JP2021011624A - めっき装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】めっき膜厚の均一性を向上させることにある。【解決手段】被めっき対象である基板をめっきするための装置であって、 基板との間で電流を流すためのアノードと、 前記基板が前記アノードと対向して配置された際に前記基板と前記アノードとの間に位置するように配置されたシーフトンネルと、 を備え、 前記シーフトンネルは、 前記基板から離間して配置され、開口部を有する本体と、 前記本体内又は前記本体に対して設けられた複数の補助電極と、 前記補助電極をめっき液から保護するためのイオン交換膜と、を備え、 前記複数の補助電極は前記開口部の周囲に沿って配置され、少なくとも１つの補助電極は、該補助電極に印加する電圧を他の補助電極とは独立に制御可能に構成されている、装置。【選択図】図２
Description
本発明は、めっき電流の流れを制御する新たな構成であるシーフトンネル、及び、シーフトンネルを備えるめっき装置に関する。
従来、半導体ウェハ等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、半導体ウェハ等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。このような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。近年の半導体チップの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。
このような電解めっき装置では、費用対効果を高めるために、大型の角形基板をめっきすることが行われるようになってきている。特許文献１には、このような角形基板を保持してめっき液に浸漬するための基板ホルダの構成が記載されている。特許文献２には、めっき用の基板ホルダにおいて、複数の電気接点を角形基板の外周部に接触させて給電する構成が記載されている。特許文献３には、基板ホルダの複数の電気接点から角形基板の外周部に対して、領域（辺中央領域、辺中間領域、角部領域）に応じて異なる電流を供給するめっき装置が記載されている。特許文献４には、めっき槽内に配置されるレギュレーションプレート、アノードホルダ、及び基板ホルダの開口部に着脱可能な遮蔽部材を設けた構成が記載されている。
ウェハやプリント基板等の基板めっきにおいては、電流の回り込みや、シード層の部位による電気抵抗の影響から基板の周縁部に電流が集中し、膜厚が高くなる傾向がある。このため、電流の流れやすい部分に遮蔽板等を配置することにより、電流の流れを均一にするが、製品によって基板上のレジストパターンやその開口率、シード層の膜厚等が異なる場合、最適な遮蔽板の形状がそれぞれ異なり、製品によって都度遮蔽板を交換する必要がある。ウェハ等においては、遮蔽板の開口サイズを自動で自由に変更できるものも提案されているが、角形基板等より複雑な形状の場合は、遮蔽板の開口を変化させる為の駆動部の設計が複雑になる等の課題がある。また、めっき品質を更に向上させるために、従来の電場のコントロールに加え又はこれに代わる新たな電場のコントロール手段を検討することも有益である。
また、角形（多角形）基板等の外周側に複数の辺を持つ基板の場合、給電ポイント付近のめっき量が増加するだけでなく、辺の交点付近が、めっき量が増加又は減少する特異点になり易く、この付近でめっき膜厚の不均一が生じることが分かった。
本発明の目的は、上述した課題の少なくとも一部を解決することである。
本発明の一側面によれば、被めっき対象である基板をめっきするための装置であって、
基板との間で電流を流すためのアノードと、 前記基板が前記アノードと対向して配置された際に前記基板と前記アノードとの間に位置するように配置されたシーフトンネルと、 を備え、 前記シーフトンネルは、 前記基板から離間して配置され、開口部を有する本体と、 前記本体内又は前記本体に対して設けられた複数の補助電極と、 前記補助電極をめっき液から保護するためのイオン交換膜と、を備え、 前記複数の補助電極は前記開口部の周囲に沿って配置され、少なくとも１つの補助電極は、該補助電極に印加する電圧を他の補助電極とは独立に制御可能に構成されている、装置が提供される。
基板との間で電流を流すためのアノードと、 前記基板が前記アノードと対向して配置された際に前記基板と前記アノードとの間に位置するように配置されたシーフトンネルと、 を備え、 前記シーフトンネルは、 前記基板から離間して配置され、開口部を有する本体と、 前記本体内又は前記本体に対して設けられた複数の補助電極と、 前記補助電極をめっき液から保護するためのイオン交換膜と、を備え、 前記複数の補助電極は前記開口部の周囲に沿って配置され、少なくとも１つの補助電極は、該補助電極に印加する電圧を他の補助電極とは独立に制御可能に構成されている、装置が提供される。
以下、より詳細な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、同一また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。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るめっき装置の全体配置図を示す。めっき装置１は、両面めっき、片面めっき、並びに、両面及び片面めっきの何れに使用される構成であってもよい。図１を参照すると、このめっき装置１には、半導体ウェハ等の基板を収納したカセット１０を搭載する２台のカセットテーブル１２と、基板のオリフラ（オリエンテーションフラット）やノッチなどの位置を所定の方向に合わせるアライナ１４と、載置された基板ホルダ１８に対して基板の着脱を行う基板着脱部２０と、めっき処理後の基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライヤ１６又は洗浄機能も有するスピンリンスドライヤ１６と、が備えられている。これらのユニットの略中央には、これらのユニット間で基板を搬送する、例えば搬送用ロボットである基板搬送装置２２が配置されている。基板は、半導体ウェハ、プリント基板、液晶基板、ＭＥＭＳ等の任意の基板であり得る。基板は、円形、角形（多角形）、その他任意の形状であってよい。
図１は、本実施形態に係るめっき装置の全体配置図を示す。めっき装置１は、両面めっき、片面めっき、並びに、両面及び片面めっきの何れに使用される構成であってもよい。図１を参照すると、このめっき装置１には、半導体ウェハ等の基板を収納したカセット１０を搭載する２台のカセットテーブル１２と、基板のオリフラ（オリエンテーションフラット）やノッチなどの位置を所定の方向に合わせるアライナ１４と、載置された基板ホルダ１８に対して基板の着脱を行う基板着脱部２０と、めっき処理後の基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライヤ１６又は洗浄機能も有するスピンリンスドライヤ１６と、が備えられている。これらのユニットの略中央には、これらのユニット間で基板を搬送する、例えば搬送用ロボットである基板搬送装置２２が配置されている。基板は、半導体ウェハ、プリント基板、液晶基板、ＭＥＭＳ等の任意の基板であり得る。基板は、円形、角形（多角形）、その他任意の形状であってよい。
基板着脱部２０は、レール５０に沿って水平方向にスライド可能な平板状の載置プレート５２を備えている。基板搬送装置２２は、２個の基板ホルダ１８が水平状態で並列に載置プレート５２に載置された状態で、一方の基板ホルダ１８と基板の受渡しを行う。その後、基板搬送装置２２は、載置プレート５２を水平方向にスライドさせて、他方の基板ホルダ１８と基板の受渡しを行う。
また、めっき装置１には、基板ホルダ１８の保管及び仮置きを行うためのストッカ２４、基板を純水に浸漬させるためのプリウェット槽２６、基板の表面に形成したシード層表面の酸化膜をエッチング除去するためのプリソーク槽２８、基板の表面を純水等で水洗するための第１の水洗槽３０ａ、洗浄後の基板の水切りを行うためのブロー槽３２、基板の表面を純水等で水洗するための第２の水洗槽３０ｂ、及びめっき槽３４が配置されている。各ユニットの配置は図示のものに限定されず、他の構成及び配置を採用することができる。
めっき槽３４は、オーバーフロー槽３６と、この内部に収納された複数のめっきセル３８とを備えている。各めっきセル３８は、基板を保持した基板ホルダ１８を内部に収納して、銅めっき等のめっき処理を行う。なお、この例では、銅めっきについて説明するが、ニッケルやはんだ、銀、金等のめっきにおいても同様のめっき装置１を用いることができる。また、オーバーフロー槽３６の側方には、各めっきセル３８の内部に位置しめっき液を攪拌するパドル（図示省略）を駆動するパドル駆動装置４６が配置されている。
めっき装置１には、基板ホルダ１８を基板Ｗとともに搬送する基板ホルダ搬送装置４０が備えられている。基板ホルダ搬送装置４０は、例えばリニアモータ方式であり、基板着脱部２０及び上記各槽の側方に位置する。基板ホルダ搬送装置４０は、第１のトランスポータ４２及び第２のトランスポータ４４を有している。第１のトランスポータ４２は、基板着脱部２０とストッカ２４との間で基板を搬送する。第２のトランスポータ４４は、ストッカ２４、プリウェット槽２６、プリソーク槽２８、水洗槽３０ａ，３０ｂ、ブロー槽３２及びめっき槽３４との間で基板を搬送する。なお、上記搬送経路は、一例であり、第１のトランスポータ４２及び第２のトランスポータ４４の各々は、他の搬送経路を採用することも可能である。また、第２のトランスポータ４４を備えることなく、第１のトランスポータ４２のみを備えるようにしてもよい。
制御装置１２０は、上述しためっき装置の各部の動作を制御することにより、基板処理動作を制御する。制御装置１２０は、各種の設定データ及び各種のプログラムを格納したメモリ１２０Ａと、メモリのプログラムを実行するＣＰＵ１２０Ｂと、を有する。メモリを構成する記憶媒体は、揮発性の記憶媒体及び／又は不揮発性の記憶媒体を含むことができる。記憶媒体は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなどの任意の記憶媒体の１又は複数を含むことができる。メモリが格納するプログラムは、例えば、基板のめっき処理を制御するプログラム、基板及び基板ホルダの搬送制御を制御するプログラムを含む。また、制御装置１２０は、めっき装置及びその他の関連装置を統括制御する図示しない上位コントローラと通信可能に構成され、上位コントローラが有するデータベースとの間でデータのやり取りをすることができる。なお、制御装置１２０、及び／又は、他の１又は複数の制御部が協働又は単独で、めっき装置の各部の動作を制御するようにしてもよい。制御装置１２０、及び他の１又は複数の制御部の各々は、メモリ、ＣＰＵ、シーケンサ、及び／又は特定用途向け集積回路を含むことが可能である。
図２は、めっき槽の縦断面の模式図である。図３は、図２の破線Ａ−Ａに沿う線における断面図である。同図では、説明の便宜上、めっき槽３４の１つのめっきセル３８の部分を代表的に示し、また、オーバーフロー槽３６を省略して示す。符号６０は、めっき槽３４の槽壁６０を示す。めっきセル３８には、基板Ｗを保持する基板ホルダ１８が搬入され、めっき液Ｑ１に浸漬される。基板Ｗの被めっき面には、めっき膜を形成すべき位置に開口が形成されたレジストパターンが形成されている。めっき槽３４には、基板ホルダ１８の基板Ｗの被めっき面に対向して、パドル（図示省略）、レギュレーションプレート６１、及びアノード６２がこの順番で配置されている。パドルは、基板ホルダ１８に保持された基板Ｗの近傍に配置され、パドル駆動装置４６によりパドルが基板Ｗの面に平行に往復運動されることにより、めっき液Ｑ１を攪拌する。アノード６２は、アノードホルダ６３に保持され、電源８０の正極に電気的に接続されている。電源８０の負極は、基板ホルダ１８内の配線を介して基板Ｗのシード層と電気的に接続される。レギュレーションプレート６１は、電場調整プレートの一例であり、基板ホルダ１８とアノード６２との間に配置され、基板Ｗとアノード６２との間の電場の流れを調整する。この例では、基板Ｗは、角形（多角形）基板の一例である四角形の基板とする。
レギュレーションプレート６１は、補助電極を備えるシーフトンネルであり、開口部７５を有する本体７１と、本体７１に配置される補助電極（シーフ電極）７２（７２Ａ〜Ｃ）とを備えている。この例では、開口部７５は、基板Ｗの外形寸法（又は基板ホルダからめっき液中に露出する基板の露出部分の寸法）に概ね一致する寸法を有する。他の例では、開口部７５は、基板Ｗの外形寸法（又は基板ホルダからめっき液中に露出する基板の露出部分の寸法）より小さい寸法を有してもよく、基板Ｗの外形寸法（又は基板ホルダからめっき液中に露出する基板の露出部分の寸法）より大きい寸法を有してもよい。補助電極７２（７２Ａ〜Ｃ）は、開口部７５を囲むように設けられている。本体７１は、電場を遮蔽可能な材料（例えば、誘電体）及び／又は構造で形成されている。この例では、本体７１は、内部空間７１０を有する中空構造であり、補助電極７２は、本体７１の内部空間７１０に配置され、本体７１内の配線７４及び他の配線を介して、補助電極用の電源８１の負極に電気的に接続される。また、補助電極用の電源８１の正極は、アノードホルダ６３内の配線を介して、アノード６２に電気的に接続されている。従って、補助電極７２には、アノード６２の電位を基準として、低電位側、つまり、基板Ｗと同じ側の電位が印加され、補助電極７２が補助カソードとして機能する。補助電極７２に基板Ｗと同じ側の電位を印加することにより、アノード６２から基板Ｗに向かう電流の一部を補助電極７２に流し、開口部７５を通る電流の流れを制御することができる。
本実施形態では、補助電極７２は、複数の補助電極（即ち、２つの補助電極７２Ａ、２つの補助電極７２Ｂ、及び４つの補助電極７２Ｃ）に分割されている。言い換えれば、補助電極７２は、複数の補助電極を含む。他の例では、補助電極７２は、分割することなく連続した構成とされてもよく、図３の構成とは異なるように分割されてもよい。補助電極７２Ａは、開口部７５の上辺及び下辺（基板Ｗの上辺及び下辺に対応）に沿って配置されている。補助電極７２Ｂは、開口部７５の左辺及び右辺（基板Ｗの左辺及び右辺）に沿って配置されている。なお、上、下、左、右は、図３における方向とする。補助電極７２Ｃは、開口部７５の各角部（基板Ｗの各角部に対応、開口部又は基板の各辺の交点付近）にそれぞれ配置されている。つまり、補助電極７２Ｃは、基板Ｗの各角部に対して配置され、基板Ｗの各角部に重なるように配置される。なお、単に、補助電極７２Ｃを基板Ｗの各角部に対して配置すると言及する場合がある。図３の例では、補助電極７２Ｃは、開口部７５の角部の頂点に対向し、開口部７５の隣接する２つの辺に対して傾いて配置されている。例えば、補助電極７２Ｃは、開口部７５の隣接する２つの辺の各辺に対して４５度の傾きで配置することができる。補助電極７２Ｃの傾きは、実際のめっき膜の均一性が向上する傾きを実験等により決定することができる。
補助電極７２Ａの各々は、本体７１内の配線７４Ａ及び他の配線を介して、補助電極用の電源８１Ａの負極に電気的に接続されている。補助電極７２Ｂの各々は、本体７１内の配線７４Ｂ及び他の配線を介して、補助電極用の電源８１Ｂの負極に電気的に接続されている。補助電極７２Ｃの各々は、本体７１内の配線７４Ｃ及び他の配線を介して、補助電極用の電源８１Ｃの負極に電気的に接続されている。各電源８１Ａ〜Ｃの正極は、アノードホルダ６３内の配線を介して、アノード６２に電気的に接続される。これにより、各補助電極７２Ａ〜Ｃの各々に、アノード６２を基準にして基板Ｗ側の電位が印加される。また、補助電極７２Ａ、補助電極７２Ｂ、補助電極７２Ｃに印加される電圧は、それぞれ電源８１Ａ、電源８１Ｂ、電源８１Ｃにより独立に制御することができる。つまり、１又は複数の補助電極と、他の１又は複数の補助電極に印加する電圧は、それぞれ独立に制御することができる。一例では、各補助電極（補助電極７２Ａの各々、補助電極７２Ｂの各々、補助電極７２Ｃの各々）をそれぞれ別々の配線で別々の電源に接続することにより、１つ１つの補助電極に印加する電圧を、それぞれ独立に制御してもよい。また、図３の構成例以外の組み合わせで補助電極を組み合わせてもよい。
図４は、レギュレーションプレート６１における補助電極を収容する構成の拡大図であ
る。同図に示すように、本体７１の内部空間７１０は、電解質溶液Ｑ２で満たされ、補助電極７２が電解質溶液Ｑ２で囲まれている。また、本体７１には、開口部７５に面する壁にスリット状又は任意の形状の開口又は通路７１Ａが設けられており、この通路７１Ａを塞ぐようにイオン交換膜７３が取り付けられている。通路７１Ａ及びイオン交換膜７３は、開口部７５の全周に亘って連続的又は離散的に設けられてもよく、開口部７５の周の一部に設けられてもよい。なお、通路７１Ａ及びイオン交換膜７３は、開口部７５に面する壁に代えて又は加えて、アノード６２に面する本体７１の壁、及び／又は、基板ホルダ１８に面する壁、及び／又は、開口部７５と反対側の壁（外周壁）に設けてもよい。
る。同図に示すように、本体７１の内部空間７１０は、電解質溶液Ｑ２で満たされ、補助電極７２が電解質溶液Ｑ２で囲まれている。また、本体７１には、開口部７５に面する壁にスリット状又は任意の形状の開口又は通路７１Ａが設けられており、この通路７１Ａを塞ぐようにイオン交換膜７３が取り付けられている。通路７１Ａ及びイオン交換膜７３は、開口部７５の全周に亘って連続的又は離散的に設けられてもよく、開口部７５の周の一部に設けられてもよい。なお、通路７１Ａ及びイオン交換膜７３は、開口部７５に面する壁に代えて又は加えて、アノード６２に面する本体７１の壁、及び／又は、基板ホルダ１８に面する壁、及び／又は、開口部７５と反対側の壁（外周壁）に設けてもよい。
イオン交換膜７３は、陽イオン交換膜、バイポーラ膜、一価陽イオン選択透過性陽イオン交換膜、アニオン交換膜のうち１又は複数を用いることができる。
この構成では、補助電極７２が電解質溶液Ｑ２で囲まれ、電解質溶液Ｑ２とめっき液Ｑ１とがイオン交換膜７３で隔離されるため、めっき液中の金属イオン（例えば、硫酸銅中の銅イオン）が本体７１の内部空間７１０に入り込むことが抑制され、補助電極７２に金属が析出することを抑制できる。つまり、補助電極７２をイオン交換膜７３によりめっき液Ｑ１と隔離することにより、補助電極７２を保護することができる。これにより、補助電極７２のメンテナンス（補助電極上に析出しためっき膜の除去、補助電極の交換等）の頻度を低減することができる。
図５は、電解質溶液を交換するための交換装置の構成例である。なお、同図では、めっきセル３８内でレギュレーションプレート６１を案内及び支持するためのレギュレーションプレートガイド７９（図２等では省略）も記載している。この交換装置（例えば、液体供給装置）は、貯留槽９１と、貯留槽９１から電解質溶液Ｑ２をレギュレーションプレート６１の内部空間７１０に供給するための供給流路９２と、レギュレーションプレート６１の内部空間７１０から電解質溶液Ｑ２を排出するための排出流路９５と、を備えている。供給流路９２には、貯留槽９１の電解質溶液Ｑ２をレギュレーションプレート６１に送るためのポンプ９３と、供給する電解質溶液Ｑ２中の金属イオンの濃度を測定するための濃度計９４とが設けられている。貯留槽９１は、図示しない電解質溶液Ｑ２の供給源に接続された供給流路９６から、電解質溶液Ｑ２の供給を受ける。供給流路９６には、供給流路９６を開閉するバルブ９７が設けられている。貯留槽９１には、排出流路９８が接続されており、排出流路９８を介して電解質溶液Ｑ２が排出される。排出流路９８には、排出流路９８を開閉するバルブ９９が設けられている。貯留槽９１は、供給流路９６から電解質溶液Ｑ２の供給を受け、電解質溶液Ｑ２を貯留する。また、貯留槽９１は、適宜、排出流路９８から電解質溶液Ｑ２を排出する。制御装置１２０は、濃度計９４で測定される電解質溶液Ｑ２中の金属イオンの濃度の値に基づいて、バルブ９７及び９９の開閉を制御して、貯留槽９１及び供給流路９２内の電解質溶液Ｑ２中の金属イオン濃度を制御する。なお、濃度計９４に代えて又は追加して、内部空間７１０に濃度計を配置して、内部空間７１０内の電解質溶液Ｑ２中の金属イオン濃度を測定するようにしてもよい。
レギュレーションプレート６１の本体７１の上部には、貯留槽９１からの供給流路９２に接続されるポート７７と、貯留槽９１への排出流路９５に接続されるポート７８とが設けられている。ポート７７、７８は、本体７１の内部（内部空間７１０）と外部とを連絡するための開口又は通路であり、例えば、供給流路９２及び／又は排出流路９５に接続するためのコネクタ等を有する。ポート７８には、本体７１の内部空間７１０に配置された供給管７６が接続されている。供給管７６は、本体７１の内部空間７１０の上部から底部に向かって下方に延び、底部において開口するように構成されている。この構成では、本体７１の内部空間７１０において底部から電解質溶液Ｑ２を供給し、内部空間７１０を下方から上方に向かって電解質溶液Ｑ２で満たし、内部空間７１０から溢れる電解質溶液Ｑ２を、排出流路９５を介して貯留槽９１に排出する。このようにして、本体７１の内部空
間７１０内が電解質溶液Ｑ２で満たされる。
間７１０内が電解質溶液Ｑ２で満たされる。
上記構成の交換装置によれば、貯留槽９１からレギュレーションプレート６１の本体７１内に電解質溶液Ｑ２を供給し、本体７１内を電解質溶液Ｑ２で満たし、補助電極７２を電解質溶液Ｑ２で囲むとともに、本体７１内から溢れる電解質溶液Ｑ２を、排出流路９５を介して貯留槽９１に戻す。これにより、補助電極７２を囲む電解質溶液Ｑ２中の金属イオン濃度の増加を抑制し、金属イオン濃度を低い状態に維持することができるとともに、補助電極７２おいて電極反応により生成する水素ガスをレギュレーションプレート６１外に排出することができる。また、貯留槽９１の電解質溶液Ｑ２を排出し、新たな電解質溶液Ｑ２を貯留槽９１に供給することにより、貯留槽９１内の電解質溶液Ｑ２を常に新鮮な状態に保つこと（貯留槽９１内の電解質溶液Ｑ２中の金属イオン濃度の上昇を抑制すること）により、補助電極７２を囲む電解質溶液Ｑ２中の金属イオン濃度の増加を更に抑制することができる。
図６は、シーフトンネルによるめっき時の電流の制御を説明する図である。上記実施形態によれば、同図に示すように、アノード６２から基板Ｗ側に流れる電場（電流）をレギュレーションプレート６１の開口部７５で制御することに加え、一部の電場（電流）を補助電極７２に流すことにより、基板Ｗに流すめっき電流（成膜電流）を制御することができる。これにより、レギュレーションプレート６１の開口部７５より更に内側まで電場を制御して電流を制御することが可能になる。また、補助電極７２Ｃ（図３参照）は、基板の角部に対応する位置に配置されているので、基板の角部に流れるめっき電流を抑制（又は増大）し、角部におけるめっき膜の膜厚を抑制（又は増大）することができる。また、基板の各辺の領域（例えば、中央領域、中央領域と角部との間の中間領域）に応じてめっき膜厚にばらつきがある場合には、各辺に沿って配置される補助電極７２Ａ及び／又は７２Ｂを各領域に対応して分割し、各領域の補助電極ごとに電圧を制御するようにしてもよい。
本発明において、アノードホルダ６３と基板ホルダ１８間に、複数のシーフトンネルを設置してもよい。シーフトンネルと基板ホルダ１８間の距離が近い場合、基板エッジ部分のめっき膜厚分布を制御可能であり、シーフトンネルと基板ホルダ間の距離が遠い場合には、基板全体の膜厚分布を制御することができる。したがって、例えば第一のシーフトンネルを基板ホルダ１８近傍に設置し、第二のシーフトンネルをアノードホルダ６３近傍に設置し、それぞれ独立に電流を制御することによって、より厳密にめっき膜厚分布を制御することができる。
補助電極７２に印加する電圧又は電流は、めっき時間とともに変化させてもよく、一定であってもよい。電気めっきの際、シード層の膜厚が薄く電気抵抗が高い場合、カソード電極（給電電極）近傍の基板端部のめっき析出レートが高く、基板中央のめっき析出レートが低くなる傾向にあるが、めっきする基板上に形成されたレジストパターンの開口率が十分高い場合には、めっき析出にともない、基板上の導電層の抵抗が低下する為、めっき時間とともに基板端部のめっき析出レートは低下し、基板中央部のめっき析出レートが上昇する。そこで、レジストパターンの開口率が十分高い場合には、基板端部のめっき析出レートが高い、めっき開始時には、補助電極７２に印加する電圧を高くし、めっき時間にともない印加する電圧を低く制御することにより、めっき膜の析出レートを均一化できる。この場合、目標のめっき膜厚が変化した場合でも、良好なめっき膜厚の面内均一性を得ることができる。
図７は、めっき処理のフローチャートである。この処理は、制御装置１２０により実行される。なお、制御装置１２０、及び／又は、他の１又は複数の制御部が協働又は単独で、この処理を実行するようにしてもよい。
Ｓ１１では、レシピで設定される情報に基づいて、基板に流すめっき電流及び各補助電極７２Ａ〜Ｃに印加する電圧（又は各補助電極７２Ａ〜Ｃに流す電流）、めっき時間等を設定する。めっき電流、及び補助電極の電流又は電圧、めっき時間等は、プロセスに応じて予め実験等により求めておく。
めっき電流、及び補助電極の電流又は電圧、めっき時間等は機械学習により決定してもよい。例えば、以下のように求める。１又は複数の初期条件の被めっき対象（基板）に対して、プロセス条件及び／又は使用めっき液を変更してめっきを行う実験を繰り返し、めっき後の基板のめっき膜を膜厚測定機等で測定して、めっき結果のデータを収集する。ここで、被めっき対象の初期条件は、例えば、被めっき対象のデバイス構造パターン、シード層（材質、作成プロセス、厚み等）である。プロセス条件は、プロセス開始時からの基板上の各給電ポイント、及び各補助電極の電圧及び又は電流値変化（制御値）、並びに、めっき時間である。使用めっき液を特定するデータは、例えば、めっき材料とその含有率、液抵抗、添加剤（抑制剤、促進剤、レベラー等）の濃度である。めっき結果は、例えば、めっき面内複数ポイントにおける凹凸形状測定値である。
上記実験結果の収集と並行して、随時、めっき結果、プロセス条件、被めっき対象の初期条件、使用めっき液のデータを教師データとして、めっき面各部のめっき膜厚を均一にする条件を、ＡＩ等による機械学習で学習し、プロセス条件を設定し、後続レシピに反映する。以上のような機械学習により、めっき膜厚を均一にするプロセス条件（レシピ）を決定する。
図７のフローチャートに戻り、Ｓ１２では、Ｓ１１で設定されためっき電流、及び補助電極の電流又は電圧、めっき時間等の条件で、基板Ｗをめっきする。
Ｓ１３では、めっき後の基板Ｗのめっき膜を膜厚測定機等で測定して、めっき結果（例えば、めっき面内複数ポイントにおける凹凸形状測定値）のデータを取得する。この測定は、基板からレジストを剥離した後に行ってもよいし、レジストの有無に関係なくめっき膜厚を測定できる測定機を使用する場合には、レジスト剥離前に実施してもよい。
Ｓ１４では、上述したレシピ決定時の処理と同様にして、今回のめっきで使用したプロセス条件、初期条件、使用めっき液、及びめっき結果を、ＡＩ等による機械学習で学習させ、今回のめっき結果を考慮したプロセス条件（めっき膜厚を均一にするプロセス条件）を決定する。これにより、プロセス条件の好適化（面内均一性向上、めっき時間短縮）を継続して行い、めっき品質の改善を継続して行うことができる。
なお、Ｓ１４の処理は、めっき装置に付加したエッジコンピュータで実施し、各データをＦＡＢ内Ｆｏｇシステムに収集し、必要データをクラウドに送信するように構成してもよい。これらのネットワークを介したシステムを構築することによって、従来の単一めっき装置だけでなく、ＦＡＢ内の複数のめっき装置間でデータ共有及び補完を即時に反映することが可能となる。また、クラウド経由でＦＡＢ間のデータ共有も可能となり、複数のＦＡＢに設置された複数のめっき装置に好適なレシピを展開可能となる。なお、機械学習は、ＦＡＢ内Ｆｏｇシステム、又は、クラウド上の他の１又は複数のコンピュータで実行してもよく、エッジコンピュータ、ＦＡＢ内Ｆｏｇシステム、及び、クラウド上の他の１又は複数のコンピュータのうち１又は複数で分担して行うようにしてもよい。
また、基板への給電電極に供給するめっき電流と、補助電極に供給する電圧又は電流との間の関係を、関数等で関連付けられる場合等には、補助電極に供給する電圧又は電流をめっき電流で表現することが可能であり、機械学習のパラメータを低減することができ、
機械学習に要する時間及び／又はコストを低減し得る。
機械学習に要する時間及び／又はコストを低減し得る。
（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、補助電極を上下辺、左右辺、各角部の８つの電極に分割した例を説明したが、補助電極は目的に応じて任意の数及び配置に分割することができる。
（１）上記実施形態では、補助電極を上下辺、左右辺、各角部の８つの電極に分割した例を説明したが、補助電極は目的に応じて任意の数及び配置に分割することができる。
（２）上記実施形態では、補助電極をレギュレーションプレートの本体内（内部空間７１０）に収容する構成としたが、レギュレーションプレートの本体の外面上にハウジングを設け、ハウジング内に補助電極を収容するようにしてもよい。ハウジングを仕切る面の１つは、レギュレーションプレートの本体の壁又は外面としてもよい。ハウジング内は、前記同様に電解質溶液で満たし、ハウジングに設けられる開口又は通路をイオン交換膜で閉鎖するようにしてもよい。また、レギュレーションプレート以外の構成に対して、補助電極を設けても良い。
（３）上記実施形態では、分割された補助電極を本体内の共通の空間に収容するように構成したが、一部又は各補助電極を他の補助電極と隔壁などにより分離された空間に収容し、分離又は隔離された各空間を電解質溶液で満たすようにしてもよい。この場合も、分離又は隔離された各空間の電解液を交換し、金属イオン濃度の増加を抑制するようにしてもよい。
（４）電源８１の正極を補助電極、負極を基板に接続して、補助電極を補助アノードとして使用してもよい。一例では、基板上の一部の領域（例えば、角部）の膜厚が他の領域と比較して薄くなる場合に、基板の当該領域に対応する位置の補助電極を補助アノードとして、当該領域のめっき膜厚を増大させることができる。
（５）上記実施形態は、四角形以外の角形（多角形）基板、円形基板、その他の任意の形状の基板に適用可能である。
（６）上記実施形態に係る補助電極の構成及び電圧の制御は、基板の領域に応じた給電電流の制御（例えば、特許文献３を参照）と合わせて用いることができる。この場合、基板の各領域に応じためっき電流の制御を更に精度良く行うことができ、めっき膜厚の均一性を更に向上し得る。特許文献３の明細書、特許請求の範囲、要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に組み込まれる。
（７）レギュレーションプレート（シーフトンネル）６１をリング状とし、レギュレーションプレート６１とめっきセル３８の槽壁６０との間に隙間を設け、レギュレーションプレート６１の外側においてもアノード６２から基板Ｗに向かう電場（電流）が流れる構成としてもよい。この場合、一部の補助電極７２がレギュレーションプレート６１の外側の電場の流れを制御し、一部の補助電極７２がレギュレーションプレート６１の外側の電場の流れを制御するように、各補助電極を配置してもよい。また、全ての補助電極７２がレギュレーションプレート６１の内側及び外側の電場の流れを制御するように、各補助電極を配置してもよい。この構成では、レギュレーションプレート内側の開口部の電場の流れを制御するとともに、シーフトンネル外側の電場の流れも制御することができる。これにより、基板の各部への電場（電流）の流れの調整の自由度を更に向上させることができる。なお、全ての補助電極７２がレギュレーションプレート６１の内側の電場の流れを制御するように、各補助電極を配置してもよい。
上記実施形態から少なくとも以下の形態が把握される。
第１形態によれば、 被めっき対象である基板をめっきするための装置であって、 基
板との間で電流を流すためのアノードと、 前記基板が前記アノードと対向して配置された際に前記基板と前記アノードとの間に位置するように配置されたシーフトンネルと、 を備え、 前記シーフトンネルは、 前記基板から離間して配置され、開口部を有する本体と、 前記本体内又は前記本体に対して設けられた複数の補助電極と、 前記補助電極をめっき液から保護するためのイオン交換膜と、を備え、 前記複数の補助電極は前記開口部の周囲に沿って配置され、少なくとも１つの補助電極は、該補助電極に印加する電圧を他の補助電極とは独立に制御可能に構成されている、装置が提供される。シーフトンネルは、電場調整マスクとしての機能を有する。シーフトンネルは、アノードから基板面の一部又は全部への電流を制御（規制又は増大）する機能を有する。なお、シーフトンネルの開口部の寸法が、基板の外形寸法（又は基板のめっき液中への露出部分の寸法）以下であってもよい。言い換えれば、基板をシーフトンネルに重ねた際に、基板の外形（又は基板の露出部分）がシーフトンネルの開口部を包含する寸法であってもよい。また、これとは逆の寸法の関係であってもよいし、基板の外形（又は基板の露出部分）がシーフトンネルの開口部に一致する寸法であってもよい。
板との間で電流を流すためのアノードと、 前記基板が前記アノードと対向して配置された際に前記基板と前記アノードとの間に位置するように配置されたシーフトンネルと、 を備え、 前記シーフトンネルは、 前記基板から離間して配置され、開口部を有する本体と、 前記本体内又は前記本体に対して設けられた複数の補助電極と、 前記補助電極をめっき液から保護するためのイオン交換膜と、を備え、 前記複数の補助電極は前記開口部の周囲に沿って配置され、少なくとも１つの補助電極は、該補助電極に印加する電圧を他の補助電極とは独立に制御可能に構成されている、装置が提供される。シーフトンネルは、電場調整マスクとしての機能を有する。シーフトンネルは、アノードから基板面の一部又は全部への電流を制御（規制又は増大）する機能を有する。なお、シーフトンネルの開口部の寸法が、基板の外形寸法（又は基板のめっき液中への露出部分の寸法）以下であってもよい。言い換えれば、基板をシーフトンネルに重ねた際に、基板の外形（又は基板の露出部分）がシーフトンネルの開口部を包含する寸法であってもよい。また、これとは逆の寸法の関係であってもよいし、基板の外形（又は基板の露出部分）がシーフトンネルの開口部に一致する寸法であってもよい。
この形態によれば、めっき装置において、電場調整マスクの開口部よりも更に内側まで基板に流れる電流を制御したい場合に、電場調整マスクをシーフトンネルとして構成し、補助電極−アノード間に一部電流を流すことにより、アノードから基板面に到達する電流を変化させることができる。これにより、めっき膜厚分布の調整精度を向上できる。また、この形態によれば、基板の特定の部位に対応する補助電極に他の補助電極とは独立に電圧を供給することができるので、基板上の部位に応じて電流を制御（規制または増加）することができ、基板の仕様に応じて膜厚の均一性を制御することがより容易になる。これにより、多種多様な基板に対して、めっき膜厚の均一性を向上させることができる。製品によって基板上のレジストパターンやその開口率、シード層の膜厚等が異なる場合であっても、各補助電極に印加する電圧又は電流を制御することにより、製品に応じて、めっき電流及びめっき膜厚の制御を行うことが更に容易になる。例えば、基板外周にある特定の部位（例えば多角形基板の角部）に電流が集中し、めっき膜厚が高い場合には、対応する位置の補助電極（特定の部位に対応する位置又は特定の位置の近傍に対応する位置の補助電極）のみを作動させる、又は対応する位置の補助電極を他の補助電極よりも低電位側の電位で作動させることにより、膜厚分布を改善することができる。また、例えば、基板外周にある特定の部位（例えば多角形基板の角部）に流れる電流が少なく、めっき膜厚が薄い場合には、対応する位置の補助電極（特定の部位に対応する位置又は特定の位置の近傍に対応する位置の補助電極）のみを作動させず、又は対応する位置の補助電極を他の補助電極よりも高電位側の電位で作動させることにより、膜厚分布を改善することもできる。つまり、１又は複数の補助電極を補助カソード又は補助アノードとして構成することができ、一部の補助電極を補助カソードとし且つ他の補助電極を補助アノードとして構成することができる。
また、この形態によれば、シーフトンネル本体の開口部の周囲に沿って補助電極が配置されるので、基板上の任意の部位に対して流れる電場を補助電極によって制御し易く、基板に流れる電流の制御（規制または増加）の効果を向上させることができる。また、電場調整マスクの開口寸法を変更することなく、電場分布（電流分布）を制御することができる。更に、電場調整マスクの開口寸法を変更するための駆動部等の構成を省略することができので、機械的な構成が複雑化することを避けることができる。
また、補助電極は、イオン交換膜（陽イオン交換膜、バイポーラ膜、一価陽イオン選択透過性陽イオン交換膜、アニオン交換膜等）によりめっき液から保護される（隔離される）ので、補助電極へのめっき析出を抑制することができる。これにより、補助電極のメンテナンス（補助電極上に析出しためっき膜の除去、補助電極の交換等）の頻度を低減することができる。
補助電極は、基板ホルダ又はアノードから離間して配置されるので、補助電極を固定する構成や補助電極を保護するための構成を配置するスペースを確保し易く、補助電極を設置するための構成の自由度を向上し得る。また、シーフトンネルは、レギュレーションプレート等の電場調整プレートに補助電極を設けることで構成することも可能であるため、既存の電場調整プレートの寸法に大幅な変更を加えることなく構成可能である。
第２形態によれば、第１形態の装置において、 前記補助電極は、前記本体内又は前記本体に対して設けられるハウジング内に配置され、及び、前記本体内又は前記ハウジング内で電解質溶液に囲まれており、 前記本体又は前記ハウジング内の空間と外部を連絡する通路に前記イオン交換膜が配置されている。ハウジングは、本体内に設けられる室（内部空間を囲む構造）、あるいは、本体に取り付けられた室（本体とは別の壁で囲まれる構造）とすることができる。
この形態によれば、補助電極を電解質溶液で囲み、電解質溶液をイオン交換膜によりめっき液から隔離するため、補助電極にめっき液中の金属イオンが接触することを抑制し、補助電極へのめっき析出を抑制することができる。
第３形態によれば、第２形態の装置において、 前記本体又は前記ハウジングに設けられ、前記電解質溶液を交換するための構成を更に備える。
この形態によれば、補助電極を囲む電解質溶液を随時交換することができるので、電解質溶液を新鮮な状態に保持し、電解質溶液に含まれる金属イオン濃度を更に抑制することができる。また、補助電極おいて電極反応により生成する水素ガスが本体又はハウジング内に蓄積することを抑制できる。
第４形態よれば、第３形態の装置において、 前記交換するための構成は、前記本体又は前記ハウジングに設けられた、電解質溶液供給部及び／又は電解質溶液排出部である。
電解質溶液供給部及び／又は電解質溶液排出部を別々に設けてもよいし、単一のポートを電解質溶液供給部及び電解質溶液排出部として使用し、電解質溶液の供給及び排出を行うようにしてもよい。この形態によれば、本体等に設けられた電解質溶液供給部及び／又は電解質溶液排出部を介して、新たな電解質溶液を供給及び／又は古い電解質溶液を排出することができ、補助電極を囲む電解質溶液を新鮮な状態に維持し、電解質溶液に含まれる金属イオン濃度が増加することが更に抑制されることができる。また、補助電極おいて電極反応により生成する水素ガスをシーフトンネル外に随時、排出することができる。
第５形態によれば、第１乃至４形態の何れかの装置において、 前記補助電極は、前記開口部に隣接して配置されている。
この形態によれば、シーフトンネル本体の開口部の近傍に補助電極を配置することにより、開口部を流れる電流に対して補助電極による電場を効率的に作用させ易くなり、基板に流れる電流の制御（規制または増加）の効果を向上させることができる。
第６形態によれば、 第１乃至５形態の何れかの装置において、 前記基板は多角形の基板であり、 前記複数の補助電極のうち少なくとも１つは、前記基板の角部に対応する位置に配置されている。
この形態によれば、多角形基板の特定の部位（例えば角部）に電流が集中し、めっき膜厚が高い場合には、対応する位置の補助電極（特定の部位に対応する位置又は特定の位置
の近傍に対応する位置の補助電極）のみを作動させる、又は対応する位置の補助電極を他の補助電極よりも低電位側の電位で作動させることにより、膜厚分布を改善することができる。また、基板外周にある特定の部位（例えば多角形基板の角部）に流れる電流が少なく、めっき膜厚が薄い場合には、対応する位置の補助電極（特定の部位に対応する位置又は特定の位置の近傍に対応する位置の補助電極）のみを作動させず、又は対応する位置の補助電極を他の補助電極よりも高電位側の電位で作動させることにより、膜厚分布を改善することもできる。この結果、多角形基板の角部においてもめっき膜厚を良好に制御することが可能になる。
の近傍に対応する位置の補助電極）のみを作動させる、又は対応する位置の補助電極を他の補助電極よりも低電位側の電位で作動させることにより、膜厚分布を改善することができる。また、基板外周にある特定の部位（例えば多角形基板の角部）に流れる電流が少なく、めっき膜厚が薄い場合には、対応する位置の補助電極（特定の部位に対応する位置又は特定の位置の近傍に対応する位置の補助電極）のみを作動させず、又は対応する位置の補助電極を他の補助電極よりも高電位側の電位で作動させることにより、膜厚分布を改善することもできる。この結果、多角形基板の角部においてもめっき膜厚を良好に制御することが可能になる。
第７形態によれば、第１乃至６形態の何れかの装置において、前記本体は、誘電体で形成され、かつ前記開口部の外側の電場の流れを遮断するように構成される。
この形態によれば、誘電体の本体により、開口部以外を通る電場の流れを効果的に遮断することができる。
第８形態によれば、第１乃至７形態の何れかの装置において、前記シーフトンネルはリング状であり、少なくとも１つの補助電極は、前記シーフトンネルの内側及び／又は外側の電場の流れを制御する。
この形態によれば、一部又は全ての補助電極によりシーフトンネル内側の開口部の電場の流れを制御する、並びに／若しくは、一部又は全ての補助電極によりシーフトンネル外側の電場の流れを制御することができる。これにより、基板の各部への電場（電流）の流れの調整の自由度を更に向上させることができる。
以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、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、その均等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、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
１…めっき装置
１２…カセットテーブル
１４…アライナ
１６…スピンドライヤ
２０…基板着脱部
２２…基板搬送装置
２４…ストッカ
２６…プリウェット槽
２８…プリソーク槽
３０ａ…第１の水洗槽
３０ｂ…第２の水洗槽
３２…ブロー槽
３４…めっき槽
３８…めっきセル
３６…オーバーフロー槽
１８…基板ホルダ
３４…めっき槽
６１…レギュレーションプレート
６２…アノード
６３…アノードホルダ
７１…本体
７１Ａ…通路
７１０…内部空間
７２…補助電極
７２Ａ…補助電極
７２Ｂ…補助電極
７２Ｃ…補助電極
７３…イオン交換膜
７４Ａ…配線
７４Ｂ…配線
７４Ｃ…配線
７５…開口部
７６…供給管
７７…ポート
７８…ポート
７９…レギュレーションプレートガイド
８０…電源
８１…電源
８１Ａ…電源
８１Ｂ…電源
８１Ｃ…電源
９１…貯留槽
９２…供給流路
９３…ポンプ
９４…濃度計
９５…排出流路
９６…供給流路
９７…バルブ
９８…排出流路
９９…バルブ
１２０…制御装置
１２０Ａ…メモリ
１２０Ｂ…ＣＰＵ
１２…カセットテーブル
１４…アライナ
１６…スピンドライヤ
２０…基板着脱部
２２…基板搬送装置
２４…ストッカ
２６…プリウェット槽
２８…プリソーク槽
３０ａ…第１の水洗槽
３０ｂ…第２の水洗槽
３２…ブロー槽
３４…めっき槽
３８…めっきセル
３６…オーバーフロー槽
１８…基板ホルダ
３４…めっき槽
６１…レギュレーションプレート
６２…アノード
６３…アノードホルダ
７１…本体
７１Ａ…通路
７１０…内部空間
７２…補助電極
７２Ａ…補助電極
７２Ｂ…補助電極
７２Ｃ…補助電極
７３…イオン交換膜
７４Ａ…配線
７４Ｂ…配線
７４Ｃ…配線
７５…開口部
７６…供給管
７７…ポート
７８…ポート
７９…レギュレーションプレートガイド
８０…電源
８１…電源
８１Ａ…電源
８１Ｂ…電源
８１Ｃ…電源
９１…貯留槽
９２…供給流路
９３…ポンプ
９４…濃度計
９５…排出流路
９６…供給流路
９７…バルブ
９８…排出流路
９９…バルブ
１２０…制御装置
１２０Ａ…メモリ
１２０Ｂ…ＣＰＵ
Claims (8)
- 被めっき対象である基板をめっきするための装置であって、
基板との間で電流を流すためのアノードと、
前記基板が前記アノードと対向して配置された際に前記基板と前記アノードとの間に位置するように配置されたシーフトンネルと、
を備え、
前記シーフトンネルは、
前記基板から離間して配置され、開口部を有する本体と、
前記本体内又は前記本体に対して設けられた複数の補助電極と、
前記補助電極をめっき液から保護するためのイオン交換膜と、
を備え、
前記複数の補助電極は前記開口部の周囲に沿って配置され、少なくとも１つの補助電極は、該補助電極に印加する電圧を他の補助電極とは独立に制御可能に構成されている、
装置。 - 請求項１に記載の装置において、
前記補助電極は、前記本体内又は前記本体に対して設けられるハウジング内に配置され、及び、前記本体内又は前記ハウジング内で電解質溶液に囲まれており、
前記本体又は前記ハウジング内の空間と外部を連絡する通路に前記イオン交換膜が配置されている、装置。 - 請求項２に記載の装置において、
前記本体又は前記ハウジングに設けられ、前記電解質溶液を交換するための構成を更に備える、装置。 - 請求項３に記載の装置において、
前記交換するための構成は、前記本体又は前記ハウジングに設けられ設けられた、電解質溶液供給部及び／又は電解質溶液排出部である、装置。 - 請求項１乃至４の何れかに記載の装置において、
前記補助電極は、前記開口部に隣接して配置されている、装置。 - 請求項１乃至５の何れかに記載の装置であって、
前記基板は多角形の基板であり、
前記複数の補助電極のうち少なくとも１つは、前記基板の角部に対応する位置に配置されている、装置。 - 請求項１乃至６の何れかに記載の装置において、
前記本体は、誘電体で形成され、かつ前記開口部の外側の電場の流れを遮断するように構成される、装置。 - 請求項１乃至７の何れかに記載の装置において、
前記シーフトンネルはリング状であり、少なくとも１つの補助電極は、前記シーフトンネルの内側及び／又は外側の電場の流れを制御する、装置。
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