JP2016098399A - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特徴及び処理条件の異なる複数の基板に対して、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制し得るめっき装置及びめっき方法を提供する。
【解決手段】本開示に係るめっき装置は、アノードを保持するように構成されたアノードホルダと、アノードホルダと対向して配置され、基板を保持するように構成された基板ホルダと、アノードホルダの前面に設けられ、アノードと基板との間に流れる電流が通過する第１の開口を有するアノードマスクと、を有する。アノードマスクは、第１の開口の径を調節可能に構成される。第１の基板にめっきをするとき、第１の開口の径は第１の径に調節される。第２の基板にめっきをするとき、第１の開口の径は、第１の径よりも小さい第２の径に調節される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板にめっきを行うめっき装置及びめっき方法に関する。

従来、半導体ウェハ等の基板の表面に設けられた微細な配線用溝、ホール、又はレジスト開口部に配線を形成したり、基板の表面にパッケージの電極等と電気的に接続するバンプ（突起状電極）を形成したりすることが行われている。この配線及びバンプを形成する方法として、例えば、電解めっき法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法等が知られている。半導体チップのＩ／Ｏ数の増加、細ピッチ化に伴い、微細化が可能で性能が比較的安定している電解めっき法が多く用いられるようになってきている。

電解めっき法で配線又はバンプを形成する場合、基板上の配線用溝、ホール、又はレジスト開口部に設けられるバリアメタルの表面に電気抵抗の低いシード層（給電層）が形成される。このシード層の表面において、めっき膜が成長する。近年、配線及びバンプの微細化に伴って、より薄い膜厚のシード層が用いられている。シード層の膜厚が薄くなると、シード層の電気抵抗（シート抵抗）が増加する。

一般的に、めっきされる基板は、その周縁部に電気接点を有する。このため、基板の中央部には、めっき液の電気抵抗値と基板の中央部から電気接点までのシード層の電気抵抗値との合成抵抗に対応する電流が流れる。一方で、基板の周縁部（電気接点近傍）には、ほぼ、めっき液の電気抵抗値に対応する電流が流れる。即ち、基板の中央部には、基板の中央部から電気接点までのシード層の電気抵抗値の分だけ、電流が流れにくい。この、基板の周縁部に電流が集中する現象はターミナルエフェクトと呼ばれる。

比較的薄い膜厚のシード層を有する基板は、基板の中央部から電気接点までのシード層の電気抵抗値が比較的大きい。このため、比較的薄い膜厚のシード層を有する基板にめっきを行う場合、ターミナルエフェクトが顕著になる。その結果、基板の中央部におけるめっき速度が低下し、基板の中央部におけるめっき膜の膜厚が基板の周縁部におけるめっき膜よりも薄くなり、膜厚の面内均一性が低下する。

ターミナルエフェクトによる膜厚の面内均一性の低下を抑制するためには、基板に加わる電界を調節することが必要になる。たとえば、アノード表面における電位分布を調整するためのアノード調整板をアノードの前面に設置しためっき装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−０２９８６３号公報

ところで、ターミナルエフェクトの影響は、基板のシード層の膜厚の大小によって異なる。具体的には、上述したように、シード層の膜厚が比較的薄い場合はシート抵抗が比較的大きいので、ターミナルエフェクトの影響が顕著に現れる。一方、シード層の膜厚が比較的厚い場合は、シート抵抗が比較的小さいので、ターミナルエフェクトの影響が比較的小さくなる。

また、ターミナルエフェクトの影響はシード層の膜厚の大小だけでなく、その他の要素によっても異なり得る。例えば、基板のレジスト開口率（レジスト外縁に縁取られる領域の面積のうち、レジストに覆われていない部分（レジストの開口部分）の面積の割合）が比較的高い場合は、基板上に形成されるめっき膜の面積が比較的大きい。このため、基板上にめっき膜が形成されるにつれて、形成されためっき膜によって基板中央部にも電流が流れやすくなる。言い換えれば、基板上にめっき膜が形成されることにより、基板の中央部から電気接点までの電気抵抗値が小さくなるので、ターミナルエフェクトの影響が徐々に小さくなる。一方で、基板のレジスト開口率が比較的低い場合は、基板上に形成されるめっき膜の面積が相対的に小さい。このため、基板のレジスト開口率が比較的低い場合は、基板上にめっき膜が形成されても、基板のレジスト開口率が比較的高い場合に比べて基板の中央部から電気接点までの電気抵抗値の変化が小さく、ターミナルエフェクトの影響が大きいままとなる。

また、基板を処理するめっき液の電気抵抗値が比較的大きい場合は、基板を処理するめっき液の電気抵抗値が比較的小さい場合に比べて、ターミナルエフェクトの影響が小さい。具体的には、めっき液の電気抵抗値をＲ１とし、基板の中央部から電気接点までのシード層の電気抵抗値をＲ２とした場合、基板中央部には、合成抵抗値（Ｒ１＋Ｒ２）に対応する電流が流れる。一方で、基板周縁部（電気接点近傍）には、ほぼ、めっき液の電気抵抗値Ｒ１に対応する電流が流れる。したがって、電気抵抗値Ｒ１が大きくなれば、基板中央部に流れる電流に対する電気抵抗値Ｒ２の影響は小さくなり、ターミナルエフェクトの影響が小さくなる。

以上のように、ターミナルエフェクトの影響は、基板の特徴及び基板を処理する条件等によって異なる。このため、単一のめっき装置においてターミナルエフェクトの影響が異なる複数の基板にめっきをする場合、ターミナルエフェクトによる膜厚の面内均一性の低下を抑制するためには、それぞれの基板の特徴及び基板を処理する条件等に合わせて基板に加わる電界を調節する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載されるようなアノード調整板で基板の特徴及び基板を処理する条件等に合わせて電界を調節するためには、基板の特徴及び基板を処理する条件等に合ったアノード調整板を複数用意しなくてはならない。

また、アノード調整板を複数用意したとしても、特徴及び処理条件の異なる基板を処理するたびに、アノード調整板をめっき槽から取り出し、別のアノード調整板を設置する等の手間がかかる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、特徴及び処理条件の異なる複数の基板に対して、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制し得るめっき装置及びめっき方法を提供することである。

また、本発明の目的の他の一つは、レジスト開口率の異なる複数の基板に対して、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制し得るめっき装置及びめっき方法を提供することである。

また、本発明の目的の他の一つは、シード層の厚みの異なる複数の基板に対して、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制し得るめっき装置及びめっき方法を提供することである。

また、本発明の目的の他の一つは、それぞれ異なるめっき液を用いて処理される複数の基板に対して、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制し得るめっき装置及びめっき方法を提供することである。

本発明は上記目的の少なくとも一つを達成するためになされたものであり、例えば以下の形態として実現することができる。

本発明の第１の形態は、アノードを保持するように構成されたアノードホルダと、前記アノードホルダと対向して配置され、基板を保持するように構成された基板ホルダと、前記アノードホルダに一体に取り付けられ、前記アノードと前記基板との間に流れる電流が通過する第１の開口を有するアノードマスクと、前記アノードマスクと前記基板ホルダの間に設けられ、前記アノードと前記基板との間に流れる電流が通過する第２の開口を有するレギュレーションプレートと、を有し、前記アノードマスクは、前記第１の開口の径を調節する第１調節機構を有する、めっき装置である。

第１の形態に係るめっき装置によれば、第１の基板と第２の基板のそれぞれに対して、アノードマスクの第１の開口の径を調節することができる。これにより、第１の基板と第２の基板の特徴又は処理条件が互いに異なる場合に、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制し得る。具体的には、ターミナルエフェクトの影響が顕著に現れる条件下で第２の基板にめっきをする際には、第１の開口の径を小さくすることにより、基板中央部に電界を集中して、基板中央部の膜厚を厚くすることができる。

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、前記レギュレーションプレートは、前記第２の開口の径を調節する第２調節機構を有する。レギュレーションプレートは、アノードマスクよりも基板ホルダに近い位置に配置される。レギュレーションプレートの第２の開口の径を小さくすると、基板周縁部における成膜速度を抑制することができる。したがって、レギュレーションプレートの第２の開口の径を調節することで、基板Ｗの面内均一性を向上させることができる。

本発明の第３の形態によれば、第２の形態において、前記第２調節機構は、前記第２の開口に沿って設けられる弾性体であり、前記第２の開口の径は、前記弾性体の内部に流体を注入し又は前記弾性体の内部から前記流体を排出することにより調節される。第３の形態によれば、機械的な構造を用いることなく、簡易な構成で第２の開口の径を調節することができる。

本発明の第４の形態は、アノードと基板との間に流れる電流が通過する第１の開口を有するアノードマスクを一体に備えるアノードホルダをめっき槽内に配置する工程と、第１の基板を保持する基板ホルダをめっき槽内に配置する工程と、前記アノードと前記基板との間に流れる電流が通過する第２の開口を有するレギュレーションプレートを前記アノードマスクと前記基板との間に配置する工程と、前記第１の開口の径を第１の径に調節して、第１の基板にめっきする工程と、第２の基板を保持する基板ホルダをめっき槽内に配置する工程と、前記第１の開口の径を前記第１の径よりも小さい第２の径に調節して、第２の基板にめっきする工程と、を有する、めっき方法である。

第４の形態によれば、第１の基板と第２の基板のそれぞれに対して、アノードマスクの第１の開口の径を調節することができる。これにより、第１の基板と第２の基板の特徴又は処理条件が互いに異なる場合に、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制し得る。具体的には、ターミナルエフェクトの影響が顕著に現れる条件下で第２の基板にめっきをする際には、第１の開口の径を小さくすることにより、基板中央部に電界を集中して、基板中央部の膜厚を厚くすることができる。

本発明の第５の形態によれば、第４の形態において、前記第１の基板および第２の基板
は部分的にレジストに覆われており、前記第２の基板のレジスト開口率は、前記第１の基板のレジスト開口率よりも低い。即ち、第５の形態によれば、相対的に低いレジスト開口率を有する第２の基板は、アノードマスクの第１の開口の径が第２の径に調節された状態でめっきされ得る。これにより、めっきが進んでもターミナルエフェクトの影響が変化し難い（大きいままである）第２の基板の基板中央部の膜厚を厚くすることができる。したがって、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制することができる。

本発明の第６の形態によれば、第４の形態において、前記第２の基板が有するシード層は、前記第１の基板が有するシード層よりも薄い。即ち、第４の形態によれば、相対的に薄いシード層を有する第２の基板は、アノードマスクの第１の開口の径が相対的に小さい第２の径に調節された状態でめっきされ得る。これにより、ターミナルエフェクトの影響が相対的に顕著に現れる第２の基板の基板中央部の膜厚を厚くすることができる。したがって、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制することができる。

本発明の第７の形態によれば、第４の形態において、前記第２の基板にめっきする工程は、前記第１の基板にめっきする工程において使用されるめっき液よりも電気抵抗の低いめっき液を用いてめっきする工程である。即ち、第７の形態によれば、相対的に電気抵抗の低いめっき液を用いてめっきされる第２の基板は、アノードマスクの第１の開口の径が相対的に小さい第２の径に調節された状態でめっきされ得る。これにより、ターミナルエフェクトの影響が相対的に顕著に現れる第２の基板の基板中央部の膜厚を厚くすることができる。したがって、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制することができる。

本発明の第８の形態によれば、第４ないし第７の形態のいずれかにおいて、前記めっき方法が、前記レギュレーションプレートの第２の開口の径を調節する工程を有する。第８の形態によれば、レギュレーションプレートは、アノードマスクよりも基板ホルダに近い位置に配置される。レギュレーションプレートの第２の開口の径を小さくすると、基板周縁部における成膜速度を抑制することができる。したがって、レギュレーションプレートの第２の開口の径を調節することで、基板Ｗの面内均一性を向上させることができる。

本発明の第９の形態は、第８の形態において、前記レギュレーションプレートは、前記第２の開口に沿って設けられる弾性体を有し、前記レギュレーションプレートの第２の開口の径を調節する工程は、前記弾性体の内部に流体を注入し又は前記弾性体の内部から前記流体を排出する工程を含む。第９の形態によれば、機械的な構造を用いることなく、簡易な構成で第２の開口の径を調節することができる。

本実施形態に係るめっき装置の概略側断面図である。 アノードマスクの概略正面図である。 アノードマスクの概略正面図である。 第２の開口の径が比較的大きい状態のレギュレーションプレートを示す図である。 第２の開口の径が比較的小さい状態のレギュレーションプレートを示す図である。 高レジスト開口率の基板と低レジスト開口率の基板のめっき膜のプロファイルを示す図である。 厚いシード層を有する基板と薄いシード層を有する基板のめっき膜のプロファイルを示す図である。 比較的高い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板と比較的低い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板のめっき膜のプロファイルを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るめっき装置の概略側断面図である。図示のように、本実施形態に係るめっき装置１０は、アノード２１を保持するように構成されたアノードホルダ２０と、基板Ｗを保持するように構成された基板ホルダ４０と、アノードホルダ２０と基板ホルダ４０とを内部に収容するめっき槽５０と、を有する。

図１に示すように、めっき槽５０は、添加剤を含むめっき液Ｑを収容するめっき処理槽５２と、めっき処理槽５２からオーバーフローしためっき液Ｑを受けて排出するめっき液排出槽５４と、めっき処理槽５２とめっき液排出槽５４とを仕切る仕切り壁５５と、を有する。

アノード２１を保持したアノードホルダ２０と基板Ｗを保持した基板ホルダ４０は、めっき処理槽５２内のめっき液Ｑに浸漬され、アノード２１と基板Ｗの被めっき面Ｗ１が略平行になるように対向して設けられる。アノード２１と基板Ｗは、めっき処理槽５２のめっき液Ｑに浸漬された状態で、めっき電源９０により電圧が印加される。これにより、金属イオンが基板Ｗの被めっき面Ｗ１において還元され、被めっき面Ｗ１に膜が形成される。

めっき処理槽５２は、槽内部にめっき液Ｑを供給するためのめっき液供給口５６を有する。めっき液排出槽５４は、めっき処理槽５２からオーバーフローしためっき液Ｑを排出するためのめっき液排出口５７を有する。めっき液供給口５６はめっき処理槽５２の底部に配置され、めっき液排出口５７はめっき液排出槽５４の底部に配置される。

めっき液Ｑがめっき液供給口５６からめっき処理槽５２に供給されると、めっき液Ｑはめっき処理槽５２から溢れ、仕切り壁５５を越えてめっき液排出槽５４に流入する。めっき液排出槽５４に流入しためっき液Ｑはめっき液排出口５７から排出され、めっき液循環装置５８が有するフィルタ等で不純物が除去される。不純物が除去されためっき液Ｑは、めっき液循環装置５８によりめっき液供給口５６を介してめっき処理槽５２に供給される。

アノードホルダ２０は、アノード２１と基板Ｗとの間の電界を調節するためのアノードマスク２５を有する。アノードマスク２５は、例えば誘電体材料からなる略板状の部材であり、アノードホルダ２０の前面に設けられる。ここで、アノードホルダ２０の前面とは、基板ホルダ４０に対向する側の面をいう。すなわち、アノードマスク２５は、アノード２１と基板ホルダ４０の間に配置される。アノードマスク２５は、アノード２１と基板Ｗとの間に流れる電流が通過する第１の開口２５ａを略中央部に有する。第１の開口２５ａの径は、アノード２１の径よりも小さいことが好ましい。後述するように、アノードマスク２５は、第１の開口２５ａの径を調節可能に構成される。

アノードマスク２５は、アノードマスク２５をアノードホルダ２０に一体に取り付けるためのアノードマスク取付け部２５ｂを、その外周に有する。なお、アノードマスク２５の位置は、アノードホルダ２０と基板ホルダ４０との間であればよいが、アノードホルダ２０と基板ホルダ４０との中間位置よりもアノードホルダ２０に近い位置であることが好ましい。また、例えばアノードマスク２５は、アノードホルダ２０に取り付けられずにアノードホルダ２０の前面に配置してもよい。ただし、本実施形態のようにアノードマスク２５がアノードホルダ２０に取り付けられる場合は、アノードホルダ２０に対するアノー
ドマスク２５の相対位置が固定されるので、アノードホルダ２０に保持されるアノード２１の位置とアノードマスク２５の第１の開口２５ａの位置とがずれることを防止することができる。

アノードホルダ２０に保持されるアノード２１は、不溶性アノードであることが好ましい。アノード２１が不溶性アノードである場合は、めっき処理が進んでもアノード２１は溶解せず、アノード２１の形状が変化することがない。このため、アノードマスク２５とアノード２１の表面との位置関係（距離）が変化しないので、アノードマスク２５とアノード２１の表面との位置関係が変化することによりアノード２１と基板Ｗとの間の電界が変化することを防止することができる。

めっき装置１０は、さらに、アノード２１と基板Ｗとの間の電界を調節するためのレギュレーションプレート３０を有する。レギュレーションプレート３０は、例えば誘電体材料からなる略板状の部材であり、アノードマスク２５と基板ホルダ４０（基板Ｗ）との間に配置される。レギュレーションプレート３０は、アノード２１と基板Ｗとの間に流れる電流が通過する第２の開口３０ａを有する。第２の開口３０ａの径は、基板Ｗの径より小さいことが好ましい。後述するように、レギュレーションプレート３０は、第２の開口３０ａの径を調節可能に構成される。

レギュレーションプレート３０は、アノードホルダ２０と基板ホルダ４０との中間位置よりも基板ホルダ４０に近い位置であることが好ましい。レギュレーションプレート３０が基板ホルダ４０に近い位置に配置されるほど、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径を調節することにより、基板Ｗの周縁部の膜厚をより正確に制御することができる。

レギュレーションプレート３０と基板ホルダ４０との間には、基板Ｗの被めっき面Ｗ１近傍のめっき液Ｑを撹拌するためのパドル１８が設けられる。パドル１８は、略棒状の部材であり、鉛直方向を向くようにめっき処理槽５２内に設けられる。パドル１８の一端は、パドル駆動装置１９に固定される。パドル１８は、パドル駆動装置１９により基板Ｗの被めっき面Ｗ１に沿って水平移動され、これによりめっき液Ｑが撹拌される。

次に、図１に示したアノードマスク２５について詳細に説明する。図２及び図３はアノードマスク２５の概略正面図である。図２は、第１の開口２５ａの径が比較的大きいときのアノードマスク２５を示す。図３は、第１の開口２５ａの径が比較的小さいときのアノードマスク２５を示す。ここで、アノードマスク２５の第１の開口２５ａが小さいほど、アノード２１から基板Ｗへ流れる電流が、基板Ｗの被めっき面Ｗ１の中央部に集中する。したがって、第１の開口２５ａを小さくすると、基板Ｗの被めっき面Ｗ１の中央部の膜厚が増大する傾向がある。

図２に示すように、アノードマスク２５は、略環状の縁部２６を有する。図２に示すアノードマスク２５の第１の開口２５ａの径の大きさは最大となっている。この場合の第１の開口２５ａの径は、縁部２６の内径と一致する。

図３に示すように、アノードマスク２５は、第１の開口２５ａを調節可能に構成される複数の絞り羽根２７（第１調節機構）を有する。絞り羽根２７は、協働して第１の開口２５ａを画定する。絞り羽根２７の各々は、カメラの絞り機構と同様の構造により、第１の開口２５ａの径を拡大又は縮小させる（第１の開口２５ａの径を調節する）。図３に示すアノードマスク２５の第１の開口２５ａは、絞り羽根２７によって非円形状（例えば多角形状）に形成される。この場合の第１の開口２５ａの径は、多角形の対向する辺の最短距離、又は内接する円の直径をいう。あるいは、第１の開口２５ａの径は、開口面積と等価
な面積を有する円の直径で定義することもできる。なお、アノード２１と、絞り羽根２７のアノード２１と対向する面の距離は、例えば０ｍｍ以上８ｍｍ以下である。

絞り羽根２７の各々は、例えば手動により第１の開口２５ａの径を拡大又は縮小させる。また、絞り羽根２７の各々は、エア圧力あるいは電気的な駆動力を利用して駆動するように構成されてもよい。絞り羽根２７を用いた第１調節機構は、比較的広範囲に第１の開口２５ａを可変とすることができる特徴がある。また、基板が円形である場合には、アノードマスク２５の第１の開口２５ａは円形であることが望ましい。しかし、開口２５ａの最小径から最大径に至る全ての範囲で完全な円形を維持することは機構的な困難を伴う。一般的に、アノード２１と基板Ｗとの間を流れる電流が通過する開口が完全な円形でない場合、電場が方位角的に不均等になり、基板Ｗの周縁部に形成されるめっき膜厚分布に開口の形状が転写される可能性がある。しかしながら、アノードマスク２５はアノードホルダ２０に一体的に取り付けられているため、基板との距離を十分に取ることができ、開口が完全な円形でない場合でも、めっき膜厚分布に与える影響を最大限に抑えることができる。

次に、図１に示したレギュレーションプレート３０について詳細に説明する。図４は、第２の開口３０ａの径が比較的大きい状態のレギュレーションプレート３０を示し、図５は、第２の開口３０ａの径が比較的小さい状態のレギュレーションプレート３０を示す。図４Ａは、レギュレーションプレート３０の部分側断面図であり、図４Ｂはレギュレーションプレート３０の平面図である。図５Ａはレギュレーションプレート３０の部分側断面図であり、図５Ｂはレギュレーションプレート３０の平面図である。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、レギュレーションプレート３０は、略環状の縁部３３と、第２の開口３０ａに沿った溝３１を有する。また、レギュレーションプレート３０は、第２の開口３０ａの径を調節可能に構成される弾性チューブ３２（第２調節機構；弾性体）を有する。具体的には、弾性チューブ３２は、第２の開口３０ａに沿って設けられ、その外周部が溝３１に固定されることにより、溝３１内に配置される。弾性チューブ３２は、例えば樹脂等の弾性部材から形成され、略環状の形状を有する。弾性チューブ３２は、内部に空洞を有し、内部に流体（空気や窒素等の気体、又は水等の流体）を保持可能に構成される。弾性チューブ３２は、流体を内部に注入するための図示しない注入口と、内部の流体を排出するための図示しない排出口を有する。

図４Ａ及び図４Ｂに示すレギュレーションプレート３０においては、弾性チューブ３２の内部には比較的少量の流体が含まれ、弾性チューブ３２は収縮した状態にある。このため、図４Ｂに示すように、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径は、縁部３３の内径と一致する。

弾性チューブ３２の外周が溝３１に接触しているので、弾性チューブ３２の内部に流体を注入すると、図５Ａ及び図５Ｂに示すように弾性チューブ３２は径方向内側に膨張する。弾性チューブ３２が径方向内側に膨張することにより、図５Ｂに示すように、弾性チューブ３２の内径が第２の開口３０ａの径となる。

一方で、図５Ａ及び図５Ｂに示す弾性チューブ３２が膨張した状態において、弾性チューブ３２の内部の流体を排出することで、図４Ａ及び図４Ｂに示すように弾性チューブ３２が収縮する。したがって、弾性チューブ３２は、弾性チューブ３２の内部に流体を注入し、又は弾性チューブ３２の内部から流体を排出することにより、第２の開口３０ａの径を調節する。この弾性チューブ３２によれば、機械的な構造を用いることなく、簡易な構成で第２の開口の径を調節することができる。

弾性体の内部の圧力を調節することによる第２調節機構は、絞り羽根２７を用いた第１調節機構に比べると、開口の形状を円形に保ったまま開口の径を変化させることができる。これにより、アノードマスク２５とレギュレーションプレート３０の間で方位角的に不均等な電場が形成されても、アノードマスク２５と基板の間にレギュレーションプレート３０を設けることにより、基板の周縁部に均一なめっき膜を形成することができる。

次に、図１に示しためっき装置１０で、基板Ｗにめっき処理するプロセスについて説明する。上述したように、ターミナルエフェクトの影響は、基板Ｗの特徴及び基板Ｗを処理する条件等によって異なる。このため、単一のめっき装置１０においてターミナルエフェクトの影響が異なる複数の基板Ｗにめっきをする場合、ターミナルエフェクトによる膜厚の面内均一性の低下を抑制するためには、それぞれの基板Ｗの特徴及び基板Ｗを処理する条件等に合わせて基板Ｗに加わる電界を調節する必要がある。

本実施形態に係るめっき装置１０では、基板Ｗの特徴又は基板Ｗを処理する条件に合わせて、少なくともアノードマスク２５の第１の開口２５ａの径を調節することで、基板Ｗのめっき膜の面内均一性の低下を抑制することができる。

具体的には、第２の基板のレジスト開口率が第１の基板のレジスト開口率よりも低い場合、上述したように、第２の基板は基板上にめっき膜が形成されても、レジスト開口率が比較的高い第１の基板に比べて基板の中央部から電気接点までの電気抵抗値の変化が小さい。このため、第２の基板上にめっき膜がある程度形成されても、第２の基板へのターミナルエフェクトの影響が大きいままとなる。したがって、基板のレジスト開口率以外の条件を同一として第１の基板と第２の基板をめっきした場合、第２の基板は第１の基板に比べて基板周辺部の膜厚が厚くなり、基板中央部の膜厚が相対的に薄くなる。そこで、めっき装置１０で第２の基板をめっきするときは、アノードマスク２５の第１の開口２５ａの径は、第１の基板をめっきするときの第１の開口２５ａの径に比べて小さくされる。これにより、第２の基板の基板中央部の膜厚を厚くすることができる。したがって、第１の基板と第２の基板の両方において、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制することができる。

また、第２の基板が有するシード層が、第１の基板が有するシード層よりも薄い場合、上述したように、第２の基板に対するターミナルエフェクトが顕著になる。このため、シード層の厚さ以外の条件を同一として第１の基板と第２の基板をめっきした場合、第２の基板は第１の基板に比べて基板周辺部の膜厚が厚くなり、基板中央部の膜厚が相対的に薄くなる。そこで、めっき装置１０で第２の基板をめっきするときは、アノードマスク２５の第１の開口２５ａの径は、第１の基板をめっきするときの第１の開口２５ａの径に比べて小さくされる。これにより、第２の基板の基板中央部の膜厚を厚くすることができる。したがって、第１の基板と第２の基板の両方において、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制することができる。

さらに、第２の基板が、第１の基板に使用するめっき液よりも電気抵抗値の低いめっき液を用いてめっきされる場合は、上述したように、第２の基板に対するターミナルエフェクトが顕著になる。このため、めっき液の電気抵抗値以外の条件を同一として第１の基板と第２の基板をめっきした場合、第２の基板は第１の基板に比べて基板周辺部の膜厚が厚くなり、基板中央部の膜厚が相対的に薄くなる。そこで、めっき装置１０で第２の基板をめっきするときは、アノードマスク２５の第１の開口２５ａの径は、第１の基板をめっきするときの第１の開口２５ａの径に比べて小さくされる。これにより、第２の基板の基板中央部の膜厚を厚くすることができる。したがって、第１の基板と第２の基板の両方において、ターミナルエフェクトの影響による面内均一性の低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態に係るめっき装置１０では、アノードマスク２５の第１の開口２５ａの径を調節することに加えて、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径を調節することで、基板Ｗのめっき膜の面内均一性を向上させることができる。

レギュレーションプレート３０は、アノードマスク２５よりも基板Ｗに近い位置に設けられる。このため、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａを通過しためっき電流は、基板Ｗの周縁部へ拡散し難くなる。したがって、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径を小さくすると基板Ｗの周縁部の膜厚を薄くすることができ、第２の開口３０ａの径を大きくすると基板Ｗの周縁部の膜厚を厚くすることができる。

レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径は、アノードマスク２５の第１の開口２５ａの径を調節することによって変化する基板Ｗの膜厚分布に応じて、適宜調節することが好ましい。

次に、アノードマスク２５の第１の開口２５ａの径と、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径を変化させることによる基板Ｗのめっき膜のプロファイルの変化を具体的に説明する。

図６は、高レジスト開口率（８０％）の基板Ｗと低レジスト開口率（１０％）の基板Ｗのめっき膜のプロファイルを示す図である。図中、「ＡＭ」はアノードマスク２５の第１の開口２５ａの径、「ＲＰ」はレギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径、「ＨＤＰ」は高レジスト開口率の基板Ｗ、「ＬＤＰ」は低レジスト開口率の基板Ｗを示す。なお、高レジスト開口率の基板Ｗと低レジスト開口率の基板Ｗは、共にシード層の厚さは５０ｎｍから１００ｎｍであり、図６のプロファイルは、比較的低抵抗のめっき液を用いてめっきされた場合のプロファイルである。

図示のように、高レジスト開口率の基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２３０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下条件Ａという）、基板中央部の膜厚が厚く、基板周縁部の膜厚が薄くなる。これに対して、高レジスト開口率の基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２７０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｃという）、条件Ｃは第１の開口２５ａの径が条件Ａに比べて大きいので、基板中央部の膜厚が薄くなる。また、高レジスト開口率の基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２７０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２８０ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｂという）、条件Ｂは第２の開口３０ａの径が条件Ｃに比べて大きいので、基板周縁部の膜厚が厚くなる。

低レジスト開口率の基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２７０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下条件Ｅという）、基板中央部の膜厚が薄く、基板周縁部の膜厚が厚くなる。これは、ターミナルエフェクトの影響により、基板周縁部の膜厚が厚くなっていることを意味する。これに対して、低レジスト開口率の基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２２０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｆという）、条件Ｆは第１の開口２５ａの径が条件Ｅに比べて小さいので、基板中央部の膜厚が厚くなる。また、低レジスト開口率の基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２２０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７４ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｄという）、条件Ｄは第２の開口３０ａの径が条件Ｆに比べて小さいので、基板周縁部の膜厚が薄くなる。

図６に示すように、ターミナルエフェクトの影響が比較的顕著に現れる低レジスト開口率の基板Ｗであっても、第１の開口２５ａの径を、高レジスト開口率の基板Ｗのめっき処理に適切な第１の開口２５ａの径（２７０ｍｍ、条件Ｂ，Ｃ）よりも小さくすることによ
り、ターミナルエフェクトによる基板Ｗの膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる（条件Ｄ，Ｆ参照）。さらに、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径を調節することにより、基板Ｗの周縁部の膜厚を調節することができ、ターミナルエフェクトによる基板Ｗの膜厚の面内均一性の低下をさらに抑制することができる（条件Ｄ参照）。

図７は、厚いシード層（５００ｎｍ以上）を有する基板Ｗと薄いシード層（５０から１００ｎｍ）を有する基板Ｗのめっき膜のプロファイルを示す図である。なお、厚いシード層を有する基板Ｗと薄いシード層を有する基板Ｗは、共にレジスト開口率は１０％であり、図７のプロファイルは、比較的低抵抗のめっき液を用いてめっきされた場合のプロファイルである。

図示のように、厚いシード層を有する基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２３０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下条件Ａという）、基板中央部の膜厚が厚く、基板周縁部の膜厚が薄くなる。これに対して、厚いシード層を有する基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２７０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｃという）、条件Ｃは第１の開口２５ａの径が条件Ａに比べて大きいので、基板中央部の膜厚が薄くなる。また、厚いシード層を有する基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２７０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７８ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｂという）、条件Ｂは第２の開口３０ａの径が条件Ｃに比べて大きいので、基板周縁部の膜厚が厚くなる。

薄いシード層を有する基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２７０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下条件Ｅという）、基板中央部の膜厚が薄く、基板周縁部の膜厚が厚くなる。これは、ターミナルエフェクトの影響により、基板周縁部の膜厚が厚くなっていることを意味する。これに対して、薄いシード層を有する基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２２０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｆという）、条件Ｆは第１の開口２５ａの径が条件Ｅに比べて小さいので、基板中央部の膜厚が厚くなる。また、薄いシード層を有する基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２２０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７４ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｄという）、条件Ｄは第２の開口３０ａの径が条件Ｆに比べて小さいので、基板周縁部の膜厚が薄くなる。

図７に示すように、ターミナルエフェクトの影響が比較的顕著に現れる薄いシード層を有する基板Ｗであっても、第１の開口２５ａの径を、厚いシード層を有する基板Ｗのめっき処理に適切な第１の開口２５ａの径（２７０ｍｍ、条件Ｂ，Ｃ）よりも小さくすることにより、ターミナルエフェクトによる基板Ｗの膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる（条件Ｄ，Ｆ参照）。さらに、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径を調節することにより、基板Ｗの周縁部の膜厚を調節することができ、ターミナルエフェクトによる基板Ｗの膜厚の面内均一性の低下をさらに抑制することができる（条件Ｄ参照）。

図８は、比較的高い電気抵抗を有するめっき液（タイプ−Ａ）でめっきされる基板Ｗと比較的低い電気抵抗を有するめっき液（タイプ−Ｂ）でめっきされる基板Ｗのめっき膜のプロファイルを示す図である。なお、比較的高い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗと比較的低い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗは、共にレジスト開口率は１０％であり、シード層の厚さは５０ｎｍから１００ｎｍである。

図示のように、比較的高い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２３０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理
した場合（以下条件Ａという）、基板中央部の膜厚が厚く、基板周縁部の膜厚が薄くなる。これに対して、比較的高い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２６０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｃという）、条件Ｃは第１の開口２５ａの径が条件Ａに比べて大きいので、基板中央部の膜厚が薄くなる。また、比較的高い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２６０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７２ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｂという）、条件Ｂは第２の開口３０ａの径が条件Ｃに比べて小さいので、基板周縁部の膜厚が薄くなる。

比較的低い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２７０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下条件Ｅという）、基板中央部の膜厚が薄く、基板周縁部の膜厚が厚くなる。これは、ターミナルエフェクトの影響により、基板周縁部の膜厚が厚くなっていることを意味する。これに対して、比較的低い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２２０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７６ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｆという）、条件Ｆは第１の開口２５ａの径が条件Ｅに比べて小さいので、基板中央部の膜厚が薄くなる。また、比較的低い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗを、第１の開口２５ａの径を２２０ｍｍとし、第２の開口３０ａの径を２７４ｍｍとしてめっき処理した場合（以下、条件Ｄという）、条件Ｄは第２の開口３０ａの径が条件Ｆに比べて小さいので、基板周縁部の膜厚が薄くなる。

図８に示すように、比較的低い電気抵抗を有するめっき液で基板Ｗがめっきされても、第１の開口２５ａの径を、比較的高い電気抵抗を有するめっき液でめっきされる基板Ｗのめっき処理に適切な第１の開口２５ａの径（２６０ｍｍ、条件Ｂ，Ｃ）よりも小さくすることにより、ターミナルエフェクトによる基板Ｗの膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる（条件Ｄ，Ｆ参照）。さらに、レギュレーションプレート３０の第２の開口３０ａの径を調節することにより、基板Ｗの周縁部の膜厚を調節することができ、ターミナルエフェクトによる基板Ｗの膜厚の面内均一性の低下をさらに抑制することができる（条件Ｄ参照）。

図６ないし図８に示すように、ターミナルエフェクトの影響が異なる各々の条件において均一性の良いめっきを行うためには、アノードマスク２５の第１の開口２５ａの径の変化幅は、レギュレーションプレート３０の開口３０ａの径の変化幅に比べて大きくすることが望ましい。アノードマスク２５の開口２５ａの径を大きな変化幅で調整可能とするために、前述したような絞り羽根２７を用いた機構が好適である。アノードマスク２５と基板Ｗは離れているので、アノードマスク２５の開口２５ａを小さくしても、電束はアノードマスク２５と基板Ｗの間で広がり、基板Ｗの大きな範囲に渡るめっき膜の膜厚分布を調整することができる。

基板Ｗの周縁部は、ターミナルエフェクトの影響を除いても、アノードマスク２５と基板Ｗの間で外側に広がった電束が基板Ｗの周縁部で集中するため、めっき膜が厚くなりやすい。このような基板Ｗの周縁部の比較的狭い範囲の領域のめっき膜厚調整は、レギュレーションプレート３０の第２調節機構により達成される。レギュレーションプレート３０は基板Ｗに近いので、基板Ｗの周縁部の電場を直接的に遮蔽することができ、開口径の比較的小さな変化でも基板Ｗの周縁部のめっき膜厚を調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または
、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。例えば、以上の実施形態では、第１の開口２５ａの径を調節する機構として複数の絞り羽根２７が使用され、第２の開口３０ａの径を調節する機構として弾性チューブ３２が使用されている。しかしながら、複数の絞り羽根２７及び弾性チューブ３２に限らず、他の形態の調節機構を採用することが可能である。

１０…めっき装置
２０…アノードホルダ
２１…アノード
２５…アノードマスク
２５ａ…第１の開口
３０…レギュレーションプレート
３０ａ…第２の開口
３２…弾性チューブ
４０…基板ホルダ
Ｗ…基板

Claims (9)

1. アノードを保持するように構成されたアノードホルダと、
   前記アノードホルダと対向して配置され、基板を保持するように構成された基板ホルダと、
   前記アノードホルダに一体に取り付けられ、前記アノードと前記基板との間に流れる電流が通過する第１の開口を有するアノードマスクと、
   前記アノードマスクと前記基板ホルダの間に設けられ、前記アノードと前記基板との間に流れる電流が通過する第２の開口を有するレギュレーションプレートと、を有し、
   前記アノードマスクは、前記第１の開口の径を調節する第１調節機構を有する、めっき装置。
2. 請求項１に記載されためっき装置において、
   前記レギュレーションプレートは、前記第２の開口の径を調節する第２調節機構を有する、めっき装置。
3. 請求項２に記載されためっき装置において、
   前記第２調節機構は、前記第２の開口に沿って設けられる弾性体であり、
   前記第２の開口の径は、前記弾性体の内部に流体を注入し又は前記弾性体の内部から前記流体を排出することにより調節される、めっき装置。
4. アノードと基板との間に流れる電流が通過する第１の開口を有するアノードマスクを一体に備えるアノードホルダをめっき槽内に配置する工程と、
   第１の基板を保持する基板ホルダをめっき槽内に配置する工程と、
   前記アノードと前記基板との間に流れる電流が通過する第２の開口を有するレギュレーションプレートを前記アノードマスクと前記基板との間に配置する工程と、
   前記第１の開口の径を第１の径に調節して、第１の基板にめっきする工程と、
   第２の基板を保持する基板ホルダをめっき槽内に配置する工程と、
   前記第１の開口の径を前記第１の径よりも小さい第２の径に調節して、第２の基板にめっきする工程と、を有する、めっき方法。
5. 請求項４に記載されためっき方法において、
   前記第１の基板および第２の基板は部分的にレジストに覆われており、
   前記第２の基板のレジスト開口率は、前記第１の基板のレジスト開口率よりも低い、めっき方法。
6. 請求項４に記載されためっき方法において、
   前記第２の基板が有するシード層は、前記第１の基板が有するシード層よりも薄い、めっき方法。
7. 請求項４に記載されためっき方法において、
   前記第２の基板にめっきする工程は、前記第１の基板にめっきする工程において使用されるめっき液よりも電気抵抗の低いめっき液を用いてめっきする工程である、めっき方法。
8. 請求項４ないし７のいずれか一項に記載されためっき方法において、
   前記レギュレーションプレートの第２の開口の径を調節する工程を有する、めっき方法。
9. 請求項８に記載されためっき方法において、
   前記レギュレーションプレートは、前記第２の開口に沿って設けられる弾性体を有し、
   前記レギュレーションプレートの第２の開口の径を調節する工程は、前記弾性体の内部に流体を注入し又は前記弾性体の内部から前記流体を排出する工程を含む、めっき方法。

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