキ液槽３の底部３ａからアノード電極６、フィルタ９とを貫通して噴出ノズル８が設けられている。
【００１９】
当該噴出ノズル８は、当該供給口７から供給されるメッキ液をメッキ液槽３の底部３ａからメッキ液面４に向かって吹き上げることにより、メッキ液のオーバフロー循環を発生させている。
【００２０】
またフィルタ９は、メッキ処理時に、アノード電極６の表面に発生するアノードスライム（銅メッキの場合は、銅の微粒子）、アノード電極６の近傍に発生する添加剤の分解副生成物および異物等が、メッキ反応に影響を与えない、あるいは被処理基板１の被メッキ面１ａに付着しないように、上記物質が被処理基板１の近傍に混入するのを防止している。
【００２１】
また、メッキ液槽３のフィルタ９の上方には整流板１０が設けられており、噴出ノズル８から吹き上げられるメッキ液が当該整流板１０を通過することにより、当該メッキ液の液流を制御している。
【００２２】
ところで、メッキ処理を行うためには、保持手段２をメッキ液面４に向かって可動させ、被処理基板１を保持した状態で当該被処理基板１をメッキ液槽３内のメッキ液内に浸漬させる。この様子を図２で示す。
【００２３】
当該浸漬状態において、メッキ処理時に噴出ノズル８から吹き上げられるメッキ液の流れを、被処理基板１の被メッキ面１ａ近傍にて制御するために、インサートリング１１が保持手段２に配設されているカソード電極５のメッキ液面４側に設けられている。
【００２４】
また、メッキ液槽３の外側には外槽１２が設けられており、メッキ液のオーバフロー循環により溢れたメッキ液を回収しており、当該回収されたメッキ液は、図示していない循環経路によりメッキ液の清浄化が行われた後に、再び、供給口７から供給される。
【００２５】
さらに、本実施の形態のメッキ処理装置では、アノード電極６の位置を上下方向に、すなわちメッキ液の深さ方向に駆動させることができるアノード電極駆動装置１３が設けられている。
【００２６】
さて、上記記載のメッキ処理装置を用いてメッキ処理を施す場合には、まず、図２に示すように、保持手段２で保持された被処理基板１をメッキ液槽３内のメッキ液に浸漬させる。次に、当該浸漬状態にて保持手段２を、回転軸がメッキ液面４の法線方向となるように、回転させる。
【００２７】
次に、カソード電極５とアノード電極６との間に電圧を印加することにより、被処理基板１の被メッキ面１ａへのメッキ処理が開始される。
【００２８】
ところで、カソード電極５は被処理基板１の外周縁部において被メッキ面１ａと接触しているため、従来の技術の問題点として指摘したように、カソード電極５に近い外周縁部近傍では電圧が高くなり、カソード電極５から離れて中心部に近づくに連れて電圧が低くなる。
【００２９】
しかし、本実施の形態のメッキ処理装置では、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用しているため、被処理基板１の中心部と当該アノード電極６との距離が、被処理基板１の外周縁部と当該アノード電極６との距離より短くなるので、被処理基板１の外周縁部と当該アノード電極６との間のメッキ液の抵抗値よりも、被処理基板１の中心部と当該アノード電極６との間でのメッキ液の抵抗値の方が相対的に低くなる。
【００３０】
したがって、上記電位差と上記抵抗差とのバランスが図れるように、つまり上記電位差が上記抵抗差により相殺されるように、アノード電極６の形状を予め設定しておくことにより、メッキ処理の初期段階では、被処理基板１の被メッキ面１ａには、均一なメッキ膜が形成される。
【００３１】
ここで、図３で示すように、カソード電極５と接触している被処理基板１の外周縁部とアノード電極６との間のメッキ液の抵抗値をＲｌｅ、被処理基板１の中心部とアノード電極６との間のメッキ液の抵抗値をＲｌｃ、被処理基板１の外周縁部と中心部との間の当該被処理基板１の被メッキ面１ａに成膜されているシード膜の抵抗値をＲｓ、また初期段階においてインサートリング１１および整流板１０により被処理基板１の中心部が外周縁部より（１＋ｋ）倍電流が流れやすいように設定（以下、インサートリング１１等の初期設定をハード設定と称する）したとすると、アノード電極６の厚さ寸法は、メッキ処理の初期段階において抵抗値Ｒｌｅと抵抗値Ｒｌｃとが以下の関係となるように設定される。
【００３２】
Ｖ（１＋ｋ）／（Ｒｌｃ＋Ｒｓ）＝Ｖ／Ｒｌｅ （１）
ここで、式（１）の左辺は被処理基板１の中心部に流れる電流値を示しており、右辺は被処理基板１の外周縁部に流れる電流値を示している。なお、Ｖはアノード電極６−カソード電極５間の電位差である。
【００３３】
すると、式（１）より次式を得る。
【００３４】
Ｒｌｃ＝Ｒｌｅ（１＋ｋ）−Ｒｓ （２）
したがって、式（２）の関係が成立するように、被処理基板被１の中心部とアノード電極６との距離が、処理基板１の外周縁部とアノード電極６との距離より短くなるように、アノード電極６の厚みを決定するのである。
【００３５】
なお、被処理基板１の外周縁部から中心部に近づくにつれて、抵抗値Ｒｓは通常連続的に増加していくので、式（２）より、アノード電極６の厚みは、当該アノード電極６の外周縁部から中心部に近づくにつれて、なめらかに厚くなっていく。
【００３６】
さて、メッキ処理に話を戻して、初期段階では被メッキ面１ａに均一なメッキ膜が成膜されるが、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて式（２）の均衡が崩れるため、被処理基板１の中央部の方がメッキの成膜速度が速くなる。つまり、被処理基板１上におけるメッキ液の電流分布が中央部において密となり、他の箇所に比べて中央部でのメッキ膜が厚く成膜されてしまう。
【００３７】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００３８】
そこで、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、アノード電極６をメッキ液槽３の底部３ａからメッキ面４に向かって駆動させるアノード電極駆動装置１３が設けられている。
【００３９】
つまり、メッキ膜の成膜が進むに連れて抵抗値Ｒｓが低下するので、当該抵抗値Ｒｓの低下に応じて、当該アノード電極駆動装置１３によりアノード電極６を駆動させ当該アノード電極６と被処理基板１との距離を短く変化させる必要がある。このことは、式（２）より明らかである。
【００４０】
具体的に、被処理基板１の外周縁部とアノード電極６との距離をＬとし、アノード電極６の中心部と外周縁部との厚さの差をｌとし、メッキ膜の電気抵抗率に関する定数をρ１とし、メッキ液の電気抵抗率に関する定数をρ２とすると、式（２）は、次のようになる。
【００４１】
ρ２（Ｌ−ｌ）＝ρ２Ｌ（１＋ｋ）−ρ１／ｄ （３）
ここで、ｄはメッキ膜厚（シード膜厚＋メッキ処理により成膜されるメッキ膜厚）である。すると、式（３）より、被処理基板１の外周縁部とアノード電極６との距離Ｌとして、次の関係が得られる。
【００４２】
Ｌ＝α／ｄ−β （４）
ここで、αは定数ρ１／ｋρ２であり、βは定数ｌ／ｋである。
【００４３】
式（４）から分かるように、メッキ膜厚ｄが厚くなるに連れて距離Ｌは小さくなる。よって、図４に示すように、メッキ処理が進むに連れて、式（４）の関係が成立するように距離Ｌを短く、つまりアノード電極駆動装置１３によりアノード電極６を非処理基板１に近づけるように駆動制御するのである。
【００４４】
なお、メッキ膜厚ｄは、例えば次のようにして求めることができる。
【００４５】
一例として、直径２００ｍｍの円盤の被処理基板１において直径１９０ｍｍ以内の範囲に銅メッキ処理を施す場合を想定する。この場合、ファラデーの電気分解の法則より、被処理基板１に銅メッキ膜を厚さ１．０μｍ成膜するのに７６５．７Ｃの電荷量が必要である。これは、
１．０μｍ×（π×９５２ｍｍ２）×８．９ｇ／ｃｍ３×９６５００Ｃ／ｍｏｌ×２／６３．５７ｇ／ｍｏｌ＝７５６．７Ｃ／μｍ
から導出した。
【００４６】
ここで、π×９５２ｍｍ２は、被処理基板１の被メッキ面１ａの面積であり、８．９ｇ／ｃｍ３は、銅の比重であり、９６５００Ｃ／ｍｏｌは、ファラデー定数であり、２は、銅１原子に対して成膜反応に必要な電子数であり、６３．５７ｇ／ｍｏｌは、銅の原子量である。
【００４７】
したがって、メッキ処理中の電流値と当該電流値が流れる時間とを観測することにより累積電荷量が求まり、当該累積電荷量を７６５．７Ｃで割ることにより、成膜される銅メッキの膜厚ｄ’が求まる。よって、合計の膜厚ｄは、シード膜の膜厚と当該ｄ’を加えることにより得られる。
【００４８】
よって、当該求められた膜厚ｄより式（４）に従ってアノード電極６を、アノード電極駆動装置１３により被処理基板１に近づく方向に駆動させることにより、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態での説明では、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよい。ことときは、初期段階において式（２）の「ｋ」が以下の値となるように、ハード設定を行う。
【００５０】
ｋ＝Ｒｓ／Ｒｌｅ （５）
そして、メッキ処理が進むに連れて、式（５）から導かれる次式（６）の関係に基づいて、アノード電極駆動装置１３によりアノード電極６を駆動させることにより、上記と同様、被処理基板１に均一な膜圧のメッキ膜を成膜させることができる。
【００５１】
Ｌ＝α／ｄ （６）
ただし、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用することによりハード設定の自由度が増えるので、均一なメッキ膜を成膜させるためにより木目の細かいハード設定を行うことができる。
【００５２】
＜実施の形態２＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板を保持している保持手段を、メッキの処理状況に応じて上下方向に駆動させる保持手段駆動装置が設けられている。
【００５３】
実施の形態１で説明したように、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて初期のハード設定の均衡が崩れるため、被処理基板１上における電流分布が変化し、最終的には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されてしまう。
【００５４】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００５５】
そこで実施の形態１では、アノード電極６を駆動させるアノード電極駆動装置１３が設けられていたが、図５に示すように本実施の形態では、被処理基板１を保持している保持手段２を上下方向に駆動させる保持手段駆動装置２１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様なので、ここでの説明は省略する。
【００５６】
本実施の形態に係るメッキ処理装置において、実施の形態１と同様にメッキ処理中の電流値と当該電流値が流れる時間とを観測することによりメッキの膜厚ｄ’を求める。よって、当該ｄ’とシード膜厚とを加えた膜厚ｄと式（４）とに基づいて、図５に示す状態から図６に示す状態へ、メッキ処理が進行するに連れて被処理基板１がアノード電極６に近づくように保持手段駆動装置２１により保持手段２を駆動させることにより、実施の形態１と同様、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においても、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよいことは言うまでもない。
【００５８】
＜実施の形態３＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、メッキ液流の制御をしている整流板を、メッキの処理状況に応じて上下方向に駆動させる整流板駆動装置が設けられている。
【００５９】
実施の形態１で説明したように、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて初期のハード設定の均衡が崩れるため、被処理基板１上における電流分布が変化し、最終的には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されてしまう。
【００６０】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００６１】
そこで、図７に示すように本実施の形態では、メッキ液流の制御をしている整流板１０を上下方向に駆動させる整流板駆動装置３１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様なので、ここでの説明は省略する。
【００６２】
メッキ初期段階では、被処理基板１の外周縁部と中心部との間の当該被処理基板１の大きな抵抗値をＲｓを相殺するため、図７に示すように整流板１０を被処理基板１に近づけ配置する。すると、噴出ノズル８から噴出されるメッキ液は被処理基板１の中央部に集中するので、メッキ初期段階において均一なメッキ膜の成膜処理を施すことができる。
【００６３】
しかし、メッキ処理が進むに連れて抵抗値Ｒｓが低下するので、これに応じてメッキ液の流れを変化させる必要がある。
【００６４】
そこで、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、図８に示すように、メッキ処理が進むに連れて整流板１０と被処理基板１との間隔が広がるように、整流板駆動装置３１により当該整流板１０を下方向に駆動させる。
【００６５】
整流板１０と被処理基板１との間隔が広がると、整流板１０の整流作用によりメッキ液が被処理基板１の被メッキ面１ａに対して均等に流れるので、メッキ初期段階で被処理基板１の中心部にメッキ液を集中させていた流れを、メッキ処理が進むに連れて、被処理基板１の被メッキ面１ａ全体に拡散させることができる。
【００６６】
このように、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板１の外周縁部の成膜速度が速くなる傾向にあるメッキ初期段階には、当該被処理基板１中央部にメッキ液流を集中させるように設定されている整流板１０を、メッキ処理が進むに連れてメッキ液流が被メッキ面１ａに対して均等に流れるように、整流板駆動装置３１により整流板１０を下方向に駆動させることにより、実施の形態１と同様、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００６７】
なお、本実施の形態においても、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよいことは言うまでもない。
【００６８】
＜実施の形態４＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板近傍のメッキ液流の制御をしているインサートリングの内径の大きさを、メッキの処理状況に応じて変化させるインサートリング内径駆動装置が設けられている。
【００６９】
実施の形態１で説明したように、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて初期のハード設定の均衡が崩れるため、被処理基板１上における電流分布が変化し、最終的には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されてしまう。
【００７０】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００７１】
そこで、図９に示すように本実施の形態では、メッキ液流の制御をしているインサートリング１１の内径の大きさを駆動させるインサートリング内径駆動装置４１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様なので、ここでの説明は省略する。
【００７２】
インサートリング１１は、その内径を大きくした場合、被処理基板１の中心部におけるメッキ膜厚が薄くなる傾向にある。
【００７３】
そこで、メッキ初期段階では、被処理基板１の外周縁部と中心部との間の当該被処理基板１の大きな抵抗値をＲｓを相殺するため、インサートリング１１の内径を小さくする。これにより、メッキ初期段階において均一なメッキ膜の成膜処理を施すことができる。
【００７４】
しかし、メッキ処理が進むに連れて抵抗値Ｒｓが低下するので、これに応じてメッキ液の流れを変化させる必要がある。
【００７５】
そこで、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、メッキ処理が進むに連れてインサートリング１１の内径を、インサートリング内径駆動装置４１により大きくする。
【００７６】
このように、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、メッキ処理の状況に応じてインサートリング１１の内径を、インサートリング内径駆動装置４１により拡大させることにより、実施の形態１と同様、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態においても、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよいことは言うまでもない。
【００７８】
＜実施の形態５＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板に電圧を印加するカソード電極として、被処理基板に形成されているチップパターンに応じて当該被処理基板の外周縁部および内部においても接触するような形状のカソード電極が用いられている。
【００７９】
図１０に示すように、従来では被処理基板１の外周縁部に沿って点在するようにカソード電極とのコンタクト部５０を取っていた。
【００８０】
しかし、本実施の形態では、図１１に示すように、被処理基板１の外周縁部だけでなく、例えばパターンの形成されていないチップなどの境界においても、カソード電極とのコンタクト部５０，５１が取れるように、カソード電極として、当該被処理基板１に形成されているチップパターンに応じた形状のものを用意する。ここで、被処理基板１とカソード電極とのコンタクトは、メッキ液中で行うウエットコンタクトとなる。
【００８１】
このようにすることにより、被処理基板１の外周辺部と内部との電位差を抑制することができ、一様な電流分布を確保することができる。
【００８２】
なお、インサートリングと接している部分のカソード電極はリング状であり、当該リング状のカソード電極に、図１１で示す網目状のカソード電極の端部を接続することにより、本実施の形態のカソード電極を形成することができる。
【００８３】
したがって、本実施の形態に係るメッキ処理装置として、被処理基板１に形成されているチップパターンに応じた形状のカソード電極を採用し、メッキ処理を行うことにより、被処理基板１に均一なメッキ膜の成膜を行うことができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のメッキ処理装置は、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置とを備えているので、メッキの処理が進むに連れて、アノード電極駆動装置によりアノード電極をカソード側に近づけることができ、メッキ処理の終始に渡って均一なメッキ膜を成幕することができる。
【００８５】
なお、アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置の代わりに、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて前記保持手段を駆動させる保持手段駆動装置、前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記整流板を駆動させる整流板駆動装置、または前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記インサートリングの内径を変化させるインサートリング内径駆動装置のいずれかを備えることにより、上記と同様に、膜厚の均一なメッキ膜厚を形成することができるメッキ処理装置を提供することができる。
【００８６】
本発明の請求項５に記載のメッキ処理装置は、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極とを備え、前記カソード電極は、前記被処理基板上に形成されているチップパターンに応じて、前記被処理基板の外周縁部および内部において前記被処理基板と接触しているので、当該カソード電極により被処理基板に対して電圧を印加することにより、被処理基板の外周辺部と内部との電位差を抑制することができ、一様な電流分布を確保することができる。したがって、被処理基板に均一なメッキ膜の成膜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るメッキ処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】メッキ初期段階における実施の形態１に係るメッキ処理装置の様子を示す概略図である。
【図３】アノード電極−カソード電極間の各抵抗を回路図で示した図である。
【図４】メッキ処理が進むに連れてアノード電極の位置が変化する様子を示す図である。
【図５】メッキ初期段階における実施の形態２に係るメッキ処理装置の様子を示す概略図である。
【図６】メッキ処理が進むに連れて保持手段の位置が変化する様子を示す図である。
【図７】メッキ初期段階における実施の形態３に係るメッキ処理装置の様子を示す概略図である。
【図８】メッキ処理が進むに連れて整流板の位置が変化する様子を示す図である。
【図９】実施の形態４に係るメッキ処理装置の構成を示す概略図である。
【図１０】従来技術による、被処理基板におけるカソード電極とのコンタクト位置を示す図である。
【図１１】実施の形態５に係るメッキ処理装置が有するカソード電極とのコンタクト位置を示す図である。
【符号の説明】
１ 被処理基板、１ａ 被メッキ面、２ 保持手段、３ メッキ液槽、３ａ 底部、４ メッキ液面、５ カソード電極、６ アノード電極、７ 供給口、８噴出ノズル、９ フィルタ、１０ 整流板、１１ インサートリング、１２ 外槽、１３ アノード電極駆動装置、２１ 保持手段駆動装置、３１ 整流板駆動装置、４１ インサートリン内径駆動装置、５０，５１ コンタクト部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、メッキ処理装置およびメッキ処理方法に係る発明であって、特に、処理液に浸漬した被処理基板に電圧を印加しながらメッキ処理を行う電解型のメッキ処理装置およびメッキ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコンウエハなどの被処理基板上にＣｕ（銅）等のメッキ膜を成膜するメッキ処理装置として、底部にアノード電極を配置したメッキ液槽内にメッキ液を満たしておき、当該メッキ液液面に対して被処理基板を下向きにして浸漬し、当該状態で被処理基板とアノード電極との間に電圧を印加するフェイスダウン方式のメッキ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来のメッキ処理装置では、被処理基板の外周縁部にカソード電極をコンタクトさせ、当該カソード電極を介して被処理基板に電圧を印加し、アノード電極と対面する側の被処理基板面（以下、被メッキ面とする。）をカソード電極として機能させている。
【０００４】
ところで、被メッキ面内で均一な膜厚のメッキ膜が成膜されることが重要である。これは、メッキ処理を施した結果、被メッキ面内に不均一な膜厚のメッキ膜が成膜され、これにより様々な不具合が生じる可能性があるからである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３１６８８５号公報（第１７図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のメッキ処理装置では、被処理基板に対して均一な膜厚のメッキ膜を成膜することは不可能であった。これは、以下の理由に基づくからである。
【０００７】
フェイスダウン方式のメッキ処理装置では、被処理基板の外周縁部でカソード電極と接触させ電圧を印加させる構造を取っているため、被処理基板において、カソード電極に近い外周縁部近傍では電圧が高くなり、カソード電極から離れて中心部に近づくに連れて電圧が低くなっていた。
【０００８】
したがって、被処理基板の中心部に比べて外周縁部の方がメッキ速度が速くなる傾向にあり、被処理基板の中心付近ではメッキ膜厚が薄く、被処理基板の外周縁部に近づくに連れてメッキ膜厚が厚く成膜されるため、最終的に、被処理基板の被メッキ面には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されていた。
【０００９】
さらに、最近適用が開始されつつある、３００ｍｍへのウエハの大口径化が実施されると、被処理基板の外周縁部と中心部との距離がより長くなるため、被処理基板面内での電位差がより大きくなり、膜厚の不均一性がさらに悪化する傾向にある。
【００１０】
よって、被処理基板面内での電位差を抑制し、膜厚の不均一性を改善することが、メッキプロセスの重要な開発項目となっている。
【００１１】
そこで、この発明は、被処理基板に対して均一な膜厚のメッキ膜を成膜することができるメッキ処理装置およびメッキ処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のメッキ処理装置は、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置とを備えている。
【００１３】
なお、アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置の代わりに、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて前記保持手段を駆動させる保持手段駆動装置、前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記整流板を駆動させる整流板駆動装置、または前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記インサートリングの内径を変化させるインサートリング内径駆動装置のいずれかを備えていてもよい。
【００１４】
また、請求項５に記載のメッキ処理装置では、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極とを備え、前記カソード電極は、前記被処理基板上に形成されているチップパターンに応じて、前記被処理基板の外周縁部および内部において前記被処理基板と接触している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
図１に、本実施の形態に係るメッキ処理装置の構成を示す概略図である。
【００１７】
図１において、被処理基板１は、保持手段２により当該被処理基板１の被メッキ面１ａがメッキ液槽３内に満たされているメッキ液面４に対面するように、保持されている。被処理基板１は、その外周縁部を保持手段２により保持されており、被処理基板１と保持手段２との接触部にはカソード電極５が配設されている。
【００１８】
また、メッキ液槽３の内部には、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６が配設されている。また、メッキ液槽３の底部３ａには、メッキ液を供給するための供給口７が設けられており、また、当該メッキ液槽３の底部３ａからアノード電極６、フィルタ９とを貫通して噴出ノズル８が設けられている。
【００１９】
当該噴出ノズル８は、当該供給口７から供給されるメッキ液をメッキ液槽３の底部３ａからメッキ液面４に向かって吹き上げることにより、メッキ液のオーバフロー循環を発生させている。
【００２０】
またフィルタ９は、メッキ処理時に、アノード電極６の表面に発生するアノードスライム（銅メッキの場合は、銅の微粒子）、アノード電極６の近傍に発生する添加剤の分解副生成物および異物等が、メッキ反応に影響を与えない、あるいは被処理基板１の被メッキ面１ａに付着しないように、上記物質が被処理基板１の近傍に混入するのを防止している。
【００２１】
また、メッキ液槽３のフィルタ９の上方には整流板１０が設けられており、噴出ノズル８から吹き上げられるメッキ液が当該整流板１０を通過することにより、当該メッキ液の液流を制御している。
【００２２】
ところで、メッキ処理を行うためには、保持手段２をメッキ液面４に向かって可動させ、被処理基板１を保持した状態で当該被処理基板１をメッキ液槽３内のメッキ液内に浸漬させる。この様子を図２で示す。
【００２３】
当該浸漬状態において、メッキ処理時に噴出ノズル８から吹き上げられるメッキ液の流れを、被処理基板１の被メッキ面１ａ近傍にて制御するために、インサートリング１１が保持手段２に配設されているカソード電極５のメッキ液面４側に設けられている。
【００２４】
また、メッキ液槽３の外側には外槽１２が設けられており、メッキ液のオーバフロー循環により溢れたメッキ液を回収しており、当該回収されたメッキ液は、図示していない循環経路によりメッキ液の清浄化が行われた後に、再び、供給口７から供給される。
【００２５】
さらに、本実施の形態のメッキ処理装置では、アノード電極６の位置を上下方向に、すなわちメッキ液の深さ方向に駆動させることができるアノード電極駆動装置１３が設けられている。
【００２６】
さて、上記記載のメッキ処理装置を用いてメッキ処理を施す場合には、まず、図２に示すように、保持手段２で保持された被処理基板１をメッキ液槽３内のメッキ液に浸漬させる。次に、当該浸漬状態にて保持手段２を、回転軸がメッキ液面４の法線方向となるように、回転させる。
【００２７】
次に、カソード電極５とアノード電極６との間に電圧を印加することにより、被処理基板１の被メッキ面１ａへのメッキ処理が開始される。
【００２８】
ところで、カソード電極５は被処理基板１の外周縁部において被メッキ面１ａと接触しているため、従来の技術の問題点として指摘したように、カソード電極５に近い外周縁部近傍では電圧が高くなり、カソード電極５から離れて中心部に近づくに連れて電圧が低くなる。
【００２９】
しかし、本実施の形態のメッキ処理装置では、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用しているため、被処理基板１の中心部と当該アノード電極６との距離が、被処理基板１の外周縁部と当該アノード電極６との距離より短くなるので、被処理基板１の外周縁部と当該アノード電極６との間のメッキ液の抵抗値よりも、被処理基板１の中心部と当該アノード電極６との間でのメッキ液の抵抗値の方が相対的に低くなる。
【００３０】
したがって、上記電位差と上記抵抗差とのバランスが図れるように、つまり上記電位差が上記抵抗差により相殺されるように、アノード電極６の形状を予め設定しておくことにより、メッキ処理の初期段階では、被処理基板１の被メッキ面１ａには、均一なメッキ膜が形成される。
【００３１】
ここで、図３で示すように、カソード電極５と接触している被処理基板１の外周縁部とアノード電極６との間のメッキ液の抵抗値をＲｌｅ、被処理基板１の中心部とアノード電極６との間のメッキ液の抵抗値をＲｌｃ、被処理基板１の外周縁部と中心部との間の当該被処理基板１の被メッキ面１ａに成膜されているシード膜の抵抗値をＲｓ、また初期段階においてインサートリング１１および整流板１０により被処理基板１の中心部が外周縁部より（１＋ｋ）倍電流が流れやすいように設定（以下、インサートリング１１等の初期設定をハード設定と称する）したとすると、アノード電極６の厚さ寸法は、メッキ処理の初期段階において抵抗値Ｒｌｅと抵抗値Ｒｌｃとが以下の関係となるように設定される。
【００３２】
Ｖ（１＋ｋ）／（Ｒｌｃ＋Ｒｓ）＝Ｖ／Ｒｌｅ （１）
ここで、式（１）の左辺は被処理基板１の中心部に流れる電流値を示しており、右辺は被処理基板１の外周縁部に流れる電流値を示している。なお、Ｖはアノード電極６−カソード電極５間の電位差である。
【００３３】
すると、式（１）より次式を得る。
【００３４】
Ｒｌｃ＝Ｒｌｅ（１＋ｋ）−Ｒｓ （２）
したがって、式（２）の関係が成立するように、被処理基板被１の中心部とアノード電極６との距離が、処理基板１の外周縁部とアノード電極６との距離より短くなるように、アノード電極６の厚みを決定するのである。
【００３５】
なお、被処理基板１の外周縁部から中心部に近づくにつれて、抵抗値Ｒｓは通常連続的に増加していくので、式（２）より、アノード電極６の厚みは、当該アノード電極６の外周縁部から中心部に近づくにつれて、なめらかに厚くなっていく。
【００３６】
さて、メッキ処理に話を戻して、初期段階では被メッキ面１ａに均一なメッキ膜が成膜されるが、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて式（２）の均衡が崩れるため、被処理基板１の中央部の方がメッキの成膜速度が速くなる。つまり、被処理基板１上におけるメッキ液の電流分布が中央部において密となり、他の箇所に比べて中央部でのメッキ膜が厚く成膜されてしまう。
【００３７】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００３８】
そこで、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、アノード電極６をメッキ液槽３の底部３ａからメッキ面４に向かって駆動させるアノード電極駆動装置１３が設けられている。
【００３９】
つまり、メッキ膜の成膜が進むに連れて抵抗値Ｒｓが低下するので、当該抵抗値Ｒｓの低下に応じて、当該アノード電極駆動装置１３によりアノード電極６を駆動させ当該アノード電極６と被処理基板１との距離を短く変化させる必要がある。このことは、式（２）より明らかである。
【００４０】
具体的に、被処理基板１の外周縁部とアノード電極６との距離をＬとし、アノード電極６の中心部と外周縁部との厚さの差をｌとし、メッキ膜の電気抵抗率に関する定数をρ１とし、メッキ液の電気抵抗率に関する定数をρ２とすると、式（２）は、次のようになる。
【００４１】
ρ２（Ｌ−ｌ）＝ρ２Ｌ（１＋ｋ）−ρ１／ｄ （３）
ここで、ｄはメッキ膜厚（シード膜厚＋メッキ処理により成膜されるメッキ膜厚）である。すると、式（３）より、被処理基板１の外周縁部とアノード電極６との距離Ｌとして、次の関係が得られる。
【００４２】
Ｌ＝α／ｄ−β （４）
ここで、αは定数ρ１／ｋρ２であり、βは定数ｌ／ｋである。
【００４３】
式（４）から分かるように、メッキ膜厚ｄが厚くなるに連れて距離Ｌは小さくなる。よって、図４に示すように、メッキ処理が進むに連れて、式（４）の関係が成立するように距離Ｌを短く、つまりアノード電極駆動装置１３によりアノード電極６を非処理基板１に近づけるように駆動制御するのである。
【００４４】
なお、メッキ膜厚ｄは、例えば次のようにして求めることができる。
【００４５】
一例として、直径２００ｍｍの円盤の被処理基板１において直径１９０ｍｍ以内の範囲に銅メッキ処理を施す場合を想定する。この場合、ファラデーの電気分解の法則より、被処理基板１に銅メッキ膜を厚さ１．０μｍ成膜するのに７６５．７Ｃの電荷量が必要である。これは、
１．０μｍ×（π×９５２ｍｍ２）×８．９ｇ／ｃｍ３×９６５００Ｃ／ｍｏｌ×２／６３．５７ｇ／ｍｏｌ＝７５６．７Ｃ／μｍ
から導出した。
【００４６】
ここで、π×９５２ｍｍ２は、被処理基板１の被メッキ面１ａの面積であり、８．９ｇ／ｃｍ３は、銅の比重であり、９６５００Ｃ／ｍｏｌは、ファラデー定数であり、２は、銅１原子に対して成膜反応に必要な電子数であり、６３．５７ｇ／ｍｏｌは、銅の原子量である。
【００４７】
したがって、メッキ処理中の電流値と当該電流値が流れる時間とを観測することにより累積電荷量が求まり、当該累積電荷量を７６５．７Ｃで割ることにより、成膜される銅メッキの膜厚ｄ’が求まる。よって、合計の膜厚ｄは、シード膜の膜厚と当該ｄ’を加えることにより得られる。
【００４８】
よって、当該求められた膜厚ｄより式（４）に従ってアノード電極６を、アノード電極駆動装置１３により被処理基板１に近づく方向に駆動させることにより、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態での説明では、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよい。ことときは、初期段階において式（２）の「ｋ」が以下の値となるように、ハード設定を行う。
【００５０】
ｋ＝Ｒｓ／Ｒｌｅ （５）
そして、メッキ処理が進むに連れて、式（５）から導かれる次式（６）の関係に基づいて、アノード電極駆動装置１３によりアノード電極６を駆動させることにより、上記と同様、被処理基板１に均一な膜圧のメッキ膜を成膜させることができる。
【００５１】
Ｌ＝α／ｄ （６）
ただし、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用することによりハード設定の自由度が増えるので、均一なメッキ膜を成膜させるためにより木目の細かいハード設定を行うことができる。
【００５２】
＜実施の形態２＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板を保持している保持手段を、メッキの処理状況に応じて上下方向に駆動させる保持手段駆動装置が設けられている。
【００５３】
実施の形態１で説明したように、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて初期のハード設定の均衡が崩れるため、被処理基板１上における電流分布が変化し、最終的には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されてしまう。
【００５４】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００５５】
そこで実施の形態１では、アノード電極６を駆動させるアノード電極駆動装置１３が設けられていたが、図５に示すように本実施の形態では、被処理基板１を保持している保持手段２を上下方向に駆動させる保持手段駆動装置２１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様なので、ここでの説明は省略する。
【００５６】
本実施の形態に係るメッキ処理装置において、実施の形態１と同様にメッキ処理中の電流値と当該電流値が流れる時間とを観測することによりメッキの膜厚ｄ’を求める。よって、当該ｄ’とシード膜厚とを加えた膜厚ｄと式（４）とに基づいて、図５に示す状態から図６に示す状態へ、メッキ処理が進行するに連れて被処理基板１がアノード電極６に近づくように保持手段駆動装置２１により保持手段２を駆動させることにより、実施の形態１と同様、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においても、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよいことは言うまでもない。
【００５８】
＜実施の形態３＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、メッキ液流の制御をしている整流板を、メッキの処理状況に応じて上下方向に駆動させる整流板駆動装置が設けられている。
【００５９】
実施の形態１で説明したように、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて初期のハード設定の均衡が崩れるため、被処理基板１上における電流分布が変化し、最終的には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されてしまう。
【００６０】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００６１】
そこで、図７に示すように本実施の形態では、メッキ液流の制御をしている整流板１０を上下方向に駆動させる整流板駆動装置３１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様なので、ここでの説明は省略する。
【００６２】
メッキ初期段階では、被処理基板１の外周縁部と中心部との間の当該被処理基板１の大きな抵抗値をＲｓを相殺するため、図７に示すように整流板１０を被処理基板１に近づけ配置する。すると、噴出ノズル８から噴出されるメッキ液は被処理基板１の中央部に集中するので、メッキ初期段階において均一なメッキ膜の成膜処理を施すことができる。
【００６３】
しかし、メッキ処理が進むに連れて抵抗値Ｒｓが低下するので、これに応じてメッキ液の流れを変化させる必要がある。
【００６４】
そこで、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、図８に示すように、メッキ処理が進むに連れて整流板１０と被処理基板１との間隔が広がるように、整流板駆動装置３１により当該整流板１０を下方向に駆動させる。
【００６５】
整流板１０と被処理基板１との間隔が広がると、整流板１０の整流作用によりメッキ液が被処理基板１の被メッキ面１ａに対して均等に流れるので、メッキ初期段階で被処理基板１の中心部にメッキ液を集中させていた流れを、メッキ処理が進むに連れて、被処理基板１の被メッキ面１ａ全体に拡散させることができる。
【００６６】
このように、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板１の外周縁部の成膜速度が速くなる傾向にあるメッキ初期段階には、当該被処理基板１中央部にメッキ液流を集中させるように設定されている整流板１０を、メッキ処理が進むに連れてメッキ液流が被メッキ面１ａに対して均等に流れるように、整流板駆動装置３１により整流板１０を下方向に駆動させることにより、実施の形態１と同様、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００６７】
なお、本実施の形態においても、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよいことは言うまでもない。
【００６８】
＜実施の形態４＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板近傍のメッキ液流の制御をしているインサートリングの内径の大きさを、メッキの処理状況に応じて変化させるインサートリング内径駆動装置が設けられている。
【００６９】
実施の形態１で説明したように、メッキ処理が進行すると被処理基板１に対する上記抵抗値Ｒｓの値が低下していくため、当該メッキ処理が進行するにつれて初期のハード設定の均衡が崩れるため、被処理基板１上における電流分布が変化し、最終的には不均一な膜厚のメッキ膜が成膜されてしまう。
【００７０】
したがって、メッキ膜が薄く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が密になる制御をし、他方メッキ膜が厚く成膜される傾向にある被処理基板の箇所に対して電流分布が疎になる制御をする必要がある。
【００７１】
そこで、図９に示すように本実施の形態では、メッキ液流の制御をしているインサートリング１１の内径の大きさを駆動させるインサートリング内径駆動装置４１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様なので、ここでの説明は省略する。
【００７２】
インサートリング１１は、その内径を大きくした場合、被処理基板１の中心部におけるメッキ膜厚が薄くなる傾向にある。
【００７３】
そこで、メッキ初期段階では、被処理基板１の外周縁部と中心部との間の当該被処理基板１の大きな抵抗値をＲｓを相殺するため、インサートリング１１の内径を小さくする。これにより、メッキ初期段階において均一なメッキ膜の成膜処理を施すことができる。
【００７４】
しかし、メッキ処理が進むに連れて抵抗値Ｒｓが低下するので、これに応じてメッキ液の流れを変化させる必要がある。
【００７５】
そこで、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、メッキ処理が進むに連れてインサートリング１１の内径を、インサートリング内径駆動装置４１により大きくする。
【００７６】
このように、本実施の形態に係るメッキ処理装置では、メッキ処理の状況に応じてインサートリング１１の内径を、インサートリング内径駆動装置４１により拡大させることにより、実施の形態１と同様、メッキ初期段階だけでなくメッキ処理の終始に渡って、被処理基板１に均一な膜厚のメッキ膜を成膜させることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態においても、中心部の厚みが外周縁部の厚みより厚い形状のアノード電極６を採用したが、アノード電極６は平板であってもよいことは言うまでもない。
【００７８】
＜実施の形態５＞
本実施の形態に係るメッキ処理装置では、被処理基板に電圧を印加するカソード電極として、被処理基板に形成されているチップパターンに応じて当該被処理基板の外周縁部および内部においても接触するような形状のカソード電極が用いられている。
【００７９】
図１０に示すように、従来では被処理基板１の外周縁部に沿って点在するようにカソード電極とのコンタクト部５０を取っていた。
【００８０】
しかし、本実施の形態では、図１１に示すように、被処理基板１の外周縁部だけでなく、例えばパターンの形成されていないチップなどの境界においても、カソード電極とのコンタクト部５０，５１が取れるように、カソード電極として、当該被処理基板１に形成されているチップパターンに応じた形状のものを用意する。ここで、被処理基板１とカソード電極とのコンタクトは、メッキ液中で行うウエットコンタクトとなる。
【００８１】
このようにすることにより、被処理基板１の外周辺部と内部との電位差を抑制することができ、一様な電流分布を確保することができる。
【００８２】
なお、インサートリングと接している部分のカソード電極はリング状であり、当該リング状のカソード電極に、図１１で示す網目状のカソード電極の端部を接続することにより、本実施の形態のカソード電極を形成することができる。
【００８３】
したがって、本実施の形態に係るメッキ処理装置として、被処理基板１に形成されているチップパターンに応じた形状のカソード電極を採用し、メッキ処理を行うことにより、被処理基板１に均一なメッキ膜の成膜を行うことができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のメッキ処理装置は、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置とを備えているので、メッキの処理が進むに連れて、アノード電極駆動装置によりアノード電極をカソード側に近づけることができ、メッキ処理の終始に渡って均一なメッキ膜を成幕することができる。
【００８５】
なお、アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置の代わりに、前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて前記保持手段を駆動させる保持手段駆動装置、前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記整流板を駆動させる整流板駆動装置、または前記被処理基板のメッキ状況に応じて前記インサートリングの内径を変化させるインサートリング内径駆動装置のいずれかを備えることにより、上記と同様に、膜厚の均一なメッキ膜厚を形成することができるメッキ処理装置を提供することができる。
【００８６】
本発明の請求項５に記載のメッキ処理装置は、メッキ液が満たされているメッキ液槽と、前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極とを備え、前記カソード電極は、前記被処理基板上に形成されているチップパターンに応じて、前記被処理基板の外周縁部および内部において前記被処理基板と接触しているので、当該カソード電極により被処理基板に対して電圧を印加することにより、被処理基板の外周辺部と内部との電位差を抑制することができ、一様な電流分布を確保することができる。したがって、被処理基板に均一なメッキ膜の成膜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るメッキ処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】メッキ初期段階における実施の形態１に係るメッキ処理装置の様子を示す概略図である。
【図３】アノード電極−カソード電極間の各抵抗を回路図で示した図である。
【図４】メッキ処理が進むに連れてアノード電極の位置が変化する様子を示す図である。
【図５】メッキ初期段階における実施の形態２に係るメッキ処理装置の様子を示す概略図である。
【図６】メッキ処理が進むに連れて保持手段の位置が変化する様子を示す図である。
【図７】メッキ初期段階における実施の形態３に係るメッキ処理装置の様子を示す概略図である。
【図８】メッキ処理が進むに連れて整流板の位置が変化する様子を示す図である。
【図９】実施の形態４に係るメッキ処理装置の構成を示す概略図である。
【図１０】従来技術による、被処理基板におけるカソード電極とのコンタクト位置を示す図である。
【図１１】実施の形態５に係るメッキ処理装置が有するカソード電極とのコンタクト位置を示す図である。
【符号の説明】
１ 被処理基板、１ａ 被メッキ面、２ 保持手段、３ メッキ液槽、３ａ 底部、４ メッキ液面、５ カソード電極、６ アノード電極、７ 供給口、８噴出ノズル、９ フィルタ、１０ 整流板、１１ インサートリング、１２ 外槽、１３ アノード電極駆動装置、２１ 保持手段駆動装置、３１ 整流板駆動装置、４１ インサートリン内径駆動装置、５０，５１ コンタクト部。
Claims (7)
- メッキ液が満たされているメッキ液槽と、
前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、
被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、
前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、
前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極を駆動させるアノード電極駆動装置とを、
備えることを特徴とするメッキ処理装置。 - メッキ液が満たされているメッキ液槽と、
前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、
被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、
前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、
前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて、前記保持手段を駆動させる保持手段駆動装置とを、
備えることを特徴とするメッキ処理装置。 - メッキ液が満たされているメッキ液槽と、
前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、
被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、
前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、
前記メッキ液を前記メッキ液槽の下方から上方に向けて吹き上げる噴出ノズルと、
前記噴出ノズルの液流を制御する整流板と、
前記被処理基板のメッキ状況に応じて、前記整流板を駆動させる整流板駆動装置とを、
備えることを特徴とするメッキ処理装置。 - メッキ液が満たされているメッキ液槽と、
前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、
被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、
前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極と、
前記メッキ液を前記メッキ液槽の下方から上方に向けて吹き上げる噴出ノズルと、
前記噴出ノズルからの吹き上げられるメッキ液を前記被処理基板表面付近で制御するインサートリングと、
前記被処理基板のメッキ状況に応じて、前記インサートリングの内径を変化させるインサートリング内径駆動装置とを、
備えることを特徴とするメッキ処理装置。 - メッキ液が満たされているメッキ液槽と、
前記メッキ液槽内に配設されているアノード電極と、
被処理基板を保持し、メッキ処理時には当該被処理基板を前記メッキ液に浸漬させる保持手段と、
前記保持手段の前記被処理基板との接触部に配設されており、前記被処理基板に対して電圧を印加するカソード電極とを備え、
前記カソード電極は、
前記被処理基板上に形成されているチップパターンに応じて、前記被処理基板の外周縁部および内部において前記被処理基板と接触している、
ことを特徴とするメッキ処理装置。 - 前記アノード電極は、中央部の厚みが外周縁部の厚みより厚くなっている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のメッキ処理装置。 - メッキ液が満たされているメッキ液槽内に、アノード電極とカソード電極に接している被処理基板とを対向配置させ、当該アノード電極と当該カソード電極との間に電圧を印加することにより、当該被処理基板にメッキ処理を施すメッキ処理方法であって、
前記被処理基板のメッキ処理状況に応じて、前記アノード電極と前記被処理基板との対向間隔を変化させる、
ことを特徴とするメッキ処理方法。
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